KR20220040974A - 기판 처리 시스템, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램 - Google Patents

기판 처리 시스템, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램 Download PDF

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타카시 야하타
슌 마츠이
šœ 마츠이
나오후미 오하시
타다시 타카사키
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가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

복수의 처리 용기를 포함하는 기판 처리 시스템에서 처리 용기의 배기관 내에 배기 가스가 퇴적되는 것을 방지하면서 가스 공급관 내의 분위기 가스를 배기하는 것이 가능한 기술을 제공한다.
기판을 수용하는 복수의 처리 용기; 복수의 처리 용기 각각에 접속되고 처리 가스를 공급하는 가스 공급관; 복수의 처리 용기 내의 분위기를 배기하는 제1 배기부; 가스 공급관 내의 분위기를 배기하고, 절체 밸브를 개재하여 가스 공급관에 접속된, 제1 배기부와는 다른 제2 배기부; 및 (a) 가스 공급관으로부터 처리 용기에 처리 가스를 공급하여 기판을 처리하는 스텝과, (b) 가스 공급관으로부터 처리 용기에 처리 가스를 공급하지 않는 동안 가스 공급관으로부터 제2 배기부에 처리 가스를 배기하는 스텝을 실행하도록, 절체 밸브와 제1 배기부와 제2 배기부를 제어 가능하도록 구성된 제어부를 포함한다.

Description

기판 처리 시스템, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램{SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE AND PROGRAM}
본 개시(開示)는 기판 처리 시스템, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램에 관한 것이다.
종래, 반도체 장치의 제조에서 예컨대 기판의 표면에 원하는 산화막을 형성하는 성막 처리와 같은 기판 처리가 수행되는 것이 알려져 있다. 기판 처리를 수행하는 장치로서는 예컨대 성막용 원료 가스나 반응 가스와 같은 처리 가스를 가스 공급관으로부터, 기판이 수용된 처리 용기(처리실)에 공급하여 기판을 처리하는 기판 처리 시스템이 있다. 또한 처리 용기에는 기판 처리에 따라 처리 용기 내의 분위기를 배기하는 배기부가 설치된다(예컨대 특허문헌 1).
1. 일본 특개 2017-045880호
여기서 기판의 처리를 위해서 처리 가스가 처리 용기에 공급된 후 후속의 기판 처리에서의 처리 가스의 양이나 품질을 일정하게 보지(保持)하기 위해서, 가스 공급관 내의 분위기는 일단 배기될 필요가 있다.
하지만 가스 공급관 내의 분위기를 배기하는 배기관이 처리 용기 내의 분위기를 배기하는 배기부에 접속되는 경우, 처리 용기 내로부터의 배기 가스와 가스 공급관 내로부터의 배기 가스의 합류 부분에서 배기 가스의 흐름이 체류해 처리 용기의 배기관 내에 배기 가스가 대량으로 퇴적한다.
이 때문에 기판 처리 후에 처리 용기 내에 잔류한 처리 가스를 배기부에서 충분히 배기하지 못하는 경우가 있다. 그리고 후속의 기판 처리 시, 처리 용기 내에 잔류한 처리 가스에 의해 예컨대 처리 가스의 농도가 설정 농도보다 짙어지는 등 기판 처리의 처리 조건이 변동한다. 그 결과, 기판의 막 두께가 불필요하게 두꺼워지는 등의 반도체 장치의 제품 품질이 저하되는 문제가 발생한다.
또한 잔류한 처리 가스가 처리 용기의 내벽에 부착되는 것에 의해 내벽 면상에 불필요한 피막(被膜)이 형성되는 경우가 있다. 피막이 두꺼워지면 기판의 처리에 영향이 발생하기 때문에 피막을 제거하는 메인터넌스 작업을 수행할 필요가 생기지만, 메인터넌스 작업 중에는 대상의 처리 용기를 제조에 사용할 수 없다. 이때문에 제조 라인의 제조 능력이 저하되고, 반도체 장치의 제품 비율이 저하된다는 과제가 발생한다.
특히 복수의 처리 용기를 포함하는 기판 처리 시스템의 경우, 각각의 처리 용기에서의 기판의 반송, 성막 및 반출 등의 각각의 처리를 타이밍을 조금씩 다르게 하여 실시하는 것에 의해 불필요한 시간이 삭감되어 제조 효율이 높아진다. 이에 의해 복수의 처리 용기를 포함하는 기판 처리 시스템에서는 상기와 같은 처리 용기의 배기부에서의 배기 가스의 퇴적에 기인하는 문제가 복수의 처리 용기의 각각에서 발생하기 때문에 기판 처리 시스템 전체에서 보면 영향이 커진다.
본 개시는 상기의 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 복수의 처리 용기를 포함하는 기판 처리 시스템에서 처리 용기의 배기관 내에 배기 가스가 퇴적하는 것을 방지하면서 가스 공급관 내의 분위기 가스를 배기하는 것이 가능한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 형태에 따르면, 기판을 수용하는 복수의 처리 용기; 복수의 처리 용기 각각에 접속되고 처리 가스를 공급하는 가스 공급관; 복수의 처리 용기 내의 분위기를 배기하는 제1 배기부; 가스 공급관 내의 분위기를 배기하고, 절체(切替) 밸브를 개재하여 상기 가스 공급관에 접속된, 제1 배기부와는 다른 제2 배기부; 및 (a) 가스 공급관으로부터 처리 용기에 처리 가스를 공급하여 기판을 처리하는 스텝과 (b) 가스 공급관으로부터 처리 용기에 처리 가스를 공급하지 않는 동안 가스 공급관으로부터 제2 배기부에 처리 가스를 배기하는 스텝을 실행하도록 절체 밸브와 제1 배기부와 제2 배기부를 제어 가능하도록 구성된 제어부를 포함하는 기술이 제공된다.
본 개시에 따른 기술에 따르면, 복수의 처리 용기를 포함하는 기판 처리 시스템에서 처리 용기의 배기관 내에 배기 가스가 퇴적하는 것을 방지하면서 가스 공급관 내의 분위기 가스를 배기하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 개시의 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 횡단면(橫斷面) 개략도.
도 2는 본 개시의 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 종단면(縱斷面) 개략도.
도 3은 본 개시의 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 진공 반송 로봇의 개략도.
도 4는 본 개시의 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성도.
도 5는 본 개시의 실시 형태에 따른 챔버의 종단면 개략도.
도 6은 본 개시의 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 컨트롤러의 개략 구성도.
도 7은 본 개시의 실시 형태에 따른 제1 기판 처리 공정의 흐름도.
도 8은 본 개시의 실시 형태에 따른 제1 기판 처리 공정의 시퀀스도.
도 9는 본 개시의 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템에서 수행되는 기판 처리 공정의 흐름도.
본 개시의 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템은, 기판을 수용하는 복수의 처리 용기; 가스 공급관; 제1 배기부; 제2 배기부; 및 가스 공급관과 제1 배기부와 제2 배기부를 제어하는 제어부를 포함한다. 이하, 본 개시의 실시 형태를 도면에 입각해서 구체적으로 설명한다.
이하, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템을 설명한다.
(1) 기판 처리 시스템의 개요 구성
본 개시의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 개요 구성을 도 1 내지 도 5를 이용하여 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 구성예를 도시하는 횡단면도이다. 도 2는 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 구성예를 도시하는 도 1의 α-α'에서의 종단면도이다. 도 3은 도 1의 암의 상세를 설명한 설명도이다. 도 4는 프로세스 모듈에 공급하는 가스 공급계 및 가스 배기계를 설명하는 설명도이다. 도 5는 프로세스 모듈에 설치되는 챔버를 설명하는 설명도이다. 또한 이하의 설명에서 이용되는 도면은 모두 모식적인 것이며, 도면에 도시되는 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은 현실의 것과 반드시 일치하지 않는다. 또한 복수의 도면의 상호간에서도 각 요소의 치수의 관계, 각 요소의 비율 등은 반드시 일치하지 않는다.
도 1 및 도 2에서 본 개시가 적용되는 기판 처리 시스템(1000)은 웨이퍼(200)를 처리하는 것으로, IO 스테이지(1100), 대기 반송실(1200), 로드록 실(1300), 진공 반송실(1400), 프로세스 모듈[예컨대 프로세스 모듈(110a, 110b, 110c, 110d)]로 주로 구성된다. 이하 프로세스 모듈(110a, 110b, 110c, 110d)은 총칭하여 또는 개별적으로 프로세스 모듈(110)이라고도 지칭된다.
다음으로 각 구성에 대해서 구체적으로 설명한다. 도 1의 설명에서는 전후좌우는 X1 방향이 오른쪽, X2 방향이 왼쪽, Y1 방향이 앞쪽, Y2 방향이 뒤쪽으로 한다. 또한 웨이퍼(200)의 표면에는 반도체 디바이스가 형성되고, 기판 처리 시스템(1000)에서는 반도체 디바이스 제조의 일 공정이 수행된다. 여기서 반도체 디바이스란, 집적 회로, 전자 소자(素子) 단체(單體)(저항 소자, 코일 소자, 커패시터 소자, 반도체 소자) 중 어느 하나 또는 복수를 포함하는 것을 말한다. 또한 반도체 디바이스의 제조 도중에 필요해지는 더미 막이어도 좋다.
(대기 반송실·IO 스테이지)
도 1 중의 하측에 위치하는 기판 처리 시스템(1000)의 바로 앞에는 IO 스테이지(로드 포트)(1100)가 설치된다. IO 스테이지(1100) 상에는 복수의 포드(1001)가 탑재된다. 포드(1001)는 실리콘(Si) 기판 등의 기판[웨이퍼(200)]을 반송하는 캐리어로서 이용되고, 포드(1001) 내에는 미처리 기판이나 처리 완료된 기판이 각각 수평 자세로 복수 격납되도록 구성된다.
포드(1001)에는 캡(1120)이 설치되고, 후술하는 포드 오프너(1210)에 의해 개폐된다. 포드 오프너(1210)는 IO 스테이지(1100)에 재치된 포드(1001)의 캡(1120)을 개폐하여 기판 출입구를 개방 및 폐쇄하는 것에 의해 포드(1001)에 대한 기판의 출입을 가능하게 한다. 포드(1001)는 미도시의 공정 내 반송 장치(RGV)에 의해 IO 스테이지(1100)에 대하여 공급 및 배출된다.
IO 스테이지(1100)는 대기 반송실(1200)에 인접한다. 대기 반송실(1200)은 IO 스테이지(1100)와 다른 면에 후술하는 로드록 실(1300)이 연결된다.
대기 반송실(1200) 내에는 기판을 이재하는 제1 반송 로봇으로서의 대기 반송 로봇(1220)이 설치된다. 도 2에 도시되는 바와 같이 대기 반송 로봇(1220)은 대기 반송실(1200)에 설치된 엘리베이터(1230)에 의해 승강되도록 구성되는 것과 함께 리니어 액츄에이터(1240)에 의해 좌우 방향으로 왕복 이동되도록 구성된다.
도 2에 도시되는 바와 같이 대기 반송실(1200)의 상부에는 클린 에어를 공급하는 클린 유닛(1250)이 설치된다. 또한 도 1에 도시되는 바와 같이 대기 반송실(1200)의 좌측에는 기판에 형성되는 노치(notch) 또는 오리엔테이션 플랫을 맞추는 장치(이하, 프리얼라이너라고 부른다)(1260)가 설치된다.
도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이 대기 반송실(1200)의 광체(筐體)(1270) 전측(도 1 중의 하측)에는 기판을 대기 반송실(1200)에 대하여 반입반출하기 위한 기판 반입반출구(1280)와, 포드 오프너(1210)가 설치된다. 기판 반입반출구(1280)를 개재하여 포드 오프너(1210)와 반대측, 즉 광체(1270)의 외측에는 IO 스테이지(로드 포트)(1100)가 설치된다.
포드 오프너(1210)는 IO 스테이지(1100)에 재치된 포드(1001)의 캡(1120)을 개폐하여 기판 출입구를 개방 및 폐쇄하는 것에 의해 포드(1001)에 대한 기판의 출입을 가능하게 한다. 포드(1001)는 미도시의 공정 내 반송 장치(RGV)에 의해 IO 스테이지(1100)에 대하여 공급 및 배출된다.
대기 반송실(1200)의 광체(1270)의 후측(도 1 중의 상측)에는 웨이퍼(200)를 로드록 실(1300)에 반입반출하기 위한 기판 반입반출구(1290)가 설치된다. 기판 반입반출구(1290)는 후술하는 게이트 밸브(1330)에 의해 개방 및 폐쇄되는 것에 의해 웨이퍼(200)의 출입을 가능하게 한다.
[로드록(L/L) 실]
로드록 실(1300)은 대기 반송실(1200)에 인접한다. 로드록 실(1300)을 구성하는 광체(1310)가 포함하는 면 중 대기 반송실(1200)과는 다른 면에는 후술하는 바와 같이 진공 반송실(1400)이 배치된다. 로드록 실(1300)은 대기 반송실(1200)의 압력과 진공 반송실(1400)의 압력으로 맞춰서 광체(1310) 내의 압력이 변동되기 때문에 부압에 견딜 수 있는 구조로 구성된다.
광체(1310) 중 진공 반송실(1400)과 인접하는 측에는 기판 반입반출구(1340)가 설치된다. 기판 반입반출구(1340)는 게이트 밸브(1350)에 의해 개방 및 폐쇄되는 것에 의해 웨이퍼(200)의 출입을 가능하게 한다.
또한 로드록 실(1300) 내에는 웨이퍼(200)를 재치하는 재치면[예컨대 재치면(1311a) 및 재치면(1311b)]을 적어도 2개 포함하는 기판 재치대(1320)가 설치된다. 이하 적어도 2개의 재치면[예컨대 재치면(1311a) 및 재치면(1311b)]은 총칭하여 또는 개별적으로 재치면(1311)이라고도 지칭된다. 재치면(1311) 간의 거리는 후술하는 진공 반송 로봇(1700)이 포함하는 핑거 간의 거리에 의해 설정된다.
