JP2021014614A - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】成膜再現性を向上する基板処理方法及び基板処理装置を提供する。【解決手段】原料容器内の原料を気化させて、キャリアガスと共に原料ガスを供給するガス供給機構を備える基板処理装置の基板処理方法であって、前記キャリアガスの流量と前記原料ガスの流量との関係式を校正する工程と、前記関係式に基づいて前記キャリアガスの流量を制御し、処理容器内に前記原料ガスを供給して、前記処理容器内の基板に処理を施す工程と、を有し、前記関係式を校正する工程は、前記キャリアガスを連続的に流して前記関係式を導出する、基板処理方法。【選択図】図５
Description
本開示は、基板処理方法及び基板処理装置に関する。
半導体装置の製造工程において、例えば、ＭＯＳＦＥＴのゲート電極、ＤＲＡＭのワードライン等に、タングステン膜が用いられている。
特許文献１には、原料容器内の原料を気化させて、キャリアガスと共に処理容器内へ原料ガスを供給するガス供給装置を備える成膜装置が開示されている。
一の側面では、本開示は、成膜再現性を向上する基板処理方法及び基板処理装置を提供する。
上記課題を解決するために、一の態様によれば、原料容器内の原料を気化させて、キャリアガスと共に原料ガスを供給するガス供給機構を備える基板処理装置の基板処理方法であって、前記キャリアガスの流量と前記原料ガスの流量との関係式を校正する工程と、前記関係式に基づいて前記キャリアガスの流量を制御し、処理容器内に前記原料ガスを供給して、前記処理容器内の基板に処理を施す工程と、を有し、前記関係式を校正する工程は、前記キャリアガスを連続的に流して前記関係式を導出する、基板処理方法が提供される。
一の側面によれば、成膜再現性を向上する基板処理方法及び基板処理装置を提供することができる。
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
〔成膜装置〕
図１は、本実施形態に係る成膜装置（基板処理装置）の一例を示す概略断面図である。本実施形態に係る成膜装置は、原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法による成膜、及び化学的気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法による成膜が実施可能な装置として構成されている。
図１は、本実施形態に係る成膜装置（基板処理装置）の一例を示す概略断面図である。本実施形態に係る成膜装置は、原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法による成膜、及び化学的気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法による成膜が実施可能な装置として構成されている。
成膜装置は、処理容器１と、処理容器１内で基板である半導体ウエハ（以下、単にウエハＷという。）を水平に支持するためのサセプタ２と、処理容器１内に処理ガスをシャワー状に供給するためのシャワーヘッド３と、処理容器１の内部を排気する排気部４と、シャワーヘッド３に処理ガスを供給する処理ガス供給機構５と、制御部６とを有している。
処理容器１は、アルミニウム等の金属により構成され、略円筒状を有している。処理容器１の側壁にはウエハＷを搬入又は搬出するための搬入出口１１が形成され、搬入出口１１はゲートバルブ１２で開閉可能となっている。処理容器１の本体の上には、断面が矩形状をなす円環状の排気ダクト１３が設けられている。排気ダクト１３には、内周面に沿ってスリット１３ａが形成されている。また、排気ダクト１３の外壁には排気口１３ｂが形成されている。排気ダクト１３の上面には処理容器１の上部開口を塞ぐように天壁１４が設けられている。天壁１４と排気ダクト１３の間はシールリング１５で気密にシールされている。
サセプタ２は、ウエハＷに対応した大きさの円板状をなし、支持部材２３に支持されている。サセプタ２は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックス材料や、アルミニウムやニッケル基合金等の金属材料で構成されており、内部にウエハＷを加熱するためのヒータ２１が埋め込まれている。ヒータ２１はヒータ電源（図示せず）から給電されて発熱するようになっている。そして、サセプタ２の上面のウエハ載置面近傍に設けられた熱電対（図示せず）の温度信号によりヒータ２１の出力を制御することにより、ウエハＷを所定の温度に制御するようになっている。
サセプタ２には、ウエハ載置面の外周領域、及びサセプタ２の側面を覆うようにアルミナ等のセラミックスからなるカバー部材２２が設けられている。
