特開 2023-168056 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023168056

(43)【公開日】2023-11-24

(54)【発明の名称】基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/677 20060101AFI20231116BHJP

   H01L 21/22 20060101ALI20231116BHJP

   H01L 21/324 20060101ALI20231116BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20231116BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 A

H01L21/22 511B

H01L21/22 501N

H01L21/22 511Q

H01L21/324 T

H01L21/68 N

【審査請求】有

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022079683

(22)【出願日】2022-05-13

(71)【出願人】

【識別番号】318009126

【氏名又は名称】株式会社ＫＯＫＵＳＡＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】久田 拓

(72)【発明者】

【氏名】八島 司

(72)【発明者】

【氏名】辻村 新

【テーマコード（参考）】

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F131AA02

5F131AA03

5F131BA03

5F131BA04

5F131BA19

5F131CA06

5F131DA02

5F131DA22

5F131DA42

5F131DB52

5F131DB62

5F131DB78

5F131KA23

(57)【要約】

【課題】基板処理のステップ毎に処理条件に合う基板の位置を設定することにより、基板の品質を均一に近づけることが可能な技術を提供する。
【解決手段】少なくとも１つの基板を支持可能な支持部と、前記基板の支持位置を設定可能なレシピを記憶する記憶部を備え、前記レシピにおいて、設定された前記支持位置が予め定められた基準位置となるように前記支持部を昇降制御可能な制御部と、を備える技術。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つの基板を支持可能な支持部と、
前記基板の支持位置を設定可能なレシピを記憶する記憶部を備え、前記レシピにおいて、設定された前記支持位置が予め定められた基準位置となるように前記支持部を昇降制御可能な制御部と、
を備える基板処理装置。

【請求項2】

前記レシピは少なくとも１つのステップを有し、前記ステップで前記支持位置を設定する、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記基板の温度を測定可能な温度センサを備え、
前記制御部は、前記支持位置が前記基準位置としての前記温度センサの測定位置となるように前記支持部を昇降制御する、請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記レシピ実行時における前記支持部の昇降動作は、前記レシピに定められた制御モードにより指定する、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記基板の温度を測定可能な温度センサを備え、
前記制御部は、前記支持位置が前記基準位置としての前記温度センサの測定位置となるように前記支持部を昇降制御し、
前記制御モードは、前記支持部の昇降動作を制御可能な昇降モード、前記基板の温度を測定可能な温度測定モード及び前記基板の温度を予め設定された条件に従い監視を継続する温度監視モードの少なくとも１つを有する、請求項４に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記昇降モードでは、前記支持位置を指定可能であり、指定された前記支持位置が前記基準位置となるように前記支持部を昇降動作させる、請求項５に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記昇降モードでは、指定された前記支持位置が前記基準位置に最も短い時間で移動するように前記支持部の昇降動作の制御を行う、請求項６に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記温度測定モードでは、全ての前記支持位置あるいは特定の前記支持位置を指定可能であり、指定された前記支持位置が前記基準位置となるように前記支持部を昇降動作させ、前記温度センサにより前記基準位置において前記支持位置の前記基板の温度測定を行う、請求項５に記載の基板処理装置。

【請求項9】

前記温度測定モードにおいて全ての前記支持位置が指定された場合、全ての前記支持位置が前記基準位置となるように前記支持部の昇降動作と前記基板の温度測定を繰り返す、請求項５に記載の基板処理装置。

【請求項10】

前記温度測定モードにおいて全ての前記支持位置を指定した場合、最も温度の高い前記支持位置を前記記憶部で記憶する、請求項５に記載の基板処理装置。

【請求項11】

前記温度測定モードにおいて全ての前記支持位置を指定した場合であって、指定された前記支持位置に前記基板が支持されていない場合は、前記支持位置をスキップする、請求項５に記載の基板処理装置。

【請求項12】

前記温度監視モードでは、前記温度測定モードで記憶させた前記支持位置が前記基準位置に移動するよう前記支持部を昇降動作させ、前記基準位置において前記温度センサで前記支持位置の前記基板の温度監視する、請求項１０に記載の基板処理装置。

【請求項13】

前記温度監視モードでは、前記基板の温度の閾値を設定可能であり、前記温度センサによる前記基板の温度測定結果が前記閾値を上回る又は下回る場合、次のステップに遷移する、請求項１２に記載の基板処理装置。

【請求項14】

前記温度監視モードでは、監視時間を設定することが可能であり、前記温度監視が前記監視時間を経過した場合、前記レシピで設定された時間経過処理を実行する、請求項１２に記載の基板処理装置。

【請求項15】

前記基板の処理状況を表示することが可能な表示部を有し、
前記温度測定モードと前記温度監視モードで指定された前記支持位置の前記基板の温度測定結果をモニタ表示する、請求項５に記載の基板処理装置。

【請求項16】

前記表示部では、前記温度測定モードと前記温度監視モードにおいて指定された前記支持位置の前記基板の温度測定結果をリアルタイムあるいは履歴情報としてグラフ表示する、請求項１５に記載の基板処理装置。

【請求項17】

基板を支持する支持部の前記基板の支持位置を設定するレシピを実行する工程と、
設定された前記支持位置が予め定められた基準位置となるように前記支持部を昇降する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。

【請求項18】

基板を支持する支持部の前記基板の支持位置を設定するレシピを実行する手順と、
設定された前記支持位置が予め定められた基準位置となるように前記支持部を昇降する手順と、
を有するコンピュータによって基板処理装置に実行可能なプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

基板が搬入及び搬出されるロードロック室を有する基板処理装置が従来から知られている。基板処理装置のロードロック室は、室内の雰囲気を大気状態と真空状態とに入れ替える機能を有している（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－９９７１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、基板処理装置では、基板を処理するレシピの実行時において、基板の位置を固定したまま複数のステップを実行することがある。

