特許 5986988 基板処理システムの流量制御装置を較正する方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5986988

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年9月6日

(54)【発明の名称】基板処理システムの流量制御装置を較正する方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20160823BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20160823BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20160823BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/02 Z

   H01L21/302 101G

   H01L21/205

【請求項の数】12

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-508127(P2013-508127)

(86)(22)【出願日】2011年4月25日

(65)【公表番号】特表2013-529381(P2013-529381A)

(43)【公表日】2013年7月18日

(86)【国際出願番号】US2011033780

(87)【国際公開番号】WO2011137071

(87)【国際公開日】20111103

【審査請求日】2014年4月24日

(31)【優先権主張番号】12/915,345

(32)【優先日】2010年10月29日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/330,056

(32)【優先日】2010年4月30日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100101502

【弁理士】

【氏名又は名称】安齋 嘉章

(72)【発明者】

【氏名】クルーズ ジェームズ ピー

(72)【発明者】

【氏名】レーン ジョン ダブリュー

(72)【発明者】

【氏名】グレゴール マリウシュ

(72)【発明者】

【氏名】バッキウス ドゥク

(72)【発明者】

【氏名】ダラン ベリン

(72)【発明者】

【氏名】コッブ コリー リン

(72)【発明者】

【氏名】シュウ ミング

(72)【発明者】

【氏名】ヌグエン アンドリュー

【審査官】 ▲高▼須 甲斐

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２１２２３３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００５／０８３７５３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−０７９１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２０８０８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５０３６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１５９５４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板処理システムであって、
中央真空搬送チャンバに結合している第１処理チャンバ及び第２処理チャンバを備えたクラスタツールと、
前記第１処理チャンバ及び前記第２処理チャンバへの処理ガスの流れを制御する多チャネル式流量制御装置であって、
前記第１処理チャンバに前記処理ガスを供給する第１流量制御装置と、
前記第２処理チャンバに前記処理ガスを供給する第２流量制御装置と、
前記第１処理チャンバに前記処理ガスを供給する第３流量制御装置を含む多チャネル式流量制御装置と、
前記処理ガスを前記第１及び第２流量制御装置に供給する共有ガスパネルと、
前記第１及び第２流量制御装置の各々からの流量を検証する質量流量検証器と、
前記第１流量制御装置を前記質量流量検証器に選択的に結合する第１導管と、
前記第２流量制御装置を前記質量流量検証器に選択的に結合する第２導管と、
前記第３流量制御装置からの流量を検証するために、前記第３流量制御装置を前記質量流量検証器に選択的に結合する第３導管を備え、
前記第１、第２、又は第３流量制御装置のうちのいずれか１つが前記質量流量検証器によって検証されている間に、前記第１、第２、又は第３流量制御装置のうちの残りの２つは、前記それぞれの流量制御装置が結合される前記処理チャンバに前記処理ガスを流すことができる、基板処理システム。

【請求項2】

前記第１導管と第２導管とのフローコンダクタンスは同一である、請求項１記載の基板処理システム。

【請求項3】

前記質量流量検証器はさらに、
臨界ノズルを備え、前記臨界ノズルを通って流れる第１ガスの流量は、前記第１導管内の前記フローコンダクタンスとは無関係であり、前記臨界ノズルを通って流れる第２ガスの流量は、前記第２導管内の前記フローコンダクタンスとは無関係である、請求項２記載の基板処理システム。

【請求項4】

第１処理チャンバ及び第２処理チャンバへの処理ガスの流れを制御する多チャネル式流量制御装置であって、
前記処理ガスを前記第１処理チャンバの第１範囲に供給する第１流量制御装置と、
前記処理ガスを前記第１処理チャンバの第２範囲に供給する第２流量制御装置を含む多チャネル式流量制御装置と、
前記処理ガスを前記第１及び第２流量制御装置に供給する共有ガスパネルと、
前記第１及び第２流量制御装置の各々からの流量を検証する質量流量検証器と、
前記第１流量制御装置を前記質量流量検証器に選択的に結合する第１導管と、
前記第２流量制御装置を前記質量流量検証器に選択的に結合する第２導管を備え、
前記第１又は第２流量制御装置のうちの一方が前記質量流量検証器によって検証されている間に、前記第１又は第２流量制御装置のうちの他方は、前記それぞれの流量制御装置が結合される前記第１処理チャンバの前記範囲に前記処理ガスを流すことができる、基板処理システム。

【請求項5】

中央真空搬送チャンバに結合されている第１処理チャンバ及び第２処理チャンバを備えた基板処理システムにおいて複数の流量制御装置を較正する方法であって、前記方法は、
第１ガスを、多チャネル式流量制御装置の第１流量制御装置から第１処理チャンバへ第１流量にて供給するステップと、
前記第１ガスを、第１導管を介して質量流量検証器へ迂回させるステップと、
前記質量流量検証器を使用して前記第１流量を決定するステップと、
第２ガスを、前記多チャネル式流量制御装置の第２流量制御装置から第２処理チャンバへ第２流量にて供給するステップと、
前記第２ガスを、第２導管を介して前記質量流量検証器へ迂回させるステップと、
前記質量流量検証器を使用して前記第２流量を決定するステップであって、前記第１ガスと前記第２ガスは、前記第１処理チャンバと前記第２処理チャンバが共有する共通のガスパネルから前記第１流量制御装置と第２流量制御装置に供給される工程と、
第３ガスを、第１処理チャンバに結合された第３流量制御装置から第３流量にて供給するステップと、
前記第３ガスを、第３導管を介して前記質量流量検証器に迂回させる工程を備え、前記第１、第２、第３流量制御装置のうちのいずれか１つが前記質量流量検証器によって検証されている間に、前記第１、第２、第３流量制御装置のうちの残りの２つは、前記それぞれの流量制御装置が結合される前記処理チャンバに前記処理ガスを流すことができる方法。

