专利名称：基板的异常载置状态的检测方法、基板处理方法、计算机可读取的存储介质以及基板处理装置的制作方法
技术领域：
本申请针对2008年9月30日申请的日本特愿2008-253937号主张优先权，参照 并援引该日本特愿2008-253937号的全部内容。本发明涉及在将半导体晶片等基板加热而进行成膜处理、蚀刻处理、热处理、改性 处理、结晶化处理等处理的处理装置中，在基板以异常的状态载置于基板载置台上时用于 检测其的基板的异常载置状态的检测方法、利用该方法的基板处理方法、利用上述方法的 计算机可读取的存储介质以及基板处理装置。
背景技术：
在半导体装置的制造过程中，针对半导体晶片等基板而进行成膜等处理的处理装 置，在反应室内具有载置基板的基板载置台，在用该基板载置台支承基板的状态下进行处 理。在基板载置台上内装有加热器，以便能根据处理内容对基板进行加热，例如利用热CVD 法等进行成膜处理的情况下，通过加热器将基板载置台的温度加热至500°C 700°C左右 (例如日本特开2006-283173号公报)。但是，在基板载置台与基板之间进入异物等而导致基板从载置面浮起，或因传送 装置的错误动作而基板在基板载置台上从正常位置偏离位置而被载置的情况下，存在从基 板载置台向基板的导热变得不均勻，处理内容(成膜情况下为膜厚等)在基板面内变得不 均勻等的问题。并且，在基板本身产生翘曲而部分产生浮起的情况，或在基板载置台本身发 生变形、破损等问题而基板不能在正常位置载置的情况下，也发生与上述相同的问题。以往，在发生基于异物、位置偏离、基板的异常、基板载置台的异常等的基板的异 常载置状态的情况下，没有在处理的中途可靠地检测所述问题的方法。因此，通常情况是， 针对制成设备时导致批次不良、产品不良的情况，才事后调查原因，查出是异常的载置状 态。因此，一旦发生异常载置状态，就会连续发生批次不良、产品不良，成为降低成品率的主 要原因。
发明内容
本发明是鉴于上述实情作出的，其目的在于提供能在早期发现基板相对于基板载 置台的异常载置状态的方法。为了解决上述问题，本发明的基板的异常载置状态的检测方法，对在设有加热器的基板载置台上载置的基板加热的同时进行处理时，检测该基板 的载置状态的异常，其特征在于，包括在处理一张基板的期间，根据向上述加热器供给的电力输出的信息或上述基板载 置台的计测温度的信息，检测上述电力输出或上述计测温度的最大值及最小值、或上述电 力输出或上述计测温度的累计值的工序；和根据检测出的上述最大值及上述最小值、或检测出的上述累计值判定上述基板的异常载置状态的工序。根据本发明的基板的异常载置状态的检测方法，由于能够以向上述加热器供给的 电力输出的最大值及最小值或累计值或上述基板载置台的温度的最大值及最小值或累计 值作为指标，每当处理一张基板时判定基板的异常载置状态，因而能最大限度地抑制产品 不良率，从而提高成品率。并且，由于不需要例如用于检测基板的载置位置的传感器等新设 备，因而能容易应用于现有的设备。本发明的基板的异常载置状态的检测方法，在上述进行检测的工序由检测上述电 力输出或上述计测温度的最大值及最小值的工序构成的情况下，也可以包括求出上述最大 值与上述最小值之差的工序，上述进行判定的工序包括通过将上述差与预定的阈值比较而 判定上述基板的异常载置状态的步骤。根据该特征，通过将上述最大值与最小值之差与预 先设定的阈值比较，能容易进行基板的异常载置状态的判定。并且，本发明的基板的异常载置状态的检测方法，在上述进行检测的工序由检测 上述电力输出或上述计测温度的最大值及最小值的工序构成的情况下，还包括求出上述 最大值与上述最小值之差的工序；和利用上述差与在前一张基板的处理中求出的电力输出 或计测温度的最大值及最小值之差进行运算处理而求出运算结果的工序，上述进行判定的 工序包括通过将上述运算结果与预定的阈值比较而判定上述基板的异常载置状态的步骤。 根据该特征，即使在成膜处理等中因堆积物而基板载置台的状态发生变化的情况下，通过 将以相同的处理内容处理前一张的基板作为基准进行校正(运算处理)，能精度良好地检 测基板的异常载置状态。并且，本发明的基板的异常载置状态的检测方法，在上述进行检测的工序由检测 上述电力输出或上述计测温度的累计值的工序构成的情况下，上述进行判定的工序包括通 过将上述累计值与预定的阈值比较而判定上述基板的异常载置状态的步骤。根据该特征， 通过累计值与预先设定的阈值比较，判定变得容易。并且，本发明的基板的异常载置状态的检测方法，在上述进行检测的工序由检测 上述电力输出或上述计测温度的累计值的工序构成的情况下，也可以包括利用上述累计值 与在前一张基板的处理中检测出的累计值进行运算处理而求出运算结果的工序，上述进行 判定的工序包括通过将上述运算结果与预定的阈值比较而判定上述基板的异常载置状态 的步骤。根据该特征，即使在成膜处理等中因堆积物而基板载置台的状态发生变化的情况 下，通过将以相同的处理内容处理前一张的基板作为基准进行校正，能精度良好地检测基 板的异常载置状态。此时，设上述累计值为A1，在前一张基板的处理中检测出的上述累计值为Atl时，上 述运算结果可以由A1与Atl的比构成，或上述运算结果也可以由A1与Atl之差构成。并且，本发明的基板的异常载置状态的检测方法，在上述进行检测的工序由检测 上述电力输出的最大值及最小值或上述电力输出的累计值的工序构成的情况下，向上述加 热器供给的电力输出可为向加热器供给的供给电力、供给电流或供给电压中任一个以上。由于所述参数为在工艺中通常管理的向加热器供给的电力输出的参数，因而通过 利用所述参数，对控制系统的负荷小也可以，能容易应用于现有设备。本发明的基板处理方法，其特征在于，包括在设有加热器的基板载置台上载置基板的工序；
