JP2013088926A - 流量制御装置及び処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】煩雑な操作を行うことなく複数のガス種に対して流量制御を行うことが可能な流量制御装置を提供することである。
【解決手段】ガス通路２８に流れるガス流量を制御する流量制御装置３０において、主ガス管５０と、これに流れるガスの流量を検出して流量信号を出力する流量検出手段５２と、流量を制御する流量制御弁機構５４と、外部より入力される流量指示信号Ｓｂと目標流量との関係を表すための、複数のガス種に対応した複数の換算データを記憶する換算データ記憶部５６と、外部より入力されるガス種選択信号Ｓａに基づいて複数の換算データから対応する換算データを選択すると共に流量指示信号Ｓｂに基づいて前記目標流量を求め、目標流量と流量信号とに基づいて流量制御弁機構を制御する流量制御本体５８とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウエハ等の被処理体を処理する時に供給されるガスの流量制御装置及びこれを用いた処理装置に関する。

一般に、半導体デバイスを製造するには、シリコン基板等の半導体ウエハに対して、成膜処理、エッチング処理、アニール処理、酸化拡散処理等の各種の処理を繰り返し施して所望のデバイスを製造するようになっている。上述のような各種の処理を行うためには、処理に必要な各種の処理ガスが用いられ、この場合、安定した処理を行うためには、プロセス温度やプロセス圧力を精度良く制御することに加えて、上記した処理ガスの流量も精度良く制御することが求められている。

このような処理ガスの流量を精度良く制御する装置として、一般的には、例えばマスフローコントローラのような流量制御装置が多用されている（特許文献１、２等）。この流量制御装置は、センサ管内にガスが流れることによって生ずる熱移動量を温度に応じて抵抗値が変化する抵抗線の抵抗変化として捕えて、流量（質量流量）を求めるようになっている。この場合、この流量制御装置には、オペレータが入力する流量設定値に対応する流量指示信号と目標流量との関係を表す換算データが予め記憶されており、この流量制御装置自体は、上記流量指示信号に対応した目標流量を実現するようにフィードバック制御で自動で流量制御するようになっている。

特開２００５−２２２１７３号公報 国際公開ＷＯ２００８−０１６１８９

ところで、上記した流量制御装置にあっては、ガスの流れに伴って発生する熱移動量に基づいて流量を制御するようにしているので、使用するガス種の比熱が異なると、これに伴ってガス流量が変わってしまう。従って、従来の流量制御装置にあっては、ある基準となるガス種、例えばＮ_２ ガスに基づいた他の種々のガス種の補正値、すなわちコンバージョンファクタ（以下「ＣＦ値」とも称す）が予め定められている。そして、流量制御装置の納入時には、利用者のオーダ時に指定したガス種のＣＦ値に基づいて求められた換算データが記憶されている流量制御装置が納入されていた。

そして、実際の処理装置では、多種多用のガスが用いられるのが現状であり、このような場合に、設備コスト削除のために一台の流量制御装置で、納入時に定められたガス種に加えて、このガス種以外の他の１又は複数のガス種に対しても流量制御を行わせるような使用態様を採用する場合がある。このような場合には、処理装置のオペレータは、新たに流量制御しようとするガス種に対応する上記ＣＦ値に基づいて別途手計算で補正流量を求め、この補正流量を入力して記憶させるようにしていた。

しかしながら、このＣＦ値は、流量制御装置のメーカやモデルによっても異なっているので、入力に際して計算が煩雑であるばかりか、計算ミスも誘発する、といった問題があった。

本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明は、煩雑な操作を行うことなく複数のガス種に対して流量制御を行うことが可能な流量制御装置及びこれを用いた処理装置である。

請求項１に係る発明は、ガス通路に流れるガス流量を制御する流量制御装置において、前記ガス通路に接続される主ガス管と、前記主ガス管に流れるガスの流量を検出して流量信号を出力する流量検出手段と、前記主ガス管に設けられて弁開度を変えることによって流量を制御する流量制御弁機構と、外部より入力される流量指示信号と目標流量との関係を表すための、複数のガス種に対応した複数の換算データを記憶する換算データ記憶部と、外部より入力されるガス種選択信号に基づいて前記複数の換算データから対応する換算データを選択すると共に前記流量指示信号に基づいて前記目標流量を求め、該目標流量と前記流量信号とに基づいて前記流量制御弁機構を制御する流量制御本体と、を備えたことを特徴とする流量制御装置である。

