CN112680718A - 成膜装置、控制装置以及压力计的调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种成膜装置、控制装置以及压力计的调整方法，能够自动地执行压力计的零点调整。本公开的一个方式的成膜装置具备能够被减压的处理容器、检测所述处理容器内的压力的压力计以及控制部，其中，所述控制部构成为，重复进行包括调整所述压力计的零点的步骤和在所述处理容器内执行成膜处理的步骤的循环，直至当在执行所述成膜处理的步骤之后将所述处理容器内排气至最高到达真空度时由所述压力计检测出的到达压力达到目标范围内为止。
Description
技术领域
本公开涉及一种成膜装置、控制装置以及压力计的调整方法。
背景技术
关于检测能够减压的处理容器内的压力的隔膜式的压力测定器，已知一种即使在隔膜附着有固体的情况下也能够减轻从附着的固体作用的应力对隔膜的变形产生的影响的压力测定器(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-137275号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开提供一种能够自动地执行压力计的零点调整的技术。
用于解决问题的方案
本公开的一个方式的成膜装置具备：处理容器，其能够减压；压力计，其检测所述处理容器内的压力；以及控制部，其中，所述控制部构成为，重复进行包括调整所述压力计的零点的步骤和在所述处理容器内执行成膜处理的步骤的循环，直至当在执行所述成膜处理的步骤之后将所述处理容器内排气至最高到达真空度时由所述压力计检测出的到达压力达到目标范围为止。
发明的效果
根据本公开，能够自动地执行压力计的零点调整。
附图说明
图1是表示一个实施方式的成膜装置的结构例的概要图。
图2是表示压力计的一例的图。
图3是表示一个实施方式的压力计的调整方法的流程图。
图4是表示一个实施方式的压力计的调整方法的具体例的图。
图5是表示包括成膜装置的系统的一例的图。
附图标记说明
1：成膜装置；10：处理容器；60：压力计；80：控制部。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本公开的非限定性的例示的实施方式。在全部的附图中，对相同或对应的构件或部件标注相同或对应的参照标记，省略重复的说明。
〔成膜装置〕
图1是表示一个实施方式的成膜装置的结构例的概要图。如图1所示，成膜装置1具有处理容器10、气体供给部30、排气部40、加热部50、压力计60、控制部80等。
处理容器10的内部能够减压，该处理容器10用于收容作为基板的半导体晶圆(下面称作“晶圆W”。)。处理容器10具有下端开放的有顶的圆筒形状的内管11以及下端开放且覆盖内管11的外侧的有顶的圆筒形状的外管12。内管11和外管12由石英等耐热性材料形成，同轴状地配置成双层管构造。
内管11的顶部例如是平坦的。在内管11的一侧，沿着其长度方向(上下方向)形成有用于收容气体喷嘴的收容部13。在一个实施方式中，使内管11的侧壁的一部分朝向外侧突出而形成凸部14，将凸部14内形成为收容部13。
在内管11的相反一侧的侧壁，沿其长度方向(上下方向)以与收容部13相向的方式形成有矩形的开口15。
开口15为形成为能够对内管11内的气体进行排气的气体排气口。开口15以长度与晶圆舟16的长度相同或者比晶圆舟16的长度长且分别沿上下方向延伸的方式形成。
处理容器10的下端例如被不锈钢形成的圆筒形状的歧管17支承。在歧管17的上端形成有凸缘18，将外管12的下端设置在凸缘18上并对其进行支承。在凸缘18与外管12的下端之间存在O型环等密封构件19以使外管12内设为气密状态。
在歧管17的上部的内壁设置有圆环状的支承部20，将内管11的下端设置在支承部20上并对其进行支承。盖体21经由O型环等密封构件22气密性地安装于歧管17的下端的开口，将处理容器10的下端的开口、即歧管17的开口气密性地封闭。盖体21例如由不锈钢形成。
在盖体21的中央部贯穿设置有旋转轴24，该旋转轴24经由磁性流体密封件23将晶圆舟16以能够旋转的方式支承。旋转轴24的下部旋转自如地支承于包括舟升降机的升降机构25的臂25A。
