JP6934060B2 - 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム - Google Patents

基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラムに関する。
近年、フラッシュメモリ等の半導体装置は高集積化の傾向にある。それに伴い、パターンサイズが著しく微細化されている。これらのパターンを形成する際、製造工程の一工程として、基板に酸化処理や窒化処理等の所定の処理を行う工程が実施される場合がある。
例えば、特許文献１には、プラズマ励起した処理ガスを用いて基板上に形成されたパターン表面を改質処理することが開示されている。
特開２０１４−７５５７９号公報
現状、基板処理の前処理に数枚のダミー基板処理を実行することにより、石英ドームの温度を上昇させた後、製品ロット(製品基板群)を処理するため、生産性の低下が懸念される。
本発明は、製品ロットを処理する前にダミー基板を用いない前処理を実行するレシピ実行制御を提供する。
本発明の一態様によれば、処理ガスがプラズマ励起されるプラズマ生成空間と、プラズマ生成空間に連通する基板処理空間と、を構成する処理容器と、プラズマ生成空間を囲うように配置されると共に処理容器の外周に巻回するように設けられたコイル、及び該コイルに高周波電力を供給する高周波電源を備えるプラズマ生成部と、該プラズマ生成空間に処理ガスを供給するガス供給部と、処理容器の外側に設けられ、該処理容器の温度を検出するよう構成されている温度センサと、基板を処理するための処理レシピの実行前に、温度センサにより検出される処理容器の温度が予め設定される上限値及び下限値により規定される目標温度の範囲内に収まるように制御する制御部と、を有する構成が提供される。
本発明によれば、製品ロット処理用の処理レシピ前の前処理に費やす時間を短縮することにより、生産性の低下を抑制することができる。
本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成図（上面図）。 本発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略断面図。 本発明の一実施形態に係る基板処理装置の制御部（制御手段）の構成を示す図。 本発明の一実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図。 本発明の一実施形態に係るシーケンスレシピ編集画面の図示例。 本発明の一実施形態に係る前処理レシピのフローの一実施例。 本発明の一実施形態に係る前処理レシピのフローの一実施例。 本発明の一実施形態に係る前処理レシピのフローの一実施例。
＜本発明の第一の実施形態＞ （１）基板処理装置の構成 本発明の第１実施形態に係る基板処理装置について、図１を用いて以下に説明する。
図１に示す基板処理装置は、減圧状態で基板（例えばシリコン等からなるウエハＷ）を取り扱う真空側の構成と、大気圧状態においてウエハＷを取り扱う大気圧側の構成とを備えている。真空側の構成は、主に、真空搬送室ＴＭと、ロードロック室ＬＭ１，ＬＭ２と、ウエハＷを処理する処理モジュール(処理機構)ＰＭ１〜ＰＭ４とを備える。大気圧側の構成は、主に、大気圧搬送室ＥＦＥＭと、ロードポートＬＰ１〜ＬＰ３とを備える。ロードポートＬＰ１〜ＬＰ３には、ウエハＷを収納したキャリアＣＡ１〜ＣＡ３が、基板処理装置外部から搬送されて載置され、また、基板処理装置外部へ搬送される。このような構成により、例えば、ロードポートＬＰ１上のキャリアＣＡ１から未処理のウエハＷが取り出され、ロードロック室ＬＭ１を経て、処理モジュールＰＭ１へ搬入されて処理された後、処理済みのウエハＷは、その逆の手順で、ロードポートＬＰ１上のキャリアＣＡ１へ戻される。
（真空側の構成） 真空搬送室ＴＭは、真空状態などの大気圧未満の負圧（減圧）に耐えることが出来る真空気密可能な構造に構成されている。なお、本実施形態においては、真空搬送室ＴＭの筐体は、平面視が五角形で、上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。ロードロック室ＬＭ１，ＬＭ２、処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４は、真空搬送室ＴＭの外周を囲むように配置されている。なお、処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４を総称又は代表する場合は、処理モジュールＰＭと称する。ロードロック室ＬＭ１，ＬＭ２を総称又は代表する場合は、ロードロック室ＬＭと称する。その他の構成(後述する真空ロボットＶＲ、アームＶＲＡ等)についても同様のルールとする。
真空搬送室ＴＭ内には、減圧状態でウエハＷを搬送する搬送手段としての真空ロボットＶＲが例えば１台設けられている。真空ロボットＶＲは、ウエハＷを基板載置部である２組の基板支持アーム（以下、アーム）ＶＲＡに載せることで、ロードロック室ＬＭ及び処理モジュールＰＭとの間で、ウエハＷの搬送を行なう。真空ロボットＶＲは、真空搬送室ＴＭの気密性を維持しつつ昇降できるように構成される。また、２組のアームＶＲＡは、上下方向に離間して設けられ、それぞれ水平方向に伸縮でき、係る水平面内で回転移動できるように構成されている。
処理モジュールＰＭは、ウエハＷが載置される基板載置部をそれぞれ備え、例えばウエハＷを１枚ずつ減圧状態で処理する枚葉式の処理室として構成されている。すなわち、処理モジュールＰＭは、それぞれが例えばプラズマ等を用いたエッチングやアッシング、化学反応による成膜など、ウエハＷに付加価値を与える処理室として機能する。
処理モジュールＰＭは、開閉弁としてのゲートバルブＰＧＶにより真空搬送室ＴＭにそれぞれ連接されている。したがって、ゲートバルブＰＧＶを開けることにより、真空搬送室ＴＭとの間で減圧下にてウエハＷの搬送を行うことが可能である。また、ゲートバルブＰＧＶを閉じることにより、処理モジュールＰＭ内の圧力や処理ガス雰囲気を保持したまま、ウエハＷに対して各種の基板処理を行うことが可能である。
ロードロック室ＬＭは、真空搬送室ＴＭ内へウエハＷを搬入する予備室として、あるいは真空搬送室ＴＭ内からウエハＷを搬出する予備室として機能する。ロードロック室ＬＭの内部には、ウエハＷを搬入搬出する際、ウエハＷを一時的に支持する基板載置部としてのバッファステージ（不図示）が、それぞれ設けられている。バッファステージは、複数枚（例えば２枚）のウエハＷを保持する多段型スロットとして構成されていてもよい。
また、ロードロック室ＬＭは、開閉弁としてのゲートバルブＬＧＶにより真空搬送室ＴＭにそれぞれ連接されており、また、開閉弁としてのゲートバルブＬＤにより後述する大気圧搬送室ＥＦＥＭにそれぞれ連接されている。したがって、真空搬送室ＴＭ側のゲートバルブＬＧＶを閉じたまま、大気圧搬送室ＥＦＥＭ側のゲートバルブＬＤを開けることにより、真空搬送室ＴＭ内の真空気密を保持したまま、ロードロック室ＬＭと大気圧搬送室ＥＦＥＭとの間で、大気圧下にてウエハＷの搬送を行うことが可能である。
また、ロードロック室ＬＭは、真空状態などの大気圧未満の減圧に耐えることが出来る構造に構成されており、その内部をそれぞれ真空排気することが可能となっている。したがって、大気圧搬送室ＥＦＥＭ側のゲートバルブＬＤを閉じてロードロック室ＬＭの内部を真空排気した後で、真空搬送室ＴＭ側のゲートバルブＬＧＶを開けることにより、真空搬送室ＴＭ内の真空状態を保持したまま、ロードロック室ＬＭと真空搬送室ＴＭとの間で、減圧下にてウエハＷの搬送を行うことが可能である。このように、ロードロック室ＬＭは、大気圧状態と減圧状態とを切換え可能に構成されている。
（大気圧側の構成） 一方、基板処理装置の大気圧側には、上述の通り、ロードロック室ＬＭ１，ＬＭ２に接続されたフロントモジュールである大気圧搬送室ＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）と、大気圧搬送室ＥＦＥＭに接続され、例えば１ロット分、２５枚のウエハＷをそれぞれ収納したウエハ収納容器としてのキャリアＣＡ１〜ＣＡ３を載置するキャリア載置部としてのロードポートＬＰ１〜ＬＰ３と、が設けられている。このようなキャリアＣＡ１〜ＣＡ３としては、例えばＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）が使用される。ここで、ロードポートＬＰ１〜ＬＰ３を総称又は代表する場合は、ロードポートＬＰと称する。キャリアＣＡ１〜ＣＡ３を総称又は代表する場合は、キャリアＣＡと称する。真空側の構成と同様に大気圧側の構成(後述するキャリアドアＣＡＨ１〜ＣＡＨ３、キャリアオープナＣＰ１〜ＣＰ３等)についても同様のルールとする。
