JP2013167451A - 風速計測方法及び風速計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を収容する容器内の気流の風速を適切に計測して、当該容器内の雰囲気を制御する。
【解決手段】風速計測装置７０は、検査用ウェハＴと、検査用ウェハＴ上に設けられ、容器内の気流の風速を計測する複数の風速センサ７１と、検査用ウェハＴ上に設けられた計測回路７２と、各風速センサ７１と計測回路７２を接続する配線７３と、少なくとも前記容器内の雰囲気の条件が変化する際に、当該容器内の気流の風速を計測するように風速センサ７１を制御する制御部７４と、を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板を収容する容器内の気流の風速を計測する風速計測方法及び風速計測装置に関する。

半導体集積回路等の半導体デバイスにおける多層配線構造の製造工程では、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上のパターン上に絶縁膜を形成する処理が行われる。この絶縁膜の形成には、従来より、熱ＣＶＤなどの方法が一般的に用いられている。

上述した熱ＣＶＤは、例えば特許文献１に示す熱処理装置で行われる。熱処理装置は、一度に複数のウェハを熱処理して焼成する縦型のバッチ式の加熱炉と、当該加熱炉の下方に設けられ、加熱炉に対してウェハを搬入出するために複数のウェハを一時的に収容するロードロック室とを有している。このロードロック室の内部では、ウェハの表面に自然酸化膜が形成されるのを防止するため、不活性ガス、例えば窒素ガスを循環させている。

特開２００２−２９９２６２号公報

ところで、近年の半導体デバイスの微細化に伴い、上述した自然酸化膜はその膜厚がナノメートルレベルであっても、適切な半導体デバイスを形成するために無視できなくなってきている。そこで、ロードロック室内の不活性ガスを厳密に制御する必要がある。しかしながら、発明者らが鋭意検討した結果、例えば不活性ガスの流量を急激に変更した場合、ロードロック室内に非常に大きい風速の気流、いわゆる突風が発生する場合があることが分かった。

また、ロードロック室に対してウェハを搬入出する際に、ロードロック室に外部の大気が流入するのを回避するため、その内部を外部に比べて陽圧にする場合がある。かかる場合において、ロードロック室の内外における圧力差が大きいと、ロードロック室の内部から外部に向けて突風が発生する。一方、ロードロック室に対してウェハを搬入出する際、ロードロック室の内部を大気開放する場合には、ロードロック室の内部の雰囲気は不活性ガス雰囲気と大気雰囲気に切り替えられる。かかる場合でも、ロードロック室の内部の雰囲気を切り替える際に突風が発生するおそれがある。

このようにロードロック室内に突風が発生すると、パーティクルが浮遊してウェハに付着するおそれがある。そうすると、半導体デバイスを適切に製造することができない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板を収容する容器内の気流の風速を適切に計測して、当該容器内の雰囲気を制御することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、基板を収容する容器内の気流の風速を計測する風速計測方法であって、少なくとも前記容器内の雰囲気の条件が変化する際に、風速センサを用いて前記容器内の気流の風速を計測することを特徴としている。なお、本発明における容器内の雰囲気の条件とは、例えば容器内の雰囲気の圧力、流量、種類等の条件を指す。

本発明によれば、少なくとも容器内の雰囲気の条件が変化する際に、風速センサを用いて容器内の気流の風速を適切に計測することができる。このため、例えば容器内に風速の大きい突風が発生した場合でもこれを検知し、以後、このような突風が発生しないように容器内の雰囲気を制御することができる。したがって、従来のように基板にパーティクル等が付着するのを抑制することができ、製品である半導体デバイスの歩留まりを向上させることができる。

前記風速センサは検査用基板上に設けられ、前記検査用基板が前記容器に収容された状態で、前記風速センサを用いて前記容器内の気流の風速を計測してもよい。

前記風速センサは前記容器の内部に設けられ、基板が前記容器に収容された状態で、前記風速センサを用いて前記容器内の気流の風速を計測してもよい。

前記風速センサの計測結果に基づいて、前記容器内の雰囲気を制御してもよい。

前記風速センサは、ヒータと温度センサ対とから構成され、前記温度センサ対は前記ヒータに対して、対称になるように配置されていてもよい。

前記温度センサ対は、複数あってもよい。

別な観点による本発明は、基板を収容する容器内の気流の風速を計測する風速計測装置であって、前記容器内の気流の風速を計測する風速センサと、少なくとも前記容器内の雰囲気の条件が変化する際に、前記容器内の気流の風速を計測するように前記風速センサを制御する制御部と、を有することを特徴としている。

前記風速センサは検査用基板上に設けられていてもよい。

前記検査用基板上には計測回路が設けられ、前記風速センサと前記計測回路とを接続する配線は、前記計測回路と一体に形成されていてもよい。

前記風速センサは、前記検査用基板に埋設され、表面が露出していてもよい。

前記風速センサは前記容器の内部に設けられていてもよい。

前記風速センサは、ヒータと温度センサ対とから構成され、前記温度センサ対は前記ヒータに対して、対称になるように配置されていてもよい。

前記温度センサ対は、複数あってもよい。

本発明によれば、基板を収容する容器内の気流の風速を適切に計測して、当該容器内の雰囲気を制御することができる。

本実施の形態にかかる風速計測方法（風速計測装置）を用いて内部の気流の風速が計測される熱処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 風速計測装置の構成の概略を示す平面図である。 風速計測装置の構成の概略を示す縦断面図である。 風速センサの構成の概略を示す平面図である。 他の実施の形態にかかる風速センサの構成の概略を示す平面図である。 他の実施の形態にかかる風速計測装置の構成の概略を示す平面図である。 他の実施の形態にかかる風速計測装置の構成の概略を示す縦断面図である。 他の実施の形態にかかる風速計測装置の構成の概略を示す縦断面図である。 他の実施の形態にかかる熱処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 他の実施の形態にかかるウェハ処理システムの構成の概略を示す説明図である。 他の実施の形態にかかるロードロック室の構成の概略を示す縦断面図である。 他の実施の形態にかかるプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる風速計測方法（風速計測装置）を用いて内部の気流の風速が計測される熱処理装置１の構成の概略を示す縦断面図である。

