TWI756829B - 基板處理裝置及半導體裝置之製造方法暨程式 - Google Patents

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Abstract

本案發明係提供一種技術，該技術係具備有：控制部，其對使其執行製程配方並處理基板之方式進行控制；及壓力控制控制器，其調整壓力調整閥之開度，控制處理室之壓力，該壓力調整閥係被設於處理基板的處理室之排氣管線；壓力控制控制器係當控制上述處理室之壓力時，調整壓力調整閥之開度，將開度資訊輸出至控制部，控制部係被構成為，於一面自壓力控制控制器接收開度資訊一面對上述壓力調整閥之開閉進行監視之過程中，當為預先被設定的設定值時，根據上述開度資訊與預先被設定的臨限值，判定壓力調整閥有無開閉。

Description

基板處理裝置及半導體裝置之製造方法暨程式
本揭示係關於一種基板處理裝置及半導體裝置之製造方法暨程式。
作為判定APC(Auto Pressure Controller)閥等之壓力控制閥之交換時期的方法，例如，專利文獻1所記載，有根據壓力控制閥之開閉次數而判定閥交換時期的作業。藉此，雖然可於到達臨限值前(故障前)預先進行交換，但其存在有因維護時間而造成裝置停止時間增加的情況。此外，例如，存在有根據閥之全開全閉(FULL OPEN/FULL CLOSE)次數判定交換時期的情形。於此情形下，閥之全開全閉(FULL OPEN/FULL CLOSE)以外之閥動作(自動壓力控制時等)存在有次數未被計數的情況，因此計數數值存在有不正確的情形。因此，存在有故障產生時之閥開閉次數與計數數值上產生背離的可能性，例如，存在有壓力控制閥於成膜時產生故障之後進行交換的可能性。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：國際公開第2016-157402號說明書
(發明所欲解決之問題)
本揭示之課題，在於提供一種可事先地了解交換壓力控制閥之參照時間點的技術。 (解決問題之技術手段)
根據本揭示之一態樣，其具備有： 控制部，其對使其執行製程配方並處理基板之方式進行控制；及 壓力控制控制器，其調整壓力調整閥之開度，控制上述處理室之壓力，該壓力調整閥係被設於處理基板之處理室的排氣管線； 上述壓力控制控制器係，當控制上述處理室之壓力時，調整上述壓力調整閥之開度，將開度資訊輸出至上述控制部， 上述控制部係，被構成為於一面自上述壓力控制控制器接收上述開度資訊一面對上述壓力調整閥之開閉進行監視之過程中，當上述開度資訊為預先被設定的設定值時，根據上述開度資訊與預先被設定的臨限值，判定上述壓力調整閥有無開閉。 (對照先前技術之功效)
根據本揭示，可事先了解交換壓力控制閥之時間點。
以下使用圖式，對本揭示之實施形態進行說明。惟，於以下之說明中，對相同之構成要素賦予相同符號，並省略重複之說明。
(基板處理裝置) 使用圖1，對本揭示實施形態中之基板處理裝置之構成進行說明。
如圖1所示，在實施形態中的基板處理裝置100之反應管1被直立設置於爐口凸緣2，於爐口凸緣2上與反應管1同心地支撐有內管3。此外，以圍繞反應管1之方式設置有圓筒狀之加熱器4。藉由加熱器4、反應管1、爐口凸緣2而構成反應爐。
反應管1之內部係成為氣密性之處理室5，於處理室5連通有氣密性之預備室6，預備室6係藉由被連設至爐口凸緣2的搬送框體7所區劃而成。於搬送框體7設置有作為進出爐手段的晶舟升降機(未圖示)，藉由該晶舟升降機將基板保持器即晶舟8載入或移出處理室5。此外，於晶舟8之載入時，藉由爐口蓋9處理室5成為氣密性地被密封的情況。
