JP2003271218A

JP2003271218A - 半導体製造装置、半導体製造システム及び基板処理方法

Info

Publication number: JP2003271218A
Application number: JP2002073217A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nakao; 隆中尾; Kunihiro Miyazaki; 邦浩宮崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2003-09-26
Also published as: US20030221960A1; CN1445822A; CN1277289C

Abstract

(57)【要約】【課題】基板処理に直接的に又は間接的に使用される
液体、気体又は固体等の物質を、必要な時に必要な量だ
け供給可能にし、供給設備や輸送設備の小型化を実現す
ることができる半導体製造装置、半導体製造システム及
び基板処理方法を提供する。【解決手段】半導体製造装置１及び半導体製造システ
ムは、バッファユニット４を備えている。バッファユニ
ット４は、外部供給源２０から供給される、基板処理に
必要な物質を一時的に貯留し、この貯留された物質を処
理室２に供給可能である。物質の供給制御は制御ユニッ
ト６、ＬＡＮ１３を通してＣＩＭにより行われている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置、
半導体製造システム及び基板処理方法に関する。特に、
本発明は、基板処理を行う処理室内部に処理に必要な物
質を供給する供給系を備えた半導体製造装置、供給系並
びに半導体製造装置を少なくとも備えて構築される半導
体製造システム、及び半導体製造装置並びに半導体製造
システムを用いた基板処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置においては、半導体製造
プロセスの工程に応じて、様々な材料ガス、薬液、溶媒
等が使用されている。これら材料ガス、薬液、溶媒等
は、一般には半導体生産工場に隣接したシリンダーキャ
ビネット、ガス生成器、薬液や溶媒の貯蔵タンク、イオ
ン交換器等の精製器等を備えた供給設備から、半導体生
産工場内に設置されたガス配管又は薬液配管を通して、
半導体製造装置に供給されている。供給設備は、半導体
生産工場内において使用される材料ガス、薬液、溶媒等
の消費速度に対して、過不足なく対応できるような規模
で構築されている。

【０００３】また、供給設備自体の供給能力だけでな
く、供給設備から半導体製造装置に材料ガス等を輸送す
る手段としての配管の内径寸法等も、消費速度に対して
過不足が生じないような設計がなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
半導体製造装置並びにこのような半導体製造装置を備え
た半導体生産工場等の半導体製造システムにおいては、
以下の点について配慮がなされていなかった。

【０００５】半導体製造装置においては、材料ガス、薬
液、溶媒等は、常時、同じ速度で消費されていない。例
えば、バッチ処理方式において複数枚の半導体ウェハに
低圧化学気相蒸着法（ＬＰＣＶＤ：low pressure chemi
cal vapor deposition）による多結晶シリコン膜を成膜
するＬＰＣＶＤ装置は、多結晶シリコン膜を成膜してい
る時だけ、材料ガスとしてのモノシランガスを必要とし
ている。ＬＰＣＶＤ装置が稼働中であっても処理室（チ
ャンバ）内部の真空排気作業、処理室内部の棚状のポー
トへの半導体ウェハのロード作業、ポートからの半導体
ウェハのアンロード作業等においては、材料ガスは消費
されていない。供給設備の供給能力や輸送設備である配
管の輸送能力は、消費している時の材料ガスの消費流量
を規準に設計されている。従って、半導体生産工場にＬ
ＰＣＶＤ装置を例えば１０台設置すれば、これらすべて
のＬＰＣＶＤ装置が同時に稼働しても充分に材料ガスを
供給できるような供給設備及び輸送設備が必要になる。

【０００６】また、ＬＰＣＶＤ装置には、モノシランガ
ス等の材料ガスだけが供給されているのではなく、処理
室の温度調節に使用される加熱ヒータやポンプを冷却す
るための冷却水が供給されている。材料ガスの消費流量
と同様に、例えば加熱ヒータが加熱されている時には大
量の冷却水が必要であるが、加熱されていない時には冷
却水の水量は少なくともよい。

【０００７】同様に、ＬＰＣＶＤ装置には処理室内部を
洗浄するための洗浄ガスが供給されている。この洗浄ガ
スは、処理室内部の洗浄を行う時には必要であるが、そ
れ以外には必要ではない。

【０００８】さらに、近年、生産効率の向上を目的とし
て、半導体ウェハサイズが大型化の傾向にある。このよ
うな半導体ウェハサイズの大型化に対応して、半導体製
造装置例えばＬＰＣＶＤ装置の処理室は大型化されてお
り、消費される材料ガスや薬液の使用量は増大してい
る。結果的に、材料ガスや薬液を充分に供給することが
できるような大型の供給設備や輸送設備が必要になる。
また、このような供給設備や輸送設備の大型化には莫大
な投資が必要である。

【０００９】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものである。従って、本発明の目的は、基板処理に直
接的に又は間接的に使用される気体、液体又は固体等の
物質を、必要な時に必要な量だけ供給可能にし、供給設
備や輸送設備の小型化を実現することができる半導体製
造装置を提供することである。

【００１０】さらに、本発明の目的は、供給設備や輸送
設備の小型化を実現することができる半導体製造システ
ムを提供することである。

【００１１】さらに、本発明の目的は、供給効率や輸送
効率を向上することができる基板処理方法を提供するこ
とである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の特徴は、基板処理に必要な物質が外
部供給源から供給され、この供給された物質を貯留し、
この貯留された物質を外部に供給可能なバッファユニッ
トを備えた半導体製造装置としたことである。

【００１３】本発明の第２の特徴は、基板処理を行う処
理室と、処理室内部又はこの装置内部において処理に必
要な物質が外部供給源から供給され、この供給された物
質を貯留し、この貯留された物質を処理室内部又は装置
内部に供給可能なバッファユニットとを備えた半導体製
造装置としたことである。

【００１４】本発明の第３の特徴は、基板処理に必要な
物質を供給する外部供給源と、基板処理を行う処理室を
少なくとも備えた半導体製造装置と、外部供給源から物
質が供給され、この供給された物質を貯留し、この貯留
された物質を処理室又は半導体製造装置内部に供給可能
なバッファユニットと、外部供給源からバッファユニッ
トへの物質の供給及びバッファユニットから処理室又は
半導体製造装置内部への物質の供給を制御する制御ユニ
ットとを備えた半導体製造システムとしたことである。

【００１５】さらに、本発明の第３の特徴は、外部供給
源の物質の供給制御、半導体製造装置の稼働制御、バッ
ファユニットの供給制御並びに貯留制御、及び制御ユニ
ットの制御を総合的に行うコンピュータ統合生産システ
ム（ＣＩＭ：computer integrated manufacturing）を
さらに備えた半導体製造システムとしたことである。さ
らに、本発明の第３の特徴は、コンピュータ統合生産シ
ステムが、基板処理の稼働スケジュール及び製造スケジ
ュールを少なくとも管理する管理データベースを備え、
管理データベースに記録された稼働スケジュールと製造
スケジュールとに基づき、外部供給源からバッファユニ
ットを通して半導体製造装置に供給される物質の供給速
度、供給順位の少なくともいずれかを制御する、半導体
製造システムとしたことである。

【００１６】本発明の第４の特徴は、外部供給源から少
なくとも１回以上の基板処理に必要な定量の物質をバッ
ファユニットに貯留する工程と、バッファユニットに貯
留された定量の物質を基板処理を行う処理室内部又は処
理室を備えた半導体製造装置内部に供給する工程とを備
えた基板処理方法としたことである。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、本発明の
実施の形態に係る半導体製造装置、半導体製造システム
及び基板処理方法を説明する。以下の図面の記載におい
て、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し
ている。

【００１８】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態は、半導体製造装置としてＬＰＣＶＤ装置を用
い、この半導体製造装置、この半導体製造装置により構
築される半導体製造システム、及びこれらを使用した基
板処理方法に本発明を適用したものである。

【００１９】［半導体製造装置及び半導体製造システム
の基本構造］図１に示すように、本発明の第１の実施の
形態に係る半導体製造装置１は、モノシランガスを材料
ガスとして使用し、半導体ウェハ表面に多結晶シリコン
膜を成膜するＬＰＣＶＤ装置である。すなわち、半導体
製造装置１は、基板処理を行う処理室２と、処理室２内
部又はこの装置内部において処理に必要な物質が外部供
給源２０から供給され、この供給された物質を貯留し、
この貯留された物質を処理室２内部又は装置内部に供給
可能なバッファユニット４とを少なくとも備えている。

【００２０】ここで、本発明の第１の実施の形態におい
て、「基板処理」とは、IV族元素若しくはIII-V族元素
を主体に形成された半導体ウェハ、液晶表示装置等に使
用されるガラス基板、配線基板等に使用される絶縁性基
板等の基板に、導電膜若しくは絶縁膜等の薄膜を成膜す
る処理、エッチング処理等の処理を行うという意味で使
用されている。「基板処理に必要な物質」とは、基板処
理に直接的に使用される材料ガス等の気体、又は薬液若
しくは溶媒等の液体、又は粉体若しくは粒体等を含む固
体、又は基板処理に間接的に使用される洗浄ガス等の気
体、冷却水等の液体等の物質が少なくとも含まれる。
「外部供給源」とは、半導体製造装置１の外部に配設さ
れた物質の供給源という意味で使用されている。

【００２１】半導体製造装置１は、バッファユニット４
内部の物質の状態を制御する制御ユニット６と、バッフ
ァユニット４内部の物質の状態を測定する測定ユニット
５とをさらに備えている。

【００２２】半導体製造装置１は、半導体生産工場、一
般的にはクリーンルーム１００内部の階上（Ｆａｂ階）
１０１に配設されている。半導体製造装置１の処理室２
は、高純度石英により形成された反応管２０１と、符号
は付けないが、この反応管２０１内部に配設され半導体
ウェハ等の基板を保持する棚状のポートを備えている。
反応管２０１の周囲には温度調節を行う加熱ヒータ２０
２が設置されている。

【００２３】本発明の第１の実施の形態に係るバッファ
ユニット４は、半導体製造装置１に内蔵された内蔵型で
ある。バッファユニット４は、外部供給源２０と処理室
２との間に配設され、少なくとも１回又はそれ以上の処
理で使用する定量の物質を貯留し、この貯留された定量
の物質を処理室２内部又は半導体製造装置１の内部に供
給可能である。ここで、「物質の貯留」とは、外部供給
源２０から連続的又は断続的に供給される物質を一旦一
時的に保管するという意味で使用される。物質に対する
耐腐食性、耐圧性、生産性等を考慮し、バッファユニッ
ト４には、石英、金属等の材料により形成され、適度な
内容積を有するタンクを実用的に使用することができ
る。

