特開 2024-100621 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】P2024100621

(43)【公開日】2024-07-26

(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 21/31 20060101AFI20240719BHJP

   H01L 21/316 20060101ALI20240719BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 E

H01L21/316 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023004743

(22)【出願日】2023-01-16

(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】竹島 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】中山 雅則

(72)【発明者】

【氏名】坪田 康寿

(72)【発明者】

【氏名】井川 博登

(72)【発明者】

【氏名】山角 宥貴

(72)【発明者】

【氏名】岸本 宗樹

【テーマコード（参考）】

5F045

5F058

【Ｆターム（参考）】

5F045AA08

5F045AA20

5F045AB32

5F045AB34

5F045AC01

5F045AC11

5F045AC16

5F045AF03

5F045BB02

5F045BB08

5F045DP03

5F045DQ10

5F045DQ17

5F045EB03

5F045EB08

5F045EB09

5F045EE04

5F045EF05

5F045EG02

5F045EH01

5F045EH11

5F045EH20

5F045EK07

5F045EM02

5F045EM09

5F045EM10

5F045EN04

5F045GB01

5F045GB04

5F045GB11

5F045GB15

5F058BA06

5F058BA20

5F058BC02

5F058BC11

5F058BF07

5F058BF23

5F058BF29

5F058BF30

5F058BF73

5F058BF74

5F058BG01

5F058BG02

5F058BG03

5F058BG04

(57)【要約】

【課題】基板処理装置の運用に伴う経時的な基板処理結果の変動を抑制する。
【解決手段】基板を搬送する搬送室と、基板の処理条件に従い、基板を処理する処理室と、基板の処理開始前及び処理終了後のそれぞれで基板の質量を測定する測定部と、測定した質量の差分から基板の膜厚値を算出する算出部と、算出した膜厚値の異常を判定する判定部と、処理条件を設定する設定部と、膜厚値が異常であると判定された場合に設定部にて処理条件の変更を行うよう制御することが可能なよう構成される制御部と、を備える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を搬送する搬送室と、
前記基板の処理条件に従い、前記基板を処理する処理室と、
前記基板の処理開始前及び処理終了後のそれぞれで前記基板の質量を測定する測定部と、
測定した前記質量の差分から前記基板の膜厚値を算出する算出部と、
算出した前記膜厚値の異常を判定する判定部と、
前記処理条件を設定する設定部と、
前記膜厚値が異常であると判定された場合に前記設定部にて前記処理条件の変更を行うよう制御することが可能なよう構成される制御部と、
を備えた基板処理装置。

【請求項2】

前記測定部は、前記搬送室に設けられた重量計により、前記基板の処理開始前、及び処理終了後の前記基板の質量を測定する、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記測定部は、前記搬送室に設けられた反り量計測計により、前記基板の処理開始前、及び処理終了後の前記基板の質量を測定する、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記差分を記憶する記憶部を有し、前記差分を記憶する、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記算出部は、前記差分と前記基板の面積より、前記基板処理時に変化した膜厚値を算出する、請求項４に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記判定部は、算出した前記膜厚値が予め定義された閾値以上となった場合は異常と判定する、請求項５に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記記憶部は、前記判定部が異常と判定した場合の前記膜厚値を記憶する、請求項６に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記設定部は、算出した前記膜厚値と前記閾値より前記処理条件を変更する、請求項６に記載の基板処理装置。

【請求項9】

変更する前記処理条件は、前記処理室に設けられたヒータの出力設定値である、請求項８に記載の基板処理装置。

【請求項10】

前記設定部は算出した膜厚値と前記閾値よりヒータの出力設定値の変更を行う、請求項８に記載の基板処理装置。

【請求項11】

前記測定部が前記質量を測定するタイミングは、前記基板の処理によって異なる、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項12】

前記測定部が前記質量を測定するタイミングは、パラメータとして記憶部に記憶されている、請求項１１に記載の基板処理装置。

【請求項13】

前記測定部は、ｉｎ ｓｉｔｕで前記質量の測定を行う、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項14】

前記測定部は、減圧下で前記質量の測定を行う、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項15】

前記質量の測定は、前記基板の処理毎に行う、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項16】

前記質量の測定は、予め定義されたタイミングでの前記基板の処理時に行う、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項17】

基板の搬送を行う工程と、
前記基板の処理条件に従い、前記基板の処理を行う工程と、
基板の処理開始前及び処理終了後のそれぞれで前記基板の質量を測定する工程と、
測定した前記質量の差分から前記基板の膜厚値を算出する工程と、
算出した前記膜厚値の異常を判定する工程と、
前記処理条件の設定を行う工程と、
前記膜厚値が異常であると判定された場合に前記処理条件を変更する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。

【請求項18】

基板の搬送を行う手順と、
前記基板の処理条件に従い、前記基板の処理を行う手順と、
基板の処理開始前及び処理終了後のそれぞれで前記基板の質量を測定する手順と、
測定した前記質量の差分から前記基板の膜厚値を算出する手順と、
算出した前記膜厚値の異常を判定する手順と、
前記処理条件の設定を行う手順と、
前記膜厚値が異常であると判定された場合に前記処理条件を変更する手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。

【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】

窒素、酸素等のガス雰囲気中で基板に対してプラズマ処理を実施するための基板処理装置が開示されている（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２０１４－７５５７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

基板処理装置では、ヒータを有する基板載置台のカバー（サセプタカバー）が使用されることがある。基板処理を行うことで、サセプタカバーの熱放射率が変化し、基板に対する処理結果に影響を及ぼすことがある。具体的には、基板に形成される膜について経時的な膜厚上昇が見られることがある。

【0005】

本開示は、基板処理装置の運用に伴う経時的な基板処理結果の変動を抑制することが可能な技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様によれば、基板を搬送する搬送室と、前記基板の処理条件に従い、前記基板を処理する処理室と、前記基板の処理開始前及び処理終了後のそれぞれで前記基板の質量を測定する測定部と、測定した前記質量の差分から前記基板の膜厚値を算出する算出部と、算出した前記膜厚値の異常を判定する判定部と、前記処理条件を設定する設定部と、前記膜厚値が異常であると判定された場合に前記設定部にて前記処理条件の変更を行うよう制御することが可能なよう構成される制御部と、を有する技術が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、基板処理装置の運用に伴う経時的な基板処理結果の変動を抑制することができる。

【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平面図である。

【図2】本開示の一実施形態に係るＰＭ１の断面図である。

【図3】本開示の一実施形態に係る基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系を示すブロック図である。

【図4】本開示の一実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。

【図5】本開示の一実施形態に係る基板処理工程における質量の取得から基板の処理条件の変更までの流れを示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示を実施するための形態を図面に基づき説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一又は同様の構成要素であることを意味する。なお、以下に説明する実施形態において重複する説明及び符号については、省略する場合がある。また、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。特段の断りが無い限り、各要素は一つに限定されず、複数存在してもよい。

【0010】

（１）基板処理装置の構成
本実施形態に係る基板処理装置１について、図１から図５を用いて以下に説明する。基板処理装置１００は、搬送室の一例としての真空搬送室ＴＭと、処理室２０１と、測定部３１ｃと、算出部２２６と、判定部２２８と、設定部２２７と、制御部１０と、を有している。図１は、本実施形態に係る基板処理装置の平面図である。

