JP2009147170A - Method and device for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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昭彦 池村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and device for manufacturing a semiconductor device that performs substrate processing with sufficient reproducibility, even if a surface state of an inner wall of a processing chamber fluctuates. <P>SOLUTION: In a heating step for heating a semiconductor substrate arranged in the processing chamber 10, an emissivity meter 8 measures emissivity of a sidewall inner face 1s dissipating heat to the semiconductor substrate disposed in the processing chamber 10. A thermo-couple 4 measures a temperature of a sidewall 1. A temperature of the semiconductor substrate arranged in the processing chamber 10 is acquired based on the relationship of emissivity which is previously acquired in accordance with the measured temperature of the sidewall 1 and an actual temperature of the semiconductor substrate disposed in the processing chamber 10. A heater 3 adjusts the temperature of the sidewall 1 while the semiconductor substrate installed in the processing chamber 10 reaches a target temperature based on the acquired temperature of the semiconductor substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置に関し、特に半導体基板を処理するときの加熱温度の制御方式に関する。   The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device manufacturing apparatus, and more particularly, to a heating temperature control method when a semiconductor substrate is processed.

近年、半導体集積回路装置（以下、半導体装置という。）のパターン寸法の微細化に伴い、半導体装置の製造工程で使用される製造装置（以下、半導体製造装置という。）には制御性や再現性の向上が求められている。この要求に対応するため、半導体製造装置は、バッチ式の製造装置から枚葉式の製造装置へと急速に移行している。   In recent years, with the miniaturization of pattern dimensions of semiconductor integrated circuit devices (hereinafter referred to as semiconductor devices), controllability and reproducibility are required for manufacturing devices (hereinafter referred to as semiconductor manufacturing devices) used in the manufacturing process of semiconductor devices. Improvement is demanded. In order to meet this demand, semiconductor manufacturing apparatuses are rapidly shifting from batch manufacturing apparatuses to single wafer manufacturing apparatuses.

例えば、ＳｉＨ4やＣＦ4といった反応性ガスあるいはＡｒなどの不活性ガス等を用いて、半導体基板にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）、ドライエッチングといった加工処理を行う半導体製造装置では、加工結果の再現性を向上するために、処理中の半導体基板の温度を一定の範囲内に安定化させる必要がある。 For example, a semiconductor manufacturing apparatus that performs processing such as CVD (Chemical Vapor Deposition), PVD (Physical Vapor Deposition), and dry etching on a semiconductor substrate using a reactive gas such as SiH 4 or CF 4 or an inert gas such as Ar. In order to improve the reproducibility of the processing result, it is necessary to stabilize the temperature of the semiconductor substrate being processed within a certain range.

この種の従来の半導体製造装置は、半導体基板の温度を制御するために、半導体基板の保持台あるいは処理室内に加熱用ヒータや冷却用チラーといった加熱・冷却装置と、半導体基板の温度を測定する熱電対や放射温度計といった温度監視装置とを備えている。この半導体製造装置は、温度監視装置からのデータに基づいて加熱・冷却装置を動作させ、半導体基板の温度が一定の温度範囲内に属するように自動制御している。   In order to control the temperature of the semiconductor substrate, this type of conventional semiconductor manufacturing apparatus measures the temperature of the semiconductor substrate, and a heating / cooling device such as a heating heater or a cooling chiller in the semiconductor substrate holding base or processing chamber. A temperature monitoring device such as a thermocouple or a radiation thermometer is provided. This semiconductor manufacturing apparatus automatically controls the temperature of the semiconductor substrate to be within a certain temperature range by operating the heating / cooling device based on data from the temperature monitoring device.

しかしながら、枚葉式の熱処理装置では、室温状態の半導体基板が処理室に挿入され、処理温度に近くなったところで引き出されるという工程が連続して繰り返される。そのため、処理室内に熱的外乱が発生し、自動制御の目標温度と実際の半導体基板の温度とが異なっていることが指摘されている（例えば、特許文献１等参照。）。   However, in a single wafer heat treatment apparatus, a process in which a semiconductor substrate in a room temperature state is inserted into a processing chamber and pulled out when the temperature approaches the processing temperature is continuously repeated. For this reason, it has been pointed out that a thermal disturbance occurs in the processing chamber, and the target temperature for automatic control is different from the actual temperature of the semiconductor substrate (see, for example, Patent Document 1).

図７は、従来の半導体製造装置の一例である枚葉式の熱処理装置の構成を示す概略断面図である。図７に示すように、この熱処理装置は、処理対象の半導体基板１０１が挿入される石英製の反応管１０２を備える。反応管１０２の外側には、反応管１０２内の所定位置に配置された半導体基板１０１の放射熱を測定する放射温度計１０３の計測部（石英プリズム１０９）が配置されている。放射温度計１０３は、石英プリズム１０９およびミラー１１０を介して入射する熱放射を測定する。反応管１０２および放射温度計１０３は、ＳｉＣ製の均熱管１０４に囲まれている。均熱管１０４の周囲にはヒータ１０５が設置されており、均熱管１０４の壁面内に熱電対１０６が配置されている。熱電対１０６は、均熱管１０４の比較的温度が均一な壁面の温度を測定する。放射温度計１０３および熱電対１０６が測定した温度は、温度制御装置１０８に入力されており、温度制御装置１０８は、放射温度計１０３および熱電対１０６の温度に基づいてヒータ１０５の温度を調節する。また、処理対象の半導体基板１０１は、搬送機構１０７の保持部１１１に支持された状態で、反応管１０２内に挿入される。保持部１１１は、反応管１０２内での半導体基板１０１の傾きを調節する機能を有している。   FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a single wafer heat treatment apparatus which is an example of a conventional semiconductor manufacturing apparatus. As shown in FIG. 7, this heat treatment apparatus includes a reaction tube 102 made of quartz into which a semiconductor substrate 101 to be processed is inserted. Outside the reaction tube 102, a measurement unit (quartz prism 109) of a radiation thermometer 103 that measures the radiant heat of the semiconductor substrate 101 disposed at a predetermined position in the reaction tube 102 is disposed. The radiation thermometer 103 measures thermal radiation incident through the quartz prism 109 and the mirror 110. The reaction tube 102 and the radiation thermometer 103 are surrounded by a soaking tube 104 made of SiC. A heater 105 is installed around the soaking tube 104, and a thermocouple 106 is arranged in the wall surface of the soaking tube 104. The thermocouple 106 measures the temperature of the wall surface of the soaking tube 104 where the temperature is relatively uniform. The temperatures measured by the radiation thermometer 103 and the thermocouple 106 are input to the temperature control device 108, and the temperature control device 108 adjusts the temperature of the heater 105 based on the temperatures of the radiation thermometer 103 and the thermocouple 106. . Further, the semiconductor substrate 101 to be processed is inserted into the reaction tube 102 while being supported by the holding unit 111 of the transport mechanism 107. The holding unit 111 has a function of adjusting the inclination of the semiconductor substrate 101 in the reaction tube 102.

以上の構成を有する半導体製造装置において熱処理が実施される場合、まず、処理対象の半導体基板１０１が、搬送機構１０７により反応管１０２内の所定位置に挿入される。このとき、半導体基板１０１表面や反応管１０２の外表面で反射して放射温度計１０３に入射する放射熱を発する部分（外乱放射の発生源）が、熱電対１０６の位置となる状態に、半導体基板１０１の傾きおよび石英プリズム１０９の角度が調整される。この場合、熱電対１０６は外乱放射の発生源の温度を測定し、放射温度計１０３は半導体基板１０１からは発生する放射熱と外乱放射の放射熱とを測定することになる。反応炉１０２内に挿入された直後の半導体基板１０１は、基板温度が未だ上昇していない状態であるため、当該状態で放射温度計１０３および熱電対１０６が測定した温度により、半導体基板１０１の放射率および放射温度計１０３に入射する熱輻射のうち、外乱放射に起因する熱輻射の量を求めることができる。   When heat treatment is performed in the semiconductor manufacturing apparatus having the above configuration, first, the semiconductor substrate 101 to be processed is inserted into a predetermined position in the reaction tube 102 by the transport mechanism 107. At this time, the portion that emits radiant heat that is reflected by the surface of the semiconductor substrate 101 or the outer surface of the reaction tube 102 and enters the radiation thermometer 103 (source of disturbance radiation) is in the state where the thermocouple 106 is located. The tilt of the substrate 101 and the angle of the quartz prism 109 are adjusted. In this case, the thermocouple 106 measures the temperature of the source of disturbance radiation, and the radiation thermometer 103 measures the radiant heat generated from the semiconductor substrate 101 and the radiant heat of disturbance radiation. Since the semiconductor substrate 101 immediately after being inserted into the reaction furnace 102 is in a state where the substrate temperature has not yet risen, the radiation of the semiconductor substrate 101 depends on the temperature measured by the radiation thermometer 103 and the thermocouple 106 in this state. Of the thermal radiation incident on the radiation rate and the radiation thermometer 103, the amount of thermal radiation caused by disturbance radiation can be obtained.

このようにして求めた半導体基板１０１の放射率および放射温度計１０３の測定値に対する補正量を使用して算出した半導体基板１０１の温度に基づいて、温度制御装置１０８がヒータ１０５の温度を制御することで、半導体基板１０１の温度をより正確に制御することができる。
特開平２−３９５２５号公報 Based on the emissivity of the semiconductor substrate 101 thus obtained and the temperature of the semiconductor substrate 101 calculated using the correction amount for the measurement value of the radiation thermometer 103, the temperature control device 108 controls the temperature of the heater 105. Thus, the temperature of the semiconductor substrate 101 can be controlled more accurately.
JP-A-2-39525

しかしながら、上述の従来技術は、ヒータ１０５の温度が同一であるときに均熱管１０４の内面から放射される熱量が同一であることを前提としている。したがって、熱を放射する熱放射面の表面状態が変動する状況下では、半導体基板の温度を正確に制御することができない。   However, the above-described conventional technology is based on the premise that the amount of heat radiated from the inner surface of the soaking tube 104 is the same when the temperature of the heater 105 is the same. Therefore, the temperature of the semiconductor substrate cannot be accurately controlled under a situation where the surface state of the heat radiation surface that radiates heat varies.