熱処理装置１は、一度に複数のウェハＷを熱処理して焼成する処理装置としての縦型のバッチ式の加熱炉１０と、当該加熱炉１０の下方に設けられ、加熱炉１０に対してウェハＷを搬入（ロード）或いは搬出（アンロード）するために、複数のウェハＷを一時的に収容するロードロック室１１とを有している。

加熱炉１０は、石英製の処理容器１２を有している。処理容器１２は、中空の略円筒形状を有している。処理容器１２の下端は開口しており、これによりウェハＷが処理容器１２内に搬入出されるようになっている。そして、この開口部は、処理容器１２内にウェハＷを搬入した際に、後述する蓋体２３により密閉される。また、処理容器１２の外周には円筒形状にヒータ１３が設けられている。このヒータ１３により、処理容器１２内に搬入されたウェハＷは加熱されて熱処理される。

ロードロック室１１は、ステンレス製の容器としての筐体２０により区画形成され、処理容器１２の下方に連結されている。筐体２０は、略直方体形状を有している。また、筐体２０にはウェハＷを搬入出するための搬入出口（図示せず）が形成され、当該搬入出口には開閉シャッタ（図示せず）が設けられている。

ロードロック室１１の内部には、石英製のウェハボート２１が設けられている。ウェハボート２１は、複数のウェハＷを鉛直方向に多段に保持可能に構成されている。また、ウェハボート２１は、保温筒２２を介して蓋体２３に支持されている。保温筒２２は、処理容器１２の下端の開口部からの放熱を防止する。また、蓋体２３は、上述したように処理容器１２の下端に当接して開口部を密閉するように構成されている。蓋体２３の下方には、例えばモータ（図示せず）等を内蔵した昇降機構２４が設けられている。そして、この昇降機構２４により、ウェハボート２１、保温筒２２及び蓋体２３は鉛直方向に昇降することができ、ウェハボート２１に保持された複数のウェハＷは処理容器１２内に搬入出されるようになっている。

ロードロック室１１内の一の面側には、内部を循環する雰囲気を清浄に保つフィルタ部３０が設けられている。フィルタ部３０は、例えばＨＥＰＡフィルタを有している。フィルタ部３０の下方には、送風ファン３１が設けられている。この送風ファン３１により、ロードロック室１１内に収容されたウェハＷの表面に自然酸化膜が形成されるのを抑制するため、不活性ガス、例えば窒素ガスをロードロック室１１内に循環させている。

ロードロック室１１内の他の面側、すなわちフィルタ部３０に対向する面側には、側面区画壁４０が設けられている。側面区画壁４０には例えばパンチングメタルが用いられ、側面区画壁４０には複数の通気孔４１が形成されている。そして、側面区画壁４０と筐体２０の側面との間に所定の間隔の側部循環路４２が形成されている。また、ロードロック室１１内の底部にも、この底部より所定の間隔だけ離間させた底面区画壁４３が設けられている。そして、底面区画壁４３と筐体２０の底面との間に底部循環路４４が形成されている。上述した側部循環路４２と底部循環路４４は連通している。従って、フィルタ部３０より水平方向へ送風された不活性ガスは、ウェハボート２１を通過した後に通気孔４１から側部循環路４２へ流入し、さらに底部循環路３０へ廻り込み、再度送風ファン３１によりフィルタ部３０へ流入する。こうして、不活性ガスはロードロック室１１の内部を循環する。

筐体２０の一の側面であって、送風ファン３０の近傍には、不活性ガスのガス供給口５０が形成されている。ガス供給口５０には、不活性ガスを供給するガス供給管５１が接続されている。ガス供給管５１は、内部に不活性ガスを貯留するガス供給源５２に連通している。また、ガス供給管５１には、不活性ガスの流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群５３が設けられている。

筐体２０の天井面には、ロードロック室１１内を循環する不活性ガスの一部を排気するための排気管６０が接続されている。排気管６０は、例えば真空ポンプ等の負圧発生装置６１に連通している。

なお、ロードロック室１１の内部の圧力は外部の大気圧よりも高く、ロードロック室１１の内部は外部に対して陽圧状態に維持されている。これにより、ロードロック室１１内に酸素ガスや水分を含む大気が流入するのが防止される。

次に、熱処理装置１のロードロック室１１内における気流の風速を計測する風速計測装置について説明する。図２は、本実施の形態にかかる風速計測装置７０の構成の概略を示す平面図である。

風速計測装置７０は、検査用基板としての検査用ウェハＴを有している。検査用ウェハＴは、ウェハＷと同一形状を有しているので、実際に処理されるウェハＷと同様にボート２１で保持することができる。検査用ウェハＴは、ウェハＷと同様に単結晶シリコン基板であってもいいし、ガラスなどで代替した基板であってもよい。検査用ウェハＴ上には、複数の風速センサ７１、計測回路７２、及び各風速センサ７１と計測回路７２を接続する配線７３が設けられている。計測回路７２は、例えばプロセッサ、メモリ、アンプ、スイッチ、レギュレータ等を備えている。そして、計測回路７２で計測されたデータは、例えば無線によって計測回路７２から外部の制御部７４に出力される。無線により出力する場合においては、計測回路７２は、電源や無線送信機なども備える。制御部７４は、例えば所定のプログラムを格納したコンピュータである。なお、この計測回路７２で計測されたデータは、有線によって計測回路７４に出力されてもよいし、当該計測回路７２内のメモリに保存されてもよい。また、配線７３には例えばアルミニウムからなる配線が用いられる。配線７３は、例えばスパッタリング処理とフォトリソグラフィー処理が行われて形成される。

