TWI453560B - A substrate processing device and a method of determining whether or not to adjust the method - Google Patents

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TWI453560B
TWI453560B TW096127772A TW96127772A TWI453560B TW I453560 B TWI453560 B TW I453560B TW 096127772 A TW096127772 A TW 096127772A TW 96127772 A TW96127772 A TW 96127772A TW I453560 B TWI453560 B TW I453560B
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Description

基板處理裝置及決定是否調節方法
本發明係關於對半導體晶圓等被處理基板進行成膜等處理之基板處理裝置以及決定是否調節方法。
半導體積體電路之製程中,為了在被處理基板之半導體晶圓表面形成配線圖案、或埋入配線間之接觸用凹部,係進行使例如W(鎢)、WSi(矽化鎢)、Ti(鈦)、TiN(氮化鈦)、TiSi(矽化鈦)、Cu(銅)、Ta2 O5 (氧化鉭)等金屬或金屬化合物沉積以形成薄膜。
例如,在使用WF6 氣體作為鎢含有氣體之鎢膜成膜製程中,為提升產能並改善鎢膜之埋入性,有提案一種成膜方法,其係在初期鎢膜形成步驟,使用SiH4 氣體、Si2 H6 氣體、B2 H6 氣體中任一種氣體作為還原氣體,在保護鎢膜形成步驟及主鎢膜形成步驟,切換成H2 氣體作為還原氣體。(例如,日本特開2004-273764號公報)
上述日本特開2004-273764號公報所揭示之成膜方法中,最好配合所要求之膜的特性從SiH4 氣體、Si2 H6 氣體、B2 H6 氣體之中選擇初期鎢膜形成步驟中之還原氣體,此時,會在一個成膜腔室內對各晶圓連續執行不同種類之製程。以此方式,在一個成膜裝置之腔室內連續執行不同種製程時,由於先行製程使用後所殘留之氣體或附著於腔室內之沉積物會對後續之製程產生不良影響,因此較佳為在先行製程與後續製程之間執行洗滌。又,實施洗滌之後,為使處理條件在後續製程之第1片晶圓與第2片之後的晶圓一致,會進行預鍍處理以使薄膜沉積於腔室內。將包含此種洗滌或預鍍之整理腔室內環境的處理稱為調節處理,並將執行於先行製程與後續製程間之調節處理稱為製程間調節處理。
以往,係委由製程管理者來判斷是否進行製程間調節處理。因此,在製程管理者作出錯誤判斷時,例如原來應進行調節處理但卻未實施時,便會對後續製程產生不良影響。反之,當不須調節處理而卻實施時,便會降低整體成膜製程之產能。
本發明之目的係在於提供可正確判斷在同一腔室內實施不同種製程時是否進行製程間調節的基板處理裝置。
本發明之另一目的係在於提供可利用於在對該種基板處理裝置之腔室內實施調節時之程式、及儲存有該程式的記憶媒體。
本發明之其他目的係在於提供可正確判斷是否要進行此種製程間調節的決定是否調節方法。
根據本發明之第1觀點,係提供一種基板處理裝置,以對被處理基板實施既定處理,其具備:收容被處理基板並可真空排氣的腔室;將處理氣體及洗滌氣體供給至前述腔室內的氣體供給機構;使前述腔室內排氣的排氣機構;以及控制在前述腔室內之處理的控制部;前述控制部,係控制包含以下處理之進行:在前述腔室內實施先行之第1製程的步驟;於實施前述第1製程之後,實施第2製程的步驟;在前述第1製程結束後至前述第2製程開始之期間,根據前述第1製程之資訊及前述第2製程之資訊以決定是否進行整理前述腔室內環境之製程間調節處理的步驟;以及在根據前述決定步驟決定要進行製程間調節處理時,於前述第2製程前實施製程間調節處理的步驟。
上述第1觀點中,前述第1製程之資訊及前述第2製程之資訊,可包含依各製程之種類對各類似製程群組預先分配的製程群組號碼。此時,是否進行前述製程間調節處理可藉由根據前述製程群組號碼並對照規定是否進行前述製程間調節處理之表格來決定。
又,前述製程間調節處理可包含,在使用洗滌氣體以清潔前述腔室內之洗滌處理及該洗滌後,使既定之膜沉積於前述腔室內的預鍍處理。此時,前述洗滌處理及前述預鍍處理之內容可根據前述第2製程來訂定。
前述既定處理可舉供將薄膜形成於被處理基板上的成膜處理。
根據本發明之第2觀點,係提供一種程式,以在電腦上動作來控制基板處理裝置,其特徵為:於執行時,使電腦控制前述基板處理裝置,以進行包含以下之處理:取得已在基板處理裝置之腔室內先行進行之第1製程之資訊的步驟;取得於前述第1製程之後預定在前述腔室內實施之後續之第2製程之資訊的步驟;以及根據前述第1製程之資訊及前述第2製程之資訊,以決定於前述第1製程與前述第2製程之間是否進行整理前述腔室內環境之製程間調節處理的步驟。
根據本發明之第3觀點,係提供一種記憶媒體,以儲存有在電腦上動作以控制基板處理裝置之程式,其特徵為:前述程式在執行時,使電腦控制前述基板處理裝置,以進行包含以下之處理:取得已在基板處理裝置之腔室內先行進行之第1製程之資訊的步驟;取得於前述第1製程之後預定在前述腔室內實施之後續之第2製程之資訊的步驟;以及根據前述第1製程之資訊及前述第2製程之資訊,以決定於前述第1製程與前述第2製程之間是否進行整理前述腔室內環境之製程間調節處理的步驟。
