TW202336811A - 電漿處理裝置 - Google Patents

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吉田紀
高妻豊
廣實一幸
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Abstract

本發明係以提供可以抑制氣體的叢集化，穩定地供給氣體的電漿處理裝置為目的。 本發明之電漿處理裝置之一，為具備調整氣體流量的集結氣體箱和放電部的電漿處理裝置，上述集結氣體箱具有氣體區塊，該氣體區塊具備：上述氣體流動的流路，和加熱上述流路的加熱器，和被設置在上述流路的旁通路徑，和檢測上述氣體的流入量，從上述流路朝上述放電部輸出氣體的流量控制裝置。上述加熱器係根據上述氣體之種類而加熱至特定溫度。上述特定溫度為例如65℃以上。上述旁通路徑具有使在上述流路流通的氣體之壓力產生變化的流路。

Description

電漿處理裝置
本發明係關於電漿處理裝置。
自以往，在半導體裝置之製造過程中，使用氟化氫(HF)的蝕刻手法眾所皆知。因此，提案用以使用氟化氫之各種的電漿處理裝置。
例如，在日本特開2016-025195號公報(專利文獻1)中，揭示將具有在表面藉由化學蒸鍍法或原子層堆積法形成的第1氧化矽膜，而且與第1氧化膜相鄰接，由熱氧化膜構成的第2氧化矽膜及氮化矽膜的被處理基板，配置在腔室內，在腔室內，供給HF氣體、氬氣或水蒸氣，依此，對第2氧化矽膜及氮化矽膜選擇性地蝕刻第1氧化矽膜。
而且，在日本特開2004-264881號公報(專利文獻2)，揭示使用在孔口上游側之氣體的壓力P1和孔口下游側之氣體的壓力P2之比P2/P1保持在氣體之臨界壓力比以下之狀態，將流通孔口之氣體的流量Q作為Q=KP1(但是K為常數)而進行運算的壓力式流量控制裝置的氟化氫氣體之流量控制方法中，一面將上述壓力式流量控制裝置加溫至40℃以上之溫度，一面使氟化氫氣體通過上述孔口而予以流通。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2016-025195號公報 [專利文獻2] 日本特開2004-264881號公報
[發明所欲解決之課題]
但是，在以往技術中，如氟化氫(HF)般之氣體，係將如藉由溫度或壓力使得分子互相吸引的分子結合之狀態不同吸引的特性列入考慮。例如，氟化氫般的氣體因在常溫以下於供給路徑內叢集化，故無設想由於分子之叢集化，表觀的流量改變之情形。因此，來自質量流量控制器(MFC)之氣體的流量之輸出表示和實際流出的氣體量不一致，有妨礙正確的流量控制而對晶圓造成影響之情形。
於是，本發明係以提供可以抑制氣體的叢集化，穩定地供給氣體的電漿處理裝置為目的。 [用以解決課題之手段]
為了解決上述課題，代表本發明之電漿處理裝置之一，為具備調整氣體流量的集結氣體箱和放電部的電漿處理裝置，上述集結氣體箱具有氣體區塊，該氣體區塊具備：上述氣體流動的流路，和加熱上述流路的加熱器，和被設置在上述流路的旁通路徑，和檢測上述氣體的流入量，從上述流路朝上述放電部輸出氣體的流量控制裝置。 [發明之效果]
若藉由本發明時，可以抑制氣體的叢集化，穩定地供給氣體。 上述以外之課題、構成及效果由以下之實施型態之說明顯然可知。
以下，針對本發明之實施型態，參照圖面予以說明。並且，並不藉由該些實施型態限定本發明。再者，在圖面之記載中，對相同部標記相同符號並予以表示。
在本揭示中，為了表示方向，使用被標示在圖面上的x軸、y軸、z軸表示的方向。而且，也有將「z軸正方向」設為「上方」，將「z軸負方向」設為「下方」之情形。
[第1實施型態] 以下，參照圖1至圖4，針對本發明之第1實施型態進行說明。
[電漿處理裝置] 參照圖1，說明電漿處理裝置之構成。 圖1為示意性地表示第1實施型態所涉及之電漿處理裝置之構成的圖。在第1實施型態中，作為電漿處理裝置之類型，可舉出乾蝕刻裝置。
