JP5474317B2

JP5474317B2 - Semiconductor device manufacturing method and substrate processing apparatus

Info

Publication number: JP5474317B2
Application number: JP2008148020A
Authority: JP
Inventors: 武夫佐藤
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2028-06-05
Also published as: JP2009295793A

Description

本発明は処理する基板処理方法に関するものであり、特に、基板をセラミックヒータ、石英ヒータ等の抵抗加熱ヒータを被処理基板の加熱に用いて基板を処理する基板処理方法に関するものである。 The present invention relates to a substrate processing method for processing, and more particularly to a substrate processing method for processing a substrate by using a resistance heater such as a ceramic heater or a quartz heater for heating the substrate to be processed.

図３は、従来の基板処理装置を示し、基板を処理するための処理室１に基板支持具としてサセプタ２が設けられる。
サセプタ２には、被処理基板３が水平に載置され、サセプタ４内には、熱伝導により、被処理基板３を面内均一に昇温できるように抵抗加熱ヒータ（以下、ヒータという）４が内蔵されている。
処理ガスを供給するためのガス供給ユニット５は、処理室１に接続されており、処理室１内を真空排気するガス排気ユニット６は、処理室１の圧力を調節する圧力制御弁(例え
ば、ＡＰＣバルブ（ＡＰＣ：ＡｕｔｏＰｒｅｓｓｕｒｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒバルブ)７を介して処理室１に接続されている。 FIG. 3 shows a conventional substrate processing apparatus, in which a susceptor 2 is provided as a substrate support in a processing chamber 1 for processing a substrate.
A substrate 3 to be processed is placed horizontally on the susceptor 2, and a resistance heater 4 (hereinafter referred to as a heater) 4 is provided in the susceptor 4 so that the substrate 3 to be processed can be heated uniformly by heat conduction. Is built-in.
A gas supply unit 5 for supplying a processing gas is connected to the processing chamber 1, and a gas exhaust unit 6 for evacuating the processing chamber 1 is a pressure control valve (for example, a pressure control valve for adjusting the pressure of the processing chamber 1). An APC valve (APC: Auto Pressure Controller valve) 7 is connected to the processing chamber 1.

また、基板処理装置には、ヒータ４の温度を検出する熱電対８と、ヒータ４に電力を供給して加熱する複数のヒータ用電力調節器９，１０とが設けられている。
熱電対８はヒータ４が加熱する加熱ゾーンを複数に区分したゾーン毎に設けられており、ヒータ用電力調節器もヒータ４のゾーン毎に設けられている。 Further, the substrate processing apparatus is provided with a thermocouple 8 that detects the temperature of the heater 4 and a plurality of heater power adjusters 9 and 10 that supply power to the heater 4 to heat it.
The thermocouple 8 is provided for each zone obtained by dividing the heating zone heated by the heater 4 into a plurality of zones, and a heater power regulator is also provided for each zone of the heater 4.

ヒータ用電力調節器９，１０は、ヒータ用制御出力比率調節器１１から出力された電力操作量に基づいてヒータ４への供給電力を調節することでゾーン別にヒータ４の温度を調節するようになっている。ヒータ用制御出力比率調節器１１及び複数の熱電対８は、温度調節器１２に接続されており、温度調節器１２は、ヒータの目標温度とヒータのランプレート値とに基づいてヒータ４のランピング設定温度（℃／ｍｉｎ）をゾーン毎に算出すると共に、ランピング設定温度に対応した電力操作量を算出してヒータ用制御出力比率調節器に出力するようになっている。 The heater power adjusters 9 and 10 adjust the temperature of the heater 4 for each zone by adjusting the power supplied to the heater 4 based on the amount of power operation output from the heater control output ratio adjuster 11. It has become. The heater control output ratio adjuster 11 and the plurality of thermocouples 8 are connected to a temperature adjuster 12, and the temperature adjuster 12 ramps the heater 4 based on the target temperature of the heater and the ramp rate value of the heater. A set temperature (° C./min) is calculated for each zone, and a power operation amount corresponding to the ramping set temperature is calculated and output to the heater control output ratio adjuster.

ヒータ４のランプレート値及び処理工程の最終目標温度は、プロセスレシピを参照して制御装置から温度調節器１２に送信される。
なお、ランピング設定温度とは、ヒータのランプレート値から一義的に定まる所定時間当たりの設定温度（℃／ｍｉｎ）のことをいう。また、「目標温度」とは、ヒータの初期設定温度から最終の目標温度（処理工程の処理温度）までの間を複数段に分けてステップ的に温度を変化させる場合の各段の温度のことをいう。 The ramp rate value of the heater 4 and the final target temperature of the processing step are transmitted from the control device to the temperature controller 12 with reference to the process recipe.
The ramping set temperature refers to a set temperature (° C./min) per predetermined time that is uniquely determined from the ramp rate value of the heater. “Target temperature” refers to the temperature of each stage when the temperature is changed stepwise by dividing it into multiple stages from the initial set temperature of the heater to the final target temperature (processing temperature of the processing process). Say.

図４は、従来の基板処装置のヒータ温度制御方法を示す。 FIG. 4 shows a heater temperature control method for a conventional substrate processing apparatus.

このヒータ温度制御方法は、被処理基板３を処理室１に搬入する工程と、処理室１を減圧するとともに加熱した後、被処理基板３を処理室１の減圧加熱雰囲気下で処理する処理工程と、処理工程の終了後、被処理基板を処理室１から搬出する搬出工程とを含む基板処理方法、特に、処理工程において被処理基板３を処理温度に昇温する方法として用いられる。 This heater temperature control method includes a step of carrying the substrate to be processed 3 into the processing chamber 1 and a processing step of processing the substrate 3 to be processed in the reduced pressure heating atmosphere of the processing chamber 1 after reducing and heating the processing chamber 1. And a substrate processing method including an unloading step of unloading the substrate to be processed from the processing chamber 1 after the processing step is completed, particularly as a method for raising the temperature of the substrate to be processed 3 to the processing temperature in the processing step.

まず、ヒータ昇降温制御指定判定分岐処理Ｓ２０を実行し、ヒータ４の昇降温指令の有無を判定する。
ヒータ４の昇降温指令が有る場合、すなわち、ヒータ４を昇温又は降温の指示がある場
合は、判定結果がＹＥＳとなる。また、ヒータ４の昇降温指令がない場合は、判定結果がＮＯとなる。
ヒータの昇降温指令が有る場合、すなわち、ＹＥＳの場合は、次のエラー発生監視分岐処理３０に進む。 First, the heater temperature increase / decrease control designation determination branch process S20 is executed to determine the presence / absence of a temperature increase / decrease command for the heater 4.
If there is a command for raising or lowering the temperature of the heater 4, that is, if there is an instruction to raise or lower the temperature of the heater 4, the determination result is YES. In addition, when there is no command to raise or lower the heater 4, the determination result is NO.
If there is a heater temperature increase / decrease command, that is, if YES, the process proceeds to the next error occurrence monitoring branch process 30.

エラー発生監視分岐処理Ｓ３０では、ヒータ４を保護するためのヒータ温度の昇降温レートの監視、ヒータ４のパワー供給状態（電力供給状態）を監視するためのヒータ温度又は温度調節器１２の制御出力量、すなわち、ヒータ用制御出力比率調節器１１に出力する電力操作量の監視、ヒータ４の断線等がある。
エラー発生監視分岐処理Ｓ３０で判定結果がＹＥＳ、すなわち、エラーが発生していない場合（ＮＯ）は、設定データ判定分岐処理ステップＳ２１に進む。 In the error occurrence monitoring branch process S30, the heater temperature increase / decrease rate for protecting the heater 4 is monitored, and the heater temperature or temperature controller 12 for monitoring the power supply state (power supply state) of the heater 4 is output. There are monitoring of the amount of power, that is, the amount of electric power output to the heater control output ratio adjuster 11, disconnection of the heater 4, and the like.
If the determination result is YES in the error occurrence monitoring branch process S30, that is, if no error has occurred (NO), the process proceeds to the setting data determination branch process step S21.

設定データ判定分岐処理ステップＳ２１では、制御装置に接続されているディスプレイの複数の操作画面のうち、ヒータ４の目標温度及びランプレート値（例えば、１分当りの昇降温レート（℃／ｍｉｎ））の操作画面から入力された設定状態を監視し、その設定データである目標温度、ランプレート値が新規設定時かどうか及び変更時かどうかを判定する。 In the setting data determination branch processing step S21, the target temperature and ramp rate value of the heater 4 among the plurality of operation screens of the display connected to the control device (for example, the heating / cooling rate per minute (° C./min)). The setting state input from the operation screen is monitored, and it is determined whether the target temperature and ramp rate values, which are the setting data, are at the time of new setting or at the time of change.

設定データ判定分岐処理ステップＳ２１で判定結果がＹＥＳ、すなわち、設定データである目標温度、ランプレート値が新規設定時及び変更時の場合は、ヒータ制御ステータス（昇降温中）セット処理２２に進む。 If the determination result is YES in the setting data determination branch processing step S21, that is, if the target temperature and ramp rate values that are the setting data are newly set or changed, the process proceeds to the heater control status (during heating / cooling) setting process 22.