【請求項6】

前記質量流量検証器が決定した前記第１流量に基づいて、前記第１流量制御装置を較正するステップと、
前記質量流量検証器が決定した前記第２流量に基づいて、前記第２流量制御装置を較正するステップをさらに備える、請求項５記載の方法。

【請求項7】

前記第１流量制御装置を前記質量流量検証器に結合する第１導管と、前記第２流量制御装置を前記質量流量検証器に結合する第２導管とは、実質的に同一のフローコンダクタンスを有する、請求項５記載の方法。

【請求項8】

前記第１流量制御装置を前記質量流量検証器に結合する第１導管と、前記第２流量制御装置を前記質量流量検証器に結合する第２導管とは異なるフローコンダクタンスを有し、前記質量流量検証器はさらに、前記第１導管から前記質量流量検証器に入る前記第１ガスの流量は前記第１導管内のフローコンダクタンスとは無関係であり、また、前記第２導管を通って前記質量流量検証器に入る前記第２ガスの流量は前記第２導管内のフローコンダクタンスとは無関係であるように構造されているか、又は、
前記第１流量制御装置を前記質量流量検証器に結合する第１導管と、前記第２流量制御装置を前記質量流量検証器に結合する第２導管とは異なる容量を有し、前記質量流量検証器はさらに、前記第１導管から前記質量流量検証器に入る前記第１ガスの流量が前記第１導管内の前記容量とは無関係であり、また、前記第２導管を通って前記質量流量検証器に入る前記第２ガスの流量は前記第２導管内の容量とは無関係であるように構造されているかのいずれかである、請求項５記載の方法。

【請求項9】

前記第１ガス及び第２ガスは同一のガスである、請求項５記載の方法。

【請求項10】

前記第１流量制御装置の前記第１流量の決定が完了した後に、前記第１質量流量制御装置による前記第１ガスの前記第１処理チャンバへの流れを再び開始するステップと、
前記第２流量制御装置の前記第２流量を決定する間、前記第１流量制御装置による前記第１処理チャンバへの前記第１ガスの流れを維持するステップをさらに備える、請求項５記載の方法。

【請求項11】

前記第１ガスを、第３流量制御装置から第１処理チャンバへ第３流量にて供給するステップと、
前記第１ガスを、第３導管によって前記質量流量検証器へ迂回させるステップと、
前記質量流量検証器を使用して前記第３流量を決定するステップをさらに備え、前記第１流量制御装置は、前記第１ガスを前記第１処理チャンバの第１ガス入口に供給し、前記第３流量制御装置は、前記第１ガスを前記第１処理チャンバの第２ガス入口に供給する、請求項５記載の方法。

【請求項12】

流量比を決定するために、前記決定された第１及び第３流量を比較するステップと、
前記決定された流量比に基づいて、前記第１流量制御装置と第３流量制御装置を較正するステップとをさらに備える、請求項１１記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は一般的に、基板処理設備に関する。

【背景技術】

【0002】

エッチング処理のような基板処理の最中に、処理チャンバの内容積が１種又は複数種の処理ガスに曝されることがある。多くの場合、このような処理ガスは、内容積に処理ガスを提供する１又は複数の流量制御装置によって制御された所望の流量で提供される。発明者は、いくつかの処理チャンバ構造、例えば共用のガスパネルが複数の処理チャンバに処理ガスを供給する処理チャンバ構造では、共用のガスパネルからの処理ガスが、流量制御装置によって各チャンバに正確に分割されていることを確認する方法が存在しないことを発見した。加えて、発明者は、例えばシステムの異なるチャンバ上でドリフトを検出したり、又はこれら異なるチャンバの流量制御装置間でのドリフトを比較したりして、各チャンバの流量制御装置を監視する、マルチチャンバ型基板処理システムに利用できるオン・ツール・タイプの、例えば一般的にはクラスタツールのような装置が全く存在しないことに気付いた。

【0003】

そのため、発明者達は、基板処理システム内で複数の流量制御装置を較正する方法及び装置を提供した。

【発明の概要】

【0004】

本明細書では、基板処理システムにおいて複数のガス流を較正する方法及び装置を提供する。いくつかの実施形態では、基板処理システムは、中央真空搬送チャンバに結合している第１処理チャンバ及び第２処理チャンバを備えたクラスタツールと、処理ガスを第１処理チャンバに供給する第１流量制御装置と、処理ガスを第２処理チャンバに供給する第２流量制御装置と、第１及び第２制御装置の各々からの流量を検証する質量流量検証器と、第１流量制御装置を質量流量検証器に選択的に結合する第１導管と、第２流量制御装置を質量流量検証器に選択的に結合する第２導管とを設けていてよい。

【0005】

いくつかの実施形態では、基板処理システムは、処理ガスを第１処理チャンバの第１範囲に供給する第１流量制御装置と、処理ガスを第２処理チャンバの第２範囲に供給する第２流量制御装置と、第１及び第２流量制御装置の各々からの流量を検証する質量流量検証器と、第１流量制御装置を質量流量検証器に選択的に結合する第１導管と、第２流量制御装置を質量流量検証器に選択的に結合する第２導管とを設けていてよい。

【0006】

いくつかの実施形態では、基板処理システムにおいて複数の流量制御装置を較正する方法は、中央真空搬送チャンバに結合している第１処理チャンバ及び第２処理チャンバを備えている。いくつかの実施形態では、この方法は、第１ガスを、第１処理チャンバに結合した第１流量制御装置からの第１流量にて提供するステップと、第１ガスを、第１導管を介して質量流量検証器へ迂回させるステップと、質量流量検証器を使用して第１流量を決定するステップと、第２ガスを、第２処理チャンバに結合した第２流量制御装置からの第２流量にて供給するステップと、第２ガスを、第２導管を介して質量流量検証器へ迂回させるステップと、質量流量検証器を使用して第２流量を決定するステップとを設けていてよい。

