JP2022114542A - Vacuum processing apparatus - Google Patents

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侑亮 中谷
Yusuke Nakatani
靖 園田
Yasushi Sonoda
基裕 田中
Motohiro Tanaka
晃一 高崎
Koichi Takasaki
哲雄 川那辺
Tetsuo Kawanabe
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Abstract

To improve process stability by performing vacuum processing by desired pressure even in a space on the side to which a pressure gauge is not connected, in a vacuum processing apparatus having a shield plate.SOLUTION: A vacuum processing apparatus comprises a processing chamber that has two spaces generating differential pressure and in which a sample is vacuum-processed. The vacuum processing apparatus also comprises a control part in which conductance is determined by using an expression for a viscous flow region or an expression for a molecular flow region on the basis of a predetermined pressure threshold, in which the differential pressure is determined by using the determined conductance, and in which pressure in the processing chamber is controlled by using the differential pressure.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、真空処理装置に関する。 The present invention relates to a vacuum processing apparatus.

半導体デバイスの製造工程においては、半導体装置に含まれるコンポーネントの微細化や集積化への対応が求められている。例えば、集積回路やナノ電気機械システムにおいて、構造物のナノスケール化がさらに推進されている。 2. Description of the Related Art In the manufacturing process of semiconductor devices, it is required to cope with miniaturization and integration of components included in semiconductor devices. For example, in integrated circuits and nanoelectromechanical systems, structures are becoming more nanoscaled.

通常、半導体デバイスの製造工程において、微細パターンを成形するためにリソグラフィ技術が用いられる。この技術は、レジスト層の上にデバイス構造のパターンを適用し、レジスト層のパターンによって露出した基板を選択的にエッチング除去するものである。その後の処理工程において、エッチング領域内に他の材料を堆積させれば、集積回路を形成できる。 Lithographic technology is usually used to form fine patterns in the manufacturing process of semiconductor devices. This technique applies a pattern of device structures onto a resist layer and selectively etches away the substrate exposed by the pattern of the resist layer. Subsequent processing steps can deposit other materials in the etched regions to form an integrated circuit.

特に近年では、半導体デバイスに対し、市場からの省電力・高速化の要求が高まり、デバイス構造の複雑化・高集積化の傾向が顕著である。例えばロジックデバイスにおいては、積層させたナノワイヤでチャネルを構成したGAA(Gate All Around)の適用が検討されており、GAAのエッチング工程では、従来の異方性エッチングによる垂直加工に加え、ナノワイヤ形成のため等方性エッチングによる側方への加工が必要となる。 In particular, in recent years, there has been an increasing demand from the market for power saving and high speed semiconductor devices, and there has been a remarkable tendency for device structures to become more complicated and highly integrated. For example, in logic devices, the application of GAA (Gate All Around), in which channels are configured with stacked nanowires, is under consideration. Therefore, lateral processing by isotropic etching is required.

ここで、異方性エッチングとは、イオンによりラジカルの反応を促進する、イオンアシスト反応を利用したエッチングであり、等方性エッチングとは、ラジカルのみによる表面反応を主体としたエッチングである。したがって、プラズマエッチング装置には、イオンとラジカルの両方を照射してエッチングを行う機能と、ラジカルのみを照射してエッチングを行う機能の両方が必要になりつつある。 Here, anisotropic etching is etching that utilizes an ion-assisted reaction in which ions promote reactions of radicals, and isotropic etching is etching that mainly involves surface reactions only by radicals. Therefore, a plasma etching apparatus is required to have both a function of performing etching by irradiating both ions and radicals and a function of performing etching by irradiating only radicals.

