專利名稱：載置臺裝置、處理裝置以及溫度控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對半導(dǎo)體晶片等被處理體進(jìn)行成膜處理等熱處理的處理裝置、和 該處理裝置使用的載置臺裝置以及溫度控制方法。
背景技術(shù)：
為了制造半導(dǎo)體集成電路，通常對半導(dǎo)體晶片等被處理體反復(fù)進(jìn)行成膜處理、蝕 刻處理、熱擴(kuò)散處理、改性處理等各種處理。例如以對每一枚半導(dǎo)體晶片實施熱處理的單張式的處理裝置為例進(jìn)行說明，在能 夠進(jìn)行抽真空的處理容器內(nèi)，例如將內(nèi)裝有由鉬線構(gòu)成的電阻加熱器的載置臺安裝設(shè)置在 從容器底部豎起的腿部的上端，并在該載置臺上載置半導(dǎo)體晶片。然后，在這樣將半導(dǎo)體晶 片載置于載置臺上的狀態(tài)下，使規(guī)定的處理氣體流入處理容器內(nèi)同時將處理容器中保持為 規(guī)定的減壓環(huán)境。與此同時驅(qū)動電阻加熱器將半導(dǎo)體晶片加熱保持為規(guī)定的溫度，來實施 成膜處理等規(guī)定的處理。上述載置臺和支承該載置臺的腿部，一直以來通常使用以鋁合金為主的材料，然 而眾所周知，由于半導(dǎo)體晶片非常忌諱各種金屬污染，因此提出采用比上述鋁合金的金屬 污染程度少且耐熱性優(yōu)越的、例如AIN那樣的陶瓷材料作為載置臺或腿部的方案(例如，日 本實開平3-128668號公報、日本特開平6-252055號公報)。在上述專利文獻(xiàn)中，在載置臺背面的中央部連接一條中空狀的腿部，在該中空狀 的腿部內(nèi)容納有對電阻加熱器供電的供電線等必須的配線類。而且在上述載置臺中心部的 下表面?zhèn)仍O(shè)置熱電偶，并且將載置臺的電阻加熱器上呈同心狀設(shè)置多個、例如通過分割為 兩個從而能夠相互獨立控制的同心狀的兩個加熱區(qū)域，基于設(shè)置在載置臺中心部的上述熱 電偶的測量值，來個別地控制上述各加熱區(qū)域的溫度。具體而言，例如以成膜處理為例，由于膜厚的面內(nèi)均勻性最好的溫度分布因加熱 半導(dǎo)體晶片的工藝溫度而不同，因此在處理成品晶片之前，要預(yù)先求出依存于工藝溫度的 最佳溫度分布的各加熱器間的電流比或電壓比，然后在實際處理成品晶片時，基于在上述 熱電偶的測量值對最內(nèi)周的加熱區(qū)域的溫度進(jìn)行反饋控制，而對除此以外的外側(cè)的加熱區(qū) 域的溫度，則是基于對應(yīng)于工藝溫度預(yù)先求出的對最內(nèi)周加熱區(qū)域的加熱器的電流比或電 壓比來供給電力，由此進(jìn)行所謂的開環(huán)控制。然而，如上所述載置臺和支承載置臺的腿部，例如由AIN(氮化鋁)等陶瓷材料構(gòu) 成，然而該陶瓷材料是脆性材料，因此有時以載置臺的內(nèi)外周間的溫度分布為起因產(chǎn)生的 熱應(yīng)力容易使該載置臺破損。特別是在利用依存于工藝溫度的電流比和電壓比來控制載置 臺內(nèi)外周的加熱區(qū)域(加熱器)的溫度的方法中，存在易使陶瓷制的載置臺等破損的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種將被處理體載置在載置臺上進(jìn)行加熱時，不易因熱應(yīng) 力而破損的載置臺裝置以及搭載有該載置臺裝置的處理裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種將被處理體載置在載置臺上進(jìn)行加熱時，載置臺 不易因熱應(yīng)力而破損的溫度控制方法。本發(fā)明的再一目的在于提供一種存儲有用于執(zhí)行上述溫度控制方法的程序的存 儲介質(zhì)。本發(fā)明人等對由陶瓷材料構(gòu)成的載置臺的破損進(jìn)行銳意研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過對 利用電流比和電壓比的溫度控制進(jìn)行比較，在利用電力比進(jìn)行溫度控制的情況下，能夠?qū)?成為破損原因的內(nèi)外周間的溫度差限制到比較小的程度，由此做出了本發(fā)明。即，根據(jù)本發(fā)明的第一觀點，提供一種載置臺裝置，其特征在于，具備載置臺，其 用于載置被處理體；加熱機(jī)構(gòu)，其具有多個加熱器部，這些加熱器部設(shè)置在上述載置臺上呈 同心狀劃分的多個加熱區(qū)域的每個區(qū)域內(nèi)；腿部，其連接于上述載置臺的中心部，對上述載 置臺水平地進(jìn)行支承；溫度測量部，其與上述多個加熱區(qū)域內(nèi)的最內(nèi)周的加熱區(qū)域?qū)?yīng)地 設(shè)置；電源控制部，其基于上述溫度測量部的測量值對上述最內(nèi)周的加熱器部的溫度進(jìn)行 反饋控制，并且利用對上述最內(nèi)周的加熱器部的安全供給電力比，來控制向上述其他的加 熱器部供給的電力，其中該安全供給電力比是以使加熱區(qū)域間的溫度差處于上述載置臺不 破損的范圍的方式?jīng)Q定的。