【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェーハ等の基板に薄膜の生成、不純物の拡散、エッチング等の処理を行い半導体素子を製造する基板処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板処理装置には、所要枚数の基板を一度に処理するバッチ式の基板処理装置と、一枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置とがある。
【０００３】
枚葉式の基板処理装置は、基板を処理する基板処理室、該基板処理室に基板を搬送する基板搬送室、基板授受を行うロード・アンロード室等を具備している。
【０００４】
前記基板処理室は搬入された基板を保持する基板載置台を有し、該基板載置台は基板が載置される基板載置台（サセプタ）、基板加熱装置を有している。基板の処理は、基板がサセプタに載置され、該サセプタを介して基板が前記基板加熱装置により加熱され、更に前記基板処理室に反応ガスが導入されることで、所要の処理がなされる様になっている。
【０００５】
基板の処理は、加熱状態に大きく影響を受ける。従って、前記サセプタに載置された基板は、前記サセプタに均等に接触し、基板全体が均一に加熱される様に制御されている。
【０００６】
上記した基板処理装置としては、例えば特許文献１に示す様なものがある。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２１２７２９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記した様に、基板の加熱状態は基板の処理に大きな影響があり、基板の加熱状態はサセプタと基板間の熱伝達状態に影響される。
【０００９】
即ち、サセプタと基板との間に微少な隙間が生じるとサセプタと基板間に熱伝達の不均一が生じ、基板に温度分布が生じる。温度分布は膜厚分布の発生の要因となることから、避けなければならない。
【００１０】
この為、サセプタと基板との間の隙間を検出し、反応室内での基板の保持状態を管理する必要がある。然し乍ら、処理中の反応室内は略８００℃の高温となり、斯かる高温下で使用可能な隙間検出器は知られてなく、実状は処理中のサセプタと基板との隙間は検出されてなく、基板の載置状態については基板処理に反映されていないのが現状となっている。
【００１１】
本発明は斯かる実情に鑑み、処理中のサセプタと基板との隙間の検出を可能とし、検出結果を基板処理に反映させ、処理品質の向上、歩留りの向上を図るものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板を処理する処理室と、該処理室内で前記基板を保持する基板載置台と、前記基板を加熱する加熱装置とを具備する基板処理装置に於いて、前記基板載置台に該基板載置台と前記基板間のギャップを検出するギャップセンサを有し、該ギャップセンサは光検出部が前記基板に対向して配置され、前記光検出部はファイバホルダ内に投光光ファイバ素線と受光光ファイバ素線とが保持されている基板処理装置に係るものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１〜図３により、本発明の実施の対象となる枚葉式基板処理装置の概略を説明する。
【００１５】
真空搬送室１に反応室２，３、加熱・冷却室４，５、ロード・アンロードロック室６，７が気密に放射状に連設され、該ロード・アンロードロック室６，７に大気搬送室８が気密に連設され、更に該大気搬送室８にはカセット授受装置９が設けられている。
【００１６】
前記カセット授受装置９には密閉容器で基板（ウェーハ）１５を所定枚数（例えば２５枚）収納可能なカセット１１が複数載置可能であり、前記大気搬送室８は前記カセット１１の蓋を開閉可能な開閉装置１２が設けられていると共に前記カセット授受装置９上のカセット１１と前記ロード・アンロードロック室６，７間で前記ウェーハ１５の移載を行う大気搬送装置１３が設けられている。
【００１７】
前記ロード・アンロードロック室６，７はゲート弁により気密に閉塞可能となっていると共に内部を減圧排気、又大気圧に復圧可能な様に、減圧装置（図示せず）、不活性ガス供給装置（図示せず）が連通されている。
【００１８】
前記真空搬送室１内には前記ロード・アンロードロック室６，７と前記反応室２，３、前記加熱・冷却室４，５間で減圧雰囲気で前記ウェーハ１５の移載を行う真空搬送装置１４が設けられている。前記加熱・冷却室４，５は、未処理ウェーハを保管し、予備加熱し、或は処理後のウェーハ１５を一時保管して冷却を行うものである。