例えば、エッチング深さを高精度に制御する原子層エッチングでは、ラジカルのみを試料に照射する第1ステップと、イオンを試料に照射する第2ステップとを交互に繰り返して、エッチング深さを制御する方法が検討されている。このエッチング方法は、第1ステップで試料表面にラジカルを吸着させた後、第2ステップで希ガスのイオンを照射して試料表面に吸着したラジカルを活性化させることでエッチング反応を生じさせて、エッチング深さを高精度に制御するものである。 For example, in atomic layer etching for controlling the etching depth with high accuracy, the etching depth is controlled by alternately repeating a first step of irradiating the sample with only radicals and a second step of irradiating the sample with ions. methods are being considered. In this etching method, radicals are adsorbed on the surface of the sample in the first step, and then, in the second step, ions of a rare gas are irradiated to activate the radicals adsorbed on the surface of the sample, thereby causing an etching reaction. It controls the etching depth with high accuracy.

また、例えば多品種少量生産の量産工場において、イオンとラジカルの両方を照射する異方性エッチングと、ラジカルのみを照射する等方性エッチングの両方の機能を有するエッチング装置を設置することで、1台のエッチング装置で複数の工程を実行でき、それにより省スペースの実現とともに、設備コストを大幅に低減できる。 Further, for example, in a mass production factory for high-mix low-volume production, by installing an etching apparatus having both functions of anisotropic etching that irradiates both ions and radicals and isotropic etching that irradiates only radicals, 1 A single etching system can perform multiple processes, thereby saving space and greatly reducing facility costs.

このように、半導体デバイス加工で用いられるプラズマエッチング装置には、イオンとラジカルの両方を照射してエッチングを行う機能と、ラジカルのみを照射してエッチングを行う機能の両方が求められるようになっている。 Thus, the plasma etching apparatus used in semiconductor device processing is required to have both the function of performing etching by irradiating both ions and radicals and the function of performing etching by irradiating only radicals. there is

このような要求に対して、特許文献1において、イオンの入射を遮蔽する遮蔽板をチャンバ内に設置し、前記遮蔽板の下方でプラズマを生成することでイオンとラジカルの両方を照射するプラズマ処理を実行し、あるいは前記遮蔽板の上方でプラズマを生成することでラジカルのみによる処理を実行することが可能な装置が提案されている。 In response to such a demand, in Patent Document 1, a shielding plate that shields the incidence of ions is installed in the chamber, and plasma is generated below the shielding plate to irradiate both ions and radicals. or by generating a plasma above the shielding plate, an apparatus capable of performing a treatment using only radicals has been proposed.

また、特許文献2ではF、CF、COの中から適当にプラズマ分子を選択し、所定の波長の発光強度を測定することで、隔たり板により圧力センサーから隔離された半導体プロセス中のエッチングチャンバー内の真の圧力を従来より精密に監視し、エッチングプロセスを精密に制御して製品の歩留まりを大幅に向上する技術が提案されている。 Moreover, in Patent Document 2, plasma molecules are appropriately selected from among F, CF 2 and CO, and the emission intensity of a predetermined wavelength is measured, whereby an etching chamber in a semiconductor process is isolated from a pressure sensor by a partition plate. Techniques have been proposed to monitor the true internal pressure more precisely than before and precisely control the etching process to greatly improve product yield.

特開2018-093226号公報JP 2018-093226 A 特開2000-133640号公報JP-A-2000-133640

ところで、イオンとラジカルの両方を照射してエッチングを行う工程と、ラジカルのみを照射してエッチングを行う工程の双方を同一チャンバ内で高精度に実施するには、遮蔽板により分割された2つの空間において、遮蔽板のコンダクタンスによる圧力差を考慮する必要がある。 By the way, in order to perform both the etching process by irradiating both ions and radicals and the etching process by irradiating only radicals in the same chamber with high accuracy, two chambers separated by a shielding plate are required. In space, it is necessary to consider the pressure difference due to the conductance of the shielding plate.

ところが、特許文献1では、遮蔽板の下部にしか圧力測定器が接続されておらず、遮蔽板の上部空間の圧力を測定していないため、遮蔽板の上下における圧力差が考慮されないという課題がある。 However, in Patent Document 1, the pressure measuring device is connected only to the lower part of the shielding plate, and the pressure in the upper space of the shielding plate is not measured. be.