上述第2觀點及第3觀點中,是否進行前述製程間調節處理,可藉由根據依各製程種類對各類似製程群組預先分配之製程群組號碼,並對照規定是否進行前述製程間調節處理之表格來決定。
根據本發明之第4觀點,係提供一種決定是否調節方法,以決定在基板處理裝置之腔室內是否於兩個成膜製程間進行整理前述腔室內環境之製程間調節處理,其特徵為:包含:將已在前述腔室內先行進行之第1成膜製程之資訊儲存於記憶部的步驟;自前述記憶部取得前述第1成膜製程之資訊的步驟;於前述第1成膜製程之後,從規定預定在前述腔室內實施之後續之第2成膜製程之內容的製程製法,取得前述第2成膜製程之資訊的步驟;以及根據已取得之前述第1成膜製程之資訊及前述第2成膜製程之資訊,以決定是否於前述第1成膜製程與前述第2成膜製程之間進行前述製程間調節處理的步驟。
上述第4觀點中,是否進行前述製程間調節處理,較佳為藉由根據依各製程種類對各類似製程群組預先分配之製程群組號碼,並對照規定是否進行前述製程間調節處理之表格來決定。
又,根據本發明之第5觀點,係提供一種決定是否調節方法,以決定在基板處理裝置之腔室內是否進行整理該腔室內環境之調節處理,其特徵為:包含:將已在前述腔室內先行進行之第1成膜製程之資訊儲存於記憶部的步驟;判斷在前述腔室內所進行之第1成膜製程之被處理基板的處理片數或成膜膜厚的累積值,是否到達預先規定之設定值,以作為執行在第1成膜製程之中途所要進行之片數/膜厚基準之調節之契機的步驟;在未達到前述設定值時,從前述記憶部取得前述第1成膜製程之資訊的步驟;於前述第1成膜製程之後,從規定在前述腔室內預定實施之後續之第2成膜製程之內容的製程製法,取得前述第2成膜製程之資訊的步驟;以及根據已取得之前述第1成膜製程之資訊及前述第2成膜製程之資訊,以決定是否於前述第1成膜製程與前述第2成膜製程之間進行前述製程間調節處理的步驟。
上述第5觀點中,前述製程間調節之內容較佳為依據前述第2成膜製程來訂定。又,判斷在前述腔室內所進行之第1成膜製程之被處理基板之處理片數或成膜膜厚之累積值是否達到前述設定值的步驟中,可在前述處理片數或前述成膜膜厚達到前述設定值時,依據前述第1成膜製程所訂定之片數/膜厚基準之調節之中,僅實施一部分。此時,構成可設為依據前述第1成膜製程所訂定之前述片數/膜厚基準之調節可進行洗滌處理與預鍍處理,該種構成中,可設為實施前述調節時僅實施前述洗滌處理而不實施前述預鍍處理。
又,是否進行前述製程間調節處理,較佳為藉由根據依各製程種類對各類似製程群組預先分配之製程群組號碼,並對照規定是否進行前述製程間調節處理之表格來決定。
根據本發明,即使在先行製程與後續製程為不同種製程時,亦可在將基板處理裝置之腔室內維持於最佳狀態下實施後續製程。並且,由於能依據先行製程與後續製程之種類自動決定是否實施製程間調節,因此可減輕製程管理者之作業負擔,且可盡量避免因判斷疏失等造成對後續製程的不良影響,以提高成膜製程的信賴性。
又,在藉由組合先行製程與後續製程,可在不進行製程間調節而實施後續製程時,由於係自動進行不須製程間調節之判斷,因此可避免實施非必要之製程間調節以謀求提升產能。
以下,參照附加圖式針對本發明最佳實施形態作說明。
圖1係表示本發明之一實施形態之多腔室型成膜系統的概略構成圖。
如圖1所示,該成膜系統100具有合計4個供在晶圓W上例如使鎢膜成膜之成膜裝置(PM)1,2,3,4,該等成膜裝置1,2,3,4係分別與呈六角形之晶圓搬送室(TM)5的4個邊對應設置。此外,各成膜裝置1~4具有相同構造。又,於晶圓搬送室5之其他2個邊分別設有裝載鎖定室(LLM)6,7。於該等裝載鎖定室6,7之與晶圓搬送室5的相反側,設有晶圓搬出入室8,於晶圓搬出入室8之與裝載鎖定室6,7的相反側,設有3個出入口9,10,11,該等出入口係安裝可容納晶圓W之載箱(FOUP)F。
如圖1所示,成膜裝置1~4及裝載鎖定室6,7,係於晶圓搬送室5之各邊透過閘閥G連接,該等藉由開啟各閘閥G以與晶圓搬送室5連通,藉由關閉各閘閥G以阻斷晶圓搬送室5。又,在裝載鎖定室6,7連接於晶圓搬出入室8之部分亦設有閘閥G,裝載鎖定室6,7係藉由開啟閘閥G以與晶圓搬出入室8連通,藉由關閉該等閘閥G以阻斷晶圓搬出入室8。
於晶圓搬送室5內,設有對成膜裝置1~4及裝載鎖定室6,7進行被處理體之晶圓W之搬出搬入的晶圓搬送裝置12。該晶圓搬送裝置12係配置於晶圓搬送室5之大致中央,在可旋轉及伸縮之旋轉/伸縮部13的前端具有保持晶圓W之2片托板14a,14b,該2片托板14a,14b以互相朝反方向之方式安裝於旋轉/伸縮部13。此外,該晶圓搬送室5內係保持於既定真空度。
於晶圓搬出入室8之頂部設有HEPA過濾器(未圖示),通過該HEPA過濾器之清淨空氣以下吹狀態供應於晶圓搬出入室8內,以大氣壓之清淨空氣環境下進行晶圓W之搬出搬入。又,於晶圓搬出入室8之載箱F安裝用的3個出入口9,10,11,分別設有閘門(未圖示),以將已收納晶圓W之載箱F或空載箱F直接安裝於該等出入口9,10,11,當安裝時閘門即脫離以防止外氣侵入並與晶圓搬出入室8連通。又,於晶圓搬出入室8之側面,設有對準腔室15以於該處進行晶圓W之對準。
於晶圓搬出入室8內,設有進行晶圓W對載箱F之搬出搬入及晶圓W對裝載鎖定室6,7之搬出搬入的晶圓搬送裝置16。該晶圓搬送裝置16具有多關節臂構造,可沿載箱F之排列方向行走於軌道18上,以將晶圓W裝載於其前端之把手17上來進行其搬送。