【００２４】外部供給源２０は、モノシランガスシリン
ダ２１と、窒素ガス発生器２２と、弗素ガス発生器２３
とを備えている。モノシランガスシリンダ２１及び窒素
ガス発生器２２はクリーンルーム１００外部に設置され
ている。モノシランガスシリンダ２１は材料ガスとして
のモノシランガスの供給源である。モノシランガスはエ
アオペレーションバルブ７０２を通してバッファユニッ
ト４に供給されている。窒素ガス発生器２２は窒素ガス
の供給源である。窒素ガスは、バッファユニット４と処
理室２内部とを浄化し、さらに反応時の希釈ガスとし
て、又は処理室２内部の圧力を１×１０⁵Ｐａに復帰さ
せるために使用されている。この窒素ガスはエアオペレ
ーションバルブ７０３を通してバッファユニット４に供
給されている。弗素ガス発生器２３はクリーンルーム１
００の階下（Ｓｕｂ−Ｆａｂ階）１０２に設置されてい
る。弗素ガス発生器２３は処理室２の内壁、又はその他
の内蔵された石英やシリコンカーバイド製の部品の表面
に付着されたシリコン膜をエッチングして除去する洗浄
ガスの供給源である。この弗素ガスはエアオペレーショ
ンバルブ７０１を通してバッファユニット４に供給され
ている。

【００２５】バッファユニット４と処理室２との間はエ
アオペレーションバルブ８０１により区切られ、バッフ
ァユニット４に貯留された物質つまりモノシランガス、
窒素ガス又は弗素ガスはエアオペレーションバルブ８０
１を通して処理室２内部に供給することができる。

【００２６】半導体製造装置１の測定ユニット５は、バ
ッファユニット４に接続されており、例えば圧力ゲージ
により構成されている。この測定ユニット５はバッファ
ユニット４内部の充填圧力（物質の状態）を測定する。

【００２７】バッファユニット４から処理室２に供給さ
れた物質、例えばモノシランガスは、処理室２内部にお
いて加熱ヒータ２０２により加熱され、ＬＰＣＶＤ反応
により半導体ウェハ表面に多結晶シリコン膜を成膜させ
る。一方、弗素ガスは、エッチング反応により処理室２
内壁を洗浄する。ＬＰＣＶＤ反応又はエッチング反応の
後の、処理室２内部の反応生成ガス及び未反応ガスは、
ゲートバルブ８０２を通して真空排気ポンプ３０により
排気される。

【００２８】ゲートバルブ８０２は、その開閉度によっ
て流体のコンダクタンスを調節することができ、処理室
２内部の圧力調整機能と遮断機能とを併せ持っている。
真空排気ポンプ３０は、クリーンルーム１００の階下１
０２に設置されている。真空排気ポンプ３０により排気
された排気ガスは、除害装置３１において安全に処理さ
れた後、クリーンルーム１００内の階下１０２に設置さ
れた排気ダクト３２に排出される。

【００２９】半導体製造装置１の制御ユニット６は、加
熱ヒータ２０２、測定ユニット５、エアオペレーション
バルブ７０１〜７０３、８０１及びゲートバルブ８０２
を制御し、半導体製造装置１の動作自体を制御すること
ができる。制御ユニット６は、コンピュータ統合生産シ
ステムのローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１３を
通して、ＬＰＣＶＤ工程のレシピの実行管理を行う製品
管理データベース１０、半導体製造装置１の動作管理を
行う装置管理データベース１１、工場内統合バッファコ
ントローラ１２にそれぞれ接続されている。処理室２の
図示しない圧力計や加熱ヒータ２０２の出力、すなわち
処理室２内部の圧力（炉内圧力）や温度（炉内温度）等
の測定値は制御ユニット６に出力される。制御ユニット
６は、これらレシピ等の成膜情報を、ローカルエリアネ
ットワーク１３を経由して製品管理データベース１０に
出力するようになっている。

【００３０】このように本発明の第１の実施の形態にお
いては、基板処理に必要な物質を供給する外部供給源２
０と、基板処理を行う処理室２を少なくとも備えた半導
体製造装置１と、外部供給源２０から物質が供給され、
この供給された物質を貯留し、この貯留された物質を処
理室２内部又は半導体製造装置１内部に供給可能なバッ
ファユニット４と、外部供給源２０からバッファユニッ
ト４への物質の供給及びバッファユニット４から処理室
２内部又は半導体製造装置１内部への物質の供給を制御
する制御ユニット６とを備え、半導体製造システムを構
築している。

【００３１】［半導体製造装置及び半導体製造システム
の動作並びに基板処理方法］次に、本発明の第１の実施
の形態に係る半導体製造装置１及び半導体製造システム
の動作並びに基板処理方法を、前述のようにＬＰＣＶＤ
法に基づき半導体ウェハ表面に多結晶シリコン膜を成膜
する場合について説明する。

【００３２】（１）まず、半導体製造装置１に未処理の
半導体ウェハが搬送される前に、コンピュータ統合生産
システムの製品管理データベース１０からローカルエリ
アネットワーク１３を経由して半導体製造装置１の制御
ユニット６に、ＬＰＣＶＤ工程の例えば以下のレシピが
情報として入力される。

【００３３】ａ．多結晶シリコン膜の成膜膜厚：１００
ｎｍｂ．成膜温度：６２０℃ ｃ．モノシランガスの流量：１００ｓｃｃｍｄ．成膜圧力：２６．６Ｐａｅ．成膜時間：１０分この多結晶シリコン膜の成膜に使用されるモノシランガ
スの総量は以下の式で表される。

【００３４】１００ｓｃｃｍ×１０分間＝１０００ｓｃ
ｃ（気体の標準状態下において１０００ｃｍ³の体積）ここで、半導体製造装置１のバッファユニット４の内容
積は例えば１０００ｓｃｃに設定されている。

【００３５】（２）制御ユニット６に入力された情報に
基づき、制御ユニット６は、ゲートバルブ８０２を一旦
開き、真空排気ポンプ３０によって処理室２内部を充分
に低い圧力まで排気させる。

【００３６】（３）この後、制御ユニット６は、ゲート
バルブ８０２を閉め、エアオペレーションバルブ７０２
を開き、モノシランガスシリンダ２１からバッファユニ
ット４にモノシランガスが供給される。バッファユニッ
ト４内部に１０００ｓｃｃのモノシランガスが充填され
た後、制御ユニット６がエアオペレーションバルブ７０
２を閉めることにより、バッファユニット４が封じら
れ、バッファユニット４内部にモノシランガスを貯留す
る（一時的に保管する）ことができる。

【００３７】バッファユニット４へのモノシランガスの
充填制御方法の代表例を図２乃至図４を用いて説明す
る。

【００３８】図２に示す第１の充填制御方法は、物質の
圧力調整により充填を制御する方法である。すなわち、
外部供給源２０のモノシランガスシリンダ２１とバッフ
ァユニット４との間において、エアオペレーションバル
ブ７０２の前段（又は後段）に、制御ユニット６の指示
に従って自動的に所定の圧力調節を行うことができる圧
力調節器７１０を備え、この圧力調節器７１０によりバ
ッファユニット４への物質の充填量を制御することがで
きる。圧力調節器７１０には例えば減圧弁を実用的に使
用することができる。減圧弁によりモノシランガスの圧
力が２６．６Ｐａに保持されることで、バッファユニッ
ト４に貯留されたモノシランガスの充填量を１０００ｓ
ｃｃに秤量することができる。

【００３９】図３に示す第２の充填制御方法は、物質の
流量と時間とにより充填を制御する方法である。すなわ
ち、外部供給源２０のモノシランガスシリンダ２１とバ
ッファユニット４との間において、エアオペレーション
バルブ７０２の前段（又は後段）に、マスフローコント
ローラ７１１を備え、このマスフローコントローラ７１
１によりバッファユニット４への物質の充填量を制御す
ることができる。例えば、２ｓｌｍの流量一定で３０秒
間、モノシランガスをバッファユニット４に充填するこ
とにより、バッファユニット４には１０００ｓｃｃのモ
ノシランガスを充填することができる。ここで、マスフ
ローコントローラ７１１に代えて、安価なマスフローメ
ータを用い、このマスフローメータの出力の積算値から
１０００ｓｃｃの充填量を制御する方法を使用すること
もできる。

【００４０】図４に示す第３の充填制御方法は、バッフ
ァユニット４に取り付けられた測定ユニット５の圧力測
定の出力に基づき、充填を制御する方法である。すなわ
ち、測定ユニット５の圧力測定値が所定の圧力に達した
時にエアオペレーションバルブ７０２を閉め、バッファ
ユニット４内部の充填量を制御することができる。この
時、充填圧力の上昇が速い場合には、エアオペレーショ
ンバルブ７０２の前段にコンダクタンス制御器７１２を
備え、測定ユニット５の圧力測定値からフィードバック
して充填圧力を制御することが好ましい。コンダクタン
ス制御器７１２には、流体のコンダクタンスを落とすオ
リフィス、開度調整によりコンダクタンスを調節できる
ピエゾバルブ等を実用的に使用することができる。

【００４１】上記第１乃至第３の充填制御方法において
は、モノシランガスシリンダ２１から複数の半導体製造
装置１に分岐する供給分岐点前段の上流側に、圧力調節
器７１０、マスフローコントローラ７１１又はコンダク
タンス制御器７１２を配設することにより、比較的高価
なこれら機器を複数の半導体製造装置１で共有すること
ができる。

【００４２】図２に示す第１の充填制御方法又は図４に
示す第３の充填制御方法は、図３に示す第２の充填制御
方法のようにマスフローコントローラ７１１（又はマス
フローメータ）による流量測定を行っていないので、充
填流量を精密に制御するには温度及び圧力を気体の標準
状態とする必要がある。バッファユニット４内部の物質
の状態、例えば温度の調整又は測定を行うことにより、
圧力設定値を補正することができる。本発明の第１の実
施の形態に係る半導体製造装置１又は半導体製造システ
ムにおいては、製品（例えば半導体装置）の用途、製品
が要求されるスペック、製品コスト等のバランスを考慮
して、第１乃至第３の充填制御方法のいずれか１つの最
適な方法、又は複数を組み合わせた方法を適宜使用する
ことができる。

【００４３】本発明の第１の実施の形態に係る半導体製
造装置１又は半導体製造システムにおいては、前述のよ
うにバッファユニット４を備えているので、実際の多結
晶シリコン膜の成膜時間に関係なく、成膜時間よりも短
時間でモノシランガスをバッファユニット４に供給し貯
留することができる。すなわち、半導体製造装置１と外
部供給源２０との間が実効的に繋がる時間を短縮するこ
とができる。また、処理室２内部において実際に成膜が
開始される前に、バッファユニット４にモノシランガス
を貯留しておくことにより、万が一、半導体製造システ
ム（半導体生産工場）の事故や故障、人為的ミスによる
モノシランガスの供給停止や減少等のアクシデントが発
生しても、多結晶シリコン膜の成膜に及ぼす影響を格段
に減少することができ、安定した多結晶シリコン膜の成
膜を実現することができる。結果的に、供給効率や輸送
効率を向上することができる。

【００４４】一方、逆に、多結晶シリコン膜の成膜時間
よりも長時間でモノシランガスをバッファユニット４に
供給し貯留することができる。すなわち、半導体製造シ
ステムの供給設備や輸送設備の小型化、例えば供給管径
の縮小化を実現することができる。この結果、供給設備
や輸送設備に要する設備費用を大幅に削減することがで
きる。

