特開 2023-9685 基板処理方法及び基板処理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023009685

(43)【公開日】2023-01-20

(54)【発明の名称】基板処理方法及び基板処理システム

(51)【国際特許分類】

   G01L 27/02 20060101AFI20230113BHJP

【ＦＩ】

G01L27/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021113149

(22)【出願日】2021-07-07

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100167634

【弁理士】

【氏名又は名称】扇田 尚紀

(74)【代理人】

【識別番号】100187849

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 隆史

(74)【代理人】

【識別番号】100212059

【弁理士】

【氏名又は名称】三根 卓也

(72)【発明者】

【氏名】松田 梨沙子

(72)【発明者】

【氏名】庄司 慶太

【テーマコード（参考）】

2F055

【Ｆターム（参考）】

2F055AA39

2F055BB20

2F055CC60

2F055DD20

2F055EE40

2F055FF13

2F055FF18

2F055GG49

2F055HH01

(57)【要約】

【課題】基板処理システムにおけるガス流量の測定装置の妥当性を適切に診断すると共に、当該診断に係る時間を適切に短縮する。
【解決手段】基板処理方法であって、流量測定部の内部圧力が安定した状態で、複数の圧力センサにより第１の内部圧力を測定する工程と、複数の圧力センサの各々で測定された第１の内部圧力を相互に比較して第１の比較結果を取得する工程と、流量測定部の内部圧力が安定した状態で、複数の圧力センサにより第１の内部圧力とは異なる第２の内部圧力を測定する工程と、複数の圧力センサの各々で測定された第２の内部圧力を相互に比較して第２の比較結果を取得する工程と、第１の比較結果及び第２の比較結果に基づいて、複数の圧力センサの各々に較正が必要であるか否かを診断する工程と、を含む。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板処理システムを用いて行われる基板の処理方法であって、
前記基板処理システムは、
前記基板を収容して所望のガス処理を施すチャンバと、
少なくとも前記チャンバの内部にガスを供給するガス供給部と、
前記ガス供給部からチャンバに供給されるガスの流量を調整する流量制御部と、
前記流量制御部の二次側に接続され、前記流量制御部から出力されるガスの流量を測定する流量測定部と、
前記流量測定部の内部圧力を測定する複数の圧力センサと、を備え、
前記基板の処理方法は、
前記流量測定部の内部圧力が安定した状態で、複数の前記圧力センサにより第１の内部圧力を測定する工程と、
複数の前記圧力センサの各々で測定された前記第１の内部圧力を相互に比較して第１の比較結果を取得する工程と、
前記流量測定部の内部圧力が安定した状態で、複数の前記圧力センサにより前記第１の内部圧力とは異なる第２の内部圧力を測定する工程と、
複数の前記圧力センサの各々で測定された前記第２の内部圧力を相互に比較して第２の比較結果を取得する工程と、
前記第１の比較結果及び前記第２の比較結果に基づいて、複数の前記圧力センサの各々に較正が必要であるか否かを診断する工程と、を含む、基板処理方法。

【請求項2】

前記圧力センサの診断を行う工程においては、前記圧力センサの各々に生じた０点ずれ及びスパンズレの検知を行う、請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項3】

前記流量制御部の二次側に配置された流量制御部二次バルブと、
前記流量測定部の二次側に配置された流量制御器二次バルブと、を更に備え、
前記第１の内部圧力を測定する工程、及び、前記第２の内部圧力を測定する工程は、前記流量制御部二次バルブ及び前記流量制御器二次バルブが少なくとも閉止された状態で行われ、
前記基板処理方法は、
前記第１の内部圧力、又は、前記第２の内部圧力の少なくともいずれかを測定する工程において、前記流量測定部の内部圧力の安定性を確認する工程と、
当該内部圧力の安定性の確認結果に基づいて、前記流量制御部二次バルブ、及び前記流量制御器二次バルブのリークチェックを行う工程と、を更に含む、請求項１又は２に記載の基板処理方法。

【請求項4】

一連の前記工程のそれぞれが、前記基板処理システムの立ち上げ時において行われる、請求項１～３のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項5】

一連の前記工程のそれぞれが、前記チャンバの内部で行われるガス処理の合間において行われる、請求項１～４のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項6】

