JP7076499B2 - 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム - Google Patents

基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム Download PDF

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Description

本開示は、基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラムに関する。
基板処理装置は、生産効率を上げるために、複数の基板をまとめて処理するタイプの装置が存在する。例えば、処理室中に基板載置面を複数配置し、各基板載置面に基板を載置した状態で、基板を処理する装置が存在する（特許文献１）。
特開２０１２－２２２０２４
基板を処理する場合、処理室の環境は時間の経過と共に変化することがある。
基板載置面を複数配置する装置においては、基板載置面毎に環境が変化することがある。ここでいう環境の変化とは基板処理を継続した際の変化であり、例えばそれぞれの基板載置面に対応した部品の劣化等である。また、基板処理が膜形成であれば基板載置面やその周囲に堆積されてしまう膜の膜厚等をいう。
そこで本開示では、基板載置面を複数配置するタイプの装置においても、基板載置面毎の環境の変化に対応可能な技術を提供する。
本開示の一態様では、基板を処理する処理容器と、前記容器にガスを供給するガス供給部と、前記処理容器に複数配置される基板載置面と、前記基板載置面に対応した複数の分配管を有するガス供給部と、前記分配管のガス供給量または前記基板載置面に対応した部品の情報を検出する検出部と、前記検出された情報に基づいて状態レベルを判定する判定部と、前記状態レベルに応じて、前記基板の移動先の前記基板載置面を選択する選択部と、各構成を制御する制御部と、を有する技術を提供する。
本開示に係る技術によれば、基板載置面を円周状に配置するタイプの装置においても、基板載置面毎の環境の変化に対応可能な技術を提供することができる。
第一の実施形態に係る基板処理装置を説明する説明図である。 第一の実施形態に係る基板処理装置を説明する説明図である。 第一の実施形態に係る基板処理装置を説明する説明図である。 第一の実施形態に係る基板処理装置を説明する説明図である。 第一の実施形態に係る供給部を説明する説明図である。 第一の実施形態に係るコントローラを説明する説明図である。 第一の実施形態に係る動作情報テーブルを説明する説明図である。 第一の実施形態に係る状態レベルテーブルを説明する説明図である。 第一の実施形態に係る基板の処理フローを説明する説明図である。 第二の実施形態に係る状態レベルテーブルを説明する説明図である。
（第一の実施形態）
以下に本開示の第一の実施形態について説明する。
まず図１から図５を用いて、本実施形態における基板処理装置１００を説明する。図１においては、図の下方を前方、図の上方を後方と表現する。
（基板処理装置）
図１に記載のように、基板処理装置１００はＩＯステージ（ロードポート）１１０、大気搬送部１２０、ロードロック部１３０、真空搬送部１４０、基板処理部１５０とで構成されている。
（大気搬送室・ＩＯステージ）
基板処理装置１００の前方には、ＩＯステージ（ロードポート）１１０が設置されている。ＩＯステージ１１０上には複数のポッド１１１が搭載されている。ポッド１１１はシリコン（Ｓｉ）基板などの基板を搬送するキャリアとして用いられ、ポッド１１１内には、既に形成されている回路等が搭載された未処理の製品基板ＰＳ（Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）や処理済の製品基板ＰＳ、ダミー基板ＤＳ（Ｄｕｍｍｙ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）がそれぞれ水平姿勢で複数格納されるように構成されている。なお、以下説明にて単に基板Ｓと表現した場合は、製品基板ＰＳ、ダミー基板ＤＳのいずれか、もしくは両方が含まれる場合がある。
ポッド１１１にはキャップが設けられ、図示しないポッドオープナによって開閉される。ポッドオープナは、ＩＯステージ１１０に載置されたポッド１１１のキャップを開閉し、基板出し入れ口１２８を開放・閉鎖することにより、ポッド１１１に対する基板Ｓの出し入れを可能とする。ポッド１１１は図示しないＡＭＨＳ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｈａｎｄｌｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ、自動基板搬送システム）によって、ＩＯステージ１１０に対して、供給および排出される。
ＩＯステージ１１０は大気搬送部１２０に隣接する。大気搬送部１２０は、ＩＯステージ１１０と異なる面に、後述するロードロック部１３０が連結される。
大気搬送部１２０内には基板Ｓを移動する大気搬送ロボット１２２が設置されている。大気搬送ロボット１２２は大気搬送部１２０に設置されたエレベータによって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータによって左右方向に往復移動されるように構成されている。
大気搬送部１２０の後方には、基板Ｓをロードロック部１３０に搬入搬出するための基板搬入出口１２９が設けられる。基板搬入出口１２９は、ゲートバルブによって開放・閉鎖することにより、基板Ｓの出し入れを可能とする。
（ロードロック部）
ロードロック部１３０は基板Ｓが支持される待機部１３５を有する。待機部１３５には、大気搬送部から搬送されてきた基板Ｓや真空搬送部１４０から搬送されてきた基板Ｓが支持される。
