JP2022076382A - 処理装置及び処理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】搬送室の周囲に複数のガス処理室を備えた基板の処理装置において、前記ガス処理室に処理ガスを供給するガスボックスの設置数を削減する。【解決手段】基板を処理する処理装置であって、所望の処理ガスの雰囲気下で前記基板を処理する複数の処理室と、複数の前記処理室のそれぞれに対応して設けられ、前記処理ガスを一時的に貯留する複数のタンクを備える複数のタンクユニットと、前記タンクユニットを介して前記処理室に処理ガスを供給するガスボックスと、を有する。【選択図】図２

Description

本開示は、基板の処理装置及び処理方法に関する。
特許文献１には、被処理体を搬送する搬送機構を有する搬送室の周囲に、被処理体に所定のガス雰囲気下で所定の処理を施す複数の処理室を接続してなる処理装置が開示されている。前記処理装置によれば、各処理室の上部または下部に、各処理室に導入するガスのガス制御ユニットを収容したガスボックスが設置されている。
特開２００５－２４３８５８号公報
本開示にかかる技術は、搬送室の周囲に複数のガス処理室を備えた基板の処理装置において、前記ガス処理室に処理ガスを供給するガスボックスの設置数を削減する。
本開示の一態様は、基板を処理する処理装置であって、所望の処理ガスの雰囲気下で前記基板を処理する複数の処理室と、複数の前記処理室のそれぞれに対応して設けられ、前記処理ガスを一時的に貯留する複数のタンクを備える複数のタンクユニットと、前記タンクユニットを介して前記処理室に処理ガスを供給するガスボックスと、を有する。
本開示によれば、搬送室の周囲に複数のガス処理室を備えた基板の処理装置において、前記ガス処理室に処理ガスを供給するガスボックスの設置数を削減することができる。
本実施形態にかかるウェハ処理装置の構成の概略を示す平面図である。 ガス供給モジュールの構成の概略を示す系統図である。 ガスボックスの接続構造を示す説明図である。 本実施形態にかかる処理方法の主な工程を示すフロー図である。 処理モジュールの前処理の様子を模式的に示す説明図である。 処理モジュールにおいて取得される制御圧特性の一例を示す説明図である。 処理モジュールの前処理の様子を模式的に示す説明図である。 処理モジュールへの処理ガス供給の主な工程を示すチャート図である。 処理モジュールへの処理ガス供給の様子を示す説明図である。 処理モジュールへの処理ガス供給の様子を示す説明図である。 処理モジュールへの処理ガス供給の様子を示す説明図である。 処理モジュールへの処理ガス供給の様子を示す説明図である。 処理モジュールへの処理ガス供給の様子を示す説明図である。 処理モジュールへの処理ガス供給の様子を示す説明図である。 他の実施形態にかかる処理ガス供給の主な工程を示すチャート図である。
半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」という。）に対して、所望のガス雰囲気下で成膜処理、クリーニング処理、その他プラズマ処理等の各種ガス処理が行われる。これらガス処理は、例えば、内部を減圧雰囲気に制御可能な真空処理室の内部において行われる。また、これらガス処理を行うウェハ処理装置においては、真空雰囲気下でウェハの搬送を行う搬送室に対して、複数の当該真空処理室が設けられる場合がある。
上述した特許文献１には、被処理体（ウェハ）を搬送する搬送機構を有する搬送室の周囲に、所定のガス雰囲気下で所定の処理を施す複数の処理室が接続された処理装置が開示されている。特許文献１に記載の処理装置によれば、それぞれの処理室に対して処理ガスを導入するためのガスボックスが、各処理室に対応して複数設置されている。
ところで、このように複数の真空処理室のそれぞれに対応させて複数のガスボックスを設置する場合、当該ガスボックスの設置個数分のコストやスペースが必要となるため、処理装置に設置する当該ガスボックスの数を削減することが求められている。
しかしながら、単に複数のガスボックスを統合することで数を削減した場合、処理装置において一度に制御できるガス処理（レシピ）の種類が減ってしまうという問題があった。すなわち、各真空処理室において異なるガス処理が並列して実行される場合、それぞれの真空処理室で使用される処理ガスの種類が異なると、それぞれの真空処理室に対して適切に処理ガスを供給することができなくなってしまう。このように従来の処理装置には、当該処理装置に対するガスボックスの設置数の削減という観点から改善の余地があった。
本開示にかかる技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、搬送室の周囲に複数のガス処理室を備えた基板の処理装置において、前記ガス処理室に処理ガスを供給するガスボックスの設置数を削減する。以下、本実施形態にかかる処理装置としてのウェハ処理装置について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
＜ウェハ処理装置＞
先ず、本実施形態にかかるウェハ処理装置について説明する。図１は、本実施形態にかかるウェハ処理装置１の構成の概略を示す平面図である。ウェハ処理装置１では、基板としてのウェハＷに対して、例えば成膜処理、クリーニング処理、その他プラズマ処理等の所望のガス処理を行う。
図１に示すようにウェハ処理装置１は、大気部１０と減圧部１１がロードロックモジュール２０、２１を介して一体に接続された構成を有している。大気部１０は、大気圧雰囲気下においてウェハＷに所望の処理を行う大気モジュールを備える。減圧部１１は、減圧雰囲気下においてウェハＷに所望の処理を行う減圧モジュールを備える。
