JPH08269713A - 基板処理装置及びそのガス流量制御方法 - Google Patents

基板処理装置及びそのガス流量制御方法

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JPH08269713A
JPH08269713A JP9607695A JP9607695A JPH08269713A JP H08269713 A JPH08269713 A JP H08269713A JP 9607695 A JP9607695 A JP 9607695A JP 9607695 A JP9607695 A JP 9607695A JP H08269713 A JPH08269713 A JP H08269713A
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JP
Japan
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gas
flow rate
chamber
valve
mixed
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JP9607695A
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English (en)
Inventor
Yasushi Nishioka
康 西岡
Fujio Maeda
不二雄 前田
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気能力を格別大きくすることなく、微量ガ
スの精密な流量比制御を可能とした基板処理装置とその
流量制御方法を提供する。 【構成】 排気系12につながるチャンバ11内にAr
ガスと微量のN2 ガスを導入して反応性スパッタを行う
装置において、Arガスの供給量を制御する第1のバル
ブ18と、N2 ガスの供給量を制御する第2のバルブ1
9と、これらのバルブの出力側でArガスとN2 ガスを
混合する混合配管20と、希釈混合されたガスを流量調
整してチャンバ11に供給する第1の流量計21と、A
rガスを流量調整してチャンバ11に供給する第2の流
量計24と備えて、N2 ガスの精密な流量比制御を可能
とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、排気系につながるチ
ャンバ内に、少なくとも第1のガスとこれより微量の第
2のガスとを所定流量比で導入して基板に膜形成等を行
う基板処理装置とそのガス流量制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】Ta膜のスパッタ蒸着には通常、スパッ
タガスとしてArを用い、反応性ガスとして微量のN2
ガスを供給してTaターゲットのスパッタリングを行
う。図2は、その様な反応性スパッタ装置の概略構成を
示す。排気系1につながるチャンバ2が成膜室であり、
内部圧力を測定するために真空計3が取り付けられてい
る。Arガス源4とN2 ガス源5からのArガス,N2
ガスはそれぞれ、減圧弁6,7を介し、流量計8,9を
介してチャンバ2に供給される。ArガスとN2 ガスの
流量比は、流量計8,9で調整される。
【0003】Taの反応性スパッタにおいて所望の膜質
を得るためには、反応性ガスであるN2 ガス流量比を小
さい値で精密に制御することが必要になる。N2 流量比
=N2 流量/(Ar流量+N2 流量)であるから、これ
を例えば、1%に制御するためには、トータル流量(A
r流量+N2 流量)=20[SCCM]とすると、N2
流量は0.1[SCCM]以下という小さい流量とな
る。しかしこの様な小さい流量の制御は通常の流量計で
は不可能である。
【0004】そこで上述のような微量の反応性ガスの流
量制御を行う方法として、第1に、排気系の排気能力を
大きくしてトータル流量を大きくすることが考えられ
る。排気ポンプの能力とトータル流量の関係は、チャン
バ内圧力をP、トータル流量をQ、ポンプ排気速度を
S、ポンプ到達圧力をP0として、 P=Q/S+P0 で表される。チャンバ内圧力Pはスパッタ条件としてあ
る値に固定されるから、トータル流量Qを増すにはポン
プ能力をあげればよい。トータル流量を上げれば、N2
流量もそれだけ大きくできるから、流量計での制御が容
易になる。
【0005】第2の方法は、予め所定割合に希釈混合し
たAr+N2 ガスを用いることである。この方法によれ
ば、希釈混合されたガスの流量制御を行うだけでよく、
排気能力を大きくしてトータル流量を大きくしなくて
も、結果的に微量のN2 ガスの流量制御が可能となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、装置の排気系
の能力を上げること、即ち排気速度Sをより大きくし、
到達圧力P0をより小さくすることには限度がある。こ
れは技術的に難しいだけでなく、実現できるとしても装
置が高価になる。また、予め希釈混合したガスを用いる
方法は、希釈比が固定されてしまい、任意の希釈比に設
定することができない。同様の問題は、反応性スパッタ
に限らず、同様に二種以上のガスの精密流量制御を必要
とするエッチング装置等の他の基板処理装置にもある。
【0007】この発明は上記事情を考慮してなされたも
ので、排気能力を格別大きくすることなく、微量ガスの
精密な流量比制御を可能とした基板処理装置とその流量
制御方法を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、排気系につ
