CN113597663A - 半导体装置的制造方法、基板处理装置以及程序 - Google Patents

半导体装置的制造方法、基板处理装置以及程序 Download PDF

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村田等
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Abstract

本发明提供一种技术，具有如下工序：利用从加热装置供给的电磁波将保持于保持基板的基板保持件的隔热板加热到处理基板的处理温度，利用非接触式温度计测定直至到达处理温度的隔热板的温度变化；利用加热装置将保持于基板保持件且设置有由不透过非接触式温度计的探测光的材质构成的片材的基板加热到处理温度，利用非接触式温度计测定直至到达处理温度的片材的温度变化；根据隔热板的温度变化的测定结果和片材的温度变化的测定结果，获取隔热板和片材的温度变化的相关关系；以及基于非接触式温度计测定的隔热板的温度和相关关系控制加热装置对基板进行加热。

Description

半导体装置的制造方法、基板处理装置以及程序
技术领域
本公开涉及一种半导体装置的制造方法、基板处理装置以及程序。
背景技术
作为半导体装置的制造工序的一工序，例如具有使用加热装置加热处理室内的基板而使形成于基板的表面的薄膜中的组成或晶体构造变化的退火处理。在最近的半导体设备中，随着细微化，寻求对形成有具有高的纵横比的图案的高密度的基板的退火处理。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2017/056148号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在现有的退火处理中，有时不能均匀地加热基板，不能进行对象膜的均匀的处理。
本公开的目的在于提供一种能够进行对象膜的均匀的处理的技术。
用于解决课题的方案
根据本公开的一方案，提供一种技术，其具有如下工序：利用从加热装置供给的电磁波将保持于保持基板的基板保持件的隔热板加热到处理上述基板的处理温度，利用非接触式温度计测定直至到达上述处理温度的上述隔热板的温度变化；利用上述加热装置将保持于上述基板保持件且设置有由不透过非接触温度计的探测光的材质构成的片材的上述基板加热到上述处理温度，利用上述非接触式温度计测定直至到达上述处理温度的上述片材的温度变化；根据上述隔热板的温度变化的测定结果和上述片材的温度变化的测定结果，获取上述隔热板和上述片材的温度变化的相关关系；以及基于上述非接触式温度计测定的上述隔热板的温度和上述相关关系控制上述加热装置对上述基板进行加热。
发明效果
根据本公开，能够提供一种可以进行均匀的基板处理的技术。
附图说明
图1是适用于本公开的实施方式的基板处理装置的单片型处理炉的概略结构图，是用纵剖视图表示处理炉部分的图。
图2是适用于本公开的基板处理装置的控制器的概略结构图。
图3是表示本公开的基板处理的流程的图。
图4A是表示本公开的基于温度控制的温度推移的图，是表示基于升温时的温度控制的温度和时间的推移的图表。
图4B是表示本公开的基于温度控制的温度推移的图，是表示基于基板处理时的温度控制的温度和时间的推移的图表。
图4C是表示本公开的基于基板处理时的温度控制的晶圆的加热区域的示意图。
图5是表示制作适用于本公开的实施方式的处理转换表的流程的图。
图6A是表示制作适用于本公开的实施方式的处理转换表时的温度测定方法的图，是测定隔热板的温度时的图。
图6B是表示制作适用于本公开的实施方式的处理转换表时的温度测定方法的图，是测定石英片材的温度时的图。
图7是表示在本公开的实施方式中测定出的隔热板和石英片材的温度和时间的推移的图表。
图8是表示根据图7中的隔热板和石英片材的图表形成的隔热板和石英片材的相关关系的温度转换图表。
图9是表示本公开的实施方式的变形例1的图。
图10是表示本公开的实施方式的变形例2的图。
具体实施方式
＜本公开的实施方式＞
以下，基于附图对本公开的第一实施方式进行说明。
(1)基板处理装置的结构
在本实施方式中，本公开的基板处理装置100构成为对晶圆实施各种热处理的单片式热处理装置。
(处理室)
如图1所示，本实施方式的基板处理装置100具有作为由金属等反射电磁波的材料构成的腔室的壳体102和容纳于壳体102的内部且垂直方向的上下端部开放的筒形状的反应管103。反应管103由石英等透过电磁波的材料构成。另外，由金属材料构成的顶帽凸缘(封闭板)104经由作为密封部件(Seal部件)的O型圈220与反应管103的上端抵接而封闭反应管103的上端。主要由壳体102、反应管103以及顶帽凸缘104构成处理硅晶圆等基板的处理容器，特别是将反应管103的内侧空间构成为处理室201。
