JP4906558B2 - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents

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Description

本発明は、プロセスガス供給技術に係り、特に、プラズマ処理装置にプロセスガスを供給するプロセスガス供給技術に関する。   The present invention relates to a process gas supply technique, and more particularly to a process gas supply technique for supplying a process gas to a plasma processing apparatus.

従来、半導体チップの製造工程等において、シリコンウエハあるいはLCD基板などの被処理体に所望の微細加工を施す際、処理室に導入された反応性ガスを電磁波によりプラズマ化し、このプラズマ化された反応性ガスを用いて前記被処理体にエッチング処理を施すプラズマエッチング装置が広く利用されている。   Conventionally, when desired microfabrication is performed on an object to be processed such as a silicon wafer or an LCD substrate in a manufacturing process of a semiconductor chip or the like, the reactive gas introduced into the processing chamber is turned into plasma by electromagnetic waves, and this plasmaized reaction is performed. 2. Description of the Related Art Plasma etching apparatuses that perform an etching process on the object to be processed using a reactive gas are widely used.

プラズマ処理装置において、被処理体に対し均一なプラズマ処理を施す為には、導入する複数のプロセスガスを被処理体であるウエハの処理面全体にわたり均一な濃度に分布させる必要がある。   In a plasma processing apparatus, in order to perform uniform plasma processing on a target object, it is necessary to distribute a plurality of process gases to be introduced to a uniform concentration over the entire processing surface of a wafer that is a target object.

近年、半導体製造に用いるシリコンウエハの外径は200mmから300mmへと大口径化している。これに伴い、シリコンウエハ上の広い領域にわたり、均一なプラズマ処理を行うことが難しくなってきている。このため、複数のプロセスガスを混合した後、導入口に設けた拡散用のフィルタを介して処理室に導入し、あるいはそれぞれ独立した流量制御装置を有するガス供給ライン設け、それぞれの供給ラインを介してシリコンウエハの中心部および外周縁部にプロセスガスを供給している。   In recent years, the outer diameter of silicon wafers used for semiconductor manufacturing has increased from 200 mm to 300 mm. Accordingly, it has become difficult to perform uniform plasma processing over a wide area on the silicon wafer. For this reason, after mixing a plurality of process gases, they are introduced into the processing chamber via a diffusion filter provided at the introduction port, or gas supply lines having independent flow rate control devices are provided, and the respective supply lines are provided. The process gas is supplied to the center and outer peripheral edge of the silicon wafer.

このような技術としては、特許文献1に、被処理体であるウエハ表面に均一にガスを分布させる方法が示されている。   As such a technique, Patent Document 1 discloses a method for uniformly distributing a gas on the surface of a wafer that is an object to be processed.

また、特許文献2には、真空処理室内のプラズマ発光をモニタリングし、プラズマ発光の変動をもとにガス流量、高周波電力、圧力、温度、磁界強度等の制御値を監視および制御する方法が示されている。
特開2006−41088号公報 特開2000−21856号公報
Patent Document 2 discloses a method for monitoring plasma emission in a vacuum processing chamber and monitoring and controlling control values such as gas flow rate, high frequency power, pressure, temperature, and magnetic field intensity based on fluctuations in plasma emission. Has been.
JP 2006-41088 A JP 2000-21856 A

ところで、前述のように複数のガス供給ラインをもつプラズマエッチング処理装置において、各供給ラインにおけるプロセスガス導入口の形状が相互に異なる場合、あるいはガス配管容積(配管長)が相互に異なる場合においては、それぞれの供給ラインの一方側からガスを同時に供給しても、真空処理室内にプロセスガスが到達する時間には相違が生じる。   By the way, in the plasma etching processing apparatus having a plurality of gas supply lines as described above, when the shape of the process gas inlet in each supply line is different from each other, or when the gas pipe volume (pipe length) is different from each other. Even if the gases are simultaneously supplied from one side of each supply line, the time required for the process gas to reach the vacuum processing chamber is different.

真空処理室内に導入されるプロセスガスの到達時間が相違すると、プロセスガスを切り替える際に、被処理体であるウエハ上に形成されるプラズマは、所望のプロセスガスによるプラズマでない状態となる。このような場合には、所望のエッチング結果を得ることはできない。   If the arrival time of the process gas introduced into the vacuum processing chamber is different, when the process gas is switched, the plasma formed on the wafer, which is the object to be processed, is not in the plasma due to the desired process gas. In such a case, a desired etching result cannot be obtained.

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、プロセスガスが真空処理室に到達するタイミングを調節して所望のプロセスガス条件でプラズマ処理を行うことのできるプロセスガス供給技術を提供するものである。   The present invention has been made in view of such problems, and provides a process gas supply technique capable of performing plasma processing under desired process gas conditions by adjusting the timing at which the process gas reaches the vacuum processing chamber. To do.

本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。   In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.

