JP5808472B1 - 基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

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Abstract

【課題】シャワーヘッドが有するガス分散板の目詰まりを抑制可能な基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラム及び記録媒体の提供。【解決手段】基板２００を処理する処理室２０１と、処理室２０１の上流に設けられたシャワーヘッド２３０と、シャワーヘッド２３０に接続されたガス供給管２４２と、処理室２０１の下流側に接続された第一の排気管２６２と、シャワーヘッド２３０を構成する壁面の内、処理室２０１に隣接する第一壁面とは異なる第二壁面に接続される第二の排気管２６３と、第二の排気管２６３に設けられた圧力検知部２８０と、各構成を制御する制御部３６０とを有する基板処理装置１００。【選択図】図１

Description

本発明は、基板処理装置及び半導体装置の製造方法、プログラムおよび記録媒体に関する。
近年、フラッシュメモリ等の半導体装置は高集積化の傾向にある。それに伴い、パターンサイズが著しく微細化されている。これらのパターンを形成する際、製造工程の一工程として、基板に酸化処理や窒化処理等の所定の処理を行う工程が実施される場合がある。
上記パターンを形成する方法の一つとして、回路間に溝を形成し、そこにシード膜やライナー膜や配線等を形成する工程が存在する。この溝は、近年の微細化に伴い、高いアスペクト比となるよう構成されている。
ライナー膜等を形成するに際しては、溝の上部側面、中部側面、下部側面、底部においても膜厚にばらつきが無い良好なステップカバレッジの膜を形成することが求められている。良好なステップカバレッジの膜とすることで、半導体デバイスの特性を溝間で均一とすることができ、それにより半導体デバイスの特性ばらつきを抑制することができるためである。
半導体デバイスの特性を均一とするハード構成としてのアプローチとして、例えば枚葉装置におけるシャワーヘッド構造が存在する。基板上方にガスの分散孔を設けることで、ガスを均一に供給する。
また、半導体デバイスの特性を均一にする基板処理方法として、例えば少なくとも二種類の処理ガスを交互に供給し、基板表面で反応させる交互供給方法がある。交互供給方法では、各ガスが基板表面以外で反応することを抑制するために、各ガスを供給する間に残ガスをパージガスで除去する。
より膜特性を高めるために、シャワーヘッド構造を採用した装置に交互供給法を用いることが考えられる。このような装置の場合、各ガスの混合を防ぐための経路やバッファ空間をガスごとに設けることが考えられるが、構造が複雑であるため、メンテナンスに手間がかかると共に、コストが高くなるという問題がある。そのため、二種類のガス及びパージガスの供給系を一つのバッファ空間でまとめたシャワーヘッドを使用することが現実的である。
二種類のガスに共通したバッファ空間を有するシャワーヘッドを使用した場合、シャワーヘッド内で残ガス同士が反応し、シャワーヘッド内壁に付着物が堆積してしまうことが考えられる。このようなことを防ぐために、バッファ室内の残ガスを効率よく除去できるよう、バッファ室に排気孔を設け、排気孔から雰囲気を排気することが望ましい。
ところで、所定の成膜処理を継続すると、副生成物やガスがシャワーヘッドの分散孔の内壁に付着し、分散孔の目詰まりを起こしてしまうことが考えられる。このような場合、基板上に所望のガス量を供給することができなくなる等の問題が起きるため、所望の膜質の膜を形成できないことが考えられる。
本発明は上記した課題に鑑み、シャワーヘッドが有するガス分散板の目詰まりを抑制可能な基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラムおよび記録媒体を提供することを目的とする。
本発明の一態様にあっては、
基板を処理する処理室と、
前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドに接続されたガス供給管と、
前記処理室の下流側に接続された第一の排気管と、
前記シャワーヘッドを構成する壁面の内、前記処理室に隣接する第一壁面とは異なる第二壁面に接続される第二の排気管と、
前記第二の排気管に設けられた圧力検知部と、
各構成を制御する制御部と
を有する基板処理装置が提供される。
また、本発明の他の態様によれば、
処理室に基板を搬入する工程と、
前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドに処理ガスを供給しつつ、前記処理室に接続された第一の排気管から前記処理室の雰囲気を排気して基板を処理する工程と、
前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドに不活性ガスを供給しつつ、
前記シャワーヘッドを構成する壁面の内、前記処理室に隣接する第一壁面とは異なる第二壁面に接続された第二排気管から前記シャワーヘッドの雰囲気を排気し、前記第二排気管に設けられた圧力検知部によって圧力を検出する工程と
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の他の態様によれば、
処理室に基板を搬入する工程と、
前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドに処理ガスを供給しつつ、前記処理室に接続された第一の排気管から前記処理室の雰囲気を排気して基板を処理する工程と、
前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドに不活性ガスを供給しつつ、
前記シャワーヘッドを構成する壁面の内、前記処理室に隣接する第一壁面とは異なる第二壁面に接続された第二排気管から前記シャワーヘッドの雰囲気を排気し、前記第二排気管に設けられた圧力検知部によって圧力を検出する工程と
を実行させるプログラムが提供される。
本発明の他の態様によれば、
処理室に基板を搬入する工程と、
前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドに処理ガスを供給しつつ、前記処理室に接続された第一の排気管から前記処理室の雰囲気を排気して基板を処理する工程と、
前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドに不活性ガスを供給しつつ、
前記シャワーヘッドを構成する壁面の内、前記処理室に隣接する第一壁面とは異なる第二壁面に接続された第二排気管から前記シャワーヘッドの雰囲気を排気し、前記第二排気管に設けられた圧力検知部によって圧力を検出する工程と
を実行させるプログラムを記録する記録媒体が提供される。
本発明によれば、上記のような複雑な構造においても、副生成物の発生を抑制できる。
本発明の第１実施形態に係る基板処理装置を示す図である。 第１実施形態に係る第一分散構造の説明図である。 第１実施形態に係る圧力検出器の説明図である。 図１に示す基板処理装置の基板処理工程を示すフロー図である。 図４に示す成膜工程の詳細を示すフロー図である。 検出された圧力に基づく動作フローを示すフロー図である。 検出された圧力とセンサ状況の関係を説明する表である。
以下、本発明の第１実施形態を説明する。
＜装置構成＞
本実施形態に係る基板処理装置１００の構成を図１に示す。基板処理装置１００は、図１に示されているように、枚葉式の基板処理装置として構成されている。
（処理容器）
図１に示すように、基板処理装置１００は処理容器２０２を備えている。処理容器２０２は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料により構成されている。処理容器２０２内には、基板としてのシリコンウエハ等のウエハ２００を処理する処理室２０１と、ウエハ２００を処理室２０１に搬送する際にウエハ２００が通過する搬送空間を有する搬送室２０３とが形成されている。処理容器２０２は、上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂで構成される。上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂの間には仕切り板２０４が設けられる。
