KR20230147084A - 기판 처리 장치, 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조방법, 프로그램 및 배기 시스템 - Google Patents

기판 처리 장치, 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조방법, 프로그램 및 배기 시스템 Download PDF

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KR20230147084A
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마사야 니시다
도모히코 가도사키
후미에 안도
겐이치 마에다
요스케 구와타
후미카즈 다케우치
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가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

배기계가 소정의 상태로 천이해도, 원하는 처리 조건에 가까운 분위기를 구축할 수 있어, 처리 결과의 특성 악화를 억제한다. 처리실 내의 기판에 대하여 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급 라인과, 제1 가스를 배기하는 제1 배기 라인과, 제1 배기 라인에 마련된 제1 밸브와, 처리실 내의 상기 기판에 대하여 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급 라인과, 제2 가스를 배기하는 제2 배기 라인과, 제2 배기 라인에 마련된 제2 밸브와, 제1 배기 라인이 소정의 상태로 천이한 것을 검출했을 때, 제1 가스를, 제2 배기 라인을 통해서 배기하는 제1 라인 변경 처리를 행하도록, 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어하는 것이 가능한 제어부를 갖는 기술이 제공된다.

Description

기판 처리 장치, 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 프로그램 및 배기 시스템
본 개시는, 기판 처리 장치, 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 프로그램 및 배기 시스템에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에서 사용되는 기판 처리 장치로서, 예를 들어 처리실 내로부터 원료를 배기하는 제1 배기계와, 처리실 내로부터 반응체를 배기하는 제2 배기계를 갖고, 배기계의 메인터넌스 빈도를 저하시키도록 구성된 것이 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2019-186574호 공보
본 개시는, 배기계의 상태에 따라서는 원하는 처리 조건을 얻지 못할 우려가 있는데, 그 경우라도 처리 결과의 특성 악화를 억제할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의하면, 처리실 내의 기판에 대하여 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급 라인과,
제1 펌프에 접속되어, 상기 기판에 대하여 공급된 상기 제1 가스를 배기하는 제1 배기 라인과,
상기 제1 배기 라인에 마련된 제1 밸브와,
상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급 라인과,
제2 펌프에 접속되어, 상기 기판에 대하여 공급된 상기 제2 가스를 배기하는 제2 배기 라인과,
상기 제2 배기 라인에 마련된 제2 밸브와,
상기 제1 배기 라인이 소정의 상태로 천이한 것을 검출했을 때, 상기 기판에 대하여 공급된 상기 제1 가스를, 상기 제2 배기 라인을 통해서 상기 제2 펌프를 향해서 배기하는 제1 라인 변경 처리를 행하도록, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 제어하는 것이 가능한 제어부
를 갖는 기술이 제공된다.
본 개시에 의하면, 배기계가 소정의 상태로 천이해도, 원하는 처리 조건에 가까운 분위기를 구축할 수 있어, 처리 결과의 특성 악화를 억제할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 처리로를 도시하는 종단면도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 처리로를 도시하는 횡단면도이며, 도 1의 A-A 단면으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 제어부를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 배기계의 처리 동작을 도시하는 설명도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 성막 처리 시에 있어서의 배기계 전환의 처리 동작을 도시하는 설명도이며, (a)는 통상 운용 시를 도시하는 도면, (b)는 소정의 상태로 천이한 후를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 바이패스 라인 사용 시에 있어서의 배기계 전환의 처리 동작을 도시하는 설명도이며, (a)는 통상 운용 시를 도시하는 도면, (b)는 소정의 상태로 천이한 후를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 메인터넌스 전에 있어서의 배기계 전환의 처리 동작을 도시하는 설명도이다.
이하, 본 개시의 일 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 도면은, 모두 모식적인 것이며, 도면 상의 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은, 현실의 것과 반드시 일치하는 것은 아니다. 또한, 복수의 도면의 상호간에 있어서도, 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은 반드시 일치하는 것은 아니다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
먼저, 본 개시의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 구성에 대해서 설명한다.
여기에서는, 기판 처리 장치의 일례로서, 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정에서 사용되는 기판 처리 장치이며, 한번에 복수매의 기판에 대하여 성막 처리 등을 행하는 뱃치식 종형 장치인 기판 처리 장치에 대해서 설명한다.
(처리로)
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치는, 처리로(202)를 구비해서 구성되어 있다.
처리로(202)는 가열 수단(가열 기구)으로서의 히터(207)를 갖는다. 히터(207)는 원통 형상이며, 보유 지지판에 지지됨으로써 수직으로 거치되어 있다. 히터(207)는, 가스를 열로 활성화(여기)시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는, 히터(207)와 동심원상으로 반응 용기(처리 용기)를 구성하는 반응관(203)이 배치되어 있다. 반응관(203)은, 예를 들어 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 구성되며, 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다.
반응관(203)의 통 중공부에는, 처리실(201)이 형성되어 있다. 처리실(201)은, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 수용 가능하게 구성되어 있다.
반응관(203)의 하방에는, 반응관(203)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 시일 캡(219)이 마련되어 있다. 시일 캡(219)은, 예를 들어 SUS 등의 금속으로 이루어지며, 원반상으로 형성되어 있다. 시일 캡(219)의 상면에는, 반응관(203)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220)이 마련되어 있다. 시일 캡(219)의 하방에는, 후술하는 보트(217)를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 회전 기구(267)의 회전축(255)은, 시일 캡(219)을 관통해서 보트(217)에 접속되어 있다. 회전 기구(267)는, 보트(217)를 회전시킴으로써 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성되어 있다. 시일 캡(219)은, 반응관(203)의 외부에 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성되어 있다. 보트 엘리베이터(115)는, 시일 캡(219)을 승강시킴으로써, 보트(217) 즉 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내외로 반입 및 반출(반송)하는 반송 장치(반송 기구)로서 구성되어 있다.
기판 지지구로서의 보트(217)는, 복수매, 예를 들어 25 내지 200매의 웨이퍼(200)를, 수평 자세이면서 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 수직 방향으로 정렬시켜 다단으로 지지하도록, 즉, 간격을 두고 배열시키도록 구성되어 있다. 보트(217)는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 구성된다. 보트(217)의 하부에는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 구성되는 단열판(218)이 수평 자세로 다단으로 지지되어 있다.
반응관(203) 내에는, 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되어 있다. 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 정도를 조정함으로써, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포로 된다. 온도 센서(263)는, 반응관(203)의 내벽을 따라 마련되어 있다.
(가스 공급계)
처리실(201) 내에는, 노즐(249a, 249b)이, 반응관(203)의 하부 측벽을 관통하도록 마련되어 있다. 노즐(249a, 249b)에는, 가스 공급관(232a, 232b)이 각각 접속되어 있다.
가스 공급관(232a, 232b)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로 컨트롤러(MFC)(241a, 241b) 및 개폐 밸브인 밸브(243a, 243b)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(232a, 232b)의 밸브(243a, 243b)보다도 하류측에는, 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(232c, 232d)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(232c, 232d)에는, 상류 방향으로부터 순서대로, MFC(241c, 241d) 및 밸브(243c, 243d)가 각각 마련되어 있다.
노즐(249a, 249b)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200) 사이에서의 평면으로 보아 원환상의 공간에, 반응관(203)의 내벽 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 배열 방향 상방을 향해서 직립되도록 각각 마련되어 있다. 즉, 노즐(249a, 249b)은, 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 각각 마련되어 있다. 노즐(249a, 249b)의 측면에는, 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250a, 250b)이 각각 마련되어 있다. 가스 공급 구멍(250a, 250b)은, 반응관(203)의 중심을 향하도록 각각 개구되어 있어, 웨이퍼(200)를 향해서 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 가스 공급 구멍(250a, 250b)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 마련되어 있다.
(제1 가스 공급 라인)
가스 공급관(232a)으로부터는, 제1 가스인 원료 가스로서, 소정 원소(주 원소) 및 할로겐 원소를 포함하는 할로겐계 원료 가스가, MFC(241a), 밸브(243a), 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. 즉, 가스 공급관(232a)은, 처리실 내(201)의 웨이퍼(200)에 대하여, 제1 가스인 원료 가스를 공급하는 제1 가스 공급 라인으로서 기능한다.
원료 가스란, 기체 상태의 원료, 예를 들어 상온 상압 하에서 액체 상태인 원료를 기화함으로써 얻어지는 가스나, 상온 상압 하에서 기체 상태인 원료 등이다. 할로겐 원소에는, 염소(Cl), 불소(F), 브롬(Br), 요오드(I) 등이 포함된다. 즉, 할로겐계 원료 가스에는, 클로로기, 플루오로기, 브로모기, 요오드기 등의 할로겐기가 포함된다. 할로겐계 원료 가스로서는, 예를 들어 소정 원소로서의 실리콘(Si) 및 Cl을 포함하는 할로실란 원료 가스, 즉, 클로로실란 원료 가스를 사용할 수 있다. 클로로실란 원료 가스로서는, 예를 들어 헥사클로로디실란(Si2C6, 약칭: HCDS) 가스를 사용할 수 있다. 또한, 원료 가스로서는, HCDS 가스 외에, 모노클로로실란(SiH3Cl, 약칭: MCS) 가스, 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭: DCS), 트리클로로실란(SiHCl3, 약칭: TCS) 가스, 테트라클로로실란(SiCl4, 약칭: STC) 가스, 옥타클로로트리실란(Si3Cl8, 약칭: OCTS) 가스 등의 Si-Cl 결합을 포함하는 클로로실란 원료 가스를 사용할 수 있다.
