JP6868376B2

JP6868376B2 - 基板処理装置及び基板処理システム

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Publication number: JP6868376B2
Application number: JP2016228747A
Authority: JP
Inventors: 小川　洋一; 洋一小川; 誠之石橋; 知之五味; 孝眞竹馬; 荻野　貴史; 貴史荻野
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2016-11-25
Filing date: 2016-11-25
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2036-11-25
Also published as: CN108109940A; KR20180059352A; JP2018085474A; KR102071771B1; CN108109940B

Description

本発明は、半導体ウェハ等の基板に対して成膜処理等の処理を行う基板処理装置及び基板処理システムに関する。

半導体製造装置の製造過程では、半導体ウェハ等の基板に対して成膜処理やエッチング処理等の種々の処理が繰り返し行われる。近年では、上述のように基板に対して処理を行う基板処理装置を複数設け、基板処理システムとしたものがある（特許文献１参照）。

特許文献１の基板処理システムでは、複数の基板処理装置で実行される複数のプロセスの各プロセス実行時に消費されるプロセス最大電力値を記憶している。そして、この特許文献１のシステムでは、プロセス要求に応じて、各基板処理装置で実行中のプロセスに対応するプロセス最大電力値の合計値と、要求プロセスに対応するプロセス最大電力値との合算値を算出し、合算値がシステム全体で使用可能な最大電力値以内であるときのみ要求プロセスを実行する。
これにより特許文献１の基板システムでは、並行して実行されるプロセスの数を減少させずに、容量の小さい給電設備を利用して基板を処理できる。

特開２００７−２７３８８８号公報

ところで、基板処理システムでは、各基板処理装置の立ち上げ時に基板が載置されるステージ等の設定温度を設定するときや、現在のプロセスよりステージの設定温度が高いプロセスへ切り替えるときに、変更後の設定温度までステージを昇温する工程（以下、昇温工程）が行われる。基板処理装置で実行される工程のうち、この昇温工程が最も電力を消費する。

そのため、従来のシステムでは、全ての基板処理装置で昇温工程が並行して実行された場合に消費が予測される最大の電力値以上の許容電力を備えた給電設備を用意するか、または、各基板処理装置にて順に昇温工程を実行する必要があった。

この昇温工程についても、特許文献１の技術を採用することにより、並行して実行される昇温工程の数を減少させず、容量の小さい給電設備を利用してステージを昇温することができる。
しかし、特許文献１の技術を採用すると、昇温工程の実行が許可されないことがあるため、全ての基板処理装置について昇温工程が完了するまでに長時間を要することがある。
また、給電設備がさらに小容量化されることが好ましい。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、装置の立ち上げ時を含む設定温度の変更時に、長時間を要することなく小容量の給電設備を用いて、ステージ等の被加熱体を変更後の設定温度まで昇温させることが可能な基板処理システム及び該システムを実現する基板処理装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、基板が載置されるステージを含む被加熱体を加熱する加熱部と、該加熱部の駆動電力を許容電力以下に制限しつつ当該加熱部を制御し前記被加熱体の温度を設定温度に調整する温度制御部と、を有し、基板に対して処理を行う基板処理装置を複数備える基板処理システムであって、前記複数の前記基板処理装置を制御する制御装置を備え、前記基板処理装置の前記温度制御部は、前記駆動電力を前記許容電力より低い制限電力以下にする制限機能を有し、前記制御装置は、前記複数の前記基板処理装置それぞれの現在の状態の情報に基づいて当該基板処理システムでの現在の使用電力を推定すると共に、前記制限機能を有効にするか否か判定する判定部を有し、該判定部は、実行する工程が、基板処理装置の立ち上げ時を含む前記被加熱体の設定温度の変更時における、変更後の前記設定温度まで前記被加熱体を昇温する工程であるという条件と、当該基板処理システムに許容された最大電力と、推定された前記現在の使用電力との差分が、所定値より小さいという条件と、を満たすときに、当該工程において前記制限機能を有効にすると判定することを特徴としている。

本発明によれば、被加熱体の設定温度の変更時における、変更後の設定温度までの被加熱体の昇温工程時に駆動電力を、許容電力より低い制限電力以下に一時的に制限することができる。したがって、給電設備を小容量化することができる。

別な観点による本発明は、基板が載置されるステージを含む被加熱体を加熱する加熱部と、該加熱部の駆動電力を許容電力以下に制限しつつ当該加熱部を制御し前記被加熱体の温度を設定温度に調整する温度制御部と、を有し、基板に対して処理を行う基板処理装置を複数備える基板処理システムであって、前記複数の前記基板処理装置を制御する制御装置と、当該基板処理システムでの現在の使用電力を測定する測定装置と、を備え、前記基板処理装置の前記温度制御部は、前記駆動電力を前記許容電力より低い制限電力以下にする制限機能を有し、前記制御装置は、前記制限機能を有効にするか否か判定する判定部を有し、該判定部は、実行する工程が、前記基板処理装置の立ち上げ時を含む前記被加熱体の設定温度の変更時における、変更後の前記設定温度まで前記被加熱体を昇温する工程であるという条件と、当該基板処理システムに許容された最大電力と、測定された前記現在の使用電力との差分が、所定値より小さいという条件と、を満たすときに、当該工程において前記制限機能を有効にすると判定することを特徴としている。