これにより、ガス通路に流れるガスの流量を制御する流量制御装置において、被処理体の具体的な処理態様を表すプロセスレシピの作成時に従来行われていたコンバージョンファクタ値を用いた煩雑な手計算等を不要にすることが可能となり、従って、煩雑な操作を行うことなく複数のガス種に対して流量制御を行うことが可能となる。

請求項３に係る発明は、被処理体に対して処理を施す処理装置において、前記被処理体を収容する処理容器を有して前記被処理体に対して処理を施す処理装置本体と、前記処理容器内を排気する排気系と、途中に請求項１または２記載の流量制御装置が介設され、該流量制御装置の上流側に異なるガス種を流すために開閉弁が介設された複数の分岐ガス路が形成され、下流側が前記処理容器に接続されたガス通路を有するガス供給系と、少なくともガス種に関する情報と設定流量とを含む処理情報を入出力する入出力部を有して装置全体の制御を行う装置制御部と、を備えたことを特徴とする処理装置である。

本発明に係る流量制御装置及び処理装置によれば、次のような優れた作用効果を発揮することができる。
ガス通路に流れるガスの流量を制御する流量制御装置において、被処理体の具体的な処理態様を表すプロセスレシピの作成時に従来行われていたコンバージョンファクタ値を用いた煩雑な手計算等を不要にすることができ、従って、煩雑な操作を行うことなく複数のガス種に対して流量制御を行うことができる。

本発明に係る流量制御装置を用いた処理装置を示す概略構成図である。 本発明に係る流量制御装置を示すブロック構成図である。 流量制御装置の換算データ記憶部に記憶された換算データの一例を示すグラフである。 ＳｉＮ膜を成膜する時の各ガスの供給形態の一例を示すタイミングチャートである。

以下に、本発明に係る流量制御装置及び処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る流量制御装置を用いた処理装置を示す概略構成図、図２は本発明に係る流量制御装置を示すブロック構成図、図３は流量制御装置の換算データ記憶部に記憶された換算データの一例を示すグラフである。

図１に示すように、本発明に係る処理装置２は、被処理体である例えばシリコン基板よりなる半導体ウエハＷに対して処理を施す処理装置本体４を有している。この処理装置本体４は、例えば石英等の耐熱部材により有天井の円筒体状に成形された処理容器６を有している。この処理容器６内には、保持手段として例えばウエハボート８が設けられており、このウエハボート８に上記半導体ウエハＷが複数枚、多段に支持されている。

この処理容器６の下端の開口部は、上記ウエハボート８を支える蓋部１０により気密に密閉されている。この蓋部１０は、図示しないボートエレベータにより昇降可能になされており、上記蓋部１０と共にウエハボート８を一体的に昇降させ、ウエハボート８を処理容器６内へロード及びアンロードできるようになっている。

上記処理容器６の周辺部には、円筒体状の加熱手段１２が設けられており、内側のウエハＷを所定の温度に加熱し、維持するようになっている。また処理容器６の下部側壁には、処理容器６内へガスを導入するガス導入ポート１４とガス排気ポート１６とが設けられている。上記ガス排気ポート１６には、処理容器６内の雰囲気を排気する排気系１８が設けられる。具体的には、上記排気系１８は、上記排気ポート１６に接続された排気通路２０を有しており、この排気通路２０には、圧力制御弁２２及び排気ポンプ２４が順次介設されている。この場合、処理の態様によって、処理容器６内は大気圧前後の圧力になされたり、或いは真空雰囲気になされる。

そして、上記ガス導入ポート１４には、処理に必要なガスを上記処理容器６内へ供給するガス供給系２６が設けられている。図示例では、ガス供給系２６は１つしか記載していないが、実際には使用する複数のガス種に対応させて複数のガス供給系２６が設けられることになる。

上記ガス供給系２６は、上記ガス導入ポート１４に接続されたガス通路２８を有しており、このガス通路２８の途中には、本発明に係る流量制御装置３０が介設されており、後述するように複数のガス種の流量を制御するようになっている。この流量制御装置３０の構成については後述する。