乾蝕刻裝置在真空容器內部，具備在配置晶圓之處理室及其上方於內側形成電漿的放電部，和包圍在處理室之上方(z軸正方向)連通處理室和放電部之間而放電部內之氣體或電漿的粒子通過的通路之周圍而被配置的燈。 在如此的乾蝕刻裝置中，首先，對處理室內之晶圓上面之處理對象的膜，供給具有在放電部被形成的反應性的粒子，使此吸附於處理對象之膜，並使反應而形成反應生成物之層的工程(吸附工程)。而且，接著，加熱晶圓而設定成適當的溫度，實施使反應生成物之層從晶圓之表面脫離或氣化而予以除去的工程(脫離工程)。依此，可以對處理對象的膜實施各向同性的蝕刻。
圖1所示的電漿處理裝置100具備大致分為真空容器101，和包圍其外周圍而配置且使真空容器101內部產生電場並形成電漿的電漿形成部(ICP線圈109、匹配器110、高頻電源11)，和被配置在真空容器101之下方(z軸負方向)且對真空容器101內部進行排氣並減壓的排氣部(真空泵1018、排氣量調節閥1019)。
真空容器101具備放電部102、處理室104、IR燈單元105、通路106及分散板107。放電部102係在被配置在真空容器101上部的具有圓筒形狀之側壁之內側的空間，且在內部形成電漿1011之處。處理室104係構成真空容器101下部且具有圓筒形的空間且具備晶圓被載置於上面的試料台103的空間。再者，IR燈單元105係從上方對被載置於試料台103的晶圓照射紅外線並予以加熱者。而且，通路106係連結放電部102和處理室104之間的圓筒形的通路。而且，分散板107係被配置在通路106之內部，由在電漿1011中被生成的自由基等的具有活性的粒子(活性物種)朝向處理室104通過內部的複數貫通孔的具備複數貫通孔的圓板狀介電體構成。
另外，通路106及分散板107係上下方向之中心軸與試料台103之圓形之上面的中心一致，或近似於被視為此之程度的位置，分散板107係位於通路106之下端部，並且被配置在試料台103之上方且與試料台103相向的位置。
電漿處理裝置100之處理室104及放電部102係具有圓筒形的空間，且其中心軸被配置在與通路106相同的軸或近似於被視為此之程度的位置。處理室104和放電部102之間係藉由圓形的分散板107被區分，分散板107之上下的空間通過在分散板107被配置同心圓狀的複數貫通孔而被連通。
放電部102之空間係與處理室104連通，內側被保持特定真空度的壓力的石英等的容器，位於由來自電漿1011之光能夠穿透的材料構成的圓筒型之石英容器108的內部。在石英容器108之外側，以包圍石英容器108之側壁之方式配置ICP線圈109。ICP線圈109經由匹配器110而與高頻電源111電性連接。ICP線圈109係藉由從該高頻電源111被供給的高頻電力，產生高頻磁場或電場，而在放電部102內部形成電漿1011。
在放電部102之上方配置具有圓形之頂板1014。在頂板1014之下部隔著間隙而噴淋1015與頂板1014連結配置。處理氣體係從被連接於頂板1014之至少一個氣體供給管1016被供給，經由頂板1014和噴淋板1015之間的間隙通過被配置在噴淋板1015之中央部的複數貫通孔而從上方被導入至放電部102內。
處理氣體之原子或分子係藉由ICP線圈109產生的電場或磁場而被激發，電離或解離，在放電部102生成ICP放電方式所致的電漿1011。第1實施型態之被供給至ICP線圈109的高頻電力使用數十MHz之頻率頻帶，例如高頻電力之頻率為13.56MHz。
在第1實施型態中，電漿1011之狀態構成可以以光學性手法觀測。在放電部102被生成的電漿1011之發光係使用被安裝於放電部102之OES(Optical Emission Spectroscopy)等的光學性檢測器而被檢出。在第1實施型態中，在包圍放電部102之石英容器108之外周的側壁上部，受光面朝向放電部102內部而安裝分光器1012，所生成的電漿1011之發光從內部在石英容器108通過分光器1012之放電部102側的受光面而被受光。
