KR20230009788A - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램 - Google Patents

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

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Abstract

본 발명은, 배기 성능의 저감을 예지하여, 높은 생산성을 유지하는 것이 가능한 기술을 제공한다. 기판을 처리하는 복수의 처리실과, 상기 처리실에의 처리 가스 공급을 행하는 처리 가스 공급부와, 상기 처리실에의 불활성 가스 공급을 행하는 불활성 가스 공급부와, 상기 복수의 처리실 각각에 개별로 접속되는 복수의 처리실 배기관 및 상기 처리실 배기관의 하류측에서 각 처리실 배기관을 합류시키도록 배치되는 공통 가스 배기관을 구비한 배기관과, 상기 공통 가스 배기관에 마련된 압력 조정 밸브와, 상기 배기관의 압력을 검출하는 압력 검출부를 갖고, 상기 불활성 가스 공급부가 상기 처리실에의 불활성 가스 공급을 개시하면, 소정 시간, 상기 압력 검출부가 상기 처리실 배기관의 압력을 검출하여, 압력의 변동을 검출하도록 제어하는 제어부를 구비하는 기술이다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, AND PROGRAM}
본 개시는, 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 및 프로그램에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에서 사용되는 기판 처리 장치로서, 예를 들어 기판을 처리하는 처리실을 복수 구비하고, 각 처리실에서 배기계가 공통화된 것이 있다. 구체적으로는, 복수의 처리실 각각에 배기관이 접속되고, 또한 그 하류측에서 각 배기관이 합류하도록 구성된 것이 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 각 처리실에서 기판에 대하여 마찬가지의 처리를 행함으로써, 생산성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
일본 특허 공개 제2017-45880호 공보
처리실에는 배기관이 접속되어 있는데, 그것들의 배기 성능이 원하는 성능보다도 낮아지면, 기판 처리의 품질도 저하되고, 그 결과 수율의 저하로 이어질 우려가 있다.
본 개시는, 배기 성능의 저감을 예지하여, 높은 생산성을 유지하는 것이 가능한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 양태에 의하면,
복수의 처리실 각각에 개별로 접속되는 복수의 처리실 배기관 및 상기 복수의 처리실 배기관의 하류측에 각 처리실 배기관을 합류시키도록 배치되는 공통 가스 배기관 중, 상기 공통 가스 배기관에 구비된 압력 조정 밸브의 개방도를 소정 개방도로 조정하여, 복수의 상기 처리실에 불활성 가스를 공급하면서, 상기 배기관으로부터 각 처리실의 분위기를 배기하여, 상기 처리실의 압력을 조정하는 공정과, 복수의 상기 처리실에 처리 가스를 공급하면서, 상기 배기관으로부터 각 처리실의 분위기를 배기하여, 각 처리실에서 기판을 처리하는 공정과, 복수의 상기 처리실에 불활성 가스를 공급하는 것과 병행하여, 소정 시간, 압력 검출부가 상기 처리실 배기관의 압력을 측정하여, 상기 처리실 배기관에서의 압력의 변동을 검출하는 공정을 갖는 기술이 제공된다.
본 개시에 따른 기술에 의하면, 배기 성능의 저감을 예지하여, 높은 생산성을 유지하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 챔버의 구성도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 컨트롤러의 구성도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 따른 컨트롤러가 갖는 테이블을 설명하는 설명도이다.
도 5는 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 공정의 흐름도이다.
도 6은 제1 실시 형태에 따른 플로의 각 공정과, 부품의 동작의 관계성을 설명한 설명도이다.
도 7은 제1 실시 형태에 따른 막 처리 공정의 흐름도이다.
도 8은 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 공정의 흐름도이다.
이하에 본 개시의 실시 형태에 대해서 설명한다.
<제1 실시 형태>
먼저, 본 개시의 제1 실시 형태를 도면에 입각해서 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1은, 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(10)는, 크게 구별하면, 프로세스 모듈(110)과, 프로세스 모듈(110)에 연결되는 가스 공급부 및 가스 배기부를 구비해서 구성되어 있다.
(프로세스 모듈)
프로세스 모듈(110)은, 기판(200)에 대하여 소정의 처리를 행하기 위한 챔버(100)를 갖는다. 챔버(100)로서는, 챔버(100a)와 챔버(100b)를 포함한다. 즉, 프로세스 모듈(110)은 복수의 챔버(100a, 100b)를 갖고 있다. 각 챔버(100a, 100b)의 사이에는 격벽(150)이 마련되어 있어, 각각의 챔버(100a, 100b) 내의 분위기가 혼재하지 않도록 구성되어 있다. 챔버(100)의 상세 구조에 대해서는 후술한다.
처리 대상이 되는 기판(200)은, 예를 들어 반도체 집적 회로 장치(반도체 디바이스)가 내장되는 반도체 웨이퍼 기판(이하, 단순히 「기판」 혹은 「웨이퍼」라고도 함)을 들 수 있다.
(가스 공급부)
프로세스 모듈(110)에는, 각 챔버(100a, 100b) 각각에 처리 가스 등을 공급하는 가스 공급부가 접속되어 있다. 가스 공급부는, 제1 가스 공급부, 제2 가스 공급부, 제3 가스 공급부를 갖고 있다. 이하, 각 가스 공급부의 구성에 대해서 설명한다.
(제1 가스 공급부)
각 챔버(100a, 100b)에는 제1 처리 가스 공급관(111a, 111b)이 접속되어 있고, 또한 제1 처리 가스 공급관(111a, 111b)에는 제1 처리 가스 공통 공급관(112)이 접속되어 있다. 제1 처리 가스 공통 공급관(112)의 상류측에는, 제1 처리 가스원(113)이 배치되어 있다. 제1 처리 가스원(113)과 챔버(100a, 100b)의 사이에는, 상류측부터 순서대로 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(115a, 115b)와, 처리실측 밸브(116a, 116b)가 각각 마련되어 있다. 이들 제1 처리 가스 공통 공급관(112), MFC(115a, 115b), 처리실측 밸브(116a, 116b), 제1 가스 공급관으로서의 제1 처리 가스 공급관(111a, 111b)으로 제1 가스 공급부가 구성된다. 또한, 제1 처리 가스원(113)을 제1 가스 공급부에 포함하도록 구성해도 된다.
제1 처리 가스원(113)으로부터는, 처리 가스의 하나인 제1 처리 가스로서의 원료 가스가 공급된다. 여기서, 제1 원소는 예를 들어 실리콘(Si)이다. 즉, 원료 가스는 예를 들어 실리콘 함유 가스이다. 구체적으로는, 실리콘 함유 가스로서, 헥사클로로디실란(Si2Cl6: 이하, HCDS라고도 칭함) 가스가 사용된다.
(제2 가스 공급부)
각 챔버(100a, 100b)에는 제2 처리 가스 공급관(121a, 121b)이 접속되어 있고, 또한 제2 처리 가스 공급관(121a, 121b)에는 제2 처리 가스 공통 공급관(122)이 접속되어 있다. 제2 처리 가스 공통 공급관(122)의 상류측에는, 제2 처리 가스원(123)이 배치되어 있다. 제2 처리 가스원(123)과 챔버(100a, 100b)의 사이에는, 상류측부터 순서대로 MFC(125a, 125b)와, 처리실측 밸브(126a, 126b)가 각각 마련되어 있다. 이들 MFC(125a, 125b), 처리실측 밸브(126a, 126b), 제2 처리 가스 공통 공급관(122), 제2 가스 공급관으로서의 제2 처리 가스 공급관(121a, 121b)으로 제2 가스 공급부(반응 가스 공급부)가 구성된다. 또한, 제2 처리 가스원(123)을 제2 가스 공급부에 포함하도록 구성해도 된다.
제2 처리 가스원(123)으로부터는, 처리 가스의 하나인 제2 처리 가스로서의 반응 가스가 공급된다. 반응 가스는 예를 들어 산소 함유 가스이다. 구체적으로는, 산소 함유 가스로서 예를 들어 산소(O2) 가스가 사용된다. 여기에서는 제1 가스 공급부와 제2 가스 공급부를 통합해서 처리 가스 공급부라고 칭한다.
