JP3872776B2 - 半導体製造装置及び半導体製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
マスフローコントローラにより流量が調整された流体により基板例えば半導体ウエハに対して処理を行う半導体製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体製造工程においては、所定のガスや液体により基板に対して処理を行う工程がある。ガスを用いた工程としては、成膜ガスを用いた成膜工程、酸化ガスを用いた酸化工程、エッチングガスを用いたエッチング工程などがあり、また液体を用いた工程としては、基板上にレジスト液を供給する工程、絶縁膜の前駆物質を含む薬液を塗布する工程などが挙げられる。
【０００３】
一方、最近において、半導体デバイスのパターンが微細化され、各膜の膜厚も薄くなってきていることから、ガスや液体などの供給流量を高い精度でコントロールする必要があり、そのための機器として、マスフローコントローラが用いられている。
【０００４】
マスフローコントローラは、細管内に流れる液体が発熱抵抗線から熱を奪い、発熱抵抗線の抵抗値が変わることを検出原理とし、流量検出部と、流量検出部から出力される出力電圧（流量に対応する検出電圧）と、設定流量に応じた設定電圧とを比較する比較部と、この比較部からの比較出力により操作される流量調整バルブとを備えている。
【０００５】
しかしながら、マスフローコントローラにおいて、使用しているうちに実流量が設定流量から外れてくることがある。例えば実流量が０の場合であっても、検出部から出力される電圧値は０ではなく、わずかにずれて誤差が生じることが多い。この要因としては、メーカー出荷時の環境温度とユーザ側の環境温度により誤差が生じること、ブリッジ回路の要素であるコイル状の発熱抵抗線（センサ）のコーティング材の経時劣化や剥離、発熱抵抗線のコイルの緩み、回路部分の不具合、電源電圧の変動、センサが巻かれている管路の汚れ（腐食や生成物付着など）、といったことが挙げられる。マスフローコントローラにおいて設定可能な流量のうち、流体の流量が多い場合の流量誤差割合と、流量が少ない場合の流量誤差割合では、同じドリフト量である場合、流量が少ない場合の方が誤差の影響は大きくなり、例えば半導体ウエハ表面に生成される膜厚に与える影響も大きくなる。
【０００６】
近年、半導体デバイスの高集積化、薄膜化に伴い、製造時の半導体ウエハ表面における膜厚の許容範囲は厳しくなる状況にある。そこで膜厚を許容範囲内に保って製造を行うために、マスフローコントローラにおいて設定可能な流量のうち、最大流量付近で使用することにより、流量誤差の程度を小さく抑えられるようにすることも行われている。例えば、複数の工程を行う場合において、各工程の間で流体の設定流量に大きな差がある場合、流量容量の大きいマスフローコントローラと、流量容量の小さいマスフローコントローラを２基以上並列接続して、流体の設定流量に応じてマスフローコントローラを切り替えることも行われているが、複数のマスフローコントローラを用意しなければならないことや、また出力がドリフトしたとき、即ち流体流量が０のときの出力電圧が０でない場合には、そのドリフト分が処理に影響を与えるおそれもあり、例えば次世代あるいは次次世代のデバイスにおいてはその影響が懸念されている。
【０００７】
更にまた実流量が設定流量から外れてくる現象として、ゼロ点シフトの他に流量に対する出力電圧の変化割合（傾き）即ちスパンが変動することが挙げられる。このスパンシフトは、ブリッジ回路に含まれるセンサである上流側の発熱抵抗線と下流側の発熱抵抗線について、流量変化に対する温度変化量つまり出力電圧の変化量が初期校正時から変わってくることが要因の一つである。
【０００８】
一方、特許文献１には、マスフローコントローラとは別個に測定器をガス流路に介設し、この測定器の測定結果に基づいて校正器によりマスフローコントローラを調整することが記載されている。また特許文献２には、予めメーカー側で初期校正時にガスを流さない状態でマスフローコントローラのセンサコイルに通じる電流値を段階的に変化させ、両コイルに通じる電流差から生じる温度差をブリッジ回路の不平衡電圧として取り出し、この不平衡電圧と使用中の不平衡電圧とを比較してゼロ点補正量及びスパン補正量とを求めることが記載されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−２６３３５０号公報 段落００１４及び図１
【特許文献２】
特開平５−２８９７５１号公報 第９欄第３行〜第９行
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１のように、測定器を用いる手法は、別途測定器を用意しなければならないし、測定器自体に不具合が生じた場合には対応できない。また校正器を用いて行う校正は、現実には手動で可変抵抗値をオペレータが調整することになると思われるが、頻繁に調整しようとすると、作業が煩わしいという問題がある。また、特許文献２のように、不平衡電圧を介して調整する手法については、マスフローコントローラは、種々のメーカーから発売されており、ある特定のメーカーのマスフローコントローラを適用して生産ラインを構成した場合、マスフローコントローラを他社のものに交換した場合には、その調整を行うことができない欠点がある。また電流値を段階的に変えてブリッジ回路に供給する機構が必要となり、装置構成が繁雑であるという不利益もある。
【００１１】
本発明は上記した問題点に鑑みなされるもので、マスフローコントローラを配管から取り外すことなく高精度に流量を設定できる半導体製造装置及び半導体製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体製造装置は、流体が供給されて基板に対して半導体集積回路装置を製造するための処理が行われる処理部と、
この処理部に流体を供給する流体供給路と、
この流体供給路に設けられ、流体の流量を検出する検出部と、設定流量に対応する設定電圧と前記検出部の出力電圧とを比較して操作信号を出力する比較部と、この比較部からの操作信号に基づいて流体の流量を調整する流量調整部と、を備えるマスフローコントローラと、
このマスフローコントローラの上流側及び下流側に夫々設けられた第１及び第２の遮断弁と、
設定流量に対応する設定電圧を出力する設定電圧出力部と、
これら第１及び第２の遮断弁を閉じたときにマスフローコントローラの検出部から出力される出力電圧を記憶する記憶部と、
前記設定電圧出力部から出力される設定電圧に前記記憶部に記憶された出力電圧を加算して、流量ゼロ時にマスフローコントローラの検出部から出力される出力電圧の大きさだけ設定電圧を補正し、補正された値を設定電圧としてマスフローコントローラに出力する設定電圧補正部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、流量ゼロ時の出力電圧の変化を補償するにあたって、マスフローコントローラを調整するのではなく設定流量に対応する設定電圧を補正しているため、簡単にマスフローコントローラの微調整を行うことができる。この発明においては、第１及び第２の遮断弁を閉じて出力電圧の値を記憶部に取り込むタイミングを設定するためのタイミング設定手段を備える構成としてもよいし、また前記出力電圧の変化分が、予め定めた閾値から外れた場合に警報を発する警報発生手段を備える構成としてもよい。
【００１８】
なお本発明は、マスフローコントローラには液体が流れるが、その後液体がガス化されてそのガスにより基板に対して処理が行われる場合も含まれる。
【００１９】
本発明は方法としても成立するものであり、本発明に係る半導体製造方法は、流体の流量を検出する検出部と、設定流量に対応する設定電圧と前記検出部の出力電圧とを比較して操作信号を出力する比較部と、この比較部からの操作信号に基づいて流体の流量を調整する流量調整部と、を備えるマスフローコントローラを用いて処理部に流体を供給し、この処理部にて半導体集積回路装置を製造するための処理を行う半導体製造方法において、
このマスフローコントローラの上流側及び下流側に夫々設けられた第１及び第２の遮断弁を閉じる工程と、
これら第１及び第２の遮断弁を閉じたときにマスフローコントローラの検出部から出力される出力電圧を記憶する工程と、
設定電圧出力部から設定流量に対応する設定電圧を出力する工程と、
