KR102282631B1 - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램 - Google Patents

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램 Download PDF

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Abstract

기판을 처리하는 처리실과, 전자파를 사용해서 상기 기판을 가열하는 가열 장치와, 상기 기판의 온도를 측정하는 비접촉식 온도 측정 장치와, 상기 온도 측정 장치에 의해 측정된 온도 데이터를 취득하고, 상기 온도 데이터와 미리 설정해 놓은 상한 온도와 하한 온도의 비교를 행하여, 상기 온도 데이터가 상기 상한 온도보다도 높은 경우에는, 상기 가열 장치의 출력을 낮게 하거나 또는 상기 가열 장치의 전원을 OFF로 하도록 제어하고, 상기 온도 데이터가 상기 하한 온도보다도 낮은 경우에는, 상기 가열 장치의 출력을 낮게 하거나 또는 상기 가열 장치의 전원을 OFF로 하도록 제어하는 제어부를 포함하는 기술을 제공한다. 이에 의해, 기판의 변형 또는 파손을 억제하는 것이 가능하게 되는 전자파 열처리 기술을 제공할 수 있다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램
본 발명은, 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램에 관한 것이다.
반도체 장치(반도체 디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 예를 들어 가열 장치를 사용해서 처리실 내의 기판을 가열하여, 기판의 표면에 성막된 박막 중의 조성이나 결정 구조를 변화시키거나, 성막된 박막 내의 결정 결함 등을 수복하는 어닐 처리 등으로 대표되는 개질 처리가 있다. 최근의 반도체 디바이스에서는, 미세화, 고집적화가 현저해지고 있으며, 이에 수반하여, 높은 애스펙트비를 갖는 패턴이 형성된 고밀도의 기판에 대한 개질 처리가 요구되고 있다. 이러한 고밀도 기판에 대한 개질 처리 방법으로서 마이크로파를 사용한 열처리 방법이 검토되어 있다.
일본 특허 공개 제2015-070045
종래의 마이크로파를 사용한 열처리에서는, 열처리 중에 기판이 변형되어버리는 것이 원인으로 기판을 균일하게 가열할 수 없는 경우가 있었다.
본 발명의 목적은, 기판의 변형 또는 파손을 억제하는 것이 가능하게 되는 전자파 열처리 기술을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 의하면, 기판을 처리하는 처리실과, 전자파를 사용해서 상기 기판을 가열하는 가열 장치와,
상기 기판의 온도를 측정하는 비접촉식 온도 측정 장치와,
상기 온도 측정 장치에 의해 측정된 온도 데이터를 취득하고, 상기 온도 데이터와 미리 설정해 놓은 상한 온도와 하한 온도의 비교를 행하여, 상기 온도 데이터가 상기 상한 온도보다도 높은 경우에는, 상기 가열장치의 출력을 낮게 하거나 또는 상기 가열장치의 전원을 OFF로 하도록 제어하고, 상기 온도 데이터가 상기 하한 온도보다도 낮은 경우에는, 상기 가열 장치의 출력을 낮게 하거나 또는 상기 가열 장치의 전원을 OFF로 하도록 제어하는 제어부
를 갖는 기술이 제공된다.
본 발명에 따르면, 기판의 변형 또는 파손을 억제하는 것이 가능하게 되는 전자파 열처리 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에서의 제1 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 매엽형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 종단면도로 도시하는 도면이다.
도 2의 (A)는 본 발명에서의 제1 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 온도 측정 방법을 도시하는 도면이며, 단열판의 온도를 측정할 때의 도면이고, (B)는 본 발명에서의 제1 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 온도 측정 방법을 도시하는 도면이며, 기판의 온도를 측정할 때의 도면이다.
도 3은 본 발명에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도이다.
도 4는 본 발명에서의 기판 처리의 플로우를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명에서의 기판 처리의 온도 변화와 전자파 공급부의 관계를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에서의 제2 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 종단면도로 도시하는 도면이다.
<본 발명의 제1 실시 형태>
이하에 본 발명의 제1 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
본 실시 형태에서, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(100)는, 웨이퍼에 각종 열처리를 실시하는 매엽식 열처리 장치로서 구성되어 있다. 본 실시 형태에서 기판 처리 장치(100)는, 후술하는 전자파를 사용한 어닐 처리(개질 처리)를 행하는 장치로서 설명을 행한다.
(처리실)
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(100)는, 금속 등의 전자파를 반사하는 재료로 구성되는 캐비티(상부 용기)로서의 케이스(102)와, 케이스(102)의 내부에 수용되고, 수직 방향의 상하 단부가 개방된 원통 형상의 반응관(103)을 갖고 있다. 반응관(103)은, 석영 등의 전자파를 투과하는 재료로 구성된다. 또한, 금속 재료로 구성된 캡 플랜지(폐색판)(104)가, 밀봉 부재(시일 부재)로서의 O링(220)을 개재해서 반응관(103)의 상단과 맞닿아 반응관의 상단을 폐색한다. 주로 케이스(102)와 반응관(103), 및 캡 플랜지(104)에 의해 실리콘 웨이퍼 등의 기판을 처리하는 처리 용기를 구성하고, 특히 반응관(103)의 내측 공간을 처리실(201)로서 구성하고 있다. 반응관(103)을 설치하지 않고, 케이스(102), 캡 플랜지(104)에 의해 처리 용기를 구성하도록 해도 된다. 그 경우, 케이스(102)의 내부 공간이 처리실(201)로 된다. 또한, 캡 플랜지(104)를 설치하지 않고, 천장이 폐색된 케이스(102)를 사용하여, 케이스(102)와 반응관(103), 또는 케이스(102)에 의해 처리 용기를 구성하도록 해도 된다.
반응관(103)의 하방에는 적재대(210)가 설치되어 있고, 적재대(210)의 상면에는, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 보유 지지하는 기판 보유 지지구로서의 보트(217)가 적재되어 있다. 보트(217)에는, 처리 대상인 웨이퍼(200)와, 웨이퍼(200)를 사이에 두도록 웨이퍼(200)의 수직 방향 상하로 적재된 단열판으로서의 석영 플레이트(101a, 101b)가 소정의 간격으로 보유 지지되어 있다. 또한, 석영 플레이트(101a, 101b) 대신에, 예를 들어 실리콘 플레이트(Si판)나 탄화 실리콘 플레이트(SiC판) 등의 전자파를 흡수해서 자신이 가열되는 유전체 등의 재질로 형성하여, 웨이퍼(200)를 간접적으로 가열하는 도시하지 않은 서셉터(복사판, 균열판이라고도 칭함)로서의 기능을 가진 부품을 적재하도록 해도 된다. 또한, 이 서셉터를 웨이퍼(200)의 외측이며 석영 플레이트(101a)와 석영 플레이트(101b)의 내측에 적재하도록 구성해도 된다. 즉, 웨이퍼(200)는 서셉터 사이에 끼워지고, 서셉터는 석영 플레이트(101a, 101b) 사이에 놓이도록(웨이퍼(200)와 석영 플레이트(101a), 및 웨이퍼(200)와 석영 플레이트(101b)의 사이에 배치되도록) 구성해도 된다. 이렇게 구성함으로써 웨이퍼(200)를 보다 효율적으로 균일하게 가열하는 것이 가능하게 된다. 본 실시 형태에서, 석영 플레이트(101a, 101b)는, 동일한 부품이며, 이후, 특별히 구별해서 설명할 필요가 없을 경우에는, 석영 플레이트(101)라고 칭해서 설명한다.
