(57)【要約】      （修正有）【課題】安価、かつ、簡便に基板に施す処理の進行度合いを評価する基板処理方法を提供する。【解決手段】ウエハＷの位置を検出するオリエンタ２７は、ウエハＷの位置検出手段の他にウエハＷの表層に対向するように配置された複数の放射温度計３１（放射率測定機構）を備え、各放射温度計３１はウエハＷの表層の放射率を測定する。基板処理装置の制御装置は、各放射温度計３１によってウエハＷの表層の放射率を測定することにより、アモルファスシリコンが形成されたウエハＷの熱処理による結晶化の進行度合いを評価し、放射率の変化が停止すると結晶化が完了したと判断する。また、放射率の変化が停止しなくても、放射率の値から結晶化の進行度合いを判定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に施す処理の進行度合いを評価する基板処理方法であって、
前記基板の表層の放射率を測定することを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記基板の表層の複数箇所における放射率を測定することを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記処理は熱処理であり、前記熱処理による結晶化の進行度合いを評価することを特徴とする請求項１又は２記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記処理は熱処理であり、前記熱処理による熱酸化の進行度合いを評価することを特徴とする請求項１又は２記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記処理は成膜処理であり、前記成膜処理による成膜の進行度合いを評価することを特徴とする請求項１又は２記載の基板処理方法。
【請求項６】
基板に施す処理の進行度合いを評価する基板処理装置であって、
前記基板の表層の放射率を測定する放射率測定機構を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
複数の前記放射率測定機構を備えることを特徴とする請求項６記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記複数の放射率測定機構は全て前記基板の表層に対向することを特徴とする請求項７記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理方法及び基板処理装置に関し、特に、基板表層を変化させる基板処理方法及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、基板としての半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）の表層を変化させるような処理、例えば、熱によるアモルファスシリコンの結晶化処理において結晶化の度合いや分布を評価することが求められている。
【０００３】
通常、結晶化が進行するとウエハの表層の抵抗、例えば、シート抵抗が変化するため、ウエハの表層の数箇所にプローブを接触させて各箇所のシート抵抗を測定することにより、結晶化の度合いや分布を評価することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、結晶化が進行するにつれて表層の屈折率が変化することから、入射光と反射光の偏光の変化を利用するエリプソメータを利用して表層の屈折率の変化を測定することにより、結晶化の度合いを評価することも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０４−３５２３４２号公報
【特許文献２】特開平０９−２１３６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ウエハの表層にプローブを接触させると表層には接触痕が残るため、当該ウエハを再使用することができず、例えば、結晶化の進行度合いを評価する場合、異なる処理時間毎にシート抵抗測定用のウエハを準備する必要があり、コストと手間がかかるという問題がある。
【０００７】
