WO2004042487A1

WO2004042487A1 - 液処理装置及び液処理方法

Info

Publication number: WO2004042487A1
Application number: PCT/JP2003/014266
Authority: WO
Inventors: Shigeru Kasai; Seiji Ishibashi; Kaoru Yamamoto; Sumi Tanaka; Kenichi Yanagitani
Original assignee: Tokyo Electron Limited
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2004-05-21
Also published as: KR100715052B1; KR100928596B1; KR20050074506A; KR20060116248A; JP2004206662A; JP4244674B2

Abstract

この処理装置は、被処理体Ｗを載置する載置台８を有する処理容器４と、処理ガスを導入するガス導入手段１０と、所定の処理ガスを供給する処理ガス供給系１４，１６，１８と、不活性ガスを供給する不活性ガス供給系１２と、弁開度が可能になされた圧力制御弁３６と真空ポンプ３８とが介設された真空排気系３２と、圧力計４８とを有し、処理ガスの分圧が重要となる処理を行う時には処理ガスを一定量流しつつ圧力計４８の検出値に基づいて圧力制御弁３６の弁開度を制御し、処理ガスの分圧が比較的重要とならない処理を行う時には圧力制御弁３６の弁開度を所定の値に固定すると共に圧力計４８の検出値に基づいて不活性ガスの供給量を制御する。従って、処理圧力の範囲が大きく異なる複数種類の処理を行う場合にも、それぞれの処理の圧力制御を適正に行うことができる。

Description

B書処理容器内の圧力制御を行う処理装置及び処理方法技術分野この発明は、半導体ウェハ等に所定の処理を施すための処理装置及び処理方法に関する。背景技術一般に、半導体集積回路を製造するには、半導体ウェハ等の被処理体に、成膜処理、エッチング処理、熱酸化処理、拡散処理、改質処理、結晶化処理等の各種の処理を繰り返し行って所望する集積回路を形成するようになっている。また、被処理体に対して処理を行うものではないが、処理容器內等に付着した不要な膜やパーティクルを除去する処理を行うためにエッチングガスを流して上記不要な膜等を取り除くクリ一二ング処理も適宜行われる。

ところで、 1つの処理装置において、上記したような異種の処理や同種の処理でも処理条件を異ならせて複数種類の処理を行う場合がある。一般的に処理装置に設けられる排気系は、この処理装置が使用されることになる処理時の圧力範囲を考慮して設計されることになり、使用圧力範囲において排気コンダクタンスが最適となるように排気管の直径等が設定され、また、使用圧力範囲に適するように真空ポンプの種類も設定される。

そして、上述のように異種の処理、或いは同種の処理でも処理条件の異なる複数の処理を 1つの処理装置で行うことを予定しているような場合において、処理圧力が比較的低い処理と処理圧力が比較的高い処理とが含まれる時には、各圧力領域において処理容器内の圧力を安定的に制御することが求められる。この場合、従来の処理装置では、処理容器内の圧力を検出し、この検出値に基づいて排気系の圧力調整弁を制御したり、或いは特許文献 1 (特開平 1 0— 1 1 1 5 2号公報（第 2— 4頁、図 1—図 5 ) ) に示すように、排気系に流量制御しつつバラストガスを導入することが行われていた。また、他の従来装置としては、排気系にバイパスラインを設けて、それを使用圧力範囲に応じて切り替えて用いるようにした装置も知られている。この従来装置の一例を、図 8に基づいて説明する。図 6は従来の処理装置の一例を示す概略構成図である。

図示するように、この処理装置 2は真空引き可能になされた例えばアルミニゥム製の筒体状の処理容器 4を有しており、この内部には例えば加熱ヒータ等の加熱手段 6を備えた載置台 8が設けられ、この载置台 8上に半導体ウェハ Wを載置させて固定できるようになつている。また、この処理容器 4の天井部には、この処理容器 4内へ各種の処理ガスを導入するガス導入手段として例えばシャワーへッド部 1 0が設けられており、このシャワーへッド部 1 0の下面に設けた多数のガス噴射孔 1 O Aから下方に向けてガスを噴射するようになつている。

そして、このシャワーヘッド部 1 0には、 A r 、 H e 、 N₂ 等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給系 1 2と、複数系統の、すなわち図示例では 3系統の処理ガス供給系 1 4 、 1 6 、 1 8とがそれぞれ接続されている。例えば第 1の処理ガス供給系 1 4では成膜時の処理ガスとして W F ₆ ガスが供給され、第 2の処理ガス供給系 1 6では成膜時の処理ガスとして H₂ ガスが供給され、第 3の処理ガス供給系 1 8ではクリーニング処理時の処理ガス（クリーニングガス）として C 1 F ₃ ガスが供給される。また、不活性ガス供給系 1 2の途中及び第 1〜第 3の各処理ガス供給系 1 4 〜 1 8の途中には、流れるガス流量を制御するために例えばマスフローコントローラ等よりなる流量制御部 1 2 A、 1 4 A、 1 6 A、 1 8 Aがそれぞれ介設されている。また、各流量制御部 1 2 A〜 l 8 Aの上流側及び下流側には、開閉弁 2 2 、 2 4 、 2 6 、 2 8がそれぞれ設定されており、必要に応じてこれらを開閉できるようになっている。

—方、上記処理容器 4の底部には、排気口 3 0が設けられており、この排気口 3 0には、真空排気系 3 2が接続されている。この真空排気系 3 2は、内径が大きくなされてお気コンダクタンスが大きくなされた主排気管 3 4を有しており、この主排気管 3 4には、その上流側より下流側に向けてスロットルバルブのように弁開度が調整可能になされた第 1の圧力制御弁 3 6と真空ポンプ 3 8とが順次介設されている。そして、上記第 1の圧力制御弁 3 6の直前と直後とには、開閉弁 4 0がそれぞれ介設されている。

また、上記第 1の圧力制御弁 3 6及びその直前と直後の各開閉弁 4 0を迂回するようにして、上記主排気管 3 4よりも内径が小さくなされて排気コンダクタンスが小さくなされたバイパス排気管 4 2が接続されている。そして、このバイパス排気管 4 2には、スロットルバルブのように弁開度が調整可能になされた第 2 の圧力制御弁 4 4が介設されると共に、この第 2の圧力制御弁 4 4の直前及び直後にも開閉弁 4 6がそれぞれ介設されている。

そして、上記処理容器 4には、この内部の圧力を検出するための圧力計 4 8が設けられ、この圧力計 4 8の検出値に基づいて、例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御手段 5 0力第 1及び第 2の圧力制御弁 3 6、 4 4、真空ポンプ 3 8及び各開閉弁 4 0、 4 6の開閉動作を制御するようになっている。尚、この制御手段 5 0は、この処理装置 2の全体の動作も制御し、これに予め組み込まれた複数の処理用プログラム（レシピとも称す）に基づいて制御動作が行われる。例えば処理圧力が低い低圧処理として例えばタングステン膜の成膜処理を行う時には、 W F ₆ ガスと H₂ ガスのみをそれぞれ所定の値に流量制御しつつ流し（必要に応じて不活性ガスを流してもよい）、これと同時に、バイパス排気管 4 2 はこの開閉弁 4 6を閉状態としてバイパス排気管 4 2にガスが流れないようにし、.且つ主排気管 3 4はこの開閉弁 4 0を開状態としてこの第 1の圧力制御弁 3 6 の弁開度を調整することにより処理容器 4内の圧力を一定に維持する。