サセプタ２を支持する支持部材２３は、サセプタ２の底面中央から処理容器１の底壁に形成された孔部を貫通して処理容器１の下方に延び、その下端が昇降機構２４に接続されている。昇降機構２４によりサセプタ２が支持部材２３を介して、図１で示す処理位置と、その下方の一点鎖線で示すウエハの搬送が可能な搬送位置との間で昇降可能となっている。また、支持部材２３の処理容器１の下方には、鍔部２５が取り付けられており、処理容器１の底面と鍔部２５の間には、処理容器１内の雰囲気を外気と区画し、サセプタ２の昇降動作にともなって伸縮するベローズ２６が設けられている。
処理容器１の底面近傍には、昇降板２７ａから上方に突出するように３本（２本のみ図示）のウエハ支持ピン２７が設けられている。ウエハ支持ピン２７は、処理容器１の下方に設けられた昇降機構２８により昇降板２７ａを介して昇降可能になっており、搬送位置にあるサセプタ２に設けられた貫通孔２ａに挿通されてサセプタ２の上面に対して突没可能となっている。このようにウエハ支持ピン２７を昇降させることにより、ウエハ搬送機構（図示せず）とサセプタ２との間でウエハＷの受け渡しが行われる。
シャワーヘッド３は、金属製であり、サセプタ２に対向するように設けられており、サセプタ２とほぼ同じ直径を有している。シャワーヘッド３は、処理容器１の天壁１４に固定された本体部３１と、本体部３１の下に接続されたシャワープレート３２とを有している。本体部３１とシャワープレート３２との間にはガス拡散空間３３が形成されており、ガス拡散空間３３には、本体部３１及び処理容器１の天壁１４の中央を貫通するようにガス導入孔３６が設けられている。シャワープレート３２の周縁部には下方に突出する環状突起部３４が形成され、シャワープレート３２の環状突起部３４の内側の平坦面にはガス吐出孔３５が形成されている。
サセプタ２が処理位置に存在した状態では、シャワープレート３２とサセプタ２との間に処理空間３７が形成され、環状突起部３４とサセプタ２のカバー部材２２の上面が近接して環状隙間３８が形成される。
排気部４は、排気ダクト１３の排気口１３ｂに接続された排気配管４１と、排気配管４１に接続された、真空ポンプや圧力制御バルブ等を有する排気機構４２とを備えている。処理に際しては、処理容器１内のガスはスリット１３ａを介して排気ダクト１３に至り、排気ダクト１３から排気部４の排気機構４２により排気配管４１を通って排気される。
処理ガス供給機構５は、ＷＣｌ６ガス供給機構５１、第１のＨ２ガス供給源５２、第２のＨ２ガス供給源５３、第１のＮ２ガス供給源５４、第２のＮ２ガス供給源５５、及びＳｉＨ４ガス供給源５６を有する。ＷＣｌ６ガス供給機構５１は、原料ガスである金属塩化物ガスとしてのＷＣｌ６ガスを供給する。第１のＨ２ガス供給源５２は、還元ガスとしてのＨ２ガスを供給する。第２のＨ２ガス供給源５３は、添加還元ガスとしてのＨ２ガスを供給する。第１のＮ２ガス供給源５４、及び第２のＮ２ガス供給源５５は、パージガスであるＮ２ガスを供給する。ＳｉＨ４ガス供給源５６は、ＳｉＨ４ガスを供給する。
また、処理ガス供給機構５は、ＷＣｌ６ガス供給ライン６１、第１のＨ２ガス供給ライン６２、第２のＨ２ガス供給ライン６３、第１のＮ２ガス供給ライン６４、第２のＮ２ガス供給ライン６５、及びＳｉＨ４ガス供給ライン６３ａを有する。ＷＣｌ６ガス供給ライン６１は、ＷＣｌ６ガス供給機構５１から延びるラインである。第１のＨ２ガス供給ライン６２は、第１のＨ２ガス供給源５２から延びるラインである。第２のＨ２ガス供給ライン６３は、第２のＨ２ガス供給源５３から延びるラインである。第１のＮ２ガス供給ライン６４は、第１のＮ２ガス供給源５４から延び、ＷＣｌ６ガス供給ライン６１側にＮ２ガスを供給するラインである。第２のＮ２ガス供給ライン６５は、第２のＮ２ガス供給源５５から延び、第１のＨ２ガス供給ライン６２側にＮ２ガスを供給するラインである。ＳｉＨ４ガス供給ライン６３ａは、ＳｉＨ４ガス供給源５６から延び、第２のＨ２ガス供給ライン６３に接続されるように設けられたラインである。
第１のＮ２ガス供給ライン６４は、ＡＬＤ法による成膜中に常時Ｎ２ガスを供給する第１の連続Ｎ２ガス供給ライン６６と、パージステップのときのみＮ２ガスを供給する第１のフラッシュパージライン６７とに分岐している。また、第２のＮ２ガス供給ライン６５は、ＡＬＤ法による成膜中に常時Ｎ２ガスを供給する第２の連続Ｎ２ガス供給ライン６８と、パージステップのときのみＮ２ガスを供給する第２のフラッシュパージライン６９とに分岐している。第１の連続Ｎ２ガス供給ライン６６及び第１のフラッシュパージライン６７は、第１の接続ライン７０に接続され、第１の接続ライン７０はＷＣｌ６ガス供給ライン６１に接続されている。また、第２のＨ２ガス供給ライン６３、第２の連続Ｎ２ガス供給ライン６８、及び第２のフラッシュパージライン６９は、第２の接続ライン７１に接続され、第２の接続ライン７１は第１のＨ２ガス供給ライン６２に接続されている。ＷＣｌ６ガス供給ライン６１及び第１のＨ２ガス供給ライン６２とは、合流配管７２に合流しており、合流配管７２は、前述したガス導入孔３６に接続されている。
