基板处理方法、存储介质以及原料气体供给装置与流程

文档序号:17988434发布日期:2019-06-22 00:35阅读:198来源:国知局
基板处理方法、存储介质以及原料气体供给装置与流程

本发明涉及一种使固体原料或液体原料气化并且供给到基板处理部来对基板进行处理的技术。



背景技术:

作为半导体制造工艺之一的成膜处理,存在所谓的ald(atomiclayerdeposition:原子层沉积)、cvd(chemicalvapordeposition:化学气相沉积)等,ald是交替地供给原料气体和用于对原料气体进行例如氧化、氮化或者还原的反应气体的处理,cvd是使原料气体在气相中分解或者与反应气体发生反应的处理。作为在这样的成膜处理中使用的原料气体,有时使用使固体原料升华得到的气体,以提高成膜后的结晶的致密度并且极力减少在基板取得的杂质的量,例如在形成配线膜时使用该气体。

作为使用固体原料的原料供给装置,已知如下一种结构:向被加热器包围的原料容器内供给非活性气体例如氮气体的载气,将升华得到的气体与载气一同经由气体供给路径供给到工艺腔室内。像这样,原料气体是载气与气体的原料混合而成的,在控制形成于基板的膜的厚度、膜质等时,需要准确地调节原料的量(原料气体中包含的气化原料的实际流量)。

以往,如专利文献1所示,为了使原料气体的流量稳定,预先在控制部中存储有表示载气的流量的增减量与在载气增减时捕捉到的气化原料的增减量之间的相关度的校正系数。而且,在气化原料的实际流量发生了变化时,基于校正系数来计算与气化原料的变动量相应的载气的校正量,利用载气的校正量来调整载气的流量,由此控制气化原料的流量。然而,在原料容器的固体原料的剩余量发生了变化时,表示载气的流量的增减量与捕捉到的气化原料的增减量之间的相关度的校正系数的值有发生变化的趋势。因此,在原料容器的原料大幅地减少的情况下,需要停止装置,重新设定新的校正系数。另外,在从空闲运转开始进行基板处理时,有时原料的气化量暂时性地变多,有时气化原料的流量相对于载气的流量不遵循校正系数。因此,例如在基板组的初期的基板处理中存在气化原料的供给量不稳定的情况。

专利文献1:日本特开2017-66511号公报



技术实现要素:

发明要解决的问题

本发明是鉴于这样的情况而完成的,其目的在于提供一种在向基板处理部供给气化原料来对基板进行处理时使向基板处理部供给的原料的供给量稳定的技术。

用于解决问题的方案

本发明的基板处理方法将由质量流量控制器进行流量调整后的载气供给到原料容器,使原料容器内的固体或液体的原料气化,将气化了的原料与所述载气一同经由设置有质量流量计的原料气体供给路径供给到基板处理部来对基板进行处理,所述基板处理方法的特征在于,包括以下工序:向所述原料容器供给所述载气,基于所述质量流量控制器的流量设定值和所述质量流量计的测定值来求出作为与气化原料的流量和载气的流量有关的比率的第一校正系数;使用所述第一校正系数,以使所述气化原料的流量成为目标值的方式调整所述质量流量控制器的流量设定值,来对基板进行处理;在求出所述第一校正系数的工序之后,向所述原料容器供给所述载气,基于所述质量流量控制器的流量设定值和所述质量流量计的测定值来求出作为与所述气化原料的流量和所述载气的流量有关的比率的第二校正系数;以及使用所述第二校正系数,以使所述气化原料的流量成为目标值的方式调整所述质量流量控制器的流量设定值,来对基板进行处理的工序。

本发明的存储介质存储有被用于基板处理装置的计算机程序,所述基板处理装置将由质量流量控制器进行流量调整后的载气供给到原料容器,使原料容器内的固体或液体的原料气化,将气化了的原料与所述载气一同经由设置有质量流量计的原料气体供给路径供给到基板处理部来对基板进行处理,所述存储介质的特征在于,所述计算机程序中编入有步骤组,以执行所述的基板处理方法。

本发明的原料气体供给装置将由质量流量控制器进行流量调整后的载气供给到原料容器,使原料容器内的固体或液体的原料气化,将气化了的原料与所述载气一同经由设置有质量流量计的原料气体供给路径供给到基板处理部,所述原料气体供给装置的特征在于,包括控制部,所述控制部执行以下步骤:向所述原料容器供给所述载气,基于所述质量流量控制器的流量设定值和所述质量流量计的测定值来求出作为与气化原料的流量和载气的流量有关的比率的第一校正系数;使用所述第一校正系数,以使所述气化原料的流量成为目标值的方式调整所述质量流量控制器的流量设定值,来对基板进行处理;在求出所述第一校正系数的步骤之后,向所述原料容器供给所述载气,基于所述质量流量控制器的流量设定值和所述质量流量计的测定值求出作为与所述气化原料的流量和所述载气的流量有关的比率的第二校正系数;以及使用所述第二校正系数,以使所述气化原料的流量成为目标值的方式调整所述质量流量控制器的流量设定值,来对基板进行处理的步骤。