【0011】

図１に示す基板処理装置１００は、減圧状態で基板（例えばシリコン等からなるウエハ２００）を取り扱う真空側の構成と、大気圧状態においてウエハ２００を取り扱う大気圧側の構成とを備えている。真空側の構成は、主に、真空搬送室ＴＭと、ロードロック室ＬＭ１，ＬＭ２と、ウエハ２００を処理する処理モジュール(処理機構)ＰＭ１～ＰＭ４とを備える。大気圧側の構成は、主に、大気圧搬送室ＥＦＥＭと、ロードポートＬＰ１～ＬＰ３とを備える。ロードポートＬＰ１～ＬＰ３には、ウエハ２００を収納したキャリアＣＡ１～ＣＡ３が、基板処理装置外部から搬送されて載置され、また、基板処理装置外部へ搬送される。このような構成により、例えば、ロードポートＬＰ１上のキャリアＣＡ１から未処理のウエハ２００が取り出され、ロードロック室ＬＭ１を経て、処理モジュールＰＭ１へ搬入されて処理された後、処理済みのウエハ２００は、その逆の手順で、ロードポートＬＰ１上のキャリアＣＡ１へ戻される。このように、ウエハ２００は、真空側の搬送室で搬送されると共に、大気圧側の搬送室で搬送され、また真空側の搬送室と大気圧側の搬送室との間でも搬送される。

【0012】

（真空側の構成）
真空搬送室ＴＭは、真空状態などの大気圧未満の負圧（減圧）に耐えることが出来る真空気密可能な構造に構成されている。なお、本実施形態においては、真空搬送室ＴＭの筐体は、平面視が五角形で、上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。ロードロック室ＬＭ１，ＬＭ２、処理モジュールＰＭ１～ＰＭ４は、真空搬送室ＴＭの外周を囲むように配置されている。なお、処理モジュールＰＭ１～ＰＭ４を総称又は代表する場合は、処理モジュールＰＭと称する。ロードロック室ＬＭ１，ＬＭ２を総称又は代表する場合は、ロードロック室ＬＭと称する。その他の構成(後述する真空ロボットＶＲ、アームＶＲＡ等)についても同様のルールとする。

【0013】

真空搬送室ＴＭ内には、減圧状態でウエハ２００を搬送する搬送手段としての真空ロボットＶＲが例えば１台設けられている。真空ロボットＶＲは、ウエハ２００を基板載置部である２組の基板支持アーム（以下、アーム）ＶＲＡに載せることで、ロードロック室ＬＭ及び処理モジュールＰＭとの間で、ウエハ２００の搬送を行なう。真空ロボットＶＲは、真空搬送室ＴＭの気密性を維持しつつ昇降できるように構成される。また、２組のアームＶＲＡは、上下方向に離間して設けられ、それぞれ水平方向に伸縮でき、係る水平面内で回転移動できるように構成されている。

【0014】

処理モジュールＰＭは、ウエハ２００が載置される基板載置部をそれぞれ備え、例えばウエハ２００を１枚ずつ減圧状態で処理する枚葉式の処理室として構成されている。すなわち、処理モジュールＰＭは、それぞれが例えばプラズマ等を用いたエッチングやアッシング、化学反応による成膜など、ウエハ２００に付加価値を与える処理室として機能する。

【0015】

処理モジュールＰＭは、開閉弁としてのゲートバルブＰＧＶにより真空搬送室ＴＭにそれぞれ連接されている。したがって、ゲートバルブＰＧＶを開けることにより、真空搬送室ＴＭとの間で減圧下にてウエハ２００の搬送を行うことが可能である。また、ゲートバルブＰＧＶを閉じることにより、処理モジュールＰＭ内の圧力や処理ガス雰囲気を保持したまま、ウエハ２００に対して各種の基板処理を行うことが可能である。

【0016】

ロードロック室ＬＭは、真空搬送室ＴＭ内へウエハ２００を搬入する予備室として、あるいは真空搬送室ＴＭ内からウエハ２００を搬出する予備室として機能する。ロードロック室ＬＭの内部には、ウエハ２００を搬入搬出する際、ウエハ２００を一時的に支持する基板載置部としてのバッファステージ（図示せず）が、それぞれ設けられている。バッファステージは、複数枚（例えば２枚）のウエハ２００を保持する多段型スロットとして構成されていてもよい。

【0017】

また、ロードロック室ＬＭは、開閉弁としてのゲートバルブＬＧＶにより真空搬送室ＴＭにそれぞれ連接されており、また、開閉弁としてのゲートバルブＬＤにより後述する大気圧搬送室ＥＦＥＭにそれぞれ連接されている。したがって、真空搬送室ＴＭ側のゲートバルブＬＧＶを閉じたまま、大気圧搬送室ＥＦＥＭ側のゲートバルブＬＤを開けることにより、真空搬送室ＴＭ内の真空気密を保持したまま、ロードロック室ＬＭと大気圧搬送室ＥＦＥＭとの間で、大気圧下にてウエハ２００の搬送を行うことが可能である。

【0018】

また、ロードロック室ＬＭは、真空状態などの大気圧未満の減圧に耐えることが出来る構造に構成されており、その内部をそれぞれ真空排気することが可能となっている。したがって、大気圧搬送室ＥＦＥＭ側のゲートバルブＬＤを閉じてロードロック室ＬＭの内部を真空排気した後で、真空搬送室ＴＭ側のゲートバルブＬＧＶを開けることにより、真空搬送室ＴＭ内の真空状態を保持したまま、ロードロック室ＬＭと真空搬送室ＴＭとの間で、減圧下にてウエハ２００の搬送を行うことが可能である。 このように、ロードロック室ＬＭは、大気圧状態と減圧状態とを切換え可能に構成されている。

【0019】

（大気圧側の構成）
一方、基板処理装置の大気圧側には、上述の通り、ロードロック室ＬＭ１，ＬＭ２に接続されたフロントモジュールである大気圧搬送室ＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）と、大気圧搬送室ＥＦＥＭに接続され、例えば１ロット分、２５枚のウエハ２００をそれぞれ収納したウエハ収納容器としてのキャリアＣＡ１～ＣＡ３を載置するキャリア載置部としてのロードポートＬＰ１～ＬＰ３と、が設けられている。このようなキャリアＣＡ１～ＣＡ３としては、例えばＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）が使用される。ここで、ロードポートＬＰ１～ＬＰ３を総称又は代表する場合は、ロードポートＬＰと称する。キャリアＣＡ１～ＣＡ３を総称又は代表する場合は、キャリアＣＡと称する。真空側の構成と同様に大気圧側の構成(後述するキャリアドアＣＡＨ１～ＣＡＨ３、キャリアオープナＣＰ１～ＣＰ３等)についても同様のルールとする。

【0020】

大気圧搬送室ＥＦＥＭ内には、搬送手段としての大気圧ロボットＡＲが例えば１台設けられている。大気圧ロボットＡＲは、ロードロック室ＬＭ１とロードポートＬＰ１上のキャリアＣＡとの間でウエハ２００の搬送を行なう。大気圧ロボットＡＲも、真空ロボットＶＲと同様に基板載置部である２組のアームＡＲＡを有する。

【0021】

キャリアＣＡ１には、キャリアＣＡのキャップ（蓋）であるキャリアドアＣＡＨが設けられている。ロードポートＬＰ上に載置されたキャリアＣＡのドアＣＡＨが開放された状態で、基板搬入搬出口ＣＡＡ１を通して、大気圧ロボットＡＲによりキャリアＣＡ内にウエハ２００が収納され、また、キャリアＣＡ内のウエハ２００が大気圧ロボットＡＲにより搬出される。

【0022】

また、大気圧搬送室ＥＦＥＭ内には、それぞれキャリアドアＣＡＨを開閉するためのキャリアオープナＣＰが、それぞれロードポートＬＰに隣設されている。つまり、大気圧搬送室ＥＦＥＭ内は、キャリアオープナＣＰを介してロードポートＬＰに隣接して設けられている。

【0023】

キャリアオープナＣＰは、キャリアドアＣＡＨと密着可能なクロージャと、クロージャを水平及び鉛直方向に動作させる駆動機構とを有する。キャリアオープナＣＰは、キャリアドアＣＡＨにクロージャを密着した状態で、クロージャをキャリアドアＣＡＨとともに水平及び鉛直方向に動かすことにより、キャリアドアＣＡＨを開閉する。

