KR20220041736A - 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램 - Google Patents

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KR20220041736A
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나오후미 오하시
슌 마츠이
šœ 마츠이
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가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

기판을 가열 처리하는 기판 처리 장치에서 기판 간의 처리 환경이 변화되어도 기판 간의 막질을 균일하게 하는 것을 목적으로 한다.
일 형태에 따르면, 처리실에 기판을 반입하는 반입 공정; 상기 처리실의 상류에 설치된 샤워 헤드가 구비한 분산판을 샤워 헤드 히터로 가열하면서 상기 분산판을 개재하여 상기 처리실 내의 상기 기판에 가스를 공급하는 것과 함께 상기 처리실로부터 상기 가스를 배기하는 막 처리 공정; 상기 기판을 상기 처리실로부터 반출하는 반출 공정; 다음으로 처리하는 상기 기판 반입 전에 상기 샤워 헤드의 온도를 측정하는 온도 측정 공정; 및 상기 온도 측정 공정 후, 상기 샤워 헤드의 온도와 미리 설정된 온도 정보를 비교하여 그 차분이 소정값보다 클 경우, 상기 샤워 헤드에 설치된 샤워 헤드 히터를 가동시켜 상기 미리 설정된 온도에 근접시키도록 제어하는 온도 조정 공정을 포함하는 기술을 제공한다.

Description

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램{METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND PROGRAM}
본 개시(開示)는 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램에 관한 것이다.
반도체 디바이스를 제조하는 장치로서는 기판을 1매마다 처리하는 매엽(枚葉) 장치가 존재한다(예컨대 특허문헌 1). 매엽 장치에서는 예컨대 기판을 가열하는 것과 함께 기판 상에 가스를 공급하는 것에 의해 반도체 디바이스의 일부를 구성하는 막을 형성한다.
복수의 기판에 대하여 같은 종류의 막을 형성하는 경우 온도 조건을 동일하게 하는 것이 바람직하다. 기판 온도는 히터나 처리실 벽에 영향을 받는다.
1. 일본 특개 2012-54399호 공보
복수의 기판을 처리하는 경우, 기판의 교체를 수행할 필요가 있다. 그런데 교체할 때 처리실의 온도가 저하되는 등 그 전후에서 처리 환경이 변하는 경우가 있다. 그 결과 기판 간에서 막질의 편차가 생긴다.
본 개시는 기판을 가열 처리하는 기판 처리 장치에서 기판 간의 처리 환경이 변화되어도 기판 간의 막질을 균일하게 하는 것을 목적으로 한다.
처리실에 기판을 반입하는 반입 공정; 상기 처리실의 상류에 설치된 샤워 헤드가 구비한 분산판을 샤워 헤드 히터로 가열하면서 상기 분산판을 개재하여 상기 처리실 내의 상기 기판에 가스를 공급하는 것과 함께 상기 처리실로부터 상기 가스를 배기하는 막 처리 공정; 상기 기판을 상기 처리실로부터 반출하는 반출 공정; 다음으로 처리하는 상기 기판 반입 전에 상기 샤워 헤드의 온도를 측정하는 온도 측정 공정; 상기 온도 측정 공정 후, 상기 샤워 헤드의 온도와 미리 설정된 온도 정보를 비교하여 그 차분(差分)이 소정값보다 큰 경우, 상기 샤워 헤드에 설치된 샤워 헤드 히터를 가동시켜 상기 미리 설정된 온도에 근접시키도록 제어하는 온도 조정 공정을 포함하는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 형태에 따르면, 기판을 가열 처리하는 기판 처리 장치에서 기판 간의 처리 환경이 변화되어도 기판 간의 막질을 균일하게 할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성예를 도시하는 설명도.
도 2는 본 개시의 일 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 가스 공급부를 설명하는 설명도.
도 3은 본 개시의 일 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 샤워 헤드 히터를 설명하는 설명도.
도 4는 본 개시의 일 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 샤워 헤드 히터와 그 주변 구성을 설명하는 설명도.
도 5는 본 개시의 일 형태에 따른 기판 처리 장치의 컨트롤러를 설명하는 설명도.
도 6은 본 개시의 일 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 컨트롤러가 포함하는 테이블을 설명하는 설명도.
도 7은 본 개시의 일 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 컨트롤러가 포함하는 테이블을 설명하는 설명도.
도 8은 본 개시의 일 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 컨트롤러가 포함하는 테이블을 설명하는 설명도.
도 9는 본 개시의 일 형태에 따른 기판 처리 공정을 설명하는 흐름도.
도 10은 본 개시의 일 형태에 따른 막 처리 공정을 설명하는 흐름도.
이하, 실시의 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한 이하의 설명에서 이용되는 도면은 모두 모식적인 것이며, 도면상의 각 요소의 치수의 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.
[제1 형태]
먼저, 제1 형태에 대해서 설명한다.
도 1은 본 형태에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 설명도이다. 이하에 도 1의 기판 처리 장치(100)를 예로 각 구성을 구체적으로 설명한다.
기판 처리 장치(100)는 용기(202)를 구비한다. 용기(202)는 예컨대 횡단면(橫斷面)이 원형이며 편평한 밀폐 용기로서 구성된다. 또한 용기(202)는 예컨대 알루미늄(Al)이나 스텐레스(SUS) 등의 금속 재료에 의해 구성된다. 용기(202) 내에는 실리콘 웨이퍼 등의 기판(S)을 처리하는 처리 공간(205)과, 기판(S)을 처리 공간(205)에 반송할 때 기판(S)이 통과하는 반송 공간(206)이 형성된다. 용기(202)는 상부 용기(202a)와 하부 용기(202b)로 구성된다. 상부 용기(202a)와 하부 용기(202b) 사이에는 칸막이 판(208)이 설치된다. 처리 공간(205)을 구성하는 구조를 처리실(201)이라고 부른다. 본 형태에서는 주로 후술하는 분산판(234)과 기판 재치대(212)로 구성된다.
하부 용기(202b)의 측면에는 게이트 밸브(149)에 인접한 기판 반입출구(148)가 설치되고, 기판(S)은 기판 반입출구(148)를 개재하여 반송실(미도시) 사이를 이동한다. 하부 용기(202b)의 바닥부에는 리프트 핀(207)이 복수 설치된다. 또한 하부 용기(202b)는 접지(接地)된다.
처리 공간(205)에는 기판(S)을 지지하는 기판 지지부(210)가 배치된다. 기판 지지부(210)는 기판(S)을 재치하는 기판 재치면(211)과, 기판 재치면(211)을 표면에 가지는 기판 재치대(212), 기판 재치대(212) 내에 설치된 가열원으로서의 히터(213)를 주로 포함한다. 히터(213)는 기판 재치대 히터라고도 부른다. 기판 재치대(212)에는 리프트 핀(207)이 관통하는 관통공(214)이 리프트 핀(207)과 대응하는 위치에 각각 설치된다.
기판 재치대(212) 내에는 히터(213)의 온도를 측정하는 제1 온도 측정기인 온도 측정기(216)를 포함한다. 온도 측정기(216)는 배선(220)을 개재하여 제1 온도 측정부인 온도 측정부(221)에 접속된다.
히터(213)에는 전력을 공급하기 위한 배선(222)이 접속된다. 히터(213)는 배선(222)을 개재하여 히터 제어부(223)에 접속된다.
온도 측정부(221), 히터 제어부(223)는 후술하는 컨트롤러(400)에 전기적으로 접속된다. 컨트롤러(400)는 온도 측정부(221)로 측정한 온도 정보에 기초하여 히터 제어부(223)에 제어 정보를 송신한다. 히터 제어부(223)는 수신한 제어 정보를 참조하여 히터(213)를 제어한다.
기판 재치대(212)는 샤프트(217)에 의해 지지된다. 샤프트(217)는 용기(202)의 바닥부를 관통하고, 또한 용기(202)의 외부에서 승강부(218)에 접속된다.
승강부(218)는 샤프트(217)를 지지하는 지지축(218a)과, 지지축(218a)을 승강시키거나 회전시키는 작동부(218b)를 주로 포함한다. 작동부(218b)는 예컨대 승강을 실현하기 위한 모터를 포함하는 승강 기구(218c)와, 지지축(218a)을 회전시키기 위한 톱니바퀴 등의 회전 기구(218d)를 포함한다.
