JP2008258389A - 基板処理装置の異常検出方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サセプタ異常によるウエーハ温度異常をリアルタイムまたは事前に検出することができる、基板処理装置の異常検出方法、および基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板処理中に、温度測定手段４が、サセプタ３の基板載置面中央部の、基板載置面近傍のサセプタ温度を測定する。次いで、サセプタ異常判定手段５が測定されたサセプタ温度と、予め設定された基準温度とを比較する。サセプタ異常判定手段５は、温度比較結果に基づいて、サセプタ異常の有無を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、サセプタ上で基板を所定温度に制御する基板処理装置のサセプタ異常を検出する方法、およびその装置に関する。

半導体装置等の製造工程では、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置やＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）装置等の成膜装置やエッチング装置等、サセプタ上で基板を所定温度に制御した状態で基板処理を実施する基板処理装置が広く使用されている。

ＣＶＤ装置は、基板（以下、ウエーハという。）を高温に加熱したサセプタ上で加熱した状態でウエーハ表面に反応ガスを供給することにより、ウエーハ上に所望の薄膜を形成する。ウエーハの全面において、均質な成膜を実現するためには、ウエーハ全面にわたって温度を均一にすることが不可欠である。このため、ＣＶＤ装置では、例えば、サセプタのウエーハ載置面の複数点で温度を測定し、その温度が同一となるように複数のヒーターを制御してサセプタを加熱する手法が採用されている。また、ＣＶＤ装置では、載置されたウエーハを吸着することなく加熱するサセプタや、載置されたウエーハの裏面側の圧力を処理室内の圧力より常に低くしてウエーハを真空吸着した状態で加熱するサセプタが採用されている。特に、ウエーハを吸着して加熱するサセプタによれば、ウエーハの温度を素早くかつ均一に昇温することができる。

一方、ＰＶＤ装置は、加熱または冷却したサセプタ上でウエーハを所定温度に制御した状態で、スパッタリング法等により所望の薄膜を形成する。ＰＶＤ装置においても、ウエーハの全面において、均質な成膜を実現するためには、ウエーハ全面にわたって温度を均一にすることが不可欠である。しかしながら、ＰＶＤ装置では、成膜中に、処理室内の圧力が高真空に維持されている。このため、サセプタ上にウエーハを設置するだけでは、ウエーハ温度を素早く変動させることが困難である。ウエーハを素早く、かつ均一に所望温度とするためには、ウエーハをサセプタに吸着する必要がある。ＰＶＤ装置のサセプタでは、高真空下でのウエーハの吸着を可能とするために、静電吸着方式が採用されている。

さらに、いずれの基板処理装置においても、サセプタの熱をウエーハに速やかに伝達するために、サセプタとウエーハとの間を熱伝導用の伝熱ガス雰囲気とすることもある。

以上のような基板処理装置において、ウエーハ温度を安定して再現性よく制御するためには、サセプタからウエーハへの熱の伝わり方を一定にすることが重要である。サセプタからウエーハへの熱伝導量は、ウエーハとサセプタとの接触状態（距離）により変動する。例えば、ウエーハ載置異常が発生すると、サセプタからウエーハへの熱伝導量が変動し、ウエーハ温度が所望温度とは異なる温度になる。この場合、ウエーハ全面に均質な膜を一様に形成することは困難である。なお、ウエーハ載置異常とは、例えば、ウエーハがサセプタ上の正常な載置位置に配置されていない状態や、サセプタとウエーハとの間にパーティクルが介在した状態を指す。また、ウエーハ裏面に伝熱ガスを供給するサセプタでは、ウエーハとサセプタとの間の圧力によっても変動する。

ウエーハの全面において均質な膜を形成するためには、このようなウエーハ載置異常を検出する必要がある。ウエーハ載置異常は、例えば、ウエーハとサセプタ間に伝熱ガスを供給するサセプタでは、ウエーハ裏面側の圧力（以下、裏面圧力という。）や、伝熱ガスの流量（以下、裏面流量という。）を監視することで検出されている。これは、ウエーハ載置異常が生じた場合、裏面圧力や裏面流量は、正常に載置された場合の裏面圧力や裏面流量とは異なる値を示すからである。

