KR20190114741A - 기판 처리 장치, 제어 시스템 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

기판 처리 장치, 제어 시스템 및 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

압력 제어 밸브의 정확한 닫힘 시간을 취득하는 구성을 제공한다.
본 개시의 일 형태에 따르면, 처리실에 적어도 원료 가스를 공급하여 기판에 성막하는 프로세스 레시피를 실행하는 것에 의해 기판을 처리하는 컨트롤러; 및 처리실의 압력을 검출하는 압력 센서에 의해 검지된 압력값에 기초하여 압력 제어 밸브의 개도(開度)를 제어하는 압력 컨트롤러;를 구비하고, 상기 압력 컨트롤러는 상기 압력 센서 및 상기 압력 제어 밸브로부터 취득한 데이터를 축적하는 메모리 영역을 포함하고, 상기 프로세스 레시피 실행 중인 상기 압력 제어 밸브의 전폐(全閉)까지의 밸브 풀 클로즈 시간을 계측하여 상기 메모리 영역에 보지하도록 구성되고, 상기 컨트롤러는 상기 메모리 영역에 보지된 상기 밸브 풀 클로즈 시간을 취득하고, 취득한 상기 밸브 풀 클로즈 시간이 임계값의 범위 내인지를 확인하는 구성이 제공된다.

Description

기판 처리 장치, 제어 시스템 및 반도체 장치의 제조 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, CONTROL SYSTEM AND METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 개시(開示)는 기판 처리 장치, 제어 시스템 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 압력 제어 밸브의 이상 상태의 확인 방법은 압력 제어 시의 압력 모니터의 추종(追從)을 확인하는 압력 편차 체크, 또는 밸브 개도(開度) 제어 시의 밸브 개도의 편차 체크가 있다.
현재 상황(現狀)으로는 압력 제어 밸브를 단시간에 개폐하여 압력을 제어하는 막종(膜種), 예컨대 특허문헌 1에 기재되는 바와 같은 반도체 웨이퍼 등의 기판에 대하여, 제1 처리 가스(원료 가스)와 제2 처리 가스(반응 가스)를 교호(交互)적으로 공급하는 것에 의해 기판 상에 막을 형성하는 프로세스에서는 압력값을 목표로 제어하지 않기 때문에 전술한 압력 편차에 따른 이상 체크는 적용할 수 없다. 또한 밸브 개도의 편차 체크에 의해 이상 검지는 가능하지만 이상을 검지해도 압력 제어 밸브가 열림(Open) 상태부터 닫힘(Close)상태까지 걸린 정확한 시간은 모른다.
또한 현상(現狀)의 통신 회선을 경유해서 프로세스 제어 모듈로 압력 제어 밸브의 닫힘 시간을 인식한 경우, 도 6에 도시하는 비교예와 같이 통신 회선에 의한 지연 시간이 존재해 실제의 압력 제어 밸브의 닫힘 시간과 시간 차이가 발생하여 정확한 닫힘 시간을 취득할 수 없다.
1. 일본 특원 2014-506299호 공보
본 개시는 이러한 실정을 감안하여, 압력 제어 밸브의 정확한 닫힘 시간을 취득하는 구성을 제공한다.
본 개시의 일 형태에 따르면, 처리실에 적어도 원료 가스를 공급하여 기판에 성막하는 프로세스 레시피를 실행하는 것에 의해 기판을 처리하는 컨트롤러; 및 처리실의 압력을 검출하는 압력 센서에 의해 검지된 압력값에 기초하여 압력 제어 밸브의 개도(開度)를 제어하는 압력 컨트롤러;를 구비하고, 상기 압력 컨트롤러는 상기 압력 센서 및 상기 압력 제어 밸브로부터 취득한 데이터를 축적하는 메모리 영역을 포함하고, 상기 프로세스 레시피 실행 중인 상기 압력 제어 밸브의 전폐(全閉)까지의 밸브 풀 클로즈 시간을 계측하여 상기 메모리 영역에 보지하도록 구성되고, 상기 컨트롤러는 상기 메모리 영역에 보지된 상기 밸브 풀 클로즈 시간을 취득하고, 취득한 상기 밸브 풀 클로즈 시간이 임계값의 범위 내인지를 확인하는 구성이 제공된다.
본 개시에 따르면, 압력 제어 밸브가 폐색(閉塞)될 때까지의 정확한 시간을 취득할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성예를 도시하는 사투시도(斜透視圖).
도 2는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 이용되는 처리로의 구성예를 도시하는 종단면도(縱斷面圖).
도 3은 본 개시의 기판 처리 장치에서의 장치 컨트롤러의 구성을 도시하는 도면.
도 4는 본 개시의 기판 처리 장치에서의 메인 컨트롤러의 구성을 도시하는 블록도.
도 5는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 통신 시스템의 구성을 도시하는 도면.
도 6은 본 개시의 비교예에 따른 통신 시스템의 구성을 도시하는 도면.
도 7은 본 개시의 장치 컨트롤러에서의 통신 시스템의 구성을 도시하는 도면.
도 8은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 프로세스 레시피와 밸브 풀 클로즈 시간의 관계를 도시하는 도면.
(1) 기판 처리 장치의 개요
본 실시 형태에서 설명하는 기판 처리 장치는 반도체 장치의 제조 공정으로 이용되는 것으로, 처리 대상이 되는 기판을 처리실에 수용한 상태에서 상기 기판을 히터에 의해 가열하여 처리를 수행한다.
기판 처리 장치가 처리 대상으로 하는 기판으로서는 예컨대 반도체 집적 회로 장치(반도체 디바이스)가 제작되는 반도체 웨이퍼 기판(이하, 단순히 「웨이퍼」라고 부른다.)을 예로 들 수 있다. 또한 기판 처리 장치가 수행하는 처리로서는 예컨대 산화 처리, 확산 처리, 이온 주입 후의 캐리어 활성화나 평탄화를 위한 리플로우나 어닐링, 열 CVD(Chemical Vapor Deposition) 반응에 의한 성막 처리 등을 들 수 있다.
(2) 기판 처리 장치의 개략 구성
본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성예에 대해서 도 1을 이용하여 설명한다.
(장치 전체)
기판 처리 장치(10)는 내부에 처리로(40) 등의 주요부가 배치되는 광체(筐體)(12)를 구비한다. 광체(12)의 정면측에는 포드 스테이지(18)가 배치된다. 포드 스테이지(18) 상에는 웨이퍼(14)를 수납하는 반송 용기로서의 포드(16)가 반송되어 재치된다. 포드(16)는 그 내부에 예컨대 25매의 웨이퍼(14)가 수납되고, 미도시의 덮개가 닫힌 상태에서 포드 스테이지(18) 상에 재치되도록 구성된다. 즉 기판 처리 장치(10)에서는 그 포드(16)가 재치되는 포드 스테이지(18)를 이용하면서 외부 장치와 포드(16)의 수수(授受)를 수행하도록 이루어진다.
광체(12) 내의 정면측이자 포드 스테이지(18)에 대향하는 위치에는 포드(16)를 반송하는 포드 반송 장치(20)가 배치된다. 포드 반송 장치(20)의 근방에는 포드(16)를 격납 가능한 회전 포드 선반(22a), 포드(16)를 격납 가능한 적층 포드 선반(22b) 및 포드 오프너(24)가 각각 배치된다. 포드 반송 장치(20)는 포드 스테이지(18)와 회전 포드 선반(22a)과 적층 포드 선반(22b)과 포드 오프너(24) 사이에 포드(16)를 반송하도록 구성된다.