즉, 제1 가스인 원료 가스는, 웨이퍼(200) 상에 형성하고자 하는 막(예를 들어, Si 함유막)을 구성하는 주 원소(예를 들어, Si)를 포함하는 가스이다. 구체적으로는, 제1 가스인 원료 가스는, 예를 들어 Si 함유 가스이다. 더욱 구체적으로는, 제1 가스인 원료 가스는, 예를 들어 클로로실란계 가스 등의 할로실란계 가스이다.
주로, 가스 공급관(232a), MFC(241a), 밸브(243a)에 의해, 원료 공급계(할로실란 원료 공급계)가 구성된다.
(제2 가스 공급 라인)
가스 공급관(232b)으로부터는, 제2 가스인 반응체 가스로서, 질소(N)를 포함하는 가스(질화 가스, 질화제)가, MFC(241b), 밸브(243b), 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. 즉, 가스 공급관(232b)은, 처리실 내(201)의 웨이퍼(200)에 대하여, 제2 가스인 반응체 가스를 공급하는 제2 가스 공급 라인으로서 기능한다.
반응체 가스를 구성하는 질화제로서는, 예를 들어 질화수소계 가스를 사용할 수 있으며, 예를 들어 암모니아(NH3) 가스를 사용할 수 있다. 또한, 반응체 가스로서는, NH3 가스 외에, 디아젠(N2H2) 가스, 히드라진(N2H4) 가스, N3H8 가스 등의 N-H 결합을 포함하는 질화수소계 가스를 사용할 수 있다.
즉, 제2 가스인 반응체 가스는, 웨이퍼(200) 상에 형성하고자 하는 막(예를 들어, Si 함유막)을 구성하는 주 원소(예를 들어, Si)를 포함하지 않는 가스이다. 구체적으로는, 제2 가스인 반응체 가스는, 예를 들어 C3H6 등의 C 함유 가스, O2 등의 O 함유 가스, 그리고, N 및 H 함유 가스 중 적어도 어느 것을 포함하는 것이다. 또한, 제2 가스인 반응체 가스는, 예를 들어 C 함유 가스, O 함유 가스, 그리고, N 및 H 함유 가스 모두 포함하는 것이어도 된다.
주로, 가스 공급관(232b), MFC(241b), 밸브(243b)에 의해, 반응체 공급계(질화제 공급계)가 구성된다.
(불활성 가스 공급 라인)
가스 공급관(232c, 232d)으로부터는, 불활성 가스가, 각각 MFC(241c, 241d), 밸브(243c, 243d), 가스 공급관(232a, 232b), 노즐(249a, 249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. 즉, 가스 공급관(232c, 232d)은, 처리실 내(201)에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 라인으로서 기능한다.
불활성 가스로서는, 예를 들어 질소(N2) 가스, 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스, 크세논(Xe) 가스의 적어도 하나 이상을 사용할 수 있다.
주로, 가스 공급관(232c, 232d), MFC(241c, 241d), 밸브(243c, 243d)에 의해, 불활성 가스 공급계가 구성된다.
(가스 배기계)
반응관(203)에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기관(231)이 마련되어 있다. 배기관(231)의 상류측에는, 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245)가 마련되어 있다. 배기관(231)의 하류측은, 배기관(231a, 231b)으로 분기되어 있다.
도 1에 사선으로 나타내는 바와 같이, 배기관(231)의 외주, 및 배기관(231a, 231b)의 상류측 부분의 외주에는, 각각 이들을 가열하는 가열 수단(가열 기구)으로서, 예를 들어 리본 형상의 히터(231h)가 감겨 있다.
(제1 배기 라인)
배기관(231a)은, 제1 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246a)에 접속되어 있다. 그리고, 진공 펌프(246a)의 작동에 의해, 배기관(231)을 통해서, 처리실(201) 내의 기관(231a)은, 제1 가스인 원료 가스를 배기하는 제1 배기 라인으로서 기능한다.
배기관(231a)에는, 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(244a)가 각각 마련되어 있다. APC 밸브(244a)는, 제1 배기 라인에 마련된 제1 밸브로서 기능하는 것으로, 진공 펌프(246a)를 작동시킨 상태에서 밸브를 개폐함으로써, 처리실(201) 내의 진공 배기 및 진공 배기 정지를 행할 수 있고, 또한, 진공 펌프(246a)를 작동시킨 상태에서, 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 밸브 개방도를 조절함으로써, 처리실(201) 내의 압력을 조정할 수 있도록 구성되어 있다.
주로, 배기관(231), 배기관(231a), APC 밸브(244a)에 의해, 제1 배기계가 구성된다. 진공 펌프(246a)를 제1 배기 라인에 포함해서 생각해도 된다.
또한, 배기관(231)의 APC 밸브(244a)의 후단(진공 펌프(246a)측)에, 제1 압력계(247a)를 마련해도 된다. 이 경우, 제1 압력계(247a)를, 제1 배기 라인에 포함해서 생각해도 된다.
(제2 배기 라인)
배기관(231b)은, 제2 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246b)에 접속되어 있다. 그리고, 진공 펌프(246b)의 작동에 의해, 배기관(231)을 통해서, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 공급된 반응체 가스를 배기하도록 구성되어 있다. 즉, 배기관(231b)은, 제2 가스인 반응체 가스를 배기하는 제2 배기 라인으로서 기능한다.
배기관(231b)에는, 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC 밸브(244b)가 마련되어 있다. APC 밸브(244b)는, 제2 배기 라인에 마련된 제2 밸브로서 기능하는 것으로, 진공 펌프(246b)를 작동시킨 상태에서 밸브를 개폐함으로써, 처리실(201) 내의 진공 배기 및 진공 배기 정지를 행할 수 있고, 또한, 진공 펌프(246a, 246b)를 작동시킨 상태에서, 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 밸브 개방도를 조절함으로써, 처리실(201) 내의 압력을 조정할 수 있도록 구성되어 있다.
주로, 배기관(231), 배기관(231b), APC 밸브(244b)에 의해, 제2 배기계가 구성된다. 진공 펌프(246b)를 제2 배기 라인에 포함해서 생각해도 된다.
또한, 배기관(231b)의 APC 밸브(244b)의 후단(진공 펌프(246b)측)에, 제2 압력계(247b)를 마련해도 된다. 이 경우, 제2 압력계(247b)를, 제2 배기 라인에 포함해서 생각해도 된다.
제1 배기계, 제2 배기계의 어느 것, 또는 이들 전체를 배기계라고 칭할 수도 있다. 압력 센서(245), 히터(231h)를 배기계에 포함해서 생각해도 된다.
또한, 제1 배기계와 제2 배기계는, 교대로 전환되면서 사용된다. 즉, 처리실(201) 내로부터 원료를 포함하는 분위기를 배기할 때는 제1 배기계가 사용되고, 처리실(201) 내로부터 반응체를 포함하는 분위기를 배기할 때는 제2 배기계가 사용된다.
(바이패스 라인)
배기관(231a)의 APC 밸브(244a)보다도 하류측과, 배기관(231b)의 APC 밸브(244b)보다도 하류측에는, 이들 사이를 접속하는 바이패스 라인(233)이 마련되어 있다. 바이패스 라인(233)은, 배기관(231a)에 제3 밸브로서의 밸브(244c)를 통해서 접속됨과 함께, 배기관(231b)에 제4 밸브로서의 밸브(244d)를 통해서 접속되어 있다.
바이패스 라인(233)에서의 밸브(244c, 244d)의 사이에는, 분기점이 마련되어 있다. 그리고, 분기된 끝에는, 가스 공급관(232a)에 접속된 배관(248a)에 마련된 밸브(248b)를 통해서, 도시하지 않은 가스 공급원에 접속되어 있어, 바이패스 라인(233)에 대하여 소정 가스(여기서는 원료 가스)가 공급되도록 되어 있다.
(컨트롤러)
본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치는, 제어부(제어 수단)로서의 컨트롤러(121)를 구비해서 구성되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 컨트롤러(121)는, CPU(Central Processing Unit)(121a), RAM(Random Access Memory)(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)를 구비한 컴퓨터로서 구성되어 있다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는, 내부 버스(121e)를 통해서 CPU(121a)와 데이터 교환 가능하게 구성되어 있다. 컨트롤러(121)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로서 구성된 입출력 장치(122)가 접속되어 있다.
기억 장치(121c)는, 예를 들어 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(121c) 내에는, 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이 판독 가능하게 저장되어 있다. 프로세스 레시피는, 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 수순을 컨트롤러(121)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 단순히 프로그램이라고도 한다. 또한, 프로세스 레시피를 단순히 레시피라고도 한다. 본 명세서에서 프로그램이라는 용어를 사용한 경우는, 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 양쪽을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)은, CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보유되는 메모리 영역(워크 에어리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(121d)는, 상술한 MFC(241a 내지 241h), 밸브(243a 내지 243h, 244c, 244d), 압력 센서(245), APC 밸브(244a, 244b), 진공 펌프(246a, 246b), 히터(207, 231h), 온도 센서(263), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115) 등에 접속되어 있다.
CPU(121a)는, 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독해서 실행함과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라서 기억 장치(121c)로부터 레시피를 판독하도록 구성되어 있다. CPU(121a)는, 판독한 레시피의 내용을 따르도록, MFC(241a 내지 241h)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243a 내지 243h, 244c, 244d, 248b)의 개폐 동작, APC 밸브(244a, 244b)의 개폐 동작 및 압력 센서(245)에 기초하는 APC 밸브(244a, 244b)에 의한 압력 조정 동작, 진공 펌프(246a, 246b)의 기동 및 정지, 온도 센서(263)에 기초하는 히터(207)의 온도 조정 동작, 히터(231h)의 온도 조정 동작, 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터(115)에 의한 보트(217)의 승강 동작 등을 제어하는 것이 가능하게 구성되어 있다.
