CN100475327C - 基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的基板处理装置设置有从设置在供给处理气体的气体供给系统的处理室(11)的入口附近的开关阀(13d、14d)的上游侧分支，并连接到排气管(17)的分支配管(18)。在该分支配管(18)上插入气体流量检测机构(19)，并设置用于将流路切换到处理室(11)侧和分支配管(18)的开关阀(13h、14h)。气体流路检测机构(19)使气体在电阻体中流通并测量其两端的压力来从压力差中检测出气体流量。通过该检测值，检测或校正质量流量控制器(13a、14a)。

Description

基板处理装置
技术领域
本发明涉及使用处理气体对半导体晶片和LCD用玻璃基板等的基板进行处理的基板处理装置。
背景技术
在现有技术中，例如在半导体装置的制造工序和液晶显示装置(LCD)的制造工序等中，大多采用了使用规定的处理气体对半导体晶片和LCD用玻璃基板等实施蚀刻处理和成膜处理的基板处理装置。
在这种基板处理装置中，例如如图6所示，将被处理基板容纳在处理室1内，对该处理室1内以规定的流量供给规定的处理气体和清洁(purge)气体等进行处理。因此，在从清洁气体供给源2和处理气体供给源3、4向处理室1供给清洁气体和处理气体的供给系统中设置有质量流量控制器(MFC)2a、3a、4a等的气体流量控制机构。
其中，在处理室1上设置有连接到真空排气泵5、插入有压力控制阀6的排气配管7。另外，在气体供给系统的质量流量控制器2a、3a、4a的入口侧设置有开关阀2b、3b、4b，在出口侧设置有过滤器2c、3c、4c，在处理室1的入口附近设置有开关阀2d、3d、4d。另外，图6中虽然图示了三个气体供应系统，但是实际上设置有更多(蚀刻处理装置的情况下，例如是12个以上)的气体供给系统。
在如上所述的基板处理装置中，处理气体等的供给量对处理结果是否优良产生大的影响。因此，为了以良好的再现性进行期望的处理，需要通过质量流量控制器2a、3a、4a等的气体流量控制机构高精度地控制气体流量。
另一方面，一般质量流量控制器等的气体流量控制机构有因常年变化和劣化发生漂移，或在内部附着异物，流量经常变化的倾向。因此，现有技术中定期进行质量流量控制器等的气体流量控制机构的流量检测。
作为进行这种流量检测的方法，已知有如下两种方法(例如参考专利文献1)。
首先，在第一方法中，如图6所示，在向用于供给处理气体的质量流量控制器3a、4a中用于供给清洁气体的清洁气体管道3e、4e上预先设置有质量流量计3f、 4f。并且，打开在该清洁气体管道3e、4e上设置的开关阀3g、4g，关闭开关阀3b、4b来流过清洁气体。这时，通过质量流量控制器3a、4a进行流量控制，同时由质量流量计3f、4f测量清洁气体流量。并且，比较通过质量流量计3f、4f测定的流量和质量流量控制器3a、4a的设置流量并进行检测。
另外，在第二方法中，如图6所示，使处理室1分路，将用于使排气配管7流过气体的旁路配管8，从气体供给系统的开关阀3d、4d的上游侧经由开关阀3h、4h进行分支而设置，并在该旁路配管8上设置有压力计9和密封阀10。并且，在安装有流量校正后的质量流量控制器3a时，仅打开开关阀3h、开关阀10，在关闭其他开关阀的状态下将质量流量控制器3a与旁路配管8的出口部分之间通过真空排气泵5排气到规定的减压气氛后，关闭开关阀10，密封旁路配管8内。接着，打开开关阀3b，通过质量流量控制器3a进行流量控制，同时流过处理气体，而测量基于这时的压力计9的压力升高和经过时间的关系。并且，在规定期间使用后进行同样的测量，并通过与初始时的偏移量检测质量流量控制器3a是否正常。该方法一般上称作堵塞(build up)法等。
在上述现有技术中，在流过清洁气体时，通过质量流量计测量流量的第一方法中，需要对各质量流量控制器设置质量流量计。但是，用于供给处理气体的气体供给系统例如在蚀刻处理装置的情况下即使是标准也有12个左右，由于需要与质量流量计为相同数目，所以有引起设置空间的增大和制造成本增大的问题。另外，由于测量与实际上流过的其他不同的清洁气体(例如氮气)的流量，所以有在清洁气体与实际上流过的气体的性质有差异的情况下，流量产生误差的问题。
