KR20230043719A - 가스 관리 방법 및 기판 처리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 기판 처리 장치에 공급되는 원료 가스를 관리하는 가스 관리 방법 및 기판 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
원료를 수용하는 원료 용기를 가열부에서 가열하고, 기화한 원료 가스를 캐리어 가스와 함께 기판을 수용하는 처리 용기에 공급함으로써, 상기 기판에 처리를 행하는 기판 처리 시스템의 가스 관리 방법으로서, 처리 후의 상기 기판의 중량에 기초하여, 상기 가열부를 제어하는 가스 관리 방법이 제공된다.
원료를 수용하는 원료 용기를 가열부에서 가열하고, 기화한 원료 가스를 캐리어 가스와 함께 기판을 수용하는 처리 용기에 공급함으로써, 상기 기판에 처리를 행하는 기판 처리 시스템의 가스 관리 방법으로서, 처리 후의 상기 기판의 중량에 기초하여, 상기 가열부를 제어하는 가스 관리 방법이 제공된다.
Description
본 개시는, 가스 관리 방법 및 기판 처리 시스템에 관한 것이다.
고체 원료를 수용한 원료 용기를 가열부에서 가열하고, 기화한 원료 가스를 캐리어 가스와 함께 기판 처리 장치에 공급함으로써, 기판에 성막 처리를 행하는 기판 처리 시스템이 알려져 있다. 또한, 특허문헌 1에는, 노광전 기판의 중량과 노광후 기판의 중량의 중량차를 구하여, 중량차에 기초하여 노광 처리에 의해 생성된 오염막의 막 두께를 구하는 것이 기재되어 있다.
일 측면에서는, 본 개시는, 기판 처리 장치에 공급되는 원료 가스를 관리하는 가스 관리 방법 및 기판 처리 시스템을 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 일 양태에 따르면, 원료를 수용하는 원료 용기를 가열부에서 가열하고, 기화한 원료 가스를 캐리어 가스와 함께 기판을 수용하는 처리 용기에 공급함으로써, 상기 기판에 처리를 행하는 기판 처리 시스템의 가스 관리 방법으로서, 처리 후의 상기 기판의 중량에 기초하여, 상기 가열부를 제어하는 가스 관리 방법이 제공된다.
일 측면에 따르면, 기판 처리 장치에 공급되는 원료 가스를 관리하는 가스 관리 방법 및 기판 처리 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 구성을 설명한 구성도의 일례.
도 2는 기판 처리 장치 및 원료 공급 장치의 구성을 예시한 개략 설명도.
도 3은 원료 용기 및 그 주변의 구성을 나타낸 개략 설명도.
도 4는 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템에 있어서의 가스 관리 방법을 설명한 흐름도.
도 5는 참고예에 따른 기판 처리 시스템의 가스 관리 방법에 있어서의 성막 횟수와 웨이퍼 중량의 관계를 나타낸 그래프의 일례.
도 6은 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 가스 관리 방법에 있어서의 성막 횟수와 웨이퍼 중량의 관계를 나타낸 그래프의 일례.
도 2는 기판 처리 장치 및 원료 공급 장치의 구성을 예시한 개략 설명도.
도 3은 원료 용기 및 그 주변의 구성을 나타낸 개략 설명도.
도 4는 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템에 있어서의 가스 관리 방법을 설명한 흐름도.
도 5는 참고예에 따른 기판 처리 시스템의 가스 관리 방법에 있어서의 성막 횟수와 웨이퍼 중량의 관계를 나타낸 그래프의 일례.
도 6은 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 가스 관리 방법에 있어서의 성막 횟수와 웨이퍼 중량의 관계를 나타낸 그래프의 일례.
이하, 도면을 참조하여 본 개시를 실시하기 위한 형태에 대해서 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일 구성 부분에는 동일 부호를 붙이고, 중복된 설명을 생략하는 경우가 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템(1)의 구성을 설명한 구성도의 일례이다.
기판 처리 시스템(1)은, 기판 처리 장치(10)와, 원료 공급 장치(20)와, 웨이퍼 중량 계측 장치(100), 그리고 제어부(200)를 갖는다.
기판 처리 장치(10)는, 기판의 일례인 반도체 웨이퍼[이하, 단순히 웨이퍼(W)라고 함]에 성막 처리를 행하는 성막 장치이다. 원료 공급 장치(20)는, 공급 경로(14)를 통해 성막 처리시에 사용하는 원료 가스를 기판 처리 장치(10)에 공급한다.