於搬送框體7設置有閘閥(未圖示)，於搬送框體7之外部設置有晶圓移載機(未圖示)，於將晶舟8收納於搬送框體7的狀態下，藉由該晶圓移載機通過該閘閥將晶圓等之基板10移載至晶舟8。
於爐口凸緣2連通有氣體導入管線11，且自內管3之下方將氣體導入至處理室5，此外，於預備室6連通有氣體導入管線12。此外，於爐口凸緣2連通有排氣管線13，排氣管線13經由作為壓力調整閥的APC閥15被連接至真空泵23。
於排氣管線13設置有壓力感測器17，壓力感測器17之壓力檢測結果被輸入至控制器19。
於氣體導入管線11設置有流量控制器20，流量控制器20根據來自控制器19的指令控制自氣體導入管線11被供給至處理室5的氣體流量。此外，亦可以控制自氣體導入管線12被供給至預備室6的氣體流量之方式所構成。
藉由控制器19，將流量控制器20關閉，停止氣體之供給，並開啟APC閥15，藉由真空泵23進行抽真空，藉此可使處理室5成為真空狀態或減壓狀態。
此外，於開啟APC閥15且藉由真空泵23進行抽真空的狀態下，來自壓力感測器17的壓力檢測信號被反饋至控制器19，於控制器19中，以壓力感測器17所檢測的壓力成為設定壓力之方式控制流量控制器20，調整氣體導入流量。
如上述，處理室5之壓力係藉由控制器19控制被導入至處理室5的氣體流量、及自處理室5被排氣的氣體排氣量，而被控制至需要之壓力(例如，設定壓力)。此外，處理室5之溫度係藉由控制器19控制加熱器4之發熱量，而被控制至既定之溫度。再者，此時經由氣體導入管線11所被供給的氣體，可使用惰性氣體、例如氮氣。
於將既定片數之基板10被裝填至晶舟8的狀態下，將晶舟8載入至處理室5(晶舟裝載步驟)。其次，處理室5一面自大氣壓狀態被抽真空而被控制至既定之壓力，一面藉由加熱器4被加熱而被控制至既定之溫度(準備步驟)。再者，亦可將該準備步驟包含於基板處理步驟。於既定之減壓狀態及既定之溫度維持狀態下，一面自氣體導入管線11導入處理氣體一面排氣，且藉由將處理氣體供給至基板10，執行薄膜之生成等需要之晶圓處理(基板處理)(基板處理步驟)。完成處理之後，晶舟8被下降(晶舟卸載步驟)，移出處理完畢之基板10。作為薄膜，例如被形成SiN(氮化矽膜)。
APC閥15係在使真空泵23動作的狀態下開閉被設於內部的閥，藉此可進行處理室5之真空排氣及真空排氣停止，並且，在使真空泵23動作的狀態下，且根據藉由壓力感測器17所被檢測的壓力資訊進行調節閥開度，藉此可調整處理室5之壓力。
於控制器19所包含之控制部19a係以電腦所構成，該電腦具備有CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、及記憶裝置(記憶部)等，其中，RAM係作為暫時保存藉由該CPU被讀取之程式、資料等的記憶體區域(工作區域)而所構成，記憶裝置係可讀地存儲有控制基板處理裝置100之動作的控制程式、記載有壓力控制之步驟、條件等的製程配方等。其中，記憶體區域內之資料係以既定間隔被傳送至記憶部。
製程配方係以使控制部19a執行半導體裝置之製造方法中之各製程(各步驟)而可獲得既定結果之方式所組合而成者，且作為程式而發揮作用。以下，作為統稱，亦簡單地將該製程配方、控制程式等稱為程式。於本說明書中使用程式之用語的情況下，存在有僅包含有單獨製程配方之情況、僅包含有單獨控制程式之情況、或包含有製程配方及控制程式之組合之情況。