【００１９】
前記反応室２，３について説明する。尚、該反応室２と反応室３とは同一構造であるので、以下は前記反応室２について図３により説明する。
【００２０】
該反応室２は上端が開口された筒状の容器本体１６及び該容器本体１６の上端開口部を気密に閉塞するガス供給部１７により気密に構成され、該ガス供給部１７と前記容器本体１６により処理室１８が画成され、該処理室１８には中空の基板載置台１９が収納される。
【００２１】
前記容器本体１６の下方には該容器本体１６に対して相対的に昇降する昇降ベース２１が設けられ、該昇降ベース２１には前記容器本体１６と同心に回転装置２２が設けられている。該回転装置２２と前記容器本体１６間にはベーローズ２３が設けられ、前記容器本体１６と前記回転装置２２とは前記ベーローズ２３により気密に接続されている。
【００２２】
前記回転装置２２は中空構造となっており、中空の回転軸２４が上方に延出し、該回転軸２４は前記容器本体１６の底板２５を遊貫し、前記回転軸２４の上端は前記基板載置台１９に固着されている。前記回転軸２４の内部には中空の固定軸２６が同心に設けられ、該固定軸２６の下端は後述する回転装置２２の下端板２７を介して前記昇降ベース２１に固定されている。前記固定軸２６の上端は前記基板載置台１９の内部に達しており、前記固定軸２６の上端にはヒータユニット２８が気密に設けられている。
【００２３】
而して、前記基板載置台１９は前記回転装置２２によって回転可能であり、又前記基板載置台１９、前記ヒータユニット２８は前記回転軸２４、前記固定軸２６を介し前記昇降ベース２１と一体になって昇降可能であり、該昇降ベース２１は図示しないシリンダ等により昇降される様になっている。
【００２４】
前記容器本体１６の一側壁１６ａには基板搬入出口２９が設けられ、該基板搬入出口２９はゲート弁３１によって開閉され、気密に閉塞される様になっている。前記容器本体１６の他の側壁１６ｂには排気口３２が設けられ、該排気口３２は図示しない排気装置に接続されている。
【００２５】
前記ガス供給部１７は蓋板３３と該蓋板３３の下面に設けられたシャワー板３４を有し、該シャワー板３４には多数の分散孔３５が穿設され、前記シャワー板３４は前記蓋板３３との間にガス滞留室３６を形成する。前記蓋板３３にはガス供給管３７が接続され、該ガス供給管３７は前記ガス滞留室３６に連通すると共に処理ガス供給源或は不活性ガス供給源（いずれも図示せず）に接続されている。
【００２６】
前記シャワー板３４と基板載置台１９との間には反応空間３８が形成され、前記分散孔３５は前記ガス滞留室３６と前記反応空間３８とを連通する。
【００２７】
前記基板載置台１９は上面にサセプタ３９を有し、前記基板載置台１９が降下した状態で、前記真空搬送装置１４（図１参照）により、前記基板搬入出口２９を介して処理すべきウェーハ１５が載置される様になっている。該ウェーハ１５は処理中前記ヒータユニット２８により前記サセプタ３９を介して加熱される。
【００２８】
前記基板載置台１９は前記回転装置２２により回転される。該回転装置２２について説明する。
【００２９】
円筒状のケーシング４１の下端にはドーナツ状の下端板２７が気密に固着され、該下端板２７に前記固定軸２６の下端が気密に固着されている。前記ケーシング４１の内部には円筒状のロータ４３が同心に配設され、該ロータ４３は上軸受４４、下軸受４５を介して前記ケーシング４１に回転自在に支持されている。前記ロータ４３の上端には出力軸４６が固着され、該出力軸４６に前記回転軸２４が連結されている。
【００３０】
前記ケーシング４１の内面には複数極を有する電磁石４７が設けられ、前記ロータ４３の外面で前記電磁石４７と対峙する部分に永久磁石４８が円周方向に所要数設けられている。前記電磁石４７には図示しないモータ駆動部から交番電流が印加される様になっており、前記電磁石４７が発生する交番磁界で前記永久磁石４８が回転する。前記ケーシング４１、前記ロータ４３、前記電磁石４７、前記永久磁石４８により中空モータ４９が構成される。前記固定軸２６は該中空モータ４９を上方に貫通している。尚、前記電磁石４７、永久磁石４８は非磁性体材料、例えばステンレスの薄板により気密に覆われている。
【００３１】
前記サセプタ３９の所要位置にはギャップセンサ５１が少なくとも１つ設けられる。尚、該ギャップセンサ５１について図４を参照して説明する。
【００３２】
前記サセプタ３９の所要位置に上面から凹部５２を形成し、該凹部５２の底部に通孔５３を穿設し、該通孔５３に下方から光検出部５４を挿通する。
【００３３】
