JP2005236193A

JP2005236193A - 半導体製造装置、及び、半導体製造装置の使用方法

Info

Publication number: JP2005236193A
Application number: JP2004046317A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Tabata; 強詩田端
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】従来の半導体製造装置は、熱電対の取付けには、長時間有していた。その結果、生産性が悪くなるという問題があった。
【解決手段】本発明に係る半導体製造装置は、半導体基板と、前記半導体基板に接触しない状態で前記半導体基板を測温するための非接触式温度計であって、前記非接触式温度計が測温可能な直線上に前記半導体基板が移動可能である前記非接触式温度計と、前記非接触式温度計を校正するための基準温度を、測定するために用いられる測定板と、前記測定板に接触した状態で前記測定板の基準温度を測定する接触式温度計とを有し、前記測定板は、前記非接触式温度計が測温可能な直線上における、前記非接触式温度計を基準に前記半導体基板より遠い位置に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造装置、及び、当該製造装置の使用方法に関する。

従来の半導体製造装置は、特許文献１に記載のように、半導体基板の温度を測定するための放射温度計が備えられている。放射温度計は、測定の性能が経時的に悪化することから、定期的な校正を必要とする。図３に示されるように、放射温度計５１を校正するには、基準温度が必要である。基準温度の測定は、半導体基板５２に熱電対５３を取り付けて行っていた。

特開平５−２５９１７２号公報

しかしながら、上記従来の半導体製造装置では、熱電対５３の取付けには、煩わしい作業があり長い時間を有していた。その結果、生産性が悪くなるという問題があった。

上記問題を解決するために、本発明に係る半導体製造装置は、半導体基板と、前記半導体基板に接触しない状態で前記半導体基板を測温するための非接触式温度計であって、前記非接触式温度計が測温可能な直線上に前記半導体基板が移動可能である前記非接触式温度計と、前記非接触式温度計を校正するための基準温度を測定するために用いられる測定板と、前記測定板に接触した状態で前記測定板の基準温度を測定する接触式温度計とを有し、前記測定板は、前記非接触式温度計が測温可能な直線上における、前記非接触式温度計を基準に前記半導体基板より遠い位置に配置されている。

本発明に係る半導体製造装置によれば、基準温度を測定するために用いられる接触式温度計が取り付けられた測定板は、非接触式温度計が測温可能な直線上における、前記非接触式温度計を基準に半導体基板より遠い位置に配置されている。よって、放射温度計は、校正のとき、すなわち、前記直線上に半導体基板がないとき、前記直線上に取り付けられた測定板を測定することができるので、半導体基板に接触式温度計を取り付ける作業が必要なくなる。その結果、生産性を向上させることが可能になる。

上記した本発明に係る半導体製造装置では、前記放射温度計は、前記半導体基板に熱処理を施すためのチャンバ内に載置された前記半導体基板と前記測定板の温度を測定する。

上記した本発明に係る半導体製造装置では、前記非接触式温度計は、放射温度計である。

上記した本発明に係る半導体製造装置では、前記接触式温度計は、熱電対である。

本発明に係る半導体製造装置の使用方法は、半導体基板に接触しない状態で前記半導体基板を測温するための非接触式温度計が測温可能な直線上にある前記半導体基板を測定する第１の工程と、前記直線上に前記半導体基板がないとき、前記非接触式温度計が測温可能な直線上における前記非接触式温度計を基準に前記半導体基板より遠い位置に配置されている測定板を前記非接触式温度計が測定する第２の工程と、前記非接触式温度計を、接触した状態で測温する接触式温度計によって測定された前記測定板の基準温度をもとにして、前記第２の工程で測定した値を校正する第３の工程とを有する。

本発明に係る半導体製造装置の使用方法によれば、基準温度を測定するために用いられる接触式温度計が取り付けられた測定板は、非接触式温度計が測温可能な直線上における、前記非接触式温度計を基準に半導体基板より遠い位置に配置されている。よって、放射温度計は、校正のとき、すなわち、前記直線上に半導体基板がないとき、前記直線上に取り付けられた測定板を測定することができるので、半導体基板に接触式温度計を取り付ける作業が必要なくなる。その結果、生産性を向上させることが可能になる。