大気圧搬送室ＥＦＥＭ内には、搬送手段としての大気圧ロボットＡＲが例えば１台設けられている。大気圧ロボットＡＲは、ロードロック室ＬＭ１とロードポートＬＰ１上のキャリアＣＡとの間でウエハＷの搬送を行なう。大気圧ロボットＡＲも、真空ロボットＶＲと同様に基板載置部である２組のアームＡＲＡを有する。
キャリアＣＡ１には、キャリアＣＡのキャップ（蓋）であるキャリアドアＣＡＨが設けられている。ロードポートＬＰ上に載置されたキャリアＣＡのドアＣＡＨが開放された状態で、基板搬入搬出口ＣＡＡ１を通して、大気圧ロボットＡＲによりキャリアＣＡ内にウエハＷが収納され、また、キャリアＣＡ内のウエハＷが大気圧ロボットＡＲにより搬出される。
また、大気圧搬送室ＥＦＥＭ内には、それぞれキャリアドアＣＡＨを開閉するためのキャリアオープナＣＰが、それぞれロードポートＬＰに隣設されている。つまり、大気圧搬送室ＥＦＥＭ内は、キャリアオープナＣＰを介してロードポートＬＰに隣接して設けられている。
キャリアオープナＣＰは、キャリアドアＣＡＨと密着可能なクロージャと、クロージャを水平及び鉛直方向に動作させる駆動機構とを有する。キャリアオープナＣＰは、キャリアドアＣＡＨにクロージャを密着した状態で、クロージャをキャリアドアＣＡＨとともに水平及び鉛直方向に動かすことにより、キャリアドアＣＡＨを開閉する。
また、大気圧搬送室ＥＦＥＭ内には、基板位置修正装置として、ウエハＷの結晶方位の位置合わせ等を行うオリフラ合わせ装置であるアライナーＡＵが設けられている。また、大気圧搬送室ＥＦＥＭには、大気圧搬送室ＥＦＥＭの内部にクリーンエアを供給するクリーンエアユニット(図示しない)が設けられている。
ロードポートＬＰは、ロードポートＬＰ上に、複数枚の基板Ｗを収納したキャリアＣＡ１〜ＣＡ３をそれぞれ載置するように構成される。それぞれのキャリアＣＡ内には、ウエハＷをそれぞれ収納する収納部としてのスロット（図示せず）が例えば１ロット分、２５スロット設けられている。各ロードポートＬＰはキャリアＣＡが載置されると、キャリアＣＡに付され、キャリアＣＡを識別するキャリアＩＤを示すバーコード等を読み取って記憶するよう構成される。
次に、基板処理装置を統括的に制御する制御部１０は、基板処理装置の各部を制御するよう構成される。制御部１０は、操作部としての装置コントローラ１１と、搬送制御部としての搬送系コントローラ３１と、処理制御部としてのプロセスコントローラ２２１と、を少なくとも含む。
装置コントローラ１１は、図示しない操作表示部とともに、操作員とのインタフェースであり、操作表示部を介して操作員による操作や指示を受け付けるよう構成される。操作表示部には、操作画面や各種データ等の情報が表示される。操作表示部に表示されるデータは、装置コントローラ１１の記憶部に記憶される。
搬送系コントローラ３１は、真空ロボットＶＲや大気圧ロボットＡＲを制御するロボットコントローラを含み、ウエハＷの搬送制御や操作員から指示された作業の実行を制御するよう構成される。また、搬送系コントローラ１３は、例えば装置コントローラ１１を介して操作員により作成又は編集されて作成された搬送レシピに基づいて、ウエハＷを搬送する際の制御データ（制御指示）を、真空ロボットＶＲや大気圧ロボットＡＲ、各種バルブ、スイッチ等に対して出力し、基板処理装置内におけるウエハＷの搬送制御を行う。尚、プロセスコントローラ２２１の詳細は後述する。制御部１０の各コントローラ１１，３１，２２２のハードウエア構成も、後述するプロセスコントローラ２２２と同様な構成であるため、ここでの説明は省略する。
制御部１０は、図１に示すように基板処理装置内に設けるだけでなく、基板処理装置外に設けられていても良い。また、装置コントローラ１１や搬送系コントローラ３１や処理モジュールＰＭを制御する処理制御部としてのプロセスコントローラ２２１は、例えばパソコン（パーソナルコンピュータ）等の一般的な汎用コンピュータとして構成されていてもよい。この場合、各種プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体（ＵＳＢメモリ、ＤＶＤ等）を用いて汎用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、各コントローラを構成することができる。
また、上述の処理を実行するプログラムを供給するための手段は、任意に選択できる。上述のように所定の記録媒体を介して供給するほか、例えば、通信回線、通信ネットワーク、通信システムなどを介して供給することができる。この場合、例えば、通信ネットワークの掲示板に当該プログラムを掲示し、これをネットワークを介して搬送波に重畳して供給してもよい。そして、このようにして提供されたプログラムを起動し、基板処理装置のＯＳ（Operating System）の制御下、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行することができる。
（処理室） 次に、本発明の第１実施形態に係る処理機構としての処理モジュールＰＭについて、図２を用いて説明する。処理機構ＰＭは、ウエハＷをプラズマ処理する処理炉２０２を備えている。処理炉２０２には、処理室２０１を構成する処理容器２０３が設けられている。処理容器２０３は、第１の容器である石英製のドーム型の上側容器２１０(以後、石英ドームともいう)と、第２の容器である碗型の下側容器２１１とを備えている。上側容器２１０が下側容器２１１の上に被さることにより、処理室２０１が形成される。また、上側容器２１０には熱電対等の温度センサ２８０が設けられ、上側容器２１０の温度を検出することができるよう構成されている。上側容器２１０は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）または石英（ＳｉＯ２）等の非金属材料で形成されており、下側容器２１１は、例えばアルミニウム（Ａｌ）で形成されている。
また、下側容器２１１の下部側壁には、ゲートバルブ２４４が設けられている。ゲートバルブ２４４は、開いているとき、搬送機構（図示せず）を用いて、搬入出口２４５を介して、処理室２０１内へウエハＷを搬入したり、処理室２０１外へとウエハＷを搬出したりすることができるように構成されている。ゲートバルブ２４４は、閉まっているときには、処理室２０１内の気密性を保持する仕切弁となるように構成されている。
処理室２０１は、周囲にコイル２１２が設けられているプラズマ生成空間２０１ａ(図２の一点鎖線の上側)と、プラズマ生成空間２０１ａに連通し、ウエハＷが処理される基板処理空間２０１ｂを有する。プラズマ生成空間２０１ａはプラズマが生成される空間であって、処理室２０１の内、コイル２１２の下端より上方であって、且つコイル２１２の上端より下方の空間を言う。一方、基板処理空間２０１ｂ(図２の一点鎖線の下側)は、基板がプラズマを用いて処理される空間であって、コイル２１２の下端より下方の空間を言う。本実施形態では、プラズマ生成空間２０１ａと基板処理空間２０１ｂの水平方向の径は略同一となるように構成されている。
（サセプタ） 処理室２０１の底側中央には、ウエハＷを載置する基板載置部としてのサセプタ２１７が配置されている。サセプタ２１７は例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、セラミックス、石英等の非金属材料から形成されており、ウエハＷ上に形成される膜等に対する金属汚染を低減することができるように構成されている。
サセプタ２１７の内部には、加熱機構としてのヒータ２１７ｂが一体的に埋め込まれている。ヒータ２１７ｂは、電力が供給されると、ウエハＷ表面を例えば２５℃から７５０℃程度まで加熱することができるように構成されている。
サセプタ２１７は、下側容器２１１とは電気的に絶縁されている。インピーダンス調整電極２１７ｃは、サセプタ２１７に載置されたウエハＷ上に生成されるプラズマの密度の均一性をより向上させるために、サセプタ２１７内部に設けられており、インピーダンス調整部としてのインピーダンス可変機構２７５を介して接地されている。インピーダンス可変機構２７５はコイルや可変コンデンサから構成されており、コイルのインダクタンス及び抵抗並びに可変コンデンサの容量値を制御することにより、インピーダンスを約０Ωから処理室２０１の寄生インピーダンス値の範囲内で変化させることができるように構成されている。