風速センサ７１は、図３に示すようにダイボンド材７５によって検査用ウェハＴ上に固着する。このようにダイボンド材７５を用いることによって、風速センサ７１の裏面と検査用ウェハＴの表面との間に微小な隙間が生じていても、当該隙間をダイボンド材７５で埋めて風速センサ７１を検査用ウェハＴ上に適切に設けることができる。

風速センサ７１は、基台８０を有している。基台８０の表面には、薄い膜厚のメンブレン８１が設けられている。メンブレン８１の中心部上には、ヒータ８２と、複数の温度センサ８３とが設けられている。なお、メンブレン８１には、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）が用いられる。ヒータ８２には、例えばポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）が用いられる。温度センサ８３には、種々の温度センサが用いられるが、例えば金属ベースのサーモパイルや、測温抵抗体（ＲＴＤ：Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）等が用いられる。そして、かかる風速センサ７１は、例えばＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）プロセスによって製造される。

なお、基台８０の中心部は中空にされて、当該基台８０上にメンブレン８１を設けている。これは、メンブレン８１に物理的に接触するものを極力少なくすることで、メンブレン８１の熱容量を小さくして温度センサ８３による計測を正確に行うためである。

例えば図４に示すように、平面視において、メンブレン８１上にヒータ８２は縦方向に延伸して配置されている。２つの温度センサ８３（本発明における温度センサ対）は、ヒータ８２を中心に対称となる位置に配置されている。すなわち、図３に示すように、側面視においてヒータ８２の両側には一対の温度センサ８３が等間隔に配置されている。なお、ヒータ８２と温度センサ８３の配置は、本実施の形態に限定されず、側面視においてヒータ８２の両側に一対の温度センサ８３が等間隔に配置されていれば種々の配置を取り得る。気流の流れる方向に沿うように、温度センサ８３、ヒータ８２、温度センサ８３と並んでいればよいのである。例えば温度センサ８３は、ヒータ８２を中心に点対象となる位置に配置されていてもよい。

そして、上述した構成を有する風速センサ７１では、当該風速センサ７１が設置された場所の気流の風速を計測することができる。例えば図３の矢印に示す方向に気流が発生しているとする。以下、説明の便宜上、一対の温度センサ８３において、ヒータ８２の上流側を温度センサ８３ａとし、下流側を温度センサ８３ｂとする。風速センサ７１で温度を計測する際には、ヒータ８２を作動させる。そうすると、ヒータ８２で発生する熱は気流に乗って下流側に伝達される。すなわち、下流側の温度センサ８３ｂで検出される温度は、上流側の温度センサ８３ａで検出される温度よりも高くなる。そして、この温度センサ８３ａ、８３ｂ間の温度分布（温度差）に基づいて、気流の風速が測定される。なお、本実施の形態の風速センサ７１は、例えば０．００１ｍ／ｓ〜５０ｍ／ｓの範囲の風速を計測することが可能である。

図４に示した風速センサ７１に代えて、図５に示すような風速センサ７１を風速計測装置７０に用いてもよい。すなわち、風速センサ７１には２つの温度センサ８３が複数あってもよい。風速センサ７１の平面視において、メンブレン８１上にヒータ８２は十字型に延伸して配置される。４つの温度センサ８３は、ヒータ８２を中心に線対称となる位置に配置される。ここで、４つの温度センサ８３における温度変化を検知するようにすれば、風速センサ７１上のいずれの方向の気流も測定できるようになる。後述するように、風速計測装置７０はウェハボート２１に保持される。本実施の形態の風速計測装置７０であれば、いずれの風向でも測定が可能となる為、ウェハボート２１に保持する際に、風速計測装置７０のθ（回転）位置を細かく調整する必要がない。また、風速センサ７１上の風向において、個々の温度センサ８３の温度変化を予め記録しておけば、風速だけでなく風向も測定できるようになるのである。このように、ヒータ８２を中心にして対称になるように、複数の温度センサ８３の対を配置することで、風向にも対応した測定を可能にするのである。本実施の形態では、４つの温度センサ８３を用いたが、これに限られず、３つ以上の温度センサであれば、複数の温度センサ対を得ることができる。なお、本実施の形態のように、ヒータ８２を十字型に一体で形成しておけば、どの温度センサ８３間においても一定に気流が加熱されるので、正確に測定することができる。

次に、以上のように構成された熱処理装置１において、風速計測装置７０を用いて風速を計測する方法とロードロック室１１内の気流の制御方法について説明する。

先ず、ロードロック室１１の開閉シャッタを開き、筐体２０の搬入出口から風速計測装置７０をロードロック室１１内に搬入する。このとき、ロードロック室１１内では、ガス供給口５０から供給された不活性ガスが循環している。また、ロードロック室１１の内部は外部に比べて陽圧状態に維持されており、ロードロック室１１内に外部の大気が流入することはない。その後、開閉シャッタを閉じ、ロードロック室１１内を密閉する。

ロードロック室１１に搬入された風速計測装置７０は、ウェハボート２１に保持される。そして、風速計測装置７０の風速センサ７１を用いて、ロードロック室１１内を循環する不活性ガスの風速を計測する。ここで、開閉シャッタを閉じてロードロック室１１内を密閉する際、ロードロック室１１内に不活性ガスを適切に循環させるために、当該ロードロック室１１内の雰囲気の条件、例えば圧力、不活性ガスの流量、ガスの種類等の条件が変化する。風速計測装置７０では、特にこのように雰囲気の条件が変化した際に不活性ガスの風速を計測する。なお、この風速センサ７１による風速の測定は上述したとおりである。そして、風速センサ７１で計測された計測結果は、計測回路７２を介して制御部７４に出力される。

