JP2001338914A - ガス導入機構およびガス導入方法、ガスリーク検出方法、ならびに真空処理装置 - Google Patents

ガス導入機構およびガス導入方法、ガスリーク検出方法、ならびに真空処理装置

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JP2001338914A JP2000160453A JP2000160453A JP2001338914A JP 2001338914 A JP2001338914 A JP 2001338914A JP 2000160453 A JP2000160453 A JP 2000160453A JP 2000160453 A JP2000160453 A JP 2000160453A JP 2001338914 A JP2001338914 A JP 2001338914A
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潤 廣瀬
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新二 濱元
Hiroshi Koizumi
浩 小泉
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健一 中川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 載置台とその表面に保持された被処理体との
間にガスを供給する際に短期間でガス圧力を所定値にす
ることができ、かつガスの無駄が少なく、小型化が可能
なガス導入機構を提供すること。 【解決手段】 真空に保持可能な真空チャンバー１内に
設けられかつその表面に被処理体Ｗが載置保持される載
置台２，６と、載置台２，６に保持された被処理体Ｗと
の間にガスを導入するガス導入機構１８は、載置台２，
６と載置台２，６に保持された被処理体Ｗとの間にガス
を供給するガス供給ライン１９と、ガス供給ライン１９
の圧力を測定するマノメータ４１と、マノメータ４１の
上流側に設けられガス供給ライン１９のガス流量を調節
する流量調節バルブ４２と、マノメータ４１により測定
された圧力が設定圧力になるように流量調節バルブ４２
を制御する制御手段３６とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板等の被
処理体にプラズマ処理等の真空処理を施す際に、被処理
体を保持する保持部材と、保持された被処理体との間に
例えば被処理体の温度を調節するガスを導入するガス導
入機構およびガス導入方法、ならびにガス導入機構を用
いたガスリーク検出方法および真空処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば半導体デバイスの製造プロセスに
おいては、被処理体である半導体ウエハに対して、プラ
ズマエッチング処理、アッシング処理、スパッタ処理等
の真空雰囲気で処理を行う真空処理が多用されている。
【０００３】例えば、プラズマエッチング処理において
は、真空チャンバー内に半導体ウエハ（以下単にウエハ
と記す）を支持するウエハ支持テーブルを設け、このウ
エハ支持テーブルの上に設けられた静電チャックにより
ウエハを静電吸着して保持し、支持テーブルの上方にエ
ッチングガスを真空チャンバー内に導入するシャワーヘ
ッドを設けて、エッチングガスをチャンバー内に導入す
るとともに、支持テーブルおよびシャワーヘッドの少な
くとも一方に高周波を印加してこれらの間に高周波電界
を形成し、この高周波電界により処理ガスのプラズマを
形成してウエハに対してプラズマエッチング処理を施
す。
【０００４】このような処理の際には、プラズマにより
ウエハ温度が上昇すると、素子の破壊や処理の不均一等
の不具合が生じる。したがって、このような不具合を防
止するために、支持テーブルに冷媒を通流させることに
よりウエハを冷却しながら処理を行っている。
【０００５】ところで、一般に静電チャックのようなウ
エハが載置される載置台とウエハ裏面との間には、これ
らの表面粗さに起因して微視的な空間が存在する。この
状態で真空チャンバー内を減圧してプラズマ処理を行う
場合には、上記微視的な空間も真空状態とされるため、
上述のように支持テーブルを冷却し、その冷熱を静電チ
ャックを介してウエハに伝達しようとしても、微視的な
空間には伝熱媒体がほとんど存在せず、有効にウエハを
冷却することができない。
【０００６】そこで従来より、載置台とその表面に保持
されたウエハとの間にＨｅガス等の熱伝導性が比較的良