적재대(210)의 측벽에는, 적재대(210)의 직경 방향을 향해서 돌출된 도시하지 않은 돌출부가 적재대(210)의 저면측에 설치된다. 이 돌출부가, 후술하는 처리실(201)과 반송 공간(203)의 사이에 설치되는 칸막이판(204)과 접근 또는 접촉함으로써, 처리실(201) 내의 분위기가 반송 공간(203) 내로 이동하는 것이나, 반송 공간(203) 내의 분위기가 처리실(201) 내로 이동하는 것을 억제시킨다.
상부 용기로서의 케이스(102)는, 예를 들어 횡단면이 원형이며, 평평한 밀폐 용기로서 구성되어 있다. 또한, 하부 용기로서의 반송 용기(202)는, 예를 들어 알루미늄(Al)이나 스테인리스(SUS) 등의 금속 재료, 또는 석영 등에 의해 구성되어 있다. 처리 용기의 하방에는, 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼(200)를 반송하는 반송 에어리어(203)가 형성되어 있다. 또한, 케이스(102)에 둘러싸인 공간, 또는 반응관(103)에 둘러싸인 공간이며, 구획판(204)보다도 상방의 공간을 처리 공간으로서의 처리실(201) 또는 반응 에어리어(201)라고 칭하고, 반송 용기(202)에 둘러싸인 공간이며, 구획판보다도 하방의 공간을 반송 공간으로서의 반송 에어리어(203)라고 칭하는 경우도 있다. 또한, 처리실(201)과 반송 에어리어(203)는, 본 실시예와 같이 수직 방향으로 인접시켜 구성하는 것에 한하지 않고, 수평 방향으로 인접시켜 구성하거나, 반송 에어리어(203)를 마련하지 않고 처리실(201)만 갖는 구성으로 해도 된다.
반송 용기(202)의 측면에는, 게이트 밸브(205)에 인접한 기판 반입 반출구(206)가 마련되어 있고, 웨이퍼(200)는 기판 반입 반출구(206)를 통해서 도시하지 않은 기판 반송실과의 사이를 이동한다.
케이스(102)의 측면에는, 후에 상세하게 설명하는 가열 장치로서의 전자파 공급부가 설치되어 있고, 전자파 공급부로부터 공급된 마이크로파 등의 전자파가 처리실(201)에 도입되어 웨이퍼(200) 등을 가열하여, 웨이퍼(200)를 처리한다.
적재대(210)는 회전축으로서의 샤프트(255)에 의해 지지된다. 샤프트(255)는, 반송 용기(202)의 저부를 관통하고 있고, 또한 반송 용기(202)의 외부에서 회전, 승강 동작을 행하는 구동 기구(267)에 접속되어 있다. 구동 기구(267)를 작동시켜 샤프트(255) 및 적재대(210)를 회전, 승강시킴으로써, 보트(217) 상에 적재되는 웨이퍼(200)를 회전 또는 승강시키는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 샤프트(255) 하단부의 주위는 벨로우즈(212)에 의해 덮여 있어, 처리실(201) 및 반송 에어리어(203) 내는 기밀하게 유지되어 있다.
적재대(210)는, 웨이퍼(200)의 반송 시에는, 적재대 상면이 기판 반입 반출구(206)의 위치(웨이퍼 반송 위치)가 되도록 하강하고, 웨이퍼(200)의 처리 시에는 도 1에서 도시한 바와 같이, 웨이퍼(200)가 처리실(201) 내의 처리 위치(웨이퍼 처리 위치)까지 상승한다. 또한, 상술한 바와 같이 처리실(201)과 반송 에어리어(203)를 수평 방향으로 인접시켜 구성하거나, 반송 에어리어(203)를 마련하지 않고 처리실(201)만 갖는 구성으로 한 경우에는, 적재대를 승강시키는 기구를 설치하지 않고 적재대를 회전시키는 기구만 설치하도록 해도 된다.
(배기부)
처리실(201)의 하방이며, 적재대(210)의 외주측에는, 처리실(201)의 분위기를 배기하는 배기부가 마련되어 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 배기부에는 배기구(221)가 마련되어 있다. 배기구(221)에는 배기관(231)이 접속되어 있고, 배기관(231)에는, 처리실(201) 내의 압력에 따라서 밸브 개방도를 제어하는 APC 밸브 등의 압력 조정기(244), 진공 펌프(246)가 순서대로 직렬로 접속되어 있다.
여기서, 압력 조정기(244)는, 처리실(201) 내의 압력 정보(후술하는 압력 센서(245)로부터의 피드백 신호)를 수신해서 배기량을 조정할 수 있는 것이라면 APC 밸브에 한하지 않고, 통상의 개폐 밸브와 압력 조정 밸브를 병용하도록 구성되어 있어도 된다.
주로, 배기구(221), 배기관(231), 압력 조정기(244)에 의해 배기부(배기계 또는 배기 라인이라고도 칭함)가 구성된다. 또한, 적재대(210)를 둘러싸도록 배기구를 마련하고, 웨이퍼(200)의 전체 둘레로부터 가스를 배기 가능하게 구성해도 된다. 또한, 배기부의 구성에, 진공 펌프(246)를 더하도록 해도 된다.
(가스 공급부)
캡 플랜지(104)에는, 불활성 가스, 원료 가스, 반응 가스 등의 각종 기판 처리를 위한 처리 가스를 처리실(201) 내에 공급하기 위한 가스 공급관(232)이 설치되어 있다.
가스 공급관(232)에는, 상류부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(241), 및 개폐 밸브인 밸브(243)가 설치되어 있다. 가스 공급관(232)의 상류측에는, 예를 들어 불활성 가스인 질소(N2) 가스원이 접속되어, MFC(241), 밸브(243)를 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. 기판 처리 시에 복수 종류의 가스를 사용하는 경우에는, 가스 공급관(232)의 밸브(243)보다도 하류측에, 상류 방향에서부터 순서대로 유량 제어기인 MFC 및 개폐 밸브인 밸브가 설치된 가스 공급관이 접속된 구성을 사용함으로써, 복수 종류의 가스를 공급할 수 있다. 가스종별로 MFC, 밸브가 설치된 가스 공급관을 설치해도 된다.