【００４５】（４）バッファユニット４にモノシランガ
スを充填し貯留した後、又並行して処理室２内部に半導
体ウェハを搬入（搬送）し処理室２内部の大気を排気し
た後、多結晶シリコン膜の成膜準備が進められる。ここ
では、加熱ヒータ２０２により処理室２内部の温度が６
２０℃に調節され、又ゲートバルブ８０２を開き真空排
気ポンプ３０により処理室２内部の圧力が２６．６Ｐａ
に調節される。

【００４６】ここで、処理室２内部において、半導体ウ
ェハ表面に多結晶シリコン膜を成膜する際に、図５に示
すように、エアオペレーションバルブ８０１と処理室２
との間つまりバッファユニット４の下流側にマスフロー
コントローラ８１１を配設し、このマスフローコントロ
ーラ８１１によりバッファユニット４から処理室２への
モノシランガスの流量制御を行うことが可能である。

【００４７】また、図６に示すように、バッファユニッ
ト４の下流側にコンダクタンス制御器８１２を配設し、
エアオペレーションバルブ８０１とコンダクタンス制御
器８１２とを併用することにより、図５に示すマスフロ
ーコントローラ８１１を用いることなくバッファユニッ
ト４から処理室２へのモノシランガスの流量制御を行う
ことができる。コンダクタンス制御器８１２には、コン
ダクタンスを開閉度によって調整する機能を有するオリ
フィス、コンダクタンスを調節できるピエゾバルブ等を
実用的に使用することができる。コンダクタンス制御器
８１２は、例えばバッファユニット４に取り付けられた
測定ユニット５の出力値（例えば圧力値）が一定に減少
する、ここでは１×１０⁵Ｐａの圧力のモノシランを１
０分間で使い切るので１×１０⁴Ｐａ／ｍｉｎの割合で
減少するように調節することにより、モノシランガスの
流量制御を実現することができる。

【００４８】このように、多結晶シリコン膜の成膜時に
モノシランガスの流量を制御することにより、成膜で使
用されるモノシランガスの量、１０００ｓｃｃを製造工
程の先の段階において正確に測定する必要がなくなる。

【００４９】（５）１００ｓｃｃｍ、１０分間の条件下
において、多結晶シリコン膜の成膜を行う。ここで、成
膜後、バッファユニット４内部に残ったモノシランガス
は、図１に示すように、処理室２を通さずに、バルブ８
０３の開閉により導通、不通が制御されるバイパスライ
ン８０４を通して真空排気ポンプ３０に排気することが
できる。また、バッファユニット４内部に残ったモノシ
ランガスは、次回の成膜分として貯留することもでき
る。

【００５０】（６）真空排気ポンプ３０により排気され
た未処理のモノシランガス等は除害装置３１において安
全に処理され、この後、排気ダクト３２に排気される。

【００５１】そして、これら一連の基板処理工程が終了
した段階において、ＬＰＣＶＤ法に基づく、半導体ウェ
ハ表面への多結晶シリコン膜の成膜プロセスが終了す
る。

【００５２】［バッチ方式への応用］ここで、処理室２
に複数枚の半導体ウェハ例えば１００枚〜２００枚の半
導体ウェハを載置し、これら半導体ウェハ表面上に一度
に多結晶シリコン膜の成膜を行うバッチ処理方式を採用
する半導体製造装置（ＬＰＣＶＤ装置）１に本発明を適
用した場合を説明する。

【００５３】バッチ処理方式の半導体製造装置１におい
ては、まず縦型の処理室（縦型ＬＰＣＶＤ炉）２内部
に、所定間隔例えば５ｍｍ間隔で縦方向に半導体ウェハ
が積載される。この後、処理室２内部を反応温度例えば
６２０℃まで加熱して安定させた後、処理室２内部にマ
スフローコントローラ等により流量制御された状態のモ
ノシランガスが供給される。ただし、処理室２内部に供
給されたモノシランガスは上流側において消費され、か
つ反応生成ガスが発生するために、下流側においてモノ
シランガス濃度が相対的に薄くなり、成膜反応が鈍化す
る。具体的には、モノシランガスは、下記の反応式に示
すように、成膜反応及び気相反応により消費され、シリ
レンガス（ＳｉＨ₂）や水素ガス（Ｈ₂）が発生するため
に、下流側においてモノシランガス（ＳｉＨ₄）の分圧
が減少し、成膜速度が低下する。

【００５４】ＳｉＨ₄ →ＳｉＨ₂＋Ｈ₂ （気相反応）ＳｉＨ₄ →Ｓｉ＋２Ｈ₂ （成膜反応）ＳｉＨ₂ →Ｓｉ＋Ｈ₂ （成膜反応）従って、半導体ウェハを多数積み重ねた処理室２内部に
次々と所定流量、例えば１００ｓｃｃｍの流量において
モノシランガスを供給した場合、下流側に積載した半導
体ウェハは上記理由から成膜速度が遅くなる。積載した
上下の半導体ウェハ間の隙間（寸法）は一般的に半導体
ウェハの半径（寸法）に比べて小さく、ここでは５ｍｍ
に設定されているので、モノシランガスはこのような狭
い隙間の空間において半導体ウェハの周縁部から中心に
向かって拡散により供給される。すなわち、半導体ウェ
ハ単位で観察すれば、半導体ウェハ周縁部が上流側であ
り、中心部が下流側になる。この結果、半導体ウェハ周
縁部の多結晶シリコン膜の成膜速度は中心部の成膜速度
に比べて速くなり、半導体ウェハ中心部の多結晶シリコ
ン膜の成膜膜厚は薄くなる。

【００５５】本発明の第１の実施の形態に係る半導体製
造装置１又は半導体製造システムにおいては、バッファ
ユニット４を備え、このバッファユニット４から、図５
に示すようなマスフローコントローラ８１１を利用し
て、又は図６に示すようなコンダクタンス制御バルブ８
１２を利用して成膜時のモノシランガスの流量を制御し
ているので、成膜膜厚の均一性を得ることができる。ま
た、バッファユニット４を備えているので、図７に示す
ように、全くモノシランガスの流量を管理しなくても、
処理室２に供給したモノシランガスの総量で、成膜に使
用するモノシランガスの供給量を制御することが可能で
あるので、同様に成膜膜厚の均一性が得ることができ
る。

【００５６】図８には図７に示すガス供給系を使用した
場合のＬＰＣＶＤ法のシーケンスを示す。

【００５７】（１）まず最初に、基板処理つまり半導体
ウェハ表面に多結晶シリコン膜を成膜するのに必要なモ
ノシランガスが、外部供給源２０のモノシランガスシリ
ンダ２１からバッファユニット４に供給される。バッフ
ァユニット４はこのモノシランガスを一時的に貯留する
（Ｓ８０）。この貯留に際しては、モノシランガスの量
を秤量し、モノシランガスの貯留量が制御されるように
なっている。

【００５８】本発明の第１の実施の形態においては、前
述のようにバッファユニット４を備えて、モノシランガ
スが必要な時と供給する時との時間差を埋めることによ
り、供給能力を過剰にせず、供給設備や輸送設備に要す
るコストを削減することができる。さらに、モノシラン
ガスの供給量を流量により制御するのではなく、モノシ
ランガスの総量により制御することで、迅速なモノシラ
ンガスの供給、固体材料や液体材料の気化制御、化学反
応による中間前駆体の供給等が可能になる。

【００５９】（２）ゲートバルブ８０２を開き、処理室
２内部を真空排気ポンプ３０によって充分に排気する
（Ｓ８１）。

【００６０】（３）処理室２内部の圧力を例えば０．１
３３Ｐａまで下げた状態において、真空排気ポンプ３０
に繋がるゲートバルブ８０２を完全に閉じ、処理室２内
部を真空状態において密封する（Ｓ８２）。

【００６１】（４）処理室２とバッファユニット４との
間を繋ぐエアオペレーションバルブ８０１を全開にし、
目標とする成膜に必要な量のモノシランガスを数秒以内
に処理室２内部に充填させる（Ｓ８３）。この結果、前
述のように、積載した上下半導体ウェハ間の隙間の狭い
空間においても、迅速にモノシランガスを充満させるこ
とができ、モノシランガスの反応速度に対して充分に速
い速度において、モノシランガスを隅々まで拡散させる
ことができる。すなわち、モノシランガスの拡散律速に
起因する成膜膜厚の不均一性を減少することができ、膜
厚均一性に優れた多結晶シリコン膜を成膜することがで
きる。

【００６２】ここで、図９に半導体ウェハ近傍における
モノシランガス濃度と時間との関係を示す。図１０には
半導体ウェハ表面上における多結晶シリコン膜の成膜レ
ートと成膜膜厚と成膜時間との関係を示す。図７に示す
供給系を利用する場合は、マスフローコントローラ等に
よりモノシランガスの供給流量を制御する成膜の場合と
は異なり、図９に示すように成膜時間の増加とともにモ
ノシランガス濃度が減少するので、図１０に示すように
時間変化に対する多結晶シリコン膜の成膜レートが一定
にならない。目標とする膜厚つまり狙い膜厚は成膜レー
トのデータから積分することにより求め、この狙い膜厚
から成膜時間を決定することができる。図１０に示すよ
うに、成膜開始直後の成膜レートは速いが、時間経過と
ともに成膜レートは次第に遅くなり安定化する。狙い膜
厚に要する成膜時間は成膜開始から短く、狙い膜厚付近
の成膜レートは遅く安定している。従って、多結晶シリ
コン膜は、短い成膜時間により成膜することができ、か
つ膜厚のばらつきを小さくできるので、精密な膜厚制御
が行える。

【００６３】（５）図１０に示す狙い膜厚を得ることが
できるまで、多結晶シリコン膜の成膜を行う（Ｓ８
４）。

【００６４】（６）狙い膜厚に達する成膜時間の経過
後、ゲートバルブ８０２を全開にし、処理室２内部のモ
ノシランガスの未反応ガス等を真空排気ポンプにより処
理室２外部に排気し、成膜処理を終了させる（Ｓ８
５）。

【００６５】［ドープドシリコン膜の成膜への応用］本
発明の第１の実施の形態に係る半導体製造装置１又は半
導体製造システムは、前述のノンドープ多結晶シリコン
膜の成膜法だけに限定されるものではなく、砒素（Ａ
ｓ）、硼素（Ｂ）、燐（Ｐ）等のドナー若しくはアクセ
プタとして使用される不純物、シリコンと同一のIV族元
素であるゲルマニウム（Ｇｅ）等の不純物を成膜中にド
ーピングさせるドープド多結晶シリコン膜（又は単結晶
シリコン膜）の成膜法にも適用することができる。

【００６６】図示しないが、このドープド多結晶シリコ
ン膜の成膜を行うには、半導体製造装置１又は半導体製
造システム１に、モノシランガスを貯留するバッファユ
ニット４と同様な別の不純物導入用バッファユニットを
並列的に備える。この不純物導入用バッファユニットに
アルシン（ＡｓＨ₃）、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）、ホスフィ
ン（ＰＨ₃）、ゲルマン（ＧｅＨ₄）等のドーピング物質
となるソースガスを貯留し、モノシランガスの供給手順
と同様に、不純物導入用バッファユニットに貯留された
ソースガスを処理室２内部に供給することにより、簡易
にドープド多結晶シリコン膜を成膜することができる。

