JPH1126190A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- JPH1126190A JPH1126190A JP9179637A JP17963797A JPH1126190A JP H1126190 A JPH1126190 A JP H1126190A JP 9179637 A JP9179637 A JP 9179637A JP 17963797 A JP17963797 A JP 17963797A JP H1126190 A JPH1126190 A JP H1126190A
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- processing gas
- nozzle
- gas supply
- plasma
- vacuum vessel
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 処理ガス供給口と処理対象との距離を可変に
すること。 【解決手段】 反応室１６内のインナーチャンバ２４内
にはウエハ３０が配置されているとともに、輪状板４
０、ノズル５４を介して処理ガスが導入されている。さ
らにインナーチャンバ２４には導波管１８に導入された
マイクロ波にコイル２２によって磁場が与えられたマイ
クロ波１００が照射され、電離プラズマ１０２が生成さ
れるようになっている。電離プラズマ１０２と処理ガス
との反応によってウエハ３０上に成膜が堆積する。ここ
で、エアシリンダ４４を往復動すると、ノズル５４が上
下動し、ノズル５４とウエハ３０との距離が任意の値に
調整される。
すること。 【解決手段】 反応室１６内のインナーチャンバ２４内
にはウエハ３０が配置されているとともに、輪状板４
０、ノズル５４を介して処理ガスが導入されている。さ
らにインナーチャンバ２４には導波管１８に導入された
マイクロ波にコイル２２によって磁場が与えられたマイ
クロ波１００が照射され、電離プラズマ１０２が生成さ
れるようになっている。電離プラズマ１０２と処理ガス
との反応によってウエハ３０上に成膜が堆積する。ここ
で、エアシリンダ４４を往復動すると、ノズル５４が上
下動し、ノズル５４とウエハ３０との距離が任意の値に
調整される。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理装置
に係り、特に、半導体製造工程のうち、プラズマエッチ
ングやイオンドーピング、プラズマＣＶＤ成膜、スパッ
タ成膜などのプラズマを用いて処理する工程において、
例えば、成膜時および非成膜材のクリーニング時に最適
な処理ガスを真空容器内に供給するに好適なプラズマ処
理装置に関する。
に係り、特に、半導体製造工程のうち、プラズマエッチ
ングやイオンドーピング、プラズマＣＶＤ成膜、スパッ
タ成膜などのプラズマを用いて処理する工程において、
例えば、成膜時および非成膜材のクリーニング時に最適
な処理ガスを真空容器内に供給するに好適なプラズマ処
理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ処理装置としては、例えば、特
開平８−８８２２０５号公報に記載されているものなど
が知られている。従来、この種のプラズマ処理装置にお
いては、真空容器（チャンバー）内に処理ガスを供給す
るととともに、真空容器内に電磁波を照射するとともに
電磁波に磁場を与えて真空容器内に処理ガスのプラズマ
を生成し、シリコン基板上に絶縁膜、例えばＳｉＯ2を
成膜したり、あるいは処理ガスとしてクリーニング用の
ガス、ＮＦ３を用いて真空容器内にＦラジカルを発生さ
せて、真空容器の壁面に付着した絶縁物を取り除いたり
することが行われている。
開平８−８８２２０５号公報に記載されているものなど
が知られている。従来、この種のプラズマ処理装置にお
いては、真空容器（チャンバー）内に処理ガスを供給す
るととともに、真空容器内に電磁波を照射するとともに
電磁波に磁場を与えて真空容器内に処理ガスのプラズマ
を生成し、シリコン基板上に絶縁膜、例えばＳｉＯ2を
成膜したり、あるいは処理ガスとしてクリーニング用の
ガス、ＮＦ３を用いて真空容器内にＦラジカルを発生さ
せて、真空容器の壁面に付着した絶縁物を取り除いたり
することが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】プラズマ処理装置とし
ては、常により早い処理速度、より高い均一な処理性能
（成膜性能、クリーニング性能）、メンテナンス時間の
低減、スループットの向上が求められている。しかし、
従来技術では、処理ガスの供給口が１か所もしくは複数
個所に設けられているが、いずれの供給口も固定されて
いるため、各プロセスにおいて、処理ガス供給口（ノズ
ル）の位置を最適な位置に配置することが不可能であ
る。特に、プロセス開発時、最適な処理ガスの位置を求
めるためには、処理ガス供給口の位置が異なれば多数の
真空チャンバーを準備して実験を繰り返す必要があり、
プロセス開発に必要な時間と費用が膨大なものになる。
また処理ガス供給口の位置が固定されていると、特に複
数の処理ガス供給口をメンテナンスによって交換するの
に時間を要し、ランニングコストが高くなる。
ては、常により早い処理速度、より高い均一な処理性能
（成膜性能、クリーニング性能）、メンテナンス時間の
低減、スループットの向上が求められている。しかし、
従来技術では、処理ガスの供給口が１か所もしくは複数
個所に設けられているが、いずれの供給口も固定されて
いるため、各プロセスにおいて、処理ガス供給口（ノズ