发明的效果

本发明在将使原料容器内的原料气化得到的气化原料与载气一同作为原料气体供给到基板处理部来对多张基板按顺序进行处理时,基于设定质量流量控制器的流量设定值后获取到的质量流量计的测定值和所述流量设定值,来求出作为与气化原料的流量和载气的流量有关的比率的第一校正系数,使用第一校正系数,以使气化原料的流量成为目标值的方式设定质量流量控制器的流量,来对基板进行处理。另外,在求出第一校正系数的步骤之后,向原料容器供给所述载气,基于质量流量控制器的流量设定值和质量流量计的测定值来求出作为与气化原料的流量和载气的流量有关的比率的第二校正系数,使用第二校正系数,以使气化原料的流量成为目标值的方式设定质量流量控制器的流量,来对基板进行处理。因而,能够利用与原料的气化量相应的恰当的校正系数来调整气化原料的流量,能够使原料的供给量稳定。

附图说明

图1是表示应用本发明的实施方式所涉及的基板处理装置的成膜装置的整体结构图。

图2是表示设置于基板处理装置的控制部的结构图。

图3是表示气化原料的流量的增减量和载气的流量的增减量的特性图。

图4是表示校正系数kn的变动量和原料容器的温度的变动量的特性图。

图5是表示基板处理装置中的气化原料的供给量的调整工序的流程图。

图6是表示阀的开闭和从原料气体供给部供给的气化原料的流量随时间的变化的时间图。

图7是表示由mfm测定的测定值的例子的特性图。

图8是表示进行模拟制程和各晶圆的处理时的气化原料的流量的实测值和校正系数kn的值的说明图。

图9是表示进行各晶圆的处理时的气化原料的流量的实测值和校正系数kn的值的说明图。

图10是说明校正系数kn超过第二阈值时的作用的说明图。

附图标记说明

1:质量流量计;2:第一质量流量控制器;3:第二质量流量控制器;9:控制部;13:加热部;14:原料容器;15:温度检测部;16:供电部;40:成膜处理部。

具体实施方式

对将本发明的原料气体供给装置应用于成膜装置的结构例进行说明。如图1所示,成膜装置具备成膜处理部40和原料气体供给部10,所述成膜处理部40为用于利用ald法对作为基板的半导体晶圆(以下称作“晶圆”)100进行成膜处理的基板处理部,所述原料气体供给部10包括原料气体供给装置以向该成膜处理部40供给原料气体。此外,在说明书中,将载气与同载气一同流动的气化后的(升华后的)气化原料组合而成的气体作为原料气体。

原料气体供给部10具备收容有原料wcl6的原料容器14。原料容器14为收容有常温下为固体的wcl6的容器,被具备电阻发热体的套状的加热部13覆盖。该原料容器14构成为,基于由温度检测部15检测出的原料容器14的温度对从供电部16供给的供电量进行增减,由此能够调节原料容器14内的温度。装置开始运转时的加热部13的设定温度被设定为使固体原料升华且不使wcl6分解的范围内的温度,例如160℃。

在原料容器14内的固体原料的上方侧的气相部中插入有载气供给路径22的下游端部和原料气体供给路径12的上游端部。在载气供给路径22的上游端设置有作为载气例如n2气体的供给源的载气供给源21,在载气供给路径22上,从上游侧起按所记载的顺序设置有第一质量流量控制器(mfc)2、阀v3、阀v2。

另一方面,在原料气体供给路径12上,从上游侧起设置有阀v4、阀v5、作为流量测定部的质量流量计(mfm)1以及阀v1。图中8为用于测定从原料气体供给路径12供给的气体的压力的压力计。原料气体供给路径12的下游端附近还流动后述的反应气体、置换气体,因此表示为气体供给路径45。另外,用于供给稀释气体的稀释气体供给路径32的下游侧端部在原料气体供给路径12中的mfm1的上游侧与原料气体供给路径12合流。在稀释气体供给路径32的上游侧端部设置有作为稀释气体例如n2气体的供给源的稀释气体供给源31。在稀释气体供给路径32上,从上游侧起设置有第二质量流量控制器(mfc)3和阀v6。载气供给路径22中的阀v2与阀v3之间同原料气体供给路径12中的阀v4与阀v5之间通过具备阀v7的旁通流路径7连接。阀v2、v4及v7相当于切换机构。

接下来,说明成膜处理部40。成膜处理部40具备例如在真空容器41内将晶圆100保持水平且具备未图示的加热器的载置台42和向真空容器41内导入原料气体的气体导入部43。气体导入部43与气体供给路径45连接,构成为从原料气体供给部10供给的气体经由气体导入部43供给到真空容器41内。并且,真空容器41经由排气管46而与真空排气部44连接。在排气管46设置有构成压力调整部94的压力调整阀47和阀48,该压力调整部94调整成膜处理部40内的压力。

另外,用于供给与原料气体发生反应的反应气体的反应气体供给管50与用于供给置换气体的置换气体供给管56合流到气体供给路径45。反应气体供给管50的另一端侧分支为与反应气体例如氢(h2)气体的供给源52连接的h2气体供给管54以及与非活性气体例如氮(n2)气体的供给源53连接的非活性气体供给管51。另外,置换气体供给管56的另一端侧与置换气体、例如n2气体的供给源55连接。图中的v50、v51、v54及v56分别为设置于反应气体供给管50、非活性气体供给管51、h2气体供给管54及置换气体供给管56的阀。

如后述的那样,在由成膜处理部40进行的作为金属膜的一种的w(钨)膜的成膜中,重复地向晶圆100交替供给含有使作为固体原料的wcl6气化所得的气化原料的原料气体和作为反应气体的h2气体,并且在供给原料气体与供给反应气体的间隔期间供给置换气体,以置换真空容器41内的气氛。像这样,以重复地使供给期间、休止期间交替的方式间歇地向成膜处理部40供给原料气体,通过对阀v1进行开控制、闭控制来执行该原料气体的供给控制。该阀v1构成为由后述的控制部9进行开闭控制,所谓“开”为阀v1打开的状态,所谓“闭”为阀v1关闭的状态。

