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技術 処理装置および処理方法

出願人 東京エレクトロン株式会社
発明者 廣瀬勝人宮下晃一廣瀬寛司五味暁志熊谷泰徳吉山敬
出願日 2019年4月11日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2019-075709
公開日 2020年10月22日 (4ヶ月経過) 公開番号 2020-172690
状態 未査定
技術分野 CVD
主要キーワード チャンババルブ インプット情報 下位制御 フィールドバスシステム スレーブコントローラ 送受信プロセス レシピ制御 モジュールコントローラ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年10月22日)のものです。
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図面 (9)

課題

レシピ時間を短縮できる処理装置および処理方法を提供する。

解決手段

基板を処理する処理装置であって、複数のエンドデバイス201と、特定のエンドデバイス201を制御する下位制御部410a,410bと、制御部300とを備え、制御部300は基板を処理するレシピを実行し、レシピの複数の制御ステップのうち、特定の条件を満たす制御ステップを特定し、特定した制御ステップを下位制御部410a,410bに送信し、下位制御部410a,410bは、制御部300から受信した制御ステップに基づいて、対応する特定のエンドデバイス201を制御する処理装置。

概要

背景

半導体装置の製造工程において、複数の処理ガス切り替えて、基板に対してほぼ単分子層である薄い単位膜の積層を繰り返す原子層堆積法(ALD法:Atomic Layer Deposition)がある。また、成膜時にプラズマを用いるPEALD(Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)法がある。

概要

レシピ時間を短縮できる処理装置および処理方法を提供する。基板を処理する処理装置であって、複数のエンドデバイス201と、特定のエンドデバイス201を制御する下位制御部410a,410bと、制御部300とを備え、制御部300は基板を処理するレシピを実行し、レシピの複数の制御ステップのうち、特定の条件を満たす制御ステップを特定し、特定した制御ステップを下位制御部410a,410bに送信し、下位制御部410a,410bは、制御部300から受信した制御ステップに基づいて、対応する特定のエンドデバイス201を制御する処理装置。

目的

特開2002−329674号公報






本開示は、レシピ時間を短縮できる処理装置および処理方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

基板を処理する処理装置であって、複数のエンドデバイスと、特定の前記エンドデバイスを制御する下位制御部と、前記基板を処理するレシピを実行し、前記レシピの複数の制御ステップのうち、特定の条件を満たす制御ステップを特定し、特定した前記制御ステップを前記下位制御部に送信する制御部と、を備え、前記下位制御部は、前記制御部から受信した前記制御ステップに基づいて、対応する特定の前記エンドデバイスを制御する、処理装置。

請求項2

前記制御部は、特定した前記制御ステップの完了後に、他の制御ステップに基づいて、前記下位制御部が制御しない前記エンドデバイスを制御する、請求項1に記載の処理装置。

請求項3

特定の前記エンドデバイスは、前記基板を収容する処理容器内に供給される処理ガスの種類に対応して複数系統に設けられたガス供給路のそれぞれに配設され、前記ガス供給路の開閉を行う複数のバルブである、請求項1または2に記載の処理装置。

請求項4

特定した前記制御ステップは、繰り返し処理を行う範囲の制御ステップである、請求項1〜3のいずれか1つに記載の処理装置。

請求項5

特定した前記制御ステップは、他の制御ステップより高速な制御を要する制御ステップである、請求項1〜4のいずれか1つに記載の処理装置。

請求項6

特定した前記制御ステップは、1ms単位で制御される制御ステップである、請求項5に記載の処理装置。

請求項7

前記下位制御部は、対応する特定の前記エンドデバイスを監視し、監視データを記憶する、請求項1〜6のいずれか1つに記載の処理装置。

請求項8

特定の前記エンドデバイスは、前記基板を収容する処理容器内にプラズマを立てる高周波電源を含む、請求項1〜7のいずれか1つに記載の処理装置。

請求項9

基板を処理する処理装置の制御部による処理方法であって、前記基板を処理するレシピの複数の制御ステップのうち、特定の条件を満たす制御ステップを特定することと、特定した前記制御ステップを、特定のエンドデバイスを制御する下位制御部に送信することと、前記基板を処理するレシピを実行する際に、前記特定した前記制御ステップについて、前記下位制御部に、対応する特定の前記エンドデバイスを制御させることと、を有する処理方法。