サセプタ２１７には、サセプタを昇降させる駆動機構を備えるサセプタ昇降機構２６８が設けられている。また、サセプタ２１７には貫通孔２１７ａが設けられるとともに、下側容器２１１の底面にはウエハ突上げピン２６６が設けられている。サセプタ昇降機構２６８によりサセプタ２１７が下降させられたときには、ウエハ突上げピン２６６がサセプタ２１７とは非接触な状態で、貫通孔２１７ａを突き抜けるように構成されている。
主に、サセプタ２１７及びヒータ２１７ｂ、電極２１７ｃにより、本実施形態に係る基板載置部が構成されている。
（ガス供給部） 処理室２０１の上方、つまり上側容器２１０の上部には、ガス供給ヘッド２３６が設けられている。ガス供給ヘッド２３６は、キャップ状の蓋体２３３と、ガス導入口２３４と、バッファ室２３７と、開口２３８と、遮蔽プレート２４０と、ガス吹出口２３９とを備え、反応ガスを処理室２０１内へ供給できるように構成されている。バッファ室２３７は、ガス導入口２３４より導入される反応ガスを分散する分散空間としての機能を持つ。
ガス導入口２３４には、酸素含有ガスとしての酸素（Ｏ２）ガスを供給する酸素含有ガス供給管２３２ａの下流端と、水素含有ガスとしての水素（Ｈ２）ガスを供給する水素含有ガス供給管２３２ｂの下流端と、不活性ガスとしてのアルゴン（Ａｒ）ガスを供給する不活性ガス供給管２３２ｃと、が合流するように接続されている。酸素含有ガス供給管２３２ａには、上流側から順に、Ｏ２ガス供給源２５０ａ、流量制御装置としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２５２ａ、開閉弁としてのバルブ２５３ａが設けられている。水素含有ガス供給管２３２ｂには、上流側から順に、Ｈ２ガス供給源２５０ｂ、ＭＦＣ２５２ｂ、バルブ２５３ｂが設けられている。不活性ガス供給管２３２ｃには、上流側から順に、Ａｒガス供給源２５０ｃ、ＭＦＣ２５２ｃ、バルブ２５３ｃが設けられている。酸素含有ガス供給管２３２ａと水素含有ガス供給管２３２ｂと不活性ガス供給管２３２ｃとが合流した下流側には、バルブ２４３ａが設けられ、ガス導入口２３４の上流端に接続されている。バルブ２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２４３ａを開閉させることによって、ＭＦＣ２５２ａ、２５２ｂ、２５２ｃによりそれぞれのガスの流量を調整しつつ、ガス供給管２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃを介して、酸素含有ガス、水素ガス含有ガス、不活性ガス等の処理ガスを処理室２０１内へ供給できるように構成されている。
主に、ガス供給ヘッド２３６（蓋体２３３、ガス導入口２３４、バッファ室２３７、開口２３８、遮蔽プレート２４０、ガス吹出口２３９）、酸素含有ガス供給管２３２ａ、水素含有ガス供給管２３２ｂ、不活性ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃ、バルブ２５３ａ，２５３ｂ，２５３ｃ，２４３ａにより、本実施形態に係るガス供給部（ガス供給系）が構成されている。
また、ガス供給ヘッド２３６、酸素含有ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２５２ａ、バルブ２５３ａ，２４３ａにより、本実施形態に係る酸素含有ガス供給系が構成されている。さらに、ガス供給ヘッド２３６、水素含有ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２５２ｂ、バルブ２５３ｂ，２４３ａにより、本実施形態に係る水素ガス供給系が構成されている。さらに、ガス供給ヘッド２３６、不活性ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２５２ｃ、バルブ２５３ｃ，２４３ａにより、本実施形態に係る不活性ガス供給系が構成されている。
尚、本実施形態に係る基板処理装置は、酸素含有ガス供給系から酸素含有ガスとしてのＯ２ガスを供給することにより酸化処理を行うように構成されているが、酸素含有ガス供給系に替えて、窒素含有ガスを処理室２０１内に供給する窒素含有ガス供給系を設けることもできる。このように構成された基板処理装置によれば、基板の酸化処理に替えて窒化処理を行うことができる。この場合、Ｏ２ガス供給源２５０ａに替えて、例えば窒素含有ガス供給源としてのＮ２ガス供給源が設けられ、酸素含有ガス供給管２３２ａが窒素含有ガス供給管として構成される。
（排気部） 下側容器２１１の側壁には、処理室２０１内から反応ガスを排気するガス排気口２３５が設けられている。ガス排気口２３５には、ガス排気管２３１の上流端が接続されている。ガス排気管２３１には、上流側から順に圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２４２、開閉弁としてのバルブ２４３ｂ、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が設けられている。 主に、ガス排気口２３５、ガス排気管２３１、ＡＰＣ２４２、バルブ２４３ｂにより、本実施形態に係る排気部が構成されている。尚、真空ポンプ２４６を排気部に含めても良い。
（プラズマ生成部） 処理室２０１の外周部、すなわち上側容器２１０の側壁の外側には、処理室２０１を囲うように、第１の電極としての、螺旋状の共振コイル２１２が設けられている。共振コイル２１２には、ＲＦセンサ２７２、高周波電源２７３、高周波電源２７３のインピーダンスや出力周波数の整合を行う整合器２７４が接続される。主に、共振コイル２１２、ＲＦセンサ２７２、整合器２７４により、本実施形態に係るプラズマ生成部が構成されている。尚、プラズマ生成部として高周波電源２７３を含めても良い。
高周波電源２７３は、共振コイル２１２に高周波電力（ＲＦ電力）を供給するものである。ＲＦセンサ２７２は高周波電源２７３の出力側に設けられ、供給される高周波の進行波や反射波の情報をモニタするものである。ＲＦセンサ２７２によってモニタされた反射波電力は整合器２７４に入力され、整合器２７４は、ＲＦセンサ２７２から入力された反射波の情報に基づいて、反射波が最小となるよう、高周波電源２７３のインピーダンスや出力される高周波電力の周波数を制御するものである。
高周波電源２７３は、発振周波数および出力を規定するための高周波発振回路およびプリアンプを含む電源制御手段（コントロール回路）と、所定の出力に増幅するための増幅器（出力回路）とを備えている。電源制御手段は、操作パネルを通じて予め設定された周波数および電力に関する出力条件に基づいて増幅器を制御する。増幅器は、共振コイル２１２に伝送線路を介して一定の高周波電力を供給する。
共振コイル２１２は、所定の波長の定在波を形成するため、一定の波長で共振するように巻径、巻回ピッチ、巻数が設定される。すなわち、共振コイル２１２の電気的長さは、高周波電源２７３から供給される高周波電力の所定周波数における１波長の整数倍（１倍、２倍、…）に相当する長さに設定される。
共振コイル２１２を構成する素材としては、銅パイプ、銅の薄板、アルミニウムパイプ、アルミニウム薄板、ポリマーベルトに銅またはアルミニウムを蒸着した素材などが使用される。共振コイル２１２は、絶縁性材料にて平板状に形成され、且つベースプレート２４８の上端面に鉛直に立設された複数のサポート（図示せず）によって支持される。
（制御部） 図３に示すように、処理制御部としてのコントローラ２２１は、信号線Ａを通じてＡＰＣ２４２、バルブ２４３ｂ及び真空ポンプ２４６を、信号線Ｂを通じてサセプタ昇降機構２６８を、信号線Ｃを通じてヒータ電力調整機構２７６及びインピーダンス可変機構２７５を、信号線Ｄを通じてゲートバルブ２４４を、信号線Ｅを通じてＲＦセンサ２７２、高周波電源２７３及び整合器２７４を、信号線Ｆを通じてＭＦＣ２５２ａ〜２５２ｃ及びバルブ２５３ａ〜２５３ｃ，２４３ａを、それぞれ制御するように構成されている。
