JP6188145B2 - 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム - Google Patents
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基板を収容する処理室と、
基板に所定の電力で電磁波を照射する電磁波照射部と、
前記電力の最大電力を制限する電磁波電力制限部と、
前記基板の温度を測定する温度測定部と、
前記基板を処理する際に、前記温度測定部で測定された基板の温度に基づいて前記電力と前記最大電力とを調整するコントローラと、
を有する基板処理装置にある。
処理室に収容された基板に電磁波を照射する電磁波照射工程と、
前記基板の温度を測定する温度測定工程と、
前記基板の温度に基づいて前記基板に供給される電磁波の電力と最大電力を調整する電力調整工程と、
を有する半導体装置の製造方法にある。
処理室に収容された基板に電磁波を照射する電磁波照射手順と、
前記基板の温度を測定する温度測定手順と、
前記基板の温度に基づいて前記基板に供給される電磁波の電力と最大電力を調整する電力調整手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムにある。
制御部80には、演算装置102、記憶装置104、入出力部としてのI/Oポート106が内部バス108を介して、それぞれ互いにデータ交換可能なように設けられている。
基板処理装置100は、制御部80内の記憶装置104に設定記憶されたマイクロ波出力設定値に従って、マイクロ波の出力値を制御する。
マイクロ波による基板11を加熱する場合では、処理室10内に投入したマイクロ波エネルギーが基板11に吸収され基板11が加熱される。
基板温度は、マイクロ波のパワーが小さければ温度が低く、パワーが大きければ温度が高くなる。図5にシリコン基板にマイクロ波を照射したときのマイクロ波出力と10分後の基板温度の相関データを示す。基板温度は処理室の大きさ、形状、マイクロ波の導入位置、基板位置によって変わるものであり、ここにあげるデータの基板温度は一例である。しかしながら、マイクロ波出力を大きくすると、基板温度が高くなるという関係は変わらない。
しかし前述のようにマイクロ波出力を大きくすると、基板は発熱し温度上昇してしまう。この相反する問題に対応するため、適切な温度制御を行うマイクロ波加熱制御を行った。
図6に示すレシピを実行したときの動きを以下に説明する。
Step1では「設定温度400℃、温度ランプレート60℃/sec」で昇温させる。
これは基板がまだ温まっていないときに急激な温度上昇を加えると、基板にスリット(基板内部の割れ)など発生するので、緩やかに加熱することにより、基板内部の割れを防止するという効果を期待している。
設定温度はStep1から引き続き「設定温度400℃、温度ランプレート60℃/sec」となっているので、マイクロ波出力最大1500W以内で基板温度を400℃にするように制御をする。
Step2の途中で基板温度が設定温度の400℃に近くなると、温度調節器はマイクロ波出力を下げ、基板温度を設定温度に保とうと制御する。
従来のヒータ炉などの温度制御において、たとえばハード的な制約により温度制御PID(Proportional Integral Derivative)出力の最大値をヒータ容量の95%で制限するといったやり方は行われている。しかしこれはハード的な制約であり、装置固有のパラメータとして設定される。
本発明では、レシピで出力制限値を設定することで、処理する基板の種類毎に出力制限値を変化させる、さらには処理レシピの中で動的に制限値を変化させることが可能となる。
更に、コントローラは、処理レシピの第1ステップで最大電力を第1最大電力に設定し、処理レシピの第2ステップで第1最大電力よりも高い第2最大電力に設定する等の多種多様の処理・制御を行う。
基板4は、ゲートバルブ206を開放し、被処理基板204は、図示しない搬送ロボットにより、搬送ポジションにあるサセプタ207の石英ピン205上に搬送・設置される。
その後、マイクロ波の照射を停止し、前記の逆のシーケンスにより、処理済基板204を処理室201より搬出する。基板204の温度は、処理室上部蓋に設けられた放射温度計209により、測定する。マイクロ波が照射されている時は、常時、計測を行う。この時、基板の放射率が正しくないと正確な温度を得ることができない。基板の放射率を求める方法として、基板204に熱電対(TC)を貼り付けた治具を処理室内に入れ、TCの出力する温度と放射温度計209の温度が一致するように放射率を設定する方法が一般的である。
同様に、物体2の温度をT2、放射率をε2、表面積をA2、熱放射エネルギーをQ2とする。なおσは、ステファンボルツマン定数である。
両辺をA1で割ることにより、電力Pについての次式が導き出される。
図3は、実際に計測された温度とマイクロ波電力の特性線であり、その傾きは、
となる。
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を奏する。
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
一態様によれば、
基板を収容する処理室と、
基板に所定の電力で電磁波を照射する電磁波照射部と、
前記電力の最大電力を制限する電磁波電力制限部と、
前記基板の温度を測定する温度測定部と、
前記基板を処理する際に、前記温度測定部で測定された基板の温度に基づいて前記電力と前記最大電力とを調整するコントローラと、
を有する基板処理装置が提供される。
付記1の基板処理装置であって、好ましくは、
前記コントローラは、前記基板を処理する処理レシピを実行する。
付記1の基板処理装置であって、好ましくは、
前記コントローラは、前記電力の上昇レートを設定する。
付記1と付記2のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記コントローラは、前記電力の上昇レートに対応した前記最大電力を設定する。