基板を処理する基板処理システムであって、
前記基板を収容して所望のガス処理を施すチャンバと、
少なくとも前記チャンバの内部にガスを供給するガス供給部と、
前記ガス供給部からチャンバに供給されるガスの流量を調整する流量制御部と、
前記流量制御部の二次側に接続され、前記流量制御部から出力されるガスの流量を測定する流量測定部と、
前記流量測定部の内部圧力を測定する複数の圧力センサと、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記流量測定部の内部圧力が安定した状態で、複数の前記圧力センサにより第１の内部圧力を測定する制御を行うことと、
複数の前記圧力センサの各々で測定された前記第１の内部圧力を相互に比較して第１の比較結果を取得する制御をおこなうことと、
前記流量測定部の内部圧力が安定した状態で、複数の前記圧力センサにより前記第１の内部圧力とは異なる第２の内部圧力を測定する制御をおこなうことと、
複数の前記圧力センサの各々で測定された前記第２の内部圧力を相互に比較して第２の比較結果を取得する制御をおこなうことと、
前記第１の比較結果及び前記第２の比較結果に基づいて、複数の前記圧力センサの各々に較正が必要であるか否かを診断する制御をおこなうことと、を実行する、基板処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理方法及び基板処理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、流量制御器からガス流路に出力されたガスの流量を、ガス供給に伴うガス流路内の圧力の上昇速度と、ガス流路内の温度と、既知のガス流路容積と、に基づいてビルドアップ（Ｂｕｉｌｄ Ｕｐ）手法を用いて算出する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１２０６１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示にかかる技術は、基板処理システムにおけるガス流量の測定装置の妥当性を適切に診断すると共に、当該診断に係る時間を適切に短縮する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様は、基板処理システムを用いて行われる基板処理方法であって、前記基板処理システムは、前記基板を収容して所望のガス処理を施すチャンバと、少なくとも前記チャンバの内部にガスを供給するガス供給部と、前記ガス供給部からチャンバに供給されるガスの流量を調整する流量制御部と、前記流量制御部の二次側に接続され、前記流量制御部から出力されるガスの流量を測定する流量測定部と、前記流量測定部の内部圧力を測定する複数の圧力センサと、を備え、前記基板処理方法は、前記流量測定部の内部圧力が安定した状態で、複数の前記圧力センサにより第１の内部圧力を測定する工程と、複数の前記圧力センサの各々で測定された前記第１の内部圧力を相互に比較して第１の比較結果を取得する工程と、前記流量測定部の内部圧力が安定した状態で、複数の前記圧力センサにより前記第１の内部圧力とは異なる第２の内部圧力を測定する工程と、複数の前記圧力センサの各々で測定された前記第２の内部圧力を相互に比較して第２の比較結果を取得する工程と、前記第１の比較結果及び前記第２の比較結果に基づいて、複数の前記圧力センサの各々に較正が必要であるか否かを診断する工程と、を含む。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、基板処理システムにおけるガス流量の測定装置の妥当性を適切に診断すると共に、当該診断に係る時間を適切に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施の形態にかかるウェハ処理システムの構成例を示す平面図である。

【図2】実施の形態にかかるガス供給機構の構成例を示す系統図である。

【図3】実施の形態にかかるガス流量の測定方法を示すフロー図である。

【図4】図３に示すガス流量の測定方法におけるバルブの開閉タイミングを示す説明図である。

【図5】自己診断の実施タイミングについての説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、チャンバの内部空間に配置された半導体基板（以下、「ウェハ」という。）に対して、所望のガス雰囲気下でエッチング処理、成膜処理、クリーニング処理等の各種ガス処理が行われる。これらガス処理においては、処理対象のウェハに対して所望のガス処理結果を得るため、チャンバの内部空間に供給されるガスの流量を精密に測定することが重要になる。

【0009】

特許文献１には、チャンバ本体の内部空間に供給されるガスの流量を測定する流量測定システムを備えた基板処理システムが開示されている。特許文献１に記載の流量測定方法によれば、ガス流量の測定手法の一つとしてビルドアップ手法が用いられ、容積が既知のガス流路に対してガスを供給することで、当該ガス供給に伴うガス流路内の圧力上昇速度、ガス流路内の温度、及び当該ガス流路の容積に基づいてガス流量を測定する。

【0010】

ところで、特許文献１にも記載される当該流量測定システムでは、上述のようなガス流量の測定に加え、チャンバの内部空間にガスを出力する流量制御機器（例えばマスフローコントローラ等）の校正、すなわち０点調整やスパン（測定範囲）調整を行う場合がある。かかる場合、流量測定システムは流量制御機器から出力されるガス流量の基準として機能する。

【0011】

しかしながら、このように流量測定システムを用いて流量制御機器の校正が行われる場合、例えば基準となる当該流量測定システムが備える圧力センサにずれ、すなわち０点ずれやスパンずれが生じていると、流量制御機器から出力されるガス流量が所望のガス流量からずれた状態で校正され、この結果、処理対象のウェハに対して所望のガス処理結果が得られなくなるおそれがある。そこで、かかる流量測定システム（圧力センサ）のずれに起因する流量制御機器の校正の不具合を抑制するため、かかる圧力センサによる測定値に妥当性があるかを診断することが必要になる。

【0012】

圧力センサの測定値の診断は、従来、例えば当該圧力センサに診断用の外部機器を接続することにより行われる。しかしながら、このように外部機器を用いて診断を行う場合、かかる外部機器自身に妥当性があるかを更に確認する必要があることに加え、当該外部機器の着脱が必要になることから診断に長時間を要し、例えばシステムの定期メンテナンス等の時間を利用する必要があった。すなわち、このように従来の流量測定システムにおいては、圧力センサの測定値の妥当性の診断を行うという観点において改善の余地があった。

【0013】

本開示にかかる技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、基板処理システムにおけるガス流量の測定装置の妥当性を適切に診断すると共に、当該診断に係る時間を適切に短縮する。以下、一実施形態にかかる基板処理システムとしてのウェハ処理システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0014】

＜ウェハ処理システムの構成＞
図１は、本実施形態にかかるウェハ処理システム１の構成の概略を示す平面図である。ウェハ処理システム１では、基板としてのウェハＷに対して、例えばエッチング処理、成膜処理、クリーニング処理等の所望のガス処理を行う。

【0015】

図１に示すようにウェハ処理システム１は、大気部１０と減圧部１１がロードロックモジュール２０、２１を介して一体に接続された構成を有している。大気部１０は、大気圧雰囲気下においてウェハＷに所望の処理を行う大気モジュールを備える。減圧部１１は、減圧雰囲気下においてウェハＷに所望の処理を行う減圧モジュールを備える。

【0016】

ロードロックモジュール２０、２１は、それぞれゲートバルブ２０ａ、２１ａを介して、大気部１０の後述するローダモジュール３０と接続されている。またロードロックモジュール２０、２１は、それぞれゲートバルブ２０ｂ、２１ｂを介して、減圧部１１の後述するトランスファモジュール５０と接続されている。ロードロックモジュール２０、２１は、ウェハＷを一時的に保持するように構成されている。また、ロードロックモジュール２０、２１は、内部を大気圧雰囲気と減圧雰囲気（真空状態）とに切り替えられるように構成されている。