在分光器1012中，將來自受光的電漿1011之發光分為特定範圍之複數波長的各光(分光)而檢測各波長之光的強度。分光器1012能藉由有線或無線連與電漿處理裝置100之控制器1013連接，來自分光器1012之輸出被發送至控制器1013。控制器1013可以從接收到訊號沿著事先準備的軟體之運算法算出各波長的發光強度，根據比較該強度之值或其變化之大小和基準值的結果，檢測在放電部102內的電漿1011之狀態或放電部102之石英容器108內側壁面之狀態。
再者，在具有圓形的頂板1014之外周緣部下面和包圍放電部102之圓筒形之石英容器108側壁之上端部上面之間，配置O型環等的密封構件。密封構件係隨著放電部102及處理室104內部藉由排氣部之動作被排氣且被減壓，被夾於兩者而變形，氣密密封放電部102內部和外部之間。如此一來，包圍放電部102之周圍的石英容器108和頂板1014構成真空容器101。
處理氣體係例如通過從被配置在設置有電漿處理裝置100之建物的地板之下方的每氣體種類的氣體供給源延伸而被連接於真空容器101之配管而被供給。再者，在配管上配置內部按複數氣體之各種類而被區分的複數管路，及被配置在該些管路上且調節各種類之氣體之流通量或速度的具有質量流量控制器的之箱型狀的集結氣體箱112。在該集結氣體箱112內部，供給各處理氣體之管路合流而被收集於複數氣體供給管1016，而朝集結氣體箱112之外部延伸。被導入至放電部102之氣體的流通係藉由開放或關閉被配置在該些氣體供給管1016上之開關閥1017而被調節。在第1實施型態中，作為處理氣體，使用可燃性氣體、助燃性氣體及該些混合氣體或藉由惰性氣體被稀釋的該些混合氣體。
在處理室104之下方，配置且連接用以排氣處理室104內部且減壓的渦輪分子泵浦等的真空泵1018。在構成處理室104之底面的真空容器101，經由增減流路之面積而調節排氣之流量或速度的排氣量調節閥1019而連結真空泵1018。
另外，在處理室104內部，具備：具有圓筒形之放電部102、在與處理室104及連通該些之間的通路106之上下方向之中心軸一致或近似於被視為此之程度的位置具有中心軸的晶圓1020用之具有載置面的試料台103。而且，具有圓筒形之試料台103在內部具有由具有圓筒形之金屬等的導電性構件構成的基材，在該基材之內部配置使用以調節試料台103上之晶圓1020之溫度的冷媒循環的冷媒流路(無圖示)。
在處理室104之上方，包圍通路106之外周而被配置成環狀的IR燈單元105。IR燈單元105具備：3層的IR燈1021，其係從具有圓筒形之處理室104或通路106之中心軸朝向外側之半徑方向不同的3個位置，配置成環狀，和反射板1022，其係在IR燈1021之上方，被配置環狀，用以朝向下方之處理室104或試料台103之載置面及被載置於該上方的晶圓1020之方式反射從IR燈1021被放射的作為電磁波的IR光。而且，在IR燈1021之下方，具備覆蓋處理室104之上方，同時構成通路106之圓筒形之內周側壁，IR光能夠穿透的由石英等之材料構成的IR光穿透窗1023。
第1實施型態之IR燈1021，使用於半徑方向之不同的3個位置，從中心軸配置成同心狀的圓圈型(圓形狀)的3個燈。另外，在從各者的IR燈1021被放射的電磁波，使用以從可見光至紅外線光區域之光為主的光(在此，稱為IR光)。另外，IR燈1021與供給電力的燈用電源1024連接，在兩者之間，以被供給至ICP線圈109之高頻電力之雜訊通過IR燈而不到達至燈用電源1024之方式，配置高頻波截止濾波器1025。
從處理室104及通路106之上下方向之中心軸位置至各者的半徑位置被配置成同心圓狀的IR燈1021之三個燈之各者，從燈用電源1024供給個別地被調節大小之電力，獨立調節放射的IR光之強度或量。燈用電源1024係以能夠與調節電漿處理裝置100之動作的控制器1013通訊之方式被連接，接受到來自控制器1013之指令訊號的燈用電源1024係根據該指令訊號而調節IR燈1021之3個燈的各者之動作、放射的IR光之量或強度。第1實施型態係藉由繞中心軸被配置成同心狀的IR燈1021之3個燈被構成分別能夠分別獨立調節動作，在藉由對晶圓1020放射IR光進行加熱之情況，能夠將晶圓1020之半徑方向之溫度的分部調節成期望值，針對圓周方向之溫度分布，能夠減少偏壓更接近均勻的分布。