회전 포드 선반(22a)은 포드 오프너(24)의 상방(上方)의 영역인 제1 선반 영역에 배치되고, 포드(16)를 복수 개 재치한 상태에서 보지하도록 구성된다. 회전 포드 선반(22a)은 복수 단(예컨대 5단)의 선반판을 포함하는 회전 선반에 의해 구성된다. 또한 회전 포드 선반(22a)의 근방에는 공급 팬과 방진 필터를 구비한 클린 유닛을 설치하고, 그 클린 유닛으로부터 청정화된 분위기인 클린 에어를 유통시키도록 구성해도 좋다.
적층 포드 선반(22b)은 포드 스테이지(18)의 하방(下方)의 영역인 제2 선반 영역에 배치되고, 포드(16)를 복수 개 재치한 상태에서 보지하도록 구성된다. 적층 포드 선반(22b)은 복수 단(예컨대 3단)의 선반판을 포함하고, 각각의 선반판 상에 포드(16)가 재치되도록 구성된다. 또한 적층 포드 선반(22b)의 근방에 대해서도 회전 포드 선반(22a)과 마찬가지로 클린 에어를 유통시키도록 구성해도 좋다.
포드 오프너(24)는 포드(16)의 덮개를 열도록 구성된다. 또한 포드 오프너(24)에 대해서는 덮개가 열린 포드(16) 내의 웨이퍼(14)의 매수를 검지하는 기판 매수 검지기가 인접해서 배치되어도 좋다.
포드 오프너(24)보다 광체(12) 내의 배면측에는 상기 광체(12) 내에서 하나의 방으로서 구획되는 이재실(50)이 형성된다. 이재실(50) 내에는 기판 이재기(28)와, 기판 보지체로서의 보트(30)가 배치된다.
기판 이재기(28)는 예컨대 5매의 웨이퍼(14)를 취출(取出)할 수 있는 암(트위저)(32)을 포함한다. 미도시의 구동 수단에 의해 암(32)을 상하 회전 동작시키는 것에 의해 포드 오프너(24)의 위치에 재치된 포드(16)와 보트(30) 사이에서 웨이퍼(14)를 반송시키는 것이 가능하도록 구성된다.
보트(30)는 복수 매(예컨대 50매 내지 175매 정도)의 웨이퍼(14)를 수평 자세에서 또한 그 중심을 맞춘 상태에서 연직 방향으로 소정 간격을 두고 정렬 적층시켜서 세로 방향으로 다단 보지하도록 구성된다. 웨이퍼(14)를 보지한 보트(30)는 미도시의 승강 기구로서의 보트 엘리베이터에 의해 승강시키는 것이 가능하도록 구성된다.
광체(12) 내의 배면측 상부, 즉 이재실(50)의 상방측에는 처리로(40)가 배치된다. 처리로(40) 내에는 복수 매의 웨이퍼(14)를 장전(裝塡)한 전술한 보트(30)가 하방으로부터 반입되도록 구성된다.
(처리로)
다음으로 전술한 처리로(40)에 대해서 도 2를 이용하여 간단히 설명한다.
처리로(40)는 반응관(41)을 구비한다. 반응관(41)은 예컨대 석영(SiO2)이나 탄화규소(SiC) 등의 내열성을 가지는 비금속 재료로 구성되고, 상단부가 폐색되고, 하단부가 개방된 원통 형상으로 이루어진다.
반응관(41)의 통 내에는 처리실(42)이 형성된다. 처리실(42)에는 기판 보지체로서의 보트(30)가 하방으로부터 삽입되고, 보트(30)에 의해 수평 자세로 보지된 웨이퍼(14)가 연직 방향으로 다단으로 정렬된 상태에서 수용되도록 구성된다. 처리실(42)에 수용되는 보트(30)는 회전 기구(43)로 회전축(44)을 회전시키는 것에 의해 처리실(42)의 기밀을 보지한 채 복수의 웨이퍼(14)를 탑재한 상태에서 회전 가능하도록 구성된다.
반응관(41)의 하방에는 이 반응관(41)과 동심원 형상으로 매니폴드(45)가 배설(配設)된다. 매니폴드(45)는 예컨대 스텐레스 강철 등의 금속 재료로 구성되고, 상단부 및 하단부가 개방된 원통 형상으로 이루어진다. 이 매니폴드(45)에 의해 반응관(41)은 하단부측으로부터 세로 방향으로 지지된다. 즉 처리실(42)을 형성하는 반응관(41)이 매니폴드(45)를 개재하여 연직 방향으로 입각되어 처리로(40)가 구성된다.
매니폴드(45)의 하단부는 미도시의 보트 엘리베이터가 상승했을 때 씰 캡(46)에 의해 기밀하게 봉지되도록 구성된다. 매니폴드(45)의 하단부와 씰 캡(46) 사이에는 처리실(42) 내를 기밀하게 봉지하는 O링 등의 봉지 부재(46a)가 설치된다.
또한 매니폴드(45)에는 처리실(42)에 원료 가스를 도입하기 위한 밸브(61)를 구비한 제1 가스 공급관(47), 처리실(42)에 반응 가스를 도입하기 위한 밸브(62)를 구비한 제2 가스 도입관(49)과, 처리실(42)의 가스를 배기하기 위한 배기관(48)이 각각 접속된다.
제1 가스 공급관에는 퍼지 가스 등을 도입하기 위한 밸브(64)를 구비한 제1 퍼지 가스 도입관(51)이 접속되고, 제2 가스 공급관에도 퍼지 가스 등을 도입하기 위한 밸브(63)를 구비한 제2 퍼지 가스 도입관(52)이 접속된다.
배기관(48)에는 처리실(42)의 압력을 검출하는 압력 검출기로서의 압력 센서(248)와, 처리실(42)의 압력을 조정하는 압력 제어 밸브로서의 APC(Auto Pressure Controll) 밸브(242)가 각각 설치된다.
반응관(41)의 외주에는 반응관(41)과 동심원 형상으로 가열 수단(가열 기구)으로서의 히터 유닛(207)이 배치된다. 히터 유닛(207)은 처리실(42) 내가 전체에 걸쳐서 균일 또는 소정의 온도 분포가 되도록 처리실(42) 내에 대한 가열을 수행하도록 구성된다.
(3) 기판 처리 공정의 개요
다음으로 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(10)를 이용하여 반도체 디바이스 제조의 일 공정으로서 웨이퍼(14)에 대한 처리를 수행하는 경우의 동작 순서에 대해서 설명한다.
(포드 반송 공정)
기판 처리 장치(10)에서 웨이퍼(14)에 대한 처리를 수행하는 경우에는 우선 포드 스테이지(18)에 복수 매의 웨이퍼(14)를 수용한 포드(16)를 재치한다. 그리고 포드 반송 장치(20)에 의해 포드(16)를 포드 스테이지(18)로부터 회전 포드 선반(22a) 또는 적층 포드 선반(22b)에 이재한다.
(웨이퍼 공급 공정)
그 후, 포드 반송 장치(20)에 의해 회전 포드 선반(22a) 또는 적층 포드 선반(22b)에 재치된 포드(16)를 포드 오프너(24)에 반송한다. 그리고 포드 오프너(24)에 의해 포드(16)의 덮개를 열고, 포드(16)에 수용된 웨이퍼(14)의 매수를 기판 매수 검지기에 의해 검지한다.