컨트롤러(121)는, 외부 기억 장치(예를 들어, 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리 등의 반도체 메모리)(123)에 저장된 상술한 프로그램을, 컴퓨터에 인스톨함으로써 구성할 수 있다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성되어 있다. 이하, 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 한다. 본 명세서에서 기록 매체라는 용어를 사용한 경우는, 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 또한, 컴퓨터에의 프로그램의 제공은, 외부 기억 장치(123)를 사용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용해서 행해도 된다.
(배기 시스템)
이상과 같이 구성된 기판 처리 장치는, 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246a, 246b)와 함께, 배기 시스템을 구성하도록 되어 있다. 즉, 본 개시에서의 배기 시스템은, 기판 처리 장치와, 제1 펌프로서의 진공 펌프(246a)와, 제2 펌프로서의 진공 펌프(246b)를 구비해서 구성되어 있다.
(2) 기판 처리 공정의 수순
이어서, 상술한 구성의 기판 처리 장치를 사용하여, 반도체 장치(반도체 디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판으로서의 웨이퍼(200) 상에 실리콘 질화막(SiN막)을 형성하는 경우의 수순을 설명한다. 이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은, 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
또한, 본 명세서에서, 「웨이퍼」라는 용어를 사용한 경우는, 「웨이퍼 그 자체」를 의미하는 경우나, 「웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등의 적층체(집합체)」를 의미하는 경우, 즉 표면에 형성된 소정의 층이나 막 등을 포함해서 웨이퍼라고 칭하는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 용어를 사용한 경우는, 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면)」을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성된 소정의 층이나 막 등의 표면, 즉 적층체로서의 웨이퍼의 최표면」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」는 것을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성되어 있는 층이나 막 등에 대하여, 즉 적층체로서의 웨이퍼의 최표면에 대하여 소정의 가스를 공급한다」는 것을 의미하는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에서 「웨이퍼 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」라고 기재한 경우는, 「웨이퍼 그 자체의 표면(노출면) 상에 소정의 층(또는 막)을 직접 형성한다」는 것을 의미하는 경우나, 「웨이퍼 상에 형성되어 있는 층이나 막 등의 위, 즉 적층체로서의 웨이퍼의 최표면 상에 소정의 층(또는 막)을 형성한다」는 것을 의미하는 경우가 있다.
또한, 본 명세서에서 「기판」이라는 용어를 사용한 경우도 「웨이퍼」라는 용어를 사용한 경우와 마찬가지이며, 그 경우, 상기 설명에 있어서, 「웨이퍼」를 「기판」으로 바꾸어서 생각하면 된다.
이하, 기판 처리 공정에 대해서 설명한다.
(웨이퍼 차지 및 보트 로드)
복수매의 웨이퍼(200)를 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)한다. 그 후, 복수매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)를, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려서, 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)한다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은, O링(220)을 개재해서 반응관(203)의 하단을 시일한 상태로 된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
처리실(201) 내, 즉, 웨이퍼(200)가 존재하는 공간이 원하는 압력(진공도)으로 되도록, 제1 배기계 및 제2 배기계로부터 처리실(201) 내를 진공 배기(감압 배기)한다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)에서 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244a, 244b)가 각각 피드백 제어된다. 진공 펌프(246a, 246b)는, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 상시 작동시킨 상태를 각각 유지한다.
또한, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)가 소정의 온도(성막 온도)로 되도록, 히터(207)에 의해 웨이퍼(200)를 가열한다. 이때, 처리실(201) 내부가 소정의 온도 분포로 되도록, 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 정도가 피드백 제어된다. 또한, 배기관(231) 내, 및 APC 밸브(244a, 244b)보다도 상류측의 배기관(231a, 231b) 내부가 소정의 온도(원료 흡착을 억제할 수 있는 온도)로 되도록, 히터(231h)에 의해 이들을 가열한다. 히터(207, 231h)에 의한 상술한 가열은, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행해진다.
또한, 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전을 개시한다. 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전은, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행해진다.
(성막 스텝)
그 후, 성막 스텝으로서, 다음의 스텝 1A, 2A를 순차 실행한다.
[스텝 1A]
이 스텝에서는, 웨이퍼(200)에 대하여 제1 가스(원료 가스)를 공급한다. 구체적으로는, 도 4의 상단 좌측에 도시하는 바와 같이, APC 밸브(244b)를 완전 폐쇄(풀 클로즈)로 하고, APC 밸브(244a)를 개방한 상태에서, 밸브(243a)를 개방하여, 가스 공급관(232a) 내에 원료 가스를 흘린다. 원료 가스는, MFC(241a)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)을 통해서, 배기관(231a)으로부터, 즉, 제1 배기계로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 원료 가스가 공급된다. 이때 동시에 밸브(243c)를 개방하여, 가스 공급관(232c) 내에 불활성 가스를 흘린다. 불활성 가스는, 원료 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되어, 배기관(231a)으로부터 배기된다. 또한, 노즐(249b) 내로의 원료 가스의 침입을 방지하기 위해서, 밸브(243d)를 개방하여, 가스 공급관(232d) 내에 불활성 가스를 흘린다. 불활성 가스는, 가스 공급관(232b), 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기관(231a)으로부터 배기된다.
여기서, 원료 가스로서 클로로실란 가스를 사용하고 있는 경우, 웨이퍼(200)에 대하여 원료 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200)의 최표면 상에 Cl을 포함하는 Si 함유층이 형성된다. Cl을 포함하는 Si 함유층은, Cl을 포함하는 Si층이어도 되고, 원료 가스 분자의 흡착층이어도 되고, 그것들 양쪽을 포함하고 있어도 된다. 이하, Cl을 포함하는 Si 함유층을, 단순히 Si 함유층이라고도 칭한다.
웨이퍼(200) 상에 Si 함유층이 형성되면, 밸브(243a)를 닫아, 원료 가스의 공급을 정지한다. 이때, 도 4의 상단 우측에 도시하는 바와 같이, APC 밸브(244a, 244b)의 개폐 상태를, 도 4의 상단 좌측에 도시하는 상태 그대로 각각 소정 시간 유지한다. 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 원료 가스를, 제1 배기계로부터 배기한다. 이때, 밸브(243c, 243d)는 개방한 채로 두어, 불활성 가스의 처리실(201) 내로의 공급을 유지한다. 불활성 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 이에 의해, 처리실(201) 내, 배기관(231) 내, 배기관(231a) 내로부터의 잔류 가스(원료 가스)의 배기가 촉진된다.
[스텝 2A]
스텝 1A가 종료된 후, 웨이퍼(200)에 대하여 제2 가스(반응체 가스)를 공급한다. 이 스텝에서는, 도 4의 하단 좌측에 도시하는 바와 같이, APC 밸브(244a)를 완전 폐쇄로 하고, APC 밸브(244b)를 개방한 상태에서, 밸브(243b 내지 243d)의 개폐 제어를, 스텝 1A에서의 밸브(243a, 243c, 243d)의 개폐 제어와 마찬가지의 수순으로 행하여, 가스 공급관(232b) 내에 반응체 가스를 흘린다. 반응체 가스는, MFC(241b)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되고, 배기관(231)을 통해서, 배기관(231b)으로부터, 즉, 제2 배기계로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 반응체 가스가 공급된다.
여기서, 반응체 가스로서 NH3 가스를 사용하고 있을 경우, 웨이퍼(200)에 대하여 반응체 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200) 상에 형성된 Si 함유층의 적어도 일부를 개질(질화)시킬 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼(200) 상에 Si 및 N을 포함하는 층, 즉, 실리콘 질화층(SiN층)이 형성된다. SiN층을 형성할 때, Si 함유층에 포함되어 있던 Cl 등의 불순물은, 개질 반응의 과정에서 이 층으로부터 분리되어, 적어도 Cl을 포함하는 가스상 물질을 구성해서 처리실(201) 내로부터 배출된다. 이에 의해, SiN층은, Si 함유층에 비하여 Cl 등의 불순물이 적은 층으로 된다.
웨이퍼(200) 상에 SiN층이 형성되면, 밸브(243b)를 닫아, 반응체 가스의 공급을 정지한다. 이때, 도 4의 하단 우측에 도시하는 바와 같이, APC 밸브(244a, 244b)의 개폐 상태를, 도 4의 하단 좌측에 도시하는 상태 그대로 각각 소정 시간 유지한다. 이에 의해, 처리실(201) 내에 잔류하는 반응체 가스를, 제2 배기계로부터 배기한다. 이때, 밸브(243c, 243d)는 개방한 채로 두어, 처리실(201) 내, 배기관(231) 내, 배기관(231b) 내로부터의 잔류 가스(반응체 가스)의 배기를 촉진시킨다.
[소정 횟수 실시]
상술한 스텝 1A, 2A를 교대로 행하는 사이클을 소정 횟수(n회(n은 1 이상의 정수)) 행함으로써, 처리실(201) 내에는, 원료 가스와 반응체 가스가 간헐적이면서 또한 비동시에 소정 횟수 흐른다. 이에 의해, 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 막(예를 들어, SiN막)을 형성할 수 있다. 상술한 사이클은, 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
(애프터 퍼지 및 대기압 복귀)
웨이퍼(200) 상에의 SiN막의 형성이 종료되면, 가스 공급관(232c, 232d) 각각으로부터 불활성 가스를 처리실(201) 내에 공급하고, 제1 배기계 및 제2 배기계로부터 처리실(201) 내를 진공 배기한다. 이에 의해, 처리실(201) 내부가 불활성 가스로 퍼지되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물이 처리실(201) 내로부터 제거된다(애프터 퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기를 불활성 가스로 치환하고(불활성 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력을 상압으로 복귀시킨다(대기압 복귀).