例えば、５００℃程度以下の温度領域で熱処理が実施される半導体製造装置の処理室は、加工の容易性や半導体基板への二次汚染の影響度の低減といった観点から、アルミニウムを材料としていることが多い。アルミニウムは酸化反応が進行しやすい材料であるため、処理室の内壁面等にアルミニウムが露出していると内壁面の表面状態が変化することになる。このため、アルミニウムから構成された半導体製造装置の処理室では、アルミニウムの表面にアルマイト等を形成する表面処理を実施し、内壁面の表面状態が変化することを防止するとともに、反応性ガスに対する耐食性を向上させている。なお、内壁面に形成されるアルマイト等の表面酸化膜の膜厚は、通常、数十μｍ程度である。   For example, a processing chamber of a semiconductor manufacturing apparatus in which heat treatment is performed in a temperature range of about 500 ° C. or lower is made of aluminum from the viewpoint of ease of processing and reduction of the influence of secondary contamination on a semiconductor substrate. There are many. Since aluminum is a material that easily undergoes an oxidation reaction, if the aluminum is exposed on the inner wall surface of the processing chamber, the surface state of the inner wall surface changes. For this reason, in a processing chamber of a semiconductor manufacturing apparatus made of aluminum, surface treatment for forming alumite or the like on the surface of aluminum is performed, and the surface state of the inner wall surface is prevented from changing, and corrosion resistance to reactive gas Has improved. The thickness of the surface oxide film such as alumite formed on the inner wall surface is usually about several tens of μm.

しかしながら、処理中の温度が高い状態で、かつ長期間使用していると、処理室の内壁面の表面酸化がさらに進行し、これに伴って内壁面の放射率が変動する。表１は、表面酸化が進行した場合の放射率の変動と半導体基板の実温度との相関の一例である。   However, when the temperature during the treatment is high and the product is used for a long time, the surface oxidation of the inner wall surface of the treatment chamber further proceeds, and the emissivity of the inner wall surface fluctuates accordingly. Table 1 shows an example of the correlation between the change in emissivity and the actual temperature of the semiconductor substrate when the surface oxidation proceeds.

Figure 2009147170
Figure 2009147170

表１に示すデータは、ヒータと熱電対とを埋め込んだ、アルミニウム（Ａｌ）を母材とする箱体（処理室）の内部に半導体基板を設置し、熱電対により計測される温度が５００℃になる状態にヒータを制御したときの熱平衡状態での半導体基板の温度を示している。なお、箱体の内壁面にはあらかじめ表面酸化膜が形成されている。   The data shown in Table 1 shows that the temperature measured by a thermocouple is 500 ° C. when a semiconductor substrate is installed inside a box (processing chamber) with aluminum (Al) as a base material in which a heater and a thermocouple are embedded. The temperature of the semiconductor substrate in the thermal equilibrium state when the heater is controlled to become the state is shown. A surface oxide film is formed in advance on the inner wall surface of the box.

表１において、エイジング時間は、上記箱体を大気中に一定の温度で放置した時間であり、放射率は箱体内壁面の放射率である。表１から理解できるように、エイジングにより内壁面の表面酸化が進行し、当初０．１０であった放射率が０．２８に増大している。また、熱電対の表示値が一定範囲内であるにも関わらず、箱体内部に設置された半導体基板の実温度も変動している。これは、箱体内壁面の放射率が増大した結果、箱体内壁面から半導体基板へ放射される熱量が変動したためである。すなわち、このように箱体内壁面の放射率が変化する場合、上記従来の手法では、半導体基板の温度を正確に制御することはできなくなる。なお、半導体基板の実温度は、半導体基板に直接接触する状態で配置した熱電対により測定された温度である。   In Table 1, the aging time is the time when the box is left in the atmosphere at a constant temperature, and the emissivity is the emissivity of the wall of the box. As can be understood from Table 1, the surface oxidation of the inner wall surface proceeds by aging, and the emissivity, which was initially 0.10, is increased to 0.28. Moreover, although the display value of the thermocouple is within a certain range, the actual temperature of the semiconductor substrate installed inside the box also varies. This is because the amount of heat radiated from the wall surface of the box to the semiconductor substrate fluctuates as a result of the increase in the emissivity of the wall surface of the box. That is, when the emissivity of the wall surface of the box changes as described above, the temperature of the semiconductor substrate cannot be accurately controlled by the conventional method. The actual temperature of the semiconductor substrate is a temperature measured by a thermocouple placed in direct contact with the semiconductor substrate.

一方、処理室内に反応性ガスを導入した状態で半導体基板を処理する半導体製造装置では、処理中に処理室内で副生成物が発生する。この副生成物は、半導体基板の処理枚数の増加に伴って処理室の内壁面や半導体基板の保持台の表面に付着する。このような副生成物の付着によっても、処理室内壁の表面状態は変化する。すなわち、処理室の内壁面の放射率が変動し、内壁面から半導体基板へ放射される熱量が変動する。   On the other hand, in a semiconductor manufacturing apparatus that processes a semiconductor substrate with a reactive gas introduced into the processing chamber, a by-product is generated in the processing chamber. This by-product adheres to the inner wall surface of the processing chamber and the surface of the semiconductor substrate holder as the number of processed semiconductor substrates increases. The surface state of the processing chamber wall also changes due to the adhesion of such by-products. That is, the emissivity of the inner wall surface of the processing chamber varies, and the amount of heat radiated from the inner wall surface to the semiconductor substrate varies.

また、ドライエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置等、処理室内で化学反応が発生する半導体製造装置の場合には、処理枚数の増加に伴い、処理室内の温度が徐々に上昇する傾向もある。具体的には、化学反応によって発生した熱が処理室の壁面などに蓄積されることにより処理室全体の温度が上昇し、その結果、処理室内の温度が徐々に上昇していく。   In addition, in the case of a semiconductor manufacturing apparatus in which a chemical reaction occurs in a processing chamber such as a dry etching apparatus or a plasma CVD apparatus, the temperature in the processing chamber tends to gradually increase as the number of processing sheets increases. Specifically, the heat generated by the chemical reaction is accumulated on the wall surface of the processing chamber, and the temperature of the entire processing chamber rises. As a result, the temperature in the processing chamber gradually increases.

また、少量多品種の製品を製造する製造ラインでは、半導体製造装置において連続的に処理される半導体基板（同一ロットに属する半導体基板）の枚数が製品種によって異なる。そのため、以上のような処理枚数に依存する温度変動はさらに増長される。   Further, in a production line for producing a small variety of products, the number of semiconductor substrates (semiconductor substrates belonging to the same lot) that are continuously processed in a semiconductor manufacturing apparatus differs depending on the product type. Therefore, the temperature fluctuation depending on the number of processed sheets as described above is further increased.

このような温度変動を回避する手段として、半導体製造装置での処理開始前にダミー半導体基板を処理することにより、連続的に処理される半導体基板の枚数を一定にし、処理室内の温度を一定化する手法が広く用いられている。しかしながら、多品種少量生産のシステムＬＳＩの製造ラインではこのダミー半導体基板の使用回数が増加するため、生産スループットが低下してしまう。   As a means to avoid such temperature fluctuations, by processing the dummy semiconductor substrate before the start of processing in the semiconductor manufacturing apparatus, the number of continuously processed semiconductor substrates is made constant, and the temperature in the processing chamber is made constant. This technique is widely used. However, since the number of times of use of the dummy semiconductor substrate is increased in the production line for system LSIs for high-mix low-volume production, the production throughput is lowered.

本発明は、上記従来の事情を鑑みて提案されたものであって、処理室の内壁面の状態が変動しても、再現性よく基板処理を行うことができる半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置を提供することを目的としている。   The present invention has been proposed in view of the above-described conventional circumstances, and a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device capable of performing substrate processing with good reproducibility even when the state of the inner wall surface of the processing chamber varies. An object of the present invention is to provide a manufacturing apparatus.

上記課題を解決するため、本発明は、以下の技術的手段を採用している。まず、本発明は、処置室内に設置された半導体基板を加熱した状況下で処理する加熱工程を含む半導体装置の製造方法を前提としている。そして、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記加熱工程において、まず、処理室内に設置された半導体基板に対して熱を放射する熱放射面の放射率が測定される。また、上記熱放射面を有する発熱体の温度が測定される。次いで、測定された発熱体の温度に対応してあらかじめ取得された、上記熱放射面の放射率と処理室内に設置された半導体基板の温度との対応関係に基づいて、上記処理室内に設置された半導体基板の温度が取得される。そして、取得された半導体基板の温度に基づいて、処理室内に設置された半導体基板が目標温度となる状態に、上記発熱体の温度が調整される。   In order to solve the above problems, the present invention employs the following technical means. First, the present invention is premised on a method for manufacturing a semiconductor device including a heating process in which a semiconductor substrate installed in a treatment room is processed under a heated condition. In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the heating step, first, the emissivity of the heat radiation surface that radiates heat to the semiconductor substrate installed in the processing chamber is measured. Further, the temperature of the heating element having the heat radiation surface is measured. Then, based on the correspondence between the emissivity of the heat radiation surface acquired in advance corresponding to the measured temperature of the heating element and the temperature of the semiconductor substrate installed in the processing chamber, the temperature is set in the processing chamber. The temperature of the obtained semiconductor substrate is obtained. Then, based on the acquired temperature of the semiconductor substrate, the temperature of the heating element is adjusted so that the semiconductor substrate installed in the processing chamber reaches a target temperature.

