JP2016133400A - 基板処理装置における容積を求める方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板処理装置における容積を求める。
【解決手段】
一実施形態の方法では、ガスが充填された状態のガス流路の圧力の測定値である第１の測定値を取得し、次いで、ガス流路の圧力とプロセスチャンバの圧力とが平衡状態になったときのプロセスチャンバの圧力の測定値である第２の測定値を取得する複数回の第１のシーケンスを実行することにより、複数の第１の測定値及び複数の第２の測定値を含む第１群の測定値が取得される。次いで、プロセスチャンバ内に物体が収容された状態で、第１のシーケンスと同様の複数回の第２のシーケンスを実行することにより、複数の第１の測定値及び複数の第２の測定値を含む第２群の測定値が取得される。そして、第１群の測定値及び第２群の測定値に基づき、プロセスチャンバの容積が求められる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、基板処理装置における容積を求める方法に関するものである。

半導体デバイスといった電子デバイスの製造においては、基板処理装置が用いられる。基板処理装置を用いたプロセスでは、基板処理装置のプロセスチャンバに供給されるガスの流量が重要なパラメータである。

ガスの流量は、圧力制御式の流量制御器（ＦＣＳ）又はマスフローコントローラといった流量制御器によって制御されるが、流量制御器の設定値と実際の流量との間に差が生じることがある。したがって、装置出荷時又は定期メンテナンス時に、流量制御器の校正が行われる。

流量制御器の校正の手法として、基板処理装置の構成要素の既知容積に基づいてガスの流量を測定するビルドアップ法が一般的には用いられている。例えば、特許文献１には、既知の内容積を有するビルドアップタンクを用いる手法が開示されている。また、特許文献２には、ガス流路の一部を既知容積とみなし、流量制御器の流量を検定する手法が開示されている。さらに、特許文献２には、ガス流路の一部を既知容積とみなした上で、当該ガス流路の他の部分の未知容積を求める手法も開示されている。

特開２０１２−３２９８３号公報 特開２００６−３３７３４６号公報

しかしながら、特許文献１の手法では、プロセスにおいて本来は不要なビルドアップタンクを増設する必要がある。また、特許文献２の手法では、基板処理装置の既存の構成要素であるガス配管によって提供されるガス流路の一部を既知容積としているが、プロセスに使用されるガスの種類によっては、ガス配管の内壁に堆積物が付着したり、ガス配管の内壁が削られることにより、ガス流路の実際の容積が既知容積から変動することがある。さらに、特許文献２の手法では、ガス流路の容積が小さいことに起因して、大きな流量を制御する流量制御器の校正が困難となり得る。基板処理装置において、ある程度の容積を有する基板処理装置の既存の構成要素としては、プロセスチャンバが挙げられる。しかしながら、プロセスチャンバ内には様々な部品が存在するため、プロセスチャンバの容積を既知容積として正確に算出することは困難である。また、加工精度等に起因し、プロセスチャンバの容積には、機差が生じ得る。したがって、基板処理装置には、ある程度の大きさの既知容積を有する既存の装置構成は存在しない。

このような背景から、基板処理装置の構成要素の既知容積に基づかずに当該基板処理装置における容積を求めることが必要とされている。

一態様においては、基板処理装置における容積を求める方法が提供される。基板処理装置は、プロセスチャンバ、真空ポンプ、ゲートバルブ、流量制御器、第１のバルブ、第２のバルブ、ガス配管、第１の圧力計、及び、第２の圧力計を備える。真空ポンプは、プロセスチャンバ内の空間を排気するよう構成されている。ゲートバルブは、プロセスチャンバと真空ポンプの間に設けられている。流量制御器は、ガス供給源とプロセスチャンバとの間に設けられている。第１のバルブは、流量制御器のガス出力側に設けられている。第２のバルブは、プロセスチャンバのガス入力側に設けられている。ガス配管は、第１のバルブと第２のバルブとの間に設けられている。第１の圧力計は、ガス配管によって提供されるガス流路の圧力を測定するよう構成されている。第２の圧力計は、プロセスチャンバの圧力を測定するよう構成されている。本方法は、（ａ）真空ポンプによりガス流路とプロセスチャンバ内の空間とを減圧する工程と、（ｂ）複数の第１の測定値及び複数の第２の測定値を含む第１群の測定値を取得するために、（ｃ）第２のバルブが閉じられ、第１のバルブが開かれた第１の状態を形成する工程（以下、「第１工程」という）と、（ｄ）第１の状態においてガス供給源からガス流路に所定量のガスが供給されたときに、第１のバルブが閉じられた第２の状態を形成する工程（以下、「第２工程」という）と、（ｅ）第１の圧力計を用いて、第２の状態におけるガス流路の圧力の測定値である第１の測定値を取得する工程（以下、「第３工程」という）と、（ｆ）第２の状態から、第２のバルブが開かれた第３の状態を形成する工程（以下、「第４工程」という）と、（ｇ）第１の圧力計又は第２の圧力計を用いて、第３の状態におけるガス流路の圧力の測定値又はプロセスチャンバ内の空間の圧力の測定値である第２の測定値を取得する工程（以下、「第５工程」という）と、を各々が含む複数回の第１のシーケンスを実行する工程と、（ｈ）プロセスチャンバ内に物体を搬入する工程と、（ｉ）ガス流路とプロセスチャンバ内の空間とを減圧する工程と、（ｊ）複数の第１の測定値及び複数の第２の測定値を含む第２群の測定値を取得するために、物体がプロセスチャンバ内に収容された状態において、上記第１〜第５の工程を各々が含む複数回の第２のシーケンスを実行する工程と、（ｋ）第１群の測定値及び第２群の測定値に基づいて、プロセスチャンバの容積を求める工程と、含む。