別な観点による本発明は、基板が載置されるステージを含む被加熱体を加熱する加熱部と、該加熱部の駆動電力を許容電力以下に制限しつつ当該加熱部を制御し前記被加熱体の温度を設定温度に調整する温度制御部と、を有し、基板に対して処理を行う基板処理装置を複数備える基板処理システムにおける基板処理方法であって、前記基板処理システムが、前記複数の前記基板処理装置を制御する制御装置を備え、前記基板処理装置の前記温度制御部が、前記駆動電力を前記許容電力より低い制限電力以下にする制限機能を有し、前記制御装置が、前記複数の前記基板処理装置それぞれの現在の状態の情報に基づいて当該基板処理システムでの現在の使用電力を推定すると共に、前記制限機能を有効にするか否か判定する判定部を有し、実行する工程が、前記基板処理装置の立ち上げ時を含む前記被加熱体の設定温度の変更時における、変更後の前記設定温度まで前記被加熱体を昇温する工程であるという条件と、当該基板処理システムに許容された最大電力と、推定された前記現在の使用電力との差分が、所定値より小さいという条件と、を満たすときに、前記制限機能を有効にすると前記判定部により判定し、前記基板処理装置が、制限機能を有効にすると判定された、昇温する工程を、前記制限電力以下に前記加熱部の駆動電力を制限しつつ行うことを特徴としている。
別な観点による本発明は、基板が載置されるステージを含む被加熱体を加熱する加熱部と、該加熱部の駆動電力を許容電力以下に制限しつつ当該加熱部を制御し前記被加熱体の温度を設定温度に調整する温度制御部と、を有し、基板に対して処理を行う基板処理装置を複数備える基板処理システムにおける基板処理方法であって、前記基板処理システムが、前記複数の前記基板処理装置を制御する制御装置と、当該基板処理システムでの現在の使用電力を測定する測定装置と、を備え、前記基板処理装置の前記温度制御部が、前記駆動電力を前記許容電力より低い制限電力以下にする制限機能を有し、前記制御装置が、前記制限機能を有効にするか否か判定する判定部を有し、実行する工程が、前記基板処理装置の立ち上げ時を含む前記被加熱体の設定温度の変更時における、変更後の前記設定温度まで前記被加熱体を昇温する工程であるという条件と、当該基板処理システムに許容された最大電力と、測定された前記現在の使用電力との差分が、所定値より小さいという条件と、を満たすときに、前記制限機能を有効にすると前記判定部により判定し、前記基板処理装置が、制限機能を有効にすると判定された、昇温する工程を、前記制限電力以下に前記加熱部の駆動電力を制限しつつ行うことを特徴としている。

本発明によれば、装置の立ち上げ時を含む設定温度の変更時に、長時間を要することなく小容量の給電設備を用いて、ステージ等の被加熱体を変更後の設定温度まで昇温させることが可能な基板処理システム及び該システムを実現する基板処理装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る基板処理システムの構成の概略を示す図である。図１のマスタコントローラのハードウェア構成図である。図１の基板処理システムのハードウェア構成図である。図１のプロセスモジュールの縦断面図である。図１のプロセスモジュール、制御コントローラ及びマスタコントローラの機能ブロック図である。図５の温度制御部の制限機能を説明するための図である。立ち上げプロセス等が要求された場合に、制御コントローラ及びマスタコントローラで行われる処理の一例を示すフローチャートである。本発明の第３の実施形態に係る基板処理システムを説明するための機能ブロック図である。本発明の第４の実施形態に係る基板処理システムを説明するための機能ブロック図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、以下に示す実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
なお、以下の説明では、基板としての半導体ウェハ（以下、ウェハ）にＴｉ膜（または、ＴｉＮ膜）を形成する処理を例に挙げて説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理システムの構成の概略を示す図である。

基板処理システム１０は、ホストコンピュータ１００、マスタコントローラ（以下、ＥＣ２００（ＥＣ（Equipment Controller）と称呼する）、４つの制御コントローラ３００ａ〜ｄ及び４つのプロセスモジュール（以下、ＰＭ（Process Module）と称呼する）４００ａ〜ｄを有している。ホストコンピュータ１００とＥＣ２００とは、インターネットなどのネットワーク５００により接続されている。また、ＥＣ２００と制御コントローラ３００ａ〜ｄとは、ＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワーク６００により接続されている。

ホストコンピュータ１００は、データ管理など基板処理システム１０全体を管理する。ＥＣ２００は、本発明に係る「制御装置」の一例であり、基板の成膜処理を制御するために使用されるレシピ（プロセスレシピ）を保存し、レシピにしたがって制御コントローラ３００ａ〜ｄに成膜処理を制御する指令を送信したり、使用されたレシピの履歴を保存したりするなどの管理を行う。

制御コントローラ３００ａ〜ｄは、ＥＣ２００から送信された指令に基づいてＰＭ４００ａ〜ｄをそれぞれ制御し、各ＰＭ４００ａ〜ｄは、その制御に基づいて搬入されたウェハＷを成膜処理する。処理デ−タ（例えば、温度、圧力及びガス流量などの経時変化）は、制御コントローラ３００ａ〜ｄからＥＣ２００を介してホストコンピュータ１００に送信される。
各ＰＭ４００ａ〜ｄと、各ＰＭ４００ａ〜ｄに対応する各制御コントローラ３００ａ〜ｄにより本発明に係る「基板処理装置」が構成される。

図２は、ＥＣ２００のハードウェア構成図である。なお、ホストコンピュータ１００及び制御コントローラ３００ａ〜ｄのハードウェア構成については図示していないが、ＥＣ２００と同様な構成である。
図示するように、ＥＣ２００は、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０５、ＲＡＭ（Random Access Memory）２１０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１５、バス２２０、内部インタフェース（Ｉ／Ｆ）２２５及び外部Ｉ／Ｆ２３０を有している。

ＲＯＭ２０５には、ＥＣ２００にて実行される基本的なプログラムや、異常時に起動するプログラム、プロセスレシピ等が記録されている。ＲＡＭ２１０には、各種プログラムやデータが蓄積されている。ＲＯＭ２０５及びＲＡＭ２１０は、記憶装置の一例であり、ＥＥＰＲＯＭ、光ディスク、光磁気ディスクなどの記憶装置であってもよい。

