专利名称：基板处理装置、基板处理装置的控制装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种基板处理装置、基板处理装置的控制装置及其控制方法，特别是涉及一种能够提高基板处理中的面内均勻性的控制装置及其控制方法。
背景技术：
以往，在CVD装置等的基板处理装置中，通过向基板上供给处理气体来在基板上进行成膜。在这种情况下，一边旋转基板一边持续一定时间地供给处理气体，因此基板旋转周期很少对基板处理中的面内均勻性造成影响。然而，近年来对于基板上的成膜的微细化的要求变高，使得以短期间断续地供给处理气体。在这种情况下，已判明了基板的旋转周期和处理气体的供给周期的关系会影响基板处理中的面内均勻性。已知特别是在原子层沉积法(ALD法)的工艺中有影响。专利文献1 日本特开2009-23930
发明内容
本发明是考虑这种问题点来完成的，其目的在于，提供一种基板处理装置、其控制装置以及其控制方法，能够考虑基板的旋转周期和处理气体的供给周期对基板处理中的面内均勻性造成的影响，通过控制基板的旋转周期以及处理气体的供给周期来实现该面内均勻性的提高。本发明是一种基板处理装置，其特征在于，具备具备基板处理室，其收纳基板来进行处理；基板旋转机构，其以使上述基板自由旋转的方式保持上述基板处理室内的上述基板；处理气体供给部，其对上述基板处理室内的上述基板供给处理气体；以及控制装置，其控制上述基板旋转机构以及上述处理气体供给部，其中，上述控制装置具有设定值输入部，其输入上述基板旋转机构的旋转速度设定值P以及来自上述处理气体供给部的处理气体的供给周期设定值Q、供给时间设定值R和供给次数设定值S;以及模式运算部，其根据来自上述设定值输入部的信息来求出处理气体供给周期模式的运算结果，该处理气体供给周期模式的运算结果包含上述基板旋转机构的旋转周期以及处理气体的供给周期、供给时间和供给次数。本发明是一种基板处理装置，其特征在于，上述控制装置还具有模拟器，该模拟器根据来自上述设定值输入部的信息来模拟供给到上述基板上的处理气体的供给区域的形状，上述模拟器的模拟结果被显示在显示器上。本发明是一种基板处理装置，其特征在于，上述控制装置还具有存储部，其存储有对工艺结果造成坏影响的处理气体供给周期模式的参照结果；比较部，其将由上述模式运算部求出的处理气体供给周期模式的运算结果与来自上述存储部的处理气体供给周期模式的参照结果进行比较；以及报警部，其在由上述比较部判断为处理气体供给周期模式的运算结果与处理气体供给周期模式的参照结果一致的情况下发出报警。本发明是一种基板处理装置，其特征在于，上述控制装置还具有变更指示部，其在由比较部判断为处理气体供给周期模式的运算结果与处理气体供给周期模式的参照结果一致的情况下，指示上述设定值输入部变更旋转速度设定值P、供给周期设定值Q、供给时间设定值R以及供给次数设定值S中的某一个；教导部，其在新发现了对工艺结果造成坏影响的处理气体供给周期模式的情况下，将该处理气体供给周期模式加入到上述存储部中的处理气体供给周期模式的参照结果中；以及优先级输出部，其对上述变更指示部输出关于应该优先变更旋转速度设定值P、供给周期设定值Q、供给时间设定值R以及供给次数设定值S中的哪一个设定值的信息。本发明是一种基板处理装置，其特征在于，上述优先级输出部向上述变更指示部进行输出，以使上述变更指示部优先变更旋转速度设定值P和供给周期设定值Q。本发明是一种基板处理装置，其特征在于，上述基板旋转机构使载置一张基板的基座进行旋转。本发明是一种基板处理装置，其特征在于，上述基板旋转机构使载置多张基板的基座进行旋转。本发明是一种基板处理装置，其特征在于，上述基板旋转机构由使收纳有多张基板的晶圆舟进行旋转的晶圆舟旋转机构构成。本发明是一种基板处理装置，其特征在于，上述处理气体供给部由在被上述基板旋转机构保持的基板外周处分开配置的一对处理气体供给装置构成，一对上述处理气体供给装置中，一个处理气体供给装置供给A气体，另一个处理气体供给装置供给与A气体不同的B气体。本发明是一种控制装置，用于控制基板处理装置，该基板处理装置具备基板处理室，其收纳基板来进行处理；基板旋转机构，其以使上述基板自由旋转的方式保持上述基板处理室内的上述基板；处理气体供给部，其对上述基板处理室内的上述基板供给处理气体， 上述控制装置的特征在于，具备设定值输入部，其输入上述基板旋转机构的旋转速度设定值P以及来自处理气体供给部的处理气体的供给周期设定值Q、供给时间设定值R和供给次数设定值S ；以及模式运算部，其根据来自上述设定值输入部的信息来求出处理气体供给周期模式的运算结果，该处理气体供给周期模式的运算结果包含上述基板旋转机构的旋转周期以及处理气体的供给周期、供给时间和供给次数。