针对原料气体供给部10设置有控制部9。如图2所示,控制部9具备cpu91、程序保存部92、存储器93以及处理制程存储部95,该处理制程存储部95存储对晶圆100进行的成膜处理的处理制程。此外,图中90为总线。另外,控制部9与各阀组v1~v7、mfm1、mfc2、mfc3以及连接于成膜处理部40的压力调整部94连接。另外,控制部9与供电部16连接,构成为能够调整基于供电部16的、原料容器14的加热部13的加热温度。并且,控制部9与上级计算机99连接。从上级计算机99向控制部9发送例如搬入到成膜装置中的晶圆100的基板组的成膜处理的制程,该制程被存储在处理制程存储部95中。

处理制程为与处理条件一同创建针对各基板组设定的晶圆100的成膜处理的过程所得到的信息。作为处理条件,列举工艺压力、ald法中的向成膜处理部40供给的气体的供给定时、休止定时以及原料气体的流量等。简单地说明ald法,首先,例如将作为原料气体的wcl6气体供给1秒,关闭阀v1,使wcl6吸附于晶圆100表面。接着,向真空容器41供给置换气体(n2气体)来对真空容器41内进行置换。接下来,当将反应气体(h2气体)与稀释气体(n2气体)一同供给到真空容器41时,通过水解和脱盐反应在晶圆100的表面形成w(钨)膜的原子膜。之后,向真空容器41供给置换气体来对真空容器41进行置换。像这样,在真空容器41内,通过将供给含有wcl6的原料气体→置换气体→反应气体→置换气体的循环重复多次,来进行w膜的成膜。

在ald法中,使将原料气体、置换气体、反应气体、置换气体按所记载的顺序进行供给的循环执行多次,因此根据规定有该循环的制程来决定开信号、闭信号的定时。例如,通过阀v1来进行原料气体的供给和切断,因此从阀v1的开信号到闭信号的期间是原料气体的供给时间,从阀v1的闭信号到开信号的期间是原料气体的休止期间。当在mfm1、mfc2及mfc3中求出气化原料的流量的测定值时,在进行ald法的情况下,间歇地供给原料气体,该供给的时间短,因此流量测定值在上升且稳定之前是下降的,因此具有不稳定的风险。因此,关于mfm1、mfc2及mfc3的各测定值,如该例中在后面详细叙述的那样,将用阀v1的开、闭的一个周期的流量的测定值的积分值除以一个周期的时间而得到的值用作测定输出值(指示值)来进行计算。

在存储器93中存储表示载气的流量的增减量与同载气一同流入原料气体供给路径12的气化原料的流量的增减量之间的关系的信息,例如关系式。关于该关系式,例如用如以下的(1)式那样的一次式来进行近似。

载气的流量的增减量=校正系数kn×气化原料的流量的增减量···(1)

另外,在存储器93中存储有用于计算校正系数kn的关系式。关于关系式,当将第n张晶圆100的处理时的气化原料的流量的测定值设为prn、将第n张晶圆100的处理时的载气的流量的测定值设为cn时,例如用如以下的(2)式那样的式子来进行近似。

校正系数kn=(cn-cn-1)/(prn-prn-1)···(2)

关于式(2),当将(cn-cn-1)设为δcn、将(prn-prn-1)设为δprn时,δcn=校正系数kn×δprn,当将横轴设为δprn、将纵轴设为δcn时,成为如图3中的曲线图(i)那样的斜率的校正系数kn的一次式。

在该实施方式中,根据载气的流量的增减量和气化原料的流量的增减量计算的校正系数kn相当于与气化原料的流量和载气的流量有关的比率。

而且,在存储器93中存储有构成为能够写入cn、cn-1、prn及prn-1的数据表格,并且如后述那样构成为:随着晶圆100的处理的进行,能够重写数据表格。

另外,在存储器93中存储有第一阈值和第二阈值,所述第一阈值设定用于判定原料容器14中填充的原料仅剩余一点的校正系数kn的第一校正系数的容许范围,所述第二阈值设定用于判定原料容器14内的原料的量减少而原料的气化量变少了的校正系数kn的第二校正系数的容许范围。

参照图3进行说明,当使原料容器14的加热温度固定时,若原料的剩余量变少,则原料的气化量变少,因此在想要供给固定量的原料时,需要流通更多的载气。

因此,当原料的剩余量相比于图3的曲线图(i)时变少时,斜率校正系数kn呈陡峭的梯度。另外,在原料的剩余量相比于曲线图(i)时变多的情况下,原料的气化量变多,因此斜率校正系数kn呈平缓的梯度。因而,根据图3的曲线图的斜率、即根据校正系数kn的值的变大,能够确认原料的剩余量变少了,从而能够判断更换原料容器14的时期。因此,将在原料容器14内的原料仅剩余一点时(在图3中为曲线图(ii))的校正系数kn设定为第一阈值。

另外,当就算尚未到达更换原料容器14的时期原料的气化量也变少时,载气的每单位流量的气化原料的流量变少,导致使气化原料的流量变化所需的载气的流量变大。另外,由于无法进行偏离载气的流量的调整范围的调整,因此需要事先将校正系数kn设为能够在载气的流量的可调整范围、例如载气的流量0sccm~1400sccm的流量范围内进行调整的校正系数kn的值。因此,将原料容器14内的原料变少时(图3中曲线图(iii))的校正系数kn设定为用于使原料容器14的加热温度上升来使原料的气化量增加的第二阈值。

