JP7134020B2 - バルブ装置、処理装置、および制御方法 - Google Patents

バルブ装置、処理装置、および制御方法 Download PDF

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Description

本開示の種々の側面および実施形態は、バルブ装置、処理装置、および制御方法に関する。
半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）に対して成膜を行う手法として、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法やＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法等が知られている。ＣＶＤ法やＡＬＤ法では、積層される膜の原料となるガスが用いられるが、原料の中には、常温で固体や液体の状態であるものがある。そのような原料は、加熱することによりガス化してからウエハに供給される。この場合、ガス化された原料の供給路に含まれる配管やバルブ等においても、ガスの状態を維持するために、所定温度に加熱される。
また、処理容器内でウエハへの処理が行われると、反応副生成物（いわゆるデポ）が生成され、処理容器の内壁等に付着することがある。処理容器の内壁等に付着したデポの量が多くなると、処理容器の内壁等からデポが剥がれて処理容器内にパーティクルとなって飛散する。処理容器内に飛散したパーティクルがウエハに付着すると、ウエハの不良の原因となる場合がある。そこで、定期的に処理容器内のデポを除去するためのクリーニングが行われる。クリーニングでは、クリーニングガスとしてフッ素含有ガスが用いられることが多い。
また、ウエハの処理には複数のガスが用いられることが多く、それぞれのガスに対して供給量を制御するバルブ等の装置が設けられる。複数のバルブは、小型化等を目的に１つのユニットであるバルブ装置として構成されることが多い。原料のガス化を維持するためにガスの供給路が加熱される場合、バルブ装置全体がヒータ等で加熱される。
特開２０１６－２３３２４号公報
本開示は、クリーニングに伴う処理装置の停止期間を短縮することができる技術を提供する。
本開示の一側面は、バルブ装置であって、複数のバルブと、筐体と、熱拡散部と、加熱部と、供給部と、制御部とを備える。複数のバルブは、処理容器に供給される複数の処理ガスの流通を制御する。筐体は、処理ガスが流通する複数の第１の流路を形成する。熱拡散部は、筐体を覆い、筐体の熱を拡散させる。加熱部は、熱拡散部で覆われた筐体を覆い、熱拡散部を介して筐体を加熱する。供給部は、筐体と熱拡散部との間に形成された第２の流路に冷媒を供給する。制御部は、処理容器内の被処理体に対して所定の処理が行われる際に筐体を第１の温度に加熱するように加熱部を制御する。また、制御部は、処理容器のクリーニングを開始する前に加熱部による筐体の加熱を停止させ、第２の流路に冷媒を供給するように供給部を制御する。
本開示の種々の側面および実施形態によれば、クリーニングに伴う処理装置の停止期間を短縮することができる。
図１は、本開示の一実施形態における処理装置の一例を示す概略図である。 図２は、バルブ本体の一例を示す斜視図である。 図３は、バルブ本体に取り付けられる熱拡散ジャケットの一例を示す分解斜視図である。 図４は、熱拡散ジャケットが取り付けられたバルブ本体に取り付けられる加熱ジャケットの一例を示す分解斜視図である。 図５は、バルブ装置の一例を示す側面図である。 図６は、バルブ装置の一例を示すＡ－Ａ断面図である。 図７は、空気の供給量とバルブ本体の筐体の温度との関係の一例を示す図である。 図８は、成膜処理の一例を示すフローチャートである。 図９は、各バルブの状態およびヒータの設定温度の一例を示すタイミングチャートである。
以下に、開示されるバルブ装置、処理装置、および制御方法の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示されるバルブ装置、処理装置、および制御方法が限定されるものではない。
ところで、ガスの供給路に含まれるバルブ等の部材は、耐腐食性や加工の容易性等の観点からステンレスが用いられることが多い。ステンレスは、高温時にフッ素含有ガスに晒されると腐食する。そのため、原料のガス化を維持するためにガスの供給経路が加熱される装置では、クリーニングを行う前に、配管やバルブ等の温度を、クリーニングガスによって腐食されない温度まで冷却する必要がある。
