CN1708739A - 流体处理装置及流体处理方法 - Google Patents
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Abstract
该处理装置具有：具有载置被处理体W的载置台(8)的处理容器(4)；导入处理气体的气体导入装置(10)；供给规定处理气体的处理气体供给系统(14、16、18)；供给非活性气体的非活性气体供给系统(12)；设置阀开度可以控制的压力控制阀(36)与真空泵(38)的真空排气系统(32)；压力计(48)。在进行处理气体的分压重要的处理时，流出固定流量的处理气体，同时根据压力计(48)的检测值控制压力控制阀(36)的阀开度，而在进行处理气体的分压不太重要的处理时，使压力控制阀(36)的阀开度固定为规定值，同时根据压力计(48)的检测值控制非活性气体的供给量。因此，在进行处理压力的范围差异较大的多种处理时，也可以准确地对各个处理时的压力进行控制。
Description
技术领域
本发明涉及用于对半导体晶片等进行规定处理的处理装置及处理方法。
背景技术
一般而言，为了制造半导体集成电路，要在半导体晶片等被处理体上，反复进行成膜处理、蚀刻处理、热氧化处理、扩散处理、改质处理、结晶化处理等各种处理，从而形成理想的集成电路。此外，虽然不是对被处理体进行处理，但为了除去附着在处理容器内的多余薄膜和颗粒，也要适当流入蚀刻气体，进行除去上述多余薄膜的清洗处理。
在一个处理装置内，即使是上述不同种类的处理或者相同种类的处理，有时使处理条件各异而进行多种处理。通常情况下，设置在处理装置内的排气系统，是考虑使用该处理装置进行处理时的压力范围而设计的，在使用压力范围内，设定排气管等的直径以使排气率(conductance)达到最佳，此外，真空泵的种类也被设定以适合使用压力范围。
即使是上述不同种类的处理或者相同种类的处理，预定在一个处理装置中，进行处理条件不同的多个处理的情况下，包括处理压力较抵的处理以及处理压力较高的处理时，要求在各个压力领域内稳定地控制处理容器内的压力。在这种情况之下，在传统的处理装置内，检测出处理容器内的压力，根据该检测值控制排气系统的压力调整阀，或者如专利文献1(特开平10-11152号公报(第2-4页、图1-图5))所示，在排气系统内进行流量控制，同时导入平稳气体(Ballast Gas)。
此外，已知的其它的传统装置有，在排气系统内设置旁通管线，根据使用压力范围对其进行切换使用的装置。根据图8对该传统装置的一例进行说明。图6是一例传统处理装置的结构概图。
如图所示，该处理装置2具有铝制的筒状处理容器4，它可以真空抽气，在其内部设置具备加热器等加热设备6的载置台8，把半导体晶片W载置并固定在此载置台8之上。此外，在该处理容器4的顶棚部设置着喷头10，它作为气体导入装置而把各种处理气体导入该处理容器4内，于是从设置在该喷头10下面的多个气体喷射孔10A向下方喷射气体。
该喷头10分别与供给Ar(氩气)、He(氦气)、N2(氮气)等非活性气体的非活性气体供给系统12及多个系统连接，在图示中与3个处理气体供给系统14、16、18连接。例如，第1处理气体供给系统14中，供给WF6(六氟化钨)气体作为成膜处理时的处理气体，在第2处理气体供给系统16中，供给H2(氢气)气体作为成膜时的处理气体，而在第3处理气体供给系统18中，供给ClF3(三氟化氯)气体作为清洗处理时的处理气体(清洗气体)。此外，非活性气体供给系统12的中间及第1～第3各种处理气体供给系统14～18的中间，为了控制流经气体的流量，例如分别设置由流量质量控制器等构成的流量控制部12A、14A、16A、18A。此外，各个流量控制部12A～18A的上流一侧及下流一侧，分别设置着开关阀22、24、26、28，必要时可以开关这些阀门。
在上述处理容器4的底部设置着排气口30，在该排气口30上连接着真空排气系统32。该真空排气系统32具有其内径大排气率大的主排气管34。在该排气管34上，从其上流一侧向下流一侧，如同节流阀一样依次设置着阀开度可以调整的第1压力控制阀36和真空泵38。上述第1压力控制阀36的正前与正后方分别设置着开关阀40。
此外，使上述第1压力控制阀36及其正前与正后方的各个开关阀40迂回，使之与内径及排气率均小于上述主排气管34的旁通排气管42连接。在该旁通排气管42内，如同节流阀一样，设置阀开度可以调整的第2压力控制阀44，同时，在该第2压力控制阀44的正前与正后方分别设置开关阀46。
在上述处理容器4内设置检测出该容器内部压力的压力计48，根据该压力计48的检测值，例如由微型计算机构成的控制装置50来控制第1及第2压力控制阀36、44、真空泵38及各个开关阀40、46的开关操作。此外，该控制装置50也控制该处理装置2的整体操作，根据预先编好的多个处理程序(也称Recipe)进行控制操作。
例如，作为处理压力较低的低压处理，例如进行钨膜成膜处理时，只把WF6(六氟化钨)与H2(氢气)气体的流量分别控制在规定值并流出(必要时也可以流出非活性气体)。与此同时，旁通排气管42使该开关阀46处于关闭状态，使气体无法流经旁通排气管42，并且主排气管34使该开关阀40处于打开状态，通过调整该第1压力控制阀36的阀开度，从而使处理容器4内的压力保持固定。
与此相反，作为处理压力较高的高压处理，例如进行清洗处理时，只把ClF3(三氟化氯)气体的流量控制在规定值并流出(必要时也可以流出非活性气体)。与此同时，主排气管34使该开关阀40处于关闭状态，使气体无法流经第1压力控制阀36，并且旁通排气管42使该开关阀46处于打开状态，使气体流经旁通排气管42，同时，通过调整该第2压力控制阀44的阀开度，从而使处理容器4内的压力保持固定。
于是，处理压力大的情况下与处理压力小的情况下，通过切换主排气管34与旁通排气管42，则可以应对使用压力范围之差较大的多种处理。此外，作为处理压力较高的处理，除了上述的清洗处理之外，还有氧化处理、扩散处理等。
