JP2024042411A - 基板処理装置、基板処理方法、半導体装置を製造する方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】複数基板を処理する際のスループットを高くすることができる技術を提供する。
【解決手段】基板を処理可能な処理室と、処理室の上流に配されたシャワーヘッドと、を備えたチャンバと、シャワーヘッドを介して処理室にガスを供給可能なガス供給部と、シャワーヘッドに連通する第一排気管と、処理室に連通する第二排気管と、第一排気管に設けられた第一排気制御部と、第一排気管に設けられた第一加熱部と、(a)処理室に基板がある状態では、ガス供給部がシャワーヘッドにガスとしての処理ガスを供給し、第一加熱部を稼働させた状態で、第一排気管内が第一のコンダクタンスとなるよう第一排気制御部を制御し、(b)処理室に基板が無い状態では、ガス供給部がシャワーヘッドにガスとしての非処理ガスを供給し、第一加熱部を稼働させた状態で、第一排気管内が第一のコンダクタンスよりも小さい第二のコンダクタンスとなるよう第一排気制御部を制御可能な制御部と、を有する技術が提供される。
【選択図】図3
【解決手段】基板を処理可能な処理室と、処理室の上流に配されたシャワーヘッドと、を備えたチャンバと、シャワーヘッドを介して処理室にガスを供給可能なガス供給部と、シャワーヘッドに連通する第一排気管と、処理室に連通する第二排気管と、第一排気管に設けられた第一排気制御部と、第一排気管に設けられた第一加熱部と、(a)処理室に基板がある状態では、ガス供給部がシャワーヘッドにガスとしての処理ガスを供給し、第一加熱部を稼働させた状態で、第一排気管内が第一のコンダクタンスとなるよう第一排気制御部を制御し、(b)処理室に基板が無い状態では、ガス供給部がシャワーヘッドにガスとしての非処理ガスを供給し、第一加熱部を稼働させた状態で、第一排気管内が第一のコンダクタンスよりも小さい第二のコンダクタンスとなるよう第一排気制御部を制御可能な制御部と、を有する技術が提供される。
【選択図】図3
Description
本開示は、基板処理装置、基板処理方法、半導体装置を製造する方法及びプログラムに関する。
半導体装置の製造工程の一工程では、ウエハ等の基板に所定処理を行う基板処理装置として、シャワーヘッドを介して処理空間内へのガス供給を行うとともに、シャワーヘッド及び処理空間のそれぞれからガス排気を行う構成のものが用いられることがある(例えば、特許文献1参照)。
本開示は、複数基板を処理する際のスループットを高くすることができる技術を提供する。
本開示の一態様によれば、
基板を処理可能な処理室と、前記処理室の上流に配されたシャワーヘッドと、を備えたチャンバと、
前記シャワーヘッドを介して前記処理室にガスを供給可能なガス供給部と、
前記シャワーヘッドに連通する第一排気管と、
前記処理室に連通する第二排気管と、
前記第一排気管に設けられた第一排気制御部と、
前記第一排気管に設けられた第一加熱部と、
(a)前記処理室に前記基板がある状態では、前記ガス供給部が前記シャワーヘッドに前記ガスとしての処理ガスを供給し、前記第一加熱部を稼働させた状態で、前記第一排気管内が第一のコンダクタンスとなるよう前記第一排気制御部を制御し、
(b)前記処理室に前記基板が無い状態では、前記ガス供給部が前記シャワーヘッドに前記ガスとしての非処理ガスを供給し、前記第一加熱部を稼働させた状態で、前記第一排気管内が前記第一のコンダクタンスよりも小さい第二のコンダクタンスとなるよう前記第一排気制御部を制御可能な制御部と、
を有する技術が提供される。
基板を処理可能な処理室と、前記処理室の上流に配されたシャワーヘッドと、を備えたチャンバと、
前記シャワーヘッドを介して前記処理室にガスを供給可能なガス供給部と、
前記シャワーヘッドに連通する第一排気管と、
前記処理室に連通する第二排気管と、
前記第一排気管に設けられた第一排気制御部と、
前記第一排気管に設けられた第一加熱部と、
(a)前記処理室に前記基板がある状態では、前記ガス供給部が前記シャワーヘッドに前記ガスとしての処理ガスを供給し、前記第一加熱部を稼働させた状態で、前記第一排気管内が第一のコンダクタンスとなるよう前記第一排気制御部を制御し、
(b)前記処理室に前記基板が無い状態では、前記ガス供給部が前記シャワーヘッドに前記ガスとしての非処理ガスを供給し、前記第一加熱部を稼働させた状態で、前記第一排気管内が前記第一のコンダクタンスよりも小さい第二のコンダクタンスとなるよう前記第一排気制御部を制御可能な制御部と、
を有する技術が提供される。
本開示によれば、複数基板を処理する際のスループットを高くすることができる。
<本開示の一態様>
以下、本開示の一態様について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。
以下、本開示の一態様について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。
(1)基板処理システムの構成
まず、基板処理装置を含んで構成される基板処理システムについて説明する。
図1は本実施形態に係る基板処理システムの構成例を示す横断面図である。図2は、本実施形態に係る基板処理システムの構成例を示す図1のα-α’における縦断面図である。
まず、基板処理装置を含んで構成される基板処理システムについて説明する。
図1は本実施形態に係る基板処理システムの構成例を示す横断面図である。図2は、本実施形態に係る基板処理システムの構成例を示す図1のα-α’における縦断面図である。
図1及び図2において、基板処理システム1000は、基板200を処理するもので、IOステージ1100、大気搬送室1200、ロードロック室1300、真空搬送室1400、プロセスモジュール110で主に構成される。次に各構成について具体的に説明する。図1の説明においては、前後左右は、X1方向が右、X2方向が左、Y1方向が前、Y2方向が後とする。
(大気搬送室・IOステージ)
基板処理システム1000の手前には、IOステージ(ロードポート)1100が設置されている。IOステージ1100上には複数のポッド1001が搭載されている。ポッド1001はシリコン(Si)ウエハなどの基板200を搬送するキャリアとして用いられ、ポッド1001内には、未処理の基板(ウエハ)200や処理済の基板200がそれぞれ水平姿勢で複数格納されるように構成されている。
基板処理システム1000の手前には、IOステージ(ロードポート)1100が設置されている。IOステージ1100上には複数のポッド1001が搭載されている。ポッド1001はシリコン(Si)ウエハなどの基板200を搬送するキャリアとして用いられ、ポッド1001内には、未処理の基板(ウエハ)200や処理済の基板200がそれぞれ水平姿勢で複数格納されるように構成されている。
ポッド1001にはキャップ1120が設けられ、後述するポッドオープナ1210によって開閉される。ポッドオープナ1210は、IOステージ1100に載置されたポッド1001のキャップ1120を開閉し、基板出し入れ口を開放・閉鎖することにより、ポッド1001に対する基板200の出し入れを可能とする。
IOステージ1100は大気搬送室1200に隣接する。大気搬送室1200は、IOステージ1100と異なる面に、後述するロードロック室1300が連結される。
大気搬送室1200内には基板200を移載する第1搬送ロボットとしての大気搬送ロボット1220が設置されている。
図1及び図2に示されているように、大気搬送室1200の筐体1270の前側には、基板200を大気搬送室1200に対して搬入搬出するための基板搬入搬出口1280と、ポッドオープナ1210とが設置されている。基板搬入搬出口1280を挟んでポッドオープナ1210と反対側、すなわち筐体1270の外側にはIOステージ(ロードポート)1100が設置されている。
大気搬送室1200の筐体1270の後ろ側には、基板200をロードロック室1300に搬入搬出するための基板搬入出口1290が設けられる。基板搬入出口1290は、後述するゲートバルブ1330によって解放・閉鎖することにより、基板200の出し入れを可能とする。
(ロードロック(L/L)室)
ロードロック室1300は大気搬送室1200に隣接する。ロードロック室1300を構成する筐体1310が有する面のうち、大気搬送室1200とは異なる面には、後述するように、真空搬送室1400が配置される。
ロードロック室1300は大気搬送室1200に隣接する。ロードロック室1300を構成する筐体1310が有する面のうち、大気搬送室1200とは異なる面には、後述するように、真空搬送室1400が配置される。
筐体1310のうち、真空搬送室1400と隣接する側には、基板搬入搬出口1340が設けられる。基板搬入出口1340は、ゲートバルブ1350によって解放・閉鎖することで、基板200の出し入れを可能とする。
さらに、ロードロック室1300内には、基板200を載置する載置面1311(1311a,1311b)を少なくとも二つ有する基板載置台1320が設置されている。基板載置面1311間の距離は、後述する真空搬送ロボット1700が有するフィンガ間の距離に応じて設定される。
(真空搬送室)
基板処理システム1000は、負圧下で基板200が搬送される搬送空間となる搬送室としての真空搬送室(トランスファモジュール)1400を備えている。真空搬送室1400を構成する筐体1410は平面視が五角形に形成され、五角形の各辺には、ロードロック室1300及び基板200を処理するプロセスモジュール110a~110dが連結されている。真空搬送室1400の略中央部には、負圧下で基板200を移載(搬送)する第2搬送ロボットとしての真空搬送ロボット1700がフランジ1430を基部として設置されている。
基板処理システム1000は、負圧下で基板200が搬送される搬送空間となる搬送室としての真空搬送室(トランスファモジュール)1400を備えている。真空搬送室1400を構成する筐体1410は平面視が五角形に形成され、五角形の各辺には、ロードロック室1300及び基板200を処理するプロセスモジュール110a~110dが連結されている。真空搬送室1400の略中央部には、負圧下で基板200を移載(搬送)する第2搬送ロボットとしての真空搬送ロボット1700がフランジ1430を基部として設置されている。
筐体1410の側壁のうち、ロードロック室1300と隣接する側には、基板搬入搬出口1420が設けられている。基板搬入出口1420は、ゲートバルブ1350によって解放・閉鎖することで、基板200の出し入れを可能とする。
真空搬送室1400内に設置される真空搬送ロボット1700は、図2に示すように、エレベータ1450及びフランジ1430によって真空搬送室1400の気密性を維持しつつ昇降できるように構成されている。エレベータ1450は、真空搬送ロボット1700が有する二つのアーム1800と1900をそれぞれ独立して昇降可能なよう構成されている。アーム1800、アーム1900は二股に分かれており、後述するプロセスモジュール110内の二つのチャンバ202のそれぞれに基板を搬入/搬出可能である。
真空搬送ロボット1700は、各プロセスモジュール110とロードロック室1300の間で基板200を搬送するものである。図2においては、プロセスモジュール110cから搬出される基板200を載置する例を示す。
(プロセスモジュール)
図1に示されているように、筐体1410の五枚の側壁のうち、ロードロック室1300が設置されていない側には、基板200に所望の処理を行うプロセスモジュール110a、110b、110c、110dが連結されている。以下、これらをプロセスモジュール110と総称することもある。
図1に示されているように、筐体1410の五枚の側壁のうち、ロードロック室1300が設置されていない側には、基板200に所望の処理を行うプロセスモジュール110a、110b、110c、110dが連結されている。以下、これらをプロセスモジュール110と総称することもある。
プロセスモジュール110a、110b、110c、110dのそれぞれには、基板処理装置の一構成のチャンバ202が設けられている。具体的には、プロセスモジュール110aにはチャンバ202a、202bが設けられる。プロセスモジュール110bにはチャンバ202c、202dが設けられる。プロセスモジュール110cにはチャンバ202e、202fが設けられる。プロセスモジュール110dにはチャンバ202g、202hが設けられる。
筐体1410の側壁のうち、各チャンバ202と向かい合う壁には基板搬入出口1480が設けられる。例えば、図2に記載のように、チャンバ202eと向かい合う壁には、基板入出口1480eが設けられる。
図2のうち、チャンバ202eをチャンバ202aに置き換えた場合、チャンバ202aと向かい合う壁には、基板搬入搬出口1480aが設けられる。
同様に、チャンバ202fをチャンバ202bに置き換えた場合、チャンバ202bと向かい合う壁には、基板搬入搬出口1480bが設けられる。
ゲートバルブ1490は、図1に示されているように、処理室ごとに設けられる。具体的には、チャンバ202aと真空搬送室1400との間にはゲートバルブ1490aが、チャンバ202bとの間にはゲートバルブ1490bが設けられる。チャンバ202cとの間にはゲートバルブ1490cが、チャンバ202dとの間にはゲートバルブ1490dが設けられる。チャンバ202eとの間にはゲートバルブ1490eが、チャンバ202fとの間にはゲートバルブ1490fが設けられる。チャンバ202gとの間にはゲートバルブ1490gが、チャンバ202hとの間にはゲートバルブ1490hが設けられる。
各ゲートバルブ1490によって解放・閉鎖することで、基板搬入出口1480を介した基板200の出し入れを可能とする。
(2)基板処理装置の構成
次に、基板処理システム1000の一構成要素である基板処理装置について説明する。
以下の説明では、基板処理装置として、処理対象となる基板200に対して一枚ずつ処理を行う枚葉式の基板処理装置を例に挙げる。
図3は、本実施態様に係る枚葉式の基板処理装置の概略構成図である。
次に、基板処理システム1000の一構成要素である基板処理装置について説明する。
以下の説明では、基板処理装置として、処理対象となる基板200に対して一枚ずつ処理を行う枚葉式の基板処理装置を例に挙げる。
図3は、本実施態様に係る枚葉式の基板処理装置の概略構成図である。
(チャンバ)
図3に示すように、基板処理装置100は、処理容器としてのチャンバ202を備えている。チャンバ202は、上述した構成の基板処理システム1000におけるチャンバ202a、202b、202c、202d、202e、202f、202g、202hに相当する。つまり、各チャンバ202は、いずれも同様に構成されたものであればよい。
図3に示すように、基板処理装置100は、処理容器としてのチャンバ202を備えている。チャンバ202は、上述した構成の基板処理システム1000におけるチャンバ202a、202b、202c、202d、202e、202f、202g、202hに相当する。つまり、各チャンバ202は、いずれも同様に構成されたものであればよい。
チャンバ202は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、チャンバ202は、例えばアルミニウム(Al)やステンレス(SUS)などの金属材料により構成されている。チャンバ202内には、シリコンウエハ等の基板200を処理するための処理空間である処理室201と、基板200を処理室201に搬送する際に基板200が通過する搬送空間203とが形成されている。つまり、チャンバ202は、少なくとも、基板を処理可能な処理室201を備えて構成されている。
チャンバ202は、上部容器202aと下部容器202bで構成される。上部容器202aと下部容器202bの間には、仕切り板204が設けられる。
