特開 2024-178682 基板処理装置及び装置状態推定方法

(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】P2024178682

(43)【公開日】2024-12-25

(54)【発明の名称】基板処理装置及び装置状態推定方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20241218BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20241218BHJP

   G01N 21/27 20060101ALI20241218BHJP

   G01N 21/3563 20140101ALI20241218BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 B

C23C16/44 B

G01N21/27 Z

G01N21/3563

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023097006

(22)【出願日】2023-06-13

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】唐澤 宏之

【テーマコード（参考）】

2G059

4K030

5F045

【Ｆターム（参考）】

2G059EE01

2G059EE12

2G059HH01

2G059HH02

2G059JJ17

2G059MM09

2G059MM10

4K030AA03

4K030AA06

4K030AA14

4K030BA44

4K030CA04

4K030CA06

4K030EA04

4K030FA10

4K030GA06

4K030KA05

4K030KA23

4K030KA36

4K030KA39

4K030KA41

5F045AA06

5F045AB32

5F045AC00

5F045AC05

5F045AC15

5F045AC16

5F045AD01

5F045AE01

5F045BB10

5F045DP19

5F045DP28

5F045DQ05

5F045EC02

5F045EC03

5F045EF03

5F045EK06

5F045GB04

5F045GB16

(57)【要約】

【課題】処理容器の状態を推定する基板処理装置及び装置状態推定方法を提供する。
【解決手段】処理容器と、前記処理容器の外側に配置されるヒータエレメントと、前記ヒータエレメントから放出された放射光を検出する第１の分光光度計と、前記処理容器を挟んで前記ヒータエレメントから放出された放射光を検出する第２の分光光度計と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１の分光光度計で計測されたスペクトルと、前記第２の分光光度計で計測されたスペクトルと、の差分に基づいて、前記処理容器の状態を推定する、基板処理装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理容器と、
前記処理容器の外側に配置されるヒータエレメントと、
前記ヒータエレメントから放出された放射光を検出する第１の分光光度計と、
前記処理容器を挟んで前記ヒータエレメントから放出された放射光を検出する第２の分光光度計と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第１の分光光度計で計測されたスペクトルと、前記第２の分光光度計で計測されたスペクトルと、の差分に基づいて、前記処理容器の状態を推定する、
基板処理装置。

【請求項2】

前記処理容器は、
外筒と、
前記外筒内に配置される内筒と、を有し、
前記内筒の上端に開口を有する、
請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

外筒と、前記外筒内に配置され側面に開口を有する内筒と、を有する処理容器と、
前記処理容器の外側に配置される第１のヒータエレメント及び第２のヒータエレメントと、
前記処理容器を挟んで前記第１のヒータエレメントから放出された放射光を検出する第１の分光光度計と、
前記処理容器を挟んで前記第２のヒータエレメントから放出された放射光を検出する第２の分光光度計と、
制御部と、を備え、
前記第１のヒータエレメントから前記第１の分光光度計までの光路は、前記開口を通過し、
前記第２のヒータエレメントから前記第２の分光光度計までの光路は、前記開口を通過せず、
前記制御部は、
前記第１の分光光度計で計測されたスペクトルと、前記第２の分光光度計で計測されたスペクトルと、の差分に基づいて、前記処理容器の状態を推定する、
基板処理装置。

【請求項4】

前記処理容器及び前記ヒータエレメントを覆う断熱部材を備え、
前記ヒータエレメントから前記第１の分光光度計への路に前記断熱部材を貫通する第１の貫通孔を有し、
前記ヒータエレメントから前記第２の分光光度計への路に前記断熱部材を貫通する第２の貫通孔を有する、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記処理容器及び前記ヒータエレメントを覆う断熱部材を備え、
前記ヒータエレメントから前記第１の分光光度計までの光路に前記断熱部材を通る第１の光ファイバーを有し、
前記ヒータエレメントから前記第２の分光光度計までの光路に前記断熱部材を通る第２の光ファイバーを有する、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項6】

処理容器と、前記処理容器の外側に配置されるヒータエレメントと、分光光度計と、を備える、基板処理装置の装置状態推定方法であって、
前記分光光度計で計測されたスペクトルに基づいて、前記処理容器の状態を推定する、
装置状態推定方法。

【請求項7】

前記分光光度計は、
前記ヒータエレメントから放出された放射光を検出する第１の分光光度計と、
前記処理容器を挟んで前記ヒータエレメントから放出された放射光を検出する第２の分光光度計と、を有し、
前記第１の分光光度計で計測されたスペクトルと、前記第２の分光光度計で計測されたスペクトルと、の差分に基づいて、前記処理容器の状態を推定する、
請求項６に記載の装置状態推定方法。

【請求項8】

前記処理容器で基板処理が行われる前に前記分光光度計で計測されたスペクトルと、前記処理容器で基板処理が行われた後の前記分光光度計で計測されたスペクトルと、の差分に基づいて、前記処理容器の状態を推定する、
請求項６に記載の装置状態推定方法。