該光検出部５４について説明する。
【００３４】
ＳＵＳ等の耐熱性材料から成る中空パイプであるファイバホルダ５５に光ファイバの芯線部分（光ファイバ素線）５６，５７を挿通し、空隙部分に耐熱性の接着剤５８を充填する。前記ファイバホルダ５５の先端部所要長さに亘り、外面に螺子６０を刻設する。尚、前記接着剤５８は前記光ファイバ素線５６，５７の外周面で光の全反射が生じる様な材質を選択することが好ましい。又、前記光ファイバ素線５６，５７の光軸は前記ウェーハ１５に対して垂直であることが好ましい。
【００３５】
前記ファイバホルダ５５の先端部５５ａは前記サセプタ３９の底部を貫通して突出しており、前記先端部５５ａにナット５９を螺着する。該ナット５９は中央部に凹部５９ａが形成され、前記先端部５５ａの先端が突出している。該先端部５５ａの先端は前記サセプタ３９の上面より後退した位置となっている。前記先端部５５ａの基部にはナット６１が螺着され、該ナット６１と前記ナット５９とを締付けることで、前記ファイバホルダ５５が固定され、又該ファイバホルダ５５に対して前記ナット６１、前記ナット５９の位置を調整することで、前記先端部５５ａの先端位置を調整可能となっている。
【００３６】
前記光ファイバ素線５６，５７の一方、例えば光ファイバ素線５６は光ファイバ用回転対応接続部等を介し光ダイオード等の発光源（図示せず）に導かれており、前記光ファイバ素線５６の先端面からギャップ検出光が射出される様になっている。該ギャップ検出光は前記ウェーハ１５の下面で反射され、反射光は他方の光ファイバ素線５７の端面より入射する様になっている。前記光ファイバ素線５７は、光ファイバ用回転対応接続部等を介しフォトダイオード等の受光器（図示せず）に導かれており、該受光器からの受光信号はギャップ演算部（図示せず）に入力され、該ギャップ演算部は前記受光器が検出する反射光の光量でウェーハ１５下面迄の距離、即ち前記サセプタ３９上面と前記ウェーハ１５下面間のギャップを演算する様になっている。
【００３７】
前記光ファイバ素線５７に入射する反射光の光量は、図５（Ａ）、図５（Ｂ）で示す様に、反射対象物迄の距離で決定され、図５（Ｂ）で示される様に、０〜距離Ｘ迄、入射光量と距離とが略比例する。従って、前記光ファイバ素線５６，５７の先端と前記ウェーハ１５下面との距離が０〜距離Ｘの範囲となる様に前記光ファイバ素線５６，５７の先端位置を決定する。
【００３８】
前記接着剤５８は１２００〜１３００℃の耐熱性を有するもの、例えばアロンセラミック（耐熱性無機接着剤）、アルミナ等耐熱性セラミックと無機ポリマーを主成分とするもの等が使用される。又、前記光ファイバ素線５６，５７の材質は石英であり、充分な耐熱性がある。前記ナット５９の材質は耐熱性があり、更に前記ウェーハ１５を汚染しない材質、例えばカーボン、或はセラミック等が用いられる。
【００３９】
以下、前記ウェーハ１５の処理について概略を説明する。
【００４０】
該ウェーハ１５が収納された前記カセット１１が前記カセット授受装置９に搬送され、前記開閉装置１２が前記カセット１１の蓋を開け、前記大気搬送装置１３が大気に開放された前記ロード・アンロードロック室６，７のいずれか一方に前記ウェーハ１５を搬送する。前記ロード・アンロードロック室６，７が気密に閉塞され、減圧された後、前記真空搬送室１とロード・アンロードロック室６，７とが開通され、前記真空搬送装置１４により前記反応室２（又は反応室３）に前記ウェーハ１５が搬入される。
【００４１】
該ウェーハ１５は前記基板搬入出口２９を経て処理室１８に搬入され、降下している前記サセプタ３９上に載置される。該サセプタ３９が上昇し、前記ウェーハ１５は前記ヒータユニット２８により前記サセプタ３９を介して加熱される。
【００４２】
前記ガス供給管３７から反応ガスが導入され、反応ガスは前記ガス滞留室３６、前記シャワー板３４を経て前記反応空間３８内に均等に分散して流入する。加熱された前記ウェーハ１５と反応ガスが反応して成膜等所要の処理がなされる。尚、処理中、前記回転装置２２により前記回転軸２４を介して前記基板載置台１９が回転され、基板処理の均一化が図られる。
【００４３】
処理が完了すると、反応ガスの供給、加熱が停止され、前記基板載置台１９が降下され、前記処理室１８内が排気され、前記基板搬入出口２９が開放されて前記真空搬送装置１４により処理済のウェーハ１５が搬出される。処理済のウェーハ１５は前記加熱・冷却室４（又は加熱・冷却室５）に搬送され所要温度迄冷却され、冷却後前記真空搬送装置１４で前記ロード・アンロードロック室６，７の一方に搬送され、更に該ロード・アンロードロック室６，７が大気圧迄復帰された後、前記大気搬送室８と開通され、前記大気搬送装置１３により前記カセット１１に払出される。