在IR燈1021之上方，配置用以朝向下方(試料台103或晶圓1020之方向)反射被輸出成放射狀的IR光的反射板1022。而且，IR燈1021之下方的處理室104之環狀之頂棚面及與此相連的通路106之內周側壁面，係由用以通過IR光的石英製之IR光穿透窗1023之內表面構成。依此，被配置成IR燈1021之3個燈朝向處理室104之內部及試料台103上之晶圓1020之表面被放射的IR光被遮蔽之部位變小，或消失。尤其，通路106之內周側壁面之下部分和處理室104之環狀之頂面部分之內周緣之部位也由石英製且透光向的構件構成，朝向處理室104或通路106之中心方向被放射的來自IR燈1021之IR光毫無遺漏地到達至晶圓1020，效率佳地加熱晶圓1020。
被配置成環狀的IR燈單元105之內周部分具有在上下方向具有中心軸的圓筒形狀，構成通路106之一部分。在被配置在其上方的放電部102內形成的電漿1011之粒子通過通絡106朝向下方之處理室104流通。在通路106內之底部，配置具有比通路106之直徑稍微小的圓板形狀之石英等的介電體製的分散板107。分散板107係在試料台103之載置面或被載置於此之晶圓1020之上面的中心部上方與此相向而被配置。在分散板107之中央部分配置複數貫通孔，該貫通孔係一面遮蔽在電漿1011中被生成的離子或電子等一面穿透中性粒子或自由基而被導入至處理室104內。
(集結氣體箱和氣體區塊) 以下，參照圖2說明集結氣體箱。 圖2為示意性地表示第1實施型態所涉及之電漿處理裝置100之集結氣體箱112的圖。圖2(a)為表示集結氣體箱112全體之構成的圖。集結氣體箱112係集結各種氣體區塊209而構成。圖2(b)係集結氣體箱所含的氣體區塊209之中，抽出HF氣體之氣體區塊209a而記載的圖。在圖2(a)中，對複數氣體管P1供給來自氣體鋼瓶等之氣體供給源之各處理氣體，複數氣體管P2被收集於圖1所示的氣體供給管1016。
氣體區塊209係形成氣體流動的流路，一般組合手動閥201、壓力調整器206、氣動閥204、質量流量控制203(以下，也稱為「流量控制裝置」)之構成要素和氣體管。在此，手動閥201係手動的閥體，控制氣體之流路的遮斷或開通。壓力調整器206係藉由調節例如閥開口度，調整在流路流動的氣體之壓力。氣動閥204係藉由氣體壓力動作，控制氣體之流路的遮斷或開通。質量流量控制器203係檢測在流路流通的氣體之流入量且調整流量而輸出氣體。
氣體區塊209a於後述。氣體區塊209b係包含手動閥201、旁通區塊202、氣動閥204、質量流量控制器203作為構成要素。 氣體區塊209c係包含手動閥201、壓力調整器206、氣動閥204、質量流量控制器203作為構成要素。 氣體區塊209d係包含手動閥201、壓力調整器206、兩個氣動閥204、質量流量控制器203作為構成要素。從氣體區塊209e至氣體區塊209o氣體之外具有與氣體區塊209d相同的構成。
控制基板208係控制HF氣體的質量流量控制器203。在第1實施型態中，因如後述般氣體區塊209a被加熱至高溫，故為了迴避故障，被設置在遠離質量流量控制器203本體的位置。
氣體區塊209a～209o係在y軸方向隔著間隙而在z軸方向延伸。氣體區塊之各構成要素具有在內部流通的氣體流入流出的複數開口。如後述圖4所示般，各構成要素之開口經由基底塊而被連接。
從氣體區塊延伸的流路集結於氣體管P2，氣體管P2構成從集結氣體箱112延伸的氣體供給管1016。如此的氣體供給管1016即使最終收集於一個而被連接於頂板1014而被導入至噴淋板1015之間的間隙之中央部亦可，或是即使複數根被連接於石英容器108之內部之中央部和外周部之對應的位置而被導入至間隙內之中央部、外周部亦可。即使在任一的氣體供給管1016內部，皆被供給各藉由質量流量控制器203被調節流量的處理氣體，從至少1種類的物質氣體構成的處理氣體以適合於處理的流量或速度被導入至放電部102內部。