【請求項9】

前記処理容器は、外筒と、前記外筒内に配置され側面に開口を有する内筒と、を有し、
前記処理容器を挟んで第１のヒータエレメントから放出された放射光を検出する第１の分光光度計と、
前記処理容器を挟んで第２のヒータエレメントから放出された放射光を検出する第２の分光光度計と、
制御部と、を更に備え、
前記第１のヒータエレメントから前記第１の分光光度計までの光路は、前記開口を通過し、
前記第２のヒータエレメントから前記第２の分光光度計までの光路は、前記開口を通過せず、
前記第１の分光光度計で計測されたスペクトルと、前記第２の分光光度計で計測されたスペクトルと、の差分に基づいて、前記処理容器の状態を推定する、
請求項６に記載の装置状態推定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理装置及び装置状態推定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、装置筐体内に、石英チャンバーとチャンバー加熱用のヒータとが設けられた半導体製造装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－４６０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一の側面では、本開示は、処理容器の状態を推定する基板処理装置及び装置状態推定方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するために、一の態様によれば、処理容器と、前記処理容器の外側に配置されるヒータエレメントと、前記ヒータエレメントから放出された放射光を検出する第１の分光光度計と、前記処理容器を挟んで前記ヒータエレメントから放出された放射光を検出する第２の分光光度計と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１の分光光度計で計測されたスペクトルと、前記第２の分光光度計で計測されたスペクトルと、の差分に基づいて、前記処理容器の状態を推定する、基板処理装置が提供される。

【発明の効果】

【0006】

一の側面によれば、処理容器の状態を推定する基板処理装置及び装置状態推定方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す縦断面図の一例。

【図2】分光光度計で計測されたスペクトルの一例。

【図3】第１実施形態に係る基板処理装置の装置状態推定方法の一例を示すフローチャート。

【図4】第１実施形態に係る基板処理装置の装置状態推定方法の他の一例を示すフローチャート。

【図5】第２実施形態に係る基板処理装置の構成例を概略的に示す縦断面図の一例。

【図6】分光光度計で計測する方向を示す模式図の一例。

【図7】第２実施形態に係る基板処理装置の装置状態推定方法の一例を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0009】

＜第１実施形態に係る処理装置＞
図１は、第１実施形態に係る基板処理装置１の構成例を概略的に示す縦断面図の一例である。図１に示すように、第１実施形態に係る基板処理装置１は、複数の基板Ｗを鉛直方向（軸方向：上下方向）に並べて配置し、これら各基板Ｗに対して成膜等の基板処理を行う縦型処理装置である。基板Ｗは、例えば、シリコンウエハ、もしくは化合物半導体ウエハ等の半導体基板、またはガラス基板があげられる。

【0010】

基板処理装置１は、複数の基板Ｗを収容する処理容器１０と、処理容器１０の周囲を覆う筒状の炉本体５０と、を有する。また、基板処理装置１は、当該基板処理装置１の各構成の動作を制御する制御部９０を備える。

【0011】

処理容器１０は、複数の基板Ｗを鉛直方向に並べて配置するために、鉛直方向に延在する中心軸を有する筒状に形成されている。例えば、処理容器１０は、天井を有する一方で下端が開放された円筒状の内筒１１と、この内筒１１の外側を覆うと共に天井を有する一方で下端が開放された円筒状の外筒１２と、を含む。内筒１１および外筒１２は、石英等の耐熱性材料により形成されており、互いに同軸上に配置された２重構造を呈している。なお、処理容器１０は、２重構造に限らず、単筒構造でもよく、あるいは３以上の筒からなる多重構造でもよい。

【0012】

内筒１１は、平坦状の天井を有する一方で、外筒１２は、ドーム状の天井を有する。内筒１１の所定の周方向位置には、鉛直方向に沿ってガスノズル３１を収容する収容部１３が形成されている。一例として、収容部１３は、内筒１１の側壁の一部を径方向外側に突出させた凸部１４の内側に形成される。

【0013】

内筒１１の上端において、開口１５が形成されている。開口１５は、内筒１１内のガスを、内筒１１と外筒１２の間の空間Ｐに排気する。

【0014】

処理容器１０の下端は、例えば、ステンレス鋼により形成される円筒状のマニホールド１７によって支持されている。マニホールド１７の上端にはフランジ１８が形成されており、フランジ１８は外筒１２の下端のフランジ１２ｆを支持する。フランジ１２ｆとフランジ１８との間には、外筒１２およびマニホールド１７の内部を気密にシールするシール部材１９が設けられる。

【0015】

マニホールド１７の上部の内壁には、環状の支持部２０が径方向内側に突出しており、支持部２０は、内筒１１の下端を支持している。マニホールド１７の下端の開口には、シール部材２２を介して蓋体２１が気密に取り付けられている。すなわち、蓋体２１は、マニホールド１７の下端側の開口を気密に塞いでいる。蓋体２１は、例えば、ステンレス鋼により平板状に形成される。

【0016】

蓋体２１の中央部には、磁性流体シール部２３を介してウエハボート１６を回転可能に支持する回転軸２４が貫通している。回転軸２４の下部は、ボートエレベータ等により構成される昇降機構２５のアーム２５Ａに支持されている。基板処理装置１は、昇降機構２５のアーム２５Ａを昇降することで、蓋体２１とウエハボート１６と一体に上下動させ、処理容器１０内に対してウエハボート１６を挿入および離脱させることができる。