内部が減圧された真空処理室と、
前記真空処理室にプロセスガスを供給するガス供給源と、
前記真空処理室に供給されたプロセスガスに高周波エネルギを供給してプラズマを生成するプラズマ生成装置と
ガス流量制御装置、ガス遮断器およびガス供給管路を介して前記ガス供給源から供給された前記プロセスガスを前記真空処理室に供給するガス供給ラインと、
前記真空処理室内のプラズマ発光を検出するプラズマ発光検出器と、
前記プロセスガスの流量制御、前記プロセスガスの供給及び停止のタイミング制御、前記プラズマ発光の分析を行う制御コントローラと、を備え、
前記制御コントローラは、前記プロセスガスの供給を開始してから前記プロセスガスが前記真空処理室に到達する時間である到達時間を前記プラズマ発光が所定の強度に達するのに要する時間として、前記プロセスガスの供給を停止してから前記真空処理室のプロセスガスが減少する時間である減少時間を前記プラズマ発光が所定の強度に達するのに要する時間として、それぞれ予め計測し、予め計測された到達時間だけ前記プロセスガスの供給を処理条件のガス流量のまま早く開始し、予め計測された減少時間だけ前記プロセスガスの供給を早く停止する制御を行う。
A vacuum processing chamber with a reduced pressure inside,
A gas supply source for supplying a process gas to the vacuum processing chamber ;
A plasma generating apparatus for generating plasma by supplying high-frequency energy to the process gas supplied to the vacuum processing chamber ;
A gas supply line for supplying the process gas supplied from the gas supply source to the vacuum processing chamber via a gas flow rate control device, a gas circuit breaker, and a gas supply line;
A plasma emission detector for detecting plasma onset light of the vacuum processing chamber,
A control controller for performing flow rate control of the process gas, timing control of supply and stop of the process gas, and analysis of the plasma emission,
The control controller sets the process gas as the time required for the plasma emission to reach a predetermined intensity as the time required for the process gas to reach the vacuum processing chamber after the supply of the process gas is started. Measured in advance as the time required for the plasma emission to reach a predetermined intensity, the time required for the process gas in the vacuum processing chamber to decrease after the supply of gas is stopped, and only the pre-measured arrival time The supply of the process gas is started early with the gas flow rate of the processing condition, and the supply of the process gas is quickly stopped for a pre-measured decrease time.

本発明は、以上の構成を備えるため、プロセスガスが真空処理室に到達するタイミングを調節して所望のプロセスガス条件でプラズマ処理を行うことのできるプロセスガス供給技術を提供することができる。   Since the present invention has the above-described configuration, it is possible to provide a process gas supply technique capable of performing plasma processing under desired process gas conditions by adjusting the timing at which the process gas reaches the vacuum processing chamber.

以下、最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。 図1は、本発明の第1の実施形態にかかるプロセスガス供給装置を示す図である。図1に示すように、プラズマエッチング装置にプロセスガスを供給するプロセスガス供給装置は、ガスA供給源1−1、ガスA供給源1−1から供給されるプロセスガスの流量を調整するためのガスA流量制御装置2−1、プロセスガスを遮断するガスA遮断バルブ3−1、ガスA供給ライン4−1、およびガスB供給源1−2、ガスB供給源1−2から供給されるプロセスガスの流量を調整するためのガスB流量制御装置2−2、ガスB供給源1−2から供給されるプロセスガスを遮断するガスB遮断バルブ3−2、ガスB供給ライン4−2を備える。   Hereinafter, the best embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing a process gas supply apparatus according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a process gas supply device that supplies a process gas to a plasma etching apparatus adjusts the flow rate of a process gas supplied from a gas A supply source 1-1 and a gas A supply source 1-1. Supplied from the gas A flow rate control device 2-1, the gas A shutoff valve 3-1, the gas A supply line 4-1, the gas B supply source 1-2, and the gas B supply source 1-2 that shut off the process gas. A gas B flow rate control device 2-2 for adjusting the flow rate of the process gas, a gas B cutoff valve 3-2 for shutting off the process gas supplied from the gas B supply source 1-2, and a gas B supply line 4-2 are provided. Prepare.

また、プラズマエッチング装置は、処理室6内のプラズマ発光を検出するプラズマ発光検出器9、処理室6の圧力を測定する圧力計10、プラズマを発生させるためのソース電源7、アンテナ8、処理室6を真空状態に排気する排気ポンプ13、処理室7の圧力を一定に制御する排気制御バルブ12、プロセスガスの流量調整、プロセスガスの供給・停止のタイミング制御、プラズマ発光成分の分析を行う制御コントローラ15、および制御機器の状態を表示するための表示モニタ16とを備える。   The plasma etching apparatus also includes a plasma emission detector 9 for detecting plasma emission in the processing chamber 6, a pressure gauge 10 for measuring the pressure in the processing chamber 6, a source power source 7 for generating plasma, an antenna 8, and a processing chamber. Exhaust pump 13 for evacuating 6 to a vacuum state, exhaust control valve 12 for controlling the pressure of the processing chamber 7 to a constant level, process gas flow rate adjustment, process gas supply / stop timing control, and control for analyzing plasma emission components A controller 15 and a display monitor 16 for displaying the status of the control device are provided.