(제3 가스 공급부)
제1 처리 가스 공급관(111a, 111b) 및 제2 처리 가스 공급관(121a, 121b)에는, 제1 불활성 가스 공급관(131a, 131b)이 접속되어 있다. 또한, 제1 불활성 가스 공급관(131a, 131b)에는 제1 불활성 가스 공통 공급관(132)이 접속되어 있다. 제1 불활성 가스 공통 공급관(132)의 상류측에는, 제1 불활성 가스(퍼지 가스)원(133)이 배치되어 있다. 제1 불활성 가스원(133)과 챔버(100a, 100b)의 사이에는, 상류측부터 순서대로 MFC(135a, 135b)와, 처리실측 밸브(136a, 136b)와, 밸브(176a, 176b, 186a, 186b)가 각각 마련되어 있다. 이들 MFC(135a, 135b), 처리실측 밸브(136a, 136b), 밸브(176a, 176b, 186a, 186b), 제1 불활성 가스 공통 공급관(132), 제1 불활성 가스 공급관(131a, 131b)으로 제3 가스 공급부(불활성 가스 공급부)가 구성된다. 또한, 제1 불활성 가스원(133)을 제3 가스 공급부에 포함하도록 구성해도 된다. 또한, 기판 처리 장치(10)에 마련되는 프로세스 모듈의 수에 따라, 마찬가지의 구성을 증감시켜서 구성해도 된다.
제1 불활성 가스원(133)으로부터는, 불활성 가스(퍼지 가스)가 공급된다. 불활성 가스로서는 예를 들어 질소(N2) 가스를 사용한다.
(가스 배기부)
프로세스 모듈(110)에는, 챔버(100a) 내의 분위기와 챔버(100b) 내의 분위기를 각각 배기하는 가스 배기부가 접속되어 있다. 구체적으로는, 챔버(100a)에는 처리실 배기관(224)이 접속되어 있고, 챔버(100b)에는 처리실 배기관(226)이 접속되어 있다. 즉, 복수의 챔버(100a) 각각에 대하여 복수의 처리실 배기관(224, 226)이 개별로 접속되어 있다. 그리고, 처리실 배기관(224, 226)에는, 공통 가스 배기관(225)이 접속되어 있다. 즉, 처리실 배기관(224, 226)의 하류측에는, 각 처리실 배기관(224, 226)을 합류시키도록 공통 가스 배기관(225)이 배치되어 있다. 이에 의해, 처리실 배기관(224)과 처리실 배기관(226)은, 하류단의 합류부(230)에서 합류되어, 또한 공통 가스 배기관(225)에 접속되게 된다.
공통 가스 배기관(225)의 하류측에는, 배기 펌프(223)가 배치되어 있다. 배기 펌프(223)와 챔버(100a, 100b)의 사이에는, 하류측부터 순서대로 APC(Auto Pressure Controller. 압력 조정 밸브라고도 칭함)(222)와, 밸브(221)와, 밸브(228a, 228b)가 각각 마련되어 있다. 이들 APC(222), 밸브(221), 밸브(228a, 228b), 처리실 배기관(224, 226), 공통 가스 배기관(225)으로 가스 배기부가 구성된다. 이와 같이, 챔버(100a) 내의 분위기와 챔버(100b) 내의 분위기는, 1개의 배기 펌프(223)에 의해 배기가 행하여지도록 되어 있다.
처리실 배기관(224)에는 압력 검출부(227a)가 마련되어 있다. 압력 검출부(227a)는, 처리실 배기관(224) 내의 압력을 검출하는 것이며, 예를 들어 압력 센서를 사용해서 구성할 수 있다.
또한, 처리실 배기관(226)에는 압력 검출부(227b)가 마련되어 있다. 압력 검출부(227b)는, 처리실 배기관(226) 내의 압력을 검출하는 것이며, 예를 들어 압력 센서를 사용해서 구성할 수 있다. 처리실 배기관(226) 중, 압력 검출부(227b)의 상류측에, 제2 불활성 가스 공급관(141b)이 접속되어 있다.
압력 검출부(227a, 227b)의 어느 것, 또는 그 조합을, 배기관 압력 검출부라고 칭해도 된다.
(챔버)
계속해서, 프로세스 모듈(110)에서의 챔버(100a, 100b)의 상세 구조에 대해서 설명한다. 여기에서는, 복수의 챔버(100a, 100b) 각각이 마찬가지의 구성이기 때문에, 하나의 챔버(100a)(이하, 단순히 챔버(100)라고 기재함)를 예로 들어 설명한다.
도 2는, 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 챔버의 구성도이다.
챔버(100)는, 예를 들어 알루미늄(Al)이나 스테인리스(SUS) 등의 금속 재료에 의해, 예를 들어 횡단면이 원형이며 편평한 밀폐되어 있는 처리 용기(밀폐 용기)(302)로서 구성되어 있다. 밀폐 용기(302)는, 상부 용기(302a)와 하부 용기(302b)를 갖고 있으며, 상부 용기(302a)와 하부 용기(302b)의 사이에 칸막이판(308)이 마련되어 있다. 하부 용기(302b)의 측면에는, 게이트 밸브(149)에 인접한 기판 반입출구(148)가 마련되어 있고, 기판(200)은 기판 반입출구(148)를 통해서 도시하지 않은 진공 반송실과의 사이를 이동한다. 하부 용기(302b)의 저부에는, 리프트 핀(307)이 복수 마련되어 있다.
밀폐 용기(302)로서 구성되는 챔버(100) 내에는, 기판(200)을 지지하는 기판 지지부(310)가 마련되어 있다. 기판 지지부(310)는, 기판(200)을 적재하는 기판 적재면(311)과, 기판 적재면(311)을 표면에 갖는 기판 적재대(312)와, 기판 적재대(312)에 내포된 가열원으로서의 히터(313)를 주로 갖고 있다. 기판 적재대(312)에는, 리프트 핀(307)이 관통하는 관통 구멍(314)이, 리프트 핀(307)과 대응하는 위치에 각각 마련되어 있다.
기판 적재대(312)는 샤프트(317)에 의해 지지되어 있다. 샤프트(317)의 지지부는, 챔버(100)의 저벽에 마련된 구멍을 관통하고 있고, 나아가 지지판(316)을 통해서 챔버(100)의 외부에서 승강 기구(318)에 접속되어 있다. 승강 기구(318)를 작동시켜서 샤프트(317) 및 기판 적재대(312)를 승강시킴으로써, 기판 적재면(311) 상에 적재되는 기판(200)을 승강시키는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 샤프트(317) 하단부의 주위는 벨로우즈(319)에 의해 덮여 있어, 이에 의해 챔버(100) 내는 기밀하게 유지되어 있다.
승강 기구(318)가 기판 적재대(312)를 상승시키면, 기판 적재대(312)는, 도면 중에 도시하는 기판 처리 포지션에 위치하게 된다. 기판 처리 포지션에서는, 리프트 핀(307)은 기판 적재면(311)의 상면으로부터 매몰되어, 기판 적재면(311)이 기판(200)을 하방으로부터 지지하도록 되어 있다. 또한, 기판(200)을 처리할 때는, 기판 적재대(312)는 기판 처리 포지션에 유지된다. 또한, 승강 기구(318)가 기판 적재대(312)를 하강시키면, 기판 적재대(312)는, 기판 적재면(311)이 기판 반입출구(148)에 대향하는 기판 반송 포지션(도 1 중의 파선 참조)에 위치하게 된다. 기판 반송 포지션에서는, 리프트 핀(307)의 상단부가 기판 적재면(311)의 상면으로부터 돌출되어, 리프트 핀(307)이 기판(200)을 하방으로부터 지지하도록 되어 있다.
챔버(100) 내에는, 기판(200)을 처리하는 처리 공간(305)과, 기판(200)을 처리 공간(305)에 반송할 때 기판(200)이 통과하는 반송 공간(306)이 형성되어 있다.
처리 공간(305)은, 기판 처리 포지션에서의 기판 적재대(312)와, 챔버(100)의 천장(330)의 사이에 형성되는 공간이다. 처리 공간(305)을 구성하는 구조체를 처리실(301)이라고도 한다. 즉, 처리실(301) 내에는 처리 공간(305)이 마련되어 있다.
반송 공간(306)은 주로, 하부 용기(302b)와, 기판 처리 포지션에서의 기판 적재대(312)의 하부 구조로 구성되는 공간이다. 반송 공간(306)을 구성하는 구조체를 반송실이라고도 한다. 반송실은 처리실(301)의 하방에 배치된다. 또한, 반송실은, 반송 공간(306)을 구성하는 구조체이면 되며, 상기 구조에 구애되지 않음은 물론이다.
