特許 7563846 流量測定方法及び基板処理装置

(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】

(24)【登録日】2024-09-30

(45)【発行日】2024-10-08

(54)【発明の名称】流量測定方法及び基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20241001BHJP

   C23C 16/52 20060101ALI20241001BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20241001BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20241001BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

H01L21/302 101C

C23C16/52

C23C16/455

H05H1/46 L

H05H1/46 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020211855

(22)【出願日】2020-12-21

(65)【公開番号】P2022098355

(43)【公開日】2022-07-01

【審査請求日】2023-08-22

(73)【特許権者】

【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】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】李 威

(72)【発明者】

【氏名】阿部 純一

【審査官】河合 俊英

(56)【参考文献】

【文献】特表２００８－５３７６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２２５０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１８７５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０２６４９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｃ２３Ｃ １６／５２

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスを供給するガス供給配管と、
前記ガス供給配管から分岐する複数の分岐ガス配管と、
前記複数の分岐ガス配管に連通する金属窓と、
前記金属窓の底部に配置され、前記金属窓から前記ガスを通すガス吐出孔を有するシャワーヘッドと、
を有する基板処理装置において前記ガスの流量を測定する流量測定方法であって、
大気環境下において、複数の前記分岐ガス配管に連通する前記金属窓の供給口に流量計を配置し、前記流量計により前記金属窓の供給口に流れる前記ガスの流量を測定する工程を有する、流量測定方法。

【請求項2】

前記ガスの流量を測定する工程は、
前記流量計を前記金属窓の供給口の末端部に配置する、
請求項１に記載の流量測定方法。

【請求項3】

前記ガスの流量を測定する工程は、
予め分けられた前記金属窓の複数のエリアについて、同一エリア内の前記金属窓の供給口に同時に流れる前記ガスの流量の測定が可能である、
請求項１又は２に記載の流量測定方法。

【請求項4】

前記流量計は、前記金属窓の供給口から取り外しが可能である、
請求項１～３のいずれか一項に記載の流量測定方法。

【請求項5】

前記ガスの流量を測定する工程は、
大気環境下で前記金属窓の供給口に流れる前記ガスの流量を測定する、
請求項１～４のいずれか一項に記載の流量測定方法。

【請求項6】

ガスを供給するガス供給配管と、
前記ガス供給配管から分岐する複数の分岐ガス配管と、
前記複数の分岐ガス配管に連通する金属窓と、
前記金属窓の底部に配置され、前記金属窓から前記ガスを通すガス吐出孔を有するシャワーヘッドと、制御部と、を有し、
前記制御部は、
大気環境下において、前記複数の分岐ガス配管に連通する前記金属窓の供給口に配置された流量計により、前記金属窓の供給口に流れる前記ガスの流量を測定する工程を制御する、基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、流量測定方法及び基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１は、ガス吐出孔群をそれぞれ有するガス拡散室に連通した分岐配管部に流量制御器を設け、分岐配管の内部の圧力を測定することでシャワーヘッドの検査を行うことを提案している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－２９１５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、基板処理装置において、より高度な加工均一性を得るため、処理室内に供給する処理ガスの分布を制御することが重要になっている。よって、分岐ガス配管により分流され、処理室内に供給されるガスの流量を正しく測定することが製品不良を発生させないために望まれる。

【0005】

本開示は、分岐ガス配管により分流され、処理室内に流れる分岐後のガスの流量を精度良く測定する流量測定方法及び基板処理装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一の態様によれば、ガスを供給するガス供給配管と、前記ガス供給配管から分岐する複数の分岐ガス配管と、前記複数の分岐ガス配管に連通する金属窓と、前記金属窓の底部に配置され、前記金属窓から前記ガスを通すガス吐出孔を有するシャワーヘッドと、を有する基板処理装置において前記ガスの流量を測定する流量測定方法であって、大気環境下において、複数の前記分岐ガス配管に連通する前記金属窓の供給口に流量計を配置し、前記流量計により前記金属窓の供給口に流れる前記ガスの流量を測定する工程を有する、流量測定方法が提供される。

【発明の効果】

【0007】

一の側面によれば、分岐ガス配管により分流され、処理室内に流れる分岐後のガスの流量を精度良く測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る基板処理装置の一例を示す断面模式図である。

【図2】実施形態に係る金属窓の表面、拡散室及び流量計の一例を示す図である。

【図3】実施形態に係るガス系統の一例を模式的に示す図である。

【図4】図２のＡ－Ａ断面を示す図である。

【図5】実施形態に係る流量計によるセンターエリアの測定値と計算値との一例を示す図である。

【図6】実施形態に係る各同一エリアの各パーツの測定値の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0010】

