JPWO2018179496A1 - 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム - Google Patents

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Abstract

基板保持具に保持された基板を処理する処理室と、前記基板を電磁波によって加熱する加熱装置と、前記基板を前記基板保持具に移載する移載機と、前記基板の温度を測定する温度センサと、前記基板保持具に載置される前記基板の載置位置と前記温度センサによって測定された前記載置位置に対応した温度を少なくとも記憶したテーブルを有する記憶部と、前記記憶部に記憶された情報に応じて前記加熱装置と前記移載機とを制御する制御部とを有する基板処理装置の前記処理室に基板を搬送する工程と、前記基板を前記加熱装置で加熱して所定の基板処理を行う工程と、前記基板処理を行う工程が終了した後、前記処理室において前記基板処理工程の回数を判定する工程と、前記回数を判定する工程において、予め定められていた回数以上の処理回数が行われていると判定された場合に前記基板が前記基板保持具に載置される位置の調整要否を判定する工程と、前記調整要否を判定する工程によって載置位置調整が要であると判定した場合に、前記基板処理を行う工程の時に測定した前記基板温度と前記制御部が前記テーブルに記憶されている前記載置位置に対応した前記基板の測定温度とを比較して前記基板の載置位置を決定する工程と、を有する技術を提供する。

Description

本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラムに関するものである。
半導体装置(半導体デバイス)の製造工程の一工程として、例えば、加熱装置を用いて処理室内の基板を加熱し、基板の表面に成膜された薄膜中の組成や結晶構造を変化させたり、成膜された薄膜内の結晶欠陥等を修復するアニール処理に代表される改質処理がある。近年の半導体デバイスにおいては、微細化、高集積化が著しくなっており、これに伴い、高いアスペクト比を有するパターンが形成された高密度の基板への改質処理が求められている。このような高密度基板への改質処理方法として電磁波を用いた熱処理方法が検討されている。
特開2015−070045
従来の電磁波を用いた処理では、電磁界分布を変化させて基板を均一に処理することが困難な場合がある。
本発明の目的は、電磁界分布を調整することなく均一な基板処理を行うことが可能となる電磁波基板処理技術を提供することにある。
本発明の一態様によれば、
基板保持具に保持された基板を処理する処理室と、前記基板を電磁波によって加熱する加熱装置と、前記基板を前記基板保持具に移載する移載機と、前記基板の所温度を測定する温度センサと、前記基板保持具に載置される前記基板の載置位置と前記温度センサによって測定された前記載置位置に対応した温度を少なくとも記憶したテーブルを有する記憶部と、前記記憶部に記憶された情報に応じて前記加熱装置と前記移載機とを制御する制御部とを有する基板処理装置の前記処理室に基板を搬送する工程と、
前記基板を前記加熱装置で加熱して所定の基板処理を行う工程と、
前記基板処理を行う工程が終了した後、前記処理室において前記基板処理工程の回数を判定する工程と、
前記回数を判定する工程において、予め定められていた回数以上の処理回数が行われていると判定された場合に前記基板が前記基板保持具に載置される位置の調整要否を判定する工程と、
前記調整要否を判定する工程によって載置位置調整が要であると判定した場合に、前記基板処理を行う工程の時に測定した前記基板温度と前記制御部が前記テーブルに記憶されている前記載置位置に対応した前記基板の測定温度とを比較して前記基板の載置位置を決定する工程と、
を有する技術が提供される。
本発明によれば、電磁界分布を調整することなく均一な基板処理を行うことが可能となる電磁波基板処理技術を提供することができる。
本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の概略構成を示した縦断面図である。 本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の概略構成を示した横断面図である。 本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の枚葉型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。 本発明で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図である。 本発明における基板処理のフローを示す図である。 本発明における基板載置位置調整のフローを示す図である。 (A)基板の保持位置を記憶させたテーブルを示した模式図である。(B)基板を各ポジションに載置した場合の温度とシート抵抗の関係を示したグラフである。 (A)基板を基板保持具の基準位置に保持した場合を示した模式図である。(B)基板を基板保持具の図7(A)のポジションNo.1に保持した場合を示した模式図である。(C)基板を基板保持具の図7(A)のポジションNo.2に保持した場合を示した模式図である。(D)基板を基板保持具の図7(A)のポジションNo.3に保持した場合を示した模式図である。(E)基板を基板保持具の図7(A)のポジションNo.4に保持した場合を示した模式図である。 (A)正常時の基板上に生じる電磁界分布を示した模式図である。(B)複数回処理後の基板上に生じる電磁界分布を示した模式図である。(C)基板載置位置調整後の基板上に生じる電磁界分布を示した模式図である。
<本発明の一実施形態>
以下に本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
(1)基板処理装置の構成
本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置100は、ウエハに各種の熱処理を施す多枚葉式熱処理装置として構成されており、後述する電磁波を用いたアニール処理(改質処理)を行う装置として説明を行う。本実施形態における基板処理装置100では、基板としてのウエハ200を内部に収容した収納容器(キャリア)としてFOUP(Front Opening Unified Pod:以下、ポッドと称する)110が使用される。ポッド110は、ウエハ200を種々の基板処理装置間を搬送する為の搬送容器としても用いられる。