ガスA供給ライン4−1から供給されるプロセスガスは、処理室6に取り付けられたガス導入口5より真空状態の処理室6内に導入される。処理室6は、圧力計10の検出値にしたがって、排気制御バルブ12、排気ポンプ13を制御することにより所望の圧力値に保持されている。また、処理室6内には、ソース電源7からアンテナ8を介して高周波電力を供給してプラズマを発生させる。被処理体であるウエハ14上にはプラズマによる化学反応が起こり、エッチングが進行する。発生した反応性生成物および反応性ガスは排気口11から排気される。   The process gas supplied from the gas A supply line 4-1 is introduced into the processing chamber 6 in a vacuum state from a gas introduction port 5 attached to the processing chamber 6. The processing chamber 6 is maintained at a desired pressure value by controlling the exhaust control valve 12 and the exhaust pump 13 in accordance with the detection value of the pressure gauge 10. In the processing chamber 6, high-frequency power is supplied from the source power supply 7 via the antenna 8 to generate plasma. A chemical reaction due to plasma occurs on the wafer 14 that is the object to be processed, and etching proceeds. The generated reactive product and reactive gas are exhausted from the exhaust port 11.

図2は、処理室へのガス到達時間を測定する方法を説明する図である。処理室6にガスB供給源1−2からプロセスガスを供給した状態でプラズマを発生させ、この状態で、ガスA供給源1−1からプロセスガスの供給を開始し、プラズマ発光検出器9によりガスAのプラズマ発光の強度を測定する。   FIG. 2 is a diagram for explaining a method of measuring the gas arrival time to the processing chamber. Plasma is generated in a state where the process gas is supplied from the gas B supply source 1-2 to the processing chamber 6, and in this state, supply of the process gas from the gas A supply source 1-1 is started. The intensity of plasma emission of gas A is measured.

ガスAの供給を開始して(t1)からガスAのプラズマ発光強度が所定値まで増加する(t2)に要する時間(t2−t1)と、ガスAのプラズマ発光強度が一定になる(t3)までの時間(t3−t1)を制御コントローラ15で測定する。   The time required for the plasma A emission intensity of the gas A to increase to a predetermined value (t2−t1) from the start of the supply of the gas A (t2−t1), the plasma emission intensity of the gas A becomes constant (t3). The controller 15 measures the time until (t3−t1).

また、ガスA供給源1−1からプロセスガスの供給を停止(t4)し、ガスAのプラズマ発光強度が所定値まで減少する(t5)に要する時間(t5−t4)と、ガスAのプラズマ発光が無くなる(t6)までの時間(t6−t4)を制御コントローラ15で測定する。   Further, the supply of the process gas from the gas A supply source 1-1 is stopped (t4), the time required for the plasma A intensity of the gas A to decrease to a predetermined value (t5) (t5-t4), and the plasma of the gas A The controller 15 measures the time (t6-t4) until the light emission stops (t6).

なお、本発明においては、ガス供給を開始してから処理室6内へガスが到達するに要する時間(到達時間)をプラズマ発光強度が10%に達するに要する時間で定義し、ガス供給を停止してから処理室6内のガスが減少する時間(減少時間)をプラズマ発光強度が50%に達するに要する時間で定義する。   In the present invention, the time required for the gas to reach the processing chamber 6 after the gas supply is started (arrival time) is defined as the time required for the plasma emission intensity to reach 10%, and the gas supply is stopped. Then, the time for the gas in the processing chamber 6 to decrease (decrease time) is defined as the time required for the plasma emission intensity to reach 50%.

図3A,3Bは、前記ガス到達時間、ガス減少時間の測定方法を説明する図である。まず、処理室6とガス供給ライン4−1,4−2を排気する(S1)。次に、ガスB遮断バルブ3−2を開く(S2)。次に、ガスB流量制御装置2−2にガスB供給ライン4−2の流量を設定して処理室6にガスBを導入する(S3)。次に、ソース電源7からアンテナ9にパワーを出力し、処理室6内にプラズマを発生させる(S4)。   3A and 3B are diagrams illustrating a method for measuring the gas arrival time and the gas decrease time. First, the processing chamber 6 and the gas supply lines 4-1 and 4-2 are exhausted (S1). Next, the gas B cutoff valve 3-2 is opened (S2). Next, the flow rate of the gas B supply line 4-2 is set in the gas B flow rate control device 2-2, and the gas B is introduced into the processing chamber 6 (S3). Next, power is output from the source power source 7 to the antenna 9 to generate plasma in the processing chamber 6 (S4).