(반입전 이재공정)
포드 오프너(24)가 포드(16)의 덮개를 열면, 이어서 이재실(50) 내에 배치된 기판 이재기(28)가 포드(16)로부터 웨이퍼(14)를 취출한다. 그리고 포드(16)로부터 취출한 미처리 상태의 웨이퍼(14)를 기판 이재기(28)와 마찬가지로 이재실(50) 내에 위치하는 보트(30)에 이재한다. 즉 기판 이재기(28)는 이재실(50) 내에서 처리실(42) 내에 반입하기 전의 보트(30)에 미처리 상태의 웨이퍼(14)를 장전하는 웨이퍼 차지 동작을 수행한다. 이에 의해 보트(30)는 복수 매의 웨이퍼(14)를 연직 방향으로 각각이 간격을 이루는 적층 상태에서 보지한다. 보트(30)가 적층 상태에서 보지하여 일괄 처리하는 웨이퍼(14)의 매수는 예컨대 50매 내지 175매이다.
(반입 공정)
웨이퍼 차지 동작 후는 보트 엘리베이터의 승강 동작에 의해 미처리 상태의 웨이퍼(14)를 복수 매 보유한 보트(30)를 처리실(42) 내에 반입(보트 로딩)한다. 즉 보트 엘리베이터를 동작시켜서 미처리 상태의 웨이퍼(14)를 보지한 보트(30)를 이재실(50) 내로부터 처리실(42) 내에 반입한다. 이에 의해 씰 캡(46)은 봉지 부재(46a)를 개재하여 매니폴드(45)의 하단을 밀봉한 상태가 된다.
(처리 공정)
보트 로딩 후에는 처리실(42)에 반입된 보트(30)가 보지하는 미처리 상태의 웨이퍼(14)에 대하여 소정의 처리를 수행한다. 예컨대 성막 처리를 수행하는 경우라면, 히터 유닛(49)을 이용하여 처리실(42) 내에 대한 가열을 수행하는 것과 함께 회전 기구(43)를 동작시켜서 보트(30)를 회전시키면서 웨이퍼(14)도 회전시킨다. 웨이퍼(14)의 회전은 후술하는 웨이퍼(14)의 반출까지 계속한다. 그리고 가스 도입관(47)에 의해 처리실(42)에 원료 가스나 퍼지 가스 등을 공급한다. 이에 의해 보트(30)에 보지된 미처리 상태의 웨이퍼(14)의 표면에 박막 형성이 수행된다.
웨이퍼(14)의 표면에 박막을 형성한 후, 히터 유닛(207)에 의한 가열을 정지하고, 처리 완료 상태의 웨이퍼(14)의 온도를 소정 온도까지 강온한다. 그리고 미리 설정된 시간이 경과하면, 처리실(42) 내로의 가스 공급을 정지하는 것과 함께, 상기 처리실(42)로의 불활성 가스의 공급을 시작한다. 이에 의해 처리실(42)을 불활성 가스로 치환하는 것과 함께 처리실(42)의 압력을 상압으로 복귀시킨다.
(반출 공정)
그 후, 보트 엘리베이터의 승강 동작에 의해 씰 캡(46)을 하강시켜 매니폴드(45)의 하단을 개구하는 것과 함께, 처리 완료 상태의 웨이퍼(14)를 보지한 보트(30)를 매니폴드(45)의 하단으로부터 처리실(42) 외로 반출(보트 언로딩)한다. 즉 보트 엘리베이터를 동작시켜 처리 완료 상태의 웨이퍼(14)를 보지한 보트(30)를 처리실(42) 내로부터 이재실(50) 내로 반출한다.
(반출 후 이재 공정)
대기시킨 보트(30)의 웨이퍼(14)가 소정 온도(예컨대 실온 정도)까지 차가워진 후는 이재실(50) 내에 배치된 기판 이재기(28)가 보트(30)로부터의 웨이퍼(14)의 탈장(脫裝)을 수행한다. 그리고 보트(30)로부터 탈장된 처리 완료 상태의 웨이퍼(14)를 포드 오프너(24)에 재치된 빈 포드(16)에 반송하여 수용한다. 즉 기판 이재기(28)는 이재실(50) 내에서 처리실(42) 내로부터 반출된 보트(30)가 보지하는 처리 완료 상태의 웨이퍼(14)를 상기 보트(30)로부터 취출하여 포드(16)에 이재하는 웨이퍼 디스차지 동작을 수행한다.
그 후는 포드 반송 장치(20)에 의해 처리 완료 상태의 웨이퍼(14)를 수용한 포드(16)를 회전 포드 선반(22a), 적층 포드 선반(22b) 또는 포드 스테이지(18) 상에 반송한다. 이와 같이 하여 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(10)에 의한 기판 처리 공정의 일련의 처리 동작이 완료된다.
적어도 웨이퍼(14)를 반송하는 각 기구인 포드 반송 장치(20), 기판 이재기(28), 보트 엘리베이터를 각각 포함하는 반송 기구, 처리로(40)에 처리 가스 등을 공급하는 가스 공급 기구, 처리로(40) 내를 배기하는 가스 배기 기구, 처리로(40)를 소정 온도로 가열하는 히터 유닛(207)을 각각 제어하는 제어 장치(240)에 대해서 도 3, 도 4를 참조하여 설명한다.
도 3에 도시하는 바와 같이 제어 장치로서의 장치 컨트롤러(240)는 메인 컨트롤러(201)와, 반송 제어 모듈로서의 반송계 컨트롤러(211)와, 프로세스 제어 모듈로서의 프로세스계 컨트롤러(212)를 구비한다. 메인 컨트롤러(201)에는 예컨대 100BASE-T 등의 LAN(Local Area Network)에 의해 반송계 컨트롤러(211) 및 프로세스계 컨트롤러(212)가 전기적으로 접속된다. 메인 컨트롤러(201)는 미도시의 외부의 상위 컴퓨터와 예컨대 통신 네트워크를 개재하여 접속된다.
표시 장치(218)에는 기판 처리 장치(10)를 조작하기 위한 각 조작 화면이 표시되도록 구성된다. 또한 표시 장치(218)는 조작 화면으로부터의 작업자의 입력 데이터(입력 지시)를 접수하고, 입력 데이터를 메인 컨트롤러(201)에 송신한다.
또한 표시 장치(218)는 후술하는 메모리(RAM) 등에 전개된 레시피 또는 후술하는 기억부에 격납된 복수의 레시피 중 임의의 기판 처리 레시피(프로세스 레시피라고도 부른다.)를 실행시키는 지시(제어 지시)를 조작 화면으로부터 접수하고, 메인 컨트롤러(201)에 송신하도록 이루어진다. 또한 표시 장치(218)의 조작 화면은 터치패널에 의해 구성되어도 좋다. 본 실시 형태에서는 메인 컨트롤러(201)는 프로세스 가스를 처리실(42)에 공급하는 공정과, 상기 프로세스 가스를 처리실(42)로부터 배기하는 공정을 반복 실행하는 프로세스 레시피를 실행하도록 구성된다. 여기서 프로세스 레시피는 제1 프로세스 가스로서의 원료 가스를 처리실(42)에 공급하는 공정과, 상기 원료 가스를 처리실(42)로부터 배기하는 공정과, 원료 가스와 반응시키기 위한 제2 프로세스 가스로서의 반응 가스를 처리실(42)에 공급하는 공정과, 상기 반응 가스를 처리실(42)로부터 배기하는 공정을 적어도 포함하도록 구성된다.
반송계 컨트롤러(211)는 도 3에서 일부 생략했지만, 주로 회전식 포드 선반, 보트 엘리베이터, 포드 반송 장치(20), 기판 이재기(28), 보트(30) 및 회전 기구(43)에 의해 구성되는 기판 반송계에 접속된다. 또한 반송계 컨트롤러(211)는 이들 기판 반송계의 반송 동작을 각각 제어하도록 구성된다.
