JPH09251981A - Semiconductor manufacturing equipment - Google Patents
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- JPH09251981A JPH09251981A JP5797096A JP5797096A JPH09251981A JP H09251981 A JPH09251981 A JP H09251981A JP 5797096 A JP5797096 A JP 5797096A JP 5797096 A JP5797096 A JP 5797096A JP H09251981 A JPH09251981 A JP H09251981A
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- gas
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造装置に係
り、特に、エッチング装置や薄膜堆積装置などの様な、
真空槽内にプロセスガスを導入して基板を処理する半導
体製造装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and particularly to an etching apparatus, a thin film deposition apparatus, and the like.
The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus that processes a substrate by introducing a process gas into a vacuum chamber.
【０００２】[0002]
【従来の技術】エッチング装置や薄膜堆積装置では、プ
ロセスガスを真空槽内に導入してプラズマ等により分解
し、それにより生成される活性種を用いて基板の処理を
行っている。この真空槽は、内部が一定の真空度に維持
される様に排気装置を用いて減圧排気されているので、
真空槽内に導入されたプロセスガスの内、実際に活性種
となって基板との反応に使用されるガスの割合は１％に
も満たず、大半は反応に使用されずに排気装置によって
外部へ排出されていた。このため、プロセスガスの利用
効率が著しく悪く、生産コストを増加させる一因となっ
ていた。2. Description of the Related Art In an etching apparatus or a thin film deposition apparatus, a process gas is introduced into a vacuum chamber and decomposed by plasma or the like, and a substrate is processed by using active species generated by the process gas. This vacuum chamber is evacuated using an exhaust device so that the inside is maintained at a certain degree of vacuum.
Of the process gases introduced into the vacuum chamber, the proportion of the gases that actually become active species and are used for the reaction with the substrate is less than 1%, and most of them are not used for the reaction and are exhausted by the exhaust device. Had been discharged to. For this reason, the utilization efficiency of the process gas is remarkably poor, which is one of the factors that increase the production cost.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情を考
慮してなされたもので、エッチング装置や薄膜堆積装置
など減圧雰囲気下で基板の処理を行う半導体製造装置に
おいて、プロセスガスの利用効率を高めて生産コストを
低減を図ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and in a semiconductor manufacturing apparatus for processing a substrate under a reduced pressure atmosphere such as an etching apparatus and a thin film deposition apparatus, the utilization efficiency of process gas is improved. The purpose is to raise the production cost and reduce it.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体製造装置は、真空槽と、真空槽の内
部を排気して減圧する排気手段と、真空槽の内部にプロ
セスガスを供給するプロセスガス供給手段と、途中のバ
ルブを備え、前記排気手段によって排気されたガスの一
部を、前記排気手段の排気側から前記真空槽の内部へ再
循環させる再循環ラインと、を備える。In order to achieve the above object, a semiconductor manufacturing apparatus of the present invention comprises a vacuum chamber, exhaust means for exhausting and reducing the pressure inside the vacuum chamber, and process gas inside the vacuum chamber. A process gas supply means for supplying the gas, and a recirculation line for recirculating a part of the gas exhausted by the exhaust means to the inside of the vacuum chamber from the exhaust side of the exhaust means. Prepare
【０００５】また、高真空度が要求される半導体製造装
置においては、複数の排気手段を配置して、これらを直
列に接続して真空槽内を減圧排気するが、この様な場合
には、真空槽に直接、接続された第一の排気手段によっ
て排気されたガスの一部を、その後段に接続された第二
の排気装置の手前側から、前記真空槽の内部へ再循環さ
せる様に再循環ラインを設ける。Further, in a semiconductor manufacturing apparatus that requires a high degree of vacuum, a plurality of exhaust means are arranged and connected in series to evacuate the inside of the vacuum chamber under reduced pressure. In such a case, A part of the gas exhausted by the first exhaust means directly connected to the vacuum chamber is recirculated from the front side of the second exhaust device connected in the subsequent stage to the inside of the vacuum chamber. Provide a recirculation line.
【０００６】また、プラズマエッチング装置の様に、排
気されたガスの中に前記活性種と被処理基板との反応に
起因する反応生成物が含まれる場合には、前記再循環ラ
インの途中にフィルタを配置して、再循環されるガスか
らそれらの反応生成物などを除去する。When a reaction product resulting from the reaction between the active species and the substrate to be processed is contained in the exhausted gas like a plasma etching apparatus, a filter is provided in the middle of the recirculation line. To remove their reaction products and the like from the recirculated gas.
【０００７】本発明では、真空槽（あるいは処理室）と
排気装置の排気側との間に再循環ラインを設けて、一
旦、真空槽から排気されたプロセスガスを、再び、真空
槽に再循環させることにより、プロセスガスの利用効率
を高めることが可能になり、プロセスガスの使用原単位
を削減することができる。本発明は、特にプラズマを用
いたエッチング装置あるいは薄膜堆積装置などにおい
て、生産コストを低減する効果がある。In the present invention, a recirculation line is provided between the vacuum chamber (or the processing chamber) and the exhaust side of the exhaust device so that the process gas once exhausted from the vacuum chamber is recirculated to the vacuum chamber again. By doing so, it becomes possible to improve the utilization efficiency of the process gas, and it is possible to reduce the unit consumption of the process gas. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has an effect of reducing production cost particularly in an etching apparatus or a thin film deposition apparatus using plasma.