在反应管103的下方设有载置台210，在载置台210的上表面载置有作为保持晶圆200的基板保持件的晶舟217。作为处理对象的晶圆200和例如伪晶圆等由石英板或硅板(Si板)等形成的用于维持(保温)晶圆200的温度的隔热板101a、101b以预定的间隔且以夹着晶圆200的方式保持于晶舟217。另外，在载置台210的侧壁，朝向载置台210的径向突出的未图示的突出部设于载置台210的底面侧。该突出部通过接近或接触设于后述的处理室201与输送空间203之间的间隔板204，抑制处理室201内的气体介质向输送空间203内移动或输送空间203内的气体介质向处理室201内移动。
在此，隔热板101a、101b也可以根据基板处理温度各设置多个。通过这样各设置多个，能够抑制载置有晶圆200的区域散热，能够提高晶圆200的面内或面间温度均匀性。另外，如后述的图6所示，在晶舟217的端板(顶板)217a设有作为温度传感器263的测定窗的孔217b，隔热板101a以被温度传感器263测定表面温度的方式保持于晶舟217。
作为上部容器的壳体102例如横截面为圆形，且构成为平坦的密闭容器。另外，作为下部容器的输送容器202由例如铝(Al)或不锈钢(SUS)等金属材料、或石英等构成。在处理容器的下方形成有输送作为基板的硅晶圆等晶圆200的输送空间203。此外，也有时将固定于壳体102的空间或固定于反应管103的空间、且比间隔板204靠上方的空间称为处理室201或反应区201，将固定于输送容器202的空间且比间隔板靠下方的空间称为输送区203。
在输送容器202的侧面设有与闸阀205相邻的基板搬入/搬出口206，晶圆200经由基板搬入/搬出口206在与未图示的基板输送室之间移动。
在壳体102的侧面贯穿设置有电磁波导入口653－1、653－2。在电磁波导入口653－1、653－2分别连接有用于向处理室201内供给微波的波导管654－1、654－2的一端。在波导管654－1、654－2的另一端分别连接有作为向处理室201内供给电磁波进行加热的加热源的微波振荡器(电磁波源)655－1、655－2。
在此，电磁波导入口653－1、653－2、波导管654－1、654－2、微波振荡器655－1、655－2在进行一般的说明等的情况下分别代表性地记载为电磁波导入口653、波导管654、微波振荡器655。
载置台210由作为旋转轴的转轴255支撑。转轴255贯通输送容器202的底部，进一步地在输送容器202的外部连接于进行旋转、升降动作的驱动机构267。使驱动机构267工作，使转轴255及载置台210旋转、升降，由此能够使载置于晶舟217上的晶圆200旋转或升降。此外，转轴255下端部的周围被波纹管212覆盖，将处理室201及输送空间203内保持为气密。
载置台210在晶圆200的输送时下降，以使载置台上表面为基板搬入/搬出口206的位置(晶圆输送位置)，在晶圆200的处理时，如图1所示地上升至使晶圆200处于处理室201内的处理位置(晶圆处理位置)。
(排气部)
在处理室201的下方且载置台210的外周侧设有排出处理室201的气体介质的排气部。如图1所示，在排气部设有排气口221。在排气口221连接有排气管231，在排气管231依次串联地连接有根据处理室201内的压力控制阀开度的APC阀等压力调整器244、真空泵246。
在此，压力调整器244只要能够接收处理室201内的压力信息(来自后述的压力传感器245的反馈信号)来调整排气量，就不限于APC阀，也可以构成为同时使用通常的开闭阀和压力调整阀。
主要由排气口221、减压系统排气管231、压力调整器244构成排气部(也称为排气系统或排气线路)。此外，也可以以围绕处理室201的方式设置排气通路，构成为能够从晶圆200的全周排出气体。另外，也可以在排气部的结构中加入真空泵246。
(气体供给部)
在顶帽凸缘104设有气体供给管232，该气体供给管232用于将惰性气体、原料气体、反应气体等用于各种基板处理的处理气体供给至处理室201内。在气体供给管232，自上游侧起，依次设有作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)241及作为开闭阀的阀243。例如作为惰性气体的氮(N2)气源连接于气体供给管232的上游侧，经由MFC241、阀243供给至处理室201内。在处理基板时使用多种气体的情况下，也可以是，在气体供给管232的比阀243靠下游侧，自上游方向起，依次连接有气体供给管，该气体供给管设有作为流量控制器的MFC及作为开闭阀的阀。
