JP2001257169A - 加工室の温度制御方法、半導体加工装置及びセンサ較正方法 - Google Patents
加工室の温度制御方法、半導体加工装置及びセンサ較正方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱電対の緩慢な応答時間および光高温計に関
連する不正確さと較正のための停止時間をなくする、ウ
ェハ温度を制御するための加工室の温度制御方法、半導
体加工装置及びセンサ較正方法を提供する。 【解決手段】 ＣＶＤ加工反応器１０は、温度上昇を制
御するために高温計２１を使用する。高温計２１は、加
工操作の定常状態において温度を検知する熱電対２８に
よってウェハ加工の間に較正される。
連する不正確さと較正のための停止時間をなくする、ウ
ェハ温度を制御するための加工室の温度制御方法、半導
体加工装置及びセンサ較正方法を提供する。 【解決手段】 ＣＶＤ加工反応器１０は、温度上昇を制
御するために高温計２１を使用する。高温計２１は、加
工操作の定常状態において温度を検知する熱電対２８に
よってウェハ加工の間に較正される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体加工反応器
などの加工室における温度制御方法、半導体加工装置及
びセンサ較正方法に関する。
などの加工室における温度制御方法、半導体加工装置及
びセンサ較正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体基板上の集積回路などの細
密寸法構造を作り出すために、反応器とよばれる高温炉
が使用されている。シリコンウェハなどの数個の基板を
反応器内部のウェハ支持台の上に置く。ウェハと支持台
の両方を望みの温度にまで加熱する。典型的なウェハ加
工ステップでは、加熱されたウェハに反応性ガスを通過
させて、ウェハ上に反応性物質の薄い層を化学蒸着（Ｃ
ＶＤ）させる。単一のウェハ上における一連のこのよう
な加工ステップをレシピ（ｒｅｃｉｐｅ）と呼ぶ。蒸着
された層が下にあるシリコンウェハと同じ結晶学的構造
を有する場合には、これをエピタキシアル層と呼ぶ。こ
れはまた１つの結晶構造しか持たないので、単結晶層と
呼ぶこともある。連続する蒸着、ドーピング、リソグラ
フィ、エッチング、およびその他の工程を通じて、これ
らの層は集積回路に作られ、ウェハの寸法および回路の
複雑性に応じて１０〜１０００、または数百万にも達す
る集積装置を製造する。
密寸法構造を作り出すために、反応器とよばれる高温炉
が使用されている。シリコンウェハなどの数個の基板を
反応器内部のウェハ支持台の上に置く。ウェハと支持台
の両方を望みの温度にまで加熱する。典型的なウェハ加
工ステップでは、加熱されたウェハに反応性ガスを通過
させて、ウェハ上に反応性物質の薄い層を化学蒸着（Ｃ
ＶＤ）させる。単一のウェハ上における一連のこのよう
な加工ステップをレシピ（ｒｅｃｉｐｅ）と呼ぶ。蒸着
された層が下にあるシリコンウェハと同じ結晶学的構造
を有する場合には、これをエピタキシアル層と呼ぶ。こ
れはまた１つの結晶構造しか持たないので、単結晶層と
呼ぶこともある。連続する蒸着、ドーピング、リソグラ
フィ、エッチング、およびその他の工程を通じて、これ
らの層は集積回路に作られ、ウェハの寸法および回路の
複雑性に応じて１０〜１０００、または数百万にも達す
る集積装置を製造する。
【０００３】結果として得られる高品質を保証するため
に、さまざまな工程パラメータが注意深く制御される。
このようなクリティカルパラメータの１つは、各レシピ
ステップ中のウェハ温度である。例えばＣＶＤ中に、蒸
着ガスは特定の温度領域内で反応してウェハの上に蒸着
する。温度が異なると、蒸着率も異なる。したがって、
ウェハ温度を正確に制御して加工を始める前にウェハを
望みの温度にすることが重要である。
に、さまざまな工程パラメータが注意深く制御される。
このようなクリティカルパラメータの１つは、各レシピ
ステップ中のウェハ温度である。例えばＣＶＤ中に、蒸
着ガスは特定の温度領域内で反応してウェハの上に蒸着
する。温度が異なると、蒸着率も異なる。したがって、
ウェハ温度を正確に制御して加工を始める前にウェハを
望みの温度にすることが重要である。
【０００４】ＣＶＤ加工反応器の処理能力に決定的に影
響する１つの要因は、ウェハ温度上昇上昇速度である。
このような温度の上昇上昇は所定のレシピ中においてい
くつかの時点で必要となる可能性がある。例えば、低温
のウェハを適切な加工温度にまで加熱しなければならな
い。また、異なる処理ステップのためにレシピ中、異な
る加工温度が必要な場合もある。レシピの最後では、ウ
ェハは通常はウェハ取扱い装置が許容できるレベルにま
で冷却される。加熱ステップと冷却ステップは加工時間
の大きなパーセンテージを占める可能性があり、反応器
の処理能力を制限する可能性がある。定常状態温度間の
時間は本質的に、反応器の処理能力を増加するように最
小限に減らすべき時間である。
響する１つの要因は、ウェハ温度上昇上昇速度である。
このような温度の上昇上昇は所定のレシピ中においてい
くつかの時点で必要となる可能性がある。例えば、低温
のウェハを適切な加工温度にまで加熱しなければならな
い。また、異なる処理ステップのためにレシピ中、異な
る加工温度が必要な場合もある。レシピの最後では、ウ
ェハは通常はウェハ取扱い装置が許容できるレベルにま
で冷却される。加熱ステップと冷却ステップは加工時間
の大きなパーセンテージを占める可能性があり、反応器
の処理能力を制限する可能性がある。定常状態温度間の
時間は本質的に、反応器の処理能力を増加するように最
小限に減らすべき時間である。
【０００５】ウェハ温度がある定常状態から他の定常状
態へ変化することのできる速度は、反応器の上昇上昇速
度に依存する。反応器の上昇上昇速度は、温度制御装置
の形式、温度センサ、エネルギー源、およびその他の工
程上の考慮状況に依存する。熱電対は温度を測定するた
めの一種の装置であり、ここでは一対の異種金属（例え
ば銅と鉄）の導線が接合されて、導線の自由端は、２つ
の金属の接合部において作り出される電位の差を測定す
る計器（例えば電圧計）に連結されている。熱電対を使
用してウェハ温度を測定するときは、熱電対の熱量は温
度変化への応答時間を制限する。したがって上昇中は、
熱電対の測定はウェハ温度に有意に遅れる。熱電対を使
用する反応器は一般的に、加熱機構が取り扱う速度より
も低い上昇速度で操作されて、ウェハと熱電対との間の
温度差を制限する。熱電対の温度がウェハ温度に追いつ
いた時間にウェハが有意にさらに高い温度になっている
ほど上昇速度が高過ぎる場合には、温度制御装置は、ウ
ェハ温度が目標温度を過ぎた後に反応する。
態へ変化することのできる速度は、反応器の上昇上昇速
度に依存する。反応器の上昇上昇速度は、温度制御装置