【００４４】
而して、上記処理が繰返し行われる。
【００４５】
又、上記処理中、前記ウェーハ１５が前記サセプタ３９に載置されると、前記ギャップセンサ５１により前記サセプタ３９と前記ウェーハ１５間のギャップが測定される。測定されたギャップが所定値以上であると、前記ウェーハ１５の加熱が充分に行われないと予想され、又前記ギャップセンサ５１を複数箇所に設けると、前記ウェーハ１５全面での熱伝達状態、即ち熱分布の状態が予測できる。従って、後工程での不良品の判定、或は処理条件の改善等のデータとして蓄積でき、処理品質の向上が図れる。
【００４６】
尚、上記実施の形態では、回転装置を具備する例を示しているが、回転装置を具備せず、サセプタが回転しなくてもよい。
【００４７】
（付記）
尚、本発明は下記実施の態様を含む。
【００４８】
（付記１）基板を処理する処理室と、該処理室内で前記基板を保持する基板載置台と、前記基板を加熱する加熱装置とを具備し、前記基板載置台に該基板載置台と前記基板間のギャップを検出するギャップセンサを有し、該ギャップセンサは光検出部が前記基板に対向して配置され、前記光検出部はファイバホルダ内に投光光ファイバ素線と受光光ファイバ素線とが保持されている基板処理装置であって、前記投光光ファイバ素線から光を射出する工程と、前記基板で反射された反射光を前記受光光ファイバ素線により受光する工程と、前記処理室内で前記基板を処理する工程を含む半導体装置の製造方法。
【００４９】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、基板を処理する処理室と、該処理室内で前記基板を保持する基板載置台と、前記基板を加熱する加熱装置とを具備する基板処理装置に於いて、前記基板載置台に該基板載置台と前記基板間のギャップを検出するギャップセンサを有し、該ギャップセンサは光検出部が前記基板に対向して配置され、前記光検出部はファイバホルダ内に投光光ファイバ素線と受光光ファイバ素線とが保持されているので、投光光ファイバ素線から光を射出し、基板で反射した反射光を受光光ファイバ素線を介して受光でき、受光光量で基板載置台とウェーハ間のギャップを検出でき、検出結果を基板処理に反映させ、処理品質の向上、歩留りの向上が図れるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の実施の対象となる基板処理装置の概略平断面図である。
【図２】本発明の実施の実施の対象となる基板処理装置の概略正断面図である。
【図３】該基板処理装置の反応室の要部を示す断面概略図である。
【図４】本発明の実施の形態を示す断面図である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）は該実施の形態を示す作用説明図である。
【符号の説明】
１ 真空搬送室
２，３ 反応室
４，５ 加熱・冷却室
６，７ ロード・アンロードロック室
８ 大気搬送室
９ カセット授受装置
１１ カセット
１２ 開閉装置
１３ 大気搬送装置
１４ 真空搬送装置
１５ ウェーハ
１６ 容器本体
１６ａ 一側壁
１６ｂ 側壁
１７ ガス供給部
１８ 処置室
１９ 基板載置台
２１ 昇降ベース
２２ 回転装置
２３ ベーローズ
２４ 回転軸
２５ 底板
２６ 固定軸
２７ 下端板
２８ ヒータユニット
２９ 基板搬入出口
３１ ゲート弁
３２ 排気口
３３ 蓋板
３４ シャワー板
３５ 分散孔
３６ ガス滞留室
３７ ガス供給管
３８ 反応空間
３９ サセプタ
４１ ケーシング
４３ ロータ
４４ 上軸受
４５ 下軸受
４６ 出力軸
４７ 電磁石
４８ 永久磁石
４９ 中空モータ
５１ ギャップセンサ
５２ 凹部
５３ 通孔
５４ 光検出部
５５ ファイバホルダ
５５ａ 先端部
５６ 光ファイバ素線
５７ 光ファイバ素線
５８ 接着剤
５９ ナット
５９ａ 先端部
６０ 螺子
６１ ナット[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate processing apparatus for manufacturing a semiconductor device by performing processes such as generation of a thin film, diffusion of impurities, and etching on a substrate such as a silicon wafer.