ＷＣｌ６ガス供給ライン６１、第１のＨ２ガス供給ライン６２、第２のＨ２ガス供給ライン６３、第１の連続Ｎ２ガス供給ライン６６、第１のフラッシュパージライン６７、第２の連続Ｎ２ガス供給ライン６８、及び第２のフラッシュパージライン６９の最も下流側には、それぞれ、ＡＬＤの際にガスを切り替えるための開閉バルブ７３，７４，７５，７６，７７，７８，７９が設けられている。また、第１のＨ２ガス供給ライン６２、第２のＨ２ガス供給ライン６３、第１の連続Ｎ２ガス供給ライン６６、第１のフラッシュパージライン６７、第２の連続Ｎ２ガス供給ライン６８、及び第２のフラッシュパージライン６９の開閉バルブの上流側には、それぞれ流量制御器としてのマスフローコントローラ８２，８３，８４，８５，８６，８７が設けられている。マスフローコントローラ８３は、第２のＨ２ガス供給ライン６３におけるＳｉＨ４ガス供給ライン６３ａの合流点の上流側に設けられており、マスフローコントローラ８３と合流点との間には開閉バルブ８８が設けられている。また、ＳｉＨ４ガス供給ライン６３ａには、上流側から順に、マスフローコントローラ８３ａ及び開閉バルブ８８ａが設けられている。したがって、第２のＨ２ガス供給ライン６３を介してＨ２ガス及びＳｉＨ４ガスのいずれか又は両方が供給可能となっている。ＷＣｌ６ガス供給ライン６１及び第１のＨ２ガス供給ライン６２には、短時間で必要なガスの供給が可能なように、それぞれバッファタンク８０，８１が設けられている。バッファタンク８０には、その内部の圧力を検出可能な圧力計８０ａが設けられている。
ＷＣｌ６ガス供給機構５１は、ＷＣｌ６を収容する原料容器である成膜原料タンク９１を有している。ＷＣｌ６は常温で固体の固体原料である。成膜原料タンク９１の周囲にはヒータ９１ａが設けられており、成膜原料タンク９１内の成膜原料を適宜の温度に加熱して、ＷＣｌ６を昇華させるようになっている。成膜原料タンク９１内には前述したＷＣｌ６ガス供給ライン６１が上方から挿入されている。
また、ＷＣｌ６ガス供給機構５１は、成膜原料タンク９１内に上方から挿入されたキャリアガス配管９２と、キャリアガス配管９２にキャリアガスであるＮ２ガスを供給するためのキャリアＮ２ガス供給源９３と、キャリアガス配管９２に接続された、流量制御器としてのマスフローコントローラ９４、及びマスフローコントローラ９４の下流側の開閉バルブ９５ａ及び９５ｂと、ＷＣｌ６ガス供給ライン６１の成膜原料タンク９１の近傍に設けられた、開閉バルブ９６ａ及び９６ｂ、ならびに流量計９７とを有している。キャリアガス配管９２において、開閉バルブ９５ａはマスフローコントローラ９４の直下位置に設けられ、開閉バルブ９５ｂはキャリアガス配管９２の挿入端の側に設けられている。また、開閉バルブ９６ａ及び９６ｂ、ならびに流量計９７は、ＷＣｌ６ガス供給ライン６１の挿入端から開閉バルブ９６ａ、開閉バルブ９６ｂ、流量計９７の順に配置されている。
キャリアガス配管９２の開閉バルブ９５ａと開閉バルブ９５ｂの間の位置、及びＷＣｌ６ガス供給ライン６１の開閉バルブ９６ａと開閉バルブ９６ｂの間の位置を繋ぐように、バイパス配管９８が設けられ、バイパス配管９８には開閉バルブ９９が介設されている。開閉バルブ９５ｂ，９６ａを閉じて開閉バルブ９９，９５ａ，９６ｂを開くことにより、キャリアＮ２ガス供給源９３から供給されるＮ２ガスがキャリアガス配管９２、バイパス配管９８を経て、ＷＣｌ６ガス供給ライン６１に供給される。これにより、ＷＣｌ６ガス供給ライン６１をパージすることが可能となっている。
また、ＷＣｌ６ガス供給ライン６１における流量計９７の上流側には、希釈ガスであるＮ２ガスを供給する希釈Ｎ２ガス供給ライン１００の下流側の端部が合流している。希釈Ｎ２ガス供給ライン１００の上流側の端部には、Ｎ２ガスの供給源である希釈Ｎ２ガス供給源１０１が設けられている。希釈Ｎ２ガス供給ライン１００には、上流側からマスフローコントローラ１０２と、開閉バルブ１０３とが介設されている。
ＷＣｌ６ガス供給ライン６１における流量計９７の下流位置には、エバックライン１０４の一端が接続され、エバックライン１０４の他端は排気配管４１に接続されている。エバックライン１０４のＷＣｌ６ガス供給ライン６１近傍位置及び排気配管４１近傍位置には、それぞれ開閉バルブ１０５及び開閉バルブ１０６が設けられている。また、開閉バルブ１０５と開閉バルブ１０６との間には、圧力制御バルブ１０７が設けられている。そして、開閉バルブ９９，９５ａ，９５ｂを閉じた状態で開閉バルブ１０５，１０６，９６ａ，９６ｂを開けることにより、成膜原料タンク９１内、およびバッファタンク８０内を排気機構４２によって排気することが可能となっている。