【0017】

大気部１０は、大気圧雰囲気下でウェハＷを搬送するローダモジュール３０を有している。ローダモジュール３０には、複数のウェハＷを保管可能なフープ３１を載置する複数、例えば５つのロードポート３２と、前述のロードロックモジュール２０、２１が設けられている。なお、ローダモジュール３０には、ウェハＷの水平方向の向きを調節するオリエンタモジュール（図示せず）や複数のウェハＷを格納する格納モジュール（図示せず）などが設けられていてもよい。

【0018】

ローダモジュール３０の内部には、当該ローダモジュール３０の内部に延伸するガイドレール４１上を移動自在に構成されたウェハ搬送機構４０が設けられている。ウェハ搬送機構４０は、ウェハＷを保持して移動する搬送アーム４２を有している。搬送アーム４２は、水平方向、鉛直方向、水平軸回り及び鉛直軸回りに移動自在に構成されている。そしてウェハ搬送機構４０は、ロードポート３２のフープ３１、及びロードロックモジュール２０、２１に対してウェハＷを搬送可能に構成されている。

【0019】

減圧部１１は、減圧雰囲気下でウェハＷを搬送するトランスファモジュール５０を有している。トランスファモジュール５０には、目的に応じてウェハＷにエッチング処理、成膜処理、クリーニング処理等の所望のガス処理を行う複数、例えば６つのチャンバ６０と、前述のロードロックモジュール２０、２１が設けられている。チャンバ６０は、ゲートバルブ６１を介してトランスファモジュール５０に接続されている。なお、トランスファモジュール５０に接続されるチャンバ６０の数は図示の例に限定されるものではなく、任意に決定できる。

【0020】

トランスファモジュール５０の内部には、当該トランスファモジュール５０の内部に延伸するガイドレール７１上を移動自在に構成されたウェハ搬送機構７０が設けられている。ウェハ搬送機構７０は、ウェハＷを保持して移動する搬送アーム７２を有している。搬送アーム７２は、水平方向、鉛直方向、水平軸回り及び鉛直軸回りに移動自在に構成されている。そしてウェハ搬送機構７０は、任意のチャンバ６０、及びロードロックモジュール２０、２１に対してウェハＷを搬送可能に構成されている。

【0021】

そしてトランスファモジュール５０では、ロードロックモジュール２０に保持されたウェハＷを搬送アーム７２で受け取り、任意のチャンバ６０に搬送する。また、チャンバ６０で所望の処理が施されたウェハＷを搬送アーム７２が保持し、ロードロックモジュール２１に搬出する。

【0022】

また減圧部１１には、チャンバ６０のそれぞれに対してガスを供給するためのガス供給機構１００が設けられている。ガス供給機構１００は、チャンバ６０に対するガスの供給を制御するガス制御ユニットを収容した、複数、例えば各チャンバ６０に対応した６つのガスボックス１１０と、ガスボックス１１０（チャンバ６０）の一次側（上流側）に設けられた少なくとも１つのガスソースを備えるガス供給部としてのメインガスユニット１２０と、チャンバ６０に供給されるガスの流量を測定する流量測定ユニット１３０と、を備えている。なお、ガス供給機構１００の詳細な構成は後述する。

【0023】

以上のウェハ処理システム１には制御装置としての制御部２００が設けられている。制御部２００は、例えばＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、ウェハ処理システム１におけるウェハＷのガス処理を制御するプログラムが格納されている。またプログラム格納部には、後述の処理ガスの供給動作や後述の流量測定ユニット１３０の自己診断動作を制御するプログラムが更に格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、当該記憶媒体Ｈから制御部２００にインストールされたものであってもよい。また、当該記憶媒体Ｈは一時的なものであってもよいし、非一時的なものであってもよい。

【0024】

次に、上述したガス供給機構１００の詳細な構成の一例について説明する。図２はガス供給機構１００のガス流路を構成する配管系を示す模式図である。なお、以下の説明においては、上述したようにガスの通流方向におけるメインガスユニット１２０側を一次側（上流側）、通流方向における後述の排気ユニット１５０側を二次側（下流側）、とそれぞれ言う場合がある。また図２においては、図示が煩雑になることを抑制するため、ウェハ処理システム１に配置された６つのチャンバ６０、及びガスボックス１１０のうち、一部の図示を省略する。

【0025】

メインガスユニット１２０には、１又はそれ以上のガスをそれぞれのガスボックス１１０に供給するためのガスソース１２１及び流量制御器１２２が設けられている。一実施形態において、メインガスユニット１２０は、１又はそれ以上のガスを、それぞれに対応のガスソース１２１からそれぞれに対応の流量制御器１２２を介してガスボックス１１０に供給するように構成される。各流量制御器１２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。

【0026】

メインガスユニット１２０の下流側には、接続配管１２３を介して複数、本実施形態においては上述したように各チャンバ６０に対応して６つのガスボックス１１０が接続されている。また、接続配管１２３にはそれぞれのガスボックス１１０に対応してバルブ１２３ａが配置され、かかるバルブ１２３ａの開閉により、メインガスユニット１２０からそれぞれのガスボックス１１０へのガス供給を任意に切り替え可能に構成されている。

