JPH1126340A - 半導体基板処理方法および処理装置 - Google Patents

半導体基板処理方法および処理装置

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JPH1126340A
JPH1126340A JP18387797A JP18387797A JPH1126340A JP H1126340 A JPH1126340 A JP H1126340A JP 18387797 A JP18387797 A JP 18387797A JP 18387797 A JP18387797 A JP 18387797A JP H1126340 A JPH1126340 A JP H1126340A
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JP
Japan
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temperature
substrate
processing chamber
semiconductor substrate
lower electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP18387797A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuo Imaoka
哲夫 今岡
Masaaki Shibai
正明 芝井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Publication of JPH1126340A publication Critical patent/JPH1126340A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空処理室内にて処理中の基板温度を容易に
かつ確実にモニタし、制御する。 【解決手段】 処理中の半導体基板の温度および上部電
極2、下部電極3、処理室1壁面を含む処理室内の複数
の部位の表面温度を測定する温度測定手段4,9,1
1,13と、上部電極2、下部電極3、処理室壁面を含
む処理室1内の複数の部位の温度を調整する温度調整手
段8と、温度測定手段4により測定した基板温度と目標
値を比較し基板温度が目標値となるように温度調整手段
8を制御する制御手段7とを備えた。これにより、基板
処理を従来装置よりはるかに安定した状態で行うことが
可能となり、処理精度、再現性に優れた半導体装置の製
造が実現できる。このため、基板温度の微妙な変化によ
るプロセス異常の発生を未然に阻止することができ、半
導体装置製造における歩留りが向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は主に半導体装置の
製造に用いる半導体基板処理方法および処理装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置の製造工程において、
真空処理を必要とする工程が増加し、安定したプロセス
処理を行うため、装置状態のモニタリングと制御技術の
確立が急務となっている。特に、プロセス処理中の基板
温度は非常に重要であり、そのモニタリングと制御のた
め様々な試みがなされている。
【0003】以下、図面を参照しながら、従来の技術の
一例について説明する。図3は従来の半導体基板処理装
置の真空処理室内でのプロセス中の基板温度の測定例を
示すものである。図3において、15は真空処理室、1
6は上部電極、17は下部電極、18は温度表示ラベ
ル、19は温度測定専用基板、20は温度測定器、21
は下部電極温度コントローラ、22は真空処理室内壁温
度コントローラ、23は上部電極温度コントローラ、2
4は上部電極に埋め込まれた熱電対、25は上部電極ヒ
ータ、26は下部電極に埋め込まれた熱電対、27は下
部電極ヒータ、28は真空処理室内壁に埋め込まれた熱
電対、29は真空処理室内壁ヒータで構成された基板処
理装置である。
【0004】以上のように構成された基板処理装置につ
いて、以下その動作について説明する。真空処理室15
内の下部電極17上に設置された温度測定専用基板19
表面に温度表示ラベル18を貼り付け、処理を行う。処
理後、真空処理室15から温度表示ラベル18を貼り付
けた温度測定専用基板19を取り出し処理時の基板温度
を確認する。そこで、温度測定専用基板19に貼り付け
た温度表示ラベル18の温度表示に異常が確認された場
合、温度コントローラ21、22、23を用いて上部電