ロードロックモジュール２０、２１は、それぞれゲートバルブ２２、２３を介して、大気部１０の後述するローダモジュール３０と、減圧部１１の後述するトランスファモジュール５０を連結するように設けられている。ロードロックモジュール２０、２１は、ウェハＷを一時的に保持するように構成されている。また、ロードロックモジュール２０、２１は、内部を大気圧雰囲気と減圧雰囲気（真空状態）とに切り替えられるように構成されている。
大気部１０は、後述するウェハ搬送機構４０を備えたローダモジュール３０と、複数のウェハＷを保管可能なフープ３１を載置するロードポート３２とを有している。なお、ローダモジュール３０には、ウェハＷの水平方向の向きを調節するオリエンタモジュール（図示せず）や複数のウェハＷを格納する格納モジュール（図示せず）などが隣接して設けられていてもよい。
ローダモジュール３０は内部が矩形の筐体からなり、筐体の内部は大気圧雰囲気に維持されている。ローダモジュール３０の筐体の長辺を構成する一側面には、複数、例えば５つのロードポート３２が並設されている。ローダモジュール３０の筐体の長辺を構成する他側面には、ロードロックモジュール２０、２１が並設されている。
ローダモジュール３０の内部には、ウェハＷを搬送するウェハ搬送機構４０が設けられている。ウェハ搬送機構４０は、ウェハＷを保持して移動する搬送アーム４１と、搬送アーム４１を回転可能に支持する回転台４２と、回転台４２を搭載した回転載置台４３とを有している。また、ローダモジュール３０の内部には、ローダモジュール３０の長手方向に延伸するガイドレール４４が設けられている。回転載置台４３はガイドレール４４上に設けられ、ウェハ搬送機構４０はガイドレール４４に沿って移動可能に構成されている。
減圧部１１は、ウェハＷを内部で搬送するトランスファモジュール５０と、トランスファモジュール５０から搬送されたウェハＷに所望の処理を行う処理モジュール６０を有している。トランスファモジュール５０及び処理モジュール６０の内部は、それぞれ減圧雰囲気に維持される。なお本実施形態においては、１つのトランスファモジュール５０に対して、複数、例えば６つの処理モジュール６０が接続されている。なお、処理モジュール６０の数や配置は本実施形態に限定されず、任意に設定することができる。
トランスファモジュール５０は内部が矩形の筐体からなり、上述したようにロードロックモジュール２０、２１に接続されている。トランスファモジュール５０は、ロードロックモジュール２０に搬入されたウェハＷを一の処理モジュール６０に搬送して所望の処理を施した後、ロードロックモジュール２１を介して大気部１０に搬出する。
トランスファモジュール５０の内部には、ウェハＷを搬送するウェハ搬送機構７０が設けられている。ウェハ搬送機構７０は、ウェハＷを保持して移動する搬送アーム７１と、搬送アーム７１を回転可能に支持する回転台７２と、回転台７２を搭載した回転載置台７３とを有している。また、トランスファモジュール５０の内部には、トランスファモジュール５０の長手方向に延伸するガイドレール７４が設けられている。回転載置台７３はガイドレール７４上に設けられ、ウェハ搬送機構７０はガイドレール７４に沿って移動可能に構成されている。
そしてトランスファモジュール５０では、ロードロックモジュール２０に保持されたウェハＷを搬送アーム７１で受け取り、任意の処理モジュール６０に搬送する。また、処理モジュール６０で所望の処理が施されたウェハＷを搬送アーム７１が保持し、ロードロックモジュール２１に搬出する。
処理室としての処理モジュール６０は、それぞれゲートバルブ６１を介してトランスファモジュール５０に隣接して設けられている。処理モジュール６０では、ウェハ処理の目的に応じて、例えば成膜処理、クリーニング処理、その他プラズマ処理等の任意のガス処理が行われる。
また減圧部１１には、各処理モジュール６０に対して目的の処理ガスを供給するためのガス供給モジュール８０が設けられている。ガス供給モジュール８０は、各処理モジュール６０に対するガスの供給を制御するガス制御ユニットを収容したガスボックス９０と、各処理モジュール６０に対応して複数、本実施形態においては例えば６つ設けられ、対応する当該処理モジュール６０に対する処理ガスを一時的に貯蔵するタンクユニット１００と、を備えている。
図２に示すように、ガスボックス９０には、１又はそれ以上のガスをそれぞれのタンクユニット１００に供給するためのガスソース９１及び流量制御器９２が設けられている。一実施形態において、ガスボックス９０は、１又はそれ以上のガスを、それぞれに対応のガスソース９１からそれぞれに対応の流量制御器９２を介してタンクユニット１００に供給するように構成される。各流量制御器９２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。なお、以下の説明においては、ガスボックス９０から供給される１又はそれ以上のガス含む混合ガスを、処理モジュール６０でのガス処理に用いられる「処理ガス」と呼称する。
なお、ウェハ処理装置１に対するガスボックス９０の設置数は特に限定されるものではく、１つ以上の任意のガスボックス９０を設けることができる。なお、本実施形態においては、図１に示したように例えば２つのガスボックス９０がウェハ処理装置１に設けられる場合を例に説明を行うが、少なくともガスボックス９０の設置数を処理モジュール６０の設置数よりも少なくすることで、従来のウェハ処理装置と比較して、当該ガスボックス９０の設置にかかるコストやスペースを削減することができる。
