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基板处理装置、半导体器件的制造方法、压力控制装置及基板处理程序

文献发布时间:2024-01-17 01:26:37


基板处理装置、半导体器件的制造方法、压力控制装置及基板处理程序

技术领域

本公开涉及基板处理装置、半导体器件的制造方法、压力控制装置及基板处理程序。

背景技术

在半导体器件或半导体设备的制造工序中,作为对包含半导体的被处理体即半导体基板(以下,也仅称为基板)进行处理的装置,存在使用纵型(立式)的基板处理装置的情况。在日本特开平7-45492和WO2020/194434中公开了如下技术:在基板处理装置中,在与进行处理的反应室等处理容器连接的排气系统上,并联配置流导不同的多个阀。

在日本特开平7-45492中,若小径的阀的开度接近全开,则依次进行打开比小径的阀直径大一圈的阀的作业。通过流导不同的多个阀依次打开,流导的可变范围扩大,从而反应室的压力的控制范围扩大。

发明内容

然而,在日本特开平7-45492的技术的情况下,在压力控制过程中,存在多个阀的切换出乎预料地产生的情况,结果为,担心压力控制会中断。

本公开的目的在于提供一种能够防止因在压力控制过程中产生的多个阀的切换而导致的压力控制的中断的技术。

根据本公开,提供一种结构,具备:处理容器,其在内部对基板进行处理;排气路,其连接于处理容器与排气装置之间,在中途分支为第1排气管路和第2排气管路;第1阀,其设于第1排气管路,能够连续地调整开度;第2阀,其设于第2排气管路,能够连续地调整开度;压力检测部,其检测处理容器内的压力;以及压力控制装置,其构成为能够以使上述压力检测部检测出的压力检测值接近为了对上述基板进行处理而针对每个时刻设定的上述处理容器内的压力设定值的方式,根据上述压力设定值选择上述第1阀及上述第2阀中的一方的阀,将第1阀及第2阀中的未被选择的另一方的阀的开度设定为固定状态,并且将被选择的一方的阀的开度维持比零大的值而进行调整。

发明效果

根据本公开,能够防止因在压力控制过程中产生的多个阀的切换而导致的压力控制的中断。

附图说明

图1是说明本公开的实施方式的基板处理装置的整体结构的概略图。

图2是说明本实施方式的基板处理装置的排气路的结构的概略图。

图3是说明本实施方式的基板处理装置的主控制部的结构的框图。

图4是说明在本实施方式中为了压力控制而选择阀时使用的基准的曲线图。

图5是说明作为使用了本实施方式的基板处理装置的基板处理方法的成膜处理动作的一例的概略图。

具体实施方式

以下说明本公开的实施方式。在以下的附图的记载中,对相同的部分及类似的部分标注相同的附图标记或类似的附图标记。但是,附图是示意性的,厚度与平面尺寸的关系、各装置和各部件的厚度的比率等与现实不同。因此,具体的厚度和尺寸应当参考以下的说明来判断。另外,在附图彼此之间也是,包含彼此的尺寸的关系和比率不同的部分。另外,存在将附图的上方向设为上方或上部、将下方向设为下方或下部进行说明的情况。另外,本实施方式中记载的压力只要没有特别说明,则表示“气压”。

<基板处理装置的整体结构>

如图1所示,基板处理装置100具备:具有对基板30进行处理的处理容器20的反应炉10;具有将基板30搬送到处理容器20的舟皿26的预备室22;和向处理容器20导入气体的第1气体导入管路40。另外,基板处理装置100具有排出处理容器20的气体的排气路50、和控制基板处理装置100的动作的主控制部70。

(反应炉)

如图1所示,在反应炉10内形成有处理容器20,该处理容器20包含:形成为在上下方向上具有轴的筒状的反应管12;和隔着气密部件12A与反应管12的下部连结且形成为在上下方向上具有轴的筒状的炉口凸缘14。在处理容器20连接设有气体供给装置80。

另外,在反应炉10中,在反应管12的内部与反应管12同心地支承有内管16。另外,在反应管12的外周,与反应管12的轴同心且相对于反应管12的外表面具有间隔地设有加热器18。加热器18具有得到来自主控制部70的信号并发热从而对反应管12进行加热的功能。通过反应管12、炉口凸缘14、内管16、加热器18和处理容器20构成了反应炉10。在处理容器20的内部配置基板30。

(预备室)

如图1所示,预备室22具有与炉口凸缘14的下部气密地连通的搬送壳体24。在搬送壳体24的内部,以沿上下方向能够移动的方式设有在上侧载置基板30并将基板30搬送且插入到处理容器20的舟皿26。另外,在搬送壳体24的下部,连通有具有与第1气体导入管路40相同的结构的第2气体导入管路44。向处理容器20导入的气体也可以从第2气体导入管路44导入。另外,在搬送壳体24的下部且舟皿26的下方,设有将搬送壳体24气密地封堵的炉口盖28。

(气体导入管路)

如图1所示,第1气体导入管路40具有:气体供给装置80;将气体供给装置80与炉口凸缘14连通的气体导入管40A;和设于气体导入管40A上的气体供给装置80与炉口凸缘14之间的流量控制器42。气体供给装置80经由流量控制器42向处理容器20供给流量遵照配方(recipe)而被进行了控制的气体。流量控制器42具有根据来自主控制部70的信号对设于内部的未图示的阀进行开闭而控制气体的导入量的功能。另外,第2气体导入管路44除了将气体供给装置80与搬送壳体24的下部连通的方面以外,具有与第1气体导入管路40相同的结构,作为第1气体导入管路40的备用而设置。

(排气路)