また、特許文献2の技術では、発光強度の変化が圧力以外のチャンバ内環境の変化に左右される可能性があり、正確に圧力を推定できない恐れがあるという課題がある。 Moreover, the technique of Patent Document 2 has a problem that the change in the emission intensity may be affected by the change in the environment inside the chamber other than the pressure, and the pressure may not be accurately estimated.

本発明は、遮蔽板に対し圧力計が接続されていない側の空間においても所望の圧力で真空処理を実施し、プロセス安定性を向上させるができる真空処理装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vacuum processing apparatus capable of performing vacuum processing at a desired pressure even in a space on the side of a shielding plate to which a pressure gauge is not connected, thereby improving process stability.

上記課題を解決するために、代表的な本発明にかかる真空処理装置の一つは、
差圧が生じる2つの空間を有し試料が真空処理される処理室を備える真空処理装置において、
所定の圧力閾値を基に粘性流領域の式または分子流領域の式を用いてコンダクタンスが求められ、
前記求められたコンダクタンスを用いて前記差圧が求められ、
前記差圧を用いて前記処理室の圧力が制御される制御部をさらに備えることにより達成される。
In order to solve the above problems, one typical vacuum processing apparatus according to the present invention is
In a vacuum processing apparatus comprising a processing chamber having two spaces in which a differential pressure is generated and in which a sample is subjected to vacuum processing,
Conductance is determined using the viscous flow field equation or the molecular flow field equation based on a predetermined pressure threshold,
determining the differential pressure using the determined conductance;
This is achieved by further including a control unit that controls the pressure of the processing chamber using the differential pressure.

本発明によれば、遮蔽板に対して圧力計が接続されていない側の空間においても所望の圧力で真空処理を実施でき、プロセス安定性を向上できる真空処理装置を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, it is possible to provide a vacuum processing apparatus that can perform vacuum processing at a desired pressure even in the space on the side of the shielding plate to which the pressure gauge is not connected, and that can improve process stability.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.

図1は、本発明の実施形態に係る真空処理装置の概略全体構成断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a schematic overall configuration of a vacuum processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施形態に係る遮蔽板を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a shielding plate according to an embodiment of the invention. 図3は、本発明の実施形態に係る真空処理方法を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flow chart illustrating a vacuum processing method according to an embodiment of the invention. 図4は、本発明の実施形態に係る構成を示すフローチャートのうちステップS103の詳細を説明する概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating details of step S103 in the flowchart showing the configuration according to the embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。本発明にかかる「真空処理」には、プラズマ処理が含まれる。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. "Vacuum processing" according to the present invention includes plasma processing.

[実施形態]
本発明の実施形態に係る真空処理装置の概略全体構成断面図を図1に示す。本実施形態の真空処理装置では、マイクロ波の高周波電力を供給する高周波電源であるマグネトロン103から誘電体窓111を介して真空処理室117に供給される2.45GHzのマイクロ波と、処理室内に磁場を形成する磁場形成機構であるソレノイドコイル108の作る磁場との電子サイクロトロン共鳴(ElectronCyclotronResonance、ECR)によって、真空処理室117内にプラズマを生成することができる。このような真空処理装置を、ECRプラズマ処理装置という。
[Embodiment]
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of the overall configuration of a vacuum processing apparatus according to an embodiment of the present invention. In the vacuum processing apparatus of the present embodiment, microwaves of 2.45 GHz are supplied from the magnetron 103, which is a high frequency power source for supplying microwave high frequency power, to the vacuum processing chamber 117 through the dielectric window 111, and Plasma can be generated in the vacuum processing chamber 117 by electron cyclotron resonance (ECR) with the magnetic field created by the solenoid coil 108, which is a magnetic field forming mechanism. Such a vacuum processing apparatus is called an ECR plasma processing apparatus.

また、試料台115に載置した試料116に、整合器123を介して高周波電源124が接続されている。真空処理室117の内部は、バルブ121を介してポンプ122に接続されており、バルブ121の開度によって内部圧力を調節できるようになっている。 A high-frequency power supply 124 is connected via a matching device 123 to the sample 116 placed on the sample table 115 . The inside of the vacuum processing chamber 117 is connected to a pump 122 via a valve 121, and the internal pressure can be adjusted by the opening of the valve 121. FIG.