(진공 반송실)
기판 처리 시스템(1000)은 부압 하에서 기판이 반송되는 반송 공간이 되는 반송실로서의 진공 반송실(트랜스퍼 모듈)(1400)을 구비한다. 진공 반송실(1400)을 구성하는 광체(1410)는 평면시가 오각형으로 형성되고, 오각형의 각 변에는 로드록 실(1300) 및 웨이퍼(200)를 처리하는 프로세스 모듈(110a 내지 110d)이 연결된다. 진공 반송실(1400)의 대략 중앙부에는 부압 하에서 기판을 이재(반송)하는 제2 반송 로봇으로서의 진공 반송 로봇(1700)이 플랜지(1430)를 기부(基部)로서 설치된다. 또한 여기서는 진공 반송실(1400)을 오각형의 예를 제시하지만, 사각형이나 육각형 등의 다각형이어도 좋다.
광체(1410)의 측벽 중 로드록 실(1300)과 인접하는 측에는 기판 반입반출구(1420)가 설치된다. 기판 반입반출구(1420)는 게이트 밸브(1350)에 의해 개방 및 폐쇄되는 것에 의해 웨이퍼(200)의 출입을 가능하게 한다.
진공 반송실(1400) 내에 설치되는 진공 반송 로봇(1700)은 도 2에 도시하는 바와 같이 엘리베이터(1450) 및 플랜지(1430)에 의해 진공 반송실(1400)의 기밀성을 유지하면서 승강할 수 있도록 구성된다. 진공 반송 로봇(1700)의 상세한 구성은 후술한다. 엘리베이터(1450)는 진공 반송 로봇(1700)이 포함하는 2개의 암(1800, 1900)을 각각 독립해서 승강 가능하도록 구성된다.
광체(1410)의 천장에는 광체(1410) 내에 불활성 가스를 공급하기 위한 불활성 가스 공급공(1460)이 설치된다. 불활성 가스 공급공(1460)에는 불활성 가스 공급관(1510)이 설치된다. 불활성 가스 공급관(1510)에는 상류부터 순서대로 불활성 가스원(1520), 매스 플로우 컨트롤러(1530), 밸브(1540)가 설치되고, 광체(1410) 내에 공급하는 불활성 가스의 공급량을 제어한다.
주로 불활성 가스 공급관(1510), 매스 플로우 컨트롤러(1530), 밸브(1540)로 진공 반송실(1400)에서의 불활성 가스 공급부(1500)가 구성된다. 또한 불활성 가스원(1520), 불활성 가스 공급공(1460)을 불활성 가스 공급부(1500)에 포함시켜도 좋다.
광체(1410)의 저벽(底壁)에는 광체(1410)의 분위기를 배기하기 위한 배기공(1470)이 설치된다. 배기공(1470)에는 배기관(1610)이 설치된다. 배기관(1610)에는 상류부터 순서대로 압력 제어기인 APC(Auto Pressure Controller)(1620), 펌프(1630)가 설치된다.
주로 배기관(1610), APC(1620)로 진공 반송실(1400)에서의 가스 배기부(1600)가 구성된다. 또한 펌프(1630), 배기공(1470)을 가스 배기부에 포함시켜도 좋다.
불활성 가스 공급부(1500), 가스 배기부(1600)의 협동(協動)에 의해 진공 반송실(1400)의 분위기가 제어된다. 예컨대 광체(1410) 내의 압력이 제어된다.
도 1에 도시되는 바와 같이 광체(1410)의 5매의 측벽 중 로드록 실(1300)이 설치되지 않은 측에는 웨이퍼(200)에 원하는 처리를 수행하는 프로세스 모듈(110a, 110b, 110c, 110d)이 연결된다.
프로세스 모듈(110a, 110b, 110c, 110d)의 각각은 하나 이상의 챔버가 설치된다. 구체적으로는. 예컨대, 프로세스 모듈(110a)에는 챔버(100a, 100b)가 설치된다. 프로세스 모듈(110b)에는 챔버(100c, 100d)가 설치된다. 프로세스 모듈(110c)에는 챔버(100e, 100f)가 설치된다. 프로세스 모듈(110d)에는 챔버(100g, 100h)가 설치된다. 이하 챔버(100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g, 100h)는 총칭하여 또는 개별적으로 챔버(100)라고도 지칭된다.
광체(1410)의 측벽 중 각 챔버(100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g, 100h)와 대향하는 벽에는 기판 반입반출구(1480a, 1480b, 1480c, 1480d, 1480e, 1480f, 1480g, 1480h)가 설치된다. 예컨대 도 2에 도시되는 바와 같이, 챔버(100e)와 대향하는 벽에는 기판 반입반출구(1480e)가 설치된다. 이하 기판 반입반출구(1480a, 1480b, 1480c, 1480d, 1480e, 1480f, 1480g, 1480h)는 총칭하여 또는 개별적으로 기판 반입반출구(1480)라고도 지칭된다.
도 2 중 챔버(100e)를 챔버(100a)로 치환한 경우, 챔버(100a)와 대향하는 벽에는 기판 반입반출구(1480a)가 설치된다.
마찬가지로 챔버(100f)를 챔버(100b)에 치환한 경우, 챔버(100b)와 대향하는 벽에는 기판 반입반출구(1480b)가 설치된다.
게이트 밸브(1490a, 1490b, 1490c, 1490d, 1490e, 1490f, 1490g, 1490h)는 도 1에 도시되는 바와 같이 처리실마다 설치된다. 구체적으로는 챔버(100a) 사이에는 게이트 밸브(1490a)가, 챔버(100b) 사이에는 게이트 밸브(1490b)가 설치된다. 챔버(100c) 사이에는 게이트 밸브(1490c)가, 챔버(100d) 사이에는 게이트 밸브(1490d)가 설치된다. 챔버(100e) 사이에는 게이트 밸브(1490e)가, 챔버(100f) 사이에는 게이트 밸브(1490f)가 설치된다. 챔버(100g) 사이에는 게이트 밸브(1490g)가, 챔버(100h) 사이에는 게이트 밸브(1490h)가 설치된다. 이하 게이트 밸브(1490a, 1490b, 1490c, 1490d, 1490e, 1490f, 1490g, 1490h)는 총칭하여 또는 개별적으로 게이트 밸브(1490)라고도 지칭된다.
각 챔버(100)는 각 게이트 밸브(1490)에 의해 개방 및 폐쇄되는 것에 의해 각 기판 반입반출구(1480)를 개재한 웨이퍼(200)의 출입을 가능하게 한다.
계속해서 진공 반송실(1400)에 탑재되는 진공 반송 로봇(1700)에 대해서 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3은 도 1의 진공 반송 로봇(1700)을 확대한 도면이다.
진공 반송 로봇(1700)은 2개의 암(1800, 1900)을 구비한다. 암(1800)은 선단에 2개의 엔드 이펙터(1810, 1820)가 설치된 포크 포션(1830)을 포함한다. 포크 포션(1830)의 근원에는 미들 포션(1840)이 축(1850)을 개재하여 접속된다.
엔드 이펙터(1810)와 엔드 이펙터(1820)에는 각각의 프로세스 모듈(110)로부터 반출되는 웨이퍼(200)가 재치된다. 도 1에서는 프로세스 모듈(110c)로부터 반출되는 웨이퍼(200)가 재치되는 예를 제시한다.
미들 포션(1840) 중 포크 포션(1830)과 다른 개소(箇所)에는 보텀 포션(1860)이 축(1870)을 개재하여 접속된다. 보텀 포션(1860)은 축(1880)을 개재하여 플랜지(1430)에 배치된다.
암(1900)은 선단에 2개의 엔드 이펙터(1910, 1920)가 설치된 포크 포션(1930)을 포함한다. 포크 포션(1930)의 근원에는 미들 포션(1940)이 축(1950)을 개재하여 접속된다.
엔드 이펙터(1910)와 엔드 이펙터(1920)에는 로드록 실(1300)로부터 반출되는 웨이퍼(200)가 재치된다.
미들 포션(1940) 중 포크 포션(1930)과 다른 개소에는 보텀 포션(1960)이 축(1970)을 개재하여 접속된다. 보텀 포션(1960)은 축(1980)을 개재하여 플랜지(1430)에 배치된다.
엔드 이펙터(1810), 엔드 이펙터(1820)는 엔드 이펙터(1910), 엔드 이펙터(1920)보다 높은 위치에 배치된다.
진공 반송 로봇(1700)은 축을 중심으로 한 회전이나 암의 연장이 가능하다.
(프로세스 모듈)
계속해서 각 프로세스 모듈(110) 내의 프로세스 모듈(110a)에 대해서 도 1, 도 2, 도 4를 예로 들어 설명한다. 도 4는 프로세스 모듈(110a)과, 프로세스 모듈(110a)에 접속되는 가스 공급부와, 프로세스 모듈(110a)에 접속되는 가스 배기부와의 관련을 설명하는 설명도다.
여기서는 프로세스 모듈(110a)을 예로 들지만, 다른 프로세스 모듈(110b), 프로세스 모듈(110c), 프로세스 모듈(110d)에서도 마찬가지의 구조이기 때문에 여기서는 설명을 생략한다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 프로세스 모듈(110a)에는 웨이퍼(200)를 처리하는 챔버(100a)와 챔버(100b)가 설치된다. 챔버(100a)와 챔버(100b) 사이에는 격벽(2040a)이 설치되고, 각각의 챔버 내의 분위기가 혼재하지 않도록 구성된다.
도 2에 도시된 챔버(100e)의 기판 반입반출구(2060e)와 마찬가지로, 챔버(100a)와 진공 반송실(1400)이 인접하는 벽에는 기판 반입반출구(미도시)가 설치된다.
챔버(100)에는 웨이퍼(200)를 지지하는 기판 지지부(210)가 설치된다.
프로세스 모듈(110a)에는 챔버(100a)와 챔버(100b)의 각각 처리 가스를 공급하는 가스 공급부가 접속된다. 가스 공급부는. 제1 가스 공급부(원료 가스 공급부), 제2 가스 공급부(반응 가스 공급부), 제3 가스 공급부(제1 퍼지 가스 공급부), 제4 가스 공급부(제2 퍼지 가스 공급부) 등으로 구성된다. 각 가스 공급계의 구성에 대해서 설명한다.
(제1 가스 공급부)
도 4에 도시하는 바와 같이, 원료 가스 공급원(113)으로부터 프로세스 모듈(110a) 사이에는 버퍼 탱크(114)와 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(115a, 115b)와 처리실측 밸브(116a, 116b)가 각각 설치된다. 또한 이것들은 원료 가스 공통관(112)이나 원료 가스 공급관(111a, 111b) 등으로 접속된다. 이들 원료 가스 공통관(112), MFC(115a, 115b), 처리실측 밸브(116a, 116b), 제1 가스 공급관[원료 가스 공급관(111a, 111b)]으로 제1 가스 공급부가 구성된다. 또한 원료 가스 공급원(113)을 제1 가스 공급계에 포함시키도록 구성해도 좋다. 또한 기판 처리 시스템에 설치되는 프로세스 모듈의 수에 따라 마찬가지의 구성을 증감시켜서 구성해도 좋다.
여기서 MFC는 전기적인 질량 유량계와 유량 제어를 조합해서 구성된 유량 제어 장치이어도 좋고, 니들 밸브나 오리피스 등의 유량 제어 장치이어도 좋다. 후술하는 MFC도 마찬가지로 구성되어도 좋다. 니들 밸브나 오리피스 등의 유량 제어 장치로 구성한 경우, 가스 공급을 고속으로 펄스적으로 절체하는 것이 용이해진다.
(제2 가스 공급부)
도 4에 도시하는 바와 같이 반응 가스 공급원(123)으로부터 프로세스 모듈(110a) 사이에는 활성화부로서의 리모트 플라즈마 유닛(RPU)(124), MFC(125a, 125b), 처리실측 밸브(126a, 126b)가 설치된다. 이 각 구성은 반응 가스 공통관(122)과 제2 가스 공급관[반응 가스 공급관(121a, 121b)] 등으로 접속된다. 이들 RPU(124), MFC(125a, 125b), 처리실측 밸브(126a, 126b), 반응 가스 공통관(122), 반응 가스 공급관(121a, 121b) 등으로 제2 가스 공급부가 구성된다. 또한 반응 가스 공급원(123)을 제2 가스 공급부에 포함시키도록 구성해도 좋다. 또한 기판 처리 시스템에 설치되는 프로세스 모듈의 수에 따라 마찬가지의 구성을 증감시켜서 구성해도 좋다.
본 실시 형태에서는 가스 공급관은 복수의 처리 용기 각각에 접속되고 처리 가스를 공급한다. 가스 공급관은 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급관(111a, 111b)과, 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급관(121a, 121b)을 포함한다.
[제3 가스 공급부(제1 퍼지 가스 공급부)]
도 4에 도시하는 바와 같이, 제1 퍼지 가스(불활성 가스) 공급원(133)으로부터 프로세스 모듈(110a) 사이에는 MFC(135a, 135b), 처리실측 밸브(136a, 136b) 밸브(176a, 176b, 186a, 186b) 등이 설치된다. 이 각 구성은 퍼지 가스(불활성 가스) 공통관(132), 퍼지 가스(불활성 가스) 공급관(131a, 131b) 등으로 접속된다. 이들 MFC(135a, 135b), 처리실측 밸브(136a, 136b), 불활성 가스 공통관(132), 불활성 가스 공급관(131a, 131b) 등으로, 제3 가스 공급계가 구성된다. 또한 퍼지 가스(불활성 가스) 공급원(133)을 제3 가스 공급부(제1 퍼지 가스 공급부)에 포함시키도록 구성해도 좋다. 또한 기판 처리 시스템에 설치되는 프로세스 모듈의 수에 따라 마찬가지의 구성을 증감시켜서 구성해도 좋다.