프로세스계 컨트롤러(212)는 온도 컨트롤러(212a), 압력 컨트롤러(212b), 가스 유량 컨트롤러(212c) 및 시퀀서(212d)를 구비하고, 이들은 서브 컨트롤러를 구성한다. 서브 컨트롤러는 프로세스계 컨트롤러(212)와 전기적으로 접속되기 때문에 각 데이터의 송수신이나 각 파일의 다운로드 및 업로드 등이 가능하도록 이루어진다. 또한 프로세스계 컨트롤러(212)와 서브 컨트롤러는 별체로 도시되지만, 일체 구성이어도 상관없다.
온도 컨트롤러(212a)에는 주로 히터 및 온도 센서에 의해 구성되는 히터 유닛(207)이 접속된다. 온도 컨트롤러(212a)는 처리로((40) 히터의 온도를 제어하는 것에 의해 처리로((40) 내의 온도를 조절하도록 구성된다.
압력 컨트롤러(212b)에는 압력 센서(248)와, APC 밸브(242) 및 진공 펌프에 의해 구성되는 가스 배기 기구가 접속된다. 압력 컨트롤러(212b)는 압력 센서(248)에 의해 검지된 압력값에 기초하여 처리실(42)의 압력이 원하는 타이밍에 원하는 압력이 되도록, APC 밸브(242)의 개도 및 진공 펌프의 스위칭(ON/OFF)을 제어하도록 구성된다. 또한 상세는 후술하지만 압력 컨트롤러(212b)는 APC 밸브(242)의 개폐 시간을 포함하는 각종 데이터를 격납하는 메모리 영역이 설치되고, 프로세스계 컨트롤러(212)의 데이터 요구에 따라 메모리 영역 내의 데이터를 보고(송신)하도록 구성된다. 또한 상기 메모리 영역에는 데이터 보고 후에도 각종 데이터의 최신 데이터가 격납(보유)된다.
가스 유량 컨트롤러(212c)는 MFC(Mass Flow Controller)에 의해 구성된다. 시퀀서(212d)는 제1 가스 공급관(47), 제2 가스 공급관(49)으로부터의 가스의 공급이나 정지를 각 밸브(61, 62, 63, 64)를 개폐시키는 것에 의해 제어하도록 구성된다. 또한 프로세스계 컨트롤러(212)는 처리실(42)에 공급하는 가스의 유량이 원하는 타이밍에 원하는 유량이 되도록 MFC(212c) 및 각 밸브(61, 62, 63, 64)를 제어하도록 구성된다.
또한 도 3에는 프로세스계 컨트롤러(212)의 상세가 기재된다. 또한 도시 및 설명하지 않지만 반송계 컨트롤러(211)도 마찬가지의 구성이다.
또한 도 3에 도시되는 바와 같이, 프로세스계 컨트롤러(212)는 처리부로서의 CPU(238)을 포함하는 것과 함께 ROM(Read-Only memory)(250) 및 RAM(Random-Access memory)(251)을 적어도 포함하는 일시 기억부와, 온도 제어부(212a), MFC(212c), 압력 컨트롤러(212b), 시퀀서(212d) 등과의 I/O 통신을 하는 I/O 통신부(255)를 적어도 포함한다. CPU(238)은 예컨대 표시 장치(218)의 조작 화면 등에서 작성 또는 편집되고, RAM(251) 등에 기억된 레시피에 기초하여 기판을 처리하기 위한 제어 데이터(제어 지시)를 온도 제어부(212a) 등의 서브 컨트롤러에 대하여 소정 주기로 출력한다. 또한 프로세스계 컨트롤러(212)의 데이터 수집 주기는 1초다.
RAM(251)에는 표시 장치(218) 등으로부터 입력되는 입력 데이터(입력 지시), 레시피의 커맨드 및 레시피 실행 시의 이력 데이터, 예컨대 전술한 반송 기구나 처리 기구로부터 생성되는 모니터 데이터 등이 일시적으로 격납된다. 소정의 타이밍으로 RAM(251) 내의 이들의 데이터는 메인 컨트롤러(201)의 후술하는 기억부(222)에 업로드 되도록 구성된다. 또한 ROM(250)은 전술한 프로세스 레시피를 포함하는 각 프로그램을 기억하는 기억부로서도 이용되어도 좋다. 이 경우, 표시 장치(218)에 표시되는 조작 화면으로부터 또는 외부의 표시 장치에 표시되는 조작 화면으로 이루어지는 격납 지시에 의해 메인 컨트롤러(201)의 후술하는 기억부(222)로부터 다운로드 된다.
또한 본 실시 형태에 따른 메인 컨트롤러(201), 반송계 컨트롤러(211), 프로세스계 컨트롤러(212)는 전용의 시스템에 따르지 않고, 통상의 컴퓨터 시스템을 이용하여 실현 가능하다. 예컨대 범용 컴퓨터에 전술한 처리를 실행하기 위한 프로그램을 격납한 기록 매체로부터 상기 프로그램을 인스톨하는 것에 의해 소정의 처리를 실행하는 각 컨트롤러를 구성할 수 있다.
그리고 이들의 프로그램을 공급하기 위한 수단은 임의다. 전술한 바와 같이 소정의 기록 매체를 개재하여 공급할 수 있고, 또한 예컨대 통신 회선, 통신 네트워크, 통신 시스템 등을 개재하여 공급해도 좋다. 이 경우, 예컨대 통신 네트워크의 게시판에 상기 프로그램을 게시하여 이것을 네트워크를 개재하여 반송파에 중첩해서 제공해도 좋다. 그리고 이렇게 제공된 프로그램을 기동하고, OS의 제어 하에서 다른 어플리케이션 프로그램과 마찬가지로 실행하는 것에 의해 소정의 처리를 실행할 수 있다.
다음으로 도 4는 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(10)의 제어 장치로서의 장치 컨트롤러(240)가 구비하는 메인 컨트롤러(201)의 블록 구성도다.
주 제어부로서의 메인 컨트롤러(201)는 처리부로서의 CPU(중앙 처리 장치)(224), 일시 기억부로서의 메모리(RAM, ROM 등)(226), 기억부로서의 하드 디스크(HDD)(222), 통신부로서의 송수신 모듈(228), 시계 기능을 가지는 시각부(미도시)를 구비한 컴퓨터로서 구성된다.
하드 디스크(222)에는 처리 조건 및 처리 순서가 정의된 프로세스 레시피 등의 각 레시피 파일, 이들 각 레시피 파일을 실행시키기 위한 제어 프로그램 파일 등이 격납된다. 본 실시 형태에서는 이 프로세스 레시피 실행 중에 압력 제어 밸브(242)의 개폐 시간을 포함하는 각종 데이터를 취득하기 위한 프로그램이 실행된다. 메인 컨트롤러(201)는 상기 프로세스 레시피를 프로세스계 컨트롤러(212)에 실행시키는 것에 의해 기판을 처리하는 순서를 기판 처리 장치에 실행시킨다. 그리고 상기 기판을 처리하는 순서에서, 처리로 내의 압력을 검출하는 압력 센서(248)의 검출값에 기초하여 압력 제어 밸브(242)의 개도를 제어하여 처리실(42)을 소정 압력으로 유지하는 순서와, 압력 센서(248) 및 압력 제어 밸브(242)로부터 취득한 데이터를 메모리 영역에 보지하는 순서와, 압력 제어 밸브(242)가 모두 닫힐 때까지의 밸브 풀 클로즈 시간(이후, 클로즈 시간이라고도 부른다.)을 계측하는 것과 함께 클로즈 시간을 메모리 영역에 보지시키는 순서와, 이 클로즈 시간을 보고시키는 순서를 포함하는 데이터 취득 프로그램을 프로세스계 컨트롤러(212)에 실행시킨다. 또한 메인 컨트롤러(201)는 상기 클로즈 시간이 소정의 임계값 내 또는 임계값의 범위 내인지를 확인하는 순서를 프로세스계 컨트롤러(212)에 실행시킨다. 여기서 본 실시 형태에서는 전개(全開)(밸브 개도 100%)로부터 전폐(全閉)(밸브 개도 0%)에 한정되지 않고, 프로세스계 컨트롤러(212)의 밸브 클로즈 신호에 기초한 전폐(밸브 개도 0%)까지 소요된 시간을 클로즈 시간이라고 정의한다.