【0005】

本開示は、基板処理のステップ毎に処理条件に合う基板の位置を設定することにより、基板の品質を均一に近づけることが可能な技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様によれば、少なくとも１つの基板を支持可能な支持部と、前記基板の支持位置を設定可能なレシピを記憶する記憶部を備え、前記レシピにおいて、前記処理条件で設定された前記支持部の位置が予め定められた基準位置となるように前記支持部を昇降制御可能な制御部と、を備える技術が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、基板処理のステップ毎に処理条件に合う基板の位置を設定することにより、基板の品質を均一に近づけることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成図である。

【図2】本開示の一実施形態に係る基板処理装置の概略縦断面図である。

【図3】本開示の一実施形態に係る基板処理装置のロードロック室の概略縦断面図である。

【図4】本開示の一実施形態に係る基板処理装置の制御部の構成を示す図である。

【図5】本開示の一実施形態に係る基板処理装置のレシピステップの設定を示す図である。

【図6】図５におけるレシピステップでの基板支持具の制御モードを示す図である。

【図7】本開示の一実施形態に係る基板処理装置の温度測定モードのフローを示すフローチャートである。

【図8】本開示の一実施形態に係る基板処理装置の温度監視モードのフローを示すフローチャートである。

【図9】本開示の一実施形態に係る基板処理装置の表示部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。

【0010】

本実施形態に係る基板処理装置１０は、図１及び図２に示されるように、大気搬送室（ＥＦＥＭ:Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ Ｍｏｄｕｌｅ）１２と、大気搬送室１２に接続され、基板収納容器であるポッド２７－１～２７－３を載置する載置部としてのロードポート２９－１～２９－３と、圧力制御される予備室としてのロードロック室１４Ａ、１４Ｂと、真空搬送室としての搬送室１６と、基板１００に対する処理を行う処理室１８Ａ、１８Ｂとを備えている。また、処理室１８Ａと処理室１８Ｂとの間は、境界壁２０によって遮られている。本実施形態では、基板１００として例えばシリコンウェーハ等の半導体装置を製造する半導体ウェーハが使用される。

【0011】

本実施形態では、ロードロック室１４Ａ、１４Ｂの各構成（ロードロック室１４Ａ、１４Ｂに付随する構成も含む）がそれぞれ同様の構成となっている。このため、ロードロック室１４Ａ、１４Ｂを「ロードロック室１４」と総称する場合がある。なお、本実施形態のロードロック室１４は、本開示における容器の一例である。

【0012】

また、本実施形態では、処理室１８Ａ、１８Ｂの各構成（処理室１８Ａ、１８Ｂに付随する構成も含む）がそれぞれ同様の構成となっている。このため、処理室１８Ａ、１８Ｂを「処理室１８」と総称する場合がある。

【0013】

ロードロック室１４と搬送室１６との間には、図２に示されるように、隣り合う室を連通する連通部２２が形成されている。この連通部２２は、ゲートバルブ２４によって開閉されるようになっている。

【0014】

搬送室１６と処理室１８との間には、図２に示されるように、隣り合う室を連通する連通部２６が形成されている。この連通部２６は、ゲートバルブ２８によって開閉されるようになっている。

【0015】

大気搬送室１２には、ロードポート２９－１～２９－３にそれぞれ載置されたポッド２７－１～２７－３とロードロック室１４との間において、基板１００を搬送する大気側搬送装置としての大気ロボット３０が設けられている。この大気ロボット３０は、大気中にて同時に複数枚の基板１００を搬送可能に構成されている。

【0016】

ロードロック室１４には、基板１００が搬送及び搬出されるようになっている。具体的には、ロードロック室１４には、大気ロボット３０によって未処理の基板１００が搬入され、搬入された未処理の基板１００が真空ロボット７０によって搬出されるようになっている。一方、ロードロック室１４には、真空ロボット７０によって処理済みの基板１００が搬入され、搬入された処理済みの基板１００が大気ロボット３０によって搬出されるようになっている。
なお、基板を搬送する大気ロボット３０及び真空ロボット７０を「搬送ロボット」と総称する場合がある。

【0017】

また、ロードロック室１４の室内には、基板１００を支持する基板支持具としてのボート３２が設けられている。図３に示されるように、ボート３２は、複数枚（例えば１０～３０枚）の基板１００を所定間隔（詳細には、上下方向に所定間隔）で多段に支持すると共に、基板１００を水平に収容するように形成されている。具体的には、このボート３２は、上板部３４と下板部３６とが複数（例えば３つ）の支柱部３８によって接続された構造となっている。

【0018】

また、支柱部３８の長手方向内側には、基板１００を支持する複数（例えば１０～３０個）の支持溝４０が所定間隔（詳細には、上下方向に所定間隔）でそれぞれ平行に形成されている。なお、本実施形態の支持溝４０は、本開示における支持部の一例である。また、支持溝４０は、基板１００のスロットと言い換えてもよい。ここで本開示における支持部には、ボート、支柱部、支持溝を含む構成を含めてもよい。また、ボート、支柱部、支持溝のいずれかの組み合わせを支持部としてもよい。また、本開示における支持部には、載置台や載置台の支持部を含めてもよい。

【0019】

また、ボート３２は、金属材料、好ましくは、熱伝導性に優れる金属材料（例えば、鉄、銅、アルミニウム）によって構成されていてもよいし、炭化ケイ素や石英等で構成されてもよい。

【0020】

ロードロック室１４を構成する天板部１５Ａには、ロードロック室１４の内部と連通するガス供給管４２が接続されている。ガス供給管４２には、上流側から順に不活性ガス（例えば窒素ガスや希ガス）を供給する図示しないガス供給源、ガス供給バルブ４３が設けられている。

