JP6925196B2 - 処理装置及び処理方法 - Google Patents

Description

本発明の種々の側面及び実施形態は、処理装置及び処理方法に関するものである。

基板処理を行う基板処理装置では、スループットを向上させるために、複数の被処理基板を平行して処理する複数の処理容器が設けられる場合がある。この場合、各処理容器において、処理ガスが供給され、供給された処理ガスに応じた処理が行われる。処理ガスに応じた処理としては、例えば、エッチング、成膜及びクリーニング等が挙げられる。

ただし、基板処理装置に複数の処理容器が設けられる場合、処理ガスを供給するガス供給源が処理容器毎に設置されるため、基板処理装置のサイズや設備コストが増大してしまう。これを回避するため、複数の処理容器に共通のガス供給源を接続し、共通のガス供給源から各処理容器へ処理ガスを個別に供給することにより、ガス供給源の数を少なくすることが考えられる。

特開平７−８６１６９号公報

ところで、複数の処理容器に共通のガス供給源を接続する場合、レイアウトの観点から、複数の処理容器間で共通のガス供給源までの配管の長さを同一にすることが困難である。複数の処理容器間で共通のガス供給源までの配管の長さが異なると、共通のガス供給源から複数の処理容器へ分配される処理ガスの均一性が損なわれるため、処理容器間で処理結果がばらつく恐れがある。例えば、処理ガスが処理容器内の膜を除去するためのクリーニングガスである場合を想定する。この場合、共通のガス供給源から供給されるクリーニングガスが複数の処理容器へ均等に分配されないため、ある処理容器内の膜が完全に除去されたとしても、他の処理容器内において膜が残留する可能性がある。

開示する処理方法は、１つの実施態様において、ガス供給源に接続され、少なくとも一部の処理容器間で前記ガス供給源までの配管の長さが異なる複数の処理容器において処理ガスに応じた処理を行う処理方法であって、前記ガス供給源から前記複数の処理容器へ前記処理ガスを同時に供給する第１のガス供給工程と、前記ガス供給源から前記複数の処理容器又は前記複数の処理容器のうちの一部の処理容器へ前記処理ガスを個別に供給する第２のガス供給工程とを含む。

開示する処理方法の１つの態様によれば、共通のガス供給源までの配管の長さが異なる複数の処理容器において処理ガスに応じた処理を行う際に、処理容器間の処理結果のばらつきを抑えることができるという効果を奏する。

図１は、一実施形態に係る成膜装置の平面図である。図２は、一実施形態に係る成膜装置の縦断側面図である。図３は、成膜装置に設けられるウエハ処理ユニットの斜視図である。図４は、配管系の一例を示す図である。図５は、ウエハ処理ユニットを構成する成膜モジュールの縦断側面図である。図６は、一実施形態に係るクリーニング処理の流れの一例を示すフローチャートである。図７は、一実施形態に係るクリーニング処理の具体例を示す図である。

以下、図面を参照して本願の開示する処理装置及び処理方法の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付すこととする。また、以下において、処理装置の一例として、成膜装置について説明する。

図１は、一実施形態に係る成膜装置１の平面図である。図２は、一実施形態に係る成膜装置１の縦断側面図である。図１及び図２に示すように、成膜装置１は、キャリアブロックＤ１と、受け渡しブロックＤ２と、処理ブロックＤ３と、を横方向に直線状に接続して構成されている。以降の成膜装置１の説明では、ブロックＤ１〜Ｄ３の配列方向を前後方向とし、ブロックＤ１側を前方側とする。また、説明中における右側、左側は、夫々ブロックＤ１からＤ３に向かって見たときの右側、左側である。

キャリアブロックＤ１には、多数枚のウエハＷを収納した搬送容器１１を各々載置する載置台１２が左右方向に４つ設けられており、キャリアブロックＤ１は、この載置台１２に載置された搬送容器１１に対してウエハＷを搬入出するロードポートとして構成されている。載置台１２に載置された搬送容器１１に対向するキャリアブロックＤ１の側壁には、キャリアブロックＤ１内に形成された搬送室１３に開口する搬送ポートが形成されており、開閉ドア１４により開閉自在に構成されている。搬送室１３は常圧の大気雰囲気であり、当該搬送室１３にはウエハＷの搬送機構１５が設けられている。この搬送機構１５は、左右方向に移動自在且つ昇降自在に構成された多関節アームであり、搬送室１３と搬送容器１１との間でウエハＷを搬送する。

受け渡しブロックＤ２内には、常圧の大気雰囲気である搬送室１６が設けられており、この搬送室１６には、ウエハＷが載置される載置部１７が設けられている。上記のキャリアブロックＤ１の搬送機構１５は、この載置部１７にアクセスし、ウエハＷを受け渡すことができる。

続いて、処理ブロックＤ３について説明する。この処理ブロックＤ３内には、常圧の大気雰囲気であるウエハＷの搬送領域２１と、４つのウエハ処理ユニット２とが設けられている。搬送領域２１は、処理ブロックＤ３の左右方向の中央部において前後方向に伸びるように形成されている。搬送領域２１にはウエハＷの搬送機構２２が設けられており、この搬送機構２２は、上記の受け渡しブロックＤ２の載置部１７と各ウエハ処理ユニット２に設けられる後述のロードロックモジュール３との間でウエハＷを受け渡す。搬送機構２２は、前後方向に伸びるガイドレール２３と、当該ガイドレール２３に沿って前後に移動する支柱２４と、当該支柱２４に設けられる垂直に昇降自在な昇降台２５と、当該昇降台２５上を垂直軸まわりに回転自在な回転台２６と、当該回転台２６上を進退自在でウエハＷの裏面を支持する支持部２７と、により構成されている。