しかし、複数のバルブが１つのユニットとして構成されたバルブ装置では、バルブ装置を構成する金属部材の体積が大きいため、熱容量が大きい。そのため、ヒータにより加熱されたバルブ装置を、クリーニングガスによって腐食されない温度まで冷却するためには、時間がかかる。そのため、クリーニングを開始するまでに時間がかかり、処理装置の停止時間が長くなる。
そのため、本開示は、クリーニングに伴う処理装置の停止期間を短縮することができる技術を提供する。
［処理装置の構成］
図１は、本開示の一実施形態における処理装置１０の一例を示す概略図である。本実施形態における処理装置１０は、ＡＬＤ法を用いて被処理体の一例であるウエハＷに所定の膜（例えばタングステン膜）を成膜する装置である。処理装置１０は、例えばクリーンルーム内に設置される。
処理装置１０は、例えば図１に示されるように、処理容器１１を備える。処理容器１１内には、成膜対象のウエハＷが載置される載置台１２が設けられている。処理容器１１の側壁には、ウエハＷを搬入および搬出するための開口１７が形成されており、開口１７は、ゲートバルブ１８によって開閉される。また、処理容器１１の上部には、処理容器１１内にガスを供給するための供給管１３ａおよび供給管１３ｂが設けられている。また、処理容器１１の側壁には、排気口１４が形成されており、排気口１４には、排気管１５を介して排気装置１６が接続されている。排気装置１６によって処理容器１１内のガスが排気されることにより、処理容器１１内が所定の真空度に維持される。
また、処理装置１０は、ガス供給部２０ａ、ガス供給部２０ｂ、ガス供給部２０ｃ、およびガス供給部２０ｄを有する。ガス供給部２０ａは、前駆体ガスの供給源である。本実施形態において、前駆体ガスは、例えば六塩化タングステン（ＷＣｌ6）ガスである。ガス供給部２０ａから供給されたＷＣｌ6ガスは、ＭＦＣ（Mass Flow Controller）等の流量制御器２１ａおよび配管２２ａを介して、バルブ装置２５に供給される。
なお、ＷＣｌ6は常温では固体であるため、ガス供給部２０ａは、ＷＣｌ6を２００℃以上（例えば２００℃）に加熱して、ガス化されたＷＣｌ6を流量制御器２１ａに供給する。また、流量制御器２１ａおよび配管２２ａも、ガスの状態のＷＣｌ6を維持するために、図示しない加熱機構により２００℃以上（例えば２００℃）に加熱されている。
ガス供給部２０ｂは、不活性ガスの供給源である。本実施形態において、不活性ガスは、例えば窒素（Ｎ2）ガスである。ガス供給部２０ｂから供給されたＮ2ガスは、流量制御器２１ｂおよび配管２２ｂを介して、バルブ装置２５に供給される。
ガス供給部２０ｃは、反応ガスの供給源である。本実施形態において、反応ガスは、例えば水素（Ｈ2）ガスである。ガス供給部２０ｃから供給されたＨ2ガスは、流量制御器２１ｃおよび配管２２ｃを介して、バルブ装置２５に供給される。前駆体ガス、不活性ガス、および反応ガスは、処理ガスの一例である。
ガス供給部２０ｄは、処理容器１１内に付着したデポを除去するためのクリーニングガスの供給源である。本実施形態において、クリーニングガスは、フッ素含有ガスであり、例えば三フッ化塩素（ＣｌＦ3）ガスである。ガス供給部２０ｄから供給されたＣｌＦ3ガスは、流量制御器２１ｄおよび配管２２ｄを介して、バルブ装置２５に供給される。なお、クリーニングガスは、フッ素含有ガスであれば、フッ化水素（ＨＦ）ガス等であってもよい。
処理装置１０は、バルブ装置２５を有する。バルブ装置２５は、バルブ本体３０、熱拡散ジャケット４０、加熱ジャケット５０、およびバルブＶ６を有する。バルブ本体３０は、バルブＶ１～Ｖ５、オリフィス３１～３２、筐体３３、および温度センサ３４を有する。バルブＶ１～Ｖ５は、それぞれ、ガスの流路に設けられた弁体と、当該弁体を駆動するアクチュエータとを有する。
バルブＶ１の上流側は、配管２２ｂに接続されており、バルブＶ１の下流側は、バルブＶ３、オリフィス３１、およびオリフィス３２の上流側に接続されている。バルブＶ３およびオリフィス３１の下流側は、配管２３ａに接続されている。配管２３ａは、供給管１３ａに接続されている。オリフィス３２の下流側は、配管２３ｂに接続されており、配管２３ｂは、供給管１３ｂに接続されている。
バルブＶ２の上流側は、配管２２ａに接続されており、バルブＶ２の下流側は、配管２３ａに接続されている。バルブＶ４の上流側は、配管２２ｃに接続されており、バルブＶ４の下流側は、配管２３ｂに接続されている。バルブＶ５の上流側は、配管２２ｄに接続されており、バルブＶ５の下流側は、配管２３ｂに接続されている。
バルブ本体３０内のガスの流路は、金属で構成された筐体３３内に形成されている。本実施形態において、筐体３３は、例えばステンレス（例えばＳＵＳ３１６）で一体に構成されている。なお、筐体３３は、ガスの流路が形成された複数のブロックが連結されることにより構成されてもよい。筐体３３内の流路は、第１の流路の一例である。