웨이퍼 중량 계측 장치(100)는, 기판 처리 장치(10)에서 성막 처리가 행해진 웨이퍼(W)의 중량을 계측한다. 또한, 웨이퍼 중량 계측 장치(100)는, 기판 처리 장치(10)에서 성막 처리가 행해지기 전의 웨이퍼(W)의 중량을 계측한다.
제어부(200)는, 기판 처리 장치(10), 원료 공급 장치(20), 웨이퍼 중량 계측 장치(100)를 제어한다.
또한, 웨이퍼 중량 계측 장치(100)는, 기판 처리 시스템(1)의 외부에 마련되는 구성이어도 좋다. 이 구성에 있어서, 제어부(200)에는, 웨이퍼 중량 계측 장치(100)의 측정 데이터를 직접 또는 신호 라인을 통해 입력하여도 좋다.
도 2는 기판 처리 장치(10) 및 원료 공급 장치(20)의 구성을 예시한 개략 설명도이다.
기판 처리 장치(10)는, 성막 장치 등의 반도체 제조 장치이다. 기판 처리 장치(10)는, 처리 용기(11) 및 메인 제어부(15)를 구비한다. 기판 처리 장치(10)는, 예컨대, 성막 장치인 경우에, 처리 용기(11) 내에 수용한 웨이퍼(W)에 대하여 성막 처리를 행한다.
처리 용기(11)는, 알루미늄 합금 등에 의해 형성되며, 원통형을 띠고 있다. 처리 용기(11)의 측벽에는, 상기 처리 용기(11)에 대하여 웨이퍼(W)를 반입/반출하는 개구가 형성되고, 개구에는, 상기 개구를 개방 및 밀폐하는 게이트 밸브가 마련되어 있다(모두 도시하지 않음). 또한, 처리 용기(11)의 내부에는, 웨이퍼(W)를 배치하는 배치대(12)가 마련되어 있다. 배치대(12)는, 웨이퍼(W)를 고정하는 척 장치, 및 웨이퍼(W)의 온도를 조정하는 온도 조정부를 갖는다(모두 도시하지 않음).
처리 용기(11)에는, 상기 처리 용기(11) 내의 가스를 배기하는 배기 경로(13)가 접속되어 있다. 배기 경로(13)에는, 압력 조정 밸브, 진공 펌프 등이 마련되어 있다(모두 도시하지 않음). 또한, 처리 용기(11)에는, 가스를 공급하는 공급 경로(14)의 일단이 접속되어 있다. 공급 경로(14)의 타단은, 원료 공급 장치(20)에 접속되어 있다. 즉, 기판 처리 장치(10)의 처리 용기(11)와 원료 공급 장치(20)는 공급 경로(14)를 통해 연통되어 있다.
원료 공급 장치(20)는, 원료 용기(21)를 갖는다. 또한, 원료 공급 장치(20)는, 원료 용기(21)를 가열하는 가열부(30), 각 원료 용기(21)에 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급 기구(40) 및 원료 공급 장치(20)의 각 구성을 제어하는 공급 제어부(90)를 갖는다. 공급 경로(14), 각 원료 용기(21) 및 캐리어 가스 공급 기구(40)는, 복수의 가스 경로(50)에 의해 서로 접속되어 있다. 또한, 원료 공급 장치(20)는, 원료 용기(21) 주변의 가스 경로(50)에 복수의 개폐 밸브(60)를 구비한다.
도 3은 원료 용기(21) 및 그 주변의 구성을 나타낸 개략 설명도이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 원료 용기(21)는, 복수의 원료(M)를 미리 수용하고 있고, 가열부(30)의 가열에 의해 원료(M)를 기화(승화) 가능한 탱크를 적용할 수 있다. 원료 용기(21) 내의 원료(M)는, 고체 원료 또는 액체 원료이다. 원료 용기(21) 내의 원료(M)는, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 염화알루미늄(AlCl3)이나 염화구리(AlCu) 등의 염화 화합물을 들 수 있다. 혹은, 원료(M)는, Si, Hf, Ta, Zr, Al, Ti, Zn, In, Ga, P 등의 유기 금속(Metal Organics), 또는 다른 고체 원료, 혹은 액체 원료여도 좋다. 본 실시형태에서는, 고체의 원료(M)로서 염화알루미늄을 이용한 경우에 대해서 설명한다. 또한, 본 실시형태에 있어서의 「기화」란, 원료가 기체로 승화하는 개념과, 액체 원료가 기체로 증발하는 개념을 포함하는 표현이다.