前記設定電圧出力部から出力される設定電圧に前記記憶部に記憶された出力電圧を加算して、流量ゼロ時にマスフローコントローラの検出部から出力される出力電圧の大きさだけ設定電圧を補正し、補正された値を設定電圧としてマスフローコントローラに出力する工程と、を備えることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における実施の形態を図面に基づき説明する。まず、図１には、本発明の実施の形態における半導体製造装置（以下製造装置と称する）の主な構成を示すブロック図が示されている。１は、基板に対して半導体集積回路を製造するための処理が行われる処理部例えば熱処理部である。この熱処理部１は、この例では反応容器（処理容器）である縦型の反応チューブ１１内に、基板であるウエハＷを多数枚搭載した保持具１２を搬入して、反応チューブ１１の外側に設けられた図示しない加熱手段により加熱するとともに、例えばガス供給管からなるガス供給路２から反応チューブ１１内に所定のガスを導入して、基板に対して所定の熱処理が行われる。１３は排気管、１４は真空排気手段である真空ポンプ、１５はガス供給路２と排気管１３との間を反応チューブ１１を迂回して接続するバイパス路、２１、２２、２３は各々バルブ例えば遮断弁である。
【００２３】
前記ガス供給路２には、ガス供給源４０よりのガス流量を調整するためのマスフローコントローラ３が設けられており、このマスフローコントローラ３の上流側及び下流側には夫々遮断弁４１、４２が設けられている。遮断弁４１、４２の双方を閉じることで、マスフローコントローラ３における流体、この例ではガスの流れを遮断することができる、即ちガス流量を０とすることができるようになっている。
【００２４】
マスフローコントローラ３は、図２に示すように流量検出部３１、比較部（調節部）３２及び流量調整部であるコントロールバルブ（流量調整バルブ）３３を備えている。マスフローコントローラ３の詳しい構成について図３に基づき説明すると、マスフローコントローラ３の内部に導入される前記ガス供給管２は一度本流部３ａと側流部３ｂとに分流する。側流部３ｂには、ガス供給管２内における流量を計測する２つの発熱抵抗線３４、３５からなる流量センサが設けられ、本流部３ａには、側流路３ｂと本流路３ａとの流量等の各種条件を同等なものにするバイパス部３０が設けられている。前記バイパス部３０は、本流路３ａにおける流量、温度、圧力などを側流路３ｂと同様の特性となるように設けられているものであり、これによりセンサ３４、３５における測定誤差を防止することができる。流量の検出原理については、上流側センサ３４では流体が流れると熱が奪われて温度が下降し、逆に下流側センサ３５では熱が与えられ温度が上昇する。この結果上流側センサ３４と下流側センサ３５とでは温度差が生じ、この温度差を検出するようになっている。
【００２５】
マスフローコントローラ３には、他に前記発熱抵抗線３４、３５の抵抗値の差を電圧信号として検出するブリッジ回路３６と、その電圧信号を増幅する増幅回路３７とを備え、発熱抵抗線３４、３５、ブリッジ回路３６及び増幅回路３７は、前記流量検出部３１を構成するものである。前記比較部３２は、後述の設定流量に対応する設定信号（設定電圧）と増幅回路３７からの電圧とを比較し、その比較結果（偏差）に応じてコントロールバルブ３３の開度を調整するための操作信号を出力するものである。
【００２６】
またマスフローコントローラ３には、信号変換部５を介して制御部６が接続されている。信号変換部５は、マスフローコントローラ３からのアナログ信号をディジタル信号に、また制御部６からのディジタル信号をアナログ信号に夫々変換するためのものである。
【００２７】
また制御部６には、例えば液晶パネルなどからなる表示部５１が接続されており、この表示部５１は、タッチパネル式の入力装置も兼ねている。次いで、制御部６の詳しい構成について図２に基づいて説明すると、６ａはデータバス、６０は装置の制御を実施するＣＰＵである。６１はマスフローコントローラ３の設定流量に対応する設定電圧を出力する設定電圧出力部であり、例えば０〜５Ｖの設定電圧によりマスフローコントローラ３の流量を０％〜１００％に設定できるようになっている。６２は第１の記憶部であり、遮断弁４１、４２を閉じたときにおいてマスフローコントローラ３から出力される出力電圧（流量検出部３１からの電圧検出値）がドリフト電圧として記憶される。６３は第１の設定電圧補正部であり、遮断弁４１、４２を閉じたときにおいてマスフローコントローラ３から出力される出力電圧が基準電圧（この例では０Ｖ）と異なる場合、つまりドリフト電圧である±Ｅ０（Ｖ）が発生しているときに設定電圧を補正するものである。６４は第１のタイミング設定部であり、遮断弁４１、４２を閉じてマスフローコントローラ３に対する設定電圧を見直す（補正する）タイミングを設定するものである。６５は、アラーム用比較回路部であり、前記ドリフト電圧が予め設定された閾値を越えているか否か判断し、閾値を越えていればアラーム発生部６６に警告（例えば警告音や警告表示）を発生させる。なお、本実施の形態では、基準値となる電圧値よりも、０．３Ｖ（３００ｍＶ）を閾値とし、この閾値以上離れた値がマスフローコントローラ３から計測された場合にはマスフローコントローラ３の不具合が考えられるため、例えばアラーム発生部６６からの警報出力と、操作パネル５１への警報表示により作業者に対して通報するようになっている。
【００２８】
次に上述の実施の形態の作用について図４のフローチャートと、図５のグラフに基づき説明する。本実施の形態において使用されるマスフローコントローラ３は、流量と出力電圧がリニアであって、最大流量が５００ｃｃ／分であり、その際の出力電圧が５Ｖとなるように設計されているものとして説明する。
【００２９】
先ずマスフローコントローラ３が装置に組み込まれたときには、流量ゼロの状態で出力電圧がゼロに設定されており、この状態で熱処理部１において基板例えばウエハＷに対して所定の熱処理が行われる。即ち実行すべきプロセスの設定流量に対応する設定電圧が制御部６から信号処理部５を介してマスフローコントローラ３に与えられ、マスフローコントローラ３では反応チューブ１１に供給される処理ガスが設定流量となるようにコントロールバルブ３３（図２参照）が調整される。例えば設定流量が４００ｃｃ／分であったとすると、マスフローコントローラ３には４Ｖの電圧が与えられる。マスフローコントローラ３に対して初期校正が行われた直後であれば、流量ゼロ時の出力電圧はゼロであるから、４００ｃｃ／分の設定値通りの流量で処理ガスが反応チューブ１１に供給される。
【００３０】
次いでタイミング設定部６４にて設定されたタイミング、熱処理が行われる前後の待機時間においてマスフローコントローラ３の状態を以下のようにして調べる。まず、前記遮断弁４１、４２を両方とも閉じて、マスフローコントローラ３内にガスが流入しない状況とすると共に、例えば制御部６側からの指示によりマスフローコントローラ３のコントロールバルブ３３（図３参照）を「開」状態例えば全開状態としてセンサ３４、３５前後のガスの流れを平衡にしておく。（ステップＳ１）。このときのマスフローコントローラ３から出力された出力電圧（Ｅ０）すなわち流量ゼロ時のマスフローコントローラ３からの出力電圧を第１の記憶部６２内に記憶する（ステップＳ２）。なおこの例ではＥ０が＋０．１Ｖであるとして説明する。
【００３１】
次いで、マスフローコントローラ３から出力された出力電圧（Ｅ０）が、予め設定されている前述した閾値以内であるかどうかを判定する（ステップＳ３）。例えば閾値が３００ｍＶであれば、Ｅ０がこの例では＋０．１Ｖ（１００ｍＶ）であるから閾値内に収まっており、ステップＳ４に進む。前記操作パネル５１から、マスフローコントローラ３の流量が４００ｃｃ／分となるように設定されているとすると、第１の設定電圧補正部６３によりこの設定流量に対応する設定電圧が補正される。即ち設定電圧出力部６１から出力される設定電圧４Ｖに、前記記憶部６２に記憶されているマスフローコントローラ３から出力された出力電圧（Ｅ０）０．１Ｖを、加算して補正し《４Ｖ＋（＋０．１ｖ）＝４．１Ｖ》、補正された値（４．１Ｖ）を正しい設定電圧（電圧指示値）としてマスフローコントローラ３に与える（ステップＳ５）。
【００３２】
ここで図５はマスフローコントローラ３の出力電圧と流量との関係を示すグラフであり、初期校正時における電圧−流量特性は実線で表され、設定ポイントはＡ点にある。そしてマスフローコントローラ３のゼロ点がドリフト（変化）して０．１Ｖのドリフト電圧（出力電圧の変化分）が発生したとすると、電圧−流量特性は点線で表され、設定ポイントはＢ点に移行する。従ってこの状態では流量は３９０ｃｃ／分になっている。そこで設定電圧を既述のように補正すると、電圧−流量特性は変わらないが、設定ポイントはＢ点からＣ点に移行するので、マスフローコントローラ３により設定される流量は設定流量通り４００ｃｃとなる。