【０００８】また、本発明の構成は、プラズマを用いて
排ガスの処理を行う場合にも適用できる、その場合の半
導体製造装置の排ガスを処理する部分の構成は、プラズ
マの発生手段を備えた処理室と、処理室内を排気した減
圧するための排気手段と、処理室内に被処理ガスを導入
する被処理ガス供給手段と、途中にバルブを備え、前記
排気手段によって前記処理室の内部から排気されたガス
の一部を、前記排気手段の排気側から前記処理室の内部
へ再循環させる再循環ラインと、を備える。Further, the structure of the present invention can be applied to the case where the exhaust gas is processed by using the plasma. In that case, the structure of the part for processing the exhaust gas of the semiconductor manufacturing apparatus is a process equipped with a plasma generating means. A chamber, an exhaust means for decompressing the processing chamber, a processing gas supply means for introducing a processing gas into the processing chamber, and a valve in the middle, and the exhaust means exhausts gas from the inside of the processing chamber. And a recirculation line for recirculating a part of the gas from the exhaust side of the exhaust means to the inside of the processing chamber.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明に基く半導体製造装
置の実施の形態を、図面を用いて説明する。 （例１）図１は、本発明に基く半導体製造装置の一例を
示すプラズマエッチング装置の概略構成図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a semiconductor manufacturing apparatus based on the present invention will be described below with reference to the drawings. (Example 1) FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a plasma etching apparatus showing an example of a semiconductor manufacturing apparatus based on the present invention.
【００１０】このプラズマエッチング装置は、真空槽１
０１内に、互いに対向するカソード電極１０２及びアノ
ード電極１０３から構成される平行平板型のプラズマ発
生装置を備え、アノード電極１０３にはプロセスガスを
供給するノズルが組み込まれ、カソード電極１０２上に
が基板１０４がセットされる。アノード電極１０３に組
み込まれたノズルには、流量制御装置１１２を介してプ
ロセスガスの供給源であるガスボンベ１１１が接続さ
れ、カソード電極には、マッチング回路１１０を介して
高周波電源１０９が接続されている。This plasma etching apparatus has a vacuum chamber 1
01 is provided with a parallel plate type plasma generator composed of a cathode electrode 102 and an anode electrode 103 facing each other, a nozzle for supplying a process gas is incorporated in the anode electrode 103, and a substrate is placed on the cathode electrode 102. 104 is set. A gas cylinder 111, which is a supply source of process gas, is connected to a nozzle incorporated in the anode electrode 103 via a flow rate control device 112, and a high frequency power supply 109 is connected to a cathode electrode via a matching circuit 110. .
【００１１】真空槽１０１にはターボ分子ポンプ１０５
が接続され、ターボ分子ポンプの排気側１０５ａにはド
ライポンプ１０６が接続されている。更に、この装置で
は、ターボ分子ポンプの排気側１０５ａと真空槽１０１
との間に再循環ライン１０７が設けられており、再循環
ライン１０７の途中にはバルブ１０８及びフィルタ１１
３が配置されている。A turbo molecular pump 105 is installed in the vacuum chamber 101.
Is connected, and the dry pump 106 is connected to the exhaust side 105a of the turbo molecular pump. Furthermore, in this apparatus, the exhaust side 105a of the turbo molecular pump and the vacuum chamber 101
A recirculation line 107 is provided between the recirculation line 107 and the
3 are arranged.
【００１２】真空槽１０１の内部からターボ分子ポンプ
１０５によって排出されたプロセスガスの一部は、再循
環ライン１０７を通って真空槽１０１へ戻される。この
再循環されるプロセスガスの割合は、バルブ１０８の開
度により調整される。従って、真空槽１０１内の真空度
は、プロセスガスの供給流量及びバルブ１０８の開度に
より調整される。また、真空槽１０１の内部でプロセス
ガスと被処理基板１０４との反応によって発生した吸着
性の高いエッチング生成物やダスト等は、バイパスライ
ン１０７の途中に配置されたフィルタ１１３によって除
去される。 （例２）図３は、本発明に基く半導体製造装置の一例を
示す薄膜堆積装置の概略構成図である。A part of the process gas discharged from the inside of the vacuum chamber 101 by the turbo molecular pump 105 is returned to the vacuum chamber 101 through the recirculation line 107. The ratio of the recirculated process gas is adjusted by the opening degree of the valve 108. Therefore, the degree of vacuum in the vacuum chamber 101 is adjusted by the supply flow rate of the process gas and the opening degree of the valve 108. Further, etching products and dust having a high adsorptivity generated by the reaction between the process gas and the substrate 104 to be processed inside the vacuum chamber 101 are removed by the filter 113 arranged in the middle of the bypass line 107. (Example 2) FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a thin film deposition apparatus showing an example of a semiconductor manufacturing apparatus based on the present invention.
【００１３】この薄膜堆積装置は、真空槽１０１内に配
置されたカソード電極１０２、及び真空槽１０１の外周
部に沿って配置された誘導結合型アンテナ２０１から構
成される誘導結合型のプラズマ発生装置を備え、基板１
０４がセットされるカソード電極１０２には、マッチン
グ回路１１０を介して高周波電源１０９が接続され、誘
導結合型アンテナ２０１には、マッチング回路２０２を
介して高周波電源２０３が接続されている。This thin film deposition apparatus is an inductively coupled plasma generator comprising a cathode electrode 102 arranged in a vacuum chamber 101 and an inductively coupled antenna 201 arranged along the outer periphery of the vacuum chamber 101. Board 1
A high frequency power supply 109 is connected to the cathode electrode 102 to which 04 is set via a matching circuit 110, and a high frequency power supply 203 is connected to the inductively coupled antenna 201 via a matching circuit 202.
【００１４】この薄膜堆積装置では、図１に示した例と
同様に、真空槽１０１にはターボ分子ポンプ１０５が接
続され、ターボ分子ポンプの排気側１０５ａにはドライ
ポンプ１０６が接続されている。更に、この装置では、
ターボ分子ポンプの排気側１０５ａと真空槽１０１との
間に再循環ライン１０７が設けられており、再循環ライ
ン１０７の途中にはバルブ１０８が設置されている。ま
た、真空槽１０１には、流量制御装置１１２を介してプ
ロセスガスの供給源であるガスボンベ１１１が接続され
ている。In this thin film deposition apparatus, as in the example shown in FIG. 1, a turbo molecular pump 105 is connected to the vacuum chamber 101, and a dry pump 106 is connected to the exhaust side 105a of the turbo molecular pump. Furthermore, with this device,
A recirculation line 107 is provided between the exhaust side 105 a of the turbo molecular pump and the vacuum chamber 101, and a valve 108 is installed in the middle of the recirculation line 107. A gas cylinder 111, which is a supply source of process gas, is connected to the vacuum chamber 101 via a flow rate control device 112.