於控制器19所包含有之壓力控制控制器19b係調整被設於排氣管線13的APC閥15之開度，以控制處理室5內之壓力。換言之，壓力控制控制器19b，一面調整APC閥15之開度而將處理室5內之壓力進行設定至既定壓力，一面對控制部19a輸出作為APC閥15之開度資訊的閥開度之監控值。控制部19a自壓力控制控制器19b接收閥開度之監控值，並且根據該監控值監視APC閥15之開閉狀態。例如，該閥開度之監控值被存儲於控制部19a之記憶體區域。並且，於後述之閥開度之開閉狀態之判定後，將記憶體區域內之閥開度監控值傳送至記憶部、或者被刪除，或者，將閥開度之監控值存儲於控制部19a之記憶體區域。
控制部19a，根據APC閥15之開度資訊，在包含有APC閥15之「FULL OPEN」及「FULL CLOSE」的任意之開閉動作量之區域，對閥動作次數進行計數，藉此檢測被保證耐久次數的零件以外之故障時期之參照值。藉此，可事先了解交換閥之參照時間點，而不會有於成膜過程中閥產生故障之後進行交換之情形。以下，對詳細情況進行說明。
「FULL CLOSE(全閉)」係處於開度0%，「FULL OPEN(全開)」係處於開度100%。閥之開閉(開度)係利用二個臨限值、即作為第一設定值之閥開度下限值與作為第二設定值之閥開度上限值進行判定。該二個臨限值(閥開度下限值、閥開度上限值)係預先被設定於控制部19a之記憶裝置(記憶部)。然而，由於壓力控制控制器19b為了到達目標之既定壓力而控制閥之開度，因此，例如，可檢查藉由設定等執行配方後之結果的閥開度之追蹤值，且將用以設定視作為閥之開閉的開度的閥開度下限值及閥開度上限值設定至記憶部。其中，該閥開度下限值及閥開度上限值係被構成為可在於控制器19所包含之操作部19c顯示之狀態畫面上進行設定。閥開度下限值係大於0%且小於50%，例如20%，閥開度上限值，係大於50%且小於100%，例如80%。此外，當於成膜配方內之基板處理步驟中處理基板時，將實施壓力控制中之閥開度之微小變動值落入至低於閥開度下限值之範圍之方式決定閥開度下限值。亦即，執行壓力控制中之微小振幅之開閉動作係以不作為閥開閉計數之對象之方式而被設定。即使於手動操作中亦可操作閥，控制部19a亦可於配方執行期間以外(經常)對閥開度之資料收集作收集。
若控制部19a自壓力控制控制器19b接收APC閥15之閥開度之監控值時，則監視閥開度之監控值。例如，如圖2所示，於閥開度之監控值自閥開度下限值以下轉移至閥開度上限值以上並再轉移至閥開度下限值以下的情況，控制部19a對閥開閉次數之計數值進行一次加計。簡而言之，控制部19a係當閥開度之監控值為閥開度下限值時，判定閥有無開閉。此時，確認在監視之過程中所取得的閥開度之監控值是否於經過閥開度上限值之後而成為閥開度下限值。此外，於監視之過程中所取得之所有閥開度之監控值皆低於閥開度上限值的情況下，則判定為無閥之開閉。然後，若該閥開度之開閉狀態之判定結束時，則將目前為止所監視之閥開度之監控值歸零，並開始閥開度之監視。其次，更詳細地對圖3進行說明。圖3中，當自閥開度之監控值低於閥開度下限值到達至閥開度下限值時，控制部19a開始閥有無開閉之判定。此時，在自大於閥開度上限值的值轉移至閥開度下限值之時點上，判定為有閥之開閉，而對閥開閉次數進行加計。如此，藉由監視在閥開度下限值之期間自壓力控制控制器19b所取得之閥開度之監控值之推移，可更適當地對閥之開閉次數進行計數。要言之，控制部19a開始閥有無開閉之判定時，係在閥開度之監控值到達至閥開度下限值時，而控制部19a開始閥開閉次數之計數時，係在閥開度之監控值到達至閥開度下限值且閥開閉判定結束(被判定為已進行了閥開閉)時。再者，閥開度之監控(監視)，亦可於低於閥開度下限值時開始，或者亦可於閥之全閉(閥開度之監控值為0%)時開始。