另外，在旁路配管等的配管系统的规定位置上设置压力计，并测量该部位的压力的时间变化，通过与初始状态的偏差进行检测的第二方法中，可以看出与初始状态的相对偏移量，但是由于不能知道实际流量，所以难以根据测量结果进行校正。另外，有通过配管的状态和配管上插着的阀门类的状态测量结果发生改变，不能知道正确的流量的状态的问题。
专利文献1：日本专利特开2003-168648号公报(第3-7页，图1-6)
发明内容
本发明基于上述现有的问题作出，提供一种不会引起设置空间的增大和制造成本的增加，与现有技术相比可以正确检测和校正流量，且可通过正确的气体流量进行精度高的处理的基板处理装置。
为了实现上述目的，发明方面一的基板处理装置，其特征在于，包括：处理室，容纳被处理基板；气体供给系统，用于将来自气体供给源的气体通过气体流量控制机构控制为规定流量，并供给到上述处理室，对上述被处理基板实施规定的处理；分支配管，从上述气体供给系统的上述气体流量控制机构的下游侧分支；阀机构，用于将上述气体的流路切换到上述处理室侧和上述分支配管侧；和气体流量检测机构，具有插入上述分支配管，并测量电阻体和该电阻体两端的气压的压力测量机构，通过上述阀机构将上述气体的流路切换到上述分支配管侧，使通过上述气体流量控制机构进行流量控制的上述气体在上述气体流量检测机构中流通，并根据通过上述压力测量机构测定的气压差进行上述气体流量控制机构的检测或校正。
发明方面二的基板处理装置，其特征在于：具有多个上述气体供给系统，依次切换这些气体供给系统，并通过一个上述气体流量检测机构进行多个上述气体流量控制机构的检测或校正。
发明方面三的基板处理装置，其特征在于：上述分支配管设置为从上述气体供给系统的上述气体流量控制机构的下游侧分支的旁路配管进一步分支。
发明方面四的基板处理装置，其特征在于，包括：处理室，容纳被处理基板；气体供给系统，用于将来自气体供给源的气体通过气体流量控制机构控制为规定流量，并供给到上述处理室，对上述被处理基板实施规定的处理；和气体流量检测机构，设置在上述气体供给系统的上述气体流量控制机构的下游侧，并测量电阻体和该电阻体的两端的气压，使通过上述气体流量控制机构进行流量控制的上述气体在上述气体流量检测机构中流通，并根据通过上述压力检测机构测定的气压差进行上述气体流量控制机构的检测或校正。
发明方面五的基板处理装置，其特征在于：上述气体供给系统构成为可切换通过上述气体流量检测器到达上述处理室的流路和不通过上述气体流量检测器到达上述处理室的流路。
发明方面六的的基板处理装置，其特征在于：上述气体流量检测机构可以改变电阻体的电阻值。
发明方面七的的基板处理装置，其特征在于：构成为具有电阻值不同的多个上述电阻体，切换这些电阻体来使用。
发明方面八的基板处理装置，其特征在于：将与从通过上述气体流量检测机构的上述压力测量机构测定的气压差求出的流量和设定流量之差对应的信号输入到上述气体流量控制机构，并进行该气体流量控制机构的校正。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的基板处理装置的结构图。
图2是表示图1的基板处理装置的主要部分结构的示意图。
图3是表示本发明的另一实施方式的基板处理装置的结构图。
图4是表示本发明的另一实施方式的基板处理装置的结构图。
图5是表示本发明的另一实施方式的基板处理装置的结构图。
图6是表示现有的基板处理装置的结构图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。
图1表示本发明的一个实施方式的基板处理装置的结构，该图中符号11是表示容纳被处理基板并实施规定的处理，例如蚀刻处理或成膜处理等的处理室。
