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技術 真空処理装置および排気制御方法

出願人 東京エレクトロン株式会社
発明者 上田雄大
出願日 2018年3月2日 (2年0ヶ月経過) 出願番号 2018-037584
公開日 2019年9月12日 (6ヶ月経過) 公開番号 2019-153686
状態 未査定
技術分野 半導体のドライエッチング プラズマの発生及び取扱い
主要キーワード 各排気パイプ 目標真空度 内壁部材 側部内 給電機構 可変直流電源 冷媒入口配管 ガス通流孔
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (16)

課題

被処理体に対する処理の偏りを抑制できる技術を提供する。

解決手段

処理容器30は、被処理体としてウエハWが載置される載置台31および処理ガスを供給するシャワーヘッド46が内部に配置されている。複数の排気機構83は、処理ガスを排気する排気量が制御可能とされ、載置台31の周囲に設けられている。複数のセンサ49は、処理容器30内の分散した複数の位置での圧力を検出する。制御部100は、複数のセンサ49による圧力の検出結果に基づいて、ウエハWに供給される処理ガスの圧力の偏りを抑制するように複数の排気機構83の排気量を制御する。

概要

背景

従来から、所定の真空度とした処理容器内被処理体を配置し、処理ガスを供給して被処理体に対して所定の処理を実施する真空処理装置が知られている。例えば、真空処理装置として、プラズマエッチング装置が挙げられる。プラズマエッチング装置は、所定の真空度とした処理容器内に、被処理体として、半導体ウエハ(以下、「ウエハ」と称する。)等の基板を配置し、処理ガスを供給してプラズマを生成し、エッチング処理を行う。

真空処理装置では、処理容器内を排気する排気機構が偏って配置される場合がある。例えば、エッチング処理では、プラズマを生成するために、基板を載置する載置台高周波電力を供給する。このため、プラズマエッチング装置では、載置台の下部に高周波電源などの部品が配置され、載置台の周囲に排気機構が偏って配置される。

概要

被処理体に対する処理の偏りを抑制できる技術を提供する。処理容器30は、被処理体としてウエハWが載置される載置台31および処理ガスを供給するシャワーヘッド46が内部に配置されている。複数の排気機構83は、処理ガスを排気する排気量が制御可能とされ、載置台31の周囲に設けられている。複数のセンサ49は、処理容器30内の分散した複数の位置での圧力を検出する。制御部100は、複数のセンサ49による圧力の検出結果に基づいて、ウエハWに供給される処理ガスの圧力の偏りを抑制するように複数の排気機構83の排気量を制御する。

目的

特開2014−90022号公報
特開2012−195569号公報






本開示は、被処理体に対する処理の偏りを抑制することができる技術を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

被処理体が載置される載置台および処理ガスを供給する供給部が内部に配置された処理容器と、前記処理ガスを排気する排気量が制御可能とされ、前記載置台の周囲に設けられた複数の排気機構と、前記処理容器内の分散した複数の位置での圧力を検出する複数のセンサと、前記複数のセンサによる圧力の検出結果に基づいて、前記被処理体に供給される処理ガスの圧力の偏りを抑制するように前記複数の排気機構の排気量を制御する制御部と、を有することを特徴とする真空処理装置

請求項2

前記複数の排気機構は、前記載置台の周囲に等間隔で配置され、前記複数のセンサは、前記複数の排気機構の配置位置に対応して前記載置台および前記供給部の少なくも一方に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の真空処理装置。

請求項3

前記制御部は、前記複数のセンサによる圧力の検出結果に基づいて、検出される圧力が他のセンサよりも高いセンサに対応する排気機構の排気量を増加させ、排気量を増加させた排気機構の両隣の排気機構の排気量を減少させる制御を行うことを特徴とする請求項2に記載の真空処理装置。

請求項4

前記制御部は、検出される圧力が他のセンサよりも高いセンサに対応する排気機構の排気量が制御の上限量である場合、当該排気機構を除いた他の全ての排気機構の排気量を減少させる制御を行うことを特徴とする請求項2または3に記載の真空処理装置。

請求項5

前記排気機構は、排気量を制御可能な真空ポンプを有し、前記制御部は、前記真空ポンプの排気量を制御することを特徴とする請求項1〜4の何れか1つに記載の真空処理装置。

請求項6

前記排気機構は、真空ポンプおよび当該真空ポンプの吸気口に配置され、吸気口の開閉量を変更するバルブを有し、前記制御部は、前記バルブの開閉量を制御することを特徴とする請求項1〜4の何れか1つに記載の真空処理装置。

請求項7

前記処理容器は、円筒状とされ、前記載置台は、円柱状とされ、前記処理容器の軸と同軸に配置され、前記供給部は、前記載置台に対向して配置されていることを特徴とする請求項1〜6の何れか1つに記載の真空処理装置。