ヒータ制御ステータス（昇降温中）セット処理２２では、制御装置の操作画面等に表示する現在の表示ステータスを、「昇降温中」を示す表示にセットし、目標温度転送処理Ｓ２３に進む。 In the heater control status (during temperature increase / decrease) setting process 22, the current display status displayed on the operation screen of the control device is set to a display indicating “during temperature increase / decrease”, and the process proceeds to the target temperature transfer process S23.

目標温度転送処理Ｓ２３では、制御装置が温度調節器１２に目標温度を転送して次のランプレート転送処理Ｓ２４に進む。 In the target temperature transfer process S23, the control device transfers the target temperature to the temperature controller 12, and proceeds to the next ramp rate transfer process S24.

ランプレート転送処理Ｓ２４では、制御装置が温度調節器１２にランプレート値を送信し、次の温度制御処理Ｓ２５に進む。 In the ramp rate transfer process S24, the control device transmits the ramp rate value to the temperature controller 12, and proceeds to the next temperature control process S25.

温度制御処理Ｓ２５では、制御装置から送信されたヒータ４の加熱ゾーン別の目標温度とランプレート値とに基づいて各ゾーンのランピング設定温度（℃／ｍｉｎ）を算出すると共に、ランピング設定温度に対応した電力操作量を算出してそれぞれ対応するヒータ用制御出力比率調節器１１に出力する。温度制御処理Ｓ２５を終了すると、次に、目標温度到達分岐処理Ｓ２６に進む。 In the temperature control process S25, the ramping set temperature (° C./min) of each zone is calculated based on the target temperature and the ramp rate value for each heating zone of the heater 4 transmitted from the control device, and the ramping set temperature is supported. The calculated power operation amount is output to the corresponding heater control output ratio adjuster 11. When the temperature control process S25 ends, the process proceeds to a target temperature reaching branch process S26.

目標温度到達分岐処理Ｓ２６では、ヒータ４のモニタ温度が最終目標温度に到達したかどうかを判定する。ヒータ４が最終目標温度に到達した場合は、判定結果がＹＥＳ、到達しない場合は、ＮＯとなる。判定結果がＹＥＳ、すなわち、最終目標温度に到達した場合は、ヒータ昇降制御テータス（昇降温完了）セット処理Ｓ２７に進む。 In the target temperature reaching branch process S26, it is determined whether or not the monitor temperature of the heater 4 has reached the final target temperature. When the heater 4 reaches the final target temperature, the determination result is YES, and when it does not reach, the determination is NO. When the determination result is YES, that is, when the final target temperature has been reached, the process proceeds to the heater elevating control status (elevating / lowering completion) setting process S27.

ヒータ昇降制御テータス（昇降温完了）セット処理Ｓ２７では、操作画面等に表示されている制御ステータスの「昇降温中」の代わりに「昇降温完了」の表示を表示させる。これにより、ヒータ４全体が目最終標温度に加熱され、サセプタ２に載置された被処理基板３全体が最終目標温度に加熱される。オペレータは、この「昇降温完了」の表示により、ヒータ４の加熱終了を確認する。 In the heater raising / lowering control status (temperature raising / lowering completion) set process S27, the display of “temperature raising / lowering completion” is displayed instead of “during temperature raising / lowering” of the control status displayed on the operation screen or the like. As a result, the entire heater 4 is heated to the final target temperature, and the entire substrate 3 to be processed placed on the susceptor 2 is heated to the final target temperature. The operator confirms the end of heating of the heater 4 based on the display of “up / down temperature completion”.

目標温度到達分岐処理Ｓ２６で判定結果がＮＯの場合は、ヒータ昇降温制御指定判定分
岐処理Ｓ２０に戻り、ヒータ４のモニタ温度が最終目標温度となるまでヒータ制御ステータス（昇降温中）セット処理２２〜温度制御処理Ｓ２５のルーチンを繰り返す。そして、設定データ変更判定分岐処理Ｓ２１で判定結果がＮＯのとき、すなわち、設定データである目標温度、ランプレート値がそのまま保持される場合に、ヒータ４の加熱が終了したものとして、ヒータ昇降制御テータス（昇降温完了）セット処理Ｓ２７に進み、操作画面等に表示されている制御ステータスの「昇降温中」の代わりに「昇降温完了」の表示を表示させる。 If the determination result is NO in the target temperature reaching branch process S26, the process returns to the heater temperature increase / decrease control designation determination branch process S20, and the heater control status (during temperature increase / decrease) set process 22 until the monitor temperature of the heater 4 reaches the final target temperature. -The routine of temperature control process S25 is repeated. Then, when the determination result is NO in the setting data change determination branching process S21, that is, when the target temperature and ramp rate values that are setting data are held as they are, it is assumed that the heating of the heater 4 has been completed, and the heater elevation control is performed. Proceeding to status (temperature raising / lowering completion) set processing S27, the display of “temperature raising / lowering completion” is displayed instead of “during temperature raising / lowering” of the control status displayed on the operation screen or the like.

ヒータ昇降温制御指定判定分岐処理Ｓ２０の判定結果がＮＯの場合及びエラー発生監視分岐処理Ｓ３０の判定結果がＹＥＳの場合は、ヒータ制御停止処理Ｓ２８に進む。 When the determination result of the heater temperature raising / lowering control designation determination branch process S20 is NO and when the determination result of the error occurrence monitoring branch process S30 is YES, the process proceeds to the heater control stop process S28.

ヒータ制御停止処理Ｓ２８では、温度調節器１２を停止してヒータ制御ステータスセット（ＯＦＦ）処理を実行する。
このヒータ制御ステータスセット（ＯＦＦ）処理では、操作画面等に表示する制御ステータスの「昇降中」の表示の代わりに「ＯＦＦ」等、温度調節器１２が停止した旨の表示を表示させる。
オペレータやメンテナンス作業者は、温度調節器１２が停止した旨の表示が表示されたときは、エラー原因の解析と復旧を行う。 In the heater control stop process S28, the temperature controller 12 is stopped and the heater control status set (OFF) process is executed.
In this heater control status set (OFF) process, a display indicating that the temperature controller 12 has stopped, such as “OFF”, is displayed instead of the display of “in progress” of the control status displayed on the operation screen or the like.
When the display indicating that the temperature controller 12 has stopped is displayed, the operator or maintenance worker analyzes and recovers from the cause of the error.

このように従来のヒータ温度制御方法では、エラーを監視し、エラーの発生時にヒータの加熱を停止するので、ヒータの損傷を防止することができるが、ヒータの停止後、ヒータを再起動時に、ヒータの急激な温度の上昇によってヒータ、特に、セラミックや石英を用いた抵抗加熱式ヒータに損傷が発生する可能性がある。 As described above, in the conventional heater temperature control method, an error is monitored, and heating of the heater is stopped when an error occurs. Therefore, damage to the heater can be prevented, but when the heater is restarted after stopping the heater, Due to the rapid temperature rise of the heater, there is a possibility that the heater, particularly a resistance heater using ceramic or quartz, may be damaged.

すなわち、ヒータの加熱の際に、ヒータへの出力電力が過大となってエラーが発生し、これを原因としてヒータが停止することがある。
このとき、ヒータは自動又は手動によって再起動されるが、ヒータ停止後、再起動時は、ヒータからの放熱量が大きく、ヒータの温度が急激に低下する。これにより、ヒータのランプレート値が大きくなる。その後、ヒータの放熱が停止し、ヒータの温度が安定すると、今度は、ヒータの温度が急激に上昇してしまい、ヒータの熱負荷が突然に大きくなる。これにより、ヒータの損傷又はヒータの再度のエラーが発生し、ヒータが突然に停止することがある。 That is, when the heater is heated, the output power to the heater becomes excessive and an error occurs, which may cause the heater to stop.
At this time, the heater is restarted automatically or manually, but when the heater is restarted after the heater is stopped, the amount of heat released from the heater is large, and the temperature of the heater rapidly decreases. This increases the ramp rate value of the heater. After that, when the heat dissipation of the heater is stopped and the heater temperature is stabilized, the heater temperature suddenly increases and the heat load of the heater suddenly increases. As a result, damage to the heater or an error of the heater may occur, and the heater may stop suddenly.

そこで、本発明は、ヒータ停止後、再起動時に、ヒータの損傷防止及びエラーによる停止防止を可能にすることを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to make it possible to prevent damage to a heater and stop due to an error when restarting after stopping the heater.

本発明の好ましい態様は、被処理物を処理室に搬入する工程と、処理室を減圧するとともに抵抗加熱ヒータにより加熱した後、被処理基板を被処理室の減圧加熱雰囲気下で処理する処理工程と、処理工程の終了後、被処理基板を処理室から搬出する搬出工程と、を含む基板処理方法であって、抵抗加熱ヒータの停止時の再起動時に、ヒータの初期設定値を自動設定するようにした基板処理方法を提供する。 A preferred embodiment of the present invention includes a step of carrying an object to be processed into a processing chamber, and a processing step of processing the substrate to be processed in a reduced pressure heating atmosphere of the processing chamber after the processing chamber is decompressed and heated by a resistance heater. And an unloading step of unloading the substrate to be processed from the processing chamber after completion of the processing step, wherein the initial setting value of the heater is automatically set when the resistance heating heater is restarted A substrate processing method is provided.