於圖3(a)之區間中，於閥開度之監控值自低於閥開度下限值的狀態成為閥開度下限值以上，且於保持未成為閥開度上限值以上的狀態下轉移至閥開度下限值以下的情況下，由於閥開度下限值之間的閥開度之監控值低於閥開度上限值，因此控制部19a判定為無閥之開閉，不對閥開閉次數進行加計。換言之，於閥開度之監控值自閥開度下限值上升且返回至閥開度下限值為止，閥開度之監控值之最大值未到達至閥上限值的情況下，控制部19a判定為無閥之開閉。藉此，控制部19a不對閥開閉次數進行加計。
於圖3(b)之區間中，於自低於閥開度下限值成為閥開度上限值以上，然後於不成為閥開度下限值以下之狀態下進行推移的區間，控制部19a不對閥開閉次數之計數值進行加計。藉此，即使於閥開度之監控值自超過閥開度下限值至轉移至閥開度下限值為止的期間複數次超過閥開度上限值，控制部19a亦不對閥開閉次數進行加計，因此閥開閉次數被計數為一次。藉此，於如圖3所示之閥開度之序列中，雖然超過閥開度上限值二次，但由於控制部19a只進行一次有無閥開閉之判定，因此閥開閉次數之計數僅為一次。
由於以在開度為0%(FULL CLOSE)〜閥開度下限值與閥開度上限值〜100%(FULL OPEN)之間的動作進行閥開閉次數之計數，因此即使未到達至「FULL CLOSE」或「FULL OPEN」，仍可對產生劣化的零件(閥)之開閉次數進行計數。由於以在成膜配方內實施壓力控制過程中之閥開度變動值落入至低於閥開度下限值之範圍的方式決定閥開度下限值，因此，例如，即使在成膜配方內自實施壓力控制過程中將APC閥15設定為「FULL OPEN」，然後在成膜配方內實施壓力控制的情況下，仍可對閥開閉次數進行計數。
控制部19a，使用上限值之臨限值對如上述進行計數的閥開閉次數進行判定。將即將到達至APC閥15之耐久次數前的次數作為閥開閉次數之上限值進行設定，於閥開閉次數之計數值已到達至上限值的情況下，藉由警報報告將閥之交換時期通知至用戶。例如，如圖4所示，於將閥開閉次數之上限值設定為10000次，於執行配方1(Recipe1)之期間中在計數值到達至10000的情況下發布警報。此外，例如，為了閥交換作業，隨著配方1之成膜配方、即晶舟卸載步驟後之晶圓移出(Wafer D.CHG)結束，即停止下一配方2(Recipe2)之成膜配方之開始、即晶舟裝載步驟前之晶圓載入(Wafer CHG)，從而可執行閥交換時之任意之處理(例如，閥交換)。閥開閉次數之上限值係將製造廠商之保證值或至故障發生為止之閥開閉次數之過去例作為參照而進行設定。
於本實施形態中，當閥開度之監控值自低於閥開度下限值之狀態成為閥開度下限值以上時，開始用以判定有無閥開閉的監視，但是，當閥開度之監控值成為閥開度上限值以上時，亦可開始用以判定有無閥開閉的監視。於該情況下，當閥開度之監控值成為閥開度下限值時，判定為存在有閥開閉，對閥開閉次數之計數值進行加計。
於實施適用本揭示的閥開閉次數之計數之期間中因APC閥之故障而交換為新品之APC閥的情況下，可藉由控制部19a或上位控制器，以0次作為閥開閉次數來設定閥開閉次數。例如，如圖5(a)所示，藉由現在值清除(Current Value Clear)鍵將閥開閉次數之監控值(Monitor Value)即現在值(Current Value)設定為0次(times)。
