KR101815736B1 - 처리 장치 - Google Patents

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도시오 미야자와
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

피처리체의 처리에 사용되는 가스의 절환을 단시간에 행할 수 있고, 또한 피처리체의 근방에서의 가스의 분포를 제어할 수 있도록 한다. 처리 장치는, 피처리체의 처리에 사용되는 복수의 가스를 처리 용기 내에 공급하는 복수의 제1 가스 공급로와, 피처리체의 처리에 사용되는 가스를 처리 용기 내에 공급하는 제2 가스 공급로와, 복수의 제1 가스 공급로의 개폐를 행하는 복수의 제1 밸브(V57, V47)와, 제2 가스 공급로의 개폐를 행하는 제2 밸브(V77)와, 제1 밸브(V57, V47)와 제2 밸브(V77)의 개폐 동작을 제어하는 제어부를 구비하고 있다. 제어부는, 개방 기간이 서로 겹치지 않도록 제1 밸브(V57, V47)의 개폐 동작을 제어함과 함께, 제2 밸브(V77)의 개방 기간이, 1개의 제1 밸브(V47)의 개방 기간과 소정의 시간상의 관계를 갖고 겹치도록, 제2 밸브(V77)의 개폐 동작을 제어한다.

Description

처리 장치{PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피처리체에 대하여 복수의 가스를 공급해서 성막 처리 등을 행하는 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 과정에서는, 반도체 웨이퍼 등의 피처리체에, 성막 처리, 에칭 처리, 열처리, 개질 처리 등의 각종 처리가 반복해서 행하여진다. 반도체 웨이퍼의 표면에 박막을 형성하는 성막 처리로서는, 성막 장치의 처리 용기 내에 반도체 웨이퍼를 배치하고, 처리 용기 내에 원료 가스를 포함하는 가스를 도입해서 반응 생성물을 발생시켜서, 반도체 웨이퍼의 표면에 해당 반응 생성물의 박막을 퇴적시키는 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의한 성막 처리가 알려져 있다.
또한, 최근에는, 원료 가스와 반응 가스를 교대로 처리 용기 내에 공급하여, 원자 레벨 또는 분자 레벨의 두께의 박막을 1층씩 형성하는 ALD(Atomic Layer Deposition)법이라는 성막 방법도 알려져 있다. 이 ALD법은, 막질이 양호하고, 막 두께를 고정밀도로 제어할 수 있으므로, 미세화가 진행되는 반도체 장치의 제조 방법으로서 주목을 받고 있다.
여기서, ALD법에 의한 TiN막의 성막 처리의 일례에 대해서 설명한다. 이 예에서는, 이하의 (1) 내지 (4)의 일련의 공정을 반복해서 행함으로써, TiN 박막을 반복해서 퇴적시켜서, 원하는 막 두께의 TiN막을 형성한다.
(1) 처리 용기 내에 원료 가스로서 예를 들어 TiCl4 가스를 공급해서 TiCl4를 웨이퍼의 표면에 부착시킨다.
(2) 처리 용기 내를 N2 가스로 퍼지함으로써 잔류하는 원료 가스를 배제한다.
(3) 처리 용기 내에 반응 가스로서 예를 들어 NH3 가스를 공급하여, 웨이퍼의 표면에 부착되어 있던 상기 TiCl4와 반응시켜서, 원자 레벨 또는 분자 레벨의 두께의 TiN 박막을 형성한다.
(4) 처리 용기 내를 N2 가스로 퍼지함으로써 잔류 가스를 배제한다.
ALD법에 의한 성막 처리에서는, 상기의 TiN막의 성막 예에서 나타낸 바와 같이, 원료 가스를 포함하는 복수의 가스의 공급과 정지를 단시간에 간헐적으로 반복해서 행할 필요가 있다. ALD법에 의한 성막 처리를 행하는 성막 장치인 ALD 장치에서는, 가스의 공급과 정지는, 제어부가 가스 공급 레시피에 기초하여, 처리 용기 내에 가스를 유도하는 가스 공급로에 설치된 전자 밸브에 신호를 보내고, 이 밸브를 개폐시킴으로써 행하여진다.
ALD법에 의한 성막 처리의 경우, CVD법에 의한 성막 처리에 비해, 처리 용기에 대한 1개의 가스의 공급 시간이 짧다. 그 때문에, ALD법에 의한 성막 처리에 있어서 면내 균일성이 높은 막을 성막하기 위해서는, 처리 용기에 대한 1개의 가스의 공급 개시 후, 단시간에, 웨이퍼의 근방에서 가스의 농도의 균일성이 높아지는 조건에서, 가스를 공급하는 것이 요구된다.
ALD법에 의한 성막 처리에 있어서 면내 균일성이 높은 막을 성막하기 위한 기술이 기재된 문헌으로서는, 예를 들어 특허문헌 1 내지 3이 있다.
특허문헌 1에는, 직경이 작은 단측에서 직경이 큰 단측으로 가스를 통류시키기 위한 대략 원추 형상의 가스 통류 공간을 형성하는 본체부와, 가스 통류 공간의 직경이 작은 단측에 설치되고, 가스 통류 공간에 가스를 도입하기 위한 가스 도입 포트와, 가스 통류 공간을, 외측을 향함에 따라서 끝이 넓어지는 정도가 커지도록 동심원 형상으로 구획하기 위한 구획 부재를 구비한 가스 공급 장치가 기재되어 있다.
특허문헌 2에는, 기판의 중앙부 상방에 배치된 중앙 가스 토출부와, 중앙 가스 토출부를 둘러싸도록 배치된 주위 가스 공급부를 설치한 성막 장치가 기재되어 있다.
특허문헌 3에는, 기판에 박막을 형성하기 위한 원료를 포함하는 가스를 성막실에 공급하기 위한 복수의 가스 공급 배관과, 복수의 가스 공급 배관의 각각에 설치된 복수의 밸브와, 성막실의 상태를 측정하는 복수의 성막실 모니터와, 복수의 성막실 모니터의 측정 결과에 기초하여 복수의 밸브의 개방도 또는 개방 시간을 개별로 제어하는 제어부를 구비한 원자층 성막 장치가 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2009-239082호 공보 일본 특허 공개 제2013-209722호 공보 일본 특허 공개 제2009-228059호 공보
특허문헌 1, 2에 기재된 각 기술에 의하면, 웨이퍼의 표면을 향해서, 서로 다른 복수의 위치로부터 동일한 가스를 토출시킬 수 있고, 이에 의해, 가스를 웨이퍼의 표면의 전역 근방에 널리 퍼지게 하는 것이 가능해진다.
그러나, ALD법에 의한 성막 처리에 있어서 면내 균일성이 높은 막을 성막하기 위해서는, 특허문헌 1, 2에 기재된 각 기술로는 충분하다고는 할 수 없다. 이하, 그 이유에 대해서 설명한다. 특허문헌 1, 2에 기재된 각 기술에서는, 1개의 가스 공급로를 경유한 가스가, 분류되어서 복수의 분류 가스가 되고, 이 복수의 분류 가스가 각각 서로 다른 복수의 위치로부터 토출된다. 이 기술에서는, 복수의 분류 가스의 토출 기간은, 1개의 가스 공급로에 설치된 1개의 밸브에 의해서만 제어된다.
상술한 바와 같이, ALD법에 의한 성막 처리에 있어서 면내 균일성이 높은 막을 성막하기 위해서는, 처리 용기에 대한 1개의 가스의 공급 개시 후, 단시간에, 웨이퍼의 근방에서 가스의 농도의 균일성이 높아지는 조건에서, 가스를 공급할 것이 요구된다. 그러나, 특허문헌 1, 2에 기재된 각 기술에서는, 복수의 분류 가스의 토출 기간이 1개의 가스 공급로에 설치된 1개의 밸브에 의해서만 제어되기 때문에, 상기의 조건을 만족하도록, 웨이퍼의 근방에서의 가스의 분포를 미세하게 제어하는 것이 불가능하다.
또한, 특허문헌 3에는 명확하게 기재되어 있지 않으나, 특허문헌 3에 기재된 기술의 취지로부터 생각하면, 특허문헌 3에 기재된 원자층 성막 장치에서는, 복수의 가스 공급 배관에 의해, 거의 동시에 동일한 가스를 성막실에 공급하고 있다고 생각된다. 그 때문에, 이 원자층 성막 장치에서는, 동일한 복수의 가스 공급 배관에 대하여, 특허문헌 3의 단락 0014에 기재된 원료 가스, 산화 가스, 퍼지 가스를 절환해서 공급함으로써, 이들 가스를 성막실에 절환해서 공급하고 있다고 생각된다. 이 방법에서는, 복수의 가스 공급 배관 내에서의 가스를 완전히 절환하는 데 시간이 걸리므로, 성막실에 공급하는 가스의 절환에 시간이 걸리고, 그 결과, 성막에도 시간이 걸린다는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 피처리체의 처리에 사용되는 가스의 절환을 단시간에 행할 수 있고, 또한 피처리체의 근방에서의 가스의 분포를 제어할 수 있도록 한 처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 처리 장치는, 피처리체를 수용하는 처리 용기와, 피처리체의 처리에 사용되는, 퍼지 가스를 제외한 복수의 가스를 처리 용기 내에 공급하기 위한 복수의 제1 가스 공급로와, 피처리체의 처리에 사용되는, 퍼지 가스를 제외한 가스를 처리 용기 내에 공급하기 위한 제2 가스 공급로와, 복수의 제1 가스 공급로의 개폐를 행하는 복수의 제1 밸브와, 제2 가스 공급로의 개폐를 행하는 제2 밸브와, 복수의 제1 밸브와 제2 밸브의 개폐 동작을 제어하는 제어부를 구비하고 있다.