制御部６は、各構成部、具体的にはバルブ、電源、ヒータ、ポンプ等を制御するマイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたプロセスコントローラと、ユーザーインターフェースと、記憶部とを有している。プロセスコントローラには成膜装置の各構成部が電気的に接続されて制御される構成となっている。ユーザーインターフェースは、プロセスコントローラに接続されており、オペレータが成膜装置の各構成部を管理するためにコマンドの入力操作などを行うキーボードや、成膜装置の各構成部の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなっている。記憶部もプロセスコントローラに接続されている。記憶部には、成膜装置で実行される各種処理をプロセスコントローラの制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて成膜装置の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラム、即ち処理レシピや、各種データベース等が格納されている。また、記憶部には、過去に処理容器１内へＷＣｌ６ガスを供給して処理を行ったときのバッファタンク８０内の圧力が、処理レシピごとに格納されている。処理レシピは記憶部の中の記憶媒体（図示せず）に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスク等の固定的に設けられているものであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、半導体メモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。必要に応じて、ユーザーインターフェースからの指示等にて所定の処理レシピを記憶部から呼び出してプロセスコントローラに実行させることで、プロセスコントローラの制御の下、成膜装置での所望の処理が行われる。
図２は、本実施形態に係る成膜装置の動作を説明するフローチャートである。
ステップＳ１０１において、制御部６は、キャリアＮ２ガス供給源９３から成膜原料タンク９１に供給されるキャリアガスであるＮ２ガスと、キャリアガスによって成膜原料タンク９１からピックアップされたプリカーサ（原料ガス、ＷＣｌ６ガス）の流量と、の関係式を校正するキャリブレーション工程を行う。なお、キャリブレーション工程における関係式を校正は、図４等を用いて後述する。
ステップＳ１０２において、制御部６は、ウエハＷに成膜処理を行う。ここでは、例えばトレンチやホール等の凹部を有するシリコン膜の表面に下地膜が形成されたウエハＷに対し、タングステン膜を成膜する。
最初に、処理容器１内にウエハＷを搬入する（搬入工程）。具体的には、サセプタ２を搬送位置に下降させた状態でゲートバルブ１２を開き、搬送装置（図示せず）によりウエハＷを、搬入出口１１を介して処理容器１内に搬入し、ヒータ２１により所定温度に加熱されたサセプタ２上に載置する。続いて、サセプタ２を処理位置まで上昇させ、処理容器１内を所定の真空度まで減圧する。その後、開閉バルブ７６，７８を開き、開閉バルブ７３，７４，７５，７７，７９を閉じる。これにより、第１のＮ２ガス供給源５４及び第２のＮ２ガス供給源５５から、第１の連続Ｎ２ガス供給ライン６６及び第２の連続Ｎ２ガス供給ライン６８を経てＮ２ガスを処理容器１内に供給して圧力を上昇させ、サセプタ２上のウエハＷの温度を安定させる。このとき、バッファタンク８０内には成膜原料タンク９１からＷＣｌ６ガスが供給されて、バッファタンク８０内の圧力は略一定に維持されている。ウエハＷとしては、トレンチやホール等の凹部を有するシリコン膜の表面に下地膜が形成されたものを用いることができる。下地膜としては、ＴｉＮ膜、ＴｉＳｉＮ膜、Ｔｉシリサイド膜、Ｔｉ膜、ＴｉＯ膜、ＴｉＡｌＮ膜等のチタン系材料膜を挙げることができる。また、下地膜としては、ＷＮ膜、ＷＳｉｘ膜、ＷＳｉＮ膜等のタングステン系化合物膜を挙げることもできる。下地膜をシリコン膜の表面に設けることにより、タングステン膜を良好な密着性で成膜することができる。また、インキュベーション時間を短くすることができる。
次に、バッファタンク８０内を第１の圧力に減圧する（減圧工程）。具体的には、開閉バルブ９９，９５ａ，９５ｂ，１０３を閉じた状態で開閉バルブ１０５，１０６，９６ａ，９６ｂを開くことにより、エバックライン１０４を介してバッファタンク８０内及び成膜原料タンク９１内を排気機構４２によって排気する。このとき、バッファタンク８０内、成膜原料タンク９１内、及びＷＣｌ６ガス供給ライン６１を第１の圧力に減圧する。第１の圧力は、排気機構４２による引き切りの状態の圧力であってもよく、圧力制御バルブ１０７によって調整される所定の圧力であってもよい。