下部容器２０２ｂの側面には、ゲートバルブ２０５に隣接した基板搬入出口２０６が設けられており、ウエハ２００は基板搬入出口２０６を介して隣接した図示しない搬送室との間を移動する。下部容器２０２ｂの底部には、リフトピン２０７が複数設けられている。更に、下部容器２０２ｂは接地されている。
処理室２０１内には、ウエハ２００を支持する基板支持部２１０が設けられている。基板支持部２１０は、ウエハ２００を載置する載置面２１１と、載置面２１１を表面に持つ基板載置台２１２、基板載置台２１２に内包された加熱源としてのヒータ２１３を主に有する。基板載置台２１２には、リフトピン２０７が貫通する貫通孔２１４が、リフトピン２０７と対応する位置にそれぞれ設けられている。
基板載置台２１２はシャフト２１７によって支持される。シャフト２１７は、処理容器２０２の底部を貫通しており、更には処理容器２０２の外部で昇降機構２１８に接続されている。昇降機構２１８を作動させてシャフト２１７及び基板載置台２１２を昇降させることにより、基板載置面２１１上に載置されるウエハ２００を昇降させることが可能となっている。なお、シャフト２１７下端部の周囲はベローズ２１９により覆われており、処理容器２０２内は気密に保持されている。
基板載置台２１２は、ウエハ２００の搬送時には、基板載置面２１１が基板搬入出口２０６に対向する位置（ウエハ搬送位置）まで下降し、ウエハ２００の処理時には、図１で示されるように、ウエハ２００が処理室２０１内の処理位置（ウエハ処理位置）となるまで上昇する。
具体的には、基板載置台２１２をウエハ搬送位置まで下降させた時には、リフトピン２０７の上端部が基板載置面２１１の上面から突出して、リフトピン２０７がウエハ２００を下方から支持するようになっている。また、基板載置台２１２をウエハ処理位置まで上昇させたときには、リフトピン２０７は基板載置面２１１の上面から埋没して、基板載置面２１１がウエハ２００を下方から支持するようになっている。なお、リフトピン２０７は、ウエハ２００と直接触れるため、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成することが望ましい。
処理室２０１の上部（上流側）には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド２３０が設けられている。シャワーヘッド２３０には、バッファ室２３２が設けられている。バッファ室２３２は、内側にバッファ空間２３２ａを有する。シャワーヘッド２３０の蓋２３１には第一分散機構２４１が挿入される貫通孔２３１ａが設けられる。第一分散機構２４１は、シャワーヘッド内に挿入される先端部２４１ａと、蓋２３１に固定されるフランジ２４１ｂを有する。
図２は第一分散機構２４１の先端部２４１ａを説明する説明図である。点線矢印は、ガスの供給方向を示す。先端部２４１ａは柱状であり、例えば円柱状に構成される。円柱の側面には分散孔２４１ｃが設けられている。後述するガス供給部（供給系）から供給されるガスは、先端部２４１ａ及び分散孔２４１ｃを介してバッファ空間２３２ａに供給される。
シャワーヘッドの蓋２３１は導電性のある金属で形成され、バッファ空間２３２ａ又は処理室２０１内でプラズマを生成するための電極として用いられる。蓋２３１と上部容器２０２ａとの間には絶縁ブロック２３３が設けられ、蓋２３１と上部容器２０２ａの間を絶縁している。
シャワーヘッド２３０は、ガスを分散させるための第二分散機構としての分散板２３４を備えている。この分散板２３４の上流側がバッファ室２３２であり、下流側が処理室２０１である。処理室２０１は、分散板２３４を介してシャワーヘッド２３０に隣接されている。分散板２３４には、複数の貫通孔２３４ａが設けられている。分散板２３４は、基板載置面２１１と対向するように配置されている。
蓋２３１には、シャワーヘッド２３０の温度を制御するシャワーヘッド温度制御部としてのシャワーヘッド加熱部２３１ｂが設けられる。シャワーヘッド加熱部２３１ｂは、バッファ空間２３２に供給されたガスが再液化しない温度に制御する。例えば、１００℃程度に加熱するよう制御する。
分散板２３４は例えば円盤状に構成される。貫通孔２３４ａは分散板２３４の全面にわたって設けられている。隣接する貫通孔２３４ａは例えば等距離で配置されており、最外周に配置された貫通孔２３４ａは基板載置台２１２上に載置されたウエハの外周よりも外側に配置される。
更に、第一分散機構２４１から供給されるガスを分散板２３４まで案内するガスガイド２３５を有する。ガスガイド２３５は、分散板２３４に向かうにつれ径が広がる形状であり、ガスガイド２３５の内側は錐体形状（例えば円錐状。錘状とも呼ぶ。）で構成される。ガスガイド２３５は、その下端が、分散板２３４の最も外周側に形成される貫通孔２３４ａよりも更に外周側に位置するように形成される。
上部容器２０２ａはフランジを有し、フランジ上に絶縁ブロック２３３が載置され、固定される。絶縁ブロック２３３はフランジ２３３ａを有し、フランジ２３３ａ上には分散板２３４が載置され、固定される。更に、蓋２３１は絶縁ブロック２３３の上面に固定される。このような構造とすることで、上方から、蓋２３１、分散板２３４、絶縁ブロック２３３の順に取り外すことが可能となる。
なお、本実施例においては、後述するプラズマ生成部が蓋２３１に接続されるため、電力が上部容器２０２ａに伝わらないようにする絶縁ブロック２３３を設けている。更にその絶縁部材上に分散板２３４、蓋２３１を設けている。しかしながらそれに限るものではない。例えば、プラズマ生成部を有しない場合は、フランジ２３３ａに分散板２３４を固定し、上部容器２０２ａのフランジと異なる部分に蓋２３１を固定すればよい。即ち、蓋２３１、分散板２３４を上方から順に取り外すような入れ子構造であれば良い。
ところで、後述する成膜工程はバッファ空間２３２ａの雰囲気を排気するパージ工程を有する。この成膜工程では、異なるガスを交互に供給すると共に、異なるガスを供給する間に処理室２０１やシャワーヘッド２３０の残ガスを除去するパージ工程を行う。この交互供給法は所望の膜厚に至るまでに何回も繰り返すので、成膜時間がかかるという問題がある。そこで、このような交互供給プロセスを行う際は、可能な限り時間を短縮することが求められている。一方で、歩留まりの向上のために、基板面内の膜厚や膜質を均一にすることが求められている。
そこで、本実施形態においては、ガスを均一に分散する分散板を有すると共に、分散板上流のバッファ空間２３２ａの容積が小さくなるよう構成している。例えば、バッファ空間２３２ａの容積が処理室２０１内の空間の容積よりも小さくなるよう構成している。このようにすることで、バッファ空間２３２ａの雰囲気を排気するパージ工程を短縮することが可能となる。
（供給系）
シャワーヘッド２３０の蓋２３１に設けられた貫通孔２３１ａには、第一分散機構２４１が挿入され、接続されている。第一分散機構２４１には、共通ガス供給管２４２が接続されている。第一分散機構２４１にはフランジ２４１ｂが設けられ、ねじ等によって、蓋２３１や共通ガス供給管２４２のフランジに固定される。
第一分散機構２４１と共通ガス供給管２４２は、管の内部で連通しており、共通ガス供給管２４２から供給されるガスは、第一分散機構２４１、ガス導入孔２３１ａを介してシャワーヘッド２３０内に供給される。
共通ガス供給管２４２には、第一ガス供給管２４３ａ、第二ガス供給管２４４ａ、第三ガス供給管２４５ａが接続されている。第二ガス供給管２４４ａは、リモートプラズマユニット２４４ｅを介して共通ガス供給管２４２に接続される。
第一ガス供給管２４３ａを含む第一ガス供給系２４３からは第一元素含有ガスが主に供給され、第二ガス供給管２４４ａを含む第二ガス供給系２４４からは主に第二元素含有ガスが供給される。第三ガス供給管２４５ａを含む第三ガス供給系２４５からは、ウエハを処理する際には主に不活性ガスが供給され、シャワーヘッド２３０や処理室２０１をクリーニングする際はクリーニングガスが主に供給される。
（第一ガス供給系）
第一ガス供給管２４３ａには、上流方向から順に、第一ガス供給源２４３ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４３ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられている。
第一ガス供給管２４３ａから、第一元素を含有するガス（以下、「第一元素含有ガス」）が、マスフローコントローラ２４３ｃ、バルブ２４３ｄ、共通ガス供給管２４２を介してシャワーヘッド２３０に供給される。