[제4 가스 공급부(제2 퍼지 가스 공급부)]
도 4에 도시하는 바와 같이 제4 가스 공급부는 원료 가스 공급관(111a, 111b), 반응 가스 공급관(121a, 121b) 각각을 개재하여 챔버(100a) 및 챔버(100b)에 불활성 가스를 공급 가능하도록 구성된다. 제2 퍼지 가스(불활성 가스) 공급원(143)으로부터 각 가스 공급관[원료 가스 공급관(111a, 111b), 반응 가스 공급관(121a, 121b)] 사이에는 제4 퍼지 가스 공급관(141a, 141b, 151a, 151b) MFC(145a, 145b, 155a, 155b), 밸브(146a, 146b, 156a, 156b) 등이 설치된다. 이 구성에 의해 제4 가스 공급부(제2 퍼지 가스 공급부)가 구성된다. 또한 여기서는 제3 가스 공급부와 제4 가스 공급부의 가스 공급원을 따로따로 구성했지만, 통합해서 1개만 설치하도록 구성해도 좋다.
또한 프로세스 모듈(110a)에는 챔버(100a) 내의 분위기와 챔버(100b) 내의 분위기를 각각 배기하는 가스 배기부가 접속된다. 도 4에 도시하는 바와 같이 배기 펌프(223a)와 챔버(100a, 100b) 사이에는 APC(Auto Pressure Controller)(222a), 공통 가스 배기관(225a), 처리실 배기관(224a, 224b) 등이 설치된다. 이들 APC(222a), 공통 가스 배기관(225a), 처리실 배기관(224a, 224b)으로 가스 배기부가 구성된다. 이와 같이 챔버(100a) 내의 분위기와 챔버(100b) 내의 분위기는 1개의 배기 펌프(진공 펌프)로 배기되도록 구성된다. 또한 처리실 배기관(224a, 224b) 각각의 배기 컨덕턴스를 조정 가능한 컨덕턴스 조정부(226a, 226b)를 설치해도 좋고, 이것들을 가스 배기부의 일 구성으로 해도 좋다. 또한 배기 펌프(223a)를 가스 배기부의 일 구성으로 해도 좋다.
다음으로 본 실시 형태에 따른 챔버(100)에 대해서 설명한다. 챔버(100)는 도 5에 도시되는 바와 같이 매엽식(枚葉式) 기판 처리 시스템으로서 구성된다. 챔버에서는 반도체 디바이스 제조의 일 공정이 수행된다. 또한 챔버(100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g, 100h)는 도 5에 도시하는 구성과 마찬가지로 구성된다. 여기서는 챔버(100a)를 예로 들어 설명한다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 챔버(100)는 처리 용기(202)를 구비한다. 처리 용기(202)는 예컨대 횡단면이 원형이며, 편평한 밀폐 용기로서 구성된다. 또한 처리 용기(202)는 예컨대 알루미늄(Al)이나 스텐레스(SUS) 등의 금속 재료 또는 석영에 의해 구성된다. 처리 용기(202) 내에는 기판으로서의 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼(200)를 처리하는 처리 공간(처리실)(201), 반송 공간(203)이 형성된다. 처리 용기(202)는 상부 용기(202a)와 하부 용기(202b)로 구성된다. 상부 용기(202a)와 하부 용기(202b) 사이에는 칸막이 판(204)이 설치된다. 도 5 중 상부 용기(202a)에 둘러싸인 공간이자 칸막이 판(204)보다 상방(上方)의 공간을 처리 공간(처리실이라고도 부른다.)(201)이라고 부르고, 하부 용기(202b)에 둘러싸인 공간이자 칸막이 판(204)보다 하방(下方)의 공간을 반송 공간이라고 부른다.
하부 용기(202b)의 측면에는 게이트 밸브(1490)에 인접한 기판 반입반출구(1480)가 설치되고, 웨이퍼(200)는 기판 반입반출구[반송 공간(203)]를 개재하여 미도시의 반송실 사이를 이동한다. 하부 용기(202b)의 저부(底部)에는 리프트 핀(207)이 복수 설치된다. 또한 하부 용기(202b)는 접지(接地)된다.
처리실(201) 내에는 웨이퍼(200)를 지지하는 기판 지지부(210)가 설치된다. 기판 지지부(210)는 웨이퍼(200)를 재치하는 기판 재치면(211)과, 기판 재치면(211)을 표면에 가지는 기판 재치대(212)를 포함한다. 또한 기판 지지부(210)에는 가열부로서의 히터(213)를 설치해도 좋다. 가열부를 설치하는 것에 의해 기판을 가열시켜 기판 상에 형성되는 막의 품질을 향상시킬 수 있다. 기판 재치대(212)에는 리프트 핀(207)이 관통하는 관통공(214)이 리프트 핀(207)과 대응하는 위치에 각각 설치되어도 좋다.
기판 재치대(212)는 샤프트(217)에 의해 지지된다. 샤프트(217)는 처리 용기(202)의 저부를 관통하고, 또한 처리 용기(202)의 외부에서 승강 기구(218)에 접속된다. 승강 기구(218)를 작동시켜서 샤프트(217) 및 기판 지지부(210)[기판 재치대(212)]를 승강시키는 것에 의해 기판 재치면(211) 상에 재치되는 웨이퍼(200)를 승강시키는 것이 가능하도록 이루어진다. 또한 샤프트(217) 하단부의 주위는 벨로즈(219)에 의해 피복되고, 처리실(201) 내는 기밀하게 보지된다.
기판 재치대(212)는 웨이퍼(200) 반송 시에는 기판 재치면(211)이 기판 반입반출구(1480)의 위치(웨이퍼 반송 위치)가 되도록 기판 지지대까지 하강하고, 웨이퍼(200) 처리 시에는 도 5에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼(200)가 처리실(201) 내의 처리 위치(웨이퍼 처리 위치)까지 상승한다.
구체적으로는 기판 재치대(212)를 웨이퍼 반송 위치까지 하강시켰을 때는 리프트 핀(207)의 상단부가 기판 재치면(211)의 상면으로부터 돌출하여 리프트 핀(207)이 웨이퍼(200)를 하방으로부터 지지하도록 이루어진다. 또한 기판 재치대(212)를 웨이퍼 처리 위치까지 상승시켰을 때는 리프트 핀(207)은 기판 재치면(211)의 상면으로부터 매몰하여 기판 재치면(211)이 웨이퍼(200)를 하방으로부터 지지하도록 이루어진다. 또한 리프트 핀(207)은 웨이퍼(200)와 직접 접촉하기 때문에 예컨대 석영이나 알루미나 등의 재질로 형성하는 것이 바람직하다. 또한 리프트 핀(207)에 승강 기구를 설치하여 기판 재치대(212)와 리프트 핀(207)이 상대적으로 움직이게 구성해도 좋다.
(배기계)
다음으로 본 실시 형태에 따른 제1 배기부 및 제2 배기부에 대해서 설명한다.
<제1 배기부>
제1 배기부(220)는 복수의 처리실(처리 용기) 내의 분위기를 배기한다. 도 5에 도시한 바와 같이 처리실(201)[상부 용기(202a)]의 내벽에는 처리실(201)의 분위기를 배기하는 제1 배기부(220)의 일부로서의 배기구(221)가 설치된다. 배기구(221)에는 처리실 배기관(224)이 접속되고, 배기 펌프(223a)와 같은 진공 펌프가 순서대로 직렬로 접속된다. 주로 배기구(221)와 처리실 배기관(224)에 의해 제1 배기부(배기 라인)(220)가 구성된다. 또한 배기 펌프(223a)와 같은 진공 펌프를 제1 배기부(220)에 포함시키도록 구성해도 좋다.
(가스 도입구)
상부 용기(202a)의 측벽에는 처리실(201) 내에 각종 가스를 공급하기 위한 제1 가스 도입구(241a)가 설치된다. 제1 가스 도입구(241a)에는 제1 가스 공급관[원료 가스 공급관(111a)]이 접속된다. 또한 처리실(201)의 상부에 설치되는 샤워 헤드(234)의 상면(천장벽)에는 처리실(201) 내에 각종 가스를 공급하기 위한 제2 가스 도입구(241b)가 설치된다. 제2 가스 도입구(241b)에는 제2 가스 공급관[반응 가스 공급관(121b)]이 접속된다. 제1 가스 공급부의 일부로서 구성되는 제1 가스 도입구(241a) 및 제2 가스 공급부의 일부로서 구성되는 제2 가스 도입구(241b)에 접속되는 각 가스 공급 유닛의 구성에 대해서는 후술한다. 또한 제1 가스가 공급되는 제1 가스 도입구(241a)를 샤워 헤드(234)의 상면(천장벽)에 설치하여 제1 가스를 제1 버퍼 공간(232a)의 중앙으로부터 공급하도록 구성해도 좋다. 중앙으로부터 공급하는 것에 의해 제1 버퍼 공간(232a) 내의 가스 흐름이 중심으로부터 외주를 향하여 흐르고, 공간 내의 가스 흐름을 균일하게 하여 웨이퍼(200)로의 가스 공급량을 균일화시킬 수 있다.
(가스 분산 유닛)
샤워 헤드(234)는 제1 버퍼실(제1 버퍼 공간)(232a), 제1 분산공(234a), 제2 버퍼실(공간)(232b) 및 제2 분산공(234b)에 의해 구성된다. 샤워 헤드(234)는 제2 가스 도입구(241b)와 처리실(201) 사이에 설치된다. 제1 가스 도입구(241a)로부터 도입되는 제1 가스는 샤워 헤드(234)의 제1 버퍼 공간(232a)(제1 분산부)에 공급된다. 또한 제2 가스 도입구(241b)는 샤워 헤드(234)의 덮개(231)에 접속되고 제2 가스 도입구(241b)로부터 도입되는 제2 가스는 덮개(231)에 설치된 공(231a)을 개재하여 샤워 헤드(234)의 제2 버퍼 공간(232b)(제2 분산부)에 공급된다. 샤워 헤드(234)는 예컨대 석영, 알루미나, 스텐레스, 알루미늄 등의 재료로 구성된다.
또한 샤워 헤드(234)의 덮개(231)를 도전성이 있는 금속으로 형성하고, 제1 버퍼 공간(232a), 제2 버퍼 공간(232b) 또는 처리실(201) 내에 존재하는 가스를 여기[勵起]하기 위한 활성화부(여기부)로 해도 좋다. 이때는 덮개(231)와 상부 용기(202a) 사이에는 절연 블록(233)이 설치되고, 덮개(231)와 상부 용기(202a) 사이를 절연한다. 활성화부로서의 전극[덮개(231)]에는 정합기(251)와 고주파 전원(252)을 접속하여 전자파(고주파 전력이나 마이크로파)가 공급 가능하도록 구성되어도 좋다.
제2 버퍼 공간(232b)에 공급된 제2 가스의 흐름을 형성하는 가스 가이드(235)가 설치되어도 좋다. 가스 가이드(235)는 공(孔)(231a)을 중심으로 해서 웨이퍼(200)의 지름 방향을 향함에 따라 지름이 커지는 원추 형상이다. 가스 가이드(235)의 하단의 수평 방향의 지름은 제1 분산공(234a) 및 제2 분산공(234b)의 단부보다 한층 더 외주까지 연장되어 형성된다.
제1 버퍼 공간(232a)의 내벽 상면에는 제1 버퍼 공간(232a)의 분위기를 배기하는 제1 샤워 헤드 배기부로서의 샤워 헤드 배기구(240a)가 설치된다. 샤워 헤드 배기구(240a)에는 샤워 헤드 배기관(236)이 접속되고, 샤워 헤드 배기관(236)에는 밸브(237x), 제1 버퍼 공간(232a) 내를 소정의 압력으로 제어하는 밸브(237)가 순서대로 직렬로 접속된다. 주로 샤워 헤드 배기구(240a), 밸브(237, 237x), 샤워 헤드 배기관(236)에 의해 제1 샤워 헤드 배기부가 구성된다.
제2 버퍼 공간(232b)의 내벽 상면에는 제2 버퍼 공간(232b)의 분위기를 배기하는 제2 샤워 헤드 배기부로서의 샤워 헤드 배기구(240b)가 설치된다. 샤워 헤드 배기구(240b)에는 샤워 헤드 배기관(236)이 접속되고, 샤워 헤드 배기관(236)에는 밸브(237y), 제2 버퍼 공간(232b) 내를 소정의 압력으로 제어하는 밸브(237)가 순서대로 직렬로 접속된다. 주로 샤워 헤드 배기구(240b), 밸브(237, 237y), 샤워 헤드 배기관(236)에 의해 제2 샤워 헤드 배기부가 구성된다.
<제2 배기부>
본 실시 형태의 제2 배기부는 가스 공급관 내의 분위기를 배기하는 제1 배기부와는 다른 배기부로서 설치된다. 그렇기 때문에 도 4에 도시하는 바와 같이, 제2 배기부(300)는 원료 가스를 처리실 내에 통과시키지 않고 배기한다. 구체적으로는 제2 배기부(300)는 원료 가스 공급관(111a) 내의 분위기를 배기하는 원료 가스 배기관(301a)을 포함한다.
원료 가스 배기관(301a)은 처리실측 밸브(116a) 앞에서 원료 가스 공급관(111a)에 접속된다. 원료 가스 배기관(301a)의 원료 가스 공급관(111a)과 반대측의 단부(端部)는 처리 가스 배기관(305a)에 접속된다.
<제3 배기부>
본 실시 형태의 제3 배기부는 가스 공급관 내의 분위기를 배기하는 제1 배기부, 제2 배기부와는 다른 배기부로서 설치된다. 도 4에 도시하는 바와 같이 제3 배기부(400)는 반응 가스를 처리실 내에 통과시키지 않고 배기한다. 구체적으로는 제3 배기부(400)는 반응 가스 공급관(121b) 내의 분위기를 배기하는 반응 가스 배기관(301b)을 포함한다.