一方、ウエーハの全面において均質な膜を形成するために、ウエーハ温度が所望の温度になっているか否かを直接監視する手法も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。本手法では、ウエーハ温度を実際に測定し、そのウエーハ温度が所望温度になる状態にヒーターの発熱量を制御する。これにより、ウエーハの全面を所望温度にすることができ、ウエーハ反りを防止して、ウエーハ面内の温度分布を均一にすることができるとされている。
特開２００２−２８９６０１号公報

しかしながら、ＣＶＤ装置では、処理室の上部にウエーハに向けて反応ガスを供給するガス放出板や上部電極が存在している。また、ＰＶＤ装置では、処理室の上部にターゲットが存在している。したがって、ウエーハ温度を直接測定するための温度センサを基板処理装置内に設置することが、技術的あるいはレイアウト的に困難であることも多い。また、ウエーハ温度を直接測定する温度センサを配置すると、基板処理装置の構造が複雑になる上、基板処理装置のコストも上昇してしまう。この観点では、特許文献１に開示された技術は、不十分な技術であるといえる。

一方、ウエーハ配置面のサセプタ温度に基づいてウエーハ温度を所望温度に制御する手法では、上述のように、ウエーハとサセプタとの接触状態が変化すると、ウエーハ温度が所望温度と異なる温度になってしまう。上述のとおり、ウエーハ載置異常によるウエーハとサセプタと接触状態の異常は、裏面圧力や裏面流量を監視することで検出可能である。しかしながら、ウエーハとサセプタとの接触状態の変化は、ウエーハ載置異常に限らず、サセプタの異常によっても発生する。サセプタの異常とは、例えば、サセプタの基板載置面の変形や、吸着力の変動等である。

サセプタの基板載置面は、基板処理を繰り返す過程で、ウエーハとの接触を繰り返すことにより徐々に変形する。また、ＣＶＤ装置では、処理室の内壁や、サセプタ等の処理室内の部材に付着した堆積物を除去するために、フッ素系ガスを使用したプラズマクリーニングが多用されている。このプラズマクリーニング処理を繰り返すことによっても、サセプタの基板載置面は徐々に変形する。また、このような基板載置面の変形にともなって、サセプタの静電吸着力も変動する。このようなサセプタに生じた経時変化に起因する、ウエーハとサセプタとの接触状態の変化は、わずかな変化であるため、上述の裏面圧力や裏面流量の変動に基づいて検出することは難しい。

また、ヒーターや冷媒により所定温度となる状態に制御されているサセプタのサセプタ温度は、サセプタ上にウエーハが載置されている場合と、載置されていない場合とで異なる。これは、サセプタ上にウエーハが載置された場合、ウエーハが放熱体（あるいは集熱体）として作用するためである。加えて、サセプタとウエーハとの接触状態が変化した場合、ウエーハを通じて伝達される熱量が変化する。ウエーハを通じて伝達される熱量が変化すると、結果的にウエーハの温度分布が変動してしまう。その結果、形成される薄膜の膜質も徐々に変化してしまう。このような伝熱量の変化は、サセプタの変化がわずかであっても発生する。サセプタの変形は、例えば、サセプタの形状を物理的に測定することにより確認することができる。したがって、定期的にサセプタ形状の測定を実施することで、サセプタ異常を検出することは可能である。しかしながら、サセプタの形状を物理的に測定するためには、その測定のために、基板処理装置を停止しなければならないため、基板処理装置の稼働率が低下してしまう。また、物理的な測定によりサセプタ異常が検出できた場合でも、その測定の直前には、サセプタ異常が発生した状態で、基板処理が実施されている。すなわち、直前の基板処理では、ウエーハ温度異常に起因するプロセス異常が発生しており、製造歩留まりが低下してしまう。