此外，於將本揭示適用於不適用本揭示而已實施有閥開閉之次數之計數的APC閥的情況下，控制部19a或上位控制器(未圖示)，可以任意之補償值作為閥開閉次數進行設定。例如，如圖5(b)所示，藉由現在值變更(Current Value Change)鍵將閥開閉次數之監控值(Monitor Value)即現在值(Current Value)設定為150次(times)。該功能係於不交換使用之APC閥而僅交換壓力控制控制器時使用。設定之數值(在此為150)，例如，自過去之實施配方中算出本揭示之閥開閉次數。
於本實施形態中，對APC閥之開度之監控值以於執行製程配方過程中之壓力控制之期間被進行之情況進行了說明，但不限於該期間，亦可於執行製程配方之期間一直進行，此外，亦可預先指定監視APC閥之開度之監控值的製程配方之步驟，且在該被指定的步驟中進行。
再者，閥開閉次數之計數，亦可不在控制部19a中而在壓力控制控制器19b中實施。此外，APC閥之交換之參照基準，除了上述閥開閉次數以外，亦可為閥開閉時間、在一次閥開閉次數之期間中之面積(縱軸為開啟時所流動的氣體流量，橫軸為開啟時間)等。
再者，本揭示之基板處理裝置，不僅可適用於半導體製造裝置而且亦可適用於LCD裝置等之處理玻璃基板的裝置。此外，本揭示之基板處理裝置，不限於爐內之處理，亦可進行成膜處理，該成膜處理包含有CVD、PVD、形成氧化膜、氮化膜的處理、及形成包含有金屬之膜的處理。並且，本揭示之基板處理裝置，亦可適用於曝光裝置、光微影裝置、塗佈裝置、利用電漿的CVD裝置等。
以上，雖然根據本實施形態具體地進行了說明，但本揭示並不被限於上述實施形態，亦可進行各種之變更。
1:反應管 2:爐口凸緣 3:內管 4:加熱器 5:處理室 6:預備室 7:搬送框體 8:晶舟 9:爐口蓋 10:基板 11:氣體導入管線 12:氣體導入管線 13:排氣管線 15:APC閥(壓力調整閥) 17:壓力感測器 19:控制器 19a:控制部 19b:壓力控制控制器 19c:操作部 20:流量控制器 23:真空泵 100:基板處理裝置
圖1為本揭示之實施形態之基板處理裝置之示意構成圖。 圖2為說明對本揭示之實施形態之閥開閉次數進行計數之圖。 圖3為說明未對本揭示之實施形態之閥開閉次數進行計數之區間之圖。 圖4為說明本揭示之實施形態之閥開閉次數上限之判定及到達時處理之圖。 圖5(a)及(b)為說明本揭示之實施形態之閥開閉次數之現在值變更功能之圖。
1:反應管
2:爐口凸緣
3:內管
4:加熱器
5:處理室
6:預備室
7:搬送框體
8:晶舟
9:爐口蓋
10:基板
11:氣體導入管線
12:氣體導入管線
13:排氣管線
15:APC閥(壓力調整閥)
17:壓力感測器
19:控制器
19a:控制部
19b:壓力控制控制器
19c:操作部
20:流量控制器
23:真空泵
100:基板處理裝置

Claims (15)

  1. 一種基板處理裝置，其具備有：控制部，其對使其執行製程配方並處理基板之方式進行控制；及壓力控制控制器，其調整壓力調整閥之開度，控制上述處理室之壓力，該壓力調整閥係被設於處理基板的處理室之排氣管線；上述壓力控制控制器係，當控制上述處理室之壓力時，調整上述壓力調整閥之開度，將開度資訊輸出至上述控制部，上述控制部係，被構成為於一面自上述壓力控制控制器接收上述開度資訊一面對上述壓力調整閥之開閉狀態進行監視之過程中，當上述開度資訊為預先被設定的設定值時，根據上述監視之過程中之上述開度資訊與較上述設定值為大的既定之臨限值，判定上述壓力調整閥有無開閉。
  2. 如請求項1之基板處理裝置，其中，上述控制部係被構成為，若上述監視之過程中之上述開度資訊之最大值為上述臨限值以上時，則判定為上述壓力調整閥有開閉，且對上述壓力調整閥所開閉的次數進行加計。