并且,在存储器93中存储有用于在校正系数kn超过第二阈值时计算原料容器14的温度上升量的关系式。图4为示意性地示出这样的关系式的一例的特性图,横轴表示校正系数kn的变动量,纵轴表示温度的变化量。而且,构成为:在校正系数kn超过第二阈值时,根据具有充足的原料的气化量时、例如原料容器14中填充的原料为最大量且原料容器14的加热温度为170℃时的校正系数kn的值与在第n张晶圆100的处理时测定出的校正系数kn的值的差值,来计算原料容器14的温度的变化量,并发送到原料容器14的加热部。关于具有充足的原料的气化量时的校正系数kn的值、即成为基准的校正系数ka,例如是根据在填充有最大量的原料时将原料容器14的加热温度设定为170℃的情况下的载气的增减量与气化原料的增减量之间的相关性来设定的校正系数,该校正系数存储在存储器93中。

程序保存部92中保存的程序中编入有用于执行成膜装置中的原料气体供给部10的动作的步骤组。此外,程序这个术语以也作为包括工艺制程等软件的含义来使用。步骤组中包括以下步骤:以供给时间的期间对mfm1、mfc2及mfc3的各流量的测定进行积分,将该积分值视作供给期间的流量值来进行运算。此外,关于积分的运算处理,可以使用利用时间常数电路的硬件结构。程序例如保存在硬盘、光盘、磁光盘、存储卡等存储介质中,并且被安装到计算机中。

使用图5所示的流程图来说明本发明的实施方式所涉及的成膜装置的作用。在此,设一个基板组中包括两张以上的晶圆100、例如25张晶圆100。

首先,例如步骤s1所示,执行模拟制程,获取相当于第一校正系数的校正系数k0,该第一校正系数用于决定对基板组的最初的晶圆100进行处理时的载气的流量。

在本实施方式中,模拟制程进行在载气未到达原料容器14的状态下以与处理制程相同的定时进行阀的开闭来向成膜处理部40供给载气的第一模拟处理以及在向原料容器14供给了载气的状态下以与处理制程相同的定时进行阀的开闭来向成膜处理部40供给载气的第二模拟处理。在此,在模拟制程中,将第一模拟处理进行一次,之后将第二模拟处理重复两次。

在不向成膜处理部搬送晶圆100的状态下执行模拟制程,该模拟制程首先将mfc2和mfc3的设定值设定为根据写入处理制程中的原料气体的流量的目标值预先决定的载气的流量值和稀释气体的流量值,来进行该模拟制程。

此外,例如也可以在向成膜处理部40搬入了晶圆假片的状态下进行模拟制程。例如基于在向原料容器14最大限度地补充了固体原料的状态下根据处理制程的设定温度例如170℃对原料容器14进行了加热时的、预先设定的作为基准的校正系数ka和处理制程中的气化原料的流量的目标值,来决定该mfc2的设定值(mfc2的设定值=校正系数ka×气化原料的流量的目标值)。

关于稀释气体的流量的设定,在气化原料的流量小且例如将被稀释气体稀释后的原料气体的总流量决定为载气与稀释气体的合计流量的情况下,决定为从总流量减去载气的流量设定值而得到的值。另外,在气化原料的流量也包括在总流量中的情况下,由于原料的供给量的目标值例如被视作每单位时间的重量,因此基于工艺压力和原料的供给量的目标值来求出总流量和用于供给原料的载气的流量。因而,将原料的供给量与载气的流量的合计值从总流量中减去而得到的值为稀释气体的流量的设定值。

并且,设定为按照与处理制程中的向成膜处理部40供给的原料气体的供给、休止的周期相同的时间表来进行阀v1的开闭,将模拟制程中的成膜处理部40内的压力设定为根据处理制程决定出的压力来进行作业。

说明模拟制程的作业。首先,在第一模拟处理中,打开阀v3、v5、v6、v7,在时刻t0之后,以与处理制程中的阀v1的开闭的定时相同的周期进行阀v1的开闭。在此,例如在从时刻t0至时刻t100的期间使将阀v1打开1秒、关闭1秒的动作重复100次。此外,已经对真空容器41内进行了真空排气。由此,使载气从载气供给源21以与mfc2的设定值对应的流量依序流过载气供给路径22、旁通流路径7而在原料气体供给路径12中流动(旁通流)。之后,在原料气体供给路径12中与从稀释气体供给路径32供给的稀释气体混合后流过mfm1,像这样,载气与稀释气体的混合气体间歇地流入成膜处理部40。通过该第一模拟处理,掌握mfm1、mfc2及mfc3的流量之间的相关度(偏移值)。该偏移值为用于校正mfm1、mfc2及mfc3之间的指定(日语:指値)的误差的校正值,以后的说明书中的由mfm1、mfc2及mfc3测定的值为利用偏移值对由mfm1、mfc2及mfc3示出的值进行校正而计算出的值。

另外,接下来在第二模拟处理中,在时刻t0,关闭阀v7,打开阀v2和v4。由此,以由mfc2设定的流量从载气供给路径22向原料容器14供给载气,在原料容器14内气化了的原料与载气一同流向原料气体供给路径12。并且,从稀释气体供给路径32流入原料气体供给路径12的稀释气体合流。而且,从时刻t0起以处理制程中的阀v1的开闭的周期进行阀v1的开闭。在此,重复将阀v1打开1秒、关闭1秒的动作。由此,将与稀释气体混合了的原料气体输送到成膜处理部40(自动变流)。因而,将载气的流量值和稀释气体的流量值、成膜处理部40的压力、阀v1的开闭的周期设为与第一模拟处理相同的设定值,向原料容器14供给载气,向成膜处理部40供给原料气体。