【００６７】また、本発明の第１の実施の形態に係る半
導体製造装置１又は半導体製造システムにおいては、モ
ノシランガスを貯留するバッファユニット４を兼用し、
バッファユニット４内部にモノシランガスと上記ソース
ガス（アルシン等）とを混合して貯留することができ
る。１つのバッファユニット４内部にモノシランガスと
ソースガスとを混合させた状態において貯留することに
より、処理室２内部にこれらのガスを供給する前段にお
いて、バッファユニット４内部の混合ガスのドーパント
濃度を均一化することができる。

【００６８】この場合、測定ユニット５に質量分析器、
赤外線吸収分光器等の測定器をさらに備え、これらの測
定器からバッファユニット４内部に貯留された混合ガス
の分析結果を制御ユニット６を通してコンピュータ統合
生産システムに出力することができる。この出力結果に
基づき、ドープド多結晶シリコン膜の成膜前に混合ガス
の各成分濃度を正確に検出することができ、エアオペレ
ーションバルブ７０２等の流量制御により、モノシラン
ガス、ソースガスのそれぞれのバッファユニット４への
充填濃度を容易に制御することができる。

【００６９】また、圧力計だけを備えた測定ユニット５
であっても、モノシランガス、ソースガスのそれぞれを
順次貯留する際の圧力増加分を圧力計により測定するこ
とによって、混合ガスの混合比を簡易に算出することが
できる。

【００７０】なお、バッファユニット４内部への混合ガ
スの貯留方法に関係なく、ドープド多結晶シリコン膜の
成膜方法は、ノンドープド多結晶シリコン膜の成膜方法
と基本的には同一である。

【００７１】［絶縁膜の成膜への応用：液体ソース］本
発明の第１の実施の形態に係る半導体製造装置１又は半
導体製造システムは、前述のノンドープ及びドープド多
結晶シリコン膜の成膜法だけに限定されるものではな
く、絶縁膜の成膜法にも適用することができる。ここで
は、ＬＰＣＶＤ法によるタンタルオキサイド膜の成膜法
に本発明を適用した例を説明する。

【００７２】図１１に示すように、半導体製造システム
の外部供給源２０には、常圧及び常温状態において液体
であるペンタエトキシタンタル（ＰＥＴ）を貯蔵する液
体貯蔵容器２５が配設されている。このペンタエトキシ
タンタルは、重量計測器２５１による重量計測、液面位
置センサ２５２による液面位置の計測、液体秤量器２５
３による秤量計測、液体マスフローコントローラ２５４
による流体制御の少なくともいずれか１つによって、基
板処理に必要な量だけバッファユニット４に供給され
る。

【００７３】半導体製造装置１のバッファユニット４に
は、温度調節を行う加熱ヒータ及び温度調節機構４０を
さらに備えている。バッファユニット４内部に供給され
たペンタエトキシタンタルは、加熱ヒータ及び温度調節
機構４０により熱反応が生じない状態において気化さ
れ、液体から気体へ変化するとともに、気体の状態にお
いてバッファユニット４内部に貯留される。

【００７４】バッファユニット４に貯留されたペンタエ
トキシタンタルは処理室２内部に供給され、モノシラン
ガスによる多結晶シリコン膜の成膜法と同様に、ＬＰＣ
ＶＤ法によるタンタルオキサイド膜を成膜することがで
きる。

【００７５】このように、本発明の第１の実施の形態に
係る半導体製造装置１又は半導体製造システムにおいて
は、バッファユニット４を備えているので、常圧及び常
温状態において液体である物質（ＰＥＴ）の気相ＬＰＣ
ＶＤ反応に対して、気化器の能力等に起因する物質の供
給不足等が生じることなく、タンタルオキサイド膜の成
膜に必要な量のソースガスを供給することができる。

【００７６】［金属膜の成膜への応用：固体ソース、液
体ソース］本発明の第１の実施の形態に係る半導体製造
装置１又は半導体製造システムは、金属膜（白金属膜）
の成膜法にも適用することができる。ここでは、ＬＰＣ
ＶＤ法によるルテニウム膜の成膜法に本発明を適用した
例を説明する。

【００７７】図１２に示すように、半導体製造システム
の外部供給源２０には、常圧及び常温状態において粉体
状、顆粒状又はペレット状の固体であるルテニウムシク
ロペンタン（Ｒｕ（Ｃｐ）₂）を貯蔵する固体貯蔵容器
２６が配設されている。このルテニウムシクロペンタン
は、重量計測器２６１による重量計測、重量秤量器２６
３による秤量計測、粉体数、顆粒数又はペレット数をカ
ウントするカウンタ２６４の少なくともいずれか１つに
よって、基板処理に必要な量だけバッファユニット４に
供給される。

【００７８】半導体製造装置１のバッファユニット４に
は、図１１に示す半導体製造装置１と同様に、温度調節
を行う加熱ヒータ及び温度調節機構４０を備えている。
バッファユニット４内部に供給されたルテニウムシクロ
ペンタンは、加熱ヒータ及び温度調節機構４０により気
化され、固体から気体へ変化するとともに、気体の状態
においてバッファユニット４内部に貯留される。

【００７９】バッファユニット４に貯留されたルテニウ
ムシクロペンタンは処理室２内部に供給され、モノシラ
ンガスによる多結晶シリコン膜の成膜法と同様に、ＬＰ
ＣＶＤ法によるルテニウム膜を成膜することができる。

【００８０】このように、本発明の第１の実施の形態に
係る半導体製造装置１又は半導体製造システムにおいて
は、バッファユニット４を備えているので、常圧状態及
び常温状態において固体である物質（Ｒｕ（Ｃｐ）₂）
の気相ＬＰＣＶＤ反応に対して、気化器の能力等に起因
する物質の供給不足等が生じることなく、ルテニウム膜
の成膜に必要な量のソースガスを供給することができ
る。

【００８１】なお、ルテニウム膜の成膜法においては、
常圧状態及び常温状態において液体であるルテニウムエ
チルシクロペンタン（Ｒｕ（ＥｔＣｐ）₂）を使用する
ことができる。この場合には、図１１に示す半導体製造
装置１又は半導体製造システムと同等のものを使用し
て、ルテニウム膜を成膜することができる。

【００８２】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体製造
装置１に内蔵していたバッファユニット４を、外付けの
半導体製造装置として構成した例を説明するものであ
る。

【００８３】図１３に示すように、本発明の第２の実施
の形態に係る半導体製造システムには、処理室２を有す
る半導体製造装置１とは別に、外付けの半導体製造装置
１Ａが配設されている。半導体製造装置１Ａは、基板処
理に必要な物質が外部供給源２０から供給され、この供
給された物質を貯留し、この貯留された物質を外部すな
わち半導体製造装置１の処理室２に供給可能なバッファ
ユニット４を備えている。

【００８４】さらに、半導体製造装置１Ａは、バッファ
ユニット４内部の物質の状態を制御する制御ユニット６
Ａと、バッファユニット４内部の物質の状態を測定する
測定ユニット５とを備えている。さらに、半導体製造装
置１Ａは、外部供給源２０のモノシランガスシリンダ２
１からのモノシランガスの供給を制御するエアオペレー
ションバルブ７０２と、窒素ガス発生器２２からの窒素
ガスの供給を制御するエアオペレーションバルブ７０３
と、弗素ガス発生器２３からの弗素ガスの供給を制御す
るエアオペレーションバルブ７０１と、バッファユニッ
ト４から半導体製造装置１の処理室２への物質の供給を
制御するエアオペレーションバルブ８０１とを備えてい
る。これらのエアオペレーションバルブ７０１〜７０
３、８０１は、バッファユニット４の制御に専用的に配
設された制御ユニット６Ａにより制御されている。制御
ユニット６Ａ自体は、ローカルエリアネットワーク１３
に接続され、コンピュータ統合生産システムにより管理
され、制御されている。

【００８５】半導体製造装置１の構造は、半導体製造装
置１Ａを構築するバッファユニット４、測定ユニット
５、エアオペレーションバルブ７０１〜７０３及び８０
１を除き、本発明の第１の実施の形態に係る半導体製造
装置１の構造と基本的には同一である。なお、半導体製
造装置１の制御ユニット６は、半導体製造装置１Ａにお
いてバッファユニット４の制御を行う制御ユニット６Ａ
が専用に配設されているので、本来のＬＰＣＶＤ法によ
る成膜制御に必要な制御、例えば加熱ヒータ２０２の温
度制御、ゲートバルブ８０２の開閉制御等を行うように
なっている。

【００８６】このように本発明の第２の実施の形態に係
る半導体製造装置１Ａは、少なくともバッファユニット
４を備え、実際に成膜を行う半導体製造装置１の外付け
装置として配設されている。従って、本発明の第１の実
施の形態に係る半導体製造装置１及び半導体製造システ
ムにより得られる効果と同様の効果が得られるととも
に、半導体製造装置１自体の小型化を実現することがで
きる。さらに、バッファユニット４を備えた半導体製造
装置１Ａは、汎用性を備え、他の半導体製造装置、例え
ばスパッタリング装置、エッチング装置、洗浄装置等へ
の装着を自由に行える。

【００８７】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体製造
装置１及び半導体製造システムにおいて、半導体製造装
置１の処理室２の反応管２０１内壁の洗浄方法に、本発
明を適用した例を説明するものである。

【００８８】［基本的な洗浄方法］本発明の第１の実施
の形態に係る半導体製造装置１の反応管２０１内部にお
いては前例に従えばＬＰＣＶＤ法により多結晶シリコン
膜が成膜されているので、ここでは反応管２０１内壁に
付着したシリコン膜の洗浄方法を説明する。なお、ここ
では、図１を用いて説明を行う。また、半導体ウェハに
シリコン膜を成膜する処理は直接的な基板処理である
が、反応管２０１内壁に付着したシリコン膜の洗浄処理
は、半導体ウェハにシリコン膜を成膜する処理に必要と
される間接的な基板処理である。

【００８９】（１）まず最初に、図１に示すコンピュー
タ統合生産システムの装置管理データベース１１からロ
ーカルエリアネットワーク１３を通して半導体製造装置
１の制御ユニット６に、洗浄情報が出力される。「洗浄
情報」とは、半導体製造装置１の処理室２の反応管２０
１内壁に付着したシリコン膜の除去に必要なエッチング
条件等の情報を少なくとも含む情報である。例えば、反
応管２０１内壁に付着したシリコン膜の膜厚が１００ｎ
ｍの場合、洗浄（エッチング）により剥離するシリコン
膜の膜厚は１００ｎｍである。このシリコン膜の剥離に
は、例えば３００℃の温度及び１．３３３×１０³Ｐａ
の圧力の環境下において、１０００ｓｃｃｍの流量の弗
素ガスを５分間流し続けるエッチングが必要である。弗
素ガスの総量は５０００ｓｃｃ（＝１０００ｓｃｃｍ×
５分間）になる。