［基板処理装置］
はじめに、図１及び図２を参照して、実施形態に係る基板処理装置１００について説明する。図１は、実施形態に係る基板処理装置１００の一例を示す断面模式図である。基板処理装置１００は、実施形態に係る流量測定方法を実行可能な装置の一例である。

【0011】

基板処理装置１００は、例えばプラズマ処理装置であり、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）を生成する。基板処理装置１００は、生成されたプラズマを用いて、矩形状の基板Ｇに対し、エッチングやアッシング、成膜等のプラズマ処理を施す。本実施形態において、基板Ｇは、例えばＦＰＤ（Flat Panel Display）用のガラス基板である。

【0012】

基板処理装置１００は、処理容器２０および制御装置（制御部）９０を有する。処理容器２０は、例えば、内壁面が陽極酸化処理されたアルミニウム等の導電性材料によって形成された直方体状の箱型の容器であり、その内部は基板Ｇを処理する処理室Ｓとなっている。処理容器２０は接地されている。処理容器２０は、上部の蓋１１と、下部の本体１５とが、複数のシャワーヘッド３４を備える隔壁１４により区画されている。複数のシャワーヘッド３４は、基板Ｇに対向し、上部に複数の金属窓３２Ａ～３２Ｆ（総称して、「金属窓３２」ともいう。）を有する。本体１５には、基板Ｇを搬出入するための搬出入口１８が開設されており、搬出入口１８はゲートバルブ２４により開閉自在に構成されている。

【0013】

隔壁１４とシャワーヘッド３４との間、及び隣接するシャワーヘッド３４の間には、絶縁部材３７が配置され、シャワーヘッド３４は、絶縁部材３７により相互に電気的に絶縁されている。シャワーヘッド３４の替わりに誘電体窓が形成されてもよい。

【0014】

処理容器２０は、隔壁１４により上下に分かれた上方空間であるアンテナ室Ａと処理室Ｓに区画されている。隔壁１４と本体１５とで囲まれる空間が処理室Ｓとなる。蓋１１と本体１５とは、通常時は密閉しているが隔壁１４の下面で分割可能であり、基板処理装置１００の組み立て時には、蓋１１側が例えば上方向に移動して本体１５から離脱することで、本体１５内（処理室Ｓ）が大気開放される。

【0015】

複数の金属窓３２Ａ～３２Ｆのそれぞれの内部には、分岐ガス配管５２が形成されている。各分岐ガス配管５２は、処理容器２０の外部から供給されるガスを各金属窓３２に供給するための配管である。分岐ガス配管５２は、金属窓３２内の拡散室３３に連通している。金属窓３２内の拡散室３３の底部はシャワーヘッド３４によって形成されている。シャワーヘッド３４には、ガス吐出孔３６が形成されている。分岐ガス配管５２から金属窓３２に供給されたガスは、金属窓３２内の拡散室３３で拡散される。ガスは、拡散室３３からシャワーヘッド３４に形成されたガス吐出孔３６へ流れて処理室Ｓへ供給される。金属窓３２Ａ～３２Ｆに連通している分岐ガス配管５２は、分岐ガス配管Ｌ１～Ｌ６に接続されている。分岐ガス配管５２が金属窓３２内に形成されている拡散室３３と連通している部分を、金属窓３２の供給口３５という。分岐ガス配管Ｌ１～Ｌ６を総称して分岐ガス配管Ｌともいう。

【0016】

分岐ガス配管Ｌ１～Ｌ６は、分岐器６５を介して処理ガス配管６８に接続され、処理ガス配管６８は、ガス供給部６０に接続されている。ガス供給部６０から処理ガス配管６８に導入された処理ガスは、分岐器６５により分流される。分流された処理ガスは、分岐ガス配管Ｌ１～Ｌ６を流れ、金属窓３２Ａ～３２Ｆ内の拡散室３３に連通する多数のガス吐出孔３６から処理室Ｓにシャワー状に導入される。

【0017】

つまり、処理ガス配管６８は、処理容器２０の外部から処理容器２０の内部の複数の金属窓３２Ａ～３２Ｆまで連通している。ガス供給部６０は、処理ガス供給源６４およびバルブ６２を有する。処理ガス配管６８は、バルブ６２を介して、処理ガス供給源６４に接続されている。バルブ６２は、開閉により処理ガスの供給及び供給停止を制御する。

