JP6001015B2 - 基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラムおよび記録媒体 - Google Patents
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Description
本実施形態に係る基板処理装置100の構成を図1に示す。基板処理装置100は、図1に示されているように、枚葉式の基板処理装置として構成されている。
図1に示すように、基板処理装置100は処理容器202を備えている。処理容器202は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器202は、例えばアルミニウム(Al)やステンレス(SUS)などの金属材料により構成されている。処理容器202内には、基板としてのシリコンウエハ等のウエハ200を処理する処理空間201と、ウエハ200を処理空間201に搬送する際にウエハ200が通過する搬送空間203とが形成されている。処理容器202は、上部容器2021と下部容器2022で構成される。上部容器2021と下部容器2022の間には仕切り板204が設けられる。
シャワーヘッド230の蓋231に設けられたガス導入孔231aには、処理室側ガス供給管241が接続されている。処理室側ガス供給管241には、共通ガス供給管242が接続されている。処理室側ガス供給管241にはフランジが設けられ、ねじ等によって蓋231に固定され、更には共通ガス供給管242のフランジに固定される。
第一ガス供給管243aには、上流方向から順に、第一ガス供給源243b、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)243c、及び開閉弁であるバルブ243dが設けられている。
第二ガス供給管244aには、下流にリモートプラズマユニット244eが設けられている。上流には、上流方向から順に、第二ガス供給源244b、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)244c、及び開閉弁であるバルブ244dが設けられている。
第三ガス供給管245aには、上流方向から順に、第三ガス供給源245b、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)245c、及び開閉弁であるバルブ245dが設けられている。
シャワーヘッドの蓋231には、整合器251、高周波電源252が接続されている。高周波電源252、整合器251でインピーダンスを調整することで、シャワーヘッド230、処理空間201にプラズマが生成される。
処理容器202の雰囲気を排気する排気系は、処理容器202に接続された複数の排気管を有する。具体的には、搬送空間203に接続される排気管(第5の排気管)261と、バッファ空間232に接続される排気管(第1の排気管)262と、処理空間201に接続される排気管(第3の排気管)263とを有する。また、各排気管261,262,263の下流側には、排気管(第4の排気管)264が接続される。
基板処理装置100は、基板処理装置100の各部の動作を制御するコントローラ280を有している。コントローラ280は、演算部281及び記憶部282を少なくとも有する。コントローラ280は、上記した各構成に接続され、上位コントローラや使用者の指示に応じて記憶部282からプログラムやレシピを呼び出し、その内容に応じて各構成の動作を制御する。なお、コントローラ280は、専用のコンピュータとして構成してもよいし、汎用のコンピュータとして構成してもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置(例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、CDやDVD等の光ディスク、MO等の光磁気ディスク、USBメモリ(USB Flash Drive)やメモリカード等の半導体メモリ)283を用意し、外部記憶装置283を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすることにより、本実施形態に係るコントローラ280を構成することができる。また、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置283を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置283を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、記憶部282や外部記憶装置283は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶部282単体のみを含む場合、外部記憶装置283単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