【００３３】
こうしてマスフローコントローラ３の設定電圧の調整が終了したところで遮断弁４１、４２を開き（ステップＳ６）、そして反応チューブ１１内にウエハＷが搬入された後、バルブ２１を開いて反応チューブ１１内に設定流量通りのガスを供給して前記ウエハＷに対して所定の熱処理を実施する（ステップＳ７）。この例ではゼロ点が＋側にずれた場合について説明しているが、ゼロ点が−側にずれた場合例えばＥ０が−０．１Ｖである場合には、設定電圧出力部６１から出力される設定電圧４Ｖに、−０．１Ｖを加算して補正し《４Ｖ＋（−０．１ｖ）＝３．９Ｖ》、補正された値（３．９Ｖ）を正しい設定電圧（電圧指示値）としてマスフローコントローラ３に与えることになる。
【００３４】
なおステップＳ３にてマスフローコントローラ３から出力された出力電圧（Ｅ０）が閾値よりも大きいと判定された場合には、アラーム発生部６６によりアラームが出力されまた、表示パネル６においてマスフローコントローラ３が異常である旨を作業者に対して通報される（ステップＳ８）。この場合には、作業者がマスフローコントローラ３を点検するかあるいはメーカ側に修理を依頼することになる。
【００３５】
上述の実施の形態によれば、マスフローコントローラ３の上流側及び下流側に設けた遮断弁４１、４２を閉じてマスフローコントローラ３にガスが流れないようにし、このときのマスフローコントローラ３から出力される出力電圧に基づいて、流量ゼロ時の出力電圧の変化分（ドリフト電圧）を補償するように制御部６から出力される設定電圧を補正しているため、つまりマスフローコントローラ３を調整するのではなく制御部６側で設定信号を補正しているため、マスフローコントローラ３が設置されているメンテナンスルームに作業者が入って調整するという作業が不要になるし、製造ラインを止めることなく簡便にマスフローコントローラ３の微調整を行うことができる。
【００３６】
ここでオペレータがマスフローコントローラ３のゼロ点の調整を行う場合には、装置の電源をオフにしてからマスフローコントローラ３にテスタ測定用の治具を取り付け、装置の電源を再投入した後、操作画面により設定流量ゼロの入力を行い、数分そのままの状態にしてからテスターでゼロ電圧を測定し、その電圧を所定電圧の範囲内の値に調整する。しかる後装置電源をオフにして前記治具を外した後、装置電源を再投入して操作画面でアクチャルを確認する。従って上述の実施の形態によれば、装置を止めて面倒な調整作業を省くことができ、装置の運用の効率化を図ることができる。また半導体製造装置に用いるガスの中には毒性のあるガスが含まれている場合が多いので、ガス供給機器を収納しているガスボックスを開くことによる人的な危険性を回避することができる。更にまた装置のダウンタイムに影響するマスフローコントローラ３の定期点検なども省力化できる。
【００３７】
上述の例では、校正されたマスフローコントローラ３にガスが流れていないときには、マスフローコントローラ３から出力される電圧がゼロであり、その電圧がゼロでないときにドリフト電圧として取り扱っている。しかしながら校正されたマスフローコントローラ３において流量ゼロ時の出力電圧がゼロでない基準電圧例えば０、１Ｖを発生し、かつコンピュータ側で流量５００ｃｃ／分に相当する設定電圧が５．１Ｖとして取り扱っているシステムであっても本発明の範囲に含まれる。この場合設定電圧補正部は、マスフローコントローラ３からの出力電圧から基準電圧（例えば０．１Ｖ）を差し引き、その電圧差だけマスフローコントローラ３がドリフトしているものと取り扱って設定電圧をその電圧差で補正することとなる。
【００３８】
次いで、本発明の他の実施の形態を図６に基づき説明する。この例では、バイパス路１５に圧力検出部７１が設けられ、更にこの圧力検出部７１からの圧力検出値における所定時間帯の上昇率に基づいてガス供給路２を流れる流量を求める流量基準計７２が設けられている。また処理ガスを節約するために例えばマスフローコントローラ３とその上流側の遮断弁４１との間にパージガス例えば窒素ガスなどの不活性ガスを供給できるように分岐路４３及びバルブ例えば遮断弁４４を介してパージガス供給源４５が接続されている。ここで圧力上昇率とは、遮断弁４４、２１を閉じて遮断弁４４の下流側のガス供給路２及びバイパス路１５を真空排気し、その後バイパス路１５の遮断弁２３を閉じた後、遮断弁４４を開いてマスフローコントローラ３を通じて所定の流量でガスを流し、このときの圧力上昇率を指している。なおこの実施の形態では、遮断弁４１は閉じているものとする。
【００３９】
流量基準計７２内には圧力上昇率演算手段７２ａが設けられており、検知した圧力値の時系列データを図示しないワークメモリに書き込み、そのデータから圧力上昇率を演算してその値を制御部６に送るように構成されている。
【００４０】
また制御部６は、圧力上昇率を記憶する第２の記憶部６７、マスフローコントローラ３の校正時における圧力上昇率（初期値）とマスフローコントローラ３を使用した後に測定した圧力上昇率とに基づいてマスフローコントローラ３の設定電圧を補正する第２の設定電圧補正部６８と、マスフローコントローラ３の状態をチェックするタイミングつまり校正時以外において圧力上昇率の計測を行うタイミングを設定する第２のタイミング設定部６９とを備えている。制御部６は、図１に示した構成を備えており、既述のようにしてゼロ点のドリフトの調整を行うことができるが、図６では便宜上スパンのずれを補償するための部位についてのみ図示してある。
【００４１】
なお図示していないが、ガス供給路２及びバイパス路１５の温度を検出する温度検出部が設けられており、圧力上昇率を求めるときにその温度を考慮して、温度変化による影響をなくすようにしている。
【００４２】
次に上記の圧力上昇率を求めてマスフローコントローラ３のスパンのずれを補償する動作について説明する。この例ではマスフローコントローラ３の最大設定流量は、５００ｃｃ／分として説明する。またこの際の出力電圧は５Ｖとし、マスフローコントローラ３の検出流量と出力電圧とは比例の関係にあり、説明を簡単にするためにゼロ点のドリフトはないものとする。校正した直後のマスフローコントローラ３例えば新品のマスフローコントローラ３を取り付けた後、その上流側の遮断弁４４、２１を閉じて遮断弁４４の下流側のガス供給路２及びバイパス路１５を真空ポンプ１４により真空排気し、その後バイパス路１５の遮断弁２３を閉じる。続いてマスフローコントローラ３に対して所定の流量（例えば最大流量の８０％の流量である４００ｃｃ）になるように設定電圧出力部６１から設定電圧を出力して流量を設定し、遮断弁４４を開いてマスフローコントローラ３を通じてパージガスを流す。
【００４３】
流量基準計７２は、そのときの圧力検出部７１による圧力検出値の所定時間帯の時系列データを記憶し、そのデータに基づいて圧力上昇率を求めて制御部６に送信する。制御部６はこの圧力上昇率を初期値（基準値）として第２の記憶部６７に記憶する。図７はこのときの圧力変化を示す図であり、Ｔ０は遮断弁４１を開いた時点、Ｔ３はバイパス路１５の遮断弁２３を開いた時点である。圧力検出値を測定する時間帯は圧力上昇が安定している時間帯を選択することが好ましく、例えばＴ１〜Ｔ２の時間帯とされる。
【００４４】
そして制御部６内の第２のタイミング設定部６９で設定された所定のタイミング例えば既述の実施の形態と同様に熱処理が終了する度毎に、既述の圧力上昇率の初期値を求めたときと同様にして、また同一の設定流量により圧力検出部７１において圧力を検知し、流量基準計７２により圧力上昇率を求め、制御部６の第２の記憶部６７に送信する。制御部６ではこの圧力上昇率と既に求めた初期値とを比較し、その比較結果に基づいて設定電圧を補正する。
【００４５】
この手法は、バイパス路１５の上流側の管路の容積を利用し、当該管路内にガスを流入させたときに流入流量と圧力上昇とが対応していることに基づいており、実流量を圧力変化として直接測定しようとするものである。従って圧力上昇率が初期値に比べて例えば２．５％早くなった（大きくなった）ときには、それだけ流量が早くなったということであるから、言い換えれば４００ｃｃ／分の設定流量に対応する設定電圧４Ｖでは流量が予定の流量よりも２．５％早くなっているということである。従って制御部６内の第２の設定電圧補正部６８では、前記マスフローコントローラ３の設定流量である４００ｃｃ／分に、圧力上昇率の増加分（早くなった分）である２．５％を乗じてズレ量を算出する《４００ｃｃ×２．５％（０．０２５）＝１０ｃｃ》。この演算の結果、ズレ量は１０ｃｃと算出された。このズレ量（１０ｃｃ）を設定流量（４００ｃｃ）で除し、これにその設定流量に対応する設定電圧（４Ｖ）を乗すれば、ズレ量分ΔＥの出力電圧値が求められる《１０ｃｃ／４００ｃｃ×４Ｖ＝０．１Ｖ》。