第一元素含有ガスは、原料ガス、すなわち、処理ガスの一つである。ここで、第一元素は、例えばチタン（Ｔｉ）である。すなわち、第一元素含有ガスは、例えばチタン含有ガスである。なお、第一元素含有ガスは、常温常圧で固体、液体、及び気体のいずれであっても良い。第一元素含有ガスが常温常圧で液体の場合は、第一ガス供給源２４３ｂとマスフローコントローラ２４３ｃとの間に、図示しない気化器を設ければよい。ここでは気体として説明する。
第一ガス供給管２４３ａのバルブ２４３ｄよりも下流側には、第一不活性ガス供給管２４６ａの下流端が接続されている。第一不活性ガス供給管２４６ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４６ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４６ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４６ｄが設けられている。
ここで、不活性ガスは、例えば、窒素（Ｎ２）ガスである。なお、不活性ガスとして、Ｎ２ガスのほか、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガスを用いることができる。
主に、第一ガス供給管２４３ａ、マスフローコントローラ２４３ｃ、バルブ２４３ｄにより、第一元素含有ガス供給系２４３（チタン含有ガス供給系ともいう）が構成される。
また、主に、第一不活性ガス供給管２４６ａ、マスフローコントローラ２４６ｃ及びバルブ２４６ｄにより第一不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２３４ｂ、第一ガス供給管２４３ａを、第一不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。
更には、第一ガス供給源２４３ｂ、第一不活性ガス供給系を、第一元素含有ガス供給系２４３に含めて考えてもよい。
（第二ガス供給系）
第二ガス供給管２４４ａには、下流にリモートプラズマユニット２４４ｅが設けられている。上流には、上流方向から順に、第二ガス供給源２４４ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４４ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４４ｄが設けられている。
第二ガス供給管２４４ａからは、第二元素を含有するガス（以下、「第二元素含有ガス」）が、マスフローコントローラ２４４ｃ、バルブ２４４ｄ、リモートプラズマユニット２４４ｅ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。第二元素含有ガスは、リモートプラズマユニット２４４ｅによりプラズマ状態とされ、ウエハ２００上に照射される。
第二元素含有ガスは、処理ガスの一つである。なお、第二元素含有ガスは、反応ガスまたは改質ガスとして考えてもよい。
ここで、第二元素含有ガスは、第一元素と異なる第二元素を含有する。第二元素としては、例えば、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）のいずれか一つである。本実施形態では、第二元素含有ガスは、例えば窒素含有ガスであるとする。具体的には、窒素含有ガスとして、アンモニア（ＮＨ３）ガスが用いられる。
主に、第二ガス供給管２４４ａ、マスフローコントローラ２４４ｃ、バルブ２４４ｄにより、第二元素含有ガス供給系２４４（窒素含有ガス供給系ともいう）が構成される。
また、第二ガス供給管２４４ａのバルブ２４４ｄよりも下流側には、第二不活性ガス供給管２４７ａの下流端が接続されている。第二不活性ガス供給管２４７ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４７ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４７ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４７ｄが設けられている。
第二不活性ガス供給管２４７ａからは、不活性ガスが、マスフローコントローラ２４７ｃ、バルブ２４７ｄ、第二ガス供給管２４４ａ、リモートプラズマユニット２４４ｅを介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。不活性ガスは、後述する薄膜形成工程（Ｓ１０４）ではキャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。
主に、第二不活性ガス供給管２４７ａ、マスフローコントローラ２４７ｃ及びバルブ２４７ｄにより第二不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２４７ｂ、第二ガス供給管２４３ａ、リモートプラズマユニット２４４ｅを第二不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。
更には、第二ガス供給源２４４ｂ、リモートプラズマユニット２４４ｅ、第二不活性ガス供給系を、第二元素含有ガス供給系２４４に含めて考えてもよい。
（第三ガス供給系）
第三ガス供給管２４５ａには、上流方向から順に、第三ガス供給源２４５ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４５ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４５ｄが設けられている。
第三ガス供給管２４５ａから、パージガスとしての不活性ガスが、マスフローコントローラ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、共通ガス供給管２４２を介してシャワーヘッド２３０に供給される。
ここで、不活性ガスは、例えば、窒素（Ｎ２）ガスである。なお、不活性ガスとして、Ｎ２ガスのほか、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガスを用いることができる。
第三ガス供給管２４５ａのバルブ２４５ｄよりも下流側には、クリーニングガス供給管２４８ａの下流端が接続されている。クリーニングガス供給管２４８ａには、上流方向から順に、クリーニングガス供給源２４８ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４８ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４８ｄが設けられている。
主に、第三ガス供給管２４５ａ、マスフローコントローラ２４５ｃ、バルブ２４５ｄにより、第三ガス供給系２４５が構成される。
また、主に、クリーニングガス供給管２４８ａ、マスフローコントローラ２４８ｃ及びバルブ２４８ｄによりクリーニングガス供給系が構成される。なお、クリーニングガス供給源２４８ｂ、第三ガス供給管２４５ａを、クリーニングガス供給系に含めて考えてもよい。
更には、第三ガス供給源２４５ｂ、クリーニングガス供給系を、第三ガス供給系２４５に含めて考えてもよい。
第三ガス供給管２４５ａからは、基板処理工程では、不活性ガスが、マスフローコントローラ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。また、クリーニング工程では、クリーニングガスが、マスフローコントローラ２４８ｃ、バルブ２４８ｄ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。
不活性ガス供給源２４５ｂから供給される不活性ガスは、基板処理工程では、処理容器２０２やシャワーヘッド２３０内に留まったガスをパージするパージガスとして作用する。また、クリーニング工程では、クリーニングガスのキャリアガス或いは希釈ガスとして作用しても良い。
クリーニングガス供給源２４８ｂから供給されるクリーニングガスは、クリーニング工程ではシャワーヘッド２３０や処理容器２０２に付着した副生成物等を除去するクリーニングガスとして作用する。
ここで、クリーニングガスは、例えば三フッ化窒素（ＮＦ３）ガスである。なお、クリーニングガスとして、例えば、フッ化水素（ＨＦ）ガス、三フッ化塩素ガス（ＣｌＦ３）ガス、フッ素（Ｆ２）ガス等を用いても良く、またこれらを組合せて用いても良い。