次に、基板処理装置100を使用して、ウエハ200上に薄膜を形成する工程について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置100を構成する各部の動作はコントローラ280により制御される。
処理装置100では基板載置台212をウエハ200の搬送位置まで下降させることにより、基板載置台212の貫通孔214にリフトピン207を貫通させる。その結果、リフトピン207が、基板載置台212表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。続いて、ゲートバルブ205を開いて搬送空間203を移載室(図示せず)と連通させる。そして、この移載室からウエハ移載機(図示せず)を用いてウエハ200を搬送空間203に搬入し、リフトピン207上にウエハ200を移載する。これにより、ウエハ200は、基板載置台212の表面から突出したリフトピン207上に水平姿勢で支持される。
次に、薄膜形成工程S104を行う。以下、図5を参照し、成膜工程S104について詳説する。なお、成膜工程S104は、異なる処理ガスを交互に供給する工程を繰り返すサイクリック処理である。
ウエハ200を加熱して所望とする温度に達すると、バルブ243dを開くと共に、TiCl4ガスの流量が所定の流量となるように、マスフローコントローラ243cを調整する。なお、TiCl4ガスの供給流量は、例えば100sccm以上5000sccm以下である。このとき、第三ガス供給系のバルブ245dを開き、第三ガス供給管245aからN2ガスを供給する。また、第一不活性ガス供給系からN2ガスを流してもよい。また、この工程に先立ち、第三ガス供給管245aからN2ガスの供給を開始していてもよい。
次いで、第三ガス供給管245aからN2ガスを供給し、シャワーヘッド230および処理空間201のパージを行う。このときも、バルブ275およびバルブ277は開とされてAPC276によって処理空間201の圧力が所定の圧力となるように制御される。一方、バルブ275およびバルブ277以外の排気系のバルブは全て閉とされる。これにより、第一の処理ガス供給工程S202でウエハ200に結合できなかったTiCl4ガスは、DP278により、排気管263を介して処理空間201から除去される。
パージ工程S204の後、バルブ244dを開けてリモートプラズマユニット244e、シャワーヘッド230を介して、処理空間201内にプラズマ状態のアンモニアガスの供給を開始する。
次いで、S204と同様なパージ工程を実行する。各部の動作はS204で説明した通りであるので、ここでの説明は省略する。
コントローラ280は、第一の処理ガス供給工程S202からパージ工程S208を所定回数(n cycle)実施したか否かを判定する。
基板搬出工程S106では、基板載置台212を下降させ、基板載置台212の表面から突出させたリフトピン207上にウエハ200を支持させる。これにより、ウエハ200は処理位置から搬送位置となる。その後、ゲートバルブ205を開き、ウエハ移載機を用いてウエハ200を処理容器202の外へ搬出する。このとき、バルブ245dを閉じ、第三ガス供給系から処理容器202内に不活性ガスを供給することを停止する。
ウエハ200を搬出後、薄膜形成工程が所定の回数に到達したか否かを判定する。所定の回数に到達したと判断されたら、メンテナンス工程S110に移行する。所定の回数に到達していないと判断されたら、次に待機しているウエハ200の処理を開始するため、基板搬入・載置工程S102に移行する。
次にメンテナンス工程を行う。以下にメンテナンス工程の詳細を、図6を用いて説明する。
処理回数判定工程S108で薄膜形成工程が所定の回数に到達したと判断したら、メンテナンス工程を行う。メンテナンス工程では、装置を分解し、部品ごとクリーニング液でクリーニング処理を行っている。クリーニング液は、例えばフッ素含有クリーニング液、純水、エタノール等のアルコールが用いられる。フッ素含有クリーニング液は石英部品等に有用である。また、金属系部品の場合、純水やアルコール等、金属を腐食させないようなクリーニング液を用いる。
クリーニング対象物が除去されたら、Air又はN2のブロー等で目視可能なクリーニング液を吹き飛ばし、更に本装置とは別のベーキング処理用ヒータを用いて各部品をベーキング処理し、クリーニング液をある程度の量蒸発させる。本実施例では、ダウンタイムをより短くするために、通常のベーキング処理よりも短時間とする。
ベーキング処理においてクリーニング液がある程度除去されたら、分散板234、絶縁部材233、蓋231の順に上方から嵌め込む組み立て作業を行う。