ロードロック部１３０と真空搬送部１４０との間には、基板搬入出口１３１が設けられる。ロードロック部１３０と真空搬送部１４０との間を隔離可能なよう、基板搬入出口１３１の近傍に図示しないゲートバルブが設けられている。
（真空搬送部）
真空搬送部１４０には、基板Ｓを搬送する真空搬送ロボット１４２が設けられている。真空搬送ロボット１４２は、ロードロック部１３０と基板処理部１５０との間で基板Ｓを搬送する。真空搬送ロボット１４２は、少なくともフィンガ１４３とアーム１４４と基台１４５とを有する。また、真空搬送ロボット１４２は、アーム１４４の回転や延伸等を制御するロボット制御部１４６を有する。
基板Ｓはフィンガ１４３上で支持され、ロボット制御部１４６の制御によりアーム１４４が回転、延伸したりして、ロードロック部１３０と基板処理部１５０との間を移動する。
同様に、真空搬送部１４０と基板処理部１５０の間にも基板搬入出口１４１が設けられる。真空搬送部１４０と基板処理部１５０との間を隔離可能なよう、基板搬入出口１４１の近傍に図示しないゲートバルブが設けられている。
（基板処理部）
次に、基板処理部１５０の具体的な構造を説明する。
図１、２に記載のように、基板処理部１５０は、処理容器２０２を備えている。処理容器２０２は処理モジュールとも呼ぶ。処理容器２０２は、例えば横断面が角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Ｓを処理する処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、後述するシャワーヘッド２３０、基台２１０等で構成される。
処理容器２０２の側面には、ゲートバルブ２０８に隣接した基板搬入出口１４１が設けられており、基板Ｓは基板搬入出口１４１を介して真空搬送部１４０との間を移動する。
処理室２０１には、基板Ｓを加熱する基台２１０が配される。基台２１０は後述する軸２２１を中心に、処理容器２０２の径方向に複数配される。基台２１０は基板支持部とも呼ぶ。基台２１０の配置について、図１を用いて説明する。なお、Ｂ－Ｂ’における縦断面図が図２に相当する。
基台２１０は少なくとも４個設けられる。具体的には、基板搬入出口１４１と対向する位置から時計回りに基台２１０ａ、基台２１０ｂ、基台２１０ｃ、基台２１０ｄが配置される。
基台２１０は、それぞれ基板Ｓを載置する基板載置面２１１（基板載置面２１１ａから基板載置面２１１ｄ）と、基板載置面２１１を含む凹部２１５（凹部２１５ａから凹部２１５ｄ）を有する。すなわち、基板載置面２１１は処理容器２０２の径方向に複数配置されている。
基台２１０は、凹部２１５を構成する凸構造の一部であって、ガス供給部と向かい合う面２１４（面２１４ａから面２１４ｄ）を有する。面２１４は、基板Ｓが載置されないことから、基板載置面に対応する表現として、非基板載置面と表現してもよい。
更には、基台２１０は加熱源としてのヒータ２１３（２１３ａから２１３ｄ）を有する。基台２１０には、リフトピン２０７が貫通する貫通孔が、リフトピン２０７と対応する位置にそれぞれ設けられている。
基台２１０は、シャフト２１７（シャフト２１７ａからシャフト２１７ｂ）によって支持される。シャフト２１７は、処理容器２０２の底部２０４を貫通している。
基板載置面２１１の径は基板Ｓの径よりも若干大きく構成される。したがって、基板Ｓを載置した際、基板Ｓを支持しない隙間を有する。
底部２０４を貫通するように、リフトピン２０７が設けられている。リフトピン２０７は、基台２１０に設けられた貫通孔を通過可能な位置に配される。リフトピン２０７の先端は、基板搬入/搬出時等に基板Ｓを支持する。
リフトピン２０７の下端には、リフトピン支持部２１２（２１２ａから２１２ｄ）が設けられる。それぞれのリフトピン支持部２１２には基板昇降部２１６（２１６ａから２１６ｄ）が設けられる。基板昇降部２１６はリフトピン２０７を昇降させる。リフトピン支持部２１２、基板昇降部２１６はそれぞれの基台２１０ａから２１０ｄに対応して設けられる。
処理容器２０２の蓋部２０３であって、それぞれの基板載置面２１１と対向する位置には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド２３０（２３０ａから２３０ｄ）がそれぞれ設けられている。上方から見ると、図４に記載のように、複数のシャワーヘッド２３０が配される。
図４に記載のように、それぞれのシャワーヘッド２３０にはガス導入孔２３１が設けられる。具体的には、シャワーヘッド２３０ａにはガス導入孔２３１ａが、シャワーヘッド２３０ｂにはガス導入孔２３１ｂが、シャワーヘッド２３０ｃにはガス導入孔２３１ｃが、シャワーヘッド２３０ｄにはガス導入孔２３１ｄが設けられる。ガス導入孔２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃ、２３１ｄは後述する共通ガス供給管３１１と連通される。なお、図４におけるＡ－Ａ’線における縦断面図が図２に相当する。
各シャワーヘッド２３０と基板Ｓとの間の空間を処理空間２０９と呼ぶ。また、処理空間２０９を構成する構造を処理室２０１と呼ぶ。本実施形態においては、処理空間２０９ａを構成し、少なくともシャワーヘッド２３０ａと基台２１０ａを有する構造を処理室２０１ａと呼ぶ。処理空間２０９ｂを構成し、少なくともシャワーヘッド２３０ｂと基台２１０ｂを有する構造を処理室２０１ｂと呼ぶ。処理空間２０９ｃを構成し、少なくともシャワーヘッド２３０ｃと基台２１０ｃを有する構造を処理室２０１ｃと呼ぶ。処理空間２０９ｄを構成し、少なくともシャワーヘッド２３０ｄと基台２１０ｄを有する構造を処理室２０１ｄと呼ぶ。
なお、ここでは、処理室２０１は少なくともシャワーヘッド２３０と基台２１０を有すると記載したが、基板Ｓを処理する処理空間２０９を構成する構造であればよく、装置構造によっては、シャワーヘッド２３０の構造等にこだわらないことは言うまでもない。他の処理室も同様である。