請求項8

被処理体が載置される載置台および処理ガスを供給する供給部が内部に配置された処理容器内に分散して配置された複数のセンサにより、複数の位置での圧力を検出する工程と、前記複数のセンサによる圧力の検出結果に基づいて、前記被処理体に供給される処理ガスの圧力の偏りを抑制するように、前記処理ガスを排気する排気量が制御可能とされ、前記載置台の周囲に設けられた複数の排気機構の排気量を制御する工程と、を有することを特徴とする排気制御方法

技術分野

0001

本開示は、真空処理装置および排気制御方法に関するものである。

背景技術

0002

従来から、所定の真空度とした処理容器内被処理体を配置し、処理ガスを供給して被処理体に対して所定の処理を実施する真空処理装置が知られている。例えば、真空処理装置として、プラズマエッチング装置が挙げられる。プラズマエッチング装置は、所定の真空度とした処理容器内に、被処理体として、半導体ウエハ(以下、「ウエハ」と称する。)等の基板を配置し、処理ガスを供給してプラズマを生成し、エッチング処理を行う。

0003

真空処理装置では、処理容器内を排気する排気機構が偏って配置される場合がある。例えば、エッチング処理では、プラズマを生成するために、基板を載置する載置台高周波電力を供給する。このため、プラズマエッチング装置では、載置台の下部に高周波電源などの部品が配置され、載置台の周囲に排気機構が偏って配置される。

先行技術

0004

特開2014−90022号公報
特開2012−195569号公報

発明が解決しようとする課題

0005

本開示は、被処理体に対する処理の偏りを抑制することができる技術を提供する。

課題を解決するための手段

0006

本開示の一態様による真空処理装置は、被処理体が載置される載置台および処理ガスを供給する供給部が内部に配置された処理容器と、処理ガスを排気する排気量が制御可能とされ、載置台の周囲に設けられた複数の排気機構と、処理容器内の分散した複数の位置での圧力を検出する複数のセンサと、複数のセンサによる圧力の検出結果に基づいて、前記被処理体に供給される処理ガスの圧力の偏りを抑制するように複数の排気機構の排気量を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

発明の効果

0007

本開示によれば、被処理体に対する処理の偏りを抑制できる。

図面の簡単な説明

0008

図1は、第1実施形態に係るプラズマエッチング装置の概略構成の一例を示す断面図である。
図2は、第1実施形態に係る排気機構の配置の一例を示す平面図である。
図3は、第1実施形態に係る排気機構への排気の流れの一例を模式的に示した図である。
図4は、各排気機構の排気の流れの一例を示した図である。
図5Aは、比較例の排気機構の配置の一例を示す平面図である。
図5Bは、比較例の排気機構の配置における載置台の周囲の圧力の変化の一例を示すグラフである。
図6Aは、実施形態の排気機構の配置の一例を示す平面図である。
図6Bは、実施形態の排気機構の配置における載置台の周囲の圧力の変化の一例を示すグラフである。
図7は、第1実施形態に係る排気制御の流れの一例を示すフローチャートである。
図8は、第2実施形態に係るプラズマエッチング装置の概略構成の一例を示す断面図である。
図9は、第2実施形態に係る排気制御の流れの一例を示すフローチャートである。
図10Aは、排気機構の排気量の制御の一例を示す図である。
図10Bは、排気機構の排気量の制御の一例を示す図である。
図11Aは、排気機構の排気量の制御の一例を示す図である。
図11Bは、排気機構の排気量の制御の一例を示す図である。

実施例

0009

以下、図面を参照して本願の開示する真空処理装置および排気制御方法の実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示する真空処理装置および排気制御方法が限定されるものではない。また、各実施形態は、処理内容矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。以下では、真空処理装置の一例として、プラズマエッチング装置を用いて実施形態を説明する。

0010

ところで、上述のように、真空処理装置では、処理容器内を排気する排気機構が偏って配置される場合がある。例えば、エッチング処理では、プラズマを生成するために、基板を載置する載置台に高周波電力を供給する。このため、プラズマエッチング装置では、載置台の下部に高周波電源などの部品が配置され、載置台の周囲に排気機構が偏って配置される。

0011

しかしながら、真空処理装置では、偏って配置された排気機構により排気を行った場合、処理容器内の圧力に偏りが発生して、被処理体に対する処理に偏りが発生する場合がある。