ながるチャンバ内に、少なくとも第1のガスとこれより
微量の第2のガスとを所定流量比で導入して基板処理を
行う基板処理装置において、第1のガスの前記チャンバ
への供給量を制御する第1のバルブと、第2のガスの前
記チャンバへの供給量を制御する第2のバルブと、これ
ら第1,第2のバルブの出力側で第1,第2のガスを直
接混合する混合手段と、この混合手段で希釈混合された
ガスを流量調整して前記チャンバに供給する第1の流量
調整手段と、第1のガスを流量調整して前記チャンバに
供給する第2の流量調整手段とを備えたことを特徴とし
ている。
【0009】この発明はまた、排気系につながるチャン
バ内に、少なくとも第1のガスとこれより微量の第2の
ガスとを所定流量比で導入して基板処理を行う基板処理
装置のガス流量制御方法であって、前記基板処理装置
は、第1のガスの前記チャンバへの供給量を制御する第
1のバルブと、第2のガスの前記チャンバへの供給量を
制御する第2のバルブと、これら第1,第2のバルブの
出力側で第1,第2のガスを直接混合する混合手段と、
この混合手段で希釈混合されたガスを流量調整して前記
チャンバに供給する第1の流量調整手段と、第1のガス
を流量調整して前記チャンバに供給する第2の流量調整
手段とを備え、前記第1のバルブがオフの状態で、前記
第2のバルブを徐々に開けて前記第2のガスの流量を前
記チャンバ内が所定ガス圧になるように設定し、次いで
第1のバルブを徐々に開けて第1のガスを前記混合手段
で第2のガスと混合してその混合ガスの流量を前記チャ
ンバ内が所定の希釈圧力になるように設定した後、希釈
比が設定された混合ガスと前記第1のガスをそれぞれ第
1の流量調整手段と第2の流量調整手段により所定流量
比に設定して供給することを特徴としている。
【0010】
【作用】この発明による装置では、第2のガスを第1の
ガスで混合希釈して、第1の流量調整手段を介してチャ
ンバに供給するガス供給経路と、第1のガスのみを第2
の流量調整手段を介してチャンバに供給するガス供給経
路とが設けられる。この様な装置構成として、チャンバ
内圧力を真空計で監視しながら、先ず第2のガスのみを
徐々にチャンバ内が所定ガス圧になるように供給量を設
定し、次いで第1のガスを徐々に混合して供給してチャ
ンバ内が所定の希釈圧力になるように、混合ガスの供給
量を設定する。この方法で第1のガスによる第2のガス
の希釈比を例えば5%程度に設定することができる。そ
して、この様に希釈比が設定された混合ガスと第1のガ
スとを流量調整手段により所定流量比に設定してチャン
バに供給すれば、チャンバ内での最終的な希釈比を1%
あるいはそれ以下に設定することができる。この発明に
装置及び流量制御方法によれば、排気能力を格別大きく
してトータル流量を大きくしなくても、微量ガスの精密
な流量比制御ができる。また希釈比固定の混合ガスを用
いる方法と異なり、最終的なガス希釈比も任意に設定す
ることができる。
【0011】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例を
説明する。図1は、この発明の一実施例に係る反応性ス
パッタ装置の構成である。チャンバ11は、内部に基板
とターゲットが配置されて成膜が行われる成膜室であ
り、排気系12に接続されている。チャンバ11には真
空計13が取り付けられている。ガス源として、スパッ
タガス(第1のガス)であるArガスを入れたガスボン
ベ14と、反応性ガス(第2のガス)であるN 2ガスを
入れたガスボンベ15が用意されている。
【0012】ガスボンベ14,15からのArガスとN
2 ガスはそれぞれ、減圧弁16,17を介し、バリアブ
ルリークバルブ(又はニードルバルブ)18,19を介
して取り出されるが、それらの出力部には二つのガスを
直接混合する混合配管20が設けられている。この混合
配管20で希釈混合されたガスは、微流量調整可能な第
1の流量計21を介してチャンバ11に供給されるよう
になっている。これが第1のガス供給経路である。なお
流量計21は開閉可能なバイパスライン22を有する。
【0013】第1のガス供給経路と別に、ガスボンベ1
4のArガス単独の第2のガス供給経路が設けられてい
る。即ちArガスは、減圧弁23を介し、やはり微流量
調整可能な第2の流量計24を介して、単独でもチャン
バ11内に供給できるようになっている。第2の流量計
24も開閉可能なバイパスライン25を有する。
【0014】この様な装置を用いて、具体的にTa膜の
反応性スパッタを行う際のArガスとN2 ガスの流量制
御は次のように行う。先ず減圧弁23がオフの状態で、
減圧弁16,17を任意圧力に設定し、第1の流量計2
1のバイパスライン22を開ける。そして、第1のバル
ブ18は閉じた状態で、第2のバルブ19を徐々に開
き、N2 ガスのみをチャンバ11内に供給する。このと
き、真空計13でチャンバ11内圧力を監視しながら、
所定圧力になるように第2のバルブ19を調整して、N
2 ガス供給量を設定する。
【0015】チャンバ11内のガス圧が所定値になった
ら、次に第1のバルブ18を徐々に開き、真空計13で
チャンバ11内圧力を監視しながら、チャンバ11内が
所定の希釈圧力になるまでArガスを供給する。希釈比
=N2 圧力/(Ar圧力+N2 圧力+背圧)であるか
ら、例えば希釈比5%とするには、先に設定したN2
力の20倍になるまで、Arガスを導入すればよい。そ
して第1の流量計21のバイパスライン22を閉じる。
これにより、混合配管20では、一定比率の混合希釈ガ
スが得られることになる。
【0016】次に減圧弁23を所定の圧力に設定して、