在旋转轴24的上端设置有旋转板26，在旋转板26上经由石英制的保温台27载置有保持晶圆W的晶圆舟16。因而，通过使升降机构25升降，盖体21与晶圆舟16一体地上下运动，能够相对于处理容器10内进行晶圆舟16的插入和脱离。晶圆舟16能够被收容于处理容器10内，是将多个晶圆W以沿上下方向隔开间隔的方式大致水平地保持的基板保持器具。
气体供给部30设置于歧管17。气体供给部30向内管11内导入成膜气体、清洁气体、吹扫气体等气体。气体供给部30具有气体喷嘴31。
气体喷嘴31例如由石英制成，沿内管11的长度方向设置于内管11内，并且所述气体喷嘴31的基端弯曲成L字状且以贯通歧管17的方式被支承。在气体喷嘴31中沿其长度方向形成有多个气体孔32，从气体孔32朝向水平方向喷出气体。多个气体孔32例如以与被晶圆舟16支承的晶圆W的间隔相同的间隔进行配置。气体喷嘴31为供给成膜气体、清洁气体、吹扫气体等气体的喷嘴，一边控制流量一边根据需要向处理容器10内供给该气体。
成膜气体为用于在晶圆W形成膜的气体，根据要成膜的膜种类来选择该气体。例如，在形成氧化硅膜的情况下，能够将硅原料气体和氧化气体用作成膜气体。
作为硅原料气体，例如能够列举出二异丙氨基硅烷(DIPAS)、三(二甲基氨基)硅烷(3DMAS)、四(二甲基氨基)硅烷(4DMAS)、双(叔丁基氨基)硅烷(BTBAS)等氨基硅烷气体。
作为氧化气体，例如能够列举出O2气体、O3气体、CO2气体、NO气体、N2O气体、H2O气体，根据需要，通过高频电场使这些气体等离子体化来用作氧化种。作为氧化种，优选O2等离子体。此外，在使用O3气体的情况下，不需要等离子体。
清洁气体为用于去除处理容器10内沉积的膜的气体。作为清洁气体，例如能够列举出HF气体、F2气体、ClF3气体等含氟气体。
吹扫气体为用于去除并吹扫处理容器10内残留的成膜气体和清洁气体的气体。作为吹扫气体，例如能够列举出氮气、氩气等非活性气体。
此外，在图1的例子中，说明了气体供给部30具有一个气体喷嘴31的情况，但气体供给部30的方式不限定于此，例如气体供给部30也可以具有多个气体喷嘴。
排气部40对从内管11内经由开口15排出后经由内管11与外管12之间的空间P1从气体出口41排出的气体进行排气。气体出口41形成于歧管17的上部的侧壁且支承部20的上方。气体出口41与排气通路42连接。在排气通路42中依序设置有压力调整阀43和真空泵44，能够对处理容器10内进行排气。
加热部50设置于外管12的周围。加热部50例如设置于基底板28上。加热部50具有圆筒形状，以覆盖外管12。加热部50例如包括发热元件，对处理容器10内的晶圆W进行加热。
压力计60设置于排气通路42中的压力调整阀43的上游侧，用以检测处理容器10内的压力。压力计60例如可以为隔膜真空计。压力计60将检测出的压力发送至控制部80。另外，通过控制部80自动对压力计60进行零点调整。
控制部80为控制装置的一例，用于控制成膜装置1的动作。控制部80例如可以为计算机。进行成膜装置1整体的动作的计算机的程序被存储于存储介质90中。存储介质90例如可以为软盘、光盘、硬盘、闪存、DVD等。
〔成膜装置的动作〕
首先，作为成膜装置1的动作的一例，对在晶圆W上形成氧化硅膜的成膜处理进行说明。
在常温下，例如通过使在搭载有50张～150张晶圆W的状态的晶圆舟16从被控制为设定温度的处理容器10的下方上升至处理容器10内来搬入该晶圆舟16。另外，通过盖体21关闭歧管17的下端的开口，由此将处理容器10内设为密闭空间。作为晶圆W，例示直径300mm的晶圆W。
接下来，对处理容器10内进行抽真空来将其维持在工艺压力，并且控制向加热部50供给的供给电力来使晶圆温度上升并且维持在工艺温度、例如450℃以下的温度。然后，在使晶圆舟16旋转的状态下开始进行成膜处理。
成膜处理例如为通过原子层沉积(ALD：Atomic Layer Deposition)来在晶圆W形成氧化硅膜的处理，所谓原子层沉积是重复地交替进行供给硅原料气体的工序和供给氧化气体的工序的处理。另外，成膜处理也可以在供给硅原料气体的工序与供给氧化气体的工序之间具有从处理容器10内去除残留于处理容器10内的气体(下面称作“残留气体”。)的工序。
在供给硅原料气体的工序中，通过从气体喷嘴31的气体孔32向处理容器10内供给硅原料气体来使硅原料气体吸附于晶圆W上。供给硅原料气体的工序中供给硅原料气体的时间例如为1～180sec，硅原料气体的流量例如为1～1000sccm，处理容器10内的压力例如为13.3～1333Pa(0.1～10Torr)。
