JP7440480B2 - 基板処理装置、半導体装置の製造方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
基板を載置する基板載置部が設けられた基板保持具と、
前記基板載置部に対して前記基板を装填または脱装する基板移載機構と、
前記基板を保持した前記基板保持具を収容する処理容器と、
前記処理容器内の前記基板に対して成膜ガスを供給する成膜ガス供給系と、
前記基板に対して前記成膜ガスを供給する成膜処理を開始してから、前記基板上に所望の厚さの膜を形成するまでの間に、少なくとも1回、前記成膜処理の実施を中断し、前記基板載置部上に載置された前記基板の引きはがし処理を行うように、前記基板移載機構および前記成膜ガス供給系を制御することが可能なよう構成される制御部と、
を有する技術が提供される。
以下、本開示の一態様について説明する。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。
図1に示すように、基板処理装置1は、バッチ式縦型熱処理装置として構成されている。基板処理装置1は、耐圧容器である筐体101を備えており、その内部には、例えば処理炉202が設けられ、その外部には、制御部であるコントローラ124が設けられている。基板としてのウエハ200を筐体101の内外へ搬送する際に、基板搬送容器としてのカセット100が用いられる。カセット100は、複数枚(例えば、25枚)のウエハ200を収納可能に構成されている。筐体101には、カセット100を筐体101内外へ搬送するカセット搬送口(図示せず)が設けられている。
次に、図6および図7を用い、本開示の一態様に係る基板処理工程について説明する。以下の説明において、基板処理装置1を構成する各部の動作はコントローラ124により制御される。
基板移載機構112により移載棚123上のカセット100内から待機室141内のボート217へウエハ200が装填(ウエハチャージ)される。具体的には、例えば、5つのツイーザ111により、ウエハ200が5枚ずつ、移載棚123上のカセット100内からボート217の基板載置部222に装填される。この処理は、予定された全てのウエハ200(例えば100~200枚のウエハ200)のボート217への装填が完了するまで行われる。
その後、炉口シャッタ116が移動して、マニホールド209の下端開口が開放される(シャッタオープン)。そして、図2に示すように、ウエハ200を保持したボート217は、エレベータ121によって持ち上げられて処理室201内へ搬入(ボートロード)される。この状態で、シールキャップ219は、Oリング220bを介してマニホールド209の下端をシールした状態となる。このようにして、ウエハ200は、処理室201内に提供されることとなる。
その後、処理室201内、すなわち、ウエハ200が存在する空間が所望の圧力(真空度)となるように、真空ポンプ246によって真空排気(減圧排気)される。この際、処理室201内の圧力は圧力センサ245で測定され、この測定された圧力情報に基づきAPCバルブ244がフィードバック制御される。また、処理室201内のウエハ200が所望の処理温度となるように、ヒータ207によって加熱される。この際、処理室201内が所望の温度分布となるように、温度センサ263が検出した温度情報に基づきヒータ207への通電具合がフィードバック制御される。また、回転機構267によるウエハ200の回転を開始する。また、バルブ243c,243dを開き、ノズル249a,249bのそれぞれを介して処理室201内への不活性ガスの供給を開始する。処理室201内の排気、ウエハ200の加熱および回転、不活性ガスの供給は、いずれも、少なくとも後述する成膜処理(S108)が終了するまでの間は継続して行われる。
処理室201内が所望の圧力、温度に達したら、バルブ243aを開き、ガス供給管232a内へ原料ガスを流す。これと併行して、バルブ243bを開き、ガス供給管232b内へドーパントガスを流す。原料ガス、ドーパントガスは、それぞれ、MFC241a,MFC241bにより流量調整され、ノズル249a,ノズル249bを介して処理室201内へ供給され、排気口231aより排気される。このとき、ウエハ200の側方から、ウエハ200に対して成膜ガス(原料ガス、ドーパントガス)が一緒かつ同時に供給される(成膜ガス供給)。
処理温度:300~700℃
処理圧力:1~10000Pa
原料ガス供給流量:0.001~10slm
ドーパントガス供給流量:0.0001~2slm
原料ガスおよびドーパントガス供給時間:1~1000分
不活性ガス供給流量(ガス供給管毎):0.0001~10slm
が例示される。