【００１５】真空槽１０１の内部からターボ分子ポンプ
１０５によって排気されたプロセスガスの一部が、再循
環ライン１０７を通って真空槽１０１へ戻されること、
及び、真空槽１０１内の真空度が、プロセスガスの供給
量及びバルブ１０８の開度によって調整されることは、
図１に示した例と同様である。 （例３）図５は、本発明に基く半導体製造装置の一例を
示す薄膜埴積装置の概略構成図である。Part of the process gas exhausted from the inside of the vacuum chamber 101 by the turbo molecular pump 105 is returned to the vacuum chamber 101 through the recirculation line 107,
And, the degree of vacuum in the vacuum chamber 101 is adjusted by the supply amount of the process gas and the opening degree of the valve 108.
This is similar to the example shown in FIG. (Example 3) FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a thin film deposition apparatus showing an example of a semiconductor manufacturing apparatus based on the present invention.
【００１６】この薄膜堆積装置は、真空槽１０１内に、
互いに対向するアノード電極３０１及びカソード電極３
０２から構成される平行平板型のプラズマ生成装置を備
え、、基板１０４はアノード３０１の上にセットされ、
カソード電極３０２には、マッチング回路１１０を介し
て高周波電源１０９が接続されている。また、カソード
電極３０２には、プロセスガスを供給するノズルが組み
込まれている。これらのノズルには、流量制御装置１１
２を介してプロセスガスの供給源であるガスボンベ１１
１が接続されている。This thin film deposition apparatus is provided in a vacuum chamber 101.
Anode electrode 301 and cathode electrode 3 facing each other
No. 02 parallel plate type plasma generator, the substrate 104 is set on the anode 301,
A high frequency power supply 109 is connected to the cathode electrode 302 via a matching circuit 110. Further, a nozzle for supplying a process gas is incorporated in the cathode electrode 302. These nozzles have a flow control device 11
Gas cylinder 11 which is a supply source of process gas via
1 is connected.
【００１７】この薄膜堆積装置では、真空槽１０１には
ブースタポンプ３０３が接続され、ブースタポンプ３０
３の排気側３０３ａにはドライポンプ１０６が接続され
ている。更に、ブースタポンプの排気側３０３ａと真空
槽１０１との間に再循環ライン１０７が設けられてお
り、再循環ライン１０７の途中にはバルブ１０８が設置
されている。In this thin film deposition apparatus, a booster pump 303 is connected to the vacuum chamber 101, and the booster pump 30
The dry pump 106 is connected to the exhaust side 303 a of No. 3. Further, a recirculation line 107 is provided between the exhaust side 303a of the booster pump and the vacuum chamber 101, and a valve 108 is installed in the middle of the recirculation line 107.
【００１８】真空槽１０１の内部からブースタポンプ３
０３によって排気されたプロセスガスの一部が、再循環
ライン１０７を通って真空槽１０１へ戻されること、及
び、真空槽１０１内の真空度が、プロセスガスの供給流
量及びバルブ１０８の開度により調整されることは、図
１あるいは図２に示した例と同様である。 （例４）図７は、本発明に基く半導体製造装置の一例を
示すプラズマエッチング装置の概略構成図である。From inside the vacuum chamber 101, the booster pump 3
A part of the process gas exhausted by 03 is returned to the vacuum chamber 101 through the recirculation line 107, and the degree of vacuum in the vacuum chamber 101 depends on the supply flow rate of the process gas and the opening degree of the valve 108. The adjustment is the same as in the example shown in FIG. 1 or 2. (Example 4) FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a plasma etching apparatus showing an example of a semiconductor manufacturing apparatus based on the present invention.
【００１９】このプラズマエッチング装置は、真空槽１
０１内に、互いに対向するカソード電極１０２及びアノ
ード電極１０３から構成される平行平板型のプラズマ発
生装置を備え、カソード電極１０２には基板１０４がセ
ットされ、アノード電極１０３にはプロセスガスを供給
するノズルが組み込まれている。真空槽１０１にはター
ボ分子ポンプ１０５が接続され、ターボ分子ポンプの排
気側１０５ａは、ドライポンプ１０６の吸入側に接続さ
れている。This plasma etching apparatus has a vacuum chamber 1
01 is provided with a parallel plate type plasma generator composed of a cathode electrode 102 and an anode electrode 103 facing each other, a substrate 104 is set on the cathode electrode 102, and a nozzle for supplying a process gas to the anode electrode 103. Is built in. A turbo molecular pump 105 is connected to the vacuum chamber 101, and an exhaust side 105a of the turbo molecular pump is connected to a suction side of the dry pump 106.
【００２０】更に、この装置では、ターボ分子ポンプの
排気側１０５ａとドライポンプ１０６の吸入側の間にバ
ルブ１１６が設けられ、再循環ライン１０７は、このバ
ルブ１１６の上流側と真空槽１０１との間に設けられて
いる。また、再循環ライン１０７の途中にはバルブ１０
８及びフィルタ１１３が設置されている。この他、カソ
ード電極１０２にはマッチング回路１１０を介して高周
波電源１０９が接続され、アノード電極１０３に組み込
まれたノズルには流量制御装置１１２を介してプロセス
ガスの供給源であるガスボンベ１１１が接続されてい
る。Further, in this apparatus, a valve 116 is provided between the exhaust side 105a of the turbo molecular pump and the suction side of the dry pump 106, and the recirculation line 107 connects the upstream side of this valve 116 and the vacuum chamber 101. It is provided in between. In addition, a valve 10 is provided in the middle of the recirculation line 107.
8 and the filter 113 are installed. In addition, a high frequency power supply 109 is connected to the cathode electrode 102 via a matching circuit 110, and a gas cylinder 111 as a process gas supply source is connected to a nozzle incorporated in the anode electrode 103 via a flow rate controller 112. ing.