在从气体供给管232供给惰性气体的情况下，主要由气体供给管232、MFC241、阀243构成惰性气体供给系统。作为惰性气体，除了N2气，还能够使用例如Ar气、He气、Ne气、Xe气等稀有气体。
(温度传感器)
在顶帽凸缘104设置有作为非接触式的温度检测器(非接触式温度计)的温度传感器263。通过基于由温度传感器263检测到的温度信息调整后述的微波振荡器655的输出，能够加热基板，使基板温度成为所希望的温度分布。温度传感器263由例如IR(InfraredRadiation)传感器等辐射温度计构成。此外，作为测定基板的温度的方法，不限于上述的辐射温度计，也可以使用热电偶进行温度测定，也可以同时使用热电偶和辐射温度计进行温度测定。但是，在使用热电偶进行温度测定的情况下，为了提高热电偶的测温精度，需要配置于处理晶圆200的附近进行温度测定，因此，热电偶本身会被从后述的微波振荡器供给的微波加热，因此优选使用辐射温度计作为温度传感器263。
另外，温度传感器263不限于设于顶帽凸缘104，也可以设于载置台210。通过这样构成，能够使用上端封闭的反应管，能够降低向处理室201供给的微波或处理气体等泄漏的可能性。另外，温度传感器263不仅直接设置于顶帽凸缘104或载置台210，也可以构成为用镜等反射来自设于顶帽凸缘104或载置台210的测定窗的放射光而间接地测定。通过这样构成，能够缓和设置温度传感器263的部位的限制。
(微波振荡器)
在壳体102的侧壁设置有电磁波导入口653－1、653－2。在电磁波导入口653－1、653－2分别连接有用于向处理室201内供给电磁波的波导管654－1、654－2各自的一端。在波导管654－1、654－2各自的另一端连接有作为向处理室201内供给电磁波进行加热的加热源的微波振荡器(电磁波源)655－1、655－2。微波振荡器655－1、655－2将微波等电磁波分别供给至波导管654－1、654－2。另外，微波振荡器655－1、655－2使用磁控管或速调管等。由微波振荡器655产生的电磁波的频率优选控制为处于13.56MHz以上且24.125GHz以下的频率范围。更适于优选控制为成为2.45GHz或5.8GHz的频率。
另外，在本实施方式中，微波振荡器655记载为在壳体102的侧面配置有两个，但不限于此，只要设有一个以上即可。
另外，也可以配置为设于壳体102的对置的侧面等不同的侧面。通过这样构成，能够抑制后述的微波在晶圆200上局部地被吸收的区域、即晶圆200局部地被加热的情况，能够提高晶圆200的面内温度均匀性。
主要由微波振荡器655－1、655－2、波导管654－1、654－2以及电磁波导入口653－1、653－2构成作为加热装置的电磁波供给部(电磁波供给装置、微波供给部、微波供给装置)。
在微波振荡器655－1、655－2分别连接有后述的控制器121。在控制器121连接有测定容纳于处理室201内的隔热板101a或101b、或者晶圆200的温度的温度传感器263。温度传感器263测定隔热板101a或101b、或者晶圆200的温度并向发送至控制器121，由控制器121控制微波振荡器655－1、655－2的输出，控制晶圆200的加热。
在此，微波振荡器655－1、655－2由从控制器121发送的同一控制信号控制。但是，不限于此，也可以构成为从控制器121向微波振荡器655－1、655－2分别发送个别的控制信号，从而微波振荡器655－1、655－2被个别地控制。
(控制装置)
如图2所示，作为控制部(控制单元)的控制器121构成为具备CPU(CentralProcessing Unit)121a、RAM(Random Access Memory)121b、存储装置121c、I/O端口121d的计算机。RAM121b、存储装置121c、I/O端口121d构成为经由内部总线121e能够与CPU121a交换数据。在控制器121连接有例如构成为触摸面板等的输入/输出装置122。
存储装置121c由例如闪存、HDD(Hard Disk Drive)等构成。在存储装置121c内可读取地存储有控制基板处理装置的动作的控制程序、记载有后述的喷嘴的蚀刻处理、成膜处理的顺序、条件等的蚀刻配方、工艺配方等。蚀刻配方、工艺配方是将后述的基板处理工序中的各顺序以使控制器121执行能够得到预定的结果的方式组合，作为程序发挥作用。以下，对该工艺配方、控制程序等总称地简称为程序。另外，也将蚀刻配方、工艺配方简称为配方。在本说明书中使用程序这一术语的情况具有仅包括配方单体的情况、仅包括控制程序单体的情况、或者包括其双方的情况。RAM121b构成为临时保持由CPU121a读出的程序、数据等的存储区域(工作区)。