[0002]
[Prior art]
The substrate processing apparatus includes a batch type substrate processing apparatus that processes a required number of substrates at a time, and a single-wafer type substrate processing apparatus that processes one substrate at a time.
[0003]
The single-wafer type substrate processing apparatus includes a substrate processing chamber for processing a substrate, a substrate transfer chamber for transferring a substrate to the substrate processing chamber, a load / unload chamber for transferring a substrate, and the like.
[0004]
The substrate processing chamber has a substrate mounting table for holding the loaded substrate, and the substrate mounting table includes a substrate mounting table (susceptor) on which the substrate is mounted and a substrate heating device. The processing of the substrate is performed in such a manner that the substrate is placed on a susceptor, the substrate is heated by the substrate heating device via the susceptor, and a reaction gas is further introduced into the substrate processing chamber, whereby the required processing is performed. It has become.
[0005]
Substrate processing is greatly affected by the state of heating. Therefore, the substrate placed on the susceptor is controlled so as to uniformly contact the susceptor and to uniformly heat the entire substrate.
[0006]
As the above-mentioned substrate processing apparatus, for example, there is one as shown in Patent Document 1.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-212729
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the heating state of the substrate has a great effect on the processing of the substrate, and the heating state of the substrate is affected by the heat transfer state between the susceptor and the substrate.
[0009]
That is, if a minute gap is formed between the susceptor and the substrate, uneven heat transfer occurs between the susceptor and the substrate, and a temperature distribution occurs on the substrate. The temperature distribution must be avoided because it causes the thickness distribution.
[0010]
For this reason, it is necessary to detect the gap between the susceptor and the substrate and manage the state of holding the substrate in the reaction chamber. However, the inside of the reaction chamber during processing is at a high temperature of about 800 ° C., and there is no known gap detector that can be used under such high temperature. In fact, the gap between the susceptor and the substrate during processing has not been detected. Is not reflected in the substrate processing at present.
[0011]
In view of such circumstances, the present invention enables detection of a gap between a susceptor and a substrate during processing, reflects the detection result in substrate processing, and improves processing quality and yield.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is directed to a substrate processing apparatus including a processing chamber for processing a substrate, a substrate mounting table for holding the substrate in the processing chamber, and a heating device for heating the substrate. A gap sensor for detecting a gap between the substrate mounting table and the substrate, wherein the gap sensor has a light detection unit disposed opposite the substrate, and the light detection unit is a light projecting optical fiber in a fiber holder; And a light receiving optical fiber.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
The outline of a single-wafer substrate processing apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS.
[0015]
Reaction chambers 2 and 3, heating / cooling chambers 4 and 5, and load / unload lock chambers 6 and 7 are connected to the vacuum transfer chamber 1 in a radial manner in an airtight manner. The chamber 8 is air-tightly connected, and a cassette transfer device 9 is provided in the atmospheric transfer chamber 8.
[0016]
A plurality of cassettes 11 capable of storing a predetermined number (for example, 25) of substrates (wafers) 15 in a closed container can be placed in the cassette transfer device 9, and the atmosphere transfer chamber 8 can open and close the lid of the cassette 11. And an atmospheric transfer device 13 for transferring the wafers 15 between the cassette 11 on the cassette transfer device 9 and the load / unload lock chambers 6 and 7.
[0017]
The load / unload lock chambers 6 and 7 can be hermetically closed by a gate valve, and the inside of the load / unload lock chambers 6 and 7 can be decompressed and evacuated. A supply device (not shown) is in communication.
[0018]
A vacuum transfer apparatus for transferring the wafer 15 in the vacuum transfer chamber 1 between the load / unload lock chambers 6, 7 and the reaction chambers 2, 3 and the heating / cooling chambers 4, 5 in a reduced-pressure atmosphere. 14 are provided. The heating / cooling chambers 4 and 5 store unprocessed wafers and perform preheating, or temporarily store processed wafers 15 to perform cooling.
[0019]
The reaction chambers 2 and 3 will be described. Since the reaction chamber 2 and the reaction chamber 3 have the same structure, the reaction chamber 2 will be described below with reference to FIG.