技術分野

0001

本開示は、処理装置および処理方法に関する。

背景技術

0002

半導体装置の製造工程において、複数の処理ガス切り替えて、基板に対してほぼ単分子層である薄い単位膜の積層を繰り返す原子層堆積法(ALD法:Atomic Layer Deposition)がある。また、成膜時にプラズマを用いるPEALD(Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)法がある。

先行技術

0003

特開2002−329674号公報

発明が解決しようとする課題

0004

本開示は、レシピ時間を短縮できる処理装置および処理方法を提供する。

課題を解決するための手段

0005

本開示の一態様による処理装置は、基板を処理する処理装置であって、複数のエンドデバイスと、特定のエンドデバイスを制御する下位制御部と、制御部と、を備える。制御部は、基板を処理するレシピを実行し、レシピの複数の制御ステップのうち、特定の条件を満たす制御ステップを特定し、特定した制御ステップを下位制御部に送信する。下位制御部は、制御部から受信した制御ステップに基づいて、対応する特定のエンドデバイスを制御する。

発明の効果

0006

本開示によれば、レシピ時間を短縮できる。

図面の簡単な説明

0007

図1は、本開示の一実施形態における処理装置の構成の一例を示す図である。
図2は、本開示の一実施形態における処理装置を含む基板処理システム制御系統の構成の一例を示すブロック図である。
図3は、モジュールコントローラの構成の一例を示すブロック図である。
図4は、高速レシピを含むレシピの一例を示す図である。
図5は、高速レシピの一例を示す図である。
図6は、高速レシピの動作の一例を示すタイミングチャートである。
図7は、比較例のALD成膜シーケンスの1サイクル分の一例を示す図である。
図8は、本実施形態のALD成膜シーケンスの1サイクル分の一例を示す図である。

実施例

0008

以下に、開示する処理装置および処理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技術が限定されるものではない。

0009

従来、ALD法を行う処理装置では、制御部が、基板を収容する処理容器内で所定の処理が行えるように、処理装置の各部を制御している。この場合、処理ガスを高速に切り替えることが求められる。処理装置では、処理ガスを高速に切り替えるために、例えば、制御部からバルブを制御するPLC(Programmable Logic Controller)にレシピをダウンロードさせ、PLCがダウンロードしたレシピに従ってバルブを動作させることが提案されている。しかしながら、この様なPLCは、プロセスが終了するまでレシピに従って動作するため、高速制御が求められていないレシピの制御ステップが含まれる場合、制御の柔軟性に乏しくなる。そこで、高速制御が求められる制御ステップと、高速制御が求められていない制御ステップとが混在するレシピにおいて、レシピ時間を短縮し、最終的な成膜処理時間を短縮することが期待されている。

0010

[処理装置100の構成]
図1は、本開示の一実施形態における処理装置の構成の一例を示す図である。図1に示す処理装置100は、例えば基板としての半導体ウエハ(以下、ウエハという。)Wに対し、ALD法による成膜処理を行なうように構成された成膜装置である。処理装置100は、気密に構成された略円筒状処理容器1を有している。処理容器1の中には、被処理体であるウエハWを水平に支持するためのサセプタ3が配備されている。サセプタ3は、円筒状の支持部材5により支持されている。また、サセプタ3には、図示しないヒータが埋め込まれており、このヒータに給電することにより、ウエハWを所定の温度に加熱する。

0011

処理容器1の天壁1aには、ガス導入部11が設けられている。このガス導入部11には、図示しないガス吐出孔が形成されている。また、ガス導入部11には、ガス供給路である配管13が接続されている。この配管13は、配管31,41,51,61が合流したものである。配管31,41,51,61は、それぞれ成膜原料ガス等を供給するガス供給源20に接続されている。

0012

図1に示す処理装置100では、ウエハW表面にALD法によりTiN膜を形成する場合を例示している。この場合、ガス供給源20は、パージガス源としてのN2ガス供給源30、反応ガス源としてのNH3ガス供給源40、原料ガス源としてのTiCl4ガス供給源50、別のパージガス源としてのN2ガス供給源60を有している。

0013

N2ガス供給源30は、配管31,13を介してガス導入部11に接続されている。配管31には、バルブ33、流量制御のためのMFC(Mass Flow Controller:マスフローコントローラ)35およびチャンババルブ37が設けられている。