また、本真空処理装置は、真空処理室117の内部に図2に示す誘電体製の遮蔽板113を有する。遮蔽板113には同じ孔径の貫通孔131が外周部に一様に配置されている。本実施形態で「一様」とは、径の差が等しい同心円(半径ゼロである場合を含む)を描いたときに、同じ円上に中心点を有する貫通孔131が周方向に等しいピッチで配置されていることをいう。遮蔽板113により、真空処理室117内を、第1の空間118と第2の空間119とに分割して(仕切って)おり、第2の空間119にのみ圧力計125が接続されている。このため第2の空間119の圧力は測定可能だが、第1の空間118は圧力測定が行われない。 This vacuum processing apparatus also has a dielectric shielding plate 113 shown in FIG. 2 inside the vacuum processing chamber 117 . Through-holes 131 having the same diameter are uniformly arranged in the shielding plate 113 along the outer peripheral portion thereof. In this embodiment, the term “uniform” means that when concentric circles having the same diameter difference (including cases where the radius is zero) are drawn, the through-holes 131 having center points on the same circle are arranged at equal pitches in the circumferential direction. It means that it is placed. A shielding plate 113 divides (partitions) the inside of the vacuum processing chamber 117 into a first space 118 and a second space 119 , and a pressure gauge 125 is connected only to the second space 119 . Therefore, the pressure in the second space 119 can be measured, but the pressure in the first space 118 is not measured.

本実施形態で用いた真空処理装置は、マイクロ波の周波数が2.45GHzの場合、磁場強度0.0875Tの面付近でプラズマを生成できるという特性を有する。このため、プラズマ生成領域が遮蔽板113と誘電体窓111の間(第1の空間118)に位置するように磁場を調整すれば、遮蔽板113の誘電体窓111側でプラズマを生成でき、発生したイオンは遮蔽板113をほとんど通過できない(イオンを遮蔽する)ことから、ラジカルのみを試料116に照射することができる。この時、試料116では、ラジカルのみによる表面反応を主体とした等方性エッチングが進行する。 The vacuum processing apparatus used in this embodiment has the characteristic of being able to generate plasma in the vicinity of a plane with a magnetic field strength of 0.0875 T when the microwave frequency is 2.45 GHz. Therefore, by adjusting the magnetic field so that the plasma generation region is positioned between the shield plate 113 and the dielectric window 111 (first space 118), plasma can be generated on the dielectric window 111 side of the shield plate 113. Since the generated ions can hardly pass through the shield plate 113 (the ions are shielded), the sample 116 can be irradiated with only radicals. At this time, in the sample 116, isotropic etching mainly due to surface reaction only by radicals proceeds.

これに対し、プラズマ生成領域が遮蔽板113と試料116の間(第2の空間119)に位置するように磁場を調整すれば、遮蔽板113より試料116側でプラズマを生成でき、イオンとラジカルの両方を試料116に供給できる。この時、試料116ではイオンによりラジカルの反応を促進する、イオンアシスト反応を利用した異方性エッチングが進行する。 On the other hand, if the magnetic field is adjusted so that the plasma generation region is positioned between the shield plate 113 and the sample 116 (second space 119), plasma can be generated on the sample 116 side of the shield plate 113, and ions and radicals can be generated. can be supplied to the sample 116. At this time, the sample 116 undergoes anisotropic etching using an ion-assisted reaction, in which the ions accelerate the reaction of radicals.

なお、遮蔽板113の高さ位置に対するプラズマ生成領域の高さ位置の調整あるいは切り替え(上方か下方か)、それぞれの高さ位置を保持する期間の調整等は、ソレノイドコイル108の磁場を制御する制御装置120を用いて行うことができる。 The magnetic field of the solenoid coil 108 is controlled to adjust or switch the height position of the plasma generation region with respect to the height position of the shielding plate 113 (upper or lower), and to adjust the period for holding each height position. This can be done using the controller 120 .

