JP7151420B2

JP7151420B2 - ガス供給装置及びガス供給方法

Info

Publication number: JP7151420B2
Application number: JP2018221470A
Authority: JP
Inventors: 裕之林; 龍作太田
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2022-10-12
Anticipated expiration: 2038-11-27
Also published as: KR102528625B1; JP2020088201A; CN113056962A; CN113056962B; US11866825B2; US20220010430A1; WO2020110736A1; KR20210088719A

Description

本開示は、ガス供給装置及びガス供給方法に関する。

半導体デバイスの製造工程においては基板である半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）が処理容器に格納され、当該処理容器内にガスが供給されて処理が行われる。この処理容器内にガスを供給するように配管系が構成される。この配管系から、ガスが漏洩した場合の対策が取られる場合が有る。また、このような配管系にはバルブが設けられる。

特許文献１では、第１配管と、処理ガス供給流量制御部と、第２配管と、第１配管と処理ガス供給流量制御部とを接続する第１配管継手部と、第２配管と処理ガス流量制御部とを接続する第２配管継手部と、ガスボックスとを備える装置について示されている。当該ガスボックスは、第１配管継手部、第２配管継手部及び処理ガス流量制御部を格納し、ガスボックス外の雰囲気をガスボックス内に吸い込む吸込口と、ガスボックス内の雰囲気を排気する排気口と、を備える。また、特許文献２には緩み止め構造を備えたバルブが示されている。このバルブは、流路が形成された本体部と、流路に対して進退自在な弁体部と、回転することで弁体部の進退量を調整するハンドル部と、本体部とハンドル部との相対回転を防止する回転防止部材と、を備えている。

特開２００７－２４２７９１号公報特開２０１１－２４７３５２号公報

本開示は、ガス供給路の下流側を分岐させて処理容器にガスを供給するにあたり、簡素な構成でガス供給路からの前記ガスの漏洩を防ぐことができる技術を提供する。

本開示のガス供給装置は、基板に処理を行うために当該基板を格納する処理容器と、
前記処理容器内を排気して真空雰囲気を形成する排気機構と、
ガス供給源からガスが供給される上流側流路と、当該上流側流路の下流側が複数に分岐して形成されると共に前記処理容器に各々接続される複数の分岐路と、を備えるガス供給路と、
前記上流側流路に供給されたガスを前記複数の分岐路へ分流するために当該分岐路に各々設けられた、開度を変更自在で全閉されない第１のバルブと、
前記上流側流路に設けられ、下流側へガスを給断する第２のバルブと、
前記処理容器内の圧力を検出するための圧力センサと、
検出された前記処理容器内の圧力に基づいて、前記ガス供給路における前記第２のバルブの下流側の異常を検出する異常検出部と、
を備える。

本開示によれば、ガス供給路の下流側を分岐させて処理容器にガスを供給するにあたり、簡素な構成でガス供給路からの前記ガスの漏洩を防ぐことができる。

本開示の一実施形態である成膜装置の縦断側面図である。前記成膜装置を構成する処理容器の横断平面図である。前記成膜装置を構成するアンテナモジュールの縦断側面図である。前記成膜装置に設けられる配管に介設されるバルブの概略縦断側面図である。前記成膜装置に設けられる配管に介設されるバルブの概略縦断側面図である。前記成膜装置における動作を示すフローである。評価試験の結果を示すグラフ図である。

本開示のガス供給装置の一実施形態である成膜装置１について、図１の縦断側面図を参照しながら説明する。この成膜装置１はウエハＷを格納する円形の処理容器１１を備えており、当該処理容器１１内の複数の箇所からガスが供給される。このガスがマイクロ波によりプラズマ化され、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によってウエハＷにＳｉＢＮ膜（ホウ素含有シリコン窒化膜）が成膜されるように、当該成膜装置１が構成されている。ウエハＷに均一性高い処理を行うために、ガス及びマイクロ波は処理容器１１内の複数箇所に各々供給される。後に詳しく述べるが、この成膜装置１においては、そのようにガスを複数箇所に供給できるように構成された配管系において周囲へのガス漏洩のリスクが発生したときに、その旨を検出して当該ガス漏洩を防ぐことができるように構成されている。