처리 공간(305)에 면하는 천장(330)에는, 제1 가스 공급부의 제1 처리 가스 공급관(111)과, 제2 가스 공급부의 제2 처리 가스 공급관(121)이 접속되어 있다. 더욱 상세하게는, 챔버(100a)에서의 천장(330)에는 제1 처리 가스 공급관(111a) 및 제2 처리 가스 공급관(121a)이 접속되고, 챔버(100b)에서의 천장(330)에는 제1 처리 가스 공급관(111b) 및 제2 처리 가스 공급관(121b)이 접속되어 있다. 이에 의해, 처리 공간(305) 내에 제1 처리 가스, 제2 처리 가스 또는 불활성 가스가 공급되도록 되어 있다.
처리 공간(305)에 면하는 밀폐 용기(302)의 측벽 부분에는, 가스 배기부의 처리실 배기관(224, 226)이 접속되어 있다. 더욱 상세하게는, 챔버(100a)에서의 밀폐 용기(302)의 측벽 부분에는 처리실 배기관(224)이 접속되고, 챔버(100b)에서의 밀폐 용기(302)의 측벽 부분에는 처리실 배기관(226)이 접속되어 있다. 이에 의해, 처리 공간(305) 내에 공급된 가스가 처리실 배기관(224, 226)을 통해서 배기되도록 되어 있다.
(컨트롤러)
기판 처리 장치(10)는, 기판 처리 장치(10)의 각 부의 동작을 제어하는 제어부(제어 수단)로서의 컨트롤러(380)를 갖고 있다.
도 3은, 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 컨트롤러의 구성도이다.
컨트롤러(380)는, 연산부(CPU)(380a), 일시 기억부(RAM)(380b), 기억부(380c), 송수신부(380d), 타이머(380e)를 적어도 갖는 컴퓨터로서 구성되어 있다. 컨트롤러(380)는, 송수신부(380d)를 통해서 기판 처리 장치(10)의 각 구성에 접속되고, 송수신부(383)를 통해서 접속하는 상위 장치(370)나 입출력 장치(381)를 조작하는 사용자의 지시에 따라서 기억부(380c)로부터 프로그램이나 레시피를 호출하여, 그 내용에 따라 각 구성의 동작을 제어하도록 되어 있다. 통지부(384)는, 예를 들어 디스플레이나 마이크 등으로 구성되며, 제어 정보 기억부(395)의 내용에 기초하여 통지 정보가 통지된다.
연산부(380a)는, 적어도 압력의 상승 속도값(압력 구배값)을 산출하는 산출부(391)를 갖는다. 산출부(391)는, 압력 검출부(227)가 시간 T1 동안 검출한 압력의 변동값에 기초하여, 압력 변동의 압력 상승 속도값을 구한다.
기억부(380c)는, 압력 기록부(392), 비교 데이터 기억부(393), 테이블(394), 제어 정보 기억부(395)를 갖고 있다. 타이머(380e)는, 후술하는 압력 상승 속도값 산출 공정 S110에서, 압력 검출부(227)가 배기관(224, 226)의 압력을 검출하는 시간을 계측한다.
압력 기록부(392)는, 압력 검출부(227a, 227b)가 검출한 압력값을 기록하는 것이다. 압력값은, 예를 들어 기판을 1매 처리할 때마다 기록된다. 산출부(391)는, 검출한 압력값과, 검출한 시간에 기초하여, 압력 상승 속도값을 산출한다.
비교 데이터 기억부(393)는, 산출부(391)가 산출한 압력 상승 속도값과 비교하는 비교 데이터를 기억한다. 비교 데이터는, 미리 설정된 값이며, 예를 들어 정상적으로 동작한 경우의 압력 상승 속도값을 기억하고 있다. 비교 데이터는, 기판(200)을 처리한 후에, 갱신한 데이터이어도 된다. 이 경우, 예를 들어 가장 높은 품질의 데이터를 비교 데이터로 한다. 여기에서 가장 높은 품질의 데이터란, 예를 들어 가장 압력의 변동이 적은 데이터이다.
테이블(394)은, 도 4에 기재된 바와 같이, 산출한 압력 상승 속도값과 비교 데이터를 비교한 정보, 각 압력 검출부에서 산출한 압력 상승 속도값의 차분에 기초한 동작을 나타내는 것이다. 또한, 상세는 후술한다.
또한, 컨트롤러(380)는, 전용의 컴퓨터로서 구성해도 되고, 범용의 컴퓨터로서 구성해도 된다. 예를 들어, 상술한 프로그램을 저장한 외부 기억 장치(예를 들어, 자기 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리(USB Flash Drive)나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)(382)를 준비하여, 외부 기억 장치(382)를 사용해서 범용의 컴퓨터에 프로그램을 인스톨함으로써, 본 실시 형태에 따른 컨트롤러(380)를 구성할 수 있다.
또한, 컴퓨터에 프로그램을 공급하기 위한 수단은, 외부 기억 장치(382)를 통해서 공급하는 경우에 제한하지 않는다. 예를 들어, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용해도 되고, 상위 장치(370)로부터 송수신부(383)를 통해서 정보를 수신하여, 외부 기억 장치(382)를 통하지 않고 프로그램을 공급하도록 해도 된다. 또한, 키보드나 터치 패널 등의 입출력 장치(381)를 사용하여, 컨트롤러(380)에 지시를 해도 된다.
또한, 기억부(380c)나 외부 기억 장치(382)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성되어 있어도 된다. 이하, 이들을 총칭하여, 단순히 기록 매체라고도 한다. 또한, 본 명세서에서 기록 매체라는 말을 사용한 경우에는, 기억부(380c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(382) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다.
(2) 기판 처리 공정의 수순
이어서, 상술한 구성의 기판 처리 장치(10)를 사용해서 행하는 기판 처리 공정의 수순을 설명한다. 기판 처리 공정은, 반도체 장치(반도체 디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서 행하는 것으로, 처리 대상이 되는 기판(200)에 대하여 소정의 처리를 행하기 위한 것이다. 소정의 처리로서, 이하의 설명에서는, 제1 처리 가스로서 HCDS 가스를 사용하고, 제2 처리 가스로서 O2 가스를 사용하여, 기판(200)의 표면에 막을 형성하는 예에 대해서 설명한다. 여기에서는, 다른 처리 가스를 교대로 공급하는 교대 공급 처리를 행하는 것으로 한다.
본 명세서에서 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우에는, 웨이퍼 그 자체를 의미하는 경우나, 웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막의 적층체를 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 말을 사용한 경우에는, 웨이퍼 그 자체의 표면을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성된 소정의 층 등의 표면을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼 상에 소정의 층을 형성한다」라고 기재한 경우에는, 웨이퍼 그 자체의 표면 상에 소정의 층을 직접 형성하는 것을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성되어 있는 층 등의 위에 소정의 층을 형성하는 것을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「기판」이라는 말을 사용한 경우도, 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우와 동의이다.
이하, 기판 처리 공정에 대해서, 도 5 내지 도 7을 사용해서 설명한다. 도 5는, 기판 처리 공정의 전체 수순을 설명하는 것이다. 도 6은, 도 5에 기재된 기판 처리 공정에서, 각 챔버(100a, 100b)에서의 각 부품의 동작 상태를 설명하는 도면이다. 도 7은, 기판 처리 공정 중, 막 처리 공정 S106의 상세를 설명하는 것이다.
또한, 이하의 설명에서, 기판 처리 장치(10)를 구성하는 각 부의 동작은, 컨트롤러(380)에 의해 제어된다.
기판 처리 공정에서는, 먼저, 기판 반입·적재 공정을 행한다. 또한, 도 5 중에서는, 본 공정의 도시를 생략하고 있다.
기판 반입·적재 공정에서는, 챔버(100) 내의 기판 적재대(312)를 기판 반송 포지션까지 하강시켜서, 기판 적재대(312)의 관통 구멍(314)에 리프트 핀(307)을 관통시킨다. 이에 의해, 리프트 핀(307)은, 기판 적재대(312)의 표면보다도 소정의 높이만큼 돌출된 상태가 된다. 그리고, 그 상태에서, 게이트 밸브(149)를 개방해서 반송 공간(306)을 진공 반송실(도시하지 않음)과 연통시키고, 진공 반송실로부터 기판 이동 탑재기(도시하지 않음)를 사용해서 기판(200)을 반송 공간(306)에 반입하여, 그 기판(200)을 리프트 핀(307) 상에 이동 탑재한다. 이에 의해, 기판(200)은, 기판 적재대(312)의 표면으로부터 돌출된 리프트 핀(307) 상에 수평 자세로 지지된다.
(기판 처리 포지션 이동 공정: S102)
기판 처리 포지션 이동 공정 S102를 설명한다.
