[发明专利]处理装置和阀门动作确认方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种例如对半导体晶片等的被处理体供给处理气体进行成膜处理等的处理装置、以及在该处理装置中用于确认阀门的动作状态、检测或避免异常的阀门的动作确认方法。

背景技术

在半导体装置的制造过程中，对半导体晶片等的被处理体反复进行成膜处理、蚀刻处理、热处理、改良处理等的各种处理。例如已知基于CVD（Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积）法的成膜，该成膜方法中，在半导体晶片的表面形成薄膜时，在成膜装置的处理容器内配置半导体晶片，向处理容器内导入包括原料气体的处理气体，生成反应产物，并使该反应产物的薄膜沉积（堆积）在半导体晶片的表面。

另外，近年来，也已知有所谓ALD（Atomic Layer Deposition：原子层沉积）法的成膜方法，其将原料气体和反应气体交替供给至处理容器内，一层一层地形成原子水平或分子水平的厚度的薄膜。该ALD法，因为膜质量良好且能够高精度地控制膜厚，因此作为进行微细化的半导体装置的制造方法备受注目。

基于ALD法的成膜，例如在形成TiN的薄膜时，通过反复进行以下的i）~iv）的一系列的工序，使薄膜沉积。

i）向处理容器内供给例如TiCl₄气体作为原料气体，使TiCl₄附着在晶片表面。

ii）通过利用N₂气体对处理容器内部进行清扫（purge：净化），排除残留的原料气体。

iii）向处理容器内供给例如NH₃气体作为反应气体，并使其与附着在晶片表面的上述TiCl₄反应，从而形成一层薄的TiN膜。

iv）通过利用N₂气体对处理容器内部进行清扫，排除残留气体。

在ALD法中，如上述的TiN膜的成膜例所示，需要在短时间内间歇性地反复进行包括原料气体的各种气体的供给和停止。在ALD装置中，气体的供给和停止是通过控制部基于气体供给方案（recipe）向设置于向处理容器内导入气体的气体供给路径的电磁阀传送信号使阀门开闭而进行的。在基于ALD法进行成膜处理时，与基于CVD法进行成膜处理的情况相比，阀门的一次的开闭时间变短，开闭频率极其增多。因此，在ALD法中，发生阀门的故障或其构成零件的劣化等的不良，与CVD法相比非常多。另外，在ALD法中为了进行良好的成膜处理，需要严格管理多个种类的气体的切换，当阀门的开闭不按照控制部的指示进行时，发生成膜不良的可能性增高。所以，在ALD装置中，重要的是提前避免阀门的异常。但是，在ALD装置中，由于阀门的切换速度非常快，因此，在现有的控制系统中，对阀门的开闭进行实时监视，存在把握动作状态困难的问题。

关于基于ALD法的成膜，在专利文献1中提案有一种控制系统，该控制系统中设置有与系统控制计算机进行通信并且与被电控制的阀门在动作上进行结合的可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），从而将阀门控制的刷新（refresh）时间缩短为10毫秒以下。

另外，在专利文献2中提案有一种ALD装置，该ALD装置具有：控制多个阀门的开闭状态的控制装置；和模式制作装置，其制作进行多个阀门的开闭状态的设定的阀门切换模式（pattern）。在该专利文献2中，模式制作装置将制作的阀门切换模式写入控制装置的内部区域，并且将制作的阀门切换模式保管在模式制作装置的存储介质中。并且，控制装置基于写入到内部区域的阀门切换模式，进行多个阀门的切换，将此时的多个阀门的开闭状态写入控制装置的内部区域，并且将写入到内部区域的多个阀门的开闭状态保管在模式制作装置的存储介质中。这样，在专利文献2中，能够在事后检查阀门动作的错误。

另外，专利文献3中提案有一种方法，该方法为，在ALD装置中，为了测量以脉冲状供给至处理容器内的气体的变化，利用传感器检测气体流路的压力、阀门的振动等的特性参数，并作为时间的函数进行信号显示，由此，进行监视。

虽然专利文献1、2中公开有能够对应阀门的高速的开闭的ALD装置，但是关于如何实时把握阀门的异常，未进行任何讨论。专利文献3中通过特性参数的变化能够间接地监视阀门的不良，但是，由于并不是直接对阀门的开闭进行监视，因此有可能在不良的检测上费时。