【００４６】
図８はスパンが変化した様子を示すものであり、実線（１）は校正時のスパン（流量変化に対する出力変化分）によるグラフ、点線（２）は校正時のスパンからずれたスパンに対応するグラフである。以上の演算の結果算出された出力電圧値０．１Ｖ分を、マスフローコントローラ３の設定流量４００ｃｃに対応する設定電圧４．０Ｖから差し引き（４Ｖ−０．１Ｖ＝３．９Ｖ）、次回の設定流量が４００ｃｃとなった場合には、出力電圧値を３．９Ｖとすれば、最大流量に対する８０％ポイントの流量ずれを補正することができる。従って流量がズレることなく設定流量通りの流量で処理ガスを反応チューブ１１内に供給して基板に対して処理を行うことができる。
【００４７】
なお、この例では流量ゼロ時に出力電圧値が０Ｖとなっているものとして説明しているが、流量ゼロ時に出力電圧値が０Ｖでない場合つまりゼロ点のドリフトが生じている場合には、設定流量４００ｃｃに対応する設定電圧は、先の実施の形態において説明した方法により４．０Ｖを補正した電圧となる。例えばゼロ点の出力電圧の変化分が＋０．１Ｖであって、このドリフト分を補償するために先の実施の形態にて設定流量４００ｃｃに対応する設定電圧が３．９Ｖに補正されているとしたならば、図８の実線（１）の４００ｃｃに対応する設定電圧は３．９Ｖとなり、スパン変化によるズレ量分ΔＥの出力電圧値は、１０ｃｃ／４００ｃｃ×３．９Ｖ＝０．０９７５Ｖとなる。
【００４８】
この実施の形態によれば、マスフローコントローラ３を調整するのではなく制御部６側で設定信号を補正しているため、マスフローコントローラ３が設置されているメンテナンスルームに作業者が入って調整するという作業が不要になるし、製造ラインを止めることなく簡便にマスフローコントローラ３の微調整を行うことができ、装置の効率化が図れるなど、先の実施の形態と同様の効果がある。
【００４９】
またマスフローコントローラ３は、設定流量と出力電圧値とは比例の関係とされているが、ある一定の設定流量のみでなく、いくつかの設定流量において、例えば設定流量が１５０ｃｃの時と、３００ｃｃの時と、最大流量の５００ｃｃの時、の３つのポイントにおいて前述した方法により圧力上昇率を把握して、設定流量と出力電圧との関係を確認し、各設定流量における圧力上昇率が夫々の基準値と異なる場合には、制御部６内のプログラムにより流量と出力電圧との関係を例えば点線で示す曲線となるように補正し、この曲線に基づいて設定電圧出力部６１から設定流量に対応する設定電圧が出力されるようにしてもよい。
【００５０】
なおこのように流量基準計７２を用いる場合においても、初期時と監視時とにおける圧力上昇率の差異が一定以上になったとき、例えば圧力上昇率の差異から換算した出力電圧のずれ分が閾値以上になったときには警報を発して作業者にしらせるようにしてもよい。
【００５１】
また圧力上昇率を用いて設定電圧を補正する場合、既述のようにして補正した後例えば４Ｖを３．９Ｖに補正した後、再度その設定電圧によりマスフローコントローラ３の流量を設定して同様にして圧力上昇率の基準値に対する変化分を求め、その変化分が所定値（例えば１．０％）以内に収まるまで、同様のループ（圧力上昇率を求めて設定電圧を補正する工程）を繰り返すようにしてもよい。
【００５２】
以上の説明では、圧力上昇率に基づいてスパンの変化による設定電圧の補償について述べているが、圧力上昇率に代えて圧力降下率を用い、同様にしてスパンの変化による設定電圧の補償を行ってもよい。この場合には、マスフローコントローラ３の上流側の遮断弁４４を開いておき、また遮断弁２１を閉じかつ遮断弁４２、２２、２３を開いておく。つまりパージガスをマスフローコントローラ３を介してバイパス路１５から排気されるようにしておく。そしてマスフローコントローラ３では所定の流量に設定しておき、この状態で遮断弁４４を閉じてパージガスの供給を止め、その後の圧力検出部７１による圧力値の時系列データから所定時間帯の圧力降下率を求め、この値を既述の圧力上昇率と同様に活用する。
【００５３】
なおパージガスを流す代わりに遮断弁４１を開いて処理ガスを流すようにしてもよい。また本発明は、マスフローコントローラ３内にガスが通流する場合に限らず例えば有機液体ソースなどの液体がマスフローコントローラ３内を流れ、その下流側にて気化器により液体ソースが気化されてガスが反応容器内に供給される場合も含む。この場合には、特許請求の範囲の記載において、マスフローコントローラが設けられるガス供給路は液体供給路を含む意味となる。更にまたレジスト液などの塗布液を基板に塗布する場合などにおいてマスフローコントローラにより塗布液などの液体の流量を調整する場合にも適用できる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、マスフローコントローラに流体が流れない状態のときにゼロ点のドリフト分を検出し、そのドリフト分に応じて制御部側で設定電圧を補正しているため、マスフローコントローラを取り外すことなく、またオペレータによる調整作業を必要とせずに、マスフローコントローラに対して高精度な流量制御を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における半導体製造装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における処理部１の構成と、マスフローコントローラ３の関係を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるマスフローコントローラ３の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるマスフローコントローラの補正方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態における補正方法を示すグラフである。
【図６】本発明の他の実施の形態における半導体製造装置の構成を示すブロック図である。
【図７】バイパス路に設けられた圧力検出部の圧力値の上昇の様子を示す特性図である。
【図８】 マスフローコントローラの実流量と出力電圧との関係を表すグラフの傾きが変わった様子を示す特性図である。
【図９】 マスフローコントローラの実流量と出力電圧との関係傾きが変わった様子を示す特性図である。
【符号の説明】
１ 処理部
２ ガス供給管
３ マスフローコントローラ
５ 信号変換部
６ 制御部
１１ 反応チューブ
１３ 排気管
１４ 真空ポンプ
１５ バイパス路
２１〜２３ 遮断弁
３０ バイパス部
３１ 流量検出部
３２ 比較部
３３ コントロールバルブ
３４、３５ 発熱抵抗線
４０ ガス供給源
４１、４２ 遮断弁
４５ パージガス供給源
５１ 表示パネル（入力装置）
６１ 設定電圧出力部
６２ 第１の記憶部
６３ 第１の設定電圧補正部
６４ 第１のタイミング設定部
６５ アラーム用比較回路部
６７ 第２の記憶部
６８ 第２の設定電圧補正部
６９ 第２のタイミング設定部
７１ 圧力検出部
７２ 流量基準計
Ｗ ウエハ
【発明の属する技術分野】
マスフローコントローラにより流量が調整された流体により基板例えば半導体ウエハに対して処理を行う半導体製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体製造工程においては、所定のガスや液体により基板に対して処理を行う工程がある。ガスを用いた工程としては、成膜ガスを用いた成膜工程、酸化ガスを用いた酸化工程、エッチングガスを用いたエッチング工程などがあり、また液体を用いた工程としては、基板上にレジスト液を供給する工程、絶縁膜の前駆物質を含む薬液を塗布する工程などが挙げられる。
【０００３】
一方、最近において、半導体デバイスのパターンが微細化され、各膜の膜厚も薄くなってきていることから、ガスや液体などの供給流量を高い精度でコントロールする必要があり、そのための機器として、マスフローコントローラが用いられている。
【０００４】
マスフローコントローラは、細管内に流れる液体が発熱抵抗線から熱を奪い、発熱抵抗線の抵抗値が変わることを検出原理とし、流量検出部と、流量検出部から出力される出力電圧（流量に対応する検出電圧）と、設定流量に応じた設定電圧とを比較する比較部と、この比較部からの比較出力により操作される流量調整バルブとを備えている。
【０００５】