以下、本発明に係る半導体製造装置の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、実施形態の半導体製造装置の構成を示す断面図である。図１（ａ）は、実施形態の非接触式温度計により、半導体基板の温度を測定するときの構造を示している。図１（ｂ）は、実施形態の放射温度計を校正（キャリブレーション）するときの構造を示している。以下、実施形態の半導体製造装置を、図１（ａ）を参照しながら説明する。

実施形態の半導体製造装置である熱処理炉１は、図１（ａ）に示されるように、半導体基板であるウエハ２を熱処理するためのチャンバ３と、ウエハ２を載せるためのサセプター４と、ウエハ２の温度を測定するための非接触式温度計である放射温度計５と、基準温度を測定するために用いられる測定板６と、測定板６の温度を測定するための接触式温度計である熱電対７とを有する。

チャンバ３は、ウエハ２に熱処理を施すために用いられる。チャンバ３は、全体に横方向に延びた中空の空間に形成されている。前記中空の空間の上下には、複数の発熱するランプ８が設けられている。チャンバ３内の温度は、熱処理の種類によって異なり、例えば、７００℃〜１２００℃の範囲に設定され、誤差は±２℃程度に調整されている。

サセプター４は、ウエハ２をチャンバ３内に搬送するために用いられる。サセプター４は、ウエハ２を載せるために、ウエハ２と略同形状のリングを有する。リングには、ウエハ２を固定するため、爪４ａが形成されている。サセプター４は、リング状に形成されているため、ウエハ２の外周近傍以外は、表裏面ともに剥き出しの状態になっている。ウエハ２は、ウエハ２への熱処理が終わると、サセプター４とともにチャンバ３の外に搬送される。

放射温度計５は、チャンバ３内に載置されたウエハ２に、接触しない状態で前記ウエハ２の温度を測定するために用いられる。放射温度計５は、例えば、赤外線放射温度計である。放射温度計５は、ランプ８からウエハ２に伝わる熱を遮らないために、チャンバ３の下方に配置されたランプ８より外側に設けられている。放射温度計５は、ウエハ２の表面から放出される赤外線エネルギー（赤外線の量）を、放射温度計５の入射口５ａから入射して、放射温度計５内部の赤外線センサを用いて測定したあと、赤外線の量から温度に換算して温度表示している。放射温度計５の入射口５ａは、前記放射温度計５が測温可能な直線上にあるウエハ２に向けられている。

測定板６は、前記放射温度計５を校正するための基準温度を測定するために用いられる。測定板６は、放射温度計５が測温可能な直線上における、前記放射温度計５を基準にウエハ２より遠い位置であり、かつ、ランプ８からウエハ２への熱が遮らない位置のチャンバ３内に配置されている。測定板６は、例えば、ウエハ２と同じ材質に相当するシリコン基板である。

熱電対７は、測定板６に接触した状態で前記測定板６の基準温度を測定するために用いられる。熱電対７による測定は、異なる金属材料を測定板６に接触させて、発生した起電力を温度に換算する方法により求められる。

図２は、実施形態の半導体製造装置の使用方法を示すフローチャートである。図２に示される一点鎖線内は、ウエハ２の温度測定を行っている工程である。二点鎖線内は、放射温度計５の校正を行っている工程である。以下、実施形態の熱処理炉１の使用方法を、図２および図１を参照しながら説明する。まず、ウエハ２をサセプター４に固定し、ウエハ２の温度測定を行う工程を開始する。

ステップＳ１では、ウエハ２をサセプター４とともにチャンバ３内へ挿入する。

ステップＳ２では、放射温度計５が測温可能な直線上にあるウエハ２の温度測定を行う。まず、チャンバ３に設けられたランプ８からの熱によってウエハ２を加熱し、熱処理を開始する。次に、放射温度計５は、ウエハ２から放出される赤外線エネルギーを入射する（図１（ａ）参照）。

ステップＳ３では、ウエハ２への熱処理が終了したあと、ウエハ２をチャンバ３から排出する。

ステップＳ４では、放射温度計５を校正（キャリブレーション）する時期であるか否かを判断する。校正（キャリブレーション）する時期であれば、ステップＳ５に移行する。校正（キャリブレーション）する時期でなければ、ステップＳ１に移行する。校正（キャリブレーション）は、放射温度計５の測定の性能が経時的に悪化したときであり、例えば、１週間に１回の頻度で行う。また、例えば、経時的な誤差を抑えて測定するために、ロット毎に校正を行っても良い。