上記の処理容器１１は大気圧雰囲気下に設けられており、当該処理容器１１の内部には、ウエハＷが載置される円形のステージ１２が設けられている。ステージ１２は、上記のＣＶＤを行うためにウエハＷを所定の温度に加熱できるように構成されている。また、処理容器１１内は排気機構１３によって例えば常時排気され、所望の圧力の真空雰囲気とされる。図２は処理容器１１の横断平面図を示している。処理容器１１の側壁においてステージ１２の上側には、ガスを供給するための３０本の直管状の側壁ノズル１４が、処理容器１１の周方向に等間隔に設けられている。

各側壁ノズル１４は、平面視ステージ１２の中心部へ向かうように、水平方向にガスを吐出する。処理容器１１の側壁には、各側壁ノズル１４にガスを供給するために当該側壁の周に沿って形成された平面視円環状のバッファ空間１５が形成されている。そしてガスの供給管である６本の配管４１の各下流端が、処理容器１１の外部からこのバッファ空間１５に、処理容器１１の周に沿って等間隔に接続されている。つまり、配管４１から供給されるガスは、バッファ空間１５を介して側壁ノズル１４から吐出される。

また、処理容器１１の天井部には例えば６本の直管状の天井ノズル１６が、処理容器１１の周に沿って等間隔に設けられている。各天井ノズル１６は、垂直下方にガスを供給する。処理容器１１の外部から処理容器１１の天井部に３本の配管４２の下流端が接続されている。処理容器１１の天井壁にはバッファ空間（不図示）が形成されており、各配管４２から供給されるガスは当該バッファ空間を介して、各天井ノズル１６から吐出される。

処理容器１１の天井部には、各々マイクロ波を処理容器１１内に導入するための７つのアンテナモジュール２が設けられており、処理容器１１内においてこのアンテナモジュール２が設けられる領域の垂直下方が、マイクロ波の照射領域２０として構成される。この照射領域２０のうちの１つはステージ１２の中心部上に位置し、他の６つは平面で見てステージ１２の中心部から離れると共に、処理容器１１の周に沿って等間隔に位置している。このように平面で見て照射領域２０が処理容器１１内の周方向に互いに異なる位置に配置されることに応じて、上記の配管４１も平面で見て処理容器１１の側壁の周方向に互いに異なる位置に接続され、ガスを導入できるように構成されている。

成膜装置１はマイクロ波出力部２１を備え（図１参照）、当該マイクロ波出力部２１は各アンテナモジュール２にマイクロ波を分配して供給する。マイクロ波照射部をなすアンテナモジュール２は、アンプ部２２と、マイクロ波導入機構２３とを備える。アンプ部２２は、アンプの他に、マイクロ波の位相を変化させてプラズマの分布を調整するための位相器や、当該アンプに対してマイクロ波導入機構２３のアンテナ部で反射された反射マイクロ波を分離するアイソレータなどを含む。

図３を用いてマイクロ波導入機構２３について簡単に説明する。マイクロ波導入機構２３は、チューナ２５と、アンプ部２２により増幅されたマイクロ波を処理容器１１内に放射するアンテナ部２６と、を備える。さらにマイクロ波導入機構２３は、上下に伸びる円筒状の外側導体をなす本体容器２７と、本体容器２７の中心軸に沿って伸びる内側導体２８とを備える。本体容器２７及び内側導体２８は同軸管を構成し、本体容器２７の内周面と内側導体２８の外周面との間の空間は、マイクロ波伝送路２９を形成する。

上記のアンテナ部２６は、内側導体２８の下端部に接続される平面アンテナ３１と、平面アンテナ３１の上面側に配置されたマイクロ波遅波材３２と、平面アンテナ３１の下面側に配置されるマイクロ波透過窓３３とを備えている。平面アンテナ３１は、複数のスロット（開口部）３１Ａを備える。マイクロ波遅波材３２は例えば石英により構成され、マイクロ波の波長を短くしてプラズマを調整する。マイクロ波透過窓３３は、例えば石英やセラミックスなどの誘電体材料により構成され、処理容器１１の天井部に形成された開口部を塞ぐ。マイクロ波伝送路２９を通って平面アンテナ３１に達したマイクロ波は、平面アンテナ３１のスロット３１Ａからマイクロ波透過窓３３を透過してＴＥモードで処理容器１１内に放射される。