各基台２１０は、図１に記載のように、軸２２１を中心に配置される。軸２２１上には、ローテーションアーム２２２が設けられる。ローテーションアーム２２２は、複数のアーム２２３と、各アーム２２３を軸２２１に固定する固定部２２４を有する。固定部２２４は軸２２１上で、軸２２１に固定される。各アーム２２３は、固定部２２４を中心に、放射状に配される。
軸２２１は処理容器２０２の底部２０４を貫通するよう構成され、処理容器２０２の外側であって、ローテーションアーム２２２と異なる側には昇降回転部２２５が設けられる。昇降回転部２２５は、軸２２１を昇降させたり、回転させたりする。昇降回転部２２５によって、各基台２１０とは独立した昇降が可能となる。回転方向は、例えば図１における矢印の方向に回転される。
アーム２２３の先端には、ローテーションアーム２２２の回転方向に向かって突き出た爪２２６が複数設けられる。爪２２６は基板Ｓの裏面を支持するよう構成される。
ローテーションアーム２２２が基台２１０から基板Ｓをピックアップする際は、図２の状態から、リフトピン２０７を上昇させると共に、軸２２１を上昇させる。このとき、図３のように基板載置面２１１よりも高い位置にローテーションアーム２２２に位置させる。更に、基板載置面２１１上で、ローテーションアーム２２２よりも高い位置でリフトピン２０７が製品基板ＰＳを支持している状態とする。ローテーションアーム２２２を回転させることで爪２２６が基板Ｓの下方に配される。その後、リフトピン２０７を下降させることで、爪２２６上に基板Ｓが移動される。
ローテーションアーム２２２から基台２１０に基板Ｓを移動させる際は、逆の順番でリフトピン２０７、ローテーションアーム２２２を制御する。なお、後述する基板処理を行う際には、ローテーションアーム２２２は図２のように、処理容器２０２の下方に待機する。
軸２２１、アーム２２３、固定部２２４をまとめて基板回転部２２０と呼ぶ。基板回転部２２０には、回転昇降回転部２２５を含めてもよい。基板回転部２２０は基板搬送部とも呼ぶ。また、基板昇降部、回転板昇降部のいずれかの組み合わせ、もしくはすべての組み合わせをまとめて昇降部と呼んでもよい。
（ガス排気系）
処理容器２０２の雰囲気を排気するガス排気系２６０を説明する。ガス排気系２６０は、それぞれの処理空間２０９（２０９ａから２０９ｄ）に対応するように設けられている。例えば、処理空間２０９ａはガス排気系２６０ａ、処理空間２０９ｂはガス排気系２６０ｂ、処理空間２０９ｃはガス排気系２６０ｃ、処理空間２０９ｄはガス排気系２６０ｄが対応する。
ガス排気系２６０は、排気孔２６１（２６１ａから２６１ｄ）と連通する排気管２６２（２６２ａから２６２ｄ）を有し、更には排気管２６２に設けられたＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２６６（２６６ａから２６６ｄ）を有する。ＡＰＣ２６６は開度調整可能な弁体（図示せず）を有し、コントローラ４００からの指示に応じて排気管２６２のコンダクタンスを調整する。また、排気管２６２においてＡＰＣ２６６の上流側にはバルブ２６７（２６７ａから２６７ｄ）が設けられる。
排気管２６２とバルブ２６７、ＡＰＣ２６６をまとめてガス排気系２６０と呼ぶ。
更には、排気管２６２、圧力モニタ部２６８、バルブ２６７、ＡＰＣ２６６をまとめて排気部と呼ぶ。排気管２６２の下流にはＤＰ（Ｄｒｙ Ｐｕｍｐ。ドライポンプ）２６９が設けられる。ＤＰ２６９は、排気管２６２を介して処理室２０１の雰囲気を排気する。本実施形態においてはＤＰ２６９をガス排気系２６０毎に設けたが、それに限るものではなく、各ガス排気系に共通させてもよい。
図２に記載のαは、各構成とセンサ２７０とを電気的に接続することを意味する。具体的には、各ヒータ２１３やガス排気系２６０のそれぞれは、センサ２７０が電気的に接続されている。
センサ２７０は各構成の状態を検出するものである。例えば、ヒータ２１３の稼働時間や稼働回数、バルブ２６７やＡＰＣ２６６の稼働時間や稼働回数を検出する。なお、図３におけるセンサ２７０に関する記載は、説明の便宜上省略している。
（ガス供給部）
続いて、図５を用いてガス供給部３００を説明する。ここではガス導入孔２３１（２３１ａから２３１ｄ）に連通されるガス供給部３００を説明する。
各ガス導入孔２３１は分配管３０５（３０５ａから３０５ｄ）と連通するよう構成されている。各分配管３０５は、集合管３０６を介して共通ガス供給管３０１に接続される。
シャワーヘッド３２０（３２０ａから３２０ｄ）は、分配管３０５（３０５ａから３０５ｄ）に接続される。すなわち、各分配管３０５は、各基板載置面２１１に対応した構成となっている。分配管３０５（３０５ａから３０５ｄ）にはバルブ３０２（３０２ａから３０２ｄ）、マスフローコントローラ３０３（３０３ａから３０３ｄ）が設けられる。マスフローコントローラ３０３（３０３ａから３０３ｄ）のそれぞれには、流量計測器３０７（３０７ａから３０７ｄ）が接続されれる。各処理室２０１に流れるガス供給量は、流量計測器３０７が計測した流量と計測時間とで測定される。
分配管３０５から供給されるガス供給量は、流量計測器３０７で計測される。各処理室２０１へのガス供給量は、各バルブ３０２、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）３０３を用いて調整される。共通ガス供給管３０１には、第一ガス供給管３１１、第二ガス供給管３２１が接続されている。
主に、分配管３０５、集合管３０６、バルブ３０２、マスフローコントローラ２０３により、共通ガス供給系３３０が構成される。共通ガス供給系には、流量計測器３０７を含めてもよい。
第一ガス供給管３１１には、上流方向から順に、第一ガス源３１２、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ３１３、及び開閉弁であるバルブ３１４が設けられている。