ＣＰＵ２１５は、プロセスレシピにしたがって基板の成膜処理を制御する。バス２２０は、ＲＯＭ２０５、ＲＡＭ２１０、ＣＰＵ２１５、内部インタフェース２２５及び外部インタフェース２３０の各デバイス間で情報をやりとりする経路である。

内部インタフェース２２５は、オペレータの操作によりキーボード７１０やタッチパネル７１５から成膜処理に関するデータが入力され、必要なデータをモニタ７２０やスピーカ７２５に出力するようになっている。外部インタフェース２３０は、ネットワーク５００に接続されたホストコンピュータ１００とデータを送受信するとともに、ネットワーク６００に接続された各制御コントローラ３００ａ〜ｄとデータを送受信するようになっている。

図３は、ＰＭ４００のハードウェア構成を説明するための、基板処理システム１０のハードウェア構成図である。
図示するように、基板処理システム１０は、ウェハＷを搬入出させる搬送システムＨとウェハＷに対して成膜処理を行う処理システムＳとを備えている。搬送システムＨと処理システムＳとは、ロードロック室４０１ａ、４０１ｂを介して連結されている。

搬送システムＨは、カセットステージ４１０と搬送ステージ４２０を有している。カセットステージ４１０には、カセット容器４１１が載置されている。カセット容器４１１は、例えば、最大で２５枚のウェハＷを多段に収容することができる。

搬送ステージ４２０には、ウェハＷを搬送するウェハ搬送機構４２１が設けられている。ウェハ搬送機構４２１は、ウェハＷを略水平に保持する二つの搬送アーム４２１ａ、４２１ｂを有しており、これら搬送アーム４２１ａ、４２１ｂのいずれかによってウェハＷを保持しながら搬送する構成となっている。

処理システムＳには、移載室４３０及び４つのＰＭ４００ａ〜ｄが設けられている。移載室４３０は、例えば上方から見て略多角形状（図示の例では六角形状）をなすように形成された密閉可能な構造を有している。また、移載室４３０は、気密に密閉可能なゲートバルブを介してＰＭ４００ａ〜ｄとそれぞれ接続されている。さらに、移載室４３０には、ウェハＷを搬送するウェハ搬送機構４３１が設けられている。ウェハ搬送機構４３１は、ウェハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム４３１ａ、４３１ｂを有しており、これら搬送アーム４３１ａ、４３１ｂのいずれかによってウェハＷを保持しながら搬送する構成となっている。

ＰＭ４００ａ〜ｄは、ウェハＷを載置するステージ４４０ａ〜ｄがそれぞれ設けられている。
移載室４３０及びＰＭ４００ａ〜ｄの室内は、所望の程度までそれぞれ真空引きされている。

かかる構成により、処理システムＳは、アーム４３１ａを用いてウェハＷをロードロック室４０１ａ、４０１ｂから移載室４３０を経由して各ＰＭ４００ａ〜ｄに搬入し、各ステージ４４０ａ〜ｄに載置された状態で成膜処理した後、再び、移載室４３０を経由してロードロック室４０１ａ、４０１ｂへ搬出するようになっている。

なお、本実施形態では、ウェハＷは、ＰＭ４００ａまたはＰＭ４００ｃに搬入されてＴｉ膜の成膜処理がなされ、その後、ＰＭ４００ｂまたはＰＭ４００ｄに搬入されてＴｉ膜を窒化してＴｉＮ膜を形成する処理がなされる。なお、ＰＭ４００ａ〜ｄは、このような成膜処理であって他の種の膜を形成する処理を行うものであってもよいし、成膜処理の他、拡散処理、エッチング処理、アッシング処理、スパッタリング処理等の各種処理を行うものであってもよい。

図４は、ＰＭ４００ａ〜ｄそれぞれの縦断面図である。
ＰＭ４００ａ〜ｄは、気密に構成された略円筒状のチャンバＣを有していて、その内部には、前述したようにウェハＷを載置するステージ４４０ａ〜ｄが設けられている。ステージ４４０ａ〜ｄは、例えばＡｌＮなどのセラミックスで構成され、円筒状の支持部材４５０により支持されている。

ステージ４４０ａ〜ｄには、ステージヒータ４５１ａが埋め込まれている。ステージヒータ４５１ａには、チャンバＣの外部にて給電ユニット４５２ａが接続されていて、給電ユニット４５２ａから出力された交流電圧によりステージヒータ４５１ａが駆動されて発熱し、ステージ４４０ａ〜ｄの温度がプロセスレシピに定義された設定温度まで加熱され保持される。

また、チャンバＣや、チャンバＣから後述の排気装置４８０に至るまでの排気ラインには、モジュールヒータ（図５の符号４５１ｂ参照）が設けられ、モジュールヒータは給電ユニット４５２ａとは別の給電ユニット（図５の符号４５２ｂ参照）に接続されている。チャンバＣに対するモジュールヒータは例えば天井壁部に設けられる。このモジュールヒータにより、チャンバＣの天井壁部や上記排気ラインが設定温度に加熱され保持される。
なお、図示は省略するが、ステージ４４０ａ〜ｄなどの被加熱体を設定温度に加熱し保持するため、被加熱体の温度を測定する熱電対などの温度センサがステージ４４０ａ〜ｄや天井壁部等に設けられている。

チャンバＣの天井壁部には、絶縁部材４５３を介してシャワーヘッド４６０が設けられている。このシャワーヘッド４６０は、上段ブロック体４６１、中段ブロック体４６２及び下段ブロック体４６３から構成されている。