好なガスを導入してウエハを効率良く冷却することが行
われている。
【０００７】この場合に、Ｈｅを一定量封入したり、Ｈ
ｅの供給流量のみを制御した場合には、処理中に導入さ
れたＨｅの漏れが発生すると熱伝達効率が低下してウエ
ハの温度上昇を防止することができなくなるため、載置
台とその表面に保持されたウエハとの間にＨｅガスを供
給するガスラインにマスフローコントローラを設け、一
定の流量でＨｅガスを供給するとともに、ガスラインの
圧力を測定してその圧力が一定になるように流量制御バ
ルブにより保持部材とその表面に保持されたウエハとの
間に導入するＨｅガスの量を制御する方法が提案されて
いる（特開平４−５３１３５号公報）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにして制御する場合には、一定流量でＨｅガスを供給
するため、ガス圧力が設定値に達するまでに時間がかか
るという不都合がある。また、このように一定流量でＨ
ｅガスを供給する場合には、ガス圧が設定値に達した後
は、供給されるＨｅガスのうち実際に利用されるのはウ
エハから漏れたガスを補充する僅かな量であり、残余の
大部分のガスは有効に利用されずに排出され、ガスの無
駄となっていた。さらに、マスフローコントローラを使
用するためにＨｅガスの導入機構自体が大型のものとな
り、設置スペースが大きいという問題点もある。さらに
また、このようにしてＨｅを導入する際にＨｅガスのウ
エハ裏面からのリークを検出することが求められている
が、上記Ｈｅガスの導入機構ではこのようなＨｅガスの
リークを検出することが困難である。
【０００９】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、載置台とその表面に保持された被処理体との
間にガスを供給する際に短期間でガス圧力を所定値にす
ることができ、かつガスの無駄が少なく、小型化が可能
なガス導入機構およびガス導入方法を提供することを目
的とする。また、このようなガス導入機構を利用して載
置台とその表面に保持された被処理体との間からのガス
のリークを検出するガスリーク検出方法を提供すること
を目的とする。さらに、上記ガス導入機構を適用した真
空処理装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、真空に保持可能な真空チャンバー内に設
けられかつその表面に被処理体が載置保持される載置台
と、載置台に保持された被処理体との間にガスを導入す
るガス導入機構であって、前記載置台と載置台に保持さ
れた被処理体との間にガスを供給するガス供給ライン
と、前記ガス供給ラインの圧力を測定するマノメータ
と、前記マノメータの上流側に設けられガス供給ライン
のガス流量を調節する流量調節バルブと、前記マノメー
タにより測定された圧力が設定圧力になるように前記流
量調節バルブを制御する制御手段とを具備することを特
徴とするガス導入機構を提供する。
【００１１】また本発明は、真空に保持可能な真空チャ
ンバー内に設けられかつその表面に被処理体が載置保持
される載置台と、載置台に保持された被処理体との間に
ガスを導入するガス導入方法であって、前記載置台と載
置台に保持された被処理体との間にガスを供給するガス
供給ラインの圧力を測定し、その圧力が設定圧力になる
ように前記ガス供給ラインのガス流量を制御することを
特徴とするガス導入方法を提供する。
【００１２】本発明の他の観点では、真空に保持可能な
真空チャンバー内に設けられかつその表面に被処理体が
載置保持される載置台と、載置台に保持された被処理体
との間にガスを導入するガス導入機構を用いたガスリー
ク検出方法であって、前記ガス導入機構は、前記載置台
と載置台に保持された被処理体との間にガスを供給する
ガス供給ラインと、前記ガス供給ラインの圧力を測定す
るマノメータと、前記マノメータの上流側に設けられ前
記ガス供給ラインのガス流量を調節する流量調節バルブ
とを有し、前記マノメータにより測定された圧力が設定
圧力になるように前記流量調節バルブが制御されるよう
に構成され、前記流量調節バルブを閉じて、前記ガス供
給ラインの前記流量調節バルブから前記載置台の表面に
至るまでの間を閉塞状態とし、その状態で前記マノメー
タにより検出されたガス供給ラインの圧力により前記保
持部材と被処理体との間のガスリークを検出することを
特徴とするガスリーク検出方法を提供する。
【００１３】本発明のさらに他の観点では、その中を真
空に保持可能な真空チャンバーと、前記真空チャンバー
内に設けられかつその表面に被処理体が載置保持される
