JP4911982B2 - ガス供給装置,基板処理装置,ガス供給方法及びガス供給制御方法 - Google Patents
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Description
先ず,本発明の実施形態にかかる基板処理装置について図面を参照しながら説明する。図1は,本実施形態にかかる基板処理装置の概略構成を示す断面図である。ここでは,基板処理装置を平行平板型のプラズマエッチング装置として構成したものである。
次に,ガス供給装置200について図面を参照しながら説明する。図1は,処理ガスを処理室110内のウエハWのセンタ部へ向けて供給する第1処理ガス(センタ部用処理ガス)と,ウエハWのエッジ部へ向けて供給する第2処理ガス(エッジ部用処理ガス)の2つに分流する場合の例である。なお,本実施形態のように処理ガスを2つに分流する場合に限られず,3つ以上に分流するようにしてもよい。
次に,ガス供給装置200の各部の具体的な構成例について説明する。図2は,ガス供給装置200の具体的な構成例を示すブロック図である。ここでは,付加ガス供給手段が1つの付加ガスラインにより構成される場合について説明する。
先ず,上記のようなガス供給処理を行う制御部300の具体的構成例を図面を参照しながら説明する。図8は制御部300の構成例を示すブロック図である。図8に示すように,制御部300は,制御部本体を構成するCPU(中央処理装置)310,CPU310が行う各種データ処理のために使用されるメモリエリア等を設けたRAM(ランダム・アクセス・メモリ)320,操作画面や選択画面などを表示する液晶ディスプレイなどで構成される表示手段330,オペレータによるプロセスレシピの入力や編集など種々のデータの入力及び所定の記憶媒体へのプロセスレシピやプロセス・ログの出力など種々のデータの出力などを行うことができるタッチパネルなどで構成される操作手段340,記憶手段350,インタフェース360を備える。
このような制御部300が行うガス供給処理では,実際に処理室110へのガス供給を実行するのに先だって,付加ガスの先出し流量を算出する。この先出し流量算出処理の具体例を図10に示す。図10に示すように制御部300は,先ずステップS110にてガス供給処理データ352から取得される処理ガス総流量fmと第1,第2処理ガスの流量比C:Eに基づいて,第2処理ガスの流量feを算出する。具体的には下記数式(1−1)に基づいて第2処理ガスの流量feを算出する。
次に,付加ガス供給手段220の付加ガスラインの最大許容流量を考慮した場合の付加ガス供給処理について説明する。図10に示す付加ガスの先出し流量算出処理では,先出し時間Tを所定時間(例えば1sec)に固定して先出し流量Faを算出するので,先出し流量Faの値によっては,付加ガスラインで流すことができる最大許容流量fmaxを超える場合も考えられる。このような場合には先出し流量Faを流すことができない。
次に,ガス供給装置200の各部の具体的な構成例について説明する。図14は,ガス供給装置200の他の具体的構成例を示すブロック図である。ここでは,付加ガス供給手段が複数の付加ガスラインにより構成される場合について説明する。
このようなガス供給処理データ352に基づいて,制御部300は例えば図16に示すような付加ガスの先出し流量算出処理を実行する。図16に示すように制御部300は,先ずステップS310にてガス供給処理データ352から取得される処理ガス総流量fmと第1,第2処理ガスの流量比C:Eに基づいて,第2処理ガスの流量feを算出する。第2処理ガスの流量feは,例えばステップS110の場合と同様に算出する。
