WO2005123236A1 - 基板処理装置 - Google Patents

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Shuji Moriya
Tsuneyuki Okabe
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Tokyo Electron Limited
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    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
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    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring

Definitions

  • the present invention relates to a substrate processing apparatus for processing a substrate such as a semiconductor wafer or an LCD glass substrate using a processing gas.
  • the gas supply system that supplies the purge gas and the processing gas to the processing chamber 1 includes a gas flow control mechanism such as a mass flow controller (MFC) 2a, 3a, or 4a. Is provided.
  • MFC mass flow controller
  • the processing chamber 1 is provided with an exhaust pipe 7 to which a vacuum exhaust pump 5 is connected and in which a pressure control valve 6 is inserted.
  • FIG. 6 three gas supply systems are shown. Actually, a larger number of gas supply systems (for example, 12 or more in the case of the etching apparatus) are provided.
  • the supply amount of the processing gas or the like greatly affects the quality of the processing result. For this reason, in order to perform desired processing with good reproducibility, it is necessary to precisely control the gas flow rate by a gas flow rate control mechanism such as the mass flow controllers 2a, 3a, and 4a.
  • gas flow control mechanisms such as mass flow controllers generally have a tendency to drift over time due to aging or deterioration, or to adhere to foreign substances inside, resulting in changes in flow over time. For this reason, conventional gas flow controllers such as mass flow controllers Perform a flow rate test on the structure.
  • mass flow meters 3e and 4e for supplying a purge gas to mass flow controllers 3a and 4a for supplying a processing gas are provided in advance with mass flow meters. 3f and 4f are provided. Then, the on-off valves 3g and 4g provided in the purge gas lines 3e and 4e are opened, and the on-off valves 3b and 4b are closed to flow the purge gas. At this time, the flow rate of the purge gas is measured by the mass flow meters 3f and 4f while controlling the flow rate by the mass flow controllers 3a and 4a. Then, verification is performed by comparing the flow rates measured by the mass flow meters 3f and 4f with the set flow rates of the mass flow controllers 3a and 4a.
  • a bypass pipe 8 for bypassing the processing chamber 1 and flowing gas to an exhaust pipe 7 is connected to an on-off valve 3 d, 4 d of a gas supply system. It is provided so as to branch off from the upstream side through opening / closing valves 3h and 4h, and a pressure gauge 9 and a sealing valve 10 are provided in this bypass pipe 8. Then, for example, when the mass flow controller 3a whose flow rate is calibrated is installed, only the on-off valve 3h and the on-off valve 10 are opened, and the mass flow controller 3a and the outlet portion of the bypass pipe 8 are closed with the other on-off valves closed.
  • the on-off valve 10 After evacuating the space to a predetermined reduced-pressure atmosphere by the vacuum exhaust pump 5, the on-off valve 10 is closed and the inside of the no-pass pipe 8 is sealed. Next, the opening / closing valve 3b is opened, the processing gas is flowed while controlling the flow rate by the mass flow controller 3a, and the relationship between the pressure rise and the elapsed time by the pressure gauge 9 at this time is measured. Then, after using for a predetermined period, the same measurement is performed, and the mass flow controller 3a tests the normal force / non-force based on the amount of deviation from the initial time. This method is generally called build-up method
  • the gas supply system for supplying the processing gas is, for example, about 12 in the case of the etching processing equipment, and the same number of mass flow meters is required.This increases the installation space and the manufacturing cost. There is a problem of invitation. Also, since the flow rate of the purge gas (for example, nitrogen gas) that is different from the actual gas flow is measured, If there is a difference in the properties of the gas flowing into the furnace, an error may occur in the flow rate!
  • the purge gas for example, nitrogen gas
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-168648 (Page 3-7, Figure 1-6)
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and more precisely verifies and calibrates a gas flow rate than before without increasing the installation space and increasing the manufacturing cost.
  • An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of performing processing with an accurate gas flow rate and with high accuracy.
  • a substrate processing apparatus controls a processing chamber accommodating a substrate to be processed and a gas from a gas supply source to a predetermined flow rate by a gas flow rate control mechanism.
  • a gas supply system for supplying predetermined processing to the substrate to be processed by supplying the gas to the processing chamber, a branch pipe branched from a downstream side of the gas flow control mechanism of the gas supply system, and a gas flow path.
  • a gas flow detection device having a valve mechanism for switching between the processing chamber side and the branch pipe side, and a resistor inserted between the branch pipe and a pressure measurement mechanism for measuring gas pressures at both ends of the resistor.
  • a flow path of the gas is switched to the branch pipe side by the valve mechanism, and the gas whose flow rate is controlled by the gas flow rate control mechanism is caused to flow through the gas flow rate detection mechanism, and the pressure is controlled.
  • Gas pressure difference measured by the measuring mechanism Group Dzu Te, and performing an assay or calibration of the gas flow control mechanism.
  • the substrate processing apparatus includes a plurality of the gas supply systems, and sequentially switches these gas supply systems, and uses one gas flow detection mechanism to control a plurality of the gas flow control mechanisms. Performing a test or calibration.
  • the branch pipe is provided by further branching a bypass pipe force downstream of the gas flow control mechanism of the gas supply system. It is characterized by that.