0014

NH3ガス供給源40は、配管41,13を介してガス導入部11に接続されている。配管41には、バルブ43、流量制御のためのMFC45およびチャンババルブ47が設けられている。また、配管41において、チャンババルブ47よりもNH3ガス供給源40に近いガス供給方向上流側には、バッファタンク48が設けられている。バッファタンク48には、内部の圧力を計測する圧力計48Aが付設されている。

0015

TiCl4ガス供給源50は、配管51,13を介してガス導入部11に接続されている。TiCl4ガス供給源50は、図示しない気化器を備えている。配管51には、バルブ53、流量制御のためのMFC55およびチャンババルブ57が設けられている。また、配管51において、チャンババルブ57よりもTiCl4ガス供給源50に近いガスの供給方向上流側には、バッファタンク58が設けられている。バッファタンク58には、内部の圧力を計測する圧力計58Aが付設されている。

0016

N2ガス供給源60は、配管61,13を介してガス導入部11に接続されている。配管61には、バルブ63、流量制御のためのMFC65およびチャンババルブ67が設けられている。

0017

チャンババルブ37,47,57,67は、それぞれ、配管31,41,51,61において、処理容器1に最も近接した位置に設けられたバルブである。これら、チャンババルブ37,47,57,67を開放することによって、処理容器1内への各ガスの導入が行われ、チャンババルブ37,47,57,67を閉じることによって、処理容器1内への各ガスの導入が停止される。

0018

チャンババルブ37,47,57,67は、いずれも高速での開閉が可能な電磁弁ソレノイドバルブ)である。図1では、説明の便宜上、各チャンババルブ37,47,57,67について、バルブ駆動部としてのソレノイド37a,47a,57a,67aを図示している。なお、ソレノイド37a,47a,57a,67aは、チャンババルブ37,47,57,67の一構成部分である。

0019

また、各チャンババルブ37,47,57,67には、センサ部として、例えばポジションセンサなどからなるチャンババルブセンサ(CVセンサ)39,49,59,69が配備されている。CVセンサ39,49,59,69は、それぞれ、ソレノイド37a,47a,57a,67aによって駆動される各チャンババルブ37,47,57,67の開閉状態モニタする。

0020

なお、図1の処理装置100では、反応ガス原料ガスおよびパージガスの供給源を示しているが、ガス供給源20は、例えば処理容器1内をクリーニングするためのクリーニングガス供給源などの他のガス源、配管、バルブ等を有していてもよい。

0021

処理容器1の底壁1bには、排気口1cが形成されており、この排気口1cには排気管71を介して排気装置70が接続されている。この排気装置70を作動させることにより、処理容器1内を所定の真空度まで減圧することができるように構成されている。

0022

[制御系統の構成例]
次に、図1から図3を用いて処理装置100の制御系統について説明する。処理装置100は、後述するように、モジュールコントローラ(MC:Module Controller)401によって、処理容器1内で所定の処理が行えるように制御されている。

0023

図2は、本開示の一実施形態における処理装置を含む基板処理システムの制御系統の構成の一例を示すブロック図である。図2では、処理装置100を含む基板処理システム(図示せず)における制御系統の中で、ALDプロセスを行う処理装置100の制御に関連する部分の概略を示している。基板処理システムにおける全体の制御や、プロセスシップとしての処理装置100を構成する各構成部、すなわちエンドデバイス201の制御は、制御部300によって行われる。ここで、エンドデバイス201としては、例えば図1に示す処理装置100におけるチャンババルブ37,47,57,67(ソレノイド37a,47a,57a,67a)、MFC35,45,55,65、圧力計48A,58A、CVセンサ39,49,59,69、排気装置70などを挙げることができる。

0024

図2に示すように、制御部300は、主要な構成として、処理装置100をはじめ、基板処理システムの各処理装置に対応して設けられた個別の制御部である複数のMC401と、基板処理システム全体を制御する統括制御部であるEC(Equipment Controller)301と、EC301に接続されたユーザインタフェース501とを備えている。なお、MC401は、基板処理システムにおいて、処理装置100だけでなく、例えば、他の処理を行う処理装置や、ロードロック室ローダーユニットにも配備することが可能であり、これらもEC301の下で統括されるが、ここでは図示および説明を省略する。

0025

[EC]
EC301は、各MC401を統括して基板処理システム全体の動作を制御する統括制御部である。EC301は、CPU(Central Processing Unit)303と、揮発性メモリとしてのRAM(Random Access Memory)305と、記憶部としてのハードディスク装置307とを有している。EC301と各MC401は、システム内LAN(Local Area Network)503により接続されている。システム内LAN503は、スイッチングハブ(HUB)505を有している。このスイッチングハブ505は、EC301からの制御信号に応じてEC301の接続先としてのMC401の切り替えを行う。