制御部７４では、この計測結果に基づいて、ロードロック室１１内の雰囲気を制御する。具体的には、例えば計測結果が所定の閾値よりも大きい場合には、ガス供給口５０からの不活性ガスの供給量を少なくするように供給機器群５３を制御する。一方、例えば計測結果が所定の閾値よりも小さい場合には、ガス供給口５０からの不活性ガスの供給量を多くするように供給機器群５３を制御する。こうして、ロードロック室１１内を不活性ガスが適切な風速で循環する。

また制御部７４では、検査用ウェハＴ面内で均一な風速になるようにロードロック室１１内の雰囲気を制御する。

このように風速計測装置７０による風速の計測が終了すると、開閉シャッタを開き、筐体２０の搬入出口から風速計測装置７０をロードロック室１１の外部に搬出する。

以上の実施の形態によれば、少なくともロードロック室１１内の雰囲気の条件が変化する際に、風速計測装置７０を用いてロードロック室１１内を循環する不活性ガスの風速を適切に計測することができる。このため、例えばロードロック室１１内に風速の大きい突風が発生した場合でもこれを検知し、以後ウェハＷを処理する際に、このような突風が発生しないようにロードロック室１１内の雰囲気を制御することができる。或いは、風速計測装置７０が所定の閾値から外れた風速を計測した場合でもこれを検知して、このような異常な風速の気流が発生しないようにロードロック室１１内の雰囲気を制御することができる。したがって、従来のようにウェハＷにパーティクル等が付着するのを抑制することができ、製品である半導体デバイスの歩留まりを向上させることができる。

また、風速計測装置７０は検査用ウェハＴ上に複数の風速センサ７１を設けた構成を有しているので、これら複数の風速センサ７１の計測結果に基づいて、ロードロック室１１内の雰囲気を制御する。そうすると、ロードロック室１１における気流を、検査用ウェハＴ面内で均一な風速に制御することができる。

また、風速計測装置７０は検査用ウェハＴ上に風速センサ７１を設けた構成を有しているので、熱処理装置１において製品用のウェハＷに熱処理を行う前に、予めロードロック室１１内の気流の風速を計測することができる。したがって、ウェハＷを熱処理する際、ロードロック室１１内を循環する不活性ガスをより確実に適切な風速に制御することができる。

なお、ロードロック室１１内に複数の風速計測装置７０を搬入した場合、これら複数の風速計測装置７０はウェハボート２１の異なる高さに配置される。そして、各風速計測装置７０での計測結果に基づいて、各高さにおける風速が一様になるようにロードロック室１１内の雰囲気を制御することができる。実際にウェハＷを処理する際の枚数と同じ数の風速計測装置７０をウェハボート２１に配置することが望ましいが、一部をダミーウェハに置き換えてもよい。

以上の実施の形態の風速計測装置７０では、風速センサ７１と計測回路７２はアルミニウムからなる配線７３によって接続されていたが、当該配線は計測回路と一体に形成されていてもよい。

図６に示すように、風速計測装置７０の検査用ウェハＴ上には、計測回路１００と、風速センサ７１と計測回路１００とを接続する配線１０１とが形成されている。計測回路１００と配線１０１は、一体に形成されている。計測回路１００には、例えばフレキシブル基板（回路基板）が用いられる。計測回路１００は例えばプロセッサ、メモリ、アンプ、スイッチ、レギュレータ等を備え、計測回路１００で計測されたデータは例えば無線によって計測回路１００から外部の制御部７４に出力される。配線１０１には、例えばフレキシブル配線が用いられる。配線１０１は、例えば検査用ウェハＴ上にラミネート加工して貼り付けられる。このように配線１０１はラミネート加工されるため、配線１０１を容易に積層することができる。本実施の形態では、複数層に積層された配線１０１から複数の配線１０１が枝分かれして風速センサ７１に接続されている。

かかる風速計測装置７０を用いても、前記実施の形態と同様に熱処理装置１のロードロック室１１内の気流の風速を計測することができる。

特にフレキシブル配線である配線１０１は、前記実施の形態のアルミニウムからなる配線７３よりも配線厚さを厚くすることができる。このため、配線１０１の配線抵抗を小さくすることができ、風速計測装置７０によって風速をより適切に計測することができる。

また、配線１０１は計測回路１００と一体化しており、構造が簡易である。このため、製造プロセスが簡易で、風速計測装置７０の製造コストを低廉化することができる。しかも、構造が簡易であるため、配線１０１は損傷を被り難い。

また、配線１０１であるフレキシブル配線には、銅、或いは銅に金メッキを施した材料等、種々の材料を用いることができる。したがって、配線１０１の材料を選択する自由度を向上させることができる。

また、配線１０１は例えばラミネート加工等の簡易な加工で形成することができ、複数の配線１０１を積層したり、複数の配線１０１をクロスさせたりすることができる。このように検査用ウェハＴ上における配線１０１の配置の自由度を向上させることができるので、所望の位置に風速センサ７１を適切に配置することができる。

以上の実施の形態の風速計層装置７０において、図７に示すように風速センサ７１を検査用ウェハＴに埋設することで、検査用ウェハＴの表面と風速センサ７１の露出した表面とが面一（ツライチ）になるように構成してもよい。風速センサ７１を設けるために、検査用ウェハＴを座ぐる、すなわち削り加工する。そして、検査用ウェハＴを座ぐった場所に風速センサ７１を配置して、充填剤１１０によって風速センサ７１の一部を埋設する。