챔버(100) 내에 기판(200)을 반입하면, 기판 이동 탑재기를 챔버(100)의 밖으로 퇴피시키고, 게이트 밸브(149)를 닫아서 챔버(100) 내를 밀폐한다. 그 후, 기판 적재대(312)를 상승시킴으로써, 기판 적재면(311) 상에 기판(200)을 적재시키고, 또한 기판 적재대(312)를 기판 처리 포지션까지 상승시켜, 기판 적재면(311) 상의 기판(200)을 처리 공간(305) 내에 위치시킨다.
이때, 기판 적재대(312)의 내부에 매립된 히터(313)에 전력을 공급하여, 기판 적재면(311) 상의 기판(200)의 표면이 소정의 온도로 되도록 제어한다. 기판(200)의 온도는, 예를 들어 실온 이상 800℃ 이하이고, 바람직하게는 예를 들어 실온 이상 500℃ 이하이다. 그 때, 히터(313)의 온도는, 도시하지 않은 온도 센서에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 컨트롤러(380)가 제어값을 추출하여, 히터(313)에의 통전 정도를 제어함으로써 조정된다.
본 공정에서는, 도 6에 기재된 바와 같이, 각 챔버(100a, 100b) 각각에서, 제1 처리 가스, 제2 처리 가스를 공급하지 않고, 제3 가스 공급부로부터 불활성 가스를 공급한다. 나아가, 배기 펌프(223)를 가동시킨다. 이때, APC(222), 압력 검출부(227a, 227b), 타이머(380e)는 가동을 정지시켜도 된다.
기판 적재대(312)가 기판 처리 포지션까지 이동하는 동안에, 각 챔버(100)의 처리실(301)을 불활성 가스 분위기로 하여, 기판 적재대(312)가 이동할 때 발생하는 분진 등이 처리실(301) 내에 들어가지 않도록 한다.
또한, 기판 반입·적재 공정, 기판 처리 포지션 이동 공정 S102에서의 동작은, 각 챔버(100a, 100b) 각각에서 마찬가지로 행하여지는 것으로 한다.
(제1 압력 조정 공정: S104)
제1 압력 조정 공정 S104에 대해서 설명한다.
기판(200)이 기판 처리 포지션으로 이동하면, 처리실(301) 내를 소정의 압력으로 조정한다. 소정의 압력이란, 예를 들어 막 처리 공정 S106의 제1 처리 가스 공급 공정 S202에서의 압력이다. 그 때문에, 여기에서는 압력을 강압시킨다. 여기에서는 도 6에 기재된 바와 같이, 예를 들어 제3 가스 공급부를 가동시켜서 처리실(301)에 불활성 가스를 공급함과 함께, 배기 펌프(223)를 가동시켜서 처리실(301)을 불활성 가스 분위기로 한다. 이때, APC(222)의 개방도를 조정하여 고정한다. 또한 압력 검출부(227a, 227b)도 가동시켜, 그 검출 데이터를 바탕으로 각 처리실(301)의 압력을 조정해도 된다.
(막 처리 공정: S106)
이어서, 막 처리 공정 S106을 설명한다.
막 처리 공정 S106에서는, 제1 가스 공급부, 제2 가스 공급부로부터 가스를 공급하여, 기판(200)에 대한 처리를 행한다. 그리고, 처리가 종료되면, 기판(200)을 챔버(100) 내로부터 반출한다. 이 동작을, 소정 매수분의 기판(200)에 대하여 반복해서 행한다. 이러한 막 처리 공정 S106의 상세는 후술한다. 막 처리 공정 S106이 종료되면, 제1 가스 공급부, 제2 가스 공급부로부터의 처리 가스의 공급을 정지한다. 제3 가스 공급부로부터의 공급은, 정지해도 계속해도 된다. 또한, 본 공정에서는, 후술하는 이유에 의해, APC(222)의 개방도는 고정된 상태이다.
(막 처리 공정 S106의 상세)
계속해서, 도 7을 사용해서 막 처리 공정 S106의 상세를 설명한다.
(제1 처리 가스 공급 공정: S202)
제1 처리 가스 공급 공정 S202를 설명한다.
처리 공간(305) 내의 기판(200)이 소정의 온도에 달하면, 먼저, 제1 처리 가스 공급 공정 S202를 행한다. 제1 처리 가스 공급 공정 S202에서는, 밸브(116a, 116b)를 개방함과 함께, HCDS 가스가 소정 유량으로 되도록 MFC(115a, 115b)를 조정한다. 또한, HCDS 가스의 공급 유량은, 예를 들어 100sccm 이상 800sccm 이하이다. 이때, 제3 가스 공급부로부터는 N2 가스를 공급한다. 제3 가스 공급부로부터 공급되는 N2 가스는, HCDS 가스의 캐리어 가스로서 사용된다.
또한, 제1 처리 가스 공급 공정 S202에서는, 밸브(221, 228a, 228b)를 개방하고, 펌프(223)를 가동시키면서 APC(222)의 개방도를 조정하여, 챔버(100) 내가 원하는 압력으로 되도록 한다. 구체적으로는, 처리 공간(305), 반송 공간(306) 각각의 압력을, 예를 들어 50 내지 300Pa 중의 소정의 값으로 되도록 제어한다. 소정의 값으로서는, 예를 들어 250Pa로 한다.
HCDS 가스가 공급되는 처리 공간(305)에서는, 그 HCDS 가스가 열에 의해 실리콘 성분 등으로 분해되어, 기판(200) 상에 공급된다. 이에 의해, 기판(200)의 표면에는, 「제1 원소 함유층」으로서의 실리콘 함유층이 형성되게 된다. 실리콘 함유층은, 형성하는 박막의 전구체에 상당한다.
그리고, 본 공정의 개시부터 소정 시간 경과 후, 밸브(116a, 116b)를 닫아 HCDS 가스의 공급을 정지한다.
(제1 퍼지 공정: S204)
제1 퍼지 공정 S204를 설명한다.
제1 처리 가스 공급 공정 S202의 종료 후에는, 이어서 제1 퍼지 공정 S204를 행한다. 제1 퍼지 공정 S204에서는, 밸브(136a, 136b, 176a, 176b)의 개방 상태를 고정하고, 또한 밸브(186a, 186b)를 개방하여, 처리 공간(305)에 N2 가스를 공급하면서, 펌프(223) 등에 의한 배기를 계속함으로써 분위기의 퍼지를 행한다.
그리고, 본 공정의 개시부터 소정 시간 경과 후, 밸브(136a, 136b)를 닫아, N2 가스의 공급에 의한 분위기의 퍼지를 정지한다.
(제2 처리 가스 공급 공정: S206)
제2 처리 가스 공급 공정 S206을 설명한다.
밸브(136a, 136b)를 닫아 제1 퍼지 공정 S204를 종료시키면, 이어서 제2 처리 가스 공급 공정 S206을 행한다. 제2 처리 가스 공급 공정 S206에서는, 밸브(126a, 126b)를 개방함과 함께, MFC(125a, 125b)로 유량 조정을 행하여, 처리 공간(305) 내에의 O2 가스의 공급을 개시한다. O2 가스의 공급 유량은, 예를 들어 100sccm 이상 6000sccm 이하이다. 이때, 밸브(136a, 136b)를 개방하여, 제3 가스 공급부로부터 N2 가스를 공급한다. 제3 가스 공급부로부터 공급되는 N2 가스는, O2 가스의 캐리어 가스 또는 희석 가스로서 사용된다.
또한, 제2 처리 가스 공급 공정 S206에서는, 제1 처리 가스 공급 공정 S202의 경우와 마찬가지로, 펌프(223) 등에 의한 배기를 계속하여, 챔버(100) 내가 원하는 압력으로 되도록 한다.
처리 공간(305)에 공급되는 O2 가스는, 열에 의해 분해된다. 처리 공간(305)에서는, 분해된 O2 가스가 기판(200) 상에 공급된다. 이에 의해, 기판(200)의 표면에는, 실리콘 함유층이 O2 가스에 의해 개질됨으로써, 실리콘 원소 및 산소 원소를 함유하는 층으로 구성되는 박막이 형성되게 된다.
그리고, 본 공정의 개시부터 소정 시간 경과 후, 밸브(126a, 126b)를 닫아 O2 가스의 공급을 정지한다.
(제2 퍼지 공정: S208)
제2 퍼지 공정 S208을 설명한다.
제2 처리 가스 공급 공정 S206의 종료 후에는, 이어서 제2 퍼지 공정 S208을 행한다. 제2 퍼지 공정 S208에서는, 제1 퍼지 공정 S204와 마찬가지로, 제1 불활성 가스 공급관(131a, 131b)으로부터 N2 가스를 공급하여, 처리 공간(305)의 분위기의 퍼지를 행한다.