上段ブロック体４６１には、ガス通路４６１ａとガス通路４６１ｂとが形成されている。中段ブロック体４６２には、ガス通路４６１ａと連通されたガス通路４６２ａ、及び、ガス通路４６１ｂと連通されたガス通路４６２ｂが形成されている。下段ブロック体４６３には、ガス通路４６２ａ及びガス通路４６２ｂにそれぞれ連通した噴射孔４６３ａ及び噴射孔４６３ｂが交互に複数形成されている。シャワーヘッド４６０には、ガスライン４６４ａ、４６４ｂを介してガス供給機構４７０が接続されている。

ガス供給機構４７０は、ガス供給源４７１ａ〜ｅ、複数のバルブ４７２及び複数のマスフローコントローラ４７３から構成されていて、各バルブ４７２の開閉を制御することにより、各ガス供給源から処理ガスを選択的にチャンバＣ内に供給するようになっている。また、各マスフローコントローラ４７３は、それぞれが供給する処理ガスの流量を制御することにより処理ガスを所望の濃度に調整するようになっている。

ガス供給源のうち、ＣｌＦ_３ガス供給源４７１ａは、クリーニングガスであるＣｌＦ_３ガスを供給し、ＴｉＣｌ_４ガス供給源４７１ｂは、Ｔｉ膜形成のためにＴｉが含有されたＴｉＣｌ_４ガスを供給し、Ａｒ供給源４７１ｃは、プラズマ励起ガスであるＡｒガスを供給する。また、Ｈ_２供給源４７１ｄは、還元ガスであるＨ_２ガスを供給し、ＮＨ_３ガス供給源４７１ｅは、Ｔｉ膜を窒化するためにＮが含有されたＮＨ_３ガスを供給する。

ＣｌＦ_３ガス供給源４７１ａ、ＴｉＣｌ_４ガス供給源４７１ｂ及びＡｒ供給源４７１ｃには、前述したガスライン４６４ａが接続されている。Ｈ_２供給源４７１ｄ及びＮＨ_３ガス供給源４７１ｅには、ガスライン４６４ｂが接続されている。さらに、ＴｉＣｌ_４ガス供給源４７１ｂには、図示は省略するが、上述とは別のガスラインを介して排気装置４８０が接続されている。

シャワーヘッド４６０には、整合器４９０を介して高周波電源４９１が接続されている。一方、ステージ４４０ａ〜ｄには、シャワーヘッド４６０の対向電極として電極４９２が埋設されている。電極４９２には、整合器４９３を介して高周波電源４９４が接続されていて、高周波電源４９４から電極４９２に高周波電力が供給されることによりバイアス電圧が生成される。

チャンバＣには、その底部壁面にて排気管４８１が設けられていて、排気管４８１には、真空ポンプを含む排気装置４８０が接続されている。排気装置４８０は、排気管４８１を介してチャンバＣ内のガスを排気することによりチャンバＣ内を所定の真空度まで減圧するようになっている。

かかる構成により、高周波電源４９１からシャワーヘッド４６０に供給された高周波電力によって、ガス供給機構４７０からシャワーヘッド４６０を介してチャンバＣに供給された処理ガスがプラズマ化され、そのプラズマによりウェハＷが成膜処理される。例えば、ＰＭ４００ａにてＴｉ膜が形成される場合には、ウェハＷが搬送された後、ＴｉＣｌ_４ガス供給源４７１ｂから供給されたＴｉＣｌ_４ガスがＡｒガスにキャリアされて、ガスライン４６４ａ、ガス通路４６１ａ、４６２ａを通って噴射孔４６３ａからチャンバＣ内に噴射される。一方、Ｈ_２供給源４７１ｄから供給されたＨ_２ガスは、ガスライン４６４ｂ、ガス通路４６１ｂ、４６２ｂを通って噴射孔４６３ｂからチャンバＣ内に噴射される。このようにして、ＴｉＣｌ_４ガスとＨ_２ガスとは、まったく独立してチャンバＣに供給され、チャンバＣ内に供給された後に混合されながら高周波電力によりプラズマ化され、これにより、ウェハＷにＴｉ膜（ＴｉＳｉ_２膜）が形成される。

このようにしてＴｉ膜が形成されたウェハＷは、さらに、必要に応じてＰＭ４００ｂに搬送され、その表面を窒化する処理を施される。この場合、Ａｒガスは、ガスライン４６４ａ、ガス通路４６１ａ、４６２ａを通って複数の噴射孔４６３ａからチャンバＣ内に噴射され、ＮＨ_３ガス及びＨ_２ガスは、ガスライン４６４ｂ、ガス通路４６１ｂ、４６２ｂを通って複数の噴射孔４６３ｂからチャンバＣ内に噴射される。供給されたガスは高周波電力によりプラズマ化され、これにより、ウェハＷが窒化処理（ＴｉＮ膜形成処理）される。なお、所定枚数のウェハＷが成膜された後は、ＣｌＦ_３ガスをチャンバＣ内に供給することにより、チャンバＣ内がクリーニングされる。

図５は、ＰＭ４００ａ〜ｄ、制御コントローラ３００ａ〜ｄ及びＥＣ２００の各機能をブロックにて示した機能構成図である。なお、本実施形態の要部のみ図示している。

ＰＭ４００ａ〜ｄは、加熱部４５１及び給電部４５２の各ブロックにより示される機能を有している。加熱部４５１は、ウェハやチャンバ等の被加熱体を設定温度に加熱し保持するものであり、ステージヒータ４５１ａやモジュールヒータ４５１ｂ等の加熱手段から構成される。給電部４５２は加熱部４５１に電力を供給するものであり、ステージヒータ４５１ａに給電する給電ユニット４５２ａ、モジュールヒータ４５１ｂに給電する給電ユニット４５２ｂ等から構成される。