(보트 언로드 및 웨이퍼 디스차지)
보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)을 하강시켜, 반응관(203)의 하단을 개구시킨다. 그리고, 처리가 끝난 웨이퍼(200)를, 보트(217)에 지지된 상태에서, 반응관(203)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출한다(보트 언로드). 처리가 끝난 웨이퍼(200)는, 보트(217)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).
(3) 배기계 이상 시의 처리 동작
상술한 바와 같이, 기판 처리 공정에서는, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여, 제1 가스(원료 가스) 및 제2 가스(반응체 가스)를 공급하여, 웨이퍼(200) 상에 원하는 층(예를 들어, SiN층)을 형성한다. 그 때, 기판 처리 장치는, 제1 배기 라인인 배기관(231a)을 갖는 제1 배기계와, 제2 배기 라인인 배기관(231b)을 갖는 제2 배기계를 구비하고 있다. 그리고, 각 배기관(231a, 231b)이 제1 펌프로서의 진공 펌프 사양으로 되어 있다. 그 때문에, 웨이퍼(200)에 대하여 원료 가스와 반응체 가스를 공급하는 경우라도, 원료 가스는 제1 배기계에서 배기하고, 반응체 가스는 제2 배기계에서 배기하는 것과 같이, 각 가스를 따로따로 배기할 수 있다. 이에 의해, 배기계에 축적되는 부생성물량을 저감시켜, 펌프 메인터넌스가 필요해질 때까지의 기간을 연장시키는 것이 가능하게 되므로, 그 결과로서 배기계의 메인터넌스 빈도를 저하시키는 것이 가능하게 된다.
단, 듀얼 펌프 사양의 경우라도, 장기간에 걸쳐 기판 처리 장치를 운용하고 있으면, 부생성물의 축적 등이 발생하여, 배기 라인을 포함하는 배기계의 성능 저하가 일어날 수 있다. 배기계의 성능 저하로서는, 예를 들어 진공 펌프의 성능 저하, 밸브의 성능 저하, 배기관의 성능(컨덕턴스)의 저하 등의 적어도 하나를 들 수 있다. 특히, 제1 펌프인 진공 펌프(246a)에 대해서는, 부생성물이 부착되기 쉬우므로, 다른 것에 비하여 고장 발생률이 높아질 것으로 예상되어, 고장 발생에 의한 배기계의 성능 저하를 초래할 것이 염려된다.
배기계의 성능 저하는, 처리실(201) 내에서 원하는 성막을 할 수 없게 되는 요인으로 될 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 배기량의 저하에 의해, 처리실(201) 내에서 원료 가스가 분해되기 전에 배기를 할 수 없어, 처리실(201) 내에서 파티클이 발생해버리고, 그 결과로서 커버리지 악화 등이 생겨버릴 우려가 있다. 즉, 배기계의 성능 저하는, 웨이퍼(200) 상에 성막한 막의 특성 악화를 초래할 수 있다.
그래서, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치에서는, 컨트롤러(121)가 배기계의 상태를 감시하고 있어, 배기계가 소정의 상태로 천이하면, 컨트롤러(121)가 이하와 같은 제어 처리를 행하도록 되어 있다. 이하, 컨트롤러(121)에 의한 제어 처리에 대해서 설명한다. 여기서 배기계의 상태란, 각 밸브의 개방도, 제1 배기 라인의 압력, 제2 배기 라인의 압력, 펌프(246a, 246b)의 상태의 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
(성막 처리 시)
상술한 기판 처리 공정의 성막 스텝에서의 스텝 1A에서는, 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이, 컨트롤러(121)는, APC 밸브(244a)를 개방한 상태(도면 중에서의 백색 원의 상태)로 하면서, APC 밸브(244b)를 완전 폐쇄(풀 클로즈)의 상태(도면 중에서의 흑색 원의 상태)로 한다. 또한, 컨트롤러(121)는, 바이패스 라인(233)에서의 각 밸브(244c, 244d)에 대해서도, 완전 폐쇄(풀 클로즈)의 상태로 한다. 이에 의해, 원료 가스는, 진공 펌프(246a)의 작동에 의해, 제1 배기 라인으로서의 배기관(231a)을 통해서, 제1 배기계에 의해 배기되게 된다.
이때, 컨트롤러(121)는, 제1 배기 라인으로서의 배기관(231a)이 소정의 상태인지 여부를 감시하고 있다. 여기에서 말하는 소정의 상태란, 배기관(231a)을 통해서 행하는 배기에 대해서, 이상이 생길 가능성이 높은 상태를 말한다. 구체적으로는, 예를 들어 이하에 설명하는 (i) 내지 (v) 중 적어도 1개의 상태가 해당할 수 있다.
(i) 배기관(231a)을 통해서 행하는 배기에 대해서, 배기량의 저하가 생기면, 컨트롤러(121)는, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이했다고 판정한다. 배기량의 저하 유무는, 예를 들어 압력계(245)와 제1 압력계(247a)의 어느 것 또는 양쪽이, 미리 규정된 배기 시의 압력-시간 곡선 등에 기초하여, 소정 압력에 도달할 때까지의 시간을 검출하거나, 또는, 정해진 시간 내에 소정의 압력 범위에 들어가지 않는 것을 검출함으로써 판정을 행하도록 하면 된다. 또한, 압력의 측정은, 스텝 1A 중에 있으면, 압력계(245)와 제1 압력계(247a)의 어느 것 또는 양쪽을 사용해서 행해진다. 스텝 1A 이외라면, 제1 압력계(247a)를 사용하여 측정된다.
(ii) 배기관(231a)에 접속하는 진공 펌프(246a)에 대해서, 그 진공 펌프(246a)의 돌발적인 정지가 발생하면, 컨트롤러(121)는, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이했다고 판정한다. 진공 펌프(246a)의 돌발적인 정지 유무는, 예를 들어 컨트롤러(121)가 진공 펌프(246a)의 작동 상태를 감시하면서, 그 진공 펌프(246a)로부터의 알람 신호 등을 검출함으로써 판정을 행하도록 하면 된다.
(iii) 배기관(231a)에 접속하는 진공 펌프(246a)에 대해서, 펌프 부하의 증대가 생기면, 컨트롤러(121)는, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이했다고 판정한다. 펌프 부하의 증대 유무는, 예를 들어 진공 펌프(246a)의 부하 전류값을 감시하면서, 펌프 부하가 증가하면 전류값도 상승하므로, 부하 전류값을 소정 역치와 비교함으로써 판정을 행하도록 하면 된다.
(iv) 배기관(231a)에 마련된 APC 밸브(244a)에 대해서, 밸브 개방도 불량이 생기면, 컨트롤러(121)는, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이했다고 판정한다. 밸브 개방도 불량의 유무는, 예를 들어 밸브 개방도 불량이 있으면 밸브 개방도를 조정해도 처리실(201) 내의 압력을 원하는 대로 조정할 수 없으므로, APC 밸브(244a)에 대한 밸브 개방도 조정 신호와 처리실(201) 내의 압력 검출 결과에 기초하여 판정을 행하도록 하면 된다.
또한, APC 밸브(244a)의 개방도의 불량은, 제1 압력계(247a)를 사용하여, 제1 배기관(231a) 내의 압력 검출 결과에 기초하여 판정해도 된다. 예를 들어, 제1 압력계(247a)의 값이, 소정의 압력 이상일 경우는, APC 밸브(244a)가 개방되어 있다고 판정한다. 여기서, 소정의 압력이란, 예를 들어 10Pa 내지 100Pa 정도의 압력이다. 또한, 제1 압력계(247a)의 값이, 소정의 압력 이하일 경우는, APC 밸브(244a)가 닫혀 있다고 판정한다. 이 경우의 소정의 압력이란 예를 들어, 0.1Pa 내지 1Pa 정도의 압력이다.
(v) 배기관(231a)에 마련된 APC 밸브(244a)에 대해서, 밸브 고착이 생기면, 컨트롤러(121)는, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이했다고 판정한다. 밸브 고착의 유무는, 예를 들어 상술한 밸브 개방도 불량의 경우와 마찬가지로 판정하거나, 또는, APC 밸브(244a)의 작동 상태를 감시하면서, 그 APC 밸브(244a)로부터의 알람 신호 등을 검출함으로써 판정을 행하도록 하면 된다.
이상과 같은 (i) 내지 (v)의 적어도 하나에 해당하면, 컨트롤러(121)는, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이했다고 판정한다. 그리고, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이한 것을 검출하면, 컨트롤러(121)는, 가스의 흐름을 변경하는 라인 변경 처리(이하, 제1 라인 변경 처리라고 함)를 행한다. 제1 라인 변경 처리는, 웨이퍼(200)에 대하여 공급된 원료 가스를, 제1 배기 라인으로서의 배기관(231a)이 아니라, 제2 배기 라인으로서의 배기관(231b)을 통해서, 진공 펌프(246b)를 향해서 배기하는 처리이다. 즉, 제1 라인 변경 처리는, 제1 배기계 의한 배기를, 제2 배기계 의한 배기로 전환하는 처리이다.
구체적으로는, 컨트롤러(121)는, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이한 것을 검출하면, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, APC 밸브(244a)를 완전 폐쇄의 상태로 하면서, APC 밸브(244b)를 개방한 상태로 하도록, 각각의 동작을 제어한다. 이때, 바이패스 라인(233)에서의 각 밸브(244c, 244d)는, 완전 폐쇄의 상태 그대로 둔다.