如图1所示,排气路50具有作为主排气管路的第1排气管路52、和作为旁通排气管路的第2排气管路54。排气路50连接于处理容器20与排气装置60之间,在中途分支为第1排气管路52和第2排气管路54。即,第1排气管路52和第2排气管路54相互并联设置。通过第1排气管路52和第2排气管路54,处理容器20与泵等排气装置60连接。在本公开中,排气装置60也可以包含于基板处理装置100。

第1排气管路52至少具备:从处理容器20排出气体的作为第1配管的大口径的配管52A;设于配管52A的第1阀58A及闸阀56;和设于配管52A并检测处理容器20的压力的压力检测部62。

第2排气管路54至少具备:与配管52A连接且在将配管52A的口径设为D时口径为D×(0.5~0.9)的作为第2配管的配管54A;和设于配管54A的第2阀58B。

(第1排气管路)

如图1所示,在第1排气管路52上设有从处理容器20连通至排气装置60的配管52A、和位于处理容器20与排气装置60之间的第1阀58A及闸阀56。闸阀56与主控制部70电连接。闸阀56的开闭动作基于来自与压力检测部62电连接的主控制部70的信号而进行。

另外,第1阀58A与第1控制器72A电连接。在第1阀58A中,基于来自与压力检测部62电连接的第1控制器72A的信号进行开闭动作及开度调整。第1排气管路52构成为,在第1阀58A及闸阀56为开状态时,通过排气装置60的吸引动作将处理容器20的气体排出。在本实施方式中,配管52A的口径作为一例为200mm

(第2排气管路)

如图1所示,第2排气管路54具有:在配管52A中在处理容器20与闸阀56之间以大致直角分支的分支部54B;将分支部54B与在闸阀56与排气装置60之间合流的合流部54C之间连通的配管54A;和设于配管54A上的分支部54B与合流部54C之间的第2阀58B。

第2阀58B与第2控制器72B电连接。在第2阀58B中,基于来自第2控制器72B的信号进行开闭动作及开度调整,其中该第2控制器72B从与压力检测部62电连接的主控制部70接收处理容器20的压力信息。

第2排气管路54构成为,在闸阀56为闭状态时,通过排气装置60的吸引动作将处理容器20的气体排出。配管54A的口径为40mm以上180mm以下,优选为80mm以上140mm以下,尤其优选为80mm以上100mm以下(

第2排气管路54中,若配管54A的直径小于第1排气管路52,则也可以大于180mm。另外,若配管54A的口径大于140mm,则在后述的相对于大气压的排气时不管第2阀58B的调整如何都担心会有微粒的产生。另一方面,若配管54A过小,则因受排气管路的排气能力的影响,产生对工艺的影响。例如,若配管54A的口径为40mm以下,则担心排气能力对工艺带来影响的可能性。

(第1阀、第2阀)

第1阀58A及第2阀58B均为例如APC阀。在本实施方式中,第1阀58A构成为蝶阀,第2阀58B构成为提升阀(poppet valve)。此外,在本公开中,第1阀58A及第2阀58B的结构不限定于此,能够适当变更。

第1阀58A设于第1排气管路52。第1阀58A的开度能够连续地调整。另外,在第1排气管路52中,作为开闭阀的闸阀56与第1阀58A串联连接。另外,第2阀58B设于第2排气管路54。第2阀58B的开度能够连续地调整。另外,成为第1排气管路52的与处理容器20相反一侧的端部的流动末端部与排气装置60的吸引侧连接。排气装置60也可以包含于排气路50。

第1阀58A具有比第2阀58B的最大流导大的最大流导。最大流导表示全开时的阀的流导。第1阀58A及第2阀58B根据为了对基板进行处理而针对每个时刻设定的处理容器20内的压力设定值而选择。即,压力设定值针对将来的多个时刻的每个时刻被设定为目标值。换言之,在本实施方式中,将来的压力设定值随时间变化。

排气路50构成为由控制第1阀58A的第1控制器72A、控制第2阀58B的第2控制器72B、以及主控制部70控制。主控制部、第1控制器及第2控制器构成本实施方式的压力控制装置。

(压力检测部)

如图1所示,压力检测部62设为通过比与配管52A的分支部54B相对应的位置靠处理容器20侧配置的多根配管62A而相互连通。压力检测部62与主控制部70电连接,具有发送处理容器20的压力信息的功能。由压力检测部62检测出的压力被设定为处理容器20内的压力。

如图2所示,压力检测部62由大气压传感器64、第1真空传感器68和第2真空传感器66构成。第1真空传感器68、第2真空传感器66及大气压传感器64从作为处理容器20的相反侧的接近分支部54B的那一侧,朝向作为处理容器20侧的远离分支部54B的那一侧,按第1真空传感器68、第2真空传感器66及大气压传感器64的顺序设于与配管52A连接的各个配管62A。大气压传感器64、第1真空传感器68、第2真空传感器66分别是压力传感器的一例。

(大气压传感器)

如图2所示,大气压传感器64设于距处理容器20最近的位置的与配管52A连接的配管62A,具有检测接近大气压的区域的压力的功能。

(第1真空传感器)

如图2所示,第1真空传感器68设于配管62A,具有对从接近大气压的区域的压力到预定(规定)的真空区域的压力(10

(第2真空传感器)

如图2所示,第2真空传感器66设于配管62A,另外,在第2真空传感器66设有若减压至预定压力则打开的阀66A。第2真空传感器66具有检测高真空区域的压力的压力传感器的功能。在本实施方式中,构成为阀66A在大约1.333×10

(主控制部)