【0007】

いくつかの実施形態では、基板処理システムにおいて複数の流量制御装置を較正する方法を提供する。いくつかの実施形態では、この方法は、第１処理チャンバの第１範囲に結合している第１流量制御装置によって第１ガスを質量流量検証器に供給するステップと、質量流量検証器を使用して第１ガスの第１流量を決定するステップと、第１処理チャンバの第２範囲に結合している第２流量制御装置によって第２ガスを質量流量検証器に供給するステップと、質量流量検証器を使用して第２ガスの第２流量を決定するステップとを設けていてよく、ここで、第１流量制御装置は第１ガスを第１範囲に提供することができ、一方、第２流量制御装置は第２ガスを質量流量検証器に供給することができる。

【0008】

本発明のその他の及びさらなる実施形態を以下で述べる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

上で簡単に要約し、以下で詳細に説明する本発明の実施形態は、添付図面に示された本発明の例示的な実施形態を参照することで理解できる。しかし、添付図面は本発明の典型的な実施形態のみを例示しており、また、本発明はその他の同等に有効な実施形態を許容するものであることから、本発明の範囲の限定として解釈されるべきでない点に留意しなければならない。

【図1】〜

【図1A】本発明のいくつかの実施形態によるマルチチャンバ形基板処理システムの略平面図を示す。

【図2】本発明のいくつかの実施形態による基板処理システムにおいて複数の流量制御装置を較正する方法のフローチャートを示す。

【図3】本発明のいくつかの実施形態による基板処理システムにおいて複数の流量制御装置を較正する方法のフローチャートを示す。

【0010】

理解しやすくするために、可能な個所では、全図面にわたって共通した同一の要素に同一の参照符号を使用して示している。図面は縮尺どおりには描かれておらず、明瞭化の目的で簡略化されている場合がある。

【0011】

１つの実施形態の要素及び特徴は、その他の実施形態に、それ以上参照されずとも有効に組み込まれると考えられる。

【詳細な説明】

【0012】

ここでは、基板処理システム内で複数の流量制御装置を較正する方法及び装置を開示する。本発明の方法及び装置は、標準品（例えば、質量流量検証器）と、多様な構造の１又は複数の処理チャンバに結合した他の流量制御装置との両方と直接比べて、１又は複数の流量制御装置から提供された１又は複数の流量の測定を有効に促進する。したがって、本発明のシステム及び方法は、各々の流量制御装置の較正に要する時間を有効に短縮し、流量制御装置の測定値の均一性を改善することで、チャンバマッチングの改善（例えば、同様の処理条件下で動作する、２つの異なるチャンバの処理結果の均一性の改善）を促進できる。

【0013】

図１を参照すると、いくつかの実施形態において、クラスタツール、又はマルチチャンバ型処理システム１００は一般的に、工場インターフェース１０２、真空気密式の処理プラットフォーム１０４、システム制御装置１４４を備えていてよい。本明細書が提供する示唆に従って適切に改造できる処理システムには、例えば、アプライドマテリアルズ社（Applied Materials, Inc.、カリフォルニア州、サンタクララ）より市販されている、Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）統合処理システム、ＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）シリーズの処理システムの１つ（例えば、ＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＧＴ（商標））、ＡＤＶＡＮＴＥＤＧＥ（商標）処理システム、又はこれ以外の適切な処理システムがある。その他の処理システム（別の製造業者の製品を含む）を適用することで本発明から利益を得ることも可能であると考えられる。ここで示す示唆に従って本発明を組み込むように改造できる２チャンバ式処理システムの１例が、２０１０年４月３０日出願の、Ｍｉｎｇ Ｘｕ等による「Twin chamber Processing System」というタイトルの米国特許仮特許出願第６１／３３０、１５６号に記載されている。

【0014】

プラットフォーム１０４は複数の処理チャンバ（図示では６個）１１０、１１１、１１２、１３２、１２８、１２０と、搬送チャンバ１３６に結合した少なくとも１つのロードロックチャンバ（図示では２個）１２２とを含んでいてよい。処理チャンバの内容積を搬送チャンバ１３６の内容積と選択的に流体結合させるために、各々の処理チャンバは、スリットバルブ又はその他の選択的な密封可能な開口部を設けている。同様に、各ロードロックチャンバ１２２は、各ロードロックチャンバ１２２の内容積を搬送チャンバ１３６の内容積と選択的に流体結合させるためのポート１２５を含む。工場インターフェース１０２は、ロードロックチャンバ１２２を介して搬送チャンバ１３６に結合している。

【0015】

いくつかの実施形態では、例えば図１に示すように、処理チャンバ１１０、１１１、１１２、１３２、１２８、１２０を、互いに隣接し合った対、つまり処理チャンバ１１０と１１１、１１２と１３２、１２８と１２０にグループ分けすることができる。いくつかの実施形態では、処理チャンバの各々の対は２チャンバ式処理システム（１０１、１０３、１０５）の一部であってよく、この２チャンバ式処理システムでは、処理チャンバの各々の対を、特定の共有リソースを持った共通ハウジング内に設けることができる。各々の２チャンバ式処理システム１０１、１０３、１０５は、相互に隔離し合った独立した処理容積の対を設けていてよい。例えば、各２チャンバ式処理システムは、それぞれが第１処理容積と第２処理容積を設けた第１処理チャンバと第２処理チャンバを含んでいてよい。第１処理容積と第２処理容積を互いから隔離させることで、それぞれの処理チャンバ内で実質的に独立した基板処理を促進できる。２チャンバ式処理システム内部で処理チャンバごとに処理容積が隔離されていることで、処理中に処理容積同士が流体結合する複数基板処理システムが原因で起こる処理上の問題を有効に減少、又は排除することができる。