  3. 如請求項1之基板處理裝置，其中，上述控制部係被構成為，若上述監視之過程中之上述開度資訊之最大值低於臨限值時，則判定為上述壓力調整閥未開閉，而不對上述壓力調整閥所開閉的次數進行加計。
  4. 如請求項1之基板處理裝置，其中，上述控制部係被構成為，於上述開度資訊超過上述設定值之後再返回至上述設定值為止之期間，若超過上述臨限值至少一次以上，則將上述壓力調整閥之開閉次數 計數為一次。
  5. 如請求項1之基板處理裝置，其中，上述控制部係被構成為，當上述開度資訊自低於上述設定值之值到達至上述設定值時，開始判定上述壓力調整閥有無開閉的監視。
  6. 如請求項1之基板處理裝置，其中，上述設定值係上述開度資訊為大於0%(閥全閉)之值，上述臨限值係上述開度資訊為小於100%(閥全開)之值。
  7. 如請求項1之基板處理裝置，其中，上述控制部係被構成為，於上述開度資訊轉移至上述臨限值之時點開始用以判定上述壓力調整閥有無開閉的監視之後，於轉移至上述設定值之時點，對上述壓力調整閥之開閉次數進行加計。
  8. 如請求項1之基板處理裝置，其中，上述控制部係被構成為，當上述開度資訊未達至上述臨限值以上且轉移至上述設定值時，不對上述壓力調整閥之開閉次數進行加計。
  9. 如請求項1之基板處理裝置，其中，上述控制部係被構成為，上述壓力調整閥之開閉次數若到達至預先被設定的上限值，則發布警報。
  10. 如請求項9之基板處理裝置，其中，上述控制部係被構成為，若於執行上述製程配方之期間中檢測有上述警報，則禁止搬送在下一之製程配方中預定被處理的基板。
  11. 如請求項1之基板處理裝置，其中，上述壓力控制控制器係被構成為，當將上述處理室之壓力維持於既定壓力時或變更至既定 壓力時，對上述控制部輸出上述開度資訊。
  12. 如請求項1之基板處理裝置，其中，上述控制部係被構成為，於執行上述製程配方之期間中，自上述壓力控制控制器取得上述開度資訊。
  13. 如請求項1之基板處理裝置，其中，更進一步具有操作部，其顯示上述壓力調整閥之開閉次數，上述操作部係被構成為可任意設定上述壓力調整閥之開閉次數。
  14. 一種半導體裝置之製造方法，其係具有執行製程配方以處理基板之步驟的半導體裝置之製造方法，其具有：於處理上述基板的步驟中，至少具有調整被設於處理室之排氣管線的壓力調整閥之開度，控制上述處理室之壓力的步驟；於控制上述處理室之壓力之步驟中，更進一步具備有：調整上述壓力調整閥之開度，輸出開度資訊的步驟；及於對上述壓力調整閥之開閉進行監視之過程中，當上述開度資訊為預先被設定的設定值時，根據上述監視之過程中之上述開度資訊與預先被設定的臨限值，判定上述壓力調整閥有無開閉的步驟。
  15. 一種程式，其係在基板處理裝置被執行的程式，該基板處理裝置具備有：控制部，其對使其執行製程配方並處理基板之方式進行控制；及壓力控制控制器，其調整壓力調整閥之開度，控制上述處理室之壓力，該壓力調整閥係被設於處理基板的處理室之排氣管線；該程式係藉由電腦使上述基板處理裝置執行以下之過程：調整上述壓力調整閥之開度，將開度資訊輸出至上述控制部的過程； 及於自上述壓力控制控制器接收上述開度資訊，對上述壓力調整閥之開閉進行監視之過程中，當上述開度資訊為預先被設定之設定值時，根據上述監視之過程中之上述開度資訊與預先被設定的臨限值，判定上述壓力調整閥有無開閉的過程。
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