の形式、温度センサ、エネルギー源、およびその他の工
程上の考慮状況に依存する。熱電対は温度を測定するた
めの一種の装置であり、ここでは一対の異種金属（例え
ば銅と鉄）の導線が接合されて、導線の自由端は、２つ
の金属の接合部において作り出される電位の差を測定す
る計器（例えば電圧計）に連結されている。熱電対を使
用してウェハ温度を測定するときは、熱電対の熱量は温
度変化への応答時間を制限する。したがって上昇中は、
熱電対の測定はウェハ温度に有意に遅れる。熱電対を使
用する反応器は一般的に、加熱機構が取り扱う速度より
も低い上昇速度で操作されて、ウェハと熱電対との間の
温度差を制限する。熱電対の温度がウェハ温度に追いつ
いた時間にウェハが有意にさらに高い温度になっている
ほど上昇速度が高過ぎる場合には、温度制御装置は、ウ
ェハ温度が目標温度を過ぎた後に反応する。
【０００６】光高温計は、ウェハによって放出される光
の量を測定することによってウェハ温度を決定する。光
高温計は熱電対よりも速く温度変化に反応し、したがっ
てウェハ温度に有意に遅れることはない。したがって、
ウェハ温度の変化に急速に応答するための温度制御装置
センサ素子として、光高温計を使用することができる。
急速な応答時間は、目標温度を過ぎることなくより高い
上昇速度を可能にし、定常状態温度間の無駄な時間を最
小限にすることができる。上昇速度の向上は反応器の処
理能力を有意に増加することができる。
の量を測定することによってウェハ温度を決定する。光
高温計は熱電対よりも速く温度変化に反応し、したがっ
てウェハ温度に有意に遅れることはない。したがって、
ウェハ温度の変化に急速に応答するための温度制御装置
センサ素子として、光高温計を使用することができる。
急速な応答時間は、目標温度を過ぎることなくより高い
上昇速度を可能にし、定常状態温度間の無駄な時間を最
小限にすることができる。上昇速度の向上は反応器の処
理能力を有意に増加することができる。
【０００７】光高温計は熱電対よりも優れた応答時間の
利点を実証するが、高温計は較正の読みについては精度
が劣る。なかでも、ウェハの放射率はさまざまな温度に
おいて、また表面におけるさまざまな構造によって変化
するので、温度範囲全体における、および集積回路加工
工程のさまざまなステップにおける正確な較正はむずか
しく、これを正確に達成することは困難である。さらに
また、高温計の計装自体は時間によって読みが変わる傾
向があるが、他はすべて同じである。
利点を実証するが、高温計は較正の読みについては精度
が劣る。なかでも、ウェハの放射率はさまざまな温度に
おいて、また表面におけるさまざまな構造によって変化
するので、温度範囲全体における、および集積回路加工
工程のさまざまなステップにおける正確な較正はむずか
しく、これを正確に達成することは困難である。さらに
また、高温計の計装自体は時間によって読みが変わる傾
向があるが、他はすべて同じである。
【０００８】放射率の差およびドリフトの両方には、熱
電対などのより正確な温度測定装置による高温計の初期
および定期的較正を要する。一般的には、この目的のた
めに計装したまたは犠牲のサンプルウェハが利用され
る。計装したウェハ自体は高価であるばかりでなく、較
正サイクルのために必要な停止時間が反応器の停止時間
とウェハ処理能力の低下に反映し、したがって生産コス
トが高くなる。
電対などのより正確な温度測定装置による高温計の初期
および定期的較正を要する。一般的には、この目的のた
めに計装したまたは犠牲のサンプルウェハが利用され
る。計装したウェハ自体は高価であるばかりでなく、較
正サイクルのために必要な停止時間が反応器の停止時間
とウェハ処理能力の低下に反映し、したがって生産コス
トが高くなる。
【０００９】米国特許第４８５４７２７号（’７２７特
許）は、半導体ウェハ温度測定素子の放射率特性を較正
するための例示的な方法を開示している。’７２７特許
は、同様なウェハのバッチを加工する前に、ウェハ中心
近くのサセプタの内部で測定された温度を、サンプルウ
ェハを使用して輻射高温計によって測定された温度と比
較することを開示している。バッチにおけるウェハのた
めの温度測定は、サンプルウェハを使用してとられた測
定値を参照して訂正される。
許）は、半導体ウェハ温度測定素子の放射率特性を較正
するための例示的な方法を開示している。’７２７特許
は、同様なウェハのバッチを加工する前に、ウェハ中心
近くのサセプタの内部で測定された温度を、サンプルウ
ェハを使用して輻射高温計によって測定された温度と比
較することを開示している。バッチにおけるウェハのた
めの温度測定は、サンプルウェハを使用してとられた測
定値を参照して訂正される。
【００１０】したがって、熱電対の緩慢な応答時間およ
び光高温計に関連する不正確さと較正のための停止時間
をなくする、ウェハ温度を制御するための機器と方法が
必要である。しかしながら、従来技術ではそのような要
件を満たした機器と方法が存在しない。
び光高温計に関連する不正確さと較正のための停止時間
をなくする、ウェハ温度を制御するための機器と方法が
必要である。しかしながら、従来技術ではそのような要
件を満たした機器と方法が存在しない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、熱
電対の緩慢な応答時間および光高温計に関連する不正確
さと較正のための停止時間をなくする、ウェハ温度を制
御するための加工室の温度制御方法、半導体加工装置及
びセンサ較正方法の提供を目的とする。
電対の緩慢な応答時間および光高温計に関連する不正確
さと較正のための停止時間をなくする、ウェハ温度を制
御するための加工室の温度制御方法、半導体加工装置及
びセンサ較正方法の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、以
下に説明する温度制御装置によって達成される。
下に説明する温度制御装置によって達成される。
【００１３】ＣＶＤ反応器温度制御装置は、反応器の処
理能力を増加するために高温計などの非接触センサを使
用する。素子の加熱に依存する熱電対などのセンサは、
高温計のドリフトを調節するために高温計と共に使用さ
れる。高温計の読みは、レシピの定常状態の間に高温計
の測定値と熱電対の測定値とを比較することによって調
節される。両測定値間の差の変化はドリフトの変化を示
すものである。制御装置は、高温計からの読みを受け取
るとドリフトを補償する。ウェハが反応器から除去され
ると高温計の測定値は調節され、温度測定値におけるい
かなる不意の変化も防止し、それからレシピが達成され
る。したがって調節は停止時間を全く生じさせない。
理能力を増加するために高温計などの非接触センサを使
用する。素子の加熱に依存する熱電対などのセンサは、
高温計のドリフトを調節するために高温計と共に使用さ