ここで、風速センサ７１を検査用ウェハＴ上に設けた場合、風速センサ７１はその厚み分、例えば４００μｍだけ検査用ウェハＴの表面から突起する。そうすると、突起した風速センサ７１によって気流が乱され、気流の風速を正確に計測できないおそれがある。この点、本実施の形態によれば、風速センサ７１が検査用ウェハＴに埋設されているので、気流が乱れることなく、気流の風速を正確に計測することができる。なお、図７に記載されているヒータ８２や温度センサ８３は、本実施の形態を分かり易く説明するために大きな厚みを持たせて描かれており、実際は気流のかく乱を無視できるほどに薄く形成されている。

以上の実施の形態では、熱処理装置１のロードロック室１１内の気流の風速を計測する際に風速計測装置７０を用いていたが、他の風速計測装置を用いてもよい。図８に示すように風速計測装置１２０は、ロードロック室１１の筐体２０内部に設けられた複数の風速センサ７１を有している。風速センサ７１の構成は、前記実施の形態の風速センサ７１の構成と同様であるので説明を省略する。

風速センサ７１は、ロードロック室１１内の任意の位置に配置することができる。例えばフィルタ部３０に風速センサ７１ａを設け、側面区画壁４０に風速センサ７１ｂを設け、側面区画壁４０上のフィルタ部３０側に風速センサ７１ｃを設ける。特に風速センサ７１ｃが設けられた側面区画壁４０上のフィルタ部３０側は、不活性ガスが滞留しやすい箇所である。

かかる場合、風速計測装置１２０を用いてロードロック室１１内を循環する不活性ガスの風速を計測する。特にロードロック室１１内に不活性ガスを適切に循環させるために、当該ロードロック室１１内の雰囲気の条件を変化させた際に不活性ガスの風速を計測する。そして、風速計測装置１２０の各風速センサ７１ａ、７１ｂ、７１ｃで計測された計測結果は、制御部７４に出力される。

そして制御部７４では、この計測結果に基づいて、ロードロック室１１内の雰囲気を制御する。具体的には、例えば計測結果が所定の閾値よりも大きい場合には、ガス供給口５０からの不活性ガスの供給量を少なくするように供給機器群５３を制御する。一方、例えば計測結果が所定の閾値よりも小さい場合には、ガス供給口５０からの不活性ガスの供給量を多くするように供給機器群５３を制御する。こうして、ロードロック室１１内において不活性ガスを適切な風速で循環させることができる。特に風速センサ７１ｃが設けられた箇所は不活性ガスが滞留しやすいが、かかる箇所でも不活性ガスを適切な風速で流すことができる。

なお、風速計測装置１２０によるローロドック室１１内の気流の風速の計測は、ロードロック室１１内にウェハＷを収容した状態で行ってもよいし、或いはロードロック室１１内にウェハ型の風速計測装置７０を収容した状態で行ってもよい。すなわち、風速計測装置１２０単独で風速の計測を行ってもよいし、風速計測装置７０、１２０を併用して風速の計測を行ってもよい。

またロードロック室１１内にウェハＷを収容した状態でローロドック室１１内の気流の風速の計測を行う場合、リアルタイムに供給機器群５３をフィードバック制御することもできる。

以上の実施の形態では、風速計測装置７０、１２０を用いて熱処理装置１のロードロック室１１内における気流の風速を計測したが、他の処理装置において発生する気流の風速を計測してもよい。

例えば図９に示すように風速計測装置７０は、熱処理装置２００において発生する気流の風速を計測してもよい。なお、熱処理装置２００は、例えばフォトリソグラフィー工程において、ウェハＷ上にレジスト液を塗布した後の加熱処理（プリベーキング処理）、レジスト膜に所定のパターンを露光した後の加熱処理（ポストエクスポージャーベーキング処理）、露光されたレジスト膜を現像した後の加熱処理（ポストベーキング処理）等の種々の熱処理に用いられる。また熱処理装置２００は、これら加熱処理後にウェハＷの温度を調節する熱処理にも用いられる。さらに熱処理装置２００は、エッチング処理や成膜処理等のプラズマ処理において、ウェハＷの温度を調節する熱処理にも用いられる。

熱処理装置２００の処理容器２０１内には、上側に位置して上下動自在な蓋体２１０と、下側に位置して蓋体２１０と一体となって処理室Ｋを形成する熱板収容部２１１が設けられている。

蓋体２１０は、下面が開口した略円筒形状を有している。蓋体２１０の上面中央部には、排気部２１０ａが設けられている。処理室Ｋ内の雰囲気は、ウェハＷ上のレジストからの昇華物を排気するため、排気部２１０ａから均一に排気される。

熱板収容部２１１は、例えば熱板２２０を収容して熱板２２む略筒状のサポートリング２２２を有している。熱板２２０には、給電により発熱するヒータ２２３が個別に内蔵されている。

熱板２２０の下方には、ウェハＷを下方から支持し昇降させるための昇降ピン２３０が設けられている。昇降ピン２３０は、昇降駆動機構２３１により上下動できる。熱板２２０の中央部付近には、熱板２２０を厚み方向に貫通する貫通孔２３２が形成されており、昇降ピン２３０は、熱板２２０の下方から上昇して貫通孔２３２を通過し、熱板２２０の上方に突出できる。

かかる場合、熱処理装置２００に搬入された風速計測装置７０は、昇降ピン２３０によって熱板２２０上に載置される。続いて、蓋体２１０が下降して、密閉された処理室Ｋが形成される。そして、ウェハＷを熱処理する際と同様に、風速計測装置７０の検査用ウェハＴを加熱しつつ、排気部２１０ａから処理室Ｋ内の雰囲気を排気する。そうすると、図９の矢印に示すように処理室Ｋ内に外周部から中心部に向かう気流が発生する。そして、風速計測装置７０において気流の風速が計測される。風速センサ７１で計測された計測結果は、計測回路７２を介して制御部７４に出力される。