【0018】

処理ガス配管６８は、分岐器６５に接続され、分岐器６５で複数の分岐ガス配管Ｌ１～Ｌ６に分岐する。分岐した各分岐ガス配管Ｌ１～Ｌ６は、複数の金属窓３２Ａ～３２Ｆに設けられた各分岐ガス配管５２に接続され、各分岐ガス配管５２は、隔壁１４の異なる領域に位置する金属窓３２Ａ～３２Ｆにそれぞれ接続されている。分岐した各ガス配管Ｌ１～Ｌ６は、フローレシオコントローラ（ＦＲＣ：Flow Ratio Controller）６３Ａ～６３Ｆを有する。フローレシオコントローラ６３Ａ～６３Ｆは、処理ガス供給源６４内のＭＦＣ（Mass Flow Controller）等の流量制御器で決定された流量を所定の比率に分配する。フローレシオコントローラ６３Ａ～６３Ｆ及び分岐器６５により処理ガスのガス流量及びガス配分を調節することによって処理室Ｓ内に供給する処理ガスの分布を制御することができる。

【0019】

加えて、ガス供給部６０は、不活性ガス供給源６７、外部ガス配管６６、不活性ガス分岐配管６１Ａ～６１Ｆおよびバルブ６９Ａ～６９Ｆを有する。外部ガス配管６６は、不活性ガス供給源６７に接続されている。不活性ガス分岐配管６１Ａ～６１Ｆは、外部ガス配管６６から分岐している。分岐した各不活性ガス分岐配管６１Ａ～６１Ｆは、各分岐ガス配管Ｌ１～Ｌ６に接続されている。フローレシオコントローラ６３Ａ～６３Ｆと分岐ガス配管５２の間に、不活性ガス分岐配管６１Ａ～６１Ｆと分岐ガス配管Ｌ１～Ｌ６は接続されている。バルブ６９Ａ～６９Ｆは、不活性ガス分岐配管６１Ａ～６１Ｆに設けられている。バルブ６９Ａ～６９Ｆは、開閉により不活性ガスの供給及び供給停止を制御する。

【0020】

外部ガス配管６６は不活性ガス分岐配管６１Ａ～６１Ｆと連結して、分岐ガス配管Ｌ１～Ｌ６に分岐する。不活性ガス供給源６７内のＭＦＣ(Mass Flow Controller)等の流量制御器で所定のガス流量を分岐ガス配管Ｌ１～Ｌ６に供給する。

【0021】

例えば、本実施形態に係る流量測定方法は、基板処理装置１００の組み立て時に、蓋１１を開いて本体１５内（処理室Ｓ）を大気開放した状態で、バルブ６２を閉じ、処理ガスの供給を停止する。そして、バルブ６９Ａ～６９Ｆを開いて不活性ガス供給源６７からアルゴン（Ａｒ）ガスやヘリウム（Ｈｅ）ガスなどの不活性ガスを金属窓３２に供給する。なお、基板処理時には、蓋１１を閉じて本体１５内（処理室Ｓ）を所定の減圧状態に維持し、バルブ６９Ａ～６９Ｆを閉じて不活性ガスの供給を停止し、バルブ６２を開いて処理ガスを処理室Ｓに供給する。

【0022】

本実施形態に係る流量測定方法は、基板処理装置１００の組み立て時に、外部ガス配管６６から不活性ガスを供給する替わりに、ドライエアーを供給してもよい。

【0023】

本体１５には複数の排気口１９が開設されており、排気口１９にはガス排気管２５が接続され、ガス排気管２５は開閉弁２６を介して排気装置２７に接続されている。ガス排気管２５、開閉弁２６及び排気装置２７により、ガス排気部２８が形成される。排気装置２７はターボ分子ポンプ等の真空ポンプを有し、プロセス中に本体１５内を所定の真空度まで自在に真空引き出来るように構成されている。

【0024】

金属窓３２の上方空間であるアンテナ室Ａには、金属窓３２に離間して高周波アンテナ５１が配設されている。高周波アンテナ５１はプラズマの生成に寄与し、銅等の導電性の金属から形成されるアンテナ線を、環状もしくは渦巻き状に巻装することにより形成される。例えば、環状のアンテナ線を多重に配設してもよい。高周波アンテナ５１は、インピーダンス整合を行う整合器５５を介して高周波電源５６に接続されている。

【0025】

高周波アンテナ５１に対して高周波電源５６から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が印加されることにより、金属窓３２を介して処理室Ｓ内に誘導電界が形成される。この誘導電界により、シャワーヘッド３４から処理室Ｓに供給された処理ガスがプラズマ化されて誘導結合プラズマが生成され、プラズマ中のイオンが基板Ｇに提供される。