ル）の位置を最適な位置に配置することが不可能であ
る。特に、プロセス開発時、最適な処理ガスの位置を求
めるためには、処理ガス供給口の位置が異なれば多数の
真空チャンバーを準備して実験を繰り返す必要があり、
プロセス開発に必要な時間と費用が膨大なものになる。
また処理ガス供給口の位置が固定されていると、特に複
数の処理ガス供給口をメンテナンスによって交換するの
に時間を要し、ランニングコストが高くなる。
【０００４】本発明の目的は、真空容器内に処理ガスを
供給する処理ガス供給口の位置を可変にすることができ
るプラズマ処理装置を提供することにある。
供給する処理ガス供給口の位置を可変にすることができ
るプラズマ処理装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、処理ガスを貯留するとともに処理対象を
収納する真空容器と、前記真空容器に真空容器の軸方向
に沿って移動可能に配置されて処理ガス供給口から前記
真空容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記真空容器内に電磁波と照射するとともに電磁波に磁
場を与えて前記真空容器内に前記処理ガスのプラズマを
生成させるプラズマ生成手段と、前記処理ガス供給手段
を移動させて前記処理対象と前記処理ガス供給口との距
離を調整する処理ガス供給口調整手段とを備えているプ
ラズマ処理装置を構成したものである。
に、本発明は、処理ガスを貯留するとともに処理対象を
収納する真空容器と、前記真空容器に真空容器の軸方向
に沿って移動可能に配置されて処理ガス供給口から前記
真空容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記真空容器内に電磁波と照射するとともに電磁波に磁
場を与えて前記真空容器内に前記処理ガスのプラズマを
生成させるプラズマ生成手段と、前記処理ガス供給手段
を移動させて前記処理対象と前記処理ガス供給口との距
離を調整する処理ガス供給口調整手段とを備えているプ
ラズマ処理装置を構成したものである。
【０００６】前記プラズマ処理装置を構成するに際して
は、以下の要素を付加することができる。
は、以下の要素を付加することができる。
【０００７】（１）処理ガス供給手段は前記真空容器の
壁面に沿って真空容器の軸方向に往復動可能に配置され
ており、処理ガス供給口調整手段は前記処理ガス供給手
段を前記真空容器の壁面に沿って真空容器の軸方向に往
復駆動する駆動手段を備えている。
壁面に沿って真空容器の軸方向に往復動可能に配置され
ており、処理ガス供給口調整手段は前記処理ガス供給手
段を前記真空容器の壁面に沿って真空容器の軸方向に往
復駆動する駆動手段を備えている。
【０００８】（２）処理ガス供給口から真空容器内に供
給される処理ガスの供給量を監視してその総量の変化か
ら前記処理ガス供給口の目詰まりを検出する目詰まり検
出手段を備えている。
給される処理ガスの供給量を監視してその総量の変化か
ら前記処理ガス供給口の目詰まりを検出する目詰まり検
出手段を備えている。
【０００９】（３）処理ガス供給手段は、前記真空容器
の壁面に沿って環状に形成され処理ガス源からの処理ガ
スを導入する環状の処理ガス導入路と、環状の処理ガス
導入路に分散して接続されて処理ガス導入路内の処理ガ
スを真空容器内に噴射する複数のノズルから構成されて
おり、処理ガス導入路のコンダクタンスと各ノズルのコ
ンダクタンスとの比は各ノズル相互のコンダクタンス比
よりも十分に大きい値に設定されている。
の壁面に沿って環状に形成され処理ガス源からの処理ガ
スを導入する環状の処理ガス導入路と、環状の処理ガス
導入路に分散して接続されて処理ガス導入路内の処理ガ
スを真空容器内に噴射する複数のノズルから構成されて
おり、処理ガス導入路のコンダクタンスと各ノズルのコ
ンダクタンスとの比は各ノズル相互のコンダクタンス比
よりも十分に大きい値に設定されている。
【００１０】（４）複数のノズルは環状の処理ガス導入
路の壁面に締結部材により着脱自在に固定されている。
路の壁面に締結部材により着脱自在に固定されている。
【００１１】（５）環状の処理ガス導入路を有する環状
板を往復駆動する駆動手段を有する。
板を往復駆動する駆動手段を有する。
【００１２】（６）環状の処理ガス導入路を有する環状
板が締結部材により着脱自在に固定されている。
板が締結部材により着脱自在に固定されている。
【００１３】（７）複数のノズルをそれぞれ固定する締
結部材は、軸状の固定部を有し、前記固定部の処理ガス
導入路との接合側がテーパ状のねじ部で構成され、前記
固定部の軸心にはノズル挿入口と、ノズル挿入口と処理
ガス導入路とを結ぶオリフィスとが形成されている。
結部材は、軸状の固定部を有し、前記固定部の処理ガス
導入路との接合側がテーパ状のねじ部で構成され、前記
固定部の軸心にはノズル挿入口と、ノズル挿入口と処理
ガス導入路とを結ぶオリフィスとが形成されている。
【００１４】（８）複数のノズルは絶縁物に相当する材
質のもので構成されている。
質のもので構成されている。
【００１５】前記した手段によれば、処理ガス供給手段
を移動させて処理対象と処理ガス供給口との距離を調整
するようにしたため、処理ガス供給口の位置を任意の位
置に調整することができ、各プロセスにおいて最適な処
理ガスの供給が可能になる。
を移動させて処理対象と処理ガス供給口との距離を調整
するようにしたため、処理ガス供給口の位置を任意の位
置に調整することができ、各プロセスにおいて最適な処
理ガスの供給が可能になる。
【００１６】また処理ガス供給口から真空容器内に供給