また、エリプソメータは大型且つ複雑な装置であるため、例えば、基板処理装置に組み込むと基板処理装置の価格が高くなるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、安価且つ簡便に基板に施す処理の進行度合いを評価することができる基板処理方法及び基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の基板処理方法は、基板に施す処理の進行度合いを評価する基板処理方法であって、前記基板の表層の放射率を測定することを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の基板処理装置は、基板に施す処理の進行度合いを評価する基板処理装置であって、前記基板の表層の放射率を測定する放射率測定機構を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、基板の表層の放射率が測定される。処理の進行に伴って表層の状態が変化すると基板の表層の放射率が変化するため、表層の放射率を測定することにより、表層の状態の変化、すなわち、処理の進行度合いを評価することができるが、表層の放射率の測定は安価な放射温度計で行うことができる。したがって、安価且つ簡便に基板に施す処理の進行度合いを評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図２】結晶化のための熱処理においてウエハに付与されるサーマルバジェットとウエハの表層の放射率との関係を示すグラフである。
【図３】ウエハに付与されるサーマルバジェットとシート抵抗との関係を示すグラフである。
【図４】図１におけるオリエンタが有する放射温度計の配置を説明するための側方図である。
【図５】熱酸化処理における熱酸化処理時間とウエハの表層の放射率との関係を示すグラフである。
【図６】成膜処理における成膜処理時間とウエハの表層の放射率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す平面図である。図１では、説明のために基板処理装置の内部が透けて見えるように基板処理装置が描画されている。
【００１５】
図１において、基板処理装置１０は、平面視略六角形状のトランスファモジュール１１と、該トランスファモジュール１１の両側面に配置された４つのプロセスモジュール１２と、トランスファモジュール１１に対向して配置されたローダモジュール１３と、トランスファモジュール１１及びローダモジュール１３の間に介在する２つのロードロックモジュール１４とを備える。
【００１６】
各プロセスモジュール１２は内部にステージ１５を有し、該ステージ１５に載置されたウエハＷに各種処理、例えば、熱処理や成膜処理を施すように構成され、各プロセスモジュール１２とトランスファモジュール１１とは開閉自在なゲートバルブ１６で仕切られる。
【００１７】
トランスファモジュール１１は内部に配置された２つのスカラアームタイプの搬送アームからなる搬送アームユニット１７を有する。搬送アームユニット１７は、内部に配置されたガイドレール１８に沿って移動し、各プロセスモジュール１２やロードロックモジュール１４へウエハＷを搬送する。各ロードロックモジュール１４とトランスファモジュール１１とは開閉自在なゲートバルブ１９で仕切られる。
【００１８】
各ロードロックモジュール１４は内部に配置されたステージ２０を有する。各ロードロックモジュール１４とローダモジュール１３とは開閉自在なゲートバルブ２１で仕切られる。
【００１９】
ローダモジュール１３は直方体状の搬送室からなり、長手方向に関する一の側面には各ロードロックモジュール１４が接続され、長手方向に関する他の側面には３つのＦＯＵＰ載置台２２が設けられている。
【００２０】
ローダモジュール１３の内部には搬送機構２３が配置され、該搬送機構２３は、ガイドレール２４と、支持台２５と、スカラアームタイプの搬送アーム２６とを有し、ガイドレール２４はローダモジュール１３の長手方向に沿って配置され、支持台２５は搬送アーム２６を支持し、ガイドレール２４に沿って移動する。搬送アーム２６は旋回、伸縮自在に構成され、該搬送アーム２６の先端にはウエハＷを支持するピックＰが配置される。
【００２１】
また、ローダモジュール１３は、各ＦＯＵＰ載置台２２に載置されてローダモジュール１３へ取り付けられたＦＯＵＰ３０から取り出されたウエハＷの相対位置（例えば、ピックＰやステージ１５、２０に対する相対位置）をアライメントするオリエンタ２７を有する。ローダモジュール１３では、搬送機構２３が各ＦＯＵＰ３０、各ロードロックモジュール１４及びオリエンタ２７の間でウエハＷを搬送する。
【００２２】
基板処理装置１０は、例えば、コンピュータからなる制御装置２８を有し、基板処理装置１０の各構成要素（例えば、トランスファモジュール１１やプロセスモジュール１２）の動作は制御装置２８によって制御される。
【００２３】
ところで、本発明者は熱処理履歴が異なる複数のウエハにおいてこれらのウエハの温度を測定するために各ウエハの表層の放射率（熱放射率）を測定したところ、これらのウエハの温度が同じであっても各ウエハの表層の放射率が異なることを見出した。
【００２４】
そこで、改めてウエハにおける熱処理履歴、例えば、アモルファスシリコンが形成されたウエハが受けた総熱量（サーマルバジェット）と放射率との関係を調べたところ、サーマルバジェットが増加するにつれて放射率が変化し、例えば、増加し、サーマルバジェットが所定量を超えると放射率の変化が停止する（サチュレートする）ことが分かった（図２参照。）。