本発明によれば、抵抗加熱ヒータの停止後、再起動時のヒータの急激な温度変化を抑制することができるので、ヒータの損傷、ヒータのエラーに起因したヒータの停止を防止することができる。また、ヒータの使い勝手が大幅に向上する。 According to the present invention, since the rapid temperature change of the heater at the time of restarting can be suppressed after the resistance heater is stopped, it is possible to prevent the heater from being stopped due to heater damage or heater error. . In addition, the usability of the heater is greatly improved.

本発明の好ましい実施の形態では、ヒータ停止後の再起動時に、ヒータの放熱が停止し、ヒータ温度が安定するまでヒータの加熱を停止し、ヒータの温度が安定したときに、ヒータの初期設定値を決定する。また、ヒータの降温レートが大きいときもヒータの温度が安定した後に、初期設定値を更新する。そして、この後に、目標温度とヒータのランプレートに基づいてヒータのランピング温度を決定する。このため、ヒータを適正な電力にて処理工程の処理温度に加熱することができ、ヒータの損傷、ヒータのエラーに起因したヒータの停止を防止する。これにより従来と比較してヒータの使い勝手が大幅に向上する。 In the preferred embodiment of the present invention, when the heater is restarted after the heater is stopped, the heat dissipation of the heater is stopped and the heating of the heater is stopped until the heater temperature is stabilized. Determine the value. Also, when the temperature drop rate of the heater is large, the initial set value is updated after the heater temperature is stabilized. Then, the heater ramping temperature is determined based on the target temperature and the heater ramp rate. For this reason, the heater can be heated to the processing temperature of the processing step with appropriate power, and the heater can be prevented from being stopped due to damage to the heater or heater error. Thereby, the usability of the heater is greatly improved as compared with the conventional case.

以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態では基板処理装置としてプラズマ処理炉を用いる。 Embodiments of the present invention will be described below. In this embodiment mode, a plasma processing furnace is used as the substrate processing apparatus.

プラズマ処理炉は、電界と磁界により高密度プラズマを生成できる変形マグネトロン型プラズマ源（ＭｏｄｉｆｉｅｄＭａｇｎｅｔｒｏｎＴｙｐｅｄＰｌａｓｍａＳｏｕｒｃｅ）を用いてウエハ等の基板をプラズマ処理する基板処理炉（以下、ＭＭＴ装置と称する）である。
このＭＭＴ装置は、気密性を確保した処理室に基板を設置し、処理室をある一定の圧力に保ちながら反応ガスを処理室にシャワーヘッドを介して導入する。そして、放電用電極に高周波電力を供給して電界を形成するとともに磁界を形成し、マグネトロン放電を起こす。
放電用電極から放出された電子がドリフトしながらサイクロイド運動を続けて周回することにより長寿命となって電離生成率を高めるので高密度プラズマを生成することができる。
従って、ＭＭＴ装置を用いると、反応ガスを励起分解させて基板表面を酸化または窒化等の拡散処理、または基板表面に薄膜を形成する、または基板表面をエッチングする等、基板へ各種のプラズマ処理を施すことができる。 The plasma processing furnace is a substrate processing furnace (hereinafter referred to as an MMT apparatus) that performs plasma processing on a substrate such as a wafer using a modified magnetron type plasma source that can generate high-density plasma by an electric field and a magnetic field. is there.
In this MMT apparatus, a substrate is installed in a processing chamber that ensures airtightness, and a reaction gas is introduced into the processing chamber through a shower head while maintaining the processing chamber at a certain pressure. Then, high frequency power is supplied to the discharge electrode to form an electric field and a magnetic field, thereby causing magnetron discharge.
Since the electrons emitted from the discharge electrode continue to circulate while continuing the cycloid motion while drifting, the lifetime becomes longer and the ionization generation rate is increased, so that high-density plasma can be generated.
Therefore, when the MMT apparatus is used, various plasma treatments such as diffusion treatment such as oxidation or nitridation on the substrate surface by exciting and decomposing the reaction gas, or forming a thin film on the substrate surface or etching the substrate surface are performed. Can be applied.

図１にこのようなＭＭＴ装置の概略構成図を示す。
ＭＭＴ装置は、処理容器２０３を有する。
処理容器２０３は、第１の容器であるドーム型の上側容器２１０と第２の容器である碗型の下側容器２１１によって形成され、上側容器２１０が下側容器２１１上に被せられる。上側容器２１０は、例えば、酸化アルミニウム又は石英等の非金属材料で形成されており、下側容器２１１は、例えば、アルミニウムで形成されている。また後述するヒータ一体型の基板保持具（基板保持手段）であるサセプタ２１７を窒化アルミニウムや、セラミックス又は石英等の非金属材料で構成することによって、処理の際に膜中に取り込まれる金属汚染を低減している。 FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of such an MMT apparatus.
The MMT apparatus has a processing container 203.
The processing container 203 is formed by a dome-shaped upper container 210 that is a first container and a bowl-shaped lower container 211 that is a second container, and the upper container 210 is placed on the lower container 211. The upper container 210 is made of, for example, a non-metallic material such as aluminum oxide or quartz, and the lower container 211 is made of, for example, aluminum. Further, by configuring the susceptor 217, which will be described later as a heater-integrated substrate holder (substrate holding means), with a non-metallic material such as aluminum nitride, ceramics, or quartz, metal contamination taken into the film during processing can be prevented. Reduced.

シャワーヘッド２３６は、処理室２０１の上部に設けられ、キャップ状の蓋体２３３と、ガス導入口２３４と、バッファ室２３７と、開口２３８と、遮蔽プレート２４０と、ガス吹出口２３９とを備えている。バッファ室２３７は、ガス導入口２３４より導入されたガスを分散するための分散空間として設けられる。 The shower head 236 is provided in the upper part of the processing chamber 201, and includes a cap-shaped lid 233, a gas inlet 234, a buffer chamber 237, an opening 238, a shielding plate 240, and a gas outlet 239. Yes. The buffer chamber 237 is provided as a dispersion space for dispersing the gas introduced from the gas introduction port 234.

ガス導入口２３４には、ガスを供給するガス供給管２３２が接続されており、ガス供給管２３２は、開閉弁であるバルブ２４３ａ、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ２４１を介して図中省略の処理ガス２３０のガスボンベに繋がっている。シャワーヘッド２３６から処理ガス（反応ガス）２３０が処理室２０１に供給され、また、サセプタ２１７の周囲から処理室２０１の底方向へ基板処理後のガスが流れるように下側容器２１１の側壁にガスを排気するガス排気口２３５が設けられている。ガス排気口２３５にはガスを排気するガス排気管２３１が接続されており、ガス排気管２３１は、圧力調整器であるＡＰＣ２４２、開閉弁であるバルブ２４３ｂを介して排気装置である真空ポ
ンプ２４６に接続されている。 A gas supply pipe 232 for supplying gas is connected to the gas inlet 234. The gas supply pipe 232 is connected via a valve 243a as an on-off valve and a mass flow controller 241 as a flow rate controller (flow rate control means). It is connected to a gas cylinder of the processing gas 230 not shown in the drawing. A processing gas (reactive gas) 230 is supplied from the shower head 236 to the processing chamber 201, and the gas after the substrate processing flows from the periphery of the susceptor 217 toward the bottom of the processing chamber 201. A gas exhaust port 235 for exhausting the gas is provided. A gas exhaust pipe 231 for exhausting gas is connected to the gas exhaust port 235. The gas exhaust pipe 231 is connected to a vacuum pump 246 which is an exhaust device via an APC 242 which is a pressure regulator and a valve 243b which is an on-off valve. It is connected.

また、処理室２０１に供給される処理ガス２３０を励起させる放電機構（放電手段）として、筒状、例えば円筒状に形成された第１の電極である筒状電極２１５が設けられる。筒状電極２１５は処理容器２０３（上側容器２１０）の外周に設置されて処理室２０１内のプラズマ生成領域２２４を囲んでいる。筒状電極２１５には高周波電力を印加する高周波電源２７３がインピーダンスの整合を行う整合器２７２を介して接続されている。 In addition, a cylindrical electrode 215 that is a first electrode formed in a cylindrical shape, for example, a cylindrical shape, is provided as a discharge mechanism (discharge means) that excites the processing gas 230 supplied to the processing chamber 201. The cylindrical electrode 215 is installed on the outer periphery of the processing vessel 203 (upper vessel 210) and surrounds the plasma generation region 224 in the processing chamber 201. A high frequency power supply 273 that applies high frequency power is connected to the cylindrical electrode 215 via a matching unit 272 that performs impedance matching.