第一ガス源３１２は第一元素を含有する第一ガス（「第一元素含有ガス」とも呼ぶ。）源である。第一元素含有ガスは、原料ガス、すなわち、処理ガスの一つである。ここで、第一元素は、シリコン（Ｓｉ）である。すなわち、第一元素含有ガスは、シリコン含有ガスである。具体的には、シリコン含有ガスとして、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２。ＤＣＳとも呼ぶ）やヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６。ＨＣＤＳとも呼ぶ。）ガスが用いられる。
主に、第一ガス供給管３１１、マスフローコントローラ３１３、バルブ３１４により、第一ガス供給系３１０（シリコン含有ガス供給系ともいう）が構成される。
第二ガス供給管３２１には、上流方向から順に、第二ガス源３２２、マスフローコントローラ３２３、及び開閉弁であるバルブ３２４が設けられている。
第二ガス源３２２は第二元素を含有する第二ガス（以下、「第二元素含有ガス」とも呼ぶ。）源である。第二元素含有ガスは、処理ガスの一つである。なお、第二元素含有ガスは、反応ガスとして考えてもよい。
ここで、第二元素含有ガスは、第一元素と異なる第二元素を含有する。第二元素は、例えば、酸素（Ｏ）である。本実施形態では、第二元素含有ガスは、例えば酸素含有ガスである。具体的には、酸素含有ガスとして、オゾン（Ｏ３）ガスが用いられる。
主に、第二ガス供給管３２１、マスフローコントローラ３２３、バルブ３２４により、第二ガス供給系３２０（反応ガス供給系ともいう）が構成される。
なお、共通ガス供給系３３０、第一ガス供給系３１０、第二ガス供給系３３０のいずれか、もしくはその組み合わせをガス供給部３００と呼ぶ。
図５に記載のαは、各構成とセンサ２７０とを電気的に接続することを意味する。具体的には、共通ガス供給系３３０、第一ガス供給系３１０、第二ガス供給系３３０のバルブやマスフローコントローラが電気的に接続されている。更には、流量計測器３０７がセンサ２７０と電気的に接続されてもよい。
センサ２７０は各構成の状態を検出するものである。例えば、マスフローコントローラの稼働時間や稼働回数、バルブの稼働時間や稼働回数を検出する。流量計測器３０７が接続される場合、分配管３０３毎の流量を検出する。
流量計測器３０７、センサ２７０をまとめて検出部と呼ぶ。流量計測器３０７、センサ２７０のいずれかを検出部と呼んでもよい。
（コントローラ）
続いてコントローラ４００を説明する。コントローラ４００は制御部とも呼ぶ。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４００を有している。コントローラ４００は、図６に記載のように、演算部（ＣＰＵ）４１０、一時記憶部（ＲＡＭ）４２０、記憶部４３０、Ｉ／Ｏポート４４０を少なくとも有する。コントローラ４００は、Ｉ／Ｏポート４４０を介して基板処理装置１００の各構成に接続される。
演算部４１０は、送受信指示部４１１、判定部４１２、選択部４１３、主制御部４１４を有する。送受信指示部４１１は、基板処理装置１００内、および周囲の装置と基板処理装置１００との間において、信号の送受信を制御するものである。判定部４１２は、基台２１０の状態を判定するものである。選択部４１３は基板Ｓを搬送する先の基台２１０を選択するものである。
主制御部４１４は、上位装置４６０や使用者の指示に応じて記憶部４３０からプログラムやレシピを呼び出し、その内容に応じてロボット制御部１４６等の各構成の動作を制御する。記憶部４３０は、レシピ情報を記憶するレシピ情報記憶部４３１と、動作情報記憶部４３２と状態レベル記憶部４３４とを有する。動作情報記憶部４３２と状態レベル記憶部４３４については後述する。
コントローラ４００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）４５２を用意し、外部記憶装置４５２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４００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４５２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ても良いし、上位装置４６０から受信部４５４を介して情報を受信し、外部記憶装置４５２を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。また、キーボードやタッチパネル等の入出力装置４５１を用いて、コントローラ４００に指示をしても良い。
記憶部４３０や外部記憶装置４５２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４３０単体のみを含む場合、外部記憶装置４５２単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
続いて、図７を用いて動作情報記憶部４３２を説明する。動作情報記憶部４３２は、図７に記載の動作情報テーブル４３３を有する。動作情報テーブル４３３は、各基台２１０と基板処理装置１００の動作とを関連付けたテーブルである。（Ａ）では、基台２１０毎の処理時間情報、各分配管３０５における単位時間当たりのガス供給量情報が記録されている。（Ｂ）では、各基台２１０における部品（例えばヒータ２１３）の稼働時間が記録されている。
（Ａ）における処理時間情報ＰＴ（Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｉｍｅ）とは、処理ガスが供給された積算時間である。処理時間情報ＰＴは、基台２１０がクリーニング、あるいは交換等され、凹部２１５や面２１４がクリーンな状態になったらリセットされる。