그리고, 본 공정의 개시부터 소정 시간 경과 후, 밸브(136a, 136b)를 닫아, N2 가스의 공급에 의한 분위기의 퍼지를 정지한다.
(판정 공정: S210)
판정 공정 S210을 설명한다.
제2 퍼지 공정 S208이 종료되면, 컨트롤러(380)는, 순서대로 행하여지는 제1 처리 가스 공급 공정 S202, 제1 퍼지 공정 S204, 제2 처리 가스 공급 공정 S206, 제2 퍼지 공정 S208을 1사이클로 하여, 그 사이클을 소정 횟수(n cycle) 실시했는지 여부를 판정한다.
소정 횟수 실시하지 않았을 때(S210에서 "아니오"의 경우)는, 제1 처리 가스 공급 공정 S202, 퍼지 공정 S204, 제2 처리 가스 공급 공정 S206, 퍼지 공정 S208의 사이클을 반복한다. 소정 횟수 실시했을 때(S210에서 "예"의 경우)는, 도 7에 도시한 일련의 처리를 종료한다.
그런데, 제1 처리 가스 공급 공정 S202 내지 제2 퍼지 공정 S208 동안에, 도 6에 기재된 바와 같이, APC(222)는 개방도가 고정된다. 여기에서는 그 이유를 설명한다.
본 양태에서는, 제1 처리 가스 공급 공정 S202 내지 제2 퍼지 공정 S208을 연속해서 행하는데, 스루풋을 고려하여, 각 공정은 매우 짧은 기간에 행하여진다. 예를 들어 제1 처리 가스 공급 공정 S202부터 제2 퍼지 공정 S208까지는 60초 미만이고, 구체적으로는 50초 정도이다.
이것은, 처리실(301)의 용적이 작기 때문에 실현할 수 있는 시간이다. 예를 들어 비교예로서, 처리실의 용적이 큰 종형 장치가 존재한다. 종형 장치에서 제1 처리 가스 공급 공정 S202 내지 제2 퍼지 공정 S208을 행하는 경우, 처리실에 가스를 채우는 시간이나 처리실로부터 가스를 배출하는 시간은, 용적이 크기 때문에 본 양태보다도 길어진다. 예를 들어 120초 정도의 시간이 걸린다.
본 양태의 처리실(301)은, 비교예인 종형 장치보다도 용적이 작기 때문에, 처리실(301) 내에 공급하는 가스의 양을 종형 장치보다도 적게 할 수 있다. 그 때문에, 제1 처리 가스 공급 공정 S202, 제2 처리 가스 공급 공정 S206에서는, 종형 장치보다도 신속하게 가스를 충전할 수 있고, 나아가 제1 퍼지 공정 S204, 제2 퍼지 공정 S208에서는, 종형 장치보다도 신속하게 처리실(301)의 분위기를 배기할 수 있다.
그런데, 상술한 바와 같이 공정마다 가스를 교체하기 때문에, 각각의 공정에서 처리실(301)의 압력을 조정할 필요가 있다. 압력은, 예를 들어 제1 압력 조정 공정 S104와 같이, APC를 사용해서 조정하는 것을 생각할 수 있다. 그러나 APC의 개방도 조정을 단시간에 행하는 것은 기술적으로 어렵다. 그 때문에, APC를 사용해서 공정마다 압력을 조정하면, 스루풋이 현저하게 저하되어버린다.
이러한 상황인 점에서, 본 양태의 기판 처리 장치(10)에서는, 제1 처리 가스 공급 공정 S202 내지 제2 퍼지 공정 S208 동안에는 APC(222)의 개방도를 고정한 상태로 한다. 나아가, 복수의 기판을 연속해서 처리하는 경우에도, 스루풋 향상의 관점에서, APC(222)의 개방도를 고정하는 것이 바람직하다. 즉, 도 5에서의 A 동안에는 APC(222)의 개방도를 고정한 상태로 한다.
또한, 본 양태의 장치에서는, 상술한 바와 같이 APC(222)의 개방도를 고정하고 있기 때문에, 배기관(224, 226)의 직경을, 매우 가는 예를 들어 20 내지 30mm로 하였다. 이러한 구성으로 하면, 배기관(224, 226)의 압력을 정확하게 검출할 수 있으므로, APC(222)의 개방도가 고정된 상태라고 해도, 가스 공급부와 배기 펌프의 협동에 의해 정확한 압력 조정이 가능하게 된다.
(제2 압력 조정 공정: S108)
이어서, 제2 압력 조정 공정 S108에 대해서 설명한다.
막 처리 공정 S106이 종료되면, 처리실(301) 내의 압력을 조정한다. 예를 들어, 진공 레벨의 압력으로부터 승압한다.
구체적으로는, 제1 가스 공급부, 제2 가스 공급부로부터의 처리 가스의 공급을 정지한 상태에서, 제3 가스 공급부로부터 각 처리실(301)에 불활성 가스를 공급함과 함께 배기 펌프(223)로 배기 유량을 조절하여, 처리실(301) 내를 승압한다. 제3 가스 공급부로부터 공급되는 불활성 가스는, 각 처리실(301)에 대하여 동일한 유량으로 공급된다.
(압력 상승 속도 산출 공정: S110)
이어서, 압력 상승 속도 산출 공정 S110을 설명한다.
압력 상승 속도 산출 공정 S110은, 제2 압력 조정 공정 S108과 병행해서 행하여지는 공정이다. 본 공정에서는, 배기관(224, 226)에서 압력을 검출한다. 여기에서는 압력 검출을 개시하고 나서 시간 T1 경과 후에 압력 검출을 정지하고, 압력 상승 속도값을 산출한다. 예를 들어, 압력 검출을 개시했을 때의 압력값과, 시간 T1 후에 검출한 압력값으로, 압력 상승 속도값을 산출한다. 시간 T1은 타이머(380e)에 의해 카운트된다. 또한, 본 공정에서는, 상술한 이유에 의해, APC(222)의 개방도는 고정된 상태이다.
압력 검출부(227a, 227b)는, 각 배기관(224, 226)과의 접속부를 불활성 가스가 통과하고 나서 압력의 검출을 개시한다. 계측 시간은 타이머(380e)에 의해 카운트되며, 시간 T1 경과 후 검출을 정지한다.
시간 T1은, 압력 상승 속도값을 검출할 수 있을 정도의 시간이며, 목표 압력에 도달하기 전으로 설정된 시간이다. 이어서 그 이유를 설명한다.
압력을 검출하는 방법으로서는, T1보다도 짧은 시간에 한번만 순간적으로 압력을 검출하거나, 혹은 T1보다도 후에 검출하는 방법을 생각할 수 있다. 그런데, 한번만 순간적으로 압력을 검출하는 경우에는, 배기 흐름이 불안정하면 정확하게 압력을 검출할 수 없다.
또한, 시간 T1보다도 후에 검출하는 경우로서, 예를 들어 처리실(100a)과 처리실(100b)이 목표 압력에 도달했을 경우를 생각하자. 이 경우, 어느 처리실이든 목표 압력에 도달하고 있으므로, 배기관(224), 배기관(226)에서도 압력이 동일해진다. 따라서, 압력의 상승 속도는 배기관(224), 배기관(226)에서 동일하게 되기 때문에, 어느 것의 배관에서 막힘이 일어났는지 여부를 알 수 없다.
한편, 본 양태와 같이, 목표 압력에 도달하기 전에 압력의 검출을 종료하면, 어느 것의 배기관(224), 배기관(226)에서 막힘이 있는 것인 지를 알 수 있다. 예를 들어, 막힘이 없는 배관은, 막힘이 있는 배관에 비해서 압력 상승 속도값이 커진다.
또한, 압력 검출부(227a, 227b)에서의 각각의 검출은, 검출 개시 시간과 검출 종료 시간을 동일하게 하여, 병행하여 검출하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 각 배기관(224, 226) 각각에서 압력 상승 속도값을 동일한 배기 조건에서 검출할 수 있다. 그 때문에, 후술하는 처리 설정 공정 S112에서 정확하게 비교할 수 있다.
또한 본 공정은, 막 처리 공정 S106과 기판 교체 공정 S118의 사이에 행하여지므로, 처리실에의 처리 가스 공급이 정지되고 나서 상기 기판이 상기 처리실로부터 반출될 때까지의 동안에 행하여진다.