【0021】

また、天板部１５Ａには、例えば冷却液循環流路等の図示しない冷却機構が設けられている。この冷却機構によって、ボート３２に支持された基板１００が冷却されるようになっている。具体的には、処理室１８での処理後に熱をもった処理済み基板１００が上記冷却機構によって冷却される。

【0022】

ロードロック室１４を構成する底板部１５Ｂには、ロードロック室１４の内部と連通する排気管４４が接続されている。排気管４４には、下流側に向ってバルブ４５、排気装置としての真空ポンプ４６が設けられている。

【0023】

ここで、ゲートバルブ２４、２８により連通部２２、２６を閉塞した状態で、ガス供給バルブ４３を閉塞した状態にする。この状態で、バルブ４５を開放すると共に真空ポンプ４６を作動させると、ロードロック室１４の内部が真空排気され、ロードロック室１４の内部を真空圧化（もしくは減圧化）させることができる。また、ゲートバルブ２４、２８により連通部２２、２６を閉塞した状態で、バルブ４５を閉塞又はその開度を小さくすると共にガス供給バルブ４３を開放し、ロードロック室１４の内部に不活性ガスを導入することにより、ロードロック室１４の内部を大気圧化させる。このようにロードロック室１４は、ボート３２を収容して基板１００を処理することができる。

【0024】

ロードロック室１４を構成する外周壁部１５Ｃには、図３に示されるように、基板１００をロードロック室１４内に搬入及び搬出するための開口部１０２が設けられている。具体的には、開口部１０２は、外周壁部１５Ｃの大気ロボット３０側に設けられている。大気ロボット３０は、開口部１０２を介して基板１００をボート３２に支持させ、開口部１０２を介して基板１００をボート３２から取り出すようになっている。

【0025】

また、外周壁部１５Ｃには、開口部１０２を開閉するためのゲートバルブ１０４が設けられている。

【0026】

また、外周壁部１５Ｃには、窓部１０６が設けられている。この窓部１０６は、赤外線が透過可能な材料で形成されている。窓部１０６を形成する材料としては、例えば、ゲルマニウムが挙げられる。

【0027】

窓部１０６の室外側には、温度センサ１１０が設けられている。言い換えると、温度センサ１１０は、ロードロック室１４の外側に配置されている。この温度センサ１１０は、ロードロック室１４内のボート３２で支持された基板１００の温度を非接触で測定可能なセンサ、すなわち非接触温度センサである。具体的には、温度センサ１１０は、ボート３２の支持溝４０で支持された処理済みの基板１００の温度を非接触で測定する。この温度センサ１１０は、放射温度計であり、基板１００から放射される赤外線の強度を測定することで基板１００の温度を測定する。より具体的には、温度センサ１１０は、窓部１０６を通して基板１００の外周面から放射される赤外線の強度を測定して基板１００の温度を測定している。
なお、本実施形態では、非接触温度センサである温度センサ１１０として放射温度計を用いているが、パイロメータを用いてもよい。

【0028】

ボート３２で支持された基板１００の温度測定時には、温度測定対象の基板１００が温度センサ１１０の温度の測定位置となるように、後述するコントローラ１２０によって昇降装置５０が制御される。ボート３２は、昇降装置５０によって上下方向に昇降可能とされている。また、ボート３２は、昇降装置５０によって上下方向を軸として回転可能とされている。具体的には、ボート３２で支持された温度測定対象の基板１００が温度センサ１１０の温度測定位置となるように、コントローラ１２０が昇降装置５０を制御してボート３２の昇降位置及び回転角度を調整する。

【0029】

また、温度センサ１１０は、ボート３２が昇降することによりボート３２の最上段の支持溝４０に支持された基板１００から最下段の支持溝４０に支持された基板１００まで温度測定が可能な位置に配置されている。なお、本実施形態では、図３に示されるように、温度センサ１１０は、外周壁部１５Ｃの下部側に配置されている。これにより、ボート３２が最も高い位置まで上昇した際に、最下段の支持溝４０で支持された基板１００の温度が温度センサ１１０により測定可能となっている。

【0030】

ロードロック室１４の底板部１５Ｂには、このロードロック室１４の内外を連通する開口部４８が形成されている。ロードロック室１４の下方には、開口部４８を介してボート３２を昇降及び回転させる昇降装置５０が設けられている。

【0031】

昇降装置５０は、ボート３２を支持する支持軸としてのシャフト５２と、このシャフト５２を囲うように設けられた伸縮自在な図示しないベローズと、これらシャフト５２及びベローズの下端が固定される固定台５６と、シャフト５２を介してボート３２を昇降させる昇降駆動部５８と、この昇降駆動部５８と固定台５６とを接続する接続部材６０と、ボート３２を回転させる回転駆動部６２と、を備えている。

【0032】

昇降駆動部５８は、複数の基板１００が多段に積載される方向にボート３２を昇降させるように構成されている。

【0033】

ベローズの上端は、ロードロック室１４を構成する底板部１５Ｂに形成された開口部４８の周囲に固定されている。

【0034】

回転駆動部６２は、複数の基板１００が多段に積載される方向を軸としてボート３２を回転させるように構成されている。具体的には、回転駆動部６２は、シャフト５２を軸としてボート３２を回転させるようになっている。

【0035】

搬送室１６には、ロードロック室１４と処理室１８との間で基板１００を搬送する真空側搬送装置としての真空ロボット７０が設けられている。真空ロボット７０は、基板１００を支持して搬送する基板搬送部７２と、この基板搬送部７２を昇降及び回転させる搬送駆動部７４とを備えている。