この半導体装置の製造方法では、処理室内に設置された半導体基板に熱を放射する熱放射面の放射率と半導体基板の温度との対応関係から半導体基板温度を取得するため、熱放射面の表面状態が変動する状況下でも、当該表面状態の変動を反映して半導体基板の温度を調整することができる。この結果、処理時の半導体基板の温度を目標温度に正確に調整することができる。   In this semiconductor device manufacturing method, the surface of the heat radiation surface is obtained in order to obtain the semiconductor substrate temperature from the correspondence between the emissivity of the heat radiation surface that radiates heat to the semiconductor substrate installed in the processing chamber and the temperature of the semiconductor substrate. Even under conditions where the state varies, the temperature of the semiconductor substrate can be adjusted by reflecting the variation in the surface state. As a result, the temperature of the semiconductor substrate during processing can be accurately adjusted to the target temperature.

上記半導体装置の製造方法において、上記加熱工程は、目標温度になった半導体基板上に、上記処理室内に導入された反応性ガスに対応する膜を堆積する工程を有してもよい。上記熱放射面は、例えば、上記処理室の内壁または上記処理室内で半導体基板が設置される基板支持部の表面である。   In the method for manufacturing a semiconductor device, the heating step may include a step of depositing a film corresponding to the reactive gas introduced into the processing chamber on a semiconductor substrate having a target temperature. The heat radiation surface is, for example, an inner wall of the processing chamber or a surface of a substrate support portion on which a semiconductor substrate is installed in the processing chamber.

また、上記熱放射面の放射率は、例えば、上記処理室内に半導体基板を設置する前に計測することができる。また、上記熱放射面の放射率は、基板処理中に計測されてもよい。さらに、上記半導体装置の製造方法は、半導体基板が処理室内に設置されるまでの間に、熱放射面の放射率が、あらかじめ設定された放射率になる状態に加熱する工程をさらに有してもよい。   The emissivity of the heat radiation surface can be measured, for example, before the semiconductor substrate is installed in the processing chamber. The emissivity of the heat radiation surface may be measured during substrate processing. Furthermore, the method for manufacturing a semiconductor device further includes a step of heating to a state in which the emissivity of the heat radiation surface becomes a preset emissivity before the semiconductor substrate is installed in the processing chamber. Also good.

一方、他の観点では、本発明は、処置室内に設置された半導体基板を加熱した状況下で処理する半導体装置の製造装置を提供することもできる。すなわち、本発明に係る半導体装置の製造装置は、上記処理室内に、処理対象の半導体基板が設定される基板支持部を備える。また、上記処理室内に設置された半導体基板に対して熱を放射する熱放射面の放射率を測定する放射率計と、上記熱放射面を有する発熱体の温度を測定する温度センサとを備える。さらに、測定された発熱体の温度に対応してあらかじめ取得された、上記熱放射面の放射率と処理室内に設置された半導体基板の温度との対応関係に基づいて、処理室内に設置された半導体基板の温度を取得する基板温度取得部を備える。また、取得された半導体基板の温度に基づいて、上記半導体基板が目標温度となる状態に、上記発熱体の温度を調整する温度制御部を備える。   On the other hand, in another aspect, the present invention can also provide a semiconductor device manufacturing apparatus that processes a semiconductor substrate installed in a treatment room under a heated condition. In other words, a semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention includes a substrate support portion in which a semiconductor substrate to be processed is set in the processing chamber. Also, an emissometer that measures the emissivity of a heat radiation surface that radiates heat to the semiconductor substrate installed in the processing chamber, and a temperature sensor that measures the temperature of the heating element having the heat radiation surface are provided. . Further, the thermal radiation surface is installed in the processing chamber based on the correspondence relationship between the emissivity of the heat radiation surface and the temperature of the semiconductor substrate installed in the processing chamber, which is acquired in advance corresponding to the measured temperature of the heating element. A substrate temperature acquisition unit that acquires the temperature of the semiconductor substrate is provided. Moreover, the temperature control part which adjusts the temperature of the said heat generating body in the state in which the said semiconductor substrate becomes target temperature based on the temperature of the acquired semiconductor substrate is provided.

この半導体装置の製造装置は、目標温度になった半導体基板上に成膜を行うための反応性ガスを処理室内に導入するガス供給手段をさらに備えてもよい。   The semiconductor device manufacturing apparatus may further include a gas supply unit that introduces a reactive gas for forming a film on the semiconductor substrate at the target temperature into the processing chamber.

本発明によれば、半導体基板に対する処理が実施される処理室の内壁等の表面状態が変動した場合であっても、当該表面状態の変動を反映した状態で半導体基板の温度を調整することができる。この結果、半導体基板の基板処理を再現性よく行うことができる。   According to the present invention, it is possible to adjust the temperature of a semiconductor substrate in a state that reflects the change in the surface state even when the surface state of the inner wall or the like of the processing chamber in which the process is performed on the semiconductor substrate is changed. it can. As a result, the substrate processing of the semiconductor substrate can be performed with good reproducibility.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、処理室内で所定温度に加熱された半導体基板上に所定の材質からなる膜を堆積する枚葉式のＣＶＤ装置により本発明を具体化している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the present invention is embodied by a single wafer type CVD apparatus that deposits a film made of a predetermined material on a semiconductor substrate heated to a predetermined temperature in a processing chamber.

図１は、本発明の一実施形態におけるＣＶＤ装置の構成を示す概略断面図である。図１に示すように、当該ＣＶＤ装置２０は、アルミニウムを主成分する材質からなる壁面を有する処理室１０を備える。処理室１０内には、処理対象の半導体基板が設置されるサセプタ（基板支持部）５が設けられており、サセプタ５と対向する処理室１０の壁面は、透光性材料からなる天板２により構成されている。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a CVD apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the CVD apparatus 20 includes a processing chamber 10 having a wall surface made of a material mainly composed of aluminum. A susceptor (substrate support part) 5 on which a semiconductor substrate to be processed is placed is provided in the processing chamber 10, and the wall surface of the processing chamber 10 facing the susceptor 5 is a top plate 2 made of a translucent material. It is comprised by.

処理室１０の側壁１には、ヒータ３と、側壁１の温度を計測する熱電対（温度センサ）４とが埋設されている。ヒータ３および熱電対４は温度制御部１２に接続されている。温度制御部１２は、熱電対４により測定された温度が所定温度となる状態にヒータ３の発熱量を調整する。すなわち、サセプタ５上に設置された半導体基板は、側壁１の内面１ｓ（以下、側壁内面１ｓという。）を熱放射面とする発熱体（ヒータ３が埋設された側壁１）から放射される熱によって加熱される。なお、図１では、ヒータ３が側壁１の一部に埋設された図になっているが、ヒータ３は側壁１の全周に配置されている。このため、側壁１の全周はほぼ同一温度になっている。なお、ヒータ３は、独立に制御可能な複数のヒータにより構成されてもよい。この場合、各ヒータに対応する位置に熱電対が設置され、各熱電対により計測される温度が同一温度となる状態に各ヒータの発熱量が調整される。   A heater 3 and a thermocouple (temperature sensor) 4 for measuring the temperature of the side wall 1 are embedded in the side wall 1 of the processing chamber 10. The heater 3 and the thermocouple 4 are connected to the temperature control unit 12. The temperature control unit 12 adjusts the heat generation amount of the heater 3 so that the temperature measured by the thermocouple 4 becomes a predetermined temperature. That is, the semiconductor substrate placed on the susceptor 5 is radiated from a heating element (a side wall 1 in which the heater 3 is embedded) having an inner surface 1s of the side wall 1 (hereinafter referred to as a side wall inner surface 1s) as a heat radiation surface. Heated by. In FIG. 1, the heater 3 is embedded in a part of the side wall 1, but the heater 3 is disposed on the entire circumference of the side wall 1. For this reason, the entire circumference of the side wall 1 is at substantially the same temperature. The heater 3 may be composed of a plurality of heaters that can be controlled independently. In this case, a thermocouple is installed at a position corresponding to each heater, and the amount of heat generated by each heater is adjusted so that the temperature measured by each thermocouple becomes the same temperature.

また、上記ＣＶＤ装置２０は、処理室１０内への半導体基板の搬入出を行う搬送装置１５を備える。搬送装置１５は、処理室１０の壁面に設けられた搬入出口を通じて、処理室１０の内外にわたって移動可能に構成され、当該搬入出口を通じて半導体基板を搬入出する。また、図示を省略しているが、ＣＶＤ装置２０は、サセプタ５上に配置された半導体基板に所望材料からなる膜を堆積するための反応性ガスを処理室１０内に導入するガス供給手段を備える。また、処理室１０内の気体を排出するとともに処理室１０内を所定の圧力に維持するガス排出手段を備える。温度制御部１２、搬送装置１５、ガス供給手段およびガス排出手段は、装置制御部１１からの指示に基づいて動作する構成になっている。   In addition, the CVD apparatus 20 includes a transfer device 15 that carries the semiconductor substrate into and out of the processing chamber 10. The transfer device 15 is configured to be movable across the inside and outside of the processing chamber 10 through a loading / unloading port provided on the wall surface of the processing chamber 10, and loads and unloads the semiconductor substrate through the loading / unloading port. Although not shown, the CVD apparatus 20 includes a gas supply means for introducing a reactive gas into the processing chamber 10 for depositing a film made of a desired material on a semiconductor substrate disposed on the susceptor 5. Prepare. In addition, a gas discharge means for discharging the gas in the processing chamber 10 and maintaining the processing chamber 10 at a predetermined pressure is provided. The temperature control unit 12, the transport device 15, the gas supply unit, and the gas discharge unit are configured to operate based on instructions from the device control unit 11.