【００２１】真空槽１０１の内部からターボ分子ポンプ
１０５によって排気されたプロセスガスの一部が、再循
環ライン１０７を通って真空槽１０１へ戻されること
は、上記の各例と同様であるが、この装置では、上記の
各例とは異なり、真空槽１０１内の真空度は、プロセス
ガスの供給量、バルブ１０８及びバルブ１１６の開度に
より調整される。Although a part of the process gas exhausted from the inside of the vacuum chamber 101 by the turbo molecular pump 105 is returned to the vacuum chamber 101 through the recirculation line 107, as in each of the above examples, In this device, unlike each of the above examples, the degree of vacuum in the vacuum chamber 101 is adjusted by the supply amount of the process gas and the opening degrees of the valves 108 and 116.
【００２２】以下に、この装置を用いたエッチングの工
程について説明する。先ず、ターボ分子ポンプ１０５と
ドライポンプ１０６とを用いて真空槽１０１内を排気す
る。次に、プロセスガスを真空槽１０１内へ供給して、
真空槽１０１内を所定の真空度に設定する。平行平板型
のプラズマ発生装置を用いてプラズマを発生させると同
時に、プロセスガスの供給流量を、基板との反応によっ
て消費される量に相当する分だけに調整して、ドライポ
ンプ１０６の吸入側のバルブ１１６を閉める。この時、
ターボ分子ポンプ１０５によって排出されたプロセスガ
スは、再循環ライン１０７を通って、再び、真空槽１０
１内に流入する。なお、吸着性の高いエッチング生成物
は、再循環ライン１０７の途中に配置されたフィルタ１
１６によって取り除かれ、真空槽１０１内には流入しな
い。よって、エッチングのプロセス中にドライポンプ１
０６を運転する必要がなくなり、更に、プロセスガスの
消費量も最小限に抑制できる。The etching process using this apparatus will be described below. First, the inside of the vacuum chamber 101 is evacuated using the turbo molecular pump 105 and the dry pump 106. Next, the process gas is supplied into the vacuum chamber 101,
The inside of the vacuum chamber 101 is set to a predetermined degree of vacuum. At the same time that plasma is generated by using the parallel plate type plasma generator, the supply flow rate of the process gas is adjusted to an amount corresponding to the amount consumed by the reaction with the substrate, so that the suction side of the dry pump 106 is adjusted. Close the valve 116. This time,
The process gas discharged by the turbo molecular pump 105 passes through the recirculation line 107 and again the vacuum chamber 10
1 flows into. In addition, the etching product having a high adsorptivity is generated by the filter 1 disposed in the middle of the recirculation line 107.
It is removed by 16 and does not flow into the vacuum chamber 101. Therefore, during the etching process, the dry pump 1
It is not necessary to operate 06, and the consumption of process gas can be suppressed to the minimum.
【００２３】更に、このフィルタ１１６として触媒作用
のある物質、例えば、Ｐｔ（プラチナ），Ｎｉ（ニッケ
ル）、Ａｕ（金）などを用いることにより、エッチング
生成物を再分解して、プロセスガスと基板材料とに変換
することができる。この内、プロセスガスは真空槽内に
再び流入するが、基板材料は当該フィルタ１１６により
吸着されて、真空槽内に流入することはない。これによ
り、プロセスガスの消費量を大幅に減少させることが可
能になる。 （例５）図８は本発明の半導体製造装置の一例を示すダ
ウンフローエッチング装置の概略構成図である。Further, by using a substance having a catalytic action as the filter 116, for example, Pt (platinum), Ni (nickel), Au (gold) or the like, the etching products are redissolved, and the process gas and substrate are It can be converted into materials. Of these, the process gas again flows into the vacuum chamber, but the substrate material is adsorbed by the filter 116 and does not flow into the vacuum chamber. This makes it possible to significantly reduce the consumption of process gas. (Example 5) FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a downflow etching apparatus showing an example of a semiconductor manufacturing apparatus of the present invention.
【００２４】この装置は、放電室８０６と基板処理室８
０８とを備え、両室は石英管８０７を介して接続されて
いる。放電室８０６は、マイクロ波を発生させるキャビ
ティ８０５の中に収容され、キャビティ８０５にはマイ
クロ波電源８０４が接続されている。また、放電室８０
６には、流量制御装置１１２を介してプロセスガスの供
給源であるガスボンベ１１１が接続されている。基板処
理室８０８内には、基板１０４がセットされる試料台８
０２、及び石英管８０７を介して放電室８０６から送ら
れる活性化されたプロセスガスを基板１０４の表面に供
給するシャワーヘッド８０３が配置されている。This apparatus comprises a discharge chamber 806 and a substrate processing chamber 8
08, and both chambers are connected via a quartz tube 807. The discharge chamber 806 is housed in a cavity 805 that generates microwaves, and a microwave power source 804 is connected to the cavity 805. Also, the discharge chamber 80
A gas cylinder 111, which is a supply source of process gas, is connected to 6 via a flow rate controller 112. The sample stage 8 in which the substrate 104 is set is placed in the substrate processing chamber 808.
02 and a shower head 803 for supplying the activated process gas sent from the discharge chamber 806 via the quartz tube 807 to the surface of the substrate 104.
【００２５】基板処理室８０８には、５台のドライポン
プ８０１ａ〜８０１ｅを直列に接続することによって構
成されたルーツポンプ８０１が接続され、この内の３番
目のルーツポンプ８０１ｃの排気側と放電室８０６の入
側８０６ａとが再循環ライン１０７によって接続されて
いる。再循環ライン１０７の途中にはバルブ１０８及び
フィルタ１１３が配置されている。The substrate processing chamber 808 is connected with a roots pump 801 constituted by connecting five dry pumps 801a to 801e in series, and the discharge side of the third roots pump 801c and the discharge chamber. The inlet side 806 a of 806 is connected by a recirculation line 107. A valve 108 and a filter 113 are arranged in the middle of the recirculation line 107.