I/O端口121d与上述的MFC241a～241d、阀243a～243d、压力传感器245、APC阀244、真空泵246、温度传感器263、驱动机构267、微波振荡器655等连接。
CPU121a构成为从存储装置121c读出并执行控制程序，并且根据从输入/输出装置122的操作指令的输入等从存储装置121c读出配方。CPU121a构成为以按照读出的配方的内容的方式控制MFC241a～241d对各种气体的流量调整动作、阀243a～243d的开闭动作、APC阀244的开闭动作及基于压力传感器245的APC阀244的压力调整动作、真空泵246的启动及停止、基于温度传感器263的微波振荡器的输出调整动作、驱动机构267对载置台210(或晶舟217)的旋转及转速调节动作或者升降动作等。
控制器121能够通过将存储于外部存储装置(例如，磁带、软盘或硬盘等磁盘、CD或DVD等光盘、MO等光磁盘、USB存储器或存储卡等半导体存储器)123的上述的程序安装到计算机而构成。存储装置121c或外部存储装置123构成为计算机可读取的存储介质。以下，将它们总称地简称为存储介质。在本说明书中使用存储介质这一术语的情况具有仅包括存储装置121c单体的情况、仅包括外部存储装置123单体的情况、以及包括其双方的情况。此外，向计算机提供程序也可以不使用外部存储装置123，而是使用互联网或专线等通信单元进行。
(2)基板处理工序
接下来，使用上述的基板处理装置100的处理炉，按照图3所示的处理流程对形成于基板上的作为含硅膜的非晶硅膜的改性(结晶化)方法的一例作为半导体装置(设备)的制造工序的一工序进行说明。在以下的说明中，构成基板处理装置100的各部分的动作由控制器121控制。
在本说明书中使用“晶圆”这一术语的情况具有表示晶圆(产品晶圆)本身的情况、表示晶圆与形成于其表面的预定的层或膜的层叠体的情况。在本说明书中使用“晶圆的表面”这一术语的情况具有表示晶圆本身的表面的情况、表示形成于晶圆上的预定的层等的表面的情况。在本说明书中记载为“在晶圆上形成预定的层”的情况具有表示在晶圆本身的表面上直接形成预定的层的情况、表示在形成于晶圆上的层等之上形成预定的层的情况。在本说明书中使用“基板”这一术语的情况也与使用“晶圆”这一术语的情况同义。
(温度转换图表制作工序(S302))
作为进行预定的基板处理的前阶段，使用隔热板101a、温度传感器263、目标基板603、开孔隔热板602、由不透过温度传感器263的探测光的材料(例如，石英)构成的片材604(以下，也称为石英片材)，进行制作表示后述的隔热板101a与石英片材604的相关关系的图8例示那样的温度转换图表的数据的获取处理(S302)。
(搬入工序(S304))
如图1所示，当将预定张数的晶圆200移载到晶舟217时，晶舟升降机115使晶舟217上升，如图3所示地搬入反应管103内侧的处理室201(晶舟装载)(S304)。
(压力调整工序(S306))
向处理室201内的晶舟217的搬入完成后，对处理室201内的气体介质进行排出，以使处理室201内成为预定的压力(例如10～100Pa)。具体而言，一边利用真空泵246排气，一边基于由压力传感器245检测到的压力信息对压力调整器244a或244b的阀开度进行反馈控制，使处理室201内成为预定的压力(S306)。
(惰性气体供给工序(S308))
驱动机构267经由晶舟217使晶圆200旋转。此时，经由气体供给管232从喷嘴249供给N2气等惰性气体(S308)。处理室201内的压力调整为1Pa～200000Pa中的预定的值、例如1Pa～300Pa。
(改性工序(S310))
微波振荡器655－1、655－2使晶圆200升温到100～900℃的温度带、例如400℃。利用温度传感器263测定隔热板101a的表面温度，且根据在温度转换图表制作工序中存储的温度转换图表的制作数据推测并控制晶圆200的温度。微波振荡器655－1、655－2经由波导管654－1、654－2从电磁波导入口653－1、653－26向处理室201内供给微波。供给到处理室201内的微波射入晶圆200并被高效地吸收，因此能够使晶圆200极有效地升温。
在此，在使晶圆200升温的情况下，优选的是，将微波振荡器655－1、655－2控制为一边间歇性地供给微波，一边增大微波振荡器655－1、655－2的输出。即，优选的是，如图4A所示地将间歇性供给来自微波振荡器655－1、655－2的微波供给的脉冲控制401和线性地控制微波振荡器655－1、655－2的输出的功率限制控制402组合进行。
通过这样在晶圆200升温时对微波进行脉冲控制来供给，即使如图4C所示地在处理室201内形成有驻波而在晶圆表面形成有集中加热的区域(微波集中区域、热点)404，也能够设置不供给微波的时间(OFF(断开)时间)。通过设置不供给微波的时机，能够使在微波集中区域404所产生的热传递到晶圆200的面内整体，维持晶圆200的面内温度均匀。