  • the substrate processing apparatus includes a processing chamber for accommodating a substrate to be processed, and a gas supplied from a gas supply source, which is controlled to a predetermined flow rate by a gas flow rate control mechanism and supplied to the processing chamber.
  • a gas flow rate detection mechanism having a pressure measurement mechanism, wherein the gas whose flow rate is controlled by the gas flow rate control mechanism is passed through the gas flow rate detection mechanism, and a gas pressure measured by the pressure measurement mechanism is provided. The gas flow control mechanism is verified or calibrated on the basis of the difference.
  • the gas supply system includes a gas flow path extending to the processing chamber through the gas flow detector, and the processing chamber having no gas flow detector.
  • the gas flow path can be switched to the other.
  • the substrate processing apparatus is characterized in that the gas flow detecting mechanism is capable of changing a resistance value of a resistor.
  • the substrate processing apparatus includes a plurality of resistors having different resistance values, and is configured to switch and use these resistors.
  • the substrate processing apparatus wherein a signal corresponding to a difference between a flow rate determined by a differential pressure of gas pressure measured by the pressure measurement mechanism of the gas flow rate detection mechanism and a set flow rate is provided. It is characterized in that it is inputted to the gas flow control mechanism and the gas flow control mechanism is calibrated.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a main configuration of the substrate processing apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a conventional substrate processing apparatus.
  • FIG. 1 shows a configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • reference numeral 11 denotes a predetermined process for accommodating a substrate to be processed, for example, an etching process or a process. Show the processing room where the film processing etc. is performed!
  • the processing chamber 11 is connected to a purge gas supply source 12 and a gas supply system for supplying a predetermined processing gas from a processing gas supply source 13, 14 from a processing gas supply source 13 or 14.
  • FIG. 1 shows only three gas supply systems having a purge gas supply source 12 and process gas supply sources 13 and 14. In fact, a larger number (for example, 12 or more) of gas supply systems are provided.
  • the processing chamber 11 is connected to an exhaust pipe 17 connected to a vacuum exhaust pump 15 and having a pressure control valve 16 interposed therebetween.
  • the gas supply system for supplying gas from the purge gas supply source 12 and the processing gas supply sources 13 and 14 is provided with mass flow controllers (MFC) 12a, 13a and 14a as a gas flow control mechanism, respectively. I have. On the inlet side of the gas supply system mass flow controllers 12a, 13a, 14a, on-off valves 12b, 13b, 14b are provided, and on the outlet side, filters 12c, 13c, 14c are provided. Further, on-off valves 12d, 13d and 14d are provided near the inlet of the processing chamber 11.
  • MFC mass flow controllers
  • the mass flow controllers 13a and 14a for supplying the processing gas are provided with purge gas lines 13e and 14e for supplying a purge gas from the purge gas supply source 12, and these purge gas lines 13e and 14e are provided. 13g, 14g is inserted in the
  • a branch pipe 18 that branches and is connected to an exhaust pipe 17 is provided.
  • a gas flow detection mechanism 19 is inserted in the branch pipe 18, and on / off valves 13h and 14h are provided to switch the flow path between the processing chamber 11 side and the branch pipe 18 side.
  • an on-off valve 20 is interposed at a connection between the branch pipe 18 and the exhaust pipe 17.
  • the gas flow rate detection mechanism 19 includes a plurality of (three in FIG. 2) resistors 30 a to 30 c provided in parallel, and a plurality of resistors 30 a to 30 c located on both sides of the resistors 30 a to 30 c.
  • Each of the resistors 30a to 30c is configured to contain therein a material that becomes a resistance when a gas flows, such as a sintered body, an orifice, or a thin tube. They are set to different sizes.
  • resistor When there is no large difference between the mass flow controllers in the flow rate of the processing gas flowing during the actual processing, only one resistor may be used. Further, in the embodiment shown in FIG. 2, a plurality of resistors are used by switching, but it is also possible to use only one resistor having a variable resistance value.
  • the resistors 30a to 30c suitable for the flow rate of the gas whose flow rate is to be detected are selected in advance, and in this state, the gas flow rate detection mechanism 19 Distribute gas. Then, at that time, the pressures of the gas are measured by the pressure detectors 31a and 31b, respectively, and the flow rate is detected from the difference between these pressures.
  • the relationship between the flow rate and the pressure difference is determined in advance by using a mass flow controller or the like whose flow rate is accurately calibrated before attaching the gas flow rate detection mechanism 19 to the branch pipe 18. At this time, it is preferable to use a processing gas that is actually flown. Further, it is preferable to obtain a correlation between the flow rate and the pressure difference in a flow rate where flow rate is actually detected and a flow rate range in the vicinity thereof. The data on the correlation between the flow rate and the pressure difference thus obtained is stored in, for example, the control device 21 or the like. In this way, the gas flow After attaching the detection mechanism 19 to the branch pipe 18, it is possible to know the exact flow rate measured by the pressure difference.
  • a substrate to be processed is accommodated in the processing chamber 11, and the processing chamber 11 is evacuated to a predetermined pressure from the exhaust pipe 17 by the vacuum exhaust pump 15.
