(57)【要約】【課題】臭素を含むガスを用いたエッチングの終点検知を行うことが可能な基板処理システムを提供すること。【解決手段】一実施形態の基板処理システムは、処理容器内においてＳｉ膜が成膜された複数の基板に対し、エッチングガスを供給して一括でエッチング処理を行うことが可能な基板処理システムであって、前記複数の基板のうち一の基板に成膜されたＳｉ膜のＳｉ量を取得するＳｉ量取得部と、前記処理容器内に収容される前記複数の基板の枚数を取得する枚数取得部と、前記Ｓｉ量取得部が取得した前記Ｓｉ量と前記枚数取得部が取得した前記複数の基板の枚数とに基づいて、前記処理容器内に収容される前記複数の基板に成膜されたＳｉ量を算出するＳｉ量算出部と、予め定められたＳｉ量とエッチング条件との関係に基づいて、前記Ｓｉ量算出部が算出した前記Ｓｉ量をエッチングして除去するために必要なエッチング条件を算出する条件算出部と、を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内に収容された複数の基板に対し、エッチングガスを供給して一括でエッチング処理を行うことが可能な基板処理システムであって、
前記複数の基板のうち一の基板に成膜された成膜物質の量を取得する第１の取得部と、
前記処理容器内に収容される前記複数の基板の枚数を取得する第２の取得部と、
前記第１の取得部が取得した前記成膜物質の量と前記第２の取得部が取得した前記複数の基板の枚数とに基づいて、前記処理容器内に収容される前記複数の基板に成膜された全成膜物質の量を算出する第１の算出部と、
前記第１の算出部が算出した前記全成膜物質の量と、予め定められた成膜物質の量とエッチング条件との関係に基づいて、前記全成膜物質をエッチングして除去するために必要なエッチング条件を算出する第２の算出部と、
を有する、
基板処理システム。
【請求項２】
前記成膜物質の量は、前記成膜物質が成膜される前の下地の表面積と、前記成膜物質の膜厚とに基づいて算出される量である、
請求項１に記載の基板処理システム。
【請求項３】
前記成膜物質は、シリコン膜であり、
前記エッチングガスは、臭素含有ガスである、
請求項１又は２に記載の基板処理システム。
【請求項４】
前記エッチング条件は、ガス流量、処理時間、処理温度、及び処理圧力の少なくともいずれかを含む、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理システム。
【請求項５】
処理容器内に収容された複数の基板に対し、エッチングガスを供給して一括でエッチング処理を行うことが可能な基板処理装置の動作を制御する制御装置であって、
前記複数の基板のうち一の基板に成膜された成膜物質の量を取得する第１の取得部と、
前記処理容器内に収容される前記複数の基板の枚数を取得する第２の取得部と、
前記第１の取得部が取得した前記成膜物質の量と前記第２の取得部が取得した前記複数の基板の枚数とに基づいて、前記処理容器内に収容される前記複数の基板に成膜された全成膜物質の量を算出する第１の算出部と、
前記第１の算出部が算出した前記全成膜物質の量と、予め定められた成膜物質の量とエッチング条件との関係に基づいて、前記全成膜物質をエッチングして除去するために必要なエッチング条件を算出する第２の算出部と、
を有する、
制御装置。
【請求項６】
処理容器内に収容された複数の基板に対し、エッチングガスを供給して一括でエッチング処理を行うエッチング工程を有する基板処理方法であって、
前記エッチング工程は、
前記複数の基板のうち一の基板に成膜された成膜物質の量を取得する第１の取得ステップと、
前記処理容器内に収容される前記複数の基板の枚数を取得する第２の取得ステップと、
前記第１の取得ステップで取得した前記成膜物質の量と前記第２の取得ステップで取得した前記複数の基板の枚数とに基づいて、前記処理容器内に収容される前記複数の基板に成膜された全成膜物質の量を算出する第１の算出ステップと、
