KR20190100314A - 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체 - Google Patents

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체 Download PDF

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KR20190100314A
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Abstract

기판 보지구에 보지된 기판을 처리하는 처리실과, 상기 기판을 전자파에 의해 가열하는 가열 장치와, 상기 기판을 상기 기판 보지구에 이재하는 이재기와, 상기 기판의 온도를 측정하는 온도 센서와, 상기 기판 보지구에 재치되는 상기 기판의 재치 위치와 상기 온도 센서에 의해 측정된 상기 재치 위치에 대응한 온도를 적어도 기억한 테이블을 포함하는 기억부와, 상기 기억부에 기억된 정보에 따라 상기 가열 장치와 상기 이재기를 제어하는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치의 상기 처리실에 기판을 반송하는 공정; 상기 기판을 상기 가열 장치로 가열하여 소정의 기판 처리를 수행하는 공정; 상기 기판 처리를 수행하는 공정이 종료된 후, 상기 처리실에서 상기 기판 처리 공정의 횟수를 판정하는 공정; 상기 횟수를 판정하는 공정에서 미리 정해진 횟수 이상의 처리 횟수가 수행되었다고 판정된 경우, 상기 기판이 상기 기판 보지구에 재치되는 위치의 조정 필요 여부를 판정하는 공정; 및 상기 조정 필요 여부를 판정하는 공정에 의해 재치 위치 조정이 필요하다고 판정된 경우, 상기 기판 처리를 수행하는 공정 시에 측정한 상기 기판 온도와 상기 제어부가 상기 테이블에 기억된 상기 재치 위치에 대응한 상기 기판의 측정 온도를 비교하여 상기 기판의 재치 위치를 결정하는 공정;을 포함하는 기술을 제공한다.

Description

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
본 발명은 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램에 관한 것이다.
반도체 장치(반도체 디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 예컨대 가열 장치를 이용하여 처리실 내의 기판을 가열하여, 기판의 표면에 성막된 박막 중의 조성이나 결정(結晶) 구조를 변화시키거나 성막된 박막 내의 결정 결함 등을 수복하는 어닐링 처리로 대표되는 개질 처리가 있다. 최근의 반도체 디바이스에서는 미세화, 고집적화가 현저해지고 있으며, 이에 따라 높은 애스펙트비를 가지는 패턴이 형성된 고밀도의 기판으로의 개질 처리가 요구되고 있다. 이러한 고밀도 기판으로의 개질 처리 방법으로서 전자파를 이용한 열처리 방법이 검토되고 있다.
1: 일본 특개 2015-070045
종래의 전자파를 이용한 처리에서는 전자계 분포를 변화시켜서 기판을 균일하게 처리하는 것이 곤란한 경우가 있다.
본 발명의 목적은 전자계 분포를 조정하지 않아도 균일한 기판 처리를 수행하는 것이 가능한 전자파 기판 처리 기술을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 기판 보지구(保持具)에 보지된 기판을 처리하는 처리실과, 상기 기판을 전자파에 의해 가열하는 가열 장치와, 상기 기판을 상기 기판 보지구에 이재하는 이재기와, 상기 기판이 있는 온도를 측정하는 온도 센서와, 상기 기판 보지구에 재치되는 상기 기판의 재치 위치와 상기 온도 센서에 의해 측정된 상기 재치 위치에 대응한 온도를 적어도 기억한 테이블을 포함하는 기억부와, 상기 기억부에 기억된 정보에 따라 상기 가열 장치와 상기 이재기를 제어하는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치의 상기 처리실에 기판을 반송하는 공정; 상기 기판을 상기 가열 장치로 가열하여 소정의 기판 처리를 수행하는 공정; 상기 기판 처리를 수행하는 공정이 종료된 후, 상기 처리실에서 상기 기판 처리 공정의 횟수를 판정하는 공정; 상기 횟수를 판정하는 공정에서 미리 정해진 횟수 이상의 처리 횟수가 수행되었다고 판정된 경우, 상기 기판이 상기 기판 보지구에 재치되는 위치의 조정 필요 여부를 판정하는 공정; 및 상기 조정 필요 여부를 판정하는 공정에 의해 재치 위치 조정이 필요하다고 판정된 경우, 상기 기판 처리를 수행하는 공정 시에 측정한 상기 기판 온도와 상기 제어부가 상기 테이블에 기억된 상기 재치 위치에 대응한 상기 기판의 측정 온도를 비교하여 상기 기판의 재치 위치를 결정하는 공정;
을 포함하는 기술이 제공된다.
본 발명에 따르면, 전자계 분포를 조정하지 않고 균일한 기판 처리를 수행하는 것이 가능한 전자파 기판 처리 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 개략 구성을 도시한 종단면도(縱斷面圖).
도 2는 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 개략 구성을 도시한 횡단면도(橫斷面圖).
도 3은 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 매엽형(枚葉型) 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 종단면도로 도시하는 도면.
도 4는 본 발명에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도.
도 5는 본 발명에서의 기판 처리의 플로우를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명에서의 기판 재치 위치 조정의 플로우를 도시하는 도면.
도 7의 (A)는 기판의 보지 위치를 기억시킨 테이블을 도시한 모식도.
도 7의 (B)는 기판을 각 포지션에 재치한 경우의 온도와 시트 저항의 관계를 도시한 그래프.
도 8의 (A)는 기판을 기판 보지구의 기준 위치에 보지한 경우를 도시한 모식도.
도 8의 (B)는 기판을 기판 보지구의 도 7의 (A)의 포지션 No.1에 보지한 경우를 도시한 모식도.
도 8의 (C)는 기판을 기판 보지구의 도 7의 (A)의 포지션 No.2에 보지한 경우를 도시한 모식도.
도 8의 (D)는 기판을 기판 보지구의 도 7의 (A)의 포지션 No.3에 보지한 경우를 도시한 모식도.
도 8의 (E)는 기판을 기판 보지구의 도 7의 (A)의 포지션 No.4에 보지한 경우를 도시한 모식도.
도 9의 (A)는 정상 시의 기판 상에 발생하는 전자계 분포를 도시한 모식도.
도 9의 (B)는 복수 회 처리한 기판 상에 발생하는 전자계 분포를 도시한 모식도.
도 9의 (C)는 기판 재치 위치 조정 후의 기판 상에 발생하는 전자계 분포를 도시한 모식도.
<본 발명의 일 실시 형태>
이하, 본 발명의 일 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
본 실시 형태에서 본 발명에 따른 기판 처리 장치(100)는 웨이퍼에 각종의 열처리를 수행하는 다매엽식(多枚葉式) 열처리 장치로서 구성되고, 후술하는 전자파를 이용한 어닐링 처리(개질 처리)를 수행하는 장치로서 설명을 수행한다. 본 실시 형태에서의 기판 처리 장치(100)에서는 기판으로서의 웨이퍼(200)를 내부에 수용한 수납 용기(캐리어)로서 FOUP(Front Opening Unified Pod: 이하, 포드와 부른다)(110)가 사용된다. 포드(110)는 웨이퍼(200)를 각종 기판 처리 장치 간을 반송하기 위한 반송 용기로서도 이용된다.