또한 본 공정은, 막 처리 공정 S106과 기판 반송 포지션 이동 공정 S114의 사이에 행하여지므로, 처리실에의 처리 가스 공급이 정지되고 나서 상기 기판이 기판 반송 포지션으로 이동할 때까지의 동안에 행하여진다.
또한 본 공정은, 기판 교체 공정 S118 전에 행하여지므로, 처리실(301)로부터 기판(200)이 반출되기 전에 행하여진다.
또한 본 공정은, 기판 교체 공정 S118 전에 행하여지므로, 압력 검출부(227)는, 처리 가스 공급부로부터 처리실(301)에 처리 가스가 공급되기 전에 압력의 검출을 정지한다. 이때, 각각의 처리실 배기관(224, 226)에 마련된 압력 검출부(227a, 227b)의 압력 검출을 정지한다.
(처리 설정 공정: S112)
계속해서, 처리 설정 공정 S112를 설명한다. 제2 압력 조정 공정 S108, 압력 상승 속도 산출 공정 S110이 종료되면, 처리 설정 공정 S112로 이행한다.
압력 상승 속도 산출 공정 S110에서 산출된 압력 상승 속도값은, 압력 기록부(392)에 기록된다. 압력 기록부(392)에 기록된 압력 상승 속도값은, 비교 데이터 기억부(393)에 기억되어 있는 비교 데이터와 비교된다. 또한, 각 압력 검출부에서 검출한 데이터가 비교된다. 그것에 기초하여 후의 기판 처리 장치(10)의 동작이 설정된다.
비교의 종류로서는, 압력 검출부마다 산출한 압력 상승 속도값과 비교 데이터의 비교, 각 압력 검출부에서 산출한 압력 상승 속도값의 차분을 비교한다.
또한, 도 4에 예시되어 있는 바와 같이, 압력 검출부마다 산출한 압력 상승 속도값과 비교 데이터의 비교에서는, 예를 들어 3개의 레벨인 레벨 a, 레벨 b, 레벨 c마다 동작이 설정된다. 예를 들어 레벨 a는 괴리가 0 내지 5％이며, 레벨 b는 괴리가 6 내지 10％이며, 레벨 c는 11％ 이상이다.
여기에서는, 압력 상승 속도값이 레벨 a인 경우, 문제 없다고 판단하고, 다음 기판을 처리하기 위해서 설정을 유지한다. 압력 상승 속도값이 레벨 b인 경우, 이대로 처리를 계속하면 배기관의 막힘이 기판 처리에 영향을 미칠 가능성이 있다고 판단하여, 통지부(384)에서 그 취지를 통지한다. 이때, 예를 들어 다음으로 처리하는 기판, 혹은 다음으로 처리하는 로트 중의 기판을, 기판 처리 장치(10)에 반입하지 않도록 해도 된다. 또한, 여기서는, 배기관의 메인터넌스(예를 들어 클리닝이나 교환)를 재촉하는 메시지를 통지해도 된다. 또한 압력 상승 속도값이 레벨 c인 경우, 더 이상 기판 처리를 계속할 수 없다고 판단하여, 처리를 정지한다. 이렇게 후의 처리를 설정함으로써, 불량 기판을 내지 않도록 한다.
또한, 압력 검출부(227a)에서 검출한 데이터를 바탕으로 산출한 배기관(224)의 압력 상승 속도값과, 압력 검출부(227b)에서 검출한 데이터를 바탕으로 산출한 배기관(226)의 압력 상승 속도값을 비교해도 된다. 이 경우, 각 압력 상승 속도값의 차분을 산출한다. 차분은 예를 들어 4개의 레벨인 레벨 α, 레벨 β, 레벨 γ, 레벨 δ로 해서, 레벨마다 동작이 설정된다.
예를 들어 레벨 α는 괴리가 0 내지 3％이며, 레벨 β는 괴리가 4 내지 6％이며, 레벨 γ는 7 내지 10％이며, 레벨 δ는 11％ 이상이다. 차분이 레벨 α인 경우, 문제 없다고 판단하고, 다음 기판을 처리하기 위해서 처리를 계속한다.
차분이 레벨 β인 경우이며, 양쪽의 압력 검출부가 레벨 a로 되었을 경우, 막힘은 없지만, 배기관 전체에서 원하는 배기 능력을 충족시키지 못하고 있다는 판단이 가능하다. 그 경우, 다음 기판(200)을 반입하기 전에 APC(222)를 재조정한다. 재조정은, 예를 들어 제3 압력 조정 공정 S122에서 행하여진다.
차분이 레벨 γ인 경우, 이대로 처리를 계속하면 배기관의 막힘이 기판 처리에 영향을 미칠 가능성이 있다고 판단하고, 통지부(384)에서 그 취지를 통지한다. 이때, 예를 들어 다음으로 처리하는 기판, 혹은 다음으로 처리하는 로트 중의 기판을, 기판 처리 장치(10)에 반입하지 않도록 해도 된다. 또한, 여기서는, 배기관의 메인터넌스(예를 들어 클리닝이나 교환)를 재촉하는 메시지를 통지해도 된다. 또한 차분이 레벨 δ인 경우, 더 이상 기판 처리를 계속할 수 없다고 판단하여, 처리를 정지한다. 이렇게 후의 처리를 설정함으로써, 불량 기판을 내지 않도록 한다.
본 양태에서는, 다음 기판(200)을 반입하기 전에 판단 가능하므로, 불량 기판의 발생을 적게 할 수 있다.
(기판 반송 포지션 이동 공정 S114)
기판 반송 포지션 이동 공정 S114를 설명한다.
기판 반송 포지션 이동 공정 S114에서는, 챔버(100) 내의 기판 적재대(312)를 기판 반송 포지션까지 하강시켜서, 기판 적재대(312)의 표면으로부터 돌출시킨 리프트 핀(307) 상에 기판(200)을 지지시킨다. 이에 의해, 기판(200)은 기판 처리 포지션으로부터 기판 반송 포지션에 이송된다.
(판정: S116)
계속해서, 판정 S116을 설명한다.
판정 S116에서는, 기판(200)을 소정 매수 처리했는지 여부를 판정한다. 소정 매수 처리했다고 판정되면, 도시하지 않은 기판 반출 공정을 거쳐 종료로 한다. 소정 매수 처리하지 않았다고 판정되면, 기판 교체 공정 S118로 이동한다.
(기판 교체 공정: S118)
계속해서, 기판 교체 공정 S118을 설명한다.
판정 S116에서 소정 매수 처리하지 않았다고 판정되면, 처리 완료된 기판(200)과 다음으로 처리하는 미처리 기판(200)을 교체한다. 교체한 기판(200)은 상술한 바와 같이 리프트 핀(207) 상에서 대기하게 된다.
(기판 처리 포지션 이동 공정: S120)
계속해서, 기판 처리 포지션 이동 공정 S120을 설명한다.
리프트 핀(207) 상에서 대기된 기판(200)은, 기판 처리 포지션 이동 공정 S102와 마찬가지의 방법으로, 기판 처리 포지션으로 이동된다.
(제3 압력 조정 공정: S122)
계속해서, 제3 압력 조정 공정 S122를 설명한다.
여기에서는, APC(222)의 개방도를 고정한 상태에서, 제1 압력 조정 공정 S104와 마찬가지로, 처리실(301) 내의 압력을 조정한다. 압력을 조정한 후, 막 처리 공정 S106으로 이행하여, 교체한 기판(200)의 막 처리를 행한다.
또한, 도 5에 기재된 점선 영역 A는, APC(222)의 개방도가 고정된 상태의 공정을 둘러싼 영역이다. 이와 같이, 막 처리 공정 S106부터 제3 압력 조정 공정 S122까지의 동안에, APC(222)의 개방도는 고정된다.
(기판 반출 공정)
기판 반출 공정을 설명한다. 도 5 중에서는, 본 공정의 도시를 생략하고 있다. 기판(200)이 기판 반송 포지션으로 이동되면, 게이트 밸브(149)를 개방하여, 기판 이동 탑재기(도시하지 않음)를 사용해서 기판(200)을 챔버(100) 밖으로 반출한다.
<제2 실시 형태>
이어서, 본 개시의 제2 실시 형태를 도 8을 사용해서 설명한다.
도 8은, 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 방법의 플로이다.
제1 실시 형태와의 상위점은, 압력 상승 속도 산출 공정 S302가 제3 압력 조정 공정 S122와 병행해서 행하여지고, 처리 설정 공정이 막 처리 공정 S106 전에 행하여지는 점이다. 그 밖의 점은 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지이다. 이하, 상위점을 중심으로 설명한다.