前記第１の算出ステップで算出された前記全成膜物質の量と、予め定められた成膜物質の量とエッチング条件との関係に基づいて、前記全成膜物質をエッチングして除去するために必要なエッチング条件を算出する第２の算出ステップと、
を有する、
基板処理方法。
【請求項７】
前記エッチング工程は、前記第２の算出ステップで算出された前記エッチング条件で、前記処理容器内に収容された前記複数の基板に対し、エッチング処理を行うエッチングステップを有する、
請求項６に記載の基板処理方法。
【請求項８】
前記処理容器内において、前記エッチング処理が行われた前記複数の基板に対し、所定の膜を成膜する成膜工程を有する、
請求項７に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理システム、制御装置及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、処理容器内に収容されたウエハに対してエッチングガスを供給し、ウエハに成膜されたシリコン膜を選択的にエッチングする方法が知られている。エッチングガスとしては、シリコン膜を揮発性の高いハロゲン化合物にして除去することができるという観点から、例えばフッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）等のハロゲン元素を含むガスが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、フッ素を含むガスを用いてシリコン膜をエッチングする場合、エッチングにより生じるハロゲン化合物であるＳｉＦ４の量を非分散赤外線（ＮＤＩＲ）センサ等により監視することで終点検知を行うことができる（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１８１００号公報
【特許文献２】特開２０１２−１５１３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、臭素を含むガスを用いてシリコン膜をエッチングする場合、エッチングにより生じるハロゲン化合物であるＳｉＢｒ４の量を検出できるセンサが開発されていないため、センサを用いた終点検知を行うことができない。
【０００６】
そこで、本発明の一態様では、臭素を含むガスを用いたエッチングの終点検知を行うことが可能な基板処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る基板処理システムは、処理容器内においてＳｉ膜が成膜された複数の基板に対し、エッチングガスを供給して一括でエッチング処理を行うことが可能な基板処理システムであって、前記複数の基板のうち一の基板に成膜されたＳｉ膜のＳｉ量を取得するＳｉ量取得部と、前記処理容器内に収容される前記複数の基板の枚数を取得する枚数取得部と、前記Ｓｉ量取得部が取得した前記Ｓｉ量と前記枚数取得部が取得した前記複数の基板の枚数とに基づいて、前記処理容器内に収容される前記複数の基板に成膜されたＳｉ量を算出するＳｉ量算出部と、予め定められたＳｉ量とエッチング条件との関係に基づいて、前記Ｓｉ量算出部が算出した前記Ｓｉ量をエッチングして除去するために必要なエッチング条件を算出する条件算出部と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
開示の基板処理システムによれば、臭素を含むガスを用いたエッチングの終点検知を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る基板処理システムの概略断面図
【図２】本発明の実施形態に係る制御装置の機能構成を説明するための図
【図３】Ｓｉ量とエッチング時間との関係を示す図
【図４】本発明の実施形態に係るエッチング条件算出処理の一例のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１１】
（基板処理システム）
本発明の基板処理システムについて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る基板処理システムの概略断面図である。