【0026】

隔壁１４と本体１５とで囲まれる処理室Ｓの内部には、基板支持部７０が設けられている。基板支持部７０は、基板Ｇを支持する。基板支持部７０は、インピーダンス整合を行う整合器８２を介してバイアス源である高周波電源８３に接続されている。高周波電源８３から基板支持部７０に対して例えば３．２ＭＨｚの高周波電力が印加されることにより、ＲＦバイアスを発生させ、高周波電源５６にて生成されたイオンを基板Ｇに引き付けることができる。

【0027】

高周波電源５６はプラズマ発生用のソース源であり、基板支持部７０に接続されている高周波電源８３は、発生したイオンを引き付けて運動エネルギを付与するバイアス源となる。このように、ソース源には誘導結合を利用してプラズマを生成し、別電源であるバイアス源を基板支持部７０に接続してイオンエネルギの制御を行う。これにより、プラズマの生成とイオンエネルギの制御が独立して行われ、プロセスの自由度を高めることができる。高周波電源５６から出力される高周波電力の周波数は、０．１ＭＨｚ乃至５００ＭＨｚの範囲内で設定されるのが好ましい。

【0028】

基板処理装置１００は、制御装置９０を更に備え得る。制御装置９０は、プロセッサ、メモリなどの記憶部、入力装置、表示装置、信号の入出力インターフェイス等を備えるコンピュータであり得る。制御装置９０は、基板処理装置１００の各部を制御する。制御装置９０では、入力装置を用いて、オペレータが基板処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、制御装置９０では、表示装置により、基板処理装置１００の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、記憶部には、制御プログラム及びレシピデータが格納されている。制御プログラムは、基板処理装置１００で各種処理を実行するために、プロセッサによって実行される。プロセッサが、制御プログラムを実行し、レシピデータに従って基板処理装置１００の各部を制御する。

【0029】

［流量制御］
基板処理装置１００において、より高度な加工均一性を得るため、処理室Ｓ内のプラズマ密度および処理ガスの分布を制御することが重要となっている。しかしながら、従来、金属窓３２Ａ～３２Ｆのそれぞれにおいて分流されたガス流量を実測することができなかった。一方、金属窓３２Ａ～３２Ｆから処理室Ｓ内に想定と異なる流量のガスが流れると基板に製品不良を発生させる可能性がある。また、金属窓３２Ａ～３２Ｆから処理室Ｓ内に供給されるガスの流量を正しく測定できないと、基板処理装置１００の製造工程においてガスの配管回りの組み立てに誤りがあった場合にそのミスを検知できない。

【0030】

そこで、本実施形態では、蓋１１を開けて、本体１５を大気開放し、シャワーヘッド３４を取り外して、金属窓３２Ａ～３２Ｆの天地を逆転させて配置し、金属窓３２Ａ～３２Ｆのそれぞれの供給口３５に流量計を取り付ける。そして、金属窓３２Ａ～３２Ｆの供給口３５にて、分流後のガスの流量をそれぞれ測定する。なお、金属窓３２Ａ～３２Ｆの供給口３５とは、分岐ガス配管５２と、金属窓３２Ａ～３２Ｆ内にそれぞれ形成されている拡散室３３と、が連通している部分である。

【0031】

本実施形態に係る流量測定方法は、複数の金属窓３２のうち、予め定められた同一エリア内に配置されている金属窓３２の供給口３５を流れるガスの流量を同時に測定することを可能とする。また、本実施形態に係る流量測定方法では、常設された流量計等のセンサー及び真空環境を必要としない。基板処理装置１００の組み立て時に複数の金属窓３２Ａ～３２Ｆのエリア毎の供給口３５に流量計を配置する。そして、流量計により各エリアのガスの流量を測定する。これにより、各金属窓３２Ａ～３２Ｆの各エリアから処理室Ｓに供給されるガスの流量を正確に測定することができ、かつ、ガスの配管回りの組み立てミスを検知することができる。

【0032】

流量計２００は、図２に示すように、基板処理装置１００の組み立て時に金属窓３２の供給口に取り付ける。図２は、絶縁部材３７によって電気的に絶縁された金属窓３２の表面を示す。つまり、図２は、図１の金属窓３２の底部のシャワーヘッド３４を外した状態で天地を逆転させて金属窓３２の表面、拡散室３３の内部及び流量計２００の一例を示した図である。