次に,付加ガス供給手段220の各付加ガスラインの最大許容流量を考慮した場合の付加ガス供給処理について説明する。図16に示す先出し流量算出処理では,付加ガスを供給する際の先出し時間Tを所定時間(例えば1sec)に固定して各付加ガスラインの先出し流量Fa(1),Fa(2)を算出するので,付加ガスラインによっては,算出された先出し流量がその付加ガスラインで流すことができる最大許容流量fmaxを超える場合も考えられる。このような場合には算出された先出し流量を流すことができない。例えば先出し流量Fa(1)が最大許容流量fmax(1)を超えていなくても,先出し流量Fa(2)が最大許容流量fmax(2)を超えている場合も考えられる。
110 処理室
111 接地導体
112 絶縁板
114 サセプタ支持台
116 サセプタ
118 静電チャック
120 電極
122 直流電源
124 フォーカスリング
126 内壁部材
128 冷媒室
130a,130b 配管
132 ガス供給ライン
134 上部電極
136 外側上部電極
138 内側上部電極
142 誘電体
144 絶縁性遮蔽部材
146 整合器
148 上部給電棒
150 コネクタ
152 給電筒
156 絶縁部材
160 電極板
160a ガス噴出孔
162 電極支持体
163 バッファ室
163a 第1バッファ室
163b 第2バッファ室
164 環状隔壁部材
170 下部給電筒
172 可変コンデンサ
174 排気口
176 排気管
178 排気装置
180 整合器
184 ローパスフィルタ
186 ハイパスフィルタ
200 ガス供給装置
202 処理ガス供給配管
204 第1分岐配管
206 第2分岐配管
208 付加ガス供給配管
210 処理ガス供給手段
212a〜212c ガス供給源
214a〜214c マスフローコントローラ
220 付加ガス供給手段
222a,222b ガス供給源
224a,224b マスフローコントローラ
230 分流量調整手段
232,234 圧力調整部
232a,234a 圧力センサ
232b,234b バルブ
240 圧力コントローラ
300 制御部
310 CPU
320 RAM
330 表示手段
340 操作手段
350 記憶手段
352 ガス供給処理データ
360 インタフェース
W ウエハ
Claims (27)
- 被処理基板を処理する処理室内にガスを供給するガス供給装置であって,
前記被処理基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給手段と,
前記処理ガス供給手段からの処理ガスを流す処理ガス供給流路と,
前記処理ガス供給流路から分岐して,前記処理室内に設けられ前記被処理基板上にガスを導入するシャワーヘッドの内部に区画された第1,第2バッファ室にそれぞれ接続される第1,第2分岐流路と,
前記処理ガス供給流路から前記各分岐流路に分流される処理ガスの分流量を前記各分岐流路内の圧力に基づいて調整する分流量調整手段と,
所定の付加ガスを供給する付加ガス供給手段と,
前記付加ガス供給手段からの付加ガスを前記分流量調整手段より下流側で前記第2分岐流路に合流させる付加ガス供給流路と,
前記被処理基板の処理に先立って,前記処理ガス供給手段による処理ガス供給制御と,前記付加ガス供給手段による付加ガス供給制御を行う制御手段とを備え,
前記付加ガス供給制御は,前記付加ガスの流量を予め設定された設定流量よりも大きい先出し流量にして供給を開始し,所定時間経過後に付加ガスの流量を前記設定流量にして供給する制御を含むことを特徴とするガス供給装置。 - 前記先出し流量は,前記付加ガスが流れる前記付加ガス供給流路の容積と,前記付加ガス供給流路から前記付加ガスが流れ込む前記第2分岐流路の圧力とに基づいて予め算出された値であることを特徴とする請求項1に記載のガス供給装置。
- 前記先出し流量は,前記所定時間内に前記付加ガス供給流路の圧力が前記第2分岐流路の圧力に到達するために必要な最大の流量として予め算出された値であることを特徴とする請求項2に記載のガス供給装置。
- 前記付加ガス供給手段は,付加ガス供給源が接続される付加ガスラインを備え,