此種成膜系統100中,首先藉由保持在大氣壓之清淨空氣環境下之晶圓搬出入室8內的晶圓搬送裝置16,從任一載箱F取出一片晶圓W並搬入對準腔室15,以進行晶圓W之對位。接著,將晶圓W搬入任一裝載鎖定室6,7,在將該裝載鎖定室內抽成真空後,藉由晶圓搬送室5內之晶圓搬送裝置12取出該裝載鎖定室內之晶圓W,以將晶圓W裝入任一成膜裝置1~4。接著,在任一成膜裝置1~4內進行例如鎢膜等成膜處理。之後,藉由晶圓搬送裝置12將成膜後之晶圓W搬入任一裝載鎖定室6,7,使該室內回升到大氣壓後,藉由晶圓搬出入室8內的晶圓搬送裝置16取出裝載鎖定室內之晶圓W,以收容於任一載箱F。對1個批量之晶圓W進行此種動作,藉此結束1個批量之處理。
成膜系統100之整體系統控制、或成膜裝置1~4之製程條件等控制,係藉由控制部19進行。圖2表示成膜系統100之控制系統的構成例。控制部19具備備有CPU(電腦)之控制器101、介面(I/F)102、及記憶部103。該控制部19係在成膜系統100之各終端裝置與例如各成膜裝置1~4、晶圓搬送室5、及裝載鎖定室6,7之間,以可進行各種訊號或資料之交換的方式連接,以統籌控制該等裝置。此外,控制部19亦透過LAN(Local Area Network)等連接於未圖示之MES(Manufacturing Execution System:製造執行系統)以管理設置有成膜系統100之工廠的整體製程。又,前述MES係與控制部19聯合,來管理在成膜系統100所進行之各製程的即時資訊,且考量工場整體之負擔來等以進行與各製程相關的判斷。
又,於各終端裝置設有模組控制器(MC)以作為其個別之控制部。例如,成膜裝置1~4之模組控制器1a~4a具有供儲存包含在各成膜裝置1~4所進行之製程履歷等製程資訊等的記憶體60、及計算在各成膜裝置1~4所進行各製程之晶圓處理片數的片數計數器61。
控制部19之控制器101,係以在介面102及記憶部103之間可進行各種訊號或資料之交換的方式連接。又,控制器101個別送出控制訊號至各終端裝置之模組控制器1a~7a,藉此透過各模組控制器1a~7a,以控制各終端裝置之既定處理,例如在成膜裝置1~4內成膜處理或調節處理等之進行。
又,控制器101接受蓄積於成膜系統100之各成膜裝置1~4所個別配備之模組控制器1a~4a之記憶體60的各種製程資訊,例如在該成膜裝置已實施何種製程之製程履歷或片數計數器61所計算之晶圓W之處理片數(片數計數值)等資訊,以作為資訊訊號,並參照該等該等訊號以控制例如在前述成膜裝置1~4能適切進行成膜處理或調節處理。
介面102,係具備進行指令輸入之操作等的鍵盤、或將成膜系統100之運作狀況以可視方式顯示的顯示器等,以供製程管理者管理成膜系統100。
於記憶部103,儲存有已儲存控制程式(軟體)或處理條件資料等的製法等,供以控制器101實現在成膜系統100所執行之各種處理。該製法,係包含例如與以搬送室5內之晶圓搬送裝置12所進行之晶圓W之搬送目的地或搬送順序等相關的搬送製法;規定具體之氣體種類、其流量、處理壓力、及處理溫度等以供在各成膜裝置1~4進行成膜處理等的製程製法;與在成膜裝置1~4作為調節處理之一所進行之預鍍等相關的開始製法;以及同樣地與作為調節處理之一所進行之洗滌處理等相關的結尾製法。又,於記憶部103亦儲存有如後述般在控制器101判斷與各成膜裝置1~4相關之製程間是否進行調節時所使用之製程間調節表(參照圖6)。
如上述方式構成之控制部19,視需要根據來自介面102之指示等,從記憶部103讀取任意之製法,例如搬送製法、製程製法、開始製法、以及結尾製法等,並視需要將該等製法予以組合並令控制器101執行,藉此在控制器101之控制下於成膜系統100進行所欲之處理。
前述控制程式或處理條件資料等製法,係儲存於電腦可讀取之記憶媒體。作為該記憶媒體,可列舉例如硬碟、CD-ROM、軟碟、以及如快閃記憶體之半導體記憶體等。又,亦可從其他裝置例如透過專用線路適切地傳送製法。
其次,成膜系統100之成膜裝置1~4中,以成膜裝置1為代表例,針對其構成進行說明。圖3係將成膜裝置1使用於鎢膜成膜製程時之概略剖面圖。該成膜裝置1,具有例如呈大致圓筒狀之鋁製腔室20。於該腔室20內之頂部,設有例如供導入各種成膜氣體或載體氣體等之簇射頭21。於簇射頭21之中央部,形成有氣體導入部22,該氣體導入部22係透過氣體供給管23連接於氣體供給部24。
氣體供給部24具備:例如供應鎢膜之成膜原料之WF6 氣體的WF6 氣體供給源25、供應還原氣體之SiH4 氣體的SiH4 氣體供給源26、供應還原氣體之B2 H6 氣體的B2 H6 氣體供給源27、供應還原氣體之H2 氣體的H2 氣體供給源28、供應載體氣體之載體氣體供給源29、以及供應洗滌氣體之洗滌氣體供給源30。在連接各氣體供給源之各氣體管線23a於開閉閥31,31之間設有質量流量控制器32,並以可控制所供應之氣體的切換或流量的方式構成。
於簇射頭21之下面,設有多數個氣體噴射口33,可從該氣體噴射口33向處理空間S噴射成膜氣體或洗滌氣體。又,於簇射頭21內部之空處21a配備具有複數個擴散孔34之擴散板35,以促進導入至簇射頭21內之氣體的擴散。
於腔室20內,設有供裝載晶圓W之載置台36。該載置台36,係透過例如L字形之3個保持構件38(僅圖示2個),設置在立設於腔室20底部之圓筒形反射體37上。於載置台36之下方,以豎立狀態配備有複數個例如3個L字形之提升銷39(僅圖示2個)。各提升銷39,係插通於形成在反射體37之插通孔(未圖示),且以其基端部支持於環狀構件40。環狀構件40,係透過貫通腔室2o底部所設置之連結棒41連結至升降驅動部42。又,藉由連結棒41使環狀構件40上下變位,藉此各提升銷39以透過形成於載置台36之貫通孔36a,能對載置台36之上面上下突沉自如移動的方式構成。此外,於貫通配置於貫通腔室20底部之貫通孔20a之連結棒41的周圍,配備有可伸縮之伸縮管43,以保持在腔室20內部的氣密狀態。