極温度ヒータ25及び、下部電極ヒータ27及び、真空
処理室内壁ヒータ29の設定値の調整を行い、再度真空
処理室15内で温度測定専用基板19の処理を行い、温
度測定専用基板19の処理後の温度測定専用基板19に
貼り付けた温度表示ラベル18の温度がプロセス規格の
範囲内であるかを確認する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような真空処理
室を備えた基板処理装置における、真空処理室内での処
理中の基板温度測定の場合、温度表示ラベル18は処理
中の基板19の最高温度を表示できるのみで処理中の基
板温度の時経変化が見られない。また、温度表示ラベル
18を用いる場合は温度測定専用の基板19を使用する
ため基板19を保持する治具の入れ替え、あるいは搬送
動作を手動で実行する必要性が生じ、処理装置の稼働率
を低下させる要因となっていた。
【0006】また、上記の様に作業が複雑でありかつ装
置稼働率低下を招くことから、日常的な装置管理として
の基板温度の測定は実現が困難であり、定常的な管理手
段としての運用が確立されていない。また、種々のプロ
セス技術の内には処理枚数を重ねるに従って、基板温度
の微妙な上昇が処理結果に影響を及ぼすものもあり、こ
れらの判断が不可能なことから装置異常によるプロセス
異常の発生を未然に阻止するには至っていない。
【0007】したがって、この発明の目的は、上記問題
点に鑑み、真空処理室内にて処理中の基板温度を容易に
かつ確実にモニタし、制御することができる半導体基板
の処理方法および処理装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明の請求項1記載の半導体基板処理方法は、処
理中の半導体基板の温度および上部電極、下部電極、処
理室壁面を含む処理室内の複数の部位の表面温度を測定
する工程と、測定した基板温度と目標値を比較し基板温
度が目標値となるように上部電極、下部電極、処理室壁
面を含む処理室内の複数の部位の温度を調整する工程と
を含む。
【0009】このように、処理中の半導体基板の温度お
よび上部電極、下部電極、処理室壁面を含む処理室内の
複数の部位の表面温度を測定し、測定した基板温度と目
標値を比較し基板温度が目標値となるように上部電極、
下部電極、処理室壁面を含む処理室内の複数の部位の温
度を調整するので、基板処理を従来装置よりはるかに安
定した状態で行うことが可能となり、処理精度、再現性
に優れた半導体装置の製造が実現できる。このため、基
板温度の微妙な変化によるプロセス異常の発生を未然に
阻止することができ、半導体装置製造における歩留りを
向上させることができる。
【0010】請求項2記載の半導体基板処理装置は、処
理中の半導体基板の温度および上部電極、下部電極、処
理室壁面を含む処理室内の複数の部位の表面温度を測定
する温度測定手段と、上部電極、下部電極、処理室壁面
を含む処理室内の複数の部位の温度を調整する温度調整
手段と、温度測定手段により測定した基板温度と目標値
を比較し基板温度が目標値となるように温度調整手段を
制御する制御手段とを備えた。
【0011】このように、温度測定手段により測定した
基板温度と目標値を比較し基板温度が目標値となるよう
に温度調整手段を制御する制御手段を備えているので、
基板処理を従来装置よりはるかに安定した状態で行うこ
とが可能となる。その結果、処理枚数を重ねるに従って
生じる基板温度の微妙な上昇を抑制でき、請求項1と同
様に装置異常によるプロセス異常の発生を未然に防止で
きる。
【0012】請求項3記載の半導体基板処理装置は、請
求項2において、基板温度を測定する温度測定手段は、
半導体基板を設置した下部電極に電気的に分離された状
態で固定されている。このように、基板温度を測定する
温度測定手段は、半導体基板を設置した下部電極に電気
的に分離された状態で固定されているので、従来のよう
に温度測定専用の基板を使用する必要はなく、処理装置
の稼働率が向上し、また処理中の基板温度の時経変化を
確認できる。
【0013】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態の半導体基
板処理方法および処理装置を図1および図2に基づいて
説明する。図1はこの発明の実施の形態における基板処
理装置の概略を示すものである。図1において、1は真
空処理室、2は上部電極、3は下部電極である。半導体
基板5は下部電極3の上に設置されている。また、処理
中の基板温度および上部電極2、下部電極3、真空処理
室1の壁面の表面温度を測定する温度測定手段4,9,
11,13が配設され、それぞれ温度測定器6に接続さ