次に、ガスA遮断バルブ3−1を開く(S5)。次に時点t1において、ガスA流量制御装置2−1にガスA供給ライン4−1の流量を設定して処理室6にガスAを導入するとともに制御コントローラ15で時間計測を開始する(S6)。次に、プラズマ発光検出器9で処理室6内のガス成分測定を開始する(S7)。次に、プラズマ発光検出器9でガスA供給ライン4−1から供給されるガス成分が検出された時点(t2)で制御コントローラ15で経過時間(t2−t1)を取得する(S8)。次に、プラズマ発光検出器9で処理室6内のガスA供給ライン4−1から供給されるガス成分が安定することを監視する(S9)。次に、ガスA供給ライン4−1から供給されるガス成分が安定した時点(t3)で制御コントローラ15で経過時間(t3−t1)を取得する(S10)。   Next, the gas A cutoff valve 3-1 is opened (S5). Next, at time t1, the flow rate of the gas A supply line 4-1 is set in the gas A flow rate control device 2-1, the gas A is introduced into the processing chamber 6, and time measurement is started by the controller 15 (S6). . Next, measurement of gas components in the processing chamber 6 is started by the plasma emission detector 9 (S7). Next, at the time (t2) when the gas component supplied from the gas A supply line 4-1 is detected by the plasma light emission detector 9, the controller 15 acquires the elapsed time (t2-t1) (S8). Next, it is monitored by the plasma emission detector 9 that the gas component supplied from the gas A supply line 4-1 in the processing chamber 6 is stabilized (S9). Next, the elapsed time (t3-t1) is acquired by the controller 15 at the time (t3) when the gas component supplied from the gas A supply line 4-1 is stabilized (S10).

次に、制御コントローラ15で所定時間が経過するまで待つ(S11)。次に時点t4において、ガスA流量制御装置2−1の流量をゼロにするとともにガスA遮断バルブ3−1を閉じる(S12)。次に、プラズマ発光検出器9で処理室6内のガスA供給ライン4−1から供給されるガス成分が減少することを監視する(S13)。次にガスA供給ライン4−1から供給されるガス成分が50%に減少してきた時点(t5)で制御コントローラ15で経過時間(t5−t4)を取得する(S14)。次に、プラズマ発光検出器9で処理室6内のガスA供給ライン4−1から供給されるガス成分がなくなることを監視する(S15)。ガスA供給ライン4−1から供給されるガス成分が検出されなくなった時点(t6)で制御コントローラ15で経過時間(t6−t4)を取得する(S16)。次に、ガスB流量制御装置2−2の流量をゼロにするとともにガスB遮断バルブ3−2を閉じる(S17)。   Next, the controller 15 waits until a predetermined time elapses (S11). Next, at time t4, the flow rate of the gas A flow control device 2-1 is reduced to zero and the gas A cutoff valve 3-1 is closed (S12). Next, the plasma emission detector 9 monitors that the gas component supplied from the gas A supply line 4-1 in the processing chamber 6 decreases (S13). Next, when the gas component supplied from the gas A supply line 4-1 has decreased to 50% (t5), the controller 15 acquires the elapsed time (t5-t4) (S14). Next, it is monitored that the gas component supplied from the gas A supply line 4-1 in the processing chamber 6 is eliminated by the plasma emission detector 9 (S15). When the gas component supplied from the gas A supply line 4-1 is no longer detected (t6), the controller 15 acquires the elapsed time (t6-t4) (S16). Next, the flow rate of the gas B flow control device 2-2 is reduced to zero and the gas B cutoff valve 3-2 is closed (S17).

次に、処理室6とガス供給ライン4−1,4−2を排気する(S18)。次に、ガスA供給ライン4−1における経過時間(t2−t1,t3−t1、t5−t4,t6−t4)を表示モニタ16に表示するとともに、これらのデータを制御コントローラ15内に保持する(S19)。   Next, the processing chamber 6 and the gas supply lines 4-1 and 4-2 are exhausted (S18). Next, the elapsed time (t2-t1, t3-t1, t5-t4, t6-t4) in the gas A supply line 4-1 is displayed on the display monitor 16, and these data are held in the controller 15. (S19).

図4は、ガス到達時間の測定手順と測定結果を示す図である。図4(a)はガスの供給手順を示す図であり、図4(a)〜(e)は前記手順を波形表示した図であり、図4(f)は測定結果を示す図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating a measurement procedure and a measurement result of the gas arrival time. 4A is a diagram showing a gas supply procedure, FIGS. 4A to 4E are diagrams showing the procedure in waveform, and FIG. 4F is a diagram showing measurement results.

この例では、ステップ1でガスB供給ライン4−2からガスBを10秒供給しプラズマ放電を発生させ、ステップ2でガスA供給ライン4−1からガスAを10秒供給してガス到達時間を測定する。測定の結果によればガスA供給ライン4−1はガス供給を開始して処理室6に到達するまでの時間は2秒であり、ガス供給が安定するまでに3秒を要する。また、ガスA供給ライン4−1はガス供給を停止して処理室6内でガスが減少しはじめるまでの時間は2秒であり、処理室6内のガスが無くなるまでに3秒を要する。   In this example, gas B is supplied from the gas B supply line 4-2 for 10 seconds in step 1 to generate plasma discharge, and gas A is supplied from the gas A supply line 4-1 for 10 seconds in step 2 to reach the gas arrival time. Measure. According to the measurement result, the gas A supply line 4-1 starts gas supply and reaches the processing chamber 6 for 2 seconds, and it takes 3 seconds for the gas supply to stabilize. Further, the gas A supply line 4-1 takes 2 seconds until the gas starts to decrease in the processing chamber 6 after the gas supply is stopped, and it takes 3 seconds until the gas in the processing chamber 6 runs out.