上部容器202aの内部の外周端縁近傍には、排気バッファ室209が設けられている。排気バッファ室209は、処理室201内のガスを側方周囲に向かって排出する際のバッファ空間として機能するものである。そのために、排気バッファ室209は、処理室201の側方外周を囲むように設けられた空間を持つ。つまり、排気バッファ室209は、処理室201の外周側に平面視リング状(円環状)に形成された空間を有している。排気バッファ室209が持つ空間は、上部容器202aによって空間の天井面及び両側壁面が形成され、仕切り板204によって空間の床面が形成されている。そして、空間の内周側は処理室201と連通しており、その連通箇所を通じて処理室201内に供給されたガスが排気バッファ室209内に流入するように構成されている。
下部容器202bの側面には、ゲートバルブ205に隣接した基板搬入出口206が設けられており、その基板搬入出口206を介して基板200が真空搬送室1400との間を移動する。下部容器202bの底部には、リフトピン207が複数設けられている。
(基板支持部)
処理室201内には、基板200を支持する基板支持部210が設けられている。基板支持部210は、基板200を載置する基板載置面211と、基板載置面211を表面に持つ基板載置台212と、基板載置台212に内包された第三加熱部としてのヒータ213と、を主に有する。基板載置台212には、リフトピン207が貫通する貫通孔214が、リフトピン207と対応する位置にそれぞれ設けられている。
処理室201内には、基板200を支持する基板支持部210が設けられている。基板支持部210は、基板200を載置する基板載置面211と、基板載置面211を表面に持つ基板載置台212と、基板載置台212に内包された第三加熱部としてのヒータ213と、を主に有する。基板載置台212には、リフトピン207が貫通する貫通孔214が、リフトピン207と対応する位置にそれぞれ設けられている。
基板載置台212は、シャフト217によって支持される。シャフト217は、チャンバ202の底部を貫通しており、更にはチャンバ202の外部で昇降機構218に接続されている。昇降機構218を作動させてシャフト217及び基板載置台212を昇降させることにより、基板載置面211上に載置される基板200を昇降させることが可能となっている。なお、シャフト217の下端部の周囲はベローズ219により覆われており、チャンバ202内は気密に保持されている。
基板載置台212は、基板200の搬送時には、基板載置面211が基板搬入出口206に対向する位置(ウエハ搬送位置)まで下降し、基板200の処理時には、基板200が処理室201内の処理位置(ウエハ処理位置)となるまで上昇する。具体的には、基板載置台212をウエハ搬送位置まで下降させた時には、リフトピン207の上端部が基板載置面211の上面から突出して、リフトピン207が基板200を下方から支持するようになっている。また、基板載置台212をウエハ処理位置まで上昇させたときには、リフトピン207は基板載置面211の上面から埋没して、基板載置面211が基板200を下方から支持するようになっている。なお、リフトピン207は、基板200と直接触れるため、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成することが望ましい。
(シャワーヘッド)
処理室201の上部(ガス供給方向上流側)には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド230が設けられている。つまり、チャンバ202は、処理室201に加えて、その上部に設けられたシャワーヘッド230を備えている。シャワーヘッド230の蓋231にはガス導入口241が設けられ、当該ガス導入口241には後述するガス供給系が接続される。ガス導入口241から導入されるガスは、シャワーヘッド230内に形成された空間であるシャワーヘッドバッファ室232に供給される。
処理室201の上部(ガス供給方向上流側)には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド230が設けられている。つまり、チャンバ202は、処理室201に加えて、その上部に設けられたシャワーヘッド230を備えている。シャワーヘッド230の蓋231にはガス導入口241が設けられ、当該ガス導入口241には後述するガス供給系が接続される。ガス導入口241から導入されるガスは、シャワーヘッド230内に形成された空間であるシャワーヘッドバッファ室232に供給される。
蓋231と上部容器202aとの間にはシャワーヘッド230の蓋231を支持する支持ブロック233が設けられる。
シャワーヘッド230は、ガス導入口241を介してガス供給系から供給されるガスを分散させるための分散板234を備えている。この分散板234の上流側がシャワーヘッドバッファ室232であり、下流側が処理室201である。分散板234には、複数の貫通孔234aが設けられている。分散板234は、基板載置面211と対向するように、その基板載置面211の上方側に配置されている。したがって、シャワーヘッドバッファ室232は、分散板234に設けられた複数の貫通孔234aを介して、処理室201と連通することになる。
シャワーヘッドバッファ室232には、供給されたガスの流れを形成するガスガイド235が設けられる。ガスガイド235は、ガス導入口241を頂点として分散板234方向に向かうにつれ径が広がる円錐形状である。ガスガイド235は、その下端が、分散板234の最も外周側に形成される貫通孔234aよりも更に外周側に位置するように形成される。つまり、シャワーヘッドバッファ室232は、分散板234の上方側から供給されるガスを処理室201に向けて案内するガスガイド235を内包している。
なお、シャワーヘッド230は、シャワーヘッドバッファ室232内及び処理室201内を昇温させる加熱源としてのヒータ231bを内包していてもよい。
(ガス供給系)
シャワーヘッド230の蓋231に設けられたガス導入孔241には、共通ガス供給管242が接続されている。共通ガス供給管242は、ガス導入孔241への接続によって、シャワーヘッド230内のシャワーヘッドバッファ室232に連通する。また、共通ガス供給管242には、第一ガス供給管243aと、第二ガス供給管244aと、第三ガス供給管245aと、が接続されている。第二ガス供給管244aは、リモートプラズマユニット(RPU)244eを介して共通ガス供給管242に接続される。
シャワーヘッド230の蓋231に設けられたガス導入孔241には、共通ガス供給管242が接続されている。共通ガス供給管242は、ガス導入孔241への接続によって、シャワーヘッド230内のシャワーヘッドバッファ室232に連通する。また、共通ガス供給管242には、第一ガス供給管243aと、第二ガス供給管244aと、第三ガス供給管245aと、が接続されている。第二ガス供給管244aは、リモートプラズマユニット(RPU)244eを介して共通ガス供給管242に接続される。
これらのうち、第一ガス供給管243aを含む原料ガス供給系243からは主に原料ガスが供給され、第二ガス供給管244aを含む反応ガス供給系244からは主に反応ガスが供給される。原料ガス及び反応ガスは、基板200を処理する処理ガスとして機能する。第三ガス供給管245aを含む不活性ガス供給系245からは、不活性ガス又はクリーニングガスのいずれか、または両方が供給される。不活性ガス及びクリーニングガスは、基板200に対する処理を行わない非処理ガスとして機能する。
これにより、シャワーヘッド230を介して処理室201に各種ガスを供給可能なガス供給部としてのガス供給系が構成される。
なお、共通ガス供給管242を通じてシャワーヘッド230のシャワーヘッドバッファ室232に供給されるガスについては、原料ガスを第一のガス、反応ガスを第二のガス、不活性ガスを第三のガス、クリーニングガスを第四のガスと呼ぶこともある。
(原料ガス供給系)
第一ガス供給管243aには、上流方向から順に、原料ガス供給源243b、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)243c及び開閉弁であるバルブ243dが設けられている。そして、第一ガス供給管243aからは、第一のガスである原料ガスが、MFC243c、バルブ243d、共通ガス供給管242を介して、シャワーヘッドバッファ室232内に供給される。
第一ガス供給管243aには、上流方向から順に、原料ガス供給源243b、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)243c及び開閉弁であるバルブ243dが設けられている。そして、第一ガス供給管243aからは、第一のガスである原料ガスが、MFC243c、バルブ243d、共通ガス供給管242を介して、シャワーヘッドバッファ室232内に供給される。
原料ガスは、処理ガスの一つであり、例えばSi(シリコン)元素を含む原料であるSi2Cl6(Disilicon hexachloride又はHexachlorodisilane)ガスである。原料ガスSi含有ガスとも呼ぶ。なお、原料ガスとしては、常温常圧で固体、液体及び気体のいずれであっても良い。原料ガスが常温常圧で液体の場合は、第一ガス供給源243bとMFC243cとの間に、図示しない気化器を設ければよい。ここでは気体として説明する。
主に、第一ガス供給管243a、MFC243c、バルブ243dにより、原料ガス供給系243が構成される。なお、原料ガス供給系243は、原料ガス供給源243b、後述する第一不活性ガス供給系を含めて考えてもよい。また、原料ガス供給系243は、処理ガスの一つである原料ガスを供給するものであることから、処理ガス供給系の一つに該当することになる。
第一ガス供給管243aのバルブ243dよりも下流側には、第一不活性ガス供給管246aの下流端が接続されている。第一不活性ガス供給管246aには、上流方向から順に、不活性ガス供給源246b、流量制御器(流量制御部)であるMFC246c及び開閉弁であるバルブ246dが設けられている。そして、第一不活性ガス供給管246aからは、不活性ガスが、MFC246c、バルブ246d、第一ガス供給管243aを介して、シャワーヘッドバッファ室232内に供給される。
不活性ガスは、原料ガスのキャリアガスとして作用するもので、原料とは反応しないガスを用いることが好ましい。具体的には、例えば、窒素(N2)ガスを用いることができる。また、N2ガスのほか、例えばヘリウム(He)ガス、ネオン(Ne)ガス、アルゴン(Ar)ガス等の希ガスを用いることができる。
主に、第一不活性ガス供給管246a、MFC246c及びバルブ246dにより、第一不活性ガス供給系が構成される。なお、第一不活性ガス供給系は、不活性ガス供給源246b、第一ガス供給管243aを含めて考えてもよい。また、第一不活性ガス供給系は、原料ガス供給系243に含めて考えてもよい。
(反応ガス供給系)
第二ガス供給管244aには、下流にRPU244eが設けられている。上流には、上流方向から順に、反応ガス供給源244b、流量制御器(流量制御部)であるMFC244c及び開閉弁であるバルブ244dが設けられている。そして、第二ガス供給管244aからは、第二のガスである反応ガスが、MFC244c、バルブ244d、RPU244e、共通ガス供給管242を介して、シャワーヘッドバッファ室232内に供給される。反応ガスは、リモートプラズマユニット244eによりプラズマ状態とされ、分散板234に設けられた複数の貫通孔234aを介して処理室201内の基板200上に照射される。
第二ガス供給管244aには、下流にRPU244eが設けられている。上流には、上流方向から順に、反応ガス供給源244b、流量制御器(流量制御部)であるMFC244c及び開閉弁であるバルブ244dが設けられている。そして、第二ガス供給管244aからは、第二のガスである反応ガスが、MFC244c、バルブ244d、RPU244e、共通ガス供給管242を介して、シャワーヘッドバッファ室232内に供給される。反応ガスは、リモートプラズマユニット244eによりプラズマ状態とされ、分散板234に設けられた複数の貫通孔234aを介して処理室201内の基板200上に照射される。
反応ガスは、処理ガスの一つであり、例えばアンモニア(NH3)ガスが用いられる。反応ガスは、原料ガスを構成する成分と反応するガスである。
主に、第二ガス供給管244a、MFC244c、バルブ244dにより、反応ガス供給系244が構成される。なお、反応ガス供給系244は、反応ガス供給源244b、RPU244e、後述する第二不活性ガス供給系を含めて考えてもよい。また、反応ガス供給系244は、処理ガスの一つである反応ガスを供給するものであることから、処理ガス供給系の他の一つに該当することになる。
第二ガス供給管244aのバルブ244dよりも下流側には、第二不活性ガス供給管247aの下流端が接続されている。第二不活性ガス供給管247aには、上流方向から順に、不活性ガス供給源247b、流量制御器(流量制御部)であるMFC247c及び開閉弁であるバルブ247dが設けられている。そして、第二不活性ガス供給管247aからは、不活性ガスが、MFC247c、バルブ247d、第二ガス供給管244a、RPU244eを介して、シャワーヘッドバッファ室232内に供給される。
不活性ガスは、反応ガスのキャリアガス又は希釈ガスとして作用するものである。具体的には、例えば、N2ガスを用いることができる。また、N2ガスのほか、例えばHeガス、Neガス、Arガス等の希ガスを用いてもよい。
主に、第二不活性ガス供給管247a、MFC247c及びバルブ247dにより、第二不活性ガス供給系が構成される。なお、第二不活性ガス供給系は、不活性ガス供給源247b、第二ガス供給管243a、RPU244eを含めて考えてもよい。また、第二不活性ガス供給系は、反応ガス供給系244に含めて考えてもよい。
(不活性ガス供給系)
第三ガス供給管245aには、上流方向から順に、不活性ガス供給源245b、流量制御器(流量制御部)であるMFC245c及び開閉弁であるバルブ245dが設けられている。そして、第三ガス供給管245aからは、後述する成膜工程では、パージガスとしての不活性ガスが、MFC245c、バルブ245d、共通ガス供給管242を介して、シャワーヘッドバッファ室232内に供給される。また、後述する第一クリーニング工程では、必要に応じて、クリーニングガスのキャリアガス又は希釈ガスとしての不活性ガスが、MFC245c、バルブ245d、共通ガス供給管242を介して、シャワーヘッドバッファ室232内に供給される。
第三ガス供給管245aには、上流方向から順に、不活性ガス供給源245b、流量制御器(流量制御部)であるMFC245c及び開閉弁であるバルブ245dが設けられている。そして、第三ガス供給管245aからは、後述する成膜工程では、パージガスとしての不活性ガスが、MFC245c、バルブ245d、共通ガス供給管242を介して、シャワーヘッドバッファ室232内に供給される。また、後述する第一クリーニング工程では、必要に応じて、クリーニングガスのキャリアガス又は希釈ガスとしての不活性ガスが、MFC245c、バルブ245d、共通ガス供給管242を介して、シャワーヘッドバッファ室232内に供給される。
不活性ガス供給源245bから供給される不活性ガスは、非処理ガスの一つであり、成膜工程では、チャンバ202やシャワーヘッド230内に留まったガスをパージするパージガスとして作用する。また、第一クリーニング工程では、クリーニングガスのキャリアガス又は希釈ガスとして作用してもよい。具体的には、不活性ガスとしては、例えば、N2ガスを用いることができる。また、N2ガスのほか、例えばHeガス、Neガス、Arガス等の希ガスを用いてもよい。
主に、第三ガス供給管245a、MFC245c、バルブ245dにより、不活性ガス供給系245が構成される。なお、不活性ガス供給系245は、不活性ガス供給源245bを含めて考えてもよい。
(クリーニングガス供給系)
第三ガス供給管245aのバルブ245dよりも下流側には、クリーニングガス供給管248aの下流端が接続されている。クリーニングガス供給管248aには、上流方向から順に、クリーニングガス供給源248b、流量制御器(流量制御部)であるMFC248c及び開閉弁であるバルブ248dが設けられている。そして、第三ガス供給管245aからは、第一クリーニング工程では、クリーニングガスが、MFC248c、バルブ248d、共通ガス供給管242を介して、シャワーヘッドバッファ室232内に供給される。