処理空間にウエハが載置されていない状態で、バルブ267、バルブ269、バルブ270、バルブ274、バルブ275を閉とし、処理室を大気開放する。次にバルブ274を開として、DP278により所定圧力まで真空引きを行う。真空引き完了後、ターボ分子ポンプ273を起動する。ターボ分子ポンプが定常回転運転となったら、クライオトラップ272を起動し、稼働し続ける。後述する方法によってクライオトラップ272が所定の温度(絶対温度200K(ケルビン)程度)となるまで作動させる。
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
ガスを分散させるシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドの下流に設けられ、処理ガスによって基板を処理する処理空間を有する処理容器と、
前記シャワーヘッドに接続されたガス供給部と、
前記シャワーヘッドに接続されたシャワーヘッドガス排気部と、
前記シャワーヘッド内の前記処理ガスと異なる成分を捕獲する捕獲部と
を有する基板処理装置。
前記捕獲部は、前記シャワーヘッドガス排気部に設けられる付記1記載の基板処理装置。
前記シャワーヘッドガス排気部は、シャワーヘッド排気用第一バルブが設けられた第一の排気管と、前記シャワーヘッド排気用第一バルブの上流に接続され、シャワーヘッド排気用第二バルブと前記捕獲部とが上流から順に設けられた第二の排気管と
を有する付記1または2に記載の基板処理装置。
前記処理空間には、処理空間排気用第一バルブが設けられた第三の排気管を有する処理空間排気部が接続される付記1から3の内、いずれか一つに記載の基板処理装置。
前記シャワーヘッドは、ガスガイドが設けられた蓋と、供給されたガスを分散する分散部とを有する付記1から4の内、いずれか一つに記載の基板処理装置。
前記第二の排気管には、前記捕獲部の下流に第一の真空ポンプが設けられる付記3に記載の基板処理装置。
前記第一の排気管と前記第二の排気管の下流には、排気用共通排気管が接続され、前記排気用共通排気管には前記第一の真空ポンプよりも高い圧力範囲で排気可能な第二真空ポンプが接続される付記3から6の内、いずれか一つに記載の基板処理装置。
前記ガス供給部は、原料ガスを供給する原料ガス供給系と、前記原料ガスと反応する反応ガスを供給する反応ガス供給系と、不活性ガスを供給する不活性ガス供給系とを有する付記1から7の内、いずれか一つに記載の基板処理装置。
更に、各構成を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記処理空間に基板がある状態で、前記原料ガスを供給しつつ前記処理空間用排気部から雰囲気を排気する原料ガス供給工程と、前記反応ガスを供給しつつ前記処理空間用排気部から雰囲気を排気する反応ガス供給工程と、前記原料ガス供給工程と前記反応ガス供給工程の間に、前記シャワーヘッド排気用第一バルブを開とし、前記シャワーヘッド排気用第二バルブを閉とした状態で前記シャワーヘッドの雰囲気を排気するシャワーヘッド排気工程とを有する成膜工程を行うよう制御し、
更に前記処理空間に基板が無い状態で、前記シャワーヘッド排気用第一バルブを閉とし、前記シャワーヘッド排気用第二バルブを開として前記処理ガスと異なる成分を捕獲する捕獲工程を行うよう制御する
付記3に記載の基板処理装置。
前記制御部は、前記捕獲工程の間、前記捕獲部を稼働するよう制御する付記9記載の基板処理装置。
シャワーヘッドで分散させたガスを処理空間に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、
前記シャワーヘッドで分散させた処理ガスを処理空間に供給して前記基板を処理する工程と、
前記基板を処理空間から搬出する工程と、
前記シャワーヘッド内の前記処理ガスと異なる成分を捕獲する工程と
を有する半導体装置の製造方法。
シャワーヘッドで分散させたガスを処理空間に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、
前記シャワーヘッドで分散させた処理ガスを処理空間に供給して前記基板を処理する工程と、
前記基板を処理空間から搬出する工程と、
前記シャワーヘッド内の前記処理ガスと異なる成分を捕獲する工程と
を実行させるプログラム。
シャワーヘッドで分散させたガスを処理空間に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、
前記シャワーヘッドで分散させた処理ガスを処理空間に供給して前記基板を処理する工程と、
前記基板を処理空間から搬出する工程と、
前記シャワーヘッド内の前記処理ガスと異なる成分を捕獲する工程と
を実行させるプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
処理空間の上流側のシャワーヘッドで分散させたガスを前記処理空間に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、
基板を前記処理空間内に搬入する工程と、