도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이 기판 처리 장치(100)는 웨이퍼(200)를 반송하는 반송실(반송 영역)(203)을 내부에 포함하는 반송 광체(筐體)(202)와, 반송 광체(202)의 측벽에 설치되고, 웨이퍼(200)를 처리하는 처리실(201-1, 201-2)을 각각 내부에 포함하는 후술하는 처리 용기로서의 케이스(102-1, 102-2)를 구비한다. 반송실(203)의 광체 전측(前側)인 도 1의 정면 우측(도 2의 정면 하측)에는 포드(110)의 덮개를 개폐하여 웨이퍼(200)를 반송실(203)에 반송·반출하기 위한 포드 개폐 기구로서의 로드 포트 유닛(LP)(106)이 배치된다. 로드 포트 유닛(106)은 광체(106a)와 스테이지(106b)와 오프너(106c)를 구비하고, 스테이지(106b)는 포드(110)를 재치하고, 반송실(203)의 광체 전방에 형성된 기판 반입반출구(134)에 포드(110)를 근접시키도록 구성되고, 오프너(106c)에 의해 포드(110)에 설치된 미도시의 덮개를 개폐한다. 또한 로드 포트 유닛(106)은 포드(110) 내부를 N2 가스 등의 퍼지 가스로 퍼지하는 것이 가능한 기능을 가지고 있어도 좋다. 또한 광체(202)는 반송실(203) 내를 N2 등의 퍼지 가스를 순환시키기 위한 후술하는 퍼지 가스 순환 구조를 가진다.
반송실(203)의 광체(202) 후측인 도 1의 정면 좌측(도 2의 정면 상측)에는 처리실(201-1, 202-2)을 개폐하는 게이트 밸브(205-1, 205-2)가 각각 배치된다. 반송실(203)에는 웨이퍼(200)를 이재하는 기판 이재 기구(기판 이재 로봇)로서의 이재기(125)가 설치된다. 이재기(125)는 웨이퍼(200)를 재치하는 재치부로서의 트위저(암)(125a-1, 125a-2)와, 트위저(125a-1, 125a-2)를 각각 수평 방향으로 회전 또는 직동(直動) 가능한 이재 장치(125b)와, 이재 장치(125b)를 승강시키는 이재 장치 엘리베이터(125c)로 구성된다. 트위저(125a-1, 125a-2), 이재 장치(125b), 이재 장치 엘리베이터(125c)의 연속 동작에 의해 후술하는 기판 보지구(217)나 포드(110)에 웨이퍼(200)를 장전(裝塡, charging) 또는 탈장(脫裝, discharging)하는 것이 가능하도록 이루어진다. 이후, 케이스(102-1, 102-2), 처리실(201-1, 201-2), 트위저(125a-1, 125a-2)는 각각 특히 구별해서 설명할 필요가 없는 경우에는 단순히 케이스(102), 처리실(201), 트위저(125a)로서 기재한다.
도 1에 도시하는 바와 같이 반송실(203)의 상방(上方) 공간이며, 후술하는 클린 유닛(166)보다 하방(下方)에는 처리한 웨이퍼(200)를 냉각하기 위한 웨이퍼 냉각용 재치구(108)가 웨이퍼 냉각 선반(웨이퍼 냉각 테이블)(109) 상에 설치된다. 웨이퍼 냉각용 재치구(108)는 후술하는 기판 보지구로서의 보트(217)와 마찬가지의 구조를 가지고, 복수의 웨이퍼 보지 홈[溝]에 의해 복수 매의 웨이퍼(200)를 수직 다단으로 수평하게 보지하는 것이 가능하도록 구성된다. 웨이퍼 냉각용 재치구(108) 및 웨이퍼 냉각 선반(109)은, 기판 반입반출구(134) 및 게이트 밸브(205)의 설치 위치보다 상방(上方)에 설치되는 것에 의해 웨이퍼(200)를 이재기(125)에 의해 포드(110)로부터 처리실(201)에 반송할 때의 동선 상으로부터 벗어나기 때문에, 웨이퍼 처리의 스루풋을 저하시키지 않고 처리 후의 웨이퍼(200)를 냉각하는 것을 가능하도록 한다. 이후, 웨이퍼 냉각용 재치구(108)와 웨이퍼 냉각 선반(109)을 총칭하여 냉각 영역(냉각 영역)이라고 부르는 경우도 있다.
(처리로)
도 1의 파선(破線)으로 둘러싸인 영역A에는 도 3에 도시하는 바와 같은 기판 처리 구조를 가지는 처리로가 구성된다. 도 2에 도시하는 바와 같이 본 실시 형태에서는 처리로가 복수 설치되지만, 처리로의 구성은 동일하기 때문에 일방(一方)의 구성만 설명하고, 타방(他方)의 처리로 구성의 설명은 생략한다. 도 3에 도시하는 바와 같이 처리로는 금속 등의 전자파를 반사하는 재료로 구성되는 캐비티(처리 용기)로서의 케이스(102)를 포함한다. 또한 금속 재료로 구성된 캡 플랜지[폐색판(閉塞板)](104)이 봉지 부재(씰 부재)로서의 O링(미도시)을 개재하여 케이스(102)의 상단을 폐색하도록 구성한다. 주로 케이스(102)와 캡 플랜지(104)의 내측 공간을 실리콘 웨이퍼 등의 기판을 처리하는 처리실(201)로서 구성한다. 케이스(102)의 내부에 전자파를 투과시키는 석영제의 미도시의 반응관을 설치해도 좋고, 반응관 내부가 처리실이 되도록 처리 용기를 구성해도 좋다. 또한 캡 플랜지(104)를 설치하지 않고, 천장이 폐색된 케이스(102)를 이용하여 처리실(201)을 구성해도 좋다.