【0017】

回転軸２４の上端には回転プレート２６が設けられており、この回転プレート２６上には、断熱ユニット２７を介して基板Ｗを保持するウエハボート１６が載置される。ウエハボート１６は、鉛直方向の所定間隔毎に基板Ｗを保持する基板保持具である。ウエハボート１６により、各基板Ｗは水平方向に沿うように保持される。

【0018】

処理ガス供給部３０は、マニホールド１７を介して処理容器１０の内部に挿入されている。処理ガス供給部３０は、処理ガス、パージガス、クリーニングガス等のガスを内筒１１の内部に導入する。例えば、処理ガス供給部３０は、処理ガス、パージガス、クリーンガスを導入する１以上のガスノズル３１を有する。

【0019】

ガスノズル３１は、石英製のインジェクタ管であり、内筒１１内の鉛直方向に沿って延びると共に、下端においてＬ字状に屈曲してマニホールド１７の内外を貫通するように設けられている。ガスノズル３１は、鉛直方向に沿って所定の間隔毎に複数のガス孔３１ｈを備えており、各ガス孔３１ｈを介して水平方向にガスを放出する。所定の間隔は、例えば、ウエハボート１６に支持される各基板Ｗの間隔と同じになるように設定される。また、ガス孔３１ｈの鉛直方向の位置は、鉛直方向に隣り合う基板Ｗ間の中間に位置するように設定されており、各基板Ｗ間の空間にガスを円滑に流通できるようになっている。

【0020】

処理ガス供給部３０は、処理容器１０の外部において流量を制御しながら処理ガスおよびパージガスを処理容器１０内のガスノズル３１に供給する。処理ガスは、基板処理に応じて適宜のものが選択されるとよい。一例として、基板Ｗにシリコン酸化膜を形成する場合、処理ガスとしては、例えば、ジクロロシラン（ＤＣＳ）ガス等のシリコン含有ガスと、オゾン（Ｏ_３）ガス等の酸化ガスとを利用できる。パージガスは、例えば、窒素（Ｎ_２）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガスを利用できる。

【0021】

処理ガス排気部４０は、処理容器１０内のガスを外部に排気する。処理ガス供給部３０により供給されたガスは、内筒１１の開口１５から内筒１１と外筒１２との間の空間Ｐに流出し、ガス出口４１を介して排気される。ガス出口４１は、マニホールド１７の上部の側壁であって、支持部２０の上方に形成されている。ガス出口４１には、処理ガス排気部４０の排気路４２が接続されている。処理ガス排気部４０は、排気路４２の上流から下流に向かって順に、圧力調整弁４３、真空ポンプ４４を備える。処理ガス排気部４０は、処理容器１０内のガスを真空ポンプ４４により吸引すると共に、圧力調整弁４３により排気するガスの流量を調整することで、処理容器１０内の圧力を調整する。

【0022】

また、処理容器１０（内筒１１）の内部には、処理容器１０内の温度を検出する温度センサ８０が設けられている。温度センサ８０は、後述する複数のゾーンＺに対応して、複数（本実施形態では５つ）の測温子８１～８５を鉛直方向の異なる位置に有する。複数の測温子８１～８５は、熱電対、測温抵抗体等を適用し得る。温度センサ８０は、複数の測温子８１～８５毎に検出した温度を、制御部９０にそれぞれ送信する。

【0023】

一方、炉本体５０は、処理容器１０の周囲を覆うように設置され、処理容器１０内の基板Ｗを加熱および冷却する。具体的には、炉本体５０は、天井を有する円筒状の筐体５１と、筐体５１に設けられるヒータ５２と、を備える。

【0024】

筐体５１は、直径および鉛直方向（軸方向）の長さが処理容器１０よりも長く形成され、その中心軸が処理容器１０の中心軸と同じ位置となるように設置される。例えば、筐体５１は、外筒１２のフランジ１２ｆを支持するベースプレート５４に取り付けられる。筐体５１は、処理容器１０の外周面に対して非接触となるように取り付けられることで、処理容器１０との間に温調空間５３を形成する。温調空間５３は、処理容器１０の側方および上方を連続するように設けられる。

【0025】

筐体５１は、天井部を有する筒状に形成されて処理容器１０全体を覆う断熱部５１ａ（断熱部材）と、断熱部５１ａの外周側において断熱部５１ａを補強する補強部５１ｂと、有する。すなわち、筐体５１の側壁は、断熱部５１ａと補強部５１ｂとの積層構造を呈している。断熱部５１ａは、例えば、シリカ、アルミナ等を主成分として形成され、当該断熱部５１ａ内での熱伝達を抑制する。補強部５１ｂは、ステンレス鋼等の金属により形成されている。また、炉本体５０の外部への熱影響を抑制するために、補強部５１ｂの外周側は、図示しない水冷ジャケットで覆われている。

【0026】

炉本体５０のヒータ５２は、処理容器１０内の複数の基板Ｗを加熱する適宜の構成を適用することができる。例えば、ヒータ５２としては、可視光や赤外線等の放射光（電磁波）を放出して処理容器１０を加熱するヒータ（例えば、赤外線ヒータ）を用いるとよい。この場合、ヒータ５２は、線状に形成され、断熱部５１ａの内壁面に保持部（不図示）を介して、螺旋状、環状、円弧状、シャンク形状または蛇行するように断熱部５１ａに保持される。また、ヒータ５２ｈは、複数のヒータエレメント５２ａを含む。