前記付加ガス供給制御は,前記算出された先出し流量が前記付加ガスラインの最大許容流量を超える場合には,その最大許容流量を先出し流量とし,その分だけ前記所定時間を長くする制御を含むことを特徴とする請求項2又は3に記載のガス供給装置。 - 前記所定時間は,前記最大許容流量を先出し流量として付加ガスを供給したときに前記付加ガス供給流路の圧力が前記第2分岐流路の圧力に到達するために必要な時間として算出されたものであることを特徴とする請求項4に記載のガス供給装置。
- 前記付加ガス供給流路の容積は,少なくとも前記第2分岐流路の容積よりも小さいことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のガス供給装置。
- 前記第1分岐流路は,この流路を流れる処理ガスが前記処理室内の被処理基板表面上の中心部領域へ向けて供給されるように配設し,
前記第2分岐流路は,この流路を流れる処理ガスが前記被処理基板表面上の外周部領域へ向けて供給されるように配設したことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のガス供給装置。 - 被処理基板を処理する処理室内にガスを供給するガス供給装置であって,
前記被処理基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給手段と,
前記処理ガス供給手段からの処理ガスを流す処理ガス供給流路と,
前記処理ガス供給流路から分岐して,前記処理室内に設けられ前記被処理基板上にガスを導入するシャワーヘッドの内部に区画された第1,第2バッファ室にそれぞれ接続される第1,第2分岐流路と,
前記処理ガス供給流路から前記各分岐流路に分流される処理ガスの分流量を前記各分岐流路内の圧力に基づいて調整する分流量調整手段と,
付加ガス供給源をそれぞれ接続する複数の付加ガスラインを備え,前記複数の付加ガスラインは下流側で合流するように構成した付加ガス供給手段と,
前記付加ガス供給手段からの付加ガスを前記分流量調整手段より下流側で前記第2分岐流路に合流させる付加ガス供給流路と,
前記被処理基板の処理に先立って,前記処理ガス供給手段による処理ガス供給制御と,前記付加ガス供給手段による付加ガス供給制御を行う制御手段とを備え,
前記付加ガス供給制御は,前記各付加ガスラインの付加ガスの流量を予め設定された設定流量よりも大きい先出し流量にして供給を開始し,所定時間経過後に付加ガスの流量を前記設定流量にして供給する制御を含むことを特徴とするガス供給装置。 - 前記各付加ガスラインにおける先出し流量は,前記所定時間内に前記付加ガス供給流路の圧力が前記第2分岐流路の圧力に到達するために必要な最大の流量として予め算出された先出し総流量を,前記各付加ガスラインの設定流量比と同じ比率で分配した値であることを特徴とする請求項8に記載のガス供給装置。
- 前記付加ガス供給制御は,前記各付加ガスラインにおける先出し流量のうち,付加ガスラインの最大許容流量を超えるものがある場合には,その最大許容流量をその付加ガスラインの先出し流量として,他の付加ガスラインの先出し流量と前記所定時間を再計算する制御を含むことを特徴とする請求項9に記載のガス供給装置。
- 被処理基板を処理する処理室と,この処理室内にガスを供給するガス供給装置と,前記ガス供給装置を制御する制御手段とを備える基板処理装置であって,
前記ガス供給装置は,前記被処理基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給手段と,前記処理ガス供給手段からの処理ガスを流す処理ガス供給流路と,前記処理ガス供給流路から分岐して,前記処理室内に設けられ前記被処理基板上にガスを導入するシャワーヘッドの内部に区画された第1,第2バッファ室にそれぞれ接続される第1,第2分岐流路と,前記処理ガス供給流路から前記各分岐流路に分流される処理ガスの分流量を前記各分岐流路内の圧力に基づいて調整する分流量調整手段と,所定の付加ガスを供給する付加ガス供給手段と,前記付加ガス供給手段からの付加ガスを前記分流量調整手段より下流側で前記第2分岐流路に合流させる付加ガス供給流路とを備え,