주로, 가스 공급관(232), MFC(241), 밸브(243)에 의해 가스 공급계(가스 공급부)가 구성된다. 가스 공급계에 불활성 가스를 흘리는 경우에는, 불활성 가스 공급계라고도 칭한다. 불활성 가스로서는, N2 가스 외에, 예를 들어 Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다.
(온도 센서)
캡 플랜지(104)에는, 비접촉식 온도 측정 장치로서 온도 센서(263)가 설치되어 있다. 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 후술하는 마이크로파 발진기(655)의 출력을 조정함으로써, 기판을 가열하여, 기판 온도가 원하는 온도 분포로 된다. 온도 센서(263)는, 예를 들어 IR(Infrared Radiation) 센서 등의 방사 온도계로 구성되어 있다. 온도 센서(263)는, 석영 플레이트(101a)의 표면 온도, 또는 웨이퍼(200)의 표면 온도를 측정하도록 설치된다. 상술한 발열체로서의 서셉터가 설치되어 있는 경우에는, 서셉터의 표면 온도를 측정하도록 구성해도 된다. 또한, 본 발명에서 웨이퍼(200)의 온도(웨이퍼 온도)라고 기재했을 경우에는, 후술하는 온도 변환 데이터에 의해 변환된 웨이퍼 온도, 즉, 추측된 웨이퍼 온도를 의미하는 경우와, 온도 센서(263)에 의해 직접 웨이퍼(200)의 온도를 측정해서 취득한 온도를 의미하는 경우와, 그 양쪽을 의미하는 경우를 가리키는 것으로서 설명한다.
도 2의 (A), (B)에 도시하는 바와 같이, 온도 센서(263)를 사용해서 석영 플레이트(101a), 웨이퍼(200)의 표면 온도를 측정하는 경우, 보트(217)의 천장부(천장판)(217a)가 온도 측정을 방해하지 않도록, 보트 천장판(217a)의 온도 센서(263)에 대향하는 위치에 온도 측정 창으로서의 측정 구멍(217b)을 형성하여, 석영 플레이트(101a)의 표면 온도를 측정한다. 웨이퍼(200)의 온도를 측정하는 경우도 석영 플레이트(101a)의 측정과 마찬가지로, 보트(217)의 측정 구멍(217b)과 석영 플레이트(101a)에 측정 창으로서의 측정 구멍(105)을 형성하여, 웨이퍼(200)의 표면 온도를 측정한다. 이들 석영 플레이트(101)와 웨이퍼(200)의 온도 측정은, 기판 처리 공정을 실시하기 전의 준비 단계에서 행하기로 하고, 미리 기판 처리 공정에서의 석영 플레이트(101)와 웨이퍼(200)의 온도 변화의 추이에 대해서 취득해 두는 것이 바람직하다. 이렇게 석영 플레이트(101)와 웨이퍼(200)의 온도 변화의 추이를 취득함으로써 석영 플레이트(101)와 웨이퍼(200)의 온도의 상관 관계를 나타낸 온도 변환 데이터를 기억 장치(121c) 또는 외부 기억 장치(123)에 기억시킨다.
이렇게 미리 온도 변환 데이터를 작성함으로써, 웨이퍼(200)의 온도는, 석영 플레이트(101)의 온도만을 측정함으로써, 웨이퍼(200)의 온도를 추측 가능하게 하고, 추측된 웨이퍼(200)의 온도를 바탕으로, 마이크로파 발진기(655)의 출력, 즉 가열 장치의 제어가 행하여진다.
또한, 기판의 온도를 측정하는 수단으로서, 상술한 방사 온도계에 한하지 않고, 열전쌍을 사용해서 온도 측정을 행해도 되고, 열전쌍과 비접촉식 온도계를 병용해서 온도 측정을 행해도 된다. 단, 열전쌍을 사용해서 온도 측정을 행한 경우, 열전쌍을 웨이퍼(200)의 근방에 배치해서 온도 측정을 행할 필요가 있다. 즉, 처리실(201) 내에 열전쌍을 배치할 필요가 있기 때문에, 후술하는 마이크로파 발진기로부터 공급된 마이크로파에 의해 열전쌍 자체가 가열되어버리므로 정확하게 측온할 수 없다. 따라서, 비접촉식 온도계를 온도 센서(263)로서 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 온도 센서(263)는, 캡 플랜지(104)에 설치하는 것에 한하지 않고, 적재대(210)에 설치할 수도 있다. 또한, 온도 센서(263)는, 캡 플랜지(104)나 적재대(210)에 직접 설치할 뿐만 아니라, 캡 플랜지(104)나 적재대(210)에 설치된 측정 창으로부터의 방사 광을 거울 등으로 반사시켜 간접적으로 측정하도록 구성되어도 된다. 또한, 온도 센서(263)는 1개 설치하는 것에 한하지 않고, 복수 설치하도록 해도 된다.
(전자파 공급부)
케이스(102)의 측벽에는 전자파 도입 포트(653-1, 653-2)가 설치되어 있다. 전자파 도입 포트(653-1, 653-2) 각각에는 처리실(201) 내에 전자파를 공급하기 위한 도파관(654-1, 654-2) 각각의 일단이 접속되어 있다. 도파관(654-1, 654-2) 각각의 타단에는 처리실(201) 내에 전자파를 공급해서 가열하는 가열원으로서의 마이크로파 발진기(전자파원)(655-1, 655-2)가 접속되어 있다. 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)는, 마이크로파 등의 전자파를 도파관(654-1, 654-2)에 각각 공급한다. 또한, 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)는, 마그네트론이나 클라이스트론 등이 사용된다. 이후, 전자파 도입 포트(653-1, 653-2), 도파관(654-1, 654-2), 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)는, 특별히 각각을 구별해서 설명할 필요가 없는 경우에는, 전자파 도입 포트(653), 도파관(654), 마이크로파 발진기(655)라고 기재해서 설명한다.
마이크로파 발진기(655)에 의해 발생하는 전자파의 주파수는, 바람직하게는 13.56MHz 이상 24.125GHz 이하의 주파수 범위가 되도록 제어된다. 더욱 적합하게는, 2.45GHz 또는 5.8GHz의 주파수가 되도록 제어되는 것이 바람직하다. 여기서, 마이크로파 발진기(655-1, 655-2) 각각의 주파수는 동일한 주파수로 해도 되고, 상이한 주파수로 설치되어도 된다.