ガス供給量情報は、単位時間当たりのガス供給量を示す。これらは、主制御部４１４が制御した時間や、流量検出器３０７で検出したガス供給量を検出し、そのデータがテーブルに入力される。
（Ｂ）における部品稼働情報とは、各基台２１０に対応した部品の稼働情報である。これは、各基板載置面２１１に対応した部品の稼働情報ともいえる。稼働情報とは、例えば、稼働時間ＯＴ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ）である。部品としては、ヒータ２１３、ヒータ制御系部品、ガス供給系部品、ガス排気系部品等がある。プラズマを使用する場合はプラズマ制御系部品を含めてもよい。各部品が交換等のメンテナンスが為されると、稼働時間はリセットされる。
ヒータ制御系部品としては、ヒータ２１３の温度を計測する温度計測器やヒータに電力を供給する供給線等のヒータ制御系部品がある。プラズマ制御系部品としては、電極や電力供給線等がある。ガス供給系部品としては、図５に記載の各バルブ３０２やＭＦＣ３０３等がある。ガス排気系部品としては、ＡＰＣ２６６、バルブ２６７等がある。
これら部品の情報は、センサ２７０で検出したデータから算出してもよいし、あるいはコントローラ４００が各部品の稼働時間等を計測し、そのデータを記録してもよい。
続いて、図８を用いて状態レベル記憶部４３４を説明する。
状態レベル記憶部４３４は、図８に記載の状態レベルテーブル４３５を有する。状態レベルテーブル４３５は、基台２１０の状態とそのレベルを関連付けたテーブルである。基台２１０の状態は、動作情報テーブル４３３から算出した各基台２１０の状態と、その状態レベルを示すものである。基台２１０の情報とは、例えば基台２１０に付着した膜の情報や、部品の稼働情報である。
膜の情報は、例えば上面２１４に形成された膜の膜厚Ｔｈ情報である。膜厚が厚いと膜が剥がれやすくなり、それが基板処理に悪影響を及ぼす可能性があるため、膜厚管理を行う。この膜厚情報は、動作情報テーブル４３３（Ａ）の処理時間情報、ガス供給量情報から、基台２１０毎に算出する。
また、部品の状態に関しては、例えばヒータ２１３の稼働時間が考えられる。稼働時間によってはヒータ２１３の性能が劣化するため、所望の処理ができなくなるおそれがある。
各基台２１０の状態は、例えば動作情報テーブル４３３の情報から算出される情報である。本実施形態においては、動作情報テーブル４３３（Ａ）から膜厚を算出する。膜厚の情報は、動作情報テーブル４３３に記録された処理時間とガス供給量の積で求められる。
また、部品の稼働時間については、動作情報テーブル４３３（Ｂ）の情報を抽出する。
状態レベルテーブル４３５には、状態に対応したレベルが設定されている。図８中、レベル１が最も良好な状態を示すレベルであり、レベル３が最も悪い状態を示すレベルであることを示す。言い換えると、レベル1は最も高いレベルであり、レベル３は最も低いレベルとも表現できる。
状態レベルテーブル４３５（Ａ）においては、レベル１では膜厚Ｔｈが閾値Ａ１よりも小さい状態であり、膜厚が最も薄い状態を示す。一方レベル３の場合、膜厚Ｔｈが閾値Ｂ１よりも大きい状態であり、膜厚が最も厚い状態を示す。なお、Ａ１＜Ｂ１である。膜厚が薄くなるほど良い状態であり、厚くなるほど悪い状態としている。
状態レベルテーブル４３５（Ｂ）においては、レベル１では稼働時間ＯＴが閾値Ａ２よりも小さい状態であり、稼働時間が最も短い状態を示す。一方レベル３の場合、稼働時間ＯＴが閾値Ｂ２よりも大きい状態であり、稼働時間が最も長い状態を示す。なお、Ａ２＜Ｂ２である。各部品は稼働時間が長くなるほど劣化する可能性が高くなるので、稼働時間が短いほど良い状態であり、稼働時間が長くなるほど悪い状態としている。
動作情報テーブル４３３の情報を状態レベルテーブル４３５に反映させる動作は、判定部４１２が行う。
ここでは部品の稼働時間を例にして説明したが、それに限るものではなく、部品の性能であってもよい。例えば、ヒータ２１３であれば、稼働開始時の性能と比較したパフォーマンスであってもよい。稼働開始時との性能を比較したパフォーマンスとは、例えば稼働開始時を１００％の性能とした場合に、８０％の性能、６０％の性能等と表現する。
（基板処理方法）
続いて、基板処理方法について図９を用いて説明する。本実施形態においては、製品基板ＰＳに対して処理ガスを供給し、基板を処理する工程を説明する。例えば、各基板にＳｉ含有ガスと酸素含有ガスとを供給し、ＳｉＯ膜を形成する工程を例に説明する。
本実施形態においては、処理容器２０２内にて４枚の製品基板ＰＳを処理する例について説明する。
まず、各基板載置面２１１毎に、状態が異なる理由を説明する。状態が基板載置面毎に異なるのは、例えば凹部２１５の加工精度のばらつき、加熱部品、ガス供給系部品、ガス排気系部品の性能のばらつき、劣化に至るまでの時間のばらつきが挙げられる。
各部品は、当然製品基板ＰＳに対しては所望の処理品質を維持する性能を持っている。しかしながら加工精度や部品性能、部品の劣化時間のばらつきがあるので、処理を繰り返すと、性能の良い基台では膜厚が薄く、性能の悪い基台では膜厚が厚くなるなど、ばらつきが顕著になることがある。
膜厚が厚くなると、膜剥がれにつながる恐れがあり、それが製品基板ＰＳの品質に悪影響を及ぼす。製品基板ＰＳの処理では、可能な限り膜剥がれによるパーティクルの影響を抑制する考えから、性能の高い基台２１０で処理することが望ましい。
そこで本実施形態においては、各基板載置面の周囲の部品で性能のばらつきが発生したとしても、品質の高い処理を行うべく、性能の高い基台２１０を選択する。以下に、詳細を記す。
（Ｓ１０２）
製品基板ＰＳを処理容器２０２内に搬入する基板搬入工程Ｓ１０２を説明する。
基板処理装置１００では、ローテーションアーム２２２を上昇させると共に、爪２２６が基台２１０ａ上方に配されるよう、回転させる。真空搬送ロボット１４２はアーム１４４を移動させ、製品基板ＰＳを爪２２６上に移載する。