制御部７４では、この計測結果に基づいて、処理室Ｋ内の雰囲気を制御する。具体的には、例えば計測結果が所定の閾値よりも大きい場合には、処理室Ｋ内の雰囲気の排気量を少なくするように排気部２１０ａを制御する。一方、例えば計測結果が所定の閾値よりも小さい場合には、処理室Ｋ内の雰囲気の排気量を多くするように排気部２１０ａを制御する。さらに、検査用ウェハＴ面内における風速分布が適切になるように排気部２１０ａを制御する。こうして、処理室Ｋ内の雰囲気が適切に排気される。

なお、熱処理装置２００においても、風速計測装置１２０を用いてもよい。風速計測装置１２０の風速センサ７１は、例えば蓋体２１０の下面や熱板２２０の上面に配置される。かかる場合、風速計測装置１２０による処理室Ｋ内の気流の風速の計測は、処理室Ｋ内にウェハＷを収容した状態で行ってもよいし、或いは処理室Ｋ内にウェハ型の風速計測装置７０を収容した状態で行ってもよい。すなわち、風速計測装置１２０単独で風速の計測を行ってもよいし、風速計測装置７０、１２０を併用して風速の計測を行ってもよい。

また風速計測装置７０は、例えば図１０に示すようにウェハＷにプラズマ処理を行うウェハ処理システム３００に用いられてもよい。

ウェハ処理システム３００は、ウェハ処理システム３００に対するウェハＷの搬入出を行うカセットステーション３０１、ウェハＷの搬送を行う共通搬送部３０２、ウェハＷに所定のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置３０３、３０４、３０５、３０６を有している。プラズマ処理装置３０３〜３０６では、ウェハＷ上の被処理膜にエッチング処理を行う。なお、プラズマ処理装置３０３〜３０６における処理はエッチング処理に限定されず、他のプラズマ処理、例えばウェハＷ上に所定の膜を形成する成膜処理であってもよい。

カセットステーション３０１は、ウェハＷを搬送するウェハ搬送機構３１０が内部に設けられた搬送室３１１を有している。ウェハ搬送機構３１０は、ウェハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム３１０ａ、３１０ｂを有しており、これら搬送アーム３１０ａ、３１０ｂのいずれかによってウェハＷを保持しながら搬送する構成となっている。搬送室３１１の側方には、ウェハＷを複数枚並べて収容可能なカセットＣが載置されるカセット載置台３１２が備えられている。図示の例では、カセット載置台３１２には、カセットＣを複数、例えば３つ載置できるようになっている。

搬送室３１１と共通搬送部３０２は、真空引き可能な２つのロードロック室３１３ａ、３１３ｂを介して互いに連結させられている。

共通搬送部３０２は、例えば上方からみて略多角形状（図示の例では六角形状）をなすように形成された密閉可能な構造の搬送室チャンバ３１４を有している。搬送室チャンバ３１４内には、ウェハＷを搬送するウェハ搬送機構３１５が設けられている。ウェハ搬送機構３１５は、ウェハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム３１５ａ、３１５ｂを有しており、これら搬送アーム３１５ａ、３１５ｂのいずれかによってウェハＷを保持しながら搬送する構成となっている。

搬送室チャンバ３１４の外側には、エッチング装置３０３〜３０６、ロードロック室３１３ｂ、３１３ａが、搬送室チャンバ３１４の周囲を囲むように、例えば上方からみて時計回転方向においてこの順に並ぶように、また、搬送室チャンバ３１４の６つの側面部に対してそれぞれ対向するようにして配置されている。

次に、上述したロードロック室３１３ａ、３１３ｂの構成について説明する。ロードロック室３１３ａは、図１１に示すように内部を密閉可能な容器３２０を有している。容器３２０の側面にはウェハＷの搬入出口（図示せず）が形成され、当該搬入出口には上述したゲートバルブ（図示せず）が設けられている。容器３２０の内部には、ウェハＷ（或いは風速計測装置７０の検査用ウェハＴ）を支持する支持ピン３２１が設けられ、ウェハＷを一時的に収容できるように構成されている。

容器３２０の底面には、当該容器３２０の内部の雰囲気を所定の真空度まで減圧するための吸気管３２２が接続されている。吸気管３２６は、例えば真空ポンプ等の負圧発生装置３２３に連通している。したがって、ロードロック室３１３ａは、その内部を大気圧雰囲気又は真空雰囲気に切り替え可能に構成されている。

なお、ロードロック室３１３ｂの構成は、上述したロードロック室３１３ａの構成と同様であるので説明を省略する。

次に、以上のように構成されたロードロック室３１３ａにおいて、風速計測装置７０を用いて気流の風速を計測する方法について説明する。なお、ロードロック室３１３ａでは、プラズマ処理前のウェハＷが大気雰囲気のカセットステーション３０１から真空雰囲気の共通搬送部３０２に搬送される際に、当該ウェハＷが一時的に収容される。

先ず、ロードロック室３１３ａのゲートバルブを開き、風速計測装置７０をロードロック室３１３ａ内に搬入する。このとき、ロードロック室３１３ａ内の雰囲気は大気雰囲気になる。ロードロック室３１３ａ内に搬入された風速計測装置７０は、支持ウェハ３２１に支持される。そして、ロードロック室３１３ａのゲートバルブを閉じ、吸気管３２２から容器３２０の内部の雰囲気を吸引し、ロードロック室３１３ａの内部を所定の真空度まで減圧する。

