JPH0318674A - ガス圧力制御方法及び真空装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガス圧力制御方法及び真空装置に係り、特に
半導体素子基板等の試料を真空処理するのに好適なガス
圧力制御方法及び真空装置に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体素子基板等の試料を真空処理する従来の技術では
、試料が内部で真空処理される真空室内の圧力を測定す
る手段から得られる検出値が、真空室での試料処理条件
（目標値）Ｉこ近づくように真空室内の排気速度が調節
されている。

なお、この種の技術として関連するものには、例えば、
特開昭６０−１３８２９１号，特開昭６０−８０２２５
’３９等が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、圧力測定手段の圧力測定範囲について
の配慮がなされておらず、試料処理条件によっては目標
圧力に到達しない場合が生じる。

例えば、試料をプラズマエッチング処理する装置におい
ては、圧力測定手段として、通常、精度再現性の良い隔
膜式圧力計が使用されているが、試料の加工寸法の微細
］ヒに伴い、試料処理圧力の低圧力化が進んでおり、隔
膜式圧力計での圧力測定範囲以下または精度の低下する
圧力領域（例えば、数ｍＴｏｒｒ）での試料処理条件が
必要とされている。

このように、上記従来技術においては、真空室内の圧力
を試料処理条件によっては制御することが困難となると
いった問題を有し、更には、このため、真空室内での試
料処理を良好に行えないといった問題を有している。

本発明の目的は、真空室内の圧力を試料処理条件によら
ず制御できるガス圧力制御方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、試料処理条件によらず試料処理を
良好に行うことができる真空装置を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

上配目的は、ガス圧力制御方法を、減圧排気されガスが
導入される真空室内の圧力を測定する手段の測定可能範
囲で前記真空室の排気速度を予め設定し、その後、前記
真空室内●こ導入されるガス流量を変更して前紀真空室
内圧力を目標圧力に制御する方法とすることにより、違
戊される。

また、上記他の目的は、真空装置を、真空室と、該真空
室内を減圧排気する手段と、前記真空室内にガスを導入
する手段と、前記真空室内の圧力を測定する手段と、該
圧力測定手段の測定可能範囲で前記減圧排気手段による
前記真空室内の排気速度を予め設定した後に前記ガス導
入手段による前記真空室内へのガス流量を変更して前記
真空室内圧力を目標圧力に制御する手段とを具備したも
のとすることにより、達戊される。

〔作　　用〕

減圧排気手段により真空室内は減圧排気され、ガス導入
手段により真空室内にはガスが導入される。真空室内の
圧力は、圧力測定手段により測定，検出される。圧力測
定手段の測定可能範囲で減圧排気手段による真空室内の
排気速度が、圧力制御手段により予め設定される。ここ
で、該排気速度は、装置状態に依存するパラメータであ
る。その後、ガス導入手段による真空室内へのガス流量
が、圧力制御手段により変更され，これにより、真空室
内圧力は、目標圧力に制御される。ここで、該ガス流量
は、装置状態に依存しないパラメータである。

圧力制御手段、例えば、ガス圧力による部材の歪量によ
り圧力を測定する手段、例えば、隔膜式圧力計は、ある
一定範囲では精度，再現性良く真空室内圧力を測定でき
る。また、ガス流量においては、その流量に関係なく精
度，再現性良く圧力測定および匠御可能である。ここで
、真空室内に導入されるガス流量なｌ，真空室内容積な
Ｖ，排気速度なＱとすると、真空室内圧力Ｐは式（１）
で示そこで、真空室内圧力Ｐが精度良＜測定可能な範囲
となるように、予め辱入ガス流量ｌを真空室内の試料処
理条件のｎ倍とし、これと共に、目標圧力も試料条件の
ｎ倍として排気速度Ｑを設定する。

その後、定常状態となった時点で、導入ガス流量ｎ／を
導入ガス流ｍＩ！に変更すれば、真空室内圧力もｎＰか
らＰと目標圧力となる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の一実施例を第１図．第２図により説明す
る。

第１図は、本発明によるプラズマエッチング装置の構戚
図である。

第１図で、真空室１０とガス供給源加とは、ガス導管ａ
で連結されている。ガス導管ｎには、ガス流量制御器ｎ
が設けられている。ガス導管ａには、ガス流量制御器な
の前後側でバルブ幻，２４がそれぞれ設けられている。