これに対して、処理圧力が高い高圧処理として例えばクリーニング処理を行う時には、 C 1 F ₃ のみを所定の値に流量制御しつつ流し（必要に応じて不活性ガスを流してもよい）、これと同時に、主排気管 3 4はこの開閉弁 4 0を閉状態として第 1の圧力制御弁 3 6にガスが流れないようにし、且つバイパス排気管 4 2 はこの開閉弁 4 6を開状態としてバイパス排気管 4 2にガスを流しつつ、この第 2の圧力制御弁 4 4の弁開度を調整することにより処理容器 4内の圧力を一定に維持する。

このように処理圧力が大きレ、場合と小さレ、場合とで、主排気管 3 4とバイパス排気管 4 2とを切り替えて使用することにより、使用圧力範囲の差が大きい複数種類の処理に対応するようになっている。尚、処理圧力が高い処理としては、上記クリーニング処理の他に酸化処理、拡散処理等がある。

また、本発明の関連技術として、複数の真空ポンプを設けた場合にその動作圧力範囲内の相異に対応するために、バイパス排気管を設けた処理装置として特許文献 2 (特開平 8— 2 9 0 0 5 0号公報（第 4— 5頁、図 1 ) ) に開示された技術も知られている。

ところで、先の特許文献 1 (特開平 1 0— 1 1 1 5 2号公報（第 2— 4頁、図 1—図 5 ) ) の従来装置例にあっては、排気系に流量制御したバラストガスを導入するようにしていることから、処理圧力を広い範囲で変更するような場合には、十分に対応できる構造ではなかった。また、無駄な不活性ガスを大量に使用するので装置の運転コストの高騰を招いている。

また、図 8に示す従来装置にあっては、第 2の圧力制御弁 4 4が介設されたバィパス排気管 4 2を設ける必要があることから、装置自体のコスト高を招来するのみならず、部品点数が多数になることからメンテナンス時も多くの時間を要し、メンテナンス性が劣る、という問題があった。

本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、処理圧力の範囲が大きく異なる複数種類の処理を行う場合にも、バイパス管や複数の圧力制御弁を用いることなく、それぞれの処理の圧力制御を適正に行うことが可能な処理装置及び処理方法を提供することにある。

また本発明の他の目的は、複数の圧力制御弁を用いることなく、それぞれの処理の圧力制御を適正に行うことが可能な処理装置及び処理方法を提供することにある。発明の開示上記目的を達成するために、請求の範囲第 1項記載の発明は、內部に被処理体を载置する載置台を有する処理容器と、前記処理容器内へ処理ガスを導入するガス導入手段と、前記ガス導入手段へ接続されて、途中に流量制御部が介設されて所定の処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記ガス導入手段へ接続されて、途中に流量制御部が介設されて不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、前記処理容器に接続されて、途中に弁開度が設定可能になされた圧力制御弁と真空ポンプとが介設された真空排気系と、前記処理容器に設けた圧力計と、処理ガスの分圧が重要となる処理を行う時には前記処理ガス供給系の流量制御部に一定の流量を流す指令をしつつ前記圧力計の検出値に基づいて前記圧力制御弁の弁開度を制御し、処理ガスの分圧が比較的重要とならない処理を行う時には前記圧力制御弁の弁開度を所定の値に固定すると共に、前記圧力計の検出値に基づいて前記不活性ガス供給系の流量制御部により流量を制御するように動作させる制御手段とを備えている。

このように、処理圧力が低くて処理ガスの分圧が重要となる処理を行なう時には処理ガスの流量を一定に維持しつつ圧力制御弁の弁開度を調整するようにして処理容器内の圧力を制御し、処理圧力が高くて処理ガスの分圧が比較的重要とならない処理を行なう時には圧力制御弁の弁開度を所定の値に固定した状態で不活性ガスの流量を調整することにより処理容器内の圧力を制御するようにしたので、処理圧力の範囲が大きく異なる複数種類の処理を行う場合にも、バイパス管や複数の圧力制御弁を用いることなく、それぞれの処理の圧力制御を適正に行うことができる。

請求の範囲第 2項記載の発明は、前記処理ガス供給系は、複数系統設けられており、所定の処理を行う時には前記制御手段は前記流量制御弁の弁開度を大きく開けた設定にした状態で、前記圧力計の検出値に基づいて前記各処理ガス供給系の流量制御部に対して流量比を略一定状態に維持しつつ各流量を制御するようにしている。

請求の範囲第 3項記載の発明は、前記排気管は第 2の真空ポンプが介設されると共に、前記真空排気系の圧力制御弁と前記第 2の真空ポンプとを迂回させて、途中に切り替え用開閉弁を介設したバイパス排気経路が設けられている。

請求の範囲第 4項記載の発明は、内部に被処理体を載置する載置台を有する処理容器と、前記処理容器内へ処理ガスを導入するガス導入手段と、前記ガス導入手段へ接続されて、途中に流量制御部が介設されて所定の処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記ガス導入手段へ接続されて、途中に流量制御部が介設されて不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、前記処理容器に接続されて、途中に弁開度が設定可能になされた圧力制御弁と真空ポンプとが介設された真空排気系と、前記処理容器に設けた圧力計とを有する処理装置を用いて被処理体に対して処理を行う方法において、処理ガスの分圧が重要となる処理を行う時には前記処理ガス供給系に流れる処理ガスの流量を一定に維持しつつ前記圧力計の検出値に基づいて前記圧力制御弁の弁開度を制御するようにし、処理ガスの分圧が比較的重要とならない処理を行う時には前記圧力制御弁の弁開度を所定の値に固定すると共に、前記圧力計の検出値に基づいて前記不活性ガス供給系に流れる不活性ガスの流用を制御するようにしている。

請求の範囲第 5項記載の発明は、前記処理ガス供給系は、複数系統設けられており、所定の処理を行う時には前記流量制御弁の弁開度を大きく開けて維持した状態で、前記圧力計の検出値に基づいて前記各処理ガス供給系を流れる処理ガスの流量比を略一定状態に維持しつつ各流量を制御するようにしている。

請求の範囲第 6項記載の発明は、前記真空ポンプは、分圧が重要となる処理と分圧が重要とならない処理でその回転数を異なるように制御している。

請求の範囲第 7項記載の発明は、前記分圧が重要となる処理は成膜処理であり、前記分圧が比較的重要とならない処理はクリーニング処理であるようにしている。

請求の範囲第 8項記載の発明は、前記 1つの真空排気系により、前記複数の処理の排気が行われるようにしている。

請求の範囲第 9項記載の発明は、内部に被処理体を載置する載置台を有する処理容器と、前記処理容器内へ処理ガスを導入するガス導入手段と、前記ガス導入手段へ接続されて、途中に流量制御装部が介設されて所定の処理ガス供給する処理ガス供給系と、前記ガス導入手段へ接続されて、途中に流量制御部が介設されて不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、前記処理容器に接続されて、途中に弁開度が設定可能になされた圧力制御弁と第 1の真空ポンプとが介設された真空排気系と、前記処理容器に設けた圧力計と、前記圧力制御弁の弁開度を所定の値に固定するとともに、前記圧力計の検出値に基づいて前記不活性ガス供給系の流量制御部により流量を制御する第 1の制御を行う制御手段とを備えている。

請求の範囲第 1 0項記載の発明は、前記制御手段は、前記処理ガス供給系の流量制御部に一定の流量を流す指令を出しつつ、前記圧力計の検出値に基づいて前記圧力制御弁の弁開度を制御する第 2の制御をさらに行い、この第 2の制御は処理ガスの分圧が重要となる処理を行う場合に使用される。