上記の第１の測定値は、流量制御器からのガスをガス流路に充填した状態の当該ガス流路の圧力の測定値であり、第２の測定値は、ガス流路にガスを充填した後に第２のバルブを開放して、ガス流路の圧力とプロセスチャンバ内の空間の圧力が平衡状態に達したときのガス流路又はプロセスチャンバ内の空間の圧力の測定値である。したがって、これら第１の測定値と第２の測定値を用いることにより、プロセスチャンバの容積とガス流路の容積との合計に占めるガス流路の容積の割合を特定することができるが、プロセスチャンバの容積とガス流路の容積は共に未知数である。これら二つの未知数のうち少なくとも一方を求めるためには、第１の測定値と第２の測定値を含む一群の測定値と、当該一群の測定値とは異なる状態で取得された第１の測定値と第２の測定値を含む別の一群の測定値が必要である。このため、本方法では、複数回の第１のシーケンスにおいて、複数の第１の測定値及び複数の第２の測定値を含む第１群の測定値を測定した後に、容積が既知の物体をプロセスチャンバ内に収容した状態で、複数の第１の測定値及び複数の第２の測定値を含む第２群の測定値が取得される。このようにして得られる二種の測定値の群、即ち、第１群の測定値及び第２群の測定値を用いることにより、基板処理装置の構成要素の既知容積に基づくことなく、二つの未知数のうち少なくとも一方、即ち、プロセスチャンバの容積を求めることが可能となる。

一実施形態では、上記物体は、一以上の半導体ウエハであり得る。また、一実施形態では、物体は、複数の半導体ウエハであり得る。

一実施形態では、容積を求める前記工程では、Ｐ_ｋ１（ｉ）＝Ｐ_ｍ１（ｉ）＋Ｐ_ｋ１（ｉ−１）で定義されるＰ_ｋ１（ｉ）に対するＰ_ｕ１（ｉ）の変化の勾配β_１を求め、Ｐ_ｋ２（ｉ）＝Ｐ_ｍ２（ｉ）＋Ｐ_ｋ２（ｉ−１）で定義されるＰ_ｋ２（ｉ）に対するＰ_ｕ２（ｉ）の変化の勾配β_２を求め、β_１＝Ｖ_ｋ／（Ｖ_ｋ＋Ｖ_ｕ1）、β_２＝Ｖ_ｋ／（Ｖ_ｋ＋Ｖ_ｕ2）、及び、Ｖ_ｕ２＝Ｖ_ｕ１−Ｖ_Ｗを含む三式の連立方程式に基づき、プロセスチャンバの容積Ｖ_ｕ１を求める。ここで、ｉは複数回の第１のシーケンスの実行順及び複数回の第２のシーケンスの実行順を示す番号であり、Ｐ_ｍ１（ｉ）は第１群の測定値に含まれる複数の第１の測定値であり、Ｐ_ｕ１（ｉ）は第１群の測定値に含まれる複数の第２の測定値であり、Ｐ_ｍ２（ｉ）は第２群の測定値に含まれる複数の第１の測定値であり、Ｐ_ｕ２（ｉ）は第２群の測定値に含まれる複数の第２の測定値であり、Ｖ_ｋはガス流路の容積であり、Ｖｕ_１は複数回の第１のシーケンスの実行時のプロセスチャンバの容積であり、Ｖｕ_２は複数回の第２のシーケンスの実行時のプロセスチャンバの容積であり、Ｖ_Ｗは物体の容積である。

なお、一実施形態では、第１群の測定値及び第２群の測定値に基づいて、ガス流路の容積が更に求められてもよい。

以上説明したように、基板処理装置の構成要素の既知容積に基づかずに当該基板処理装置における容積を求めることが可能となる。

基板処理装置における容積を求める方法の一実施形態を示す流れ図である。 図１に示す方法の実施に用いることが可能な基板処理システムの一例を概略的に示す図である。 図２に示す基板処理システムに設けられた基板処理装置を概略的に示す図である。 図１に示す方法の工程ＳＴ９における勾配の算出を説明するためのグラフである。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

