基板处理装置、半导体器件的制造方法及程序与流程

1.本发明涉及基板处理装置、半导体器件的制造方法及程序。


背景技术：

2.在具有对基板进行处理的反应炉、在该反应炉内保持基板的基板保持器件、对反应炉内的基板进行加热的加热器、和以使基板的温度上升到处理温度的方式进行控制的控制机构的基板处理装置中，具有在基板与支承该基板的支承部的接触部处晶片的背面因摩擦被刮擦而产生损伤的情况。造成这样的损伤的颗粒附着有时会导致成品率的恶化、产品品质的降低。
3.因此，根据专利文献1、专利文献2及专利文献3，记载了一种降低基板与支承该基板的支承部的摩擦、防止颗粒的附着的技术。
4.另一方面，近年来，从以往就要求高真空下的成膜，有时需要对装置设置大口径的排气管道并进行应对大口径的压力控制阀(以下也称为apc阀)的控制。但是，应对大口径的apc阀不会应对大范围的压力控制，仅应对高真空区域下的压力控制。因此，有无法应对今后的伴随器件微细化对成膜条件的严格化之忧。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2003
‑
183837号公报
8.专利文献2：日本特开2003
‑
100645号公报
9.专利文献3：日本特开2007
‑
043187号公报


技术实现要素：

10.本发明的课题在于提供一种能够实现大范围及高真空区域下的压力控制的技术。
11.根据本发明的一个方案，提供一种技术，具备：对基板进行处理的处理室；具有第2压力调整阀的排气管道；具有第1压力调整阀的旁通管道；和对上述第1压力调整阀及上述第2压力调整阀进行控制的压力操纵控制器，
12.上述压力操纵控制器构成为，
13.将上述第1压力调整阀设为全开，使上述处理室的压力从大气压减压至第2规定压力；
14.调整上述第1压力调整阀的开度，维持上述第2规定压力；
15.将上述第1压力调整阀设为全开，使上述处理室的压力减压至比上述第2规定压力更低的第1规定压力；
16.在到达了上述第1规定压力的时间点将至少上述第1压力调整阀及上述第2压力调整阀关闭了第1规定时间的状态下，检测上述处理室的压力；
17.将上述第2压力调整设为全开，使上述处理室的压力减压至上述第3规定压力；
18.调整上述第2压力调整阀的开度，维持为处理上述基板的处理压力。
19.发明效果
20.根据本发明，能够实现大范围及高真空区域下的压力控制。
附图说明
21.图1是本发明的实施方式中的基板处理装置的概略结构图。
22.图2是表示图1的apc阀单元的结构的图。
23.图3是说明成膜配方的步骤设定的图。
24.图4中，图4的(a)是说明控制大范围用apc阀的情况的图，图4的(b)是说明控制高真空用apc阀的情况的图。
25.图5中，图5的(a)是说明不可进行设定的成膜配方的步骤的图，图5的(b)是说明可进行设定的成膜配方的步骤的图。
26.图6是表示成膜配方的步骤设定例的图。
27.图7是表示基于图6的成膜配方的步骤的由压力控制实现的处理室的压力的图。
具体实施方式
28.以下，使用附图说明本发明的实施方式及变形例。其中，在以下的说明中，有时对同一结构要素标注相同附图标记并省略重复的说明。
29.(基板处理装置)
30.使用图1说明本发明的实施方式中的基板处理装置的结构。
31.如图1所示，实施方式中的基板处理装置100的反应管1立起设于炉口凸缘2，在炉口凸缘2，与反应管1呈同心地支承内管3。另外，以包围反应管1的方式设有圆筒状的加热器4。由加热器4、反应管1、炉口凸缘2构成反应炉。
32.反应管1的内部为气密的处理室5，气密的预备室6与处理室5连通，预备室6由与炉口凸缘2连续设置的搬送壳体7划分出。在搬送壳体7设有作为进出炉机构的舟皿升降机(未图示)，利用该舟皿升降机将作为基板保持器件的舟皿8相对于处理室5装入、引出。另外，在装入舟皿8时利用炉口盖9将处理室5气密地封闭。
33.在搬送壳体7设有闸阀(未图示)，在搬送壳体7的外部设有晶片移载机(未图示)，在舟皿8被收纳于搬送壳体7的状态下，利用该晶片移载机通过该闸阀将晶片等基板10移载到舟皿8。