Arガスを第2の流量計24を介してチャンバ11に供
給する。このとき、第1の流量計21と第2の流量計2
4で、それぞれAr+N2 希釈混合ガスと、Arガスの
流量比を最適設定する。例えば、希釈比5%のAr+N
2 混合ガス流量を1[SCCM]、Arガス流量を19
[SCCM]、トータル20[SCCM]と設定する。
これにより、最終的にN2 ガス流量比は、下記式1のよ
うになる。
【0017】
【数1】 N2 流量比=N2 希釈比/{Ar+(Ar+N2 )} =5%/(19+1) =0.25%
【0018】以上のようにこの実施例によると、装置の
排気能力を格別大きくすることなく、N2 流量比を、N
2 流量とAr流量をそれぞれ別個に制御する従来法では
困難な微小な値に精密設定して、反応性スパッタを行う
ことができる。また、混合希釈ボンベを用意する必要も
なく、反応性ガスN2 の希釈比を任意に設定することが
できる。
【0019】この発明は上記実施例に限られない。例え
ば実施例では、Ar+N2 ガスとArガスをそれぞれ第
1,第2の流量計21,24で流量調整したが、これら
の流量調整手段として、微流量調整可能なバルブ等を用
いることも可能である。また実施例では反応性スパッタ
装置を説明したが、同様の流量制御が必要な少なくとも
二種のガスを用いる各種成膜装置やエッチング装置等に
この発明を適用することができる。
【0020】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、排
気系につながるチャンバ内に第1のガスとこれより微量
の第2のガスとを所定流量比で導入する基板処理装置に
おいて、第2のガスを第1のガスで混合希釈してチャン
バに供給する経路と、第1のガスをチャンバに供給する
経路とを設けて、混合希釈比の設定と各経路の流量調整
を行うことにより、装置の排気能力を格別大きくするこ
となく、微量ガスの精密な流量比制御を行うことが可能
になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施例による反応性スパッタ装置
の構成を示す。
【図2】 従来の反応性スパッタ装置の構成を示す。
【符号の説明】
11…チャンバ、12…排気系、13…真空計、14…
Arガスボンベ(第1のガス)、15…N2 ガスボンベ
(第2のガス)、16,17,23…減圧弁、18…第
1のバルブ、19…第2のバルブ、20…混合配管、2
1…第1の流量計、24…第2の流量計、22,25…
バイパスライン。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気系につながるチャンバ内に、少なく
    とも第1のガスとこれより微量の第2のガスとを所定流
    量比で導入して基板処理を行う基板処理装置において、 第1のガスの前記チャンバへの供給量を制御する第1の
    バルブと、 第2のガスの前記チャンバへの供給量を制御する第2の
    バルブと、 これら第1,第2のバルブの出力側で第1,第2のガス
    を直接混合する混合手段と、 この混合手段で希釈混合されたガスを流量調整して前記
    チャンバに供給する第1の流量調整手段と、 第1のガスを流量調整して前記チャンバに供給する第2
    の流量調整手段とを備えたことを特徴とする基板処理装
    置。
  2. 【請求項2】 排気系につながるチャンバ内に、少なく
    とも第1のガスとこれより微量の第2のガスとを所定流
    量比で導入して基板処理を行う基板処理装置のガス流量
    制御方法であって、 前記基板処理装置は、第1のガスの前記チャンバへの供
    給量を制御する第1のバルブと、第2のガスの前記チャ
    ンバへの供給量を制御する第2のバルブと、これら第
    1,第2のバルブの出力側で第1,第2のガスを直接混
    合する混合手段と、この混合手段で希釈混合されたガス
    を流量調整して前記チャンバに供給する第1の流量調整
    手段と、第1のガスを流量調整して前記チャンバに供給
    する第2の流量調整手段とを備え、 前記第1のバルブがオフの状態で、前記第2のバルブを
    徐々に開けて前記第2のガスの流量を前記チャンバ内が
    所定ガス圧になるように設定し、 次いで第1のバルブを徐々に開けて第1のガスを前記混
    合手段で第2のガスと混合してその混合ガスの流量を前
    記チャンバ内が所定の希釈圧力になるように設定した
    後、 希釈比が設定された混合ガスと前記第1のガスをそれぞ
    れ第1の流量調整手段と第2の流量調整手段により所定
    流量比に設定して供給することを特徴とする基板処理装
    置のガス流量制御方法。
JP9607695A 1995-03-29 1995-03-29 基板処理装置及びそのガス流量制御方法 Pending JPH08269713A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1028855A (ja) * 1996-07-12 1998-02-03 Shin Etsu Handotai Co Ltd ガス供給装置及び気相成長用設備

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1028855A (ja) * 1996-07-12 1998-02-03 Shin Etsu Handotai Co Ltd ガス供給装置及び気相成長用設備

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