這樣，在控制載置被處理體的載置臺的溫度時，基于溫度測量部的測量值對上述 最內(nèi)周的加熱器部的溫度進(jìn)行反饋控制，并且利用對最內(nèi)周的加熱器部的電力比(安全供 給電力比)，來控制向上述其他的加熱器部供給的電力，其中該電力比是以使載置臺的各加 熱區(qū)域(加熱器)的溫度差處于上述載置臺不破損的范圍的方式?jīng)Q定的，由此抑制載置臺 的內(nèi)外周間產(chǎn)生的溫度差，因而能夠防止載置臺因應(yīng)力而破損。在這種情況下，上述安全供給電力比被設(shè)定為，使上述載置臺的最內(nèi)周的加熱 區(qū)域的溫度為最低，具體而言，上述安全供給電力比被設(shè)定為，在上述載置臺為對應(yīng)直徑 300mm的被處理體的載置臺時，將使上述最內(nèi)周與最外周的加熱區(qū)域間的溫度差為33°C以 內(nèi)的電力比。另外，優(yōu)選為，上述電源控制部在上述載置臺升溫時和降溫時進(jìn)行控制，以使最內(nèi) 周的加熱區(qū)域的溫度不會變得比最外周的加熱區(qū)域的溫度低規(guī)定的溫度差以上。另外，優(yōu)選為，上述電源控制部以如下方式進(jìn)行控制在上述載置臺升溫時以使最 內(nèi)周的加熱區(qū)域的溫度高于最外周的狀態(tài)升溫，若達(dá)到了設(shè)定溫度，則使向上述各加熱器 部供給的電力逐漸接近上述安全供給電力比。另外，作為上述溫度測量部，典型地可以使用具有熱電偶的部件。上述載置臺和上述腿部的至少一方，可以使用由陶瓷材料構(gòu)成的材料。根據(jù)本發(fā)明的第二觀點，提供一種對被處理體實施規(guī)定的熱處理的處理裝置，具 備處理容器，其能夠排出內(nèi)部環(huán)境氣體；氣體供給機(jī)構(gòu)，其向上述處理容器內(nèi)供給所需的 氣體；載置臺裝置，其用于載置被處理體，上述載置臺裝置具有載置臺，其用于載置被處 理體；加熱機(jī)構(gòu)，其具有多個加熱器部，這些加熱器部設(shè)置在上述載置臺上呈同心狀劃分的 多個加熱區(qū)域的每個區(qū)域內(nèi)；腿部，其連接于上述載置臺的中心部，對上述載置臺水平地進(jìn) 行支承；溫度測量部，其與上述多個加熱區(qū)域內(nèi)的最內(nèi)周的加熱區(qū)域?qū)?yīng)地設(shè)置；電源控 制部，其基于上述溫度測量部的測量值對上述最內(nèi)周的加熱器部的溫度進(jìn)行反饋控制，并 且利用對上述最內(nèi)周的加熱器部的安全供給電力比，來控制向上述其他的加熱器部供給的電力，其中該安全供給電力比是以使加熱區(qū)域間的溫度差處于上述載置臺不破損的范圍的 方式?jīng)Q定的。根據(jù)本發(fā)明的第三觀點，提供一種溫度控制方法，是在設(shè)置于能夠排出內(nèi)部環(huán)境 氣體的處理容器內(nèi)的載置臺上載置被處理體，并控制具有多個在上述載置臺上呈同心狀劃 分的多個加熱區(qū)域的每個區(qū)域內(nèi)設(shè)置的加熱器部的加熱機(jī)構(gòu)，來進(jìn)行上述被處理體的溫度 控制的方法，該溫度控制方法包括測量上述多個加熱區(qū)域內(nèi)的最內(nèi)周的加熱區(qū)域的溫度； 基于上述測量到的溫度對上述最內(nèi)周的加熱器部進(jìn)行反饋控制，以將其控制為設(shè)定溫度； 利用對上述最內(nèi)周的加熱器部的安全供給電力比，來控制向上述其他的加熱器部供給的電 力，其中該安全供給電力比是以使加熱區(qū)域間的溫度差處于上述載置臺不破損的范圍的方 式?jīng)Q定的。在上述第三觀點中，優(yōu)選為，在上述載置臺升溫時，保持最內(nèi)周的加熱區(qū)域的溫度 不會變得比最外周的加熱區(qū)域的溫度低規(guī)定的溫度差以上的狀態(tài)。并且優(yōu)選為，在上述載 置臺降溫時，保持最內(nèi)周的加熱區(qū)域的溫度不會變得比最外周的加熱區(qū)域的溫度低規(guī)定的 溫度差以上的狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的第四觀點，提供一種存儲介質(zhì)，存儲有使計算機(jī)控制處理裝置的程 序，在設(shè)置于能夠排出內(nèi)部環(huán)境氣體的處理容器內(nèi)的載置臺上載置被處理體，并控制具有 多個在上述載置臺上呈同心狀劃分的多個加熱區(qū)域的每個區(qū)域內(nèi)設(shè)置的加熱器部的加熱 機(jī)構(gòu)，進(jìn)行上述被處理體的溫度控制，在對被處理體實施規(guī)定的處理時，執(zhí)行包括如下內(nèi)容 的溫度控制方法測量上述多個加熱區(qū)域內(nèi)的最內(nèi)周的加熱區(qū)域的溫度；基于上述測量到 的溫度對上述最內(nèi)周的加熱器部進(jìn)行反饋控制，以將其控制為設(shè)定溫度；利用對上述最內(nèi) 周的加熱器部的安全供給電力比，來控制向上述其他的加熱器部供給的電力，其中該安全 供給電力比是以使加熱區(qū)域間的溫度差處于上述載置臺不破損的范圍的方式?jīng)Q定的。


圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式涉及的處理裝置的簡略剖視圖。圖2是表示設(shè)置在圖1的處理裝置所具備的載置臺裝置的載置臺上的加熱機(jī)構(gòu)的 俯視圖。圖3是示意地表示在半導(dǎo)體晶片的直徑方向上的處理氣體濃度與溫度分布的關(guān) 系的圖。圖4是表示供給電力比與膜厚波動的關(guān)系的一個例子的曲線圖。圖5是表示利用規(guī)定的電力供給比對外側(cè)區(qū)域加熱器進(jìn)行電力控制，實際進(jìn)行成 膜處理時載置臺有無破損的結(jié)果的圖。圖6是表示依存于工藝溫度所容許的供給電力比的范圍的圖。圖7A是表示進(jìn)行以往的電壓比控制時的加熱器溫度以及操作量變化的曲線圖。圖7B是表示進(jìn)行本發(fā)明的電壓比控制時的加熱器溫度以及操作量變化的曲線 圖。圖8是用于說明載置臺升溫時加熱器的溫度變化和供給電力比的變化狀態(tài)的一 個例子的曲線圖。
具體實施例方式以下，參照

本發(fā)明的實施方式。圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式涉及的處理裝置的簡略剖視圖，圖2是表示設(shè) 置在圖1的處理裝置所具備的載置臺裝置的載置臺上的加熱機(jī)構(gòu)的俯視圖。另外，這里以 利用CVD對被處理體即半導(dǎo)體晶片進(jìn)行成膜處理的情況為例進(jìn)行說明。如圖所示該處理裝置2，具備例如由鎳、鎳合金或鋁合金成形為圓筒體狀的處理容 器4。在該處理容器4的頂面部，作為氣體供給機(jī)構(gòu)設(shè)有噴頭部6，該噴頭部6在下表面具 有多個氣體噴出孔6A、6B，由此能夠?qū)⑻幚須怏w例如成膜氣體導(dǎo)入處理容器4內(nèi)的處理空 間S。該噴頭部6內(nèi)，例如被分隔劃分為兩個氣體空間8A、8B，并且上述各氣體噴出孔6A、6B 分別與各氣體空間8A、8B連通，在處理空間S內(nèi)是一開始就將兩個氣體混合而得到的所謂 的混合后型(mixed type)。該噴頭部6整體，例如由鎳、鎳合金、鋁合金等形成。具有該噴頭部6的處理容器4 的頂面部，經(jīng)例如由O形圈構(gòu)成的密封部件10而安裝在處理容器4的側(cè)壁的上端，以保持 處理容器4內(nèi)的氣密性。而且，在該處理容器4的側(cè)壁上形成有搬入搬出口 12，用于將作為被處理體的半 導(dǎo)體晶片W搬入搬出，在該搬入搬出口 12設(shè)有閘閥14能夠進(jìn)行開閉。在該閘閥14上連接 有未圖示的裝載鎖定(load lock)室或者傳送室。另外，在該處理容器4的底部16的中央部側(cè)形成有向下方凹進(jìn)的凹狀部17，該凹 狀部17的內(nèi)部為排氣空間18。而且在規(guī)定該排氣空間18的凹狀部17的下部側(cè)壁上設(shè)有 排氣口 20。在該排氣口 20上連接有在中途插入設(shè)置了未圖示的壓力控制閥或真空泵的真 空排氣系統(tǒng)22，且處理容器4內(nèi)被該真空排氣系統(tǒng)22抽真空，從而保持為規(guī)定的壓力。在處理容器4內(nèi)設(shè)置有載置臺裝置24，用于載置作為被處理體的半導(dǎo)體晶片。該 載置臺裝置24具有實際上在其上表面載置晶片W的載置臺26 ；和連接于載置臺26下表 面的中心部而向下方延伸并對載置臺26水平地進(jìn)行支承的腿部28。腿部28的下端支承 于規(guī)定排氣空間18的凹狀部17的底部16A。腿部28內(nèi)部為中空狀，即圓筒體狀且下端開 放。載置臺26和腿部28均由例如AIN等陶瓷材料形成。另外，也可以是載置臺26和腿部 28中的一個由陶瓷材料形成。在載置臺26的上部側(cè)埋設(shè)電阻加熱器30，作為用于加熱載置于載置臺上的晶片W 的加熱機(jī)構(gòu)。該電阻加熱器30例如由鉬線構(gòu)成，如圖2所示電阻加熱器30在此以同心狀 一分為二成為內(nèi)側(cè)區(qū)域加熱器32A和外側(cè)區(qū)域加熱器32B，由此形成內(nèi)側(cè)加熱區(qū)域和外側(cè) 加熱區(qū)域這兩個加熱區(qū)域，從而能夠?qū)γ總€區(qū)域控制加熱溫度。而且，由陶瓷材料構(gòu)成的載 置臺26和電阻加熱器30構(gòu)成陶瓷加熱器。另外，該區(qū)域數(shù)未作限定，也可以是三個區(qū)域以上。各區(qū)域的加熱器32A、32B的連接端子位于載置臺26的中心部(參照圖1)，在這些 連接端子上例如通過Ni-Au釬焊而分別接合有例如由Ni構(gòu)成的供電棒36A、36B。上述供 電棒36A、36B向下方延伸且穿過中空狀的腿部28內(nèi)而向外部延伸，并與供給電力的電源部 37連接。另外，供電棒36A、36B在圖1中分別只記載了各一根，然而實際上是各設(shè)置兩根。陶瓷制的腿部28的上端，與載置臺26中央部的下表面氣密地接合。