また、上記のチューナ２５は、リング状に上下方向に離間して設けられた誘電体からなるスラグ３４Ａ、３４Ｂと、アクチュエータ３５と、アクチュエータ３５を制御する図示しないチューナコントローラとを含む。アクチュエータ３５により、アンプ部２２からマイクロ波導入機構２３を見たときのインピーダンスが所定の値となるように、スラグ３４Ａ、３４Ｂの各々の上下の位置が調整され、平面アンテナ３１に至るまでのインピーダンス不整合を高精度で解消する。

図１に戻って説明を続ける。処理容器１１には圧力センサをなすプレッシャースイッチ１９が設けられている。プレッシャースイッチ１９は、処理容器１１の内部の圧力が、所定の閾値を越える圧力になるとオフからオンに切り替えられ、後述する制御部１０に、そのように圧力が閾値を越えたことを示す検出信号を出力する。このプレッシャースイッチ１９は、処理容器１１内の異常を監視する役割の他に、後に詳しく述べるように配管４１、４２を含む配管系における異常を監視する役割を有する。

既述した処理容器１１の側壁に接続される各配管４１の上流側はバルブ５、マスフローメータ（ＭＦＭ）４２を、この順に介した後に合流し、合流配管４３を形成する。合流配管４３の上流側は、バルブＶ１、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）４４、バルブＶ２をこの順に介して、ガス供給源４５に接続される。また、既述した処理容器１１の天井部に接続される各配管４２の上流側はバルブ５、マスフローメータ（ＭＦＭ）４２を、この順に介した後に合流し、合流配管４６を形成する。合流配管４６の上流側は、バルブＶ３、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）４７、バルブＶ４をこの順に介して、ガス供給源４５に接続される。

バルブＶ１～Ｖ４は、制御部１０から出力される制御信号に基づいて開閉され、処理容器１１内へのガスの供給と、当該ガスの供給の停止とを切り替えることができる。なお、バルブＶ１～Ｖ４は、処理容器１１へのガスの供給を停止させるために、後に詳しく説明する第１のバルブであるバルブ５とは異なり、全閉することができるように構成されている。バルブＶ１、Ｖ３は第２のバルブに相当する。また、合流配管４３、４６によって形成されるガス流路は上流側流路であり、配管４１、４２によって形成されるガス流路は分岐路であり、これら上流側流路及び分岐路によりガス供給路が構成される。

ガス供給源４５については、ＳｉＨ_４（モノシラン）ガス、ＮＨ_３（アンモニア）ガス、Ｂ_２Ｈ_６（ジボラン）ガスを含有するＨ_２（水素）ガス、Ｈｅ（ヘリウム）ガス及びＮ_２（窒素）ガスを、合流配管４３、４６に対して各々給断できるように構成されている。ＳｉＨ_４ガス、ＮＨ_３ガス、Ｂ_２Ｈ_６ガスについてはＳｉＢＮ膜を形成するための成膜ガスであり、Ｈｅガスについてはプラズマ形成用のガスであり、Ｎ_２ガスについてはキャリアガスである。なお、ＳｉＨ_４ガスは可燃性ガス、Ｂ_２Ｈ_６ガスは毒性ガスである。

上記のバルブＶ１～Ｖ４及びＭＦＣ４４、４７を囲む筐体４８が設けられており、上記の合流配管４３、４６は、密閉空間をなす当該筐体４８内を引き回されている。筐体４８には排気路４９が接続されており、当該排気路４９を介して筐体４８内は排気される。また、図示は省略しているが筐体４８には、当該筐体４８の外部の雰囲気を筐体４８内に取込むための給気口が設けられている。この筐体４８は、例えばバルブＶ１～Ｖ４及びＭＦＣ４４、４７を、合流配管４３、４６に各々接続するための図示しない継手から上記の可燃性ガス及び毒性ガスを含む各ガスが漏洩したときに周囲への拡散を防ぐ、いわゆるガスボックスとして構成されている。なお、筐体４８内においては、ＭＦＣ、ＭＦＣの上流側のバルブ及びＭＦＣの下流側のバルブを備えた配管が上記の各ガスの種類毎に設けられ、各ガスについて夫々独立して合流配管４３、４６の下流側への給断及び流量を制御できるように配管系が形成されている。ここでは説明の便宜上、当該配管系を簡略化して示している。

