KR20180010250A - 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 균일한 기판 처리를 수행하는 것이 가능한 기술을 제공할 수 있다.
기판을 보지하는 기판 보지구에 보지된 단열판을 가열 장치로부터 공급된 전자파에 의해 기판을 처리하는 처리 온도까지 가열하고, 비접촉식 온도계에 의해 처리 온도에 도달할 때까지의 단열판의 온도 변화를 측정하는 공정; 기판 보지구에 보지된 기판을 가열 장치에 의해 처리 온도까지 가열하고, 비접촉식 온도계에 의해 처리 온도에 도달할 때까지의 기판의 온도 변화를 측정하는 공정; 단열판의 온도 변화의 측정 결과와 기판의 온도 변화의 측정 결과에 의해 단열판과 기판의 온도 변화의 상관 관계를 취득하는 공정; 및 비접촉식 온도계가 측정하는 단열판의 온도와 상관 관계를 기초로 가열 장치를 제어하여 기판을 가열하는 공정을 포함하는 기술을 제공할 수 있다.
기판을 보지하는 기판 보지구에 보지된 단열판을 가열 장치로부터 공급된 전자파에 의해 기판을 처리하는 처리 온도까지 가열하고, 비접촉식 온도계에 의해 처리 온도에 도달할 때까지의 단열판의 온도 변화를 측정하는 공정; 기판 보지구에 보지된 기판을 가열 장치에 의해 처리 온도까지 가열하고, 비접촉식 온도계에 의해 처리 온도에 도달할 때까지의 기판의 온도 변화를 측정하는 공정; 단열판의 온도 변화의 측정 결과와 기판의 온도 변화의 측정 결과에 의해 단열판과 기판의 온도 변화의 상관 관계를 취득하는 공정; 및 비접촉식 온도계가 측정하는 단열판의 온도와 상관 관계를 기초로 가열 장치를 제어하여 기판을 가열하는 공정을 포함하는 기술을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서 예컨대 가열 장치를 이용하여 처리실 내의 기판을 가열하고, 기판의 표면에 성막된 박막 중의 조성이나 결정(結晶) 구조를 변화시키는 어닐링 처리가 있다. 최근의 반도체 디바이스에서는 미세화에 따라 높은 애스펙트비를 가지는 패턴이 형성된 고밀도의 기판에 대한 어닐링 처리가 요구되고 있다.
종래의 어닐링 처리에서는 기판을 균일하게 가열하지 못해 대상 막에 균일한 처리를 하지 못했다.
본 발명의 목적은 균일한 기판 처리를 수행 가능한 기술을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 기판을 보지(保持)하는 기판 보지구에 보지된 단열판을 가열 장치로부터 공급된 전자파에 의해 상기 기판을 처리하는 처리 온도까지 가열하고, 비접촉식 온도계에 의해 상기 처리 온도에 도달할 때까지의 상기 단열판의 온도 변화를 측정하는 공정; 상기 기판 보지구에 보지된 상기 기판을 상기 가열 장치에 의해 상기 처리 온도까지 가열하고, 상기 비접촉식 온도계에 의해 상기 처리 온도에 도달할 때까지의 상기 기판의 온도 변화를 측정하는 공정; 상기 단열판의 온도 변화의 측정 결과와 상기 기판의 온도 변화의 측정 결과에 의해 상기 단열판과 상기 기판의 온도 변화의 상관 관계를 취득하는 공정; 및 상기 비접촉식 온도계가 측정하는 단열판의 온도와 상기 상관 관계를 기초로 상기 가열 장치를 제어하여 상기 기판을 가열하는 공정을 포함하는 기술이 제공된다.
본 발명에 따르면 균일한 기판 처리를 수행 가능한 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 매엽형(枚葉型) 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 종단면도(縱斷面圖)로 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도.
도 3은 본 발명에서의 기판 처리의 플로우를 도시하는 도면.
도 4a는 본 발명에서의 온도 제어에 의한 온도 추이를 도시하는 도면이며, 승온 시의 온도 제어에 의한 온도와 시간의 추이를 도시하는 그래프.
도 4b는 본 발명에서의 온도 제어에 의한 온도 추이를 도시하는 도면이며, 기판 처리 시의 온도 제어에 의한 온도와 시간의 추이를 도시하는 그래프.
도 4c는 본 발명에서의 기판 처리 시의 온도 제어에 의한 웨이퍼의 가열 영역을 도시하는 모식도.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 처리 변환 테이블을 작성하는 플로우를 도시하는 도면.
도 6a는 본 발명의 제1 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 처리 변환 테이블을 작성할 때의 온도 측정 방법을 도시하는 도면이며, 단열판의 온도를 측정할 때의 도면.
도 6b는 본 발명의 제1 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 처리 변환 테이블을 작성할 때의 온도 측정 방법을 도시하는 도면이며, 타깃 기판의 온도를 측정할 때의 도면.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에서 측정된 단열판과 타깃 기판의 온도와 시간의 추이를 도시하는 그래프.
도 8은 도 7에서의 단열판과 타깃 기판의 그래프로부터 형성된 단열판과 타깃 기판의 상관 관계를 도시하는 온도 변환 그래프.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태의 변형예 1을 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 제1 실시 형태의 변형예 2를 도시하는 도면.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 종단면도로 도시하는 도면.
도 12는 본 발명의 제1 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 처리 변환 테이블을 작성하는 플로우를 도시하는 도면.
도 13a는 본 발명에서의 제2 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 처리 변환 테이블을 작성할 때의 온도 측정 방법을 도시하는 도면이며, 단열판의 온도를 측정할 때의 도면.
도 13b는 본 발명에서의 제2 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 처리 변환 테이블을 작성할 때의 온도 측정 방법을 도시하는 도면이며, 상부 높이에 타깃 기판을 배치했을 때의 타깃 기판 온도를 측정할 때의 도면.
도 13c는 본 발명의 제2 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 처리 변환 테이블을 작성할 때의 온도 측정 방법을 도시하는 도면이며, 대략 중앙 높이에 타깃 기판을 배치했을 때의 타깃 기판 온도를 측정할 때의 도면.
도 13d는 본 발명의 제2 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 처리 변환 테이블을 작성할 때의 온도 측정 방법을 도시하는 도면이며, 하부 높이에 타깃 기판을 배치했을 때의 타깃 기판 온도를 측정할 때의 도면.
도 2는 본 발명에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도.
도 3은 본 발명에서의 기판 처리의 플로우를 도시하는 도면.
도 4a는 본 발명에서의 온도 제어에 의한 온도 추이를 도시하는 도면이며, 승온 시의 온도 제어에 의한 온도와 시간의 추이를 도시하는 그래프.
도 4b는 본 발명에서의 온도 제어에 의한 온도 추이를 도시하는 도면이며, 기판 처리 시의 온도 제어에 의한 온도와 시간의 추이를 도시하는 그래프.
도 4c는 본 발명에서의 기판 처리 시의 온도 제어에 의한 웨이퍼의 가열 영역을 도시하는 모식도.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 처리 변환 테이블을 작성하는 플로우를 도시하는 도면.
도 6a는 본 발명의 제1 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 처리 변환 테이블을 작성할 때의 온도 측정 방법을 도시하는 도면이며, 단열판의 온도를 측정할 때의 도면.
도 6b는 본 발명의 제1 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 처리 변환 테이블을 작성할 때의 온도 측정 방법을 도시하는 도면이며, 타깃 기판의 온도를 측정할 때의 도면.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에서 측정된 단열판과 타깃 기판의 온도와 시간의 추이를 도시하는 그래프.
도 8은 도 7에서의 단열판과 타깃 기판의 그래프로부터 형성된 단열판과 타깃 기판의 상관 관계를 도시하는 온도 변환 그래프.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태의 변형예 1을 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 제1 실시 형태의 변형예 2를 도시하는 도면.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 종단면도로 도시하는 도면.
도 12는 본 발명의 제1 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 처리 변환 테이블을 작성하는 플로우를 도시하는 도면.
도 13a는 본 발명에서의 제2 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 처리 변환 테이블을 작성할 때의 온도 측정 방법을 도시하는 도면이며, 단열판의 온도를 측정할 때의 도면.
도 13b는 본 발명에서의 제2 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 처리 변환 테이블을 작성할 때의 온도 측정 방법을 도시하는 도면이며, 상부 높이에 타깃 기판을 배치했을 때의 타깃 기판 온도를 측정할 때의 도면.
도 13c는 본 발명의 제2 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 처리 변환 테이블을 작성할 때의 온도 측정 방법을 도시하는 도면이며, 대략 중앙 높이에 타깃 기판을 배치했을 때의 타깃 기판 온도를 측정할 때의 도면.
도 13d는 본 발명의 제2 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 처리 변환 테이블을 작성할 때의 온도 측정 방법을 도시하는 도면이며, 하부 높이에 타깃 기판을 배치했을 때의 타깃 기판 온도를 측정할 때의 도면.
<본 발명의 제1 실시 형태>
이하, 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 수행하는 매엽식(枚葉式) 열처리 장치로서 구성된다.
(처리실)
도 1에 도시하는 바와 같이 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(100)는 금속 등의 전자파를 반사하는 재료로 구성되는 캐비티로서의 케이스(102)와, 케이스(102)의 내부에 수용되고, 수직 방향의 상단부 및 하단부가 개방된 통 형상의 반응관(103)을 포함한다. 반응관(103)은 석영 등의 전자파를 투과하는 재료로 구성된다. 또한 금속 재료로 구성된 캡 플랜지(104)[폐색(閉塞) 판]가 봉지 부재(씰 부재)로서의 O링(220)을 개재하여 반응관(103)의 상단과 당접(當接)되어 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 구성한다.