另外，該腿部28下端部的安裝凸緣部28A氣密地安裝在規(guī)定排氣空間18的凹狀部17的底部16A。并且， 向腿部28內(nèi)供給N2氣等惰性氣體。在作為被處理體的半導(dǎo)體晶片為300mm的晶片時，載置臺26的直徑為340mm左 右，腿部的直徑為40 50mm左右。在載置臺26背面?zhèn)?下表面?zhèn)?的中央部，與最內(nèi)周的加熱區(qū)域，在此為與內(nèi)側(cè) 加熱區(qū)域34A對應(yīng)地設(shè)置有溫度測量部38，從而能夠測量內(nèi)側(cè)加熱區(qū)域34A的溫度。作為 該溫度測量部38，例如可以使用熱電偶，并通過熱粘接將該熱電偶安裝在載置臺26背面的 中央部。在這種情況下，由該熱電偶構(gòu)成的溫度測量部38處于容納在腿部28內(nèi)的狀態(tài)，因 此熱電偶不會暴露于供給至處理容器4內(nèi)的各種氣體中，從而防止熱電偶被腐蝕。從上述溫度測量部38延伸的配線40，貫通底部16A側(cè)而向外側(cè)被拉出，并連接于 例如由微處理器(計算機(jī))構(gòu)成的電源控制部42。并且，該電源控制部42，基于上述溫度 測量部38的檢測值，能夠控制上述加熱區(qū)域的各加熱器32A、32B。此時，上述內(nèi)側(cè)加熱區(qū) 域34A的內(nèi)側(cè)區(qū)域加熱器32A被反饋控制以保持成膜處理的工藝溫度。與此相對，外側(cè)加 熱區(qū)域34B的外側(cè)區(qū)域加熱器32B采用電流控制、電壓控制、電力控制等某種控制方式來控 制內(nèi)側(cè)區(qū)域加熱器32A，并以向內(nèi)側(cè)區(qū)域加熱器32A供給的電力為基準(zhǔn)，以供給利用預(yù)先確 定的安全供給電力比決定的電力的方式設(shè)定，進(jìn)行開環(huán)控制。例如在某工藝溫度下的安全供給電力比為0. 8時，將向外側(cè)區(qū)域加熱器32B供給 的電力控制為向內(nèi)側(cè)區(qū)域加熱器32A供給的電力的0. 8倍。在此電流控制是指，將與設(shè)定溫度和實際溫度的差分對應(yīng)的操作量作為電流的形 式輸出，電壓控制是指將該差分作為電壓輸出，電力控制是指將該差分作為電力輸出。上述安全供給電力比是以使各加熱區(qū)域間的溫度差處于上述載置臺26不破損的 范圍的方式來決定的，根據(jù)工藝溫度不同，即使讓膜厚的面內(nèi)均勻性略微降低，也要設(shè)定為 能夠防止載置臺26破損的電力比的情況也會發(fā)生。對于這點詳見后述。上述電源控制部42，除了控制載置臺裝置24的動作以外，還兼具控制處理裝置2 的動作全體的功能，在電源控制部42上連接有存儲介質(zhì)44，該存儲介質(zhì)44存儲有用于控制 電源控制部42動作的程序。作為該存儲介質(zhì)44，例如可以使用軟盤或閃存等。另一方面，在上述載置臺26上貫通其上下方向形成有多個銷孔46，在各銷孔46中 以間隙配合狀態(tài)容納有例如由石英制的推升銷50，該推升銷50的下端共同連結(jié)于連結(jié)環(huán) 48。而且，上述連結(jié)環(huán)48與貫通容器底部能夠上下移動地設(shè)置的進(jìn)出桿52的上端連結(jié)，該 進(jìn)出桿52的下端與氣缸54連接。由此，在交接晶片W時，能夠使上述各推升銷50從各銷 孔46的上端向上方進(jìn)出。另外，在上述進(jìn)出桿52相對于容器底部的貫通部設(shè)置有可伸縮 的波紋管56，由此上述進(jìn)出桿52在保持處理容器4內(nèi)的氣密性的同時也能夠進(jìn)行升降。接下來，對使用以上那樣構(gòu)成的處理裝置2進(jìn)行的成膜方法(包括溫度控制方法) 進(jìn)行說明。首先，使推升銷50上下移動，將未處理的半導(dǎo)體晶片W載置于被保持為工藝溫度 的載置臺26上并密閉于處理容器4內(nèi)，通過真空排氣系統(tǒng)22將該處理容器4內(nèi)保持為規(guī) 定的工藝壓力，且通過氣體供給單元即噴頭部6將規(guī)定的處理氣體(成膜氣體)向處理容 器4內(nèi)導(dǎo)入，并通過CVD對晶片W形成規(guī)定的薄膜。例如，作為一例在利用熱CVD對TiN膜 進(jìn)行成膜時，向噴頭部6的一個氣體空間8A內(nèi)供給NH3氣體，向另一個氣體空間8B供給TiCl4+N2氣體，并使上述各氣體在處理空間S內(nèi)混合來進(jìn)行TiN膜的成膜處理。然后，在進(jìn)行這樣的成膜處理時，上述電源控制部42基于來自由設(shè)置在載置臺26 的下表面中央部的熱電偶構(gòu)成的溫度測量部38的測量值，通過上述電源部37控制對區(qū)域 加熱器32A、32B的操作量。例如向內(nèi)側(cè)加熱區(qū)域34A的內(nèi)側(cè)區(qū)域加熱器32A供給的電壓以 保持該成膜處理的工藝溫度的方式進(jìn)行反饋控制(電壓控制)。