図１は、基板処理装置における容積を求める方法の一実施形態を示す流れ図である。図１に示す方法では、ガスが充填された状態のガス流路の圧力の測定値である第１の測定値を取得し、次いで、ガス流路の圧力とプロセスチャンバの圧力とが平衡状態になったときのプロセスチャンバの圧力の測定値である第２の測定値を取得する複数回の第１のシーケンスＳＱ１を実行することにより、複数の第１の測定値及び複数の第２の測定値を含む第１群の測定値が取得される。次いで、プロセスチャンバ内に物体が収容された状態で、第１のシーケンスと同様の複数回の第２のシーケンスＳＱ２を実行することにより、複数の第１の測定値及び複数の第２の測定値を含む第２群の測定値が取得される。そして、第１群の測定値及び第２群の測定値に基づき、プロセスチャンバの容積が求められる。

図２は、方法ＭＴの実施に用いることが可能な基板処理システムの一例を概略的に示す図である。図２に示す基板処理システム１は、載置台１２２ａ〜１２２ｄ、収容容器１２４ａ〜１２４ｄ、ローダモジュールＬＭ、ロードロックチャンバＬＬ１及びロードロックチャンバＬＬ２、トランスファーチャンバ１２１、並びに、基板処理装置１０を備えている。

載置台１２２ａ〜１２２ｄは、ローダモジュールＬＭの一縁に沿って配列されている。これら載置台１２２ａ〜１２２ｄの上には、収容容器１２４ａ〜１２４ｄがそれぞれ載置されている。収容容器１２４ａ〜１２４ｄ内には、ウエハＷが収容されている。

ローダモジュールＬＭ内には、搬送ロボットＲｂ１が設けられている。搬送ロボットＲｂ１は、収容容器１２４ａ〜１２４ｄの何れかに収容されているウエハＷを取り出して、当該ウエハＷを、ロードロックチャンバＬＬ１又はＬＬ２に搬送する。

ロードロックチャンバＬＬ１及びＬＬ２は、ローダモジュールＬＭの別の一縁に沿って設けられており、当該ローダモジュールＬＭに接続されている。ロードロックチャンバＬＬ１及びＬＬ２は、予備減圧室を構成している。ロードロックチャンバＬＬ１及びＬＬ２は、トランスファーチャンバ１２１にそれぞれ接続されている。

トランスファーチャンバ１２１は、減圧可能なチャンバであり、当該トランスファーチャンバ１２１内には搬送ロボットＲｂ２が設けられている。トランスファーチャンバ１２１には、基板処理装置１０が接続されている。搬送ロボットＲｂ２は、ロードロックチャンバＬＬ１又はロードロックチャンバＬＬ２からウエハＷを取り出して、当該ウエハＷを基板処理装置１０に搬送する。

また、後述するように、方法ＭＴでは、基板処理装置１０のプロセスチャンバに物体が搬入される。当該物体は、一以上のウエハＷ、例えば、一以上の半導体ウエハであってもよく、収容容器１２４ａ〜１２４ｄの何れかから基板処理装置１０に搬入されてもよい。或いは、物体は、トランスファーチャンバ１２１に直接的に又は間接的に接続された別個の容器内から搬入されてもよい。或いは、トランスファーチャンバ１２１内の空間に収容されている物体が、基板処理装置１０に搬入されてもよい。或いは、プロセスチャンバ１２の蓋体を取り外し、物体をプロセスチャンバ１２内に直接搬入してもよい。

また、この基板処理システム１は、制御部１００を備えている。この制御部１００は、方法ＭＴにおける各工程の実行のために、基板処理システム１の各部を制御する。一実施形態では、制御部１００は、プロセッサ、記憶装置、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり得る。この実施形態では、制御部１００は、方法ＭＴの各工程において基板処理システム１の各部を制御するためのプログラムを記憶装置に格納しており、当該プログラムを実行することにより、基板処理システム１の各部を制御する。

図３は、図２に示す基板処理システム１に設けられた基板処理装置１０を概略的に示す図である。図３に示すように、基板処理装置１０は、プロセスチャンバ１２、真空ポンプ１４、ゲートバルブ１６、複数の流量制御器１８、複数の第１のバルブ２０、複数の第２のバルブ２２、第１の圧力計２４、及び第２の圧力計２６を備えている。

プロセスチャンバ１２は、その内部空間、即ち空間ＳにウエハＷを収容する容器であり、当該プロセスチャンバ１２内においてウエハＷに対する処理が行われる。プロセスチャンバ１２には、ゲートバルブ１６を介して真空ポンプ１４が接続されている。真空ポンプ１４は、プロセスチャンバ１２内の空間Ｓを排気する。これにより、プロセスチャンバ１２内の空間Ｓが減圧されるようになっている。また、プロセスチャンバ１２には、第２の圧力計２６が接続されている。この第２の圧力計２６は、プロセスチャンバ１２内の空間Ｓの圧力を測定するよう構成されている。