しかしながら、マスフローコントローラにおいて、使用しているうちに実流量が設定流量から外れてくることがある。例えば実流量が０の場合であっても、検出部から出力される電圧値は０ではなく、わずかにずれて誤差が生じることが多い。この要因としては、メーカー出荷時の環境温度とユーザ側の環境温度により誤差が生じること、ブリッジ回路の要素であるコイル状の発熱抵抗線（センサ）のコーティング材の経時劣化や剥離、発熱抵抗線のコイルの緩み、回路部分の不具合、電源電圧の変動、センサが巻かれている管路の汚れ（腐食や生成物付着など）、といったことが挙げられる。マスフローコントローラにおいて設定可能な流量のうち、流体の流量が多い場合の流量誤差割合と、流量が少ない場合の流量誤差割合では、同じドリフト量である場合、流量が少ない場合の方が誤差の影響は大きくなり、例えば半導体ウエハ表面に生成される膜厚に与える影響も大きくなる。
【０００６】
近年、半導体デバイスの高集積化、薄膜化に伴い、製造時の半導体ウエハ表面における膜厚の許容範囲は厳しくなる状況にある。そこで膜厚を許容範囲内に保って製造を行うために、マスフローコントローラにおいて設定可能な流量のうち、最大流量付近で使用することにより、流量誤差の程度を小さく抑えられるようにすることも行われている。例えば、複数の工程を行う場合において、各工程の間で流体の設定流量に大きな差がある場合、流量容量の大きいマスフローコントローラと、流量容量の小さいマスフローコントローラを２基以上並列接続して、流体の設定流量に応じてマスフローコントローラを切り替えることも行われているが、複数のマスフローコントローラを用意しなければならないことや、また出力がドリフトしたとき、即ち流体流量が０のときの出力電圧が０でない場合には、そのドリフト分が処理に影響を与えるおそれもあり、例えば次世代あるいは次次世代のデバイスにおいてはその影響が懸念されている。
【０００７】
更にまた実流量が設定流量から外れてくる現象として、ゼロ点シフトの他に流量に対する出力電圧の変化割合（傾き）即ちスパンが変動することが挙げられる。このスパンシフトは、ブリッジ回路に含まれるセンサである上流側の発熱抵抗線と下流側の発熱抵抗線について、流量変化に対する温度変化量つまり出力電圧の変化量が初期校正時から変わってくることが要因の一つである。
【０００８】
一方、特許文献１には、マスフローコントローラとは別個に測定器をガス流路に介設し、この測定器の測定結果に基づいて校正器によりマスフローコントローラを調整することが記載されている。また特許文献２には、予めメーカー側で初期校正時にガスを流さない状態でマスフローコントローラのセンサコイルに通じる電流値を段階的に変化させ、両コイルに通じる電流差から生じる温度差をブリッジ回路の不平衡電圧として取り出し、この不平衡電圧と使用中の不平衡電圧とを比較してゼロ点補正量及びスパン補正量とを求めることが記載されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−２６３３５０号公報 段落００１４及び図１
【特許文献２】
特開平５−２８９７５１号公報 第９欄第３行〜第９行
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１のように、測定器を用いる手法は、別途測定器を用意しなければならないし、測定器自体に不具合が生じた場合には対応できない。また校正器を用いて行う校正は、現実には手動で可変抵抗値をオペレータが調整することになると思われるが、頻繁に調整しようとすると、作業が煩わしいという問題がある。また、特許文献２のように、不平衡電圧を介して調整する手法については、マスフローコントローラは、種々のメーカーから発売されており、ある特定のメーカーのマスフローコントローラを適用して生産ラインを構成した場合、マスフローコントローラを他社のものに交換した場合には、その調整を行うことができない欠点がある。また電流値を段階的に変えてブリッジ回路に供給する機構が必要となり、装置構成が繁雑であるという不利益もある。
【００１１】
本発明は上記した問題点に鑑みなされるもので、マスフローコントローラを配管から取り外すことなく高精度に流量を設定できる半導体製造装置及び半導体製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体製造装置は、流体が供給されて基板に対して半導体集積回路装置を製造するための処理が行われる処理部と、
この処理部に流体を供給する流体供給路と、
この流体供給路に設けられ、流体の流量を検出する検出部と、設定流量に対応する設定電圧と前記検出部の出力電圧とを比較して操作信号を出力する比較部と、この比較部からの操作信号に基づいて流体の流量を調整する流量調整部と、を備えるマスフローコントローラと、
このマスフローコントローラの上流側及び下流側に夫々設けられた第１及び第２の遮断弁と、
設定流量に対応する設定電圧を出力する設定電圧出力部と、
これら第１及び第２の遮断弁を閉じたときにマスフローコントローラの検出部から出力される出力電圧を記憶する記憶部と、
前記設定電圧出力部から出力される設定電圧に前記記憶部に記憶された出力電圧を加算して、流量ゼロ時にマスフローコントローラの検出部から出力される出力電圧の大きさだけ設定電圧を補正し、補正された値を設定電圧としてマスフローコントローラに出力する設定電圧補正部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、流量ゼロ時の出力電圧の変化を補償するにあたって、マスフローコントローラを調整するのではなく設定流量に対応する設定電圧を補正しているため、簡単にマスフローコントローラの微調整を行うことができる。この発明においては、第１及び第２の遮断弁を閉じて出力電圧の値を記憶部に取り込むタイミングを設定するためのタイミング設定手段を備える構成としてもよいし、また前記出力電圧の変化分が、予め定めた閾値から外れた場合に警報を発する警報発生手段を備える構成としてもよい。
【００１８】
なお本発明は、マスフローコントローラには液体が流れるが、その後液体がガス化されてそのガスにより基板に対して処理が行われる場合も含まれる。
【００１９】
本発明は方法としても成立するものであり、本発明に係る半導体製造方法は、流体の流量を検出する検出部と、設定流量に対応する設定電圧と前記検出部の出力電圧とを比較して操作信号を出力する比較部と、この比較部からの操作信号に基づいて流体の流量を調整する流量調整部と、を備えるマスフローコントローラを用いて処理部に流体を供給し、この処理部にて半導体集積回路装置を製造するための処理を行う半導体製造方法において、
このマスフローコントローラの上流側及び下流側に夫々設けられた第１及び第２の遮断弁を閉じる工程と、
これら第１及び第２の遮断弁を閉じたときにマスフローコントローラの検出部から出力される出力電圧を記憶する工程と、
設定電圧出力部から設定流量に対応する設定電圧を出力する工程と、
前記設定電圧出力部から出力される設定電圧に前記記憶部に記憶された出力電圧を加算して、流量ゼロ時にマスフローコントローラの検出部から出力される出力電圧の大きさだけ設定電圧を補正し、補正された値を設定電圧としてマスフローコントローラに出力する工程と、を備えることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における実施の形態を図面に基づき説明する。まず、図１には、本発明の実施の形態における半導体製造装置（以下製造装置と称する）の主な構成を示すブロック図が示されている。１は、基板に対して半導体集積回路を製造するための処理が行われる処理部例えば熱処理部である。この熱処理部１は、この例では反応容器（処理容器）である縦型の反応チューブ１１内に、基板であるウエハＷを多数枚搭載した保持具１２を搬入して、反応チューブ１１の外側に設けられた図示しない加熱手段により加熱するとともに、例えばガス供給管からなるガス供給路２から反応チューブ１１内に所定のガスを導入して、基板に対して所定の熱処理が行われる。１３は排気管、１４は真空排気手段である真空ポンプ、１５はガス供給路２と排気管１３との間を反応チューブ１１を迂回して接続するバイパス路、２１、２２、２３は各々バルブ例えば遮断弁である。
【００２３】
前記ガス供給路２には、ガス供給源４０よりのガス流量を調整するためのマスフローコントローラ３が設けられており、このマスフローコントローラ３の上流側及び下流側には夫々遮断弁４１、４２が設けられている。遮断弁４１、４２の双方を閉じることで、マスフローコントローラ３における流体、この例ではガスの流れを遮断することができる、即ちガス流量を０とすることができるようになっている。