복수의 제1 가스 공급로는, 1개 이상의 제1 가스 토출구를 갖고 있다. 제2 가스 공급로는, 1개 이상의 제1 가스 토출구와는 다른 위치에 배치된 1개 이상의 제2 가스 토출구를 갖고 있다. 복수의 제1 밸브는, 제2 밸브가 추종해서 개폐 동작을 행하는 추종 대상 밸브를 포함하고 있다. 추종 대상 밸브가 개폐를 행하는 1개의 제1 가스 공급로와 제2 가스 공급로는, 처리 용기 내에 동일한 가스를 공급하는 것이다. 제어부는, 복수의 제1 밸브의 개방 기간이 서로 겹치지 않도록 복수의 제1 밸브의 개폐 동작을 제어함과 함께, 제2 밸브의 개방 기간이, 추종 대상 밸브의 개방 기간과 소정의 시간상의 관계를 갖도록, 제2 밸브의 개폐 동작을 제어한다.
본 발명의 처리 장치에 있어서, 제2 밸브의 개방 기간의 적어도 일부분이, 추종 대상 밸브의 개방 기간과 겹쳐도 된다.
또한, 본 발명의 처리 장치에 있어서, 1개 이상의 제2 가스 토출구는, 1개 이상의 제1 가스 토출구의 주위에 배치된 복수의 제2 가스 토출구이어도 된다.
또한, 본 발명의 처리 장치에 있어서, 제어부는, 추종 대상 밸브의 개방 기간에 대한 제2 밸브의 개방 기간의 어긋남을 나타내는 개방 기간 어긋남 정보를 유지하고, 개방 기간 어긋남 정보에 기초하여, 추종 대상 밸브의 개방 기간을 기준으로 해서 제2 밸브의 개방 기간을 결정해도 된다.
또한, 본 발명의 처리 장치에 있어서, 제어부는, 각각 복수의 제1 밸브의 개폐 동작을 지시하는 복수의 제1 지시 신호를 출력하는 상위 제어부와, 상위 제어부가 출력하는 복수의 제1 지시 신호를 각각 복수의 제1 밸브에 부여해서 복수의 제1 밸브의 개폐 동작을 직접 제어하는 하위 제어부를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 하위 제어부는, 추종 대상 밸브의 개방 기간에 대한 제2 밸브의 개방 기간의 어긋남을 나타내는 개방 기간 어긋남 정보를 유지하는 개방 기간 어긋남 정보 유지부와, 복수의 제1 지시 신호 중 추종 대상 밸브의 개폐 동작을 지시하는 제1 지시 신호와 개방 기간 어긋남 정보 유지부가 유지하는 개방 기간 어긋남 정보에 기초하여, 제2 밸브의 개폐 동작을 지시하는 제2 지시 신호를 생성하는 제2 지시 신호 생성부를 포함하고 있어도 되고, 또한 제2 지시 신호에 의해 제2 밸브의 개폐 동작이 제어되어도 된다.
또한, 상위 제어부는, 복수의 제1 밸브 중 어느 것을 추종 대상 밸브로 할지를 나타내는 추종 대상 밸브 지정 정보를 출력해도 되고, 하위 제어부는, 또한, 상위 제어부가 출력하는 추종 대상 밸브 지정 정보에 기초하여, 복수의 제1 지시 신호 중에서, 추종 대상 밸브의 개폐 동작을 지시하는 제1 지시 신호를 선택하는 선택부를 포함하고 있어도 된다.
또한, 본 발명의 처리 장치는, 피처리체에 대하여 복수의 가스를, 서로 다른 타이밍에서 간헐적으로 반복 공급해서 성막을 행하는 ALD(Atomic Layer Deposition) 장치이어도 된다.
본 발명의 처리 장치에서는, 제어부는, 복수의 제1 밸브의 개방 기간이 서로 겹치지 않도록 복수의 제1 밸브의 개폐 동작을 제어함과 함께, 제2 밸브의 개방 기간이, 복수의 제1 밸브 중 1개인 추종 대상 밸브의 개방 기간과 소정의 시간상의 관계를 갖도록, 제2 밸브의 개폐 동작을 제어한다. 이에 의해, 본 발명의 처리 장치에 의하면, 피처리체의 처리에 사용되는 가스의 절환을 단시간에 행할 수 있고, 또한 피처리체의 근방에서의 가스의 분포를 제어할 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 설명도이다.
도 2는 도 1에 도시한 천장 부재 및 가스 도입부를 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시한 집합 밸브 유닛을 도시하는 설명도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 처리 장치를 포함하는 기판 처리 시스템의 제어 계통의 개략 구성을 도시하는 설명도이다.
도 5는 도 3 및 도 4에 도시한 모듈 컨트롤러의 개략 구성을 도시하는 설명도이다.
도 6은 도 3 및 도 4에 도시한 I/O 보드의 구성을 도시하는 설명도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에서의 3개의 밸브의 동작의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에서의 3개의 밸브의 동작의 다른 예를 나타내는 타이밍 차트이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
<성막 장치의 구성예>
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 관한 처리 장치에 대해서 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 관한 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 설명도이다. 도 2는, 도 1에 도시한 천장 부재 및 가스 도입부를 도시하는 사시도이다. 도 3은, 도 1에 도시한 집합 밸브 유닛을 도시하는 설명도이다. 도 1에는, 본 실시 형태에 관한 처리 장치로서의 성막 장치(100)를 나타내고 있다. 성막 장치(100)는, 피처리체로서의 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 「웨이퍼」라고 기재함)(W)에 대하여 복수의 가스를, 서로 다른 타이밍에서 간헐적으로 반복해서 공급하여 성막을 행하는 ALD(Atomic Layer Deposition) 장치로서 구성되어 있다. 이 성막 장치(100)는, 처리부(10)와, 웨이퍼(W)의 처리에 사용되는 복수의 가스를 공급하는 가스 공급부(20)와, 처리부(10)와 가스 공급부(20)의 사이에 설치된 집합 밸브 유닛(80)과, 성막 장치(100)의 복수의 구성부의 제어를 행하는 제어부를 구비하고 있다.
처리부(10)는, 웨이퍼(W)를 수용하는 처리 용기(1)를 갖고 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 처리 용기(1)는, 서로 연결된 하부(2)와 상부(3)를 포함하고, 대략 원통 형상으로 형성되어 있다. 또한, 처리 용기(1)는, 기밀하게 구성되어 있다. 처리 용기(1)는, 처리 용기(1)의 하부(2)에 형성된 배기구(2a) 및 반입출구(2b)를 포함하고 있다. 처리부(10)는, 또한, 배기 장치(17)와, 배기구(2a)와 배기 장치(17)를 접속하는 배기관(18)과, 반입출구(2b)와 도시하지 않은 반송실의 사이를 개폐하는 게이트 밸브(19)를 갖고 있다. 배기 장치(17) 및 배기관(18)은, 배기 장치(17)를 작동시킴으로써, 처리 용기(1) 내를 소정의 진공도까지 감압할 수 있도록 구성되어 있다. 웨이퍼(W)의 반출입은, 반입출구(2b) 및 게이트 밸브(19)를 통해서 행하여진다.
처리부(10)는, 또한, 처리 용기(1) 중에서 웨이퍼(W)를 수평하게 지지하기 위한 서셉터(15)와, 서셉터(15)를 지지하는 원통 형상의 지지 부재(16)와, 서셉터(15)에 매립된 도시하지 않은 히터를 갖고 있다. 이 히터는, 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 가열하기 위한 것이다. 지지 부재(16)는, 처리 용기(1)의 외부에 설치된 도시하지 않은 승강 장치에 접속되어 있다. 도시하지 않은 승강 장치는, 웨이퍼(W)의 수수가 행하여지는 서셉터(15)의 위치와, 이 위치보다도 상방의 위치이며 웨이퍼(W)에 대하여 성막 처리가 행하여지는 서셉터(15)의 위치(이하, 처리 위치라고 함)의 사이에서, 서셉터(15)를 상하로 승강시킨다. 도 1에는, 서셉터(15)를 처리 위치까지 상승시킨 경우의 예를 나타내고 있다. 또한, 지지 부재(16)는, 처리 용기(1)의 외부에 설치된 도시하지 않은 회전 장치에 접속되어 있어도 된다. 도시하지 않은 회전 장치는, 지지 부재(16)를 회전시킴으로써, 서셉터(15)에 지지된 웨이퍼(W)를 수평 방향으로 회전시킨다. 웨이퍼(W)를 수평 방향으로 회전시킴으로써 웨이퍼(W)의 면 내에서 둘레 방향으로 성막 처리의 균일성을 향상시킬 수 있다.
처리부(10)는, 또한, 서셉터(15)의 외주부보다도 외측의 위치에서 하부(2)의 내주면에 고정된 링 형상 부재(4)와, 상부(3)에 고정된 천장 부재(5)를 갖고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 천장 부재(5)는, 원판 형상의 형상을 갖고 있다. 또한, 도 2는, 천장 부재(5)의 일부를 생략해서 도시하고 있다. 또한, 천장 부재(5)는, 천장 부재(5)에서의 서셉터(15)측에 형성된 원추 형상의 오목부(5a)와, 이 오목부(5a)의 외측에 위치하는 평탄부(5b)를 갖고 있다. 서셉터(15)가 처리 위치에 있는 경우, 천장 부재(5)의 오목부(5a)와 서셉터(15)의 상면에 의해 둘러싸인 공간은, 웨이퍼(W)에 대하여 성막 처리가 행하여지는 처리 공간(9)이 된다.
처리부(10)는, 또한, 천장 부재(5)의 오목부(5a)의 중앙부에 설치된 가스 도입부(6)를 갖고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 가스 도입부(6)는, 후술하는 제1 반응 가스와 제1 퍼지 가스를 처리 공간(9) 내에 토출하는 복수의 가스 토출구(6a)와, 후술하는 원료 가스와 제2 퍼지 가스를 처리 공간(9) 내에 토출하는 복수의 가스 토출구(6b)를 갖고 있다. 복수의 가스 토출구(6a) 및 복수의 가스 토출구(6b)는, 본 발명에서의 「1개 이상의 제1 가스 토출구」에 대응한다.