반응 가스 배기관(301b)은 처리실측 밸브[126a(126b)] 앞에서 반응 가스 공급관(121b)에 접속된다. 반응 가스 배기관(301b)의 반응 가스 공급관(121b)과 반대측의 단부는 처리 가스 배기관(305b)에 접속된다. 또한 반응 가스 배기관(301b)은 제1 배기부와 제2 배기부와는 다른 배기부로서 설치되고, 본 개시의 「제3 배기부」에 상당한다.
원료 가스 배기관(301a)에는 제1 절체 밸브(303a)가 설치된다. 제1 절체 밸브(303a)는 원료 가스 배기관(301a)을 제2 배기부(300)에 연통시킨다. 반응 가스 배기관(301b)에는 제2 절체 밸브(303b)가 설치된다. 제2 절체 밸브(303b)는 반응 가스 배기관(301b)을 제3 배기부(400)를 개재하여 제2 배기부(300)에 연통시킨다. 본 실시 형태의 제1 절체 밸브(303a) 및 제2 절체 밸브(303b)는 본 개시의 「절체 밸브」에 상당한다. 또한 본 개시에서는 절체 밸브는 원료 가스 배기관(301a)과 반응 가스 배기관(301b) 중 어느 일방(一方)을 제2 배기부에 연통시키면 된다. 또한 개수도 2개에 한정되지 않고, 임의이다.
원료 가스 공급관(111a)의 제1 절체 밸브(303a) 및 반응 가스 배기관(301b)의 제2 절체 밸브(303b)는 후술하는 제어부(260)에 접속된다. 또한 본 실시 형태에서는 제2 배기부(300)와 제3 배기부(400)의 양방(兩方)이 설치되지만, 본 개시에서는 제2 배기부(300)와 제3 배기부(400)의 적어도 1개 설치되면 된다.
또한 제2 배기부(300)는 가열부(304)를 포함한다. 가열부(304)는 원료 가스 배기관(301a)에 접속되고, 원료 가스 배기관(301a)을 소정 온도로 온도를 조정한다. 또한 가열부(304)는 제어부(260)에 접속된다. 또한 본 개시에서는 원료 가스 배기관(301a)을 가열하도록 구성된 가열부(304)와는 별도로 또는 가열부(304)와 함께, 반응 가스 배기관(301b)을 가열하는 가열부(미도시)가 설치되어도 좋다.
또한 제2 배기부(300)는 처리 가스 배기관(305a)에 접속된 제2 배기 펌프(307a)를 포함한다. 주로 원료 가스 배기관(301a)과 처리 가스 배기관(305a)에 의해 제2 배기부(배기 라인)(300)가 구성된다. 또한 제2 배기 펌프(진공 펌프)(307a)를 제2 배기부(300)에 포함시키도록 구성해도 좋다.
제2 배기부(300)의 후단(後段)에는 제2 배기부(300)가 배기한 가스를 저류하는 탱크(309a)가 설치된다. 탱크(309a)는 제2 배기부(300)가 설치된 배기 라인으로부터 탈착 가능하도록 구성된다. 탱크(309a)에는 탱크(309a)의 압력을 측정하는 압력 측정부(311a)와, 탱크(309a)를 소정 온도로 온도를 조정하는 온도 조정부(312)가 설치된다. 압력 측정부(311a)는 제어부(260)에 접속되고, 측정된 압력은 제어부(260)에 송신된다. 온도 조정부(312)는 제어부(260)에 접속되고, 제어부(260)에 의한 온도 조정에 의해 탱크(309a) 내의 배기 가스를 기체, 액체, 고체의 소정의 상태로 유지 가능해진다.
제2 배기부(300)의 후단에는 바이패스 라인(315a)이 탱크(309a)와 병렬로 설치된다. 도 4에 도시하는 바와 같이 제1 배기부(220)의 후단이며 공통 가스 배기관(225a)의 배기 펌프(223a)의 하류측(도 4중의 하측)에는, 제해 장치(320)가 설치된다. 또한 탱크(309a) 및 바이패스 라인(315a)이 공통 가스 배기관(225a)의 제해 장치(320)의 상류측에 접속되는 것에 의해 제2 배기부(300)는 제해 장치(320)에 접속된다. 또한 탱크(309a)의 상류측에는 라인 절체 밸브(313a, 313b)가 설치되고, 라인 절체 밸브(313a)를 닫고 라인 절체 밸브(313b)를 여는 것에 의해 탱크(309a)에 가스를 흘리지 않고 바이패스 라인(315a)에 흘릴 수 있다. 또한 여기서는 라인 절체 밸브(313a, 313b)를 각각 다른 밸브로 구성한 예를 제시했지만 이에 한정되지 않고, 삼방 밸브 등의 하나의 밸브로 구성해도 좋다.
계속해서 제3 배기부(400)는 처리 가스 배기관(305b)에 접속된 제2 배기 펌프(307b)를 포함한다. 주로 반응 가스 배기관(301b)과 처리 가스 배기관(305b)에 의해 제3 배기부(배기 라인)(400)가 구성된다. 또한 제2 배기 펌프(진공 펌프)(307b)를 제3 배기부(400)에 포함시키도록 구성해도 좋다.
제3 배기부(400)의 후단에는 바이패스 라인(315b)이 탱크(309b)와 병렬로 설치된다. 탱크(309b) 및 바이패스 라인(315b)이 공통 가스 배기관(225a)의 제해 장치(320)의 상류측에 접속되는 것에 의해 제3 배기부(400)는 제해 장치(320)에 접속된다. 또한 탱크(309b)의 상류측에는 라인 절체 밸브(313c, 313d)가 설치되고, 라인 절체 밸브(313c)를 닫고 라인 절체 밸브(313d)를 여는 것에 의해 탱크(309b)에 가스를 흘리지 않고 바이패스 라인(315b)에 흘릴 수 있다. 또한 여기서는 라인 절체 밸브(313c, 313d)를 각각 다른 밸브로 구성한 예를 제시했지만 이에 한정되지 않고, 삼방 밸브 등의 하나의 밸브로 구성해도 좋다.
또한 여기서는 제2 배기부(300)와 제3 배기부(400)를 프로세스 모듈(110a)에 접속하는 구성에 대해서 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 프로세스 모듈(110a)에 접속되는 제2 배기부(300)와 제3 배기부(400)를 다른 프로세스 모듈(110b, 110c, 110d)에 접속하도록 구성해도 좋다.
계속해서 제1 가스 공급부의 일부인 제1 버퍼 공간(232a)과 제2 가스 공급부의 일부인 제2 버퍼 공간(232b)의 관계에 대해서 설명한다. 제1 버퍼 공간(232a)으로부터 처리실(201)에 복수의 제1 분산공(234a)이 연장된다. 제2 버퍼 공간(232b)으로부터 처리실(201)에 복수의 제2 분산공(234b)이 연장된다. 제1 버퍼 공간(232a)의 상측에 제2 버퍼 공간(232b)이 설치된다. 이에 의해 도 5에 도시하는 바와 같이, 제1 버퍼 공간(232a) 내를 제2 버퍼 공간(232b)으로부터의 제2 분산공(분산관)(234b)이 관통하도록 처리실(201)에 연장된다.
(공급계)
샤워 헤드(234)의 덮개(231)에 접속된 가스 도입공(241)에는 가스 공급부가 접속된다. 가스 공급부에서는 처리 가스, 반응 가스, 퍼지 가스가 공급된다.
(제어부)
도 5에 도시하는 바와 같이 챔버(100)는 챔버(100)의 각(各) 부(部)의 동작을 제어하는 컨트롤러(260)를 포함한다.
컨트롤러(260)의 개략을 도 6에 도시한다. 본 개시의 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(260)는 CPU(Central Processing Unit)(260a), RAM(Random Access Memory)(260b), 기억 장치(260c), I/O 포트(260d)를 구비한 컴퓨터로서 구성된다. RAM(260b), 기억 장치(260c), I/O 포트(260d)는 내부 버스(260e)를 개재하여 CPU(260a)와 데이터 교환 가능하도록 구성된다. 컨트롤러(260)에는 예컨대 터치패널 등으로서 구성된 입출력 장치(261)나, 외부 기억 장치(262)가 접속 가능하도록 구성된다.
입출력 장치(261)에는 제어부(260)의 제어 내용을 표시 가능한 표시부로서의 출력 장치가 포함된다. 입출력 장치(261)의 출력 장치 및 네트워크(263)는 본 개시의 「통신부」에 상당하고, 제어부(260)의 상위 장치(264)와의 통신을 가능하게 한다.
기억 장치(260c)는 예컨대 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성된다. 기억 장치(260c) 내에는 기판 처리 시스템의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 순서나 조건 등이 기재된 프로그램 레시피 등이 판독 가능하도록 격납된다. 또한 프로세스 레시피는 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 순서를 컨트롤러(260)에 실행시, 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로그램 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여 단순히 프로그램이라고도 부른다. 또한 본 명세서에서 프로그램이라는 단어를 사용한 경우는 프로그램 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양방을 포함하는 경우가 있다. 또한 RAM(260b)은 CPU(260a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보지되는 메모리 영역(work area)으로서 구성된다.
I/O 포트(260d)는 게이트 밸브(1330, 1350, 1490), 승강 기구(218), 히터(213), APC(222a)와 같은 압력 조정기, 배기 펌프(223a), 정합기(251), 고주파 전원(252) 등에 접속된다. 또한 후술의, 대기 반송 로봇(1220), 진공 반송 로봇(1700), 로드록 실(1300), 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(115a, 115b, 125a, 125b, 125x, 135a, 135b, 135x, 145a, 145b, 145x, 155a, 155b, 165a, 165b), 밸브(237), 처리실측 밸브(116a, 116b, 126a, 126b, 136a, 136b, 176a, 176b, 186a, 186b), 탱크측 밸브(160), 벤트 밸브(170a, 170b), 리모트 플라즈마 유닛(RPU)(124), 가열부(304), 제1 절체 밸브(303a), 제2 절체 밸브(303b), 압력 측정부(311a), 온도 조정부(312), 라인 절체 밸브(313a, 313b, 313c, 313d) 등에도 접속되어도 좋다.
CPU(260a)는 기억 장치(260c)로부터의 제어 프로그램을 판독해서 실행하는 것과 함께, 입출력 장치(261)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(260c)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성된다. 그리고 CPU(260a)는 판독된 프로세스 레시피의 내용을 따르도록 게이트 밸브(1330, 1350, 1490)의 개폐 동작, 승강 기구(218)의 승강 동작, 히터(213)에의 전력 공급 동작, APC(222a)와 같은 압력 조정기의 압력 조정 동작, 배기 펌프(223a)의 ON/OFF 제어, 리모트 플라즈마 유닛(124)의 가스의 활성화 동작, MFC(115a, 115b, 125a, 125b, 125x, 135a, 135b, 135x, 145a, 145b, 145x, 155a, 155b, 165a, 165b)의 유량 조정 동작, 밸브(237), 처리실측 밸브(116a, 116b, 126a, 126b, 136a, 136b, 176a, 176b, 186a, 186b)와, 탱크측 밸브(160), 벤트 밸브(170a, 170b)에 의한 가스의 ON/OFF 제어, 정합기(251)의 전력의 정합 동작, 고주파 전원(252)의 ON/OFF 제어 등을 제어하도록 구성된다.
또한 CPU(260a)는 판독된 프로세스 레시피의 내용을 따르도록 제2 배기부(300)의 제1 절체 밸브(303a), 제3 배기부(400)의 제2 절체 밸브(303b) 및 라인 절체 밸브(313a, 313b, 313c, 313d)의 개폐 동작을 제어하도록 구성된다. 구체적으로는 CPU(260a)는, (a) 가스 공급관[원료 가스 공급관(111a), 반응 가스 공급관(121)]으로부터 처리 용기에 처리 가스를 공급하여 기판을 처리하는 스텝; 및 (b) 가스 공급관으로부터 처리 용기에 처리 가스를 공급하지 않는 동안 가스 공급관으로부터 제2 배기부(300)에 처리 가스를 배기하는 스텝을 실행하도록 가스 공급관[원료 가스 공급관(111a), 반응 가스 공급관(121)]과 제1 배기부(220)와 제2 배기부(300)와 제3 배기부(400)를 제어한다.
본 개시에서는 CPU(260a)는 상기의 (b) 처리에서 원료 가스를 제2 배기부(300)에 의해 배기하는 것과, 반응 가스를 제3 배기부(400)에 의해 배기하는 것 중 적어도 어느 하나를 제어 가능하도록 구성되면 좋다. 또한 CPU(260a)는 탱크(309a) 내의 압력이 소정값 이상이 된 후, 제2 배기부(300)로부터 바이패스 라인(315a)에 제2 배기부(300)가 배기한 가스가 흐르도록 라인 절체 밸브(313a, 313b)를 제어 가능하도록 구성된다. 또한 CPU(260a)는 탱크(309b)의 압력이 소정값 이상이 된 후, 제3 배기부(400)로부터 바이패스 라인(315b)에 제3 배기부(400)가 배기한 가스가 흐르도록 라인 절체 밸브(313c, 313d)를 제어 가능하도록 구성된다.
또한 CPU(260a)는 탱크(309a, 309b) 내의 압력을 모니터 하고, 탱크(309a, 309b) 내의 압력이 소정값 이상이 된 후, 상위 장치(264)에 탱크(309a, 309b) 내의 압력을 보지하도록 통신부를 제어한다. 또한 CPU(260a)는 판독된 프로세스 레시피의 내용을 따르도록 가열부(304) 및 온도 조정부(312)의 온도 조정 동작을 제어하도록 구성된다. 구체적으로는 CPU(260a)는 원료 가스가 원료 가스 배기관(301a) 내 및 탱크(309a) 내에 부착되지 않는 온도로 원료 가스 배기관(301a)을 가열하도록 가열부(304)를 제어 가능하도록 구성된다.