接著，關於氣體塊209a詳細說明。在第1實施型態中，構成氟化氫(HF)流動的氣體之流路的集結氣體箱112之氣體區塊209a，如圖2(a)及圖2(b)所示般，從上游側依照手動閥201、旁通區塊202、氣動閥204、壓力計207、氣動閥204、質量流量控制器203之順序，構成要素被連接於基座區塊，構成HF氣體的流路。而且，相對於流路設置加熱器205。氣體區塊209a在構成要素之配置、具備旁通區塊202或加熱器205之點，與其他氣體的氣體區塊不同。
(加熱器) 在氣體區塊209a設置加熱器205。在第1實施型態中，加熱器205為薄片狀，在基座區塊和被安裝於其上方的各構成要素之兩側面，設置具有彈性的膜或薄片狀之加熱器205(例如，橡膠加熱器)。加熱器205之設置型態即使為以一片的薄片覆蓋氣體區塊209a側面全體亦可，即使部分性地分成特定的構成要素而設置亦可。再者，即使僅設置在一方側面，以在一方側面和另一方側面不同的態樣設置亦可。
在第1實施型態中，雖然加熱器205之溫度被設定為90℃±5℃，設定溫度不被限定於此。以設為65℃以上為佳，以90℃以上為更佳。
加熱器205除了HF氣體外也可以設置在使用從液體原料蒸發的蒸氣之處理氣體的氣體區塊，在此情況，藉由加熱器205，基底塊和各構成要素根據氣體的種類，被加熱及保溫成特定的溫度。
在氣體區塊209a中之HF氣體的流路係與相鄰接的氣體區塊中之氣體的流路隔著比較大的間隙而配置。該間隙的大小係被設定成較HF氣體之氣體流路彼此之間的間隙更大，抑制加熱器205所致的加熱對HF氣體之外的氣體造成影響之情形。因即使在CH 3OH氣體用的氣體區塊209o，也設置加熱器205，故即使針對氣體區塊209c，也在與其他氣體之流路之間設定比較大的間隙。
(氣體區塊內之氣體的流路) 以下，參照圖3，針對HF氣體之氣體區塊209a之氣體的流路300予以說明。 圖3為示意性地表示氟化氫之氣體區塊的圖。HF氣體係從箭號gf流入，通過流路300而離開氣體區塊209a。
如圖3所示般，HF氣體之氣體區塊209a係從上游側，依照手動閥201、旁通區塊202、氣動閥204、壓力計207、氣動閥204、質量流量控制器203之順序配置各構成要素，各構要素被安裝在從基座區塊301a至301g。基座區塊301a至301g分別具備連結氣體區塊209a之構成要素之間的貫通孔302a至302g。氣體區塊209a之構成要素內的流路300係經由基座區塊301之貫通孔302而被連結。另外，雖然圖3所示的基座區塊301具有長方體或近似於被視為此之程度的形狀，但是該形狀不被限定於此。
而且，HF氣體之氣體區塊209a係在氣體區塊209a之一方的端部，從基座區塊301a至位於另一方的端部的基座區301g之間，以包圍流路300之方式，安裝加熱器205。藉由加熱器205，氣體區塊209a之流路300全體被加熱及保溫成特定溫度。
(旁通區塊) 旁通區塊201係經由基座區塊301b而與手動閥201連接，經由基座區塊301c而與氣動閥204連接。從手動閥201流動的氣體係通過基座區塊301b、旁通區塊202、基座區塊301c，到達至氣動閥204。
另外，旁通區塊202之配置不被限定於圖3所示者。若被配置在較質量流量控制器203更上游側即可。但是，以從上游側依手動閥、氣動閥、壓力計、氣動閥、質量流量控制器之順序不被變更為佳。作為配置，例如從上游側觀看可舉出下述(1)至(3)。 (1)手動閥、旁通區塊、氣動閥、壓力計、氣動閥、質量流量控制器(與圖3所示的配置相同的配置) (2)手動閥、氣動閥、旁通區塊、壓力計、氣動閥、質量流量控制器 (3)旁通區塊、手動閥、氣動閥、壓力計、氣動閥、質量流量控制器
以下，參照圖4說明旁通區塊之構成。 圖4為示意性表示旁通區塊202之構成的圖。圖4(a)為從y軸負方向觀看的前視圖，為從與圖3相同之方向觀看之情況。圖4(b)為從z軸正方向觀看的前視圖，為從與圖2相同之方向觀看之情況。圖4(c)為從z軸負方向觀看的下視圖。圖4(d)為以圖4(b)A-A線沿著氣體的流路而切成一半的xz面的剖面圖。
旁通區塊202具備從z軸觀看之形狀具有矩形或近似於矩形之形狀的台座401和被配置在其上方(z軸正方向)的圓筒部403。在圓筒部403之外周側且台座401之四處的部位，配置有在上下方向貫通台座401，於被安裝於基座區塊301之時被插入螺栓或螺釘的固定用貫通孔402。