請求の範囲第 1 1項記載の発明は、前記第 1の制御は、処理ガスの分圧が比較的重要とならない処理を行う場合に使用される。

請求の範囲第 1 2項記載の発明は、前記第 1の制御は、前記圧力制御弁の弁開度を変化させても通過流量を実質的に変化させることができない程度の低い圧力で処理を行う場合に使用される。

請求の範囲第 1 3項記載の発明は、内部に被処理体を載置する載置台を有する処理容器と、前記処理容器内へ処理ガスを導入するガス導入手段と、前記ガス導入手段へ接続されて、途中に流量制御装部が介設されて所定の処理ガス供給する処理ガス供給系と、前記ガス導入手段へ接続されて、途中に流量制御部が介設されて不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、前記処理容器に接続されて、途中に弁開度が設定可能になされた圧力制御弁と第 1の真空ポンプとが介設された真空排気系と、前記処理容器に設けた圧力計と、を備えた処理装置を用いて被処理体に対して処理を行う処理方法において、前記圧力制御弁の弁開度を所定の値に固定するとともに、前記圧力計の検出値に基づいて前記不活性ガス供給系の流量制御部により流量を制御する第 1の制御を行う。

請求の範囲第 1 4項記載の発明は、前記処理ガス供給系の流量制御部に一定の流量を流す指令を出しつつ、前記圧力計の検出値に基づいて前記圧力制御弁の弁開度を制御する第 2の制御をさらに行い、この第 2の制御は処理ガスの分圧が重要となる処理を行う場合に使用される。

請求の範囲第 1 5項記載の発明は、前記第 1の制御は、処理ガスの分圧が比較的重要とならない処理を行う場合に使用される。

請求の範囲第 1 6項記載の発明は、前記処理ガスの分圧が比較的重要とならない処理はクリ一二ング処理であるようになつている。

請求の範囲第 1 7項記載の発明は、前記第 1の制御は、前記圧力制御弁の弁開度を変化させても通過流量を実質的に変化させることができない程度の低い圧力の処理を行う場合に使用される。

請求の範囲第 1 8項記載の発明は、前記圧力制御弁の弁開度を変化させても通過流量を実質的に変化させることができない程度の低い圧力の処理はプラズマエッチング処理であるようになつている。

請求の範囲第 1 9項記載の発明は、前記処理ガスの分圧が重要となる処理は成膜処理であるようになっている。

請求の範囲第 2 0項記載の発明は、内部に被処理体を載置する載置台を有する処理容器と、前記処理容器内へ処理ガスを導入するガス導入手段と、前記ガス導入手段へ接続されて、途中に流量制御部が介設されて所定のガスを供給するガス供給系と、前記処理容器に接続されて、途中に第 1の真空ポンプと第 2の真空ポンプと弁開度が任意に設定可能になされた圧力制御弁とが介設された真空排気系と、前記処理容器の圧力を検出する圧力計と、を備えた処理装置において、前記圧力制御弁と前記第 2の真空ポンプとを迂回させてバイパス排気経路を設けると共に、前記バイパス排気経路に前記処理容器内を大気圧より真空引きする際に真空引きの衝撃を和らげる機能を有するソフトスタート弁機構を介設し、処理圧力が比較的低い処理を行う時には前記圧力計の検出値に基づいて前記圧力制御弁の弁開度を調整することにより前記処理容器内の圧力を制御し、処理圧力が比較的高い処理を行う時には前記圧力制御弁側への排気を停止すると共に、前記ソフトスタート弁機構を低い排気コンダクタンス状態に維持して前記バイパス排気経路に排気ガスを流すようにする制御手段を設けるように構成している。

このように、真空排気系にバイパス排気経路を設けると共にこのバイパス排気経路にソフトスタート弁機構を介在させるようにし、例えば処理圧力が比較的低い処理を行う時には圧力制御弁の弁開度を調整するようにして処理容器内の圧力を制御し、処理圧力が比較的高い処理を行う時には上記圧力制御弁側への排気を停止し、上記ソフトスタート弁機構を低い排気コンダクタンス状態に維持してこのバイパス排気経路に排気ガスを流すようにして処理容器内の圧力を設定することができ、従って、高価で且つ構造が大きな圧力制御弁を複数設ける必要がなく、全体としての排気系の構造を小型で、且つ簡単化させることが可能となる。請求の範囲第 2 1項記載の発明は、前記制御手段は、処理圧力が比較的高い処理を行う時には、前記圧力計の検出値に基づいて前記流量制御部により流量を調整することにより前記処理容器内の圧力を制御する。これにより、処理圧力が比較的高い処理を行う時には、流量制御部によりガス流量を調整することにより処理容器内の圧力を制御することが可能となる。

請求の範囲第 2 2項記載の発明は、前記ソフトスタート弁機構は、前記バイパス排気経路のバイパス排気管に介設された第 1バイパス開閉弁と、該第 1バイパス開閉弁を迂回するように設けた補助バイパス排気管と、該補助バイパス排気管に介設された第 2バイパス開閉弁と、該補助バイパス排気管に介設されたオリフイス機構とを備えている。

請求の範囲第 2 3項記載の発明は、前記制御手段は、前記低い排気コンダクタンス状態を実現するために前記第 1バイパス開閉弁を閉状態とし、前記第 2バイパス開閉弁を開状態とするようになっている。

請求の範囲第 2 4項記載の発明は、前記ソフトスタート弁機構はソフトスタートノノレブよりなるようになっている。

請求の範囲第 2 5項記載の発明は、内部に被処理体を載置する載置台を有する処理容器と、前記処理容器内へ処理ガスを導入するガス導入手段と、前記ガス導入手段へ接続されて、途中に流量制御部が介設されて所定のガスを供給するガス供給系と、前記処理容器に接続されて、途中に第 1の真空ポンプと第 2の真空ポンプと弁開度が任意に設定可能になされた圧力制御弁とが介設された真空排気系と、前記処理容器の圧力を検出する圧力計とを有する処理装置を用いて被処理体に対して処理を行う処理方法において、前記圧力制御弁と前記第 2の真空ポンプとを迂回させてバイパス排気経路を設けると共に、前記バイパス排気経路に前記処理容器内を大気圧より真空引きする際に真空引きの衝撃を和らげる機能を有するソフトスタート弁機構を介設し、処理圧力が比較的低い処理を行う時には前記圧力計の検出値に基づいて前記圧力制御弁の弁開度を調整することにより前記処理容器内の圧力を制御し、処理圧力が比較的高い処理を行う時には前記圧力制御弁側への排気を停止すると共に、前記ソフトスタート弁機構を低い排気コンダクタンス状態に維持して前記バイパス排気経路に排気ガスを流すようにしている。図面の簡単な説明図 1は、本発明に係る処理装置の第 1の一実施例を示す概略構成図である。図 2は、第 1の処理方法の工程を示すフローチヤ一トである。

図 3は、第 2の処理方法の工程を示すフローチャートである。

図 4は、第 3の処理方法が適用されるプリクリーン処理に使用される載置台を示す概略断面図である。

図 5は、第 3の処理方法の工程を示すフローチヤ一トである。

図 6は、本発明の処理装置の第 2の一実施例を示す概略構成図である。

図 7は、本発明の処理装置の第 3の一実施例を示す概略構成図である。

図 8は、従来の処理装置の一例を示す概略構成図である。発明を実施するための最良の形態以下に、本発明に係る処理装置及び処理方法の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