載置台と、前記真空チャンバー内を排気する排気手段
と、前記真空チャンバー内で被処理体に対して所定の真
空処理を施す処理手段と、前記載置台の温度を調節する
温度調節機構と、前記載置台から被処理体に伝熱するた
めのガスを前記載置台と載置台に保持された被処理体と
の間に導入するガス導入機構とを具備する真空処理装置
であって、前記ガス導入機構は、前記載置台と載置台に
保持された被処理体との間にガスを供給するガス供給ラ
インと、前記ガス供給ラインの圧力を測定するマノメー
タと、前記マノメータの上流側に設けられガス供給ライ
ンのガス流量を調節する流量調節バルブと、前記マノメ
ータにより測定された圧力が設定圧力になるように前記
流量調節バルブを制御する制御手段とを具備することを
特徴とする真空処理装置を提供する。
【００１４】本発明によれば、ガス供給ラインの圧力を
測定するマノメータと、マノメータの上流側に設けられ
ガス供給ラインのガス流量を調節する流量調節バルブ
と、マノメータにより測定された圧力が設定圧力になる
ように前記流量調節バルブを制御する制御手段とを設け
たので、マスフローコントローラを用いていた従来の機
構とは異なり、設定圧力に達するまでは制御手段により
流量調節バルブを全開にして迅速にガスを供給すること
ができ、しかも設定圧力に達した後は制御手段により流
量調節バルブを制御してガスの供給量を制御するので、
ほぼ必要な分だけガスを供給することができ、無駄に排
出するガスの量を著しく少なくすることができる。ま
た、レギュレータが必要でかつ大がかりな機構のマスフ
ローコントローラを用いないので、ガス導入機構を小型
化することが可能とともに、コストダウンを図ることが
できる。
【００１５】また、ガス導入機構が、載置台と載置台に
保持された被処理体との間にガスを供給するガス供給ラ
インと、ガス供給ラインの圧力を測定するマノメータ
と、マノメータの上流側に設けられガス供給ラインのガ
ス流量を調節する流量調節バルブとを有し、マノメータ
により測定された圧力が設定圧力になるように流量調節
バルブが制御されるように構成されるものである場合
に、流量調節バルブを閉じて、ガス供給ラインの前記流
量調節バルブから載置台の表面に至るまでの間を閉塞状
態とすれば、リークが生じていればマノメータにより検
出されたガス供給ラインの圧力が低下するから、マノメ
ータの圧力を検出することにより載置台と被処理体との
間のガスリークを有効に検出することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実
施形態に係るガス導入機構が用いられたマグネトロンプ
ラズマエッチング装置を示す断面図である。このエッチ
ング装置は、気密に構成され、小径の上部１ａと大径の
下部１ｂとからなる段つき円筒状をなし、壁部が例えば
アルミニウム製のチャンバー１を有している。
【００１７】このチャンバー１内には、被処理体である
ウエハＷを水平に支持する支持テーブル２が設けられて
いる。支持テーブル２は例えばアルミニウムで構成され
ており、絶縁板３を介して導体の支持台４に支持されて
いる。また、支持テーブル２の上方の外周には導電性材
料、例えば単結晶シリコンで形成されたフォーカスリン
グ５が設けられている。上記支持テーブル２と支持台４
は、ボールねじ７を含むボールねじ機構により昇降可能
となっており、支持台４の下方の駆動部分は、ステンレ
ス鋼（ＳＵＳ）製のベローズ８で覆われている。チャン
バー１は接地されている。また、ベローズ８の外側には
ベローズカバー９が設けられている。なお、上記フォー
カスリング５の外側にはバッフル板１０が設けられてお
り、このバッフル板１０支持台４、ベローズ８を通して
チャンバー１と導通している。
【００１８】チャンバー１の下部１ｂの側壁には、排気
ポート１１が形成されており、この排気ポート１１には
排気系１２が接続されている。そして排気系１２の真空
ポンプを作動させることによりチャンバー１内を所定の
真空度まで減圧することができるようになっている。一
方、チャンバー１の下部１ｂの側壁上側には、ウエハＷ
の搬入出口を開閉するゲートバルブ１３が設けられてい
る。
【００１９】支持テーブル２には、マッチングボックス
１４を介してＲＦ電源１５が接続されている。ＲＦ電源
１５からは例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が支持
テーブル２に供給されるようになっている。一方、支持
テーブル２に対向してその上方には後述するシャワーヘ
ッド２０が互いに平行に設けられており、このシャワー