図1および図2に示すように、基板処理装置100は、ウエハ200を搬送する搬送室(搬送エリア)203を内部に有する搬送筐体(筐体)202と、搬送筐体202の側壁に設けられ、ウエハ200を処理する処理室201−1、201−2をそれぞれ内部に有する後述する処理容器としてのケース102−1、102−2を備えている。搬送室203の筐体前側である図1の向かって右側(図2の向かって下側)には、ポッド110の蓋を開閉し、ウエハ200を搬送室203に搬送・搬出するための、ポッド開閉機構としてのロードポートユニット(LP)106が配置されている。ロードポートユニット106は、筐体106aと、ステージ106bと、オープナ106cとを備え、ステージ106bは、ポッド110を載置し、搬送室203の筐体前方に形成された基板搬入搬出口134にポッド110を近接させるように構成され、オープナ106cによってポッド110に設けられている図示しない蓋を開閉させる。また、ロードポートユニット106は、ポッド110内部をNガス等のパージガスでパージする可能な機能を有していてもよい。また、筐体202は、搬送室203内をNなどのパージガスを循環させるための後述するパージガス循環構造を有している。
搬送室203の筐体202後側である図1の向かって左側(図2の向かって上側)には、処理室201−1、202−2を開閉するゲートバルブ205−1、205−2がそれぞれ配置されている。搬送室203には、ウエハ200を移載する基板移載機構(基板移載ロボット)としての移載機125が設置されている。移載機125は、ウエハ200を載置する載置部としてのツィーザ(アーム)125a−1、125a―2と、ツィーザ125a−1、125a―2のそれぞれを水平方向に回転または直動可能な移載装置125bと、移載装置125bを昇降させる移載装置エレベータ125cとで構成されている。ツィーザ125a−1、125a−2、移載装置125b、移載装置エレベータ125cの連続動作により、後述する基板保持具217やポッド110にウエハ200を装填(チャージング)または脱装(ディスチャージング)することを可能な構成としている。以降、ケース102−1、102−2、処理室201−1、201−2、ツィーザ125a−1および125a−2のそれぞれは、特に区別して説明する必要が無い場合には、単にケース102、処理室201、ツィーザ125aとして記載する。
図1に示すように、搬送室203の上方空間であって、後述するクリーンユニット166よりも下方には処理したウエハ200を冷却するためのウエハ冷却用載置具108がウエハ冷却棚(ウエハ冷却テーブル)109上に設けられている。ウエハ冷却用載置具108は、後述する基板保持具としてのボート217と同様の構造を有しており、複数のウエハ保持溝によって複数枚のウエハ200を垂直多段に水平保持することが可能なように構成されている。ウエハ冷却用載置具108およびウエハ冷却棚109は、基板搬入搬出口134およびゲートバルブ205の設置位置よりも上方に設けられることで、ウエハ200を移載機125によってポッド110から処理室201へ搬送する際の動線上から外れるため、ウエハ処理のスループットを低下させることなく、処理後のウエハ200を冷却することを可能としている。以降、ウエハ冷却用載置具108とウエハ冷却棚109を合わせて冷却エリア(冷却領域)と称する場合もある。
(処理炉)
図1の破線で囲まれた領域Aには、図3に示すような基板処理構造を有する処理炉が構成される。図2に示すように、本実施形態においては処理炉が複数設けられているが、処理炉の構成は同一である為、一方の構成を説明するに留め、他方の処理炉構成の説明は省略する。
図3に示すように、処理炉は、金属などの電磁波を反射する材料で構成されるキャビティ(処理容器)としてのケース102を有している。また、金属材料で構成されたキャップフランジ(閉塞板)104が、封止部材(シール部材)としてのOリング(図示せず)を介してケース102の上端を閉塞するように構成する。主にケース102とキャップフランジ104の内側空間をシリコンウエハ等の基板を処理する処理室201として構成している。ケース102の内部に電磁波を透過させる石英製の図示しない反応管を設置してもよく、反応管内部が処理室となるように処理容器を構成してもよい。また、キャップフランジ104を設けずに、天井が閉塞したケース102を用いて処理室201を構成するようにしてもよい。
処理室201内には載置台210が設けられており、載置台210の上面には、基板としてのウエハ200を保持する基板保持具としてのボート217が載置されている。ボート217は、後述する図8に示すようにウエハ200を保持するウエハ保持柱(ボート柱)217a、217b、217cを有し、ボート柱217a〜217cの両端には、端板が配置されている。本実施の形態において、各保持柱217a〜217cは、何れも同じ形状に形成され、保持柱217aと保持柱217b、および、保持柱217aと保持柱217cは、ウエハ200の周方向に沿って90度間隔となるように配置され、保持柱217bおよび保持柱217cは、ウエハ200の周方向に沿って180度間隔となるように配置されている。すなわち、保持柱217aと保持柱217b、および、保持柱217aと保持柱217cの間隔は、保持柱217bと保持柱217cとの間隔よりも狭くなるように配置されている。各保持柱217a〜217cには複数の保持溝(不図示)が長手方向に等間隔に配置され、さらにそれぞれが同一の高さに配置されることで、同一平面内でウエハ200を水平に保持できるように形成されている。また、ボート217には、処理対象であるウエハ200と、ウエハ200を挟み込むようにウエハ200の垂直方向上下に載置された断熱板としての石英プレート101a、101bが所定の間隔で保持されている。また、石英プレート101a、101bとウエハ200のそれぞれの間には、例えば、シリコンプレート(Si板)や炭化シリコンプレート(SiC板)などの電磁波を吸収して自身が加熱される誘電体などの誘電物質で形成されたウエハ200を間接的に加熱するサセプタ(エネルギー変換部材、輻射板、均熱板とも称する)103a、103bを載置してもよい。このように構成することによってサセプタ103a、103bからの輻射熱によってウエハ200をより効率的に均一に加熱することが可能となる。本実施形態において、石英プレート101a、101b、および、サセプタ103a、103bは、それぞれ同一の部品であり、以後、特に区別して説明する必要が無い場合には、石英プレート101、サセプタ103と称して説明する。
処理容器としてのケース102は、例えば横断面が円形であり、平らな密閉容器として構成されている。また、下部容器としての搬送容器202は、例えばアルミニウム(Al)やステンレス(SUS)などの金属材料、または、石英などにより構成されている。なお、ケース102に囲まれた空間を処理空間としての処理室201又は反応エリア201と称し、搬送容器202に囲まれた空間を搬送空間としての搬送室203又は搬送エリア203と称する場合もある。なお、処理室201と搬送室203は、本実施形態のように水平方向に隣接させて構成することに限らず、垂直方向に隣接させる構成としてもよい。
図1、図2および図3に示すように、搬送容器202の側面には、ゲートバルブ205に隣接した基板搬入搬出口206が設けられており、ウエハ200は基板搬入搬出口206を介して処理室201と搬送室203との間を移動する。ゲートバルブ205または基板搬入搬出口206の周辺には、後述する電磁波の漏洩対策として、使用される電磁波の1/4波長の長さを有するチョーク構造が設けられている。