なお、２つのガスボックス９０、９０の間は、当該ガスボックス９０間で相互に処理ガスの通流が可能な接続配管９０ａにより接続される。ここで、接続配管９０ａには、図３（ａ）や図３（ｂ）に示すように、ガスボックス９０間の接続に際して発生するリジッドを吸収するためのクッション部９０ｂ（曲げ部）が形成されることが好ましい。
タンクユニット１００は、各処理モジュール６０に対応して複数、本実施形態においては例えば６つ設けられている。タンクユニット１００は、ガスボックス９０からの各種処理ガスを後述のタンク１１０、１２０、１３０に一時的に貯蔵し、その後、処理モジュール６０へと供給する。換言すれば、タンクユニット１００の上流側には上流側配管１０１を介してガスボックス９０が接続され、下流側には下流側配管１０２を介して処理モジュール６０が接続されている。なお、以下の説明においては処理ガスの供給経路上流側（ガスボックス９０側）を単に「上流側」、処理ガスの供給経路下流側（処理モジュール６０側）を単に「下流側」という場合がある。
図２に示すようにタンクユニット１００には、ガスボックス９０からの処理ガスを一時的に貯留する複数、本実施形態においては例えば３つのタンク１１０、１２０、１３０が設けられている。３つのタンク１１０、１２０、１３０にはそれぞれ圧力計Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及び温度計Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３が接続されており、内部に充填される処理ガスの圧力及び温度を測定可能に構成されている。
ガスボックス９０とタンクユニット１００とを接続する上流側配管１０１には、３つのタンク１１０、１２０、１３０のそれぞれに対応して、バルブ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃが設けられている。また、タンクユニット１００と処理モジュール６０とを接続する下流側配管１０２には、３つのタンク１１０、１２０、１３０にそれぞれ対応して、バルブ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが設けられている。そして、これらバルブの開閉を制御することにより、各タンクに対する処理ガスの充填、及び各タンクからの処理モジュール６０に対する処理ガスの供給を個別に制御することができる。
また、３つのタンク１１０、１２０、１３０には、各タンクの内部をそれぞれ排気するための排気用配管１０３が接続されている。排気用配管１０３の下流側には、真空ポンプ等の排気機構（図示せず）が接続されている。排気用配管１０３には、３つのタンク１１０、１２０、１３０にそれぞれ対応して、バルブ１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃが設けられており、これらバルブの開閉を制御することにより、各タンクの内部の排気を個別に制御することができる。
下流側配管１０２におけるバルブ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの下流側、すなわちバルブ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと処理モジュール６０の間には、コントロールバルブ１０４、オリフィス式圧力計１０５（以下、単に「オリフィス１０５」）、及びバルブ１０２ｄが、上流側からこの順に設けられている。
コントロールバルブ１０４は、例えば下流側配管１０２を通流する処理ガスの粘性、温度や圧力、処理ガスを構成するガスの種類等に基づいて、処理モジュール６０に供給する処理ガスの流量を調整する。オリフィス１０５は、孔部が形成されたオリフィスプレート１０５ａの上流側の圧力計Ｐ４と下流側の圧力計Ｐ５を備え、圧力計Ｐ４、Ｐ５間の圧力差に基づいて、下流側配管１０２を通流する処理ガスの流量を算出する。なお、オリフィス１０５の上流側には、処理ガスの温度を測定するための温度計Ｔ４が設けられている。
下流側配管１０２におけるオリフィス１０５の下流側、すなわちオリフィス１０５とバルブ１０２ｄの間には、排気用配管１０６が接続されている。排気用配管１０６の下流側には、真空ポンプ等の排気機構（図示せず）が接続されている。排気用配管１０６にはバルブ１０６ａが設けられている。そして、タンクユニット１００においては、バルブ１０２ｄとバルブ１０６ａの開閉をそれぞれ制御することにより、ガスボックス９０からの処理ガスを処理モジュール６０に対して導入するか否かを任意に制御することができる。
またタンクユニット１００には、上流側配管１０１と下流側配管１０２を相互に接続するバイパス配管１０７と、上流側配管１０１の内部を排気するための排気用配管１０８が更に設けられている。
バイパス配管１０７は、一端部が上流側配管１０１におけるバルブ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの上流側、他端部が下流側配管におけるバルブ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの下流側（バルブ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃとコントロールバルブ１０４の間）にそれぞれ接続されている。バイパス配管１０７にはバルブ１０７ａが設けられており、バルブ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ及び１０７ａの開閉を制御することにより、３つのタンク１１０、１２０、１３０を介することなく、処理ガスを処理モジュール６０へと供給できる。