温度センサ３４は、例えば筐体３３の外側面に設けられており、筐体３３の温度を測定する。温度センサ３４は、例えば熱電対である。温度センサ３４によって測定された温度の情報は、後述する制御装置１００へ出力される。
バルブ本体３０は、例えばアルミニウム等で構成された熱拡散ジャケット４０で覆われる。熱拡散ジャケット４０は、熱拡散部の一例である。熱拡散ジャケット４０で覆われたバルブ本体３０は、さらに、マントルヒータ等の加熱ジャケット５０で覆われる。加熱ジャケット５０は、加熱部の一例である。加熱ジャケット５０は、例えばガラス繊維等で構成された断熱材と、当該断熱材の内部に埋め込まれたヒータとを含む。加熱ジャケット５０は、熱拡散ジャケット４０を介してバルブ本体３０を加熱する。熱拡散ジャケット４０は、加熱ジャケット５０から伝達された熱を拡散してバルブ本体３０に伝達する。これにより、バルブ本体３０における熱の分布が均一化される。加熱ジャケット５０内のヒータは、後述する制御装置１００によって制御される。
バルブ本体３０の筐体３３と熱拡散ジャケット４０との間には、常温の空気が流通する流路が形成されており、当該流路には、配管６２が接続されている。配管６２には、バルブＶ６、流量制御器６１、およびコンプレッサ６０が接続されている。コンプレッサ６０は、処理装置１０の外部（即ち、クリーンルーム内）の常温の空気を取り込み、取り込まれた空気を圧縮する。流量制御器６１は、コンプレッサ６０によって取り込まれた空気の流量を調整する。流量が調整された空気は、バルブＶ６および配管６２を介して、筐体３３と熱拡散ジャケット４０との間の流路に供給される。バルブ本体３０の筐体３３と熱拡散ジャケット４０との間に供給される空気は、冷媒の一例である。バルブＶ６は、供給部の一例である。
処理装置１０は、制御装置１００を有する。制御装置１００は、メモリ、プロセッサ、および入出力インターフェイスを含む。メモリには、プロセッサによって実行されるプログラム、および、各処理の条件を含むレシピ等が格納されている。プロセッサは、メモリから読み出したプログラムを実行し、メモリ内に記憶されたレシピに基づいて、入出力インターフェイスを介して処理装置１０の各部を制御する。具体的には、制御装置１００は、メモリから読み出したプログラムを実行することにより、バルブＶ１～Ｖ６、流量制御器２１ａ～２１ｄ、流量制御器６１、排気装置１６、および加熱ジャケット５０内のヒータ等を制御する。制御装置１００は、制御部の一例である。
［バルブ装置２５の構造］
図２は、バルブ本体３０の一例を示す斜視図である。バルブ本体３０は、例えば図２に示されるように、略直方体状の筐体３３を有する。配管２２ａ～２２ｄは、筐体３３の側面に設けられており、配管２３ａおよび配管２３ｂは、筐体３３の底面に設けられている。バルブＶ１のアクチュエータＶ１ａ、バルブＶ２のアクチュエータＶ２ａ、バルブＶ３のアクチュエータＶ３ａ、バルブＶ４のアクチュエータＶ４ａ、およびバルブＶ５のアクチュエータＶ５ａは、それぞれ、筐体３３上面から筐体３３の外部に突出している。また、筐体３３の上面には、温度センサ３４が設けられており、温度センサ３４は、ケーブル３５を介して制御装置１００に接続される。
図３は、バルブ本体３０に取り付けられる熱拡散ジャケット４０の一例を示す分解斜視図である。熱拡散ジャケット４０は、複数のパーツ４０ａ～４０ｈを含む。パーツ４０ａ～４０ｂは、筐体３３の上面に配置される。パーツ４０ｃ～４０ｆは、筐体３３の側面に配置される。パーツ４０ｇ～４０ｈは、筐体３３の底面に配置される。
パーツ４０ａには、各バルブのアクチュエータＶ１ａ～Ｖ５ａの形状に沿う凹部４１ａと、温度センサ３４に接続されたケーブル３５が配置される凹部４２ａが形成されている。パーツ４０ｂには、各バルブのアクチュエータの形状に沿う凹部４１ｂが形成されている。パーツ４０ｄには、配管６２が接続されている。パーツ４０ｅの筐体３３側の面には、筐体３３の長手方向に延伸する凹部４３ｅが形成されている。パーツ４０ｆには、配管２２ａ～２２ｄが配置される凹部４４ｆが形成されている。パーツ４０ｇには、配管２３ａ～２３ｂの形状に沿う凹部４５ｇが形成されている。パーツ４０ｈには、配管２３ａ～２３ｂの形状に沿う凹部４５ｈが形成されている。
図４は、熱拡散ジャケット４０が取り付けられたバルブ本体３０に取り付けられる加熱ジャケット５０の一例を示す分解斜視図である。加熱ジャケット５０は、パーツ５０ａおよびパーツ５０ｂを有する。パーツ５０ａおよびパーツ５０ｂは、例えばガラス繊維により構成され、ヒータが内蔵されている。ヒータは、図示しないケーブルにより制御装置１００に接続されている。