本发明是一种控制装置，其特征在于，还具备模拟器，该模拟器根据来自上述设定值输入部的信息来模拟供给到上述基板上的处理气体的供给区域的形状。本发明是一种基板处理装置的控制方法，用于控制权利要求1所述的基板处理装置，该控制方法的特征在于，包括以下步骤通过上述设定值输入部来输入上述基板旋转机构的旋转速度设定值P以及来自处理气体供给部的处理气体的供给周期设定值Q、供给时间设定值R和供给次数设定值S ；以及根据来自上述设定值输入部的信息，通过上述模式运算部来求出处理气体供给周期模式的运算值，该处理气体供给周期模式的运算值包含上述基板旋转机构的旋转周期以及处理气体的供给周期、供给时间和供给次数。本发明是一种基板处理装置的控制方法，其特征在于，还包括如下步骤根据来自上述设定值输入部的信息，通过模拟器来模拟供给到上述基板上的处理气体的供给区域的形状，并且将该模拟的结果显示在显示器上。如以上那样根据本发明，在比较部中比较由模式运算部求出的处理气体供给周期模式的运算结果与来自存储部的对工艺结果造成坏影响的处理气体供给周期模式的参照结果，在比较部中判断为处理气体供给周期模式的运算结果和参照结果一致的情况下，从报警部发出报警。因此，能够预先变更对工艺结果造成坏影响的处理气体供给周期模式，由此能够进行对基板的恰当的处理来提高面内均勻性。
图1是表示本发明的基板处理装置的图。图2是表示包含被处理基板的旋转周期、处理气体的供给周期、供给时间、以及供给次数的处理气体供给周期模式的图。图3是表示向被处理基板中供给处理气体的供给区域、供给周期、供给时间、供给次数、基板旋转状态的图。图4的(a)、(b)是表示向被处理基板供给处理气体的供给区域、供给周期、供给时间、供给次数、基板旋转状态的图。图5是表示向被处理基板供给处理气体的供给区域、供给周期、供给时间、供给次数、基板旋转状态的图。图6是表示向被处理基板供给处理气体的供给区域、供给周期、供给时间、供给次数、基板旋转状态的图。图7是表示对被处理基板进行处理的处理气体的供给区域的形状的图。图8是表示应用了本发明的基板处理装置的立式热处理装置的图。图9是表示基板处理装置的变形例的图。
具体实施例方式首先根据图8来说明应用本发明的基板处理装置的立式热处理装置20。图8所示的立式热处理装置是以CVD法向被处理基板(晶圆)上供给处理气体来在晶圆上进行成膜的装置。如图8所示，立式处理装置20具有作为加热单元的加热器22、以及配置在加热器22内来对被处理基板(晶圆)实施热处理的反应容器(基板处理室)21。该反应容器 21的下端开口通过盖体四通过0型环30被气密地闭塞。在盖体四上通过保温筒28设置晶圆舟(wafer boat)B，保温筒观保持晶圆舟B。晶圆舟B插入反应容器21中。要进行分批处理的多个晶圆W以水平姿势在管轴方向上多段积载于晶圆舟B中，加热器22将插入在反应容器21中的晶圆W加热到规定的温度。并且，为了向反应容器21供给多种类的气体例如A气体以及B气体而设有安装了控制阀31a的气体供给管31。另外气体供给管31在反应容器21内延伸，从在气体供给管31前端形成的气体供给孔31b对配置在反应容器21内的晶圆W供给气体。在这种情况下，以气体供给管31、控制阀31a、以及气体供给孔31b来构成处理气体供给部31A。另外，反应容器21连接于真空泵34，并且通过晶圆舟旋转机构36来对插入到反应容器21内的晶圆舟B进行旋转驱动。
而且，通过后述的控制装置40来对这些气体供给管31的控制阀31a、晶圆舟旋转机构36、以及加热器22进行控制。此外，除了 A气体以及B气体之外，还通过与气体供给管31相同的结构的气体供给管向反应容器21内供给吹扫气体。如上述那样，本发明的基板处理装置能够应用于图8所示的立式热处理装置20 中，但是除此之外也能够应用于其它在基座(811%印切103上载置有1张晶圆W的基板处理装置中(图9的(a))，且也能够应用于在基座S上载置有多张晶圆W的基板处理装置中 (图 9 的(b))。此外，作为基板旋转机构，不限于晶圆舟旋转机构36，也可以由使载置有1张晶圆 W的基座S、或者载置有多张晶圆W的基座S进行旋转的基板旋转机构(未图示)来构成 (图 9 的(a)、(b))。