0026

また、EC301は、LAN601を介して基板処理システムが設置されている工場全体の製造工程を管理するMES(Manufacturing Execution System)としてのホストコンピュータ603に接続されている。ホストコンピュータ603は制御部300と連携して工場における種々の工程に関するリアルタイム情報基幹業務システム(図示省略)にフィードバックすると共に、工場全体の負荷等を考慮して工程に関する判断を行う。

0027

また、EC301には、ユーザインタフェース501も接続されている。ユーザインタフェース501は、工程管理者が基板処理システムを管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、基板処理システムの稼働状況可視化して表示するディスプレイメカニカルスイッチ等を有している。

0028

EC301は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体(以下、単に記憶媒体と記す。)507に対して情報を記録し、また記憶媒体507より情報を読み取ることができるようになっている。制御プログラムやレシピは、例えば、記憶媒体507に格納された状態のものを記憶部としてのハードディスク装置307にインストールすることによって利用することができる。記憶媒体507としては、例えば、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、ハードディスクフレキシブルディスクフラッシュメモリ、DVD(Digital Versatile Disc)等を使用することができる。また、上記レシピは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用することも可能である。

0029

EC301では、ユーザインタフェース501においてユーザ等によって指定されたウエハWの処理方法に関するレシピを含むプログラムソフトウェア)をCPU303がハードディスク装置307や記憶媒体507から読み出す。そして、EC301から各MC401にそのプログラムを送信することにより、各MC401によって処理装置100をはじめとする処理装置での処理を制御できるように構成されている。以下、処理装置100と、これを制御するMC401との関係について説明する。

0030

[MC]
図3は、モジュールコントローラの構成の一例を示すブロック図である。MC401は、処理装置100の動作を制御する個別の制御部として設けられている。MC401は、図3に示すように、CPU403と、RAMなどの揮発性メモリ部405と、不揮発性メモリ部407と、メディアアクセスコントローラ(MAC:Media Access Controller)409と、を有している。

0031

MC401の不揮発性メモリ部407は、例えばSRAM、MRAM、EEPROM、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリにより構成されている。不揮発性メモリ部407には、処理装置100における種々の履歴情報例えばサセプタ3におけるヒータの交換時間、排気装置70の稼動時間などが保存される。また、不揮発性メモリ部407は、I/O情報記憶部としても機能し、後述するようにMC401と各エンドデバイス201との間で取り交される各種のI/O情報(特に、デジタルアウトプット情報DOおよびアナログ・アウトプット情報AO)を不揮発性メモリ部407に随時書き込んで保存できるように構成されている。

0032

フィールドバスシステム
MC401は、各エンドデバイス201と通信を行うフィールドバスシステムであるネットワーク411として、EtherCAT登録商標)を用いる。EtherCATは、産業用イーサネット(登録商標)技術であり、ネットワークセグメント内の全てのノード送受信プロセスデータについて1つのフレームで通信を行う。MC401は、MAC409を用いて、EtherCATマスターデバイスとなる。なお、MAC409には、イーサネット用のNIC(Network Interface Card)等を用いることができる。

0033

一方、各エンドデバイス201は、下位制御部410、または、I/O(Input/Output)モジュール413によって制御される。下位制御部410およびI/Oモジュール413は、EtherCATスレーブコントローラESC:EtherCAT Slave Controller)を有し、EtherCATスレーブデバイスとなる。

0034

ネットワーク411では、MC401と、各ノードである下位制御部410およびI/Oモジュール413とが一筆書きネットワークトポロジで接続されている。つまり、ネットワーク411では、MC401が送信したフレームは、各ノードを経由してMC401に戻る構成となっている。ネットワーク411では、MC401が1つのフレームを送信すると、当該フレームは下位制御部410およびI/Oモジュール413を順に通過する。下位制御部410およびI/Oモジュール413は、フレームに対して、自身にアドレス指定されたデータをオンザフライ読み出し、または、フレーム内に書き込みを行った後、後方のノードに送信する。