制御コントローラ３００ａ〜ｄは、温度制御部３５０及び記憶部３５５の各ブロックにより示される機能を有している。温度制御部３５０は、ＰＭ４００ａ〜ｄの加熱部４５１を制御し、ステージ等の被加熱体を設定温度に調整する。具体的には、温度制御部３５０は、被加熱体の温度を測定する不図示の温度センサから被加熱体の温度の情報を取得しており、この被加熱体の温度の情報と設定温度の情報に基づいて、加熱部４５１に対する給電部４５２の出力を制御することによって被加熱体を設定温度に調整する。

また、被加熱体を設定温度に調整する際、温度制御部３５０は、ＰＭ４００ａ〜ｄの加熱部４５１に供給する電力を予め定められた許容電力以下に制限しつつ加熱部４５１を制御する。具体的には、温度制御部３５０は、加熱部４５１の駆動電流及び駆動電圧をそれぞれ予め定められた許容電圧値及び許容電流値以下に制限しながら、加熱部４５１を制御して、被加熱体を設定温度に調整する。

この温度制御部３５０はさらに、駆動電力を許容電力より低い制限電力以下にし、具体的には、駆動電圧値及び駆動電流値をそれぞれ、許容電圧値より低い制限電圧値及び許容電流値より低い制限電流値以下にする機能（以下、制限機能）を有する。制限電圧値及び制限電流値は記憶部３５５に記憶されている。どのような場合に、この制限機能を用いるかについては後述する。

ＥＣ２００は、記憶部２５０、入力部２５５、判定部２６０、基板処理実行部２６５、通信部２７０及び出力部２７５の各ブロックにより示される機能を有している。

記憶部２５０は、基板の処理手順などを示したプロセスレシピ２５０ａを記憶する。プロセスレシピ２５０ａには、プロセス毎に、ステージ４４０ａ〜ｄの設定温度や、モジュールヒータ４５１ｂにより加熱されるチャンバＣや排気ラインの設定温度（以下、モジュールの設定温度）のデータが含まれる。また、プロセスレシピ２５０ａとして記憶されるレシピは、成膜処理に関するレシピだけでなく、ＰＭ４００ａ〜ｄの立ち上げプロセスのためのレシピもある。立ち上げプロセスとは、メンテナンスからＰＭがプロセス可能な状態へ移行するプロセスをいい、このプロセスでは、被加熱体を常温等の温度から設定温度へ昇温する工程等が実施される。

入力部２５５は、オペレータがキーボード７１０やタッチパネル７１５を操作することによりプロセスの要求を入力する。

判定部２６０は、温度制御部３５０の制限機能を有効にするか否かを判定する。例えば、判定部２６０は、要求されたプロセスが、立ち上げプロセスである場合や、現在実行中のプロセスよりステージ等の被加熱体の設定温度が高いプロセスである場合に、温度制御部３５０の制限機能を有効にすると判定する。

基板処理実行部２６５は、判定部２６０の判定結果及びプロセスレシピ２５０ａの手順に基づくプロセスの実行を制御する。

通信部２７０は、基板処理実行部２６５から出力された制御信号を制御コントローラ３００に送信する。制御コントローラ３００は、温度制御部３５０等が制御信号に応じた駆動信号を、ＰＭ４００ａ〜ｄ内の給電部４５２等に送信し、これにより、駆動信号に応じてＰＭ４００ａ〜ｄの各部が動作することによって、チャンバ内にてウェハに対して成膜処理がなされる。

出力部２７５は、各処理中に不具合が生じた場合等に、その旨をモニタ７２０やスピーカ７２５に出力する。

図６は、温度制御部３５０の制限機能を説明する図である。図６（Ａ）は、温度制御部３５０の制限機能を無効にして各ＰＭ４００ａ〜ｄを立ち上げた場合の、当該ＰＭ４００ａ〜ｄそれぞれの総電流と各加熱手段に対する電流の時間変化を示し、図６（Ｂ）は、温度制御部３５０の制限機能を有効にした場合における同時間変化を示す。

本実施形態に係る基板処理システムでは、基板処理装置の立ち上げ時等の被加熱体の設定温度の変更時における、変更後の設定温度まで被加熱体を昇温する工程において、温度制御部３５０の制限機能を有効にする。具体的には、本実施形態に係る基板処理システムでは、判定部２６０での判定の結果、要求されたプロセスが立ち上げプロセスである場合や、現在実行中のプロセスよりステージ等の被加熱体の設定温度が高いプロセスである場合に、被加熱体を変更後の設定温度まで昇温する工程において温度制御部３５０の制限機能が有効にされる。

例えば、要求されたプロセスが立ち上げプロセスである場合、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、制限機能を無効にしたときに比べ、被加熱体を設定温度まで昇温する工程において、プロセスが要求されたＰＭ４００ａ〜ｄでの総電流を抑えることができる。
図示は省略するが、要求されたプロセスが現在実行中のプロセスよりステージ等の被加熱体の設定温度が高いプロセスである場合も、被加熱体を変更後の設定温度まで昇温する昇温工程において制限機能を有効にすることにより、同様の結果を得ることができる。

また、基板処理システムで実行される工程のうち、上述の昇温工程が最も電力を消費する。
したがって、制限機能を上述のように用いることによって、給電設備を小容量化することができる。
さらに、本実施形態の基板処理システムでは、上述の昇温工程を複数のＰＭ４００ａ〜ｄ間で並列して行うことができるため、昇温をＰＭ毎に順に行う場合に比べて、短時間で全てのＰＭ４００ａ〜ｄをプロセス可能な状態に完了させることができる。

なお、以上に説明したＥＣ２００の各機能は、実際には、図２のＣＰＵ２１５がこれらの機能を実現する処理手順を記述した制御プログラムを実行することにより、または、各機能を実現するための図示しないＩＣ等を制御することにより達成される。例えば、本実施形態では、判定部２６０、基板処理実行部２６５の各機能は、実際には、ＣＰＵ２１５がこれらの機能を実現する処理手順を記述したプログラムやプロセスレシピを実行することにより達成される。
また、制御コントローラ３００の各機能もＥＣ２００の各機能と同様にＣＰＵ等により達成される。