如图3所示,基板处理装置100具有控制各部分的动作的主控制部70。作为控制机构的主控制部70构成为具备CPU(Central Processing Unit)70A、RAM(Random AccessMemory)70B、存储装置70C、I/O端口70D的计算机。主控制部70能够执行作为基板处理程序之一的工艺配方,进行作为制造半导体器件的一个工序的基板处理工序的控制。

RAM70B、存储装置70C、I/O端口70D构成为能够经由内部总线70E与CPU70A进行数据交换。构成为在主控制部70上能够连接例如构成为触摸面板等的输入输出装置411、外部存储装置412。而且,设有经由网络与上级装置75连接的接收部413。接收部413能够从上级装置75接收其他装置的信息。

存储装置70C由例如闪存、HDD(Hard Disk Drive)等构成。在存储装置70C内,以能够读出的方式保存有控制基板处理装置100的动作的控制程序、记载有后述的基板处理的步骤和条件等的工艺配方、修正配方等。此外,工艺配方、修正配方以能够使主控制部70执行在基板处理模式下实施的基板处理工序、特性确认工序中的各步骤并得到规定结果的方式组合而成,作为程序发挥功能。

此外,在本说明书中使用程序这一术语的情况下,存在仅包含工艺配方、修正配方的情况、仅包含控制程序单方的情况、或包含其两方的情况。另外,RAM70B构成为暂时保持由CPU70A读出的程序和数据等的存储区域(工作区域)。

I/O端口70D与排气装置、流量控制器、阀、加热器、压力检测部、气体供给装置及调整阀(APC阀)等分别连接。

主控制部70进行基板处理装置100所具备的、真空排气装置的起动及停止、阀的开闭动作、加热器的温度调整、压力检测部的动作控制、以及APC阀的流量调整等。具体地说,在本实施方式中,主控制部一边将第1阀58A的开度和第2阀58B的开度维持为不是全闭的大于零(0)的值一边进行调整。主控制部构成为能够通过阀的开度的调整使压力传感器检测的压力检测值接近将来的压力设定值。

以后,在存在将阀全闭、堵塞或封闭的记载的情况下,这些记载与阀的开度相对于全开状态下的阀的开度而为零(0)或0%意义相同。另外,在存在将阀开放的记载的情况下,该记载与阀的开度为全开状态、即开度为100%意义相同。

主控制部70不限于构成为专用计算机的情况,也可以构成为通用计算机。例如,准备保存有上述程序的外部存储装置(例如,USB存储器或存储卡等半导体存储器等)412。然后,使用所准备的外部存储装置412在通用计算机中安装程序,通过此等,能够构成本实施方式的主控制部70。

另外,用于向计算机供给程序的手段不限于经由外部存储装置412供给的情况。例如,也可以使用因特网或专用线路等通信手段,不经由外部存储装置412而供给程序。此外,存储装置70C和外部存储装置412构成为能够由计算机读取的记录介质。以下,对它们进行总称也仅称为记录介质。另外,在本说明书中,“记录介质”这一术语在仅包含存储装置70C单方的情况、仅包含外部存储装置412单方的情况、或包含其双方的情况下使用。

(第1控制器、第2控制器)

第1控制器72A及第2控制器72B均为例如APC控制器。第1控制器72A在第1排气管路52的配管52A中与第1阀连接而设置。

第1控制器72A构成为能够基于压力检测值和压力设定值自动调整第1阀58A的流导。第2控制器72B构成为能够基于压力检测值和压力设定值自动调整第2阀的流导。第2控制器72B在第2排气管路54的配管54A中与第2阀连接而设置。

压力控制装置根据基于气体供给装置80的将来的气体流量与将来的压力设定值的组合条件,选择第1阀58A及第2阀58B中的一个阀。具体地说,如图4所示,使用基于向处理容器20供给的气体流量和处理容器20内的压力而创建的单调增加曲线。

在图4中,例示了在将气体流量(体积流量)设为横轴、将处理室内的压力设为纵轴的坐标系中分别规定的第1单调增加曲线L1、第2单调增加曲线L2及第3单调增加曲线L3。第1单调增加曲线L1、第2单调增加曲线L2及第3单调增加曲线L3基于基板处理装置100的排气特性而确定。

第1单调增加曲线L1是从在基板处理装置100中第1阀58A固定于“全闭”状态、并且第2阀58B固定于“全开”状态的情况下,使气体流量变化并检测压力的实验结果得到的数据点的轨迹。

第2单调增加曲线L2是从在基板处理装置100中第1阀58A的开度不是全闭的零但为比零稍大的最小值、并且第2阀58B是“全开”状态的情况下,使气体流量变化并检测压力的实验结果得到的数据点的轨迹。

第3单调增加曲线L3是从在基板处理装置100中第1阀58A为大致“全开”状态、并且第2阀58B为“全开”状态的情况下,使气体流量变化并检测压力的实验结果得到的数据点的轨迹。

在图4中,在纵轴与第1单调增加曲线L1之间形成有高压控制区域A1。在高压控制区域A1中,在第1阀58A为“全闭”的状态下,在不是全闭的零以上的最小值与全开之间调整第2阀58B的开度,由此以能够实现作为目标的压力设定值的方式使气体流量变化。

在图4中,在第2单调增加曲线L2与第3单调增加曲线L3之间形成有低压控制区域A2。在低压控制区域A2中,在第2阀58B为“全开”的状态下,在不是全闭的零以上的最小值与全开之间调整第1阀58A的开度,由此,以能够实现作为目标的压力设定值的方式使气体流量变化。

在本实施方式中,使用单调增加曲线创建对压力控制装置的主控制部70提供的用于压力控制的配方。在配方中,记述有构成基板处理的各工序。

在本实施方式中,主控制部70构成为能够基于被提供的配方,经由第1控制器72A及第2控制器72B中的与被选择的阀相对应的控制器,将被选择的阀的开度维持为比零大的值而进行调整。通过调整所选择的阀的开度,从而控制处理容器20内的压力。