続いて、ウエハ処理ユニット２について説明する。ウエハ処理ユニット２は、被処理基板の一例であるウエハＷにＳｉＮ（窒化シリコン）膜を形成することができるように構成されており、搬送領域２１の左右に２つずつ設けられている。そして、搬送領域２１の左側、右側に夫々設けられた２つのウエハ処理ユニット２は、前後方向に沿って配列され、搬送領域２１を挟んで互いに対向している。４つのウエハ処理ユニット２を互いに区別するために、２Ａ〜２Ｄとして示す場合が有る。４つのウエハ処理ユニット２のうち、右側前方のウエハ処理ユニット２を２Ａ、右側後方のウエハ処理ユニット２を２Ｂ、左側前方のウエハ処理ユニット２を２Ｃ、左側後方のウエハ処理ユニット２を２Ｄとしている。

２Ａ〜２Ｄの各ウエハ処理ユニットは互いに同様に構成されており、ここでは代表してウエハ処理ユニット２Ａについて図３も参照しながら説明する。図３は、成膜装置１に設けられるウエハ処理ユニット２Ａの斜視図である。図１〜図３に示すように、ウエハ処理ユニット２Ａは、３つのロードロックモジュール３と、６つの成膜モジュール４とを備えている。３つのロードロックモジュール３は、上下方向に各々間隔をおいて、列をなすと共に搬送領域２１に臨むように設けられている。また、各ロードロックモジュール３の搬送領域２１の反対側には、２つの成膜モジュール４が前後方向に沿って配置されている。これにより、ウエハ処理ユニット２Ａを構成する６つの成膜モジュール４（つまり、６つの処理容器４１）は、上下方向に３段に積層され、且つ前後に２列をなすように配置されている。

ロードロックモジュール３は例えば平面視で概ね五角形に形成されており、五角形の辺の１つが搬送領域２１に沿うように配置され、当該辺を構成するロードロックモジュール３の側壁には、搬送領域２１に開口するようにウエハＷの搬送口３１が形成されている。そして、上記の五角形の辺のうち、搬送口３１が形成された辺に隣接していない２つの辺には、成膜モジュール４を構成する処理容器４１が各々接続されると共に、ウエハＷの搬送口３２が当該処理容器４１内に開口するように形成されている。このロードロックモジュール３の搬送口３１、３２は、ゲートバルブ３３、３４によって夫々開閉自在に構成されている。

このように１つのロードロックモジュール３には搬送領域２１の反対側に２つの成膜モジュール４が接続されて設けられており、この２つの成膜モジュール４は前後方向に配置されている。このように互いに接続されたロードロックモジュール３及び２つの成膜モジュール４を処理部とすると、ウエハＷはこの処理部内を搬送されて、成膜装置１による成膜処理を受ける。従って、この２つの成膜モジュール４は、同じウエハＷに処理を行うために互いに組をなす成膜モジュール４である。なお、上記のようにウエハ処理ユニット２Ａ〜２Ｄが設けられているため、この処理部は、搬送領域２１の前後、左右に夫々沿って複数配置されると共に、搬送領域２１を挟んで左右に対向している。

ロードロックモジュール３内には、図示しないエアの供給口と、排気口とが開口している。このエアの供給と排気とにより、ロードロックモジュール３内は、常圧雰囲気と真空雰囲気とが切り替え自在なロードロック室として構成されている。なお、供給されるガスはエアに限られず、例えば不活性ガスであってもよい。また、ロードロックモジュール３内には多関節アームであるウエハＷの搬送機構３５が設けられている。第１の搬送機構であるこの搬送機構３５は、ロードロックモジュール３に接続された各成膜モジュール４の処理容器４１内及び上記の搬送領域２１に進入し、当該各成膜モジュール４と搬送機構２２との間でウエハＷを受け渡す。

各成膜モジュール４は互いに同様に構成されており、上記のようにウエハＷを格納する処理容器４１を備え、ウエハＷを格納した当該処理容器４１内にプラズマを形成すると共に成膜ガスを処理ガスとして供給し、ＣＶＤにより当該ウエハＷにＳｉＮ膜を形成する。そして、この成膜処理後にはクリーニングガスが処理ガスとして供給され、処理容器４１内に形成されたＳｉＮ膜が除去され、当該処理容器４１内がクリーニングされる。

６つの成膜モジュール４のうち、前方側にて積層された３つの成膜モジュール４を総称して成膜モジュール群４０Ａ、後方側にて積層された３つの成膜モジュール４を総称して成膜モジュール群４０Ｂとする。また、これ以降、説明の便宜上、成膜モジュール群４０Ａを構成する各成膜モジュール４を４Ａ、成膜モジュール群４０Ｂを構成する各成膜モジュール４を４Ｂと記載する場合が有る。各成膜モジュール４Ａを構成する処理容器４１は第１の処理容器であり、各成膜モジュール４Ｂを構成する処理容器４１は第２の処理容器である。上記のＳｉＮ膜の成膜処理及びクリーニングは、成膜モジュール群４０Ａを構成する各成膜モジュール４Ａ間で同時に行われ、且つ成膜モジュール群４０Ｂを構成する各成膜モジュール４Ｂ間で同時に行われる。また、成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂのうちの一方にて成膜処理が行われ、他方にてこの成膜処理に並行してクリーニングが行われる。つまり、成膜処理が行われる時間帯とクリーニングが行われる時間帯とが重なる。

続いて、上記のように成膜処理及びクリーニングを行うために成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂについて形成された配管系の一例を、図４を参照しながら説明する。図４は、配管系の一例を示す図である。図４に示すように、成膜モジュール群４０Ａを構成する各成膜モジュール４Ａには、ガス供給管５１Ａ、５２Ａの下流端が各々接続され、成膜モジュール群４０Ｂを構成する各成膜モジュール４Ｂには、ガス供給管５１Ｂ、５２Ｂの下流端が各々接続されている。各ガス供給管５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂには夫々バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４が介設されている。