처리부(10)는, 또한, 가스 도입부(6)보다도 외측의 위치에서 천장 부재(5)의 내부에 설치된 환상의 버퍼부(7)와, 버퍼부(7)에 접속된 복수의 가스 유로(8)를 갖고 있다. 복수의 가스 유로(8)는, 버퍼부(7)와 처리 공간(9)의 사이에 설치되어 있다. 또한, 복수의 가스 유로(8)는, 처리 공간(9) 내에 후술하는 제2 반응 가스를 토출하는 복수의 가스 토출구(8a)를 갖고 있다. 복수의 가스 토출구(8a)는, 복수의 가스 토출구(6a) 및 복수의 가스 토출구(6b)와는 다른 위치에 배치되어 있다. 구체적으로는, 복수의 가스 토출구(8a)는, 복수의 가스 토출구(6a) 및 복수의 가스 토출구(6b)의 주위의 위치이며, 천장 부재(5)의 오목부(5a)에서의 복수의 가스 토출구(6a) 및 복수의 가스 토출구(6b)보다도 외측의 위치에 배치되어 있다. 더욱 구체적으로는, 천장 부재(5)에 있어서, 복수의 가스 토출구(6a)가, 서셉터(15)에 지지된 웨이퍼(W)의 중앙부에 대향하는 위치에 형성되어 있는 것에 반해, 복수의 가스 토출구(8a)는, 서셉터(15)에 지지된 웨이퍼(W)의 에지 부근인 주연부에 대향하는 위치에 형성되어 있다. 즉, 복수의 가스 토출구(6a)와, 복수의 가스 토출구(8a)는, 서셉터(15)에 지지된 웨이퍼(W)의 직경 방향에 있어서, 서로 웨이퍼(W)의 반경 정도의 거리를 두고 이격한 위치에 배치되어 있다. 또한, 복수의 가스 토출구(8a)는, 서로 소정의 간격을 두고 환상으로 배치되어 있다. 복수의 가스 토출구(8a)는, 본 발명에서의 「1개 이상의 제2 가스 토출구」에 대응한다. 또한, 「1개 이상의 제2 가스 토출구」는, 천장 부재(5)에 있어서, 웨이퍼(W)의 주연부에 대향하는 위치 이외의 위치에 형성해도 된다. 예를 들어, 「1개 이상의 제2 가스 토출구」는, 웨이퍼(W)의 중앙부와 주연부의 사이의 중간부에 대향하는 위치에 형성해도 된다. 또한, 「1개 이상의 제2 가스 토출구」는, 천장 부재(5)에 있어서, 서셉터(15)에 지지된 웨이퍼(W)의 직경 방향에 대하여 복수의 위치에 형성해도 된다.
처리부(10)는, 또한, 가스 도입부(6)에 접속된 2개의 가스 유로(14A, 14B)와, 버퍼부(7)에 접속된 가스 유로(14C)를 갖고 있다. 가스 도입부(6)는, 가스 유로(14A)와 복수의 가스 토출구(6a)의 사이에 설치된 제1 분류로와, 가스 유로(14B)와 복수의 가스 토출구(6b)의 사이에 설치된 제2 분류로를 포함하고 있다.
가스 공급부(20)는, 제1 퍼지 가스를 공급하는 제1 퍼지 가스 공급원(30)과, 제1 반응 가스를 공급하는 제1 반응 가스 공급원(40)과, 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급원(50)과, 제2 퍼지 가스를 공급하는 제2 퍼지 가스 공급원(60)과, 제2 반응 가스를 공급하는 제2 반응 가스 공급원(70)을 갖고 있다. 도 1 및 도 3에는, 일례로서, 웨이퍼(W)의 표면에 ALD법에 의해 TiN막을 형성하는 경우에 있어서의 가스 공급부(20)의 구성을 나타내고 있다. 이 예에서는, 원료 가스는 TiCl4 가스이며, 제1 반응 가스와 제2 반응 가스는, 동일한 NH3 가스이다. 또한, 제1 퍼지 가스와 제2 퍼지 가스는, 동일한 N2 가스이다. 원료 가스 공급원(50)은, 액체인 TiCl4를 기화시키는 도시하지 않은 기화기를 갖고 있다.
집합 밸브 유닛(80)은, 배관(31, 41, 51, 61, 71, 13A, 13B, 13C)을 갖고 있다. 배관(31)의 일단은, 제1 퍼지 가스 공급원(30)에 접속되어 있다. 배관(41)의 일단은, 제1 반응 가스 공급원(40)에 접속되어 있다. 배관(31, 41)의 각각의 타단은, 배관(13A)의 일단에 접속되어 있다. 배관(13A)의 타단은, 가스 유로(14A)에 접속되어 있다.
배관(51)의 일단은, 원료 가스 공급원(50)에 접속되어 있다. 배관(61)의 일단은, 제2 퍼지 가스 공급원(60)에 접속되어 있다. 배관(51, 61)의 각각의 타단은, 배관(13B)의 일단에 접속되어 있다. 배관(13B)의 타단은, 가스 유로(14B)에 접속되어 있다.
배관(71)의 일단은, 제2 반응 가스 공급원(70)에 접속되어 있다. 배관(71)의 타단은, 배관(13C)의 일단에 접속되어 있다. 배관(13C)의 타단은, 가스 유로(14C)에 접속되어 있다.
배관(31, 13A), 가스 유로(14A) 및 가스 도입부(6)의 제1 분류로는, 제1 퍼지 가스(N2 가스)를 처리 용기(1) 내에 공급하기 위한 제1 퍼지 가스 공급로를 구성한다. 배관(41, 13A), 가스 유로(14A) 및 가스 도입부(6)의 제1 분류로는, 제1 반응 가스(NH3 가스)를 처리 용기(1) 내에 공급하기 위한 제1 반응 가스 공급로를 구성한다. 배관(51, 13B), 가스 유로(14B) 및 가스 도입부(6)의 제2 분류로는, 원료 가스(TiCl4 가스)를 처리 용기(1) 내에 공급하기 위한 원료 가스 공급로를 구성한다. 배관(61, 13B), 가스 유로(14B) 및 가스 도입부(6)의 제2 분류로는, 제2 퍼지 가스(N2 가스)를 처리 용기(1) 내에 공급하기 위한 제2 퍼지 가스 공급로를 구성한다. 배관(71, 13C), 가스 유로(14C), 버퍼부(7) 및 복수의 가스 유로(8)는, 제2 반응 가스(NH3 가스)를 처리 용기(1) 내에 공급하기 위한 제2 반응 가스 공급로를 구성한다.
제1 반응 가스 공급로 및 원료 가스 공급로는, 웨이퍼(W)의 처리에 사용되는, 퍼지 가스(N2 가스)를 제외한 복수의 가스를 처리 용기(1) 내에 공급하기 위한 가스 공급로이며, 본 발명에서의 「복수의 제1 가스 공급로」에 대응한다. 제2 반응 가스 공급로는, 웨이퍼(W)의 처리에 사용되는, 퍼지 가스(N2 가스)를 제외한 가스를 처리 용기(1) 내에 공급하기 위한 가스 공급로이며, 본 발명에서의 「제2 가스 공급로」에 대응한다. 또한, 「웨이퍼(W)의 처리에 사용되는, 퍼지 가스를 제외한 (복수의) 가스」라는 것은, 웨이퍼(W)의 실질적인 처리(본 실시 형태에서는 성막 처리)에 사용되는 가스라는 의미이다.
본 발명의 「복수의 제1 가스 공급로」에 대응하는 제1 반응 가스 공급로 및 원료 가스 공급로는, 본 발명의 「1개 이상의 제1 가스 토출구」에 대응하는 복수의 가스 토출구(6a) 및 복수의 가스 토출구(6b)를 갖고 있다. 본 발명의 「제2 가스 공급로」에 대응하는 제2 반응 가스 공급로는, 본 발명의 「1개 이상의 제2 가스 토출구」에 대응하는 복수의 가스 토출구(8a)를 갖고 있다.
집합 밸브 유닛(80)는, 또한, 밸브(33, 43, 53, 63, 73)와, 유량 제어를 위한 매스 플로우 컨트롤러(이하, MFC라 기재함)(35, 45, 55, 65, 75)와, 챔버 밸브(37, 47, 57, 67, 77)를 갖고 있다. 배관(31)에는, 밸브(33), MFC(35) 및 챔버 밸브(37)가, 제1 퍼지 가스 공급원(30)측으로부터 이 순서대로 설치되어 있다. 배관(41)에는, 밸브(43), MFC(45) 및 챔버 밸브(47)가, 제1 반응 가스 공급원(40)측으로부터 이 순서대로 설치되어 있다. 배관(51)에는, 밸브(53), MFC(55) 및 챔버 밸브(57)가, 원료 가스 공급원(50)측으로부터 이 순서대로 설치되어 있다. 배관(61)에는, 밸브(63), MFC(65) 및 챔버 밸브(67)가, 제2 퍼지 가스 공급원(60)측으로부터 이 순서대로 설치되어 있다. 배관(71)에는, 밸브(73), MFC(75) 및 챔버 밸브(77)가, 제2 반응 가스 공급원(70)측으로부터 이 순서대로 설치되어 있다.
집합 밸브 유닛(80)은, 또한, 배관(41)에 있어서 MFC(45)와 챔버 밸브(47)의 사이에 설치된 버퍼 탱크(48)와, 버퍼 탱크(48)에 부설되어, 버퍼 탱크(48)의 내부 압력을 계측하는 압력계(48A)와, 배관(51)에 있어서 MFC(55)와 챔버 밸브(57)의 사이에 설치된 버퍼 탱크(58)와, 버퍼 탱크(58)에 부설되어, 버퍼 탱크(58)의 내부 압력을 계측하는 압력계(58A)와, 배관(71)에 있어서 MFC(75)와 챔버 밸브(77)의 사이에 설치된 버퍼 탱크(78)와, 버퍼 탱크(78)에 부설되어, 버퍼 탱크(78)의 내부 압력을 계측하는 압력계(78A)를 갖고 있다. 또한, 도 1에서는, 버퍼 탱크(48, 58, 78) 및 압력계(48A, 58A, 78A)의 도시를 생략하고 있다.