第三ガス供給管245aのバルブ245dよりも下流側には、クリーニングガス供給管248aの下流端が接続されている。クリーニングガス供給管248aには、上流方向から順に、クリーニングガス供給源248b、流量制御器(流量制御部)であるMFC248c及び開閉弁であるバルブ248dが設けられている。そして、第三ガス供給管245aからは、第一クリーニング工程では、クリーニングガスが、MFC248c、バルブ248d、共通ガス供給管242を介して、シャワーヘッドバッファ室232内に供給される。
クリーニングガス供給源248bから供給されるクリーニングガスは、非処理ガスの一つであり、第一クリーニング工程ではシャワーヘッド230やチャンバ202に付着した副生成物等を除去するクリーニングガスとして作用する。具体的には、クリーニングガスとして、フッ素(F)を含有するフッ素含有ガスが用いられ、例えば三フッ化窒素(NF3)ガスを用いることが考えられる。また、例えば、フッ化水素(HF)ガス、三フッ化塩素ガス(ClF3)ガス、フッ素(F2)ガス等を用いてもよく、またこれらを組合せて用いてもよい。
主に、クリーニングガス供給管248a、MFC248c及びバルブ248dにより、クリーニングガス供給系が構成される。なお、クリーニングガス供給系は、クリーニングガス供給源248b、第三ガス供給管245aを含めて考えてもよい。
(ガス排気系)
チャンバ202の雰囲気を排気する排気系は、チャンバ202に接続された複数の排気管を有する。具体的には、下部容器202bの搬送空間203に接続される基礎排気管(ただし不図示)と、シャワーヘッド230のシャワーヘッドバッファ室232に接続されてシャワーヘッド230に連通する第一排気管236と、上部容器202aの排気バッファ室209に接続されて処理室201に連通する第二排気管222と、を有する。
チャンバ202の雰囲気を排気する排気系は、チャンバ202に接続された複数の排気管を有する。具体的には、下部容器202bの搬送空間203に接続される基礎排気管(ただし不図示)と、シャワーヘッド230のシャワーヘッドバッファ室232に接続されてシャワーヘッド230に連通する第一排気管236と、上部容器202aの排気バッファ室209に接続されて処理室201に連通する第二排気管222と、を有する。
(第一のガス排気系)
第一排気管236は、シャワーヘッドバッファ室232の上面又は側面に接続される。つまり、第一排気管236は、シャワーヘッド230に接続され、これによりシャワーヘッド230内のシャワーヘッドバッファ室232に連通する。
第一排気管236は、シャワーヘッドバッファ室232の上面又は側面に接続される。つまり、第一排気管236は、シャワーヘッド230に接続され、これによりシャワーヘッド230内のシャワーヘッドバッファ室232に連通する。
第一排気管236には、第一のバルブ237が設けられる。さらに、第一排気管236において、第一のバルブ237の下流側には、後述する真空ポンプ253を設ける。真空ポンプ253は、第一排気管236を介して、シャワーヘッドバッファ室232の雰囲気を排気する。この排気は、第一のバルブ237によって制御されることになる。つまり、第一排気管236には、第一排気管236による排気を制御可能な第一排気制御部として機能する第一のバルブ237が設けられている。なお、第一排気管236において、真空ポンプ253と第一のバルブ237との間には、シャワーヘッドバッファ室232内を所定の圧力に制御する圧力制御器であるAPC(Auto Pressure Controller)238を設けても良い。この場合に、APC238を第一排気制御部に含めても良い。
主に、第一排気管236、第一のバルブ237によって、第一のガス排気系が構成される。第一のガス排気系に、APC238を含めてもよい。
また、第一排気管236には、第一加熱部239が設けられる。第一加熱部239としては、例えば、第一排気管236に巻き付けられるように配されて、通電により第一排気管236内を加熱する配管ヒータとして用いることができる。
更に、第一加熱部239と併せて、第一排気管236には、第一排気管236内の温度を測定可能な温度測定部264が設けられていてもよい。温度測定部264としては、例えば、第一排気管236内に配される温度センサとして用いることができる。
なお、基板処理システム1000において複数のチャンバ202(202a、202b、202c、202d、202e、202f、202g、202h)が存在する場合には、後述する図4に示すように、各チャンバ202のそれぞれが第一排気管236を有することになる。
(第二のガス排気系)
第二排気管222は、排気バッファ室209の上面又は側方に設けられた排気孔221を介して、排気バッファ室209内に接続される。つまり、第二排気管222は、排気バッファ室209に接続されて、その排気バッファ室209を通じて処理室201に連通する。
第二排気管222は、排気バッファ室209の上面又は側方に設けられた排気孔221を介して、排気バッファ室209内に接続される。つまり、第二排気管222は、排気バッファ室209に接続されて、その排気バッファ室209を通じて処理室201に連通する。
第二排気管222には、第二のバルブ223が設けられる。また、第二排気管222において、第二のバルブ223の下流側には、排気バッファ室209に連通する処理室201内を所定の圧力に制御する圧力制御器であるAPC224が設けられる。さらに、第二排気管222において、APC224の下流側には、後述する真空ポンプ253が設けられる。真空ポンプ253は、第二排気管222を介して、排気バッファ室209及びこれに連通する処理室201の雰囲気を排気する。この排気は、APC224及び第二のバルブ223によって制御されることになる。つまり、第二排気管222には、第二排気管222による排気を制御可能な第二排気制御部として機能するAPC224及び第二のバルブ223が設けられている。
主に、第二排気管222、第二のバルブ223、APC224によって、第二のガス排気系が構成される。
また、第二排気管222には、第二加熱部225が設けられる。第二加熱部225は、第一加熱部239と同様に、配管ヒータとして用いることができる。更に、第二排気管222には、第二排気管222内の温度を測定可能な温度測定部265が設けられていてもよい。
なお、基板処理システム1000において複数のチャンバ202(202a、202b、202c、202d、202e、202f、202g、202h)が存在する場合には、後述する図4に示すように、各チャンバ202のそれぞれが第二排気管222を有することになる。
(複数チャンバの共通排気系)
続いて、複数のチャンバ202の排気系について説明する。ここでは、複数のチャンバ202として、チャンバ202aとチャンバ202bを例に挙げる。
図4は、本実施形態に係る基板処理装置のガス排気系の概略構成図である。
続いて、複数のチャンバ202の排気系について説明する。ここでは、複数のチャンバ202として、チャンバ202aとチャンバ202bを例に挙げる。
図4は、本実施形態に係る基板処理装置のガス排気系の概略構成図である。
チャンバ202aから延びる第一排気管236aと第二排気管222aの下流側には、これらを合流させる合流管251aが接続されている。また、チャンバ202bから延びる第一排気管236bと第二排気管222bの下流側には、これらを合流させる合流管251bが接続されている。そして、合流管251aと合流管251bの下流側には、共通排気管252が接続されている。つまり、第一排気管236a、236bおよび第二排気管222a、222bの下流側には、これらを合流させるように共通排気管252が配されている。
共通排気管252の下流側には、真空ポンプ253が配されている。真空ポンプ253と合流管251a、251bの合流点との間には、下流側から順に、APC254と、バルブ255とが、それぞれ設けられている。これらAPC254、バルブ255、合流管251a、251b、共通排気管252で、複数のチャンバ202a、202bの共通排気系が構成される。このように、チャンバ202a内の雰囲気とチャンバ202b内の雰囲気とは、1つの真空ポンプ253によって排気が行われるようになっている。
なお、ここでは、チャンバ202a、202bの共通排気系を例に挙げたが、他のチャンバ202c、202d、202e、202f、202g、202hについても、同様に構成されているものとする。
(コントローラ)
基板処理装置100は、基板処理装置100の各部の動作を制御する制御部(制御手段)として機能するコントローラ260を有している。
基板処理装置100は、基板処理装置100の各部の動作を制御する制御部(制御手段)として機能するコントローラ260を有している。
コントローラ260は、演算部261及び記憶部262を少なくとも有する。コントローラ260は、上述した各構成に接続され、上位コントローラや使用者の指示に応じて記憶部262からプログラムやレシピを呼び出し、その内容に応じて各構成の動作を制御する。具体的には、コントローラ260は、ゲートバルブ205、昇降機構218、ヒータ213,231b、高周波電源、整合器、MFC243c~248c、バルブ243d~248d、APC224,238、真空ポンプ253、第一のバルブ237、第二のバルブ223等の動作を制御する。
なお、コントローラ260は、専用のコンピュータとして構成してもよいし、汎用のコンピュータとして構成してもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置(例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、CDやDVD等の光ディスク、MO等の光磁気ディスク、USBメモリやメモリカード等の半導体メモリ)を用意し、その外部記憶装置を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすることにより、本実施形態に係るコントローラ260を構成することができる。
また、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。つまり、プログラムは、当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体によって提供され得る。なお、記憶部262や外部記憶装置は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶部262単体のみを含む場合、外部記憶装置単体のみを含む場合、又は、その両方を含む場合がある。
(3)基板処理工程
次に、半導体装置の製造方法の一工程として、上述した構成の基板処理装置100を使用して、基板200上に薄膜を形成する工程について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置100を構成する各部の動作はコントローラ260により制御される。
次に、半導体装置の製造方法の一工程として、上述した構成の基板処理装置100を使用して、基板200上に薄膜を形成する工程について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置100を構成する各部の動作はコントローラ260により制御される。
なお、本明細書において、「基板」という言葉を用いた場合には、「基板そのもの」を意味する場合や、「基板とその表面に形成された所定の層や膜等とその積層体(集合体)」を意味する場合(すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めて基板と称する場合)がある。また、本明細書において「基板の表面」という言葉を用いた場合は、「基板そのものの表面(露出面)」を意味する場合や、「基板に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としての基板の最表面」を意味する場合がある。
したがって、本明細書において「基板に対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、「基板そのものの表面(露出面)に対して所定のガスを直接供給する」ことを意味する場合や、「基板に形成されている層や膜等に対して、すなわち、積層体としての基板の最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合が有る。また、本明細書において「基板に形成されている層や膜等の上、すなわち、積層体としての基板最表面の上に所定の層(又は膜)を形成する」ことを意味する場合が有る。
なお、本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合も「基板」という言葉を用いた場合と同様であり、その場合、上記説明において、「基板」を「ウエハ」に置き換えて考えればよい。
したがって、本明細書において「基板に対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、「基板そのものの表面(露出面)に対して所定のガスを直接供給する」ことを意味する場合や、「基板に形成されている層や膜等に対して、すなわち、積層体としての基板の最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合が有る。また、本明細書において「基板に形成されている層や膜等の上、すなわち、積層体としての基板最表面の上に所定の層(又は膜)を形成する」ことを意味する場合が有る。
なお、本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合も「基板」という言葉を用いた場合と同様であり、その場合、上記説明において、「基板」を「ウエハ」に置き換えて考えればよい。
以下に、基板処理工程について説明する。ここでは、原料ガス(第一の処理ガス)としてSi2Cl6ガスを用い、反応ガス(第二の処理ガス)としてNH3ガスを用いて、基板200上にシリコン含有膜としてSiN(シリコン窒化)膜を交互供給法により形成する例について説明する。
図5は、本実施態様に係る基板処理工程及びクリーニング工程を示すフロー図である。図6は、図5の成膜工程の詳細を示すフロー図である。
(基板搬入・載置工程:S102)
基板処理工程に際しては、まず、基板200を処理室201に搬入させる。具体的には、基板載置台212を昇降機構218によって下降させ、リフトピン207が貫通孔214から基板載置台212の上面側に突出させた状態にする。また、処理室201内を所定の圧力に調圧した後、ゲートバルブ205を開放し、ゲートバルブ205からリフトピン207上に基板200を載置させる。基板200をリフトピン207上に載置させた後、昇降218によって基板載置台212を所定の位置まで上昇させることによって、基板200が、リフトピン207から基板載置台212の基板載置面211上へ載置されるようになる。
基板処理工程に際しては、まず、基板200を処理室201に搬入させる。具体的には、基板載置台212を昇降機構218によって下降させ、リフトピン207が貫通孔214から基板載置台212の上面側に突出させた状態にする。また、処理室201内を所定の圧力に調圧した後、ゲートバルブ205を開放し、ゲートバルブ205からリフトピン207上に基板200を載置させる。基板200をリフトピン207上に載置させた後、昇降218によって基板載置台212を所定の位置まで上昇させることによって、基板200が、リフトピン207から基板載置台212の基板載置面211上へ載置されるようになる。