반응관(103)의 하방(下方)에는 재치대(210)가 설치되고, 재치대(210)의 상면에는 웨이퍼(200)를 보지하는 기판 보지구로서의 보트(217)가 재치된다. 보트(217)에는 처리 대상으로서의 웨이퍼(200)와, 예컨대 더미 웨이퍼 등의 석영판이나 실리콘 플레이트(Si 판) 등으로 형성된 웨이퍼(200)의 온도를 유지(보온)하기 위한 단열판(101a, 101b)이 소정의 간격으로 웨이퍼(200)를 개재하도록 보지된다. 또한 재치대(210)의 측벽에는 재치대(210)의 지름 방향을 향하여 돌출한 도시되지 않는 돌출부가 재치대(210)의 저면(底面)측에 설치된다. 이 돌출부가 후술하는 처리실(201)과 반송 공간(203) 사이에 설치되는 칸막이 판(204)과 접근 또는 접촉하는 것에 의해 처리실(201) 내의 분위기가 반송 공간(203) 내에 이동하거나, 반송 공간(203) 내의 분위기가 처리실(201) 내에 이동하는 것을 억제시킨다. 여기서 단열판(101a, 101b)은 기판 처리 온도에 따라 복수 매씩 설치해도 좋다. 이렇게 복수 매씩 설치하는 것에 의해 웨이퍼(200)가 재치되는 영역이 방열되는 것을 억제할 수 있고, 웨이퍼(200)의 면내(面內) 또는 면간(面間) 온도 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한 후술하는 도 6에 도시하는 바와 같이 보트(217)의 단판(217a)(端板, 천장판)에는 온도 센서(263)의 측정 창으로서의 공(217b)이 설치되고, 단열판(101a)이 온도 센서(263)에 의해 표면 온도가 측정되도록 보트(217)에 보지된다.
상부 용기로서의 케이스(102)는 예컨대 횡단면(橫斷面)이 원형이며, 평평한 밀폐 용기로서 구성된다. 또한 하부 용기로서의 반송 용기(202)는 예컨대 알루미늄(Al)이나 스텐레스(SUS) 등의 금속 재료 또는 석영 등에 의해 구성된다. 처리 용기의 하방에는 기판으로서의 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼(200)를 반송하는 반송 공간(203)이 형성된다. 또한 케이스(102)에 둘러싸인 공간, 또는 반응관(103)에 둘러싸인 공간이자 칸막이 판(204)보다 상방(上方)의 공간을 처리실(201) 또는 반응 공간(201)이라고 부르고, 반송 용기(202)에 둘러싸인 공간이자 칸막이 판보다 하방의 공간을 반응 공간(203)이라고 부르는 경우도 있다.
반송 용기(202)의 측면에는 게이트 밸브(205)에 인접한 기판 반입출구(206)가 설치되고, 웨이퍼(200)는 기판 반입출구(206)를 개재하여 도시되지 않는 기판 반송실 사이를 이동한다.
케이스(102)의 측면에는 전자파 도입 포트(653-1, 653-2)가 천설(穿設)된다. 전자파 도입 포트(653-1, 653-2)에는 처리실(201) 내에 마이크로파를 공급하기 위한 도파관(654-1, 654-2)의 일단(一端)이 각각 접속된다. 도파관(654-1, 654-2)의 타단(他端)에는 처리실(201) 내에 전자파를 공급하여 가열하는 가열원으로서의 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)(전자파원)가 각각 접속된다. 여기서 전자파 도입 포트(653-1, 653-2), 도파관(654-1, 654-2), 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)는 일반적인 설명 등을 하는 경우에는 각각을 대표해서 전자파 도입 포트(653), 도파관(654), 마이크로파 발진기(655)라고 기재한다.
재치대(210)는 회전축으로서의 샤프트(255)에 의해 지지된다. 샤프트(255)는 반송 용기(202)의 저부(底部)를 관통하고, 또한 반송 용기(202)의 외부에서 회전, 승강 동작을 수행하는 구동(驅動) 기구(267)에 접속된다. 구동 기구(267)를 작동시켜서 샤프트(255) 및 재치대(210)를 회전, 승강시키는 것에 의해 보트(217) 상에 재치되는 웨이퍼(200)를 회전 또는 승강시키는 것이 가능하도록 이루어진다. 또한 샤프트(255) 하단부의 주위는 벨로즈(212)에 의해 피복되고, 처리 공간(201) 및 반송 공간(203) 내는 기밀하게 보지된다.
재치대(210)는 웨이퍼(200) 반송 시에는 재치대 상면이 기판 반입출구(206)의 위치(웨이퍼 반송 위치)가 되도록 하강하고, 웨이퍼(200) 처리 시에는 도 1에 도시되는 바와 같이 웨이퍼(200)가 처리실(201) 내의 처리 위치(웨이퍼 처리 위치)까지 상승한다.
(배기부)
처리실(201)의 하방이며, 재치대(210)의 외주측에는 처리실(201)의 분위기를 배기하는 배기부가 설치된다. 도 1에 도시하는 바와 같이 배기부에는 배기구(221)가 설치된다. 배기구(221)에는 배기관(231)이 접속되고, 배기관(231)에는 처리실(201) 내의 압력에 따라 밸브의 개도(開度)를 제어하는 APC 밸브 등의 압력 조정기(244), 진공 펌프(246)가 순서대로 직렬로 접속된다. 여기서 압력 조정기(244)는 처리실(201) 내의 압력 정보[후술하는 압력 센서(245)로부터의 피드백 신호]를 수신해서 배기량을 조정할 수 있다면 APC 밸브에 한정되지 않고, 통상의 개폐 밸브와 압력 조정 밸브를 병용하도록 구성되어도 좋다.
주로 배기구(221), 감압계 배기관(231), 압력 조정기(244)에 의해 배기부(배기계 또는 배기 라인이라고도 부른다,)가 구성된다. 또한 처리실(201)을 둘러싸도록 배기로를 설치하고, 웨이퍼(200)의 전주(全周)로부터 가스를 배기할 수 있도록 구성해도 좋다. 또한 배기부의 구성에 진공 펌프(246)를 추가해도 좋다.
(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 설치된다. 가스 공급관(232)에는 상류부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(241)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(243)가 설치된다. 가스 공급관(232)의 상류측에는 예컨대 불활성 가스인 질소(N2) 가스원이 접속되고, MFC(241), 밸브(243)를 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. 기판 처리 시에 복수 종류의 가스를 사용하는 경우에는 가스 공급관(232)의 밸브(243)보다 하류측에 상류 방향부터 순서대로 유량 제어기인 MFC 및 개폐 밸브인 밸브가 설치된 가스 공급관이 접속되어도 좋다.
가스 공급관(232)으로부터 불활성 가스를 공급하는 경우에는 주로 가스 공급관(232), MFC(241), 밸브(243)에 의해 불활성 가스 공급계가 구성된다. 불활성 가스로서는 N2 가스 외에 예컨대 Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 이용할 수 있다.
(온도 센서)
캡 플랜지(104)에는 비접촉식의 온도 검출기로서 온도 센서(263)가 설치된다. 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 후술하는 마이크로파 발진기(655)의 출력을 조정하는 것에 의해 기판을 가열하고, 기판 온도가 원하는 온도 분포가 된다. 온도 센서(263)는 예컨대 IR(Infrared Radiation) 센서 등의 방사 온도계로 구성된다. 또한 기판의 온도를 측정하는 방법으로서 전술한 방사 온도계에 한정되지 않고, 열전대(熱電對)를 이용해서 온도 측정을 수행해도 좋고, 열전대와 방사 온도계를 병용하여 온도 측정을 수행해도 좋다. 단, 열전대를 이용해서 온도 측정을 수행한 경우, 열전대의 온도 측정 정밀도를 향상시키기 위해서 처리 웨이퍼(200)의 근방에 배치하여 온도 측정을 수행할 필요가 있기 때문에, 후술하는 마이크로파 발진기로부터 공급된 마이크로파에 의해 열전대 자체가 가열되므로 방사 온도계를 온도 센서(263)로서 이용하는 것이 바람직하다. 또한 온도 센서(263)는 캡 플랜지(104)에 설치하는 것에 한정되지 않고, 재치대(210)에 설치해도 좋다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 상단이 폐색된 반응관을 이용하는 것이 가능해지고, 처리실(201)에 공급되는 마이크로파나 처리 가스 등이 누설될 가능성을 저감할 수 있다. 또한 온도 센서(263)는 캡 플랜지(104)나 재치대(210)에 직접 설치할 뿐만 아니라, 캡 플랜지(104)나 재치대(210)에 설치된 측정 창으로부터의 방사광을 거울 등으로 반사시켜서 간접적으로 측정하도록 구성되어도 좋다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 온도 센서(263)를 설치하는 장소의 제한을 완화하는 것이 가능해진다.
(마이크로파 발진기)
케이스(102)의 측벽에는 전자파 도입 포트(653-1, 653-2)가 설치된다. 전자파 도입 포트(653-1, 653-2)에는 처리실(201) 내에 전자파를 공급하기 위한 도파관(654-1, 654-2)의 일단이 각각 접속된다. 도파관(654-1, 654-2)의 타단에는 처리실(201) 내에 전자파를 공급하여 가열하는 가열원으로서의 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)(전자파원)가 각각 접속된다. 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 이용된다. 마이크로파 발진기(655)에 의해 발생하는 전자파의 주파수는 바람직하게는 13.56MHz 이상 24.125GHz 이하의 주파수 범위가 되도록 제어된다. 또한 바람직하게는 2.45GHz 또는 5.8GHz의 주파수가 되도록 제어되는 것이 바람직하다. 또한 본 실시 형태에서 마이크로파 발진기(655)는 케이스(102)의 측면에 2개 배치되도록 기재되지만 이에 한정되지 않고, 1개 이상 설치되면 좋다. 또한 케이스(102)의 대향하는 측면 등의 다른 측면에 설치되도록 배치해도 좋다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 후술하는 마이크로파가 웨이퍼(200) 상에서 부분적으로 흡수되는 영역, 즉 웨이퍼(200)가 부분적으로 가열되는 것을 억제할 수 있고, 웨이퍼(200)의 면내 온도 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다. 주로 마이크로파 발진기(655-1, 655-2), 도파관(654-1, 654-2) 및 전자파 도입 포트(653-1, 653-2)에 의해 전자파 공급부(전자파 공급 장치, 마이크로파 공급부, 마이크로파 공급 장치)로서의 가열 장치가 구성된다.