여기서 메인 컨트롤러(201)의 송수신 모듈(228)에는 스위칭 허브 등이 접속되고, 메인 컨트롤러(201)는 네트워크를 개재하여 외부 컴퓨터 등과 데이터의 송신 및 수신을 수행하도록 구성된다. 이에 의해 기판 처리 장치(10)가 클린 룸 내에 설치된 경우에도 예컨대 외부 컴퓨터로서 복수의 메인 컨트롤러(201)와 데이터 교환 가능하도록 접속되는 상위 컨트롤러가 클린 룸 외의 사무소 등에 배치되는 것이 가능하다. 단, 기판 처리 장치(10)에 접속되는 이간된 위치에 있는 외부 컴퓨터는 이 상위 컨트롤러에 한정되지 않고, 소위 PC라고 불리는 통상의 범용 컴퓨터이어도 좋고, 전용 단말이어도 좋다.
또한 도 4에 도시하는 바와 같이 메인 컨트롤러(201)는 액정 모니터 등의 표시 장치 및 키보드 및 마우스 등의 포인팅 디바이스를 포함하는 유저 인터페이스(UI) 장치, 즉 표시 장치(218)를 포함하는 구성이어도 상관없다.
도 5에 도시하는 바와 같이 본 실시 형태에 따르면, 프로세스 레시피를 실행하는 것에 의해 기판을 처리하는 프로세스계 컨트롤러(212)와, 프로세스 레시피 실행 중에 처리로(40) 내의 압력을 검출하는 압력 센서(248)의 검출값에 기초하여 압력 제어 밸브(242)의 개도를 제어하여 처리실(42)을 소정 압력으로 유지하는 압력 컨트롤러(212b)를 구비하고, 상기 압력 컨트롤러(212b)는 압력 센서(248) 및 압력 제어 밸브(242)로부터 취득한 각종 데이터를 보지하는 기억부로서의 메모리 영역을 포함하고, 압력 제어 밸브(242)의 전폐까지의 클로즈 시간을 계측하고, 상기 메모리 영역에 보지해두고, 프로세스계 컨트롤러(212)로부터의 요구 지시에 따라 클로즈 시간을 보고하도록 구성된다. 그리고 프로세스계 컨트롤러(212)는 취득한 클로즈 시간이 소정의 임계값(또는 임계값 범위)과 비교하여 압력 제어 밸브(242)의 동작 이상을 검출하도록 구성된다. 또한 메모리 영역의 각종 데이터는 클로즈 시간 등의 각 데이터를 프로세스계 컨트롤러(212)에 보고 후도 각종 데이터의 최신 데이터가 보지되도록 구성된다.
프로세스계 컨트롤러(212)로부터 압력 컨트롤러(212b)에 밸브 클로즈 신호(밸브를 모두 닫는 지시)가 출력되고, 압력 컨트롤러(212b)는 이 지시에 따라 압력 제어 밸브(242)를 전폐(풀 클로즈)한다. 그리고 압력 컨트롤러(212b)는 압력 제어 밸브(242)의 밸브 개도의 데이터를 프로세스계 컨트롤러(212)보다 짧은 주기로 압력 제어 밸브(242)로부터 계측하고 있으므로, 전폐까지의 정확한 클로즈 시간을 취득할 수 있다. 구체적으로는 압력 컨트롤러(212b)의 데이터 수집 주기는 0.01초이며, 프로세스계 컨트롤러(212)의 주기(1초)와 비교해도 상세한 데이터 수집이 가능하다.
압력 컨트롤러(212b)는 압력 제어 밸브(242)의 밸브 개도의 데이터를 밸브 개도가 0%까지 메모리 영역에 항상 데이터를 격납하고, 밸브 개도의 모든 데이터를 메모리 영역에 격납한다. 또한 이 밸브 개도가 0%가 될 때까지의 시간(클로즈 시간)을 계측해두고, 이 시간 데이터도 메모리 영역에 격납된다. 메모리 영역이 작은 경우에는 밸브 개도의 모든 데이터를 격납할 필요가 없다는 것은 말할 필요도 없다. 그리고 프로세스계 컨트롤러(212)로부터 밸브 개도 모니터 요구 지시가 있을 때까지 대기한다.
또한 압력 컨트롤러(212b)가 메모리 영역에 보지하는 밸브 풀 클로즈 시간은 다음 프로세스계 컨트롤러(212)로부터의 밸브 클로즈 신호에 기초하는 전폐 동작이 있을 때까지 보지된다.
프로세스계 컨트롤러(212)는 데이터 요구 지시를 압력 컨트롤러(212b)에 출력하고, 압력 컨트롤러(212b)는 이 데이터 요구 지시를 접수하면, 밸브 개도의 모든 데이터와 함께 클로즈 시간을 프로세스계 컨트롤러(212)에 보고하도록 구성된다. 그리고 프로세스계 컨트롤러(212)는 취득한 클로즈 시간이 소정의 임계값(또는 임계값 범위)과 비교하고, 클로즈 시간이 이 임계값(또는 임계값 범위) 내에 수습되는지의 여부에 따라 압력 제어 밸브(242)의 동작 이상을 검출하도록 구성된다. 또한 동작 이상을 검출하면, 프로세스계 컨트롤러(212)는 메인 컨트롤러(201)에 압력 제어 밸브(242)에 이상이 발생한 사실을 이상 정보로서 통지하도록 구성된다. 메인 컨트롤러(201)의 데이터 수집 주기는 1초다.
또한 프로세스계 컨트롤러(212)에는 보고 후의 밸브 개도나 클로즈 시간의 최신 데이터가 보지되도록 구성된다. 특히 설명하지 않았지만, 압력 센서(248)에 의한 압력값(실측 값) 등의 압력에 관한 데이터뿐만 아니라 온도 및 가스의 유량에 관한 데이터도 마찬가지로 보고되는 것과 함께, 보고 후 최신의 데이터가 보지되도록 구성된다.
도 5에는 도시되지 않지만 프로세스계 컨트롤러(212)는 취득한 클로즈 시간을 포함하는 각종 데이터를 메인 컨트롤러(201)에 송신하기 때문에 메인 컨트롤러(201)도 마찬가지로 압력 컨트롤러(212b)가 계측한 클로즈 시간을 취득할 수 있다. 즉 메인 컨트롤러(201)가 취득한 클로즈 시간을 임계값과 비교하는 것에 의해 APC 밸브(242)의 동작 이상을 검출하고, 압력 제어 밸브(242)에 이상이 발생한 것을 이상 정보로서 통지하도록 구성할 수 있다. 또한 말하면, 상위 컨트롤러에 대해서도 마찬가지로 APC 밸브(242)의 동작 이상을 검출하도록 구성할 수 있다.