基板処理装置１０では、プロセスチャンバ１２内の空間Ｓに、複数のガス供給源２８からの複数種のガスが、選択的に供給されるようになっている。複数のガス供給源２８には複数の流量制御器１８がそれぞれ接続されている。複数の流量制御器１８の各々は、ＦＣＳ、即ち、圧力制御式の流量制御器、又は、マスフローコントローラであり、対応のガス供給源２８からのガスの流量を調整して、流量が調整されたガスを出力する。

複数の流量制御器１８のガス出力側にはそれぞれ、複数の第１のバルブ２０が設けられている。複数の第１のバルブ２０の出力側にはそれぞれ、複数の個別配管３０が接続されている。これら個別配管３０は、共通配管３２に接続されている。

また、プロセスチャンバ１２のガス入力側には、第２のバルブ２２が設けられている。第２のバルブ２２の出力側とプロセスチャンバ１２とは配管３４によって接続されている。また、第２のバルブ２２の入力側には、上記共通配管３２が接続されている。

基板処理装置１０では、各第１のバルブ２０に接続された個別配管３０と共通配管３２とが、当該第１のバルブ２０と第２のバルブ２２との間に設けられたガス配管４０を構成する。第１の圧力計２４は、ガス配管４０によって提供されるガス流路の圧力を測定するよう構成されている。一実施形態では、第１の圧力計２４は共通配管３２に接続されており、共通配管３２内のガス流路の圧力を測定するよう構成されている。

また、一実施形態では、基板処理装置１０は、第３の圧力計３６を更に備え得る。第３の圧力計３６は、配管３４に接続されている。例えば、基板処理装置１０は、図中破線によって示すように、プロセスチャンバ１２内にシャワーヘッドを備え得る。第３の圧力計３６は、配管３４によって提供されるガス流路の圧力を測定することにより、シャワーヘッドよりも上流の圧力を計測するようになっている。

以下、基板処理システム１の基板処理装置１０への適用を例にとって、方法ＭＴについて詳細に説明する。なお、以下の説明では、ガス流路として、複数の第１のバルブのうち一つの第１のバルブ２０ａに接続された個別配管３０ａを含むガス配管４０によって提供されるガス流路４０ａを例にとって、方法ＭＴを説明する。

図１を参照すると、方法ＭＴでは、まず、工程ＳＴ１において、ガス配管４０によって提供されるガス流路４０ａ、及びプロセスチャンバ１２内の空間Ｓが減圧される。このため、複数の第１のバルブ２０が閉じられ、第２のバルブ２２及びゲートバルブ１６が開かれる。かかる第１のバルブ２０、第２のバルブ２２、及びゲートバルブ１６の開閉は、制御部１００によって制御され得る。一実施形態では、工程ＳＴ１の減圧後、プロセスチャンバ１２内の空間Ｓの圧力が第２の圧力計２６によって測定されることにより、測定値Ｐ_１０が取得される。この測定値Ｐ_１０は、制御部１００に入力される。なお、工程ＳＴ１の減圧後のガス流路４０ａの圧力は、プロセスチャンバ１２内の空間Ｓの圧力と等しいので、測定値Ｐ_１０は、第１の圧力計２４によって取得されてもよい。

方法ＭＴでは、次いで、複数の第１の測定値Ｐ_ｍ１（ｉ）及び複数の第２の測定値Ｐ_ｕ１（ｉ）を含む第１群の測定値を取得するために、複数回の第１のシーケンスＳＱ１が実行される。なお、「ｉ」は複数回の第１のシーケンスＳＱ１の実行順を示す番号である。

具体的に、第１のシーケンスＳＱ１では、まず、工程ＳＴ２が実行される。工程ＳＴ２では、第２のバルブ２２が閉じられ、次いで、第１のバルブ２０ａが開かれる。即ち、第２のバルブ２２が閉じられ、第１のバルブ２０ａが開かれた第１の状態が形成される。この工程ＳＴ２における第２のバルブ２２及び第１のバルブ２０ａの開閉は、制御部１００によって制御され得る。この第１の状態では、第１のバルブ２０ａに接続された流量制御器１８を介して、当該流量制御器１８に接続されたガス供給源２８からガスがガス流路４０ａに供給される。

続く工程ＳＴ３では、第１の状態において所定量のガスがガス流路４０ａに供給され、当該所定量のガスでガス流路４０ａが充填されたときに、第１のバルブ２０ａが閉じられる。即ち、工程ＳＴ３では、第１のバルブ２０ａが閉じられた第２の状態が形成される。工程ＳＴ３では、例えば、第１の状態でのガス供給が所定時間経過したときに、第１のバルブ２０ａが閉じられる。この工程ＳＴ３では、第１のバルブ２０ａは制御部１００によって制御され得る。