【0027】

ガスボックス１１０には、対応するそれぞれのチャンバ６０に対する処理ガスの流量を制御するための流量制御器１１１が設けられている。流量制御器１１１は、例えばメインガスユニット１２０から供給されるガスの種類に応じて複数設けられていてもよい。また流量制御器１１１の一次側には流量制御器一次バルブ１１１ａが配置され、かかる流量制御器一次バルブ１１１ａの開閉によりメインガスユニット１２０からそれぞれの流量制御器１１１へのガス供給を任意に切り替え可能に構成されている。また、流量制御器１１１の二次側には流量制御器二次バルブ１１１ｂが配置され、流量制御器１１１から二次側へのガスの供給を任意に切り替え可能に構成されている。

【0028】

ガスボックス１１０の下流側には、接続配管１１２を介して対応するチャンバ６０が接続されている。接続配管１１２には第１出力バルブ１１２ａが配置され、かかる第１出力バルブ１１２ａの開閉により、ガスボックス１１０からチャンバ６０へのガス供給を任意に切り替え可能に構成されている。

【0029】

また、ガスボックス１１０の下流側には、接続配管１１２とは分岐して、測定配管１３１を介して流量測定ユニット１３０が接続されている。測定配管１３１には第２出力バルブ１３１ａが配置され、かかる第２出力バルブ１３１ａの開閉により、ガスボックス１１０から流量測定ユニット１３０へのガス供給を任意に切り替え可能に構成されている。

【0030】

本実施形態にかかるガスボックス１１０においては、一つの流量制御器１１１からガスを供給する場合に、例えばウェハ処理を目的としてチャンバ６０に処理ガスを供給する場合は、第１出力バルブ１１２ａを開放するとともに第２出力バルブ１３１ａを閉止することで、処理ガスが接続配管１１２を通ってチャンバ６０に供給される。一方、例えばガス流量の測定を目的として流量測定ユニット１３０にガスを供給する場合は、第２出力バルブ１３１ａを開放するとともに第１出力バルブ１１２ａを閉止することで、ガスが測定配管１３１を通って流量測定ユニット１３０に供給される。

【0031】

チャンバ６０の内部には、上述したように接続配管１１２を介してウェハ処理の目的に応じた所望の処理ガスが供給される。そしてチャンバ６０においては、供給された処理ガスを用いて、ウェハＷに対してエッチング処理、成膜処理、クリーニング処理等の所望のガス処理が行われる。チャンバ６０の内部に供給された処理ガスは、排気配管６２を介して、後述の排気ユニット１５０に排出される。また、排気配管６２には排気バルブ６２ａが配置され、かかる排気バルブ６２ａの開閉により、チャンバ６０からの処理ガスの排気動作を制御可能に構成されている。

【0032】

流量測定ユニット１３０は、当該流量測定ユニット１３０の内部圧力を測定する複数、例えば本実施形態においては２つの圧力センサ１３２、１３３と、当該流量測定ユニット１３０の内部温度を測定する温度センサ１３４と、を含む。圧力センサ１３２、１３３による圧力測定レンジは任意に決定できるが、例えば流量測定ユニット１３０における圧力測定レンジを広くとるため、一方を高圧レンジ、他方を低圧レンジで測定可能なセンサとすることが好ましい。

【0033】

流量測定ユニット１３０の一次側は測定器一次バルブ１３０ａを介して測定配管１３１に接続され、かかる測定器一次バルブ１３０ａを開放することにより、ガスボックス１１０からのガスを流量測定ユニット１３０に導入可能に構成されている。また、流量測定ユニット１３０の二次側は測定器二次バルブ１３０ｂを介して後述の較正システム１４０に接続されている。

【0034】

本実施形態において流量測定ユニット１３０は、内部に流路を形成しガスボックス１１０からのガスを通流しうるように構成されている。したがって、上記圧力センサ１３２、１３３および温度センサ１３４が設けられる流量測定ユニット１３０の内部とは、測定器一次バルブ１３０ａと測定器二次バルブ１３０ｂとの間の領域であって、ガス流路を形成する流量測定ユニット１３０自身の内部空間を指す。

【0035】

また、本実施形態において測定配管１３１は、内部に流路を形成しガスボックス１１０からのガスを通流しうるように構成されている。そして、本実施形態にかかる後述のガス流量の測定方法においては、ガスボックス１１０からのガスを、測定配管１３１を介して流量測定ユニット１３０に封入することで、当該測定配管１３１及び流量測定ユニット１３０の内部圧力の上昇速度を計測し、かかる上昇速度を用いてガス流量を測定する。

【0036】

較正システム１４０は、流量測定ユニット１３０によるガス流量の測定結果に基づいて、当該流量測定ユニット１３０の較正を行う。較正システム１４０は、基準器配管１４１及び基準器１４２を含む。また基準器配管１４１には基準器バルブ１４１ａが配置され、当該基準器バルブ１４１ａの開閉により、基準器１４２に対するガスの供給を任意に制御可能に構成されている。

【0037】

基準器配管１４１の上流側は、上述したように測定器二次バルブ１３０ｂを介して流量測定ユニット１３０に接続されている。また、基準器配管１４１の下流側は、較正バルブ１４０ａ及び排気配管１４３を介して、前述の排気配管６２、すなわち後述の排気ユニット１５０に接続されている。また、排気配管１４３には排気バルブ１４３ａが配置され、かかる排気バルブ１４３ａの開閉により、排気配管１４３と排気配管６２の連通を任意に切り替え可能に構成されている。

【0038】

排気ユニット１５０は、排気配管６２の下流においてガスを排気するよう構成されている。排気ユニット１５０は、ウェハ処理システム１に配置された複数のチャンバ６０のそれぞれに対応して設けられる複数の排気機構１５１と、排気機構１５１の下流側において、排気ガスの除害処理を行うための少なくとも１つの除害装置１５２と、を含む。排気機構１５１としては、例えばターボ分子ポンプやドライポンプ等の真空ポンプ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。