<第 1の一実施例〉

図 1は本発明に係る処理装置の第 1の一実施例を示す概略構成図、図 2は第 1 の処理方法の工程を示すフローチヤ一ト、図 3は第 2の処理方法の工程を示すフローチャート、図 4はプリクリーン処理を行う場合の载置台を示す断面図、図 5 はプリクリーン処理を行う場合の第 3の処理方法の工程を示すフローチヤ一トである。図 8において説明した部分と同一構成部分については同一符号を付してその説明を行う。尚、以下で説明する" 処理ガスの分圧が比較的重要となる処理" とは一般的には処理圧力が低い処理（低圧処理）を指し、 " 処理ガスの分圧が比較的重要とならない処理" とは一般的には処理圧力が高い処理（高圧処理）を指すものとする。

図示するように、この処理装置 5 2は真空引き可能になされた例えばアルミ二ゥム製の筒体状の処理容器 4を有しており、この内部には例えば加熱ヒータ等の加熱手段 6を備えた載置台 8が設けられ、この载置台 8上に半導体ウェハ Wを載置させて固定できるようになつている。また、この処理容器 4の天井部には、この処理容器 4内へ各種の処理ガスを導入するガス導入手段として例えばシャヮーへッド部 1 0が設けられており、このシャワーへッド部 1 0の下面に設けた多数のガス噴射孔 1 O Aから下方に向けてガスを噴射するようになっている。

そして、このシャワーヘッド部 1 0には、 A r 、 H e 、 N₂ 等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給系 1 2と、複数系統の、すなわち図示例では 3系統の処理ガス供給系 1 4 、 1 6 、 1 8とがそれぞれ接続されている。例えば第 1の処理ガス供給系 1 4では成膜時の処理ガスとして W F₆ ガスが供給され、第 2の処理ガス供給系 1 6では成膜時の処理ガスとして H₂ ガスが供給され、第 3の処理ガス供給系 1 8ではクリーニング処理時の処理ガス（クリーニングガス）として C 1 F ₃ ガスが供給される。尚、ここではタングステン膜の成膜時に W F ₆ ガスと H₂ ガスとが同時に供給され、また、この成膜時に不活性ガスも必要に応じて供給される。

また、不活性ガス供給系 1 2の途中及び第 1〜第 3の各処理ガス供給系 1 4 〜 1 8の途中には、流れるガス流量を制御するために例えばマスフローコントローラ等よりなる流量制御部 1 2 A、 1 4 A、 1 6 A、 1 8 Aがそれぞれ介設されている。また、各流量制御部 1 2 A〜 l 8 Aの上流側及び下流側には、開閉弁 2 2 、 2 4 、 2 6 、 2 8がそれぞれ設置されており、必要に応じてこれらを開閉できるようになっている。

一方、上記処理容器 4の底部には、排気口 3 0が設けられており、この排気口 3 0には、真空排気系 3 2が接続されている。この真空排気系 3 2は、内径が大きくなされて排気コンダクタンスが大きくなされた排気管 3 4を有している。この排気管 3 4の內径は、例えば 1 0 0 〜 1 5 O ra m程度である。この排気管 3 4 には、その上流側より下流側に向けてス口ットルバルブのように弁開度が調整可能になされた圧力制御弁 3 6と、例えばドライポンプよりなる第 1の真空ポンプ 3 8とが順次介設されている。. そして、上記圧力制御弁 3 6の直前と直後とには、開閉弁 4 0がそれぞれ介設されている。ここで、この真空排気系 3 2は、処理ガスの分圧を精度良く制御しなければならない処理、すなわちここではタンダステン膜の成膜処理時に必要とされる最適な排気コンダクタンスを実現できるように配管の内径や、圧力制御弁 3 6及び真空ポンプ 3 8の能力が設定されている。尚、この実施例にあっては、従来装置で用いたバイパス排気管 4 2及び第 2の圧力制御弁 4 4は設けていない（図 8参照）。

そして、上記処理容器 4には、この内部の圧力を検出するための圧力計 4 8が設けられ、この圧力計 4 8の検出値に基づいて、例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御手段 5 4が上記各流量制御部 1 2 A〜 1 8 A、圧力制御弁 3 6、真空ポンプ 3 8及び各開閉弁 2 2 - 2 8 , 4 0の開閉動作を制御するようになっている。尚、この制御手段 5 4は、この処理装置 5 2の全体の動作も制御し、これに予め組み込まれた複数の処理用プログラム（レシピ）に基づいて制御動作が行われる。

後述するように、処理ガスの分圧が重要となる処理、例えば処理圧力が低い低圧処理としてタングステン膜の成膜処理等を行う時には、 W F ₆ ガスと H₂ ガスのみをそれぞれ所定の値に流量制御しつつ流し（必要に応じて不活性ガスを流してもよい）、これと同時に、圧力制御弁 3 6の弁開度を調整することにより処理容器 4内の圧力を一定に維持する。この圧力制御弁 3 6は、圧力制御弁 3 6の動作特性において最も精度良く動作する範囲内にあるような圧力制御弁が選択される。

これに対して、処理ガスの分圧が比較的重要とならないような処理、例えば処理圧力が高い高圧処理として例えばクリーニング処理等を行う時には、 C 〗 F ₃ を所定の値に流量制御しつつ流すと同時に不活性ガスも流し、これと同時に圧力制御弁 3 6の弁開度を所定の弁開度に維持した状態で不活性ガスの流量を調整することにより処理容器 4内の圧力を略一定に維持する。尚、処理圧力が高い高圧処理としては例えば酸化処理や拡散処理等も含まれる。

次に、以上のように構成された処理装置を用いて行われる処理方法について説明する。

この処理装置 5 2では、処理ガスの分圧が重要となる処理、例えばタンダステン膜の成膜処理や処理ガスの分圧が比較的重要とならない処理、例えばクリー二ング処理等が種々行われるが、それぞれの場合について説明する。尚、ここで" 処理" とは処理容器 4内に半導体ウェハ Wが存在する場合のみならず、存在しない場合に行われるクリ一二ング処理のような処理も含まれるものとする。

く処理ガスの分圧が重要となる処理：タングステン膜の成膜処理〉

まず、処理ガスの分圧が重要となる処理の場合について説明する。

ここで、処理ガスの分圧が重要となる処理とは、例えば W F ₆ ガスと H₂ ガスとを用いてタングステン膜を堆積するような成膜処理であり、電気的特性が良好なタングステン膜を適正な成膜レートで、しかもウェハ面内における膜厚の面内均一性を高く維持した状態で堆積させるには、上記両ガスの各流量、流量比、処理圧力、処理温度等を精度良く維持しなければならない。このような処理は、例えば図 2に示すフローチヤ一トのようにして行う。

まず、処理容器 4の载置台 8上に未処理の半導体ウェハ Wを載置したならば、真空排気系 3 2の真空ポンプ 3 8を駆動してこの処理容器 4内を真空引きし、そして真空ポンプ 3 8を成膜処理用に所定の回転数に維持する（S 1 ) 。尚、この回転数はクリーニング処理時とは異なる場合がある。これと同時にウェハ Wを加熱してこれを所定の温度に設定する（S 2 ) 。そして、成膜処理を開始すべく W F ₆ ガス及び H₂ ガスをそれぞれ所定の流量に設定して流し、タングステン膜を堆積させる（S 3 ) 。そして、この成膜処理中においては圧力計 4 8により処理容器 4内の圧力が常時検出されており（S 4 ) 、この圧力検出値は制御手段 5 4 において予め設定された設定値と比較され、検出値が設定値と同じになるように排気管 3 4に介設された圧力制御弁 3 6の弁開度が適宜調整される（S 5の N O 、 S 6 ) 。上記成膜処理は所定の時間行われ（S 5の Y E S、 S 7の N O) 、この成膜処理を所定の時間行ったならば（S 7の Y E S ) 、処理を終了することになる。上記成膜処理時間は、上記圧力制御弁 3 6の調整時間（数 s e c程度）よりもかなり長く、成膜処理時の膜厚への影響がほとんど生ずることはない。 <処理ガスの分圧が比較的重要とならない処理：クリーユング処理 >