ケース102の側面には、後に詳述する加熱装置としての電磁波供給部が設置されており、電磁波供給部から供給されたマイクロ波等の電磁波が処理室201に導入されてウエハ200等を加熱し、ウエハ200を処理する。
載置台210は回転軸としてのシャフト255によって支持される。シャフト255は、ケース102の底部を貫通しており、更には搬送容器202の外部で回転動作を行う駆動機構267に接続されている。駆動機構267を作動させてシャフト255及び載置台210を回転させることにより、ボート217上に載置されるウエハ200を回転させることが可能となっている。なお、シャフト255下端部の周囲はベローズ212により覆われており、処理室201および搬送エリア203内は気密に保持されている。
ここで、載置台210は基板搬入搬出口206の高さに応じて、駆動機構267によって、ウエハ200の搬送時にはウエハ200がウエハ搬送位置となるよう上昇または下降し、ウエハ200の処理時にはウエハ200が処理室201内の処理位置(ウエハ処理位置)まで上昇または下降するよう構成されていてもよい。
処理室201の下方であって、載置台210の外周側には、処理室201の雰囲気を排気する排気部が設けられている。図1に示すように、排気部には排気口221が設けられている。排気口221には排気管231が接続されており、排気管231には、処理室201内の圧力に応じて弁開度を制御するAPCバルブなどの圧力調整器244、真空ポンプ246が順に直列に接続されている。
ここで、圧力調整器244は、処理室201内の圧力情報(後述する圧力センサ245からのフィードバック信号)を受信して排気量を調整することができるものであればAPCバルブに限らず、通常の開閉バルブと圧力調整弁を併用するように構成されていてもよい。
主に、排気口221、排気管231、圧力調整器244により排気部(排気系または排気ラインとも称する)が構成される。なお、載置台210を囲むように排気口を設け、ウエハ200の全周からガスを排気可能に構成してもよい。また、排気部の構成に、真空ポンプ246を加えるようにしてもよい。
キャップフランジ104には、不活性ガス、原料ガス、反応ガスなどの各種基板処理のための処理ガスを処理室201内に供給するためのガス供給管232が設けられている。
ガス供給管232には、上流から順に、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)241、および、開閉弁であるバルブ243が設けられている。ガス供給管232の上流側には、例えば不活性ガスである窒素(N)ガス源が接続され、MFC241、バルブ243を介して処理室201内へ供給される。基板処理の際に複数種類のガスを使用する場合には、ガス供給管232のバルブ243よりも下流側に、上流側から順に流量制御器であるMFCおよび開閉弁であるバルブが設けられたガス供給管が接続された構成を用いることで複数種類のガスを供給することができる。ガス種毎にMFC、バルブが設けられたガス供給管を設置してもよい。
主に、ガス供給管232、MFC241、バルブ243によりガス供給系(ガス供給部)が構成される。ガス供給系に不活性ガスを流す場合には、不活性ガス供給系とも称する。不活性ガスとしては、Nガスの他、例えば、Arガス、Heガス、Neガス、Xeガス等の希ガスを用いることができる。
キャップフランジ104には、非接触式の温度測定装置として温度センサ263が設置されている。温度センサ263により検出された温度情報に基づき後述するマイクロ波発振器655の出力を調整することで、基板を加熱し、基板温度が所望の温度分布となる。温度センサ263は、例えばIR(Infrared Radiation)センサなどの放射温度計で構成されている。温度センサ263は、石英プレート101aの表面温度、または、ウエハ200の表面温度を測定するように設置される。上述した発熱体としてのサセプタが設けられている場合にはサセプタの表面温度を測定するように構成してもよい。なお、本発明においてウエハ200の温度(ウエハ温度)と記載した場合は、後述する温度変換データによって変換されたウエハ温度、すなわち、推測されたウエハ温度のことを意味する場合と、温度センサ263によって直接ウエハ200の温度を測定して取得した温度を意味する場合と、それらの両方を意味する場合を指すものとして説明する。
温度センサ263によって石英プレート101またはサセプタ103と、ウエハ200のそれぞれに対し、温度変化の推移を予め取得しておくことで石英プレート101またはサセプタ103と、ウエハ200の温度の相関関係を示した温度変換データを記憶装置121cまたは外部記憶装置123に記憶させてもよい。このように予め温度変換データを作成することによって、ウエハ200の温度は、石英プレート101の温度のみを測定することで、ウエハ200の温度を推測可能とし、推測されたウエハ200の温度を基に、マイクロ波発振器655の出力、すなわち加熱装置の制御を行うことが可能となる。
なお、基板の温度を測定する手段として、上述した放射温度計に限らず、熱電対を用いて温度測定を行ってもよいし、熱電対と非接触式温度計を併用して温度測定を行ってもよい。ただし、熱電対を用いて温度測定を行った場合、熱電対をウエハ200の近傍に配置して温度測定を行う必要がある。すなわち、処理室201内に熱電対を配置する必要があるため、後述するマイクロ波発振器から供給されたマイクロ波によって熱電対自体が加熱されてしまうので正確に測温することができない。したがって、非接触式温度計を温度センサ263として用いることが好ましい。
また、温度センサ263は、キャップフランジ104に設けることに限らず、載置台210に設けるようにしてもよい。また、温度センサ263は、キャップフランジ104や載置台210に直接設置するだけでなく、キャップフランジ104や載置台210に設けられた測定窓からの放射光を鏡等で反射させて間接的に測定するように構成されてもよい。さらに、温度センサ263は1つ設置することに限らず、複数設置するようにしてもよい。
ケース102の側壁には電磁波導入ポート653−1、653−2が設置されている。電磁波導入ポート653−1、653−2のそれぞれには処理室201内に電磁波を供給するための導波管654−1、654−2のそれぞれの一端が接続されている。導波管654−1、654−2それぞれの他端には処理室201内に電磁波を供給して加熱する加熱源としてのマイクロ波発振器(電磁波源)655−1、655−2が接続されている。マイクロ波発振器655−1、655−2はマイクロ波などの電磁波を導波管654−1、654−2にそれぞれ供給する。また、マイクロ波発振器655−1、655−2は、マグネトロンやクライストロンなどが用いられる。以降、電磁波導入ポート653−1、653−2、導波管654−1、654−2、マイクロ波発振器655−1、655−2は、特にそれぞれを区別して説明する必要のない場合には、電磁波導入ポート653、導波管654、マイクロ波発振器655と記載して説明する。
マイクロ波発振器655によって生じる電磁波の周波数は、好ましくは13.56MHz以上24.125GHz以下の周波数範囲となるように制御される。さらに好適には、2.45GHzまたは5.8GHzの周波数となるように制御されることが好ましい。ここで、マイクロ波発振器655−1、655−2のそれぞれの周波数は同一の周波数としてもよいし、異なる周波数で設置されてもよい。