【００２４】
マスフローコントローラ３は、図２に示すように流量検出部３１、比較部（調節部）３２及び流量調整部であるコントロールバルブ（流量調整バルブ）３３を備えている。マスフローコントローラ３の詳しい構成について図３に基づき説明すると、マスフローコントローラ３の内部に導入される前記ガス供給管２は一度本流部３ａと側流部３ｂとに分流する。側流部３ｂには、ガス供給管２内における流量を計測する２つの発熱抵抗線３４、３５からなる流量センサが設けられ、本流部３ａには、側流路３ｂと本流路３ａとの流量等の各種条件を同等なものにするバイパス部３０が設けられている。前記バイパス部３０は、本流路３ａにおける流量、温度、圧力などを側流路３ｂと同様の特性となるように設けられているものであり、これによりセンサ３４、３５における測定誤差を防止することができる。流量の検出原理については、上流側センサ３４では流体が流れると熱が奪われて温度が下降し、逆に下流側センサ３５では熱が与えられ温度が上昇する。この結果上流側センサ３４と下流側センサ３５とでは温度差が生じ、この温度差を検出するようになっている。
【００２５】
マスフローコントローラ３には、他に前記発熱抵抗線３４、３５の抵抗値の差を電圧信号として検出するブリッジ回路３６と、その電圧信号を増幅する増幅回路３７とを備え、発熱抵抗線３４、３５、ブリッジ回路３６及び増幅回路３７は、前記流量検出部３１を構成するものである。前記比較部３２は、後述の設定流量に対応する設定信号（設定電圧）と増幅回路３７からの電圧とを比較し、その比較結果（偏差）に応じてコントロールバルブ３３の開度を調整するための操作信号を出力するものである。
【００２６】
またマスフローコントローラ３には、信号変換部５を介して制御部６が接続されている。信号変換部５は、マスフローコントローラ３からのアナログ信号をディジタル信号に、また制御部６からのディジタル信号をアナログ信号に夫々変換するためのものである。
【００２７】
また制御部６には、例えば液晶パネルなどからなる表示部５１が接続されており、この表示部５１は、タッチパネル式の入力装置も兼ねている。次いで、制御部６の詳しい構成について図２に基づいて説明すると、６ａはデータバス、６０は装置の制御を実施するＣＰＵである。６１はマスフローコントローラ３の設定流量に対応する設定電圧を出力する設定電圧出力部であり、例えば０〜５Ｖの設定電圧によりマスフローコントローラ３の流量を０％〜１００％に設定できるようになっている。６２は第１の記憶部であり、遮断弁４１、４２を閉じたときにおいてマスフローコントローラ３から出力される出力電圧（流量検出部３１からの電圧検出値）がドリフト電圧として記憶される。６３は第１の設定電圧補正部であり、遮断弁４１、４２を閉じたときにおいてマスフローコントローラ３から出力される出力電圧が基準電圧（この例では０Ｖ）と異なる場合、つまりドリフト電圧である±Ｅ０（Ｖ）が発生しているときに設定電圧を補正するものである。６４は第１のタイミング設定部であり、遮断弁４１、４２を閉じてマスフローコントローラ３に対する設定電圧を見直す（補正する）タイミングを設定するものである。６５は、アラーム用比較回路部であり、前記ドリフト電圧が予め設定された閾値を越えているか否か判断し、閾値を越えていればアラーム発生部６６に警告（例えば警告音や警告表示）を発生させる。なお、本実施の形態では、基準値となる電圧値よりも、０．３Ｖ（３００ｍＶ）を閾値とし、この閾値以上離れた値がマスフローコントローラ３から計測された場合にはマスフローコントローラ３の不具合が考えられるため、例えばアラーム発生部６６からの警報出力と、操作パネル５１への警報表示により作業者に対して通報するようになっている。
【００２８】
次に上述の実施の形態の作用について図４のフローチャートと、図５のグラフに基づき説明する。本実施の形態において使用されるマスフローコントローラ３は、流量と出力電圧がリニアであって、最大流量が５００ｃｃ／分であり、その際の出力電圧が５Ｖとなるように設計されているものとして説明する。
【００２９】
先ずマスフローコントローラ３が装置に組み込まれたときには、流量ゼロの状態で出力電圧がゼロに設定されており、この状態で熱処理部１において基板例えばウエハＷに対して所定の熱処理が行われる。即ち実行すべきプロセスの設定流量に対応する設定電圧が制御部６から信号処理部５を介してマスフローコントローラ３に与えられ、マスフローコントローラ３では反応チューブ１１に供給される処理ガスが設定流量となるようにコントロールバルブ３３（図２参照）が調整される。例えば設定流量が４００ｃｃ／分であったとすると、マスフローコントローラ３には４Ｖの電圧が与えられる。マスフローコントローラ３に対して初期校正が行われた直後であれば、流量ゼロ時の出力電圧はゼロであるから、４００ｃｃ／分の設定値通りの流量で処理ガスが反応チューブ１１に供給される。
【００３０】
次いでタイミング設定部６４にて設定されたタイミング、熱処理が行われる前後の待機時間においてマスフローコントローラ３の状態を以下のようにして調べる。まず、前記遮断弁４１、４２を両方とも閉じて、マスフローコントローラ３内にガスが流入しない状況とすると共に、例えば制御部６側からの指示によりマスフローコントローラ３のコントロールバルブ３３（図３参照）を「開」状態例えば全開状態としてセンサ３４、３５前後のガスの流れを平衡にしておく。（ステップＳ１）。このときのマスフローコントローラ３から出力された出力電圧（Ｅ０）すなわち流量ゼロ時のマスフローコントローラ３からの出力電圧を第１の記憶部６２内に記憶する（ステップＳ２）。なおこの例ではＥ０が＋０．１Ｖであるとして説明する。
【００３１】
次いで、マスフローコントローラ３から出力された出力電圧（Ｅ０）が、予め設定されている前述した閾値以内であるかどうかを判定する（ステップＳ３）。例えば閾値が３００ｍＶであれば、Ｅ０がこの例では＋０．１Ｖ（１００ｍＶ）であるから閾値内に収まっており、ステップＳ４に進む。前記操作パネル５１から、マスフローコントローラ３の流量が４００ｃｃ／分となるように設定されているとすると、第１の設定電圧補正部６３によりこの設定流量に対応する設定電圧が補正される。即ち設定電圧出力部６１から出力される設定電圧４Ｖに、前記記憶部６２に記憶されているマスフローコントローラ３から出力された出力電圧（Ｅ０）０．１Ｖを、加算して補正し《４Ｖ＋（＋０．１ｖ）＝４．１Ｖ》、補正された値（４．１Ｖ）を正しい設定電圧（電圧指示値）としてマスフローコントローラ３に与える（ステップＳ５）。
【００３２】
ここで図５はマスフローコントローラ３の出力電圧と流量との関係を示すグラフであり、初期校正時における電圧−流量特性は実線で表され、設定ポイントはＡ点にある。そしてマスフローコントローラ３のゼロ点がドリフト（変化）して０．１Ｖのドリフト電圧（出力電圧の変化分）が発生したとすると、電圧−流量特性は点線で表され、設定ポイントはＢ点に移行する。従ってこの状態では流量は３９０ｃｃ／分になっている。そこで設定電圧を既述のように補正すると、電圧−流量特性は変わらないが、設定ポイントはＢ点からＣ点に移行するので、マスフローコントローラ３により設定される流量は設定流量通り４００ｃｃとなる。
【００３３】
こうしてマスフローコントローラ３の設定電圧の調整が終了したところで遮断弁４１、４２を開き（ステップＳ６）、そして反応チューブ１１内にウエハＷが搬入された後、バルブ２１を開いて反応チューブ１１内に設定流量通りのガスを供給して前記ウエハＷに対して所定の熱処理を実施する（ステップＳ７）。この例ではゼロ点が＋側にずれた場合について説明しているが、ゼロ点が−側にずれた場合例えばＥ０が−０．１Ｖである場合には、設定電圧出力部６１から出力される設定電圧４Ｖに、−０．１Ｖを加算して補正し《４Ｖ＋（−０．１ｖ）＝３．９Ｖ》、補正された値（３．９Ｖ）を正しい設定電圧（電圧指示値）としてマスフローコントローラ３に与えることになる。
【００３４】
なおステップＳ３にてマスフローコントローラ３から出力された出力電圧（Ｅ０）が閾値よりも大きいと判定された場合には、アラーム発生部６６によりアラームが出力されまた、表示パネル６においてマスフローコントローラ３が異常である旨を作業者に対して通報される（ステップＳ８）。この場合には、作業者がマスフローコントローラ３を点検するかあるいはメーカ側に修理を依頼することになる。
【００３５】