れる。高温計の読みは、レシピの定常状態の間に高温計
の測定値と熱電対の測定値とを比較することによって調
節される。両測定値間の差の変化はドリフトの変化を示
すものである。制御装置は、高温計からの読みを受け取
るとドリフトを補償する。ウェハが反応器から除去され
ると高温計の測定値は調節され、温度測定値におけるい
かなる不意の変化も防止し、それからレシピが達成され
る。したがって調節は停止時間を全く生じさせない。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施形態につい
て、以下に図面を参照して説明する。
て、以下に図面を参照して説明する。
【００１５】図１は、石英反応室１２を含む例示的なＣ
ＶＤ反応器１０を図示する。反応室１２の外側には複数
の放射熱源が支持されて、反応室１２に熱エネルギーを
提供し、石英室の壁によってかなりの熱が吸収されるこ
とはない。好ましい実施形態は半導体ウェハを加工する
ための「冷壁」ＣＶＤ反応器に関連して説明されるが、
ここに説明する加工方法は別の反応器形式に関する効用
を有する。特に、当業者は、ここに説明する方法を、半
導体基板が制御された温度で処理されるべき他の加工設
備のために適用することを見出すことができる。さら
に、当業者は、誘導過熱または抵抗過熱を使用するよう
な他の加熱／冷却システムと共に本発明を実行すること
もできる。さらにまた、正確な温度制御は、ガラスまた
はその他の基板の上に光学薄膜を付着させることを含
め、これに限定されることなく他の基板処理においても
必要になることが多い。
ＶＤ反応器１０を図示する。反応室１２の外側には複数
の放射熱源が支持されて、反応室１２に熱エネルギーを
提供し、石英室の壁によってかなりの熱が吸収されるこ
とはない。好ましい実施形態は半導体ウェハを加工する
ための「冷壁」ＣＶＤ反応器に関連して説明されるが、
ここに説明する加工方法は別の反応器形式に関する効用
を有する。特に、当業者は、ここに説明する方法を、半
導体基板が制御された温度で処理されるべき他の加工設
備のために適用することを見出すことができる。さら
に、当業者は、誘導過熱または抵抗過熱を使用するよう
な他の加熱／冷却システムと共に本発明を実行すること
もできる。さらにまた、正確な温度制御は、ガラスまた
はその他の基板の上に光学薄膜を付着させることを含
め、これに限定されることなく他の基板処理においても
必要になることが多い。
【００１６】図示した放射熱源は、細長い管形式の放射
加熱素子１３の上部加熱アセンブリを含む。上部加熱素
子は、離間されて互いに平行に、また下にある反応室１
２を通る反応性ガスの流路ともほぼ平行に配置されるこ
とが好ましい。下部加熱アセンブリは、上部加熱アセン
ブリ１３を横切って配列されていることが好ましい反応
室１２の下の同様な細長い管形式の放射加熱素子１４を
含む。これに加えて、複数のスポットランプ１５がウェ
ハ支持構造物の下側へ集中熱を供給して、反応室１２の
底を通って拡がる冷たい支持構造物によって作り出され
るヒートシンク効果を打ち消す。
加熱素子１３の上部加熱アセンブリを含む。上部加熱素
子は、離間されて互いに平行に、また下にある反応室１
２を通る反応性ガスの流路ともほぼ平行に配置されるこ
とが好ましい。下部加熱アセンブリは、上部加熱アセン
ブリ１３を横切って配列されていることが好ましい反応
室１２の下の同様な細長い管形式の放射加熱素子１４を
含む。これに加えて、複数のスポットランプ１５がウェ
ハ支持構造物の下側へ集中熱を供給して、反応室１２の
底を通って拡がる冷たい支持構造物によって作り出され
るヒートシンク効果を打ち消す。
【００１７】放射熱の一部分が、上部加熱ランプと下部
加熱ランプ１３、１４のそれぞれ上と下の粗い鏡状の反
射板によって、室１２の内部に乱反射されることが望ま
しい。加熱アセンブリが、加熱素子からの放射エネルギ
ーを集束するために彎曲した集束反射器を含むことがあ
る配置も存在する。例えば、上部加熱室における周辺加
熱素子からエネルギーは下向きに温度補償リングの上に
集束され、ウェハ縁部における周辺熱損失を補償する
が、中央加熱素子はウェハを拡散的に加熱する。Ｒｏｂ
ｉｎｓｏｎに特許付与された米国特許第４９７５５６１
号は、このような放射熱集束素子を開示している。その
他の反射器を反応室１２の外側に配置することができ
る。
加熱ランプ１３、１４のそれぞれ上と下の粗い鏡状の反
射板によって、室１２の内部に乱反射されることが望ま
しい。加熱アセンブリが、加熱素子からの放射エネルギ
ーを集束するために彎曲した集束反射器を含むことがあ
る配置も存在する。例えば、上部加熱室における周辺加
熱素子からエネルギーは下向きに温度補償リングの上に
集束され、ウェハ縁部における周辺熱損失を補償する
が、中央加熱素子はウェハを拡散的に加熱する。Ｒｏｂ
ｉｎｓｏｎに特許付与された米国特許第４９７５５６１
号は、このような放射熱集束素子を開示している。その
他の反射器を反応室１２の外側に配置することができ
る。
【００１８】細長い管形式の加熱素子１３、１４の各々
は、ヨウ素などのハロゲンガスを入れた透明な石英エン
ベロープを有する高輝度タングステンフィラメントラン
プであることが好ましい。このようなランプは、顕著な
吸収はなくて反応室１２の壁を通過する全スペクトル放
射熱エネルギーを発生する。半導体加工設備の技術にお
いては周知のように、さまざまなランプ１３、１４、１
５の出力を、温度制御システムに関してさらに詳細に説
明するように、温度センサに応答して個別にまたはグル
ープ化ゾーンで制御することができる。
は、ヨウ素などのハロゲンガスを入れた透明な石英エン
ベロープを有する高輝度タングステンフィラメントラン
プであることが好ましい。このようなランプは、顕著な
吸収はなくて反応室１２の壁を通過する全スペクトル放
射熱エネルギーを発生する。半導体加工設備の技術にお
いては周知のように、さまざまなランプ１３、１４、１
５の出力を、温度制御システムに関してさらに詳細に説
明するように、温度センサに応答して個別にまたはグル
ープ化ゾーンで制御することができる。
【００１９】図示された反応器１０では、上部加熱アセ
ンブリは、最大出力６ｋＷの上部加熱素子１３を９個含
む。下部加熱アセンブリは、最大出力６ｋＷの下部加熱
ランプ１４を８個、ならびに最大出力１ｋＷのスポット
ランプ１５を４個含む。したがって、図示した単一ウェ
ハ加工反応器１０の最大出力は約１０６ｋＷである。そ
の他の反応器がこれより高いか低い出力容量を有するこ
ともあることは理解されよう。特にバッチ加工器は通
常、複数のウェハの塊を同時に加熱するためにかなり大
きな容量を有する。
ンブリは、最大出力６ｋＷの上部加熱素子１３を９個含
む。下部加熱アセンブリは、最大出力６ｋＷの下部加熱
ランプ１４を８個、ならびに最大出力１ｋＷのスポット
ランプ１５を４個含む。したがって、図示した単一ウェ