本発明は、このような従来の事情を鑑みて提案されたものであって、サセプタ異常によるウエーハ温度異常をリアルタイムまたは事前に検出することができる、基板処理装置の異常検出方法、および基板処理装置を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するため、本発明は以下の技術的手段を採用している。まず、本発明は、サセプタ上で基板を所定温度に制御する基板処理装置に適用される。そして、本発明に係る基板処理装置の異常検出方法は、基板処理中に、サセプタの基板載置面中央部の、基板載置面近傍のサセプタの温度を測定する。次いで、測定されたサセプタ温度と、予め設定された基準温度とを比較する。そして、温度比較結果に基づいて、サセプタ異常の有無を判定する。

また、本発明に係る他の基板処理装置の異常検出方法は、まず、基板処理中に、サセプタの基板載置面内の複数点において、基板載置面近傍のサセプタ温度を測定する。次いで、測定された各サセプタ温度と、各測定点に対して予め設定された基準温度とを比較する。そして、温度比較結果に基づいて、サセプタ異常の有無を判定する。

以上の構成では、サセプタの変形や、サセプタの吸着力変動を、サセプタ温度の変化としてリアルタイム（in-situ）に検出することができ、サセプタ異常に起因して生じる基板温度異常を検出することができる。この結果、基板温度異常に起因するプロセス異常の発生を防止することができる。

上述の基板処理装置の異常検出方法は、さらに、測定されたサセプタ温度に基づいて、サセプタ温度とサセプタ使用時間との対応関係を取得し、取得した対応関係に基づいて、測定対象のサセプタ温度が上記基準温度に到達する時期を予測する構成であってもよい。ここで、サセプタ使用時間とは、基板処理回数や基板処理時間等、サセプタの経時変化の時間を示すパラメータを指す。

これにより、サセプタ経時変化により、基板温度異常が発生する時期を事前に予測するこができる。このため、サセプタ交換や、表面クリーニングなどのメンテナンス時期を適切に計画することができ、基板処理装置の稼動ロスを削減することができる。

加えて、基板処理装置が、基板とサセプタとの間に熱伝導用の伝熱ガスを供給する機構を備える場合は、以下の構成を採用することもできる。すなわち、上記サセプタ温度の測定と同時に、サセプタ上に載置された基板の裏面に供給される伝熱ガスの流量または伝熱ガス供給路の圧力を測定し、測定した流量または圧力と、予め設定された基準値とを比較し、流量または圧力の比較結果に基づいて、流量異常または圧力異常の有無を判定する。本構成では、流量異常または圧力異常がない場合にのみ、サセプタ異常の有無が判定される。このため、基板載置異常等に起因する、サセプタ異常の誤検出を防止することができる。

一方、他の観点では、本発明は、上述の異常検出方法の実施に好適な基板処理装置を提供することもできる。すなわち、本発明に係る基板処理装置は、サセプタ温度測定手段が、サセプタの基板載置面近傍のサセプタ温度を測定する。判定手段は、測定されたサセプタ温度と予め設定された基準温度とに基づいて、サセプタ異常の有無を判定する。

本発明によれば、サセプタ上で基板を所定温度に制御する基板処理装置において、リアルタイムに、サセプタの変形や、サセプタの吸着力変化を検出することができる。このため、サセプタ異常に起因する基板温度異常を、リアルタイムに検出することができる。この結果、基板温度異常に起因するプロセス異常の発生を防止することができる。

また、本発明によれば、サセプタの経時変化に起因するプロセス異常の発生時期を予測することができるため、メンテナンス時期を適切に設定することができる。この結果、基板処理装置の稼動ロスを削減することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態では、ウエーハ上に薄膜を形成する基板処理装置として本発明を具体化している。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における基板処理装置を示す概略構成図である。基板処理装置１０は、成膜処理が実施されるチャンバー１を備える。チャンバー１内には、サセプタ３が設置されている。サセプタ３の温度は、図示しない温度制御手段により所定温度となる状態に温度制御される。温度制御手段は、例えば、ヒーター等の加熱手段や、サセプタ３内を循環する冷却媒体の温度を所定温度に維持するチラー等の冷却手段により構成することができる。