【００１２】
図１に示されるように、基板処理システムは、基板処理装置１と、制御装置２とを備える。
【００１３】
基板処理装置１は、例えば基板である半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）に対し、一括で成膜処理、エッチング処理等の各種の処理を実行可能なバッチ式の装置である。
【００１４】
制御装置２は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、補助記憶装置等を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭ又は補助記憶装置に格納されたプログラムに基づいて動作し、基板処理装置１の動作を制御する。制御装置２は、基板処理装置１の内部に設けられていてもよく、外部に設けられていてもよい。制御装置２が基板処理装置１の外部に設けられている場合、制御装置２は、有線又は無線等の通信手段によって、基板処理装置１を制御することができる。
【００１５】
（基板処理装置）
本発明の実施形態に係る基板処理装置１は、図１に示されるように、ウエハＷを収容する処理容器１０を有している。
【００１６】
処理容器１０は、下端部が開放された有天井の円筒形状の内管１２と、下端部が開放されて内管１２の外側を覆う有天井の円筒形状の外管１４とを有する。内管１２及び外管１４は、石英等の耐熱性材料により形成されており、同軸状に配置されて二重管構造となっている。処理容器１０内には、複数のウエハＷを所定の間隔で保持するウエハボート１６が搬入出される。
【００１７】
内管１２の天井部は、例えば平坦になっている。内管１２の一側には、その長手方向（上下方向）に沿ってガスノズルを収容するノズル収容部１８が形成されている。ノズル収容部１８は、内管１２の側壁の一部を外側へ向けて突出させて凸部２０を形成し、凸部２０内をノズル収容部１８として形成している。また、ノズル収容部１８に対向させて内管１２の反対側の側壁には、その長手方向（上下方向）に沿って開口部２２が形成されている。
【００１８】
開口部２２は、内管１２内のガスを排気できるように形成されたガス排気口である。開口部２２の長さは、ウエハボート１６の長さと同じであるか、又は、ウエハボート１６の長さよりも長く上下方向へそれぞれ延びるようにして形成されている。即ち、開口部２２の上端は、ウエハボート１６の上端に対応する位置以上の高さに延びて位置され、開口部２２の下端は、ウエハボート１６の下端に対応する位置以下の高さに延びて位置されている。具体的には、図１に示されるように、ウエハボート１６の上端と開口部２２の上端との間の高さ方向の距離は０ｍｍ〜５ｍｍ程度の範囲内である。また、ウエハボート１６の下端と開口部２２の下端との間の高さ方向の距離は０ｍｍ〜３５０ｍｍ程度の範囲内である。また、開口部２２の幅は、１０ｍｍ〜４００ｍｍ程度の範囲内、好ましくは４０ｍｍ〜２００ｍｍ程度の範囲内である。
【００１９】
処理容器１０の下端は、例えばステンレス鋼により形成される円筒形状のマニホールド３０によって支持されている。マニホールド３０の上端部にはフランジ部３２が形成されており、フランジ部３２上に外管１４の下端部を設置して支持するようになっている。フランジ部３２と外管１４との下端部との間にはＯリング等のシール部材３４を介在させて外管１４内を気密状態にしている。
【００２０】
マニホールド３０の上部の内壁には、円環状の支持部３６が設けられており、支持部３６上に内管１２の下端部を設置してこれを支持するようになっている。マニホールド３０の下端の開口部には、蓋部３８がＯリング等のシール部材４０を介して気密に取り付けられており、処理容器１０の下端の開口部の側、即ち、マニホールド３０の開口部を気密に塞ぐようになっている。蓋部３８は、例えばステンレス鋼により形成される。
【００２１】
蓋部３８の中央部には、磁性流体シール部４２を介して回転軸４４が貫通させて設けられている。回転軸４４の下部は、ボートエレベータよりなる昇降手段４６のアーム４８に回転自在に支持されており、モータによって回転されるようになっている。