另外，作为本发明的关联技术，已知的有专利文献2(特开平8-290050(第4～5页、图1))中公开的、为了在设置多个真空泵的情况下对应于其动作压力范围内的差异而设置旁通排气管的处理装置。
在前面的专利文献1(特开平10-11152号公报(第2-4页、图1-图5))中记载的传统装置中，由于在排气系统中导入流量已经控制的平稳气体(Ballast gas)，当大范围改变处理压力时，该装置的构造就无法很好地适用。此外，由于大量使用无用的非活性气体，导致装置的运行成本增加。
此外，在图8所示的传统装置中，由于需要设置旁通排气管42，而该旁通排气管内设置着第2压力控制阀44，因此，这不仅增加装置本身的成本，而且由于零件数目增多，在进行维护时需要大量的时间，从而导致维护性能下降。
本发明着眼于上述问题点，为了有效地解决这个问题而产生。本发明的目的在于提供一种处理装置及处理方法。通过使用这种处理装置及方法，即使在进行处理压力的范围差异较大的多种处理时，也无须使用旁通管和多个压力控制阀，就能准确地对各个处理的压力进行控制。
本发明的其它目的在于提供一种处理装置及处理方法，这样，无须使用多个压力控制阀就可以准确地对各个处理的压力进行控制。
发明内容
为了达到上述目的，权利要求第1项所述的发明，是一种具备以下部件的装置：内部具有载置被处理体的载置台的处理容器；把处理气体导入前述处理容器内的气体导入装置；与前述气体导入装置连接，在其中间设置流量控制部，以供给规定的处理气体的处理气体供给系统；与前述气体导入装置连接，中间设置流量控制部，以供给非活性气体的非活性气体供给系统；与前述处理容器连接，在中间设置可以设定阀开度的压力控制阀与真空泵的真空排气系统；设置在前述处理容器内的压力计以及控制装置。其中控制装置的运作方式在于，进行处理气体的分压重要的处理时，该控制装置向前述处理气体供给系统的流量控制部发出流出一定流量的指令，同时根据前述压力计的检测值来控制前述压力控制阀的阀开度，而在进行处理气体的分压不太重要的处理时，该控制装置使前述压力控制阀的阀开度固定在规定值，同时根据前述压力计的检测值，通过前述非活性气体供给系统的流量控制部来控制流量。
于是，在进行处理压力较低，处理气体的分压重要的处理时，保持处理气体的流量为固定值，同时调整压力控制阀的阀开度，以此方式对处理容器内的压力进行控制，而在进行处理压力较高，处理气体的分压不太重要的处理时，保持压力控制阀的阀开度为规定值，在这种状态下通过调整非活性气体的流量来控制处理容器内的压力，因此，在进行处理压力的范围差异较大的多种处理时，无须使用旁通管和多个压力控制阀，也可以准确地对各个处理时的压力进行控制。
权利要求第2项所述的发明，前述处理气体供给系统中设置多个系统，在进行规定的处理时，前述控制装置设定增大前述流量控制阀的阀开度，在这种状态下，根据前述压力计的检测值，使相对前述各个处理气体供给系统的流量控制部的流量比大体保持在一定状态，同时控制各个流量。
权利要求第3项所述的发明，前述排气管中设置第2真空泵的同时，使前述真空排气系统的压力控制阀与前述第2真空泵迂回，在其中间设置具有切换用开关阀的旁通排气通路。
权利要求第4项所述的发明，是使用一种处理装置对被处理体进行处理的方法，该处理装置具有以下部件，内部具有载置被处理体的载置台的处理容器；把处理气体导入前述处理容器内的气体导入装置；与前述气体导入装置连接，中间设置流量控制部，以供给规定的处理气体的处理气体供给系统；与前述气体导入装置连接，中间设置流量控制部，以供给非活性气体的非活性气体供给系统；与前述处理容器连接，在中间设置阀开度可以设定的压力控制阀与真空泵的真空排气系统；以及设置在前述处理容器内的压力计。采用这种方法以下述方式进行控制。进行处理气体的分压重要的处理时，使流经前述处理气体供给系统的处理气体的流量保持在固定值，同时根据前述压力计的检测值来控制前述压力控制阀的阀开度，而在进行处理气体的分压不太重要的处理时，使前述压力控制阀的阀开度固定在规定值的同时，根据前述压力计的检测值，来控制流经前述非活性气体供给系统的流量。
权利要求第5项所述的发明，前述处理气体供给系统中设置多个系统，在进行规定的处理时，在保持前述流量控制阀的阀开度增大的状态下，根据前述压力计的检测值，把流经前述各个处理气体供给系统的处理气体的流量比保持在大体固定的状态，同时控制各个流量。
权利要求第6项所述的发明，在进行分压重要的处理与分压力不重要的处理时，控制前述真空泵使其转速不同。
权利要求第7项所述的发明，前述分压重要的处理是成膜处理，而前述分压不太重要的处理是清洗处理。
权利要求第8项所述的发明，通过前述一个真空排气系统，进行前述多个处理的排气。
权利要求第9项所述的发明，是一种具备以下部件的装置：内部具有载置被处理体的载置台的处理容器；把处理气体导入前述处理容器内的气体导入装置；与前述气体导入装置连接，中间设置流量控制部，以供给规定的处理气体的处理气体供给系统；与前述气体导入装置连接，中间设置流量控制部，以供给非活性气体的非活性气体供给系统；与前述处理容器连接，中间设置阀开度可以设定的压力控制阀与第1真空泵的真空排气系统；设置在前述处理容器内的压力计；以及控制装置，其中该控制装置进行第1控制，它使前述压力控制阀的阀开度固定在规定值，同时根据前述压力计的检测值，通过前述非活性气体供给系统的流量控制部对其流量进行控制。
权利要求第10项所述的发明，前述控制装置还进行第2控制，它向前述处理气体供给系统的流量控制部发出流出一定流量的指令，同时根据前述压力计的检测值来控制前述压力控制阀的阀开度。该第2控制在进行处理气体的分压重要的处理时而被使用。
权利要求第11项所述的发明，前述第1控制在进行处理气体的分压不太重要的处理时而被使用。