【００９０】（２）本発明の第３の実施の形態に係る半
導体製造装置１においては、処理室２の洗浄を行うため
に、バッファユニット４の内容積が５０００ｓｃｃに設
定されている。上記洗浄情報に基づき、制御ユニット６
はエアオペレーションバルブ８０１を開き、バッファユ
ニット４内部は真空排気ポンプ３０により充分低い圧力
まで排気される。

【００９１】（３）この後、制御ユニット６は、エアオ
ペレーションバルブ８０１を閉め、エアオペレーション
バルブ７０１を開くことにより、外部供給源２０の弗素
ガス発生器２３からバッファユニット４内部に弗素ガス
が供給される。

【００９２】（４）上記のように、バッファユニット４
の内容積に相当する５０００ｓｃｃ（気体の標準状態に
おいて５０００ｃｍ³の体積である。）の弗素ガスが充
填された後、制御ユニット６によりエアオペレーション
バルブ７０１を閉めることにより、バッファユニット４
に弗素ガスが貯留される。

【００９３】ここで、弗素ガス発生器２３がＫＦと２Ｈ
Ｆとの電気分解反応、又はＫＦと６ＨＦとの熱分解化学
反応により弗素ガスを生成し、弗素ガスの生成量が１０
０ｓｃｃｍ／ｍｉｎである場合、処理室２内部の洗浄に
必要とされる１０００ｓｃｃｍの弗素ガス流量を得るに
は、約１０倍の規模の弗素ガス発生器２３が必要にな
る。ところが、このような弗素ガス流量が必要な時間は
洗浄時の約５分間であり、それ以外は必要でない。

【００９４】本発明の第３の実施の形態に係る半導体製
造装置１においては、バッファユニット４を備え、例え
ば洗浄開始前、５０分前からバッファユニット４内部に
弗素ガスの貯留を開始することにより、１００ｓｃｃｍ
の供給能力しかない弗素ガス発生器２３であっても１０
００ｓｃｃｍの弗素ガスを必要とする洗浄に対応するこ
とができる。

【００９５】バッファユニット４内部への貯留は、前段
プロセスの多結晶シリコン膜の成膜終了後の、バッファ
ユニット４内部のモノシランガスが排出された直後から
開始することができる。さらに、反応管２０１の浄化時
間、常圧復帰時間、半導体ウェハの取り出し時間、洗浄
のための真空排気時間、熱安定時間等の洗浄準備時間内
に、重複させてバッファユニット４に弗素ガスを貯留さ
せることができるので、実効的に洗浄時間が長くなるこ
とはない。

【００９６】さらに、本発明の第３の実施の形態に係る
半導体製造装置１又は半導体製造システムにおいては、
モノシランガスの貯留専用にバッファユニット４を使用
し、このバッファユニット４に対して別途専用の洗浄用
バッファユニットを備え、この洗浄用バッファユニット
に弗素ガスを貯留するようにしてもよい。この場合、洗
浄用バッファユニットは、本発明の第１の実施の形態に
係る半導体製造装置１のように内蔵させてもよいし、又
本発明の第２の実施の形態に係る半導体製造装置１Ａの
ように外付け半導体製造装置として構築してもよい。

【００９７】（５）そして、バッファユニット４に貯留
された弗素ガスを処理室２内部に供給し、処理室２内部
の洗浄が行われる。

【００９８】一般的に、半導体製造装置１及び半導体製
造システムにおいては、多結晶シリコン膜の成膜頻度に
比べて、処理室２内部の洗浄頻度が少ないので、弗素ガ
ス発生器２３の供給能力をさらに縮小することができ
る。すなわち、外部供給源２０の供給設備や輸送設備を
縮小化することができ、又供給設備や輸送設備に必要と
される設備投資を最小限に抑えることができる。

【００９９】本発明の第３の実施の形態に係る半導体製
造装置１及び半導体製造システムにおいて、処理室２内
部の洗浄方法（エッチング方法）は、基本的には、本発
明の第１の実施の形態に係る半導体製造装置１及び半導
体製造システムの多結晶シリコン膜の成膜方法と同様で
ある。特に、洗浄方法においては、洗浄終了時点（エッ
チング終了時点）を、反応管２０１内部の温度上昇の終
端検出、排気ガスの分析等、リアルタイムでモニターリ
ングすることができる。従って、マスフローコントロー
ラ８１１、コンダクタンス制御器８１２等による流量制
御を使用しないで、ガス供給量の総量によって制御す
る、前述の図７に示す半導体製造システムには、事前に
エッチング速度の時間変化を測定する必要がないので、
非常に有用である。

【０１００】［第１の変形例］図１４に示すように、本
発明の第３の実施の形態の第１の変形例に係る半導体製
造装置１及び半導体製造システムは、半導体製造装置１
の処理室２と真空排気ポンプ３０との間に並列的に回収
用バッファユニット（第２のバッファユニット）３５を
備えている。回収用バッファユニット３５は、上流側の
処理室２に３方向バルブ８０５を通して供給側を接続
し、下流側の真空排気ポンプ３０にバルブ８０６を通し
て排気側を接続するとともに、上流側のバッファユニッ
ト４にリターンバルブ８０７を通して接続されている。

【０１０１】すなわち、回収用バッファユニット３５
は、処理室２から排気された弗素ガス（洗浄ガス）を回
収しかつ貯留し、この貯留された弗素ガスをバッファユ
ニット４に供給するようになっている。バッファユニッ
ト４に貯留された弗素ガスは次回の処理室２内部の洗浄
に再度使用することができるので、洗浄ガスの利用効率
を高めることができ、洗浄費用の削減、省エネルギ化を
実現することができる。

【０１０２】なお、回収用バッファユニット３５は、半
導体製造装置１に内蔵されていても、外付けされていて
も、どちらでも構わない。

【０１０３】［第２の変形例］図１５に示すように、本
発明の第３の実施の形態の第２の変形例に係る半導体製
造システムは、真空排気ポンプ３０と除害装置３１との
間に排気ガス一時待避用バッファユニット３６を備えて
いる。すなわち、排気ガス一時待避用バッファユニット
３６は、上流側の真空排気ポンプ３０に３方向バルブ８
０８、排気ガス圧縮用コンプレッサ３７のそれぞれを通
して供給側を接続し、かつ押出し用の窒素ガスを供給す
るためにバルブ８１０を通して窒素ガス発生器２２に接
続している。さらに、排気ガス一時待避用バッファユニ
ット３６は、下流側の除害装置３１にリターンバルブ８
０９を通して排気側を接続している。

【０１０４】本発明の第３の実施の形態の第２の変形例
に係る半導体製造システムにおいては、半導体製造装置
１における成膜処理、洗浄処理等に使用される材料ガ
ス、洗浄ガス等の物質に限定されるものではなく、バッ
ファユニット４と同様の機能を排気ガスの供給経路に配
設したことに特徴がある。すなわち、除害装置３１の前
段に排気ガス一時待避用バッファユニット３６を備えた
ことにより、除害装置３１の処理能力を上回る排気ガス
が排出された場合に、この排気ガスの流量を調節するこ
とができる。通常、有害ガスの排気中しか除害装置３１
は実効的に稼働していないが、排気ガス一時待避用バッ
ファユニット３６を備えたことにより、複数台の半導体
製造装置１（図示していない。）からの排気ガスを１台
の除害装置３１により処理することができる。

【０１０５】つまり、排気ガス一時待避用バッファユニ
ット３６は、複数台の半導体製造装置１から同時に排気
ガスが排出され、処理能力を越える場合には一時的に排
気ガスを貯留し、処理能力を越えない範囲において除害
装置３１に徐々に排気ガスを排出すことができる。１台
の半導体製造装置１から除害装置３１の処理能力を越え
るような排気ガスが排出された場合も、排気ガス一時待
避用バッファユニット３６は同様に機能する。

【０１０６】従って、除害装置３１の規模を縮小するこ
とができ、又除害装置３１の設置台数を削減することが
できる。結果的に、半導体製造システムの供給設備や輸
送設備の小型化を実現することができる。さらに、半導
体製造システムの供給設備や輸送設備に必要な設備投資
を減少することができる。

【０１０７】（第４の実施の形態）本発明の第４の実施
の形態は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体製造
システムにおいて、複数台の半導体製造装置の処理室の
反応管内壁の洗浄方法に、本発明を適用した例を説明す
るものである。

【０１０８】［半導体製造装置及び半導体製造システム
の基本構造］図１６に示すように、本発明の第４の実施
の形態に係る半導体製造システムは、複数台の半導体製
造装置１（１）、１（２）、１（３）と、この複数台の
半導体製造装置１（１）〜１（３）のそれぞれに物質を
供給する外部供給源２０と、外部供給源２０から供給さ
れる物質を複数台の半導体製造装置１（１）〜１（３）
のそれぞれに分配供給する半導体製造装置１Ｂと、複数
台の半導体製造装置１（１）〜１（３）及び１Ｂの管理
制御を行うコンピュータ統合生産システムサーバ（ＣＩ
Ｍサーバ）１４とを少なくとも備えて構築されている。

【０１０９】半導体製造装置１（１）は、基本的には本
発明の第１の実施の形態に係る半導体製造装置１（図１
参照。）と同様であり、基板処理を行う処理室２と、処
理室２内部又はこの装置内部において処理に必要な物質
が外部供給源２０から供給され、この供給された物質を
貯留し、この貯留された物質を処理室２内部又は装置内
部に供給可能なバッファユニット４（１）とを少なくと
も備えている。さらに、半導体製造装置１は、バッファ
ユニット４（１）内部の物質の状態を制御する制御ユニ
ット６（１）と、図示しないがバッファユニット４
（１）内部の物質の状態を測定する測定ユニット５とを
備えている。制御ユニット６（１）は、ローカルエリア
ネットワーク（半導体製造システム内ＬＡＮ）１３を通
してコンピュータ統合生産システムのコンピュータ統合
生産システムサーバ１４に接続されている。

【０１１０】半導体製造装置１（１）と同様に、半導体
製造装置１（２）は、図示しない処理室２及び測定ユニ
ット５と、バッファユニット４（２）と、制御ユニット
６（２）とを少なくとも備えている。半導体製造装置１
（３）は、図示しない処理室２及び測定ユニット５と、
バッファユニット４（３）と、制御ユニット６（３）と
を少なくとも備えている。なお、ここでは、説明を簡略
化するために、３台の半導体製造装置１（１）〜１
（３）を備えた半導体製造システムについて説明する
が、本発明の第４の実施の形態に係る半導体製造システ
ムは、この台数に限定されるものではなく、２台又は４
台以上の半導体製造装置を備えていてもよい。

【０１１１】半導体製造装置１Ｂは、基本的には本発明
の第２の実施の形態に係る半導体製造装置１Ａ（図１３
参照。）と類似しており、処理室２を備えていないバッ
ファ機能専用の装置である。すなわち、半導体製造装置
１Ｂは、基板処理に必要な物質が外部供給源２０から供
給され、この供給された物質を貯留し、この貯留された
物質を外部に供給可能なバッファユニット４Ｂを備え、
さらに配分バルブ７２１、７２２及び７２３と、この配
分バルブ７２１〜７２３の開閉制御を行う制御ユニット
６Ｂとを備えている。