（プラズマ生成部）
シャワーヘッドの蓋２３１には、整合器２５１、高周波電源２５２が接続されている。高周波電源２５２、整合器２５１でインピーダンスを調整することで、シャワーヘッド２３０、処理室２０１にプラズマが生成される。
（排気系）
ところで、基板処理の回数を重ねていくと、貫通孔２３４ａの中に、残ガスや、残ガス同士が反応して発生した副生成物、シャワーヘッド内壁に付着しガスや副生成物が貫通孔２３４ａに留まり、目詰まりを起こしてしまうことが考えられる。
発明者等の鋭意研究の結果、目詰まりは次の問題を引き起こすことが考えられる。
第一に所定時間内のガスの供給量が足りなくなることである。目詰まりされることで、ガスが通過しにくくなるため、供給量が足りなくなる。供給量が足りない場合、膜が所望の厚さに到達できないため、膜の品質が悪くなってしまう。
第二に基板面内のガス供給量が不均一となることである。目詰まりは故意に発生させるものではないため、例えば分散板２３４の中央側に配置された貫通孔２３４ａは目詰まりせずに、分散板２３４の外周側に配置された貫通孔２３４ａが目詰まりすることが考えられる。
特に本実施形態の場合、ガスガイド２３５のエッジ部２３５ａと分散板２３４との間の距離が、ガスガイド２３５中央部２３５ｂと分散板２３４との間の距離よりも短くなる構造であるため、エッジ部２３５ａ近傍は圧力が高くなることが考えられる。従って、分散板２３４の中央よりも分散板２３４の外周側に高圧のガスが流れるため、外周側に配置された貫通孔２３４ａは目詰まりしやすい。
この場合、ウエハ２００の外周と内周とで供給されるガスの量が異なってしまうため、基板面内で膜厚や膜質が異なってしまい、歩留まりの低下につながる。
第三に、後述する成膜工程において、貫通孔２３４ａ内の付着物が剥がれ落ちることが考えられる。具体的には、後述する成膜工程では供給ガスの種類を切り替える際、次のガスを供給するために処理室２０１やシャワーヘッド２３０の雰囲気を排気したりするなどし、付着物にガスが当たったり、圧力変動が起きたりして貫通孔２３４ａ内の付着物が剥がれ落ちる。それがウエハ２００上に付着し、歩留まりの低下を引き起こしたりする。
以上の問題点が、同時にあるいは単独で発生するため、貫通孔２３４ａの目詰まりを抑制する必要がある。
そこで本実施形態においては、貫通孔２３４ａの目詰まりを検出するための圧力検知部２８０を、シャワーヘッド２３０に接続された排気管２６３に設ける。圧力検知部２８０の詳細については後述する。
処理容器２０２の雰囲気を排気する排気系は、処理容器２０２に接続された複数の排気管を有する。具体的には、処理室２０１に接続される排気管（第一の排気管）２６２と、シャワーヘッド２３０に接続される排気管（第二の排気管）２６３と、搬送室２０３に接続される排気管（第三の排気管）２６１とを有する。また、各排気管２６１，２６２，２６３の下流側には、排気管（第四の排気管）２６４が接続される。
排気管２６１は、搬送室２０３の側面あるいは底面に接続される。排気管２６１には、高真空あるいは超高真空を実現する真空ポンプとしてＴＭＰ（Ｔｕｒｂｏ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｕｍｐ。ターボ分子ポンプ。第１真空ポンプ）２６５が設けられる。排気管２６１においてＴＭＰ２６５の上流側には搬送空間用第一排気バルブとしてのバルブ２６６が設けられる。また、排気管２６１においてＴＭＰ２６５の下流側にはバルブ２６７が設けられる。バルブ２６７は、後述するシャワーヘッド排気工程や処理ガス供給工程にて閉として、排気されるガスがＴＭＰ２６５に流れ込むことを防いでいる。
排気管２６２は、排気孔２２１を介して処理室２０１の側方に接続される。排気管２６２には、処理室２０１内を所定の圧力に制御する圧力制御器であるＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２７６が設けられる。ＡＰＣ２７６は開度調整可能な弁体（図示せず）を有し、後述するコントローラからの指示に応じて排気管２６２のコンダクタンスを調整する。排気管２６２においてＡＰＣ２７６の下流側にはバルブ２７８が設けられる。また、排気管２６２においてＡＰＣ２７６の上流側にはバルブ２７５が設けられる。ＡＰＣ２７６とバルブ２７５の間には、排気管２６２の圧力を検知する圧力検知部２７７が設けられている。排気管２６２、バルブ２７５、ＡＰＣ２７６をまとめて処理室排気部と呼ぶ。バルブ２７８は、後述するシャワーヘッド排気工程にて閉として、排気されるガスが圧力検知部２７７、ＡＰＣ２７６、処理室２０１に流れ込むことを防いでいる。
排気管２６３は、シャワーヘッド２３０を構成する壁の内、処理室２０１と接続される壁面（第一壁面）と異なる壁面（第二壁面）に接続される。より良くは、処理室２０１と隣接する壁面と接続される壁面に接続される。高さ方向において、分散孔２３４ａと、前記ガスガイド２３５の下端との間に接続される。排気管２６３には、バルブ２７９が備えられる。バルブ２７９の下流には、排気管２６３の圧力を検出する圧力検知部２８０が設けられる。圧力検知部２８０の下流には、バルブ２８１が設けられる。排気管２６３、バルブ２７９、バルブ２８１をまとめてシャワーヘッド排気部と呼ぶ。バルブ２８１は、後述する処理ガス供給工程にて閉として、処理室２０１から排気されるガスが圧力検知部２８０やバッファ空間２３２ａ内に流れ込むことを防いでいる。
排気管２６４には、ＤＰ（Ｄｒｙ Ｐｕｍｐ。ドライポンプ）２８２が設けられる。図示のように、排気管２６４には、その上流側から排気管２６３、排気管２６２、排気管２６１が接続され、さらにそれらの下流にＤＰ２８２が設けられる。ＤＰ２８２は、排気管２６３、排気管２６２、排気管２６１のそれぞれを介してバッファ室２３２、処理室２０１および搬送室２０３のそれぞれの雰囲気を排気する。また、ＤＰ２８２は、ＴＭＰ２６５が動作するときに、その補助ポンプとしても機能する。すなわち、高真空（あるいは超高真空）ポンプであるＴＭＰ２６５は、大気圧までの排気を単独で行うのは困難であるため、大気圧までの排気を行う補助ポンプとしてＤＰ２８２が用いられる。上記した排気系の各バルブには、例えばエアバルブが用いられる。
（圧力検知部）
排気管２６２には圧力検知部２７７が設けられ、排気管２６３には圧力検知部２８０が設けられている。
本実施例における圧力検知部２８０は、図３に記載のように、排気管２６３の側面に設けられる。圧力検知部２８０は、ガスの圧力を物理的に検知するセンサ２８０ａと、排気管２６３に流れるガスをセンサ２８０ａまで導くためのガイド管２８０ｂ、ガイド管２８０ｂを所定の温度に維持するための温度制御部２８０ｃを有する。センサ２８０ａは、矢印のように導かれたガスの圧力を検知する。
ところで、排気管２６３からガイド管２８０ｂに移動したガスが、ガイド管２８０ｂの壁に付着してしまうことが考えられる。センサの耐熱性の問題から、ガイド管２８０ｂを低温にしているためである。ガイド管２８０ｂの温度は、例えばバッファ空間２３２ａよりも低い５０℃程度に温度制御される。バッファ空間２３２ａは前述のようにガスが再液化しない程度の温度に加熱されており、それより低い温度のガイド管２８０ｂではガスがコンダクタンスや圧力の条件によっては固体化、あるいは液化してしまう。
ここで、本実施形態の比較例として、圧力検知部が処理室２０１の上流に設けられた場合を考える。処理室２０１の上流とは、後述する処理ガス供給工程において処理ガスが流れる方向に対する上流である。従って、バッファ室２３２や共通ガス供給管２４２に設けられた場合を指す。
共通ガス供給管２４２に圧力検知部を設けた場合、ガスをガス供給管２４２とシャワーヘッドを介して処理室に供給する際、ガスがガイド管に侵入しガイド管の壁に付着することが考えられる。付着した状態で、別のガスをガス供給管２４２を介してシャワーヘッドに供給すると、ガス流れによって付着物がシャワーヘッド２３０に供給されてしまう。それが、貫通孔２３４ａに入り込み更なる目詰まりを引き起こしたり、ウエハ上に付着したりして更なる歩留まりの低下が懸念される。また、例えばガイド管の角部など、ガス流れの影響を受けにくい場所では、付着物がガイド管に残留することが考えられるが、角部に残留した付着物が液化した場合、ガイド管そのものを腐食してしまうことが考えられる。