各ガス供給管５１Ａ、５１Ｂの上流側は合流して合流管を形成し、この合流管の上流側が４つに分岐して分岐管を構成し、各分岐管の上流側は、バルブＶ５〜Ｖ８を介してＳｉＨ４（モノシラン）ガスの供給源５３、ＮＨ３（アンモニア）ガスの供給源５４、Ａｒ（アルゴン）ガスの供給源５５、Ｎ２（窒素）ガスの供給源５６に夫々接続されている。ＳｉＨ４ガス及びＮＨ３ガスは、ＳｉＮ膜を成膜するための処理ガス、即ち成膜ガスである。Ａｒガスはプラズマ形成用のガスであり、Ｎ２ガスは処理ガスに対するキャリアガスである。バルブＶ５〜Ｖ８及びガス供給源５３〜５６は、成膜ガス供給機構である第１のガス供給機構及び第２のガス供給機構を構成する。この成膜ガス供給機構は、各バルブＶの開閉によって、成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂに夫々独立してガスを供給することができる。

また、各ガス供給管５１ＡにおいてはバルブＶ１の下流側に、ガス供給管９１Ａの下流端が各々接続されており、ガス供給管９１Ａの上流端はバルブＶ１１を介してＮ２ガスの供給源９２に接続されている。さらに、各ガス供給管５１ＢにおいてはバルブＶ３の下流側に、ガス供給管９１Ｂの下流端が各々接続されており、ガス供給管９１Ｂの上流端はバルブＶ１２を介してＮ２ガスの供給源９４に接続されている。これらＮ２ガスの供給源９２、９４から供給されるＮ２ガスは、成膜モジュール群４０Ａの各処理容器４１内、成膜モジュール群４０Ｂの各処理容器４１内をパージするためのパージガスである。

また、各ガス供給管５２Ａ、５２Ｂの上流側は合流して合流管を形成し、この合流管の上流側はリモートプラズマ形成部５９を介して２つに分岐して分岐管を構成し、各分岐管の上流側はバルブＶ１３、Ｖ１４を介して、ＮＦ３（三フッ化窒素）ガスの供給源９５、Ａｒガスの供給源９６に夫々接続されている。即ち、成膜モジュール群４０Ａの３つの処理容器４１及び成膜モジュール群４０Ｂの３つの処理容器４１は、共通のガス供給源であるガス供給源９５、９６に夫々接続されている。成膜モジュール群４０Ａの３つの処理容器４１及び成膜モジュール群４０Ｂの３つの処理容器４１は、少なくとも一部の処理容器４１間でガス供給源９５、９６までの配管の長さが異なる。ガス供給源９５、９６までの配管の長さとは、各ガス供給管５２Ａ、５２Ｂの長さと、合流管において各ガス供給管５２Ａ、５２Ｂに対応する部分の長さと、分岐管の長さとを合計して得られる長さである。ガス供給源９５から供給されるＮＦ３ガスは、処理容器４１内の膜を除去するための処理ガス、即ちクリーニングガスであり、ガス供給源９６から供給されるＡｒガスは、プラズマ形成用のガスである。リモートプラズマ形成部５９は、ガス供給源９５、９６の下流側に配置され、ＮＦ３ガスとＡｒガスとを励起させてプラズマ化し、プラズマ化されたＮＦ３ガス及びＡｒガスをリモートプラズマとして下流側へと供給する。ガス供給源９５、９６、リモートプラズマ形成部５９及びバルブＶ１３、Ｖ１４は、クリーニングガス供給機構を構成する。各バルブＶの開閉により、クリーニングガス供給機構は成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂに互いに独立してガスを供給することができる。

さらに、成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂは、接地された高周波電源６１Ａ、６１Ｂを夫々備えている。高周波電源６１Ａ、６１Ｂは、当該高周波電源６１Ａ、６１Ｂから夫々分岐した高周波の供給ライン６２を介して成膜モジュール群４０Ａの各成膜モジュール４Ａ、成膜モジュール群４０Ｂの各成膜モジュール４Ｂに夫々接続されており、分岐した各供給ライン６２には、整合器が介設されている。高周波電源６１Ａから分岐した供給ライン６２に介設される整合器を６３Ａ、高周波電源６１Ｂから分岐した供給ライン６２に介設される整合器を６３Ｂとして夫々示している。

図２、図３に示すように、上記の整合器６３Ａ、６３Ｂは、例えば同じロードロックモジュール３に接続された成膜モジュール４Ａ、４Ｂがなす各列の前後の中央部上に設けられ、対応する成膜モジュール４Ａ、４Ｂ付近に配置されている。即ち整合器６３Ａ、６３Ｂは夫々上下３段に配置されている。また、高周波電源６１Ａ、６１Ｂ、リモートプラズマ形成部５９、各ガス供給源及び各バルブＶは、例えば図１に示すロードロックモジュール３及び成膜モジュール４の側方における機器設置領域６４に設けられる。図１以外の図では機器設置領域６４の表示は省略している。

図４に戻って説明を続けると、成膜モジュール４Ａ、４Ｂには、処理容器４１内を排気するための排気管６５の上流端が夫々接続されている。成膜モジュール４Ａに接続された各排気管６５の下流側、成膜モジュール４Ｂに接続された各排気管６５の下流側は夫々合流して共通排気管６６を形成している。各共通排気管６６には、バルブなどを含み、排気流量を調整することで処理容器４１内の圧力を調整するための圧力調整部が介設されている。この圧力調整部について、成膜モジュール４Ａに接続される共通排気管６６に介設されるものを６７Ａ、成膜モジュール４Ｂに接続される共通排気管６６に介設されるものを６７Ｂとして夫々示している。圧力調整部６７Ａ、６７Ｂの下流側で各共通排気管６６は互いに合流して、真空ポンプなどにより構成される排気機構６８に接続されている。