0012

そこで、被処理体に対する処理の偏りを抑制することが期待されている。

0013

(第1実施形態)
[プラズマエッチング装置の構成]
第1実施形態に係るプラズマエッチング装置10の構成について説明する。図1は、第1実施形態に係るプラズマエッチング装置の概略構成の一例を示す断面図である。プラズマエッチング装置10は、気密に構成され、電気的に接地電位とされた処理容器30を有している。処理容器30は、円筒状とされ、例えば表面に陽極酸化被膜が形成されたアルミニウム等から構成されている。処理容器30は、プラズマが生成される処理空間を画成する。処理容器30は、ウエハWを水平に支持する載置台31が内部に配置されている。

0014

載置台31は、上下方向に底面を向けた略円柱状を呈しており、上側の底面が載置面36dとされている。載置台31は、円筒状の処理容器30の軸と同軸に配置されている。載置台31の載置面36dは、ウエハWよりも大きいサイズとされている。載置台31は、基台33と、静電チャック36とを含んでいる。

0015

基台33は、導電性の金属、例えばアルミニウム等で構成されている。基台33は、下部電極として機能する。基台33は、絶縁体支持台34に支持されている。支持台34は、処理容器30の底部に設置されている。

0016

静電チャック36は、上面が平坦円盤状とされ、当該上面がウエハWの載置される載置面36dとされている。静電チャック36は、平面視において載置台31の中央に設けられている。静電チャック36は、電極36a及び絶縁体36bを有している。電極36aは、絶縁体36bの内部に設けられており、電極36aは、配線42aを介して不図示の直流電源が接続され、直流電源から直流電圧印加されることにより、クーロン力によってウエハWを吸着する。また、静電チャック36は、絶縁体36bの内部にヒータ36cが設けられている。ヒータ36cは、後述する給電機構を介して電力が供給され、ウエハWの温度を制御する。

0017

また、載置台31の上方の外周には、例えば単結晶シリコンで形成されたフォーカスリング35が設けられている。さらに、載置台31及び支持台34の周囲を囲むように、例えば石英等からなる円筒状の内壁部材37が設けられている。

0018

基台33には、給電棒50が接続されている。給電棒50は、配線50aを介して整合器RF電源などのRF関連部品が接続されている。RF関連部品は、載置台31の下部に配置される。図1では、載置台31の下部のRF関連部品が配置される配置位置を斜線矩形領域で示している。基台33には、給電棒50および配線50aを介して、プラズマ発生用所定周波数の高周波電力や、プラズマ発生用より低い、イオン引き込み用(バイアス用)の所定周波数の高周波電力がRF関連部品から供給される。

0019

基台33の内部には、冷媒流路33dが形成されている。冷媒流路33dは、一方の端部に冷媒入口配管33bが接続され、他方の端部に冷媒出口配管33cが接続されている。プラズマエッチング装置10は、冷媒流路33dの中に冷媒、例えば冷却水等をそれぞれ循環させることによって、載置台31の温度を制御可能な構成とされている。なお、プラズマエッチング装置10は、ウエハWとフォーカスリング35がそれぞれ載置される領域に対応して、基台33の内部に冷媒流路を別に設け、ウエハWとフォーカスリング35の温度を個別に制御可能な構成としてもよい。また、プラズマエッチング装置10は、ウエハWやフォーカスリング35の裏面側に冷熱伝達用ガスを供給して温度を個別に制御可能な構成としてもよい。例えば、載置台31等を貫通するように、ウエハWの裏面にヘリウムガス等の冷熱伝達用ガス(バックサイドガス)を供給するためのガス供給管が設けられてもよい。ガス供給管は、ガス供給源に接続されている。これらの構成によって、載置台31の上面に静電チャック36によって吸着保持されたウエハWを、所定の温度に制御する。

0020

一方、載置台31の上方には、載置台31に平行に対向するように、上部電極としての機能を有するシャワーヘッド46が設けられている。シャワーヘッド46と載置台31は、一対の電極(上部電極と下部電極)として機能する。本実施形態では、シャワーヘッド46が、処理ガスを供給する供給部に対応する。

0021

シャワーヘッド46は、処理容器30の天壁部分に設けられている。シャワーヘッド46は、本体部46aと、電極板をなす上部天板46bとを備えており、絶縁性部材47を介して処理容器30の上部に支持される。本体部46aは、導電性材料、例えば表面に陽極酸化被膜が形成されたアルミニウム等からなり、その下部に上部天板46bを着脱自在に支持できるように構成されている。

0022

本体部46aは、中央付近の内部にガス拡散室46cが設けられ、ガス拡散室46cの下部に位置するように、本体部46aの底部に多数のガス通流孔46dが形成されている。また、上部天板46bには、当該上部天板46bを厚さ方向に貫通するようにガス導入孔46eが、本体部46aのガス通流孔46dと重なるように設けられている。このような構成により、ガス拡散室46cに供給された処理ガスは、ガス通流孔46d及びガス導入孔46eを介して処理容器30内にシャワー状に分散されて供給される。

