JP2022178875A - 成膜装置の制御装置及び制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】回転テーブルに載置された基板を自公転させながら成膜させる際のパラメータの設定を容易にする。
【解決手段】真空容器内に配置され、テーブル面の中心部軸周りに回転させ、これにより前記テーブル面の一部に設けられた載置面の上の基板を公転させるように構成された回転テーブルと、前記載置面の中心部軸周りに回転させ、これにより前記載置面の上の基板を自転させるように構成された載置部と、前記真空容器内にガスを供給するガス供給部と、を有する成膜装置の制御装置であって、前記制御装置は、前記基板の自転を制御する第1パラメータを設定する設定画面を表示させる表示制御部と、設定された前記第1パラメータに基づき前記基板の自転を制御しながら前記基板に膜を形成するプロセス実行部と、を有する制御装置が提供される。
【選択図】図9
【解決手段】真空容器内に配置され、テーブル面の中心部軸周りに回転させ、これにより前記テーブル面の一部に設けられた載置面の上の基板を公転させるように構成された回転テーブルと、前記載置面の中心部軸周りに回転させ、これにより前記載置面の上の基板を自転させるように構成された載置部と、前記真空容器内にガスを供給するガス供給部と、を有する成膜装置の制御装置であって、前記制御装置は、前記基板の自転を制御する第1パラメータを設定する設定画面を表示させる表示制御部と、設定された前記第1パラメータに基づき前記基板の自転を制御しながら前記基板に膜を形成するプロセス実行部と、を有する制御装置が提供される。
【選択図】図9
Description
本開示は、成膜装置の制御装置及び制御方法に関する。
例えば、特許文献1では、回転テーブルに載置された基板を公転させながら基板が自転するように、回転テーブルにおける基板の載置領域を回転させる回転機構を有し、公転によりガス供給領域を繰り返し通過する基板に膜を形成することを提案する。
本開示は、回転テーブルに載置された基板を自公転させながら成膜させる際のパラメータの設定を容易にする技術を提供する。
本開示の一の態様によれば、真空容器内に配置され、テーブル面の中心部軸周りに回転させ、これにより前記テーブル面の一部に設けられた載置面の上の基板を公転させるように構成された回転テーブルと、前記載置面の中心部軸周りに回転させ、これにより前記載置面の上の基板を自転させるように構成された載置部と、前記真空容器内にガスを供給するガス供給部と、を有する成膜装置の制御装置であって、前記制御装置は、前記基板の自転を制御する第1パラメータを設定する設定画面を表示させる表示制御部と、設定された前記第1パラメータに基づき前記基板の自転を制御しながら前記基板に膜を形成するプロセス実行部と、を有する制御装置が提供される。
一の側面によれば、回転テーブルに載置された基板を自公転させながら成膜させる際のパラメータの設定を容易にできる。
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
[成膜装置]
本開示の実施形態に係る成膜装置1について、図1を参照しながら説明する。成膜装置1は、基板の一例であるウエハWにALD(Atomic Layer Deposition)による成膜を行う。成膜装置1は、ウエハWにSi(シリコン)を含む処理ガスである原料ガスとしてBTBAS(ビスターシャルブチルアミノシラン)ガスを吸着させる。吸着されたBTBASガスを酸化する酸化ガスであるオゾン(O3)ガスを供給してSiO2(酸化シリコン)の分子層を形成し、この分子層を改質するためにプラズマ発生用ガスから発生したプラズマに曝す。この一連の処理が複数回、繰り返し行われ、SiO2膜が形成されるように構成されている。
本開示の実施形態に係る成膜装置1について、図1を参照しながら説明する。成膜装置1は、基板の一例であるウエハWにALD(Atomic Layer Deposition)による成膜を行う。成膜装置1は、ウエハWにSi(シリコン)を含む処理ガスである原料ガスとしてBTBAS(ビスターシャルブチルアミノシラン)ガスを吸着させる。吸着されたBTBASガスを酸化する酸化ガスであるオゾン(O3)ガスを供給してSiO2(酸化シリコン)の分子層を形成し、この分子層を改質するためにプラズマ発生用ガスから発生したプラズマに曝す。この一連の処理が複数回、繰り返し行われ、SiO2膜が形成されるように構成されている。
図1及び図2は、成膜装置1の縦断側面図、横断平面図である。成膜装置1は、概ね円形状の扁平な真空容器11と、真空容器11内に設けられた円板状の水平な回転テーブル2と、を備えている。真空容器11は、天板12と、真空容器11の側壁及び底部をなす容器本体13と、により構成されている。
回転テーブル2の中心部から鉛直下方へ伸びる中心軸21が設けられている。中心軸21は、容器本体13の底部に形成された開口部14を塞ぐように設けられた公転用回転駆動部22に接続されている。回転テーブル2は、中心軸21及び公転用回転駆動部22を介して真空容器11内に支持されると共に、平面視時計回り又は反時計回りに回転する。ガス供給管15は、中心軸21と容器本体13との隙間にN2(窒素)ガスを吐出し、これにより、回転テーブル2の表面から裏面への原料ガス及び酸化ガスの回りこみを防ぐ。