なお、ガスB供給ライン4−2のガス到達時間については前述の手順において、ガスA供給ライン4−1とガスB供給ライン4−2を入れ替えることにより測定できる。   The gas arrival time of the gas B supply line 4-2 can be measured by replacing the gas A supply line 4-1 and the gas B supply line 4-2 in the above-described procedure.

図5は、このようにして測定したガスA供給ライン4−1とガスB供給ライン4−2のガス到達時間を示す図である。なお、前述のようにプラズマ発光内のガス成分が10%上昇した時点でガスが到達したと判断し、また、プラズマ発光内のガス成分が上昇後1秒間に10%を超えて変動しないとき安定したと判断する。図5の例ではガスAの到達時間は2秒、ガスBの到達時間は1秒である。   FIG. 5 is a diagram showing the gas arrival times of the gas A supply line 4-1 and the gas B supply line 4-2 measured in this way. As described above, it is determined that the gas has arrived when the gas component in the plasma emission has increased by 10%, and is stable when the gas component in the plasma emission does not change by more than 10% in one second after the increase. Judge that In the example of FIG. 5, the arrival time of gas A is 2 seconds, and the arrival time of gas B is 1 second.

図6は、プロセスガスの供給方法を説明する図である。まず、ステップタイム、ガスA流量、ガスB流量、ソースパワーを含む処理条件を制御コントローラ15に設定する(S20)。次にあらかじめ測定しておいたガスA供給ライン4−1およびガスB供給ライン4−2のプロセスガスの到達時間を制御コントローラ15に設定する(S21)。   FIG. 6 is a diagram for explaining a process gas supply method. First, processing conditions including step time, gas A flow rate, gas B flow rate, and source power are set in the controller 15 (S20). Next, the process gas arrival times of the gas A supply line 4-1 and the gas B supply line 4-2, which are measured in advance, are set in the controller 15 (S21).

制御コントローラ15は、ガスA流量制御装置2−1の流量値、ガス遮断バルブ3−1,の開閉状態、ガスB流量制御装置2−2の流量値、ガス遮断バルブ3−2の開閉状態、およおびソース電源7の出力時間割を生成する(S22)。   The controller 15 includes a flow rate value of the gas A flow rate control device 2-1, an open / close state of the gas cutoff valve 3-1, a flow rate value of the gas B flow rate control device 2-2, an open / close state of the gas cutoff valve 3-2, And the output timetable of the source power supply 7 is generated (S22).

次に、ガスA遮断バルブ3−1およびガスB遮断バルブ3−2の初期状態を出力する(S23)。次に、ガスA流量制御装置2−1およびガスB流量制御装置2−2の初期流量を出力する(S24)。次に、ソース電源7からアンテナ8に初期パワーを出力する(S25)。次に、制御コントローラ15で時間計測処理を起動しステップタイムのカウントを開始する(S26)。次に制御コントローラ15が出力時間割にしたがってガスA流量制御装置2−1、ガスA遮断バルブ3−1、ガスB流量制御装置2−2、ガスB遮断バルブ3−3、およびソース電源7の出力を変更する(S27)。制御コントローラ15は経過時間を監視し、ステップタイムが経過すると処理を終了する(S28)。   Next, initial states of the gas A cutoff valve 3-1 and the gas B cutoff valve 3-2 are output (S23). Next, the initial flow rates of the gas A flow rate control device 2-1 and the gas B flow rate control device 2-2 are output (S24). Next, the initial power is output from the source power supply 7 to the antenna 8 (S25). Next, the controller 15 starts the time measurement process and starts counting the step time (S26). Next, the controller 15 outputs the gas A flow rate control device 2-1, the gas A cutoff valve 3-1, the gas B flow rate control device 2-2, the gas B cutoff valve 3-3, and the output of the source power supply 7 according to the output timetable. Is changed (S27). The controller 15 monitors the elapsed time, and ends the process when the step time elapses (S28).

この例では制御コントローラ15に予め処理条件と到達時間のデータを設定したが、外部入力装置から直接入力してもよいし、別の記憶媒体から制御コントローラ15に転送してもよい。また、制御コントローラ17が出力時間割を生成したが、別のシステムで時間割を生成し、生成した時間割を制御コントローラ17に転送してもよい。   In this example, processing conditions and arrival time data are set in the controller 15 in advance, but they may be input directly from an external input device or transferred from another storage medium to the controller 15. Further, although the controller 17 generates the output timetable, the timetable may be generated in another system and the generated timetable may be transferred to the controller 17.