される処理ガスの供給量を監視してその総量の変化から
処理ガス供給口の目づまりを検出するようにしているた
め、目づまりに起因する不均一なガス供給による成膜性
能の低下および不良品が発生するのを未然に防止するこ
とが可能となる。またさらに処理ガス導入路のコンダク
タンスと各ノズルのコンダクタンスとの比は各ノズル相
互のコンダクタンス比よりも十分大きな値に設定してい
るため、処理対象に対して処理ガスを均一に供給するこ
とができ、十分に均一な成膜性能を得ることができる。
またノズルは締結部材によって着脱自在に固定されてい
るため、ノズルの交換に要する時間が短縮され、メンテ
ナンス時間の低減を図ることができる。
される処理ガスの供給量を監視してその総量の変化から
処理ガス供給口の目づまりを検出するようにしているた
め、目づまりに起因する不均一なガス供給による成膜性
能の低下および不良品が発生するのを未然に防止するこ
とが可能となる。またさらに処理ガス導入路のコンダク
タンスと各ノズルのコンダクタンスとの比は各ノズル相
互のコンダクタンス比よりも十分大きな値に設定してい
るため、処理対象に対して処理ガスを均一に供給するこ
とができ、十分に均一な成膜性能を得ることができる。
またノズルは締結部材によって着脱自在に固定されてい
るため、ノズルの交換に要する時間が短縮され、メンテ
ナンス時間の低減を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００１８】図１は本発明の一実施形態を示すプラズマ
処理装置の要部縦断面図である。図１において、プラズ
マ処理装置はプラズマ処理室１０を備えており、プラズ
マ処理室１０内には排気ポンプを備えた排気部１２が設
けられている。排気部１２上にはゲート弁１４を介して
反応室１６が設けられている。反応室１６の上部側には
鉛直方向に沿って配置された導波管１８が接続されてお
り、導波管１８内には誘電体２０が装着され、導波管１
８の外側にはコイル２２が装着されている。
処理装置の要部縦断面図である。図１において、プラズ
マ処理装置はプラズマ処理室１０を備えており、プラズ
マ処理室１０内には排気ポンプを備えた排気部１２が設
けられている。排気部１２上にはゲート弁１４を介して
反応室１６が設けられている。反応室１６の上部側には
鉛直方向に沿って配置された導波管１８が接続されてお
り、導波管１８内には誘電体２０が装着され、導波管１
８の外側にはコイル２２が装着されている。
【００１９】反応室１６内の中央部には円筒上に形成さ
れたインナーチャンバ２４が収納されている。このイン
ナーチャンバ２４は反応室１６の床から天井に渡って配
置され、真空容器として内部が真空状態に保たれてい
る。インナーチャンバ２４内の底部側にはホルタ２６が
固定されており、ホルダ２６上には基板電極２８が固定
され、基板電極２８上には処理対象となるウエハ３０が
載置されている。基板電極２８は高周波バイアス電源３
２を介してマッチングボックス３４に接続されている。
れたインナーチャンバ２４が収納されている。このイン
ナーチャンバ２４は反応室１６の床から天井に渡って配
置され、真空容器として内部が真空状態に保たれてい
る。インナーチャンバ２４内の底部側にはホルタ２６が
固定されており、ホルダ２６上には基板電極２８が固定
され、基板電極２８上には処理対象となるウエハ３０が
載置されている。基板電極２８は高周波バイアス電源３
２を介してマッチングボックス３４に接続されている。
【００２０】インナーチャンバ２４の壁面にはノズル挿
入用のスリット３６が周方向に沿って複数個形成されて
いる。スリット３６近傍のインナーチャンバ２４外周面
には複数個のガイド３８がインナーチャンバ２４の軸方
向に沿って往復動可能に固定されている。各ガイド３８
はＬ型形状に形成されており、各ガイド３８の先端側に
は円環状の輪状板４０が固定されている。輪状板４０の
底部側の一端にはシャフト４２を介してエアシリンダ４
４が接続されている。シャフト４２はその一部が反応室
１６の壁面から反応室１６外に突出され、反応室１６外
に配置されたエアシリンダ４４に接続されている。そし
てシャフト４２の中ほどは、Ｏリング４６を介してブラ
ケット４８によって反応室１６の壁面に往復動自在に支
持されている。エアシリンダ４４は駆動手段として、シ
ャフト４２を介して輪状板４０をインナーチャンバ２４
の軸方向に沿って往復動できるようになっている。すな
わちエアシリンダ４４とシャフト４２は輪状板４０を往
復動する処理ガス供給口調整手段として構成されてい
る。
入用のスリット３６が周方向に沿って複数個形成されて
いる。スリット３６近傍のインナーチャンバ２４外周面
には複数個のガイド３８がインナーチャンバ２４の軸方
向に沿って往復動可能に固定されている。各ガイド３８
はＬ型形状に形成されており、各ガイド３８の先端側に
は円環状の輪状板４０が固定されている。輪状板４０の
底部側の一端にはシャフト４２を介してエアシリンダ４
４が接続されている。シャフト４２はその一部が反応室
１６の壁面から反応室１６外に突出され、反応室１６外
に配置されたエアシリンダ４４に接続されている。そし
てシャフト４２の中ほどは、Ｏリング４６を介してブラ
ケット４８によって反応室１６の壁面に往復動自在に支
持されている。エアシリンダ４４は駆動手段として、シ
ャフト４２を介して輪状板４０をインナーチャンバ２４
の軸方向に沿って往復動できるようになっている。すな
わちエアシリンダ４４とシャフト４２は輪状板４０を往
復動する処理ガス供給口調整手段として構成されてい
る。
【００２１】輪状板４０の内部には処理ガス導入路を構