この流量制御装置３０よりも下流側のガス通路２８には、このガス通路２８を開閉する第１の開閉弁Ｖ１が介設されている。また、このガス通路２８の上流側は、複数、ここでは２つの分岐ガス路３２、３４が形成されており、各分岐ガス路３２、３４の途中にはこの分岐ガス路３２、３４を開閉するためにそれぞれ第２及び第３の開閉弁Ｖ２、Ｖ３が介設されている。

そして、上記分岐ガス路３２、３４には、それぞれ異なるガス種、例えばＡガスとＢガスとを流すようになっている。従って、上記開閉弁Ｖ２、Ｖ３を切り替えることによってＡガスとＢガスとを選択的に流すことができるようになっている。図示例では、一方の分岐ガス路３２にＡガスを流し、他方の分岐ガス路３４にはＢガスを流すようになっている。尚、上記分岐ガス路は２つに限定されず、更に多くの分岐ガス路を設けて、更に多くの異なるガス種を流すことができるようにしてもよい。

また、上記流量制御装置３０と第１の開閉弁Ｖ１との間のガス通路２８と、排気系１８の圧力制御弁２２と排気ポンプ２４との間の排気通路２０とを連結してベント管３６が接続されており、処理容器６内を介することなくガスを排気系１８に流すことができるようになっている。またこのベント管３６の途中には、これを開閉する第４の開閉弁Ｖ４が介設されている。

そして、この処理装置２は、この装置全体を制御する装置制御部４０を有している。この装置制御部４０は、例えばコンピュータ等よりなり、この動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体４２に記憶されている。この記憶媒体４２は、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ハードディスク、フラッシュメモリ或いはＤＶＤ等よりなる。具体的には、この装置制御部４０からの指令により、各ガスの供給の開始、停止や流量制御、プロセス温度やプロセス圧力の制御等が行われる。

更に、上記装置制御部４０は、制御に必要な各種の処理情報、例えばガス種に関する情報や設定流量や各開閉弁の開閉の動作のタイミング等を入力したり、装置側よりオペレータ側に対して必要な処理情報を出力したりするための入出力部４４を有している。また、この入出力部４４には、必要な情報を視覚的に見るための表示部４６が設けられている。例えばこの表示部４６では、流量制御装置３０において流す各種のガスの最大流量（フルスケール）を切り替え可能に表示できるようになっている。上記入出力部４４は、例えばテンキー等を有し、各種の数値も入力できるようになっており、プロセスレシピに関する各種の処理情報を入力したり、訂正できるようになっている。このような入出力部４４は、例えばタッチパネルセンサで構成してもよい。

上記装置制御部４０のメモリでは、用いられるガス種と上記開閉弁との関係が予め関連づけられており、ガス種に関する情報として例えば開閉弁を指定することにより、用いるガス種を特定できるようになっている。例えばプロセスレシピにおいて第２の開閉弁Ｖ２を”開く”指令を入力すれば、”Ａガス”を流すことを意味し、第３の開閉弁Ｖ３を”開く”指令を入力すれば、”Ｂガス”を流すことを意味することになる。そして、この装置制御部４０では、上記ガス種が特定されると、特定されたガス種を示すガス種選択信号Ｓａ及びそのガス種の流量を示す流量指示信号Ｓｂを上記流量制御装置３０に向けて通信ライン４８を介して送信できるようになっている。

上記装置制御部４０は、上記したような通信を行うために通信ボード４０Ａを有している。ここでは、この通信ボード４０Ａは、例えばデジタル通信を行うことができるようになっている。このデジタル通信の規格としては例えば”ＲＳ４８５”等が用いられる。

＜流量制御装置の構成＞
次に、上記流量制御装置３０の構成について、図２及び図３も参照して説明する。この流量制御装置３０は、上記ガス通路２８の途中に介設されて、両端が上記ガス通路２８の上流側と下流側に接続される主ガス管５０を有しており、この両端のフランジ５０Ａで上記ガス通路２８に接続されている。