さらに、ＣＶＤ装置２０は、放射率を計測する放射率計８を備えている。放射率計８は、定温放射源、反射エネルギーの検出器、演算回路等を備えており、定温放射源が所定波長かつ所定強度の赤外線を対象物に放射して対象物により反射された当該波長の赤外線の強度を検出することで、対象物の放射率（＝吸収率）を計測する。本実施形態では、放射率計８は、赤外線の放射方向および検出方向が側壁１の所定位置に向けた状態で搬送装置１５の先端に支持されている。放射率計８により計測された放射率は、装置制御部１１に入力されている。   Further, the CVD apparatus 20 includes an emissometer 8 that measures the emissivity. The emissometer 8 includes a constant temperature radiation source, a reflected energy detector, an arithmetic circuit, and the like, and the constant temperature radiation source emits infrared light having a predetermined wavelength and a predetermined intensity to the target and is reflected by the target. By detecting the intensity of the infrared rays, the emissivity (= absorption rate) of the object is measured. In the present embodiment, the emissometer 8 is supported at the front end of the transport device 15 in a state where the infrared radiation direction and the detection direction are directed to predetermined positions on the side wall 1. The emissivity measured by the emissometer 8 is input to the device control unit 11.

以上の構成を有するＣＶＤ装置２０は、以下のようにして半導体基板を処理する。基板処理が開始されると、まず、装置制御部１１が搬送装置１５に半導体基板（図示せず）の搬入を指示する。当該指示に応じて、搬送装置１５は、処理室１０への処理対象の半導体基板の搬入を開始する。ＣＶＤ装置２０では、従来のＣＶＤ装置とは異なり、半導体基板の搬入中に側壁内面１ｓの放射率を計測する。   The CVD apparatus 20 having the above configuration processes a semiconductor substrate as follows. When the substrate processing is started, first, the device control unit 11 instructs the transfer device 15 to carry in a semiconductor substrate (not shown). In response to the instruction, the transfer device 15 starts to carry the semiconductor substrate to be processed into the processing chamber 10. Unlike the conventional CVD apparatus, the CVD apparatus 20 measures the emissivity of the side wall inner surface 1s during the loading of the semiconductor substrate.

例えば、搬送装置１５は、半導体基板の搬入中に、あらかじめ設定されている所定位置に到達すると停止し、装置制御部１１にその旨を通知する。当該通知を受信した装置制御部１１は、放射率計８に放射率の取得を指示する。当該指示に応じて、放射率計８は、側壁内面１ｓの放射率を計測し、計測結果を装置制御部１１に通知する。当該通知を受けた装置制御部１１は、搬送装置１５へ半導体基板の搬入再開を指示する。当該指示を受けた搬送装置１５は、サセプタ５上の所定位置に半導体基板を設置する。半導体基板を所定位置に設置した搬送装置１５は、処理室１０外部への退避を開始する。   For example, the transfer device 15 stops when it reaches a predetermined position set in advance while the semiconductor substrate is being carried in, and notifies the device control unit 11 of that. The device control unit 11 that has received the notification instructs the emissometer 8 to acquire emissivity. In response to the instruction, the emissometer 8 measures the emissivity of the side wall inner surface 1s and notifies the apparatus control unit 11 of the measurement result. Upon receiving the notification, the apparatus control unit 11 instructs the transfer apparatus 15 to resume loading of the semiconductor substrate. Receiving the instruction, the transfer device 15 installs the semiconductor substrate at a predetermined position on the susceptor 5. The transfer device 15 having the semiconductor substrate placed at a predetermined position starts to be retracted outside the processing chamber 10.

搬送装置１５の退避が完了すると、装置制御部１１は、温度制御部１２に温度制御の開始を指示する。当該指示を受けた温度制御部１２は、熱電対４により計測される温度があらかじめ設定された温度になる状態にヒータ３の発熱量を調整する。また、装置制御部１１は、当該指示とともに、放射率計８が計測した側壁内面１ｓの放射率を温度制御部１２へ入力する。   When the retracting of the transfer device 15 is completed, the device control unit 11 instructs the temperature control unit 12 to start temperature control. Receiving the instruction, the temperature control unit 12 adjusts the heat generation amount of the heater 3 so that the temperature measured by the thermocouple 4 becomes a preset temperature. In addition to the instruction, the device control unit 11 inputs the emissivity of the side wall inner surface 1s measured by the emissometer 8 to the temperature control unit 12.

温度制御部１２は、熱電対４により計測された温度と、放射率計８により計測された放射率とに基づいて、以下のようにして半導体基板の温度を目標温度に維持する。   Based on the temperature measured by the thermocouple 4 and the emissivity measured by the emissometer 8, the temperature control unit 12 maintains the temperature of the semiconductor substrate at the target temperature as follows.

上述したように、アルミニウムを主成分とする材質により構成された処理室１０では、エイジングにより内壁の表面状態が徐々に変化する。図２は、エイジング時間と側壁内面１ｓの放射率との関係を示す図である。なお、図２では、側壁１の温度（熱電対４により計測された温度）が２００℃、３００℃、４００℃および５００℃であるそれぞれの場合のエイジング時間と側壁内面１ｓの放射率との関係を示している。図２から理解できるように、エイジング時間の増大に伴って、側壁内面１ｓの放射率が増大している。これは、エイジングにより、アルミニウムを主成分とする側壁内面１ｓに形成される酸化膜の膜厚が増大し、それに伴って、放射率が増大するからである。また、側壁１の温度が高いほど、放射率の増大量が大きくなっている。これは、側壁１の温度が高いほど、側壁内面１ｓに形成される酸化膜の膜厚が大きくなるからである。このような側壁内面１ｓの酸化膜厚の変動は、大気雰囲気に限らず、処理室１０内に酸化性ガスが存在すれば発生する。   As described above, in the processing chamber 10 made of a material mainly composed of aluminum, the surface state of the inner wall gradually changes due to aging. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the aging time and the emissivity of the side wall inner surface 1s. In FIG. 2, the relationship between the aging time and the emissivity of the side wall inner surface 1 s when the temperature of the side wall 1 (temperature measured by the thermocouple 4) is 200 ° C., 300 ° C., 400 ° C., and 500 ° C. Is shown. As can be understood from FIG. 2, the emissivity of the side wall inner surface 1 s increases as the aging time increases. This is because the film thickness of the oxide film formed on the side wall inner surface 1s mainly composed of aluminum is increased by aging, and the emissivity is increased accordingly. Moreover, the amount of increase in emissivity increases as the temperature of the side wall 1 increases. This is because the film thickness of the oxide film formed on the side wall inner surface 1s increases as the temperature of the side wall 1 increases. Such a change in the oxide film thickness on the side wall inner surface 1s occurs not only in the air atmosphere but also in the presence of an oxidizing gas in the processing chamber 10.

また、側壁内面１ｓから半導体基板へ放射される熱は、側壁内面１ｓの放射率に応じて変動する。そのため、側壁１の温度が一定である場合でも、半導体基板の温度は、側壁内面１ｓの放射率に対応して変動することになる。図３は、放射率計８により計測された側壁内面１ｓの放射率と、サセプタ５上に設置された半導体基板の実温度との関係を示す図である。なお、半導体基板の実温度は、半導体基板に直接配置された熱電対等の接触式の温度センサにより計測している。また、図３では、側壁１の温度が５００℃である場合の例を示している。   Further, the heat radiated from the side wall inner surface 1s to the semiconductor substrate varies according to the emissivity of the side wall inner surface 1s. Therefore, even when the temperature of the side wall 1 is constant, the temperature of the semiconductor substrate varies in accordance with the emissivity of the side wall inner surface 1s. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the emissivity of the side wall inner surface 1 s measured by the emissometer 8 and the actual temperature of the semiconductor substrate placed on the susceptor 5. Note that the actual temperature of the semiconductor substrate is measured by a contact-type temperature sensor such as a thermocouple arranged directly on the semiconductor substrate. Moreover, in FIG. 3, the example in case the temperature of the side wall 1 is 500 degreeC is shown.

図３から理解できるように、半導体基板の実温度は、放射率の上昇に伴って上昇するが、側壁内面１ｓの放射率と半導体基板の実温度とは１対１に対応している。したがって、図３に示すような、側壁内面１ｓの放射率と半導体基板の実温度との関係（以下、検量線という。）をあらかじめ取得し、側壁内面１ｓの放射率に基づいて半導体基板の実温度を求めることにより、処理中の半導体基板の温度をより正確に目標温度に一致させることが可能になる。   As can be understood from FIG. 3, the actual temperature of the semiconductor substrate increases as the emissivity increases, but the emissivity of the side wall inner surface 1s and the actual temperature of the semiconductor substrate correspond one-to-one. Therefore, as shown in FIG. 3, the relationship between the emissivity of the side wall inner surface 1s and the actual temperature of the semiconductor substrate (hereinafter referred to as a calibration curve) is acquired in advance, and the actual value of the semiconductor substrate is obtained based on the emissivity of the side wall inner surface 1s. By determining the temperature, the temperature of the semiconductor substrate being processed can be more accurately matched to the target temperature.

なお、熱放射面（側壁内面１ｓ）の放射率Ｅｗと、半導体基板の実温度Ｔｗとの間には、初期状態の熱放射面の放射率Ｅｏ、初期状態の半導体基板の実温度Ｔｏ、平衡状態の熱放射面の放射率Ｔｓ、平衡状態の半導体基板の実温度Ｔｓとすると、以下の式１に示す関係が近似的に成立する。   In addition, between the emissivity Ew of the heat radiation surface (side wall inner surface 1s) and the actual temperature Tw of the semiconductor substrate, the emissivity Eo of the heat radiation surface in the initial state, the actual temperature To of the semiconductor substrate in the initial state, the equilibrium Assuming that the emissivity Ts of the heat radiation surface in the state and the actual temperature Ts of the semiconductor substrate in the equilibrium state, the relationship shown in the following equation 1 is approximately established.

Ｔｗ=Ｔｏ＋（Ｔｓ−Ｔｏ）／（Ｅｓ−Ｅｏ）×（Ｅｗ−Ｅｏ） ・・・（１）     Tw = To + (Ts−To) / (Es−Eo) × (Ew−Eo) (1)

ここで、初期状態とは、エイジング時間が０時間の状態であり、平衡状態とは、十分なエイジングの結果、表面酸化に起因する放射率の変動がそれ以上進行しなくなった状態である。   Here, the initial state is a state in which the aging time is 0 hour, and the equilibrium state is a state in which the variation in emissivity due to surface oxidation does not proceed any more as a result of sufficient aging.