また、真空容器11の天板12の下面には、回転テーブル2の中心部に対向するように突出する平面視円形の中心領域形成部Cと、図2に示すように中心領域形成部Cから回転テーブル2の外側に向かって広がり、頂部が円弧状に切断された略扇型の平面形状をなす2つの凸状部17とが形成されている。これら中心領域形成部C及び凸状部17は、その外側領域に比べて低い天井面を構成している。中心領域形成部Cと回転テーブル2との中心部との隙間はN2ガスの流路18を構成している(図1参照)。ウエハWの処理中において、天板12に接続されるガス供給管からN2ガスが流路18に供給され、この流路18から回転テーブル2の外側全周に向かって吐出される。このN2ガスは、原料ガス及び酸化ガスが回転テーブル2の中心部上で接触することを防ぐ。
図3は、容器本体13の内部の底面を示す斜視図である。容器本体13には、回転テーブル2の下方にて当該回転テーブル2の周に沿うように、扁平なリング状の凹部31が形成されている。そして、この凹部31の底面には、凹部31の周方向に沿ったリング状のスリット32が開口しており、当該スリット32は、容器本体13の底部を厚さ方向に貫通するように形成されている。さらに凹部31の底面上には、回転テーブル2に載置されるウエハWを加熱するためのヒーター33が7つのリング状に配設されている。なお、図3では煩雑化を避けるために、ヒーター33の一部を切り取って示している。
ヒーター33は、回転テーブル2の回転中心を中心とする同心円に沿って配置されており、7つのヒーター33のうちの4つはスリット32の内側に、他の3つはスリット32の外側に夫々設けられている。また、各ヒーター33の上方を覆い、凹部31の上側を塞ぐように、シールド34が設けられている(図1参照)。シールド34には、スリット32に重なるようにリング状のスリット37が設けられ、後述する支柱41が当該スリット37を貫通する。また、容器本体13の底面において凹部31の外側には、真空容器11内を排気する排気口35、36が開口している。排気口35、36には、真空ポンプなどにより構成された図示しない排気機構が接続されている。
続いて回転テーブル2について、その表面側を示した図4を参照しながら説明する。回転テーブル2の表面には、当該回転テーブル2の回転方向に沿って5つの円形の凹部が形成されており、各凹部には、円形のウエハホルダ24が設けられている。ウエハホルダ24の表面には凹部25が形成されており、凹部25内にウエハWが水平に収納される。従って、凹部25の底面は、ウエハが載置される載置領域(載置面)を構成する。この例では凹部25の側壁の高さは、ウエハWの厚さと同じ、例えば1mmに構成されている。
回転テーブル2の裏面の周方向に互いに離れた位置から鉛直下方に向けて、例えば3本の支柱41が延出されている。図1に示すように各支柱41はスリット32を介して容器本体13の底部を貫通し、容器本体13の下方に設けられる接続部である支持リング42に接続されている(図4参照)。この支持リング42は、回転テーブル2の回転方向に沿って形成され、支柱41によって容器本体13に吊り下げられるように水平に設けられており、回転テーブル2と共に回転する。
また、ウエハホルダ24の下方中心部からは自転用回転軸である回転軸26が鉛直下方へ延出されている。回転軸26の下端は回転テーブル2を貫通し、スリット32を介して容器本体13の底部を貫通し、さらに支持リング42と当該支持リング42の下側に設けられる磁気シールユニット20とを貫通して自転用回転駆動部27に接続されている。磁気シールユニット20は、回転軸26を支持リング42に対して回転可能に支持するための軸受けと、回転軸26の周囲の隙間をシールする磁気シール(磁性流体シール)とにより構成される。
前記磁気シールは、前記軸受けから発生するパーティクル、例えば当該軸受けに用いられる潤滑油が、磁気シールユニット20の外部の真空雰囲気へ拡散することを抑えることができるように設けられている。また、回転軸26が前記軸受けにより支持されることで、ウエハホルダ24は例えば回転テーブル2から若干浮いた状態となっている。また、自転用回転駆動部27はモータを備え、支持リング42の下方に、磁気シールユニット20を介して支持リング42に支持されるように設けられており、前記モータにより当該回転軸26を軸周りに回転させる。このように回転軸26が支持されると共に回転することで、ウエハホルダ24は例えば平面視反時計回りに回転される。
テーブル面の中心部から鉛直に伸びる中心軸周りに回転テーブル2が回転し、これにより、ウエハホルダ24の載置面上のウエハWがその中心軸周りに回転する。回転テーブル2の上面はテーブル面であり、回転テーブル2の中心軸21はテーブル面の中心部から鉛直に伸びる第1中心軸の一例である。ウエハホルダ24は、載置部の一例であり、ウエハホルダ24の上面(凹部25の底面)は載置面であり、ウエハホルダ24の回転軸26は載置部の載置面の中心部から鉛直に伸びる第2中心軸の一例である。テーブル面の一部に形成された載置面上のウエハWを回転テーブル2の回転軸である第1中心軸周りに回転することをウエハWの公転又は単に公転ともいう。載置面の中心部から鉛直に伸びる第2中心軸周りにウエハホルダ24が回転することをウエハWの自転又は単に自転ともいう。
成膜装置1では、ウエハWへの成膜時にこれらの公転と自転とが互いに並行して行われる。なお、ウエハWの自転には、ウエハWがその中心軸周りに連続的に回転する場合の他に、間欠的にその中心周りに回転することも含まれる。そして、間欠的に回転する場合は、前記中心周りに1回以上回転する前にウエハWの回転が停止し、その後当該ウエハWの回転が再開されることも含まれる。