続く工程ＳＴ４では、第２の状態においてガス配管４０によって提供されるガス流路４０ａの圧力の測定値である第１の測定値Ｐ_ｍ１（ｉ）が、第１の圧力計２４によって取得される。取得された第１の測定値Ｐ_ｍ１（ｉ）は、制御部１００に入力される。なお、このときに、プロセスチャンバ１２内の空間の圧力である測定値Ｐ_１０が取得されてもよい。

続く工程ＳＴ５では、第２のバルブ２２が開かれる。即ち、第２の状態から、第２のバルブ２２が開かれた第３の状態が形成される。工程ＳＴ５では、第２のバルブ２２は制御部１００によって制御され得る。

続く工程ＳＴ６では、第３の状態においてガス流路４０ａの圧力とプロセスチャンバ１２内の空間Ｓの圧力とが平衡状態に達したときに、プロセスチャンバ１２内の空間Ｓの圧力の測定値である第２の測定値Ｐ_ｕ１（ｉ）が第２の圧力計２６によって取得される。工程ＳＴ６では、例えば、第３の状態の継続時間が所定時間に達したときに、平衡状態が形成されたものと判定され得る。この工程ＳＴ６において取得された第２の測定値Ｐ_ｕ１（ｉ）は、制御部１００に入力される。なお、平衡状態におけるプロセスチャンバ１２内の空間Ｓの圧力とガス流路４０ａの圧力は等しいので、第２の測定値Ｐ_ｕ１（ｉ）は、第１の圧力計２４によって取得されてもよい。

続く工程ＳＴａでは、停止条件が満たされるか否かが判定される。具体的には、第１のシーケンスＳＱ１の実行回数が所定回数に達しているときに停止条件が満たされるものと判定される。工程ＳＴａにおいて停止条件が満たされないと判定されると、第１のシーケンスＳＱ１が工程ＳＴ２から再び実行される。一方、工程ＳＴａにおいて停止条件が満たされていると判定されると、方法ＭＴの処理は工程ＳＴ７に移行する。このような、第１のシーケンスＳＱ１の複数回の繰り返しにより、複数の第１の測定値Ｐ_ｍ１（ｉ）及び複数の第２の測定値Ｐ_ｕ１（ｉ）を含む第１群の測定値が取得される。

次いで、工程ＳＴ７では、物体がプロセスチャンバ１２内に搬入される。物体は、容積が既知の物体であれば任意の物体であり得る。一実施形態では、上述したように、物体は、一以上の半導体ウエハであり、ウエハＷとして収容容器１２４ａ〜１２４ｄの何れかから搬入され得る。或いは、物体は、トランスファーチャンバ１２１に直接的に又は間接的に接続された別個の容器内から搬入されてもよい。或いは、トランスファーチャンバ１２１内の空間に収容されている物体が、基板処理装置１０に搬入されてもよい。工程ＳＴ７における物体の搬入のために、基板処理システム１の搬送装置を含む各部、例えば、搬送ロボットＲｂ１及びＲｂ２等は、制御部１００によって制御され得る。或いは、プロセスチャンバ１２の蓋体を取り外し、物体をプロセスチャンバ１２内に直接搬入してもよい。

なお、基板処理装置１０における容積の算出にける精度を向上するためには、上記第１群の測定値から得られる後述の勾配と、後述の複数回の第２のシーケンスＳＱ２の実行により得られる第２群の測定値から算出される勾配との間の差が大きいことが望ましく、したがって、物体は、可能な限り大きな容積を有することが望ましい。かかる観点から、例えば、物体は、各々が１２インチ（約３００ｍｍ）の直径、０．７７５ｍｍの厚さを有する２枚以上の半導体ウエハ、又は、当該２枚以上の半導体ウエハと同等の容積を有する他の物体、或いは、上記直径及び厚さを有する６枚以上の半導体ウエハ、又は、当該６枚以上の半導体ウエハと同等の容積を有する他の物体であってもよい。

続く工程ＳＴ８では、工程ＳＴ１と同様に、ガス配管４０によって提供されるガス流路４０ａ、及びプロセスチャンバ１２内の空間が減圧される。このため、複数の第１のバルブ２０が閉じられ、第２のバルブ２２及びゲートバルブ１６が開かれる。かかる第１のバルブ２０、第２のバルブ２２、及びゲートバルブ１６の開閉は、制御部１００によって制御され得る。一実施形態では、工程ＳＴ８の減圧後、プロセスチャンバ１２内の空間の圧力が第２の圧力計２６によって測定されることにより、測定値Ｐ_２０が取得される。この測定値Ｐ_２０は、制御部１００に入力される。なお、工程ＳＴ８の減圧後のガス流路４０ａの圧力は、プロセスチャンバ１２内の空間Ｓの圧力と等しいので、測定値Ｐ_２０は、第１の圧力計２４によって取得されてもよい。また、物体をプロセスチャンバ１２内に搬入する際に、トランスファーチャンバ１２１が減圧されている場合は、工程ＳＴ８を工程ＳＴ７の前に行ってもよい。