次に、バッファタンク８０内の圧力を第１の圧力よりも高い第２の圧力に調整する（調整工程）。具体的には、開閉バルブ１０５，１０６を閉じ、開閉バルブ９５ａ，９５ｂ，１０３を開ける。これにより、キャリアＮ２ガス供給源９３から供給されるＮ２ガス、成膜原料タンク９１から供給されるＷＣｌ６ガス、及び希釈Ｎ２ガス供給ライン１００から供給されるＮ２ガスがバッファタンク８０内に充填される。また、圧力制御バルブ１０７の開度を調整することにより、バッファタンク８０内の圧力を第２の圧力に調整してもよい。なお、第２の圧力は、過去に処理容器１内へＷＣｌ６ガスを供給して処理を行ったときのバッファタンク８０内の圧力と等しい圧力であり、例えば記憶部に予め記憶されていてよい。過去に行われた処理としては、例えば直近に同一の処理レシピで行われた処理であってよい。
次に、金属塩化物ガスであるＷＣｌ６ガスと、還元ガスであるＨ２ガスを用いてタングステン膜を成膜する（成膜工程）。成膜工程は、調整工程においてバッファタンク８０内の圧力が、第２の圧力に調整された後に行われる。
ここで、成膜工程について、更に説明する。図３は、成膜工程におけるガス供給シーケンスの一例を示す図である。ここでは、ＡＬＤ法によりタングステン膜を成膜する場合を例に説明する。
ステップＳ１は、ＷＣｌ６ガスを処理空間３７に供給する原料ガス供給ステップである。ステップＳ１では、最初に、開閉バルブ７６，７８を開いた状態で、第１のＮ２ガス供給源５４及び第２のＮ２ガス供給源５５から、第１の連続Ｎ２ガス供給ライン６６及び第２の連続Ｎ２ガス供給ライン６８を経てＮ２ガスを供給し続ける。また、開閉バルブ７３を開くことにより、ＷＣｌ６ガス供給機構５１からＷＣｌ６ガス供給ライン６１を経てＷＣｌ６ガスを処理容器１内の処理空間３７に供給する。このとき、ＷＣｌ６ガスは、バッファタンク８０に一旦貯留された後に処理容器１内に供給される。なお、マスフローコントローラ９４は、ステップＳ１０１（図２参照）で校正した関係式に基づいて、制御される。また、ステップＳ１において、第２のＨ２ガス供給源５３から延びる第２のＨ２ガス供給ライン６３を経て添加還元ガスとしてＨ２ガスを処理容器１内に供給してもよい。ステップＳ１の際にＷＣｌ６ガスと同時に還元ガスを供給することにより、供給されたＷＣｌ６ガスが活性化され、その後のステップＳ３の際の成膜反応が生じやすくなる。そのため、高いステップカバレッジを維持し、且つ１サイクルあたりの堆積膜厚を厚くして成膜速度を大きくすることができる。添加還元ガスの流量としては、ステップＳ１においてＣＶＤ反応が生じない程度の流量とすることができる。
ステップＳ２は、処理空間３７の余剰のＷＣｌ６ガス等をパージするパージステップである。ステップＳ２では、第１の連続Ｎ２ガス供給ライン６６及び第２の連続Ｎ２ガス供給ライン６８を介してのＮ２ガスの供給を継続した状態で、開閉バルブ７３を閉じてＷＣｌ６ガスを停止する。また、開閉バルブ７７，７９を開けて、第１のフラッシュパージライン６７及び第２のフラッシュパージライン６９からもＮ２ガス（フラッシュパージＮ２ガス）を供給し、大流量のＮ２ガスにより、処理空間３７の余剰のＷＣｌ６ガス等をパージする。
ステップＳ３は、Ｈ２ガスを処理空間３７に供給する還元ガス供給ステップである。ステップＳ３では、開閉バルブ７７，７９を閉じて第１のフラッシュパージライン６７及び第２のフラッシュパージライン６９からのＮ２ガスを停止する。また、第１の連続Ｎ２ガス供給ライン６６及び第２の連続Ｎ２ガス供給ライン６８を介してのＮ２ガスの供給を継続した状態で、開閉バルブ７４を開く。これにより、第１のＨ２ガス供給源５２から第１のＨ２ガス供給ライン６２を経て還元ガスとしてのＨ２ガスを処理空間３７に供給する。このとき、Ｈ２ガスは、バッファタンク８１に一旦貯留された後に処理容器１内に供給される。ステップＳ３により、ウエハＷ上に吸着したＷＣｌ６が還元される。このときのＨ２ガスの流量は、十分に還元反応が生じる量とすることができる。
ステップＳ４は、処理空間３７の余剰のＨ２ガスをパージするパージステップである。ステップＳ４では、第１の連続Ｎ２ガス供給ライン６６及び第２の連続Ｎ２ガス供給ライン６８を介してのＮ２ガスの供給を継続した状態で、開閉バルブ７４を閉じて第１のＨ２ガス供給ライン６２からのＨ２ガスの供給を停止する。また、開閉バルブ７７，７９を開き、第１のフラッシュパージライン６７及び第２のフラッシュパージライン６９からもＮ２ガス（フラッシュパージＮ２ガス）を供給し、ステップＳ２と同様、大流量のＮ２ガスにより、処理空間３７の余剰のＨ２ガスをパージする。
以上のステップＳ１〜Ｓ４を短時間で１サイクル実施することにより、薄いタングステン単位膜を形成し、これらのステップのサイクルを複数回繰り返すことにより所望の膜厚のタングステン膜を成膜する。このときのタングステン膜の膜厚は、上記サイクルの繰り返し数により制御することができる。
