JP2013197249A

JP2013197249A - 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び流量制御方法

Info

Publication number: JP2013197249A
Application number: JP2012061682A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Marubayashi; 哲也丸林; Yoshitaka Ooura; 由貴大浦; Kiyohisa Ishibashi; 清久石橋
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2013-09-30

Abstract

【課題】用いる装置を構成を簡単にしやすく、用いる装置を小型化しやすい基板処理装置、半導体装置の製造方法及び流量制御方法を提供する。
【解決手段】基板処理装置１００は、複数の処理ガス供給管３１０等及び複数の処理ガス供給管３１０等にそれぞれが取り付けられたマスフローコントローラ４４０等を備えた処理ガス供給機構３００と、複数の処理ガス供給管３１０等に不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構５００と、を有し、不活性ガス供給機構５００は、処理ガス供給管３１０等にそれぞれ連通する不活性ガス供給管５１０と、不活性ガス供給管５１０に取り付けられた複数のマスフローメータ５４０等とを有し、複数の処理ガス供給管３１０等に取り付けられたマスフローコントローラ４４０等の制御可能な最大流量値に応じて、複数のマスフローメータ５４０等のいずれかを用いるように制御するコントローラ６００をさらに有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板処理装置、半導体装置の製造方法及び流量制御方法に関する。

特許文献１には、基板を収容し処理する処理室と、前記処理室内で基板を保持する基板保持手段と、前記処理室に開口した排気口とを有する基板処理装置であって、前記処理室が前記基板を収容する基板収容空間であって、前記排気口を含む基板収容空間と、非基板収容空間とを含み、前記基板収容空間と前記非基板収容空間との間に前記基板収容空間の雰囲気が非基板収容空間へ流入するのを防止する拡散防止体と、前記非基板収容空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段とを有し、前記不活性ガスは前記排気口より排気されることを特徴とする基板処理装置が開示されている。

特開２００５−１９７５４１号公報

従来の技術においては、多数の流量測定器を必要とする場合があり、この場合、用いる装置構成が複雑になりやすく装置が大型化しやすいとの問題があった。

本発明の目的は、用いる装置の構成を簡単にしやすく、用いる装置を小型化しやすい基板処理装置、半導体装置の製造方法及び流量制御方法を提供することにある。

請求項１に係る本発明は、収納した基板を処理する処理室と、前記処理室に処理ガスを供給するように、それぞれが前記処理室と連通する複数の処理ガス供給管と、前記複数の処理ガス供給管のそれぞれに取り付けられていて、前記処理室に供給する処理ガスの流量を制御する複数の流量制御器とを備えた処理ガス供給手段と、前記処理室内を排気する排気手段と、前記複数の処理ガス供給管に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、を有し、前記不活性ガス供給手段は、前記複数の処理ガス供給管のいずれかの処理ガスの供給方向において前記流量制御器よりも上流側の位置に不活性ガスを供給するように、前記複数の処理ガス供給管のそれぞれに連通された不活性ガス供給管と、不活性ガスの流量を測定するように、前記不活性ガス供給管にそれぞれが取り付けられていて、測定可能な最大流量値が互いに異なる複数の流量測定器と、を有し、前記不活性ガス供給管から不活性ガスが供給される前記処理ガス供給管に取り付けられた前記流量制御器の制御可能な最大流量値に応じて、前記複数の流量測定器のいずれかを用いるように、少なくとも前記不活性ガス供給手段を制御する制御部をさらに有する基板処理装置である。

請求項２に係る本発明は、基板を収納した処理室に、複数の処理ガスを供給する複数の処理ガス供給管から前記複数の処理ガスを供給して前記基板に処理を行う工程と、前記処理ガス供給管のそれぞれと取り付けられている複数の流量制御器の制御可能な最大流量値に応じて、前記複数の処理ガス供給管のそれぞれに連通された複数の不活性ガス供給管にそれぞれが取り付けられていて測定可能な最大流量値が互いに異なる複数の流量測定器のいずれかを用いて、前記流量測定器の流量確認を行う工程と、を有する半導体装置の製造方法である。

請求項３に係る本発明は、処理ガス供給管のそれぞれと取り付けられている複数の流量測定器の制御可能な最大流量値に応じて、前記複数の処理ガス供給管のそれぞれに連通された複数の不活性ガス供給管にそれぞれが取り付けられていて測定可能な最大流量値が互いに異なる複数の流量測定器のいずれかを用いて、前記流量測定器の流量確認を行う流量制御方法である。

本発明によれば、用いる装置の構成を簡単にしやすく、用いる装置を小型化しやすい基板処理装置、半導体装置の製造方法及び流量制御方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る基板処理装置を示す図である。図１に示す基板処理装置が有する処理ガス供給機構の構成の一部を分解して示す図である。図１に示す基板処理装置が有する処理ガス供給機構と不活性ガス供給機構との構成を模式的に示す図である。図１に示す基板処理装置の動作を説明する第１の図である。図１に示す基板処理装置の動作を説明する第２の図である。図１に示す基板処理装置の動作を説明する第３の図である。