마이크로파 발진기(655-1, 655-2)에는 후술하는 컨트롤러(121)가 각각 접속된다. 컨트롤러(121)에는 처리실(201) 내에 수용되는 단열판(101a 또는 101b) 또는 웨이퍼(200)의 온도를 측정하는 온도 센서(263)가 접속된다. 온도 센서(263)는 단열판(101a 또는 101b) 또는 웨이퍼(200)의 온도를 측정하여 컨트롤러(121)에 송신하고, 컨트롤러(121)에 의해 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)의 출력을 제어하여 웨이퍼(200)의 가열을 제어한다. 여기서 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)는 컨트롤러(121)로부터 송신되는 동일한 제어 신호에 의해 제어된다. 하지만 이에 한정되지 않고, 마이크로파 발진기(655-1, 655-2) 각각에 컨트롤러(121)로부터 개별의 제어 신호를 송신하는 것에 의해 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)가 각별로 제어되도록 구성해도 좋다.
(제어 장치)
도 2에 도시하는 바와 같이 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(121)는 CPU(121a)(Central Processing Unit), RAM(121b)(Random Access Memory), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)를 구비한 컴퓨터로서 구성된다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는 내부 버스(121e)를 개재하여 CPU(121a)와 데이터 교환 가능하도록 구성된다. 컨트롤러(121)에는 예컨대 터치패널 등으로서 구성된 입출력 장치(122)가 접속된다.
기억 장치(121c)는 예컨대 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성된다. 기억 장치(121c) 내에는 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 노즐의 에칭 처리나 성막 처리의 순서나 조건 등이 기재된 에칭 레시피나 프로세스 레시피 등이 판독 가능하도록 격납된다. 에칭 레시피나 프로세스 레시피는 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 순서를 컨트롤러(121)에 실행시켜 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여 단순히 프로그램이라고도 부른다. 또한 에칭 레시피나 프로세스 레시피를 단순히 레시피라고도 부른다. 본 명세서에서 프로그램이라는 단어를 이용한 경우는 레시피 단체(單體)만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양방(兩方)을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)는 CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보지되는 메모리 영역(work area)으로서 구성된다.
I/O 포트(121d)는 전술한 MFC(241a 내지 241d), 밸브(243a 내지 243d), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 온도 센서(263), 구동 기구(267), 마이크로파 발진기(655) 등에 접속된다.
CPU(121a)는 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독해서 실행하는 것과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(121c)로부터 레시피를 판독하도록 구성된다. CPU(121a)는 판독한 레시피의 내용을 따르도록 MFC(241a 내지 241d)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243a 내지 243d)의 개폐 동작, APC 밸브(244)의 개폐 동작 및 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 발진기의 출력 조정 동작, 구동 기구(267)에 의한 재치대(210)[또는 보트(217)]의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 또는 승강 동작 등을 제어하도록 구성된다.
컨트롤러(121)는 외부 기억 장치(123)[예컨대 자기(磁氣) 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광(光) 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리]에 격납된 전술한 프로그램을 컴퓨터에 인스톨하는 것에 의해 구성할 수 있다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 부른다. 본 명세서에서 기록 매체라는 단어를 이용한 경우는 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양방을 포함하는 경우가 있다. 또한 컴퓨터에 대한 프로그램의 제공은 외부 기억 장치(123)를 이용하지 않고 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 수행해도 좋다.
(2) 기판 처리 공정
다음으로 전술한 기판 처리 장치(100)의 처리로를 이용하여 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서 예컨대 기판 상에 형성된 실리콘 함유막으로서의 아모퍼스실리콘 막의 개질(결정화) 방법의 일례에 대해서 도 3에 도시한 처리 플로우를 따라 설명한다. 이하의 설명에서 기판 처리 장치(100)를 구성하는 각(各) 부(部)의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
여기서 본 명세서에서 '웨이퍼'라는 단어를 이용한 경우는 '웨이퍼(프로덕트 웨이퍼) 그 자체'를 의미하는 경우나, '웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등과의 적층체(집합체)'를 의미하는 경우, 즉 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등을 포함시켜서 웨이퍼라고 부르는 경우, 후술하는 '타깃 기판(타깃 웨이퍼)' 또는 후술하는 '더미 기판(더미 웨이퍼)' 또는 '타깃 기판(타깃 웨이퍼)과 더미 기판(더미 웨이퍼)의 양방'을 의미하는 경우가 있다. 또한 본 명세서에서 '웨이퍼의 표면'이라는 단어를 이용한 경우는 전술한 '웨이퍼'의 정의를 이용한 '웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)'을 의미하는 경우나, '웨이퍼 상에 형성된 소정의 층이나 막 등의 표면, 즉 적층체로서의 웨이퍼의 최표면(最表面)'을 의미하는 경우가 있다.
따라서 본 명세서에서 "웨이퍼에 대하여 소정의 가스를 공급한다."라고 기재한 경우는 전술한 '웨이퍼'의 정의를 이용한 "웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)에 대하여 소정의 가스를 공급한다."라는 것을 의미하는 경우나, "웨이퍼 상에 형성되는 층이나 막 등에 대하여, 즉 적층체로서의 웨이퍼의 최표면에 대하여 소정의 가스를 공급한다."라는 것을 의미하는 경우가 있다. 또한 본 명세서에서 "웨이퍼 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다."라고 기재한 경우는 "웨이퍼 그 자체의 표면(노출면) 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다."라는 것을 의미하는 경우나, "웨이퍼 상에 형성되는 층이나 막 등의 상, 즉 적층체로서의 웨이퍼의 최표면 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다."라는 것을 의미하는 경우가 있다.
또한 본 명세서에서 '기판'이라는 단어를 이용한 경우도 '웨이퍼'라는 단어를 이용한 경우와 같은 의미다.
[온도 변환 그래프 작성 공정(S302)]
소정의 기판 처리를 수행하는 전 단계로서 단열판(101a), 온도 센서(263), 타깃 기판(601), 공개(孔開) 단열판(602)을 이용하여, 후술하는 단열판(101a)과 웨이퍼(200)의 상관 관계를 도시한 도 8에 예시하는 바와 같은 온도 변환 그래프를 작성하는 데이터의 취득 처리를 수행한다(S302).
[반입 공정(S304)]
도 1에 도시되는 바와 같이 소정 매수의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 이재되면, 보트 엘리베이터(115)는 보트(217)를 상승시키고, 도 5에 도시되는 바와 같이 반응관(103) 내측의 처리실(201)에 반입(보트 로딩)한다(S304).
[압력 조정 공정(S306)]
처리실(201) 내로의 보트(217)의 반입이 완료되면, 처리실(201) 내가 소정의 압력(예컨대 10Pa 내지 100Pa)이 되도록 처리실(201) 내의 분위기를 배기한다. 구체적으로는 진공 펌프(246)로 배기하면서 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 압력 조정기(244a 또는 244b)의 밸브 개도를 피드백 제어하여 처리실(201) 내를 소정의 압력으로 한다(S306).
[불활성 가스 공급 공정(S308)]
구동 기구(267)는 보트(217)를 개재하여 웨이퍼(200)를 회전시킨다. 이때 질소 가스 등의 불활성 가스가 가스 공급관(232)을 개재하여 노즐(249)로부터 공급된다(S308). 처리실(201) 내의 압력은 0Pa 내지 200,000Pa 중의 소정의 값이며, 예컨대 0Pa 내지 300Pa(G)로 조정된다.
[개질 공정(S310)]
마이크로파 발진기(655-1, 655-2)는 웨이퍼(200)를 100℃ 내지 900℃의 온도대, 예컨대 400℃로 승온시킨다. 웨이퍼(200)의 온도는 석영 서셉터(101a)의 표면 온도를 온도 센서(263)에 의해 측정하고, 온도 변환 그래프 작성 공정에서 기억된 온도 변환 그래프의 작성 데이터에 의해 추측되고 제어된다. 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)는 도파관(654-1, 654-2)을 개재하여 전자파 도입 포트(653-1, 653-2)로부터 마이크로파를 처리실(201) 내에 공급한다. 처리실(201) 내에 공급된 마이크로파는 웨이퍼(200)에 입사(入射)하여 효율적으로 흡수되기 때문에 웨이퍼(200)를 지극히 효과적으로 승온시키는 것이 가능해진다.