又,於腔室20底部之周緣部,設有複數個排氣口44。各排氣口44,係透過排氣管45連接於未圖示之真空泵,並可將腔室內抽真空至既定真空度。又,於腔室20之側壁,設有搬出入時使晶圓W通過之搬送用開口20b,並於該搬送用開口20b配備有閘閥G。
又,於載置台36之下方透過未圖示之O型環等等密封構件,以氣密方式設有由石英等熱線透過材料構成之透過窗46。又,於透過窗46之下方設有箱形之加熱室47。於該箱形加熱室47內,配備有複數個加熱燈管48作為加熱裝置。各加熱燈管48,係安裝於亦兼具反射鏡功能之旋轉台49,該旋轉台49,以透過旋轉軸50並藉由設於加熱室47底部之馬達51而可旋轉的方式構成。從加熱燈管48放射之熱,係透過透過窗46到達厚度較薄之載置台36的下面,以對該載置台36之下面加熱並可進一步間接對該載置台36上之晶圓W加熱。
又,在連接於腔室20底部之排氣口44的排氣管45,設有檢測腔室內狀態的檢測裝置52。該檢測裝置52,例如可舉用來監測配備於排氣管45之APC閥(自動壓力調節閥,省略圖示)之閥開度的閥開度監測裝置。此時,作為檢測裝置之閥開度監測裝置,係檢測出伴隨腔室內沉積物之分解反應所產生之氣體量變化的前述閥開度變化量,藉此可檢測出腔室內沉積物的殘留量。又,檢測裝置52之其他例,可舉測量通前述過排氣管45之排放氣體中粒子數的粒子計數器(省略圖示)。此時,作為檢測裝置52之粒子計數器,係根據排放氣體中粒子數之測量結果來檢測出測腔室內沉積物的量。
其次,針對使用以上方式構成之成膜裝置1所進行之鎢膜的成膜製程作說明。首先,開啟配備於腔室20側壁之閘閥G,透過搬送用開口20b,藉由晶圓搬送裝置12將晶圓W從晶圓搬送室5搬入腔室20內,且驅動升降驅動部42以使環狀構件40上升,藉此使提升銷39突出於載置台36以接收晶圓W。其次,驅動升降驅動部42以使環狀構件40下降,藉此使提升銷39下降以將晶圓W裝載於載置台36上。預先於該晶圓W表面形成凹部,並於該凹部內面形成如Ti/TiN膜之障壁層作為基底膜。
其次,將既定成膜氣體、載體氣體等自氣體供給部24以既定時序(後述)各以既定量供應於簇射頭21作為處理氣體,並從簇射頭下面之氣體噴射口33以大致均等之方式供應於腔室20內晶圓W上方之處理空間S。又,藉由自排氣口44排出腔室20內氣體以將腔室20內減壓至既定壓力。接著,打開載置台36下方之加熱燈管48的電源。
自加熱燈管48所釋放之熱係透過透過窗46對載置台36之內面加熱。由於載置台36係以例如厚度為1mm左右較薄之方式形成,因此熱會迅速傳導至裝載於其上之晶圓W,以將晶圓W迅速加熱至既定溫度。接著,對供應於腔室20內之成膜氣體產生既定化學反應,使鎢之薄膜沉積於晶圓W之上面整體。
在結束成膜製程後,開啟閘閥G並透過搬送用開口20b,將晶圓W從腔室20搬出。
其次,參照圖4A,4B簡單針對使用成膜裝置1~4之鎢薄膜成膜之各氣體的供應時序作說明。此處例示之成膜製程,係包含初期鎢膜形成步驟80、保護鎢膜形成步驟81、以及主鎢膜形成步驟82。
圖4A係使用WF6 氣體作為鎢含有氣體並使用乙硼烷(B2 H6 )氣體及氫(H2 )氣體作為還原氣體之成膜製程的例,圖4B係使用WF6 氣體作為鎢含有氣體並使用矽烷(SiH4 )氣體及氫(H2 )氣體作為還原氣體之成膜製程的例。以下說明之初期鎢膜形成步驟80、保護鎢膜形成步驟81、以及主鎢膜形成步驟82係在同一腔室內依序進行。
在圖4A,首先於初期鎢膜形成步驟80中,交互複數次重覆進行供應還原氣體之B2 H6 氣體的還原氣體供給步驟90、供應鎢含有氣體之WF6 氣體的鎢氣體供給步驟91、以及實施於該等步驟間的淨化步驟92。亦即,交互重覆進行B2 H6 氣體之供應與WF6 氣體之供應,並使淨化步驟92介於該等之間,藉此形成初期鎢膜。在還原氣體供給步驟90與鎢氣體供給步驟91中,持續流放惰性氣體例如氬氣等作為載體氣體。淨化步驟92中,與載體氣體同樣地將惰性氣體例如氬氣、N2 (氮氣)等供應於腔室內並進行抽真空。該惰性氣體持續供應經過整個初期鎢膜形成步驟80。初期鎢膜形成步驟80中,以自某還原氣體供給步驟90起至次一還原氣體供給步驟90開始之期間作為1個循環時,雖可實施複數個循環,但並不特別限定該循環次數。此外,初期鎢膜形成步驟80最終係以還原氣體供給步驟90作結束。
形成初期鎢膜後,使用H2 (氫氣)以取代B2 H6 氣體作為還原氣體,以進行保護鎢膜形成步驟81,其係將該H2 (氫氣)與WF6 氣體同時供應於腔室內來形成保護鎢膜。該保護鎢膜形成步驟81中,較佳為逐漸增加WF6 氣體之流量。此外,此處亦持續流放惰性氣體例如Ar(氬氣)、N2 (氮氣)等作為載體氣體。藉由該保護鎢膜形成步驟81,於初期鎢膜上形成保護鎢膜。
結束保護鎢膜形成步驟81後,在維持增加WF6 氣體流量之狀態下,減少H2 (氫氣)之流量以持續進行主鎢膜形成步驟82。此處,亦持續流放惰性氣體例如Ar(氬氣)、N2 (氮氣)等作為載體氣體。以此方式,進行既定時間之主鎢膜形成步驟82,並以主鎢膜將例如形成於晶圓W之凹部完整理入。此時之製程壓力及製程溫度,係自結束保護鎢膜形成步驟81之時點起實質上未變動,分別各保持於一定較佳。
由於初期鎢膜形成步驟80之還原氣體供給步驟90中,圖4B之成膜製程,除使用SiH4 氣體以取代B2 H6 氣體作為還原氣體外,係以與針對圖4A所說明之內容相同程序實施,因此對相同步驟賦予相同符號並省略其說明。