チャンバ202内に基板200を搬入したら、続いて、処理室201内が所定の圧力(真空度)となるように、第二排気管222により処理室201内を排気する。この際、圧力センサが測定した圧力値に基づき、APC224の弁の開度をフィードバック制御する。また、温度センサ(不図示)が検出した温度値に基づき、処理室201内が所定の温度となるように、ヒータ213への通電量をフィードバック制御する。具体的には、基板載置台212をヒータ213により予め加熱しておき、基板200又は基板載置台212の温度変化が無くなってから一定時間置く。
(成膜工程:S104)
基板搬入・載置工程(S102)の後は、次に、成膜工程(S104)を行う。以下、図6を参照し、成膜工程(S104)について詳細に説明する。なお、成膜工程(S104)は、異なる処理ガスを交互に供給する工程を繰り返すサイクリック処理である。
基板搬入・載置工程(S102)の後は、次に、成膜工程(S104)を行う。以下、図6を参照し、成膜工程(S104)について詳細に説明する。なお、成膜工程(S104)は、異なる処理ガスを交互に供給する工程を繰り返すサイクリック処理である。
(第一の処理ガス供給工程:S202)
成膜工程(S104)では、まず、第一の処理ガス(原料ガス)供給工程(S202)を行う。
成膜工程(S104)では、まず、第一の処理ガス(原料ガス)供給工程(S202)を行う。
第一の処理ガスである原料ガス(例えばSi2Cl6ガス)を供給する際は、バルブ243dを開くとともに、原料ガスの流量が所定流量となるようにMFC243cを調整する。これにより、処理室201内への原料ガスの供給が開始される。原料ガスの供給流量は、例えば100~500sccmである。原料ガスは、シャワーヘッド230により分散されて処理室201内の基板200上に均一に供給される。
つまり、第一の処理ガス供給工程(S202)では、処理室201に基板200がある状態で、原料ガス供給系243がシャワーヘッド230に処理ガスの一つである原料ガスを供給するようになっている。
このとき、第一不活性ガス供給系のバルブ246dを開き、第一不活性ガス供給管246aから不活性ガス(N2ガス)を供給する。不活性ガスの供給流量は、例えば500~5000sccmである。なお、不活性ガス供給系245の第三ガス供給管245aから不活性ガスを流してもよい。
余剰な原料ガスは、処理室201内から排気バッファ室209へ均一に流入し、第二のガス排気系の第二排気管222内を流れて排気される。具体的には、第二のガス排気系における第二のバルブ223が開状態とされ、APC224によって処理室201内の圧力が所定の圧力となるように制御される。なお、第二のガス排気系における第二のバルブ223以外の排気系のバルブは全て閉状態とされる。
原料ガスの供給を開始してから所定時間経過後、原料ガス供給系243におけるバルブ243dを閉じ、原料ガスの供給を停止する。原料ガス及びキャリアガスの供給時間は、例えば2~20秒である。
(第一のシャワーヘッド排気工程:S204)
原料ガスの供給を停止した後は、第三ガス供給管245aから不活性ガス(N2ガス)を供給し、シャワーヘッドバッファ室232内のパージを行う。このときのガス排気系のバルブは、第二のガス排気系における第二のバルブ223が閉状態とされる一方、第一のガス排気系における第一のバルブ237が開状態とされる。他のガス排気系のバルブは閉状態のままである。すなわち、シャワーヘッドバッファ室232内のパージを行うときは、排気バッファ室209とAPC224の間を遮断し、APC224による圧力制御を停止する一方、シャワーヘッドバッファ室232と真空ポンプ253との間を連通する。これにより、シャワーヘッド230(シャワーヘッドバッファ室232)内に残留した原料ガスは、第一排気管236を介し、真空ポンプ253によりシャワーヘッドバッファ室232内から排気される。なお、このとき、APC224の下流側のバルブは開としてもよい。
原料ガスの供給を停止した後は、第三ガス供給管245aから不活性ガス(N2ガス)を供給し、シャワーヘッドバッファ室232内のパージを行う。このときのガス排気系のバルブは、第二のガス排気系における第二のバルブ223が閉状態とされる一方、第一のガス排気系における第一のバルブ237が開状態とされる。他のガス排気系のバルブは閉状態のままである。すなわち、シャワーヘッドバッファ室232内のパージを行うときは、排気バッファ室209とAPC224の間を遮断し、APC224による圧力制御を停止する一方、シャワーヘッドバッファ室232と真空ポンプ253との間を連通する。これにより、シャワーヘッド230(シャワーヘッドバッファ室232)内に残留した原料ガスは、第一排気管236を介し、真空ポンプ253によりシャワーヘッドバッファ室232内から排気される。なお、このとき、APC224の下流側のバルブは開としてもよい。
第一のシャワーヘッド排気工程(S204)における不活性ガス(N2ガス)の供給流量は、例えば1000~10000sccmである。また、不活性ガスの供給時間は、例えば2~10秒である。
このとき、残留した原料ガスを排気する第一排気管236については、第一加熱部239を稼働させることで、その第一排気管236内の温度を制御する。具体的には、第一排気管236内の温度が原料ガスの熱分解を促進しない温度となるよう、第一加熱部239を制御する。このように、熱分解を促進しない温度とすることで、第一排気管236内に原料ガスが付着することを抑制することができる。
また、第一排気管236による排気については、第一のバルブ237によって、その排気の際のコンダクタンスを調整する。具体的には、第一排気管236内が第一のコンダクタンスとなるように、第一のバルブ237を制御する。このとき、APC238を利用して制御を行うようにしても良い。なお、第一のコンダクタンスについては、詳細を後述する。
(第一の処理空間排気工程:S206)
シャワーヘッドバッファ室232内のパージが終了すると、次いで、第三ガス供給管245aから不活性ガス(N2ガス)を供給し、処理室201内のパージを行う。このとき、第二のガス排気系における第二のバルブ223は開状態とされて、APC224によって処理室201内の圧力が所定の圧力となるように制御される。一方、第二のバルブ223以外のガス排気系のバルブは全て閉状態とされる。これにより、第一の処理ガス供給工程(S202)で基板200に吸着できなかった原料ガスは、真空ポンプ253により、第二排気管222及び排気バッファ室209を介して処理室201から除去される。
シャワーヘッドバッファ室232内のパージが終了すると、次いで、第三ガス供給管245aから不活性ガス(N2ガス)を供給し、処理室201内のパージを行う。このとき、第二のガス排気系における第二のバルブ223は開状態とされて、APC224によって処理室201内の圧力が所定の圧力となるように制御される。一方、第二のバルブ223以外のガス排気系のバルブは全て閉状態とされる。これにより、第一の処理ガス供給工程(S202)で基板200に吸着できなかった原料ガスは、真空ポンプ253により、第二排気管222及び排気バッファ室209を介して処理室201から除去される。
第一の処理空間排気工程(S206)における不活性ガス(N2ガス)の供給流量は、例えば1000~10000sccmである。また、不活性ガスの供給時間は、例えば2~10秒である。
なお、ここでは、第一のシャワーヘッド排気工程(S204)の後に第一の処理空間排気工程(S206)を行うようにしたが、これらの工程を行う順序は逆であってもよい。また、これらの工程を同時に行うようにしてもよい。
(第二の処理ガス供給工程:S208)
シャワーヘッドバッファ室232及び処理室201内のパージが完了したら、続いて、第二の処理ガス(反応ガス)供給工程(S208)を行う。第二の処理ガス供給工程(S208)では、バルブ244dを開けて、リモートプラズマユニット244e、シャワーヘッド230を介して、処理室201内への反応ガス(NH3ガス)の供給を開始する。このとき、反応ガスの流量が所定流量となるように、MFC244cを調整する。反応ガスの供給流量は、例えば1000~10000sccmである。
シャワーヘッドバッファ室232及び処理室201内のパージが完了したら、続いて、第二の処理ガス(反応ガス)供給工程(S208)を行う。第二の処理ガス供給工程(S208)では、バルブ244dを開けて、リモートプラズマユニット244e、シャワーヘッド230を介して、処理室201内への反応ガス(NH3ガス)の供給を開始する。このとき、反応ガスの流量が所定流量となるように、MFC244cを調整する。反応ガスの供給流量は、例えば1000~10000sccmである。
つまり、第二の処理ガス供給工程(S208)では、処理室201に基板200がある状態で、反応ガス供給系244がシャワーヘッド230に処理ガスの一つである反応ガスを供給するようになっている。
プラズマ状態の反応ガスは、シャワーヘッド230により分散されて処理室201内の基板200上に均一に供給され、基板200上に吸着している原料ガス含有膜と反応して、基板200上にSiN膜を生成する。
このとき、第二不活性ガス供給系のバルブ247dを開き、第二不活性ガス供給管247aから不活性ガス(N2ガス)を供給する。不活性ガスの供給流量は、例えば500~5000sccmである。なお、不活性ガス供給系245の第三ガス供給管245aから不活性ガスを流してもよい。
余剰な反応ガスや反応副生成物は、処理室201内から排気バッファ室209へ流入し、第二のガス排気系の第二排気管222内を流れて排気される。具体的には、第二のガス排気系における第二のバルブ223が開状態とされ、APC224によって処理室201内の圧力が所定の圧力となるように制御される。なお、第二のバルブ223以外の排気系のバルブは全て閉状態とされる。
反応ガスの供給を開始してから所定時間経過後、バルブ244dを閉じ、反応ガスの供給を停止する。反応ガス及びキャリアガスの供給時間は、例えば2~20秒である。
(第二のシャワーヘッド排気工程:S210)
反応ガスの供給を停止した後は、第二のシャワーヘッド排気工程(S210)を行って、シャワーヘッドバッファ室232に残留している反応ガスや反応副生成物を除去する。この第二のシャワーヘッド排気工程(S210)は、既に説明した第一のシャワーヘッド排気工程(S204)と同様に行えばよい。
反応ガスの供給を停止した後は、第二のシャワーヘッド排気工程(S210)を行って、シャワーヘッドバッファ室232に残留している反応ガスや反応副生成物を除去する。この第二のシャワーヘッド排気工程(S210)は、既に説明した第一のシャワーヘッド排気工程(S204)と同様に行えばよい。
つまり、第二のシャワーヘッド排気工程(S210)においても、残留した反応ガスや反応副生成物を排気する第一排気管236については、第一加熱部239を稼働させることで、その第一排気管236内の温度を制御する。具体的には、第一排気管236内の温度が反応ガスや反応副生成物の熱分解を促進しない温度となるよう、第一加熱部239を制御する。このように、熱分解を促進しない温度とすることで、第一排気管236内に反応ガスや反応副生成物が付着することを抑制することができる。
また、第一排気管236による排気については、第一のバルブ237によって、その排気の際のコンダクタンスを調整する。具体的には、第一排気管236内が第一のコンダクタンスとなるように、第一のバルブ237を制御する。このとき、APC238を利用して制御を行うようにしても良い。なお、第一のコンダクタンスについては、詳細を後述する。
(第二の処理空間排気工程:S212)
シャワーヘッドバッファ室232内のパージが終了した後は、次いで、第二の処理空間排気工程(S212)を行って、処理室201に残留している反応ガスや反応副生成物を除去する。この第二の処理空間排気工程(S212)についても、既に説明した第一の処理空間排気工程(S206)と同様に行えばよいため、ここでの説明は省略する。
シャワーヘッドバッファ室232内のパージが終了した後は、次いで、第二の処理空間排気工程(S212)を行って、処理室201に残留している反応ガスや反応副生成物を除去する。この第二の処理空間排気工程(S212)についても、既に説明した第一の処理空間排気工程(S206)と同様に行えばよいため、ここでの説明は省略する。
(判定工程:S214)
以上の第一の処理ガス供給工程(S202)、第一のシャワーヘッド排気工程(S204)、第一の処理空間排気工程(S206)、第二の処理ガス供給工程(S208)、第二のシャワーヘッド排気工程(S210)、第二の処理空間排気工程(S212)を1サイクルとして、コントローラ260は、このサイクルを所定回数(nサイクル)実施したか否かを判定する(S214)。サイクルを所定回数実施すると、基板200上には、所望膜厚のシリコン窒化(SiN)膜が形成される。
以上の第一の処理ガス供給工程(S202)、第一のシャワーヘッド排気工程(S204)、第一の処理空間排気工程(S206)、第二の処理ガス供給工程(S208)、第二のシャワーヘッド排気工程(S210)、第二の処理空間排気工程(S212)を1サイクルとして、コントローラ260は、このサイクルを所定回数(nサイクル)実施したか否かを判定する(S214)。サイクルを所定回数実施すると、基板200上には、所望膜厚のシリコン窒化(SiN)膜が形成される。
(処理回数判定工程:S106)
以上の各工程(S202~S214)からなる成膜工程(S104)の後は、図5に示すように、次に、成膜工程(S104)を行った回数が所定回数に到達したか否かを判定する(S106)。
以上の各工程(S202~S214)からなる成膜工程(S104)の後は、図5に示すように、次に、成膜工程(S104)を行った回数が所定回数に到達したか否かを判定する(S106)。
成膜工程(S104)の回数が所定回数に到達していなければ、その後は、処理済の基板200を取り出して、次に待機している新たな基板200の処理を開始するため、基板搬出入工程(S108)に移行する。また、所定回数の成膜工程(S104)を実施した場合には、処理済の基板200を取り出して、チャンバ202内に基板200が存在しない状態にするため、基板搬出工程(S110)に移行する。
(基板搬出入工程:S108)
基板搬出入工程(S108)では、基板載置台212を下降させ、基板載置台212の表面から突出させたリフトピン207上に基板200を支持させる。これにより、基板200は、処理位置から搬送位置となる。その後、ゲートバルブ205を開き、ウエハ移載機を用いて基板200をチャンバ202の外へ搬出する。
基板搬出入工程(S108)では、基板載置台212を下降させ、基板載置台212の表面から突出させたリフトピン207上に基板200を支持させる。これにより、基板200は、処理位置から搬送位置となる。その後、ゲートバルブ205を開き、ウエハ移載機を用いて基板200をチャンバ202の外へ搬出する。
その後、基板搬出入工程(S108)では、前述した基板搬入・載置工程(S102)の場合と同様の手順で、次に待機している新たな基板200をチャンバ202へ搬入して、その基板200を処理室201内の処理位置まで上昇させるとともに、処理室201内を所定の処理温度、処理圧力として、次の成膜工程(S104)を開始可能な状態にする。そして、処理室201内の新たな基板200に対して、成膜工程(S104)及び処理枚数判定工程(S106)を行う。
(基板搬出工程:S110)
基板搬出工程(S110)では、前述した基板搬出入工程(S108)の場合と同様の手順で、処理済の基板200をチャンバ202内から取り出して移載室へと搬出する。ただし、基板搬出入工程(S108)の場合とは異なり、基板搬出工程(S110)では、次に待機している新たな基板200のチャンバ202内への搬入は行わずに、チャンバ202内に基板200が存在しない状態のままとする。
基板搬出工程(S110)では、前述した基板搬出入工程(S108)の場合と同様の手順で、処理済の基板200をチャンバ202内から取り出して移載室へと搬出する。ただし、基板搬出入工程(S108)の場合とは異なり、基板搬出工程(S110)では、次に待機している新たな基板200のチャンバ202内への搬入は行わずに、チャンバ202内に基板200が存在しない状態のままとする。
(アイドリング工程)