図7は、ガス遮断バルブを介して供給されるガス流量とガス発光強度の例を表す図である。図7(a)に示すようにガスAは、ステップnの始点よりも2秒早く供給を開始し、ステップnの終点よりも2秒早く供給を停止する。これによりガスAは、図7(b)に示すように、ステップnの始点において処理室に到達し、ステップnの終点において50%に減少する(立ち下がる)。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the gas flow rate and the gas emission intensity supplied via the gas cutoff valve. As shown in FIG. 7A, the gas A starts to be supplied 2 seconds earlier than the start point of Step n, and stops supplying 2 seconds earlier than the end point of Step n. As a result, as shown in FIG. 7B, the gas A reaches the processing chamber at the start point of step n and decreases (falls) to 50% at the end point of step n.

同様に図7(c)に示すようにガスBは、ステップnの始点よりも1秒早く供給を開始し、ステップnの終点よりも1秒早く供給を停止する。これによりガスBは、図7(c)に示すように、ステップnの始点において処理室に到達し、ステップnの終点において50%に減少する(立ち下がる)。   Similarly, as shown in FIG. 7C, the gas B starts to be supplied one second earlier than the start point of step n, and stops supplying one second earlier than the end point of step n. As a result, as shown in FIG. 7C, the gas B reaches the processing chamber at the start point of Step n and decreases (falls) to 50% at the end point of Step n.

図8は、処理室にガスを切り替えて供給する他の例を説明する図である。図8(a)に示すようにガスAは、ステップnの始点よりも2秒早く供給を開始し、ステップnの終点よりも2秒早く供給を停止する。これによりガスAは、図8(b)に示すように、ステップnの始点において処理室に到達し、ステップnの終点において50%に減少する。同様に図8(c)に示すようにガスBは、ステップn+1の始点よりも1秒早く供給を開始し、ステップn+1の終点よりも1秒早く供給を停止する。これによりガスBは、図7(d)に示すように、ステップn+1の始点において処理室に到達し、ステップn+1の終点において50%に減少する。すなわち、ガスAおよびガスBの供給ラインを切り替えることができる。   FIG. 8 is a diagram illustrating another example in which gas is switched and supplied to the processing chamber. As shown in FIG. 8A, the gas A starts to be supplied 2 seconds earlier than the start point of step n, and stops supplying 2 seconds earlier than the end point of step n. As a result, as shown in FIG. 8B, the gas A reaches the processing chamber at the start point of step n and decreases to 50% at the end point of step n. Similarly, as shown in FIG. 8C, the gas B starts to be supplied one second earlier than the start point of step n + 1, and stops supplying one second earlier than the end point of step n + 1. As a result, as shown in FIG. 7D, the gas B reaches the processing chamber at the start point of step n + 1 and decreases to 50% at the end point of step n + 1. That is, the supply lines for gas A and gas B can be switched.

図9は、第2の実施形態を説明する図である。図9に示す例では、図1の例と比較して、流れ具合の異なる複数のガス導入口(5−1,5−2)を設けている点で異なる。   FIG. 9 is a diagram for explaining the second embodiment. The example shown in FIG. 9 differs from the example of FIG. 1 in that a plurality of gas inlets (5-1, 5-2) having different flow conditions are provided.

図10は、処理室にガスを切り替えて供給する例を説明する図である。この図の例では、ガスA供給ライン4−1のガス到達時間は2秒であり、ガスB供給ライン4−2のガス到達時間は4秒である。このため、ガスA供給ライン4−1のガス供給を2秒早く停止し、ガスB供給ライン4−2のガス供給を4秒早く開始することにより、複数のガス導入口で流れ具合が異なる場合においても処理室6内にプロセスガスを連続して供給することができる。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which gas is switched and supplied to the processing chamber. In the example of this figure, the gas arrival time of the gas A supply line 4-1 is 2 seconds, and the gas arrival time of the gas B supply line 4-2 is 4 seconds. For this reason, when the gas supply of the gas A supply line 4-1 is stopped 2 seconds earlier and the gas supply of the gas B supply line 4-2 is started 4 seconds earlier, the flow conditions are different at a plurality of gas introduction ports. The process gas can be continuously supplied into the processing chamber 6.

図11は、ガスBの供給タイミングを意図的に変更した例を説明する図である。この図の例では、ガスA供給ライン4−1のガス到達時間は2秒であり、ガスB供給ライン4−2のガス到達時間は4秒である。ガスA供給ライン4−1のガス供給を3秒早く開始し、2秒早く停止する。また、ガスB供給ライン4−2のガス供給を5秒早く開始し、4秒早く停止する。このように、処理室6内へのプロセスガスの到達をガス供給ライン毎に制御することもできる。   FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which the supply timing of the gas B is intentionally changed. In the example of this figure, the gas arrival time of the gas A supply line 4-1 is 2 seconds, and the gas arrival time of the gas B supply line 4-2 is 4 seconds. The gas supply of the gas A supply line 4-1 starts 3 seconds earlier and stops 2 seconds earlier. In addition, the gas supply of the gas B supply line 4-2 starts 5 seconds earlier and stops 4 seconds earlier. Thus, the arrival of the process gas into the processing chamber 6 can be controlled for each gas supply line.