成膜処理を開始してから、ウエハ200上に、所望の厚さである14μmの厚さのSi膜を形成するまでの間に、成膜処理を中断する。より具体的には、成膜処理を開始してから、ウエハ200上に、所望の厚さである14μmの厚さのSi膜を形成するまでの間であって、ウエハ200上に臨界厚さの膜(Si膜)が形成される前に、成膜処理を中断する。「臨界厚さ」とは、それ以上の厚さになると基板移載機構112による引きはがし処理が不可能となるときの膜の厚さのことである。より具体的には、それ以上の厚さになるとウエハ200とボート217とが固着してしまい、基板移載機構112ではウエハ200をボート217から引きはがせなくなるときの、ウエハ200上に形成される膜(Si膜)の厚さのことである。ここで、「引きはがし処理」とは、基板移載機構112により、基板載置部222上に載置されたウエハ200を持ち上げた後、基板載置部222上の元の位置に下降させる処理のことである。「固着」とは、Si膜300によりウエハ200とボート217とが固くくっついてしまい、基板移載機構112ではウエハ200をボート217から引きはがせない状態のことをいう。
その後、エレベータ121によりシールキャップ219が下降され、マニホールド209の下降が開口される。そして、ボート217を処理室201内から待機室141内へ移動させる(ボートアンロード)。ボートアンロードの後は、炉口シャッタ116が移動して、マニホールド209の下端開口が炉口シャッタ116によりシールされる(シャッタクローズ)。
ボートアンロードされたウエハ200は、ボート217に支持された状態で、待機室141内において所定の温度になるまで冷却される。
その後、ボート217の基板載置部222上に載置されたウエハ200の下面に、基板移載機構112のツイーザ111が差し込まれ、ウエハ200が持ち上げられる。このとき、Si膜300により接着されていたウエハ200とボート217(基板載置部222)とが、引きはがされる(図7(c)参照)。本態様では、ウエハ200上に5μmのSi膜300が形成されたときに成膜ガスの供給を中断し、引きはがし処理を行うことにより、後述するように、ウエハ200上に所望の厚さの膜(例えば、14μmの厚さのSi膜)を形成するにあたり、再度、成膜処理(S108)を行い、ウエハ200上にさらなるSi膜を形成しても、ウエハ200とボート217との固着を防ぐことができる。その後、基板載置部222から引きはがされウエハ200は、基板移載機構112により下降させられ、基板載置部222上の元の位置に載置される(図7(d)参照)。なお、本態様における基板移載機構112は、5つのツイーザ111を備えているので、引きはがし処理は、例えば、5枚のウエハ200に対して同時に行われるが、図7(c)、図7(d)では、便宜上、そのうちの1つのツイーザ111が引きはがし処理を実行している状態を示している。
ウエハ引きはがし処理(S116)を終えると、上述した一連の処理(S104~S116)を1つのサイクルとし、その1サイクルを所定回数(2回)実施したか否か、すなわち成膜処理(S108)において、形成された膜の厚さが10μmに到達したか否かを判定する。そして、所定回数(2回)実施していなければ、ボートロード(S104)から引きはがし処理(S116)までの1サイクルを繰り返す。一方、所定回数実施したと判定したときには、次のステップ(S120)に進む。
その後、上述の成膜処理(S108)と同様の処理手順により、ウエハ200に対して成膜ガス(原料ガス、ドーパントガス)を供給する。
原料ガスおよびドーパントガス供給時間:400~800分
が例示される。他の処理条件は、成膜処理(S108)において成膜ガスの供給する際における処理条件と同様とすることができる。
その後、基板移載機構112により、待機室141内のボート217に設けられた基板載置部222上から移載棚123上のカセット100内に処理済みのウエハ200が脱装(ウエハディスチャージ)される。具体的には、例えば、5つのツイーザ111により、ウエハ200が5枚ずつ、ボート217の基板載置部222から移載棚123上のカセット100内に搬送される。この処理は、予定された全てのウエハ200(例えば100~200枚のウエハ200)のボート217からの脱装が完了するまで行われる。そして、基板処理工程を終了する。
本態様によれば、以下に示す1つ又は複数の効果が得られる。
以上、本開示の態様を具体的に説明した。しかしながら、本開示は上述の態様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。
以下、本開示の好ましい態様について付記する。
本開示の一態様によれば、
基板を載置する基板載置部が設けられた基板保持具と、
前記基板載置部に対して基板を装填または脱装する基板移載機構と、
基板を保持した前記基板保持具を収容する処理容器と、
前記処理容器内の基板に対して成膜ガスを供給する成膜ガス供給系と、