成する円環状のガス溜め部５０が形成されている。ガス
溜め部５０の外周側の一部は処理ガスを貯留するガスボ
ンベに接続されており、ガス溜め部５０の内周側には複
数個のノズル５４が周方向に沿って配置されている。各
ノズル５４は、図２に示すように、ノズル固定金具５２
を介して輪状板４０に着脱自在に固定されている。ノズ
ル固定金具５２は、締結部材として、固定部５６を有
し、固定部５６の端部にはテーパ状のねじ部５８が形成
され、このねじ部５８がガス溜め部５０のねじ部と締結
されて輪状板４０に着脱自在に固定されている。この固
定部５６の内部にはノズル挿入口５８と、オリフィス６
０が軸方向に沿って形成されている。ノズル挿入口５８
はオリフィス６０を介してガス溜め部５０と連通してお
り、ノズル挿入口５８にノズル５４の後端側が装着され
ている。固定部５６の先端側外周のねじ部にはノズル固
定金具６４が締結されており、固定部５６の先端にはＯ
リング６２が装着されている。ノズル５４はＯリング６
２を介してノズル固定金具６４によって固定部５６に着
脱自在に固定されている。各ノズル５４の先端側には処
理ガス供給口６６が形成されており、各ノズル５４は各
スリット３６からインナーチャンバ２４内に挿入されて
いる。そして各ノズル５４の処理ガス供給口６６から
は、ガスボンベから早急される処理ガスが噴射されるよ
うになっている。すなわちガイド３８、輪状板４０、ノ
ズル固定金具５２、６４、ノズル５４は処理ガス供給手
段として構成されている。
成する円環状のガス溜め部５０が形成されている。ガス
溜め部５０の外周側の一部は処理ガスを貯留するガスボ
ンベに接続されており、ガス溜め部５０の内周側には複
数個のノズル５４が周方向に沿って配置されている。各
ノズル５４は、図２に示すように、ノズル固定金具５２
を介して輪状板４０に着脱自在に固定されている。ノズ
ル固定金具５２は、締結部材として、固定部５６を有
し、固定部５６の端部にはテーパ状のねじ部５８が形成
され、このねじ部５８がガス溜め部５０のねじ部と締結
されて輪状板４０に着脱自在に固定されている。この固
定部５６の内部にはノズル挿入口５８と、オリフィス６
０が軸方向に沿って形成されている。ノズル挿入口５８
はオリフィス６０を介してガス溜め部５０と連通してお
り、ノズル挿入口５８にノズル５４の後端側が装着され
ている。固定部５６の先端側外周のねじ部にはノズル固
定金具６４が締結されており、固定部５６の先端にはＯ
リング６２が装着されている。ノズル５４はＯリング６
２を介してノズル固定金具６４によって固定部５６に着
脱自在に固定されている。各ノズル５４の先端側には処
理ガス供給口６６が形成されており、各ノズル５４は各
スリット３６からインナーチャンバ２４内に挿入されて
いる。そして各ノズル５４の処理ガス供給口６６から
は、ガスボンベから早急される処理ガスが噴射されるよ
うになっている。すなわちガイド３８、輪状板４０、ノ
ズル固定金具５２、６４、ノズル５４は処理ガス供給手
段として構成されている。
【００２２】またオリフィス６０は直径０．５ミリ（ｍ
ｍ）、長さ２０ミリ程度の細長い筒状に形成されてお
り、ガス溜め部５０は、断面約５×５ミリ、長さ約１２
００ミリに形成されており、ガス溜め部５０のコンダク
タンス（流路抵抗の逆数）と、オリフィス６０を含むノ
ズル５４のコンダクタンスとの比を大きくすることでウ
エハ３０に均一なガスが供給できるようになっている。
すなわち、ガス溜め部５０のコンダクタンスと各ノズル
５４のコンタクタンスとの比をノズル相互のコンダクタ
ンスよりも十分に大きくすることで、ガス溜め部５０内
に貯留された処理ガスが各ノズル５４に均一に供給でき
るようになっている。この場合、図３に示すように、輪
状板４０の内周に設けられたノズル５４の数をｎとし、
ガスボンベ（ガス導入口）に最も近くに位置するノズル
５４より噴射されるガス流量をＱ１とし、最も遠くに位
置するノズル５４より噴射されるガス流量をＱｎとした
場合、流量比Ｑｎ／Ｑ１は図３（ｂ）に示すような特性
となる。図３では、ノズル５４の長さをＬとし、Ｌをパ
ラメータとして、ノズル数ｎと流量比Ｑｎ／Ｑ１との関
係を計算して特性図で表わしている。ここで、例えば、
１周あたりのノズル数を２０本程度と考えると、Ｌ＝２
０ミリで、流量比Ｑｎ／Ｑ１は９９％以上の均一性が得
られる。
ｍ）、長さ２０ミリ程度の細長い筒状に形成されてお
り、ガス溜め部５０は、断面約５×５ミリ、長さ約１２
００ミリに形成されており、ガス溜め部５０のコンダク
タンス（流路抵抗の逆数）と、オリフィス６０を含むノ
ズル５４のコンダクタンスとの比を大きくすることでウ
エハ３０に均一なガスが供給できるようになっている。
すなわち、ガス溜め部５０のコンダクタンスと各ノズル
５４のコンタクタンスとの比をノズル相互のコンダクタ
ンスよりも十分に大きくすることで、ガス溜め部５０内
に貯留された処理ガスが各ノズル５４に均一に供給でき
るようになっている。この場合、図３に示すように、輪
状板４０の内周に設けられたノズル５４の数をｎとし、
ガスボンベ（ガス導入口）に最も近くに位置するノズル
５４より噴射されるガス流量をＱ１とし、最も遠くに位
置するノズル５４より噴射されるガス流量をＱｎとした
場合、流量比Ｑｎ／Ｑ１は図３（ｂ）に示すような特性
となる。図３では、ノズル５４の長さをＬとし、Ｌをパ
ラメータとして、ノズル数ｎと流量比Ｑｎ／Ｑ１との関
係を計算して特性図で表わしている。ここで、例えば、
１周あたりのノズル数を２０本程度と考えると、Ｌ＝２
０ミリで、流量比Ｑｎ／Ｑ１は９９％以上の均一性が得
られる。
【００２３】また輪状板４０は、図４で示すように、処