前記制御手段は,前記被処理基板の処理に先立って,前記処理ガス供給手段による処理ガス供給制御と,前記付加ガス供給手段による付加ガス供給制御を行い,
前記付加ガス供給制御は,前記付加ガスの流量を予め設定された設定流量よりも大きい先出し流量にして供給を開始し,所定時間経過後に付加ガスの流量を前記設定流量にして供給する制御を含むことを特徴とする基板処理装置。 - 前記先出し流量は,前記付加ガスが流れる前記付加ガス供給流路の容積と,前記付加ガス供給流路から前記付加ガスが流れ込む前記第2分岐流路の圧力とに基づいて予め算出された値であることを特徴とする請求項11に記載の基板処理装置。
- 前記先出し流量は,前記所定時間内に前記付加ガス供給流路の圧力が前記第2分岐流路の圧力に到達するために必要な最大の流量として予め算出された値であることを特徴とする請求項12に記載の基板処理装置。
- 被処理基板を処理する処理室内にガスを供給するガス供給装置を用いるガス供給方法であって,
前記ガス供給装置は,前記被処理基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給手段と,前記処理ガス供給手段からの処理ガスを流す処理ガス供給流路と,前記処理ガス供給流路から分岐して,前記処理室内に設けられ前記被処理基板上にガスを導入するシャワーヘッドの内部に区画された第1,第2バッファ室にそれぞれ接続される第1,第2分岐流路と,前記処理ガス供給流路から前記各分岐流路に分流される処理ガスの分流量を前記各分岐流路内の圧力に基づいて調整する分流量調整手段と,所定の付加ガスを供給する付加ガス供給手段と,前記付加ガス供給手段からの付加ガスを前記分流量調整手段より下流側で前記第2分岐流路に合流させる付加ガス供給流路とを備え,
前記被処理基板の処理に先立って,予め設定された設定流量の処理ガスを前記処理ガス供給手段により供給する制御を行う工程と,
前記付加ガスの流量を予め設定された設定流量よりも大きい先出し流量にして供給を開始し,所定時間経過後に付加ガスの流量を前記設定流量にして供給する制御を行う工程と,
を有することを特徴とするガス供給方法。 - 前記処理ガスを供給する制御を行う工程の前に,
前記付加ガスが流れる前記付加ガス供給流路の容積と前記付加ガス供給流路から前記付加ガスが流れ込む前記第2分岐流路の圧力とに基づいて,所定時間内に前記付加ガス供給流路の圧力が前記第2分岐流路の圧力に到達するために必要な最大の流量を先出し流量として算出する工程を含むことを特徴とする請求項14に記載のガス供給方法。 - 被処理基板を処理する処理室内にガスを供給するシャワーヘッドを備える基板処理装置のガス供給制御方法であって,
前記シャワーヘッドは,その内部に区画して設けられ,前記被処理基板を処理する処理ガスの供給流路から分岐して分流量調整手段によって調整された分流量のガスを流す第1,第2分岐流路がそれぞれ接続される第1,第2バッファ室と,前記第1,第2バッファ室の下面にそれぞれ設けられ,前記第1,第2バッファ室からのガスを前記被処理基板上に噴出する複数の噴出孔と,を備え,
前記被処理基板の処理に先立って,前記第1,第2バッファ室に前記処理ガスの供給を開始した後に,前記分流量調整手段より下流側で前記第2分岐流路に付加ガス供給流路から付加ガスを合流させて前記第2バッファ室に導入する際に,前記付加ガスの流量を予め設定された設定流量よりも大きい先出し流量にして供給を開始し,所定時間経過後に付加ガスの流量を前記設定流量にして供給するガス供給制御を行い,