次に、処理ガスの分圧が比較的重要とならない処理の場合について説明する。ここで処理ガスの分圧が比較的重要とならない処理とは、例えばクリ一二ングガスを用いて処理容器内の余分な付着膜等を除去するようなクリーニング処理であり、所定のエッチングレートを保証するためには、クリーニングガスの流量及び処理圧力をそれぞれ予め定められた設定値に維持する必要がある。尚、この時の処理圧力は、先の成膜処理時の処理圧力よりもかなり高い設定値となる。このような処理は、例えば図 3に示すフローチヤ一トのようにして行う。

まず、処理容器 4内からウェハ Wを取り出して処理容器 4内を密閉状態にし、真空ポンプ ₃8を予め定められたクリーニング用の所定の回転数に設定し、維持する（S 1 1) 。次に、例えば A rガス等の不活性ガスを流し、またこれと同時に処理ガスとしてクリーニングガス、例えば C 1 F₃ ガスを所定の流量に設定した状態で流し、クリーニング処理を開始する（S 1 2) 。これと同時に、圧力制御弁 36を予め定められた所定の弁開度に設定し、この状態を継続的に維持する (S 1 3) 。この弁開度は、クリーニング処理時の真空排気系 32の排気コンダクタンスが最適になるように予め実験的に求められている。

そして、このクリ一二ング処理中においては圧力計 48により処理容器 4内の圧力が常時検出されており（S 1 4) 、この圧力検出値は制御手段 54において予め設定された設定値と比較され、検出値が設定値と同じになるように不活性ガス供給系 1 2に介設された流量制御部 1 2 Aが適宜調整される（S 1 5の NO、 S 1 6) 。尚、この間においては C 1 F₃ ガスの流量は常時一定値を保たれることになる。上記クリーニング処理は所定の時間行われ（S 1 5の YES、 S 1 7 の NO) 、このクリーニング処理を所定の時間行ったならば（S 1 7の YES) 、処理を終了することになる。

以上のように、タングステン膜の成膜処理や処理容器 4内の不要な付着物を除去するクリーニング処理のように、処理圧力の範囲が大きく異なる複数種類の処理を行う場合にも、バイパス管や複数の圧力制御弁を用いることなく、それぞれの処理の圧力制御を適正に行うことができる。

また、用いる部品点数も少なくなることから、その分、メンテナンスも迅速に行うことができるので、メンテナンス性を向上させることができる。

更には、この場合、一般に圧力制御弁 36の応答動作よりも流量制御部 1 2 A の応答動作の方がかなり早いので、流量制御部 1 2 Aによる圧力制御の方がより早く処理圧力に到達させることができ、従って、全ての処理において圧力制御弁で圧力を制御していた従来装置とは異なり、一部の処理において応答動作の早い流量制御部を使用して圧力制御した分、処理時間が短くなつてスループットを向上させることが可能となる。

次に、以上に説明した各処理とは異なり、複数種類の処理ガスを用いる場合であって、ある所定の分圧の範囲内ならば、処理結果の品質を落とすことなく当該処理を実行できるような場合、このような処理を行う時には圧力制御弁 36の弁開度を大きく、例えば 100%に設定した状態にしておき、そして、上記各処理ガスの流量比を一定状態に維持しつつ各処理ガスの流量を調整して、処理容器 4 内の圧力を制御するようにして、流量調整のみで所定の処理を行なうようにしてもよい。

このような処理の具体例には、静電チャックを有する載置台を用いた処理装置として、 ί列えば P VD (Ph y s i c a l V a p a r D e p o s i t i o n ) 処理、プラズマ装置によるプリクリーン処理、ドライエッチング処理等が挙げられる。

図 4は、一実施例のこのプリクリーン処理を行う場合の載置台の断面を示す図である。

この载置台 1 0 1は、載置台本体 103上に静電チャック 1 07を有し、この静電チャック 1 07には、直流電極 1 02が埋め込まれている。そして、この直流電極 1 02に流す電流を ON/OFFすることによってウェハを吸着、離脱するようになっている。この静電チャック 107は誘電絶縁部材で構成され、この静電チャック 107上にウェハ Wが載置されている。一方、載置台本体 103には、電極を冷却するための熱交換媒体通路 109が形成されており媒体供給路 1 06、媒体回収路 1 08を通って、冷却用流体、例えば水やフッ素系の流体（ガルテン等）が供給循環されている。そして、この冷却用流体が載置台 1 03を冷却し、ウェハ Wが冷却される。また、静電チャック 1 07内には、例えば He等の高熱伝達率を有するバックサイドガスをウェハ Wと载置台 1 01との間に供給するガス導入路 1 1 7が設けられている。このバックサイドガスはガス供給路 1 05を通って供給され、ウェハ Wと誘電絶縁部材との間を流れることによってプラズマ処理されたウェハ wから電極への熱の移動を容易にし、冷却効果を促進しエッチング効率を向上させる。そして、このバックサイドガスは、ノくックサイドガス導入路 1 1 7から吐出されウェハ Wと誘電絶縁部材との間を通り、ウェハ W の外周から矢印 Rに示すように処理容器内へ漏出する。

このような載置台 1 0 1を用いて処理を行う場合、プラズマ処理毎に制御すベきウェハ温度が変動するため、これに応じてバックサイドガスの供給量が微小に変動したり、又はこれに応じてバックサイドガスの供給量を調整する必要がある。したがって、チャンバ内の圧力もウェハ処理毎に変動するが、このチャンバ内圧力の変動は微小であるため、圧力制御弁 3 6によっては調整することができない。

このようなチャンバ内の圧力変動を不活性ガスの供給を微調整することによつて防止するために、図 5に示すフローによりプリクリーン処理が行われる。まず、真空排気系 3 2の真空ポンプ 3 8を駆動してこの処理容器 4内を真空引きし、そして真空ポンプ 3 8を所定の回転数に維持し（S 2 1 ) 、ついでウェハ Wをチヤッキングする（S 2 2 ) 。次に、ウェハ Wと絶縁膜 1 1 1との間に A r からなるバックサイドガスを流す（S 2 3 ) 。ついで、チャンバ内に不活性ガスを流し、処理ガスを所定の流量に設定する（S 2 4 ) 。また、これと同時に、圧力制御弁 3 6を所定の弁開度に設定する（S 2 5 ) 。そして、圧力計 4 8によりチャンバ内の圧力を測定検出する（S 2 6 ) 。この検出値は、制御手段 5 4において予め設定された設定値と比較される（S 2 7 ) 。そして、検出値が設定値と異なる場合、制御手段 5 4は、検出値が設定値と同じになるように不活性ガス供給系 1 2に介設された流量制御部 1 2 Aを適宜調整する（S 2 8 ) 。また、検出値が設定値と同じなつたら、制御手段 5 4はプラズマの着火を行う（S 2 9 ) 。そして、所定の処理時間が経過したか否かを判断し（S 3 0 ) 、処理時間が経過したら処理を終了することになる。

このように、この制御においては、バックサイドガスの漏れによって生ずるチヤンバ内の微小な圧力変動を、不活性ガスの供給量を精度良く調整することによつて防止することができる。この場合には、圧力制御弁 3 6の弁開度を調整することなく、応答速度の速い流量制御部のみの制御動作で処理圧力を制御することができるので、その分、制御性を向上させてスループットを高めることができる <第 2の一実施例〉