0035

ここで、下位制御部410およびI/Oモジュール413と、EtherCATとの関係について説明する。EtherCATは、規格上1ms単位の制御を行うことが可能であるとともに、従来に比べて様々な信号を監視することができる。ところが、EtherCATは、マスターデバイス(MAC409)の通信速度の限界により、レシピ実行時に1ms単位の制御を保証することが困難である。つまり、レシピ時間を短縮することが難しい。このため、本開示の処理装置100では、1ms単位の高速制御が求められるエンドデバイス201を制御する下位制御部410と、1ms単位の高速制御が求められていないエンドデバイス201を制御するI/Oモジュール413とを設けている。

0036

下位制御部410は、例えば、CPU、RAM、ROM(Read Only Memory)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ESC、I/Oポート等を有し、高速制御を行うエンドデバイス201を制御する制御部である。下位制御部410は、I/Oポートを用いて、デジタル信号アナログ信号およびシリアル信号入出力を行う。また、下位制御部410は、ESCを用いて、MC401、他の下位制御部410およびI/Oモジュール413と通信を行う。下位制御部410は、レシピのうち、MC401から受信した特定の制御ステップ(高速制御ステップ)に基づいて、対応するエンドデバイス201を制御する。

0037

下位制御部410には、高速な制御および監視が求められるエンドデバイス201、例えば、チャンババルブ37,47,57,67のソレノイド37a,47a,57a,67a、CVセンサ39,49,59,69、および、圧力計48A,58A等が接続される。また、下位制御部410には、PEALD法を行う処理装置100である場合、整合器高周波電源79が接続される。なお、この場合には、高速制御を行う下位制御部410aと、高周波電源79の監視やロギングを行う下位制御部410bとに構成を分けてもよい。

0038

下位制御部410は、ネットワーク411を介して、MC401からレシピの複数の制御ステップのうち、特定の条件を満たす制御ステップ、例えば、繰り返し処理を行う範囲の制御ステップを受信する。下位制御部410は、受信した特定の制御ステップに基づいて、対応するエンドデバイス201を制御する。下位制御部410は、対応するエンドデバイス201との間で、デジタル信号、アナログ信号およびシリアル信号の入出力を行う。

0039

下位制御部410において管理される入出力情報は、デジタル・インプット情報DI、デジタル・アウトプット情報DO、アナログ・インプット情報AI、アナログ・アウトプット情報AOの4種を含んでいる。デジタル・インプット情報DIは、制御系統の下位に位置する各エンドデバイス201から制御系統の上位に位置するMC401へインプットされるデジタル情報に関する。デジタル・アウトプット情報DOは、制御系統の上位に位置するMC401から制御系統の下位に位置する各エンドデバイス201へアウトプットされるデジタル情報に関する。アナログ・インプット情報AIは、各エンドデバイス201からMC401へインプットされるアナログ情報に関する。アナログ・アウトプット情報AOは、MC401から各エンドデバイス201へアウトプットされるアナログ情報に関する。

0040

デジタル・インプット情報DIおよびアナログ・インプット情報AIには、例えば各エンドデバイス201のステータスに関する情報が含まれている。デジタル・アウトプット情報DOおよびアナログ・アウトプット情報AOには、例えば各エンドデバイス201へのプロセス条件等に関する値の設定や指令(コマンド)が含まれている。なお、下位制御部410におけるデジタル情報としては、各チャンババルブ37、47、57、67(ソレノイド37a,47a,57a,67a)の開閉に関する情報が挙げられる。また、下位制御部410におけるアナログ情報としては、バッファタンク48,58内の圧力などの情報が挙げられる。例えば、下位制御部410は、ソレノイド37a,47a,57a,67aの開閉を制御するデジタル・アウトプット情報DOを出力する。また、例えば、下位制御部410には、圧力計48A,58Aからアナログ・インプット情報AIが入力され、CVセンサ39,49,59,69からデジタル・インプット情報DIが入力される。下位制御部410は、デジタル・アウトプット情報DO、アナログ・インプット情報AIおよびデジタル・インプット情報DIを制御に用いるとともに、監視データとして記憶する。なお、下位制御部410は、監視データを上位のMC401やEC301に送信するようにしてもよい。

0041

I/Oモジュール413は、処理装置100を構成する各エンドデバイス201に接続された複数のI/Oボード415を有している。I/Oボード415は、I/Oモジュール413が有するESCを介して、MC401の支配のもとで動作する下位の制御ユニットである。I/Oモジュール413におけるデジタル信号、アナログ信号およびシリアル信号の入出力の制御は、これらのI/Oボード415において行われる。なお、図1および図2では、便宜上、下位制御部410およびI/Oモジュール413と、一部のエンドデバイス201との接続を代表的に図示している。