前記ガス供給制御は,前記処理ガスの供給を開始する前に,前記付加ガスの先出し流量を算出する工程を行うことを特徴とするガス供給制御方法。 - 前記付加ガスの先出し流量を算出する工程は,
前記第2分岐流路に流れる前記処理ガスの流量を算出する工程と,
前記第2分岐流路に合流させる前記付加ガスの設定流量を取得する工程と,
前記処理ガスと前記付加ガスの流量から前記第2分岐流路に流れるガスの総流量を算出する工程と,
前記総流量に基づいて前記第2分岐流路の圧力を算出する工程と,
前記所定時間内に前記付加ガス供給流路の圧力が前記第2分岐流路の圧力に到達するために必要な最大の流量を前記付加ガスの先出し流量として算出する工程と,
を有することを特徴とする請求項16に記載のガス供給制御方法。 - 前記付加ガスの先出し流量を算出する工程は,
算出した先出し流量が付加ガス供給流路の最大許容流量を超える場合には,その最大許容流量を前記付加ガスの先出し流量とし,その分だけ前記所定時間を長くすることを特徴とする請求項17に記載のガス供給制御方法。 - 被処理基板を処理する処理室内にガスを供給するシャワーヘッドを備える基板処理装置のガス供給制御方法であって,
前記シャワーヘッドは,その内部に区画して設けられ,前記被処理基板を処理する処理ガスの供給流路から分岐して分流量調整手段によって調整された分流量のガスを流す第1,第2分岐流路がそれぞれ接続される第1,第2バッファ室と,前記第1,第2バッファ室の下面にそれぞれ設けられ,前記第1,第2バッファ室からのガスを前記被処理基板上に噴出する複数の噴出孔と,を備え,
前記被処理基板の処理に先立って,前記第1,第2バッファ室に処理ガスの供給を開始した後に,前記分流量調整手段より下流側で前記第2分岐流路に付加ガス供給流路から付加ガスを合流させて前記第2バッファ室に導入する際に,前記付加ガス供給流路に合流する複数の付加ガスラインからの前記各付加ガスの流量を予め設定された設定流量よりも大きい先出し流量にして供給を開始し,所定時間経過後に前記各付加ガスの流量を前記設定流量にして供給するガス供給制御を行い,
前記ガス供給制御は,前記処理ガスの供給を開始する前に,前記各付加ガスラインにおける前記付加ガスの先出し流量を算出する工程を行うことを特徴とするガス供給制御方法。 - 前記付加ガスの先出し流量を算出する工程は,
前記第2分岐流路に流れる前記処理ガスの流量を算出する工程と,
前記第2分岐流路に合流させる前記付加ガスの設定総流量を取得する工程と,
前記処理ガスと前記付加ガスの流量から前記第2分岐流路に流れるガスの総流量を算出する工程と,
前記総流量に基づいて前記第2分岐流路の圧力を算出する工程と,
前記所定時間内に前記付加ガス供給流路の圧力が前記第2分岐流路の圧力に到達するために必要な最大の流量を先出し総流量として算出する工程と,
前記先出し総流量を前記各付加ガスラインの設定流量比と同じ比率で分配することによって,前記各付加ガスラインにおける前記付加ガスの先出し流量を算出する工程と,
を有することを特徴とする請求項19に記載のガス供給制御方法。 - 前記付加ガスの先出し流量を算出する工程は,
前記各付加ガスラインにおける先出し流量のうち,付加ガスラインの最大許容流量を超えるものがある場合には,その最大許容流量をその付加ガスラインの先出し流量として,他の付加ガスラインの先出し流量と前記所定時間を再計算することを特徴とする請求項20に記載のガス供給制御方法。 - 被処理基板を処理する処理室内にガスを供給するシャワーヘッドを備える基板処理装置であって,
前記シャワーヘッドは,その内部に区画して設けられ,前記被処理基板を処理する処理ガスの供給流路から分岐して分流量調整手段によって調整された分流量のガスを流す第1,第2分岐流路がそれぞれ接続される第1,第2バッファ室と,前記第1,第2バッファ室の下面にそれぞれ設けられ,前記第1,第2バッファ室からのガスを前記被処理基板上に噴出する複数の噴出孔と,を有し,