処理制御部であるコントローラ２２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２２１ｂ、記憶装置２２１ｃ、Ｉ／Ｏポート２２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２２１ｂ、記憶装置２２１ｃ、Ｉ／Ｏポート２２１ｄは、内部バス２２１ｅを介して、ＣＰＵ２２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ２２１には、例えばタッチパネルやディスプレイ等として構成された入出力装置２２２が接続されている。
記憶装置２２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置２２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプログラムレシピ等が読み出し可能に格納されている。プロセスレシピ(処理レシピ)や、後述する前処理レシピとしてのチャンバコンディションレシピ等の各種プログラムレシピは、各手順を処理制御部２２１に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプログラムレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プログラムレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ２２１ｂは、ＣＰＵ２２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
Ｉ／Ｏポート２２１ｄは、上述のＭＦＣ２５２ａ〜２５２ｃ、バルブ２５３ａ〜２５３ｃ、２４３ａ、２４３ｂ、ゲートバルブ２４４、ＡＰＣバルブ２４２、真空ポンプ２４６、ＲＦセンサ２７２、高周波電源２７３、整合器２７４、サセプタ昇降機構２６８、インピーダンス可変機構２７５、ヒータ電力調整機構２７６、等に接続されている。
ＣＰＵ２２１ａは、記憶装置２２１ｃからの制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置２２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２２１ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ２２１ａは、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、Ｉ／Ｏポート２２１ｄ及び信号線Ａを通じてＡＰＣバルブ２４２の開度調整動作、バルブ２４３ｂの開閉動作、及び真空ポンプ２４６の起動・停止を、信号線Ｂを通じてサセプタ昇降機構２６８の昇降動作を、信号線Ｃを通じてヒータ電力調整機構２７６によるヒータ２１７ｂへの供給電力量調整動作（温度調整動作）や、インピーダンス可変機構２７５によるインピーダンス値調整動作を、信号線Ｄを通じてゲートバルブ２４４の開閉動作を、信号線Ｅを通じてＲＦセンサ２７２、整合器２７４及び高周波電源２７３の動作を、信号線Ｆを通じてＭＦＣ２５２ａ〜２５２ｃによる各種ガスの流量調整動作、及びバルブ２５３ａ〜２５３ｃ、２４３ａの開閉動作、等を制御するように構成されている。
処理制御部２２１は、外部記憶装置（例えば、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）２２３に格納された上述のプログラムをコンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置２２１ｃや外部記憶装置２２３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ている。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。本明細書において、記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置２２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２２３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合が有る。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置２２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
（２）基板処理工程 図４は、本実施形態に係る処理レシピとしての基板処理工程を示すフロー図である。本実施形態に係る基板処理工程は、例えば半導体デバイスの製造工程の一工程として、上述の処理機構ＰＭにより実施される。以下の説明において、処理機構ＰＭを構成する各部の動作は、処理制御部２２１により制御される。
（基板搬入工程Ｓ１１０） まず、サセプタ昇降機構２６８がウエハＷの搬送位置までサセプタ２１７を下降させて、サセプタ２１７の貫通孔２１７ａにウエハ突上げピン２６６を貫通させる。その結果、ウエハ突き上げピン２６６が、サセプタ２１７表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。
続いて、ゲートバルブ２４４を開き、処理室２０１に隣接する真空搬送室から、ウエハ搬送機構（図示せず）を用いて処理室２０１内にウエハＷを搬入する。搬入されたウエハＷは、サセプタ２１７の表面から突出したウエハ突上げピン２６６上に水平姿勢で支持される。処理室２０１内にウエハＷを搬入したら、ウエハ搬送機構を処理室２０１外へ退避させ、ゲートバルブ２４４を閉じて処理室２０１内を密閉する。そして、サセプタ昇降機構２６８がサセプタ２１７を上昇させることにより、ウエハＷはサセプタ２１７の上面に支持される。
（昇温・真空排気工程Ｓ１２０） 続いて、処理室２０１内に搬入されたウエハＷの昇温を行う。ヒータ２１７ｂは予め加熱されており、ヒータ２１７ｂが埋め込まれたサセプタ２１７上にウエハＷを保持することで、例えば１５０〜７５０℃の範囲内の所定値にウエハＷを加熱する。ここでは、ウエハＷの温度が６００℃となるよう加熱する。また、ウエハＷの昇温を行う間、真空ポンプ２４６によりガス排気管２３１を介して処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内の圧力を所定の値とする。真空ポンプ２４６は、少なくとも後述の基板搬出工程Ｓ１６０が終了するまで作動させておく。
（反応ガス供給工程Ｓ１３０） 次に、反応ガスとして、酸素含有ガスであるＯ２ガスと水素含有ガスであるＨ２ガスの供給を開始する。具体的には、バルブ２５３ａ及び２５３ｂを開け、ＭＦＣ２５２ａ及び２５２ｂにて流量制御しながら、処理室２０１内へＯ２ガス及びＨ２ガスの供給を開始する。このとき、Ｏ２ガスの流量を、例えば２０〜２０００ｓｃｃｍ、好ましくは２０〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の所定値とする。また、Ｈ２ガスの流量を、例えば２０〜１０００ｓｃｃｍ、好ましくは２０〜５００ｓｃｃｍの範囲内の所定値とする。より好適な例として、Ｏ２ガスとＨ２ガスの合計流量を１０００ｓｃｃｍとし、流量比はＯ２／Ｈ２≧９５０／５０とすることが好ましい。
また、処理室２０１内の圧力が、例えば１〜２５０Ｐａ、好ましくは５０〜２００Ｐａの範囲内の所定圧力、より好ましくは約１５０Ｐａとなるように、ＡＰＣ２４２の開度を調整して処理室２０１内の排気を制御する。このように、処理室２０１内を適度に排気しつつ、後述のプラズマ処理工程Ｓ１４０の終了時までＯ２ガス及びＨ２ガスの供給を継続する。
（プラズマ処理工程Ｓ１４０） 処理室２０１内の圧力が安定したら、共振コイル２１２に対して高周波電源２７３からＲＦセンサ２７２を介して、高周波電力の印加を開始する。本実施形態では、高周波電源２７３から共振コイル２１２に２７．１２ＭＨｚの高周波電力を供給する。共振コイル２１２に供給する高周波電力は、例えば１００〜５０００Ｗの範囲内の所定の電力であって、好ましくは１００〜３５００Ｗであり、より好ましくは約３５００Ｗとする。電力が１００Ｗより低い場合、プラズマ放電を安定的に生じさせることが難しい。
これにより、Ｏ２ガス及びＨ２ガスが供給されているプラズマ生成空間２０１ａ内に高周波電界が形成され、係る電界により、プラズマ生成空間の共振コイル２１２の電気的中点に相当する高さ位置に、最も高いプラズマ密度を有するドーナツ状の誘導プラズマが励起される。プラズマ状のＯ２ガス及びＨ２ガスは解離し、酸素を含む酸素ラジカル（酸素活性種）や酸素イオン、水素を含む水素ラジカル（水素活性種）や水素イオン、等の反応種が生成される。