以上のように、基板搬出入工程(S108)では、処理済みの基板200のチャンバ202外への搬出開始から、新たな基板200のチャンバ202への搬入終了までの間、処理室201に基板200が無い状態となる。また、基板搬出工程(S110)の後においても同様に、処理済みの基板200のチャンバ202外への搬出開始から、新たな基板200について基板搬入・載置工程(S102)が開始されてチャンバ202への基板搬入が終了するまでの間、処理室201に基板200が無い状態となる。以下、このように、処理室201に基板200が無く、次の新たな基板200の処理を待っている状態のことを、「アイドリング工程」又は「アイドリング時」と称す。
以上のように、基板搬出入工程(S108)では、処理済みの基板200のチャンバ202外への搬出開始から、新たな基板200のチャンバ202への搬入終了までの間、処理室201に基板200が無い状態となる。また、基板搬出工程(S110)の後においても同様に、処理済みの基板200のチャンバ202外への搬出開始から、新たな基板200について基板搬入・載置工程(S102)が開始されてチャンバ202への基板搬入が終了するまでの間、処理室201に基板200が無い状態となる。以下、このように、処理室201に基板200が無く、次の新たな基板200の処理を待っている状態のことを、「アイドリング工程」又は「アイドリング時」と称す。
アイドリング時については、次の新たな基板200を処理する場合に、その処理を素早く開始できることが、複数基板を処理する際のスループットを向上させるためには好ましい。
そこで、処理室201に基板200が無い状態であるアイドリング時には、上述した一連の各工程とは異なり、以下に説明するような処理を行う。
上述した第一の処理ガス供給工程(S202)及び第一のシャワーヘッド排気工程(S204)においては、
(a)処理室201に基板200がある状態では、原料ガス供給系243がシャワーヘッド230に処理ガスの一つである原料ガスを供給し、第一加熱部239を稼働させた状態で、第一排気管236内が第一のコンダクタンスとなるよう少なくとも第一のバルブ237を制御する。
(a)処理室201に基板200がある状態では、原料ガス供給系243がシャワーヘッド230に処理ガスの一つである原料ガスを供給し、第一加熱部239を稼働させた状態で、第一排気管236内が第一のコンダクタンスとなるよう少なくとも第一のバルブ237を制御する。
さらに、上述した第二の処理ガス供給工程(S208)及び第二のシャワーヘッド排気工程(S210)においても、
(a)処理室201に基板200がある状態では、反応ガス供給系244がシャワーヘッド230に処理ガスの一つである反応ガスを供給し、第一加熱部239を稼働させた状態で、第一排気管236内が第一のコンダクタンスとなるよう少なくとも第一のバルブ237を制御する。
(a)処理室201に基板200がある状態では、反応ガス供給系244がシャワーヘッド230に処理ガスの一つである反応ガスを供給し、第一加熱部239を稼働させた状態で、第一排気管236内が第一のコンダクタンスとなるよう少なくとも第一のバルブ237を制御する。
これに対して、アイドリング時においては、
(b)処理室201に基板200が無い状態では、不活性ガス供給系245がシャワーヘッド230に非処理ガスの一つである不活性ガスを供給し、第一加熱部239を稼働させた状態で、第一排気管236内が第一のコンダクタンスよりも小さい第二のコンダクタンスとなるよう少なくとも第一のバルブ237を制御する。
(b)処理室201に基板200が無い状態では、不活性ガス供給系245がシャワーヘッド230に非処理ガスの一つである不活性ガスを供給し、第一加熱部239を稼働させた状態で、第一排気管236内が第一のコンダクタンスよりも小さい第二のコンダクタンスとなるよう少なくとも第一のバルブ237を制御する。
上記(a)における第一のコンダクタンスと上記(b)における第二のコンダクタンスとは、それぞれの大小関係が確立されていれば、特定の大きさに限定されることはなく、少なくとも第一のバルブ237の制御を通じて適宜設定することが可能である。
以上のように、処理室201に基板200がある状態では上記(a)のように制御し、処理室201に基板200が無い状態では上記(b)のように制御することで、基板200が無い状態(例えばアイドリング時)で、第一加熱部239を稼働させつつ第一排気管236内にガスを滞留させることが可能となる。これによりアイドリング時における第一排気管236内の温度の下げ幅を低減させることができる。したがって、次の新たな基板200を処理する際に、素早く基板処理時の第一排気管236内の温度とすることができ、その結果として、複数基板を処理する際のスループットを高くすることができる。
さらに詳しくは、アイドリング時の運用として、以下のような制御を行う。
既述のように、第一排気管236は、第一排気制御部として機能する第一のバルブ237を備えている。このような構成において、上記(a)における第一のバルブ237の開度は、非処理ガスの一つである不活性ガスが流れる上記(b)における第一のバルブ237の開度よりも大きくなるように制御されるものとする。このように第一のバルブ237の開度を制御することで、第一排気管236に加熱された不活性ガスを留まらせることができる。したがって、アイドリング時における第一排気管236内の温度の下げ幅を低減させて、複数基板を処理する際のスループットを高くする上で、非常に好ましいものとなる。
さらに具体的には、上記(a)の場合の処理はサイクル処理であり、例えば「第一の処理ガス供給工程:S202→第一のシャワーヘッド排気工程:S204(→第一の処理空間排気工程:S206)→第二の処理ガス供給工程:S208→第二のシャワーヘッド排気工程:S210(→第二の処理空間排気工程:S212)」の組み合わせを繰り返して、基板処理を行う。つまり、上記(a)では、シャワーヘッドバッファ室232内の雰囲気を排気する工程(S204、S210)を有している。このような場合において、上記(a)における第一のバルブ237の開度は、シャワーヘッドバッファ室232内の雰囲気を排気する工程(S204、S210)におけるバルブ開度であり、そのバルブ開度が上記(b)の場合よりも大きくなっている。したがって、上記(b)において第一排気管236に加熱された不活性ガスを留まらせる場合であっても、シャワーヘッドバッファ室232内の雰囲気を排気する工程(S204、S210)における排気が滞ってしまうことがない。
また、上記(b)においては、第一排気制御部として機能する第一のバルブ237の制御動作として、以下のような制御動作を行うようにしてもよい。例えば、上記(b)にあたり、非処理ガスの一つである不活性ガスが第一排気管236を流れる際に、
(b-1)第一加熱部239を稼働させた状態で、第一排気管236を所定コンダクタンスとし、
(b-2)所定時間経過後、第一排気管236を所定コンダクタンスよりも低いコンダクタンスとする。
このように、第一排気制御部を制御して第一排気管236におけるコンダクタンスを経過時間に応じてコントロールすれば、まず、第一排気管236のコンダクタンスを大きくする(すなわち、不活性ガスを流す)ことで、不活性ガスを第一排気管236に移動させ、所定時間経過後に第一のバルブ237を閉状態とすることで、第一排気管236に不活性ガスを滞留させて、第一排気管236内の温度を維持させる、といったことが実現可能となる。
(b-1)第一加熱部239を稼働させた状態で、第一排気管236を所定コンダクタンスとし、
(b-2)所定時間経過後、第一排気管236を所定コンダクタンスよりも低いコンダクタンスとする。
このように、第一排気制御部を制御して第一排気管236におけるコンダクタンスを経過時間に応じてコントロールすれば、まず、第一排気管236のコンダクタンスを大きくする(すなわち、不活性ガスを流す)ことで、不活性ガスを第一排気管236に移動させ、所定時間経過後に第一のバルブ237を閉状態とすることで、第一排気管236に不活性ガスを滞留させて、第一排気管236内の温度を維持させる、といったことが実現可能となる。
さらに具体的には、第一排気管236における第一のバルブ237の制御動作として、上記(b-1)では第一のバルブ237を開状態とし、上記(b-2)では第一のバルブ237の開度を上記(b-1)の場合よりも小さくする。なお、上記(b-2)における第一のバルブ237の開度については、上記(b-1)の場合に比べて開度を絞るようにしてもよいし、もしくは第一のバルブ237を閉状態とするようにしてもよい。
このように第一のバルブ237の開度を制御すれば、まず、第一のバルブ237を開状態とすることで、不活性ガスを第一排気管236に移動させ、所定時間経過後に第一のバルブ237の開度を絞るか、もしくは閉状態とすることで、第一排気管236に不活性ガスを滞留させて、第一排気管236内の温度を維持させる、といったことが確実に実現可能となる。
このように第一のバルブ237の開度を制御すれば、まず、第一のバルブ237を開状態とすることで、不活性ガスを第一排気管236に移動させ、所定時間経過後に第一のバルブ237の開度を絞るか、もしくは閉状態とすることで、第一排気管236に不活性ガスを滞留させて、第一排気管236内の温度を維持させる、といったことが確実に実現可能となる。
ところで、基板処理装置100のチャンバ202は、上述した制御動作の対象となる第一のガス排気系に加えて、処理室201の雰囲気を排気する第二のガス排気系を備えている。第二のガス排気系は、既述のように、処理室201に連通する第二排気管222を有しており、その第二排気管222には、第二排気制御部として機能するAPC224及び第二のバルブ223が設けられている。
このような第二排気管222との関係において、第一排気管236によるガス排気については、以下のような制御動作を行うようにしてもよい。例えば、非処理ガスの一つである不活性ガスが第一排気管236を流れる際に、上記(b)における第二排気管222からの排気量が、第一排気管236からの排気量よりも大きくなるように、第一排気管236における少なくとも第一のバルブ237と第二排気管222におけるAPC224及び第二のバルブ223とのそれぞれを制御する。
このように、第二排気管222からの排気量を大きくすると、シャワーヘッドバッファ室232から第二排気管222へのガスの流れが大きくなるため、第一排気管236からのガスの排気量を少なくできる。したがって、第一排気管236の温度低下量を少なくできる。
このような第二排気管222との関係において、第一排気管236によるガス排気については、以下のような制御動作を行うようにしてもよい。例えば、非処理ガスの一つである不活性ガスが第一排気管236を流れる際に、上記(b)における第二排気管222からの排気量が、第一排気管236からの排気量よりも大きくなるように、第一排気管236における少なくとも第一のバルブ237と第二排気管222におけるAPC224及び第二のバルブ223とのそれぞれを制御する。
このように、第二排気管222からの排気量を大きくすると、シャワーヘッドバッファ室232から第二排気管222へのガスの流れが大きくなるため、第一排気管236からのガスの排気量を少なくできる。したがって、第一排気管236の温度低下量を少なくできる。
また、上記(a)及び上記(b)のように、第一排気管236によるガス排気の際には、以下のような温度制御を行うようにしてもよい。例えば、第一加熱部239の上記(a)における出力は、非処理ガスの一つである不活性ガスが第一排気管236を流れる上記(b)における出力よりも高くなるようにする。
不活性ガスは第一排気管236内に付着することがないので、処理ガスが第一排気管236を流れる場合とは異なり、第一排気管236内の温度を高くする必要がない。そのため、上記(a)の場合に比べて上記(b)の場合の第一加熱部239の出力を抑えることで、電力低減を実現できる。
不活性ガスは第一排気管236内に付着することがないので、処理ガスが第一排気管236を流れる場合とは異なり、第一排気管236内の温度を高くする必要がない。そのため、上記(a)の場合に比べて上記(b)の場合の第一加熱部239の出力を抑えることで、電力低減を実現できる。
さらに、第一排気管236内の温度制御については、以下のような処理を行うようにしてもよい。例えば、第一排気管236内の温度を測定可能な温度測定部264が設けられている場合に、非処理ガスの一つである不活性ガスが第一排気管236を流れる上記(b)では、温度測定部264が測定する第一排気管236内の温度が所定温度よりも低くなったら、その所定温度よりも第一排気管236内の温度が高くなるよう、第一加熱部239の稼働を制御する。
このように第一加熱部239の稼働を制御すれば、第一排気管236内の温度が所定温度よりも低くならないように、第一排気管236内の温度を維持することができる。したがって、次の新たな基板200を処理する際に、第一排気管236内の温度を基板処理時の温度まで素早く上昇させることが可能となり、複数基板を処理する際のスループットを高くする上で、非常に好ましいものとなる。
このように第一加熱部239の稼働を制御すれば、第一排気管236内の温度が所定温度よりも低くならないように、第一排気管236内の温度を維持することができる。したがって、次の新たな基板200を処理する際に、第一排気管236内の温度を基板処理時の温度まで素早く上昇させることが可能となり、複数基板を処理する際のスループットを高くする上で、非常に好ましいものとなる。
(クリーニング工程:S112)
基板搬出工程(S110)の後は、上述したアイドリング工程ではなく、クリーニング工程(S112)に移行するようにしてもよい。
基板搬出工程(S110)の後は、上述したアイドリング工程ではなく、クリーニング工程(S112)に移行するようにしてもよい。
クリーニング工程(S112)では、主として、シャワーヘッドバッファ室232内に対するクリーニング処理と、処理室201内に対するクリーニング処理を行う第二クリーニング工程と、を行う。
シャワーヘッドバッファ室232内に対するクリーニング処理を行う場合には、クリーニングガス供給系によって、非処理ガスの一つであるクリーニングガスを、シャワーヘッドバッファ室232内へ供給する。そして、クリーニングガスの流れを利用して、シャワーヘッドバッファ室232内、特にガスガイド235の下面(分散板234と向かい合う面)や分散板234の上面等に対して、付着した堆積物(反応副生成物等)を除去するクリーニング処理を行う。
クリーニング処理に用いられたクリーニングガスは、第一のガス排気系によって第一排気管236を通じてシャワーヘッドバッファ室232内から排気されるか、又は、第二のガス排気系によって第二排気管222を通じて処理室201内から排気される。
つまり、クリーニング工程(S112)においても、非処理ガスの一つであるクリーニングガスが、第一排気管236を通じて排気される。このとき、第一排気管236については、第一加熱部239を稼働させることで、その第一排気管236内の温度を制御する。また、第一排気管236による排気については、少なくとも第一のバルブ237によって、その排気の際のコンダクタンスを調整する。
したがって、クリーニング工程(S112)においても、上記(b)が成立することになる。具体的には、クリーニング工程(S112)において、
(b)処理室201に基板200が無い状態では、クリーニングガス供給系がシャワーヘッド230に非処理ガスの一つであるクリーニングガスを供給し、第一加熱部239を稼働させた状態で、第一排気管236内が第一のコンダクタンスよりも小さい第二のコンダクタンスとなるよう少なくとも第一のバルブ237を制御する。
(b)処理室201に基板200が無い状態では、クリーニングガス供給系がシャワーヘッド230に非処理ガスの一つであるクリーニングガスを供給し、第一加熱部239を稼働させた状態で、第一排気管236内が第一のコンダクタンスよりも小さい第二のコンダクタンスとなるよう少なくとも第一のバルブ237を制御する。