처리실(201) 내에는 재치대(210)가 설치되고, 재치대(210)의 상면에는 기판으로서의 웨이퍼(200)를 보지하는 기판 보지구로서의 보트(217)가 재치된다. 보트(217)는 후술하는 도 8에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(200)를 보지하는 웨이퍼 보지기둥(보트 기둥)(217a, 217b, 217c)을 포함하고, 보트 기둥(217a 내지 217c)의 양 단에는 단판(端板)이 배치된다. 본 실시 형태에서 각 보지 기둥(217a 내지 217c)은 모두 같은 형상으로 형성되고, 보지 기둥(217a)과 보지 기둥(217b) 및 보지 기둥(217a)과 보지 기둥(217c)은 웨이퍼(200)의 주(周)방향을 따라 90℃ 간격이 되도록 배치되고, 보지 기둥(217b) 및 보지 기둥(217c)은 웨이퍼(200)의 주방향을 따라 180℃ 간격이 되도록 배치된다. 즉 보지 기둥(217a)과 보지 기둥(217b) 및 보지 기둥(217a)과 보지 기둥(217c)의 간격은 보지 기둥(217b)과 보지 기둥(217c)의 간격보다 좁아지도록 배치된다. 각 보지 기둥(217a 내지 217c)에는 복수의 보지 홈(미도시)이 길이 방향에 등간격으로 배치되고, 또한 각각이 동일한 높이로 배치되는 것에 의해 동일평면 내에서 웨이퍼(200)를 수평하게 보지할 수 있도록 형성된다. 또한 보트(217)에는 처리 대상인 웨이퍼(200)와, 웨이퍼(200)를 개재하도록 웨이퍼(200)의 수직 방향 상하에 재치된 단열판으로서의 석영 플레이트(101a, 101b)가 소정의 간격으로 보지된다. 또한 석영 플레이트(101a, 101b)와 웨이퍼(200)의 각각의 사이에는 예컨대 실리콘 플레이트(Si판)이나 탄화실리콘 플레이트(SiC판) 등의 전자파를 흡수해서 스스로 가열되는 유전체 등의 유전 물질로 형성된 웨이퍼(200)를 간접적으로 가열하는 서셉터(에너지 변환 부재, 복사판, 균열판이라고도 부른다)(103a, 103b)를 재치해도 좋다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 서셉터(103a, 103b)로부터의 복사열에 의해 웨이퍼(200)를 보다 효율적으로 균일하게 가열하는 것이 가능해진다. 본 실시 형태에서 석영 플레이트(101a, 101b) 및 서셉터(103a, 103b)는 각각 동일한 부품이며, 이후 특히 구별해서 설명할 필요가 없는 경우에는 석영 플레이트(101), 서셉터(103)라고 지칭하여 설명한다.
처리 용기로서의 케이스(102)는 예컨대 횡단면이 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. 또한 케이스(102)에 둘러싸인 공간을 처리 공간으로서의 처리실(201) 또는 반응 영역(201)이라고 부르고, 반송 용기(202)에 둘러싸인 공간을 반송 공간으로서의 반송실(203) 또는 반송 영역(203)이라고 부르는 경우도 있다. 또한 처리실(201)과 반송실(203)은 본 실시 형태와 같이 수평 방향에 인접시켜서 구성하는 것에 한정되지 않고, 수직 방향에 인접시키는 구성으로 해도 좋다.
도 1, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 반송 용기(202)의 측면에는 게이트 밸브(205)에 인접한 기판 반입반출구(206)가 설치되고, 웨이퍼(200)는 기판 반입반출구(206)를 개재하여 처리실(201)과 반송실(203) 사이를 이동한다. 게이트 밸브(205) 또는 기판 반입반출구(206)의 주변에는 후술하는 전자파의 누설 대책으로서 사용되는 전자파의 1/4파장의 길이를 가지는 초크 구조가 설치된다.
케이스(102)의 측면에는 후술하는 가열 장치로서의 전자파 공급부가 설치되고, 전자파 공급부로부터 공급된 마이크로파 등의 전자파가 처리실(201)에 도입되어 웨이퍼(200) 등을 가열하고, 웨이퍼(200)를 처리한다.
재치대(210)는 회전축으로서의 샤프트(255)에 의해 지지된다. 샤프트(255)는 케이스(102)의 저부(底部)를 관통하고, 또한 반송 용기(202)의 외부에서 회전 동작을 수행하는 구동(驅動) 기구(267)에 접속된다. 구동 기구(267)를 작동시켜서 샤프트(255) 및 재치대(210)를 회전시키는 것에 의해 보트(217) 상에 재치되는 웨이퍼(200)를 회전시키는 것이 가능하도록 이루어진다. 또한 샤프트(255) 하단부의 주위는 벨로즈(212)에 의해 피복되고, 처리실(201) 및 반송 영역(203) 내는 기밀하게 보지된다. 여기서 재치대(210)는 기판 반입반출구(206)의 높이에 따라, 구동 기구(267)에 의해 웨이퍼(200) 반송 시에는 웨이퍼(200)가 웨이퍼 반송 위치가 되도록 상승 또는 하강하고, 웨이퍼(200) 처리 시에는 웨이퍼(200)가 처리실(201) 내의 처리 위치(웨이퍼 처리 위치)까지 상승 또는 하강하도록 구성되어도 좋다.
처리실(201)의 하방이며, 재치대(210)의 외주측에는 처리실(201)의 분위기를 배기하는 배기부가 설치된다. 도 3에 도시하는 바와 같이 배기부에는 배기구(221)가 설치된다. 배기구(221)에는 배기관(231)이 접속되고, 배기관(231)에는 처리실(201) 내의 압력에 따라 밸브 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 수신하여 배기량을 조정할 수 있는 것이라면 APC 밸브에 한정되지 않고, 통상의 개폐 밸브와 압력 조정 밸브를 병용하도록 구성되어도 좋다.
주로 배기구(221), 배기관(231), 압력 조정기(244)에 의해 배기부(배기계 또는 배기 라인이라고도 부른다.)가 구성된다. 또한 재치대(210)를 둘러싸도록 배기구를 설치하고, 웨이퍼(200)의 전주(全周)로부터 가스를 배기 가능하도록 구성해도 좋다. 또한 배기부의 구성에 진공 펌프(246)를 추가해도 좋다.
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(MFC)(241) 및 개폐 밸브인 밸브(243)가 설치된다. 가스 공급관(232)의 상류측에는 예컨대 불활성 가스인 질소(N2) 가스원(源)이 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 상류측부터 순서대로 유량 제어기인 MFC 및 개폐 밸브인 밸브가 설치된 가스 공급관이 접속된 구성을 이용하는 것에 의해 복수 종류의 가스를 공급할 수 있다. 가스종마다 MFC, 밸브가 설치된 가스 공급관을 설치해도 좋다.
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 부른다. 불활성 가스로서는 N2 가스 외에 예컨대 Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 이용할 수 있다.
캡 플랜지(104)에는 비접촉식의 온도 측정 장치로서 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. 온도 센서(263)는 석영 플레이트(101a)의 표면 온도 또는 웨이퍼(200)의 표면 온도를 측정하도록 설치된다. 전술한 발열체로서의 서셉터가 설치된 경우에는 서셉터의 표면 온도를 측정하도록 구성해도 좋다. 또한 본 발명에서 웨이퍼(200)의 온도(웨이퍼 온도)라고 기재한 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 측정하여 취득한 온도를 의미하는 경우와, 그것들의 양방(兩方)을 의미하는 경우를 가리키는 것으로서 설명한다.