  • a predetermined purge gas and a processing gas are supplied into the processing chamber 11 at a predetermined flow rate at a predetermined timing from the purge gas supply source 12 and the processing gas supply sources 13 and 14.
  • a plasma of a predetermined processing gas is generated in the processing chamber 11 by a plasma generation mechanism (not shown) provided in the processing chamber 11, and a predetermined process, for example, an etching process is performed on the substrate to be processed. .
  • the mass flow controllers 13a and 14a cause the drift due to aging or deterioration, or the adherence of foreign matter to the inside, and the flow rate over time increases. May change. Therefore, when the usage time reaches a predetermined time, or when the number of substrates processed reaches a predetermined number, the mass flow controllers 13a and 14a are tested or calibrated. It should be noted that the mass flow controller 12a through which the purge gas flows does not require precise flow control, and does not need to be particularly tested or calibrated in order to flow nitrogen gas or the like having stable properties.
  • the on-off valve 13d provided near the inlet of the processing chamber 11 is closed, the on-off valve 13h and the on-off valve 20 are opened, and the gas flow path is connected to the processing chamber 11 side. And switch to the branch pipe 18 side. At this time, the on-off valve 14h communicating with the branch pipe 18 is closed. Then, by opening the on-off valve 13b provided on the inlet side of the mass flow controller 13a and closing the on-off valve 13g of the purge gas line 13e, the processing gas supplied from the processing gas supply source 13 as the gas to be passed is selected. The processing gas is supplied while being controlled at a predetermined flow rate by the mass flow controller 13a.
  • the processing gas whose flow rate is controlled by the mass flow controller 13 a flows through the gas flow detecting mechanism 19 through the branch pipe 18.
  • the gas flow rate detection mechanism 19 is suitable for detecting the flow rate of the mass flow controller 13a among the resistors 30a to 30b. Select what you have done. Then, when the gas flows through the resistors 30a to 30b whose flow rates are controlled by the mass flow controller 13a, the gas pressures at both ends thereof are measured by the pressure detectors 31a and 3 lb.
  • the mass flow controller 13a is calibrated so as to eliminate the difference.
  • the mass flow controller 13a is calibrated so as to eliminate the difference.
  • the mass flow controller 13a is calibrated.
  • Such calibration is performed automatically by inputting the pressure detection signal of the gas flow rate detection mechanism 19 to the above-described control device 21 and changing the voltage value of the flow rate setting input signal of the mass flow controller 13a from the control device 21.
  • the change in the voltage value of the flow rate setting input signal due to such calibration becomes equal to or more than the initial value force, it can be determined that it is time to replace the mass flow controller 13a.
  • the mass flow controller can be accurately tested and calibrated, and the accurate processing gas flow rate can be obtained.
  • highly accurate processing can be performed.
  • FIG. 3 shows a configuration of a substrate processing apparatus according to another embodiment. Parts corresponding to those of the substrate processing apparatus shown in FIG. 1 are denoted by corresponding reference numerals.
  • an on-off valve 13d provided downstream of the mass flow controllers 13a and 14a of the gas supply system for supplying the processing gas and near the inlet of the processing chamber 11,
  • a bypass pipe 22 is provided, which branches off from the upstream side of 14d and is connected to the exhaust pipe 17 by binosing the processing chamber 11, and is provided with a branch pipe 18 further branched from the bypass pipe 22.
  • the bypass pipe 22 is provided with on-off valves 22a and 22b, and the branch pipe 18 is provided with on-off valves 18a and 18b.
  • the branch pipe 18 may be used as a line for discharging the process gas even when the verification and calibration of the mass flow controllers 13a and 14a are not performed. According to this, the processing gas flows through the gas flow rate detection mechanism 19 only when the verification and calibration of the mass flow controllers 13a and 14a are performed. Therefore, the differential pressure gauge of the gas flow rate detection mechanism 19 can be protected from products or corrosion caused by the processing gas, and the measurement accuracy can be stably maintained.
  • FIG. 4 shows a configuration of a substrate processing apparatus according to still another embodiment. Parts corresponding to those of the substrate processing apparatus shown in FIG. 1 are denoted by corresponding reference numerals.
  • these lines constitute one processing gas downstream of the mass flow controllers 13a and 14a and the on-off valves 13d and 14d of the gas supply system for supplying the processing gas.
  • the processing gas supply line 40 is configured so as to directly join the processing gas supply line 40 with the gas flow detection mechanism 19.
  • the on-off valve 40a and the on-off valve 22a are for switching the flow path between the processing chamber 11 side and the bypass pipe 22 side. With such a configuration, it is possible to perform verification of the used processing gas while performing the processing. Further, as shown in FIG.
  • the gas flow rate detection mechanism 19 since the gas flow rate detection mechanism 19 is provided directly on the processing gas supply line 40, the gas flow rate detection mechanism 19 is provided in parallel with the processing gas supply line 40, and the on-off valves 40c to 40g. With 40f, it is possible to switch between a flow path that passes through the gas flow rate detection mechanism 19 and a flow path that does not pass. With such a configuration, the differential pressure gauge of the gas flow rate detection mechanism 19 can be protected from products and corrosion caused by the processing gas, and the measurement accuracy can be stably maintained.