以上説明したように、本発明の実施形態によれば、プロセスガス導入口の形状、あるいはガス配管容積が異なることにより真空処理室内へのガスの到達時間に相違が存在する複数のガス供給路を有する半導体製造装置において、それぞれのガス供給路においてプロセスガスが真空処理室に到達するに要する時間を把握し、把握した時間をもとにプロセスガスの供給および停止のタイミングを調整する。このため、真空処理室内に最適なタイミングでプロセスガスを供給することができる。このため、被処理体であるシリコンウエハに均一なプラズマ処理を施すことができる。また、ガス供給の開始と停止のタイミングを適正化することで使用するガス量を低減することができる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, a plurality of gas supply paths having different gas arrival times into the vacuum processing chamber due to different shapes of process gas inlets or gas pipe volumes are provided. In the semiconductor manufacturing apparatus, the time required for the process gas to reach the vacuum processing chamber in each gas supply path is grasped, and the timing for supplying and stopping the process gas is adjusted based on the grasped time. For this reason, the process gas can be supplied to the vacuum processing chamber at an optimal timing. For this reason, a uniform plasma process can be performed on the silicon wafer as the object to be processed. Moreover, the gas amount to be used can be reduced by optimizing the start and stop timing of the gas supply.

第1の実施形態にかかるプロセスガス供給装置を示す図である。It is a figure which shows the process gas supply apparatus concerning 1st Embodiment. 処理室へのガス到達時間を測定する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method to measure the gas arrival time to a process chamber. ガス到達時間、ガス減少時間の測定方法を説明する図である。It is a figure explaining the measuring method of gas arrival time and gas reduction time. ガス到達時間、ガス減少時間の測定方法を説明する図である。It is a figure explaining the measuring method of gas arrival time and gas reduction time. ガス到達時間の測定手順と測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement procedure and measurement result of gas arrival time. ガスA供給ライン4−1とガスB供給ライン4−2のガス到達時間を示す図である。It is a figure which shows the gas arrival time of the gas A supply line 4-1 and the gas B supply line 4-2. プロセスガスの供給方法を説明する図である。It is a figure explaining the supply method of process gas. ガス遮断バルブを介して供給されるガス流量とガス発光強度の例を表す図である。It is a figure showing the example of the gas flow volume supplied via a gas cutoff valve, and gas emission intensity. 処理室にガスを切り替えて供給する例を説明する図である。It is a figure explaining the example which switches and supplies gas to a process chamber. 第2の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 2nd Embodiment. 処理室にガスを切り替えて供給する例を説明する図である。It is a figure explaining the example which switches and supplies gas to a process chamber. ガスBの供給タイミングを意図的に変更した例を説明する図である。It is a figure explaining the example which changed the supply timing of gas B intentionally.

符号の説明Explanation of symbols

1−1 ガスA供給源
1−2 ガスB供給源
2−1 ガスA流量制御装置
2−2 ガスB流量制御装置
3−1 ガスA遮断バルブ
3−2 ガスB遮断バルブ
4−1 ガスA供給ライン
4−2 ガスB供給ライン
5 ガス導入口
6 処理室
7 ソース電源
8 アンテナ
9 プラズマ発光検出器
10 圧力計
11 排気口
12 排気制御バルブ
13 排気ポンプ
14 ウエハ
15 制御コントローラ
16 表示モニタ
1-1 Gas A Supply Source 1-2 Gas B Supply Source 2-1 Gas A Flow Control Device 2-2 Gas B Flow Control Device 3-1 Gas A Shutoff Valve 3-2 Gas B Shutoff Valve 4-1 Gas A Supply Line 4-2 Gas B supply line 5 Gas inlet 6 Processing chamber 7 Source power supply 8 Antenna 9 Plasma emission detector 10 Pressure gauge 11 Exhaust outlet 12 Exhaust control valve 13 Exhaust pump 14 Wafer 15 Controller 16 Display monitor

Claims (4)