前記シャワーヘッドからガスを供給しつつ、前記シャワーヘッドに接続された第一の排気管に設けられたシャワーヘッド排気用第一バルブを開とすると共に第二の排気管に設けられた前記シャワーヘッド排気用第二バルブを閉として前記処理空間の雰囲気を排気し、前記基板上に成膜処理する成膜工程と、
前記基板を処理空間から搬出する工程と、
前記シャワーヘッド排気用第一バルブを閉とした状態で、前記シャワーヘッド第二排気バルブを開としつつ、前記第二排気バルブの下流に設けられた捕獲部を稼働する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
処理空間の上流側のシャワーヘッドで分散させたガスを前記処理空間に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、
基板を処理空間内に搬入する工程と、
前記シャワーヘッドを介してガスを供給して前記基板上に成膜処理する成膜工程と、
前記基板を処理空間から搬出する工程と、
前記処理空間に基板が無い状態で、前記シャワーヘッド排気部に設けられた捕獲部を稼働する工程と
を実行させるプログラム。
処理空間の上流側のシャワーヘッドで分散させたガスを前記処理空間に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、
基板を処理空間内に搬入する工程と、
前記シャワーヘッドを介してガスを供給して前記基板上に成膜処理する成膜工程と、
前記基板を処理空間から搬出する工程と、
前記処理空間に基板が無い状態で、前記シャワーヘッド排気部に設けられた捕獲部を稼働する工程と
を実行させるプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
処理空間の上流側のシャワーヘッドで分散させたガスを処理空間に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、
前記シャワーヘッドで分散させたガスを処理空間に供給して前記基板を処理する基板処理工程と、
前記基板を処理空間から搬出する工程と、
前記基板処理装置を分解してクリーニング薬液にてクリーニングするクリーニング工程と、
前記基板処理装置を組み立てた後に前記シャワーヘッドに残留したクリーニング薬液の残留成分を捕獲する工程と
を有する半導体装置の製造方法。
200・・・ウエハ(基板)
201・・・処理空間
202・・・反応容器
203・・・搬送空間
232・・・バッファ空間
261、262、263、264・・・排気管
261a、262b・・・バイパス管
265、273・・・TMP(ターボ分子ポンプ)
272・・・DP(ドライポンプ)
261b、266、267、268、270、271、292・・・バルブ
Claims (9)
- ガスを分散させるシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドの下流に設けられ、前記基板を処理する処理ガスが供給される処理空間を有する処理容器と、
前記シャワーヘッドに接続されたガス供給部と、
クライオトラップと第一の真空ポンプを組み合わせた構成、またはクライオポンプで構成される捕獲部と、
シャワーヘッド排気用第一バルブを有すると共に前記シャワーヘッドに接続される第一の排気管及び、前記第一の排気管のうち、前記シャワーヘッドと前記シャワーヘッド排気用第一バルブとの間に一端が接続され、第二のシャワーヘッド排気用第二バルブと前記捕獲部とが上流から順に設けられた第二排気管、を有するシャワーヘッドガス排気部と、
前記処理空間に基板が存在した状態で行う成膜工程では、前記ガス供給部から前記処理空間に前記処理ガスを供給して基板を処理し、
前記シャワーヘッドをウエットクリーニングした後であって、前記処理空間に基板が存在しない状態で行うクリーニング液除去工程では、前記シャワーヘッド排気用第一バルブを閉とし、前記シャワーヘッド排気用第二バルブを開として、前記ウエットクリーニングにおけるクリーニング液の残留成分のうち前記処理ガスとは異なる成分を捕獲するよう、前記第一の真空ポンプまたは前記クライオポンプを稼働させる制御部と
を有する基板処理装置。 - 前記処理空間には、処理空間排気用第一バルブが設けられた第三の排気管を有する処理空間排気部が接続される請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記シャワーヘッドは、ガスガイドが設けられた蓋と、供給されたガスを分散する分散部とを有する請求項1または請求項2に記載の基板処理装置。
- 前記第一の排気管と前記第二の排気管の下流には、排気用共通排気管が接続され、前記排気用共通排気管には前記第一の真空ポンプまたはクライオポンプよりも高い圧力範囲で排気可能な第二真空ポンプが接続される請求項1から請求項3の内、いずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記ガス供給部は、原料ガスを供給する原料ガス供給系と、前記原料ガスと反応する反応ガスを供給する反応ガス供給系と、不活性ガスを供給する不活性ガス供給系とを有する請求項1から請求項4の内、いずれか一項に記載の基板処理装置。