챔버 밸브(37, 47, 57, 67, 77)는, 각각, 배관(31, 41, 51, 61, 71)에 설치된 복수의 구성부 중, 처리 용기(1)에 가장 근접한 위치에 설치된 구성부이다. 챔버 밸브(37, 67)는, 각각, 제1 및 제2 퍼지 가스 공급로(배관(31, 61))의 개폐를 행하는 밸브이다. 챔버 밸브(47, 77)는, 각각, 제1 및 제2 반응 가스 공급로(배관(41, 71))의 개폐를 행하는 밸브이다. 챔버 밸브(57)는, 원료 가스 공급로(배관(51))의 개폐를 행하는 밸브이다. 챔버 밸브(37, 47, 57, 67, 77)를 개방함으로써, 처리 용기(1) 내로의 각 가스의 도입이 행하여지고, 챔버 밸브(37, 47, 57, 67, 77)를 폐쇄함으로써, 처리 용기(1) 내로의 각 가스의 도입이 정지된다. 챔버 밸브(47, 57)는, 본 발명에서의 「복수의 제1 밸브」에 대응한다. 챔버 밸브(77)는, 본 발명에서의 「제2 밸브」에 대응한다.
챔버 밸브(37, 47, 57, 67, 77)는, 모두 고속으로의 개폐가 가능한 전자기 밸브(솔레노이드 밸브)이다. 챔버 밸브(37, 47, 57, 67, 77)는, 각각 밸브 구동부로서의 솔레노이드(37a, 47a, 57a, 67a, 77a)를 포함하고 있다. 또한, 도 3에서는, 설명의 편의상, 솔레노이드(37a, 47a, 57a, 67a, 77a)를, 챔버 밸브(37, 47, 57, 67, 77)와는 별도로 도시하고 있다.
집합 밸브 유닛(80)은, 또한, 각각 챔버 밸브(37, 47, 57, 67, 77)의 센서부로서 사용되는 5개의 챔버 밸브 센서(이하, CV 센서라 기재함)(39, 49, 59, 69, 79)를 갖고 있다. CV 센서(39, 49, 59, 69, 79)는, 각각, 솔레노이드(37a, 47a, 57a, 67a, 77a)에 의해 구동되는 각 챔버 밸브(37, 47, 57, 67, 77)의 개방 동작 및 페쇄 동작을 검출한다. 또한, 도 1에서는, CV 센서(39, 49, 59, 69, 79)의 도시를 생략하고 있다.
또한, 가스 공급부(20)는, 또한, 처리 용기(1) 내를 클리닝하기 위한 클리닝 가스를 공급하는 다른 가스 공급원을 갖고 있어도 된다. 이 경우, 집합 밸브 유닛(80)은, 또한, 상기 다른 가스 공급원과 배관(13A), 배관(13B) 또는 배관(13C)의 일단을 접속하는 배관과, 이 배관에 설치된 밸브, MFC 및 챔버 밸브 등을 갖고 있어도 된다.
<제어 계통의 구성예>
이어서, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 성막 장치(100)를 포함하는 기판 처리 시스템의 제어 계통의 개요에 대해서 설명한다. 도 4는, 성막 장치(100)를 포함하는 기판 처리 시스템의 제어 계통의 개략 구성을 도시하는 설명도이다. 도 5는, 도 3 및 도 4에 도시한 모듈 컨트롤러의 개략 구성을 도시하는 설명도이다.
도 4는, 성막 장치(100)를 포함하는 기판 처리 시스템(도시하지 않음)에서의 전체의 제어나, 기판 처리 시스템 내의 성막 장치(100) 등의 복수의 처리 장치의 개개의 제어를 행하는 제어 시스템(300)을 나타내고 있다. 제어 시스템(300)은, 성막 장치(100)가 구비하는 제어부를 포함하고 있다. 이하, 제어 시스템(300)에 의해 제어되는 각 구성부를, 엔드 디바이스(201)라고 한다. 도 1에 도시한 성막 장치(100)에서의 엔드 디바이스(201)로서는, 챔버 밸브(37, 47, 57, 67, 77)(솔레노이드(37a, 47a, 57a, 67a, 77a)), MFC(35, 45, 55, 65, 75), CV 센서(39, 49, 59, 69, 79), 배기 장치(17) 등을 들 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제어 시스템(300)은, 기판 처리 시스템 전체를 제어하는 통괄 제어부인 EC(Equipment Controller)(301)와, 복수의 모듈 컨트롤러(Module Controller; 이하, MC라 기재함)(401)와, EC(301)에 접속된 유저 인터페이스(501)와, EC(301)와 각 MC(401)를 접속하는 시스템 내 LAN(Local Area Network)(503)을 구비하고 있다. 복수의 MC(401)는, 기판 처리 시스템 내의 성막 장치(100) 등의 복수의 처리 장치의 개개의 제어를 행하는 것이다.
또한, 도 4에는, 제어 시스템(300) 중, 성막 장치(100)의 제어에 관련하는 부분을 나타내고 있다. 도 4에 도시한 MC(401)는, 제어 시스템(300)이 구비하는 복수의 MC(401) 중 성막 장치(100)용의 MC(401)이다. 성막 장치(100)가 구비하는 제어부는, 이 성막 장치(100)용의 MC(401)를 포함하고 있다. 성막 장치(100)는, 후술하는 바와 같이, 성막 장치(100)용의 MC(401)에 의해, 처리 용기(1) 내에서 소정의 처리를 행할 수 있도록 제어된다.
유저 인터페이스(501)는, 공정 관리자가 기판 처리 시스템을 관리하기 위해서 커맨드의 입력 조작 등을 행하는 키보드나, 기판 처리 시스템의 가동 상황을 가시화해서 표시하는 디스플레이, 메커니컬 스위치 등을 갖고 있다.
시스템 내 LAN(503)은, 스위칭 허브(HUB)(505)를 갖고 있다. 이 스위칭 허브(505)는, EC(301)로부터의 제어 신호에 따라, EC(301)에 접속되는 MC(401)를 절환한다.
(EC)
도 4에 도시한 바와 같이, EC(301)는, CPU(중앙 연산 장치)(303)와, 휘발성 메모리로서의 RAM(305)과, 기억부로서의 하드 디스크 장치(도 4에서는, HDD라 기재함)(307)를 갖고, 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체(이하, 간단히 기억 매체라 기재함)(507)에 대하여 정보를 기록하고, 또한 기억 매체(507)로부터 정보를 판독할 수 있도록 구성되어 있다. 기판 처리 시스템의 제어 프로그램이나 웨이퍼(W)의 처리 방법에 관한 레시피는, 예를 들어 기억 매체(507)에 저장된 상태의 것을 하드 디스크 장치(307)에 인스톨함으로써 이용할 수 있다. 기억 매체(507)로서는, 예를 들어 CD-ROM, 하드 디스크, 플렉시블 디스크, 플래시 메모리, DVD 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 레시피는, 다른 장치로부터, 예를 들어 전용 회선을 통해서 수시 전송시켜서 온라인으로 이용하는 것도 가능하다.
EC(301)에 있어서, CPU(303)는, 유저 인터페이스(501)에 의해 공정 관리자 등에 의해 지정된 레시피를 포함하는 프로그램(소프트웨어)을 하드 디스크 장치(307)나 기억 매체(507)로부터 판독한다. 그리고, 판독한 프로그램은, EC(301)로부터 각 MC(401)에 송신된다.
또한, EC(301)는, LAN(601)을 통해서 기판 처리 시스템이 설치되어 있는 공장 전체의 제조 공정을 관리하는 MES(Manufacturing Execution System)로서의 호스트 컴퓨터(603)에 접속되어 있다. 호스트 컴퓨터(603)는, 제어 시스템(300)과 제휴하여, 공장에서의 다양한 공정에 관한 리얼타임 정보를 기간 업무 시스템(도시하지 않음)에 피드백함과 함께, 공장 전체의 부하 등을 고려해서 공정에 관한 판단을 행한다.
(MC)
복수의 MC(401)는, EC(301)에 의해 통괄되어 제어된다. 또한, MC(401)는, 기판 처리 시스템 내의 복수의 처리 장치뿐만 아니라, 로드 로크실이나, 로더 유닛에 대응시켜서 설치하는 것이 가능하고, 이들도 EC(301)에 의해 통괄되어 제어된다.
이하, 성막 장치(100)용의 MC(401)를 예로 들어, MC(401)의 구성에 대해서 설명한다. 도 5에 도시한 바와 같이, MC(401)는, CPU(403)와, RAM 등으로 구성된 휘발성 메모리부(405)와, I/O(입출력) 정보 기억부로서 사용되는 불휘발성 메모리부(407)와, I/O 제어부(409)를 갖고 있다. 불휘발성 메모리부(407)는, 예를 들어 SRAM, MRAM, EEPROM, 플래시 메모리 등의 불휘발성 메모리에 의해 구성되어 있다. 불휘발성 메모리부(407)에는, 성막 장치(100)에서의 다양한 이력 정보, 예를 들어 서셉터(15)에 매립된 히터의 교환 시간이나, 배기 장치(17)의 가동 시간 등이 보존된다. 또한, 불휘발성 메모리부(407)는, I/O 정보 기억부로서도 기능한다. 후술하는 바와 같이, MC(401)는, MC(401)와 각 엔드 디바이스(201)의 사이에서 교환되는 각종 I/O 정보(특히, 후술하는 디지털 아웃풋 정보(DO) 및 아날로그 아웃풋 정보(AO))를 불휘발성 메모리부(407)에 수시 기입해서 보존할 수 있도록 구성되어 있다.
(I/O 모듈)
제어 시스템(300)은, 또한, 각 MC(401)에 대응하는 1개 이상의 I/O 모듈(413)과, 각 MC(401)와 이에 대응하는 1개 이상의 I/O 모듈(413)을 접속하는 네트워크(411)를 구비하고 있다. 도 4에는, 성막 장치(100)용의 MC(401)에 대응하는 복수의 I/O 모듈(413)을 나타내고 있다. 네트워크(411)는, I/O 모듈(413)마다 할당된 복수의 채널(CH0, CH1, CH2, …)을 갖고 있다. 성막 장치(100)가 구비하는 제어부는, 성막 장치(100)용의 MC(401) 이외에, 성막 장치(100)용의 MC(401)에 대응하는 1개 이상의 I/O 모듈(413)을 포함하고 있다.