図５は、バルブ装置２５の一例を示す側面図である。図５のＡ－Ａ断面は、例えば図６のようになる。図６は、バルブ装置２５の一例を示すＡ－Ａ断面図である。例えば図６に示されるように、熱拡散ジャケット４０のパーツ４０ｅには凹部４３ｅが形成されており、バルブ本体３０の筐体３３の側面と凹部４３ｅとの間には、空気が流れるための流路６３が形成されている。流路６３は、熱拡散ジャケット４０のパーツ４０ｄに接続された配管６２に連通している。配管６２を介して流路６３内に供給された空気は、流路６３内を流れる。流路６３は、第２の流路の一例である。
また、筐体３３と熱拡散ジャケット４０の各パーツ４０ａ～４０ｈとの間、および、パーツ４０ａ～４０ｈの間には、寸法公差等に基づく隙間が存在する。そのため、流路６３内に供給された空気は、これらの隙間を介して、熱拡散ジャケット４０の外部へ流出する。熱拡散ジャケット４０の外部へ流出した空気は、ガラス繊維等で構成された加熱ジャケット５０の断熱材の間を通って加熱ジャケット５０の外部へ流出する。
ここで、本実施形態において、バルブ本体３０の筐体３３は、例えばステンレス（例えばＳＵＳ３１６）で一体に構成されている。筐体３３を構成する金属の体積は、ガスが流れる他の部材（例えば金属配管）よりも大きいため、筐体３３の熱容量は、他の部材の熱容量よりも大きい。そのため、筐体３３は、熱し難く冷め難い。また、フッ素含有ガスを用いたクリーニングは、ステンレスで構成された筐体３３の腐食を抑制するために、筐体３３の温度が所定温度（例えば９０℃）以下となっている状態で行われる必要がある。
加熱ジャケット５０の断熱材の作用により筐体３３および熱拡散ジャケット４０の熱は、加熱ジャケット５０の外部へ逃げにくい。そのため、例えば、成膜処理が行われた後に、加熱ジャケット５０のヒータの設定温度を所定温度以下にしたとしても、成膜処理において例えば２００℃に加熱された筐体３３を所定温度以下に冷却するためには、数時間を要する場合がある。これにより、クリーニング開始までの待ち時間が長くなり、処理装置の停止時間が長くなる。そのため、プロセス全体のスループットの向上が難しい。
これに対し、本実施形態では、成膜処理が行われた後に、加熱ジャケット５０のヒータの設定温度を所定温度以下にするとともに、配管６２を介して流路６３内に空気が供給される。これにより、筐体３３と熱拡散ジャケット４０の各パーツ４０ａ～４０ｈとの間、および、パーツ４０ａ～４０ｈの間等に存在する空気が、流路６３内に供給された空気によって加熱ジャケット５０の外部へ押し出される。これにより、筐体３３と加熱ジャケット５０との間に存在する、熱せられた空気が迅速に加熱ジャケット５０の外部へ排出され、筐体３３の冷却が促進される。
また、配管６２を介して流路６３内に供給された空気が、流路６３、および、筐体３３と各パーツ４０ａ～４０ｈとの間等を通過する際に、筐体３３から熱を奪う。これにより、筐体３３が迅速に冷却される。そのため、クリーニング開始までの待ち時間を短縮することができ、プロセス全体のスループットを向上させることができる。
図７は、空気の供給量とバルブ本体３０の筐体３３の温度との関係の一例を示す図である。流路６３に空気が供給されない場合、例えば図７に示されるように、２００℃に加熱された筐体３３の温度が９０℃以下になるためには３時間以上かかる。
これに対し、流路６３に５０ｓｌｍで空気が供給された場合、例えば図７に示されるように、２００℃に加熱された筐体３３の温度は、約７０分で９０℃以下になった。なお、制御装置１００は、筐体３３の温度が８０℃となるように加熱ジャケット５０内のヒータを制御しているため、図７では筐体３３の温度は８０℃以下には下がらない。
さらに、流路６３に１００ｓｌｍで空気が供給された場合、例えば図７に示されるように、２００℃に加熱された筐体３３の温度は、約３６分で９０℃以下になった。流路６３に供給される空気の流量をさらに増加させることにより、筐体３３の温度が２００℃から９０℃以下になるまでの時間は、さらに短縮されると予想される。このように、流路６３に流す空気の流量を制御することにより、筐体３３の冷却時間を制御することができる。
なお、本実施形態において、クリーニングガスが流れる流路に存在する各部材の中で、筐体３３以外の部材は約４０分程度で９０℃以下に冷却される。そのため、筐体３３のみが４０分未満の時間で冷却されも、他の部材が９０℃以下に冷却されるまではクリーニングは開始されない。そのため、筐体３３の温度が２００℃から９０℃以下になるのに要する時間が、他の部材が９０℃以下になるまでの時間と同程度となるように、流路６３に供給される空気の流量を調整することが好ましい。これにより、コンプレッサ６０の電力消費を抑制することができる。