【００２６】ガスボンベ１１１から流量制御装置１１２
を介して放電室８０６に供給されたプロセスガスは、そ
の外部に配置されたキャビティ８０５で発生するマイク
ロ波によって分解され、活性種が生成される。この活性
種の内、荷電粒子は石英管８０７壁などとの衝突によっ
て消滅するが、ラジカルなどの中性粒子は、石英管８０
７及びシャワーヘッド８０３を通って、そのまま基板処
理室８０８内へ導入され、基板１０４と反応して基板１
０４をエッチングする。放電室８０６で活性種に分解さ
れなかったプロセスガスは、そのまま基板処理室８０８
へ流入して、ルーツポンプ８０１により排気されるが、
その一部は、ルーツポンプ８０１の中段から、再循環ラ
イン１０７を通って、再び、放電室へ戻る。この結果、
プロセスガスの利用効率を高めることができ、生産コス
トを削減する効果がある。 （例６）図９は本発明に基くガス分解処理装置の一例を
示す概略構成図である。From the gas cylinder 111 to the flow controller 112
The process gas supplied to the discharge chamber 806 via the is decomposed by the microwave generated in the cavity 805 arranged outside thereof, and active species are generated. Among the active species, charged particles are extinguished by collision with the wall of the quartz tube 807, but neutral particles such as radicals are generated by the quartz tube 80.
7 and the shower head 803, they are directly introduced into the substrate processing chamber 808, and react with the substrate 104 to react with the substrate 1
04 is etched. The process gas that has not been decomposed into active species in the discharge chamber 806 remains as it is in the substrate processing chamber 808.
Flows in and is exhausted by the roots pump 801.
A part of it returns from the middle stage of the roots pump 801 to the discharge chamber through the recirculation line 107. As a result,
The use efficiency of the process gas can be increased, and the production cost can be reduced. (Example 6) FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing an example of a gas decomposition processing apparatus according to the present invention.
【００２７】この装置は、例４で示したプラズマエッチ
ング装置において、ターボ分子ポンプ１０５の下流側に
配置されたバルブ１０８とドライポンプ１０６との間
に、更に、プラズマを利用したガス分解処理装置を組み
込んだものである。This apparatus is the same as the plasma etching apparatus shown in Example 4, and further includes a gas decomposition processing apparatus using plasma between the valve 108 and the dry pump 106 arranged on the downstream side of the turbo molecular pump 105. It is built in.
【００２８】このガス分解処理装置は、放電室９０１
と、放電室９０１内を排気して減圧するターボ分子ポン
プ１０３と、放電室９０１から排出されたガスの一部を
放電室９０１の上流側に戻す再循環ライン９０２とから
構成されている。放電室９０１の内部にはカソード電極
９０２が配置され、カソード電極９０２はマッチング回
路９１０を介して高周波電源９０９に接続されている。
更に、放電室９０１には、排ガスを解離し、処理が比較
的容易な排ガスに再合成するために必要なガスを供給す
るガスボンベ９１１が、バルブ９１２を介して接続され
ている。This gas decomposition processing apparatus has a discharge chamber 901.
And a turbo molecular pump 103 for exhausting and reducing the pressure in the discharge chamber 901, and a recirculation line 902 for returning a part of the gas discharged from the discharge chamber 901 to the upstream side of the discharge chamber 901. A cathode electrode 902 is arranged inside the discharge chamber 901, and the cathode electrode 902 is connected to a high frequency power source 909 via a matching circuit 910.
Further, to the discharge chamber 901, a gas cylinder 911 that supplies a gas necessary for dissociating the exhaust gas and resynthesizing the exhaust gas into a relatively easy-to-treat exhaust gas is connected via a valve 912.
【００２９】この放電室９０１では、放電室９０１から
排出された排ガスの一部が、再循環ライン９０７を通っ
て、再び、放電室９０１に再循環されることで、放電室
９０１内で分解される排ガスの割合が増加する。放電室
９０１内では、１〜５００ mTorr の真空度においてプ
ラズマを生成する。例えば、フルオロカーボン系のプロ
セスガスを用いてシリコンや酸化膜をエッチングする際
に排出される四弗化圭素は、この放電室にて解離され、
これに水蒸気あるいは水素を添加する事によって弗酸に
変換される。In the discharge chamber 901, a part of the exhaust gas discharged from the discharge chamber 901 is recirculated to the discharge chamber 901 through the recirculation line 907 and is decomposed in the discharge chamber 901. The proportion of exhaust gas that is generated increases. In the discharge chamber 901, plasma is generated at a vacuum degree of 1 to 500 mTorr. For example, silicon tetrafluoride discharged when etching silicon or an oxide film using a fluorocarbon-based process gas is dissociated in this discharge chamber,
It is converted to hydrofluoric acid by adding steam or hydrogen to this.
【００３０】排出ガスを再循環させないときには、弗酸
への変換効率は１０％程度であるが、再循環率を増やす
事によって９０％程度の変換効率を得ることができる。
この様にして、生成された弗酸は、ドライポンプ１０６
から排気された後に、湿式除害装置などの簡易な処理装
置により処理することができる。従来は、ドライポイン
プ１０６の排気側に、多孔質フィルタによる物理吸着式
の除害装置を接続することによって排ガスを処理してい
たので、かなりの処理費用を要していた。When the exhaust gas is not recirculated, the conversion efficiency to hydrofluoric acid is about 10%, but by increasing the recirculation rate, a conversion efficiency of about 90% can be obtained.
The hydrofluoric acid produced in this way is dried by the dry pump 106.
After being exhausted from the device, it can be treated by a simple treatment device such as a wet abatement device. Conventionally, since the exhaust gas has been treated by connecting a physical adsorption type detoxification device using a porous filter to the exhaust side of the dry point 106, a considerable treatment cost is required.
【００３１】本発明に基くガス分解処理装置を、エッチ
ング装置などにおいて真空排気系統の途中に配置するこ
とによって、排出される排ガスの大半を、分解処理する
ことが可能になり、後続の工程に配置される除害設備な
どの負担を軽減させることができる。By disposing the gas decomposition processing apparatus according to the present invention in the middle of the vacuum exhaust system in an etching apparatus or the like, most of the exhaust gas discharged can be decomposed and arranged in the subsequent step. It is possible to reduce the burden on the abatement equipment and the like.