34.在炉口凸缘2连通有气体导入管道11，从内管3的下方将气体导入处理室5，另外，在预备室6连通有气体导入管道12。另外，在炉口凸缘2连通有排气管道13，排气管道13经由自动压力控制(apc：auto pressure controller)阀单元15与真空泵23连接。
35.在排气管道13设有压力检测器17，压力检测器17的压力检测结果被输入到控制器19。
36.在气体导入管道11设有流量控制器20，流量控制器20根据来自控制器19的指令控制从气体导入管道11向处理室5供给的气体的流量。另外，也可以构成为控制从气体导入管道12向预备室6供给的气体的流量。
37.通过控制器19，封闭流量控制器20，停止气体的供给，将设于apc阀单元15的apc阀打开，利用真空泵23进行抽真空，由此能够将处理室5设为真空状态或减压状态。
38.另外，在将设于apc阀单元15的apc阀打开、利用真空泵23进行了抽真空的状态下，来自压力检测器17的压力检测信号被反馈到控制器19，在控制器19中，以压力检测器17检测出的压力成为设定压力的方式控制流量控制器20，调整气体导入流量。
39.如上所述，关于处理室5的压力，利用控制器19控制向处理室5导入的气体流量、从处理室5排出的气体排气量，控制成所需要的压力(例如，设定压力)。另外，关于处理室5的温度，利用控制器19控制加热器4的发热量，控制成规定的温度。此外，此时经由气体导入管道11供给的气体使用非活性气体、例如氮气。
40.在规定数量的基板10被装填于舟皿8的状态下，将舟皿8装入处理室5(舟皿装载工序)，处理室5一边被抽真空一边被加热器4加热，在规定的减压状态及规定的温度维持状态下，一边从气体导入管道11导入处理气体一边排气，通过向基板10供给处理气体，进行薄膜的生成等所需要的晶片处理(基板处理)(基板处理工序)。当处理完成时舟皿8下降(舟皿卸载工序)，处理完毕的基板10被取出。作为薄膜，例如形成sin(氮化硅膜)。
41.设于apc阀单元15的apc阀通过在使真空泵23工作的状态下将设于内部的阀开闭，能够进行处理室5的真空排气及真空排气停止，而且，构成为通过在使真空泵23工作的状态下基于由压力检测器17检测出的压力信息调节阀开度，能够调整处理室5的压力。
42.控制器19构成为计算机，具备：cpu(central processing unit)；暂时保存由该cpu读出的程序和数据等的构成为存储区域(工作区域)的ram(random access memory)；以能够读出的方式保存有控制基板处理装置的动作的控制程序、记载有后述的压力控制的顺序和条件等的工艺配方等的存储装置等。
43.工艺配方组合为能够使控制器19执行半导体器件的制造方法中的各工序(各步骤)并得到规定的结果，作为程序发挥功能。以下，将该工艺配方总称为控制程序等，也仅称为程序。在本说明书中使用程序这一术语的情况下，存在仅包括工艺配方单方的情况、仅包括控制程序单方的情况或包括工艺配方及控制程序的组合的情况。
44.(apc阀)
45.接下来，使用图2～5说明与排气管道13连接的apc阀单元15的结构。
46.如图2所示，apc阀单元15具备：与同排气管道13并联的旁通管道13a连接的大范围用的apc阀(apc1，第1压力调整阀)151a及阀152a；与排气管道13连接的高真空用的apc阀(apc2，第2压力调整阀)151b及阀152b。构成为排气管道13的配管的管径大于旁通管道13a的配管的管径。
47.控制器19所包含的压力操纵控制器191经由串行通信对大范围用的apc阀151a及高真空用的apc阀151b指示压力控制用指令。也可以取代串行通信而以ethercat(自动控制系统中的控制器与i/o设备之间的数据通信网网络)等的数据线路进行连接。
48.如图3所示，具有根据来自控制器19的主操作部192的成膜配方的配方步骤指示而由压力操纵控制器191切换排气管道13、旁通管道13a的结构，能够在每个步骤中切换作为压力控制指示目标的大范围用的apc阀151a与高真空用的apc阀151b。在配方步骤中作为压力控制指令，具有指定对象为大范围用的apc阀151a的指示或指定对象为高真空用的apc阀151b的指示的项目192a(apc指示指令)及指令类别、和指定每个指令的参数的项目192b(压力指令)。另外，对排气管道13的阀152b、旁通管道13a的阀152a的指示以配方步骤的阀控制指令进行。