【００２２】
回転軸４４の上端には回転プレート５０が設けられており、回転プレート５０上に石英製の保温台５２を介してウエハＷを保持するウエハボート１６が載置されるようになっている。従って、昇降手段４６を昇降させることによって蓋部３８とウエハボート１６とは一体として上下動し、ウエハボート１６を処理容器１０内に対して搬出入できるようになっている。
【００２３】
ガス供給手段６０は、マニホールド３０に設けられており、内管１２内へ処理ガス、パージガス等の所定のガスを導入する。ガス供給手段６０は、複数（例えば３本）の長さの異なる石英製のガスノズル６２，６４，６６を有している。各ガスノズル６２，６４，６６は、内管１２内にその長手方向に沿って設けられると共に、その基端部がＬ字状に屈曲されてマニホールド３０を貫通するようにして支持されている。
【００２４】
ガスノズル６２，６４，６６は、内管１２のノズル収容部１８内に周方向に沿って一列になるように設置されている。ガスノズル６２には、内管１２内の上部において、その長手方向に沿って所定の間隔で複数のガス孔６２Ａが形成されており、ガス孔６２Ａより水平方向に向けてガスを吐出できるようになっている。ガスノズル６４には、内管１２内の中央部において、その長手方向に沿って所定の間隔で複数のガス孔６４Ａが形成されており、ガス孔６４Ａより水平方向に向けてガスを吐出できるようになっている。ガスノズル６６には、内管１２内の下部において、その長手方向に沿って所定の間隔で複数のガス孔６６Ａが形成されており、ガス孔６６Ａより水平方向に向けてガスを吐出できるようになっている。このように、ガスノズル６２，６４，６６により、内管１２内の上部、中央部、下部にそれぞれ独立してガスを吐出できるようになっている。
【００２５】
ガスの種類としては、成膜ガス、エッチングガス、パージガス等の各種のガスが用いられ、各ガスを流量制御しながら必要に応じて各ガスノズル６２，６４，６６を介して供給できるようになっている。成膜ガスとしては、例えばシリコン含有ガスが挙げられる。エッチングガスとしては、例えば臭化水素（ＨＢｒ）ガス等の臭素含有ガスが挙げられる。パージガスとしては、例えば窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスが挙げられる。
【００２６】
また、マニホールド３０の上部の側壁であって、支持部３６の上方には、ガス出口７０が形成されており、内管１２と外管１４との間の空間部７２を介して開口部２２より排出される内管１２内のガスを排気できるようになっている。ガス出口７０には、排気手段７４が設けられる。排気手段７４は、ガス出口７０に接続された排気通路７６を有している。排気通路７６には、圧力調整手段である圧力調整弁７８及び真空ポンプ８０が順次介設されて、処理容器１０内を真空に排気できるようになっている。
【００２７】
外管１４の外周側には、外管１４を覆うように円筒形状の加熱手段９０が設けられており、ウエハＷを加熱するようになっている。
【００２８】
（制御装置）
本発明の実施形態に係る制御装置２について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る制御装置２の機能構成を説明するための図である。図３は、Ｓｉ量とエッチング時間との関係を示す図である。図３においては、縦軸はＳｉ量を示し、横軸はエッチング時間（分）を示している。
【００２９】
図２に示されるように、制御装置２は、Ｓｉ量取得部２０１と、枚数取得部２０２と、Ｓｉ量算出部２０３と、記憶部２０４と、条件算出部２０５とを有する。
【００３０】
Ｓｉ量取得部２０１は、処理容器１０でエッチング処理が施される複数のウエハＷのうち一のウエハＷに成膜されたシリコン（Ｓｉ）膜のＳｉ量を取得する。Ｓｉ量は、一のウエハＷに成膜されたＳｉ膜に含まれるＳｉ原子の数であってよく、例えばＳｉ膜が成膜される前の下地の表面積とＳｉ膜の膜厚とに基づいて算出することができる。具体的には、下地が凹凸パターンを有する場合には、下地が凹凸パターンを有しない場合と比較して、下地の表面積が大きくなるため、Ｓｉ量は多くなる。