另外,在本实施方式中,主控制部70基于配方,对于未被选择的其他阀的开度,强制使第1控制器72A及第2控制器72B中的与未被选择的阀相对应的控制器将未被选择的阀设为全闭。在本实施方式中,“将阀设为全闭”表示是包含使阀的流导朝向零减少的状态、以及仍旧维持为零的状态中的至少一方的状态在内的状态。即,在本公开的压力控制中,未被选择的另一方的阀的开度被设定为固定状态。

另外,在配方中,包含如下指定:将在任意的第1时刻选择的一个阀根据第1时刻的将来的第2时刻的压力设定值而预先确定。基于被提供的配方,主控制部70在处理基板的期间,预先选择用于压力控制的一个阀。

另外,在配方中包含如下指定:针对基板处理中所含的每个工序,对于第1阀58A及第2阀58B分别执行特定开度的执行、基于特定的压力设定值进行的自动控制的执行、以及基于特定的压力变化率进行的自动控制的执行中的某一个。

特定开度包含全闭、全开、以及全闭及全开以外的任意开度中的某一个。另外,基于特定的压力设定值进行的自动控制的执行、以及基于特定的压力变化率进行的自动控制的执行对于一个工序仅对一个阀指定。

压力控制装置在比当前时间点之后到来的时间点下的将来的压力设定值为预定的第1压力以下的情况下,选择第1阀58A。另外,压力控制装置在将来的压力设定值为预定的第1压力以上的情况下,选择第2阀58B。另外,压力控制装置在将来的压力设定值为比第1压力高的第2压力以上的情况下,在与将来的压力设定值相对应的时刻,允许排气装置60进行动力降低运转,即,使排出的气体流量降低。

<基板处理方法>

接下来,说明对基板进行处理的例子。在本实施方式中,作为半导体元件的制造工序的一例,说明将作为来源的原料气体即第1气体和作为反应物的反应气体即第2气体交替向处理容器20供给的成膜处理。

作为原料气体,例如,能够使用含有Si及卤素的气体。在卤素中,包含氯(Cl)、氟(F)、溴(Br)、碘(I)等。含有Si及卤素的气体优选以Si与卤素的化学键的形式包含卤素。含有Si及卤素的气体也可以还包含C,该情况下,优选以Si-C键的形式包含C。作为含有Si及卤素的气体,例如,能够使用包含Si、Cl及亚烷基且具有Si-C键的硅烷系气体,即,亚烷基氯硅烷系气体。在此,在亚烷基中包含亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基等。另外,作为含有Si及卤素的气体,例如,能够使用包含Si、Cl及烷基且具有Si-C键的硅烷系气体,即,烷基氯硅烷系气体。亚烷基氯硅烷系气体和烷基氯硅烷系气体优选以Si-Cl键的形式包含Cl,以Si-C键的形式包含C。

作为含有Si及卤素的气体,例如,能够使用双(三氯甲硅烷基)甲烷((SiCl

另外,作为原料气体,也能取代含有Si及卤素的气体,而使用四(二甲基氨基)硅烷(Si[N(CH

作为反应气体,例如,能够采用不含Si的气体、氧化气体、H

此外,作为反应气体,在形成氮化膜系的膜的情况下,能够使用含有N及H的气体。作为含有N及H的气体,例如,能够使用氨(NH

在本实施方式中,使用作为来源的一例的二硅烷等Si原料气体和作为反应物的一例的含氮气体,在基板30上形成硅膜(Si

成膜处理包括对处理容器20的基板30供给原料气体的第1气体的工序、和对处理容器20的基板30供给反应气体的第2气体的工序。不同时进行供给第1气体的工序和供给第2气体的工序的循环作为循环处理实施一次以上的预定次数。通过循环处理,在基板30上形成SiN膜。

另外,在本实施方式中,在循环处理之间,对处理容器20的基板30供给清洁气体。作为清洁气体,能够采用例如HF、NO等。清洁气体相当于本公开的第3气体。此外,在本实施方式中,例示了第3气体为HF、NO等清洁气体的情况,但在本公开中不限定于此,第3气体能够适当变更,例如为NH

以下,参照图5具体说明本实施方式的基板处理方法。此外,图5中的各个步骤中所示的“→”表示实施与左侧所示的紧前的处理相同的处理。另外,图5中的第1气体~第3气体的处理中的“0”表示不流通气体的处理,并且“X”表示流通气体的处理。另外,图5中的第1阀、闸阀及第2阀的处理中的“F.C.”表示阀为全闭,“F.O.”表示阀为全开。

首先,如在图5中的待机状态的位置所示,预先将处理容器20内的压力设定为大气压(大约1.023×10

接着,在图5中的步骤S1中,将基板30装填到舟皿26,并且将舟皿26搬入处理容器20。接着,在图5中的步骤S2中,打开第2阀,使处理容器20内的压力降低。另外,将处理容器20内的温度也调整到预定温度。此外,步骤S2的处理所耗费的时间为其他步骤中耗费的处理时间的大约5倍。

接着,在图5中的步骤S3中,打开闸阀。在步骤S3中,处理容器20内的压力达到第1压力以下的低压区域。在本实施方式中,第1压力设定为大约1.333×10

(第1气体导入工序)

接着,在图5中的步骤S5中,将第1气体导入到处理容器20内。在此,在本实施方式中,对压力控制装置提供第1配方。主控制部根据第1配方,基于使用图4中的单调增加曲线创建的低压控制区域A2中的压力控制模式,作为开度调整用的阀而借助第1控制器选择第1阀。