通过这样设置在晶圆200的面内引起热传递的期间，能够抑制微波集中区域404被集中加热。
从而，通过对微波进行脉冲控制来供给，能够抑制仅微波集中区域404被集中加热而使微波集中区域404与其它晶圆面的温度差变大。即，能够抑制因仅微波集中区域404被集中且连续地加热使晶圆200的表面产生温度差而使晶圆200开裂、翘曲、畸变的晶圆变形。
另外，通过在晶圆200升温时对微波进行功率限制控制来供给，能够将晶圆200高效地升温，能够短时间加热到所希望的基板处理温度。
接下来，当晶圆200的升温完成时，控制微波振荡器655－1、655－2，以将由温度传感器263测定的温度作为基板处理温度维持在恒定的范围内。具体而言，基于在温度转换图表制作工序(S302)中制作出的图8所示的温度转换图表转换由温度传感器263测定出的温度，进行温度控制。
此时，如图4B所示，也可以如下的进行控制：将由温度传感器263测定出的温度反馈至控制器121，进行基于反馈的数据控制微波振荡器655－1、655－2的反馈控制403，并且与晶圆升温时同样地进行脉冲控制，从而使基板处理温度在恒定的范围内。通过这样控制，能够将晶圆200的温度维持在预定的范围的基板处理温度。进行脉冲控制的理由为与晶圆升温时同样的理由。
在此，利用微波振荡器655－1、655－2供给微波的时间(ON(接通)时间)和不供给微波的时间(OFF时间)的间隔、即脉宽优选能够控制为例如1×10-4sec间隔。通过这样构成，在晶圆升温时和晶圆处理时双方能够进行正确的温度控制。
此外，也可以以在晶圆升温时和晶圆处理时为不同的脉宽的方式进行控制。通过这样构成，在晶圆200的表面中的微波集中区域404与除此以外的面的温度差容易变大(微波集中区域以外的区域未被加热)的晶圆升温时减小脉宽，从而能够提高面内温度均匀性。同样地，在晶圆200的表面中的微波集中区域404与除此以外的面的温度差难以变大(微波集中区域以外的区域在一定程度上被加热)的晶圆处理时增大脉宽，由此能够向晶圆表面充分照射微波，能够进行充分的晶圆处理。
另外，也可以将脉宽的ON时间与OFF时间的时间间隔控制为各不相同。
通过如以上地对晶圆200进行加热处理，形成于晶圆200表面上的非晶硅膜被改性(结晶化)成多晶硅膜。即，能够将晶圆200均匀地改性。
当经过预先设定的处理时间时，使晶舟217的旋转、气体的供给、微波的供给以及排气管的排气停止(S310)。
(大气压恢复(S312))
改性工序结束后，供给N2气等惰性气体，将处理室201内的压力恢复为大气压(S312)。
(搬出工序(S314))
使处理室201内的压力恢复到大气压后，驱动机构267使载置台210下降，由此将炉口打开，并且将晶舟217搬出到输送空间203(晶舟卸载)。之后，将载置于晶舟217的晶圆200搬出至位于输送空间203的外部的输送室(S314)。
通过重复以上的动作，晶圆200被进行改性处理。
(3)温度转换图表制作工序
接下来，使用图5～8对温度转换图表制作工序S302的详细的处理流程进行说明。此外，在本公开中，为了有助于说明的理解，采用温度转换图表制作工序进行说明，但无需一定制作温度转换图表，只要能够获取能够制作温度转换图表的数据即可。
(隔热板测定准备、搬入工序(S502))
如图6A所示，在晶舟217的端板(顶板)217a设有作为温度传感器263的测定窗的孔217b，隔热板101a以被温度传感器263测定表面温度的方式保持于晶舟217。同样地，与进行基板处理的晶圆200(产品晶圆)材质不同且热特性类似的伪基板(伪晶圆)601和隔热板101b保持于晶舟217。当隔热板101a、101b、伪晶圆601保持于晶舟217的预定的位置时，将晶舟217搬入处理室201(S502)。此外，虽然将伪基板601保持于晶舟217，但也可以将产品晶圆保持于晶舟217。
(温度调整、隔热板温度测定(S504))
当晶舟217搬入到预定的基板处理位置时，从微波振荡器655供给微波，通过上述的控制方法控制微波振荡器655，进行直至基板处理温度的晶圆200的升温、温度维持等温度调整。在进行温度调整的期间，在预定的开始时机，利用温度传感器263对隔热板101a的表面温度进行预定时间测定(S504)。
由温度传感器263测定出的隔热板101a的温度经由CPU121a存储于存储装置121c。存储的数据例如能够如图7的图表701所示地视觉化。
(数据获取完成判定(S506))