【0024】

また、大気圧搬送室ＥＦＥＭ内には、基板位置修正装置として、ウエハ２００の結晶方位の位置合わせ等を行うオリフラ合わせ装置であるアライナーＡＵが設けられている。また、大気圧搬送室ＥＦＥＭには、大気圧搬送室ＥＦＥＭの内部にクリーンエアを供給するクリーンエアユニット(図示せず)が設けられている。

【0025】

ロードポートＬＰは、ロードポートＬＰ上に、複数枚の基板Ｗを収納したキャリアＣＡ１～ＣＡ３をそれぞれ載置するように構成される。それぞれのキャリアＣＡ内には、ウエハ２００をそれぞれ収納する収納部としてのスロット（図示せず）が例えば１ロット分、２５スロット設けられている。各ロードポートＬＰはキャリアＣＡが載置されると、キャリアＣＡに付され、キャリアＣＡを識別するキャリアＩＤを示すバーコード等を読み取って記憶するよう構成される。

【0026】

次に、基板処理装置を統括的に制御する制御部１０は、基板処理装置の各部を制御するよう構成される。制御部１０は、搬送制御部としての搬送系制御部３１と、後述する処理制御部としてのプロセス系制御部２２１と、を少なくとも含む。

【0027】

制御部１０は、操作部２２２及び表示部２２２ａ（図３）を有し、操作部２２２及び表示部２２２ａを介して操作員による操作や指示を受け付けるよう構成される。表示部２２２ａには、操作画面や各種データ等の情報が表示される。表示部２２２ａに表示されるデータは、記憶部２２１ｃ（図３）に記憶される。

【0028】

搬送系制御部３１は、真空ロボットＶＲや大気圧ロボットＡＲを制御するロボットコントローラを含み、ウエハ２００の搬送制御や操作員から指示された作業の実行を制御するよう構成される。ロボットコントローラは、例えば搬送制御部３１ａ、回転制御部３１ｂを含む。また、搬送系制御部３１は、ウエハ２００の処理開始前及び処理終了後のそれぞれのウエハ２００の質量を測定する測定部３１ｃ（後述）を含む。

【0029】

搬送系制御部３１は、例えば操作部２２２を介して操作員により作成又は編集されて作成された搬送レシピに基づいて、ウエハ２００を搬送する際の制御データ（制御指示）を、真空ロボットＶＲや大気圧ロボットＡＲ、各種バルブ、スイッチ等に対して出力し、基板処理装置内におけるウエハ２００の搬送制御を行う。

【0030】

図２に示されるように、プロセス系制御部２２１は、信号線Ａを通じてＡＰＣ２４２、バルブ２４３ｂ及び真空ポンプ２４６を、信号線Ｂを通じてサセプタ昇降機構２６８を、信号線Ｃを通じてヒータ電力調整機構２７６及びインピーダンス可変機構２７５を、信号線Ｄを通じてゲートバルブ２４４を、信号線Ｅを通じてＲＦセンサ２７２、高周波電源２７３及び整合器２７４を、信号線Ｆを通じてＭＦＣ２５２ａ～２５２ｃ及びバルブ２５３ａ～２５３ｃ，２４３ａを、それぞれ制御するように構成されている。

【0031】

プロセス系制御部２２１は、例えば操作部２２２を介して操作員により作成又は編集されて作成された処理レシピに基づいて、ウエハ２００の処理を行う際の制御データ（制御指示）を、各種バルブ、各種機構、ＭＦＣ等に対して出力し、基板処理装置内におけるウエハ２００の基板処理制御を行う。

【0032】

制御部１０は、図１に示すように基板処理装置内に設けるだけでなく、基板処理装置外に設けられていても良い。また、制御部１０や搬送系制御部３１や処理モジュールＰＭを制御する処理制御部としてのプロセス系制御部２２１は、例えばパソコン（パーソナルコンピュータ）等の一般的な汎用コンピュータとして構成されていてもよい。この場合、各種プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体（ＵＳＢメモリ、ＤＶＤ等）を用いて汎用コンピュータにプログラムをインストールすることにより、各コントローラを構成することができる。

【0033】

また、上述の処理を実行するプログラムを供給するための手段は、任意に選択できる。上述のように所定の記録媒体を介して供給するほか、例えば、通信回線、通信ネットワーク、通信システムなどを介して供給することができる。この場合、例えば、通信ネットワークの掲示板に当該プログラムを掲示し、ネットワークを介して、当該プログラムを搬送波に重畳して供給してもよい。そして、このようにして提供されたプログラムを起動し、基板処理装置のＯＳ（Operating System）の制御下、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行することができる。

【0034】

（処理室）
図２は、本実施形態に係る基板処理装置における処理モジュールＰＭ１の断面図である。処理モジュールＰＭ２～ＰＭ４も、処理モジュールＰＭ１と同様の構成を有している。処理モジュールＰＭ１は、基板としてのウエハ２００をプラズマ処理する処理炉２０２を備えている。処理炉２０２には、処理室２０１を構成する処理容器２０３が設けられている。処理室２０１では、ウエハ２００の処理条件に従い、ウエハ２００が処理される。処理容器２０３は、第１の容器であるドーム型の上側容器２１０と、第２の容器である碗型の下側容器２１１とを備えている。上側容器２１０が下側容器２１１の上に被さることにより、処理室２０１が形成される。上側容器２１０は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ_３）または石英（ＳｉＯ_２）等の非金属材料で形成されており、下側容器２１１は、例えばアルミニウム（Ａｌ）で形成されている。

【0035】

また、下側容器２１１の下部側壁には、ゲートバルブ２４４（図１のＰＧＶに相当）が設けられている。ゲートバルブ２４４は、開いているとき、搬送機構（図１の真空ロボットＶＲ）を用いて、搬入出口２４５を介して、処理室２０１内へウエハ２００を搬入できる。または、搬送機構（図１の真空ロボットＶＲ）を用いて、搬入出口２４５を介して、処理室２０１外へとウエハ２００を搬出することができるように構成されている。ゲートバルブ２４４は、閉まっているときには、処理室２０１内の気密性を保持する仕切弁となるように構成されている。

【0036】

処理室２０１は、後述するように周囲にコイル２１２が設けられているプラズマ生成空間２０１ａと、プラズマ生成空間に連通し、ウエハ２００が処理される基板処理空間２０１ｂを有する。プラズマ生成空間２０１ａはプラズマが生成される空間であって、処理室の内、コイル２１２の下端（一点鎖線）より上方の空間を言う。一方、基板処理空間２０１ｂは基板が処理される空間であって、コイル２１２の下端より下方の空間を言う。

【0037】

（サセプタ）
処理室２０１の底側中央には、ウエハ２００を載置する基板載置部としてのサセプタ２１７が配置されている。サセプタ２１７は例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、セラミックス、石英等の非金属材料から形成されており、ウエハ２００上に形成される膜等の金属汚染を低減することができるように構成されている。

【0038】

サセプタ２１７の内部には、加熱機構としてのヒータ２１７ｂが一体的に埋め込まれている。ヒータ２１７ｂは、電力が供給されると、ウエハ２００表面を例えば２５℃から７００℃程度まで加熱することができるように構成されている。

【0039】

サセプタ２１７は、下側容器２１１とは電気的に絶縁されている。サセプタ２１７内部にはインピーダンス調整電極２１７ｃが装備されている。インピーダンス調整電極２１７ｃは、インピーダンス調整部としてのインピーダンス可変機構２７５を介して接地されている。インピーダンス可変機構２７５はコイルや可変コンデンサから構成されており、コイルのインダクタンス及び抵抗並びに可変コンデンサの容量値を制御することにより、インピーダンスを約０Ωから処理室２０１の寄生インピーダンス値の範囲内で変化させることができるように構成されている。これによって、インピーダンス調整電極２１７ｃ及びサセプタ２１７を介して、ウエハ２００の電位（バイアス電圧）を制御できる。