製品基板ＰＳが移載されたらローテーションアーム２２２を回転させ、同様の動作で製品基板ＰＳを支持していない爪２２６に製品基板ＰＳを移載する。その後、各爪２２６を基台２１０上に配したら、リフトピン２１７を上昇させると共に、爪２２６からリフトピン２１７上に基板を移載する。製品基板ＰＳを移載後、ローテーションアーム２２２を基台２１０間に下降させると共に、リフトピン２１７を下降させ、各基板載置面２１１に製品基板ＰＳを移載する。
製品基板ＰＳを基板載置面２１１上に載置したら、ゲートバルブ２０８を閉じて処理容器２０２内を密閉する。このようにして製品基板ＰＳを処理空間２０９に移動する。
製品基板ＰＳを各基板載置面２１１の上に載置する際は、各ヒータ２１３に電力を供給し、製品基板ＰＳの表面が所定の温度となるよう制御される。製品基板ＰＳの温度は、例えば室温以上８００℃以下であり、好ましくは、室温以上であって７００℃以下である。この際、ヒータ２１３の温度は、センサ２７０により検出された温度情報に基づいてコントローラ４００が制御値を抽出し、ヒータ２１３への通電具合を制御することによって調整される。
（Ｓ１０４）
続いてガス供給工程Ｓ１０４を説明する。
各処理空間２０９に移動した製品基板ＰＳが所定の温度に維持されたら、処理空間２０９ａにシリコン含有ガス、酸素含有ガスを並行して供給するよう供給部３００を制御する。それと並行して、排気系２６０からガスを排気する。
処理空間２０９ではシリコン含有ガスと酸素含有ガスとが反応し、製品基板ＰＳ上に絶縁膜１０２としてのシリコン酸化膜が形成される。それと同時に、基板載置面２１１の周囲の構造、例えば上面２１４上にも膜が形成される。
なお、ここではＳｉ含有ガスと酸素含有ガスとを並行して供給することを説明したが、それに限るものではなく、Ｓｉ含有ガスと酸素含有ガスとを交互に独立して供給してもよいし、あるいは交互に一部重なるよう供給してもよい。
所定時間経過後、ガスの供給を停止する。
主制御部４１４は、ガス供給工程Ｓ１０４の間、動作情報テーブル４３３（Ａ）に記録する。
（Ｓ１０６）
続いて基板搬出工程Ｓ１０６を説明する。ガス供給工程Ｓ１０４の後、処理済みの製品基板ＰＳを処理容器２０２から搬出する。搬出する際は、基板搬入工程Ｓ１０２と逆の順番で製品基板ＰＳを搬出する。
（Ｓ１０８）
続いて判定Ｓ１０８を説明する。
ここでは、製品基板ＰＳを所定枚数処理したか否かを判定する。所定枚数とは、例えばロット枚数をいう。所定枚数処理した場合、Ｙｅｓとして処理を終了する、所定枚数処理していない場合、ＮｏとしてＳ１１０に移行する。
主制御部４１４は、所定枚数処理したと判断されるまで、動作情報テーブル４３３（Ｂ）に各基台２１０の状態を記録する。
（Ｓ１１０）
続いて状態レベル判定工程Ｓ１１０を説明する。
ここでは、判定部４１２が基台２１０の状態を判定する。判定部４１２は、動作情報テーブル４３３の情報に基づき、各基台２１０の状態を判定する。具体的には、動作情報テーブル（Ａ）や（Ｂ）の内容に応じて状態レベルを判定する。
例えば動作情報テーブル４３３（Ａ）の情報から判定する場合、処理時間とガス供給量から、各基台２１０上の膜厚Ｔｈを算出し、次に状態レベルテーブル４３５（Ａ）の内容と比較して、状態レベルを判定する。
状態レベルは、例えば、膜厚ＴｈがＡ１未満であればレベル１と判定される。膜厚ＴｈがＡ１以上Ｂ１未満であればレベル２と判定される。膜厚ＴｈがＢ１以上であればレベル３と判定される。
レベル１は基台２１０上に形成された膜の膜厚が基板処理、例えば製品基板ＰＳ上の膜形成に影響しない膜厚である。レベル２は基板処理に影響がないものの、もう少し膜が厚くなると膜質に影響を及ぼす状態である。レベル３は、基板処理に悪影響がある状態である。
また、動作情報テーブル４３３（Ｂ）の情報から判定する場合、基台２１０毎の部品稼働時間（ＯＴ）を抽出して、状態レベルを判定する。
状態レベルは、例えば、部品稼働時間ＯＴが時間Ａ２未満であればレベル１と判定される。部品稼働時間ＯＴがＡ２以上Ｂ２未満であればレベル２と判定される。部品稼働時間ＯＴがＢ２以上であればレベル３と判定される。
レベル１は基台２１０に関連する部品の稼働時間が、基板処理に影響しない時間である。例えば、ヒータ２１３が劣化しない時間である。レベル２は基板処理に影響がないものの、もう少し部品の稼働時間が長くなった場合に所望の性能が発揮できなくなってしまい、基板処理に影響を及ぼす時間である。レベル３は、基板処理に悪影響があるほど劣化してしまう時間である。
レベル３の基台２１０が存在する場合、主制御部４１４は入出力装置４５１を介して、その情報を報知する。報知内容は、劣化した部品の部品交換や、基台のクリーニング、基台の交換を促すメッセージである。
（Ｓ１１２）
続いて基板支持部選択工程Ｓ１１２を説明する。
ここでは、選択部４１３が各基台２１０と状態レベルテーブル４３５との情報に基づいて、製品基板ＰＳの移動先の基台２１０を選択する。
選択部４１３は、これから処理する製品基板ＰＳの移動先として、状態の良い基台２１０、すなわち状態レベルの高い基台２１０を選択する。膜厚を基準とする場合状態レベルテーブル（Ａ）の情報を参照し、状態の良い基台２１０を選択する。部品の稼働時間を基準とする場合、状態レベルテーブル（Ｂ）の情報を参照し、状態の良い基台２１０を選択する。
具体的には、選択部４１３はレベル１の基台２１０を優先的に選択する。レベル２の基台２１０に関しては、レベル1の基台２１０が選択できない場合、レベル２の基台を選択するようにする。基板処理に悪影響があるレベルであるレベル３の基台２１０は選択しないようにする。すなわち、レベル３の基台２１０の基板載置面２１１への基板Ｓの移動を停止する。
選択部４１３が製品基板ＰＳの移動先を選択したら、主制御部４１４は、基板搬入工程Ｓ１０２にて製品基板ＰＳを選択先の基台２１０の基板載置面２１１に載置する。
このようにして、製品基板ＰＳを性能の高い基台２１０の基板載置面２１１に優先的に載置する。
（第二の実施形態）
