半導体装置の製造方法
【課題】半導体製造プロセスにおけるガスの流量制御は、マスフローコントローラによって行われている。ここで使用される流量調整バルブは、流量を調整することに重点が置かれているため、閉鎖時にも微小ながらガスが流出する。このため、流量調整バルブの出力側に閉鎖特性の良好な開閉バルブが挿入されている。しかし、流量調整バルブと開閉バルブ間の流路系には、一定の容量を有するため、流量調整バルブが閉鎖されている間に、この流路系の圧力が流量調整バルブのリークを介して、上昇するという問題がある。このような出力側バルブ間空間の圧力上昇は、次に、開閉バルブが開いたときに、ガス被供給系への余剰のガス供給の原因となる。
【解決手段】本願発明は、マスフローコントローラのガス排出側の流量制御バルブと開閉バルブ間の圧力を計測することで、流量制御バルブの閉鎖時のリークガス流量を検知する半導体装置の製造方法である。
【解決手段】本願発明は、マスフローコントローラのガス排出側の流量制御バルブと開閉バルブ間の圧力を計測することで、流量制御バルブの閉鎖時のリークガス流量を検知する半導体装置の製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法におけるガス制御技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本特開平１１−２０２９４５号公報（特許文献１）または米国特許第６１２５８６９号公報（特許文献２）には、マスフローコントローラ（Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）の自己診断方法として、流量制御バルブが所定の開状態において流量制御バルブを含む前後の配管部に所定の圧力のガスを満たし、その後、流量制御バルブの出力側開閉バルブを開き、その際の出力側圧力変化を出力側に設けられたセンサで検出する技術が開示されている。
【０００３】
日本特開平５−１３４７６４号公報（特許文献３）には、マスフローコントローラの使用状態の検査方法として、流量制御バルブを含む前後の配管部に設けられた複数の圧力センサ、温度センサ等の上方から算出された流量制御バルブへの印加電圧と実際の印加電圧を比較する技術が開示されている。
【０００４】
日本特開２００４−２４６８２６号公報（特許文献４）には、マスフローコントローラの流量制御方法または動作モニタ方法として、流量制御バルブを含む前後の配管部に設けられた複数の圧力センサの出力を流量制御バルブの制御に利用するとともに、流量を監視する技術が開示されている。
【０００５】
日本特開２００４−２８０６８８号公報（特許文献５）には、マスフローコントローラの流量制御方法または動作モニタ方法として、マスフローメータ（Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｍｅｔｅｒ）およびバイパス路を含む前後の配管部に設けられた複数の流量制御バルブ、圧力センサの出力を流量制御バルブの制御に利用するとともに、流量を監視する技術が開示されている。
【０００６】
日本特開平５−２３３０６８号公報（特許文献６）には、マスフローコントローラの流量制御方法として、流量制御バルブの出力側の２箇所に設けられた圧力センサの出力を流量制御バルブの制御に利用する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２０２９４５号公報
【特許文献２】米国特許第６１２５８６９号公報
【特許文献３】特開平５−１３４７６４号公報
【特許文献４】特開２００４−２４６８２６号公報
【特許文献５】特開２００４−２８０６８８号公報
【特許文献６】特開平５−２３３０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
半導体製造装置等のガス等の流量制御は、サーマルマスフローセンサ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｓｅｎｓｏｒ）とパラレルに設けられたバイパス路、および、サーマルマスフローセンサの出力を参照して制御される電磁制御の流量調整バルブ等から構成されるマスフローコントローラによって行われている。この流量調整バルブは、流量を調整することに重点が置かれているため、閉鎖時にも微小ながらガスが流出する。すなわち、閉鎖時流出ガスの存在が不可避である。このため、流量調整バルブの出力側（下流側またはガス排出側）に閉鎖特性の良好な開閉バルブを挿入するのが一般的である。
【０００９】
しかし、流量調整バルブと開閉バルブ間の配管系は、一定の容量を有するため、流量調整バルブが閉鎖されている間に、このバルブ間空間の圧力が流量調整バルブのリークを介して（リークによって）、入力側（上流側又はガス流入側）圧力に向けて上昇するという問題がある。このような出力側バルブ間空間の圧力上昇は、次に、開閉バルブが開いたときに、ガス被供給系への余剰のガス供給によるプロセス異常の原因となる。
【００１０】
本願発明は、これらの課題を解決するためになされたものである。
【００１１】
本発明の目的は、余剰ガスが供給されることによるプロセス異常の低減を図った、信頼性の高い半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【００１４】
すなわち、本願の一つの発明は、半導体装置の製造工程において、マスフローコントローラのガス排出側の流量制御バルブと開閉バルブ間の圧力を計測することで、流量制御バルブが閉鎖している際に同流量制御バルブを通過するリークガスをモニタするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００１６】
すなわち、半導体装置の製造工程において、マスフローコントローラのガス排出側の流量制御バルブと開閉バルブ間の圧力を計測することで、流量制御バルブが閉鎖している際に同流量制御バルブを通過するリークガスをモニタすることで、ガス供給開始時における過剰供給等によるプロセス異常の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造を説明するための模式構成図である。
【図２】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の全体構成を示す模式構成図である。
【図３】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブ（たとえばピエゾ効果アクチュエータ等による電磁駆動型制御バルブ）の要部断面構造図である。
【図４】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の開閉バルブ（たとえば空圧駆動開閉バルブ）の要部断面構造図である。
【図５】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における流量制御バルブ閉鎖時のリーク検査シークエンスを示すブロックフロー図である。
【図６】図５における計算式を説明するための計算式説明図である。
【図７】図５における流量制御バルブ閉鎖時リーク検査における被測定領域の圧力変化の様子を示す圧力変化図である。
【図８】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブに使用される各種のアクチュエータの代表的な特性の比較説明図である。
【図９】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブの閉鎖時リークが大きいときの流量制御装置内の通過ガス実流量の時間変化図である。
【図１０】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブの閉鎖時リークが小さいときの流量制御装置内の通過ガス実流量の時間変化図である。
【図１１】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブの閉鎖時リークが大きいときのウエハ処理室直前のガス流路における通過ガス実流量の時間変化図である。
【図１２】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブの閉鎖時リークが小さいときのウエハ処理室直前のガス流路における通過ガス実流量の時間変化図である。
【図１３】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置（変形例：ベントラインを有するもの）におけるガス供給系の構成を簡略化して示した装置構成図である。
【図１４】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造等の変形例（ゲートバルブによるバイパスラインの閉鎖）を示す装置構成図である。
【図１５】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造等の変形例（スピンドルバルブによるバイパスラインの閉鎖）を示す装置構成図である。
【図１６】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造ならびに、その周辺構成等の変形例（外付け下流側開閉バルブ）を示す装置構成図である。
【図１７】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用するタングステン熱ＣＶＤ装置の模式断面図である。
【図１８】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用するタングステン熱ＣＶＤ装置のガス供給系の詳細構造を示すガス供給系詳細図である。
【図１９】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるタングステン熱ＣＶＤプロセスの詳細を示すプロセスのブロックフロー図である。
【図２０】本願の他の実施の形態の半導体装置の製造方法の要部であるアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスに使用するドライエッチング装置の模式断面図である。
【図２１】本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセスフロー図（コンタクトホール形成完了時点）である。
【図２２】本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセスフロー図（プラグ部の下層バリアメタル膜形成完了時点）である。
【図２３】本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセスフロー図（プラグ部の上層バリアメタル膜の形成完了時点）である。
【図２４】本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセスフロー図（タングステン膜埋め込み完了時点）である。
【図２５】本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセスフロー図（メタルＣＭＰの完了時点）である。
【図２６】本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセスフロー図（アルミニウム系配線膜のパターニングの完了時点）である。
【図２７】図２３に示す工程における不良発生のメカニズムを説明した模式デバイス断面図である。
【図２８】図２０に示す装置において、ウエハの吸着が不完全な場合を説明するエッチング装置の正断面図である。
【図２９】図１９のタングステン核形成ステップにおけるガス供給開始からその直後のタイミングを示すガス供給タイミングチャート（流量制御バルブ正常時）である。
【図３０】図１９のタングステン核形成ステップにおけるガス供給開始からその直後のタイミングを示すガス供給タイミングチャート（流量制御バルブ異常時に開始タイミング遅延を実施）である。
【図３１】図１９のタングステン核形成ステップにおけるガス供給開始からその直後のタイミングを示すガス供給タイミングチャート（流量制御バルブ異常時に設定流量変更を実施）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〔実施の形態の概要〕
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。
【００１９】
１．以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）ウエハ処理室に第１の半導体ウエハを導入する工程；
（ｂ）前記第１の半導体ウエハが導入された状態の前記ウエハ処理室に、流量制御装置を介して反応性ガスを導入しながら、ウエハ処理を実行する工程；
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記第１の半導体ウエハを前記ウエハ処理室から排出する工程；
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記ウエハ処理室に第２の半導体ウエハを導入する工程；
（ｅ）前記第２の半導体ウエハが導入された状態の前記ウエハ処理室に、前記流量制御装置を介して前記反応性ガスを導入しながら、前記ウエハ処理を実行する工程；
（ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記第２の半導体ウエハを前記ウエハ処理室から排出する工程、
ここで、前記流量制御装置は、以下を含む：
（ｐ）ガス流入口、ガス排出口、および、これらを結ぶガス流路；
（ｑ）前記ガス流入口および前記ガス排出口間の前記ガス流路に設けられた流量計測流路；
（ｒ）前記流量計測流路に設けられた流量センサ；
（ｓ）前記流量計測流路と並列に設けられたバイパス流路；
（ｔ）前記流量計測流路および前記バイパス流路の前記ガス排出口側に設けられた流量制御バルブ、
ここで、前記半導体装置の製造方法は、更に以下の工程を含む：
（ｇ）前記工程（ｂ）の後であって、前記工程（ｅ）の前に、前記流量制御装置内の前記流量制御バルブが閉鎖状態にあるときのガスリーク状態を検知する工程。
【００２０】
２．前記１項の半導体装置の製造方法において、前記ウエハ処理は、ＣＶＤ工程である。
【００２１】
３．前記１または２項の半導体装置の製造方法において、前記ウエハ処理は、タングステン膜のＣＶＤ工程である。
【００２２】
４．前記１から３項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記ウエハ処理は、タングステンプラグ埋め込み工程である。
【００２３】
５．前記１から４項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記ガスリーク状態の検知は、自動的に実行される。
【００２４】
６．前記１から５項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記ガスリーク状態の検知の結果、異常が発見されたときは、アラームが発せられる。
【００２５】
７．前記１から６項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記ガスリーク状態の検知の結果、異常が発見されたときは、前記工程（ｅ）の条件が変更される。
【００２６】
８．前記１から７項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記流量制御装置内には、前記バイパス流路を閉鎖するバルブが設けられており、このバイパス流路を閉鎖した状態で、前記流量計測流路によって、前記ガスリーク状態の検知を実行する。
【００２７】
９．前記１から８項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記流量制御装置は、更に以下を含む：
（ｕ）前記流量制御バルブと前記ガス排出口間の前記ガス流路の圧力を計測する圧力センサ、
ここで、前記ガスリーク状態の検知は、前記圧力センサを用いて実行される。
【００２８】
１０．前記１から９項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記流量制御装置は、更に以下を含む：
（ｖ）前記圧力センサと前記ガス排出口間の前記ガス流路に設けられ、前記流量制御バルブの開閉と製造装置制御系２７からの信号に基づき開閉する開閉バルブ。
【００２９】
１１．前記１０項の半導体装置の製造方法において、前記流量制御バルブと前記開閉バルブ間の前記ガス流路の容積は、２ｃｃ以下である。
【００３０】
１２．前記１０項の半導体装置の製造方法において、前記流量制御バルブと前記開閉バルブ間の前記ガス流路の容積は、１ｃｃ以下である。
【００３１】
１３．前記１０から１２項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｈ）前記工程（ｂ）の後であって、前記工程（ｇ）の前に、前記開閉バルブが閉鎖状態にあるときのガスリーク状態を検知する工程。
【００３２】
１４．前記１から１３項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記流量制御バルブは、ピエゾアクチュエータによって駆動されている。
【００３３】
１５．前記１０から１４項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記開閉バルブは、ガス圧によって駆動されている。
【００３４】
１６．前記７から１５項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程（ｅ）における前記条件の変更は、リークが検出されたガスに関して、そのリーク状態に応じて、そのガスの前記ウエハ処理室への導入タイミングを変更するものである。
【００３５】
１７．前記１６項の半導体装置の製造方法において、前記導入タイミングの変更は、タイミングの遅延である。
【００３６】
１８．前記７から１５項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程（ｅ）における前記条件の変更は、リークが検出されたガスに関して、そのリーク状態に応じて、そのガスの前記ウエハ処理室への導入量を変更するものである。
【００３７】
１９．前記１８項の半導体装置の製造方法において、前記導入量を変更は、前記ガスの導入量の設定値からリースしたガス量を減じて導入するものである。
【００３８】
２０．以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）ウエハ処理室に半導体ウエハを導入する工程；
（ｂ）前記半導体ウエハが導入された状態の前記ウエハ処理室に、流量制御装置を介して不活性ガスを断続的または連続的に導入しながら、ウエハ処理を実行する工程；
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記半導体ウエハを前記ウエハ処理室から排出する工程、
ここで、前記流量制御装置は、以下を含む：
（ｐ）ガス流入口、ガス排出口、および、これらを結ぶガス流路；
（ｑ）前記ガス流入口および前記ガス排出口間の前記ガス流路に設けられた流量計測流路；
（ｒ）前記流量計測流路に設けられた流量センサ；
（ｓ）前記流量計測流路と並列に設けられたバイパス流路；
（ｔ）前記流量計測流路および前記バイパス流路の前記ガス排出口側に設けられた流量制御バルブ、
ここで、前記半導体装置の製造方法は、更に以下の工程を含む：
（ｇ）前記流量制御装置内の前記流量制御バルブが閉鎖状態にあるときのガスリーク状態を検知する工程。
【００３９】
２１．前記２０項の半導体装置の製造方法において、前記ウエハ処理は、ドライエッチング工程である。
【００４０】
２２．前記２１項の半導体装置の製造方法において、前記ウエハ処理は、アルミニウム系配線膜のドライエッチング工程である。
【００４１】