또한 컨트롤러(260)는 전용의 컴퓨터로서 구성된 경우에 한정되지 않고, 범용의 컴퓨터로서 구성되어도 좋다. 예컨대 전술한 프로그램을 격납한 외부 기억 장치[예컨대 자기(磁氣) 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광(光) 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리](262)를 준비하고, 이러한 외부 기억 장치(262)를 이용하여 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것 등에 의해 본 실시 형태에 따른 컨트롤러(260)를 구성할 수 있다.
또한 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은 외부 기억 장치(262)를 개재하여 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대 네트워크(263)(인터넷이나 전용 회선) 등의 통신 수단을 이용하여 외부 기억 장치(262)를 개재하지 않고 프로그램을 공급해도 좋다. 또한 기억 장치(260c)나 외부 기억 장치(262)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 부른다. 또한 본 명세서에서 기록 매체라는 단어를 사용한 경우는 기억 장치(260c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(262) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양방을 포함하는 경우가 있다.
(2) 제1 기판 처리 공정
다음으로 전술한 기판 처리 시스템의 처리로를 이용하여 반도체 장치(반도체 디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서 기판 상에 절연막이며 예컨대 실리콘 함유막으로서의 실리콘산화(SiO)막을 성막하는 시퀀스예에 대해서 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다. 또한 이하의 설명에서 기판 처리 시스템을 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(260)에 의해 제어된다.
또한 본 명세서에서 「웨이퍼」라는 단어를 사용한 경우에는 「웨이퍼 그 자체」를 의미하는 경우나, 「웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등과 그 적층체(집합체)」를 의미하는 경우(즉 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등을 포함시켜서 웨이퍼라고 부르는 경우)가 있다. 또한 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 단어를 사용한 경우는 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)」을 의미하는 경우나, 「웨이퍼에 형성된 소정의 층이나 막 등의 표면, 즉 적층체로서의 웨이퍼의 최표면(最表面)」을 의미하는 경우가 있다.
따라서 본 명세서에서 「웨이퍼에 대하여 소정의 가스를 공급한다」라고 기재한 경우는 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)에 대하여 소정의 가스를 직접 공급한다」라는 것을 의미하는 경우나, 「웨이퍼에 형성되는 층이나 막 등에 대하여, 즉 적층체로서의 웨이퍼의 최표면에 대하여 소정의 가스를 공급한다」라는 것을 의미하는 경우가 있다. 또한 본 명세서에서 「웨이퍼에 형성되는 층이나 막 등의 상, 즉 적층체로서의 웨이퍼 최표면 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」라는 것을 의미하는 경우가 있다.
또한 본 명세서에서 「기판」이라는 단어를 사용한 경우도 「웨이퍼」라는 단어를 사용한 경우와 마찬가지이며, 그 경우 상기 설명에서 「웨이퍼」를 「기판」으로 치환해서 생각하면 좋다.
이하, 제1 기판 처리 공정(S200A)에 대해서 설명한다.
[기판 반입 공정(S201)]
제1 기판 처리 공정(S200A) 시에는 먼저 웨이퍼(200)를 처리실(201)에 반입시킨다. 구체적으로는 기판 지지부(210)를 승강 기구(218)에 의해 하강시켜 리프트 핀(207)이 관통공(214)으로부터 기판 지지부(210)의 상면측에 돌출시킨 상태로 한다. 또한 처리실(201) 내를 소정의 압력으로 조압한 후, 게이트 밸브(1490)를 개방하여 게이트 밸브(1490)로부터 리프트 핀(207) 상에 웨이퍼(200)를 재치시킨다. 웨이퍼(200)를 리프트 핀(207) 상에 재치시킨 후, 승강 기구(218)에 의해 기판 지지부(210)를 소정의 위치까지 상승시키는 것에 의해 웨이퍼(200)가 리프트 핀(207)으로부터 기판 지지부(210)에 재치된다.
[감압·승온 공정(S202)]
계속해서 처리실(201) 내가 소정의 압력(진공도)이 되도록 처리실 배기관(224a, 224b)을 개재하여 처리실(201) 내를 배기한다. 이때 압력 센서가 측정한 압력값에 기초하여 APC(222a)와 같은 압력 조정기로서의 APC 밸브의 개도(開度)를 피드백 제어한다. 또한 온도 센서(미도시)가 검출한 온도값에 기초하여 처리실(201) 내가 소정의 온도가 되도록 히터(213)로의 통전량을 피드백 제어한다. 구체적으로는 기판 지지부(210)를 히터(213)에 의해 미리 가열해두고, 웨이퍼(200) 또는 기판 지지부(210)의 온도 변화가 없어지고 나서 일정 시간 둔다. 그동안 처리실(201) 내에 잔류하는 수분, 혹은 부재로부터의 탈(脫) 가스 등이 있는 경우에는 진공 배기나 N2 가스의 공급에 의한 퍼지에 의해 제거해도 좋다. 이것으로 성막 프로세스 전의 준비가 완료된다. 또한 처리실(201) 내를 소정의 압력으로 배기할 때 1회, 도달 가능한 진공도까지 진공 배기해도 좋다.
[성막 공정(S301A)]
계속해서 웨이퍼(200)에 SiO막을 성막하는 예에 대해서 설명한다. 특히 본 실시 형태에 따른 기판 처리에서의 제1 처리 가스(원료 가스) 배기 공정(S401) 및 제2 처리 가스(반응 가스) 배기 공정(S402)을 포함하는 성막 공정(S301A)의 상세에 대해서 도 7 및 도 8을 이용하여 설명한다.
웨이퍼(200)가 기판 지지부(210)에 재치되고 처리실(201) 내의 분위기가 안정된 후, 도 7 및 도 8에 도시하는 S203 내지 S207의 스텝이 수행된다.
[제1 가스 공급 공정(S203)]
제1 가스 공급 공정(S203)에서는 제1 가스 공급부에서 처리실(201) 내에 제1 가스(원료 가스)로서의 아미노실란계 가스를 공급한다. 아미노실란계 가스로서는 예컨대 비스디에틸아미노실란[H2Si(NEt2)2, Bis(diethylamino)silane: BDEAS] 가스가 있다. 구체적으로는 탱크측 밸브(160)를 열고 아미노실란계 가스를 가스원으로부터 챔버(100)에 공급한다. 그 때 처리실측 밸브(116a)를 열고 MFC(115a)로 소정 유량으로 조정한다. 유량 조정된 아미노실란계 가스는 제1 버퍼 공간(232a)을 통과하여 샤워 헤드(234)의 가스 공급공[제1 분산공(234a)]으로부터 감압 상태의 처리실(201) 내에 공급된다. 또한 배기계에 의한 처리실(201) 내의 배기를 계속하여 처리실(201) 내의 압력을 소정의 압력 범위(제1 압력)가 되도록 제어한다. 이때 웨이퍼(200)에 대하여 아미노실란계 가스가 공급되는 아미노실란계 가스는 소정의 압력(제1 압력: 예컨대 100Pa 이상 20,000 Pa 이하)로 처리실(201) 내에 공급한다. 이와 같이 하여 웨이퍼(200)에 아미노실란을 공급한다. 아미노실란이 공급되는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 실리콘 함유층이 형성된다.
[제1 처리 가스 배기 공정(S401)]
웨이퍼(200) 상에 실리콘 함유층이 형성된 후, 제1 가스 공급관[원료 가스 공급관(111a)]의 처리실측 밸브(116a)를 닫고 아미노실란계 가스의 공급을 정지한다. 그리고 제1 절체 밸브(303a)를 열고 상기 (b)의 스텝으로서, 제1 가스 공급관으로부터 처리 용기에 아미노실란계 가스(원료 가스)를 공급하지 않는 동안 제1 가스 공급관으로부터 제2 배기부(300)에 원료 가스를 배기한다.
라인 절체 밸브(313a)가 열고 라인 절체 밸브(313b)가 닫힌 경우, 배기된 원료 가스는 탱크(309a)에 축적된다. 또한 라인 절체 밸브(313a)가 닫히고 라인 절체 밸브(313b)가 열린 경우, 배기된 원료 가스는 바이패스 라인(315a)을 흐르고 제해 장치(320)를 경유해서 외부에 배기된다.
도 8에 도시하는 바와 같이 본 실시 형태의 제1 처리 가스(원료 가스) 배기 공정(S401)은, 제1 가스 공급 공정(S203)이 수행되지 않는 동안에, 예컨대 제1 퍼지 공정(S204), 제2 처리 가스 공급 공정(S205), 제2 처리 가스 배기 공정(S402) 및 제2 퍼지 공정(S206) 사이에 걸쳐서 수행된다. 또한 본 개시에서는 제1 처리 가스 배기 공정은 제1 가스 공급 공정이 수행되지 않는 동안 전체에 걸쳐서 수행될 필요는 없고, 적어도 제1 가스 공급 공정이 수행되지 않는 동안의 일정 시간 내에 수행되면 좋다. 예컨대 제1 퍼지 공정(S204) 사이에만 제1 처리 가스 배기 공정(S401)이 수행되어도 좋다.
또한 기판 처리 시스템 전체가 포함하는 복수 개의 제1 가스 공급관 중 특정의 1개 이상의 제1 가스 공급관에서 제1 처리 가스 배기 공정(S401)이 수행되는 상태와, 다른 제1 가스 공급관에서 제1 처리 가스 배기 공정(S401)이 수행되지 않는 상태가 동시에 형성되어도 좋다.
[제1 퍼지 공정(S204)]
제1 처리 가스 배기 공정(S401)에서 설명한 바와 같이, 제1 가스 공급관[원료 가스 공급관(111a)]의 처리실측 밸브(116a)를 닫고 아미노실란계 가스의 공급을 정지한다. 원료 가스를 정지하는 것에 의해 처리실(201) 중에 존재하는 원료 가스나, 제1 버퍼 공간(232a) 중에 존재하는 원료 가스가 처리실 배기관(224)으로부터 배기되는 것에 의해 제1 퍼지 공정(S204)이 수행된다.
또한 퍼지 공정에서는 단순히 가스를 배기(진공 흡입)하여 가스를 배출하는 것 이외에, 불활성 가스를 공급하여 잔류 가스를 압출하는 것에 의한 배출 처리를 수행하도록 구성해도 좋다. 또한 진공 흡입과 불활성 가스의 공급을 조합해서 수행해도 좋다. 또한 진공 흡입과 불활성 가스의 공급을 교호(交互)적으로 수행하도록 구성해도 좋다.
또한 이때 샤워 헤드 배기관(236)의 밸브(237)를 열고 샤워 헤드 배기관(236)을 개재하여 제1 버퍼 공간(232a) 내에 존재하는 가스를 샤워 헤드 배기관(236)으로부터 배기해도 좋다. 또한 배기 중에 밸브(227)와 밸브(237)에 의해 샤워 헤드 배기관(236)과 제1 버퍼 공간(232a) 내의 압력(배기 컨덕턴스)을 제어한다. 배기 컨덕턴스는 제1 버퍼 공간(232a)에서의 샤워 헤드 배기관(236)으로부터의 배기 컨덕턴스가 처리실(201)을 개재한 처리실 배기관(224)으로의 배기 컨덕턴스보다 높아지도록 밸브(227)와 밸브(237)를 제어해도 좋다. 이와 같이 조정하는 것에 의해 제1 버퍼 공간(232a)의 단부인 제1 가스 도입구(241a)로부터 다른 일방의 단부인 샤워 헤드 배기구(240a)를 향한 가스 흐름이 형성된다. 이와 같이 하는 것에 의해 제1 버퍼 공간(232a)의 벽에 부착된 가스나, 제1 버퍼 공간(232a) 내에 부유한 가스가 처리실(201)에 진입하지 않고 샤워 헤드 배기관(236)으로부터 배기할 수 있게 된다. 또한 처리실(201)로부터 제1 버퍼 공간(232a) 내에의 가스의 역류를 억제하도록 제1 버퍼 공간(232a) 내의 압력과 처리실(201)의 압력(배기 컨덕턴스)을 조정해도 좋다.
또한 제1 퍼지 공정에서는 배기 펌프(223a)와 같은 진공 펌프의 동작을 계속하여 처리실(201) 내에 존재하는 가스를 배기 펌프에 의해서 배기한다. 또한 처리실(201)로부터 처리실 배기관(224)으로의 배기 컨덕턴스가 제1 버퍼 공간(232a)으로의 배기 컨덕턴스보다 높아지도록 밸브(227)와 밸브(237)를 조정해도 좋다. 이와 같이 조정하는 것에 의해 처리실(201)을 경유한 처리실 배기관(224)을 향한 가스 흐름이 형성되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 배기할 수 있다. 또한 여기서 밸브(136a)를 열고 MFC(135a)을 조정하여 불활성 가스를 공급하는 것에 의해 불활성 가스를 확실하게 기판 상에 공급하는 것이 가능해지고, 기판 상의 잔류 가스의 제거 효율을 향상시킬 수 있다.
소정 시간이 경과한 후, 밸브(136a)를 닫고 불활성 가스의 공급을 정지하는 것과 함께, 밸브(237)를 닫고 제1 버퍼 공간(232a)으로부터 샤워 헤드 배기관(236)으로의 유로를 차단한다.
보다 바람직하게는 소정 시간이 경과한 후, 배기 펌프(223a)와 같은 진공 펌프를 계속해서 작동시키면서 밸브(237)를 닫는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 처리실(201)을 경유한 처리실 배기관(224)을 향한 흐름이 샤워 헤드 배기관(236)의 영향을 받지 않으므로, 보다 확실하게 불활성 가스를 기판 상에 공급하는 것이 가능해지고, 기판 상의 잔류 가스의 제거 효율을 한층 더 향상시킬 수 있다.