【0016】

加えて、２チャンバ式処理システムは、共有リソースを有効に利用することで、システムフットプリント、ハードウェア費用、電気などの公共サービスの使用量、経費、メンテナンスなどを縮小しながら、より高い基板スループットを実現することもできる。例えば、図１に示すように、処理リソース１４６Ａ、１４６Ｂ、１４６Ｃ（集合的に「１４６」）（つまり、処理ガス供給部、電源、真空ポンプシステムなど）のそれぞれが、各２チャンバ式処理システム１０１、１０３、１０５の処理チャンバの各対の間、つまり１１０と１１１と、１１２と１３２と、１２８と１２０との間で、及び／又は、処理チャンバの各対内で共用されるように処理チャンバを構成することができる。これ以外の共用ハードウェア及び／又はリソースの例は、１又は複数のプロセスフォアライン、粗引きポンプ、交流配電、直流電源、冷却水流通部、冷却器、多チャネル式温度制御器、ガスパネル、制御装置などのうち、１又は複数を含んでいてよい。

【0017】

いくつかの実施形態では、基板搬送を促進するために、工場インターフェース１０２は少なくとも１つのドッキングステーション１０８と、少なくとも１つの工場インターフェースロボット（図示では２個）１１４とを設けている。ドッキングステーション１０８は、１又は複数（図示では２個）の前開き一体形ポッド（ＦＯＵＰ）１０６Ａ〜１０６Ｂを受容するように構成されている。いくつかの実施形態において、工場インターフェースロボット１１４は一般的に、ロボット１１４の一端に設置されたブレード１１６を備えており、このブレード１１６は、基板をロードロックチャンバ１２２を通って処理するべく工場インターフェース１０２から処理プラットフォーム１０４へ搬送するように構成されている。オプションで、１又は複数の計測ステーション１１８を工場インターフェース１０２の終端部１２６に接続して、ＦＯＵＰ１０６Ａ〜１０６Ｂから入来した基板の測定を促進するようにできる。

【0018】

いくつかの実施形態では、各ロードロックチャンバ１２２は工場インターフェース１０２に結合した第１ポート１２３と、搬送チャンバ１３６に結合した第２ポート１２５とを設けていてよい。ロードロックチャンバ１２２は、これをポンプダウン及び通気する圧力制御システムに結合していてよく、これによって、基板が、搬送チャンバ１３６の真空環境と、工場インターフェース１０２の実質的な周囲（例えば、大気）環境との間を通過しやすくなる。

【0019】

いくつかの実施形態では、搬送チャンバ１３６には真空ロボット１３０が内設されている。真空ロボット１３０は一般的に、可動アーム１３１に結合した１又は複数の搬送ブレード（図示では２枚）１３４を備えている。例えば図１に示すように処理チャンバ１１０、１１１、１１２、１３２、１２８、１２０が２個ずつのグループに分けて配置されているいくつかの実施形態では、真空ロボット１３０は、真空ロボット１３０が２枚の基板１２４、１２６を、ロードロックチャンバ１２２から処理チャンバの各々の対（例えば、１１０と１１１、１１２と１３２、１２０と１２８）へ同時に搬送できるように構成された、２枚の平行な搬送ブレード１３４を設けることができる。

【0020】

処理チャンバ１１０、１１１、１１２、１３２、１２０、１２８は、基板処理で利用されるあらゆるタイプの処理チャンバであってよい。しかし、共有リソースを利用するには、各々の対の処理チャンバをエッチングチャンバ、堆積チャンバなどの同タイプのチャンバにする必要がある。本明細書で提示する示唆に従って改造できる適切なエッチングチャンバの非限定的な例には、アプライドマテリアルズ社（Applied Materials, Inc.、カリフォルニア州サンタクララ）より市販されている、Ｄｅｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅ（ＤＰＳ)シリーズのいずれかのチャンバ、ＨＡＲＴ（商標）、Ｅ−ＭＡＸ（登録商標）、ＥＮＡＢＬＥＲ（登録商標）エッチングチャンバがある。これ以外の製造業者からの他のエッチングチャンバを利用することも可能である。

【0021】

処理チャンバの各々の対１１０と１１１、１１２と１３２、１２０と１２８は、共有リソース１４６Ａ、１４６Ｂ、又は１４６Ｃを設けていてよい。例えば、いくつかの実施形態では、共有リソースには、以下で述べる処理ガスを提供するための共有ガスパネル（例えば、図１で共有リソース１４６Ｂ、１４６Ｃとして図示したようなもの）を含んでいてよい。さらに共有リソースは、各処理チャンバを、隣接するチャンバと組み合わせて又は単独でポンプダウンするための共有真空ポンプを設けていてもよい。あるいは、又はこの共有真空ポンプと組み合わせて、各処理チャンバに、各処理チャンバの内容積をポンプダウンするための独立した真空ポンプ（図示せず）を設けることもできる。

【0022】

いくつかの実施形態では、共有リソースは、処理チャンバ同士の間の共有ガスパネルを含む。例えば、共有リソース１４６Ｂは、図１に示すように処理チャンバ１１２と処理チャンバ１３２とが共有する共有ガスパネル１５０を含む。この共有ガスパネル１５０は、例えば、複数の流量制御装置及び関連装置を介して処理チャンバ１１２、１３２に結合した複数の処理ガス源を設けていてよい。ここで用いる「流量制御装置」という用語は、内部に流れる１種又は複数種のガス流の流量を制御するあらゆる装置、例えば質量流量制御装置、流量制御デバイス、流量制御オリフィスなどを意味する。例えば、共有ガスパネル１５０の各ガス源は、ガス源から所望の流量で流れるガスを測定するための質量流量制御装置に結合していてよい。例えば、ガスパネル１５０の第１処理ガス源（図示せず）からの第１処理ガスを流量制御装置１５２で測定し、共有ガスパネル１５０の第２処理ガス源（図示せず）からの第２処理ガスを流量制御装置１５４で測定することができる。第１、第２処理ガスは、流量制御装置１５２、１５４から排出され、これらの装置のそれぞれの出口に結合している混合器１５６に入る。第１、第２処理ガスは混合器１５６内で、流量制御装置１５２、１５４が測定した各処理ガスの各分量に関連した比率で混合又は均質化される。