ヘッド２０は接地されている。したがって、これらは一
対の電極として機能する。
【００２０】支持テーブル２の表面上にはウエハＷを静
電吸着して保持するための静電チャック６が設けられて
おり、支持テーブル２と静電チャック６とでウエハの載
置台を構成している。この静電チャック６は絶縁体６ｂ
の間に電極６ａが介在されて構成されており、電極６ａ
には直流電源１６が接続されている。そして電極６ａに
電源１６から電圧が印加されることにより、クーロン力
によって半導体ウエハＷが吸着される。
【００２１】支持テーブル２の内部には、冷媒室１７が
設けられており、この冷媒室１７には、冷媒が冷媒導入
管１７ａを介して導入され冷媒排出管１７ｂから排出さ
れて循環し、その冷熱が支持テーブル２を介してウエハ
Ｗに対して伝熱され、これによりウエハＷの処理面が所
望の温度に制御される。
【００２２】また、チャンバー１が排気系１２により排
気されて真空に保持されていても、冷媒室１７に循環さ
れる冷媒によりウエハＷを有効に冷却可能なように、冷
却のためのガス、例えばＨｅガスが、ガス導入機構１８
によりそのガス供給ライン１９を介して静電チャック６
の表面とウエハＷの裏面との間に導入される。このＨｅ
ガス等の冷却ガスを導入することにより、冷媒の冷熱が
ウエハＷに有効に伝達され、ウエハＷの冷却効率を高く
することができる。
【００２３】上記シャワーヘッド２０は、チャンバー１
の天壁部分に支持テーブル２に対向するように設けられ
ている。このシャワーヘッド２０は、その下面に多数の
ガス吐出孔２２が設けられており、かつその上部にガス
導入部２０ａを有している。そして、その内部には空間
２１が形成されている。ガス導入部２０ａにはガス供給
配管２３ａが接続されており、このガス供給配管２３ａ
の他端には、エッチング用の反応ガスおよび希釈ガスか
らなる処理ガスを供給する処理ガス供給系２３が接続さ
れている。反応ガスとしては、ハロゲン系のガス、希釈
ガスとしては、Ａｒガス、Ｈｅガス等、通常この分野で
用いられるガスを用いることができる。
【００２４】このような処理ガスが、処理ガス供給系２
３からガス供給配管２３ａ、ガス導入部２０ａを介して
シャワーヘッド２０の空間２１に至り、ガス吐出孔２２
から吐出される。
【００２５】一方、チャンバー１の上部１ａの周囲に
は、同心状に、ダイポールリング磁石２４が配置されて
おり、支持テーブル２とシャワーヘッド２０との間の空
間には水平な磁界が形成されるようになっている。
【００２６】したがって、支持テーブル２とシャワーヘ
ッド２０との間の空間には、図２に模式的に示すよう
に、ＲＦ電源１５により鉛直方向の電界ＥＬが形成さ
れ、かつダイポールリング磁石２４により水平磁界Ｂが
形成される。このように形成された直交電磁界によりマ
グネトロン放電が生成され、これによって高エネルギー
状態の処理ガスのプラズマを形成することができ、この
プラズマによりウエハＷ上の所定の膜がエッチングされ
る。
【００２７】次に、上記ガス導入機構１８について詳細
に説明する。図３はガス導入機構１８を模式的に示す図
である。このガス導入機構１８は、載置台として機能す
る静電チャック６と静電チャック６に吸着保持されたウ
エハＷとの間にＨｅ供給源３１からのＨｅガスを供給す
るガス供給ライン１９と、ガス供給ライン１９に設けら
れガス圧が一定になるように流量を制御する圧力制御バ
ルブ（ＰＣＶ）３４と、ガス供給ライン１９からガスを
リークさせるリークライン３７とを主な構成要素として
いる。なお、ガス供給ライン１９の圧力制御バルブ（Ｐ
ＣＶ）３４の上流側には、上流側から順にバルブ３２、
フィルター３３が、圧力制御バルブ（ＰＣＶ）３４の下
流側にはバルブ３５が、それぞれ設けられている。
【００２８】圧力制御バルブ（ＰＣＶ）３４は、図４に
示すように、ガス供給ライン１９を通流するガスの圧力
を測定するマノメータ、例えばキャパシタンスマノメー
タ（ＣＭ）４１と、流量調節バルブ、例えばピエゾバル
ブ４２と、フローメータ４３と、流量調節バルブである
ピエゾバルブ４２を制御するコントローラ３６とが一体
化されて構成されている。そして、キャパシタンスマノ
メータ（ＣＭ）４１で測定されたＨｅガスの圧力に基づ
いて、コントローラ３６が例えばＰＩＤ制御によりガス
圧が一定になるようにピエゾバルブ４２を制御してＨｅ
ガス流量を制御する。
【００２９】静電チャック６の表面には、多数のガス吐
出孔４５が形成されており（図３）、ガス供給ライン１
９を通って所定の圧力で通流されてきたＨｅガスは、こ
れらガス吐出孔４５を介して静電チャック６の表面とそ