如圖4(d)所示般，在旁通區塊202之內部，從旁通區塊202之底面之一方的端部至另一方之端部為止之間，貫通台座401和圓筒部403之內部，氣體流動的旁通路徑404。旁通路徑404之兩端與被配置在台座401之底面的開口405連接。即是，旁通路徑404 係在端部具有該些兩個開口405，成為貫通旁通區塊202之內部的貫通孔。
旁通路徑404之形狀一般在氣體之流動方向具有彎曲或折彎的形狀，在圖4(d)表示於上方持有頂點的突出形狀(倒V字型)的例。但是，不限定於此，雖然加工性或旁通區塊的尺寸有限制，但是若在內部流通的氣體產引起壓力變化，為產生亂流成分的形狀時，則可採用任意的形狀。從如此的觀點來看，在旁通路徑404之剖面形狀具有銳角的彎曲部為佳。再者，雖然旁通路徑404使用一般內徑1/4inch之配管，但是內徑的尺寸不被限定於此。
(第1實施型態之變形例1) 以下，參照圖5說明第1實施型態之變形例1。 第1實施型態之變形例1在旁通路徑之形狀不同的點，與第1實施型態不同。在以下的說明中，上述差異以外的構成與第1實施型態所示的構成相同，除非有需要否則省略說明。
圖5為第1實施型態之變形例1所涉及之旁通區塊2021之剖面圖。圖5為相當於圖4(d)所示的剖面圖的圖。
圖5所示的旁通路徑4041具有沿著位於中間的x軸之路徑內面朝內側出的突出形狀。雖然表示突出成銳角之形狀，但是形狀不被限定於此。形狀、數量、位置能因應在旁通路徑4041流動的氣體的種類、氣體的流量之設定而選擇。
(第1實施型態之變形例2) 以下，參照圖6說明第1實施型態之變形例2。 第1實施型態之變形例2在旁通路徑之形狀不同的點，與第1實施型態及第1實施型態之變形例1不同。在以下的說明中，上述差異以外的構成與第1實施型態所示的構成相同，除非有需要否則省略說明。
圖6為第1實施型態之變形例2所涉及之旁通區塊2022之剖面圖。圖6為相當於圖4(d)所示的剖面圖的圖。
圖6所示的旁通路徑4042具有沿著位於中間的x軸之路徑內面朝內側出的凹陷的凹部。凹部的形狀、數量、位置能因應在旁通路徑4042流動的氣體的種類、氣體的流量之設定而選擇。
(評估結果) 接著，參照圖7～圖9，表示第1實施型態之實驗結果。
圖7為表示質量流量控制器為90℃之時之設定流量和實際流量之間的關係圖。 在此，供給至質量流量控制器HF氣體的壓力變化為0.06MPa(A)、0.08MPa(A)、0.09MPa(A)、0.1MPa(A)。再者，實際流量係藉由色譜儀測定從質量流量控制器被輸出的HF氣體。質量流量控制器被加熱及保溫至90℃。
在圖7中，以一點鏈線表示的直線表示流量之設定值和實際流量一致之情況的軌跡。再者，以虛線表示的直線為基於壓力0.08MPa(A)之值的近似直線。設定流量為150ccm、500ccm之情況，明確表示供給壓力為0.08MPa(A)之時的實際流量。設定流量為1000ccm之情況，將供給壓力變化至0.06MPa(A)、0.08MPa(A)、0.09MPa(A)、0.1MPa(A)並予以測定之結果，因測定值具有彼此接近的值，為了方便，將各測定值所含的範圍以區域gr表示。
接著，表示成為比較例的實驗資料。圖8為表示質量流量控制器為40℃之時之設定流量和實際流量之間的關係圖。在此，供給至質量流量控制器HF氣體的壓力變化為0.06MPa(A)、0.07MPa(A)、0.08MPa(A)、0.1MPa(A)。質量流量控制器被加熱及保溫至40℃。除此之外的條件與圖7之實驗的條件相同。與圖7相同，以一點鏈線表示的直線表示流量之設定值和實際流量一致之情況的軌跡。再者，以虛線表示的直線為基於壓力0.06MPa(A)之值的近似直線。設定流量為100ccm、500ccm之情況，明確表示供給壓力為0.06MPa(A)之時的實際流量。設定流量為1000ccm之情況，表示將供給壓力變更為0.06MPa(A) 、0.07MPa(A)、0.08PMa(A)、0.1MPa(A)而進行測定的值。