具体地说,由于步骤S5及步骤S6中的将来的压力设定值为第1压力以下,所以压力控制装置选择第2阀。第1配方包含如下指定:在步骤S5及步骤S6中,以接近将来的压力设定值的方式对第1阀58A的开度进行自动控制,并且将第2阀的开度设为全闭。此外,在本公开中,基于第1配方对第1阀的指定内容不限定于此,也可以是基于特定开度及特定的压力变化率进行的自动控制。

另外,根据第1配方,主控制部强制使第2控制器将未被选择的第2阀设为全闭。另外,在第1配方中,记述为在步骤S5及步骤S6内的中途,压力控制装置不将为了压力控制而选择的第1阀变更为第2阀。

根据第1配方,从气体供给装置80向处理容器20导入第1气体,并且调整被选择的第1阀的开度,由此进行第1气体导入过程中的处理容器20内的压力控制。此外,在导入第1气体时,也可以将作为载气的N

另外,在本实施方式的第1配方中包含如下指定:使压力控制装置的主控制部根据与步骤S5的开始时刻相比为将来的步骤S7的开始时刻的压力设定值而预先决定在步骤S5的开始时刻选择的一个阀。因此,在步骤S5及后续的步骤S6中对基板进行处理的期间,用于控制步骤S7中的压力控制的一个阀在步骤S7的开始之前预先被选择。

(第2气体导入工序)

接着,在图5中的步骤S6中,停止从气体供给装置80向处理容器20导入第1气体。通过排气装置60对处理容器20进行真空排气,将残留的原料气体的第1气体从处理容器20内排除。此外,也可以通过将非活性气体、例如用作载气的N

另外,在保持第2阀全闭的状态下,从气体供给装置80向处理容器20导入反应气体的第2气体。此外,在导入第2气体时,也可以将作为载气的N

(清洁工序)

在形成SiN膜后,在图5中的步骤S7中,通过排气装置60对处理容器20内进行真空排气,将用于成膜后残留的反应气体的第2气体从处理容器20内排除。此外,与步骤S6的情况同样地,也可以通过向处理容器20供给N

接着,在本实施方式中,在处理容器20内的压力为第2压力以上的状态下,进行清洁处理。第2压力为大约13332Pa(100torr)。

在此,在本实施方式中,对压力控制装置提供第2配方。主控制部根据第2配方,基于使用图4中的单调增加曲线创建的高压控制区域A1中的压力控制模式,作为开度调整用的阀而借助第2控制器选择第2阀。

具体地说,由于步骤S7中的将来的压力设定值是作为步骤S5及步骤S6中的压力设定值的第1压力以上,所以压力控制装置选择第2阀。而且,由于将来的压力设定值为比第1压力高的第2压力以上,所以压力控制装置在与将来的压力设定值相对应的时刻,允许排气装置进行动力降低运转。

另外,第2配方包含如下指定:在步骤S7及步骤S8中,将第1阀58A的开度设为全闭,并且以接近将来的压力设定值的方式对第2阀的开度进行自动控制。此外,在本公开中,基于第2配方对第2阀的指定内容不限定于此,也可以是基于特定开度及特定的压力变化率进行的自动控制。另外,主控制部强制使第1控制器将未被选择的第1阀设为全闭。

另外,在第2配方中,记述为在步骤S7及步骤S8内的中途,压力控制装置不将为了压力控制而选择的第2阀变更为第1阀。

根据第2配方,从气体供给装置80向处理容器20导入第3气体,并且调整被选择的第2阀的开度,由此,进行第3气体导入过程中的处理容器20内的压力控制。第2阀的开度在不是全闭的零以上的值与全开状态之间,以追随时间性变化的压力设定值的方式反复多次进行调整。

另外,在第2配方中包含如下指定:使压力控制装置的主控制部根据与步骤S7的开始时刻相比为将来的步骤S9的开始时刻的压力设定值而预先确定在步骤S7的开始时刻选择的一个阀。基于第2配方,在步骤S7及步骤S8中对基板进行处理的期间,用于步骤S9中的压力控制的一个阀在步骤S9的开始之前预先被选择。

接着,在图5中的步骤S8中,与步骤S4的情况同样地,进行处理容器20的抽真空。接着,在图5中的步骤S9中,与步骤S5的情况同样地,进行作为原料气体的第1气体的导入处理。虽然省略图示,但在接着步骤S9之后的步骤中,与步骤S6的情况同样地进行作为反应气体的第2气体的导入处理。

即,将步骤S5的工序及步骤S6的工序设为1循环,反复执行1次以上的1循环,由此能够在基板30上形成预定的膜厚的SiN膜。此外,在本公开中,可以在由步骤S5的工序及步骤S6的工序组成的1循环中适当组合步骤S7的清洁工序,也可以循环地执行多次步骤S5~步骤S7的一系列工序。

在成膜处理完成后,使处理容器20内的压力恢复到大气压。具体地说,从气体供给装置80向处理容器20内供给例如N

然后,将处理容器20内的环境气体置换为非活性气体,处理容器20内的压力恢复到大气压。然后,若从处理容器20搬出基板30,则本实施方式的基板处理结束。通过对搬出的基板实施预定处理,能够制造半导体器件。

(作用效果)

在本实施方式的基板处理装置100中,根据为了对基板30进行处理而针对每个时刻设定的处理容器20内的压力设定值来选择第1阀58A及第2阀58B中的一方的阀。而且,将未被选择的另一方的阀的开度设定为固定状态,并且将被选择的一方的阀的开度维持为比零大的值并使其变化,由此进行调整。通过调整,能够使压力检测部62检测的压力检测值接近压力设定值。