また、本実施形態において、マイクロ波発振器655は、ケース102の側面に2つ配置されるように記載されているが、これに限らず、1つ以上設けられていればよく、また、ケース102の対向する側面等の異なる側面に設けられるように配置してもよい。主に、マイクロ波発振器655―1、655−2、導波管654−1、654−2および電磁波導入ポート653−1、653−2によって加熱装置としての電磁波供給部(電磁波供給装置、マイクロ波供給部、マイクロ波供給装置とも称する)が構成される。
マイクロ波発振器655−1、655−2のそれぞれには後述するコントローラ121が接続されている。コントローラ121には処理室201内に収容される石英プレート101aまたは101b、若しくはウエハ200の温度を測定する温度センサ263が接続されている。温度センサ263は、上述した方法によって石英プレート101、またはウエハ200の温度を測定してコントローラ121に送信し、コントローラ121によってマイクロ波発振器655−1、655−2の出力を制御し、ウエハ200の加熱を制御する。なお、加熱装置による加熱制御の方法としては、マイクロ波発振器655へ入力する電圧を制御することでウエハ200の加熱を制御する方法と、マイクロ波発振器655の電源をONとする時間とOFFとする時間の比率を変更することでウエハ200の加熱を制御する方法などを用いることができる。
ここで、マイクロ波発振器655−1、655−2は、コントローラ121から送信される同一の制御信号によって制御される。しかし、これに限らず、マイクロ波発振器655−1、655−2それぞれにコントローラ121から個別の制御信号を送信することでマイクロ波発振器655−1、655−2が個々に制御されるように構成してもよい。
(制御装置)
図4に示すように、制御部(制御装置、制御手段)であるコントローラ121は、CPU(Central Processing Unit)121a、RAM(Random Access Memory)121b、記憶装置121c、I/Oポート121dを備えたコンピュータとして構成されている。RAM121b、記憶装置121c、I/Oポート121dは、内部バス121eを介して、CPU121aとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ121には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置122が接続されている。
記憶装置121cは、例えばフラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)等で構成されている。記憶装置121c内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、アニール(改質)処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ121に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピを、単にレシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。RAM121bは、CPU121aによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域(ワークエリア)として構成されている。
I/Oポート121dは、上述のMFC241、バルブ243、圧力センサ245、APCバルブ244、真空ポンプ246、温度センサ263、駆動機構267、マイクロ波発振器655等に接続されている。
CPU121aは、記憶装置121cから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置122からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置121cからレシピを読み出すように構成されている。CPU121aは、読み出したレシピの内容に沿うように、MFC241による各種ガスの流量調整動作、バルブ243の開閉動作、圧力センサ245に基づくAPCバルブ244による圧力調整動作、真空ポンプ246の起動および停止、温度センサ263に基づくマイクロ波発振器655の出力調整動作、駆動機構267による載置台210(またはボート217)の回転および回転速度調節動作、または、昇降動作等を制御するように構成されている。
コントローラ121は、外部記憶装置(例えば、ハードディスク等の磁気ディスク、CD等の光ディスク、MO等の光磁気ディスク、USBメモリ等の半導体メモリ)123に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置121cや外部記憶装置123は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体(記憶部)ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置121c単体のみを含む場合、外部記憶装置123単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置123を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
(2)基板処理工程
次に、上述の基板処理装置100の処理炉を用いて、半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、例えば、基板上に形成されたシリコン含有膜としてのアモルファスシリコン膜の改質(結晶化)方法の一例について図5に示した処理フローに沿って説明する。以下の説明において、基板処理装置100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。また、上述した処理炉構造と同様に本実施形態における基板処理工程においても、処理内容、すなわちレシピについては複数設けられた処理炉において同一レシピを使用する為、一方の処理炉を使用した基板処理工程について説明するに留め、他方の処理炉を用いた基板処理工程の説明は省略する。
ここで、本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面に形成された所定の層や膜との積層体を意味する場合がある。本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものの表面を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
(基板取出し工程(S501))
図1に示されるように、移載機125はロードポートユニット106によって開口されたポッド110から処理対象となるウエハ200を所定枚数取り出し、ツィーザ125a−1、125a―2のいずれか一方、または両方にウエハ200を載置する(S501)。