２３．前記２０から２２項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記不活性ガスは、前記半導体ウエハの裏面を冷却するためのヘリウムを主要な成分とするガスである。
【００４２】
２４．前記２０から２３項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記ガスリーク状態の検知は、自動的に実行される。
【００４３】
〔本願における記載形式・基本的用語・用法の説明〕
１．本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクションに分けて記載する場合もあるが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しを省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
【００４４】
更に、本願において、「半導体装置」または「半導体集積回路装置」というときは、主に、各種トランジスタ（能動素子）単体、および、それらを中心に、抵抗、コンデンサ等を半導体チップ等（たとえば単結晶シリコン基板）上に集積したものをいう。ここで、各種トランジスタの代表的なものとしては、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に代表されるＭＩＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を例示することができる。なお、上述したＭｅｔａｌは、金属に限定されるものではなく、導電性を有する材質（例えば、ポリシリコンなど）をも含むものである。このとき、集積回路構成の代表的なものとしては、Ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴとＰチャネル型ＭＩＳＦＥＴを組み合わせたＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型集積回路に代表されるＣＭＩＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型集積回路を例示することができる。
【００４５】
今日の半導体集積回路装置、すなわち、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）のウエハ工程は、通常、原材料としてのシリコンウエハの搬入からプリメタル（Ｐｒｅｍｅｔａｌ）工程（Ｍ１配線層下端とゲート電極構造の間の層間絶縁膜等の形成、コンタクトホール形成、タングステンプラグ、埋め込み等からなる工程）あたりまでのＦＥＯＬ（Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ ｏｆ Ｌｉｎｅ）工程と、Ｍ１配線層形成から始まり、アルミニウム系のパッド電極上のファイナルパッシベーション膜へのパッド開口の形成あたりまで（ウエハレベルでのパッケージプロセスにおいては、当該プロセスも含む）のＢＥＯＬ（Ｂａｃｋ Ｅｎｄ ｏｆ Ｌｉｎｅ）工程に大別できる。ＦＥＯＬ工程の内、ゲート電極パターニング工程、コンタクトホール形成工程等は、特に微細な加工が要求される微細加工工程である。一方、ＢＥＯＬ工程においては、ビアおよびトレンチ形成工程、特に、比較的下層のローカル配線（たとえば４層程度の構成の埋め込み配線では、Ｍ１からＭ３あたりまで、１０層程度の構成の埋め込み配線では、Ｍ１からＭ５あたりまでの微細埋め込み配線）等において、特に微細加工が要求される。なお、「ＭＮ（通常Ｎ＝１から１５程度）」で、下から第Ｎ層配線を表す。Ｍ１は第１層配線であり、Ｍ３は第３層配線である。
【００４６】
２．同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「ＡからなるＸ」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかに、そうでない場合を除き、Ａ以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Ａを主要な成分として含むＸ」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、SiGe合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。
【００４７】
３．同様に、図形、位置、属性等に関して、好適な例示をするが、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、厳密にそれに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００４８】
４．さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。
【００４９】
５．「ウエハ」というときは、通常は半導体集積回路装置（半導体装置、電子装置も同じ）をその上に形成する単結晶シリコンウエハを指すが、エピタキシャルウエハ、ＳＯＩ基板、ＬＣＤガラス基板等の絶縁基板と半導体層等の複合ウエハ等も含むことは言うまでもない。
【００５０】
６．本願において、「半導体製造装置」とは、通常の半導体単体、半導体集積回路装置、および、液晶表示装置の製造に使用するＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置、エッチング装置、スパッタリング成膜装置、その他の表面処理装置等を含む。
【００５１】
７．本願において、圧力は大気圧１０１３００パスカルを基準として表示する。
【００５２】
〔実施の形態の詳細〕
実施の形態について更に詳述する。各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
【００５３】
また、添付図面においては、却って、煩雑になる場合または空隙との区別が明確である場合には、断面であってもハッチング等を省略する場合がある。これに関連して、説明等から明らかである場合等には、平面的に閉じた孔であっても、背景の輪郭線を省略する場合がある。更に、断面でなくとも、空隙でないことを明示するために、ハッチングを付すことがある。
【００５４】
１．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造及び動作、ならびに、半導体製造装置の全体構成等の説明（主に図１および図２）
図１は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造を説明するための模式構成図である。図２は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の全体構成を示す模式構成図である。これらに基づいて、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置の構造及び動作、ならびに、半導体製造装置の全体構成等を説明する。ここでは、マスフローコントローラ内に下流側空圧開閉バルブ、圧力センサ等を内蔵した例を示すが、これらは外付けでもよい。
【００５５】
図１に示すように、流量制御装置１（マスフローコントローラ）は、その主要部として、コンダクタンスの大きいバイパス流路５と、それに並列に連結されたコンダクタンスの小さい流量計測流路４をプロセスガス流入口２およびプロセス・ガス排出口３間のプロセスガス流路に有する。この流量計測流路４には、抵抗加熱体９，１０を含む流量センサ６（サーマルマスフローセンサ）が設けられており、抵抗加熱体９，１０とともに、ブリッジを形成するブリッジ型検出回路１５により、流量を検出している。検出された流量データは、増幅補正回路１６によって必要な増幅・補正がされた後、検出データ出力端子１８を介して製造装置制御系２７（図２）等に出力される。また、検出された流量データは、比較制御回路１７に送られ、設定値等入力端子１９を介して製造装置制御系２７から送られた流量設定データと比較され、その差分に対応して、ガス排出流路１１に設けられた流量制御バルブ７のバルブの状態が制御される。なお、ブリッジ型検出回路１５、増幅補正回路１６、比較制御回路１７等によって流量制御回路８が構成されている。流量制御バルブ７は、流量を安定制御するためのものであるから、一般的な空圧開閉バルブのようにシャットオフ特性は、良好ではなく、閉鎖状態でも若干のリークが伴う。このため、流量制御バルブ７とプロセスガス排出口３の間のガス排出流路１１上には、開閉バルブ１２（空圧開閉バルブ）が設けられている。この開閉バルブ１２は、空圧入力端子２１を介して、製造装置制御系２７により空圧制御されている。流量制御バルブ７と開閉バルブ１２の間のガス排出流路１１には、その部分の圧力を測定するために、圧力センサ１４が設けられている。圧力センサ１４の出力は、その検知圧力を出力する外部出力端子２２を介して、直接、製造装置制御系２７に供給可能である。また、圧力センサ１４は、流量制御回路８を介して、製造装置制御系２７等とデータのやり取りが可能とされている。すなわち、圧力センサ１４から流量制御回路８、製造装置制御系２７等にデータ及び信号を出力したり、流量制御回路８、製造装置制御系２７等によって圧力センサ１４が制御されたりすることができる構成となっている。
【００５６】
次に、図２により、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置２３の全体構成を説明する。図２に示すように、プロセスガス定圧ソース２４（ＷＦ６を例にとると、たとえば１０００００パスカル程度、以下特に断らない限り、ガスはＷＦ６とする）から供給されたプロセスガスはガス流入流路２５を介して、図１で説明した流量制御装置１に供給される。その後、流量制御装置１を通過したプロセスガスは、ガス排出流路１１を介して、半導体ウエハ２８を処理するためのウエハ処理室２６（プロセスチャンバ）に供給される。ここで、ウエハ処理室２６、流量制御装置１等は、製造装置制御系２７によって、直接又は間接的に制御されている。なお、製造装置制御系２７は、半導体製造装置２３に内蔵されている場合もあるが、半導体製造装置２３の外部に設けられていてもよいし、半導体製造装置２３に内蔵された制御系と半導体製造装置２３の外部に設けられた制御系の両方を含む制御系であってもよい。
【００５７】
２．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）等に使用される流量制御バルブ及び開閉バルブの詳細説明（主に図３および図４、および図８）
このセクションでは、セクション１で説明した流量制御バルブ及び開閉バルブの構造の概要を説明する。
【００５８】
図３は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブ（たとえばピエゾ効果アクチュエータ等による電磁駆動型制御バルブ）の要部断面構造図である。図４は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の開閉バルブ（たとえば空圧駆動開閉バルブ）の要部断面構造図である。図８は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブに使用される各種のアクチュエータの代表的な特性の比較説明図である。これらに基づいて、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）等に使用される流量制御バルブ及び開閉バルブの詳細構造等を説明する。
【００５９】
まず、図１に説明した流量制御装置１に内蔵された流量制御バルブ７の一例について説明する。図３に示すように、ピエゾ効果アクチュエータ駆動型の流量制御バルブ７は、ガス流入部３１とガス排出部３２の間に、比較的硬質の流量制御面４３（通常、円環状）および、それを取り巻くように出力側空洞４４（通常、円環状）が設けられている。これらに対向するように、金属ダイヤフラム３３が配置されており、この金属ダイヤフラム３３をピエゾ効果アクチュエータ３４が微小変形して、金属ダイヤフラム３３の下面と流量制御面４３との間の微小間隔を制御することにより、ガス流量を制御している。
【００６０】
なお、流量制御バルブ７のアクチュエータ３４の形式には、図８に示すように、ピエゾ方式、ソレノイド方式、サーマル方式等があるが、ここで説明したピエゾ方式は、速度の速さ、駆動力等において優れているが、ソレノイド方式、サーマル方式等も適用できることは言うまでもない。
【００６１】
一方、開閉バルブ１２の方は、図４に示すように、プロセスガス流入部４１とプロセスガス排出口３の間のプロセスガス流路にシールリング設置部４０を設け、そこにシール樹脂リング３８を設置し、それに対向するように金属ダイヤフラム３７をシリンダ３５との間に設ける。そして、空圧入力端子２１から空圧室３６に供給された圧搾空気（空圧）によってピストン３９を駆動することで、金属ダイヤフラム３７をシール樹脂リング３８に押し付けることによって、完全閉鎖を達成する。
【００６２】
ここで説明したように、流量制御バルブ７は原理的に完全閉鎖を達成できないので、図１に示したように、流量制御バルブ７の下流側には、開閉バルブ１２を挿入して相互に連動して開閉するようにしている。
【００６３】
３．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における流量制御バルブ閉鎖時のリークチェックシークエンス等の説明（主に図５から図７）
このセクションでは、セクション１及び２の記載を踏まえて、流量制御バルブ閉鎖時のリークチェックシークエンス（流量制御バルブ閉鎖時のリーク・チェックを自動的に実行するシークエンス）を具体的に説明する。ここでは、フルスケールの流量が３０ＳＣＣＭ程度のマスフローコントローラを例にとり説明する。
【００６４】
図５は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における流量制御バルブ閉鎖時リーク検査シークエンスを示すブロックフロー図である。図６は図５における計算式を説明するための計算式説明図である。図７は図５における流量制御バルブ閉鎖時リーク検査における被測定領域の圧力変化の様子を示す圧力変化図である。これらに基づいて、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における流量制御バルブ閉鎖時のリークチェックシークエンス等を説明する。
【００６５】
図７（および図１）に示すように、流量制御バルブ７および開閉バルブ１２が開放状態にあるときは、流量制御バルブ７と開閉バルブ１２の間のガス排出流路１１の圧力は、比較的低い値Ｐ１（たとえば、−１０１３００パスカル程度）に留まっている。この時点で、流量制御バルブ閉鎖時のリークチェックを開始する（図５の閉鎖時リーク確認プロセス・スタート５０）。閉鎖時のリーク確認プロセスのスタート時点において、流量制御バルブ７と開閉バルブ１２の間のガス排出流路１１の圧力Ｐ１の測定が圧力センサ１４を用いて行われる（図５の基準圧力測定５１ａ）のとほぼ同時に、流量制御バルブ７と開閉バルブ１２が閉鎖される。この圧力Ｐ１の値は、図２に示すウエハ処理室２６の圧力に対応しており、真空処理装置であれば、真空、すなわち、大気圧に比べて非常に低い値であり、常圧処理装置であれば、大気圧程度である。
【００６６】
この後、流量制御バルブ７と開閉バルブ１２の間のガス排出流路１１の圧力は、徐々に上昇する。Ｘ分後（たとえば０．２分後）に、再び流量制御バルブ７と開閉バルブ１２の間のガス排出流路１１の圧力Ｐ２（たとえば１０００００パスカル程度）の測定が圧力センサ１４を用いて行われる（図５の到達圧力測定５１ｂ）。次に、図６に示す計算式が参照され、閉鎖時リーク量が計算される（図５の計算式参照ステップ５２）。すなわち、流量制御バルブ７と開閉バルブ１２の間のデッドスペースの容量Ｙ＝０．６ｃｃ程度としたとき、
閉鎖時リーク量（実測閉鎖時リーク量）は、０．１ＳＣＣＭ程度となる。なお、ここまでのアルゴリズムは、流量制御回路８または製造装置制御系２７内に格納されている。
【００６７】
次に、図５に示すように、この算出した閉鎖時の実測リーク量と閾値として設定された閉鎖時の設定リーク量（たとえば、０．１５ＳＣＣＭ）が比較され、実測リーク量が設定リーク量より小さければ、問題なしとして、たとえば、生産が続行される（生産続行判断５４）。反対に、実測リーク量が設定リーク量以上であれば、アラームが出される（アラーム生成ステップ５５）。ここで、必要があるときは、流量制御バルブ７が交換等される（流量制御バルブ交換ステップ５６）。
【００６８】
また、異常が検出されたときは、後続のウエハ処理の際のガス供給量を自動的に調整するようにしてもよい。たとえば、セクション１０の六フッ化タングステンガスやセクション１１の冷却ガスの供給量を自動的に変化させるようにしてもよい。
【００６９】
４．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置または流量制御装置についての考察（主に図９から図１２）
このセクションでは、セクション１から３に説明した実施の形態のメリットや、それを使用しない場合の問題点などについて考察する。
【００７０】
図９は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブの閉鎖時リークが大きいときの流量制御装置内の通過ガス実流量の時間変化図である。図１０は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブの閉鎖時リークが小さいときの流量制御装置内の通過ガス実流量の時間変化図である。図１１は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブの閉鎖時リークが大きいときのウエハ処理室直前のガス流路における通過ガス実流量の時間変化図である。図１２は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブの閉鎖時リークが小さいときのウエハ処理室直前のガス流路における通過ガス実流量の時間変化図である。以下では、図１を参照しつつ、これらの図に基づいて、前記実施の形態のメリットや、それを使用しない場合の問題点などについて説明する。
【００７１】
まず、閉鎖時リークが大きいときポイントＡ（図２および図３）における実流量の時間変化を図９により説明する。図９に示すように、流量制御バルブ７および開閉バルブ１２が開くと、比較的短い時間で、流量は設定流量に向けて立ち上がり、急速に収束する。次に、閉鎖時リークが小さいときポイントＡ（図２および図３）における実流量の時間変化を図１０により説明する。図１０に示すように、このときも、流量制御バルブ７および開閉バルブ１２が開くと、比較的短い時間で、流量は設定流量に向けて立ち上がり、急速に収束する。すなわち、ポイントＡ（図２および図３）における実流量の時間変化は、実質的に閉鎖時リーク量に依存しないことがわかる。これは、閉鎖時リークによる余剰ガスは、ポイントＡよりも下流にあるからである。
【００７２】
次に、ポイントＢ（図２および図３）における実流量の時間変化を見る。まず、閉鎖時リークが大きいときポイントＢ（図１）における実流量の時間変化を図１１により説明する。図１１に示すように、流量制御バルブ７および開閉バルブ１２が開くと、比較的短い時間で、流量は設定流量に向けて立ち上がるが、設定流量を超えてオーバシュートし、その後時間をかけて設定流量に収束する。このような場合は、網掛け部分がガスの過剰供給に対応する。これに対して、閉鎖時リークが小さいときポイントＢ（図１）における実流量の時間変化を図１２により説明する。図１２に示すように、流量制御バルブ７および開閉バルブ１２が開くと、比較的短い時間で、流量は設定流量に向けて立ち上がり、急速に収束する。すなわち、閉鎖時リークが小さいときは、ポイントＡと同一の挙動を示す。これは、閉鎖時リークが小さいときは、流量制御バルブ７と開閉バルブ１２の間のデッドスペースに余剰のガスが蓄積されていないからである。
【００７３】