上記各実施例にあっては、図 1に示したような一本の排気管 3 4を設け、これに 1つの真空ポンプ 3 8を介設した場合を例にとって説明したが、 1台の真空ポンプ 3 8だけでは排気能力が不足している場合には、図 6に示す第 2実施例のように構成してもよい。すなわち、この場合には、前記圧力制御弁 3 6に直列に、例えばターボ分子ポンプよりなる第 2の真空ポンプ 6 0を介設し、そして、この圧力制御弁 3 6と上記第 2の真空ポンプ 6 0とを迂回させるようにバイパス排気経路 6 2を排気管 3 4に接続する。そして、このバイパス排気経路 6 2の途中に切り替え用開閉弁 6 4を介設する。尚、このバイパス排気経路 6 2の内径は 2 5 〜4 0 mm程度である。

この実施例では、処理容器 4内を真空引きする場合、まず、排気管 3 4の開閉弁 4 0を閉じ、これに替えてバイパス排気管 6 2の切り替え用開閉弁 6 4を開状態にしてバイパス排気管 6 2を連通し、そして真空ポンプ 3 8を回転駆動することにより処理容器 4内を荒引きする。ある程度荒引きした後に、処理容器 4内の圧力が所定の真空度まで低下したならば、排気管 3 4の開閉弁 4 0を開状態にして第 2の真空ポンプ 6 0も回転駆動させる。そして、バイパス排気管 6 2の切り替え用開閉弁 6 4を閉状態にする。これにより、先の真空ポンプ 3 8と第 2の真空ポンプ 6 0の 2台の真空ポンプで真空引きを継続する。また処理圧力が比較的高い処理を行う場合、例えばクリーニング処理を行う場合には、排気管 3 4の開閉弁 4 0を閉じてパイパス排気管 6 2のみを用いて真空引きしつつクリーニング処理を行ってもよい。この実施例においても、処理圧力の範囲が大きく異なる複数の処理を行う場合には、先に図 1乃至図 5を参照して説明したと同様に行えばよい。

く第 3の一実施例 >

次に本発明の第 3の一実施例について説明する。

図 7は本発明の処理装置の第 3実施例を示す概略構成図である。図 1、 6及び図 8において説明した部分と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。尚、ここで説明する処理圧力が比較的低い処理とは、先に説明した処理ガスの分圧が重要となる処理のことを意味し、処理圧力が比較的高い処理とは、処理ガスの分圧が重要とならない処理のことを意味する。

図 7に示すように、ここでは主排気管 3 4には、その上流側から下流側に向けて、圧力制御弁 3 6、例えばターボ分子ポンプよりなる第 2の真空ポンプ 6 0及び例えばドライポンプよりなる第 1の真空ポンプ 3 8が順次介設され、そして、圧力制御弁 3 6の直ぐ上流側及び第 2の真空ポンプ 6 0の直ぐ下流側には、それぞれ開閉弁 4 0が介設されている。

そして、上記圧力制御弁 3 6、第 2の真空ポンプ 6 0及び両開閉弁 4 0を迂回するようにしてバイパス排気管となるバイパス排気経路 6 2を上記主排気管 3 4 に接続している。前述したように、この主排気管 3 4の内径は例えば 1 0 0〜1 5 O m m程度で大口径であり、バイパス排気経路 6 2の内径は 2 5〜4 0 mm程度で小口径である。

そして、このバイパス排気経路 6 2の途中に、処理容器 4内を大気圧より真空引きする際に真空引きの衝撃を和らげる機能を有するソフトスタート弁機構 7 0 を介設している。これにより、制御手段 5 4は、処理圧力が比較的低い処理（例えば成膜処理等）を行う時には処理容器 4に設けた圧力計 4 8の検出値に基づいて上記圧力制御弁 3 6の弁開度を調整することにより上記処理容器 4内の圧力を制御し、処理圧力が比較的高い処理（例えばクリーニング処理、酸化処理、拡散処理等）を行う時には上記圧力制御弁 3 6への排気を停止すると共に上記ソフトスタート弁機構 7 0を低い排気コンダクタンス状態に維持して上記バイパス排気経路 6 2に排気ガスを流すように制御する。

具体的には、上記ソフトスタート弁機構 7 0は、上記バイパス排気経路 6 2に介設した第 1バイパス開閉弁 7 2と、この第 1バイパス開閉弁 7 2を迂回するようにして上記バイパス排気経路 6 2に接続した内径の小さな補助バイパス排気管 7 4と、この補助バイパス排気管 7 4に順次介設したオリフィス機構 7 6及び第 2バイパス開閉弁 7 8とよりなる。

ここで周知のように、オリフィス機構 7 6は流路面積を狭めるためのオリフィス（図示せず）を有しており、上記第 1バイパス開閉弁 7 2を閉状態とし、且つ第 2バイパス開閉弁 7 8を開状態とすることにより、このソフトスタート弁機構 7 0の全体を低い排気コンダクタンス状態とすることができる。ここで、このバィパス排気経路 6 2や補助バイパス排気管 7 4の各内径や、上記オリフィス機構 7 6のオリフィス孔の流路面積は、比較的高い処理圧力の処理を行う場合において必要な流量の処理ガスを流した時に必要な処理圧力が略得られるような大きさにそれぞれ予め設定されて、その排気コンダクタンスが固定されている。

換言すれば、処理圧力が比較的高い処理では、プロセス圧力を精度良く制御する必要性が無い場合が多いので、このような場合には処理器 4内の圧力制御は予め定めた固定的な排気コンダクタンスにより行うこととし、能動的には弁開度の調整等の操作は特段には行わないように構成されている。

次に、以上のように構成された一実施例の動作について説明する。

<大気圧から真空引きする場合〉

処理容器 4内が大気圧状態になっており、この状態から処理容器 4内の真空引きする場合には、まず、主排気管 3 4の両開閉弁 4 0を閉状態としてある程度の真空度に達した後でなければ使用できないターボ分子ポンプよりなる第 2の真空ポンプ 6 0を隔離する。これと同時にソフトスタート弁機構 7 0においては、バィパス排気経路 6 2に介設した第 1バイパス開閉弁 7 2を閉状態とし、補助バイパス排気管 7 4に介設した第 2バイパス開閉弁 Ί 8を開状態とすることにより、このソフトスタート弁機構 7 0を低い排気コンダクタンス状態にする。このような状態で、第 1の真空ポンプ 3 8を駆動して真空引きを開始する。この場合、処理容器 4内の雰囲気は、補助バイパス排気管 7 4に介設したオリフィス機構 7 6 のオリフィス孔を介してしか排気されないので、上述のように排気コンダクタンスはかなり低い状態になっている。この結果、処理容器 4内に発生する真空引きの衝撃は和らげられて非常に少ないものとなり、処理容器 4内の構造物やパーティクルが瞬間的に飛散等することを防止でき、また、処理容器 4の内壁面や内部構造物の表面に付着していた不要な膜が剥がれ落ちることがなく、パーティクルの発生を防止することができる。

そして、真空引きの結果、ある程度の真空度（例えば 1 3 3 0 P a ) 程度に達したならば、第 1バイパス開閉弁 7 2を開状態に切り替えてこのバイパス排気経路 6 2の全体で真空引きを行う。この時には、第 2バイパス開閉弁 7 8は開閉のどちらの状態にしてもよい。 6

20 そして更に真空引きを行って所定の真空度、すなわちターボ分子ポンプの上限圧力値である例えば 1 3 3 P a程度に達したならば、主排気管 3 4に介設した両開閉弁 4 0を開状態に切り替えて、これと同時に第 2の真空ポンプ 6 0の駆動を開始する。この際、第 1の圧力制御弁 3 6は全開状態にしておく。尚、これと同時に上記第 1及び第 2バイパス開閉弁 7 2、 7 8は共に閉状態に切り替える。このようにして処理容器 4内を低い圧力雰囲気まで真空引きすることができる。 <処理圧力が低い処理：例えば成膜処理 >