또한, 도 1에서는 원료 용기(21)가 하나인 예를 나타내었으나, 원료 공급 장치(20)는, 원료 용기(21)를 2개 이상 구비한 구성이어도 좋다.
도 3에 도시된 바와 같이, 원료 용기(21)는, 연직 방향을 따라 연장되는 원통형 또는 각통형으로 형성되어 있다. 원료 용기(21)의 내부에는, 연직 방향을 따라 복수의 트레이(22)가 대략 등간격으로 마련되어 있다. 각 트레이(22)에는, 하나 또는 복수의 원료(M)가 배치되어 있다.
원료 용기(21)는, 열전도성이 높은 재료(알루미나 등)에 의해 형성되어 있다. 원료 용기(21)를 가열하는 가열부(30)는, 이 원료 용기(21)의 바깥쪽 또는 용기의 둘레벽에 마련된다. 가열부(30)는, 공급 제어부(90)의 제어에 기초하여 원료 용기(21) 내의 원료(M)를 가열한다. 이 가열부(30)로는, 예컨대, 시즈 히터, 핸드 히터 등의 전열식 히터를 적용할 수 있다.
캐리어 가스 공급 기구(40)는, 원료 용기(21)에 접속되는 가스 경로(50)에 대하여, 캐리어 가스를 공급한다. 캐리어 가스로는, 아르곤 가스(Ar 가스), 헬륨 가스(He 가스), 질소 가스(N2 가스) 등의 불활성 가스를 들 수 있다. 예컨대, 캐리어 가스 공급 기구(40)는, 캐리어 가스의 공급원과, 공급원으로부터 송출되는 캐리어 가스의 압력을 저하시키는 레귤레이터와, 각 가스 경로(50)의 유로를 개방 또는 차단하는 밸브를 갖는다(모두 도시하지 않음).
가스 경로(50)는, 캐리어 가스 공급 기구(40)와 원료 용기(21) 사이를 접속하는 상류 경로(51), 원료 용기(21)와 공급 경로(14) 사이를 접속하는 하류 경로(52), 및 원료 용기(21)를 우회하는 바이패스 경로(53)를 포함한다. 즉, 원료 공급 장치(20)는, 상류 경로(51)에 의해 캐리어 가스를 원료 용기(21)에 유입시키는 1차측을 형성하고 있고, 하류 경로(52)에 의해 캐리어 가스와 함께 기화한 원료 가스를 유출시키는 2차측을 형성하고 있다. 바이패스 경로(53)는, 상류 경로(51)와 하류 경로(52) 사이를 연결하고 있다.
원료 용기(21) 주변의 개폐 밸브(60)는, 상류 경로(51)에 마련되는 상류측 밸브(61)와, 하류 경로(52)에 마련되는 하류측 밸브(62)와, 바이패스 경로(53)에 마련되는 바이패스측 밸브(63)를 포함한다. 상류측 밸브(61)는, 상류 경로(51)에 있어서 바이패스 경로(53)의 접속 지점보다 하류측에 마련된다. 하류측 밸브(62)는, 하류 경로(52)에 있어서 바이패스 경로(53)의 접속 지점보다 상류측에 마련된다.
각 개폐 밸브(60)는, 공급 제어부(90)에 접속되고, 공급 제어부(90)의 제어에 기초하여, 각각의 경로의 유로를 개방(완전 개방) 및 폐색(완전 폐쇄)한다. 각 개폐 밸브(60)는, 개방 상태에서 유로를 통해 가스를 유통시키고, 폐색 상태에서 유로 내의 가스의 유통을 차단한다.
또한, 상류 경로(51)는, 상류측 밸브(61) 외에, 매스 플로우 컨트롤러(54) 및 상류측 압력계(71)를 갖는다. 또한, 상류 경로(51)는, 이 밖에도 안전 밸브, 정압 밸브, 필터, 히터 등을 구비하여도 좋다.