したがって、側壁１の温度ごとに、初期状態の放射率Ｅｏ、初期状態の実温度Ｔｏ、平衡状態の放射率Ｔｓ、平衡状態の実温度Ｔｓをあらかじめ取得しておくことで、側壁１の設定温度にそれぞれ対応する検量線を比較的容易に取得することができる。   Therefore, by acquiring in advance the emissivity Eo in the initial state, the actual temperature To in the initial state, the emissivity Ts in the equilibrium state, and the actual temperature Ts in the equilibrium state for each temperature of the sidewall 1, the set temperature of the sidewall 1 is obtained. Calibration curves corresponding to each can be acquired relatively easily.

本実施形態では、図３に示したような検量線が、基板処理時に設定される側壁１の温度ごとにあらかじめ取得され、温度制御部１２が備える基板温度取得部１２１に格納されている。基板温度取得部１２１は、当該検量線と、放射率計８により計測された側壁内面１ｓの放射率とに基づいて、半導体基板の実温度を取得する。そして、温度制御部１２は、基板温度取得部１２１により取得された半導体基板の実温度に基づいて、半導体基板の温度が目標温度となるように、ヒータ３の発熱量を調整する。   In the present embodiment, a calibration curve as shown in FIG. 3 is acquired in advance for each temperature of the side wall 1 set during substrate processing, and stored in the substrate temperature acquisition unit 121 included in the temperature control unit 12. The substrate temperature acquisition unit 121 acquires the actual temperature of the semiconductor substrate based on the calibration curve and the emissivity of the side wall inner surface 1s measured by the emissometer 8. Then, the temperature control unit 12 adjusts the heat generation amount of the heater 3 based on the actual temperature of the semiconductor substrate acquired by the substrate temperature acquisition unit 121 so that the temperature of the semiconductor substrate becomes the target temperature.

例えば、側壁１の温度が５００℃となるようにヒータ３の発熱量が調整された状況下（図３に示す検量線）では、放射率計８により計測された放射率が０．２であった場合、半導体基板の実温度は４７５℃である。このとき、半導体基板の目標温度が４６５℃であるとすると、温度制御部１２は側壁１の温度の設定温度を、例えば１０℃低下させる。これにより、半導体基板の実温度は４６５℃に近づくことになる。また、このような半導体基板温度の調整は、側壁１の設定温度を徐々に低下させ、その設定温度に対応する検量線と、放射率計８により取得した放射率とにより、順次取得される半導体基板の実温度が目標温度になるように調整することもできる。   For example, in a situation where the amount of heat generated by the heater 3 is adjusted so that the temperature of the side wall 1 is 500 ° C. (a calibration curve shown in FIG. 3), the emissivity measured by the emissometer 8 is 0.2. In this case, the actual temperature of the semiconductor substrate is 475 ° C. At this time, if the target temperature of the semiconductor substrate is 465 ° C., the temperature control unit 12 reduces the set temperature of the temperature of the sidewall 1 by, for example, 10 ° C. As a result, the actual temperature of the semiconductor substrate approaches 465 ° C. In addition, the semiconductor substrate temperature is adjusted in such a manner that the set temperature of the side wall 1 is gradually lowered, and the semiconductors sequentially obtained by the calibration curve corresponding to the set temperature and the emissivity obtained by the emissivity meter 8 are obtained. It can also be adjusted so that the actual temperature of the substrate becomes the target temperature.

以上のようにして、半導体基板の温度が目標温度に到達すると、装置制御部１１は、ガス供給手段に反応性ガスの供給開始を指示する。これにより、処理室１０内に反応性ガスが所定流量で導入される。また、このとき、ガス排出手段は、装置制御部１１からの指示に基づいて、処理室１０から排出する気体の流量を調整し、処理室１０内をあらかじめ設定されている所定の圧力に維持する。これにより、半導体基板への成膜が開始される。   As described above, when the temperature of the semiconductor substrate reaches the target temperature, the apparatus control unit 11 instructs the gas supply unit to start supplying reactive gas. Thereby, the reactive gas is introduced into the processing chamber 10 at a predetermined flow rate. At this time, the gas discharge means adjusts the flow rate of the gas discharged from the processing chamber 10 based on an instruction from the apparatus control unit 11 and maintains the inside of the processing chamber 10 at a predetermined pressure set in advance. . Thereby, film formation on the semiconductor substrate is started.

以上説明したように、本構成によれば、処理室内壁の表面状態が変動した状況下であっても、当該表面状態の変動を反映して、半導体基板の温度を目標温度に正確に維持することができる。この結果、基板処理を再現性よく同一の加工精度で実施することができる。   As described above, according to this configuration, the temperature of the semiconductor substrate is accurately maintained at the target temperature, reflecting the change in the surface state, even in a situation where the surface state of the processing chamber wall has changed. be able to. As a result, the substrate processing can be performed with the same processing accuracy with high reproducibility.

なお、上記では、処理室内の状態を厳密に管理するために、半導体基板が目標温度に到達した後に、処理室１０内に反応性ガスを導入する構成としたが、処理室１０への反応性ガスの導入は、ヒータ３による温度調整を開始した直後に行ってもよい。また、処理室１０への反応性ガスの導入は、半導体基板をサセプタ５上に載置した搬送装置１５の退避が完了した直後に実施されてもよい。これにより、半導体基板の処理時間を短縮し、生産効率を向上させることができる。   In the above, in order to strictly manage the state in the processing chamber, the reactive gas is introduced into the processing chamber 10 after the semiconductor substrate has reached the target temperature. The gas may be introduced immediately after the temperature adjustment by the heater 3 is started. Further, the introduction of the reactive gas into the processing chamber 10 may be performed immediately after the retreat of the transfer device 15 having the semiconductor substrate placed on the susceptor 5 is completed. Thereby, the processing time of the semiconductor substrate can be shortened and the production efficiency can be improved.

また、装置制御部１１および温度制御部１２は、例えば、プロセッサとＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリとを備えたハードウェア、および当該メモリに格納され、プロセッサ上で動作するソフトウェアにより実現することができる。   The device control unit 11 and the temperature control unit 12 are stored in hardware including a processor and a memory such as a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory), and the memory, for example. It can be realized by operating software.

上記では、側壁１からの熱放射により半導体基板を加熱するＣＶＤ装置について説明したが、サセプタ５からの熱放射により半導体基板を加熱するＣＶＤ装置も存在する。図４は、この種のＣＶＤ装置の構成を示す概略断面図である。図４において、図１に示すＣＶＤ装置２０と同一の作用効果を奏する部位には同一の参照符号を付し、以下での詳細な説明は省略する。   In the above description, the CVD apparatus that heats the semiconductor substrate by the thermal radiation from the side wall 1 has been described. However, there is a CVD apparatus that heats the semiconductor substrate by the thermal radiation from the susceptor 5. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of this type of CVD apparatus. In FIG. 4, the same reference numerals are given to the portions having the same functions and effects as those of the CVD apparatus 20 shown in FIG. 1, and the detailed description below will be omitted.

図４に示すように、このＣＶＤ装置３０は、サセプタ５に、ヒータ６と、サセプタ５の温度を計測する熱電対７とが埋設されている。ヒータ６および熱電対７は、温度制御部１２に接続されている。温度制御部１２は、熱電対７により測定された温度に基づいてヒータ６の発熱量を調整する。すなわち、サセプタ５上に設置された半導体基板は、側壁内面１ｓを熱放射面とする発熱体（ヒータ３が埋設された側壁１）およびサセプタ５の表面５ｓ（以下、サセプタ表面５ｓという。）を熱放射面とする発熱体（ヒータ６が埋設されたサセプタ５）から放射される熱によって加熱される。サセプタ５が、アルミニウムを主成分とする材質からなる場合、上述の理由により、サセプタ表面５ｓの放射率は徐々に変動することになる。   As shown in FIG. 4, in the CVD apparatus 30, a heater 6 and a thermocouple 7 that measures the temperature of the susceptor 5 are embedded in the susceptor 5. The heater 6 and the thermocouple 7 are connected to the temperature control unit 12. The temperature control unit 12 adjusts the amount of heat generated by the heater 6 based on the temperature measured by the thermocouple 7. That is, the semiconductor substrate placed on the susceptor 5 has a heating element (side wall 1 in which the heater 3 is embedded) having a side wall inner surface 1s as a heat radiation surface and a surface 5s of the susceptor 5 (hereinafter referred to as a susceptor surface 5s). It is heated by heat radiated from a heating element (susceptor 5 in which the heater 6 is embedded) serving as a heat radiation surface. When the susceptor 5 is made of a material containing aluminum as a main component, the emissivity of the susceptor surface 5s gradually varies for the above-described reason.

本構成のＣＶＤ装置３０では、放射率計８は、側壁内面１ｓの任意の位置およびサセプタ表面５ｓの任意の位置の放射率が測定できるように、赤外線の放射方向および検出方向を少なくとも側壁内面１ｓと、サセプタ表面５ｓとに向けることができる状態で搬送装置１５の先端に支持されている。そして、基板処理が開始されると、まず、半導体基板の搬入中に、側壁内面１ｓの放射率だけでなくサセプタ表面５ｓの放射率も計測する。放射率計８は、計測した側壁内面１ｓの放射率およびサセプタ表面５ｓの放射率を装置制御部１１へ入力する。   In the CVD apparatus 30 of this configuration, the emissometer 8 has at least the side wall inner surface 1s in the infrared radiation direction and the detection direction so that the emissivity can be measured at an arbitrary position on the side wall inner surface 1s and an arbitrary position on the susceptor surface 5s. And supported at the tip of the transfer device 15 in a state where it can be directed to the susceptor surface 5s. When the substrate processing is started, first, not only the emissivity of the side wall inner surface 1s but also the emissivity of the susceptor surface 5s is measured while the semiconductor substrate is being carried in. The emissometer 8 inputs the measured emissivity of the side wall inner surface 1s and the measured emissivity of the susceptor surface 5s to the apparatus control unit 11.