此外,上述例中,雖使用乙硼烷(B2 H6 )、矽烷(SiH4 )、以及氫(H2 )氣體作為還原氣體,但亦可使用例如乙矽烷(Si2 H6 )、二氯矽烷(SiH2 Cl2 )、以及磷化氫(PH3 )等,並將此等適當組合以取代前述該等氣體。又,作為鎢含有氣體不限於WF6 氣體,亦可使用有機金屬化合物之鎢源氣體。
此種鎢膜成膜製程中,係使初期鎢膜形成步驟80、保護鎢膜形成步驟81、以及主鎢膜形成步驟82之3個步驟,在中途一邊改變還原氣體之種類與供應時序,一邊在相同腔室內連續進行。又,假設將圖4A例示之成膜製程與圖4B例示之成膜製程在相同腔室內持續實施時,由於在初期鎢膜形成步驟80所使用之還原氣體(B2 H6 或SiH4 )種類不同,因此相對於圖4A之成膜製程,圖4B則為不同種製程。此外,連續執行該不同種製程時,當例如在先行製程之圖4A之成膜製程所使用之B2 H6 或其分解物之硼(B)殘留於腔室內時,會有對後續製程之圖4B之成膜製程產生不良影響的顧慮。因此,較佳為在先行製程之圖4A之成膜製程與後續製程之圖4B之成膜製程間,視需要實施製程間調節。本發明中,係自動進行是否實施該製程間調節之判斷。
其次,針對該決定是否調節方法舉出具體例以進行說明。
<第1實施形態>
圖5係表示能最佳應用於鎢薄膜之成膜之決定是否調節方法之基本程序之一例的流程圖。此處,以先行製程為「製程A」、以後續製程為「製程B」。此外,圖5中之製程A與製程B係在成膜系統100之任一成膜裝置1~4(同一腔室內)中實施。以下,舉在成膜裝置1實施時為例來說明。
首先,在成膜裝置1中,實施任意之製程A(步驟S1)。由於製程間調節係實施於先行製程與後續製程之間,因此圖5中係記載從正在實施之先行製程之製程A開始的狀態。此外,成膜裝置1中亦可為已結束製程A之所有處理,而呈閒置狀態。
其次,步驟S2中,係依據控制部19之控制器101來判斷成膜裝置1中製程A是否已結束及次一批量是否已開始。此處,將製程A判斷為已結束係有例如下述情形,亦即與製程A相關之批量之最終晶圓W已從成膜裝置1搬出之訊號,已自成膜裝置1之模組控制器1a傳送至控制部19之控制器101、或自介面102輸入結束(包含中斷)製程A之指示等。又,將次一製程判斷為已開始,係有例如自介面102輸入開始次一批量(製程B)之指示的情形等。
另一方面,在步驟S2將製程A判斷為尚未結束(否)時,則在成膜裝置1繼續進行製程A之處理。又,當判斷為例如製程A已結束,成膜裝置1雖呈閒置狀態,但在步驟S2次一批量尚未開始(否)時,則直至次一批量開始止繼續維持閒置狀態。
在步驟S2判斷為「製程A已結束、且次一批量要開始」(是)時,在次一步驟S3中,控制部19之控制器101即取得先行製程A之製程資訊。該製程資訊,如前述係儲存於成膜裝置1之模組控制器1a的記憶體60,控制器101藉由讀取該記憶體60即可取得。此處,「製程資訊」並不一定需要先行製程(製程A)之成膜氣體種類或成膜溫度等詳細內容,個別分配於各先行製程或包含先行製程之各製程群組的識別記號例如製程群組號碼等亦可。
其次,控制器101便取得後續製程B之製程資訊(步驟S4)。後續製程之製程資訊係藉由控制器101讀取儲存於控制部19之記憶部103之製程B的製程製法即可取得。針對該「後續製程之資訊」亦可使用例如個別分配於各後續製程或包含後續製程之各製程群組的識別記號例如製程群組號碼等。
接著,控制器101以已取得之先行製程資訊及後續製程資訊為依據,來對照儲存於記憶部103之製程間調節表(步驟S5)。圖6表示此處所使用之製程間調節表的一例。製程間調節表200,係根據製程種類(例如所使用之原料氣體種類或成膜溫度等)將類似製程預先分類為數個群組後,將先行製程群組之製程群組號碼與後續製程群組之製程群組號碼組合成矩陣所構成。該種製程群組號碼之矩陣,係根據先行製程與後續製程中各別使用之氣體種類或成膜溫度等,並考量先行製程之殘留環境或沉積物、溫度等是否會對後續製程造成影響而作成。
控制器101以參照製程間調節表200後之結果為依據,來判斷是否要進行製程間調節(步驟S6)。圖6所示之製程間調節表200中,依據分配給各製程群組之特有製程群組號碼,並對照先行製程與後續製程之製程群組號碼,藉此即可決定是否要進行製程間調節。製程間調節表200中,「要」意指必須進行製程間調節、「不要」意指不須進行製程間調節。例如先行製程之製程A及後續製程之製程B均屬「製程群組號碼1」時,參照圖6時即判斷為「不要」進行製程間調節。又,例如先行製程之製程A屬「製程群組號碼1」而後續之製程B屬「製程群組號碼3」時,從圖6即判斷為「要」進行製程間調節(必須)。此外,製程間調節表之形式或內容並無特別限制。例如,非如圖6之各群組而另製作每個製程之矩陣,以使用作為規定是否要進行製程間調節之表亦可。
在步驟S6判斷為必須(是)進行製程間調節時,從控制器101將控制訊號送出至成膜裝置1之模組控制器1a,藉此執行腔室內之製程間調節(步驟S7)。該製程間調節,係可藉由實施例如成膜裝置1之腔室內的乾洗滌、除該乾洗滌後之預鍍外、亦可實施腔室內之溫度調節、循環淨化處理、以及烘烤處理等調整腔室內環境之各種處理、及該等處理之組合。例如,實施乾洗滌作為製程間調節時,在對腔室內加熱之狀態下,導入例如ClF3 等鹵素系氣體做為洗滌氣體,藉此可利用該氣體之蝕刻作用以除去腔室內之沉積物等。又,實施預鍍作為製程間調節時,可依據後續製程之內容將預鍍時之成膜溫度設定於例如350~500℃左右來實施。此外,製程間調節,亦可在將毛胚晶圓Wd搬入腔室內並裝載於載置台36之狀態下進行。