そして、風速計測装置７０の風速センサ７１を用いて、ロードロック室３１３ａ内の気流の風速を計測する。特に容器３２０内の雰囲気を減圧する際、ロードロック室３１３ａ内の雰囲気の条件が変化する。風速計測装置７０では、特にこのように雰囲気の条件が変化した際に気流の風速を計測する。そして、風速センサ７１で計測された計測結果は、計測回路７２を介して制御部７４に出力される。

制御部７４では、この計測結果に基づいて、ロードロック室３１３ａ内の雰囲気を制御する。具体的には、例えば計測結果が所定の閾値よりも大きい場合には、吸気管３２２からの容器３２０内の雰囲気の吸気量を少なくするように負圧発生装置３２３を制御する。特にロードロック室３１３ａの内部の雰囲気を大気雰囲気から真空雰囲気に切り替える際に、突風が発生しないようにロードロック室３１３ａ内の雰囲気を制御する。こうして、ロードロック室３１３ａ内の雰囲気が適切に制御される。

同様に、ロードロック室３１３ｂにおいても、風速計測装置７０を用いて気流の風速が計測される。ロードロック室３１３ｂでは、プラズマ処理後のウェハＷが真空雰囲気の共通搬送部３０２から大気雰囲気のカセットステーション３０１に搬送される際に、当該ウェハＷが一時的に収容される。かかる場合でも、ロードロック室３１３ｂの内部の雰囲気を真空雰囲気から大気雰囲気に切り替える際に、突風が発生しないようにロードロック室３１３ｂ内の雰囲気を制御し、ロードロック室３１３ｂ内の雰囲気を適切に制御する。

なお、ロードロック室３１３ａ、３１３ｂにおいても、風速計測装置１２０を用いてもよい。風速計測装置１２０の風速センサ７１は、例えば容器３２０の天井面、下面、内側面等に配置される。かかる場合、風速計測装置１２０によるロードロック室３１３ａ、３１３ｂ内の気流の風速の計測は、ロードロック室３１３ａ、３１３ｂ内にウェハＷを収容した状態で行ってもよいし、或いはロードロック室３１３ａ、３１３ｂ内にウェハ型の風速計測装置７０を収容した状態で行ってもよい。すなわち、風速計測装置１２０単独で風速の計測を行ってもよいし、風速計測装置７０、１２０を併用して風速の計測を行ってもよい。

次に、上述したプラズマ処理装置３０３〜３０６の構成について説明する。プラズマ処理装置３０３は、図１２に示すように上部が開口した処理容器３３０を有している。処理容器３３０の上部開口には、後述するシャワーヘッド３４０が設けられ、処理容器３３０の内部空間である処理室３３１は、密閉されている。なお、処理容器３３０の側面にはウェハＷの搬入出口（図示せず）が形成され、当該搬入出口には上述したゲートバルブ（図示せず）が設けられている。

処理室３３１内には、ウェハＷ（或いは風速計測装置７０の検査用ウェハＴ）が載置される載置台３３２が設置されている。載置台３３２の上面には、ウェハＷが略水平な姿勢で保持されるようになっている。

載置台３３２には、電極板３３３が内蔵されており、電極板３３３は、例えば１３．５６ＭＨｚのバイアス用高周波電源３３４に接続されている。載置台３３２の表面に静電気力を生じさせて、ウェハＷを載置台３３２上に静電吸着することができる。

載置台３３２には、冷却媒体を流通させる温度調節機構３３５が内蔵されている。温度調節機構３３５は、冷却媒体の温度を調整する液温調節部３３６に接続されている。そして、液温調節部３３６によって冷媒媒体の温度が調節され、載置台３３２の温度を制御できる。この結果、載置台３３２上に載置されたウェハＷを所定の温度に維持できる。

処理容器３３０の上部開口には、シャワーヘッド３４０が設けられている。シャワーヘッド３４０には、供給管３４１を介してプラズマガス供給源３４２が接続されている。プラズマガス供給源３４２には、エッチングの際のプラズマガスとして例えばＡｒガス、Ｘｅガス、Ｏ_２ガス等が貯留されている。供給管３４１には、プラズマガス供給源３４２からシャワーヘッド３４０に供給されるプラズマガスの流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群３４３が設けられている。また、シャワーヘッド３４０には、供給管３４４を介して処理ガス供給源３４５が接続されている。処理ガス供給源３４５には、エッチングの際の処理ガスとして例えばＡｒガス、Ｘｅガス、ＣＦ_４ガス、Ｃ_４Ｆ_８ガス、Ｃ_５Ｆ_８ガス等が貯留されている。供給管３４４には、処理ガス供給源３４５からシャワーヘッド３４０に供給される処理ガスの流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群３４６が設けられている。

シャワーヘッド３４０の内部には、プラズマガス供給源３４２から供給されたプラズマガス、処理ガス供給源３４５から供給された処理ガスが導入される内部空間３５０が設けられている。シャワーヘッド３４０の下面には、内部空間３５０に導入されたガスを処理室３３１内に向かって吐出させる複数の吐出口３５１が、シャワーヘッド３４０の下面全体に分布させられた状態で設けられている。すなわち、内部空間３５０内のガスが、載置台３３２上に載置されたウェハＷの上方において、複数の吐出口３５１を介して吐出され、処理室３３１全体に拡散するように配置されている。

シャワーヘッド３４０の上部には、プラズマ発生用の高周波のマイクロ波を２次元的に均一に供給するラジアルラインスロットアンテナ３５２が設けられている。ラジアルラインスロットアンテナ３５２には、マイクロ波発振装置（図示せず）が接続され、ラジアルラインスロットアンテナ３５２に対しマイクロ波が発振される。

処理容器３３０の底面には、排気管３５３が接続されている。排気管３５３には例えば真空ポンプ等の負圧発生装置３５４が接続され、排気管３５３を介して処理室３３１内の雰囲気を排気することができる。