真空室１０の排気口（図示省略）と真空ポンプ加の吸気
口（図示省略）とは排気管社で連結されている。排気管
３ｌには、可変コンダクタンスバルブ＆が設けられてい
る。可変コンダクタンスバルブ稔は、駆動手ｐｉ３３に
より駆動される。真空室１０には、該真空室ｌＯ内の圧
力を測定，提出する手段、例えば、隔膜式圧力計ωが設
けられている。なお、図示省略したが、この他に，真空
室ｌＯ内にあるガスをプラズマ化する手段や半導体素子
基板等の試料を真空室１０内に搬入出する手段や真空室
ｌＯ内で試料を保持する手段等が設けられている。

第１図で、試料処理条件指令手段昶，ガス流量計算手段
５１，可変コンダクタンスパルブ制御手段５２が設けら
れている。試料処理条件指令手段恥とシｒｌ！，例えハ
、マン・マシーンインタフ篇一ス機能を有するコンビ，
一夕が使用される。また、ガス流量計算手段５１，可変
フンダクタンスパルブ制御手段５２としては、例えば、
マイクロコンピュータが使用される。なお、ガス流量計
算手段５１と可変フンダクタンスパルブ制御手段５２と
は、別設置する必要は特になく、１台のマイクロコンピ
ュータを用いても良い。試料処理条件指令手段駒の出力
端子には、ガス流量計算手段５ｌの入力端子が接続され
ている。試料処理条件指令手段釦の他の出力端子には、
可変コンダクタンスパルブ制御手！９５２の入力端子が
接続されている。ガス流量計算手段５１の出力端子は、
ガス流量制御器汐に接続されている。ガス流量計算手段
５ｌの他の入力端子は、隔膜式圧力計のに接続されてい
る。ガス流量計算手段５１の更に他の入力端子は、可変
フンダクタンスバルプ制御手段５２の出力端子に接続さ
れている。

可変コンダクタンスパルブ制御手段認の他の出力端子は
、駆動手段おに接続されている。可変コンダクタンスバ
ルブ制御手段詔の他の入力端子は、隔膜式圧力計荀に接
続されている。ここで、試料処趣条件指令手段力は、試
料処理条件が記憶されており、圧力，ガス各条件と妃動
指令とを出力する機能を有する。また、ガス流量計算手
段５ｌは、試料処理条件として圧力，ガス流量をもとに
初期の目標値を決定し、圧力完了信号により手定のガス
ｒｉＬｔに切り替えてガス流量制御器汐に指令を与える
機能を有する。更に、可変コンダクタンスパルブ制御手
段５２は、隔膜式圧力計ωからの検出圧力値により駆動
手段おを介して可変フンダクタンスバルブ℃を動作させ
ながら排気速度をＩＪＩ４節する機能を有する。

第１図，第２図で、試料処理条件である圧力Ｐとガス流
量ｌとに対し、圧力ｎｐとガス流量ｎｌ３とが制御目標
値として試料処理条件指令手段昶に設定される。圧力ｎ
ｐ≧制御可能範囲下限，かつ、圧力ｎｐ≦制御可能範囲
上限かの比較演算が試料処理条件指令手段恥で実施され
る。該比較演算結果が、上配条件を満足しない場合、ｎ
が変更され、上記条件を満足する制御目標値が決定され
て設定される。その後、ガス供給源加から真空室１０内
へのガスの１人が開始される。該ガス導入開始時の導入
ガス流量は、試料処理条件指令手段昶からガス流量計算
手段５１を介してガス流量制御器Ｘを制御することでｎ
Ｉ！に制御される。また、圧力ｎｐを制御目標値として
真空室１０内の圧力制御が開始される。真空室１０内の
圧力は、隔膜式圧力計荀で測定，検出され、該検出圧力
値は、ガス流量計算手段５１と可変コンダクタンスバル
ブ制御手段５２にそれぞれ入力される。可変コンダクタ
ンスパルブ制御手段５２では、圧力ｎｐ一α≦真空室１
０内検知圧力く圧力ｎｐ＋αの比較演算が実施される。