上記(a)における第一のコンダクタンスと上記(b)における第二のコンダクタンスとは、それぞれの大小関係が確立されていれば、特定の大きさに限定されることはなく、少なくとも第一のバルブ237の制御を通じて適宜設定することが可能である。
以上のように、処理室201に基板200がある状態では上記(a)のように制御し、処理室201に基板200が無い状態では上記(b)のように制御することで、基板200が無い状態(例えばクリーニング処理時)で、第一加熱部239を稼働させつつ第一排気管236内にガスを滞留させることが可能となる。これによりクリーニング処理時における第一排気管236内の温度の下げ幅を低減させることができる。したがって、クリーニング工程(S112)の終了後、次の新たな基板200を処理する際に、素早く基板処理時の第一排気管236内の温度とすることができ、その結果として、複数基板を処理する際のスループットを高くすることができる。
さらに詳しくは、クリーニング処理時の運用として、以下のような制御を行う。
第一排気管236内の温度については、上記(a)における第一排気管236内の温度が、上記(b)における第一排気管236内の温度よりも低くなるよう、第一加熱部239の稼働を制御する。
このように第一加熱部239を制御することで、上記(a)では第一排気管236内をガスが熱分解しない温度とし、上記(b)では上記(a)よりも高い温度で固着物が熱分解する温度とすることができ、第一排気管236におけるクリーニング対象物を排除することが実現可能となる。
このように第一加熱部239を制御することで、上記(a)では第一排気管236内をガスが熱分解しない温度とし、上記(b)では上記(a)よりも高い温度で固着物が熱分解する温度とすることができ、第一排気管236におけるクリーニング対象物を排除することが実現可能となる。
また、クリーニング工程(S112)においては、処理室201に連通する第二排気管222にもクリーニングガスが流れ得る。そして、その第二排気管222には、第二排気制御部として機能するAPC224及び第二のバルブ223が設けられている。
このような第二排気管222と第一排気管236との関係において、非処理ガスの一つであるクリーニングガスが流れる際に、上記(b)では、
(b-1)第一排気管236のコンダクタンスが、第二排気管222のコンダクタンスよりも低くなるよう、第一排気管236における少なくとも第一のバルブ237と第二排気管222におけるAPC224及び第二のバルブ223とのそれぞれを制御し、
(b-2)第一排気管236のコンダクタンスが、第二排気管222のコンダクタンスよりも高くなるよう、第一排気管236における少なくとも第一のバルブ237と第二排気管222におけるAPC224及び第二のバルブ223とのそれぞれを制御する。
そして、上記(b-2)では、第一排気管236内の温度が、上記(a)における第一排気管236内の温度よりも高くなるよう、第一加熱部239の稼働を制御する。
このような制御により、上記(a)では第一排気管236内をガスが熱分解しない温度とし、上記(b-2)では上記(a)よりも高い温度で固着物が熱分解する温度とした状態で、クリーニングガスを流すことができる。したがって、第一排気管236におけるクリーニング対象物を排除することが実現可能となる。
このような第二排気管222と第一排気管236との関係において、非処理ガスの一つであるクリーニングガスが流れる際に、上記(b)では、
(b-1)第一排気管236のコンダクタンスが、第二排気管222のコンダクタンスよりも低くなるよう、第一排気管236における少なくとも第一のバルブ237と第二排気管222におけるAPC224及び第二のバルブ223とのそれぞれを制御し、
(b-2)第一排気管236のコンダクタンスが、第二排気管222のコンダクタンスよりも高くなるよう、第一排気管236における少なくとも第一のバルブ237と第二排気管222におけるAPC224及び第二のバルブ223とのそれぞれを制御する。
そして、上記(b-2)では、第一排気管236内の温度が、上記(a)における第一排気管236内の温度よりも高くなるよう、第一加熱部239の稼働を制御する。
このような制御により、上記(a)では第一排気管236内をガスが熱分解しない温度とし、上記(b-2)では上記(a)よりも高い温度で固着物が熱分解する温度とした状態で、クリーニングガスを流すことができる。したがって、第一排気管236におけるクリーニング対象物を排除することが実現可能となる。
ところで、第二排気管222には、第一排気管236における第一加熱部239と同様に、第二加熱部225が設けられる。また、チャンバ202内における基板支持部210には、第三加熱部としてのヒータ213が設けられる。
これらを利用しつつ、非処理ガスの一つであるクリーニングガスが流れる際には、以下のような制御動作を行うようにしてもよい。例えば、上記(b)では、第一排気管236内の温度が第二排気管222内の温度よりも高くなるよう、第一加熱部239と第二加熱部225とのうち、少なくともいずれか、あるいは両方を制御する。
この場合、クリーニングガスは、第二排気管222の手前において、第三加熱部としてのヒータ213によりクリーニング対象物の熱分解温度まで上昇される。したがって、第二加熱部225では、第一加熱部239のように、積極的にクリーニング対象物の分解温度まで上昇させる必要がない。以上のことから、上述の制御動作により、第二加熱部225での加熱を抑えることで、装置全体のエネルギー使用量を抑制できる。
これらを利用しつつ、非処理ガスの一つであるクリーニングガスが流れる際には、以下のような制御動作を行うようにしてもよい。例えば、上記(b)では、第一排気管236内の温度が第二排気管222内の温度よりも高くなるよう、第一加熱部239と第二加熱部225とのうち、少なくともいずれか、あるいは両方を制御する。
この場合、クリーニングガスは、第二排気管222の手前において、第三加熱部としてのヒータ213によりクリーニング対象物の熱分解温度まで上昇される。したがって、第二加熱部225では、第一加熱部239のように、積極的にクリーニング対象物の分解温度まで上昇させる必要がない。以上のことから、上述の制御動作により、第二加熱部225での加熱を抑えることで、装置全体のエネルギー使用量を抑制できる。
(4)システム処理動作例
次に、上述の基板処理工程を実行する基板処理装置100を含んで構成された基板処理システム1000におけるシステム処理動作例について説明する。
次に、上述の基板処理工程を実行する基板処理装置100を含んで構成された基板処理システム1000におけるシステム処理動作例について説明する。
既述のように、基板処理システム1000において、各プロセスモジュール110には、複数(具体的には、例えば二つ)のチャンバ202が設けられており、各チャンバ202からの第一排気管236が共通排気管252によって合流されている。
具体的には、プロセスモジュール110aにはチャンバ202a、202bが、プロセスモジュール110bにはチャンバ202c、202dが、プロセスモジュール110cにはチャンバ202e、202fが、プロセスモジュール110dにはチャンバ202g、202hが、それぞれ設けられている。そして、それぞれのチャンバ202a~202hにおいて、上述した一連の手順の基板処理工程を実行することが可能となっている。
ここで、一つのプロセスモジュール110に着目する。ここでは、プロセスモジュール110aに着目する場合を例に挙げるが、他のプロセスモジュール110b~110dについても同様である。
例えば、プロセスモジュール110aで処理すべきロットの基板枚数が奇数枚であると、一方のチャンバ202aで基板200を処理しつつ、他方のチャンバ202bでは基板200の処理を行わない、といった状況が生じ得る。その場合に、両方のチャンバ202a、202bに対して同様にガス供給を行うと、処理を行わないチャンバ202bへのガス供給が無駄になり、ガスの利用効率が低下してしまい、また処理を行わないチャンバ202bへの不要な成膜を招くおそれがある。一方、処理を行うチャンバ202aに対してのみガス供給を行うようにすると、両方のチャンバ202a、202bに対してガス供給を行う場合との処理条件(ガス流量等)の相違が生じて、基板200毎の処理均一性が低下してしまうおそれがある。特に、共通ガス供給管252を用いた場合、一方のチャンバ202aと他方のチャンバ202bとでガス流量が異なると、一方の合流管251a内の圧力が他方の合流管251b内の影響を受け、結果所望の圧力とならない場合が考えられる。それは処理室201内の処理圧力にも影響するため、所望の基板処理を実現できないおそれがある。そのため、両方のチャンバ202a、202bでガス流量等の処理条件を揃えることが望ましい。
このことから、基板処理システム1000では、プロセスモジュール110aを構成する複数のチャンバ202a、202bのうち、一方のチャンバ(以下「第一チャンバ」という。)202aで基板200を処理し、他方のチャンバ(以下「第二チャンバ」という。)202bでは基板200の処理を行わない状況が生じた場合に、その第二チャンバ202bにおいて、以下のような雰囲気調整工程を行う。
図7は、本実施形態に係る雰囲気調整工程を示すフロー図である。
基板200の処理を行わない第二チャンバ202bによる雰囲気調整工程は、第一チャンバ202aによる成膜工程(図6参照)に対応して行われるものとする。
基板200の処理を行わない第二チャンバ202bによる雰囲気調整工程は、第一チャンバ202aによる成膜工程(図6参照)に対応して行われるものとする。
(第一の不活性ガス供給工程:S302)
雰囲気調整工程においては、まず、第一の不活性ガス供給工程(S302)を行う。第一の不活性ガス供給工程(S302)では、第一チャンバ202aで第一の処理ガス供給工程(S202)が行われている間、第二チャンバ202bにおいても、第三ガス供給管245aからシャワーヘッドバッファ室232を介して処理室201内に不活性ガスを供給する。つまり、第一の不活性ガス供給工程(S302)では、処理室201に基板200が無い状態で、不活性ガス供給系245がシャワーヘッド230に非処理ガスの一つである不活性ガスを供給するようになっている。
雰囲気調整工程においては、まず、第一の不活性ガス供給工程(S302)を行う。第一の不活性ガス供給工程(S302)では、第一チャンバ202aで第一の処理ガス供給工程(S202)が行われている間、第二チャンバ202bにおいても、第三ガス供給管245aからシャワーヘッドバッファ室232を介して処理室201内に不活性ガスを供給する。つまり、第一の不活性ガス供給工程(S302)では、処理室201に基板200が無い状態で、不活性ガス供給系245がシャワーヘッド230に非処理ガスの一つである不活性ガスを供給するようになっている。
(第一のシャワーヘッド排気工程:S304)
その後、第一チャンバ202aが第一のシャワーヘッド排気工程(S204)を行うのに合わせて、第二チャンバ202bにおいても、第一のシャワーヘッド排気工程(S304)を行う。第二チャンバ202bにおける第一のシャワーヘッド排気工程(S304)は、第一チャンバ202aにおける第一のシャワーヘッド排気工程(S204)と同様に行えばよい。
その後、第一チャンバ202aが第一のシャワーヘッド排気工程(S204)を行うのに合わせて、第二チャンバ202bにおいても、第一のシャワーヘッド排気工程(S304)を行う。第二チャンバ202bにおける第一のシャワーヘッド排気工程(S304)は、第一チャンバ202aにおける第一のシャワーヘッド排気工程(S204)と同様に行えばよい。
(第一の処理空間排気工程:S306)
さらに、第一チャンバ202aが第一の処理空間排気工程(S206)を行うのに合わせて、第二チャンバ202bにおいても、第一の処理空間排気工程(S306)を行う。第二チャンバ202bにおける第一の処理空間排気工程(S306)は、第一チャンバ202aにおける第一の処理空間排気工程(S206)と同様に行えばよい。
さらに、第一チャンバ202aが第一の処理空間排気工程(S206)を行うのに合わせて、第二チャンバ202bにおいても、第一の処理空間排気工程(S306)を行う。第二チャンバ202bにおける第一の処理空間排気工程(S306)は、第一チャンバ202aにおける第一の処理空間排気工程(S206)と同様に行えばよい。
(第二の不活性ガス供給工程:S308)
シャワーヘッドバッファ室232及び処理室201内の排気が完了したら、続いて、第二の不活性ガス供給工程(S308)を行う。第二の不活性ガス供給工程(S308)では、第一チャンバ202aで第二の処理ガス供給工程(S208)が行われている間、第二チャンバ202bにおいても、第三ガス供給管245aからシャワーヘッドバッファ室232を介して処理室201内に不活性ガスを供給する。つまり、第二の不活性ガス供給工程(S308)では、処理室201に基板200が無い状態で、不活性ガス供給系245がシャワーヘッド230に非処理ガスの一つである不活性ガスを供給するようになっている。
シャワーヘッドバッファ室232及び処理室201内の排気が完了したら、続いて、第二の不活性ガス供給工程(S308)を行う。第二の不活性ガス供給工程(S308)では、第一チャンバ202aで第二の処理ガス供給工程(S208)が行われている間、第二チャンバ202bにおいても、第三ガス供給管245aからシャワーヘッドバッファ室232を介して処理室201内に不活性ガスを供給する。つまり、第二の不活性ガス供給工程(S308)では、処理室201に基板200が無い状態で、不活性ガス供給系245がシャワーヘッド230に非処理ガスの一つである不活性ガスを供給するようになっている。
(第二のシャワーヘッド排気工程:S310)
その後、第一チャンバ202aが第二のシャワーヘッド排気工程(S210)を行うのに合わせて、第二チャンバ202bにおいても、第二のシャワーヘッド排気工程(S310)を行う。第二チャンバ202bにおける第二のシャワーヘッド排気工程(S310)は、第一チャンバ202aにおける第二のシャワーヘッド排気工程(S210)と同様に行えばよい。
その後、第一チャンバ202aが第二のシャワーヘッド排気工程(S210)を行うのに合わせて、第二チャンバ202bにおいても、第二のシャワーヘッド排気工程(S310)を行う。第二チャンバ202bにおける第二のシャワーヘッド排気工程(S310)は、第一チャンバ202aにおける第二のシャワーヘッド排気工程(S210)と同様に行えばよい。
(第二の処理空間排気工程:S312)
さらに、第一チャンバ202aが第二の処理空間排気工程(S212)を行うのに合わせて、第二チャンバ202bにおいても、第二の処理空間排気工程(S312)を行う。第二チャンバ202bにおける第二の処理空間排気工程(S312)は、第一チャンバ202aにおける第二の処理空間排気工程(S212)と同様に行えばよい。
さらに、第一チャンバ202aが第二の処理空間排気工程(S212)を行うのに合わせて、第二チャンバ202bにおいても、第二の処理空間排気工程(S312)を行う。第二チャンバ202bにおける第二の処理空間排気工程(S312)は、第一チャンバ202aにおける第二の処理空間排気工程(S212)と同様に行えばよい。
(判定工程:S314)
以上の各工程(S302~S312)を1サイクルとして、コントローラ260は、このサイクルを所定回数(nサイクル)実施したか否かを判定する(S314)。サイクルを所定回数実施すると、第一チャンバ202aによる成膜工程(S104)が終了することになるので、これに合わせて、第二チャンバ202bにおいても、上述した一連の手順の雰囲気調整工程を終了する。
以上の各工程(S302~S312)を1サイクルとして、コントローラ260は、このサイクルを所定回数(nサイクル)実施したか否かを判定する(S314)。サイクルを所定回数実施すると、第一チャンバ202aによる成膜工程(S104)が終了することになるので、これに合わせて、第二チャンバ202bにおいても、上述した一連の手順の雰囲気調整工程を終了する。
(第一チャンバ及び第二チャンバのシステム運用)