权利要求第12项所述的发明，前述第1控制在进行低压处理时而被使用，该低压是即便使前述压力控制阀的阀开度发生变化，也无法使通过流量发生实质性变化的压力。
权利要求第13项所述的发明，是使用一种处理装置对被处理体进行处理的方法，该装置具备以下部件：内部具有载置被处理体的载置台的处理容器；把处理气体导入前述处理容器内的气体导入装置；与前述气体导入装置连接，中间设置流量控制部，以供给规定的处理气体的处理气体供给系统；与前述气体导入装置连接，中间设置流量控制部，以供给非活性气体的非活性气体供给系统；与前述处理容器连接，在中间设置阀开度可以设定的压力控制阀与第1真空泵的真空排气系统；以及设置在前述处理容器内的压力计。在这种方法中进行第1控制，它使前述压力控制阀的阀开度固定在规定值，同时根据前述压力计的检测值，通过前述非活性气体供给系统的流量控制部对其流量进行控制。
权利要求第14项所述的发明，它还进行第2控制，它向前述处理气体供给系统的流量控制部发出流出一定流量的指令，同时根据前述压力计的检测值来控制前述压力控制阀的阀开度。该第2控制在进行处理气体的分压重要的处理时而被使用。
权利要求第15项所述的发明，前述第1控制在进行处理气体的分压不太重要的处理时而被使用。
权利要求第16项所述的发明，前述处理气体的分压不太重要的处理是清洗处理。
权利要求第17项所述的发明，前述第1控制在进行低压处理时而被使用，该低压是即便使前述压力控制阀的阀开度发生变化，也无法使通过流量发生实质性变化的压力。
权利要求第18项所述的发明，低压处理是等离子体蚀刻处理，该低压是即便使前述压力控制阀的阀开度发生变化，也无法使通过流量发生实质性变化的压力。
权利要求第19项所述的发明，前述处理气体的分压重要的处理是成膜处理。
权利要求第20项所述的发明，一种具备以下部件的处理装置，内部具有载置被处理体的载置台的处理容器；把处理气体导入前述处理容器内的气体导入装置；与前述气体导入装置连接，中间设置流量控制部，以供给规定气体的气体供给系统；与前述处理容器连接，在中间设置第1真空泵与第2真空泵以及阀开度可以任意设定的压力控制阀的真空排气系统；以及检测出前述处理容器压力的压力计。在这种处理装置中设置一种控制装置，它以下面的方式进行控制。使前述压力控制阀与前述第2真空泵迂回而设置旁通排气通路，同时在前述旁通排气通路内设置软启动阀装置，它的功能在于，当真空抽取处理容器内的气压时缓解真空抽压产生的冲击。于是，进行处理压力较低的处理时，根据前述压力计所检测出的数值，调整前述压力控制阀的阀开度，以此控制前述处理容器内的压力。而在进行处理压力较高的处理时，停止向前述压力控制阀一侧排气，同时使前述软启动阀装置保持在低排气率的状态，并使排出气体流经前述旁通排气通路。
这样，在真空排气系统内设置旁通排气通路的同时，在该旁通排气通路内设置软启动阀装置，例如在进行处理压力较低的处理时，调整压力控制阀的阀开度来控制处理容器内的压力，而在进行处理压力较高的处理时，停止向上述压力控制阀一侧排气，使上述软启动阀装置保持在低排气率状态，并使排出气体流经前述旁通排气通路，这样则可以设定处理容器内的压力，因此，无需设置多个价格昂贵构造庞大的压力控制阀，就可以使整个排气系统的构造小型化和简单化。
权利要求第21项所述的发明，在进行处理压力较高的处理时，前述控制装置根据前述压力计的检测值，通过前述流量控制部调整流量，以此控制前述处理容器内的压力。于是，在进行处理压力较高的处理时，就可以通过流量控制部调整气体流量来控制处理容器内的压力。
权利要求第22项所述的发明，前述软启动阀装置具有以下部件，设置在前述旁通排气通路的旁通排气管内的第1旁通开关阀、使该第1旁通开关阀迂回而设的辅助旁通排气管、设置在该辅助旁通排气管内的第2旁通开关阀、设置在该辅助旁通排气管内的小孔装置。
权利要求第23项所述的发明，为了实现前述低排气率状态，前述控制装置使前述第1旁通开关阀处于关闭状态，使前述第2旁通开关阀处于打开状态。
权利要求第24项所述的发明，前述软启动阀装置由软启动阀构成。
权利要求第25项所述的发明，是使用一种处理装置对被处理体进行处理的处理方法，该处理装置具有以下部件。内部具有载置被处理体的载置台的处理容器；把处理气体导入前述处理容器内的气体导入装置；与前述气体导入装置连接，中间设置流量控制部，以供给规定气体的气体供给系统；与前述处理容器连接，在中间设置第1真空泵与第2真空泵以及阀开度可以任意设定的压力控制阀的真空排气系统；检测出前述处理容器压力的压力计。这种方法的具体情况在于，使前述压力控制阀与前述第2真空泵迂回而设置旁通排气通路，同时在前述旁通排气通路内设置软启动阀装置，它的功能在于，当真空抽取前述处理容器内的气压时缓解真空抽压所产生的冲击。于是，进行处理压力较低的处理时，根据前述压力计所检测出的数值，调整前述压力控制阀的阀开度，以此控制前述处理容器内的压力。而在进行处理压力较高的处理时，停止向前述压力控制阀一侧排气，同时，使前述软启动阀装置保持在低排气率的状态，并使排出气体流经前述旁通排气通路。
附图说明
图1是本发明的处理装置的第1实施例的结构概图。
图2是第1处理方法的工艺流程图。
图3是第2处理方法的工艺流程图。
图4是适用于第3处理方法的预清洗处理所使用的载置台的截面概图。
图5是第3处理方法的工艺流程图。
图6是表示本发明的处理装置的第2实施例的结构概图。
图7是表示本发明的处理装置的第3实施例的结构概图。
图8是一例传统处理装置的结构概图。
具体实施方式
下面参照附图，对本发明的处理装置及处理方法的实施方式进行详细的说明。
(第1实施例)
图1是表示本发明的处理装置的第1实施例的结构概图，图2是第1处理方法的工艺流程图，图3是第2处理方法的工艺流程图，图4是进行预清洗处理所使用的载置台的截面图，图5是进行预清洗处理时第3处理方法的工艺流程图。在图8中对于与已说明部分相同构造部分标注相同的符号并对其进行说明。此外，以下所要说明的“处理气体的分压比较重要的处理”通常是指，处理压力低的处理(低压处理)，而“处理气体的分压不太重要的处理”通常是指，处理压力高的处理(高压处理)。