【００３２】[0032]
（実施例１）図１のプラズマエッチング装置を用いて行
った実験の結果を以下に示す。図２は、プロセスガスと
してＣ4 Ｆ8 ／ＣＯガスを使用して、真空槽１０１内の
真空度を３０ mTorr に維持しながら、プロセスガスの
供給量及びバルブ１０３の開度を種々、変化させて、基
板１０４上に形成されている酸化膜のエッチングを行っ
た時に得られたエッチング速度を示す。(Example 1) The results of an experiment conducted using the plasma etching apparatus of FIG. 1 are shown below. FIG. 2 shows that C 4 F 8 / CO gas is used as the process gas and the supply amount of the process gas and the opening degree of the valve 103 are variously changed while maintaining the vacuum degree in the vacuum chamber 101 at 30 mTorr. The etching rate obtained when the oxide film formed on the substrate 104 is etched is shown.
【００３３】真空槽１０１内へ供給するＣ4 Ｆ8 ガスの
流量が１０ SCCM で、ＣＯガスの流量が２００ SCCM の
時、バルブ１０３を全閉にした状態で、真空槽１０１内
の真空度は３０ mTorr で、ターボ分子ポンプの排気側
１０５ａの圧力は０．２ Torr であった。また、Ｃ4 Ｆ
8 ガスの流量が５ SCCM で、ＣＯガスの流量が１００SC
CM の時、バルブを４分の１回転開いた状態で、ターボ
分子ポンプの排気側１０５ａの圧力は０．５ Torr とな
り、真空槽１０１内の真空度は３０ mTorr に維持され
た。この条件で、真空槽１０１内の真空度がターボ分子
ポンプの排気側１０５ａの圧力よりも低いので、一旦、
真空槽１０１内より排気されたプロセスガスの一部は、
再循環ライン１０７を通って、再び真空槽１０１内へ戻
る。更に、Ｃ4 Ｆ8 ガスの流量が２ SCCM で、ＣＯガス
の流量が４０ SCCM の時、バルブの開度を２分の１にす
る事により、ターボ分子ポンプの排気側１０５ａの圧力
は０．８ Torr となり、真空槽１０１内空度は３０ mTo
rr に維持された。上記の各条件の下、酸化膜のエッチ
ング速度は、プロセスガスの供給流量を減少させたにも
かかわらず、ほぼ同程度の値に保つことができた。この
結果、プロセスガスの消費量を減少させることができ、
生産コストの削減に効果があった。 （実施例２）図３の薄膜堆積装置を用いて行った実験結
果を以下に示す。図４は、プロセスガスとしてＴＥＯＳ
／Ｏ2 ガスを使用して、真空槽１０１内の真空度を５ m
Torrに維持しながら、プロセスガスの供給流量及びバル
ブ１０３の開度を種々、変化させて、基板１０４上に酸
化膜の堆積を行った時に得られた堆積速度を示す。When the flow rate of the C 4 F 8 gas supplied into the vacuum chamber 101 is 10 SCCM and the flow rate of the CO gas is 200 SCCM, the degree of vacuum in the vacuum chamber 101 is set with the valve 103 fully closed. At 30 mTorr, the pressure on the exhaust side 105a of the turbo molecular pump was 0.2 Torr. Also, C 4 F
8 gas flow rate is 5 SCCM, CO gas flow rate is 100 SC
At the time of CM, the pressure on the exhaust side 105a of the turbo molecular pump was 0.5 Torr, and the degree of vacuum in the vacuum chamber 101 was maintained at 30 mTorr, with the valve opened one quarter turn. Under this condition, since the degree of vacuum in the vacuum chamber 101 is lower than the pressure on the exhaust side 105a of the turbo molecular pump,
Part of the process gas exhausted from the vacuum chamber 101 is
It returns to the inside of the vacuum chamber 101 again through the recirculation line 107. Furthermore, when the flow rate of the C 4 F 8 gas is 2 SCCM and the flow rate of the CO gas is 40 SCCM, the pressure on the exhaust side 105a of the turbo molecular pump is reduced to 0.2 by reducing the valve opening by half. 8 Torr, vacuum chamber 101 vacancy is 30 mTo
maintained at rr. Under each of the above conditions, the etching rate of the oxide film could be maintained at about the same value even though the supply flow rate of the process gas was reduced. As a result, the consumption of process gas can be reduced,
It was effective in reducing production costs. (Example 2) The results of experiments conducted using the thin film deposition apparatus of FIG. 3 are shown below. FIG. 4 shows TEOS as a process gas.
/ O 2 gas is used to increase the vacuum degree in the vacuum chamber 101 to 5 m.
The deposition rate obtained when the oxide film is deposited on the substrate 104 by variously changing the supply flow rate of the process gas and the opening degree of the valve 103 while maintaining at Torr is shown.
【００３４】供給されるプロセスガスの流量がそれぞれ
５０／１００ SCCM の時、バルブを全閉にした状態で、
真空槽１０１内の真空度は５ mTorr、ターボ分子ポンプ
の排気側１０５ａの圧力は５０ mTorr であった。ま
た、プロセスガスの供給流量がそれぞれ３０／６０ SCC
M の時、バルブを４分の１回転開けた状態で、ターボ分
子ポンプの排気側１０５ａの圧力は８０ mTorr とな
り、真空槽１０１内の真空度は５ mTorr に維持され
た。この条件で、真空槽１０１内の真空度がターボ分子
ポンプの排気側１０５ａの圧力より低いので、一旦、真
空槽１０１内から排気されたプロセスガスの一部は、バ
ルブ１０８を通って、再び、真空槽１０１内へ戻る。更
に、プロセスガスの供給流量がそれぞれ１０／２０ SCC
M の時、バルブ１０８の開度を２分の１回転とする事に
より、ターボ分子ポンプの排気口１０５ａの圧力は１０
０ mTorr となり、真空槽１０１内の真空度は５ mTorr
に維持された。上記条件の下、酸化膜の堆積速度はプ
ロセスガスの供給流量によらず、ほぼ同程度の値に保つ
ことができた。従って、プロセスガスの消費量を減少さ
せることができ、生産コストの削減に効果があった。 （実施例３）図５の薄膜堆積装置を用いて行った実験結
果を以下に示す。図６は、プロセスガスとしてＳｉＨ4
／Ｏ2 ガスを使用して、真空槽１０１内の真空度を２ T
orrに維持しながら、プロセスガスの供給流量及びバル
ブ１０８の開度を種々、変化させて、基板１０４上に酸
化膜の堆積を行った時に得られた堆積速度を示す。When the flow rate of the supplied process gas is 50/100 SCCM, with the valve fully closed,
The degree of vacuum in the vacuum chamber 101 was 5 mTorr, and the pressure on the exhaust side 105a of the turbo molecular pump was 50 mTorr. The process gas supply flow rate is 30/60 SCC each.