前述したように、共振コイル２１２の電気的長さが高周波電力の波長と同じ場合、プラズマ生成空間２０１ａ内には、共振コイル２１２の電気的中点の近傍において、処理室壁や基板載置台との容量結合が殆どなく、電気的ポテンシャルの極めて低いドーナツ状の誘導プラズマが励起される。電気的ポテンシャルが極めて低いプラズマが生成されることから、プラズマ生成空間２０１ａの壁や、サセプタ２１７上にシースが発生するのを防ぐことができる。したがって、本実施形態では、プラズマ中のイオンは加速されない。
基板処理空間２０１ｂでサセプタ２１７上に保持されているウエハＷには、誘導プラズマにより生成されたラジカルと加速されない状態のイオンが溝３０１内に均一に供給される。供給されたラジカル及びイオンは側壁３０１ａ及び３０１ｂと均一に反応し、表面のシリコン層をステップカバレッジが良好なシリコン酸化層へと改質する。
その後、所定の処理時間、例えば１０〜３００秒が経過したら、高周波電源２７３からの電力の出力を停止して、処理室２０１内におけるプラズマ放電を停止する。また、バルブ２５３ａ及び２５３ｂを閉めて、Ｏ２ガス及びＨ２ガスの処理室２０１内への供給を停止する。以上により、プラズマ処理工程Ｓ１４０が終了する。
（真空排気工程Ｓ１５０） Ｏ２ガス及びＨ２ガスの供給を停止したら、ガス排気管２３１を介して処理室２０１内を真空排気する。これにより、処理室２０１内のＯ２ガスやＨ２ガス、これらガスの反応により発生した排ガス等を処理室２０１外へと排気する。その後、ＡＰＣ２４２の開度を調整し、処理室２０１内の圧力を処理室２０１に隣接する真空搬送室（ウエハＷの搬出先。図示せず）と同じ圧力（例えば１００Ｐａ）に調整する。
（基板搬出工程Ｓ１６０） 処理室２０１内が所定の圧力となったら、サセプタ２１７をウエハＷの搬送位置まで下降させ、ウエハ突上げピン２６６上にウエハＷを支持させる。そして、ゲートバルブ２４４を開き、ウエハ搬送機構を用いてウエハＷを処理室２０１外へ搬出する。以上により、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。
次に、図５乃至図７を用いて、制御部１０による前処理レシピ（チャンバコンディションレシピ）の実行制御について説明する。
先ず、前処理レシピの設定について説明する。図５に示すシーケンスレシピ編集画面で、前処理レシピを含む各種レシピを指定することができる。
シーケンスレシピ編集画面は、シーケンスレシピの名称を記入する欄、処理機構ＰＭ毎に前処理レシピの設定を行う領域、処理装置毎にアイドルレシピとしてのウォームアップレシピ、基板処理レシピとしてのプロセスレシピ、後処理レシピをそれぞれ処理機構ＰＭ毎に設定する領域、基板処理装置の運用種別を選択する領域をそれぞれ含む構成となっている。
処理機構ＰＭ毎に前処理レシピの設定を行う領域では、それぞれの処理機構ＰＭ毎に目標温度を設定するための前処理レシピを設定する欄が設けられている。また、プロセスレシピ前に目標温度を確認する指定を自動的に全処理機構ＰＭに設定する欄(自動実行設定欄)が設けられ、この欄にチェックが入っている場合、全処理機構ＰＭの処理室２０１を構成する上側容器２１０の温度が目標温度に達するまで、前処理レシピは継続される。尚、全処理機構ＰＭが目標温度に達すると、前処理レシピは終了するように構成される。
図５に示すシーケンスレシピ編集画面において、前処理レシピの実行設定があり、自動実行設定が無い場合(自動実行設定欄にチェックが入っていない場合)、アイドルレシピ終了後、各処理機構ＰＭで前処理レシピが実行され、実行指定された処理機構ＰＭからレシピ完了報告が行われると、自動運転処理(プロセスレシピの実行)が行われる。このように、処理機構ＰＭ１の前処理レシピが終了したら次の処理(基板処理)へ移行することで処理室２０１を構成する上側容器２１０の温度より、スループットを優先する場合の適応が可能となる。
以下、前処理レシピとしての前処理工程を構成する各工程を、図６Ａを用いて説明する。なお、前処理工程は、ダミー基板としてのウエハＷをサセプタ２１７上に載置した状態で行うこともできるが、ここではダミー基板を用いない例について説明する。
（真空排気工程Ｓ４１０）
まず、真空ポンプ２４６により処理室２０１を真空排気し、処理室２０１の圧力を所定の値とする。真空ポンプ２４６は、少なくとも排気・調圧工程Ｓ４４０が終了するまで作動させておく。なお、ヒータ２１７ｂも同様にサセプタ２１７を加熱するよう制御されている。
（放電ガス供給工程Ｓ４２０）
次に、放電用ガスとして、図４に示す処理レシピにおける反応ガスと同じく、Ｏ２ガスとＨ２ガスの混合ガスを処理室２０１内へ供給する。具体的なガス供給手順や、供給ガス流量、処理室２０１の圧力等の条件については、図４に示す処理レシピと同様である。
なお、後述するプラズマ放電工程Ｓ４３０におけるプラズマ放電を促進させる等の目的のため、Ａｒガス等の他のガスを供給してもよく、Ｏ２ガス及びＨ２ガスの少なくともいずれかを供給しないようにしてもよい。また、供給ガス流量や、処理室２０１の圧力等の条件について異なる条件を設定してもよい。但し、図４に示す処理レシピにおける反応ガスと同じ放電用ガスを用いる態様は、上側容器２１０を加熱する以外にも、処理室２０１の環境を次の処理レシピの安定状態に近づける効果があるため、好ましい態様の一つである。
（プラズマ放電工程Ｓ４３０）
次に、共振コイル２１２に対して高周波電源２７３から高周波電力の印加を開始する。共振コイル２１２に供給する高周波電力の大きさも図４に示す処理レシピと同様である。ただし、高周波電力の大きさは、プラズマ放電を促進させるため図４に示す処理レシピより大きくしてもよく、また、他の処理条件に合わせて、１００〜５０００Ｗの範囲内で異ならせてもよい。
これにより、プラズマ生成空間２０１ａ内の、特に共振コイル２１２の上端、中点、及び下端のそれぞれの高さ位置に集中的にプラズマ放電が発生する。発生したプラズマ放電は上側容器２１０を内側から加熱する。特に、集中的にプラズマ放電が発生する上述の高さ位置に対応する上側容器２１０の部分及びその近傍は集中的に加熱される。
コントローラ２２１は、温度センサ２８０により、少なくとも本工程の間、上側容器２１０の外周面の温度(プラズマ生成空間２０１ａの温度)を測定（モニタ）しており、この測定温度が目標温度（第１の温度）以上となるまで、共振コイル２１２への高周波電力の印加を継続し、プラズマ放電を維持する。この測定温度が目標温度以上となったことを検知すると、コントローラ２２１は高周波電源２７３からの高周波電力の供給を停止するとともに、放電用ガスの処理室２０１への供給を停止し、本工程を終了する。
このように、温度センサ２８０の測定温度が目標温度以上となるまでプラズマ放電を発生させて、上側容器２１０等を加熱することにより、本工程に続く図４に示す処理レシピにおいて形成される膜の厚さを所定の偏差範囲に収めることができる。ここで、目標温度として、予め図４に示す処理レシピを連続的に実行することによってその際の安定温度の値を取得しておくことが望ましい。要するに、その安定温度が目標温度として設定される。
（排気・調圧工程Ｓ４４０）
処理室２０１のガスを処理室２０１外へと排気する。その後、ＡＰＣバルブ２４２の開度を調整し、処理室２０１の圧力を真空搬送室と同じ圧力とする。これにより、前処理工程を終了し、引き続き図４に示すロット処理が実行される。
次に、閾値が２点(上限値、下限値)で目標温度に幅を持たせた場合の前処理レシピのフローを図６Ｂに示す。ロット処理開始要求があると、コントローラ２２１は、図６Ｂに示す前処理レシピが開始されるよう構成されている。また、温度センサ２８０での石英ドーム２１０の温度検出も開始される。その後、少なくとも前処理レシピが終了するまで温度検出が行われる。
（前準備工程Ｓ５１０）
先ず、プラズマを生成する前の前準備工程が実行される。具体的には、図４に示す真空排気工程Ｓ４１０及び放電ガス供給工程Ｓ４２０が実行される。よって、詳細は省略する。
（比較工程Ｓ５２０）
温度センサ２８０の温度(検出温度)が目標温度の上限値以下か比較される。目標温度の上限値より低い温度である場合、高周波電源２７３がオンとなり、高周波電力を処理室２０１に供給し、プラズマ処理が行われる(Ｓ５３０)と共に次のステップ(Ｓ５５０)へ移行する。プラズマ処理の詳細は、プラズマ放電工程Ｓ４３０にて説明済なので詳細は省略する。これにより、石英ドーム２１０の温度が上昇する。