【0036】

基板搬送部７２には、アーム部７６が設けられている。このアーム部７６には、基板１００が載置されるフィンガ７８が設けられている。なお、アーム部７６には、上下方向に所定間隔で複数のフィンガが設けられてもよい。また、アーム部７６が複数段積層されてもよい。また、フィンガ７８は、略水平方向に伸縮自在に構成されている。

【0037】

ロードロック室１４から処理室１８への基板１００の移動は、真空ロボット７０によって、連通部２２を介してボート３２に支持された基板１００を搬送室１６内に移動させ、続いて、連通部２６を介して処理室１８内へ移動させることにより行われる。

【0038】

また、処理室１８からロードロック室１４への基板１００の移動は、真空ロボット７０によって、連通部２６を介して処理室１８内の基板１００を搬送室１６内に移動させ、続いて、連通部２２を介してボート３２に支持させることにより行われる。

【0039】

処理室１８には、第１処理部８０と、この第１処理部８０よりも搬送室１６から遠い位置に配置された第２処理部８２と、この第２処理部８２と真空ロボット７０との間で基板１００を搬送する基板移動部８４と、が設けられている。

【0040】

第１処理部８０は、基板１００を載置する載置台９２と、この載置台９２を加熱するヒータ９４とを備える。

【0041】

第２処理部８２は、基板１００を載置する載置台９６と、この載置台９６を加熱するヒータ９８とを備える。

【0042】

第１処理部８０及び第２処理部８２は、基板１００を同様に処理できるように構成されている。

【0043】

基板移動部８４は、基板１００を支持する移動部材８６と、境界壁２０近傍に設けられた移動軸８８とにより構成される。移動部材８６は、移動軸８８を軸として回転及び昇降自在に設けられている。

【0044】

また、基板移動部８４は、移動部材８６を第１処理部８０側へ回転させることで、この第１処理部８０側において真空ロボット７０との間で基板１００を授受する。このようにして、基板移動部８４は、真空ロボット７０によって搬送された基板１００を第２処理部８２の載置台９６に移動させ、また、載置台９６に載置された基板１００を真空ロボット７０へ移動させる。

【0045】

基板処理装置１０は、図４に示すように、制御部としてのコントローラ１２０を備えている。このコントローラ１２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１Ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１Ｂ、記憶部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。

【0046】

ＲＡＭ１２１Ｂ、記憶部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１２０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。また、コントローラ１２０には、例えば、上位装置との通信を行うための通信部１２４が接続されている。

【0047】

記憶部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。記憶部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、後述する基板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１２０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。本開示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。なお、本実施形態では、ＲＡＭ１２１Ｂと記憶部１２１Ｃを「記憶部」と総称する場合がある。

【0048】

Ｉ／Ｏポート１２１Ｄは、搬送系コントローラ１３０及び複数のプロセス系コントローラ１４０等に接続されている。搬送系コントローラ１３０は、基板１００の搬送を制御するコントローラであり、ロードポート２９－１～２９－３、大気ロボット３０、真空ロボット７０及び昇降装置５０等を制御する。

【0049】

プロセス系コントローラ１４０は、処理室１８における基板１００の処理を制御するコントローラである。本実施形態では、処理室１８が２つ設けられているため、それぞれの処理室１８に対応してプロセス系コントローラ１４０が２つ設けられている。これにより、処理室１８毎に独立して成膜処理を行うことが可能となる。

【0050】

ＣＰＵ１２１Ａは、記憶部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部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、搬送系コントローラ１３０に、大気ロボット３０、真空ロボット７０、昇降装置５０及び基板移動部８４による基板１００の搬送動作、ゲートバルブ２４、ゲートバルブ２８及びゲートバルブ１０４の開閉動作等を制御することが可能なように構成されている。

【0051】

また、ＣＰＵ１２１Ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、プロセス系コントローラ１４０に、温度制御コントローラ１４２、ガスの流量制御コントローラ１４４及び圧力制御コントローラ１４６を制御させることが可能なように構成されている。温度制御コントローラ１４２は、処理室１８内を加熱するヒータ９４及びヒータ９８の温度調節動作を制御することが可能なように構成されている。ガスの流量制御コントローラ１４４は、処理室１８内に供給されるガスの流量調節動作を制御することが可能なように構成されている。圧力制御コントローラ１４６は、処理室１８内における圧力の調節動作を制御することが可能なように構成されている。

【0052】

コントローラ１２０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。記憶部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、記録媒体ともいう。本開示において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶部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もよい。

【0053】

コントローラ１２０を構成する記憶部１２１Ｃには、基板１００の処理条件としてボート３２における支持溝４０の位置を設定可能な少なくとも一つのステップを有するレシピが記憶可能とされている。ここで支持溝４０の位置（以下では、適宜「支持位置」ともいう）とは、ボート３２に上下方向に所定間隔で配置される複数の支持溝４０の「番号」を指す。例えば、本実施形態では、複数の支持溝４０のうち、最も下方の支持溝４０を１段目（１番）の支持溝４０という。また、コントローラ１２０は、レシピによる基板１００の処理実行時において、処理条件で設定された支持溝４０の位置（支持位置）が予め定められた基準位置となるようにボート３２を昇降動作させる制御を行うことが可能とされている。具体的には、コントローラ１２０は、レシピによる基板１００の処理実行時において、処理条件で設定された支持溝４０の位置（番号）が上記基準位置としての温度センサ１１０の測定位置となるようにボート３２を昇降動作させる制御を行うことが可能とされている。ここで温度センサ１１０の測定位置とは、温度センサ１１０から照射される赤外線の上下方向の位置を指している。また、コントローラ１２０は、昇降装置５０を制御することによってボート３２を昇降動作させる。