サセプタ３のウエーハ載置面の中央部、かつウエーハ載置面の近傍には、サセプタ温度を測定する熱電対等の温度測定手段４が設置されている。基板処理装置１０は、温度測定手段４により測定した温度に基づいて、サセプタ３の変形を検出する。上述したように、サセプタ３の変形は、ウエーハ２を繰り返し載置することや、クリーニングプラズマに曝されることにより発生する。このため、サセプタ３の変形は、サセプタ３の中央部に対して対称に生じる可能性が高い。したがって、サセプタ３の中央部の温度を測定することで、効率よくサセプタの変形の有無を検出することができる。

温度測定手段４により取得されたサセプタ温度は、サセプタ異常判定手段５が備えるＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶部に格納される。なお、サセプタ異常判定手段５は、例えば、専用の演算回路や、プロセッサとＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリとを備えたハードウェア、および当該メモリに格納され、プロセッサ上で動作するソフトウェア等として実現することができる。

なお、チャンバー１の上部には、成膜を行うための部材が配設されているが、本発明に直接関係しないため、図示および説明を省略する。

以上の構成の成膜装置１０は、サセプタ３上にウエーハ２を設置した後に、サセプタ３の昇温を開始する。温度測定手段４は、所定のサンプリング周期で、基板処理中のサセプタ温度を測定し、測定した温度をサセプタ異常判定手段５が備える記憶部に格納する。サセプタ異常判定手段５は、予め設定されている基準温度と、測定されたサセプタ温度とを比較することにより、サセプタ異常が許容範囲内であるか否かを判断する。ここでは、サセプタ異常判定手段５は、測定されたサセプタ温度が予め設定されている基準温度より小さい場合にサセプタ異常と判定し、測定された温度が予め設定されている基準温度以上である場合にサセプタ３は正常であると判定する。

ここで、サセプタ３の形状とサセプタ温度との関係について説明する。サセプタ３上にウエーハ２が載置されていない状態では、サセプタ温度は、温度制御手段により所定温度になる。しかしながら、サセプタ３上にウエーハが載置された状態では、ウエーハ２が放熱体（あるいは、集熱体）となり、同一の温度制御が行われた場合であっても、サセプタ３の温度がわずかに変動する。また、ウエーハ２の裏面に伝熱ガスが供給される場合には、伝熱ガスによりウエーハ２が冷却されるため、ウエーハ２を介してサセプタ３が冷却され、サセプタの温度が変化する。サセプタとウエーハとの接触状態（距離）が変化すると、このような熱伝導の状態が変化し、当該熱伝導量の変化に応じてサセプタ２の温度が変動する。つまり、基板処理時に、所定温度に制御されているサセプタ３の温度は、間接的にサセプタ３とウエーハ２との接触状態（距離）を示していることになる。このため、サセプタ温度の変化量により、サセプタ３の変形等のサセプタの状態変化量を把握することができる。

例えば、サセプタ３によりウエーハ２が加熱されている場合、サセプタ３のウエーハ載置面とウエーハ２との間の距離が小さくなるとウエーハ２を介した放熱量が増加する。その結果、サセプタ温度の低下量が大きくなる。逆に、サセプタ３のウエーハ載置面とウエーハ２との間の距離が大きくなるとウエーハ２を介した放熱量が減少する。その結果、サセプタ温度の低下量が小さくなる。

図２は、基板処理装置（ＣＶＤ装置）の、成膜中のサセプタ温度、および成膜された膜の膜厚均一性の経時変化を示す図である。図２において、横軸は時間（日付）に対応し、左縦軸は膜厚均一性に対応する。また、右縦軸はサセプタ温度に対応する。ここで、膜厚均一性は、ウエーハ面内の複数点で計測した膜厚より、（最大膜厚−最小膜厚）／（２×平均膜厚）×１００の演算式により算出している。なお、図２に示す期間内において、サセプタ交換は行っていない。なお、図２では、膜厚均一性のデータを白丸で示し、サセプタ温度のデータを黒丸で示している。