온도 센서(263)에 의해 석영 플레이트(101) 또는 서셉터(103)와 웨이퍼(200)의 각각에 대하여 온도 변화의 전환을 미리 취득해두는 것에 의해 석영 플레이트(101) 또는 서셉터(103)와 웨이퍼(200)의 온도의 상관관계를 나타낸 온도 변환 데이터를 기억 장치(121c) 또는 외부 기억 장치(123)에 기억시켜도 좋다. 이와 같이 미리 온도 변환 데이터를 작성하는 것에 의해, 웨이퍼(200)의 온도는 석영 플레이트(101)의 온도만을 측정하는 것에 의해 웨이퍼(200)의 온도를 추측 가능하도록 하고, 추측된 웨이퍼(200)의 온도를 기초로 하여 마이크로파 발진기(655)의 출력, 즉 가열 장치의 제어를 수행하는 것이 가능해진다.
또한 기판의 온도를 측정하는 수단으로서 전술한 방사 온도계에 한정되지 않고, 열전대를 이용하여 온도 측정을 수행해도 좋고, 열전대와 비접촉식 온도계를 병용해서 온도 측정을 수행해도 좋다. 단, 열전대를 이용하여 온도 측정을 수행한 경우, 열전대를 웨이퍼(200)의 근방에 배치하여 온도 측정을 수행할 필요가 있다. 즉 처리실(201) 내에 열전대를 배치할 필요가 있기 때문에 후술하는 마이크로파 발진기로 공급된 마이크로파에 의해 열전대 자체가 가열되므로 정확하게 온도를 측정할 수 없다. 따라서 비접촉식 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. 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. 또한 온도 센서(263)는 1개 설치하는 경우에 한정되지 않고, 복수 설치해도 좋다.
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 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(전자파원)(655-1, 655-2)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. 이후, 전자파 도입 포트(653-1, 653-2), 도파관(654-1, 654-2), 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)는 특히 각각을 구별해서 설명하는 필요가 없는 경우에는 전자파 도입 포트(653), 도파관(654), 마이크로파 발진기(655)라고 기재하여 설명한다.
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. 여기서 마이크로파 발진기(655-1, 655-2)의 각각의 주파수는 동일한 주파수로 해도 좋고, 다른 주파수로 설치되어도 좋다. 또한 본 실시 형태에서 마이크로파 발진기(655)는 케이스(102)의 측면에 2개 배치되도록 기재되어 있지만 이에 한정되지 않고, 1개 이상 설치되면 좋고, 또한 케이스(102)가 대향하는 측면 등의 다른 측면에 설치되도록 배치해도 좋다. 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 부른다)가 구성된다.
마이크로파 발진기(655-1, 655-2)에는 후술하는 컨트롤러(121)가 각각 접속된다. 컨트롤러(121)에는 처리실(201) 내에 수용되는 석영 플레이트(101a) 또는 석영 플레이트(101b) 혹은 웨이퍼(200)의 온도를 측정하는 온도 센서(263)가 접속된다. 온도 센서(263)는 전술한 방법에 의해 석영 플레이트(101) 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. 또한 가열 장치에 의한 가열 제어의 방법으로서는, 마이크로파 발진기(655)에 입력하는 전압을 제어하는 것에 의해 웨이퍼(200)의 가열을 제어하는 방법과, 마이크로파 발진기(655)의 전원을 ON으로 하는 시간과 OFF로 하는 시간의 비율을 변경하는 것에 의해 웨이퍼(200)의 가열을 제어하는 방법 등을 이용할 수 있다.
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 개별로 제어되도록 구성해도 좋다.
(제어 장치)
도 4에 도시하는 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 구성된다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는 내부 버스(121e)를 개재하여 CPU(121a)과 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, 어닐링(개질)처리의 순서나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이 판독 가능하도록 격납된다. 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 프로세스 레시피를 단순히 레시피라고도 부른다. 본 명세서에서 프로그램이라는 단어를 사용한 경우는 레시피 단체(單體)만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그것들의 양방을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)은 CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보지되는 메모리 영역(work area)로서 구성된다.
I/O 포트(121d)는 전술한 MFC(241), 밸브(243), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 온도 센서(263), 구동 기구(267), 마이크로파 발진기(655) 등에 접속된다.
CPU(121a)은 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독하여 실행하는 것과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(121c)로부터 레시피를 판독하도록 구성된다. CPU(121a)은 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 재치대(210)[또는 보트(217)]의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 또는 승강 동작 등을 제어하도록 구성된다.
컨트롤러(121)는 외부 기억 장치[예컨대 하드 디스크 등의 자기(磁氣) 디스크, CD 등의 광(光) 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리 등의 반도체 메모리](123)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 매체(기억부)라고도 부른다. 본 명세서에서 기록 매체라는 단어를 사용한 경우는 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우 또는 그것들의 양방을 포함하는 경우가 있다. 또한 컴퓨터로의 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 어모퍼스실리콘막의 개질(결정화) 방법의 일례에 대해서 도 5에 도시한 처리 플로우에 따라 설명한다. 이하의 설명에서 기판 처리 장치(100)를 구성하는 각(各) 부(部)의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다. 또한 전술한 처리로 구조와 마찬가지로 본 실시 형태에서의 기판 처리 공정에서도 처리 내용, 즉 레시피에 대해서는 복수 설치된 처리로에서 동일한 레시피를 사용하기 때문에 일방의 처리로를 사용한 기판 처리 공정만 설명하고, 타방의 처리로를 이용한 기판 처리 공정의 설명은 생략한다.
여기서 본 명세서에서 「웨이퍼」라는 단어를 사용한 경우는 웨이퍼 그 자체을 의미하는 경우나, 웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막과의 적층체를 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 단어를 사용한 경우는 웨이퍼 그 자체의 표면을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성된 소정의 층 등의 표면을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼 상에 소정의 층을 형성한다」라고 기재한 경우는 웨이퍼 그 자체의 표면 상에 소정의 층을 직접 형성하는 것을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성된 층 등의 상에 소정의 층을 형성하는 것을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「기판」이라는 단어를 사용한 경우도 「웨이퍼」라는 단어를 사용한 경우와 같은 의미다.
[기판 취출 공정(S501)]
도 1에 도시되는 바와 같이, 이재기(125)는 로드 포트 유닛(106)에 의해 개구된 포드(110)로부터 처리 대상이 되는 웨이퍼(200)를 소정 매수 취출(取出)하고, 트위저(125a-1, 125a-2) 중 어느 일방 또는 양방에 웨이퍼(200)를 재치한다(S501).
[기판 반입 공정(S502)]
도 3에 도시되는 바와 같이, 트위저(125a-1, 125a-2) 중 어느 일방 또는 양방에 재치된 웨이퍼(200)는 게이트 밸브(205)의 개폐 동작에 의해 소정의 처리실(201)에 반입(보트 로딩)된다(S502).