雖亦可將步驟S7所進行之製程間調節設定為可一律適用於所有製程間之內容,但較佳為實施個別適合於先行製程或後續製程之內容的製程間調節,更佳為實施適合於後續製程之內容的製程間調節。此時,例如亦可預先規定製程間調節內容作為前述製程間調節表200之一要件。又,如後述實施形態,亦可執行附隨於後續製程且規定在其最初進行之開始製法中的預鍍處理、或規定在後續製程之最後實施之結尾製法中的洗淨處理。該種後續製程之開始製法或結尾製法,係可依各後續製程或包含後續製程之各製程群組預先設定。如此,藉由以後續製程為基準來設定製程間調節之內容,不論先行製程之內容為何均可極力排除對後續製程之影響。
結束步驟S7之製程間調節後,藉由將控制訊號自控制器101送出至成膜裝置1,繼續在同一腔室20實施晶圓W搬入後,後續製程之製程B(步驟S8)。此時,由於成膜裝置1之腔室內藉由製程間調節已排除先行製程之影響,因此能以良好環境來實施製程B。
另一方面,在步驟S6判斷為不要(否)製程間調節時,由於製程A與製程B為類似製程,即使直接執行製程B對後續製程亦無影響,因此不執行製程間調節而根據控制器101之控制,在步驟S8實施後續製程之製程B。
根據以上步驟S1~步驟S8之處理,即使先行之製程A與後續之製程B為不同種製程,亦可在將腔室內維持於最佳條件的狀態下,實施後續之製程B。況且,由於可配合先行製程與後續製程之種類(製程群組)自動決定是否進行製程間調節,因此可減輕製程管理者之作業負擔且能盡量避免因判斷失誤等對後續製程造成不良影響,而能提高成膜製程的信賴性。
又,依據先行製程與後續製程之組合會有可不進行製程間調節,而實施後續製程之情形,於該情形下,由於在步驟S6自動判斷為不要(否)製程間調節,因此可避免無謂實施製程間調節,以謀求提高產能。
又,本實施形態中,將是否進行製程間調節之判斷(步驟S6)設為參照製程間調節表200來進行之構成,該製程間調節表200係根據製程種類(例如所使用之原料氣體種類或成膜溫度等),簡單依據預先以群組分類之先行製程群組與後續製程群組的製程群組號碼產生對應,藉此可將對控制器101之CPU的運算處理之負擔減至最低,並能進行迅速且確實之判斷。
其次,參照圖7及圖8針對兼用本發明之製程間調節與片數/膜厚調節時之實施形態進行說明。此處,「片數/膜厚調節」係例如成膜裝置1之腔室內之晶圓W的處理片數已達到設定值時、或腔室內之成膜處理在晶圓W上所形成之薄膜的累積膜厚已達到設定值時所進行的調節。例如,在成膜裝置1內對複數片晶圓W實施同種製程時,隨著處理片數之增加沉積物會逐漸累積在成膜裝置1之腔室內。該沉積物若累積至一定量以上,則其一部分會剝落而產生異物粒子,或由於對腔室內之氣流或熱分布造成影響,而會對製程產生不良影響。因此,即使在實施同種製程途中,亦會以晶圓W之處理片數或已形成之薄膜的累積膜厚為基準進行腔室內之調節。
在設定成要實施上述片數/膜厚調節與製程間調節兩者時,例如在片數/膜厚調節與製程切換之時機重複時,會連續進行兩種調節。從提升產能之觀點來看,反複進行洗淨或預鍍會造成浪費,較佳為須謀求兩種調節之調整。然而,若由製程管理者來進行此種判斷時,由於必須在兩種製程間及兩種調節間進行調整,因此會徒增煩雜並容易產生判斷失誤。因此,以下說明之第2實施形態中,係設成以自動方式進行製程間調節與片數/膜厚調節之調整。
<第2實施形態>
圖7係表示第2實施形態之決定是否調節方法之基本程序之一例的流程圖。本實施形態中,在成膜系統100之各成膜裝置1~4之個別處理片數達到預先訂定之設定值時,將於開始處理次一晶圓W前自動進行調節之晶圓間調節、與前述製程間調節兩者之功能設定為有效的情形下為例予以說明作為片數/膜厚調節之一例。本實施形態中,亦以先行製程為「製程A」、以後續製程為「製程B」。由於圖7之製程A與製程B係在同一腔室內實施,因此此處舉在成膜裝置1實施時為例。
此外,本實施形態中,將「製程間洗滌」與「製程間預鍍」設定作為製程間調節之處理內容,又,將「晶圓間洗滌」與「晶圓間預鍍」設定作為晶圓間調節之處理內容。
首先,在成膜裝置1實施任意之製程A(步驟S11)。該製程A之晶圓處理片數係儲存於成膜裝置1之模組控制器1a所具備之片數計數器61作為片數計數值。片數計數器61,係在成膜裝置1每完成1片晶圓W之處理時使片數計數值逐次增加1。同樣地,成膜裝置2~4之模組控制器2a~4a亦儲存有各成膜裝置2~4之片數計數值,以能藉由控制器101即時掌握成膜系統100整體之晶圓處理片數資訊的方式構成。
其次,例如當控制器101接到與製程A相關之某晶 圓W之處理已結束的訊號時,在步驟S12,為決定是否進行晶圓間調節,便判斷成膜裝置1之晶圓處理片數是否已達到設定片數。該判斷,係控制部19之控制器101藉由參照成膜裝置1之模組控制器1a的片數計數器61所計算之片數計數值來進行。
在步驟S12當判斷成膜裝置1之晶圓處理片數尚未達到設定片數(否)時,則不進行晶圓間調節,在步驟S12藉由控制部19之控制器101取得先行製程A之製程資訊,例如製程A之製程群組號碼。該製程資訊,係如前述儲存於各成膜裝置1之模組控制器1a的記憶體60,可藉由控制器101讀取該記憶體60來取得。
其次,控制器101取得後續製程B之製程資訊,例如後續製程B之製程群組號碼(步驟S14)。後續製程B之製程資訊,係藉由控制器101讀取儲存於控制部19之記憶部103之製程B的製程製法來取得。
接著,控制器101以已取得之先行製程A之製程資訊及後續製程B之製程資訊為依據,並參照儲存於記憶部103之製程間洗淨表(省略圖示)(步驟S15)。此處所使用之製程間洗淨表與圖6所示之製程間調節表為相同構成,係僅針對是否進行先行製程與後續製程間之製程間洗滌作規定的表格。本實施形態中,由於包含製程間洗滌與製程間預鍍作為製程間調節,因此設為使用僅規定是否進行與製程間洗滌有關者作為「製程間調節表」。