以上のように、第一チャンバ202aで成膜工程を行い、第二チャンバ202bで雰囲気調整工程を行う場合には、これらの各チャンバ202a、202bを含むシステム運用として、以下のような制御を行う。
以上のように、第一チャンバ202aで成膜工程を行い、第二チャンバ202bで雰囲気調整工程を行う場合には、これらの各チャンバ202a、202bを含むシステム運用として、以下のような制御を行う。
具体的には、第一チャンバ202aに基板200がある状態で処理ガスの供給を行う一方で、第二チャンバ202bに対しては、基板200が無い状態で、非処理ガスの一つである不活性ガスの供給を行う。そして、その場合において、共通排気管252における処理ガスの温度が熱分解温度以上となるよう、それぞれの第一加熱部239a、239bのうち、少なくともいずれか、あるいは両方の稼働を制御する。
このように、少なくともいずれかの第一加熱部239a、239bを制御すれば、第一チャンバ202aで成膜工程を行い、第二チャンバ202bで雰囲気調整工程を行う場合であっても、共通排気管252の温度を熱分解以上の温度とすることができる。したがって、共通排気管252への不要な副生成物等の付着を防ぐことが実現可能となる。
また、第一チャンバ202aの第一排気管236a内の温度と第二チャンバ202bの第一排気管236b内の温度との差を所定範囲内とするよう、それぞれの第一加熱部239a、239bのうち、少なくともいずれか、あるいは両方の稼働を制御する。ここでいう温度差が所定範囲内とは、それぞれの温度差に起因する処理ガスの温度低下があっても、低下した処理ガスの温度が熱分解温度より小さくならない程度の温度差の範囲内に属することを意味し、それぞれの温度が同じである場合を含む。
このように、少なくともいずれかの第一加熱部239a、239bを制御すれば、共通排気管252にて第一チャンバ202aからの処理ガスと第二チャンバ202bからの非処理ガスが合流した場合であっても、処理ガスの温度が熱分解温度より小さくなることがない。そのため、共通排気管252への不要な副生成物等の付着を防ぐことが実現可能となる。例えば、処理ガスの温度よりも非処理ガスの温度が低く、その温度差が所定値以上であると、共通排気管252での合流により非処理ガスが処理ガスの温度を低下させ、これにより共通排気管252の内壁に処理ガスが付着するおそれがある。これに対して、上述した各第一加熱部239a、239bの制御により、そのような現象の発生を防ぐことが可能となる。
さらには、それぞれの第一のバルブ237a、237bを利用しつつ、第一チャンバ202aにおける第一のバルブ237aの開度と、第二チャンバ202bにおける第一のバルブ237bの開度との差を、所定範囲内とするよう制御する。ここでいう開度の差が所定範囲内とは、それぞれのガスの流れを合流させる共通排気管252からのガスの逆流が生じない程度に、それぞれの排気量に差がないこと(所定範囲内であること)を意味し、それぞれの排気量が同じである場合を含む。
このように、それぞれの第一のバルブ237a、237bを制御すれば、それぞれのガスの流れを共通排気管252で合流させる場合であっても、ガスの逆流が生じてしまうことがない。例えば、一方のチャンバ202からのガスの排気量が大きい場合、すなわち排気量の差が所定範囲を超えた場合、それぞれの第一排気管236a、236bが合流した場所から他方のチャンバ202にガスが逆流してしまうおそれがある。これに対して、それぞれの排気量差を所定範囲内とすることで、ガスの逆流を未然に防止することができる。
ところで、第二チャンバ202b内の雰囲気調整工程後には、例えば、プロセスモジュール110aで新たなロットの基板処理を開始する場合のように、第一チャンバ202aと第二チャンバ202bとのそれぞれに対して基板200を搬入する、といった状況が生じ得る。そのような場合には、各チャンバ202a、202bを含むシステム運用として、以下のような制御を行う。
具体的には、第一チャンバ202a及び第二チャンバ202bに基板200を搬入する際、第一排気管236a内の温度と第一排気管236b内の温度との差を所定範囲内とするよう、第一加熱部239a、239bのうち、少なくともいずれか、あるいは両方の稼働を制御する。ここでいう温度差が所定範囲内とは、低いほうの温度を素早く(すなわち、予め設定された許容時間内に)基板処理時の第一排気管236内の温度とすることができる程度の温度差の範囲内に属することを意味し、それぞれの温度が同じである場合を含む。
より良くは、それぞれの第一加熱部239a、239bを同時に制御することが望ましい。このようにすれば、第一チャンバ202a及び第二チャンバ202bのそれぞれに基板200を搬入する際であっても、それぞれの第一排気管236a、236b内の温度を基板処理時の温度に同時に近づけることができる。例えば、仮に片側の第一排気管236だけ温度が低いと、その温度が上昇する時間を確保する必要がある。ところが、上述した各第一加熱部239a、239bの制御により、そのような現象の発生を防ぐことが可能となり、その結果として、基板処理の際のスループットを高くすることができる。
また、第一排気管236a内の温度と第一排気管236b内の温度との差が所定値以上であれば、第一排気管236b内の温度が第一排気管236a内の温度に近づくよう、第一加熱部239a、239bのうち、少なくともいずれか、あるいは両方の稼働を制御するようにしてもよい。ここでいう温度差が所定値以上とは、温度差が上述した所定範囲内にあるか否かを判断するために設定された所定値に対して、その所定値以上の温度差が生じていることを意味する。
このように、それぞれの第一加熱部239a、239bを制御すれば、第一チャンバ202a及び第二チャンバ202bのそれぞれに基板200を搬入する際に、それぞれの第一排気管236a、236b内の温度差を確実に所定範囲内とするようにフィードバック制御を行うことになり、基板処理の際のスループットを高くする上で非常に好ましいものとなる。
(5)本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す一つ又は複数の効果を奏する。
本実施形態によれば、以下に示す一つ又は複数の効果を奏する。
(A)本実施形態によれば、処理室201に基板200がある状態では上記(a)のように制御し、処理室201に基板200が無い状態では上記(b)のように制御することで、基板200が無い状態(例えば、アイドリング時やクリーニング処理時)で、第一加熱部239を稼働させつつ第一排気管236内にガスを滞留させることが可能となる。したがって、基板200が無い状態における第一排気管236内の温度の下げ幅を低減させることができるので、次の新たな基板200を処理する際に、素早く基板処理時の第一排気管236内の温度とすることができ、その結果として、複数基板を処理する際のスループットを高くすることができる。
(B)本実施形態によれば、上記(a)では、第一排気管236内の温度が原料ガスの熱分解を促進しない温度となるよう、第一加熱部239を制御することで、第一排気管236内に原料ガスが付着することを抑制することができる。
(C)本実施形態によれば、上記(a)における第一のバルブ237の開度が、非処理ガスの一つである不活性ガスが流れる上記(b)における第一のバルブ237の開度よりも大きくなるように制御される。したがって、第一排気管236に加熱された不活性ガスを留まらせて、第一排気管236内の温度の下げ幅を低減させることができ、複数基板を処理する際のスループットを高くする上で非常に好ましいものとなる。
(D)本実施形態によれば、上記(a)では、シャワーヘッドバッファ室232の雰囲気を排気する工程(S204、S210)を有し、上記(a)における第一のバルブ237の開度が、シャワーヘッドバッファ室232の雰囲気を排気する工程(S204、S210)におけるバルブ開度である。したがって、上記(b)において第一排気管236に加熱された不活性ガスを留まらせる場合であっても、シャワーヘッドバッファ室232の雰囲気を排気する工程(S204、S210)における排気が滞ってしまうことがない。
(E)本実施形態によれば、上記(b)では、(b-1)第一加熱部239を稼働させた状態で、第一排気管236を所定コンダクタンスとし、(b-2)所定時間経過後、第一排気管236を所定コンダクタンスよりも低いコンダクタンスとする。したがって、まず、第一排気管236のコンダクタンスを大きくする(すなわち、不活性ガスを流す)ことで、不活性ガスを第一排気管236に移動させ、所定時間経過後に第一のバルブ237を閉状態とすることで、第一排気管236に不活性ガスを滞留させて、第一排気管236内の温度を維持させる、といったことが実現可能となる。
(E)本実施形態によれば、上記(b-1)では第一のバルブ237を開状態とし、上記(b-2)では第一のバルブ237の開度を上記(b-1)の場合よりも小さくする。したがって、まず、第一のバルブ237を開状態とすることで、不活性ガスを第一排気管236に移動させ、所定時間経過後に第一のバルブ237の開度を絞るか、もしくは閉状態とすることで、第一排気管236に不活性ガスを滞留させて、第一排気管236内の温度を維持させる、といったことが確実に実現可能となる。
(F)本実施形態によれば、非処理ガスの一つである不活性ガスが第一排気管236を流れる際に、上記(b)における第二排気管222からの排気量が、第一排気管236からの排気量よりも大きくなるように、少なくとも第一のバルブ237とAPC224及び第二のバルブ223とのそれぞれを制御する。このように、第二排気管222からの排気量を大きくすると、シャワーヘッドバッファ室232から第二排気管222へのガスの流れが大きくなるため、第一排気管236からのガスの排気量を少なくできる。したがって、第一排気管236の温度低下量を少なくできる。
(G)本実施形態によれば、上記(a)における第一加熱部239の出力が、上記(b)における第一加熱部239の出力よりも高くなるよう、第一加熱部239を制御する。非処理ガスの一つである不活性ガスは第一排気管236内に付着することがないので、処理ガスが第一排気管236を流れる場合とは異なり、不活性ガスが流れる際には第一排気管236内の温度を高くする必要がない。そのため、上記(a)の場合に比べて上記(b)の場合の第一加熱部239の出力を抑えることで、電力低減を実現できる。
(H)本実施形態によれば、第一排気管236内の温度を測定可能な温度測定部264が設けられている場合に、非処理ガスの一つである不活性ガスが第一排気管236を流れる上記(b)では、温度測定部264が測定する第一排気管236内の温度が所定温度よりも低くなったら、その所定温度よりも第一排気管236内の温度が高くなるよう、第一加熱部239を制御する。したがって、第一排気管236内の温度が所定温度よりも低くならないように、第一排気管236内の温度を維持することができるので、次の新たな基板200を処理する際に、第一排気管236内の温度を基板処理時の温度まで素早く上昇させることが可能となり、複数基板を処理する際のスループットを高くする上で非常に好ましいものとなる。
(I)本実施形態によれば、第一チャンバ202aに基板200がある状態で処理ガスを供給し、第二チャンバ202bに基板200が無い状態で非処理ガスの一つである不活性ガスを供給する場合に、共通排気管252における処理ガスの温度が熱分解温度以上となるよう、少なくともいずれかの第一加熱部239a、239bを制御する。したがって、共通排気管252の温度を熱分解以上の温度とすることができ、共通排気管252への不要な副生成物等の付着を防ぐことが実現可能となる。
(J)本実施形態によれば、第一チャンバ202a及び第二チャンバ202bに基板200を搬入する際、第一排気管236a内の温度と第一排気管236b内の温度との差を所定範囲内とするよう、少なくともいずれかの第一加熱部239a、239bを制御する。したがって、それぞれの第一排気管236内の温度を基板処理時の温度に同時に近づけることができ、その結果として、基板処理の際のスループットを高くすることができる
(K)本実施形態によれば、第一チャンバ202a及び第二チャンバ202bのそれぞれに基板200を搬入する際、第一排気管236a内の温度と第一排気管236b内の温度との差が所定値以上であれば、第一排気管236b内の温度が第一排気管236a内の温度に近づくよう、少なくともいずれかの第一加熱部239a、239bを制御する。したがって、それぞれの第一排気管236内の温度差を確実に所定範囲内とするようにフィードバック制御を行うことになり、基板処理の際のスループットを高くする上で非常に好ましいものとなる。
(L)本実施形態によれば、第一チャンバ202aに基板200がある状態で処理ガスを供給し、第二チャンバ202bに基板200が無い状態で非処理ガスの一つである不活性ガスを供給する場合に、第一排気管236b内の温度が第一排気管236a内の温度との差を所定範囲内とするよう、少なくともいずれかの第一加熱部239a、239bを制御する。したがって、共通排気管252にて第一チャンバ202aからの処理ガスと第二チャンバ202bからの非処理ガスが合流した場合であっても、処理ガスの温度が熱分解温度より小さくなることがなく、共通排気管252への不要な副生成物等の付着を防ぐことが実現可能となる。
(M)本実施形態によれば、非処理ガスの一つであるクリーニングガスを供給する場合に、上記(a)における第一排気管236内の温度が、上記(b)における第一排気管236内の温度よりも低くなるよう、第一加熱部239の稼働を制御する。したがって、上記(a)では第一排気管236内をガスが熱分解しない温度とし、上記(b)では上記(a)よりも高い温度で固着物が熱分解する温度とすることができ、第一排気管236におけるクリーニング対象物を排除することが実現可能となる。
(N)本実施形態によれば、上記(b)では、(b-1)第一排気管236のコンダクタンスが、第二排気管222のコンダクタンスよりも低くなるよう、少なくとも第一のバルブ237とAPC224及び第二のバルブ223とのそれぞれを制御し、(b-2)第一排気管236のコンダクタンスが、第二排気管222のコンダクタンスよりも高くなるよう、少なくとも第一のバルブ237とAPC224及び第二のバルブ223とのそれぞれを制御し、さらに上記(b-2)では、第一排気管236内の温度が、上記(a)における第一排気管236内の温度よりも高くなるよう、第一加熱部239の稼働を制御する。したがって、上記(a)では第一排気管236内をガスが熱分解しない温度とし、上記(b-2)では上記(a)よりも高い温度で固着物が熱分解する温度とした状態でクリーニングガスを流すことができ、これにより第一排気管236におけるクリーニング対象物を排除することが実現可能となる。
(O)本実施形態によれば、非処理ガスの一つであるクリーニングガスが流れる際に、上記(b)では、第一排気管236内の温度が第二排気管222内の温度よりも高くなるよう、第一加熱部239と第二加熱部225とのうち、少なくともいずれかを制御する。したがって、クリーニングガスは、第二排気管222の手前において、第三加熱部としてのヒータ213によりクリーニング対象物の熱分解温度まで上昇され、第二加熱部225では積極的にクリーニング対象物の分解温度まで上昇させる必要がない。このように、第二加熱部225での加熱を抑えることで、装置全体のエネルギー使用量を抑制できる。
(P)本実施形態によれば、第一チャンバ202aに基板200がある状態で処理ガスを供給し、第二チャンバ202bに基板200が無い状態で非処理ガスとして不活性ガスまたはクリーニングガスの供給を行う場合に、第一のバルブ237を利用しつつ、第一のバルブ237aの開度と、第一のバルブ237bの開度との差を、所定範囲内とするよう制御する。したがって、第一チャンバ202a及び第二チャンバ202bのそれぞれからのガスの流れを共通排気管252で合流させる場合であっても、ガスの逆流が生じてしまうことを未然に防止することができる。
(6)本開示の他の実施形態
以上、本開示の各実施形態を具体的に説明したが、本開示は上述の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