另外，对基板处理室21内的晶圆W供给处理气体，因此也可以在晶圆W的外周设置一对相向的处理气体供给部31A、32A，在这种情况下从各处理气体供给部31A、32A供给相互不同的A气体、B气体(图1的实线以及双点划线)。或者，也可以在晶圆W的外周设置一对相向的处理气体供给部31A、32A，在这种情况下可以是，从一个处理气体供给部31A供给A气体而从相向的另一个处理气体供给部32A 供给与A气体不同的B气体。另外也可以是，从一对处理气体供给部31A、32A供给相同的 A气体。另外，如图1所示，控制装置40具备设定值输入部41，其输入基板旋转机构的旋转速度设定值P、由来自处理气体供给部31A，32A的A气体和B气体构成的处理气体的供给周期(cycle)设定值Q、处理气体的供给时间设定值R、以及处理气体的供给次数设定值S; 模式运算部42，其根据来自设定值输入部的信息来求出包含基板旋转机构的旋转周期和处理气体的供给周期的处理气体供给周期模式的运算结果；存储部45，其存储有对工艺结果造成坏影响的处理气体供给周期模式的参照结果；比较部43，其将由模式运算部42求出的处理气体供给周期模式的运算结果与来自存储部45的处理气体供给周期模式的参照结果进行比较；以及报警部44，其在比较部43中判断为处理气体供给周期模式的运算结果与处理气体供给周期模式的参照结果一致的情况下发出报警。由此，能够在实际的处理前发现不合适问题。并且在比较部43中判断为处理气体供给周期模式的运算结果和处理气体供给周期模式的参照结果一致的情况下，通过变更指示部47进行指示来对设定值输入部41变更旋转速度设定值P、供给周期设定值Q、供给时间设定值R以及供给次数设定值S中的某一个。由此，能够自动地避免不合适问题。另外，在新发现对工艺的结果造成坏影响的处理气体供给周期模式的情况下，该处理气体供给周期模式通过教导部46被追加在存储部45的处理气体供给周期模式的参照结果中。另外控制装置40还具有优先级输出部48，该优先级输出部48对变更指示部47输出应该优先变更旋转速度设定值P、供给周期设定值Q、供给时间设定值R以及供给次数设定值S中的哪一个设定值的信息，该优先级输出部48对变更指示部47进行指示使得优先对旋转速度设定值P和供给周期设定值Q进行校正。
接着说明由这种结构构成的本实施方式的作用。首先，在图1所示的控制装置40中，从设定值输入部41输入基板旋转机构的旋转速度设定值P、处理气体供给部31A或者32A的处理气体的供给周期设定值Q、处理气体的供给时间设定值R、以及处理气体的供给次数设定值S。在这种情况下，处理气体的供给周期设定值Q、供给时间设定值R、以及供给次数设定值S是预先在制程生成部中设定的。接着，根据来自设定值输入部41的信息，在模式运算部42中求出包含基板旋转机构的旋转周期、处理气体的供给周期、处理气体的供给时间、以及处理气体的供给次数的处理气体供给模式的运算结果Pi。这里，图2是表示在模式运算部42中运算而求出的处理气体供给模式的运算结果 Pl的图。在图2中A气体以及B气体的供给周期与晶圆W的旋转周期不一致，为了将A气体以及B气体均勻地供给到晶圆W上，需要使晶圆W旋转5圈以上。在存储部45内，预先内置有对在基板处理装置中进行处理的晶圆W的工艺结果造成坏影响的处理气体供给模式的参照结果。另外，在根据包含基板旋转机构的旋转周期、处理气体的供给周期、处理气体的供给时间、处理气体的供给次数的处理气体供给模式来对晶圆W实施了热处理的情况下，在关于面内均勻性等产生了不合适问题时，将产生了这种问题的处理气体供给模式作为参照结果重新存储在存储部45中。接着，在比较部43中，将在模式运算部42中求出的处理气体供给周期模式的运算结果Pl与来自存储部45的处理气体供给周期模式的参照结果进行比较，在比较部43中判断为处理气体供给周期模式的运算结果Pl与处理气体供给周期模式的参照结果一致的情况下，当要根据处理气体供给周期模式的运算结果对晶圆W实施热处理时，判断为会产生相同的不合适问题而从报警部44发出报警。另外，在比较部43中，判断为处理气体供给周期模式的运算结果Pl与处理气体供给周期模式的参照结果一致的情况下，从变更指示部47指示设定值输入部41变更旋转速度设定值P、供给周期设定值Q、供给时间设定值R以及供给次数设定值S中的某一个。