バッファ室２３２を構成する壁に圧力検知部を設けた場合、圧力検知部のセンサがシャワーヘッド加熱部２３１ｂの熱影響を受け、センサそのものが破壊される可能性がある。更には、ガス供給管２４２に設けた場合と同様に、パーティクルが発生する可能性がある。
更にここで、圧力検知部２７７で目詰まりを検出する場合を考える。前述のように、処理室２０１内の容積はバッファ空間２３２ａの容積よりも大きい。以上のような構造であることから、圧力検出器２７７近辺では、排気管２６３よりもガスが分散されてしまう。したがって、排気管２６３に比べ、正確な圧力値を検出することは困難である。
尚、本実施例においては、処理室２０１の外周に排気バッファ室２０９を設けている。従って、処理室内の空間の容積と排気バッファ室２０９内の空間の容積の和は、シャワーヘッド２３０内のバッファ空間２３２ａの容積よりも大きくなってしまう。そのため、処理室２０１内のガスの分散がより顕著になり、前述の構成に比べ、正確な圧力を検知することは更に困難である。
以上のことから、本実施形態においては、排気管２６３に圧力検知部２８０を設け、圧力の変動を検出している。
（コントローラ）基板処理装置１００は、基板処理装置１００の各部の動作を制御するコントローラ３６０を有している。コントローラ３６０は、演算部３６１及び記憶部３６２、表示画面３６４を少なくとも有する。コントローラ３６０は、上記した各構成に接続され、上位コントローラや使用者の指示に応じて記憶部３６２からプログラムやレシピを呼び出し、その内容に応じて各構成の動作を制御する。なお、コントローラ３６０は、専用のコンピュータとして構成してもよいし、汎用のコンピュータとして構成してもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ（（ＵＳＢ Ｆｌａｓｈ Ｄｒｉｖｅ）やメモリカード等の半導体メモリ）等の外部記録媒体３６３を用意し、外部記録媒体３６３を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすることにより、本実施形態に係るコントローラ３６０を構成することができる。また、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記録媒体３６３を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記録媒体３６３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、記憶部３６２や外部記録媒体３６３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶部３６２単体のみを含む場合、外部記録媒体３６３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。表示画面３６４は基板の処理状況の表示や、後述するアラーム情報の表示を行う。
＜基板処理工程＞
次に、基板処理装置１００を使用して、ウエハ２００上に薄膜を形成する工程について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置１００を構成する各部の動作はコントローラ３６０により制御される。
図４は、本実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。図５は、図４の成膜工程Ｓ１０４の詳細を示すフロー図である。
以下、第一の処理ガスとしてＴｉＣｌ４ガスを用い、第二の処理ガスとしてアンモニア（ＮＨ３）ガスを用いて、ウエハ２００上に薄膜として窒化チタン膜を形成する例について説明する。
（基板搬入・載置工程Ｓ１０２）
処理装置１００では基板載置台２１２をウエハ２００の搬送位置まで下降させることにより、基板載置台２１２の貫通孔２１４にリフトピン２０７を貫通させる。その結果、リフトピン２０７が、基板載置台２１２表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。続いて、ゲートバルブ２０５を開いて搬送室２０３を移載室（図示せず）と連通させる。そして、この移載室からウエハ移載機（図示せず）を用いてウエハ２００を搬送室２０３に搬入し、リフトピン２０７上にウエハ２００を移載する。これにより、ウエハ２００は、基板載置台２１２の表面から突出したリフトピン２０７上に水平姿勢で支持される。
処理容器２０２内にウエハ２００を搬入したら、ウエハ移載機を処理容器２０２の外へ退避させ、ゲートバルブ２０５を閉じて処理容器２０２内を密閉する。その後、基板載置台２１２を上昇させることにより、基板載置台２１２に設けられた基板載置面２１１上にウエハ２００を載置させ、さらに基板載置台２１２を上昇させることにより、前述した処理室２０１内の処理位置までウエハ２００を上昇させる。
ウエハ２００が搬送室２０３に搬入された後、処理室２０１内の処理位置まで上昇すると、バルブ２６６とバルブ２６７を閉とする。これにより、搬送室２０３とＴＭＰ２６５の間、ならびに、ＴＭＰ２６５と排気管２６４との間が遮断され、ＴＭＰ２６５による搬送室２０３の排気が終了する。一方、バルブ２７８とバルブ２７５を開き、処理室２０１とＡＰＣ２７６の間を連通させると共に、ＡＰＣ２７６とＤＰ２８２の間を連通させる。ＡＰＣ２７６は、排気管２６３のコンダクタンスを調整することで、ＤＰ２８２による処理室２０１の排気流量を制御し、処理室２０１を所定の圧力（例えば１０−5〜１０−1Ｐａの高真空）に維持する。
なお、この工程において、処理容器２０２内を排気しつつ、不活性ガス供給系から処理容器２０２内に不活性ガスとしてのＮ２ガスを供給してもよい。すなわち、ＴＭＰ２６５あるいはＤＰ２８２で処理容器２０２内を排気しつつ、少なくとも第三ガス供給系のバルブ２４５ｄを開けることにより、処理容器２０２内にＮ２ガスを供給してもよい。
また、ウエハ２００を基板載置台２１２の上に載置する際は、基板載置台２１２の内部に埋め込まれたヒータ２１３に電力を供給し、ウエハ２００の表面が所定の温度となるよう制御される。ウエハ２００の温度は、例えば室温以上５００℃以下であり、好ましくは、室温以上であって４００℃以下である。この際、ヒータ２１３の温度は、図示しない温度センサにより検出された温度情報に基づいてヒータ２１３への通電具合を制御することによって調整される。
（成膜工程Ｓ１０４）
次に、薄膜形成工程Ｓ１０４を行う。以下、図５を参照し、成膜工程Ｓ１０４について詳説する。なお、成膜工程Ｓ１０４は、異なる処理ガスを交互に供給する工程を繰り返す交互供給処理である。
（第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２）
ウエハ２００を加熱して所望とする温度に達すると、バルブ２４３ｄを開くと共に、ＴｉＣｌ４ガスの流量が所定の流量となるように、マスフローコントローラ２４３ｃを調整する。なお、ＴｉＣｌ４ガスの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上５０００ｓｃｃｍ以下である。このとき、第三ガス供給系のバルブ２４５ｄを開き、第三ガス供給管２４５ａからＮ２ガスを供給する。また、第一不活性ガス供給系からＮ２ガスを流してもよい。また、この工程に先立ち、第三ガス供給管２４５ａからＮ２ガスの供給を開始していてもよい。ＴｉＣｌ４ガスを、バッファ室２３２を介して処理室に供給する間、バルブ２７９を閉とする。閉とすることで、ＴｉＣｌ４ガスが、圧力検知部２８０のガイド管２８０ｂに侵入することを抑制する。侵入を抑制することで、ガイド管２８０ｂへのガスや副生成物の付着や、それらがバッファ室２３２に逆流することを抑制している。
第一分散機構２４１を介して処理室２０１に供給されたＴｉＣｌ４ガスはウエハ２００上に供給される。ウエハ２００の表面には、ＴｉＣｌ４ガスがウエハ２００の上に接触することによって「第一元素含有層」としてのチタン含有層が形成される。
チタン含有層は、例えば、処理容器２０２内の圧力、ＴｉＣｌ４ガスの流量、サセプタ２１７の温度、処理室２０１の通過にかかる時間等に応じて、所定の厚さ及び所定の分布で形成される。なお、ウエハ２００上には、予め所定の膜が形成されていてもよい。また、ウエハ２００または所定の膜には予め所定のパターンが形成されていてもよい。
ＴｉＣｌ４ガスの供給を開始してから所定時間経過後、バルブ２４３ｄを閉じ、ＴｉＣｌ４ガスの供給を停止する。上記したＳ２０２の工程では、図４に示すように、バルブ２７５およびバルブ２７８が開とされ、ＡＰＣ２７６によって処理室２０１の圧力が所定の圧力となるように制御される。Ｓ２０２において、バルブ２７５およびバルブ２７８以外の排気系のバルブは全て閉とされる。
