JP5205045B2 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、真空にされる真空容器内の処理室の内部に半導体ウエハ等の基板状の処理対象である試料を配置してこの処理室内部に形成したプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置またはプラズマ処理方法に係り、特に、プラズマの形成のため処理室内部に導入される処理用ガスの流量，速度を調節する流量調節器を備えたプラズマ処理装置またはプラズマ処理方法に関する。

このようなプラズマ処理装置では、真空ポンプによって減圧された真空容器の内部に配置されるプラズマが形成される空間である処理室内に１種類のガスあるいは複数種類の物質のガスを試料の処理に適するように予め定められた比率で混合されたもの（処理用ガス）が処理室内に導入され、このガスを供給した電界、または磁界によりプラズマ化してこれを用いて試料にエッチング等の処理を行うものである。このような処理に用いられる処理用ガスは、タンク等のガス源に連結された金属製のパイプから構成された供給経路を通り供給され、その流量や速度は供給形路上に配置されたガス流量調節器によって調節されて前記試料が配置される処理室内に導入される。

処理室に導入される処理用ガスの流量や速度は処理の性能に大きく影響を与えるため、処理を安定に行うためにはガス流量調節器による調節を高精度に維持する必要がある。しかし、ガス流量調節器は、時間の経過や処理した試料の枚数の増大に伴ってその内部のセンサの特性のドリフトや、ガス流路の目詰まりなどの要因により、経時的にその調節の精度の劣化を起こす場合がある。

例えば、プラズマ処理装置の処理用ガスの流量調節器として一般的に用いられるマスフローコントローラは、その内部のガスの流路上に配置した流路の断面積を所望に変化させ流量を変更することで、対応する処理の条件に適した流量を実現したり、或いは処理のレシピの変更に対応したりすることができる構成を備えている。このようなマスフローコントローラは、プラズマを用いた処理に適した小流量をコントロールすることを目的にし、このために内部に細い管状のガスの流路を有し、この流路の断面積をダイヤフラム等の微小な流路の面積を印加される電力に応じて高精度に変化させている。

このようなマスフローコントローラを流れる処理用ガスとしてエッチング処理に用いられる物質には、上記内部の流路内でも固形物を析出する可能性があるものもあり、この場合析出物によって流路や供給経路の配管の断面積が変化してしまい、予め定められたダイヤフラムの変形により流路の変化を生起しても予定の流量の変化を実現できなくなる。つまり、このような変化が起こればそのマスフローコントローラにおける印加電圧と実流量との関係が変化し、印加電圧の設定に変化がなくても実流量が変化するので、プロセスの安定性を損なってしまう。

そこで、従来より、定期的、或いは所定の枚数の試料を処理した後、又はこのような変化が生じたと判定されると、所期のガス流量を流すべく印加電力（流路の断面積の変化）と流量と関係を再度設定し直すため、マスフローコントローラの実流量を計測して検定を行っている。つまり、ガス流量調節器によって制御された流量が予め設定された流量を実現しているか検査して、必要に応じガス流量調節器の動作と流量との関係を修正する作業、いわゆる、ガス流量調節器の検定が行われている。このような技術の例としては、特開平７−３０６０８４号公報（特許文献１）に開示されたものが知られている。

特開平７−３０６０８４号公報

しかしながら、従来の技術では、次のような問題点について、十分に考慮されていなかった。すなわち、処理用ガスのガス源から処理室へ連結された供給経路上に取り付けられた状態でマスフローコントローラの実流量の計測は一般に困難であるため、従来は、実流量を計測するかわりに作業者の勘と経験とにより暫定的に印加電圧を設定し、プロセスを実行してその良否により暫定値の良否を判断し、これを繰り返して最適な設定値を決定していた。このような従来の技術では、検定に必要な時間が大きくプラズマ処理装置の非稼働時間が大きくなって処理の効率を損なってしまう。

一方、特許文献のようにマスフローコントローラと処理室との間の処理ガス用の供給経路に連結して配置され、処理用ガスの実際の流量を計測するための計測用のガスラインを備え、マスフローコントローラの検定の際には、ガスの供給を計測用のガスラインに切替えて、この計測用のガスライン上に処理用ガスを供給しつつ流量を測定して検定するものが知られている。

しかし、近年プラズマによる処理の高精度と高効率とを達成するために、処理用ガスとして処理室内に供給される物質のガスの種類は多くなっており、特に、複数の異なる処理の条件からなる複数の処理のステップを試料を処理室外に搬出することなく連続的に処理することが行う装置では用いられる物質のガスは一つの処理室に対して数個乃至十数個以上の種類となっており、連続的に行う処理のステップが増大するに伴い物質の数も大きくなる傾向にある。このような処理用ガスの流量を調節して供給するため、ガス流量調節器はこれらガスの物質の数と少なくとも同じだけ備えることが必要である。

さらに、これらガス流量調節器の検定は、実装される総てのガス流量調節器に対して実施され、さらに、各ガス流量調節器について複数の流量について検定を実施する場合、検定に数十分から数時間を必要としていた。検定の時間の間検定を行っている処理室は試料の処理を実施できず非稼働となっているため、上記検定に必要な時間が大きくなるにつれ非稼働時間が多くなり、処理の効率を低下させていた点について、上記従来の技術では考慮されていなかった。