승강부(218)에는 승강부(218)의 일부로서 작동부(218b)에 승강 및 회전 지시하기 위한 지시부(218e)를 설치해도 좋다. 지시부(218e)는 컨트롤러(400)에 전기적으로 접속된다. 지시부(218e)는 컨트롤러(400)의 지시에 기초하여 작동부(218b)를 제어한다.
승강부(218)를 작동시켜서 샤프트(217) 및 기판 재치대(212)를 승강시키는 것에 의해 기판 재치대(212)는 재치면(211) 상에 재치되는 기판(S)을 승강시키는 것이 가능하도록 이루어진다. 또한 샤프트(217) 하단부의 주위는 벨로즈(219)에 의해 피복되고, 이에 의해 처리 공간(205) 내는 기밀하게 보지(保持)된다.
기판 재치대(212)는 기판(S) 반송 시에는 기판 재치면(211)이 기판 반입출구(148)에 대향하는 포지션까지 하강하고, 기판(S) 처리 시에는 도 1에서 도시되는 바와 같이 기판(S)이 처리 공간(205) 내의 처리 위치가 될 때까지 상승한다.
처리 공간(205)의 상부(상류측)에는 가스 분산 기구로서의 샤워 헤드(SH라고도 부른다)(230)가 설치된다. 샤워 헤드(230)의 덮개(231)에는 관통공(231a)이 설치된다. 관통공(231a)은 후술하는 공통 가스 공급관(242)과 연통된다. 샤워 헤드(230) 내에는 버퍼 공간(232)이 구성된다.
버퍼 공간(232)에는 정류판(270)이 설치된다. 정류판(270)은 가스 도입구(241)를 중심으로 하여 기판(S)의 지름 방향을 향함에 따라 지름이 확대되는 원추 형상이다. 정류판(270)의 엣지 하단은 기판(S)의 단부보다 외주에 위치하도록 구성된다. 정류판(270)은 공급된 가스를 후술하는 분산판(234) 방향으로 효율적으로 이동시키는 구성이다. 정류판(270)의 상세는 후술한다.
샤워 헤드(230)에는 전극(251)이 설치된다. 전극(251)은 금속제이며, 분산판(234)보다 열전도율이 높은 구성으로 이루어진다. 전극(251)은 관통공(231a)을 중심으로 원주 형상으로 구성된다.
전극(251)에는 배선(252)을 개재하여 플라즈마 제어부(253)가 접속된다. 플라즈마 제어부(253)로부터의 지시에 의해 샤워 헤드(230) 내 처리 공간(205) 중에, 후술하는 클리닝 가스 플라즈마(즉, 플라즈마 상태의 클리닝 가스)를 생성한다.
상부 용기(202a)는 플랜지(미도시)를 포함하고, 플랜지 상에 지지 블록(233)이 재치되고, 고정된다. 지지 블록(233)은 플랜지(233a)를 포함하고, 플랜지(233a) 상에는 분산판(234)이 재치되고 고정된다. 또한 덮개(231)는 지지 블록(233)의 상면에 고정된다.
계속해서 도 2를 이용하여 가스 공급계를 설명한다. 공통 가스 공급관(242)에는 제1 가스 공급관(243a), 제2 가스 공급관(244a), 제3 가스 공급관(245a), 제4 가스 공급관(248a)이 접속된다.
제1 가스 공급관(243a)에는 상류 방향부터 순서대로 제1 가스원(243b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(243c) 및 개폐 밸브인 밸브(243d)가 설치된다.
제1 가스원(243b)은 제1 원소를 함유하는 제1 가스(「제1 원소 함유 가스」라고도 부른다.)원이다. 제1 원소 함유 가스는 원료 가스, 즉 처리 가스 중 하나이다. 여기서 제1 원소는 예컨대 실리콘(Si)이다. 즉 제1 원소 함유 가스는 예컨대 실리콘 함유 가스이다. 본 형태에서는 실리콘 함유 가스로서 헥사클로로디실란(Si2Cl6. HCDS라고도 부른다.) 가스를 이용하는 예를 설명한다.
주로 제1 가스 공급관(243a), 매스 플로우 컨트롤러(243c), 밸브(243d)에 의해 제1 가스 공급계(243)(실리콘 함유 가스 공급계라고도 부른다.)가 구성된다.
제2 가스 공급관(244a)에는 상류 방향부터 순서대로 제2 가스원(244b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(244c) 및 개폐 밸브인 밸브(244d)가 설치된다.
제2 가스원(244b)은 제2 원소를 함유하는 제2 가스(이하, 「제2 원소 함유 가스」라고도 부른다.)원이다. 제2 원소 함유 가스는 처리 가스 중 하나이다. 또한 제2 원소 함유 가스는 반응 가스 또는 개질 가스로서 생각해도 좋다.
여기서 제2 원소 함유 가스는 제1 원소와 다른 제2 원소를 함유한다. 제2 원소로서는 예컨대 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 어느 하나이다. 본 형태에서는, 제2 원소 함유 가스는 예컨대 질소 함유 가스이며, 암모니아(NH3) 가스를 이용하는 예를 설명한다.
기판(S)을 플라즈마 상태의 제2 가스로 처리하는 경우, 제2 가스 공급관에 리모트 플라즈마 유닛(244e)을 설치해도 좋다. 리모트 플라즈마 유닛(244e)은 플라즈마 생성부(224e)라고도 지칭된다.
주로 제2 가스 공급관(244a), 매스 플로우 컨트롤러(244c), 밸브(244d)에 의해 제2 가스 공급계(244)(반응 가스 공급계라고도 부른다.)가 구성된다. 제2 가스 공급계(244)에 플라즈마 생성부(244e)를 포함시켜도 좋다.
제3 가스 공급관(245a)에는 상류 방향부터 순서대로 제3 가스원(245b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(245c) 및 개폐 밸브인 밸브(245d)가 설치된다.
제3 가스원(245b)은 불활성 가스원이다. 불활성 가스는 예컨대 질소(N2) 가스이다.
주로 제3 가스 공급관(245a), 매스 플로우 컨트롤러(245c), 밸브(245d)에 의해 제3 가스 공급계(245)가 구성된다.
불활성 가스원(245b)으로부터 공급되는 불활성 가스는 기판 처리 공정에서는 용기(202)나 샤워 헤드(230) 내에 체류된 가스를 퍼지하는 퍼지 가스로서 작용한다.
제4 가스 공급관(248a)에는 상류 방향부터 순서대로 제4 가스원(248b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(248c) 및 개폐 밸브인 밸브(248d)가 설치된다.
제4 가스원(248b)은 클리닝 가스원이다. 클리닝 가스는 예컨대 NF3이나 F2 가스이다.
주로 제4 가스 공급관(248a), 매스 플로우 컨트롤러(248c), 밸브(248d)에 의해 제3 가스 공급계(248)가 구성된다.
제4 가스원(248b)으로부터 공급되는 클리닝 가스는 처리실(201)이나 샤워 헤드(230) 내를 클리닝할 때 플라즈마 상태가 된다. 플라즈마 상태의 클리닝 가스는 용기(202)나 샤워 헤드(230) 내에 잔류하는 부생성물을 제거한다.
처리 공간(205)은 배기 버퍼 구조(261)를 개재하여 배기관(262)이 연통된다. 배기 버퍼 구조(261)는 기판(S)의 외주를 둘러싸도록 원주 형상으로 설치된다. 본 형태에서는 칸막이 판(208)과 상부 용기(202a) 사이에 배치된다.
배기관(262)은 배기 버퍼 구조(261)를 개재하여 처리 공간(205)에 연통되도록 배기 버퍼 구조(261)의 상부측이며, 상부 용기(202a)에 접속된다. 배기관(262)에는 처리 공간(205) 내를 소정의 압력으로 제어하는 압력 제어기인 APC(Auto Pressure Controller)(266)가 설치된다. APC(266)는 개도(開度) 조정 가능한 밸브체(미도시)를 포함하고, 컨트롤러(400)로부터의 지시에 따라 배기관(262)의 컨덕턴스를 조정한다.
배기관(262)에서 APC(266)의 상류측에는 밸브(267)가 설치된다. 배기관(262)과 밸브(267), APC(266)를 총칭하여 배기계라고 부른다. 또한 배기관(262)의 하류에는 DP(Dry Pump. 드라이 펌프)(269)가 설치된다. DP(269)는 배기관(262)을 개재하여 처리 공간(205)의 분위기를 배기한다.
