JP2715134B2

JP2715134B2 - 処理方法

Info

Publication number: JP2715134B2
Application number: JP1037718A
Authority: JP
Inventors: 史憲松岡
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1989-02-17
Filing date: 1989-02-17
Publication date: 1998-02-18
Anticipated expiration: 2013-02-18
Also published as: JPH02216823A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は，処理方法に関する。

（従来の技術）一般に半導体製造工程では、被処理体例えば半導体ウ
エハにレジスト塗布，露光，現像，エッチング等の複数
の工程を繰返すことにより、上記ウエハ表面にパターン
が形成される。

このような工程のうちエッチング工程等では、上記ウ
エハに処理ガスを供給することにより所定の処理を施し
ている。このエッチング処理は、例えば気密な処理室内
に、夫々RF電源に接続状態の電極が対向配置され、この
一方の電極に上記ウエハを設置する。そして、上記処理
室内に処理ガス例えばエッチングガスを供給し、上記電
極に電力を印加することにより上記エッチングガスをプ
ラズマ化し、このプラズマ化したエッチングガスにより
上記ウエハをエッチング処理するものである。このよう
なエッチング技術は、例えば実開昭60−130633号，特開
昭61−212023号公報等に開示されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら上記従来の技術では、処理室内に所定量
の処理ガスを急激に供給すると、この処理室内に圧力が
大きく変動し、これにより、処理ガス供給管内やガス供
給孔等に付着しているパーティクルが舞い上り、上記処
理室内及びこの処理室内を汚染させてしまう問題があっ
た。

本発明は上記点に対処してなされたもので、処理室内
の急激な圧力変動をなくし、この圧力変動でのパーティ
クルの無い上りを抑止することにより、上記処理室内及
びこの処理室内の被処理体の汚染を防止することを可能
とした処理方法を提供しようとするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明にかかる処理方法は、処理室内に処理ガスを供
給するためのガス流導管と、処理室内の雰囲気を排気す
るための排気管と、処理室内に供給された処理ガスをプ
ラズマ化する手段とを備えた処理装置を用い、前記プラ
ズマ化した処理ガスによって前記処理室内の被処理体に
対して所定の処理を施す方法において、前記処理装置に
おいて、前記処理ガスの供給源とガス流導管との間の配
管に、マスフローコントローラを介在させると共に、当
該マスフローコントローラの上流側に第１のバルブ、当
該マスフローコントローラの下流側に第２のバルブを各
々介在させ、さらに前記ガス流導管から分岐し、処理室
を迂回して前記排気管に接続されるバイパス管を配管
し、さらにまた前記ガス流導管におけるバイパス管との
分岐地点から下流側には第３のバルブを介在させ、前記
バイパス管には第４のバルブを介在させ、前記排気管に
おけるバイパス管との接続地点から上流側には第５のバ
ルブを介在させ、第３のバルブ及び第５のバルブが閉鎖
し、第４のバルブが開放している状態で、第１のバルブ
及び第２のバルブを開放すると共にマスフローコントロ
ーラを作動させる工程と、その後第４のバルブが開放し
ている状態のときに第３のバルブ及び第５のバルブを開
放する工程と、その後第４のバルブを閉鎖して被処理体
に所定の処理を施す工程とを有することを特徴としてい
る。

なおかかる処理方法において、被処理体に対する所定
の処理が終了した後、第１のバルブ、第３のバルブ及び
第５のバルブを閉鎖すると共に、第４のバルブを開放す
る工程と、その後マスフローコントローラを停止させる
と共に第２のバルブを閉鎖する工程とを付加してもよ
い。