在供给氧化气体的工序中，通过从气体喷嘴31的气体孔32向处理容器10内供给氧化气体来使吸附于晶圆W上的硅原料气体氧化。此时，也可以根据需要施加高频电力来使氧化气体等离子体化，由此生成氧自由基来使吸附于晶圆W上的硅原料气体氧化。供给氧化气体的工序中供给氧化气体的时间例如为1～300sec，氧化气体的流量例如为100～20000sccm，处理容器10内的压力例如为13.3～1333Pa(0.1～10Torr)。另外，施加高频电力的情况下的高频电力的频率例如为13.56MHz，功率例如为5～1000W。
在去除残留气体的工序中，一边对处理容器10内进行真空排气一边从气体喷嘴31的气体孔32向处理容器10内供给吹扫气体。例如，在供给硅原料气体的工序之后且供给氧化气体的工序之后进行去除残留气体的工序。在去除残留气体的工序中，供给吹扫气体的时间例如为1～60sec，吹扫气体的流量例如为50～20000sccm，处理容器10内的压力为13.3～1333Pa(0.1～10Torr)。此外，在去除残留气体的工序中，例如也可以在不供给吹扫气体，在使全部的气体供给停止了的状态下持续地进行抽真空。但是，通过供给吹扫气体，能够在短时间内去除处理容器10内的残留气体。
通过这样，以间隔从处理容器10内去除残留气体的工序的方式间歇且交替地重复进行供给硅原料的工序和供给氧化气体的工序，由此能够形成期望的膜厚的氧化硅膜。此外，在成膜处理结束后，以与将晶圆W搬入到处理容器10内的过程相反的顺序从处理容器10内搬出晶圆W。
接着，作为成膜装置1的动作的其它例，对去除沉积于处理容器10内的膜的清洁处理进行说明。
在清洁处理中，在处理容器10内将未搭载产品用的晶圆W的晶圆舟16置于保温台27的状态下，使该晶圆舟16从下方上升到被加热至设定温度的处理容器10内来搬入该晶圆舟16。接着，通过盖体21将歧管17的下端的开口关闭，由此将处理容器10内设为密闭空间。接下来，一边对处理容器10内进行排气，一边从气体喷嘴31的气体孔32向处理容器10内供给清洁气体。由此，将附着于处理容器10的内壁、晶圆舟16、保温台27、气体喷嘴31等的反应生成物去除。进行清洁处理时的处理容器10内的温度例如为0～600℃，优选为25～475℃。
〔压力计〕
图2是表示压力计60的一例的图。如图2所示，压力计60为通过检测在基准压力室62与同处理容器10内连通的测定压力室63的边界配置的隔膜61的变形来对测定压力室63的压力进行测定的隔膜真空计。
隔膜61通过一个侧面与另一个侧面的压力差而挠曲。即，隔膜61相对于其中心呈轴对称地变形。例如在测定压力室63的压力比基准压力室62的内压高的情况下，隔膜61的中心部向上方(图中的-y方向)移动(变形)。
另外，在隔膜61中，在流入到测定压力室63的气体中包含固体(微粒等)的情况下，当该固体附着于隔膜61的表面时，由于附着的该固体而在隔膜61的表面产生应力。在隔膜61中，例如附着的固体形成膜，当该膜收缩时，隔膜61的表面产生收缩应力。此时，产生的应力为在基于隔膜61的变形来测定压力时使压力过大地测定出的正偏移应力(图中的f1)、或使压力过小地测定出的负偏移应力(图中的f2)。像这样，关于压力计60，当在隔膜61的表面附着固体时，隔膜61的基于压力差产生的变形包括误差，测定压力的精度下降。
〔压力计的调整方法〕
图3是表示一个实施方式的压力计60的调整方法的流程图。例如在清洁处理之后执行一个实施方式的压力计60的调整方法。例如每进行多次成膜处理时执行清洁处理。
如图3所示，一个实施方式的压力计60的调整方法包括步骤S31～S34。
在步骤S31中，控制部80在处理容器10内执行成膜处理。在一个实施方式中，控制部80在处理容器10内没有晶圆W的状态或处理容器10内收容有晶圆假片的状态下执行成膜处理。在步骤S31中，在进行成膜处理时供给至处理容器10内的成膜气体的一部分流入压力计60的测定压力室63，并且在隔膜61的表面沉积出膜。例如，使用与在将产品用晶圆收容于处理容器10内来执行的成膜处理时使用的成膜气体相同的气体执行步骤S31中的成膜处理。另外，优选的是，例如以与将产品用晶圆收容于处理容器10内并且执行的成膜处理相同的条件来执行步骤S31中的成膜处理。成膜处理例如可以为通过向处理容器10内交替地供给氨基硅烷气体和氧化气体来进行氧化硅膜的成膜的处理。