【0023】

混合された第１処理ガスと第２処理ガスは、混合器１５６の出口から、多チャネル式流量制御装置を介し、又はこれ以外の、各処理チャンバに供給されたガスをそれぞれ制御できる類似の装置を介して、処理チャンバ１１２、１３２へ、さらにオプションで所与の処理チャンバ内の２つ以上の範囲へ分配される。例えば、多チャネル式流量制御装置１５８は、混合器の出口から第１処理ガスと第２処理ガスの混合物を受容する共有入口１６０を設け、また、第１処理ガスと第２処理ガスの混合物を、例えば質量流量制御装置、流量制御装置、固定オリフィスなどの１又は複数の流量制御装置、又はこれらの組み合わせを介して、処理チャンバ１１２、１３２へ分配することができる。図１の実施形態では、２対の流量制御装置１６２、１６４、１６６、１６８が、第１の流量制御装置の対（例えば、１６２、１６４）が処理チャンバ１１２に結合した状態、さらに第２の流量制御装置の対（例えば、１６６、１６８）が処理チャンバ１３２に結合した状態にて示されている。

【0024】

例えば、多チャネル式流量制御装置１５８は、１又は複数の流量制御装置を設け、各々の流量制御装置が第１処理ガスと第２処理ガスの混合物を各処理チャンバ１１２、１３２に供給を行える（図１では、２つの流量制御装置が各チャンバに結合している）。例えば、流量制御装置１６２、１６４は、第１処理ガスと第２処理ガスの混合物を処理チャンバ１１２に供給し、流量制御装置１６４、１６６は、第１処理ガスと第２処理ガスの混合物を処理チャンバ１３２に供給する。流量制御装置の各々の対（例えば、流量制御装置１６２と１６４の対）は、第１処理ガスと第２処理ガスの混合物を異なる流量で各処理チャンバ（例えば、処理チャンバ１１２）に供給できる。例えば、流量制御装置１６２は、流量制御装置１６４が処理チャンバ１１２の第２入口１７２を介して供給したのと異なる流量で、第１処理ガスと第２処理ガスの混合物を処理チャンバ１１２の第１入口１７０から供給できる。例えば、第１入口１７０と第２入口１７２は、シャワーヘッド（図示せず）の内側範囲と外側範囲、ガス入口の各範囲などであってよい。

【0025】

マルチチャンバ型基板処理システム１００はさらに、上述した各流量制御装置からの流量を検証する質量流量検証器１７４を設けており、また、システム１００で流量の検証が必要な場合にはあらゆる流量制御装置をさらに設けることができる。例えば、このような追加の流量制御装置は、共有リソース１４６Ａ又は１４６Ｃの一部であってよい。共有リソース１４６Ａ、１４６Ｃは、上で共有リソース１４６Ｂについて述べたものと類似した、共有ガスパネル及び流量制御装置の構造を設けていてよい。

【0026】

質量流量検証器１７４は、質量流量制御装置が供給したガスの流量を検証するあらゆる適切な装置であってよい。このような質量流量検証器は、例えば既知の容積の圧力の上昇率をある期間にかけて監視することによって、又は、その他の何らかの、質量流量検証器１７４が監視する任意の流量制御装置の流量を個別に確認する適切な方法によって働く。いくつかの実施形態では、質量流量検証器１７４は２チャンバ式処理システム１０１、１０３、１０５のうちの１つに搭載できる。いくつかの実施形態では、質量流量検証器１７４は、マルチチャンバ型処理システム１００の搬送チャンバ１３６上に、あるいは、マルチチャンバ型処理システム１００の各処理チャンバに結合した各々の流量制御装置に結合するのに適した他の位置に搭載できる。

【0027】

質量流量検証器１７４を、流量制御装置の出口の下（例えば、出口の下流位置）に配置された個々の導管によって、各々の流量制御装置と選択的に結合することができる。本発明の装置は、処理ガス混合を行うマニホルドから延びた１本の導管ではなく個々の導管を介して、各々の流量制御装置を質量流量検証器と選択的に結合することで、１つの制御装置からの流れを検証又は較正している間に、処理ガスの供給が他の流量制御装置の機能に影響を与えることなく、各々の流量制御装置の独立した検証及び／又は較正を促進できるようになる。

【0028】

各導管は、各流量制御装置を処理チャンバか質量流量検証器１７４のいずれかに選択的に結合できる多方切替バルブ（図示せず）などによって、所与の流量制御装置の下流位置にそれぞれ結合することができる。例えば、流量制御装置の流量を検証することが望ましい場合、通常は流量制御装置の出口から処理チャンバへ流れる処理ガスを、多方切替バルブによって導管内へ迂回させ、質量流量検証器１７４内に流れさせることが可能である。検証期間中に、検証対象である流量制御装置は処理ガスを処理チャンバに供給しないが、システム１００のこれ以外の全ての流量制御装置は、例えば基板などの処理を行うべく、処理ガスを処理チャンバに供給し続けることができる。いくつかの実施形態では、流れを質量流量検証器１７４を通過させずに、質量流量検証器１７４の周囲にバイパスして、導管を迅速に排気させることで、検証中の複数のガス流間でガス切替えパージングがスピードアップされる。