また、仮に目標温度の上限値を超えていれば、高周波電源２７３はオフのままで、プラズマ処理を行うことなく、そのまま次のステップ(Ｓ５６０)へ移行される。
図６Ｂは一実施形態に過ぎず、温度センサ２８０の温度(検出温度)が目標温度の下限値以下であれば、高周波電源２７３がオンとなり、高周波電力を処理室２０１に供給し、プラズマ処理が行われる(Ｓ５３０)と共に次のステップ(Ｓ５５０)へ移行し、目標温度の下限値より高い場合は、高周波電源２７３をオフのままで次のステップ(Ｓ５６０)に移行するようにしてもよい。
（監視工程Ｓ５５０） コントローラ２２１は温度センサ２８０の検出温度が目標温度の上限値を超えるまで待機する。
また、プラズマ処理(Ｓ５３０)により石英ドーム２１０の温度を上昇させている場合、検出温度が目標温度の上限値に到達した時点で、高周波電源２７３をオフにし、次のステップ(Ｓ５６０)に移行する。尚、図６Ｂに示されていないが、所定の時間経過しても、目標温度の上限値に到達しない場合、前処理レシピを停止するようにしてもよい。
（温度保持工程Ｓ５６０） コントローラ２２１は検出温度が目標温度の上下限値の範囲内を保持するように制御を行い、搬送系コントローラ３１に温度保持工程Ｓ５６０に移ったことを通知する。
例えば、プラズマ処理(Ｓ５３０)により、目標温度の上限値に到達した場合(Ｓ５５０)、プラズマ処理を停止(高周波電源２７３をオフ)する。一方、高周波電源２７３をオフにしたまま、石英ドーム２１０の温度を低下させて、温度センサ２８０の検出温度が目標温度まで低下したときに、Ｓ５３０に示すプラズマ処理を行う。
本工程では一定周期毎にコントローラ２２１が検出温度と目標温度の上下限値との比較を行い、高周波電源２７３のオンオフを行い、プラズマ検出温度が目標温度の下限値よりも低くなった場合、プラズマ処理(Ｓ５３０)が行われるように構成されている。その後は上述したように検出温度が目標温度の上下限値の範囲内を保持するために、高周波電源２７３のオンオフが行われる。
搬送系コントローラ３１は、接続されている全処理機構ＰＭ(ＰＭ１〜ＰＭ４)のコントローラ２２１から、温度保持工程Ｓ５６０の処理に移った通知を受けたら、全処理機構ＰＭ(ＰＭ１〜ＰＭ４)のコントローラ２２１に、後処理工程Ｓ５８０の処理に移るように指示する。一方、全処理機構ＰＭのうち一つの処理機構ＰＭについて、処理機構ＰＭ内の石英ドーム２１０の温度が目標温度の上下限値の範囲内に収まっていなければ、前処理レシピは継続される。この場合、石英ドーム２１０の温度が目標温度の上下限値の範囲内に収まっている処理機構ＰＭのコントローラ２２１は、温度保持工程(Ｓ５６０)を継続して実行するように構成される。尚、目標温度の上下限値の範囲内に収まっている処理機構ＰＭのコントローラ２２１は、温度保持工程(Ｓ５６０)を継続して実行し、他の処理機構ＰＭ内の石英ドーム２１０の温度が目標温度の上下限値になるまで待つことを単に待機するという場合がある。
（後処理工程Ｓ５８０） コントローラ２２１は、搬送系コントローラ３１から後処理工程Ｓ５８０の処理に移るように指示を受けたら後処理を行う。後処理の内容は、図４に示す排気・調圧工程Ｓ４４０にて説明済のため省略する。後処理が終了することにより、前処理レシピが終了する。そして、コントローラ２２１は前処理レシピが終了したことを 搬送系コントローラ３１に通知する。
搬送系コントローラ３１は、全ＰＭ(ＰＭ１〜ＰＭ４)の前処理レシピが終了したらロット処理で処理される製品ウエハを処理室２０１へ搬送し、その後、プロセスレシピが実施される。
ここで、プロセスレシピがスタートするまでの時間に石英ドーム２１０の温度が低下し、目標温度から外れないように、コントローラ２２１で自発的に石英ドーム２１０の温度を監視し、自動で、高周波電源をオンオフ制御し、放電プラズマを発生させて、石英ドーム２１０の温度が、目標温度の上下限値の範囲内に収まるように一定周期毎に監視するようにしてもよい。
このように、図６(Ｂ)に示す前処理レシピによれば、温度センサ２８０の測定温度が目標温度以上になるまで、若しくは、目標温度の上下限値の範囲内に収束するまでプラズマ放電を発生させて、石英ドーム２１０等を加熱することにより、本工程(前処理レシピの実行)に続く図４に示す処理レシピにおいて形成される膜の厚さを所定の偏差範囲に収めることができる。
また、ダミーウエハを用いない図６に示す前処理レシピによれば、数枚のダミー処理を実行しプラズマ処理により石英ドーム内の温度を上昇させて、その後生産処理するため、生産性の低下及びダミーウエハを使用しなければならないという使い勝手の不便さを低減することができる。
図７に基板処理装置全体の前処理レシピのフローを示す。図７において、前処理レシピの実行設定があり、自動実行設定がある場合、アイドルレシピ終了後、各処理機構ＰＭで目的温度に到達するまで前処理レシピが実行され、実行指定された処理機構ＰＭから該前処理レシピ完了報告が行われると、自動運転処理(プロセスレシピの実行)が行われる。
ここで、アイドルレシピは、処理機構ＰＭの状態がアイドル(待機)状態で実行される。一方、プロセスレシピは、処理機構ＰＭの状態がラン(実行)状態で実行される。アイドルレシピが終了後、プロセスレシピが実行されるまで、処理機構ＰＭの状態は、待機状態から準備状態(スタンバイ状態)を経て実行状態となるため、アイドルレシピ終了後は、処理機構ＰＭの処理室２０１の雰囲気がある程度高温状態であるが、プロセスレシピを実行するときに処理室２０１の雰囲気が高温状態であるか不明だった。
更に、所定時間周期でアイドルレシピを実行するようにしていたが、プラズマ生成空間２０１aの温度は把握できていなかった。本実施形態では、プロセスレシピ実行直前に前処理レシピを実行可能にして、各処理機構ＰＭのプラズマ生成空間２０１aの温度を目標温度の上下限値の範囲に制御するようにした。尚、本実施形態では、処理機構ＰＭの状態がラン(実行)状態でプロセスレシピ実行前に前処理レシピを実行可能に構成されている。
各処理機構ＰＭにおける制御は、上述した図６に示す通りである。ここで、処理機構ＰＭ１を制御するコントローラ２２１をＰＭＣ１と記載し、処理機構ＰＭ２はＰＭＣ２、処理機構ＰＭ３はＰＭＣ３、処理機構ＰＭ４はＰＭＣ４と記載する。このとき、装置コントローラ１１をＯＵ、搬送系コントローラ３１をＣＣと記載する。
オペレータの操作により装置コントローラ１１、または、ホストコンピュータ等の上位コントローラよりロット開始要求を受信したＣＣは、各処理機構ＰＭを制御するコントローラ２２１にウォームアップレシピ等のアイドルレシピの終了を確認する。尚、アイドルレシピが実行中であれば保留し、アイドルレシピ終了後、前処理レシピの実行要求を各処理機構ＰＭへ要求する。図示例では上側容器２１０の温度がそれぞれ目標温度より低い時を示す。
ＣＣは、処理室２０１を構成する上側容器２１０の温度が目標温度に到達する温度到達待ちになる。各ＰＭＣは、図５で指定されたレシピ名に従って処理を実施(前処理レシピを実行)する。また、各処理機構ＰＭは、前処理レシピ実行中に上側容器２１０の温度が目標温度に達するとＣＣへイベント報告し、該当ステップを一時停止する。
ＣＣは、すべての処理機構ＰＭ内の上側容器２１０の温度が目標温度に到達した温度到達イベントを受信すると、各ＰＭＣへ次のステップ処理へ移行することを要求する。各ＰＭＣは前処理を再開する。ＣＣは、すべてのＰＭＣから前処理レシピの終了イベントを受信すると、ロット処理を開始するように処理制御部に処理レシピを実行させる。
本実施形態によれば、プロセスレシピがスタートするまでの時間に石英ドーム２１０の温度が低下し、目標温度から外れないように、コントローラ２２１で自発的に石英ドーム２１０の温度を監視し、自動で、高周波電源をオンオフ制御し、放電プラズマを発生させて、石英ドーム２１０の温度が、目標温度の上下限値の範囲内に収まるように一定周期毎に監視するようにしているので、処理レシピにおいて形成される膜の厚さを所定の偏差範囲に収めることができる。
また、本実施形態によれば、全処理機構ＰＭにおいて、石英ドーム２１０の温度が目標温度の上下限値の範囲内に収まるように制御しているので、次の工程(処理レシピ実行)において、各処理機構ＰＭに形成される処理室２０１で処理される基板Ｗの処理結果が処理機構ＰＭ(処理室２０１)の雰囲気による差異が生じることが無い。よって、基板Ｗの処理結果の品質を向上させることができる。