排気用配管１０８は、一端部が上流側配管１０１におけるバルブ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの上流側、他端部が真空ポンプ等の排気機構（図示せず）に接続されている。排気用配管１０８にはバルブ１０８ａが設けられており、当該バルブ１０８ａの開閉を制御することにより、上流側配管１０１の内部の残ガスを排気可能に構成されている。
以上のウェハ処理装置１には制御部１４０が設けられている。制御部１４０は、例えばＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、ウェハ処理装置１におけるウェハＷのガス処理を制御するプログラムが格納されている。またプログラム格納部には、後述の処理ガスの供給動作を制御するプログラムが更に格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、当該記憶媒体Ｈから制御部１４０にインストールされたものであってもよい。
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。
本実施形態にかかるウェハ処理装置１は以上のように構成されている。次に、ウェハ処理装置１における処理方法としての処理モジュール６０への処理ガスの供給方法について説明する。
図４は、ウェハ処理装置１における処理プロセスの主な工程を示すフロー図である。図４に示すようにウェハ処理装置１においては、ウェハＷに対するガス処理（図４のステップＳ５）の開始に先立ち、前処理として装置特性の確認動作（図４のステップＳ１、Ｓ２）及びガス処理に用いられるレシピの管理動作（図４のステップＳ３、Ｓ４）が行われる。以下の説明においては、これら前処理（ステップＳ１～Ｓ４）及びウェハＷのガス処理（ステップＳ５）のそれぞれについて、順次説明を行う。
＜ステップＳ１：Ｒｅｆ制御圧の決定＞
処理モジュール６０においてウェハＷに対してガス処理を適切に実行するためには、処理モジュール６０の内部に供給される処理ガスの供給圧力や供給流量を適切に管理することが必要になる。しかしながら、複数の処理モジュール６０に接続されるガス供給モジュール８０の各タンクやオリフィス１０５にはそれぞれ個体差があり、単に同一の条件によりガス処理を行った場合、所望の処理ガス条件（例えば供給圧力や流量）と、実際の処理ガス条件との間に誤差が生じるおそれがある。
そこで本実施形態にかかるガス処理の前処理においては、先ず、例えばウェハ処理装置１や処理モジュール６０の工場出荷時や立ち上げ時等において、処理モジュール６０の装置特性の個体差を取得する。より具体的には、タンクユニット１００の内部に不活性ガス（例えばＡｒガス）を通流させることで、タンクユニット１００に設けられたオリフィス１０５の基準となる制御圧特性（圧力、温度及び流量の関係性を示す３Ｄマップ：以下、「Ｒｅｆ制御圧」という。）を決定する。
オリフィス１０５のＲｅｆ制御圧の取得に際しては、図５に示すように、コントロールバルブ１０４、バルブ１０６ａ及びバルブ１０７ａを開放し、かかる状態でガスボックス９０からの不活性ガスの供給を開始する。これにより、バイパス配管１０７を介して（３つのタンク１１０、１２０、１３０を介することなく）、オリフィス１０５に不活性ガスを通流させる。そして、オリフィス１０５の圧力計Ｐ４、Ｐ５及び温度計Ｔ４の測定結果に基づいて、図６に示すようなＲｅｆ制御圧を示す３Ｄマップを作成する。
なお、本実施形態にかかるウェハ処理装置１には、複数、例えば６つの処理モジュール６０が接続されている。上述したように、オリフィス１０５には個体差があり、すなわち、６つの処理モジュール６０のそれぞれにおいて、オリフィス１０５は異なる特性を有している。そこで、かかるＲｅｆ制御圧の決定動作（３Ｄマップの作成）は、ウェハ処理装置１に設けられた処理モジュール６０の各々に個別に行われることが望ましい。
なお、本実施形態においてはタンクユニット１００の内部に不活性ガス（例えばＡｒガス）を通流させることでＲｅｆ制御圧を決定したが、Ｒｅｆ制御圧の決定のために通流されるガスの種類は任意に選択することができる。ただし、ウェハ処理装置１におけるウェハＷの搬送時には処理モジュール６０の内部が、不活性ガス（Ａｒガス）によりパージされるため、かかるウェハＷの搬送時と同様の環境でＲｅｆ制御圧を決定するために、不活性ガス（Ａｒガス）を用いることが好ましい。
＜ステップＳ２：装置特性の変動確認＞
ウェハ処理装置１や各処理モジュール６０の装置特性は、処理モジュール６０におけるガス処理（ステップＳ５）の開始時において、例えば環境特性や経時劣化の影響により、ステップＳ１の工場出荷時や立ち上げ時から変動している場合がある。そして、このように装置特性が変動している場合、所望の処理ガス条件と、実際の処理ガス条件との間に誤差が生じるおそれがある。
そこで本実施形態にかかるガス処理の前処理においては、例えば処理モジュール６０におけるウェハＷのガス処理（ステップＳ５）の開始前に、ステップＳ１と同様の方法により装置特性、すなわち制御圧特性を取得する。そして、取得された制御圧特性とステップＳ１において決定されたＲｅｆ制御圧とを比較することにより、制御圧特性（装置特性）に変動が生じているか否か確認する。