（作用効果）このような特徴を有する処理方法によれば、まず供給
源からの処理ガスを処理室を迂回させてバイパス管から
排気管へと排気することができ、その状態で第３のバル
ブ及び第５のバルブを開放するようにして、第４のバル
ブと同時に開放している状態を創出しているので、この
間は、バイパス管と処理室内の双方に処理ガスを供給す
ることができる。したがって処理室内の圧力変動を小さ
く抑えて、パーティクルの舞い上がりを防止することが
できる。そしてその後第４のバルブを閉鎖して被処理体
に所定の処理を施すようにしている。したがって、供給
源からの流量、排気管からの排気量を一定にした状態
で、処理室内へのガスの供給開始時点の流量を、所定の
処理時の流量よりも少なく設定することができる。

（実施例）以下、本発明にかかる処理方法を半導体製造固定にお
けるエッチング処理に適用した一実施例を、図面に基づ
いて説明する。

まず、エッチング装置の構成を説明する。

気密な処理室例えばエッチング処理室（１）が設けら
れ、この処理室（１）内には所定の間隔を開けて対向配
置された電極（２）（３）が設けられている。この電極
（２）（３）には夫々RF電源（４）が接続され、電極
（２）（３）間で放電の発生を可能としている。更に、
一方の電極（３）には被処理体例えば半導体ウエハ
（５）が設置可能とされており、また、他方の電極
（２）には複数のガス供給孔（６）が形成されており、
上記ウエハ（５）表面に処理ガス例えばエッチングガス
を均一に供給することを可能としている。上記電極
（２）の上部には空間（７）が形成されており、この空
間（７）内にガス供給系（100）から処理ガス即ちエッ
チングガス，キャリアガス等が供給され、この空間
（７）を介して上記ガス供給孔（６）から被処理体即ち
上記ウエハ（５）表面に処理ガス等を供給する構造とな
っている。上記ガス供給系（100）には、複数系統例え
ば２系統のガスラインが並列状態に設けられており、こ
れらガスラインは混合する如くガス流導管（８）に接続
し、このガス流導管（８）が上記空間（７）に連設して
いる。即ち、１系統のガスラインはエッチングガス例え
ばSF₆を供給するエッチングガス供給源（９），バルブA
₁（10），マスフローコントローラ（11），バルブA₂（1
2）が直列状態で配管（13）されて上記ガス流導管
（８）に接続している。また、他の１系統のガスライン
はキャリアガス例えばA_rガスを供給する、キャリアガス
供給源（14），バルブB₁（15），マスフローコントロー
ラ（16），バルブB₂（17）が直列状態で配管（18）され
て上記ガス流導管（８）に接続している。このように接
続されたガス流導管（８）の上記処理室（１）側付近に
はバルブＣ（19）が設けられ、このバルブＣ（19）によ
り上記処理室（１）内へ供給するガスの流れのON/OFFを
可能としている。また、上記ガス流導管（８）の上記バ
ルブＣ（19）より上記ガスライン側には、バイパス管
（20）が接続している。このバイパス管（20）には、バ
ルブＤ（21）が介在している。このバイパス管（20）
は、上記処理室（１）下端に設けられた排気管（22）に
接続している。この排気管（22）は、上記処理室（１）
内の排気を行なうためのもので、真空ポンプ（23）例え
ばロータリーポンプやターボ分子ポンプに連設してい
る。更に、上記排気管（22）の上記バイパス管（20）接
続部より処理室（１）側には、バルブＥ（24）が介在し
ている。このようにしてエッチング装置が構成されてい
る。

次に、上述したエッチング装置の動作作用及びガス供
給方法を説明する。

まず、被処理体例えば半導体ウエハ（５）を図示しな
い搬送機構例えばハンドアームにより、処理室（１）内
に搬入し、処理室（１）の下方に配置されている電極
（３）上に位置決めされた状態で設置する。この時、必
要に応じてウエハ（５）をクランプする。