49.如图4的(a)所示，从大气压至1330pa(10torr)的压力控制根据压力控制指令的“apc指示指令”而设为“针对apc1”，根据阀控制指令(open)，将旁通管道13a的阀152a打开，根据压力控制指令的压力指令(slowvac，1.0)对大范围用的apc阀151a指示以速率1pa/sec的慢速排气。此时，根据阀控制指令(close)，排气管道13的阀152b关闭。
50.如图4的(b)所示，在通过慢速排气到达了1330pa(10torr)以下的情况下，根据压力控制指令的“apc指示指令”设为“针对apc2”，根据阀控制指令(open)，将大口径的排气管道13的阀152b打开，根据压力控制指令的压力指令“press，1，20.0”，对高真空用的apc阀151b指示20pa下的压力控制。此时，根据阀控制指令(close)，旁通管道13a的阀152a关闭。
51.如图5的(a)所示，若在成膜配方步骤中接着针对大范围用的apc阀151a的压力控制(自动控制)而指示针对高真空用的apc阀151b的压力控制(自动控制)，则大范围用的apc阀151a和高真空用的apc阀151b同时成为控制状态，因此对各自的压力控制带来不良影响。在这样的指令的组合存在于成膜配方中的情况下，将成膜执行止于未然，因此将成膜配方的保存设为不可进行。如图5的(b)所示，设为能够保存在成膜配方步骤中接着针对大范围用的apc阀151a的压力控制(自动控制)而将高真空用的apc阀151b完全关闭的指示(full close)等、一方的阀开度被固定的组合。
52.(压力控制)
53.使用图6、7说明压力控制的详情。此外，由于图6、7是将压力控制特别化的附图，所以存在省略了以配方步骤“b.load”(步骤s0)表示的舟皿装载步骤及以配方步骤“b.unload”(步骤s8)表示的舟皿卸载步骤的情况。
54.首先，在规定数量的基板10装填于舟皿8的状态下，舟皿8被装入处理室5(步骤s0)。然后，压力操纵控制器191基于步骤no.1的配方步骤“apc1慢速排气”对大范围用的apc阀151a指示压力指令“slow vac”，指示为打开旁通管道13a的阀152a的状态(open)，使处理室5的压力从初始状态的大气压以上的压力减压至第2规定压力(p2)(步骤s1)。此时，排气管道13的阀152b为关闭状态。调整旁通管道13a的配管的管径使得将apc阀151a设为全开而能够以例如1pa/sec的恒定速率进行排气。像这样，通过以恒定速率逐渐减压，处理室5没有急剧的压力变动，能够减少颗粒的卷起及逆流。在此，从刚将舟皿8装填到处理室5之后的压力(大致大气压)以恒定速率慢慢将压力减压，若一下子减压到后述的处理压力(p3)，则需要执行配方的时间，因此第2规定压力(p2)被设定为比处理压力(p3)高的规定的压力。而且，基板10的材料(硅)与舟皿8的保持槽(保持基板10的支承部)的材料(石英玻璃)之间的摩擦力极大，处理室5的压力越低则该摩擦力越大。另一方面，若基板10的温度上升，则产生热膨胀，由此在基板10以保持槽的接触面间产生摩擦。因此，若处理室5在减压状态下升温，则基板10与保持槽以极大的摩擦力互相摩擦，因此产生颗粒。尤其是，可知若以小于1330pa(10torr)的压力使处理室5的温度升温，则会显著产生颗粒，至少第2规定压力(p2)被设定为1330pa(10torr)以上的压力。
55.接着，压力操纵控制器191基于步骤no.2的配方步骤“apc1press”对大范围用的apc阀151a指示压力指令“press”，调整大范围用的apc阀151a的开度，将第2规定压力(p2)维持规定时间(t3)(步骤s2)。此时，旁通管道13a的阀152a为打开状态，排气管道13的阀152b为关闭状态。此外，控制器19所包含的对处理室5的温度进行控制的温度操纵控制器(未图示)在维持为第2规定压力(p2)的规定时间(t3)内，升温到对基板10进行处理的处理