具体的には、図５に示したようにタンクユニット１００の内部に不活性ガスを供給し、オリフィス１０５の圧力計Ｐ４、Ｐ５及び温度計Ｔ４の測定結果に基づいて、オリフィス１０５の制御圧特性を取得する。そして、取得された制御圧特性と、ステップＳ１で決定されたＲｅｆ制御圧の誤差を算出し、かかる誤差が予め定められた閾値内に収まれば、装置特性に変動はなく、処理モジュール６０におけるガス処理（ステップＳ５）が開始可能であるものと判断する。一方、誤差が予め定められた閾値内に明らかに収まらない場合には、装置特性に変動が生じたものと判断し、アラームを発報してガス処理の開始を中止する。なお、ガス処理の開始が中止された処理モジュール６０は、例えば他の処理モジュール６０から独立してメンテナンスが行われた後、再度、装置特性の確認を行ってもよい。
なお、制御圧特性とＲｅｆ制御圧とを比較するための閾値は任意に決定することができ、例えば制御圧特性を取得するための温度計Ｔ４、及び圧力計Ｐ４、Ｐ５のセンサ精度を閾値として用いることができる。すなわち、ステップＳ２で測定された制御圧特性が、ステップＳ１で決定されたＲｅｆ制御圧と比較して、センサの測定精度から大きく外れている場合に、装置特性に変動が生じたと判断してしてもよい。
＜ステップＳ３：Ｒｅｆレシピ制御圧の決定＞
ステップＳ１及びステップＳ２に示したように、処理モジュール６０の装置特性の確認は、タンクユニット１００に不活性ガス（Ａｒガス）を供給することにより行った。しかしながら、実際にウェハＷへのガス処理（ステップＳ５）で使用される処理ガスとしては、１又はそれ以上のガスが混合された混合ガスが使用される。そして、これら処理ガスの物性（例えば粘度や比熱等）は不活性ガス（Ａｒガス）とは異なり、すなわち制御圧特性が異なる。また、処理ガスとして使用されるガスの種類やその混合比率によっても、処理ガスの物性は変動する。このため、ウェハＷに行われるガス処理を適切に実行するためには、ガス処理に使用される処理ガスの種類毎に基準となる制御圧特性（圧力、温度及び流量の関係性を示す３Ｄマップ：以下、「Ｒｅｆレシピ制御圧」という。）を管理する必要がある。
そこで本実施形態にかかるガス処理の前処理においては、例えば処理モジュール６０の立ち上げ時やレシピの追加時において、ガス処理に使用される処理ガス毎にＲｅｆレシピ制御圧を決定する。より具体的には、タンクユニット１００の内部に目的の処理ガス（混合ガス）を供給することで、レシピ制御圧を決定する。
Ｒｅｆレシピ制御圧の決定に際しては、図７に示すように、例えばバルブ１０１ｂ、１０２ｂ、コントロールバルブ１０４及びバルブ１０６ａを開放し、かかる状態でガスボックス９０から目的の処理ガスの供給を開始する。これにより、例えばタンク１２０を介して目的の処理ガスをオリフィス１０５に通流させる。なお、オリフィス１０５に通流させる処理ガスとしての混合ガスの流量比は、実際にウェハＷに対するガス処理において使用される混合ガスの流量比（以下、「レシピ流量比」という場合がある。）とする。そして、オリフィス１０５の圧力計Ｐ４、Ｐ５及び温度計Ｔ４の測定結果に基づき、図６に示したような目的の処理ガスのＲｅｆレシピ制御圧を示す３Ｄマップを作成する。
なお、本実施形態にかかるウェハ処理装置１には、複数、例えば６つの処理モジュール６０が接続されている。上述したように、オリフィス１０５には個体差があり、すなわち、６つの処理モジュール６０のそれぞれにおいて、オリフィス１０５は異なる特性を有している。そこで、かかるＲｅｆレシピ制御圧の決定動作（３Ｄマップの作成）は、ウェハ処理装置１に設けられた処理モジュール６０の各々に個別に行われることが望ましい。
また上述したように、タンク１１０、１２０、１３０の装置特性にも個体差があり、すなわち、３つのタンクのそれぞれにおいて、同一の条件でガス処理を行った場合でも、各タンクにおいて、所望の処理ガス条件と、実際の処理ガス条件との間に誤差が生じるおそれがある。そこで、かかるＲｅｆレシピ制御圧の決定動作は、タンクユニット１００に設けられたタンク１１０、１２０、１３０の各々に対して個別に行われることが望ましい。
＜ステップＳ４：レシピ制御圧の補正＞
ウェハＷに対するガス処理に用いられる処理ガスの物性（例えば粘度や比熱等）は、当該ガス処理が行われる雰囲気により変動する。具体的には、例えばタンクユニット１００が設けられる処理モジュール６０の雰囲気温度の変化により、ガスボックス９０から供給される処理ガスの物性が変動するおそれがある。このため、ウェハＷに対するガス処理を適切に実行するためには、ウェハＷに対するガス処理の開始に先立ち、使用される処理ガスのレシピ制御圧を、環境（例えば雰囲気温度）に応じて補正する必要がある。
そこで本実施形態にかかるガス処理の前処理においては、例えば処理モジュール６０におけるウェハＷのガス処理（ステップＳ５）の開始前に、タンクユニット１００の内部を通流する処理ガスの温度を計測する。そして、取得された温度と、ステップＳ３において決定されたＲｅｆレシピ制御圧とに基づいて、実際のガス処理で使用される処理ガスのレシピ制御圧を補正する。
具体的には、図７に示したようにタンクユニット１００の内部に処理ガスを供給し、処理モジュール６０におけるウェハＷのプロセス処理（ステップＳ５）の開始に先立って、温度計Ｔ４により処理ガスの温度を測定する。そして、測定された温度と、ステップＳ３で決定されたＲｅｆレシピ制御圧に基づいてレシピ制御圧を補正する。なお、レシピ制御圧の補正方法は任意に決定することができるが、例えばステップＳ３で測定された処理ガスの温度と、ステップＳ４で測定される処理ガスの温度との差を用いることで、気体の状態方程式により補正することができる。