본 실시 형태에서는, 제3 압력 조정 공정 S122와 병행해서 압력 상승 속도 산출 공정 S302를 실시한다. 여기에서는, 제1 실시 형태의 압력 상승 속도 산출 공정 S110과 마찬가지로, 배기관(224, 226)의 압력 상승 속도값을 산출한다.
구체적으로는 다음과 같다.
(압력 상승 속도 산출 공정: S302)
압력 상승 속도 산출 공정 S302를 설명한다.
압력 상승 속도 산출 공정 S302에서는, 소정 시간, 배기관(224, 226)의 압력을 검출함과 함께, 압력의 압력 상승 속도값을 산출한다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지의 이유에 의해, APC(222)의 개방도는 고정된 상태이다.
먼저, 제1 가스 공급부, 제2 가스 공급부로부터의 처리 가스의 공급을 정지한 상태에서, 제3 가스 공급부로부터 처리실(301)에 불활성 가스를 공급한다. 이때, 제1 압력 조정 공정 S104에 계속해서 배기 펌프(223)는 가동하고 있다. 공급된 불활성 가스는, 각 처리실(301)과 배기관(224, 226), 공통 가스 배기관(225)을 통과하여, 각 처리실 내를 불활성 가스 분위기로 한다.
압력 검출부(227a, 227b)는, 각 배기관(224, 226)과의 접속부를 불활성 가스가 통과하기 시작하면 계측을 개시한다. 계측 시간은 타이머(380e)에 의해 카운트되고, 소정 시간 경과 후 계측을 정지한다. 검출된 압력은, 압력 기록부(392)에 기록된다. 막 처리 공정 S106으로 이행하기 전에 검출함으로써, 보다 안정된 상태에서 압력을 검출할 수 있다.
산출부(391)는, 타이머(380e)의 카운트 개시 시에 계측한 압력값과, 카운트 개시부터 시간 T2 경과 후에 계측한 압력값과, 시간 T2에서, 압력 상승 속도값을 산출한다. 예를 들어, 소정 시간에서의 압력의 상승도를 바탕으로 압력 상승 속도값을 산출한다.
여기서, 단순히 압력을 검출하는 것이 아니라, 한정된 시간 T2 동안에 압력을 검출하는 이유를 설명한다. 압력을 검출하는 방법으로서는, T2보다도 짧은 시간에 한번만 순간적으로 압력을 검출하거나, 혹은 T2보다도 후에 검출하는 방법을 생각할 수 있다. 그런데, 한번만 순간적으로 압력을 검출하는 경우에는, 배기 흐름이 불안정하면 정확하게 압력을 검출할 수 없다.
또한, 시간 T2보다도 후에 검출하는 경우로서, 예를 들어 처리실(100a)과 처리실(100b)의 어느 것에서 분위기를 완전 배기하는 경우를 생각한다. 이 경우, 배기관(224)과 배기관(226)에서 배기하는 분위기가 바뀌어버리기 때문에, 각 배관에서 계측한 압력을 비교할 수는 없다.
한편, 본 양태와 같이, 어느 것의 처리실이 완전 배기되기 전에 압력의 검출을 종료하면, 배기관(224), 배기관(226)은 동일한 분위기이기 때문에, 비교 조건을 동일하게 할 수 있다. 그 때문에, 후술하는 처리 설정 공정 S304에서 정확하게 비교할 수 있다.
또한 본 공정은, 기판 교체 공정 S118과 막 처리 공정 S106의 사이에 행하여지므로, 기판(200)이 처리실(301)에 반입되고 나서, 처리실(301)에 처리 가스를 공급 개시할 때까지의 동안에 행하여진다고 할 수 있다.
또한 본 공정은, 막 처리 공정 S106 전에 행하여지므로, 압력 검출부(227)는, 처리 가스 공급부로부터 처리실(301)에 처리 가스가 공급되기 전에 압력의 검출을 정지한다. 이때, 각각의 처리실 배기관(224, 226)에 마련된 압력 검출부(227a, 227b)의 압력 검출을 정지한다.
(처리 설정 공정: S304)
계속해서, 처리 설정 공정 S304를 설명한다.
산출된 압력 상승 속도값은 압력 기록부(392)에 기록된다. 압력 기록부(392)에 기록된 압력 상승 속도값은, 비교 데이터 기억부(393)에 기억되어 있는 비교 데이터와 비교된다. 또한, 각 압력 검출부에서 검출한 데이터가 비교된다. 그러한 비교 결과에 기초하여 기판 처리 장치(10)의 동작이 선택된다. 여기에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 판단한다.
본 양태에서는, 기판(200)을 처리실에 반입한 상태에서 판단 가능하므로, 보다 정확하게 배기관의 압력을 검출할 수 있다. 따라서, 막힘의 상황을 정확하게 파악할 수 있고, 그 결과 불량 기판을 적게 할 수 있다.
여기서, 비교예로서 종형 장치에 대해서 설명한다. 종형 장치는, 본 양태의 장치에 비하여 1사이클의 시간이 길고, 또한 일괄적으로 복수의 기판을 처리하기 때문에, APC를 사용해서 처리 시간이 길어졌다고 해도, 생산성을 현저하게 낮추지 않는다. 따라서, 종형 장치에서는 APC를 고정하지 않는다.
또한, 종형 장치의 경우, 처리실의 용적이 크므로, 처리실의 분위기를 신속하게 퍼지하기 위해서, 예를 들어 배기관의 직경을 100mm 정도의 크기로 하고 있다. 그 때문에, 본 양태와 달리 배기관의 압력을 정확하게 검출하는 것이 어려워, APC를 사용해서 압력을 조정하지 않을 수 없다.
이러한 상황이므로 종형 장치의 구성에서는, 본 양태를 실현하는 것은 곤란하다.
<다른 실시 형태>
이상, 본 개시의 제1 실시 형태, 제2 실시 형태를 설명했지만, 본 개시는 상술한 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
상술한 각 실시 형태에서는, 원료 가스와 반응 가스를 교대로 공급해서 성막하는 방법에 대해서 기재했지만, 원료 가스와 반응 가스의 기상 반응량이나 부생성물의 발생량이 허용 범위 내이면, 다른 방법에도 적용 가능하다. 예를 들어, 원료 가스와 반응 가스의 공급 타이밍이 겹치는 방법이다.
또한, 상술한 각 실시 형태에서는, 원료 가스로서 실리콘 함유 가스, 반응 가스로서 산소 함유 가스를 사용하여, 실리콘 산화막을 형성하는 예를 나타냈지만, 다른 가스를 사용한 성막에도 적용 가능하다. 예를 들어, 산소 함유막, 질소 함유막, 탄소 함유막, 붕소 함유막, 금속 함유막과 이들 원소가 복수 함유된 막 등이 있다. 또한, 이러한 막으로서는, 예를 들어 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 처리실 내의 구조를 적절히 변경함으로써, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 각 실시 형태에서는, 불활성 가스로서 N2 가스를 예로 들어 설명했지만, 처리 가스와 반응하지 않는 가스라면, 그에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다.
또한, 상술한 각 실시 형태에서는, 각 부품의 가동을 정지한다고 설명했지만, 이것은 부품 전체의 가동이 정지하는 것에 한하지 않는다. 예를 들어, 가스 공급의 가동을 정지한다라는 설명은, 처리실(301)에 가스를 공급하지 않는 것을 의미하는 것이다.
또한, 상술한 각 실시 형태에서는, 압력차에 대해서, 동등, 실시적으로 동일한 등의 표현을 사용하고 있는데, 각각의 압력값이 완전히 동일한 경우에 한정되지 않음은 물론이다. 예를 들어 기판 처리의 품질을 유지할 수 있을 정도로 실질적으로 동등한 상태도 당연히 포함한다.
또한, 상술한 각 실시 형태에서는, 2개의 압력 검출부를 사용하는 예에 대해서 설명했지만, 그에 한정하는 것은 아니고, 하나의 압력 검출부를 사용해도 된다. 이 경우, 공통 가스 배기관(225)에 마련해도 된다. 이렇게 함으로써, 적은 부품 개수이어도, 배기관의 폐색 상황을 판단할 수 있다. 예를 들어, 소정 시간 내에 목표 압력에 도달하는지 여부를 판정하여, 만약 목표 압력에 도달하지 못할 경우에는, 처리실 배기관의 어느 것, 혹은 공통 가스 배기관(225)에서 폐색을 일으킨다고 판단한다.