  • the substrate processing apparatus of the present invention can be used in the field of manufacturing semiconductor devices and the like. Therefore, it has industrial applicability.

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Abstract

　処理ガスを供給するガス供給系の処理室１１の入口近傍に設けられた開閉弁１３ｄ、１４ｄの上流側から分岐し、排気配管１７に接続された分岐配管１８が設けられている。この分岐配管１８には、ガス流量検出機構１９が介挿され、流路を処理室１１側と分岐配管１８に切換えるための開閉弁１３ｈ、１４ｈが設けられている。ガス流量検出機構１９は、抵抗体にガスを通流させその両端の圧力を測定して圧力差からガス流量を検出する。この検出値によって、マスフローコントローラ１３ａ、１４ａを検定又は較正する。

Description

明 細 書
基板処理装置
技術分野
[0001] 本発明は、処理ガスを用いて半導体ウェハや LCD用ガラス基板などの基板を処理 する基板処理装置に関する。
背景技術
[0002] 従来から、例えば、半導体装置の製造工程や液晶表示装置 (LCD)の製造工程な どでは、所定の処理ガスを用いて半導体ウェハや LCD用ガラス基板などにエツチン グ処理や成膜処理を施す基板処理装置が多用されて！、る。
[0003] このような基板処理装置では、例えば図 6に示すように、被処理基板を処理室 1内 に収容し、この処理室 1内に所定の処理ガスやパージガスなどを所定流量で供給し て処理を行うようになっている。このため、パージガス供給源 2及び処理ガス供給源 3 、 4力 パージガス及び処理ガスを処理室 1に供給するガス供給系には、マスフロー コントローラ（MFC) 2a、 3a、 4aなどのガス流量制御機構が設けられている。
[0004] なお、処理室 1には、真空排気ポンプ 5が接続され、圧力制御弁 6が介挿された排 気配管 7が設けられている。また、ガス供給系のマスフローコントローラ 2a、 3a、 4aの 入口側には開閉弁 2b、 3b、 4b力設けられ、出口側にはフィルタ 2c、 3c、 4cが設けら れ、処理室 1の入り口近傍には開閉弁 2d、 3d、 4dが設けられている。なお、図 6には 、 3つのガス供給系が図示されている力 実際にはさらに多数 (エッチング処理装置 の場合、例えば 12以上）のガス供給系が設けられている。
[0005] 上記のような基板処理装置にぉ 、て、処理ガスなどの供給量は、処理結果の良否 に大きな影響を与える。このため、所望の処理を再現性良く行うためには、マスフロー コントローラ 2a、 3a、 4aなどのガス流量制御機構によってガス流量を精度良く制御す る必要がある。
[0006] 一方、一般にマスフローコントローラなどのガス流量制御機構は、経年変化や劣化 によりドリフトを起こしたり、内部に異物が付着したりして経時的に流量が変化する傾 向がある。このため、従来から定期的にマスフローコントローラなどのガス流量制御機 構の流量検定を行って ヽる。
[0007] このような流量検定を行う方法としては、次のような 2つの方法が知られて 、る（例え ば、特許文献 1参照)。
[0008] まず、第 1の方法では、図 6に示すように、処理ガスを供給するためのマスフローコ ントローラ 3a、 4aにパージガスを供給するためのパージガスライン 3e、 4eに、予めマ スフローメータ 3f、 4fを設けておく。そして、このパージガスライン 3e、 4eに設けられ た開閉弁 3g、 4gを開け、開閉弁 3b、 4bを閉じてパージガスを流す。この際に、マス フローコントローラ 3a、 4aで流量制御しつつ、マスフローメータ 3f、 4fでパージガス流 量を測定する。そして、マスフローメータ 3f、 4fで測定される流量と、マスフローコント ローラ 3a、 4aの設定流量とを比較して検定を行う。
[0009] また、第 2の方法では、図 6に示すように、処理室 1をバイパスして、排気配管 7にガ スを流すためのバイパス配管 8を、ガス供給系の開閉弁 3d、 4dの上流側から、開閉 弁 3h、 4hを介して分岐するように設け、このバイパス配管 8に、圧力計 9及び封止弁 10を設けておく。そして、例えば、流量較正されたマスフローコントローラ 3aを取り付 けた際に、開閉弁 3h、開閉弁 10のみを開き、他の開閉弁を閉じた状態でマスフロー コントローラ 3aとバイパス配管 8の出口部分との間を真空排気ポンプ 5によって所定 の減圧雰囲気に排気した後、開閉弁 10を閉じてノ ィパス配管 8内を封止する。次に 、開閉弁 3bを開いてマスフローコントローラ 3aで流量制御しつつ処理ガスを流し、こ の時の圧力計 9による圧力上昇と経過時間との関係を測定する。そして、所定期間 使用後に同様な測定を行い、初期の時からのずれの量により、マスフローコントロー ラ 3aが正常力否力検定する。この方法は、一般にビルドアップ法などと呼ばれている