ハ加工反応器１０の最大出力は約１０６ｋＷである。そ
の他の反応器がこれより高いか低い出力容量を有するこ
ともあることは理解されよう。特にバッチ加工器は通
常、複数のウェハの塊を同時に加熱するためにかなり大
きな容量を有する。
【００２０】ウェハ１６は、ウェハ支持構造物１８上に
おける反応室１２の内部に支持された状態で示されてい
る。図示された支持構造物１８は、ウェハ１６を上に載
せるウェハ保持器２０と、支持スパイダ２２とを含む。
スパイダ２２は、室１２の下壁から垂下している管２６
を通じて下向きに延びている軸２４に取り付けられてい
る。
おける反応室１２の内部に支持された状態で示されてい
る。図示された支持構造物１８は、ウェハ１６を上に載
せるウェハ保持器２０と、支持スパイダ２２とを含む。
スパイダ２２は、室１２の下壁から垂下している管２６
を通じて下向きに延びている軸２４に取り付けられてい
る。
【００２１】高温計などの非接触温度センサ２１は、反
応室１２の近くに支持されて、ウェハ支持構造物１８上
における反応室１２の内部に置かれたウェハ１６の温度
を監視する。高温計２１は、反応室加熱素子１３、１
４、１５の動作を制御する温度制御装置（図２）に結合
されている。熱電対２８が、室１２の下壁から垂下して
いる管２６の内部に置かれている。
応室１２の近くに支持されて、ウェハ支持構造物１８上
における反応室１２の内部に置かれたウェハ１６の温度
を監視する。高温計２１は、反応室加熱素子１３、１
４、１５の動作を制御する温度制御装置（図２）に結合
されている。熱電対２８が、室１２の下壁から垂下して
いる管２６の内部に置かれている。
【００２２】図２は、温度制御装置８０、高温計２１、
熱電対２８、および加熱素子１３、１４、１５の配置を
図示する。温度制御装置８０は、操作者または主要制御
ユニットからの命令に応じて反応器１０の温度を制御す
るように構成された回路であることが好ましい。温度制
御装置８０は高温計２１からの温度の読みに反応する。
ある代替実施形態では、温度制御装置８０は、レシピの
第１部分の間に高温計２１からの温度の読みに反応し、
レシピの第２部分の間に熱電対２８からの温度の読みに
反応する。熱電対２８の読みは、後で論ずるように高温
計２１を定期的に較正するために温度制御装置８０によ
って使用される。
熱電対２８、および加熱素子１３、１４、１５の配置を
図示する。温度制御装置８０は、操作者または主要制御
ユニットからの命令に応じて反応器１０の温度を制御す
るように構成された回路であることが好ましい。温度制
御装置８０は高温計２１からの温度の読みに反応する。
ある代替実施形態では、温度制御装置８０は、レシピの
第１部分の間に高温計２１からの温度の読みに反応し、
レシピの第２部分の間に熱電対２８からの温度の読みに
反応する。熱電対２８の読みは、後で論ずるように高温
計２１を定期的に較正するために温度制御装置８０によ
って使用される。
【００２３】温度制御装置８０は、高温計２１の読みを
使用してウェハ１６の温度を推定する。高温計２１から
の読みに応答して、温度制御装置は所望のウェハ温度を
提供するように加熱素子１３、１４、１５を調節する。
上向き上昇中（すなわち低い温度から高い温度へ）は、
高温計からの温度の読みが所望の上昇最高値を超過する
と、温度制御装置８０は加熱素子１３、１４、１５の出
力を低下させる。
使用してウェハ１６の温度を推定する。高温計２１から
の読みに応答して、温度制御装置は所望のウェハ温度を
提供するように加熱素子１３、１４、１５を調節する。
上向き上昇中（すなわち低い温度から高い温度へ）は、
高温計からの温度の読みが所望の上昇最高値を超過する
と、温度制御装置８０は加熱素子１３、１４、１５の出
力を低下させる。
【００２４】レシピステップのためにウェハを準備する
ため、技師は「設定値」（すなわち、ウェハ１６が理想
的にたどる温度−時間曲線）を選択する。設定値は一般
に、加工が行われるべき安定時間において平坦な温度の
プラトー部（ｐｌａｔｅａｕ）を含む。このようなプラ
トー部をここでは「設定点処理温度」と呼ぶ。コンピュ
ータのソフトウェアまたは技師が、温度曲線の勾配を調
節するために温度制御装置のパラメータを選択して、シ
ステムを効率的に所望の処理温度に達するようにクリテ
ィカルに調節する。例えば、設定値は第１温度、第２温
度、および第２温度における残りの持続時間を含むこと
ができる。温度制御装置のＰ、Ｉ、およびＤ変数を設定
することによって設定点にしたがって温度を制御するた
めに使用されるものとして、ＰＩＤ制御装置が周知であ
る。温度制御装置は、高温計の読みを使用して加熱素子
を制御し、設定点と測定値との間の温度差を減らす。
ため、技師は「設定値」（すなわち、ウェハ１６が理想
的にたどる温度−時間曲線）を選択する。設定値は一般
に、加工が行われるべき安定時間において平坦な温度の
プラトー部（ｐｌａｔｅａｕ）を含む。このようなプラ
トー部をここでは「設定点処理温度」と呼ぶ。コンピュ
ータのソフトウェアまたは技師が、温度曲線の勾配を調
節するために温度制御装置のパラメータを選択して、シ
ステムを効率的に所望の処理温度に達するようにクリテ
ィカルに調節する。例えば、設定値は第１温度、第２温
度、および第２温度における残りの持続時間を含むこと
ができる。温度制御装置のＰ、Ｉ、およびＤ変数を設定
することによって設定点にしたがって温度を制御するた
めに使用されるものとして、ＰＩＤ制御装置が周知であ
る。温度制御装置は、高温計の読みを使用して加熱素子
を制御し、設定点と測定値との間の温度差を減らす。
【００２５】図３（ａ）を参照すると、温度制御装置の
温度センサとして熱電対を使用する例示的な温度の上昇
と処理が図示されている。設定点、ウェハ、および熱電
対の温度−時間曲線が示されている。ここで認識できる
ように、熱電対の読みの遅れが原因で、ウェハ温度は設
定点から大きく隔たっている。熱電対の温度がプラトー
部の温度に達すると、ウェハ温度は熱電対の読みを大き
く超過する。ウェハ１６は、熱電対が安定した平行な温
度に達するかなり前に、安定温度または設定点の近くに
達する。ウェハ温度が処理用の所望のレベルに確実にあ
るように、処理の開始時点は一般的に、ウェハ温度が同
じ安定温度に達することができるように、熱電対温度が
所望のレベルに達した時点から遅延される。
温度センサとして熱電対を使用する例示的な温度の上昇
と処理が図示されている。設定点、ウェハ、および熱電
対の温度−時間曲線が示されている。ここで認識できる
ように、熱電対の読みの遅れが原因で、ウェハ温度は設
定点から大きく隔たっている。熱電対の温度がプラトー
部の温度に達すると、ウェハ温度は熱電対の読みを大き
く超過する。ウェハ１６は、熱電対が安定した平行な温
度に達するかなり前に、安定温度または設定点の近くに
達する。ウェハ温度が処理用の所望のレベルに確実にあ