[0020]
The reaction chamber 2 is hermetically constituted by a cylindrical container body 16 having an open upper end and a gas supply unit 17 for hermetically closing an upper end opening of the container body 16. Defines a processing chamber 18, and a hollow substrate mounting table 19 is accommodated in the processing chamber 18.
[0021]
An elevating base 21 that moves up and down relative to the container body 16 is provided below the container body 16, and a rotating device 22 is provided on the elevating base 21 concentrically with the container body 16. A bellows 23 is provided between the rotating device 22 and the container body 16, and the container body 16 and the rotating device 22 are airtightly connected by the bellows 23.
[0022]
The rotating device 22 has a hollow structure, and a hollow rotating shaft 24 extends upward, the rotating shaft 24 passes through a bottom plate 25 of the container body 16, and an upper end of the rotating shaft 24 is mounted on the substrate mounting plate. It is fixed to the mounting table 19. A hollow fixed shaft 26 is provided concentrically inside the rotating shaft 24, and the lower end of the fixed shaft 26 is fixed to the lifting base 21 via a lower end plate 27 of a rotating device 22 described later. The upper end of the fixed shaft 26 reaches the inside of the substrate mounting table 19, and a heater unit 28 is provided at the upper end of the fixed shaft 26 in an airtight manner.
[0023]
Thus, the substrate mounting table 19 is rotatable by the rotating device 22, and the substrate mounting table 19 and the heater unit 28 are integrated with the elevating base 21 via the rotation shaft 24 and the fixed shaft 26. The lifting base 21 is lifted and lowered by a cylinder or the like (not shown).
[0024]
A substrate loading / unloading port 29 is provided on one side wall 16a of the container body 16, and the substrate loading / unloading port 29 is opened and closed by a gate valve 31 so as to be airtightly closed. An exhaust port 32 is provided on the other side wall 16b of the container body 16, and the exhaust port 32 is connected to an exhaust device (not shown).
[0025]
The gas supply unit 17 has a cover plate 33 and a shower plate 34 provided on the lower surface of the cover plate 33. The shower plate 34 has a large number of dispersion holes 35 formed therein. A gas retention chamber 36 is formed between the gas retention chamber 36 and the plate 33. A gas supply pipe 37 is connected to the cover plate 33. The gas supply pipe 37 communicates with the gas storage chamber 36 and is connected to a processing gas supply source or an inert gas supply source (neither is shown). ing.
[0026]
A reaction space 38 is formed between the shower plate 34 and the substrate mounting table 19, and the dispersion hole 35 communicates the gas retention chamber 36 with the reaction space 38.
[0027]
The substrate mounting table 19 has a susceptor 39 on the upper surface. When the substrate mounting table 19 is lowered, the wafer 15 to be processed through the substrate loading / unloading port 29 by the vacuum transfer device 14 (see FIG. 1). Is to be placed. The wafer 15 is heated by the heater unit 28 via the susceptor 39 during processing.
[0028]
The substrate mounting table 19 is rotated by the rotation device 22. The rotating device 22 will be described.
[0029]
A donut-shaped lower end plate 27 is airtightly fixed to the lower end of the cylindrical casing 41, and the lower end of the fixed shaft 26 is airtightly fixed to the lower end plate 27. A cylindrical rotor 43 is disposed concentrically inside the casing 41, and the rotor 43 is rotatably supported by the casing 41 via an upper bearing 44 and a lower bearing 45. An output shaft 46 is fixed to the upper end of the rotor 43, and the rotation shaft 24 is connected to the output shaft 46.
[0030]
An electromagnet 47 having a plurality of poles is provided on the inner surface of the casing 41, and a required number of permanent magnets 48 are provided in a circumferential direction on a portion of the outer surface of the rotor 43 facing the electromagnet 47. An alternating current is applied to the electromagnet 47 from a motor drive unit (not shown), and the permanent magnet 48 is rotated by an alternating magnetic field generated by the electromagnet 47. The hollow motor 49 is configured by the casing 41, the rotor 43, the electromagnet 47, and the permanent magnet 48. The fixed shaft 26 passes through the hollow motor 49 upward. The electromagnet 47 and the permanent magnet 48 are air-tightly covered with a non-magnetic material, for example, a stainless steel thin plate.
[0031]
At a required position of the susceptor 39, at least one gap sensor 51 is provided. The gap sensor 51 will be described with reference to FIG.