对上述基板加热的同时进行处理的工序；和检测被处理的上述基板的载置状态的异常的工序，上述检测异常的工序，包括在处理一张基板的期间，根据向上述加热器供给的电力输出的信息或上述基板载 置台的计测温度的信息，检测上述电力输出或上述计测温度的最大值及最小值或上述电力 输出或上述计测温度的累计值的工序；和根据检测出的上述最大值及上述最小值或检测出的上述累计值判定上述基板的 异常载置状态的工序。本发明的计算机能读取的存储介质，存储有在计算机上工作的控制程序，其特征在于，上述控制程序对在设有加热器的基板载置台上载置的基板加热的同时进行处理 时，使上述计算机执行如下的工序在处理一张基板的期间，根据向上述加热器供给的电力输出的信息或上述基板载 置台的计测温度的信息，检测上述电力输出或上述计测温度的最大值及最小值或上述电力 输出或上述计测温度的累计值的工序；和根据检测出的上述最大值及上述最小值或检测出的上述累计值判定上述基板的 异常载置状态的工序。本发明的基板处理装置，其特征在于，包括载置基板的基板载置台；加热器，设在上述基板载置台上，对在该基板载置台上载置的基板进行加热；加热器电源，与上述加热器电连接；温度计测部，计测上述基板载置台的温度；存储部，存储向上述加热器供给的电力输出或上述基板载置台的计测温度；和判定部，检测向上述加热器供给的电力输出的最大值与最小值之差或向该加热器 供给的电力输出的累计值或上述基板载置台的计测温度的最大值与最小值之差或该基板 载置台的计测温度的累计值，根据上述差或累计值，判定上述基板的异常载置状态。根据本发明的基板异常载置状态的检测方法，可根据对加热器的电力输出或基板 载置台的计测温度求出最大值及最小值或累计值，通过进行简单的运算而能在早期准确地 掌握基板的异常载置状态。因此，能最大限度地抑制产品不良，改善成品率。并且，本发明的方法，由于不设置检测基板的位置的光学传感器等设备就能实施， 因而容易应用于现有的设备，利用价值高。
图1是表示本发明一实施方式的成膜装置的简要结构的剖视图。图2是表示图1的成膜装置的控制系统的方框图。图3是表示本发明第一实施方式的异常载置状态的检测方法的顺序的流程图。图4是说明晶片的正常载置状态与异常载置状态的不同点的图。图5是表示本发明第二实施方式的异常载置状态的检测方法的顺序的流程图。图6是表示晶片的正常载置状态和异常载置状态下的工作台的计测温度、向加热器供给的供给电力的△值变化的图表。图7是表示晶片的正常载置状态和模拟的异常载置状态下的向加热器供给的供 给电力的长时间变化的图表。图8是表示晶片的正常载置状态和异常载置状态下的向加热器供给的供给电力 的累计值的图表。
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。在图1中示出作为基板处理 装置的一实施方式的成膜装置100的简要结构例。该成膜装置100具有以气密方式构成的 大致圆筒状的处理容器1。在处理容器1中配备有作为基板载置台的工作台3，该工作台3 水平地支承作为被处理基板的半导体晶片(以下简称为“晶片”)W。如图1所示，工作台3被圆筒状的支承部件5支承。在与晶片W的中央部对应的 工作台中央部的区域，埋设有作为加热单元的加热器6a。并且，在加热器6a的外侧，即在与 晶片W的周缘部对应的工作台周缘部的区域，环状地埋设有加热器6b。所述加热器6a、6b 是分别独立地通过从加热器电源7供电而将作为被处理基板的晶片W加热至预定的温度的 电阻加热式加热器。在本实施方式中，考虑到在晶片W的中央部和周缘部之间容易产生温 度差，采用通过配备内外分成2部分的加热器6a、6b来分别独立地控制所述两个区域的加 热温度的结构。并且，在工作台3上配备有热电偶(TC)(温度计测部)8，能实时地计测工作 台3的温度。并且，虽然省略了图示，在工作台3上，以可相对于工作台3的基板载置面S进出 的方式设有用于支承晶片W并使其升降的多个支承销。所述支承销构成为通过任意的升降 机构沿上下位移，在上升位置处与搬送装置(省略图示)之间进行晶片W的交接。如图1所示，在处理容器1的顶板Ia上设有喷头11。该喷头11在内部具有气体 扩散空间11a。并且，在喷头11的下表面中，形成有与气体扩散空间Ila连通的多个气体吐 出孔13。