るように、処理の開始時点は一般的に、ウェハ温度が同
じ安定温度に達することができるように、熱電対温度が
所望のレベルに達した時点から遅延される。
【００２６】図３（ｂ）は、温度制御装置のセンサとし
て高温計が使用されるときの例示的な温度の上昇と処理
を示す。設定点、ウェハ、および高温計の温度−時間曲
線が示されている。ウェハ温度は、高温計の読みとウェ
ハ温度との間の遅れを除去した結果として、設定点に近
接して追随している。ウェハ温度はほとんど設定点と共
に処理温度における定常レベルに到達する。したがっ
て、処理開始時点は実質的に促進される。図３（ｂ）か
ら認識できるように、温度制御装置のセンサとして高温
計を使用することは、ウェハ温度を望みの処理レベルに
上昇させるために必要な時間を大幅に短縮する。したが
って、高温計を使用することにより、処理能力が向上す
る。
て高温計が使用されるときの例示的な温度の上昇と処理
を示す。設定点、ウェハ、および高温計の温度−時間曲
線が示されている。ウェハ温度は、高温計の読みとウェ
ハ温度との間の遅れを除去した結果として、設定点に近
接して追随している。ウェハ温度はほとんど設定点と共
に処理温度における定常レベルに到達する。したがっ
て、処理開始時点は実質的に促進される。図３（ｂ）か
ら認識できるように、温度制御装置のセンサとして高温
計を使用することは、ウェハ温度を望みの処理レベルに
上昇させるために必要な時間を大幅に短縮する。したが
って、高温計を使用することにより、処理能力が向上す
る。
【００２７】温度制御システムでは、熱電対は、温度が
検知されるべき物品と接触して置かれることが多いの
で、接触式センサと呼ばれることもある。しかし、これ
は物品から僅かに間隔を置いて位置付けられる。もちろ
ん熱電対は、測定されるべき物品との熱伝達によって温
度を検知する。この形式のセンサは本明細書では接触式
センサと呼ぶべきであるが、ここで使用されるものとし
ての用語は、検知されるべき物品の近くに位置するが実
際には接触していない熱電対を含む意図がある。さらに
「接触式センサ」は、たとえ熱電対でなくても熱伝達に
よって動作する温度センサを含む意図がある。
検知されるべき物品と接触して置かれることが多いの
で、接触式センサと呼ばれることもある。しかし、これ
は物品から僅かに間隔を置いて位置付けられる。もちろ
ん熱電対は、測定されるべき物品との熱伝達によって温
度を検知する。この形式のセンサは本明細書では接触式
センサと呼ぶべきであるが、ここで使用されるものとし
ての用語は、検知されるべき物品の近くに位置するが実
際には接触していない熱電対を含む意図がある。さらに
「接触式センサ」は、たとえ熱電対でなくても熱伝達に
よって動作する温度センサを含む意図がある。
【００２８】対照的に、高温計は、通常は検知される物
品からかなり間隔を置いており、ウェハによって放出さ
れる放射熱を測定するので、非接触式センサと呼ばれる
ことが多い。本明細書の目的では、非接触センサは高温
計のみならず、温度を遠隔的に検知することができる他
のセンサも含むものとする。
品からかなり間隔を置いており、ウェハによって放出さ
れる放射熱を測定するので、非接触式センサと呼ばれる
ことが多い。本明細書の目的では、非接触センサは高温
計のみならず、温度を遠隔的に検知することができる他
のセンサも含むものとする。
【００２９】図３（ａ）、図３（ｂ）は実際のデータを
反映するものであるが、このグラフは、上昇の大きさ
（温度差）または方向（加熱または冷却）に関係なく、
設定点、ウェハ、熱電対、および高温計の曲線の概括的
関係を示していることは理解されよう。
反映するものであるが、このグラフは、上昇の大きさ
（温度差）または方向（加熱または冷却）に関係なく、
設定点、ウェハ、熱電対、および高温計の曲線の概括的
関係を示していることは理解されよう。
【００３０】本出願の意味における用語「処理」は、安
定した制御された温度で行われるべきあらゆるステップ
またはステップのセットを指すものである。温度レベル
に関する用語「安定」、「制御された」または「定常状
態」は処理に依存し、しばしば温度範囲を指すことがで
きることは、当業者には理解されよう。例えば、エピタ
キシャル付着処理は目標温度の約３〜４℃以内で十分に
行うことができる。他方、ポリシリコン付着は約１℃以
内で安定すべきである。注入活性化は、目標温度から２
０〜５０℃の範囲内またはそれ以上の偏差でも十分に実
施することができる。半導体加工の当業者は、所定の各
処理のために所望の温度安定度を決定することができ
る。
定した制御された温度で行われるべきあらゆるステップ
またはステップのセットを指すものである。温度レベル
に関する用語「安定」、「制御された」または「定常状
態」は処理に依存し、しばしば温度範囲を指すことがで
きることは、当業者には理解されよう。例えば、エピタ
キシャル付着処理は目標温度の約３〜４℃以内で十分に
行うことができる。他方、ポリシリコン付着は約１℃以
内で安定すべきである。注入活性化は、目標温度から２
０〜５０℃の範囲内またはそれ以上の偏差でも十分に実
施することができる。半導体加工の当業者は、所定の各
処理のために所望の温度安定度を決定することができ
る。
【００３１】安定温度における処理は用語「レシピ」と
対照されるべきであり、「レシピ」はここで使用される
ように、ウェハまたはウェハのバッチを反応器室の中に
装荷することからウェハまたはバッチの取出しまでのす
べての設定点および手順および関連手順のすべてを含
む。一般の場合を仮説ＣＶＤ処理に関して論ずるが、処
理は多くの異なるレシピのいずれかにおける、安定した
制御された温度を必要とするステップであってもよいこ
とは理解されよう。例えば、処理は簡単に元の不活性環
境（例えばＨ2ガス）における焼きなましから成ること
ができ、この場合に、ウェハ１６は所定の期間にわたっ
て望みの温度で安定でなければならない。このような場
合には、処理の開始は反応性ガスの導入によっては定義
されず、焼きなましのために予め決定された期間のタイ
ミングを技師が開始する時点によってのみ定義される。
対照されるべきであり、「レシピ」はここで使用される
ように、ウェハまたはウェハのバッチを反応器室の中に
装荷することからウェハまたはバッチの取出しまでのす
べての設定点および手順および関連手順のすべてを含
む。一般の場合を仮説ＣＶＤ処理に関して論ずるが、処
理は多くの異なるレシピのいずれかにおける、安定した
制御された温度を必要とするステップであってもよいこ
とは理解されよう。例えば、処理は簡単に元の不活性環
境（例えばＨ2ガス）における焼きなましから成ること
ができ、この場合に、ウェハ１６は所定の期間にわたっ
て望みの温度で安定でなければならない。このような場
合には、処理の開始は反応性ガスの導入によっては定義
されず、焼きなましのために予め決定された期間のタイ