當比較圖7和圖8時，設定流量和實際流量的偏差係圖7之90℃之情況小於圖8之40℃之情況。藉由流路的溫度被加熱至90℃，HF氣體的叢集化被抑制，可想像係以單體的狀態之原樣，在質量流量控制器中被進行流量的調整之故。
圖9為表示氣體區塊209a之上游側之溫度設定和被輸出的流量之間的關係圖。 圖9(a)為實驗之概要的圖。在氣體鋼瓶及質量流量控制器之上游側加熱及保溫至25℃或40℃而使氣體流通，測定從氣體區塊209a被輸出的氣體的壓力。
圖9(b)係表示在質量流量控制器203之輸入部的壓力(Inlet壓力)和從質量流量控制器203被輸出的HF氣體之流量的關係。在此，將質量流量控制器203之輸出流量的設定值設固定在1L/min，並且取得使inlet壓力變化之時的流量。實線的曲線圖係表示將氣體鋼瓶及質量流量控制器203之上游側的溫度設定為25℃之情況的結果。虛線的曲線圖係表示將氣體鋼瓶及質量流量控制器203之上游側的溫度設定為40℃之情況的結果。
當考察結果時，若質量流量控制器203之輸入部的壓力為60KPA(A)以上時，即使在任何的溫度條件，亦可以取得大概如同設定值的流量。再者，在任何的溫度條件下，流量皆無很大的差異。因此，可知在第1實施型態中質量流量控制器203之輸入部中的壓力為60kPa(A)以上之情況，無論氣體之供給源及氣體區塊之上游側的溫度之狀態，可以實現氣體區塊209a之穩定的輸出。
(作用、效果) 針對加熱器205所致的加熱及保溫的作用、效果予以說明。圖10為表示HF氣體之分子量和溫度之間的關係圖。圖10表示在複數壓力中被測定的結果。在此，分子量20相當於單體HF，分子量40相當於二聚體(HF) 2、分子量120相當於六聚體(HF) 6。
如圖10所示般，從室溫至40℃的溫度區域中，HF氣體不僅單體之狀態，也可呈多聚體之狀態。以往，使用HF氣體的蝕刻處理係在從室溫至40℃附近的溫度區域中被進行。進行如此的蝕刻處理之溫度的環境，有被使用於蝕刻之處理氣體中，含有多聚體之HF氣體之情況，成為叢集化之主要原因。
再者，如圖10所示般，當觀看接近於大氣壓(760mmHg)之範圍的分子量和溫度之關係時，可知有分子量變大容易叢集化之傾向。以往，在使用HF氣體的蝕刻處理中，被供給至真空容器內的HF氣體，為了抑制朝設置有電漿處理裝置之建物內部擴散，以較建物內部之壓力更低的壓力被供給，所謂的負壓供給。如此接近大氣壓之範圍內的壓力之環境，有被使用於蝕刻之處理氣體中，含有多聚體之HF氣體之情況，成為叢集化之主要原因。
在第1實施型態中，藉由加熱器205加熱，HF氣體之溫度高於容易叢集化之溫度，叢集化被抑制。從圖10可知，由於設定為65℃以上，更佳為90℃以上之溫度時，幾乎不依存於壓力，可以維持單體之狀態，能夠抑制叢集化。因此，因HF氣體的大部分為單體，故可以減少從氣體區塊209a被導入至氣體供給管1016的HF氣體之流量與期望值的偏差，或流量值之時間性的變動。
再者，HF氣體的氣體區塊209a之全體藉由加熱器205被加熱。因此，減少從質量流量控制器203朝相鄰接的壓力計207或氣動閥204等的散熱，抑制在質量流量控制器203中之溫度的變化。因質量流量控制器203之動作環境穩定，故可以穩定性地發揮流量調節的功能。
另外，在必須調節HF氣體之溫度之情況，亦能夠將質量流量控制器203作為暫時性地貯留HF氣體並予以加熱的緩衝區域而發揮功能。
接著，針對旁通區塊202之作用、效果予以說明。在旁通區塊202內部，旁通路徑404係藉由採用彎曲或折彎的形狀，以達到攪亂HF氣體的流向的作用。
依此，流動的HF氣體受到的阻抗變大，針對流動方向，氣體壓力的下降變大，另外，HF氣體之氣流含有亂流成分。因藉由亂流成分促進熱的傳導或氣體的混合，故氣體中的分子叢集化被抑制。藉由使如此的HF氣體流入至質量控制器203，提升質量流量控制器203所致的流量之調節的穩定性。再者，因使流動方向之氣體的壓力下降，故即使在質量流量控制器203之上游側另外配置壓力調整器206等的構成要素，藉由質量流量控制器203進行的流量的調節穩定。