当温度传感器263对于隔热板101a的表面温度进行一定时间测定时，通过控制器121判定是否能够获取预定的数据(S506)。在完成预定的数据获取的情况下进入下一个工序，在未完成的情况下再次实施温度调整、隔热板温度测定(S504)。
(搬出工序(S508))
当隔热板101a的预定数据的获取完成时，搬出晶舟217(S508)。
(石英片材测定准备、搬入工序(S510))
当将晶舟217搬出时，如图6B所示地从晶舟217取出隔热板101a，在保持隔热板101a的位置保持开孔隔热板602。同样地，在搬出伪晶圆601之后，将产品晶圆或由与产品晶圆热特性类似的材质形成的晶圆(目标基板(目标晶圆))603保持于晶舟217。
在该晶圆603上的中央部设置有由不透过温度传感器263的探测光的材料形成且薄的小型的石英片材604。
当开孔隔热板602和设置有石英片材604的目标晶圆603分别保持于晶舟217的预定的位置时，将晶舟217搬入处理室201内(S510)。
(温度调整、石英片材温度测定(S512))
与隔热板101a的温度测定时同样地，当晶舟217搬入到预定的基板处理位置时，从微波振荡器655供给微波，通过上述的控制方法控制微波振荡器655，进行直至基板处理温度的晶圆200的升温、温度维持等温度调整。在进行温度调整的期间，在预定的开始时机，利用温度传感器263对目标晶圆603上的石英片材604的表面温度进行预定时间测定(S512)。
相对于目标晶圆603透过一部分温度传感器263的探测光，石英片材604不透过温度传感器263的探测光，因此，能够高精度地测定温度。
(数据获取完成判定(S514))
当温度传感器263对石英片材604的温度进行一定时间测定时，利用控制器121判定是否能够获取预定的数据(S514)。在完成预定的数据获取的情况下进入下一个工序，在未完成的情况下再次实施温度调整、目标基板温度测定(S512)。
由温度传感器263测定出的石英片材604的温度经由CPU121a存储于存储装置121c。存储的数据例如能够如图7的图表702所示地视觉化。
(搬出工序、基板处理准备、温度转换图表制作(S516))
当石英片材604的预定数据的获取完成时，搬出晶舟217。搬出晶舟217后，取出开孔隔热板602，如图1所示地将隔热板101a配置于晶舟217。另外，取出目标晶圆603、石英片材604，将通常的晶圆200配置于晶舟217。这样进行实施基板处理流程的准备。
另外，根据图7所示的石英片材604的温度的时间推移图表702和隔热板101a的温度的时间推移图表701的数据，通过使用线性插值或一次式近似，将图8所示那样的将纵轴设为石英片材的温度、将横轴设为隔热板的温度的隔热板与目标晶圆的相关关系存储于存储装置121c。由此温度转换图表制作工序完成。
(4)本实施方式的效果
根据本实施方式，起到以下所示的一个或多个效果。
(a)通过存储材质与产品晶圆不同的隔热板和热特性与产品晶圆类似的目标晶圆上的石英片材的相关关系，能够根据隔热板的温度推测晶圆的温度，能够容易地进行基板处理时的温度控制。
(b)通过设为能够根据隔热板的温度推测晶圆的温度，晶圆处理时只要测定隔热板的温度即可，因此能够容易地决定温度传感器的设置部位。
(c)通过利用辐射温度计等非接触式温度计计测隔热板的温度和石英片材的温度，能够抑制温度计自身受到微波的影响，能够进行准确的温度测定。
(d)在将晶圆升温时，通过将脉冲控制和功率限制控制组合来控制微波振荡器，能够抑制在晶圆的面内微波集中区域与除此以外的晶圆区域的温度差变大。另外，能够抑制晶圆产生翘曲或畸变、开裂等变形。而且，能够使晶圆高效地升温，能够短时间加热到所希望的基板处理温度。
(e)在晶圆成为处理温度时，通过将反馈控制和脉冲控制组合来控制微波振荡器，能够将晶圆的温度维持为预定的范围的基板处理温度。
(f)通过控制脉冲控制的脉宽，在晶圆升温时和晶圆处理时双方都能够进行准确的温度控制。
(5)实施方式的变形例
本实施方式的基板处理装置不限于上述的方案，能够如以下所示的变形例那样变更。
(变形例1)
如图9所示，在变形例1中，随着将辐射温度计等非接触式的温度传感器263的设置位置从中心向径向外侧偏移设置，将晶舟217的顶板的孔217b的形状构成为C字形状的槽217c。
通过这样构成，与设为扩大孔217b的孔径的结构的情况相比，能够抑制从晶舟217的顶板散热而使基板温度降低。
(变形例2)
如图10所示，在变形例2中，连接于一个微波振荡器655的波导管654分支成多个并连接于壳体102，从而在壳体102设置多个电磁波导入口653－1～653－3。
通过这样构成，能够使从多个电磁波导入口653－1～653－3分别供给的微波均等地照射至晶圆200，将晶圆200均匀地加热。
符号说明