At the time of M, the pressure on the exhaust side 105a of the turbo molecular pump was 80 mTorr and the degree of vacuum in the vacuum chamber 101 was maintained at 5 mTorr with the valve opened one quarter turn. Under this condition, the degree of vacuum in the vacuum chamber 101 is lower than the pressure on the exhaust side 105a of the turbo molecular pump, so that part of the process gas once exhausted from the vacuum chamber 101 passes through the valve 108 and again Return to the inside of the vacuum chamber 101. In addition, the process gas supply flow rate is 10/20 SCC each.
At the time of M, the pressure of the exhaust port 105a of the turbo molecular pump is set to 10 by setting the opening of the valve 108 to 1/2 rotation.
The degree of vacuum in the vacuum chamber 101 is 5 mTorr.
Was maintained. Under the above-mentioned conditions, the deposition rate of the oxide film could be maintained at about the same value regardless of the supply flow rate of the process gas. Therefore, the consumption of the process gas can be reduced, which is effective in reducing the production cost. (Example 3) The results of experiments conducted using the thin film deposition apparatus of FIG. 5 are shown below. FIG. 6 shows that SiH 4 is used as a process gas.
/ O 2 gas is used to adjust the degree of vacuum in the vacuum chamber 101 to 2 T.
The deposition rate obtained when the oxide film is deposited on the substrate 104 by variously changing the supply flow rate of the process gas and the opening degree of the valve 108 while maintaining at orr is shown.
【００３５】供給されるプロセスガスの流量がそれぞれ
２０／５０ SCCM の時、バルブ１０８全閉にした状態
で、真空槽１０１内の真空度は２ Torr で、ブースタポ
ンプの排気側３０３ａの圧力は１０ Torr であった。ま
た、プロセスガスの供給流量がそれぞれ１２／３０ SCC
M の時、バルブ１０８を４分の１回転開けた場合に、ブ
ースタポンプの排気側３０３ａの圧力は１５ Torr とな
り、真空槽１０１内の真空度は２ Torr に維持された。
この条件で、真空槽１０１内の真空度がブースタポンプ
の排気側３０３ａの圧力よりも低いので、一旦、排気さ
れたプロセスガスの一部は、バルブ１０８を通って、再
び、真空槽１０１内に戻る。更に、プロセスガスの供給
流量がそれぞれ４／１０ SCCM の時、バルブの開度を２
分の１とすることにより、ブースタポンプの排気側３０
３ａの圧力Ｐは２０ Torr となり、真空槽１０１内の真
空度は２ Torr に維持された。上記条件の下、酸化膜の
堆積速度はプロセスガスの供給流量によらず、ほぼ同程
度の値に保つことができた。従って、プロセスガスの消
費量を減少させることができ、生産コストを削減させる
効果があった。When the flow rate of the supplied process gas is 20/50 SCCM, the degree of vacuum in the vacuum chamber 101 is 2 Torr and the pressure on the exhaust side 303a of the booster pump is 10 when the valve 108 is fully closed. It was Torr. The process gas supply flow rate is 12/30 SCC.
At the time of M, when the valve 108 was opened one quarter turn, the pressure on the exhaust side 303a of the booster pump was 15 Torr, and the degree of vacuum in the vacuum chamber 101 was maintained at 2 Torr.
Under this condition, since the degree of vacuum in the vacuum chamber 101 is lower than the pressure on the exhaust side 303a of the booster pump, part of the process gas that has been once exhausted passes through the valve 108 and enters the vacuum chamber 101 again. Return. Furthermore, when the process gas supply flow rate is 4/10 SCCM each, the valve opening is set to 2
The exhaust side 30 of the booster pump
The pressure P of 3a was 20 Torr, and the degree of vacuum in the vacuum chamber 101 was maintained at 2 Torr. Under the above-mentioned conditions, the deposition rate of the oxide film could be maintained at about the same value regardless of the supply flow rate of the process gas. Therefore, the consumption of the process gas can be reduced, and the production cost can be reduced.
【００３６】[0036]
【発明の効果】本発明に基く半導体製造装置によれば、
真空槽内から排出されるプロセスガスの一部を、真空槽
内へ再循環させることによって、プロセスガスの利用効
率を高める事ができるので、プロセスガスの消費量を減
少させて、生産コストの削減に効果がある。According to the semiconductor manufacturing apparatus based on the present invention,
By recirculating a part of the process gas discharged from the vacuum chamber into the vacuum chamber, the utilization efficiency of the process gas can be improved, so the consumption of the process gas is reduced and the production cost is reduced. Has an effect on.
【００３７】また、本発明に基くガス分解処理装置によ
れば、半導体製造装置などから排出されるプロセスガス
のかなりの部分を、真空槽から排気された直後の減圧状
態のまま、プラズマ等を用いて比較的、容易に分解処理
することができるので、後続の工程に配置される除害装
置などの負担を軽減させることができ、全体的な装置の
建設コスト及びランニングコストを削減することができ
る。Further, according to the gas decomposition processing apparatus according to the present invention, a considerable portion of the process gas discharged from the semiconductor manufacturing apparatus or the like is used in a reduced pressure state immediately after being discharged from the vacuum chamber by using plasma or the like. Since it can be decomposed relatively easily, it is possible to reduce the burden of the detoxifying device and the like arranged in the subsequent process, and to reduce the construction cost and running cost of the entire device. .
【図１】本発明に基くプラズマエッチング装置の一例を
示す概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a plasma etching apparatus based on the present invention.
【図２】図１に示すプラズマエッチング装置において、
プロセスガスの供給流量とエッチング速度との関係を示
す図。FIG. 2 shows a plasma etching apparatus shown in FIG.