并且，在喷头11的中央部，连接有与气体扩散空间Ila连通的气体供给配管15。 该气体供给配管15经由MFC(质量流量控制器)17和未图示的多个阀，连接在供给成膜原 料气体等的气体供给源19上。从气体供给源19经由气体供给配管15，除了成膜原料气体以外，还向喷头11供给 用于清洁处理容器1内的清洁气体、用于进行处理容器1内的气氛置换的吹扫气体等。在喷头11上经由匹配器21连接有高频电源23。通过从该高频电源23向喷头11 供给高频电力，可将经由喷头11供给至处理容器1内的原料气体进行等离子化而进行成膜。如图1所示，在处理容器1的底壁Ic上连结有排气室30。在该排气室30的侧部 形成有排气孔31。在该排气孔31上经由排气管33连接有排气装置35。并且，在排气管33 的中途配备有阀37，构成为能以气密方式截断处理容器1的内部与排气装置35之间。并 且，构成为在打开阀37的状态下，通过使排气装置35工作而将处理容器1内减压至预定的 真空度为止。在构成处理容器1的各部件的接合部分上，为了确保该接合部分的气密性，配备 有作为密封部件的0形密封圈。在图1上，例如在顶板Ia与侧壁Ib之间的接合部分上环状地配备有0形密封圈41，并且，在底壁Ic与排气室30的凸缘部30a之间的接合部分上环 状地配备有0形密封圈45。在如上所述结构的成膜装置100中，通过在使处理容器1内为真空并在工作台3 上载置了晶片W的状态下，利用加热器6a、6b对晶片W进行加热的同时从喷头11向晶片W 供给原料气体，而可在晶片W的表面上通过CVD法例如形成Ti膜、TiN膜等预定的薄膜。此 时，为了提高成膜反应效率的目的，还可以从高频电源23向喷头11供给高频电力。构成成膜装置100的各终端设备(例如加热器电源7、热电偶8、MFC17、高频电源 23、排气装置35等)为连接到控制部70而被控制的结构。将成膜装置100中的控制系统 的结构例如在图2示出。控制部70包括具有CPU的计算机即控制器71、与该控制器71连 接的用户界面72以及存储部73。用户界面72具有工序管理人员为了管理成膜装置100而 进行指令的输入操作等的键盘、触摸屏、将成膜装置100的运行状况可视化而显示的显示 器等。在存储部73保存有用于通过控制器71的控制来实现在成膜装置100执行的各种处 理的控制程序(软件)、记录有处理条件数据等的配方(recipe)。并且，根据需要，通过来 自用户界面72的指示等从存储部73调出任意的程序、配方并让控制器71执行，在控制器 71的控制下，在成膜装置100的处理容器1内进行所希望的处理。另外，上述控制程序、处理条件数据等配方，可通过将存储到计算机可读取的存储 介质中的状态下的资料安装到存储部73而利用。作为计算机可读取的存储介质74，例如可 使用⑶-ROM、硬盘、软盘、闪存、DVD等。并且，上述配方可从其他装置，例如经由专用线路随 时传输而以在线方式利用。并且，控制部70的控制器71控制从加热器电源7向加热器6a、6b的电力输出，例 如控制向加热器6a、6b供给的供给电力、向加热器6a、6b供给的供给电流以及加热器6a、6b 供给的供给电压。从加热器电源7向加热器6a、6b的上述电力输出，根据基于热电偶8的 工作台3的温度计测数据进行反馈控制，以维持由用户界面72、配方设定的预定的温度，并 且自动控制成当工作台3的计测温度高于被设定的预定温度时，抑制上述电力输出，当工 作台3的计测温度低于被设定的预定温度时，增加上述电力输出。在对一张晶片进行处理 的期间，上述电力输出的数据、基于热电偶8的温度计侧数据，被存储在作为存储单元的存 储部73 (或也可以是控制器71的RAM等)。而且在这里，在对一张晶片进行处理的期间，是 指针对载置于处理容器1内的工作台(基板载置台)3上的一张晶片根据任意的控制程序、 配方进行所希望的处理的期间。并且，控制器71发挥如下的运算单元的功能取得在对一张晶片W进行处理的期 间或一张晶片W被送入处理容器1并载置于工作台3后、从处理容器1送出为止的期间的 上述电力输出、温度的最大值、最小值，运算其差，或运算对一张晶片W进行处理的期间的 上述电力输出、温度的累计值。并且，控制器71还发挥如下的判定部的功能根据如上所述 地得到的差、累计值，例如通过与预定的阈值进行比较，判定晶片W的异常载置状态。(第一实施方式)接着，对在成膜装置100中进行的本发明的第一实施方式的晶片W的异常载置状 态的检测方法进行说明。图3是表示本实施方式的晶片W的异常载置状态的检测方法的顺 序的概况的流程图。该异常载置状态的检测方法是用成膜装置100对一张晶片W进行处理 的期间进行的，其可以将全部晶片W的处理作为对象实施，也可以在批次中，对被选择的任意数量的晶片W进行处理时实施。并且，例如在控制部70内设置标记寄存器(省略图示)，该标记寄存器保存判断是 否进行异常载置状态的检测的标记信息，通过参照该标记信息，而能根据基于上述配方的 成膜内容，选择是否实施异常载置状态的检测。