図3は本発明の実施形態に係る真空処理方法を示すフローチャートである。以下、本フローチャートに沿って説明する。なお、本実施形態にかかる真空処理装置は、図3に示すフローチャートに従って処理を実行する制御装置(不図示)を備える。 FIG. 3 is a flow chart showing a vacuum processing method according to an embodiment of the invention. Hereinafter, description will be made along this flow chart. The vacuum processing apparatus according to this embodiment includes a control device (not shown) that executes processing according to the flowchart shown in FIG.

ステップS101において、真空処理レシピ作成を開始する。
ステップS102において、所望のガス種・ガス流量・圧力計が接続されていない第1の空間118の圧力p1を指定する。
ステップS103において、実測値のデータベースを基に、遮蔽板上下空間(第1の空間118と第2の空間119)の間に生じる差圧Δpを推定する。本ステップの詳細を、図4を用いて説明する。
In step S101, vacuum processing recipe creation is started.
In step S102, a desired gas type, gas flow rate, and pressure p1 of the first space 118 to which the pressure gauge is not connected are designated.
In step S103, the differential pressure Δp generated between the space above and below the shielding plate (the first space 118 and the second space 119) is estimated based on the measured value database. Details of this step will be described with reference to FIG.

図4は本発明の実施形態に係る構成を示すフローチャートのうち、ステップS103の推定の詳細を説明する概略図である。 FIG. 4 is a schematic diagram illustrating details of the estimation in step S103 in the flowchart showing the configuration according to the embodiment of the present invention.

図4は横軸に圧力、縦軸に遮蔽板のコンダクタンスを取ったグラフである。点線はArガスにおけるコンダクタンスの実測値であり、この実測値を含むデータベースを基にレシピに入力したガスBにおけるコンダクタンスを推定する。流体の流れは大きく分けて粘性流・中間流・分子流の3つに分けられる。これらは流体の平均自由工程λと遮蔽板113が有する貫通孔131の直径2aの大小関係で分類される。一般に平均自由工程λは、次式(数1)で表される。 FIG. 4 is a graph in which the horizontal axis represents the pressure and the vertical axis represents the conductance of the shield plate. The dotted line is the measured value of the conductance in Ar gas, and the conductance in gas B input to the recipe is estimated based on the database containing the measured values. Fluid flow can be roughly divided into three types: viscous flow, intermediate flow, and molecular flow. These are classified according to the size relationship between the mean free path λ of the fluid and the diameter 2a of the through-hole 131 of the shielding plate 113 . In general, the mean free path λ is represented by the following formula (Equation 1).

Figure 2022114542000002
Figure 2022114542000002

ここでRは気体定数、Tは温度、Nはアボガドロ数、Dは流体の分子直径、Pは圧力である。2a>>λが成り立つ時、粘性流となり、2a≒λが成り立つ時、中間流となり、2a<<λが成り立つ時、分子流となる。分子流と粘性流の領域についてはコンダクタンス計算式よりコンダクタンスを算出可能だが、中間流領域については近似式を求めるのが困難である。 where R is the gas constant, T is the temperature, NA is Avogadro's number, D is the molecular diameter of the fluid, and P is the pressure. When 2a>>λ holds, the flow is a viscous flow; when 2a≈λ, an intermediate flow; and when 2a<<λ, a molecular flow. The conductance can be calculated from the conductance calculation formula for the molecular flow and viscous flow regions, but it is difficult to obtain an approximation formula for the intermediate flow region.

そこで、Arガスにおけるコンダクタンスの実測値に、以下の値(数2)を乗算することで、ガスBの分子流領域でのコンダクタンスを推定する。 Therefore, the conductance of the gas B in the molecular flow region is estimated by multiplying the measured value of the conductance in the Ar gas by the following value (Equation 2).

Figure 2022114542000003
Figure 2022114542000003

またArガスにおけるコンダクタンスの実測値に、以下の値(数3)を乗算することで、ガスBの粘性流領域でのコンダクタンスを推定する。 Also, the conductance of the gas B in the viscous flow region is estimated by multiplying the measured value of the conductance in the Ar gas by the following value (Equation 3).