【0033】

金属窓３２は、エリア毎に複数のパーツに分かれており、複数のパーツのそれぞれのガスの供給口３５に流量計２００が取り付けられている。

【0034】

金属窓３２の複数のエリアについて説明する。図２の例では、金属窓３２は、中央のセンターエリアＣ、外周のエッジエリアＯ、センターエリアＣとエッジエリアＯの間のミドルエリアＭに分かれ、更に、外周のエッジエリアＯ及びミドルエリアＭは複数のエリアに分かれている。

【0035】

［ガス系統］
図２及び図３を参照しながら実施形態に係るガス系統とエリアの一例を説明すると、センターエリアＣでは、金属窓３２Ａが４つのパーツＣ１～Ｃ４に分かれ、パーツＣ１～Ｃ４の金属窓３２Ａの供給口３５のそれぞれに流量計２００が一つずつ取り付けられる。図２に示すように、パーツＣ１、Ｃ３は三角形、パーツＣ２、Ｃ４は台形の形状をしている。

【0036】

例えば、金属窓３２ＡのパーツＣ４を拡大した図２の下図を参照すると、流量測定治具２０１により流量計２００が金属窓３２Ａに固定され、パーツＣ４の金属窓３２Ａの供給口３５に流量計２００が取り付けられている。流量計２００の取り付け部分の構造については、図２のＡ－Ａ断面を示す図４を参照して、後述される。

【0037】

図３には、エリア毎のガス系統が示され、例えば、金属窓３２ＡのパーツＣ１～Ｃ４が同一エリアのセンターエリアＣに予め設定されている。分岐ガス配管Ｌ１は４分岐し、４分岐後の分岐ガス配管５２は金属窓３２ＡのパーツＣ１～Ｃ４に接続され、同一エリア内の４つのパーツＣ１～Ｃ４のそれぞれに設けられた金属窓３２Ａの供給口３５に同時にガスを流す。これにより、流量計２００は、ＣエリアのパーツＣ１～Ｃ４のそれぞれに設けられた金属窓３２Ａの供給口３５を流れるガスの流量を同時に測定できる。

【0038】

センターエリアＭでは、金属窓３２ＢのパーツＭＬ１～ＭＬ４が同一エリアに予め設定され、金属窓３２ＣのパーツＭＳ１～ＭＳ４が同一エリアに予め設定されている。分岐ガス配管Ｌ２は４分岐し、４分岐後の分岐ガス配管５２は金属窓３２ＢのパーツＭＬ１～ＭＬ４に接続され、同一エリア内の４つのパーツＭＬ１～ＭＬ４のそれぞれに設けられた金属窓３２Ｂの供給口３５に同時にガスを流す。これにより、流量計２００は、ＭＬエリアのパーツＭＬ１～ＭＬ４のそれぞれに設けられた金属窓３２Ｂの供給口３５を流れるガスの流量を同時に測定できる。

【0039】

分岐ガス配管Ｌ３は４分岐し、４分岐後の分岐ガス配管５２は金属窓３２ＣのパーツＭＳ１～ＭＳ４に接続され、同一エリア内の４つのパーツＭＳ１～ＭＳ４のそれぞれに設けられた金属窓３２Ｃの供給口３５に同時にガスを流す。これにより、流量計２００は、ＭＳエリアのパーツＭＳ１～ＭＳ４のそれぞれに設けられた金属窓３２Ｃの供給口３５を流れるガスの流量を同時に測定できる。

【0040】

エッジエリアＯでは、金属窓３２ＤのパーツＯＣ１～ＯＣ８が同一エリアに予め設定され、金属窓３２ＥのパーツＯＬＳ１、ＯＬＳ２が同一エリアに予め設定されている。更に、金属窓３２ＦのパーツＯＳＳ１、ＯＳＳ２が同一エリアに予め設定されている。分岐ガス配管Ｌ４は８分岐し、８分岐後の分岐ガス配管５２は金属窓３２ＤのパーツＯＣ１～ＯＣ８に接続され、同一エリア内の８つのパーツＯＣ１～ＯＣ８のそれぞれに設けられた金属窓３２Ｄの供給口３５に同時にガスを流す。これにより、流量計２００は、ＯＣエリアのパーツＯＣ１～ＯＣ８のそれぞれに設けられた金属窓３２Ｄの供給口３５を流れるガスの流量を同時に測定できる。