この流量制御装置３０内には、更に、上記主ガス管５０に流れるガスの流量を検出して流量信号Ｓ１を出力する流量検出手段５２と、上記主ガス管５０に設けられて、ガスの流量を制御する流量制御弁機構５４と、外部より入力される流量指示信号Ｓｂと目標流量との関係を表すための、複数のガス種に対応した複数の換算データを記憶する本発明の特徴とする換算データ記憶部５６と、外部より入力されるガス種選択信号Ｓａに基づいて上記複数の換算データから対応する換算データを選択し、更に流量指示信号Ｓｂに基づいて目標流量を求め、この目標流量と上記流量信号Ｓ１とに基づいて上記流量制御弁機構５４を制御する流量制御本体５８を有している。

更に、上記流量制御本体５８は、外部との通信を行う通信部６０が接続されており、前述したように装置制御部４０側と双方向で通信（デジタル通信）を行うようになっている。

上記流量検出手段５２は、主ガス管５０の途中に介設されたバイパス管６２と、このバイパス管６２を迂回するように両側に接続されたセンサ管６４とを有しており、主ガス管５０内を流れるガス流量を上記両管６２、６４で一定の比率で分配するようになっている。

上記センサ管６４には、温度に応じて抵抗値が変化する抵抗線６６が長さ方向に沿って巻き付けられており、この抵抗線６６がセンサ回路６８に接続されている。そして、上記センサ回路６８には、ブリッジ回路（図示せず）が設けられており、上記抵抗線６６に定電流を流した状態でセンサ管６４内にガスが流れることによって生ずる熱移動量を上記抵抗線６６の抵抗変化として上記ブリッジ回路で検出し、これに基づいて実際に流れているガス流量を検出するようになっている。そして、このセンサ回路６８は、上記検出したガス流量を流量信号Ｓ１として上記流量制御本体５８に向けて出力するようになっている。

また、上記流量制御弁機構５４は、上記主ガス管５０の途中に介設された流量制御弁７０を有している。この流量制御弁７０は、例えば弁口に対して薄い金属板よりなるダイヤフラム（図示せず）を接近及び離間させることにより弁開度を調整できるようになっており、上記ダイヤフラムは、例えばピエゾ素子等の圧電素子よりなるアクチュエータ７２により上記弁開度が調整される。上記アクチュエータ７２は、バルブ駆動回路７４からの駆動電流によって動作されるようになっている。

上記換算データ記憶部５６には、例えば図３に示すような流量指示信号と目標流量との関係を表すための換算データが予め記憶されている。ここでは複数のガス種、すなわちＡガスとＢガスの２種類のガス種の直線的な換算データが記憶されている。ここでは換算データは、本発明の理解を容易にするためにグラフとして表されており、横軸に外部より入力される流量指示信号Ｓｂをとり、縦軸に目標流量がとられている。この流量指示信号Ｓｂは、アナログ信号の場合には、０〜５ボルトの範囲内で示されており、電圧の大きさに応じた目標流量となるように設定されている。５ボルトの時の流量がフルスケールとなり、そのガス種を流すことができる最大流量となっている。

従って、ここではＡガスの場合にはフルスケールで１０００ｓｃｃｍの流量で流すことができ、Ｂガスの場合にはフルスケールで２０００ｓｃｃｍの流量で流すことができることになる。上記流量指示信号Ｓｂがデジタル信号の場合には、上記グラフの横軸は、アナログ信号の０〜５ボルトに対応した値となっている。ちなみに、Ａガスは例えばモノシランガスに対応し、ＢガスはＮ_２ ガスに対応している。この直線状の換算データは、ガス種によって傾きが異なっている。

尚、ここでは複数の換算データとして発明の理解を容易にするために直線状のグラフを用いたが、これに限定されず、上記グラフの数値を示す表や関数等でもよく、更には上記数値を表すことができる全てのものを換算データとして用いることができる。

そして、上記流量制御本体５８は、例えばコンピュータ等よりなり、外部より入力されるガス種選択信号Ｓａに基づいて図３中のＡガスの換算データを用いるのか、Ｂガスの換算データを用いるのかを選択する。更に、図３中において選択された換算データと外部より入力される流量指示信号Ｓｂとに基づいて目標流量を求めることになる。そして、この目標流量を実現するように、バルブ駆動回路７４に向けてバルブ駆動信号Ｓ２を出力してガス流量をフィードバックにより例えばＰＩＤ制御するようになっている。