(基板搬入工程(S502))
図3に示されるように、ツィーザ125a−1、125a―2のいずれか一方、または両方に載置されたウエハ200はゲートバルブ205の開閉動作によって所定の処理室201に搬入(ボートローディング)される(S502)。
(炉内圧力・温度調整工程(S503))
処理室201内へのボート217の搬入が完了したら、処理室201内が所定の圧力(例えば10〜102000Pa)となるよう処理室201内の雰囲気を制御する。具体的には、真空ポンプ246により排気しつつ、圧力センサ245により検出された圧力情報に基づいて圧力調整器244の弁開度をフィードバック制御し、処理室201内を所定の圧力とする。また、同時に予備加熱として電磁波供給部を制御し、所定の温度まで加熱を行うように制御してもよい(S503)。電磁波供給部によって、所定の基板処理温度まで昇温させる場合、ウエハ200が変形・破損しないように、後述する改質工程の出力よりも小さな出力で昇温を行うことが好ましい。なお、大気圧下で基板処理を行う場合、炉内圧力調整を行わず、炉内の温度調整のみを行った後、後述する不活性ガス供給工程S504へ移行するように制御してもよい。
(不活性ガス供給工程(S504))
炉内圧力・温度調整工程S503によって処理室201内の圧力と温度を所定の値に制御すると、駆動機構267は、シャフト255を回転させ、載置台210上のボート217を介してウエハ200を回転させる。このとき、窒素ガス等の不活性ガスがガス供給管232を介して供給される(S504)。さらにこのとき、処理室201内の圧力は10Pa以上102000Pa以下の範囲となる所定の値であって、例えば101300Pa以上101650Pa以下となるように調整される。なお、シャフトは基板搬入工程S502時、すなわち、ウエハ200を処理室201内に搬入完了後に回転させてもよい。
(改質工程(S505))
処理室201内を所定の圧力となるように維持すると、マイクロ波発振器655は上述した各部を介して処理室201内にマイクロ波を供給する。処理室201内にマイクロ波が供給されることによって、ウエハ200が100℃以上、1000℃以下の温度、好適には400℃以上、900℃以下の温度となるように加熱し、さらに好適には、500℃以上、700℃以下の温度となるように加熱する。このような温度で基板処理することによって、ウエハ200が効率よくマイクロ波を吸収する温度下での基板処理となり、改質処理の速度向上が可能となる。換言すると、ウエハ200の温度を100℃よりも低い温度、または1000℃よりも高い温度下で処理してしまうと、ウエハ200の表面が変質してしまい、マイクロ波を吸収し難くなってしまうためにウエハ200を加熱し難くなってしまうこととなる。このため、上述した温度帯で基板処理を行うことが望まれる。
マイクロ波による加熱方式にて加熱を行う本実施形態では、処理室201に定在波が発生し、ウエハ200(サセプタ103が載置されている場合はサセプタ103もウエハ200と同様に)上に、局所的に加熱されてしまう加熱集中領域(ホットスポット)とそれ以外の加熱されない領域(非加熱領域)が生じ、ウエハ200(サセプタ103が載置されている場合はサセプタ103もウエハ200と同様に)が変形することを抑制するため、電磁波供給部の電源のON/OFFを制御することでウエハ200にホットスポットが生じることを抑制している。このとき、電磁波供給部の供給電力を低出力とすることで、ホットスポットの影響が小さくなるように制御することにより、ウエハ200の変形を抑制することも可能である。ただしこの場合、ウエハ200やサセプタ103に照射されるエネルギーが小さくなるため、昇温温度も小さくなり、加熱時間を長くする必要がある。
ここで、上述したように温度センサ263は非接触式の温度センサであり、測定対象であるウエハ200(サセプタ103が載置されている場合はサセプタ103もウエハ200と同様に)に変形や破損が生じると、温度センサがモニタするウエハ200の位置や、ウエハ200に対する測定角度が変化するため、測定値(モニタ値)が不正確となり、測定温度が急激に変化してしまうこととなる。本実施形態では、このような測定対象の変形や破損に伴って放射温度計の測定温度が急激に変化することを電磁波供給部のON/OFFを行うトリガとして利用している。
以上のようにマイクロ波発振器655を制御することによって、ウエハ200を加熱し、ウエハ200表面上に形成されているアモルファスシリコン膜をポリシリコン膜へと改質(結晶化)させる(S505)。すなわち、ウエハ200を均一に改質することが可能となる。なお、ウエハ200の測定温度が上述した閾値を超えて高くまたは低くなった場合、マイクロ波発振器655をOFFとするのではなく、マイクロ波発振器655の出力を低くするように制御することでウエハ200の温度が所定の範囲の温度となるようにしてもよい。この場合、ウエハ200の温度が所定の範囲の温度に戻るとマイクロ波発振器655の出力を高くするように制御される。
予め設定された処理時間が経過すると、ボート217の回転、ガスの供給、マイクロ波の供給および排気管の排気が停止する。
(基板搬出工程(S506))
処理室201内の圧力を大気圧復帰させた後、ゲートバルブ205を開放し処理室201と搬送室203とを空間的に連通させる。その後、ボートに載置されているウエハ200を移載機125のツィーザ125aによって、搬送室203に搬出する(S506)。
(基板冷却工程(S507))
ツイーザ125aによって搬出されたウエハ200は、移載装置125b、移載装置エレベータ125cの連続動作により、冷却エリアまで移動され、ツィーザ125aによって、ウエハ冷却用載置具108に載置される。具体的には、ツィーザ125a−1に保持された改質処理S505後のウエハ200aが、ウエハ冷却用載置具108に移送され、所定時間載置されることでウエハ200aが冷却される(S507)。
ここで、図1に示すように冷却エリアがクリーンユニット166近傍に配置されることで、改質工程S505によって高熱となっているウエハ200aを効率よく冷却することが可能となるだけでなく、不純物やパーティクルの少ないガスを使用することが可能となり、ウエハ200aに形成されている薄膜の膜質低下を抑制することも可能となる。また、ウエハ冷却用載置具108は、ウエハ200の径と同一またはより大きい径を有した円盤形状の天板を設けることによって、クリーンユニット166からのダウンフロー111が直接ウエハ200に吹き付けられることによる急冷によってウエハ200を均一に冷却できずにウエハ200が変形してしまうことを抑制することが可能となる。
以上の動作が繰り返されることにより、ウエハ200が改質処理され、次の処理工程に移行することとなる。このとき、各処理室201において行われた基板処理工程、特に改質工程S505の実施回数を記憶装置121c、または、外部記憶装置123に記憶しておくことができる。