理ガス供給管６８を介してガスボンベ７０に接続されて
いる。処理ガス供給管６８の管路途中には圧力制御型マ
スフローメータ７２、弁７４が設けられている。圧力制
御型マスフローメータ７２はフローメータ７６、圧力計
７８、変換器８０、比例演算器８２、ドライブ８４、可
変流量バルブ８６を備えて構成されている。圧力制御型
マスフローメータ７２は、反応室１６内の圧力が所望の
圧力となるように、基準圧力と測定値との差分を求め、
この差分を０に抑制するためにフィードバック信号を生
成し、このフィードバック信号によってバルブ８６の開
度を制御するようになっている。具体的には、処理ガス
供給口６８の圧力を圧力計７８で計測し、この計測値を
変換器８０で電気信号に変換し、比較演算器８２におい
て変換器８０の出力信号と基準値とを比較し、測定値と
基準圧力との差分に応じたフィードバック制御信号をド
ライブ８４に出力するようになっている。そしてドライ
ブ８４の駆動によるフィードバック信号に応じてバルブ
８６の開度が調整され、反応室１６内の圧力が所望の圧
力を保つようになっている。また処理ガス供給管６８内
の処理ガスの流量を検出するフローメータ７６の検出出
力は流量−電気変換器８８を介して制御装置９２に供給
されている。制御装置９０では、変換器８８の出力信号
を入力し、入力した信号を基に処理ガス供給管６８を流
れる処理ガスの総流量と基準値とを比較し、総流量（総
量）の変化から、すなわち、総流量が基準値を越えたと
きにはアラームを出力してノズル交換時期をユーザに知
らせるようになっている。すなわちフローメータ７６、
変換器８８、制御装置９０はノズル５４の目詰まりを検
出する目詰まり検出手段として構成されている。
理ガス供給管６８を介してガスボンベ７０に接続されて
いる。処理ガス供給管６８の管路途中には圧力制御型マ
スフローメータ７２、弁７４が設けられている。圧力制
御型マスフローメータ７２はフローメータ７６、圧力計
７８、変換器８０、比例演算器８２、ドライブ８４、可
変流量バルブ８６を備えて構成されている。圧力制御型
マスフローメータ７２は、反応室１６内の圧力が所望の
圧力となるように、基準圧力と測定値との差分を求め、
この差分を０に抑制するためにフィードバック信号を生
成し、このフィードバック信号によってバルブ８６の開
度を制御するようになっている。具体的には、処理ガス
供給口６８の圧力を圧力計７８で計測し、この計測値を
変換器８０で電気信号に変換し、比較演算器８２におい
て変換器８０の出力信号と基準値とを比較し、測定値と
基準圧力との差分に応じたフィードバック制御信号をド
ライブ８４に出力するようになっている。そしてドライ
ブ８４の駆動によるフィードバック信号に応じてバルブ
８６の開度が調整され、反応室１６内の圧力が所望の圧
力を保つようになっている。また処理ガス供給管６８内
の処理ガスの流量を検出するフローメータ７６の検出出
力は流量−電気変換器８８を介して制御装置９２に供給
されている。制御装置９０では、変換器８８の出力信号
を入力し、入力した信号を基に処理ガス供給管６８を流
れる処理ガスの総流量と基準値とを比較し、総流量（総
量）の変化から、すなわち、総流量が基準値を越えたと
きにはアラームを出力してノズル交換時期をユーザに知
らせるようになっている。すなわちフローメータ７６、
変換器８８、制御装置９０はノズル５４の目詰まりを検
出する目詰まり検出手段として構成されている。
【００２４】上記構成において、導波管１８からマイク
ロ波１００が導入され、このマイクロ波１００が誘電体
２０を介してインナーチャンバ２４内に照射されると、
マイクロ波１００にはコイル２２による磁場が与えら
れ、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）境界条件以上の
磁場強度領域で、インナーチャンバ２４内の処理ガスが
共鳴励起されて多量の電子がインナーチャンバ２４内に
放出される。電子の放出によりインナーチャンバ２４内
に電磁プラズマ１０２が形成され、インナーチャンバ２
４内の処理ガスと反応して反応成膜物がウエハ３０上に
堆積する。このときガスボンベ７０から、処理ガスとし
てＳｉＨ４（シラン）が供給され、他のガスボンベから
Ｏ2が供給されると、ＳｉＨ４＋Ｏ⇒ＳｉＯ2＋Ｈ2Ｏの
反応が生じ、ＳｉＯ2による成膜がウエハ３０上に順次
堆積する。なお、このとき基板電極２８には高周波バイ
アス電源３２から高周波電力が導入されているため、バ
イアス成膜が行われる。
ロ波１００が導入され、このマイクロ波１００が誘電体
２０を介してインナーチャンバ２４内に照射されると、
マイクロ波１００にはコイル２２による磁場が与えら
れ、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）境界条件以上の
磁場強度領域で、インナーチャンバ２４内の処理ガスが
共鳴励起されて多量の電子がインナーチャンバ２４内に
放出される。電子の放出によりインナーチャンバ２４内
に電磁プラズマ１０２が形成され、インナーチャンバ２
４内の処理ガスと反応して反応成膜物がウエハ３０上に
堆積する。このときガスボンベ７０から、処理ガスとし
てＳｉＨ４（シラン）が供給され、他のガスボンベから
Ｏ2が供給されると、ＳｉＨ４＋Ｏ⇒ＳｉＯ2＋Ｈ2Ｏの
反応が生じ、ＳｉＯ2による成膜がウエハ３０上に順次
堆積する。なお、このとき基板電極２８には高周波バイ
アス電源３２から高周波電力が導入されているため、バ
イアス成膜が行われる。
【００２５】ＥＣＲプラズマの場合、ウエハ３０とＥＣ
Ｒ面、ノズル５４の処理ガス供給口６６とウエハ３０と