首先，在图3的步骤Si，在一张晶片W的处理期间，检测从加热器电源7向加热器 6a (或加热器6b)供给的电力的最大值和最小值，并将它们保存在存储部73中。该步骤Sl 是通过控制器71进行的。在对一张晶片W进行处理的期间从加热器电源7输出的电力值， 例如以一秒间隔由控制器71取得。在一张晶片W的处理期间，通过依次覆盖所取得的电力 的最大值和最小值进行更新，而可在一张晶片W的处理结束的时间点检测此期间的最大值 和最小值。控制器71将检测出的电力的最大值和最小值保存到存储部73。其中，电力的最 大值和最小值，不一定以对一张晶片W进行处理的期间的整体作为基准，也可以检测一部 分时间内的最大值和最小值。接着，在步骤S2中，控制器71求出在步骤Sl保存了的从加热器电源7向加热器 6a(或加热器6b)供给的供给电力的最大值与最小值之差(最大值-最小值)。其中，在本 说明书中，作为表示电力输出、温度的“最大值与最小值之差”的词汇，有时使用“ Δ值”的 词汇。接着，在步骤S3中，将在步骤S2得到的供给电力的△值与预先设定的阈值比较， 判断Δ值是否比阈值大。在这里，“阈值”可根据在正常的载置状态下对晶片W进行处理 时的Δ值、其统计的平均值等设置一定的差额而设定。并且，当Δ值大于阈值时(是)， 在步骤S4中载置状态被判断为“无异常”。另一方面，在步骤S3中，在△值不大于阈值时 (否)，在步骤S5中载置状态被判断为“存在异常”。此时，在步骤S6中例如可进行基于警 报的警告、向显示器显示错误信息等。并且，在步骤S6中还可采取成膜装置100的自动停 止(批次处理的中断)等措施。对在本实施方式中能基于△值检测晶片W的异常载置状态的原因进行说明。图 4是示意性地说明晶片W针对工作台3的载置状态的图，图4(a)表示晶片W与工作台3的 表面(基板载置面S)面接触的正常的载置状态，图4(b)表示因异物F的介入而使晶片W 从工作台3的表面(基板载置面S)浮起的异常的载置状态。在图4中，白箭头Η1、Η2示意 性地表示从工作台3向晶片W传导的热，箭头的大小表示热量的大小。如图4(a)所示，在 正常的载置状态下，由于晶片W与工作台3面接触，所以工作台3的热有效地向相对冷的晶 片W—侧移动。另一方面，如图4(b)所示，在因存在异物F使晶片W从工作台3浮起的状 态下，由于在工作台3与晶片W之间产生间隙，因而从工作台3向晶片W的热移动变小。因 此，针对工作台3的温度损失，图4(b)的情况比图4(a)的情况小。如上所述，由于向加热器6a(或加热器6b)供电的加热器电源7受到根据基于热 电偶8温度计测数据针对设定温度的反馈控制，因而如工作台3的温度损失大，则来自加热 器电源7的供给电力也变大，相反，如工作台3的温度损失小，则来自加热器电源7的供给 电力也变小。S卩，在比较图4(a)和图4(b)的状态时，与需要弥补向晶片W移动的量的热的 图4(a)的状态相比，向晶片W的热的移动少的图4(b)的状态下来自加热器电源7的供给 电力变小。这种输出的不同点可通过求出来自加热器电源7的电力输出的偏差幅度即其输出的最大值与最小值之差(Δ值)而更明确地区分。S卩，与图4(a)的状态相比，图4(b)的 状态下由于向晶片W的热的移动较少，因而来自加热器电源7的电力输出稳定化，Δ值较 小地表示出来。因此，通过根据晶片W的正常载置状态下的来自加热器电源7的供给电力 的Δ值设定预定的阈值，并将该阈值和计测出的△值比较而进行判定，从而能检测晶片W 的载置异常。例如，Δ值比阈值小意味着从工作台3向晶片W的热的移动量异常小，表示 其为异常载置状态的可能性高。 如此，本实施方式的方法利用了如下原理在因异物的介入、晶片W的位置偏离、 晶片W的变形、工作台3的变形、破损等而发生晶片W相对于工作台3的载置异常的情况下， 与正常的载置状态相比来自加热器电源7的供给电力变小，其在Δ值中明显出现。
根据基于参照图4说明了的来自工作台3的向晶片W的热传递的说明，可理解为 不仅是从加热器电源7向加热器6a(或加热器6b)的供给电力，作为与电力输出有关的其 他参数，即使利用基于从加热器电源7向加热器6a(或加热器6b)的供给电压的输出的△ 值或给予供给电流的输出的△值，也能与以上相同地，检测晶片W的载置异常。并且，可理解为即使以由热电偶8计测的工作台3的温度的偏差幅度(Δ值)作 为指标，也能同样地检测晶片W的载置异常。由热电偶8计测温度变动(温度降低)之后， 通过反馈控制使从加热器电源7向加热器6a(或加热器6b)供给的电力增加直到恢复工作 台3的温度为止，存在时滞。因此，在比工作台3冷的晶片W以正常的状态载置于工作台3 上的情况下，热电偶8的计测温度暂时降低后至通过反馈控制恢复温度为止的期间花费一 些时间，其表现出为温度的Δ值。另一方面，在晶片W以异常的载置状态被载置的情况下， 由于几乎不发生温度降低，因而Δ值变小。S卩，在以工作台3的计测温度的Δ值作为指标 时，相比晶片W正常地被载置的状态，异常载置状态时与向晶片W的热的移动越少计测温度 越稳定化，Δ值变小。