101a、101b—隔热板(石英板、Si板)，121—控制器(控制部)，202—晶圆(基板)，201—处理室，217—晶舟(基板保持件)，263—温度传感器(非接触式温度计)，655—微波振荡器(加热装置)。

Claims (12)

1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具有如下工序：
利用从加热装置供给的电磁波将保持于保持基板的基板保持件的隔热板加热到处理上述基板的处理温度，利用非接触式温度计测定直至到达上述处理温度的上述隔热板的温度变化；
利用上述加热装置将保持于上述基板保持件且设置有由不透过上述非接触式温度计的探测光的材料构成的片材的上述基板加热到上述处理温度，利用上述非接触式温度计测定直至到达上述处理温度的上述片材的温度变化；
根据上述隔热板的温度变化的测定结果和上述片材的温度变化的测定结果，获取上述隔热板和上述片材的温度变化的相关关系；以及
基于上述非接触式温度计测定的上述隔热板的温度和上述相关关系控制上述加热装置对上述基板进行加热。
2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
上述片材是由石英构成的石英片材，在测定上述片材的温度变化的工序中，测定上述石英片材的温度变化。
3.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在测定上述隔热板的温度变化的工序中，测定保持于比上述基板靠上方的上述隔热板的温度变化。
4.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
上述隔热板以夹着至少一个上述基板的方式在上述基板保持件保持有两个以上，且被上述加热装置加热。
5.一种基板处理装置，其特征在于，具有：
保持基板和隔热板的基板保持件被搬入的处理室；
具有向上述处理室内振荡电磁波的电磁波振荡器的加热装置；
测定温度的非接触式温度计；以及
控制部，其构成为能够利用上述非接触式温度计测定直至到达处理上述基板的处理温度的上述隔热板的温度变化，测定直至到达上述处理温度的、由不透过上述非接触式温度计的探测光的材料构成的片材的温度变化，获取上述测定出的上述隔热板的温度变化与上述片材的温度变化的相关关系，并基于上述非接触式温度计测定的上述隔热板和上述相关关系控制上述加热装置。
6.根据权利要求5所述的基板处理装置，其特征在于，
上述片材是由石英构成的石英片材。
7.根据权利要求5所述的基板处理装置，其特征在于，
上述隔热板保持于比上述基板靠上方。
8.根据权利要求5所述的基板处理装置，其特征在于，
上述隔热板以夹着至少一个上述基板的方式在上述基板保持件保持有两个以上。
9.一种程序，其通过计算机使基板处理装置执行如下步骤：
利用从上述基板处理装置的加热装置供给的电磁波将保持于保持基板的基板保持件的隔热板加热到处理上述基板的处理温度，利用非接触式温度计测定直至到达上述处理温度的上述隔热板的温度变化；
利用上述加热装置将保持于上述基板保持件且设置有由不透过上述非接触式温度计的探测光的材料构成的片材的上述基板加热到上述处理温度，利用上述非接触式温度计测定到达上述处理温度的上述片材的温度变化；
根据上述隔热板的温度变化的测定结果和上述片材的温度变化的测定结果，获取上述隔热板和上述片材的温度变化的相关关系；以及
基于上述非接触式温度计测定的上述隔热板的温度和上述相关关系控制上述加热装置对上述基板进行加热。
10.根据权利要求9所述的程序，其特征在于，
上述片材是由石英构成的石英片材，在测定上述片材的温度变化的步骤中，测定上述石英片材的温度变化。
11.根据权利要求9所述的程序，其特征在于，
在测定上述隔热板的温度变化的步骤中，测定保持于比上述基板靠上方的上述隔热板的温度变化。
12.根据权利要求9所述的程序，其特征在于，
上述隔热板以夹着至少一个上述基板的方式在上述基板保持件保持有两个以上，且被上述加热装置加热。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102294007B1 (ko) * 2017-03-28 2021-08-25 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체
US11482433B2 (en) * 2020-07-17 2022-10-25 Intel Corporation Stacked thermal processing chamber modules for remote radiative heating in semiconductor device manufacture