また、筒状、例えば円筒状に形成された磁界形成機構（磁界形成手段）である筒状磁石２１６は筒状の永久磁石となっている。
筒状磁石２１６は、筒状電極２１５の外表面の上下端近傍にそれぞれ配置される。上下の筒状磁石２１６、２１６は、処理室２０１の半径方向に沿った両端（内周端と外周端）に磁極を持ち、上下の筒状磁石２１６、２１６の磁極の向きが逆向きに設定されている。従って、内周部の磁極同士が異極となっており、これにより、筒状電極２１５の内周面に沿って円筒軸方向に磁力線を形成するようになっている。 Moreover, the cylindrical magnet 216 which is a cylinder, for example, the magnetic field formation mechanism (magnetic field formation means) formed in the shape of a cylinder is a cylindrical permanent magnet.
The cylindrical magnets 216 are disposed in the vicinity of the upper and lower ends of the outer surface of the cylindrical electrode 215, respectively. The upper and lower cylindrical magnets 216 and 216 have magnetic poles at both ends (inner and outer peripheral ends) along the radial direction of the processing chamber 201, and the magnetic poles of the upper and lower cylindrical magnets 216 and 216 are set in opposite directions. Has been. Therefore, the magnetic poles in the inner peripheral portion are different from each other, and thereby magnetic field lines are formed in the cylindrical axis direction along the inner peripheral surface of the cylindrical electrode 215.

処理室２０１の底側中央には、被処理基板であるウエハ２００を保持するための基板保持具（基板保持手段）としてサセプタ２１７が配置されている。サセプタ２１７は、例えば窒化アルミニウムやセラミックス、又は石英等の非金属材料で形成され、内部に加熱機構（加熱手段）としてのヒータ４が一体的に埋め込まれており、ウエハ２００を加熱できるようになっている。ヒータ４は電力が印加されてウエハ２００を５００℃程度にまで加熱できるようになっている。ヒータ４はセラミックヒータ又は石英ヒータ等の抵抗加熱ヒータで構成されている。 A susceptor 217 is disposed in the center of the bottom side of the processing chamber 201 as a substrate holder (substrate holding means) for holding the wafer 200 that is a substrate to be processed. The susceptor 217 is formed of, for example, a non-metallic material such as aluminum nitride, ceramics, or quartz, and the heater 4 as a heating mechanism (heating means) is integrally embedded therein so that the wafer 200 can be heated. ing. The heater 4 can heat the wafer 200 to about 500 ° C. by applying electric power. The heater 4 is composed of a resistance heater such as a ceramic heater or a quartz heater.

また、サセプタ２１７の内部には、さらにインピーダンスを変化させるための電極である第２の電極も装備されており、この第２の電極がインピーダンス可変機構２７４を介して接地されている。インピーダンス可変機構２７４は、コイルや可変コンデンサから構成され、コイルのパターン数や可変コンデンサの容量値を制御することによって、上記電極及びサセプタ２１７を介してウエハ２００の電位を制御できるようになっている。 The susceptor 217 is also equipped with a second electrode that is an electrode for changing the impedance, and the second electrode is grounded via the impedance variable mechanism 274. The impedance variable mechanism 274 is composed of a coil and a variable capacitor, and the potential of the wafer 200 can be controlled via the electrode and the susceptor 217 by controlling the number of coil patterns and the capacitance value of the variable capacitor. .

ウエハ２００をマグネトロン型プラズマ源でのマグネトロン放電により処理するための処理炉２０２は、少なくとも処理室２０１、処理容器２０３、サセプタ２１７、筒状電極２１５、筒状磁石２１６、シャワーヘッド２３６、及びガス排気口２３５から構成されており、処理室２０１でウエハ２００をプラズマ処理することが可能となっている。 A processing furnace 202 for processing the wafer 200 by magnetron discharge with a magnetron plasma source includes at least a processing chamber 201, a processing vessel 203, a susceptor 217, a cylindrical electrode 215, a cylindrical magnet 216, a shower head 236, and a gas exhaust. The opening 235 is configured so that the wafer 200 can be subjected to plasma processing in the processing chamber 201.

筒状電極２１５及び筒状磁石２１６の周囲には、この筒状電極２１５及び筒状磁石２１６で形成される電界や磁界を外部環境や他処理炉等の装置に悪影響を及ぼさないように、電界や磁界を有効に遮蔽する遮蔽板２２３が設けられている。 Around the cylindrical electrode 215 and the cylindrical magnet 216, an electric field and magnetic field formed by the cylindrical electrode 215 and the cylindrical magnet 216 are arranged so as not to adversely affect the external environment and other processing furnaces. And a shielding plate 223 that effectively shields the magnetic field.

サセプタ２１７は下側容器２１１と絶縁され、サセプタ２１７を昇降させるサセプタ昇降機構（昇降手段）２６８が設けられている。またサセプタ２１７には貫通孔２１７ａが設けられ、下側容器２１１底面にはウエハ２００を突上げるためのウエハ突上げピン２６６が少なくとも３箇所に設けられている。そして、サセプタ昇降機構２６８によりサセプタ２１７が下降させられた時にはウエハ突上げピン２６６がサセプタ２１７と非接触な状態で貫通孔２１７ａを突き抜けるような位置関係となるよう、貫通孔２１７ａ及びウエハ突上げピン２６６が配置される。 The susceptor 217 is insulated from the lower container 211 and is provided with a susceptor elevating mechanism (elevating means) 268 for elevating and lowering the susceptor 217. The susceptor 217 is provided with through holes 217a, and at the bottom of the lower container 211, wafer push-up pins 266 for pushing up the wafer 200 are provided in at least three places. Then, when the susceptor 217 is lowered by the susceptor raising / lowering mechanism 268, the through hole 217 a and the wafer up pin are arranged such that the wafer push-up pin 266 penetrates the through-hole 217 a in a non-contact state with the susceptor 217. 266 is arranged.

また、下側容器２１１の側壁には仕切弁となるゲートバルブ２４４が設けられ、開いている時には図中省略の搬送機構（搬送手段）により処理室２０１に対してウエハ２００を搬入、または搬出することができ、閉まっている時には処理室２０１を気密に閉じること
ができる。 Further, a gate valve 244 serving as a gate valve is provided on the side wall of the lower container 211. When the gate valve 244 is open, the wafer 200 is loaded into or unloaded from the processing chamber 201 by a transfer mechanism (transfer means) not shown in the drawing. The process chamber 201 can be hermetically closed when closed.

また、制御部（制御手段）としてのコントローラ１２１は信号線Ａを通じてＡＰＣ２４２、バルブ２４３ｂ、真空ポンプ２４６を、信号線Ｂを通じてサセプタ昇降機構２６８を、信号線Ｃを通じてゲートバルブ２４４を、信号線Ｄを通じて整合器２７２、高周波電源２７３を、信号線Ｅを通じてマスフローコントローラ２４１、バルブ２４３ａを、さらに図示しない信号線を通じてサセプタに埋め込まれたヒータやインピーダンス可変機構２７４をそれぞれ制御するよう構成されている。 Further, the controller 121 as a control unit (control means) includes the APC 242, the valve 243b, and the vacuum pump 246 through the signal line A, the susceptor lifting mechanism 268 through the signal line B, the gate valve 244 through the signal line C, and the signal line D. The matching device 272, the high-frequency power source 273, the mass flow controller 241 and the valve 243a are controlled through the signal line E, and the heater and the impedance variable mechanism 274 embedded in the susceptor are controlled through the signal line (not shown).

なお、本実施の形態では、前記ガス供給ユニット５は、ガス供給管２３２と、開閉弁からなるバルブ２４３ａと、流量制御手段としてのマスフローコントローラ２４１と、処理ガス２３０のガスボンベ（図示せず）とから構成され、前記ガス排気ユニット６は、ガス排気管２３１とバルブ２４３ｂと、真空ポンプ２４６とから構成されている。 In the present embodiment, the gas supply unit 5 includes a gas supply pipe 232, a valve 243a including an on-off valve, a mass flow controller 241 as a flow rate control unit, and a gas cylinder (not shown) of the processing gas 230. The gas exhaust unit 6 includes a gas exhaust pipe 231, a valve 243 b, and a vacuum pump 246.

