JPS62143427A - 処理ガス供給装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、処理ガス供給装置に係り、特に試料の所定処
理時に処理室へ供給する処理ガスを切換える必要がある
装置に好適な処理ガス供給装置に関するものである。

〔発明の背景〕

従来装置は、例えば、特開昭５９−４７７３３号公報に
記載のように、プラズマ形成手段を変調させてプラズマ
パラメータを広範囲に可変制御できると共に、処理ガス
の種類を変えることによりエツチング作用やテ゛ポジッ
ション作用を行わせ得ることができるようになっている
。

しかし、このような装置では、処理室へ供給するガスを
安定して切換える認識を有していないため、ガス置換の
遅延による処理時間の増大や処理室へのガス突発による
処理精度の低下といった問題が生じる。

〔発明の目的〕　　　　“ 本発明の目的は、処理室へ供給するガスを安定して切換
え可能とすることで、処理ガスを変更して所定処理され
る試料の処理時間を短縮でき処理精度を向上できる処理
ガス供給装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、処理ガス供給装置を、複数の処理ガス源と、
内部で試料が所定処理される処理室へ前記処理ガス源か
ら処理ガスを供給するガス供給系と、該ガス供給系を排
気する排気系とを具備し、前記ガス供給系のガス供給管
に設けたバルブの前流側で前記排気系の排気管を分岐し
、前記バルブに対して切換え可能な排気バルブを前記排
気管に設けた装置としたもので、処理室への供給が未だ
不要な処理ガスを該処理ガス源から排気系を介して排気
し必要時に該排気を停止して処理室へ供給するようにす
ることで、処理室へ供給するガスを安定して切換えでき
るようにしたものである。

〔発明の実施例〕

試料、例えば、半導体素子基板の加熱あるいはマイクロ
波やＲＦ、光等によって処理ガスが励起されエツチング
反応やデボジッション反応等が生じる。この場合、同期
的に処理ガスの励起手段を変調させ、また、処理ガスを
変更して同一の試料を所定処理する上で、ガス置換の遅
延やガスの突発が生じ処理時間の増大や処理精度の低下
の大きな要因となる。本発明者は、これ壷こついて検討
を重ねた結果、処理室へ供給される処理ガス、供給が未
だ不要な処理ガスによらず常に各処理ガスを流量コント
ロールし、供給が未だ不要な処理ガスを排気するように
することで、上記問題を解決できるという知見を得た。

この際に短］［４間の内に処理室内のガスを交換する必
要があるがこのためには処理室の体積をできるだけ小さ
く、またバルブから処理室までの排気コンダクタンスを
大きくするように配管径や距離。

形状を工夫することはいうまでもない。

さらに処理室の排気系に対し、バイパス排気して、処理
室へ供給する処理ガスを切り換えることも可能であるが
、バイパス排気して捨てる位置やコンダクタンスバルブ
の開度、処理室の真空度や排気方法によってはバイパス
排気した方の処理ガスが処理室へ逆流し反応ガスの純度
を低下させたり、処理室の圧力が不安定になり制御が難
しくなるという問題があり、新たに別の排気系を設けて
捨てることにした。

また処理室へ供給している場合と、排気系へ捨てている
場合の配管内圧力差が大きすぎると処理室側へ流すよう
に切り換えたとき、各ガスまたは混合ガス間の流量比等
が大きすぎる場合には突発的に処理室へガスが流入し、
圧力等が突発的に上昇する。この際には排気する方の配
管に可変オリフィスを設は各ガスの圧力が配管内で等し
くなるように調整すればよい。

以下、本発明の一実施例を第１図１こより説明する。第
１図は反応性スパッタエツチング装置の概略図であり、
被処理物である試料５は処理室１の高周波印加電極４の
上に設置され、処理ガス源８３〜８ｈからガスバルブ９
ａ〜９ｈ、流量コントローラ１０　ａ〜１０　ｈ％バル
ブ１１　ａ〜１１　ｈを経て処理室１ヘガスを供給する
。また処理室１のガスは可変コンダクタンスバルブ６、
排気ポンプ７および７′を通じて排気される。処理室ｌ
ではガスは高周波？Ｊｔｉｉｉｉｔｚによって励起され
、試料５に対して所定の処理を行う装置であゑ。

この装置において、各ガス供給系のガス供給管１２　ａ
〜１２　ｈからバルブ１１　ａ〜１１　ｈの前流側で分
岐した排気管１３　ａ　−１３ｈに設は排気バルブ１４
　ａ〜１４ｈを通じて別途設けた排気ポンプ１５によっ
て処理ガスを処理室１へ導かずに捨てることができる。