【0039】

以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。

【0040】

ここで、本実施形態にかかるウェハ処理システム１においては、流量測定ユニット１３０を用いて流量制御器１１１から出力されるガス流量の測定が行われ、かかる測定結果に基づいて流量制御器１１１の較正、すなわち出力されるガス流量の調整が行われる場合がある。しかしながら、この時、流量測定ユニット１３０の圧力センサにずれ（例えば０点ずれやスパンずれ）が生じていると、流量制御器１１１の較正が適切に行われず、この結果、チャンバ６０におけるウェハＷに対するガス処理が適切に実行できなくなるおそれがある。
このため、流量測定ユニット１３０においては圧力センサによる測定結果に妥当性があるか否かを診断することが必要になるが、従来、かかる診断においては流量測定ユニット１３０に診断用の外部機器を接続する必要があり、当該診断に時間と手間を要した。

【0041】

そこで本実施形態にかかるウェハ処理システム１では、かかる流量測定ユニット１３０における圧力センサ１３２、１３３の診断を、診断用の外部機器を接続することなく、当該流量測定ユニット１３０による自己診断により行うことで、当該診断に要する時間と手間を省略する。
また更に、当該診断を、流量測定ユニット１３０を用いて行われる流量制御器１１１から出力されるガス流量の測定動作と同時に行うことにより、当該診断に要する時間を更に適切に短縮する。

【0042】

＜ウェハ処理方法＞
以下、上述のように構成された流量測定ユニット１３０を用いて行われる、ウェハ処理方法としての、流量測定ユニット１３０の自己診断を含むガス流量の測定方法について、図面を参照しながら説明する。

【0043】

なお、以下の説明においてはウェハ処理システム１のスタートアップ時（立ち上げ時）において、ガス流量の測定を行う場合を例に説明を行うが、ガス流量の測定を実行するタイミングはこれに限定されるものではない。具体的には、例えばチャンバ６０の内部空間で行われるウェハＷに対するガス処理の合間（ウェハ処理システム１のアイドル時）や、ウェハ処理システム１のメンテナンス時、等の任意のタイミングでガス流量の測定を実行できる。

【0044】

図３は、一実施形態に係るガス流量の測定方法の一連の流れを示すフロー図である。また図４は、図３に示したガス流量の測定方法における各種バルブの開閉タイミングを示している。図４において、横軸は時間、縦軸は流量測定ユニット１３０の圧力センサによる圧力の測定値と、流量制御器二次バルブ１１１ｂ、測定器一次バルブ１３０ａ、測定器二次バルブ１３０ｂ及び較正バルブ１４０ａの開閉状態をそれぞれ示している。なお、以下の説明においては、図４のタイミング図での図示を省略したその他のバルブ（例えば出力バルブや排気バルブ等）については、特に言及にない場合には閉止されているものとする。

【0045】

また、以下の説明においては、上記ウェハ処理システム１の６つのガスボックス１１０のうち一のガスボックス１１０に配置された一の流量制御器１１１から出力されるガスの流量を測定する場合を例に説明を行うが、ウェハ処理システム１に配置された他のガスボックス１１０からガスが供給される場合であっても、同様の方法によりガス流量の測定を行うことができる。

【0046】

ガスボックス１１０からのガス流量の測定にあたっては、先ず、ガスボックス１１０、測定配管１３１及び流量測定ユニット１３０の内部が真空引きされる（図３及び図４の工程ＳＴ１）。なお、工程ＳＴ１では較正システム１４０の内部も真空引きされる。より具体的には、工程ＳＴ１では、測定対象の流量制御器１１１の流量制御器二次バルブ１１１ｂ、第２出力バルブ１３１ａ、測定器一次バルブ１３０ａ、測定器二次バルブ１３０ｂ及び較正バルブ１４０ａが開放された状態で、排気バルブ１４３ａが更に開放されることで、排気ユニット１５０によりガスボックス１１０、測定配管１３１及び流量測定ユニット１３０の内部が真空引きされる。

【0047】

続けて、測定対象の流量制御器１１１の流量制御器一次バルブ１１１ａが開放され、測定配管１３１に対する流量制御器１１１からのガスの供給が開始される（図３及び図４の工程ＳＴ２）。次に、測定対象の流量制御器１１１の流量制御器二次バルブ１１１ｂ及び測定器二次バルブ１３０ｂが閉止される（図３及び図４の工程ＳＴ３）。すなわち工程ＳＴ３においては、ガスボックス１１０の流量制御器１１１から出力されたガスが、流量制御器二次バルブ１１１ｂと測定器二次バルブ１３０ｂとの間で、すなわちガスボックス１１０の内部における流量制御器二次バルブ１１１ｂの下流側、測定配管１３１及び流量測定ユニット１３０の中で封入された第１の状態が形成される。

【0048】

また、かかる第１の状態においては、流量測定ユニット１３０の内部圧力Ｐ１が取得される（図３の工程ＳＴ４）。内部圧力Ｐ１は流量測定ユニット１３０の二つの圧力センサ１３２、１３３により測定され、かかる２つの圧力センサ１３２、１３３による測定値ＰＡ、ＰＢの平均値を内部圧力Ｐ１として取得してもよい。なお、工程ＳＴ３では、圧力センサ１３２、１３３による測定値ＰＡ、ＰＢが安定しているときに内部圧力Ｐ１が取得されることが望ましい。測定値ＰＡ、ＰＢは、例えばその変動量が所望の閾値以下である場合に安定しているものと判断され得る。