上記の排気管６５及び共通排気管６６についてさらに説明しておくと、図２、図３に示すように、各排気管６５は各成膜モジュール４の処理容器４１から横方向に引き出されるように設けられている。そして、各共通排気管６６は、接続管９７と、本体管９８とを備えている。各接続管９７は、積層された成膜モジュール４Ａの各排気管６５、積層された成膜モジュール４Ｂの各排気管６５が接続されるように上下方向に、即ち成膜モジュール４の配列方向に沿って伸びている。本体管９８は、接続管９７の長さ方向の中央部から横方向に引き出された後、屈曲されて下方に伸びており、当該本体管９８に圧力調整部６７Ａ、６７Ｂが設けられている。このように共通排気管６６は、上下方向に引き回されるように形成されている。

続いて図５の縦断側面図を参照しながら、成膜モジュール４の構成について説明する。図５は、ウエハ処理ユニット２を構成する成膜モジュール４の縦断側面図である。上記のように６つの各成膜モジュール４は互いに同様に構成されているため、図５では代表して１つの成膜モジュール４Ａについて示している。図中４２は、処理容器４１の側壁に開口したウエハＷの搬送口であり、上記のゲートバルブ３４により、開閉自在に構成されている。図中４３は、搬送口４２の上部側の処理容器４１の内側の側壁が、内方に突出して形成されるリング状の突出部である。

処理容器４１内には水平なウエハＷの載置台４４が設けられている。この載置台４４には、ウエハＷの中心部と周縁部とを互いに独立して加熱するヒーター４５と、後述するガスシャワーヘッド７５と共に容量結合プラズマを形成するための電極４６と、が埋設されている。図中４７は、載置台４４を下部側から支持する支持部であり、処理容器４１の下部側の開口部４８を貫通して下方に伸び、昇降機構４９に接続されている。図中７１は、開口部４８の下方において支持部４７に設けられるフランジである。図中７２は伸縮自在なベローズであり、フランジ７１と開口部４８の縁部とに接続されて、処理容器４１内を気密に保つ。

昇降機構４９によって、載置台４４は突出部４３よりも下方側におけるウエハＷの受け渡し位置（図中に鎖線で表示している）と、突出部４３に囲まれる上方側の処理位置（図中に実線で表示している）との間を昇降することができる。受け渡し位置における載置台４４と、搬送口４２を介して処理容器４１内に進入した上記のロードロックモジュール３の搬送機構３５との間で、ウエハＷの受け渡しが行われる。この受け渡しは載置台４４の表面を突没する昇降自在なウエハＷの支持ピンを介して行われるが、この支持ピンの図示は省略している。

載置台４４が処理位置に移動することで、当該載置台４４、処理容器４１の天井部、処理容器４１の側壁及び突出部４３に囲まれる平な円形の処理空間７３が形成される。図中７４は処理容器４１の側壁内に、この処理空間７３を囲むように形成されたリング状の排気空間である。処理容器４１の側壁には、処理空間７３に開口すると共にこの排気空間７４に接続される多数の排気口８０が形成されている。処理容器４１の外側から上記の排気管６５が、この排気空間７４に接続されており、処理空間７３を排気することができる。

図中７５は、処理容器４１の天井部を構成し、載置台４４と対向するガスシャワーヘッドである。このガスシャワーヘッド７５の中央上部は盛り上がり、流路形成部７６を形成している。図中７７は、ガスシャワーヘッド７５の下面に穿孔されたガス吐出口であり、ガスシャワーヘッド７５内に形成された平なガス拡散室７８に連接している。ガス拡散室７８の中央部は流路形成部７６内を上方側に引き出されてガス導入路７９を構成し、このガス導入路７９の上流側に上記のガス供給管５２Ａが接続されている。従って、ガス導入路７９、ガス拡散室７８を介して、ガス吐出口７７からリモートプラズマ形成部５９によってプラズマ化したＮＦ３ガス及びＡｒガスを吐出することができる。

図中８１は、ガスシャワーヘッド７５においてガス拡散室７８の上方に重なるように設けられた平なガス拡散室である。図中８２は、ガス拡散室８１、７８を接続するために分散して多数形成された連通路である。図中８３は、ガス拡散室８１の内縁部が流路形成部７６内を上方側へ引き出されて、ガス導入路７９を囲むように形成された垂直ガス流路である。図中８４は、垂直ガス流路８３の上流側に設けられ、ガス導入路７９の上部を囲むように形成された螺旋状のガス導入路である。上記のガス供給管５１Ａは、このガス導入路８４の上流側に接続されている。従って、ガス供給源５３〜５６、９２から供給される各ガスは、ガス導入路８４、ガス拡散室８１、７８を介してガス吐出口７７から吐出される。

図中８５は、上記の流路形成部７６の周囲を囲むカバー部材であり、ガスシャワーヘッド７５の上方に区画された上部空間８６を形成する。ガスシャワーヘッド７５には上記の高周波の供給ライン６２が接続されている。つまりガスシャワーヘッド７５は電極として構成され、載置台４４と共に処理空間７３に容量結合プラズマを形成する。この供給ライン６２は、横方向からカバー部材８５を貫通し、上部空間８６においてガスシャワーヘッド７５に接続されている。このように供給ライン６２を横方向に伸びるように形成することで、成膜モジュール４を積層するために必要な高さを抑え、成膜装置１の大型化を防いでいる。

また、上部空間８６においてはガスシャワーヘッド７５上にヒートシンク８７が設けられている。図中８８は、カバー部材８５において上部空間８６の外側に設けられたファン機構であり、カバー部材８５に形成された送風路を介してヒートシンク８７に送風し、ガスシャワーヘッド７５の温度上昇を抑制する。それによって、積層された成膜モジュール４において、下側の成膜モジュール４のガスシャワーヘッド７５の熱が、上側の成膜モジュール４のウエハＷの処理に影響を与えることが抑制される。なお、ガスシャワーヘッド７５上に配管を引き回し、水などの冷却用の流体を流通させてガスシャワーヘッド７５を冷却するようにしてもよい。