続いて、第二の実施形態を説明する。第二の実施形態では、基板処理装置１００の構成は第一の実施形態と同様であり、状態レベルテーブル４３５の内容が異なる。基板処理方法に関しては、図９の基板搬入工程Ｓ１０２から状態レベル判定工程Ｓ１１０は同様であり、基板支持部選択工程Ｓ１１２が異なる。ここでは、基板支持部選択工程Ｓ１１２を中心に説明する。
（Ｓ１１２）
本実施形態における基板支持部選択工程Ｓ１１２を説明する。まず、ダミー基板ＤＳの運用方法について説明する。
基板処理装置１００の処理では、ダミー基板ＤＳを用いて運用する場合がある。例えば、製品基板ＰＳの処理枚数が、基台２１０の個数の倍数ではない場合である。製品基板ＰＳを１１０枚処理する場合であって基台２１０が４個の場合、処理容器２０２内で製品基板ＰＳを４枚一括で２７回処理する。その場合、最後に２枚残ることになる。
残りの２枚を基台２１０に載置して処理することとなるが、その場合、基板が載置されていない基板載置面２１１にもガスが供給されるので基板載置面２１１上に膜が形成されてしまう。そのような状態で、次のロットの製品基板ＰＳを処理する場合、製品基板ＰＳを基板上に載置する際、基板載置面２１１上に形成された膜が剥がれることが考えられる。剥がれた膜が製品基板ＰＳ上に付着し、製品基板ＰＳの性能に影響を及ぼすことがある。
そこでダミー基板ＤＳを、製品基板ＰＳが載置されていない基板載置面２１１に載置する。これにより、基板載置面２１１にガスが到達することがなくなるので、基板載置面２１１上に膜が形成されることがない。
本実施形態においては、製品基板ＰＳとダミー基板ＤＳの移動先の選択方法について説明する。
図１０を用いて本実施形態における状態レベルテーブル４３５’を説明する。状態レベルテーブル４３５’は、第一の実施形態における状態レベルテーブル４３５に置き換わる構成である。
状態レベルテーブル４３５’には、状態に対応したレベルが設定されている。図１においては、レベル１（レベル１－１、レベル１－２）は他のレベルに比べて良好な状態であり、レベル３が最も悪い状態であることを示す。
レベル１－１の状態はレベル１－２よりも良好な状態である。例えば状態レベルテーブル４３５’（Ａ）においては、レベル１－１では膜厚Ｔｈが閾値Ａ３よりも小さい状態であり、膜厚が最も薄い状態を示す。レベル１－２では膜厚Ｔｈが閾値Ａ３以上であり閾値Ｂ３よりも小さい状態である。レベル２は状態レベルテーブル４３５のレベル２と同様であり、基板処理に影響がないものの、もう少し膜が厚くなると影響を及ぼす状態である。レベル３の場合、膜厚Ｔｈが閾値Ｃ３以上の状態であり、膜厚が最も厚い状態を示す。
また、状態レベルテーブル４３５’（Ｂ）においては、レベル１－１では稼働時間ＯＴが閾値Ａ４よりも小さい状態であり、稼働時間が最も短い状態を示す。レベル１－２では稼働時間ＯＴが閾値Ａ４以上であり閾値Ｂ４よりも小さい状態である。レベル２は状態レベルテーブル４３５のレベル２と同様であり、基板処理に影響がないものの、もう少し膜が厚くなると影響を及ぼす状態である。レベル３の場合、稼働時間ＯＴが閾値Ｃ４以上の状態であり、稼働時間が最も長い状態を示す。
選択部４１３は状態レベルテーブル４３５から各基台２１０の状態を判定する。本実施形態においては、製品基板ＰＳを、状態レベルの高い基台２１０（例えばレベル１の基台）に移動させる。更に、ダミー基板ＤＳを残りの基台２１０に移動させるようにする。例えば、状態レベルが製品基板ＰＳを載置した基台２１０の状態レベルよりも低い基台２１にダミー基板ＤＳを移動させる。
例えば、２枚の製品基板ＰＳと２枚のダミー基板ＤＳを移動する場合であって、レベル１とレベル２の基台２１０があった場合に、製品基板ＰＳをレベル１の基台に移動する。
また、１枚の製品基板ＰＳと３枚のダミー基板ＤＳを移動する場合であって、レベル１とレベル２の基台２１０があった場合に、製品基板ＰＳをレベル１の基台のうち、最もレベルの高い基台、すなわちレベル１－１の基台に移動する。
製品基板ＰＳを状態レベルの高い基台２１０に優先的に移動する理由を説明する。製品基板ＰＳは歩留まりを高くする必要があるため、所望の処理が可能な基台に移動することが望ましい。一方ダミー基板ＤＳの場合、製品基板ＰＳと異なり半導体装置を製造するものではなく、ダミー基板ＤＳにパーティクルが付着しても問題ないことから、レベル２の基台に移動しても問題がない。このような状況であるため、製品基板ＰＳを優先して状態レベルの高い基台２１０に移動させる。
次に具体例を説明する。情報が膜厚Ｔｈである場合、選択部４１３は動作情報テーブル４３３と状態レベルテーブル４３５’（Ａ）の情報を参照し、状態レベルの高い基台２１０を選択する。例えば、レベル１－１の基台２１０を選択する。主制御部４１４は、選択された基台２１０に製品基板ＰＳを移動させる。
また、情報が部品の稼働時間ＯＴである場合、選択部４１３は動作情報テーブル４３３と状態レベルテーブル４３５’（Ｂ）の情報を参照し、状態レベルの高い基台２１０を選択する。例えば、レベル１－１の基台２１０を選択する。主制御部４１４は、選択された基台２１０に製品基板ＰＳを移動させる。
このようにして、製品基板ＰＳを最も性能の高い基台２１０に優先的に載置する。
（第三の実施形態）
続いて第三の実施形態を説明する。
第一の実施形態では、各基台２１０や部品がメンテナンスされると、動作情報テーブルの処理時間や部品稼働時間がリセットされたが、本実施形態ではリセットせずに、それらの積算時間を計測し、各基台２１０の処理傾向を見出す。
前述のように、各基台２１０での基板処理にはばらつきがあるが、処理を繰り返すとそれが顕著になり、各基台２１０における基板処理の傾向を見出すことができる。例えば、基台２１０ｃの処理が基台２１０ｄの処理よりも高品質であれば、基台２１０ｃは基台２１０ｄよりも膜厚が薄くなる傾向にある、等である。