そして、上記処理室（１）内を気密に設定し、真空ポ
ンプ（23）を作動させて減圧状態にする。この時、バル
ブＥ（24）は開いた状態としておく。

次に、エッチングガス例えばSF₆，及びキャリアガス
例えばA_rを供給する。これは、エッチングガスラインの
バルブA₁（10）及びバルブA₂（12）を開きマスフローコ
ントローラ（11）を作動させる。更に、キャリアガスラ
インのバルブB₁（15）及びバルブB₂（17）を開き、マス
フローコントローラ（16）を作動させる。また、バイパ
ス管（20）のバルブＤ（21）を開き、エッチングガス供
給源（９）からエッチング処理ガスであるSF₆が、配管
（13），ガス流導管（８），排気管（22）を介して排気
される。同時に、キャリアガス供給源（14）からキャリ
アガスであるA_rが、配管（18），ガス流導管（８），バ
イパス管（20），排気管（22）を介して真空ポンプ（2
3）に流れる。この場合、上記エッチングガス及びキャ
リアガスは、ガス流導管（８）内で混合される。この状
態を予めオペレータ等により設定された所定時間例えば
２秒間経続し、この後、バルブＣ（19）を開いて上記エ
ッチング処理ガスを処理室（１）内に供給する。このこ
とにより、マスフローコントローラ（11）（16）の介在
による流量変動即ちオーバーシュートを吸収して排気し
てしまう。この時、上記バイパス管（20）のバルブＤ
（21）が開いていることにより、上記エッチングガスの
一部がバイパス管（20）を介して排気管（22）に流導さ
れ排気される。このため、ガス流導管（８）で流導され
たエッチングガスは、処理室（１）方向へ流れるガス流
と、バイパス管（20）を介して排気管（22）方向へ流れ
るガス流に分流され、上記処理室（１）内へ流れ込むガ
スの流量が減少する。これにより、上記処理室（１）内
の圧力変動が少なくなり、この処理室（１）内及び配管
等に付着しているパーティクルを舞い上げることはな
く、上記処理室（１）内及びこの処理室（１）内に設置
されたウエハ（５）を、上記パーティクルにより汚染す
ることはない。このような状態を予めオペレータ等によ
り設定された時間例えば２秒間連続させた後、上記バイ
パス管（20）のバルブＤ（21）を閉じ、上記ガス流導管
（８）により流導されたエッチングガス総てを、処理室
（１）内に供給し、予め定められた所定のエッチングガ
ス量としてエッチング処理を実行する。

即ち、ガス流導管（８）により流導されたエッチング
処理ガス及びキャリアガスを、空間（７）を介して電極
（２）に形成された複数のガス供給孔（６）により拡散
し、ウエハ（５）表面に供給する。これと同時に、RF電
源（４）から電極（２）（３）間に所定の電力を供給す
ることにより放電を発生させる。この放電により上記エ
ッチング処理ガスをプラズマ化してラジカルを発生さ
せ、このラジカルにより上記ウエハ（５）をエッチング
処理する。このエッチング処理中、常に処理室（１）内
のガスは排気制御されている。

そして、上記エッチング処理が終了すると、バルブA₁
（10），バルブB₁（15），バルブＣ（19），バルブＥ
（24）を閉じ、バルブＤ（21）を開く。このことによ
り、上記バルブA₁（10）とマスフローコントローラ（1
1）の間、及びマスフローコントローラ（11）とバルブA
₂（12）の間に残存するエッチングガスと、バルブB₁（1
5）とマスフローコントローラ（16）の間、及びマスフ
ローコントローラ（16）とバルブB₂（17）の間に残存す
るキャリアガスを排気する。この動作を所定時間例えば
２秒間行ない、この時間経過後に上記マスフローコント
ローラ（11）（16）を停止させ、バルブA₂（12），バル
ブB₂（17）を閉じる。

以上のような処理における各バルブの動作タイミング
を第２図に示す。

このような各バルブの開閉或いは動作制御は、予め作
成したプログラム即ちシーケンスに従って動作させ、ま
た、バルブ遅延時間即ちディレータイムは、機械的なタ
イマーを内蔵させ、このタイマーにより設定してもよい
が、好ましくは装置操作パネルやテレビ画面等から容易
に設定変更できることが好ましい。