温度。
56.接着，压力操纵控制器191基于步骤no.3的配方步骤“apc1慢速排气(第2阶段)”对大范围用的apc阀151a指示压力指令“slow vac”，指示为打开了旁通管道13a的阀152a的状态(open)并使处理室5的压力减压到比第2规定压力(p2)更低的压力(例如，在图7中为第1规定压力(p1))(步骤s3)。此时，排气管道13的阀152b为关闭状态。将apc阀151a设为全开，以例如1pa/sec的恒定速率进行排气。处理室5维持为处理温度。
57.接着，压力操纵控制器191基于步骤no.4的配方步骤“leak check”对大范围用的apc阀151a指示压力指令“full close”，在到达了以真空泵23能够抽真空的界限压力(在图7中为第1规定压力(p1))的时间点将至少大范围用的apc阀151a、旁通管道13a的阀152a及排气管道13的阀152b关闭了第1规定时间(t1)的状态下，检测处理室5的压力(步骤s4)。在步骤s4中，将作为不再控制的一侧的apc的大范围用的apc阀151a和高真空用的apc阀151b分别关闭，进行处理室5的泄漏检查。此外，在泄漏检查中，处理室5维持为处理温度。若压力操纵控制器191判断成在处理室5产生了泄露，则压力操纵控制器191将产生了泄漏检查查错这一情况通知给控制器19。控制器19不移到接下来的步骤s5而是再次进行泄漏检查(重复步骤s3及步骤s4)，或者强制性结束配方。在再次进行泄漏检查的情况下，压力操纵控制器191将apc阀151a设为全开，以例如1pa/sec的恒定速率排气，减压至第1规定压力(p1))(步骤s3)，然后，将大范围用的apc阀151a和高真空用的apc阀151b等关闭，进行处理室5的泄漏检查。另外，若预先设定次数且从压力操纵控制器191以设定次数连续收到泄漏检查查错的通知，则控制器19判定成产生了泄漏检查异常，强制结束配方。具体地说，控制器19使压力操纵控制器191在将旁通管道13a的阀152a、排气管道13的阀152b及高真空用的apc151b关闭的状态下，从气体导入管道11向处理室5供给非活性气体，升压至处理室5的压力成为大气压以上(步骤s7)，结束配方。
58.在泄漏检查工序(步骤s4)中若无异常，则接着，压力操纵控制器191基于步骤no.5的配方步骤“apc2 full open”，对高真空用的apc阀151b指示压力指令“full open”，将排气管道13的阀152b设为打开状态，将高真空用的apc阀151b设为全开，使处理室5的压力减压至第3规定压力(例如，第1规定压力(p1))(步骤s5)。此时，旁通管道13a的阀152a为关闭状态。在此，排气管道13的配管的管径构成为在将高真空用的apc阀151b设为全开时能够以规定的固定速率进行排气。规定的固定速率为例如50pa/sec到100pa/sec。如上所述，该步骤s5是用于将控制阀从apc阀151a切换到apc阀151b的apc阀切换步骤。由此，在第3规定压力到达第1规定压力(p1)或界限压力之前，无需设置步骤s5的步骤时间。但是，由于排气管道13的配管的管径大于旁通管道13a的配管的管径，所以与将apc阀151a设为全开时的到达压力相比将apc阀151b设为全开时的到达压力变低。因此，第3规定压力可以为比第1规定压力(p1)低的压力，例如，将成为使apc阀151b全开时的到达压力为止的时间设定为步骤s5的步骤时间。该第3规定压力比步骤s4的泄漏检查结束时的压力低，在本实施方式中减压至第1规定压力(p1)，但不限定于该压力，例如，可以低于或高于第1规定压力(p1)。但是，第3规定压力优选比第1规定压力(p1)或处理压力低。而且，与步骤s4的泄漏检查同样地，在步骤s5中也是，也可以以将apc阀151b设为全开时的到达压力(第3规定压力)进行泄漏检查。并且，在该步骤(步骤s5)中进行泄漏检查的情况下，既可以省略步骤s4中的泄漏检查，也可以在双方的步骤中执行泄漏检查。另外，在步骤s5中的泄漏检查的情况下，作为泄漏检查查