매스 플로우 컨트롤러(54)는, 상류 경로(51)에 있어서 바이패스 경로(53)의 접속 지점보다 상류측[캐리어 가스 공급 기구(40)측]에 마련됨과 더불어, 공급 제어부(90)에 접속되어 있다. 매스 플로우 컨트롤러(54)는, 공급 제어부(90)의 제어에 기초하여, 캐리어 가스 공급 기구(40)로부터 원료 용기(21)에 공급되는 캐리어 가스의 유량을 조정한다.
상류측 압력계(71)는, 매스 플로우 컨트롤러(54)와 상류측 밸브(61)[및 바이패스 경로(53)의 접속 지점] 사이에 마련된다. 상류측 압력계(71)는, 상류 경로(51)를 구성하는 배관의 유로의 내압(캐리어 가스의 압력)을 검출하여, 압력 검출값의 정보를 공급 제어부(90)에 송신한다. 상류측 압력계(71)는, 전압(全壓)[정압(靜壓), 동압(動壓)]을 검출 가능한 여러 가지 검출기를 적용할 수 있다. 또한, 상류측 압력계(71)는, 매스 플로우 컨트롤러(54)보다 상류측의 상류 경로(51)에 마련되어도 좋다.
하류 경로(52)는, 하류측 밸브(62) 외에, 하류측 압력계(72)를 갖는다. 하류측 압력계(72)는, 하류측 밸브(62)[및 바이패스 경로(53)의 접속 지점]보다 하류측에 마련된다. 하류측 압력계(72)는, 하류 경로(52)를 구성하는 배관의 유로의 내압(캐리어 가스, 원료 가스의 압력)을 검출하여, 압력 검출값의 정보를 공급 제어부(90)에 송신한다.
도 2로 되돌아가, 원료 공급 장치(20)의 가스 경로(50)는, 상류 경로(51)로부터 분기되는 제1 분기로(55)를 더 갖는다. 제1 분기로(55)의 타단은, 하류측 밸브(62)와 하류측 압력계(72) 사이의 하류 경로(52)에 접속된다. 제1 분기로(55)의 중간 위치에는, 매스 플로우 컨트롤러(56)가 마련된다. 매스 플로우 컨트롤러(56)는, 제1 분기로(55)를 통해, 상류 경로(51)로부터 하류 경로(52)로 흐르게 하는 캐리어 가스의 유량을 조정한다.
이상의 기판 처리 장치(10)와 원료 공급 장치(20)를 갖는 기판 처리 시스템(1)은, 기판 처리 장치(10)의 메인 제어부(15)에 의해, 시스템 전체의 동작을 제어한다. 원료 공급 장치(20)의 공급 제어부(90)는, 적절한 통신 수단(16)을 통해 메인 제어부(15)에 접속되고, 메인 제어부(15)의 지령에 기초하여 동작하여, 원료 공급 장치(20)의 동작을 제어한다. 통신 수단(16)은, 유선 통신 또는 무선 통신 중 어느 하나를 채용하여도 좋고, 또한 제어부끼리를 직접 접속하는 구성이어도 좋으며, 로컬 에어리어 네트워크(LAN) 등의 네트워크를 이용한 구성이어도 좋다. 또한, 기판 처리 시스템(1)은, 메인 제어부(15)가 공급 제어부(90)의 기능을 가지며, 공급 제어부(90)를 구비하지 않은 구성이어도 좋다.
메인 제어부(15)는, 기판 처리 시스템(1) 전체를 제어하는 컨트롤러 본체(17)와, 컨트롤러 본체(17)에 접속되는 사용자 인터페이스(18)를 갖는다. 컨트롤러 본체(17) 및 공급 제어부(90)는, 컴퓨터나 제어용 회로 기판 등에 의해 구성된다.
예컨대, 컨트롤러 본체(17)는, 프로세서, 메모리, 입출력 인터페이스 및 전자 회로를 갖는다(모두 도시하지 않음). 컨트롤러 본체(17)는, 메모리에 기록된 프로그램을 프로세서가 실행함으로써, 기판 처리 시스템(1)의 각 구성과의 사이에서 각종 신호를 송수신하여, 기판 처리를 실시한다.
사용자 인터페이스(18)는, 예컨대, 사용자가 커맨드의 입력 조작 등을 행하는 키보드, 기판 처리 시스템(1)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이를 적용할 수 있다. 혹은, 사용자 인터페이스(18)는, 터치 패널, 마우스, 마이크, 스피커 등의 기기를 적용하여도 좋다.