【０１１２】本発明の第４の実施の形態に係る半導体製
造システムにおいては、半導体製造装置１（１）〜１
（３）のそれぞれの処理室２の洗浄方法を説明するの
で、バッファユニット４Ｂは処理室２内部の洗浄ガスと
して使用される、外部供給源２０の弗素ガス発生器２３
に接続されている。すなわち、バッファユニット４Ｂは
半導体製造装置１（１）〜１（３）のそれぞれに供給す
る弗素ガスを一時的に貯留するようになっている。

【０１１３】配分バルブ７２１はバッファユニット４Ｂ
と半導体製造装置１（１）との間に配設され、配分バル
ブ７２１の開閉は制御ユニット６Ｂにより制御されてい
る。配分バルブ７２２はバッファユニット４Ｂと半導体
製造装置１（２）との間に配設され、配分バルブ７２２
の開閉は制御ユニット６Ｂにより制御されている。同様
に、配分バルブ７２３はバッファユニット４Ｂと半導体
製造装置１（３）との間に配設され、配分バルブ７２３
の開閉は制御ユニット６Ｂにより制御されている。制御
ユニット６Ｂはローカルエリアネットワーク１３を通し
てコンピュータ統合生産システムサーバ１４に接続され
ている。

【０１１４】コンピュータ統合生産システムサーバ１４
は、未処理の半導体ウェハの各ロットの工程順の情報、
各ロットの種類の情報、製造ラインにおいて他のロット
に対する製造の優先順位を緊急度としてクラス分けした
情報等の情報が格納されている。これらの情報により、
どのロットが、どの半導体製造装置１（１）〜１（３）
において、いつ処理されるかという製造スケジュールを
コンピュータ統合生産システムサーバ１４により管理す
ることができる。

【０１１５】また、コンピュータ統合生産システムサー
バ１４においては、半導体製造装置１（１）〜１（３）
のそれぞれの処理室２の、現在の累積膜厚を算出するこ
とができる。さらに、コンピュータ統合生産システムサ
ーバ１４は、成膜膜厚の時系列若しくは成膜ダストの時
系列、過去の洗浄後の成膜膜厚若しくは成膜ダストの時
系列の推移等の情報に基づき、洗浄が奨励されている膜
厚を、人為的に又は自動的に計算し予測できる。そし
て、コンピュータ統合生産システムサーバ１４は、この
ような計算結果、予測結果、又は現在の待機ロットの情
報や将来の製造スケジュールの情報に基づき、何時、処
理室２の洗浄を実行するかのスケジュールを作成する機
能を備えている。

【０１１６】［半導体製造装置及び半導体製造システム
の動作並びに基板処理方法］本発明の第４の実施の形態
に係る半導体製造装置及び半導体製造システムを使用し
た洗浄方法を簡単に説明する。

【０１１７】（１）まず最初に、半導体製造システムに
おいて、最初に洗浄工程が必要とされる、すなわち最初
に弗素ガスを使用する半導体製造装置１（１）、１
（２）又は１（３）の洗浄スケジュールが、コンピュー
タ統合生産システムサーバ１４により作成される。ここ
での説明において、最初に半導体製造装置１（１）の処
理室２に洗浄工程が必要であると仮定する。

【０１１８】（２）コンピュータ統合生産システムサー
バ１４は、上記洗浄スケジュールに基づき、ローカルエ
リアネットワーク１３を通して半導体製造装置１（１）
の制御ユニット６（１）に制御情報を出力し、エアオペ
レーションバルブ７０１を開く。同時に、コンピュータ
統合生産システムサーバ１４は、半導体製造装置１
（２）の制御ユニット６（２）及び半導体製造装置１
（３）の制御ユニット６（３）に制御情報を出力し、双
方のエアオペレーションバルブ７０１を閉める。

【０１１９】（３）一方、半導体製造装置１Ｂにおいて
は、外部供給源２０の弗素ガス発生器２３からバッファ
ユニット４Ｂに洗浄ガスとしての弗素ガスが供給され、
バッファユニット４Ｂにおいて弗素ガスが貯留される。

【０１２０】（４）コンピュータ統合生産システムサー
バ１４は、半導体製造装置１Ｂの制御ユニット６Ｂを通
して配分バルブ７２１を開き、それ以外の配分バルブ７
２２及び７２３を閉める。これにより、半導体製造装置
１Ｂのバッファユニット４Ｂに貯留されていた弗素ガス
は半導体製造装置１（１）のバッファユニット４（１）
に供給され貯留される。バッファユニット４（１）にお
いては、半導体製造装置１（１）の処理室２の累積成膜
膜厚の情報に基づきコンピュータ統合生産システムサー
バ１４により算出された、洗浄量に必要な量の弗素ガス
が貯留される。例えば、前述の図２に示す圧力調整器７
１０、図３に示すマスフローコントローラ７１１又は図
４に示すコンダクタンス制御器７１２を使用することに
より、弗素ガスの貯留量を簡易に測定し制御することが
できる。バッファユニット４（１）に所定量の弗素ガス
が貯留されると、その結果は制御ユニット６（１）から
ローカルエリアネットワーク１３を通してコンピュータ
統合生産システムサーバ１４に出力される。

【０１２１】（５）コンピュータ統合生産システムサー
バ１４は、次の洗浄工程の優先順位に従い、同様の手順
により、半導体製造装置１（２）のバッファユニット４
（２）及び半導体製造装置１（３）のバッファユニット
４（３）に弗素ガスの供給を開始する。この結果、バッ
ファユニット４（２）及び４（３）には、洗浄に必要な
量の弗素ガスを貯留することができる。

【０１２２】（６）半導体製造装置１（１）のバッファ
ユニット４（１）、半導体製造装置１（２）のバッファ
ユニット４（２）及び半導体製造装置１（３）のバッフ
ァユニット４（３）のすべてに弗素ガスが貯留された
後、いずれのバッファユニット４（１）〜４（３）に貯
留された弗素ガスも未使用の場合には、弗素ガス発生器
２３から供給される弗素ガスを半導体製造装置１Ｂのバ
ッファユニット４Ｂに加圧限界まで貯留する。さらに、
バッファユニット４（１）〜４（３）に貯留された弗素
ガスの未使用状態が続く場合には、コンピュータ統合生
産システムサーバ１４からの制御指令に基づき、弗素ガ
ス発生器２３の稼働を停止させ、弗素ガスの生成を停止
させる。

【０１２３】（７）半導体製造装置１（１）において
は、バッファユニット４（１）に貯留された弗素ガスに
基づき、処理室２内部の洗浄が行われる。同様に、半導
体製造装置１（２）においては、バッファユニット４
（２）に貯留された弗素ガスに基づき、処理室２内部の
洗浄が行われ、半導体製造装置１（３）においては、バ
ッファユニット４（３）に貯留された弗素ガスに基づ
き、処理室２内部の洗浄が行われる。

【０１２４】このように本発明の第４の実施の形態に係
る半導体製造システムにおいては、複数台の半導体製造
装置４（１）〜４（３）に共有の、バッファユニット４
Ｂを有する半導体製造装置１Ｂを備えたことにより、外
部供給源２０の弗素ガス発生器２３を有効に利用するこ
とができる。すなわち、弗素ガス発生器２３の設備規
模、弗素ガスの輸送設備の規模、設備費用、メンテナン
ス等のリソースを削減することができる。

【０１２５】さらに、本発明の第４の実施の形態に係る
半導体製造システムにおいては、バッファユニット４Ｂ
を有する半導体製造装置１Ｂを備えたことにより、バッ
ファ機能を内蔵する半導体製造装置４（１）〜４（３）
以外の、バッファ機能を内蔵していない半導体製造装置
にも対応させることができる。例えば、コンピュータ統
合生産システムサーバ１４からの制御情報に基づき、半
導体製造装置１Ｂの配分バルブ７２１、７２２又は７２
３と、バッファ機能を内蔵していない半導体製造装置の
処理室に通じるバルブとを連動して開くことにより、あ
たかもバッファ機能を内蔵していない半導体製造装置に
おいてバッファユニット４が存在するように機能させる
ことができる。

【０１２６】なお、本発明の第４の実施の形態に係る半
導体製造システムにおいては、外部供給源２０の外付け
としてバッファユニット４Ｂを有する半導体製造装置１
Ｂを配設しているが、半導体製造装置１Ｂは外部供給源
２０に内蔵させることもできる。

【０１２７】［変形例］本発明の第４の実施の形態の変
形例に係る半導体製造システムは、図１７に示すよう
に、複数台の半導体製造装置１（１）、１（２）、１
（３）と、この複数台の半導体製造装置１（１）〜１
（３）のそれぞれに物質を供給する外部供給源２０と、
外部供給源２０から供給される物質を複数台の半導体製
造装置１（１）〜１（３）のそれぞれに分配供給する半
導体製造装置１Ｃと、複数台の半導体製造装置１（１）
〜１（３）及び１Ｃの管理制御を行うコンピュータ統合
生産システムサーバ１４とを少なくとも備えて構築され
ている。

【０１２８】半導体製造装置１（１）は、基本的には本
発明の第２の実施の形態に係る半導体製造装置１（図１
３参照。）と同様であり、基板処理を行う処理室２と、
この処理室２を制御する制御ユニット６（１）とを少な
くとも備えている。制御ユニット６（１）は、ローカル
エリアネットワーク１３を通してコンピュータ統合生産
システムのコンピュータ統合生産システムサーバ１４に
接続されている。つまり、半導体製造装置１（１）は、
前述の本発明の第４の実施の形態に係る半導体製造装置
１（１）とは異なり、バッファユニット４（１）を内蔵
していない。

【０１２９】半導体製造装置１（１）と同様に、半導体
製造装置１（２）は、処理室２と、制御ユニット６
（２）とを少なくとも備えている。半導体製造装置１
（３）は、処理室２と、制御ユニット６（３）とを少な
くとも備えている。なお、ここでは、説明を簡略化する
ために、３台の半導体製造装置１（１）〜１（３）を備
えた半導体製造システムについて説明するが、本発明の
第４の実施の形態の変形例に係る半導体製造システム
は、この台数に限定されるものではなく、２台又は４台
以上の半導体製造装置を備えていてもよい。

【０１３０】半導体製造装置１Ｃは、基本的には本発明
の第４の実施の形態に係る半導体製造装置１Ｂ（図１６
参照。）と類似しており、処理室２を備えていないバッ
ファ機能専用の装置である。すなわち、半導体製造装置
１Ｃは、基板処理に必要な物質が外部供給源２０から供
給され、この供給された物質を貯留し、この貯留された
物質を外部（次段のサブバッファユニット４Ｃ１〜４Ｃ
３）に供給可能なメインバッファユニット４Ｃと、メイ
ンバッファユニット４Ｃから供給された物質を貯留し、
この貯留された物質を外部（半導体製造装置１（１）〜
１（３））に供給可能なサブバッファユニット４Ｃ１〜
４Ｃ３とを少なくとも備えている。