또한 처리실로부터 분위기를 퍼지하는 것은 단순히 진공 흡입해서 가스를 배출하는 것 이외에, 불활성 가스의 공급에 의한 가스의 압출 동작도 의미한다. 따라서 제1 퍼지 공정에서 제1 버퍼 공간(232a) 내에 불활성 가스를 공급하여 잔류 가스를 압출하는 것에 의한 배출 동작을 수행하도록 구성해도 좋다. 또한 진공 흡입과 불활성 가스의 공급을 조합해서 수행해도 좋다. 또한 진공 흡입과 불활성 가스의 공급을 교호적으로 수행하도록 구성해도 좋다.
또한 이때 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없고, 예컨대 처리실(201)의 용적과 같은 정도의 양을 공급해도 좋다. 이와 같이 퍼지하는 것에 의해 다음 공정에 대한 영향을 저감할 수 있다. 또한 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않는 것에 의해 퍼지 시간을 단축하여 제조 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한 N2 가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.
이때의 히터(213)의 온도는 웨이퍼(200)로의 원료 가스 공급 시와 마찬가지로 200℃ 내지 750℃, 바람직하게는 300℃ 내지 600℃, 보다 바람직하게는 300℃ 내지 550℃의 범위 내의 일정한 온도가 되도록 설정한다. 각 불활성 가스 공급계로부터 공급하는 퍼지 가스로서의 N2 가스의 공급 유량은 각각 예컨대 100sccm 내지 20,000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 퍼지 가스로서는 N2 가스 외에 Ar, He, Ne, Xe 등의 희가스를 이용해도 좋다. 또한 본 개시에서의 「200℃ 내지 750℃」와 같은 수치 범위의 표기는 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함되는 것을 의미한다. 따라서 예컨대 「200℃ 내지 750℃」란 「200℃ 이상 750℃ 이하」를 의미한다. 다른 수치 범위에 대해서도 마찬가지이다.
[제2 처리 가스 공급 공정(S205)]
제1 퍼지 공정 후, 처리실측 밸브(126)를 열고 가스 도입공[제2 가스 도입구(241b)], 제2 버퍼 공간(232b), 복수의 제2 분산공(234b)을 개재하여 처리실(201) 내에 제2 가스(반응 가스)로서의, 산소 함유 가스를 공급한다. 산소 함유 가스는 예컨대 산소 가스(O2)이나 오존 가스(O3), 물(H2O), 아산화질소 가스(N2O) 등이 있다. 여기서는 O2 가스를 이용하는 예를 제시한다. 제2 버퍼 공간(232b), 제2 분산공(234b)을 개재하여 처리실(201)에 공급하기 때문에 기판 상에 균일하게 가스를 공급할 수 있다. 이에 의해 막 두께를 균일하게 할 수 있다. 또한 제2 가스를 공급할 때 활성화부(여기부)로서의 리모트 플라즈마 유닛(RPU)(124)을 개재하여 활성화시킨 제2 가스를 처리실(201) 내에 공급 가능하도록 구성해도 좋다.
이때 O2 가스의 유량이 소정의 유량이 되도록 매스 플로우 컨트롤러(125)를 조정한다. 또한 O2 가스의 공급 유량은 예컨대 100sccm 이상 10,000sccm 이하이다. 또한 압력 조정기(238)를 적절히 조정하는 것에 의해 제2 버퍼 공간(232b) 내의 압력을 소정의 압력 범위 내로 한다. 또한 O2 가스가 RPU(124) 내를 흐를 때는 RPU(124)을 ON 상태(전원이 들어간 상태)로 하여 O2 가스를 활성화(여기)시키도록 제어한다.
O2 가스가 웨이퍼(200) 상에 형성되는 실리콘 함유층에 공급되면 실리콘 함유층이 개질된다. 예컨대 실리콘 원소 또는 실리콘 원소를 함유하는 개질층이 형성된다. 또한 RPU(124)를 설치하여 활성화된 O2 가스를 웨이퍼(200) 상에 공급하는 것에 의해 보다 많은 개질층을 형성할 수 있다.
개질층은 예컨대 처리실(201) 내의 압력, O2 가스의 유량, 웨이퍼(200)의 온도 RPU(124)의 전력 공급 상태로 따라 소정의 두께, 소정의 분포, 실리콘 함유층에 대한 소정의 산소 성분 등의 침입 깊이로 형성된다.
소정 시간이 경과한 후, 처리실측 밸브(126)를 닫고 O2 가스의 공급을 정지한다.
[제2 처리 가스 배기 공정(S402)]
O2 가스의 공급을 정지한 후, 제2 절체 밸브(303b)를 열고 상기 (b)의 스텝으로서, 제2 가스 공급관[반응 가스 공급관(121b)]으로부터 처리 용기에 O2 가스(반응 가스)를 공급하지 않는 동안 제2 가스 공급관으로부터 제3 배기부(400)에 반응 가스를 배기한다. 라인 절체 밸브(313c)가 열리고 라인 절체 밸브(313d)가 닫힌 경우, 배기된 반응 가스는 탱크(309b)에 축적된다. 또한 라인 절체 밸브(313c)가 닫히고 라인 절체 밸브(313d)가 열린 경우, 배기된 반응 가스는 바이패스 라인(315b)을 흘러 제해 장치(320)를 경유해서 외부에 배기된다.
도 8에 도시하는 바와 같이 본 실시 형태의 제2 처리 가스(반응 가스) 배기 공정(S402)은 제2 처리 가스 공급 공정(S205)이 수행되지 않는 동안에, 예컨대 제1 퍼지 공정(S204), 제1 처리 가스 공급 공정(S203), 제1 처리 가스 배기 공정(S401) 및 제2 퍼지 공정(S206) 사이에 걸쳐서 수행된다. 또한 본 개시에서는 제2 처리 가스 배기 공정은 제2 가스 공급 공정이 수행되지 않는 동안 전체에 걸쳐서 수행될 필요는 없고, 적어도 제2 가스 공급 공정이 수행되지 않는 동안 일정시간 내에 수행되면 좋다. 예컨대 제1 퍼지 공정(S204) 동안만 제2 처리 가스 배기 공정(S402)이 수행되어도 좋다.
또한 기판 처리 시스템 전체가 포함하는 복수 개의 제2 가스 공급관 중 특정의 1개 이상의 제2 가스 공급관에서 제2 처리 가스 배기 공정(S402)이 수행되는 상태와, 다른 제2 가스 공급관에서 제2 처리 가스 배기 공정(S402)이 수행되지 않는 상태가 동시에 형성되어도 좋다.
[제2 퍼지 공정(S206)]
제2 처리 가스 배기 공정(S402)에서 설명한 바와 같이 O2 가스의 공급을 정지하는 것에 의해 처리실(201) 중에 존재하는 O2 가스나, 제2 버퍼 공간(232a) 중에 존재하는 O2 가스를 제1 배기부로부터 배기한다. O2 가스가 배기되는 것에 의해 제2 퍼지 공정(S206)이 수행된다. 제2 퍼지 공정(S206)으로서는 전술한 제1 퍼지 공정(S204)과 마찬가지의 공정이 수행된다.
제2 퍼지 공정(S206)에서는 배기 펌프(223a)와 같은 진공 펌프의 동작을 계속하여 처리실(201) 내에 존재하는 가스를 처리실 배기관(224)으로부터 배기한다. 또한 처리실(201)로부터 처리실 배기관(224)으로의 배기 컨덕턴스가 제2 버퍼 공간(232b)으로의 배기 컨덕턴스보다 높아지도록 밸브(227)와 밸브(237)를 조정해도 좋다. 이와 같이 조정하는 것에 의해 처리실(201)을 경유한 처리실 배기관(224)을 향한 가스 흐름이 형성되어 처리실(201) 내에 잔류하는 가스를 배기할 수 있다. 또한 여기서 처리실측 밸브(136b)를 열고 MFC(135b)를 조정하여 불활성 가스를 공급하는 것에 의해 불활성 가스를 확실하게 기판 상에 공급하는 것이 가능해지고, 기판 상의 잔류 가스의 제거 효율이 높아진다.
소정 시간이 경과한 후, 처리실측 밸브(136b)를 닫고 불활성 가스의 공급을 정지하는 것과 함께, 밸브(237b)를 닫고 제2 버퍼 공간(232b)과 샤워 헤드 배기관(236) 사이를 차단한다.
보다 바람직하게는 소정 시간이 경과한 후, 배기 펌프(223a)와 같은 진공 펌프를 계속해서 작동시키면서 밸브(237b)를 닫는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 처리실(201)을 경유한 샤워 헤드 배기관(236)을 향한 흐름이 처리실 배기관(224)의 영향을 받지 않으므로, 보다 확실하게 불활성 가스를 기판 상에 공급하는 것이 가능해지고, 기판 상의 잔류 가스의 제거 효율을 한층 더 향상시킬 수 있다.
또한 처리실로부터 분위기를 퍼지하는 것은 단순히 진공 흡입해서 가스를 배출하는 것 이외에, 불활성 가스의 공급에 의한 가스의 압출 동작도 의미한다. 따라서 퍼지 공정에서 제2 버퍼 공간(232b) 내에 불활성 가스를 공급하여 잔류 가스를 압출하는 것에 의한 배출 동작을 수행하도록 구성해도 좋다. 또한 진공 흡입과 불활성 가스의 공급을 조합해서 수행해도 좋다. 또한 진공 흡입과 불활성 가스의 공급을 교호적으로 수행하도록 구성해도 좋다.
또한 이때 처리실(201) 내에 공급하는 N2 가스의 유량도 대유량으로 할 필요는 없고, 예컨대 처리실(201)의 용적과 같은 정도의 양을 공급해도 좋다. 이와 같이 퍼지하는 것에 의해 다음 공정에 대한 영향을 저감할 수 있다. 또한 처리실(201) 내를 완전히 퍼지하지 않는 것에 의해 퍼지 시간을 단축하여 제조 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한 N2 가스의 소비도 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.
이때의 히터(213)의 온도는 웨이퍼(200)로의 원료 가스 공급 시와 마찬가지로 200℃ 내지 750℃, 바람직하게는 300℃ 내지 600℃, 보다 바람직하게는 300℃ 내지 550℃의 범위 내의 일정한 온도가 되도록 설정한다. 각 불활성 가스 공급계로부터 공급하는 퍼지 가스로서의 N2 가스의 공급 유량은 각각 예컨대 100sccm 내지 20,000sccm의 범위 내의 유량으로 한다. 퍼지 가스로서는 N2 가스 외에 Ar, He, Ne, Xe 등의 희가스를 이용해도 좋다.
[판정 공정(S207)]
제2 퍼지 공정(S206)이 종료된 후, 컨트롤러(260)는 상기 성막 공정(S301A) 중의 스텝(S203 내지 S206)이 소정 사이클 수n이 실행되었는지에 대한 여부를 판정한다. 즉 웨이퍼(200) 상에 원하는 두께의 막이 형성되었는지에 대한 여부를 판정한다. 전술한 스텝(S203 내지 S206)을 1사이클로 하여, 이 사이클을 적어도 1회 이상 수행하는[스텝(S207)] 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 실리콘 및 산소를 포함하는 절연막, 즉 SiO막을 성막할 수 있다. 또한 전술한 사이클은 복수 회 반복하는 것이 바람직하다. 이에 의해 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 SiO막이 형성된다.
소정 횟수 실시되지 않았을 때(No 판정일 때)는 스텝(S203 내지 S206) 사이클을 반복한다. 소정 횟수 실시되었을 때(Y 판정일 때)는 성막 공정(S301A)을 종료하고, 반송 압력 조정 공정(S208)과 기판 반출 공정(S209)을 실행한다.
또한 전술한 제1 가스 공급 공정(S203)이나 제2 가스 공급 공정(S205)에서는 제1 가스를 공급할 때는 제2 분산부인 제2 버퍼 공간(232b)에 불활성 가스를 공급하고, 제2 가스를 공급할 때는 제1 분산부인 제1 버퍼 공간(232a)에 불활성 가스를 공급하도록 하면, 각각의 가스가 다른 버퍼 공간에 역류되는 것을 방지할 수 있다.
[반송 압력 조정 공정(S208)]
반송 압력 조정 공정(S208)에서는 처리실(201) 내나 반송 공간(203)이 소정의 압력(진공도)이 되도록, 처리실 배기관(224)을 개재하여 처리실(201) 내나 반송 공간(203) 내를 배기한다. 이때의 처리실(201) 내나 반송 공간(203) 내의 압력은 진공 반송실(1400) 내의 압력 이상으로 조정된다. 또한 이 반송 압력 조정 공정(S208) 사이나 전후에서 웨이퍼(200)의 온도가 소정의 온도까지 냉각되도록 리프트 핀(207)에서 보지하도록 구성해도 좋다.
[기판 반출 공정(S209)]
반송 압력 조정 공정(S208)에서 처리실(201) 내가 소정의 압력이 된 후, 게이트 밸브(1490)를 열고 반송 공간(203)으로부터 진공 반송실(1400)에 웨이퍼(200)를 반출한다.
이와 같은 공정으로 웨이퍼(200)의 처리가 수행된다. 또한 도 1, 도 4에 도시하는 바와 같은 챔버(100)를 짝수 개 포함하는 처리 장치에 홀수 매의 웨이퍼 군(群)이 반송된 경우에도 생산성을 향상시키는 것이 요구된다. 생산성을 향상시키는 기법으로서는 예컨대 단위 시간당의 웨이퍼(200)의 처리 매수(처리 스루풋)를 증가시키는 것, 프로세스 성능을 유지시키는 것, 메인터넌스 시간의 단축, 메인터넌스 빈도의 저감 등이 있다. 도 1, 도 4에 도시하는 처리 장치에 홀수 매의 웨이퍼(200)가 반송된 경우에는 예컨대 프로세스 모듈(100a)에서는 일방의 챔버(100a)로 웨이퍼(200)의 처리를 수행하고, 타방(他方)의 챔버(100b)에서는 웨이퍼(200)의 처리를 수행하는 것이 요구된다. 여기서 홀수 매의 웨이퍼 군이란 홀수매의 웨이퍼(200)가 격납된 포드(1001) 단체 또는 복수 개의 포드(1001)로 구성된다.