【0040】

サセプタ２１７には、サセプタを昇降させるサセプタ昇降機構２６８が設けられている。そしてサセプタ２１７には貫通孔２１７ａが設けられ、一方、下側容器２１１の底面にはウエハ突上げピン２６６が設けられている。貫通孔２１７ａとウエハ突上げピン２６６とは互いに対向する位置に、少なくとも３箇所設けられている。サセプタ昇降機構２６８によりサセプタ２１７が下降させられたときには、ウエハ突上げピン２６６がサセプタ２１７とは非接触な状態で、貫通孔２１７ａを突き抜けるように構成されている。

【0041】

主に、サセプタ２１７及びヒータ２１７ｂ、電極２１７ｃにより、本実施形態に係る基板載置部が構成されている。サセプタ２１７の上には、例えば炭化シリコン（ＳｉＣ）の円板であるサセプタカバー２２９が配置され、ウエハ２００はこのサセプタカバー２２９の上に載置される。

【0042】

（ガス供給部）
処理室２０１の上方、つまり上側容器２１０の上部には、シャワーヘッド２３６が設けられている。シャワーヘッド２３６は、キャップ状の蓋体２３３と、ガス導入口２３４と、バッファ室２３７と、開口２３８と、遮蔽プレート２４０と、ガス吹出口２３９とを備え、反応ガスを処理室２０１内へ供給できるように構成されている。バッファ室２３７は、ガス導入口２３４より導入される反応ガスを分散する分散空間としての機能を持つ。

【0043】

ガス導入口２３４には、酸素含有ガスとしての酸素（Ｏ_２）ガスを供給する酸素含有ガス供給管２３２ａの下流端と、水素含有ガスとしての水素（Ｈ_２）ガスを供給する水素含有ガス供給管２３２ｂの下流端と、不活性ガスとしてのアルゴン（Ａｒ）ガスを供給する不活性ガス供給管２３２ｃと、が合流するように接続されている。酸素含有ガス供給管２３２ａには、上流側から順に、Ｏ_２ガス供給源２５０ａ、流量制御装置としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２５２ａ、開閉弁としてのバルブ２５３ａが設けられている。水素含有ガス供給管２３２ｂには、上流側から順に、Ｈ_２ガス供給源２５０ｂ、流量制御装置としてのＭＦＣ２５２ｂ、開閉弁としてのバルブ２５３ｂが設けられている。不活性ガス供給管２３２ｃには、上流側から順に、Ａｒガス供給源２５０ｃ、流量制御装置としてのＭＦＣ２５２ｃ、開閉バルブとしての２５３ｃが設けられている。酸素含有ガス供給管２３２ａと水素含有ガス供給管２３２ｂと不活性ガス供給管２３２ｃとが合流した下流側には、バルブ２４３ａが設けられ、ガス導入口２３４の上流端に接続されている。バルブ２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２４３ａを開閉させることによって、ＭＦＣ２５２ａ、２５２ｂ、２５２ｃによりそれぞれのガスの流量を調整しつつ、ガス供給管２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃを介して、酸素含有ガス、水素ガス含有ガス、不活性ガス等の反応ガスを処理室２０１内へ供給できるように構成されている。

【0044】

主に、シャワーヘッド２３６（蓋体２３３、ガス導入口２３４、バッファ室２３７、開口２３８、遮蔽プレート２４０、ガス吹出口２３９）、酸素含有ガス供給管２３２ａ、水素含有ガス供給管２３２ｂ、不活性ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃ、バルブ２５３ａ，２５３ｂ，２５３ｃ，２４３ａにより、本実施形態に係るガス供給部が構成されている。

【0045】

また、シャワーヘッド２３６（蓋体２３３、ガス導入口２３４、バッファ室２３７、開口２３８、遮蔽プレート２４０、ガス吹出口２３９）、酸素含有ガス供給管２３２ａＭＦＣ２５２ａバルブ２５３ａ，２４３ａにより、本実施形態に係る酸素含有ガス供給系が構成されている。

【0046】

さらに、シャワーヘッド２３６（蓋体２３３、ガス導入口２３４、バッファ室２３７、開口２３８、遮蔽プレート２４０、ガス吹出口２３９）、水素含有ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２５２ｂ、バルブ２５３ｂ，２４３ａにより、本実施形態に係る水素ガス供給系が構成されている。

【0047】

さらに、シャワーヘッド２３６（蓋体２３３、ガス導入口２３４、バッファ室２３７、開口２３８、遮蔽プレート２４０、ガス吹出口２３９）、不活性ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２５２ｃ、バルブ２５３ｃ，２４３ａにより、本実施形態に係る不活性ガス供給系が構成されている。

【0048】

尚、ガス供給部として、Ｏ_２ガス供給源２５０ａ、Ｈ_２ガス供給源２５０ｂ、Ａｒガス供給源２５０ｃを含めても良い。また、酸素含有ガス供給系としてＯ_２ガス供給源２５０ａを含めても良い。また、水素含有ガス供給系としてＨ_２ガス供給源２５０ｂを含めても良い。また、不活性ガス供給系としてＡｒガス供給源２５０ｃを含めても良い。

【0049】

（排気部）
下側容器２１１の側壁には、処理室２０１内から反応ガスを排気するガス排気口２３５が設けられている。ガス排気口２３５には、ガス排気管２３１の上流端が接続されている。ガス排気管２３１には、上流側から順に圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２４２、開閉弁としてのバルブ２４３ｂ、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が設けられている。

【0050】

主に、ガス排気口２３５、ガス排気管２３１、ＡＰＣ２４２、バルブ２４３ｂにより、本実施形態に係る排気部が構成されている。尚、真空ポンプ２４６を排気部に含めても良い。

【0051】

（プラズマ生成部）
処理室２０１の外周部、すなわち上側容器２１０の側壁の外側には、処理室２０１を囲うように、第１の電極としての、螺旋状の共振コイル２１２が設けられている。共振コイル２１２には、ＲＦセンサ２７２、高周波電源２７３と周波数整合器２７４が接続される。

【0052】

高周波電源２７３は、共振コイル２１２に高周波電力を供給するものである。ＲＦセンサ２７２は高周波電源２７３の出力側に設けられている。ＲＦセンサ２７２は、供給される高周波の進行波や反射波の情報をモニタするものである。周波数整合器２７４は、ＲＦセンサ２７２でモニタされた反射波の情報に基づいて、反射波が最小となるよう、高周波電源２７３を制御するものである。

【0053】

共振コイル２１２は、所定の波長の定在波を形成するため、一定波長モードで共振するように巻径、巻回ピッチ、巻数が設定される。すなわち、共振コイル２１２の電気的長さは、高周波電源２７３から供給される電力の所定周波数における１波長の整数倍（１倍、２倍、…）に相当する長さに設定される。 例えば、１３．５６ＭＨｚの場合1波長の長さは約２２メートル、２７．１２ＭＨｚの場合1波長の長さは、約１１メートル、５４．２４ＭＨｚの場合1波長の長さは約５．５メートルになる。共振コイル２１２は、絶縁性材料にて平板状に形成され且つベースプレート（図示せず）の上端面に鉛直に立設された複数のサポートによって支持される。

【0054】

共振コイル２１２の両端は電気的に接地されるが、共振コイル２１２の少なくとも一端は、装置の最初の設置の際又は処理条件の変更の際に当該共振コイルの電気的長さを微調整するため、可動タップ２１３を介して接地される。図２中の符号２１４は他方の固定グランドを示す。さらに、装置の最初の設置の際又は処理条件の変更の際に共振コイル２１２のインピーダンスを微調整するため、共振コイル２１２の接地された両端の間には、可動タップ２１５によって給電部が構成される。

【0055】

すなわち、共振コイル２１２は、電気的に接地されたグランド部を両端に備え且つ高周波電源２７３から電力供給される給電部を各グランド部の間に備えている。しかも、少なくとも一方のグランド部は、位置調整可能な可変式グランド部とされ、そして、給電部は、位置調整可能な可変式給電部とされる。共振コイル２１２が可変式グランド部及び可変式給電部を備えている場合には、後述するように、処理室２０１の共振周波数及び負荷インピーダンスを調整するにあたり、より一層簡便に調整することができる。