분산판(234)을 개재하여 처리 공간(205)에 공급된 가스는 기판(S)에 접촉한 후에 배기 버퍼 구조(261)에 이동되고 배기관(262)으로부터 배기된다. 이 가스의 흐름에서는 분산판(234)의 중심부 하방(下方)의 압력은 분산판(234)의 엣지부 하방의 압력보다 높아진다. 중심부 하방의 경우, 배기 버퍼 구조(261)에 가스가 누설되기 어렵기 때문에 체류하고, 엣지부 하방에서는 DP(269)의 영향으로 가스가 누설되기 쉽기 때문이다. 이와 같이 분산판(234)의 중심부 하방에서는 가스가 체류하기 때문에 가열된 가스의 영향을 받고 온도가 높아진다. 분산판(234)의 엣지부 하방과 비교한 경우, 엣지부의 온도는 중심부의 온도보다 낮아진다.
계속해서 도 3, 도 4를 이용하여 정류판(270)의 상세 구조를 설명한다. 정류판(270)에는 샤워 헤드 히터(271)가 설치되고, 정류판(270), 버퍼 공간(232) 내의 분위기, 분산판(234), 덮개(231)의 적어도 어느 하나를 가열 가능하도록 구성된다. 샤워 헤드 히터(271)는 샤워 헤드 히터 또는 정류부 가열부라고도 부른다.
도 3에 도시하는 바와 같이 샤워 헤드 히터(271)는 분할되어 구성되고, 존 마다[중심부(271a), 중간부(271b), 엣지부(271c)] 가열 가능하도록 구성된다.
도 3의 아래 그림은 정류판(270)에 설치된 샤워 헤드 히터(271)를 기판(S)측에서 본 도면을 나타낸다. 도면과 같이 샤워 헤드 히터(271)는 복수의 존으로 구성된다. 그 중 하나의 존, 예컨대 중간부(271b)는 전극(251)의 하방에 배치되도록 구성된다. 이와 같은 구성으로 하는 것에 의해 전극(251)의 하방 부분에서 국지(局地)적으로 온도가 달라져도 분산판(234)의 표면[기판(S)과 대향되는 면]의 온도가 균일해지도록 제어된다.
계속해서 도 4를 이용하여 샤워 헤드 히터(271)의 주변의 구성에 대해서 설명한다. 샤워 헤드 히터(271)에는 존마다 전력 공급선(2811)이 접속되고, 존마다 샤워 헤드 히터(271)의 온도를 제어 가능하도록 이루어진다. 전력 공급선(2811)은 샤워 헤드 히터(271)에 전력을 공급하는 전력 공급 제어부(2812)에 접속된다.
구체적으로는 중심부(271a)에는 전력 공급선(2811a)이 접속되고, 중간부(217b)에는 전력 공급선(2811b)이 접속되고, 엣지부(271c)에는 전력 공급선(2811c)이 접속된다. 또한 전력 공급선(2811a)은 전력 공급 제어부(2812a)에 접속되고, 전력 공급선(2811b)은 전력 공급 제어부(2812b)에 접속되고, 전력 공급선(2811c)은 전력 공급 제어부(2812c)에 접속된다.
온도 제어부로서의 전력 공급 제어부(2812)[전력 공급 제어부(2812a), 전력 공급 제어부(2812b), 전력 공급 제어부(2812c)]는 배선(2813)을 개재하여 컨트롤러(400)에 전기적으로 접속된다. 컨트롤러(400)는 전력 공급 제어부(2812)에 대하여 샤워 헤드 히터(271)를 제어하기 위한 전력값(설정 온도 데이터)을 송신하고, 그것을 수신한 전력 공급 제어부(2812)는 그 정보에 기초한 전력을 샤워 헤드 히터(271)[중심부(271a), 중간부(217b), 엣지부(271c)]에 공급하고 샤워 헤드 히터(271)의 온도를 제어한다.
또한 샤워 헤드 히터(271)의 근방에는 각 존에 대응한 온도 검출부(2821)가 설치된다. 온도 검출부(2821)는 배선(2822)을 개재하여 온도 측정부(2823)에 접속되고, 존마다의 온도를 검출 가능하도록 하는 온도 측정부(2823)는 배선(2824)을 개재하여 컨트롤러(400)에 접속된다.
구체적으로는 중심부(271a) 근방에는 온도 검출부(2821a)가 설치된다. 온도 검출부(2821a)는 배선(2822a)을 개재하여 제2 온도 측정부(2823a)에 접속된다. 중간부(271b) 근방에는 온도 검출부(2821b)가 설치된다. 온도 검출부(2821b)는 배선(2822b)을 개재하여 제2 온도 측정부(2823b)에 접속된다. 엣지부(271c) 근방에는 온도 검출부(2821c)가 설치된다. 온도 검출부(2821c)는 배선(2822c)을 개재하여 제3 온도 측정부(2823c)에 접속된다.
기판 처리 장치(100)는 기판 처리 장치(100)의 각(各) 부(部)의 동작을 제어하는 컨트롤러(400)를 포함한다.
컨트롤러(400)의 개략을 도 5에 도시한다. 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(400)는 CPU(Central Processing Unit)(401), RAM(Random Access Memory)(402), 기억 장치로서의 기억부(403), I/O 포트(404)를 구비한 컴퓨터로서 구성된다. RAM(402), 기억부(403), I/O 포트(404)는 내부 버스(405)를 개재하여 CPU(401)과 데이터 교환 가능하도록 구성된다. 기판 처리 장치(100) 내의 데이터의 송수신은 CPU(401)의 하나의 기능이기도 한 송수신 지시부(406)의 지시에 의해 수행된다.
상위 장치(294)에 네트워크를 개재하여 접속되는 네트워크 송수신부(293)가 설치된다. 네트워크 송수신부(293)는 로트 중의 기판(S)의 처리 이력이나 처리 예정에 관한 정보 등을 수신하는 것이 가능하다.
기억부(403)는 예컨대 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성된다. 기억부(403) 내에는 기판 처리의 순서나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피(409)나, 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램(410)이 판독 가능하도록 격납된다. 또한 후술하는 제1 샤워 헤드 온도 테이블(411), 제2 샤워 헤드 온도 테이블(412), 제어값 테이블(413)이 판독 및 기록 가능하도록 격납된다.
또한 프로세스 레시피는 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 순서를 컨트롤러(400)에 실행시켜 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여 단순히 프로그램이라고도 부른다. 또한 본 명세서에서 프로그램이라는 단어를 이용한 경우는 프로세스 레시피 단체(單體)만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양방(兩方)을 포함하는 경우가 있다. 또한 RAM(402)은 CPU(401)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보지되는 메모리 영역(work area)으로서 구성된다.
I/O 포트(404)는 게이트 밸브(149), 승강 기구(218), 각 압력 조정기, 각 펌프, 히터 제어부(223), 플라즈마 제어부(253)등 기판 처리 장치(100)의 각 구성에 접속된다.
CPU(401)은 기억부(403)로부터의 제어 프로그램을 판독해서 실행하는 것과 함께, 입출력 장치(291)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억부(403)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성된다. 그리고 CPU(401)은 판독된 프로세스 레시피의 내용을 따르도록 게이트 밸브(149)의 개폐 동작, 승강 기구(218)의 승강 동작, 온도 측정부(221), 히터 제어부(223), 플라즈마 제어부(253), 각 펌프의 ON/OFF 제어, 매스 플로우 컨트롤러의 유량 조정 동작, 밸브 등을 제어 가능하도록 구성된다.
또한 컨트롤러(400)는 전술한 프로그램을 격납한 외부 기억 장치[예컨대 하드 디스크 등의 자기 디스크, DVD 등의 광(光) 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리 등의 반도체 메모리](292)를 이용하여 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하는 것 등에 의해 본 기술에 따른 컨트롤러(400)를 구성할 수 있다. 또한 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은 외부 기억 장치(292)를 개재하여 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 외부 기억 장치(292)를 개재하지 않고 프로그램을 공급해도 좋다. 또한 기억부(403)나 외부 기억 장치(292)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 부른다. 또한 본 명세서에서 기록 매체라는 단어를 사용한 경우는 기억부(403) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(292) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양방을 포함하는 경우가 있다.