其次,控制器101以參照前述製程間洗滌表後之結果 為依據,來判斷是否進行製程間洗滌(步驟S16)。在該步驟S16判斷為必須(是)進行製程間洗滌時,便將控制訊號自控制器101傳送至成膜裝置1,藉此執行(步驟S17)腔室內之製程間洗滌。此時所進行之製程間洗滌的內容,係選擇自後續製程之製程B的結尾製法。是以,不論製程A之內容為何亦可進行腔室內洗滌以避免對製程B產生影響。此外,當實施(步驟S17)之製程間洗滌時,成膜裝置1之模組控制器1a之片數計數器61的片數計數值便被歸零。
另一方面,在步驟S12成膜裝置1之處理片數已達到(是)設定片數時,在步驟S18便執行腔室內之晶圓間洗滌。此時所進行之晶圓間洗滌,係選擇自製程A之結尾製法。該步驟S12與步驟S18,係進行以晶圓W處理結束來觸發之晶圓間洗淨時的一般處理程序。亦即,晶圓間洗滌係於「結束晶圓W處理,且成膜裝置1之處理片數已達到設定片數時」實施。此外,當在步驟S18實施晶圓間洗滌時,成膜裝置1之模組控制器1a之片數計數器61的片數計數值便被歸零。
結束步驟S17之製程間洗滌後,或步驟S18之晶圓間洗滌後,便在步驟19進行腔室內之製程間預鍍。該製程間預鍍選擇自後續製程之製程B的開始製法。
藉此,施以適合於實施製程B之預鍍處理,以謀求成膜裝置1之腔室內的環境整理。
本實施形態中,設定晶圓間洗滌與晶圓間預鍍作為如前述之晶圓間調節。此時,若依照一般處理程序,例如圖8所示,則於製程A之結尾製法所規定的晶圓間洗滌後,進行相同製程A之開始製法所規定的晶圓間預鍍。是以,即使在圖7之處理程序,原來步驟S18之晶圓間洗滌後的預鍍,應實施已結束之製程(製程A)之開始製法所規定的晶圓間預鍍。
然而,假設在步驟S18之晶圓間洗滌後,實施先行製程之製程A之開始製法所規定的晶圓間預鍍時,在進行後續製程B前,則必須進行適合於後續製程B之製程間調節。
亦即,如圖9所示,在製程A之結尾製法所規定的晶圓間洗滌後,實施相同製程A之開始製法所規定的晶圓間預鍍時,進一步在進行製程B之結尾製法所規定的製程間洗滌後,必須實施製程B之開始製法所規定的製程間預鍍,而各重複2次洗滌與預鍍。
因此,本實施形態中,在製程A之結尾製法所規定之步驟S18的晶圓間洗滌後,不進行製程A之開始製法所規定的晶圓間預鍍(跳過),而進行製程B之開始製法所規定的製程間預鍍(步驟S19)。藉此,在片數/膜厚調節與製程切換之時機重複時,避免反覆進行洗滌與預鍍以避免降低產能。
在步驟S19進行腔室內之製程間預鍍後,將控制訊號自控制器101傳送至成膜裝置1,藉此在步驟S20繼續於同一腔室內執行後續製程之製程B。此時,由於藉由成膜裝置1之腔室內調節(洗滌及預鍍)已排除先行製程之影響,因此能以良好環境實施製程B。
另一方面,在步驟S16判斷為不須(否)進行製程間洗滌時,由於視為製程A與製程B為類似製程,即使直接執行製程B對後續製程亦無影響,因此跳過步驟S17之製程間洗滌與步驟S19之製程間預鍍,而在步驟S20實施製程B。
根據以上步驟S11~步驟S20之處理,在先行製程A與後續製程B為不同種製程時,亦可在將腔室內環境維持於最佳條件的狀態下,實施後續之製程B。又,先行製程A與後續製程B為類似製程時,由於不進行腔室內之調節,因此可避免實施無謂之調節,以謀求提高產能。況且,由於可配合先行製程與後續製程之種類(製程群組)自動決定是否進行製程間調節,因此可減輕製程管理者之作業負擔且能避免因判斷失誤等對後續製程造成之不良影響,而可提高成膜製程的信賴性。
再者,上述實施形態中,在製程切換時進行片數/膜厚調節時,亦即在步驟S18實施附隨於製程A之晶圓間洗滌時,便不進行供判斷製程間洗滌之處理(步驟S13~步驟S16)與步驟S17之製程間洗滌,而進行次一製程B之預鍍。又,即使設定以晶圓間洗滌與晶圓間預鍍為一組作為晶圓間調節,亦不進行附隨於製程A之晶圓間預鍍。如此,由於可謀求自動調整片數/膜厚調節與製程間調節,因此能避免反覆進行洗淨或預鍍,並可提升產能。
此外,圖7所示之第2形態中,雖舉腔室內之處理片數達到設定片數時進行調節之晶圓間調節為例作為片數/膜厚調節之一例加以說明,但將以某批量之結束作為觸發,設定在各成膜裝置之腔室內的處理片數達到設定片數時,進行調節之批量結束時調節時,亦能以與圖7相同程序謀求製程間調節與片數基準調節之調整。
又,不以成膜裝置1之處理片數,而以已成膜之薄膜的累積膜厚為基準來設定進行調節之膜厚調節時,將前述步驟S12之判斷依「設定膜厚」以取代「設定片數」進行,藉此亦可以與圖7相同程序實施。
本發明不限於上述實施形態而可作各種變形。例如,被處理基板不限於半導體晶圓,例如液晶顯示裝置(LCD)用基板等玻璃基板、陶瓷基板等其他基板亦可,又,將其他種層形成於基板上者亦可。
又,上述實施形態中,雖以初期鎢膜形成步驟80作為先行製程、包含保護鎢膜形成步驟81(及主鎢膜形成步驟82)作為後續製程之成膜製程為例,但亦可將本發明應用於例如在同一腔室內實施不同種類之CVD(Chemical Vapor Deposition:化學氣相沉積)製程等。
又,本發明不限於成膜裝置,亦可應用於在相同腔室內進行不同製程之各種處理裝置,例如熱處理裝置、電漿處理裝置、蝕刻裝置、灰化裝置、濺鍍裝置、以及洗淨裝置等。
1,2,3,4...成膜裝置(PM)
1a~4a...模組控制器(MC)
5...晶圓搬送室(TM)
6,7...裝載鎖定室(LLM)
8...晶圓搬出入室
9,10,11...出入口
12...晶圓搬送裝置
13...旋轉/伸縮部
14a,14b...托板