【0029】

例えば、図１に、それぞれの流量制御装置を質量流量検証器１７４に結合する数本の導管を示す。図１では、明瞭化の目的で何本かの導管を省略している。しかし、所与の流量制御装置を質量流量検証器１７４に結合する導管を、処理システム１００のそれぞれの流量制御装置に設けることができる。例えば、導管１７６は、流量制御装置１５２を質量流量検証器１７４に結合する。これと同様の導管（図示せず）は、流量制御装置１５４を質量流量検証器１７４に結合する。同様に、導管１７８、１８０は、質量流量検証器１７４を流量制御装置１６２、１６６のそれぞれに結合し、さらに、隣接する処理チャンバ１１２、１３２の関連領域又は範囲に同様（又は同一）のガス流を供給することができる。さらに、複数の流量制御装置に複数の導管を結合し、これらから１つのチャンバに処理ガスを供給することもできる。例えば、導管１８０が流量制御装置１６６を質量流量検証器１７４に、導管１８２が流量制御装置１６８を質量流量検証器１７４に結合し、流量制御装置１６６、１６８が処理チャンバ１３２に処理ガスを供給する。

【0030】

いくつかの実施形態では、システム１００のそれぞれ対応する流量制御装置を質量流量検証器１７４に結合する全ての導管のフローコンダクタンスは、実質的に同等又はほぼ同一であってよい。ここで用いている「実質的に同等（又は、ほぼ同一）」には、コンダクタンスの約±１０％の誤差が含まれる。あるいは、いくつかの実施形態では、処理ガスを供給する流量制御装置を異なる処理チャンバの関連領域（例えば、各処理チャンバの第１範囲、各処理チャンバの第２範囲、など）に結合する複数の導管のフローコンダクタンスは、実質的に同様、又はほぼ同一であってよい。例えば、流量制御装置１６２、１６６を隣接する処理チャンバ１１２、１３２に結合する導管１７８、１８０のフローコンダクタンスは実質的に同様、又はほぼ同一であってよいため、質量流量検証器１７４を用いて各流量制御装置１６２、１６６の流量を比較することができる。同様に、流量制御装置１５２を質量流量検証器１７４に結合する導管１７６と、流量制御装置１８６を質量流量検証器に結合する導管１８４とは、実質的に同様の、又はほぼ同一のフローコンダクタンスを有してよい。前出の例において、流量制御装置１８６は、流量制御装置１５２が２チャンバ式処理システム１０５に供給するのと同じ処理ガスを２チャンバ式処理システム１０３に供給する流量制御装置である。

【0031】

上記の代替として、又は全ての導管又はこれらの導管の対ごとに実質的に同様のフローコンダクタンスを持たせることと組み合わせて、質量流量検証器１７４を、閉塞流れに対応した構造にすることができ、例えば、導管から質量流量検証器１７４に流入する処理ガスの流量は、その導管内のフローコンダクタンスとは無関係である。例えば、質量流量検証器１７４はさらに臨界ノズル１７４を備えていてもよく、これにより、処理ガスは質量流量検証器１７４に流入する時にこの臨界ノズルを通って流れることができる。臨界ノズル１８８に入る全てのガスの流量を、そのガスが通ってきた導管内のフローコンダクタンスに関係なく正規化できるようにするために、臨界ノズル１８８を、例えば入口及び出口の穴径、長さ、形状などに基づいて構造することができる。例えば臨界ノズルは、圧力が少なくとも半減する形で（例えば、臨界ノズルのすぐ上流での第１圧力が、臨界ノズルのすぐ下流での第２圧力の少なくとも２倍になる形で）圧力を臨界ノズル全体にわたり降下させるように規制することができる。上記の代替として、又は全ての導管又はこれらの導管の対ごとに実質的に同様のフローコンダクタンスを持たせること、及び／又は、質量流量検証器１７４を閉塞流れに対応するよう構造することと組み合わせて、いくつかの実施形態では、下流でのコンダクタンスを最小化することで、より高い流量の使用を可能にするより低い基準圧を提供できるようになる。

【0032】

システム制御装置１４４は処理システム１００と結合しており、処理システム１００又はその構成部分を制御できるようになっている。例えば、システム制御装置１４４は、システム１００の処理チャンバ１１０、１１１、１１２、１３２、１２８、１２０の直接制御を用いて、あるいは、処理チャンバ１１０、１１１、１１２、１３２、１２８、１２０、システム１００に関連したコンピュータ（又は制御装置）を制御することによって、システム１００の動作を制御できる。動作中、システム制御装置１４４は、各チャンバ及びシステム制御装置１４４からデータ収集とフィードバックを行えるようにすることで、システム１００の性能を最適化する。

【0033】

システム制御装置１４４は一般的に、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１３８、メモリ１４０、サポート回路１４２を含んでいる。ＣＰＵ１３８は、工業セッティングに使用できるあらゆる形式の汎用コンピュータプロセッサの１つであってよい。メモリ、又はコンピュータで読み出し可能な媒体１４０は、ＣＰＵ１３８によるアクセスが可能であり、又は複数の簡単に入手できるメモリ、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、又はその他任意形式のデジタル記憶装置（これらのメモリは全て局部的・遠隔的を問わない）であってよい。従来、サポート回路１４２はＣＰＵ１３８に接続されており、キャッシュ、クロック回路、入／出力サブシステム、電源などを備えていてよい。ここで示す本発明の方法は一般的に、ＣＰＵ１３８によって実行されると１対の処理チャンバに本発明の処理を実施させるソフトウェアルーチンとしてメモリ１４０（又は、以下で述べる特定の処理チャンバの対のメモリ）に記憶することができる。

【0034】

上述の装置は、複数の流量制御装置を多様な形で較正するために使用できる。例えば、いくつかの実施形態では、中央真空搬送チャンバに結合している第１処理チャンバ及び第２処理チャンバを備えた基板処理システムにおいて複数の流量制御装置を較正する方法は、第１ガスを第１処理チャンバに結合している第１流量制御装置からの第１流量にて供給するステップと、第１ガスを第１導管により質量流量検証器へ迂回させるステップと、質量流量検証器を使用して第１流量を決定するステップと、第２ガスを第２処理チャンバに結合している第２流量制御装置から第２流量にて供給するステップと、第２ガスを第２導管によって質量流量検証器へ迂回させるステップと、質量流量検証器を使用して第２流量を決定するステップとを含んでもよい。