[0032]
A concave portion 52 is formed at a required position of the susceptor 39 from the upper surface, a through hole 53 is formed in a bottom portion of the concave portion 52, and a light detecting portion 54 is inserted into the through hole 53 from below.
[0033]
The light detecting section 54 will be described.
[0034]
The core portions (optical fiber wires) 56 and 57 of the optical fiber are inserted into a fiber holder 55 which is a hollow pipe made of a heat-resistant material such as SUS, and a gap is filled with a heat-resistant adhesive 58. A screw 60 is engraved on the outer surface of the fiber holder 55 over a required length at the distal end. It is preferable that the adhesive 58 be made of a material that causes total reflection of light on the outer peripheral surfaces of the optical fiber wires 56 and 57. The optical axes of the optical fiber wires 56 and 57 are preferably perpendicular to the wafer 15.
[0035]
The distal end 55a of the fiber holder 55 projects through the bottom of the susceptor 39, and a nut 59 is screwed to the distal end 55a. The nut 59 has a concave portion 59a formed at the center thereof, and the distal end of the distal end portion 55a protrudes. The tip of the tip portion 55a is located at a position retracted from the upper surface of the susceptor 39. A nut 61 is screwed to the base of the distal end portion 55a, and the fiber holder 55 is fixed by tightening the nut 61 and the nut 59, and the nut 61 and the nut are fixed to the fiber holder 55. By adjusting the position of the tip 59, the tip position of the tip portion 55a can be adjusted.
[0036]
One of the optical fiber strands 56 and 57, for example, the optical fiber strand 56 is guided to a light source (not shown) such as a photodiode via a rotation connection part for the optical fiber. The gap detection light is emitted from the distal end surface of the reference numeral 56. The gap detection light is reflected by the lower surface of the wafer 15, and the reflected light enters from the end face of the other optical fiber 57. The optical fiber wire 57 is guided to a light receiving device (not shown) such as a photodiode via a rotation-compatible connection portion for an optical fiber, and a light receiving signal from the light receiving device is converted into a gap calculating portion (not shown). ), The gap calculator calculates the distance to the lower surface of the wafer 15, that is, the gap between the upper surface of the susceptor 39 and the lower surface of the wafer 15 based on the amount of reflected light detected by the light receiver.
[0037]
The amount of reflected light incident on the optical fiber 57 is determined by the distance to the reflection target as shown in FIGS. 5A and 5B, and is shown in FIG. 5B. From 0 to the distance X, the incident light amount and the distance are approximately proportional. Therefore, the positions of the distal ends of the optical fiber wires 56 and 57 are determined so that the distance between the distal ends of the optical fiber wires 56 and 57 and the lower surface of the wafer 15 is in the range of 0 to distance X.
[0038]
As the adhesive 58, one having a heat resistance of 1200 to 1300 ° C., for example, a material mainly composed of a heat-resistant ceramic such as Aron ceramic (a heat-resistant inorganic adhesive), alumina or the like, and an inorganic polymer is used. The material of the optical fiber wires 56 and 57 is quartz, which has sufficient heat resistance. The nut 59 is made of a material having heat resistance and not contaminating the wafer 15, for example, carbon or ceramic.
[0039]
Hereinafter, the processing of the wafer 15 will be briefly described.
[0040]
The cassette 11 in which the wafers 15 are stored is transferred to the cassette transfer device 9, the opening / closing device 12 opens the lid of the cassette 11, and the load / unload lock in which the atmosphere transfer device 13 is opened to the atmosphere. The wafer 15 is transferred to one of the chambers 6 and 7. After the load / unload lock chambers 6 and 7 are hermetically closed and depressurized, the vacuum transfer chamber 1 and the load / unload lock chambers 6 and 7 are opened, and the reaction chamber is opened by the vacuum transfer device 14. The wafer 15 is carried into 2 (or the reaction chamber 3).
[0041]
The wafer 15 is loaded into the processing chamber 18 via the substrate loading / unloading port 29 and is placed on the susceptor 39 which is descending. The susceptor 39 is raised, and the wafer 15 is heated by the heater unit 28 via the susceptor 39.
[0042]
The reaction gas is introduced from the gas supply pipe 37, and the reaction gas is uniformly dispersed and flows into the reaction space 38 via the gas storage chamber 36 and the shower plate 34. The heated wafer 15 reacts with the reaction gas to perform necessary processing such as film formation. During the processing, the substrate mounting table 19 is rotated by the rotating device 22 via the rotating shaft 24, so that the substrate processing is made uniform.