（パージ工程Ｓ２０４） 次いで、第三ガス供給管２４５ａからＮ２ガスを供給し、シャワーヘッド２３０および処理室２０１のパージを行う。このときも、バルブ２７５およびバルブ２７８は開とされてＡＰＣ２７６によって処理室２０１の圧力が所定の圧力となるように制御される。一方、バルブ２７５およびバルブ２７８以外の排気系のバルブは全て閉とされる。これにより、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２でウエハ２００に結合できなかったＴｉＣｌ４ガスは、ＤＰ２８２により、排気管２６２を介して処理室２０１から除去される。圧力検知部２７７は排気管２６３を通過したガスの圧力を検知し、処理室２０１の圧力を検知する。
次いで、第三ガス供給管２４５ａからＮ２ガスを供給し、シャワーヘッド２３０のパージを行う。このとき、圧力検知部２８０は稼働された状態とする。
バルブ２７５およびバルブ２７８が閉とされる一方、バルブ２７９およびバルブ２８１が開とされる。他の排気系のバルブは閉のままである。すなわち、シャワーヘッド２３０のパージを行うときは、処理室２０１とＡＰＣ２７６の間を遮断すると共に、ＡＰＣ２７６と排気管２６４の間を遮断し、ＡＰＣ２７６による圧力制御を停止する一方、バッファ空間２３２ａとＤＰ２８２との間を連通する。これにより、シャワーヘッド２３０（バッファ空間２３２ａ）内に残留したＴｉＣｌ４ガスは、排気管２６２を介し、ＤＰ２８２によりシャワーヘッド２３０から排気される。本工程にて、圧力検知部２８０は排気管２６３の圧力を検出する。なお、このとき、ＡＰＣ２７６の下流側のバルブ２７８は開としてもよい。
シャワーヘッド２３０のパージが終了すると、バルブ２７８およびバルブ２７５を開としてＡＰＣ２７６による圧力制御を再開すると共に、バルブ２７９を閉としてシャワーヘッド２３０と排気管２６４との間を遮断する。他の排気系のバルブは閉のままである。このときも第三ガス供給管２４５ａからのＮ２ガスの供給は継続され、シャワーヘッド２３０および処理室２０１のパージが継続される。なお、パージ工程Ｓ２０４において、排気管２６２を介したパージの前後に排気管２６３を介したパージを行うようにしたが、排気管２６２を介したパージのみであってもよい。また、排気管２６２を介したパージと排気管２６３を介したパージを同時に行うようにしてもよい。
ここで、圧力検知部２７７と圧力検知部２８０で検出された圧力値は、コントローラ２６０に送られ、後述する圧力値判定工程を行う。この工程にて、プロセスに悪影響を当たる程度の目詰まりがなされていると判断されたら、例えば成膜工程１０４を停止する。もしくは、現在のロットを成膜し、その後装置を停止する。圧力値判定工程の詳細は後述する。
（第二の処理ガス供給工程Ｓ２０６）
パージ工程Ｓ２０４の後、バルブ２４４ｄを開けてリモートプラズマユニット２４４ｅ、シャワーヘッド２３０を介して、処理室２０１内にプラズマ状態のアンモニアガスの供給を開始する。
このとき、アンモニアガスの流量が所定の流量となるように、マスフローコントローラ２４４ｃを調整する。なお、アンモニアガスの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上５０００ｓｃｃｍ以下である。なお、アンモニアガスとともに、第二不活性ガス供給系からキャリアガスとしてＮ２ガスを流してもよい。また、この工程においても、第三ガス供給系のバルブ２４５ｄは開とされ、第三ガス供給管２４５ａからＮ２ガスが供給される。
第一分散機構２４１を介して処理容器２０２に供給されたプラズマ状態のアンモニアガスはウエハ２００上に供給される。既に形成されているチタン含有層がアンモニアガスのプラズマによって改質されることにより、ウエハ２００の上には、例えばチタン元素および窒素元素を含有する層が形成される
改質層は、例えば、処理容器２０３内の圧力、窒素含有ガスの流量、基板載置台２１２の温度、プラズマ生成部の電力供給具合等に応じて、所定の厚さ、所定の分布、チタン含有層に対する所定の窒素成分等の侵入深さで形成される。
所定の時間経過後、バルブ２４４ｄを閉じ、窒素含有ガスの供給を停止する。
Ｓ２０６においても、上記したＳ２０２と同様に、バルブ２７５およびバルブ２７８が開とされ、ＡＰＣ２７６によって処理室２０１の圧力が所定の圧力となるように制御される。また、バルブ２７５およびバルブ２７８以外の排気系のバルブは全て閉とされる。
（パージ工程Ｓ２０８）
次いで、Ｓ２０４と同様のパージ工程を実行する。各部の動作はＳ２０４と同様であるので説明は省略する。
（判定Ｓ２１０）
コントローラ３６０は、上記１サイクルを所定回数（ｎ ｃｙｃｌｅ）実施したか否かを判定する。
所定回数実施していないとき（Ｓ２１０でＮｏの場合）、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２、パージ工程Ｓ２０４、第二の処理ガス供給工程Ｓ２０６、パージ工程Ｓ２０８のサイクルを繰り返す。所定回数実施したとき（Ｓ２１０でＹｅｓの場合）、図５に示す処理を終了する。
図４の説明に戻ると、次いで、基板搬出工程Ｓ１０６を実行する。
（基板搬出工程Ｓ１０６）
基板搬出工程Ｓ１０６では、基板載置台２１２を下降させ、基板載置台２１２の表面から突出させたリフトピン２０７上にウエハ２００を支持させる。これにより、ウエハ２００は処理位置から搬送位置となる。その後、ゲートバルブ２０５を開き、ウエハ移載機を用いてウエハ２００を処理容器２０２の外へ搬出する。このとき、バルブ２４５ｄを閉じ、第三ガス供給系から処理容器２０２内に不活性ガスを供給することを停止する。
次いで、ウエハ２００が搬送位置まで移動すると、バルブ２６２を閉とし、搬送室２０３と排気管２６４との間を遮断する。一方、バルブ２６６とバルブ２６７を開とし、ＴＭＰ２６５（およびＤＰ２８２）によって搬送室２０３の雰囲気を排気することにより、処理容器２０２を高真空（超高真空）状態（例えば１０−5Ｐａ以下）に維持し、同様に高真空（超高真空）状態（例えば１０−6Ｐａ以下）に維持されている移載室との圧力差を低減する。この状態でゲートバルブ２０５を開き、ウエハ２００を処理容器２０２から移載室へと搬出する。
（処理回数判定工程Ｓ１０８）
ウエハ２００を搬出後、薄膜形成工程が所定の回数に到達したか否かを判定する。所定の回数に到達したと判断されたら、処理を終了する。所定の回数に到達していないと判断されたら、次に待機しているウエハ２００の処理を開始するため、基板搬入・載置工程Ｓ１０２に移行する。
（シャワーヘッド圧力値判定工程）
続いて、図６を用いて圧力値判定工程を説明する。
成膜工程Ｓ１０４（図６においてはＳ３０２）のパージ工程Ｓ２０４（もしくはＳ２０８）にて、圧力検知部２７７で検出された圧力値ＰＰや圧力検知部２８０で検知された圧力値ＰＳは、コントローラ３６０に入力される。
（シャワーヘッド圧力値判定工程 Ｓ３０４）
コントローラ３６０は、記憶部３６２に予め記録されているシャワーヘッド圧力基準値ＰＳ０と圧力値ＰＳを比較する。ＰＳ０は目詰まりが基板処理に悪影響を及ぼさない程度と判断された圧力範囲を呼ぶ。
ところで、分散板２３４が目詰まりを起こした場合と圧力検知部２８０で検出される圧力との関係について説明する。通常、圧力、ガスの流量、コンダクタンスは次の関係を有する。
Ｐ（圧力） × Ｃ（コンダクタンス） ＝ Ｑ（ガスの流量）
本実施例における圧力検知部２８０では次のように表される。
ＰＳ × ＣＳ ＝ ＱＳ
ＰＳ：圧力検知部２８０で検知した値
ＣＳ：排気管２６３のコンダクタンス
ＱＳ：排気管２６３に流れるガス流量
分散板２３４が目詰まりした場合、分散板２３４を介してバッファ室２３２から処理室２０１に流れるガスの量は、目詰まりしていない場合と比べて少なくなる。目詰まり部分でガスが対流し、目詰まり部分よりコンダクタンスの高い排気管２６３に移動するためである。
ＰとＱは比例関係であることから、排気管２６３のコンダクタンスが一定であることを考慮すると、目詰まり後はＱＳが増加すると圧力ＰＳも増加する。
ここで、図６のＳ３０４の説明に戻る。「ＰＳ＝ＰＳ０」である場合、すなわち検出された圧力が所定の範囲内である場合、「ＹＥＳ」と判断する。その後次の工程である処理室圧力判定工程Ｓ３０６へ移行する。