次に、処理圧力が低い処理を行う時の処理容器 4内の圧力制御は、第 1実施例で説明した処理ガスの分圧が重要となる処理の場合と略同じである。

すなわち、ソフトスタート弁機構 7 0の第 1及び第 2バイパス開閉弁 7 2、 7 8は共に閉状態に維持すると共に、主排気管 3 4の両開閉弁 4 0を開状態に維持し、圧力計 4 8の検出値に応じて圧力制御弁 3 6の弁開度を調整して処理容器 4 内の圧力を制御する。この際、各ガスの流量は、レシピに定められたようにそれぞれ一定値が維持されることになる。このような処理圧力が低い処理のプロセス圧力は、例えば数 1 0 P a〜数 1 O O P a程度の圧力である。

<処理圧力が高い処理：例えばクリーニング処理や酸化処理〉

次に、処理圧力が高い処理を行う時の処理容器 4内の圧力制御について説明する。

この場合には、大気圧の処理容器 4内から真空引きを開始するような場合と同様に低い排気コンダクタンス状態とする。すなわち前述した成膜処理時とは逆に、主排気管 3 4に介設した両開閉弁 4 0を共に閉状態に維持して第 2の真空ボンプ 6 0を隔離する。そして、ソフトスタート弁機構 7 0に関しては、第 1バイパス開閉弁 7 2を閉状態に維持すると共に、逆に第 2バイパス開閉弁 7 8は開状態を維持し、オリフィス機構 7 6を介してこの補助バイパス排気管 7 4を介してのみ排気ガスが真空引きされるようにする。この時のソフトスタート弁機構 7 0の排気コンダクタンスは、例えば全閉状態にしても僅かな隙間が生じている圧力制御弁 3 6の排気コンダクタンスと同程度である。

これにより、処理容器 4内のプロセス圧力を高くした状態で処理を行うことができる。このように処理圧力が高い処理のプロセス圧力は、例えば数 1 0 O O P JP2003/014266

21 a〜 2 0 0 0 0 P a程度の圧力である。

上記処理圧力が高い処理では、処理容器 4内の圧力を能動的には制御することはできなかったが、これに限定されず、例えばこの時の処理容器 4内の圧力を圧力計 4 8で検出し、この検出値が所定の圧力を維持するように、制御手段 5 4を介して流量制御器を調整制御してガス流量、例えば不活性ガスゃクリーニングガスの流量、或いは酸化処理を行っている場合には酸化ガスの流量を制御するようにしてもよレ、。

これによれば、処理圧力が高い処理の場合でもプロセス圧力を精度良く制御することが可能となる。

また上記ソフトスタート弁機構 7 0にあっては、補助バイパス排気管 7 4、第 1及び第 2バイパス開閉弁 7 2、 7 8及びオリフィス機構 7 6により構成した場合を例にとって説明したが、このソフトスタート弁機構 7 0として、上記バイパス排気経路 6 2内を完全に遮断状態に設定できる機能、このバイパス排気経路 6 2を低い排気コンダクタンス状態に設定できる機能及びこのバイパス排気経路 6 2内を上記低レ、排気コンダクタンスよりもある程度高い中程度の排気コンダクタンス状態に設定できる機能の 3つの上記各機能を併せ持つ例えば S M C社製のソフトスタートバルブ（登録商標）を用いるようにしてもよい。

尚、上記各実施例では、タングステン膜を成膜処理する場合を例にとって説明したが、他の膜種を成膜する場合にも本発明を適用できる。

また、処理ガスの分圧が重要となる処理としては、成膜処理に限定されず、他の処理の場合にも適用できる。同様に、処理ガスの分圧が比較的重要とならない処理としては、クリーニング処理に限定されず、他の処理の場合、例えば前述したように酸化処理や拡散処理等を行う場合にも適用することができる。

また、各ガスの供給形態は、単に一例を示したに過ぎず、処理ガスの種類が増減すれば、それに対応してガス供給系の数も増減し、更に、シャワーヘッド部 1 0の構成も、処理ガスを処理容器 4内に噴射する前に予め混合させるプリミックス型式、或いはシャワーへッド部 1 0から噴射した後に混合させるボストミックス型式のどちらでも本発明を適用できる。また、シャワーヘッド部 1 0を用いないガス導入手段でも本発明を適用することができる。また、ここでは枚葉式の処理装置を例にとって説明したが、一度に複数枚の被処理体の処理を行うことができるバッチ式の処理装置にも本発明を適用することができる。

また、主にマスフローコントローラによる制御は、所定の分圧の範囲内で行われる PVDの処理で用いられることが多く、圧力制御弁は CVDの処理で用いられるが、同じ装置で PVD及び CVDの両方の処理をする場合に応用することができる。

更には、上記実施例においては、被処理体として半導体ウェハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、 LCD基板等にも適用し得るのは勿

3冊である。

また、上記実施例では圧力制御の際、温度制御部又は圧力制御弁のどちらか一方を一定にしていたが、温度制御部と圧力制御弁を一定とせず常に両方の動作で圧力制御を行なうようにしてもよい。

Claims

請求の範囲

1 . 内部に被処理体を載置する載置台を有する処理容器と、

前記処理容器内へ処理ガスを導入するガス導入手段と、

前記ガス導入手段へ接続されて、途中に流量制御部が介設されて所定の処理ガスを供給する処理ガス供給系と、

前記ガス導入手段へ接続されて、途中に流量制御部が介設されて不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、

前記処理容器に接続されて、途中に弁開度が設定可能になされた圧力制御弁と真空ポンプとが介設された真空排気系と、

前記処理容器に設けた圧力計と、

処理ガスの分圧が重要となる処理を行う時には前記処理ガス供給系の流量制御部に一定の流量を流す指令をしつつ前記圧力計の検出値に基づいて前記圧力制御弁の弁開度を制御し、処理ガスの分圧が比較的重要とならない処理を行う時には前記圧力制御弁の弁開度を所定の値に固定すると共に、前記圧力計の検出値に基づいて前記不活性ガス供給系の流量制御部により流量を制御するように動作させる制御手段と、

を備えた処理装置。

2 . 前記処理ガス供給系は、複数系統設けられており、所定の処理を行う時には前記制御手段は前記流量制御弁の弁開度を大きく開けた設定にした状態で、前記圧力計の検出に基づいて前記各処理ガス供給系の流量制御部に対して流量比を略一定状態に維持しつつ各流量を制御するようにした請求の範囲第 1項に記載の処理装置。

3 . 前記排気管は第 2の真空ポンプが介設されると共に、前記真空排気系の圧力制御弁と前記第 2の真空ポンプとを迀回させて、途中に切り替え用開閉弁を介設したバイパス排気経路が設けられる請求の範囲第 1項または第 2項に記載の処理装置。

4 . 内部に被処理体を載置する載置台を有する処理容器と、

前記処理容器内へ処理ガスを導入するガス導入手段と、

. 前記ガス導入手段へ接続されて、途中に流量制御部が介設されて不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、

前記処理容器に設けた圧力計と、

を有する処理装置を用いて被処理体に対して処理を行う方法において、

処理ガスの分圧が重要となる処理を行う時には前記処理ガス供給系に流れる処理ガスの流量を一定に維持しつつ前記圧力計の検出値に基づいて前記圧力制御弁の弁開度を制御するようにし、処理ガスの分圧が比較的重要とならない処理を行う時には前記圧力制御弁の弁開度を所定の値に固定すると共に、前記圧力計の検出値に基づいて前記不活性ガス供給系に流れる不活性ガスの流用を制御するようにした処理方法。