【０１３１】さらに、半導体製造装置１Ｃは、メインバ
ッファユニット４Ｃからサブバッファユニット４Ｃ１〜
４Ｃ３のそれぞれに物質を配分する配分バルブ７２１、
７２２及び７２３と、サブバッファユニット４Ｃ１〜４
Ｃ３のそれぞれから半導体製造装置１（１）〜１（３）
のそれぞれに物質を供給するエアオペレーションバルブ
７２５、７２６及び７２７と、配分バルブ７２１〜７２
３及びエアオペレーションバルブ７２５〜７２７の開閉
を制御する制御ユニット６Ｃとを備えている。制御ユニ
ット６Ｃはローカルエリアネットワーク１３を通してコ
ンピュータ統合生産システムサーバ１４に接続されてい
る。

【０１３２】本発明の第４の実施の形態の変形例に係る
半導体製造システムにおいては、半導体製造装置１
（１）〜１（３）のそれぞれの処理室２の洗浄方法を説
明するので、メインバッファユニット４Ｃは処理室２内
部の洗浄ガスとして使用される、外部供給源２０の弗素
ガス発生器２３に接続されている。すなわち、半導体製
造装置１Ｃにおいて、メインバッファユニット４Ｃは弗
素ガス発生器２３からの弗素ガスを一時的に貯留し、こ
の弗素ガスは配分バルブ７２１〜７２３を通してサブバ
ッファユニット４Ｃ１〜４Ｃ３のそれぞれに供給され一
時的に貯留される。さらに、サブバッファユニット４Ｃ
１〜４Ｃ３のそれぞれに貯留された弗素ガスは、エアオ
ペレーションバルブ７２５〜７２７のそれぞれを通して
半導体製造装置１（１）〜１（３）のそれぞれに供給さ
れるようになっている。基本的には、半導体製造装置１
Ｃは、半導体製造装置１（１）〜１（３）のそれぞれの
外付けとして使用されるバッファユニットを、サブバッ
ファユニット４Ｃ１〜４Ｃ３として集合させ内蔵させた
構造である。

【０１３３】このような本発明の第４の実施の形態の変
形例に係る半導体製造システムにおいては、前述の本発
明の第４の実施の形態に係る半導体製造システムと同様
の動作により同様の効果を得ることができる。

【０１３４】なお、本発明の第４の実施の形態の変形例
に係る半導体製造システムにおいては、外部供給源２０
の外付けとしてメインバッファユニット４Ｃ及びサブバ
ッファユニット４Ｃ１〜４Ｃ３を有する半導体製造装置
１Ｃを配設しているが、半導体製造装置１Ｃは外部供給
源２０に内蔵させることもできる。

【０１３５】（第５の実施の形態）本発明の第５の実施
の形態は、半導体ウェハ洗浄装置（半導体製造装置）、
及び洗浄液リサイクル機能を備えた半導体ウェハ洗浄シ
ステム（半導体製造システム）に本発明を適用した例を
説明するものである。

【０１３６】［半導体製造装置及び半導体製造システム
の基本構造］図１８に示すように、本発明の第５の実施
の形態に係る半導体製造システム（半導体ウェハ洗浄シ
ステム）は、基板洗浄処理を行う半導体製造装置１
（４）、１（５）及び１（６）と、洗浄水として使用さ
れる物質を供給する一次供給管９０と、半導体製造装置
１（４）〜１（６）から排出される物質を濃縮し精製す
る濃縮／精製装置９５と、一次供給管９０又は濃縮／精
製装置９５から供給される物質を貯留し、貯留された物
質を外部に供給するバッファユニット４Ｄを有する半導
体製造装置１Ｄ、バッファユニット４Ｅを有する半導体
製造装置１Ｅ及びバッファユニット４Ｆを有する半導体
製造装置１Ｆとを少なくとも備えて構築されている。

【０１３７】半導体製造装置１（４）は、その詳細な構
造を図示していないが、本発明の第５の実施の形態にお
いて、１枚の半導体ウェハを洗浄する枚葉処理方式の半
導体ウェハ洗浄装置である。同様に、詳細な構造を図示
していないが、半導体製造装置１（５）及び１（６）
は、複数枚の半導体ウェハを同時に洗浄するバッチ処理
方式の半導体ウェハ洗浄装置である。

【０１３８】一次供給管９０は、クリーンルーム１００
内に配管され、半導体製造装置１（４）〜１（６）のそ
れぞれに半導体ウェハの洗浄物質である弗化水素（Ｈ
Ｆ）水溶液を並列的に供給する。この弗化水素水溶液の
供給は制御バルブ７３１により制御され、制御バルブ７
３１の開閉制御はローカルエリアネットワーク１３を通
してコンピュータ統合生産システムの装置管理データベ
ース１１により行われている。

【０１３９】半導体製造装置１（４）〜１（６）におい
て半導体ウェハの洗浄に使用された弗化水素水溶液は排
水管９１を通して濃縮／精製装置９５に排出される。一
次供給管９０から供給された弗化水素水溶液の一部は半
導体製造装置１（４）〜１（６）において半導体ウェハ
の洗浄で（シリコン酸化膜のエッチング反応で）消費さ
れ、残りの一部は消費されずに純水等で希薄されて排水
管９１により排水される。この排水された弗化水素水溶
液は、濃縮／精製装置９５において、弗化水素成分だけ
を抽出し精製される。精製された弗化水素水溶液は、リ
ターン配管９４を通して半導体製造装置１Ｄ〜１Ｆに供
給され、再利用される。再利用されない排水物は排水管
（工場酸排水管）９３に排出される。

【０１４０】半導体製造装置１Ｄのバッファユニット４
Ｄは、一次供給配管９０から制御バルブ７３１を通して
供給される弗化水素水溶液、濃縮／精製装置９５からリ
ターン配管９４、制御バルブ７３２のそれぞれを通して
供給される（再利用された）弗化水素水溶液のそれぞれ
を貯留し、この貯留された弗化水素水溶液を半導体製造
装置１（４）に供給するようになっている。制御バルブ
７３２の開閉制御は、ローカルエリアネットワーク１３
を通してコンピュータ統合生産システムに接続された制
御ユニット６Ｄにより行われている。

【０１４１】同様に、半導体製造装置１Ｅのバッファユ
ニット４Ｅは、一次供給配管９０から制御バルブ７３１
を通して供給される弗化水素水溶液、濃縮／精製装置９
５からリターン配管９４、制御バルブ７３２のそれぞれ
を通して供給される弗化水素水溶液のそれぞれを貯留
し、この貯留された弗化水素水溶液を半導体製造装置１
（５）に供給するようになっている。制御バルブ７３２
の開閉制御は制御ユニット６Ｅにより行われている。半
導体製造装置１Ｆのバッファユニット４Ｆは、一次供給
配管９０から制御バルブ７３１を通して供給される弗化
水素水溶液、濃縮／精製装置９５からリターン配管９
４、制御バルブ７３２のそれぞれを通して供給される弗
化水素水溶液のそれぞれを貯留し、この貯留された弗化
水素水溶液を半導体製造装置１（６）に供給するように
なっている。制御バルブ７３２の開閉制御は制御ユニッ
ト６Ｆにより行われている。

【０１４２】［半導体製造装置及び半導体製造システム
の動作並びに基板処理方法］本発明の第５の実施の形態
に係る半導体製造装置（半導体ウェハ洗浄装置）１
（４）〜１（６）、バッファ機能を有する半導体製造装
置１Ｄ〜１Ｆ及び半導体製造システムの動作を簡単に説
明する。

【０１４３】（１）まず、基本的動作として、半導体製
造装置１（４）〜１（６）のそれぞれにおいて、半導体
ウェハの洗浄に必要な弗化水素水溶液が一次供給管９０
から制御バルブ７３１を通して半導体製造装置１Ｄのバ
ッファユニット４Ｄ、半導体製造装置１Ｅのバッファユ
ニット４Ｅ、半導体製造装置１Ｆのバッファユニット４
Ｆにそれぞれ供給され貯留される。

【０１４４】バッファユニット４Ｄに貯留された弗化水
素水溶液は半導体製造装置１（４）において半導体ウェ
ハの洗浄処理に使用される。同様に、バッファユニット
４Ｅに貯留された弗化水素水溶液は半導体製造装置１
（５）において半導体ウェハの洗浄処理に使用され、バ
ッファユニット４Ｆに貯留された弗化水素水溶液は半導
体製造装置１（６）において半導体ウェハの洗浄処理に
使用される。

【０１４５】（２）前述の本発明の第４の実施の形態に
係る半導体製造システムと同様に、コンピュータ統合生
産システムサーバ１４（図示していない。）において半
導体製造装置１（４）〜１（６）のそれぞれに必要な弗
化水素水溶液の配分量（配分の優先順位）が算出され
る。この算出結果に基づき、ローカルエリアネットワー
ク１３を通して制御バルブ７３１、７３２の開閉が制御
され、例えば半導体製造装置１（４）に優先的に弗化水
素水溶液が供給されるようになっている。

【０１４６】（３）半導体ウェハの洗浄処理に際して特
に純度の高い弗化水素水溶液が必要な場合には、一次供
給配管９０からバッファユニット４を通して半導体製造
装置１に優先的に弗化水素水溶液が供給される。特に純
度の高い弗化水素水溶液が必要でない場合には、濃宿／
精製装置９５から供給される、再利用の弗化水素水溶液
が優先的に使用される。

【０１４７】（４）また、半導体ウェハの洗浄処理に際
して、基本的には濃宿／精製装置９５から供給される、
再利用の弗化水素水溶液が優先的に使用され、この再利
用の弗化水素水溶液の循環が不足する場合に、一次供給
配管９０からバッファユニット４を通して半導体製造装
置１に弗化水素水溶液を補給することができる。

【０１４８】このように本発明の第５の実施の形態に係
る半導体製造システム（半導体ウェハ洗浄システム）に
おいては、一次供給配管９０から供給される弗化水素水
溶液と濃縮／精製装置９５から再利用として供給される
弗化水素水溶液とを貯留するバッファユニット４Ｄ〜４
Ｆを備え、システム全体をコンピュータ統合生産システ
ムにより管理制御することにより、例えば半導体ウェハ
の洗浄処理時間、半導体ウェハの搬送時間を利用してバ
ッファユニット４Ｄ〜４Ｆに弗化水素水溶液を貯留する
ことができる。従って、実質的な洗浄処理速度を低下さ
せることなく、しかも半導体製造システムの設備規模や
輸送規模を縮小することができる。特に、濃縮／精製装
置９５を含む再生処理システムを備えた場合には設備規
模や輸送規模が大型化し易いが、本発明の第５の実施の
形態に係る半導体製造システムにおいては、バッファユ
ニット４Ｄ〜４Ｆを備えているので、前述のように小型
化を実現することができる。

【０１４９】なお、本発明の第５の実施の形態に係る半
導体製造装置及び半導体製造システムにおいては、半導
体ウェハの洗浄に限定されるものではなく、ガラス基板
の洗浄、絶縁基板の洗浄等、洗浄システムに広く適用す
ることができる。また、本発明の第５の実施の形態に係
る半導体製造装置１Ｄ〜１Ｆは、半導体製造装置１
（４）〜１（６）の外付け装置として構成されている
が、半導体製造装置１（４）〜１（６）に内蔵させても
よい。