上記の６つの配管４１に各々設けられたバルブ５は、合流配管４３から当該各配管４１へガスを分流させるために設けられる。３つの配管４２に各々設けられたバルブ５は、合流配管４６から当該各配管４２へガスを分流させるために設けられる。即ちバルブ５は、処理容器１１内へのガスの供給と、当該供給の停止とを切り替えるためのものでは無く、その上流側に設けられるＭＦＭ４２と共にスプリッタを構成する。各バルブ５については作業員が手動でその開度を変更可能な構成とされ、その開度変更の際に全閉されることが無いように構成されている。

このバルブ５について、概略縦断側面図である図４を参照して説明する。バルブ５は、この例ではいわゆるダイヤフラムバルブとして構成されており、横長のボディ５１と、ボディ５１に対して固定されると共に当該ボディ５１の長さ方向の中央部から上方に伸びるボンネット５２と、を備える。ボディ５１及びボンネット５２は本体部を構成する。

ボディ５１に設けられる一次側流路５４及び二次側流路５５は、ボンネット５２に設けられる空間５３の底部に開口する。この空間５３には、一次側流路５４の開口及び二次側流路５５の開口に被さる弁体部をなすダイヤフラム５６が設けられている。空間５３におけるダイヤフラム５６の下方領域を、一次側流路５４と二次側流路５５とを接続する流路５０とする。ダイヤフラム５６の上方には、一次側流路５４の開口及び二次側流路５５の開口に対向するディスク５７が設けられている。ディスク５７の上面はバネ５８を介して、当該ディスク５７の上方に設けられるステム５９に接続されている。

ステム５９の上部は、ボンネット５２に上下方向に穿孔された孔６１を介して、当該ボンネット５２の上方へ延出されており、ステム５９の外周面に形成されたねじ６２と、孔６１の内周面に形成されたねじ６３とが互いに螺合している。当該ステム５９の上端部にはハンドル６４が設けられている。また、当該ステム５９においてはフランジである廻り止め６５が、ボンネット５２よりも上方、且つハンドル６４よりも下方に設けられている。

作業員がハンドル６４を回転させると、回転軸をなすステム５９が軸回りに回転する。上記のねじ６２、６３の螺合により、ハンドル６４の回転量に応じて、当該ハンドル６４はボンネット５２及びボディ５１に対して進退すると共に、ステム５９を介してハンドル６４に接続されるディスク５７は流路５０に対して進退する。この進退移動時に、ハンドル６４、ステム５９、廻り止め６５、バネ５８及びディスク５７については、互いの位置が変わらず、ディスク５７とハンドル６４との距離は一定に構成されている。また、バルブ５の使用時に一次側流路５４からボディ５１に流れ込むガスの圧力によって、ダイヤフラム５６はディスク５７に押し付けられる。そのため、ダイヤフラム５６の下方における流路５０の幅（高さ）、即ちバルブ５の開度は、空間５３におけるディスク５７の高さ位置に応じたものとなり、言い換えるとボディ５１に対するハンドル６４の位置に応じた大きさとなる。

ところで図４はバルブ５の開度が比較的大きい状態を示している。この図４に示す状態からハンドル６４を回してバルブ５の開度を小さくするにあたり、ハンドル６４の回転量が大きいと、図５に示すように廻り止め６５がボンネット５２に当接することで、ハンドル６４のさらなる回転が防止される。つまり図５は、バルブ５の開度を最小にした状態を示している。この状態で流路５０は閉塞されておらず、従ってバルブ５は全閉されていない。即ち、上記の廻り止め６５はハンドル６４の回転量を制限し、ステム５９において、ディスク５７が任意の位置よりも下方に移動できず、バルブ５が全閉されることを防ぐ当接部材として設けられている。

なお、開度を変更不可のオリフィスなどではなく、開度を変更可能なバルブ５を配管４１、４２に設けるのは、成膜装置１のメンテナンス時などにおいて、各配管４１、４２に分流されるガスの流量を容易に再調整できるようにするためである。また、上記の例ではバルブ５をダイヤフラムバルブとしているが、このバルブ５としては全閉されず、且つ開度が調整可能であればよい。従ってバルブ５としては、例えばニードルによって流路の開度が調整されるニードルバルブによって構成されていてもよい。