ミングを技師が開始する時点によってのみ定義される。
【００３２】図３（ａ）及び図３（ｂ）のデータは、上
昇期間中のウェハ温度を直接測定するために任意の適当
な方式で作られた計装されたウェハ（図示せず）を使用
して得られたもので、同時にもちろん熱電対の温度と高
温計の温度が直接測定された。計装されたウェハは一般
に周知であり、過去においては低温でさまざまな較正ス
テップのために使用されてきた。例えば、制御装置への
入力のための温度オフセットは、低温の定常状態におい
てウェハ１６と様々な熱電対２８との間の温度差を直接
測定することによって得ることができる。
昇期間中のウェハ温度を直接測定するために任意の適当
な方式で作られた計装されたウェハ（図示せず）を使用
して得られたもので、同時にもちろん熱電対の温度と高
温計の温度が直接測定された。計装されたウェハは一般
に周知であり、過去においては低温でさまざまな較正ス
テップのために使用されてきた。例えば、制御装置への
入力のための温度オフセットは、低温の定常状態におい
てウェハ１６と様々な熱電対２８との間の温度差を直接
測定することによって得ることができる。
【００３３】しかしながらこのような計装されたウェハ
は、約１０５０℃以上の温度では使用することができな
い。さらにまた、これらは、集積回路またはその他の構
造が基板の上に作り出されるときの実際の生産中には使
用することができない。加工中は、制御装置は熱電対の
設定点と温度とを知るだけである。加工中、実際のウェ
ハの温度は直接測定されることはない。
は、約１０５０℃以上の温度では使用することができな
い。さらにまた、これらは、集積回路またはその他の構
造が基板の上に作り出されるときの実際の生産中には使
用することができない。加工中は、制御装置は熱電対の
設定点と温度とを知るだけである。加工中、実際のウェ
ハの温度は直接測定されることはない。
【００３４】したがって、温度上昇の終端は通常は、１
つまたは複数の遠隔温度センサ（例えば熱電対）がこれ
らの温度が安定したことを示す時点によって定義されて
きた。反応器制御コンピュータまたは技師のいずれか
が、熱電対をこれらが安定温度に達するまで監視した。
この時点で望みの処理を始めることができた。
つまたは複数の遠隔温度センサ（例えば熱電対）がこれ
らの温度が安定したことを示す時点によって定義されて
きた。反応器制御コンピュータまたは技師のいずれか
が、熱電対をこれらが安定温度に達するまで監視した。
この時点で望みの処理を始めることができた。
【００３５】高温計の読みの補償は、熱電対２８からの
測定値を高温計２１からの測定値と比較することによっ
て達成される。温度の読みは反応器１０の同じ区域か
ら、またほぼ同じ時点において取るべきである。異なる
区域からの読みは計器の性能に関する信頼できる情報を
提供しないことがある。異なる時点からの読みもやはり
比較のための信頼できる情報を提供しないことがある。
熱電対は正確な測定値を提供する前に定常状態を必要と
する熱量を有するので、熱電対の温度の読みは一般に、
これが監視する対象物の温度から遅れる。熱電対２８の
温度が絶えず変化しているときは、測定値が対象物の温
度の正確な反映であったときを決定するのは困難であ
る。したがって、熱電対の温度は通常は、対象物の温度
がある期間にわたって変化しないときに周辺温度の信頼
できる指標としてのみ役立つことができる。ウェハ１６
の温度は、レシピの定常状態の間は変化しない。レシピ
の定常状態の間は、熱電対２８の読みは一般にウェハ温
度の正確な反映である。さらに、熱電対２８はドリフト
または放射率変動のいずれかからの影響も受けないの
で、熱電対の温度は高温計２１の温度よりも信頼性の高
い温度指標である。より信頼性の高い測定値を使用し
て、温度制御装置８０は高温計の測定値を熱電対の測定
値と比較することによって、高温計２１によって蒙るド
リフトの量を決定することができる。
測定値を高温計２１からの測定値と比較することによっ
て達成される。温度の読みは反応器１０の同じ区域か
ら、またほぼ同じ時点において取るべきである。異なる
区域からの読みは計器の性能に関する信頼できる情報を
提供しないことがある。異なる時点からの読みもやはり
比較のための信頼できる情報を提供しないことがある。
熱電対は正確な測定値を提供する前に定常状態を必要と
する熱量を有するので、熱電対の温度の読みは一般に、
これが監視する対象物の温度から遅れる。熱電対２８の
温度が絶えず変化しているときは、測定値が対象物の温
度の正確な反映であったときを決定するのは困難であ
る。したがって、熱電対の温度は通常は、対象物の温度
がある期間にわたって変化しないときに周辺温度の信頼
できる指標としてのみ役立つことができる。ウェハ１６
の温度は、レシピの定常状態の間は変化しない。レシピ
の定常状態の間は、熱電対２８の読みは一般にウェハ温
度の正確な反映である。さらに、熱電対２８はドリフト
または放射率変動のいずれかからの影響も受けないの
で、熱電対の温度は高温計２１の温度よりも信頼性の高
い温度指標である。より信頼性の高い測定値を使用し
て、温度制御装置８０は高温計の測定値を熱電対の測定
値と比較することによって、高温計２１によって蒙るド
リフトの量を決定することができる。
【００３６】定常状態の熱電対の測定値と高温計の測定
値との間には、これら２つのセンサは異なる機構を使用
して温度を測定するので常にいくらかの差がある。２つ
の測定値間の差が変化すると、変化したと思われる一方
の測定値はドリフトに影響された高温計の読みである。
したがって、読みの現行の差を以前の読みの差と比較す
ることによって、ドリフトの量を推定することができ
る。温度制御装置は、両読み間の差の変化量から導かれ
た係数によって高温計２１からの読みを調節する。高温
計の読みの調節は、即時変化が望ましからぬウェハ温度
のジャンプを招くことがあるので即時ではない。そうで
はなく、調節は個別ウェハの加工の合間に行われる。ド
リフトは、一般に多くのウェハを加工した後にのみ大き
くなる累積効果であるから、個別ウェハの加工の合間に
おける調節はドリフト調節の効力を損なうことはない。
値との間には、これら２つのセンサは異なる機構を使用
して温度を測定するので常にいくらかの差がある。２つ
の測定値間の差が変化すると、変化したと思われる一方
の測定値はドリフトに影響された高温計の読みである。
したがって、読みの現行の差を以前の読みの差と比較す
ることによって、ドリフトの量を推定することができ
る。温度制御装置は、両読み間の差の変化量から導かれ
た係数によって高温計２１からの読みを調節する。高温
計の読みの調節は、即時変化が望ましからぬウェハ温度
のジャンプを招くことがあるので即時ではない。そうで
はなく、調節は個別ウェハの加工の合間に行われる。ド
リフトは、一般に多くのウェハを加工した後にのみ大き