図２に示すように、サセプタ温度は、時間の経過にともなって徐々に減少する。この温度低下は、時間経過とともに、サセプタ３のウエーハ載置面が徐々に削れ、サセプタ３とウエーハ２との間の距離が減少しているために生じている。

一方、膜厚均一性は、時間の経過にともなって徐々に上昇、すなわち、悪化していることが理解できる。膜厚均一性は、ウエーハ２の温度分布により決定される。一般に、膜厚均一性は、装置異常の有無の確認や、チャンバー１のクリーニング時期を決定するために定期的に測定されている。

また、図３は、図２に示す点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおける基板処理中に計測したサセプタ温度の温度プロファイルを示す図である。図３において、横軸はプロセス時間に対応し、縦軸はサセプタ温度に対応する。また、図３では、点Ａの温度プロファイルは灰点線で示している。点Ｂの温度プロファイルは、灰実線で示している。点Ｃの温度プロファイルは黒点線で示している。点Ｄの温度プロファイルは、黒実線で示している。また、当該基板処理では、プロセス時間が５１秒から６３秒の間に、第１の薄膜形成を実施し、１３５秒から１４７秒の間に、第１の薄膜形成とは異なる成膜温度で、第２の薄膜形成を行っている。なお、図２に示すように、点Ａおよび点Ｂは、膜厚均一性が正常な場合であり、点Ｃおよび点Ｄは、膜厚均一性が異常な場合である。ここでは、膜厚均一性の規格（良品範囲）は３８％以下である。また、図２に示すサセプタ温度は、図３において、第２の薄膜形成時に測定されたサセプタ温度である。

図３に示すように、膜厚均一性異常時（点Ｃおよび点Ｄ）は、正常時と比較して成膜時のサセプタ温度が低いことが理解できる。すなわち、温度低下量が大きくなっている。特に、第２の薄膜形成時では、点Ｃおよび点Ｄのサセプタ温度は、３７８度を下回っていることが理解できる。

以上の結果から、本実施形態では、基準温度を、第２の薄膜形成時について設定し、その値を３７８℃にしている。すなわち、サセプタ異常判定手段５は、温度比較を行う際、第２の薄膜形成時に、測定されたサセプタ温度と基準温度とを比較し、サセプタ異常の有無を判定する。なお、基準温度は、サセプタ３を特定温度に維持する制御を行っている状態のサセプタ温度に限らず、基板処理時にサセプタ温度を変化させる制御を行っている状態のサセプタ温度に対して設定してもよい。また、サセプタ異常判定手段５が実施する温度比較は、基板処理中の１点の温度データのみを使用して行われてもよく、同一基板処理中に測定された複数点の温度データを使用して行われてもよい。さらに、温度測定手段４は、サセプタ異常判定手段５が指示するタイミングでサセプタ温度を測定する構成であってもよい。

なお、図２に示す期間の最初と最後とにおいて、サセプタ３のウエーハ載置面の形状を観察したところ、サセプタ３のウエーハ載置面は、当初凹面（中央部が凹んでいる）であったものが、最終的に凸面（中央部が突出している）に経時的に変形したことが確認できた。その変形量は数十μｍ程度であった。したがって、本実施形態では、基板処理中のサセプタ温度を測定することにより、数十μｍ程度のサセプタ３の変形を検出することが可能となる。

また、上記では、サセプタ３の基板載置面の変形によるサセプタ３とウエーハ２との距離が変化する事例について説明した。しかしながら、例えば、静電吸着方式を採用するサセプタ３では、サセプタ３の基板載置面の形状や表面状態が変化することにより、ウエーハの吸着力が変動する。ウエーハの吸着力が変化した場合、サセプタ３とウエーハ２との接触状態が変化する。したがって、本実施形態によれば、サセプタ３の吸着力変化にともなう距離の変動も含めてサセプタ異常を検出することができる。

サセプタ異常判定手段５は、サセプタ異常を検出した場合、例えば、図示しない基板処理装置１０の制御部に、基板処理の中止を指示するとともに、図示しない報知手段により、作業者にサセプタ異常アラームを発報する。これにより、サセプタ異常に起因するウエーハ温度異常が発生した状態で、基板処理されることが防止される。