次に本発明実施形態に係る基板処理装置の形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の実施形態に係る基板処理装置１００が示されている。図１に示されているように、基板処理装置１００は処理炉２０２を有し、処理炉２０２は、反応管として用いられているアウターチューブ２０５を有している。アウターチューブ２０５は、石英（ＳｉＯ_２）又は炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。アウターチューブ２０５の内側の筒中空部には、基板として用いられているウエハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、ウエハ２００を、後述するボート２１７によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。

アウターチューブ２０５の外側には、アウターチューブ２０５と同心円状に、ウエハ２００を加熱する加熱機構として用いられているヒータ２０６が設けられている。ヒータ２０６は円筒形状であり、ヒータ素線とその周囲に設けられた断熱部材とにより構成され、図示しない保持体に支持されることにより垂直に据え付けられている。なお、ヒータ２０６近傍には、処理室２０１内の温度を検出する温度検出体としての温度センサ（図示せず）が設けられている。

アウターチューブ２０５の下方には、アウターチューブ２０５と同心円状に、マニホールド２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えば、ステンレス等からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。また、マニホールド２０９は、アウターチューブ２０５を支持するように設けられている。マニホールド２０９とアウターチューブ２０５との間には、シール部材としてのＯリングが設けられている。

マニホールド２０９の下方には、待機室として用いられているロードロック室１４１が設けられている。ロードロック室１４１を構成する耐圧筐体１４０の天板１４０ｂとマニホールド２０９との間には、シール部材としてのＯリングが設けられている。マニホールド２０９が天板１４０ｂにより支持されることにより、アウターチューブ２０５は垂直に据え付けられた状態となっている。アウターチューブ２０５とマニホールド２０９とにより反応容器が形成される。天板１４０ｂには、処理炉２０２の開口部である炉口１６１が設けられている。

マニホールド２０９の側壁には、ガス排気管２３１が接続されている。排気手段としてのガス排気管２３１の下流側には、ＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｒｅｓｓｕｒｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４２を介して、真空ポンプ等の真空排気装置２４６が接続されている。ガス排気管２３１と、ＡＰＣバルブ２４２と、真空排気装置２４６とが、処理室２０１内を排気する排気手段として用いられている。

ＡＰＣバルブ２４２は、その開度により処理室２０１内の圧力を調整する圧力調整器として機能する。ＡＰＣバルブ２４２の上流側におけるガス排気管２３１内には、処理室２０１内の圧力を検知する圧力検知手段として用いられている圧力センサ（不図示）が設けられている。この圧力センサは、ガス排気管２３１内に配置することに替えて、処理室２０１内に配置しても良い。

ロードロック室１４１を構成する耐圧筐体１４０の外面には、ボートエレベータ１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５は、下基板２４５、ガイドシャフト２６４、ボール螺子２４４、上基板２４７、昇降モータ２４８、昇降基板２５２、及びベローズ２６５を有する。下基板２４５は、ロードロック室１４１を構成する側壁の外面に水平姿勢で固定されている。下基板２４５には、昇降台２４９と嵌合するガイドシャフト２６４、及び昇降台２４９と螺合するボール螺子２４４がそれぞれ鉛直な姿勢で設けられている。

ガイドシャフト２６４及びボール螺子２４４の上端には、上基板２４７が水平姿勢で固定されている。ボール螺子２４４は、上基板２４７に設けられた昇降モータ２４８により回転するように構成されている。また、ガイドシャフト２６４は、昇降台２４９の上下動を許容しつつ水平方向の回転を抑制するように構成されている。そして、ボール螺子２４４を回転させることにより、昇降台２４９が昇降するように構成されている。

昇降台２４９には、中空の昇降シャフト２５０が垂直姿勢で固定されている。昇降台２４９と昇降シャフト２５０との連結部は、気密に構成されている。昇降シャフト２５０は、昇降台２４９と共に昇降するように構成されている。昇降シャフト２５０の下方側端部は、ロードロック室１４１を構成する天板１４０ｂを貫通している。天板１４０ｂに設けられる貫通穴の内径は、昇降シャフト２５０と天板１４０ｂとが接触することのないように、昇降シャフト２５０の外径よりも大きく構成されている。

ロードロック室１４１と昇降台２４９との間には、昇降シャフト２５０の周囲を覆うように、伸縮性を有する中空伸縮体としてのベローズ２６５が設けられている。昇降台２４９とベローズ２６５との連結部、及び天板１４０ｂとベローズ２６５との連結部はそれぞれ気密に構成されており、ロードロック室１４１内の気密が保持されるように構成されている。ベローズ２６５は、昇降台２４９の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有している。ベローズ２６５の内径は、昇降シャフト２５０とベローズ２６５とが接触することのないように、昇降シャフト２５０の外径よりも充分に大きく構成されている。