この構成の場合、側壁内面１ｓよりもサセプタ表面５ｓの方が半導体基板の近傍に位置している。したがって、半導体基板の実温度は、側壁内面１ｓから放射される熱に比べてサセプタ表面５ｓから放射される熱の影響を大きく受ける。このため、基板温度取得部１２１は、まず、サセプタ５の設定温度および側壁内面１ｓの設定温度の組ごとにあらかじめ取得されている検量線と、放射率計８により計測されたサセプタ表面５ｓの放射率とに基づいて、半導体基板の温度を取得する。なお、この検量線は、側壁内面１ｓの放射率が既知でありかつ一定値である状態で取得されている。   In the case of this configuration, the susceptor surface 5s is positioned closer to the semiconductor substrate than the side wall inner surface 1s. Accordingly, the actual temperature of the semiconductor substrate is greatly affected by the heat radiated from the susceptor surface 5s as compared to the heat radiated from the side wall inner surface 1s. For this reason, first, the substrate temperature acquisition unit 121 sets the calibration curve acquired in advance for each set of the set temperature of the susceptor 5 and the set temperature of the side wall inner surface 1 s and the radiation of the susceptor surface 5 s measured by the emissometer 8. The temperature of the semiconductor substrate is obtained based on the rate. This calibration curve is acquired in a state where the emissivity of the inner wall surface 1s is known and is a constant value.

次いで、基板温度取得部１２１は、放射率計８により計測された側壁内面１ｓの放射率と、使用した検量線を取得したときの側壁内面１ｓの放射率とを比較する。そして、両放射率が同一と看做せる場合、検量線に基づいて取得された半導体基板の温度を半導体基板の実温度とする。また、両放射率が同一と看做せない場合、検量線に基づいて取得された半導体基板の温度に対して補正をした温度を、半導体基板の実温度とする。両放射率が同一と看做せるか否かの判断は、使用した検量線において側壁表面１ｓの放射率が変動した場合に、半導体基板温度が変動するか否かにより行うことができる。また、半導体基板温度が変動する場合の変動量が補正量になる。このような変動量は、実験等によりあらかじめ取得することができる。   Next, the substrate temperature acquisition unit 121 compares the emissivity of the side wall inner surface 1s measured by the emissometer 8 with the emissivity of the side wall inner surface 1s when the used calibration curve is acquired. And when both emissivities can be regarded as the same, the temperature of the semiconductor substrate acquired based on the calibration curve is set as the actual temperature of the semiconductor substrate. If the emissivities cannot be considered to be the same, the temperature corrected with respect to the temperature of the semiconductor substrate acquired based on the calibration curve is set as the actual temperature of the semiconductor substrate. Whether or not both emissivities can be regarded as the same can be determined by whether or not the semiconductor substrate temperature varies when the emissivity of the side wall surface 1s varies in the calibration curve used. Further, the amount of change when the semiconductor substrate temperature fluctuates becomes the correction amount. Such a fluctuation amount can be acquired in advance by an experiment or the like.

以上のようにして、基板温度取得部１２１により取得された半導体基板の実温度に基づいて、温度制御部１２は、半導体基板の温度が目標温度となるように、ヒータ３およびヒータ６の発熱量を調整する。これにより、図１に示したＣＶＤ装置２０と同様に、熱放射面の表面状態が変動した状況下であっても、当該表面状態の変動を反映して、半導体基板の温度を目標温度に正確に維持することができる。この結果、基板処理を再現性よく同一の加工精度で実施することができる。   As described above, based on the actual temperature of the semiconductor substrate acquired by the substrate temperature acquisition unit 121, the temperature control unit 12 generates heat generated by the heater 3 and the heater 6 so that the temperature of the semiconductor substrate becomes the target temperature. Adjust. Thereby, similarly to the CVD apparatus 20 shown in FIG. 1, even if the surface state of the heat radiation surface fluctuates, the temperature of the semiconductor substrate is accurately set to the target temperature reflecting the variation of the surface state. Can be maintained. As a result, the substrate processing can be performed with the same processing accuracy with high reproducibility.

また、上述の各ＣＶＤ装置２０、３０は、図４に示すように、放射率計８と同様の機能を有する放射率計９を天板２の上方に備えてもよい。放射率計９は、透光性材料からなる天板２を通じて、処理室内部の熱放射面（側壁内面１ｓやサセプタ表面５ｓ）の放射率を基板処理中に計測する。このような基板処理中に計測された熱放射面の放射率に基づいて熱放射面を有する発熱体（側壁１やサセプタ５）の温度をさらに調整することで、処理中の放射率の変動をも反映して半導体基板温度を目標温度に調整することができる。これにより、基板温度をさらに正確に目標温度に一致させることができ、基板処理の再現性および処理均一性をより高めることができる。この場合、放射率計９により計測された放射率も装置制御部１１に入力され、基板温度取得部１２１が放射率計９により計測された放射率に基づいて処理中の半導体基板温度を取得する。そして、温度制御部１２が、取得された基板処理中の半導体基板温度に基づいて、半導体基板温度が目標温度になる状態に発熱体の温度を調整する。   Each of the above-described CVD apparatuses 20 and 30 may include an emissometer 9 having the same function as the emissometer 8 above the top plate 2 as shown in FIG. The emissivity meter 9 measures the emissivity of the heat radiation surface (side wall inner surface 1s and susceptor surface 5s) in the processing chamber through the top plate 2 made of a translucent material during substrate processing. By further adjusting the temperature of the heating element (side wall 1 or susceptor 5) having the heat radiation surface based on the emissivity of the heat radiation surface measured during the substrate processing, the variation of the emissivity during the processing can be reduced. Reflecting this, the semiconductor substrate temperature can be adjusted to the target temperature. Thereby, the substrate temperature can be more accurately matched with the target temperature, and the reproducibility and processing uniformity of the substrate processing can be further improved. In this case, the emissivity measured by the emissometer 9 is also input to the apparatus control unit 11, and the substrate temperature acquisition unit 121 acquires the semiconductor substrate temperature being processed based on the emissivity measured by the emissivity meter 9. . Then, the temperature control unit 12 adjusts the temperature of the heating element so that the semiconductor substrate temperature becomes the target temperature based on the acquired semiconductor substrate temperature during the substrate processing.

なお、図１、図４では、ＣＶＤ装置の天板２が透光性材料により構成された例を示したが、当該構成は本発明に必須の要素ではない。放射率計９を設置する場合は、放射率計９が熱放射面の放射率を計測可能であればよく、例えば、側壁１と同一の材料からなる天板の一部に透光性材料からなる窓を設けた構成を採用することができる。また、放射率計９を設置しない場合は、側壁１と同一の材料からなる天板により処理室を構成してもよい。   1 and 4 show an example in which the top plate 2 of the CVD apparatus is made of a translucent material. However, the structure is not an essential element of the present invention. When the emissometer 9 is installed, it is only necessary that the emissometer 9 can measure the emissivity of the heat radiation surface. The structure which provided the window which becomes can be employ | adopted. When the emissometer 9 is not installed, the processing chamber may be constituted by a top plate made of the same material as the side wall 1.

ところで、半導体装置の製造工程では、半導体基板はロットごとに処理される。すなわち、同一ロットに属する複数枚の半導体基板は、ウエハカセットやＦＯＵＰ等の搬送キャリアに搭載された状態で半導体装置の製造ラインに属する各製造装置間を搬送され、同一の搬送キャリアに搭載された複数枚の半導体基板が各製造装置において連続的に処理される。上述のＣＶＤ装置において、このようなロット処理が実施される場合、先行するロットの処理が完了したときに後続のロットがＣＶＤ装置に到達していないと、後続のロットが到着するまでの間、ＣＶＤ装置は基板処理を実施せずに待機することになる。このような待機状態にある場合、ＣＶＤ装置は加熱処理を実施しないため、処理室の温度は低下することになる。放射率は弱い温度依存性を有しているため、処理室の温度が低下すると、上述の手法により基板処理時の半導体基板の温度を目標温度とする際に誤差が生じうる。このような誤差を低減するために、上述のＣＶＤ装置は、ロット処理を行うに際し、以下のようにして半導体基板を処理することが好ましい。   By the way, in the manufacturing process of the semiconductor device, the semiconductor substrate is processed for each lot. That is, a plurality of semiconductor substrates belonging to the same lot are transported between manufacturing apparatuses belonging to a semiconductor device manufacturing line while being mounted on a transport carrier such as a wafer cassette or FOUP, and mounted on the same transport carrier. A plurality of semiconductor substrates are continuously processed in each manufacturing apparatus. When such lot processing is performed in the above-described CVD apparatus, if the subsequent lot has not reached the CVD apparatus when the processing of the preceding lot is completed, until the subsequent lot arrives, The CVD apparatus stands by without performing the substrate processing. In such a standby state, the CVD apparatus does not perform the heat treatment, so that the temperature of the processing chamber decreases. Since the emissivity has a weak temperature dependency, when the temperature of the processing chamber is lowered, an error may occur when the temperature of the semiconductor substrate during substrate processing is set to the target temperature by the above-described method. In order to reduce such an error, it is preferable that the above-described CVD apparatus processes a semiconductor substrate as follows when performing lot processing.