このように前記実施の形態のように、閉鎖時リークを簡単な手続きで確認可能な半導体製造装置２３または流量制御装置１を使用することで、流量制御バルブ７と開閉バルブ１２の間のデッドスペースに蓄積した余剰ガスによる種々の問題を回避することができる。なお、これらの問題が特に重要なマスフローコントローラ（流量制御装置）は、主にフルスケール流量が１ＳＣＣＭ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｃｕｂｉｃ Ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ、すなわち、摂氏０度、１気圧の条件で１ｃｃ/分）から１０００ＳＣＣＭ程度の範囲のものである。
【００７４】
なお、流量制御バルブ７と開閉バルブ１２の間のデッドスペースの容量が小さいほど、余剰ガスの蓄積による問題は小さくなるので、デッドスペースの容量は、できるだけ小さい方がよい。前記実施の形態では、たとえば０．６ｃｃ程度とされているが、実用的な範囲では、２ｃｃ以下が望ましい。また、量産上、１ｃｃ以下が特に好適である。
【００７５】
このデッドスペースの容量を小さく押さえるには、開閉バルブ１２および圧力センサ１４のいずれか一方または、両方を流量制御装置１の内部に取り込むことが特に有効である。
【００７６】
また、前記実施の形態においては、流量制御バルブ７と開閉バルブ１２の間に実質的なオリフィスが存在しないので、流量制御装置または半導体製造装置の流量制御部としての自由度を確保することができる。
【００７７】
５．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の全体構成に関する変形例（ベントラインを有するもの）等の説明（主に図１３）
このセクションでは、セクション１の図２に示す本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の全体構成に対する変形例を説明する。
【００７８】
図１３は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置（変形例：ベントラインを有するもの）におけるガス供給系の構成を簡略化して示した装置構成図である。
【００７９】
図１３に示すように、ウエハ処理室２６の直前のガス排出流路１１に三方切り替え開閉バルブ１３が設けられており、ガスをウエハ処理室２６に供給開始する前に、ベントライン２０にガスを迂回させて、ガス流の安定化を図り、安定した段階で、三方切り替え開閉バルブ１３を切り替えて、ガスをウエハ処理室２６に供給開始用にしたものである。この場合にも、セクション１から４で説明したのと同様に、流量制御バルブの閉鎖時リークチェックを適用すると、ガス供給初期の過剰供給によるプロセス上の弊害を回避することができる。この場合には、特に、ガスの安定か時間が短縮できることから、ベントライン２０によってガスを捨てる時間を短縮することができるため、貴重なガスの節約に有効である。
【００８０】
なお、その他の点については、図２に関して説明したところと同じであるので、当該説明は繰り返さない。
【００８１】
６．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造等の変形例（ゲートバルブによるバイパスラインの閉鎖）の説明（主に図１４）
このセクションでは、セクション１の図１に示す本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部である流量制御装置（マスフローコントローラ）において、付加的な圧力センサ等を使用しない流量制御バルブの閉鎖時リークチェックが可能な変形例について説明する。
【００８２】
図１４は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造等の変形例（ゲートバルブによるバイパスラインの閉鎖）を示す装置構成図である。
【００８３】
図１４に示すように、図１のマスフローコントローラ１との相違点は、バイパス流路５を閉鎖できるように、同部にゲートバルブ２９が設けられていることと、流量制御バルブ７と下流側開閉バルブ１２間の流路に圧力センサ１４がない点である（なお、圧力センサがあってもよい）。この場合、流量制御バルブ７の閉鎖時リークチェックを行うには、図５の場合と若干相違する。すなわち、流量制御バルブ７および下流側開閉バルブ１２を閉鎖した状態で、ゲートバルブ２９を閉鎖することでバイパス流路５を閉鎖すると、マスフローコントローラ１内のガス流路を流れるガスは全て流量計測流路４を通過することとなる。そうすると、このときの流量計測流路４の流量が、流量制御バルブの閉鎖時リーク流量となる。そして、この閉鎖時リーク流量が一定の基準値以上であるとき、図５と同様にアラームを送出し、必要な処理開始、または、処理停止信号を送出する。
【００８４】
この例は、圧力範囲の関係で、圧力センサ（真空計）１４の精度が出ないとき等（使用困難なとき）に有効である。
【００８５】
７．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造等の変形例（スピンドルバルブによるバイパスラインの閉鎖）の説明（主に図１５）
このセクションでは、セクション１の図１に示す本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部である流量制御装置（マスフローコントローラ）において、付加的な圧力センサ等を使用しない流量制御バルブの閉鎖時リークチェックが可能な他の変形例について説明する。
【００８６】
図１５は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造等の変形例（スピンドルバルブによるバイパスラインの閉鎖）を示す装置構成図である。
【００８７】
セクション６とまったく同様であるが、図１５に示すように、図１４におけるゲートバルブ２９をスピンドルバルブ３０に代えたところが特徴である。残余の点は、セクション６と同じである。この場合、バイパス流路５の閉鎖は、スピンドルバルブ３０を右側に移動させることによって行われる。この例は、スピンドルバルブ型のバイパス流路５を有するマスフローコントローラ１を使用する場合に特に有効である。
【００８８】
８．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造ならびに、その周辺構成等の変形例（外付け下流側開閉バルブ）の説明（主に図１６）
このセクションでは、セクション１の図１に示す本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部である流量制御装置（マスフローコントローラ）における下流側の開閉バルブ１２（空圧開閉バルブ）を外付けとした図２及び図１３等の半導体製造装置のガス供給系の全体構成に対する変形例について説明する。
【００８９】
また、併せて、流量制御バルブの閉鎖時リークチェックの前に、下流側の開閉バルブ１２（図１６、他の図においても同じ）の閉鎖時リークチェックを実施することについて説明する。
【００９０】
図１６は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造ならびに、その周辺構成等の変形例（外付け下流側開閉バルブ）を示す装置構成図である。
【００９１】
図１６に示すように、ここでは、図１の場合と相違して、下流側の開閉バルブ１２がマスフローコントローラ１に対して、外付けとなっているところが特徴である。その他の点については、図１、図２等について説明したところと、同一であり、それらの点については、説明を繰り返さない。
【００９２】
次に、この例を利用して、流量制御バルブ７と下流側の開閉バルブ１２が同時にリークした結果、流量制御バルブ７の閉鎖時リークチェックが正しく行えない可能性を排除するため、開閉バルブ１２のリーク状態を事前に実行するリークチェック（以下、事前下流側開閉バルブ閉鎖時リークチェック、と称す）について説明する。この事前下流側開閉バルブ閉鎖時リークチェックは、この例に限らず、すでにある上流側の開閉バルブ４２を利用して、または、新たに取り付けた上流側の開閉バルブ４２を利用して、図１，２，１３−１５，１８、および２０の例においても同様に適用することができる。
【００９３】
事前下流側開閉バルブ閉鎖時リークチェックは、以下の手順で、望ましくは、流量制御バルブの閉鎖時のリークチェックの直前に実施する。ただし、バルブの状態が変化しない程度の間隔をあけて実施することも可能である。その方が、装置の遊休時間を利用できるメリットがある。
【００９４】
まず、上流側の開閉バルブ４２および流量制御バルブ７を開の状態で、検査対象の下流側の開閉バルブ１２を閉じて、開閉バルブ１２の上流側にガスを充填する。次に、開閉バルブ４２を閉じて、圧力センサ１４（圧力計）の変化を見て、圧力の変化が一定の基準値以上であれば、異常と判断して、図５と同様にアラームを送出し、必要な処理開始、または、処理停止信号を送出する。また、必要があれば、下流側の開閉バルブ１２の交換を行う（または、交換が必要な旨の信号を発出する）。一方、圧力の変化が一定の基準値に達しない場合は、正常として、図５と同様に、次の流量制御バルブ７の閉鎖時リークチェックを実施する。
【００９５】
９．本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセス・フローの説明（主に図２１から図２６）
このセクションでは、セクション１０および１１で説明する要素プロセスを含む半導体製造プロセスの一連の流れ（先の要素プロセス周辺を例示）をデバイス断面フローにより簡単に説明する。
【００９６】
図２１は本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセス・フロー図（コンタクト・ホール形成完了時点）である。図２２は本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセスフロー図（プラグ部の下層バリアメタル膜の形成完了時点）である。図２３は本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセスフロー図（プラグ部の上層バリアメタル膜の形成完了時点）である。図２４は本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチング・プロセスを含むデバイス断面プロセスフロー図（タングステン膜埋め込み完了時点）である。図２５は本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセスフロー図（メタルＣＭＰの完了時点）である。図２６は本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセスフロー図（アルミニウム系配線膜パターニング完了時点）である。これらに基づいて、本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセスフローを説明する。
【００９７】
図２１に示すように、たとえば、Ｐ型単結晶シリコン基板２８の表面側２８ａの表面内にＳＴＩ埋め込み絶縁膜７１（フィールド絶縁膜）、およびＮチャネルＭＩＳＦＥＴ８０の一部となるＮ型高濃度ソース・ドレイン領域７２、Ｎ型ソース・ドレインのエクステンション領域７３等を形成する。更に、半導体ウエハ２８の表面２８ａ上にＮチャネルＭＩＳＦＥＴ８０の一部となるゲート絶縁膜７４、ポリシリコン等のゲート電極７５、キャップ絶縁膜７６、サイドウォールスペーサ絶縁膜７７等を形成する。これらの上に、プリメタル絶縁膜７８を形成し、コンタクトホール７９を開口する。
【００９８】
次に、図２２に示すように、半導体ウエハ２８の表面２８ａ上のほぼ全面に、たとえばスパッタリング成膜等により、プラグ部の下層バリアメタル膜８１（たとえば数ｎｍから１０ｎｍ程度の厚さのチタン膜）を形成する。
【００９９】
次に、図２３に示すように、半導体ウエハ２８の表面２８ａ上のほぼ全面に、たとえばスパッタリング成膜等（先のチタン膜の上部の窒化等で形成してもよい）により、プラグ部の上層バリアメタル膜８２（たとえば数ｎｍから１０ｎｍ程度の厚さの窒化チタン膜）を形成する。
【０１００】
次に、図２４に示すように、半導体ウエハ２８の表面２８ａ上のほぼ全面に、たとえば、セクション１０に示す方法により、たとえば２００ｎｍ程度の厚さのタングステン膜８３でコンタクトホール７９を埋め込むとともに、プリメタル絶縁膜７８の上面を覆う。
【０１０１】
次に、図２５に示すように、メタルＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等により、コンタクトホール７９外およびプリメタル絶縁膜７８の上面の下層バリアメタル膜８１、上層バリアメタル膜８２およびタングステン膜８３を除去し、上面を平坦化する。
【０１０２】
次に、図２６に示すように、半導体ウエハ２８の表面２８ａ上のほぼ全面に、たとえばスパッタリング成膜等により、配線の下層バリアメタル膜９１（たとえば１０ｎｍ程度の厚さのチタン膜）を形成する。続いて、半導体ウエハ２８の表面２８ａ上のほぼ全面に、たとえばスパッタリング成膜等により、配線の上層バリアメタル膜９２（たとえば３０ｎｍ程度の厚さの窒化チタン膜）を形成する。更に、半導体ウエハ２８の表面２８ａ上のほぼ全面に、たとえばスパッタリング成膜等により、たとえば３００ｎｍ程度の厚さの第１層目のアルミニウム系配線膜主要部９３（数重量％程度の銅を添加したアルミニウム合金膜）を形成する。次に、半導体ウエハ２８の表面２８ａ上のほぼ全面に、たとえばスパッタリング成膜等により、たとえば１０ｎｍ程度の厚さのキャップメタル膜９４（チタン膜）を形成する。最後に半導体ウエハ２８の表面２８ａ上のほぼ全面に、たとえばスパッタリング成膜等により、反射防止膜９５（窒化チタン膜）を形成する。
【０１０３】
次に、この多層膜、すなわち、アルミニウム系配線膜９６をドライエッチング等により、パターニングすることによって、図２６に示すような形状となる。以後は、通常の配線プロセスの繰り返しであるので、それらは繰り返さない。
【０１０４】
ここで説明したタングステン膜のＣＶＤプロセスの詳細及びその際に発生するプロセストラブルを回避する手法について、セクション１０に説明する。
【０１０５】
また、ここで説明したアルミニウム系配線膜９６のドライエッチングの際に発生するプロセストラブルを回避する手法について、セクション１１に説明する。
【０１０６】
１０．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法の要部であるタングステンＣＶＤプロセスの説明（主に図１７から図１９、および図２９から図３１）
このセクションでは、セクション３で説明した流量制御バルブの閉鎖時リークチェックプロセスを具体的な半導体製造要素プロセスに組み込んだ例を説明する。このでは、タングステン熱ＣＶＤプロセスについて具体的に説明する。
【０１０７】
図１７は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用するタングステン熱ＣＶＤ装置の模式断面図である。図１８は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用するタングステン熱ＣＶＤ装置のガス供給系の詳細構造を示すガス供給系詳細図である。図１９は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるタングステン熱ＣＶＤプロセスの詳細を示すプロセス・ブロック・フロー図である。図２９は図１９のタングステン核形成ステップにおけるガス供給開始からその直後のタイミングを示すガス供給タイミングチャート（流量制御バルブ正常時）である。図３０は図１９のタングステン核形成ステップにおけるガス供給開始からその直後のタイミングを示すガス供給タイミングチャート（流量制御バルブ異常時に開始タイミング遅延を実施）である。図３１は図１９のタングステン核形成ステップにおけるガス供給開始からその直後のタイミングを示すガス供給タイミングチャート（流量制御バルブ異常時に設定流量変更を実施）である。これらに基づいて本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法の要部であるタングステンＣＶＤプロセスを説明する。
【０１０８】
まず、使用する熱ＣＶＤ装置４５を簡単に説明する。図１７に示すように、ウエハ処理室２６内には、ウエハ・ホルダ４７が設けられており、その上面近傍には、ヒータ４８が埋め込まれている。ウエハホルダ４７上には、半導体ウエハ２８がその表側主面２８ａ（裏面２８ｂの反対の面）を上にして設置される。半導体ウエハ２８の上方には、シャワーヘッド４６が設けられており、ウエハ処理室のガス導入路１１を介して、必要に応じて反応性ガス、プロセスガス、キャリアガス、パージガス、クリーニングガス、その他の添加ガス等が供給される。ウエハ処理室２６の下方には、真空排気系５７（排気管）が接続されており、たとえばドライポンプ５８等により、必要に応じて真空引きされる。
【０１０９】
図１８は図１７におけるガス排出流路１１（ウエハ処理室のガス導入路）の上流の一例の詳細構成を示している。各ガス流路の最上流端は、アルゴンガス源、六弗化タングステン源、モノシランガス源、水素ガス源、窒素ガス源等が接続されており、それぞれの上流側開閉バルブ（空圧開閉バルブ）４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅおよび流量制御装置（マスフローコントローラ）１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅを介して、基本的にガス排出流路１１に合流している（複数のガス導入管１１を通してウエハ処理室２６に至る場合もあるが、ここでは本質的でないので、簡素化して説明する）。
【０１１０】
次に、タングステン熱ＣＶＤプロセスの詳細ステップを説明する。図１９（併せて図１７及び図１８参照）に示すように、まず、ウエハ処理室２６に半導体ウエハ２８（第１の半導体ウエハ）を導入する（ウエハ導入ステップ１０１）。
【０１１１】
次に、不活性ガス等（たとえば、各ガスの流量はアルゴンガス３００ＳＣＣＭ程度、窒素ガス３００ＳＣＣＭ程度）の導入を開始する（ガス導入開始ステップ１０２）。このステップの所要時間は、たとえば、６秒程度である。
【０１１２】
次に、ウエハ２８をたとえば摂氏３９０度程度まで加熱する（ウエハ加熱ステップ１０３）。このときの各供給ガスの流量は、たとえば、モノシランガス３０ＳＣＣＭ程度、アルゴンガス２０００ＳＣＣＭ程度、窒素ガス３００ＳＣＣＭ程度である。このステップの所要時間は、たとえば、１５秒程度である。
【０１１３】
この後、図19に一点破線で示すようにタングステン核生成処理１０４に移行するのがプロセスの安定性等の観点から好適である。すなわち、タングステン核生成処理１０４における各ガスの流量制御バルブの働きが正常な場合は、通常のシークエンスに従ってタングステン核生成処理１０４に移行して、図２９に示すようなタイミングで各プロセスガスの供給を開始する。
【０１１４】
但し、WF6用マスフローコントローラ１ｂに閉鎖時リークがあることが分かっていた場合はウエハ加熱ステップ１０３のまでに（またはその後、速やかに）、ＷＦ６導入タイミング変更１０３‘のプロセスを実行し、WF6用マスフローコントローラ１ｂの閉鎖時リーク量に応じて、ＷＦ６ガス導入タイミングを例えば０．５秒遅らせる等の処置を講ずる（図３０）ことにより、WF6用マスフローコントローラ１ｂが閉鎖時リーク状態のままでも生産続行が可能である。また、別の閉鎖時リーク回避手段として、ＷＦ６導入量変更１０３’では閉鎖時リークしたＷＦ６のガス量が分かっている場合にはその量をWF6用マスフローコントローラ１ｂの設定値にフィードバック掛ける方法も有効である（図３１）。このようなタイミング変更、導入量変更等の処理により、バルブの交換寿命を延ばすことが可能となる。また、閉鎖時リークがあまり大きくないときの簡便な対策としては、リークチェック後に問題の流量制御装置（この例では流量制御装置１ｂ）の流量制御バルブ７（図１）と開閉バルブ１２の間の流路をたとえばウエハ処理室２６側の排気系を用いて真空排気（排気時間は、たとえば５秒程度）してやればよい。