また、図3においてはウエハ200をボート217に2枚載置させることで基板処理を行うように構成して説明したが、これに限らず、処理室201−1、201−2のそれぞれに設置されているボート217に1枚ずつ載置させて同一の処理を行うようにしてもよいし、ウエハ200を2枚ずつ処理室201−1、201−2にて処理するようにしてもよい。このとき、処理室201−1、201−2のそれぞれで行われる基板処理の回数が一致するようにウエハ200の搬送先を制御してもよい。このように制御することで各処理室201−1、201−2における基板処理の実施回数が一定となり、メンテナンスなどの保守作業を効率よく行うことが可能となる。例えば、前回ウエハ200を搬送した処理室が処理室201−1である場合、次のウエハ200の搬送先は処理室201−2とするように制御することで各処理室201−1、201−2における基板処理の実施回数を制御することができる。
(3)基板載置位置調整
次に図6、図7、図8および図9を用いて、基板載置位置の調整方法について、処理室201−1を用いた例を説明する。処理室201−2を用いた場合の調整方法については、処理室201−1の調整方法と同様であるため、詳細な説明は省略する。
なお、以下の説明においても、基板処理工程時と同様に基板処理装置100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。
また、以下の説明では、図7(A)の処理室201−1における基準位置と図8(A)、図7(A)のポジションNo.1と図8(B)、図7(A)のポジションNo.2と図8(C)、図7(A)のポジションNo.3と図8(D)、図7(A)のポジションNo.4と図8(E)とをそれぞれ対応させて説明する。ここで、図8(B)〜図8(E)において、実線で記載された円は基準位置となるウエハの載置位置を示している。また、図8において、破線で記載されている円は移動先となるウエハの載置位置を示している。また、X軸、Y軸およびそれぞれの正負の方向については、図8(A)に示す矢印の通りであり、図8(B)〜図8(E)において共通である。
基板載置位置を調整するにあたり、図7(A)に示すような処理室201−1、201−2のそれぞれにおいて、予め定めておいた複数の基板位置(基準位置、ポジションNo.1〜4、またはNo.5〜8)における測定温度、シート抵抗(Rs)、基準位置の測定温度との差(以下、単に温度差と称する)、測定温度の許容範囲をそれぞれ測定し、記憶したテーブルを作成し、記憶装置121cまたは外部記憶装置123に記憶しておく。図7(B)に示すように各ポジションと基準位置の測定温度とRsをグラフ化し、入出力装置122に出力することで視覚的に判断できるようにしておいてもよい。
具体的には、処理室201−1において、図8(A)に示すようにウエハ200をボート217のウエハ保持柱217a〜217cから等間隔となる位置にウエハの中心を載置した際の位置を基準位置として、X軸座標、Y軸座標を設定する。図8(B)に示すように、基準位置からX軸方向に+3mmずらしたウエハ200の載置位置をポジションNo.1と設定する。同様に、図8(C)に示すように、基準位置からY軸方向に−3mmずらしたウエハ200の載置位置をポジションNo.2と設定する。同様に、図8(D)に示すように、基準位置からX軸方向に+1.5mm、Y軸方向に−1.5mmずらしたウエハ200の載置位置をポジションNo.3と設定する。同様に、図8(E)に示すように、基準位置からX軸方向に−1.5mm、Y軸方向に−2mmずらしたウエハ200の載置位置をポジションNo.4と設定する。各載置位置を決定した後、ポジション毎に基板処理工程を実施し、温度センサ263によってポジション別のウエハ200の温度を測定し、測定温度の許容範囲を決定する。また、Rsは、各ポジションで処理されるウエハ200に対して共通の測定点を予め設定しておき、各ポジションでの基板処理後、Rs測定器によって測定することで記憶することが可能である。
なお、本実施形態において記憶されるポジション数は、処理室ごとに基準位置を含めた5箇所としているが、これに限らず、少なくとも基準位置を含めた2箇所以上であればよい。好ましくは4箇所以上、10箇所以下を記憶するとよい。また、図7(A)に示すテーブルの記憶温度(例えば、図7(A)において測定温度が535°よりも低い、または、625°よりも高い)よりも大きな温度差を測定した場合、すなわち、測定温度が許容範囲外と判断された場合には、電磁波供給部に異常が発生したものと判断してその後の処理プロセスを停止し、アラームを通知することでメンテナンスを促すようにしてもよい。
また、処理室201−2においても処理室201−1同様に、ポジションを設定し、各種データを収集することでテーブルを作成することが可能となる。
(基板処理回数判定(S601))
上述した基板処理工程が完了すると、対象となる処理室201(処理室201−1または201−2、若しくはこれらの両方)において予め定められた回数の基板処理工程が実施されたかどうかを判定する(S601)。この判定によって、対象となる処理室201において所定回数の基板処理工程が実施されていない場合には、上述した基板処理工程が再開される。
(位置調整要否判定(S602))
上記基板処理回数判定S601において所定回数の基板処理工程が実施されていた場合、基板載置位置の調整の要否について判定する(S602)。この判定では、ウエハ200上に生じる電磁界分布が所定の位置に存在しているか否かを判定する。すなわち、電磁界分布を推測するための基板温度、若しくはRsの値が、図7(A)に示すようなテーブルに記憶された数値の範囲内であるか否かを判定する。この判定で調整が不要であると判断された場合には、上述した基板処理工程が再開される。
例えば、具体的には、基準位置において上述した基板処理工程を実施した場合、基板処理時の測定温度が、基準位置の許容範囲の温度である600℃±5℃よりも高い(或いは低い)温度として測定された場合、または、Rs測定時のRsが30Ω/sqよりも小さい(或いは大きい)値である場合によって、若しくは、基板処理時の測定温度が許容範囲である600℃±5℃よりも高い(或いは低い)温度として測定され、且つ、Rs測定時のRsが30Ω/sqよりも小さい(或いは大きい)値である場合、のいずれか1つに当てはまることで基板載置位置の調整が必要であると判断される。
(基板載置位置決定(S603))
上記の位置調整要否判定S602において調整が必要と判定された場合、温度またはRsの測定値を基に、記憶されたテーブルに基づいて、基板の載置位置が決定される(S603)。
例えば、具体的には、基準位置において測定された温度が610℃であった場合、判定テーブルに記憶されている基準位置の測定温度(600℃)よりも+10℃の温度差が生じているため、測定箇所における測定温度が600℃となるように(基準位置の測定温度と同一の温度となるように)、判定テーブルに記憶されている温度差−10℃となるポジションNo.1が選択されてウエハ200の載置位置が決定される。
このとき、測定温度ではなくRs測定値で判定していた場合、すなわち、Rs測定値が32Ω/sqであった場合においても、測定温度で判定した対応と同様に、判定テーブルを参照してRsが基準位置の30Ω/sqとなるように、−2Ω/sqのRsが記憶されているポジションNo.2が選択されて、ウエハ200の載置位置が決定される。