[노 내 압력·온도 조정 공정(S503)]
처리실(201) 내로의 보트(217)의 반입이 완료되면, 처리실(201) 내가 소정의 압력(예컨대 10Pa 내지 102,000Pa)이 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 개도를 피드백 제어하여 처리실(201) 내를 소정의 압력으로 한다. 또한 동시에 예비 가열로서 전자파 공급부를 제어하여 소정의 온도까지 가열을 수행하도록 제어해도 좋다(S503). 전자파 공급부에 의해 소정의 기판 처리 온도까지 승온시키는 경우, 웨이퍼(200)가 변형·파손되지 않도록 후술하는 개질 공정의 출력보다 작은 출력으로 승온을 수행하는 것이 바람직하다. 또한 대기압 하에서 기판 처리를 수행하는 경우, 노 내 압력 조정을 수행하지 않고, 노 내의 온도 조정만을 수행한 후, 후술하는 불활성 가스 공급 공정(S504)으로 이행하도록 제어해도 좋다.
[불활성 가스 공급 공정(S504)]
노 내 압력·온도 조정 공정(S503)에 의해 처리실(201) 내의 압력과 온도를 소정의 값으로 제어하면, 구동 기구(267)는 샤프트(255)를 회전시키고, 재치대(210) 상의 보트(217)를 개재하여 웨이퍼(200)를 회전시킨다. 이때 질소 가스 등의 불활성 가스가 가스 공급관(232)을 개재하여 공급된다(S504). 또한 이때 처리실(201) 내의 압력은 10Pa이상 102,000Pa 이하의 범위가 되는 소정의 값이며, 예컨대 101,300Pa 이상 101,650Pa 이하가 되도록 조정된다. 또한 샤프트는 기판 반입 공정(S502) 시, 즉 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내에 반입 완료한 후에 회전시켜도 좋다.
[개질 공정(S505)]
처리실(201) 내를 소정의 압력이 되도록 유지하면, 마이크로파 발진기(655)는 전술한 각 부를 개재하여 처리실(201) 내에 마이크로파를 공급한다. 처리실(201) 내에 마이크로파가 공급되는 것에 의해 웨이퍼(200)가 100℃ 이상 1000℃ 이하의 온도, 바람직하게는 400℃ 이상 900℃ 이하의 온도가 되도록 가열하고, 또한 바람직하게는 500℃ 이상 700℃ 이하의 온도가 되도록 가열한다. 이러한 온도로 기판을 처리하는 것에 의해 웨이퍼(200)가 효율적으로 마이크로파를 흡수하는 온도 하에서의 기판 처리가 되고, 개질 처리의 속도 향상이 가능해진다. 바꿔 말하면, 웨이퍼(200)의 온도를 100℃보다 낮은 온도 또는 1,000℃보다 높은 온도 하에서 처리하면, 웨이퍼(200)의 표면이 변질되어 마이크로파를 흡수하기 어려워지기 때문에 웨이퍼(200)를 가열하기 어려워진다. 그렇기 때문에 전술한 온도대로 기판 처리를 수행하는 것이 요구된다.
마이크로파에 의한 가열 방식으로 가열을 수행하는 본 실시 형태에서는 처리실(201)에 정재파가 발생하고, 웨이퍼(200)[서셉터(103)가 재치된 경우에는 서셉터(103)도 웨이퍼(200)와 마찬가지로] 상에 국소적으로 가열되는 가열 집중 영역(핫스폿)과 그 이외가 가열되지 않는 영역(비가열 영역)이 발생하고, 웨이퍼(200)[서셉터(103)가 재치된 경우에는 서셉터(103)도 웨이퍼(200)와 마찬가지로]가 변형되는 것을 억제하기 위해서 전자파 공급부의 전원의 ON/OFF를 제어하는 것에 의해 웨이퍼(200)에 핫스폿이 발생하는 것을 억제한다. 이때 전자파 공급부의 공급 전력을 저출력으로 하는 것에 의해 핫스폿의 영향이 작아지도록 제어함으로써 웨이퍼(200)의 변형을 억제하는 것도 가능하다. 단 이 경우 웨이퍼(200)나 서셉터(103)에 조사(照射)되는 에너지가 작아지기 때문에 승온 온도도 작아져 가열 시간을 길게 할 필요가 있다.
여기서 전술한 바와 같이 온도 센서(263)는 비접촉식의 온도 센서이며, 측정 대상인 웨이퍼(200)[서셉터(103)가 재치된 경우에는 서셉터(103)도 웨이퍼(200)와 마찬가지로]에 변형이나 파손이 발생하면, 온도 센서가 모니터 하는 웨이퍼(200)의 위치나, 웨이퍼(200)에 대한 측정 각도가 변화하기 때문에 측정값(모니터값)이 부정확해져, 측정 온도가 급격하게 변화한다. 본 실시 형태에서는 이러한 측정 대상의 변형이나 파손에 따라 방사 온도계의 측정 온도가 급격하게 변화되는 것을 전자파 공급부의 ON/OFF를 수행하는 트리거로서 이용한다.
이상과 같이 마이크로파 발진기(655)를 제어하는 것에 의해 웨이퍼(200)를 가열하고, 웨이퍼(200) 표면 상에 형성된 어모퍼스실리콘막을 폴리실리콘막으로 개질(결정화)한다(S505). 즉 웨이퍼(200)를 균일하게 개질하는 것이 가능해진다. 또한 웨이퍼(200)의 측정 온도가 전술한 임계값을 초과해서 높거나 또는 낮아진 경우, 마이크로파 발진기(655)를 OFF로 하는 것이 아니라, 마이크로파 발진기(655)의 출력을 낮게 하도록 제어하는 것에 의해 웨이퍼(200)의 온도가 소정의 범위의 온도가 되도록 해도 좋다. 이 경우, 웨이퍼(200)의 온도가 소정의 범위의 온도로 돌아가면 마이크로파 발진기(655)의 출력을 높게 하도록 제어된다.
미리 설정된 처리 시간이 경과하면, 보트(217)의 회전, 가스의 공급, 마이크로파의 공급 및 배기관의 배기가 정지된다.
[기판 반출 공정(S506)]
처리실(201) 내의 압력을 대기압으로 복귀시킨 후, 게이트 밸브(205)를 개방하여 처리실(201)과 반송실(203)을 공간적으로 연통시킨다. 그 후 보트에 재치된 웨이퍼(200)를 이재기(125)의 트위저(125a)에 의해 반송실(203)에 반출한다(S506).