또한, 공급 제어부(90)는, 1 이상의 프로세서(91), 메모리(92), 도시하지 않은 입출력 인터페이스 및 전자 회로를 갖는다. 프로세서(91)는, CPU, ASIC, FPGA, 복수의 디스크리트 반도체를 포함하는 회로 등 중 하나 또는 복수를 조합한 것이다. 메모리(92)는, 휘발성 메모리, 불휘발성 메모리(예컨대, 컴팩트 디스크, DVD, 하드 디스크, 플래시 메모리 등)를 포함하며, 원료 공급 장치(20)를 동작시키는 프로그램, 프로세스 조건 등의 레시피를 기억하고 있다.
공급 제어부(90)는, 메인 제어부(15)의 지령에 기초하여, 메모리(92)에 기억된 프로그램이나 레시피를 프로세서(91)가 실행함으로써, 원료 공급 장치(20)의 각 구성과의 사이에서 각종 신호를 송수신하고, 기판 처리 장치(10)에 가스를 공급한다.
기판 처리 장치(10)의 메인 제어부(15)는, 웨이퍼(W)를 처리할 때에 적절한 타이밍에[예컨대, 배치대(12)로의 웨이퍼(W)의 배치가 종료되어, 처리 용기(11) 내를 감압한 후에], 처리 용기(11)로의 원료 가스의 공급 지령을, 공급 제어부(90)에 송신한다. 이 공급 지령을 수신한 공급 제어부(90)는, 원료 공급 장치(20)의 각 구성을 제어하여 원료 가스의 공급을 개시한다.
공급 제어부(90)는, 원료 가스의 공급 개시시[또는 원료 공급 장치(20)의 기동 후]에, 가열부(30)를 동작하여, 원료 용기(21)를 가열한다. 이것에 의해, 원료 용기(21) 내의 원료(M)가 기화 가능한 온도로 승온한다. 또한, 공급 제어부(90)는, 상류측 밸브(61) 및 하류측 밸브(62)를 개방하여, 매스 플로우 컨트롤러(54) 및 매스 플로우 컨트롤러(56)를 제어하여, 처리 용기(11)에 캐리어 가스와 원료 가스의 혼합 가스를 공급한다. 이것에 의해, 웨이퍼(W)에 성막 처리가 행해진다.
다음에, 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템(1)의 가스 관리 방법에 대해서, 도 4를 이용하여 설명한다. 도 4는 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 가스 관리 방법을 설명한 흐름도이다.
단계 S101에 있어서, 제어부(200)는, 가열부(30)의 설정 온도(가열 온도)를 소정의 설정 온도로 설정한다.
단계 S102에 있어서, 제어부(200)는, 웨이퍼(W)에 성막 처리를 행한다. 구체적으로는, 성막 처리 전의 웨이퍼(W)를 기판 처리 장치(10)로 반송하여 배치대(12)에 배치한다. 제어부(200)는, 가열부(30)를 소정의 설정 온도로 제어하고, 상류측 밸브(61), 하류측 밸브(62), 매스 플로우 컨트롤러(54) 및 매스 플로우 컨트롤러(56)를 제어하여, 원료 공급 장치(20)로부터 처리 용기(11) 내로 캐리어 가스와 원료 가스의 혼합 가스를 공급한다. 이것에 의해, 웨이퍼(W)에 성막 처리가 행해진다.
단계 S103에 있어서, 제어부(200)는, 단계 S102에 있어서 성막 처리가 행해진 웨이퍼(W)의 중량을 계측한다. 구체적으로는, 성막 처리가 행해진 웨이퍼(W)를 기판 처리 장치(10)로부터 반출하여, 웨이퍼 중량 계측 장치(100)로 반송한다. 그리고, 웨이퍼 중량 계측 장치(100)로 웨이퍼(W)의 중량을 계측한다.
단계 S104에 있어서, 제어부(200)는, 단계 S102에 있어서 성막 처리가 행해진 웨이퍼(W)의 중량이 기준값의 범위 내인지 여부를 판정한다. 웨이퍼(W)의 중량이 기준값의 범위 내인 경우(S104·YES), 제어부(200)의 처리는 단계 S102로 되돌아가 다음 웨이퍼(W)에 대해서 성막 처리를 행한다. 웨이퍼(W)의 중량이 기준값의 범위 내가 아닌 경우(S104·NO), 제어부(200)의 처리는 S105로 진행한다.