【０１１５】
次に、タングステン核生成処理１０４（真空度は、たとえば３０００パスカル程度、ウエハ温度は、摂氏３９０度程度のままである）を実行して、たとえば１０ｎｍ程度のタングステン膜を形成する。このときの各供給ガスの流量は、たとえば、六弗化タングステンガス４０ＳＣＣＭ程度、モノシランガス１０ＳＣＣＭ程度、水素ガス１０００ＳＣＣＭ程度、アルゴンガス１０００ＳＣＣＭ程度、窒素ガス３００ＳＣＣＭ程度である。このステップの所要時間は、たとえば、１０秒程度である。
【０１１６】
次に、中間ガスパージ１０５を実行する。このときの各供給ガスの流量は、たとえば、水素ガス２０００ＳＣＣＭ程度、アルゴンガス３０００ＳＣＣＭ程度、窒素ガス３００ＳＣＣＭ程度である。このステップの所要時間は、たとえば、３秒程度である。
【０１１７】
次に、埋め込みタングステン成膜ステップ１０６（真空度は、たとえば１００００パスカル程度、ウエハ温度は、摂氏３９０度程度のままである）を実行して、たとえば２００ｎｍ程度のタングステン膜を形成する。六弗化タングステンガス８０ＳＣＣＭ程度、水素ガス５００ＳＣＣＭ程度、アルゴンガス１０００ＳＣＣＭ程度である。このステップの所要時間は、たとえば、７０秒程度である。
【０１１８】
次に、最終ガスパージ１０７を実行する。このときの各供給ガスの流量は、たとえば、水素ガス５００ＳＣＣＭ程度、アルゴン・ガス１０００ＳＣＣＭ程度、窒素ガス３００ＳＣＣＭ程度である。このステップの所要時間は、たとえば、１０秒程度である。
【０１１９】
次に、半導体ウエハ２８（第１の半導体ウエハ）をウエハ処理室２６から排出する（ウエハ排出ステップ１０８）。続いて、ウエハ処理室２６に次の半導体ウエハ２８（第２の半導体ウエハ）を導入する。以後、これまでと同様に、ウエハ導入ステップ１０１からウエハ排出ステップ１０８（単位ウエハ処理サイクル）を繰り返す。そして、通常、この単位ウエハ処理サイクルを当該バッチに属するウエハが全て処理されるまで継続する。
【０１２０】
このとき、図１９に示すように、六弗化タングステンガス系について、埋め込みタングステン成膜ステップ１０６完了後、六弗化タングステンガス系（六弗化タングステンガス源、上流側開閉バルブ４２ｂ、マスフローコントローラ１ｂ、ウエハ処理室のガス導入路１１、ウエハ処理室２６等からなる系）について、流量制御バルブ閉鎖時のリークチェックステップ１０９を実行する。この流量制御バルブ閉鎖時のリークチェックステップ１０９の手順は、図５について説明したところと同一である。このとき、図１８の上流側の開閉バルブ４２ｂは、終始、開状態である。このようなチェックを実行するのは、前にも説明したように、流量制御バルブ７が閉鎖時にリークすると、流量制御バルブ７と下流側の開閉バルブ１２間の流路に過剰なガス（たとえば、六弗化タングステンガス）が蓄積して、核生成ステップ１０４の初期において、過剰に導入された六弗化タングステンガスの弗素成分が下地のバリアメタルをエッチングすることでデバイス不良を惹起するからである。
【０１２１】
この流量制御バルブ閉鎖時のリークチェックステップ１０９は、バッチ内においては、先行するウエハ（第１のウエハ）と次のウエハ（第２のウエハ）に対するタングステン成膜処理の間に実行すればよい。なお、全てのウエハ処理間で実行してもよいが、数枚おきやバッチ内で１回から数回行うようにしてもよい。また、バッチ間においても、先行するバッチの最後のウエハ（第１のウエハ）と次のバッチの最初のウエハ（第２のウエハ）に対するタングステン成膜処理の間に実行すればよい。
【０１２２】
また、同様なリークチェックは必要に応じて、シランガス（ＳｉＨ４）他のマスフローコントローラへも適用されることは言うまでもない。
【０１２３】
１１．本願の他の実施の形態の半導体装置の製造方法の要部であるアルミニウム系配線のドライエッチング・プロセスの説明（主に図２０）
このセクションでは、セクション９と同様に、セクション３で説明した流量制御バルブの閉鎖時リークチェックプロセスを具体的な半導体製造要素プロセスに組み込んだ例を説明する。この例では、アルミニウム系配線のドライエッチングプロセスについて具体的に説明する。
【０１２４】
図２０は本願の他の実施の形態の半導体装置の製造方法の要部であるアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスに使用するドライエッチング装置の模式断面図である。
【０１２５】
まず、本願の他の実施の形態の半導体装置の製造方法の要部であるアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスに使用するエッチング装置５９の構造を説明する。図２０に示すように、ウエハ処理室２６内には、ウエハホルダ４７が設けられており、その上面には、被処理半導体ウエハ２８がその表側面２８ａを上にして設置される。ウエハホルダ４７内及び、その裏面側にはウエハ裏面冷却ガス系６０（冷却ガス流路）が設けられており、ガス定圧ソース２４から、たとえば、ヘリウムガス等の不活性ガス（冷却ガス）が流量制御装置７を介して供給されている。これによって、ドライエッチングにおいては、ウエハ８の温度は、たとえば摂氏４０度程度の温度に保たれている。
【０１２６】
ここで、半導体ウエハ２８の裏面２８ｂにおけるヘリウムガス圧は、一定の値（たとえば１キロＰａ（パスカル）程度）になるように、圧力センサ１４（真空計）からの信号を受けて、流量制御装置１によって制御されており、その流量の時間変化は、流量制御装置１からの信号を受けて、製造装置制御系２７によって記憶および監視されている。そして、たとえば、図２８に示すように、異物６２等のためにウエハ２８が正常にウエハホルダ４７に吸着されていない場合には、この冷却ガスの流量およびその時間変化が異常な値を示すので、製造装置制御系２７によって、この異常が検出される。ところが、マスフローコントローラ１内の流量制御バルブ７（たとえば、図１）の閉鎖時リークが大きいと、製造装置制御系２７によって記憶されている冷却ガスの流量よりも低い値となるため、異常が検出されないこととなる。すなわち、実際には、流量制御バルブ７の閉鎖時リークにより、意図したよりも大量の冷却ガスが流れているのに、記憶された冷却ガスの流量データは、より小さな値を示すからである。
【０１２７】
従って、このような部分における流量制御装置１（マスフローコントローラ）にも、これまでに説明したような流量制御バルブ７の閉鎖時リークチェックを適用することが有効である。この流量制御バルブ７の閉鎖時リークチェックのタイミングとしては、バッチ内においては、先行するウエハ（第１のウエハ）と次のウエハ（第２のウエハ）に対する当該ドライエッチング処理の間に実行すればよい。なお、全てのウエハ処理間で実行してもよいが、数枚おきやバッチ内で１回から数回行うようにしてもよい。また、バッチ間においても、先行するバッチの最後のウエハ（第１のウエハ）と次のバッチの最初のウエハ（第２のウエハ）に対する当該ドライエッチング処理の間に実行すればよい。また、一般的には、流量制御バルブ７の閉鎖時リークチェックは、流量制御バルブ７が閉鎖状態にある間に自動的に実行するようにすればよい。
【０１２８】
ここで、この流量制御バルブ７の閉鎖時リークチェックの結果に基づいて、流量制御バルブ７の設定値を、リーク分を差し引いた値に自動的に設定するようにしてもよい。このようにすることにより、流量制御バルブ７の寿命を延長することができる。
【０１２９】
１２．タングステン成膜における不良発生メカニズムの説明（主に図２７および図２８）
図２７は図２３に示す工程における不良発生のメカニズムを説明した模式デバイス断面図である。図２８は図２０に示す装置において、ウエハの吸着が不完全な場合を説明するエッチング装置の正断面図である。これらに基づいて、タングステン成膜における不良発生メカニズムを説明する。
【０１３０】
セクション１０で説明したタングステン核形成工程１０４（図１９）において、タングステンソースガス（ＷＦ６）の流量制御装置１ｂに閉鎖時リークがあると、デバイスに不良が発生するおそれがある。これは、図２７（図２３のプロセスステップに対応）に示すように、タングステンソースガスが初期に過剰に供給されると、弗素ラジカル６１が先行して孔底領域Ｒ１し、バリアメタル８１，８２がエッチングされるためである。
【０１３１】
１３．サマリ
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１３２】
例えば、前記実施の形態では、流量制御装置内に開閉バルブ１２および圧力センサを内蔵させた例について具体的に説明したが、本願発明はそれに限定されることなく、流量制御装置の外部に開閉バルブ１２および圧力センサのいずれか一方または、両方を外付けしたものにも適用できることは言うまでもない。
【０１３３】
また、前記実施の形態では、開閉バルブとして空圧バルブを具体的に説明したが、本願発明はそれに限定されることなく、電磁バルブを使用したものでもよいことは言うまでもない。更に、前記実施の形態では、流量制御バルブとして、ピエゾアクチュエータを用いたものを中心に説明したが、本願発明はそれに限定されることなく、その他のアクチュエータを用いたものでもよいことは言うまでもない。
【０１３４】
更に、前記実施の形態では、半導体装置の製造方法として、タングステンＣＶＤにおける反応性ガスの供給やアルミニウム系配線膜のドライエッチングにおける冷却ガス制御に例をとり具体的に説明したが、本願発明はそれに限定されることなく、その他のＣＶＤ工程およびエッチング工程のほか、ウエハ表面処理工程、ウエハ熱処理工程等にも適用できることは言うまでもない。また、反応性ガスまたは冷却ガスのみでなく、キャリアガス、パージガス、その他の添加ガス等の制御にも適用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１３５】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ 流量制御装置（マスフローコントローラ）
２ プロセスガス流入口
３ プロセスガス排出口
４ 流量計測流路
５ バイパス流路
６ 流量センサ
７ 流量制御バルブ
８ 流量制御回路
９，１０ 抵抗加熱体
１１ ガス排出流路（ウエハ処理室のガス導入路）
１２ 下流側開閉バルブ（空圧開閉バルブ）
１３ 三方切り替え開閉バルブ
１４ 圧力センサ
１５ ブリッジ回路
１６ 増幅補正回路
１７ 比較制御回路
１８ 検出データ出力端子
１９ 設定値等入力端子
２０ ベントライン
２１ 空圧入力口（空圧制御系）
２２ 検知圧力外部出力端子
２３ 半導体製造装置
２４ ガス定圧ソース
２５ ガス流入流路
２６ ウエハ処理室
２７ 製造装置制御系
２８ 半導体ウエハ（Ｐ型単結晶シリコン基板）
２８ａ 半導体ウエハの表面（デバイス面）
２８ｂ 半導体ウエハの裏面
２９ ゲートバルブ
３０ スピンドルバルブ
３１ 流量制御バルブのガス流入部
３２ 流量制御バルブのガス排出部
３３ 金属ダイヤフラム
３４ ピエゾ効果アクチュエータ
３５ シリンダ
３６ 空圧室
３７ 金属ダイヤフラム
３８ シール樹脂リング
３９ ピストン
４０ シールリング設置部
４１ 開閉バルブのプロセスガス流入部
４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ 上流側開閉バルブ（空圧開閉バルブ）
４３ 流量制御面
４４ 出力側空洞
４５ タングステン熱ＣＶＤ装置
４６ シャワーヘッド
４７ ウエハホルダ（ウエハステージ）
４８ ヒータ
５０ 閉鎖時リーク・チェック・スタート
５１ａ 基準圧力測定
５１ｂ 到達圧力測定
５２ 計算式参照
５３ 比較判定
５４ 生産続行
５５ アラーム生成
５６ 交換
５７ 真空排気系（排気管）
５８ ドライポンプ
５９ アルミニウム系配線エッチング装置
６０ ウエハ裏面冷却ガス系（冷却ガス流路）
６１ 弗素ラジカル
６２ 異物またはパーティクル
７１ ＳＴＩ埋め込み絶縁膜（フィールド絶縁膜）
７２ Ｎ型高濃度ソース・ドレイン領域
７３ Ｎ型ソース・ドレインのエクステンション領域
７４ ゲート絶縁膜
７５ ゲート電極
７６ キャップ絶縁膜
７７ サイドウォールスペーサ絶縁膜
７８ プリメタル絶縁膜
７９ コンタクトホール
８０ ＮチャネルＭＩＳＦＥＴ
８１ プラグ部の下層バリアメタル膜（チタン膜）
８２ プラグ部の上層バリアメタル膜（窒化チタン膜）
８３ タングステン膜（タングステンプラグ）
９１ 配線の下層バリアメタル膜（チタン膜）
９２ 配線の上層バリアメタル膜（窒化チタン膜）
９３ アルミニウム系配線膜主要部
９４ キャップメタル膜（チタン膜）
９５ 反射防止膜（窒化チタン膜）
９６ アルミニウム系配線膜
１０１ ウエハ導入ステップ
１０２ ガス導入ステップ
１０３ ウエハ加熱ステップ
１０４ 核生成ステップ
１０５ 中間ガスパージステップ
１０６ 埋め込み成膜ステップ
１０７ 最終ガスパージステップ
１０８ ウエハ排出ステップ
１０９ リークチェックステップ
Ａ マスフローコントローラ中心部
Ｂ ウエハ処理室直前のガス流路
Ｒ１ 孔底領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法におけるガス制御技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本特開平１１−２０２９４５号公報（特許文献１）または米国特許第６１２５８６９号公報（特許文献２）には、マスフローコントローラ（Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）の自己診断方法として、流量制御バルブが所定の開状態において流量制御バルブを含む前後の配管部に所定の圧力のガスを満たし、その後、流量制御バルブの出力側開閉バルブを開き、その際の出力側圧力変化を出力側に設けられたセンサで検出する技術が開示されている。
【０００３】
日本特開平５−１３４７６４号公報（特許文献３）には、マスフローコントローラの使用状態の検査方法として、流量制御バルブを含む前後の配管部に設けられた複数の圧力センサ、温度センサ等の上方から算出された流量制御バルブへの印加電圧と実際の印加電圧を比較する技術が開示されている。
【０００４】
日本特開２００４−２４６８２６号公報（特許文献４）には、マスフローコントローラの流量制御方法または動作モニタ方法として、流量制御バルブを含む前後の配管部に設けられた複数の圧力センサの出力を流量制御バルブの制御に利用するとともに、流量を監視する技術が開示されている。
【０００５】
日本特開２００４−２８０６８８号公報（特許文献５）には、マスフローコントローラの流量制御方法または動作モニタ方法として、マスフローメータ（Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｍｅｔｅｒ）およびバイパス路を含む前後の配管部に設けられた複数の流量制御バルブ、圧力センサの出力を流量制御バルブの制御に利用するとともに、流量を監視する技術が開示されている。
【０００６】
日本特開平５−２３３０６８号公報（特許文献６）には、マスフローコントローラの流量制御方法として、流量制御バルブの出力側の２箇所に設けられた圧力センサの出力を流量制御バルブの制御に利用する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２０２９４５号公報
【特許文献２】米国特許第６１２５８６９号公報
【特許文献３】特開平５−１３４７６４号公報
【特許文献４】特開２００４−２４６８２６号公報
【特許文献５】特開２００４−２８０６８８号公報
【特許文献６】特開平５−２３３０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
半導体製造装置等のガス等の流量制御は、サーマルマスフローセンサ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｓｅｎｓｏｒ）とパラレルに設けられたバイパス路、および、サーマルマスフローセンサの出力を参照して制御される電磁制御の流量調整バルブ等から構成されるマスフローコントローラによって行われている。この流量調整バルブは、流量を調整することに重点が置かれているため、閉鎖時にも微小ながらガスが流出する。すなわち、閉鎖時流出ガスの存在が不可避である。このため、流量調整バルブの出力側（下流側またはガス排出側）に閉鎖特性の良好な開閉バルブを挿入するのが一般的である。
【０００９】
しかし、流量調整バルブと開閉バルブ間の配管系は、一定の容量を有するため、流量調整バルブが閉鎖されている間に、このバルブ間空間の圧力が流量調整バルブのリークを介して（リークによって）、入力側（上流側又はガス流入側）圧力に向けて上昇するという問題がある。このような出力側バルブ間空間の圧力上昇は、次に、開閉バルブが開いたときに、ガス被供給系への余剰のガス供給によるプロセス異常の原因となる。
【００１０】
本願発明は、これらの課題を解決するためになされたものである。
【００１１】
本発明の目的は、余剰ガスが供給されることによるプロセス異常の低減を図った、信頼性の高い半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【００１４】
すなわち、本願の一つの発明は、半導体装置の製造工程において、マスフローコントローラのガス排出側の流量制御バルブと開閉バルブ間の圧力を計測することで、流量制御バルブが閉鎖している際に同流量制御バルブを通過するリークガスをモニタするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００１６】
すなわち、半導体装置の製造工程において、マスフローコントローラのガス排出側の流量制御バルブと開閉バルブ間の圧力を計測することで、流量制御バルブが閉鎖している際に同流量制御バルブを通過するリークガスをモニタすることで、ガス供給開始時における過剰供給等によるプロセス異常の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造を説明するための模式構成図である。
【図２】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の全体構成を示す模式構成図である。
【図３】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブ（たとえばピエゾ効果アクチュエータ等による電磁駆動型制御バルブ）の要部断面構造図である。
【図４】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の開閉バルブ（たとえば空圧駆動開閉バルブ）の要部断面構造図である。
【図５】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における流量制御バルブ閉鎖時のリーク検査シークエンスを示すブロックフロー図である。
【図６】図５における計算式を説明するための計算式説明図である。
【図７】図５における流量制御バルブ閉鎖時リーク検査における被測定領域の圧力変化の様子を示す圧力変化図である。
【図８】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブに使用される各種のアクチュエータの代表的な特性の比較説明図である。
【図９】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブの閉鎖時リークが大きいときの流量制御装置内の通過ガス実流量の時間変化図である。
【図１０】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブの閉鎖時リークが小さいときの流量制御装置内の通過ガス実流量の時間変化図である。
【図１１】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブの閉鎖時リークが大きいときのウエハ処理室直前のガス流路における通過ガス実流量の時間変化図である。