[기판 냉각 공정(S507)]
트위저(125a)에 의해 반출된 웨이퍼(200)는 이재 장치(125b), 이재 장치 엘리베이터(125c)의 연속 동작에 의해 냉각 영역까지 이동되고, 트위저(125a)에 의해 웨이퍼 냉각용 재치구(108)에 재치된다. 구체적으로는 트위저(125a-1)에 보지된 개질 처리(S505) 후의 웨이퍼(200a)가 웨이퍼 냉각용 재치구(108)에 이송되어 소정 시간 재치되는 것에 의해 웨이퍼(200a)가 냉각된다(S507). 여기서 도 1에 도시하는 바와 같이 냉각 영역이 클린 유닛(166) 근방에 배치되는 것에 의해 개질 공정(S505)에 의해 고열이 된 웨이퍼(200a)를 효율적으로 냉각하는 것이 가능해질 뿐만 아니라, 불순물이나 파티클이 적은 가스를 사용하는 것이 가능해지고, 웨이퍼(200a)에 형성된 박막의 막질 저하를 억제하는 것도 가능해진다. 또한 웨이퍼 냉각용 재치구(108)는 웨이퍼(200)의 지름과 동일하거나 또는 보다 큰 지름을 가지는 원반 형상의 천판(天板)을 설치하는 것에 의해 클린 유닛(166)으로부터의 다운 플로우(111)가 직접 웨이퍼(200)에 취부(吹付)되는 것에 의한 급냉에 의해, 웨이퍼(200)를 균일하게 냉각하지 못하고 웨이퍼(200)가 변형되는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
이상의 동작이 반복되는 것에 의해 웨이퍼(200)가 개질 처리되고, 다음 처리 공정으로 이행된다. 이때 각 처리실(201)에서 수행된 기판 처리 공정, 특히 개질 공정(S505)의 실시 횟수를 기억 장치(121c), 또는 외부 기억 장치(123)에 기억시킬 수 있다. 또한 도 3에서는 웨이퍼(200)를 보트(217)에 2장 재치시키는 것에 의해 기판 처리를 수행하도록 구성해서 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 처리실(201-1, 201-2)에 각각 설치된 보트(217)에 1장씩 재치하여 동일한 처리를 수행해도 좋고, 웨이퍼(200)를 2장씩 처리실(201-1, 201-2)에서 처리해도 좋다. 이때 처리실(201-1, 201-2)에서 각각 수행되는 기판 처리의 횟수가 일치하도록 웨이퍼(200)의 반송처를 제어해도 좋다. 이렇게 제어하는 것에 의해 각 처리실(201-1, 201-2)에서의 기판 처리의 실시 횟수가 일정해지고, 메인터넌스 등의 보수 작업을 효율적으로 수행하는 것이 가능해진다. 예컨대 전회 웨이퍼(200)를 반송한 처리실이 처리실(201-1)일 경우, 다음 웨이퍼(200)의 반송처는 처리실(201-2)로 하도록 제어하는 것에 의해 각 처리실(201-1, 201-2)에서의 기판 처리의 실시 횟수를 제어할 수 있다.
(3) 기판 재치 위치 조정
다음으로 도 6, 도 7, 도 8 및 도 9를 이용하여, 기판 재치 위치의 조정 방법에 대해서 처리실(201-1)을 이용한 예를 설명한다. 처리실(201-2)을 이용한 경우의 조정 방법에 대해서는 처리실(201-1)의 조정 방법과 마찬가지이므로 상세 설명은 생략한다. 또한 이하의 설명에서도 기판 처리 공정 시와 마찬가지로 기판 처리 장치(100)를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다. 또한 이하의 설명에서는 도 7의 (A)의 처리실(201-1)에서의 기준 위치와 도 8의 (A), 도 7의 (A)의 포지션 No.1과 도 8의 (B), 도 7의 (A)의 포지션 No.2와 도 8의 (C), 도 7의 (A)의 포지션 No.3과 도 8의 (D), 도 7의 (A)의 포지션 No.4와 도 8의 (E)를 각각 대응시켜서 설명한다. 여기서 도 8의 (B) 내지 도 8의 (E)에서 실선으로 기재된 원은 기준 위치가 되는 웨이퍼의 재치 위치를 나타낸다. 또한 도 8에서 파선으로 기재된 원은 이동처가 되는 웨이퍼의 재치 위치를 나타낸다. 또한 X축, Y축 및 각각의 정부(正負)의 방향에 대해서는 도 8의 (A)에 도시하는 화살표와 같으며, 도 8의 (B) 내지 도 8의 (E)에서 공통이다.
기판 재치 위치를 조정하는 데 있어서, 도 7의 (A)에 도시하는 바와 같은 처리실(201-1, 201-2)의 각각에서 미리 정해둔 복수의 기판위치(기준 위치, 포지션 No.1 내지 No.4, 또는 No.5 내지 No.8)에서의 측정 온도, 시트 저항(Rs), 기준 위치의 측정 온도와의 차이(이하, 단순히 온도차라고 부른다), 측정 온도의 허용 범위를 각각 측정하여 기억한 테이블을 작성하고, 기억 장치(121c) 또는 외부 기억 장치(123)에 기억시킨다. 도 7의 (B)에 도시하는 바와 같이 각 포지션과 기준 위치의 측정 온도와 Rs를 그래프화하고, 입출력 장치(122)에 출력하는 것에 의해 시각적으로 판단할 수 있도록 해도 좋다.
구체적으로는 처리실(201-1)에서 도 8의 (A)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(200)를 보트(217)의 웨이퍼 보지 기둥(217a 내지 217c)으로부터 등간격이 되는 위치에 웨이퍼의 중심을 재치했을 때의 위치를 기준 위치로서 X축 좌표, Y축 좌표를 설정한다. 도 8의 (B)에 도시하는 바와 같이 기준 위치부터 X축 방향으로 +3mm 어긋나게 한 웨이퍼(200)의 재치 위치를 포지션 No.1로 설정한다. 마찬가지로 도 8의 (C)에 도시하는 바와 같이 기준 위치부터 Y축 방향으로 -3mm 어긋나게 한 웨이퍼(200)의 재치 위치를 포지션 No.2로 설정한다. 마찬가지로 도 8의 (D)에 도시하는 바와 같이 기준 위치부터 X축 방향으로 +1.5mm, Y축 방향으로 -1.5mm 어긋나게 한 웨이퍼(200)의 재치 위치를 포지션 No.3으로 설정한다. 마찬가지로 도 8의 (E)에 도시하는 바와 같이 기준 위치부터 X축 방향으로 -1.5mm, Y축 방향으로 -2mm 어긋나게 한 웨이퍼(200)의 재치 위치를 포지션 No.4로 설정한다. 각 재치 위치를 결정한 후, 포지션마다 기판 처리 공정을 실시하고, 온도 센서(263)에 의해 포지션별의 웨이퍼(200)의 온도를 측정하고, 측정 온도의 허용 범위를 결정한다.
또한 Rs는 각 포지션으로 처리되는 웨이퍼(200)에 대하여 공통의 측정 을 미리 설정해두고, 각 포지션에서의 기판 처리 후 Rs 측량기에 의해 측정하는 것에 의해 기억하는 것이 가능하다. 또한 본 실시 형태에서 기억되는 포지션 수는 처리실마다 기준 위치를 포함시킨 5군데로 했지만 이에 한정되지 않고, 적어도 기준 위치를 포함시킨 2군데 이상이라면 좋다. 바람직하게는 4군데 이상, 10군데 이하를 기억하면 좋다. 또한 도 7의 (A)에 도시하는 테이블의 기억 온도[예컨대 도 7의 (A)에서 측정 온도가 535℃보다 낮거나, 또는 625℃보다 높다.]보다 큰 온도차를 측정한 경우, 즉 측정 온도가 허용 범위라고 판단된 경우에는 전자파 공급부에 이상이 발생했다고 판단하고 그 후의 처리 프로세스를 정지하고, 알람을 통지하는 것에 의해 메인터넌스를 재촉해도 좋다. 또한 처리실(201-2)에서도 처리실(201-1) 마찬가지로 포지션을 설정하고, 각종 데이터를 수집하는 것에 의해 테이블을 작성하는 것이 가능해진다.