例えば、図１に例示したＣＶＤ装置２０では、基板処理終了後、次ロットの処理が一定時間内に開始されない場合、装置制御部１１が、処理室１０への放射率計８の挿入を搬送装置１５に指示する。当該指示を受けて、搬送装置１５は、放射率計８を処理室１０内に挿入する。このとき、放射率計８は、熱放射面の放射率の計測を開始する。   For example, in the CVD apparatus 20 illustrated in FIG. 1, when the processing of the next lot is not started within a certain time after the substrate processing is completed, the apparatus control unit 11 transfers the insertion of the emissometer 8 into the processing chamber 10. 15 is instructed. In response to the instruction, the transfer device 15 inserts the emissometer 8 into the processing chamber 10. At this time, the emissometer 8 starts measuring the emissivity of the thermal radiation surface.

装置制御部１１は、放射率計８により計測される放射率を継続的に監視し、放射率があらかじめ設定されている所定値よりも低くなった場合には、温度制御部１２に設定温度の変更を指示する。当該指示を受けた温度制御部１２は、ヒータ３の発熱量を、放射率計８により計測される放射率が上記所定値以上になるように変更する。これにより、熱放射面の放射率は、上記所定値以上の値に維持される。また、ヒータ３の発熱量は、次ロットの基板処理が開始されるまでに、当該次ロットに属する半導体基板の処理温度に対応する発熱量に自動的に再設定される。本構成によれば、基板処理終了後、次ロットの処理が一定時間内に開始されない場合であっても、上述の放射率を利用した半導体基板温度の制御を誤差なく実施することができる。なお、上記所定値としては、例えば、直前の基板処理の際に計測された熱放射面の放射率から一定量低い値を設定することができる。   The device control unit 11 continuously monitors the emissivity measured by the emissometer 8, and when the emissivity becomes lower than a predetermined value set in advance, the temperature control unit 12 sets the set temperature. Direct change. In response to the instruction, the temperature control unit 12 changes the amount of heat generated by the heater 3 so that the emissivity measured by the emissometer 8 is equal to or greater than the predetermined value. Thereby, the emissivity of the heat radiation surface is maintained at a value equal to or higher than the predetermined value. Further, the heat generation amount of the heater 3 is automatically reset to the heat generation amount corresponding to the processing temperature of the semiconductor substrate belonging to the next lot before the substrate processing of the next lot is started. According to this configuration, even when the processing of the next lot is not started within a certain time after the substrate processing is completed, the semiconductor substrate temperature control using the above emissivity can be performed without error. As the predetermined value, for example, a value that is lower by a certain amount can be set from the emissivity of the heat radiation surface measured in the last substrate processing.

図５は、このような処理を実現する半導体装置の製造ラインの一部を示す概略構成図である。図５に示すように、製造ラインには、製造ラインへのロットの投入および製造ラインに投入されているロットの進捗状態が生産管理装置２２により管理されている。すなわち、生産管理装置２２が管理する各ロットの生産情報（各ロットの生産スケジュールを示す情報）に基づいて、半導体装置の製造ラインを構成する各製造装置へロットが計画的に搬送されるとともに、搬送されたロットに応じた基板処理が各製造装置において実施される。また、製造ラインに属する製造装置における処理が完了し、次の処理が他の製造装置で直ちに実施されないロットは、生産管理装置２２の指示に基づいて製造ラインに配置されている保管庫（ストッカ）２３に一時的に保管される。ストッカ２３に保管されているロットは、生産管理装置２２の指示に基づいてストッカ２３から搬出され、製造ラインに属する各製造装置に搬入される。なお、図５では、製造ラインに属する多数の製造装置のうち図１に示したＣＶＤ装置２０である製造装置２１のみを示している。また、図５では、ストッカ２３から製造装置２１へのロットの搬入出は、公知のキャリア搬送装置２４により行われる構成を示しているが、キャリアの搬送は任意の手段により実現することができる。ストッカ２３、キャリア搬送装置２４、製造装置２１は生産管理装置２２と、データを送受信可能に接続されている。   FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a part of a semiconductor device manufacturing line for realizing such processing. As shown in FIG. 5, in the production line, the production management device 22 manages the introduction of the lot into the production line and the progress state of the lot entered into the production line. That is, based on the production information of each lot managed by the production management device 22 (information indicating the production schedule of each lot), the lot is systematically transported to each manufacturing device constituting the semiconductor device production line, Substrate processing according to the transported lot is performed in each manufacturing apparatus. In addition, lots for which processing in a manufacturing apparatus belonging to the manufacturing line is completed and the next processing is not immediately performed in another manufacturing apparatus are stored in a storage (stocker) arranged on the manufacturing line based on an instruction from the production management apparatus 22. 23 is temporarily stored. The lot stored in the stocker 23 is unloaded from the stocker 23 based on an instruction from the production management apparatus 22 and is loaded into each manufacturing apparatus belonging to the manufacturing line. FIG. 5 shows only the manufacturing apparatus 21 that is the CVD apparatus 20 shown in FIG. 1 among many manufacturing apparatuses belonging to the manufacturing line. Further, FIG. 5 shows a configuration in which the loading and unloading of the lot from the stocker 23 to the manufacturing apparatus 21 is performed by a known carrier transport device 24, but the carrier transport can be realized by any means. The stocker 23, the carrier transport device 24, and the manufacturing device 21 are connected to the production management device 22 so that data can be transmitted and received.

当該製造ラインにおいて、キャリア搬送装置２４は、ストッカ２３に保管されているロットの在庫情報と生産管理装置２２からのロット搬送指示とを照合して、指示されたロットをストッカ２３から製造装置２１へ搬送する。また、キャリア搬送装置２４は、例えば、指定されたロットが収容されたキャリアをストッカ２３から移載したときに、製造装置２１へ搬送開始信号を通知する。搬送開始信号を受信した製造装置２１（ＣＶＤ装置２０）は、当該搬送開始信号に基づいて次ロットの到着予定時刻を予測し、先の基板処理が完了してから一定時間内に次ロットが到着しない場合には、上述の熱放射面の熱反射率を所定値以上に維持する制御を開始する。   In the production line, the carrier transport device 24 collates the inventory information of the lot stored in the stocker 23 with the lot transport instruction from the production management device 22, and sends the designated lot from the stocker 23 to the manufacturing device 21. Transport. Further, for example, when the carrier containing the designated lot is transferred from the stocker 23, the carrier transport device 24 notifies the manufacturing device 21 of a transport start signal. The manufacturing apparatus 21 (CVD apparatus 20) that has received the transfer start signal predicts the scheduled arrival time of the next lot based on the transfer start signal, and the next lot arrives within a certain time after the previous substrate processing is completed. If not, control is started to maintain the thermal reflectance of the heat radiation surface above a predetermined value.

また、熱放射面の放射率が平衡状態に達した場合には、上述の熱放射面の熱反射率を所定値以上に維持する制御に代えて以下の制御を行うことでも、同様の効果を奏することができる。すなわち、製造装置２１（ＣＶＤ装置２０）は、基板処理終了後、次ロットの処理が一定時間内に開始されない場合、装置制御部１１が、処理室１０への放射率計８の挿入を搬送装置１５に指示する。当該指示を受けて、搬送装置１５は、放射率計８を処理室１０内に挿入する。このとき、放射率計８は、熱放射面の放射率の計測を開始する。   In addition, when the emissivity of the heat radiation surface reaches an equilibrium state, the same effect can be obtained by performing the following control instead of the control for maintaining the heat reflectance of the heat radiation surface above a predetermined value. Can play. That is, in the manufacturing apparatus 21 (CVD apparatus 20), when the processing of the next lot is not started within a certain time after the substrate processing is completed, the apparatus control unit 11 transfers the emissometer 8 into the processing chamber 10 as a transfer apparatus. 15 is instructed. In response to the instruction, the transfer device 15 inserts the emissometer 8 into the processing chamber 10. At this time, the emissometer 8 starts measuring the emissivity of the thermal radiation surface.

製造装置２１が搬送開始信号を受信すると、装置制御部１１は、搬送開始信号に基づいて次ロットの到着予定時刻を予測する。そして、処置室１０内に配置されている放射率計８により計測される放射率が、到着予定時刻までにあらかじめ設定されている所定範囲（管理範囲）内の値となるように、ヒータ３の発熱量を増大させ、側壁１の温度を上昇させる。   When the manufacturing apparatus 21 receives the transfer start signal, the apparatus control unit 11 predicts the scheduled arrival time of the next lot based on the transfer start signal. The emissivity of the heater 3 is set so that the emissivity measured by the emissometer 8 arranged in the treatment room 10 becomes a value within a predetermined range (management range) set in advance by the estimated arrival time. The calorific value is increased and the temperature of the side wall 1 is increased.

図６は、この昇温時に放射率計８により計測された放射率の変動を示す図である。図６に示すように、側壁１の昇温は搬送開始信号を受信したときに開始され、側壁１の温度上昇に伴って、側壁内面１ｓの放射率が次第に上昇する。そして、次ロット（キャリア）が到着するまでに管理範囲内の放射率に到達する。本構成によれば、基板処理の間隔が変動する場合であっても、上述の放射率を利用した半導体基板温度の制御を誤差なく実施することができる。なお、上記所定範囲は、例えば、平衡状態の熱放射面の放射率を基準にして設定することができる。また、放射率は、次ロットが到着するまでに管理範囲内にあればよく、加熱開始のタイミングは搬送開始時に限定されるものではない。   FIG. 6 is a diagram showing a change in emissivity measured by the emissometer 8 at the time of the temperature rise. As shown in FIG. 6, the temperature rise of the side wall 1 is started when a conveyance start signal is received, and the emissivity of the side wall inner surface 1 s gradually increases as the temperature of the side wall 1 rises. The emissivity within the management range is reached before the next lot (carrier) arrives. According to this configuration, even when the substrate processing interval varies, the semiconductor substrate temperature control using the above-described emissivity can be performed without error. In addition, the said predetermined range can be set on the basis of the emissivity of the thermal radiation surface of an equilibrium state, for example. Further, the emissivity may be within the management range until the next lot arrives, and the heating start timing is not limited to the start of conveyance.