【００２５】
なお、通常、ウエハにおける熱処理履歴としてのサーマルバジェットとシート抵抗とは図３に示すような関係にあるため、熱処理履歴はシート抵抗を測定することによって把握することが可能である。具体的に、ｔ１やｔ２で示す領域では、サーマルバジェットの変化に伴ってシート抵抗の値も変化するため、シート抵抗を測定することによってサーマルバジェットを把握することが可能である。
【００２６】
一方、サーマルバジェットと放射率との関係（図２）においても、例えば、Ｔの領域ではサーマルバジェットの変化に伴って放射率の値が変化するため、放射率を測定することにより、サーマルバジェットを把握することが可能である。ここで、一般にアモルファスシリコンへ熱処理を施すと、例えば、サーマルバジェットを変化（増加）させると結晶化が進行することから、図２の関係を考慮すると、サーマルバジェットを変化させると、放射率の値が変化するとともに結晶化が進行する。すなわち、結晶化が進行する間に放射率も変化する。
【００２７】
結晶化が進行する間に放射率が変化するメカニズムについては、明瞭に説明するのが困難である。しかしながら、本発明者は、以下に説明する仮説を類推するに至った。すなわち、結晶化が進行すると結晶層と非結晶層の界面がウエハの表層に近付くため、表層から入射して界面で反射する光、例えば、赤外線の入射後の減衰率が変化し、結果として反射率が変化する。ここで、反射率は放射率に対応するため、結晶化が進行するにつれてウエハの表層の放射率が変化する。本発明はこれらの知見に基づくものである。
【００２８】
図４は、図１におけるオリエンタが有する放射温度計の配置を説明するための側方図である。
【００２９】
ウエハＷの位置を検出するオリエンタ２７は、ウエハＷの位置検出手段（図示しない）の他にウエハＷの表層に対向するように配置された複数の放射温度計３１（放射率測定機構）を備え、各放射温度計３１はウエハＷの表層の放射率を測定する。基板処理装置１０の制御装置２８は、各放射温度計３１によってウエハＷの表層の放射率を測定することにより、例えば、アモルファスシリコンが形成されたウエハＷの熱処理による結晶化の進行度合いを評価し、放射率の変化が停止すると結晶化が完了したと判断する。また、放射率の変化が停止しなくても、放射率の値から結晶化の進行度合いを判定する。
【００３０】
また、サーマルバジェットが増加するほど結晶化が進展するため、サーマルバジェットから結晶化の進行度合いを判定することができるが、サーマルバジェットは温度と処理時間を乗じたものであるため、複数箇所の放射率を測定する際、各箇所の処理時間が同じだとすると、放射率から各箇所の温度を推定することができる。ところで、１枚のウエハＷにおいて複数箇所へ施される熱処理の時間は同じであるため、各箇所の放射率を測定することにより、各箇所の温度を推定することができる。
【００３１】
図１の基板処理装置１０では、ウエハＷの表層の放射率を測定する際、ウエハＷをプロセスモジュール１２から取り出してオリエンタ２７まで搬送する。各放射温度計３１は物体から発せられる赤外線を測定するため、ウエハＷの表層に接触することがない。したがって、オリエンタ２７においてウエハＷの表層の放射率を測定しても、当該ウエハＷの表層にプローブ等の接触痕が残ることがない。すなわち、表層の放射率が測定されても当該ウエハＷは再利用することができるため、ウエハＷの表層の放射率の測定後、ウエハＷはオリエンタ２７から再度、プロセスモジュール１２へ戻され、プロセスモジュール１２はウエハＷへ熱処理をさらに施し、結晶化をさらに進行させる。例えば、図１の基板処理装置１０では、所定のサーマルバジェット毎にウエハＷをオリエンタ２７へ搬送して当該ウエハＷの表層の反射率を測定する。
【００３２】
なお、基板処理装置１０におけるウエハＷの表層の放射率の測定は主として各プロセスモジュール１２の処理能力の確認のために実行されるため、放射率の測定は基板処理装置１０が備える品質確認ボタン（ＱＣボタン）（図示しない）を押下することにより、実行が開始される。
【００３３】
図１の基板処理装置１０によれば、ウエハＷの表層の放射率が測定される。ウエハＷへ施される熱処理の進行に伴って結晶化が進行するとウエハＷの表層の放射率が変化するため、ウエハＷの表層の放射率を測定することにより、結晶化の進行度合いを評価することができるが、表層の放射率の測定は安価な放射温度計３１で行うことができる。したがって、安価且つ簡便にウエハＷに結晶化の進行度合いを評価することができる。
【００３４】