くなる累積効果であるから、個別ウェハの加工の合間に
おける調節はドリフト調節の効力を損なうことはない。
【００３７】図４は、反応器１０の温度を制御し、高温
計のドリフトを調節するために、温度制御装置８０によ
ってとられる工程を示す。制御装置８０は、先に論じた
ように設定点を選択すること（ステップ１０８）によっ
て開始される。温度制御装置８０のセンサとして高温計
２１を使用して、設定点上昇を制御する（ステップ１１
０）。反応器の温度が従来の技術において一般に必要で
あった期間だけ所望のレベルにあって、これにより熱電
対がウェハ温度に追いつくと、制御装置８０は熱電対の
温度を読む（ステップ１１２）。それから制御装置８０
は高温計の温度を熱電対の温度と比較する（ステップ１
１４）。両測定値間の差が変化していた場合には、制御
装置は、反応器の温度を制御したときの高温計の読みに
割り当てられた重みを調節する。高温計の読みに対する
調節は、先に論じたように反応器の温度の急激な変化を
防ぐように、現行のレシピが完了した後に行われる（ス
テップ１１６）。
計のドリフトを調節するために、温度制御装置８０によ
ってとられる工程を示す。制御装置８０は、先に論じた
ように設定点を選択すること（ステップ１０８）によっ
て開始される。温度制御装置８０のセンサとして高温計
２１を使用して、設定点上昇を制御する（ステップ１１
０）。反応器の温度が従来の技術において一般に必要で
あった期間だけ所望のレベルにあって、これにより熱電
対がウェハ温度に追いつくと、制御装置８０は熱電対の
温度を読む（ステップ１１２）。それから制御装置８０
は高温計の温度を熱電対の温度と比較する（ステップ１
１４）。両測定値間の差が変化していた場合には、制御
装置は、反応器の温度を制御したときの高温計の読みに
割り当てられた重みを調節する。高温計の読みに対する
調節は、先に論じたように反応器の温度の急激な変化を
防ぐように、現行のレシピが完了した後に行われる（ス
テップ１１６）。
【００３８】図５は、温度制御装置８０のセンサとして
高温計を使用したときの、レシピの上昇部分におけるウ
ェハ１６、熱伝対２８、高温計２１、および設定点の温
度を図示する。熱電対２８の温度はウェハ１６と高温計
２１の両方の温度から遅れている。約５０秒の時点にお
いて、温度制御装置８０は設定点にしたがって反応器の
温度の上昇を開始する。熱電対の温度だけは約６０秒の
時点で上昇を開始する。熱電対の温度は設定点またはウ
ェハの温度のように速くは変化しない。ウェハ１６が時
点（１０２）において処理温度に達したときに、熱電対
２８はほとんど２０度低い温度にある。一方、高温計２
１は時点（１０２）においてほとんど設定点にある。図
５は、高温計の読みが設定点に近いときには制御装置８
０によって調節された読みが設定点と同じになるよう
に、高温計の読みは制御装置８０によって既に調節され
ていると想定する。したがって、温度制御装置８０は加
熱素子１３、１４、１５を制御して、ウェハに供給され
る熱を減少し、高温計の読みが時点（１０２）のレベル
にあるときには設定点に追随する。
高温計を使用したときの、レシピの上昇部分におけるウ
ェハ１６、熱伝対２８、高温計２１、および設定点の温
度を図示する。熱電対２８の温度はウェハ１６と高温計
２１の両方の温度から遅れている。約５０秒の時点にお
いて、温度制御装置８０は設定点にしたがって反応器の
温度の上昇を開始する。熱電対の温度だけは約６０秒の
時点で上昇を開始する。熱電対の温度は設定点またはウ
ェハの温度のように速くは変化しない。ウェハ１６が時
点（１０２）において処理温度に達したときに、熱電対
２８はほとんど２０度低い温度にある。一方、高温計２
１は時点（１０２）においてほとんど設定点にある。図
５は、高温計の読みが設定点に近いときには制御装置８
０によって調節された読みが設定点と同じになるよう
に、高温計の読みは制御装置８０によって既に調節され
ていると想定する。したがって、温度制御装置８０は加
熱素子１３、１４、１５を制御して、ウェハに供給され
る熱を減少し、高温計の読みが時点（１０２）のレベル
にあるときには設定点に追随する。
【００３９】時点（１００）において始まるレシピの定
常状態部分において、熱電対の温度はウェハの温度に追
いつく。熱電対の温度は、時点（１０４）においてウェ
ハの温度の非常に信頼できる指標である。時点（１０
４）における熱電対の温度は、高温計の温度よりももっ
と信頼できるウェハ温度の指標である。したがって、時
点（１０４）における熱電対の温度が、図４を参照して
論じたように温度制御装置に対して高温計の読みを較正
するために使用される。
常状態部分において、熱電対の温度はウェハの温度に追
いつく。熱電対の温度は、時点（１０４）においてウェ
ハの温度の非常に信頼できる指標である。時点（１０
４）における熱電対の温度は、高温計の温度よりももっ
と信頼できるウェハ温度の指標である。したがって、時
点（１０４）における熱電対の温度が、図４を参照して
論じたように温度制御装置に対して高温計の読みを較正
するために使用される。
【００４０】図５からさらに認識できるように、高温計
の温度は、遅れが小さいので熱電対の温度よりも優れた
上昇中のウェハ温度の指標として役立つ。ウェハ１６が
定常状態の温度にあるときには、熱電対の温度は、熱電
対２８がドリフトまたは放射率効果のいずれからも害を
受けないので、高温計の読みよりも優れたウェハ温度の
指標となることもある。したがって、温度制御装置８０
を、高温計２１を上昇中にセンサとして使用し、熱電対
２８をレシピの定常状態中のセンサとして使用するよう
に設定することができる。この方式で、ウェハ温度のよ
り優れた指標がレシピのすべての部分において使用され
る。温度制御装置のセンサとして高温計と熱電対の両方
を使用するその他の組合せも、本発明の意図から逸脱す
ることなく使用することができる。
の温度は、遅れが小さいので熱電対の温度よりも優れた
上昇中のウェハ温度の指標として役立つ。ウェハ１６が
定常状態の温度にあるときには、熱電対の温度は、熱電
対２８がドリフトまたは放射率効果のいずれからも害を
受けないので、高温計の読みよりも優れたウェハ温度の
指標となることもある。したがって、温度制御装置８０
を、高温計２１を上昇中にセンサとして使用し、熱電対
２８をレシピの定常状態中のセンサとして使用するよう
に設定することができる。この方式で、ウェハ温度のよ
り優れた指標がレシピのすべての部分において使用され
る。温度制御装置のセンサとして高温計と熱電対の両方
を使用するその他の組合せも、本発明の意図から逸脱す
ることなく使用することができる。
【００４１】ある代替実施形態では、数個の高温計が温
度制御装置のセンサとして使用される。複数の高温計を
ウェハの周りに配置して、反応器の内部における温度分
布に関する情報を得ることもできる。各高温計は、高温