因此，与加热器6a(或加热器6b)的电力输出相同地，根据作为计测 温度的偏差幅度的△值，也能检测晶片W的异常载置状态。如上所述，在本实施方式中，通过以从加热器电源7向加热器6a(或加热器6b)供 给的供给电力、供给电压、供给电流中任意的一个以上或工作台3的计测温度作为指标，求 出其偏差幅度(Δ值)，并与阈值进行比较，从而能在短时间内检测晶片W的载置异常。另 外，在具有独立控制中央部和周缘部这两个区域的加热器6a、6b的图1的成膜装置100的 工作台3中，针对加热器6a或加热器6b中任一方实施图3的顺序即可，但也可以对加热器 6a及加热器6b双方实施图3的顺序。并且，清楚的是，该检测方法也同样能应用于具有将 工作台整体作为一个区域控制的加热器构造的工作台。(第二实施方式)接着，对在成膜装置100中进行的本发明第二实施方式的晶片W的异常载置状态 的检查方法进行说明。图5是表示本实施方式的晶片W的异常载置状态的检测方法的顺序 的概况的方框图。其中，在以下说明中，以与第一实施方式的不同点为中心进行说明，对相 同的结构省略说明。在第一实施方式中，通过针对从加热器电源7向加热器6a(或加热器6b)供给的 电力输出或工作台3的计测温度求出最大值与最小值之差(Δ值)，通过将其作为指标与规 定的阈值进行比较，而检测了晶片W的异常载置状态。在本实施方式中，代替△值，而求出 上述电力输出或计测温度的累计值，将其作为指标而与阈值比较，检测晶片W的异常载置状态。并且，在本实施方式中，与第一实施方式不同点在于，在与阈值比较之前，以相同 处理内容的前一张的晶片w(是指基于相同配方的上一个批次的最后晶片W或同一批次中 的前一张晶片W，以下简称为“上一次”)的处理中的上述电力输出或计测温度的累计值为 基准进行校正。校正方法可实施求出前一次处理中的累计值与当前处理中的累计值之比的 方法、求出前一次处理中的累计值与当前处理中的累计值之差的方法等的运算处理。在这 里，采用了求出前一次处理中的累计值与当前处理中的累计值之比的方法。首先，在图5的步骤Sll中，在成膜装置100中通过与从此进行的处理相同内容的 前一次处理(即，针对基于相同配方的前一次对晶片的处理)中，将处理前一张的晶片W时 检测出的从加热器电源向加热器6a(或加热器6b)的供给电力的累计值设定为Α。。由于该 累计值Atl或作为其基础的供给电力的数据保存在存储部73中，因而通过控制器71参照所 述数据，可计算出累计值&。接着，在步骤S12中，在处理当前的一张晶片W的期间，计算出从加热器电源71向 加热器6a (或加热器6b)的供给电力的累计值A1，并保存在存储部73中。在该步骤S12中， 通过控制器71在处理一张晶片W的期间例如以1秒间隔取得从加热器电源7输出的电力 值，并依次对其进行相加，从而能容易地计算出累计值。控制器71将计算出的累计值A1保 存在存储部73。接着，在步骤S13中，控制器71根据在步骤Sll设定的累计值Atl和在步骤S12计 算出的累计值A1来对比A1Atl进行运算，并将该值与预定的阈值比较。并且，在比A1Atl大 于阈值时(是)，在步骤S14载置状态被判定为“无异常”。此时，在步骤S15将累计值Atl清 零，使在当前的步骤S12取得的累计值A1为“前一次累计值Atl”进行重新设定处理。另一方面，在步骤S13，在比A1Atl不大于阈值时(否)，在步骤S16载置状态被判 定为“存在异常”。此时，在步骤S17，例如可进行基于警报的警告、向显示器显示错误信息寸。在本实施方式中，代替在第一实施方式中使用的△值，而以从加热器电源7向加 热器6a (或加热器6b)的供给电力的累计值之比A1Aq作为了指标，但基本原理与第一实施 方式相同。即，基于如下的原理在因异物、位置偏离等而发生晶片W的载置异常时，由于从 工作台3向晶片W的热的移动量变小，所以工作台3的温度降低也变小，因而与正常的载置 状态相比来自加热器电源7的供给电力变小，其成为累计值A1的变化(减少)而显现(参 照图4)。并且，不仅是从加热器电源7向加热器6a(或加热器6b)的供给电力输出的累计 值，作为其他电力输出，利用从加热器电源7向加热器6a(或加热器6b)的供给电压的累计 值或供给电流的累计值，也能与以上相同地，检测晶片W的载置异常。并且，即使以由热电偶8计测的工作台3的计测温度的累计值作为指标，也同样能 检测晶片W的载置异常。如上所述，在比工作台3冷的晶片W以正常的状态载置于工作台 3上的情况下，由热电偶8计测到温度变动(温度降低)之后，通过反馈控制从而时滞存在 直到恢复工作台3的温度为止。并且，该时滞成为原因，由此在使从加热器电源7向加热器 6a(或加热器6b)供给的电力增加而恢复工作台3的温度的过程中，发生过冲。即，工作台 3的温度(由热电偶8计测的计测温度)上升直到暂时超过设定温度为止，从而逐渐接近设定温度。在晶片W正常载置的状态下，由于发生上述过冲，因而工作台3的计测温度的累计 值变大。在异常载置状态的情况下，由于向晶片W的热的移动变小，因而计测温度接近设定 温度而稳定化，没有过冲，从而作为计测温度的累计值而言变小。