또한, 본 실시 형태에서, 마이크로파 발진기(655)는, 케이스(102)의 측면에 2개 배치되도록 기재되어 있지만, 이에 한정하지 않고, 1개 이상 설치되어 있으면 되며, 또한 케이스(102)의 대향하는 측면 등의 서로 다른 측면에 설치되도록 배치해도 된다. 주로, 마이크로파 발진기(655-1, 655-2), 도파관(654-1, 654-2) 및 전자파 도입 포트(653-1, 653-2)에 의해 가열 장치로서의 전자파 공급부(전자파 공급 장치, 마이크로파 공급부, 마이크로파 공급 장치라고도 칭함)가 구성된다.
마이크로파 발진기(655-1, 655-2) 각각에는 후술하는 컨트롤러(121)가 접속되어 있다. 컨트롤러(121)에는 처리실(201) 내에 수용되는 석영 플레이트(101a 또는 101b), 또는 웨이퍼(200)의 온도를 측정하는 온도 센서(263)가 접속되어 있다. 온도 센서(263)는, 상술한 방법에 의해 석영 플레이트(101) 또는 웨이퍼(200)의 온도를 측정해서 컨트롤러(121)에 송신하고, 컨트롤러(121)에 의해 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)의 출력을 제어하여, 웨이퍼(200)의 가열을 제어한다. 또한, 가열 장치에 의한 가열 제어의 방법으로서는, 마이크로파 발진기(655)에 입력하는 전압을 제어함으로써 웨이퍼(200)의 가열을 제어하는 방법과, 마이크로파 발진기(655)의 전원을 ON으로 하는 시간과 OFF로 하는 시간의 비율을 변경함으로써, 웨이퍼(200)의 가열을 제어하는 방법 등을 사용할 수 있다.
여기서, 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)는, 컨트롤러(121)로부터 송신되는 동일한 제어 신호에 의해 제어된다. 그러나, 이에 한정하지 않고, 마이크로파 발진기(655-1, 655-2) 각각에 컨트롤러(121)로부터 개별의 제어 신호를 송신함으로써 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)가 개별적으로 제어되도록 구성해도 된다.
(제어 장치)
도 3에 도시한 바와 같이, 제어부(제어 장치, 제어 수단)인 컨트롤러(121)는, CPU(Central Processing Unit)(121a), RAM(Random Access Memory)(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)를 구비한 컴퓨터로서 구성되어 있다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는, 내부 버스(121e)를 통해서, CPU(121a)와 데이터 교환 가능하게 구성되어 있다. 컨트롤러(121)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로서 구성된 입출력 장치(122)가 접속되어 있다.
기억 장치(121c)는, 예를 들어 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(121c) 내에는, 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 어닐(개질) 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이, 판독 가능하게 저장되어 있다. 프로세스 레시피는, 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 수순을 컨트롤러(121)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 간단히 프로그램이라고도 한다. 또한, 프로세스 레시피를, 간단히 레시피라고도 한다. 본 명세서에서 프로그램이라는 말을 사용한 경우에는, 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)은, CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 유지되는 메모리 영역(워크 에어리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(121d)는, 상술한 MFC(241), 밸브(243), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 온도 센서(263), 구동 기구(267), 마이크로파 발진기(655) 등에 접속되어 있다.
CPU(121a)는, 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독해서 실행함과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라서 기억 장치(121c)로부터 레시피를 판독하도록 구성되어 있다. CPU(121a)는, 판독한 레시피의 내용을 따르도록, MFC(241)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243)의 개폐 동작, 압력 센서(245)에 기초하는 APC 밸브(244)에 의한 압력 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 온도 센서(263)에 기초하는 마이크로파 발진기(655)의 출력 조정 동작, 구동 기구(267)에 의한 적재대(210)(또는 보트(217))의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 또는 승강 동작 등을 제어하도록 구성되어 있다.
컨트롤러(121)는, 외부 기억 장치(예를 들어, 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리 등의 반도체 메모리)(123)에 저장된 상술한 프로그램을, 컴퓨터에 인스톨함으로써 구성할 수 있다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성되어 있다. 이하, 이들을 총칭하여, 간단히 기록 매체라고도 한다. 본 명세서에서 기록 매체라는 말을 사용한 경우에는, 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 또한, 컴퓨터에의 프로그램의 제공은, 외부 기억 장치(123)를 사용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용해서 행해도 된다.
(2) 기판 처리 공정
이어서, 상술한 기판 처리 장치(100)의 처리로를 사용하여, 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 예를 들어 기판 상에 형성된 실리콘 함유막으로서의 아몰퍼스 실리콘막의 개질(결정화) 방법의 일례에 대해서 도 4에 도시한 처리 플로우를 따라 설명한다. 이하의 설명에서, 기판 처리 장치(100)를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
여기서, 본 명세서에서 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우에는, 웨이퍼 그 자체를 의미하는 경우나, 웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막과의 적층체를 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 말을 사용한 경우에는, 웨이퍼 그 자체의 표면을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성된 소정의 층 등의 표면을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼 상에 소정의 층을 형성한다」라고 기재했을 경우에는, 웨이퍼 그 자체의 표면 상에 소정의 층을 직접 형성하는 것을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성되어 있는 층 등의 위에 소정의 층을 형성하는 것을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「기판」이라는 말을 사용한 경우도, 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우와 동의이다.
(기판 반입 공정(S401))
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 소정 매수의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 이동 탑재되면, 구동 기구(267)는, 적재대(210)를 상승시킴으로써 보트(217)를 반응관(103) 내측의 처리실(201)에 반입(보트 로딩)한다(S401).
(노내 압력·온도 조정 공정(S402))
처리실(201) 내에의 보트(217)의 반입이 완료되면, 처리실(201) 내가 소정의 압력(예를 들어 10 내지 102000Pa)으로 되도록 처리실(201) 내의 분위기를 제어한다. 구체적으로는, 진공 펌프(246)에 의해 배기하면서, 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 압력 조정기(244)의 밸브 개방도를 피드백 제어하여, 처리실(201) 내를 소정의 압력으로 한다. 또한, 동시에 예비 가열로서 전자파 공급부를 제어하여, 소정의 온도까지 가열을 행하도록 제어해도 된다(S402). 전자파 공급부에 의해, 소정의 기판 처리 온도까지 승온시킬 경우, 웨이퍼(200)가 변형·파손되지 않도록, 후술하는 개질 공정의 출력보다도 작은 출력으로 승온을 행하는 것이 바람직하다. 또한, 대기압 하에서 기판 처리를 행하는 경우, 노내 압력 조정을 행하지 않고, 로내의 온도 조정만을 행한 후, 후술하는 불활성 가스 공급 공정 S403으로 이행하도록 제어해도 된다.