［成膜処理］
図８は、成膜処理の一例を示すフローチャートである。図８のフローチャートに示された処理は、制御装置１００が処理装置１０の各部を制御することにより実施される。図９は、各バルブの状態およびヒータの設定温度の一例を示すタイミングチャートである。
まず、制御装置１００は、例えば図９に示された時刻ｔ0において、前駆体ガスであるＷＣｌ6ガスの供給路内の各部材に設けられたヒータの温度を第１の温度（例えば２００℃）に設定する（Ｓ１００）。ステップＳ１００では、制御装置１００は、加熱ジャケット５０内のヒータの温度も第１の温度に設定する。ステップＳ１００は、加熱工程の一例である。
次に、制御装置１００は、ＷＣｌ6ガスの供給路の各部材の温度が第１の温度に達したか否かを判定する（Ｓ１０１）。ＷＣｌ6ガスの供給路の各部材の温度が第１の温度に達していない場合（Ｓ１０１：Ｎｏ）、再びステップＳ１０１に示された処理が実行される。ＷＣｌ6ガスの供給路の各部材には、温度センサが設けられており、制御装置１００は、温度センサによって測定された温度が第１の温度に達したか否かを判定する。例えば、制御装置１００は、筐体３３に設けられた温度センサ３４によって測定された温度が第１の温度に達したか否かを判定する。
ＷＣｌ6ガスの供給路の各部材の温度が第１の温度に達した場合（例えば図９の時刻ｔ1）（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、制御装置１００は、ゲートバルブ１８を開く。そして、制御装置１００は、図示しない搬送機構を制御して、開口１７を介してウエハＷを処理容器１１内に搬入し、ウエハＷを載置台１２上に載置する（Ｓ１０２）。そして、制御装置１００は、搬送機構を処理容器１１から退出させ、ゲートバルブ１８を閉じる。
次に、制御装置１００は、排気装置１６を稼働させ、所定の真空度まで処理容器１１内のガスを排気する。そして、制御装置１００は、バルブＶ１を開く（Ｓ１０３）。これにより、配管２３ａ内にはオリフィス３１を介してＮ2ガスが流れ、配管２３ｂ内にはオリフィス３２を介してＮ2ガスが流れる。これにより、処理容器１１内に供給されたガスが配管２３ａまたは配管２３ｂへ逆流することが抑制される。
次に、制御装置１００は、例えば図９に示された時刻ｔ2において、バルブＶ２を開くことにより、前駆体ガスであるＷＣｌ6ガスを処理容器１１内に所定時間供給する（Ｓ１０４）。これにより、前駆体ガスの分子がウエハＷの表面に吸着する。
次に、制御装置１００は、例えば図９に示された時刻ｔ3において、バルブＶ２を閉じることにより、前駆体ガスの供給を停止する。そして、制御装置１００は、バルブＶ３を開くことにより、不活性ガスであるＮ2ガスを処理容器１１内に所定時間供給する（Ｓ１０５）。これにより、ウエハＷの表面に過剰に吸着された前駆体ガスの分子がパージされる。
次に、制御装置１００は、例えば図９に示された時刻ｔ4において、バルブＶ３を閉じることにより、ウエハＷの表面をパージするための不活性ガスの供給を停止する。そして、制御装置１００は、バルブＶ４を開くことにより、反応ガスであるＨ2ガスを処理容器１１内に所定時間供給する（Ｓ１０６）。これにより、ウエハＷの表面に吸着された前駆体ガスの分子と、反応ガスの分子とが反応し、ウエハＷ表面に所定の膜（本実施形態ではタングステン膜）が形成される。
次に、制御装置１００は、例えば図９に示された時刻ｔ5において、バルブＶ４を閉じることにより、反応ガスの供給を停止する。そして、制御装置１００は、再びバルブＶ３を開くことにより、不活性ガスであるＮ2ガスを処理容器１１内に所定時間供給する（Ｓ１０７）。これにより、ウエハＷの表面に過剰に形成された所定の膜の分子がパージされる。
次に、制御装置１００は、例えば図９に示された時刻ｔ6において、バルブＶ３を閉じることにより、ウエハＷの表面をパージするための不活性ガスの供給を停止する。そして、制御装置１００は、ステップＳ１０４～Ｓ１０７の処理が所定回数繰り返されたか否かを判定する（Ｓ１０８）。ステップＳ１０４～Ｓ１０７の処理が所定回数繰り返されていない場合（Ｓ１０８：Ｎｏ）、再びステップＳ１０４に示された処理が実行される。
一方、ステップＳ１０４～Ｓ１０７の処理が所定回数繰り返された場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、制御装置１００は、ゲートバルブ１８を開き、図示しない搬送機構を制御してウエハＷを処理容器１１内から搬出する（Ｓ１０９）。