【図１２】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブの閉鎖時リークが小さいときのウエハ処理室直前のガス流路における通過ガス実流量の時間変化図である。
【図１３】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置（変形例：ベントラインを有するもの）におけるガス供給系の構成を簡略化して示した装置構成図である。
【図１４】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造等の変形例（ゲートバルブによるバイパスラインの閉鎖）を示す装置構成図である。
【図１５】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造等の変形例（スピンドルバルブによるバイパスラインの閉鎖）を示す装置構成図である。
【図１６】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造ならびに、その周辺構成等の変形例（外付け下流側開閉バルブ）を示す装置構成図である。
【図１７】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用するタングステン熱ＣＶＤ装置の模式断面図である。
【図１８】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用するタングステン熱ＣＶＤ装置のガス供給系の詳細構造を示すガス供給系詳細図である。
【図１９】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるタングステン熱ＣＶＤプロセスの詳細を示すプロセスのブロックフロー図である。
【図２０】本願の他の実施の形態の半導体装置の製造方法の要部であるアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスに使用するドライエッチング装置の模式断面図である。
【図２１】本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセスフロー図（コンタクトホール形成完了時点）である。
【図２２】本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセスフロー図（プラグ部の下層バリアメタル膜形成完了時点）である。
【図２３】本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセスフロー図（プラグ部の上層バリアメタル膜の形成完了時点）である。
【図２４】本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセスフロー図（タングステン膜埋め込み完了時点）である。
【図２５】本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセスフロー図（メタルＣＭＰの完了時点）である。
【図２６】本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセスフロー図（アルミニウム系配線膜のパターニングの完了時点）である。
【図２７】図２３に示す工程における不良発生のメカニズムを説明した模式デバイス断面図である。
【図２８】図２０に示す装置において、ウエハの吸着が不完全な場合を説明するエッチング装置の正断面図である。
【図２９】図１９のタングステン核形成ステップにおけるガス供給開始からその直後のタイミングを示すガス供給タイミングチャート（流量制御バルブ正常時）である。
【図３０】図１９のタングステン核形成ステップにおけるガス供給開始からその直後のタイミングを示すガス供給タイミングチャート（流量制御バルブ異常時に開始タイミング遅延を実施）である。
【図３１】図１９のタングステン核形成ステップにおけるガス供給開始からその直後のタイミングを示すガス供給タイミングチャート（流量制御バルブ異常時に設定流量変更を実施）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〔実施の形態の概要〕
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。
【００１９】
１．以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）ウエハ処理室に第１の半導体ウエハを導入する工程；
（ｂ）前記第１の半導体ウエハが導入された状態の前記ウエハ処理室に、流量制御装置を介して反応性ガスを導入しながら、ウエハ処理を実行する工程；
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記第１の半導体ウエハを前記ウエハ処理室から排出する工程；
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記ウエハ処理室に第２の半導体ウエハを導入する工程；
（ｅ）前記第２の半導体ウエハが導入された状態の前記ウエハ処理室に、前記流量制御装置を介して前記反応性ガスを導入しながら、前記ウエハ処理を実行する工程；
（ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記第２の半導体ウエハを前記ウエハ処理室から排出する工程、
ここで、前記流量制御装置は、以下を含む：
（ｐ）ガス流入口、ガス排出口、および、これらを結ぶガス流路；
（ｑ）前記ガス流入口および前記ガス排出口間の前記ガス流路に設けられた流量計測流路；
（ｒ）前記流量計測流路に設けられた流量センサ；
（ｓ）前記流量計測流路と並列に設けられたバイパス流路；
（ｔ）前記流量計測流路および前記バイパス流路の前記ガス排出口側に設けられた流量制御バルブ、
ここで、前記半導体装置の製造方法は、更に以下の工程を含む：
（ｇ）前記工程（ｂ）の後であって、前記工程（ｅ）の前に、前記流量制御装置内の前記流量制御バルブが閉鎖状態にあるときのガスリーク状態を検知する工程。
【００２０】
２．前記１項の半導体装置の製造方法において、前記ウエハ処理は、ＣＶＤ工程である。
【００２１】
３．前記１または２項の半導体装置の製造方法において、前記ウエハ処理は、タングステン膜のＣＶＤ工程である。
【００２２】
４．前記１から３項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記ウエハ処理は、タングステンプラグ埋め込み工程である。
【００２３】
５．前記１から４項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記ガスリーク状態の検知は、自動的に実行される。
【００２４】
６．前記１から５項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記ガスリーク状態の検知の結果、異常が発見されたときは、アラームが発せられる。
【００２５】
７．前記１から６項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記ガスリーク状態の検知の結果、異常が発見されたときは、前記工程（ｅ）の条件が変更される。
【００２６】
８．前記１から７項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記流量制御装置内には、前記バイパス流路を閉鎖するバルブが設けられており、このバイパス流路を閉鎖した状態で、前記流量計測流路によって、前記ガスリーク状態の検知を実行する。
【００２７】
９．前記１から８項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記流量制御装置は、更に以下を含む：
（ｕ）前記流量制御バルブと前記ガス排出口間の前記ガス流路の圧力を計測する圧力センサ、
ここで、前記ガスリーク状態の検知は、前記圧力センサを用いて実行される。
【００２８】
１０．前記１から９項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記流量制御装置は、更に以下を含む：
（ｖ）前記圧力センサと前記ガス排出口間の前記ガス流路に設けられ、前記流量制御バルブの開閉と製造装置制御系２７からの信号に基づき開閉する開閉バルブ。
【００２９】
１１．前記１０項の半導体装置の製造方法において、前記流量制御バルブと前記開閉バルブ間の前記ガス流路の容積は、２ｃｃ以下である。
【００３０】
１２．前記１０項の半導体装置の製造方法において、前記流量制御バルブと前記開閉バルブ間の前記ガス流路の容積は、１ｃｃ以下である。
【００３１】
１３．前記１０から１２項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｈ）前記工程（ｂ）の後であって、前記工程（ｇ）の前に、前記開閉バルブが閉鎖状態にあるときのガスリーク状態を検知する工程。
【００３２】
１４．前記１から１３項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記流量制御バルブは、ピエゾアクチュエータによって駆動されている。
【００３３】
１５．前記１０から１４項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記開閉バルブは、ガス圧によって駆動されている。
【００３４】
１６．前記７から１５項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程（ｅ）における前記条件の変更は、リークが検出されたガスに関して、そのリーク状態に応じて、そのガスの前記ウエハ処理室への導入タイミングを変更するものである。
【００３５】
１７．前記１６項の半導体装置の製造方法において、前記導入タイミングの変更は、タイミングの遅延である。
【００３６】
１８．前記７から１５項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程（ｅ）における前記条件の変更は、リークが検出されたガスに関して、そのリーク状態に応じて、そのガスの前記ウエハ処理室への導入量を変更するものである。
【００３７】
１９．前記１８項の半導体装置の製造方法において、前記導入量を変更は、前記ガスの導入量の設定値からリースしたガス量を減じて導入するものである。
【００３８】
２０．以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）ウエハ処理室に半導体ウエハを導入する工程；
（ｂ）前記半導体ウエハが導入された状態の前記ウエハ処理室に、流量制御装置を介して不活性ガスを断続的または連続的に導入しながら、ウエハ処理を実行する工程；
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記半導体ウエハを前記ウエハ処理室から排出する工程、
ここで、前記流量制御装置は、以下を含む：
（ｐ）ガス流入口、ガス排出口、および、これらを結ぶガス流路；
（ｑ）前記ガス流入口および前記ガス排出口間の前記ガス流路に設けられた流量計測流路；
（ｒ）前記流量計測流路に設けられた流量センサ；
（ｓ）前記流量計測流路と並列に設けられたバイパス流路；
（ｔ）前記流量計測流路および前記バイパス流路の前記ガス排出口側に設けられた流量制御バルブ、
ここで、前記半導体装置の製造方法は、更に以下の工程を含む：
（ｇ）前記流量制御装置内の前記流量制御バルブが閉鎖状態にあるときのガスリーク状態を検知する工程。
【００３９】
２１．前記２０項の半導体装置の製造方法において、前記ウエハ処理は、ドライエッチング工程である。
【００４０】
２２．前記２１項の半導体装置の製造方法において、前記ウエハ処理は、アルミニウム系配線膜のドライエッチング工程である。
【００４１】
２３．前記２０から２２項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記不活性ガスは、前記半導体ウエハの裏面を冷却するためのヘリウムを主要な成分とするガスである。
【００４２】
２４．前記２０から２３項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記ガスリーク状態の検知は、自動的に実行される。
【００４３】
〔本願における記載形式・基本的用語・用法の説明〕
１．本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクションに分けて記載する場合もあるが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しを省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
【００４４】
更に、本願において、「半導体装置」または「半導体集積回路装置」というときは、主に、各種トランジスタ（能動素子）単体、および、それらを中心に、抵抗、コンデンサ等を半導体チップ等（たとえば単結晶シリコン基板）上に集積したものをいう。ここで、各種トランジスタの代表的なものとしては、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に代表されるＭＩＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を例示することができる。なお、上述したＭｅｔａｌは、金属に限定されるものではなく、導電性を有する材質（例えば、ポリシリコンなど）をも含むものである。このとき、集積回路構成の代表的なものとしては、Ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴとＰチャネル型ＭＩＳＦＥＴを組み合わせたＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型集積回路に代表されるＣＭＩＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型集積回路を例示することができる。
【００４５】
今日の半導体集積回路装置、すなわち、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）のウエハ工程は、通常、原材料としてのシリコンウエハの搬入からプリメタル（Ｐｒｅｍｅｔａｌ）工程（Ｍ１配線層下端とゲート電極構造の間の層間絶縁膜等の形成、コンタクトホール形成、タングステンプラグ、埋め込み等からなる工程）あたりまでのＦＥＯＬ（Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ ｏｆ Ｌｉｎｅ）工程と、Ｍ１配線層形成から始まり、アルミニウム系のパッド電極上のファイナルパッシベーション膜へのパッド開口の形成あたりまで（ウエハレベルでのパッケージプロセスにおいては、当該プロセスも含む）のＢＥＯＬ（Ｂａｃｋ Ｅｎｄ ｏｆ Ｌｉｎｅ）工程に大別できる。ＦＥＯＬ工程の内、ゲート電極パターニング工程、コンタクトホール形成工程等は、特に微細な加工が要求される微細加工工程である。一方、ＢＥＯＬ工程においては、ビアおよびトレンチ形成工程、特に、比較的下層のローカル配線（たとえば４層程度の構成の埋め込み配線では、Ｍ１からＭ３あたりまで、１０層程度の構成の埋め込み配線では、Ｍ１からＭ５あたりまでの微細埋め込み配線）等において、特に微細加工が要求される。なお、「ＭＮ（通常Ｎ＝１から１５程度）」で、下から第Ｎ層配線を表す。Ｍ１は第１層配線であり、Ｍ３は第３層配線である。
【００４６】
２．同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「ＡからなるＸ」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかに、そうでない場合を除き、Ａ以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Ａを主要な成分として含むＸ」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、SiGe合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。
【００４７】
３．同様に、図形、位置、属性等に関して、好適な例示をするが、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、厳密にそれに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００４８】
４．さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。
【００４９】
５．「ウエハ」というときは、通常は半導体集積回路装置（半導体装置、電子装置も同じ）をその上に形成する単結晶シリコンウエハを指すが、エピタキシャルウエハ、ＳＯＩ基板、ＬＣＤガラス基板等の絶縁基板と半導体層等の複合ウエハ等も含むことは言うまでもない。
【００５０】
６．本願において、「半導体製造装置」とは、通常の半導体単体、半導体集積回路装置、および、液晶表示装置の製造に使用するＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置、エッチング装置、スパッタリング成膜装置、その他の表面処理装置等を含む。
【００５１】
７．本願において、圧力は大気圧１０１３００パスカルを基準として表示する。
【００５２】
〔実施の形態の詳細〕
実施の形態について更に詳述する。各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
【００５３】
また、添付図面においては、却って、煩雑になる場合または空隙との区別が明確である場合には、断面であってもハッチング等を省略する場合がある。これに関連して、説明等から明らかである場合等には、平面的に閉じた孔であっても、背景の輪郭線を省略する場合がある。更に、断面でなくとも、空隙でないことを明示するために、ハッチングを付すことがある。
【００５４】
１．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造及び動作、ならびに、半導体製造装置の全体構成等の説明（主に図１および図２）
図１は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造を説明するための模式構成図である。図２は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の全体構成を示す模式構成図である。これらに基づいて、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置の構造及び動作、ならびに、半導体製造装置の全体構成等を説明する。ここでは、マスフローコントローラ内に下流側空圧開閉バルブ、圧力センサ等を内蔵した例を示すが、これらは外付けでもよい。
【００５５】