ＭＭＴ装置には、ヒータ４の温度を検出するため熱電対８が設けられる。熱電対８はヒータ４の加熱ゾーンを複数に区分したゾーン毎に温度を検出するため、複数、設けられる。
また、ＭＭＴ装置には、ヒータ４を制御するため、電源（図示せず）からヒータ４の各加熱ゾーンへの供給電力を調節する複数のヒータ用電力調節器９，１０と、各ヒータ用電力調節器９，１０へのヒータ制御出力比率を調節することで電源からヒータ４の各加熱ゾーンへの電力供給量を制御するヒータ用制御出力比率調節器１１と、このヒータ用制御出力比率調節器１１のヒータ制御出力比率（制御操作量）を制御する温度調節器１２とが設けられる。
ヒータ用制御出力比率調節器１１は、温度調節器１２からの基準操作出力値に、ヒータ４の各ゾーンの温度に応じた制御比率係数を掛けた値をヒータ制御出力比率とする。また、温度調節器１２は、コントローラ１２１内の制御部（図示せず）に接続されており、コントローラ１２１により統括制御されるものとする。 The MMT apparatus is provided with a thermocouple 8 for detecting the temperature of the heater 4. A plurality of thermocouples 8 are provided to detect the temperature for each zone obtained by dividing the heating zone of the heater 4 into a plurality of zones.
Further, the MMT apparatus includes a plurality of heater power adjusters 9 and 10 that adjust power supplied from a power source (not shown) to each heating zone of the heater 4 in order to control the heater 4, and each heater power. A heater control output ratio adjuster 11 that controls the amount of power supplied from the power source to each heating zone of the heater 4 by adjusting the heater control output ratio to the adjusters 9 and 10, and the heater control output ratio adjuster. 11 and a temperature controller 12 for controlling the heater control output ratio (control operation amount).
The heater control output ratio adjuster 11 sets a value obtained by multiplying the reference operation output value from the temperature adjuster 12 by a control ratio coefficient corresponding to the temperature of each zone of the heater 4 as the heater control output ratio. The temperature controller 12 is connected to a control unit (not shown) in the controller 121 and is controlled by the controller 121.

次に上記のような構成の処理炉を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、ウエハ２００表面に対し、又はウエハ２００上に形成された下地膜の表面に対し所定のプラズマ処理を施す方法について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。 Next, using the processing furnace having the above-described configuration, a predetermined plasma process is performed on the surface of the wafer 200 or the surface of the base film formed on the wafer 200 as one step of the semiconductor device manufacturing process. A method will be described. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus is controlled by the controller 121.

ウエハ２００は処理炉２０２を構成する処理室２０１の外部からウエハ２００を搬送する搬送機構（図示せず）によって処理室２０１に搬入され、サセプタ２１７上に搬送される。この搬送動作の詳細は次のようになる。 The wafer 200 is loaded into the processing chamber 201 by a transfer mechanism (not shown) that transfers the wafer 200 from the outside of the processing chamber 201 constituting the processing furnace 202 and is transferred onto the susceptor 217. The details of this transport operation are as follows.

まず、サセプタ２１７が基板搬送位置まで下降し、ウエハ突上げピン２６６の先端がサセプタ２１７の貫通孔２１７ａを通過する。このときサセプタ２１７表面よりも所定の高さ分だけ突き上げピン２６６が突き出された状態となる。
次に、下側容器２１１に設けられたゲートバルブ２４４が開かれ、図中省略の搬送機構によってウエハ２００をウエハ突上げピン２６６の先端に載置する。搬送機構が処理室２０１外へ退避すると、ゲートバルブ２４４が閉じられる。
サセプタ２１７がサセプタ昇降機構２６８により上昇すると、サセプタ２１７上面にウエハ２００を載置することができ、更にウエハ２００を処理する位置まで上昇する。 First, the susceptor 217 is lowered to the substrate transfer position, and the tip of the wafer push-up pin 266 passes through the through hole 217a of the susceptor 217. At this time, the push-up pin 266 is protruded by a predetermined height from the surface of the susceptor 217.
Next, the gate valve 244 provided in the lower container 211 is opened, and the wafer 200 is placed on the tip of the wafer push-up pin 266 by a transfer mechanism (not shown). When the transfer mechanism is retracted out of the processing chamber 201, the gate valve 244 is closed.
When the susceptor 217 is raised by the susceptor lifting mechanism 268, the wafer 200 can be placed on the upper surface of the susceptor 217, and further raised to a position where the wafer 200 is processed.

サセプタ２１７に埋め込まれたヒータ４は予め加熱されており、搬入されたウエハ２００を室温〜５００℃の範囲の内、所定のウエハ処理温度に加熱する。真空ポンプ２４６、及びＡＰＣ２４２を用いて処理室２０１の圧力を０．１〜１００Ｐａの範囲の内、所定の圧力に維持する。 The heater 4 embedded in the susceptor 217 is preheated, and heats the loaded wafer 200 to a predetermined wafer processing temperature within a range of room temperature to 500 ° C. The pressure of the processing chamber 201 is maintained at a predetermined pressure within the range of 0.1 to 100 Pa using the vacuum pump 246 and the APC 242.

ウエハ２００の温度が処理温度に達し、安定化したら、ガス導入口２３４から遮蔽プレート２４０のガス吹出口２３９を介して、処理ガスＮ_２、Ｏ_２２３０を処理室２０１に配置されているウエハ２００の上面（処理面）に向けて導入する。このときのガス流量は０．１〜１０００ｓｃｃｍの範囲の内、所定の流量とする。同時に筒状電極２１５に高周波電源２７３から整合器２７２を介して高周波電力を印加する。印加する電力は、１５０〜２００Ｗの範囲の内、所定の出力値を投入する。このときインピーダンス可変機構２７４は予め所望のインピーダンス値となるように制御しておく。 When the temperature of the wafer 200 reaches the processing temperature and stabilizes, the processing gas N ₂ and O ₂ 230 are disposed in the processing chamber 201 from the gas inlet 234 through the gas outlet 239 of the shielding plate 240. It is introduced toward the upper surface (processing surface). The gas flow rate at this time is a predetermined flow rate within a range of 0.1 to 1000 sccm. At the same time, high frequency power is applied to the cylindrical electrode 215 from the high frequency power supply 273 via the matching unit 272. The power to be applied is a predetermined output value within the range of 150 to 200W. At this time, the impedance variable mechanism 274 is controlled in advance so as to have a desired impedance value.

筒状磁石２１６、２１６の磁界の影響を受けてマグネトロン放電が発生し、ウエハ２００の上方空間に電荷をトラップしてプラズマ生成領域２２４に高密度プラズマが生成される。そして、生成された高密度プラズマにより、サセプタ２１７上のウエハ２００の表面にプラズマ処理が施される。プラズマ処理を終了したウエハ２００は、図示略の搬送機構を用いて、基板搬入と逆の手順で処理室２０１外へ搬送される。 Magnetron discharge is generated under the influence of the magnetic field of the cylindrical magnets 216 and 216, charges are trapped in the upper space of the wafer 200, and high-density plasma is generated in the plasma generation region 224. Then, the surface of the wafer 200 on the susceptor 217 is subjected to plasma processing by the generated high density plasma. The wafer 200 that has been subjected to the plasma processing is transferred to the outside of the processing chamber 201 using a transfer mechanism (not shown) in the reverse order of substrate loading.

本実施形態に係るヒータ温度制御方法は、ウエハ２００を処理室２０１に搬入する工程と、処理室２０１を減圧するとともに加熱した後、ウエハ２００を処理室２０１の減圧加熱雰囲気下で処理する処理工程と、処理工程の終了後、ウエハ２００を処理室２０１から搬出する搬出工程とを含む基板処理方法、特に、処理工程においてウエハ２００を処理温度に昇温する方法として用いられる。 The heater temperature control method according to the present embodiment includes a step of carrying the wafer 200 into the processing chamber 201 and a processing step of processing the wafer 200 in a reduced pressure heating atmosphere of the processing chamber 201 after reducing and heating the processing chamber 201. And a substrate processing method including an unloading step of unloading the wafer 200 from the processing chamber 201 after the processing step is completed, particularly as a method of raising the temperature of the wafer 200 to the processing temperature in the processing step.

なお、本実施の形態では、ヒータ４のゾーン加熱を採用するため複数の温度センサ、例えば、熱電対８によりヒータ４の温度をゾーン別にモニタし、ヒータ４の温度をゾーン毎に制御することによってウエハ２００の面内温度分布を均一化するが、以下の説明では便宜のため、各ゾーンが同じ温度であるものとして説明する。 In this embodiment, since the zone heating of the heater 4 is adopted, the temperature of the heater 4 is monitored for each zone by a plurality of temperature sensors, for example, thermocouples 8, and the temperature of the heater 4 is controlled for each zone. The in-plane temperature distribution of the wafer 200 is made uniform, but in the following description, it is assumed that each zone has the same temperature for convenience.

本実施の形態の基板処理方法に係るヒータ温度制御方法は、ウエハ２００を処理室２０１に搬入する搬入工程と、処理室２０１を減圧するとともにウエハ２００を抵抗加熱ヒータにより加熱した後、ウエハ２００を処理室２０１の減圧加熱雰囲気下で処理する処理工程と、処理工程の終了後、ウエハ２００を処理室２０１から搬出する搬出工程とを含む基板処理方法において、プロセス開始時の被処理基板３の加熱に用いられる。 In the heater temperature control method according to the substrate processing method of the present embodiment, the wafer 200 is loaded into the processing chamber 201, the processing chamber 201 is depressurized and the wafer 200 is heated with a resistance heater, and then the wafer 200 is heated. In a substrate processing method including a processing step of processing in a reduced-pressure heating atmosphere of the processing chamber 201 and a carrying-out step of unloading the wafer 200 from the processing chamber 201 after completion of the processing step, heating of the substrate 3 to be processed at the start of the process Used for.