ここで上記のようにバルブ５が全閉されない構造としている理由を説明するために、仮に全閉可能なバルブ５を用いた場合に起こる事象を説明する。つまり成膜装置１の稼働中にバルブ５については全閉の状態と、全閉ではない所定の開度の状態とで切り替わるものとする。処理容器１１の外側は既述のように大気圧とされている。そして当該バルブ５の二次側の圧力は、処理容器１１内で排気が行われることにより、当該大気圧より低い負圧となるので、当該バルブ５の二次側からのガス漏れのリスクは低い。しかし、バルブ５が全閉されることで当該バルブ５の一次側に供給されるガスにより、当該バルブ５の一次側の圧力は大気圧よりも高くなってしまうおそれが有り、その結果として当該バルブ５の一次側に設けられる継手から、ガスが周囲に漏洩することが考えられる。ここでいうバルブ５の一次側に設けられる継手とは、具体的には例えばバルブ５及びＭＦＭ４２を配管４１または配管４２に各々接続するために設けられる継手である。

そこで、例えばＭＦＭ４２及びバルブ５を囲むことで、当該バルブ５の一次側に設けられる各継手が収納されるようにガスボックスを設けて排気を行い、当該各継手からガスが漏洩しても、そのガスの拡散を防ぐように装置を構成することが考えられる。つまり、上記の筐体４８によって構成されるガスボックスとは別個にガスボックスを設けることが考えられる。その他に合流配管４３、４６にプレッシャースイッチを設けて、当該合流配管４３、４６内が、大気圧に対して負圧に維持されているか否かを監視することが考えられる。つまり、上記のプレッシャースイッチ１９とは別個にプレッシャースイッチを設けることが考えられる。しかし、このようにガスボックスやプレッシャースイッチの数が多くなることは、成膜装置１を構成する機器のレイアウトの制約を大きくしてしまうし、成膜装置１のシステムが肥大化して製造コストを増加させてしまう。

しかし上記の成膜装置１においてバルブ５は全閉されず、処理容器１１から見て直近の全閉されるバルブは、バルブＶ１、Ｖ３である。従って、合流配管４３、４６及び配管４１、４２によって構成されるガス流路において、バルブＶ１の下流側及びバルブＶ３の下流側は、処理容器１１内の排気により、大気圧に対して負圧に保たれる。このバルブＶ１の下流側、バルブＶ３の下流側の各ガス流路について、配管の外部の雰囲気に対するシールが不完全となったとする。つまり各ガス流路から配管の外部へのガス漏れが起き得る状態になったとすると、当該配管の外部の雰囲気が当該流路に流れ込み、ガス流路の圧力が上昇する。それによって処理容器１１の圧力も上昇し、プレッシャースイッチ１９がオフからオンに切り替わる。即ち、プレッシャースイッチ１９によってガス漏洩のリスクが発生したことを検知することができる。従って、上記のバルブ５及びＭＦＭ４２を囲うガスボックスや、合流配管４３、４６におけるプレッシャースイッチを設けることが不要になる。そして、上記のように処理容器１１から見て直近の全閉されるバルブは、バルブＶ１、Ｖ３であるが、バルブＶ１、Ｖ３については既述のように筐体４８に囲まれている。つまり、バルブＶ１、Ｖ３の一次側の圧力が高くなり、当該一次側からガス漏洩が発生しても、周囲へのガスの拡散を防ぐことができる。

また、バルブ５が全閉される場合は、バルブ５よりも上流側の流路において、配管の外部とのシールが不完全となってガス漏洩が起き得る状態になっても、バルブ５が全閉されることで処理容器１１内の圧力上昇が起こらない。つまり、プレッシャースイッチ１９によってバルブ５の上流側における流路の異常の監視は行うことができない。従って、全閉されないバルブ５を用いることで、プレッシャースイッチ１９による流路の異常を監視できる範囲が、バルブＶ１、Ｖ３の下流側から処理容器１１に至るまでの領域となるように拡大されている。