次に、立ち上げプロセスが要求された場合や、現在実行中のプロセスより被加熱体の設定温度が高いプロセスが要求された場合に、制御コントローラ３００ａ〜ｄ及びＥＣ２００で行われる処理を、図７を用いて説明する。図７は、上記処理の一例を示したフローチャートである。

図示するように、ＥＣ２００は、入力部２５５を介して、立ち上げプロセスや、現在実行中のプロセスより被加熱体の設定温度が高いプロセスが要求された場合、言い換えると、これらのプロセスを入力部２５５が入力した場合（ステップＳ１０１）、判定部２６０が、当該プロセスの変更後の設定温度までの昇温工程において制限機能を有効にすると、判定する（ステップＳ１０２）。なお、現在実行中のプロセスより被加熱体の設定温度が高いプロセスとは、ステージの設定温度とモジュール設定温度の両方が現在のものより高いプロセスだけでなく、モジュール設定温度は現在のものと変わらずステージの設定温度のみ現在のものより高いプロセスを含んでもよい。

そして、基板処理実行部２６５は、制限機能を有効にする旨の制御信号と設定温度に関する制御信号を、要求されたプロセスを実行するＰＭ４００ａ〜ｄに対応する制御コントローラ３００ａ〜ｄに通信部２７０を介して送信する（ステップＳ１０３）。なお、以下では、ＰＭ４００ａが、要求されたプロセスを実行するものとする。

制御コントローラ３００ａの温度制御部３５０は、制限機能を有効にする旨の制御信号を受信すると（ステップＳ２０１）、記憶部３５５を参照し、許容電流値及び許容電圧値を制限電流値及び制限電圧値に書き換える（ステップＳ２０２）。ステージヒータ４５１ａの駆動電流及び駆動電圧に対する許容電流値及び許容電流値並びに制限電流値及び制限電圧値は、モジュールヒータ４５１ｂに対するものと異なっても良いし同じであってもよい。また、被加熱体の温度制御を被加熱体毎に多チャンネル化して行う場合は、許容電流値及び許容電圧値並びに制限電流値及び制限電圧値をチャンネル毎に設定することができる。
制限電流値及び制限電圧値は、プログラム内部のパラメータであること、すなわち、通常のオペレータが予め定められた値から変更できないことが好ましい。通常のオペレータが変更できるとすると、誤って変更して高い値が設定された場合に、基板処理システム全体の総使用電力が当該システム全体の許容電力を超えてしまうおそれがあるからである。

次いで、温度制御部３５０は、加熱部４５１の駆動電流及び駆動電圧をそれぞれ制限電流値及び制限電圧値以下に制限しつつ、設定温度に関する制御信号と温度センサからの出力に基づいて、ＰＭ４００ａの加熱部４５１を制御する（ステップＳ２０３）。そして、このような加熱部４５１の制御により、被加熱部の温度が設定温度まで昇温され、さらに該設定温度で安定すると、すなわち昇温が完了すると（ステップＳ２０４、ＹＥＳ）、温度制御部３５０は、制限電流値及び制限電圧値を元の許容電流値及び許容電流値に書き換える（ステップＳ２０５）。また、温度制御部３５０は、昇温工程が完了した旨の情報をＥＣ２００の基板処理実行部２６５に送信する（ステップＳ２０６）。

ＥＣ２００の基板処理実行部２６５は、昇温工程が完了した旨の情報を受信すると（ステップＳ１０４）、要求されたプロセスが立ち上げプロセスである場合は、立ち上げプロセスを終了し、また、要求されたプロセスが立ち上げプロセス以外であれば、当該プロセスを実行するための制御信号を制御コントローラ３００ａに送信し、要求されたプロセスをＰＭ４００ａに実行させる（ステップＳ１０５）。

なお、判定部２６０は、現在実行中のプロセスより被加熱体の設定温度が変化しないプロセスや現在実行中のプロセスより被加熱体の設定温度が低いプロセスが要求された場合、温度制御部３５０の制限機能を無効にすると判定する。そして、従来と同様に、要求されたプロセスのプロセスレシピ２５０ａに基づいて基板処理実行部２６５から制御コントローラ３００ａに制御信号を送信し、要求されたプロセスをＰＭ４００ａに実行させる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、温度制御部３５０の制限機能を有効にするか否かは、被加熱体であるステージとチャンバなどとで共通に判定し決定していた。一方、第２の実施形態の基板処理システムでは、温度制御部３５０の制限機能を有効にするか否かは、被加熱体毎に決定する。

これにより、設定温度までの昇温に時間を要する加熱手段に対しては制限機能を有効にせず、短時間で昇温が完了する加熱手段に対しては制限機能を有効にして、加熱手段間で昇温完了のタイミングを合わせ、昇温に長時間かかる加熱手段の昇温完了までの時間を長くさせずにすむ。

なお、被加熱体の温度制御を被加熱体毎に多チャンネル化して行う場合は、上記制限機能を有効にするかをチャンネル毎に決定してもよい。

（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態に係るＰＭ４００ａ〜ｄ、制御コントローラ３００ａ〜ｄ及びＥＣ２００の各機能をブロックにて示した機能構成図である。

第３の実施形態において、ＥＣ２００は、記憶部２５０がＰＭ４００ａ〜ｄ毎に現在の状態（ステータス）を示す情報（ステータス情報２５０ｂ）を記憶する。ステータスには、設定温度の変更時における変更後の設定温度までの昇温工程中であることを示す「昇温時」、プロセスを実行中であることを示す「プロセス時」、アイドル中であることを示す「アイドル時」がある。ステータス情報２５０ｂは、プロセスの要求があったときや昇温工程が終了した後などに基板処理実行部２６５により書き換えられる。