図２は、ヒータ温度制御方法に係るフローチャート図である。
図２に示すように、まず、ヒータ昇降温制御指定判定分岐処理Ｓ２０を実行する。
ヒータ昇降温制御指定判定分岐処理Ｓ２０では、温度調節器１２がコントローラ１２１のプロセスレシピの設定条件を参照し、ヒータ４の昇降温指令の有無を判定する。ヒータ４の昇降温指令がある場合、判定はＹＥＳとなり、昇降温指令がない場合、判定はＮＯとなる。判定結果がＹＥＳの場合、次のエラー発生監視分岐処理Ｓ３０に進み、ＮＯの場合は、ヒータ制御停止処理Ｓ２８に進む。 FIG. 2 is a flowchart according to the heater temperature control method.
As shown in FIG. 2, first, the heater temperature increase / decrease control designation determination branch process S20 is executed.
In the heater temperature increase / decrease control designation determination branch process S <b> 20, the temperature controller 12 refers to the process recipe setting conditions of the controller 121 and determines whether there is an increase / decrease temperature command for the heater 4. If there is a temperature increase / decrease command for the heater 4, the determination is YES, and if there is no temperature increase / decrease command, the determination is NO. If the determination result is YES, the process proceeds to the next error occurrence monitoring branch process S30, and if NO, the process proceeds to the heater control stop process S28.

エラー発生監視分岐処理Ｓ３０では、ヒータ４を保護するためのヒータ温度の昇降温レートの監視、ヒータ４のパワー供給状態（電力供給状態）を監視するためのヒータ温度又は温度調節器１２の制御出力操作量、すなわち、ヒータ用制御出力比率調節器１１に出力する電力操作量の監視、ヒータ４の断線等がある。
エラー発生監視分岐処理Ｓ３０で、エラーが発生していた場合は、判定がＹＥＳ、エラーが発生していない場合は判定がＮＯとなる。そして、エラーが発生していた場合は、ヒータ制御停止処理Ｓ２８に進み、エラーが発生していない場合はヒータ初期設定処理実行判定分岐処理Ｓ５０に進む。 In the error occurrence monitoring branch process S30, the heater temperature increase / decrease rate monitoring for protecting the heater 4 and the heater temperature or control output of the temperature regulator 12 for monitoring the power supply state (power supply state) of the heater 4 are performed. There are monitoring of the manipulated variable, that is, the manipulated variable of power output to the heater control output ratio adjuster 11, disconnection of the heater 4, and the like.
If an error has occurred in the error occurrence monitoring branch process S30, the determination is YES, and if no error has occurred, the determination is NO. If an error has occurred, the process proceeds to heater control stop process S28. If no error has occurred, the process proceeds to heater initial setting process execution determination branch process S50.

ヒータ初期設定処理実行判定分岐処理Ｓ５０は、ヒータ昇降温制御指定判定分岐処理Ｓ
２０の判定結果がＹＥＳ、且つ、エラー発生監視分岐処理Ｓ３０の判定結果がＮＯのときに実行され、ヒータ初期設定を実行したかどうかを判定する。判定は、ヒータ初期設定処理の実行が既に終了しているときＹＥＳとなり、ヒータ初期設定処理を初めて実行するときはＮＯとなる。判定がＹＥＳの場合、設定データ変更判定分岐処理Ｓ２１に進み、判定がＮＯの場合、ヒータ初期設定実行フラグセット処理Ｓ５１に進む。 The heater initial setting process execution determination branch process S50 is a heater temperature increase / decrease control designation determination branch process S.
It is executed when the determination result of 20 is YES and the determination result of the error occurrence monitoring branch process S30 is NO, and it is determined whether or not the heater initial setting has been executed. The determination is YES when the heater initial setting process has already been completed, and NO when the heater initial setting process is executed for the first time. If the determination is YES, the process proceeds to the setting data change determination branch process S21. If the determination is NO, the process proceeds to the heater initial setting execution flag setting process S51.

ヒータ初期設定実行フラグセット処理Ｓ５１では、この温度制御のフローにおいて、一度だけヒータの初期設定値設定を許可するフラグが自動的にセットされる。
ヒータ初期設定実行フラグセット処理Ｓ５１を終了すると、現在温度取得処理（１）Ｓ５２に進む。 In the heater initial setting execution flag setting process S51, in this temperature control flow, a flag for permitting the initial setting value setting of the heater is automatically set only once.
When the heater initial setting execution flag setting process S51 ends, the process proceeds to a current temperature acquisition process (1) S52.

現在温度取得処理（１）Ｓ５２では、ヒータ４の現在のモニタ温度（ＳＶ１）を取得してコントローラ１２１のメモリに記憶させ、次に、昇降温動作判定分岐処理Ｓ５３に進む。 In the current temperature acquisition process (1) S52, the current monitor temperature (SV1) of the heater 4 is acquired and stored in the memory of the controller 121, and then the process proceeds to a temperature raising / lowering operation determination branch process S53.

昇降温動作判定分岐処理Ｓ５３では、プロセスレシピを参照して得られる処理工程の処理温度、すなわち、ヒータ４の最終目標温度とヒータ４の現在温度（熱電対８のモニタ温度）とを比較し、ヒータ４の現在値が処理工程における最終目標温度よりも小さいときは、ヒータ４の動作を、ヒータ４から熱を放出する降温時の動作と判定し（ＹＥＳ）、現在のモニタ値が処理工程における最終目標温度と等しいか、大きいときは、昇温時の動作と判定する（ＮＯ）。 In the temperature raising / lowering operation determination branch process S53, the processing temperature of the processing step obtained by referring to the process recipe, that is, the final target temperature of the heater 4 and the current temperature of the heater 4 (monitor temperature of the thermocouple 8) are compared. When the current value of the heater 4 is smaller than the final target temperature in the processing step, the operation of the heater 4 is determined as the operation at the time of cooling down to release heat from the heater 4 (YES), and the current monitor value is in the processing step. When the final target temperature is equal to or greater than the final target temperature, it is determined that the operation is a temperature increase (NO).

昇降温動作判定分岐処理Ｓ５３で、ヒータ４の動作が昇温時の動作のとき（ＮＯ）は、設定データ生成処理Ｓ５４に進み、ヒータ４の動作が降温時の動作のとき（ＹＥＳ）のときは、設定データ変更判定分岐処理Ｓ２１に進む。 In the temperature raising / lowering operation determination branch process S53, when the operation of the heater 4 is the operation at the time of temperature increase (NO), the process proceeds to the setting data generation process S54, and when the operation of the heater 4 is the operation at the time of temperature decrease (YES) Advances to the setting data change determination branch process S21.

設定データ生成処理Ｓ５４では、次式により、温度調節器１２の設定温度データを生成する。設定データ生成処理Ｓ５４を終了すると、次の初期設定値転送処理Ｓ５５に進む。
ＳＶ＝ＳＶ１＋α×ｔ
ただし、ＳＶ：ランピング設定温度（ヒータ動作時の処理設定温度℃）
ＳＶ１：現在温度取得処理Ｓ５２で取得したヒータ４の現在の温度（ＰＶ）
α：ヒータの仕様で決定されている昇温レート（℃／ｍｉｎ）
ｔ：時間（ｍｉｎ） In the set data generation process S54, set temperature data of the temperature controller 12 is generated by the following equation. Upon completion of the setting data generation process S 54, the process proceeds to the next initialization value transfer processing S55.
SV = SV1 + α × t
However, SV: Ramping set temperature (Processing set temperature during heater operation ° C)
SV1: Current temperature (PV) of the heater 4 acquired in the current temperature acquisition process S52
α: Heating rate (° C / min) determined by heater specifications
t: Time (min)

初期設定値転送処理Ｓ５５では、設定データ生成処理５４で算出したランピング設定温度を温度調節器１２に送信する初期設定値転送処理を実行する。送信先は、温度調節器１２である。この処理を終了すると、現在温度取得処理（２）Ｓ５６に進む。 In the initial set value transfer process S55, an initial set value transfer process for transmitting the ramping set temperature calculated in the set data generation process 54 to the temperature controller 12 is executed. The transmission destination is the temperature controller 12. When this process ends, the process proceeds to the current temperature acquisition process (2) S56.

現在温度取得処理（２）Ｓ５６では、ヒータ４の現在温度ＰＶを取得して判定データとし、メモリに記憶する。メモリの記憶を終了すると、現在温度判定分岐処理Ｓ５７に進む。 In the current temperature acquisition process (2) S56, the current temperature PV of the heater 4 is acquired and used as determination data, which is stored in the memory. When the storage of the memory is completed, the process proceeds to the current temperature determination branch process S57.