「ＰＳ＝ＰＳ０」でない場合、例えば「ＰＳ＞ＰＳ０」である場合、「ＮＯ」と判断し、Ｓ３１２へ移行する。この場合所定の圧力より高くなっているので、前述の理由により分散板２３４が目詰まりを起こしていると判断する。Ｓ３１４で成膜工程を停止後、分散板２３４の交換やクリーニング等をしてメンテナンスを行う。
「ＰＳ＝ＰＳ０」でない場合、例えば「ＰＳ＜ＰＳ０」である場合、「ＮＯ」と判断し、Ｓ３１２へ移行する。この場合、誤検知もしくはセンサに異常があったと判断する。Ｓ３１２で成膜工程を停止後、圧力検知部２８０やＤＰ２８２等の異常確認を行う。
（処理室圧力判定工程Ｓ３０６）
処理室圧力判定工程Ｓ３０６では、圧力検知部２７７が検出した圧力値が記憶部３６２に予め記録されているシャワーヘッド圧力基準値Ｐｐ０とＰＰを比較する。ＰＰ０は正常な成膜工程の圧力範囲を呼ぶ。
本実施例において、圧力検知部２７７では次のように表される。
ＰＰ × ＣＰ ＝ ＱＰ
ＰＰ：圧力検知部２７７で検知した値
ＣＰ：排気管２６２のコンダクタンス
ＱＰ：排気管２６２に流れるガス流量
分散板２３４が目詰まりした場合、分散板２３４を介してバッファ室２３２から処理室２０１に流れるガスの量は、目詰まりしていない場合と比べて少なくなる。目詰まり部分でガスが対流し、目詰まり部分よりもコンダクタンスの高い排気管２６２に移動するためである。
ＰとＱは比例関係であることから、排気管２６２のコンダクタンスが一定であることを考慮すると、目詰まり後はＱＰが小さくなると圧力Ｐｐも小さくなる。
ここで、図６のＳ３０６の説明に戻る。「ＰＰ＝ＰＰ０」である場合、すなわち検出された圧力が所定の範囲内である場合、「ＹＥＳ」と判断する。その後成膜工程を継続する。
「ＰＰ＝ＰＰ０」でない場合、「ＮＯ」と判断し、次のＳ３０８へ移行する。
（アラーム報知判定工程Ｓ３０８）
Ｓ３０８では検出された圧力値ＰＰが「ＰＰ１＞ＰＰ」であるか否かを判断する。「ＰＰ１＞ＰＰ」であれば「ＹＥＳ」と判断し、アラーム報知工程Ｓ３１０に移行する。ＰＰ１はメンテナンスに移行する基準値である。目詰まりを起こしていると推測されるものの、メンテナンスを行うまでに至らない場合には「ＹＥＳ」と判断し、その状態の報知を行う。「ＮＯ」の場合、Ｓ３１２に移行する。
（アラーム報知工程Ｓ３１０）
Ｓ３０８で「ＹＥＳ」と判断されたら、表示画面３６４にアラーム情報を表示し、ユーザーにアラームを報知する。なお、ここではコントローラ画面への表示によってアラームを報知したが、それに限るものではなく、例えばランプによる報知、音による報知等が挙げられる。アラーム報知後、成膜工程Ｓ３０２（Ｓ１０４）に戻る。
（成膜工程停止Ｓ３１２）
アラーム報知判定工程Ｓ３０８で「ＮＯ」とされた場合、すなわちＰ Ｐ がＰ Ｐ１ 未満である場合、成膜に影響する程度の目詰まりを起こしたと判断し、成膜工程を停止する。ここでは成膜工程の停止と記載したが、すぐに停止せずに、１ロット当たりの処理を行ってから停止としても良い。停止後、シャワーヘッドの交換やクリーニングなどのメンテナンスを行う。
ところで、上記のように圧力を検知する際、同時にセンサ異常も検出することが可能である。センサの異常検出について、図７の表を用いて説明する。表中は基準圧力ＰＳ０、ＰＰ０と比較したものである。「Ｈｉｇｈ」は基準圧力の値より高い圧力値を検出した場合であり、「Ｋｅｅｐ」は基準圧力の値の範囲内であり、「Ｌｏｗ」は基準圧力の値よりも低い場合を示す。
計測した結果、シャワーヘッド側の圧力が高く、処理室側の圧力が低い場合は、前述のように分散板２３４の目詰まりと判断する。目詰まりしたことで、第一の排気管のコンダクタンスが低くなると共に、第二の排気管のコンダクタンスが高くなるためである。
計測した結果、シャワーヘッド側の圧力が高く、処理室側の圧力が基準圧力の範囲内である場合は、圧力検知部２７７もしくは圧力検知部２８０のセンサ異常と判断する。前述のように、分散板２３４が目詰まりした場合、ＰＰがＬｏｗとなるはずだが、Ｋｅｅｐであることから、センサが異常であると判断する。この場合、例えば成膜工程をすぐに停止したり、もしくは現ロットの処理終了後、成膜処理を停止する。
計測した結果、シャワーヘッド２３０側の圧力、処理室２０１側の圧力が共に基準圧力の範囲内である場合は、正常と判断する。
計測した結果、シャワーヘッド２３０側の圧力が低く、処理室２０１側の圧力が基準圧力の範囲内である場合は、圧力検知部２７７もしくは圧力検知部２８０のセンサ異常と判断する。前述のように、分散板２３４が目詰まりした場合、ＰＳがＨｉｇｈとなり、目詰まりしていない場合はＫｅｅｐとなるはずだが、圧力検知の結果Ｌｏｗであることから、センサが異常であると判断する。この場合、例えば成膜工程をすぐに停止したり、もしくは現ロットの処理終了後、成膜処理を停止する。
以上、本発明の種々の典型的な実施の形態として成膜技術について説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。例えば、上記で例示した薄膜以外の成膜処理や、拡散処理、酸化処理、窒化処理、リソグラフィ処理等の他の基板処理を行う場合にも適用できる。また、本発明は、アニール処置装置の他、薄膜形成装置、エッチング装置、酸化処理装置、窒化処理装置、塗布装置、加熱装置等の他の基板処理装置にも適用できる。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
また、各圧力をパージ工程で検出していたが、それに限るものではなく、例えばウエハを搬出した後に、メンテナンス工程の一工程として圧力を検知して目詰まりを確認しても良い。
また、上記実施例においては、第一元素含有ガスとしてＴｉＣｌ４を例にして説明し、第一元素としてＴｉを例にして説明したが、それに限るものではない。例えば、第一元素としてＳｉやＺｒ、Ｈｆ等種々の元素であっても良い。また、第二元素含有ガスとしてＮＨ３を例にして説明し、第二元素としてＮを例にして説明したが、それに限るものではない。例えば、第二元素としてＯ等であっても良い。
（本発明の好ましい態様）
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
＜付記１＞
基板を処理する処理室と、
前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドに接続されたガス供給管と、
前記処理室の下流側に接続された第一の排気管と、
前記シャワーヘッドを構成する壁面の内、前記処理室に隣接する第一壁面とは異なる第二壁面に接続される第二の排気管と、
前記第二の排気管に設けられた圧力検知部と、
各構成を制御する制御部と
を有する基板処理装置。
＜付記２＞
前記シャワーヘッドは、前記第一壁面には複数の分散孔が設けられており、
前記第二壁面には排気管が接続される付記１記載の基板処理装置。
＜付記３＞
前記シャワーヘッドには、ガスをガイドするガスガイドが前記第一壁面の上方に構成され、前記第二の排気管は、高さ方向において、前記第一壁面と前記ガスガイドの下端との間に接続される付記２に記載の基板処理装置。
＜付記４＞
前記第二の排気管の内、前記圧力検知部の上流にはバルブが設けられる付記１から３の内、いずれか一つに記載の基板処理装置。
＜付記５＞
前記処理室の外周には前記処理室からの排気をバッファする排気バッファ室が設けられ、前記シャワーヘッド内のバッファ空間の容積は、前記処理室内の空間の容積と前記排気バッファ室内の空間の容積の和よりも小さくなるよう構成される付記１から４の内いずれ一つに記載の基板処理装置。
＜付記６＞
前記シャワーヘッド内のバッファ空間の容積は、前記処理室の容積よりも小さくなるよう構成される付記１から５の内いずれか一つに記載の基板処理装置。
＜付記７＞
前記シャワーヘッドには前記シャワーヘッド内のバッファ空間の温度を制御するシャワーヘッド温度制御部が設けられ、前記制御部は前記圧力検知部の温度が前記シャワーヘッド内のバッファ空間の温度よりも低くなるよう前記シャワーヘッド温度制御部を制御する付記１から６の内、いずれか一つに記載の基板処理装置。
＜付記８＞
前記制御部は、前記シャワーヘッドを介して前記処理室に原料ガスと前記原料ガスに反応する反応ガスを交互に供給すると共に、前記原料ガス供給と前記反応ガス供給の間に不活性ガスを供給し
前記不活性ガスを供給する間、前記第二の排気管に設けられたバルブを開状態とするよう制御する付記１から７の内、いずれか一つに記載の基板処理装置。
＜付記９＞
更にアラーム報知部を有し、
前記制御部は、前記圧力検知部で検知した圧力値が所定の範囲外であると判断したら、前記アラーム報知部がアラームを報知するよう制御する付記１から８の内、いずれか一つに記載の基板処理装置。