(載置位置反映(S604))
上記の基板載置位置決定S603において載置位置が決定すると、決定した位置にウエハ200が載置されるように移載機125を制御するように設定される(S604)。
例えば、具体的には、載置位置がポジションNo.1と決定されると、図8(B)に示すように、ウエハの載置位置をX軸方向にd1(本実施形態の場合は+3mm)ずらすように設定される。このように設定した上で、上述した基板処理工程を再開することで、基板温度、若しくはRsの値が一致することにより電磁界分布が一致することとなる。具体的には、図9(B)に示すような電磁界分布から図9(C)に示すような電磁界分布となり、図9(A)に示す正常時と同等の電磁界分布を得ることが可能となる。仮に、載置位置をポジションNo.4と決定された場合には、ウエハの載置位置をX軸方向にd1(本実施形態の場合は−1.5mm)、Y軸方向にd2(本実施形態の場合は−2mm)ずらすように設定されることとなる。載置位置が他のポジションNo.とした場合も同様である。
(4)本実施形態による効果
本実施形態によれば以下に示す1つまたは複数の効果が得られる。
(a)電磁界分布を調整することなく基板を均一に処理することが可能となる。
(b)電磁界分布を調整する必要がないため、基板の処理再現性を簡易な制御で得ることが可能となる。
以上、本発明を実施形態に沿って説明してきたが、上述の各実施形態や各変形例等は、適宜組み合わせて用いることができ、その効果も得ることができる。
例えば、上述の各実施形態では、シリコンを主成分とする膜として、アモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に改質する処理について記載したが、これに限らず、酸素(O)、窒素(N)、炭素(C)、水素(H)のうち、少なくとも1つ以上を含むガスを供給させて、ウエハ200の表面に形成された膜を改質しても良い。例えば、ウエハ200に、高誘電体膜としてのハフニウム酸化膜(HfxOy膜)が形成されている場合に、酸素を含むガスを供給しながらマイクロ波を供給して加熱させることによって、ハフニウム酸化膜中の欠損した酸素を補充し、高誘電体膜の特性を向上させることができる。
なお、ここでは、ハフニウム酸化膜について示したが、これに限らず、アルミニウム(Al)、チタニウム(Ti)、ジルコニウム(Zr)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、イットリウム(Y)、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)、カルシウム(Ca)、鉛(Pb)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)等の少なくともいずれかを含む金属元素を含む酸化膜、すなわち、金属系酸化膜を改質する場合においても、好適に適用可能である。すなわち、上述の成膜シーケンスは、ウエハ200上に、TiOCN膜、TiOC膜、TiON膜、TiO膜、ZrOCN膜、ZrOC膜、ZrON膜、ZrO膜、HfOCN膜、HfOC膜、HfON膜、HfO膜、TaOCN膜、TaOC膜、TaON膜、TaO膜、NbOCN膜、NbOC膜、NbON膜、NbO膜、AlOCN膜、AlOC膜、AlON膜、AlO膜、MoOCN膜、MoOC膜、MoON膜、MoO膜、WOCN膜、WOC膜、WON膜、WO膜を改質する場合にも、好適に適用することが可能となる。
また、高誘電体膜に限らず、不純物がドーピングされたシリコンを主成分とする膜を加熱させるようにしてもよい。シリコンを主成分とする膜としては、シリコン窒化膜(SiN膜)、シリコン酸化膜(SiO膜)シリコン酸炭化膜(SiOC膜)、シリコン酸炭窒化膜(SiOCN膜)、シリコン酸窒化膜(SiON膜)等のSi系酸化膜がある。不純物としては、例えば、臭素(B)、炭素(C)、窒素(N)、アルミニウム(Al)、リン(P)、ガリウム(Ga)、砒素(As)などの少なくとも1つ以上を含む。
また、メタクリル酸メチル樹脂(Polymethyl methacrylate:PMMA)、エポキシ樹脂、ノボラック樹脂、ポリビニルフェニール樹脂などの少なくともいずれかをベースとするレジスト膜であってもよい。
また、上述では、半導体装置の製造工程の一工程について記したが、これに限らず、液晶パネルの製造工程のパターニング処理、太陽電池の製造工程のパターニング処理や、パワーデバイスの製造工程のパターニング処理などの、基板を処理する技術にも適用可能である。
以上述べたように、本発明によれば、磁界分布を調整することなく均一な基板処理を行うことが可能となる電磁波基板処理技術を提供することができる。
121・・・コントローラ(制御部)、125・・・移載機、200・・・ウエハ(基板)、201・・・処理室、217・・・ボート(基板保持具)、653・・・電磁波導入ポート、654・・・導波管、655・・・マイクロ波発振器。

Claims (6)

  1. 基板保持具に保持された基板を処理する処理室と、前記基板を電磁波によって加熱する加熱装置と、前記基板を前記基板保持具に移載する移載機と、前記基板の温度を測定する温度センサと、前記基板保持具に載置される前記基板の載置位置と前記温度センサによって測定された前記載置位置に対応した温度を少なくとも記憶したテーブルを有する記憶部と、前記記憶部に記憶された情報に応じて前記加熱装置と前記移載機とを制御する制御部とを有する基板処理装置の前記処理室に基板を搬送する工程と、
    前記基板を前記加熱装置で加熱して所定の基板処理を行う工程と、
    前記基板処理を行う工程が終了した後、前記処理室において前記基板処理工程の回数を判定する工程と、
    前記回数を判定する工程において、予め定められていた回数以上の処理回数が行われていると判定された場合に前記基板が前記基板保持具に載置される位置の調整要否を判定する工程と、
    前記調整要否を判定する工程によって載置位置調整が要であると判定した場合に、前記基板処理を行う工程の時に測定した前記基板温度と前記制御部が前記テーブルに記憶されている前記載置位置に対応した前記基板の測定温度とを比較して前記基板の載置位置を決定する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  2. 前記テーブルは、前記基板表面の所定の位置におけるシート抵抗が記憶されており、前記調整要否を判定する工程は、前記シート抵抗の値を予め測定した基準のシート抵抗の値と比較して基板載置位置の調整要否を判定する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記調整要否を判定する工程において、前記温度センサによって測定された温度が前記テーブルに記憶されている温度の許容範囲温度よりも高いまたは低い温度の場合、前記制御部は、前記加熱装置に異常が発生したものと判断して、その後の処理を停止するよう制御する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記基板の載置位置を決定する工程において、前記制御部は、前記温度センサによって測定された温度が、前記テーブルに記憶されている基準位置の測定温度と同一温度となる位置を載置位置調整後の前記基板の載置位置として決定するよう制御する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 基板保持具に保持された基板を処理する処理室と、