단계 S105에 있어서, 제어부(200)는, 가열부(30)의 설정 온도(가열 온도)를 높여 재설정한다. 설정 온도를 높임으로써, 원료 용기(21) 내의 고체의 원료(M)의 기화량이 상승한다.
단계 S106에 있어서, 제어부(200)는, 웨이퍼(W)에 성막 처리를 행한다. 구체적으로는, 성막 처리 전의 웨이퍼(W)를 기판 처리 장치(10)로 반송하여 배치대(12)에 배치한다. 제어부(200)는, 가열부(30)를 소정의 설정 온도로 제어하고, 상류측 밸브(61), 하류측 밸브(62), 매스 플로우 컨트롤러(54) 및 매스 플로우 컨트롤러(56)를 제어하여, 원료 공급 장치(20)로부터 처리 용기(11) 내로 캐리어 가스와 원료 가스의 혼합 가스를 공급한다. 이것에 의해, 웨이퍼(W)에 성막 처리가 행해진다.
단계 S107에 있어서, 제어부(200)는, 단계 S106에 있어서 성막 처리가 행해진 웨이퍼(W)의 중량을 계측한다. 구체적으로는, 성막 처리가 행해진 웨이퍼(W)를 기판 처리 장치(10)로부터 반출하여, 웨이퍼 중량 계측 장치(100)로 반송한다. 그리고, 웨이퍼 중량 계측 장치(100)로 웨이퍼(W)의 중량을 계측한다.
단계 S108에 있어서, 제어부(200)는, 단계 S106에 있어서 성막 처리가 행해진 웨이퍼(W)의 중량이 기준값의 범위 내인지 여부를 판정한다. 웨이퍼(W)의 중량이 기준값의 범위 내인 경우(S108·YES), 제어부(200)의 처리는 단계 S102로 되돌아가 다음 웨이퍼(W)에 대해서 성막 처리를 행한다. 웨이퍼(W)의 중량이 기준값의 범위 내가 아닌 경우(S108·NO), 제어부(200)의 처리는 S109로 진행한다.
단계 S109에 있어서, 제어부(200)는, 원료 용기(21)를 교환하는 것이라고 판정한다. 그리고, 작업자에게 원료 용기(21)의 교환을 지시한다.
또한, 단계 S104 및 S108에 있어서, 성막 처리가 행해진 웨이퍼(W)의 중량이 기준값의 범위 내인지 여부를 판정하는 것으로서 설명하였으나 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 성막 처리(단계 S102, S106) 전에, 웨이퍼 중량 계측 장치(100)로 성막 처리가 행해지기 전의 웨이퍼(W)의 중량을 미리 계측하여도 좋다. 그리고, 단계 S104 및 S108에 있어서, 제어부(200)는, 성막 처리가 행해지기 전의 웨이퍼(W)의 중량과 성막 처리가 행해진 후의 웨이퍼(W)의 중량의 중량차가 기준값의 범위 내인지 여부를 판정하는 구성이어도 좋다.
다음에, 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템(1)의 가스 관리 방법과, 참고예에 따른 기판 처리 시스템(1)의 가스 관리 방법을 대비하여 설명한다.
도 5는 참고예에 따른 기판 처리 시스템(1)의 가스 관리 방법에 있어서의 성막 횟수[성막 처리를 행한 웨이퍼(W)의 장수]와 웨이퍼 중량의 관계를 나타낸 그래프의 일례이다. 횡축은 성막 횟수, 종축은 웨이퍼 중량을 나타낸다. 또한, 참고예에 따른 기판 처리 시스템(1)의 가스 관리 방법에 있어서, 가열부(30)의 설정 온도를 온도 T1로 일정하게 한다.
성막 횟수가 증가하여, 원료 용기(21) 내의 원료(M)가 소비됨으로써, 원료(M)의 기화량이 감소하고, 원료 가스의 공급량이 저하된다. 이 때문에, 웨이퍼(W)에 성막되는 막의 막 두께가 저하되고, 성막 처리 후의 웨이퍼(W)의 중량이 변화한다. 또한, 원료 가스의 공급량이 저하됨으로써, 커버리지 불량이 발생한다. 이 때문에, 성막 처리 후의 웨이퍼(W)의 중량으로부터 커버리지 불량을 추정할 수 있다. 도 5에 있어서는, 성막 처리 후의 웨이퍼(W)에 커버리지 불량이 발생하는 임계값(제품 불량 임계값)을 파선으로 나타낸다.