【0054】

また、レシピのステップ実行時におけるボート３２の昇降動作は、図５に示されるように、ステップに定められた制御モードにより指定が可能とされている。この制御モードは、図６に示されるように、ボート３２の昇降動作を制御可能な昇降モード、支持溝４０に支持された基板１００の温度を測定可能な温度測定モード及び基板１００の処理条件で設定された支持溝４０によって支持された基板１００の温度の監視を継続する温度監視モードの少なくとも１つを有している。なお、本実施形態では、制御モードが、昇降モード、温度測定モード及び温度監視モードを有しているが、本開示はこの構成に限定されない。

【0055】

昇降モードでは、支持溝４０の位置を指定可能である。そして、指定された支持溝４０の位置が温度センサ１１０の測定位置となるようにボート３２を昇降動作させる。具体的には、コントローラ１２０は、指定された番号の支持溝４０が温度センサ１１０の測定位置に移動するように、昇降装置５０を制御してボート３２を昇降動作させる。また、昇降モードでは、指定された番号の支持溝４０が測定位置に最も短時間で移動するようにボート３２の昇降動作の制御を行うことが可能とされている。

【0056】

温度測定モードでは、全ての支持溝４０の位置あるいは特定の支持溝４０の位置を指定可能である。指定された番号の支持溝４０が温度センサ１１０の測定位置に移動するように、昇降装置５０を制御してボート３２を昇降動作させる。そして、温度センサ１１０により測定位置において指定された番号の支持溝４０に支持された基板１００の温度測定を行うことが可能とされている。

【0057】

また、コントローラ１２０は、温度測定モードにおいて全ての支持溝４０の位置（番号）が指定された場合、全ての番号の支持溝４０が測定位置となるようにボート３２の昇降動作と基板１００の温度測定を繰り返す。

【0058】

さらに、コントローラ１２０は、図７に示されるように、温度測定モードにおいて全ての支持溝４０の位置（番号）を指定した場合、最も温度の高い番号の支持溝４０をＲＡＭ１２１Ｂで記憶する。

【0059】

また、コントローラ１２０は、温度測定モードにおいて全ての支持溝４０の位置（番号）を指定した場合であって、指定された番号の支持溝４０に基板１００が支持されていない場合は、基板１００を支持していない支持溝４０をスキップすることが可能なように構成されている。なお、支持溝４０が基板１００を支持しているか、否かについては、基板１００をボート３２に支持させるときの位置情報に基づいて判定される。なお、位置情報については、記憶部１２１Ｃに記憶される。

【0060】

温度監視モードでは、温度測定モードでＲＡＭ１２１Ｂに記憶させた支持溝４０の位置（番号）が温度センサ１１０の測定位置に移動するようボート３２を昇降動作させる。そして、図８に示されるように、測定位置において温度センサ１１０で支持溝４０に支持された基板１００の温度を監視可能とされている。

【0061】

また、温度監視モードでは、基板１００の温度の閾値を設定可能である。温度監視モートでは、温度センサ１１０による基板１００の温度測定結果が閾値を下回る場合、次のステップに遷移可能とされている。

【0062】

さらに、温度監視モードでは、監視時間を設定することが可能である。支持溝４０で支持された基板１００の温度センサ１１０による温度監視が監視時間を経過した場合、図８に示されるように、ステップで設定された時間経過処理を実行可能とされている。

【0063】

入出力装置１２２は、図９に示されるように、基板１００の処理状況を表示することが可能な表示部１２２Ａを有している。この表示部１２２Ａには、温度測定モードと温度監視モードで指定された番号の支持溝４０で支持された基板１００の温度測定結果をモニタ表示することが可能とされている。さらに表示部１２２Ａでは、温度測定モードと温度監視モードにおいて指定された番号の支持溝４０で支持された基板１００の温度測定結果をリアルタイムあるいは履歴情報としてグラフ表示することが可能とされている。また、入出力装置１２２は、操作部１２２Ｂを有している。この操作部１２２Ｂを操作することにより、支持溝４０に指示された基板１００を指定して、その温度情報を閲覧することができる。

【0064】

（半導体装置の製造方法）
次に、基板処理装置１０を用いた半導体装置の製造方法、すなわち、基板１００の処理手順について説明する。なお、基板処理装置１０の各構成部は上記のようにコントローラ１２０によって制御される。

【0065】

まず、大気ロボット３０によって、ポッド２７－１～２７－３に収納されている基板１００を、大気搬送室１２内に搬出する。

【0066】

次に、ロードロック室１４内を大気圧化したのち、ゲートバルブ１０４を開放する。具体的には、ガス供給管４２のガス供給バルブ４３を開き、不活性ガスをロードロック室１４内へ供給する。このようにして、ロードロック室１４内を大気圧化した後、ゲートバルブ１０４を開放する。

【0067】

次に、ロードロック室１４内に基板１００を搬入する。具体的には、大気ロボット３０によって、大気搬送室１２内に搬入された基板１００をロードロック室１４内に搬送し、室内のボート３２の支持溝４０に基板１００を載置する。これにより、基板１００がボート３２によって支持される。

【0068】

次に、ゲートバルブ１０４を閉塞した後、ロードロック室１４内を真空圧化する。具体的には、ボート３２が所定枚数の基板１００を支持した後、排気管４４のバルブ４５を開き真空ポンプ４６によって、ロードロック室１４内を排気する。このようにして、ロードロック室１４内を真空圧化する。なお、このとき、搬送室１６及び処理室１８は真空圧化している。

【0069】

次に、基板１００をロードロック室１４から処理室１８へ搬送する。具体的には、まず、ゲートバルブ２４を開く。このとき、昇降駆動部５８は、ボート３２に支持された基板１００が真空ロボット７０で取り出せるようにボート３２を昇降させる。回転駆動部６２は、ボート３２の基板取り出し口が搬送室１６側を向くように、このボート３２を回転させる。