【0035】

いくつかの実施形態では、基板処理システムにおいて複数の流量制御装置を較正する方法は、第１処理チャンバの第１範囲に結合している第１流量制御装置によって質量流量検証器に第１ガスを供給するステップと、質量流量検証器を使用して第１ガスの第１流量を決定するステップと、第１処理チャンバの第２範囲に結合している第２流量制御装置によって第２ガスを質量流量検証器に供給するステップと、質量流量検証器を使用して第２ガスの第２流量を決定するステップとを含んでいてよく、ここで、第２流量制御装置が質量流量検証器に第２ガスを供給している間も、第１流量制御装置は第１ガスを第１範囲に供給することが可能である。いくつかの実施形態では、第１ガスと第２ガスを、所望の流量を得ることを目的とした各流量にて供給できる。第１流量と第２流量のそれぞれの決定に基づいて、第１流量と第２流量間の実流量を決定することができ、また、この実流量を所望の流量と比較して、所望の流量が得られたかどうかを決定することができる。

【0036】

図２は、本発明のいくつかの実施形態による、基板処理システムにおいて複数の流量制御装置を較正する方法２００のフローチャートを示す。以下で、この方法２００を図１で述べた本発明の装置に従って説明する。

【0037】

ステップ２０２で、第１処理チャンバに結合している第１流量制御装置によって、第１ガスを第１流量で質量流量検証器に供給することができる。例えば、上述したように第１流量制御装置はシステム１００のあらゆる流量制御装置であってよいが、以下では、方法２００を、２チャンバ式処理システム１０５の流量制御装置１６２、１６６、１６８に関連して説明する。したがって、方法２００を説明する目的から、第１流量制御装置は、通常の動作条件下にある処理チャンバ１３２に第１ガスを供給する流量制御装置１６６であってよいが、しかし、流れ検証中には、第１ガスは上述したように導管１８０を通って質量流量検証器１７４へ迂回される。例えば、通常条件での動作中に、流量制御装置１６６は第１入口１７１を介して処理チャンバに第１ガスを供給する。この第１入口１７１は、上で処理チャンバ１１２に関連して述べた第１入口１７０と実質的に同等である。

【0038】

ステップ２０４では、質量流量検証器１７４を用いて流量制御装置１６６の流量を決定する。例えば、既知の容量における圧力上昇量、又は類似の検証方法を用いて、第１流量を決定できる。上述したように、質量流量検証器１７４を閉塞流れに対応した構造にしたり、各導管のフローコンダクタンスを既知のものにしたり、又は実質的に類似させることが可能である。例えば、質量流量検証器１７４が決定した第１流量が、流量制御装置１６６が読み取った第１流量と実質的に異なる場合には、質量流量検証器１７４が決定した第１流量に基づいて流量制御装置１６６を較正することができる。例えば、いくつかの実施形態では、決定された第１流量と流量制御装置１６６が読み取った第１流量との間に約１〜５％の差がある場合には、流量制御装置１６６を較正する必要がある。例えば、この差が約１％未満の場合は、流量制御装置１６６は順調に動作していると考えられる。この差が約５％よりも大きい場合は、流量制御装置１６６を交換する必要があるかもしれない。

【0039】

ステップ２０６で、質量流量検証器１７４が流量制御装置１６６の第１流量を決定した後に、質量流量検証器１７４から第１ガスを排除する。例えば、第１ガスを導管１８０から処理チャンバ１３２へ迂回させて戻す、及び／又は、流量制御装置１６６の電源を切ることで、質量流量検証器１７４から第１ガスを排除できる。導管１８０を通る第１ガスの流れが止まったら、システム１００に結合されているか、システム１００の一部である真空ポンプなど（図示せず）によって、第１ガスを質量流量検証器１７４の出口（図示せず）から除去する。

【0040】

ステップ２０８で、第２処理チャンバに結合している第２流量制御装置によって、第２ガスを質量流量検証器１７４に第２流量で供給できる。例えば、第２流量制御装置は、通常の動作条件下にある処理チャンバ１１２に第２ガスを供給する流量制御装置１６２であってよいが、流れ検証中には、上で述べたように第２ガスが導管１７８を通って質量流量検証器１７４へ迂回される。いくつかの実施形態では、第２ガスは第１ガスと実質的に同等であってよい。いくつかの実施形態では、第２流量は第１流量と実質的に同等であってよい。いくつかの実施形態では、質量流量検証器１７４が流量制御装置１６２の流量を検証している間、流量制御装置１６６は第１ガスを処理チャンバ１３２に供給することができる。いくつかの実施形態では、流量制御装置１６２の流量の検証中には、流量制御装置１６６の電源をオフにすることができる。また、符号２０２、２０４における流量制御装置１６６の検証中に、上述したように流量制御装置１６２は処理チャンバ１１２に第１ガスを供給してもよいし、又は流量制御装置１６２の電源をオフにしてもよい。

【0041】

ステップ２１０で、質量流量検証器１７４を用いて流量制御装置１６２の第２流量を決定する。例えば、符号２０４に関連して上述した方法のいずれかによって、第２流量を決定できる。例えば、いくつかの実施形態では、決定された第２流量と流量制御装置１６２が読み取った第２流量との間に約１〜５％の差がある場合には、流量制御装置１６２を較正する必要がある。例えば、この差が約１％未満である場合には、流量制御装置１６２は順調に動作していると考えられる。この差が約５％よりも大きい場合は、流量制御装置１６２を交換する必要があるかもしれない。