【0041】

分岐ガス配管Ｌ５は２分岐し、２分岐後の分岐ガス配管５２は金属窓３２ＥのパーツＯＬＳ１、ＯＬＳ２に接続され、同一エリア内の２つのパーツＯＬＳ１、ＯＬＳ２のそれぞれに設けられた金属窓３２Ｅの供給口３５に同時にガスを流す。これにより、流量計２００は、ＯＬＳエリアのパーツＯＬＳ１、ＯＬＳ２のそれぞれに設けられた金属窓３２Ｅの供給口３５を流れるガスの流量を同時に測定できる。

【0042】

分岐ガス配管Ｌ６は２分岐し、２分岐後の分岐ガス配管５２は金属窓３２ＦのパーツＯＳＳ１、ＯＳＳ２に接続され、同一エリア内の２つのパーツＯＳＳ１、ＯＳＳ２のそれぞれに設けられた金属窓３２Ｆの供給口３５に同時にガスを流す。これにより、流量計２００は、ＯＳＳエリアのパーツＯＳＳ１、ＯＳＳ２のそれぞれに設けられた金属窓３２Ｆの供給口３５を流れるガスの流量を同時に測定できる。

【0043】

［流量計］
次に、流量計２００の配置の一例について、図４を参照しながら説明する。図４は、図２のＡ－Ａ断面を示す図である。図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、流量測定治具２０１を金属窓３２上（金属窓の表面）に固定し、流量計２００を流量測定治具２０１により金属窓３２に固定させる。流量計２００内の計測管２００aと、金属窓３２の供給口３５の末端部３５ａとが連通し、流量計２００は、金属窓３２の供給口３５の末端部３５ａを通るガスの流量を測定する。

【0044】

図４（ａ）は、分岐ガス配管５２にオリフィス１０５が設けられていない場合の金属窓３２の供給口３５付近の流量計２００の配置を示す。図４（ｂ）は、分岐ガス配管５２にオリフィス１０５が設けられている場合の金属窓３２の供給口３５付近の流量計２００の配置を示す。

【0045】

図４（ａ）及び（ｂ）では、金属窓３２に形成された分岐ガス配管５２により、金属窓３２の供給口３５が形成されている。分岐ガス配管５２は、例えばセラミックスから構成されている。

【0046】

流量測定治具２０１は、金属窓３２上であって、金属窓３２の供給口３５の末端部３５ａを形成する分岐ガス配管５２のガス孔の端部（先端）に、シール部材１０１を介して配置される。分岐ガス配管５２のガス孔および流量計２００内の計測管２００ａは、シール部材１０１と流量測定治具２０１とを貫通する。シール部材１０１と分岐ガス配管５２との間には、シール部材１０４が設けられ、シール部材１０１と流量測定治具２０１との間には、シール部材１０３が設けられている。シール部材１０１、１０３、１０４は供給口３５を流れるガスをシールする。シール部材１０１は、例えばＳＵＳから構成されてもよい。シール部材１０３、１０４は例えばＯリングから形成されてもよい。

【0047】

流量計２００は、金属窓３２の供給口３５の末端部３５ａにおいて流量測定治具２０１に取り付けられている。

【0048】

図４（ｂ）の例では、供給口３５の基端部３５ｂに隣接してオリフィス１０５を配置し、オリフィス１０５によって金属窓３２の供給口３５から拡散室３３に流入するガスの流れを絞るように構成されている。また、図４（ｂ）の例では、供給口３５の内壁にスパイラル形状の溝５２ａを設け、オリフィス１０５で絞られたガスをスムーズに供給口３５の末端部３５ａまで送り出す構造を有する。なお、図４（ａ）の例では、供給口３５の内壁にスパイラル形状の溝５２ａを設けていないが、溝５２ａを設けてもよい。

【0049】

かかる構成では、流量計２００は、基板処理装置１００を製造後に、工場内にて基板処理装置１００を組み立てる際に取り付ける。つまり、流量計２００は常設せず、基板処理装置１００を製造後に、工場内にて組み立てた基板処理装置１００の金属窓３２の供給口３５を流れるガス流量の測定を行うときに取り付け、測定が終わったら金属窓３２から取り外す。よって、基板処理装置１００により基板Ｇに所望の処理を行う基板処理時には、流量計２００は取り外された状態である。

【0050】

制御装置９０は、流量計２００により金属窓３２Ａ～３２Ｆの供給口３５に流れるガスの流量を測定する工程を制御する。大気環境下において流量計２００を金属窓３２の供給口３５に配置し、供給口３５の末端部３５ａに流れるガスの流量を流量計２００により測定する。測定後、流量計２００は、金属窓３２の供給口３５から取り外しが可能である。