本発明の目的は、ガス流量調節器の検定を実施することで安定した処理性能を維持しつつ生産性の高いプラズマ処理装置またはプラズマ処理方法を提供することにある。

上記目的は、真空容器内に配置された処理室と、この処理室内部を排気して所定の圧力に減圧する排気装置と、前記処理室内に処理用のガスを供給し、前記処理用のガスを用いて形成したプラズマによりこの処理室内に配置された試料を処理するプラズマ処理装置であって、前記処理室内と連通して前記処理用のガスとして供給される複数種類のガスが各々通流する複数の供給用のガスラインと、これら供給用のガスラインの各々上に配置され各々の前記複数のガス流量を各々調節する複数のガス流量調節器と、前記複数のガスラインが前記ガス流量調節器の下流側で一つに合流する合流部と、この合流部と前記ガス流量調節器との間において前記複数のガスラインの各々に連結されて前記処理室外に配置されこのガス流量調節器からのガスの流量を検定する検定器が配置された検定用のガス流路とを有し、前記複数種類のガスのうちの一部の種類のガスを前記処理用のガスとして前記処理室に供給しつつ前記複数種類のガスのうち前記処理用のガスとして使用されていないガスをこのガスに対応するガスラインから前記検定用のガス流路に流して当該ガスライン上の前記ガス流量調節器の検定を行うプラズマ処理装置により達成される。

または、真空容器内に配置され減圧された処理室内に処理対象の試料を配置し、前記処理室内と連通して複数種類のガスが各々通流する複数の供給用のガスラインであって各々の上に前記複数種類のガスの各々の流量を調節する複数のガス流量調節器を備えたガスラインのうち少なくとも一部を通して前記複数種類のガスの少なくとも一部を流量を各々調節して前記処理室内に処理用のガスとして供給し、前記処理用のガスを用いて形成したプラズマによりこの処理室内に配置された試料を処理するプラズマ処理方法であって、前記複数の供給用のガスラインが前記ガス流量調節器の下流側で一つに合流する合流部を有し、この合流部と前記ガス流量調節器との間において前記複数のガスラインの各々と連結されて前記処理室外に配置されこのガス流量調節器からのガスの流量を検定する検定器が配置された検定用のガス流路とを有し、前記処理用のガスを前記処理室に供給しつつ前記複数種類のガスのうち前記処理用のガスとして使用されていないガスをこのガスに対応するガスラインから前記検定用のガス流路に流して当該ガスライン上の前記ガス流量調節器の検定を行うプラズマ処理方法により達成される。

さらに、前記ガス流量調節器の検定は排他的に選択された前記複数のガスのうちの特定のガスのガスラインが前記検定用のガスラインに連結されこの検定用のガスライン上の前記検定器により行われることにより達成される。

さらにまた、前記複数のガスの供給用のガスラインが複数のグループに分けられて、一方のグループによる処理室へのガスの供給と並行して他方のグループのガスラインの検定を行うことにより達成される。

本発明の実施例について、以下、図面を用いて説明する。

図１乃至図３を用いて本発明の第１の実施例を説明する。

図１は、本発明の第１の実施例に係るプラズマ処理装置の全体的構成の概略を模式的に示す図である。図１（ａ）は、プラズマ処理装置を上方から見て構成の概略を示す横断面図である。図１（ｂ）は、プラズマ処理装置の斜視図である。

図１に示す本実施例に係るプラズマ処理装置１００は、大きく分けて、大気側ブロック１０１と真空側ブロック１０２とを備えている。大気側ブロック１０１は大気圧下でウエハを搬送，収納位置決め等をする部分であり、真空側ブロック１０２は大気圧から減圧された圧力下でウエハ等の基板状の試料を搬送し、予め定められた処理容器内において処理等を行うブロックであり、これら搬送や処理を行う箇所と大気側ブロック１０１との間で、試料を内部に有した状態で圧力を大気圧と真空圧との間で上下させる部分を備えている。

大気側ブロック１０１は、内部に大気側搬送ロボット１０９を備えた略直方体形状の筐体１０６を有し、この筐体１０６の前面側（図上右側）に取り付けられ、処理用又はクリーニング用の試料が収納されているカセットがその上に載せられる複数のカセット台１０７を備えている。

真空側ブロック１０２は、平面形状が略多角形状（本実施例では５角形状）の真空搬送室１０４の側壁面の周囲に、内部が減圧されその内部に試料が搬送され処理される処理室を有する真空容器を備えた４つの処理容器１０３と、真空搬送室１０４と大気側ブロック１０１との間に配置され試料を大気側と真空側との間でやりとりする２つのロック室１０５を備えている。この真空側ブロック１０２は減圧されて高い真空度の圧力に維持可能な処理容器である。