【0042】

方法ステップ２０８〜２１０の代替として、あるいはこれと組合わせて、方法２００は３０２へ進み（図３に示す）、第３流量制御装置が第１処理チャンバに第３流量で供給した第１ガスを、質量流量検証器１７４に供給できる。例えば、第３流量制御装置は、通常の動作条件下にある処理チャンバ１３２に第１ガスを供給する流量制御装置１６８であってよいが、流量検証中は、上述したように第１ガスは導管１８２を通って質量流量検証器１７４へ迂回される。例えば、通常条件での動作中には、流量制御装置１６８は第１ガスを第２入口１７３を介して処理チャンバに供給するが、ここで、第２入口１７３は、処理チャンバ１１２に関連して上述した第２入口１７２と実質的に同等のものである。例えば、方法２００は、ステップ２０６で質量流量検証器１７４から第１ガスを除去した後に、３０２へ進むことができる。あるいは、方法２００は、質量流量検証器１７４から第２ガスを除去し（図２〜３の方法２００のフローチャートでは図示せず）、ステップ２１０で流量制御装置１６２が検証された後に、ステップ３０２へ進むことができる。

【0043】

上述したように、共有入口１６０を設けた流量制御装置１６６、１６８は多チャネル式流量制御装置１５８の一部であってよく、ここで、共有入口は、例えば混合器１５６の出口から供給された複数の処理ガスの混合物であってもよい第１ガスを受容し、第１ガス（例えば、単体ガス、又は複数ガスの混合物）を、１又は複数の流量制御装置を介して処理チャンバ１１２、１３２に（さらにこの例証的な実施形態では、流量制御装置１６６、１６８を介して処理チャンバ１３２に）分配することができる。例えば、流量制御装置１６６、１６８は、第１入口１７１と第２入口１７３の間の望ましい流量比で、第１ガスを処理チャンバ１３２に供給できる。望ましい流量比は、例えば流量制御装置１６６、１６８の第１流量と第３流量を望ましい流量に設定することで達成できる。望ましい流量比が流量制御装置１６６，１６８を介して処理チャンバ１３２に送られていることは、質量流量検証器１７４によってそれぞれの流量制御装置の流量を個別に検証することで確認できる。例えば、上述したように、流量制御装置１６６はステップ２０４で検証されている。

【0044】

ステップ３０４で、質量流量検証器１７４を使用して流量制御装置１６８の第３流量を決定できる。例えば、第３流量は上でステップ２０４について述べた方法のいずれを使用しても決定することができる。例えば、いくつかの実施形態では、決定された第３流量と流量制御装置１６８が読み取った第３流量との間に約±５％の差がある場合には、流量制御装置１６８を較正する必要がある。

【0045】

上述した実施形態と同様、流量制御装置１６２、１６６のいずれか、又は両方をアイドル状態にするか、あるいは、以下で述べるように、流量制御装置１６８の検証中に処理チャンバ１１２、１３２のうちそれぞれ対応する１つにガスを供給することができる。例えば、いくつかの実施形態では、質量流量検証器１７４が流量制御装置１６８を検証している間、処理チャンバ１１２内に配置した基板（図示せず）を処理するために、第２ガスを流量制御装置１６２を介して（及び／又は流量制御装置１６４を介して）処理チャンバ１１２に供給できる。さらに、質量流量検証器１７４が流量制御装置１６８を検証している間、流量制御装置１６６はアイドル状態にあっても、動作していてもよい。

【0046】

さらに、ステップ３０４で第３流量が決定したら、決定された第１流量と第３流量を比較することで、流量制御装置１６６、１６８が第１入口１７１、第２入口１７３を介して処理チャンバ１３２に供給している第１ガスの流量比を決定できる。同様に、また上述したように、第１及び第３流量制御装置を決定された流量比に基づいて別々に較正するか、あるいは、多チャネル式流量制御装置１５８全体を決定された流量比に基づいて較正することができる。

【0047】

ステップ３０６で、流量制御装置１６８についての第３流量の決定が完了したら、質量流量検証器１７４は第１ガスを排除することができる。例えば、質量流量検証器１７４は、上述した方法のいずれかを用いて排除できる。ステップ３０６で質量流量検証器１７４から第１ガスを排除した後、方法２００は、例えばステップ２０８へ進むか、あるいは別の流量制御装置（例えば、流量制御装置１８６や、２チャンバ式処理システム１０３の共有リソース１４６Ｃに関連したその他の流量制御装置）を検証するステップへ進むことができる。あるいは、システム１００の全ての制御装置を既に方法２００で検証し終わっている場合には、方法２００を再び開始する、又は定期的に実行する、もしくは所望回数の処理実施後に実行するなどによって、システム１００の流量制御装置の較正を検証できる。

【0048】

上でクラスタツール構造に関連して述べたが、上述した示唆を、１つの処理チャンバの多様な範囲に結合している複数の流量計の流れ検証及び較正を行うために、複数の範囲を設けた１つの処理チャンバを改造するべく用いることも可能である。これの代替として、又はこれと組み合わせて、近接配置された複数の処理チャンバを、本明細書で提供した示唆に従って質量流量検証器を共有するように改造することもできる。いくつかの実施形態では、２チャンバ式処理システム（例えば、１０１）を、本明細書で提供した示唆に従って、クラスタツールに搭載せずに、質量流量検証器を共有するように改造することができる。

【0049】

こうして、基板処理システムにおける複数の流量制御装置を較正する方法及び装置を本明細書で開示した。本発明の方法及び装置は、標準品（例えば、質量流量検証器）と、多様な構造の１又は複数の処理チャンバに結合した他の流量制御装置との両方とを直接比較して、１又は複数の流量制御装置によって提供された１又は複数の流量の測定を有効に促進する。したがって、本発明のシステム及び方法は、各々の流量制御装置の較正に要する時間を有効に短縮し、流量制御装置の測定値の均一性を改善することにより、チャンバマッチングの改善（例えば、同様の処理条件下で動作する２つの異なるチャンバの処理結果の均一性の改善）を促進する。

【0050】

先述は本発明の実施形態に関するものであるが、本発明の基本的範囲から逸脱しない限り、本発明のこれ以外の及びさらなる実施形態が考案される。

【図1】

【図1A】

【図2】

【図3】