0042

I/Oボード415において管理される入出力情報は、下位制御部410と同様に、デジタル・インプット情報DI、デジタル・アウトプット情報DO、アナログ・インプット情報AI、アナログ・アウトプット情報AOの4種を含んでいる。なお、I/Oボード415におけるデジタル情報としては、排気装置70のON/OFF排気系統におけるバルブ(図示せず)の開閉などの情報が挙げられる。また、I/Oボード415におけるアナログ情報としては、サセプタ3におけるヒータ(図示せず)の設定温度、MFC35,45,55,65における流量などの情報が挙げられる。なお、各入出力情報の詳細な内容については図示および説明を省略する。

0043

[ALDプロセス]
処理装置100では、サセプタ3にウエハWを載置した状態で、図示しないヒータによりウエハWを加熱しつつ、ガス導入部11からウエハWへ向けて処理ガスを供給することにより、ウエハWの表面に所定の薄膜をALD法により成膜することができる。例えば、TiN膜のALD法による成膜では、以下の1)〜7)の一連の工程(ステップ)を1サイクルとして、複数のサイクルを繰り返し行うことによって薄膜を堆積させることができる。

0044

1サイクルのALDプロセス:
1)チャンババルブ57を開放し、TiCl4ガス供給源50から処理容器1内へ原料ガスとしてのTiCl4ガスを供給してTiCl4をウエハW表面に付着させる。
2)チャンババルブ57を閉じ、TiCl4ガスの供給を停止する。
3)チャンババルブ67を開放し、N2ガス供給源60から処理容器1内へN2ガスを導入し、処理容器1内をパージすることにより残留したTiCl4ガスを排除する。
4)チャンババルブ67を閉じ、N2ガスの供給を停止する。
5)チャンババルブ47を開放し、NH3ガス供給源40から処理容器1内へ反応ガスとしてのNH3ガスを供給し、ウエハW表面に付着しているTiCl4と反応させて薄い一層のTiN膜を形成する。
6)チャンババルブ47を閉じ、NH3ガスの供給を停止する。
7)チャンババルブ37を開放し、N2ガス供給源30から処理容器1内へN2ガスを導入し、処理容器1内をパージすることにより残留したNH3ガスを排除する。

0045

上記1)〜7)の一連の工程において、チャンババルブ57が閉じられた状態では、バッファタンク58内にTiCl4ガスが充満し、バッファタンク58内の圧力が高まる。この圧力の上昇を利用し、工程1)でチャンババルブ57を開放した際に、処理容器1内へガス導入部11から勢いよくTiCl4ガスを吐出する。同様に、チャンババルブ47が閉じられた状態では、バッファタンク48内にNH3ガスが充満し、バッファタンク48内の圧力が高まる。この圧力の上昇を利用し、工程5)でチャンババルブ47を開放した際に、処理容器1内へガス導入部11から勢いよくNH3ガスを吐出する。従って、チャンババルブ47,57の開閉に起因して、バッファタンク48,58内の圧力は、高低の変動を大きく繰り返すことになる。バッファタンク48,58内の圧力変動は、例えば配管41,51内に比べて非常に大きくなるため、これを指標として用いることによって、プロセスの異常を検出しやすくなる。

0046

ALDプロセスでは、上記サイクルを繰り返すため、良好な成膜処理を行うためには、ガスの供給と停止を短時間で間欠的に繰り返し正確に行う必要がある。従って、ALDプロセスでは、ソレノイド37a,47a,57a,67aを高速で制御しつつ、CVセンサ39,49,59,69、および、バッファタンク48,58内の圧力を検出する圧力計48A,58Aの値を監視することが求められる。本実施形態では、下位制御部410が、予めMC401から受信したレシピの特定の制御ステップについて、これらの制御および監視を1ms単位で行うため、レシピ時間を短縮することができる。

0047

[高速レシピ制御例]
図4は、高速レシピを含むレシピの一例を示す図である。図4に示すレシピ700は、MC401で実行されるレシピの一例であり、高速制御が求められる高速レシピ701,702を含むレシピである。なお、レシピ700の例では、「High Speed Error Flag」欄が「On」である制御ステップを1ms単位で制御が可能な高速レシピとしている。また、レシピ700の例では、1つのリピートを高速レシピの単位とし、各制御ステップを1回ずつ実行するリピート実行を1サイクルとしている。