계속해서 도 6을 이용하여 제1 샤워 헤드 온도 테이블(411)에 대해서 설명한다. 세로축이 로트 번호를 나타내, 가로축이 기판 번호에 대응한 SH 온도를 나타낸다. 테이블 중에는 온도 측정부(2823)가 검출한 샤워 헤드의 온도가 기록된다. 여기서는 예컨대 온도 측정부(2823) 중 온도 측정부(2823b)에서 검출한 데이터가 기록된다.
여기서는 1 로트의 처리 매수를 m(m은 3 이상의 임의의 자연수)매로 한다. 또한 로트 수는 n+1(n은 임의의 자연수)보다 많음을 나타낸다. 그런데 기판의 매수는 로트마다 다르다. 예컨대 제1 로트는 m매의 기판을 포함하지만, 제n 로트에서는 m-2매의 기판을 포함한다.
테이블(411)에는 후술하는 제1 온도 측정 공정(S104)에서 측정한 샤워 헤드(230)의 온도가 기록된다. 제1 온도 측정 공정(S104)에서는 예컨대 로트 중의 최후의 기판 처리에서 샤워 헤드(230)의 온도가 측정된다. 바꿔 말하면, 후술하는 다음 로트 처리 설정 공정(S108) 전의 기판 처리에서 측정된다. 제1 로트라면 m매째의 기판 처리에서 측정되고, 제n 로트라면 m-2매째의 기판 처리에서 측정된다.
계속해서 도 7을 이용하여 제2 샤워 헤드 온도 테이블(412)에 대해서 설명한다. 직전에 처리된 로트 번호의 정보와 거기에 대응하는 SH 온도 정보를 나타낸다. SH 온도 정보란 후술하는 제2 온도 측정 공정(S114)에서 측정한 SH의 온도 정보이다. 테이블 중에는 온도 측정부(2823)가 검출한 샤워 헤드(230)의 온도가 기록된다.
계속해서 도 8을 이용하여 샤워 헤드 히터(271)의 제어값 테이블(413)을 설명한다. 여기서는 후술하는 Δt에 대응하는 샤워 헤드 히터(271)의 제어값을 나타낸다. Ca0, Ca1, Ca2, Ca3은 중심부(271a)의 제어값, Cb0, Cb1, Cb2, Cb3은 중간부(271b)의 제어값, Cc0, Cc1, Cc2, Cc3은 엣지부(271c)의 제어값을 나타낸다. Ca0, Cb0, Cc0은 초기값이다. Ca3, Cb3, Cc3에 근접할수록 히터를 높은 온도로 제어한다.
다음으로 반도체 제조 공정의 일 공정으로서 전술한 구성의 기판 처리 장치(100)를 이용하여 기판(S) 상에 박막을 형성하는 공정에 대해서 설명한다. 또한 이하의 설명에서 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(400)에 의해 제어된다.
우선 도 9를 이용하여 로트 단위의 기판 처리 공정을 설명한다.
[제n 로트 처리 공정(S102)]
제n 로트 처리 공정(S102)을 설명한다. 여기서는 n은 1 이상이다.
제n 로트 처리 공정(S102)에서는 제n 로트의 기판(S)을 처리한다. 여기서는 제n 로트 중의 소정 매수의 기판(S)을 처리 공간(205)에서 성막 처리한다. 성막 처리할 때는 분산판(234)이 면내, 구체적으로는 기판(S)과 대향하는 면이 균일하게 가열되도록 샤워 헤드 히터(271)를 원하는 온도로 가열한다.
샤워 헤드 히터(271)에 의한 가열은 다음과 같이 수행된다. 전술과 같이, 분산판(234)의 엣지부는 중앙에 비해서 온도가 떨어지기 쉬운 구조로 이루어진다. 또한 분산판(234)의 중심부 하방에는 가스가 체류하기 때문에 분산판(234) 중심부는 그 영향을 받고 열이 높아지는 경우가 있다.
이러한 상황 속에서 분산판(234)을 균일하게 가열하도록 엣지부(271c)의 온도가 중심부(271a)보다 온도가 높아지도록 샤워 헤드 히터(271)를 제어한다. 이와 같이 제어하는 것에 의해 분산판(234)의 엣지측의 온도의 저하를 보충할 수 있고, 분산판(234)을 균일하게 가열할 수 있다.
각 영역은 제어값 테이블(413)의 초기값 Ca0, Cb0, Cc0로 제어된다.
성막이 종료되면, 다음 기판(S)과 교체하기 위해서 처리 완료된 기판(S)을 기판 처리 장치(100)로부터 반출하고, 그 후 미처리의 기판(S)을 반입한다. 성막 처리의 상세는 후술한다.
[제1 온도 측정 공정(S104)]
계속해서 제1 온도 측정 공정(S104)을 설명한다. 제1 온도 측정 공정(S104)에서는 온도 검출부(2821)가 제n 로트 처리 공정(S102) 중의 샤워 헤드(230)의 온도를 측정한다. 구체적으로는 분산판(234)의 온도를 측정한다. 온도 측정부(2823)는 온도 검출부(2821)가 측정한 측정값을 기준 데이터로서 샤워 헤드 온도 테이블(411)에 기록한다. 여기서는 예컨대 온도 검출부(2821b)가 검출하고, 온도 측정부(2823b)가 샤워 헤드 온도 테이블(411)에 기록한다.
다음으로 온도를 검출하는 타이밍에 대해서 설명한다. 전술과 같이 제n 로트 처리 공정(S102)에서는 복수의 기판(S)이 처리된다. 본 공정은 예컨대 제n 로트의 최후의 기판 처리의 직후에 수행된다. 제1 로트라면, m매째의 기판 처리의 직후에 측정되고, 제n 로트라면 m-2매째의 기판 처리의 직후에 측정된다. 이러한 타이밍에 검출하는 것에 의해 안정적으로 온도를 검출할 수 있다. 또한 본 공정은 예컨대 로트의 최후의 기판 처리와 병행해서 수행해도 좋다.
[판정(S106)]
계속해서 판정(S106)을 설명한다. 제n 로트 처리 공정(S102) 및 제1 온도 측정 공정(S104)이 종료되면 판정(S106)으로 이동한다. 여기서는 소정 로트 수 처리했는지에 대한 여부를 판단한다. 소정 로트 수 처리했다고 판단되면 처리를 종료한다. 소정 로트 수 처리하지 않았다고 판단되면, 다음의 다음 로트 처리 설정 공정(S108)으로 이동한다.
[다음 로트 처리 설정 공정(S108)]
계속해서 다음 로트 처리 설정 공정(S108)을 설명한다. 여기서는 다음으로 처리하는 로트에 대응할 수 있도록 기판 처리 장치(100)를 설정한다. 예컨대 제n 로트를 처리하고 있었을 경우, 제(n+1) 로트를 처리 가능하도록 설정한다. 설정의 일례로서는 제(n+1) 로트의 기판(S)이 격납된 FOUP에 반송 로봇이 액세스 가능하도록 절체(切替)한다.
또한 여기서는 제n 로트의 기판(S)을 기판 처리 장치(100)로부터 반출한 후이기 때문에 기판 재치대(212)는 반송 포지션에 대기한 상태이다. 또한 다음 로트 처리 설정 공정(S108)은 단순히 설정 공정이라고도 부른다.
[판정(S110)]
판정(S110)을 설명한다. 여기서는 기판 처리 장치(100)의 메인터넌스가 필요한지에 대한 여부를 판단한다. 메인터넌스에서는 예컨대 처리 공간(205)을 구성하는 처리실의 벽이나 분산판(234)에 부착된 부생성물 등으로 구성되는 부착물을 제거한다. 제거하는 것에 의해 기판(S)을 처리할 때 부생성물의 영향을 받지 않도록 한다.
따라서 본 판정에서는 부생성물의 영향을 받지 않는 것 같으면 No라고 판단하고, 부생성물의 영향을 받는 것 같으면 Yes라고 판단한다. 또한 부생성물의 영향에 관한 정량적인 기준으로서는 예컨대 기판의 처리 매수나, 장치의 가동 시간, 가스의 공급 시간 등으로 판단한다.
판정(S110)에서 Yes라고 판단되면, 메인터넌스 공정(S112)으로 이동한다. 판정(S110)에서 No라고 판단되면, 다음 로트 처리로 이동한다.