이러한 밸브 제어 동작에 의해, 웨이퍼(200)에 대하여 공급된 원료 가스는, 진공 펌프(246b)의 작동에 의해, 제2 배기 라인으로서의 배기관(231b)을 통해서, 제2 배기계에 의해 배기되게 된다.
따라서, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이한 경우(예를 들어, 배기량이 저하된 경우)이어도, 제1 배기계로에서 제2 배기계로 배기 경로를 전환함으로써, 처리실(201) 내에서는, 원하는 성막 조건에 가까운 분위기를 구축할 수 있어, 웨이퍼(200) 상에 성막한 막의 특성 악화가 생겨버리는 것을 억제할 수 있다.
구체적으로는, 예를 들어 진공 펌프(246a)가 고장나서 정지했을 때 내는 알람 신호를 검지함으로써, 듀얼 펌프 사양에 있어서 편측의 펌프가 고장난 경우는 나머지 펌프만으로 성막을 계속하는 것이 가능하게 되고, 그 결과로서 제품 로트 아웃을 방지할 수 있다. 즉, 예를 들어 돌발적인 펌프 고장 등이 생겨도, 이에 따라서 배기 라인을 자동적으로 전환함으로써, 웨이퍼(200)에 대한 처리를 속행하는 것이 가능하게 되는 것이다.
(바이패스 라인 사용시)
상술한 기판 처리 공정의 성막 스텝에서의 스텝 1A가 종료되어, 원료 가스가 처리실(201) 내를 흐르고 있지 않을 때는, 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 배기관(231a)에 대하여, 바이패스 라인(233)으로부터 소정 가스로서의 원료 가스를 공급하도록 해도 된다. 구체적으로는, 컨트롤러(121)는, APC 밸브(244a)를 완전 폐쇄(풀 클로즈)의 상태(도면 중에서의 흑색 원의 상태)로 하면서, 바이패스 라인(233)에서의 밸브(244c)를 개방한 상태(도면 중에서의 백색 원의 상태)로 한다. 또한, 컨트롤러(121)는, APC 밸브(244b) 및 바이패스 라인(233)에서의 밸브(244d)에 대해서도, 완전 폐쇄(풀 클로즈)의 상태로 한다. 또한, 제1 가스 공급 라인에 접속된 배관(248a)에 마련된 밸브(248b)를 개방한 상태로 한다. 이에 의해, 제1 가스 공급 라인 내에 존재하는 원료 가스를, 배관(248a)을 통해서 바이패스 라인(233)에 원료 가스를 배기할 수 있다. 바이패스 라인(233)에 배기된 원료 가스는, 배기관(231a)으로부터 펌프(246a)에 배기된다.
이때도, 컨트롤러(121)는, 상술한 통상 운용 시의 경우와 마찬가지로, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이한 것을 검출하면, 가스의 흐름을 변경하는 라인 변경 처리(이하, 제2 라인 변경 처리라고 함)를 행한다. 제2 라인 변경 처리는, 제1 가스 공급 라인 내의 원료 가스를, 제1 배기 라인으로서의 배기관(231a)이 아니라, 바이패스 라인(233) 및 제2 배기 라인으로서의 배기관(231b)을 통해서, 진공 펌프(246b)를 향해서 배기하는 처리이다. 즉, 제2 라인 변경 처리는, 제1 배기계에 의한 배기를, 바이패스 라인(233)을 이용하면서 제2 배기계 의한 배기로 전환하는 처리이다.
구체적으로는, 컨트롤러(121)는, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이한 것을 검출하면, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 바이패스 라인(233)에서의 밸브(244c)를 완전 폐쇄의 상태로 하면서, 바이패스 라인(233)에서의 밸브(244d)를 개방한 상태로 하도록, 각각의 동작을 제어한다. 이때, APC 밸브(244a, 244b)는, 완전 폐쇄의 상태 그대로 둔다.
이러한 밸브 제어 동작에 의해, 제1 가스 공급 라인 내의 원료 가스는, 진공 펌프(246b)의 작동에 의해, 바이패스 라인(233) 및 제2 배기 라인으로서의 배기관(231b)을 통해서, 제2 배기계에 의해 배기되게 된다.
따라서, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이한 경우(예를 들어, 배기량이 저하된 경우)에도, 배기 경로를 전환함으로써, 제1 가스 공급 라인 내에 존재하는, 원료 가스나, 특성이 변화한 원료 가스를, 처리실(201)을 통하지 않고, 바이패스 라인(233) 및 배기관(231b)을 통해서 배기하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 특성이 변화한 원료 가스를 처리실(201)에 공급하는 것을 억제할 수 있어, 원하는 성막 조건에 가까운 분위기를 구축하여, 성막한 막의 특성 악화를 억제함에 있어서 매우 유효하게 된다. 또한, 여기서, 특성(성질)이 변화한 원료 가스란, 일부가 분해한 가스, 응집한 가스, 원료의 농도가 다른 가스, 압력이 다른 가스의 적어도 하나 이상을 의미한다.
(제1 라인 변경 처리와 제2 라인 변경 처리의 관계)
상술한 바와 같이, 컨트롤러(121)는, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이한 것을 검출하면, 처리실(201) 내에서 웨이퍼(200)를 처리하고 있는 동안에는 제1 라인 변경 처리를 행하고, 그 제1 라인 변경 처리 후에 제2 라인 변경 처리를 행하도록, APC 밸브(244a, 244b) 및 밸브(244c, 244d)의 개폐 동작을 제어한다. 즉, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이하면, 성막 처리 중에 있어서는 원료 가스를 제2 배기 라인으로서의 배기관(231b)으로부터 배기하고, 성막 후의 바이패스 라인 퍼지에 있어서는 원료 가스를 포함하는 잔류 가스를 바이패스 라인(233)으로부터 배기관(231b)으로의 경로로 배기한다.
이와 같이, 제1 라인 변경 처리 후에 제2 라인 변경 처리를 행하도록 하면, 바이패스 라인(233) 내의 가스 배기를 성막 후에 행하게 되므로, 성막 처리 중에 있어서의 처리 환경의 급격한 변화를 억제할 수 있다. 처리 환경의 급격한 변화란, 바이패스 라인(233)을 통해서 배기관(231a)에 배기한 원료 가스가, 어떠한 원인으로, 처리실(201) 방향으로 역류해버리는 것이나, 배기관(231a) 내에 상정 외의 상태의 원료 가스가 들어가 성막 처리에 영향을 주는 것 등을 의미한다. 따라서, 처리실(201) 내에서 처리하는 웨이퍼(200)에 대해서, 그 웨이퍼(200)마다(뱃치마다)의 처리 균일성을 향상시킬 수 있다.
(장치 메인터넌스 전)
본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치에서는, 상술한 기판 처리 공정을 실행하지 않고 있는 타이밍에, 장치 메인터넌스(예를 들어, 펌프, 밸브, 배관 등의 교환)를 행하는 경우가 있다. 장치 메인터넌스를 행하기 위해서는, 그 전에, 제1 배기 라인으로서의 배기관(231a)에서의 잔류 가스를 배기할 필요가 생긴다.
그 때문에, 컨트롤러(121)는, 장치 메인터넌스 전에 있어서, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이한 것을 검출하면, 이하와 같은 제어 처리를 행한다. 즉, 처리실(201) 내에서의 웨이퍼(200)의 처리가 행해지고 있지 않을 때, 컨트롤러(121)는, 가스의 흐름을 변경하는 라인 변경 처리(이하, 제3 라인 변경 처리라고 함)를 행한다. 제3 라인 변경 처리는, 제1 배기 라인으로서의 배기관(231a) 내의 분위기를, 바이패스 라인(233)을 통해서, 제2 배기 라인으로서의 배기관(231b)으로부터 배기하는 처리이다.
구체적으로는, 컨트롤러(121)는, 처리실(201) 내에서의 웨이퍼(200)의 처리가 행해지고 있지 않은 장치 메인터넌스 전의 타이밍에, 도 7에 도시하는 바와 같이, 바이패스 라인(233)에서의 각 밸브(244c, 244d)를 개방한 상태로 하도록, 각각의 동작을 제어한다. 이때, APC 밸브(244a, 244b)에 대해서는 닫은 상태로 한다. 즉, 제3 라인 변경 처리에서는, APC 밸브(244a, 244b) 양쪽을 실질적으로 닫은 상태에서, 바이패스 라인(233)에서의 각 밸브(244c, 244d)를 개방한 상태로 한다.
이러한 밸브 제어 동작에 의해, 배기관(231a) 내의 분위기는, 진공 펌프(246b)의 작동에 의해, 바이패스 라인(233) 및 배기관(231b)을 통해서, 제2 배기계에 의해 배기되게 된다.
따라서, 장치 메인터넌스 전에 있어서, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이해도, 배기 경로를 전환함으로써, 배기관(231a) 내의 분위기(예를 들어, 잔류 원료 가스)를, 처리실(201)을 통하지 않고, 바이패스 라인(233) 및 배기관(231b)을 통해서 배기하는 것이 가능하게 된다. 즉, 배기관(231a) 내에서 발생한 파티클이나, 성질이 변화해버린 원료 가스 등이, 처리실(201) 내에 들어가버리는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 처리실(201) 내에서의 처리 환경의 변화를 억제할 수 있다.
(상태 천이 판정)
상술한 제1 라인 변경 처리, 제2 라인 변경 처리 및 제3 라인 변경 처리는 모두, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이한 것에 따라서 행한다. 그 때문에, 컨트롤러(121)는, 배기관(231a)의 상태를 감시하면서, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이했는지 여부를 판정한다. 이러한 판정은, 이미 설명한 바와 같이 (i) 내지 (v)의 적어도 하나에 해당하는지 여부에 따라서 행하는 것을 생각할 수 있는데, 이하의 설명과 같이 행해도 된다.