基板に対して前記成膜ガスを供給する成膜処理を開始してから、前記基板上に所望の厚さの膜を形成するまでの間に、少なくとも1回、前記成膜処理の実施を中断し、前記基板載置部上に載置された基板の引きはがし処理を行うように、前記基板移載機構および前記成膜ガス供給系を制御することが可能なよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
付記1に記載の基板処理装置であって、
前記制御部は、前記成膜処理を開始してから前記基板上に所望の厚さの膜を形成するまでの間に、前記成膜ガスを供給する処理と、前記基板上に臨界厚さの膜が形成される前に前記成膜ガスの供給を中断する処理と、前記引きはがし処理と、をこの順を行うサイクルを所定回数行うように、前記基板移載機構および前記成膜ガス供給系を制御することが可能なよう構成される。
付記2に記載の基板処理装置であって、
前記臨界厚さとは、それ以上の厚さになると前記基板移載機構による前記引きはがし処理が不可能となるときの膜の厚さのことである。
付記1~3のいずれか1項に記載の基板処理装置であって、
前記引きはがし処理とは、前記基板移載機構により、前記基板載置部上に載置された基板を持ち上げた後、前記基板載置部上の元の位置に下降させることが可能な処理のことである。
付記1~3のいずれか1項に記載の基板処理装置であって、
前記引きはがし処理とは、前記基板移載機構により、前記基板載置部上に載置された基板を、前記基板載置部上でずらして移動させた後、再びずらして前記基板載置部上の元の位置に戻すことが可能な処理のことである。
付記1~3のいずれか1項に記載の基板処理装置であって、
前記引きはがし処理とは、前記基板移載機構により、前記基板載置部上に載置された基板を脱装した後、前記基板載置部上の元の位置に装填することが可能な処理のことである。
付記1~6のいずれか1項に記載の基板処理装置であって、
前記引きはがし処理は、複数枚の基板に対して同時に行われることが可能な処理である。
付記1~6のいずれか1項に記載の基板処理装置であって、
前記引きはがし処理は、前記処理容器内において行われることが可能な処理である。
付記1~8のいずれか1項に記載の基板処理装置であって、
前記基板移載機構は、前記引きはがし処理の成否を検知するセンサを備え、
前記制御部は、前記センサが、前記引きはがし処理の失敗を検知したときは、その後の処理を中断させることが可能なように構成されている。
付記1~9のいずれか1項に記載の基板処理装置であって、
前記基板移載機構は、前記引きはがし処理の成否を検知するセンサを備え、
前記制御部は、前記センサが、前記引きはがし処理の失敗を検知したときは、アラームによる発報を行わせることが可能なよう構成されている。
本開示の他の態様によれば、
基板保持具に設けられた基板載置部に対して、基板移載機構により基板を装填する工程と、
基板を保持した前記基板保持具を処理容器内に搬送する工程と、
前記処理容器内の基板に対して成膜ガスを供給する工程と、を有し、
前記基板に対して成膜ガスを供給する工程では、前記基板に対する前記成膜ガスの供給を開始してから、前記基板上に所望の厚さの膜を形成するまでの間に、少なくとも1回、前記成膜ガスの供給を中断し、前記基板載置部上に載置された基板の引きはがし処理を行う半導体装置の製造方法が提供される。
本開示のさらに他の態様によれば、
基板保持具に設けられた基板載置部に対して、基板移載機構により基板を装填する手順と、
基板を保持した前記基板保持具を処理容器内に搬送する手順と、
前記処理容器内の基板に対して成膜ガスを供給する手順と、を有し、
前記基板に対して成膜ガスを供給する手順において、前記基板に対する前記成膜ガスの供給を開始してから、前記基板上に所望の厚さの膜を形成するまでの間に、少なくとも1回、前記成膜ガスの供給を中断し、前記基板載置部上に載置された基板の引きはがし処理を行う手順をコンピュータによって基板処理装置に実行させることが可能なプログラムが提供される。
124 コントローラ
200 ウエハ(基板)
217 ボート
222 基板載置部
Claims (14)
- 複数の基板を多段に載置する基板載置部が設けられた基板保持具と、
前記基板載置部に対して前記基板を装填または脱装する基板移載機構と、
前記基板を保持した前記基板保持具を収容する処理容器と、
前記処理容器内の前記基板に対して成膜ガスを供給する成膜ガス供給系と、
前記基板移載機構による前記基板載置部からの前記基板の引きはがしが不可能となる膜の臨界厚さが予め設定された制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記基板に対して前記成膜ガスを供給する成膜処理を開始してから、前記基板上に所望の厚さの膜を形成するまでの間に、少なくとも1回、前記基板上に前記臨界厚さの膜が形成される前に前記成膜ガスの供給を中断することで前記成膜処理の実施を中断し、前記基板移載機構により、前記基板載置部上に載置された前記基板を持ち上げた後、前記基板の搬送を行うことなく、前記基板を前記基板載置部上の元の位置に下降させる処理のみを実行する引きはがし処理を行うように、前記基板移載機構および前記成膜ガス供給系を制御することが可能なよう構成される、