上述の実施の形態によれば、マスフローコントローラ３の上流側及び下流側に設けた遮断弁４１、４２を閉じてマスフローコントローラ３にガスが流れないようにし、このときのマスフローコントローラ３から出力される出力電圧に基づいて、流量ゼロ時の出力電圧の変化分（ドリフト電圧）を補償するように制御部６から出力される設定電圧を補正しているため、つまりマスフローコントローラ３を調整するのではなく制御部６側で設定信号を補正しているため、マスフローコントローラ３が設置されているメンテナンスルームに作業者が入って調整するという作業が不要になるし、製造ラインを止めることなく簡便にマスフローコントローラ３の微調整を行うことができる。
【００３６】
ここでオペレータがマスフローコントローラ３のゼロ点の調整を行う場合には、装置の電源をオフにしてからマスフローコントローラ３にテスタ測定用の治具を取り付け、装置の電源を再投入した後、操作画面により設定流量ゼロの入力を行い、数分そのままの状態にしてからテスターでゼロ電圧を測定し、その電圧を所定電圧の範囲内の値に調整する。しかる後装置電源をオフにして前記治具を外した後、装置電源を再投入して操作画面でアクチャルを確認する。従って上述の実施の形態によれば、装置を止めて面倒な調整作業を省くことができ、装置の運用の効率化を図ることができる。また半導体製造装置に用いるガスの中には毒性のあるガスが含まれている場合が多いので、ガス供給機器を収納しているガスボックスを開くことによる人的な危険性を回避することができる。更にまた装置のダウンタイムに影響するマスフローコントローラ３の定期点検なども省力化できる。
【００３７】
上述の例では、校正されたマスフローコントローラ３にガスが流れていないときには、マスフローコントローラ３から出力される電圧がゼロであり、その電圧がゼロでないときにドリフト電圧として取り扱っている。しかしながら校正されたマスフローコントローラ３において流量ゼロ時の出力電圧がゼロでない基準電圧例えば０、１Ｖを発生し、かつコンピュータ側で流量５００ｃｃ／分に相当する設定電圧が５．１Ｖとして取り扱っているシステムであっても本発明の範囲に含まれる。この場合設定電圧補正部は、マスフローコントローラ３からの出力電圧から基準電圧（例えば０．１Ｖ）を差し引き、その電圧差だけマスフローコントローラ３がドリフトしているものと取り扱って設定電圧をその電圧差で補正することとなる。
【００３８】
次いで、本発明の他の実施の形態を図６に基づき説明する。この例では、バイパス路１５に圧力検出部７１が設けられ、更にこの圧力検出部７１からの圧力検出値における所定時間帯の上昇率に基づいてガス供給路２を流れる流量を求める流量基準計７２が設けられている。また処理ガスを節約するために例えばマスフローコントローラ３とその上流側の遮断弁４１との間にパージガス例えば窒素ガスなどの不活性ガスを供給できるように分岐路４３及びバルブ例えば遮断弁４４を介してパージガス供給源４５が接続されている。ここで圧力上昇率とは、遮断弁４４、２１を閉じて遮断弁４４の下流側のガス供給路２及びバイパス路１５を真空排気し、その後バイパス路１５の遮断弁２３を閉じた後、遮断弁４４を開いてマスフローコントローラ３を通じて所定の流量でガスを流し、このときの圧力上昇率を指している。なおこの実施の形態では、遮断弁４１は閉じているものとする。
【００３９】
流量基準計７２内には圧力上昇率演算手段７２ａが設けられており、検知した圧力値の時系列データを図示しないワークメモリに書き込み、そのデータから圧力上昇率を演算してその値を制御部６に送るように構成されている。
【００４０】
また制御部６は、圧力上昇率を記憶する第２の記憶部６７、マスフローコントローラ３の校正時における圧力上昇率（初期値）とマスフローコントローラ３を使用した後に測定した圧力上昇率とに基づいてマスフローコントローラ３の設定電圧を補正する第２の設定電圧補正部６８と、マスフローコントローラ３の状態をチェックするタイミングつまり校正時以外において圧力上昇率の計測を行うタイミングを設定する第２のタイミング設定部６９とを備えている。制御部６は、図１に示した構成を備えており、既述のようにしてゼロ点のドリフトの調整を行うことができるが、図６では便宜上スパンのずれを補償するための部位についてのみ図示してある。
【００４１】
なお図示していないが、ガス供給路２及びバイパス路１５の温度を検出する温度検出部が設けられており、圧力上昇率を求めるときにその温度を考慮して、温度変化による影響をなくすようにしている。
【００４２】
次に上記の圧力上昇率を求めてマスフローコントローラ３のスパンのずれを補償する動作について説明する。この例ではマスフローコントローラ３の最大設定流量は、５００ｃｃ／分として説明する。またこの際の出力電圧は５Ｖとし、マスフローコントローラ３の検出流量と出力電圧とは比例の関係にあり、説明を簡単にするためにゼロ点のドリフトはないものとする。校正した直後のマスフローコントローラ３例えば新品のマスフローコントローラ３を取り付けた後、その上流側の遮断弁４４、２１を閉じて遮断弁４４の下流側のガス供給路２及びバイパス路１５を真空ポンプ１４により真空排気し、その後バイパス路１５の遮断弁２３を閉じる。続いてマスフローコントローラ３に対して所定の流量（例えば最大流量の８０％の流量である４００ｃｃ）になるように設定電圧出力部６１から設定電圧を出力して流量を設定し、遮断弁４４を開いてマスフローコントローラ３を通じてパージガスを流す。
【００４３】
流量基準計７２は、そのときの圧力検出部７１による圧力検出値の所定時間帯の時系列データを記憶し、そのデータに基づいて圧力上昇率を求めて制御部６に送信する。制御部６はこの圧力上昇率を初期値（基準値）として第２の記憶部６７に記憶する。図７はこのときの圧力変化を示す図であり、Ｔ０は遮断弁４１を開いた時点、Ｔ３はバイパス路１５の遮断弁２３を開いた時点である。圧力検出値を測定する時間帯は圧力上昇が安定している時間帯を選択することが好ましく、例えばＴ１〜Ｔ２の時間帯とされる。
【００４４】
そして制御部６内の第２のタイミング設定部６９で設定された所定のタイミング例えば既述の実施の形態と同様に熱処理が終了する度毎に、既述の圧力上昇率の初期値を求めたときと同様にして、また同一の設定流量により圧力検出部７１において圧力を検知し、流量基準計７２により圧力上昇率を求め、制御部６の第２の記憶部６７に送信する。制御部６ではこの圧力上昇率と既に求めた初期値とを比較し、その比較結果に基づいて設定電圧を補正する。
【００４５】
この手法は、バイパス路１５の上流側の管路の容積を利用し、当該管路内にガスを流入させたときに流入流量と圧力上昇とが対応していることに基づいており、実流量を圧力変化として直接測定しようとするものである。従って圧力上昇率が初期値に比べて例えば２．５％早くなった（大きくなった）ときには、それだけ流量が早くなったということであるから、言い換えれば４００ｃｃ／分の設定流量に対応する設定電圧４Ｖでは流量が予定の流量よりも２．５％早くなっているということである。従って制御部６内の第２の設定電圧補正部６８では、前記マスフローコントローラ３の設定流量である４００ｃｃ／分に、圧力上昇率の増加分（早くなった分）である２．５％を乗じてズレ量を算出する《４００ｃｃ×２．５％（０．０２５）＝１０ｃｃ》。この演算の結果、ズレ量は１０ｃｃと算出された。このズレ量（１０ｃｃ）を設定流量（４００ｃｃ）で除し、これにその設定流量に対応する設定電圧（４Ｖ）を乗すれば、ズレ量分ΔＥの出力電圧値が求められる《１０ｃｃ／４００ｃｃ×４Ｖ＝０．１Ｖ》。
【００４６】
図８はスパンが変化した様子を示すものであり、実線（１）は校正時のスパン（流量変化に対する出力変化分）によるグラフ、点線（２）は校正時のスパンからずれたスパンに対応するグラフである。以上の演算の結果算出された出力電圧値０．１Ｖ分を、マスフローコントローラ３の設定流量４００ｃｃに対応する設定電圧４．０Ｖから差し引き（４Ｖ−０．１Ｖ＝３．９Ｖ）、次回の設定流量が４００ｃｃとなった場合には、出力電圧値を３．９Ｖとすれば、最大流量に対する８０％ポイントの流量ずれを補正することができる。従って流量がズレることなく設定流量通りの流量で処理ガスを反応チューブ１１内に供給して基板に対して処理を行うことができる。
【００４７】
なお、この例では流量ゼロ時に出力電圧値が０Ｖとなっているものとして説明しているが、流量ゼロ時に出力電圧値が０Ｖでない場合つまりゼロ点のドリフトが生じている場合には、設定流量４００ｃｃに対応する設定電圧は、先の実施の形態において説明した方法により４．０Ｖを補正した電圧となる。例えばゼロ点の出力電圧の変化分が＋０．１Ｖであって、このドリフト分を補償するために先の実施の形態にて設定流量４００ｃｃに対応する設定電圧が３．９Ｖに補正されているとしたならば、図８の実線（１）の４００ｃｃに対応する設定電圧は３．９Ｖとなり、スパン変化によるズレ量分ΔＥの出力電圧値は、１０ｃｃ／４００ｃｃ×３．９Ｖ＝０．０９７５Ｖとなる。