ロードロック室１４１内に突出した昇降シャフト２５０の下端には、昇降基板２５２が水平姿勢で固定されている。昇降シャフト２５０と昇降基板２５２との連結部は、気密に構成されている。昇降基板２５２の上面には、Ｏリング等のシール部材を介してシールキャップ２１９が気密に取り付けられている。シールキャップ２１９は、例えばステンレス等の金属より構成され、円盤状に形成されている。

昇降モータ２４８を駆動してボール螺子２４４を回転させ、昇降台２４９、昇降シャフト２５０、昇降基板２５２、及びシールキャップ２１９を上昇させることにより、処理炉２０２内にボート２１７が搬入（ボートローディング）されるとともに、処理炉２０２の開口部である炉口１６１がシールキャップ２１９により閉塞されるよう構成されている。また、昇降モータ２４８を駆動してボール螺子２４４を回転させ、昇降台２４９、昇降シャフト２５０、昇降基板２５２、及びシールキャップ２１９を下降させることにより、処理室２０１内からボート２１７が搬出（ボートアンローディング）されるよう構成されている。

昇降基板２５２の下面には、Ｏリング等のシール部材を介して駆動部カバー２５３が気密に取り付けられている。昇降基板２５２と駆動部カバー２５３とにより駆動部収納ケース２５６が構成されている。駆動部収納ケース２５６の内部は、ロードロック室１４１内の雰囲気と隔離されている。駆動部収納ケース２５６の内部には、回転機構２５４が設けられている。回転機構２５４には電力供給ケーブル２５８が接続されている。電力供給ケーブル２５８は、昇降シャフト２５０の上端から昇降シャフト２５０内を通って回転機構２５４まで導かれており、回転機構２５４に電力を供給するように構成されている。

回転機構２５４が備える回転軸２５５の上端部は、シールキャップ２１９を貫通して、基板保持具としてのボート２１７を下方から支持するように構成されている。回転機構２５４を作動（回転）させることにより、ボート２１７に保持された基板を処理室２０１内で回転させることが可能なように構成されている。

駆動部収納ケース２５６の内部であって回転機構２５４の周囲には、冷却機構２５７が設けられている。冷却機構２５７及びシールキャップ２１９には冷却流路２５９が形成されている。冷却流路２５９には冷却水を供給する冷却水配管２６０が接続されている。冷却水配管２６０は、昇降シャフト２５０の上端から昇降シャフト２５０内を通って冷却流路２５９まで導かれ、冷却流路２５９にそれぞれ冷却水を供給するように構成されている。

基板保持具として用いられているボート２１７は、例えば石英（ＳｉＯ_２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料から構成され、複数枚のウエハ２００を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持するように構成されている。ボート２１７の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる円板形状をした断熱部材としての断熱板２１６が、水平姿勢で多段に複数枚配置されている。断熱板２１６は、ヒータ２０６からの熱をマニホールド２０９側に伝えにくくするように機能する。

また、基板処理装置１００は、処理室２０１内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段として用いられている処理ガス供給機構３００を有し、処理ガス供給機構３００は、第１の処理ガス供給管３１０を有する。第１の処理ガス供給管３１０は、処理室２０１内に処理ガスを供給する複数の処理ガス供給管の１つとして用いられていて、マニホールド２０９を貫通するようにマニホールド２０９に装着されていて、一端部側が処理室２０１の外側に位置し、他端部側が処理室２０１内に位置するように配置されている。より具体的には、第１の処理ガス供給管３１０は処理室２０１の内壁に沿ってノズル状に鉛直方向に立ち上がり、下流側端部が処理室２０１内の上部にガス供給口を構成している。処理ガス供給機構３００の詳細は後述する。

また、基板処理装置１００は、例えば第１の処理ガス供給管３１０等に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段として用いられている不活性ガス供給機構５００を有し、不活性ガス供給機構５００は、不活性ガス供給管５１０を有する。不活性ガス供給管５１０は、例えば、第１の処理ガス供給管３１０に連通している。不活性ガス供給機構５００の詳細は後述する。

また、基板処理装置１００は、制御部として用いられているコントローラ６００を有する。コントローラ６００は、例えばＣＰＵ等の制御回路を有し、基板処理装置１００全体を制御している。コントローラ６００は、例えば、ヒータ２０６への通電具合を調節し、処理室２０１内の温度が所望のタイミングで所望の温度分布となるように制御する。また、コントローラ６００は、例えば、ＡＰＣバルブＶ２４２の開度を調節し、処理室２０１内の圧力が所望のタイミングで所望の圧力となるように制御する。また、コントローラ６００は、例えば、ボートエレベータ１１５が所望のタイミングで所望の動作をするよう制御する。また、コントローラ６００は、例えば、回転機構２５４が所望のタイミングで所望の動作をするよう制御する。