また、記憶部２５０は、上記ステータス毎に、当該ステータスにおける、推定される使用電力値の情報（ステータス別推定電力情報２５０ｃ）を記憶する。具体的には、記憶部２５０は、「昇温時」、「プロセス時」及び「アイドル時」それぞれに対応する、推定使用電力値を記憶する。
さらに、記憶部２５０は、基板処理システム全体に許容された最大電力値、すなわち、基板処理システムが有する給電設備の最大容量の情報（全体容量情報２５０ｄ）を記憶する。

また、ＥＣ２００の判定部２６０は、プロセスが要求されたときに、ＰＭ４００ａ〜ｄの現在のステータスの情報に基づいて、基板処理システム全体の現在の使用電力を算出／推定する算出部２６０ａを有する。具体的には、算出部２６０ａは、プロセスが要求されたときに、記憶部２５０を参照し、ＰＭ４００ａ〜ｄそれぞれのステータスの情報を取得し、該ステータスに対応する推定使用電力値を取得して合算し、基板処理システム全体の現在の使用電力を算出する。さらに、算出部２６０ａは、記憶部２５０を参照し、推定された基板処理システム全体の現在の使用電力と給電設備の最大容量との差分を算出する。

第１の実施形態におけるＥＣ２００の判定部２６０は、言い換えると、実行する工程が、立ち上げプロセス時を含む被加熱体の設定温度の変更時における、変更後の設定温度まで前記被加熱体を昇温する工程であるという条件（工程に関する条件）を満たした場合に、当該昇温する工程において制限機能を有効にすると判定するものである。

それに対し、本実施形態の判定部２６０は、工程に関する条件と、基板処理システムでの現在の使用電力に関する条件の両方を満たしたときに、設定温度の変更時の昇温工程において制限機能を有効にすると判定する。本実施形態における上記現在の使用電力に関する条件とは、給電設備の最大容量と算出部２６０ａで算出された推定使用電力との差分が所定値より小さいという条件である。これら工程に関する条件と、現在の使用電力に関する条件の両方を満たしたときに、制限機能を有効にすると判定する。そして、該当する昇温工程が制限機能を有効にした状態で行われる。

なお、その際、既にステータスが「昇温中」になっているＰＭについても制限機能を有効にしてもよい。

上述のような構成にすることで以下の効果がある。すなわち、基板処理システムを構成する複数のＰＭ４００ａ〜ｄの全てが昇温工程にあるときのみ、基板処理システム全体の使用電力が給電設備の全容量を超える可能性がある。したがって、立ち上げプロセス等を実行すると複数のＰＭ４００ａ〜ｄの全てが昇温工程にあることになると予測されること、すなわち、給電設備の最大容量と算出部２６０ａで算出された推定使用電力との差分が所定値より小さいという条件を満たすことを、判定部２６０は、制御コントローラ３００の制限機能を有効にすると判定する条件としている。前述のように制限機能を有効にすると昇温工程が完了するまでの時間が長くなるが、本実施形態のように構成することで、必要なときのみ制限機能を有効にすることができるため、上記昇温工程が完了するまで時間が長くなるのを極力防ぎつつ、給電設備を小容量化することができる。

また、本実施形態では、制限電力値を記憶部３５５に予め複数記憶しておくと共に、給電設備の最大容量と算出部２６０ａで算出された推定使用電力との差分の情報を制御コントローラ３００ａの温度制御部３５０に送信するようにしてもよい。そして、制御コントローラ３００ａの温度制御部３５０では、制限機能において実際に使用する制限電力値を予め記憶している複数の制限電力値から上記差分に基づいて選択するようにしてもよい。

（第４の実施形態）
図９は、第４の実施形態に係る基板処理システムの機能ブロック図である。
図９の基板処理システムは、該システム全体の現在の使用電力を測定する測定装置８００を備える。

また、ＥＣ２００の判定部２６０の算出部２６０ａは、プロセスが要求されたときに、記憶部２５０を参照し、測定装置８００で測定された基板処理システム全体の使用電力と給電設備の最大容量との差分を算出する。

本実施形態の判定部は、第３の実施形態のものと同様、工程に関する条件と、基板処理システムでの現在の使用電力に関する条件の両方を満たしたときに、設定温度の変更時の昇温工程において制限機能を有効にすると判定する。ただし、本実施形態における上記現在の使用電力に関する条件は、第３の実施形態に係るものと異なり、給電設備の最大容量と測定装置８００で測定された現在の使用電力との差分が所定値より小さいという条件である。これら工程に関する条件と、現在の使用電力に関する条件の両方を満たしたときに、制限機能を有効にすると判定する。そして、該当する昇温工程が制限機能を有効にした状態で行われる。

上述のような構成にすることで以下の効果がある。すなわち、基板処理システムを構成する複数のＰＭ４００ａ〜ｄの全てが昇温工程であるときのみ、基板処理システム全体の使用電力が給電設備の最大容量を超える可能性がある。したがって、立ち上げプロセス等を実行すると複数のＰＭ４００ａ〜ｄの全てが昇温工程にあることになると予測されること、すなわち、給電設備の最大容量と測定された現在の使用電力との差分が所定値より小さいという条件を満たすことを、判定部２６０は、制御コントローラ３００の制限機能を有効にすると判定する条件としている。前述のように制限機能を有効にすると昇温工程が完了するまでの時間が長くなるが、本実施形態のように構成することで、必要なときのみ制限機能を有効にすることができるため、上記昇温工程が完了するまで時間が長くなるのを極力防ぎつつ、給電設備を小容量化することができる。