[메인터넌스 공정(S112)]
판정(S110)에서 Yes라고 판단되면, 메인터넌스 공정(S112)으로 이동한다. 메인터넌스 공정(S112)에서는 예컨대 드라이 에칭 등으로 부착물을 제거한다.
또한 메인터넌스 공정(S112) 후, 샤워 헤드(230)의 온도가 저하된다. 히터(213)의 가동을 정지하거나, 또는 저온의 액체나 가스 등을 이용하여 부착물을 제거하기 위해서이다.
메인터넌스 공정(S112)에서 샤워 헤드(230)의 온도가 저하된 경우, 제1 형태와 마찬가지로 이전 로트 처리와 다음 로트 처리에서 처리 상황이 달라질 우려가 있다. 그래서 본 형태에서는 이후에 제2 온도 측정 공정(S114)을 실시한다.
[제2 온도 측정 공정(S114)]
계속해서 제2 온도 측정 공정(S114)을 설명한다. 다음 로트 처리 설정 공정(S108) 후 제2 온도 측정 공정(S114)을 수행한다. 구체적으로는 다음 로트의 기판(S)을 반입하기 직전의 샤워 헤드(230)의 온도를 측정한다. 여기서는 온도 검출부(2821)가 샤워 헤드(230)의 일부인 분산판(234)의 온도를 측정한다. 온도 측정부(2823)는 온도 검출부(2821)가 측정한 측정값을 샤워 헤드 온도 테이블(412)에 기록한다. 여기서는 제1 온도 측정 공정(S104)과 마찬가지의 검출 조건으로 하도록 제1 온도 측정 공정(S104)에서 사용한 온도 검출부(2821), 온도 측정부(2823)를 사용한다. 예컨대 온도 검출부(2821b)가 검출하고, 온도 측정부(2823b)가 샤워 헤드 온도 테이블(412)에 기록한다.
그런데 로트 간에서 분산판(234)의 온도 저하에는 편차가 발생하는 경우가 있다. 그 이유로서는 예컨대 다음 로트 처리 설정 공정(S108)의 시간이 다른 경우나, 또는 제n 로트에서의 온도에 편차가 있는 경우 등이 생각된다.
[온도차 산출 공정(S116)]
계속해서 온도차 산출 공정(S116)을 설명한다. 여기서 말하는 온도차란 도 8에 기재된 Δt이며, 제1 온도 측정 공정(S104)에서 측정한 온도와, 제2 온도 측정 공정(S114)에서 측정한 온도의 온도차를 말한다.
예컨대 테이블(411)의 로트 번호n에서의 온도와, 테이블(412)의 직전에 처리된 로트 번호n에서의 온도의 차분을 산출한다.
[판정(S118)]
계속해서 판정(S118)을 설명한다. 전술한 바와 같이 샤워 헤드(230)의 온도가 저하된 경우, 기판 처리 상황의 재현성에 대해서 우려가 있다. 예컨대 제n 로트 처리의 최후에 처리한 기판(S)과, 제(n+1) 로트의 최초에 처리한 기판(S)에서는 샤워 헤드의 온도가 달라지는 경우가 있다.
샤워 헤드(230)는 기판(S)의 근방에 배치되기 때문에 그 온도는 기판(S)에 영향을 미친다. 특히 분산판(234)은 기판(S)의 표면과 대향하는 것이며, 분산판(234)의 온도가 저하되면 기판 처리에 영향을 미친다. 분산판(234)의 온도가 부분적으로 저하된 경우, 기판(S)의 면내 처리의 균일화에도 영향을 미친다.
특히 분산판(234)의 엣지부는 배기 버퍼 구조에 가깝기 때문에 열이 빼앗기기 쉽고, 따라서 분산판(234)의 엣지부는 분산판(234)의 중심보다 온도가 낮아진다.
이러한 영향이 있으므로 샤워 헤드(230)의 온도가 다르면 기판(S)의 막질이 달라진다. 그래서 본 형태에서는 후술하는 온도 조정 공정(S120)을 실시한다. 본 공정에서는 온도 조정 공정(S120)의 필요성에 대해서 판정한다.
온도 조정 공정(S120)의 필요성에 대해서는 도 8의 테이블을 이용하여 판정한다. 예컨대 Δt가 5℃ 이하라면, 온도의 편차가 기판 처리에 영향을 미치지 않는다고 간주하고, 후술하는 온도 조정 공정(S120)이 필요 없다고 판단한다. 필요 없다고 판단되면, 제(n+1) 로트에서의 제n 로트 처리 공정(S102)으로 이행하고 기판(S)의 처리를 시작한다. 예컨대 Δt가 5℃보다 큰 경우, 온도 조정 공정(S120)이 필요하다고 판단하고, 온도 조정 공정(S120)으로 이동한다.
[제1 온도 조정 공정(S120)]
계속해서 온도 조정 공정(S120)에 대해서 설명한다. 전술과 같이, 다음 로트로 절체할 때는 샤워 헤드(230)의 온도가 저하되기 때문에 그 후에 처리하는 기판(S)의 처리 상황이 이전 로트의 처리 상황과 달라진다. 그래서 본 공정에서는 샤워 헤드(230)의 온도를 이전 로트와 같은 정도의 온도로 조정한다. 이하에 구체적인 방법을 설명한다.
전술과 같이, Δt가 소정 온도보다 높은 경우, 그 Δt에 따라 샤워 헤드(230)를 가열한다. 컨트롤러(400)는 판독된 제어값으로 샤워 헤드 히터(271)를 제어하여 샤워 헤드(230)의 온도를 소정 온도로 가열한다.
이때 Δt에 따라 분산판(234) 중심의 하방 영역이 기판 처리에 대응한 온도이며, 분산판(234)의 엣지부가 중심보다 높은 온도, 즉 기판 처리에 대응한 온도보다 높은 온도가 되도록 제어한다.
계속해서 본 형태의 온도 조정 공정(S120)을 설명한다. 여기서는 Δt가 소정 온도보다 높은 경우, 그 Δt에 따라 샤워 헤드(230)를 가열한다. 컨트롤러(400)는 판독된 제어값으로 샤워 헤드 히터(271)를 제어하고, 샤워 헤드(230)의 온도를 소정 온도로 가열한다. 이때 Δt에 따라 분산판(234) 중심의 하방 영역이 기판 처리에 대응한 온도이며, 분산판(234)의 엣지부가 중심보다 높은 온도, 즉 기판 처리에 대응한 온도보다 높은 온도가 되도록 Ca1, Ca2, Ca3, Cb1, Cb2, Cb3, Cc1, Cc2, Cc3은 설정된다.
이와 같이 분산판(234)의 상방에 히터(271)를 설치하는 것에 의해 보다 확실하게 분산판(234)의 온도를 제어할 수 있다. 따라서 메인터넌스 공정이 있었다고 해도 기판 면내 및 로트 간에서의 기판 온도를 조정할 수 있으므로 보다 확실하게 편차가 없는 처리가 가능해진다. 분산판(234)의 온도 분포가 균일해지면 제2 온도 조정 공정(S122)으로 이동한다.
이때 다음 이유에 의해 분산판(234)의 중심 부분의 온도를 엣지부보다 높게 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 샤워 헤드 히터(271)와 분산판(234)과의 위치 관계에 의한 것이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 정류판(270)은 분산판(234)의 중심부와 엣지부에서 거리가 다르다. 구체적으로는 중심부에서는 거리가 멀고, 엣지부에서는 거리가 짧아지도록 구성된다. 이러한 구조이기 때문에 샤워 헤드 히터(271)는 분산판(234)의 중심에서는 거리가 멀고, 엣지부에서는 거리가 짧아진다. 따라서 중심부의 샤워 헤드 히터(271)의 영향은 엣지부에 비해 약해진다. 또한 제1 온도 조정 공정(S120)은 기판 지지부(210)가 반송 포지션에 대기하고 있어 분산판(234)은 히터(213)의 영향을 받기 어렵다.
이러한 사정에서 분산판(234)의 중심부는 엣지부보다 온도가 낮아진다. 그래서 본 공정에서는 분산판(234)의 중심 부분의 온도를 엣지부보다 높게 한다.