の上に吸着載置されたウエハＷとの間の微小空間に導入
される。この際のガス圧は、静電チャック６の表面とそ
の上に吸着載置されたウエハＷとの間に均一な厚さの空
間が形成される値とされる。
【００３０】リークライン３７は、ガス供給ライン１９
の途中から分岐して設けられており、このリークライン
３７には２段流量可変バルブ３８が設けられている。こ
のリークライン３７は、エッチング処理中にガス供給ラ
イン１９を介してウエハＷの裏面に所定圧力でＨｅを供
給している際に、キャパシタンスマノメータ（ＣＭ）４
１の誤差等によりガス圧が高くなり過ぎた際に圧力の微
調整を行う機能、および処理終了後にウエハＷ裏面のＨ
ｅガスを真空引きする機能を有しているが、処理中にリ
ークラインとして用いる場合には小流量でよく、真空引
きの際は大流量が必要であることから、小流量に対応し
たエア導入ライン３９と大流量に対応したエア導入ライ
ン４０とを有する２段流量可変バルブ３８を用い、これ
らを切り替えることにより必要な流量のガスを流すよう
になっている。これら２つのエア導入ラインを閉じれば
リークライン３７が閉状態となる。
【００３１】次に、このように構成されるマグネトロン
プラズマエッチング装置における処理動作について説明
する。まず、ゲートバルブ１３を開にしてウエハＷをチ
ャンバー１内に搬入し、支持テーブル２に載置された
後、支持テーブル２が図示の位置まで上昇され、排気系
１２の真空ポンプにより排気ポート１１を介してチャン
バー１内が排気される。
【００３２】チャンバー１内が所定の真空度になった
後、チャンバー１内に処理ガス供給系２３から所定の処
理ガスが所定の流量で導入され、この状態でＲＦ電源１
５から支持テーブル２に、周波数が例えば１３．５６Ｍ
Ｈｚ、パワーが例えば１０００〜５０００Ｗの高周波電
力が供給され、上部電極であるシャワーヘッド２０と下
部電極である支持テーブル２との間には電界が形成され
る。このとき、直流電源１６から静電チャック６の電極
６ａに所定の電圧が印加され、ウエハＷは例えばクーロ
ン力により吸着保持されている。一方、ダイポールリン
グ磁石２４によりシャワーヘッド２０と支持テーブル２
との間には水平磁界が形成されている。
【００３３】したがって、ウエハＷが存在する処理空間
には直交電磁界が形成され、これによって生じた電子の
ドリフトによりマグネトロン放電が生成される。そして
このマグネトロン放電により、高エネルギー状態の処理
ガスのプラズマを形成することができ、このプラズマに
よりウエハＷ上の所定の膜をエッチングする。
【００３４】このように形成されたプラズマによりウエ
ハＷの温度が上昇することを防止するために、エッチン
グ処理中に支持テーブル２の冷媒室１７に冷媒を導入す
るとともに、その冷熱が有効にウエハＷに伝達されるよ
うにガス導入機構１８により、冷却ガスとしてＨｅガス
を静電チャック６の表面とウエハＷの裏面との間に導入
する。
【００３５】この際に、本実施形態では、ガス導入機構
１８のガス供給ライン１９にマスフローコントローラを
設けず、ガス供給ライン１９を通流するガスの圧力を測
定するマノメータ、例えばキャパシタンスマノメータ
（ＣＭ）４１と、流量調節バルブ、例えばピエゾバルブ
４２と、フローメータ４３と、コントローラ３６とが一
体化されて構成された圧力制御バルブ（ＰＣＶ）３４を
設け、キャパシタンスマノメータ（ＣＭ）４１で測定さ
れたＨｅガスの圧力に基づいて、コントローラ３６が例
えばＰＩＤ制御によりガス圧が一定になるようにピエゾ
バルブ４２を制御してＨｅガス流量を制御するので、マ
スフローコントローラを用いていた従来の機構とは異な
り、設定圧力に達するまではコントローラ３６により、
流量調節バルブであるピエゾバルブ４２を全開にして迅
速にガスを供給することができ、しかも設定圧力に達し
た後はコントローラ３６によりピエゾバルブ４２を制御
してＨｅガスの供給量を制御するので、ほぼ必要な分だ
けＨｅガスを供給することができ、無駄に排出するガス
の量を著しく少なくすることができる。また、マスフロ
ーコントローラは大型であり、しかもマスフローコント
ローラを用いる場合にはレギュレータが必要であるが、
本実施形態ではこのようなマスフローコントローラを用
いず、レギュレータも不要となるので、ガス導入機構１
８は従来よりも小型化することが可能となる。さらに、
配管系も従来よりも極めてシンプルなものとなる。
【００３６】つまり、図５に示すように、従来のガス導
入機構１８’は、ガス供給ライン１９’にレギュレータ
５１とマスフローコントローラ（ＭＦＣ）５２とを設