在步骤S32中，控制部80调整压力计60的零点。在一个实施方式中，控制部80控制排气部40，来将处理容器10内排气至最高到达真空度。接下来，控制部80通过压力计60检测被排气至最高到达真空度的处理容器10内的压力(下面称作“到达压力”。)。接下来，控制部80调整压力计60的零点，以使压力计60检测出的到达压力成为目标压力。目标压力例如可以为在成膜处理的前后由压力计60检测出的到达压力的差为预定的范围内时的、由压力计60检测出的到达压力。另外，目标压力例如也可以为在压力计60的隔膜61的表面沉积了预定的膜厚以上的膜的状态下由压力计60检测出的到达压力。另外，目标压力例如可以为紧挨在将沉积于处理容器10内的膜去除的清洁处理之前由压力计60检测出的到达压力。
在步骤S33中，控制部80在处理容器10内执行成膜处理。步骤S33中的成膜处理可以与步骤S31中的成膜处理相同。
在步骤S34中，控制部80判定压力计60是否存在零点偏移。在一个实施方式中，控制部80控制排气部40，来将处理容器10内排气至最高到达真空度。接下来，控制部80通过压力计60检测被排气至最高到达真空度的处理容器10内的压力。接下来，控制部80判定压力计60检测出的到达压力是否达到了目标范围内。在判定为压力计60检测出的到达压力达到了目标范围内的情况下，控制部80判断为压力计60不存在零点偏移，结束处理。另一方面，在判定为压力计60检测出的到达压力没有达到目标范围内的情况下，控制部80判断为压力计60存在零点偏移，使处理返回步骤S32。
接着，说明一个实施方式的压力计60的调整方法的具体例。图4是表示一个实施方式的压力计60的调整方法的具体例的图。在图4中，用实线表示目标压力PT，用虚线表示目标范围的上限值PH和下限值PL。在图4的例子中，目标压力PT为紧接在清洁处理之前执行的成膜处理之后的到达压力。另外，将DIPAS用作成膜处理时的成膜气体，将O2等离子体用作氧化气体，将HF气体用作清洁处理时的清洁气体。
如图4所示，在清洁处理之后执行的成膜处理1(步骤S31)后的到达压力为比目标范围的上限值PH高的值。另外，在成膜处理1(步骤S31)后执行的零点调整(步骤S32)后的到达压力为目标压力PT，在零点调整(步骤S32)后执行的成膜处理2(步骤S33)后的到达压力为比目标范围的下限值PL低的值。因此，在步骤S34中判断为存在零点偏移，再次进行零点调整(步骤S32)。
第二次零点调整(步骤S32)后的到达压力为目标压力PT，在零点调整(步骤S32)后执行的成膜处理3(步骤S33)后的到达压力为比目标范围的上限值PH高的值。因此，在步骤S34中判断为存在零点偏移，再次进行零点调整(步骤S32)。
第三次零点调整(步骤S32)后的到达压力为目标压力PT，在零点调整(步骤S32)后执行的成膜处理4(步骤S33)后的到达压力为目标范围内。因此，在步骤S34中判断为不存在零点偏移，处理结束。
如以上所说明的那样，在一个实施方式中，控制部80重复进行包括调整压力计60的零点的步骤和在处理容器10内执行成膜处理的步骤的循环，直至在执行成膜处理的步骤之后的到达压力达到目标范围内为止。通过像这样使压力计60的零点调整自动化，能够减少伴随压力计60的调整产生的停机时间。由此，生产率提高。另外，能够减少在操作者手动地进行压力计60的零点调整的情况下产生的装置差异。
〔包括成膜装置的系统〕
图5是表示包括成膜装置1的系统的一例的图。如图5所示，系统具有三个成膜装置1、组管理控制器2、终端3。
各成膜装置1具有压力计60和控制部80。各成膜装置1经由半导体工厂的通信线路而与组管理控制器2以能够通信的方式连接。此外，在图5中示出三个成膜装置1，但不特别限定成膜装置1的数量。
组管理控制器2为控制装置的一例，例如可以为计算机。组管理控制器2经由半导体工厂的通信线路而与终端3以能够通信的方式连接。组管理控制器2获取成膜装置1执行处理时的日志数据，并存储获取到的日志数据。日志数据包括压力计60的检测值。另外，组管理控制器2也可以构成为与前述的控制部80一同或者代替控制部80来执行一个实施方式的压力计60的调整方法。
通信线路例如与外部网络断开。其中，通信线路也可以与外部网络以能够通信的方式连接。
应当认为本次公开的实施方式在所有方面均为例示，而非限制性的。上述的实施方式可以在不脱离所附的权利要求书及其主旨的情况下以各种方式进行省略、置换、变更。
在上述的实施方式中说明了处理容器为双层管构造的容器的情况，但本公开不限定于此。例如，处理容器也可以为单层管构造的容器。