なお、図５に示す配管系は、図４に示した配管系のうちの成膜モジュール４Ａのガス処理に関与する部分を抜粋して示したものである。従って、ガス供給源５３〜５６の各ガスの成膜モジュール４Ｂへの給断を制御するバルブＶ３、ガス供給源９４、及び当該ガス供給源９４のＮ２ガス（パージガス）の成膜モジュール４Ｂへの給断を制御するバルブＶ１２については表示していない。バルブＶ３、Ｖ１２は、図５のバルブＶ１、Ｖ１１に夫々対応するバルブであり、ガス供給源９４は、図５のガス供給源９２に対応する。即ち、配管系において成膜モジュール４Ｂのガス処理に関与する部分は、図５に示す成膜モジュール４Ｂのガス処理に関与する部分と略同様の構成として表すことができるが、図５との差異点としてバルブＶ１、Ｖ１１の代わりにバルブＶ３、Ｖ１２が、ガス供給源９２の代わりにガス供給源９４が設けられた構成となる。

成膜装置１には、図１に示すようにコンピュータである制御部１００が設けられている。制御部１００は、不図示のプログラム格納部を有している。プログラム格納部には、成膜装置１による各種の処理が行われるように命令（ステップ群）が組まれたプログラムが格納されている。具体的には、各搬送機構１５、２２、３５の動作、ゲートバルブ３３、３４の開閉、各バルブＶの開閉、高周波電源６１のオンオフの切り替え、リモートプラズマ形成部５９によるリモートプラズマの形成、昇降機構４９による載置台４４の昇降、ヒーター４５によるウエハＷの温度の調整、圧力調整部６７Ａ、６７Ｂによる各処理容器４１内の圧力調整などの各動作が、上記のプログラムによって制御部１００から成膜装置１の各部に制御信号が出力されることで制御される。なお、上記のプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスクまたはメモリーカードなどの記憶媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。

ところで、上述したように、成膜装置１では、成膜モジュール群４０Ａを構成する各成膜モジュール４Ａ間でウエハＷへの成膜処理が同時に行われるが、このとき、成膜ガスに起因した反応生成物であるＳｉＮ膜が、処理容器４１内の壁面に付着する。付着したＳｉＮ膜は、その後の処理において、ウエハＷの汚染の原因となる。そのため、成膜装置１では、処理容器４１内の壁面に付着したＳｉＮ膜を除去するために、以下のようなクリーニング処理が実行される。例えば、制御部１００は、ガス供給源９５、９６から成膜モジュール群４０Ａの３つの処理容器４１へＮＦ３ガス及びＡｒガスを同時に供給し、その後、ガス供給源９５、９６から３つの処理容器４１のうちの一部の処理容器４１へＮＦ３ガス及びＡｒガスを個別に供給してクリーニング処理を実行する。

図６は、一実施形態に係るクリーニング処理の流れの一例を示すフローチャートである。図６では、成膜モジュール群４０Ａの３つの処理容器（以下適宜「３つの処理容器４１」と略記する。）においてクリーニング処理を実行する例を説明する。

制御部１００は、３つの処理容器４１においてウエハＷにＳｉＮ膜を形成する成膜処理が行われた後、ＳｉＮ膜が形成されたウエハＷを３つの処理容器４１の各々から搬出する（Ｓ１０１）。

次に、制御部１００は、ガス供給源９５、９６から３つの処理容器４１へＮＦ３ガス及びＡｒガスを同時に供給する第１のガス供給工程を行う（Ｓ１０２）。具体的には、制御部１００は、バルブＶ１３、Ｖ１４及び３つの処理容器４１に対応する３つのバルブＶ２を開き、リモートプラズマ形成部５９によりプラズマ化されたＮＦ３ガス及びＡｒガスを３つの処理容器４１へ同時に供給する。その結果、プラズマ化されたＮＦ３ガス及びＡｒガスによって、成膜処理時に各処理容器４１内の壁面に付着したＳｉＮ膜が除去される。ただし、３つの処理容器４１は、上述したように、少なくとも一部の処理容器４１間でガス供給源９５、９６までの配管の長さが異なり、ガス供給源９５、９６から３つの処理容器４１へＮＦ３ガス及びＡｒガスが均一に分配されない。そのため、処理容器４１内に残留するＳｉＮ膜の膜厚が処理容器４１間でばらつく。

次に、制御部１００は、ガス供給源９５、９６から３つの処理容器４１のうちの一部の処理容器４１へＮＦ３ガス及びＡｒガスを個別に供給する第２のガス供給工程を行う（Ｓ１０３）。具体的には、制御部１００は、３つの処理容器４１に対応する３つのバルブＶ２のうちの一部のバルブＶ２を開き、残りの一部のバルブＶ２を閉じ、リモートプラズマ形成部５９によりプラズマ化されたＮＦ３ガス及びＡｒガスを一部の処理容器４１へ個別に供給する。これにより、ガス供給源９５、９６から３つの処理容器４１へ分配されるＮＦ３ガス及びＡｒガスの均一性が改善され、結果として、処理容器４１内に残留するＳｉＮ膜が処理容器４１間で均等に除去される。