[0043]
When the processing is completed, the supply and heating of the reaction gas are stopped, the substrate mounting table 19 is lowered, the processing chamber 18 is evacuated, the substrate loading / unloading port 29 is opened, and the processing by the vacuum transfer device 14 is completed. Is carried out. The processed wafer 15 is transferred to the heating / cooling chamber 4 (or heating / cooling chamber 5) and cooled to a required temperature. After cooling, the wafer 15 is transferred to one of the load / unload lock chambers 6 and 7 by the vacuum transfer device 14. After being conveyed and the load / unload lock chambers 6 and 7 are restored to the atmospheric pressure, they are opened to the atmospheric transfer chamber 8 and discharged to the cassette 11 by the atmospheric transfer device 13.
[0044]
Thus, the above processing is repeatedly performed.
[0045]
In addition, when the wafer 15 is placed on the susceptor 39 during the above process, the gap between the susceptor 39 and the wafer 15 is measured by the gap sensor 51. If the measured gap is equal to or greater than a predetermined value, it is expected that the heating of the wafer 15 will not be sufficiently performed, and if the gap sensors 51 are provided at a plurality of locations, the heat transfer state over the entire surface of the wafer 15, that is, The state of heat distribution can be predicted. Therefore, it is possible to accumulate as data such as the determination of a defective product in the subsequent process or the improvement of the processing conditions, thereby improving the processing quality.
[0046]
Note that, in the above-described embodiment, an example in which the rotating device is provided is shown. However, the rotating device may not be provided, and the susceptor may not rotate.
[0047]
(Note)
The present invention includes the following embodiments.
[0048]
(Supplementary Note 1) A processing chamber for processing a substrate, a substrate mounting table for holding the substrate in the processing chamber, and a heating device for heating the substrate, wherein the substrate mounting table and the substrate are mounted on the substrate mounting table. A gap sensor for detecting a gap between the gap sensors, wherein the gap detection unit has a light detection unit disposed opposite the substrate, and the light detection unit includes a light projecting optical fiber strand and a light receiving optical fiber strand in a fiber holder. Is a substrate processing apparatus, wherein the step of emitting light from the light projecting optical fiber, and the step of receiving the reflected light reflected by the substrate by the light receiving optical fiber, A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of processing the substrate in a processing chamber.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a substrate processing apparatus including a processing chamber for processing a substrate, a substrate mounting table for holding the substrate in the processing chamber, and a heating device for heating the substrate, The substrate mounting table has a gap sensor that detects a gap between the substrate mounting table and the substrate, and the gap sensor has a light detection unit disposed facing the substrate, and the light detection unit is provided in a fiber holder. Since the projecting optical fiber strand and the receiving optical fiber strand are held, light can be emitted from the projecting optical fiber strand and the reflected light reflected on the substrate can be received via the receiving optical fiber strand, The gap between the substrate mounting table and the wafer can be detected based on the amount of received light, and the detection result is reflected in the substrate processing, thereby achieving an excellent effect of improving the processing quality and the yield.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan sectional view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic front sectional view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a main part of a reaction chamber of the substrate processing apparatus.
FIG. 4 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.
FIGS. 5A and 5B are operation explanatory views showing the embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum transfer room 2, 3 Reaction room 4, 5 Heating / cooling room 6, 7 Load / unload lock room 8 Atmospheric transfer room 9 Cassette transfer device 11 Cassette 12 Opening and closing device 13 Atmospheric transfer device 14 Vacuum transfer device 15 Wafer 16 Container Main body 16a One side wall 16b Side wall 17 Gas supply unit 18 Treatment room 19 Substrate mounting table 21 Elevating base 22 Rotating device 23 Bellows 24 Rotating shaft 25 Bottom plate 26 Fixed shaft 27 Lower end plate 28 Heater unit 29 Substrate loading / unloading port 31 Gate valve 32 Exhaust port 33 Cover plate 34 Shower plate 35 Dispersion hole 36 Gas retention chamber 37 Gas supply pipe 38 Reaction space 39 Susceptor 41 Casing 43 Rotor 44 Upper bearing 45 Lower bearing 46 Output shaft 47 Electromagnet 48 Permanent magnet 49 Hollow motor 51 Gap sensor 52 Recess 53 Recessed hole 54 Light Detector 55 Fiber Holder 55a Tip 56 Fiber 57 optical fiber 58 adhesive 59 nut 59a tip 60 screw 61 nut