5 . 前記処理ガス供給系は、複数系統設けられており、所定の処理を行う時には前記流量制御弁の弁開度を大きく開けて維持した状態で、前記圧力計の検出値に基づいて前記各処理ガス供給系を流れる処理ガスの流量比を略一定状態に維持しつつ各流量を制御するようにした請求の範囲第 4項に記載の処理方法。

6 . 前記真空ポンプは、分圧が重要となる処理と分圧が重要とならない処理でその回転数を異なるように制御する請求の範囲第 4項又は第 5項に記載の処理方法

7 . 前記分圧が重要となる処理は成膜処理であり、前記分圧が比較的重要とならない処理はクリ一二ング処理である請求の範囲第 4項乃至第 6項のいずれか 1項に記載の処理方法

8 . 前記 1つの真空排気系により、前記複数の処理の排気が行われる請求の範囲第 4項乃至第 7項のいずれか 1項に記載の処理方法。

9 . 内部に被処理体を載置する载置台を有する処理容器と、

前記処理容器内へ処理ガスを導入するガス導入手段と、

前記ガス導入手段へ接続されて、途中に流量制御装部が介設されて所定の処理ガス供給する処理ガス供給系と、

前記処理容器に接続されて、途中に弁開度が設定可能になされた圧力制御弁と第 1の真空ポンプとが介設された真空排気系と、

前記処理容器に設けた圧力計と、

前記圧力制御弁の弁開度を所定の値に固定するとともに、前記圧力計の検出値に基づいて前記不活性ガス供給系の流量制御部により流量を制御する第 1の制御を行う制御手段と、

を備えた処理装置。

1 0 . 前記制御手段は、前記処理ガス供給系の流量制御部に一定の流量を流す指令を出しつつ、前記圧力計の検出値に基づいて前記圧力制御弁の弁開度を制御する第 2の制御をさらに行い、この第 2の制御は処理ガスの分圧が重要となる処理を行う場合に使用される請求の範囲第 9項に記載の処理装置。

1 1 . 前記第 1の制御は、処理ガスの分圧が比較的重要とならない処理を行う場合に使用される請求の範囲第 9項に記載の処理装置。

1 2 . 前記第 1の制御は、前記圧力制御弁の弁開度を変化させても通過流量を実質的に変化させることができない程度の低い圧力で処理を行う場合に使用される請求の範囲第 9項又は第 1 0項に記載の処理装置。

1 3 . 内部に被処理体を載置する載置台を有する処理容器と、

前記処理容器内へ処理ガスを導入するガス導入手段と、

前記処理容器に設けた圧力計と、

を備えた処理装置を用いて被処理体に対して処理を行う処理方法において、前記圧力制御弁の弁開度を所定の値に固定するとともに、前記圧力計の検出値に基づいて前記不活性ガス供給系の流量制御部により流量を制御する第 1の制御を行う処理方法。

1 4 . 前記処理ガス供給系の流量制御部に一定の流量を流す指令を出しつつ、前記圧力計の検出値に基づいて前記圧力制御弁の弁開度を制御する第 2の制御をさらに行い、この第 2の制御は処理ガスの分圧が重要となる処理を行う場合に使用される請求の範囲第 1 3項に記載の処理方法。

1 5 . 前記第 1の制御は、処理ガスの分圧が比較的重要とならない処理を行う場合に使用される請求の範囲第 1 3項に記載の処理方法。

1 6 . 前記処理ガスの分圧が比較的重要とならない処理はクリーニング処理である請求の範囲第 1 5項に記載の処理方法。

1 7 . 前記第 1の制御は、前記圧力制御弁の弁開度を変化させても通過流量を実質的に変化させることができない程度の低い圧力の処理を行う場合に使用される請求の範囲第 1 3項に記載の処理方法。

1 8 . 前記圧力制御弁の弁開度を変化させても通過流量を実質的に変化させることができない程度の低い圧力の処理はプラズマエツチング処理である請求の範囲第 1 7項に記載の処理方法。

1 9 . 前記処理ガスの分圧が重要となる処理は成膜処理である請求の範囲第 1 4項に記載の処理方法。

2 0 . 内部に被処理体を載置する載置台を有する処理容器と、

前記処理容器内へ処理ガスを導入するガス導入手段と、

前記ガス導入手段へ接続されて、途中に流量制御部が介設されて所定のガスを供給するガス供給系と、

前記処理容器に接続されて、途中に第 1の真空ポンプと第 2の真空ポンプと弁開度が任意に設定可能になされた圧力制御弁とが介設された真空排気系と、前記処理容器の圧力を検出する圧力計と、

を備えた処理装置において、

前記圧力制御弁と前記第 2の真空ポンプとを迂回させてバイパス排気経路を設けると共に、前記バイパス排気経路に前記処理容器内を大気圧より真空引きする際に真空引きの衝撃を和らげる機能を有するソフトスタート弁機構を介設し、処理圧力が比較的低い処理を行う時には前記圧力計の検出値に基づいて前記圧力制御弁の弁開度を調整することにより前記処理容器内の圧力を制御し、処理圧力が比較的高い処理を行う時には前記圧力制御弁側への排気を停止すると共に、前記ソフトスタート弁機構を低い排気コンダクタンス状態に維持して前記バイパス排気経路に排気ガスを流すようにする制御手段を設けるように構成したことを特徴とする処理装置。

2 1 . 前記制御手段は、処理圧力が比較的高い処理を行う時には、前記圧力計の検出値に基づいて前記流量制御部により流量を調整することにより前記処理容器内の圧力を制御する請求の範囲第 2 0項に記載の処理装置。

2 2 . 前記ソフトスタート弁機構は、

前記バイパス排気経路のバイパス排気管に介設された第 1バイパス開閉弁と、該第 1バイパス開閉弁を迂回するように設けた補助バイパス排気管と、該補助バイパス排気管に介設された第 2バイパス開閉弁と、

該補助バイパス排気管に介設されたオリフィス機構と、

よりなる請求の範囲第 2 0項又は第 2 1項に記載の処理装置。

2 3 . 前記制御手段は、前記低い排気コンダクタンス状態を実現するために前記第 1バイパス開閉弁を閉状態とし、前記第 2バイパス開閉弁を開状態とする請求の範囲第 2 2項に記載の処理装置。

2 4 . 前記ソフトスタート弁機構はソフトスタートバルブよりなる請求の範囲第 2 0項ないし第 2 3項のいずれか 1項に記載の処理装置。

2 5 . 内部に被処理体を載置する載置台を有する処理容器と、

前記処理容器内へ処理ガスを導入するガス導入手段と、

を有する処理装置を用いて被処理体に対して処理を行う処理方法において、前記圧力制御弁と前記第 2の真空ポンプとを迂回させてバイパス排気経路を設けると共に、前記バイパス排気経路に前記処理容器内を大気圧より真空引きする際に真空引きの衝撃を和らげる機能を有するソフトスタート弁機構を介設し、処理圧力が比較的低い処理を行う時には前記圧力計の検出値に基づいて前記圧力制御弁の弁開度を調整することにより前記処理容器内の圧力を制御し、処理圧力が比較的高い処理を行う時には前記圧力制御弁側への排気を停止すると共に、前記ソフトスタート弁機構を低い排気コンダクタンス状態に維持して前記バイパス排気経路に排気ガスを流すようにしたことを特徴とする処理方法。