再者，即使關於第1實施型態之變形例1、2，旁通路徑4041、4042對流動的HF氣體賦予阻抗，針對流動方向，使氣體之壓力的下降變大。再者，藉由通過旁通路徑4041、4042，可以使HF氣流含有亂流成分。因此，與第1實施型態之情況相同，即使為變形例1、2之情況，亦可以使位於旁通區塊2021、2022之下游側的質量流量203所致的流量調整穩定化。
以上，雖然針對本發明之實施型態予以說明，但是本發明並非被限定於上述實施型態。例如，在實施型態中，雖然舉出HF氣體作為處理氣體的例，但是不被限定於此。持有其他的叢集化的特徵的氣體也能適用。如此一來，本發明在不脫離本發明之主旨的範圍下能各種變更。
100:電漿處理裝置 101:真空容器 102:放電部 103:試料台 104:處理室 105:IR燈單元 106:通路 107:分散板 108:石英容器 109:ICP線圈 110:匹配器 111:高頻電源 112:集結氣體箱 1011:電漿 1012:分光器 1013:控制器 1014:頂板 1015:噴淋板 1016:氣體供給管 1017:開關閥 1018:真空泵 1019:排氣量調節閥 1020:晶圓 1021:IR燈 1022:反射板 1023:IR光穿透窗 1024:燈用電源 1025:高頻截止濾波器 201:手動閥 202:旁通區塊 203:質量流量控制器 204:氣動閥 205:加熱器 206:壓力調整部 207:壓力計 208:控制基板 209a~209o:氣體區塊 300:流路 301a~301g:基座區塊 302a~302g:貫通孔 401:台座 402:固定用貫通孔 403:圓筒部 404,4041,4042:旁通路徑 405:開口
[圖1]為示意性地表示第1實施型態所涉及之電漿處理裝置之構成的圖。 [圖2]為示意性地表示第1實施型態所涉及之電漿處理裝置之集結氣體的圖。 [圖3]為示意性地表示氟化氫之氣體區塊的圖。 [圖4]為示意性地表示旁通區塊之構成的圖。 [圖5]為第1實施型態之變形例1所涉及之旁通區塊的剖面圖。 [圖6]為第1實施型態之變形例2所涉及之旁通區塊的剖面圖。 [圖7]為表示質量流量控制器為90℃之時之設定流量和實際流量之間的關係圖。 [圖8]為表示質量流量控制器為40℃之時之設定流量和實際流量之間的關係圖。 [圖9]為表示氣體區塊之上游側之溫度設定和被輸出的流量之間的關係圖。 [圖10]為表示HF氣體之分子量和溫度之間的關係圖。
112:集結氣體箱
201:手動閥
202:旁通區塊
203:質量流量控制器
204:氣動閥
205:加熱器
206:壓力調整部
207:壓力計
208:控制基板
209a~209o:氣體箱
P1:氣體管
P2:氣體管

Claims (10)

  1. 一種電漿處理裝置，具備調整氣體之流量的集結氣體箱和放電部，該電漿處理裝置之特徵在於， 上述集結氣體箱具有氣體區塊，該氣體區塊具備： 上述氣體流動的流路； 加熱上述流路的加熱器； 被設置在上述流路的旁通路徑；及 檢測上述氣體的流入量，從上述流路朝上述放電部輸出氣體的流量控制裝置。
  2. 如請求項1之電漿處理裝置，其中 上述加熱器係根據上述氣體的種類加熱特定的溫度。
  3. 如請求項2之電漿處理裝置，其中 上述特定的溫度為65℃以上。
  4. 如請求項3之電漿處理裝置，其中 上述特定的溫度為90℃以上。
  5. 如請求項1之電漿處理裝置，其中 上述旁通路徑具有使在上述流路流動的氣體之壓力產生變化的流路。
  6. 如請求項1之電漿處理裝置，其中 上述旁通路徑在剖面形狀具有構成銳角的彎曲部。
  7. 如請求項1之電漿處理裝置，其中 上述旁通路徑在內面具有突出形狀。
  8. 如請求項1之電漿處理裝置，其中 上述旁通路徑在內面具有凹部。
  9. 如請求項1之電漿處理裝置，其中 上述流量控制裝置之輸入部中的壓力為60kPa(A)以上。
  10. 如請求項1之電漿處理裝置，其中 上述氣體包含氟化氫。
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