在这种情况下，优先级输出部48对变更指示部47输出应该优先变更旋转速度设定值P、供给周期设定值Q、供给时间设定值R以及供给次数设定值S中的哪一个设定值的 fn息ο另外，控制装置40的模拟器49根据设定值输入部41的信息来模拟供给到晶圆W 上的处理气体的供给区域的形状，其模拟结果被显示在显示器50上。根据图3至图7来说明通过控制装置40的模拟器49来求出的晶圆W上的处理气体的供给区域的形状。首先，如图3所示使晶圆W以60秒旋转1圈，设供给时间为15秒，以75秒的供给周期来对晶圆W供给A气体。在这种情况下，能够通过使晶圆W旋转4圈来向晶圆W整个区域中供给A气体。另外，如图4的(a)所示，使晶圆W以60秒旋转1圈，设供给时间为5秒，以10秒的供给周期来对晶圆W供给A气体。在使晶圆W以60秒旋转1圈、供给时间为5秒、供给周期为15秒来供给A气体的情况下，会导致在晶圆W上A气体的供给位置一致，所以为了改变供给位置，要周期性地变更A气体的供给定时。另外，如图4的(b)所示，使晶圆W以60秒旋转1圈，设供给时间为5秒，以61秒的供给周期来对晶圆W供给A气体。在这种情况下，当供给次数设为30次时，无法向晶圆W 整个区域供给A气体，因而从报警部44发出报警。或者，根据来自变更指示部47的信号， 在设定值输入部41中将供给次数设定值增加到60次、或将供给时间设定值设为6秒、或者旋转速度设定值变更为2圈/60秒。这些是通过优先级输出部46来选择的。由此，能够向晶圆W的整面中供给A气体。另外，如图5所示，还能够在晶圆W的同一位置供给A气体和B气体。并且如图6 所示，还能够在晶圆W的180°面对面相向的位置供给A气体和B气体。另外如图7的(a)、(b)所示，通过模拟器49来预先求出从处理气体供给部31A向晶圆W供给的A气体的喷射形状50A (图7的(a))，通过模拟器49根据供给次数设定值S 的次数来求出在晶圆W上的供给区域的形状50B。A气体的喷射形状50A以及供给区域的形状50B被显示在显示器50上。如以上那样根据本实施方式，在比较部43中将由模式运算部42求出的处理气体供给周期模式的运算结果与来自存储部45的对工艺结果造成坏影响的处理气体供给周期模式的参照结果进行比较，在比较部43中判断为处理气体供给周期模式的运算结果与参照结果一致的情况下，从报警部44发出报警。因此，能够预先变更对工艺结果造成坏影响的处理气体供给周期模式，由此能够对基板进行恰当的处理从而提高面内均勻性。本专利主张2010年5月20日在日本提出的申请特愿2010-116481为优先权。该在先申请中的全部公开内容，通过引用来视作本说明书的一部分。
权利要求
1.一种基板处理装置，其特征在于，具备 基板处理室，其收纳基板来进行处理；基板旋转机构，其以使上述基板自由旋转的方式保持上述基板处理室内的上述基板； 处理气体供给部，其对上述基板处理室内的上述基板供给处理气体；以及控制装置，其控制上述基板旋转机构以及上述处理气体供给部， 其中，上述控制装置具有设定值输入部，其输入上述基板旋转机构的旋转速度设定值P以及来自上述处理气体供给部的处理气体的供给周期设定值Q、供给时间设定值R和供给次数设定值S ；以及模式运算部，其根据来自上述设定值输入部的信息来求出处理气体供给周期模式的运算结果，该处理气体供给周期模式的运算结果包含上述基板旋转机构的旋转周期以及处理气体的供给周期、供给时间和供给次数。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，上述控制装置还具有模拟器，该模拟器根据来自上述设定值输入部的信息来模拟供给到上述基板上的处理气体的供给区域的形状，上述模拟器的模拟结果被显示在显示器上。
3.根据权利要求1或者2所述的基板处理装置，其特征在于， 上述控制装置还具有存储部，其存储有对工艺结果造成坏影响的处理气体供给周期模式的参照结果； 比较部，其将由上述模式运算部求出的处理气体供给周期模式的运算结果与来自上述存储部的处理气体供给周期模式的参照结果进行比较；以及报警部，其在由上述比较部判断为处理气体供给周期模式的运算结果与处理气体供给周期模式的参照结果一致的情况下发出报警。