(불활성 가스 공급 공정(S403))
노내 압력·온도 조정 공정 S402에 의해 처리실(201) 내의 압력과 온도를 소정의 값으로 제어하면, 구동 기구(267)는, 샤프트(255)를 회전시켜, 적재대(210) 상의 보트(217)를 통해서 웨이퍼(200)를 회전시킨다. 이때, 질소 가스 등의 불활성 가스가 가스 공급관(232)을 통해서 공급된다(S403). 또한 이때, 처리실(201) 내의 압력은 10Pa 이상 102000Pa 이하의 범위가 되는 소정의 값이며, 예를 들어 101300Pa 이상 101650Pa 이하가 되도록 조정된다. 또한, 샤프트는 기판 반입 공정 S401 시, 즉, 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내에 반입 완료한 후에 회전시켜도 된다.
(개질 공정(S404))
처리실(201) 내를 소정의 압력이 되도록 유지하면, 마이크로파 발진기(655)는 상술한 각 부를 통해서 처리실(201) 내에 마이크로파를 공급한다. 처리실(201) 내에 마이크로파가 공급됨으로써, 웨이퍼(200)가 100℃ 이상, 1000℃ 이하의 온도, 적합하게는 600℃ 이상, 900℃ 이하의 온도가 되도록 가열하고, 더욱 적합하게는, 800℃ 이상, 850℃ 이하의 온도가 되도록 가열한다. 이러한 온도에서 기판 처리 함으로써, 웨이퍼(200)가 효율적으로 마이크로파를 흡수하는 온도 하에서의 기판 처리가 되어, 개질 처리의 속도 향상이 가능하게 된다. 환언하면, 웨이퍼(200)의 온도를 100℃보다도 낮은 온도, 또는 1000℃보다도 높은 온도 하에서 처리해버리면, 웨이퍼(200)의 표면이 변질되어버려, 마이크로파를 흡수하기 어려워져버리기 때문에, 웨이퍼(200)를 가열하기 어려워져버리게 된다. 이 때문에, 상술한 온도대에서 기판 처리를 행할 것이 요망된다.
전자파에 의한 가열 방식으로 가열을 행하는 본 실시 형태에서는, 처리실(201)에 정재파가 발생하고, 웨이퍼(200)(서셉터가 적재되어 있을 경우에는 서셉터도 웨이퍼(200)와 마찬가지로) 상에 국소적으로 가열되어버리는 가열 집중 영역(핫스폿)과 그 이외의 가열되지 않는 영역(비가열 영역)이 발생하여, 웨이퍼(200)(서셉터가 적재되어 있을 경우에는 서셉터도 웨이퍼(200)와 마찬가지로)가 변형되는 것을 억제하기 위해서, 전자파 공급부의 전원 ON/OFF를 제어함으로써 웨이퍼(200)에 핫스폿이 발생하는 것을 억제하고 있다.
여기서, 상술한 바와 같이 온도 센서(263)는 비접촉식 온도 센서이며, 측정 대상인 웨이퍼(200)(서셉터가 적재되어 있을 경우에는 서셉터도 웨이퍼(200)와 마찬가지로)에 변형이나 파손이 발생하면, 온도 센서가 모니터하는 웨이퍼(200)의 위치나, 웨이퍼(200)에 대한 측정 각도가 변화하기 때문에, 측정값(모니터 값)이 부정확하게 되고, 측정 온도가 급격하게 변화해버리게 된다. 본 실시 형태에서는, 이러한 측정 대상의 변형이나 파손에 수반하여 방사 온도계의 측정 온도가 급격하게 변화하는 것을 전자파 공급부의 ON/OFF를 행하는 트리거로서 이용하고 있다.
구체적으로는, 기판 처리 온도를 기준으로 한 역치 온도의 상한 온도와 하한 온도를 미리 설정해 두고, 역치 온도의 상한을 상회하지 않고 또한 하한을 하회하지 않는 온도에서 기판 처리가 행해지도록 컨트롤러(121)에 의해 제어되고 있다. 역치 온도의 상한은, 기판 처리 온도보다 높은 온도이며, 기판 처리 온도+5％ 이내가 되는 온도로 되도록 설정되는 것이 바람직하고, 역치 온도의 하한은, 기판 처리 온도보다 낮은 온도이며, 기판 처리 온도-5％ 이내가 되는 온도로 되도록 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 기판 처리 온도가 825℃에서 처리되는 경우, 상한 온도는 825℃의 +5％의 온도인 약 866℃를 상한으로, 825℃보다 높은 온도이며, 866℃ 이하의 온도가 되도록 설정할 수 있고, 하한 온도는 825℃의 -5％인 약 783℃를 하한으로, 825℃보다 낮은 온도이며, 783℃ 이상의 온도가 되도록 설정할 수 있다. 가령 상한 온도와 하한 온도의 설정 기준을 기판 처리 온도의 +5％보다도 높거나, 또는 -5％보다도 낮아지도록 설정해버리면, 웨이퍼(200)의 변형량이 커져버려, 최악의 경우에는 웨이퍼(200)가 균열되어 버릴 가능성이 있다.
상술한 상한 온도와 하한 온도에 의해 개질 공정을 행한 경우, 도 5에 도시한 바와 같이, 온도 센서(263)에 의해 측정되어 있는 웨이퍼(200)의 온도가 도시하는 타이밍 A에서 하한 온도인 783℃보다도 낮은 온도가 된 것을 검지하면, 컨트롤러(121)는 전자파 공급부, 즉 마이크로파 발진기(655)를 OFF로 한다. 마이크로파 발진기(655)를 OFF로 해서 마이크로파를 공급하는 것을 정지하고, 웨이퍼(200)의 온도가 기판 처리 가능하게 되는 온도로 승온할 때까지 대기한다. 그 후, 웨이퍼(200)의 온도가 기판 처리 가능하게 되는 하한 온도인 783℃로 된 타이밍 B에서, 컨트롤러(121)가 마이크로파 발진기(655)를 ON으로 해서 웨이퍼(200)를 다시 가열하기 시작한다. 이와 같이, 본 발명에서는 상술한 타이밍 A와 같이 측정 온도가 일정 범위를 일탈했을 경우, 온도 센서(263)가 정확한 온도 측정을 할 수 없게 되어 있다고, 즉, 웨이퍼(200)가 변형되어 있다고 판단하고 있다. 따라서, 타이밍 A와 같이 마이크로파 발진기(655)가 OFF로 됨으로써, 마이크로파에 의해 웨이퍼(200)에 발생한 가열 집중 부분(핫스폿 부분)의 열에너지가 웨이퍼(200) 면내에서 열전도하여, 웨이퍼(200) 면내에 골고루 퍼져 웨이퍼(200) 면내가 균일 온도로 된다. 열전도에 의해 웨이퍼(200)가 균일 온도로 되므로, 웨이퍼(200)의 면내에서 온도 차가 작아지기 때문에, 웨이퍼(200)의 변형량도 작아진다. 웨이퍼(200)의 변형량이 작아짐으로써 온도 센서(263)가 정확한 온도를 측정하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해 본래의 기판 처리 온도대인 온도 범위 내로 온도가 복귀되게 되고, 마이크로파 발진기(655)의 전원을 OFF로 해도 웨이퍼(200)의 측정 온도가 승온하게 된다. 이 현상은 후술하는 타이밍 C에서도 동일하게 발생하기 때문에, 상한 온도와 하한 온도 각각에 대하여 동일한 제어를 행할 수 있다.