여기서 웨이퍼(200)를 승온시키는 경우, 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)는 마이크로파를 간헐적으로 공급하면서 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)의 출력을 크게 하도록 제어되는 것이 바람직하다. 즉 도 4a에 도시하는 바와 같이 마이크로파 발진기로부터의 마이크로파 공급을 간헐적으로 공급하는 펄스 제어(401)와, 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)의 출력을 선형(線形)적으로 제어하는 파워 리미트 제어(402)를 조합해서 수행하는 것이 바람직하다. 이렇게 웨이퍼(200) 승온 시에 마이크로파를 펄스 제어하여 공급하는 것에 의해 도 4c에 도시하는 바와 같이 처리실(201) 내에 정상파가 형성되어 웨이퍼 표면에 집중 가열되는 영역(404)(마이크로파 집중 영역, 핫스팟)이 형성되어도 마이크로파를 공급하지 않는 시간(OFF 시간)을 설치할 수 있다. 마이크로파를 공급하지 않는 시간을 설치하는 것에 의해 마이크로파 집중 영역(404)에 발생한 열이 웨이퍼(200)의 면내 전체에 전달되어 웨이퍼(200)의 면내 온도를 균일하게 유지하는 것이 가능해진다. 이렇게 웨이퍼(200)의 면내에서 열전달이 일어나는 기간을 설치하는 것에 의해 마이크로파 집중 영역(404)이 집중 가열되는 것을 억제할 수 있다. 따라서 마이크로파를 펄스 제어하여 공급하는 것에 의해 마이크로파 집중 영역(404)만 집중 가열되고, 마이크로파 집중 영역(404)과 그 외의 웨이퍼 면과의 온도 차이가 커지는 것을 억제할 수 있다. 즉 마이크로파 집중 영역(404)만 집중적 또한 연속적으로 가열되는 것에 의해 웨이퍼(200)의 표면에 온도 차이가 발생하여 웨이퍼(200)가 균열, 굴곡, 왜곡과 같이 변형되는 것을 억제할 수 있다. 또한 웨이퍼(200) 승온 시에 마이크로파를 파워 리미트 제어하여 공급하는 것에 의해 웨이퍼(200)를 효율적으로 승온하는 것이 가능해지고, 원하는 기판 처리 온도까지 단시간에 가열하는 것이 가능해진다.
다음으로 웨이퍼(200)의 승온이 완료되면, 기판 처리 온도로서 온도 센서(263)에 의해 측정되는 온도를 일정한 범위로 유지하도록 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)를 제어한다. 구체적으로는 온도 센서(263)에 의해 측정된 온도를 온도 변환 그래프 작성 공정(S302)에서 작성한 도 8에 도시하는 온도 변환 그래프에 기초하여 변환하고, 온도 제어를 수행한다. 이때 도 4b에 도시하는 바와 같이 온도 센서에 의해 측정된 온도를 컨트롤러(121)에 피드백하고, 피드백된 데이터에 기초하여 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)를 제어하는 피드백 제어(403)를 수행하는 것과 함께, 웨이퍼 승온 시와 마찬가지로 펄스 제어하는 것에 의해 기판 처리 온도를 일정한 범위로 하도록 제어해도 좋다. 이와 같이 제어하는 것에 의해 웨이퍼(200)의 온도를 소정의 범위의 기판 처리 온도로 유지하는 것이 가능해진다. 펄스 제어하는 이유에 대해서는 웨이퍼 승온 시와 같은 이유다.
여기서 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)에 의해 마이크로파를 공급하는 시간(ON 시간)과, 마이크로파를 공급하지 않는 시간(OFF 시간)의 간격, 즉 펄스 폭은 예컨대 1×10-4sec 간격으로 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 웨이퍼 승온 시와 웨이퍼 처리 시 양방에서 정확한 온도 제어가 가능해진다. 또한 웨이퍼 승온 시와 웨이퍼 처리 시에서 다른 펄스 폭이 되도록 제어해도 좋다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 웨이퍼(200)의 표면에서의 마이크로파 집중 영역(404)과 그 이외의 면의 온도 차이가 커지기 쉬운(마이크로파 집중 영역 이외의 영역이 가열되지 않은) 웨이퍼 승온 시에는 펄스 폭을 작게 하는 것에 의해 면내 온도 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다. 마찬가지로 웨이퍼(200)의 표면에서의 마이크로파 집중 영역(404)과 그 이외의 면의 온도 차이가 커지기 어려운(마이크로파 집중 영역 이외의 영역이 어느 정도 가열된) 웨이퍼 처리 시에는 펄스 폭을 크게 하는 것에 의해 웨이퍼 표면에 마이크로파를 충분히 조사(照射)하는 것이 가능해지고, 충분한 웨이퍼 처리를 수행하는 것이 가능해진다. 또한 펄스 폭의 ON 시간과 OFF 시과의 시간 간격을 각각 다르게 제어해도 좋다. 이상과 같이 웨이퍼(200)를 가열 처리하는 것에 의해 웨이퍼(200) 표면 상에 형성되는 아모퍼스실리콘 막이 폴리실리콘 막으로 개질(결정화)된다. 즉 웨이퍼(200)를 균일하게 개질하는 것이 가능해진다.
미리 설정된 처리 시간이 경과하면, 보트(217)의 회전, 가스의 공급, 마이크로파의 공급 및 배기관의 배기가 정지된다(S310).
[대기압 복귀(S312)]
개질 공정 종료 후, N2 가스 등의 불활성 가스를 공급하여 처리실(201) 내의 압력을 대기압으로 복귀한다(S312).
[반출 공정(S314)]
처리실(201) 내의 압력을 대기압 복귀시킨 후에 구동 기구(267)가 재치대(210)를 하강시키는 것에 의해, 노구(爐口)를 개구(開口)하는 것과 함께 보트(217)를 반송 공간(203)에 반출(보트 언로딩)한다. 그 후 보트에 재치되는 웨이퍼(200)를 반송 공간 (203)의 외부에 위치하는 반송실에 반출한다(S314). 이상의 동작이 반복되는 것에 의해 웨이퍼(200)가 개질 처리된다.
(3) 온도 변환 그래프 작성 공정
다음으로 온도 변환 그래프 작성 공정(S302)의 상세한 처리 플로우에 대해서 도 5 내지 도 8을 이용하여 설명한다. 또한 본 발명에서는 설명의 이해를 돕기 위해서 온도 변환 그래프 작성 공정으로서 설명하지만 온도 변환 그래프를 반드시 작성할 필요는 없고, 온도 변환 그래프를 작성할 수 있는 데이터를 취득할 수 있으면 된다.
[단열판 측정 준비, 반입 공정(S502)]
도 6a에 도시하는 바와 같이 보트(217)의 단판(217a)(端板, 천장판)에는 온도 센서(263)의 측정 창으로서의 공(217b)이 설치되고, 단열판(101a)이 온도 센서(263)에 의해 표면 온도가 측정되도록 보트(217)에 보지된다. 마찬가지로 기판 처리를 수행하는 웨이퍼(200)(프로덕트 웨이퍼)와는 재질이 다르고, 열적 특성이 유사한 더미 기판(601)(더미 웨이퍼)과 단열판(101b)이 보트(217)에 보지된다. 보트(217)의 소정의 위치에 단열판(101a, 101b), 더미 웨이퍼(601)가 보지되면 처리실(201)에 보트(217)가 반입된다(S502).
[온도 조정, 단열판 온도 측정(S504)]
보트(217)가 소정의 기판 처리 위치에 반입되면, 마이크로파 발진기(655)로부터 마이크로파가 공급되고, 전술한 제어 방법에 의해 마이크로파 발진기(655)가 제어되어 기판 처리 온도까지의 웨이퍼(200)의 승온 및 온도 유지 등의 온도 조정이 수행된다. 온도 조정이 수행되는 동안 소정의 시작 타이밍에 단열판(101a)의 표면 온도를 온도 센서(263)에 의해 소정 시간 측정한다(S504).
온도 센서(263)에 의해 측정된 단열판(101a)의 온도는 CPU(121a)를 개재하여 기억 장치(121c)에 기억된다. 기억된 데이터는 예컨대 도 7의 그래프(701)에 도시하는 바와 같이 시각화하는 것이 가능해진다.
[데이터 취득 완료 판정(S506)]
온도 센서(263)가 단열판(101a)의 표면 온도를 일정시간 측정하면, 컨트롤러(121)에 의해 미리 정해진 데이터가 취득되었는지의 여부를 판정한다(S506). 소정의 데이터가 취득 완료된 경우에는 다음 공정으로 이행하고, 완료되지 않은 경우에는 온도 조정, 단열판 온도 측정(S504)을 다시 실시한다.
[반출 공정(S508)]
단열판(101a)의 소정 데이터의 취득이 완료되면 보트(217)를 반출한다(S508).
[타깃 기판 측정 준비, 반입 공정(S510)]
보트(217)가 반출되면, 도 6b에 도시하는 바와 같이 보트(217)로부터 단열판(101a)을 취출(取出)하고, 단열판(101a)이 보지되었던 위치에 공개 단열판(602)을 보지한다. 마찬가지로 더미 웨이퍼(601)를 반출한 후에는 더미 웨이퍼보다 프로덕트 웨이퍼에 열적 특성이 유사한 재질로 형성된 타깃 기판(603)(타깃 웨이퍼)이 보트(217)에 보지된다. 보트(217)의 소정의 위치에 공개 단열판(602), 타깃 웨이퍼(603)가 각각 보지되면, 상기 보트(217)가 처리실(201) 내에 반입된다(S510).
[온도 조정, 타깃 기판 온도 측정(S512)]
단열판(101a)의 온도 측정 시와 마찬가지로 보트(217)가 소정의 기판 처리 위치에 반입되면, 마이크로파 발진기(655)로부터 마이크로파가 공급되고, 전술한 제어 방법에 의해 마이크로파 발진기(655)가 제어되어 기판 처리 온도까지의 웨이퍼(200)의 승온 및 온도 유지 등의 온도 조정이 수행된다. 온도 조정이 수행되는 동안 소정의 시작 타이밍에 타깃 웨이퍼(603)의 표면 온도를 온도 센서(263)에 의해 소정 시간 측정한다(S512).
[데이터 취득 완료 판정(S514)]
온도 센서(263)가 타깃 웨이퍼의 온도를 일정시간 측정하면, 컨트롤러(121)에 의해 미리 정해진 데이터가 취득되었는지의 여부를 판정한다(S514). 소정의 데이터가 취득 완료된 경우에는 다음 공정으로 이행하고, 완료되지 않은 경우에는 온도 조정, 타깃 기판 온도 측정(S514)을 다시 실시한다.