该处理室11中连接用于从清洁气体供给源12和处理气体供给源13、14供给清洁气体(例如氮气)和规定的处理气体的气体供给系统。另外，图1中仅图示了具有清洁气体供给源12、处理气体供给源13、14的三个气体供给系统，但是实际上设置有多个(例如12个以上)的气体供给系统。另外，处理室11上连接有与真空排气泵15连接、插入有压力控制阀16的排气管17。
在用于从上述清洁气体供给源12和处理气体供给源13、14供给气体的气体供给系统上分别设置有质量流量控制器(MFC)12a、13a、14a作为气体流量控制机构。另外，在气体供给系统的质量流量控制器12a、13a、14a的入口侧设置有开关阀12b、13b、14b，在出口侧设置有过滤器12c、13c、14c。进一步，在处理室11的入口附近设置有开关阀12d、13d、14d。
另外，在用于供给处理气体的质量流量控制器13a、14a上设置有用于从清洁气体供给源12供给清洁气体的清洁气体管道13e、14e，将开关阀13g、14g插入这些的清洁管道13e、14e中。
并且，在本实施方式中，设置有在供给处理气体的气体供给系统的质量流量控制器13a、14a的下游侧，且从处理室11的入口附近设置的开关阀13d、14d的上游侧分支，与排气管17相连的分支配管18。在该分支配管18上插有气体流量检测机构19，另外，为了将流路切换到处理室11侧和分支配管18侧，而设置有开关阀13h、14h。另外，将开关阀20插入到分支配管18与排气配管17的连接部。
上述气体流量检测机构19如图2所示，具有并联设置的多个(图2中三个)的电阻体30a～30c、设置为位于这些电阻体30a～30c的两侧的两个压力检测器31a、31b、用于选择电阻体30a～30c中任一个开关阀32a～32c。电阻体30a～30c构成为内部在例如烧结体、孔(orifice)或细管等的气体流通时容纳作为电阻的物体，其电阻值设置为对每个电阻体30a～30c为不同的大小。并且，通过根据进行流量检测的气体的流量开关开关阀32a～32c，而可以选择适合于进行流量检测的电阻体30a～30c。
即，在进行流量检测的气体的流量小的情况下，选择电阻值大的电阻体(例如30c)，在流量大的情况下，选择电阻值小的电阻体(例如30a)，在这些的中间流量的情况下，选择中间电阻值的电阻体(例如30b)。通过构成这种结构，可以在宽的流量范围内进行准确的流量检测。由此，即使在实际的处理(蚀刻处理等)时流过的处理气体的流量上每个质量流量控制器有差别的情况下，也可在各质量流量控制器中以实际处理时流过的处理气体的流量或者接近于其的流量来进行正确的流量检测。
另外，在实际的处理时流过的处理气体的流量上每个质量流量控制器没有大的差别的情况下，电阻体可以仅为1个。另外，虽然在图2所示的实施方式中，构成为切换多个电阻体使用，但是可以仅使用一个可变构成电阻值的电阻体。
如上所述这样构成的气体流量检测机构19中，预先选择出适合于进行流量检测的气体流量的电阻体30a～30c，并在该状态下，使气体在气体流量检测结构19中流通。并且，这时，通过压力检测器31a、31b来分别测量气体的压力，并从这些压力差中检测出流量。
另外，对于流量和压力差的关系，在将气体流量检测结构19安装到分支配管18之前，使用进行正确流量校正的质量流量控制器等并预先求出。这时，优选气体使用实际流过的处理气体，另外，优选在实际上进行流量检测的流量及其附近的流量域中求出流量和压力差的相关关系。将这样求出的流量和压力差的相关关系的数据存储在例如控制装置21等之中。这样，在将气体流量检测机构19安装到分支配管18中后，可以从测定的压力差中知道正确的流量。
在上述结构的本实施方式的基板处理装置中，在处理室11内容纳被处理基板并从排气管17中通过真空排气泵15将处理室1内排气为规定的压力，同时从清洁气体供给源12和处理气体供给源13、14中以规定的定时、规定的流量将规定的清洁气体和处理气体供给到处理室11内。并且，例如通过处理室11内设置的未图示的等离子发生机构使处理室11内产生规定的处理气体的等离子，并对被处理基板实施规定的处理，例如蚀刻处理等。