成膜工程が終了すると、処理容器１外にウエハＷを搬出する（搬出工程）。搬出工程は、搬入工程の手順を逆に行えばよく、説明を省略する。なお、本実施形態では、搬入工程、減圧工程、調整工程、成膜工程及び搬出工程をこの順番に行う場合を例に挙げて説明したが、搬入工程と減圧工程とを同時に行ってもよい。
図２に戻り、ステップＳ１０３において、制御部６は、トリガ条件を満たしたか否かを判定する。ここで、トリガ条件とは、関係式を校正するキャリブレーション工程（Ｓ１０１）を行うか否かを判定するための条件である。トリガ条件を満たしていない場合（Ｓ１０３・Ｎｏ）、制御部６の処理はステップＳ１０２に戻り、次のウエハＷに成膜処理を施す。トリガ条件を満たした場合（Ｓ１０３・Ｙｅｓ）、制御部６の処理はステップＳ１０１に進み、関係式を校正する。
なお、トリガ条件は、例えば、前回のキャリブレーションからカウントしたウエハＷの処理枚数が所定の処理枚数を超えたか否かで判定する。また、トリガ条件は、ＦＯＵＰ毎としてもよい。また、トリガ条件は、成膜装置がアイドル状態であるか否かで判定してもよい。また、トリガ条件は、前回のキャリブレーションからカウントした成膜装置の動作時間が所定の閾値を超えたか否かで判定してもよい。また、トリガ条件は、前回のキャリブレーションからウエハＷに成膜したタングステン膜の積算膜厚が所定の閾値を超えたか否かで判定してもよい。また、トリガ条件は、レシピを変更するか否かで判定してもよい。
次に、ステップＳ１０１におけるキャリブレーション工程について、図４から図６を用いて更に説明する。
図４は、キャリブレーション工程におけるマスフローコントローラ９４の校正と、原料ガス（プリカーサ）のピックアップ量の測定の原理を説明するグラフである。図４において、横軸は時間であり、縦軸は流量計９７で検出される流量である。
まず、キャリアガスを連続的に流してプリカーサをピックアップするオート連続フローを行う。具体的には、制御部６は、開閉バルブ９９を閉じ、開閉バルブ９５ａ、９５ｂ、９６ａ、９６ｂ、７３を開ける。これにより、キャリアＮ２ガス供給源９３から供給されるキャリアガスは、マスフローコントローラ９４を通り、成膜原料タンク９１に供給される。成膜原料タンク９１内の昇華した原料ガスは、キャリアガスによってピックアップされる。原料ガス及びキャリアガスは、流量計９７を通り、処理容器１に供給され、排気部４によって排気される。この際、流量計９７によって、原料ガス及びキャリアガスの流量が計測される。
次に、成膜原料タンク９１をバイパスしてキャリアガスを連続的に流すバイパスフローを行う。具体的には、制御部６は、開閉バルブ９５ｂ、９６ａを閉じ、開閉バルブ９５ａ、９９、９６ｂ、７３を開ける。これにより、キャリアＮ２ガス供給源９３から供給されるキャリアガスは、マスフローコントローラ９４を通り、バイパス配管９８を介して、流量計９７を通り、処理容器１に供給され、排気部４によって排気される。この際、流量計９７によって、キャリアガスの流量が計測される。
制御部６は、バイパスフローにおけるマスフローコントローラ９４の制御値（例えば、弁開度）と流量計９７の検出値に基づいて、マスフローコントローラ９４を校正する。また、制御部６は、オート連続フローにおける流量計９７の検出値と、校正されたマスフローコントローラ９４の流量との差分（図４において、白抜き矢印で示す。）から、ピックアップされたプリカーサの流量を計測する。ここで、オート連続フロー及びバイパスフローにおいて、開閉バルブ７３は常時開いており、バッファタンク８０によるガスの溜め込みが行われず、ガスが連続的に排気部４へと流れる。このため、流量計９７の検出値が振動せず、精度よく流量を計測することができる。
図５は、キャリブレーション工程における動作を説明するグラフの一例である。なお、図５において、横軸は時間であり、縦軸は流量計９７で検出される流量である。
キャリブレーション工程において、制御部６は、各開閉バルブをオート連続フローの状態とし、マスフローコントローラ９４を制御して、キャリアガスを連続的に流してプリカーサをピックアップする。この際、マスフローコントローラ９４で制御するキャリアガスの流量は、大流量から小流量となるように流量を変化させながら、流量計９７で流量を計測する。
次に、制御部６は、各開閉バルブをバイパスフローの状態とし、マスフローコントローラ９４を制御して、キャリアガスを連続的に流す。この際、マスフローコントローラ９４で制御するキャリアガスの流量は、大流量から小流量となるように流量を変化させながら、流量計９７で流量を計測する。