[0010] 上述した従来の技術のうち、パージガスを流す際に、マスフローメータで流量を測 定する第 1の方法では、各マスフローコントローラに対してマスフローメータを設ける 必要がある。し力しながら、処理ガスを供給するためのガス供給系は、例えば、エッチ ング処理装置の場合標準でも 12程度あり、マスフローメータも同数必要となるため、 設置スペースの増大と製造コストの増大を招くという課題がある。また、実際に流すガ スとは異なるパージガス (例えば窒素ガス）の流量を測定するため、パージガスと実際 に流すガスの性状に差がある場合、流量に誤差が生じると!、う課題がある。
[0011] また、バイパス配管などの配管系の所定部位に圧力計を設けて、この部位の圧力 の時間的な変化を測定し、初期の状態からのずれにより検定を行う第 2の方法では、 初期状態からの相対的なずれ量は分力るが、実流量は分力もないので、測定結果に 基づいて較正することが困難である。また、配管の状態や配管に介挿された弁類の 状態によっても測定結果が変動し、正確な流量の状態を知ることができないという課 題がある。
特許文献 1 :特開 2003— 168648公報（3— 7頁、 1—6図）
発明の開示
[0012] 本発明は、上記のような従来の事情に対処してなされたもので、設置スペースの増 大ゃ製造コストの増大を招くことなぐ従来に較べて正確にガス流量を検定及び較正 することができ、正確なガス流量で精度の良 、処理を行うことのできる基板処理装置 を提供しょうとするものである。
[0013] 上記目的を達成するために、請求項 1の基板処理装置は、被処理基板を収容する 処理室と、ガス供給源からのガスを、ガス流量制御機構により所定流量に制御して前 記処理室に供給し前記被処理基板に所定の処理を施すためのガス供給系と、前記 ガス供給系の前記ガス流量制御機構の下流側から分岐した分岐配管と、前記ガスの 流路を、前記処理室側と前記分岐配管側に切換えるための弁機構と、前記分岐配 管に介挿され、抵抗体とこの抵抗体の両端のガス圧を測定する圧力測定機構とを有 するガス流量検出機構とを具備し、前記ガスの流路を前記弁機構により前記分岐配 管側に切換えて、前記ガス流量制御機構により流量制御された前記ガスを前記ガス 流量検出機構に通流させ、前記圧力測定機構によって測定されるガス圧の差に基 づ 、て、前記ガス流量制御機構の検定又は較正を行うことを特徴とする。
[0014] また、請求項 2の基板処理装置は、前記ガス供給系を複数具備し、これらのガス供 給系を順次切換えて 1つの前記ガス流量検出機構により、複数の前記ガス流量制御 機構の検定又は較正を行うことを特徴とする。
[0015] また、請求項 3の基板処理装置は、前記分岐配管が、前記ガス供給系の前記ガス 流量制御機構の下流側力 分岐したバイパス配管力 さらに分岐して設けられてい ることを特徴とする。
[0016] また、請求項 4の基板処理装置は、被処理基板を収容する処理室と、ガス供給源 力 のガスを、ガス流量制御機構により所定流量に制御して前記処理室に供給し前 記被処理基板に所定の処理を施すためのガス供給系と、前記ガス供給系の前記ガ ス流量制御機構の下流側に設けられ、抵抗体とこの抵抗体の両端のガス圧を測定す る圧力測定機構とを有するガス流量検出機構とを具備し、前記ガス流量制御機構に より流量制御された前記ガスを前記ガス流量検出機構に通流させ、前記圧力測定機 構によって測定されるガス圧の差に基づ 、て、前記ガス流量制御機構の検定又は較 正を行うことを特徴とする。
[0017] また、請求項 5の基板処理装置は、前記ガス供給系が、前記ガス流量検出器を通 つて前記処理室に至るガス流路と、前記ガス流量検出器を通らずに前記処理室に至 るガス流路とを切換え可能に構成されたことを特徴とする。
[0018] また、請求項 6の基板処理装置は、前記ガス流量検出機構が抵抗体の抵抗値を変 更可能とされて 、ることを特徴とする。
[0019] また、請求項 7の基板処理装置は、抵抗値の異なる複数の前記抵抗体を具備し、こ れらの抵抗体を切換えて使用するよう構成されたことを特徴とする。
[0020] また、請求項 8の基板処理装置は、前記ガス流量検出機構の前記圧力測定機構に よって測定されるガス圧の差力 求められる流量と、設定流量との差に応じた信号を 前記ガス流量制御機構に入力し、当該ガス流量制御機構の較正を行うことを特徴と する。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]本発明の一実施形態の基板処理装置の構成を示す図。
[図 2]図 1の基板処理装置の要部構成を示す図。
[図 3]本発明の他の実施形態の基板処理装置の構成を示す図。
[図 4]本発明の他の実施形態の基板処理装置の構成を示す図。
[図 5]本発明の他の実施形態の基板処理装置の構成を示す図。
[図 6]従来の基板処理装置の構成を示す図。
発明を実施するための最良の形態 [0022] 以下、本発明の詳細を、実施の形態について図面を参照して説明する。
[0023] 図 1は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を示すもので、同図にお いて符号 11は、被処理基板を収容し所定の処理、例えば、エッチング処理或いは成 膜処理などを施す処理室を示して!/ヽる。