성막 장치(100)용의 MC(401)에 대응하는 1개 이상의 I/O 모듈(413)은, 성막 장치(100)를 구성하는 각 엔드 디바이스(201)에의 제어 신호 및 엔드 디바이스(201)로부터의 입력 신호의 전달을 행한다. MC(401)의 I/O 제어부(409)는, I/O 모듈(413)에 다양한 제어 신호를 송출하거나, I/O 모듈(413)로부터 각 엔드 디바이스(201)에 관한 상태 정보 등의 신호를 수취하거나 한다. MC(401)에 의한 각 엔드 디바이스(201)의 제어는, I/O 모듈(413)을 통해서 행하여진다.
(I/O 보드)
1개의 I/O 모듈(413)은, 1개 이상의 I/O 보드(415)를 갖고 있다. I/O 보드(415)는, MC(401)의 지배 하에서 동작하고, 각 엔드 디바이스(201)를 직접 제어하는 하위의 제어 유닛이다. I/O 모듈(413)에서의 디지털 신호, 아날로그 신호 및 시리얼 신호의 입출력의 제어는, 1개 이상의 I/O 보드(415)에 있어서 행하여진다. 1개의 I/O 보드(415)에는, 1개 이상의 엔드 디바이스(201)가 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 1개의 I/O 보드(415)에, 복수의 엔드 디바이스(201)인 솔레노이드(37a, 47a, 57a, 67a, 77a)가 접속되어 있다.
1개의 I/O 보드(415)에 있어서 입출력되는 입출력 정보는, 디지털 인풋 정보(DI), 디지털 아웃풋 정보(DO), 아날로그 인풋 정보(AI), 아날로그 아웃풋 정보(AO)의 4종 중 1종 이상을 포함한다. 디지털 인풋 정보(DI)는, 제어 계통의 하위에 위치하는 각 엔드 디바이스(201)로부터, 제어 계통의 상위에 위치하는 MC(401)에 인풋되는 디지털 정보를 포함한다. 디지털 아웃풋 정보(DO)는, MC(401)로부터 각 엔드 디바이스(201)에 아웃풋되는 디지털 정보를 포함한다. 아날로그 인풋 정보(AI)는, 각 엔드 디바이스(201)로부터 MC(401)에 인풋되는 아날로그적 정보를 포함한다. 아날로그 아웃풋 정보(AO)는, MC(401)로부터 각 엔드 디바이스(201)에 아웃풋되는 아날로그적 정보를 포함한다. 또한, 여기에서 말하는 아날로그적 정보란, 아날로그값으로 표현되는 성질을 갖는 정보를 디지털화한 정보를 의미한다.
디지털 인풋 정보(DI) 및 아날로그 인풋 정보(AI)는, 예를 들어 각 엔드 디바이스(201)의 스테이터스에 관한 정보를 포함한다. 디지털 아웃풋 정보(DO) 및 아날로그 아웃풋 정보(AO)는, 예를 들어 각 엔드 디바이스(201)에의 프로세스 조건 등에 관한 값의 설정이나 명령(커맨드)을 포함한다. 디지털 정보로서는, 각 챔버 밸브(37, 47, 57, 67, 77)(솔레노이드(37a, 47a, 57a, 67a, 77a))의 개폐, 배기 장치(17)의 ON/OFF나 배기 계통에서의 밸브(도시하지 않음)의 개폐 등의 정보가 예시된다. 또한, 아날로그적 정보로서는, 서셉터(15)에서의 히터(도시하지 않음)의 설정 온도, MFC(35, 45, 55, 65, 75)에서의 설정 유량 등의 정보가 예시된다.
1개의 I/O 보드(415)에 있어서 입출력되는 입출력 정보는, 상기 4종의 정보(DI, DO, AI, AO) 중 어느 하나로 분류되는 복수의 정보를 포함할 수 있다. 상기 입출력 정보는, 어드레스부와 데이터부를 포함하고 있다. 데이터부는, 예를 들어 16비트로 구성되어 있다. 이 경우, 데이터부는, 최대 16비트의 디지털 정보, 또는, 예를 들어 16진수로 나타냈을 때 0000 내지 FFFF의 범위 내의 수치로 표현되는 아날로그적 정보를 포함할 수 있다. 어드레스부는, 채널을 특정하기 위한 채널 번호와, I/O 보드(415)를 특정하기 위한 노드 번호와, 데이터부에 저장된 정보의 내용의 종류에 따른 I/O 어드레스를 포함하고 있다. 따라서, 어드레스부의 내용에 기초하여, 데이터부에 저장된 정보가, 어떤 채널의, 어떤 I/O 보드(415)의, 어떤 내용의 종류의 정보인지를 특정할 수 있다.
I/O 보드(415)는, 예를 들어 펌웨어에 의해 구성이 설정된 프로그래머블 로직 디바이스에 의해 실현된다. 프로그래머블 로직 디바이스로서는, 예를 들어 FPGA(Field Programmable Gate Array)가 사용된다.
<제어부의 구성예>
이어서, 도 5 및 도 6을 참조하여, 성막 장치(100)가 구비하는 제어부 중, 챔버 밸브(37, 47, 57, 67, 77)의 개폐 동작의 제어에 관련하는 부분(이하, 가스 공급 제어부(200)라고 함)에 대해서 설명한다. 도 6은, I/O 보드(415)의 구성을 도시하는 설명도이다. 가스 공급 제어부(200)는, 도 5에 도시한 성막 장치(100)용의 MC(401)와, 도 6에 나타낸 I/O 보드(415)에 의해 실현되고, 챔버 밸브(37, 47, 57, 67, 77)의 개폐 동작을 제어한다. 가스 공급 제어부(200)는, 본 발명에서의 「제어부」에 대응한다.
가스 공급 제어부(200)는, 이하와 같이 하여, 본 발명의 「복수의 제1 밸브」에 대응하는 챔버 밸브(47, 57)의 개폐 동작과, 본 발명의 「제2 밸브」에 대응하는 챔버 밸브(77)의 개폐 동작을 제어한다. 즉, 가스 공급 제어부(200)는, 챔버 밸브(47, 57)의 개방 기간이 겹치지 않도록, 챔버 밸브(47, 57)의 개폐 동작을 제어한다. 또한, 가스 공급 제어부(200)는, 챔버 밸브(77)의 개방 기간의 적어도 일부분이, 복수의 제1 밸브 중 하나인 추종 대상 밸브의 개방 기간과 소정의 시간상의 관계를 갖고 겹치도록, 챔버 밸브(77)의 개폐 동작을 제어한다. 이하, 챔버 밸브(47)가 추종 대상 밸브인 경우의 예에 대해서 설명한다. 이 경우, 가스 공급 제어부(200)는, 챔버 밸브(77)의 개방 기간의 적어도 일부분이, 챔버 밸브(47)의 개방 기간과 소정의 시간상의 관계를 갖고 겹치도록, 챔버 밸브(77)의 개폐 동작을 제어한다. 상기 소정의 시간상의 관계에 대해서는, 나중에 상세하게 설명한다.
이하, 가스 공급 제어부(200)에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 가스 공급 제어부(200)는, 상위 제어부와 하위 제어부를 구비하고 있다. 본 실시 형태에서는, 상위 제어부는, MC(401)에 의해 실현되고 있다. 또한, 하위 제어부는, I/O 보드(415)에 의해 실현되고 있다.
상위 제어부(MC(401)) 및 하위 제어부(I/O 보드(415))는, 이하와 같이 하여, 본 발명의 「복수의 제1 밸브」에 대응하는 챔버 밸브(47, 57)의 개폐 동작을 제어한다. 즉, 상위 제어부는, 각각 챔버 밸브(47, 57)의 개폐 동작을 지시하는 2개의 제1 지시 신호를 포함하는 2개의 디지털 정보(이하, 지시 정보라고 함)(V2DO, V3DO)를 출력한다. 하위 제어부는, 상위 제어부가 출력하는 2개의 지시 정보(V2DO, V3DO)가 포함하는 2개의 제1 지시 신호를 각각 챔버 밸브(47, 57)에 부여해서 챔버 밸브(47, 57)의 개폐 동작을 직접 제어한다.
마찬가지로, 상위 제어부(MC(401)) 및 하위 제어부(I/O 보드(415))는, 이하와 같이 하여, 챔버 밸브(37, 67)의 개폐 동작을 제어한다. 즉, 상위 제어부는, 각각 챔버 밸브(37, 67)의 개폐 동작을 지시하는 2개의 지시 신호를 포함하는 2개의 지시 정보(V1DO, V4DO)를 출력한다. 하위 제어부는, 상위 제어부가 출력하는 2개의 지시 정보(V1DO, V4DO)가 포함하는 2개의 지시 신호를 각각 챔버 밸브(37, 67)에 부여해서 챔버 밸브(37, 67)의 개폐 동작을 직접 제어한다.
지시 정보(V1DO 내지 V4DO)가 포함하는 4개의 지시 신호는, 각각, 하위 제어부(I/O 보드(415))로부터, 포토 커플러(81, 82, 83, 84)를 통해서, 챔버 밸브(37, 47, 57, 67)의 솔레노이드(37a, 47a, 57a, 67a)에 전달된다. 포토 커플러(81 내지 84)는, I/O 모듈(413)(도 4 참조)에 설치되어 있어도 되고, I/O 보드(415)에 설치되어 있어도 된다.
또한, 상위 제어부(MC(401)) 및 하위 제어부(I/O 보드(415))는, 이하와 같이 하여, 본 발명의 「제2 밸브」에 대응하는 챔버 밸브(77)의 개폐 동작을 제어한다. 즉, 상위 제어부는, 복수의 제1 밸브 중 어느 것을 추종 대상 밸브로 할지를 나타내는 추종 대상 밸브 지정 정보(SLDO)를 출력한다. 챔버 밸브(47)가 추종 대상 밸브인 경우에는, 상위 제어부는, 챔버 밸브(47)를 추종 대상 밸브로 하는 것을 나타내는 추종 대상 밸브 지정 정보(SLDO)를 출력한다.