現在温度判定分岐処理Ｓ５７では、現在温度取得処理（２）Ｓ５６で取得したヒータ４の現在温度ＰＶと現在温度取得処理（１）Ｓ５２で所得したヒータ４の現在温度ＳＶ１とを比較し、現在温度取得処理（２）Ｓ５６で取得したＰＶが、現在温度取得処理（１）Ｓ５２で所得したＳＶ１よりも小さいかどうかを判定する。
ＰＶがＳＶ１よりも小さい場合は、ヒータ４からの放熱量が大きく降温レートが高いと判定する（ＹＥＳ）。
また、ＰＶがＳＶ１以上の場合は、ヒータ４からの放熱が停止しているものと判定する（ＮＯ）。
そして、放熱レートが高い場合（ＹＥＳ）は、ヒータ４の放熱が停止するまで、言い換
えると、ヒータ４の温度が安定するまで、現在温度取得処理（１）Ｓ５２から現在温度判定分岐処理Ｓ５７までの処理を繰り返す。ヒータ４の温度が安定したときは（ＮＯ）、ヒータ温度低下判定分岐処理Ｓ５８に進む。 In the current temperature determination branch process S57, the current temperature PV of the heater 4 acquired in the current temperature acquisition process (2) S56 is compared with the current temperature SV1 of the heater 4 obtained in the current temperature acquisition process (1) S52, and the current temperature is determined. It is determined whether the PV acquired in the acquisition process (2) S56 is smaller than the SV1 obtained in the current temperature acquisition process (1) S52.
When PV is smaller than SV1, it is determined that the amount of heat released from the heater 4 is large and the temperature drop rate is high (YES).
Moreover, when PV is SV1 or more, it determines with the heat dissipation from the heater 4 having stopped (NO).
If the heat dissipation rate is high (YES), the process from the current temperature acquisition process (1) S52 to the current temperature determination branch process S57 until the heat dissipation of the heater 4 stops, in other words, until the temperature of the heater 4 stabilizes. Repeat the process. When the temperature of the heater 4 is stabilized (NO), the process proceeds to the heater temperature decrease determination branch process S58.

ヒータ温度低下判定分岐処理Ｓ５８では、ＳＶ≦ＰＶか否かによって現在のヒータ４の状態を判定する。
ＳＶがＰＶ以下の場合は、ヒータ４からの放熱が停止していないと判定（ＹＥＳ）して、設定データ変更判定分岐処理Ｓ２１に進み、ＳＶがＰＶを越える場合は、放熱が停止し、ヒータ温度が安定したものとして（ＮＯ）、現在温度取得処理Ｓ５６に移行させ、現在温度取得処理Ｓ５６及び現在温度判定分岐処理Ｓ５７を繰り返す。 In the heater temperature decrease determination branch process S58, the current state of the heater 4 is determined based on whether SV ≦ PV.
If SV is less than or equal to PV, it is determined that heat dissipation from the heater 4 has not stopped (YES), and the process proceeds to the setting data change determination branch process S21. If SV exceeds PV, heat dissipation stops and the heater Assuming that the temperature is stable (NO), the process proceeds to the current temperature acquisition process S56, and the current temperature acquisition process S56 and the current temperature determination branch process S57 are repeated.

設定データ判定分岐処理ステップＳ２１では、コントローラ１２１に接続されているディスプレイの複数の操作画面のうち、ヒータ４の目標温度及びランプレート値（例えば、１分当りの昇降温レート（℃／ｍｉｎ））の操作画面から入力された設定状態を監視し、その設定データである目標温度、ランプレート値が新規設定時かどうか及び変更時かどうかを判定する。 In the setting data determination branch processing step S21, among the plurality of operation screens of the display connected to the controller 121, the target temperature and ramp rate value of the heater 4 (for example, the temperature rising / falling rate per minute (° C./min)). The setting state input from the operation screen is monitored, and it is determined whether the target temperature and ramp rate values, which are the setting data, are at the time of new setting or at the time of change.

設定データ判定分岐処理ステップＳ２１で判定結果が、ＹＥＳ、すなわち、設定データである目標温度、ランプレート値に変更がない場合は、ヒータ４を最終目標温度、すなわち、処理工程の処理温度に昇温するため、ヒータ制御ステータス（昇降温中）セット処理Ｓ２２に進み、判定結果がＮＯの場合、すなわち、目標温度、ランプレート値に変更がある場合は、目標温度到達分岐処理Ｓ２６に進む。 If the determination result in the setting data determination branch processing step S21 is YES, that is, if the target temperature and ramp rate values that are the setting data are not changed, the heater 4 is raised to the final target temperature, that is, the processing temperature of the processing step. Therefore, the process proceeds to the heater control status (during temperature raising / lowering) setting process S22. If the determination result is NO, that is, if the target temperature and ramp rate value are changed, the process proceeds to the target temperature reaching branch process S26.

ヒータ制御ステータス（昇降温中）セット処理Ｓ２２では、コントローラ１２１の操作画面等に表示させる現在の表示ステータスを、「昇降温中」を示す表示にセットし、目標温度転送処理Ｓ２３に進む。 In the heater control status (during temperature increase / decrease) setting process S22, the current display status to be displayed on the operation screen of the controller 121 is set to a display indicating “during temperature increase / decrease”, and the process proceeds to the target temperature transfer process S23.

目標温度転送処理Ｓ２３では、コントローラ１２１から温度調節器１２に目標温度を転送する。転送を終了すると次のランプレート転送処理Ｓ２４に進む。 In the target temperature transfer process S23, the target temperature is transferred from the controller 121 to the temperature controller 12. When the transfer ends, the process proceeds to the next ramp rate transfer process S24.

ランプレート転送処理Ｓ２４では、コントローラ１２１が温度調節器１２にランプレート値を転送し、次の温度制御処理Ｓ２５に進む。 In the ramp rate transfer process S24, the controller 121 transfers the ramp rate value to the temperature controller 12, and proceeds to the next temperature control process S25.

温度制御処理Ｓ２５では、温度調節器１２がコントローラ１２１から転送されたヒータ４の加熱ゾーン別の目標温度とランプレート値とに基づいて各ゾーンのランピング設定温度（℃／ｍｉｎ）を算出する。その後、ランピング設定温度に対応した電力操作量を算出してヒータ用制御出力比率調節器１１に出力する。これにより、電力操作量に対応した電力がヒータ４に供給され、ヒータ４の温度が上昇する。 In the temperature control process S <b> 25, the temperature controller 12 calculates the ramping set temperature (° C./min) for each zone based on the target temperature for each heating zone of the heater 4 and the ramp rate value transferred from the controller 121. Thereafter, a power operation amount corresponding to the ramping set temperature is calculated and output to the heater control output ratio adjuster 11. Thereby, the electric power corresponding to the electric power operation amount is supplied to the heater 4 and the temperature of the heater 4 rises.

目標温度到達分岐処理Ｓ２６では、モニタ温度と最終目標温度との比較により、モニタ温度が最終温度に到達したかどうかを判定する。
ヒータ４の温度が最終目標温度に到達した場合は、判定がＹＥＳとなり、到達しない場合はＮＯとなる。判定がＹＥＳ、すなわち、最終目標温度に到達した場合は、ヒータ昇降制御テータス（昇降温完了）セット処理Ｓ２７に進む。
これにより、ヒータ４全体が最終目標温度に加熱され、サセプタ２に載置された被処理基板３全体が最終目標温度に加熱される。
最終目標温度に到達しない場合は、ヒータ昇降温制御指定判定分岐処理Ｓ２０に移行してヒータ昇降温制御指定判定分岐処理Ｓ２０以降の処理を繰り返す。 In the target temperature reaching branch process S26, it is determined whether the monitor temperature has reached the final temperature by comparing the monitor temperature with the final target temperature.
If the temperature of the heater 4 has reached the final target temperature, the determination is YES, otherwise NO. When the determination is YES, that is, when the final target temperature is reached, the process proceeds to the heater elevating control status (elevating / lowering temperature completion) setting process S27.
As a result, the entire heater 4 is heated to the final target temperature, and the entire substrate 3 to be processed placed on the susceptor 2 is heated to the final target temperature.
When it does not reach the final target temperature, the process proceeds to the heater temperature increase / decrease control designation determination branch process S20, and the processes after the heater temperature increase / decrease control designation determination branch process S20 are repeated.

ヒータ昇降制御テータス（昇降温完了）セット処理Ｓ２７では、操作画面等に表示され
ている制御ステータスの「昇降温中」の代わりに「昇降温完了」の表示を表示させる。
オペレータは、この「昇降温完了」の表示により、ヒータ４の加熱終了を確認する。 In the heater raising / lowering control status (temperature raising / lowering completion) set process S27, the display of “temperature raising / lowering completion” is displayed instead of “during temperature raising / lowering” of the control status displayed on the operation screen or the like.
The operator confirms the end of heating of the heater 4 based on the display of “up / down temperature completion”.

ヒータ昇降温制御指定判定分岐処理Ｓ２０で判定結果がＮＯのとき及びエラー発生監視分岐処理Ｓ３０で判定結果がＹＥＳの場合は、ヒータ制御停止処理Ｓ２８に進む。 When the determination result is NO in the heater temperature increase / decrease control designation determination branch process S20 and when the determination result is YES in the error occurrence monitoring branch process S30, the process proceeds to the heater control stop process S28.

ヒータ制御停止処理Ｓ２８では、温度調節器１２を停止し、ヒータ４の加熱を停止するヒータ制御ステータスセット（ＯＦＦ）処理を実行する。 In the heater control stop process S28, the temperature controller 12 is stopped, and a heater control status setting (OFF) process for stopping the heating of the heater 4 is executed.