본 실시 형태에서는 프로세스계 컨트롤러(212)는 APC 밸브(242)의 클로즈 시간을 포함하는 개도 데이터를 압력 컨트롤러(212b)와 마찬가지로 취득할 수 있다. 또한 프로세스계 컨트롤러(212)는 취득한 클로즈 시간을 임계값과 비교하는 것에 의해 APC 밸브(242)의 동작 이상을 검출하고, 이 APC 밸브(242)의 이상 정보를 메인 컨트롤러(201)에 송신할 수 있으므로, 예컨대 메인 컨트롤러(201)로 APC 밸브(242)의 클로즈 시간을 모니터 할 수 있고, APC 밸브(242)와 같이 막 두께에 영향을 미치는 밸브의 상태를 확인할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는 프로세스계 컨트롤러(212)는 APC 밸브의 열림(Open) 상태로부터 닫힘(Close)으로 할 때까지의 시간이 압력 컨트롤러(212b)가 계측한 클로즈 시간을 취득하므로, 오판단할 일 없이 APC 밸브(242)의 이상을 검출할 수 있다.
도 6에 도시하는 바와 같이 비교예에서는 프로세스계 컨트롤러(212)로부터의 요구 지시에 압력 컨트롤러(212b)가 응답했을 때(클로즈 시간을 포함하지 않는다) 밸브 개도의 데이터에 밸브 개도가 0%의 개도 데이터가 포함되어 있으면, 프로세스계 컨트롤러(212)는 APC 밸브(242)가 전폐(풀 클로즈)라고 판정한다.
종래에 프로세스계 컨트롤러(212)는 이 밸브 개도 0%의 개도 데이터를 취득한 시기를 APC 밸브(242)가 폐색한 시간으로서 인식하도록 구성되어 있었다. 구체적으로는 프로세스계 컨트롤러(212)는 프로세스계 컨트롤러(212)가 밸브 클로즈 지시를 출력하고 나서 압력 컨트롤러(212b)가 밸브 개도 0%의 데이터를 응답할 때까지의 시간을 클로즈 시간이라고 인식했기 때문에 실제로 압력 컨트롤러(212b)가 취득한 클로즈 시간(실제의 클로즈 시간)과 시간 차이가 발생하고 있었다.
하지만 본 실시 형태에서는 압력 컨트롤러(212b)가 취득한 클로즈 시간을 보지해두고, 프로세스계 컨트롤러(212)의 요구 지시 데이터에 대한 응답 데이터에 이 클로즈 시간을 포함시키는 것에 의해 프로세스계 컨트롤러(212)가 APC 밸브(242)의 전폐(풀 클로즈) 시간을 보다 정확하게 판정할 수 있다. 또한 프로세스계 컨트롤러(212)는 APC 밸브(242)의 전개(풀 오픈)로부터 전폐(풀 클로즈)까지의 시간에 대해서도 압력 컨트롤러(212b)가 취득한 클로즈 시간과 같은 시간을 취득할 수 있다.
본 실시 형태에서의 장치 컨트롤러(240)의 통신 시스템 구성에 대해서 도 7을 이용하여 설명한다. 여기서 도 5와 마찬가지의 내용인 경우에는 필요에 따라 설명을 생략하고, 여기서는 주로 도 5와 다른 구성 및 내용에 관해서 설명한다.
프로세스 레시피 실행 중인 미리 스텝에 설정된 이벤트, 또는 표시 장치(218)로부터의 밸브 클로즈 지시를 메인 컨트롤러(201)가 접수하고, APC 밸브(242)의 전폐(밸브 클로즈) 지시를 프로세스계 컨트롤러(212)에 출력한다. 또한 이 지시를 접수한 프로세스계 컨트롤러(212)가 압력 컨트롤러(212b)에 전폐(밸브 클로즈) 지시를 출력한다. 여기서 프로세스계 컨트롤러(212)가 압력 컨트롤러(212b)에 전폐(밸브 클로즈) 지시를 출력하고 나서 압력 컨트롤러(212b)로부터 클로즈 시간을 취득할 때까지는 도 5에서 설명한 것과 같으므로 생략한다. 이하, 다음 단계부터 설명한다.
프로세스계 컨트롤러(212)는 압력 컨트롤러(212b)로부터 취득한 클로즈 시간을 메인 컨트롤러(201)에 보고한다. 이때 압력 센서(248)에 의한 압력값이나 APC 밸브(242)의 개도 데이터도 1초 간격으로 보고해도 좋다.
또한 메인 컨트롤러(201)는 네트워크를 개재하여 접속되는 상위 컨트롤러에 이들 압력 센서(248)에 의한 압력값이나 APC 밸브(242)의 클로즈 시간 및 밸브 개도 데이터가 1초 간격으로 보고되도록 구성된다.
상위 컨트롤러 또는 메인 컨트롤러(201)는 보고된 각종 데이터를 축적하는 것과 함께 화면에 각종 데이터의 수치를 그래프 표시하도록 구성된다. 예컨대 축적한 클로즈 시간을 세로축에 배치하고, 프로세스 레시피가 실행된 순으로 표시하는 것에 의해 APC 밸브(242)의 경시(經時) 변화를 확인할 수 있다. 이에 의해 APC 밸브(242)의 소모 및 열화의 상황을 목시(目視)할 수 있다.
또한 상위 컨트롤러 또는 메인 컨트롤러(201)는 클로즈 시간과 임계값의 비교를 수행하도록 구성해도 좋고, 예컨대 취득한 클로즈 시간을 임계값과 비교하는 것에 의해 APC 밸브(242)의 동작 이상을 검출하고, 이 APC 밸브(242)의 이상 정보를 표시 장치(218)에 표시하도록 구성해도 좋다.
도 8의 상측에 프로세스 레시피의 성막 스텝을 간략화한 구성으로 도시한다. 공정A는 처리로(40) 내[또는 처리실(42)]를 퍼지하는 공정(불활성 가스로서 N2 가스를 공급하는 N2 가스 플로우 공정이라고도 부른다.)이며, 후술하는 공정C에 포함되는 공정B가 APC 밸브(242)를 풀 클로즈 하는 공정이며, 그 스텝 시간(301)은 1초다. 공정C가 프로세스 가스(예컨대 원료 가스)를 공급하는 공정이며, 그 스텝 시간(302)도 몇 초 정도다. 그리고 적어도 공정A와 공정C(공정B 포함한다)를 실행하고, 이를 하나의 사이클로서 반복하는 것이 개시된다. 공정A와 공정C 사이에 공정B를 설치하고, 공정A→공정B→공정C를 하나의 사이클로서 반복 실행하도록 구성해도 좋다. 또한 공정C는 2초 내지 5초 정도로 설정되고, 특히 2초가 바람직하다.
도 8의 가로축은 시간이며, 상측의 프로세스 레시피의 성막 스텝 구성의 하방에는 통상시와 밸브 이상 발생 시의 양방(兩方) 때의 APC 밸브(242)의 개폐 상태를 도시하는 개도 데이터(단위는 %)와 공정B와의 시간적 관련성이 도시된다. 통상시에는 클로즈 시간(311)이 공정B의 스텝 시간(301) 내에 종료되도록 이루어진다. 여기서 시간T는 클로즈 시간(311)의 임계값(단위는 시간)을 나타내고, 막 두께에 영향을 미치지 않을 수 있는 시간으로 설정된다. 예컨대 점선으로 나타내어지는 화살표(303)는 프로세스 가스(원료 가스)가 1사이클로 필요한 양을 확보하기 위한 최저 시간으로 시간T를 설정했을 때를 나타낸다.