なお、プラズマ処理装置３０４〜３０６の構成については、上述したプラズマ処理装置３０３と同様であるので説明を省略する。

次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置３０３において、風速計測装置７０を用いて気流の風速を計測する方法について説明する。

プラズマ処理装置３０３の処理容器３３０内に搬入された風速計測装置７０は、載置台３２２上に載置される。風速計測装置７０には、ウェハＷに対するプラズマ処理と同様の処理が行われる。すなわち、先ず処理室３３１が密閉され、処理室３３１の圧力が所定の真空度まで減圧される。その後、プラズマガス供給源３４２及び処理ガス供給源３４５からプラズマガス及び処理ガスがシャワーヘッド３４０内でそれぞれ所定の流量で供給される。そして、シャワーヘッド３４０から処理室３３１内にこれらプラズマガス及び処理ガスが供給される。実際のプロセスでは、プラズマガスはラジアルラインスロットアンテナ３５２から放射されるマイクロ波で励起され、プラズマ化するが、本実施の形態ではプラズマ化までは行わない。こうしてプラズマガス及び処理ガスが風速計測装置７０に供給される。

そして、風速計測装置７０の風速センサ７１を用いて、処理室３３１内の気流の風速を計測する。特に処理室３３１内の雰囲気を減圧し、シャワーヘッド３４０からプラズマガス及び処理ガスが供給される際、処理室３１３内の雰囲気の条件が変化する。風速計測装置７０では、特にこのように雰囲気の条件が変化した際に気流の風速を計測する。そして、風速センサ７１で計測された計測結果は、計測回路７２を介して制御部７４に出力される。

制御部７４では、この計測結果に基づいて、処理室３３１内の雰囲気を制御する。具体的には、例えば計測結果が所定の閾値よりも大きい場合には、プラズマガス及び処理ガスの供給量を少なくする。一方、例えば計測結果が所定の閾値よりも小さい場合には、プラズマガス及び処理ガスの供給量を多くする。こうして、処理室３３１内のプラズマガス及び処理ガスを適切に制御することができ、以後ウェハＷを適切にプラズマ処理することができる。

なお、プラズマ処理装置３０３においても、風速計測装置１２０を用いてもよい。風速計測装置１２０の風速センサ７１は、例えば処理容器３３０の底面や側面、或いは、シャワーヘッド３４０の下面等に配置される。かかる場合、風速計測装置１２０によるプラズマ処理装置３０３内の気流の風速の計測は、処理容器３３０内にウェハＷを収容した状態で行ってもよいし、或いは処理容器３３０内にウェハ型の風速計測装置７０を収容した状態で行ってもよい。すなわち、風速計測装置１２０単独で風速の計測を行ってもよいし、風速計測装置７０、１２０を併用して風速の計測を行ってもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクル等の他の基板である場合にも適用できる。また本発明は、ＦＰＤ製造装置や太陽電池製造装置にも適用できる。

１ 熱処理装置
１０ 加熱炉
１１ ロードロック室
７０ 風速計測装置
７１ 風速センサ
７２ 計測回路
７３ 配線
７４ 制御部
８２ ヒータ
８３ 温度センサ
１００ 計測回路
１０１ 配線
１２０ 風速計測装置
２００ 熱処理装置
３００ ウェハ処理システム
３０３〜３０６ プラズマ処理装置
３１３ａ、３１３ｂ ロードロック室
Ｔ 検査用ウェハ
Ｗ ウェハ

Claims (13)

1. 基板を収容する容器内の気流の風速を計測する風速計測方法であって、
   少なくとも前記容器内の雰囲気の条件が変化する際に、風速センサを用いて前記容器内の気流の風速を計測することを特徴とする、風速計測方法。
2. 前記風速センサは検査用基板上に設けられ、前記検査用基板が前記容器に収容された状態で、前記風速センサを用いて前記容器内の気流の風速を計測することを特徴とする、請求項１に記載の風速計測方法。
3. 前記風速センサは前記容器の内部に設けられ、基板が前記容器に収容された状態で、前記風速センサを用いて前記容器内の気流の風速を計測することを特徴とする、請求項１に記載の風速計測方法。
4. 前記風速センサの計測結果に基づいて、前記容器内の雰囲気を制御することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の風速計測方法。
5. 前記風速センサは、ヒータと温度センサ対とから構成され、前記温度センサ対は前記ヒータに対して、対称になるように配置されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の風速計測方法。
6. 前記温度センサ対は、複数あることを特徴とする、請求項５に記載の風速計測方法。
7. 基板を収容する容器内の気流の風速を計測する風速計測装置であって、
   前記容器内の気流の風速を計測する風速センサと、
   少なくとも前記容器内の雰囲気の条件が変化する際に、前記容器内の気流の風速を計測するように前記風速センサを制御する制御部と、を有することを特徴とする、風速計測装置。
8. 前記風速センサは検査用基板上に設けられていることを特徴とする、請求項７に記載の風速計測装置。
9. 前記検査用基板上には計測回路が設けられ、
   前記風速センサと前記計測回路とを接続する配線は、前記計測回路と一体に形成されていることを特徴とする、請求項８に記載の風速計測装置。
10. 前記風速センサは、前記検査用基板に埋設され、表面が露出していることを特徴とする、請求項８又は９に記載の風速計測装置。
11. 前記風速センサは前記容器の内部に設けられていることを特徴とする、請求項７に記載の風速計測装置。
12. 前記風速センサは、ヒータと温度センサ対とから構成され、前記温度センサ対は前記ヒータに対して、対称になるように配置されることを特徴とする、請求項７〜１１のいずれかに記載の風速計測装置。
13. 前記温度センサ対は、複数あることを特徴とする、請求項１２に記載の風速計測装置。

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