基板処理装置。 - 前記制御部は、前記成膜処理を開始してから前記基板上に所望の厚さの膜を形成するまでの間に、前記成膜ガスを供給する処理と、前記基板上に前記臨界厚さの膜が形成される前に前記成膜ガスの供給を中断する処理と、前記引きはがし処理と、をこの順に行うサイクルを所定回数行うように、前記基板移載機構および前記成膜ガス供給系を制御することが可能なよう構成される、
請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記引きはがし処理は、前記複数の基板に対して同時に行われることが可能な処理である、
請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記引きはがし処理は、前記処理容器内において行われることが可能な処理である、
請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記基板移載機構は、前記引きはがし処理の成否を検知するセンサを備え、
前記制御部は、前記センサが、前記引きはがし処理の失敗を検知したときは、その後の処理を中断させることが可能なように構成されている、
請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記制御部は、前記センサが、前記引きはがし処理の失敗を検知したときは、アラームによる発報を行わせることが可能なよう構成されている、
請求項5に記載の基板処理装置。 - 前記引きはがし処理の失敗は、少なくとも、前記基板保持具、前記基板移載機構、前記基板のいずれかが破損していることを示す、
請求項5に記載の基板処理装置。 - 前記引きはがし処理の失敗は、前記基板移載機構の既定のトルクでは、前記基板を前記基板保持具から引きはがせないことを示す、
請求項5に記載の基板処理装置。 - 前記制御部は、前記センサが、前記引きはがし処理の失敗を検知したときは、前記基板移載機構によるリトライ処理を実行することが可能なように構成されている、
請求項5に記載の基板処理装置。 - 前記リトライ処理は1回以上の所定の回数行うことが可能な、
請求項9に記載の基板処理装置。 - 前記制御部は、前記センサが前記リトライ処理で前記引きはがし処理の失敗を検知したときは、その後の処理を中断する、
請求項10に記載の基板処理装置。 - 前記制御部は、前記センサが前記リトライ処理で前記引きはがし処理の成功を検知したときは、次に続く処理を継続する、
請求項10に記載の基板処理装置。 - 基板保持具に設けられ、複数の基板を多段に載置する基板載置部に対して、基板移載機構により前記基板を装填する工程と、
前記基板を保持した前記基板保持具を処理容器内に搬送する工程と、
前記処理容器内の前記基板に対して成膜ガスを供給する工程と、を有し、
前記基板に対して前記成膜ガスを供給する工程では、前記基板移載機構による前記基板載置部からの前記基板の引きはがしが不可能となる膜の臨界厚さが予め設定された制御部により、前記基板に対して前記成膜ガスを供給する成膜処理を開始してから、前記基板上に所望の厚さの膜を形成するまでの間に、少なくとも1回、前記臨界厚さの膜が形成される前に前記成膜ガスの供給を中断することで前記成膜処理の実施を中断し、前記基板移載機構により、前記基板載置部上に載置された前記基板を持ち上げた後、前記基板の搬送を行うことなく、前記基板を前記基板載置部上の元の位置に下降させる処理のみを実行する引きはがし処理を行う、半導体装置の製造方法。 - 基板保持具に設けられ、複数の基板を多段に載置する基板載置部に対して、基板移載機構により前記基板を装填する手順と、
前記基板を保持した前記基板保持具を処理容器内に搬送する手順と、
前記処理容器内の前記基板に対して成膜ガスを供給する手順と、を有し、
前記基板に対して前記成膜ガスを供給する手順において、前記基板移載機構による前記基板載置部からの前記基板の引きはがしが不可能となる膜の臨界厚さが予め設定されたコンピュータにより、前記基板に対して前記成膜ガスを供給する成膜処理を開始してから、前記基板上に所望の厚さの膜を形成するまでの間に、少なくとも1回、前記臨界厚さの膜が形成される前に前記成膜ガスの供給を中断することで前記成膜処理の実施を中断し、前記基板移載機構により、前記基板載置部上に載置された前記基板を持ち上げた後、前記基板の搬送を行うことなく、前記基板を前記基板載置部上の元の位置に下降させる処理のみを実行する引きはがし処理を行う手順を前記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。
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