【0027】

炉本体５０の筐体５１には、貫通孔５１ｃ１，５１ｃ２が形成されている。貫通孔５１ｃ１は、ヒータエレメント５２ａの外周側を見通せるように形成された貫通孔である。貫通孔５１ｃ２は、処理容器１０を透過して、ヒータエレメント５２ａの内周側を見通せるように形成された貫通孔である。

【0028】

分光光度計６１，６２は、ヒータ５２のヒータエレメント５２ａからの光を計測する。分光光度計６１，６２は、複数の波長に対して、各波長における光強度を計測可能な計測器である。分光光度計６１，６２は、入射した光を波長で分光し、分光された光の光強度をそれぞれ計測する。なお、以下の説明において、分光光度計６１，６２を区別する場合、分光光度計６１を第１分光光度計６１と称し、分光光度計６２を第２分光光度計６２と称する。

【0029】

分光光度計（第１分光光度計）６１は、第１の貫通孔５１ｃ１を介して、ヒータエレメント５２ａから放出された放射光を計測する。換言すれば、ヒータエレメント５２ａから分光光度計６１までの光路に筐体５１を貫通する第１の貫通孔５１ｃ１を有する。即ち、分光光度計６１は、ヒータエレメント５２ａから放出された放射光を直接計測する。

【0030】

分光光度計（第２分光光度計）６２は、第２の貫通孔５１ｃ２を介して、ヒータエレメント５２ａから放出された放射光を計測する。図１において、ヒータエレメント５２ａから分光光度計６２までの光路を破線で示す。換言すれば、ヒータエレメント５２ａから分光光度計６２までの光路に筐体５１を貫通する第２の貫通孔５１ｃ２を有する。即ち、分光光度計６２は、ヒータエレメント５２ａから放出された放射光を、処理容器１０の壁面（外筒１２の一方の壁面、内筒１１の一方の壁面、内筒１１の他方の壁面、外筒１２の他方の壁面）を透過させ、計測する。

【0031】

なお、ヒータエレメント５２ａから分光光度計６２までの光路は、処理容器１０を上方から見た状態において、処理容器１０の中心（基板Ｗの中心）を通るように設けられることが好ましい。換言すれば、ヒータエレメント５２ａから分光光度計６２までの光路は、内筒１１及び外筒１２の側壁に対して垂直となるように配置されることが好ましい。これにより、放射光が壁面で反射してスペクトルの強度が低下することを抑制することができる。

【0032】

なお、分光光度計６１，６２は、貫通孔５１ｃ１，５１ｃ２からヒータエレメント５２ａから放出された放射光を計測するものとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、炉本体５０の筐体５１に光ファイバー（図示せず）を設け、分光光度計６１，６２は、光ファイバーを介して、ヒータエレメント５２ａから放出された放射光を計測する構成であってもよい。即ち、ヒータエレメント５２ａから分光光度計６１までの光路に筐体５１を通る第１の光ファイバー（図示せず）を有し、ヒータエレメント５２ａから分光光度計６２までの光路に筐体５１を通る第２の光ファイバー（図示せず）を有する。これにより、温調空間５３から外部への熱の流出を抑制することができる。また、温調空間５３内の温度の均一性を向上させることができる。

【0033】

基板処理装置１の制御部９０は、プロセッサ９１、メモリ９２、図示しない入出力インタフェース等を有するコンピュータを適用することができる。プロセッサ９１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、複数のディスクリート半導体からなる回路等のうち１つまたは複数を組み合わせたものである。メモリ９２は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ（例えば、コンパクトディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ハードディスク、フラッシュメモリ等）を適宜組み合わせたものである。

【0034】

メモリ９２は、基板処理装置１を動作させるプログラム、基板処理のプロセス条件等のレシピを記憶している。プロセッサ９１は、メモリ９２のプログラムを読み出して実行することで、基板処理装置１の各構成を制御する。なお、制御部９０は、ネットワークを介して情報通信するホストコンピュータまたは複数のクライアントコンピュータにより構成されてもよい。

【0035】

図２は、分光光度計６１，６２で計測されたスペクトルの一例である。図２において、横軸は波長を示し、縦軸は強度を示す。

【0036】

破線で示すスペクトル７１は、分光光度計６１で計測されたスペクトルである。即ち、処理容器１０（内筒１１及び外筒１２）を透過せずに、ヒータエレメント５２ａから放出された放射光が、分光光度計６１で直接計測されたスペクトルである。スペクトル７１の形状は、例えばヒータエレメント５２ａの表面状態やヒータエレメント５２ａの温度によって決まる。

【0037】

スペクトル７２（７２Ａ，７２Ｂ）は、分光光度計６２で計測されたスペクトルである。即ち、ヒータエレメント５２ａから放出された放射光が、処理容器１０（内筒１１及び外筒１２）を透過して、分光光度計６１で計測されたスペクトルである。

【0038】

また、一点鎖線で示すスペクトル７２Ａは、リファレンスとなる処理容器１０におけるスペクトルである。例えば、スペクトル７２Ａは、新品（基板処理前）のリファレンスとなる処理容器１０におけるスペクトルである。