这样，若重复进行被处理基板的处理，质量流量控制器13a、14a有可能因常年变化和劣化而产生漂移或内部附着异物，流量经常变化。因此，在使用时间为规定时间的情况下，或基板的处理片数为规定片数的情况等下，进行质量流量控制器13a、14a的检测或校正。另外，对于流过清洁气体的质量流量控制器12a，不需要进行正确的流量控制，由于流过性质稳定的氮气等，所以不需要特别进行检测或校正。
下面，说明进行质量流量控制器13a的检测和校正的顺序。
在进行质量流量控制器13a的检测和校正的情况下，关闭在处理室1 1的入口附近设置的开关阀13d，并打开开关阀13h和开关阀20，而从处理室11侧将气体流路切换到分支配管18侧。这时，关闭通过分支配管1 8的开关阀14h。并且，打开在质量流量控制器13a的入口侧设置的开关阀13b，关闭清洁气体管道13e的开关阀13g，从而选择从处理气体供给源13供给的处理气体作为流通的气体，并通过质量流量控制器13a将处理气体控制为规定流量而供给。
通过该质量流量控制器13a进行流量控制后的处理气体通过分支配管18在气体流量检测机构19中流通。这时，在气体流量检测机构19中，如前所述，预先选择电阻体30a～30b中，适合于质量流量控制器13a的流量检测的电阻体。并且，通过质量流量控制器13a进行流量控制后的处理气体在该电阻体30a～30c中流通时，通过压力检测器31a、31b测量其两端的气压。
通过该压力检测器31a、31b测定的气压的压力差和流量的关系如前所述，预先求出并存储在控制装置21中，所以通过该压力差可以知道处理气体的正确的流量。并且，在通过该气体流量检测机构19检测出的气体流量和质量流量控制器13a的设置流量无差别的情况下，或其差在允许范围内的情况下，检测和校正终止。
另一方面，在由气体流量检测机构19检测出的气体流量和质量流量控制器13a的设置流量上有允许范围以上的差量的情况下，可以校正质量流量控制器13a，使该差量消失。例如，通过改变质量流量控制器13a的流量设置输入信号(0～5V)的电压值，校正质量流量控制器13a，使得通过气体流量检测机构19测定的实际的气体流量与设置流量一致。这种校正将气体流量检测结构19的压力检测信号输入到前述的控制装置21中，并通过从该控制装置21改变质量流量控制器13a的流量设置输入信号的电压值，从而可自动进行。另外，基于这种校正的流量设置输入信号的电压值的改变在距初始值为一定以上的情况下，还可以判断为质量流量控制器13a的交换时期到来。
如上所述，在本实施方式的基板处理装置中，由于可以正确知道处理气体的实际流量，所以可以高精度地检测和校正质量流量控制器，可以以正确的处理气体流量进行高精度的处理。另外，不需要设置对应于质量流量控制器数目的质量流量计等，通过一台气体流量检测机构，可以进行多个质量流量控制器的检测和校正，所以也不会引起设置空间的增大和制造成本的增大。
另外，在本实施方式中，作为气体流量控制机构说明了使用了质量流量控制器的情况，当然还可使用质量流量控制器之外的气体流量控制机构。在这种情况下，由于可以通过气体流量检测机构检测正确的实际流量来加以校正，所以作为气体流量控制机构若是再现性好的机构，则无论怎样都可使用。
图3表示其他实施方式的基板处理装置的结构，对与图1所示的基板处理装置对应的部分附加对应的符号。如图3所示，在该基板处理装置中设置有：在供给处理气体的气体供给系统的质量流量控制器13a、14a的下游侧，且从处理室11的入口附近设置的开关阀13d、14d的上游侧进行分支，使处理室11分路而与排气管17相连的旁路配管22，从该旁路配管22进一步分支而设置有分支配管18。另外，在旁路配管22上设置有开关阀22a、22b，在分支配管18上设置有开关阀18a、18b。
并且，通过打开开关阀22a、22b，关闭开关阀18a、18b，仅将旁路配管22作为流通的气体流路，另一方面，通过关闭开关阀22a、22b，打开开关阀18a、18b，而可进行气体流路的切换，使得通过分支配管18，在气体流量检测机构19中流通的气体流路。