け、一定流量でＨｅガスを流し、ガス供給ライン１９’
に設けられたキャパシタンスマノメータ５３の圧力値が
設定値になるように、排出ライン５６に設けられた圧力
制御バルブ（ＰＣＶ）５８により排出ライン５６を介し
て排出するＨｅガス量を制御する。この場合に従来は２
×１０-2Ｌ／ｍｉｎのガスを供給していたため、ウエハ
ＷからのＨｅガスの漏れ量が１×１０-3Ｌ／ｍｉｎとす
ると、１．９×１０-2Ｌ／ｍｉｎも捨てていたこととな
る。また、この排出ライン５６とは別個にプロセス終了
後の真空引きライン６０を設ける必要がある。このよう
に、従来のガス導入機構１８’は、マスフローコントロ
ーラ（ＭＦＣ）５２を設けて一定量のＨｅガスを導入し
ていたことからガスの無駄が多く、また、大型でかつレ
ギュレータ５１が必要なマスフローコントローラ（ＭＦ
Ｃ）５２を設けていたため、機構が大型かつ複雑なもの
となっていたのに対し、上述した本実施形態のガス導入
機構１８では、このような問題を解消することができ
る。なお、図５中参照符号５４，５７，６１は各ライン
に設けられたバルブである。
【００３７】また、上記ガス導入機構１８を用いること
により、ウエハＷの裏面からのリークを検出することが
できる。図６に示した模式図において、ガス供給ライン
１９にＨｅガスを充填し、ピエゾバルブ４２、２段可変
バルブ３８を閉じると、ガスラインのうち図中太黒線に
示す領域にガスが封入された状態となる。このとき、ウ
エハＷと静電チャック６との間のリークの状態により、
キャパシタンスマノメータ（ＣＭ）４１が示す圧力は模
式的に図７に示すようになる。すなわち、図７のＡはｔ
1からｔ2へ時間が経過しても圧力がＰ1のまま変化せ
ず、リークが全くない状態を示す。またＢはｔ1からｔ2
へ時間が経過した際に、圧力がＰ1からＰ2へ多少低下
し、リークが少しある状態を示す。Ｃは時間経過にとも
なって圧力が大幅に低下しており、リークが多い状態を
示す。
【００３８】この圧力降下を利用し、静電チャック６と
ウエハＷとの間からのＨｅガスリーク量を算出すれば、
これをインターロックとして使用することができる。つ
まり、図７に示すようにｔ1からｔ2の間に圧力がＰ1か
らＰ2に変化した場合に、ΔＰ＝Ｐ2−Ｐ1(Ｐａ)、Δｔ
＝ｔ2−ｔ1(sec)とし、図６で黒太線で示した配管部分
の体積をＶ（Ｌ）とすると、ウエハＷと静電チャック６
との間から漏れたガスの体積ΔＶ＝Ｖ×ΔＰ／９．８×
１０4（Ｌ）となる。したがって、毎分あたりの漏れ量
Ｑcal（Ｌ／ｍｉｎ）は、このΔＶを用いて、Ｑcal＝Δ
Ｖ×６０／Δｔにより算出される。そして、漏れ量のイ
ンターロック値をＱ（Ｌ／ｍｉｎ）に設定して、Ｑcal
＞Ｑのときにインターロックをかけるようにすれば、有
効にガス漏れを検出することができる。したがって、例
えば、このようなガス導入機構をウエハＷの中央部に導
入するものと、ウエハＷのエッジ部に導入するものの２
つ設け、中央のガス導入機構により実際のガスの導入を
行い、エッジ部のガス導入機構によりガスリークをモニ
ターするようにすることができる。
【００３９】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ることなく、種々変形可能である。例えば、上記実施形
態では、リークライン３７に２段可変バルブ３８を用い
たが、これに限らず、図８に示すように、処理中に少量
リークさせるバルブ７２を用いた第１ライン７１と、処
理後にウエハ裏面の真空引きするために大量に流すバル
ブ７４を用いた第２ライン７３とを有するものであって
もよい。ただし、２段可変バルブを用いたほうがライン
が１本ですむため簡易なものとなる。
【００４０】また、上記実施形態ではキャパシタンスマ
ノメータとピエゾバルブとが一体化された圧力制御バル
ブを用いたが、これに限らず別個に設けられていてもよ
い。マノメータとしても上記キャパシタンスマノメータ
に限らず種々のマノメータを用いることができ、流量調
節バルブとしてもピエゾバルブに限らず、例えばソレノ
イドバルブであってもよい。
【００４１】さらに、上記実施の形態では、ガスとして
Ｈｅガスを用いた場合について示したが、これに限定さ
れることなくＡｒガスやＮ２ガス等の他のガスを用いる
ことができる。ただし、Ｈｅは熱伝達性が高いためより
好ましい。さらに、上記実施形態では、本発明をマグネ
トロンプラズマエッチング装置に適用し、ウエハ冷却の
ためのガスを供給する場合について示したが、これに限
らず、本発明は熱伝達媒体が極めて少ない真空処理装置
において、被処理体と載置台との間の熱伝達が必要な全
ての場合に適用可能であり、例えば処理によっては載置