    前記基板を電磁波によって加熱する加熱装置と、
    前記基板を前記基板保持具に移載する移載機と、
    前記基板の温度を測定する温度センサと、
    前記基板保持具に載置される前記基板の載置位置と前記温度センサによって測定された前記載置位置に対応した前記基板の測定温度を少なくとも記憶したテーブルを有する記憶部と、
    前記記憶部に記憶された情報に応じて前記加熱装置と前記移載機とを制御する制御部とを有し、
    前記制御部は、前記基板を前記加熱装置で加熱して所定の基板処理を行い、前記基板処理を行う終了した後、前記処理室において前記基板処理工程の回数を判定し、予め定められていた回数以上の処理回数が行われていると判定された場合に前記基板が前記基板保持具に載置される位置の調整要否を判定し、載置位置調整が要であると判定した場合に、前記基板処理を行う工程の時に測定した前記基板温度と前記制御部が前記テーブルに記憶されている前記載置位置に対応した前記基板の測定温度とを比較して、前記基板の載置位置を決定するよう構成される基板処理装置。
  6. 基板保持具に保持された基板を処理する処理室と、前記基板を電磁波によって加熱する加熱装置と、前記基板を前記基板保持具に移載する移載機と、前記基板の温度を測定する温度センサと、前記基板保持具に載置される前記基板の載置位置と前記温度センサによって測定された前記載置位置に対応した温度を少なくとも記憶したテーブルを有する記憶部と、前記記憶部に記憶された情報に応じて前記加熱装置と前記移載機とを制御する制御部とを有する基板処理装置の前記処理室に基板を搬送する手順と、
    前記基板を前記加熱装置で加熱して所定の基板処理を行う手順と、
    前記基板処理を行う手順が終了した後、前記処理室において前記基板処理工程の回数を判定する手順と、
    前記回数を判定する手順において、予め定められていた回数以上の処理回数が行われていると判定された場合に前記基板が前記基板保持具に載置される位置の調整要否を判定する手順と、
    前記調整要否を判定する手順によって載置位置調整が要であると判定した場合に、前記基板処理を行う工程の時に測定した前記基板温度と前記制御部が前記テーブルに記憶されている前記載置位置に対応した前記基板の測定温度とを比較して前記基板の載置位置を決定する手順と、
    をコンピュータによって前記処理装置に実行させるためのプログラム。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7236985B2 (ja) * 2019-11-15 2023-03-10 東京エレクトロン株式会社 温度計測システム、温度計測方法及び基板処理装置
CN112271153A (zh) * 2020-11-24 2021-01-26 成都中建材光电材料有限公司 一种均匀冷却大面积碲化镉薄膜芯片的装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006038584A1 (ja) * 2004-10-06 2006-04-13 Hitachi Kokusai Electric Inc. 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法
JP2010080555A (ja) * 2008-09-24 2010-04-08 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
JP2015070045A (ja) * 2013-09-27 2015-04-13 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
JP2015103373A (ja) * 2013-11-25 2015-06-04 東京エレクトロン株式会社 マッチング方法及びマイクロ波加熱処理方法
JP2016186991A (ja) * 2015-03-27 2016-10-27 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0822963A (ja) * 1994-07-07 1996-01-23 Fuji Electric Co Ltd 熱処理炉の温度測定方法
CN101246833A (zh) * 2007-02-12 2008-08-20 Psk有限公司 基底位置检测方法、基底处理方法和基底处理装置
US9546422B2 (en) * 2012-03-30 2017-01-17 Hitachi Kokusai Electric Inc. Semiconductor device manufacturing method and substrate processing method including a cleaning method
JP2016186992A (ja) * 2015-03-27 2016-10-27 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム
KR102559935B1 (ko) * 2019-03-18 2023-07-27 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치, 프로그램 및 기판 처리 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006038584A1 (ja) * 2004-10-06 2006-04-13 Hitachi Kokusai Electric Inc. 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法
JP2010080555A (ja) * 2008-09-24 2010-04-08 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
JP2015070045A (ja) * 2013-09-27 2015-04-13 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
JP2015103373A (ja) * 2013-11-25 2015-06-04 東京エレクトロン株式会社 マッチング方法及びマイクロ波加熱処理方法
JP2016186991A (ja) * 2015-03-27 2016-10-27 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム

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