【００４８】
この実施の形態によれば、マスフローコントローラ３を調整するのではなく制御部６側で設定信号を補正しているため、マスフローコントローラ３が設置されているメンテナンスルームに作業者が入って調整するという作業が不要になるし、製造ラインを止めることなく簡便にマスフローコントローラ３の微調整を行うことができ、装置の効率化が図れるなど、先の実施の形態と同様の効果がある。
【００４９】
またマスフローコントローラ３は、設定流量と出力電圧値とは比例の関係とされているが、ある一定の設定流量のみでなく、いくつかの設定流量において、例えば設定流量が１５０ｃｃの時と、３００ｃｃの時と、最大流量の５００ｃｃの時、の３つのポイントにおいて前述した方法により圧力上昇率を把握して、設定流量と出力電圧との関係を確認し、各設定流量における圧力上昇率が夫々の基準値と異なる場合には、制御部６内のプログラムにより流量と出力電圧との関係を例えば点線で示す曲線となるように補正し、この曲線に基づいて設定電圧出力部６１から設定流量に対応する設定電圧が出力されるようにしてもよい。
【００５０】
なおこのように流量基準計７２を用いる場合においても、初期時と監視時とにおける圧力上昇率の差異が一定以上になったとき、例えば圧力上昇率の差異から換算した出力電圧のずれ分が閾値以上になったときには警報を発して作業者にしらせるようにしてもよい。
【００５１】
また圧力上昇率を用いて設定電圧を補正する場合、既述のようにして補正した後例えば４Ｖを３．９Ｖに補正した後、再度その設定電圧によりマスフローコントローラ３の流量を設定して同様にして圧力上昇率の基準値に対する変化分を求め、その変化分が所定値（例えば１．０％）以内に収まるまで、同様のループ（圧力上昇率を求めて設定電圧を補正する工程）を繰り返すようにしてもよい。
【００５２】
以上の説明では、圧力上昇率に基づいてスパンの変化による設定電圧の補償について述べているが、圧力上昇率に代えて圧力降下率を用い、同様にしてスパンの変化による設定電圧の補償を行ってもよい。この場合には、マスフローコントローラ３の上流側の遮断弁４４を開いておき、また遮断弁２１を閉じかつ遮断弁４２、２２、２３を開いておく。つまりパージガスをマスフローコントローラ３を介してバイパス路１５から排気されるようにしておく。そしてマスフローコントローラ３では所定の流量に設定しておき、この状態で遮断弁４４を閉じてパージガスの供給を止め、その後の圧力検出部７１による圧力値の時系列データから所定時間帯の圧力降下率を求め、この値を既述の圧力上昇率と同様に活用する。
【００５３】
なおパージガスを流す代わりに遮断弁４１を開いて処理ガスを流すようにしてもよい。また本発明は、マスフローコントローラ３内にガスが通流する場合に限らず例えば有機液体ソースなどの液体がマスフローコントローラ３内を流れ、その下流側にて気化器により液体ソースが気化されてガスが反応容器内に供給される場合も含む。この場合には、特許請求の範囲の記載において、マスフローコントローラが設けられるガス供給路は液体供給路を含む意味となる。更にまたレジスト液などの塗布液を基板に塗布する場合などにおいてマスフローコントローラにより塗布液などの液体の流量を調整する場合にも適用できる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、マスフローコントローラに流体が流れない状態のときにゼロ点のドリフト分を検出し、そのドリフト分に応じて制御部側で設定電圧を補正しているため、マスフローコントローラを取り外すことなく、またオペレータによる調整作業を必要とせずに、マスフローコントローラに対して高精度な流量制御を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における半導体製造装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における処理部１の構成と、マスフローコントローラ３の関係を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるマスフローコントローラ３の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるマスフローコントローラの補正方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態における補正方法を示すグラフである。
【図６】本発明の他の実施の形態における半導体製造装置の構成を示すブロック図である。
【図７】バイパス路に設けられた圧力検出部の圧力値の上昇の様子を示す特性図である。
【図８】 マスフローコントローラの実流量と出力電圧との関係を表すグラフの傾きが変わった様子を示す特性図である。
【図９】 マスフローコントローラの実流量と出力電圧との関係傾きが変わった様子を示す特性図である。
【符号の説明】
１ 処理部
２ ガス供給管
３ マスフローコントローラ
５ 信号変換部
６ 制御部
１１ 反応チューブ
１３ 排気管
１４ 真空ポンプ
１５ バイパス路
２１〜２３ 遮断弁
３０ バイパス部
３１ 流量検出部
３２ 比較部
３３ コントロールバルブ
３４、３５ 発熱抵抗線
４０ ガス供給源
４１、４２ 遮断弁
４５ パージガス供給源
５１ 表示パネル（入力装置）
６１ 設定電圧出力部
６２ 第１の記憶部
６３ 第１の設定電圧補正部
６４ 第１のタイミング設定部
６５ アラーム用比較回路部
６７ 第２の記憶部
６８ 第２の設定電圧補正部
６９ 第２のタイミング設定部
７１ 圧力検出部
７２ 流量基準計
Ｗ ウエハ
Claims (5)
- 流体が供給されて基板に対して半導体集積回路装置を製造するための処理が行われる処理部と、
この処理部に流体を供給する流体供給路と、
この流体供給路に設けられ、流体の流量を検出する検出部と、設定流量に対応する設定電圧と前記検出部の出力電圧とを比較して操作信号を出力する比較部と、この比較部からの操作信号に基づいて流体の流量を調整する流量調整部と、を備えるマスフローコントローラと、
このマスフローコントローラの上流側及び下流側に夫々設けられた第１及び第２の遮断弁と、
設定流量に対応する設定電圧を出力する設定電圧出力部と、
これら第１及び第２の遮断弁を閉じたときにマスフローコントローラの検出部から出力される出力電圧を記憶する記憶部と、
前記設定電圧出力部から出力される設定電圧に前記記憶部に記憶された出力電圧を加算して、流量ゼロ時にマスフローコントローラの検出部から出力される出力電圧の大きさだけ設定電圧を補正し、補正された値を設定電圧としてマスフローコントローラに出力する設定電圧補正部と、を備えることを特徴とする半導体製造装置。 - 第１及び第２の遮断弁を閉じて出力電圧の値を記憶部に取り込むタイミングを設定するためのタイミング設定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
- 前記出力電圧が、予め定めた閾値から外れた場合に警報を発する警報発生手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体製造装置。
- 流体の流量を検出する検出部と、設定流量に対応する設定電圧と前記検出部の出力電圧とを比較して操作信号を出力する比較部と、この比較部からの操作信号に基づいて流体の流量を調整する流量調整部と、を備えるマスフローコントローラを用いて処理部に流体を供給し、この処理部にて半導体集積回路装置を製造するための処理を行う半導体製造方法において、
このマスフローコントローラの上流側及び下流側に夫々設けられた第１及び第２の遮断弁を閉じる工程と、
これら第１及び第２の遮断弁を閉じたときにマスフローコントローラの検出部から出力される出力電圧を記憶する工程と、
設定電圧出力部から設定流量に対応する設定電圧を出力する工程と、
前記設定電圧出力部から出力される設定電圧に前記記憶部に記憶された出力電圧を加算して、流量ゼロ時にマスフローコントローラの検出部から出力される出力電圧の大きさだけ設定電圧を補正し、補正された値を設定電圧としてマスフローコントローラに出力する工程と、を備えることを特徴とする半導体製造方法。 - 前記出力電圧が、予め定めた閾値から外れた場合に警報を発する工程を含むことを特徴とする請求項４記載の半導体製造方法。
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