また、図１に示すように、成膜装置１は異常検出部をなす制御部１０を備えている。この制御部１０はコンピュータにより構成されており、プログラム、メモリ、ＣＰＵを備えている。プログラムには、成膜装置１における一連の動作を実施することができるようにステップ群が組み込まれており、当該プログラムによって制御部１０は成膜装置１の各部に制御信号を出力し、当該各部の動作が制御される。具体的には、例えばバルブＶ１～Ｖ４の開閉、排気機構１３による排気、マイクロ波出力部２１によるマイクロ波の供給などの各動作が制御される。上記のプログラムは、例えばコンパクトディスク、ハードディスク、ＤＶＤなどの記憶媒体に格納されて、制御部１０にインストールされる。また、制御部１０は、プレッシャースイッチ１９がオンになったときに作業員に異常の発生を知らせるアラームを出力するアラーム出力部を備えている。このアラーム出力部は例えばディスプレイやスピーカーであり、アラームは音声や画面表示である。

以下、成膜装置１によって行われる成膜処理について説明する。排気機構１３により所定の真空圧力となるように排気された処理容器１１内に図示しない搬送機構によりウエハＷが搬入されて、ステージ１２に載置され、所定の温度に加熱される。そして、マイクロ波出力部２１からマイクロ波がアンテナモジュール２に供給され、処理容器１１内に放射される。このマイクロ波の放射と共にバルブＶ１～Ｖ４が開かれ、側壁ノズル１４及び天井ノズル１６からＳｉＨ_４ガス、ＮＨ_３ガス、Ｂ_２Ｈ_６ガスを含むＨ_２ガス、Ｈｅガス、Ｎ_２ガスが処理容器１１内に供給される。これらのガスがマイクロ波の作用により活性化し、プラズマが形成される。そしてプラズマ化したＳｉＨ_４ガス、ＮＨ_３ガス及びＢ_２Ｈ_６ガスの成分がウエハＷに堆積して、ウエハＷにＳｉＢＮ膜が形成される。

然る後、処理容器１１内へのマイクロ波の放射が停止すると共に、ＳｉＨ_４ガス、ＮＨ_３ガス、Ｂ_２Ｈ_６ガスを含むＨ_２ガス、Ｈｅガスの供給が停止する。パージガスとしてＮ_２ガスの供給が引き続き行われた後、Ｎ_２ガスの供給が停止し、ウエハＷは処理容器１１外へ搬出される。

成膜装置１の稼働中は常時、制御部１０によってガス漏洩が起こり得る状態となったか否かの検出が行われる。つまり、上記のようにウエハＷへの成膜処理中であっても、当該成膜処理が行われておらず装置が待機中であっても、プレッシャースイッチ１９から圧力が閾値を越えたことを示す検出信号が出力されたか否かが制御部１０によって監視される。以下、図６のフローを参照しながら、この監視及び監視に関連する動作について説明する。既述したようにバルブＶ１の下流側及びバルブＶ３の下流側における配管によって形成される流路と、当該配管の外側とのシールが破れてガス漏洩が起こり得る状態になったとする（ステップＳ１）。そうすると、配管の周囲の雰囲気が配管内ひいては処理容器１１内に流入し、当該処理容器１１内の圧力が上昇する。そして、所定の閾値を越えるとプレッシャースイッチ１９がオンになり、検出信号が制御部１０に出力される（ステップＳ２）。

検出信号を受信した制御部１０は、上記のガス漏洩が起こり得る異常な状態となったものとして、アラームを出力する。またバルブＶ１～Ｖ４が開放されて成膜処理が行われている場合は、これらのバルブＶ１～Ｖ４が閉鎖されるように制御信号が出力され、バルブＶ１、Ｖ３の下流側への各ガス供給が停止して成膜処理が停止し、ガス漏洩が防止される（ステップＳ３）。

上記の成膜装置１によれば、全閉可能なバルブＶ１、Ｖ３が介設された合流配管４３、４６から夫々分岐した配管４１、配管４２に、全閉されずにガスを当該配管４１、４２に分流させるためのバルブ５を夫々介設している。そして処理容器１１内の圧力によってオンオフが切り替わるプレッシャースイッチ１９の状態を、制御部１０により監視している。このような構成により、バルブＶ１、Ｖ３の下流側のガス流路における異常の有無を監視することができるので、既述したようにガスボックス及びプレッシャースイッチを設ける数が増加することを防ぐことができる。つまり、この成膜装置１においては装置構成を簡素にしつつ、ガスボックスを構成する筐体４８の外側に引き回される配管から、その配管の周囲へのガス漏洩を防ぐことができる。また、成膜装置１によれば異常を検出したときには、バルブＶ１～Ｖ４が自動で閉じられるため、ガス漏洩をより確実に防ぐことができる。