図4では、シールドリング44は鎖線で表示している。シールドリング44は、図1に示すように容器本体13のスリットを、容器本体13の下方側から塞ぐように設けられ、回転テーブル2と共に回転するように構成されている。従って、上記の回転軸26及び支柱41は、このシールドリング44を貫通するように設けられている。シールドリング44は、自転用回転駆動部27が各ガスに曝されること及び過度に加熱されることを防ぐための遮熱板の役割を果たす。
また、図1に示すように容器本体13の下方には、断面視凹状に形成され、支持リング42、自転用回転駆動部27及びシールドリング44を囲む下方壁部45が、回転テーブル2の回転方向に沿ってリング状に形成されている。また、下方壁部45の底部には、周方向に離れて充電機構46が5つ(図1では1つのみ図示)設けられている。ウエハWに処理が行われないときに、回転テーブル2は自転用回転駆動部27が充電機構46の直下に位置するように静止し、充電機構46からの非接触給電によって、各自転用回転駆動部27の充電を行うことができるように各充電機構46が配置されている。ガス供給路47は、下方壁部45に囲まれる空間に開口する。ガスノズル48あり、ガス供給路47を介して下方壁部45に囲まれる空間に例えばウエハWの処理中にN2ガスを供給し、当該空間をパージする。図1では表示を省略しているが、例えば当該空間は、後に例を挙げて示すように排気口36、37と図示しない上記の排気機構とを接続する排気路に連通し、当該空間内でパーティクルが発生しても前記N2ガスにより、この排気路へとパージされて除去される。
容器本体13の側壁にはウエハWの搬送口37と、当該搬送口37を開閉するゲートバルブ38とが設けられ(図2参照)、搬送口37を介して真空容器11内に進入した搬送機構と凹部25との間でウエハWの受け渡しが行われる。具体的には凹部25の底面、容器本体13の底部及び回転テーブル2において、夫々互いに対応する位置に貫通孔を形成しておき、各貫通孔を介してピンの先端が凹部25上と容器本体13の下方との間で昇降するように構成される。このピンを介して、ウエハWの受け渡しが行われる。このピン及び当該ピンが貫通する各部の貫通孔の図示は省略している。
また、図2に示すように、回転テーブル2上には、原料ガスノズル51、分離ガスノズル52、酸化ガスノズル53、プラズマ発生用ガスノズル54、分離ガスノズル55がこの順に、回転テーブル2の回転方向に間隔をおいて配設されている。各ガスノズル51~55は真空容器11の側壁から中心部に向かって、回転テーブル2の径に沿って水平に伸びる棒状に形成され、当該径に沿って形成された多数の吐出口から、ガスを下方に吐出する。各ガスノズル51~55は真空容器11内にガスを供給するガス供給部の一例である。
処理ガス供給機構をなす原料ガスノズル51は、上記のBTBAS(ビスターシャルブチルアミノシラン)ガスを吐出する。ノズルカバー57は原料ガスノズル51を覆い、原料ガスノズル51から回転テーブル2の回転方向上流側及び下流側に向けて夫々広がる扇状に形成されている。ノズルカバー57は、その下方におけるBTBASガスの濃度を高めて、ウエハWへのBTBASガスの吸着性を高くする役割を有する。また、酸化ガスノズル53は、上記のオゾンガスを吐出する。分離ガスノズル52、55はN2ガスを吐出するガスノズルであり、上記の天板12の扇状の凸状部17を夫々周方向に分割するように配置されている。
プラズマ発生用ガスノズル54は、例えばアルゴン(Ar)ガスと酸素(O2)ガスとの混合ガスからなるプラズマ発生用ガスを吐出する。天板12には回転テーブル2の回転方向に沿った扇状の開口部が設けられており、この開口部を塞ぐように当該開口部の形状に対応した、石英などの誘電体からなるカップ状のプラズマ形成部61が設けられている(図1参照)。このプラズマ形成部61は、回転テーブル2の回転方向に見て、酸化ガスノズル53と突状部14との間に設けられている。図2ではプラズマ形成部61が設けられる位置を鎖線で示している。プラズマ形成部61の下面には、当該プラズマ形成部61の周縁部に沿って突条部62が設けられている。上記のプラズマ発生用ガスノズル54の先端部は、この突条部62に囲まれる領域にガスを吐出できるように、回転テーブル2の外周側から当該突条部62を貫通している。突条部62、プラズマ形成部61の下方へのN2ガス、オゾンガス及びBTBASガスの進入を抑え、プラズマ発生用ガスの濃度の低下を抑える役割を有する。
プラズマ形成部61の上方側には窪みが形成され、この窪みには上方側に開口する箱型のファラデーシールド63が配置されている。ファラデーシールド63の底面上には、絶縁用の板部材64を介して、金属線を鉛直軸周りにコイル状に巻回したアンテナ65が設けられており、アンテナ65には高周波電源66が接続されている。上記のファラデーシールド63の底面には、アンテナ65への高周波印加時に当該アンテナ65において発生する電磁界のうち電界成分が下方に向かうことを阻止すると共に、磁界成分を下方に向かわせるためのスリット67が形成されている。このスリット67は、アンテナ65の巻回方向に対して直交(交差)する方向に伸び、アンテナ65の巻回方向に沿って多数形成されている。このように各部が構成されることで、高周波電源66をオンにしてアンテナ65に高周波が印加されると、プラズマ形成部61の下方に供給されたプラズマ発生用ガスをプラズマ化することができる。