而且,在进行两次的第二模拟处理中,在各mfm1、mfc2及mfc3中分别测定气体的流量,在各次的第二模拟处理中分别测定载气的流量cn、气化原料的实际流量prn。并且,根据cn和prn来设定用于决定第一张晶圆100的处理中的载气的流量的校正系数k0。测定该载气的流量cn、气化原料的实际流量prn并获取校正系数kn的作业相当于获取作业,在本实施方式中,在第二模拟处理中进行的获取作业相当于第一获取作业。

图6的(a)示出时刻t0~t100期间的、用于进行原料气体的供给和切断的阀v1的状态,开的时间段相当于原料气体的供给期间,关的时间段相当于原料气体的休止期间。图6的(b)示出例如在时刻t0~t100期间内由mfm1测量原料气体的流量得到的测定输出的变化。像这样,阀v1打开的时间短,因此由mfm1测量原料气体的流量得到的测定输出成为在阀v1的开指令之后急剧地上升且在阀v1的关指令之后立即下降的图案。此外,图6的(a)中的供给期间与休止期间的比率是便于图示的比率。

因此,利用控制部9以原料气体的供给、休止的一个周期的期间对mfm1、mfc2及mfc3的各流量测定输出分别进行积分,将用该积分值除以一个周期的时间t所得到的值设为流量的测定值。在此,基于图6的(a)所示的阀v1的开指令,例如在时刻t0开始气体的流量的积分动作,在输出下一个阀v1的开指令的时刻t1结束该积分动作。将该从t0起至t1为止设为一个周期。

而且,在各个mfm1、mfc2及mfc3中,将用对从t0至t1的流量进行积分所得的积分值除以一个周期的时间t、即时刻t0至t1的时间(t1-t0)而得到的值(积分值/(t1-t0))分别设为时刻t0至t1的mfm的测定值m1、mfc2的测定值m2及mfc3的测定值m3。像这样,关于t0至t1、t1至t2…的各周期,求出m1、m2及m3的各值。图7示出在mfm1中测定出的t0至t1、t1至t2…的各周期中的m1的一例。

在此,在向成膜处理部40供给气体时,在从开始进行气体供给起的一段期间中,气体的流量具有很难稳定的倾向。因此,例如当从执行处理制程的时刻t0起至t100为止将原料气体的供给和切断进行100循环时,例如图7所示,对在处理制程的从第96循环起至100循环为止的最后的5个周期中分别测定出的五个测量值进行平均,来计算mfm1的测定值的平均值m1。同样地,在mfc2和mfc3中,也对在处理制程的第96循环起至100循环为止的最后的5个周期中分别测定出的五个测量值进行平均,来计算mfc2的测定值的平均值m2和mfc3的测定值的平均值m3。在本实施方式中,mfm1的测定值的平均值m1、mfc2的测定值的平均值m2及mfc3的测定值的平均值m3相当于mfm1的测定值、mfc2的测定值及mfc3的测定值。此外,设“mfc2的设定值”和“mfc3的设定值”也包括在mfc2的测定值和mfc3的测定值中。

而且,基于在第一次的第二模拟处理中求出的平均值m1、m2及m3来计算第一次的模拟处理中的气化原料的实际流量pra和载气的实际流量ca。(气化原料的实际流量pra=m1-(m2+m3)、载气的实际流量ca=m2)。

并且,在第二次的第二模拟处理中,例如根据第一次的第二模拟处理中的气化原料的实际流量pra和成为基准的校正系数ka,来计算载气的增减量,决定第二次的第二模拟处理的载气的设定值cb。而且,将载气的流量设定为设定值cb来进行第二次的第二模拟处理,并且基于平均值m1、m2及m3来计算第二次的第二模拟处理的气化原料的实际流量prb。并且,根据通过两次的模拟处理求出的ca、cb和pra、prb,来计算第一张晶圆100的处理中使用的第一校正系数k0(校正系数k0=(cb-ca)/(prb-pra))。

接下来,在图5中的步骤s2中,输入1来作为晶圆100的序号n,在步骤s3中,将第一张晶圆100搬入成膜处理部40中,将成膜处理部40的压力设定为根据处理制程决定的压力。接着,如步骤s4所示,根据在模拟制程中获取到的校正系数k0、以及例如第二次的第二模拟处理中的气化原料的实际流量prb与气化原料的目标值的差值,来计算第一张晶圆100的处理中的载气的流量的增减量,来调整mfc2的流量。(第一张晶圆100的处理中的载气流量的增减量=校正系数k0×气化原料的实际流量prb与气化原料的目标值的差值)。

另外,以使原料气体的总流量固定的方式设定稀释气体的流量。因此,在此,调整为从原料气体的总流量减去第一张晶圆100的处理中的载气流量和气化原料的目标流量而得到的流量(第一张晶圆100的处理中的稀释气体的流量=原料气体的总流量-(第一张晶圆100的处理中的载气流量设定值+气化原料的流量的目标值)。

进一步地,进入步骤s5,按照处理制程,以与第二模拟处理相同的定时对阀v1进行开闭。由此,流动有基于校正系数k0调整了流量的载气来向成膜处理部40供给原料气体,对第一张晶圆100进行处理。