與此相對，外側(cè)加熱區(qū)域 34B的外側(cè)區(qū)域加熱器32B，是以向上述內(nèi)側(cè)區(qū)域加熱器32A供給的供給電力(不是供給電 壓)為基準(zhǔn)，并以變?yōu)橛深A(yù)先設(shè)定的安全供給電力比所確定的電力的方式設(shè)定，進(jìn)行開環(huán) 控制。由此，能夠防止載置臺26的內(nèi)外周間的溫度差過度增大，因此能夠阻止載置臺26破 損。此時載置臺26的溫度分布為，載置臺26中央部的溫度最低，越接近周邊部(邊緣 部)溫度逐漸變高的溫度分布，即成為中央冷的溫度分布狀態(tài)。參照圖3說明該溫度分布 的狀態(tài)。圖3是示意地表示半導(dǎo)體晶片的直徑方向上的處理氣體濃度與溫度分布的關(guān)系 的圖。上述處理氣體通常是從設(shè)置在處理容器的頂面部的噴頭部6供給到處理空間，并使 處理氣體在處理空間中向下流動且朝向載置臺26的周邊部大致均勻地擴(kuò)散，之后從載置 臺26的下方排出。因此，從噴頭部6供給到處理空間的處理氣體的濃度為在晶片中央部高， 且越向邊緣部越逐漸降低。由此，如果晶片溫度在整個面上均勻，則在氣體濃度較高的部分 (中央部)的反應(yīng)會被促進(jìn)，從而使這部分的膜厚變得比其他部分(邊緣部)厚因而不是優(yōu) 選的。因此，如圖3所示，通過設(shè)定為中央冷的溫度分布狀態(tài)，S卩，在晶片中央部的晶片 溫度最低，越向邊緣部溫度越逐漸升高，從而抑制在中央部的反應(yīng)，其結(jié)果能夠進(jìn)一步提高 膜厚的面內(nèi)均勻性。如上所述，將中心部的溫度設(shè)定得低于晶片周邊部的狀態(tài)稱為中央冷 狀態(tài)。另外，相反的溫度關(guān)系稱為中央熱狀態(tài)。在這種情況下，雖然因工藝溫度而不同，然而在直徑300mm的晶片的情況下，晶片 中央部和邊緣部的溫度差A(yù)t例如為5°C左右。然而，在上述那樣的中央冷的溫度分布狀態(tài)下，當(dāng)上述溫度差A(yù)t過度增大時，則 在由陶瓷材料構(gòu)成的載置臺26和由陶瓷材料構(gòu)成的腿部28的接合部產(chǎn)生較大的應(yīng)力集 中，因而可知會造成載置臺26破損。根據(jù)本發(fā)明人等的研究，在中央冷的溫度分布的情況 下，上述溫度差A(yù)t的上限值是33°C左右，因此為了防止破損，優(yōu)選將溫度差A(yù)t設(shè)定為 33°C以下。如上所述，在以往的載置臺裝置的溫度控制中，對于內(nèi)側(cè)加熱器是基于在由熱電 偶構(gòu)成的溫度測量部的測量值進(jìn)行反饋控制，關(guān)于外側(cè)加熱器的溫度，是預(yù)先求出與工藝 溫度對應(yīng)使膜厚的面內(nèi)均勻性最佳的電流比或者電壓比，并以內(nèi)側(cè)加熱器為基準(zhǔn)，以保持 與電流比和電壓比對應(yīng)的電流和電壓的方式對外側(cè)加熱器進(jìn)行開環(huán)控制。然而，在這樣以往的控制方法中存在以下問題當(dāng)在溫度被控制為700°C左右的 載置臺26上載置室溫的晶片W等而施加了熱的亂流時，則在載置臺的中央部和邊緣部之間 產(chǎn)生大溫度差，并由此引起載置臺26破損。如上所述溫度差增大的原因之一被認(rèn)為是因為 由鉬線構(gòu)成的加熱器的電阻依存于溫度而變動。因此在本發(fā)明中，如上所述利用電力比代替電流比和電壓比來控制外側(cè)區(qū)域加熱器32B。此時，當(dāng)總是單純地以膜厚的面內(nèi)均勻性為最優(yōu)先的方式控制電力比時，根據(jù)情況 也產(chǎn)生溫度差超過33°C而增大的情況，因此在這種情況下，即使略微降低膜厚的面內(nèi)均勻 性，也設(shè)定為使載置臺26不產(chǎn)生破損的電力比。下面，說明為了求出最佳的電力比，即安全供給電力比的過程。首先，在通常的處 理裝置中，向外側(cè)區(qū)域加熱器32B供給的電力與向內(nèi)側(cè)區(qū)域加熱器32A供給的電力之比，即 供給電力比(外側(cè)區(qū)域加熱器供給電力/內(nèi)側(cè)區(qū)域加熱器供給電力=OUT/IN)與晶片面內(nèi) 的膜厚的不均勻性的關(guān)系為圖4所示的關(guān)系。另外，膜厚不均勻性越少則表示膜厚的面內(nèi) 均勻性越好。即，在圖4中供給電力比為“1. 1”時的膜厚不均勻性最少，表示膜厚的面內(nèi)均 勻性最優(yōu)。從這樣的膜厚不均勻性反映出的最佳的供給電力比，因工藝溫度而不同。因此，首先對各種工藝溫度，例如400 900°C左右的范圍內(nèi)的各種工藝溫度，預(yù) 先求出使膜厚的面內(nèi)均勻性為最佳的供給電力比(OUT/IN)。例如工藝溫度為400°C、45(TC 時，預(yù)先求出供給電力比為“0. 65”，工藝溫度為500°C、55(TC時，預(yù)先求出供給電力比為 “0. 70” ……。在實際過程中，只要根據(jù)工藝溫度并利用上述那樣的供給電力比，就能夠控制向 外側(cè)區(qū)域加熱器32B供給的電力，從而成為最佳的中央冷狀態(tài)，并在膜厚的面內(nèi)均勻性最 佳的狀態(tài)下獲得薄膜，然而此時，有時因條件不同會使載置臺26產(chǎn)生破損。