JP1700778S (zh) * 2021-03-15 2021-11-29

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4924073A (en) * 1988-02-09 1990-05-08 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Method of controlling heat treatment apparatus for substrate
CN101604623A (zh) * 2008-06-11 2009-12-16 东京毅力科创株式会社 被处理体的热处理装置和热处理方法
US20170178979A1 (en) * 2015-12-22 2017-06-22 SCREEN Holdings Co., Ltd. Thermal processing apparatus and thermal processing method through light irradiation
CN107924826A (zh) * 2015-09-28 2018-04-17 株式会社日立国际电气 半导体装置的制造方法、基板处理装置以及程序

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1197367A (ja) * 1997-09-17 1999-04-09 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板熱処理装置およびそれを用いた基板熱処理方法
JP3554182B2 (ja) * 1998-03-31 2004-08-18 大日本スクリーン製造株式会社 温度測定装置および基板熱処理装置
JP2000223435A (ja) * 1999-02-03 2000-08-11 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板温度検知方法および基板温度検知装置ならびにそれを用いた基板処理装置
JP2009302177A (ja) * 2008-06-11 2009-12-24 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
JP5459907B2 (ja) * 2010-01-27 2014-04-02 東京エレクトロン株式会社 基板載置装置の評価装置、及びその評価方法、並びにそれに用いる評価用基板
JP5647502B2 (ja) * 2010-02-23 2014-12-24 株式会社日立国際電気 熱処理装置、半導体装置の製造方法及び基板処理方法。
JP2014056806A (ja) * 2012-02-27 2014-03-27 Tokyo Electron Ltd マイクロ波加熱処理装置および処理方法
CN104364888B (zh) * 2012-05-28 2017-02-22 株式会社日立国际电气 基板处理装置、温度计测系统、处理装置的温度计测方法、输送装置以及记录介质

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4924073A (en) * 1988-02-09 1990-05-08 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Method of controlling heat treatment apparatus for substrate
CN101604623A (zh) * 2008-06-11 2009-12-16 东京毅力科创株式会社 被处理体的热处理装置和热处理方法
CN107924826A (zh) * 2015-09-28 2018-04-17 株式会社日立国际电气 半导体装置的制造方法、基板处理装置以及程序
US20180211840A1 (en) * 2015-09-28 2018-07-26 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium
US20170178979A1 (en) * 2015-12-22 2017-06-22 SCREEN Holdings Co., Ltd. Thermal processing apparatus and thermal processing method through light irradiation

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