0023

本体部46aには、ガス拡散室46cへ処理ガスを導入するためのガス導入口46gが形成されている。このガス導入口46gには、ガス供給配管45aの一端が接続されている。このガス供給配管45aの他端には、処理ガスを供給する処理ガス供給源45が接続される。ガス供給配管45aには、上流側から順にマスフローコントローラMFC)45b、及び開閉弁V2が設けられている。そして、処理ガス供給源45からプラズマエッチングのための処理ガスが、ガス供給配管45aを介してガス拡散室46cに供給され、このガス拡散室46cから、ガス通流孔46d及びガス導入孔46eを介して処理容器30内にシャワー状に分散されて供給される。

0024

シャワーヘッド46には、ローパスフィルタLPF)48aを介して可変直流電源48bが電気的に接続されている。この可変直流電源48bは、オンオフスイッチ48cにより給電のオン・オフが可能に構成されている。可変直流電源48bの電流電圧ならびにオン・オフスイッチ48cのオン・オフは、後述する制御部100によって制御される。処理空間にプラズマが発生する際には、必要に応じて制御部100によりオン・オフスイッチ48cがオンとされ、上部電極としてのシャワーヘッド46に所定の直流電圧が印加される。

0025

また、シャワーヘッド46には、載置台31と対向する下面に、圧力を検出するセンサ49が分散させて複数設けられている。本実施形態に係るシャワーヘッド46では、シャワーヘッド46の下面のガス通流孔46d及びガス導入孔46eが形成された領域の周囲を囲むように複数のセンサ49が設けられている。各センサ49は、圧力を検出する検出領域がシャワーヘッド46の下面に露出するように配置されており、検出した圧力の情報を不図示の配線を介して後述する制御部100に出力する。制御部100は、各センサ49により、処理容器30内の分散した複数の位置での圧力を検出する。

0026

処理容器30の上部には、処理容器30の側壁からシャワーヘッド46の高さ位置よりも上方に延びるように円筒状の接地導体30aが設けられている。この円筒状の接地導体30aは、その上部に天壁を有している。

0027

処理容器30の底部には、載置台31の周囲に複数の排気機構83が設けられている。本実施形態に係る排気機構83は、真空ポンプ84を有している。真空ポンプ84としては、例えば、ターボ分子ポンプが挙げられる。各排気機構83の真空ポンプ84の排気側には、排気パイプ86の一端がそれぞれ連結されている。各排気パイプ86の他端は、1つのドライポンプ87に連結されている。各排気機構83は、真空ポンプ84およびドライポンプ87を作動させることにより、処理容器30内を所定の真空度まで減圧することが可能とされている。シャワーヘッド46から処理容器30内に供給された処理ガスは、矢印に示すように、各排気機構83に流れて排気される。

0028

一方、処理容器30内の側壁には、ウエハWの搬入出に使用されるゲート98が設けられている。ゲート98には、当該ゲート98を開閉するゲートバルブGが設けられている。ゲート98は、ゲートバルブGを介して、不図示の真空搬送室気密性を保ちつつ接続されており、真空雰囲気の状態のまま真空搬送室からウエハWの搬入出が可能とされている。

0029

処理容器30の側部内側には、内壁面に沿ってデポシールド99が設けられている。デポシールド99は、処理容器30にエッチング副生成物デポ)が付着することを防止する。デポシールド99は、着脱自在に構成されている。

0030

上記構成のプラズマエッチング装置10は、制御部100によって、動作が統括的に制御される。制御部100は、例えばコンピュータであり、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、補助記憶装置等の記憶部を備える。CPUは、記憶部に格納されたプログラムレシピに基づいて動作し、装置全体の動作を制御する。例えば、CPUは、エッチング処理等のプラズマ処理の動作を制御する。制御部100は、プラズマエッチング装置10の内部に設けられていてもよく、外部に設けられていてもよい。制御部100が外部に設けられている場合、制御部100は、有線又は無線等の通信手段によって、プラズマエッチング装置10を制御することができる。

0031

次に、本実施形態に係る排気機構83の配置について説明する。図2は、第1実施形態に係る排気機構の配置の一例を示す平面図である。図2には、円筒状の処理容器30の内部に配置された載置台31を上部から見た平面図が示されている。載置台31の周囲には、複数の排気機構83が等間隔で配置されている。図2の例では、載置台31の周囲に8個の排気機構83a〜83hが45°の間隔で配置されている。また、図2には、複数のセンサ49の配置位置が示されている。図2の例では、排気機構83a〜83hの配置位置に対応して8個のセンサ49a〜49hが45°の間隔で配置されている。本実施形態では、載置台31の中心から、排気機構83a〜83hにそれぞれ至る方向の経路上の位置に、センサ49a〜49hをそれぞれ配置して、排気機構83とセンサ49とをそれぞれ1対1で対応させている。例えば、排気機構83aとセンサ49aとが対応する。