なお、以上の説明においては温度計Ｔ４によりタンクユニット１００の内部を通流する処理ガスの温度を測定する場合を例に説明を行ったが、例えば処理ガスがタンク１２０の内部を通流する場合には、当該タンク１２０に接続された温度計Ｔ２により処理ガスの温度を測定してもよい。また例えば、ウェハＷに対するガス処理に用いられる処理ガスが既にいずれかのタンクの内部に充填されている場合には、当該タンクに接続された温度計Ｔ１、Ｔ２又はＴ３により充填済みの処理ガスの温度を測定するようにしてもよい。
なお、図７に示したようにタンクユニット１００（タンク１２０）の内部に処理ガスを通流して処理ガスの温度を測定した場合、かかる温度測定の実施後、バルブ１０２ｂを閉止することでタンク１２０の内部に、ウェハＷのガス処理を行うための処理ガスの充填を連続して行ってもよい。
以上のステップＳ１～ステップＳ４によれば、処理モジュール６０によるウェハＷへのガス処理に先立ち、装置特性の確認動作及びレシピの管理動作が行われる。これにより、例えば装置特性や、ガス処理が行われる雰囲気温度に変動があった場合であっても、適切に後述のガス処理を実施することができる。
＜ステップＳ５：ウェハＷのガス処理＞
次に、以上の前処理が完了した処理モジュール６０において行われるウェハＷのガス処理について説明する。図８は、ウェハＷに対するガス処理におけるガスボックス９０から処理モジュール６０への処理ガス供給方法の概略を示すチャート図である。また図９～図１４は、図８のチャート図に示す処理ガスの供給方法の主な工程の説明図である。なお、ウェハ処理装置１においては複数の処理モジュール６０によるウェハＷのガス処理が並行して行われるが、説明の簡略化のため、以下の説明においては一の処理モジュール６０のみでガス処理が行われる場合を例に説明を行う。また、以下の説明においては、処理モジュール６０におけるウェハＷのガス処理の開始前に、予めタンク１１０に目的の処理ガスが充填されているものとする。
処理モジュール６０におけるウェハＷのガス処理に際しては、先ず、図９に示すように、バルブ１０２ａ、コントロールバルブ１０４、及びバルブ１０２ｄを開放することで、タンク１１０の内部に予め充填された処理ガスを処理モジュール６０へと供給する（図８のタンク１１０のレシピ１）。この時、コントロールバルブ１０４の開度（処理モジュール６０への処理ガスの供給流量）は、処理ガスの種類及び温度に基づいて、ステップＳ４で補正されたレシピ制御圧に基づいて決定される。
また、タンク１１０から処理モジュール６０への処理ガスの供給が開始されると、図９に示したように、タンク１２０に対して、処理モジュール６０における次のレシピに係る処理ガスの充填処理を開始する。具体的には、先ず、バルブ１０１ｂ、及びバルブ１０３ｂを開放した状態でガスボックス９０から目的の処理ガスの供給を開始することで、タンク１２０の内部に処理ガスを通流させる（図８のタンク１２０のレシピ１）。
処理モジュール６０におけるガス処理を適切に実行するためには、当該処理モジュール６０の内部に供給される処理ガスの混合比率を適切に管理することが重要となる。そこで本実施形態にかかるタンク１２０への処理ガスの充填処理に際しては、先ず、上述したようにバルブ１０１ｂ、及びバルブ１０３ｂを開放した状態でタンク１２０の内部に処理ガスを通流させることで、ガスボックス９０から供給される処理ガスの分圧比を安定させる。処理ガスの分圧比は、例えば流量制御器９２（例えばマスフローコントローラ）により管理することができる。
また、かかる処理ガスの分圧比の安定化処理に際しては、ガスボックス９０から供給される処理ガスのレシピ流量比率を保って、大流量、例えばレシピ流量の５倍流量で処理ガスを通流させることが好ましい。具体的には、例えばガスボックス９０から供給される処理ガスのレシピ流量比［ｓｃｃｍ］がＡｒ：Ｏ２：Ｃ４Ｆ６＝８００：２００：１００であった場合、通流させる処理ガスの流量比［ｓｃｃｍ］をＡｒ：Ｏ２：Ｃ４Ｆ６＝４０００：１０００：５００とすることが好ましい。このようにガス処理に使用されるレシピ流量比率を保って大流量で処理ガスを通流させることで、分圧比の安定までに要する時間を短縮することができる。
ガスボックス９０から供給される処理ガスの分圧比の安定を確認すると、次に、図１０に示すように、バルブ１０３ｂを閉止することでタンク１２０への処理ガスの充填を開始する（図８のタンク１２０のレシピ１）。タンク１２０への処理ガスの充填圧力は、例えば圧力計Ｐ２により管理することができる。
なお、タンク１２０への処理ガスの充填に際しては、分圧比の安定化処理と同様に、ガスボックス９０から供給される処理ガスのレシピ流量比率を保って、大流量、例えばレシピ流量の５倍流量で充填を行うことが好ましい。このようにガス処理に使用されるレシピ流量比率を保って大流量で処理ガスを通流させることで、ガス処理に用いられる処理ガスの分圧比を保ったまま、タンク１２０への処理ガスの充填にかかる時間を短縮することができる。
タンク１２０の内部圧力が所望の値まで昇圧されると、換言すればタンク１２０への処理ガスの充填が完了すると、図１１に示すようにバルブ１０１ｂを閉止し、タンク１２０への処理ガスの充填を完了する。次に、タンク１３０への処理ガスの充填処理を開始するための前処理として、バルブ１０３ｃ及びバルブ１０８ａを開放し、タンク１３０の内部、及び上流側配管１０１の内部の残ガスを排気する（図８のタンク１３０のレシピ１）。タンク１３０や上流側配管１０１の内部に前回レシピで使用した処理ガスが残留していた場合、かかる残ガスが処理モジュール６０へと供給されて、所望の処理レシピの実施を阻害するおそれがある。本実施形態においては、このようにタンク１３０及び上流側配管１０１の残ガスを排気することで、かかる残ガスによるレシピへの影響を抑制する。