続いて、上述したクリーニング処理の具体例について、図７を参照しながら説明する。図７は、一実施形態に係るクリーニング処理の具体例を示す図である。図７において、ハッチングが施されたバルブは、閉じているバルブを示し、ハッチングが施されていないバルブは、開いているバルブを示す。また、図７では、ガスが流通している各配管には、矢印を付している。また、図７において、成膜モジュール群４０Ａの３つの処理容器４１は、ガス供給源９５、９６までの配管の長さが互いに異なるものとする。ここでは、説明の便宜上、３つの処理容器４１をガス供給源９５、９６までの配管の長さが短いものから順に「処理容器４１−１」、「処理容器４１−２」及び「処理容器４１−３」と表記する。さらに、説明の便宜上、処理容器４１−１に対応するバルブＶ２を「バルブＶ２−１」、処理容器４１−２に対応するバルブＶ２を「バルブＶ２−２」、処理容器４１−３に対応するバルブＶ２を「バルブＶ２−３」と表記する。

図７（Ａ）に示すように、ＳｉＮ膜が形成されたウエハＷが処理容器４１−１、処理容器４１−２及び処理容器４１−３の各々から搬出されると、バルブＶ１３、Ｖ１４及びバルブＶ２−１、Ｖ２−２、Ｖ２−３が開かれる。これにより、リモートプラズマ形成部５９によりプラズマ化されたＮＦ３ガス及びＡｒガスが、処理容器４１−１、処理容器４１−２及び処理容器４１−３へ同時に供給される。その結果、プラズマ化されたＮＦ３ガス及びＡｒガスによって、成膜処理時に処理容器４１−１、処理容器４１−２及び処理容器４１−３内の壁面に付着したＳｉＮ膜が除去される。ここでは、ガス供給源９５、９６までの配管の長さが最も短い処理容器４１−１内の壁面に付着したＳｉＮ膜が完全に除去されたものとする。

ただし、処理容器４１−１、処理容器４１−２及び処理容器４１−３は、ガス供給源９５、９６までの配管の長さが互いに異なり、ガス供給源９５、９６から処理容器４１−１、処理容器４１−２及び処理容器４１−３へＮＦ３ガス及びＡｒガスが均一に分配されない。そのため、ガス供給源９５、９６までの配管の長さが最も短い処理容器４１−１内の壁面に付着したＳｉＮ膜が完全に除去された場合でも、処理容器４１−２及び処理容器４１−３内の内面に付着したＳｉＮ膜は完全に除去されず残留する。なお、図７（Ａ）は、上記の第１のガス供給工程に相当する。

続いて、図７（Ｂ）に示すように、バルブＶ２−１、Ｖ２−２、Ｖ２−３のうち一部のバルブが開かれ、残りのバルブを閉じられる。これにより、リモートプラズマ形成部５９によりプラズマ化されたＮＦ３ガス及びＡｒガスが、処理容器４１−１、処理容器４１−２及び処理容器４１−３のうちの一部の処理容器４１へ個別に供給される。すなわち、本実施形態では、図７（Ｂ−１）に示すように、バルブＶ２−２、Ｖ２−３が開かれ、バルブＶ２−１が閉じられることにより、プラズマ化されたＮＦ３ガス及びＡｒガスが、処理容器４１−２及び処理容器４１−３へ供給される。その結果、プラズマ化されたＮＦ３ガス及びＡｒガスによって、処理容器４１−２及び処理容器４１−３内に残留するＳｉＮ膜が除去される。ここでは、ガス供給源９５、９６までの配管の長さが相対的に短い処理容器４１−２内に残留するＳｉＮ膜が完全に除去されたものとする。

ただし、処理容器４１−２及び処理容器４１−３は、ガス供給源９５、９６までの配管の長さが互いに異なり、ガス供給源９５、９６から処理容器４１−２及び処理容器４１−３へＮＦ３ガス及びＡｒガスが均一に分配されない。そのため、ガス供給源９５、９６までの配管の長さが相対的に短い処理容器４１−２内に残留するＳｉＮ膜が完全に除去された場合でも、処理容器４１−３内の内面に付着したＳｉＮ膜は完全に除去されず残留する。これに対し、本実施形態では、図７（Ｂ−２）に示すように、バルブＶ２−３が開かれ、バルブＶ２−１、Ｖ２−２が閉じられることにより、プラズマ化されたＮＦ３ガス及びＡｒガスが、処理容器４１−３へ供給される。その結果、プラズマ化されたＮＦ３ガス及びＡｒガスによって処理容器４１−３内に残留するＳｉＮ膜が除去される。なお、図７（Ｂ）は、上記の第２のガス供給工程に相当する。

このように、第２のガス供給工程では、ガス供給源９５、９６までの配管の長さが相対的に長い処理容器へ処理ガス（ＮＦ３ガス及びＡｒガス）が供給される時間が、配管の長さが相対的に短い処理容器へ処理ガスが供給される時間よりも長くなるように、一部の処理容器４１へ処理ガスが順次供給される。これにより、ガス供給源９５、９６から３つの処理容器４１へ分配される処理ガスの均一性が改善され、結果として、処理容器４１内に残留するＳｉＮ膜が処理容器４１間で均等に除去される。

以上のように、一実施形態のクリーニング処理によれば、ガス供給源９５、９６から成膜モジュール群４０Ａの３つの処理容器４１へクリーニングガスを同時に供給し、その後、ガス供給源９５、９６から３つの処理容器４１のうちの一部の処理容器４１へクリーニングガスを個別に供給する。このため、ガス供給源９５、９６までの配管の長さが異なる３つの処理容器４１へ分配されるクリーニングガスの均一性を向上することができる。結果として、処理容器４１間の処理結果のばらつきを抑えて全ての処理容器４１においてＳｉＮ膜を均等に除去することができる。