【0070】

真空ロボット７０は、アーム部７６のフィンガ７８をボート３２方向へ延伸し、これらフィンガ７８に基板１００を載置する。フィンガ７８を収縮した後、アーム部７６を処理室１８側に向くよう回転させる。次いで、フィンガ７８を延伸し、ゲートバルブ２８が開かれた連通部２６を介して、基板１００を処理室１８内へ搬入する。

【0071】

処理室１８において、フィンガ７８に載置された基板１００は、処理部８０の載置台９２に載置される、又は、処理部８０側で待機する移動部材８６に受け渡される。移動部材８６は、基板１００を受け取った後、処理部８２側へ回転して載置台９６にこの基板１００を載置する。

【0072】

そして、処理室１８において、基板１００に例えばアッシング処理等の所定の処理を行う。これらの所定の処理において、ヒータにより加熱されたり、処理によって生じる反応熱などにより加熱されたりすることで、基板１００の温度は上昇する。

【0073】

次に、処理後の基板１００を処理室１８からロードロック室１４へ搬送する。処理室１８からロードロック室１４への基板１００の搬送（搬入）は、基板１００を処理室１８に搬入させた動作とは逆の手順で行われる。このとき、ロードロック室１４内は真空圧化状態が維持されている。

【0074】

ロードロック室１４へ処理済みの基板１００が搬入され、ボート３２に基板１００が所定の間隔で多段に支持されると、ゲートバルブ２４を閉塞し、ロードロック室１４内を大気圧化する。具体的には、ガス供給管４２のガス供給バルブ４３を開き、不活性ガスをロードロック室１４内へ供給する。このようにして、ロードロック室１４内を不活性ガスにより大気圧化させる。ここで、ボート３２及びボート３２により支持された基板１００は、上記冷却機構と、ロードロック室１４内に供給された不活性ガスによって冷却される。ロードロック室１４での基板１００の冷却は、所定時間行われる。なお、供給される不活性ガスは、冷却を促進させるため、予めガス供給管４２の前段において冷却されていてもよい。

【0075】

また、ボート３２への処理済みの基板１００の装填（載置）が完了すると、ボート３２を、冷却を行う位置まで上昇又は下降させる。本実施形態では、ボート３２を最も高い位置まで上昇させた状態で冷却を行うことにより、冷却機構による冷却を促進させている。

【0076】

次に、基板１００が所定時間冷却された後、コントローラ１２０は、図７に示されるように、温度センサ１１０による基板１００の最高温度測定を開始する。まず、支持溝４０の番号（以下、適宜「スロット番号」、「スロット位置」という）を初期化する（ステップＳ１５０）。

【0077】

次に、１番（最下段）の支持溝４０（以下、適宜「スロット」という）における基板１００の有無を判定する（ステップＳ１５２）。１番の支持溝４０に基板１００が有りの場合、ステップＳ１５４に移行し、基板１００が無しの場合、ステップＳ１６４に移行する。

【0078】

ステップＳ１５４では、ステップＳ１５２で基板１００が有りと判定された番号の支持溝４０が温度センサ１１０の測定位置に移動するようにボート３２を昇降動作させる。本実施形態では、スロット位置が測定位置に合うようにボート３２を下降させる。

【0079】

次に、ステップＳ１５６では、温度センサ１１０によって支持溝４０に支持された基板１００の温度を測定する。

【0080】

次に、ステップＳ１５８では、ステップＳ１５６で測定した基板１００の温度と一時記憶部であるＲＡＭ１２１Ｂに記憶された基板温度とを比較し、ステップＳ１５６で測定した基板温度が、ＲＡＭ１２１Ｂに記憶された基板温度を超える場合は、ステップＳ１６０へ移行する。一方、ステップＳ１５６で測定した基板温度が、ＲＡＭ１２１Ｂに記憶された基板温度以下の場合は、ステップＳ１６４へ移行する。

【0081】

ステップＳ１６０では、ＲＡＭ１２１Ｂに記憶されたスロット番号をステップＳ１５６で測定したスロット番号に更新保存する。

【0082】

次にステップＳ１６２では、ステップＳ１６０で更新したスロット番号に関連付けてＲＡＭ１２１Ｂに記憶された測定温度を更新保存する。

【0083】

ステップＳ１６４では、スロット番号を更新する。

【0084】

次にステップＳ１６６では、更新した番号のスロットの有無について判定する。更新した番号のスロットが有りの場合、ステップＳ１５２に戻り、次の番号の支持溝４０に支持された基板１００の温度測定を行う。一方、更新した番号のスロットが無しの場合、基板１００の温度測定を終了する。ここで、全てのスロットに基板１００が支持されている場合には、全てのスロットに支持された基板１００の温度測定が終了するまで温度測定が続行される。

【0085】

全ての基板１００の温度測定が終了すると、温度測定モードが温度監視モードに切り替わり、温度監視が開始される。

【0086】

ステップＳ１７０では、温度監視の時間が設定されて時間監視が開始される。なお、温度監視の時間は、記憶部１２１Ｃに記憶されている情報から取得される。

【0087】

次にステップＳ１７２では、温度を監視する対象の基板１００が支持されているスロットのスロット番号がＲＡＭ１２１Ｂに格納されたスロット番号から取得される。なお、温度監視モードにおいて、ＲＡＭ１２１Ｂに格納されているスロット番号は、温度測定モードにおいて格納された最高温度の基板１００を支持するスロットのスロット番号である。