而且,在处理第一张晶圆100时,与步骤s1的第二模拟处理同样地,关于按处理制程进行的100周期的气体的供给和切断中的最后的5周期的气体的供给和切断,测定平均值m1、m2及m3,计算第一张晶圆100的处理中的气化原料的实际流量pr1和第一张晶圆100的处理中的载气的实际流量c1。

另外,在步骤s6中,将pr1和c1、以及设定校正系数k0时使用的气化原料的实际流量和载气的流量例如prb和cb输入到校正系数计算用的数据表格中。进一步地,在步骤s7中,根据校正系数计算用的数据表格来计算校正系数k1(校正系数k1=(c1-cb)/(pr1-prb)),设定为新的校正系数kn。

进一步地,进入步骤s8,搬出第一张晶圆100,进入步骤s9。然后,将在步骤s9中新设定的校正系数k1与第一阈值进行比较,在校正系数k1没有超过第一阈值的情况下,为“否”,进入步骤s10。

另外,在步骤s10中,将校正系数k1与第二阈值进行比较,在校正系数k1没有超过第二阈值的情况下,为“否”,进入步骤s11。然后,由于第一张晶圆100不是最终晶圆100,因此进入步骤s12,设n=2,返回步骤s3。

接着,将第n张晶圆100、在此为第二张晶圆100搬入成膜处理部40,在步骤s4中,使用校正系数k1,以使气化原料的流量成为目标流量来使载气的流量进行增减。进一步地,进入步骤s5,进行第二张晶圆100的处理,获取第二张晶圆100的处理中的载气的实际流量c2和第二张晶圆100的处理中的气化原料的实际流量pr2,并在步骤s6中输入到校正系数计算用的数据表格中。进一步地,在步骤s7中,根据校正系数计算用的数据表格来计算校正系数k2(校正系数k2=(c2-c1)/(pr2-pr1)),进行新的设定。进一步地,在步骤s9及s10中,将校正系数k2与第一阈值及第二阈值进行比较。像这样重复步骤s3至步骤s8的工序以及步骤s9和步骤s10中的与第一阈值及第二阈值的比较,对基板组的全部晶圆100依次进行处理。已述的校正系数k1及校正系数k2、k3…相当于第二校正系数。

图8示意性地示出如上述那样进行各晶圆100的处理时的、模拟制程执行时以及各晶圆100的处理时的气化原料的流量的实测值、校正系数及原料容器14中的原料气体的气化量的一例。例如在空闲状态下,对原料容器14进行加热来使原料气化,但没有开始供给载气。然后,当从空闲状态开始进行第一基板组的晶圆100的处理时,切换为开始向原料容器14供给载气而使得原料气体被供给到成膜处理部40。然而,在空闲状态下,气化了的原料不从原料容器14排出,因此处于原料容器14内的气化原料的浓度升高的倾向。因此,如图8中的下部的曲线图所示,在从空闲状态起切换为向原料容器14供给载气时,气化原料的流量在紧接开始之后暂时性地变多,之后缓慢地减少。因此,在模拟制程中,在使用预先设定的校正系数ka以使供给目标值的气化原料的方式调整载气的流量时,容易流动有比目标值多的气化原料。因而,相对于载气的增减量的、气化原料的流量的增减量会变大(校正系数kn变得比校正系数ka小)。因此,在使用校正系数ka来校正载气的流量值时,导致气化原料的流量的增减量变得比设为目标的增减量大。因而,如图8的上部的图所示,虽处于模拟制程中的工艺的要求范围内,但有时也会偏离理想范围。而且,针对载气的流量,以遵循校正系数ka的流量难以捕捉原料的倾向有时会根据处理制程而持续一段时间,有时会导致基板组的初始的晶圆100的处理中的气化原料的实际流量偏离于目标值。

在上述的实施方式中,如图8的中部的曲线图所示,基于模拟制程中的气化原料的实际流量和载气的流量的设定值,重新设定使相对于气化原料的流量的增减量的、载气的增减量小的校正系数k0。进一步地,在接下来进行第一张晶圆100的处理时,根据模拟制程中的气化原料的实测值prb与气化原料的目标值的差值以及校正系数k0来获取载气的增减量,调整载气的流量。因而,在基板组的最初的晶圆的处理中,原料的气化量多,但通过重新设定比校正系数ka小的校正系数k0,不会使气化原料的实际流量大幅地变动,因此成为更接近工艺要求范围内的理想供给量的值。之后,在晶圆100的处理张数增加的过程中,原料的气化量随时间而逐渐减少,但根据各晶圆100的处理时的载气的测定值cn和气化原料的实际流量prn来逐一修正校正系数kn。在该例中,使校正系数kn增加以响应原料的气化量的逐渐减少,因此向各晶圆100供给的气化原料的实际流量稳定。像这样,在开始进行成膜处理的初期,遵循校正系数ka则难以捕捉原料,但如图8中的上部所示,第一张晶圆100的处理中的气化原料的实际流量成为接近目标值的值。进一步地,在后续的晶圆100中,利用表示前一个晶圆100的载气的实际流量与气化原料的实际流量之间的相关度的校正系数kn来调整载气的增减量,因此各晶圆100的处理中的气化原料的供给量变得接近目标值。

另外,当继续进行晶圆100的处理时,原料容器14中填充的原料变少。由此,如图9中的下部的曲线图所示,原料的气化量变少,被载气捕捉的原料逐渐变少。因而,相对于载气的增减量的、气化原料的增减量变小。因此,在以使校正系数kn为固定值的方式进行了设定的情况下,关于根据校正系数计算出的载气的变动量,气化原料没有充分地增减,在原料的气化量逐渐变少的状况下,气化原料的实际流量相对于气化原料的目标值逐渐变少。