0032

なお、排気機構83およびセンサ49の数は、8個に限定されるものではない。排気機構83およびセンサ49の数は、2個以上であればよく、3個以上であることが好ましい。また、センサ49は、排気機構83の数と同数とする必要はなく、排気機構83の数と異なっても少なくともよい。

0033

図3は、第1実施形態に係る排気機構への排気の流れの一例を模式的に示した図である。シャワーヘッド46から供給された処理ガスは、載置台31の周囲に配置された排気機構83a〜83hによって排気される。また、センサ49a〜49hは、それぞれ排気機構83a〜83hへ処理ガスが流れる際の載置台31上の処理空間の圧力を検出する。図3では、排気機構83a〜83hよる排気量がQ1〜Q8として示されている。

0034

図4は、各排気機構の排気の流れの一例を示した図である。図4は、載置台31の周囲に配置された排気機構83a〜83hへの排気の流れを平面的に示している。例えば、シャワーヘッド46から処理ガスがQ0[Torr・L/sec]の流量で供給される。処理容器30内の圧力が一定である場合、流量Q0と排気機構83a〜83hよる排気量Q1〜Q8には、以下の式(1)の関係が成り立つ。

0035

Q0=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7+Q8 (1)

0036

図1に戻る。制御部100は、プラズマエッチング装置10の各部を制御する。例えば、ウエハWに対してエッチング処理等のプラズマ処理を行う場合、制御部100は、処理ガス供給源45、マスフローコントローラ45b、及び開閉弁V2を制御して、エッチング処理に用いる各種の処理ガスをシャワーヘッド46から処理容器30内に供給させる。また、制御部100は、オン・オフスイッチ48cがオンとして、シャワーヘッド46に所定の直流電圧が印加させる。また、制御部100は、RF関連部品を制御して、RF電源からプラズマ発生用およびイオン引き込み用の高周波電力を載置台31に供給させる。これにより、シャワーヘッド46と載置台31との間の処理空間には、プラズマが生成される。

0037

また、ウエハWに対してエッチング処理等のプラズマ処理を行う場合、制御部100は、所定の真空度となるように、各排気機構83の真空ポンプ84およびドライポンプ87を作動させて処理ガスの排気を行う。例えば、制御部100は、各排気機構83の真空ポンプ84の回転数連動して同じ割合で上げ下げすることにより、処理容器30内の全体的な圧力を調整する。

0038

また、制御部100は、各センサ49による圧力が目標とする目標真空度に近くなると、各センサ49による圧力の検出結果に基づいて、シャワーヘッド46から供給される処理ガスの圧力の偏りを抑制するように各排気機構83の真空ポンプ84の回転数を制御する。例えば、制御部100は、検出された圧力が目標真空度に対して所定の許容値以上高い圧力が検出された場合、許容値以上高い圧力が検出されたセンサ49に対応する排気機構83の真空ポンプ84の回転数を増加させる制御を行う。また、制御部100は、検出された圧力が目標真空度に対して所定の許容値以上低い圧力が検出された場合、許容値以上低い圧力が検出されたセンサ49に対応する排気機構83の真空ポンプ84の回転数を減少させる制御を行う。

0039

また、制御部100は、各センサ49により検出される圧力の差が小さくなるように各排気機構83の真空ポンプ84の回転数を制御する。例えば、制御部100は、各センサ49により検出された圧力のうち、最も高い圧力と最も低い圧力の圧力差が所定の許容値以上の場合、最も高い圧力が検出されたセンサ49に対応する排気機構83の真空ポンプ84の回転数を増加させる、または、最も低い圧力が検出されたセンサ49に対応する排気機構83の真空ポンプ84の回転数を減少させる制御を行う。各許容値は、実施するプラズマ処理の条件に応じて適切に定める。

0040

これにより、プラズマエッチング装置10では、処理空間の処理ガスの圧力に偏りが抑制されるため、ウエハWに対するエッチング処理に偏りが発生することを抑制できる。

0041

ここで、圧力の偏りの一例を説明する。例えば、比較例として、プラズマエッチング装置10が1つの排気機構83により処理ガスの排気を行うものとする。図5Aは、比較例の排気機構の配置の一例を示す平面図である。図5Aの例では、載置台31の周囲の位置を、排気機構83の配置位置を−90°とし、排気機構83の反対側の位置を90°とした角度θで示している。比較例では、排気機構83が−90°の位置に1つ配置されている。