【0088】

次にステップＳ１７４では、ステップＳ１７２で取得したスロット番号のスロットが温度センサ１１０の温度測定位置に合うようにボート３２を上下方向に昇降動作させる。

【0089】

次に、ステップＳ１７６では、温度センサ１１０によってステップＳ１７２で取得したスロットに支持された基板１００の温度を測定する。

【0090】

ステップＳ１７８では、ステップＳ１７６で測定した温度が記憶部１２１Ｃに記憶された閾値（Ｔｅｍｐ）を下回っているか否かを判定する。ステップＳ１７６で測定した温度が記憶部１２１Ｃに記憶された閾値を下回っている場合は、ステップＳ１８０に移行する。一方、ステップＳ１７８で測定した温度が記憶部１２１Ｃに記憶された閾値以上の場合は、ステップＳ１８２に移行する。

【0091】

ステップＳ１８０では、時間監視が終了する。これにより、温度監視が終了する。すなわち、温度監視モードが終了する。

【0092】

ステップＳ１８２では、ステップＳ１７０で設定した温度監視の時間を経過しているか否かを判定する。ステップＳ１７０で設定した温度監視の時間を経過していない場合は、ステップＳ１７６へ戻る。なお、ステップＳ１８２からステップＳ１７６へ戻る場合には、所定時間経過後に戻ることが好ましい。一例として、１秒経過後にステップＳ１８２からステップＳ１７６へ戻ってもよい。一方、ステップＳ１７０で設定した温度監視の時間を経過している又は同じ場合は、ステップＳ１８４へ移行する。

【0093】

また、少なくともステップＳ１８２において、監視対象の基板１００が十分に冷却されたと判定されるまでの間、ガス供給管４２からの不活性ガスの供給は継続されることが望ましい。この場合、排気管４４のバルブ４５を開度を小さくした状態で開き、真空ポンプ４６によって、ロードロック室１４内の圧力が一定に維持されるように継続的に排気を行う。

【0094】

ステップＳ１８４では、温度監視時間を経過した場合に行う処理の有無を判定する。処理有りの場合は、ステップＳ１８６へ移行する。一方、処理無しの場合は、温度監視が終了する。すなわち、温度監視モードが終了する。

【0095】

ステップＳ１８６では、予め設定された時間経過処理（Ａｃｔｉｏｎ）が実行される。なお、時間経過処理としては、例えば、次のステップへの遷移やレシピの終了等が挙げられる。この処理の実行後、温度監視が終了する。すなわち、温度監視モードが終了する。

【0096】

温度監視モードが終了した後は、ロードロック室１４から大気側へ冷却済みの基板１００を搬出する。具体的には、ゲートバルブ１０４が開いたロードロック室１４から、大気ロボット３０を用いて大気搬送室１２に基板１００を搬出する。このようにして、基板１００の搬送動作を完了する。また、冷却済みの基板１００が大気搬送室１２に搬送されることで、半導体装置である基板１００の製造が完了する。

【0097】

次に、本実施形態に係る作用について説明する。
ロードロック室から搬出される基板の温度が変動すると、基板が高温な状態で大気と反応し望まない酸化を生じさせたり、装置や部品を破損させたりすることがある。そのため、ロードロック室内の処理済みの基板の温度を把握することが求められている。

【0098】

本実施形態では、レシピによる基板処理実行時において、処理条件で設定された支持溝４０の位置が予め定められた基準位置となるようにボート３２を昇降動作させる制御を行うため、ステップ毎に処理条件に合った最適な基板位置を設定することが可能となる。具体的には、コントローラ１２０は、処理条件で設定された支持溝４０の位置が温度センサ１１０の測定位置となるようにボート３２を昇降動作させる制御を行うため、基板単位での温度測定が可能となる。このように本実施形態では、温度測定対象の基板を含むエリアの温度を測定することで測定対象基板の推定温度を測定する従来の方法と比べて、最適な位置で基板処理を行うことで基板１００の品質を均一に近づけることが可能になる。すなわち、ロードロック室１４から搬出される基板１００の温度のバラつきを抑制し、温度のバラつきによる影響（酸化度合いのバラつき、等）を低減することができる。このように基板１００の品質が均一に近づくことで、対象ステップにおける処理時間の短縮が可能となり、基板１００の生産効率の向上に貢献できる。

【0099】

さらに、本実施形態では、ステップの実行時におけるボート３２の昇降動作がステップに定められた制御モードにより指定が可能とされている。このようにステップの処理に合わせたボート３２の昇降動作を制御することで、基板１００の品質を均一に近づけることが可能になる。また、不良基板の発生を防ぐことも可能になる。

【0100】

また、本実施形態では、制御モードがボート３２の昇降モード、基板１００の温度を測定する温度測定モード及び指定の基板１００の温度を監視する温度監視モードの少なくとも１つを有している。このようにボート３２を制御するモードを複数設定することにより、効率の良い基板処理を行うことができる。これにより、基板１００の生産効率の向上に貢献できる。

【0101】

また、本実施形態では、昇降モードにおいて支持溝４０の位置（スロット番号）を指定可能であり、指定された支持溝４０が温度測定位置（基準位置）となるようにボート３２を昇降動作させる。このようにステップの処理内容に合わせてスロット位置を調整することで基板１００に対して処理ガスが均一に流れるよう調整することが可能となり、基板１００の品質をより均一に近づけることができる。

【0102】

また、本実施形態では、昇降モードにおいて指定された支持溝４０の位置（スロット番号）が温度測定位置（基準位置）に最も短い時間で移動するようにボート３２の昇降動作の制御を行うことが可能である。このため、ボート３２の移動時間を短縮することが可能となり、基板１００の生産効率の向上に貢献できる。

【0103】

また、本実施形態の温度測定モードでは、全ての支持溝４０の位置（スロット番号）あるいは特定の支持溝４０の位置（スロット番号）を指定可能であり、指定された支持溝４０が基準位置となるようにボート３２を昇降動作させ、温度センサ１１０により温度測定位置において支持溝４０に支持された基板１００の温度測定を行う。このように指定された支持溝４０で支持された基板１００の温度を測定することが可能なため、正確な基板１００の温度を求めることができる。