但是,在上述的实施方式中,利用表示前一个晶圆100的处理中的载气的实际流量与气化原料的实际流量之间的相关度的校正系数kn来调整载气的流量。因此,如图9的中部的图所示,以随着原料的气化量变少使校正系数kn变大的方式进行校正。像这样进行校正,以使随着晶圆100的处理张数增加,相对于气化原料的增减量的、载气的流量的增减量逐渐变大,如图9的上部的图所示,各晶圆100的处理中的气化原料的供给量接近目标值且成为稳定的值。

像这样进行各晶圆100的处理,关于最后的晶圆100、在此为第25张晶圆100也是,在步骤s9、步骤s10中将校正系数kn与第一阈值及第二阈值进行比较,在校正系数kn比第一阈值和第二阈值低的情况下,进入步骤s11,由于是最后的晶圆100,因此结束。

接下来,对通过图5所示的步骤s9和s10判定为校正系数kn超过了各阈值的情况进行说明。首先,在获取到的校正系数kn比第一阈值小且比第二阈值大的情况下,在通过步骤s8搬出第n张晶圆100之后,依序进入步骤s9、步骤s10,并且进入步骤s13。接下来,在步骤s13中调整原料容器14的加热温度,来调整原料的气化量。如已述的那样,随着原料容器14的原料的填充量变少,原料的气化量变少,因此如图10的中部的曲线图所示,校正系数kn成为越来越大的值。

而且,当在例如第n张晶圆100的处理中计算出的校正系数kn例如高于第二阈值时,根据在步骤s7中设定的校正系数kn的值与预先设定的具有充足的原料的气化量时的校正系数例如校正系数ka的值的差值、以及图4所示的校正系数kn的差值与原料容器14的温度的增减量之间的关系式,来求出原料容器14的温度的増加量。而且,将原料容器14的温度的増加量输入到原料容器14的供电部16。由此,如图10的下部的曲线图所示,原料容器14的加热部13的加热温度上升,原料的气化量变多,成为与校正系数ka相当的气化量。

接着,在处理第n+1张晶圆100时,由于已成为与校正系数ka相当的气化量,因此以使气化原料的流量成为目标值的方式设定载气的流量来进行处理。由此,如图10的上部的曲线图所示,气化原料的实际流量稳定为接近目标值的值。并且,在第n+1张晶圆100的处理中,使计算出的校正系数kn+1恢复到接近校正系数ka的值。

之后,进入步骤s11,在存在后续的晶圆100的情况下,经由步骤s12返回步骤s3,继续晶圆100的处理。另外,在步骤s11中,在为最终晶圆100的情况下结束。

另外,在通过步骤s9判断为校正系数kn超过了第一阈值的情况下,为“是”,进入步骤s14,输出警报之后结束,例如进行原料气体供给部10的维护。例如在原料容器14的剩余量变得极少的情况下,在第n张晶圆100的处理中,即使重新调整原料容器14的温度,有时原料的气化量也不会如所设想的那样增加。在这样的情况下,在第n+1张晶圆100的处理中,检测到高于第一阈值的校正系数kn+1。

根据上述的实施方式,在将使原料容器14内的原料气化而得到的气化原料与载气一同作为原料气体供给到成膜处理部40来进行晶圆100的处理时,在开始进行晶圆100的处理之前进行的模拟制程中,测定载气的实际流量ca、cb和气化原料的实际流量pra、prb,求出表示载气与气化原料之间的相关度的校正系数k0。而且,使用校正系数k0,以使载气的流量成为目标值的方式进行调整。并且,根据第n-1张及第n张晶圆100的处理时的载气的实际流量cn-1、cn和气化原料的实际流量prn-1、prn求出表示载气的流量的增减量与气化原料的流量的增减量之间的相关度的校正系数kn,将使用校正系数kn以成为目标值的方式调整了流量的气化原料供给到第n+1张晶圆100来进行处理。因而,能够利用与原料的气化量相应的恰当的校正系数来调整载气的流量,从而调整气化原料的供给量。

另外,在上述的实施方式中,将在原料容器14中剩余的原料少时计算出的校正系数kn设定为第一阈值。而且,在测定出的校正系数kn超过第一阈值时,输出警报,使装置停止。因此,能够掌握原料容器14的更换时期。

另外,将在原料容器14中的原料的剩余量充足但原料的气化量减少时计算出的校正系数kn设定为第二阈值,在测定出的校正系数kn超过第二阈值时,调整原料容器14的温度。因此,能够掌握原料的气化量减少了,使原料容器14的温度上升来使原料的气化量增加。

另外,在上述的实施方式中,当在处理制程中进行100周期的气体供给切断循环时,不使用早期阶段的周期中的测定值,使用后半段的周期中的测定值来计算平均值m1、m2及m3。当在处理制程中开始供给气体时,在处理的早期阶段,气体的供给量不易稳定。因此,使用后半段的周期中的测定值来计算平均值m1、m2及m3,由此能够获取更稳定的值,具有提高校正系数kn的值的准确性的效果。

另外,本发明不限于针对每张晶圆100调整校正系数kn的例子。例如,在成膜装置开始运行的初期,校正系数kn易发生变化,随着晶圆100的处理张数增加,校正系数kn稳定。因而,在成膜装置的空闲状态之后,进行模拟制程,之后,在处理例如25张基板组的晶圆100时,在处理最初的几张例如五张晶圆100时,每处理一张就获取校正系数kn,来调整载气的流量。