因此，与加热器6a(或加 热器6b)的电力输出相同地，通过计测温度的累计值也能检测晶片W的异常载置状态。在本实施方式中，作为与第一实施方式不同点，将前一张的晶片W处理中的电力 输出的累计值设定为“上一次累计值&”，每当处理以后的晶片W时，依次重新设定Atl的原 因如下所述。在通过工作台3对晶片W进行加热的同时进行的热处理的过程中，有如基于 等离子体的氧化处理、氮化处理一样以元素向晶片W内部的导入(扩散)为目的的情况和 如CVD —样原子或分子向晶片W表面的堆积为目的的情况。在后者(堆积)的成膜处理中， 每当处理晶片W时，在也包含工作台3的处理容器1内的各部件上蓄积堆积物。其结果，处 理容器1内的反射热、辐射热慢慢变化，来自工作台3向晶片W的热传递的效率随着继续进 行处理而逐渐变化。如此处理容器1内的环境因晶片W的处理张数而变化的成膜工艺的情况下，可认 为更优选的是，与固定的阈值比较而进行判定时，以之前的正常处理中的电力输出、计测温 度为基准进行校正。因此，在本实施方式中，每当处理一张晶片W时，如上所述地重新设定 了累计值&。此时，只要晶片W向工作台3的载置状态正常，累计值之比A1Atl就应成为大 致一定的值，通过将该值与阈值比较，能准确地检测晶片W的异常载置状态。另外，代替累 计值之比A1Atl,也可以求出累计值之比AciA1,同样检测晶片W的载置异常。并且，累计值不一定是以处理一张晶片W期间的全部期间计算出的。S卩，也可以在 处理一张晶片W的期间内，仅对因载置状态的异常而容易发生电力输出、计测温度的变化 的区间(例如开始将成膜气体导入处理容器1内之后的一定时间)计算累计值。如上所述，在本实施方式中，通过以来自加热器电源7的供给电力、供给电压、供 给电流中任意的一个以上或工作台3的计测温度作为指标，将比A1Atl与阈值进行比较，从 而能在短时间内检测晶片W的载置异常。另外，不仅是累计值之比A1Atl，也可以求出累计值 之差A1-Atl,将其与预先设定的阈值(与比A1Atl的情况不同的值)比较。此时，在异常载置 状态下，差A1-Atl成为负值。因此，可以作为阈值而设定负值，当差A1-Atl在阈值以上的情况 下，判定为正常的载置状态，当差A1-Atl比阈值小的情况下，判定为异常载置状态。或者，也 可以是取差A1-Atl的绝对值，当差A1-Atl的绝对值小于预定的阈值(正值)的情况下判定为 正常的载置状态，当SA1-Atl的绝对值不小于上述阈值(即阈值以上)的情况下判定为异常 载置状态。另外，代替累计值之SA1-Atl，而求出累计值之差Atl-A1，也可以同样地检测晶片W 的载置异常。并且，在堆积物较少、难以发生处理容器1内的内部环境的变化的工艺的情况下， 也可以不与第一实施方式相同地进行校正(即，不设定累计值Atl),通过累计值A1本身与预 定的阈值(与比、从、差、、的情况为不同的值)之比较来进行判定。本实施方式的其他结构、作用以及效果与第一实施方式相同。因此，也可以利用在当前的晶片W的处理中求出的向加热器6a(或加热器6b)的 电力输出或工作台3的计测温度的最大值与最小值之差、和在前一张(上一次)的晶片W 的处理中求出的向加热器6a(或加热器6b)的电力输出或工作台3的计测温度的最大值与 最小值之差来进行运算处理而求出运算结果。此时，与以上相同地，通过比较运算结果与阈值来判定基板的异常载置状态。另外，作为运算处理的方法，也可以提取在当前的晶片W的处理中求出的向加热 器6a(或加热器6b)的电力输出或工作台3的计测温度的最大值与最小值之差、与在前一 张(上一次)晶片W的处理中求出的向加热器6a(或加热器6b)的电力输出或工作台3的 计测温度的最大值与最小值之差的比而提取运算结果。并且，也可以提取在当前的晶片W 的处理中求出的向加热器6a(或加热器6b)的电力输出或工作台3的计测温度的最大值与 最小值之差与在前一张(上一次)晶片W的处理中求出的向加热器6a (或加热器6b)的电 力输出或工作台3的计测温度的最大值与最小值之差的再次差而提取运算结果。接着，对作为本发明基础的实验数据进行说明。在成膜装置10中，将处理多张晶 片W时的正常载置状态和异常载置状态下的工作台3的计测温度、向加热器6a、6b供给的 供给电力的Δ值(最大值-最小值)图表化。图6(a)的纵轴表示计测温度的Δ值，图 6(b)的纵轴表示向加热器6a供给的供给电力的△值，图6(c)的纵轴表示向加热器6b供 给的供给电力的△值。其中，该数据是在工作台3中可改变升降地支承晶片W的升降机构 的部件破损，其碎片混入工作台3和晶片W之间而引起异常载置状态的事例。并且，在图 6(a)至图6(c)中，由于因载置异常以外的要素而容易发生变动，因而省略各批次的最初的 第一张至第三张的数据。当比较正常载置状态和异常载置状态时，如图6(a)所示，异常载置状态时计测温 度的△值有意地降低，并且如图6(b)及图6(c)所示，异常载置状态时供给电力的△值有 意地降低。