예를 들어, 컨트롤러(121)는, 배기관(231a)의 상태 판정에 있어서, 불활성 가스 공급계를 구성하는 불활성 가스 공급 라인으로서의 가스 공급관(232c, 232d)으로부터, 처리실 내(201)에 불활성 가스로서의 불활성 가스를 공급한다. 그리고, 그 불활성 가스를 제1 배기 라인인 배기관(231a)으로부터 배기했을 때의 당해 배기관(231a) 내의 압력 상태를 검출한다. 그 결과, 배기관(231a) 내의 압력 상태가, 미리 규정된 정상 상태에서 벗어나 있으면, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이했다고 판정한다. 여기서, 배기관(231a) 내의 압력은, 압력계(245)와 제1 압력계(247a)의 어느 것 또는 양쪽에서 측정된다.
즉, 컨트롤러(121)는, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이했는지 여부의 판정을, 불활성 가스 공급 라인으로부터의 불활성 가스의 공급을 이용해서 행한다. 이와 같이, 불활성 가스의 공급을 이용해서 판정을 행하면, 원료 가스나 반응체 가스 등의 처리 가스의 공급 도중에, 제1 라인 변경 처리 등이 행해지지 않고, 그 결과로서 상정 외의 성막이 행해지는 것을 회피할 수 있다.
또한, 예를 들어 컨트롤러(121)는, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이했는지 여부의 판정을, 제1 가스(원료 가스)의 공급 전에 행하도록 해도 된다. 원료 가스의 공급 전에는, 기판 처리 공정에서의 성막 스텝의 개시 전, 복수회의 사이클을 반복하는 도중에서의 원료 가스의 공급 전 등이 포함된다. 이와 같이, 원료 가스의 공급 전에 판정을 행하면, 원료 가스의 공급 도중에 제1 라인 변경 처리 등이 행해지지 않고, 그 결과로서 상정 외의 성막이 행해지는 것을 회피할 수 있다.
또한, 예를 들어 컨트롤러(121)는, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이했는지 여부의 판정을, 제1 가스(원료 가스)의 공급과, 제2 가스(반응체 가스)의 공급 사이에 행하도록 해도 된다. 이와 같이, 원료 가스의 공급과 반응체 가스의 공급 사이에 판정을 행하면, 반응체 가스의 공급 도중에 제1 라인 변경 처리 등이 행해지지 않고, 그 결과로서 상정 외의 성막이 행해지는 것을 회피할 수 있다.
또한, 예를 들어 컨트롤러(121)는, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이했는지 여부의 판정을, 제2 가스(반응체 가스)의 공급 후에 행하도록 해도 된다. 반응체 가스의 공급 후에는, 기판 처리 공정에서의 성막 스텝의 종료 후, 복수회의 사이클을 반복하는 도중에서의 반응체 가스의 공급 후(원료 가스의 공급 전) 등이 포함된다. 이와 같이, 반응체 가스의 공급 후에 판정을 행하면, 반응체 가스의 공급 도중에 제1 라인 변경 처리 등이 행해지지 않아, 그 결과로서 상정 외의 성막이 행해지는 것을 회피할 수 있다. 또한, 성막 처리 후에 판정함으로써, 다음 웨이퍼(200)에의 성막 처리를 실행 가능한지 여부를 판별할 수 있게 된다. 또한, 사이클 중의 판정이라면, N번째의 사이클에서 라인 변경 처리가 행해졌다는 사실을 용이하게 파악할 수 있게 된다.
(알람 통보)
컨트롤러(121)는, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이한 것을 검출하면, 제1 라인 변경 처리 등을 행하는데, 그 때 알람 통보를 행하도록 해도 된다. 즉, 컨트롤러(121)는, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이한 것의 검출에 따라서 알람 통보를 행하는 것이어도 된다.
알람 통보는, 상태 천이한 취지의 통보를 행할 수 있는 것이라면, 예를 들어 스피커를 이용한 음 출력, 라이트를 이용한 광의 표시 출력, 디스플레이 화면을 이용한 문자나 화상 등에 의한 표시 출력, 통신 회선을 이용한 상위 장치 등에의 알람 신호의 출력 등의 어느 것에 의한 것이어도 된다.
이러한 알람 통보를 행함으로써, 그 통보처가 되는 기판 처리 장치의 이용자는, 기판 처리가 소망 조건과는 다른 조건에서 행해지고 있는 것이나, 기판 처리 장치가 이상 상태인 것 등을, 용이하면서 또한 적확하게 인식할 수 있다.
알람 통보를 행하는 경우에, 컨트롤러(121)는, 그 알람 통보를 행한 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지, 당해 처리를 계속해서 행하도록 해도 된다. 또한, 컨트롤러(121)는, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대한 처리의 종료 후, 다음 기판 처리를 개시시키지 않는 상태로 하도록 해도 된다. 즉, 컨트롤러(121)는, 알람 통보에 기초하여, 계속 중인 처리는 종료시키지만, 새로운 처리는 개시시키지 않고, 기판 처리 장치를 레시피 개시 전의 상태에서 멈추는 홀드 상태로 하도록 해도 된다.
이와 같이, 알람 통보에 따라서 기판 처리 장치를 홀드 상태로 하면, 다음의 새로운 처리를 개시시키지 않고 멈출 수 있어, 원하는 조건과는 다른 조건에서의 기판 처리가 행해져버리는 것을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 알람 통보를 행하는 경우에, 컨트롤러(121)는, 알람 통보를 행한 취지의 정보에 더하여, 그 알람 통보가 이루어진 상태에서 처리된 웨이퍼(200)의 정보를, 통신 회선을 이용해서 상위 장치(호스트 장치)에 송신 가능하게 구성되어 있어도 된다. 이와 같이, 알람 통보가 이루어진 상태에서 처리된 웨이퍼(200)의 정보를 송신 가능하게 하면, 상위 장치의 측에서는, 송신된 웨이퍼(200)의 정보를 기초로, 수율 악화 요인의 특정이 용이하게 된다.
또한, 컨트롤러(121)는, 반드시 알람 통보의 정보와 웨이퍼(200)의 정보 양쪽을 송신하는 것일 필요는 없으며, 이들의 적어도 한쪽을 상위 장치에 송신 가능하게 구성된 것이어도 된다. 그 경우라도, 상위 장치의 측에서는, 기판 처리 장치나 처리 웨이퍼(200)의 상태 파악을 행함에 있어서 유용한 정보가 얻어지게 된다.
(4) 본 실시 형태의 효과
본 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과를 발휘한다.
(a) 본 실시 형태에 따르면, 제1 배기 라인으로서의 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이한 것을 검출했을 때, 웨이퍼(200)에 대하여 공급된 원료 가스를, 제2 배기 라인으로서의 배기관(231b)을 통해서 배기하는 제1 라인 변경 처리를 행한다. 따라서, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이한 경우라도, 제1 배기계에서 제2 배기계로 배기 경로를 전환함으로써, 처리실(201) 내에서는, 원하는 성막 조건에 가까운 분위기를 구축할 수 있어, 웨이퍼(200) 상에 성막한 막의 특성 악화가 생겨버리는 것을 억제할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 돌발적인 펌프 고장 등이 있어도, 이에 따라서 배기 라인을 자동적으로 전환함으로써, 웨이퍼(200)에 대한 처리를 속행하는 것이 가능하게 된다.
(b) 본 실시 형태에 따르면, 제1 배기 라인으로서의 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이한 것을 검출했을 때, 제1 가스 공급 라인에 존재하는 원료 가스를, 바이패스 라인(233) 및 제2 배기 라인으로서의 배기관(231b)을 통해서 배기하는 제2 라인 변경 처리를 행한다. 따라서, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이한 경우라도, 배기 경로를 전환함으로써, 제1 가스 공급 라인 내에 존재하는, 특성이 변화한 원료 가스를, 처리실(201)을 통하지 않고, 바이패스 라인(233) 및 배기관(231b)을 통해서 배기하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해서도, 원하는 성막 조건에 가까운 분위기를 구축하여, 성막한 막의 특성 악화를 억제함에 있어서 매우 유효하게 된다.
(c) 본 실시 형태에 따르면, 처리실(201) 내에서 웨이퍼(200)를 처리하고 있는 동안에는 제1 라인 변경 처리를 행하고, 그 제1 라인 변경 처리 후에 제2 라인 변경 처리를 행한다. 따라서, 바이패스 라인(233) 내의 가스 배기를 성막 후에 행하게 되므로, 성막 처리 중에 있어서의 처리 환경의 급격한 변화를 억제할 수 있어, 처리실(201) 내에서 처리하는 웨이퍼(200)에 대해서, 그 웨이퍼(200)마다(뱃치마다)의 처리 균일성을 향상시킬 수 있다.
(d) 본 실시 형태에 따르면, 처리실(201) 내에서의 웨이퍼(200)의 처리가 행해지고 있지 않을 때, 제1 배기 라인으로서의 배기관(231a) 내의 분위기를, 바이패스 라인(233)을 통해서, 제2 배기 라인으로서의 배기관(231b)으로부터 배기하는 제3 라인 변경 처리를 행한다. 따라서, 장치 메인터넌스 전에 있어서, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이해도, 배기 경로를 전환함으로써, 배기관(231a) 내의 분위기(예를 들어, 잔류 원료 가스)를, 처리실(201)을 통하지 않고, 바이패스 라인(233) 및 배기관(231b)을 통해서 배기하는 것이 가능하게 된다. 즉, 배기관(231a) 내에서 발생한 파티클이나, 성질이 변화해버린 원료 가스 등이 처리실(201) 내에 들어가버리는 것을 억제할 수 있고, 그 결과로서 처리실(201) 내에서의 처리 환경의 변화를 억제할 수 있다.