真空搬送室１０４内の搬送室には、真空下で試料をロック室１０５と処理容器１０３内の処理室との間で搬送する真空搬送ロボット１０８がその中央に配置されている。この真空搬送ロボット１０８のアーム上に試料が載せられて、各処理容器１０３の処理室内に配置された試料台上と何れかのロック室１０５内の試料台との間で搬入，搬出が行われる。これら処理容器１０３，ロック室１０５と真空搬送室１０４内の搬送室との間は、各々気密に閉塞，開放可能なバルブにより連通する通路が開閉される。

カセット台１０７の何れか上に載せられたカセット内に収納された複数の半導体ウエハ等の試料は、図示しない真空処理装置１００の動作を調節する制御装置が判断し、または、真空処理装置１００が設置される製造ラインの制御装置等からの指令を受けて、その処理が開始される。制御装置からの指令を受けた大気側搬送ロボット１０９がカセット内の特定の試料をカセットから取り出し、２つのロック室の何れかに搬送する。

ロック室１０５では、搬送された試料を収納した状態でバルブが閉塞されて密封され、所定の圧力まで減圧される。その後、真空搬送室１０４内の搬送室に面した側のバルブが開放されてロック室１０５内と搬送室内とが連通され、真空搬送ロボット１０８のアームがロック室１０５内に伸張して、内部の試料を搬出する。真空搬送ロボット１０８上のアームに載せられた試料は、カセットから取り出される際に予め定められた処理容器１０３の何れかの内の真空にされた処理室内側に搬入される。

試料が何れかの処理容器１０３内の処理室に搬送された後、この処理室内と搬送室との間を開閉するバルブが閉じられて処理室が封止される。この後、処理室内に処理用のガスが導入されプラズマが処理室内に形成されて試料が処理される。

試料の処理が終了したことが検出されると、バルブが開放されて真空搬送ロボット１０８により、処理室内に搬入された場合と逆にロック室１０５へ向けて搬出される。ロック室１０５の何れかに試料が搬送されると、このロック室１０５内と搬送室とを連通する通路を開閉するバルブが閉じられて内部が密封され、ロック室１０５内の圧力が大気圧まで上昇させられる。

この後、筐体１０６内側のバルブが開放されてロック室１０５内と筐体１０６内の大気搬送室とが連通され、大気側搬送ロボット１０９によりロック室１０５から元のカセットに試料が搬送されてカセット内の元の位置に戻される。

図２は、図１に示す実施例の処理容器１０３の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。本図において、処理容器１０３は、真空容器２０１とその上部に配置されたＵＨＦ帯またはＶＨＦ帯の電界を生成する電波源２１０と真空容器下方に配置された排気装置である真空排気ポンプ２０５とを備えて構成されており、真空容器２０１の内部に処理室２２０が配置される。真空容器２０１と真空排気ポンプ２０５の間にはコンダクタンス可変バルブ２０４が配置されている。これら構成部品は各々図示しないＯリング等のシール手段により気密に接続され内側の空間と外部の空間とを高い気圧差に維持可能に構成されている。試料Ｗは、真空にされた処理室２２０内部に配置されている試料台２０３の上に積載され処理が施される。

本実施例の処理室２２０は、内部の側壁が実質的に円筒形状または複数の円筒形が連結された実質的に円筒形を備えたものであり、高周波電力が供給される電極を内部に含む試料台２０３もこの処理室２２０の円筒形状の中心軸と軸を合わせた実質的に円筒の形状を備えたものとなっている。処理室２２０の下方で試料台２０３の直下方に位置するコンダクタンス可変バルブ２０４は、処理室２２０下部で同様に同軸状に配置された処理室２２０内のガス，反応生成物が排気される開口の下方に配置され、モータ２１２によって回転され任意の角度になるように動作する。コンダクタンス可変バルブ２０４の角度を制御することにより、開口からの処理室２２０の排気の流量，速度が調節される。この排気の調節と、処理室２２０上部からのガスの供給とのバランスにより、処理室２２０内の圧力が処理に適した所定の圧力に調節され、真空計２１４によって測定されている。

本実施例では、処理用ガスとして、ガス１からガス１２までの１２種類の物質のガスの一つを用いるか、複数の種類の物質のガスを混合した混合ガスを使用する構成である。処理に用いられるガスは、ガス１からガス１２まで各々が内部を流れる配管から構成される供給経路の通流が以下の通り調節される。

処理に際しては、プラズマ処理装置本体に配置された図示しない装置制御部が処理の予めに処理の条件の情報を取得し、この情報に含まれる処理用のガスの組成に応じて装置制御部が選択した単数あるいは複数の任意のガスは、それぞれのガス流量調節器２１６−１乃至２１６−１２によって設定された流量，速度となるように高精度に制御され、各ガス流量調節器２１６の後流側に位置する供給経路の合流部でこれらが一つに混合したものがさらに下流側の供給経路を通って処理室２２０内に導入される。