回転テーブル2上において、原料ガスノズル51のノズルカバー57の下方領域を、原料ガスであるBTBASガスの吸着が行われる吸着領域R1とし、酸化ガスノズル53の下方領域を、オゾンガスによるBTBASガスの酸化が行われる酸化領域R2とする。また、プラズマ形成部61の下方領域を、プラズマによるSiO2膜の改質が行われるプラズマ形成領域R3とする。凸状部17の下方領域は、分離ガスノズル52、55から吐出されるN2ガスにより、吸着領域R1と酸化領域R2とを互いに分離して、原料ガスと酸化ガスとの混合を防ぐための分離領域D、Dを夫々構成する。
上記の排気口35は吸着領域R1と、当該吸着領域R1に対して前記回転方向下流側に隣接する分離領域Dとの間の外側に開口しており、余剰のBTBASガスを排気する。排気口36は、プラズマ形成領域R3と、当該プラズマ形成領域R3に対して前記回転方向下流側に隣接する分離領域Dとの境界付近の外側に開口しており、余剰のO3ガス及びプラズマ発生用ガスを排気する。各排気口35、36からは、各分離領域D、回転テーブル2の下方のガス供給管15、回転テーブル2の中心領域形成部Cら夫々供給されるN2ガスも排気される。
この成膜装置1には、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御装置100が設けられている(図1参照)。この制御装置100には、後述のように成膜処理を実行するプログラムが格納されている。前記プログラムは、成膜装置1の各部に制御信号を送信して各部の動作を制御する。具体的には、各ガスノズル51~56からのガス供給量、ヒーター33によるウエハWの温度、ガス供給管15及び中心領域形成部CからのN2ガスの供給量、回転テーブル2の回転速度、ウエハホルダ24の回転速度などが、制御信号に従って制御される。上記のプログラムにおいてはこれらの制御を行い、後述の各処理が実行されるようにステップ群が組まれている。当該プログラムは、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどの記憶媒体から制御装置100内にインストールされる。
この成膜装置1においては、回転テーブル2が回転することで、ウエハWが公転して成膜処理が行われる。上記のように当該回転テーブル2の回転と並行して、ウエハホルダ24の回転によるウエハWの自転が行われるが、回転テーブル2の回転とウエハホルダ24の回転とは同期しない。ただし、回転テーブル2の回転とウエハホルダ24の回転とは同期してもよい。具体的には、真空容器11内の所定の位置に第1の向きを向いた状態から回転テーブル2が1回転し、再度所定の位置に位置したときに、ウエハWが第1の向きとは異なる第2の向きに向けられるような回転速度(自転速度)でウエハWが自転してもよい。このウエハWの回転速度(単位:rpm)の設定等は、後述するように操作者が特定の設定画面から設定するパラメータに基づき、制御装置100によってなされる。
[制御装置]
次に、図5及び図6を参照して、実施形態に係る制御装置100のハードウエア構成及び機能構成の一例を説明する。図5に示すように制御装置100は、CPU(Central Processing Unit)301、ROM(Read Only Memory)302、RAM(Random Access Memory)303、I/Oポート304、操作パネル305、HDD306(Hard Disk Drive)を有する。各部はバスBによって接続されている。
次に、図5及び図6を参照して、実施形態に係る制御装置100のハードウエア構成及び機能構成の一例を説明する。図5に示すように制御装置100は、CPU(Central Processing Unit)301、ROM(Read Only Memory)302、RAM(Random Access Memory)303、I/Oポート304、操作パネル305、HDD306(Hard Disk Drive)を有する。各部はバスBによって接続されている。
CPU301は、HDD306等の記憶装置に格納されたプログラムや、パラメータ設定処理、成膜処理を行うためのレシピ等に基づき、制御装置100の動作を制御する。例えば、プログラムには、成膜装置の制御方法を実行するプログラムが含まれる。CPU301は、レシピに基づき、回転テーブル2に載置されたウエハWの成膜処理を制御する。
ROM302は、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)、フラッシュメモリ、ハードディスク等により構成され、CPU301のプログラムやレシピ等を記憶する記憶媒体である。RAM303は、CPU301のワークエリア等として機能する。
I/Oポート304は、温度、圧力、ガス流量等を検出する各種センサの値を成膜装置1に取り付けられた各種センサから取得し、CPU301に送信する。また、I/Oポート304は、CPU301が出力する制御信号を成膜装置の各部(回転テーブル2、真空ポンプ640等)へ出力する。また、I/Oポート304には、操作者が成膜装置1を操作する操作パネル305が接続されている。
HDD306は、補助記憶装置であり、成膜処理の手順を規定した情報であるレシピや、アイドル時間における回転テーブルの制御方法を実行するプログラム等が格納されてもよい。
図6に示すように制御装置100は、図6に機能構成の一例を示すように、記憶部101、表示制御部103、タッチ操作受付部104及びプロセス実行部105を有する。
表示制御部103は、ウエハWの自転を制御するパラメータ(以下、「第1パラメータ」とする。)を設定する設定画面を、操作者が操作するディスプレイに表示させる。表示制御部103は、ウエハWの公転を制御するパラメータ(以下、「第2パラメータ」とする。)を設定する設定画面を、操作者が操作する操作パネル305に表示させる。