【0051】

また、ガスの流量の測定では、金属窓３２を複数のエリアに分け、同一エリア内の金属窓３２の供給口３５に流れるガスの流量を同時に測定することが可能である。

【0052】

ガスの流量を測定する場合、図１に示すバルブ６２を閉じ、処理ガスの供給を停止し、バルブ６９Ａ～６９Ｆを開き、不活性ガス供給源６７から出力した不活性ガスを金属窓３２Ａ～３２Ｆのそれぞれの供給口３５に流す。不活性ガスの替わりにドライエアーを金属窓３２Ａ～３２Ｆのそれぞれの供給口３５に流してもよい。

【0053】

ガスの流量を測定する工程では、金属窓３２を複数のエリアに分け、同一エリア内の金属窓３２の供給口３５に流れるガスの流量を同時に測定可能である。

【0054】

［測定結果］
金属窓３２を、図３に示す６エリア（Ｃエリア、ＭＬエリア、ＭＳエリア、ＯＣエリア、ＯＬＳエリア、ＯＳＳエリア）に分け、同一エリア内の金属窓３２の供給口３５に流れるガス流量を同時に測定した結果について、図５を参照して説明する。図５は、実施形態に係る流量計２００によるガス流量の測定結果と計算結果との一例を示す図である。

【0055】

図５（ａ）は、Ｃエリア内の金属窓３２の供給口３５に流れるガス流量を同時に測定した結果である流量計２００の実測値を示す。図５（ｂ）は、図５（ａ）の測定結果を得るために実際に不活性ガス供給源６７から供給した不活性ガスの総流量値と同じ流量のガスをＣエリア内の金属窓３２に供給することを条件にシミュレーションを行ったときのシミュレーション結果の計算値を示す。いずれも、Ｃエリアの同一エリア１内の金属窓３２のパーツＣ１～Ｃ４の供給口３５の末端部３５ａに同時に流れるガスの流量を求める。

【0056】

この結果、図５（ａ）及び（ｂ）の縦軸に示す供給口３５の末端部３５ａを流れる流量は、図５（ａ）の実測値と図５（ｂ）の計算値とでほぼ一致した。これにより、実施形態に係る流量測定方法の有効性が確認できた。また、Ｃエリア内の金属窓３２のパーツＣ１～Ｃ４の供給口３５に均等にガスが供給されていることが分かった。以上から、本実施形態に係る流量測定方法によれば、分岐ガス配管５２により分流され、処理室Ｓ内に流れるガスの流量を精度良く測定することができる。

【0057】

なお、図２に示すように、パーツＣ１、Ｃ３は、パーツＣ２、Ｃ４よりも面積が小さい。その他のエリアでは、金属窓３２の各パーツの面積は概ね同じである。そこで、パーツＣ１、Ｃ３には、図４（ｂ）に示すオリフィス１０５を設けた機構を使用し、パーツＣ２、Ｃ４には、図４（ａ）に示すオリフィス１０５を設けない機構を使用する。これにより、パーツＣ２、Ｃ４よりも面積の小さいパーツＣ１、Ｃ３の供給口３５の基端部３５ｂの穴をオリフィス１０５で制御し、パーツＣ１、Ｃ３に供給するガスの流量を絞った。

【0058】

この結果、図５（ａ）及び（ｂ）において、パーツＣ２、Ｃ４の供給口３５の末端部３５ａに流れるガスの流量（Ｌ／ｍｉｎ）は、パーツＣ１、Ｃ３の供給口３５の末端部３５ａに流れるガスの流量（Ｌ／ｍｉｎ）よりも多くなった。

【0059】

例えば、基板処理装置１００の組み立て時、本来は、パーツＣ２、Ｃ４に図４（ａ）に示すオリフィス１０５を設けない機構を取り付け、パーツＣ１、Ｃ３に図４（ｂ）に示すオリフィス１０５を設けた機構を取り付ける。ところが、パーツＣ１、Ｃ３に図４（ａ）に示すオリフィス１０５を設けない機構を取り付け、パーツＣ２、Ｃ４に図４（ｂ）に示すオリフィス１０５を設けた機構を取り付けるミスをすることがある。この場合、本実施形態に係る流量測定方法により求めた、パーツＣ２、Ｃ４の供給口３５に流れるガスの流量の測定値は、パーツＣ１、Ｃ３の供給口３５に流れるガスの流量の測定値よりも小さい値を持つ。