Figure 2022114542000004
Figure 2022114542000004

ここで数2、および数3中のMArはアルゴンの分子量、MはガスBの分子量、ηArはアルゴンの粘性係数、ηはガスBの粘性係数である。 In Equations 2 and 3, M Ar is the molecular weight of argon, M B is the molecular weight of gas B, η Ar is the viscosity coefficient of argon, and η B is the viscosity coefficient of gas B.

これらの推定したコンダクタンスのグラフの交点よりも低圧側では分子流での推定値を使用し、高圧側では粘性流での推定値を使用する。これによりガスBを用いた場合のコンダクタンスCを推定する。 On the low pressure side of the intersection of these estimated conductance graphs, the molecular flow estimate is used, and on the high pressure side, the viscous flow estimate is used. From this, the conductance C when the gas B is used is estimated.

差圧Δpは次式(数4)のとおり、ガス流量QをコンダクタンスCで除算することにより求められる。 The differential pressure Δp is obtained by dividing the gas flow rate Q by the conductance C as shown in the following equation (Equation 4).

Figure 2022114542000005
Figure 2022114542000005

なお、ガスBは単体のガス(Arを含む)を用いても複数のガスの混合ガスを用いても良い。例えば2種のガスi、ガスjの混合ガスを用いる場合は、式(数5)により分子量を算出し、式(数6)から式(数8)より粘性係数を算出する。 As the gas B, a single gas (including Ar) may be used, or a mixed gas of a plurality of gases may be used. For example, when a mixed gas of two types of gas i and gas j is used, the molecular weight is calculated by equation (5), and the viscosity coefficient is calculated by equations (6) to (8).

Figure 2022114542000006
Figure 2022114542000006

Figure 2022114542000007
Figure 2022114542000007

Figure 2022114542000008
Figure 2022114542000008

Figure 2022114542000009
Figure 2022114542000009

ここでM、Mはそれぞれガスi、ガスjの分子量、y、yはそれぞれガスi、ガスjのモル分率、η、ηはそれぞれガスi、ガスjの粘性係数である。ここでは2種のガスを用いる場合について説明したが、3種以上の混合ガスを用いても良い。3種以上の混合ガスの場合は式(数5)には第3項以降を追加し、式(数6)についてはある2種のガスの混合ガスでの計算結果に3種目以降のガスのパラメータを追加することを繰り返せば良い。 Here, M i and M j are molecular weights of gas i and gas j respectively, y i and y j are molar fractions of gas i and gas j respectively, and η i and η j are viscosity coefficients of gas i and gas j respectively. be. Although the case where two types of gases are used has been described here, a mixed gas of three or more types may be used. In the case of a mixed gas of three or more types, the third term and subsequent terms are added to the formula (Equation 5). Repeat adding parameters.

図3のフローチャートにおいて、ステップS104において、ステップS103で推定した差圧Δpから、遮蔽板上下空間(第1の空間118と第2の空間119)の平均圧力pを算出する。その後、ステップS201で、次式(数9)が成立するかどうかを判別する。 In the flowchart of FIG. 3, in step S104, the average pressure p of the spaces above and below the shield plate (the first space 118 and the second space 119) is calculated from the differential pressure Δp estimated in step S103. After that, in step S201, it is determined whether or not the following equation (Equation 9) holds.

Figure 2022114542000010
Figure 2022114542000010

ここで、Lは遮蔽板厚、aは貫通孔131の半径、Kは後述するクラウジング係数である。 Here, L is the thickness of the shielding plate, a is the radius of the through hole 131, and K is the Clausing coefficient, which will be described later.

なお、式(数9)は、後述の粘性流領域のコンダクタンス算出式と、分子流領域のコンダクタンス算出式の交点の圧力よりも平均圧力が大きいかどうかを判定する式であり、数9の右辺が所定の圧力閾値となる。 The formula (9) is a formula for determining whether or not the average pressure is greater than the pressure at the intersection of the conductance calculation formula for the viscous flow region and the conductance calculation formula for the molecular flow region, which will be described later. is the predetermined pressure threshold.