方法ＭＴでは、次いで、複数の第１の測定値Ｐ_ｍ２（ｉ）及び複数の第２の測定値Ｐ_ｕ２（ｉ）を含む第２群の測定値を取得するために、複数回の第２のシーケンスＳＱ２が実行される。なお、「ｉ」は複数回の第２のシーケンスＳＱ２の実行順を示す番号である。

具体的には、第２のシーケンスＳＱ２では、物体がプロセスチャンバ１２内に収容された状態で、第１のシーケンスＳＱ１と同様に、工程ＳＴ２〜工程ＳＴ６が実行される。第２のシーケンスＳＱ２の工程ＳＴ２〜工程ＳＴ６においても、基板処理システム１の各部は、第１のシーケンスＳＱ１の工程ＳＴ２〜工程ＳＴ６における基板処理システム１の各部の制御と同様に制御される。方法ＭＴでは、かかる第２のシーケンスＳＱ２が、工程ＳＴａにおいて停止条件が満たされるまで、実行される。なお、第１のシーケンスＳＱ１と同様に、第２のシーケンスＳＱ２においても、工程ＳＴ４において、測定値Ｐ_２０が取得されてもよい。

各回の第２のシーケンスＳＱ２の工程ＳＴ４では、第２の状態においてガス配管４０によって提供されるガス流路４０ａの圧力の測定値である第１の測定値Ｐ_ｍ２（ｉ）が第１の圧力計２４によって取得される。また、各回の第２のシーケンスＳＱ２の工程ＳＴ６では、プロセスチャンバ１２内の空間Ｓの圧力の測定値である第２の測定値Ｐ_ｕ２（ｉ）が第２の圧力計２６によって取得される。なお、第２の測定値Ｐ_ｕ２（ｉ）は、第１の圧力計２４によって取得されてもよい。かかる複数回の第２のシーケンスＳＱ２の実行により、複数の第１の測定値Ｐ_ｍ２（ｉ）及び複数の第２の測定値Ｐ_ｕ２（ｉ）を含む第２群の測定値が取得される。

方法ＭＴでは、続く工程ＳＴ９において、第１群の測定値及び第２群の測定値に基づいて、プロセスチャンバ１２の容積Ｖ_ｕ1が算出される。一実施形態では、工程ＳＴ９において、第１群の測定値及び第２群の測定値に基づいて、ガス配管４０によって提供されるガス流路４０ａの容積Ｖ_ｋが更に算出され得る。なお、プロセスチャンバ１２の容積Ｖ_ｕ1は、図３に示す基板処理装置１０では、プロセスチャンバ１２内の空間Ｓの容積、配管３４によって提供される流路の容積、及び、プロセスチャンバ１２とゲートバルブ１６との間の流路の容積の合計である。

ここで、Ｖ_ｋは、Ｖ_ｕ1と比較して相当に小さいので、測定値Ｐ_１０、各回の第１のシーケンスＳＱ１の工程ＳＴ２によりガス流路に生じる圧力増加量Ｐ_{ｉｎｃ＿１}、及び、各回の第１のシーケンスＳＱ１の工程ＳＴ５の実行により平衡状態が形成されたときのプロセスチャンバ１２内の空間Ｓの圧力の測定値、即ち第２の測定値Ｐ_ｕ１（ｉ）との間には、次式（１）の関係が成り立つ。

同様に、Ｖ_ｋは、物体が収容されている状態でのプロセスチャンバ１２の実容積Ｖ_ｕ２と比較して相当に小さいので、測定値Ｐ_２０、各回の第２のシーケンスＳＱ２の工程ＳＴ２によりガス流路に生じる圧力増加量Ｐ_{ｉｎｃ＿２}、及び、各回の第２のシーケンスＳＱ２の工程ＳＴ５の実行により平衡状態が形成されたときのプロセスチャンバ１２内の空間Ｓの圧力の測定値、即ち、第２の測定値Ｐ_ｕ２（ｉ）との間には、次式（２）の関係が成り立つ。

なお、実容積Ｖ_ｕ２は、プロセスチャンバ１２内の空間の容積から物体の容積Ｖ_ｗを差し引いた容積、配管３４によって提供される流路の容積、及び、プロセスチャンバ１２とゲートバルブ１６との間の流路の容積の合計である。

方法ＭＴの工程ＳＴ９では、式（１）及び式（２）の括弧内の項を表す次式（３）及び次式（４）のβ_１及びβ_２が求められ、式（３）、式（４）及び式（５）を含み三式の連立方程式に基づき、プロセスチャンバ１２の容積Ｖ_ｕ1及びガス流路４０ａの容積Ｖ_ｋが求められる。