ヒータ制御ステータスセット（ＯＦＦ）処理では、操作画面等に表示する制御ステータスを「昇降中」の表示を解除し、代わりに「ＯＦＦ」等、温度調節器１２が停止した旨の表示を表示させる。
オペレータやメンテナンス作業者は、温度調節器１２が停止した旨の表示を認識し、対応する処理、例えば、エラー原因の解析と復旧とを行う。 In the heater control status set (OFF) process, the control status displayed on the operation screen or the like is released from the display of “in progress”, and instead a display such as “OFF” indicating that the temperature controller 12 has stopped is displayed.
The operator or maintenance worker recognizes the display indicating that the temperature controller 12 has stopped, and performs corresponding processing, for example, analysis and recovery of the cause of the error.

ヒータ制御停止処理Ｓ２８を終了すると、ヒータ初期設定実行フラグリセット処理を実行し、フラグをクリアして今回のヒータ温度制御を終了する。
［実施形態の効果］
このように本実施の基板処理方法では、ヒータ停止後の再起動時に、ヒータの放熱が停止し、ヒータ温度が安定した後に、ヒータの初期設定値を決定する。また、目標温度とヒータのランプレートに基づいてヒータのランピング温度を決定する。このため、従来のヒータの温度制御のように、ヒータ停止後、再起動時に、ヒータに供給する電力が過大とならず、ヒータが適正な電力にて加熱される。これにより、ヒータの損傷、ヒータのエラーに起因したヒータの停止を防止することができる。
また、ヒータのゾーン別にヒータの温度制御を実行するので半導体装置の歩留まりが大幅に向上させることができる。
また、従来と比較してヒータの使い勝手が大幅に向上する。 When the heater control stop process S28 is finished, a heater initial setting execution flag reset process is executed, the flag is cleared, and the current heater temperature control is finished.
[Effect of the embodiment]
As described above, in the substrate processing method of the present embodiment, when the heater is restarted after the heater is stopped, the heat dissipation of the heater is stopped, and the heater initial value is determined after the heater temperature is stabilized. Further, the ramping temperature of the heater is determined based on the target temperature and the ramp rate of the heater. For this reason, like the conventional heater temperature control, the power supplied to the heater does not become excessive when the heater is restarted after stopping the heater, and the heater is heated with an appropriate power. This can prevent the heater from being stopped due to heater damage or heater error.
Further, since the heater temperature control is executed for each heater zone, the yield of the semiconductor device can be significantly improved.
In addition, the usability of the heater is greatly improved compared to the conventional case.

［付記］
以下、本発明の好ましい態様を示す。 [Appendix]
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.

［付記１］
被処理物を処理室に搬入する工程と、処理室を減圧するとともに抵抗加熱ヒータにより加熱した後、被処理基板を被処理室の減圧加熱雰囲気下で処理する処理工程と、処理工程の終了後、被処理基板を処理室から搬出する搬出工程と、を含む基板処理方法であって、抵抗加熱ヒータの停止時の再起動時に、ヒータの初期設定値を自動設定するようにした基板処理方法。
この場合、「被処理基板を被処理室の減圧加熱雰囲気下で処理する」とは、本実施の形態のようにサセプタを介して被処理基板を処理するだけではなく、縦型、横型の基板処理装置のように、処理室内雰囲気下で被処理基板を処理する形態も含まれるものとする。
この場合、好ましくは、抵抗加熱ヒータ、停止時の再起動時に、ヒータ初期設定値で一旦、安定させるようにするとよい。
また、より、好ましくは、ヒータ停止時の降温レートが所定の降温レートよりも大きいかどうかを判定し、ヒータ停止時の降温レートが大きい場合は、ヒータ初期設定値を自動更新するとよい。
さらに、好ましくは、ヒータ温度安定後に、最終目標温度（処理工程の処理温度）に向けて昇温度を開始するようにするとよい。
また、抵抗加熱ヒータはセラミックヒータか又は石英ヒータとするとよい。 [Appendix 1]
A process for carrying an object to be processed into a processing chamber, a processing process for depressurizing the processing chamber and heating it with a resistance heater, and then processing a substrate to be processed in a reduced pressure heating atmosphere in the processing chamber; and after the completion of the processing process A substrate processing method including an unloading step of unloading a substrate to be processed from a processing chamber, wherein an initial setting value of the heater is automatically set when the resistance heater is restarted when the resistance heater is stopped.
In this case, “processing the substrate to be processed in a reduced pressure heating atmosphere in the chamber to be processed” means not only processing the substrate to be processed via the susceptor as in this embodiment, but also vertical and horizontal substrates. A form in which a substrate to be processed is processed in a processing chamber atmosphere as in a processing apparatus is also included.
In this case, it is preferable that the resistance heater is once stabilized at the heater initial setting value when restarting at the time of stopping.
More preferably, it is determined whether or not the temperature lowering rate when the heater is stopped is higher than a predetermined temperature lowering rate. If the temperature lowering rate when the heater is stopped is large, the heater initial setting value may be automatically updated.
Further, preferably, after the heater temperature is stabilized, the temperature rise is started toward the final target temperature (processing temperature of the processing step).
The resistance heater may be a ceramic heater or a quartz heater.

なお、本実施の形態では、ヒータにより、ウエハの温度を制御する説明をしたが、補助
加熱装置としてランプヒータを設け、ウエハの温度を制御するようにしてもよい。 In the present embodiment, the temperature of the wafer is controlled by the heater. However, a lamp heater may be provided as an auxiliary heating device to control the temperature of the wafer.

また、前記したヒータの温度制御では、各ヒータの加熱ゾーン別にヒータの温度制御（昇降制御）を実行するため、ヒータ用電力調節器をゾーン数、用い説明をしたが、ヒータの温度を正確に検出でき、ヒータによりウエハを温度分布にむらが生じることがなく、加熱できる場合は、ヒータ用電力調節器を単数とし、本実施形態と同様のヒータの温度制御を実施するようにしてもよい。 In addition, in the above-described heater temperature control, the heater temperature control (elevation control) is executed for each heater heating zone. Therefore, the heater power controller is used for the number of zones, but the heater temperature is accurately set. If the temperature distribution of the wafer can be detected without being detected by the heater, and the heater can be heated, a single heater power controller may be used and the heater temperature control similar to the present embodiment may be performed.

さらに、熱電対に代えて放射温度計を用いてヒータ４の温度を検出するようにしてもよい。
このように、本発明は種々の変形が可能であり、この変形された発明に本発明が及ぶことは当然である。 Further, the temperature of the heater 4 may be detected using a radiation thermometer instead of the thermocouple.
As described above, the present invention can be variously modified, and the present invention naturally extends to the modified invention.

本発明に係る基板処理装置とヒータの温度制御するためのヒータの温度制御装置を示す解説図である。It is explanatory drawing which shows the temperature control apparatus of the heater for controlling the temperature of the substrate processing apparatus and heater which concern on this invention. 本発明に係る基板処理方法における抵抗加熱ヒータの温度制御方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the temperature control method of the resistance heater in the substrate processing method which concerns on this invention. 従来の基板処理装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the conventional substrate processing apparatus. 従来の基板処理方法における抵抗加熱ヒータの温度制御方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the temperature control method of the resistance heater in the conventional substrate processing method.

Explanation of symbols

４ヒータ（抵抗加熱ヒータ）
１２１コントローラ
２００ウエハ（被処理基板）
２０１処理室 4 Heater (resistance heater)
121 controller 200 wafer (substrate to be processed)
201 treatment room

Claims

Heating the substrate with a heater;
Stopping the heating of the substrate by the heater;
After stopping the heating of the substrate by the heater, setting data calculated based on the first step of measuring the temperature of the heater, the temperature measured in the first step, and the heating rate of the heater A second step of transmitting to the temperature controller, a third step in which the temperature controller controls the heater based on the setting data, and a fourth step in which the temperature of the heater is measured again. A step of stabilizing the temperature of the heater by repeating the cycle in order until the temperature measured in the fourth step becomes equal to or higher than the temperature measured in the first step ;
After the temperature of the heater is stabilized, raising the temperature of the heater to a processing temperature;
A method of manufacturing a semiconductor device having

The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of stabilizing the temperature of the heater is performed until a temperature decrease rate of the heater becomes smaller than a predetermined temperature decrease rate.

The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of stabilizing the temperature of the heater is performed until heat dissipation of the heater is stopped.

A heater for heating the substrate;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the heater;
A process for heating the substrate with the heater; a process for stopping the heating of the substrate by the heater; a first process for measuring the temperature of the heater after stopping the heating of the substrate by the heater; A second process of transmitting setting data calculated based on the temperature measured in the process of step 1 and the temperature increase rate of the heater to the temperature controller;
A cycle in which a third process in which the temperature controller controls the heater based on the setting data and a fourth process in which the temperature of the heater is measured again in this order is measured in the fourth process. The process is repeated until the measured temperature becomes equal to or higher than the temperature measured in the first process, and after the heater temperature is stabilized, the heater is heated to the process temperature. A control unit for controlling the heater , the temperature detecting means, and the temperature regulator so as to perform
A substrate processing apparatus.