図２は、処理ガス供給機構３００の構成の一部を分解して示す斜視図である。処理ガス供給機構３００は、先述のように第１の処理ガス供給管３１０を有し、さらに第２の処理ガス供給管３２０、第３の処理ガス供給管３３０、第４の処理ガス供給管３４０、第５の処理ガス供給管３５０、第６の処理ガス供給管３６０、第７の処理ガス供給管３７０、第８の処理ガス供給管３８０、第９の処理ガス供給管３９０、及び第１０の処理ガス供給管４１０を有している。これらの処理ガス供給管は、マニホールド２０９を貫通するようにマニホールド２０９に装着されていて、一端部側が処理室２０１の外側に位置し、他端部側が処理室２０１内に位置するように配置されているものの、図２においては、１０個の処理ガス供給管（以下、第１の処理ガス供給管３１０等とする）とマニホールド２０９とを分解した状態を示している。

第１の処理ガス供給管３１０等は、マニホールド２０９の外側に突出した部分から処理ガスが供給され、処理室２０１内に位置する端部側がら処理室２０１内に処理ガスを供給する。

第１の処理ガス供給管３１０、第２の処理ガス供給管３２０、第３の処理ガス供給管３３０、第４の処理ガス供給管３４０、及び第４の処理ガス供給管３５０は、水素（Ｈ_２）ガス、モノシラン（ＳｉＨ_４）ガス、モノゲルマンガス（ＧｅＨ_４）ガス、ジボランガス（Ｂ_２Ｈ_６）ガス、塩化水素（ＨＣｌ）ガス、及び三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）ガスから選択された少なくとも１つガスを供給することができるように構成されている。例えば、第１の処理ガス供給管３１０を用いて処理室２０１内にモノシランガスを供給するように構成する場合は、第１の処理ガス供給管３１０の処理室２０１の外側に位置する部分に、モノシランガスを供給するモノシランガス供給源４１４（図３参照）が接続されるように構成されている。

第６の処理ガス供給管３６０、第７の処理ガス供給管３７０、第８の処理ガス供給管３８０、第９の処理ガス供給管３９０、及び第１０の処理ガス供給管４１０は、水素ガス、及び塩素（Ｃｌ_２）ガスから選択された少なくとも１つのガスを供給することができるように構成されている。例えば、第６の処理ガス供給管３６０を用いて処理室２０１内に水素ガスを供給するように構成する場合は、第６の処理ガス供給管３６０の処理室２０１の外側に位置する部分に、水素ガスを供給する水素供給部（不図示）が接続されるように構成されている。

図３には、処理ガス供給機構３００と不活性ガス供給機構５００との構成が模式的に示されている。処理ガス供給機構３００は、先述のように１０個の処理ガス供給管３１０等を有するものの、図３においては、第１の処理ガス供給管３１０と、第２の処理ガス供給管３２０と、第３の処理ガス供給管３３０とを図示し、他の処理ガス供給管の図示を省略している。

図３に示すように、第１の処理ガス供給管３１０には、処理ガスの供給方向における上流側から順に、モノシランガス供給源４１４と、バルブＶ１０２と、流量制御器として用いられているマスフローコントローラ４４０とが取り付けられている。バルブＶ１０２とマスフローコントローラ４４０とは、コントローラ６００に接続されていて、コントローラ６００がバルブＶ１０２とマスフローコントローラ４４０とを制御することで、所望のタイミングで、所望の量のモノシランガスを処理室２０１へ供給することができるようになっている。

第２の処理ガス供給管３２０には、処理ガスの供給方向における上流側から順に、モノゲルマンガス供給源４１６と、バルブＶ１０４と、流量制御器として用いられているマスフローコントローラ４４２とが取り付けられている。バルブＶ１０４とマスフローコントローラ４４２とは、コントローラ６００に接続されていて、コントローラ６００がバルブＶ１０４とマスフローコントローラ４４２とを制御することで、所望のタイミングで、所望の量のモノゲルマンガスを処理室２０１へ供給することができるようになっている。

第３の処理ガス供給管３３０には、処理ガスの供給方向における上流側から順に、水素ガス供給源４１８と、バルブＶ１０６と、流量制御器として用いられているマスフローコントローラ４４４とが接続されている。バルブＶ１０６とマスフローコントローラ４４４とは、コントローラ６００に接続されていて、コントローラ６００がバルブＶ１０６とマスフローコントローラ４４４とを制御することで、所望のタイミングで、所望の量の水素ガスを処理室２０１へ供給することができるようになっている。

図３において図示を省略する第４の処理ガス供給管３４０、第５の処理ガス供給管３５０、第６の処理ガス供給管３６０、第７の処理ガス供給管３７０、第８の処理ガス供給管３８０、第９の処理ガス供給管３９０、及び第１０の処理ガス供給管４１０（それぞれ図２を参照）にも、第１の処理ガス供給管３１０、第２の処理ガス供給管３２０、及び第３の処理ガス供給管３３０と同様に、処理室２０１内へ供給される処理ガスの流量を制御する流量制御器として用いられているマスフローコントローラが取り付けられている。