式(数9)が成立する場合、ステップS105で粘性流領域のコンダクタンス算出式よりコンダクタンスを算出する。なお、粘性流領域のコンダクタンス算出式は次式(数10)で表される。 If the formula (Formula 9) holds, the conductance is calculated from the conductance calculation formula for the viscous flow region in step S105. The formula for calculating the conductance in the viscous flow region is expressed by the following formula (Equation 10).

Figure 2022114542000011
Figure 2022114542000011

一方、式(数9)が成立しない場合、ステップS106で分子流領域のコンダクタンス算出式よりコンダクタンスを算出する。なお、分子流領域のコンダクタンス算出式は次式(数11)で表される。 On the other hand, if the formula (Formula 9) does not hold, the conductance is calculated from the conductance calculation formula for the molecular flow region in step S106. The formula for calculating conductance in the molecular flow region is expressed by the following formula (Equation 11).

Figure 2022114542000012
Figure 2022114542000012

ここでC1は分子流領域でのオリフィスのコンダクタンスと呼ばれ、次式(数12)で表される。 Here, C1 is called orifice conductance in the molecular flow region and is expressed by the following equation (Equation 12).

Figure 2022114542000013
Figure 2022114542000013

ここで、Aは貫通孔131の総面積である。
また、式(数11)中のKはクラウジング係数と呼ばれ、次式(数13)で表される。
Here, A is the total area of the through holes 131 .
Also, K in the equation (11) is called a Clausing coefficient and is represented by the following equation (13).

Figure 2022114542000014
Figure 2022114542000014

ここでxは次式(数14)のとおり、遮蔽板厚Lと貫通孔131の直径2aの比である。 Here, x is the ratio of the shield plate thickness L to the diameter 2a of the through hole 131, as shown in the following equation (Equation 14).

Figure 2022114542000015
Figure 2022114542000015

式(数9)は、式(数10)の右辺と式(数11)の右辺を等号で結び、平均圧力pについて解いた結果得られるものである。 Equation (9) is obtained by connecting the right side of Equation (10) and the right side of Equation (11) with an equal sign and solving for the average pressure p.

ステップS107において、ステップS105あるいはステップS106で算出したコンダクタンスC’から、第1の空間118と第2の空間119との差圧Δp’を算出する。差圧Δp’は次式(数15)のとおり、流量QをコンダクタンスC’で除算することにより求められる。 In step S107, the differential pressure Δp' between the first space 118 and the second space 119 is calculated from the conductance C' calculated in step S105 or S106. The differential pressure .DELTA.p' is obtained by dividing the flow rate Q by the conductance C' as shown in the following equation (Equation 15).

Figure 2022114542000016
Figure 2022114542000016

ステップS108において、レシピ上の圧力値を、圧力計が接続されていない第1の空間118の所望の圧力p1から、ステップS107で算出した差圧Δp’を減算もしくは加算した値p2に置き換える。この時、第1の空間118が第2の空間119に対し、ガス流れの上流に位置する場合、レシピ上の圧力値を所望の第1の空間118の圧力から差圧Δp’を減算した値に置き換え、下流に位置する場合、加算した値に置き換える。 In step S108, the recipe pressure value is replaced with a value p2 obtained by subtracting or adding the differential pressure Δp' calculated in step S107 from the desired pressure p1 of the first space 118 to which the pressure gauge is not connected. At this time, when the first space 118 is positioned upstream of the gas flow with respect to the second space 119, the pressure value in the recipe is the desired pressure in the first space 118 minus the differential pressure Δp′. , and if it is located downstream, replace it with the added value.

ステップS109において、真空処理シーケンスを開始する。
ステップS110において、第2の空間119に接続された圧力計125の値を読み取る。
In step S109, a vacuum processing sequence is started.
In step S110, the value of pressure gauge 125 connected to second space 119 is read.