因此，為了防止該破損的產(chǎn)生，而對上述供給電力比加以限制。即，首先預(yù)先在各 種工藝溫度(660°C以下)下，利用上述電力供給比對外側(cè)區(qū)域加熱器32B進(jìn)行電力控制，并 實際進(jìn)行成膜處理，對此時載置臺26是否破損進(jìn)行了探討。另外，內(nèi)側(cè)區(qū)域加熱器32A以 保持所設(shè)定的工藝溫度的方式進(jìn)行了反饋控制。將此時的結(jié)果表示于圖5。在圖5中橫軸 表示進(jìn)行了實驗的加熱器的數(shù)量。如從圖5中所明確的那樣，判明了對于該載置臺，供給電力比大致以“1.00”為界 線并劃分為載置臺產(chǎn)生裂縫的情況(圖中左側(cè))，和不產(chǎn)生裂縫的情況(圖中右側(cè))。因此 可知，在660°C以下的工藝溫度時，只要供給電力比為1. 00以下，則載置臺26不產(chǎn)生破損。因此，在工藝溫度為660°C以下時，在獲得最佳膜厚的面內(nèi)均勻性的供給電力比為 1. 00以下時，其供給電力比為安全供給電力比。另一方面，在獲得最佳膜厚的面內(nèi)均勻性的 供給電力比超過1.00時，則將“1.00”作為該工藝溫度的安全供給電力比。S卩，在此，在供 給電力比超過“1.00”時，通過略犧牲膜厚的面內(nèi)均勻性來實現(xiàn)載置臺26的安全。另外對于工藝溫度大于660°C的情況，也進(jìn)行了與上述同樣的探討。其結(jié)果可知， 在工藝溫度高于660°C的情況下，只要供給電力比為“0. 82”以下，載置臺26就不會產(chǎn)生破 損。而且，采用以上方式獲得的每個工藝溫度的安全供給電力比，被預(yù)先存儲于電源控制部 42。因此，只要按照該供給電力比進(jìn)行溫度控制，就能夠在中央冷的溫度分布狀態(tài)下，將載 置臺26的內(nèi)外周間的溫度差Δ t控制在33°C以內(nèi)，能夠防止該破損。將以上述方式求出的供給電力比的結(jié)果表示于圖6。圖6是表示依存于工藝溫度 所容許的供給電力比的范圍的曲線圖，為了便于參考也同時示出根據(jù)以往的供給電壓比進(jìn) 行控制時的控制范圍。在該圖中，越靠近右側(cè)中央冷的狀態(tài)越大，越靠近左側(cè)則變?yōu)橹醒霟?的狀態(tài)。如上所述，在工藝溫度為660°C以下時，供給電力比容許在0. 38 1. 00的范圍，在 工藝溫度大于660°C時，供給電力比容許在0. 38 0. 82的范圍。另外，實驗的結(jié)果表明，在 中央部的溫度高于晶片邊緣部的中央熱的情況下，在其溫度差到70°C之前載置臺26都未產(chǎn)生破損。另外在作為參考表示的以往的供給電壓比的控制范圍內(nèi)，在右側(cè)表示的區(qū)域Al 的部分，存在產(chǎn)生載置臺破裂的情況，因此不優(yōu)選。然后，實際進(jìn)行了以往的電壓比控制和本發(fā)明的電力比控制。參照圖7A、圖7B說 明此時的加熱器溫度以及操作量的變化。圖7A表示以往的電壓比控制的情況，圖7B表示本發(fā)明的電力比控制的情況。各 曲線圖的左側(cè)縱軸均表示加熱器溫度(內(nèi)側(cè)區(qū)域加熱器)，右側(cè)縱軸表示操作量。在此，圖 7A的情況是表示操作量100%為200伏，圖7B的情況是操作量100%為4000瓦特。此時的 設(shè)定工藝溫度是700°C，所設(shè)定的供給電壓比(圖7A的情況)以及供給電力比(圖7B的情 況)分別為“0.95”和“0.82”。如圖所示，表示從搬入晶片起各加熱器的操作量的變化以及加熱器的溫度變化， 在圖7A表示的以往的電壓比控制的情況下，從搬入晶片后到溫度穩(wěn)定為止的溫度變動量 Hl為非常大的值。這樣大的溫度變動量Hl是引起載置臺26的內(nèi)外周間較大的溫度差的原 因，其結(jié)果成為使載置臺26產(chǎn)生破損的結(jié)果。與此相對，圖7B表示的本發(fā)明的電力比控制的情況是，從搬入晶片后到溫度穩(wěn)定 為止的溫度變動量H2非常小，與圖7A的情況相比較為一半左右。其結(jié)果可知，在載置臺26 的內(nèi)外周間產(chǎn)生的溫度差并不那么大，因而能夠防止載置臺26破損，并且表現(xiàn)了良好的結(jié)
果ο在上述實施例中，對實際操作過程中載置臺26的溫度控制進(jìn)行了說明，但實際上 在載置臺26升溫時和降溫時都需要進(jìn)行使載置臺26不產(chǎn)生裂縫的溫度控制。此時，在載 置臺26升溫時和降溫時，保持內(nèi)側(cè)加熱區(qū)域34A的溫度不會變得比外側(cè)加熱區(qū)域34B的溫 度低規(guī)定的溫度差、例如33°C以上的狀態(tài)。具體而言，在中央熱的狀態(tài)下升降溫，或者即使 在中央冷的狀態(tài)下也以使其溫度差為33°C以下的狀態(tài)進(jìn)行升降溫。另外，即使在中央熱的 情況下，由于當(dāng)將其溫度差設(shè)定為超過例如70°C左右以上時，如上所述載置臺26會破損， 因此將溫度差設(shè)為70°C以下。