図１に示すように、流量制御装置１（マスフローコントローラ）は、その主要部として、コンダクタンスの大きいバイパス流路５と、それに並列に連結されたコンダクタンスの小さい流量計測流路４をプロセスガス流入口２およびプロセス・ガス排出口３間のプロセスガス流路に有する。この流量計測流路４には、抵抗加熱体９，１０を含む流量センサ６（サーマルマスフローセンサ）が設けられており、抵抗加熱体９，１０とともに、ブリッジを形成するブリッジ型検出回路１５により、流量を検出している。検出された流量データは、増幅補正回路１６によって必要な増幅・補正がされた後、検出データ出力端子１８を介して製造装置制御系２７（図２）等に出力される。また、検出された流量データは、比較制御回路１７に送られ、設定値等入力端子１９を介して製造装置制御系２７から送られた流量設定データと比較され、その差分に対応して、ガス排出流路１１に設けられた流量制御バルブ７のバルブの状態が制御される。なお、ブリッジ型検出回路１５、増幅補正回路１６、比較制御回路１７等によって流量制御回路８が構成されている。流量制御バルブ７は、流量を安定制御するためのものであるから、一般的な空圧開閉バルブのようにシャットオフ特性は、良好ではなく、閉鎖状態でも若干のリークが伴う。このため、流量制御バルブ７とプロセスガス排出口３の間のガス排出流路１１上には、開閉バルブ１２（空圧開閉バルブ）が設けられている。この開閉バルブ１２は、空圧入力端子２１を介して、製造装置制御系２７により空圧制御されている。流量制御バルブ７と開閉バルブ１２の間のガス排出流路１１には、その部分の圧力を測定するために、圧力センサ１４が設けられている。圧力センサ１４の出力は、その検知圧力を出力する外部出力端子２２を介して、直接、製造装置制御系２７に供給可能である。また、圧力センサ１４は、流量制御回路８を介して、製造装置制御系２７等とデータのやり取りが可能とされている。すなわち、圧力センサ１４から流量制御回路８、製造装置制御系２７等にデータ及び信号を出力したり、流量制御回路８、製造装置制御系２７等によって圧力センサ１４が制御されたりすることができる構成となっている。
【００５６】
次に、図２により、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置２３の全体構成を説明する。図２に示すように、プロセスガス定圧ソース２４（ＷＦ６を例にとると、たとえば１０００００パスカル程度、以下特に断らない限り、ガスはＷＦ６とする）から供給されたプロセスガスはガス流入流路２５を介して、図１で説明した流量制御装置１に供給される。その後、流量制御装置１を通過したプロセスガスは、ガス排出流路１１を介して、半導体ウエハ２８を処理するためのウエハ処理室２６（プロセスチャンバ）に供給される。ここで、ウエハ処理室２６、流量制御装置１等は、製造装置制御系２７によって、直接又は間接的に制御されている。なお、製造装置制御系２７は、半導体製造装置２３に内蔵されている場合もあるが、半導体製造装置２３の外部に設けられていてもよいし、半導体製造装置２３に内蔵された制御系と半導体製造装置２３の外部に設けられた制御系の両方を含む制御系であってもよい。
【００５７】
２．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）等に使用される流量制御バルブ及び開閉バルブの詳細説明（主に図３および図４、および図８）
このセクションでは、セクション１で説明した流量制御バルブ及び開閉バルブの構造の概要を説明する。
【００５８】
図３は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブ（たとえばピエゾ効果アクチュエータ等による電磁駆動型制御バルブ）の要部断面構造図である。図４は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の開閉バルブ（たとえば空圧駆動開閉バルブ）の要部断面構造図である。図８は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブに使用される各種のアクチュエータの代表的な特性の比較説明図である。これらに基づいて、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）等に使用される流量制御バルブ及び開閉バルブの詳細構造等を説明する。
【００５９】
まず、図１に説明した流量制御装置１に内蔵された流量制御バルブ７の一例について説明する。図３に示すように、ピエゾ効果アクチュエータ駆動型の流量制御バルブ７は、ガス流入部３１とガス排出部３２の間に、比較的硬質の流量制御面４３（通常、円環状）および、それを取り巻くように出力側空洞４４（通常、円環状）が設けられている。これらに対向するように、金属ダイヤフラム３３が配置されており、この金属ダイヤフラム３３をピエゾ効果アクチュエータ３４が微小変形して、金属ダイヤフラム３３の下面と流量制御面４３との間の微小間隔を制御することにより、ガス流量を制御している。
【００６０】
なお、流量制御バルブ７のアクチュエータ３４の形式には、図８に示すように、ピエゾ方式、ソレノイド方式、サーマル方式等があるが、ここで説明したピエゾ方式は、速度の速さ、駆動力等において優れているが、ソレノイド方式、サーマル方式等も適用できることは言うまでもない。
【００６１】
一方、開閉バルブ１２の方は、図４に示すように、プロセスガス流入部４１とプロセスガス排出口３の間のプロセスガス流路にシールリング設置部４０を設け、そこにシール樹脂リング３８を設置し、それに対向するように金属ダイヤフラム３７をシリンダ３５との間に設ける。そして、空圧入力端子２１から空圧室３６に供給された圧搾空気（空圧）によってピストン３９を駆動することで、金属ダイヤフラム３７をシール樹脂リング３８に押し付けることによって、完全閉鎖を達成する。
【００６２】
ここで説明したように、流量制御バルブ７は原理的に完全閉鎖を達成できないので、図１に示したように、流量制御バルブ７の下流側には、開閉バルブ１２を挿入して相互に連動して開閉するようにしている。
【００６３】
３．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における流量制御バルブ閉鎖時のリークチェックシークエンス等の説明（主に図５から図７）
このセクションでは、セクション１及び２の記載を踏まえて、流量制御バルブ閉鎖時のリークチェックシークエンス（流量制御バルブ閉鎖時のリーク・チェックを自動的に実行するシークエンス）を具体的に説明する。ここでは、フルスケールの流量が３０ＳＣＣＭ程度のマスフローコントローラを例にとり説明する。
【００６４】
図５は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における流量制御バルブ閉鎖時リーク検査シークエンスを示すブロックフロー図である。図６は図５における計算式を説明するための計算式説明図である。図７は図５における流量制御バルブ閉鎖時リーク検査における被測定領域の圧力変化の様子を示す圧力変化図である。これらに基づいて、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における流量制御バルブ閉鎖時のリークチェックシークエンス等を説明する。
【００６５】
図７（および図１）に示すように、流量制御バルブ７および開閉バルブ１２が開放状態にあるときは、流量制御バルブ７と開閉バルブ１２の間のガス排出流路１１の圧力は、比較的低い値Ｐ１（たとえば、−１０１３００パスカル程度）に留まっている。この時点で、流量制御バルブ閉鎖時のリークチェックを開始する（図５の閉鎖時リーク確認プロセス・スタート５０）。閉鎖時のリーク確認プロセスのスタート時点において、流量制御バルブ７と開閉バルブ１２の間のガス排出流路１１の圧力Ｐ１の測定が圧力センサ１４を用いて行われる（図５の基準圧力測定５１ａ）のとほぼ同時に、流量制御バルブ７と開閉バルブ１２が閉鎖される。この圧力Ｐ１の値は、図２に示すウエハ処理室２６の圧力に対応しており、真空処理装置であれば、真空、すなわち、大気圧に比べて非常に低い値であり、常圧処理装置であれば、大気圧程度である。
【００６６】
この後、流量制御バルブ７と開閉バルブ１２の間のガス排出流路１１の圧力は、徐々に上昇する。Ｘ分後（たとえば０．２分後）に、再び流量制御バルブ７と開閉バルブ１２の間のガス排出流路１１の圧力Ｐ２（たとえば１０００００パスカル程度）の測定が圧力センサ１４を用いて行われる（図５の到達圧力測定５１ｂ）。次に、図６に示す計算式が参照され、閉鎖時リーク量が計算される（図５の計算式参照ステップ５２）。すなわち、流量制御バルブ７と開閉バルブ１２の間のデッドスペースの容量Ｙ＝０．６ｃｃ程度としたとき、
閉鎖時リーク量（実測閉鎖時リーク量）は、０．１ＳＣＣＭ程度となる。なお、ここまでのアルゴリズムは、流量制御回路８または製造装置制御系２７内に格納されている。
【００６７】
次に、図５に示すように、この算出した閉鎖時の実測リーク量と閾値として設定された閉鎖時の設定リーク量（たとえば、０．１５ＳＣＣＭ）が比較され、実測リーク量が設定リーク量より小さければ、問題なしとして、たとえば、生産が続行される（生産続行判断５４）。反対に、実測リーク量が設定リーク量以上であれば、アラームが出される（アラーム生成ステップ５５）。ここで、必要があるときは、流量制御バルブ７が交換等される（流量制御バルブ交換ステップ５６）。
【００６８】
また、異常が検出されたときは、後続のウエハ処理の際のガス供給量を自動的に調整するようにしてもよい。たとえば、セクション１０の六フッ化タングステンガスやセクション１１の冷却ガスの供給量を自動的に変化させるようにしてもよい。
【００６９】
４．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置または流量制御装置についての考察（主に図９から図１２）
このセクションでは、セクション１から３に説明した実施の形態のメリットや、それを使用しない場合の問題点などについて考察する。
【００７０】
図９は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブの閉鎖時リークが大きいときの流量制御装置内の通過ガス実流量の時間変化図である。図１０は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブの閉鎖時リークが小さいときの流量制御装置内の通過ガス実流量の時間変化図である。図１１は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブの閉鎖時リークが大きいときのウエハ処理室直前のガス流路における通過ガス実流量の時間変化図である。図１２は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の流量制御バルブの閉鎖時リークが小さいときのウエハ処理室直前のガス流路における通過ガス実流量の時間変化図である。以下では、図１を参照しつつ、これらの図に基づいて、前記実施の形態のメリットや、それを使用しない場合の問題点などについて説明する。
【００７１】
まず、閉鎖時リークが大きいときポイントＡ（図２および図３）における実流量の時間変化を図９により説明する。図９に示すように、流量制御バルブ７および開閉バルブ１２が開くと、比較的短い時間で、流量は設定流量に向けて立ち上がり、急速に収束する。次に、閉鎖時リークが小さいときポイントＡ（図２および図３）における実流量の時間変化を図１０により説明する。図１０に示すように、このときも、流量制御バルブ７および開閉バルブ１２が開くと、比較的短い時間で、流量は設定流量に向けて立ち上がり、急速に収束する。すなわち、ポイントＡ（図２および図３）における実流量の時間変化は、実質的に閉鎖時リーク量に依存しないことがわかる。これは、閉鎖時リークによる余剰ガスは、ポイントＡよりも下流にあるからである。
【００７２】
次に、ポイントＢ（図２および図３）における実流量の時間変化を見る。まず、閉鎖時リークが大きいときポイントＢ（図１）における実流量の時間変化を図１１により説明する。図１１に示すように、流量制御バルブ７および開閉バルブ１２が開くと、比較的短い時間で、流量は設定流量に向けて立ち上がるが、設定流量を超えてオーバシュートし、その後時間をかけて設定流量に収束する。このような場合は、網掛け部分がガスの過剰供給に対応する。これに対して、閉鎖時リークが小さいときポイントＢ（図１）における実流量の時間変化を図１２により説明する。図１２に示すように、流量制御バルブ７および開閉バルブ１２が開くと、比較的短い時間で、流量は設定流量に向けて立ち上がり、急速に収束する。すなわち、閉鎖時リークが小さいときは、ポイントＡと同一の挙動を示す。これは、閉鎖時リークが小さいときは、流量制御バルブ７と開閉バルブ１２の間のデッドスペースに余剰のガスが蓄積されていないからである。
【００７３】
このように前記実施の形態のように、閉鎖時リークを簡単な手続きで確認可能な半導体製造装置２３または流量制御装置１を使用することで、流量制御バルブ７と開閉バルブ１２の間のデッドスペースに蓄積した余剰ガスによる種々の問題を回避することができる。なお、これらの問題が特に重要なマスフローコントローラ（流量制御装置）は、主にフルスケール流量が１ＳＣＣＭ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｃｕｂｉｃ Ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ、すなわち、摂氏０度、１気圧の条件で１ｃｃ/分）から１０００ＳＣＣＭ程度の範囲のものである。
【００７４】
なお、流量制御バルブ７と開閉バルブ１２の間のデッドスペースの容量が小さいほど、余剰ガスの蓄積による問題は小さくなるので、デッドスペースの容量は、できるだけ小さい方がよい。前記実施の形態では、たとえば０．６ｃｃ程度とされているが、実用的な範囲では、２ｃｃ以下が望ましい。また、量産上、１ｃｃ以下が特に好適である。
【００７５】
このデッドスペースの容量を小さく押さえるには、開閉バルブ１２および圧力センサ１４のいずれか一方または、両方を流量制御装置１の内部に取り込むことが特に有効である。
【００７６】
また、前記実施の形態においては、流量制御バルブ７と開閉バルブ１２の間に実質的なオリフィスが存在しないので、流量制御装置または半導体製造装置の流量制御部としての自由度を確保することができる。
【００７７】
５．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の全体構成に関する変形例（ベントラインを有するもの）等の説明（主に図１３）
このセクションでは、セクション１の図２に示す本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の全体構成に対する変形例を説明する。
【００７８】
図１３は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置（変形例：ベントラインを有するもの）におけるガス供給系の構成を簡略化して示した装置構成図である。
【００７９】
図１３に示すように、ウエハ処理室２６の直前のガス排出流路１１に三方切り替え開閉バルブ１３が設けられており、ガスをウエハ処理室２６に供給開始する前に、ベントライン２０にガスを迂回させて、ガス流の安定化を図り、安定した段階で、三方切り替え開閉バルブ１３を切り替えて、ガスをウエハ処理室２６に供給開始用にしたものである。この場合にも、セクション１から４で説明したのと同様に、流量制御バルブの閉鎖時リークチェックを適用すると、ガス供給初期の過剰供給によるプロセス上の弊害を回避することができる。この場合には、特に、ガスの安定か時間が短縮できることから、ベントライン２０によってガスを捨てる時間を短縮することができるため、貴重なガスの節約に有効である。
【００８０】
なお、その他の点については、図２に関して説明したところと同じであるので、当該説明は繰り返さない。
【００８１】
６．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造等の変形例（ゲートバルブによるバイパスラインの閉鎖）の説明（主に図１４）
このセクションでは、セクション１の図１に示す本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部である流量制御装置（マスフローコントローラ）において、付加的な圧力センサ等を使用しない流量制御バルブの閉鎖時リークチェックが可能な変形例について説明する。
【００８２】
図１４は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造等の変形例（ゲートバルブによるバイパスラインの閉鎖）を示す装置構成図である。
【００８３】
図１４に示すように、図１のマスフローコントローラ１との相違点は、バイパス流路５を閉鎖できるように、同部にゲートバルブ２９が設けられていることと、流量制御バルブ７と下流側開閉バルブ１２間の流路に圧力センサ１４がない点である（なお、圧力センサがあってもよい）。この場合、流量制御バルブ７の閉鎖時リークチェックを行うには、図５の場合と若干相違する。すなわち、流量制御バルブ７および下流側開閉バルブ１２を閉鎖した状態で、ゲートバルブ２９を閉鎖することでバイパス流路５を閉鎖すると、マスフローコントローラ１内のガス流路を流れるガスは全て流量計測流路４を通過することとなる。そうすると、このときの流量計測流路４の流量が、流量制御バルブの閉鎖時リーク流量となる。そして、この閉鎖時リーク流量が一定の基準値以上であるとき、図５と同様にアラームを送出し、必要な処理開始、または、処理停止信号を送出する。
【００８４】
この例は、圧力範囲の関係で、圧力センサ（真空計）１４の精度が出ないとき等（使用困難なとき）に有効である。
【００８５】
７．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造等の変形例（スピンドルバルブによるバイパスラインの閉鎖）の説明（主に図１５）
このセクションでは、セクション１の図１に示す本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部である流量制御装置（マスフローコントローラ）において、付加的な圧力センサ等を使用しない流量制御バルブの閉鎖時リークチェックが可能な他の変形例について説明する。
【００８６】
図１５は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造等の変形例（スピンドルバルブによるバイパスラインの閉鎖）を示す装置構成図である。
【００８７】
セクション６とまったく同様であるが、図１５に示すように、図１４におけるゲートバルブ２９をスピンドルバルブ３０に代えたところが特徴である。残余の点は、セクション６と同じである。この場合、バイパス流路５の閉鎖は、スピンドルバルブ３０を右側に移動させることによって行われる。この例は、スピンドルバルブ型のバイパス流路５を有するマスフローコントローラ１を使用する場合に特に有効である。
【００８８】
８．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造ならびに、その周辺構成等の変形例（外付け下流側開閉バルブ）の説明（主に図１６）
このセクションでは、セクション１の図１に示す本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置の要部である流量制御装置（マスフローコントローラ）における下流側の開閉バルブ１２（空圧開閉バルブ）を外付けとした図２及び図１３等の半導体製造装置のガス供給系の全体構成に対する変形例について説明する。
【００８９】
また、併せて、流量制御バルブの閉鎖時リークチェックの前に、下流側の開閉バルブ１２（図１６、他の図においても同じ）の閉鎖時リークチェックを実施することについて説明する。
【００９０】
図１６は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用する半導体製造装置における要部を構成する流量制御装置（マスフローコントローラ）の構造ならびに、その周辺構成等の変形例（外付け下流側開閉バルブ）を示す装置構成図である。
【００９１】
図１６に示すように、ここでは、図１の場合と相違して、下流側の開閉バルブ１２がマスフローコントローラ１に対して、外付けとなっているところが特徴である。その他の点については、図１、図２等について説明したところと、同一であり、それらの点については、説明を繰り返さない。
【００９２】