処理室２２０の上部に導入された処理用ガスは、ガス拡散板２０２の上方であって、電波源２１０と接続された円板状のアンテナ２２１の下方の誘電体製の円板窓下方に設けられた空間に流入してこの空間で滞留して拡散した後、ガス拡散板２０２に配置された複数の貫通孔から、処理室２２０の上部に導入される。処理室２２０内部に導入された処理用ガスは、電波源２１０からアンテナ２２１に供給された電力によりアンテナ２２１から放出される電界およびソレノイドコイル２０９から処理室２２０内に供給される高周波電磁波によって励起され処理室２２０の試料台２０３上の試料Ｗ上方の空間にプラズマが形成される。また、試料台２０３は内部に高周波バイアス電源２１１からの電力が供給される導電体製の円板状部材から構成された電極を備え、この電極に供給される高周波電力によって試料台状のＷ表面及びこの上方にバイアス電位が形成されることで、プラズマとの間の相対電位差から試料Ｗ表面に高周波バイアス電圧が印加され、プラズマ中の荷電粒子であるイオンを電位差によって試料Ｗ表面に導引し衝突させることによって、化学的，物理的に試料Ｗをプラズマ処理する。

本実施例で示すプラズマ処理装置では１枚の試料を処理するために、処理室２２０内の圧力や処理用ガスのガス種，流量などの処理の条件が異なる複数の処理のステップを用いて試料の表面にエッチング処理を行っている。例えば、あるステップにおいて、ガス１を使用する場合はバルブ２１７−１を開き、バルブ２１８−１を閉じて、ガス流量調節器２１６−１によって設定流量に制御されたガスを処理室２２０に導入する。また、このステップにおいてガス２は使用しない場合に、バルブ２１７−２は閉じた状態とする。ガス１からガス１２までの全てのガスについて、そのステップでプラズマ処理に使用するガスについてはバルブ２１７−１乃至１２の該当するバルブを開いてバルブ２１８−１乃至１２の対応するバルブを閉じて、プラズマ処理に使用しないガスについてはバルブ２１７−１乃至１２のうちの該当するバルブを閉じた状態とする。

本実施例において、バルブ２１８−１乃至１２の下流側の端部に連結されたガスラインは、図示しない真空排気ポンプによって排気されている。以下、バルブ２１８−１乃至１２の下流側でこれらと連結され内部を流れるガスを排気する排気経路であるガスラインをガス排気ライン２１５とよぶ。このガス排気ライン２１５は、各バルブ２１８−１乃至１２の下流側端部と連結された各配管が下流側で一つに合流した経路上に一つのガス流量計測器２１９が配置されており、バルブ２１８−１乃至１２のいずれかを開いたガスライン内部のガスはガス流量計測器２１９を経由して排気される。つまり、供給用の各ガスラインは各々が排他的にガス排気ライン２１５に連結可能に構成され、ガス流量調節器２１６の特定の物質のガスの供給用のガスラインの調節器のみがガス排気ライン２１５と接続されて当該ガスが排気可能にされている。

ここで、ガス流量調節器２１６の各々によって所定の値に設定された流量に調節されたガス流量をガス流量計測器２１９で測定することでガス流量調節器２１６によって調節されたガスの流量が所望の流量に調節されているか確認出来る。もし、装置制御部によりガス流量計測器２１９で計測され検出された流量の値がガス流量調節器２１６で設定されるべき流量の値と所定値以上にずれていると判定された場合、当該のガス流量調節器２１６に異常があると判断され校正が行われる。上記ずれの値がさらに大きな場合には、ガス流量調節器２１６−１乃至１２の該当するものは交換すべきと判定され、プラズマ処理装置に備えられた表示装置上に交換の必要が表示され報知される。

本実施例において、処理用ガスを構成する各物質のガスの各々の供給経路であるガスライン上にバルブ２１７−１乃至１２と各々に連結されたガス排気ライン２１５上に２１８−１乃至１２が配置されている。対象の処理のステップに必要なガスはそのガス排気ライン２１５上のバルブ２１８−１乃至１２の対応するバルブを閉じて、供給のガスライン上のバルブ２１７の対応するバルブを開いて、各ガスを処理室２２０側に導入しつつ、並行して処理室２２０内に導入する必要のないガス（非処理用ガス）については、バルブ２１７を閉じバルブ２１８を開いて、ガス排気ライン２１５にガスを供給している。

そして、このガス排気ライン２１５へガスを通流させる場合に、各々のガスの流量をガス流量計測器２１９を用いて検出しガス流量調節器２１６の流量の検出を行うことが可能に構成されている。例えば、処理中のあるステップにおいてエッチング処理に使用するガスについては処理室２２０に導入し処理のステップを実行して試料の処理を行いつつ、処理に使用しないガスについてはガス流量調節器２１６の対応するものの検定が実施可能となっている。

なお、本実施例で示すプラズマ処理装置では、上記の通り、試料の任意の処理の開始前に、装置が設置されるクリーンルーム等の建屋の設置箇所の動作を調節するホストコンピュータ等の統括的な制御装置から、あらかじめ処理条件を装置制御部内に配置された記憶装置に読み出し可能に記憶しておき、装置制御部はこの情報から処理に使用するガスの種類及びその組成，流量（速度）等の値や処理の予定時間を取得することが可能にされている。さらに、装置制御部内の演算装置は、この処理には使用される予定がない物質のガスが次に使用されるまでの時間も、上記情報から演算して検出可能となっている。このような時間の情報が上記処理の条件の情報に含まれ装置制御部が取得してもよい。