如图所示，该处理装置52具有可以真空抽气的铝制筒状处理容器4，在其内部设置具备加热器等加热设备6的载置台8，把半导体晶片W载置并固定在此载置台8之上。此外，在该处理容器4的顶棚部设置着喷头10，它作为气体导入装置而把各种处理气体导入该处理容器4内，于是从设置在该喷头10下面的多个气体喷射孔10A向下方喷射气体。
喷头10分别与供给Ar(氩气)、He(氦气)、N2(氮气)等非活性气体的非活性气体供给系统12和多个系统，即在图示中与3个系统的处理气体供给系统14、16、18连接。例如，第1处理气体供给系统14中，供给WF6(六氟化钨)气体作为成膜处理时的处理气体，在第2处理气体供给系统16中，供给H2(氢气)作为成膜时的处理气体，而在第3处理气体供给系统18中，供给ClF3(三氟化氯)气体作为清洗处理时的处理气体(清洗气体)。此外，此处进行钨膜成膜时，同时供给WF6(六氟化钨)与H2(氢气)两种气体，而且在进行这种成膜时，根据需要也供给非活性气体。
此外，非活性气体供给系统12的中间及第1～第3各处理气体供给系统14～18的中间，为了控制所流经的气体的流量，例如分别设置由质量流量控制器等构成的流量控制部12A、14A、16A、18A。此外，各流量控制部12A～18A的上流一侧及下流一侧，分别设置着开关阀22、24、26、28，可以根据需要开关这些阀门。
而在上述处理容器4的底部设置着排气口30，在该排气口30上连接着真空排气系统32。该真空排气系统32具有内径较大且排气率较大的排气管34。该排气管34的内径为100～150mm左右。在该排气管34内，从其上流一侧向下流一侧，如同节流阀一样，依次设置着阀开度可调整的压力控制阀36以及由干式泵构成的第1真空泵38。其中，上述压力控制阀36的正前方与正后方位置上分别设置着开关阀40。此处，该真空排气系统32中，设定配管的内径、压力控制阀36及真空泵38的能力，以实现需要精确控制处理气体分压的处理，换言之，即实现此处钨膜成膜处理时所需的最佳排气率。此外，在本实施例中，未设置传统装置中所使用的旁通排气管42及第2压力控制阀44(参照图8)。
上述处理容器4内设置压力计48，用于检测处理容器内部的压力，根据该压力计48的检测值，例如由微型计算机等构成的控制装置54来控制上述各流量控制部12A～18A、压力控制阀36、真空泵38及各开关阀22～28、40的开关操作。此外，该控制装置54还控制该整个处理装置52的操作，它是根据预先存储的多个处理程序(Recipe)来进行操作控制。
如后所述，作为处理气体的分压重要的处理，例如处理压力低的低压处理，在进行钨膜成膜处理等时，分别把WF6(六氟化钨)与H2(氢气)的流量控制在规定值，同时使气体流出(必要时也可流出非活性气体)，与此同时，通过调整压力控制阀36的阀开度，使处理容器4内的压力保持固定。选择该压力控制阀36时，在压力控制阀36的操作特性中操作精确度最好的范围内进行选择。
与此相反，作为处理气体的分压不太重要的处理、例如处理压力高的高压处理，在进行清洗处理时，把ClF3(三氟化氯)的流量控制在规定值并使其流出，同时也流出非活性气体。与此同时，使压力控制阀36的阀开度保持在规定的阀开度状态，通过调整非活性气体的流量，使处理容器4内的压力大体保持固定。此外，作为处理压力高的高压处理，例如也包括氧化处理或扩散处理等。
下面，对使用上述构造的处理装置所进行的处理方法进行说明。
在此处理装置52内进行处理气体的分压重要的处理、例如钨膜成膜处理，以及处理气体的分压力不太重要的处理、例如清洗处理，下面对这些处理分别进行说明。此外，此处所说的“处理”不仅包括处理容器4内存在半导体晶片W时，也包括不存在半导体晶片W时所进行的清洗处理。
(处理气体的分压重要的处理：钨膜的成膜处理)
首先，对处理气体的分压重要的处理进行说明。
此处所说的处理气体的分压重要的处理是指，例如使用WF6(六氟化钨)与H2(氢气)堆积钨膜的成膜处理。为了按照恰当的成膜比率，并且使晶片表面内膜厚的表面内均一性保持较高的状态下，来堆积电气特性优良的钨膜，必须精确地保持上述两种气体的流量、流量比、处理压力、处理温度等。例如按照图2所示的流程图来进行这种处理。
首先，如果在处理容器4的载置台8上载置未处理的半导体晶片W，则驱动真空排气系统32的真空泵38，对该处理容器4内进行真空抽气，之后使真空泵38保持成膜处理所规定的转速(S1)。此外，该转速有时与清洗处理时不同。与此同时，对晶片W进行加热使其设定至规定的温度(S2)。然后，分别把开始进行成膜处理所需的WF6(六氟化钨)及H2(氢气)的流量设定为规定的流量并使气体流出，堆积钨膜(S3)。接着，在该成膜处理中，通过压力计48常时检测出处理容器4内的压力(S4)，该压力检测值与预先设定在控制装置54中的设定值进行比较，适当调整设置在排气管34上的压力控制阀36的阀开度，使检测值与设定值相等(S5的NO、S6)。上述成膜处理以规定的时间进行(S5的YES、S7的NO)，如果以规定时间进行该成膜处理(S7的YES)后，则结束处理。上述成膜处理时间远长于上述压力控制阀36的调整时间(数秒钟左右)，而且进行成膜处理时几乎不会对膜厚产生影响。
(处理气体的分压不太重要的处理：清洗处理)
下面，对处理气体的分压不太重要的处理进行说明。
此处所说的处理气体的分压不太重要的处理是指，例如利用清洗气体除去处理容器内多余的沉积膜这样的清洗处理。为了确保规定的蚀刻率，需要使清洗气体的流量及处理压力分别保持在预先确定的设定值。此外，此时处理压力的设定值远高于之前成膜处理时的处理压力。例如可以按照图3所示的流程图来进行这种处理。