하위 제어부는, 선택부(419)를 포함하고 있다. 선택부(419)는, 상위 제어부가 출력하는 추종 대상 밸브 지정 정보(SLDO)에 기초하여, 하위 제어부에 입력되는 복수의 제1 밸브의 개폐 동작을 지시하는 복수의 제1 지시 신호 중에서 추종 대상 밸브의 개폐 동작을 지시하는 제1 지시 신호를 선택한다. 챔버 밸브(47)가 추종 대상 밸브인 경우에는, 선택부(419)는, 지시 정보(V2DO, V3DO)가 포함하는 챔버 밸브(47, 57)의 개폐 동작을 지시하는 2개의 제1 지시 신호 중에서 챔버 밸브(47)의 개폐 동작을 지시하는 제1 지시 신호를 선택한다. 또한, 도 6에 나타낸 예에서는, 선택부(419)는, 상기 2개의 제1 지시 신호와, 지시 정보(V1DO, V4DO)가 포함하는 챔버 밸브(37, 67)의 개폐 동작을 지시하는 2개의 지시 신호의, 총 4개의 지시 신호 중에서 1개의 지시 신호를 선택할 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 상위 제어부는, 개방 시간차 정보(OPDO)와 폐쇄 시간차 정보(CLDO)를 출력한다. 개방 시간차 정보(OPDO)는, 추종 대상 밸브인 챔버 밸브(47)의 개방 동작의 타이밍에 대한 챔버 밸브(77)의 개방 동작의 타이밍의 어긋남을 나타내는 개방 시간차를 나타낸다. 폐쇄 시간차 정보(CLDO)는, 추종 대상 밸브인 챔버 밸브(47)의 폐쇄 동작의 타이밍에 대한 챔버 밸브(77)의 폐쇄 동작의 타이밍의 어긋남을 나타내는 폐쇄 시간차를 나타낸다. 챔버 밸브(47)의 개방 기간에 대한 챔버 밸브(77)의 개방 기간의 어긋남을 나타내는 개방 기간 어긋남 정보는, 상기 개방 시간차와 폐쇄 시간차를 포함한다.
하위 제어부는, 또한, 개방 시간차 정보(OPDO)가 나타내는 개방 시간차를 유지하는 개방 시간차 유지부(426)와, 폐쇄 시간차 정보(CLDO)가 나타내는 폐쇄 시간차를 유지하는 폐쇄 시간차 유지부(428)를 포함하고 있다. 본 발명에서의 「개방 기간 어긋남 정보 유지부」는, 개방 시간차 유지부(426)와 폐쇄 시간차 유지부(428)에 의해 구성되어 있다.
하위 제어부는, 또한, 개방 타이밍 생성부(427)와 폐쇄 타이밍 생성부(429)를 포함하고 있다. 개방 타이밍 생성부(427) 및 폐쇄 타이밍 생성부(429)에는, 선택부(419)에 의해 선택된 제1 지시 신호가 입력된다. 개방 타이밍 생성부(427)에는, 또한, 개방 시간차 유지부(426)가 유지하는 개방 시간차가 입력된다. 본 실시 형태에서는, 개방 타이밍 생성부(427)는, 챔버 밸브(47)의 개폐 동작을 지시하는 제1 지시 신호 중 챔버 밸브(47)의 개방 동작을 지시하는 부분과, 개방 시간차에 기초하여, 챔버 밸브(77)의 개방 동작의 타이밍을 지정하는 개방 타이밍 지정 신호를 생성한다. 이 개방 타이밍 지정 신호는, 챔버 밸브(47)의 개방 동작의 타이밍에 대하여 개방 시간차만큼 어긋난 챔버 밸브(77)의 개방 동작의 타이밍을 지정한다.
또한, 폐쇄 타이밍 생성부(429)에는, 또한, 폐쇄 시간차 유지부(428)가 유지하는 폐쇄 시간차가 입력된다. 본 실시 형태에서는, 폐쇄 타이밍 생성부(429)는, 챔버 밸브(47)의 개폐 동작을 지시하는 제1 지시 신호 중, 챔버 밸브(47)의 폐쇄 동작을 지시하는 부분과, 폐쇄 시간차에 기초하여, 챔버 밸브(77)의 폐쇄 동작 타이밍을 지정하는 폐쇄 타이밍 지정 신호를 생성한다. 이 폐쇄 타이밍 지정 신호는, 챔버 밸브(47)의 폐쇄 동작 타이밍에 대하여 폐쇄 시간차만큼 어긋난 챔버 밸브(77)의 폐쇄 동작 타이밍을 지정한다.
하위 제어부는, 또한, 챔버 밸브(77)의 개폐 동작을 지시하는 제2 지시 신호를 생성하는 제2 지시 신호 생성부(424)를 포함하고 있다. 제2 지시 신호 생성부(424)에는, 개방 타이밍 생성부(427)에 의해 생성된 개방 타이밍 지정 신호와, 폐쇄 타이밍 생성부(429)에 의해 생성된 폐쇄 타이밍 지정 신호가 입력된다. 제2 지시 신호 생성부(424)는, 챔버 밸브(77)가, 개방 타이밍 지정 신호에 의해 지정된 타이밍의 개방 동작과 폐쇄 타이밍 지정 신호에 의해 지정된 타이밍의 폐쇄 동작을 행하도록, 제2 지시 신호를 생성한다.
제2 지시 신호는, 하위 제어부(I/O 보드(415))로부터, 포토 커플러(85)를 통해서, 챔버 밸브(77)의 솔레노이드(77a)에 전달된다. 이와 같이 하여 전달된 제2 지시 신호에 의해, 챔버 밸브(77)의 개폐 동작이 제어된다. 포토 커플러(85)는, 포토 커플러(81 내지 84)와 마찬가지로, I/O 모듈(413)(도 4 참조)에 설치되어 있어도 되고, I/O 보드(415)에 설치되어 있어도 된다.
또한, 제2 지시 신호 생성부(424)에는, 또한, 선택부(419)에 의해 선택된 제1 지시 신호가 입력된다. 제2 지시 신호 생성부(424)는, 예외 판정부(425)를 포함하고 있다. 예외 판정부(425)의 동작에 대해서는, 나중에 상세하게 설명한다.
<ALD법에 의한 성막 처리>
이어서, 도 1에 도시한 성막 장치(100)에 의해 실행되는 ALD법에 의한 성막 처리에 대해서 설명한다. ALD법에 의한 성막 처리에서는, 웨이퍼(W)는, 처리 용기(1) 내에서 서셉터(15)에 적재된 상태에서, 도시하지 않은 히터에 의해 가열된다. 이 상태에서, 웨이퍼(W)에 대하여 복수의 가스를, 서로 다른 타이밍에서 간헐적으로 반복 공급함으로써, 웨이퍼(W) 표면에 소정의 박막이 성막된다.
일례로서, ALD법에 의해 TiN막을 형성하는 경우에 대해서 설명한다. 이 경우에는, 이하의 (1) 내지 (8)의 일련의 공정을 반복해서 행함으로써, TiN 박막을 반복해서 퇴적시켜, 원하는 막 두께의 TiN막을 형성한다. 또한, 이하의 일련의 공정은, 밸브(33, 43, 53, 63, 73)가 개방된 상태에서 행하여진다.
(1) 챔버 밸브(57)를 개방하여, 원료 가스 공급원(50)으로부터 처리 용기(1) 내에 원료 가스로서 TiCl4 가스를 공급하여, TiCl4를 웨이퍼(W) 표면에 부착시킨다.
(2) 챔버 밸브(57)를 폐쇄하여, TiCl4 가스의 공급을 정지한다.
(3) 챔버 밸브(67)를 개방하여, 제2 퍼지 가스 공급원(60)으로부터 처리 용기(1) 내에 N2 가스를 공급하여, 처리 용기(1) 내를 N2 가스로 퍼지함으로써 잔류하는 TiCl4 가스를 배제한다.
(4) 챔버 밸브(67)를 폐쇄하여, N2 가스의 공급을 정지한다.
(5) 챔버 밸브(47, 77)를 개방하여, 제1 및 제2 반응 가스 공급원(40, 70)으로부터 처리 용기(1) 내에 반응 가스로서 NH3 가스를 공급하여, 웨이퍼(W) 표면에 부착되어 있던 상기 TiCl4와 반응시켜서, 원자 레벨 또는 분자 레벨의 두께의 TiN 박막을 형성한다.
(6) 챔버 밸브(47, 77)를 폐쇄하여, NH3 가스의 공급을 정지한다.
(7) 챔버 밸브(37)를 개방하여, 제1 퍼지 가스 공급원(30)으로부터 처리 용기(1) 내에 N2 가스를 공급하여, 처리 용기(1) 내를 N2 가스로 퍼지함으로써 잔류하는 NH3 가스를 배제한다.
(8) 챔버 밸브(37)를 폐쇄하여, N2 가스의 공급을 정지한다.
도 7은, 상기의 ALD법에 의한 성막 처리에서의, 3개의 챔버 밸브(47, 57, 77)의 동작의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다. 도 7에서는, 챔버 밸브(47, 57, 77)를, 각각 기호 V47, V57, V77로 나타내고 있다. 타이밍 차트에서의 상승과 하강은, 각각, 챔버 밸브의 개방 동작의 타이밍과 폐쇄 동작의 타이밍을 나타내고 있다. 또한, 도 7에서는, 챔버 밸브(47, 57, 77)의 개방 기간을, 각각 기호 T47, T57, T77로 나타내고, 챔버 밸브(47)의 개방 동작의 타이밍에 대한 챔버 밸브(77)의 개방 동작의 타이밍의 어긋남을 나타내는 개방 시간차를 기호 t1로 나타내고, 챔버 밸브(47)의 폐쇄 동작의 타이밍에 대한 챔버 밸브(77)의 폐쇄 동작의 타이밍의 어긋남을 나타내는 폐쇄 시간차를 기호 t2로 나타내고 있다. 또한, 도 7에 나타낸 타이밍 차트는 모식적으로 도시한 것이며, 실제의 동작은, 이것과는 상이해도 된다.