【0039】

また、実線で示すスペクトル７２Ｂは、処理容器１０の状態を計測する計測対象のスペクトルである。例えば、基板処理を繰り返すことにより、処理容器１０の壁面に反応副生成物等が堆積した状態の処理容器１０におけるスペクトルである。

【0040】

＜第１実施形態に係る装置状態推定方法＞
次に、装置状態推定方法の一例について、図３を用いて説明する。図３は、第１実施形態に係る基板処理装置１の装置状態推定方法の一例を示すフローチャートである。ここでは、処理容器１０の状態を推定する。

【0041】

ステップＳ１０１において、第１分光光度計６１でスペクトル７１を検出する。また、ステップＳ１０２において、第２分光光度計６２でスペクトル７２（７２Ａ又は７２Ｂ）を検出する。

【0042】

ここでは、制御部９０は、昇降機構２５を制御して、処理容器１０からウエハボート１６が搬出された状態とする。処理容器１０内は、減圧された真空雰囲気となっている。制御部９０は、ヒータ５２に電力を供給するヒータ電源（図示せず）を制御して、ヒータ５２に所定の電力を供給する。これにより、ヒータエレメント５２ａが加熱され、熱放射による光（電磁波：可視光、赤外光）が放射される。

【0043】

第１分光光度計６１では、ヒータエレメント５２ａから放出された放射光を直接計測する。第１分光光度計６１で計測された光のスペクトル７１（図２参照）の情報は、制御部９０に出力される。

【0044】

また、第２分光光度計６２では、ヒータエレメント５２ａから放出された放射光を処理容器１０で透過させ、処理容器１０を透過することで減衰した光を計測する。第２分光光度計６２で計測された光のスペクトル７２（図２参照）の情報は、制御部９０に出力される。

【0045】

なお、ステップＳ１０１とステップＳ１０２の順番は逆でもよく、同時に行ってもよい。

【0046】

ステップＳ１０３において、第１分光光度計６１で計測されたスペクトル７１と、第２分光光度計６２で計測されたスペクトル７２と、の差分から吸光度（スペクトル強度の減少量）を検出する。

【0047】

ステップＳ１０４において、吸光度から処理容器１０の表面状態を推定する。

【0048】

ヒータエレメント５２ａから放出された放射光が処理容器１０を透過する際、処理容器１０を形成する石英部材の表面の状態や処理容器１０の壁面に堆積した反応副生成物等によって、特定の波長の光が吸収及び／又は反射される。即ち、処理容器１０の表面状態によって、吸光度が変化する。制御部９０は、メモリ９２に、処理容器１０の表面状態と吸光度との関係の情報を記憶している。制御部９０は、ステップＳ１０３で検出された吸光度と、あらかじめ記憶された処理容器１０の表面状態と吸光度との関係の情報に基づいて、処理容器１０の表面状態を推定する。

【0049】

また、ヒータエレメント５２ａから放出された放射光が処理容器１０を透過する際、処理容器１０の温度、処理容器１０の物性等によっても、特定の波長の光が吸収及び／又は反射される。即ち、処理容器１０の状態によって、スペクトルの強度や吸光度が変化する。制御部９０は、メモリ９２に、処理容器１０の温度や物性と吸光度との関係の情報を記憶している。制御部９０は、ステップＳ１０３で検出されたスペクトルの強度や吸光度と、あらかじめ記憶された処理容器１０の温度や物性とスペクトルの強度や吸光度との関係の情報に基づいて、処理容器１０の状態（温度、物性等）を推定する。

【0050】

次に、装置状態推定方法の一例について、図４を用いて説明する。図４は、第１実施形態に係る基板処理装置１の装置状態推定方法の他の一例を示すフローチャートである。ここでは、処理容器１０の状態を推定する。

【0051】

ステップＳ２０１において、処理容器１０を設置する。ここでは、リファレンスとなる新品（基板処理前）の処理容器１０を設置する。

【0052】

ステップＳ２０２において、分光光度計６１，６２でスペクトル７１，７２Ａを検出する。

【0053】

ここでは、制御部９０は、昇降機構２５を制御して、処理容器１０からウエハボート１６が搬出された状態とする。処理容器１０内は、減圧された真空雰囲気となっている。制御部９０は、ヒータ５２に電力を供給するヒータ電源（図示せず）を制御して、ヒータ５２に所定の電力を供給する。これにより、ヒータエレメント５２ａが加熱され、熱放射による光（電磁波：可視光、赤外光）が放射される。

【0054】

第１分光光度計６１では、ヒータエレメント５２ａから放出された放射光を直接計測する。第１分光光度計６１で計測された光のスペクトル７１（図２参照）の情報は、制御部９０に出力され、メモリ９２に記憶される。

【0055】

また、第２分光光度計６２では、ヒータエレメント５２ａから放出された放射光を処理容器１０で透過させ、処理容器１０を透過することで減衰した光を計測する。第２分光光度計６２で計測された光のスペクトル７２Ａ（図２参照）の情報は、制御部９０に出力され、メモリ９２に記憶される。