并且，由于在正常载置状态的△值和异常载置状态的△值之间观察到一定的 幅度，因而还可知在两者的中间能设定阈值。因此，确认了通过检测正常载置状态和异常载 置状态的△值，并将其与预先设定了的阈值比较，能检测晶片W在工作台3上的载置异常。图7是在成膜装置100中将根据TiN成膜的配方进行处理时的处理时间与向加热 器6a供给的供给电力的变化之间的关系制成图表的图。在本例中，在工作台3和晶片W之 间，特意设置0. Omm(正常的面接触状态)、0. 5mm、l. Omm以及2. Omm的间隙(浮起)并载置 晶片W而进行了实验。根据图7，在浮起为0. 5mm的模拟异常载置状态下，与正常载置状态(0. Omm)相比 没有确认较大差异。但是，在浮起为1. Omm及2. Omm的模拟异常载置状态下，在从开始至约 50 70秒的处理时间的范围内，与正常载置状态(0. Omm)相比确认了向加热器的供给电力 上有较大差异。该50 70秒的期间是通过将TiN的原料气体向处理容器1内导入，而使 处理容器1内的压力上升，使得压力达到作为设定成膜压力的约667Pa而趋于稳定的区间。 因此，在基于该配方的TiN成膜的情况下，确认了通过求出从开始至约50 70秒的处理时 间的范围内向加热器6a供给的供给电力的△值或累计值，能容易进行正常载置状态和异 常载置状态的判定。如此，也有时不是针对处理一张晶片W的期间的全部区间，而是针对一 部分区间检测△值或累计值而能进行精度高的判定的情况。并且，图8是将成膜装置100中处理多个晶片W时的正常载置状态、异常载置状 态、修复后(正常载置状态)中的各自的向加热器6a供给的供给电力的累计值制成图表的 图。如图8所示，在正常载置状态和异常载置状态下，向加热器6a供给的供给电力的累计 值有较大不同。并且，由于在正常载置状态的累计值和异常载置状态的累计值之间存在足 够的幅度(图8的图表上的线的间隔)，因而确认了在其间可用任意的值来容易设定阈值。因此，确认了通过在正常载置状态和异常载置状态下计算向加热器6a供给的供给电力的 累计值，并将其与设定的阈值比较，能检测晶片W在工作台3上的载置异常。接着，进行了在成膜装置100中根据TiN成膜的配方处理多张晶片W，检测晶片W 的载置异常的实验。在TiN的成膜中，每次在重叠晶片W的处理张数时在处理容器1内附 着堆积物，处理容器1内的环境发生变化。因此，在本实验中，计算向加热器6a(6b)供给的 供给电力的累计值A1，并且根据在前一张的晶片W的处理中同样计算出的累计值Atl，求出累 计值之比A1Atl以及差A1-Atl，进行校正。其结果表示在表1中。表 1
晶片张数n-5n-4n-3n-2n-1η累计值A1 [W]569. 9572. 3558. 2561. 6560. 3494. 6比 A1A01. 0250. 9751. 0060. 9980. 883差 A「A014. 2-14. 13. 4-1. 3-65. 7在表1中，在第η张晶片W的处理中累计值A1的值大幅度降低，检测出发生了载置 异常。在本实验的情况下，将累计值A1直接与预定的阈值(例如500W)比较时也能检测到 晶片W的载置异常。并且，在表1中可知，针对比A1Atl或差A1-Atl的值，在第η张晶片W的 处理中有较大变动。因此，通过将与预定的阈值(例如0.9)比较或将差A1-Atl与预 定的阈值(例如-40)比较，也能检测出晶片W的载置异常。根据以上结果确认了通过求出向加热器6a(6b)供给的供给电力的累计值A1、与前 一张的晶片W处理中的累计值的A0比或差A1-Atl,并将其与预定的阈值比较，能明确地检测 晶片W的载置异常。以上说明了本发明的实施方式，但本发明不限于上述实施方式，可进行各种变形。 例如在上述实施方式中，作为真空装置的一例而举例说明了成膜装置100，但不限于成膜装 置，只要是加热基板的同时进行预定处理的处理装置，就可不受特别限制地应用本发明。并且，在上述实施方式中，通过将Δ值或累计值与阈值比较而进行了是正常还是 异常的判定，也可以设定多个阈值，阶段性地检测异常载置状态(例如轻度的异常载置状 态、重度的异常载置状态等)。此时，为了能进行更加细致的判定，可与被检测出的异常载置 状态的级别一致地设定及选择警报警告、错误信息的注意显示、装置的自动停止等紧急措 施。并且，在上述各实施方式中，举例说明了在处理容器1内设置一个工作台(基板载 置台)3，按每张晶片(基板)进行处理的逐张式处理装置，但不限于此，也可以将本发明应 用于在处理容器1内设置多个工作台(基板载置台)3，一次针对多张晶片(基板)进行处 理的批量式处理装置。并且，在上述各实施方式中，作为被处理体的基板举例说明了半导体晶片，但不限 于此，例如也可以将本发明应用于玻璃基板、LCD基板、陶瓷基板等。
权利要求