[제2 온도 조정 공정(S122)]
계속해서 제2 온도 조정 공정(S122)을 설명한다. 제1 온도 조정 공정(S120)에 의해 분산판(234)의 온도 분포가 균일해지면, 샤워 헤드 히터(271)를 막 처리 공정에 대응 가능하도록 설정한다. 구체적으로는 분산판(234)의 중심부의 온도를 엣지부보다 낮아지도록 설정한다. 예컨대 초기값인 Ca0, Cb0, Cc0으로 설정한다. 이와 같이 사전에 설정하는 것에 의해 본 공정에서 분산판(234)의 엣지부의 온도가 저하되어도 분산판(234)의 온도 분포를 균일하게 할 수 있다.
[다음 로트 처리 이행 공정(S124)]
계속해서 다음 로트 처리 이행 공정(S124)을 설명한다. 제2 온도 조정 공정(S122)이 종료되면, 또는 판정(S110, 118)에서 온도 조정 불필요라고 판단되면, 다음 로트 처리 이행 공정(S124)으로 이동한다.
여기서는 다음 로트 처리 설정 공정(S108)의 설정에 기초하여 기판 처리 장치(100)를 제어한다. 예컨대 다음 로트의 기판(S-1)을 기판 처리 장치(100)에 반입한다.
이와 같이 다음 로트의 최초의 기판(S)을 반입하기 전에 이전에 처리한 로트의 최후의 기판(S)(m)의 처리 온도로 근접시키는 것에 의해 기판(S)의 처리의 편차를 없앨 수 있다.
특히 제1 온도 조정 공정(S120)에서 분산판(234)의 중심부의 온도가 엣지부보다 높아지도록 제어하므로, 엣지부가 과도하게 높아지지 않고 분산판(234)을 균일하게 가열할 수 있다. 또한 제2 온도 조정 공정(S122)에서 분산판(234)의 엣지부의 온도가 중심부보다 높아지도록 가열하므로 막 처리 공정에서 기판 면내의 편차를 없앨 수 있고, 따라서 로트 간의 편차도 없앨 수 있다.
다음으로 반도체 제조 공정의 일 공정으로서 전술한 구성의 기판 처리 장치(100)를 이용하여 기판(S) 상에 박막을 형성하는 공정에 대해서 도 10을 이용하여 설명한다. 이 공정은 제n 로트 처리 공정(S102) 내 1매의 기판 처리를 수행하는 공정이다. 즉 제n 로트 처리 공정(S102)에서는 막 처리 공정을 로트의 기판 처리 매수만큼 반복한다.
여기서는 제1 원소 함유 가스(제1 처리 가스)로서 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭: DCS) 가스를 이용하고, 제2 원소 함유 가스(제2 처리 가스)로서 암모니아(NH3) 가스를 이용하고, 그것들을 교호(交互)적으로 공급하는 것에 의해 기판(S) 상에 반도체계 박막으로서 실리콘 질화(SiN)막을 형성하는 예에 대해서 설명한다.
(기판 반입 재치 공정)
기판 재치대(212)를 기판(S)의 반송 위치(반송 포지션)까지 하강시켜 기판 재치대(212)의 관통공(214)에 리프트 핀(207)을 관통시킨다. 그 결과, 리프트 핀(207)이 기판 재치대(212) 표면보다 소정의 높이만큼만 돌출한 상태가 된다. 이 동작과 병행하여 반송 공간(206)의 분위기를 배기하고, 인접하는 진공 반송실(미도시)과 마찬가지의 압력, 혹은 인접하는 진공 반송실의 압력보다 낮은 압력으로 한다.
계속해서 게이트 밸브(149)를 열고 반송 공간(206)을 인접하는 진공 반송실과 연통시킨다. 그리고 이 진공 반송실로부터 미도시의 진공 반송 로봇을 이용하여 기판(S)을 반송 공간(206)에 반입한다.
(기판 처리 포지션 이동 공정)
소정 시간이 경과한 후, 기판 재치대(212)를 상승시키고, 기판 재치면(211) 상에 기판(S)을 재치하고, 또한 도 1과 같이 기판 처리 포지션까지 상승시킨다.
[제1 처리 가스 공급 공정(S202)]
기판 재치대(212)가 기판 처리 포지션에 이동하면, 배기관(262)을 개재하여 처리실(201)로부터 분위기를 배기하여 처리실(201) 내의 압력을 조정한다.
소정의 압력으로 조정하면서 기판(S)의 온도가 소정의 온도, 예컨대 500℃ 내지 600℃에 도달하면, 공통 가스 공급관(242)으로부터 제1 처리 가스를 처리실에 공급한다. 이때 배기관(262)을 개재하여 분위기를 배기한다. 예컨대, 기판(217)을 샤워 헤드(230)의 하방에 배치된 기판 지지부(210)에 재치한 상태에서, 기판 지지부(210)의 외주로부터 배기할 수 있다. 공급된 DCS 가스는 기판(S) 상에 실리콘 함유층을 형성한다.
이때 제2 온도 조정 공정(S122)에 이어 분산판(234) 중심의 하방 영역이 기판 처리에 대응한 온도이며, 분산판(234)의 엣지부가 중심보다 높은 온도, 즉 기판 처리에 대응한 온도보다 높은 온도가 되도록 제어한다.
[퍼지 공정(S204)]
제1 처리 가스의 공급을 정지한 후는 제3 가스 공급관(245a)으로부터 불활성 가스를 공급하고, 처리 공간(205)의 퍼지를 수행한다. 이에 의해 제1 처리 가스 공급 공정(S202)에서 기판(S)에 결합하지 못한 제1 처리 가스는 배기관(262)을 개재하여 처리 공간(205)으로부터 제거된다.
퍼지 공정(S204)에서는 기판(S), 처리 공간(205), 버퍼 공간(232)에 잔류한 제1 처리 가스를 배제하기 위해서 대량의 퍼지 가스를 공급해서 배기 효율을 높인다.
[제2 처리 가스 공급 공정(S206)]
버퍼 공간(232) 및 처리 공간(205)의 퍼지가 완료되면, 계속해서 제2 처리 가스 공급 공정(S206)을 수행한다. 제2 처리 가스 공급 공정(S206)에서는 밸브(244d)를 열고, 리모트 플라즈마 유닛(244e), 샤워 헤드(230)를 개재하여 처리 공간(205) 내에 제2 처리 가스의 공급을 시작한다. 이때 제2 처리 가스의 유량이 소정 유량이 되도록 MFC(244c)을 조정한다. 제2 처리 가스의 공급 유량은 예컨대 1,000sccm 내지 10,000sccm이다. 또한 제2 처리 가스 공급 공정(S206)에서도 제3 가스 공급계의 밸브(245d)는 열림 상태가 되고, 제3 가스 공급관(245a)으로부터 불활성 가스가 공급된다. 이와 같이 하는 것에 의해 제2 처리 가스가 제3 가스 공급계에 침입되는 것을 방지한다.
리모트 플라즈마 유닛(244e)에서 플라즈마 상태가 된 제2 처리 가스는 샤워 헤드(230)를 개재하여 처리 공간(205) 내에 공급된다. 공급된 제2 처리 가스는 기판(S) 상의 실리콘 함유층과 반응한다. 그리고 이미 형성된 실리콘 함유층이 제2 처리 가스의 플라즈마에 의해 개질된다. 이에 의해 기판(S) 상에는 예컨대 실리콘 질화층(SiN층)이 형성된다.
제2 처리 가스의 공급을 시작하고 소정 시간이 경과한 후, 밸브(244d)를 닫고 제2 처리 가스의 공급을 정지한다. 제2 처리 가스의 공급 시간은 예컨대 2초 내지 20초다.
[퍼지 공정(S208)]
제2 처리 가스의 공급을 정지한 후는 전술한 퍼지 공정(S204)과 마찬가지의 퍼지 공정(S208)을 실행한다. 퍼지 공정(S208)에서의 각 부의 동작은 전술한 퍼지 공정(S204)과 마찬가지이므로 여기서의 설명을 생략한다.
[판정 공정(S210)]
이상이 제1 처리 가스 공급 공정(S202), 퍼지 공정(S204), 제2 처리 가스 공급 공정(S206), 퍼지 공정(S208)을 1사이클로 하고, 컨트롤러(400)는 이 사이클을 소정 횟수(n사이클) 실시했는지에 대한 여부를 판정한다. 사이클을 소정 횟수 실시하면 기판(S) 상에는 예컨대 소망 막 두께의 SiN층이 형성된다.