[0024] この処理室 11には、パージガス供給源 12、及び処理ガス供給源 13、 14から、ノ ージガス (例えば、窒素ガス）、及び所定の処理ガスを供給するためのガス供給系が 接続されている。なお、図 1には、パージガス供給源 12、処理ガス供給源 13、 14を 有する 3つのガス供給系のみが図示されている力 実際にはさらに多数 (例えば 12 以上）のガス供給系が設けられている。また、処理室 11には、真空排気ポンプ 15に 接続され圧力制御弁 16が介挿された排気配管 17が接続されている。
[0025] 上記パージガス供給源 12、及び処理ガス供給源 13、 14からガスを供給するため のガス供給系には、ガス流量制御機構として夫々マスフローコントローラ（MFC) 12a 、 13a、 14aが設けられている。また、ガス供給系のマスフローコントローラ 12a、 13a、 14aの入口側には開閉弁 12b、 13b、 14b力設けられ、出口側にはフィルタ 12c、 13 c、 14cが設けられている。さらに、処理室 11の入口近傍には開閉弁 12d、 13d、 14d が設けられている。
[0026] また、処理ガスを供給するためのマスフローコントローラ 13a、 14aには、パージガス 供給源 12からパージガスを供給するためのパージガスライン 13e、 14eが設けられて おり、これらの、パージガスライン 13e、 14eには、開閉弁 13g、 14gが介挿されている
[0027] そして、本実施形態では、処理ガスを供給するガス供給系のマスフローコントローラ 13a、 14aの下流側で、かつ、処理室 11の入口近傍に設けられた開閉弁 13d、 14d の上流側から分岐し、排気配管 17に接続された分岐配管 18が設けられている。この 分岐配管 18には、ガス流量検出機構 19が介挿されており、また、流路を処理室 11 側と分岐配管 18側に切換えるために、開閉弁 13h、 14hが設けられている。また、分 岐配管 18の排気配管 17との接続部には、開閉弁 20が介挿されている。
[0028] 上記ガス流量検出機構 19は、図 2に示すように、並列に設けられた複数（図 2では 3つ）の抵抗体 30a〜30cと、これらの抵抗体 30a〜30cの両側に位置するように設け られた 2つの圧力検出器 31a、 31bと、抵抗体 30a〜30cのいずれかを選択するため の開閉弁 32a〜32cとを具備している。抵抗体 30a〜30cは、内部に、例えば、焼結 体やオリフィス或いは細管などのガスの流通に際して抵抗となる物が収容されて構成 されており、その抵抗値が各抵抗体 30a〜30c毎に異なった大きさに設定されている 。そして、流量検出を行うガスの流量に応じて、開閉弁 32a〜32cを開閉することによ り、流量検出を行うのに適した抵抗体 30a〜30cを選択するようになっている。
[0029] すなわち、流量検出を行うガスの流量が少な ヽ場合は、抵抗値の大き!、抵抗体 (例 えば 30c)を選択し、流量が多!、場合は、抵抗値の小さ！、抵抗体 (例えば 30a)を選 択し、これらの中間の流量の場合は、中間の抵抗値の抵抗体 (例えば 30b)を選択す る。このような構成とすることにより、広い流量範囲で正確な流量検出を行うことができ る。これによつて、実際の処理 (エッチング処理など）の際に流す処理ガスの流量に、 マスフローコントローラ毎に差がある場合でも、各マスフローコントローラにお 、て実
Figure imgf000008_0001
、はそれに近 、流量で、正確な流量検出を 行うことができる。
[0030] なお、実際の処理の際に流す処理ガスの流量に、マスフローコントローラ毎に大き な差がないような場合は、抵抗体を 1つのみとしても良い。また、図 2に示した実施形 態では、複数の抵抗体を切換えて使用するよう構成されているが、抵抗値を可変に 構成した抵抗体を 1つのみ使用することもできる。
[0031] 上記のように構成されたガス流量検出機構 19では、予め流量検出を行うガスの流 量に適した抵抗体 30a〜30cを選択しておき、この状態で、ガス流量検出機構 19に ガスを流通させる。そして、その時に圧力検出器 31a、 31bで夫々ガスの圧力を測定 し、これらの圧力差から流量を検出する。
[0032] なお、流量と圧力差との関係については、ガス流量検出機構 19を分岐配管 18に 取り付ける前に、正確に流量較正されているマスフローコントローラ等を用い、予め求 めておく。この時、ガスは実際に流す処理ガスを使用することが好ましぐまた、実際 に流量検出を行う流量及びその近傍の流量域において流量と圧力差との相関関係 を求めておくことが好ましい。このようにして求められた流量と圧力差との相関関係の データは、例えば、制御装置 21などに記憶させておく。このようにすれば、ガス流量 検出機構 19を分岐配管 18に取り付けた後、測定される圧力差力 正確な流量を知 ることがでさる。
[0033] 上記構成の本実施形態の基板処理装置では、処理室 11内に被処理基板を収容し 、排気配管 17から真空排気ポンプ 15によって処理室 11内を所定の圧力に排気しつ つ、パージガス供給源 12、及び処理ガス供給源 13、 14から所定のタイミングで所定 のパージガス及び処理ガスを所定流量で処理室 11内に供給する。そして、例えば、 処理室 11内に設けられた図示しな 、プラズマ発生機構によって処理室 11内に所定 の処理ガスのプラズマを発生させ、被処理基板に所定の処理、例えばエッチング処 理などを施す。