(레시피 절체 공정)
다음으로 웨이퍼(200)의 유무에 따라 제1 기판 처리 공정(S200A)을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램(레시피)과, 제2 기판 처리 공정(S200B)을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램(레시피)을 절체하는 레시피 절체 공정에 대해서 도 1, 도 2, 도 9를 이용하여 설명한다.
[매수 카운트 공정(T101)]
우선 IO 스테이지(1100)에 포드(1001)가 재치되었을 때 포드(1001) 내에 격납된 웨이퍼(200)의 매수가 카운트되어 매수 정보가 기록 매체에 기록된다.
[제1 기판 반송 공정(T102)]
포드(1001)에 격납된 웨이퍼(200)를 대기 반송 로봇(1220)로 포드(1001)로부터 로드록 실(1300)에 순차 반송한다. 로드록 실(1300)에 웨이퍼(200)가 2매 격납되면, 진공 반송 로봇(1700)이 2매의 웨이퍼(200)를 로드록 실(1300)로부터 각 프로세스 모듈(110)에 반송한다.
[제1 반송 판정 공정(T103))]
제1 반송 판정 공정(T103)에서는 포드(1001)에 격납된 웨이퍼(200)가 최후의 기판, 또한 로드록 실(1300)에 기판이 없는 상태인지에 대한 여부를 판정한다. 또는 연속 처리의 최후의 기판, 또한 로드록 실(1300)에 기판이 없는 상태인지에 대한 여부를 판정한다. 여기서 연속 처리란 포드(1001)가 복수 개를 연속적으로 처리하는 것을 말한다. 포드(1001) 내에 격납된 웨이퍼(200)가 최후의 기판, 또한 로드록 실(1300)에 기판이 없는 상태라면 L/L 배치처 변경 공정(T105)을 수행하고, 포드(1001)에 격납된 웨이퍼(200)가 최후의 기판이 아닌 경우나, 로드록 실(1300)에 기판이 있는 상태인 경우에는 제2 기판 반송 공정(T104)을 수행한다.
[제2 기판 반송 공정(T104)]
제2 기판 반송 공정(T104)은 로드록 실(1300)에 웨이퍼(200)가 2매 격납된 후에 수행된다. 제2 기판 반송 공정(T104)에서는 먼저, 로드록 실(1300) 내를 진공 반송실(1400)과 마찬가지의 압력으로 조압된다. 조압 후 게이트 밸브(1350)가 열리고, 진공 반송 로봇(1700)이 2매의 웨이퍼(200)를 대상이 되는 프로세스 모듈(110)에 반송한다. 프로세스 모듈(110)에 반송한 후, 제1 기판 처리 공정(S200A)이 수행된다.
[L/L 배치처 변경 공정(T105)]
판정 후, 로드록 실(1300) 내에 웨이퍼(200)가 격납되지 않은 경우에는 로드록 실(1300) 내의 재치면(1311) 내의 한 쪽에 기판을 재치시킨다. 이 재치 장소가 웨이퍼(200)의 처리에 사용되는 챔버(100)를 결정하는 것이기 때문에 반송 대상이 되는 챔버에 맞는 재치면(1311)에 재치시킨다. 예컨대 챔버(100a, 100c, 100e, 100g) 중 어느 하나로 처리시킬 때는 재치면(1311a)에 재치한다. 또한 챔버(100b, 100d, 100f, 100h)로 처리시킬 때는 재치면(1311b)에 재치시킨다. 또한 n번째의 Lot에서 챔버(100b, 100d, 100f, 100h) 중 어느 하나를 이용하여 처리했을 때는 n+1번째의 Lot에서는 챔버(100b, 100d, 100f, 100h)가 이용되도록 재치면(1311b)에 반송시키도록 대기 반송 로봇(1220)을 제어한다. 이와 같이 반송처를 바꾸는 것에 의해 챔버(100)의 사용 횟수의 편향을 억제시킬 수 있고, 챔버(100)의 메인터넌스로부터 메인터넌스까지의 사이의 기간을 길게 할 수 있다. 즉 메인터넌스 빈도를 저감하여 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한 단위 시간당의 웨이퍼(200)의 처리 매수(처리 스루풋)를 증가시키는 것이 가능해진다.
[프로그램 변경 공정(T106)]
L/L 배치처 변경 공정(T105)에서 반송 대상이 된 프로세스 모듈(110) 중, 웨이퍼(200)가 반송된 챔버와 웨이퍼(200)가 반송되지 않은 챔버가 어느 것인지를 판정한다. 판정은 예컨대 L/L의 배치 정보에 기초하여 판정된다. 웨이퍼(200)가 반송된 챔버에서는 제1 기판 처리 공정(S200A)을 수행하도록 프로그램을 실행시키고, 웨이퍼(200)가 반송되지 않은 챔버에서는 제2 기판 처리 공정(S200B)을 수행하도록 프로그램을 실행시킨다.
또한 여기서는 프로그램의 변경을 L/L의 배치 정보에 기초하여 변경하도록 구성했지만 이에 한정되지 않고, 진공 반송실(1400) 내에 설치된 기판 검출기(1401)에 의해 각 챔버(100)로의 반송 직전에 웨이퍼(200)의 유무를 검출해서 프로그램을 변경시키도록 구성해도 좋다. 또한 진공 반송실(1400) 내에 설치된 기판 검출기(1401)에 의해 웨이퍼(200)의 유무 상태를 검출해서 L/L의 배치 정보와 일치하는 것을 확인하고, 일치하는 경우에는 반송 처리를 계속하고, 불일치인 경우는 반송 처리를 정지시키는 것과 함께 이상(異常) 상태인 정보를 입출력 장치(261)와 네트워크(263) 중 어느 하나 또는 양방에 보지(報知)하도록 구성해도 좋다.
[기판 반출 공정(T107)]
제1 기판 처리 공정(S200A)과 제2 기판 처리 공정(S200B)이 각각 종료된 웨이퍼(200)로부터 순서대로 프로세스 모듈(110)로부터 포드(1001)에 반송시키는 공정이 수행된다.
[제2 반송 판정 공정(T108)]
포드(1001) 내에 미처리의 웨이퍼(200)가 격납되었는지에 대한 여부를 판정한다. 포드(1001) 내에 웨이퍼(200)가 격납된 경우는 기판 반송 공정(T102)을 수행하고, 포드(1001) 내에 미처리의 웨이퍼(200)가 없는 경우에는 기판 처리 공정을 종료시킨다.
본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템에서는 가스 공급관 내의 분위기를 배기하는 제2 배기부(300)가 처리 용기 내의 분위기를 배기하는 제1 배기부(220)와는 별도로 설치된다. 제2 배기부(300)에 의해 처리 가스를 배기하면, 제1 배기부(220) 내에 처리 가스가 합류하지 않는다. 한편, 가령 원료 가스 공급관(111a)이나 반응 가스 공급관(121b)이 예컨대 도 5 중의 제1 배기부(220)의 처리실 배기관(224)이나 샤워 헤드 배기관(236)에 합류해서 접속된 경우, 처리 용기 내로부터의 배기 가스와 가스 공급관으로부터의 배기 가스와의 양방이 제1 배기부(220) 내에서 동시에 배기된다. 그 결과, 제1 배기부(220)의 합류 부분에 배기 가스가 대량으로 퇴적된다.
이에 의해 제2 배기부가 제1 배기부(220)와는 별도로 설치되는 본 실시 형태에 따르면, 제2 배기부가 제1 배기부에 합류된 경우에 비해, 합류 부분의 배기 가스가 체류하지 않고, 제1 배기부(220) 내의 배기 가스의 유량이 증대하는 것을 회피할 수 있다. 따라서 본 실시 형태에 따르면, 복수의 처리 용기를 포함하는 기판 처리 시스템에서 처리 용기의 배기관 내에 배기 가스가 퇴적되는 것을 방지하면서 가스 공급관 내의 분위기 가스를 배기하는 것이 가능해진다.
또한 본 실시 형태에서는 원료 가스가 제2 배기부(300)에서 배기하도록 제어되므로, 원료 가스와 반응 가스의 양방이 제1 배기부(220)를 통과하여 배기되는 경우에 비해 제1 배기부(220)에 배기 가스가 퇴적되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는 반응 가스가 제3 배기부(400)에서 배기하도록 제어되므로, 원료 가스와 반응 가스의 양방이 제1 배기부(220)를 통과하여 배기되는 경우에 비해 제1 배기부(220)에 배기 가스가 퇴적되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는 배기 가스의 경로에 제해 장치가 설치되기 때문에 배기 가스의 환경에 대한 영향을 방지할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는 제2 배기부(300)의 후단에 제2 배기부(300)가 배기한 가스를 저류하는 탱크(309a)가 설치되기 때문에 탱크(309a)의 사용에 의해 배기 가스의 취급이 용이해진다.
또한 본 실시 형태에서는 제3 배기부(400)의 후단에 제3 배기부(400)가 배기한 가스를 저류하는 탱크(309b)가 설치되기 때문에 탱크(309b)의 사용에 의해 배기 가스의 취급이 용이해진다.
또한 본 실시 형태에서는 원료 가스를 저류하는 탱크(309a)와 반응 가스를 저류하는 탱크(309b)를 따로따로 설치하기 때문에 각각의 가스를 혼합시키지 않고 저류할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는 압력 측정부(311a, 311b)와 제어부(260)[CPU(260a)]의 표시부가 설치되기 때문에 탱크(309a, 309b) 내의 압력이 소정값 이상이 된 후, 표시부에 의해 탱크(309a, 309b) 내의 압력을 보지할 수 있다. 탱크(309a, 309b) 내의 압력의 보지에 의해 탱크(309a, 309b) 내의 배기 가스의 용량을 파악할 수 있으므로, 예컨대 탱크(309a, 309b)가 가득차기 전에 탱크(309a, 309b)로부터 배기 가스를 빼는 것이 가능해진다.
또한 본 실시 형태에서는 제어부(260)[CPU(260a)]가 상위 장치(264)와 통신 가능한 통신부[네트워크(263)]을 포함하기 때문에 제어부(260) 이외의 상위 장치(264)에서도 탱크(309a, 309b) 내의 배기 가스의 용량을 파악할 수 있다. 즉 제조 라인 내 이외에서도 탱크(309a, 309b) 내의 배기 가스의 용량을 감시할 수 있으므로 복수의 감시가 가능해진다. 이에 의해 예컨대 탱크(309a, 309b)로부터 배기 가스를 빼는 작업의 실시를 간과할 우려를 저하시킬 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는 탱크(309a) 내의 압력이 소정값 이상이 된 후, 제2 배기부(300)가 배기한 가스를 바이패스 라인(315a)에 흘리고 탱크(309a)에 흘리지 않도록 절체할 수 있다. 이에 의해 예컨대 탱크(309a)로부터 배기 가스를 뺄 때 바이패스 라인(315a)을 이용하여 탱크(309a)를 우회시키는 것에 의해 배기 가스를 빼는 작업 등을 용이하게 수행할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는 탱크(309b) 내의 압력이 소정값 이상이 된 후, 제3 배기부(400)가 배기한 가스를 바이패스 라인(315b)에 흘리고 탱크(309b)에 흘리지 않도록 절체할 수 있다. 이에 의해 예컨대 탱크(309b)로부터 배기 가스를 뺄 때 바이패스 라인(315b)을 이용하여 탱크(309b)를 우회시키는 것에 의해 배기 가스를 빼는 작업 등을 용이하게 수행할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는 탱크(309a)는 제2 배기부(300)가 설치된 배기 라인으로부터 탈착 가능하므로 탱크(309a)의 교환이나 청소 등의 메인터넌스 작업이 용이해진다.
또한 본 실시 형태에서는 탱크(309b)는 제3 배기부(400)가 설치된 배기 라인으로부터 탈착 가능하므로 탱크(309b)의 교환이나 청소 등의 메인터넌스 작업이 용이해진다.
또한 본 실시 형태에서는 온도 조정부(312)에 의해 탱크(309a) 내의 배기 가스를 기체, 액체, 고체의 소정의 상 상태로 유지 가능해지므로 배기 가스를 관리하기 쉽다.
또한 본 실시 형태에서는 가열부(304)에 의해 원료 가스 배기관(301a) 내의 배기 가스의 상태를 변화시키는 것이 가능해지므로 배기되는 원료 가스를 관리하기 쉽다.
특히 원료 가스가 원료 가스 배기관(301a)의 내벽에 부착되면 원료 가스의 농도 및 성질이 변화되는 경우가 있다. 또한 부착에 의해 파티클이 발생하고, 파티클이 배기 가스 중에 혼합되는 것에 의해, 배기되는 원료 가스의 순도가 저하되는 경우가 있다. 그 결과, 배기되는 원료 가스를 재이용할 때 재조정하는 부담이 발생한다. 원료 가스가 원료 가스 배기관(301a)의 내벽에 부착되지 않도록 가열부(304)를 이용하여 배기 가스의 상태를 제어하는 것에 의해 배기되는 원료 가스의 품질을 유지할 수 있다.
또한 본 실시 형태에 따르면, 복수의 처리 용기를 포함하는 기판 처리 시스템에서 처리 용기의 배기관 내에 배기 가스가 퇴적되는 것을 방지하면서 가스 공급관 내의 분위기 가스를 배기하는 것이 가능한 반도체 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한 본 실시 형태에 따르면, 복수의 처리 용기를 포함하는 기판 처리 시스템에서 처리 용기의 배기관 내에 배기 가스가 퇴적되는 것을 방지하면서 가스 공급관 내의 분위기 가스를 배기하는 것이 가능한 기판 처리를 실시하는 프로그램을 제공할 수 있다.