웨이퍼(200)의 온도가 상한 온도보다도 높아지는 타이밍 C에서도 하한 온도의 타이밍 A와 마찬가지이다. 즉, 온도 센서(263)에 의해 측정한 웨이퍼(200)의 온도가 상한 온도인 866℃보다도 높아지면 컨트롤러(121)가 마이크로파 발진기(655)를 OFF로 한다. 마이크로파 발진기(655)를 OFF로 하여, 마이크로파를 공급하는 것을 정지함으로써 웨이퍼(200)의 가열을 정지하고, 웨이퍼(200)의 온도가 기판 처리 가능하게 되는 상한 온도 이하, 즉 866℃ 이하로 강온될 때까지 대기한다. 그 후, 웨이퍼(200)의 온도가 기판 처리 가능하게 되는 타이밍 D에서 컨트롤러(121)가 마이크로파 발진기(655)를 ON으로 해서, 웨이퍼(200)를 다시 가열하기 시작한다.
이상과 같이 마이크로파 발진기(655)를 제어함으로써, 웨이퍼(200)를 가열하여, 웨이퍼(200) 표면 상에 형성되어 있는 아몰퍼스 실리콘막을 폴리실리콘막으로 개질(결정화)시킨다. 즉, 웨이퍼(200)를 균일하게 개질하는 것이 가능하게 된다. 또한, 웨이퍼(200)의 측정 온도가 상술한 역치를 초과해서 높거나 또는 낮아진 경우, 마이크로파 발진기(655)를 OFF로 하는 것이 아니라, 마이크로파 발진기(655)의 출력을 낮게 하도록 제어함으로써, 웨이퍼(200)의 온도가 소정의 범위의 온도로 되도록 해도 된다. 이 경우, 웨이퍼(200)의 온도가 소정의 범위의 온도로 복귀되면 마이크로파 발진기(655)의 출력을 높게 하도록 제어된다.
미리 설정된 처리 시간이 경과하면, 보트(217)의 회전, 가스의 공급, 마이크로파의 공급 및 배기관의 배기가 정지한다.
(반출 공정(S405))
처리실(201) 내의 압력을 대기압으로 복귀시킨 후에, 구동 기구(267)는 적재대(210)를 하강시킴으로써, 노구를 개구함과 함께, 보트(217)를 반송 공간(203)에 반출(보트 언로딩)한다. 그 후 보트에 적재되어 있는 웨이퍼(200)를 반송 공간(23)의 외부에 위치하는 반송실에 반출한다(S405).
이상의 동작이 반복됨으로써, 웨이퍼(200)가 개질 처리되게 된다.
(3) 본 실시 형태에 의한 효과
본 실시 형태에 따르면 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과를 발휘한다.
(a) 기판 처리 온도를 기준으로 상한 온도와 하한 온도를 설정해서 가열 장치를 제어함으로써, 기판 처리 중에 웨이퍼가 변형 또는 파손되는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다.
(b) 상한 온도와 하한 온도를 기판 처리 온도의 0％보다 크고 5％ 이하의 범위에서 기판 처리 온도보다도 높거나 또는 낮게 설정함으로써, 가열에 의해 일시적으로 변형된 웨이퍼가 기판 처리 후에 원래대로 돌아가는 것이 가능하게 되어, 웨이퍼가 변형 또는 파손되는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다.
(c) 상한 온도 또는 하한 온도에 따라 가열 장치의 출력을 낮게 하거나, 또는 가열 장치의 전원을 OFF로 한 후에, 웨이퍼 온도, 즉 온도 데이터가 상한 온도보다도 낮거나, 또는 하한 온도보다도 높아진 경우에 가열 장치의 출력을 높게, 또는, 가열 장치의 전원을 ON으로 함으로써, 웨이퍼를 효율적으로 가열하는 것이 가능하게 되어, 웨이퍼 처리를 효율적으로 행하는 것이 가능하게 된다.
(4) 제1 실시 형태의 변형예
본 실시 형태에서의 기판 처리 장치는, 상술한 양태에 한정되지 않고, 이하에 나타내는 변형예와 같이 변경할 수 있다.
(변형예 1)
제1 실시 형태에서는, 기판 처리 온도를 기준으로 한 역치로서의 상한 온도와 하한 온도를 설정했지만, 이에 한정하지 않고, 단위 시간당 온도 변화율을 기준으로 해서 가열 장치를 제어하도록 해도 된다. 이렇게 구성함으로써, 상한 온도와 하한 온도를 설정한 경우보다도 정확하게 웨이퍼(200)의 변형 또는 파손을 억제하는 것이 가능하게 되어, 효율적으로 웨이퍼 처리를 행하는 것이 가능하게 된다.
<본 발명의 제2 실시 형태>
도 6에 도시하는 바와 같이 제2 실시 형태에서는, 수직 방향 다단으로 기판을 복수매 보유 지지 가능한, 소위, 종형 배치식 기판 처리 장치로서 구성하고 있다. 이렇게 구성한 경우, 수직 방향 다단으로 보유 지지된 웨이퍼(200) 사이에 단열판으로서의 석영 플레이트(101c)가 설치되어 있다.
이렇게 구성함으로써, 복수매의 기판 처리가 가능하게 되어, 기판 처리 효율을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
이때, 단열판으로서의 석영 플레이트(101c)를 적재하는 것이 아니라, 도시하지 않은 전자파에 의해 유전 가열되는 발열체로서의 서셉터를 적재하거나, 단열판과 발열체 양쪽을 적재하도록 해도 된다. 또한, 석영 플레이트(101c)를 웨이퍼(200) 사이에 적재하지 않도록 구성해도 된다. 또한, 도 6에 도시한 본 실시 형태에서는 보트(217)에 보유 지지하는 웨이퍼(200)를 2매로서 기재하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 예를 들어 25매나 50매 등 다수매의 웨이퍼(200)를 처리하도록 해도 된다.