온도 센서(263)에 의해 측정된 타깃 웨이퍼(603)의 온도는 CPU(121a)를 개재하여 기억 장치(121c)에 기억된다. 기억된 데이터는 예컨대 도 7의 그래프(702)에 도시하는 바와 같이 시각화하는 것이 가능해진다.
[반출 공정, 기판 처리 준비, 온도 변환 그래프 작성(S516)]
타깃 웨이퍼(603)의 소정 데이터의 취득이 완료되면, 보트(217)를 반출한다. 보트(217)를 반출한 후, 공개 단열판(602)을 취출하고, 도 1에 도시하는 바와 같이 단열판(101a)을 보트(217)에 배치한다. 또한 타깃 웨이퍼(603)를 취출하고 통상의 웨이퍼(200)를 보트(217)에 배치한다. 이렇게 기판 처리 플로우를 실시하는 준비가 수행된다. 또한 도 7에 도시한 타깃 웨이퍼(603) 온도의 시간 추이 그래프(702)와 단열판(101a)의 온도 시간 추이 그래프(701)의 데이터로부터 선형 보간(補間) 또는 일차식 근사를 이용하는 것에 의해 도 8에 도시하는 바와 같은 종축을 타깃 웨이퍼의 온도, 횡축을 단열판의 온도로 한 단열판과 타깃 웨이퍼의 상관 관계를 기억 장치(121c)에 기억시킨다. 이와 같이 하여 온도 변환 그래프 작성 공정이 완료된다.
(4) 본 실시 형태에 의한 효과
본 실시 형태에 의하면 이하에 나타내는 1개 또는 복수의 효과를 갖는다.
(a) 프로덕트 웨이퍼와 재질이 다른 단열판과 프로덕트 웨이퍼에 열적 특성이 유사한 타깃 웨이퍼의 상관 관계를 기억하는 것에 의해, 단열판의 온도로부터 웨이퍼의 온도를 추측 가능해지고, 기판 처리 시의 온도 제어를 용이하게 수행하는 것이 가능해진다.
(b) 단열판의 온도로부터 웨이퍼의 온도를 추측 가능하도록 한 것에 의해, 웨이퍼 처리 시에 단열판의 온도를 측정하는 것으로 충분하기 때문에 온도 센서의 설치 장소를 용이하게 결정하는 것이 가능해진다.
(c) 단열판의 온도와 타깃 웨이퍼의 온도를 방사 온도계 등의 비접촉식 온도계에 의해 계측하는 것에 의해, 온도계 자신이 마이크로파의 영향을 받는 것을 억제할 수 있고, 정확한 온도 측정이 가능해진다.
(d) 웨이퍼를 승온할 때 마이크로파 발진기를 펄스 제어와 파워 리미트 제어를 조합해서 제어하는 것에 의해, 웨이퍼의 면내에서 마이크로파 집중 영역과 그 이외의 웨이퍼 영역의 온도 차이가 커지는 것을 억제할 수 있다. 또한 웨이퍼에 굴곡, 왜곡, 균열 등의 변형이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한 웨이퍼를 효율적으로 승온하는 것이 가능해져 원하는 기판 처리 온도까지 단시간애 가열하는 것이 가능해진다.
(e) 웨이퍼가 처리 온도가 되었을 때 마이크로파 발진기를 피드백 제어와 펄스 제어를 조합해서 제어하는 것에 의해 웨이퍼의 온도를 소정의 범위의 기판 처리 온도로 유지하는 것이 가능해진다.
(f) 펄스 제어의 펄스 폭을 제어하는 것에 의해 웨이퍼 승온 시와 웨이퍼 처리 시 양방에서 정확한 온도 제어가 가능해진다.
(5) 제1 실시 형태의 변형예
본 실시 형태에서의 기판 처리 장치는 전술한 형태에 한정되지 않고, 이하에 나타내는 변형예와 같이 변경할 수 있다.
(변형예1)
도 9에 도시하는 바와 같이 변형예 1에서는 방사 온도계 등의 비접촉식의 온도 센서(263)의 설치 위치를 중심에서 지름 방향 외측으로 틀어서 설치하는 것에 의해 보트(217)의 천장판의 공(217b)의 형상을 C자 형상의 홈(217c)이 되도록 구성된다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 공(217b)의 지름을 확대한 구성으로 한 경우에 비해 보트 천장판으로부터 방열되어 기판 온도가 저하되는 것을 억제할 수 있다.
(변형예 2)
도 10에 도시하는 바와 같이 변형예 2에서는 1개의 마이크로파 발진기(655)에 대하여 접속된 도파관(654)이 분기되어 케이스(102)에 복수 접속되는 것에 의해 복수의 전자파 공급 포트(653-1) 내지 653-3)를 케이스(102)에 설치한다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 복수의 전자파 공급 포트(653-1 내지 653-3) 각각으로부터 공급된 마이크로파가 웨이퍼(200)에 균등하게 조사되어 웨이퍼(200)를 균일하게 가열하는 것이 가능해진다.
<본 발명의 제2 실시 형태>
다음으로 본 발명의 제2 실시 형태를 도 11과 도 13a 내지 도 13d를 이용해서 설명한다.
(6) 기판 처리 장치의 구성
제2 실시 형태에서 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 웨이퍼에 각종 열처리를 수행하는 뱃치(batch)식 종형 열처리 장치로서 구성된다. 또한 본 실시 형태에서 제1 실시 형태와 동일한 기능을 가지는 구성 요소에는 동일한 참조 번호를 부가하고 설명을 생략한다.
(처리실)
도 11에 도시하는 바와 같이 처리실(201)은 기판으로서의 웨이퍼(200)를 후술하는 보트(217)에 의해 수평 자세로 수직 방향에 다단으로 정렬한 상태에서 수용 가능하도록 구성된다.
(가스 공급부)
처리실(201) 내에는 후술하는 가스 공급 노즐로서의 노즐(249)은 반응관(203)의 하부 측벽을 관통하도록 각각 조립된다. 노즐(249)은 석영에 의해 구성된다. 노즐(249)에는 가스 공급관(232)이 접속된다. 이와 같이 반응관(103)에는 노즐(249)과, 가스 공급관(232)이 설치되고, 처리실(201) 내에 적어도 1종류의 처리 가스를 공급하는 것이 가능하도록 이루어진다.
단, 본 실시 형태의 처리실(201)은 전술한 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 반응관(103)의 하방에 반응관(103)을 지지하는 금속제의 매니폴드를 설치하고, 각 노즐을 매니폴드의 측벽을 관통하도록 설치해도 좋다. 이 경우, 매니폴드에 배기관(231)을 더 설치해도 좋다. 이와 같은 경우에도 배기관(231)을 매니폴드가 아닌 반응관(103)의 하부에 설치해도 좋다. 이와 같이 처리실(201)의 노구부를 금속제로 하고, 이 금속제의 노구부에 노즐 등을 설치해도 좋다. 또한 처리 가스의 종류별로 복수의 노즐을 설치해도 좋다.
제1 실시 형태와 마찬가지로 가스 공급관(232)에는 상류 방향부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 MFC(241) 및 개폐 밸브인 밸브(243)가 설치된다. 가스 공급관(232)의 선단부(先端部)에는 노즐(249)이 접속된다. 노즐(249)은 반응관(103)의 내벽과 웨이퍼(200) 사이에서의 원환[圓環] 형상의 공간에 반응관(103)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 배열 방향 상방을 향해서 상승[立上]하도록 각각 설치된다. 즉 노즐(249)은 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역(200a)의 측방의, 웨이퍼 배열 영역(200a)을 수평하게 둘러싸는 영역에 웨이퍼 배열 영역(200a)을 따르도록 각각 설치된다. 즉 노즐(249)은 처리실(201) 내에 반입된 웨이퍼(200)의 단부(주연부)의 측방에 웨이퍼(200)의 표면(평탄면)과 수직으로 설치된다. 노즐(249)은 L자형의 롱 노즐로서 구성되고, 노즐(249)의 수평부는 반응관(103)의 하부 측벽을 관통하도록 설치되고, 그것들의 각 수직부는 적어도 웨이퍼 배열 영역(200a)의 일단측(一端側)으로부터 타단측(他端側)을 향해서 상승하도록 설치된다. 노즐(249)의 측면에는 가스를 공급하는 가스 공급공(250)이 복수 설치된다. 가스 공급공(250)은 반응관(103)의 중심을 향하도록 각각 개구되고, 웨이퍼(200)를 향해서 가스를 공급하는 것이 가능하도록 이루어진다. 가스 공급공(250)은 반응관(103)의 하부로부터 상부에 걸쳐서 복수 설치되고, 각각이 동일한 개구 면적을 가지고 또한 같은 개구 피치로 설치된다.
이와 같이 본 실시 형태에서는 반응관(103)의 측벽의 내벽과, 적층된 복수 매의 웨이퍼(200)의 단부[주연부(周緣部)]로 정의되는 원환 형상의 세로로 긴 공간 내, 즉 원통 형상의 공간 내에 배치한 노즐(249)을 경유해서 가스를 반송한다. 그리고 노즐(249)에 개구된 가스 공급공(250)으로부터, 웨이퍼(200)의 근방에서 처음으로 반응관(103) 내에 가스를 분출시킨다. 그리고 반응관(103) 내에서의 가스의 주된 흐름을 웨이퍼(200)의 표면과 평행한 방향, 즉 수평 방향으로 한다. 이러한 구성으로 하는 것에 의해 냉각 가스 또는 퍼지 가스로서의 불활성 가스를 각 웨이퍼(200)에 균일하게 가스를 공급할 수 있고, 각 웨이퍼(200)에 형성되는 박막의 막 두께 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다. 웨이퍼(200)의 표면 상을 흐른 가스, 즉 반응 후의 잔류 가스는 배기구, 즉 후술하는 배기관(231)의 방향을 향해서 흐른다. 단, 이 잔류 가스가 흐르는 방향은 배기구의 위치에 의해 적절히 특정되고, 수직 방향으로 한정되지 않는다.