台を加熱してその熱を被処理体に伝達する場合もあり
得、その場合でも本発明を適用することができる。その
例としては、化学蒸着処理（ＣＶＤ）等を挙げることが
できる。
【００４２】さらにまた、上記実施形態では載置台とし
て支持テーブル２に静電チャック６を設け、静電チャッ
ク６により被処理体を保持する場合について示したが、
これに限らず、機械的なクランプ機構を用いて保持する
ものであってもよい。さらにまた、被処理体として半導
体ウエハを用いた場合について示したが、これに限らず
液晶表示装置（ＬＣＤ）基板等の他の被処理体であって
もよい。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ガス供給ラインの圧力を測定するマノメータと、マノメ
ータの上流側に設けられガス供給ラインのガス流量を調
節する流量調節バルブと、マノメータにより測定された
圧力が設定圧力になるように前記流量調節バルブを制御
する制御手段とを設けたので、マスフローコントローラ
を用いていた従来の機構とは異なり、設定圧力に達する
までは制御手段により流量調節バルブを全開にして迅速
にガスを供給することができ、しかも設定圧力に達した
後は制御手段により流量調節バルブを制御してガスの供
給量を制御するので、ほぼ必要な分だけガスを供給する
ことができ、無駄に排出するガスの量を著しく少なくす
ることができる。また、レギュレータが必要でかつ大が
かりな機構のマスフローコントローラを用いないので、
ガス導入機構を小型化することが可能となるとともに、
コストダウンを図ることができる。
【００４４】また、本発明のガス導入機構により、流量
調節バルブを閉じて、ガス供給ラインの前記流量調節バ
ルブから載置台の表面に至るまでの間を閉塞状態とすれ
ば、リークが生じていればマノメータにより検出された
ガス供給ラインの圧力が低下するから、マノメータの圧
力を検出することにより載置台と被処理体との間のガス
リークを有効に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るガス導入機構が用い
られたマグネトロンプラズマエッチング装置を示す断面
図。
【図２】チャンバー内に形成される電界および磁界を説
明するための模式図。
【図３】本発明の一実施形態に係るガス導入機構を模式
的に示す図。
【図４】図３のガス導入機構に用いられた圧力制御バル
ブを示す模式図。
【図５】従来のガス導入機構を模式的に示す図。
【図６】ウエハ裏面からのリークの検出方法を説明する
ための模式図。
【図７】リークの状態によるガスライン内の圧力変化を
模式的に示す図。
【図８】図３のガス導入機構におけるリークラインの他
の例を示す模式図。
【符号の説明】
１；チャンバー ２；支持テーブル（載置台） ６；静電チャック（載置台） １２；排気系 １７；冷媒室 １８；ガス導入機構 １９；ガス供給ライン ２０；シャワーヘッド ３４；圧力制御バルブ ３６；コントローラ（制御手段） ３７；リークライン ３８；２段可変バルブ ４１；キャパシタンスマノメータ（マノメータ） ４２；ピエゾバルブ（流量調節バルブ） Ｗ；半導体ウエハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小泉 浩 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１ 東京エレクトロン山梨株式会社内 (72)発明者 中川 健一 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１ 東京エレクトロン山梨株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 CA04 CA12 EA06 HA15 JA05 KA23 KA39 5F004 BA08 BA09 BB07 BB22 BB24 BB25 BB28 BC08 CA04 5F045 BB08 EH13 EH16 EH20 EJ10 EM05 EM07 5F103 AA08 BB41 BB60 HH03 HH04 RR02

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 真空に保持可能な真空チャンバー内に設
    けられかつその表面に被処理体が載置保持される載置台
    と、載置台に保持された被処理体との間にガスを導入す
    るガス導入機構であって、 前記載置台と載置台に保持された被処理体との間にガス