以上、本開示の各実施形態を具体的に説明したが、本開示は上述の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
例えば、上述の実施形態では、基板処理装置100が行う成膜処理として、原料ガス(第一の処理ガス)としてSi2Cl6ガスを用い、反応ガス(第二の処理ガス)としてNH3ガスが用いて、それらを交互に供給することによって基板200上にSiN膜を形成する場合を例にあげたが、本開示がこれに限定されることはない。すなわち、成膜処理に用いる処理ガスは、Si2Cl6ガスやNH3ガス等に限られることはなく、他の種類のガスを用いて他の種類の薄膜を形成しても構わない。さらには、3種類以上の処理ガスを用いる場合であっても、これらを交互に供給して成膜処理を行うのであれば、本開示を適用することが可能である。
また、例えば、上述の実施形態では、基板処理装置100が行う処理として成膜処理を例にあげたが、本開示がこれに限定されることはない。すなわち、成膜処理の他、酸化膜、窒化膜を形成する処理、金属を含む膜を形成する処理であってもよい。また、基板処理の具体的内容は不問であり、成膜処理だけでなく、アニール処理、酸化処理、窒化処理、拡散処理、リソグラフィ処理等の他の基板処理にも好適に適用できる。さらに、本開示は、他の基板処理装置、例えばアニール処理装置、酸化処理装置、窒化処理装置、露光装置、塗布装置、乾燥装置、加熱装置、プラズマを利用した処理装置等の他の基板処理装置にも好適に適用できる。また、本開示は、これらの装置が混在していてもよい。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
なお、本明細書における「1~2000Pa」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。よって、例えば、「1~2000Pa」とは「1Pa以上2000Pa以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。
100・・・基板処理装置
110、110a、110b、110c、110d・・・プロセスモジュール
200・・・基板(ウエハ)
201・・・処理室
202、202a、202b、202c、202d、202e、202f、202g、202h・・・チャンバ(第一チャンバ、第二チャンバ)
222・・・第二排気管
230・・・シャワーヘッド
236・・・第一排気管
239・・・第一加熱部
237・・・第一のバルブ
238・・・APC
243・・・原料ガス供給系
244・・・反応ガス供給系
245・・・不活性ガス供給系
248a・・・クリーニングガス供給管
249・・・処理空間クリーニングガス供給系
260・・・コントローラ
1000・・基板処理システム
110、110a、110b、110c、110d・・・プロセスモジュール
200・・・基板(ウエハ)
201・・・処理室
202、202a、202b、202c、202d、202e、202f、202g、202h・・・チャンバ(第一チャンバ、第二チャンバ)
222・・・第二排気管
230・・・シャワーヘッド
236・・・第一排気管
239・・・第一加熱部
237・・・第一のバルブ
238・・・APC
243・・・原料ガス供給系
244・・・反応ガス供給系
245・・・不活性ガス供給系
248a・・・クリーニングガス供給管
249・・・処理空間クリーニングガス供給系
260・・・コントローラ
1000・・基板処理システム
Claims (20)
- 基板を処理可能な処理室と、前記処理室の上流に配されたシャワーヘッドと、を備えたチャンバと、
前記シャワーヘッドを介して前記処理室にガスを供給可能なガス供給部と、
前記シャワーヘッドに連通する第一排気管と、
前記処理室に連通する第二排気管と、
前記第一排気管に設けられた第一排気制御部と、
前記第一排気管に設けられた第一加熱部と、
(a)前記処理室に前記基板がある状態では、前記ガス供給部が前記シャワーヘッドに前記ガスとしての処理ガスを供給し、前記第一加熱部を稼働させた状態で、前記第一排気管内が第一のコンダクタンスとなるよう前記第一排気制御部を制御し、
(b)前記処理室に前記基板が無い状態では、前記ガス供給部が前記シャワーヘッドに前記ガスとしての非処理ガスを供給し、前記第一加熱部を稼働させた状態で、前記第一排気管内が前記第一のコンダクタンスよりも小さい第二のコンダクタンスとなるよう前記第一排気制御部を制御可能な制御部と、
を有する基板処理装置。 - 前記(a)では、
前記制御部は、前記第一排気管内の温度が前記処理ガスの熱分解を促進しない温度となるよう、前記第一加熱部を制御する
請求項1に記載の基板処理装置。 - 更に、前記第一排気制御部はバルブを備え、
前記非処理ガスは不活性ガスであり、
前記(a)における前記バルブの開度は、前記(b)における前記バルブの開度よりも大きくなるよう制御される
請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記(a)では、前記シャワーヘッドの雰囲気を排気する工程を有し、前記(a)における前記バルブの開度が前記シャワーヘッドの雰囲気を排気する工程における前記バルブの開度である
請求項3に記載の基板処理装置。 - 前記非処理ガスは不活性ガスであり、
前記制御部は、
前記(b)では、
(b-1)前記第一加熱部を稼働させた状態で、前記第一排気管内を所定コンダクタンスとし、
(b-2)所定時間経過後、前記第一排気管内を前記所定コンダクタンスよりも低いコンダクタンスとするよう前記第一排気制御部を制御する
請求項1に記載の基板処理装置。 - 更に、前記第一排気制御部はバルブを備え、
前記制御部は、
前記(b-1)では前記バルブを開とし、
前記(b-2)では前記バルブの開度を前記(b-1)よりも小さくするよう制御する
請求項5に記載の基板処理装置。 - 更に、前記第二排気管には第二排気制御部が設けられ、
前記非処理ガスは不活性ガスであり、
前記制御部は、
前記(b)における前記第二排気管からの排気量が、前記第一排気管からの排気量よりも大きくなるよう、前記第一排気制御部と前記第二排気制御部とを制御する
請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記非処理ガスは不活性ガスであり、
前記制御部は、
前記(a)における前記第一加熱部の出力が、前記(b)における前記第一加熱部の出力よりも高くなるよう、前記第一加熱部を制御する
請求項1に記載の基板処理装置。 - 更に、前記第一排気管内の温度を測定可能な温度測定部を備え、
前記非処理ガスは不活性ガスであり、
前記制御部は、
前記(b)では、前記第一排気管内の温度が所定温度よりも低くなったら、前記第一排気管内の温度が所定温度よりも高くなるよう、前記第一加熱部を制御する
請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記チャンバが複数設けられ、
更に前記複数のそれぞれの前記第一排気管を合流させる共通排気管を備え、
前記非処理ガスは不活性ガスであり、
前記制御部は、
前記複数のうちの第一チャンバに前記基板がある状態で前記処理ガスを供給し、前記複数のうちの第二チャンバに前記基板が無い状態で前記非処理ガスを供給し、
前記共通排気管における前記処理ガスの温度が熱分解温度以上となるよう、前記第一チャンバの前記第一加熱部と前記第二チャンバの前記第一加熱部とのうち、少なくともいずれかを制御する
請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記チャンバが複数設けられ、
前記制御部は、
前記複数のうちの第一チャンバ及び前記複数のうちの第二チャンバに前記基板を搬入する際、
前記第一チャンバの前記第一排気管内の温度と前記第二チャンバの前記第一排気管内の温度との差を所定範囲内とするよう、前記第一チャンバの前記第一加熱部と前記第二チャンバの前記第一加熱部とのうち、少なくともいずれかを制御する
請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記チャンバが複数設けられ、
前記制御部は、
前記複数のうちの第一チャンバ及び前記複数のうちの第二チャンバに前記基板を搬入する際、
前記第一チャンバの前記第一排気管内の温度と、前記第二チャンバの前記第一排気管内の温度との差が所定値以上であれば、
前記第二チャンバの前記第一排気管内の温度が前記第一チャンバの前記第一排気管内の温度に近づくよう、前記第一チャンバの前記第一加熱部と前記第二チャンバの前記第一加熱部とのうち、少なくともいずれかを制御する
請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記チャンバが複数設けられ、
前記非処理ガスは不活性ガスであり、
前記制御部は、
前記複数のうちの第一チャンバに前記基板がある状態で前記処理ガスを供給し、前記複数のうちの第二チャンバに前記基板が無い状態で前記非処理ガスを供給し、
前記第一チャンバの前記第一排気管内の温度と前記第二チャンバの前記第一排気管内の温度との差を所定範囲内とするよう、前記第一チャンバの前記第一加熱部と前記第二チャンバの前記第一加熱部とのうち、少なくともいずれかを制御する
請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記非処理ガスはクリーニングガスであり、
前記制御部は、
前記(a)における前記第一排気管内の温度が、前記(b)における前記第一排気管内の温度よりも低くなるよう、前記第一加熱部を制御する
請求項1に記載の基板処理装置。 - 更に、前記第二排気管には第二排気制御部が設けられ、
前記非処理ガスはクリーニングガスであり、
前記制御部は、
前記(b)では、
(b-1)前記第一排気管のコンダクタンスが、前記第二排気管のコンダクタンスよりも低くなるよう、前記第一排気制御部と前記第二排気制御部とを制御し、
(b-2)前記第一排気管のコンダクタンスが、前記第二排気管のコンダクタンスよりも高くなるよう、前記第一排気制御部と前記第二排気制御部とを制御し、
前記(b-2)では、前記第一排気管内の温度が、前記(a)における前記第一排気管内の温度よりも高くなるよう、前記第一加熱部を制御する
請求項1に記載の基板処理装置。 - 更に、前記第二排気管に設けられた第二加熱部と、
前記処理室内に設けられ、前記基板を支持する基板支持部と、
前記基板支持部に設けられた第三加熱部とを備え、
前記非処理ガスはクリーニングガスであり、
前記制御部は、
前記(b)では、前記第一排気管内の温度が前記第二排気管内の温度よりも高くなるよう前記第一加熱部と前記第二加熱部とのうち、少なくともいずれかを制御する
請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記チャンバが複数設けられ、
前記複数のそれぞれの前記第一排気制御部に設けられたバルブと、を備え、
前記制御部は、
前記複数のうちの第一チャンバに前記基板がある状態で前記処理ガスを供給し、前記複数のうちの第二チャンバに前記基板が無い状態で前記非処理ガスを供給し、
前記第一チャンバの前記バルブの開度と、前記第二のチャンバの前記バルブの開度との差を、所定範囲内とするよう制御する
請求項2に記載の基板処理装置。 - (a)処理室に基板がある状態で、前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドに処理ガスを供給し、前記シャワーヘッドに接続された第一排気管に設けられた第一排気制御部が、前記第一排気管内を第一のコンダクタンスとした状態で、前記第一排気管に設けられた第一加熱部を稼働させ、
(b)前記処理室に前記基板が無い状態で、前記シャワーヘッドに非処理ガスを供給し、前記第一排気制御部が前記第一排気管内を前記第一のコンダクタンスよりも小さい第二のコンダクタンスとした状態で、前記第一排気管に設けられた第一加熱部を稼働させる
基板処理方法。 - 請求項18に記載の基板処理方法によって半導体装置を製造する方法。
- (a)処理室に基板がある状態で、前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドに処理ガスを供給し、前記シャワーヘッドに接続された第一排気管に設けられた第一排気制御部が、前記第一排気管内を第一のコンダクタンスとした状態で、前記第一排気管に設けられた第一加熱部を稼働させる手順と、
(b)前記処理室に前記基板が無い状態で、前記シャワーヘッドに非処理ガスを供給し、前記第一排気制御部が前記第一排気管内を前記第一のコンダクタンスよりも小さい第二のコンダクタンスとした状態で、前記第一排気管に設けられた第一加熱部を稼働させる手順とを、
コンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022147102A JP2024042411A (ja) | 2022-09-15 | 2022-09-15 | 基板処理装置、基板処理方法、半導体装置を製造する方法及びプログラム |
CN202310872819.6A CN117711973A (zh) | 2022-09-15 | 2023-07-17 | 基板处理装置和方法、制造半导体器件的方法及记录介质 |
KR1020230092546A KR20240037831A (ko) | 2022-09-15 | 2023-07-17 | 기판 처리 장치, 기판 처리 방법, 반도체 장치를 제조하는 방법 및 프로그램 |
US18/354,220 US20240093372A1 (en) | 2022-09-15 | 2023-07-18 | Substrate processing apparatus, method of processing substrate, method of manufacturing semiconductor device, and recording medium |
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---|---|---|---|
JP2022147102A JP2024042411A (ja) | 2022-09-15 | 2022-09-15 | 基板処理装置、基板処理方法、半導体装置を製造する方法及びプログラム |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024042411A true JP2024042411A (ja) | 2024-03-28 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022147102A Pending JP2024042411A (ja) | 2022-09-15 | 2022-09-15 | 基板処理装置、基板処理方法、半導体装置を製造する方法及びプログラム |
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2022
- 2022-09-15 JP JP2022147102A patent/JP2024042411A/ja active Pending
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2023
- 2023-07-17 KR KR1020230092546A patent/KR20240037831A/ko active Search and Examination
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---|---|
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US20240093372A1 (en) | 2024-03-21 |
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