ここで、αは許容値である。該比較演算の結果が、上記
条件を満足しない場合、駆動手段おにより可変コンダク
タンスバルブ＆のコンダクタンスカ｛ｆ更される。一方
、該比較演算の結果が、上記条件を満足する場合、可変
コンダクタンスバルブ制御手段５２からガス流量計算手
段５ｌを介してガス流量制御器ｎを制御することにより
、導入ガス流量は、制御目標値ｎＩ！から試料処理条件
の導入ガス流量ｌに変更される。

このようにして真空室１０内のガス圧力の制御は完了す
るが、その当初においてプラズマ化手段によるプラズマ
発生までの間に一定時間が、この場合、試料処理条件指
令手段刃の指令により保持される。その後、真空室１０
内のガスは、プラズマ化手段によりプラズマｆヒされる
。試料搬送手段により真空室１０内に搬入されて試料保
持手段に保持されている試料は、プラズマを利用してエ
ッチング処理される。

本実施例では、次のような効果が得られる。

（１）隔膜式圧力計で測定される真空室内の圧力を試料
のエッチング処理条件によらず制御することができる。

（２）隔換式圧力計で測定される真空室内の圧力を試料
のエッチング処理条件によらず制御でき．従って、試料
のエッチング処理条件によらず試料を良好にエッチング
処理することができる。

｛３｝隔膜式圧力計を用いても、試料のエッチング加工
寸法の微細１ヒに伴う試料のエッチング処理圧力の低圧
力化に良好に対応することができる。

（４）真空室内への初期導入ガス流量を少なくした場合
に、隔膜式圧力計での測定範囲より高い圧力での試料の
エッチング処理を行うことができる。

（５）時定数が極端に小さい条件若し（は極端に大きい
条件で、圧力制御自体が困難な場合でも、安定した圧力
制御を行うことができる。

なお、上記一実施例では、プラズマエッチング装置を用
いているが、その他に、例えば、プラズマＣｖＤ５Ｉｌ
置、スパッタ装置等にも本発明は有効に通用でき、更に
、真空室内にガスが導入され、真空室内の圧力を試料処
理に対応して制御する必要なものであれば、本発明は有
効に適用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、真空室内の圧力を試料処理条件によら
ず制御できる効果がある。

また、本発明によれば、試料処理条件によらず試料処理
を良好に行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

′ＩＪ１図は、本発明の一実施例のプラズマエッチング
装置の構成図、第２図は，第１図の装置での処理手順の
フローチャートである。 １０・・・・・・真空室、加・・・・・・ガス供給源、
ｎ・・・・・・ガス流量制御器、Ｉ・・・・・・真空ポ
ンプ、３２・・・・・・可変コンダクタンスバルブ、お
・・・・・・駆動手段、初・・・・・・隔膜式圧力計，
５０・・・・・・試料処理条件指令手段、５１・・・・
・・ガス流量制御手段、父・・・・・・可変コンダクタ
ンスノく’Ｊ／　　閃 ｊθ“

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、減圧排気されガスが導入される真空室内の圧力を測
   定する手段の測定可能範囲で前記真空室内の排気速度を
   予め設定し、その後、前記真空室内に導入されるガス流
   量を変更して前記真空室内圧力を目標圧力に制御するこ
   とを特徴とするガス圧力制御方法。 ２、前記真空室内に導入されるガスの初期流量を前記真
   空室での試料処理条件のｎ倍とすると共に、前記目標圧
   力を前記試料処理条件のｎ倍とし、定常状態になった後
   に、前記ガス流量を前記試料処理条件に戻す第１請求項
   に記載のガス圧力制御方法。 ３、前記真空室内の圧力を、隔膜式圧力計により測定す
   る第１請求項若しくは第２請求項に記載のガス圧力制御
   方法。 ４、真空室と、該真空室内を減圧排気する手段と、前記
   真空室内にガスを導入する手段と、前記真空室内の圧力
   を測定する手段と、該圧力測定手段の測定可能範囲で前
   記減圧排気手段による前記真空室内の排気速度を予め設
   定した後に前記ガス導入手段による前記真空室内へのガ
   ス流量を変更して前記真空室内圧力を目標圧力に制御す
   る手段とを具備したことを特徴とする真空装置。 ５、前記圧力測定手段に、隔膜式圧力計を用いた第４請
   求項に記載の真空装置。