タッチ操作受付部104は、第1パラメータを設定する設定画面に対する操作者のタッチ操作により入力された情報を第1パラメータの一情報として受け付け、記憶部101の自転テーブル110に記憶する。タッチ操作受付部104は、第2パラメータを設定する設定画面に対する操作者のタッチ操作により入力された情報を第2パラメータの一情報として受け付け、記憶部101の公転テーブル109に記憶する。
表示制御部103は、ウエハWの種類に応じた第1パラメータの設定画面を表示させてもよい。この場合、記憶部101は、ウエハWの種類に応じた第1パラメータを設定する設定画面から受け付けた第1パラメータをウエハWの種類毎に別の自転テーブル110に記憶する。
これによれば、プロセスウエハ、ダミーウエハ、モニターウエハ毎にウエハの種類に合わせて第1パラメータの設定を容易に行うことができる。これにより、第1パラメータに基づきウエハの種類に応じた自転制御が可能となる。また、ウエハホルダ24にウエハWが載置されているか否かによって第1パラメータを変えてもよい。これにより、第1パラメータに基づきウエハホルダ24にウエハWが載置されている場合にはウエハホルダ24を自転させ、ウエハホルダ24にウエハWが載置されていない場合にはウエハホルダ24の回転を止める等、きめ細やかな制御ができる。
同様に、表示制御部103は、ウエハWの種類に応じた第2パラメータの設定画面を表示させてもよい。この場合、記憶部101は、ウエハWの種類に応じた第2パラメータを設定する設定画面から受け付けた第2パラメータをウエハWの種類毎に複数の公転テーブル109に記憶する。
プロセス実行部105は、公転テーブル109に記憶した第2パラメータに基づきレシピに設定されたステップ毎に公転用回転駆動部22のモータを制御し、これによりウエハWの公転を制御する。プロセス実行部105は、自転テーブル110に記憶した第1パラメータに基づきレシピに設定されたステップ毎に自転用回転駆動部27のモータを制御し、これによりウエハWの自転を制御する。プロセス実行部105は、係る自転及び公転の制御を行いながら、指定されたレシピに従いガスの流量、圧力等のプロセス条件を満たすように制御してウエハWに膜を形成する。
記憶部101は、成膜装置1が実行する基板処理に応じた複数のレシピ(レシピA、レシピB・・・)を記憶する。図7は、実施形態に係るレシピの一例を示す図である。レシピAには、ステップ毎のプロセス条件とともに、ステップ毎に使用する公転テーブル109及び自転テーブル110の番号201,205が表示されている。例えばステップ1では、公転テーブル「Table11」及び自転テーブル「Table01」が指定されている。
本例の場合、プロセス実行部105は、レシピAに従い公転テーブル「Table11」に記憶された第2パラメータを参照して公転用回転駆動部22を制御し、回転テーブル2を所定の回転速度及び回転方向に回転させる。プロセス実行部105は、自転テーブルステップ毎に設定された「Table01」又は「Table02」に記憶された第1パラメータを参照して自転用回転駆動部27を制御し、ウエハホルダ24を設定された回転速度及び回転方向に回転させる。プロセス実行部105は、係るウエハWの自公転を行いながら、レシピAに従いプロセス条件を制御してウエハWに膜を形成する。これによれば、第2パラメータ及び第1パラメータを参照して、公転用回転駆動部22及び自転用回転駆動部27のモータをそれぞれ制御する。これにより、回転テーブル2を第1中心軸である中心軸21周りに回転させつつ、ウエハホルダ24を第2中心軸である回転軸26周りに回転させる。プロセス実行部105は、この2つの回転を制御しながら、ガス供給部(ガスノズル51~55)からテーブル面の一部におけるガス供給領域にガスを供給し、公転により当該ガス供給領域を繰り返し通過するウエハWに膜を形成する。ガス供給領域を繰り返し通過するウエハWは、公転しながらウエハホルダ24を回転させることで自転している。ウエハWが公転するだけでなく自転することでガスが均一にウエハW上に供給され、これにより、ウエハWの全面に均一に成膜することができ、これにより、成膜精度を向上させることができる。
図8は、第1パラメータの設定画面の一例を示す。表示制御部103は、ウエハホルダ24を回転させるときの回転速度、回転方向、起動速度、加減速時間、回転開始角度及び動作開始時間の少なくともいずれかの第1パラメータの表示を含む設定画面を操作パネル305に表示させる。操作者は、図8の設定画面を使用して表示部品210のいずれかのボタンを押すことでプロセスに使用する自転テーブルを選択できる。
操作者は、自転モータ設定テーブルの表示部品211の下に表示された第1パラメータの各項目213について、画面へのタッチ操作によりスロット212毎に第1パラメータを設定できる。各スロット212の第1パラメータは、回転速度215a、回転方向215b、起動速度215c、加減速時間215d、回転開始角度215e及び動作開始時間215fである。ただし、第1パラメータは、回転速度215a、回転方向215b、起動速度215c、加減速時間215d、回転開始角度215e及び動作開始時間215fの少なくともいずれかを含んでいればよい。図8の領域214に設定された数値は、第1パラメータの各項目213について、スロット212毎の第1パラメータ値である。なお、スロット番号は、複数のウエハホルダ24のそれぞれに付与された識別番号である。図2、図4に示す成膜装置1ではウエハホルダ24は5つ設けられていたが、5つに限らず、1つ以上設けられていればよい。図8の例では、ウエハホルダ24が6つ設けられている。このため、スロット1~6のウエハホルダ24に対する第1パラメータが表示されている。