여기서 통상시의 클로즈 시간(311)이 공정B의 스텝 시간(1초 설정)(301)의 범위 내에 있는 것이 본 실시 형태의 포인트다. 즉 압력 컨트롤러(212b)가 수집한 클로즈 시간(311)을 포함하는 데이터를 프로세스계 컨트롤러(212) 및 메인 컨트롤러(201)로 취득할 수 있다는 것을 가리킨다. 따라서 클로즈 시간(311)의 임계값(시간)T의 설정을 프로세스계 컨트롤러(212) 및 메인 컨트롤러(201)의 데이터 수집 주기(1초)보다 짧은 시간으로 가능한 한 클로즈 시간(311)에 가까운 시간으로 설정할 수 있으므로, 본 실시 형태에서는 성막 스텝 중에 APC 밸브(242)의 이상을 검지할 수 있도록 구성된다.
도 8에 도시하는 종래의 밸브 이상 발생 시에 따르면, 밸브 동작 시간이 증가하고, 클로즈 시간(312)이 공정B의 스텝 시간(301)을 훨씬 더 초과하고, 처리로(40) 내에 프로세스 가스(원료 가스)가 공급되는 시간(304)은 전술한 최저 시간(303)과 비교해서 짧다. 이에 의해 프로세스 가스(원료 가스)의 유량이 감소하여 막 두께에 영향을 끼친다는 것을 알 수 있다.
하지만 실제 클로즈 시간이 클로즈 시간(311)과 공정B의 스텝 시간(301) 사이라면, 종래 클로즈 시간을 계측하지 못했기 때문에, 실제로 APC 밸브(242)의 이상을 검지하기 위해서는 처리 후(프로세스 종료 후)에 샘플 웨이퍼의 막 두께를 측정할 필요가 있었다. 이 경우, 밸브 동작 이상을 알아채지 못하고 다음 뱃치(batch)에서 웨이퍼(14)가 처리될 우려가 있었다.
한편, 본 실시 형태에서는 도 5에 도시하는 바와 같이 압력 컨트롤러(212b)가 취득한 APC 밸브(242)의 밸브 동작 시간(클로즈 시간을 포함한다)을 프로세스계 컨트롤러(212)에 보고하도록 구성된다. 프로세스계 컨트롤러(212)는 취득한 APC 밸브(242)의 클로즈 시간이 도 8에 도시하는 임계값(시간)T를 초과했는지 확인하도록 구성되고, 이에 의해 실시간으로 밸브 동작 이상을 검출할 수 있다.
이와 같이 프로세스계 컨트롤러(212)는 프로세스 레시피 실행 중에 실시간으로 반복해서 APC 밸브(242)의 정확한 클로즈 시간을 취득하면서 임계값(시간)과 비교할 수 있으므로, APC 밸브(242)의 동작 지연 시간을 나타내는 데이터의 경시적인 행동을 감시할 수 있다.
또한 클로즈 시간의 임계값T가 공정B의 스텝 시간(301) 내로 설정되므로 예컨대 임계값T으로 원료 가스를 공급하는 밸브(61)를 열림으로 하면, 처리로(40) 내[처리실(42)]에 프로세스 가스를 보다 효율적으로 충만시킬 수 있을 뿐만 아니라, APC 밸브(242)에 이상이 있으면 프로세스 가스를 공급하지 않도록 구성할 수 있다.
본 실시 형태에서는 공정C 동안에 APC 밸브(242)의 밸브 개도를 0%로 유지하도록 구성된다. 단, APC 밸브(242)의 밸브 개도를 조정하여 처리로(40) 내[처리실(42)]를 소정 압력으로 일정하게 보지하도록 구성해도 좋다. 이에 의해 단시간에 반복 개폐(Open/Closse)하여 프로세스 가스를 공급하는 프로세스이어도 처리로(40) 내에 흐르는 프로세스 가스의 유량을 안정하게 할 수 있다.
본 실시 형태에 따르면, 프로세스 레시피 실행 중에 APC 밸브(242)가 정확한 클로즈 시간을 모니터 할 수 있고, 예컨대 APC 밸브(242)의 개폐 시간(특히 전폐까지의 클로즈 시간)에 의해 프로세스 가스 APC 밸브(242)가 막 두께에 영향을 끼치는 상태에 근접하고 있는지를 확인할 수 있다. 이에 의해 APC 밸브 이상을 검출할 수 있다.
본 실시 형태에 따르면, 메인 컨트롤러(201)의 기억부(222)나 상위 컨트롤러에서 APC 밸브(242)의 클로즈 시간을 축적해서 표시하는 것에 의해 APC 밸브(242)의 클로즈 시간이 변화하는 경향을 감시하는 것이 가능해진다. 예컨대 APC 밸브(242)를 단시간에 반복 개폐(오픈/클로즈)하여 프로세스 가스를 처리실에 공급하는 프로세스이어도 처리로 내에 흐르는 프로세스 가스의 양이 변화하지 않고, 형성되는 막 두께에 대한 영향을 저감할 수 있다.
또한 본 실시 형태에 따르면, APC 밸브(242)의 전개(풀 오픈)상태로부터 전폐(풀 클로즈)할 때까지의 시간이 변화되면, 프로세스 레시피 실행 중(사이클릭 성막 중)에 이상을 검출할 수 있고, 종래와 같이 프로세스 레시피 종료 후에 샘플 웨이퍼의 막 두께를 측정할 필요가 없기 때문에 에러 처리부터 복구할 때까지의 메인터넌스 시간의 단축을 기대할 수 있다. 또한 기판의 막 두께 이상을 알아채지 못한 상태에서 다음 뱃치 처리를 수행하지 않도록 제어할 수 있다.
또한 본 실시 형태에 따르면, 프로세스 가스를 처리실에 공급하는 공정; 및 미반응의 프로세스 가스를 처리실로부터 배기하는 공정;을 단시간에 반복 실행하는 프로세스에서는 처리로 내에 흐르는 프로세스 가스의 급격한 변동을 억제할 수 있고, 형성되는 막 두께의 영향을 저감할 수 있다.
또한 본 실시 형태에 따르면, 메인 컨트롤러(201)나 상위 컨트롤러에 의해 취득한 클로즈 시간을 임계값과 비교하는 것에 의해 APC 밸브(242)의 동작 이상을 검출하고, 이 APC 밸브(242)의 이상 정보를 표시 장치(218)에 표시하도록 구성해도 좋다. 이러한 구성이어도 사이클릭 성막 중에 밸브의 동작에 이상이 발생해도 성막 스텝(레시피 실행 중)에서의 밸브 동작 이상을 검출할 수 있다. 따라서 종래와 같이 기판의 막 두께 이상에 알아채지 못하고 다음 패치 처리를 수행하거나, 프로세스 레시피 종료후에 샘플 웨이퍼의 막 두께를 측정할 필요가 없기 때문에 에러 처리로부터 복구할 때까지의 메인터넌스 시간의 단축을 기대할 수 있다.