【0056】

遮蔽板２２３は、共振コイル２１２の外側への電磁波の漏れを遮蔽するとともに、共振回路を構成するのに必要な容量成分を共振コイル２１２との間に形成するために設けられる。遮蔽板２２３は、一般的には、アルミニウム合金、銅又は銅合金などの導電性材料を使用して円筒状に形成される。遮蔽板２２３は、共振コイル２１２の外周から、例えば５から１５０ｍｍ程度隔てて配置される。

【0057】

高周波電源２７３の出力側にはＲＦセンサ２７２が設置され、進行波、反射波等をモニタしている。ＲＦセンサ２７２によってモニタされた反射波電力は、周波数整合器２７４に入力される。周波数整合器２７４は、反射波が最小となるよう周波数を制御する。

【0058】

主に、共振コイル２１２、ＲＦセンサ２７２、周波数整合器２７４により、本実施形態に係るプラズマ生成部が構成されている。尚、プラズマ生成部として高周波電源２７３を含めても良い。共振コイル２１２は、所定の波長の定在波を形成するため、全波長モードで共振する様に巻径、巻回ピッチ、巻数が設定される。すなわち、共振コイル２１２の電気的長さは、高周波電源２７３から与えられる電力の所定周波数における１波長の整数倍（１倍，２倍，…）に設定される。

【0059】

具体的には、印加する電力や発生させる磁界強度または適用する装置の外形などを勘案し、共振コイル２１２は、例えば、８００ｋＨｚから５０ＭＨｚ、０．５ＫＷから５ＫＷの高周波電力によって０．０１ガウスから１０ガウス程度の磁場を発生し得る様に、５０ｍｍ２から３００ｍｍ２ の有効断面積であって且つ２００ｍｍから５００ｍｍのコイル直径とされ、プラズマ生成空間を形成する部屋の外周側に２から６０回程度巻回される。なお、共振コイル２１２を構成する素材としては、銅パイプ、銅の薄板、アルミニウムパイプ、アルミニウム薄板、ポリマーベルトに銅またはアルミニウムを蒸着した素材などが使用される。

【0060】

また、共振コイル２１２の一端または両端は、当該共振コイルの電気的長さを設置の際に微調整し、共振特性を高周波電源２７３と略等しくするため、通常は可動タップを介して接地される。更に、位相及び逆位相電流が共振コイル２１２の電気的中点に関して対称に流れる様に、共振コイル２１２の一端（若しくは他端または両端）には、コイル及びシールドから成る波形調整回路が挿入される。波形調整回路は、共振コイル２１２の端部を電気的に非接続状態とするか又は電気的に等価の状態に設定することにより開路に構成する。また、共振コイル２１２の端部は、チョーク直列抵抗によって非接地とし、固定基準電位に直流接続されてもよい。

【0061】

遮蔽板２２３は、共振コイル２１２の外側の電界を遮蔽すると共に、共振回路を構成するのに必要な容量成分（Ｃ成分）を共振コイル２１２との間に形成するために設けられる。遮蔽板２２３は、一般的には、アルミニウム合金、銅または銅合金などの導電性材料を使用して円筒状に構成される。遮蔽板２２３は、共振コイル２１２の外周から５から１５０ｍｍ程度隔てて配置される。そして、通常、遮蔽板２２３は共振コイル２１２の両端と電位が等しくなる様に接地されるが、共振コイル２１２の共振数を正確に設定するため、遮蔽板２２３の一端または両端は、タップ位置を調整可能とする。あるいは、共振数を正確に設定するために、共振コイル２１２と遮蔽板２２３の間にトリミングキャパシタンスを挿入しても良い。

【0062】

高周波電源２７３は、発振周波数及び出力を規定するための高周波発振回路並びにプリアンプを含む電源制御手段（コントロール回路）と、所定の出力に増幅するための増幅器（出力回路）とを備えている。電源制御手段は、操作パネルを通じて予め設定された周波数及び電力に関する出力条件に基づいて増幅器を制御し、増幅器は、上記の共振コイル２１２に伝送線路を介して一定の高周波電力を供給する。

【0063】

ところで、共振コイル２１２によって構成されるプラズマ発生回路はＲＬＣの並列共振回路で構成される。高周波電源２７３の波長と共振コイル２１２の電気的長さが同じ場合、共振コイル２１２の共振条件は、共振コイル２１２の容量成分や誘導成分によって作り出されるリアクタンス成分が相殺され、純抵抗になることである。しかしながら、上記プラズマ発生回路においては、プラズマを発生させた場合、共振コイル２１２の電圧部とプラズマとの間の容量結合、プラズマ生成空間とプラズマの間の誘導結合の変動や、プラズマの励起状態により、実際の共振周波数が僅かながら変動する。

【0064】

そこで、本実施形態においては、プラズマ発生時の共振コイル２１２における共振のずれを電源側で補償するため、周波数整合器２７４は、プラズマが発生した際の共振コイル２１２からの反射波電力を検出して出力を補完する機能を有する。斯かる構成により、本開示の共振装置では、共振コイル２１２において一層正確に定在波を形成でき、容量結合の極めて少ないプラズマを発生させ得る。

【0065】

すなわち、上記の周波数整合器２７４は、プラズマが発生した際の前記の共振コイル２１２からの反射波電力を検出し、反射波電力が最小となる様に前記の所定周波を増加または減少させる。具体的には、周波数整合器２７４には、予め設定された発振周波数を補正する周波数制御回路が構成され、かつ、増幅器の出力側には、伝送線路における反射波電力を検出し、その電圧信号を周波数制御回路にフィードバックする周波数整合器２７４の一部としての反射波パワーメータが介装される。

【0066】

周波数制御回路は、反射波パワーメータからの電圧信号が入力され且つ当該電圧信号を周波数信号にデジタル変換するＡ／Ｄコンバータ、変換された反射波に相当する周波数信号の値と予め設定記憶された発振周波数の値とを加減算処理する演算処理回路、加減算処理して得られた周波数の値を電圧信号にアナログ変換するＤ／Ａコンバータ、及び、Ｄ／Ａコンバータからの印加電圧に応じて発振する電圧制御発振器によって構成される。従って、周波数制御回路は、プラズマ点灯前は共振コイル２１２の無負荷共振周波数で発振し、プラズマ点灯後は反射電力が最小となる様に前記所定周波数を増加または減少させた周波数を発振し、結果的には、伝送線路における反射波がゼロとなる様に周波数信号を増幅器に与える。

【0067】

本実施形態においては、プラズマ生成空間の内部を例えば０．０１から５０Ｔｏｒｒに減圧した後、前記の真空度を維持しつつプラズマ生成空間にプラズマ用ガス（本実施形態においては酸素含有ガス）を供給する。そして、高周波電源２７３から共振コイル２１２に例えば２７．１２ＭＨｚ、２ＫＷの高周波電力を供給すると、プラズマ生成空間の内部に誘導電界が生じ、その結果、供給されたガスがプラズマ生成空間においてプラズマ状態となる。

【0068】

高周波電源２７３に付設された周波数整合器２７４は、発生したプラズマの容量結合や誘導結合の変動による共振コイル２１２における共振点のずれを高周波電源２７３側で補償する。すなわち、周波数整合器２７４のＲＦセンサ２７２は、プラズマの容量結合や誘導結合の変動による反射波電力を検出し、反射波電力が最小となる様に、反射波電力の発生要因である共振周波数のずれに相当する分だけ前記の所定周波を増減させ、プラズマ条件下における共振コイル２１２の共振周波数の高周波を増幅器に出力させる。