首先，从处理容器4内取出晶片W，使处理容器4内处于密闭状态，使真空泵38设定为预先确定的清洗所需的规定转速并保持该数值(S11)。接着，流出Ar(氩气)等非活性气体，与此同时，作为处理气体，例如使ClF3(三氟化氯)这样的清洗气体设定为规定的流量并流出，于是开始进行清洗处理(S12)。与此同时，使压力控制阀36设定为预先确定的规定阀开度，继续保持这种状态(S13)。此阀开度可以预先通过实验求得，以使清洗处理时的真空排气系统32的排气率达到最佳。
接着，在该清洗处理中，通过压力计48常时检测出处理容器4内的压力(S14)，该压力检测值与预先设定在控制装置54中的设定值进行比较，适当调整设置在非活性气体供给系统12内的流量控制部12A，使检测值与设定值相等(S15的NO、S16)。此外，在此处理过程中，ClF3(三氟化氯)气体的流量被常时保持在固定值。上述清洗处理以规定的时间进行(S15的YES、S17的NO)，如果以规定时间进行该清洗处理(S17的YES)后，则结束处理。
如上所述，与钨膜的成膜处理以及除去处理容器4内的多余沉积物的清洗处理一样，在进行处理压力的范围差异较大的多种处理时，不使用旁通管或多个压力控制阀，仍然可以对各种处理时的压力准确地进行控制。
此外，由于使用零件数量也减少，则也可以快速地进行维护，因此可以提高维护性能。
除此之外，此时，通常与压力控制阀36的应答动作相比，流量控制部12A的应答动作较快，所以，通过流量控制部12A进行压力控制可以更快地达到处理压力。因此，与在所有的处理中使用压力控制阀来控制压力的传统装置不同，而是在一部分处理中使用应答动作较快的流量控制部进行压力控制，于是处理时间缩短，从而能够提高总处理能力。
下面是与上述已说明的各个处理不同的情况，处理中使用多种处理气体进行，如果在规定的分压范围内，则可以不降低处理结果的质量而进行该处理。在进行这种处理时，增大压力控制阀36的阀开度，例如使其设定为100％，然后，使上述各个处理气体的流量比保持在固定状态，同时调整各个处理气体的流量，来控制处理容器4内的压力，也可以仅通过调整流量而进行规定的处理。
在这种处理的具体例子中，作为使用具有静电卡盘的载置台的处理装置，例如可以列举PVD(Physical Vapar Deposition，物理气相沉积)处理、通过等离子体装置进行的预清洗处理、干式蚀刻处理等。
图4是在一实施例中进行该预清洗处理时载置台的截面图。
该载置台101在其主体103上具有静电卡盘107，直流电极102被嵌入该静电卡盘107内。通过开/关(ON/OFF)流经该直流电极102的电流，使晶片吸附或脱离。该静电卡盘107是由介电绝缘部件所构成，在该静电卡盘107上载置着晶片W。而载置台主体103上形成用来冷却电极的热交换媒体通路109，通过媒体供给路106、媒体回收路108，循环供给冷却用流体，如水和氟类的流体(ガルテン)等。之后，该冷却用流体使载置台103冷却，晶片W也随之被冷却。此外，在静电卡盘107内，在晶片W与载置台101之间设置着供给如He(氦气)等具有高热传导率的背侧气体(BackSide Gas)的气体导入路117。该背侧气体通过气体供给路105而被供给，并流经晶片W与介电绝缘部件之间，于是很容易从已经被等离子体处理的晶片W向电极导热，从而促进冷却效果提高蚀刻效率。该背侧气体从背侧气体导入路117被排出，流经晶片W与介电绝缘部件之间，如箭头R所示，从晶片W的周围流入处理容器内。
使用这种载置台101进行处理时，由于每次进行等离子体处理时应控制的晶片温度发生变化，于是，背侧气体的供给量产生微小的变动，或者需要相应调整背侧气体的供给量。因此，腔室内的压力也随着每个晶片处理而发生变动，但由于该腔室内的压力的变动微小，所以无法通过压力控制阀36来进行调整。
为了通过对非活性气体的供给进行微调来防止该腔室内的压力发生变动，按照图5所示的流程进行预清洗处理。
首先，驱动真空排气系统32的真空泵38，对该处理容器4内进行真空抽气，然后，使真空泵38保持规定的转速(S21)，之后夹紧晶片W(S22)。接着，使Ar氩气构成的背侧气体流经晶片W与绝缘膜111之间(S23)。之后，使非活性气体流进腔室内，把处理气体设定为规定流量(S24)。此外，与此同时，把压力控制阀36设定为规定的阀开度(S25)。然后通过压力计48测定检测出容器内的压力(S26)。该检测值与预先设定在控制装置54中的设定值进行比较(S27)。如果检测值与设定值不相同，则控制装置54适当调整设置在非活性气体供给系统12内的流量控制部12A，以使检测值与设定值相同(S28)。此外，如果检测值与设定值相同，则控制装置54进行等离子点火(S29)。判断是否达到了规定的处理时间(S30)，如果已经达到处理时间则结束处理。
如上说明，在这种控制中，可以通过精确调整非活性气体的供给量，来防止由于背侧气体泄漏而导致的腔室内压力发生微小变动。在这种情况下，由于无须调整压力控制阀36的阀开度，仅通过应答速度较快的流量控制部的控制操作，就可以控制处理压力。这样就可以提高控制性，从而提高总处理能力。
(第2实施例)
在上述各个实施例中，以设置图1所示的一根排气管34，并在该排气管上设置一个真空泵38时的情况为例进行了说明，但是，如果只使用一台真空泵38而无法满足排气能力时，也可以采用图6所示的第2实施例的构造。即在这种情况下，在上述压力控制阀36上以串联的方式设置由涡轮分子泵构成的第2真空泵60，然后使旁通排气通路62与排气管34连接，从而使该压力控制阀36与上述第2真空泵60迂回。在该旁通排气通路62的中间设置切换用的开关阀64。此外，该旁通排气通路62的内径为25～40mm左右。