付記1〜付記3のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記コントローラは、前記処理レシピの第1ステップで前記最大電力を第1最大電力に設定し、前記処理レシピの第2ステップで前記第1最大電力よりも高い第2最大電力に設定する。
他の態様によれば、
処理室に収容された基板に電磁波を照射する電磁波照射工程と、
前記基板の温度を測定する温度測定工程と、
前記基板の温度に基づいて前記基板に供給される電磁波の電力と最大電力を調整する電力調整工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
付記6に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記電力調整工程では、前記電力の上昇レートを設定する工程を有する。
付記6に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記電力調整工程では、前記電力の上昇レートに対応した前記最大電力を設定する。
付記6に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記電力調整工程では、処理レシピの第1ステップで前記最大電力を第1最大電力に設定し、前記処理レシピの第2ステップで前記第1最大電力よりも高い第2最大電力に設定する。
更に他の態様によれば、
処理室に収容された基板に電磁波を照射する電磁波照射手順と、
前記基板の温度を測定する温度測定手順と、
前記基板の温度に基づいて前記基板に供給される電磁波の電力と最大電力を調整する電力調整手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
更に他の態様によれば、
処理室に収容された基板に電磁波を照射する電磁波照射手順と、
前記基板の温度を測定する温度測定手順と、
前記基板の温度に基づいて前記基板に供給される電磁波の電力と最大電力を調整する電力調整手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが記録された記録媒体が提供される。
11…ウェハ
13…基板支持ピン
18…処理容器
19…マイクロ波供給部
20…マイクロ波発生部
21…導波路
22…導波口
50…ガス供給部
52…ガス供給管
53…開閉バルブ
54…流量制御装置
55…ガス供給源
60…ガス排出部
62…ガス排出管
63…圧力調整バルブ
64…真空ポンプ
71…ウェハ搬送口
72…ゲートバルブ
73…ゲートバルブ駆動部
80…制御部
100…基板処理装置
Claims (6)
- 基板を収容する処理室と、
基板に電磁波を照射する電磁波照射部と、
前記基板の温度を測定する温度測定部と、
前記基板を処理する際に、前記電磁波照射部により照射される前記電磁波の電力を制御するように構成されたコントローラと、を有し、
前記コントローラは、前記温度測定部で測定された前記基板の温度に基づいて予め設定された最大電力値以下となるように前記電力を調整し、前記電磁波の照射を開始した時点から後の第1の期間の間、前記予め設定された最大電力値が第1の最大電力値となり、前記電力を上昇させる際の上昇レートが第1のレートとなるように前記電力を設定し、前記第1の期間の後の第2の期間の間、前記予め設定された最大電力値が、前記第1の最大電力値よりも大きい第2の最大電力値となるとともに前記上昇レートが前記第1のレートよりも大きい第2のレートとなるように前記電力を設定する基板処理装置。 - 前記コントローラは、
前記電磁波の照射を開始した時点から後の第1の期間の間、前記予め設定された最大電力値が第1の最大電力値となるように設定される、
請求項1に記載された基板処理装置。 - 前記温度測定部は放射温度計により構成される、請求項1または2に記載された基板処理装置。
- 前記コントローラは、前記温度測定部で測定された前記基板の温度が予め設定された温度となるように前記電力を調整する、請求項1〜3のいずれかに記載された基板処理装置。
- 処理室に収容された基板に電磁波を照射する電磁波照射工程と、
前記基板の温度を測定する温度測定工程と、
前記基板の温度に基づいて前記基板に供給される電磁波の電力を調整する電力調整工程と、を有し、
前記電力調整工程では、前記温度測定工程で測定された前記基板の温度に基づいて予め設定された最大電力値以下となるように前記電力を調整し、前記電磁波照射工程において前記電磁波の照射を開始した時点から後の第1の期間の間、前記予め設定された最大電力値が第1の最大電力値となり、前記電力を上昇させる際の上昇レートが第1のレートとなるように前記電力を調整し、前記第1の期間の後の第2の期間の間、前記予め設定された最大電力値が、前記第1の最大電力値よりも大きい第2の最大電力値となり、前記第2の期間の間、前記上昇レートが前記第1のレートよりも大きい第2のレートとなるように前記電力を調整する半導体装置の製造方法。 - 処理室に収容された基板に電磁波を照射する電磁波照射手順と、
前記基板の温度を測定する温度測定手順と、
前記基板の温度に基づいて前記基板に供給される電磁波の電力を調整する電力調整手順と、
を含む手順をコンピュータにより基板処理装置に実行させるプログラムであって、
前記電力調整手順では、前記温度測定手順で測定された前記基板の温度に基づいて予め設定された最大電力値以下となるように前記電力を調整し、前記電磁波照射手順において前記電磁波の照射を開始した時点から後の第1の期間の間、前記予め設定された最大電力値が第1の最大電力値となり、前記電力を上昇させる際の上昇レートが第1のレートとなるように前記電力を調整し、前記第1の期間の後の第2の期間の間、前記予め設定された最大電力値が、前記第1の最大電力値よりも大きい第2の最大電力値となり、前記第2の期間の間、前記上昇レートが前記第1のレートよりも大きい第2のレートとなるように前記電力を調整するプログラム。
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