なお、サセプタ異常アラームが発報された場合、作業者は、サセプタ交換やサセプタ表面の洗浄等のメンテナンスを実施する。サセプタ３の変形は徐々に進行するが、吸着力変化は変形とともに徐々に進行する場合と、突発的に発生する場合とがある。例えば、作業者は、図２に示すサセプタ温度データをサセプタ異常判定手段５の記憶部から読み出して表示することにより、サセプタ異常が突発的に発生したか否かを容易に判断することができる。突発的に発生していた場合は、吸着力の異常である可能性が高いため、吸着機構のメンテナンスをあわせて実施する。

以上説明したように、本実施形態によれば、サセプタ上でウエーハを所定温度に制御する基板処理装置において、基板処理中にリアルタイムに、サセプタの変形や、サセプタの吸着力変化を検出することができる。このため、サセプタの変形や、サセプタの吸着力変化に起因する基板温度異常によるプロセス異常を検出することができる。

ところで、上記実施形態では、サセプタ温度の測定位置を、サセプタ３の中央部のみにしたが、サセプタ温度の測定位置は、ウエーハ中央部のみでなく、ウエーハ載置面内の複数点にしても同様の効果を得ることができる。この場合、基準温度は、上述の手法により、測定点ごとに設定される。

この構成によれば、サセプタ３が中心部に対して非対称に変形した場合や、サセプタ３の特定箇所のみで、サセプタ３とウエーハ２との距離が変化した場合等のサセプタ異常を検出することができる。また、その異常箇所の特定も可能であり、より精度が高い良否判断を行うことができる。

（第２の実施形態）
図２に示したように、サセプタ３が特定の温度（ここでは、第２の薄膜形成時の成膜温度）に制御されている場合、時間の経過にともなって、サセプタ温度が単調に低下する。したがって、例えば、一日あたりのサセプタ温度低下量を算出することにより、基準温度に到達する時期を予測することも可能である。

例えば、図２の例では、８／６の時点において、一日あたりのサセプタ温度低下量は、０．０２８２１７℃／日である（図２に点線で示す近似線）。また、８／６の時点において、サセプタ温度は、３７８．１９２℃（近似線での読み値）である。これらより、基準温度である３７８℃に到達する日付は、１０／１４となる。

以上の予測は、サセプタ異常判定手段５が、第１の実施形態にて説明したサセプタ異常有無の判定において、サセプタ異常なしと判定した場合に実施する構成とすればよい。なお、本実施形態の基板処理装置の構成は、第１の実施形態の基板処理装置１０と同一である。

このように、本実施形態によれば、サセプタの経時変化に起因するプロセス異常の発生時期を事前に予測することができる。このため、メンテナンス時期を適切に設定することができ、基板処理装置の稼動ロスを削減することができる。

なお、上記では、サセプタの経時変化の時間を示すパラメータが日付であることは、必須ではなく、累積基板処理枚数や累積基板処理時間、あるいは、所定の累積基板処理枚数や累積基板処理時間ごとに実施されるクリーニング処理の累積実施回数等のパラメータであってもよい。この場合、基準温度に到達するまでに実施可能なウエーハ枚数やクリーニング回数などを予測することができる。また、プロセス異常の発生時期の予測は、サセプタ温度とサセプタの経時変化の時間を示すパラメータとの対応関係に基づいて行えばよく、予測に使用する回帰線（近似線）は１次関数に限定されるものでもない。

（第３の実施形態）
ところで、上述したように、サセプタ温度の変化は、ウエーハ２裏面への異物付着や載置位置ずれ等のウエーハ載置異常が発生した場合にも発生する。例えば、ウエーハ２の裏面に異物が付着していた場合、サセプタ３とウエーハ２との距離が大きくなるため、サセプタ温度は、直前の基板処理のサセプタ温度とは不連続に上昇することになる。このようなウエーハ載置異常は、サセプタ温度のデータを解析することにより、ある程度識別することができるが、確実に識別できることが好ましい。そこで、本実施形態では、ウエーハ載置異常を検出する機能を備えた基板処理装置について説明する。