또한 본 실시 형태에 따르면, 복수의 처리 용기를 포함하는 기판 처리 시스템에서 처리 용기의 배기관 내에 배기 가스가 퇴적되는 것을 방지하면서 가스 공급관 내의 분위기 가스를 배기하는 것이 가능한 기판 처리의 실시를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이 기록된 기록 매체를 제공할 수 있다.
<다른 실시 형태>
또한 전술한 실시 형태 외에 이하와 같이 구성해도 좋다. 예컨대 전술한 실시 형태에서는 제2 배기부(300)와 제3 배기부(400)를 따로따로 설치했지만, 제3 배기부(400)를 설치하지 않고 반응 가스 배기관(301b)을 제2 배기부(300a)에 접속해서 구성해도 좋다. 즉 제2 배기부(300)에서 원료 가스와 반응 가스의 양방을 배기 가능한 구성으로 한다.
이 경우, 원료 가스 배기관(301a)과 반응 가스 배기관(301b)이 처리 가스 배기관(305a)에 접속된다. 또한 처리 가스 배기관(305a)에는 1개의 제2 배기 펌프(307a)가 설치된다. 또한 각각의 배기관의 처리 가스 배기관(305a)과의 접속 개소에는 배기관을 절체하는 절체 밸브가 설치되고, 절체 밸브에 의해 원료 가스의 배기와 반응 가스의 배기를 절체하는 것이 가능해진다. 즉 절체에 의해 펌프가 유사적으로 2개 있는 것처럼 1개의 제2 배기 펌프(307a)를 구분하여 사용할 수 있으므로, 2개의 펌프를 준비할 필요가 없고 1개 준비하기만 하면 된다.
또한 전술에서는 절체 밸브(303a)를 MFC(115a)의 상류측에 설치한 예를 제시했지만, 절체 밸브(303a)의 위치는 적절히 변경해도 좋다. 예컨대 MFC(115a)의 후단이며, 가스 공급관(111a, 111b) 각각의 MFC(115a, 115b)의 후단[챔버(100a, 100b)측]에 설치하도록 구성해도 좋다. 이 경우, 절체 밸브(303a)는 가스 공급관(111a, 111b) 각각에 설치된다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 챔버(100a, 100b) 각각에 공급하는 가스의 유량 변동을 억제할 수 있다. MFC(115a, 115b)의 전단(前段)에 절체 밸브(303a)를 설치하고, 처리 가스를 제2 배기부(300)에 배기한 경우, 가스 공급관(111a, 111b) 내의 압력이 저하되고, MFC(115a, 115b) 각각에서의 유량 제어성이 저하된다. 한편, 절체 밸브(303a)를 MFC(115a, 115b)의 후단에 설치한 경우, 가스 공급관(111a, 111b) 내이며, MFC(115a, 115b)의 전단측의 압력 변동이 발생하기 어렵기 때문에, 도 7, 도 8에 도시하는 가스 공급 시퀀스를 수행해도 챔버(100a, 100b) 각각에 공급되는 유량 변동을 억제할 수 있다. 즉 웨이퍼(200)의 처리 균일성이 저하되는 것을 억제할 수 있다. 또한 이 구성으로 제1 처리 가스 배기 공정(S401)을 수행한 후에 제1 가스 공급 공정(S203)을 수행하는 것에 의해 MFC(115a, 115b)에서의 유량 제어가 변동되는 동안 가스를 챔버(100a, 100b)에 공급하지 않고 제2 배기부(300)에 배기하는 것이 가능해진다. MFC(115a, 115b)에서의 유량 제어가 변동되는 동안의 원료 가스가 웨이퍼(200)에 공급되는 것에 의해 웨이퍼(200)에 공급되는 원료 가스의 양이 불명확해지고, 상정한 처리를 수행할 수 없는 경우가 있다. 이와 같이 구성하는 것에 의해 MFC(115a, 115b)에서 정해진 유량의 원료 가스가 웨이퍼(200)에 공급되고, 웨이퍼(200)마다의 처리 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한 전술에서는 절체 밸브(303b)를 MFC(125b)의 상류측에 설치한 예를 제시했지만, 절체 밸브(303b)도 절체 밸브(303a)와 마찬가지로 MFC(125a, 125b)의 후단에 설치해도 좋다. 이 경우에도, 전술한 것과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한 제2 처리 가스 공급 공정(S205)을 제2 처리 가스 배기 공정(S402) 후에 실행하는 것에 의해 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한 전술에서는 원료 가스와 반응 가스를 교호적으로 공급하여 성막하는 방법에 대해서 기재했지만, 원료 가스와 반응 가스의 기상(氣相) 반응량이나 부생성물의 발생량이 허용 범위 내라면 다른 방법에도 적용 가능하다. 예컨대 원료 가스와 반응 가스의 공급 타이밍이 겹치는 것과 같은 방법이다.
또한 전술에서는 2개의 챔버를 한 쌍으로 하는 프로세스 모듈에 대해서 설명했지만 이에 한정되지 않고, 3개 이상의 챔버를 한 쌍으로 하는 프로세스 모듈이어도 좋다.
또한 전술에서는 기판을 1매씩 처리하는 매엽식 장치에 대해서 기재했지만 이에 한정되지 않고, 처리실에 기판을 수직 방향 또는 수평 방향으로 복수 매 배열하는 뱃치(batch)식 장치이어도 좋다.
또한 전술에서는 성막 처리에 대해서 기재했지만, 다른 처리에도 적용 가능하다. 예컨대 확산 처리, 산화 처리, 질화 처리, 산질화 처리, 환원 처리, 산화 환원 처리, 에칭 처리, 가열 처리 등이 있다. 예컨대 반응 가스만을 이용하여 기판 표면이나 기판에 형성된 막을 플라즈마 산화 처리나, 플라즈마 질화 처리할 때에도 본 개시의 기술을 적용할 수 있다. 또한 반응 가스만을 이용한 플라즈마 어닐링 처리에도 적용할 수 있다.
또한 전술에서는 반도체 장치의 제조 공정에 대해서 기재했지만, 실시 형태에 따른 발명은 반도체 장치의 제조 공정 이외에도 적용 가능하다. 예컨대 액정 디바이스의 제조 공정, 태양 전지의 제조 공정, 발광 디바이스의 제조 공정, 유리 기판의 처리 공정, 세라믹 기판의 처리 공정, 도전성 기판의 처리 공정 등의 기판 처리가 있다.
또한 전술에서는 원료 가스로서 실리콘 함유 가스, 반응 가스로서 산소 함유 가스를 이용하여 실리콘 산화막을 형성하는 예를 제시했지만, 다른 가스를 이용한 성막에도 적용 가능하다. 예컨대 산소 함유막, 질소 함유막, 탄소 함유막, 붕소 함유막, 금속 함유막과 이들 원소가 복수 함유된 막 등이 있다. 또한 이들 막으로서는 예컨대 SiN막, AlO막, ZrO막, HfO막, HfAlO막, ZrAlO막, SiC막, SiCN막, SiBN막, TiN막, TiC막, TiAlC막 등이 있다. 이들 막을 성막하기 위해서 사용되는 원료 가스와 반응 가스 각각의 가스 특성(흡착성, 탈리성, 증기압 등)을 비교하여 공급 위치나 샤워 헤드(234) 내의 구조를 적절히 변경하는 것에 의해 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
100: 챔버 110: 프로세스 모듈
200: 웨이퍼(기판) 201: 처리실
202: 처리 용기 220: 제1 배기부(배기 라인)
300: 제2 배기부(배기 라인) 301a: 원료 가스 배기관
301b: 반응 가스 배기관 303a: 제1 절체 밸브
303b: 제2 절체 밸브 260: CPU(제어부)
304: 가열부(원료 가스 배기관용) 305a, 305b: 처리 가스 배기관
307a: 제2 배기 펌프(진공 펌프) 307b: 제3 배기 펌프(진공 펌프)
309a, 309b: 탱크 311a, 311b: 압력 측정부
312: 온도 조정부(탱크용) 313a, 313b: 라인 절체 밸브
315a, 315b: 바이패스 라인 320: 제해 장치

Claims (16)

  1. 기판을 수용하는 복수의 처리 용기;
    상기 복수의 처리 용기 각각에 접속되고 처리 가스를 공급하는 가스 공급관;
    상기 복수의 처리 용기 내의 분위기를 배기하는 제1 배기부;
    상기 가스 공급관 내의 분위기를 배기하고, 절체(切替) 밸브를 개재하여 상기 가스 공급관에 접속된, 상기 제1 배기부와는 다른 제2 배기부; 및
    (a) 상기 가스 공급관으로부터 상기 처리 용기에 상기 처리 가스를 공급하여 상기 기판을 처리하는 스텝과 (b) 상기 가스 공급관으로부터 상기 처리 용기에 상기 처리 가스를 공급하지 않는 동안 상기 가스 공급관으로부터 상기 제2 배기부에 상기 처리 가스를 배기하는 스텝을 실행하도록 상기 절체 밸브와 상기 제1 배기부와 상기 제2 배기부를 제어 가능하도록 구성된 제어부
    를 포함하는 기판 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스 공급관은, 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급관과 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급관을 포함하고,
    상기 제2 배기부는 상기 원료 가스 공급관과 상기 반응 가스 공급관 중 적어도 1개에 설치된 상기 절체 밸브를 개재하여 접속되고,
    상기 제어부는 상기 (b) 스텝에서 상기 원료 가스와 상기 반응 가스 중 적어도 어느 하나를 상기 제2 배기부에서 배기하도록 상기 원료 가스 공급관과 상기 반응 가스 공급관 중 적어도 어느 하나에 설치된 상기 절체 밸브를 제어 가능하도록 구성되는 기판 처리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가스 공급관은 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급관과, 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급관을 포함하고,
    상기 제2 배기부는 상기 원료 가스 공급관에 설치된 상기 절체 밸브를 개재하여 접속되고,
    상기 제어부는 상기 (b) 스텝에서 상기 원료 가스를 상기 제2 배기부에서 배기하도록 상기 절체 밸브를 제어 가능하도록 구성되는 기판 처리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 반응 가스 공급관에 제2 절체 밸브를 개재하여 접속된, 상기 제1 배기부와는 다른 제3 배기부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 반응 가스를 상기 제3 배기부에서 배기하도록 상기 제2 절체 밸브를 제어 가능하도록 구성되는 기판 처리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배기부의 후단(後段)에 제해 장치가 설치되고,
    상기 제2 배기부는 상기 제해 장치에 접속되는 기판 처리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 배기부의 후단에 상기 제2 배기부가 배기한 가스를 저류하는 탱크를 포함하는 기판 처리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 탱크의 압력을 측정하는 압력 측정부; 및
    상기 제어부의 제어 내용을 표시 가능한 표시부
    를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 탱크 내의 압력이 소정값 이상이 된 후, 상기 표시부에 상기 탱크 내의 압력을 보지(報知) 가능하도록 구성되는 기판 처리 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상위 장치와 통신 가능한 통신부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 탱크 내의 압력을 모니터하여, 상기 탱크 내의 압력이 소정값 이상이 된 후 상기 상위 장치에 상기 탱크 내의 압력을 보지하도록 상기 통신부를 제어하는 기판 처리 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 탱크 내의 압력을 측정하는 압력 측정부; 및
    상기 제2 배기부의 후단에 절체 밸브를 개재하여 상기 탱크와 병렬로 설치된 바이패스 라인
    을 포함하고,
    상기 제어부는 상기 탱크 내의 압력이 소정값 이상이 된 후, 상기 제2 배기부로부터 상기 바이패스 라인에 상기 제2 배기부가 배기한 가스가 흐르도록 상기 절체 밸브를 제어 가능하도록 구성되는 기판 처리 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 탱크는 상기 제2 배기부가 설치된 배기 라인으로부터 탈착 가능하도록 구성되는 기판 처리 시스템.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탱크를 소정 온도로 온도를 조정하는 온도 조정부를 포함하는 기판 처리 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 가스 공급관은, 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급관과 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급관을 포함하고,
    상기 원료 가스 공급관 내의 분위기를 배기하는 원료 가스 배기관;
    상기 반응 가스 공급관 내의 분위기를 배기하는 반응 가스 배기관; 및
    상기 원료 가스 배기관과 상기 반응 가스 배기관 중 어느 일방(一方)을 상기 제2 배기부에 연통시키는 절체 밸브
    를 더 포함하는 기판 처리 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2 배기부는 적어도 가스 배기관과 배기 펌프를 포함하고,
    상기 가스 배기관을 소정 온도로 온도를 조정하는 가열부를 포함하는 기판 처리 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 가스 배기관은 원료 가스를 배기하는 원료 가스 배기관이며,
    상기 제어부는 상기 원료 가스가 상기 가스 배기관 내에 부착되지 않는 온도로 상기 가스 배기관을 가열하도록 상기 가열부를 제어 가능하도록 구성되는 기판 처리 시스템.
  15. 기판이 수납된 복수의 처리 용기 각각에 접속된 가스 공급관으로부터 상기 처리 용기에 처리 가스를 공급하여 상기 기판을 처리하는 공정; 및
    상기 가스 공급관으로부터 상기 처리 용기에 상기 처리 가스를 공급하지 않는 동안 상기 가스 공급관으로부터 절체 밸브를 개재하여 상기 가스 공급관에 접속된 상기 처리 용기 내의 분위기를 배기하는 제1 배기부와는 다른 제2 배기부에 상기 처리 가스를 배기하는 공정
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 기판이 수납된 복수의 처리 용기 각각에 접속된 가스 공급관으로부터 상기 처리 용기에 처리 가스를 공급하여 상기 기판을 처리하는 단계; 및
    상기 가스 공급관으로부터 상기 처리 용기에 상기 처리 가스를 공급하지 않는 동안 상기 가스 공급관으로부터 절체 밸브를 개재하여 상기 가스 공급관에 접속된 상기 처리 용기 내의 분위기를 배기하는 제1 배기부와는 다른 제2 배기부에 상기 처리 가스를 배기하는 단계
    를 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록된 프로그램.
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