이상, 본 발명을 실시 형태에 따라 설명해 왔지만, 상술한 각 실시 형태나 각 변형예 등은, 적절히 조합해서 사용할 수 있고, 그 효과도 얻을 수 있다.
예를 들어, 상술한 각 실시 형태에서는, 실리콘을 주성분으로 하는 막으로서, 아몰퍼스 실리콘막을 폴리실리콘막으로 개질하는 처리에 대해서 기재했지만, 이에 한정하지 않고, 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 수소(H) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 가스를 공급시켜, 웨이퍼(200)의 표면에 형성된 막을 개질해도 된다. 예를 들어, 웨이퍼(200)에, 고유전체 막으로서의 하프늄 산화막(HfxOy막)이 형성되어 있는 경우에, 산소를 포함하는 가스를 공급하면서 마이크로파를 공급해서 가열 시킴으로써, 하프늄 산화막 내의 결손된 산소를 보충하여, 고유전체 막의 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 여기에서는, 하프늄 산화막에 대해서 나타냈지만, 이에 한정하지 않고, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 탄탈륨(Ta), 니오븀(Nb), 란탄(La), 세륨(Ce), 이트륨(Y), 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 칼슘(Ca), 납(Pb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 등의 적어도 어느 것을 포함하는 금속 원소를 포함하는 산화막, 즉, 금속계 산화막을 개질하는 경우에도, 적합하게 적용 가능하다. 즉, 상술한 성막 시퀀스는, 웨이퍼(200) 상에 TiOCN막, TiOC막, TiON막, TiO막, ZrOCN막, ZrOC막, ZrON막, ZrO막, HfOCN막, HfOC막, HfON막, HfO막, TaOCN막, TaOC막, TaON막, TaO막, NbOCN막, NbOC막, NbON막, NbO막, AlOCN막, AlOC막, AlON막, AlO막, MoOCN막, MoOC막, MoON막, MoO막, WOCN막, WOC막, WON막, WO막을 개질하는 경우에도, 적합하게 적용하는 것이 가능하게 된다.
또한, 고유전체 막에 한하지 않고, 불순물이 도핑된 실리콘을 주성분으로 하는 막을 가열시키도록 해도 된다. 실리콘을 주성분으로 하는 막으로서는, 실리콘 질화막(SiN막), 실리콘 산화막(SiO막) 실리콘 산탄화막(SiOC막), 실리콘 산탄질화막(SiOCN막), 실리콘 산질화막(SiON막) 등의 Si계 산화막이 있다. 불순물로서는, 예를 들어 브롬(B), 탄소(C), 질소(N), 알루미늄(Al), 인(P), 갈륨(Ga), 비소(As) 등의 적어도 하나 이상을 포함한다.
또한, 메타크릴산메틸 수지(Polymethyl methacrylate: PMMA), 에폭시 수지, 노볼락 수지, 폴리비닐페닐 수지 등의 적어도 어느 것을 베이스로 하는 레지스트막이어도 된다.
또한, 상술에서는, 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정에 대해서 기재했지만, 이에 한정하지 않고, 액정 패널의 제조 공정의 패터닝 처리, 태양 전지의 제조 공정의 패터닝 처리나, 파워 디바이스의 제조 공정의 패터닝 처리 등의, 기판을 처리하는 기술에도 적용 가능하다.
[산업상 이용 가능성]
이상 서술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기판의 변형 또는 파손을 억제하는 것이 가능하게 되는 전자파 열처리 기술을 제공할 수 있다.
101a, 101b : 석영 플레이트(석영판)
102 : 케이스(캐비티) 103 : 반응관
121 : 컨트롤러(제어부) 200 : 웨이퍼(기판)
201 : 처리실 217 : 보트(기판 보유 지지구)
655 : 마이크로파 발진기

Claims (18)

  1. 기판을 처리하는 처리실과,
    전자파를 사용해서 상기 기판을 가열하는 복수의 가열 장치와,
    상기 기판의 온도를 측정하는 비접촉식 온도 측정 장치와,
    상기 온도 측정 장치에 의해 측정된 온도 데이터를 취득하고, 상기 온도 데이터와 미리 설정해 놓은 상한 온도와 하한 온도의 비교를 행하여, 상기 온도 데이터가 상기 상한 온도보다도 높은 경우 및 상기 온도 데이터가 상기 하한 온도보다도 낮은 경우에, 상기 복수의 가열 장치의 전원을 모두 OFF로 함으로써, 상기 기판의 가열 집중 부분의 열 에너지가 상기 기판의 면내에서 열전달되어 기판의 면내가 균일 온도로 되도록 상기 가열 장치를 제어하게 구성한 제어부
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상한 온도는, 상기 기판을 처리하는 기판 처리 온도보다도 높은 온도이며, 기판 처리 온도+5％ 이내의 온도가 되도록 설정되는, 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하한 온도는, 상기 기판을 처리하는 기판 처리 온도보다도 낮은 온도이며, 기판 처리 온도-5％ 이내의 온도가 되도록 설정되는, 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 가열 장치의 전원을 모두 OFF로 한 후에, 상기 온도 데이터가, 상기 상한 온도보다도 낮아지거나, 또는 상기 하한 온도보다도 높아지면, 상기 가열 장치의 전원을 ON으로 하도록 제어하게 구성한, 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 온도 데이터가, 상기 상한 온도와 상기 하한 온도의 범위 내로 된 후에, 상기 하한 온도보다도 낮아진 경우에, 상기 가열 장치의 전원을 모두 OFF로 하도록 제어하는, 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 가열 장치의 전원을 모두 OFF로 한 후에, 상기 온도 데이터가, 상기 하한 온도로 될 때까지, 가열 장치의 전원을 모두 OFF로 한 상태를 유지하도록 제어하게 구성되는, 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 온도 데이터가, 상기 하한 온도로 되면, 상기 가열 장치의 전원을 ON으로 하도록 제어하게 구성되는, 기판 처리 장치.