計が計装されたウェハ部分の近くにある熱電対に接続す
ることもできる。こうして、各高温計に接続された熱電
対の熱電対温度を使用して、各高温形のドリフトを調節
する。
度制御装置のセンサとして使用される。複数の高温計を
ウェハの周りに配置して、反応器の内部における温度分
布に関する情報を得ることもできる。各高温計は、高温
計が計装されたウェハ部分の近くにある熱電対に接続す
ることもできる。こうして、各高温計に接続された熱電
対の熱電対温度を使用して、各高温形のドリフトを調節
する。
【００４２】本発明をあるいくつかの好ましい実施形態
に関して説明したが、本明細書に述べた特色および利点
をすべては提供しない実施形態を含めて、当業者には明
白である他の実施形態も本発明の範囲内にある。したが
って、本発明の範囲は特許請求の範囲によって定義され
るものである。
に関して説明したが、本明細書に述べた特色および利点
をすべては提供しない実施形態を含めて、当業者には明
白である他の実施形態も本発明の範囲内にある。したが
って、本発明の範囲は特許請求の範囲によって定義され
るものである。
【００４３】
【発明の効果】本発明は、工程全体を通じてウェハ温度
を正確に測定することを可能にする。本発明は、高温計
の欠点をこうむることなく高温計の利点を使用する。高
温計の使用は高い上昇速度によるレシピを可能にし、こ
れによって加工の質を落とすことなく反応器の処理能力
を向上させる。
を正確に測定することを可能にする。本発明は、高温計
の欠点をこうむることなく高温計の利点を使用する。高
温計の使用は高い上昇速度によるレシピを可能にし、こ
れによって加工の質を落とすことなく反応器の処理能力
を向上させる。
【図１】例示的な反応室の概略断面図である。
【図２】温度センサと温度制御装置に関連して示すウェ
ハの概略平面図である。
ハの概略平面図である。
【図３】（ａ）温度制御装置の温度センサとして熱電対
を使用した温度上昇のモデルプロット図であり、（ｂ）
温度制御装置の温度センサとして高温計を使用した温度
上昇のモデルプロット図である。
を使用した温度上昇のモデルプロット図であり、（ｂ）
温度制御装置の温度センサとして高温計を使用した温度
上昇のモデルプロット図である。
【図４】好ましい方法にしたがって高温計を較正するた
めのステップを全体的に示す流れ図である。
めのステップを全体的に示す流れ図である。
【図５】横軸を時間とし縦軸を温度としてプロットし
た、好ましい方法にしたがって行われた温度上昇のグラ
フである。
た、好ましい方法にしたがって行われた温度上昇のグラ
フである。
１０ ＣＶＤ反応器 １２ 反応室 １３ 上部加熱素子（ランプ） １４ 下部加熱素子（ランプ） １５ スポットランプ １６ ウェハ １８ ウェハ支持構造 ２０ ウェハ保持器 ２１ 非接触温度センサ（高温計） ２２ 支持スパイダ ２８ 熱電対 ８０ 温度制御装置
Claims (14)
- 【請求項１】 半導体加工室における加工操作によって
基板を加工する方法において、 反応室内の保持器の上に基板を支持するステップ、 非接触式温度センサを使用して基板近くの温度を検知す
るステップ、 前記非接触式温度センサによって検知された温度に応答
する少なくとも１つの温度制御装置を使用して、加工室
の温度を制御するステップ、 接触式温度センサを使用して、加工操作における定常状
態での加工室内の基板温度を検知するステップ、 前記接触式センサを使用した前記検知とほぼ同時に、前
記非接触式センサによって基板温度を検知するステッ
プ、 接触式センサによって検知した温度を非接触式センサに
よって検知した温度と比較するステップ、および前記比
較に基づく非接触式センサの検知温度に対する前記温度
制御装置の応答を調節するステップを含む加工室の温度
制御方法。 - 【請求項２】 前記制御ステップがＰＩＤ制御装置によ
る制御を含む請求項１に記載の加工室の温度制御方法。 - 【請求項３】 非接触式センサが高温計を含む請求項１
に記載の加工室の温度制御方法。 - 【請求項４】 接触式センサが熱電対を含む請求項１に
記載の加工室の温度制御方法。 - 【請求項５】 前記制御ステップが、上昇期間中におい
ては非接触式センサに応答し、定常状態においては接触
式センサに応答する請求項１に記載の加工室の温度制御
方法。 - 【請求項６】 前記非接触式センサによる前記検知ステ
ップが、複数の非接触式センサを利用して加工操作にお
ける定常状態での前記基板温度を検知することを含む請
求項１に記載の加工室の温度制御方法。 - 【請求項７】 各非接触式センサに対して１つの接触式
センサが使用される請求項６に記載の加工室の温度制御
方法。 - 【請求項８】 非接触式センサと接触式センサとを有す
る各対が、個別の温度制御装置によって制御される請求
項７に記載の加工室の温度制御方法。 - 【請求項９】 前記調節ステップが加工操作の後に実施
される請求項１に記載の加工室の温度制御方法。 - 【請求項１０】 加工室において基板を加工する方法に
おいて、 加工室の中にウェハを置くこと、 非接触式温度センサからの温度測定値に応答する温度制
御装置によって基板の温度を上昇させること、および加
工の定常状態において接触式センサにより測定される温
度測定値を参照して、非接触式センサから受け取った温
度に対する温度制御装置の応答を調節することを含む加
工室の温度制御方法。 - 【請求項１１】 加工室と、 加工室内の基板支持体と、 加工室内の基板を加熱するために配置された少なくとも
１つの加熱素子と、 加工室内に支持されている基板の温度を測定するために
配置された非接触式温度センサと、 加工室内に支持された基板に熱的に結合されるべき接触
式温度センサと、 基板の温度を制御するために前記加熱素子及び前記非接
触式温度センサに接続され、更に、非接触式センサの応
答を調節するために前記接触式センサにも接続された温
度制御装置とを含む半導体加工装置。 - 【請求項１２】 加工室内の非接触式センサを較正する
方法であって、 接触式センサを使用して、工程の定常状態における加工
室内の対象物の温度を測定すること、 ほぼ同時に非接触式センサを使用して対象物の温度を測
定すること、 接触式センサからの測定値を非接触式センサからの測定
値と比較すること、および前記比較に基づいて非接触式
センサの測定値を調節することを含み、 前記調節は、対象物に対する現行の加工レシピの反復を
行った後に、行われることを特徴とするセンサ較正方
法。 - 【請求項１３】 前記の調節が、加工室における温度制
御装置の応答の調節によって行われる請求項１２に記載
のセンサ較正方法。 - 【請求項１４】 前記の調節が、非接触式センサからの
読み取りデータの調節によって行われる請求項１２に記
載のセンサ較正方法。
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