処理の実行中にこの処理のステップで使用されていない物質ガスに対応するガス流量調節器２１６の検定を実施する場合、次に処理に使用される前に検定を終了させておくことが望ましい。また、通常、ガス流量調節器２１６のそれぞれは、調節する流量，速度の範囲の全体にわたって所定の精度を備えることが必要であることから、複数の流量，速度について測定と誤差（精度）の判定が行われる。しかし、複数の異なる条件で検定を行う場合でも、通常は各条件において検定に必要な時間はほぼ一定である。そこで、該当するガス流量調節器２１６の調節器の検定を開始してから終了するまでの時間の制限を設け、この制限を越えても検定が終了しない場合は検定を強制終了する。この場合、検定にかかる最長時間は制限時間となる。装置制御部は、処理に使用していないガスが以降の処理で使用されるまでの間に余裕を持って終了できる条件の数を算出し、この数だけガス流量調節器２１６の当該調節器の検定を実施する。

また、本実施例のプラズマ処理装置は、上記検定中は装置に備えられた図示しない操作モニタ上で、どのガス流量調節器を検定中か確認でき、また、ガス流量調節器検定の結果が表示できるようにしている。また、緊急時には装置の操作者がガス流量調節器２１６の検定を停止する指令を入力、発信可能に構成されている。

また、本実施例では、処理中に係らず任意の物質のガスを処理室２２０内に導入する必要のない全ての時間において、当該ガスに対応するガス流量調節器２１６の調節器の検定を実施可能である。例えば、処理室２２０内部のプラズマを用いたクリーニング中にも上記検定を並行して実施可能である。プラズマクリーニングとは、試料Ｗを搬入する前或いは処理の後搬出した後に、処理用ガスを処理室２２０内に導入して内部でプラズマを発生させ、処理に伴って処理室２２０内に生成され処理室２２０の内壁面に付着した反応生成物を除去したり、処理室２２０の内部の部材表面の温度を暖めたりする作業である。プラズマクリーニングに使用しないガスについては、上記処理ステップ中の場合と同様に、対応するガス流量調節器２１６の調節器の検定をプラズマクリーニングの実施と並行して実施する。

〔変形例１〕
上記実施例１に示したプラズマ処理装置において、特に、処理室２２０に試料Ｗを搬入する、あるいは、処理室２２０から処理後の試料を搬出する間（以降、「試料Ｗの搬送中」）にガス流量調節器２１６の検定を実施する変形例を図３を用いて説明する。本変形例では、試料Ｗの搬送中はプラズマを用いた処理は実施していないため、処理用に処理用ガスを処理室２２０に導入していない。そこで、試料Ｗの搬送中にガス流量調節器２１６の所定の調節器を検定する。

本変形例及び上記実施例では、試料搬送に必要な時間はほぼ一定であり、また上記のとおり、ガス流量調節器検定を１条件実施するのに必要な時間もほぼ一定であり、最長時間は制限時間で決められる。したがって、試料搬送中に実施できるガス流量調節器を実施できる条件数が決まり、プラズマ処理レシピを確認する必要は無く試料搬送毎に、任意ガスのガス流量調節器検定を決められた条件数のみ実施可能としている。

図３は、本変形例の試料Ｗの搬送中の状態を表している。真空容器２０１とこれに接続されその内部が真空容器２０１内と同等の圧力に減圧される容器内の真空搬送室３０５は図示しないＯリングによって気密に接続されており、試料Ｗは、真空容器２０１と真空搬送室３０５の間に設けられた開口を通って処理室２２０内部へ搬入あるいは処理室２２０外部へ搬出される。この後、処理中は上記開口がバルブ３０６によって気密に閉塞され、処理室２２０内部が真空搬送室３０５から気密に封止される。

ここで、試料Ｗの搬送ため、バルブ３０６を開放するとき、処理室２２０内部の圧力が真空搬送室３０５内の圧力より高圧であると、処理室２２０内部に残存するプラズマによる処理の際のガスが真空搬送室３０５内に流れ出し、処理前あるいは処理後の搬送中の試料Ｗと化学反応を生じてしまい、異物となったり汚染したりして処理の歩留まりを低下させてしまう。また、バルブ３０６を開放した瞬間に処理室２２０内部の圧力と真空搬送室３０５内部との圧力差が所定の圧力差以上に大きい場合、その圧力差によって生じる気流により処理室２２０内部に浮遊あるいは処理室の内側壁に付着する微小異物が吹き上がり、試料Ｗの上に落ちて付着して異物となることによって歩留まりが低下することがある。

そこで、バルブ３０６を開ける前に処理室２２０内に試料搬送時処理室２２０内の調圧用のガスを導入し、コンダクタンス可変バルブ２０４を用いて処理室２２０と真空搬送室３０５の圧力が所定の圧力差以下となるように調整して後、バルブ３０６を開ける方法をとっている。処理室２２０内の圧力は真空計２１４で検知され、真空搬送室３０５内の圧力は真空計３０８によって検知される。試料Ｗの搬送時処理室２２０調圧ガスは、処理用ガスの内の１つを使用し、特にＡｒ等の不活性ガスを使用する。