가스 공급관(232)으로부터는 예컨대 불활성 가스로서 질소(N2) 가스가 MFC(241), 밸브(243), 가스 공급관(232), 노즐(249)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. 주로 가스 공급관(232), MFC(241), 밸브(243)에 의해 불활성 가스 공급계가 구성된다. 불활성 가스 공급계를 퍼지 가스 공급계, 냉각 가스 공급계라고도 부른다.
불활성 가스로서는 N2 가스 외에 예컨대 Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 이용할 수 있다.
(배기부)
반응관(103)의 측벽에는 배기부로서 배기관(231), APC 밸브 등의 압력 조정기(244)가 설치된다. 진공 펌프(246)를 배기부에 포함시켜도 된다는 점은 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
(마이크로파 발진기)
케이스(102)의 측벽에는 복수의 전자파 도입 포트(653-1 내지 653-3)가 각각 수직 방향으로 설치된다. 전자파 도입 포트(653-1 내지 653-3)에는 각각 도파관(654-1 내지 654-3)의 일단이 접속된다. 도파관(654-1 내지 654-3) 각각의 타단에는 마이크로파 발진기(655-1 내지 655-3)가 접속된다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 수직 방향으로 복수 다단으로 보지된 웨이퍼(200) 사이에서 균일하게 가열하는 것이 가능해져 웨이퍼(200)의 면간 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한 제1 실시 형태와 마찬가지로 마이크로파 발진기(655-1 내지 655-3)는 각각 컨트롤러(121)가 접속되고, 컨트롤러(121)로부터 송신되는 동일한 제어 신호에 의해 제어된다. 하지만 이에 한정되지 않고, 마이크로파 발진기(655-1 내지 655-3) 각각에 컨트롤러(121)로부터 개별의 제어 신호를 송신하는 것에 의해 마이크로파 발진기(655-1 내지 655-3)가 개별로 제어되도록 구성해도 좋다. 또한 마이크로파 발진기(655-1 내지 655-3)를 예컨대 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)를 동일한 제어 신호로 제어하고, 마이크로파 발진기(655-3)를 개별의 제어 신호로 제어하는 것과 같은 소정의 편성(그룹 나눔)으로 제어해도 좋다.
(주변 기구)
반응관(103)의 하방에는 반응관(103)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 개체로서의 씰 캡(219)이 설치된다. 씰 캡(219)은 반응관(103)의 하단에 수직 방향 하측으로부터 당접되도록 구성된다. 씰 캡(219)은 예컨대 SUS 등의 금속으로 이루어지고, 원반 형상으로 형성된다. 씰 캡(219)의 상면에는 반응관(103)의 하단과 당접하는 씰 부재로서의 O링이 설치된다. 씰 캡(219)의 처리실(201)과 반대측에는 후술하는 보트(217)를 회전시키는 회전 기구(268)가 설치된다. 회전 기구(268)의 샤프트(255)는 씰 캡(219)을 관통해서 보트(217)에 접속된다. 회전 기구(268)는 보트(217)를 회전시키는 것에 의해 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성된다. 씰 캡(219)은 반응관(103)의 외부에 수직으로 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성된다. 보트 엘리베이터(115)는 씰 캡(219)을 승강시키는 것에 의해 보트(217)를 처리실(201) 내외로 반입 및 반출하는 것이 가능하도록 구성된다. 즉 보트 엘리베이터(115)는 보트(217), 즉 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내외로 반송하는 반송 장치(반송 기구)로서 구성된다.
(기판 보지구)
기판 보지구로서의 보트(217)는 복수 매, 예컨대 25매 내지 200매의 웨이퍼(200)를 수평 자세로 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 수직 방향으로 정렬시켜서 다단으로 지지하도록, 즉 간격을 두고 배열시키도록 구성된다. 또한 보트(217)에 보지된 최상위의 웨이퍼(200)의 상방에는 단열판(101a)이 보지되고, 최하위의 웨이퍼(200)의 하방에는 단열판(101b)이 보지된다. 보트(217)는 예컨대 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어진다. 보트(217)의 하부에는 예컨대 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어지는 단열 플레이트(218)가 수평 자세로 다단으로 지지되어도 좋고, 보트(217)의 하부에 단열 플레이트(218)를 설치하지 않고 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어지는 통 형상의 부재로서 구성된 단열통을 설치해도 좋다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 기판(200)이나 석영 서셉터(101b)로부터의 열이 노구측에 전달되기 어렵도록 이루어진다. 또한 제1 실시 형태 마찬가지로 보트(217)의 단판(217a)(천장판)에는 온도 센서(263)의 측정 창으로서의 공(217b)이 설치되고, 단열판(101a)이 온도 센서(263)에 의해 표면 온도가 측정되도록 보트(217)에 보지된다.
(7) 기판 처리 공정
전술한 제2 실시 형태에서의 기판 처리 장치를 이용한 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서의 기판 처리 공정은 후술하는 온도 변환 그래프 작성 공정(S302')이 다를 뿐, 그 외의 공정은 제1 실시 형태에서의 기판 처리 공정과 동일하다. 즉 본 실시 형태에서는 온도 변환 그래프 작성 공정(S302'), 반입 공정(S304), 압력 조정 공정(S306), 불활성 가스 공급 공정(S308), 개질 공정(S310), 대기압 복귀 공정(S312), 반출 공정(S314)의 순서대로 기판 처리를 수행한다.
(8) 온도 변환 그래프 작성 공정
다음으로 온도 변환 그래프 작성 공정(S302')의 상세한 처리 플로우에 대해서 도 12, 도 13a 내지 도 13d를 이용해서 설명한다.
[단열판 온도 측정(S1202)]
도 13a에 도시하는 바와 같이 단열판 온도 측정 플로우는 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 즉 단열판 온도 측정(S1202)은 제1 실시 형태에서의 단열판 측정 준비, 반입 공정(S502), 온도 조정, 단열판 온도 측정(S504), 데이터 취득 판정(S506), 반출 공정(S508)의 순서대로 같은 처리를 수행하여 데이터를 취득한다. 이때 도 13a에 도시하는 바와 같이 보트(217)의 웨이퍼 배열 영역(200a)에는 더미 웨이퍼(601)가 수직 방향에 복수 다단으로 보지된다.
[타깃 기판 측정 준비, 반입 공정(S1204)]
보트(217)가 반출되면, 도 13b에 도시하는 바와 같이 보트(217)로부터 단열판(101a)을 취출하고, 단열판(101a)이 보지되었던 위치에 공개 단열판(602)을 보지한다. 마찬가지로 더미 웨이퍼(601)를 반출한 후에는 더미 웨이퍼보다 프로덕트 웨이퍼에 열 특성이 유사한 재질로 형성된 타깃 웨이퍼(603)가 보트(217)의 웨이퍼 배열 영역(200a)의 최상부, 또는 웨이퍼 배열 영역(200a)의 길이 방향의 길이를 3등분한 경우의 상방 1/3의 길이 영역인 상부 영역(200b)(TOP 부)에 보지된다. 타깃 웨이퍼(603) 이외의 웨이퍼 배열 영역(200a)에는 더미 웨이퍼(601)가 보지된다. 보트(217)의 소정의 위치에 더미 웨이퍼(601), 공개 단열판(602), 타깃 웨이퍼(603)가 각각 보지되면, 상기 보트(217)가 처리실(201) 내에 반입된다(S1204).
[온도 조정, 타깃 기판 온도 측정(S1206)]
제1 실시 형태와 마찬가지로 더미 웨이퍼(601), 공개 단열판(602), 타깃 웨이퍼(603) 각각이 보지된 보트(217)가 소정의 기판 처리 위치에 반입되면 마이크로파 발진기(655)로부터 마이크로파가 공급되고, 기판 처리 온도까지의 웨이퍼(200)의 승온 및 온도 유지 등의 온도 조정이 수행된다. 온도 조정이 수행되는 동안 소정의 시작 타이밍에 타깃 웨이퍼(603)의 표면 온도를 온도 센서(263)에 의해 소정 시간 측정한다(S1206).
[데이터 취득 완료 판정(S1208)]
제1 실시 형태와 마찬가지로 온도 센서(263)가 타깃 웨이퍼(603)의 온도를 일정 시간 측정하면, 컨트롤러(121)에 의해 미리 정해진 데이터가 취득되었는지의 여부를 판정한다(S1208). 소정의 데이터가 취득 완료된 경우에는 다음 공정으로 이행하고, 완료되지 않은 경우에는 온도 조정, 타깃 기판 온도 측정(S1206)을 다시 실시한다.
[반출 공정(S1210)]
웨이퍼 배열 영역(200a)의 최상부 또는 상부 영역(200b)에 보지된 타깃 웨이퍼(603)의 온도 데이터을 취득하면 보트(217)를 반출한다(S1210).
[타깃 기판의 온도 측정 완료 판정(S1212)]
반출 공정(S1210)에 의해 보트(217)가 반출되면, 타깃 웨이퍼(603)의 온도 측정이 소정 매수만큼 완료되었는지의 여부를 판정한다. 소정의 매수만큼 데이터 취득이 완료된 경우에는 다음 공정으로 이행하고, 완료되지 않은 경우에는 후술하는 온도 조정, 타깃 기판 온도 측정(S1204' 또는 S1204")을 실시한다.