即ち、下式（６）及び下式（７）の演算によって、容積Ｖ_ｕ1及び容積Ｖ_ｋが算出される。

工程ＳＴ９では、β_１を求めるために、第１群の測定値が利用され、Ｐ_ｋ１（ｉ）＝Ｐ_ｍ１（ｉ）＋Ｐ_ｋ１（ｉ−１）で定義されるＰ_ｋ１（ｉ）に対するＰ_ｕ１（ｉ）の変化の勾配がβ_１として求められる。なお、Ｐ_ｋ１（０）はＰ_１０である。即ち、工程ＳＴ９では、図４の（ａ）に示すように、Ｐ_ｋ１（ｉ）とＰ_ｕ１（ｉ）とで規定される複数のプロットに対する近似直線の勾配がβ_１として求められる。この勾配β_１は、例えば、上記複数のプロットに対する最小二乗法といった方法により、求められる。

同様に、工程ＳＴ９では、β_２を求めるために、第２群の測定値が利用され、Ｐ_ｋ２（ｉ）＝Ｐ_ｍ２（ｉ）＋Ｐ_ｋ２（ｉ−１）で定義されるＰ_ｋ２（ｉ）に対するＰ_ｕ２（ｉ）の変化の勾配がβ_２として求められる。なお、Ｐ_ｋ２（０）はＰ_２０である。即ち、工程ＳＴ９では、図４の（ｂ）に示すように、Ｐ_ｋ２（ｉ）とＰ_ｕ２（ｉ）とで規定される複数のプロットに対する近似直線の勾配がβ_２として求められる。この勾配β_２も、例えば、上記複数のプロットに対する最小二乗法といった方法により、求められる。

そして、工程ＳＴ９では、求められた勾配β_１及び勾配β_２、並びに物体の既知の容積を用いて、式（６）及び式（７）の演算を行うことにより、プロセスチャンバ１２の容積Ｖ_ｕ1及びガス流路の容積Ｖ_ｋが求められる。かかる容積Ｖ_ｕ1及び容積Ｖ_ｋの算出における工程ＳＴ９の演算は、制御部１００によって実行され得る。

第１の測定値Ｐ_ｍ１（ｉ）は、流量制御器１８からのガスをガス流路４０ａに充填した状態の当該ガス流路４０ａの圧力の測定値であり、第２の測定値Ｐ_ｕ１（ｉ）は、ガス流路４０ａにガスを充填した後に第２のバルブ２２を開放して、ガス流路４０ａの圧力とプロセスチャンバ１２内の空間Ｓの圧力が平衡状態に達したときのガス流路４０ａ又はプロセスチャンバ１２内の空間Ｓの圧力の測定値である。これらの第１の測定値Ｐ_ｍ１（ｉ）と第２の測定値Ｐ_ｕ１（ｉ）を用いることにより、上述したように、プロセスチャンバ１２の容積Ｖ_ｕ１とガス流路４０ａの容積Ｖ_ｋとの合計に占めるガス流路４０ａの容積Ｖ_ｋの割合を特定することができるが、プロセスチャンバ１２の容積とガス流路の容積は共に未知数である。これら二つの未知数のうち少なくとも一方を求めるためには、第１群の測定値とは異なる状態で取得された別の一群の測定値が必要である。このため、方法ＭＴでは、複数回の第１のシーケンスＳＱ１の実行後に、容積が既知の物体をプロセスチャンバ１２内に収容した状態で、複数の第１の測定値Ｐ_ｍ２（ｉ）及び複数の第２の測定値Ｐ_ｕ２（ｉ）を含む第２群の測定値が取得される。このようにして得られる二種の測定値の群、即ち、第１群の測定値及び第２群の測定値を用いることにより、上述したように、基板処理装置１０の構成要素の既知容積に基づくことなく、二つの未知数のうち少なくとも一方、即ち、プロセスチャンバ１２の容積Ｖ_ｕ１を求めることが可能となる。また、ガス流路の容積Ｖ_ｋを求めることが可能となる。

以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、上述した実施形態では、方法ＭＴが、一つの第１のバルブ２０ａに接続された個別配管３０ａを含むガス配管４０によって提供されるガス流路４０ａに対して適用されているが、全ての第１のバルブ２０のそれぞれに接続された個別配管３０を含むガス配管４０によって提供されるガス流路に対しても、方法ＭＴは同様に適用され得る。また、上述した実施形態では、プロセスチャンバ内に物体が収容された状態で行う第２群の測定値の取得は、プロセスチャンバ内に物体が収容されていない状態で行う第１群の測定値の取得の後に行われているが、第２群の測定値の取得が第１群の測定値の取得の前に行われてもよい。

１…基板処理システム、１００…制御部、１２１…トランスファーチャンバ、１２２ａ〜１２２ｄ…載置台、１２４ａ〜１２４ｄ…収容容器、ＬＭ…ローダモジュール、ＬＬ１，ＬＬ２…ロードロックチャンバ、Ｒｂ１，Ｒｂ２…搬送ロボット、Ｗ…ウエハ、１０…基板処理装置、１２…プロセスチャンバ、１４…真空ポンプ、１６…ゲートバルブ、１８…流量制御器、２０，２０ａ…第１のバルブ、２２…第２のバルブ、２４…第１の圧力計、２６…第２の圧力計、２８…ガス供給源、３０，３０ａ…個別配管、３２…共通配管、４０…ガス配管。