【0104】

さらに、本実施形態では、温度測定モードにおいて全ての支持溝４０の位置（スロット番号）が指定された場合、全ての支持溝４０の位置が温度測定位置（基準位置）となるようにボート３２の昇降動作と温度センサ１１０による基板１００の温度測定を繰り返す。このため、ボート３２に支持された全ての基板１００の温度を測定することが可能であり、正確な基板の温度を求めることができる。

【0105】

本実施形態では、温度測定モードにおいて全ての支持溝４０の位置（スロット番号）を指定した場合、最も温度の高い基板１００を支持する支持溝４０の位置を記憶部１２１Ｃで記憶する。このため、最も高い温度の基板１００を支持する支持溝４０を把握することができ、他のステップでこの支持溝４０に支持された基板１００に着目して基板処理を行うことが可能となる。これにより、基板１００の品質をさらに均一に近づけることができる。

【0106】

本実施形態では、温度測定モードにおいて全ての支持溝４０の位置（スロット番号）を指定した場合であって、指定された支持溝４０に基板１００が支持されていない場合は、基板１００を支持していない支持溝４０をスキップ可能である。このため、ボート３２の昇降動作時間と、温度センサ１１０による温度測定時間の短縮を行うことが可能となり、生産効率の向上に貢献できる。

【0107】

本実施形態の温度監視モードでは、温度測定モードでＲＡＭ１２１Ｂに記憶させた支持溝４０の位置（スロット番号）が温度センサ１１０による温度測定位置（基準位置）に移動するようボート３２を昇降動作させ、温度測定位置において温度センサ１１０で支持溝４０に支持された基板１００の温度を監視可能である。このため、固定された支持溝４０を温度監視するのではなく、監視対象の基板１００を支持する支持溝４０が自動で設定されるため、誤った設定を回避することができる。

【0108】

本実施形態の温度監視モードでは、基板１００の温度の閾値を設定可能であり、温度センサ１１０による基板１００の温度測定結果が閾値を上回る又は下回る場合、次のステップに遷移可能である。このように基板１００の測定温度が監視温度に到達した時点で、次のアクションに移ることが可能となるため、当該ステップの無駄な残時間を費やすることなく処理が可能となり、処理時間の短縮、生産効率の向上に貢献することができる。

【0109】

本実施形態の温度監視モードでは、基板１００の監視時間を設定することが可能であり、支持溝４０で支持された基板１００の温度センサ１１０による温度監視が監視時間を経過した場合、ステップで設定された時間経過処理を実行可能である。このように基板１００を温度監視する監視時間を設けることで、基板１００の温度が閾値を超える前に次のステップ若しくはレシピを終了することが可能となる。

【0110】

本実施形態では、入出力装置１２２が基板１００の処理状況を表示することが可能な表示部１２２Ａを有しており、温度測定モードと温度監視モードで指定された支持溝４０で支持された基板１００の温度測定結果を表示部１２２Ａに表示することが可能である。このため、レシピ実行中に特定の支持溝４０の温度を確認することにより、基板温度が異常となった場合の対応が可能となり、不良基板の発生を抑えることが可能となる。

【0111】

本実施形態の表示部１２２Ａでは、温度測定モードと温度監視モードにおいて指定された支持溝４０で支持された基板１００の温度測定結果をリアルタイムあるいは履歴情報としてグラフ表示をすることが可能である。このため、指定された基板１００での温度変化の可視化によって、より良い製品のレシピ調整に貢献できる。

【0112】

＜他の実施形態＞
本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上述の実施形態では、温度センサ１１０がロードロック室１４の外周壁部１５Ｃの下部側に配置されているが、本開示はこの構成に限定されない。温度センサ１１０によってボート３２に支持された全ての基板１００の温度を測定可能であれば、温度センサ１１０をロードロック室１４のどの位置に設けてもよい。なお、外周壁部１５Ｃの温度センサ１１０を設ける部位には、窓部１０６を設ける。

【0113】

また、上述の実施形態では、ロードロック室１４の室内において基板１００を所定時間冷却した後で、温度センサ１１０による基板１００の温度測定をしているが、本開示はこの構成に限定されない。例えば、ロードロック室１４の室内に基板１００を搬入し、基板１００を冷却する前に、温度センサ１１０による基板１００の温度測定をしてもよい。

【0114】

また、上述の実施形態では、温度センサ１１０がロードロック室１４の外側に配置されているが、本開示はこの構成に限定されない。例えば、温度センサ１１０がロードロック室１４の内側に配置されてもよい。

【0115】

また、上述の実施形態では、ロードロック室１４内においてボート３２で支持された基板１００のうち、最高温度の基板１００の温度が閾値を下回ると、基板１００が十分に冷却されたと判定して基板１００をロードロック室１４から搬出する構成としているが、本開示の技術は、この構成に限定されない。例えば、基板１００を加熱処理する処理室において基板支持具で支持された基板１００のうち、最高温度の基板１００を温度測定モードで求め、最高温度の基板１００を監視し、この基板１００の温度が閾値を超える（上回る）前に、加熱処理を終了する構成としてもよい。基板１００の温度が閾値を超える前に加熱処理を終了することで、基板１００の温度が閾値を超えるものと比べて、閾値を超える前の正常な基板１００の状態を維持したまま次の工程に移ることが可能となり、異常基板の発生を防ぐことができる。

【符号の説明】

【0116】

１０ 基板処理装置
３２ ボート（支持部の一例）
１００ 基板
１１０ 温度センサ
１２０ コントローラ（制御部の一例）
１２１Ｂ ＲＡＭ（記憶部の一例）
１２１Ｃ 記憶部（記憶部の一例）
１２２Ａ 表示部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】