또한, 기판 처리 시스템(1)은, 원료 용기(21) 내의 고체의 원료(M)를 가열하여 원료 가스를 발생시키고, 원료 용기(21)에 캐리어 가스를 공급함으로써, 원료 가스와 캐리어 가스의 혼합 가스를 처리 용기(11)에 공급한다. 이 때문에, 기판 처리 시스템(1)은, 원료 용기(21)로부터 공급되는 원료 가스의 유량을 제어하는 것은 곤란하다. 즉, 원료 가스의 소비량을 산출하는 것은 곤란하다.
이 때문에, 참고예에 따른 기판 처리 시스템(1)의 가스 관리 방법에 있어서는, 커버리지 불량(제품 불량)을 막기 위해, 원료 용기(21)의 사용을 시작하고 나서 일정 기간(소정의 성막 횟수)에 도달하면 원료 용기(21)를 교환함으로써, 원료 가스 부족에 따른 커버리지 불량(제품 불량)을 방지한다. 그러나, 참고예에 따른 기판 처리 시스템(1)의 가스 관리 방법에 있어서는, 원료 용기(21) 내에 원료(M)가 남아 있음에도 불구하고, 원료 용기(21)를 교환하게 되기 때문에, 비용이 증가한다.
도 6은 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템(1)의 가스 관리 방법에 있어서의 성막 횟수[성막 처리를 행한 웨이퍼(W)의 장수]와 웨이퍼 중량의 관계를 나타낸 그래프의 일례이다. 횡축은 성막 횟수, 종축은 웨이퍼 중량을 나타낸다. 또한, 도 6에 있어서, 참고예에 따른 가스 관리 방법에 있어서의 성막 횟수와 웨이퍼 중량의 관계의 그래프를 점선으로 나타낸다.
성막 횟수가 증가하여, 원료 용기(21) 내의 원료(M)가 소비됨으로써, 원료(M)의 기화량이 감소하고, 원료 가스의 공급량이 저하된다. 이 때문에, 웨이퍼(W)에 성막되는 막의 막 두께가 저하되고, 성막 처리 후의 웨이퍼(W)의 중량이 변화한다. 웨이퍼(W)의 중량이 소정의 임계값(도 6에 있어서, 일점쇄선으로 나타낸 온도 제어 임계값) 이하가 되면, 제어부(200)는 가열부(30)의 설정 온도(가열 온도)를 온도 T1에서 온도 T2(T2>T1)로 상승시킨다(S105 참조). 이것에 의해, 원료(M)의 기화량이 증가하여, 원료 가스의 공급량이 저하되는 것을 억제한다. 또한, 커버리지 악화에 따른 제품 불량을 억제하면서, 성막 처리를 계속할 수 있다.
성막 횟수가 더 증가하여, 설정 온도 T2에 있어서, 웨이퍼(W)의 중량이 소정의 임계값(온도 제어 임계값) 이하가 되면, 제어부(200)는 가열부(30)의 설정 온도를 온도 T2에서 온도 T3(T3>T2)으로 상승시킨다(S105 참조). 이것에 의해, 원료(M)의 기화량이 증가하여, 원료 가스의 공급량이 저하되는 것을 억제한다. 또한, 커버리지 악화에 따른 제품 불량을 억제하면서, 성막 처리를 계속할 수 있다.
마찬가지로, 성막 횟수가 증가하여, 설정 온도 T3에 있어서, 웨이퍼(W)의 중량이 소정의 임계값(온도 제어 임계값) 이하가 되면, 제어부(200)는 가열부(30)의 설정 온도를 온도 T3에서 온도 T4(T4>T3)로 상승시킨다. 이것에 의해, 원료(M)의 기화량이 증가하여, 원료 가스의 공급량이 저하되는 것을 억제한다. 또한, 커버리지 악화에 따른 제품 불량을 억제하면서, 성막 처리를 계속할 수 있다.
또한, 가열부(30)의 설정 온도(가열 온도)를 상승시켜도, 웨이퍼(W)의 중량이 임계값(온도 제어 임계값)에 도달하지 않는 경우(S108·NO 참조), 원료 용기(21)를 교환한다고 판정한다(S109). 또한, 설정 온도가 소정의 온도에 도달한 경우, 원료 용기(21)를 교환한다고 판정하여도 좋다.