在本实施例中，在对处理容器4内进行真空抽气时，首先，关闭排气管34的开关阀40，而打开旁通排气管62的切换用开关阀64，使其与旁通排气管62连通，然后，通过旋转驱动真空泵38，对处理容器4内真空抽气。在抽取一定程度之后，如果处理容器4内的压力下降至规定的真空度，则打开排气管34的开关阀40，同时使第2真空泵60也旋转驱动。之后，使旁通排气管62的切换用开关阀64处于关闭状态。于是，通过之前使用的真空泵38与第2真空泵60这两台真空泵继续进行真空抽气。此外，进行处理压力较高的处理时，例如进行清洗处理时，也可以关闭排气管34的开关阀40，仅使用旁通排气管62进行真空抽气，同时进行清洗处理。在本实施例中，进行处理压力的范围差异较大的多个处理时，也可以按照与上述参照图1至图5所说明的方式相同的方式进行。
(第3实施例)
下面对本发明的第3实施例进行说明。
图7是本发明的处理装置的第3实施例的结构概图。对于与图1、图6及图8中已说明部分结构相同的部分，标出相同的符号，有关其说明不再赘述。此外，此处所要说明的处理压力较低的处理是指，前面已经说明的处理气体的分压重要的处理，而处理压力较高的处理是指，处理气体的分压不重要的处理。
如图7所示，此处主排气管34中，从其上流一侧向下流一侧，依次设置压力控制阀36、由涡轮分子泵构成的第2真空泵60及由干式泵构成的第1真空泵38，在压力控制阀36的接近上流一侧及第2真空泵60的接近下流一侧分别设置着开关阀40。
使上述压力控制阀36、第2真空泵60及两个开关阀40迂回而设，于是成为旁通排气管的旁通排气通路62与上述主排气管34连接。如前所述，该主排气管34的内径为大口径，大约为100～150mm左右，而旁通排气管通路62的内径为小口径，大约为25～40mm左右。
该旁通排气通路62的中间设置着软启动阀装置70，它的功能在于，在真空抽取处理容器4内的气压时，缓解真空抽压所产生的冲击。于是，进行处理压力较低的处理(例如成膜处理等)时，控制装置54根据设置在处理容器4内的压力计48所检测出的数值，通过调整上述压力控制阀36的阀开度，以此来控制上述处理容器4内的压力。而在进行处理压力较高的处理(例如清洗处理、氧化处理、扩散处理等)时，控制装置54停止向上述压力控制阀36排气，同时，使上述软启动阀装置70保持在低排气率状态，并使排出气体流经旁通排气通路62。
其具体情况在于，上述软启动阀装置70由以下装置构成。设置在上述旁通排气通路62中的第1旁通开关阀72、以使该第1旁通开关阀72迂回的方式，与上述旁通排气通路62连接的内径较小的辅助旁通排气管74、顺次设置在该辅助旁通排气管74上的小孔装置76及第2旁通开关阀78。
众所周知，此处的小孔装置76具有缩小流路面积的小孔(图中未示)，使上述第1旁通开关阀72处于关闭状态，且使第2旁通开关阀78处于打开状态，这样就可以使整个软启动阀装置70处于较低的排气率状态。此处，该旁通排气通路62和辅助旁通排气管74的各个内径及上述小孔装置76的小孔流路面积的大小分别被预先设定，这样如果进行处理压力较高的处理，则可以大体获得流出所需流量的处理气体时所需的处理压力，于是其排气率被固定。
换言之，在进行处理压力较高的处理时，由于很多情况无需精确控制工艺压力，因此，在这种情况下，处理容器4内的压力控制根据预先确定的固定的排气率而进行，无须特别对阀开度进行能动的调整等操作。
下面，对上述构造的一实施例的操作进行说明。
(从大气压真空抽气)
处理容器4内为大气压状态，从该状态真空抽取处理容器4内的气压时，首先，关闭主排气管34的两个开关阀40，隔离由涡轮分子泵构成的第2真空泵60，除非其达到一定程度的真空度之后方可使用涡轮分子泵。与此同时，在软启动阀装置70中，关闭设置在旁通排气通路62内的第1旁通开关阀72，而打开设置在辅助旁通排气管74内的第2旁通开关阀78，于是，该软启动阀装置70处于较低的排气率状态。在这种状态之下，驱动第1真空泵38开始真空抽气。此时，由于处理容器4内的环境只能通过设置在辅助旁通排气管74内的小孔装置76的小孔进行排气，因此，如上所述，排气率处于相当低的状态。于是在处理容器4内进行真空抽气产生的冲击得以缓解，而且变得非常之少，这样不仅可以防止处理容器4内的构造物和颗粒瞬间飞散等，而且无须去除附着在处理容器4内壁表面和内部构造物表面的不要的薄膜，就可以防止颗粒的产生。
真空抽气的结果在于，如果达到一定程度的真空度(例如1330Pa)，则切换第1旁通开关阀72至打开状态，对整个旁通排气通路62进行真空抽气。此时，第2旁通开关阀78可以打开也可以关闭。
继续进行真空抽气，如果达到规定的真空度，即达到涡轮分子泵的上限压力值133Pa的程度，则切换设置在主排气管34内的两个开关阀40至打开状态，与此同时，开始驱动第2真空泵60。此时，使第1压力控制阀36处于完全打开状态。此外，与此同时，上述第1及第2旁通开关阀72、78都切换至关闭状态。这样则可以把处理容器4内真空抽气至较低压力环境。
(处理压力低的处理：例如成膜处理)
下面，进行处理压力低的处理时处理容器4内的压力控制，与第1实施例中已说明的处理气体的分压重要的处理时的情况大体相同。
即软启动阀装置70的第1及第2旁通开关阀72、78都保持关闭状态，同时，主排气管34的两个开关阀40保持打开状态，根据压力计48的检测值调整压力控制阀36的阀开度，从而控制处理容器4内的压力。此时，各个气体的流量以已经设定在程序(Recipe)中的方式而分别保持固定值。这种处理压力低的处理工艺压力是数10Pa～数100Pa左右的压力。
(处理压力高的处理：例如清洗处理和氧化处理)
下面，对进行处理压力高的处理时处理容器4内的压力控制进行说明。
在这种情况下，与从处理容器4内开始真空抽取大气压的情况相同，处于低排气率状态。即与前述成膜处理时的情况相反，同时关闭设置在主排气管34上的两个开关阀40，隔离第2真空泵60。而对于软启动阀装置70，保持第1旁通开关阀72的关闭状态，同时保持第2旁通开关阀78的打开状态，通过小孔装置76，仅借助辅助旁通排气管74，排出气体被抽真空。此时，软启动阀装置70的排气率，即便处于完全关闭状态，也与产生微小缝隙的压力控制阀36的排气率相同。