制御部６は、バイパスフローにおける流量計９７の検出値と各時点でのマスフローコントローラ９４の制御値（例えば、弁開度）との関係により、マスフローコントローラ９４の制御値（例えば、弁開度）とキャリアガスの流量との関係を校正する。また、マスフローコントローラ９４のある制御値（例えば、弁開度）におけるオート連続フローでの流量計９７の検出値とバイパスフローでの流量計９７の検出値との差分（図５において、白抜き矢印で示す。）から、プリカーサのピックアップ流量を求める。これにより、キャリアガスの流量とプリカーサのピックアップ流量との関係を求めることができる。
図６は、キャリアガスの流量とプリカーサのピックアップ流量との関係を示すグラフの一例である。横軸はキャリアガスの流量であり、縦軸はプリカーサのピックアップ流量である。
ここで、図６（ａ）は、キャリアガスの流量を大流量から小流量となるように制御した場合を示す。図６（ｂ）は、キャリアガスの流量を小流量から大流量となるように制御した場合を示す。また、図６（ａ）及び図６（ｂ）について、図５に示すオート連続フローとバイパスフローによる計測をそれぞれ３回ずつ行った。
図６（ｂ）に示すように、キャリアガスの流量を小流量から大流量となるように流した場合、２回目以降の小流量における計測値と比較して、１回目の小流量における計測値には大きな誤差が生じている。
これに対し、図６（ａ）に示すように、キャリアガスの流量を大流量から小流量となるように流した場合、１回目〜３回目においてほとんど誤差は生じなかった。
計測開始時においては、ＷＣｌ６ガス供給ライン６１の状態（例えば、流量計９７の温度、各配管の温度、各配管内の圧力等）が定常的ではなく、流量計９７の計測値に外乱として影響し誤差が生じやすい。ここで、図６（ｂ）に示す小流量から開始する構成では、ＷＣｌ６ガス供給ライン６１の初期状態の影響を十分に排除することができず、ＷＣｌ６ガス供給ライン６１の状態が安定する２回目以降と比較して、計測開始時における計測値には大きな誤差が生じる。これに対し、図６（ａ）に示す大流量から開始する構成では、ＷＣｌ６ガス供給ライン６１の状態を速やかに定常状態とすることができるので、計測開始時における計測値の誤差を低減することができる。
また、図示は省略するが、先にオート連続フローを行い、後にバイパスフローを行うことにより、先にバイパスフローを行い、後にオート連続フローを行う場合と比較して、誤差の発生を抑制することができる。先にバイパスフローを行い、後にオート連続フローを行う場合、後のオート連続フローにおいてヒータ９１ａで加熱されたガスが流量計９７に供給される。このため、バイパスフロー時の流量計９７の温度とオート連続フロー時の流量計９７の温度との温度差が生じて、流量計９７の計測誤差の原因となるおそれがある。これに対し、先にオート連続フローを行い、後にバイパスフローを行う場合、先のオート連続フローにおいてヒータ９１ａで加熱されたガスが流量計９７に供給される。このため、オート連続フロー時の流量計９７の温度とバイパスフロー時の流量計９７の温度との温度差を低減して、流量計９７の計測誤差を低減することができる。
以上のように、キャリアガスの流量とプリカーサのピックアップ流量との関係を精度よく計測することができる。制御部６は、計測した流量関係に基づいて、関係式を導出（校正）する。例えば、最小二乗法により関係式を導出する。そして、ステップＳ１０２（図２参照）における成膜処理においてはステップＳ１０１で得られた関係式を用いて、原料ガスの供給を制御する。
以上、本実施形態に係る成膜装置によれば、成膜処理における原料ガス（プリカーサ）の供給量を好適に制御することができる。これにより、例えば、各ウエハＷ間の膜厚を均一にすることができ、成膜再現性を向上することができる。
また、トリガ条件を満たした時にキャリブレーション工程を行うので、枚葉ごとに校正を行う場合（例えば、特許文献１参照）と比較して、校正に使用される原料を減らすことができる。また、枚葉ごとに校正を行う場合では、流量計９７の精度により、制御のバラツキが生じ、各ウエハＷ間の成膜特性が変動するおそれがある。これに対し、本実施形態に係る成膜装置によれば、次のトリガ条件を満たすまで、校正された関係式に基づいてマスフローコントローラ９４を制御する。これにより、流量計９７の精度による制御のバラツキを押えることができ、各ウエハＷ間の膜厚を均一にすることができ、成膜再現性を向上することができる。
以上、本実施形態に係る成膜装置について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。
キャリブレーション工程において、ガスを処理容器１に供給するものとして説明したが、これに限られるものではなく、エバックライン１０４に供給してもよい。また、ガスを処理容器１とエバックライン１０４の両方に供給してもよい。
枚葉方式の成膜装置を例に説明したがこれに限られるものではない。複数枚葉方式の成膜装置における成膜に適用してもよい。また、バッチ方式の成膜装置における成膜に適用してもよい。
成膜装置は、ＡＬＤ法により成膜するものとして説明したが、これに限られるものではなく、ＣＶＤ法により成膜する成膜装置に適用してもよい。