＜動作の説明＞
次に、以上のように構成された処理装置２の動作について説明する。まず、オペレータは、半導体ウエハＷの処理すべき手順を示すプロセスレシピをコンピュータに読み取り可能なプログラムとして入出力部４４から入力し、例えば記憶媒体４２に記憶させておく。このプロセスレシピを外部より通信により入力する場合もある。このプロセスレシピには、この処理装置２の全体の各構成部品の動作の手順、すなわち各工程の手順が予め規定されている。そして、プロセスレシピの入力時には、処理時のプロセス圧力、プロセス温度、プロセス時間、用いるガス種（ガス種に関する情報）、各ガス種の流量（設定流量）、各開閉弁の開閉動作等のプロセス条件なども入出力部４４より入力できるようになっている。

また、上記装置制御部４０は、動作の手順が予め規定されたプロセスレシピにおける各工程と用いるガス種とが予め関連付けられており、上記ガス種に関する情報として前記プロセスレシピの工程を特定することによりガス種を特定できるようになされている。すなわち、工程毎に用いるガス種が予め定められている。また、各ガス種の流量は、記憶媒体４２に含まれる書き替え可能なテーブルやプロセスレシピに記載されており、これを参照することによりガス流量が決定される。ここで、入出力部４４にて、使用するガス種及びその流量を設定する場合について説明する。例えばＡガスを所定の流量、例えば４００ｓｃｃｍで所定の時間だけ流し、その後でＢガスを所定の流量、例えば１０００ｓｃｃｍで所定の時間だけ流すように設定する場合を例にとって説明する。

まず、入出力部４４において、ガス種に関する情報として”第２の開閉弁”Ｖ２を”開状態”にする指示を入力し、設定流量として”４００ｓｃｃｍ”にする指示を入力すると、この装置制御部４０においては、”第２の開閉弁Ｖ２＝Ａガス”及び”第３の開閉弁Ｖ３＝Ｂガス”として予め関連づけられているので、”Ａガスを４００ｓｃｃｍ流す”という指示が入力されたことになる。

また同様にして、ガス種に関する情報として”第３の開閉弁”Ｖ３を”開状態”にする指示を入力し、設定流量として”１０００ｓｃｃｍ”にする指示を入力すると、この装置制御部４０においては、”Ｂガスを１０００ｓｃｃｍ流す”という指示が入力されたことになる。

上記情報を入力する操作の際、”第２の開閉弁Ｖ２を開状態にする”指示を入力すると、装置制御部４０では”Ａガス”を特定して認識するので、Ａガスを流すことができる最大流量、すなわちフルスケールの値として”１０００ｓｃｃｍ”を表示部４６に表示させる。従って、オペレータは、表示されたこのフルスケールの値を参照することによって、これよりも大きな値を入力することはなく入力ミスが発生することを防止することができる。

また同様に、”第３の開閉弁Ｖ３を開状態にする”指示を入力すると、装置制御部４０では”Ｂガスを流す”ことを認識するので、Ｂガスを流すことができる最大値、すなわちフルスケールの値として”２０００ｓｃｃｍ”を表示させる。従って、オペレータは、表示されたこのフルスケールの値を参照することによって、これよりも大きな値を入力することはなく入力ミスが発生することを防止することができる。

以上のような指示内容を含むプロセスレシピが上記記憶媒体４２に記憶される。そして、実際に半導体ウエハＷの処理を行う場合には、この記憶媒体４２に記載されたプロセスレシピに沿って処理が行われることになる。

さて、実際に半導体ウエハＷに対して処理が実行されて、各ガスを流す工程になった場合について説明する。まず、プロセスレシピに基づいて装置制御部４０から”Ａガスを４００ｓｃｃｍ流す”指示を出力する場合には、装置制御部４０の通信ボード４０Ａからは通信ライン４８を介して流量制御装置３０に向けてガス種選択信号Ｓａと流量指示信号Ｓｂが出力される。この場合、ガス種選択信号Ｓａは”Ａガス”を選択する内容となっている。また流量指示信号Ｓｂは”４００ｓｃｃｍ”を指示する内容となっている。尚、この際、分岐ガス路３２の第２の開閉弁Ｖ２は開状態になされ、Ａガスを流す準備がなされる。