这样，则可以在增加处理容器4内的工艺压力的状态之下进行处理。于是，处理压力高的处理工艺压力，例如是数1000Pa～数20000Pa左右的压力。
在上述处理压力高的处理中，虽然无法能动地控制处理容器4内的压力，但是它并非局限于此，例如通过压力计48检测出此时处理容器4内的压力，根据该检测值保持规定的压力，通过控制装置54调整控制流量控制器来控制气体流量，例如控制非活性气体和清洗气体的流量或者进行氧化处理时控制氧化气体的流量。
如果采用这种方式，则在进行处理压力高的处理时，也可以精确地控制工艺压力。
此外，对于上述软启动阀装置70，以由辅助旁通排气管74、第1及第2旁通开关阀72、78及小孔装置76所构成的情况为例进行了说明。除此之外，作为软启动阀装置70，也可以使用兼具以下三个功能的如SMC公司制造的软启动阀(注册商标)。一是可以使上述旁通排气通路62内设定为完全关闭状态的功能、二是可使该旁通排气通路62内设定为低排气率状态的功能、以及可使该旁通排气通路62内设定为比上述低排气率略高的中档排气率状态的功能。
还有，在上述各个实施例中，以对钨膜进行成膜处理时的情况为例进行了说明。除此之外，其它种类的膜成膜时，也适用于本发明。
此外，作为处理气体的分压重要的处理，并非局限于成膜处理，进行其它处理时也可以适用。同样，作为处理气体的分压不太重要的处理，并非局限于清洗处理，进行其它处理时，例如进行上述氧化处理或扩散处理时，本发明也可以适用。
此外，各个气体的供给方式，无非只表示了一例，随着处理气体种类的增加或减少，气体供给系统的数量也相应地增加或减少，还有，关于喷头10的构造，无论是把处理气体向处理容器4内喷射之前预先使其混合的预混合方式(Premix)、还是从喷头10喷射之后而使其混合的后混合方式(Postmix)，这两种方式都适用于本发明。此外，不使用喷头10的气体导入装置也可以适用于本发明。
此外，此处以单片式的处理装置为例进行了说明。除此之外，可一次对多片被处理体进行处理的分批式处理装置也可适用于本发明。
此外，主要通过质量流量控制器进行的控制，大多情况下用于在规定分压的范围内进行的PVD(物理气相沉积)处理，压力控制阀用于CVD(化学气相沉积)处理中。除此之外，也可以应用于使用相同的装置进行PVD及CVD这两种处理的情况。
此外，在上述实施例中，作为被处理体以半导体晶片为例进行了说明，但是并非局限于此，当然也可以适用于玻璃基板、LCD(液晶显示器)基板等。
此外，在上述实施例中，进行压力控制时，使温度控制部或压力控制阀中的一个固定，也可以使温度控制部与压力控制阀不固定，通过两个构件的多次操作进行压力控制。
Claims (25)
1.一种处理装置，其特征在于，具有以下部件：
内部具有载置被处理体的载置台的处理容器；
把处理气体导入所述处理容器内的气体导入装置；
与所述气体导入装置连接，在其中间设置流量控制部，以供给规定的处理气体的处理气体供给系统；
与所述气体导入装置连接，中间设置流量控制部，以供给非活性气体的非活性气体供给系统；
与所述处理容器连接，在中间设置有阀开度可以设定的压力控制阀与真空泵的真空排气系统；
设置在所述处理容器内的压力计；以及
控制装置，在进行处理气体的分压重要的处理时，该控制装置向所述处理气体供给系统的流量控制部发出流出一定流量的指令，同时根据所述压力计的检测值来控制所述压力控制阀的阀开度，而在进行处理气体的分压不太重要的处理时，该控制装置使所述压力控制阀的阀开度固定在规定值，同时根据所述压力计的检测值，通过所述非活性气体供给系统的流量控制部来控制流量。
2.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于，所述处理气体供给系统中设置多个系统，在进行规定的处理时，所述控制装置设定增大所述流量控制阀的阀开度，在这种状态下，根据所述压力计的检测值，对于所述各个处理气体供给系统的流量控制部，使流量比大体保持在一定状态，同时控制各个流量。
3.如权利要求1或权利要求2所述的处理装置，其特征在于，所述排气管中设置第2真空泵的同时，使所述真空排气系统的压力控制阀与所述第2真空泵迂回，在其中间设置具有切换用开关阀的旁通排气通路。
4.一种处理方法，使用一种处理装置对被处理体进行处理，该处理装置具有以下部件：
内部具有载置被处理体的载置台的处理容器；
把处理气体导入所述处理容器内的气体导入装置；
与所述气体导入装置连接，中间设置流量控制部，以供给规定的处理气体的处理气体供给系统；
与所述气体导入装置连接，中间设置流量控制部，以供给非活性气体的非活性气体供给系统；
与所述处理容器连接，在中间设置阀开度可以设定的压力控制阀与真空泵的真空排气系统；以及
设置在所述处理容器内的压力计，
其中，进行处理气体的分压重要的处理时，使流经所述处理气体供给系统的处理气体的流量保持固定，同时根据所述压力计的检测值来控制所述压力控制阀的阀开度，而在进行处理气体的分压不太重要的处理时，使所述压力控制阀的阀开度固定在规定值的同时，根据所述压力计的检测值，来控制流经所述非活性气体供给系统的非活性气体的流量。
5.如权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述处理气体供给系统中设置多个系统，在进行规定的处理时，在保持所述流量控制阀的阀开度增大的状态下，根据所述压力计的检测值，把流经所述各个处理气体供给系统的处理气体的流量比保持在大体固定的状态，同时控制各个流量。
6.如权利要求4或权利要求5所述的处理方法，其特征在于，在进行分压重要的处理与分压力不重要的处理时，控制所述真空泵使其转速不同。
7.如权利要求4至权利要求6中任何一项所述的处理方法，其特征在于，所述分压重要的处理是成膜处理，而所述分压不太重要的处理是清洗处理。
8.如权利要求4至权利要求7所述的处理方法，其特征在于，通过所述一个真空排气系统，进行所述多个处理的排气。
9.一种处理装置，具有以下部件：