(기판 반출 공정)
원하는 막 두께의 층이 형성되면, 기판 재치대(212)를 하강시켜 기판(S)을 반송 포지션에 이동한다. 반송 포지션에 이동한 후, 반송 공간(206)으로부터 기판(S)을 반출한다.
이상 설명한 바와 같이 본 형태에 따르면, 메인터넌스 공정이 있었다고 해도 기판 면내 및 로트 간에서의 기판 온도를 조정할 수 있으므로 편차가 없는 처리가 가능해진다.
[제2 형태]
계속해서 제2 형태를 설명한다. 제2 형태는 온도 조정 공정(S120)이 제2 형태와 다르다. 이하, 차이점을 중심으로 설명하고, 제1 형태와 마찬가지의 구성은 설명을 생략한다.
계속해서 본 형태의 온도 조정 공정(S120)을 설명한다. 전극(251)은 금속이기 때문에 열의 흡수율이 높고, 따라서 국지적으로 온도를 낮게 해버리는 경우가 생각된다. 그 경우, 전극(251) 하방의 영역의 샤워 헤드 히터(271)의 온도를 보다 높게 하도록 제어한다. 예컨대 도 1, 도 3에서는 전극(251)의 하방에 배치되는 중간부(271b)의 온도를 전극(251)으로 의해 온도가 낮아지는 만큼 보충하도록 제어한다. 예컨대 전극(251)의 하방 영역은 다른 영역보다 온도가 높아지도록 샤워 헤드 히터(271)가 제어된다.
이상 설명한 바와 같이 본 형태에 따르면, 메인터넌스 공정이 있었다고 해도 기판 면내 및 로트 간에서의 기판 온도를 조정할 수 있으므로 편차가 없는 처리가 가능해진다.
[다른 형태]
이와 같이 각 형태를 구체적으로 설명했지만, 전술한 각 형태에 한정되지 않고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.
예컨대 전술한 각 형태에서는 제1 온도 측정 공정(S104), 제2 온도 측정 공정(S114)에서 온도 검출부(2821b), 온도 측정부(2823b)를 이용하여 샤워 헤드의 온도를 검출했지만 이에 한정되지 않고, 복수의 온도 검출부(2821), 온도 측정부(2823)를 사용해도 좋다. 이 경우, 보다 정확하게 분산판(234)의 온도 분포를 검출할 수 있으므로, 보다 확실하게 분산판(234)의 온도 분포를 균일하게 할 수 있다.
예컨대 전술한 각 형태에서는 기판 처리 장치가 수행하는 성막 처리에서 제1 원소 함유 가스(제1 처리 가스)로서 DCS 가스를 이용하고, 제2 원소 함유 가스(제2 처리 가스)로서 NH3 가스를 이용하고, 그것들을 교호적으로 공급하는 것에 의해 기판(S) 상에 SiN막을 형성하는 경우를 예로 들었지만 이에 한정되지 않는다. 즉 성막 처리에 이용하는 처리 가스는 DCS가스나 NH3 가스 등에 한정되지 않고, 다른 종류의 가스를 이용하여 다른 종류의 박막을 형성해도 상관없다. 또한 3종류 이상의 처리 가스를 이용하는 경우에도 이것들을 교호적으로 공급해서 성막 처리를 수행하는 것이라면 각 형태를 적용하는 것이 가능하다. 구체적으로는 제1 원소로서는 Si가 아니라, 예컨대 Ti, Zr, Hf 등 다양한 원소이어도 좋다. 또한 제2 원소로서는 N이 아니고, 예컨대 Ar 등이어도 좋다.
또한 예컨대 전술한 각 형태에서는 기판 처리 장치가 수행하는 처리로서 성막 처리를 예로 들었지만, 본 형태는 이에 한정되지 않는다. 즉 각 형태에서 예로 든 성막 처리 외에 각 형태에서 예시한 박막 이외의 성막 처리에도 적용할 수 있다. 또한 기판 처리의 구체적인 내용은 불문이며, 성막 처리뿐만 아니라 어닐링 처리, 확산 처리, 산화 처리, 질화 처리, 리소그래피 처리 등의 다른 기판 처리를 수행하는 경우에도 적용할 수 있다. 또한 다른 기판 처리 장치, 예컨대 어닐링 처리 장치, 에칭 장치, 산화 처리 장치, 질화 처리 장치, 노광 장치, 도포 장치, 건조 장치, 가열 장치, 플라즈마를 이용한 처리 장치 등의 다른 기판 처리 장치에도 적용할 수 있다. 또한 이들 장치가 혼재해도 좋다. 또한 어떤 형태의 구성의 일부를 다른 형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하며, 또한 어떤 형태의 구성에 다른 형태의 구성을 더하는 것도 가능하다. 또한 각 형태의 구성의 일부에 대해서 다른 구성의 추가, 삭제, 치환을 하는 것도 가능하다.
이하, 본 개시의 바람직한 형태에 대해서 부기(付記)한다.
(부기 1)
처리실에 기판을 반입하는 반입 공정;
상기 처리실의 상류에 설치된 샤워 헤드가 구비한 분산판을 샤워 헤드 히터로 가열하면서 상기 분산판을 개재하여 상기 처리실 내의 상기 기판에 가스를 공급하는 것과 함께 상기 처리실로부터 상기 가스를 배기하는 막 처리 공정;
상기 기판을 상기 처리실로부터 반출하는 반출 공정;
다음으로 처리하는 상기 기판 반입 전에 상기 샤워 헤드의 온도를 측정하는 온도 측정 공정; 및
상기 온도 측정 공정 후, 상기 샤워 헤드의 온도와 미리 설정된 온도 정보를 비교하여 그 차분이 소정값보다 클 경우, 상기 샤워 헤드에 설치된 샤워 헤드 히터를 가동시켜 상기 미리 설정된 온도에 근접시키도록 제어하는 온도 조정 공정
을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
(부기 2)
부기 1에 있어서,
상기 샤워 헤드 히터는 상기 막 처리 공정에서의 상기 분산판 엣지부의 온도가 상기 온도 조정 공정의 상기 엣지부의 온도보다 높아지도록 가열하는 반도체 장치의 제조 방법.
(부기 3)
부기 1 또는 부기 2에 있어서,
상기 샤워 헤드 히터는 상기 막 처리 공정에서의 상기 분산판의 중심 온도가 상기 막 처리 공정에서의 상기 분산판 엣지부의 온도보다 낮아지도록 가열하는 반도체 장치의 제조 방법.
(부기4)
부기 1 내지 부기 3 중 어느 하나에 있어서,
상기 샤워 헤드 히터는 상기 막 처리 공정에서 상기 분산판 엣지부의 온도를 중앙의 온도보다 높아지도록 가열하는 반도체 장치의 제조 방법.
(부기 5)
부기 1 내지 부기 4 중 어느 하나에 있어서,
상기 샤워 헤드 히터는 상기 온도 조정 공정에서 상기 분산판의 중앙의 온도가 엣지부보다 높아지도록 가열하는 반도체 장치의 제조 방법.
(부기 6)
부기 1 내지 부기 5 중 어느 하나에 있어서,
상기 샤워 헤드 중 상기 분산판의 상방(上方)에는 전극이 설치되고,
상기 샤워 헤드 히터는 상기 막 처리 공정에서 상기 전극의 하방 영역은 다른 영역보다 온도가 높아지도록 제어되는 반도체 장치의 제조 방법.
(부기 7)
부기 1 내지 부기 6 중 어느 하나에 있어서,
상기 막 처리 공정에서 처리되는 상기 기판은 제n 로트의 기판이며, 다음으로 처리되는 상기 기판은 제(n+1) 로트의 기판인 반도체 장치의 제조 방법.
(부기 8)
부기 1 내지 부기 7 중 어느 하나에 있어서,
상기 막 처리 공정에서 처리되는 상기 기판과, 다음으로 처리되는 상기 기판 사이에서는 메인터넌스 공정이 수행되는 반도체 장치의 제조 방법.