その後、ステップS202で、圧力計125の値がステップS108で置き換えた値p2に到達したかどうかを判定する。圧力計125の値が値p2に到達していないと判定した場合、ステップS111において、圧力計125の実測値とステップS108で置き換えた値p2の差を算出し、その差に応じて圧力制御弁の開度をフィードバック制御し(試料116を含む空間の圧力制御を行い)、ステップS110へと戻る。 After that, in step S202, it is determined whether the value of the pressure gauge 125 has reached the value p2 replaced in step S108. When it is determined that the value of the pressure gauge 125 has not reached the value p2, in step S111, the difference between the actual measurement value of the pressure gauge 125 and the value p2 replaced in step S108 is calculated, and the pressure control valve is adjusted according to the difference. is feedback-controlled (the pressure of the space containing the sample 116 is controlled), and the process returns to step S110.

一方、圧力計125の値が値p2に到達したと判定した場合、ステップS112に進み真空処理を開始し、所定の真空処理時間が経過後、ステップS113に進み真空処理を終了する。以上が本発明の実施形態に係る構成を示すフローチャートの説明である。 On the other hand, if it is determined that the value of the pressure gauge 125 has reached the value p2, the process proceeds to step S112 to start vacuum processing, and after a predetermined vacuum processing time has elapsed, proceeds to step S113 to end the vacuum processing. The above is the description of the flowchart showing the configuration according to the embodiment of the present invention.

上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。 The above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations.

103…マグネトロン、108…ソレノイドコイル、111…誘電体窓、113…遮蔽板、115…試料台、116…試料、117…真空処理室、118…第1の空間、119…第2の空間、120…制御装置、121…バルブ、122…ポンプ、123…整合器、124…高周波電源、125…圧力計、131…遮蔽板113の貫通孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 103... Magnetron, 108... Solenoid coil, 111... Dielectric window, 113... Shielding plate, 115... Sample table, 116... Sample, 117... Vacuum processing chamber, 118... First space, 119... Second space, 120 Control device 121 Valve 122 Pump 123 Matching box 124 High frequency power supply 125 Pressure gauge 131 Through hole of shield plate 113

Claims (5)

差圧が生じる2つの空間を有し試料が真空処理される処理室を備える真空処理装置において、
所定の圧力閾値を基に粘性流領域の式または分子流領域の式を用いてコンダクタンスが求められ、
前記求められたコンダクタンスを用いて前記差圧が求められ、
前記差圧を用いて前記処理室の圧力が制御される制御部をさらに備えることを特徴とする真空処理装置。
In a vacuum processing apparatus comprising a processing chamber having two spaces in which a differential pressure is generated and in which a sample is subjected to vacuum processing,
Conductance is determined using the viscous flow field equation or the molecular flow field equation based on a predetermined pressure threshold,
determining the differential pressure using the determined conductance;
A vacuum processing apparatus according to claim 1, further comprising a controller that controls the pressure of the processing chamber using the differential pressure.
請求項1に記載の真空処理装置において、
前記空間は、イオンを遮蔽する遮蔽板により仕切られていることを特徴とする真空処理装置。
In the vacuum processing apparatus according to claim 1,
A vacuum processing apparatus, wherein the space is partitioned by a shielding plate that shields ions.
請求項1に記載の真空処理装置において、
前記試料が含まれる前記空間の圧力が前記制御部により制御されることを特徴とする真空処理装置。
In the vacuum processing apparatus according to claim 1,
A vacuum processing apparatus, wherein the pressure of the space containing the sample is controlled by the controller.
請求項2に記載の真空処理装置において、
前記試料が含まれる前記空間の圧力が前記制御部により制御されることを特徴とする真空処理装置。
In the vacuum processing apparatus according to claim 2,
A vacuum processing apparatus, wherein the pressure of the space containing the sample is controlled by the controller.
請求項4に記載の真空処理装置において、
マイクロ波の高周波電力を供給する高周波電源と、前記処理室内に磁場を形成する磁場形成機構をさらに備えることを特徴とする真空処理装置。
In the vacuum processing apparatus according to claim 4,
A vacuum processing apparatus, further comprising: a high-frequency power source for supplying microwave high-frequency power; and a magnetic field forming mechanism for forming a magnetic field in the processing chamber.
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