次に、この例を利用して、流量制御バルブ７と下流側の開閉バルブ１２が同時にリークした結果、流量制御バルブ７の閉鎖時リークチェックが正しく行えない可能性を排除するため、開閉バルブ１２のリーク状態を事前に実行するリークチェック（以下、事前下流側開閉バルブ閉鎖時リークチェック、と称す）について説明する。この事前下流側開閉バルブ閉鎖時リークチェックは、この例に限らず、すでにある上流側の開閉バルブ４２を利用して、または、新たに取り付けた上流側の開閉バルブ４２を利用して、図１，２，１３−１５，１８、および２０の例においても同様に適用することができる。
【００９３】
事前下流側開閉バルブ閉鎖時リークチェックは、以下の手順で、望ましくは、流量制御バルブの閉鎖時のリークチェックの直前に実施する。ただし、バルブの状態が変化しない程度の間隔をあけて実施することも可能である。その方が、装置の遊休時間を利用できるメリットがある。
【００９４】
まず、上流側の開閉バルブ４２および流量制御バルブ７を開の状態で、検査対象の下流側の開閉バルブ１２を閉じて、開閉バルブ１２の上流側にガスを充填する。次に、開閉バルブ４２を閉じて、圧力センサ１４（圧力計）の変化を見て、圧力の変化が一定の基準値以上であれば、異常と判断して、図５と同様にアラームを送出し、必要な処理開始、または、処理停止信号を送出する。また、必要があれば、下流側の開閉バルブ１２の交換を行う（または、交換が必要な旨の信号を発出する）。一方、圧力の変化が一定の基準値に達しない場合は、正常として、図５と同様に、次の流量制御バルブ７の閉鎖時リークチェックを実施する。
【００９５】
９．本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセス・フローの説明（主に図２１から図２６）
このセクションでは、セクション１０および１１で説明する要素プロセスを含む半導体製造プロセスの一連の流れ（先の要素プロセス周辺を例示）をデバイス断面フローにより簡単に説明する。
【００９６】
図２１は本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセス・フロー図（コンタクト・ホール形成完了時点）である。図２２は本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセスフロー図（プラグ部の下層バリアメタル膜の形成完了時点）である。図２３は本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセスフロー図（プラグ部の上層バリアメタル膜の形成完了時点）である。図２４は本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチング・プロセスを含むデバイス断面プロセスフロー図（タングステン膜埋め込み完了時点）である。図２５は本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセスフロー図（メタルＣＭＰの完了時点）である。図２６は本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセスフロー図（アルミニウム系配線膜パターニング完了時点）である。これらに基づいて、本願の一実施の形態または他の実施の形態の半導体装置の製造方法のタングステンＣＶＤプロセスおよびアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスを含むデバイス断面プロセスフローを説明する。
【００９７】
図２１に示すように、たとえば、Ｐ型単結晶シリコン基板２８の表面側２８ａの表面内にＳＴＩ埋め込み絶縁膜７１（フィールド絶縁膜）、およびＮチャネルＭＩＳＦＥＴ８０の一部となるＮ型高濃度ソース・ドレイン領域７２、Ｎ型ソース・ドレインのエクステンション領域７３等を形成する。更に、半導体ウエハ２８の表面２８ａ上にＮチャネルＭＩＳＦＥＴ８０の一部となるゲート絶縁膜７４、ポリシリコン等のゲート電極７５、キャップ絶縁膜７６、サイドウォールスペーサ絶縁膜７７等を形成する。これらの上に、プリメタル絶縁膜７８を形成し、コンタクトホール７９を開口する。
【００９８】
次に、図２２に示すように、半導体ウエハ２８の表面２８ａ上のほぼ全面に、たとえばスパッタリング成膜等により、プラグ部の下層バリアメタル膜８１（たとえば数ｎｍから１０ｎｍ程度の厚さのチタン膜）を形成する。
【００９９】
次に、図２３に示すように、半導体ウエハ２８の表面２８ａ上のほぼ全面に、たとえばスパッタリング成膜等（先のチタン膜の上部の窒化等で形成してもよい）により、プラグ部の上層バリアメタル膜８２（たとえば数ｎｍから１０ｎｍ程度の厚さの窒化チタン膜）を形成する。
【０１００】
次に、図２４に示すように、半導体ウエハ２８の表面２８ａ上のほぼ全面に、たとえば、セクション１０に示す方法により、たとえば２００ｎｍ程度の厚さのタングステン膜８３でコンタクトホール７９を埋め込むとともに、プリメタル絶縁膜７８の上面を覆う。
【０１０１】
次に、図２５に示すように、メタルＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等により、コンタクトホール７９外およびプリメタル絶縁膜７８の上面の下層バリアメタル膜８１、上層バリアメタル膜８２およびタングステン膜８３を除去し、上面を平坦化する。
【０１０２】
次に、図２６に示すように、半導体ウエハ２８の表面２８ａ上のほぼ全面に、たとえばスパッタリング成膜等により、配線の下層バリアメタル膜９１（たとえば１０ｎｍ程度の厚さのチタン膜）を形成する。続いて、半導体ウエハ２８の表面２８ａ上のほぼ全面に、たとえばスパッタリング成膜等により、配線の上層バリアメタル膜９２（たとえば３０ｎｍ程度の厚さの窒化チタン膜）を形成する。更に、半導体ウエハ２８の表面２８ａ上のほぼ全面に、たとえばスパッタリング成膜等により、たとえば３００ｎｍ程度の厚さの第１層目のアルミニウム系配線膜主要部９３（数重量％程度の銅を添加したアルミニウム合金膜）を形成する。次に、半導体ウエハ２８の表面２８ａ上のほぼ全面に、たとえばスパッタリング成膜等により、たとえば１０ｎｍ程度の厚さのキャップメタル膜９４（チタン膜）を形成する。最後に半導体ウエハ２８の表面２８ａ上のほぼ全面に、たとえばスパッタリング成膜等により、反射防止膜９５（窒化チタン膜）を形成する。
【０１０３】
次に、この多層膜、すなわち、アルミニウム系配線膜９６をドライエッチング等により、パターニングすることによって、図２６に示すような形状となる。以後は、通常の配線プロセスの繰り返しであるので、それらは繰り返さない。
【０１０４】
ここで説明したタングステン膜のＣＶＤプロセスの詳細及びその際に発生するプロセストラブルを回避する手法について、セクション１０に説明する。
【０１０５】
また、ここで説明したアルミニウム系配線膜９６のドライエッチングの際に発生するプロセストラブルを回避する手法について、セクション１１に説明する。
【０１０６】
１０．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法の要部であるタングステンＣＶＤプロセスの説明（主に図１７から図１９、および図２９から図３１）
このセクションでは、セクション３で説明した流量制御バルブの閉鎖時リークチェックプロセスを具体的な半導体製造要素プロセスに組み込んだ例を説明する。このでは、タングステン熱ＣＶＤプロセスについて具体的に説明する。
【０１０７】
図１７は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用するタングステン熱ＣＶＤ装置の模式断面図である。図１８は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用するタングステン熱ＣＶＤ装置のガス供給系の詳細構造を示すガス供給系詳細図である。図１９は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるタングステン熱ＣＶＤプロセスの詳細を示すプロセス・ブロック・フロー図である。図２９は図１９のタングステン核形成ステップにおけるガス供給開始からその直後のタイミングを示すガス供給タイミングチャート（流量制御バルブ正常時）である。図３０は図１９のタングステン核形成ステップにおけるガス供給開始からその直後のタイミングを示すガス供給タイミングチャート（流量制御バルブ異常時に開始タイミング遅延を実施）である。図３１は図１９のタングステン核形成ステップにおけるガス供給開始からその直後のタイミングを示すガス供給タイミングチャート（流量制御バルブ異常時に設定流量変更を実施）である。これらに基づいて本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法の要部であるタングステンＣＶＤプロセスを説明する。
【０１０８】
まず、使用する熱ＣＶＤ装置４５を簡単に説明する。図１７に示すように、ウエハ処理室２６内には、ウエハ・ホルダ４７が設けられており、その上面近傍には、ヒータ４８が埋め込まれている。ウエハホルダ４７上には、半導体ウエハ２８がその表側主面２８ａ（裏面２８ｂの反対の面）を上にして設置される。半導体ウエハ２８の上方には、シャワーヘッド４６が設けられており、ウエハ処理室のガス導入路１１を介して、必要に応じて反応性ガス、プロセスガス、キャリアガス、パージガス、クリーニングガス、その他の添加ガス等が供給される。ウエハ処理室２６の下方には、真空排気系５７（排気管）が接続されており、たとえばドライポンプ５８等により、必要に応じて真空引きされる。
【０１０９】
図１８は図１７におけるガス排出流路１１（ウエハ処理室のガス導入路）の上流の一例の詳細構成を示している。各ガス流路の最上流端は、アルゴンガス源、六弗化タングステン源、モノシランガス源、水素ガス源、窒素ガス源等が接続されており、それぞれの上流側開閉バルブ（空圧開閉バルブ）４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅおよび流量制御装置（マスフローコントローラ）１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅを介して、基本的にガス排出流路１１に合流している（複数のガス導入管１１を通してウエハ処理室２６に至る場合もあるが、ここでは本質的でないので、簡素化して説明する）。
【０１１０】
次に、タングステン熱ＣＶＤプロセスの詳細ステップを説明する。図１９（併せて図１７及び図１８参照）に示すように、まず、ウエハ処理室２６に半導体ウエハ２８（第１の半導体ウエハ）を導入する（ウエハ導入ステップ１０１）。
【０１１１】
次に、不活性ガス等（たとえば、各ガスの流量はアルゴンガス３００ＳＣＣＭ程度、窒素ガス３００ＳＣＣＭ程度）の導入を開始する（ガス導入開始ステップ１０２）。このステップの所要時間は、たとえば、６秒程度である。
【０１１２】
次に、ウエハ２８をたとえば摂氏３９０度程度まで加熱する（ウエハ加熱ステップ１０３）。このときの各供給ガスの流量は、たとえば、モノシランガス３０ＳＣＣＭ程度、アルゴンガス２０００ＳＣＣＭ程度、窒素ガス３００ＳＣＣＭ程度である。このステップの所要時間は、たとえば、１５秒程度である。
【０１１３】
この後、図19に一点破線で示すようにタングステン核生成処理１０４に移行するのがプロセスの安定性等の観点から好適である。すなわち、タングステン核生成処理１０４における各ガスの流量制御バルブの働きが正常な場合は、通常のシークエンスに従ってタングステン核生成処理１０４に移行して、図２９に示すようなタイミングで各プロセスガスの供給を開始する。
【０１１４】
但し、WF6用マスフローコントローラ１ｂに閉鎖時リークがあることが分かっていた場合はウエハ加熱ステップ１０３のまでに（またはその後、速やかに）、ＷＦ６導入タイミング変更１０３‘のプロセスを実行し、WF6用マスフローコントローラ１ｂの閉鎖時リーク量に応じて、ＷＦ６ガス導入タイミングを例えば０．５秒遅らせる等の処置を講ずる（図３０）ことにより、WF6用マスフローコントローラ１ｂが閉鎖時リーク状態のままでも生産続行が可能である。また、別の閉鎖時リーク回避手段として、ＷＦ６導入量変更１０３’では閉鎖時リークしたＷＦ６のガス量が分かっている場合にはその量をWF6用マスフローコントローラ１ｂの設定値にフィードバック掛ける方法も有効である（図３１）。このようなタイミング変更、導入量変更等の処理により、バルブの交換寿命を延ばすことが可能となる。また、閉鎖時リークがあまり大きくないときの簡便な対策としては、リークチェック後に問題の流量制御装置（この例では流量制御装置１ｂ）の流量制御バルブ７（図１）と開閉バルブ１２の間の流路をたとえばウエハ処理室２６側の排気系を用いて真空排気（排気時間は、たとえば５秒程度）してやればよい。
【０１１５】
次に、タングステン核生成処理１０４（真空度は、たとえば３０００パスカル程度、ウエハ温度は、摂氏３９０度程度のままである）を実行して、たとえば１０ｎｍ程度のタングステン膜を形成する。このときの各供給ガスの流量は、たとえば、六弗化タングステンガス４０ＳＣＣＭ程度、モノシランガス１０ＳＣＣＭ程度、水素ガス１０００ＳＣＣＭ程度、アルゴンガス１０００ＳＣＣＭ程度、窒素ガス３００ＳＣＣＭ程度である。このステップの所要時間は、たとえば、１０秒程度である。
【０１１６】
次に、中間ガスパージ１０５を実行する。このときの各供給ガスの流量は、たとえば、水素ガス２０００ＳＣＣＭ程度、アルゴンガス３０００ＳＣＣＭ程度、窒素ガス３００ＳＣＣＭ程度である。このステップの所要時間は、たとえば、３秒程度である。
【０１１７】
次に、埋め込みタングステン成膜ステップ１０６（真空度は、たとえば１００００パスカル程度、ウエハ温度は、摂氏３９０度程度のままである）を実行して、たとえば２００ｎｍ程度のタングステン膜を形成する。六弗化タングステンガス８０ＳＣＣＭ程度、水素ガス５００ＳＣＣＭ程度、アルゴンガス１０００ＳＣＣＭ程度である。このステップの所要時間は、たとえば、７０秒程度である。
【０１１８】
次に、最終ガスパージ１０７を実行する。このときの各供給ガスの流量は、たとえば、水素ガス５００ＳＣＣＭ程度、アルゴン・ガス１０００ＳＣＣＭ程度、窒素ガス３００ＳＣＣＭ程度である。このステップの所要時間は、たとえば、１０秒程度である。
【０１１９】
次に、半導体ウエハ２８（第１の半導体ウエハ）をウエハ処理室２６から排出する（ウエハ排出ステップ１０８）。続いて、ウエハ処理室２６に次の半導体ウエハ２８（第２の半導体ウエハ）を導入する。以後、これまでと同様に、ウエハ導入ステップ１０１からウエハ排出ステップ１０８（単位ウエハ処理サイクル）を繰り返す。そして、通常、この単位ウエハ処理サイクルを当該バッチに属するウエハが全て処理されるまで継続する。
【０１２０】
このとき、図１９に示すように、六弗化タングステンガス系について、埋め込みタングステン成膜ステップ１０６完了後、六弗化タングステンガス系（六弗化タングステンガス源、上流側開閉バルブ４２ｂ、マスフローコントローラ１ｂ、ウエハ処理室のガス導入路１１、ウエハ処理室２６等からなる系）について、流量制御バルブ閉鎖時のリークチェックステップ１０９を実行する。この流量制御バルブ閉鎖時のリークチェックステップ１０９の手順は、図５について説明したところと同一である。このとき、図１８の上流側の開閉バルブ４２ｂは、終始、開状態である。このようなチェックを実行するのは、前にも説明したように、流量制御バルブ７が閉鎖時にリークすると、流量制御バルブ７と下流側の開閉バルブ１２間の流路に過剰なガス（たとえば、六弗化タングステンガス）が蓄積して、核生成ステップ１０４の初期において、過剰に導入された六弗化タングステンガスの弗素成分が下地のバリアメタルをエッチングすることでデバイス不良を惹起するからである。
【０１２１】
この流量制御バルブ閉鎖時のリークチェックステップ１０９は、バッチ内においては、先行するウエハ（第１のウエハ）と次のウエハ（第２のウエハ）に対するタングステン成膜処理の間に実行すればよい。なお、全てのウエハ処理間で実行してもよいが、数枚おきやバッチ内で１回から数回行うようにしてもよい。また、バッチ間においても、先行するバッチの最後のウエハ（第１のウエハ）と次のバッチの最初のウエハ（第２のウエハ）に対するタングステン成膜処理の間に実行すればよい。
【０１２２】
また、同様なリークチェックは必要に応じて、シランガス（ＳｉＨ４）他のマスフローコントローラへも適用されることは言うまでもない。
【０１２３】
１１．本願の他の実施の形態の半導体装置の製造方法の要部であるアルミニウム系配線のドライエッチング・プロセスの説明（主に図２０）
このセクションでは、セクション９と同様に、セクション３で説明した流量制御バルブの閉鎖時リークチェックプロセスを具体的な半導体製造要素プロセスに組み込んだ例を説明する。この例では、アルミニウム系配線のドライエッチングプロセスについて具体的に説明する。
【０１２４】
図２０は本願の他の実施の形態の半導体装置の製造方法の要部であるアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスに使用するドライエッチング装置の模式断面図である。
【０１２５】
まず、本願の他の実施の形態の半導体装置の製造方法の要部であるアルミニウム系配線のドライエッチングプロセスに使用するエッチング装置５９の構造を説明する。図２０に示すように、ウエハ処理室２６内には、ウエハホルダ４７が設けられており、その上面には、被処理半導体ウエハ２８がその表側面２８ａを上にして設置される。ウエハホルダ４７内及び、その裏面側にはウエハ裏面冷却ガス系６０（冷却ガス流路）が設けられており、ガス定圧ソース２４から、たとえば、ヘリウムガス等の不活性ガス（冷却ガス）が流量制御装置７を介して供給されている。これによって、ドライエッチングにおいては、ウエハ８の温度は、たとえば摂氏４０度程度の温度に保たれている。
【０１２６】
ここで、半導体ウエハ２８の裏面２８ｂにおけるヘリウムガス圧は、一定の値（たとえば１キロＰａ（パスカル）程度）になるように、圧力センサ１４（真空計）からの信号を受けて、流量制御装置１によって制御されており、その流量の時間変化は、流量制御装置１からの信号を受けて、製造装置制御系２７によって記憶および監視されている。そして、たとえば、図２８に示すように、異物６２等のためにウエハ２８が正常にウエハホルダ４７に吸着されていない場合には、この冷却ガスの流量およびその時間変化が異常な値を示すので、製造装置制御系２７によって、この異常が検出される。ところが、マスフローコントローラ１内の流量制御バルブ７（たとえば、図１）の閉鎖時リークが大きいと、製造装置制御系２７によって記憶されている冷却ガスの流量よりも低い値となるため、異常が検出されないこととなる。すなわち、実際には、流量制御バルブ７の閉鎖時リークにより、意図したよりも大量の冷却ガスが流れているのに、記憶された冷却ガスの流量データは、より小さな値を示すからである。
【０１２７】
従って、このような部分における流量制御装置１（マスフローコントローラ）にも、これまでに説明したような流量制御バルブ７の閉鎖時リークチェックを適用することが有効である。この流量制御バルブ７の閉鎖時リークチェックのタイミングとしては、バッチ内においては、先行するウエハ（第１のウエハ）と次のウエハ（第２のウエハ）に対する当該ドライエッチング処理の間に実行すればよい。なお、全てのウエハ処理間で実行してもよいが、数枚おきやバッチ内で１回から数回行うようにしてもよい。また、バッチ間においても、先行するバッチの最後のウエハ（第１のウエハ）と次のバッチの最初のウエハ（第２のウエハ）に対する当該ドライエッチング処理の間に実行すればよい。また、一般的には、流量制御バルブ７の閉鎖時リークチェックは、流量制御バルブ７が閉鎖状態にある間に自動的に実行するようにすればよい。
【０１２８】
ここで、この流量制御バルブ７の閉鎖時リークチェックの結果に基づいて、流量制御バルブ７の設定値を、リーク分を差し引いた値に自動的に設定するようにしてもよい。このようにすることにより、流量制御バルブ７の寿命を延長することができる。
【０１２９】
１２．タングステン成膜における不良発生メカニズムの説明（主に図２７および図２８）