0042

上述のように、プラズマエッチング装置10では、載置台31の下部にRF電源などのRF関連部品が配置される。このため、図5Aに示すように、プラズマエッチング装置10では、載置台31の周囲に排気機構83が偏って配置される。この場合、プラズマエッチング装置10では、エッチング処理の際に、処理空間の処理ガスの圧力に偏りが発生する。図5Bは、比較例の排気機構の配置における載置台の周囲の圧力の変化の一例を示すグラフである。図5Bでは、図5Aに示した角度θで載置台31の周囲の位置の圧力の変化を示している。図5Bに示すように、90°の位置と−90°の位置で0.0654[mTorr]の圧力差が発生する。

0043

プラズマエッチング装置10では、このように処理ガスの圧力に偏りが発生すると、ウエハWに対するエッチング処理に偏りが発生する場合がある。

0044

一方、本実施形態に係るプラズマエッチング装置10は、処理空間の処理ガスの圧力に偏りが抑制できるため、ウエハWに対するエッチング処理に偏りが発生することを抑制できる。

0045

ここで、一例として、本実施形態に係るプラズマエッチング装置10が2つの排気機構83により処理ガスの排気を行うものとした場合を説明する。図6Aは、実施形態の排気機構の配置の一例を示す平面図である。図6Aの例では、載置台31の周囲の−90°の位置に排気機構83aおよびセンサ49aが配置され、90°の位置に排気機構83bおよびセンサ49bが配置されている。制御部100は、センサ49a、49bによる圧力の検出結果に基づいて、シャワーヘッド46から供給される処理ガスの圧力の偏りを抑制するように排気機構83a、83bの排気量を制御する。図6Bは、実施形態の排気機構の配置における載置台の周囲の圧力の変化の一例を示すグラフである。図6Bの例では、90°の位置と−90°の位置での圧力差が0.0194[mTorr]に減少している。

0046

[排気制御の流れ]
次に、第1実施形態に係るプラズマエッチング装置10が実施する排気制御の流れについて説明する。

0047

制御部100は、所定の周期で各センサ49により圧力を検出する。制御部100は、圧力を検出するごとに、以下の排気制御の処理を実施する。図7は、第1実施形態に係る排気制御の流れの一例を示すフローチャートである。

0048

制御部100は、目標真空度を読み出す(ステップS10)。ここでは、目標真空度をa[Pa]とする。

0049

制御部100は、各センサ49により検出された圧力が目標真空度a+許容値b以上であるか判定する(ステップS11)。制御部100は、目標真空度a+許容値b以上の圧力が検出された場合、制御部100は、目標真空度a+許容値b以上の圧力が検出されたセンサ49に対応する排気機構83の真空ポンプ84の回転数を増加させる(ステップS12)。

0050

また、制御部100は、各センサ49により検出された圧力が目標真空度a−許容値c以下であるか判定する(ステップS13)。制御部100は、目標真空度a−許容値c以下の圧力が検出された場合、制御部100は、目標真空度a−許容値c以下の圧力が検出されたセンサ49に対応する排気機構83の真空ポンプ84の回転数を減少させる(ステップS14)。

0051

また、制御部100は、各センサ49により検出された圧力のうち、最も高い圧力と最も低い圧力の圧力差が許容値d以上であるか判定する(ステップS15)。制御部100は、目標真空度a−許容値c以下の圧力が検出された場合、制御部100は、各センサ49により検出される圧力の圧力差が小さくなるように各排気機構83の真空ポンプ84の回転数を制御する(ステップS16)。例えば、制御部100は、最も高い圧力が検出されたセンサ49に対応する排気機構83の真空ポンプ84の回転数を増加させる、または、最も低い圧力が検出されたセンサ49に対応する排気機構83の真空ポンプ84の回転数を減少させる。

0052

このように、本実施形態に係るプラズマエッチング装置10は、処理容器30と、複数の排気機構83と、複数のセンサ49と、制御部100とを有する。処理容器30は、被処理体としてウエハWが載置される載置台31および処理ガスを供給するシャワーヘッド46が内部に配置されている。複数の排気機構83は、処理ガスを排気する排気量が制御可能とされ、載置台31の周囲に設けられている。複数のセンサ49は、処理容器30内の分散した複数の位置での圧力を検出する。制御部100は、複数のセンサ49による圧力の検出結果に基づいて、ウエハWに供給される処理ガスの圧力の偏りを抑制するように複数の排気機構83の排気量を制御する。これにより、プラズマエッチング装置10は、処理ガスの圧力に偏りが抑制できるため、ウエハWに対するエッチング処理に偏りが発生することを抑制できる。

0053

また、本実施形態に係るプラズマエッチング装置10では、複数の排気機構83が、載置台31の周囲に等間隔で配置されている。複数のセンサ49は、複数の排気機構83の配置位置に対応してシャワーヘッド46に配置されている。これにより、プラズマエッチング装置10は、載置台31の周方向に対して均等に排気を制御できるため、処理ガスの圧力に偏りを抑制できる。