タンク１１０に充填された処理ガスによる処理レシピ（図８のレシピ１）が完了すると、次に、タンク１２０の内部に充填された処理ガスを用いて次のレシピ処理（図８のレシピ２）が開始される。具体的には、図１２に示すように、バルブ１０２ａを閉止することでタンク１１０から処理モジュール６０への処理ガスの供給を停止するとともに、バルブ１０２ｂを開放してタンク１２０から処理モジュール６０への処理ガスの供給を開始する。この時、コントロールバルブ１０４の開度（処理モジュール６０への処理ガスの供給流量）は、処理ガスの種類及び温度に基づいて、ステップＳ４で補正されたレシピ制御圧に基づいて決定される。
また、タンク１２０から処理モジュール６０への処理ガスの供給が開始されると、図１２に示したように、タンク１３０に対して、処理モジュール６０における次のレシピに係る処理ガスの充填処理を開始する。具体的には、バルブ１０８ａを閉止した後、バルブ１０１ｃ、及びバルブ１０３ｃを開放した状態でガスボックス９０から目的の処理ガスの供給を開始することで、タンク１３０の内部に処理ガスを通流させる。なお、処理ガスの分圧比は、流量制御器９２（例えばマスフローコントローラ）により管理することができる。
ガスボックス９０から供給される処理ガスの分圧比の安定を確認すると、次に、図１３に示すように、バルブ１０３ｃを閉止することでタンク１３０への処理ガスの充填を開始する（図８のタンク１３０のレシピ２）。タンク１２０への処理ガスの充填圧力は、例えば圧力計Ｐ３により管理することができる。
なお、タンク１３０への処理ガスの充填処理は、タンク１２０への処理ガスの充填処理と同様に、ガスボックス９０から供給される処理ガスのレシピ流量比率を保って、大流量、例えばレシピ流量の５倍流量で充填を行うことが好ましい。このようにガス処理に使用されるレシピ流量比率を保って大流量で処理ガスの充填処理を行うことで、タンク１３０への処理ガスの充填にかかる時間を短縮することができる。
このように、タンク１３０に対する処理ガスの充填処理は、タンク１２０に対する処理ガスの充填処理と同様の方法により行われる。
タンク１３０へ処理ガスの充填が完了すると、図１４に示すようにバルブ１０１ｃを閉止し、タンク１３０への処理ガスの充填を完了する。そして、タンク１１０への処理ガスの充填処理を開始するための前処理として、バルブ１０３ａ及びバルブ１０８ａを開放し、タンク１１０の内部、及び上流側配管１０１の内部の残ガスを排気する（図８のタンク１１０のレシピ２）。タンク１１０の残ガスの排気方法は、タンク１３０のレシピ１における残ガスの排気方法と同様である。
その後、図８に示すように、各タンク１１０、１２０、１３０により同様の処理、すなわち処理モジュール６０への処理ガスの供給（ガス処理の実施）、ガス処理後の残ガスの排気（真空引き）、処理ガスの通流による分圧比の安定化、及び処理ガスの充填、を繰り返し行う。そして、処理モジュール６０におけるウェハＷに対する全てのレシピ処理（本実施形態においてはレシピ１～レシピ６）が完了すると、処理モジュール６０におけるウェハＷのガス処理（ステップＳ５）が終了する。
＜本開示に係る技術の作用効果＞
以上、本実施形態におけるウェハＷのガス処理にかかる処理ガスの供給方法によれば、タンクユニット１００に設けられた複数のタンク１１０、１２０、１３０において、それぞれガス処理の実施、ガス処理後の残ガスの排気、及び処理ガスの充填処理が並行して行われる。これにより、ウェハＷのガス処理が、異なる処理ガスを用いた複数の処理レシピを含む場合であっても、かかる処理レシピ間でガス処理を中断することがない。換言すれば、ウェハＷのガス処理にかかる即応性を保ったまま、ウェハ処理装置１に設置されるガスボックス９０の数を削減することができる。
また本実施形態によれば、タンク１１０、１２０、１３０に対する処理ガスの充填処理を、レシピ流量比を保ったまま大流量で行うことで、かかる充填処理に要する時間を短縮することができる。
ここで、ガスボックス９０から一の処理モジュール６０のみに処理ガスの供給を行った場合、上述したように充填処理にかかる時間を短縮することで、図８に示したように、ガスボックス９０からの処理ガスの供給が行われない時間、すなわちクールタイムＣＴを作ることができる。すなわち、ウェハ処理装置１には複数の処理モジュール６０が設けられるが、かかるクールタイムＣＴを利用することで、一のガスボックス９０により複数の処理モジュール６０に対してガス処理を中断することなく処理ガスを供給することができる。
図１５は、ガスボックス９０に複数の処理モジュール６０を接続した場合における処理ガス供給の流れを示すチャート図である。図１５に示すように、一の処理モジュール６０（図中のＰＭ１）におけるガスボックス９０のＣＴを利用して、他の処理モジュール６０（図中のＰＭ２、３）において処理ガスの充填処理を行うことで、各処理モジュール６０においてレシピを中断することがなくガス処理を継続することができる。換言すれば、ウェハＷのガス処理にかかる即応性を保ったまま、ウェハ処理装置１に設置されるガスボックス９０の数を削減し、適切にウェハ処理を行うことができる。
なお、本実施形態においては、一の処理モジュール６０におけるガスボックス９０の使用時間（処理ガス充填時間）と、ガスボックス９０の未使用時間（クールタイムＣＴ）の長さの関係から、図１や図１５に示したように、一のガスボックス９０に対して３つの処理モジュール６０を接続した。しかしながら、一のガスボックス９０に対する処理モジュール６０の接続数はこれに限定されるものではなく、ガスボックス９０の使用時間と未使用時間の関係から任意に決定することができる。