試料Ｗの搬送中には、処理室２２０内の調圧用ガスとしてＡｒを処理室２２０に導入し、それ以外の供給経路上から供給可能なガスは供給が停止されている。そこで、ガス流量調節器２１６−１乃至１１のうちこの使用しない任意の物質のガスに対応する調節器の検定が試料Ｗの搬送と並行して実施される。この図において、調圧用のガスであるガス１２は、試料Ｗの処理中はその他のガス（ガス１からガス１１）と同様に処理用のガスの成分として使用可能である。

試料Ｗの搬送の時間がガス流量調節器２１６の任意の調節器の検定に要する時間より短い場合、プラズマ処理装置に試料を搬入あるいは搬出し終わった後に検定が終了するまで処理を開始することができず待機することになり、試料Ｗの搬送時間が検定に要する時間より長い場合と比べて生産性が低下することになる。ただし、本発明を使用しない場合、図４に示すように定期的にガス流量調節器検定を実施するために生産を止める必要があるため、試料Ｗの搬送時間がガス流量調節器２１６の各調節器の検定に要する時間より短い場合でも全体としては生産性が向上する。

また、ガス１からガス１１のいずれかが処理室２２０内の調圧に使用可能な物質である場合には試料Ｗの搬送時に処理室２２０内の調圧用ガスのガス流量調節器２１６−１２の検定を、同様にして試料Ｗの搬送中に実行可能である。試料Ｗの処理用ガスに用いられる各物質のガスは、高い真空度での処理に用いられるため、通常小さい流量で供給されるが、試料Ｗの搬送中に供給される物質のガスは、不活性で試料Ｗとの反応が生じにくいものであると共に、試料Ｗ表面の粒子や処理室２２０内のプラズマの残りガス，生成物等を処理室２２０の下方に急速に移動させ試料Ｗへの悪影響を抑制するために大流量が求められる。

このため、試料Ｗの搬送中に処理室２２０内に供給するためのガスと処理中に処理ガスの成分として供給するためのガスとは、物質として同じであっても、ガス流量調節器２１６の調節器が調節すべき流量の範囲は大きく異なる場合が有る。この場合、両者を同じ調節器で調節しようとすると、一方の精度を高くすると他方の精度が十分に得られなかったり使用できなかったりして、併用が困難となる。

このような場合、本変形例のように、ガス１乃至１１に対応するガスラインの何れか少なくとも一つをガス１２と同じ物質のガス（例えばＡｒ）を供給するものとし、ガス１２の供給用のガスラインは大きな流量，速度に対応したガス流量調節器２１６−１２を備えてもよい。さらに、ガス１から１１の下流側の各ガスラインが合流した合流部の下流側の供給用のガスライン上にバルブ３０１及びこのバルブ３０１と上記合流部との間に連結されたガス排気ライン２１５上にバルブ３０３を備えている。また、ガス１２のガスラインの下流側はガス１乃至１１の合流したガスラインのバルブ３０１の下流側と連結され、この連結部とガス流量調節器２１６−１２との間にバルブ３０２が配置され、このバルブ３０２とガス流量調節器２１６−１２との間に連結されたガス排気ライン２１５上にバルブ３０４が配置されている。

試料Ｗの搬送に際し、バルブ３０２が開かれバルブ３０４が閉じられてＡｒガスが供給のガスラインを通して処理室２２０内に導入し、Ａｒガスにより内部の圧力が調節された状態で試料Ｗが試料Ｗ搬送用の真空ロボット３０７により処理室２２０内に搬入、または処理室２２０外へ搬出される。この搬送の間に、バルブ３０１を閉じバルブ３０３を開いてガス流量調節器２１６−１乃至１１のガス１乃至１１の少なくとも何れか１つのガスラインに対応する調節器についてガス流量計測器２１９を用いて流量を検出し、装置制御部は発信した指令に対応する所定の流量と検出した実際の流量との値とを比較し、両者のずれが所定の値より大きな場合には、新たに得られた流量を用いて指令またはガス流量調節器２１６の当該調節器への供給電力値との関係を修正して再度設定する。

なお、上記実施例及び本変形例では、各ガス流量調節器２１６−１乃至１２は内部に流路を開放，閉塞可能なバルブを備えており、各調節器単体で対応するガスラインの開閉が可能に構成されている。

ガス１からガス１１のガスの中に、試料Ｗの搬送時に処理室２２０内の調圧に使用可能な物質のガスがない場合は、ガス流量調節器２１６−１２の検定は、上記実施例にて示したように試料Ｗの搬送中以外の時間でガス１２を処理室２２０内に導入しない任意の時間に検定するか、あるいは、ガス流量調節器２１６−１２の検定を実施する際にプラズマ処理を停止する。

〔変形例２〕
ガス供給ラインの構成の異なる例として変形例２を図５に示す。処理に使用するガスはガス１からガス１２まで１２種類のガスを使用する構成としている。ガス１からガス５までのガスラインはそれぞれガス流量調節器２１６−１からガス流量調節器２１６−５の下流で合流して一つのガスラインの配管としている。また、ガス６からガス１２のガスラインは各々ガス流量調節器２１６−６乃至１２の下流側で一つのガスラインに合流されている。