(e) 본 실시 형태에 따르면, 배기관(231a)의 상태 판정에 있어서, 불활성 가스 공급 라인으로서의 가스 공급관(232c, 232d)으로부터 처리실 내(201)에 불활성 가스로서의 불활성 가스를 공급하고, 그 불활성 가스를 배기관(231a)으로부터 배기했을 때의 당해 배기관(231a) 내의 압력 상태를 검출함으로써, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이했는지 여부를 판정한다. 이와 같이, 불활성 가스의 공급을 이용해서 배기관(231a)의 상태 판정을 행하면, 원료 가스나 반응체 가스 등의 처리 가스의 공급 도중에, 제1 라인 변경 처리 등이 행해지지 않고, 그 결과로서 상정 외의 성막이 행해지는 것을 회피할 수 있다.
(f) 본 실시 형태에 따르면, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이했는지 여부의 판정을, 제1 가스(원료 가스)의 공급 전에 행한다. 따라서, 원료 가스의 공급 도중에 제1 라인 변경 처리 등이 행해지지 않고, 그 결과로서 상정 외의 성막이 행해지는 것을 회피할 수 있다.
(g) 본 실시 형태에 따르면, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이했는지 여부의 판정을, 제1 가스(원료 가스)의 공급과, 제2 가스(반응체 가스)의 공급 사이에 행한다. 따라서, 반응체 가스의 공급 도중에 제1 라인 변경 처리 등이 행해지지 않고, 그 결과로서 상정 외의 성막이 행해지는 것을 회피할 수 있다.
(h) 본 실시 형태에 따르면, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이했는지 여부의 판정을, 제2 가스(반응체 가스)의 공급 후에 행한다. 따라서, 반응체 가스의 공급 도중에 제1 라인 변경 처리 등이 행해지지 않고, 그 결과로서 상정 외의 성막이 행해지는 것을 회피할 수 있다. 또한, 성막 처리 후에 판정함으로써, 다음 웨이퍼(200)에의 성막 처리를 실행 가능한지 여부를 판별할 수 있게 된다. 또한, 사이클 중의 판정이라면, N번째의 사이클에서 라인 변경 처리가 행해졌다는 사실을 용이하게 파악할 수 있게 된다.
(i) 본 실시 형태에 따르면, 제1 배기 라인으로서의 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이한 것의 검출에 따라서 알람 통보를 행한다. 따라서, 그 통보처가 되는 기판 처리 장치의 이용자는, 기판 처리가 원하는 조건과는 다른 조건에서 행해지고 있는 것이나, 기판 처리 장치가 이상 상태인 것 등을, 용이하면서 또한 적확하게 인식할 수 있다.
(j) 본 실시 형태에 따르면, 알람 통보를 행한 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지, 당해 처리를 계속해서 행한다. 그리고, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대한 처리의 종료 후, 다음 기판 처리를 개시시키지 않는 상태로 한다. 따라서, 알람 통보에 기초하여, 계속 중인 처리는 종료시키지만, 새로운 처리는 개시시키지 않아, 기판 처리 장치를 레시피 개시 전의 상태에서 멈추는 홀드 상태로 하게 되어, 원하는 조건과는 다른 조건에서의 기판 처리가 행해져버리는 것을 미연에 방지할 수 있다.
(k) 본 실시 형태에 따르면, 알람 통보의 정보와 알람 통보가 이루어진 상태에서 처리된 웨이퍼(200)의 정보의 어느 한쪽 또는 양쪽을 상위 장치에 송신 가능하다. 따라서, 상위 장치의 측에서는, 기판 처리 장치나 처리 웨이퍼(200)의 상태 파악을 행함에 있어서 유용한 정보가 얻어지고, 특히, 송신된 웨이퍼(200)의 정보를 기초로, 수율 악화 요인의 특정이 용이하게 된다.
(l) 본 실시 형태에 있어서, 제1 가스인 원료 가스는, 웨이퍼(200) 상에 형성하고자 하는 막을 구성하는 주 원소를 포함하는 가스이며, 구체적으로는 Si 함유 가스이고, 더욱 구체적으로는 클로로실란계 가스 등의 할로실란계 가스이다. 또한, 제2 가스인 반응체 가스는, 웨이퍼(200) 상에 형성하고자 하는 막을 구성하는 주 원소를 포함하지 않는 가스이며, 구체적으로는 C 함유 가스, O 함유 가스, 그리고, N 및 H 함유 가스 중 적어도 어느 것을 포함하는 것이다. 또한, 제2 가스인 반응체 가스는, 예를 들어 C 함유 가스, O 함유 가스, 그리고, N 및 H 함유 가스 모두 포함하는 것이어도 된다. 이러한 종류의 가스를 사용함으로써, 처리 중에 제1 배기 라인으로서의 배기관(231a)이 이상 상태로 될 리스크가 있다. 그러나, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이하면 제1 라인 변경 처리 등을 행함으로써, 제1 배기 라인으로서의 배기관(231a)이 이상 상태로 되었다고 해도, 웨이퍼(200)에 대한 처리를 속행하는 것이 가능하게 된다.
(m) 본 실시 형태에 있어서, 처리실(201) 내에는, Si 함유 가스, C 함유 가스, O 함유 가스, 그리고, N 및 H 함유 가스 중 적어도 어느 것이, 간헐적이면서 또한 비동시에 공급된다. 또한, 처리실(201) 내에는, Si 함유 가스, C 함유 가스, O 함유 가스, 그리고, N 및 H 함유 가스 모두, 간헐적이면서 또한 비동시에 공급되는 경우도 있다. 이러한 처리는, 처리 시간이 길어지는 경향이 있어, 처리 중에 제1 배기 라인으로서의 배기관(231a)이 이상 상태로 될 리스크가 있다. 그러나, 배기관(231a)이 소정의 상태로 천이하면 제1 라인 변경 처리 등을 행함으로써, 제1 배기 라인으로서의 배기관(231a)이 이상 상태로 되었다고 해도, 웨이퍼(200)에 대한 처리를 속행하는 것이 가능하게 된다.
(5) 변형예 등
이상, 본 개시의 일 실시 형태에 대해서 구체적으로 설명했지만, 본 개시는 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, 배기관(231a)이 제1 배기 라인이고, 배기관(231b)이 제2 배기 라인이고, 진공 펌프(246a)가 제1 펌프이고, 진공 펌프(246b)가 제2 펌프일 경우를 예로 들었지만, 이들의 대응 관계는 반대이어도 적용 가능하다. 즉, 컨트롤러(121)는, 배기관(231b)이 소정의 상태로 천이했는지 여부를 검출하고, 그 결과에 따라서 배기계를 전환하는 제어를 행하는 것이어도 된다.
또한, 제2 가스인 반응체 가스로서 산소를 포함하는 가스(산화제)를 추가하는 경우가 있다. 산화제로서는, H2O 가스 외에, 과산화수소(H2O2) 가스 등의 O-H 결합을 포함하는 O 함유 가스나, 산소(O2) 가스, 오존(O3) 가스, 수소(H2) 가스+O2 가스, H2 가스+O3 가스 등의 O-H 결합을 포함하지 않고 O-O 결합을 포함하는 O 함유 가스를 사용할 수 있다. 또한, 제2 가스인 반응체 가스로서, 촉매나 탄소를 포함하는 가스를 추가하는 경우가 있다. 이러한 촉매나, 탄소를 포함하는 가스로서는, 피리딘 가스 외에, 아미노피리딘(C5H6N2, pKa=6.89) 가스, 피콜린(C6H7N, pKa=6.07) 가스, 루티딘(C7H9N, pKa=6.96) 가스, 피페라진(C4H10N2, pKa=9.80) 가스, 피페리딘(C5H11N, pKa=11.12) 가스 등의 환상 아민계 가스나, 트리에틸아민((C2H5)3N, 약칭: TEA, pKa=10.7) 가스, 디에틸아민((C2H5)2NH, 약칭: DEA, pKa=10.9) 가스, 모노에틸아민((C2H5)NH2, 약칭: MEA, pKa=10.6) 가스, 트리메틸아민((CH3)3N, 약칭: TMA, pKa=9.8) 가스, 디메틸아민((CH3)2NH, 약칭: DMA, pKa=10.8) 가스, 모노메틸아민((CH3)NH2, 약칭: MMA, pKa=10.6) 가스 등의 쇄상 아민계 가스를 사용할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 기판 처리 공정으로서 웨이퍼(200) 상에의 성막 처리를 행하는 경우를 예로 들었지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 가스의 공급 및 배기를 요하는 처리라면, 다른 처리에도 적용 가능하다. 다른 처리로서는, 예를 들어 확산 처리, 산화 처리, 질화 처리, 산질화 처리, 환원 처리, 산화 환원 처리, 에칭 처리, 가열 처리 등이 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 한번에 복수매의 기판을 처리하는 뱃치식 기판 처리 장치를 예로 들었지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 한번에 1매 또는 수매의 기판을 처리하는 매엽식 기판 처리 장치에도 적합하게 적용할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태에서는, 핫월형의 처리로를 갖는 기판 처리 장치를 예로 들었지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 콜드월형의 처리로를 갖는 기판 처리 장치에도 적합하게 적용할 수 있다.