プロセス実行部105は、図7のレシピのステップ毎に設定された自転テーブルの第1パラメータを参照して回転制御を行う。これにより、図8に示す設定画面にて設定された自転テーブルの第1パラメータを参照して、ステップ毎にウエハホルダ24の回転を制御し、ウエハWの自転を制御できる。ステップ毎に第1パラメータを設定しているため、例えば、レシピのステップ1ではウエハホルダ24を徐々に回転し、ステップ2ではウエハホルダ24をフル回転する等の制御を実現できる。
このようにして本開示では、第1パラメータの設定画面を操作者に提供することにより、レシピのステップ毎に自転用回転駆動部27のモータの制御手順を示す第1パラメータを容易に設定できる。また、第1パラメータの設定画面からスロット毎の第1パラメータの値を設定できるため、各スロットのウエハホルダ24を個別に動作させることができる。これにより、回転テーブル2に載置されたウエハWを公転及び自転させながらウエハWを成膜する際のパラメータの設定を容易にすることができる。
なお、表示制御部103は、第2パラメータの設定画面において、回転テーブル2を回転させるときの回転速度及び回転方向の少なくともいずれかの表示を含む設定画面を操作パネル305に表示させ、第2パラメータの設定を容易にしてもよい。
[パラメータ設定処理]
図9は、実施形態に係るパラメータ設定処理の一例を示すフローチャートである。操作者が第1パラメータの設定を要求すると、ステップS1において表示制御部103は、第1パラメータの設定画面を表示する。これにより、例えば図8の設定画面が表示される。
図9は、実施形態に係るパラメータ設定処理の一例を示すフローチャートである。操作者が第1パラメータの設定を要求すると、ステップS1において表示制御部103は、第1パラメータの設定画面を表示する。これにより、例えば図8の設定画面が表示される。
次に、タッチ操作受付部104は、操作パネル305へのタッチ操作を受け付ける。タッチ操作受付部104が、操作者による連続回転の項目のタッチ操作を受け付けた場合、ステップS5において各スロットの回転速度、回転方向、起動速度、加減速時間の少なくともいずれかの入力を受け付け、記憶部101の自転テーブル110に記憶する。
タッチ操作受付部104により操作者による回転開始角度の項目のタッチ操作が受け付けられた場合、ステップS7においてタッチ操作受付部104は、回転開始角度の設定があると判定する。ステップS9において各スロットの回転開始角度の入力を受け付け、記憶部101の自転テーブル110に記憶する。
タッチ操作受付部104により操作者による動作開始時間のタッチ操作が受け付けられた場合、ステップS11においてタッチ操作受付部104は、動作開始時間の設定があると判定する。ステップS13において各スロットの動作開始時間の入力を受け付け、記憶部101の自転テーブル110に記憶し、本処理を終了する。
タッチ操作受付部104がいずれのタッチ操作も検知しなければ、第1パラメータの設定を行うことなく本処理を終了する。
[成膜装置の制御方法]
次に、設定された第1パラメータを使用して成膜装置1にて実行される成膜装置の制御方法について、図10~図14を参照しながら説明する。図10は、実施形態に係る成膜装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。図11は、実施形態に係る成膜装置の制御方法(プロセス間の処理)の一例を示すフローチャートである。図12~図14は、本開示の制御方法を説明するための図である。
次に、設定された第1パラメータを使用して成膜装置1にて実行される成膜装置の制御方法について、図10~図14を参照しながら説明する。図10は、実施形態に係る成膜装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。図11は、実施形態に係る成膜装置の制御方法(プロセス間の処理)の一例を示すフローチャートである。図12~図14は、本開示の制御方法を説明するための図である。
本処理が開始されると、ステップS21においてプロセス実行部105は、レシピに従い公転テーブル109に設定された第2パラメータに基づき回転テーブル2の中心部から鉛直に伸びる中心軸21周りに回転テーブル2を回転させる。これによりウエハWの公転を制御する。例えば、第2パラメータに基づき回転テーブル2の回転速度及び回転方向(平面視時計回り又は反時計回り)が制御される。
ステップS23においてプロセス実行部105は、レシピに従いステップ毎の自転テーブル110に設定された第1パラメータに基づきウエハホルダ24の中心部から鉛直に伸びる回転軸26周りにウエハホルダ24を回転させる。これによりウエハWの自転を制御する。例えば、プロセス実行部105は、第1パラメータに基づきウエハホルダ24の回転速度及び回転方向を制御する。加えて、プロセス実行部105は、第1パラメータに基づき起動速度、加減速時間、回転開始角度及び動作開始時間の少なくともいずれかを制御してもよい。起動速度、加減速時間、回転開始角度及び動作開始時間のパラメータの制御方法については後述する。なお、便宜的にステップS21とS23とを分けて説明したが、これらのステップは同時又は並列して実行されてよい。