【００３１】
枚数取得部２０２は、処理容器１０内に収容される複数のウエハＷの枚数を取得する。具体的には、枚数取得部２０２は、例えば作業者等により入力されたウエハＷの枚数や、ウエハボート１６に実際に保持されているウエハＷの枚数に基づいて、処理容器１０内に収容される複数のウエハＷの枚数を取得する。
【００３２】
Ｓｉ量算出部２０３は、Ｓｉ量取得部２０１が取得した一のウエハＷに成膜されたＳｉ量と、枚数取得部２０２が取得した複数のウエハＷの枚数と、に基づいて、処理容器１０内に収容されるウエハＷ全体に成膜されたＳｉ量を算出する。以下、処理容器１０内に収容されるウエハＷ全体に成膜されたＳｉ量を「全Ｓｉ量」とも称する。具体的には、Ｓｉ量算出部２０３は、例えばＳｉ量取得部２０１が取得した一のウエハＷに成膜されたＳｉ量と、枚数取得部２０２が取得したウエハＷの枚数とを乗算することにより、全Ｓｉ量を算出する。
【００３３】
記憶部２０４は、Ｓｉ量とエッチング条件との関係を記憶する。Ｓｉ量とエッチング条件との関係は、例えば図３に示されるように、処理容器１０内に供給するエッチングガスの流量ごとに定められたＳｉ量と、エッチング処理の処理時間、処理温度、及び処理圧力との関係を示すグラフであってよい。このようなＳｉ量とエッチング条件との関係は、例えば予備実験等に基づいて定めることができる。
【００３４】
条件算出部２０５は、Ｓｉ量算出部２０３が算出した全Ｓｉ量と、記憶部２０４に記憶されたＳｉ量とエッチング条件との関係に基づいて、複数のウエハＷに成膜された全てのＳｉをエッチングして除去するために必要なエッチング条件を算出する。具体的には、例えばガス流量をＸ、処理温度を５５０℃、処理圧力を２０Ｔｏｒｒとし、Ｓｉ量算出部２０３が算出したＳｉ量がＱ１である場合、条件算出部２０５は、図３に示される関係に基づいて、Ｓｉ量がＱ１となるときのエッチング時間を算出する。図３に示す例では、Ｓｉ量がＱ１となるときのエッチング時間は７５分である。
【００３５】
（エッチング条件算出処理）
本発明の実施形態に係るエッチング条件算出処理について説明する。図４は、本発明の実施形態に係るエッチング条件算出処理の一例のフローチャートである。
【００３６】
制御装置２は、作業者等によるエッチング処理開始の操作を受け付けた場合、図４のフローチャートに示されるエッチング条件算出処理を開始する。
【００３７】
Ｓｉ量取得ステップＳ１では、Ｓｉ量取得部２０１は、処理容器１０でエッチング処理が施される複数のウエハＷのうち一のウエハＷに成膜されたＳｉ膜のＳｉ量を取得する。
【００３８】
枚数取得ステップＳ２では、枚数取得部２０２は、処理容器１０内に収容される複数のウエハＷの枚数を取得する。
【００３９】
Ｓｉ量算出ステップＳ３では、Ｓｉ量算出部２０３は、Ｓｉ量取得部２０１が取得した一のウエハＷに成膜されたＳｉ量と、枚数取得部２０２が取得したウエハＷの枚数と、に基づいて、処理容器１０内に収容されるウエハＷ全体のＳｉ量を算出する。
【００４０】
条件算出ステップＳ４では、条件算出部２０５は、Ｓｉ量算出ステップＳ３で算出したＳｉ量と、記憶部２０４に記憶されたＳｉ量とエッチング条件との関係に基づいて、複数のウエハＷに成膜された全てのＳｉ膜をエッチングして除去するために必要なエッチング条件を算出する。
【００４１】
以上に示したＳｉ量取得ステップＳ１から条件算出ステップＳ４により、複数のウエハＷに成膜された全てのＳｉ膜をエッチングして除去するためのエッチング条件を算出することができる。
【００４２】
（基板処理方法）
本発明の実施形態に係る基板処理方法について説明する。以下では、前述の基板処理装置１を用いて、ウエハＷの表面に成膜された不要なＳｉ膜をエッチング処理により除去した後、続けて同一の基板処理装置１を用いて成膜処理を実行し、所望の特性を有するＳｉ膜を成膜する場合を例に挙げて説明する。
【００４３】