[0034] このようにして、被処理基板の処理を繰り返し行うと、マスフローコントローラ 13a、 1 4aが、経年変化や劣化によりドリフトを起こしたり、内部に異物が付着したりして経時 的に流量が変化する可能性がある。このため、使用時間が所定時間となった場合、 あるいは、基板の処理枚数が所定枚数になった場合などに、マスフローコントローラ 1 3a、 14aの検定又は較正を行う。なお、パージガスを流すマスフローコントローラ 12a については、正確な流量制御を必要とせず、また性状が安定な窒素ガスなどを流す ため、特に検定又は較正を行う必要はない。
[0035] 以下、マスフローコントローラ 13aの検定及び較正を行う場合についてその手順を 説明する。
[0036] マスフローコントローラ 13aの検定及び較正を行う場合、処理室 11の入口近傍に設 けられた開閉弁 13dを閉じ、開閉弁 13h及び開閉弁 20を開いて、ガス流路を処理室 11側から、分岐配管 18側に切換える。この時、分岐配管 18に通じる開閉弁 14hは 閉じておく。そして、マスフローコントローラ 13aの入口側に設けられた開閉弁 13bを 開き、パージガスライン 13eの開閉弁 13gを閉じることにより、通流させるガスとして処 理ガス供給源 13から供給される処理ガスを選択し、マスフローコントローラ 13aによつ て処理ガスを所定流量に制御しつつ供給する。
[0037] このマスフローコントローラ 13aによって流量制御された処理ガスは、分岐配管 18を 通ってガス流量検出機構 19を通流する。この時、ガス流量検出機構 19では、前述し たとおり、予め抵抗体 30a〜30bのうち、マスフローコントローラ 13aの流量検出に適 したものを選択しておく。そして、マスフローコントローラ 13aで流量制御された処理ガ スカ この抵抗体 30a〜30bを通流する際に、その両端のガス圧が圧力検出器 31a, 3 lbで測定される。
[0038] この圧力検出器 31a、 31bで測定されるガス圧の圧力差と流量との関係は、前述し たとおり予め求められ、制御装置 21に記憶されているので、この圧力差によって、処 理ガスの正確な流量を知ることができる。そして、このガス流量検出機構 19で検出さ れたガス流量と、マスフローコントローラ 13aの設定流量とに差がない場合、或いはそ の差が許容範囲内の場合は、検定及び較正が終了する。
[0039] 一方、ガス流量検出機構 19で検出されたガス流量と、マスフローコントローラ 13aの 設定流量とに許容範囲以上の差がある場合は、その差がなくなるように、マスフロー コントローラ 13aを較正することができる。例えば、マスフローコントローラ 13aの流量 設定入力信号 (0〜5V)の電圧値を変更することにより、ガス流量検出機構 19によつ て測定される実際のガス流量と設定流量とがー致するように、マスフローコントローラ 13aを較正する。このような較正は、ガス流量検出機構 19の圧力検出信号を前述し た制御装置 21に入力し、この制御装置 21からマスフローコントローラ 13aの流量設 定入力信号の電圧値を変更することにより、自動的に行うことができる。また、このよう な較正による流量設定入力信号の電圧値の変更が、初期値力 一定以上になった 場合は、マスフローコントローラ 13aの交換時期が来ていると判定することもできる。
[0040] 上記のように、本実施形態の基板処理装置では、処理ガスの実流量を正確に知る ことができるので、マスフローコントローラを精度良く検定及び較正することができ、正 確な処理ガス流量で、精度の良い処理を行うことができる。また、マスフローコント口 ーラの数に応じたマスフローメータなどを設ける必要も無ぐ 1台のガス流量検出機構 によって、多数のマスフローコントローラの検定及び較正を行うことができるので、設 置スペースの増大や、製造コストの増大も招くことがない。
[0041] また、上記の実施形態ではガス流量制御機構としてマスフローコントローラを使用し た場合について説明した力 マスフローコントローラ以外のガス流量制御機構を使用 できることは勿論である。このような場合、ガス流量検出機構によって正確な実流量を 検出して較正できるので、ガス流量制御機構として再現性が良 、ものであればどのよ うなものでち使用することができる。
[0042] 図 3は、他の実施形態に係る基板処理装置の構成を示すもので、図 1に示した基 板処理装置と対応する部分には、対応した符号が付してある。図 3に示されるように、 この基板処理装置では、処理ガスを供給するガス供給系のマスフローコントローラ 13 a、 14aの下流側で、かつ、処理室 11の入口近傍に設けられた開閉弁 13d、 14dの 上流側から分岐し、処理室 11をバイノスして排気配管 17に接続されたバイパス配管 22が設けられており、このバイパス配管 22からさらに分岐して分岐配管 18が設けら れている。また、バイパス配管 22には、開閉弁 22a、 22bが設けられ、分岐配管 18に は開閉弁 18a、 18bが設けられている。