具体的には、例えば処理モジュール６０において行われる一のレシピ処理時間の長さ（ガス処理の実施時間）が長くなった場合、ガスボックス９０のクールタイムＣＴが相対的に長くなるため、処理モジュール６０の接続数を増やすことができる。また例えば、以上の実施形態においては処理ガスの充填処理を大流量、例えばレシピ流量の５倍流量で充填することについて説明を行ったが、このように処理ガスの充填処理を大流量で行うことにより、ガスボックス９０の使用時間を短くして処理モジュール６０の接続数を増やすことができる。
このように、一のガスボックス９０に対する処理モジュール６０の接続数は、ガスボックス９０の使用時間と未使用時間の関係から任意に決定することができる。また換言すれば、このように一のガスボックス９０に対する処理モジュール６０の接続数により、ウェハ処理装置１に設置されるガスボックス９０を任意に決定することができる。そしてこの結果、ガスボックス９０の設置数を処理モジュール６０の設置数と比較して少なくすることで、少なくとも従来のウェハ処理装置と比較して、当該ガスボックス９０の設置にかかるコストやスペースを削減することができる。
なお、以上の実施形態においては、一の処理モジュール６０に設けられるタンクユニット１００に対して３つのタンク１１０、１２０、１３０をそれぞれ設ける場合を例に説明を行ったが、タンクユニット１００に設けられるタンクの数もこれに限定されるものではない。
例えば、処理モジュール６０において連続的に行われるレシピ処理が、それぞれ同一のガスを含む混合ガスにより行われる場合、上述したようなタンク及び上流側配管１０１の残ガスの排気処理を行う必要はない。すなわち、各タンクで並行して行われる処理の数が削減されるため、タンクユニット１００に設けるタンクの数を２つに削減することができる。
また例えば、上述したように各タンクに対する処理ガスの充填処理を大流量で行った場合、当該充填処理に要する時間を削減することができる。これにより、一のタンクにおいてガス処理を実施する間に、他のタンクにおいて残ガスの排気、及び処理ガスの充填処理を連続的に行うことで、タンクユニット１００に設けるタンクの数を削減することができる。
なお、以上の実施形態においては処理モジュール６０が、減圧下でウェハＷに処理を行う減圧モジュールである場合を例に説明を行ったが、複数の処理モジュールで並行してガス処理を行うウェハ処理装置であれば、処理モジュール６０が大気モジュールである場合であっても、本開示に係る技術を適用することができる。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
１ ウェハ処理装置
６０ 処理モジュール
９０ ガスボックス
１００ タンクユニット
１１０ タンク
１２０ タンク
１３０ タンク
Ｗ ウェハＷ

Claims (8)

  1. 基板を処理する処理装置であって、
    所望の処理ガスの雰囲気下で前記基板を処理する複数の処理室と、
    複数の前記処理室のそれぞれに対応して設けられ、前記処理ガスを一時的に貯留する複数のタンクを備える複数のタンクユニットと、
    前記タンクユニットを介して前記処理室に処理ガスを供給するガスボックスと、を有する処理装置。
  2. 前記タンクユニットには、少なくとも３つの前記タンクが設けられる、請求項１に記載の処理装置。
  3. 複数の前記ガスボックスが設けられ、
    それぞれの当該ガスボックスは、少なくとも２つ以上の前記処理室に接続される、請求項１又は２に記載の処理装置。
  4. 複数の前記ガスボックスの間を接続する接続配管を有し、
    前記接続配管には、リジッドを吸収するクッション部が形成される、請求項３に記載の処理装置。
  5. 処理装置における基板の処理方法であって、
    前記処理装置は、
    所望の処理ガスの雰囲気下で前記基板を処理する処理室と、
    前記処理ガスを一時的に貯留する複数のタンクを備えるタンクユニットと、
    前記タンクユニットを介して前記処理室に前記処理ガスを供給するガスボックスと、を備え、
    （Ａ）第１のタンクから前記処理室に処理ガスを供給して前記基板の処理を行う工程と、
    （Ｂ）前記ガスボックスから第２のタンクに処理ガスを供給して前記第２のタンクに処理ガスを充填する工程と、を同時に行う、処理方法。
  6. 前記（Ｂ）処理ガスを充填する工程は、
    （ａ）前記第２のタンクの下流側に設けられたバルブを開放して処理ガスを通流し、前記ガスボックスからの処理ガスの分圧を安定させる工程と、
    （ｂ）前記バルブを閉止して前記第２のタンクに処理ガスを充填する工程と、を含む、請求項５に記載の処理方法。
  7. 前記処理ガスは複数種のガスを混合した混合ガスであり、
    前記（Ｂ）処理ガスを充填する工程においては、前記混合ガスの流量比率を保って大流量で前記第２のタンクへの処理ガスの充填を行う、請求項５又は６に記載の処理方法。
  8. （Ｃ）第３のタンクの内部に残留する処理ガスを排気する工程、を更に含み、
    当該（Ｃ）処理ガスを排気する工程は、前記（Ａ）基板の処理を行う工程、及び前記（Ｂ）処理ガスを充填する工程、と同時に行う、請求項５～７のいずれか一項に記載の処理方法。
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