【0069】

換言すれば、本開示の共振装置においては、プラズマ発生時及びプラズマ生成条件の変動時の共振コイル２１２の共振点のずれに応じて、正確に共振する周波数の高周波を出力するため、共振コイル２１２で一層正確に定在波を形成できる。すなわち、図２に示す様に、共振コイル２１２においては、プラズマを含む当該共振器の実際の共振周波数の送電により、位相電圧と逆位相電圧が常に相殺される状態の定在波が形成され、コイルの電気的中点（電圧がゼロのノード）に最も高い位相電流が生起される。従って、上記の電気的中点において励起された誘導プラズマは、処理室壁や基板載置台との容量結合が殆どなく、プラズマ生成空間中には、電気的ポテンシャルの極めて低いドーナツ状のプラズマを形成できる。

【0070】

（制御部）
図３に示されるように、制御部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２２１ｂ、記憶部２２１ｃ、Ｉ／Ｏポート２２１ｄを備えたコンピュータに接続され、又はこのコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２２１ｂ、記憶部２２１ｃ、Ｉ／Ｏポート２２１ｄは、内部バス２２１ｅを介して、ＣＰＵ２２１ａとデータ交換可能なように構成されている。制御部１０には、例えばタッチパネルやディスプレイ等として構成された入出力装置としての操作部２２２及び表示部２２２ａが接続されている。内部バス２２１ｅには、外部通信部２２４、外部記憶部２２５、算出部２２６、設定部２２７、判定部２２８が接続されている。

【0071】

記憶部２２１ｃ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２２１ｃ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などが記載されたプログラム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(処理レシピ)や、後述する前処理レシピとしてのチャンバコンディションレシピ等の各種プログラムレシピは、各手順を制御部１０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、このプログラム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。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プログラム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、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ２２１ｂは、ＣＰＵ２２１ａ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。

【0072】

Ｉ／Ｏポート２２１ｄは、プロセス系制御部２２１と搬送系制御部３１に接続されている。プロセス系制御部２２１は、例えば温度制御部３００、圧力制御部３０２及びガス流量制御部３０４を有している。図２に示されるように、温度制御部３００は、信号線Ｃを通じてインピーダンス可変機構２７５、ヒータ電力調整機構２７６等に接続されている。圧力制御部３０２は、信号線Ａを介してバルブ２４３ｂ、ＡＰＣバルブ２４２、真空ポンプ２４６等に接続され、信号線Ｄを介してゲートバルブ２４４に接続されている。ガス流量制御部３０４は、信号線Ｆを通じてＭＦＣ２５２ａ～２５２ｃ、バルブ２５３ａ～２５３ｃ、２４３ａに接続されている。また、プロセス系制御部２２１は、信号線Ｅを通じてＲＦセンサ２７２、高周波電源２７３、整合器２７４に接続され、信号線Ｂを介してサセプタ昇降機構２６８等にも接続されている。

【0073】

ＣＰＵ２２１ａは、記憶部２２１ｃからの制御プログラムを読み出して実行すると共に、操作部２２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶部２２１ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ２２１ａは、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、Ｉ／Ｏポート２２１ｄ、プロセス系制御部２２１及び信号線Ａを通じてＡＰＣバルブ２４２の開度調整動作、バルブ２４３ｂの開閉動作、及び真空ポンプ２４６の起動・停止を、信号線Ｂを通じてサセプタ昇降機構２６８の昇降動作を、信号線Ｃを通じてヒータ電力調整機構２７６によるヒータ２１７ｂへの供給電力量調整動作（温度調整動作）や、インピーダンス可変機構２７５によるインピーダンス値調整動作を、信号線Ｄを通じてゲートバルブ２４４の開閉動作を、信号線Ｅを通じてＲＦセンサ２７２、整合器２７４及び高周波電源２７３の動作を、信号線Ｆを通じてＭＦＣ２５２ａ～２５２ｃによる各種ガスの流量調整動作、及びバルブ２５３ａ～２５３ｃ、２４３ａの開閉動作、等を制御するように構成されている。

【0074】

制御部１０は、外部記憶装置（例えば、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）２２４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２２１ｃや外部記憶部２２５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。本明細書において、記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶部２２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶部２２５単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合が有る。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶部２２５を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。

【0075】

（測定部、算出部と、判定部、設定部）
図３において、測定部３１ｃでは、ウエハ２００の処理開始前及び処理終了後のそれぞれの質量を測定する。この質量は、例えば重量計３２により測定されるウエハ２００の質量、又はウエハ２００の反り量より算出されるウエハ２００の質量を対象とする。

【0076】

質量がウエハ２００の重量より測定される場合、測定部３１ｃは、例えば真空搬送室ＴＭに設けられた重量計３２（図１）により、ウエハ２００の処理開始前、及び処理終了後のウエハ２００の質量を測定する。なお、図２に示されるように、重量計３２は、処理室２０１の下側のウエハ突上げピン２６６の下方に配置されていてもよい。サセプタ２１７が下降してウエハ２００がウエハ突上げピン２６６に支持される。このときに、ウエハ２００の重量がウエハ突上げピン２６６を介して重量計３２に伝わるようになっている。

【0077】

一方、質量がウエハ２００の反り量より算出される場合、測定部３１ｃは、真空搬送室ＴＭに設けられた反り量計測計３４により、ウエハ２００の処理開始前、及び処理終了後のウエハ２００の質量を測定する。反り量計測計３４は、ウエハ２００の反り量を光学的に計測する計測器であり、例えば真空搬送室ＴＭにおける重量計３２と同様の位置に設けられる（図１）。

【0078】

測定部３１ｃが質量を測定するタイミングは、ウエハ２００の処理によって異なる。この測定タイミングは、例えば温度感度が高いレシピと、温度感度が低いレシピとで異なる。また、このタイミングは、パラメータとして記憶部２２１ｃに記憶されている。

【0079】

測定部３１ｃは、ｉｎ ｓｉｔｕで質量の測定を行ってもよい。具体的には、測定部３１ｃは、上記のように、真空搬送室ＴＭ内又は処理室２０１内、換言すれば、減圧下で質量の測定を行ってもよい。

【0080】

質量の測定は、ウエハ２００の処理毎に行ってもよく、また予め定義されたタイミングでのウエハ２００の処理時に行ってもよい。例えば複数回の基板処理の後に測定してもよい。測定された質量は、例えば記憶部２２１ｃに記憶される。

【0081】

算出部２２６では、ウエハ２００の処理を少なくとも２回行い、質量の差分を算出してもよい。換言すれば、あるウエハ２００の処理と、他のウエハ２００の処理においてそれぞれ質量の測定を行い、算出部２２６がその差分を算出してもよい。また、算出部２２６は、質量とウエハ２００の面積より、基板処理時に変化した膜厚値を算出してもよく、酸化量を算出してもよい。

【0082】

判定部２２８は、算出部２２６で算出した膜厚値の異常を判定する。一例として、判定部２２８は、算出した膜厚値が予め定義された閾値以上となった場合は異常と判定する。記憶部２２１ｃは、判定部２２８が異常と判定した場合の膜厚値を記憶する。

【0083】

設定部２２７は、処理条件を設定する部位である。設定部２２７は、算出した膜厚値と閾値より処理条件を変更する。変更する処理条件は、例えば処理室２０１に設けられたヒータ（例えばヒータ２１７ｂ）の出力設定値である。設定部２２７は、算出した膜厚値と閾値よりヒータの出力設定値の変更を行ってもよい。

【0084】

制御部１０は、判定部２２８において膜厚値が異常であると判定された場合に、設定部２２７にて処理条件の変更を行うよう制御することが可能なよう構成されている。

【0085】

（２）基板処理工程
次に、図４、図５において、本実施形態に係る基板処理工程について説明する。本実施形態に係る基板処理工程は、例えばフラッシュメモリ等の半導体デバイスの製造工程の一工程として、上述の基板処理装置１００により実施される。なお以下の説明において、基板処理装置１００を構成する各部の動作は、制御部１０により制御される。なお、本実施形態に係る基板処理工程では、ウエハ２００の表面に対して例えば酸化処理を行う。ウエハ２００の直径は例えば３００ｍｍであるが、２００ｍｍや４５０ｍｍであってもよい。