[0043] そして、開閉弁 22a、 22bを開き、開閉弁 18a、 18bを閉じることによって、単にバイ パス配管 22のみを通流するガス流路とし、一方、開閉弁 22a、 22bを閉じ、開閉弁 1 8a、 18bを開くことによって、分岐配管 18を通ってガス流量検出機構 19を通流する ガス流路とするように、ガス流路の切換えが可能とされて 、る。
[0044] このように構成された実施形態にぉ 、ても、前述した実施形態と同様な効果を得る ことができる。また、図 1に示した実施形態では、マスフローコントローラ 13a、 14aの 検定、較正を行わない場合でも、分岐配管 18は、プロセスガスを排出するラインとし て用いることがあるが、図 3の実施形態によれば、マスフローコントローラ 13a、 14aの 検定、較正を行う場合のみ、ガス流量検出機構 19を処理ガスが通流する。したがつ て、処理ガスによる生成物や腐食等から、ガス流量検出機構 19の差圧計を保護して 、測定精度を安定的に維持することができる。
[0045] 図 4は、さらに他の実施形態に係る基板処理装置の構成を示すもので、図 1に示し た基板処理装置と対応する部分には、対応した符号が付してある。図 4に示されるよ うに、この基板処理装置では、処理ガスを供給するガス供給系のマスフローコント口 ーラ 13a、 14a、及び開閉弁 13d、 14dの下流側でこれらのラインが 1つの処理ガス供 給ライン 40に合流するよう構成されており、この処理ガス供給ライン 40に直接ガス流 量検出機構 19が設けられている。なお、開閉弁 40a、開閉弁 22aは、流路を処理室 11側とバイパス配管 22側とに切換えるためのものである。このような構成とすれば、 処理を行いながら、使用している処理ガスの検定等を行うことができる。 [0046] また、図 5に示すように、処理ガス供給ライン 40に直接ガス流量検出機構 19を設け るのではなぐ処理ガス供給ライン 40に並列にガス流量検出機構 19を設け、開閉弁 40c〜40fによって、ガス流量検出機構 19を通る流路と、通らない流路とに切換える よう〖こすることもできる。このような構成とすれば、処理ガスによる生成物や腐食等から 、ガス流量検出機構 19の差圧計を保護して、測定精度を安定的に維持することがで きる。
産業上の利用可能性
[0047] 本発明の基板処理装置は、半導体装置の製造分野等で利用することができる。し たがって、産業上の利用可能性を有する。

Claims

請求の範囲
[1] 被処理基板を収容する処理室と、
ガス供給源力 のガスを、ガス流量制御機構により所定流量に制御して前記処理 室に供給し前記被処理基板に所定の処理を施すためのガス供給系と、
前記ガス供給系の前記ガス流量制御機構の下流側から分岐した分岐配管と、 前記ガスの流路を、前記処理室側と前記分岐配管側に切換えるための弁機構と、 前記分岐配管に介挿され、抵抗体とこの抵抗体の両端のガス圧を測定する圧力測 定機構とを有するガス流量検出機構とを具備し、
前記ガスの流路を前記弁機構により前記分岐配管側に切換えて、前記ガス流量制 御機構により流量制御された前記ガスを前記ガス流量検出機構に通流させ、前記圧 力測定機構によって測定されるガス圧の差に基づ 、て、前記ガス流量制御機構の検 定又は較正を行うことを特徴とする基板処理装置。
[2] 前記ガス供給系を複数具備し、これらのガス供給系を順次切換えて 1つの前記ガス 流量検出機構により、複数の前記ガス流量制御機構の検定又は較正を行うことを特 徴とする請求項 1記載の基板処理装置。
[3] 前記分岐配管が、前記ガス供給系の前記ガス流量制御機構の下流側から分岐し たバイパス配管からさらに分岐して設けられていることを特徴とする請求項 1又は 2記 載の基板処理装置。
[4] 被処理基板を収容する処理室と、
ガス供給源力 のガスを、ガス流量制御機構により所定流量に制御して前記処理 室に供給し前記被処理基板に所定の処理を施すためのガス供給系と、
前記ガス供給系の前記ガス流量制御機構の下流側に設けられ、抵抗体とこの抵抗 体の両端のガス圧を測定する圧力測定機構とを有するガス流量検出機構とを具備し 前記ガス流量制御機構により流量制御された前記ガスを前記ガス流量検出機構に 通流させ、前記圧力測定機構によって測定されるガス圧の差に基づいて、前記ガス 流量制御機構の検定又は較正を行うことを特徴とする基板処理装置。
[5] 前記ガス供給系が、前記ガス流量検出器を通って前記処理室に至るガス流路と、 前記ガス流量検出器を通らずに前記処理室に至るガス流路とを切換え可能に構成さ れたことを特徴とする請求項 4記載の基板処理装置。
[6] 前記ガス流量検出機構が抵抗体の抵抗値を変更可能とされて!/、ることを特徴とす る請求項 1〜5いずれか 1項記載の基板処理装置。
[7] 抵抗値の異なる複数の前記抵抗体を具備し、これらの抵抗体を切換えて使用する よう構成されたことを特徴とする請求項 6記載の基板処理装置。
[8] 前記ガス流量検出機構の前記圧力測定機構によって測定されるガス圧の差力 求 められる流量と、設定流量との差に応じた信号を前記ガス流量制御機構に入力し、 当該ガス流量制御機構の較正を行うことを特徴とする請求項 1〜7いずれか 1項記載 の基板処理装置。
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