15...對準腔室
16...晶圓搬送裝置
17...把手
18...軌道
19...控制部
20...腔室
20a...貫通孔
20b...搬送用開口
21...簇射頭
21a...空處
22...氣體導入部
23...氣體供給管
23a...氣體管線
24...氣體供給部
25...WF6 氣體供給源
26...SiH4 氣體供給源
27...B2 H6 氣體供給源
28...H2 氣體供給源
29...載體氣體供給源
30...洗滌氣體供給源
31...開閉閥
32...質量流量控制器
33...氣體噴射口
34...擴散孔
35...擴散板
36...載置台
36a...貫通孔
37...反射體
38...保持構件
39...提升銷
40...環狀構件
41...連結棒
42...升降驅動部
43...伸縮管
44...排氣口
45...排氣管
46...透過窗
47...加熱室
48...加熱燈管
49...旋轉台
50...旋轉軸
51...馬達
52...檢測裝置
60...記憶體
61...片數計數器
80...初期鎢膜形成步驟
81...保護鎢膜形成步驟
82...主鎢膜形成步驟
90...還原氣體供給步驟
91...鎢氣體供給步驟
92...淨化步驟
100...成膜系統
101...控制器
102...介面(I/F)
103...記憶部
200...製程間調節表
F...載箱(FOUP)
G...閘閥
S...處理空間
W(Wd)...晶圓
〔圖1〕係表示可實施本發明方法之多腔室型成膜系統的概略構成圖。
〔圖2〕係供說明成膜系統之控制系統的圖式。
〔圖3〕係表示成膜裝置之概略構成的剖面圖。
〔圖4A〕係表示成膜處理之氣體切換時序的圖。
〔圖4B〕係表示成膜處理之氣體切換時序的圖。
〔圖5〕係表式第1實施形態之決定是否調節方法之處理程序概要的流程圖。
〔圖6〕係說明製程間調節表之概要的圖。
〔圖7〕係表示第2實施形態之決定是否調節方法之處理程序概要的流程圖。
〔圖8〕係表示晶圓間調節程序的步驟圖。
〔圖9〕係表示重複進行晶圓間調節與製程間調節時之程序的步驟圖。

Claims (8)

  1. 一種決定是否調節方法,用以決定在基板處理裝置之腔室內是否進行整理該腔室內環境之調節處理,該決定是否調節方法之特徵為包含:將已在前述腔室內先行進行之第1成膜製程之資訊儲存於記憶部的步驟;判斷在前述腔室內所進行之第1成膜製程之被處理基板的處理片數或成膜膜厚的累積值,是否到達預先規定之設定值,以作為執行晶圓間調節之契機的步驟;從前述記憶部取得前述第1成膜製程之資訊的步驟;於前述第1成膜製程之後,從規定在前述腔室內預定實施之後續之第2成膜製程之內容的製程製法,取得前述第2成膜製程之資訊的步驟;以及根據已取得之前述第1成膜製程之資訊及前述第2成膜製程之資訊,以決定是否於前述第1成膜製程與前述第2成膜製程之間進行前述製程間調節處理的步驟,前述晶圓間調節和前述製程間調節各包含洗滌處理和預鍍處理,前述第1成膜製程和前述第2成膜製程之間,於前述處理片數或是前述成膜膜厚到達至前述設定值之時,前述晶圓間調節和前述製程間調節各僅實行一部分的處理。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之決定是否調節方法,其中,前述製程間調節之內容係依據前述第2成膜製程來訂定。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之決定是否調節方法,其中,是否進行前述製程間調節處理,係藉由根據依各製程種類對各類似製程群組預先分配之製程群組號碼,並對照規定是否進行前述製程間調節處理之表格來決定。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之決定是否調節方法,其中,前述晶圓間調節為洗滌處理,前述製程間調節為預鍍處理。
  5. 一種基板處理裝置,用以對被處理基板施予既定處理,該基板處理裝置之特徵為具備:收容被處理基板之腔室;和控制在前述腔室內的處理之控制部,前述控制部包含:將已在前述腔室內先行進行之第1成膜製程之資訊儲存於記憶部的步驟;判斷在前述腔室內所進行之第1成膜製程之被處理基板的處理片數或成膜膜厚的累積值,是否到達預先規定之設定值,以作為執行晶圓間調節之契機的步驟;從前述記憶部取得前述第1成膜製程之資訊的步驟;於前述第1成膜製程之後,從規定在前述腔室內預定實施之後續之第2成膜製程之內容的製程製法,取得前述第2成膜製程之資訊的步驟;以及根據已取得之前述第1成膜製程之資訊及前述第2成膜製程之資訊,以決定是否於前述第1成膜製程與前述第2成膜製程之間進行前述製程間調節處理的步驟, 前述晶圓間調節和前述製程間調節各包含洗滌處理和預鍍處理,前述第1成膜製程和前述第2成膜製程之間,於前述處理片數或是前述成膜膜厚到達至前述設定值之時,前述晶圓間調節和前述製程間調節各僅實行一部分的處理。
  6. 如申請專利範圍第5項所記載之基板處理裝置,其中,前述第1成膜製程之資訊及前述第2成膜製程之資訊包含根據依各製程種類對各類似製程群組預先分配之製程群組號碼。
  7. 如請專利範圍第6項所記載之基板處理裝置,其中,是否實行前述製程間調節係藉由根據前述製程群組號碼並對照規定是否進行前述製程間調節處理之表格來決定。
  8. 如申請專利範圍第5項所記載之基板處理裝置,其中,前述製程間調節之內容係依據前述第2成膜製程來訂定。
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