次に、制御装置１００は、クリーニングを実行するか否かを判定する（Ｓ１１０）。制御装置１００は、クリーニングを実行しないと判定した場合（Ｓ１１０：Ｎｏ）、再びステップＳ１０２に示された処理を実行する。制御装置１００は、例えば所定数のウエハＷの成膜が終了した場合に、クリーニングを実行すると判定する。
制御装置１００は、クリーニングを実行すると判定した場合（例えば図９の時刻ｔ7）（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、クリーニングガスであるＣｌＦ3ガスが接触する各部材に設けられたヒータの温度を第２の温度（例えば８０℃）に設定する（Ｓ１１１）。ステップＳ１１１では、制御装置１００は、加熱ジャケット５０内のヒータの温度を第２の温度に設定する。なお、クリーニングガスが接触する部材であっても、アルミニウム等、ステンレス以外の金属によって形成された部材については、温度の管理対象から除外される。
また、ステップＳ１１１では、クリーニングガスが接触する各部材の温度が第２の温度になるまで、各部材に設けられたヒータへの電源供給が停止される。ただし、クリーニングガスが接触する各部材に設けられたヒータは、各部材の温度が第２の温度以下になった場合、電源が投入され、各部材の温度を第２の温度に維持する。これにより、クリーニング後に再び成膜処理が行われる場合、成膜処理において加熱する必要があるガスの経路をより迅速に昇温させることができる。
次に、制御装置１００は、バルブ本体３０の筐体３３と熱拡散ジャケット４０との間に設けられた流路６３内に所定の流量の空気の供給を開始する（Ｓ１１２）。ステップＳ１１２では、制御装置１００は、バルブＶ６を開き、流量制御器６１を制御することにより、配管６２を介して流路６３内に所定の流量の空気を供給する。ステップＳ１１１およびＳ１１２は、冷却工程の一例である。
次に、制御装置１００は、クリーニングガスが接触する部材の温度が第２の温度以下になったか否かを判定する（Ｓ１１３）。クリーニングガスが接触する部材の温度が第２の温度より高い場合（Ｓ１１３：Ｎｏ）、再びステップＳ１１３に示された処理が実行される。例えば、制御装置１００は、筐体３３に設けられた温度センサ３４によって測定された温度が第２の温度以下になったか否かを判定する。
クリーニングガスが接触する部材の温度が第２の温度以下になった場合（例えば図９の時刻ｔ8）（Ｓ１１３：Ｙｅｓ）、制御装置１００は、バルブＶ６を閉じる。これにより、バルブ本体３０の筐体３３と熱拡散ジャケット４０との間に設けられた流路６３内への空気の供給が停止される（Ｓ１１４）。なお、制御装置１００は、クリーニングが行われている間も、流路６３への空気の供給を継続してもよい。
次に、制御装置１００は、バルブＶ５を開き、処理容器１１内にクリーニングガスを供給することにより、処理容器１１内のクリーニングを実行する（Ｓ１１５）。
次に、制御装置１００は、プロセスを終了するか否かを判定する（Ｓ１１６）。例えば予め設定された数のウエハＷへの成膜が終了した場合に、制御装置１００は、プロセスを終了すると判定する。制御装置１００は、プロセスを終了しないと判定した場合（例えば図９の時刻ｔ9）（Ｓ１１６：Ｎｏ）、バルブＶ５を閉じ、再びステップＳ１００に示された処理を実行する。一方、制御装置１００は、プロセスを終了すると判定した場合（Ｓ１１６：Ｙｅｓ）、バルブＶ１およびバルブＶ５を閉じ、本フローチャートに示された処理を終了する。
以上、処理装置１０の一実施形態について説明した。本実施形態における処理装置１０は、ウエハＷが収容される処理容器１１と、処理容器１１に供給される処理ガスを制御するバルブ装置２５とを備える。バルブ装置２５は、複数のバルブＶ１～Ｖ５と、筐体３３と、熱拡散ジャケット４０と、加熱ジャケット５０と、バルブＶ６と、制御装置１００とを備える。複数のバルブＶ１～Ｖ５は、処理容器１１に供給される複数の処理ガスの流通を制御する。筐体３３は、処理ガスが流通する複数の流路を形成する。熱拡散ジャケット４０は、筐体３３を覆い、筐体３３の熱を拡散させる。加熱ジャケット５０は、熱拡散ジャケット４０で覆われた筐体３３を覆い、熱拡散ジャケット４０を介して筐体３３を加熱する。バルブＶ６は、筐体３３と熱拡散ジャケット４０との間に形成された流路６３に冷媒を供給する。制御装置１００は、処理容器１１内のウエハＷに対して所定の処理が行われる際に筐体３３を第１の温度に加熱するように加熱ジャケット５０を制御する。また、制御装置１００は、処理容器１１のクリーニングを開始する前に加熱ジャケット５０による筐体の加熱を停止させ、流路６３に冷媒を供給するようにバルブＶ６を制御する。これにより、クリーニング開始までの待ち時間を短縮することができ、プロセス全体のスループットを向上させることができる。