在上述的实施方式中，说明了处理装置为从沿处理容器的长度方向配置的气体喷嘴供给气体并且从与该气体喷嘴相向地配置的狭缝排出气体的装置的情况，但本公开并不限定于此。例如，处理装置也可以为从沿晶圆舟的长度方向配置的气体喷嘴供给气体并且从配置于该晶圆舟的上方的排气口排出气体的装置。另外，例如处理装置也可以为从配置于处理容器的下方的气体喷嘴供给处理气体并且从配置于处理容器的上方的排气口排出气体的装置。
在上述的实施方式中说明了在处理容器的周围设置有加热部的情况，但本公开并不限定于此。例如，也可以不设置加热部。
在上述的实施方式中说明了处理装置为不利用等离子体的装置的情况，但本公开不限定于此。例如，处理装置也可以为利用电容耦合型等离子体(CCP：CapacitivelyCoupled Plasma)等的等离子体的装置。
在上述的实施方式中说明了处理装置为一次性对多个晶圆进行处理的批量式的装置的情况，但本公开不限定于此。例如，处理装置也可以为逐张地处理晶圆的单片式的装置。另外，例如处理装置也可以为通过旋转台使配置于处理容器内的旋转台之上的多个晶圆公转以使晶圆依次通过被供给第一气体的区域和被供给第二气体的区域来对晶圆进行处理的半批量式的装置。
在上述的实施方式中说明了基板为半导体晶圆的情况，但本公开并不限定于此。例如，基板也可以为平板显示器(FPD：Flat Panel Display)用的大型基板、有机EL面板用的基板、太阳能电池用的基板。
Claims (10)
1.一种成膜装置，具备：
处理容器，其能够减压；
压力计，其检测所述处理容器内的压力；以及
控制部，
其中，所述控制部构成为，重复进行包括调整所述压力计的零点的步骤和在所述处理容器内执行成膜处理的步骤的循环，直至当在执行所述成膜处理的步骤之后将所述处理容器内排气至最高到达真空度时由所述压力计检测出的到达压力达到目标范围为止。
2.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，
在调整所述零点的步骤中，调整所述压力计的零点以使所述到达压力成为目标压力。
3.根据权利要求2所述的成膜装置，其特征在于，
所述目标压力为当在所述压力计沉积有预定的膜厚以上的膜的状态下将所述处理容器内排气至最高到达真空度时由所述压力计检测的压力。
4.根据权利要求2或3所述的成膜装置，其特征在于，
所述控制部构成为，在将沉积于所述处理容器内的膜去除的清洁处理后执行所述循环，
所述目标压力为紧挨所述清洁处理之前由所述压力计检测的压力。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的成膜装置，其特征在于，
执行所述成膜处理的步骤是在所述处理容器内不存在基板的状态或所述处理容器内收容有基板假片的状态下进行的。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的成膜装置，其特征在于，
所述压力计为通过检测在基准压力室同与所述处理容器内连通的测定压力室的边界配置的隔膜的变形来测定所述测定压力室的压力的隔膜真空计。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的成膜装置，其特征在于，
所述成膜处理包括通过向所述处理容器内交替地供给氨基硅烷气体和氧化气体来进行氧化硅膜的成膜的处理。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的成膜装置，其特征在于，
所述处理容器为收容基板保持器具的容器，所述基板保持器具将多个基板沿上下方向以具有间隔的方式大致水平地保持。
9.一种控制装置，对检测成膜装置的处理容器内的压力的压力计进行调整，
所述控制装置构成为，重复进行包括调整所述压力计的零点的步骤和在所述处理容器内执行成膜处理的步骤的循环，直至当在执行所述成膜处理的步骤之后将所述处理容器内排气至最高到达真空度时由所述压力计检测出的到达压力达到目标范围为止。
10.一种压力计的调整方法，所述压力计用于检测成膜装置的处理容器内的压力，在所述压力计的调整方法中，
重复进行包括调整所述压力计的零点的步骤和在所述处理容器内执行成膜处理的步骤的循环，直至当在执行所述成膜处理的步骤之后将所述处理容器内排气至最高到达真空度时由所述压力计检测出的到达压力达到目标范围为止。
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