- 更に、前記制御部は、
前記成膜工程では、前記原料ガスを供給しつつ前記処理空間排気部から雰囲気を排気する原料ガス供給工程と、前記反応ガスを供給しつつ前記処理空間排気部から雰囲気を排気する反応ガス供給工程と、前記原料ガス供給工程と前記反応ガス供給工程の間に、前記シャワーヘッド排気用第一バルブを開とし、前記シャワーヘッド排気用第二バルブを閉とした状態で前記シャワーヘッドの雰囲気を排気するシャワーヘッド排気工程とを行うよう制御する
請求項2に記載の基板処理装置。 - シャワーヘッドで分散させたガスを処理空間に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、
前記シャワーヘッドで分散させた処理ガスを処理空間に供給すると共に、シャワーヘッド排気用第一バルブを有すると共に前記シャワーヘッドに接続される第一の排気管及び、前記第一の排気管のうち、前記シャワーヘッドと前記シャワーヘッド排気用第一バルブとの間に一端が接続され、第二のシャワーヘッド排気用第二バルブと、クライオトラップと第一の真空ポンプを組み合わせた構成またはクライオポンプで構成される捕獲部とが上流から順に設けられた第二排気管、を有するシャワーヘッドガス排気部から処理ガスを排気して前記基板を処理する基板処理工程と、
前記基板を処理空間から搬出する搬出工程と、
前記シャワーヘッドをウエットクリーニングした後であって、前記処理空間に基板が存在しない状態で行うクリーニング液除去工程では、前記シャワーヘッド排気用第一バルブを閉とし、前記シャワーヘッド排気用第二バルブを開として、前記ウエットクリーニングにおけるクリーニング液の残留成分のうち前記処理ガスとは異なる成分を捕獲するよう、前記第一の真空ポンプまたは前記クライオポンプを稼働させるクリーニング液除去工程と
を有する半導体装置の製造方法。 - シャワーヘッドで分散させたガスを処理空間に供給して基板を処理する手順をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラムであって、
前記シャワーヘッドで分散させた処理ガスを処理空間に供給すると共に、シャワーヘッド排気用第一バルブを有すると共に前記シャワーヘッドに接続される第一の排気管及び、前記第一の排気管のうち、前記シャワーヘッドと前記シャワーヘッド排気用第一バルブとの間に一端が接続され、第二のシャワーヘッド排気用第二バルブとクライオトラップと第一の真空ポンプを組み合わせた構成またはクライオポンプで構成される捕獲部とが上流から順に設けられた第二排気管、を有するシャワーヘッドガス排気部から処理ガスを排気して前記基板を処理する手順と、
前記基板を処理空間から搬出する手順と、
前記シャワーヘッドをウエットクリーニングした後であって、前記処理空間に基板が存在しない状態で行うクリーニング液除去工程では、前記シャワーヘッド排気用第一バルブを閉とし、前記シャワーヘッド排気用第二バルブを開として、前記ウエットクリーニングにおけるクリーニング液の残留成分のうち前記処理ガスとは異なる成分を捕獲するよう、前記第一の真空ポンプまたは前記クライオポンプを稼働させる手順と
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。 - シャワーヘッドで分散させたガスを処理空間に供給して基板を処理する手順をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記シャワーヘッドで分散させた処理ガスを処理空間に供給すると共に、シャワーヘッド排気用第一バルブを有すると共に前記シャワーヘッドに接続される第一の排気管及び、前記第一の排気管のうち、前記シャワーヘッドと前記シャワーヘッド排気用第一バルブとの間に一端が接続され、第二のシャワーヘッド排気用第二バルブとクライオトラップと第一の真空ポンプを組み合わせた構成またはクライオポンプで構成される捕獲部とが上流から順に設けられた第二排気管、を有するシャワーヘッドガス排気部から処理ガスを排気して前記基板を処理する手順と、
前記基板を処理空間から搬出する手順と、
前記シャワーヘッドをウエットクリーニングした後であって、前記処理空間に基板が存在しない状態で行うクリーニング液除去工程では、前記シャワーヘッド排気用第一バルブを閉とし、前記シャワーヘッド排気用第二バルブを開として、前記ウエットクリーニングにおけるクリーニング液の残留成分のうち前記処理ガスとは異なる成分を捕獲するよう、前記第一の真空ポンプまたは前記クライオポンプを稼働させる手順と
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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