【0060】

つまり、図５（ａ）のパーツＣ１、Ｃ３とパーツＣ２、Ｃ４の棒グラフの大小関係が、現在の図５（ａ）の棒グラフと逆転する。これにより、作業者は、パーツＣ１、Ｃ３とパーツＣ２、Ｃ４において分岐ガス配管５２の取り付け位置に誤りがあることを発見できる。

【0061】

以上から、本実施形態に係る流量測定方法によれば、基板処理装置１００の製造工程においてガス配管等の組み立てミスを検知することができる。また、例えば、組み立てミスを検知するための閾値を予め設定し、制御装置９０が、本実施形態に係る流量測定方法により測定したガス流量の測定値（実測値）と閾値とを自動で照合してもよい。制御装置９０は、測定値が閾値と所定以上ずれている場合に、組み立てにミスが発生していると自動で判定してもよい。

【0062】

図６は、実施形態に係る各エリア（Ｃエリア、ＭＬエリア、ＭＳエリア、ＯＣエリア、ＯＬＳエリア、ＯＳＳエリア）について、本実施形態に係る流量測定方法により測定した各同一エリアの各パーツのガス流量の測定値（実測値）の一例を示す図である。この実験では、不活性ガスの替わりにドライエアーを供給した。

【0063】

図６（ａ）はＣエリアの各パーツＣ１～Ｃ４の金属窓３２Ａの供給口におけるガス流量の測定結果である。図６（ｂ）はＭＬエリアの各パーツＭＬ１～ＭＬ４の金属窓３２Ｂの供給口におけるガス流量の測定結果である。図６（ｃ）はＭＳエリアの各パーツＭＳ１～ＭＳ４の金属窓３２Ｃの供給口におけるガス流量の測定結果である。図６（ｄ）はＯＣエリアの各パーツＯＣ１～ＯＣ８の金属窓３２Ｄの供給口におけるガス流量の測定結果である。図６（ｅ）はＯＬＳエリアの各パーツＯＬＳ１、ＯＬＳ２の金属窓３２Ｅの供給口におけるガス流量の測定結果である。図６（ｆ）はＯＳＳエリアの各パーツＯＳＳ１、ＯＳＳ２の金属窓３２Ｆの供給口におけるガス流量の測定結果である。

【0064】

この結果、図６（ｂ）～図６（ｆ）に示すいずれのエリアも同一エリア内の各パーツの測定値はほぼ一致した。図６（ａ）については、パーツＣ１、Ｃ３の流量の測定値はほぼ一致し、パーツＣ２、Ｃ４の流量の測定値はほぼ一致した。パーツＣ１、Ｃ３の流量の測定値とパーツＣ２、Ｃ４の流量の測定値とで差が生じているのは、前述したとおり、パーツＣ１、Ｃ３ではオリフィス１０５を使用してガスの流量を絞り、パーツＣ２、Ｃ４ではオリフィス１０５を使用しなかったために生じた差である。

【0065】

以上に説明したように、本実施形態に係る流量測定方法及び基板処理装置によれば、分岐ガス配管により分流され、処理室内に流れる分岐後のガスの流量を精度良く測定することができる。また、基板処理装置１００の製造工程においてガス配管の組み立てミスを検知することができる。これにより、組み立て後の基板処理装置において、処理室内に設定された流量と異なる流量のガスを供給することを未然に防止できる。

【0066】

今回開示された実施形態に係る流量測定方法及び基板処理装置は、すべての点において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。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、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

【0067】

本開示の基板処理装置は、Atomic Layer Deposition(ALD)装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のいずれのタイプの装置でも適用可能である。

【0068】

また、基板処理装置の一例としてプラズマ処理装置を挙げて説明したが、基板処理装置は、基板に所定の処理（例えば、成膜処理、エッチング処理等）を施す装置であればよく、プラズマ処理装置に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0069】

１１ 蓋
１４ 隔壁
１５ 本体
２０ 処理容器
３２、３２Ａ～３２Ｆ 金属窓
３３ 拡散室
３４ シャワーヘッド
３５ 金属窓の供給口
５２ 分岐ガス配管
６０ ガス供給部
６１Ａ～６１Ｆ 不活性ガス分岐配管
６３Ａ～６３Ｆ フローレシオコントローラ
６５ 分岐器
６６ 外部ガス配管
６７ 不活性ガス供給源
６８ 処理ガス配管
７０ 基板支持部
９０ 制御装置（制御部）
１００ 基板処理装置
１０１ シール部材
２００ 流量計
２００ａ 計測管
２０１ 流量測定治具
Ｌ、Ｌ１～Ｌ６ 分岐ガス配管
Ｓ 処理室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】