また、本実施形態の処理装置１０において、流路６３に供給される冷媒は、常温の空気である。これにより、低コストで筐体３３を冷却することができる。
また、本実施形態において、処理容器１１のクリーニングでは、筐体３３内のいずれかの流路を介してクリーニングガスが処理容器１１内に供給され、処理容器１１のクリーニングは、筐体３３の温度が第１の温度よりも低い第２の温度以下になった後に実行される。本実施形態では、クリーニング開始までの待ち時間を短縮することができるため、プロセス全体のスループットを向上させることができる。
また、本実施形態において、クリーニングガスは、ＣｌＦ3ガス等のフッ素含有ガスであるため、クリーニングガスにより腐食を抑制するため、クリーニングガスに接触する筐体３３が第２の温度以下になった後にクリーニングガスの供給が開始される。しかし、本実施形態では、バルブ本体３０の筐体３３と熱拡散ジャケット４０との間に形成された流路６３に冷媒を供給することにより、筐体３３が迅速に冷却される。そのため、クリーニング開始までの待ち時間を短縮することができ、プロセス全体のスループットを向上させることができる。
また、本実施形態において、制御装置１００は、筐体３３の温度が第２の温度以下になった場合、筐体３３の温度を第２の温度に維持するように加熱ジャケット５０を制御する。これにより、クリーニング後に再び成膜処理が行われる場合、筐体３３をより迅速に昇温させることができる。
また、本実施形態において、制御装置１００は、筐体３３の温度が第２の温度以下になった場合、流路６３への冷媒の供給を停止するようにバルブＶ６を制御する。これにより、冷媒の消費量を削減することができる。
［その他］
なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
例えば、上記した実施形態では、タングステン膜の成膜に用いられる前駆体の一例としてＷＣｌ6が用いられたが、開示の技術はこれに限られず、前駆体としては、ＷＣｌ5が用いられてもよい。ＷＣｌ5も常温では固体であるため、バルブ本体３０の筐体３３を含む前駆体ガスの供給路は、前駆体がガスの状態を維持できるように、例えば１９０℃に加熱される。
また、上記した実施形態では、ウエハＷに積層される膜がタングステン膜である場合を例に説明したが、開示の技術はこれに限られず、ＴｉＮ等の他の膜をウエハＷに積層させる場合にも、開示の技術を適用することができる。例えば、ＴｉＮ膜をウエハＷ上に積層させる場合、例えばＴｉＣｌ4ガスが前駆体ガスとして用いられ、例えばＮＨ3ガスが反応ガスとして用いられる。ＴｉＣｌ4は常温では液体であるため、バルブ本体３０の筐体３３を含む前駆体ガスの供給路は、前駆体がガスの状態を維持できるように、例えば１２０℃に加熱される。
また、上記した実施形態では、成膜処理以外ではバルブＶ３が閉じられているが、開示の技術はこれに限られない。例えば、クリーニングを実行すると判定された場合（例えば図９の時刻ｔ7）、バルブＶ３が開かれ、バルブ本体３０の筐体３３の温度が第２の温度以下になるまで、所定流量の不活性ガスが筐体３３内の流路に供給されてもよい。即ち、制御装置１００は、処理容器１１のクリーニングを開始する前に、筐体３３内のそれぞれの流路に第１の温度よりも低温のガスが流れるように、複数のバルブＶ１～Ｖ５の少なくともいずれかを制御してもよい。これにより、筐体３３内のガスの流路側からも筐体３３が冷却されるため、筐体３３の温度をより迅速に低下させることができる。
また、上記した実施形態では、冷媒として、クリーンルーム内の空気を用いたが、開示の技術はこれに限られない。例えば、冷媒として、クリーンルームに供給されるドライエアが用いられてもよい。また、ウエハＷを冷却するための冷媒が載置台１２内の流路に流れている場合には、当該冷媒をバルブ本体３０の筐体３３と熱拡散ジャケット４０との間の流路６３に流してもよい。
なお、今回開示された実施形態は全ての点で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。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
Ｖ１～Ｖ６ バルブ
Ｖ１ａ～Ｖ５ａ アクチュエータ
Ｗ ウエハ
１０ 処理装置
１１ 処理容器
２０ａ～２０ｄ ガス供給部
２１ａ～２１ｄ 流量制御器
２２ａ～２２ｄ 配管
２３ａ～２３ｂ 配管
２５ バルブ装置
３０ バルブ本体
３１～３２ オリフィス
３３ 筐体
３４ 温度センサ
３５ ケーブル