0048

MC401は、レシピの実行前に、高速レシピ701,702を下位制御部410に送信する。事前にレシピを下位制御部410に送信(ダウンロード)することにより、レシピ実行時間に与える影響度を最小限にしている。下位制御部410は、受信した高速レシピ701,702を記憶する。MC401は、レシピ700を制御ステップ「STEP1」から順に実行する。MC401は、制御ステップ「STEP2」の実行後、下位制御部410に対して高速レシピ701の実行を指示するトリガ信号703を送信する。

0049

下位制御部410は、MC401からトリガ信号703を受信すると、高速レシピ701の制御ステップ「STEP3」から「STEP20」を指定されたサイクル数、例えば315サイクル分繰り返し実行する。下位制御部410は、高速レシピ701が終了すると、MC401に高速レシピ終了情報を送信する。

0050

MC401は、下位制御部410から高速レシピ終了情報を受信すると、自身がレシピ700の制御ステップ「STEP21」から「STEP30」を実行する。MC401は、制御ステップ「STEP30」の実行後、下位制御部410に対して高速レシピ702の実行を指示するトリガ信号704を送信する。

0051

下位制御部410は、MC401からトリガ信号704を受信すると、高速レシピ702の制御ステップ「STEP31」から「STEP45」を指定されたサイクル数、例えば20サイクル分繰り返し実行する。下位制御部410は、高速レシピ702が終了すると、MC401に高速レシピ終了情報を送信する。なお、下位制御部410は、高速レシピ701,702を終了した場合にそれぞれ終了フラグを立てて、MC401が終了フラグを監視するようにしてもよい。

0052

MC401は、下位制御部410から高速レシピ終了情報を受信すると、自身がレシピ700の制御ステップ「STEP46」以降を実行する。このように、本実施形態の処理装置100では、レシピの制御ステップのうち、高速制御が求められる制御ステップを特定して予め下位制御部410に記憶させるので、レシピ時間を1ms単位で調整して短縮することができる。

0053

次に、図5および図6を用いて、高速レシピの詳細について説明する。図5は、高速レシピの一例を示す図である。図5に示す高速レシピ705は、制御ステップ「STEP6」から「STEP9」を繰り返す高速レシピの一例である。高速レシピ705では、欄706がスタートに対応する制御ステップの番号を示し、欄707がエンドに対応する制御ステップの番号を示す。また、欄708は、制御ステップ「STEP9」を実行後の戻り先が制御ステップ「STEP6」であることを示す。また、高速レシピ705は、制御ステップ「STEP6」から「STEP9」の実行時間が、それぞれ12ms、14ms、10ms、8msであることを示す。つまり、高速レシピ705は、1ms単位での制御を行うレシピである。

0054

図6は、高速レシピの動作の一例を示すタイミングチャートである。図6に示すタイミングチャート710は、図5に示す高速レシピ705を実行した場合の「VLV1」、「VLV16」、「RF−ON1」、「RF−ON2」の動作結果を表している。なお、「VLV1」および「VLV16」は、バルブを示し、図5では「1」が開に対応し、図6では「H」が開に対応する。また、「RF−ON1」および「RF−ON2」は、高周波電源を示し、図5では「1」が印加に対応し、図6では「H」が印加に対応する。下位制御部410は、MC401からトリガ信号を受信すると、200サイクル分の高速レシピ705を期間711の間、実行する。このとき、下位制御部410は、MC401から他の指示を受信したとしても受け付けず、デジタル・アウトプット情報DOの送信を行う。また、下位制御部410は、高速レシピ705の実行が終了した場合、終了時のデジタル・アウトプット情報であるDO712を保持する。また、下位制御部410は、上位のMC401からアボート指令(停止命令)を受信した場合、指令を受け付けて停止する。また、下位制御部410は、上位のMC401とのレシピ実行指示の確認が出来ない場合、所定時間の経過後、タイムアウトの発生を検出して停止する。

0055

続いて、図7および図8を用いて本実施形態と比較例との比較を行う。図7は、比較例のALD成膜シーケンスの1サイクル分の一例を示す図である。図7に示す表720は、10ms単位で処理ガスの制御を行う比較例において、TiCl4、N2、NH3、N2の順に制御ステップが進む場合を示す。TiCl4の制御ステップでは、バッファタンクに充填されたTiCl4ガス、および、N2ガスが、0.04秒間、処理容器に供給される。次に、N2の制御ステップでは、N2ガスが0.2秒間、処理容器に供給される。次に、バッファタンクに充填されたNH3ガス、および、N2ガスが、0.3秒間、処理容器に供給される。次に、N2の制御ステップでは、N2ガスが0.03秒間、処理容器に供給される。比較例では、このサイクルを500サイクル繰り返し、処理時間は285秒となる。