121: 컨트롤러(제어부)
200: 웨이퍼(기판)
201: 처리실
232a, 232b: 가스 공급관
233: 바이패스 라인
231a, 231b: 배기관
244a, 244b: APC 밸브
244c, 244d: 밸브
246a, 246b: 진공 펌프

Claims (25)

  1. 처리실 내의 기판에 대하여 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급 라인과,
    제1 펌프에 접속되어, 상기 기판에 대하여 공급된 상기 제1 가스를 배기하는 제1 배기 라인과,
    상기 제1 배기 라인에 마련된 제1 밸브와,
    상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급 라인과,
    제2 펌프에 접속되어, 상기 기판에 대하여 공급된 상기 제2 가스를 배기하는 제2 배기 라인과,
    상기 제2 배기 라인에 마련된 제2 밸브와,
    상기 제1 배기 라인이 소정의 상태로 천이한 것을 검출했을 때, 상기 기판에 대하여 공급된 상기 제1 가스를, 상기 제2 배기 라인을 통해서 상기 제2 펌프를 향해서 배기하는 제1 라인 변경 처리를 행하도록, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 제어하는 것이 가능한 제어부
    를 갖는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 배기 라인에 제3 밸브를 통해서 접속됨과 함께, 상기 제2 배기 라인에 제4 밸브를 통해서 접속되는 바이패스 라인을 갖고,
    상기 제어부는, 상기 제1 배기 라인이 소정의 상태로 천이한 것을 검출했을 때, 상기 제1 배기 라인 내의 상기 제1 가스를, 상기 바이패스 라인 및 상기 제2 배기 라인을 통해서 상기 제2 펌프를 향해서 배기하는 제2 라인 변경 처리를 행하도록, 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브를 제어하는 것이 가능하게 구성되는, 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 처리실 내에서 상기 기판을 처리하고 있는 동안에는 상기 제1 라인 변경 처리를 행하고, 상기 제1 라인 변경 처리 후에 상기 제2 라인 변경 처리를 행하도록, 상기 제1 밸브부터 상기 제4 밸브까지의 각 밸브를 제어하는 것이 가능하게 구성되는, 기판 처리 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 처리실 내에서의 상기 기판의 처리가 행해지고 있지 않을 때, 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브를 열어, 상기 제1 배기 라인 내의 분위기를, 상기 바이패스 라인을 통해서 상기 제2 배기 라인으로부터 배기하는 제3 라인 변경 처리를 행하도록, 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브를 제어하는 것이 가능하게 구성되는, 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제3 라인 변경 처리를, 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브 양쪽을 실질적으로 닫은 상태에서 행하도록 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브를 제어하는 것이 가능하게 구성되는, 기판 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리실 내에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 라인을 갖고,
    상기 제어부는, 상기 불활성 가스 공급 라인으로부터 상기 처리실 내에 상기 불활성 가스를 공급해서 상기 제1 배기 라인으로부터 배기했을 때의 상기 제1 배기 라인 내의 압력 상태를 검출함으로써, 상기 제1 배기 라인이 소정의 상태로 천이했는지 여부를 판정하는 것이 가능하게 구성되는, 기판 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 배기 라인이 소정의 상태로 천이했는지 여부의 판정을, 상기 제1 가스의 공급 전에 행하는 것이 가능하게 구성되는, 기판 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 배기 라인이 소정의 상태로 천이했는지 여부의 판정을, 상기 제1 가스의 공급과 상기 제2 가스의 공급 사이에 행하는 것이 가능하게 구성되는, 기판 처리 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 배기 라인이 소정의 상태로 천이했는지 여부의 판정을, 상기 제2 가스의 공급 후에 행하는 것이 가능하게 구성되는, 기판 처리 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 배기 라인이 소정의 상태로 천이한 것의 검출에 따라서 알람 통보를 행하는 것이 가능하게 구성되는, 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 알람 통보 후, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대한 처리가 종료될 때까지, 당해 처리를 계속해서 행하는 것이 가능하게 구성되는, 기판 처리 장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 처리실 내의 상기 기판에 대한 처리의 종료 후, 다음 기판 처리를 개시시키지 않는 상태로 하는 것이 가능하게 구성되는, 기판 처리 장치.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 알람 통보의 정보와 상기 알람 통보가 이루어진 상태에서 처리된 상기 기판의 정보의 어느 한쪽 또는 양쪽을 상위 장치에 송신하는 것이 가능하게 구성되는, 기판 처리 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 가스는, 상기 기판 상에 형성하고자 하는 막을 구성하는 주 원소를 포함하는 가스인, 기판 처리 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 가스는, 실리콘 함유 가스인, 기판 처리 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 가스는, 할로실란계 가스인, 기판 처리 장치.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 가스는, 상기 기판 상에 형성하고자 하는 막을 구성하는 주 원소를 포함하지 않는 가스인, 기판 처리 장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 가스는, 탄소 함유 가스, 산소 함유 가스, 그리고, 질소 및 수소 함유 가스 중 적어도 어느 것을 포함하는, 기판 처리 장치.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 가스는, 탄소 함유 가스, 산소 함유 가스, 그리고, 질소 및 수소 함유 가스 모두 포함하는, 기판 처리 장치.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 처리실 내에, 실리콘 함유 가스, 탄소 함유 가스, 산소 함유 가스, 그리고, 질소 및 수소 함유 가스 중 적어도 어느 것이, 간헐적이면서 또한 비동시에 공급되도록 상기 제1 가스 공급 라인과 제2 가스 공급 라인을 제어하는 것이 가능하게 구성되는, 기판 처리 장치.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 처리실 내에, 실리콘 함유 가스, 탄소 함유 가스, 산소 함유 가스, 그리고, 질소 및 수소 함유 가스 모두, 간헐적이면서 또한 비동시에 공급되도록 상기 제1 가스 공급 라인과 제2 가스 공급 라인을 제어하는 것이 가능하게 구성되는, 기판 처리 장치.
  22. 처리실 내의 기판에 대하여 제1 가스 공급 라인으로부터 제1 가스를 공급하는 공정과,
    제1 펌프에 접속된 제1 배기 라인을 통해서 상기 기판에 대하여 공급된 상기 제1 가스를 배기하는 공정과,
    상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 제2 가스 공급 라인으로부터 제2 가스를 공급하는 공정과,
    제2 펌프에 접속된 제2 배기 라인을 통해서 상기 기판에 대하여 공급된 상기 제2 가스를 배기하는 공정과,
    상기 제1 배기 라인이 소정의 상태로 천이한 것을 검출했을 때, 상기 기판에 대하여 공급된 상기 제1 가스를, 상기 제2 배기 라인을 통해서 상기 제2 펌프를 향해서 배기하도록, 상기 제1 배기 라인에 마련된 제1 밸브 및 상기 제2 배기 라인에 마련된 제2 밸브를 제어하는 공정
    을 갖는 기판 처리 방법.
  23. 처리실 내의 기판에 대하여 제1 가스 공급 라인으로부터 제1 가스를 공급하는 공정과,
    제1 펌프에 접속된 제1 배기 라인을 통해서 상기 기판에 대하여 공급된 상기 제1 가스를 배기하는 공정과,
    상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 제2 가스 공급 라인으로부터 제2 가스를 공급하는 공정과,
    제2 펌프에 접속된 제2 배기 라인을 통해서 상기 기판에 대하여 공급된 상기 제2 가스를 배기하는 공정과,
    상기 제1 배기 라인이 소정의 상태로 천이한 것을 검출했을 때, 상기 기판에 대하여 공급된 상기 제1 가스를, 상기 제2 배기 라인을 통해서 상기 제2 펌프를 향해서 배기하도록, 상기 제1 배기 라인에 마련된 제1 밸브 및 상기 제2 배기 라인에 마련된 제2 밸브를 제어하는 공정
    을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  24. 처리실 내의 기판에 대하여 제1 가스 공급 라인으로부터 제1 가스를 공급시키는 수순과,
    제1 펌프에 접속된 제1 배기 라인을 통해서 상기 기판에 대하여 공급된 상기 제1 가스를 배기시키는 수순과,
    상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 제2 가스 공급 라인으로부터 제2 가스를 공급시키는 수순과,
    제2 펌프에 접속된 제2 배기 라인을 통해서 상기 기판에 대하여 공급된 상기 제2 가스를 배기시키는 수순과,
    상기 제1 배기 라인이 소정의 상태로 천이한 것을 검출했을 때, 상기 기판에 대하여 공급된 상기 제1 가스를, 상기 제2 배기 라인을 통해서 상기 제2 펌프를 향해서 배기하도록, 상기 제1 배기 라인에 마련된 제1 밸브 및 상기 제2 배기 라인에 마련된 제2 밸브를 제어시키는 수순
    을 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램.
  25. 기판 처리 장치와, 제1 펌프와, 제2 펌프를 구비하는 배기 시스템이며,
    상기 기판 처리 장치는,
    처리실 내의 기판에 대하여 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급 라인과,
    상기 제1 펌프에 접속되어, 상기 기판에 대하여 공급된 상기 제1 가스를 배기하는 제1 배기 라인과,
    상기 제1 배기 라인에 마련된 제1 밸브와,
    상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급 라인과,
    상기 제2 펌프에 접속되어, 상기 기판에 대하여 공급된 상기 제2 가스를 배기하는 제2 배기 라인과,
    상기 제2 배기 라인에 마련된 제2 밸브와,
    상기 제1 배기 라인이 소정의 상태로 천이한 것을 검출했을 때, 상기 기판에 대하여 공급된 상기 제1 가스를, 상기 제2 배기 라인을 통해서 상기 제2 펌프를 향해서 배기하는 제1 라인 변경 처리를 행하도록, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 제어하는 것이 가능한 제어부
    를 갖는 배기 시스템.
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