[기판 처리 횟수 판정(S601)]
전술한 기판 처리 공정이 완료되면, 대상이 되는 처리실(201)[처리실(201-1) 또는 처리실(201-2), 혹은 이것들의 양방]에서 미리 정해진 횟수의 기판 처리 공정이 실시되었는지를 판정한다(S601). 이 판정에 의해 대상이 되는 처리실(201)에서 소정 횟수의 기판 처리 공정이 실시되지 않은 경우에는 전술한 기판 처리 공정이 재개된다.
[위치 조정 필요 여부 판정(S602)]
상기 기판 처리 횟수 판정(S601)에서 소정 횟수의 기판 처리 공정이 실시된 경우, 기판 재치 위치의 조정의 여부에 대해서 판정한다(S602). 이 판정에서는 웨이퍼(200) 상에 발생하는 전자계 분포가 소정의 위치에 존재하는지를 판정한다. 즉 전자계 분포를 추측하기 위한 기판 온도 혹은 Rs의 값이 도 7의 (A)에 도시하는 바와 같은 테이블에 기억된 수치의 범위 내인지를 판정한다. 이 판정으로 조정이 불필요하다고 판단된 경우에는 전술한 기판 처리 공정이 재개된다.
예컨대 구체적으로는 기준 위치에서 전술한 기판 처리 공정을 실시한 경우, 기판 처리 시의 측정 온도가 기준 위치의 허용 범위의 온도인 600℃±5℃보다 높은(또는 낮은) 온도로서 측정된 경우, 또는 Rs 측정 시의 Rs가 30Ω/sq보다 작은(또는 큰) 값인 경우에 따라, 혹은 기판 처리 시의 측정 온도가 허용 범위인 600℃±5℃보다 높은(또는 낮은) 온도로서 측정되고, 또한 Rs 측정 시의 Rs가 30Ω/sq보다 작은(또는 큰) 값인 경우 중 하나에 해당됨으로써 기판 재치 위치의 조정이 필요하다고 판단된다.
[기판 재치 위치 결정(S603)]
상기 위치 조정 필요 여부 판정(S602)에서 조정이 필요하다고 판정된 경우, 온도 또는 Rs의 측정값을 기초로, 기억된 테이블에 기초하여 기판의 재치 위치가 결정된다(S603). 예컨대 구체적으로는 기준 위치에서 측정된 온도가 610℃이었을 경우, 판정 테이블에 기억된 기준 위치의 측정 온도(600℃)보다 +10℃의 온도차가 발생하기 때문에 측정 개소에서의 측정 온도가 600℃가 되도록(기준 위치의 측정 온도와 동일한 온도가 되도록), 판정 테이블에 기억된 온도차 -10℃가 되는 포지션 No.1이 선택되어 웨이퍼(200)의 재치 위치가 결정된다. 이때 측정 온도가 아니라 Rs 측정값으로 판정했을 경우, 즉 Rs 측정값이 32Ω/sq이었을 경우에서도 측정 온도로 판정한 대응과 마찬가지로, 판정 테이블을 참조하여 Rs가 기준 위치의 30Ω/sq가 되도록 -2Ω/sq의 Rs가 기억된 포지션 No.2가 선택되어 웨이퍼(200)의 재치 위치가 결정된다.
[재치 위치 반영(S604)]
상기 기판 재치 위치 결정(S603)에서 재치 위치가 결정되면, 결정한 위치에 웨이퍼(200)가 재치되도록 이재기(125)를 제어하도록 설정된다(S604). 예컨대 구체적으로는 재치 위치가 포지션 No.1로 결정되면, 도 8의 (B)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼의 재치 위치를 X축 방향으로 d1(본 실시 형태의 경우는 +3mm) 어긋나게 하도록 설정된다. 이렇게 설정한 후에 전술한 기판 처리 공정을 재개하는 것에 의해 기판 온도, 혹은 Rs의 값이 일치하는 것에 의해 전자계 분포가 일치한다. 구체적으로는 도 9의 (B)에 도시하는 바와 같은 전자계 분포로부터 도 9의 (C)에 도시하는 바와 같은 전자계 분포가 되고, 도 9의 (A)에 도시하는 정상 시와 동등한 전자계 분포를 얻는 것이 가능해진다. 만일, 재치 위치를 포지션 No.4로 결정된 경우에는 웨이퍼의 재치 위치를 X축 방향으로 d1(본 실시 형태의 경우는 -1.5mm), Y축 방향으로 d2(본 실시 형태의 경우는 -2mm) 비켜 놓게 설정된다. 재치 위치가 다른 포지션 No.로 한 경우도 마찬가지이다.
(4) 본 실시 형태에 따른 효과
본 실시 형태에 따르면 이하에 나타내는 1개 또는 복수의 효과를 얻을 수 있다.
(a) 전자계 분포를 조정하지 않고 기판을 균일하게 처리하는 것이 가능해진다.
(b) 전자계 분포를 조정할 필요가 없기 때문에 기판의 처리 재현성을 간이한 제어로 얻는 것이 가능해진다.
이상, 본 발명을 실시 형태에 따라 설명했지만, 전술한 각 실시 형태나 각 변형예 등은 적절히 조합해서 이용할 수 있고, 그 효과도 얻을 수 있다.
예컨대 전술한 각 실시 형태에서는 실리콘을 주성분으로 하는 막으로서 어모퍼스실리콘막을 폴리실리콘막에 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 고(高)유전체막으로서의 하프늄산화막(HfxOy막)이 형성된 경우에 산소를 포함하는 가스를 공급하면서 마이크로파를 공급하여 가열시키는 것에 의해 하프늄산화막 중의 결손된 산소를 보충하고, 고유전체막의 특성을 향상시킬 수 있다. 또한 여기서는 하프늄산화막에 대해서 도시했지만 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 개질하는 경우에서도 바람직하게 적용 가능하다. 즉 전술한 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 바람직하게 적용하는 것이 가능해진다.
또한 고유전체막에 한정되지 않고, 불순물이 도핑된 실리콘을 주성분으로 하는 막을 가열시키도록 해도 좋다. 실리콘을 주성분으로 하는 막으로서는 실리콘질화막(SiN막), 실리콘산화막(SiO막), 실리콘산탄화막(SiOC막), 실리콘산탄질화막(SiOCN막), 실리콘산질화막(SiON막) 등의 Si계 산화막이 있다. 불순물로서는 예컨대 브롬(B), 탄소(C), 질소(N), 알루미늄(Al), 인(P), 갈륨(Ga), 비소(As) 등의 적어도 1개 이상을 포함한다.