（他の実施形態）
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、成膜モジュール群４０Ａの３つの処理容器４１において処理ガスに応じた処理としてクリーニング処理を実行する例を示したが、３つの処理容器４１において実行される処理はこれに限られない。例えば、成膜モジュール群４０Ａの３つの処理容器４１においてエッチング処理又は成膜処理が実行されても良い。成膜モジュール群４０Ａの３つの処理容器４１においてエッチング処理が実行される場合、各処理容器４１内でウエハＷをエッチングするためのエッチングガスが処理ガスとして用いられる。また、成膜モジュール群４０Ａの３つの処理容器４１において成膜処理が実行される場合、各処理容器４１内でウエハＷに膜を形成するための成膜ガスが処理ガスとして用いられる。

ここで、成膜モジュール群４０Ａの３つの処理容器４１においてウエハＷにＳｉＮ膜を形成する成膜処理が実行される場合、成膜装置１は、例えば以下のような動作を行う。すなわち、成膜装置１は、ガス供給源５３〜５６から成膜モジュール群４０Ａの３つの処理容器４１へＳｉＨ４ガス、ＮＨ３ガス、Ａｒガス及びＮ２ガスを同時に供給する第１のガス供給工程を行う。その後、成膜装置１は、ガス供給源５３〜５６から３つの処理容器４１のうちの一部の処理容器４１へＳｉＨ４ガス、ＮＨ３ガス、Ａｒガス及びＮ２ガスを個別に供給する第２のガス供給工程を行う。これにより、ガス供給源５３〜５６までの配管の長さが異なる３つの処理容器４１へ分配される成膜ガス（ＳｉＨ４ガス及びＮＨ３ガス）の均一性が改善され、結果として、処理容器４１間でＳｉＮ膜の成膜レートのばらつきを抑えることができる。

また、処理ガスがクリーニングガス又はエッチングガスである場合、第１のガス供給工程を第２のガス供給工程へ切り替えるタイミング、又は第２のガス供給工程を終了するタイミングが以下のように検出されても良い。すなわち、処理装置は、クリーニングガスに応じたクリーニング処理、又はエッチングガスに応じたエッチング処理が行われる際に各処理容器４１から排出されるガスに含まれる特定成分の量を測定する。各処理容器４１から排出されるガスに含まれる特定成分の量の測定は、例えば、各処理容器４１に対応する排気管６５に設けられたガス分析装置を用いて、行われる。ガス分析装置としては、例えば、質量分析計、赤外分光計、ガスクロマトグラフィ、又は定電位電解式ガスセンサ等を用いることができる。そして、処理装置は、測定した特定成分の量を用いて、第１のガス供給工程を第２のガス供給工程へ切り替えるタイミング、又は第２のガス供給工程を終了するタイミングを検出する。例えば、処理装置は、特定成分の量が所定量以下となるタイミングを第１のガス供給工程を第２のガス供給工程へ切り替えるタイミング、又は第２のガス供給工程を終了するタイミングとして検出する。

また、処理ガスが成膜ガスである場合、第１のガス供給工程を第２のガス供給工程へ切り替えるタイミング、又は第２のガス供給工程を終了するタイミングが以下のように検出されても良い。すなわち、成膜装置１は、成膜ガスに応じた成膜処理が行われる際に各処理容器４１内でウエハＷに形成される膜の膜厚を測定する。各処理容器４１内でウエハＷに形成される膜の膜厚の測定は、例えば、各処理容器４１に設けられた膜厚測定装置を用いて、行われる。膜厚測定装置は、例えば、特開２０１０−２０６０２６号公報に開示されている。そして、成膜装置１は、測定した膜厚を用いて、第１のガス供給工程を第２のガス供給工程へ切り替えるタイミング、又は第２のガス供給工程を終了するタイミングを検出する。例えば、成膜装置１は、膜厚が予め定められた膜厚以上となるタイミングを第１のガス供給工程を第２のガス供給工程へ切り替えるタイミング、又は第２のガス供給工程を終了するタイミングとして検出する。

また、上記実施形態では、第２のガス供給工程において、ガス供給源９５、９６までの配管の長さが相対的に長い処理容器へ処理ガス（ＮＦ３ガス及びＡｒガス）が供給される時間が、配管の長さが相対的に短い処理容器へ処理ガスが供給される時間よりも長くなるように、一部の処理容器４１へ処理ガスを順次供給する例を示した。しかしながら、開示技術はこれに限られない。例えば、第２のガス供給工程において、ガス供給源９５、９６までの配管の長さが相対的に長い処理容器へ供給される処理ガス（ＮＦ３ガス及びＡｒガス）の流量が、配管の長さが相対的に短い処理容器へ供給される処理ガスの流量も大きくなるように、一部の処理容器４１へ処理ガスを順次供給するようにしても良い。

また、上記実施形態では、第１のガス供給工程が前記第２のガス供給工程へ切り替えられる際に特に温度が変更されない例を示したが、開示技術はこれに限られない。例えば、第２のガス供給工程は、第１のガス供給工程と比較して低い温度にて実行されても良い。これにより、リモートプラズマ形成部５９によりプラズマ化された処理ガス（ＮＦ３ガス及びＡｒガス）から処理容器４１内の部材に対して付与されるダメージを軽減することができる。

また、上記実施形態では、第１のガス供給工程が前記第２のガス供給工程へ切り替えられる際に特にリモートプラズマ形成部５９の電力が変更されない例を示したが、開示技術はこれに限られない。例えば、第２のガス供給工程は、第１のガス供給工程と比較して低いリモートプラズマ形成部５９の電力にて実行されても良い。これにより、リモートプラズマ形成部５９によりプラズマ化された処理ガス（ＮＦ３ガス及びＡｒガス）から処理容器４１内の部材に対して付与されるダメージを軽減することができる。なお、リモートプラズマ形成部５９の電力とは、処理ガス（ＮＦ３ガス及びＡｒガス）をプラズマ化するために用いられる電力である。

また、上記実施形態では、第２のガス供給工程において、ガス供給源９５、９６から３つの処理容器４１のうちの一部の処理容器４１へクリーニングガスを個別に供給する例を示したが、開示技術はこれに限られない。例えば、第２のガス供給工程において、ガス供給源９５、９６から３つの処理容器４１へクリーニングガスを個別に供給しても良い。