次に、ステップS25においてプロセス実行部105は、ガスノズル51~55等から所望のガスを真空容器11に供給し、ウエハホルダ24上のウエハWを成膜する。ステップS27においてプロセス実行部105は、次ステップがあるかを判定し、次ステップがあると判定すると、ステップS29においてプロセス実行部105は、回転方向を切り替えるかを判定する。プロセス実行部105は、回転方向を切り替えると判定した場合、ステップS31において前ステップの第1パラメータに設定された加減速時間でウエハホルダ24の回転を減速して停止後、回転方向を切り替え、当該ステップの加減速時間でウエハホルダ24の回転を加速させ、ステップS21に戻る。ステップS29において回転方向を切り替えないと判定した場合、そのままステップS21に戻る。ステップS27において次のステップがないと判定された場合、ステップS33においてプロセス実行部105は、次プロセスがあるかを判定し、次プロセスがないと判定された場合、本処理を終了する。
次プロセスがあると判定された場合、図11のステップS41に進み、プロセス実行部105は、加減速時間で各スロットのウエハホルダ24の回転を停止する。
ステップS43においてプロセス実行部105は、各スロットのウエハホルダ24を原点の位置まで移動させる。ステップS45においてプロセス実行部105は、各スロットのウエハホルダ24を原点の位置から回転開始角度だけ移動(回転)させ、ステップS47においてステップS21に戻り、ステップS21以降の処理を行うことで次プロセスを実行する。なお、本開示では、図11の各ステップはプロセスが変わる毎に行う例を示したが、一プロセスが複数ステップで構成される場合、図11の各ステップをステップが変わる毎に実行してもよい。また、一プロセスの複数ステップのうち特定のステップが開始されるときに実行してもよい。
図12は、ステップS21、S23の処理を行うことにより、スロット1~6で示される6つのウエハホルダ24の自転と回転テーブル2の公転の一例を示す。本実施形態に係る制御方法では、6つのウエハホルダ24の回転をスロット毎で任意に設定された回転速度及び回転方向に従い制御する。また、回転方向の切り替えについては、ステップS31の処理を行うことによりスロット毎に制御できる。
なお、回転速度を0(rpm)に設定したスロットのウエハホルダ24は原点に移動させる。原点の移動については、図11のステップS45の処理と同じであるため、次に説明する。
図13(a)は図11のステップS41の処理に対応し、図13(b)はステップS43の処理に対応し、図13(c)はステップS45の処理に対応する。図13(a)は、図11のステップS41の処理において加減速時間で各スロットのウエハホルダ24の回転を停止した状態を示す。このとき、各スロットの原点を破線で示すと、回転位置(原点の位置)が不定である。
図13(b)は、ステップS43の処理において次プロセスの開始時又は次プロセスの開始前に原点を移動させて停止した状態を示す。この場合、前ステップの加減速時間で移動し、停止する。なお、原点の位置は、各スロットのウエハホルダ24に付けられたマーカをカメラで撮影し、撮影されたマーカの位置を原点の位置を示す所定の角度に合わせることで原点の移動ができる。
図13(c)は、ステップS45の処理において各スロットのウエハホルダ24を回転開始角度へ移動させる。図13(c)の例では、回転開始角度を45°に設定してウエハホルダ24を移動させた例である。ウエハホルダ24の回転開始角度への移動は、実行ステップの加減速時間で移動し、停止する。このように全スロットのウエハホルダ24を特定の角度で停止した後、成膜プロセスを実行することでより成膜結果を良好にすることができる。
図14は、第1パラメータに動作開始時間を使用した制御方法の一例を示す図である。例えば図8の例ではスロット1~6は動作開始時間の設定がずれている。図14には、ガス供給部(ガスノズル51~55、シャワーヘッド)から回転テーブル2のテーブル面の一部におけるガス供給領域Arにガスを供給している状態で、各スロットのウエハホルダ24が時計回りに回転している。
動作開始時間は、ウエハホルダ24が回転し始めるまでに遅延時間が必要な場合に設定されている。例えば、任意の公転位置で回転テーブル2が停止し、ガスを切り替えた後、任意の回転速度及び回転方向で回転テーブル2の回転(公転)が開始された場合、その回転時刻から動作開始時間が経過した後各スロットのウエハホルダ24を回転(自転)させる。これにより、スロット毎にウエハホルダ24の自転の開始時間をずらすことができる。
図14のガス供給領域Arは成膜エリアであり、ガスが充填している。スロット毎にウエハホルダ24がガス供給領域Arを通過し始めるときにウエハホルダ24を自転させるように制御する。動作開始時間に基づき回転テーブル2の回転からずれた時間に各スロットを回転し始めることで、各スロットのウエハホルダ24は、ガス供給領域Arを通過し始める破線(中心線)P1にて自転を開始することができる。なお、第1パラメータに動作終了時間を設定することもできる。この場合、ガス供給領域Arを通過し終える破線(中心線)P2にて各スロットのウエハホルダ24の自転を終了する又は停止動作を開始することも可能である。
[メンテナンス時のパラメータ設定処理]
次に、メンテナンス時のパラメータ設定処理について、図15を参照しながら説明する。図15は、実施形態に係るメンテナンス時の第1パラメータの設定画面の一例を示す図である。
次に、メンテナンス時のパラメータ設定処理について、図15を参照しながら説明する。図15は、実施形態に係るメンテナンス時の第1パラメータの設定画面の一例を示す図である。