在此參照圖8，說明載置臺26升溫時加熱器的溫度變化和供給電力比的變化狀態(tài) 的一個例子。在此也將工藝使的安全供給電力比設(shè)定為“0.82”。首先，在怠速狀態(tài)下加熱器溫度被保持在300°C，且此時的供給電力比被保持為 “0.58”。在這種情況下，將載置臺的內(nèi)周溫度控制為高于外周溫度的中央熱的狀態(tài)。然 后，通過繼續(xù)保持上述供給電力比，即繼續(xù)保持中央熱的狀態(tài)，來增加供給到兩個加熱器的 電力，由此例如以5°C /min左右的升溫率對加熱器進(jìn)行加熱。然后，若加熱器溫度達(dá)到了 700 0C的工藝溫度(設(shè)定溫度)，則慢慢地使上述供給電力比以逐漸接近安全供給電力比 “0.82”的方式變化。由此，載置臺的溫度分布逐漸從中央熱的狀態(tài)向中央冷的狀態(tài)過渡。如上所述，若加熱器的溫度穩(wěn)定后，將晶片載置于載置臺來開始成膜處理。另外， 在加熱器降溫時以將上述經(jīng)過反向進(jìn)行方式來控制加熱器溫度即可。這樣，在加熱器升降溫時也能夠?qū)⑤d置臺的內(nèi)外周間的溫度差設(shè)定為載置臺不裂 縫的溫度差，從而能夠防止載置臺的破損。 另外，本發(fā)明不限定于上述實施方式還可以進(jìn)行各種變形。例如，在上述說明中使 用的各數(shù)值例只不過是單純地表示的一個例子，當(dāng)然可以根據(jù)載置臺26和電阻加熱器30等的設(shè)計而改變其數(shù)值。另外，在上述實施方式中作為工藝處理是以成膜處理的情況為例進(jìn)行了說明，然 而不限定于此，也可以將本發(fā)明適用于蝕刻處理、氧化擴(kuò)散處理、退火處理、改性處理等各 種熱處理。此外，本發(fā)明還適用于等離子體處理裝置。此外，在上述實施例中，以呈同心圓狀設(shè)置了兩個加熱區(qū)域的情況為例進(jìn)行了說 明，然而不限定于此，在以同心圓狀設(shè)置了三個以上加熱區(qū)域時也可以適用本發(fā)明。在這種 情況下，在中間冷的溫度分布狀態(tài)下，當(dāng)然也以最內(nèi)周的加熱區(qū)域和最外周的加熱區(qū)域之 間的溫度差處于載置臺不裂縫的溫度范圍、例如33°C以內(nèi)的溫度范圍來設(shè)定安全供給電力 比。另外，被處理體不限定于半導(dǎo)體晶片，也可以用于IXD基板、玻璃基板、陶瓷基板寸。
1權(quán)利要求
一種載置臺裝置，其特征在于，具備載置臺，其用于載置被處理體；加熱機(jī)構(gòu)，其具有多個加熱器部，這些加熱器部設(shè)置在上述載置臺上呈同心狀劃分的多個加熱區(qū)域的每個區(qū)域內(nèi)；腿部，其連接于上述載置臺的中心部，對上述載置臺水平地進(jìn)行支承；溫度測量部，其與上述多個加熱區(qū)域內(nèi)的最內(nèi)周的加熱區(qū)域?qū)?yīng)地設(shè)置；電源控制部，其基于上述溫度測量部的測量值對上述最內(nèi)周的加熱器部的溫度進(jìn)行反饋控制，并且利用對上述最內(nèi)周的加熱器部的安全供給電力比，來控制對上述其他的加熱器部供給的電力，其中該安全供給電力比是以使加熱區(qū)域間的溫度差處于上述載置臺不破損的范圍的方式?jīng)Q定的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載置臺裝置，其特征在于，上述安全供給電力比被設(shè)定為，使上述載置臺的最內(nèi)周的加熱區(qū)域的溫度為最低。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的載置臺裝置，其特征在于，上述安全供給電力比被設(shè)定為，在上述載置臺為對應(yīng)直徑300mm的被處理體的載置臺 時，使上述最內(nèi)周與最外周的加熱區(qū)域間的溫度差為33°C以內(nèi)的電力比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載置臺裝置，其特征在于，上述電源控制部在上述載置臺升溫時和降溫時進(jìn)行控制，以使最內(nèi)周的加熱區(qū)域的溫 度不會變得比最外周的加熱區(qū)域的溫度低規(guī)定的溫度差以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載置臺裝置，其特征在于，上述電源控制部以如下方式進(jìn)行控制在上述載置臺升溫時以使最內(nèi)周的加熱區(qū)域的 溫度高于最外周的狀態(tài)升溫，若達(dá)到了設(shè)定溫度，則使向上述各加熱器部供給的電力逐漸 接近上述安全供給電力比。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載置臺裝置，其特征在于， 上述溫度測量部具有熱電偶。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載置臺裝置，其特征在于， 上述載置臺和上述腿部的至少一方由陶瓷材料構(gòu)成。