マスフローコントローラ４４０と、マスフローコントローラ４４２と、マスフローコントローラ４４４との制御可能な最大流量はそれぞれに異なっていて、マスフローコントローラ４４０が制御することができる最大流量は、１ＳＬＭ（Ｓｔａｎｄａｒｄｌｉｔｅｒ／ｍｉｎ）であり、マスフローコントローラ４４２が制御することができる最大流量は、０．５ＳＬＭであり、マスフローコントローラ４４４が制御することができる最大流量は、５ＳＬＭである。また、第４の処理ガス供給管３４０、第５の処理ガス供給管３５０、第６の処理ガス供給管３６０、第７の処理ガス供給管３７０、第８の処理ガス供給管３８０、第９の処理ガス供給管３９０、及び第１０の処理ガス供給管４１０にそれぞれが取り付けられたマスフローコントローラも、それぞれに制御可能な最大流量が定まっていて、これらのマスフローコントローラの制御可能な最大流量は、０．５ＳＬＭか、１ＳＬＭか、５ＳＬＭかのいずれかとなっている。

不活性ガス供給機構５００は、先述のように不活性ガス供給管５１０を有し、不活性ガス供給管５１０には、上流側から順に不活性ガスとして用いられている窒素（Ｎ_２）ガスを供給する窒素ガス供給源５２０と、バルブＶ２０２と、バルブＶ２０４とが取り付けられている。また、不活性ガス供給管５１０は、バルブＶ２０４よりも下流側において分岐する第１の分岐部分５１２と、第２の分岐部分５１４と、第３の分岐部分５１６とを有する。バルブＶ２０２とバルブＶ２０４とは、コントローラ６００に接続されていて、コントローラ６００によって制御される。

第１の分岐部分５１２は、第１の処理ガス供給管３１０のマスフローコントローラ４４０よりも上流側であってバルブＶ１０２よりも下流側の位置に接続されている。また、第２の分岐部分５１４は、第２の処理ガス供給管３２０のマスフローコントローラ４４２よりも上流側であってバルブＶ１０４よりも下流側の位置に接続されている。また、第３の分岐部分５１６は、第３の処理ガス供給管３３０のマスフローコントローラ４４４よりも上流側であってバルブＶ１０６よりも下流側に位置に接続されている。

第１の分岐部分５１２には、上流側から順に、逆流防止弁５２２とバルブＶ２１０とが取り付けられている。また、第２の分岐部分５１４には、上流側から順に、逆流防止弁５２４とバルブＶ２１２とが取り付けられている。また、第３の分岐部分５１６には、上流側から順に、逆流防止弁５２６とバルブＶ２１４とが取り付けられている。バルブＶ２１０、バルブＶ２１２、及びバルブＶ２１４は、コントローラ６００に接続されていて、コントローラ６００によって制御される。

不活性ガス供給管５１０は、第１の処理ガス供給管３１０、第２の処理ガス供給管３２０、及び第３の処理ガス供給管３３０に連通しているのと同様に、図３において図示を省略する第４の処理ガス供給管３４０、第５の処理ガス供給管３５０、第６の処理ガス供給管３６０、第７の処理ガス供給管３７０、第８の処理ガス供給管３８０、第９の処理ガス供給管３９０、及び第１０の処理ガス供給管４１０（それぞれ図２を参照）にも連通している。

また、不活性ガス供給機構５００は、バルブＶ２０４を迂回するように形成された第１の迂回管５３２と、第２の迂回管５３４とを有する。第１の迂回管５３２には、上流側から順に、バルブＶ２０６と、窒素ガスの流量を測定する流量測定器として用いられている第１のマスフローメータ５４０とが取り付けられている。また、第２の迂回管５３２には、上流側から順に、バルブＶ２０８と、窒素ガスの流量を測定する流量測定器として用いられている第２のマスフローメータ５４２と取り付けられている。バルブＶ２０６とバルブＶ２０８とはコントローラ６００に接続されていて、コントローラ６００によって制御される。

第１のマスフローメータ５４０と第２のマスフローメータ５４２とは、測定可能な最大流量がそれぞれに異なっていて、第１のマスフローメータ５４０が測定することができる最大流量は、０．５ＳＬＭであり、第２のマスフローメータ５４２が測定することができる最大流量は、５ＳＬＭである。このように、基板処理装置１００は、測定可能な最大流量値が互いに異なる複数のマスフローメータを有している。

以上のように、不活性ガス供給管５１０は、第１の分岐部分５１２、第２の分岐部分５１４、及び第３の分岐部分５１６を有するとともに、複数の処理ガス供給管である第１の処理ガス供給管３１０、第２の処理ガス供給管３２０、第３の処理ガス供給管３３０、第４の処理ガス供給管３４０、第５の処理ガス供給管３５０、第６の処理ガス供給管３６０、第７の処理ガス供給管３７０、第８の処理ガス供給管３８０、第９の処理ガス供給管３９０、及び第１０の処理ガス供給管４１０のいずれかの処理ガス供給方向において、例えばマスフローコントローラ４４０、マスフローコントローラ４４２、マスフローコントローラ４４４等の流量制御器よりも上流側の位置に窒素ガスを供給するように、第１の処理ガス供給管３１０、第２の処理ガス供給管３２０、第３の処理ガス供給管３３０、第４の処理ガス供給管３４０、第５の処理ガス供給管３５０、第６の処理ガス供給管３６０、第７の処理ガス供給管３７０、第８の処理ガス供給管３８０、第９の処理ガス供給管３９０、及び第１０の処理ガス供給管４１０のそれぞれに連通している。