错，若具有无法将apc阀151b打开的程度的泄露量，则强制结束该配方(步骤s7)。此外，处理室5维持为处理温度。
59.接着，压力操纵控制器191基于步骤no.6的配方步骤“apc2 press”，对高真空用的apc阀151b指示压力指令“press”，调整高真空用的apc阀151b的开度，使处理基板10的处理压力(p3)维持第2规定时间(t2)(步骤s6)。此时，旁通管道13a的阀152a为关闭状态，排气管道13的阀152b为打开状态。在此，处理室5的温度也维持为处理温度。也就是说，步骤s6是一边维持处理压力及处理温度一边处理基板10的基板处理步骤。另外，处理压力(p3)设定为比第1规定压力(p1)及第3规定压力高且比第2规定压力(p2)低。此外，处理压力(p3)也取决于膜种，但维持为几十pa程度～100pa程度的范围。另外，关于处理温度，在步骤s2升温至处理温度之后在步骤s3到步骤s6中维持，因此优选至少步骤s3到步骤s6的步骤时间较短。
60.在步骤s6的基板处理步骤结束后，压力操纵控制器191基于步骤no.7的配方步骤“apc2 full close”，对高真空用的apc阀151b指示压力指令“close”，在将旁通管道13a的阀152a、排气管道13的阀152b及高真空用的apc151b关闭了的状态下，升压至处理室5的压力成为大气压以上(步骤s7)。在未图示的步骤s8中，执行将处理完毕的基板10从处理室5搬出(舟皿卸载)的工序。此外，在本实施方式中构成为，基板处理工序不仅仅是指步骤s6，也指步骤s2至步骤s7，而且，当然也可以包含舟皿装载工序(步骤s0)和舟皿卸载工序(步骤s8)。
61.根据本实施方式，能够实现大范围用及高真空用的压力控制。能够利用大范围用的压力控制缓慢地减压，能够抑制颗粒的产生。另外，能够利用高真空用的压力控制实现高真空下的稳定成膜，例如，能够实现低压力sin工艺。在此，低压力sin是与通常的sin相比降低膜压力(基于膜应力导致的晶片的翘曲)的sin膜，以与通常的sin的成膜时相比低的压力(高真空压)成膜。
62.(变形例)
63.在实施方式中，旁通管道13a的配管的管径构成为在将大范围用的apc阀151a设为全开时能够以规定的固定速率进行排气，不并行控制大范围用的apc阀151a和高真空用的apc151b，但不限定于此。
64.例如，压力操纵控制器191也可以调整大范围用的apc阀151a及高真空用的apc151b的开度，以恒定速率使处理室5的压力从大气压减压至第2规定压力(p2)，以及/或者，以恒定速率使处理室5的压力从第2规定压力(p2)减压至比第2规定压力(p2)低的第1规定压力(p1)。由此，配管的管径的选择自由度增加。尤其是能够增大管径。由此，即使以一个apc阀也能够应对。另外，能够使从大气压到第2规定压力(p2)的速率和从第2规定压力(p2)到比第2规定压力(p2)低的第1规定压力(p1)的速率不同。结果为，能够实现细致且缜密的压力控制。
65.本发明不仅能够适用于半导体制造装置，也能够适用于对lcd装置那样的玻璃基板进行处理的装置。
66.以上，基于本实施方式及变形例具体地进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式及变形例，当然能够进行各种变更。
67.附图标记说明
68.100
ꢀꢀꢀꢀꢀ
基板处理装置
[0069]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
处理室
[0070]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
基板
[0071]
13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
排气管道
[0072]
13a
ꢀꢀꢀꢀꢀ
旁通管道
[0073]
151a
ꢀꢀꢀꢀ
apc阀(第1压力调整阀)
[0074]
151b
ꢀꢀꢀꢀ
apc阀(第2压力调整阀)
[0075]
191
ꢀꢀꢀꢀꢀ
压力操纵控制器。