【0049】

また本実施形態にかかるガス流量の測定に際しては、かかる第１の状態において、流量測定ユニット１３０の第１の自己診断を実施する（図３の工程ＳＴ５）。具体的には、工程ＳＴ４において内部圧力Ｐ１の取得のために測定された２つの圧力センサ１３２、１３３による測定値ＰＡ、ＰＢを相互に比較することで、これら測定値ＰＡと測定値ＰＢとの間にズレがないことを確認する。測定値ＰＡ、ＰＢは、例えばこれら測定値ＰＡ、ＰＢの差分値が圧力センサ１３２、１３３の測定精度の許容差内に収まっている場合にズレがないものと判断され得る。

【0050】

換言すれば、本実施形態においては、流量測定ユニット１３０に配置された２つの圧力センサ１３２、１３３のうちのいずれか一方を標準器とみなして診断を行い、測定値ＰＡ、ＰＢの差分が許容差内に収まっている場合にはこれら測定値に妥当性があると判断してガス流量の測定を継続する。そして、一方で測定値ＰＡ、ＰＢの差分が許容差内に収まっていない場合には妥当性がないと判断し、これら圧力センサ１３２、１３３に較正が必要であることを通知する。

【0051】

また更に、本実施形態にかかるガス流量の測定に際しては、かかる第１の状態において、流量測定ユニット１３０の内部空間を構成する測定器一次バルブ１３０ａと測定器二次バルブ１３０ｂのリークチェックを行う（図３の工程ＳＴ６）。

【0052】

工程ＳＴ３で流量測定ユニット１３０の内部に形成される第１の状態では、上述したように流量制御器二次バルブ１１１ｂと測定器二次バルブ１３０ｂが閉止されている。換言すれば、第１の状態においては、流量制御器１１１からのガスの出力、及び排気ユニット１５０によるガスの排出が停止され、図４に示したように内部圧力Ｐ１が安定する。

【0053】

この時、例えば流量制御器二次バルブ１１１ｂにリークがある場合には流量制御器１１１からのガスの出力が完全には停止されず、流量測定ユニット１３０の内部圧力Ｐ１が上昇する。一方、例えば測定器二次バルブ１３０ｂにリークがある場合には排気ユニット１５０によるガスの排出が完全には停止されず、流量測定ユニット１３０の内部圧力Ｐ１が減少する。このように、工程ＳＴ６においては内部圧力Ｐ１が安定する第１の状態において、当該内部圧力Ｐ１の上昇、又は減少を検知することで、流量制御器二次バルブ１１１ｂと測定器二次バルブ１３０ｂのリークチェックを実施することができる。

【0054】

図３及び図４の説明に戻る。
流量測定ユニット１３０の内部圧力Ｐ１が取得され、流量測定ユニット１３０の第１の自己診断が行われると、次に、工程ＳＴ３において閉止された流量制御器二次バルブ１１１ｂ及び測定器二次バルブ１３０ｂが開放される（図３及び図４の工程ＳＴ７）。次に、測定器二次バルブ１３０ｂが閉止され、かかる状態で流量制御器１１１からのガスの供給が継続されることで、測定配管１３１及び流量測定ユニット１３０の内部圧力が増加する第２の状態が形成される（図３及び図４の工程ＳＴ８）。

【0055】

測定配管１３１及び流量測定ユニット１３０の内部圧力が所望の値まで増加されると、次に、流量制御器二次バルブ１１１ｂが閉止される（図３及び図４の工程ＳＴ９）。すなわち工程ＳＴ９においては、ガスボックス１１０の流量制御器１１１から出力されたガスが、流量制御器二次バルブ１１１ｂと測定器二次バルブ１３０ｂとの間で、すなわちガスボックス１１０の内部における流量制御器二次バルブ１１１ｂの下流側、測定配管１３１及び流量測定ユニット１３０の中で封入された第３の状態が形成される。

【0056】

また、かかる第３の状態においては、流量測定ユニット１３０の内部圧力Ｐ２、及び内部温度Ｔ２が取得される（図３の工程ＳＴ１０）。内部圧力Ｐ２は流量測定ユニット１３０の二つの圧力センサ１３２、１３３により測定され、かかる２つの圧力センサ１３２、１３３による測定値ＰＡ、ＰＢの平均値を内部圧力Ｐ２として取得してもよい。なお、工程ＳＴ１０では、測定配管１３１及び流量測定ユニット１３０の内部圧力Ｐ２及び内部温度Ｔ２が安定しているときに圧力センサ１３２、１３３及び温度センサ１３４によって測定値が取得されることが望ましい。内部圧力Ｐ２及び内部温度Ｔ２は、例えばその変動量が所望の閾値以下である場合に安定しているものと判断され得る。

【0057】

流量測定ユニット１３０の内部圧力Ｐ２及び内部温度Ｔ２が取得されると、次に、測定器二次バルブ１３０ｂを開放するとともに、較正バルブ１４０ａを閉止する（図３及び図４の工程ＳＴ１１）。すなわち工程ＳＴ１１においては、工程ＳＴ９において測定配管１３１及び流量測定ユニット１３０の中で封入されたガスが、測定器二次バルブ１３０ｂと較正バルブ１４０ａとの間で封入された第４の状態が形成され、すなわち、工程ＳＴ９において測定配管１３１及び流量測定ユニット１３０の中で封入されたガスの少なくとも一部が、較正システム１４０へと排出される。

【0058】

次に、測定器二次バルブ１３０ｂが閉止されることにより、流量測定ユニット１３０と較正システム１４０との間が遮断された第５の状態が形成される（図３及び図４の工程ＳＴ１２）。本実施形態においては、第３の状態（工程ＳＴ９）で流量測定ユニット１３０の内部に封入されていたガスが部分的に排出されることで、換言すれば封入されていたガスが完全に排出されることなく、第５の状態が形成される。従って、第３の状態（工程ＳＴ９）から第５の状態（工程ＳＴ１２）を形成するのに要する時間が短縮される。