図２７は図２３に示す工程における不良発生のメカニズムを説明した模式デバイス断面図である。図２８は図２０に示す装置において、ウエハの吸着が不完全な場合を説明するエッチング装置の正断面図である。これらに基づいて、タングステン成膜における不良発生メカニズムを説明する。
【０１３０】
セクション１０で説明したタングステン核形成工程１０４（図１９）において、タングステンソースガス（ＷＦ６）の流量制御装置１ｂに閉鎖時リークがあると、デバイスに不良が発生するおそれがある。これは、図２７（図２３のプロセスステップに対応）に示すように、タングステンソースガスが初期に過剰に供給されると、弗素ラジカル６１が先行して孔底領域Ｒ１し、バリアメタル８１，８２がエッチングされるためである。
【０１３１】
１３．サマリ
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１３２】
例えば、前記実施の形態では、流量制御装置内に開閉バルブ１２および圧力センサを内蔵させた例について具体的に説明したが、本願発明はそれに限定されることなく、流量制御装置の外部に開閉バルブ１２および圧力センサのいずれか一方または、両方を外付けしたものにも適用できることは言うまでもない。
【０１３３】
また、前記実施の形態では、開閉バルブとして空圧バルブを具体的に説明したが、本願発明はそれに限定されることなく、電磁バルブを使用したものでもよいことは言うまでもない。更に、前記実施の形態では、流量制御バルブとして、ピエゾアクチュエータを用いたものを中心に説明したが、本願発明はそれに限定されることなく、その他のアクチュエータを用いたものでもよいことは言うまでもない。
【０１３４】
更に、前記実施の形態では、半導体装置の製造方法として、タングステンＣＶＤにおける反応性ガスの供給やアルミニウム系配線膜のドライエッチングにおける冷却ガス制御に例をとり具体的に説明したが、本願発明はそれに限定されることなく、その他のＣＶＤ工程およびエッチング工程のほか、ウエハ表面処理工程、ウエハ熱処理工程等にも適用できることは言うまでもない。また、反応性ガスまたは冷却ガスのみでなく、キャリアガス、パージガス、その他の添加ガス等の制御にも適用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１３５】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ 流量制御装置（マスフローコントローラ）
２ プロセスガス流入口
３ プロセスガス排出口
４ 流量計測流路
５ バイパス流路
６ 流量センサ
７ 流量制御バルブ
８ 流量制御回路
９，１０ 抵抗加熱体
１１ ガス排出流路（ウエハ処理室のガス導入路）
１２ 下流側開閉バルブ（空圧開閉バルブ）
１３ 三方切り替え開閉バルブ
１４ 圧力センサ
１５ ブリッジ回路
１６ 増幅補正回路
１７ 比較制御回路
１８ 検出データ出力端子
１９ 設定値等入力端子
２０ ベントライン
２１ 空圧入力口（空圧制御系）
２２ 検知圧力外部出力端子
２３ 半導体製造装置
２４ ガス定圧ソース
２５ ガス流入流路
２６ ウエハ処理室
２７ 製造装置制御系
２８ 半導体ウエハ（Ｐ型単結晶シリコン基板）
２８ａ 半導体ウエハの表面（デバイス面）
２８ｂ 半導体ウエハの裏面
２９ ゲートバルブ
３０ スピンドルバルブ
３１ 流量制御バルブのガス流入部
３２ 流量制御バルブのガス排出部
３３ 金属ダイヤフラム
３４ ピエゾ効果アクチュエータ
３５ シリンダ
３６ 空圧室
３７ 金属ダイヤフラム
３８ シール樹脂リング
３９ ピストン
４０ シールリング設置部
４１ 開閉バルブのプロセスガス流入部
４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ 上流側開閉バルブ（空圧開閉バルブ）
４３ 流量制御面
４４ 出力側空洞
４５ タングステン熱ＣＶＤ装置
４６ シャワーヘッド
４７ ウエハホルダ（ウエハステージ）
４８ ヒータ
５０ 閉鎖時リーク・チェック・スタート
５１ａ 基準圧力測定
５１ｂ 到達圧力測定
５２ 計算式参照
５３ 比較判定
５４ 生産続行
５５ アラーム生成
５６ 交換
５７ 真空排気系（排気管）
５８ ドライポンプ
５９ アルミニウム系配線エッチング装置
６０ ウエハ裏面冷却ガス系（冷却ガス流路）
６１ 弗素ラジカル
６２ 異物またはパーティクル
７１ ＳＴＩ埋め込み絶縁膜（フィールド絶縁膜）
７２ Ｎ型高濃度ソース・ドレイン領域
７３ Ｎ型ソース・ドレインのエクステンション領域
７４ ゲート絶縁膜
７５ ゲート電極
７６ キャップ絶縁膜
７７ サイドウォールスペーサ絶縁膜
７８ プリメタル絶縁膜
７９ コンタクトホール
８０ ＮチャネルＭＩＳＦＥＴ
８１ プラグ部の下層バリアメタル膜（チタン膜）
８２ プラグ部の上層バリアメタル膜（窒化チタン膜）
８３ タングステン膜（タングステンプラグ）
９１ 配線の下層バリアメタル膜（チタン膜）
９２ 配線の上層バリアメタル膜（窒化チタン膜）
９３ アルミニウム系配線膜主要部
９４ キャップメタル膜（チタン膜）
９５ 反射防止膜（窒化チタン膜）
９６ アルミニウム系配線膜
１０１ ウエハ導入ステップ
１０２ ガス導入ステップ
１０３ ウエハ加熱ステップ
１０４ 核生成ステップ
１０５ 中間ガスパージステップ
１０６ 埋め込み成膜ステップ
１０７ 最終ガスパージステップ
１０８ ウエハ排出ステップ
１０９ リークチェックステップ
Ａ マスフローコントローラ中心部
Ｂ ウエハ処理室直前のガス流路
Ｒ１ 孔底領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）ウエハ処理室に第１の半導体ウエハを導入する工程；
（ｂ）前記第１の半導体ウエハが導入された状態の前記ウエハ処理室に、流量制御装置を介して反応性ガスを導入しながら、ウエハ処理を実行する工程；
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記第１の半導体ウエハを前記ウエハ処理室から排出する工程；
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記ウエハ処理室に第２の半導体ウエハを導入する工程；
（ｅ）前記第２の半導体ウエハが導入された状態の前記ウエハ処理室に、前記流量制御装置を介して前記反応性ガスを導入しながら、前記ウエハ処理を実行する工程；
（ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記第２の半導体ウエハを前記ウエハ処理室から排出する工程、
ここで、前記流量制御装置は、以下を含む：
（ｐ）ガス流入口、ガス排出口、および、これらを結ぶガス流路；
（ｑ）前記ガス流入口および前記ガス排出口間の前記ガス流路に設けられた流量計測流路；
（ｒ）前記流量計測流路に設けられた流量センサ；
（ｓ）前記流量計測流路と並列に設けられたバイパス流路；
（ｔ）前記流量計測流路および前記バイパス流路の前記ガス排出口側に設けられた流量制御バルブ、
ここで、前記半導体装置の製造方法は、更に以下の工程を含む：
（ｇ）前記工程（ｂ）の後であって、前記工程（ｅ）の前に、前記流量制御装置内の前記流量制御バルブが閉鎖状態にあるときのガスリーク状態を検知する工程。
【請求項２】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記ウエハ処理は、ＣＶＤ工程である。
【請求項３】
前記２項の半導体装置の製造方法において、前記ウエハ処理は、タングステン膜のＣＶＤ工程である。
【請求項４】
前記３項の半導体装置の製造方法において、前記ウエハ処理は、タングステンプラグの埋め込み工程で
ある。
【請求項５】
前記４項の半導体装置の製造方法において、前記ガスリーク状態の検知は、自動的に実行される。
【請求項６】
前記５項の半導体装置の製造方法において、前記ガスリーク状態の検知の結果、異常が発見されたときは、アラームが発せられる。
【請求項７】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記（ｇ）工程における前記ガスリーク状態の検知の結果、ガスのリーク状態が検知されたときは、前記工程（ｅ）の条件が変更される。
【請求項８】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記流量制御装置内には、前記バイパス流路を閉鎖するバルブが設けられており、このバイパス流路を閉鎖した状態で、前記流量計測流路によって、前記ガスリーク状態の検知を実行する。
【請求項９】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記流量制御装置は、更に以下を含む：
（ｕ）前記流量制御バルブと前記ガス排出口間の前記ガス流路の圧力を計測する圧力センサ、
ここで、前記ガスリーク状態の検知は、前記圧力センサを用いて実行される。
【請求項１０】
前記９項の半導体装置の製造方法において、前記流量制御装置は、更に以下を含む：
（ｖ）前記圧力センサと前記ガス排出口間の前記ガス流路に設けられ、前記流量制御バルブの開閉と連動して開閉する開閉バルブ。
【請求項１１】
前記１０項の半導体装置の製造方法において、前記流量制御バルブと前記開閉バルブ間の前記ガス流路の容積は、２ｃｃ以下である。
【請求項１２】
前記１０項の半導体装置の製造方法において、前記流量制御バルブと前記開閉バルブ間の前記ガス流路の容積は、１ｃｃ以下である。
【請求項１３】
前記１２項の半導体装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｈ）前記工程（ｂ）の後であって、前記工程（ｇ）の前に、前記開閉バルブが閉鎖状態にあるときのガスリーク状態を検知する工程。
【請求項１４】
前記１２項の半導体装置の製造方法において、前記流量制御バルブは、ピエゾアクチュエータによって駆動されている。
【請求項１５】
前記１４項の半導体装置の製造方法において、前記開閉バルブは、ガス圧によって駆動されている。
【請求項１６】
前記７項の半導体装置の製造方法において、前記工程（ｅ）における前記条件の変更は、リークが検出されたガスに関して、そのリーク状態に応じて、そのガスの前記ウエハ処理室への導入タイミングを変更するものである。
【請求項１７】
前記１６項の半導体装置の製造方法において、前記導入タイミングの変更は、タイミングの遅延である。
【請求項１８】
前記７項の半導体装置の製造方法において、前記工程（ｅ）における前記条件の変更は、リークが検出されたガスに関して、そのリーク状態に応じて、そのガスの前記ウエハ処理室への導入量を変更するものである。
【請求項１９】
前記１８項の半導体装置の製造方法において、前記導入量を変更は、前記ガスの導入量の設定値からリースしたガス量を減じて導入するものである。
【請求項２０】
以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）ウエハ処理室に半導体ウエハを導入する工程；
（ｂ）前記半導体ウエハが導入された状態の前記ウエハ処理室に、流量制御装置を介して不活性ガスを断続的または連続的に導入しながら、ウエハ処理を実行する工程；
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記半導体ウエハを前記ウエハ処理室から排出する工程、
ここで、前記流量制御装置は、以下を含む：
（ｐ）ガス流入口、ガス排出口、および、これらを結ぶガス流路；
（ｑ）前記ガス流入口および前記ガス排出口間の前記ガス流路に設けられた流量計測流路；
（ｒ）前記流量計測流路に設けられた流量センサ；
（ｓ）前記流量計測流路と並列に設けられたバイパス流路；
（ｔ）前記流量計測流路および前記バイパス流路の前記ガス排出口側に設けられた流量制御バルブ、
ここで、前記半導体装置の製造方法は、更に以下の工程を含む：
（ｇ）前記流量制御装置内の前記流量制御バルブが閉鎖状態にあるときのガスリーク状態を検知する工程。
【請求項２１】
前記２０項の半導体装置の製造方法において、前記ウエハ処理は、ドライエッチング工程である。
【請求項２２】
前記２１項の半導体装置の製造方法において、前記ウエハ処理は、アルミニウム系配線膜のドライエッチング工程である。
【請求項２３】
前記２２項の半導体装置の製造方法において、前記不活性ガスは、前記半導体ウエハの裏面を冷却するためのヘリウムを主要な成分とするガスである。
【請求項２４】
前記２０項の半導体装置の製造方法において、前記ガスリーク状態の検知は、自動的に実行される。
【請求項１】
以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）ウエハ処理室に第１の半導体ウエハを導入する工程；
（ｂ）前記第１の半導体ウエハが導入された状態の前記ウエハ処理室に、流量制御装置を介して反応性ガスを導入しながら、ウエハ処理を実行する工程；
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記第１の半導体ウエハを前記ウエハ処理室から排出する工程；
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記ウエハ処理室に第２の半導体ウエハを導入する工程；
（ｅ）前記第２の半導体ウエハが導入された状態の前記ウエハ処理室に、前記流量制御装置を介して前記反応性ガスを導入しながら、前記ウエハ処理を実行する工程；
（ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記第２の半導体ウエハを前記ウエハ処理室から排出する工程、
ここで、前記流量制御装置は、以下を含む：
（ｐ）ガス流入口、ガス排出口、および、これらを結ぶガス流路；
（ｑ）前記ガス流入口および前記ガス排出口間の前記ガス流路に設けられた流量計測流路；
（ｒ）前記流量計測流路に設けられた流量センサ；
（ｓ）前記流量計測流路と並列に設けられたバイパス流路；
（ｔ）前記流量計測流路および前記バイパス流路の前記ガス排出口側に設けられた流量制御バルブ、
ここで、前記半導体装置の製造方法は、更に以下の工程を含む：
（ｇ）前記工程（ｂ）の後であって、前記工程（ｅ）の前に、前記流量制御装置内の前記流量制御バルブが閉鎖状態にあるときのガスリーク状態を検知する工程。
【請求項２】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記ウエハ処理は、ＣＶＤ工程である。
【請求項３】
前記２項の半導体装置の製造方法において、前記ウエハ処理は、タングステン膜のＣＶＤ工程である。
【請求項４】
前記３項の半導体装置の製造方法において、前記ウエハ処理は、タングステンプラグの埋め込み工程で
ある。
【請求項５】
前記４項の半導体装置の製造方法において、前記ガスリーク状態の検知は、自動的に実行される。
【請求項６】
前記５項の半導体装置の製造方法において、前記ガスリーク状態の検知の結果、異常が発見されたときは、アラームが発せられる。
【請求項７】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記（ｇ）工程における前記ガスリーク状態の検知の結果、ガスのリーク状態が検知されたときは、前記工程（ｅ）の条件が変更される。
【請求項８】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記流量制御装置内には、前記バイパス流路を閉鎖するバルブが設けられており、このバイパス流路を閉鎖した状態で、前記流量計測流路によって、前記ガスリーク状態の検知を実行する。
【請求項９】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記流量制御装置は、更に以下を含む：
（ｕ）前記流量制御バルブと前記ガス排出口間の前記ガス流路の圧力を計測する圧力センサ、
ここで、前記ガスリーク状態の検知は、前記圧力センサを用いて実行される。
【請求項１０】
前記９項の半導体装置の製造方法において、前記流量制御装置は、更に以下を含む：
（ｖ）前記圧力センサと前記ガス排出口間の前記ガス流路に設けられ、前記流量制御バルブの開閉と連動して開閉する開閉バルブ。
【請求項１１】
前記１０項の半導体装置の製造方法において、前記流量制御バルブと前記開閉バルブ間の前記ガス流路の容積は、２ｃｃ以下である。
【請求項１２】
前記１０項の半導体装置の製造方法において、前記流量制御バルブと前記開閉バルブ間の前記ガス流路の容積は、１ｃｃ以下である。
【請求項１３】
前記１２項の半導体装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｈ）前記工程（ｂ）の後であって、前記工程（ｇ）の前に、前記開閉バルブが閉鎖状態にあるときのガスリーク状態を検知する工程。
【請求項１４】
前記１２項の半導体装置の製造方法において、前記流量制御バルブは、ピエゾアクチュエータによって駆動されている。
【請求項１５】
前記１４項の半導体装置の製造方法において、前記開閉バルブは、ガス圧によって駆動されている。
【請求項１６】
前記７項の半導体装置の製造方法において、前記工程（ｅ）における前記条件の変更は、リークが検出されたガスに関して、そのリーク状態に応じて、そのガスの前記ウエハ処理室への導入タイミングを変更するものである。
【請求項１７】
前記１６項の半導体装置の製造方法において、前記導入タイミングの変更は、タイミングの遅延である。
【請求項１８】
前記７項の半導体装置の製造方法において、前記工程（ｅ）における前記条件の変更は、リークが検出されたガスに関して、そのリーク状態に応じて、そのガスの前記ウエハ処理室への導入量を変更するものである。
【請求項１９】
前記１８項の半導体装置の製造方法において、前記導入量を変更は、前記ガスの導入量の設定値からリースしたガス量を減じて導入するものである。
【請求項２０】
以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）ウエハ処理室に半導体ウエハを導入する工程；
（ｂ）前記半導体ウエハが導入された状態の前記ウエハ処理室に、流量制御装置を介して不活性ガスを断続的または連続的に導入しながら、ウエハ処理を実行する工程；
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記半導体ウエハを前記ウエハ処理室から排出する工程、
ここで、前記流量制御装置は、以下を含む：
（ｐ）ガス流入口、ガス排出口、および、これらを結ぶガス流路；
（ｑ）前記ガス流入口および前記ガス排出口間の前記ガス流路に設けられた流量計測流路；
（ｒ）前記流量計測流路に設けられた流量センサ；
（ｓ）前記流量計測流路と並列に設けられたバイパス流路；
（ｔ）前記流量計測流路および前記バイパス流路の前記ガス排出口側に設けられた流量制御バルブ、
ここで、前記半導体装置の製造方法は、更に以下の工程を含む：
（ｇ）前記流量制御装置内の前記流量制御バルブが閉鎖状態にあるときのガスリーク状態を検知する工程。
【請求項２１】
前記２０項の半導体装置の製造方法において、前記ウエハ処理は、ドライエッチング工程である。
【請求項２２】
前記２１項の半導体装置の製造方法において、前記ウエハ処理は、アルミニウム系配線膜のドライエッチング工程である。
【請求項２３】
前記２２項の半導体装置の製造方法において、前記不活性ガスは、前記半導体ウエハの裏面を冷却するためのヘリウムを主要な成分とするガスである。
【請求項２４】
前記２０項の半導体装置の製造方法において、前記ガスリーク状態の検知は、自動的に実行される。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２０１１−１１９４３３（Ｐ２０１１−１１９４３３Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７５２３２（Ｐ２００９−２７５２３２）
【出願日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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