因此,在压力控制过程中,能够抑制产生第1阀58A和第2阀58B与控制动作无关地切换的状态。结果为,能够防止因第1阀58A和第2阀58B的切换导致的压力控制的中断。

另外,在本实施方式中,第1阀58A构成为蝶阀,第2阀58B构成为提升阀。另外,基板处理装置100具备与第1阀58A串联设置的闸阀56。另外,压力控制装置的主控制部70在第1阀58A被选择的步骤S5的工序开始之前,以打开闸阀56的方式进行控制。因此,能够经由第1阀58A及闸阀56顺利地向处理容器20内导入第1气体。

另外,在本实施方式中,步骤S5中所选择的第1阀58A的开度在直到步骤S7的开始时刻到来为止的期间,被持续调整。即,能够将低压控制区域A2中使用的第1阀58A的开度的调整在直到之后到来的与将来的高压控制区域A1中的压力设定值相对应的时刻到来为止的期间进行。因此,能够进一步提高低压控制区域A2中的压力控制的精度。

另外,步骤S7中所选择的第2阀58B的开度在直到步骤S9的开始时刻到来为止的期间,被持续调整。即,能够将高压控制区域A1中使用的第2阀58B的开度的调整在直到之后到来的与将来的低压控制区域A2中的压力设定值相对应的时刻到来为止的期间进行。因此,能够进一步提高高压控制区域A1中的压力控制的精度。

此外,在本实施方式中,将进行被选择的阀的开度调整的期间仅设为直到与将来的压力设定值相对应的时刻到来为止的期间而例示性地进行了说明,但在本公开中,并不限定于此。在本公开中,也可以仅在直到压力检测部62检测出的实际压力成为将来的压力设定值为止的期间进行调整。或者,在直到与将来的压力设定值相对应的时刻到来为止的期间、以及直到压力检测部62检测出的实际压力成为将来的压力设定值为止的期间这双方期间进行调整。

另外,在本实施方式中,将在作为步骤S5的开始时刻的第1时刻选择的一个阀根据与第1时刻相比为将来的作为步骤S7的开始时刻的第2时刻的压力设定值而预先决定的第1配方被提供给压力控制装置的主控制部70。另外,在步骤S5及步骤S6中对基板30进行处理的期间,基于被提供的配方,预先选择用于压力控制的一个阀。因此,在第2时刻到来时,能够顺利地选择开度调整用的阀,因此能够防止步骤S7中的压力控制动作的延迟。

另外,将在作为步骤S7的开始时刻的第2时刻选择的一个阀根据与第2时刻相比为将来的作为步骤S9的开始时刻的第3时刻的压力设定值而预先决定的第2配方被提供给压力控制装置的主控制部70。另外,在步骤S7及步骤S8中对基板30进行处理的期间,基于被提供的配方,预先选择用于压力控制的一个阀。因此,在第3时刻到来时,能够顺利地选择开度调整用的阀,因此能够防止步骤S9中的压力控制动作的延迟。

此外,在本实施方式中,例示性地说明了步骤S5的开始时刻设定为第1时刻、步骤S7的开始时刻设定为第2时刻、步骤S9的开始时刻设定为第3时刻的情况,但在本公开中不限定于此。在本公开中,作为起点的第1时刻能够在任意时刻设定。即,即使是步骤S7的开始时刻或步骤S9的开始时刻,也能够设定为“第1时刻”。

另外,在本实施方式中,在步骤S5或步骤S7中,强制使第1控制器72A及第2控制器72B中的与未被选择的其他阀相对应的一方将其他阀设定为全闭状态。在此,在本实施方式中,压力控制中使用的第1单调增加曲线L1及第2单调增加曲线L2在两个阀中的一方为全闭的状态、即一方的阀的流导为零的状态下设定。因此,通过将未被选择的其他阀设为全闭,能够更准确地进行基于第1单调增加曲线L1及第2单调增加曲线L2的压力控制。

另外,在本实施方式中,在配方中包含如下指定:针对包含于基板处理的每个工序,对第1阀58A及第2阀58B执行特定开度的执行、基于特定的压力设定值进行的自动控制的执行、以及基于特定的压力变化率进行的自动控制的执行中的某一个。因此,例如,与对第1阀58A及第2阀58B仅指定特定开度那样的压力控制相比,能够更高精度地控制压力。

另外,在本实施方式中,第1阀58A具有比第2阀58B的最大流导大的最大流导。另外,压力控制装置在步骤S5中,在将来的压力设定值比第1压力低的情况下选择第1阀58A。因此,在针对比第1压力低的压力设定值的压力控制中是有利的。

另外,在本实施方式中,压力控制装置在步骤S7中,在将来的压力设定值为第1压力以上的情况下选择第2阀58B。因此,在针对第1压力以上的压力设定值的压力控制中是有利的。另外,压力控制装置在比第1压力高的第2压力以上的情况下,在与将来的压力设定值相对应的时刻允许排气装置进行动力降低运转。因此,每次控制时,都能够通过在压力和排气速度中最适合的控制性优异的阀进行压力控制。其结果为,能够提高实际压力对于作为目标的压力设定值的响应性。

另外,在本实施方式中,压力控制装置的主控制部70针对记述为配方的基板处理的各工序一旦选择了相对应的一个阀,则在相对应的工序内不将所选择的一个阀变更为其他阀,因此,在各个配方所对应的工序中,能够降低伴随频繁切换开度调整用的阀的作业导致的负担,并且能够防止装置的损耗。

另外,在本实施方式中,压力控制装置的主控制部70根据作为使用基于气体供给装置的气体流量与压力设定值的组合的条件的、第1单调增加曲线L1及第2单调增加曲线L2,选择一方的阀。因此,与不使用气体流量与将来的压力设定值的组合的情况相比,能够更高精度地控制压力。