【0086】

図４において、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、基板の搬送を行い、基板の処理開始前での基板の質量を測定する工程（基板搬入工程Ｓ１１０）と、基板の処理条件に従い、基板の処理を行う工程（基板処理工程Ｓ１２０）と、基板を搬出し、基板の処理終了後での基板の質量を測定する工程（基板搬出工程Ｓ１３０）と、膜厚値の確認を行う工程（膜厚値確認工程Ｓ１４０）を有する。

【0087】

膜厚値確認工程Ｓ１４０は、図５に示されるフローにしたがって進められる。具体的には、この工程Ｓ１４０は、Ｓ１１０、Ｓ１３０の基板の処理前後に取得した質量の差分から膜厚値を算出する工程Ｓ１４１，Ｓ１４２、Ｓ１４３と、膜厚値の異常を判定する工程Ｓ１４４と、処理条件の設定を行う工程（図示せず）と、膜厚値が異常であると判定された場合に処理条件を変更する工程Ｓ１４５，Ｓ１４６と、を有する。

【0088】

（基板搬入工程Ｓ１１０）
まずは、図１において、例えばロードロック室ＬＭ１，ＬＭ２より真空ロボットＶＲにてウエハ２００を取り出し、重量計３２に置く。これにより、基板処理開始前の質量、具体的にはウエハ２００の質量を測定する。測定後、真空ロボットＶＲにてウエハ２００を真空搬送室ＴＭから任意の処理モジュール（例えば処理モジュールＰＭ１）の処理室２０１に搬入する。

【0089】

図２において、サセプタ昇降機構２６８がウエハ２００の搬送位置までサセプタ２１７を下降させて、サセプタ２１７の貫通孔２１７ａにウエハ突上げピン２６６を貫通させる。その結果、ウエハ突き上げピン２６６が、サセプタ２１７表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。

【0090】

続いて、ゲートバルブ２４４（図１のＰＧＶに相当）を開き、搬送機構である真空ロボットＶＲ（図１）を用いて処理室２０１に隣接する真空搬送室ＴＭ（図１）から処理室２０１内にウエハ２００を搬入する。その結果、ウエハ２００は、サセプタ２１７の表面から突出したウエハ突上げピン２６６上に水平姿勢で支持される。処理室２０１内にウエハ２００を搬入したら、搬送機構である真空ロボットＶＲ（図１）を処理室２０１外へ退避させ、ゲートバルブ２４４を閉じて処理室２０１内を密閉する。そして、サセプタ昇降機構２６８が、共振コイル２１２の下端２０３ａと搬入出口２４５の上端２４５ａの間の所定の位置となるよう、サセプタ２１７を上昇させる。その結果、ウエハ２００はサセプタ２１７の上面に支持される。なお、基板搬入工程Ｓ１１０は、処理室２０１内を不活性ガス等でパージしながら行ってもよい。

【0091】

（基板処理工程Ｓ１２０）
基板処理工程Ｓ１２０は、例えば昇温・真空排気工程、反応ガス供給工程、プラズマ処理工程及び真空排気工程を有する。

【0092】

（昇温・真空排気工程）
続いて、処理室２０１内に搬入されたウエハ２００の昇温を行う。ヒータ２１７ｂは予め加熱されており、ヒータ２１７ｂが埋め込まれたサセプタ２１７上に、搬入されたウエハ２００を保持することで、例えば１５０℃以上６５０℃以下の範囲内の所定値にウエハ２００を加熱する。例えば、ここでは、ウエハ２００の温度が６００℃となるよう加熱する。また、ウエハ２００の昇温を行う間、真空ポンプ２４６によりガス排気管２３１を介して処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内の圧力を０．１Ｐａ以上１０００Ｐａ以下の範囲内の所定値とする。例えば２００Ｐａに調整される。真空ポンプ２４６は、少なくとも後述の基板搬出工程Ｓ１３０が終了するまで作動させておいてもよい。

【0093】

（反応ガス供給工程）
次に、反応ガスとしてのＯ_２ガスの供給を開始する。具体的には、バルブ２５３ａを開け、ＭＦＣ２５２ａにて流量制御しながら、バッファ室２３７を介して処理室２０１内へのＯ_２ガスの供給を開始する。このとき、Ｏ_２ガスの流量を、例えば１００ｓｃｃｍ以上１０００ｓｃｃｍ以下の範囲内の所定値とする。また、処理室２０１内の圧力が、例えば１Ｐａ以上１０００Ｐａ以下の範囲内の所定圧力となるように、ＡＰＣ２４２の開度を調整して処理室２０１内を排気する。このように、処理室２０１内を適度に排気しつつ、後述のプラズマ処理工程の終了時までＯ_２ガスの供給を継続する。

【0094】

（プラズマ処理工程）
処理室２０１内の圧力が安定したら、共振コイル２１２に対して高周波電源２７３から整合器２７４を介して、高周波電力の印加を開始する。

【0095】

これにより、プラズマ生成空間内に高周波電界が形成され、係る電界で、プラズマ生成空間の共振コイル２１２の電気的中点に相当する高さ位置にドーナツ状の誘導プラズマが励起される。プラズマ状のＯ_２ガスは解離し、酸素（Ｏ）を含む酸素活性種、イオン等の反応種を生成する。

【0096】

前述したように、位相電圧と逆位相電圧が常に相殺される状態の定在波が形成され、コイルの電気的中点（電圧がゼロのノード）に最も高い位相電流が生起される。従って、上記の電気的中点において励起された誘導プラズマは、処理室壁や基板載置台との容量結合が殆どなく、プラズマ生成空間中には、電気的ポテンシャルの極めて低いドーナツ状のプラズマを形成できる。

【0097】

さらに、上述の様に、高周波電源２７３に付設された電源制御手段がプラズマの容量結合や誘導結合の変動による共振コイル２１２における共振点のずれを補償し、一層正確に定在波を形成すため、容量結合が殆どなく、より確実に電気的ポテンシャルの極めて低いプラズマをプラズマ生成空間中に形成できる。

【0098】

電気的ポテンシャルが極めて低いプラズマが生成されることから、プラズマ生成空間の壁や、基板載置台上におけるシースの発生を防ぐことができる。したがって、プラズマ中のイオンは加速されない。

【0099】

基板処理空間２０１ｂで基板載置台２１７上に保持されているウエハ２００には、酸素ラジカルと加速されない状態のイオンが供給され、シリコン膜をステップカバレッジの高いシリコン酸化膜に改質する。更には、加速によるイオンアタックを防止できるので、イオンによるウエハダメージを抑制することができる。

【0100】

また、イオンの加速が防止されるため、プラズマ生成空間の周壁に対するスパッタリング作用がなく、プラズマ生成空間の周壁に損傷を与えることもない。その結果、装置の寿命を向上させることが出来、しかも、プラズマ生成空間等の部材成分がプラズマ中に混入してウエハを汚染するという不具合も防止し得る。

【0101】

また、高周波電源２７３に付設された電源制御手段が共振コイル２１２で発生するインピーダンスの不整合による反射波電力を高周波電源２７３側で補償し、実効負荷電力の低下を補完するため、共振コイル２１２に対して常に初期のレベルの高周波電力を確実に供給でき、プラズマを安定させることが出来る。従って、基板処理空間で保持されたウエハを一定のレートで且つ均一に処理できる。

【0102】

その後、所定の処理時間、例えば１０秒から３００秒が経過したら、高周波電源２７３からの電力の出力を停止して、処理室２０１内におけるプラズマ放電を停止する。また、バルブ２５３ａを閉めて、Ｏ_２ガスの処理室２０１内への供給を停止する。以上により、プラズマ処理工程が終了する。