[타깃 기판 측정 준비, 반입 공정(S1204', S1204")]
타깃 기판의 온도 측정 완료 판정(S1212)의 판정으로 타깃 웨이퍼(603)의 온도 측정이 소정 매수만큼 완료되지 않았다고 판정되면, 다음 타깃 기판 측정 준비를 실시한다. 도 13c에 도시하는 바와 같이 온도 측정 대상이 되는 타깃 웨이퍼(603)는 보트(217)의 웨이퍼 배열 영역(200a)의 중앙부, 또는 웨이퍼 배열 영역(200a)의 길이 방향의 길이를 3등분한 경우의 중앙 1/3의 길이 영역인 중부 영역(200c)(Middle 부)에 보지된다. 타깃 웨이퍼(603)의 상방의 웨이퍼 배열 영역(200a)에는 공개 단열판과 수직 방향 같은 위치에 공이 열린 공개 더미 웨이퍼(604)가 보지되고, 타깃 웨이퍼(603)의 하방의 웨이퍼 배열 영역(200a)에는 더미 웨이퍼(601)가 보지된다. 보트(217)의 소정의 위치에 더미 웨이퍼(601), 공개 단열판(602), 타깃 웨이퍼(603), 공개 더미 웨이퍼(604) 각각이 보지되면 상기 보트(217)가 처리실(201) 내에 반입된다(S1204'). 이후의 처리는 타깃 기판 측정 준비, 반입 공정(S1204) 이후의 처리와 마찬가지이다.
타깃 기판 측정 준비, 반입 공정(S1204')과 마찬가지로 타깃 기판 측정 준비, 반입 공정(S1204")이 실시된다. 즉 도 13d에 도시하는 바와 같이 온도 측정 타깃이 되는 타깃 웨이퍼(603)는 보트(217)의 웨이퍼 배열 영역(200a)의 최하부, 또는 웨이퍼 배열 영역(200a)의 길이 방향의 길이를 3등분한 경우의 하방 1/3의 길이 영역인 하부 영역(200d)(Bottom 부)에 보지된다. 타깃 웨이퍼의 상방의 웨이퍼 배열 영역(200a)에는 공개 더미 웨이퍼(604)가 보지된다. 보트(217)의 소정의 위치에 공개 단열판(602), 타깃 웨이퍼(603), 공개 더미 웨이퍼(604)가 각각 보지되면, 상기 보트(217)가 처리실(201) 내에 반입된다(S1204"). 이후의 처리는 타깃 기판 측정 준비, 반입 공정(S1204, S1204') 이후의 처리와 마찬가지이다. 또한 타깃 기판 측정 준비, 반입 공정(S1204' 및 S1204")은 특별히 실시하지 않고 다음 공정으로 이행하는 것도 가능하지만 이들의 공정을 실시하는 것에 의해 수직 방향에서도 상세한 온도 제어가 가능해져, 웨이퍼(200)의 면간 온도 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
[반출 공정, 기판 처리 준비, 온도 변환 그래프 작성(S1216)]
타깃 기판의 온도 측정 완료 판정(S1212)의 판정으로 타깃 웨이퍼(603)의 온도 측정이 소정의 매수만큼 완료되었다고 판정되면, 보트(217)를 반출한다. 보트(217)를 반출한 후 공개 단열판(602)을 취출하고, 도 11에 도시하는 바와 같이 단열판(101a)을 보트(217)에 배치한다. 또한 타깃 웨이퍼(603)를 취출하고, 통상의 웨이퍼(200)를 보트(217)에 배치한다. 이렇게 기판 처리 플로우를 실시하는 준비가 수행된다. 또한 높이가 다른 위치에 보지된 타깃 웨이퍼(603) 각각의 온도와 단열판(101a)의 온도의 시간 추이의 데이터로부터, 종축을 단열판의 온도, 횡축을 타깃 웨이퍼의 온도로 한 단열판과 타깃 웨이퍼의 상관 관계를 기억 장치(121c)에 기억시킨다(S1216). 이와 같이 하여 온도 변환 그래프 작성 공정이 완료된다.
(9) 본 실시 형태에 의한 효과
본 실시 형태에 의하면, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 이하에 나타내는 1개 또는 복수의 효과를 갖는다.
(g) 높이가 다른 위치에 온도 측정 대상이 되는 타깃 웨이퍼를 보지하여 온도 측정을 수행하는 것에 의해 복수 다단으로 보지된 웨이퍼의 온도 제어를 정확하게 실시하는 것이 가능해지는 것과 함께, 웨이퍼의 면간 온도 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
이상, 본 발명을 실시 형태를 따라 설명했지만, 전술한 각 실시 형태나 각 변형예 등은 적절히 조합해서 이용할 수 있고, 그 효과도 얻을 수 있다.
예컨대 전술한 각 실시 형태에서는 온도 변환 그래프의 작성 공정에 대해서 기재했지만 이에 한정되지 않고, 온도 변환 그래프 대신에 온도 변환 리스트를 작성해도 좋다.
또한 예컨대 전술한 각 실시 형태에서는 실리콘을 주성분으로 하는 막으로서 아모퍼스 실리콘 막을 폴리실리콘 막으로 개질하는 처리에 대해서 기재했지만 이에 한정되지 않고, 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 수소(H) 중 적어도 1개 이상을 포함하는 가스를 공급시켜서 웨이퍼(200)의 표면에 형성된 막을 개질해도 좋다. 예컨대 웨이퍼(200)에 고유전체 막으로서의 하프늄산화막(HfxOy막)이 형성되는 경우에 산소를 포함하는 가스를 공급하면서 마이크로파를 공급하여 가열하는 것에 의해 하프늄산화막 중의 결손된 산소를 보충하고, 고유전체 막의 특성을 향상시키거나, 질소 가스(N2 가스)를 공급하면서 마이크로파를 공급하여 가열시키는 것에 의해 하프늄산화막 중의 미결정화 부분을 결정화하여 고유전체 막의 특성을 향상시킬 수 있다. 또한 여기서는 하프늄산화막에 대해서 제시했지만 이에 한정되지 않고, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 탄탈(Ta), 니오브(Nb), 란탄(La), 세륨(Ce), 이트륨(Y), 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 칼슘(Ca), 납(Pb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 등의 적어도 어느 하나를 포함하는 금속 원소를 포함하는 산화막, 즉 금속계 산화막을 형성하는 경우에도 바람직하게 적용할 수 있다. 즉 전술한 성막 시퀀스는 웨이퍼(200) 상에 TiOCN 막, TiOC 막, TiON 막, TiO 막, ZrOCN 막, ZrOC 막, ZrON 막, ZrO 막, HfOCN 막, HfOC 막, HfON 막, HfO 막, TaOCN 막, TaOC 막, TaON 막, TaO 막, NbOCN 막, NbOC 막, NbON 막, NbO 막, AlOCN 막, AlOC 막, AlON 막, AlO 막, MoOCN 막, MoOC 막, MoON 막, MoO 막, WOCN 막, WOC 막, WON 막, WO 막을 형성하는 경우에도 바람직하게 적용하는 것이 가능해진다.
또한 고유전체 막에 한정되지 않고, 불순물이 도핑된 실리콘을 주성분으로 하는 막을 가열시켜도 좋다. 실리콘을 주성분으로 하는 막으로서는 실리콘질화막(SiN 막), 실리콘산화막(SiO 막), 실리콘산탄화막(SiOC 막), 실리콘산탄질화막(SiOCN 막), 실리콘산질화막(SiON 막) 등의 Si계 산화막, 에피택셜실리콘막(Epi-Si 막), 에피택셜실리콘게르마늄막(Epi-SiGe 막) 등이 있다. 불순물로서는 예컨대 브롬(B), 탄소(C), 질소(N), 알루미늄(Al), 인(P), 갈륨(Ga), 비소(As) 등의 적어도 1개 이상을 포함한다. 또한 전술한 실리콘을 주성분으로 하는 막이나 금속산화막 외에 에피택셜게르마늄막(Epi-Ge 막)이나, 3-5족 원소를 이용하여 형성하는 막을 가열해도 좋다.
또한 메타크릴산메틸 수지(Polymethyl methacrylate: PMMA), 에폭시 수지, 노볼락 수지, 폴리비닐페닐 수지 등의 적어도 어느 하나를 기반으로 하는 레지스트 막이어도 좋다.
또한 전술에서는 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정에 대해서 기재했지만 이에 한정되지 않고, 액정 패널의 제조 공정의 패터닝 처리, 태양전지의 제조 공정의 패터닝 처리나, 파워 디바이스의 제조 공정의 패터닝 처리 등의, 기판을 처리하는 기술에도 적용 가능하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 균일한 기판 처리를 수행하는 것이 가능한 기술을 제공할 수 있다.
<본 발명의 바람직한 형태>
이하, 본 발명의 바람직한 형태에 대해서 부기(附記)한다.
(부기 1)
본 발명의 일 형태에 의하면,
기판을 보지하는 기판 보지구에 보지된 단열판을 가열 장치로부터 공급된 전자파에 의해 상기 기판을 처리하는 처리 온도까지 가열하고, 비접촉식 온도계에 의해 상기 처리 온도에 도달할 때까지의 상기 단열판의 온도 변화를 측정하는 공정;
상기 기판 보지구에 보지된 상기 기판을 상기 가열 장치에 의해 상기 처리 온도까지 가열하고, 상기 비접촉식 온도계에 의해 상기 처리 온도에 도달할 때까지의 상기 기판의 온도 변화를 측정하는 공정;
상기 단열판의 온도 변화의 측정 결과와 상기 기판의 온도 변화의 측정 결과에 의해 상기 단열판과 상기 기판의 온도 변화의 상관 관계를 취득하는 공정; 및
상기 비접촉식 온도계가 측정하는 단열판의 온도와 상기 상관 관계를 기초로 상기 가열 장치를 제어하여 상기 기판을 가열하는 공정
을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법 또는 기판 처리 방법이 제공된다.
(부기2)
상기 기판을 가열하는 공정에서는 상기 기판을 가열하여 승온하는 기간에서 상기 전자파를 간헐적으로 공급하는 펄스 제어와, 상기 전자파의 공급 출력을 선형적으로 제어하는 파워 리미트 제어를 조합시켜서 상기 가열 장치를 제어하는 부기 1에 기재된 방법이 제공된다.