の位置関係は成膜性能、デバイスダメージに大きな影響
を与える。そこで、本実施形態においては、各プロセス
においてエアシリンダ４４を移動させてノズル５４のノ
ズル供給口６６とウエハ３０との距離を調整するととも
に、コイル２２の通電量を変化させて磁場強度を任意に
変化させるようにしているため、各プロセスで最適なＥ
ＣＲ面の位置を設定できるとともに、ＥＣＲ領域近傍に
処理ガスを供給することで、処理ガスの分解を能率的に
行うことが可能となり、成膜性能の向上に寄与すること
ができる。
Ｒ面、ノズル５４の処理ガス供給口６６とウエハ３０と
の位置関係は成膜性能、デバイスダメージに大きな影響
を与える。そこで、本実施形態においては、各プロセス
においてエアシリンダ４４を移動させてノズル５４のノ
ズル供給口６６とウエハ３０との距離を調整するととも
に、コイル２２の通電量を変化させて磁場強度を任意に
変化させるようにしているため、各プロセスで最適なＥ
ＣＲ面の位置を設定できるとともに、ＥＣＲ領域近傍に
処理ガスを供給することで、処理ガスの分解を能率的に
行うことが可能となり、成膜性能の向上に寄与すること
ができる。
【００２６】一方、処理ガスとしてＮＦ３を用いたクリ
ーニングプロセスでは、成膜時に付着したインナーチャ
ンバ２４壁面の石英等の付着物を均等かつ迅速に除去す
る必要があるため、Ｆラジカルをインナーチャンバ２４
内に均一に発生させる必要がある。すなわち、クリーニ
ング時においても、ノズル５４の処理ガス供給口６６の
位置が成膜時と同じであると、Ｆラジカルはウエハ３０
近傍に滞在したあと、排気部１２の排気ポンプによって
反応室１６内に迅速に排気されるが、インナーチャンバ
２４の壁面に滞在する率は低下する。そこで、本実施形
態では、ノズル５４の処理ガス供給口６６の位置を成膜
時よりもウエハ３０上の方にするために、エアシリンダ
４４の駆動によってノズル５４を成膜時よりも上の方に
移動させることとしている。これにより、インナーチャ
ンバ２４内にはＦラジカルをインナーチャンバ２４内に
均一に発生させることができ、インナーチャンバ２４の
壁面に付着した石英などの付着物を均等かつ迅速に除去
することができる。
ーニングプロセスでは、成膜時に付着したインナーチャ
ンバ２４壁面の石英等の付着物を均等かつ迅速に除去す
る必要があるため、Ｆラジカルをインナーチャンバ２４
内に均一に発生させる必要がある。すなわち、クリーニ
ング時においても、ノズル５４の処理ガス供給口６６の
位置が成膜時と同じであると、Ｆラジカルはウエハ３０
近傍に滞在したあと、排気部１２の排気ポンプによって
反応室１６内に迅速に排気されるが、インナーチャンバ
２４の壁面に滞在する率は低下する。そこで、本実施形
態では、ノズル５４の処理ガス供給口６６の位置を成膜
時よりもウエハ３０上の方にするために、エアシリンダ
４４の駆動によってノズル５４を成膜時よりも上の方に
移動させることとしている。これにより、インナーチャ
ンバ２４内にはＦラジカルをインナーチャンバ２４内に
均一に発生させることができ、インナーチャンバ２４の
壁面に付着した石英などの付着物を均等かつ迅速に除去
することができる。
【００２７】前記実施形態においては、エアシリンダ４
４のシャフト４２のシール方法として、Ｏリング４６を
用いたものを示しているが、シール方法としては、Ｏリ
ング４６の代わりに、べロータイプ、ＶＣＯなどのねじ
タイプのものを用いることもできる。また輪状板４０と
シャフト４２との固定は１か所のみでなく、シャフト４
２を複数個設け、複数個のシャフトを、ブラケットを介
して１個のエアシリンダ４４で駆動することもできる。
４のシャフト４２のシール方法として、Ｏリング４６を
用いたものを示しているが、シール方法としては、Ｏリ
ング４６の代わりに、べロータイプ、ＶＣＯなどのねじ
タイプのものを用いることもできる。また輪状板４０と
シャフト４２との固定は１か所のみでなく、シャフト４
２を複数個設け、複数個のシャフトを、ブラケットを介
して１個のエアシリンダ４４で駆動することもできる。
【００２８】本実施形態によれば、プロセス開発時に、
エアシリンダ４４を駆動して、ノズル５４とウエハ３０
との距離を調整することで、処理ガスの噴射位置として
最適な位置を求めることができるため、プロセス開発に
必要な時間を短縮することができるとともに、コストを
低減することができる。さらに各プロセスにおいても最
適な処理ガスの供給が可能となる。
エアシリンダ４４を駆動して、ノズル５４とウエハ３０
との距離を調整することで、処理ガスの噴射位置として
最適な位置を求めることができるため、プロセス開発に
必要な時間を短縮することができるとともに、コストを
低減することができる。さらに各プロセスにおいても最
適な処理ガスの供給が可能となる。
【００２９】また本実施形態では、各プロセスにおいて
処理ガスの総流量を監視することで、ノズル５４の目詰
まりに起因する不均一なガス供給に伴う成膜性能の低下
および不良品が発生するのを未然に防止することができ
る。さらに、ガス溜め部とノズルのコンダクタンス比を
十分に大きくとることで、処理ガスをウエハ３０に対し
て均一に供給することができ、十分に均一な成膜性能を
得ることができる。
処理ガスの総流量を監視することで、ノズル５４の目詰
まりに起因する不均一なガス供給に伴う成膜性能の低下
および不良品が発生するのを未然に防止することができ
る。さらに、ガス溜め部とノズルのコンダクタンス比を
十分に大きくとることで、処理ガスをウエハ３０に対し
て均一に供給することができ、十分に均一な成膜性能を
得ることができる。
【００３０】またノズル５４を輪状板４０に着脱自在に