＜本発明の他の実施形態＞
上述の実施形態では、プラズマを用いて基板表面に対して酸化処理や窒化処理を行う例について説明したが、これらの処理に限らず、プラズマを用いて基板に対して処理を施すあらゆる技術に適用することができる。例えば、プラズマを用いて行う基板表面に形成された膜に対する改質処理やドーピング処理、酸化膜の還元処理、当該膜に対するエッチング処理、レジストのアッシング処理、等に適用することができる。
この出願は、２０１７年９月２０日に出願された日本出願特願２０１７−１７９４８４を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。
本発明は、プラズマを用いて基板に対して処理を施す処理装置に適用することができる。
Ｗ…ウエハ(基板) １０…制御部 ２０１…処理室 ２２１…プロセスコントローラ(処理制御部)

Claims (18)

  1. 処理ガスがプラズマ励起されるプラズマ生成空間と、前記プラズマ生成空間に連通する基板処理空間と、を構成する処理容器と、
    前記プラズマ生成空間を囲うように配置されると共に前記処理容器の外周に巻回するように設けられたコイル、及び前記コイルに高周波電力を供給する高周波電源を備えるプラズマ生成部と、
    前記プラズマ生成空間に前記処理ガスを供給するガス供給部と、
    前記処理容器の外側に設けられ、前記処理容器の温度を検出するよう構成されている温度センサと、
    基板を処理するための処理レシピの実行前に前処理レシピを実行することにより、前記温度センサにより検出される前記処理容器の温度が、予め設定される上限値及び下限値により規定される目標温度の範囲内に収まるよう、前記プラズマ生成部及び前記ガス供給部を制御するように構成される制御部と、
    を有し、
    前記前処理レシピは、基板の搬送を行なうことなく、前記処理ガスをプラズマ励起する高周波電力を前記コイルに供給するように構成されている基板処理装置。
  2. 前記処理容器は、上側容器と下側容器を構成し、前記温度センサは、前記上側容器に設けられるよう構成される請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記制御部は、前記温度センサにより検出される温度が、前記目標温度の下限値よりも低い場合、前記処理容器の温度を上昇させるように前記高周波電力を前記コイルに供給するよう構成されている請求項１に記載の基板処理装置。
  4. 前記制御部は、前記温度センサにより検出される温度が、前記目標温度の上限値よりも高い場合、前記高周波電力を前記コイルに供給しないように構成されている請求項１に記載の基板処理装置。
  5. 前記制御部は、前記温度センサにより検出される温度が、前記目標温度の下限値よりも低い場合、前記処理容器の温度を上昇させるように前記高周波電源をオンにして前記高周波電力を前記コイルに供給しつつ、前記目標温度の上限値を超えた場合に前記高周波電源をオフにして、前記処理容器の温度を低下させるよう構成されている請求項１記載の基板処理装置。
  6. 処理ガスがプラズマ励起されるプラズマ生成空間と、前記プラズマ生成空間に連通する基板処理空間と、を構成する処理容器と、
    前記プラズマ生成空間を囲うように配置されると共に前記処理容器の外周に巻回するように設けられたコイル、及び前記コイルに高周波電力を供給する高周波電源を備えるプラズマ生成部と、
    前記プラズマ生成空間に前記処理ガスを供給するガス供給部と、
    前記処理容器の外側に設けられ、前記処理容器の温度を検出するよう構成されている温度センサと、
    基板を処理するための処理レシピの実行前に前処理レシピを実行することにより、前記処理ガスをプラズマ励起する高周波電力を前記コイルに供給して、前記温度センサにより検出される前記処理容器の温度が、予め設定される上限値及び下限値により規定される目標温度の範囲内に収まるよう、前記プラズマ生成部及び前記ガス供給部を制御するように構成される制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、前記温度センサにより検出される温度が、前記目標温度の下限値よりも高く、前記目標温度の上限値よりも低い場合、前記前処理レシピを終了させるように構成されている基板処理装置。
  7. 処理ガスがプラズマ励起されるプラズマ生成空間と、前記プラズマ生成空間に連通する基板処理空間と、を構成する処理容器と、
    前記プラズマ生成空間を囲うように配置されると共に前記処理容器の外周に巻回するように設けられたコイル、及び前記コイルに高周波電力を供給する高周波電源を備えるプラズマ生成部と、
    前記プラズマ生成空間に前記処理ガスを供給するガス供給部と、
    前記処理容器の外側に設けられ、前記処理容器の温度を検出するよう構成されている温度センサと、
    基板を処理するための処理レシピの実行前に前処理レシピを実行することにより、前記処理ガスをプラズマ励起する高周波電力を前記コイルに供給して、前記温度センサにより検出される前記処理容器の温度が、予め設定される上限値及び下限値により規定される目標温度の範囲内に収まるよう、前記プラズマ生成部及び前記ガス供給部を制御するように構成される制御部と、
    を有し、
    更に、前記処理容器を複数有し、
    前記制御部は、前記処理容器にそれぞれ設けられた温度センサにより検出される各々の温度が、前記目標温度の下限値よりも高く、前記目標温度の上限値よりも低い場合、前記前処理レシピを終了させるように構成されている基板処理装置。
  8. 前記制御部は、前記処理容器に形成されるそれぞれの基板処理室に前記基板を振分け搬送し、それぞれ前記処理レシピを実行するように構成されている請求項７に記載の基板処理装置。
  9. 処理ガスがプラズマ励起されるプラズマ生成空間と、前記プラズマ生成空間に連通する基板処理空間と、を構成する処理容器と、
    前記プラズマ生成空間を囲うように配置されると共に前記処理容器の外周に巻回するように設けられたコイル、及び前記コイルに高周波電力を供給する高周波電源を備えるプラズマ生成部と、
    前記プラズマ生成空間に前記処理ガスを供給するガス供給部と、
    前記処理容器の外側に設けられ、前記処理容器の温度を検出するよう構成されている温度センサと、
    基板を処理するための処理レシピの実行前に前処理レシピを実行することにより、前記処理ガスをプラズマ励起する高周波電力を前記コイルに供給して、前記温度センサにより検出される前記処理容器の温度が、予め設定される上限値及び下限値により規定される目標温度の範囲内に収まるよう、前記プラズマ生成部及び前記ガス供給部を制御するように構成される制御部と、
    を有し、
    更に、前記処理容器を複数有し、
    前記制御部は、前記処理容器にそれぞれ設けられた温度センサのうち、少なくとも一つの温度センサにより検出される温度が、前記目標温度の上限値よりも高い場合、若しくは、前記目標温度の下限値よりも低い場合、前記前処理レシピを継続するように構成されている基板処理装置。
  10. 更に、前記制御部はアイドルレシピを実行するように構成されており、前記前処理レシピは前記アイドルレシピの後に実行されるように構成されている請求項１、請求項６、請求項７および請求項９のうちいずれかに記載の基板処理装置。
  11. 処理ガスがプラズマ励起されるプラズマ生成空間と、該プラズマ生成空間に連通する基板処理空間を有する処理容器の温度を検出する工程と、
    前記処理ガスを前記プラズマ生成空間に供給する工程と、
    前記プラズマ生成空間を囲うように配置されると共に前記処理容器の外周に巻回するように設けられたコイルに高周波電力を供給して前記プラズマ生成空間に供給された前記処理ガスをプラズマ励起する工程と、
    を有する前処理レシピを実行する工程と、
    処理レシピを実行することにより、前記プラズマ生成空間を介して前記基板処理空間に配置された基板に前記処理ガスを供給しつつ、前記基板を処理する工程と、
    を有し、
    前記前処理レシピを実行する工程では、
    前記処理容器の温度が予め設定される上限値及び下限値により規定される目標温度の範囲内に収まるように、基板の搬送を行なうことなく、前記処理ガスをプラズマ励起する高周波電力を前記コイルに供給するよう構成されている半導体装置の製造方法。