(부기3)
상기 기판을 가열하는 공정에서는 상기 처리 온도로 유지하는 기간에서 상기 전자파를 간헐적으로 공급하는 펄스 제어와, 상기 상관 관계를 기초로 상기 가열 장치의 제어를 수행하는 피드백 제어를 조합시켜서 상기 가열 장치를 제어하는 부기 1 또는 부기 2에 기재된 방법이 제공된다.
(부기4)
상기 단열판의 온도 변화를 측정하는 공정에서 상기 단열판은 상기 기판보다 상방 또는 하방에 보지되는 부기 1 내지 부기 3 중 어느 하나에 기재된 방법이 제공된다.
(부기5)
상기 기판의 온도 변화를 측정하는 공정에서 상기 온도 변화를 측정되는 기판은 상기 기판 보지구의 기판 보지 영역의 상부 영역에 보지되는 부기 1 내지 부기 4 중 어느 하나에 기재된 방법이 제공된다.
(부기6)
상기 기판의 온도 변화를 측정하는 공정에서 상기 온도 변화를 측정되는 기판은 상기 기판 보지구의 기판 보지 영역의 중부 영역에 보지되는 부기 1 내지 부기 5 중 어느 하나에 기재된 방법이 제공된다.
(부기7)
상기 기판의 온도 변화를 측정하는 공정에서 상기 온도 변화를 측정하는 기판은 상기 기판 보지구의 기판 보지 영역의 하부 영역에 보지되는 부기 1 내지 부기 6 중 어느 하나에 기재된 방법이 제공된다.
(부기8)
상기 가열 장치에 적어도 2개 이상 설치되고 상기 전자파를 발진하는 전자파 발진기가 상기 비접촉식 온도계에 의해 측정된 결과에 기초하여 동일한 제어가 수행되는 부기 1 내지 부기 7 중 어느 하나에 기재된 방법이 제공된다.
(부기9)
상기 비접촉식 온도계는 방사 온도계인 부기 1 내지 부기 8 중 어느 하나에 기재된 방법이 제공된다.
(부기 10)
상기 단열판은 적어도 상기 기판을 개재하도록 2개 이상 보지되는 부기 1 내지 부기 9 중 어느 하나에 기재된 방법이 제공된다.
(부기 11)
상기 단열판과 상기 기판의 상관 관계를 취득하는 공정에서는 상기 단열판과 상기 기판의 온도 변환 그래프 또는 온도 변환 리스트를 작성하는 부기 1 내지 부기 10 중 어느 하나에 기재된 방법이 제공된다.
(부기 12)
본 발명의 다른 형태에 의하면,
기판과 단열판을 보지하는 기판 보지구가 반입반출되는 처리실;
상기 처리실에 대하여 전자파를 발진하는 전자파 발진기를 포함하는 가열 장치;
상기 기판과 상기 단열판의 온도를 측정하는 비접촉식 온도계; 및
상기 비접촉식 온도계에 의해 상기 처리실 내의 상기 단열판의 온도를 측정하고, 상기 비접촉식 온도계에 의해 상기 처리실 내의 상기 기판의 온도를 측정하고, 상기 측정한 단열판의 온도와 상기 기판의 온도의 상관 관계를 취득하고, 상기 상관 관계를 기초로 상기 가열 장치와 상기 비접촉식 온도계를 제어하는 제어부
를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기 13)
본 발명의 다른 형태에 의하면,
기판을 보지하는 기판 보지구에 보지된 단열판을 가열 장치로부터 공급된 전자파에 의해 상기 기판을 처리하는 처리 온도까지 가열하고, 비접촉식 온도계에 의해 상기 처리 온도에 도달할 때까지의 상기 단열판의 온도 변화를 측정하는 순서;
상기 기판 보지구에 보지된 상기 기판을 상기 가열 장치에 의해 상기 처리 온도까지 가열하고, 상기 처리 온도에 도달할 때까지의 상기 기판의 온도 변화를 상기 비접촉식 온도계에 의해 측정하는 순서;
상기 단열판의 온도 변화의 측정 결과와 상기 기판의 온도 변화의 측정 결과에 의해 상기 단열판과 상기 기판의 온도 변화의 상관 관계를 취득하는 순서; 및
상기 비접촉식 온도계가 측정하는 단열판의 온도와 상기 상관 관계를 기초로 상기 가열 장치를 제어하여 상기 기판을 가열하는 순서
를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램, 또는 상기 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
101a, 101b: 단열판(석영판, Si 판)
102: 케이스(캐비티)
103: 반응관 104: 캡 플랜지(폐색판)
121: 컨트롤러(제어부) 200: 웨이퍼(기판)
201: 처리실 210: 재치대
217: 보트(기판 보지구) 655: 마이크로파 발진기(가열 장치)
103: 반응관 104: 캡 플랜지(폐색판)
121: 컨트롤러(제어부) 200: 웨이퍼(기판)
201: 처리실 210: 재치대
217: 보트(기판 보지구) 655: 마이크로파 발진기(가열 장치)
Claims (12)
- 기판을 보지(保持)하는 기판 보지구에 보지된 단열판을 가열 장치로부터 공급된 전자파에 의해 상기 기판을 처리하는 처리 온도까지 가열하고, 비접촉식 온도계에 의해 상기 처리 온도에 도달할 때까지의 상기 단열판의 온도 변화를 측정하는 공정;
상기 기판 보지구에 보지된 상기 기판을 상기 가열 장치에 의해 상기 처리 온도까지 가열하고, 상기 비접촉식 온도계에 의해 상기 처리 온도에 도달할 때까지의 상기 기판의 온도 변화를 측정하는 공정;
상기 단열판의 온도 변화의 측정 결과와 상기 기판의 온도 변화의 측정 결과에 의해 상기 단열판과 상기 기판의 온도 변화의 상관 관계를 취득하는 공정; 및
상기 비접촉식 온도계가 측정하는 단열판의 온도와 상기 상관 관계를 기초로 상기 가열 장치를 제어하여 상기 기판을 가열하는 공정
을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 기판을 가열하는 공정에서는 상기 기판을 가열하여 승온하는 기간에서 상기 전자파를 간헐적으로 공급하는 펄스 제어와, 상기 전자파의 공급 출력을 선형적으로 제어하는 파워 리미트 제어를 조합시켜서 상기 가열 장치를 제어하는 반도체 장치의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 기판을 가열하는 공정에서는 상기 처리 온도로 유지하는 기간에서 상기 전자파를 간헐적으로 공급하는 펄스 제어와, 상기 상관 관계를 기초로 상기 가열 장치의 제어를 수행하는 피드백 제어를 조합시켜서 상기 가열 장치를 제어하는 반도체 장치의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 단열판의 온도 변화를 측정하는 공정에서 상기 단열판은 상기 기판보다 상방(上方) 또는 하방(下方)에 보지되는 반도체 장치의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 기판의 온도 변화를 측정하는 공정에서 상기 온도 변화를 측정하는 기판은 상기 기판 보지구의 기판 보지 영역의 상부 영역에 보지되는 반도체 장치의 제조 방법. - 제5항에 있어서,
상기 기판의 온도 변화를 측정하는 공정에서 상기 온도 변화를 측정하는 기판은 상기 기판 보지구의 기판 보지 영역의 중부 영역에 또한 보지되는 반도체 장치의 제조 방법. - 제6항에 있어서,
상기 기판의 온도 변화를 측정하는 공정에서 상기 온도 변화를 측정하는 기판은 상기 기판 보지구의 기판 보지 영역의 하부 영역에 또한 보지되는 반도체 장치의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 가열 장치에 적어도 2개 이상 설치되고 상기 전자파를 발진하는 전자파 발진기에 상기 비접촉식 온도계에 의해 측정된 결과에 기초하여 동일한 제어가 수행되는 반도체 장치의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 비접촉식 온도계는 방사 온도계인 반도체 장치의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 단열판은 적어도 상기 기판을 개재하도록 2개 이상 보지되는 반도체 장치의 제조 방법. - 기판과 단열판을 보지하는 기판 보지구가 반입반출되는 처리실;
상기 처리실에 대하여 전자파를 발진하는 전자파 발진기를 포함하는 가열 장치;
상기 기판과 상기 단열판의 온도를 측정하는 비접촉식 온도계; 및
상기 비접촉식 온도계에 의해 상기 처리실 내의 상기 단열판의 온도를 측정하고, 상기 비접촉식 온도계에 의해 상기 처리실 내의 상기 기판의 온도를 측정하고, 상기 측정한 단열판의 온도와 상기 기판의 온도의 상관 관계를 취득하고, 상기 상관 관계를 기초로 상기 가열 장치를 제어하는 제어부
를 포함하는 기판 처리 장치. - 기판을 보지하는 기판 보지구에 보지된 단열판을 가열 장치로부터 공급된 전자파에 의해 상기 기판을 처리하는 처리 온도까지 가열하고, 비접촉식 온도계에 의해 상기 처리 온도에 도달할 때까지의 상기 단열판의 온도 변화를 측정하는 순서;
상기 기판 보지구에 보지된 상기 기판을 상기 가열 장치에 의해 상기 처리 온도까지 가열하고, 상기 비접촉식 온도계에 의해 상기 처리 온도에 도달할 때까지의 상기 기판의 온도 변화를 측정하는 순서;
상기 단열판의 온도 변화의 측정 결과와 상기 기판의 온도 변화의 측정 결과에 의해 상기 단열판과 상기 기판의 온도 변화의 상관 관계를 취득하는 순서; 및
상기 비접촉식 온도계가 측정하는 단열판의 온도와 상기 상관 관계를 기초로 상기 가열 장치를 제어하여 상기 기판을 가열하는 순서
를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램.
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