本変形例２では、ガス１からガス１２までを複数（２つ）のガスラインのグループに分割し、各グループでガスラインを１つに纏めるとともに各々にガス排気ライン２１５を連結している。各グループで１つに纏められたガスラインはさらに１つに纏められて１つの処理用ガスとして処理室２２０内に導入される。

この際、ガス１からガス５までの任意のガスは、バルブ５０１を開き、バルブ５０３を閉じた状態で処理室２２０に導入される。また、ガス１からガス５のガス流量調節器２１６の各調節器の検定を実施するときは、バルブ５０１を閉じて、バルブ５０３を開いて連結されたガス排気ライン２１５上のガス流量計測器２１９を用いて実際の流量を検出してこれを用いて検定を実施する。ガス６からガス１２までについてもガス１からガス５までと同様に任意のガスを処理室２２０内に導入するか、ガス流量調節器２１６の各調節器の検定を実施可能である。

一方のグループに属するガス１からガス５までの少なくともいずれかのガスを処理室２２０に導入しつつ試料Ｗの処理を行う間に、他方のグループのガス６からガス１２までのいずれか１つのガスラインのガス流量調節器２１６の当該調節器の検定を並行して実施する。逆の場合も同様である。これらのグループは、例えば、処理の１つのステップに用いられる複数の物質のガスを属性とした集合としてグループ分けしてもよい。つまり、処理の任意のステップを実施中は他のステップに用いられるガスのグループに属する各ガスラインは使用されないことから、一方のグループに係る処理のステップの実施中に、他方のグループに係るガスラインのガス流量調節器２１６の各調節器の検定を実施するように構成する。

図４は、実施例，変形例１，２において行われる時間の変化に伴う処理の動作を示すチャートである。図４（ａ）は、ガス流量調節器２１６の検定を実施した後に試料の各処理をした場合のチャートである。なお、ガス流量調節器２１６の検定は５つの動作の条件について行われる例を示している。図４（ｂ）は、試料Ｗの搬送中にガス流量調節器２１６の検定を実施する場合の動作の流れを示すチャートである。任意のガス流量調節器２１６の検定の各条件における検定あるいは流量（速度）の測定に要する時間ｔ１は、試料Ｗの搬送に要する時間ｔ２よりも短い場合を示している。本例では、各試料Ｗの搬送が５回行われる各々の間に各条件の検定を行っている。

図４（ｃ）は、一つの試料の処理が複数、例えば２つの処理のステップから構成され、各ステップで使用する物質のガス以外の物質のガスに対応する供給用のガスラインのガス流量調節器２１６の当該調節器の検定を、そのステップの処理を実施しつつ、並行して行う場合の動作の流れを示すチャートである。本例では、試料Ｗの搬送中にも、図４（ｂ）の場合と同様に、任意の条件の検定を行っており、各ステップの処理中に、複数条件の検定を実施している。また、各ステップの時間中は、ガス流量計測器２１９の動作を調節する装置制御部は、処理の終了時間と検定に要する時間及び終了の時間の予測とを行い、任意の条件の検定が終了した際にステップの処理の終了までの時間より次の条件の検定に係る時間が短いと判定した場合には、検定を停止して試料の処理を継続する。このことで、試料の処理が終了後次のステップの処理の開始まで待機する時間が生じることが抑制される。

実施例１から３で示したプラズマ処理装置について、ガス流量計測器２１９は、本実施例ではガス流量調節器の下流側に配置しているが、ガス流量調節器の種類によっては、ガス流量調節器の上流側に配置しても良い。また、自己流量診断機能付きガス流量調節器を使用する場合は、ガス流量計測器を配置しなくてもガス排気ライン２１５に検定中のガスを排気しながらガス流量調節器内部の動作によりそれ自身の検定を実施可能である。

以上の実施例，変形例によれば、ガスの流量調節器２１６の検定は、処理または搬送と並行して実施される。このため、処理用ガスを構成する複数の物質のガスを供給する各ガスラインは検定用のガスランであるガス排気ライン２１５に排他的に連結されて、特定のガスに対応するガス流量調節器の実際の流量がガス排気ライン２１５上のガス流量計測器２１９により検出される。この特定のガスは装置制御部からの指令により選択されても使用者により操作モニタ上から指令が入力されて選択されても良い。

検定されるガスラインまたはこれに対応する物質のガスは、検定が実施されると並行して行われる装置の動作に使用されないガスが選択される。例えば、処理用ガスを構成する各物質のガスのうち、試料Ｗの搬送中に処理室２２０内に圧力調節のために導入されるＡｒガス以外の物質のガスの少なくとも何れか１つに対応するガスライン上のガス流量調節器２１６の当該調節器は、この試料Ｗの搬送中に検定が行われる。或いは、試料Ｗの処理が複数のステップから構成されている場合に、任意の１ステップに用いられる物質のガスライン以外の物質のガスライン上のガス流量調節器２１６の当該調節器の検定がこの処理のステップ中に行われる。