内部が減圧された真空処理室と、
前記真空処理室にプロセスガスを供給するガス供給源と、
前記真空処理室に供給されたプロセスガスに高周波エネルギを供給してプラズマを生成するプラズマ生成装置と
ガス流量制御装置、ガス遮断器およびガス供給管路を介して前記ガス供給源から供給された前記プロセスガスを前記真空処理室に供給するガス供給ラインと、
前記真空処理室内のプラズマ発光を検出するプラズマ発光検出器と、
前記プロセスガスの流量制御、前記プロセスガスの供給及び停止のタイミング制御、前記プラズマ発光の分析を行う制御コントローラと、を備え、
前記制御コントローラは、前記プロセスガスの供給を開始してから前記プロセスガスが前記真空処理室に到達する時間である到達時間を前記プラズマ発光が所定の強度に達するのに要する時間として、前記プロセスガスの供給を停止してから前記真空処理室のプロセスガスが減少する時間である減少時間を前記プラズマ発光が所定の強度に達するのに要する時間として、それぞれ予め計測し、予め計測された到達時間だけ前記プロセスガスの供給を処理条件のガス流量のまま早く開始し、予め計測された減少時間だけ前記プロセスガスの供給を早く停止する制御を行うことを特徴とするプラズマ処理装置
A vacuum processing chamber with a reduced pressure inside,
A gas supply source for supplying a process gas to the vacuum processing chamber ;
A plasma generating apparatus for generating plasma by supplying high-frequency energy to the process gas supplied to the vacuum processing chamber ;
A gas supply line for supplying the process gas supplied from the gas supply source to the vacuum processing chamber via a gas flow rate control device, a gas circuit breaker, and a gas supply line;
A plasma emission detector for detecting plasma onset light of the vacuum processing chamber,
A control controller for performing flow rate control of the process gas, timing control of supply and stop of the process gas, and analysis of the plasma emission,
The control controller sets the process gas as the time required for the plasma emission to reach a predetermined intensity as the time required for the process gas to reach the vacuum processing chamber after the supply of the process gas is started. Measured in advance as the time required for the plasma emission to reach a predetermined intensity, the time required for the process gas in the vacuum processing chamber to decrease after the supply of gas is stopped, and only the pre-measured arrival time The plasma processing apparatus is characterized in that the supply of the process gas is quickly started at the gas flow rate of the processing condition and the supply of the process gas is quickly stopped for a pre-measured decrease time .
請求項1記載のプラズマ処理装置において、
前記ガス供給源は、それぞれが互いに異なる配管容積を有するガス供給管路を介して互いに異なるプロセスガスを前記真空処理室に供給することを特徴とするプラズマ処理装置
The plasma processing apparatus according to claim 1,
The plasma processing apparatus, wherein the gas supply sources supply different process gases to the vacuum processing chamber via gas supply pipes having different pipe volumes .
内部が減圧された真空処理室と、
前記真空処理室にプロセスガスを供給するガス供給源と、
前記真空処理室に供給されたプロセスガスに高周波エネルギを供給してプラズマを生成するプラズマ生成装置と
ガス流量制御装置、ガス遮断器およびガス供給管路を介して前記ガス供給源から供給された前記プロセスガスを前記真空処理室に供給するガス供給ラインと、
前記真空処理室内のプラズマ発光を検出するプラズマ発光検出器と、
前記プロセスガスの流量制御、前記プロセスガスの供給及び停止のタイミング制御、前記プラズマ発光の分析を行う制御コントローラと、を備えるプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法において
前記プロセスガスの供給を開始してから前記プロセスガスが前記真空処理室に到達する時間である到達時間を前記プラズマ発光が所定の強度に達するのに要する時間として予め計測し、
前記予め計測された到達時間だけ前記プロセスガスの供給を処理条件のガス流量のまま早く開始し、
前記プロセスガスの供給を停止してから前記真空処理室のプロセスガスが減少する時間である減少時間を前記プラズマ発光が所定の強度に達するのに要する時間として予め計測し、
前記予め計測された減少時間だけ前記プロセスガスの供給を早く停止することを特徴とするプラズマ処理方法
A vacuum processing chamber with a reduced pressure inside,
A gas supply source for supplying a process gas to the vacuum processing chamber ;
A plasma generating apparatus for generating plasma by supplying high-frequency energy to the process gas supplied to the vacuum processing chamber ;
A gas supply line for supplying the process gas supplied from the gas supply source to the vacuum processing chamber via a gas flow rate control device, a gas circuit breaker, and a gas supply line;
A plasma emission detector for detecting plasma onset light of the vacuum processing chamber,
In a plasma processing method using a plasma processing apparatus, comprising a flow rate control of the process gas, a timing control of supply and stop of the process gas, and a control controller for analyzing the plasma emission ,
Measured in advance as the time required for the plasma emission to reach a predetermined intensity, which is the time required for the process gas to reach the vacuum processing chamber after starting the supply of the process gas,
The supply of the process gas is started as early as the gas flow rate of the processing conditions for the pre-measured arrival time,
Measured in advance as a time required for the plasma emission to reach a predetermined intensity, which is a time for the process gas in the vacuum processing chamber to decrease after the supply of the process gas is stopped,
A plasma processing method, wherein the supply of the process gas is quickly stopped for the previously measured decrease time .
請求項3記載のプラズマ処理方法において、
前記ガス供給源は、それぞれが互いに異なる配管容積を有するガス供給管路を介して互いに異なるプロセスガスを前記真空処理室に供給することを特徴とするプラズマ処理方法
The plasma processing method according to claim 3, wherein
The plasma processing method according to claim 1, wherein the gas supply sources supply different process gases to the vacuum processing chamber via gas supply pipes having different pipe volumes .
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