接下来,例如每处理两张晶圆100就重写校正系数kn,之后可以将重写校正系数kn的间隔逐渐延长为每处理三张、每处理四张。然后,使用新的校正系数kn来调整载气的流量,来对后续的晶圆100进行处理。像这样,成膜装置的空闲状态之后,通过少的张数的晶圆100以短的间隔计算校正系数kn,来调整载气的流量。之后,可以使计算校正系数kn时使用的晶圆100的张数逐渐增多,使计算校正系数kn的间隔逐渐延长。

另外,在通过模拟制程求出第一校正系数k0时,可以使用在预先设定成为基准的校正系数ka时计算出的载气的实际流量c和气化原料的实际流量pr、以及通过模拟处理获取到的载气的实际流量c和气化原料的实际流量pr来进行计算。

另外,作为更新校正系数的方法,在上述的例子中,同第n张的处理时的mfm1的测定值与mfm1的目标值的差相对应地调整mfc2的设定值,来进行第(n+1)张的处理。但是,本发明不限于这样的方法,例如也可以定期地进行校正系数计算专用的作业,使用计算出的校正系数来进行以后的处理。作为专用的作业,例如能够列举已述的模拟处理或者如下的方法:将mfc的设定值依次设定为彼此不同的两个值,针对各设定,不将晶圆100放入成膜处理部40内,进行使气体流动的处理,求出校正系数。

另外,校正系数kn为基于根据图1中的mfm1和mfc2计算出的原料气体的流量和载气的流量确定的值即可,例如也能够应用(载气的流量的差值/气化原料的流量的差值)、(载气的流量的差值/(载气的量的差值+气化原料的流量的差值))、(气化原料的流量的差值/载气的流量的差值)、(气化原料的流量的差值/(载气的流量的差值+气化原料的流量的差值))等值。

另外,例如在成膜装置中进行基板组的处理之前、真空容器41内的清洁处理之后,进行向真空容器41供给成膜气体来使膜析出到内表面来整顿真空容器41的条件状态的预涂,但也可以在该预涂处理中进行第一校正系数k0的测定,接着开始晶圆100的处理。

并且,在上述的实施方式中,在原料的量减少时,假定在步骤s9中校正系数kn变大且超过第一阈值时输出警报,但也可以在校正系数kn的值过小时也输出警报。例如,也假定在原料容器14的加热温度过高的情况下、或者mfm1、mfc2、mfc3发生了异常的情况下校正系数kn的值过小。因而,也可以是,设定作为校正系数kn的下限值的第三阈值,在校正系数kn低于第三阈值的情况下,进入步骤s14,输出警报之后停止处理,进行维护。

或者也可以是,设定用于判断气化原料的流量过多的阈值,在原料的气化量过多时,降低原料容器14的加热温度来使原料的气化量减少。

并且,也可以是,在步骤s13中,在调整原料容器14的温度来使原料的气化量上升时,在进行下一个晶圆100的处理时不一次性地提高到目标温度,而是在处理多张晶圆100时使原料容器14的温度逐渐上升而达到目标温度。

例如,假设第n张晶圆100的处理时设定的校正系数kn超过第二阈值,且按照图4计算出成为目标的温度的增减值ta,在继续进行处理的过程中以如下的方式使温度的增减值的总量逐渐接近增减值ta:关于第n+1张晶圆100,例如使供电部13加上ta的50%的增减值来进行处理,关于第n+2张晶圆100,与第n+1张晶圆100中的温度增减值合起来为ta的75%的增减值,关于第n+3张晶圆100,与第n+1张及第n+2张晶圆100的温度增减值合起来为ta的88%的增减值。在温度的增减值大的情况下,原料的气化量一次性完成变动,原料的气化量不易稳定。因此,通过使温度逐渐上升,容易使原料的气化量稳定,容易使向成膜处理部40供给的气化原料的流量稳定。

另外,也可以是,在使原料容器14的温度升温之后,将模拟制程、例如第二模拟处理进行一次,在计算出校正系数kn之后,进行后续的晶圆100的处理。

另外,用于基板处理的原料不限于wcl6,例如也可以为wcl5(五氯化钨)、mocl5(五氯化钼)、zrcl4(氯化锆(iv))、hfcl4(氯化铪(iv))、alcl3(氯化铝)等。或者,也可以为使液体原料气化来进行供给的装置。另外,本发明也可以使用于在将原料气体和反应气体混合之后供给到基板的基板处理装置。

作为本发明的实施方式的其它例,可以使用通过第n张晶圆100测定出的cn、prn来设定校正系数kn。

而且,例如在图5的流程图的步骤s6中,根据下述的式(3)求出校正系数kn

校正系数kn=cn/prn···(3)

而且,在后续的第n+1张晶圆100的处理中,根据(载气的流量=校正系数kn×气化原料的流量的目标值)来计算载气的流量即可。通过像这样构成,在原料的气化量发生了变动时,调整校正系数kn,因此能够使气化原料的供给量稳定。在该例中,根据载气的流量和气化原料的流量求出的校正系数kn相当于与气化原料的流量和载气的流量有关的比率。另外,也可以使用关于之前的三张以上的晶圆100测定出的cn、prn,例如可以对多个晶圆100各自的cn、prn进行平均来进行计算。

此外,成为与气化原料的流量和载气的流量有关的比率的基础的质量流量控制器的流量为如下的概念:除了包括质量流量控制器的流量设定值之外,还包括基于质量流量控制器的实际流量的测定值。

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