0054

また、本実施形態に係るプラズマエッチング装置10は、排気機構83が、排気量を制御可能な真空ポンプ84を有する。制御部100は、真空ポンプ84の排気量を制御する。これにより、プラズマエッチング装置10は、真空ポンプ84の回転数を制御することで、排気機構83の排気量を制御できる。

0055

また、本実施形態に係るプラズマエッチング装置10は、処理容器30が、円筒状とされている。載置台31は、円柱状とされ、処理容器30の軸と同軸に配置されている。シャワーヘッド46は、載置台31に対向して配置されている。これにより、プラズマエッチング装置10は、ウエハWに対して、均一性の高いエッチングを実施できる。

0056

(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。図8は、第2実施形態に係るプラズマエッチング装置の概略構成の一例を示す断面図である。第2実施形態に係るプラズマエッチング装置10の概略的な構成は、図1に示す第1実施形態に係るプラズマエッチング装置10の構成と一部同様であるため、同様の部分には、同一の符号を付し、主に異なる点について説明を省略する。

0057

第2実施形態に係る排気機構83は、真空ポンプ84と、真空ポンプ84の吸気口に配置され、吸気口の開閉量を変更するバルブ85とを有している。バルブ85としては、例えば、バタフライバルブが挙げられる。第2実施形態に係る排気機構83は、バルブ85の開閉量を変更することで、排気量が制御可能とされている。

0058

ウエハWに対してエッチング処理等のプラズマ処理を行う場合、制御部100は、所定の真空度となるように、各排気機構83の真空ポンプ84およびドライポンプ87を作動させて処理ガスの排気を行う。例えば、制御部100は、各排気機構83のバルブ85の開閉量を連動して同じ割合で上げ下げすることにより、処理容器30内の全体的な圧力を調整する。

0059

また、制御部100は、各センサ49による圧力が目標とする真空度に近くなると、各センサ49による圧力の検出結果に基づいて、シャワーヘッド46から供給される処理ガスの圧力の偏りを抑制するように各排気機構83のバルブ85の開閉量を制御する。例えば、制御部100は、検出された圧力が目標とする真空度に対して所定の許容値以上高い圧力が検出された場合、許容値以上高い圧力が検出されたセンサ49に対応する排気機構83のバルブ85の開閉量を増加させる制御を行う。また、制御部100は、検出された圧力が目標とする真空度に対して所定の許容値以上低い圧力が検出された場合、許容値以上低い圧力が検出されたセンサ49に対応する排気機構83のバルブ85の開閉量を減少させる制御を行う。また、制御部100は、各センサ49により検出される圧力の差が小さくなるように各排気機構83のバルブ85の開閉量を制御する。例えば、制御部100は、各センサ49により検出された圧力のうち、最も高い圧力と最も低い圧力の差が所定の許容値以上の場合、最も高い圧力が検出されたセンサ49に対応する排気機構83のバルブ85の開閉量を増加させる、または、最も低い圧力が検出されたセンサ49に対応する排気機構83のバルブ85の開閉量を減少させる制御を行う。各許容値は、実施するプラズマ処理の条件に応じて適切に定める。

0060

これにより、プラズマエッチング装置10では、処理空間の処理ガスの圧力に偏りが抑制されるため、ウエハWに対するエッチング処理に偏りが発生することを抑制できる。

0061

[排気制御の流れ]
次に、第2実施形態に係るプラズマエッチング装置10が実施する排気制御の流れについて説明する。図9は、第2実施形態に係る排気制御の流れの一例を示すフローチャートである。図9に示す第2実施形態に係る排気制御は、図7に示す第1実施形態に係る排気制御と一部同様であるため、同様の部分には、同一の符号を付し、主に異なる点について説明を省略する。

0062

制御部100は、目標真空度a+許容値b以上の圧力が検出された場合、制御部100は、目標真空度a+許容値b以上の圧力が検出されたセンサ49に対応する排気機構83のバルブ85の開閉量を増加させる(ステップS22)。

0063

また、制御部100は、目標真空度a−許容値c以下の圧力が検出された場合、制御部100は、目標真空度a−許容値c以下の圧力が検出されたセンサ49に対応する排気機構83のバルブ85の開閉量を減少させる(ステップS24)。

0064

また、制御部100は、目標真空度a−許容値c以下の圧力が検出された場合、制御部100は、各センサ49により検出される圧力の差が小さくなるように各排気機構83のバルブ85の開閉量を制御する(ステップS26)。例えば、制御部100は、最も高い圧力が検出されたセンサ49に対応する排気機構83のバルブ85の開閉量を増加させる、または、最も低い圧力が検出されたセンサ49に対応する排気機構83のバルブ85の開閉量を減少させる。