또한 메타크릴산 메틸 수지(Polymethyl methacrylate: PMMA), 에폭시 수지, 노볼락 수지, 폴리비닐페닐 수지 등의 적어도 어느 하나를 베이스로 하는 레지스트막이어도 좋다.
또한 전술에서는 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정에 대해서 기재했지만 이에 한정되지 않고, 액정패널의 제조 공정의 패터닝 처리, 태양 전지의 제조 공정의 패터닝 처리나, 파워 디바이스의 제조 공정의 패터닝 처리 등의, 기판을 처리하는 기술에도 적용 가능하다.
이상 서술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 자계 분포를 조정하지 않고 균일한 기판 처리를 수행하는 것이 가능한 전자파 기판 처리 기술을 제공할 수 있다.
121: 컨트롤러(제어부) 125: 이재기
200: 웨이퍼(기판) 201: 처리실
217: 보트(기판 보지구) 653: 전자파 도입 포트
654: 도파관 655: 마이크로파 발진기

Claims (6)

  1. 기판 보지구(保持具)에 보지된 기판을 처리하는 처리실과, 상기 기판을 전자파에 의해 가열하는 가열 장치와, 상기 기판을 상기 기판 보지구에 이재하는 이재기와, 상기 기판의 온도를 측정하는 온도 센서와, 상기 기판 보지구에 재치되는 상기 기판의 재치 위치와 상기 온도 센서에 의해 측정된 상기 재치 위치에 대응한 온도를 적어도 기억한 테이블을 포함하는 기억부와, 상기 기억부에 기억된 정보에 따라 상기 가열 장치와 상기 이재기를 제어하는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치의 상기 처리실에 기판을 반송하는 공정;
    상기 기판을 상기 가열 장치로 가열하여 소정의 기판 처리를 수행하는 공정;
    상기 기판 처리를 수행하는 공정이 종료된 후, 상기 처리실에서 상기 기판 처리 공정의 횟수를 판정하는 공정;
    상기 횟수를 판정하는 공정에서 미리 정해진 횟수 이상의 처리 횟수가 수행되었다고 판정된 경우, 상기 기판이 상기 기판 보지구에 재치되는 위치의 조정 필요 여부를 판정하는 공정; 및
    상기 조정 필요 여부를 판정하는 공정에 의해 재치 위치 조정이 필요하다고 판정된 경우, 상기 기판 처리를 수행하는 공정 시에 측정한 상기 기판 온도와 상기 제어부가 상기 테이블에 기억된 상기 재치 위치에 대응한 상기 기판의 측정 온도를 비교하여 상기 기판의 재치 위치를 결정하는 공정;
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 테이블은 상기 기판 표면의 소정의 위치에서의 시트 저항이 기억되고, 상기 조정 필요 여부를 판정하는 공정은 상기 시트 저항의 값을 미리 측정한 기준의 시트 저항의 값과 비교하여 기판 재치 위치의 조정 필요 여부를 판정하는 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조정 필요 여부를 판정하는 공정에서 상기 온도 센서에 의해 측정된 온도가 상기 테이블에 기억된 온도의 허용 범위 온도보다 높거나 또는 낮은 온도인 경우, 상기 제어부는 상기 가열 장치에 이상이 발생한 것으로 판단하고 그 후의 처리를 정지하도록 제어하는 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 재치 위치를 결정하는 공정에서 상기 제어부는 상기 온도 센서에 의해 측정된 온도가 상기 테이블에 기억된 기준 위치의 측정 온도와 동일 온도가 되는 위치를 재치 위치 조정 후의 상기 기판의 재치 위치로서 결정하도록 제어하는 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 기판 보지구에 보지된 기판을 처리하는 처리실;
    상기 기판을 전자파에 의해 가열하는 가열 장치;
    상기 기판을 상기 기판 보지구에 이재하는 이재기;
    상기 기판의 온도를 측정하는 온도 센서;
    상기 기판 보지구에 재치되는 상기 기판의 재치 위치와 상기 온도 센서에 의해 측정된 상기 재치 위치에 대응한 상기 기판의 측정 온도를 적어도 기억한 테이블을 포함하는 기억부; 및
    상기 기억부에 기억된 정보에 따라 상기 가열 장치와 상기 이재기를 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 기판을 상기 가열 장치로 가열하여 소정의 기판 처리를 수행하고, 상기 기판 처리가 종료된 후, 상기 처리실에서 상기 기판 처리 공정의 횟수를 판정하여 미리 정해진 횟수 이상의 처리 횟수가 수행되었다고 판정된 경우, 상기 기판이 상기 기판 보지구에 재치되는 위치의 조정 필요 여부를 판정하고,
    재치 위치 조정이 필요하다고 판정된 경우, 상기 기판 처리를 수행하는 공정 시에 측정한 상기 기판 온도와 상기 제어부가 상기 테이블에 기억된 상기 재치 위치에 대응한 상기 기판의 측정 온도를 비교하여 상기 기판의 재치 위치를 결정하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  6. 기판 보지구에 보지된 기판을 처리하는 처리실과, 상기 기판을 전자파에 의해 가열하는 가열 장치와, 상기 기판을 상기 기판 보지구에 이재하는 이재기와, 상기 기판의 온도를 측정하는 온도 센서와, 상기 기판 보지구에 재치되는 상기 기판의 재치 위치와 상기 온도 센서에 의해 측정된 상기 재치 위치에 대응한 온도를 적어도 기억한 테이블을 포함하는 기억부와, 상기 기억부에 기억된 정보에 따라 상기 가열 장치와 상기 이재기를 제어하는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치의 상기 처리실에 기판을 반송하는 순서;
    상기 기판을 상기 가열 장치로 가열하여 소정의 기판 처리를 수행하는 순서;
    상기 기판 처리를 수행하는 순서가 종료된 후, 상기 처리실에서 상기 기판 처리 공정의 횟수를 판정하는 순서;
    상기 횟수를 판정하는 순서에서 미리 정해진 횟수 이상의 처리 횟수가 수행되었다고 판정된 경우, 상기 기판이 상기 기판 보지구에 재치되는 위치의 조정 필요 여부를 판정하는 순서; 및
    상기 조정 필요 여부를 판정하는 순서에 의해 재치 위치 조정이 필요하다고 판정된 경우, 상기 기판 처리를 수행하는 공정 시에 측정한 상기 기판 온도와 상기 제어부가 상기 테이블에 기억된 상기 재치 위치에 대응한 상기 기판의 측정 온도를 비교하여 상기 기판의 재치 위치를 결정하는 순서;
    를 컴퓨터에 의해 상기 처리 장치에 실행시키기 위한 프로그램.
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