The figure which shows the relationship between the supply flow rate of process gas, and an etching rate.
【図３】本発明に基く薄膜堆積装置の一例を示す概略構
成図。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of a thin film deposition apparatus based on the present invention.
【図４】図３に示す薄膜堆積装置装置において、プロセ
スガスの供給流量と薄膜の滞積速度との関係を示す図。4 is a diagram showing a relationship between a supply flow rate of a process gas and a deposition rate of a thin film in the thin film deposition apparatus shown in FIG.
【図５】本発明に基く薄膜堆積装置の一例を示す概略構
成図。FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an example of a thin film deposition apparatus based on the present invention.
【図６】図５に示す薄膜堆積装置装置において、プロセ
スガスの供給流量と薄膜の滞積速度との関係を示す図。6 is a diagram showing a relationship between a supply flow rate of a process gas and a deposition rate of a thin film in the thin film deposition apparatus shown in FIG.
【図７】本発明に基くプラズマエッチング装置の一例を
示す概略構成図。FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing an example of a plasma etching apparatus based on the present invention.
【図８】本発明に基くダウンフローエッチング装置の一
例を示す概略構成図。FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing an example of a downflow etching apparatus based on the present invention.
【図９】本発明に基くガス分解処理装置の一例を示す概
略構成図。FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing an example of a gas decomposition processing apparatus based on the present invention.
１０１・・・真空槽、１０２・・・カソード電極、１０
３・・・アノード電極、１０４・・・基板、１０５・・
・ターボ分子ポンプ、１０６・・・ドライポンプ、１０
７・・・再循環ライン、１０８・・・バルブ、１０９・
・・高周波電源、１１０・・・マッチング回路、１１１
・・・ガスボンベ、１１２・・・流量制御装置、１１３
・・・フィルタ、１１６・・・バルブ、２０１・・・誘
導結合型アンテナ、２０２・・・マッチング回路、２０
３・・・高周波電源、３０１・・・アノード電極、３０
２・・・カソード電極、３０３・・・ブースタポンプ、
８０１・・・ルーツポンプ、８０２・・・試料台、８０
３・・・シャワーヘッド、８０４・・・マイクロ波電
源、８０５・・・キャビティ、８０６・・・放電室、８
０７・・・石英管、８０８・・・試料処理室、９０１・
・・放電室、９０２・・・カソード電極、９０５・・・
ターボ分子ポンプ、９０７・・・再循環ライン、９０８
・・・バルブ、９０９・・・高周波電源、９１０・・・
マッチング回路、９１１・・・ガスボンベ、９１２・・
・バルブ。101 ... Vacuum chamber, 102 ... Cathode electrode, 10
3 ... Anode electrode, 104 ... Substrate, 105 ...
・ Turbo molecular pump, 106 ・ ・ ・ Dry pump, 10
7 ... Recirculation line, 108 ... Valve, 109 ...
..High-frequency power supply, 110 ... Matching circuit, 111
... Gas cylinder, 112 ... Flow control device, 113
... Filters, 116 ... Valves, 201 ... Inductively coupled antennas, 202 ... Matching circuits, 20
3 ... High frequency power source, 301 ... Anode electrode, 30
2 ... Cathode electrode, 303 ... Booster pump,
801 ... Roots pump, 802 ... Sample base, 80
3 ... Shower head, 804 ... Microwave power source, 805 ... Cavity, 806 ... Discharge chamber, 8
07 ... Quartz tube, 808 ... Sample processing chamber, 901 ...
..Discharge chamber, 902 ... Cathode electrode, 905 ...
Turbo molecular pump, 907 ... Recirculation line, 908
... Valve, 909 ... High frequency power supply, 910 ...
Matching circuit, 911 ... Gas cylinder, 912 ...
·valve.
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/205 Ｈ０１Ｌ 21/205 Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI Technical display area H01L 21/205 H01L 21/205
Claims (4)
給手段と、 途中にバルブを備え、前記排気手段によって排気された
ガスの一部を、前記排気手段の排気側から前記真空槽の
内部へ再循環させる再循環ラインと、 を備えた半導体製造装置。1. A vacuum chamber, an exhaust unit for exhausting the inside of the vacuum chamber to reduce the pressure, a process gas supply unit for supplying a process gas into the vacuum chamber, and a valve in the middle of the vacuum chamber for exhausting by the exhaust unit. A semiconductor manufacturing apparatus comprising: a recirculation line for recirculating a part of the generated gas from the exhaust side of the exhaust means to the inside of the vacuum chamber.
排気手段と、 真空槽の内部にプロセスガスを供給するプロセスガス供
給手段と、 途中にバルブを備え、前記第一の排気手段によって排気
されたガスの一部を、前記第一の排気手段の排気側から
前記真空槽の内部へ再循環させる再循環ラインと、 を備えた半導体製造装置。2. A vacuum chamber, a first exhaust unit for exhausting the inside of the vacuum chamber to reduce the pressure, a second exhaust unit for further exhausting the exhaust side of the first exhaust device to reduce the pressure, and a vacuum chamber. A process gas supply means for supplying a process gas into the interior of the chamber, and a valve in the middle thereof, and a part of the gas exhausted by the first evacuation means is supplied from the exhaust side of the first evacuation means to the vacuum chamber. A semiconductor manufacturing device equipped with a recirculation line for recirculating the inside.
段を備えていることを特徴とする請求項１あるいは２に
記載の半導体製造装置。3. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the vacuum chamber has a plasma generating means inside.
の内部で生成された反応生成物を除去するフィルタを備
えていることを特徴とする請求項３に記載の半導体製造
装置。4. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 3, wherein a filter for removing a reaction product generated inside the vacuum chamber is provided in the middle of the recirculation line.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5797096A JPH09251981A (en) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | Semiconductor manufacturing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5797096A JPH09251981A (en) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | Semiconductor manufacturing equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09251981A true JPH09251981A (en) | 1997-09-22 |
Family
ID=13070880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5797096A Pending JPH09251981A (en) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | Semiconductor manufacturing equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09251981A (en) |
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