在这样构成的实施方式中，也可得到与前述的实施方式相同的效果。另外，在图1所示的实施方式中，在不进行质量流量控制器13a、14a的检测、校正的情况下，将分支配管18用作排出过程气体的管道，但是根据图3的实施方式，仅在进行质量流量控制器13a、14a的检测、校正的情况下，处理气体在气体流量检测机构19中流通。因此，可以保护气体流量检测机构19的差压计免受处理气体形成的生成物和腐蚀等，可以稳定维持测量精度。
图4进一步表示其他实施方式的基板处理装置的结构，对与图1所示的基板处理装置对应的部分附加对应的符号。如图4所示，在该基板处理装置中，在供给处理气体的气体供给系统的质量流量控制器13a、14a和开关阀13d、14d的下游侧构成为这些管道合流为一个处理气体供给管道40，并在该处理气体供给管道40上直接设置气体流量检测机构19。另外，开关阀40a、开关阀22a用于将流路切换为处理室11侧和旁路配管22侧。根据这种结构，可以一边进行处理，一边进行使用的处理气体的检测等。
另外，如图5所示，也可与处理气体供给管道40并行设置气体流量检测机构19，而不在处理气体供给管道40上直接设置气体流量检测机构19，可以通过开关阀40c～40f，切换为通过气体流量检测机构19的流路和不通过的流路。根据这种结构，可以保护气体流量检测机构19的差压计免受处理气体造成的生成物和腐蚀等，可以稳定维持测量精度。
产业上的可利用性
本发明的基板处理装置可以在半导体装置的制造领域等中使用。因此，具有产业上的可利用性。

Claims (7)

1.一种基板处理装置，其特征在于，包括：
处理室，容纳被处理基板；
气体供给系统，用于将来自气体供给源的气体通过气体流量控制机构控制为规定流量，并供给到所述处理室，对所述被处理基板实施规定的处理；
分支配管，从所述气体供给系统的所述气体流量控制机构的下游侧分支；
阀机构，用于将所述气体的流路切换到所述处理室侧和所述分支配管侧；和
气体流量检测机构，其插入所述分支配管，具有电阻体和测量该电阻体两端的气压的压力测量机构，
通过所述阀机构将所述气体的流路切换到所述分支配管侧，使通过所述气体流量控制机构进行流量控制的所述气体在所述气体流量检测机构中流通，并根据通过所述压力测量机构测定的气压差进行所述气体流量控制机构的检测或校正。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于：
具有多个所述气体供给系统，依次切换这些气体供给系统，并通过一个所述气体流量检测机构进行多个所述气体流量控制机构的检测或校正。
3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于：
所述分支配管设置为从所述气体供给系统的所述气体流量控制机构的下游侧分支的旁路配管进一步分支。
4.一种基板处理装置，其特征在于，包括：
处理室，容纳被处理基板；
气体供给系统，用于将来自气体供给源的气体通过气体流量控制机构控制为规定流量，并供给到所述处理室，对所述被处理基板实施规定的处理；和
气体流量检测机构，设置在所述气体供给系统的所述气体流量控制机构的下游侧，并具有电阻体和测量该电阻体的两端的气压的压力测量机构，
使通过所述气体流量控制机构进行流量控制的所述气体在所述气体流量检测机构中流通，并根据通过所述压力检测机构测定的气压差进行所述气体流量控制机构的检测或校正。
5.根据权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于：
所述气体供给系统构成为能够切换通过所述气体流量检测器到达所述处理室的流路和不通过所述气体流量检测器到达所述处理室的流路。
6.根据权利要求5所述的基板处理装置，其特征在于：
构成为具有电阻值不同的多个所述电阻体，切换这些电阻体来使用。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的基板处理装置，其特征在于：
将与从通过所述气体流量检测机构的所述压力测量机构测定的气压差求出的流量和设定流量之差对应的信号输入到所述气体流量控制机构，并进行该气体流量控制机构的校正。
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