操作者がメンテナンス時に第1パラメータの設定画面の表示を要求すると、表示制御部103は、図15に示すメンテナンス用の設定画面を表示する。本設定画面による第1パラメータの設定は、操作者がマニュアルで各スロットのウエハホルダ24の自転を制御しながらメンテナンスや評価実験を実行したいときに使用する。
表示部品310は、動作させたいスロットのウエハホルダ24を選択できる。選択は、スロット1~6のウエハホルダ24のそれぞれを選択する個別選択と、ウエハホルダ24の全部(ALL)を一度に選択可能な一括選択がある。
表示部品312は、スロット1~6のウエハホルダ24の回転位置を示すための現在角度が設定可能である。スロット1~6のそれぞれは、d1~d6の現在角度に設定されている。このパラメータによりメンテナンス開始時にスロット1~6の原点をd1~d6の角度に移動させることができる。
表示部品313~316は、メンテナンスにおいて自転用回転駆動部27のモータの回転数を制御するために設定する。初期化時の回転速度及び加減速時間と、通常時の回転速度及び加減速時間とを設定できる。
表示部品311は、現時点からどれだけ各スロットのウエハホルダ24を回転させるかを設定するために相対移動量を角度で設定する。
なお、公転用回転駆動部22のモータの回転速度に合わせて自転用回転駆動部27のモータの回転速度を自動で制御する等様々な設定が可能である。
これによれば、メンテナンス時の第1パラメータの設定画面を使用して、スロット1~6のウエハホルダ24のそれぞれの動作条件を変えて、例えば6つの異なる条件でウエハホルダ24に別々の動作をさせることができ、一度に6種類の評価実験ができる。成膜装置1の開発時だけでなく、成膜装置1の立ち上げ時にも使用できる。
以上に説明したように、本実施形態の成膜装置の制御装置及び制御方法によれば、回転テーブルに載置された基板を自公転させながら成膜させる際のパラメータの設定を容易にできる。また、成膜装置の制御方法は、例えばガスの流量が多い等のプロセスにおいてウエハホルダ24からのウエハWの飛び出し防止のために、所定のタイミングでウエハホルダ24の回転を止めるなどの制御が可能となる。
今回開示された実施形態に係る成膜装置の制御装置及び制御方法は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
1 成膜装置
2 回転テーブル
11 真空容器
21 中心軸
22 公転用回転駆動部
24 ウエハホルダ
26 回転軸
27 自転用回転駆動部
100 制御装置
103 表示制御部
104 タッチ操作受付部
105 プロセス実行部
2 回転テーブル
11 真空容器
21 中心軸
22 公転用回転駆動部
24 ウエハホルダ
26 回転軸
27 自転用回転駆動部
100 制御装置
103 表示制御部
104 タッチ操作受付部
105 プロセス実行部
Claims (6)
- 真空容器内に配置され、テーブル面の中心部から鉛直に伸びる第1中心軸周りに回転させ、これにより前記テーブル面の一部に設けられた載置面の上の基板を公転させるように構成された回転テーブルと、
前記載置面の中心部から鉛直に伸びる第2中心軸周りに回転させ、これにより前記載置面の上の基板を自転させるように構成された載置部と、
前記真空容器内にガスを供給するガス供給部と、を有する成膜装置の制御装置であって、
前記制御装置は、
前記基板の自転を制御する第1パラメータを設定する設定画面を表示させる表示制御部と、
設定された前記第1パラメータに基づき前記基板の自転を制御しながら前記基板に膜を形成するプロセス実行部と、を有する制御装置。 - 前記表示制御部は、前記載置部を回転させるときの回転速度、回転方向、起動速度、加減速時間、回転開始角度及び動作開始時間の少なくともいずれかを含む前記第1パラメータの設定画面を表示させる、
請求項1に記載の制御装置。 - 前記表示制御部は、基板の種類に応じた前記第1パラメータの設定画面を表示させる、
請求項1又は2に記載の制御装置。 - 前記表示制御部は、前記基板の公転を制御する第2パラメータを設定する設定画面を表示させる、
請求項1~3のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記ガス供給部は、前記テーブル面の一部におけるガス供給領域に前記ガスを供給し、
前記制御装置は、
前記公転により前記ガス供給領域を繰り返し通過する基板に膜を形成するプロセス実行部を有する、
請求項1~4のいずれか一項に記載の制御装置。 - 真空容器内に配置され、テーブル面の中心部から鉛直に伸びる第1中心軸周りに回転させ、これにより前記テーブル面の一部に設けられた載置面の上の基板を公転させるように構成された回転テーブルと、
前記載置面の中心部から鉛直に伸びる第2中心軸周りに回転させ、これにより前記載置面の上の基板を自転させるように構成された載置部と、
前記真空容器内にガスを供給するガス供給部と、を有する成膜装置の制御方法であって、
前記基板の自転を制御する第1パラメータを設定する設定画面を表示させる工程と、
設定された前記第1パラメータに基づき前記基板の自転を制御しながら前記基板に膜を形成する工程と、を有する、制御方法。
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2022
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