另外,在本实施方式中,第1单调增加曲线L1基于将第1阀58A固定为比全闭的零稍大的最小值、以及将第2阀58B固定于全开时的排气特性而确定。另外,第2单调增加曲线L2基于将第1阀58A固定为全闭、将第2阀58B固定为全开时的排气特性而确定。并且,在图4的曲线图中,在气体流量与压力设定值的组合的坐标与第2单调增加曲线L2相比位于下侧时,第1阀58A被选择为开度调整用的阀。

在比第2单调增加曲线L2靠下侧的低压控制区域A2中,对最大流导比第2阀58B大的第1阀58A的开度进行调整,由此能够实现设为目标的压力设定值。因此,在气体流量与压力设定值的组合的坐标与第2单调增加曲线L2相比位于下侧的情况下,能够高精度地控制压力。

另外,也能够将基板处理装置100中所说明的进行压力控制的压力控制装置作为与基板处理装置100不同的本实施方式的压力控制装置而实现。根据本实施方式的压力控制装置,与基板处理装置100的情况同样地,能够防止因第1阀58A和第2阀58B的切换导致的压力控制的中断。

另外,也能够创建进行基板处理装置100中所说明的压力控制的本实施方式的基板处理程序。根据本实施方式的基板处理程序,与基板处理装置100同样地,能够防止因第1阀58A和第2阀58B的切换导致的压力控制的中断。

另外,也能够构成包含使用了基板处理装置100的基板处理方法的、本实施方式的半导体器件的制造方法。根据本实施方式的半导体器件的制造方法,能够防止因第1阀58A和第2阀58B的切换导致的压力控制的中断,因此能够提高质量来制造半导体器件。

<本公开的其他方式>

本公开通过上述公开的实施方式的样态进行了说明,但组成该公开内容的一部分的记载及附图不应理解为对本公开进行限定。本公开不限定于上述样态,能够在不脱离其要旨的范围内进行各种变更。

(第1变形例)

此外,在本实施方式中,例示性说明了根据气体流量与压力设定值的组合的坐标的位置是比第1单调增加曲线L1靠上侧的高压控制区域A1还是比第2单调增加曲线L2靠下侧的低压控制区域A2,而唯一地决定被选择的阀的情况。但是,在本公开中并不限定于此。

例如,在本公开中,也可以构成为,在包含于从当前起的预定时间内的将来的工序或至少一部分包含于预定时间的工序中,根据气体流量与压力设定值的组合的坐标位于第2单调增加曲线L2的下侧的情况的比例和位于第1单调增加曲线L1的上侧的情况的比例,而选择一个阀。

具体地说,分别计算出气体流量与压力设定值的组合的坐标位于第2单调增加曲线L2的下侧的情况的比例和位于第1单调增加曲线L1的上侧的情况的比例。然后,能够将对所计算出的比例更大的区域设定的、用于压力控制的一个阀选择为开度调整用的阀。即,若仅基于单调增加曲线,则即使在产生比较频繁地切换第1阀58A和第2阀58B的作业的情况下,通过使用比例,也是仅将所选择的一方的阀在特定工序内为了压力控制而持续使用。

例如,在本实施方式中,在气体流量与压力设定值的组合的坐标位于第2单调增加曲线L2下侧的低压控制区域A2的情况下,通过使第2阀58B为全开并且使第1阀58A的开度变化来控制压力。在下侧的低压控制区域A2中,存在为了从当前时间点的压力变化为设为目标的压力设定值而谋求使气体流量变化比较大的情况。因此,例如,根据第1阀58A的规格,担心无法实现压力设定值。

另一方面,在本实施方式中,在气体流量与压力设定值的组合的坐标位于第1单调增加曲线L1上侧的高压控制区域A1的情况下,能够使向处理容器20供给的气体流量变化的范围小于低压控制区域A2的情况。然而,若伴随着压力设定值时间性变化而产生将两个阀频繁切换的作业,则伴随着作业的负担变大,并且担心装置的损耗。

因此,在本公开中,即使由于在一定时间将对于开度调整用而选择的阀固定为两个阀中的一方而产生压力降低,只要所产生的压力降低在处理工艺上的容许范围内,就能够继续仅使用暂且选择的阀。通过将开度调整用的阀固定,能够降低伴随着将阀频繁切换的作业导致的负担,并且能够防止装置的损耗。

(第2变形例)

而且,在本公开中,也可以是,气体流量与压力设定值的组合的坐标位于第1单调增加曲线L1的上侧的情况的比例与坐标位于第2单调增加曲线L2的下侧的情况的比例相比被赋予的加权小。若通过加权而坐标位于第1单调增加曲线L1的上侧的情况的比例与位于第2单调增加曲线L2的下侧的情况的比例相比变低,则不是选择第2阀58B而是选择第1阀58A。

通过对坐标位于第1单调增加曲线L1的上侧的情况的比例赋予较小加权,能够降低伴随着将阀频繁切换的作业导致的负担,并且能够防止装置的损耗。对坐标位于第1单调增加曲线L1的上侧的情况的比例赋予较小加权的方法在基于第2阀58B进行的压力控制的优先度低的情况下是有利的。作为基于第2阀58B进行的压力控制的优先度低的情况,可想到例如仅通过基于第1阀58A进行的开度调整就能够实现设为目标的压力设定值的整个范围的情况。

(第3变形例)

另外,在本公开中,组合的坐标的位置的比例也可以根据图4的曲线图中的坐标的位置与第1单调增加曲线L1或第2单调增加曲线L2的距离而进行加权。在此,“距离”表示与组合的坐标的位置最接近的第1单调增加曲线L1或第2单调增加曲线L2与坐标之间的长度。