また、成膜原料タンク９１内の原料として、ＷＣｌ６を例に説明したが、これに限られるものではなく、他の固体原料であってもよい。また、固体原料に限られるものではなく、液体原料を用いる成膜装置において、キャリアガスと原料ガスとの関係式を校正する場合に適用してもよい。
また、成膜装置は、オート連続フローにおける流量計測の後に、バイパスフローにおける流量計測をする例を示したが、これに限られるものではない。キャリアガスの流量を大流量から小流量に変更する際、キャリアガスの流量が同じ流量のときに、オート連続フローにおける流量計測の後に、バイパスフローにおける流量計測を順次実施してもよい。具体的には、制御部６は、マスフローコントローラ９４を制御して、キャリアガスの流量を大流量から小流量に段階的に変化させる。更に、制御部６は、各段階のキャリアガスの流量が同じ流量のときに、オート連続フローにおける流量計測を行い、マスフローコントローラ９４の制御値（例えば、弁開度）を維持したまま開閉バルブ９５ａ、９５ｂ、９６ａ、９６ｂ、９９の開閉を切り替えて、バイパスフローにおける流量計測を行う。これにより、キャリアガスの流量とプリカーサのピックアップ流量との関係を精度よく計測することができる。また、計測した流量関係に基づいて、関係式を導出（校正）することができる。
Ｗ ウエハ
１ 処理容器
５ 処理ガス供給機構（ガス供給機構）
６ 制御部
５１ ＷＣｌ６ガス供給機構（ガス供給機構）
７３ 開閉バルブ
９１ 成膜原料タンク（原料容器）
９１ａ ヒータ
９２ キャリアガス配管
９３ キャリアＮ２ガス供給源
９４ マスフローコントローラ
９５ａ，９５ｂ，９６ａ，９６ｂ 開閉バルブ
９７ 流量計
９８ バイパス配管
９９ 開閉バルブ
１ 処理容器
５ 処理ガス供給機構（ガス供給機構）
６ 制御部
５１ ＷＣｌ６ガス供給機構（ガス供給機構）
７３ 開閉バルブ
９１ 成膜原料タンク（原料容器）
９１ａ ヒータ
９２ キャリアガス配管
９３ キャリアＮ２ガス供給源
９４ マスフローコントローラ
９５ａ，９５ｂ，９６ａ，９６ｂ 開閉バルブ
９７ 流量計
９８ バイパス配管
９９ 開閉バルブ
Claims (6)
- 原料容器内の原料を気化させて、キャリアガスと共に原料ガスを供給するガス供給機構を備える基板処理装置の基板処理方法であって、
前記キャリアガスの流量と前記原料ガスの流量との関係式を校正する工程と、
前記関係式に基づいて前記キャリアガスの流量を制御し、処理容器内に前記原料ガスを供給して、前記処理容器内の基板に処理を施す工程と、を有し、
前記関係式を校正する工程は、
前記キャリアガスを連続的に流して前記関係式を導出する、
基板処理方法。 - 前記関係式を校正する工程は、
前記キャリアガスの流量を大流量から小流量へと変化させる、
請求項１に記載の基板処理方法。 - 前記関係式を校正する工程は、
前記キャリアガスを前記原料容器内に供給して、前記キャリアガス及び前記原料ガスのの流量を検出する工程と、
前記原料容器をバイパスして、前記キャリアガスの流量を検出する工程と、を有する、
請求項１または請求項２に記載の基板処理方法。 - 前記関係式を校正する工程は、
先に、前記キャリアガスを前記原料容器内に供給して、前記キャリアガス及び前記原料ガスの流量を検出する工程を行い、
後に、前記原料容器をバイパスして、前記キャリアガスの流量を検出する工程を行う、
請求項３に記載の基板処理方法。 - 所定のトリガ条件を満たすと、前記キャリアガスと前記原料ガスとの前記関係式を再び校正する工程を更に有する、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の基板処理方法。 - 処理容器と、
前記処理容器内に配置され、基板を載置する載置台と、
原料容器内の原料を気化させて、キャリアガスと共に原料ガスを供給するガス供給機構と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記キャリアガスの流量と前記原料ガスの流量との関係式を校正する工程と、
前記関係式に基づいて前記キャリアガスの流量を制御し、前記処理容器内に前記原料ガスを供給して、前記基板に処理を施す工程と、を実行し、
前記関係式を校正する工程は、
前記キャリアガスを連続的に流して前記関係式を導出する、
基板処理装置。
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| JP2017066511A (ja) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 東京エレクトロン株式会社 | 原料ガス供給装置、原料ガス供給方法及び記憶媒体 |
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