이와 같이 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템(1)의 가스 관리 방법에 따르면, 원료 가스 부족에 따른 제품 불량(커버리지 불량)을 방지할 수 있다. 또한, 원료 용기(21) 내의 원료(M)를 효율적으로 사용할 수 있기 때문에, 원료 가스의 비용을 저감할 수 있다. 또한, 원료 용기(21)의 교환에 의한 공수를 삭감할 수 있다.
또한, 제어부(200)는, 계속적으로 웨이퍼(W)의 중량과, 상류측 압력계(71) 및 하류측 압력계(72)의 측정값과의 상관 데이터를 축적하여도 좋다. 그리고, 제어부(200)는, 상류측 압력계(71) 및 하류측 압력계(72)의 측정값과의 상관 데이터에 기초하여, 성막 처리 후의 웨이퍼(W)의 중량을 추정하여도 좋다. 또한, 제어부(200)는, 추정한 성막 처리 후의 웨이퍼(W)의 중량에 기초하여, 가열부(30)의 설정 온도(가열 온도)를 제어하여도 좋다. 또한, 제어부(200)는, 추정한 성막 처리 후의 웨이퍼(W)의 중량에 기초하여, 원료 용기(21)의 교환 타이밍을 판정하여도 좋다. 이것에 의해, 상관 데이터를 작성한 후에는, 웨이퍼 중량 계측 장치(100)에 의한 성막 처리 후의 웨이퍼(W)의 중량 계측을 생략할 수 있다.
본 개시의 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 또한, 상기한 실시형태는, 첨부한 특허청구범위 및 그 취지를 일탈하지 않고 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.
1 : 기판 처리 시스템
10 : 기판 처리 장치
11 : 처리 용기 14 : 공급 경로
20 : 원료 공급 장치 21 : 원료 용기
22 : 트레이 30 : 가열부
40 : 캐리어 가스 공급 기구 50 : 가스 경로
60 : 개폐 밸브 71 : 상류측 압력계
72 : 하류측 압력계 90 : 공급 제어부
100 : 웨이퍼 중량 계측 장치 200 : 제어부
W : 웨이퍼 M : 원료
11 : 처리 용기 14 : 공급 경로
20 : 원료 공급 장치 21 : 원료 용기
22 : 트레이 30 : 가열부
40 : 캐리어 가스 공급 기구 50 : 가스 경로
60 : 개폐 밸브 71 : 상류측 압력계
72 : 하류측 압력계 90 : 공급 제어부
100 : 웨이퍼 중량 계측 장치 200 : 제어부
W : 웨이퍼 M : 원료
Claims (5)
- 원료를 수용하는 원료 용기를 가열부에서 가열하고, 기화한 원료 가스를 캐리어 가스와 함께 기판을 수용하는 처리 용기에 공급함으로써, 상기 기판에 처리를 행하는 기판 처리 시스템의 가스 관리 방법으로서,
처리 후의 상기 기판의 중량에 기초하여, 상기 가열부를 제어하는 것인 가스 관리 방법. - 제1항에 있어서, 처리 후의 상기 기판의 중량이 임계값 이하가 되면, 상기 가열부의 설정 온도를 높게 하도록 제어하는 것인 가스 관리 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 처리 후의 상기 기판의 중량이 임계값 이하가 되면, 상기 가열부의 설정 온도를 높게 하도록 제어하고,
그 후의 기판에 있어서의 중량이 임계값 이하인 경우, 상기 원료 용기를 교환한다고 판정하는 것인 가스 관리 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원료 용기에 수용되는 상기 원료는, 고체 원료 또는 액체 원료인 것인 가스 관리 방법.
- 기판을 수용하는 처리 용기를 갖는 기판 처리 장치와,
원료를 수용하는 원료 용기와, 상기 원료 용기를 가열하는 가열부를 가지며, 기화한 원료 가스를 캐리어 가스와 함께 상기 처리 용기에 공급하는 원료 공급 장치와,
상기 기판의 중량을 계측하는 계측 장치, 그리고
제어부를 구비하고,
상기 제어부는,
처리 후의 상기 기판의 중량에 기초하여, 상기 가열부를 제어하는 것인 기판 처리 시스템.
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