【0103】

（真空排気工程）
所定の処理時間が経過してＯ_２ガスの供給を停止したら、ガス排気管２３１を用いて処理室２０１内を真空排気する。これにより、処理室２０１内のＯ_２ガスや、Ｏ_２ガスが反応した排ガス等を処理室２０１外へと排気する。その後、ＡＰＣ２４２の開度を調整し、処理室２０１内の圧力を処理室２０１に隣接する真空搬送室（ウエハ２００の搬出先。図示せず）と同じ圧力（例えば１００Ｐａ）に調整する。

【0104】

（基板搬出工程Ｓ１３０）
処理室２０１内が所定の圧力となったら、サセプタ２１７をウエハ２００の搬送位置まで下降させ、ウエハ突上げピン２６６上にウエハ２００を支持させる。そして、ゲートバルブ２４４を開き、真空ロボットＶＲを用いてウエハ２００を処理室２０１から真空搬送室ＴＭへ搬出する。なお、処理室２０１内を不活性ガス等でパージしながらウエハ２００の搬出を行ってもよい。ウエハ２００を重量計３２に置いて、基板処理後の質量、具体的にはウエハ２００の質量を測定する。

【0105】

（膜厚値確認工程Ｓ１４０）
算出部２２６が基板処理前後の質量の差分から膜厚値を算出する（Ｓ１４１，Ｓ１４２、Ｓ１４３）。具体的には、算出部２２６が、質量の差分とウエハ２００の面積より、基板処理時に増加した膜厚値を算出する。この膜厚値は、記憶部２２１ｃに記憶される。これにより、判定部２２８が記憶部２２１ｃから膜厚値を取得することができる。

【0106】

判定部２２８は、この膜厚値が予め定義された閾値以上となっているかどうかを判定する。膜厚値が閾値以上となっている場合、判定部２２８は異常と判定する。制御部１０は、異常と判定された処理室２０１を一時的に待機状態とし、設定部２２７を制御して、パラメータ等によりあらかじめ定義されている酸化量（膜厚値）とヒータ２１７ｂ（図２）の出力補正値に従い（工程Ｓ１４５）ヒータ２１７ｂの出力制御を行って、処理室２０１内の温度を変化させる（工程Ｓ１４６）。処理室２０１内の温度が目的の温度となったら待機状態を解除し、ウエハ２００の処理を再開する。このため、異常と判定された処理室２０１内の温度を制御している間、基板処理が行われることを抑制できる。

【0107】

異常を判定する工程Ｓ１４４において、膜厚値が閾値未満の場合、判定部２２８は正常と判定するので、処理条件の変更は行われない。

【0108】

（３）プログラム
本実施形態に係るプログラムは、基板の搬送を行う手順と、基板の処理条件に従い、基板の処理を行う手順と、基板の処理開始前及び処理終了後のそれぞれで基板の質量を測定する手順と、測定した質量の差分から基板の膜厚値を算出する手順と、算出した膜厚値の異常を判定する手順と、処理条件の設定を行う手順と、膜厚値が異常であると判定された場合に処理条件を変更する手順と、をコンピュータによって基板処理装置１００に実行させるプログラムである。

【0109】

なお、上記プログラムは、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として提供されてもよい。また、上記プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムであってもよい。

【0110】

（４）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。基板処理前後に測定した基板の質量の差分から、当該基板処理により基板に形成された被膜の厚さ（膜厚値）を算出できる。また、この膜厚値により異常の有無を判定できる。異常があると判定された場合、自動でヒータ２１７ｂの補正を行うことで、作業員による誤設定を防止することができる。また、自動でヒータ２１７ｂの補正を行うことで、サセプタカバー２２９の経時的な熱放射率の変化があっても、目標の酸化量（膜厚値）を得ることができる。

【0111】

［他の実施形態］
以上、本開示の実施形態の一例について説明したが、本開示の実施形態は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

【0112】

例えば、本開示は、酸化処理のみならず、酸化と窒化とを一緒に行う酸窒化処理、拡散処理、成膜（膜の堆積）処理、エッチング処理等にも本開示が適用可能である。例えば酸窒化処理には、酸素（Ｏ_２）ガス等の酸素含有ガス単体や、酸素含有ガスに窒素含有ガス、水素（Ｈ_２）ガス等の水素含有ガスや希ガス等を添加した混合ガスを用い、成膜処理にはモノシラン（ＳｉＨ_４）ガスやジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）ガス等のシリコン（Ｓｉ）含有ガスを酸素含有ガスや窒素含有ガス等と組み合わせて用いるなど、使用する反応ガスは各処理内容に応じて適宜選択することができる。これにより、上記の異方性・等方性の酸化処理のように異方性・等方性の窒化処理や酸窒化処理、拡散処理、成膜処理、エッチング処理を行うことができる。混合ガスを供給する場合は、２つのガスを供給管内で混合（プリミックス）させた後に、処理室２０１内へ供給するようにしてもよく、２つのガスを異なる供給管より別々に処理室２０１内へ供給し、処理室２０１内で混合（ポストミックス）させるようにしてもよい。

【0113】

また、上記実施形態では、一度に１枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて成膜する例について説明したが、本開示はこれに限定されず、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の縦型装置である基板処理装置を用いて成膜する場合にも、好適に適用できる。これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の実施形態と同様なシーケンス、処理条件にて成膜を行うことができる。

【0114】

これらの各種薄膜の形成に用いられるプロセスレシピ（処理手順や処理条件等が記載されたプログラム）は、基板処理の内容（形成する薄膜の膜種、組成比、膜質、膜厚、処理手順、処理条件等）に応じて、それぞれ個別に用意する（複数用意する）ことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理の内容に応じて、複数のプロセスレシピの中から、適正なプロセスレシピを適宜選択することが好ましい。具体的には、基板処理の内容に応じて個別に用意された複数のプロセスレシピを、電気通信回線や当該プロセスレシピを記録した記録媒体（外部記憶部２２５）を介して、基板処理装置が備える記憶部２２１ｃ内に予め格納（インストール）しておくことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理装置が備えるＣＰＵ１２１ａが、記憶部２２１ｃ内に格納された複数のプロセスレシピの中から、基板処理の内容に応じて、適正なプロセスレシピを適宜選択することが好ましい。このように構成することで、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の薄膜を汎用的に、かつ、再現性よく形成できるようになる。また、オペレータの操作負担（処理手順や処理条件等の入力負担等）を低減でき、操作ミスを回避しつつ、基板処理を迅速に開始できるようになる。

【0115】

また、本開示は、例えば、既存の基板処理装置のプロセスレシピを変更することでも実現できる。プロセスレシピを変更する場合は、本開示に係るプロセスレシピを電気通信回線や当該プロセスレシピを記録した記録媒体を介して既存の基板処理装置にインストールしたり、また、既存の基板処理装置の入出力装置を操作し、そのプロセスレシピ自体を本開示に係るプロセスレシピに変更したりすることも可能である。

【0116】

本明細書における温度とは、ウエハ２００の温度または処理室２０１内の温度のことを意味し、圧力とは処理室２０１内の圧力のことを意味する。また、処理時間とは、その処理を継続する時間を意味する。

【0117】

本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのもの」を意味する場合や、「ウエハとその表面に形成された所定の層や膜等との積層体」を意味する場合がある。本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのものの表面」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面」を意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。

【0118】

また、上述の実施形態では、コールドウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本開示は上述の実施形態に限定されず、ホットウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用することができる。

【0119】

上述の実施形態は、各構成要素を適宜組み合わせて用いることができる。このときの処理手順、処理条件は、例えば、上述の実施形態や変形例の処理手順、処理条件と同様とすることができる。これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の実施形態と同様な処理手順、処理条件にて各処理を行うことができ、上述の実施形態や変形例と同様の効果が得られる。

【符号の説明】

【0120】

１０ 制御部
３１ｃ 測定部
１００ 基板処理装置
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２２６ 算出部
２２７ 設定部
２２８ 判定部
ＴＭ 真空搬送室（搬送室）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】