前記被処理基板の処理に先立って,前記第1,第2バッファ室に処理ガスの供給を開始した後に,前記分流量調整手段より下流側で前記第2分岐流路に付加ガス供給流路から付加ガスを合流させて前記第2バッファ室に導入する際に,前記付加ガスの流量を予め設定された設定流量よりも大きい先出し流量にして供給を開始し,所定時間経過後に付加ガスの流量を前記設定流量にして供給するガス供給制御を行う制御部を備え,
前記制御部は,前記処理ガスの供給を開始する前に,前記付加ガスの先出し流量を算出する工程を行うことを特徴とする基板処理装置。 - 前記付加ガスの先出し流量を算出する工程は,
前記第2分岐流路に流れる前記処理ガスの流量を算出する工程と,
前記第2分岐流路に合流させる前記付加ガスの設定流量を取得する工程と,
前記処理ガスと前記付加ガスの流量から前記第2分岐流路に流れるガスの総流量を算出する工程と,
前記総流量に基づいて前記第2分岐流路の圧力を算出する工程と,
前記所定時間内に前記付加ガス供給流路の圧力が前記第2分岐流路の圧力に到達するために必要な最大の流量を前記付加ガスの先出し流量として算出する工程と,
を有することを特徴とする請求項22に記載の基板処理装置。 - 前記付加ガスの先出し流量を算出する工程は,
算出した先出し流量が付加ガス供給流路の最大許容流量を超える場合には,その最大許容流量を前記付加ガスの先出し流量とし,その分だけ前記所定時間を長くすることを特徴とする請求項23に記載の基板処理装置。 - 被処理基板を処理する処理室内にガスを供給するシャワーヘッドを備える基板処理装置であって,
前記シャワーヘッドは,その内部に区画して設けられ,前記被処理基板を処理する処理ガスの供給流路から分岐して分流量調整手段によって調整された分流量のガスを流す第1,第2分岐流路がそれぞれ接続される第1,第2バッファ室と,前記第1,第2バッファ室の下面にそれぞれ設けられ,前記第1,第2バッファ室からのガスを前記被処理基板上に噴出する複数の噴出孔と,を備え,
前記被処理基板の処理に先立って,前記第1,第2バッファ室に処理ガスの供給を開始した後に,前記分流量調整手段より下流側で前記第2分岐流路に付加ガス供給流路から付加ガスを合流させて前記第2バッファ室に導入する際に,前記付加ガス供給流路に合流する複数の付加ガスラインからの前記各付加ガスの流量を予め設定された設定流量よりも大きい先出し流量にして供給を開始し,所定時間経過後に前記各付加ガスの流量を前記設定流量にして供給するガス供給制御を行う制御部を備え,
前記制御部は,前記処理ガスの供給を開始する前に,前記各付加ガスラインにおける前記付加ガスの先出し流量を算出する工程を行うことを特徴とする基板処理装置。 - 前記付加ガスの先出し流量を算出する工程は,
前記第2分岐流路に流れる前記処理ガスの流量を算出する工程と,
前記第2分岐流路に合流させる前記付加ガスの設定総流量を取得する工程と,
前記処理ガスと前記付加ガスの流量から前記第2分岐流路に流れるガスの総流量を算出する工程と,
前記総流量に基づいて前記第2分岐流路の圧力を算出する工程と,
前記所定時間内に前記付加ガス供給流路の圧力が前記第2分岐流路の圧力に到達するために必要な最大の流量を先出し総流量として算出する工程と,
前記先出し総流量を前記各付加ガスラインの設定流量比と同じ比率で分配することによって,前記各付加ガスラインにおける前記付加ガスの先出し流量を算出する工程と,
を有することを特徴とする請求項25に記載の基板処理装置。 - 前記付加ガスの先出し流量を算出する工程は,
前記各付加ガスラインにおける先出し流量のうち,付加ガスラインの最大許容流量を超えるものがある場合には,その最大許容流量をその付加ガスラインの先出し流量として,他の付加ガスラインの先出し流量と前記所定時間を再計算することを特徴とする請求項26に記載の基板処理装置。
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