8.—種處理裝置，其對被處理體實施規(guī)定的熱處理，其特征在于，具備 處理容器，其能夠排出內(nèi)部環(huán)境氣體；氣體供給機(jī)構(gòu)，其向上述處理容器內(nèi)供給所需的氣體； 載置臺裝置，其載置被處理體， 上述載置臺裝置具有 載置臺，其用于載置被處理體；加熱機(jī)構(gòu)，其具有多個加熱器部，這些加熱器部設(shè)置在上述載置臺上呈同心狀劃分的 多個加熱區(qū)域的每個區(qū)域內(nèi)；腿部，其連接于上述載置臺的中心部，對上述載置臺水平地進(jìn)行支承； 溫度測量部，其與上述多個加熱區(qū)域內(nèi)的最內(nèi)周的加熱區(qū)域?qū)?yīng)地設(shè)置； 電源控制部，其基于上述溫度測量部的測量值對上述最內(nèi)周的加熱器部的溫度進(jìn)行反 饋控制，并且利用對上述最內(nèi)周的加熱器部的安全供給電力比，來控制向上述其他的加熱 器部供給的電力，其中該安全供給電力比是以使加熱區(qū)域間的溫度差處于上述載置臺不破損的范圍的方式?jīng)Q定的。
9.一種溫度控制方法，是在設(shè)置于能夠排出內(nèi)部環(huán)境氣體的處理容器內(nèi)的載置臺上載 置被處理體，并控制具有多個在上述載置臺上呈同心狀劃分的多個加熱區(qū)域的每個區(qū)域內(nèi) 設(shè)置的加熱器部的加熱機(jī)構(gòu)，來進(jìn)行上述被處理體的溫度控制的方法，該溫度控制方法的 特征在于，包括測量上述多個加熱區(qū)域內(nèi)的最內(nèi)周的加熱區(qū)域的溫度；基于上述測量到的溫度對上述最內(nèi)周的加熱器部進(jìn)行反饋控制，以將其控制為設(shè)定溫度；利用對上述最內(nèi)周的加熱器部的安全供給電力比，來控制向上述其他的加熱器部供給 的電力，其中該安全供給電力比是以使加熱區(qū)域間的溫度差處于上述載置臺不破損的范圍 的方式?jīng)Q定的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的溫度控制方法，其特征在于，在上述載置臺升溫時，保持最內(nèi)周的加熱區(qū)域的溫度不會變得比最外周的加熱區(qū)域的 溫度低規(guī)定的溫度差以上的狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的溫度控制方法，其特征在于，在上述載置臺降溫時，保持最內(nèi)周的加熱區(qū)域的溫度不會變得比最外周的加熱區(qū)域的 溫度低規(guī)定的溫度差以上的狀態(tài)。
12.—種存儲介質(zhì)，其特征在于，存儲有使計算機(jī)控制處理裝置的程序，在設(shè)置于能夠排出內(nèi)部環(huán)境氣體的處理容器內(nèi)的載置臺上載置被處理體，控制具有多 個加熱器部的加熱機(jī)構(gòu)，這些加熱器部在上述載置臺上呈同心狀劃分的多個加熱區(qū)域的每 個區(qū)域內(nèi)設(shè)置，進(jìn)行上述被處理體的溫度控制，在對被處理體實施規(guī)定的處理時，執(zhí)行包括 如下內(nèi)容的溫度控制方法測量上述多個加熱區(qū)域內(nèi)的最內(nèi)周的加熱區(qū)域的溫度；基于上述測量到的溫度對上述最內(nèi)周的加熱器部進(jìn)行反饋控制，以將其控制為設(shè)定溫度；利用對上述最內(nèi)周的加熱器部的安全供給電力比，來控制向上述其他的加熱器部供給 的電力，其中該安全供給電力比是以使加熱區(qū)域間的溫度差處于上述載置臺不破損的范圍 的方式?jīng)Q定的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種載置臺裝置、處理裝置以及溫度控制方法。載置臺裝置具備載置臺(26)，其用于在上表面載置被處理體(W)；加熱機(jī)構(gòu)(30)，其具有在載置臺(26)上呈同心狀被劃分的多個加熱區(qū)域的每個區(qū)域內(nèi)設(shè)置的多個加熱器部；腿部(28)，其連接于載置臺(26)的中心部，在豎立的狀態(tài)下對上述載置臺水平地進(jìn)行支承；溫度測量部(38)，其與多個加熱區(qū)域內(nèi)的最內(nèi)周的加熱區(qū)域?qū)?yīng)地設(shè)置；電源控制部(42)，其基于溫度測量部(38)的測量值對最內(nèi)周的加熱器部的溫度進(jìn)行反饋控制，并且利用對最內(nèi)周的加熱器部的安全供給電力比，來控制向其他的加熱器部供給的電力，其中該安全供給電力比是以使加熱區(qū)域間的溫度差處于載置臺(26)不破損的范圍的方式?jīng)Q定的。
文檔編號H01L21/205GK101911252SQ20098010158
公開日2010年12月8日 申請日期2009年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月19日
發(fā)明者小松智仁, 荻野貴史 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社