具体地说,例如,在某个坐标的位置与第1单调增加曲线L1的距离比坐标的位置与第2单调增加曲线L2的距离短的情况下,与第2单调增加曲线L2的下侧的低压控制区域A2相对应的第1阀58A的选择的优先度变大。即,坐标位于第1单调增加曲线L1的上侧的情况下的比例被赋予较小加权以使得第2阀58B的选择的优先度变小。加权的结果为,能够降低伴随着将阀频繁切换的作业导致的负担,并且能够防止装置的损耗。

(第4变形例)

另外,在本公开中,压力控制装置的主控制部70也可以构成为,在包含于从当前起的预定时间内的工序或者至少一部分包含于预定时间内的工序中,在气体流量与压力设定值的组合的坐标与第1单调增加曲线L1相比位于上侧的状态所存在的状态的时间总和为预定时间以下时,选择第1阀58A。通过使用坐标与第1单调增加曲线L1相比位于上侧的状态所存在的状态的时间总和,在基于第2阀58B进行的压力控制的优先度低的情况下,能够防止伴随着将阀频繁地切换的作业导致的负担,并且能够防止装置的损耗。

(第5变形例)

另外,例如,在本实施方式中,在步骤S5及步骤S6中,使用第1阀58A,使第1气体及第2气体双方以相同流量流动,由此使基板暴露于第1气体及第2气体。并且,例示性说明了以使压力检测值接近目标值的方式进行控制的基板处理的工序。但是,在本公开中,不限定于使第1气体及第2气体双方以相同流量流动的基板处理的工序,本公开能够适用于其他各种样态或工序。

例如,在某个其他样态中,配方也可以包含以下工序:使第1气体以第1流量流动并以使压力检测值接近第1目标值的方式进行控制的第1暴露工序;和使第2气体以第2流量流动并以使压力检测值接近比第1目标值高的第2目标值的方式进行控制的第2暴露工序。另外,也可以是,根据配方,压力控制装置在第1暴露工序中选择第1阀58A,在第2暴露工序中选择第2阀58B。

在某个其他样态中,根据配方,压力控制装置在第1暴露工序中选择第1阀58A,在第2暴露工序中选择第2阀58B,由此,与本实施方式同样地,能够防止因在压力控制过程中产生的多个阀的切换导致的压力控制的中断。

另外,在另一其他样态中,也能够在第1暴露工序中作为第1气体而使用成膜气体,在第2暴露工序中作为第2气体而使用清洁气体。

根据另一其他样态,在使用成膜气体和清洁气体这两种气体的情况下,能够防止因压力控制过程中产生的多个阀的切换导致的压力控制的中断。

在上述某个其他样态及另一其他样态中分别使用基板处理装置100的情况下,能够使用与本实施方式的样态的情况相同的处理步骤及处理条件等来执行各个处理。另外,在上述某个其他样态及另一其他样态中,分别能够得到与本实施方式的样态的情况相同的效果。

另外,也可以将上述公开的多个实施方式、变形例及样态中包含的结构部分地组合来构成本公开。在通过组合构成的本公开中,所执行的处理步骤及处理条件等例如能够与在本实施方式的样态中说明的处理步骤及处理条件同样地构成。本公开包含上述未记载的各种各样的实施方式等,并且本公开的技术范围仅由根据上述说明妥当的权利要求书的发明特定事项而确定。

<附记>

根据本公开,将以下样态概念化。

样态1为一种基板处理装置,具备:

处理容器,其在内部对基板进行处理;

排气路,其连接于上述处理容器与排气装置之间,在中途分支为第1排气管路和第2排气管路;

第1阀,其设于第1排气管路,能够连续地调整开度;

第2阀,其设于第2排气管路,能够连续地调整开度;

压力检测部,其检测上述处理容器内的压力;以及

压力控制装置,其构成为能够以使上述压力检测部检测出的压力检测值接近为了对上述基板进行处理而针对每个时刻设定的上述处理容器内的压力设定值的方式,根据上述压力设定值选择上述第1阀及上述第2阀中的一方的阀,将上述第1阀及上述第2阀中的未被选择的另一方的阀的开度设定为固定状态,将被选择的一方的阀的开度维持为比零大的值并进行调整。

样态2在样态1所记载的基板处理装置中,

对上述压力控制装置提供包含基板的处理步骤的作为程序的配方,并且,上述压力控制装置具备基于上述配方执行基板的处理的计算机,

对上述压力控制装置提供根据在任意的第1时刻之后到来的第2时刻的上述压力设定值而预先决定在上述第1时刻选择的上述一方的阀的上述配方,

在对基板进行处理的期间,基于上述配方来选择上述一方的阀。

样态3在样态2所记载的基板处理装置中,

还具备向上述处理容器供给流量遵照上述配方被进行了控制的第1气体和第2气体的气体供给装置,

上述配方包括使上述第1气体以第1流量流动并以使上述压力检测值接近第1目标值的方式进行控制的第1暴露工序;和使上述第2气体以第2流量流动并以使上述压力检测值接近比上述第1目标值高的第2目标值的方式进行控制的第2暴露工序,

上述压力控制装置构成为能够在第1暴露工序中选择上述第1阀,在第2暴露工序中选择上述第2阀。

样态4在样态3所记载的基板处理装置中,

在第1暴露工序中,作为上述第1气体而使用成膜气体,在第2暴露工序中,作为上述第2气体而使用清洁气体。

另外,与具体且单独地记述将各个文献、专利申请及技术标准通过参照而引入的情况相同程度地,本说明书记载的所有文献、专利申请及技术标准通过参考而引入本说明书中。

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