(부기 9)
기판을 처리하는 처리실;
상기 처리실의 상류에 설치된 샤워 헤드;
상기 샤워 헤드에 구비된 분산판;
상기 분산판을 가열 가능한 샤워 헤드 히터;
상기 분산판을 개재하여 상기 처리실 내의 상기 기판에 가스를 공급하는 가스 공급부;
상기 처리실로부터 상기 가스를 배기하는 배기부;
상기 샤워 헤드의 온도를 측정하는 온도 측정부; 및
다음으로 처리하는 상기 기판 반입 전에 상기 샤워 헤드의 온도를 측정하고, 상기 샤워 헤드의 온도와 미리 설정된 온도 정보를 비교하여 그것들의 차분이 소정값보다 클 경우, 상기 샤워 헤드에 설치된 샤워 헤드 히터를 가동시켜 상기 미리 설정된 온도에 근접시키도록 제어하는 제어부
를 포함하는 기판 처리 장치.
(부기 11)
처리실에 기판을 반입하는 단계;
상기 처리실의 상류에 설치된 샤워 헤드가 구비한 분산판을 샤워 헤드 히터로 가열하면서 상기 분산판을 개재하여 상기 처리실 내의 상기 기판에 가스를 공급하는 것과 함께 상기 처리실로부터 상기 가스를 배기하는 막 처리 단계;
상기 기판을 상기 처리실로부터 반출하는 단계;
다음으로 처리하는 상기 기판 반입 전에 상기 샤워 헤드의 온도를 측정하는 단계; 및
상기 온도를 측정하는 단계 후 상기 샤워 헤드의 온도와 미리 설정된 온도 정보를 비교하여 그 차분이 소정값보다 클 경우, 상기 샤워 헤드에 설치된 샤워 헤드 히터를 가동시켜 상기 미리 설정된 온도에 근접시키도록 제어하는 단계
를 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램.
100: 기판 처리 장치 200: 기판
400: 컨트롤러

Claims (22)

  1. 처리실에 기판을 반입하는 반입 공정;
    상기 처리실의 상류에 설치된 샤워 헤드가 구비한 분산판을 샤워 헤드 히터로 가열하면서 상기 분산판을 개재하여 상기 처리실 내의 상기 기판에 가스를 공급하는 것과 함께 상기 처리실로부터 상기 가스를 배기하는 막 처리 공정;
    상기 기판을 상기 처리실로부터 반출하는 반출 공정;
    다음으로 처리하는 상기 기판 반입 전에 상기 샤워 헤드의 온도를 측정하는 온도 측정 공정; 및
    상기 온도 측정 공정 후 상기 샤워 헤드의 온도와 미리 설정된 온도 정보를 비교하여 그 차분이 소정값보다 클 경우, 상기 샤워 헤드에 설치된 샤워 헤드 히터를 가동시켜 상기 미리 설정된 온도에 근접시키도록 제어하는 온도 조정 공정
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 샤워 헤드 히터는 상기 막 처리 공정에서 상기 분산판 엣지부의 온도가 상기 온도 조정 공정의 상기 엣지부의 온도보다 높아지도록 가열하는 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 샤워 헤드 중 상기 분산판의 상방(上方)에는 전극이 설치되고,
    상기 샤워 헤드 히터는 상기 막 처리 공정에서 상기 전극의 하방 영역은 다른 영역보다 온도가 높아지도록 제어되는 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 막 처리 공정에서는 상기 기판을 상기 샤워 헤드의 하방(下方)에 배치된 기판 지지부에 재치한 상태에서 상기 기판 지지부의 외주로부터 배기하는 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 샤워 헤드 히터는 상기 막 처리 공정에서의 상기 분산판의 중심 온도가 상기 막 처리 공정에서의 상기 분산판의 엣지부의 온도보다 낮아지도록 가열하는 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 샤워 헤드 중 상기 분산판의 상방에는 전극이 설치되고,
    상기 샤워 헤드 히터는 상기 막 처리 공정에서 상기 전극의 하방 영역은 다른 영역보다 온도가 높아지도록 제어되는 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 막 처리 공정에서는 상기 기판을 상기 샤워 헤드의 하방에 배치된 기판 지지에 재치한 상태에서 상기 기판 지지부의 외주로부터 배기하는 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 샤워 헤드 히터는 상기 막 처리 공정에서 상기 분산판 엣지부의 온도를 중앙의 온도보다 높아지도록 가열하는 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 샤워 헤드 중 상기 분산판의 상방에는 전극이 설치되고,
    상기 샤워 헤드 히터는 상기 막 처리 공정에서 상기 전극의 하방 영역은 다른 영역보다 온도가 높아지도록 제어되는 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 막 처리 공정에서는 상기 기판을 상기 샤워 헤드의 하방에 배치된 기판 지지부에 재치한 상태에서 상기 기판 지지부의 외주로부터 배기하는 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 샤워 헤드 히터는 상기 온도 조정 공정에서 상기 분산판의 중앙의 온도가 엣지부보다 높아지도록 가열하는 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 샤워 헤드 중 상기 분산판의 상방에는 전극이 설치되고,
    상기 샤워 헤드 히터는 상기 막 처리 공정에서 상기 전극의 하방 영역은 다른 영역보다 온도가 높아지도록 제어되는 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 막 처리 공정에서는 상기 기판을 상기 샤워 헤드의 하방에 배치된 기판 지지부에 재치한 상태에서 상기 기판 지지부의 외주로부터 배기하는 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 샤워 헤드 중 상기 분산판의 상방에는 전극이 설치되고,
    상기 샤워 헤드 히터는 상기 막 처리 공정에서 상기 전극의 하방 영역은 다른 영역보다 온도가 높아지도록 제어되는 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 막 처리 공정에서 처리되는 상기 기판과, 다음으로 처리되는 상기 기판 사이에서는 메인터넌스 공정이 수행되는 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 샤워 헤드 중 상기 분산판의 상방에는 전극이 설치되고,
    상기 샤워 헤드 히터는 상기 막 처리 공정에서 상기 전극의 하방 영역은 다른 영역보다 온도가 높아지도록 제어되는 반도체 장치의 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 막 처리 공정에서 처리되는 상기 기판은 제n 로트의 기판이며, 다음으로 처리되는 상기 기판은 제(n+1) 로트의 기판인 반도체 장치의 제조 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 메인터넌스 공정 후에 상기 온도 조정 공정을 수행하는 반도체 장치의 제조 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 메인터넌스 공정에서의 상기 샤워 헤드의 온도는 상기 막 처리 공정에서의 온도보다 낮은 온도로 처리되는 반도체 장치의 제조 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 미리 설정된 온도는 상기 메인터넌스 공정을 수행하기 전의 상기 막 처리 공정에서의 온도인 반도체 장치의 제조 방법.
  21. 기판을 처리하는 처리실;
    상기 처리실의 상류에 설치된 샤워 헤드;
    상기 샤워 헤드에 구비된 분산판;
    상기 분산판을 가열 가능한 샤워 헤드 히터;
    상기 분산판을 개재하여 상기 처리실 내의 상기 기판에 가스를 공급하는 가스 공급부;
    상기 처리실로부터 상기 가스를 배기하는 배기부;
    상기 샤워 헤드의 온도를 측정하는 온도 측정부; 및
    다음으로 처리하는 상기 기판 반입 전에 상기 샤워 헤드의 온도를 측정하고, 상기 샤워 헤드의 온도와 미리 설정된 온도 정보를 비교하여 그것들의 차분이 소정값보다 클 경우, 상기 샤워 헤드에 설치된 샤워 헤드 히터를 가동시켜 상기 미리 설정된 온도에 근접시키도록 제어하는 제어부
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  22. 처리실에 기판을 반입하는 단계;
    상기 처리실의 상류에 설치된 샤워 헤드가 구비한 분산판을 샤워 헤드 히터로 가열하면서 상기 분산판을 개재하여 상기 처리실 내의 상기 기판에 가스를 공급하는 것과 함께 상기 처리실로부터 상기 가스를 배기하는 막 처리 단계;
    상기 기판을 상기 처리실로부터 반출하는 단계;
    다음으로 처리하는 상기 기판 반입 전에 상기 샤워 헤드의 온도를 측정하는 단계; 및
    상기 온도를 측정하는 단계 후 상기 샤워 헤드의 온도와 미리 설정된 온도 정보를 비교하여 그 차분이 소정값보다 클 경우, 상기 샤워 헤드에 설치된 샤워 헤드 히터를 가동시켜 상기 미리 설정된 온도에 근접시키도록 제어하는 단계
    를 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 기록 매체에 기록된 프로그램.
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