도 7에 도시한 바와 같이, 가스 공급 제어부(200)는, 본 발명의 「복수의 제1 밸브」에 대응하는 챔버 밸브(47, 57)의 개방 기간(T47, T57)이 겹치지 않도록, 챔버 밸브(47, 57)의 개폐 동작을 제어한다. 또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 가스 공급 제어부(200)는, 본 발명의 「제2 밸브」에 대응하는 챔버 밸브(77)의 개방 기간(T77)의 적어도 일부분이, 추종 대상 밸브인 챔버 밸브(47)의 개방 기간(T47)과 소정의 시간상의 관계를 갖고 겹치도록, 챔버 밸브(77)의 개폐 동작을 제어한다. 도 7에 나타낸 예에서는, 개방 시간차(t1) 및 폐쇄 시간차(t2)가, 소정의 시간상의 관계에 대응한다.
또한, 도 7에 나타낸 예에서는, 챔버 밸브(77)의 개방 동작의 타이밍은, 챔버 밸브(47)의 개방 동작의 타이밍보다 지연되어 어긋나 있다. 또한, 챔버 밸브(77)의 폐쇄 동작 타이밍은, 챔버 밸브(47)의 폐쇄 동작 타이밍보다 지연되어 어긋나 있다. 개방 시간차(t1)와 폐쇄 시간차(t2)는, 상이해도 되고, 동등해도 된다.
<본 실시 형태의 효과>
이상 설명한 바와 같이, 성막 장치(100)는, 처리 용기(1)와, 제1 반응 가스 공급로와, 원료 가스 공급로와, 제2 반응 가스 공급로와, 제1 반응 가스 공급로의 개폐를 행하는 챔버 밸브(47)와, 원료 가스 공급로의 개폐를 행하는 챔버 밸브(57)와, 제2 반응 가스 공급로의 개폐를 행하는 챔버 밸브(77)와, 챔버 밸브(47, 57, 77)의 개폐 동작을 제어하는 가스 공급 제어부(200)를 구비하고 있다. 제1 반응 가스 공급로는, 복수의 가스 토출구(6a)를 갖고 있다. 원료 가스 공급로는, 복수의 가스 토출구(6b)를 갖고 있다. 제2 반응 가스 공급로는, 복수의 가스 토출구(6a) 및 복수의 가스 토출구(6b)와는 다른 위치에 배치된 복수의 가스 토출구(8a)를 갖고 있다.
본 실시 형태에서는, 원료 가스와 제1 반응 가스는, 각각, 원료 가스 공급로와 제1 반응 가스 공급로에 의해 처리 용기(1) 내에 공급된다. 또한, 가스 공급 제어부(200)는, 제1 반응 가스 공급로의 개폐를 행하는 챔버 밸브(47)와 원료 가스 공급로의 개폐를 행하는 챔버 밸브(57)를, 이들의 개방 기간(T47, T57)이 서로 겹치지 않도록 제어한다. 이에 의해, 본 실시 형태에 의하면, 공통의 가스 공급로를 사용해서 원료 가스와 반응 가스를 절환해서 처리 용기(1) 내에 공급하는 경우에 비해, 처리 용기(1) 내에 공급하는 원료 가스와 반응 가스의 절환을 단시간에 행하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태에 관한 성막 장치(100)는, 제2 반응 가스 공급로와, 제2 반응 가스 공급로의 개폐를 행하는 챔버 밸브(77)를 구비하고 있다. 제2 반응 가스 공급로는, 복수의 가스 토출구(6a, 6b)와는 다른 위치에 배치된 복수의 가스 토출구(8a)를 갖고 있다. 이에 의해, 본 실시 형태에 의하면, 단시간에, 제1 및 제2 반응 가스를 웨이퍼(W)의 표면의 전역 근방에 널리 퍼지게 하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태에서는, 가스 공급 제어부(200)는, 챔버 밸브(77)의 개방 기간(T77)의 적어도 일부분이, 챔버 밸브(47)의 개방 기간(T47)과 소정의 시간상의 관계를 갖고 겹치도록, 챔버 밸브(77)의 개폐 동작을 제어한다. 이에 의해, 본 실시 형태에 의하면, 처리 용기(1) 내에의 제1 반응 가스의 공급 기간과 처리 용기(1) 내에의 제2 반응 가스의 공급 기간의 관계를 조정할 수 있다. 그 때문에, 본 실시 형태에 의하면, 처리 용기(1) 내에의 제1 반응 가스의 공급 기간과 처리 용기(1) 내에의 제2 반응 가스의 공급 기간이 1개의 챔버 밸브에 의해 제어되는 경우에 비해, 웨이퍼(W)의 근방에서의 제1 및 제2 반응 가스의 분포를 미세하게 제어하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태에서는, 특히, 챔버 밸브(47)가 개폐를 행하는 1개의 제1 가스 공급로(제1 반응 가스 공급로)와, 챔버 밸브(77)가 개폐를 행하는 제2 가스 공급로(제2 반응 가스 공급로)는, 처리 용기(1) 내에 동일한 반응 가스인 NH3 가스를 공급한다. 따라서, 본 실시 형태에 의하면, 웨이퍼(W)의 근방에서의 NH3 가스의 분포를 미세하게 제어하여, 웨이퍼(W)의 근방에 있어서 NH3 가스의 농도의 균일성을 높게 하는 것이 가능해진다.
제1 가스 공급로 및 복수의 가스 토출구(6a)를 통해서 처리 공간(9) 내에 토출된 NH3 가스는, 웨이퍼(W)의 중앙 부근으로부터 직경 밖 방향으로 확산되어 가는데, 이 과정에서 원료 가스인 TiCl4과의 반응에 의해 NH3이 소비되어 가는 것이라 생각된다. 여기서, 예를 들어 300mm 직경 이상의 대형의 웨이퍼(W)를 처리하는 경우, NH3 가스를 웨이퍼(W)의 중앙 부근으로부터만 토출하면, 웨이퍼(W)의 주연부에 NH3 가스가 충분한 양으로 도달하지 못하는 경우가 있어, 해당 주연부에서의 성막 반응이 효율적으로 진행되지 않아, 웨이퍼 면 내에서 TiN막의 막 두께에 불균일이 발생할 우려가 있다. 그에 반해 본 실시 형태에서는, 제1 가스 공급로 및 복수의 가스 토출구(6a) 외에, 제2 반응 가스 공급로 및 복수의 가스 토출구(8a)를 통해서, 별도 NH3 가스를 웨이퍼(W)의 주연부를 향해서 공급함으로써, 웨이퍼(W)의 면 내에 균등하게 NH3 가스를 공급할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 가스 토출구(6a)를 통해서 처리 공간(9)에 토출되고, 웨이퍼(W)의 중앙 부근으로부터 직경 밖 방향으로 확산되어 가는 NH3 가스의 확산 속도를 고려하여, 챔버 밸브(47)의 개폐 동작에 챔버 밸브(77)의 개폐 동작을 추종시키고 있다. 예를 들어 도 7에 도시한 바와 같이, 챔버 밸브(77)의 개방 동작의 타이밍을, 챔버 밸브(47)의 개방 동작의 타이밍보다도 개방 시간차(t1)만큼 지연시키고 있다. 이러한 시간 제어에 의해, 성막 반응에 의해 소비된 NH3의 부족분을 보충하기 위한, 필요 최소한의 양의 NH3 가스를, 가스 토출구(8a)로부터 직접 웨이퍼(W)의 주연부를 향해서 공급하는 것이 가능해져, 웨이퍼(W)의 면 내에서 균일한 성막 처리가 실현된다. 또한, 챔버 밸브(77)의 개방 동작의 타이밍을, 챔버 밸브(47)의 개방 동작의 타이밍보다도 개방 시간차(t1)만큼 지연시킴으로써, 챔버 밸브(47)와 챔버 밸브(77)의 개방 동작을 동기시키는 경우에 비해, NH3 가스의 공급량을 절약할 수 있다. 또한, 챔버 밸브(77)의 개방 시간차(t1), 개방 기간(T77) 및 가스 토출구(8a)로부터 토출시키는 NH3 가스의 유량은, 웨이퍼(W)의 직경, 가스 토출구(6a)로부터 공급하는 NH3 가스의 유량이나 그 확산 속도 등을 고려해서 결정할 수 있다.
이상으로부터, 본 실시 형태에 의하면, 성막 장치(100)에 있어서, 웨이퍼(W)의 처리에 사용되는 제1 및 제2 반응 가스의 절환을 단시간에 행하고, 또한 웨이퍼(W)의 근방에서의 제1 및 제2 반응 가스의 분포를 제어하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제2 지시 신호 생성부(424)는, 개방 시간차 정보(OPDO)에 의해 주어진 개방 시간차와 폐쇄 시간차 정보(CLDO)에 의해 주어진 폐쇄 시간차의 양쪽에 기초하여, 제2 챔버 밸브(77)의 개폐 동작을 지시하는 제2 지시 신호를 생성하고 있다. 그러나, 제2 지시 신호 생성부(424)는, 개방 시간차와, 미리 설정된 챔버 밸브(77)의 개방 기간(T77)에 기초하여, 제2 지시 신호를 생성해도 된다.
도 8은, 상술한 바와 같이, 제2 지시 신호 생성부(424)가, 개방 시간차와, 미리 설정된 챔버 밸브(77)의 개방 기간(T77)에 기초하여, 제2 지시 신호를 생성하는 경우에 관한, 3개의 챔버 밸브(47, 57, 77)의 동작의 예를 나타내는 타이밍 차트이다. 도 8에서의 챔버 밸브(47, 57, 77)의 동작을 나타내는 방법은, 도 7에서의 방법과 동일하다. 상술한 바와 같이 제2 지시 신호를 생성하는 경우에는, 도 8에 도시한 바와 같이, 챔버 밸브(77)의 개방 기간(T77)이 챔버 밸브(47)의 개방 기간(T47)보다도 짧고, 챔버 밸브(77)의 폐쇄 동작의 타이밍이, 챔버 밸브(47)의 폐쇄 동작의 타이밍보다도 빨라지는 경우도 있다.