Ｗ ウエハ
１ 成膜装置
２Ａ〜２Ｄ ウエハ処理ユニット
３ ロードロックモジュール
４（４Ａ〜４Ｄ） 成膜モジュール
４１ 処理容器
５９ リモートプラズマ形成部
９５、９６ ガス供給源
１００ 制御部

Claims (9)

1. ガス供給源に接続され、少なくとも一部の処理容器間で前記ガス供給源までの配管の長さが異なる複数の処理容器において処理ガスに応じた処理を行う処理方法であって、
   前記ガス供給源から前記複数の処理容器へ前記処理ガスを同時に供給する第１のガス供給工程と、
   前記ガス供給源から前記複数の処理容器又は前記複数の処理容器のうちの一部の処理容器へ前記処理ガスを個別に供給する第２のガス供給工程と
   を含み、
   前記第２のガス供給工程は、
   前記ガス供給源までの配管の長さが相対的に長い処理容器へ前記処理ガスが供給される時間が、前記ガス供給源までの配管の長さが相対的に短い処理容器へ前記処理ガスが供給される時間よりも長くなるように、前記複数の処理容器又は前記一部の処理容器へ前記処理ガスを順次供給することを特徴とする処理方法。
2. ガス供給源に接続され、少なくとも一部の処理容器間で前記ガス供給源までの配管の長さが異なる複数の処理容器において処理ガスに応じた処理を行う処理方法であって、
   前記ガス供給源から前記複数の処理容器へ前記処理ガスを同時に供給する第１のガス供給工程と、
   前記ガス供給源から前記複数の処理容器又は前記複数の処理容器のうちの一部の処理容器へ前記処理ガスを個別に供給する第２のガス供給工程と
   を含み、
   前記第２のガス供給工程は、
   前記ガス供給源までの配管の長さが相対的に長い処理容器へ供給される前記処理ガスの流量が、前記ガス供給源までの配管の長さが相対的に短い処理容器へ供給される前記処理ガスの流量よりも大きくなるように、前記複数の処理容器又は前記一部の処理容器へ前記処理ガスを順次供給することを特徴とする処理方法。
3. 前記処理ガスは、各前記処理容器内の膜を除去するためのクリーニングガス、各前記処理容器内で被処理基板をエッチングするためのエッチングガス、又は各前記処理容器内で被処理基板に膜を形成するための成膜ガスであることを特徴とする請求項１又は２に記載の処理方法。
4. 前記処理ガスは、前記クリーニングガスであり、
   前記ガス供給源の下流側には、前記処理ガスをプラズマ化するプラズマ形成部が配置され、
   前記第１のガス供給工程及び前記第２のガス供給工程は、
   前記プラズマ形成部によってプラズマ化された前記処理ガスを供給することを特徴とする請求項３に記載の処理方法。
5. 前記処理ガスは、前記クリーニングガス又は前記エッチングガスであり、
   前記処理ガスに応じた処理が行われる際に各前記処理容器から排出されるガスに含まれる特定成分の量を測定する工程と、
   測定した前記特定成分の量を用いて、前記第１のガス供給工程を前記第２のガス供給工程へ切り替えるタイミング、又は前記第２のガス供給工程を終了するタイミングを検出する工程と
   をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の処理方法。
6. 前記処理ガスは、前記成膜ガスであり、
   前記処理ガスに応じた処理が行われる際に各前記処理容器内で被処理基板に形成される膜の膜厚を測定する工程と、
   測定した前記膜厚を用いて、前記第１のガス供給工程を前記第２のガス供給工程へ切り替えるタイミング、又は前記第２のガス供給工程を終了するタイミングを検出する工程と
   をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の処理方法。
7. 前記複数の処理容器は、上下方向に積層されて配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の処理方法。
8. 処理ガスを供給するガス供給源と、
   前記ガス供給源に接続され、少なくとも一部の処理容器間で前記ガス供給源までの配管の長さが異なり、前記処理ガスに応じた処理を行うための複数の処理容器と、
   前記ガス供給源から前記複数の処理容器へ前記処理ガスを同時に供給する第１のガス供給工程と、前記ガス供給源から前記複数の処理容器又は前記複数の処理容器のうちの一部の処理容器へ前記処理ガスを個別に供給する第２のガス供給工程とを実行する制御部と
   を有し、
   前記制御部は、
   前記第２のガス供給工程において、前記ガス供給源までの配管の長さが相対的に長い処理容器へ前記処理ガスが供給される時間が、前記ガス供給源までの配管の長さが相対的に短い処理容器へ前記処理ガスが供給される時間よりも長くなるように、前記複数の処理容器又は前記一部の処理容器へ前記処理ガスを順次供給することを特徴とする処理装置。
9. 処理ガスを供給するガス供給源と、
   前記ガス供給源に接続され、少なくとも一部の処理容器間で前記ガス供給源までの配管の長さが異なり、前記処理ガスに応じた処理を行うための複数の処理容器と、
   前記ガス供給源から前記複数の処理容器へ前記処理ガスを同時に供給する第１のガス供給工程と、前記ガス供給源から前記複数の処理容器又は前記複数の処理容器のうちの一部の処理容器へ前記処理ガスを個別に供給する第２のガス供給工程とを実行する制御部と
   を有し、
   前記制御部は、
   前記第２のガス供給工程において、前記ガス供給源までの配管の長さが相対的に長い処理容器へ供給される前記処理ガスの流量が、前記ガス供給源までの配管の長さが相対的に短い処理容器へ供給される前記処理ガスの流量よりも大きくなるように、前記複数の処理容器又は前記一部の処理容器へ前記処理ガスを順次供給することを特徴とする処理装置。

Images