上記両信号は、流量制御装置３０の通信部６０で受信されて流量制御本体５８に伝えられる。この流量制御本体５８では、上記ガス種選択信号Ｓａと流量指示信号Ｓｂに基づいて上記換算データ記憶部５６に記憶される図３に示す換算データからＡガス用の換算データを選択し、この時の目標流量を求める。ここでは、上記通信はデジタル通信でなされているので、流量指示信号Ｓｂは、アナログ信号の場合の”２ボルト”に相当する内容となっている。

図３中においてＡガスの換算データの直線とアナログ信号の場合の”２ボルト”に相当する部分の交点として目標流量として”４００ｓｃｃｍ”が求められることになる。そして、流量制御本体５８は、流量制御機構５４のバルブ駆動回路７４にバルブ駆動信号Ｓ２を出力することにより、アクチュエータ７２を駆動して流量制御弁７０を開いてＡガスを流すと同時に、流量検出手段５２のセンサ回路６８からの流量信号Ｓ１をフィードバック信号としてＰＩＤ制御を行い、Ａガスを目標流量である４００ｓｃｃｍだけ安定的に流すようになっている。

この際、センサ回路６８で検出された流量信号Ｓ１は、上記した制御に用いられるのみならず、確認のために通信部６０より装置制御部４０へ送信されている。ここで上記流れの主要部を簡単に説明すると、以下のようになる。［ガス種に関する情報（開閉弁を特定）／補正流量の入力（ガス種の特定）］→［ガス種選択信号Ｓａ／流量支持信号Ｓｂの送信］→［特定のガス種の目標流量の特定］→［目標流量になるようにフィードバックによるＰＩＤ制御］

そして、Ｂガスを流す場合も上記したと同様に行われる。すなわち、また、プロセスレシピに基づいて装置制御部４０から”Ｂガスを１０００ｓｃｃｍ流す”指示を出力する場合には、装置制御部４０の通信ボード４０Ａからは通信ライン４８を介して流量制御装置３０に向けてガス種選択信号Ｓａと流量指示信号Ｓｂが出力される。この場合、ガス種選択信号Ｓａは”Ｂガス”を選択する内容となっている。また流量指示信号Ｓｂは”１０００ｓｃｃｍ”を指示する内容となっている。尚、この際、分岐ガス路３４の第３の開閉弁Ｖ３は開状態になされ、Ｂガスを流す準備がなされる。

上記両信号は、流量制御装置３０の通信部６０で受信されて流量制御本体５８に伝えられる。この流量制御本体５８では、上記ガス種選択信号Ｓａと流量指示信号Ｓｂに基づいて上記換算データ記憶部５６に記憶される図３に示す換算データからＢガス用の換算データを選択し、この時の目標流量を求める。ここでは、上記通信はデジタル通信でなされているので、流量指示信号Ｓｂは、アナログ信号の場合の”２．５ボルト”に相当する内容となっている。

図３中においてＢガスの換算データの直線とアナログの場合の”２．５ボルト”に相当する部分の交点として目標流量として”１０００ｓｃｃｍ”が求められることになる。そして、流量制御本体５８は、流量制御機構５４のバルブ駆動回路７４にバルブ駆動信号Ｓ２を出力することにより、アクチュエータ７２を駆動して流量制御弁７０を開いてＢガスを流すと同時に、流量検出手段５２のセンサ回路６８からの流量信号Ｓ１をフィードバック信号としてＰＩＤ制御を行い、Ｂガスを目標流量である１０００ｓｃｃｍだけ安定的に流すようになっている。

この際、センサ回路６８で検出された流量信号Ｓ１は、上記した制御に用いられるのみならず、確認のために通信部６０より装置制御部４０へ送信されている。上記のように、Ｂガスの流れもＡガスの場合と同じである。

従来の流量制御装置においては、換算データとしては１の換算データ、例えばＡガス用のみの換算データが設定されていたことから、Ｂガスを流す場合には、オペレータが流したいＢガスの流量、すなわち１０００ｓｃｃｍをコンバージョンファクタの値で補正して補正流量を求め、この補正流量を入力しなければならないことから、オペレータにとって煩雑であったり、補正流量を求めるときに間違いが生じたりする恐れがあった。しかしながら、本発明にあっては、例えばＢガスを流す場合にコンバージョンファクタの値で補正流量を求める必要がないので、オペレータにとって煩雑さをなくすことができることになる。