또한, 도 7 및 도 8에 도시한 예에서는, 챔버 밸브(77)의 개방 기간(T77)이 추종 대상 밸브인 챔버 밸브(47)의 개방 기간(T47)과 부분적으로 겹치고 있지만, 개방 기간(T77)은, 반드시 개방 기간(T47)과 겹치지 않아도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 가스 공급 제어부(200)는, 추종 대상 밸브인 챔버 밸브(47)의 개방 기간(T47)에 대한 챔버 밸브(77)의 개방 기간(T77)의 어긋남을 나타내는 개방 기간 어긋남 정보(개방 시간차 및 폐쇄 시간차)를 유지하고, 이 개방 기간 어긋남 정보에 기초하여, 챔버 밸브(47)의 개방 기간(T47)을 기준으로 해서 챔버 밸브(77)의 개방 기간(T77)을 결정하고 있다. 그러나, 가스 공급 제어부(200)는, 추종 대상 밸브 이외의 제1 밸브인 챔버 밸브(57)의 개방 기간(T57)에 대한 챔버 밸브(77)의 개방 기간(T77)의 어긋남을 나타내는 개방 기간 어긋남 정보를 유지하고, 이 개방 기간 어긋남 정보에 기초하여, 챔버 밸브(57)의 개방 기간(T57)을 기준으로 해서 챔버 밸브(77)의 개방 기간(T77)을 결정해도 된다. 이 경우에는, 챔버 밸브(57)의 개방 동작의 타이밍에 대한 챔버 밸브(77)의 개방 동작의 타이밍의 어긋남과, 챔버 밸브(57)의 폐쇄 동작 타이밍에 대한 챔버 밸브(77)의 폐쇄 동작 타이밍의 어긋남은, 비교적 커진다. 그 때문에, 이 경우에는, 처리 시간에 여유를 갖고 제2 지시 신호를 생성하는 것이 가능해진다.
<예외 판정부의 동작>
이어서, 도 6 및 도 7을 참조하여, 예외 판정부(425)의 동작에 대해서 설명한다. 예외 판정부(425)는, 제2 지시 신호 생성부(424)에서 생성된 제2 지시 신호가 정상적인지 여부를 판정하고, 정상적이지 않은 경우에는, 상위 제어부(MC(401))에 대하여 정상적이지 않은 것을 나타내는 디지털 인풋 정보(이하, 에러 정보라고 함)(ERDI)를 출력한다. 정상적이지 않은 경우의 예로서는, 추종 대상 밸브인 챔버 밸브(47)의 개방 동작의 타이밍에 대한 챔버 밸브(77)의 개방 동작의 타이밍의 어긋남을 나타내는 개방 시간차(t1)가 너무 커서, 챔버 밸브(47, 77)의 개방 기간(T47, T77a)이 겹치지 않는 경우를 들 수 있다. 정상적이지 않은 경우의 다른 예로서는, 챔버 밸브(47)의 폐쇄 동작 타이밍에 대한 챔버 밸브(77)의 폐쇄 동작 타이밍의 어긋남을 나타내는 폐쇄 시간차(t2)가 너무 커서, 챔버 밸브(77)의 개방 기간(T77)이 챔버 밸브(47)의 다음의 개방 기간(T47)과 겹치는 경우를 들 수 있다. 상위 제어부(MC(401))는, 에러 정보(ERDI)를 취득하면, 성막 장치(100)에서의 성막 처리를 중지하도록, 성막 장치(100)의 각 구성부를 제어한다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 다양한 변경이 가능하다. 예를 들어, 가스 공급 제어부(200)는, 상위 제어부(MC(401))가 챔버 밸브(77)의 개폐 동작을 지시하는 제2 지시 신호를 포함하는 지시 정보를 출력할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 하위 제어부(I/O 보드(415))는, 상기 지시 정보에 포함되는 제2 지시 신호를 챔버 밸브(77)에 부여해서 챔버 밸브(77)의 개폐 동작을 직접 제어한다. 또한, 이 경우에는, 챔버 밸브(77)의 개방 동작의 타이밍을, 챔버 밸브(47)의 개방 동작의 타이밍보다도 앞서서 어긋나게 하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명의 처리 장치는, ALD 장치에 한하지 않고, 복수의 가스를 공급해서 성막 처리 등을 행하는 다른 처리 장치에 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 반도체 웨이퍼에 한하지 않고, 액정 표시 장치, 유기 EL 디스플레이, 박막 태양 전지 패널 등에 사용되는 대형의 유리 기판 등을 처리하는 처리 장치에도 적용할 수 있다.
1: 처리 용기 10: 처리부
20: 가스 공급부 30, 40, 50, 60, 70: 가스 공급원
31, 41, 51, 61, 71: 배관 37, 47, 57, 67, 77: 챔버 밸브
37a, 47a, 57a, 67a, 77a: 솔레노이드
80: 집합 밸브 유닛 100: 성막 장치
200: 가스 공급 제어부 300: 제어 장치
301: EC 401: 모듈 컨트롤러(MC)
413: I/O 모듈 415: I/O 보드
419: 선택부 424: 제2 지시 신호 생성부
425: 예외 판정부 426: 개방 시간차 유지부
427: 개방 타이밍 생성부 428: 폐쇄 시간차 유지부
429: 폐쇄 타이밍 생성부

Claims (7)

  1. 피처리체를 수용하는 처리 용기와,
    상기 피처리체의 처리에 사용되는, 퍼지 가스를 제외한 복수의 가스를 상기 처리 용기 내에 공급하기 위한 복수의 제1 가스 공급로와,
    상기 피처리체의 처리에 사용되는, 퍼지 가스를 제외한 가스를 상기 처리 용기 내에 공급하기 위한 제2 가스 공급로와,
    상기 복수의 제1 가스 공급로의 개폐를 행하는 복수의 제1 밸브와,
    상기 제2 가스 공급로의 개폐를 행하는 제2 밸브와,
    상기 복수의 제1 밸브와 상기 제2 밸브의 개폐 동작을 제어하는 제어부를 구비한 처리 장치로서,
    상기 복수의 제1 가스 공급로는 1개 이상의 제1 가스 토출구를 갖고,
    상기 제2 가스 공급로는 상기 1개 이상의 제1 가스 토출구와는 다른 위치에 배치된 1개 이상의 제2 가스 토출구를 갖고,
    상기 복수의 제1 밸브는 상기 제2 밸브가 추종해서 개폐 동작을 행하는 추종 대상 밸브를 포함하고,
    상기 추종 대상 밸브가 개폐를 행하는 1개의 제1 가스 공급로와 상기 제2 가스 공급로는, 상기 처리 용기 내에 동일한 가스를 공급하는 것이며,
    상기 제어부는, 상기 복수의 제1 밸브의 개방 기간이 서로 겹치지 않도록 상기 복수의 제1 밸브의 개폐 동작을 제어함과 함께, 상기 제2 밸브의 개방 기간이, 상기 추종 대상 밸브의 개방 기간과 소정의 시간상의 관계를 갖도록, 상기 제2 밸브의 개폐 동작을 제어하고,
    상기 제어부는, 상기 추종 대상 밸브의 개방 기간에 대한 상기 제2 밸브의 개방 기간의 어긋남을 나타내는 개방 기간 어긋남 정보를 유지하고, 상기 개방 기간 어긋남 정보에 기초하여, 상기 추종 대상 밸브의 개방 기간을 기준으로 해서 상기 제2 밸브의 개방 기간을 결정하는, 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 밸브의 개방 기간의 적어도 일부분이 상기 추종 대상 밸브의 개방 기간과 겹치는, 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 1개 이상의 제2 가스 토출구는 상기 1개 이상의 제1 가스 토출구의 주위에 배치된 복수의 제2 가스 토출구인, 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 각각 상기 복수의 제1 밸브의 개폐 동작을 지시하는 복수의 제1 지시 신호를 출력하는 상위 제어부와, 상기 상위 제어부가 출력하는 상기 복수의 제1 지시 신호를 각각 상기 복수의 제1 밸브에 부여해서 상기 복수의 제1 밸브의 개폐 동작을 직접 제어하는 하위 제어부를 구비하고,
    상기 하위 제어부는, 상기 추종 대상 밸브의 개방 기간에 대한 상기 제2 밸브의 개방 기간의 어긋남을 나타내는 개방 기간 어긋남 정보를 유지하는 개방 기간 어긋남 정보 유지부와, 상기 복수의 제1 지시 신호 중 상기 추종 대상 밸브의 개폐 동작을 지시하는 제1 지시 신호와 상기 개방 기간 어긋남 정보 유지부가 유지하는 상기 개방 기간 어긋남 정보에 기초하여, 상기 제2 밸브의 개폐 동작을 지시하는 제2 지시 신호를 생성하는 제2 지시 신호 생성부를 포함하고,
    상기 제2 지시 신호에 의해 상기 제2 밸브의 개폐 동작이 제어되는, 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 상위 제어부는 상기 복수의 제1 밸브 중 어느 것을 상기 추종 대상 밸브로 할지를 나타내는 추종 대상 밸브 지정 정보를 출력하고,
    상기 하위 제어부는, 또한, 상기 상위 제어부가 출력하는 상기 추종 대상 밸브 지정 정보에 기초하여, 상기 복수의 제1 지시 신호 중에서 상기 추종 대상 밸브의 개폐 동작을 지시하는 제1 지시 신호를 선택하는 선택부를 포함하는, 처리 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 피처리체에 대하여, 상기 복수의 가스를, 서로 다른 타이밍에서 간헐적으로 반복 공급해서 성막을 행하는 ALD(Atomic Layer Deposition) 장치인, 처리 장치.
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