また、図１の基板処理装置１０では、オリエンタ２７において、複数の放射温度計３１を用いてウエハＷの表層の複数箇所における放射率を測定するので、ウエハＷの表層における結晶化の進行度合いのばらつきを安価且つ簡便に評価することができ、特に、オリエンタ２７の複数の放射温度計３１は全てウエハＷの表層に対向するので、ウエハＷの表層の複数箇所の処理の進行度合いを同時に評価することができ、処理の進行度合いの評価を効率よく行うことができる。また、処理の進行度合いの評価を基に、プロセスモジュール１２におけるウエハＷの面内の処理の均一性を把握できるため、本発明をプロセスモジュール１２の処理の均一性を向上させる際の評価手法として用いることができる。
【００３５】
以上、本発明について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【００３６】
上述した本実施の形態では、ウエハＷの表層の放射率からウエハＷの熱処理による結晶化の進行度合いを評価したが、本発明は、処理の時間、負荷に応じて表層の光学状態（反射率や放射率）が変化するものであれば、適用することができる。
【００３７】
例えば、シリコンからなるウエハに熱酸化処理を施すことによってウエハの表層に酸化膜を形成する場合、熱酸化処理の進行に伴って酸化膜が厚くなるため、酸化膜とベアシリコン（シリコン基部）の界面がウエハの表層から遠ざかる。その結果、表層から入射して界面で反射する光の入射後の減衰率が変化し、結果として反射率が変化する（図５参照。）ため、放射率を測定することにより、簡便に酸化膜の膜厚の変化、すなわち、熱酸化の進行度合いを評価することができる。
【００３８】
また、ウエハに成膜処理を施すことによってウエハの表層に新たな膜を成膜する場合、成膜処理の進行に伴って新たな膜が厚くなるため、新たな膜と下地層の界面がウエハの表層から遠ざかる。その結果、表層から入射して界面で反射する光の入射後の減衰率が変化し、結果として反射率が変化する（図６参照。）ため、放射率を測定することにより、簡便に新たな膜の膜厚の変化、すなわち、成膜の進行度合いを評価することができる。
【００３９】
なお、上述した本実施の形態では、ウエハＷの表層の放射率の測定は各プロセスモジュール１２の処理能力の確認のために実行されるとしたが、製品化されるウエハＷの品質評価において、例えば、シート抵抗の測定の代わりに行われてもよい。
【００４０】
また、上述した本実施の形態では、複数の放射温度計３１がオリエンタ２７に配置されたが、各放射温度計３１はウエハＷが搬送される経路に配置されればよく、例えば、ロードロックモジュール１４やトランスファモジュール１１に配置されてもよい。
【００４１】
本発明の目的は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、コンピュータ、例えば、制御装置２８に供給し、制御装置２８のＣＰＵが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。
【００４２】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施の形態の機能を実現することになり、プログラムコード及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００４３】
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のＲＯＭ等の上記プログラムコードを記憶できるものであればよい。或いは、上記プログラムコードは、インターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることにより制御装置２８に供給されてもよい。
【００４４】
また、制御装置２８が読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、ＣＰＵ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００４５】
更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、制御装置２８に挿入された機能拡張ボードや制御装置２８に接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００４６】
上記プログラムコードの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード、ＯＳに供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。
【符号の説明】
【００４７】
Ｗ  ウエハ
１０  基板処理装置
２７  オリエンタ
３１  放射温度計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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