これらの傾向は、基台２１０と排気口２６１やシャワーヘッド２３０との位置関係や、基台２１０の凹部２１５の構造等が、基台２１０間でばらつきがあるためである。理想的にはばらつきをなくしたいが、現実的には加工精度や部品の精度等の問題で、ばらつきを無くすことは困難である。
そこで本実施形態においては、積算時間にて動作情報テーブル４３３を記録し、各基台２１０の基板処理の傾向を明確化する。更に、選択部４１３は、実施形態１と同様に動作情報テーブル４３３と状態レベルテーブル４３５との情報に基づいて、基板Ｓの移動先の基台２１０を選択する。
このようにすることで、基本性能の良い基台２１０を優先的に選択することができ、したがって常に高品質な基板処理が可能な基台を選択できる。
なお、本実施形態では積算時間を用いて傾向を見出すことを説明したが、それに限らず、第一の実施形態のようなメンテナンス後の処理時間や部品の稼働時間の管理と並行して、本実施形態を実施してもよい。
（その他の実施形態）
以下に、その他の実施形態を説明する。
本実施形態における選択部４１３は状態レベルテーブル４３５（または状態レベルテーブル４３５’）を参照したが、それに限るものではなく、動作情報テーブル４３３の情報のみで選択してもよい。例えば膜厚と処理時間とがほぼ比例するのであれば、動作情報テーブル４３３（Ａ）の処理時間だけで判断し、処理時間がより短い基台２１０を選択するようにしてもよい。
また、部品稼働時間で判断するのであれば、動作情報テーブル４３３（Ｂ）の製品基板ＰＳの移動先を部品稼働時間情報だけで判断し、部品稼働時間がより短い基台２１０から選択するようにしてもよい。
本実施形態においては、シリコン含有ガスと酸素含有ガスとを例に基板処理方法について説明したが、それに限るものではない。例えば、シリコン含有ガスと窒素含有ガスや、シリコンの替わりに金属含有ガスを用いてもよい。
また、基台毎にプラズマを生成する装置であれば、基板載置面の周囲の部品として、例えばプラズマ生成用の電極や配線等を対象としてもよい。
１００ 基板処理装置
２０１ 処理室
２１１ 基板載置面
３００ ガス供給部
４００ コントローラ
４１０ ＣＰＵ
４１２ 判定部
４１３ 選択部
４１４ 主制御部

Claims (11)

  1. 基板が処理される処理容器と、
    前記処理容器にガスを供給するガス供給部と、
    前記処理容器に複数配置される基板載置面と、
    前記基板載置面に対応した複数の分配管を有するガス供給部と、
    前記分配管のガス供給量または前記基板載置面に対応した部品の情報を検出する検出部と、
    前記検出された情報に基づいて状態レベルを判定する判定部と、
    前記状態レベルに応じて、前記基板の移動先の前記基板載置面を選択する選択部と、
    各構成を制御する制御部と、
    を有する基板処理装置。
  2. 前記状態レベルは、前記基板載置面を有する基板支持部の内の非基板載置面に形成された膜の膜厚を含む請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記膜厚は前記非基板載置面に供給された前記ガスの供給量と処理時間とから算出される請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記膜厚が閾値以上の場合には、前記非基板載置面をクリーニングするよう報知する請求項２または請求項３に記載の基板処理装置。
  5. 前記状態は、前記基板載置面に対応した部品の状態であり、
    前記状態レベルは、前記部品の稼働時間である請求項１から請求項５のうち、いずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 前記選択部は、前記状態レベルの高い前記基板載置面に、前記基板を優先的に移動するよう選択する請求項１から請求項５のうち、いずれか一項に記載の基板処理装置。
  7. 前記基板は製品基板またはダミー基板のいずれかであり、前記選択部は前記状態レベルが高い前記基板載置面に前記製品基板を移動し、前記製品基板が移動した前記基板載置面よりも前記状態レベルの低い前記基板載置面に前記ダミー基板を移動するよう選択する請求項１から請求項６うち、いずれか一項に記載の基板処理装置。
  8. 前記制御部は、前記基板載置面毎の前記状態レベルの傾向を記録し、前記選択部は最も状態レベルの高い前記基板載置面に前記基板を移動する請求項１から請求項７のうち、いずれか一項に記載の基板処理装置。
  9. 前記選択部は、前記状態レベルが基板処理に悪影響を及ぼすレベルと判断された前記基板載置面に対して、前記基板の移動を停止する請求項１から請求項８のうち、いずれか一項に記載の基板処理装置。
  10. 処理容器に複数配置された基板載置面に基板を載置した状態で、前記処理容器に分配管を介してガスを供給する工程と、
    前記分配管のガス供給量または前記基板載置面に対応した部品の情報を検出する工程と、
    前記検出された情報に基づいて状態レベルを判定する工程と、
    前記状態レベルに応じて、次に前記処理容器に搬入する前記基板の移動先の前記基板載置面を選択する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  11. 処理容器に複数配置された基板載置面に基板を載置した状態で、前記処理容器に分配管を介してガスを供給する手順と、
    前記分配管のガス供給量または前記基板載置面に対応した部品の情報を検出する手順と、
    前記検出された情報に基づいて状態レベルを判定する手順と、
    前記状態レベルに応じて、次に前記処理容器に搬入する前記基板の移動先の前記基板載置面を選択する手順と、
    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。



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