このようにして、試料Ｗの処理または搬送といったプラズマ処理装置の各動作に用いられない種類のガスを選択して、このガスの供給用のガスライン上のガス流量調節器の検定を上記動作と並行して行うことで、装置の待機時間を低減して装置の動作の効率及び処理の効率が向上する。

本発明の第１の実施例に係るプラズマ処理装置の全体的構成の概略を模式的に示す図である。 図１に示す実施例の処理容器１０３の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。 図１に示す実施例の変形例の構成の概略を模式的に示す図である。 実施例，変形例１，２において行われる時間の変化に伴う処理の動作を示すチャートである。 図１に示す実施例の別の変形例の構成の概略を模式的に示す図である。

符号の説明

１０１ 大気側ブロック
１０２ 真空側ブロック
１０３ 処理容器
１０４ 真空搬送室
１０５ ロック室
１０６ 筐体
１０７ カセット台
１０８ 真空搬送ロボット
１０９ 大気側搬送ロボット
２０１ 真空容器
２０２ ガス拡散板
２０３ 試料台
２０４ コンダクタンス可変バルブ
２０５ 真空排気ポンプ
２０６ 搬送室
２０９ ソレノイドコイル
２１０ 高周波電源
２１１ 高周波バイアス電源
２１２ モータ
２１４，３０８ 真空計
２１５ ガス排気ライン
２１６ ガス流量調節器
２１７，２１８，３０１，３０２，３０３，３０４，３０６，５０１，５０２，５０３，５０４ バルブ
２１９ ガス流量計測器
３０５ 真空搬送室容器
３０７ 真空ロボット
４０１ ガス流量調節器検定時間
４０２ 試料搬送時間
４０３ プラズマ処理時間

Claims (6)

1. 真空容器内に配置された処理室と、この処理室内部を排気して所定の圧力に減圧する排気装置と、前記処理室内に処理用のガスを供給し、前記処理用のガスを用いて形成したプラズマによりこの処理室内に配置された試料を処理するプラズマ処理装置であって、
   前記処理室内と連通して前記処理用のガスとして供給される複数種類のガスが各々通流する複数の供給用のガスラインと、これら供給用のガスラインの各々上に配置され各々の前記複数のガス流量を各々調節する複数のガス流量調節器と、前記複数のガスラインが前記ガス流量調節器の下流側で一つに合流する合流部と、この合流部と前記ガス流量調節器との間において前記複数のガスラインの各々に連結されて前記処理室外に配置されこのガス流量調節器からのガスの流量を検定する検定器が配置された検定用のガス流路とを有し、
   前記複数種類のガスのうちの一部の種類のガスを前記処理用のガスとして前記処理室に供給しつつ前記複数種類のガスのうち前記処理用のガスとして使用されていないガスをこのガスに対応するガスラインから前記検定用のガス流路に流して当該ガスライン上の前記ガス流量調節器の検定を行うプラズマ処理装置。
2. 請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、前記ガス流量調節器の検定は排他的に選択された前記複数のガスのうちの特定のガス用のガスラインが前記検定用のガスラインに連結されこの検定用のガスライン上の前記検定器により行われるプラズマ処理装置。
3. 請求項１または２に記載のプラズマ処理装置であって、前記複数のガスの供給用のガスラインが複数のグループに分けられて、一方のグループによる処理室へのガスの供給と並行して他方のグループのガスラインの検定を行うプラズマ処理装置。
4. 真空容器内に配置され減圧された処理室内に処理対象の試料を配置し、前記処理室内と連通して複数種類のガスが各々通流する複数の供給用のガスラインであって各々の上に前記複数種類のガスの各々の流量を調節する複数のガス流量調節器を備えたガスラインのうち少なくとも一部を通して前記複数種類のガスの少なくとも一部を流量を各々調節して前記処理室内に処理用のガスとして供給し、前記処理用のガスを用いて形成したプラズマによりこの処理室内に配置された試料を処理するプラズマ処理方法であって、
   前記複数の供給用のガスラインが前記ガス流量調節器の下流側で一つに合流する合流部を有し、この合流部と前記ガス流量調節器との間において前記複数のガスラインの各々と連結されて前記処理室外に配置されこのガス流量調節器からのガスの流量を検定する検定器が配置された検定用のガス流路とを有し、
   前記処理用のガスを前記処理室に供給しつつ前記複数種類のガスのうち前記処理用のガスとして使用されていないガスをこのガスに対応するガスラインから前記検定用のガス流路に流して当該ガスライン上の前記ガス流量調節器の検定を行うプラズマ処理方法。
5. 請求項４に記載のプラズマ処理方法であって、前記ガス流量調節器の検定は排他的に選択された前記複数のガスのうちの特定のガス用のガスラインが前記検定用のガスラインに連結されこの検定用のガスライン上の前記検定器により行われるプラズマ処理方法。
6. 請求項４または５に記載のプラズマ処理方法であって、前記複数のガスの供給用のガスラインが複数のグループに分けられて、一方のグループによる処理室へのガスの供給と並行して他方のグループのガスラインの検定を行うプラズマ処理方法。

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