このように、本発明においては、ガス通路２８に流れるガスの流量を制御する流量制御装置３０において、被処理体Ｗの具体的な処理態様を表すプロセスレシピの作成時に従来行われていたコンバージョンファクタ値を用いた煩雑な手計算等を不要にすることができ、従って、煩雑な操作を行うことなく複数のガス種に対して流量制御を行うことができる。

尚、上記実施例にあっては、第２及び第３の開閉弁Ｖ２、Ｖ３とガス種、すなわちＡガス及びＢガスとを予め関連づけておき、ガス種に関する情報として、開状態にすべき開閉弁を特定することにより、用いるガス種も特定するようにしていたが、これに限定されず、ガス種に関する情報として用いるガス種を直接入力するようにしてもよい。この場合には、例えば第２及び第３の開閉弁Ｖ２、Ｖ３に対しても、個別に開閉動作を指示することになる。このように、入出力部４４へ入力する入力態様は特に限定されるものではない。

また、上記実施例では２種類のガス種を用いる場合を例にとって説明したが、これに限定されず、３種類以上のガス種に対しても本発明を適用することができる。この場合には、換算データ記憶部５６には、３種類以上のガス種に対応する換算データが予め記憶されることになる。

また、上記実施例では、流量制御装置３０と装置制御部４０とは、デジタル通信を行う場合について説明したが、これに限定されず、アナログ通信で行うようにしてもよいのは勿論である。また、ここでは半導体ウエハを一度に複数枚処理するバッチ式の処理装置を例にとって説明したが、これに限定されず、半導体ウエハを１枚ずつ処理する枚葉式の処理装置についても本発明を適用することができる。

＜実際の成膜時の動作の一例＞
ここで実際の成膜時の動作の一例について説明する。ここではシリコンナイトライド膜（ＳｉＮ膜）を成膜する場合を例にとって説明する。図４はＳｉＮ膜を成膜する時の各ガスの供給形態の一例を示すタイミングチャートである。ここではガス種の一例としてアンモニア［ＮＨ_３ ］（図４（Ａ）、ジクロルシラン［ＤＣＳ］（図４（Ｂ）、窒素［Ｎ_２ ］（図４（Ｃ）を用いている。従って、図１に示すようなガス供給系２６として上記３種類のガス種に対応するガス供給系が設けられており、そのいずれのガス供給系にも先に説明したようにガス種に対応した流量制御装置３０が設けられる。また、処理装置全体の動作は１つの装置制御部４０により行われる。

前述したように、この成膜処理の各工程の手順を規定するプロセスレシピは、例えば予めコンピュータに読み込ませている。そして、各工程毎に用いるガス種は、工程をプロセスレシピにより特定することにより予め定められている。更には、各工程毎のガス流量も予め定められている。

図４中では”開”は、対応するガス種を処理容器６内へ導入するための開閉弁を開くことを意味し、”閉”はそれを閉じることを意味する。各ガス種選択信号Ｓａ及び流量指示信号Ｓｂは、プロセスレシピに従って各工程毎に送出され、前述したように図３に示す換算データのグラフを参照することにより実際の目標流量が求められて制御される。

まず、未処理の半導体ウエハＷをアンロードされているウエハボート８に移載すると、このウエハボート８を上昇させて処理容器６内へロードし、処理容器６内を蓋部１０で密閉する。このウエハボート８には、例えば５０〜１５０枚程度のウエハＷが保持されている。そして、リークチェック等を行った後に、実際の成膜処理へ移行する。

まず、加熱手段１２によりウエハＷをプロセス温度まで昇温し、この温度を維持する。そして、アンモニアのプリパージ工程では、アンモニアと窒素ガスの各開閉弁を開いて上記両ガスをそれぞれ所定の流量で流してプリパージ工程を行なう。このプリパージ工程の後は、更に両ガスを継続して流してアンモニアの本パージ工程を行なう。

そして、次に上記両ガスに加えて、ＤＣＳガスの開閉弁を開いてＤＣＳガスを所定の流量で流してプリ成膜工程を行なう。更に上記３つのガスを継続的に流し本成膜工程を行なう。これにより、ウエハＷの表面にはシリコン窒化膜が形成されることになる。上記各工程では、前述したように各工程毎にそれぞれのガス流量が設定されている。そして、上記成膜工程が完了したならば、ＤＣＳガスの開閉弁を閉じてこのガスの供給を停止し、他の２つのアンモニアと窒素ガスはそのまま継続して流してアンモニアのパージ工程を行なう。