なお、上記の筐体４８についてバルブＶ１～Ｖ４及びＭＦＣ４４、４７の他に、バルブ５及びＭＦＭ４２を囲むように構成することが考えられる。しかし、合流配管４３から分岐した各配管４１及び合流配管４６から分岐した各配管４２については、その長さが大きくなるほど配管容積が大きくなり、処理容器１１へガスが到達する時間が長くなってしまう。その結果として、ウエハＷの処理時間が長くなってしまうおそれが有る。従って配管４１、４２については長さを短くし、ＭＦＭ４２及びバルブ５については、処理容器１１の近傍に設けることが好ましい。しかし、ガスボックスについてはバルブなどの各機器を囲み且つ排気を行う構成上、比較的大きなものとなるため、処理容器１１の近傍に設けることが難しい。つまり成膜装置１については、筐体４８がバルブ５及びＭＦＭ４２を囲わず、バルブＶ１～Ｖ４及びＭＦＣ４４、４７のみを囲むように構成しているため、バルブ５及びＭＦＭ４２について上記のように処理容器１１の近傍に設けることを可能にしている。従って、成膜装置１によればウエハＷの処理時間を短縮化することができる。

上記の例ではガス供給装置についてＣＶＤを行う成膜装置１として構成しているが、このような構成とすることには限られない。例えばガス供給装置については、処理容器１１内にガスを供給してＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）を行う成膜装置として構成してもよい。また、エッチングガスを処理容器１１内に供給してウエハＷにエッチングを行うエッチング装置として構成してもよい。さらに、ウエハＷの処理の際にはプラズマが形成される装置であってもよいし、プラズマが形成されない装置であってもよい。また、ウエハＷへ成膜するにあたり、処理容器１１内の各部にも成膜がなされるので、ウエハＷへの成膜処理後には処理容器１１内にクリーニングガスが供給されて膜が除去される。このクリーニングガスを処理容器１１内に供給するにあたり、本開示の技術を適用してもよい。従って本開示の技術は、成膜ガスやエッチングガスなどのウエハＷに処理を行うための処理ガスを処理容器１１内に供給する場合に適用されることに限られない。

また、バルブ５については作業員が手動でその開度を調整する構成であることには限られない。つまり、バルブ５については全閉されなければ、例えば制御部１０からの制御信号に基づいて開度が変更される構成であってもよい。ただし、図４、図５で説明した構成のバルブ５によれば構造が簡素であるし、作業員が開度を調整する際に誤って全閉してしまうことが無いので好ましい。なお、バルブ５については廻り止め６５が設けられず、ハンドル６４とボンネット５２が互いに当接することで当該ハンドル６４が回せなくなるような構成であってもよい。

ところでバルブ５が全閉されないとは、少なくとも装置の稼働中においてバルブ５が全閉されないように構成されることである。装置の電源をオンにしてからオフにするまで、処理容器１１内へのウエハＷの搬入を待つ待機状態と、既述の処理容器１１に格納したウエハＷの処理と、が繰り返されることになる。このように待機と処理とが繰り返される装置の稼働中において、バルブ５が全閉されなければよい。即ち、ガス漏洩の検出を行うことが必要になるときに、バルブ５が全閉されなければよい。従って、例えば装置の電源を落としている間はバルブ５が全閉されており、装置の電源オンによって制御部１０から制御信号が出力されてバルブ５の全閉状態が解除されて１回目の成膜処理を行う前に所定の開度となる。そして、最後の成膜処理が行われた後に電源オフの操作を行うと再度全閉されるような構成であってもよい。

なお、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

（評価試験）
上記の成膜装置１に関連して行われた評価試験について説明する。この評価試験では上記の成膜装置１において、合流配管４３のバルブＶ１の下流側の圧力を測定する第１の圧力計、合流配管４６のバルブＶ３の下流側の圧力を各々測定する第２の圧力計を夫々設けた。そして、処理容器１１内を排気機構１３により排気して真空雰囲気とすると共に、合流配管４３、４６に夫々Ｎ_２ガスを供給した。合流配管４３、４６に各々供給するＮ_２ガスの流量については、次第に上昇させて成膜処理を行う際の設定流量とした。そして、このようにＮ_２ガスの流量を変更させるにあたり、第１の圧力計及び第２の圧力計によって各々測定される圧力をモニターした。なお、各バルブ５については既述のように全閉されず、その開度は最小とした。