0065

これにより、プラズマエッチング装置10では、処理空間の処理ガスの圧力に偏りが抑制されるため、ウエハWに対するエッチング処理に偏りが発生することを抑制できる。

0066

このように、本実施形態に係るプラズマエッチング装置10は、排気機構83が、真空ポンプ84および当該真空ポンプ84の吸気口に配置され、吸気口の開閉量を変更するバルブ85を有する。制御部100は、バルブ85の開閉量を制御する。これにより、プラズマエッチング装置10は、バルブ85の開閉量を制御することで、排気機構83の排気量を制御できる。

0067

以上、実施形態について説明してきたが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

0068

例えば、制御部100は、検出される圧力が他のセンサ49よりも高いセンサ49に対応する排気機構83の排気量を増加させる場合を例に説明した。しかし、排気機構83の排気量を増加させた場合、周辺の圧力も低下する。そこで、例えば、制御部100は、各センサ49による圧力の検出結果に基づいて、検出される圧力が他のセンサ49よりも高いセンサ49に対応する排気機構83の排気量を増加させ、排気量を増加させた排気機構83の両隣の排気機構83の排気量を減少させる制御を行ってもよい。図10Aおよび図10Bは、排気機構の排気量の制御の一例を示す図である。図10Aに示すように、シャワーヘッド46から供給された処理ガスが、処理容器30内のセンサ49cの部分だけ多く流れたとすると、センサ49cの圧力が高くなる。圧力の偏りを調整するために、排気機構83cの真空ポンプ84の回転数を上げると排気量Q3が増加するので、センサ49cの圧力が低くなる。この時、排気機構83cに隣接する排気機構83b、83dの上部の空間も影響されて圧力が低くなる。そこで、例えば、図10Bに示すように、センサ49cで高い圧力が検出された場合、制御部100は、排気機構83cの排気量を増加させ、排気機構83cの両隣の排気機構83b、83dの排気量を減少させる制御を行ってもよい。これにより、プラズマエッチング装置10は、処理空間の処理ガスの圧力に偏りが抑制されるため、ウエハWに対するエッチング処理に偏りが発生することを抑制できる。

0069

また、排気機構83には、真空ポンプ84の回転数に限界があり、排気量に限界がある。このため、排気機構83には、真空ポンプ84の回転数の90%を上限とするなど、制御範囲に上限がある。そこで、制御部100は、検出される圧力が他のセンサ49よりも高いセンサ49に対応する排気機構83の排気量が制御の上限量である場合、当該排気機構83を除いた他の全ての排気機構83の排気量を減少させる制御を行ってもよい。図11Aおよび図11Bは、排気機構の排気量の制御の一例を示す図である。図11Aに示すように、シャワーヘッド46から供給された処理ガスが、処理容器30内のセンサ49cの部分だけ多く流れたとすると、センサ49cの圧力が高くなる。圧力の偏りを調整するために、排気機構83cの真空ポンプ84の回転数を上げたいが、真空ポンプ84の回転数が上限に近い場合、排気機構83cの排気量を増加させることができない。そこで、例えば、図11Bに示すように、センサ49cで高い圧力が検出され、排気機構83cの排気量が制御の上限量である場合、制御部100は、排気機構83cを除いた排気機構83a、83b、83d〜83hの排気量を減少させる制御を行ってもよい。これにより、プラズマエッチング装置10は、処理空間の処理ガスの圧力に偏りが抑制されるため、ウエハWに対するエッチング処理に偏りが発生することを抑制できる。

0070

また、実施形態では、処理容器30を円筒状とし、処理容器30内に円柱状の載置台31を配置した場合を例に説明したが、これに限定されない。処理容器30および載置台31は、矩形状など多角形の形状であってもよい。

0071

また、実施形態では、被処理体をウエハWとした場合を例に説明したが、これに限定されない。被処理体は、真空とされた処理容器内に配置されて、処理ガスによる処理が行われるものであれば何れであってもよい。例えば、被処理体は、ガラス基板であってもよい。

0072

また、実施形態では、載置台31に載置されたウエハWに対して、シャワーヘッド46より、載置台31の上部側から処理ガスを供給する場合を例に説明したが、これに限定されない。処理ガスを供給する供給部を処理容器30内の載置台31の周囲に複数設けて、載置台31の側面側から処理ガスを供給してもよい。

0073

また、実施形態では、真空処理装置として、プラズマエッチング装置10を用いて説明したが、これに限定されない。真空処理装置は、処理容器内を真空とし、処理ガスによる処理を行うものであれば何れであってもよい。

0074

10プラズマエッチング装置
30処理容器
31 載置台
46シャワーヘッド
49、49a〜49hセンサ
83、83a〜83h排気機構
84真空ポンプ
85バルブ
100 制御部

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