不活性ガス供給管５１０から、第１の処理ガス供給管３１０等の１０個のガス供給管のいずれかに不活性ガスを供給する際の基板処理装置１００の動作については後述する。

以上のように構成された基板処理装置１００で、例えば、ウエハ２００に上にピタキシャル膜を選択的に成長させる基板処理等を行うことができる。ウエハ２００上にエピタキシャル膜を選択的に成長させる処理を行う場合には、第１の処理ガス供給管３１０にモノシランガスを供給させるようにし、第２の処理ガス供給管３２０に水素ガスを供給させるようにし、第３の処理ガス供給管３３０に三フッ化塩素ガスを供給させるようにする。

ウエハ２００を処理するには、まず、降下状態のボート２１７に複数枚の処理対象のウエハ２００を装填する。そして、所定枚数のウエハ２００の装填が完了したら、昇降モータ２４８を駆動して、所定枚数のウエハ２００を保持したボート２１７を処理室２０１内に搬入（ボートローディング）するとともに、処理炉２０２の開口部である炉口１６１をシールキャップ２１９により閉塞する。

次に、処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように、真空排気装置２４６により処理室２０１内を真空排気する。この際、処理室２０１内の圧力を圧力センサにより測定し、この測定した圧力に基づきＡＰＣバルブＶ２４２をフィードバック制御する。続いて、回転機構２５４により、ボート２１７及びウエハ２００を回転させる。

次に、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、ヒータ２０６により処理室２０１内を加熱する。この際、ウエハ２００の表面温度が５００℃以下になるように加熱することが好ましい。具体的には、温度センサにより温度を検出し、検出した温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合をフィードバック制御する。

次に、処理室２０１内に第１の処理ガス供給管３１０からモノシランガスを供給し、処理室２０１内に第２の処理ガス供給管３２０から水素ガスを供給する。具体的には、各ガスの供給量がそれぞれ所望の流量となるようにマスフローコントローラ４４０とマスフローコントローラ４４２との開度を調節しながら、バルブＶ１０２、バルブＶ１０４を開き、処理室２０１内にモノシランガスと水素ガスとを供給する。処理室２０１内に供給された各処理ガスは、ウエハ２００と接触した後、ガス排気管２３１から処理室２０１外へと排気される。

各処理ガスがウエハ２００と接触することにより、ウエハ２００の表面上にＥｐｉ−Ｓｉ膜が堆積（デポジション）される。なお、原料ガスが導入されると、露出したシリコン上では直ちに成長が開始されるのに対し、絶縁膜上では潜伏期間と呼ばれる成長遅れが生じる。この潜伏期間の間、露出したシリコン上を中心にＳｉ膜を成長させる。予め設定された時間が経過したら、バルブＶ１０２、バルブＶ１０４を閉じて、第１の処理ガス供給管３１０、第２の処理ガス供給管３２０からの各処理ガスの供給を停止する。

続いて、第３の処理ガス供給管３３０から処理室２０１内にエッチングのために用いられる三フッ化塩素ガスを供給させる。具体的には、供給量が所望の流量となるようにマスフローコントローラ４４４の開度を調節しながら、バルブＶ１０６処理室２０１内に三フッ化塩素ガスを供給させる。その結果、絶縁膜面上に堆積されてしまったＥｐｉ−Ｓｉ膜や汚染物質が除去される。なお、絶縁膜面上に堆積されたＥｐｉ−Ｓｉ膜や汚染物質はＥｐｉ−Ｓｉ膜を成長させる核となりうるが、本工程を実施することにより絶縁膜上におけるＥｐｉ−Ｓｉ膜の成長が抑制され、露出したシリコン上への選択的な成長を促すことができる。予め設定された時間が経過したら、バルブＶ１０６を閉じて、第３の処理ガス供給管３３０からの処理ガスの供給を停止させる。

上述した膜を成長させる工程とエッチングする工程とを１サイクルとして、このサイクルを所定回数繰り返すことにより、所望の厚さのＥｐｉ−Ｓｉ膜を成長させることができる。所望の膜厚のＥｐｉ−Ｓｉ膜が成長したら繰り返しを停止して、処理室２０１内に不活性ガスを供給し、処理室２０１内の雰囲気を不活性ガスで置換するとともに、処理室２０１内の圧力を常圧に復帰させて、基板処理工程を完了させる。

その後、昇降モータ２４８を作動させてシールキャップ２１９を下降させ、処理炉２０２の開口部である炉口１６１を開口させるとともに、処理済のウエハ２００を保持したボート２１７を処理室２０１外へと搬出（ボートアンローディング）する。その後、処理済のウエハ２００をボート２１７より取り出す（ウエハディスチャージ）。