【0056】

ステップＳ２０３において、基板処理を施す。

【0057】

ここでは、制御部９０は、基板処理において、まず複数の基板Ｗを搭載したウエハボート１６を処理容器１０内に搬入する。搬入に伴って、マニホールド１７の下端の開口を蓋体２１により閉じることで、処理容器１０内が密閉空間となる。密閉空間の形成後、基板処理装置１は、所定の基板処理を行う。

【0058】

例えば、基板処理として成膜処理を行う場合、制御部９０は、炉本体５０のヒータ５２を制御して、ヒータ５２を設定温度まで上昇させることで、処理容器１０内の各基板Ｗを成膜処理に必要な温度に加熱する。さらに、制御部９０は、処理ガス供給部３０の動作を制御して、ガスノズル３１を介して処理容器１０の内部に基板処理（例えば、成膜処理）用の処理ガスを供給しつつ、処理ガス排気部４０により処理容器１０内の処理ガスを排気する。これにより、処理容器１０内の圧力が設定圧に維持された状態で、処理容器１０内に処理ガスが充満し、各基板Ｗに処理が施される。この際、処理容器１０の壁面に反応副生成物が付着する。

【0059】

そして、基板処理が終了すると、処理容器１０からウエハボート１６が搬出される。

【0060】

ステップＳ２０４において、表面状態の推定タイミングであるか否かを判定する。例えば、基板Ｗの処理回数、基板処理装置１の動作時間等に基づいて、表面状態の推定タイミングであるか否かを判定する。表面状態の推定タイミングでない場合（Ｓ２０４・ＮＯ）、制御部９０の処理は、ステップＳ２０３に戻る。そして、次の基板Ｗを搭載したウエハボートを処理容器１０内に搬入する。表面状態の推定タイミングである場合（Ｓ２０４・ＹＥＳ）、制御部９０の処理は、ステップＳ２０５に進む。

【0061】

ステップＳ２０５において、分光光度計６１，６２でスペクトル７１，７２Ｂを検出する。

【0062】

ここでは、制御部９０は、昇降機構２５を制御して、処理容器１０からウエハボート１６が搬出された状態とする。処理容器１０内は、減圧された真空雰囲気となっている。制御部９０は、ヒータ５２に電力を供給するヒータ電源（図示せず）を制御して、ヒータ５２に所定の電力を供給する。これにより、ヒータエレメント５２ａが加熱され、熱放射による光（電磁波：可視光、赤外光）が放射される。

【0063】

第１分光光度計６１では、ヒータエレメント５２ａから放出された放射光を直接計測する。第１分光光度計６１で計測された光のスペクトル７１（図２参照）の情報は、制御部９０に出力され、メモリ９２に記憶される。

【0064】

また、第２分光光度計６２では、ヒータエレメント５２ａから放出された放射光を処理容器１０で透過させ、処理容器１０を透過することで減衰した光を計測する。第２分光光度計６２で計測された光のスペクトル７２Ｂ（図２参照）の情報は、制御部９０に出力され、メモリ９２に記憶される。

【0065】

ステップＳ２０６において、ステップＳ２０２で検出されたスペクトルと、ステップＳ２０５で検出されたスペクトルと、の差分から吸光度（スペクトル強度の減少量）の変化を検出する。

【0066】

ここでは、ステップＳ２０２におけるスペクトル７１と、ステップＳ２０６におけるスペクトル７１と、が変化しないものとする。この場合、第２分光光度計６２で計測されたスペクトル７２Ａと、第２分光光度計６２で計測されたスペクトル７２Ｂと、の差分から吸光度の変化を検出する。

【0067】

なお、ステップＳ２０２におけるスペクトル７１と、ステップＳ２０６におけるスペクトル７１と、が変化する場合、ステップＳ２０２におけるスペクトル７１とスペクトル７２Ａとの差分に基づく吸光度と、ステップＳ２０６におけるスペクトル７１とスペクトル７２Ｂとの差分に基づく吸光度と、の差分から吸光度の変化を検出してもよい。

【0068】

ステップＳ２０７において、吸光度の変化から処理容器１０の表面状態を推定する。

【0069】

ヒータエレメント５２ａから放出された放射光が処理容器１０を透過する際、処理容器１０を形成する石英部材の表面の状態や処理容器１０の壁面に堆積した反応副生成物等によって、特定の波長の光が吸収及び／又は反射される。即ち、処理容器１０の表面状態によって、吸光度が変化する。制御部９０は、メモリ９２に、処理容器１０の表面状態と吸光度との関係の情報を記憶している。制御部９０は、ステップＳ２０６で検出された吸光度の変化と、あらかじめ記憶された処理容器１０の表面状態と吸光度との関係の情報に基づいて、処理容器１０の表面状態を推定する。

【0070】

また、ヒータエレメント５２ａから放出された放射光が処理容器１０を透過する際、処理容器１０の温度、処理容器１０の物性等によっても、特定の波長の光が吸収及び／又は反射される。即ち、処理容器１０の状態によって、スペクトルの強度や吸光度が変化する。制御部９０は、メモリ９２に、処理容器１０の温度や物性と吸光度との関係の情報を記憶している。制御部９０は、ステップＳ２０６で検出されたスペクトルの強度や吸光度と、あらかじめ記憶された処理容器１０の温度や物性とスペクトルの強度や吸光度との関係の情報に基づいて、処理容器１０の状態（温度、物性等）を推定する。