【0059】

なお、図示は省略するが、かかる工程ＳＴ１２の後に較正バルブ１４０ａを開放する工程を追加し、工程ＳＴ１１から、かかる較正バルブ１４０ａの開放まで繰り返すことにより、流量測定ユニット１３０の内部圧力を低下させてもよい。

【0060】

また、かかる第５の状態においては、流量測定ユニット１３０の内部圧力Ｐ３が取得される（図３の工程ＳＴ１３）。内部圧力Ｐ３は流量測定ユニット１３０の二つの圧力センサ１３２、１３３により測定され、かかる２つの圧力センサ１３２、１３３による測定値ＰＡ、ＰＢの平均値を内部圧力Ｐ３として取得してもよい。なお、工程ＳＴ１３では、測定配管１３１及び流量測定ユニット１３０の内部圧力Ｐ２が安定しているときに圧力センサ１３２、１３３によって測定値が取得されることが望ましい。内部圧力Ｐ３は、例えばその変動量が所望の閾値以下である場合に安定しているものと判断され得る。

【0061】

また本実施形態にかかるガス流量の測定に際しては、かかる第５の状態において、流量測定ユニット１３０の第２の自己診断を実施する（図３の工程ＳＴ１４）。かかる第２の自己診断は、例えば工程ＳＴ５における第１の自己診断と同様の方法により行われ得る。すなわち、工程ＳＴ１３において内部圧力Ｐ３の取得のために測定された２つの圧力センサ１３２、１３３による測定値ＰＡ、ＰＢを相互に比較することで、これら測定値ＰＡと測定値ＰＢとの間にズレがないことを確認する。

【0062】

本実施形態によれば、このように、上述の工程ＳＴ５における第１の自己診断に加え、工程ＳＴ１４における第２の自己診断を実施する。これにより、本実施形態においては低圧雰囲気（内部圧力Ｐ１）と高圧雰囲気（内部圧力Ｐ３）の両方で流量測定ユニット１３０の自己診断を実施され、圧力センサ１３２、１３３に生じた不具合が０点ずれであるか、スパンずれであるか、を適切に診断することができる。

【0063】

なお、かかる第５の状態においては、上述の工程ＳＴ６と同様の方法により、流量測定ユニット１３０の内部空間を構成する測定器一次バルブ１３０ａと測定器二次バルブ１３０ｂのリークチェックがさらに行われてもよい（図３の工程ＳＴ１５）。

【0064】

測定器一次バルブ１３０ａと測定器二次バルブ１３０ｂにリークが発生しているか否かは、上述の工程ＳＴ６を実施することのみによってもでも判断できる。しかしながら、本実施形態においては、このように高圧雰囲気（内部圧力Ｐ３）において更にリークチェックを行うことで、測定器一次バルブ１３０ａと測定器二次バルブ１３０ｂにリークが発生しているか否かを更に適切に診断することができる。

【0065】

図３及び図４の説明に戻る。
流量測定ユニット１３０の内部圧力Ｐ３が取得され取得され、流量測定ユニット１３０の第２の自己診断が行われると、次に、測定器一次バルブ１３０ａが開放されることで、工程ＳＴ９において測定配管１３１に封入されていたガスの少なくとも一部が流入して流量測定ユニット１３０の内部圧力が増加する第６の状態が形成される（図３及び図４の工程ＳＴ１６）。

【0066】

その後、時間の経過により、測定配管１３１から流量測定ユニット１３０へのガスの流入、すなわち流量測定ユニット１３０の内部圧力が安定する第７の状態が形成される。内部圧力は、例えばその変動量が所望の閾値以下である場合に安定しているものと判断され得る。また、かかる第７の状態においては、流量測定ユニット１３０の内部圧力Ｐ４が取得される（図３の工程ＳＴ１７）。内部圧力Ｐ４は流量測定ユニット１３０の二つの圧力センサ１３２、１３３により測定され、かかる２つの圧力センサ１３２、１３３による測定値ＰＡ、ＰＢの平均値を内部圧力Ｐ４として取得してもよい。

【0067】

流量測定ユニット１３０の内部圧力Ｐ４が取得されると、次に、流量制御器１１１から出力されたガス流量Ｑが、一例として下記式（１）により算出される（図３の工程ＳＴ１８）。

Ｑ＝（Ｐ２－Ｐ１）／Δｔ×（１／Ｒ）×［（Ｖｓｔ／Ｔｓｔ）＋（Ｖ／Ｔ２）×
（Ｐ２－Ｐ３）／（Ｐ２－Ｐ４）］ ・・・（１）

ここで、Ｐ１～Ｐ４はそれぞれ圧力センサ１３２、１３３による測定値、Ｔ２は温度センサ１３４による測定値、Ｖは測定配管１３１及び流量測定ユニット１３０の内部容積、Ｖｓｔはガスボックス１１０における流量制御器１１１の下流側の配管の容積、Ｔｓｔはガスボックス１１０における流量制御器１１１の下流側の配管の容温度、Δｔは第２の状態（工程ＳＴ８）における内部圧力の上昇に要した時間、Ｒは気体定数、をそれぞれ表している。なお、（Ｖｓｔ／Ｔｓｔ）は適宜省略され得る。