最初に、所定の枚数のウエハＷに対して基板処理を行う操作を受け付けると、制御装置２は、所定の枚数（例えば５０枚〜１５０枚）のウエハＷをウエハボート１６に載置するように基板処理装置１の動作を制御する。また、制御装置２は、前述したエッチング条件算出処理により、エッチング条件を算出する。
【００４４】
ウエハボート１６に所定の枚数のウエハＷが載置された後、制御装置２は、ウエハボート１６を、予め所定の温度に設定された処理容器１０内に、その下方より上昇させて搬入するように基板処理装置１の動作を制御する。
【００４５】
処理容器１０にウエハボート１６が搬入された後、制御装置２は、蓋部３８によりマニホールド３０の下端の開口部を閉じ、処理容器１０内を密閉するように基板処理装置１の動作を制御する。
【００４６】
次に、制御装置２は、エッチング条件算出処理により算出したエッチング条件となるように、処理容器１０内を圧力、ウエハＷの温度、ＨＢｒガスの流量を調整し、ウエハＷに成膜されたＳｉ膜を、所定の時間エッチングして除去する（エッチングステップ）。これにより、ウエハＷに成膜されたＳｉ膜を、過剰なＨＢｒガスを供給することなくエッチングして除去することができる。そのため、ＨＢｒガスのオーバーフロー時間を短縮でき、ＨＢｒガスの消費量を削減することができる。
【００４７】
所定のエッチング時間が経過した後、制御装置２は、ガスノズル６２，６４，６６からのＨＢｒガスの供給を停止すると共に、ガスノズル６２，６４，６６から処理容器１０内にＮ２ガスを供給し、処理容器１０をパージするように基板処理装置１の動作を制御する。
【００４８】
次に、制御装置２は、ガスノズル６２，６４，６６から処理容器１０内にシリコン含有ガスを供給し、ウエハＷにＳｉ膜を成膜する。このとき、エッチング工程において、ウエハＷに対し過剰なＨＢｒガスが供給されていないので、ウエハＷにはＨＢｒガスがほとんど残留していない。そのため、成膜工程におけるインキュベーション時間を短縮でき、生産性が向上する。
【００４９】
所定膜厚のＳｉ膜が成膜された後、制御装置２は、ガスノズル６２，６４，６６からのＳｉ含有ガスの供給を停止すると共に、ガスノズル６２，６４，６６から処理容器１０内にＮ２ガスを供給し、処理容器１０をパージするように基板処理装置１の動作を制御する。
【００５０】
以上により、ウエハＷに成膜された不要なＳｉ膜を除去した後、所望の特性を有するＳｉ膜を成膜することができる。
【００５１】
なお、上記の実施形態において、Ｓｉ量取得部２０１は第１の取得部の一例であり、枚数取得部２０２は第２の取得部の一例であり、Ｓｉ量算出部２０３は第１の算出部の一例であり、条件算出部２０５は第２の算出部の一例である。また、Ｓｉ量取得ステップは第１の取得ステップの一例であり、枚数取得ステップは第２の取得ステップの一例であり、Ｓｉ量算出ステップは第１の算出ステップの一例であり、条件算出ステップは第２の算出ステップの一例である。また、シリコン膜は成膜物質の一例である。
【００５２】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【００５３】
上記の実施形態では、基板処理装置１の動作を制御する制御装置２がエッチング条件算出処理を実行する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、基板処理装置１を含む複数の装置を一元管理する制御装置（群コントローラ）やホストコンピュータがエッチング条件算出処理を実行してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１      基板処理装置
２      制御装置
１０    処理容器
２０１  Ｓｉ量取得部
２０２  枚数取得部
２０３  Ｓｉ量算出部
２０４  記憶部
２０５  条件算出部
Ｗ      ウエハ
【図１】
2018148022.tif 000003
【図２】
2018148022.tif 000004
【図３】
2018148022.tif 000005
【図４】
2018148022.tif 000006