図７のグラフは、この評価試験の結果を示している。グラフの横軸にはＮ_２ガスの供給流量（単位：ｓｃｃｍ）、縦軸には検出された配管内の圧力（単位：Ｐａ）を夫々示している。円のプロットは合流配管４３における圧力を示し、三角のプロットは合流配管４６における圧力を示している。このグラフに示すように、Ｎ_２ガスの流量が上昇するほど合流配管４３、４６の圧力は上昇するが、Ｎ_２ガスの流量が成膜処理を行う際の流量であっても合流配管４３、４６内の圧力は１０ｋＰａ以下であり、処理容器１１内の圧力と略同様の圧力に保たれていた。従って、処理容器１１に設けたプレッシャースイッチ１９により、バルブＶ１、Ｖ３の下流側のガス流路の圧力を監視することができることが確認された。

１成膜装置
１０制御部
１１処理容器
１３排気機構
１９プレッシャースイッチ
４１、４２配管
４３、４６合流側流路
４５ガス供給源
Ｖ１、Ｖ３バルブ
５バルブ

Claims

基板に処理を行うために当該基板を格納する処理容器と、
前記処理容器内を排気して真空雰囲気を形成する排気機構と、
ガス供給源からガスが供給される上流側流路と、当該上流側流路の下流側が複数に分岐して形成されると共に前記処理容器に各々接続される複数の分岐路と、を備えるガス供給路と、
前記上流側流路に供給されたガスを前記複数の分岐路へ分流するために当該分岐路に各々設けられた、開度を変更自在で全閉されない第１のバルブと、
前記上流側流路に設けられ、下流側へガスを給断する第２のバルブと、
前記処理容器内の圧力を検出するための圧力センサと、
検出された前記処理容器内の圧力に基づいて、前記ガス供給路における前記第２のバルブの下流側の異常を検出する異常検出部と、
を備えるガス供給装置。
前記第１のバルブ及び前記第２のバルブのうち前記第２のバルブのみを囲み、内部が排気される筐体を備える請求項１記載のガス供給装置。
前記異常検出部により異常が検出されたときに、前記第２のバルブが閉じられるように制御信号を出力する制御部が設けられる請求項１または２記載のガス供給装置。
平面視、前記処理容器内の周方向に互いに異なる位置にマイクロ波を照射し、前記ガスを活性化してプラズマを形成するマイクロ波照射部が設けられ、
前記複数の分岐路の下流端は、平面視、前記処理容器の周方向に互いに異なる位置に接続される請求項１ないし３のいずれか一つに記載のガス供給装置。
前記第１のバルブは、
前記ガスの流路を備える本体部と、
前記本体部に対して回転可能であり、回転量に応じて当該本体部に対して進退するハンドルと、
前記ハンドルに接続されて前記流路に対して進退し、当該流路の幅を前記本体部に対する前記ハンドルの位置に応じた幅とする弁体部と、
前記ハンドルの回転によって回転すると共に、前記ハンドルと前記弁体部とを接続する回転軸と、
前記本体部に当接して当該ハンドルの回転量を制限し、前記流路の全閉を防ぐように前記回転軸に設けられた当接部材と、
を備える請求項１ないし４のいずれか一つに記載のガス供給装置。
基板に処理を行うために処理容器に当該基板を格納する工程と、
排気機構により前記処理容器内を排気して真空雰囲気を形成する工程と、
上流側流路と、当該上流側流路の下流側が複数に分岐して形成され、前記処理容器に各々接続されると共に開度を変更自在で全閉されない第１のバルブが設けられる複数の分岐路と、を備えるガス供給路において、ガス供給源から前記上流側流路にガスを供給する工程と、
前記ガスを前記各分岐路へ分流する工程と、
前記上流側流路に設けられる第２のバルブにより、下流側へガスを給断する工程と、
圧力センサにより前記処理容器内の圧力を検出する工程と、
検出された前記処理容器内の圧力に基づいて、異常検出部により前記ガス供給路における前記第２のバルブの下流側の異常を検出する工程と、
を備えるガス供給方法。