なお、ウエハ２００を処理する際の処理条件としては、例えば、Ｅｐｉ−Ｓｉ膜の成膜において、処理温度４００〜７００℃、処理圧力１〜２００Ｐａ、サイクル数１０回が例示される。

以上のように構成された基板処理装置１００においては、マスフローコントローラ４４０、マスフローコントローラ４４２、及びマスフローコントローラ４４４に流量を制御する際のくるいが生じているか否かの判別を、第１のマスフローメータ５４０と第２のマスフローメータ５４２とを用いて行っている。また、第４の処理ガス供給管３４０、第５の処理ガス供給管３５０、第６の処理ガス供給管３６０、第７の処理ガス供給管３７０、第８の処理ガス供給管３８０、第９の処理ガス供給管３９０、及び第１０の処理ガス供給管４１０にそれぞれが取り付けられたマスフローコントローラに流量を制御する際の誤差が生じているか否かの判別もまた、第１のマスフローメータ５４０と第２のマスフローメータ５４２とを用いて行っている。それぞれのマスフローコントローラに流量制御の誤差が生じているか否かを判別するには、判別をしようとしているマスフローコントローラの設定値と、第１のマスフローメータ５４０及び第２のマスフローメータ５４２のいずれかで測定される窒素ガスの流量値との流量の制御に誤差（くるい）が生じていない場合の関係を予め求めておき、この関係が保たれたているか否かを定期的にデータを取得して確認すれば良い。

図４には、マスフローコントローラ４４０による流量の制御にくるいが生じているか否かを確認する場合の基板処理装置１００の動作が説明されている。マスフローコントローラ４４０による流量の制御にくるいが生じているか否かを確認するには、コントローラ６００は、バルブＶ２０２、バルブＶ２０８、及びバルブＶ２１０を開いた状態とさせ、バルブＶ１０２、バルブＶ１０４、バルブＶ１０６、バルブＶ２０４、バルブＶ２０６、バルブＶ２１２、及びバルブＶ２１４を閉じた状態とさせる。そして、窒素ガス供給源５２０からの窒素ガスを、バルブＶ２０２、バルブＶ２０８、マスフローメータ５４２、逆流防止弁５２２、バルブＶ２１０及びマスフローコントローラ４４０を介して処理室２０１へ供給する。

そして、コントローラ６００は、マスフローコントローラ４４０の設定値とマスフローメータ５４２で測定された窒素ガスの流量値との関係が正常であるかに応じてマスフローコントローラ４４０にくるいが生じているか否かを判別する。ここで、マスフローメータ５４２の測定可能な最大流量は５ＳＬＭであり、マスフローコントローラ４４０が制御可能な最大流量である１ＳＬＭよりも大きい。

図５には、マスフローコントローラ４４２による流量の制御にくるいが生じているか否かを確認する場合の基板処理装置１００の動作が説明されている。マスフローコントローラ４４２による流量の制御にくるいが生じているか否かを確認するには、コントローラ６００は、バルブＶ２０２、バルブＶ２０６、及びバルブＶ２１２を開いた状態とさせ、バルブＶ１０２、バルブＶ１０４、バルブＶ１０６、バルブＶ２０４、バルブＶ２０８、バルブＶ２１０、及びバルブＶ２１４を閉じた状態とさせる。そして、窒素ガス供給源５２０からの窒素ガスを、バルブＶ２０２、バルブＶ２０６、マスフローメータ５４０、逆流防止弁５２４、バルブＶ２１２及びマスフローコントローラ４４２を介して処理室２０１へ供給する。

そして、コントローラ６００は、マスフローコントローラ４４２の設定値とマスフローメータ５４０で測定された窒素ガスの流量値との関係が正常であるかに応じてマスフローコントローラ４４２にくるいが生じているか否かを判別する。ここで、マスフローメータ５４０の測定可能な最大流量は０．５ＳＬＭであり、マスフローコントローラ４４２が制御可能な最大流量である０．５ＳＬＭと同じとなっている。

図６には、マスフローコントローラ４４４による流量の制御にくるいが生じているか否かを確認する場合の基板処理装置１００の動作が説明されている。マスフローコントローラ４４４による流量の制御にくるいが生じているか否かを確認するには、コントローラ６００は、バルブＶ２０２、バルブＶ２０８、及びバルブＶ２１４を開いた状態とさせ、バルブＶ１０２、バルブＶ１０４、バルブＶ１０６、バルブＶ２０４、バルブＶ２０６、バルブＶ２１０、及びバルブＶ２１２を閉じた状態とさせる。そして、窒素ガス供給源５２０からの窒素ガスを、バルブＶ２０２、バルブＶ２０８、マスフローメータ５４２、逆流防止弁５２６、バルブＶ２１４及びマスフローコントローラ４４４を介して処理室２０１へ供給する。