一种基板的异常载置状态的检测方法，对在设有加热器的基板载置台上载置的基板加热的同时进行处理时，检测该基板的载置状态的异常，其特征在于，包括在处理一张基板的期间，根据向上述加热器供给的电力输出的信息或上述基板载置台的计测温度的信息，检测上述电力输出或上述计测温度的最大值及最小值、或上述电力输出或上述计测温度的累计值的工序；和根据检测出的上述最大值及上述最小值、或检测出的上述累计值判定上述基板的异常载置状态的工序。
2.如权利要求1所述的基板的异常载置状态的检测方法，其特征在于，还包括求出上 述最大值与上述最小值之差的工序，上述进行检测的工序包括检测上述电力输出或上述计测温度的最大值及最小值的步骤，上述进行判定的工序包括通过将上述差与预定的阈值比较而判定上述基板的异常载 置状态的步骤。
3.如权利要求1所述的基板的异常载置状态的检测方法，其特征在于，还包括 求出上述最大值与上述最小值之差的工序；和利用上述差与在前一张基板的处理中求出的电力输出或计测温度的最大值及最小值 之差来进行运算处理而求出运算结果的工序，上述进行检测的工序包括检测上述电力输出或上述计测温度的最大值及最小值的步骤，上述进行判定的工序包括通过将上述运算结果与预定的阈值比较而判定上述基板的 异常载置状态的步骤。
4.如权利要求1所述的基板的异常载置状态的检测方法，其特征在于，上述进行检测的工序包括检测上述电力输出或上述计测温度的累计值的步骤， 上述进行判定的工序包括通过将上述累计值与预定的阈值比较而判定上述基板的异 常载置状态的步骤。
5.如权利要求1所述的基板的异常载置状态的检测方法，其特征在于，还包括利用上 述累计值与在前一张基板的处理中检测出的累计值进行运算处理而求出运算结果的工序，上述进行检测的工序包括检测上述电力输出或上述计测温度的累计值的工序， 上述进行判定的工序包括通过将上述运算结果与预定的阈值比较而判定上述基板的 异常载置状态的情况。
6.如权利要求5所述的基板的异常载置状态的检测方法，其特征在于，设上述累计值 为A1，在前一张基板的处理中检测出的上述累计值为A0时，上述运算结果由A1与A0之比构 成。
7.如权利要求5所述的基板的异常载置状态的检测方法，其特征在于，在设上述累计 值为A1、前一张基板的处理中检测出的上述累计值为A0时，上述运算结果由A1与A0之差构 成。
8.如权利要求1所述的基板的异常载置状态的检测方法，其特征在于，上述进行检测 的工序包括检测上述电力输出的最大值及最小值、或上述电力输出的累计值的工序，向上述加热器供给的电力输出为向加热器供给的供给电力、供给电流或供给电压中任一个以上。
9.一种基板处理方法，其特征在于，包括 在设有加热器的基板载置台上载置基板的工序； 对上述基板加热的同时进行处理的工序；和检测被处理的上述基板的载置状态的异常的工序， 检测上述异常的工序，包括在处理一张基板的期间，根据向上述加热器供给的电力输出的信息或上述基板载置台 的计测温度的信息，检测上述电力输出或上述计测温度的最大值及最小值、或上述电力输 出或上述计测温度的累计值的工序；和根据检测出的上述最大值及上述最小值、或检测出的上述累计值来判定上述基板的异 常载置状态的工序。
10.一种计算机能读取的存储介质，存储有在计算机上工作的控制程序，其特征在于， 上述控制程序在对在设有加热器的基板载置台上载置的基板加热的同时进行处理时，使上述计算机执行如下的工序在处理一张基板的期间，根据向上述加热器供给的电力输出的信息或上述基板载置台 的计测温度的信息，检测上述电力输出或上述计测温度的最大值及最小值、或上述电力输 出或上述计测温度的累计值的工序；和根据检测出的上述最大值及上述最小值或检测出的上述累计值来判定上述基板的异 常载置状态的工序。
11.一种基板处理装置，其特征在于，包括 载置基板的基板载置台；加热器，设在上述基板载置台上，对在该基板载置台上载置的基板进行加热； 加热器电源，与上述加热器电连接； 温度计测部，计测上述基板载置台的温度；存储部，存储向上述加热器供给的电力输出或上述基板载置台的计测温度；和 判定部，检测向上述加热器供给的电力输出的最大值与最小值之差或向该加热器供给 的电力输出的累计值、上述基板载置台的计测温度的最大值与最小值之差或该基板载置台 的计测温度的累计值，根据上述差或累计值，判定上述基板的异常载置状态。
全文摘要
基板(W)的异常载置状态的检测方法，用于对在设有加热器(6a、6b)的基板载置台(3)上载置的基板(W)加热的同时进行加热时，检测该基板(W)的载置状态的异常。上述基板(W)的异常载置状态的检测方法，包括在处理一张基板(W)的期间，根据向上述加热器(6a、6b)供给的电力输出的信息或上述基板载置台(3)的计测温度的信息，检测上述电力输出或上述计测温度的最大值及最小值或上述电力输出或上述计测温度的累计值的工序；和根据检测出的上述最大值及上述最小值或检测出的上述累计值判定上述基板的异常载置状态的工序。
文档编号C23C16/52GK101990707SQ20098011231
公开日2011年3月23日 申请日期2009年9月25日 优先权日2008年9月30日
发明者五味晓志, 宫下晃一, 江田淑惠, 茅野孝, 长泽稔 申请人:东京毅力科创株式会社