４０ 熱拡散ジャケット
４０ａ～４０ｈ パーツ
４１ａ～４１ｂ、４２ａ、４３ｅ、４４ｆ、４５ｇ～４５ｈ 凹部
５０ 加熱ジャケット
５０ａ～５０ｂ パーツ
６０ コンプレッサ
６１ 流量制御器
６２ 配管
６３ 流路

Claims (9)

  1. 処理容器に供給される複数の処理ガスの流通を制御する複数のバルブと、
    前記処理ガスが流通する複数の第１の流路を形成する筐体と、
    前記筐体を覆い、前記筐体の熱を拡散させる熱拡散部と、
    前記熱拡散部で覆われた前記筐体を覆い、前記熱拡散部を介して前記筐体を加熱する加熱部と、
    前記筐体と前記熱拡散部との間に形成された第２の流路に冷媒を供給する供給部と、
    前記処理容器内の被処理体に対して所定の処理が行われる際に前記筐体を第１の温度に加熱するように前記加熱部を制御し、前記処理容器のクリーニングを開始する前に前記加熱部による前記筐体の加熱を停止させ、前記第２の流路に前記冷媒を供給するように前記供給部を制御する制御部と
    を備え、
    前記制御部は、前記処理容器のクリーニングを開始する前にそれぞれの前記第１の流路に前記第１の温度よりも低温のガスが流れるように、前記複数のバルブの少なくともいずれかをさらに制御するバルブ装置。
  2. 前記冷媒は、常温の空気である請求項１に記載のバルブ装置。
  3. 前記処理容器のクリーニングでは、いずれかの前記第１の流路を介してクリーニングガスが前記処理容器内に供給され、
    前記処理容器のクリーニングは、前記筐体の温度が前記第１の温度よりも低い第２の温度以下になった後に実行される請求項１または２に記載のバルブ装置。
  4. 前記クリーニングガスは、フッ素含有ガスである請求項３に記載のバルブ装置。
  5. 前記クリーニングガスは、ＣｌＦ3ガスである請求項４に記載のバルブ装置。
  6. 前記制御部は、
    前記筐体の温度が前記第２の温度以下になった場合、前記筐体の温度を前記第２の温度に維持するように前記加熱部を制御する請求項３から５のいずれか一項に記載のバルブ装置。
  7. 前記制御部は、
    前記筐体の温度が前記第２の温度以下になった場合、前記第２の流路への前記冷媒の供給を停止するように前記供給部を制御する請求項６に記載のバルブ装置。
  8. 被処理体が収容される処理容器と、
    前記処理容器に供給される処理ガスを制御するバルブ装置と
    を備え、
    前記バルブ装置は、
    前記処理容器に供給される複数の処理ガスの流通を制御する複数のバルブと、
    前記処理ガスが流通する複数の第１の流路を形成する筐体と、
    前記筐体を覆い、前記筐体の熱を拡散させる熱拡散部と、
    前記熱拡散部で覆われた前記筐体を覆い、前記熱拡散部を介して前記筐体を加熱する加熱部と、
    前記筐体と前記熱拡散部との間に形成された第２の流路に冷媒を供給する供給部と、
    前記処理容器内に収容された前記被処理体に対して所定の処理が行われる際に前記筐体を第１の温度に加熱するように前記加熱部を制御し、前記処理容器のクリーニングを開始する前に前記加熱部による前記筐体の加熱を停止させ、前記第２の流路に前記冷媒を供給するように前記供給部を制御する制御部と
    を備え、
    前記制御部は、前記処理容器のクリーニングを開始する前にそれぞれの前記第１の流路に前記第１の温度よりも低温のガスが流れるように、前記複数のバルブの少なくともいずれかをさらに制御する処理装置。
  9. 処理容器に供給される複数の処理ガスの流通を制御する複数のバルブと、
    前記処理ガスが流通する複数の第１の流路を形成する筐体と、
    前記筐体を覆い、前記筐体の熱を拡散させる熱拡散部と、
    前記熱拡散部で覆われた前記筐体を覆い、前記熱拡散部を介して前記筐体を加熱する加熱部と、
    前記筐体と前記熱拡散部との間に形成された第２の流路に冷媒を供給する供給部と、
    制御部と
    を備える処理装置における制御方法であって、
    前記処理容器内に収容された被処理体に対して所定の処理が行われる際に前記筐体を第１の温度に加熱するように前記加熱部を制御する加熱工程と、
    前記処理容器のクリーニングを開始する前に前記加熱部による前記筐体の加熱を停止させ、前記第２の流路に前記冷媒を供給するように前記供給部を制御し、それぞれの前記第１の流路に前記第１の温度よりも低温のガスが流れるように、前記複数のバルブの少なくともいずれかを制御する冷却工程と
    を含む制御方法。
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