【0071】

＜第２実施形態に係る処理装置＞
図５は、第２実施形態に係る基板処理装置１Ａの構成例を概略的に示す縦断面図の一例である。図６は、分光光度計６３，６４で計測する方向を示す模式図の一例である。なお、図６において、基板Ｗの位置を二点鎖線で仮想的に図示している。

【0072】

図５に示すように、第２実施形態に係る基板処理装置１Ａは、処理容器１０Ａの形状が異なっている。具体的には内筒１１Ａの形状が異なっている。

【0073】

内筒１１Ａにおいて収容部１３に対向する反対側の側壁には、鉛直方向に長い開口１５Ａが形成されている。開口１５は、内筒１１Ａ内のガスを、内筒１１Ａと外筒１２の間の空間Ｐに排気する。開口１５の鉛直方向の長さは、ウエハボート１６の鉛直方向の長さと同一に、またはウエハボート１６よりも鉛直方向に長く形成されているとよい。

【0074】

また、図５及び図６に示すように、第２実施形態に係る基板処理装置１Ａは、分光光度計６３，６４の位置が異なっている。

【0075】

炉本体５０の筐体５１には、第１の貫通孔５１ｃ３，及び第２の貫通孔（図示せず）が形成されている。第１の貫通孔５１ｃ３は、処理容器１０Ａを透過して、ヒータエレメント５２ａ３の内周側を見通せるように形成された貫通孔である。第２の貫通孔は、処理容器１０Ａを透過して、ヒータエレメント５２ａ４の内周側を見通せるように形成された貫通孔である。

【0076】

分光光度計６３は、ヒータ５２のヒータエレメント５２ａ３からの光を計測する。分光光度計６４は、ヒータ５２のヒータエレメント５２ａ４からの光を計測する。分光光度計６３，６４は、複数の波長に対して、各波長における光強度を計測可能な計測器である。分光光度計６３，６４は、入射した光を波長で分光し、分光された光の光強度をそれぞれ計測する。なお、以下の説明において、分光光度計６３，６４を区別する場合、分光光度計６３を第１分光光度計６３と称し、分光光度計６４を第２分光光度計６４と称する。

【0077】

分光光度計（第１分光光度計）６３は、第１の貫通孔５１ｃ３を介して、ヒータエレメント５２ａ３から放出された放射光を計測する。ここで、ヒータエレメント５２ａ３から分光光度計６３までの光路７３は、開口１５を通過する。即ち、分光光度計６３は、ヒータエレメント５２ａ３から放出された放射光を、外筒１２の一方側（図６の右側）の壁面、内筒１１の他方側（図６の左側）の壁面、外筒１２の他方側（図６の左側）の壁面を透過させ、計測する。

【0078】

分光光度計（第２分光光度計）６２は、第２の貫通孔を介して、ヒータエレメント５２ａ４から放出された放射光を計測する。ここで、ヒータエレメント５２ａ４から分光光度計６４までの光路７４は、開口１５を通過しない。即ち、分光光度計６４は、ヒータエレメント５２ａ４から放出された放射光を、外筒１２の一方側（図６の右側）の壁面、内筒１１の一方側（図６の右側）の壁面、内筒１１の他方側（図６の左側）の壁面、外筒１２の他方側（図６の左側）の壁面を透過させ、計測する。

【0079】

また、光路７３及び光路７４は、処理容器１０を上方から見た状態において、処理容器１０の中心（基板Ｗの中心）を通るように設けられることが好ましい。換言すれば、光路７３及び光路７４は、内筒１１及び外筒１２の側壁に対して垂直となるように配置されることが好ましい。これにより、放射光が壁面で反射してスペクトルの強度が低下することを抑制することができる。

【0080】

なお、分光光度計６３，６４は、貫通孔からヒータエレメント５２ａ３，５２ａ４から放出された放射光を計測するものとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、炉本体５０の筐体５１に光ファイバー（図示せず）を設け、分光光度計６３，６４は、光ファイバーを介して、ヒータエレメント５２ａ３，５２ａ４から放出された放射光を計測する構成であってもよい。即ち、ヒータエレメント５２ａ３から分光光度計６３までの光路に筐体５１を通る第１の光ファイバー（図示せず）を有し、ヒータエレメント５２ａ４から分光光度計６４までの光路に筐体５１を通る第２の光ファイバー（図示せず）を有する。これにより、温調空間５３から外部への熱の流出を抑制することができる。また、温調空間５３内の温度の均一性を向上させることができる。

【0081】

＜第２実施形態に係る装置状態推定方法＞
次に、装置状態推定方法の一例について、図７を用いて説明する。図７は、第２実施形態に係る基板処理装置１Ａの装置状態推定方法の一例を示すフローチャートである。ここでは、処理容器１０Ａの状態を推定する。

【0082】

ステップＳ３０１において、第１分光光度計６３でスペクトルを計測する。また、ステップＳ３０２において、第２分光光度計６４でスペクトルを計測する。

【0083】

ここでは、制御部９０は、昇降機構２５を制御して、処理容器１０からウエハボート１６が搬出された状態とする。処理容器１０内は、減圧された真空雰囲気となっている。制御部９０は、ヒータ５２に電力を供給するヒータ電源（図示せず）を制御して、ヒータ５２に所定の電力を供給する。これにより、ヒータエレメント５２ａ３，５２ａ４が加熱され、熱放射による光（電磁波：可視光、赤外光）が放射される。