上記実施例では、エッチングガスライン及びキャリア
ガスラインを各１系統を使用して説明したが、各ガスラ
インを複数系統併用させてもよい。

また、上記実施例ではラジカルによるエッチング処理
に適用した例について説明したが、これに限定するもの
ではなく、例えばリアクティブ・イオン・エッチング
（RIE）処理でも同様な効果が得られる。更に、エッチ
ング装置に適用した例について説明しているが、ガスを
使用する装置であれば何れでもよく、例えばアッシング
装置,CVD装置等でも同様な効果が得られる。

また、上記実施例では、処理室内にガスを供給する
際、ガスの供給を開始する時点における処理ガスの供給
量を、予め定められた所定量の処理ガスより少なく設
定、即ちバイパス管にガスを分流させたが、上記バイパ
ス管に流量調節器を設けて、上記分流量を可変に構成し
てもよい。これにより、上記処理室内に供給するガス流
量を順次上昇させることも可能である。

更にまた、上記実施例では、被処理体として半導体ウ
エハを用いて説明したが、これに限定するものではな
く、例えば液晶TVなどの画面表示装置に用いられるLCD
基板でも同様な効果が得られる。

以上述べたようにこの実施例によれば、処理室内に設
置された被処理体に、所定量の処理ガスを供給すること
により上記被処理体を処理するに際し、少なくとも上記
ガスの供給を開始する時点における処理ガスの供給量
を、上記所定量より少なく設定することにより、上記処
理室内の圧力が大きく変動することはなく、この圧力変
動により発生するパーティクルの舞い上りを抑止するこ
とが可能となる。そのため、上記処理室内及び処理室内
の被処理体の汚染を防止することができる。しかも処理
終了後、バルブA₁（10）〜バルブA₂（12）との間、及び
バルブB₁（15）〜バルブB₂（17）との間の残存ガスを、
処理質（１）内に通過することなくバイパス管（20）か
ら排気することができ、残存ガス排気の際に処理室内に
無用なガスを供給、排気することを防止できる。

（発明の効果）本発明によれば、処理室内で被処理体に対して処理を
施すにあたり、処理室内へのガスの供給開始時点の流量
を、所定の処理時の流量よりも少なく設定することがで
き、処理室内の圧力変動を抑えてパーティクルの舞い上
がりを抑止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を説明するためのエッチ
ング装置の構成図、第２図は第１図装置の各バルブの動
作タイミング説明図である。１…処理室、５…ウエハ８…ガス流導管 11,16…マスフローコントローラ 19…バルブＣ、20…バイパス管 21…バルブＤ、22…排気管 24…バルブＥ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】処理室内に処理ガスを供給するためのガス
流導管と、処理室内の雰囲気を排気するための排気管
と、処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化する手
段とを備えた処理装置を用い、前記プラズマ化した処理
ガスによって前記処理室内の被処理体に対して所定の処
理を施す方法において、前記処理装置において、前記処理ガスの供給源とガス流
導管との間の配管に、マスフローコントローラを介在さ
せると共に、当該マスフローコントローラの上流側に第
１のバルブ、当該マスフローコントローラの下流側に第
２のバルブを各々介在させ、さらに前記ガス流導管から
分岐し、処理室を迂回して前記排気管に接続されるバイ
パス管を配管し、さらにまた前記ガス流導管におけるバ
イパス管との分岐地点から下流側には第３のバルブを介
在させ、前記バイパス管には第４のバルブを介在させ、
前記排気管におけるバイパス管との接続地点から上流側
には第５のバルブを介在させ、第３のバルブ及び第５のバルブが閉鎖し、第４のバルブ
が開放している状態で、第１のバルブ及び第２のバルブ
を開放すると共にマスフローコントローラを作動させる
工程と、その後第４のバルブが開放している状態のときに第３の
バルブ及び第５のバルブを開放する工程と、その後第４のバルブを閉鎖して被処理体に所定の処理を
施す工程とを有することを特徴とする、処理方法。