そして、コントローラ６００は、マスフローコントローラ４４４の設定値とマスフローメータ５４２で測定された窒素ガスの流量値との関係が正常であるかに応じてマスフローコントローラ４４０にくるいが生じているか否かを判別する。ここで、マスフローメータ５４２の測定可能な最大流量は５ＳＬＭであり、マスフローコントローラ４４４が制御可能な最大流量である５ＳＬＭと同じである。

マスフローコントローラ４４０、マスフローコントローラ４４２、及びますマスフローコントローラ４４４と同様に、第４の処理ガス供給管３４０、第５の処理ガス供給管３５０、第６の処理ガス供給管３６０、第７の処理ガス供給管３７０、第８の処理ガス供給管３８０、第９の処理ガス供給管３９０、及び第１０の処理ガス供給管４１０に取り付けられたマスフローコントローラも、設定値とマスフローメータ５４０の測定値かマスフローメータ５４２の測定値かのいずれかとの関係が正常であるか否かに応じて流量の制御にくるいが生じているか否かを判別することができる。この際、くるいが生じているか否かを判別しようとしているマスフローコントローラが制御することができる最大流量よりも、測定できる最大流量が大きくなるか、マスフローコントローラが制御することができる最大流量と測定できる最大流量とが同じになるようにマスフローメータ５４０かマスフローメータ５４２かのいずれを用いるかが定められる。

以上のように、基板処理装置１００では、２つのマスフローメータ５４０とマスフローメータ５４２とを用いるだけで、マスフローコントローラ４４０等の１０個のマスフローコントローラに流量の制御のくるいが生じているか否かを判別している。これに対して、マスフローコントローラ４４０等の１０個のマスフローコントローラに対して、流量の制御のくるいが生じているか否かを判別するための専用のマスフローメータを設けた場合、１０個のマスフローコントローラが必要となる。

１００・・・基板処理装置
２００・・・ウエハ
２０１・・・処理室
３００・・・処理ガス供給機構
３１０・・・第１の処理ガス供給管
３２０・・・第２の処理ガス供給管
３３０・・・第３の処理ガス供給管
３４０・・・第４の処理ガス供給管
３５０・・・第５の処理ガス供給管
３６０・・・第６の処理ガス供給管
３７０・・・第７の処理ガス供給管
３８０・・・第８も処理ガス供給管
３９０・・・第９の処理ガス供給管
４１０・・・第１０の処理ガス供給管
４４０、４４２、４４４・・・マスフローコントローラ
５００・・・不活性ガス供給機構
５１０・・・不活性ガス供給管
５２０・・・窒素ガス供給源
５４０・・・第１のマスフローメータ
５４２・・・第２のマスフローメータ
６００・・・コントローラ
Ｖ２０４、Ｖ２０６、Ｖ２０８、Ｖ２１０、Ｖ２１２、Ｖ２１４・・・バルブ

Claims

収納した基板を処理する処理室と、
前記処理室に処理ガスを供給するように、それぞれが前記処理室と連通する複数の処理ガス供給管と、前記複数の処理ガス供給管のそれぞれに取り付けられていて、前記処理室に供給する処理ガスの流量を制御する複数の流量制御器とを備えた処理ガス供給手段と、
前記処理室内を排気する排気手段と、
前記複数の処理ガス供給管に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
を有し、
前記不活性ガス供給手段は、
前記複数の処理ガス供給管のいずれかの処理ガスの供給方向において前記流量制御器よりも上流側の位置に不活性ガスを供給するように、前記複数の処理ガス供給管のそれぞれに連通された不活性ガス供給管と、
不活性ガスの流量を測定するように、前記不活性ガス供給管にそれぞれが取り付けられていて、測定可能な最大流量値が互いに異なる複数の流量測定器と、
を有し、
前記不活性ガス供給管から不活性ガスが供給される前記処理ガス供給管に取り付けられた前記流量制御器の制御可能な最大流量値に応じて、前記複数の流量測定器のいずれかを用いるように、少なくとも前記不活性ガス供給手段を制御する制御部をさらに有する基板処理装置。
基板を収納した処理室に、複数の処理ガスを供給する複数の処理ガス供給管から前記複数の処理ガスを供給して前記基板に処理を行う工程と、
前記処理ガス供給管のそれぞれと取り付けられている複数の流量制御器の制御可能な最大流量値に応じて、前記複数の処理ガス供給管のそれぞれに連通された複数の不活性ガス供給管にそれぞれが取り付けられていて測定可能な最大流量値が互いに異なる複数の流量測定器のいずれかを用いて、前記流量測定器の流量確認を行う工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
処理ガス供給管のそれぞれと取り付けられている複数の流量測定器の制御可能な最大流量値に応じて、前記複数の処理ガス供給管のそれぞれに連通された複数の不活性ガス供給管にそれぞれが取り付けられていて測定可能な最大流量値が互いに異なる複数の流量測定器のいずれかを用いて、前記流量測定器の流量確認を行う流量制御方法。