0056

図8は、本実施形態のALD成膜シーケンスの1サイクル分の一例を示す図である。図8に示す表721は、1ms単位で処理ガスの制御を行う本実施形態において、TiCl4、N2、NH3、N2の順に制御ステップが進む場合を示す。TiCl4の制御ステップでは、バッファタンクに充填されたTiCl4ガス、および、N2ガスが、0.035秒間、処理容器に供給される。次に、N2の制御ステップでは、N2ガスが0.2秒間、処理容器に供給される。次に、バッファタンクに充填されたNH3ガス、および、N2ガスが、0.3秒間、処理容器に供給される。次に、N2の制御ステップでは、N2ガスが0.027秒間、処理容器に供給される。本実施形態では、TiCl4ガスのTime欄722と、N2ガスのTime欄723に示すように、それぞれ処理時間が、5msと3ms短縮されている。本実施形態では、このサイクルを500サイクル繰り返し、処理時間は281秒となり、比較例と比較して4秒間短縮することができる。

0057

以上、本実施形態によれば、処理装置100は、基板を処理する処理装置であって、複数のエンドデバイス201と、特定のエンドデバイス201を制御する下位制御部410と、制御部(MC)401と、を備える。制御部(MC)401は、基板を処理するレシピを実行し、レシピの複数の制御ステップのうち、特定の条件を満たす制御ステップを特定し、特定した制御ステップを下位制御部410に送信する。下位制御部410は、制御部(MC)401から受信した制御ステップに基づいて、対応する特定のエンドデバイス201を制御する。その結果、レシピ時間を短縮できる。

0058

また、本実施形態によれば、制御部(MC)401は、特定した制御ステップの完了後に、他の制御ステップに基づいて、下位制御部410が制御しないエンドデバイス201を制御する。その結果、高速制御を要しない制御ステップを制御部401が実行することができる。

0059

また、本実施形態によれば、特定のエンドデバイス201は、基板を収容する処理容器1内に供給される処理ガスの種類に対応して複数系統に設けられたガス供給路のそれぞれに配設され、ガス供給路の開閉を行う複数のチャンババルブ37,47,57,67である。その結果、処理ガスを高速かつ精密に制御することができる。

0060

また、本実施形態によれば、特定した制御ステップは、繰り返し処理を行う範囲の制御ステップである。その結果、繰り返し処理において処理時間を短縮できる。

0061

また、本実施形態によれば、特定した制御ステップは、他の制御ステップより高速な制御を要する制御ステップである。その結果、高速制御を要する制御ステップにおいて処理時間を短縮できる。

0062

また、本実施形態によれば、特定した制御ステップは、1ms単位で制御される制御ステップである。その結果、1ms単位で処理時間を短縮できる。

0063

また、本実施形態によれば、下位制御部410は、対応する特定のエンドデバイス201を監視し、監視データを記憶する。その結果、トラブル発生時に監視データを検証できる。

0064

また、本実施形態によれば、特定のエンドデバイス201は、基板を収容する処理容器1内にプラズマを立てる高周波電源79を含む。その結果、プラズマ着火を高速かつ精密に制御することができる。

0065

今回開示された実施形態は、すべ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。上記の実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形体で省略、置換、変更されてもよい。

0066

また、上記した実施形態では、サーマルALD法を用いる処理装置100を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。処理装置100は、高周波電源79を含むPEALD法を用いてウエハWに対して処理を行う装置であってもよく、この場合、プラズマ源は、例えば、容量結合型プラズマ誘導結合プラズママイクロ波プラズママグネトロンプラズマ等、任意のプラズマ源を用いることができる。

0067

1処理容器
37,47,57,67チャンババルブ
48,58バッファタンク
48A,58A圧力計
37a,47a,57a,67aソレノイド
39,49,59,69CVセンサ
100処理装置
201エンドデバイス
300 制御部
301 EC
401 MC
409 MAC
410下位制御部
411ネットワーク
413 I/Oモジュール
415 I/Oボード
501ユーザインタフェース
503 システム内LAN
505スイッチングハブ
601 LAN
603ホストコンピュータ
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