れている。基板温度を測定する温度測定手段4は先端部
に熱電対を備えており、真空処理室1内の下部電極3と
電気的に分離されかつ真空を維持しながら、下部電極3
上に設置された半導体基板5の裏面に先端部が接触する
状態で固定される。その他の温度測定手段9,11,1
3は熱電対であり、それぞれ上部電極2、下部電極3、
真空処理室1の内壁に埋め込まれている。また、上部電
極2、下部電極3、真空処理室1の壁面にそれぞれ上部
電極ヒータ10、下部電極ヒータ12、真空処理室内壁
のヒータ14が配設され、外部入力により温度の設定が
可能な温度コントローラ(温度調整手段)8に接続され
ている。7は比較演算機能を備えたマイクロコントロー
ラ(制御手段)であり、温度測定手段4により測定した
基板温度と目標値を比較し基板温度が目標値となるよう
に温度コントローラ8を制御する。
【0014】上記のように構成された半導体基板処理装
置の動作について図1を参照しながら説明する。温度測
定部4によって測定された半導体基板5の温度データ
は、温度測定手段6に表示されるとともに一定の間隔で
マイクロコントローラ7に収集記憶される。同様に上部
電極2及び下部電極3及び真空処理室1の内壁の温度デ
ータは、真空処理室1内部の上部電極温度測定部9及び
下部電極温度測定部11及び真空処理室内壁の温度測定
部13によって測定され、マイクロコントローラ7に一
定の間隔で収集される。マイクロコントローラ7では真
空処理室1で処理された半導体基板5の処理時の温度を
目標値と比較し、異なった値を示した場合、あるいは異
常な挙動を示した場合には、あらかじめ設定されている
温度調整パタンに従って、上部電極2及び、下部電極3
及び、真空処理室内壁で調整が必要な箇所の温度変更指
示を温度コントローラ8に送り、調整を行うことによ
り、基板温度の制御を行う。また回復不可能と判断した
場合は処理を中止する命令を装置本体に対して発する。
【0015】この発明の実施の形態の半導体基板処理方
法のフロー図は、図3に示すものとなる。以下に簡単に
説明する。真空処理室1内でプロセス処理を開始する
(ステップ30)。処理中の基板温度を測定するととも
に(ステップ31)、処理中の装置の上部、下部電極
2,3及び、真空処理室内壁の温度を測定する(ステッ
プ32)。これらの温度データを温度測定器6に送信す
る(ステップ33)。
【0016】つぎに、比較演算機能を備えたマイクロコ
ントローラ7に基板の温度データを収集する(ステップ
34)。このとき、装置の基板温度が規格内であるかを
判断する(ステップ35)。温度データに異常がある場
合をYes、異常がない場合をNoとし、Noならば、
次の半導体基板の処理を実行する(ステップ41)。Y
esならば、異常要因が制御範囲内であるかを判断する
(ステップ36)。制御範囲内である場合をYes、制
御範囲外であるNoとし、Noならば、装置へ処理中止
命令を送信し(ステップ37)、プロセス処理を中止す
る(ステップ38)。Yesならば、異常と判断された
部位のデータを温度コントローラ8へ送信し(ステップ
39)、温度コントローラ8から異常箇所の温度ヒータ
10,12,14へ温度調整指示が送信され(ステップ
40)、送信を受けた温度ヒータ10,12,14は温
度調整を開始する。その後再び真空装置内でプロセス処
理を開始する(ステップ30)。
【0017】以上のようにこの実施の形態によれば、温
度測定手段4により測定した基板温度と目標値を比較し
基板温度が目標値となるように温度コントローラ8を制
御するマイクロコントローラ7を備えているので、基板
処理を従来装置よりはるかに安定した状態で行うことが
可能となる。その結果、処理枚数を重ねるに従って生じ
る基板温度5の微妙な上昇を抑制でき、装置異常による
プロセス異常の発生を未然に防止できる。
【0018】また、基板温度を測定する温度測定手段4
は下部電極3に電気的に分離された状態で固定されてい
るので、従来のように温度測定専用の基板を使用する必
要はなく、処理装置の稼働率が向上し、また処理中の基
板温度の時経変化を温度測定器6に表示することにより
確認できる。なお、実施の形態において温度測定手段4
を熱電対としたが、光ファイバ式温度センサ及び、赤外
線放射温度センサとしても良い。また、温度測定手段4
は、下部電極3上の半導体基板5と接触する状態で固定
するとしたが、温度測定手段4は半導体基板5と非接触
の状態で固定してもよい。また、温度測定手段は真空処
理室1内の複数の部位に設けてあればよい。
【0019】
【発明の効果】この発明の請求項1記載の半導体基板処
理方法によれば、処理中の半導体基板の温度および上部