100: 챔버
110: 프로세스 모듈
200: 기판
224, 226: 처리실 배기관
227: 압력 검출부
301: 처리실
302: 처리 용기
305: 처리 공간

Claims (22)

  1. 복수의 처리실 각각에 개별로 접속되는 복수의 처리실 배기관 및 상기 복수의 처리실 배기관의 하류측에 각 처리실 배기관을 합류시키도록 배치되는 공통 가스 배기관 중, 상기 공통 가스 배기관에 구비된 압력 조정 밸브의 개방도를 소정 개방도로 조정하여, 복수의 상기 처리실에 불활성 가스를 공급하면서, 상기 배기관으로부터 각 처리실의 분위기를 배기하여, 상기 처리실의 압력을 조정하는 공정과,
    복수의 상기 처리실에 처리 가스를 공급하면서, 상기 배기관으로부터 각 처리실의 분위기를 배기하여, 각 처리실에서 기판을 처리하는 공정과,
    복수의 상기 처리실에 불활성 가스를 공급하는 것과 병행하여, 소정 시간, 압력 검출부가 상기 처리실 배기관의 압력을 측정하여, 상기 처리실 배기관에서의 압력의 변동을 검출하는 공정
    을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압력 검출부는, 상기 불활성 가스가 상기 처리실 배기관을 통과하면 압력의 검출을 개시하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 압력 검출부는,
    상기 기판이 상기 처리실에 반입되고 나서, 상기 처리실에 처리 가스를 공급 개시할 때까지의 동안에, 상기 소정 시간, 상기 처리실 배기관의 압력을 검출하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 압력 검출부는,
    상기 처리실에의 처리 가스 공급이 정지되고 나서 상기 기판이 상기 처리실로부터 반출될 때까지의 동안에, 상기 소정 시간 상기 처리실 배기관의 압력을 검출하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 압력 검출부는,
    상기 처리실에의 처리 가스 공급이 정지되고 나서 상기 기판이 기판 반송 포지션으로 이동할 때까지의 동안에, 상기 소정 시간 상기 처리실 배기관의 압력을 검출하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 압력 검출부는, 상기 압력 조정 밸브의 개방도가 고정된 상태에서 가동되는, 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 압력 검출부는 상기 처리실 배기관 각각에 마련되고,
    각각의 상기 압력 검출부는, 병행해서 각각의 상기 처리실 배기관의 압력을 검출하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 압력 검출부는 상기 처리실 배기관 각각에 마련되고,
    상기 압력 검출부는, 상기 압력 조정 밸브의 개방도가 고정된 상태에서 가동되는, 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 압력 검출부는, 처리 가스 공급부로부터 상기 처리실에 처리 가스가 공급되기 전에 압력의 검출을 정지하도록 구성되는, 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 압력 검출부는, 상기 처리실로부터 상기 기판이 반출되기 전에 압력을 검출하도록 구성되는, 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 압력 검출부는 상기 처리실 배기관 각각에 마련되고,
    각각의 상기 압력 검출부는, 처리 가스 공급부로부터 상기 처리실에 처리 가스가 공급되기 전에 압력의 검출을 정지하도록 구성되는, 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 압력 검출부는 상기 처리실 배기관 각각에 마련되고,
    각각의 상기 압력 검출부는, 상기 처리실로부터 상기 기판이 반출되기 전에 압력을 검출하도록 구성되는, 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서, 압력 상승 속도값과 비교하는 비교 데이터를, 기억부에 의해 기억하는 공정과,
    변동값과 상기 비교 데이터를, 제어부에 의해 비교하는 공정을 더 갖는, 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 비교 데이터는, 기판의 처리가 정상적으로 동작한 경우의 데이터이거나, 가장 높은 품질의 데이터인, 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 압력 검출부는 상기 처리실 배기관 각각에 마련되고,
    상기 압력 조정 밸브의 개방도가 고정된 상태에서, 각각의 상기 압력 검출부는, 각각의 상기 처리실 배기관의 압력 변동을 검출하고,
    각각의 상기 압력 검출부에서 검출한 압력 상승 속도값의 차분에 괴리가 있고 또한 압력 검출부에서 검출한 압력 상승 속도값과 비교 데이터의 차에 괴리가 없을 경우, 상기 압력 조정 밸브의 개방도를 조정하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 압력 검출부는 상기 처리실 배기관 각각에 마련되고,
    상기 압력 조정 밸브의 개방도가 고정된 상태에서, 각각의 상기 압력 검출부는, 각각의 상기 처리실 배기관의 압력 변동을 검출하고,
    각각의 상기 압력 검출부에서 검출한 압력 상승 속도값의 차분이 괴리되거나, 혹은 어느 것의 압력 상승 속도값과 기준값의 차가 괴리되면, 메인터넌스의 통지를 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 압력 검출부는 상기 처리실 배기관 각각에 마련되고,
    상기 압력 조정 밸브의 개방도가 고정된 상태에서, 각각의 상기 압력 검출부는, 각각의 상기 처리실 배기관의 압력 변동을 검출하고,
    각각의 상기 압력 검출부에서 검출한 압력 상승 속도값의 차분에 괴리가 있고 또한 압력 검출부에서 검출한 압력 상승 속도값과 비교 데이터의 차에 괴리가 있을 경우, 기판의 처리를 정지하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  18. 제1항에 있어서, 압력 상승 속도값과 비교 데이터의 비교 상태를, 통지부에 의해 통지하는 공정을 더 갖는, 반도체 장치의 제조 방법.
  19. 제1항에 있어서, 상기 처리실 배기관의 직경은 20 내지 30mm인, 반도체 장치의 제조 방법.
  20. 복수의 처리실 각각에 개별로 접속되는 복수의 처리실 배기관 및 상기 복수의 처리실 배기관의 하류측에 각 처리실 배기관을 합류시키도록 배치되는 공통 가스 배기관 중, 상기 공통 가스 배기관에 구비된 압력 조정 밸브의 개방도를 소정 개방도로 조정하여, 복수의 상기 처리실에 불활성 가스를 공급하면서, 상기 배기관으로부터 각 처리실의 분위기를 배기하여, 상기 처리실의 압력을 조정하는 압력 조정 공정과,
    복수의 상기 처리실에 처리 가스를 공급하면서, 상기 배기관으로부터 각 처리실의 분위기를 배기하여, 각 처리실에서 기판을 처리하는 공정과,
    복수의 상기 처리실에 불활성 가스를 공급하는 것과 병행하여, 상기 압력 밸브의 개방도가 상기 소정 개방도로 유지된 상태에서, 소정 시간, 압력 검출부가 상기 처리실 배기관의 압력을 측정하여, 상기 처리실 배기관에서의 압력의 변동을 검출하는 공정
    을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  21. 기판을 처리하는 복수의 처리실과,
    상기 처리실에의 처리 가스 공급을 행하는 처리 가스 공급부와,
    상기 처리실에의 불활성 가스 공급을 행하는 불활성 가스 공급부와,
    상기 복수의 처리실 각각에 개별로 접속되는 복수의 처리실 배기관 및 상기 처리실 배기관의 하류측에서 각 처리실 배기관을 합류시키도록 배치되는 공통 가스 배기관을 구비한 배기관과,
    상기 공통 가스 배기관에 마련된 압력 조정 밸브와,
    상기 배기관의 압력을 검출하는 압력 검출부를 갖고,
    상기 불활성 가스 공급부가 상기 처리실에의 불활성 가스 공급을 개시하면, 소정 시간, 상기 압력 검출부가 상기 처리실 배기관의 압력을 검출하여, 압력의 변동을 검출하도록 제어하는 제어부
    를 구비하는 기판 처리 장치.
  22. 복수의 처리실 각각에 개별로 접속되는 복수의 처리실 배기관 및 상기 복수의 처리실 배기관의 하류측에 각 처리실 배기관을 합류시키도록 배치되는 공통 가스 배기관 중, 상기 공통 가스 배기관에 구비된 압력 조정 밸브의 개방도를 소정 개방도로 조정하여, 복수의 상기 처리실에 불활성 가스를 공급하면서, 상기 배기관으로부터 각 처리실의 분위기를 배기하여, 상기 처리실의 압력을 조정하는 압력을 조정하는 수순과,
    복수의 상기 처리실에 처리 가스를 공급하면서, 상기 배기관으로부터 각 처리실의 분위기를 배기하여, 각 처리실에서 기판을 처리하는 수순과,
    복수의 상기 처리실에 불활성 가스를 공급하는 것과 병행하여, 소정 시간, 압력 검출부가 상기 처리실 배기관의 압력을 측정하여, 상기 처리실 배기관에서의 압력의 변동을 검출하는 수순
    을 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는, 기록 매체에 기록된 프로그램.
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