内部具有载置被处理体的载置台的处理容器；
把处理气体导入所述处理容器内的气体导入装置；
与所述气体导入装置连接，中间设置流量控制部，以供给规定的处理气体的处理气体供给系统；
与所述气体导入装置连接，中间设置流量控制部，以供给非活性气体的非活性气体供给系统；
与所述处理容器连接，中间设置阀开度可以设定的压力控制阀与第1真空泵的真空排气系统；
设置在所述处理容器内的压力计；以及
控制装置，该控制装置进行第1控制，它使所述压力控制阀的阀开度固定在规定值，同时根据所述压力计的检测值，通过所述非活性气体供给系统的流量控制部对其流量进行控制。
10.如权利要求9所述的处理装置，其特征在于，所述控制装置还进行第2控制，它向所述处理气体供给系统的流量控制部发出流出一定流量的指令，同时根据所述压力计的检测值来控制所述压力控制阀的阀开度；该第2控制在进行处理气体的分压重要的处理时被使用。
11.如权利要求9所述的处理装置，其特征在于，所述第1控制在进行处理气体的分压不太重要的处理时被使用。
12.如权利要求9或权利要求10所述的处理装置，其特征在于，所述第1控制在进行低压处理时被使用，该低压是即便使所述压力控制阀的阀开度发生变化，也无法使通过流量发生实质性变化的压力。
13.一种处理方法，该方法使用一种处理装置对被处理体进行处理，
该处理装置具有以下部件：
内部具有载置被处理体的载置台的处理容器；
把处理气体导入所述处理容器内的气体导入装置；
与所述气体导入装置连接，中间设置流量控制部，以供给规定的处理气体的处理气体供给系统；
与所述气体导入装置连接，中间设置流量控制部，以供给非活性气体的非活性气体供给系统；
与所述处理容器连接，在中间设置阀开度可以设定的压力控制阀与第1真空泵的真空排气系统；以及
设置在所述处理容器内的压力计，
在这种方法中进行第1控制，它使所述压力控制阀的阀开度固定在规定值，同时根据所述压力计的检测值，通过所述非活性气体供给系统的流量控制部对其流量进行控制。
14.如权利要求13所述的处理方法，其特征在于，还进行第2控制，它向所述处理气体供给系统的流量控制部发出流出一定流量的指令，同时根据所述压力计的检测值来控制所述压力控制阀的阀开度；该第2控制在进行处理气体的分压重要的处理时被使用。
15.如权利要求13所述的处理方法，其特征在于，所述第1控制在进行处理气体的分压不太重要的处理时被使用。
16.如权利要求15所述的处理方法，其特征在于，所述处理气体的分压不太重要的处理是清洗处理。
17.如权利要求13所述的处理方法，其特征在于，所述第1控制在进行低压处理时而被使用，该低压是即便使所述压力控制阀的阀开度发生变化，也无法使通过流量发生实质性变化的压力。
18.如权利要求17所述的处理方法，其特征在于，低压处理是等离子体蚀刻处理，该低压是即便使所述压力控制阀的阀开度发生变化，也无法使通过流量发生实质性变化的压力。
19.如权利要求14所述的处理方法，其特征在于，所述处理气体的分压重要的处理是成膜处理。
20.一种处理装置，其特征在于，具备以下部件：
内部具有载置被处理体的载置台的处理容器；
把处理气体导入所述处理容器内的气体导入装置；
与所述气体导入装置连接，中间设置流量控制部，以供给规定气体的气体供给系统；
与所述处理容器连接，在中间设置有第1真空泵与第2真空泵以及阀开度可以任意设定的压力控制阀的真空排气系统；以及
检测出所述处理容器压力的压力计，
其中，设置一种控制装置，使所述压力控制阀与所述第2真空泵迂回而设置旁通排气通路，同时在所述旁通排气通路内设置具有当从大气压真空抽取处理容器内时缓解真空抽压产生的冲击的功能的软启动阀装置，在进行处理压力较低的处理时，根据所述压力计的检测值，调整所述压力控制阀的阀开度，以此控制所述处理容器内的压力，而在进行处理压力较高的处理时，停止向所述压力控制阀一侧排气，同时使所述软启动阀装置保持在低排气率的状态，并使排出气体流经所述旁通排气通路。
21.如权利要求20所述的处理装置，其特征在于，在进行处理压力较高的处理时，所述控制装置根据所述压力计的检测值，通过所述流量控制部调整流量，以此控制所述处理容器内的压力。
22.如权利要求20或权利要求21所述的处理装置，其特征在于，所述软启动阀装置由以下部件构成：
设置在所述旁通排气通路的旁通排气管内的第1旁通开关阀；
使该第1旁通开关阀迂回而设的辅助旁通排气管；
设置在该辅助旁通排气管内的第2旁通开关阀；
设置在该辅助旁通排气管内的小孔装置。
23.如权利要求22所述的处理装置，其特征在于，为了实现所述低排气率状态，所述控制装置使所述第1旁通开关阀处于关闭状态，使所述第2旁通开关阀处于打开状态。
24.如权利要求20至权利要求23中任何一项所述的处理装置，其特征在于，所述软启动阀装置由软启动阀构成。
25.一种处理方法，其特征在于，该方法使用一种处理装置对被处理体进行处理，
该处理装置具有以下部件：
内部具有载置被处理体的载置台的处理容器；
把处理气体导入所述处理容器内的气体导入装置；
与所述气体导入装置连接，中间设置流量控制部，以供给规定气体的气体供给系统；
与所述处理容器连接，在中间设置第1真空泵与第2真空泵以及阀开度可以任意设定的压力控制阀的真空排气系统；以及
检测出所述处理容器压力的压力计，
其中，使所述压力控制阀与所述第2真空泵迂回而设置旁通排气通路，同时在所述旁通排气通路内设置软启动阀装置，它的功能在于，当从大气压真空抽取所述处理容器内时缓解真空抽压所产生的冲击；进行处理压力较低的处理时，根据所述压力计的检测值，调整所述压力控制阀的阀开度，以此控制所述处理容器内的压力；而在进行处理压力较高的处理时，停止向所述压力控制阀一侧排气，同时，使所述软启动阀装置保持在低排气率的状态，并使排出气体流经所述旁通排气通路。
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