固定するようにしたため、ノズル５４の交換に要する時
間を短縮することができるとともに処理能力の向上に寄
与することができる。
固定するようにしたため、ノズル５４の交換に要する時
間を短縮することができるとともに処理能力の向上に寄
与することができる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
処理ガス供給口と処理対象との距離を任意の距離に調整
するようにしたため、各プロセスにおいて処理ガスの噴
射位置として最適な位置を求めることができるととも
に、プロセス開発時においても最適な処理ガス位置を求
めることができ、プロセス開発に必要な時間を短縮でき
るとともにコストを低減することができる。
処理ガス供給口と処理対象との距離を任意の距離に調整
するようにしたため、各プロセスにおいて処理ガスの噴
射位置として最適な位置を求めることができるととも
に、プロセス開発時においても最適な処理ガス位置を求
めることができ、プロセス開発に必要な時間を短縮でき
るとともにコストを低減することができる。
【図１】本発明の一実施形態を示すプラズマ処理装置の
要部縦断面図である。
要部縦断面図である。
【図２】ノズルと輪状板の関係を示す断面図である。
【図３】ノズルとガス溜め部のコンダクタンス比を説明
するための図である。
するための図である。
【図４】圧力制御型マスフローメータの構成説明図であ
る。
る。
１０ プラズマ処理室 １６ 反応室 １８ 導波管 ２２ コイル ２４ インナーチャンバ ２８ 基板電極 ３０ ウエハ ３８ ガイド ４０ 輪状板 ４４ エアシリンダ ５４ ガス溜め部 ６４ ノズル ７０ ガスボンベ ７２ 圧力制御型マスフローメータ ７６ フロメータ ９０ 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/205 Ｈ０１Ｌ 21/205 21/3065 21/31 Ｃ 21/31 21/302 Ｂ (72)発明者 村上 元 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内
Claims (9)
- 【請求項１】 処理ガスを貯留するとともに処理対象を
収納する真空容器と、前記真空容器に真空容器の軸方向
に沿って移動可能に配置されて処理ガス供給口から前記
真空容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記真空容器内に電磁波と照射するとともに電磁波に磁
場を与えて前記真空容器内に前記処理ガスのプラズマを
生成させるプラズマ生成手段と、前記処理ガス供給手段
を移動させて前記処理対象と前記処理ガス供給口との距
離を調整する処理ガス供給口調整手段とを備えているプ
ラズマ処理装置。 - 【請求項２】 処理ガス供給手段は前記真空容器の壁面
に沿って真空容器の軸方向に往復動可能に配置されてお
り、処理ガス供給口調整手段は前記処理ガス供給手段を
前記真空容器の壁面に沿って真空容器の軸方向に往復駆
動する駆動手段を備えている請求項１記載のプラズマ処
理装置。 - 【請求項３】 処理ガス供給口から真空容器内に供給さ
れる処理ガスの供給量を監視してその総量の変化から前
記処理ガス供給口の目詰まりを検出する目詰まり検出手
段を備えている請求項１または２記載のプラズマ処理装
置。 - 【請求項４】 処理ガス供給手段は、前記真空容器の壁
面に沿って環状に形成され処理ガス源からの処理ガスを
導入する環状の処理ガス導入路と、環状の処理ガス導入
路に分散して接続されて処理ガス導入路内の処理ガスを
真空容器内に噴射する複数のノズルから構成されてお
り、処理ガス導入路のコンダクタンスと各ノズルのコン
ダクタンスとの比は各ノズル相互のコンダクタンス比よ
りも十分に大きい値に設定されている請求項１、２また
は３記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項５】 複数のノズルは環状の処理ガス導入路の
壁面に締結部材により着脱自在に固定されている請求項
４記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項６】 環状の処理ガス導入路を有する環状板を
往復駆動する駆動手段を有することを特徴とする請求項
４記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項７】 環状の処理ガス導入路を有する環状板が
締結部材により着脱自在に固定されていることを特徴と
する請求項４記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項８】 複数のノズルをそれぞれ固定する締結部
材は、軸状の固定部を有し、前記固定部の処理ガス導入
路との接合側がテーパ状のねじ部で構成され、前記固定
部の軸心にはノズル挿入口と、ノズル挿入口と処理ガス
導入路とを結ぶオリフィスとが形成されている請求項４
または５記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項９】 複数のノズルは絶縁物に相当する材質の
もので構成されている請求項４、５または８記載のプラ
ズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9179637A JPH1126190A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9179637A JPH1126190A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | プラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1126190A true JPH1126190A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16069257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9179637A Pending JPH1126190A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1126190A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004097919A1 (ja) * | 2003-05-02 | 2004-11-11 | Tokyo Electron Limited | 処理ガス導入機構およびプラズマ処理装置 |
| US6998565B2 (en) | 2003-01-30 | 2006-02-14 | Rohm Co., Ltd. | Plasma processing apparatus |
| CN100350569C (zh) * | 2003-05-02 | 2007-11-21 | 东京毅力科创株式会社 | 处理气体导入机构和等离子体处理装置 |
| WO2008123060A1 (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-16 | Canon Anelva Corporation | 真空処理装置 |
| US10240232B2 (en) * | 2015-06-17 | 2019-03-26 | Applied Materials, Inc. | Gas control in process chamber |
| CN110158056A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-08-23 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 真空镀膜装置 |
| CN114203506A (zh) * | 2020-09-18 | 2022-03-18 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 一种等离子体处理装置及其方法 |
-
1997
- 1997-07-04 JP JP9179637A patent/JPH1126190A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6998565B2 (en) | 2003-01-30 | 2006-02-14 | Rohm Co., Ltd. | Plasma processing apparatus |
| WO2004097919A1 (ja) * | 2003-05-02 | 2004-11-11 | Tokyo Electron Limited | 処理ガス導入機構およびプラズマ処理装置 |
| CN100350569C (zh) * | 2003-05-02 | 2007-11-21 | 东京毅力科创株式会社 | 处理气体导入机构和等离子体处理装置 |
| US8191505B2 (en) | 2003-05-02 | 2012-06-05 | Tokyo Electron Limited | Process gas introducing mechanism and plasma processing device |
| WO2008123060A1 (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-16 | Canon Anelva Corporation | 真空処理装置 |
| US7780790B2 (en) | 2007-03-28 | 2010-08-24 | Canon Anelva Corporation | Vacuum processing apparatus |
| US10240232B2 (en) * | 2015-06-17 | 2019-03-26 | Applied Materials, Inc. | Gas control in process chamber |
| US10590530B2 (en) | 2015-06-17 | 2020-03-17 | Applied Materials, Inc. | Gas control in process chamber |
| CN110158056A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-08-23 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 真空镀膜装置 |
| CN114203506A (zh) * | 2020-09-18 | 2022-03-18 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 一种等离子体处理装置及其方法 |
| CN114203506B (zh) * | 2020-09-18 | 2024-03-12 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 一种等离子体处理装置及其方法 |
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