【0068】

なお、ガス流量Ｑを算出するための上記式（１）は一例であり、適宜、他の算出式を用いてガス流量Ｑの算出を行ってもよい。

【0069】

その後、流量制御器１１１から出力されたガス流量Ｑが算出されると、較正バルブ１４０ａ及び流量制御器二次バルブ１１１ｂが順次開放され、流量測定ユニット１３０を用いて行われる一連のガス流量測定が完了する。なお、一連のガス流量測定の完了後、排気バルブ１４３ａを開放することにより測定配管１３１より下流側流路の排気が更に行われてもよい。

【0070】

本実施形態にかかるウェハ処理、すなわち流量測定ユニット１３０の自己診断を含むガス流量の測定は以上のようにして行われる。

【0071】

以上の本実施形態によれば、上述したように、流量測定ユニット１３０が備える圧力センサ１３２、１３３の診断、すなわち例えば０点ずれやスパンずれにより較正が必要か否かの診断を、診断用の外部機器を接続することなく、当該流量測定ユニット１３０自身で簡易的に行うことができる。このため、かかる外部機器の着脱に要する時間が不要になり、当該流量測定ユニット１３０の診断にかかる時間を大幅に短縮することができる。

【0072】

また本実施形態によれば、このように外部機器の着脱を必要とせず、流量測定ユニット１３０にガスを通流することのみによって自己診断を行うことができるため、上述した一連の流れのように、流量制御器１１１の流量測定と同時にかかる診断を実行できる。換言すれば、図５に示すように、ウェハ処理システム１の定期メンテナンスやトラブル時のメンテナンス等の長時間の空き時間を利用することなく、例えばチャンバ６０におけるウェハ処理の合間である短時間のアイドル時を利用して診断を実行できる。このため、ウェハ処理システム１の定期メンテナンスやトラブル時のメンテナンスにおいてはかかる流量測定ユニット１３０の診断を省略できるため、ウェハ処理システム１のメンテナンスに係る時間を短縮できる。更に、本実施形態にかかるウェハ処理システム１によれば、上述の自己診断において不具合を発見した場合のみに流量測定ユニット１３０の較正を実行すればよいため、ウェハ処理システム１のメンテナンスに係る時間を更に省略できる。

【0073】

ただし、本実施形態にかかる流量測定ユニット１３０の自己診断のタイミングは、上述のようなウェハ処理システム１のスタートアップ時や、図５に示したアイドル時に限定されるものではなく、適宜、ウェハ処理システム１のメンテナンスに際しても行われてよい。

【0074】

なお、以上の実施形態においては、流量測定ユニット１３０が２つの圧力センサ１３２、１３３を備え、かかる２つの圧力センサ１３２、１３３による測定結果を比較することで自己診断を行ったが、流量測定ユニット１３０に配置される圧力センサの数はこれに限定されず、少なくとも２つ以上の圧力センサを備えていれば、本開示に係る技術を適用できる。

【0075】

具体的には、例えば流量測定ユニット１３０が３つ以上の圧力センサ（図示せず）を備えている場合であっても、これら複数の圧力センサによる測定値を相互に比較することによって、少なくともいずれかの圧力センサに較正が必要か否かを診断できる。なお、かかる場合、特にそれぞれの圧力センサが異なる圧力測定レンジを有している場合においては、流量測定シーケンス中において自己診断を実施する回数を増やすこと好ましい。具体的には、例えば流量測定ユニット１３０が３つの圧力センサを備える場合においては、上記実施形態の第１の自己診断及び第２の自己診断に加え、更に、内部圧力Ｐ１又はＰ３とは異なる内部圧力で安定している際に、第３の自己診断が実施されることが望ましい。

【0076】

なお、以上の実施形態においては、流量測定ユニット１３０が備える２つの圧力センサ１３２、１３３の自己診断を行う場合を例に説明を行ったが、自己診断を行うセンサの種類は圧力センサに限定されるものでなく、例えば流量測定ユニット１３０が備える温度センサの自己診断が行われてもよい。具体的には、流量測定ユニット１３０に複数の温度センサ（図示せず）を設け、かかる温度センサの各々による複数の測定値を相互に比較することで、上記と同様の方法により自己診断を実施することができる。すなわち、例えば流量測定ユニット１３０が２つの温度センサを備える場合においては、これら温度センサによる測定値ＴＡ、ＴＢを相互に比較し、これら測定値ＴＡ、測定値ＴＢとの間にズレがないことを確認することで、これら温度センサに較正が必要か否かを、外部機器を接続することなく簡易的に診断することができる。

【0077】

なお、以上の実施形態においてはウェハ処理システム１が備える流量測定ユニット１３０において、圧力センサ１３２、１３３の自己診断を行う場合を例に説明を行ったが、本開示の技術に係る自己診断が行われる部材は、流量測定ユニット１３０には限定されない。すなわち、例えばチャンバ６０に、当該チャンバ６０の内部圧力を測定するための圧力センサが複数設けられている場合においては、これら測定センサによる各々の測定値を相互に比較することで、これら圧力センサに較正が必要か否かを、外部機器を接続することなく適切に診断できる。

【0078】

特に、このようにチャンバ６０に複数の圧力センサを設けられている場合においては、当該チャンバ６０において実施されるウェハＷのガス処理時における圧力センサの測定値を利用して診断を実施できるため、これら圧力センサの診断に係る時間、及びチャンバ６０のメンテナンスに係る時間を適切に短縮できる。

【0079】

今回開示された実施形態はすべ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、添付の請求の範囲及びその主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。

【符号の説明】

【0080】

１ ウェハ処理システム
６０ チャンバ
１１１ 流量制御器
１２０ メインガスユニット
１３０ 流量測定ユニット
１３２ 圧力センサ
１３３ 圧力センサ
Ｗ ウェハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】