例えば最初の５秒間は処理ガス８ａ〜８０の処理ガスの
み処理室１へ導き、次の５秒間はバルブ１１ａ　＝　１
１　ｃを閉じかわりに排気バルブ１４　ａ〜１４　ｃを
開くとともに、排気バルブ１４　ｄ〜１４　ｆを閉じて
バルブ１１　ｄ〜１１　ｆを開ける動作をさせる。この
ような動作を繰り返す二とにより、処理室１へ供給する
処理ガスを順次切り換えることができる。また供給が未
だ不要な処理ガスは処理室１の排気−ンプ７，７′とは
別に設けた排気ポンプ１５によって排気されるため、処
理室１への処理ガス供給、圧力調整等にいっさい影響を
処ぼさない。

また他の実施例を第２図を用いて設問する。第２図は同
時に処理室へ供給する処理ガスを１端１本蒼こまとめて
制御するもので、ｉ１図のものとはガス供給部の構成の
みが異っている。第２図では同時に処理室１へ供給する
処理ガス源８ａ〜８Ｃの各ガスの流量コントローラ１０
　ａ　＝　１０　ｃを出たところで１本にまとめ、この
混合ガスに対して設けたバルブ１１　ｉ〜１１　ｋによ
り処理室１へ供給する。

処理室１へ供給する処理ガスを切り換える際には、処理
ガス源８ａ〜８Ｃの混合ガスのバルブ１１１を閉じ、本
排気バルブ１４　ｉを開け、かわりに処理ガス諒８８〜
８ｆの混合ガスの排気バルブ１４　ｊを閉じバルブ１１
　ｊを開けることにより、実現される。

第１間の構成は、実験的に様々なガスを混合しながら切
り換えるときに、また第２図の構成は、プロセス的に混
合ガスが決定している量産装置としてバルブ数と制御点
数が低減でき優位である。

また第３図に本装置は使用し処理ガスを切り換れた場合
の処理室１内の圧力変化、ＲＦパワー出力変化の経時変
化の一例を示す。この場合には第２図に示すように、処
理ガス源８３〜８ｃ混合ガスから処理ガス＃８ｄ〜８ｆ
混合ガスに５秒ごとに繰り返し供給する例である。第３
図で、１はＲＦ印加して発生した放電に伴う圧力上昇で
ある。

■はガスを切り換えた際に処理ガス源８ａ〜８ｃ混合ガ
スの処理室１への突発による圧力上昇、■は処理ガス源
８ｄ〜Ｂｆｆｉ合ガスの処理室ｌへの突発による圧力の
すそひき現象である。この■。

１の不安定期は、時間的に短く、また圧力上昇分も小さ
い方が試料５に対する処理の安定性が良くなる。

この突発を低減するため、第４図のような構成を採用す
る。すなわち排気ポンプ１５から新たに設けた可変オリ
フィス１６　ａ〜１６　ｄに至る配管を太くし、この各
可変オリフィス１６　ａ　−１６ｄを調整すること（こ
よって、処理室１へ供給する処理ガスの流れを安定させ
るものである。その結果を第５図に示す。ｌｌ／、璽′
のようにガスの突発による圧力上昇を抑えることができ
る。

本実施例では、反応性スパッタエツチング装置に適用し
た場合について述べたが、同一試料に対し処理ガスを切
り換えて加工するプロセスにおいては本発明は有効であ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、同一試料に対しガスを変更して所定処
理する際に、各処理ガスを安定して供給でき、その分だ
け制御性が向上し、処理精度の向上およびスループット
を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

ｍ１図は１本発明の一実施例を示す処理ガス供給装置の
系統図、第２図は、他の実施例を示す処理ガス供給装置
の系統図、第３図は、第２図に示す装置でのガス圧制御
図、第４因は、更に他の実施例を示す処理ガス供給装置
の系統図、第５図は、第４図に示す装置でのガス圧制御
図である。 １・・・・・・処理室、８ａないし８ｈ・・・・・・処
理ガス源、１０　ａないし１０　ｈ・・・・・・流量コ
ントローラ、１１　ａないし１１　ｋ・・・・・・バル
ブ、１２　ａないし１２　ｈ・・・・・・ガス供給管、
１３　ａないし１３　ｂ・・・・・・排気管、１４　ａ
ないし１４　ｋオ１口 １４（１−１４に一−−−４１ｐｆｉｔＣｔＬブ、’　
　１５−−−−Ｍｌｌ（ポ〉グ才２図 才３図 時／＄１　（ＪｅＣ） オ　５　口 眸　肩Ｃ３ｅＣ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数の処理ガス源と、内部で試料が処理ガスを変更
   して所定処理される処理室へ前記処理ガス源から処理ガ
   スを供給するガス供給系と、該ガス供給系を排気する排
   気系とを具備し、前記ガス供給系のガス供給管に設けた
   バルブの前流側で前記排気系の排気管を分岐し、該排気
   管に前記バルブに対して切換え可能な排気バルブを設け
   たことを特徴とする処理ガス供給装置。