図４は、本発明の第３の実施形態における基板処理装置を示す概略構成図である。基板処理装置２０は、第１の実施形態で説明した構成に加えて、サセプタ３とウエーハ２との間に伝熱ガスを供給するガス供給手段６と、ウエーハ載置異常を検出する載置異常判定手段１１とを備える。なお、載置異常判定手段１１は、例えば、専用の演算回路や、プロセッサとＲＡＭやＲＯＭ等のメモリとを備えたハードウェア、および当該メモリに格納され、プロセッサ上で動作するソフトウェア等として実現することができる。

ガス供給手段６は、例えば、Ｈｅ等の不活性の伝熱ガスを、サセプタ３のウエーハ載置面に開口端を有するガス供給路７からウエーハ２の裏面へ供給する。この伝熱ガスにより、サセプタ３が備える温度制御手段（図示せず）により制御されている温度が、伝熱ガスを媒体としてウエーハ２に伝播される。伝熱ガスは、ガス供給手段６が備えるマスフローコントローラ等の流量制御器９により流量制御された状態で供給される。

上記構成の基板処理装置２０において、サセプタ３上にウエーハ２が載置されると、ガス供給手段６が所定流量でウエーハ２の裏面への伝熱ガスの供給を開始する。同時に、載置異常判定手段１１は、ガス供給路７に接続された圧力測定器８の測定値である裏面圧力の監視を開始する。サセプタ３上にウエーハ２が正常に載置されていると、裏面圧力は、伝熱ガスの供給にともなって上昇する。これに対し、ウエーハ載置異常が発生した場合、正常に載置された場合に比べて、伝熱ガスがチャンバー１内に放出されやすくなっているため、裏面圧力は上昇しない。あるいは上昇度が正常載置時に比べて小さくなる。そこで、本実施形態では、載置異常判定手段１１が、伝送ガスの供給を開始してから所定時間内の裏面圧力の上昇量と、予め設定されている閾値とを比較することにより、サセプタ３上にウエーハ２が正常に載置されたか否かを判定する構成を採用している。なお、載置異常判定手段１１に設定する閾値は、実験等により予め取得すればよい。

載置異常判定手段１１は、判定結果をサセプタ異常判定手段５に通知する。判定手段５は、載置異常判定手段１１が載置異常なしと判定した場合にのみ、第１の実施形態で説明したサセプタ異常判定、あるいは、第２の実施形態で説明した異常到達時期の算出を行う。

このように、本実施形態によれば、ウエーハ載置異常がない場合にのみ、サセプタ異常の有無が判定される。このため、基板載置異常等に起因するサセプタ異常の誤検出を防止することができる。

なお、載置異常判定手段１１は、ウエーハ載置異常を検出した場合、例えば、図示しない基板処理装置２０の制御部に、基板処理の中止を指示するとともに、図示しない報知手段により、作業者に載置異常アラームを発報する。載置異常アラームの発報を認識した作業者は、ウエーハ２の載置状態を確認し、ウエーハ裏面に異物が介在していた場合には異物を除去する。また、載置位置が異常であった場合には、ウエーハ２を再配置する。

また、上記では、伝熱ガスを所定流量で供給する構成について説明したが、ガス供給手段６は、圧力測定器８の測定器が所定圧力となる状態に流量制御を行う構成であってもよい。この場合、ウエーハ２が正常に載置されているか否かは、流量制御器９の流量値（裏面流量）に基づいて判定することができる。すなわち、ウエーハ２が正常に載置されている場合、裏面流量は徐々に低下する。これに対し、ウエーハ２が正常に載置されていない場合、裏面流量は低下しない、あるいは、正常載置時に比べて低下量が減少する。したがって、載置異常判定手段１１は、裏面流量と、裏面流量に対して予め設定された閾値とを比較することにより、ウエーハ２がサセプタ３に正常に載置されているか否かを判定することができる。なお、裏面圧力および裏面流量が大きくなりすぎると、ウエーハ２がサセプタ３から離脱してしまう。このため、上述の裏面圧力および裏面流量は、ウエーハ２がサセプタ３から離脱しない範囲で調整される。