    を供給するガス供給ラインと、 前記ガス供給ラインの圧力を測定するマノメータと、 前記マノメータの上流側に設けられガス供給ラインのガ
    ス流量を調節する流量調節バルブと、 前記マノメータにより測定された圧力が設定圧力になる
    ように前記流量調節バルブを制御する制御手段とを具備
    することを特徴とするガス導入機構。
  2. 【請求項２】 前記マノメータと前記流量調節バルブと
    は一体化されて圧力制御バルブを構成していることを特
    徴とする請求項１に記載のガス導入機構。
  3. 【請求項３】 前記ガス供給ラインからガスをリークさ
    せるリークラインをさらに具備することを特徴とする請
    求項１または請求項２に記載のガス導入機構。
  4. 【請求項４】 前記リークラインは流量を少なくとも２
    段階に切り替え可能に構成されていることを特徴とする
    請求項３に記載のガス導入機構。
  5. 【請求項５】 前記リークラインは流量が異なる少なく
    とも２ラインを有していることを特徴とする請求項３に
    記載のガス導入機構。
  6. 【請求項６】 真空に保持可能な真空チャンバー内に設
    けられかつその表面に被処理体が載置保持される載置台
    と、載置台に保持された被処理体との間にガスを導入す
    るガス導入方法であって、 前記載置台と載置台に保持された被処理体との間にガス
    を供給するガス供給ラインの圧力を測定し、その圧力が
    設定圧力になるように前記ガス供給ラインのガス流量を
    制御することを特徴とするガス導入方法。
  7. 【請求項７】 真空に保持可能な真空チャンバー内に設
    けられかつその表面に被処理体が載置保持される載置台
    と、載置台に保持された被処理体との間にガスを導入す
    るガス導入機構を用いたガスリーク検出方法であって、 前記ガス導入機構は、前記載置台と載置台に保持された
    被処理体との間にガスを供給するガス供給ラインと、前
    記ガス供給ラインの圧力を測定するマノメータと、前記
    マノメータの上流側に設けられ前記ガス供給ラインのガ
    ス流量を調節する流量調節バルブとを有し、前記マノメ
    ータにより測定された圧力が設定圧力になるように前記
    流量調節バルブが制御されるように構成され、 前記流量調節バルブを閉じて、前記ガス供給ラインの前
    記流量調節バルブから前記載置台の表面に至るまでの間
    を閉塞状態とし、その状態で前記マノメータにより検出
    されたガス供給ラインの圧力により前記載置台と被処理
    体との間のガスリークを検出することを特徴とするガス
    リーク検出方法。
  8. 【請求項８】 その中を真空に保持可能な真空チャンバ
    ーと、 前記真空チャンバー内に設けられかつその表面に被処理
    体が載置保持される載置台と、 前記真空チャンバー内を排気する排気手段と、 前記真空チャンバー内で被処理体に対して所定の真空処
    理を施す処理手段と、 前記載置台の温度を調節する温度調節機構と、 前記載置台から被処理体に伝熱するためのガスを前記載
    置台と載置台に保持された被処理体との間に導入するガ
    ス導入機構とを具備する真空処理装置であって、 前記ガス導入機構は、 前記載置台と載置台に保持された被処理体との間にガス
    を供給するガス供給ラインと、 前記ガス供給ラインの圧力を測定するマノメータと、 前記マノメータの上流側に設けられガス供給ラインのガ
    ス流量を調節する流量調節バルブと、 前記マノメータにより測定された圧力が設定圧力になる
    ように前記流量調節バルブを制御する制御手段とを具備
    することを特徴とする真空処理装置。
  9. 【請求項９】 前記マノメータと前記流量調節バルブと
    は一体化されて圧力制御バルブを構成していることを特
    徴とする請求項８に記載の真空処理装置。
  10. 【請求項１０】 前記ガス供給ラインからガスをリーク
    させるリークラインをさらに具備することを特徴とする
    請求項８または請求項９に記載の真空処理装置。
  11. 【請求項１１】 前記リークラインは流量が異なる少な
    くとも２ラインを有していることを特徴とする請求項１
    ０に記載の真空処理装置。
  12. 【請求項１２】 前記リークラインは流量を少なくとも
    ２段階に切り替え可能に構成されていることを特徴とす
    る請求項１０に記載の真空処理装置。
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