또한 본 개시에 따른 성막 스텝은 본 실시 형태에서의 공정A와 공정C를 막 두께에 따라 반복하는 사이클릭 성막에 한정되지 않고, 반응 가스를 처리로(40) 내[처리실(42)]에 공급하는 공정D를 추가하고, 공정A와 공정C와 공정A와 공정D를 1사이클로 하여 목표로 하는 막 두께에 따라 이 1사이클을 반복하는 사이클릭 성막에도 적용할 수 있다. 또한 단순히 공정C와 공정D를 1사이클로 하여 목표로 하는 막 두께에 따라 이 1사이클을 반복하는 사이클릭 성막에도 적용할 수 있다. 또한 적절히 공정D 전에 공정B를 실시해도 좋고, 공정D에 공정B를 포함해도 좋다는 것은 말할 필요도 없다.
또한 예컨대 전술한 바와 같이 본 개시에 따른 처리로(40)의 구성에서는 웨이퍼(14)를 다수 처리하는 뱃치식 장치로서 구성되지만 이에 한정되지 않고, 웨이퍼(14)를 1매마다 처리하는 매엽식(枚葉式) 장치나 복수 매마다 처리하는 다매엽(多枚葉) 장치에 본 개시를 적용해도 좋다.
예컨대 전술한 실시 형태에서는 처리 대상이 되는 기판이 반도체 웨이퍼 기판인 경우를 예로 들었지만 본 개시는 이에 한정되지 않고, LCD(Liquid Crystal Display) 장치 등의 유리기판을 처리하는 기판 처리 장치에도 바람직하게 적용할 수 있다.
또한 예컨대 전술한 실시 형태에서는 본 개시가 이에 한정되지 않는다. 즉 그 외 성막 처리로서는 산화막, 질화막을 형성하는 처리, 금속을 포함하는 막을 형성하는 처리이어도 좋다. 또한 기판 처리의 구체적인 내용은 불문이며, 또한 본 개시는 다른 기판 처리 장치, 예컨대 산화 처리 장치, 질화 처리 장치, 플라즈마를 이용한 CVD 장치 등의 다른 기판 처리 장치에도 바람직하게 적용할 수 있다.
10: 기판 처리 장치 14: 웨이퍼

Claims (15)

  1. 처리실에 적어도 원료 가스를 공급하여 기판에 성막하는 프로세스 레시피를 실행하는 것에 의해 기판을 처리하는 컨트롤러; 및
    처리실의 압력을 검출하는 압력 센서에 의해 검지된 압력값에 기초하여 압력 제어 밸브의 개도(開度)를 제어하는 압력 컨트롤러;
    를 구비하고,
    상기 압력 컨트롤러는 상기 압력 센서 및 상기 압력 제어 밸브로부터 취득한 데이터를 축적하는 메모리 영역을 포함하고, 상기 프로세스 레시피 실행 중인 상기 압력 제어 밸브의 전폐(全閉)까지의 밸브 풀 클로즈 시간을 계측하여 상기 메모리 영역에 보지하도록 구성되고,
    상기 컨트롤러는 상기 메모리 영역에 보지된 상기 밸브 풀 클로즈 시간을 취득하고, 취득한 상기 밸브 풀 클로즈 시간이 임계값의 범위 내인지를 확인하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 원료 가스를 상기 처리실에 공급하는 공정 및 상기 원료 가스를 상기 처리실로부터 배기하는 공정을 포함하는 상기 프로세스 레시피를 실행하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로세스 레시피를 상기 컨트롤러에 실행시키는 메인 컨트롤러
    를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 메인 컨트롤러에 상기 클로즈 시간을 소정 주기로 보고하도록 구성되고,
    상기 메인 컨트롤러는 상기 클로즈 시간과 미리 보지(保持)하는 임계값과 비교하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 압력 컨트롤러에 주기적으로 데이터 요구 지시를 출력하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 압력 컨트롤러는 상기 압력 제어 밸브의 밸브 풀 클로즈 시간 외에 상기 압력 센서에 의해 검출한 압력값 및 상기 압력 제어 밸브의 개도 데이터를 포함하는 데이터를 상기 컨트롤러에 보고하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 압력 컨트롤러로부터 상기 압력 제어 밸브의 개도가 0%이 될 때까지의 시간을 상기 밸브 풀 클로즈 시간으로서 취득하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 압력 컨트롤러의 데이터 취득 주기는 상기 컨트롤러의 데이터 요구 지시 주기보다 짧게 설정되는 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 프로세스 레시피는 상기 원료 가스를 공급하는 스텝을 포함하는 것이고,
    상기 스텝을 실행 중에 적어도 상기 압력 제어 밸브가 전폐가 되는 기간을 포함하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 프로세스 레시피는 상기 원료 가스를 공급하는 공급 스텝을 포함하는 것이고,
    상기 공급 스텝은 상기 압력 제어 밸브를 전폐로 하는 전폐 스텝을 포함하고,
    상기 임계값은 상기 전폐 스텝의 스텝 시간 사이에 설정되도록 구성되는 기판 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 원료 가스를 공급하는 밸브
    를 더 포함하고,
    상기 밸브는 상기 압력 제어 밸브를 전폐로 한 후에 개방되도록 구성되는 기판 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 프로세스 레시피는 상기 원료 가스를 공급하기 전에 상기 압력 제어 밸브를 전폐로 하는 스텝을 포함하고,
    상기 원료 가스를 공급하는 모중에는 상기 압력 제어 밸브가 전폐가 되도록 구성되는 기판 처리 장치.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 메인 컨트롤러와 접속되는 상위 컨트롤러
    를 더 포함하고,
    상기 메인 컨트롤러는 상기 압력 컨트롤러로부터 취득한 상기 클로즈 시간을 상기 상위 컨트롤러에 보고하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 상위 컨트롤러는 상기 컨트롤러 및 상기 압력 컨트롤러로부터 이간된 위치에 설치되는 기판 처리 장치.
  14. 처리실에 적어도 원료 가스를 공급하여 기판에 성막하는 프로세스 레시피를 실행하는 것에 의해 상기 기판을 처리하는 컨트롤러와, 상기 처리실의 압력을 검출하는 압력 센서에 의해 검지된 압력값에 기초하여 압력 제어 밸브의 개도를 제어하는 압력 컨트롤러를 구비한 제어 시스템으로서,
    상기 압력 컨트롤러는 상기 압력 센서 및 상기 압력 제어 밸브로부터 취득한 데이터를 축적하는 메모리 영역을 포함하고, 상기 프로세스 레시피 실행 중인 상기 압력 제어 밸브의 전폐까지의 밸브 풀 클로즈 시간을 계측하는 것과 함께 상기 메모리 영역에 보지하도록 구성되고,
    상기 컨트롤러는 상기 메모리 영역에 보지된 상기 밸브 풀 클로즈 시간을 취득하고, 취득한 상기 밸브 풀 클로즈 시간이 임계값의 범위 내인지를 확인하도록 구성되는 제어 시스템.
  15. 처리실에 적어도 원료 가스를 공급하여 기판에 성막하는 프로세스 레시피를 실행하는 것에 의해 기판을 처리하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법으로서,
    상기 기판을 처리하는 공정에서는,
    처리로 내의 압력을 검출하는 압력 센서에 의해 검지된 압력값에 기초하여 압력 제어 밸브의 개도를 제어하는 공정;
    상기 압력 센서 및 상기 압력 제어 밸브로부터 취득한 데이터를 메모리 영역에 축적하는 공정;
    상기 압력 제어 밸브의 전폐까지의 밸브 풀 클로즈 시간을 계측하는 것과 함께 상기 밸브 풀 클로즈 시간을 메모리 영역에 보지하는 공정;
    상기 메모리 영역에 보지된 상기 밸브 풀 클로즈 시간을 취득하는 공정; 및
    취득한 상기 밸브 풀 클로즈 시간이 임계값의 범위 내인지를 확인하는 공정;
    을 더 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
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