  8. 전자파를 사용해서 기판을 가열하는 복수의 가열 장치와, 상기 기판의 온도를 측정하는 비접촉식 온도 측정 장치와, 적어도 상기 가열 장치와 상기 온도 측정 장치를 제어하는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치의 처리실 내에 기판을 반입하는 공정과,
    상기 가열 장치로부터 공급된 전자파에 의해 상기 기판을 가열해서 처리하는 공정과,
    상기 기판을 처리하는 처리 중에, 상기 온도 측정 장치에 의해 측정된 온도 데이터를 취득하고, 상기 온도 데이터와 미리 설정해 놓은 상한 온도와 하한 온도의 비교를 행하여, 상기 온도 데이터가 상기 상한 온도보다도 높은 경우 및 상기 온도 데이터가 상기 하한 온도보다도 낮은 경우에, 상기 복수의 가열 장치의 전원을 모두 OFF로 함으로써, 상기 기판의 가열 집중 부분의 열 에너지가 상기 기판의 면내에서 열전달되어 기판의 면내가 균일 온도로 되도록 상기 가열 장치를 제어하는 공정
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 상한 온도는, 상기 기판을 처리하는 기판 처리 온도보다도 높은 온도이며, 기판 처리 온도+5％ 이내의 온도가 되도록 설정되는, 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 하한 온도는, 상기 기판을 처리하는 기판 처리 온도보다도 낮은 온도이며, 기판 처리 온도-5％ 이내의 온도가 되도록 설정되는, 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제어하는 공정에서는, 상기 제어부는, 상기 가열 장치의 전원을 모두 OFF로 한 후에, 상기 온도 데이터가, 상기 상한 온도보다도 낮아지거나, 또는 상기 하한 온도보다도 높아지면, 상기 가열 장치의 전원을 ON으로 하도록 제어하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제어하는 공정에서는, 상기 제어부는, 상기 온도 데이터가, 상기 상한 온도와 상기 하한 온도의 범위 내로 된 후에, 상기 하한 온도보다도 낮아진 경우에, 상기 가열 장치의 전원을 모두 OFF로 하도록 제어하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 전자파를 사용해서 기판을 가열하는 복수의 가열 장치와, 상기 기판의 온도를 측정하는 비접촉식 온도 측정 장치와, 적어도 상기 가열 장치와 상기 온도 측정 장치를 제어하는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치의 처리실 내에 기판을 반입하는 수순과,
    상기 가열 장치로부터 공급된 전자파에 의해 상기 기판을 가열해서 처리하는 수순과,
    상기 기판을 처리하는 처리 중에, 상기 온도 측정 장치에 의해 측정된 온도 데이터를 취득하고, 상기 온도 데이터와 미리 설정해 놓은 상한 온도와 하한 온도의 비교를 행하여, 상기 온도 데이터가 상기 상한 온도보다도 높은 경우 및 상기 온도 데이터가 상기 하한 온도보다도 낮은 경우에, 상기 복수의 가열 장치의 전원을 모두 OFF로 함으로써, 상기 기판의 가열 집중 부분의 열 에너지가 상기 기판의 면내에서 열전달되어 기판의 면내가 균일 온도로 되도록 상기 가열 장치를 제어하는 수순
    을 컴퓨터에 의해 상기 기판 처리 장치에 실행시키는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 프로그램.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 상한 온도는, 상기 기판을 처리하는 기판 처리 온도보다도 높은 온도이며, 기판 처리 온도+5％ 이내의 온도가 되도록 설정되는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 프로그램.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 하한 온도는, 상기 기판을 처리하는 기판 처리 온도보다도 낮은 온도이며, 기판 처리 온도-5％ 이내의 온도가 되도록 설정되는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 프로그램.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제어하는 수순에서는, 상기 제어부는, 상기 가열 장치의 전원을 모두 OFF로 한 후에, 상기 온도 데이터가, 상기 상한 온도보다도 낮아지거나, 또는 상기 하한 온도보다도 높아지면, 상기 가열 장치의 전원을 ON으로 하도록 제어하는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 프로그램.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제어하는 수순에서는, 상기 제어부는, 상기 온도 데이터가, 상기 상한 온도와 상기 하한 온도의 범위 내로 된 후에, 상기 하한 온도보다도 낮아진 경우에, 상기 가열 장치의 전원을 모두 OFF로 하도록 제어하는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 프로그램.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 가열 장치는, 상기 처리실 측면에 설치되어, 상기 처리실 내에 상기 전자파를 공급하는, 기판 처리 장치.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12051607B2 (en) 2018-07-24 2024-07-30 Asml Netherlands B.V. Substrate positioning device with remote temperature sensor
JP2020053336A (ja) * 2018-09-28 2020-04-02 国立大学法人東京農工大学 発熱体、発熱体の製造方法、および加熱装置
JP7316505B2 (ja) * 2018-09-28 2023-07-28 国立大学法人東京農工大学 発熱体、発熱体の製造方法、および加熱装置
JP7312020B2 (ja) * 2019-05-30 2023-07-20 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法および熱処理装置
JP2021009980A (ja) * 2019-07-03 2021-01-28 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム
US11482433B2 (en) * 2020-07-17 2022-10-25 Intel Corporation Stacked thermal processing chamber modules for remote radiative heating in semiconductor device manufacture
CN113471046B (zh) 2020-12-14 2023-06-20 北京屹唐半导体科技股份有限公司 具有等离子体处理系统和热处理系统的工件处理装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014035862A (ja) 2012-08-08 2014-02-24 Tokyo Electron Ltd 被処理体のマイクロ波処理方法及びマイクロ波処理装置
JP2014056927A (ja) * 2012-09-12 2014-03-27 Toshiba Corp マイクロ波アニール装置及び半導体装置の製造方法
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
JP2015103726A (ja) 2013-11-27 2015-06-04 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波加熱処理装置及びマイクロ波加熱処理方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6143417A (ja) * 1984-08-08 1986-03-03 Hitachi Ltd 加熱処理方法とそれを用いた加熱装置
JP2005116565A (ja) * 2003-10-02 2005-04-28 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
WO2010038674A1 (ja) * 2008-09-30 2010-04-08 東京エレクトロン株式会社 基板の異常載置状態の検知方法、基板処理方法、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体および基板処理装置
JP5783859B2 (ja) * 2011-09-15 2015-09-24 株式会社日立国際電気 基板処理装置及び基板処理装置の温度制御方法
JP2014033003A (ja) * 2012-08-01 2014-02-20 Tokyo Electron Ltd 被処理体の処理方法
JP5685615B2 (ja) * 2013-03-25 2015-03-18 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波加熱処理方法
WO2015157229A1 (en) * 2014-04-07 2015-10-15 Rober Mark Braxton Microwave oven with thermal imaging temperature display and control
JP2015225962A (ja) * 2014-05-28 2015-12-14 東京エレクトロン株式会社 シリコン層の結晶化方法及び半導体デバイスの製造方法
JP2016081971A (ja) * 2014-10-10 2016-05-16 東京エレクトロン株式会社 処理装置及び処理方法
KR102072525B1 (ko) * 2015-09-28 2020-02-03 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014035862A (ja) 2012-08-08 2014-02-24 Tokyo Electron Ltd 被処理体のマイクロ波処理方法及びマイクロ波処理装置
JP2014056927A (ja) * 2012-09-12 2014-03-27 Toshiba Corp マイクロ波アニール装置及び半導体装置の製造方法
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
JP2015103726A (ja) 2013-11-27 2015-06-04 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波加熱処理装置及びマイクロ波加熱処理方法

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