Claims (5)

1. 基板処理装置における容積を求める方法であって、
   前記基板処理装置は、
   プロセスチャンバと、
   前記プロセスチャンバ内の空間を排気する真空ポンプと、
   前記プロセスチャンバと前記真空ポンプの間に設けられたゲートバルブと、
   ガス供給源と前記プロセスチャンバとの間に設けられた流量制御器と、
   前記流量制御器のガス出力側に設けられた第１のバルブと、
   前記プロセスチャンバのガス入力側に設けられた第２のバルブと、
   前記第１のバルブと前記第２のバルブとの間に設けられたガス配管と、
   前記ガス配管によって提供されるガス流路の圧力を測定する第１の圧力計と、
   前記プロセスチャンバの圧力を測定する第２の圧力計と、
   を備え、
   該方法は、
   前記真空ポンプにより前記ガス流路と前記プロセスチャンバ内の空間とを減圧する工程と、
   複数の第１の測定値及び複数の第２の測定値を含む第１群の測定値を取得するために、各々が、
   前記第２のバルブが閉じられ、前記第１のバルブが開かれた第１の状態を形成する工程と、
   前記第１の状態において前記ガス供給源から前記ガス流路に所定量のガスが供給されたときに、前記第１のバルブが閉じられた第２の状態を形成する工程と、
   前記第１の圧力計を用いて、前記第２の状態における前記ガス流路の圧力の測定値である第１の測定値を取得する工程と、
   前記第２の状態から、前記第２のバルブが開かれた第３の状態を形成する工程と、
   前記第１の圧力計又は前記第２の圧力計を用いて、前記第３の状態における前記ガス流路の圧力の測定値又は前記プロセスチャンバ内の空間の圧力の測定値である第２の測定値を取得する工程と、
   を含む複数回の第１のシーケンスを実行する工程と、
   前記プロセスチャンバ内に物体を搬入する工程と、
   前記ガス流路と前記プロセスチャンバ内の空間とを減圧する工程と、
   複数の第１の測定値及び複数の第２の測定値を含む第２群の測定値を取得するために、前記物体が前記プロセスチャンバ内に収容された状態において、前記第１の状態を形成する前記工程、前記第２の状態を形成する前記工程、前記第１の測定値を取得する前記工程、前記第３の状態を形成する前記工程、及び前記第２の測定値を取得する前記工程を各々が含む複数回の第２のシーケンスを実行する工程と、
   前記第１群の測定値及び前記第２群の測定値に基づいて、前記プロセスチャンバの容積を求める工程と、
   含む、方法。
2. 前記物体は、一以上の半導体ウエハである、請求項１に記載の方法。
3. 前記一以上の半導体ウエハは、複数の半導体ウエハである、請求項２に記載の方法。
4. 前記容積を求める前記工程では、
   Ｐ_ｋ１（ｉ）＝Ｐ_ｍ１（ｉ）＋Ｐ_ｋ１（ｉ−１）で定義されるＰ_ｋ１（ｉ）に対するＰ_ｕ１（ｉ）の変化の勾配β_１を求め、
   Ｐ_ｋ２（ｉ）＝Ｐ_ｍ２（ｉ）＋Ｐ_ｋ２（ｉ−１）で定義されるＰ_ｋ２（ｉ）に対するＰ_ｕ２（ｉ）の変化の勾配β_２を求め、
   β_１＝Ｖ_ｋ／（Ｖ_ｋ＋Ｖ_ｕ1）、β_２＝Ｖ_ｋ／（Ｖ_ｋ＋Ｖ_ｕ2）、及び、Ｖ_ｕ２＝Ｖ_ｕ１−Ｖ_Ｗを含む三式の連立方程式に基づき、前記プロセスチャンバの容積Ｖ_ｕ１を求め、
   ここで、ｉは前記複数回の第１のシーケンスの実行順及び前記複数回の第２のシーケンスの実行順を示す番号であり、Ｐ_ｍ１（ｉ）は前記第１群の測定値に含まれる前記複数の第１の測定値であり、Ｐ_ｕ１（ｉ）は前記第１群の測定値に含まれる前記複数の第２の測定値であり、Ｐ_ｍ２（ｉ）は前記第２群の測定値に含まれる前記複数の第１の測定値であり、Ｐ_ｕ２（ｉ）は前記第２群の測定値に含まれる前記複数の第２の測定値であり、Ｖ_ｋは前記ガス流路の容積であり、Ｖｕ_１は前記複数回の第１のシーケンスの実行時の前記プロセスチャンバの容積であり、Ｖｕ_２は前記複数回の第２のシーケンスの実行時の前記プロセスチャンバの容積であり、Ｖ_Ｗは前記物体の容積である、
   請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
5. 前記第１群の測定値及び前記第２群の測定値に基づいて、前記ガス流路の容積が更に求められる、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。

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