【０１５０】（その他の実施の形態）本発明は上記複数
の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をな
す論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解
すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実
施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

【０１５１】例えば、上記第１の実施の形態乃至第２の
実施の形態に係る半導体装置はＬＰＣＶＤ装置である
が、本発明は、これに限定されるものではなく、ＬＰＣ
ＶＤ装置以外のＣＶＤ装置（例えば、常圧ＣＶＤ装置、
プラズマＣＶＤ装置）、スパッタリング装置、エピタキ
シャル成長装置等の半導体製造装置に適用することがで
きる。さらに、本発明においては、単一種類の半導体製
造装置が配設される場合だけに限定されるものではな
く、成膜装置、エッチング装置、洗浄装置等の半導体製
造装置が複数種類混在した半導体製造システム並びに基
板処理方法に適用することができる。

【０１５２】このように、本発明はここでは記載してい
ない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。した
がって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特
許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められ
るものである。

【０１５３】

【発明の効果】本発明によれば、基板処理に直接的に又
は間接的に使用される液体、気体又は固体等の物質を、
必要な時に必要な量だけ供給可能にし、供給設備や輸送
設備の小型化を実現することができる半導体製造装置を
提供することができる。

【０１５４】さらに、本発明によれば、供給設備や輸送
設備の小型化を実現することができる半導体製造システ
ムを提供することができる。

【０１５５】さらに、本発明によれば、供給効率や輸送
効率を向上することができる基板処理方法を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体製造装
置及び半導体製造システムのブロック構成図である。

【図２】図１に示す半導体製造システムにおいてバッフ
ァユニットへの物質の第１の充填制御方法を説明するブ
ロック構成図である。

【図３】図１に示す半導体製造システムにおいてバッフ
ァユニットへの物質の第２の充填制御方法を説明するブ
ロック構成図である。

【図４】図１に示す半導体製造システムにおいてバッフ
ァユニットへの物質の第３の充填制御方法を説明するブ
ロック構成図である。

【図５】図１に示す半導体製造システムにおいてバッフ
ァユニットから処理室への物質の第１の充填制御方法を
説明するブロック構成図である。

【図６】図１に示す半導体製造システムにおいてバッフ
ァユニットから処理室への物質の第２の充填制御方法を
説明するブロック構成図である。

【図７】図１に示す半導体製造システムにおいてバッフ
ァユニットから処理室への物質の第３の充填制御方法を
説明するブロック構成図である。

【図８】図７に示す半導体製造システムのシーケンスを
示す図である。

【図９】図７に示す半導体製造システムにおいて、半導
体ウェハ近傍におけるモノシランガス濃度と時間との関
係を示す図である。

【図１０】図７に示す半導体製造システムにおいて、半
導体ウェハ表面上における多結晶シリコン膜の成膜レー
トと成膜膜厚と成膜時間との関係を示す図である。

【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体製造
装置又は半導体製造システムにおいてバッファユニット
への液体ソースの充填制御方法を説明するブロック構成
図である。

【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る半導体製造
装置又は半導体製造システムにおいてバッファユニット
への固体ソースの充填制御方法を説明するブロック構成
図である。

【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る半導体製造
装置及び半導体製造システムのブロック構成図である。

【図１４】本発明の第３の実施の形態の第１の変形例に
係る半導体製造装置及び半導体製造システムのブロック
構成図である。

【図１５】本発明の第３の実施の形態の第２の変形例に
係る半導体製造システムのブロック構成図である。

【図１６】本発明の第４の実施の形態に係る半導体製造
装置及び半導体製造システムのブロック構成図である。

【図１７】本発明の第４の実施の形態の変形例に係る半
導体製造装置及び半導体製造システムのブロック構成図
である。

【図１８】本発明の第５の実施の形態に係る半導体製造
装置及び半導体製造システムのブロック構成図である。

【符号の説明】

１、１（１）〜１（６）、１Ａ〜１Ｆ半導体製造装置２処理室２０外部供給源２１モノシランガスシリンダ２２窒素ガス発生器２３弗素ガス発生器２５液体貯蔵容器２０２加熱ヒータ４、４（１）〜４（３）、４Ｂ、４Ｄ〜４Ｆバッファ
ユニット４Ｃメインバッファユニット４Ｃ１〜４Ｃ３サブバッファユニット５測定ユニット６、６（１）〜６（３）、６Ｄ〜６Ｆ制御ユニット７０１〜７０３、７２５〜７２７、８０１エアオペレ
ーションバルブ７１０圧力調節器７１１、８１１マスフローコントローラ７１２、８１２コンダクタンス制御器７２１〜７２３配分バルブ８０２ゲートバルブ８０４バイパスライン８０５、８０８３方向バルブ８０７、８０９リターンバルブ１０製品管理データベース１１装置管理データベース１２工場内統合バッファコントローラ１３ローカルエリアネットワーク３０真空排気ポンプ３１除害装置３２排気ダクト３５回収用バッファユニット３６排気ガス一時待避用バッファユニット３７排気ガス圧縮用コンプレッサ９０一次供給配管９３排水管９５濃縮／精製装置１００クリーンルーム１０１階上１０２階下

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板処理に必要な物質が外部供給源から
供給され、この供給された物質を貯留し、この貯留され
た物質を外部に供給可能なバッファユニットを備えたこ
とを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】基板処理を行う処理室と、前記処理室内部又はこの装置内部において処理に必要な
物質が外部供給源から供給され、この供給された物質を
貯留し、この貯留された物質を前記処理室内部又は装置
内部に供給可能なバッファユニットとを備えたことを特
徴とする半導体製造装置。
【請求項３】前記バッファユニット内部の物質の状態
を制御する制御ユニットをさらに備えたことを特徴とす
る請求項１又は請求項２に記載の半導体製造装置。
【請求項４】前記バッファユニット内部の物質の状態
を測定する測定ユニットをさらに備えたことを特徴とす
る請求項１又は請求項２に記載の半導体製造装置。
【請求項５】前記バッファユニットは、前記処理室内
部又は装置内部において少なくとも１回以上の処理で使
用する定量の物質を貯留し、この貯留された定量の物質
を前記処理室内部又は装置内部に供給可能であることを
特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体製造装
置。
【請求項６】前記バッファユニットは、前記処理室内
部において処理で使用する少なくとも２種類以上の物質
を同時に貯留し、この貯留された２種類以上の物質を前
記処理室内部に供給可能であることを特徴とする請求項
１又は請求項２に記載の半導体製造装置。
【請求項７】前記バッファユニットは、貯留された物
質を反応させ、この反応物質を貯留することを特徴とす
る請求項１又は請求項２に記載の半導体製造装置。
【請求項８】前記制御ユニットは、前記バッファユニ
ットに貯留された物質の温度、圧力若しくは成分濃度、
又はそれらの任意を組み合わせた物質の状態を制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の半導体製造装置。
【請求項９】前記測定ユニットは、前記バッファユニ
ットに貯留された物質の温度、圧力若しくは成分濃度、
又はそれらの任意を組み合わせた物質の状態を測定する
ことを特徴とする請求項４に記載の半導体製造装置。
【請求項１０】前記物質は、前記処理室内部又は装置
内部において、基板処理に必要な気体、液体又は固体で
あることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半
導体製造装置。
【請求項１１】前記物質は、前記処理室内部の洗浄ガ
スであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載
の半導体製造装置。
【請求項１２】前記処理室内部又は装置内部から外部
に排出される排出物質を再生し、この再生された物質を
前記処理室内部又は装置内部に供給する第２のバッファ
ユニットをさらに備えたことを特徴とする請求項１又は
請求項２に記載の半導体製造装置。
【請求項１３】基板処理に必要な物質を供給する外部
供給源と、前記基板処理を行う処理室を少なくとも備えた半導体製
造装置と、前記外部供給源から物質が供給され、この供給された物
質を貯留し、この貯留された物質を前記処理室内部又は
半導体製造装置内部に供給可能なバッファユニットと、前記外部供給源からバッファユニットへの物質の供給及
び前記バッファユニットから前記処理室内部又は半導体
製造装置内部への物質の供給を制御する制御ユニットと
を備えたことを特徴とする半導体製造システム。
【請求項１４】前記外部供給源の物質の供給制御、前
記半導体製造装置の稼働制御、前記バッファユニットの
供給制御並びに貯留制御、及び制御ユニットの制御を総
合的に行うコンピュータ統合生産システムをさらに備え
たことを特徴とする請求項１３に記載の半導体製造シス
テム。
【請求項１５】前記コンピュータ統合生産システム
は、基板処理の稼働スケジュール及び製造スケジュールを少
なくとも管理する記録管理データベースをさらに備え、前記管理データベースに記録された稼働スケジュールと
製造スケジュールとに基づき、前記外部供給源からバッ
ファユニットを通して半導体製造装置に供給される物質
の供給速度、供給順位の少なくともいずれかを制御する
ことを特徴とする請求項１４に記載の半導体製造システ
ム。
【請求項１６】外部供給源から少なくとも１回以上の
基板処理に必要な定量の物質をバッファユニットに貯留
する工程と、前記バッファユニットに貯留された定量の物質を基板処
理を行う処理室内部又は前記処理室を備えた半導体製造
装置内部に供給する工程とを備えたことを特徴とする基
板処理方法。
【請求項１７】基板処理を行う処理室内部に基板を搬
入する工程と、外部供給源から少なくとも１回以上の基板処理に必要な
定量の物質をバッファユニットに貯留する工程と、前記バッファユニットに貯留された定量の物質を前記処
理室内部又は前記処理室を備えた半導体製造装置内部に
供給する工程とを備えたことを特徴とする基板処理方
法。
【請求項１８】前記バッファユニットに物質を貯留す
る工程は、前記処理室内部において基板処理で使用する
少なくとも２種類以上の物質を同時に貯留する工程であ
ることを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載の
基板処理方法。
【請求項１９】前記バッファユニットに物質を貯留す
る工程は、貯留された物質を反応させ、この反応物質を
貯留する工程であることを特徴とする請求項１６又は請
求項１７に記載の基板処理方法。
【請求項２０】前記バッファユニットに貯留された物
質の温度、圧力若しくは成分濃度、又はそれらの任意を
組み合わせた物質の状態を制御する工程、又は測定する
工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１６又は請
求項１７に記載の基板処理方法。
【請求項２１】前記バッファユニットに物質を貯留す
る工程は、前記処理室内部又は半導体製造装置内部にお
いて、基板処理に必要な気体、液体又は固体を貯留する
工程であることを特徴とする請求項１６又は請求項１７
に記載の基板処理方法。
【請求項２２】前記バッファユニットに物質を貯留す
る工程は、前記処理室内部の洗浄ガスを貯留する工程で
あることを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載
の基板処理方法。
【請求項２３】前記処理室内部又は半導体製造装置内
部から外部に排出される排出物質を再生する工程と、前記再生物質を第２のバッファユニットに貯留する工程
と、前記第２のバッファユニットに貯留された再生物質を前
記処理室内部又は半導体製造装置内部に供給する工程と
をさらに備えたことを特徴とする請求項１６又は請求項
１７に記載の基板処理方法。