以上説明したように、本発明によれば、半導体基板に対する処理が実施される処理室の内壁等の表面状態が変動した場合であっても、当該表面状態の変動を反映した状態で半導体基板の温度を調整することができる。この結果、半導体基板の基板処理を再現性よく各半導体基板間で均一に行うことができる。   As described above, according to the present invention, even when the surface state of the inner wall or the like of the processing chamber in which processing is performed on the semiconductor substrate is changed, the state of the semiconductor substrate is reflected in the state reflecting the change of the surface state. The temperature can be adjusted. As a result, the substrate processing of the semiconductor substrate can be performed uniformly between the semiconductor substrates with high reproducibility.

また、本発明を適用した場合、処理室内の熱放射面の状態変動を監視することが可能であるため、例えば、放射率の異常な上昇や異常な低下を検出することもできる。したがって、このような放射率の異常な変動を伴う温度制御機構の不具合についても同時に検出することができる。   In addition, when the present invention is applied, it is possible to monitor a change in the state of the heat radiation surface in the processing chamber, and for example, an abnormal increase or decrease in emissivity can be detected. Therefore, the malfunction of the temperature control mechanism accompanied with such an abnormal change in emissivity can be detected at the same time.

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、種々の変形および応用が可能である。例えば、上記では、熱放射面の表面状態が酸化により変動することに着目して説明したが、本発明は熱放射面の放射率の変動を反映した状態で半導体基板の温度を調整するものであり、熱放射面の放射率の変動要因は問わない。したがって、ＣＶＤ装置において、例えば、処理室内に副生成物が付着することにより熱放射面の放射率が変動する場合であっても、同様の効果を得ることができる。この場合、上記式１の平衡状態の放射率Ｅｓは、処理室内の副生成物をクリーニング除去する直前の熱放射面の放射率になる。また、処理間隔の変動によって処理室内壁の表面状態が変動する場合であっても、同様の効果を得ることができる。さらに、放射率を計測する熱放射面の計測位置は複数箇所であってもよい。加えて、上記実施形態では、本発明をＣＶＤ装置に適用した事例について説明したが、本発明は、熱放射により半導体基板を加熱するいかなる半導体製造装置に対しても適用可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications can be made without departing from the technical idea of the present invention. For example, in the above description, the surface state of the heat radiation surface is changed by oxidation, but the present invention adjusts the temperature of the semiconductor substrate in a state that reflects the change in the emissivity of the heat radiation surface. Yes, any variation factor of the emissivity of the heat radiation surface is not asked. Therefore, in the CVD apparatus, for example, the same effect can be obtained even when the emissivity of the heat radiation surface varies due to adhesion of by-products in the processing chamber. In this case, the emissivity Es in the equilibrium state of Equation 1 is the emissivity of the heat radiation surface immediately before the by-product in the processing chamber is removed by cleaning. Further, the same effect can be obtained even when the surface state of the processing chamber wall fluctuates due to fluctuations in the processing interval. Further, a plurality of measurement positions on the heat radiation surface for measuring the emissivity may be provided. In addition, although the case where the present invention is applied to a CVD apparatus has been described in the above embodiment, the present invention can be applied to any semiconductor manufacturing apparatus that heats a semiconductor substrate by thermal radiation.

本発明は、熱放射面の表面状態が変動した場合であっても、再現性よく基板処理を実施できるという効果を有し、半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置として有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has an effect that substrate processing can be performed with good reproducibility even when the surface state of a heat radiation surface changes, and is useful as a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device manufacturing apparatus.

本発明の一実施形態におけるＣＶＤ装置を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the CVD apparatus in one Embodiment of this invention. エイジング時間と放射率との関係を示す図。The figure which shows the relationship between aging time and emissivity. 放射率と半導体基板の実温度との対応関係を示す図。The figure which shows the correspondence of emissivity and the actual temperature of a semiconductor substrate. 本発明の一実施形態におけるＣＶＤ装置の変形例を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the modification of the CVD apparatus in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態におけるＣＶＤ装置を備える製造ラインの一部を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows a part of manufacturing line provided with the CVD apparatus in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態におけるＣＶＤ装置の側壁昇温時の放射率変動を示す図。The figure which shows the emissivity fluctuation | variation at the time of the side wall temperature rise of the CVD apparatus in one Embodiment of this invention. 従来の半導体製造装置を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the conventional semiconductor manufacturing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１ 側壁
１ｓ 側壁内面
２ 天板
３ ヒータ
４ 熱電対
５ サセプタ
５ｓ サセプタ表面
６ ヒータ
７ 熱電対
８ 放射率計
９ 放射率計
１０ 処理室
１１ 装置制御部
１２ 温度制御部
１２１ 基板温度取得部
１５ 搬送装置
２１ 半導体製造装置（ＣＶＤ装置）
２２ 生産管理装置
２３ ストッカ
２４ 搬送装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Side wall 1s Side wall inner surface 2 Top plate 3 Heater 4 Thermocouple 5 Susceptor 5s Susceptor surface 6 Heater 7 Thermocouple 8 Emissivity meter 9 Emissivity meter 10 Processing chamber 11 Apparatus control part 12 Temperature control part 121 Substrate temperature acquisition part 15 Conveyance apparatus 21 Semiconductor manufacturing equipment (CVD equipment)
22 Production management device 23 Stocker 24 Transport device

Claims (9)

処置室内に設置された半導体基板を加熱した状況下で処理する加熱工程を含む、半導体装置の製造方法であって、
前記加熱工程が、
前記処理室内に設置された半導体基板に対して熱を放射する熱放射面の放射率を測定する工程と、
前記熱放射面を有する発熱体の温度を測定する工程と、
測定された発熱体の温度に対応してあらかじめ取得された、前記熱放射面の放射率と前記処理室内に設置された半導体基板の温度との対応関係に基づいて、処理室内に設置された半導体基板の温度を取得する工程と、
取得された半導体基板の温度に基づいて、処理室内に設置された半導体基板が目標温度となる状態に、前記発熱体の温度を調整する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a heating step of processing a semiconductor substrate installed in a treatment room under a heated condition,
The heating step is
Measuring the emissivity of a heat radiation surface that radiates heat to a semiconductor substrate installed in the processing chamber;
Measuring the temperature of the heating element having the heat radiation surface;
A semiconductor installed in the processing chamber based on the correspondence relationship between the emissivity of the heat radiation surface and the temperature of the semiconductor substrate installed in the processing chamber, which is acquired in advance corresponding to the measured temperature of the heating element. Obtaining the temperature of the substrate;
Adjusting the temperature of the heating element to a state where the semiconductor substrate installed in the processing chamber becomes a target temperature based on the acquired temperature of the semiconductor substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: 前記加熱工程が、目標温度になった前記半導体基板上に、前記処理室内に導入された反応性ガスに対応する膜を堆積する工程をさらに有する、請求項１記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the heating step further includes a step of depositing a film corresponding to the reactive gas introduced into the processing chamber on the semiconductor substrate at a target temperature. 前記熱放射面が、前記処理室の内壁または前記処理室内で前記半導体基板が設置される基板支持部の表面である、請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。   3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the heat radiation surface is an inner wall of the processing chamber or a surface of a substrate support portion on which the semiconductor substrate is installed in the processing chamber. 前記熱放射面の放射率が、前記処理室内に前記半導体基板を設置する前に計測される、請求項１記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein an emissivity of the heat radiation surface is measured before the semiconductor substrate is installed in the processing chamber. 前記熱放射面の放射率が、基板処理中に計測される、請求項１記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the emissivity of the heat radiation surface is measured during substrate processing. 前記処理室内に半導体基板が設置されるまでの間に、前記熱放射面の放射率が、あらかじめ設定された放射率になる状態に加熱する工程をさらに有する、請求項１記載の半導体装置の製造方法。   2. The manufacturing of a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of heating to a state in which an emissivity of the heat radiation surface becomes a preset emissivity before a semiconductor substrate is installed in the processing chamber. Method. 処置室内に設置された半導体基板を加熱した状況下で処理する半導体装置の製造装置であって、
前記処理室内で、処理対象の半導体基板が設置される基板支持部と、
処理室内に設置された半導体基板に対して熱を放射する熱放射面の放射率を測定する手段と、
前記熱放射面を有する発熱体の温度を測定する手段と、
測定された発熱体の温度に対応してあらかじめ取得された、前記熱放射面の放射率と前記処理室内に設置された半導体基板の温度との対応関係に基づいて、前記処理室内に設置された半導体基板の温度を取得する手段と、
取得された半導体基板の温度に基づいて、処理室内に設置された半導体基板が目標温度となる状態に、前記発熱体の温度を調整する手段と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造装置。 A semiconductor device manufacturing apparatus for processing a semiconductor substrate installed in a treatment room under a heated condition,
A substrate support in which a semiconductor substrate to be processed is installed in the processing chamber;
Means for measuring the emissivity of a heat radiation surface that radiates heat to a semiconductor substrate installed in a processing chamber;
Means for measuring the temperature of the heating element having the heat radiation surface;
Based on the correspondence between the emissivity of the heat radiation surface acquired in advance corresponding to the measured temperature of the heating element and the temperature of the semiconductor substrate installed in the processing chamber, the temperature was set in the processing chamber. Means for obtaining the temperature of the semiconductor substrate;
Based on the obtained temperature of the semiconductor substrate, a means for adjusting the temperature of the heating element so that the semiconductor substrate installed in the processing chamber reaches a target temperature;
An apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising: 目標温度になった前記半導体基板上に成膜を行うための反応性ガスを前記処理室内に導入する手段をさらに備えた請求項７記載の半導体装置の製造装置。   8. The apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, further comprising means for introducing a reactive gas for forming a film on the semiconductor substrate at a target temperature into the processing chamber. 前記熱放射面が、前記処理室の内壁または前記基板支持部の表面である請求項７記載の半導体装置の製造装置。   The semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 7, wherein the heat radiation surface is an inner wall of the processing chamber or a surface of the substrate support portion.
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