  12. 処理ガスがプラズマ励起されるプラズマ生成空間と、前記プラズマ生成空間に連通する基板処理空間と、を構成する処理容器の温度を検出する手順と、
    前記処理ガスを前記プラズマ生成空間に供給する手順と、
    前記プラズマ生成空間を囲うように配置されると共に前記処理容器の外周に巻回するように設けられたコイルに高周波電力を供給して前記プラズマ生成空間に供給された前記処理ガスをプラズマ励起する手順と、
    前記処理容器の温度が予め設定される上限値及び下限値により規定される目標温度の範囲内に収まるように、基板の搬送を行なうことなく、前記処理ガスをプラズマ励起する高周波電力を前記コイルに供給する手順と、を有する前処理レシピをコンピュータにより基板処理装置に実行させるプログラム。
  13. 処理ガスがプラズマ励起されるプラズマ生成空間と、該プラズマ生成空間に連通する基板処理空間を有する処理容器の温度を検出する工程と、
    前記処理ガスを前記プラズマ生成空間に供給する工程と、
    前記プラズマ生成空間を囲うように配置されると共に前記処理容器の外周に巻回するように設けられたコイルに高周波電力を供給して前記プラズマ生成空間に供給された前記処理ガスをプラズマ励起する工程と、
    を有する前処理レシピを実行する工程と、
    処理レシピを実行することにより、前記プラズマ生成空間を介して前記基板処理空間に配置された基板に前記処理ガスを供給しつつ、前記基板を処理する工程と、
    を有し、
    前記前処理レシピを実行する工程では、
    前記処理容器の温度が予め設定される上限値及び下限値により規定される目標温度の範囲内に収まるように前記処理ガスをプラズマ励起する高周波電力を前記コイルに供給するよう構成されている半導体装置の製造方法であって、
    前記前処理レシピを実行する工程では、
    前記処理容器に設けられた温度センサにより検出される温度が、前記目標温度の下限値よりも高く、前記目標温度の上限値よりも低い場合、前記前処理レシピを終了させるように構成されている半導体装置の製造方法。
  14. 処理ガスがプラズマ励起されるプラズマ生成空間と、前記プラズマ生成空間に連通する基板処理空間と、を構成する処理容器の温度を検出する手順と、
    前記処理ガスを前記プラズマ生成空間に供給する手順と、
    前記プラズマ生成空間を囲うように配置されると共に前記処理容器の外周に巻回するように設けられたコイルに高周波電力を供給して前記プラズマ生成空間に供給された前記処理ガスをプラズマ励起する手順と、
    前記処理容器の温度が予め設定される上限値及び下限値により規定される目標温度の範囲内に収まるように、前記処理ガスをプラズマ励起する高周波電力を前記コイルに供給する手順と、
    を有する前処理レシピをコンピュータにより基板処理装置に実行させるプログラムであって、
    前記高周波電力を前記コイルに供給する手順では、
    前記処理容器に設けられた温度センサにより検出される温度が、前記目標温度の下限値よりも高く、前記目標温度の上限値よりも低い場合、前記前処理レシピを終了させるように構成されている前処理レシピをコンピュータにより基板処理装置に実行させるプログラム。
  15. 処理ガスがプラズマ励起されるプラズマ生成空間と、該プラズマ生成空間に連通する基板処理空間を有する複数の処理容器の温度を検出する工程と、
    前記処理ガスを前記プラズマ生成空間に供給する工程と、
    前記プラズマ生成空間を囲うように配置されると共に前記複数の処理容器の外周に巻回するように設けられたコイルに高周波電力を供給して前記プラズマ生成空間に供給された前記処理ガスをプラズマ励起する工程と、
    を有する前処理レシピを実行する工程と、
    処理レシピを実行することにより、前記プラズマ生成空間を介して前記基板処理空間に配置された基板に前記処理ガスを供給しつつ、前記基板を処理する工程と、
    を有し、
    前記前処理レシピを実行する工程では、
    前記処理容器の温度が予め設定される上限値及び下限値により規定される目標温度の範囲内に収まるように前記処理ガスをプラズマ励起する高周波電力を前記コイルに供給するよう構成されている半導体装置の製造方法であって、
    前記前処理レシピを実行する工程では、
    前記処理容器にそれぞれ設けられた温度センサにより検出される各々の温度が、前記目標温度の下限値よりも高く、前記目標温度の上限値よりも低い場合、前記前処理レシピを終了させるように構成されている半導体装置の製造方法。
  16. 処理ガスがプラズマ励起されるプラズマ生成空間と、前記プラズマ生成空間に連通する基板処理空間と、を構成する複数の処理容器の温度を検出する手順と、
    前記処理ガスを前記プラズマ生成空間に供給する手順と、
    前記プラズマ生成空間を囲うように配置されると共に前記複数の処理容器の外周に巻回するように設けられたコイルに高周波電力を供給して前記プラズマ生成空間に供給された前記処理ガスをプラズマ励起する手順と、
    前記処理容器の温度が予め設定される上限値及び下限値により規定される目標温度の範囲内に収まるように、前記処理ガスをプラズマ励起する高周波電力を前記コイルに供給する手順と、
    を有する前処理レシピをコンピュータにより基板処理装置に実行させるプログラムであって、
    前記高周波電力を前記コイルに供給する手順では、
    前記処理容器にそれぞれ設けられた温度センサにより検出される各々の温度が、前記目標温度の下限値よりも高く、前記目標温度の上限値よりも低い場合、前記前処理レシピを終了させるように構成されている前処理レシピをコンピュータにより基板処理装置に実行させるプログラム。
  17. 処理ガスがプラズマ励起されるプラズマ生成空間と、該プラズマ生成空間に連通する基板処理空間を有する複数の処理容器の温度を検出する工程と、
    前記処理ガスを前記プラズマ生成空間に供給する工程と、
    前記プラズマ生成空間を囲うように配置されると共に前記複数の処理容器の外周に巻回するように設けられたコイルに高周波電力を供給して前記プラズマ生成空間に供給された前記処理ガスをプラズマ励起する工程と、
    を有する前処理レシピを実行する工程と、
    処理レシピを実行することにより、前記プラズマ生成空間を介して前記基板処理空間に配置された基板に前記処理ガスを供給しつつ、前記基板を処理する工程と、
    を有し、
    前記前処理レシピを実行する工程では、
    前記処理容器の温度が予め設定される上限値及び下限値により規定される目標温度の範囲内に収まるように前記処理ガスをプラズマ励起する高周波電力を前記コイルに供給するよう構成されている半導体装置の製造方法であって、
    前記前処理レシピを実行する工程では、
    前記処理容器にそれぞれ設けられた温度センサのうち、少なくとも一つの温度センサにより検出される温度が、前記目標温度の上限値よりも高い場合、若しくは、前記目標温度の下限値よりも低い場合、前記前処理レシピを継続するように構成されている半導体装置の製造方法。
  18. 処理ガスがプラズマ励起されるプラズマ生成空間と、前記プラズマ生成空間に連通する基板処理空間と、を構成する複数の処理容器の温度を検出する手順と、
    前記処理ガスを前記プラズマ生成空間に供給する手順と、
    前記プラズマ生成空間を囲うように配置されると共に前記複数の処理容器の外周に巻回するように設けられたコイルに高周波電力を供給して前記プラズマ生成空間に供給された前記処理ガスをプラズマ励起する手順と、
    前記処理容器の温度が予め設定される上限値及び下限値により規定される目標温度の範囲内に収まるように、前記処理ガスをプラズマ励起する高周波電力を前記コイルに供給する手順と、
    を有する前処理レシピをコンピュータにより基板処理装置に実行させるプログラムであって、
    前記高周波電力を前記コイルに供給する手順では、
    前記処理容器にそれぞれ設けられた温度センサのうち、少なくとも一つの温度センサにより検出される温度が、前記目標温度の上限値よりも高い場合、若しくは、前記目標温度の下限値よりも低い場合、前記前処理レシピを継続するように構成されている前処理レシピをコンピュータにより基板処理装置に実行させるプログラム。
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