そして、このパージ工程が終了したならば、アンモニアの開閉弁と窒素ガスの開閉弁を共に閉じて両ガスの供給を停止する。この状態で排気系１８のみを継続して動作して処理容器６内の雰囲気を低圧まで真空排気する真空排気工程を行なう。その後、再び窒素ガスの開閉弁を開いて窒素ガスを処理容器６内へ導入することにより処理容器６内を大気圧復帰させ、ウエハボード８を降下させることにより処理済の半導体ウエハＷを処理容器６内からアンロードして１バッチの成膜処理を完了することになる。上記成膜処理は、処理の一形態を単に一例として示した過ぎず、本発明は他の処理態様にも全て適用できるのは勿論である。

尚、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、この半導体ウエハにはシリコン基板やＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体基板も含まれ、更にはこれらの基板に限定されず、液晶表示装置に用いるガラス基板やセラミック基板等にも本発明を適用することができる。

２ 処理装置
４ 処理装置本体
６ 処理容器
８ ウエハボート（保持手段）
１２ 加熱手段
１８ 排気系
２６ ガス供給系
２８ ガス通路
３０ 流量制御装置
３２，３４ 分岐ガス路
４０ 装置制御部
４４ 入出力部
４６ 表示部
４８ 通信ライン
５０ 主ガス管
５２ 流量検出手段
５４ 流量制御弁機構
５６ 換算データ記憶部
５８ 流量制御本体
６０ 通信部
６２ バイパス管
６４ センサ管
６８ センサ回路
７０ 流量制御弁
Ｖ１ 第１の開閉弁
Ｖ２ 第２の開閉弁
Ｖ３ 第３の開閉弁
Ｓａ ガス種選択信号
Ｓｂ 流量指示信号
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）

Claims (7)

1. ガス通路に流れるガス流量を制御する流量制御装置において、
   前記ガス通路に接続される主ガス管と、
   前記主ガス管に流れるガスの流量を検出して流量信号を出力する流量検出手段と、
   前記主ガス管に設けられて弁開度を変えることによって流量を制御する流量制御弁機構と、
   外部より入力される流量指示信号と目標流量との関係を表すための、複数のガス種に対応した複数の換算データを記憶する換算データ記憶部と、
   外部より入力されるガス種選択信号に基づいて前記複数の換算データから対応する換算データを選択すると共に前記流量指示信号に基づいて前記目標流量を求め、該目標流量と前記流量信号とに基づいて前記流量制御弁機構を制御する流量制御本体と、
   を備えたことを特徴とする流量制御装置。
2. 前記流量指示信号と前記ガス種選択信号とに関して外部と通信を行う通信部を有することを特徴とする請求項１記載の流量制御装置。
3. 被処理体に対して処理を施す処理装置において、
   前記被処理体を収容する処理容器を有して前記被処理体に対して処理を施す処理装置本体と、
   前記処理容器内を排気する排気系と、
   途中に請求項１または２記載の流量制御装置が介設され、該流量制御装置の上流側に異なるガス種を流すために開閉弁が介設された複数の分岐ガス路が形成され、下流側が前記処理容器に接続されたガス通路を有するガス供給系と、
   少なくともガス種に関する情報と設定流量とを含む処理情報を入出力する入出力部を有して装置全体の制御を行う装置制御部と、
   を備えたことを特徴とする処理装置。
4. 前記装置制御部は、前記ガス種に関する情報に基づいてガス種選択信号を形成することを特徴とする請求項３記載の処理装置。
5. 前記装置制御部は、ガス種と前記開閉弁とが予め関連づけられており、前記ガス種に関する情報として前記開閉弁を特定することによりガス種を特定できるようになされていることを特徴とする請求項４記載の処理装置。
6. 前記装置制御部は、表示部を有し、流量を最大に流すことができるフルスケールの流量がガス種に応じて表示するようになされていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の処理装置。
7. 前記装置制御部は、動作の手順が予め規定されたプロセスレシピにおける各工程と用いるガス種とが予め関連付けられており、前記ガス種に関する情報として前記プロセスレシピの工程を特定することによりガス種を特定できるようになされていることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか一項に記載の処理装置。

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