【0084】

第１分光光度計６３では、ヒータエレメント５２ａ３から放出された放射光を処理容器１０で透過させ、処理容器１０を透過することで減衰した光を計測する。第１分光光度計６３で計測された光のスペクトルの情報は、制御部９０に出力される。

【0085】

また、第２分光光度計６４では、ヒータエレメント５２ａ４から放出された放射光を処理容器１０で透過させ、処理容器１０を透過することで減衰した光を計測する。第２分光光度計６４で計測された光のスペクトルの情報は、制御部９０に出力される。

【0086】

なお、ステップＳ３０１とステップＳ３０２の順番は逆でもよく、同時に行ってもよい。

【0087】

ステップＳ３０３において、第１分光光度計６３で計測されたスペクトルと、第２分光光度計６４で計測されたスペクトルと、の差分から内筒１１Ａ及び外筒１２の吸光度を検出する。

【0088】

ここで、第１分光光度計６３で計測された光路７３のスペクトルと、第２分光光度計６４で計測された光路７４のスペクトルと、の差分から求めた吸光度は、内筒１１Ａの側壁１枚分の吸光度に相当する。

【0089】

また、２つの光路７３，７４におけるスペクトル強度の減少量を、内筒１１Ａの側壁１枚分の吸光度に基づいて処理することで、外筒１２の側壁１枚分の吸光度を算出する。

【0090】

ステップＳ３０４において、内筒１１Ａの吸光度及び外筒１２の吸光度から、内筒１１Ａ及び外筒１２の表面状態を推定する。

【0091】

ここでは、ステップＳ３０３で求めた内筒１１Ａの側壁１枚分の吸光度と、あらかじめ記憶された内筒１１Ａの表面状態と吸光度との関係の情報に基づいて、内筒１１Ａの側壁の状態を推定する。また、ステップＳ３０３で求めた外筒１２の側壁１枚分の吸光度と、あらかじめ記憶された外筒１２の表面状態と吸光度との関係の情報に基づいて、外筒１２の側壁の状態を推定する。

【0092】

また、ヒータエレメント５２ａから放出された放射光が処理容器１０を透過する際、処理容器１０の温度、処理容器１０の物性等によっても、特定の波長の光が吸収及び／又は反射される。即ち、処理容器１０の状態によって、スペクトルの強度や吸光度が変化する。制御部９０は、メモリ９２に、処理容器１０の温度や物性と吸光度との関係の情報を記憶している。制御部９０は、ステップＳ３０３で検出されたスペクトルの強度や吸光度と、あらかじめ記憶された処理容器１０の温度や物性とスペクトルの強度や吸光度との関係の情報に基づいて、処理容器１０の状態（温度、物性等）を推定する。

【0093】

このように、図３，４，７に示す装置状態推定方法によれば、分光光度計（６１～６４）の計測結果に基づいて、処理容器１０の表面の状態を推定することができる。

【0094】

例えば、基板処理後において、処理容器１０の表面に堆積した反応副生成物の累積膜厚を推定することができる。また、累積膜厚に応じて、基板処理の制御（例えば、処理ガスの流量、基板温度等の成膜条件）を補正してもよい。これにより、基板処理の精度（例えば、成膜処理の面内均一性、膜厚等）を向上させることができる。

【0095】

また、例えば、基板処理中において、処理容器１０の表面に堆積した反応副生成物の累積膜厚を推定することができる。また、基板処理中において推定した累積膜厚に基づいて、基板処理の制御を補正してもよい。これにより、基板処理の精度を向上させることができる。また、基板処理の再現性を向上させることができ、処理された基板Ｗのロット間のばらつきを低減することができる。

【0096】

また、作業者が治具等を用いて直接累積膜厚を測定しなくても、累積膜厚を推定することができる。これにより、例えば、基板処理のレシピ開発におけるテストランの回数を低減することができる。また、作業者の手間を削減することができる。

【0097】

また、処理容器１０の表面の状態を推定することにより、処理容器１０の経年劣化の度合いを把握することができる。これにより、適切なタイミングで部品交換を行うことができるので、基板処理装置１のダウンタイムを削減することができる。

【0098】

また、リファレンスの処理容器１０の新品時に計測したスペクトルと、新たに設置された処理容器１０の新品時に計測したスペクトルと、の差分に基づいて、吸光度を検出し、新たに設置された処理容器１０の特性を推定してもよい。また、新たに設置された処理容器１０の特性に応じて、基板処理の制御を補正してもよい。

【0099】

なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせ等、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

【符号の説明】

【0100】

Ｗ 基板
１，１Ａ 基板処理装置
１０，１０Ａ 処理容器
１１，１１Ａ 内筒
１２ 外筒
６１～６４ 分光光度計
５０ 炉本体
５１ 筐体
５１ａ 断熱部
５１ｂ 補強部
５１ｃ１～５１ｃ３ 貫通孔
５２ ヒータ
５２ａ ヒータエレメント
５３ 温調空間
５４ ベースプレート
９０ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】