＜付記１０＞
処理室に基板を搬入する工程と、
前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドに処理ガスを供給しつつ、前記処理室に接続された第一の排気管から前記処理室の雰囲気を排気して基板を処理する工程と、
前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドに不活性ガスを供給しつつ、
前記シャワーヘッドを構成する壁面の内、前記処理室に隣接する第一壁面とは異なる第二壁面に接続された第二排気管から前記シャワーヘッドの雰囲気を排気し、前記第二排気管に設けられた圧力検知部によって圧力を検出する工程と
を有する半導体装置の製造方法。
＜付記１１＞
処理室に基板を搬入する工程と、
前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドに処理ガスを供給しつつ、前記処理室に接続された第一の排気管から前記処理室の雰囲気を排気して基板を処理する工程と、
前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドに不活性ガスを供給しつつ、
前記シャワーヘッドを構成する壁面の内、前記処理室に隣接する第一壁面とは異なる第二壁面に接続された第二排気管から前記シャワーヘッドの雰囲気を排気し、前記第二排気管に設けられた圧力検知部によって圧力を検出する工程と
を実行させるプログラム。
＜付記１２＞
処理室に基板を搬入する工程と、
前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドに処理ガスを供給しつつ、前記処理室に接続された第一の排気管から前記処理室の雰囲気を排気して基板を処理する工程と、
前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドに不活性ガスを供給しつつ、
前記シャワーヘッドを構成する壁面の内、前記処理室に隣接する第一壁面とは異なる第二壁面に接続された第二排気管から前記シャワーヘッドの雰囲気を排気し、前記第二排気管に設けられた圧力検知部によって圧力を検出する工程と
を実行させるプログラムを記録する記録媒体。
１００・・・基板処理装置
２００・・・ウエハ（基板）
２０１・・・処理室
２０２・・・反応容器
２０３・・・搬送室
シャワーヘッド２３０
２３２・・・バッファ室
２６１、２６２、２６３、２６４・・・排気管
２６５・・・ＴＭＰ（ターボ分子ポンプ）
２７７ ・・・圧力検知部
２８０ ・・・圧力検知部
２８２・・・ＤＰ（ドライポンプ）

Claims (12)

  1. 基板を処理する処理室と、
    前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドと、
    前記シャワーヘッドに接続されたガス供給管と、
    前記処理室の下流側に接続された第一の排気管と、
    前記シャワーヘッドを構成する壁面の内、前記処理室に隣接する第一壁面とは異なる第二壁面に接続される第二の排気管と、
    前記第二の排気管に設けられた圧力検知部と、
    前記圧力検知部が所定の値よりも高い値を検出した場合に、前記シャワーヘッドが目詰まりしたと判断する判定部と、
    各構成を制御する制御部と
    を有する基板処理装置。
  2. 前記シャワーヘッドは、前記第一壁面には複数の分散孔が設けられており、
    前記第二壁面には前記第二の排気管が接続される請求項１記載の基板処理装置。
  3. 前記シャワーヘッドには、ガスをガイドするガスガイドが前記第一壁面の上方に構成され、前記第二の排気管は、高さ方向において、前記第一壁面と前記ガスガイドの下端との間に接続される請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記第二の排気管の内、前記圧力検知部の上流にはバルブが設けられる請求項１から請求項３の内、いずれか一項に記載の基板処理装置。
  5. 前記処理室の外周には前記処理室からの排気をバッファする排気バッファ室が設けられ、前記シャワーヘッド内のバッファ空間の容積は、前記処理室内の空間の容積と前記排気バッファ室内の空間の容積の和よりも小さくなるよう構成される請求項１から請求項４の内、いずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 前記シャワーヘッド内のバッファ空間の容積は、前記処理室の容積よりも小さくなるよう構成される請求項１から請求項５の内、いずれか一項に記載の基板処理装置。
  7. 前記シャワーヘッドには前記シャワーヘッド内のバッファ空間の温度を制御するシャワーヘッド温度制御部が設けられ、前記制御部は前記圧力検知部の温度が前記シャワーヘッド内のバッファ空間の温度よりも低くなるよう前記シャワーヘッド温度制御部を制御する請求項１から請求項６の内、いずれか一項に記載の基板処理装置。
  8. 前記制御部は、前記シャワーヘッドを介して前記処理室に原料ガスと前記原料ガスに反応する反応ガスを交互に供給すると共に、前記原料ガス供給と前記反応ガス供給の間に不活性ガスを供給し
    前記不活性ガスを供給する間、前記第二の排気管に設けられたバルブを開状態とするよう制御する請求項１から請求項７の内、いずれか一項に記載の基板処理装置。
  9. 更にアラーム報知部を有し、
    前記制御部は、前記圧力検知部で検知した圧力値が所定の範囲外であると判断したら、
    前記アラーム報知部がアラームを報知するよう制御する請求項１から請求項８の内、いずれか一項に記載の基板処理装置。
  10. 処理室に基板を搬入する工程と、
    前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドに処理ガスを供給しつつ、前記処理室に接続された第一の排気管から前記処理室の雰囲気を排気して基板を処理する工程と、
    前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドに不活性ガスを供給しつつ、前記シャワーヘッドを構成する壁面の内、前記処理室に隣接する第一壁面とは異なる第二壁面に接続された第二排気管から前記シャワーヘッドの雰囲気を排気し、前記第二排気管に設けられた圧力検知部によって圧力を検出し、前記圧力検知部が所定の値よりも高い値を検出した場合に、前記シャワーヘッドが目詰まりしたと判断する工程と
    を有する半導体装置の製造方法。
  11. 処理室に基板を搬入する手順と、
    前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドに処理ガスを供給しつつ、前記処理室に接続された第一の排気管から前記処理室の雰囲気を排気して基板を処理する手順と、
    前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドに不活性ガスを供給しつつ、
    前記シャワーヘッドを構成する壁面の内、前記処理室に隣接する第一壁面とは異なる第二壁面に接続された第二排気管から前記シャワーヘッドの雰囲気を排気し、前記第二排気管に設けられた圧力検知部によって圧力を検出し、前記圧力検知部が所定の値よりも高い値を検出した場合に、前記シャワーヘッドが目詰まりしたと判断する手順と、
    を実行させるプログラム。
  12. 処理室に基板を搬入する手順と、
    前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドに処理ガスを供給しつつ、前記処理室に接続された第一の排気管から前記処理室の雰囲気を排気して基板を処理する手順と、
    前記処理室の上流に設けられたシャワーヘッドに不活性ガスを供給しつつ、
    前記シャワーヘッドを構成する壁面の内、前記処理室に隣接する第一壁面とは異なる第二壁面に接続された第二排気管から前記シャワーヘッドの雰囲気を排気し、前記第二排気管に設けられた圧力検知部によって圧力を検出し、前記圧力検知部が所定の値よりも高い値を検出した場合に、前記シャワーヘッドが目詰まりしたと判断する手順と、
    をコンピュータに実行させるプログラムを記録する記録媒体。
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