本発明はウェハ等の基板に対し成膜処理等の処理を行う技術に有用である。

１０…基板処理システム
１００…ホストコンピュータ
２００…マスタコントローラ（ＥＣ）
２０５…ＲＯＭ
２１０…ＲＡＭ
２１５…ＣＰＵ
２２０…バス
２２５…内部インタフェース
２３０…外部インタフェース
２５０…記憶部
２５５…入力部
２６０…判定部
２６０ａ…算出部
２６５…基板処理実行部
２７０…通信部
２７５…出力部
３００ａ〜ｄ…制御コントローラ
３５０…温度制御部
３５５…記憶部
４００ａ〜ｄ…プロセスモジュール（ＰＭ）
４４０ａ〜ｄ…ステージ
４５１…加熱部
４５１ａ…ステージヒータ
４５１ｂ…モジュールヒータ
４５２…給電部
４５２ａ…給電ユニット
４５２ｂ…給電ユニット
８００…測定装置

Claims

基板が載置されるステージを含む被加熱体を加熱する加熱部と、該加熱部の駆動電力を許容電力以下に制限しつつ当該加熱部を制御し前記被加熱体の温度を設定温度に調整する温度制御部と、を有し、基板に対して処理を行う基板処理装置を複数備える基板処理システムであって、
前記複数の前記基板処理装置を制御する制御装置を備え、
前記基板処理装置の前記温度制御部は、前記駆動電力を前記許容電力より低い制限電力以下にする制限機能を有し、
前記制御装置は、前記複数の前記基板処理装置それぞれの現在の状態の情報に基づいて当該基板処理システムでの現在の使用電力を推定すると共に、前記制限機能を有効にするか否か判定する判定部を有し、
該判定部は、
実行する工程が、前記基板処理装置の立ち上げ時を含む前記被加熱体の設定温度の変更時における、変更後の前記設定温度まで前記被加熱体を昇温する工程であるという条件と、
当該基板処理システムに許容された最大電力と、推定された前記現在の使用電力との差分が、所定値より小さいという条件と、
を満たすときに、当該工程において前記制限機能を有効にすると判定することを特徴とする基板処理システム。
基板が載置されるステージを含む被加熱体を加熱する加熱部と、該加熱部の駆動電力を許容電力以下に制限しつつ当該加熱部を制御し前記被加熱体の温度を設定温度に調整する温度制御部と、を有し、基板に対して処理を行う基板処理装置を複数備える基板処理システムであって、
前記複数の前記基板処理装置を制御する制御装置と、
当該基板処理システムでの現在の使用電力を測定する測定装置と、を備え、
前記基板処理装置の前記温度制御部は、前記駆動電力を前記許容電力より低い制限電力以下にする制限機能を有し、
前記制御装置は、前記制限機能を有効にするか否か判定する判定部を有し、
該判定部は、
実行する工程が、前記基板処理装置の立ち上げ時を含む前記被加熱体の設定温度の変更時における、変更後の前記設定温度まで前記被加熱体を昇温する工程であるという条件と、
当該基板処理システムに許容された最大電力と、測定された前記現在の使用電力との差分が、所定値より小さいという条件と、
を満たすときに、当該工程において前記制限機能を有効にすると判定することを特徴とする基板処理システム。
基板が載置されるステージを含む被加熱体を加熱する加熱部と、該加熱部の駆動電力を許容電力以下に制限しつつ当該加熱部を制御し前記被加熱体の温度を設定温度に調整する温度制御部と、を有し、基板に対して処理を行う基板処理装置を複数備える基板処理システムにおける基板処理方法であって、
前記基板処理システムが、前記複数の前記基板処理装置を制御する制御装置を備え、
前記基板処理装置の前記温度制御部が、前記駆動電力を前記許容電力より低い制限電力以下にする制限機能を有し、
前記制御装置が、前記複数の前記基板処理装置それぞれの現在の状態の情報に基づいて当該基板処理システムでの現在の使用電力を推定すると共に、前記制限機能を有効にするか否か判定する判定部を有し、
実行する工程が、前記基板処理装置の立ち上げ時を含む前記被加熱体の設定温度の変更時における、変更後の前記設定温度まで前記被加熱体を昇温する工程であるという条件と、
当該基板処理システムに許容された最大電力と、推定された前記現在の使用電力との差分が、所定値より小さいという条件と、
を満たすときに、前記制限機能を有効にすると前記判定部により判定し、
前記基板処理装置が、制限機能を有効にすると判定された、昇温する工程を、前記制限電力以下に前記加熱部の駆動電力を制限しつつ行うことを特徴とする基板処理方法。
基板が載置されるステージを含む被加熱体を加熱する加熱部と、該加熱部の駆動電力を許容電力以下に制限しつつ当該加熱部を制御し前記被加熱体の温度を設定温度に調整する温度制御部と、を有し、基板に対して処理を行う基板処理装置を複数備える基板処理システムにおける基板処理方法であって、
前記基板処理システムが、前記複数の前記基板処理装置を制御する制御装置と、当該基板処理システムでの現在の使用電力を測定する測定装置と、を備え、
前記基板処理装置の前記温度制御部が、前記駆動電力を前記許容電力より低い制限電力以下にする制限機能を有し、
前記制御装置が、前記制限機能を有効にするか否か判定する判定部を有し、
実行する工程が、前記基板処理装置の立ち上げ時を含む前記被加熱体の設定温度の変更時における、変更後の前記設定温度まで前記被加熱体を昇温する工程であるという条件と、
当該基板処理システムに許容された最大電力と、測定された前記現在の使用電力との差分が、所定値より小さいという条件と、
を満たすときに、前記制限機能を有効にすると前記判定部により判定し、
前記基板処理装置が、制限機能を有効にすると判定された、昇温する工程を、前記制限電力以下に前記加熱部の駆動電力を制限しつつ行うことを特徴とする基板処理方法。