4.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于， 上述控制装置还具有变更指示部，其在由比较部判断为处理气体供给周期模式的运算结果与处理气体供给周期模式的参照结果一致的情况下，指示上述设定值输入部变更旋转速度设定值P、供给周期设定值Q、供给时间设定值R以及供给次数设定值S中的某一个；教导部，其在新发现了对工艺结果造成坏影响的处理气体供给周期模式的情况下，将该处理气体供给周期模式加入到上述存储部中的处理气体供给周期模式的参照结果中；以及优先级输出部，其对上述变更指示部输出关于应该优先变更旋转速度设定值P、供给周期设定值Q、供给时间设定值R以及供给次数设定值S中的哪一个设定值的信息。
5.根据权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于，上述优先级输出部向上述变更指示部进行输出，以使上述变更指示部优先变更旋转速度设定值P和供给周期设定值Q。
6.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于， 上述基板旋转机构使载置一张基板的基座进行旋转。
7.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于， 上述基板旋转机构使载置多张基板的基座进行旋转。
8.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，上述基板旋转机构由使收纳有多张基板的晶圆舟进行旋转的晶圆舟旋转机构构成。
9.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，上述处理气体供给部由在被上述基板旋转机构保持的基板外周处分开配置的一对处理气体供给装置构成，一对上述处理气体供给装置中，一个处理气体供给装置供给A气体，另一个处理气体供给装置供给与A气体不同的B气体。
10.一种控制装置，用于控制基板处理装置，该基板处理装置具备 基板处理室，其收纳基板来进行处理；基板旋转机构，其以使上述基板自由旋转的方式保持上述基板处理室内的上述基板； 处理气体供给部，其对上述基板处理室内的上述基板供给处理气体， 上述控制装置的特征在于，具备设定值输入部，其输入上述基板旋转机构的旋转速度设定值P以及来自处理气体供给部的处理气体的供给周期设定值Q、供给时间设定值R和供给次数设定值S ；以及模式运算部，其根据来自上述设定值输入部的信息来求出处理气体供给周期模式的运算结果，该处理气体供给周期模式的运算结果包含上述基板旋转机构的旋转周期以及处理气体的供给周期、供给时间和供给次数。
11.根据权利要求10所述的控制装置，其特征在于，还具备模拟器，该模拟器根据来自上述设定值输入部的信息来模拟供给到上述基板上的处理气体的供给区域的形状。
12.—种基板处理装置的控制方法，用于控制权利要求1所述的基板处理装置，该控制方法的特征在于，包括以下步骤通过上述设定值输入部来输入上述基板旋转机构的旋转速度设定值P以及来自处理气体供给部的处理气体的供给周期设定值Q、供给时间设定值R和供给次数设定值S ；以及根据来自上述设定值输入部的信息，通过上述模式运算部来求出处理气体供给周期模式的运算值，该处理气体供给周期模式的运算值包含上述基板旋转机构的旋转周期以及处理气体的供给周期、供给时间和供给次数。
13.根据权利要求12所述的基板处理装置的控制方法，其特征在于，还包括如下步骤 根据来自上述设定值输入部的信息，通过模拟器来模拟供给到上述基板上的处理气体的供给区域的形状，并且将该模拟的结果显示在显示器上。
全文摘要
一种基板处理装置、基板处理装置的控制装置及其控制方法。预先变更对工艺结果造成坏影响的处理气体供给周期模式，进行对基板的恰当的处理。根据设定值输入部的信息在模式运算部中求出包含旋转机构的旋转周期以及处理气体的供给周期、供给时间和供给次数的处理气体供给周期模式运算结果。根据设定值输入部的信息通过模拟器来模拟供给到基板上的处理气体的供给区域的形状，该结果显示在显示器上。在比较部中比较来自模式运算部的处理气体供给周期模式的运算结果与来自存储部的对工艺结果造成坏影响的处理气体供给周期模式的参照结果。在判断为处理气体供给周期模式的运算结果与对工艺结果造成坏影响的参照结果一致的情况下，从报警部发出报警。
文档编号C23C16/52GK102251226SQ20111013221
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月20日 优先权日2010年5月20日
发明者松田和久 申请人:东京毅力科创株式会社