電極、下部電極、処理室壁面を含む処理室内の複数の部
位の表面温度を測定し、測定した基板温度と目標値を比
較し基板温度が目標値となるように上部電極、下部電
極、処理室壁面を含む処理室内の複数の部位の温度を調
整するので、基板処理を従来装置よりはるかに安定した
状態で行うことが可能となり、処理精度、再現性に優れ
た半導体装置の製造が実現できる。このため、基板温度
の微妙な変化によるプロセス異常の発生を未然に阻止す
ることができ、半導体装置製造における歩留りを向上さ
せることができる。
【0020】この発明の請求項2記載の半導体基板処理
装置によれば、温度測定手段により測定した基板温度と
目標値を比較し基板温度が目標値となるように温度調整
手段を制御する制御手段を備えているので、基板処理を
従来装置よりはるかに安定した状態で行うことが可能と
なる。その結果、処理枚数を重ねるに従って生じる基板
温度の微妙な上昇を抑制でき、請求項1と同様に装置異
常によるプロセス異常の発生を未然に防止できる。
【0021】請求項3では、基板温度を測定する温度測
定手段は半導体基板を設置した下部電極に電気的に分離
された状態で固定されているので、従来のように温度測
定専用の基板を使用する必要はなく、処理装置の稼働率
が向上し、また処理中の基板温度の時経変化を確認でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態の半導体基板処理装置の
概念図である。
【図2】この発明の実施の形態の半導体基板処理方法の
フロー図である。
【図3】従来の半導体基板処理装置の概念図である。
【符号の説明】
1 真空処理室 2 上部電極 3 下部電極 4 先端に熱電対を備えた温度測定手段 5 半導体基板 6 温度測定器 7 比較演算機能を備えたマイクロコントローラ 8 温度コントローラ 9 上部電極に埋め込まれた温度測定手段 10 上部電極ヒータ 11 下部電極に埋め込まれた温度測定手段 12 下部電極ヒータ 13 真空処理室内壁に埋め込まれた温度測定手段 14 真空処理室内壁ヒータ 15 真空処理室 16 上部電極 17 下部電極 18 温度表示ラベル 19 温度測定専用基板 20 温度測定器 21 上部電極温度コントローラ 22 真空処理室内壁温度コントローラ 23 下部電極温度コントローラ 24 上部電極に埋め込まれた熱電対 25 上部電極ヒータ 26 下部電極に埋め込まれた熱電対 27 下部電極ヒータ 28 真空処理室内壁に埋め込まれた熱電対 29 真空処理室内壁ヒータ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理中の半導体基板の温度および上部電
    極、下部電極、処理室壁面を含む処理室内の複数の部位
    の表面温度を測定する工程と、測定した基板温度と目標
    値を比較し基板温度が目標値となるように前記上部電
    極、下部電極、処理室壁面を含む処理室内の複数の部位
    の温度を調整する工程とを含む半導体基板処理方法。
  2. 【請求項2】 処理中の半導体基板の温度および上部電
    極、下部電極、処理室壁面を含む処理室内の複数の部位
    の表面温度を測定する温度測定手段と、前記上部電極、
    下部電極、処理室壁面を含む処理室内の複数の部位の温
    度を調整する温度調整手段と、前記温度測定手段により
    測定した基板温度と目標値を比較し基板温度が目標値と
    なるように前記温度調整手段を制御する制御手段とを備
    えた半導体基板処理装置。
  3. 【請求項3】 基板温度を測定する温度測定手段は、半
    導体基板を設置した下部電極に電気的に分離された状態
    で固定されている請求項2記載の半導体基板処理装置。
JP18387797A 1997-07-09 1997-07-09 半導体基板処理方法および処理装置 Pending JPH1126340A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004319723A (ja) * 2003-04-16 2004-11-11 Fujitsu Ltd 半導体製造装置
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JP2006194679A (ja) * 2005-01-12 2006-07-27 Tokyo Electron Ltd 温度/厚さ測定装置,温度/厚さ測定方法,温度/厚さ測定システム,制御システム,制御方法

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