以上説明したように、本発明によれば、サセプタ上で基板を所定温度に制御する基板処理装置において、リアルタイムに、サセプタの変形や、サセプタの吸着力変化を検出することができる。このため、サセプタ異常に起因する基板温度異常を、リアルタイムに検出することができる。この結果、基板温度異常に起因するプロセス異常の発生を防止することができる。

また、本発明によれば、サセプタの経時変化に起因するプロセス異常の発生時期を予測することができるため、メンテナンス時期を適切に設定することができる。この結果、基板処理装置の稼動ロスを削減することができる。

なお、本発明は、以上で説明した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、種々の変形および応用が可能である。上記各実施形態では、本発明を成膜装置に適用した事例について説明したが、本発明は、エッチング装置に対しても適用することができる。すなわち、本発明は、サセプタ上でウエーハを所定温度に制御する、いかなる基板処理装置に対しても適用可能である。

本発明は、サセプタ異常を検出することができ、サセプタ異常に起因する製品歩留まり低下を防止することができるという効果を有し、基板処理装置の異常時検出方法および基盤処理装置として有用である。

本発明の第１および第２の実施形態における基板処理装置を示す概略構成図 サセプタ温度および膜厚均一性と時間との関係を示す図 基板処理中のサセプタ温度のプロファイルを示す図 本発明の第３の実施形態における基板処理装置を示す概略構成図

符号の説明

１ チャンバー
２ ウエーハ
３ サセプタ
４ 温度測定手段
５ サセプタ異常判定手段
６ ガス供給手段
７ ガス供給路
８ 圧力測定器
９ 流量制御器
１０、２０ 基板処理装置
１１ 載置異常判定手段

Claims (5)

1. サセプタ上で基板を所定温度に制御する基板処理装置の異常検出方法であって、
   基板処理中に、サセプタの基板載置面中央部の、基板載置面近傍のサセプタの温度を測定する工程と、
   前記測定されたサセプタ温度と、予め設定された基準温度とを比較する工程と、
   前記温度比較結果に基づいて、サセプタ異常の有無を判定する工程と、
   を有することを特徴とする基板処理装置の異常検出方法。
2. サセプタ上で基板を所定温度に制御する基板処理装置の異常検出方法であって、
   基板処理中に、サセプタの基板載置面内の複数点において、基板載置面近傍のサセプタ温度を測定する工程と、
   前記測定された各サセプタ温度と、各測定点に対して予め設定された基準温度とを比較する工程と、
   前記温度比較結果に基づいて、サセプタ異常の有無を判定する工程と、
   を有することを特徴とする基板処理装置の異常検出方法。
3. 前記測定されたサセプタ温度に基づいて、サセプタ温度とサセプタ使用時間との対応関係を取得する工程と、
   前記取得された対応関係に基づいて、測定対象のサセプタ温度が前記基準温度に到達する時期を予測する工程と、
   をさらに有する請求項１または２記載の基板処理装置の異常検出方法。
4. 前記基板処理装置が、前記基板と前記サセプタとの間に熱伝導用の伝熱ガスを供給する機構を備えるとともに、
   前記サセプタ温度の測定と同時に、サセプタ上に載置された基板の裏面に供給される伝熱ガスの流量または伝熱ガス供給路の圧力を測定する工程と、
   前記測定された流量または圧力と、予め設定された基準値とを比較する工程と、
   前記流量または圧力の比較結果に基づいて、流量異常または圧力異常の有無を判定する工程と、
   をさらに有し、
   前記流量異常または圧力異常がない場合にのみ、前記サセプタ異常の有無が判定される、請求項１または２記載の基板処理装置の異常検出方法。
5. サセプタ上で基板を所定温度に制御する基板処理装置であって、
   サセプタの基板載置面近傍のサセプタ温度を測定する手段と、
   前記測定されたサセプタ温度と予め設定された基準温度とに基づいて、サセプタ異常の有無を判定する手段と、
   を備えたことを特徴とする基板処理装置。