ステップＳ５では、放射温度計５を校正するため、測定板６の基準温度を測定する（図１（ｂ）参照）。まず、測定板６に取り付けられた熱電対７によって発生した起電力を計測する。次に、起電力の値を温度に換算する。

ステップＳ６では、放射温度計の校正（キャリブレーション）を行う。放射温度計５は、前記放射温度計５が測温可能な直線上にウエハ２がないため、前記直線上に取り付けられた測定板６を測定することができる。まず、放射温度計５は、測定板６の表面から放出される赤外線エネルギーを入射する。放射温度計５は、入射した赤外線エネルギーを温度に換算する。次に、熱電対７によって測定された温度（ステップＳ５）を放射温度計５にフィードバックして、放射温度計５によって測定された測定板６の温度が同じ値になるように整合する。

ステップＳ７では、引き続き、ウエハ２の温度測定を行うか否かを判断する。温度測定を行うのであれば、ステップＳ１に移行する。温度測定を行わないのであれば、ウエハ２の温度測定を行う工程を終了する。

以上詳述したように、本実施形態に係る半導体製造装置および半導体製造装置の使用方法によれば、基準温度を測定するために用いられる熱電対７が取り付けられた測定板６は、放射温度計５が測温可能な直線上における、前記放射温度計５を基準にウエハ２より遠い位置に配置されている。よって、放射温度計５は、校正のとき、すなわち、前記直線上にウエハ２がないとき、前記直線上に取り付けられた測定板６を測定することができるので、ウエハ２に熱電対７を取り付ける作業が必要なくなる。その結果、生産性を向上させることができる。

（変形例１）前記した放射温度計５とウエハ２と測定板６との位置関係において、放射温度計５と測定板６の間に挟まれているウエハ２の移動により、放射温度計５の校正を行っていたものを、放射温度計５とウエハ２の間に挟まれている熱電対７が取り付けられた測定板６の移動により、放射温度計５の校正を行うようにしてもよい。この場合も実施形態と同様に、生産性を向上することができる。

（変形例２）前記した測定板６の材質を、シリコン基板に代えて、被測定物に相当する材質にしてもよい。放射温度計５は、被測定物に相当する材質にすることで、シリコン基板以外の材料に対しても温度を測定することが可能になる。

第１実施形態に関する、半導体製造装置の構造を模式的に示す断面図。（ａ）は、半導体基板の温度を測定するときの構造を模式的に示す断面図。（ｂ）は、非接触式温度計を校正するときの構造を模式的に示す断面図。半導体製造装置の使用方法を示すフローチャート。従来技術の半導体製造装置の構造を模式的に示す断面図。

符号の説明

１…熱処理炉、２…ウエハ、３…チャンバ、４…サセプター、５…放射温度計、６…測定板、７…熱電対。

Claims

半導体基板と、
前記半導体基板に接触しない状態で前記半導体基板を測温するための非接触式温度計であって、前記非接触式温度計が測温可能な直線上に前記半導体基板が移動可能である前記非接触式温度計と、
前記非接触式温度計を校正するための基準温度を測定するために用いられる測定板と、
前記測定板に接触した状態で前記測定板の基準温度を測定する接触式温度計と
を有し、
前記測定板は、前記非接触式温度計が測温可能な直線上における、前記非接触式温度計を基準に前記半導体基板より遠い位置に配置されていることを特徴とする半導体製造装置。
請求項１に記載の半導体製造装置であって、
前記放射温度計は、前記半導体基板に熱処理を施すためのチャンバ内に載置された前記半導体基板と前記測定板の温度を測定することを特徴とする半導体製造装置。
請求項１に記載の半導体製造装置であって、
前記非接触式温度計は、放射温度計であることを特徴とする半導体製造装置。
請求項１に記載の半導体製造装置であって、
前記接触式温度計は、熱電対であることを特徴とする半導体製造装置。
半導体基板に接触しない状態で前記半導体基板を測温するための非接触式温度計が測温可能な直線上にある前記半導体基板を測定する第１の工程と、
前記直線上に前記半導体基板がないとき、前記非接触式温度計が測温可能な直線上における前記非接触式温度計を基準に前記半導体基板より遠い位置に配置されている測定板を前記非接触式温度計が測定する第２の工程と、
前記非接触式温度計を、接触した状態で測温する接触式温度計によって測定された前記測定板の基準温度をもとにして、前記第２の工程で測定した値を校正する第３の工程と
を有することを特徴とする半導体製造装置の使用方法。