米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 電気素子 -> 東京エレクトロン株式会社

発明の名称 プラズマ処理装置およびプラズマ処理装置の制御方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−27661(P2007−27661A)
公開日 平成19年2月1日(2007.2.1)
出願番号 特願2005−211804(P2005−211804)
出願日 平成17年7月21日(2005.7.21)
代理人 【識別番号】100095957
【弁理士】
【氏名又は名称】亀谷 美明
発明者 齋藤 幸正
要約 課題
プラズマ着火直後の圧力変動を効果的に抑止するプラズマ処理装置を提供する。

解決手段
マイクロ波プラズマ処理装置100は,処理容器10内の圧力P1を検出する第1の圧力センサ41,処理容器内に処理ガスを供給する第1のガス供給部(処理ガス供給源31),処理ガスのプラズマ着火前から不活性ガスを処理容器内に供給する第2のガス供給部(電空比例制御回路44,アクチュエータ45,比例制御弁46,電磁弁47)および不活性ガスの流量を制御する制御部(圧力制御回路43)を有している。制御部は,処理容器内の理想圧力Prに対する検出圧力P1の差分に比例して不活性ガスの流量を減少させる。これにより,プラズマ着火直後に生じる処理容器内の急激な圧力変動を効果的に抑止して,均一なプラズマを安定的に発生させることができる。
特許請求の範囲
【請求項1】
被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって:
前記処理容器内の圧力を検出する圧力検出部と;
前記処理容器内に処理ガスを供給する第1のガス供給部と;
前記第1のガス供給部により供給された処理ガスのプラズマ着火前から,不活性ガスを前記処理容器内に供給する第2のガス供給部と;
前記処理ガスがプラズマ着火されたことにより生じる前記検出された圧力の変動の程度に比例して,前記第2のガス供給部から供給される不活性ガスの流量を減少させるように前記不活性ガスの流量を制御する制御部と;を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項2】
前記プラズマ処理装置は,
マイクロ波をスロットに通して誘電体から処理容器内に伝播させ,伝播させたマイクロ波により処理容器内に供給された処理ガスをプラズマ化させて,被処理体をプラズマ処理することを特徴とする請求項1に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項3】
前記制御部は,
前記プラズマ処理装置へのパワー投入を示すプラズマ着火信号を入力したとき,または,前記プラズマ着火信号を入力した後,最初に前記圧力検出部により圧力が検出されたとき,のいずれかのタイミングから前記不活性ガスの流量を減少させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項4】
前記プラズマ処理装置は,さらに,
被処理体をプラズマ処理する処理室と前記処理容器内のガスを排気する排気室とに前記処理容器内を仕切るバッフル板を備え,
前記バッフル板は,
前記排気室の圧力に対する前記処理室の圧力の変動の程度に応じて,前記処理室から前記排気室へ流れるガスの流れ易さを自動調整することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項5】
前記バッフル板は,
前記バッフル板を貫通する複数の孔と,前記複数の孔との開度を調整する複数の弁体と,を有し,前記排気室の圧力に対する前記処理室の圧力の変動の程度に比例した開度に前記複数の弁体を自動調整することにより,前記処理室から前記排気室へ流れるガスの流れ易さを調整することを特徴とする請求項4に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項6】
前記第2のガス供給部は,
前記バッフル板により仕切られた排気室に前記不活性ガスを供給することを特徴とする請求項4または請求項5のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項7】
前記圧力検出部は,
前記処理室の圧力または前記排気室の圧力のいずれかを前記処理容器内の圧力として検出することを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項8】
前記第1のガス供給部は,
不活性ガスを含む複数の処理ガスを供給し,
前記第2のガス供給部は,
前記第1のガス供給部から供給される不活性ガスと同一のガスを供給することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項9】
前記誘電体は,複数枚の誘電体パーツから構成され,
各誘電体には,1または2以上のスロットが設けられ,
マイクロ波を1または2以上のスロットに通して処理容器内に伝播させ,伝播させたマイクロ波により処理容器内に供給された処理ガスをプラズマ化させて,被処理体をプラズマ処理する請求項1〜8のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項10】
処理容器内に供給された処理ガスをプラズマ化させて,被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置に設けられ,被処理体をプラズマ処理する処理室と前記処理容器内のガスを排気する排気室とに前記処理容器内を仕切るバッフル板であって:
前記排気室の圧力に対する前記処理室の圧力の変動の程度に応じて,前記処理室から前記排気室へ流れるガスの流れ易さを自動調整することを特徴とするバッフル板。
【請求項11】
被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置の制御方法であって:
前記処理容器内の圧力を検出し;
第1のガス供給部から処理容器内に処理ガスを供給し;
前記供給された処理ガスのプラズマ着火前から,第2のガス供給部から不活性ガスを前記処理容器内に供給し;
前記処理ガスがプラズマ着火されたことにより生じる前記検出された圧力の変動の程度に比例して,前記第2のガス供給部から供給される不活性ガスの流量を減少させるように前記不活性ガスの流量を制御する;ことを特徴とするプラズマ処理装置の制御方法。
【請求項12】
前記制御方法は,
マイクロ波をスロットに通して誘電体から処理容器内に伝播させ,伝播させたマイクロ波により処理容器内に供給された処理ガスをプラズマ化させて,被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置に利用されることを特徴とする請求項11に記載されたプラズマ処理装置の制御方法。
【請求項13】
被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置を制御する制御プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって:
前記処理容器内の圧力を検出する処理と;
第1のガス供給部から処理容器内に処理ガスを供給する処理と;
前記供給された処理ガスのプラズマ着火前から,第2のガス供給部から不活性ガスを前記処理容器内に供給する処理と;
前記処理ガスがプラズマ着火されたことにより生じる前記検出された圧力の変動の程度に比例して,前記第2のガス供給部から供給される不活性ガスの流量を減少させるように前記不活性ガスの流量を制御する処理と;をコンピュータに実行させる制御プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項14】
前記制御プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は,
マイクロ波をスロットに通して誘電体から処理容器内に伝播させ,伝播させたマイクロ波により処理容器内に供給された処理ガスをプラズマ化させて,被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置に利用されることを特徴とする請求項13に記載された制御プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は,被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置およびプラズマ処理装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から,処理容器内に供給された処理ガスをプラズマ化させて,基板等の被処理体をプラズマ処理する種々のプラズマ処理装置が開発されている。このうち,マイクロ波プラズマ処理装置は,マイクロ波のパワーによって処理ガスを電離および解離させることにより処理ガスをプラズマ化させる。このプラズマ化の過程では,プラズマ着火直後,処理容器内の処理ガスが急激に電離および解離することにより処理ガスが膨張し,処理ガスの体積が急増する。この結果,プラズマ着火直後,処理容器内の圧力が急激に高くなる。
【0003】
この急激な圧力変動はプラズマの安定性やプロセスの制御性に影響を与えるため好ましくない。そこで,この変動を抑止するために,マイクロ波プラズマ処理装置にAPC(Automatic Pressure Control:自動圧力調整器)を設け,APCの弁体の作動によりマイクロ波プラズマ処理装置から排気するガスの排気量を調整する技術が提案されている(たとえば,非特許文献1を参照。)。
【非特許文献1】(株)VAT SKK VACUUM Ltd.,“VAT バルブ利用例”,[online],[2005年6月23日検索],インターネット<URL: http://www.vatskk.co.jp/content_riyou.htm>
【0004】
しかしながら,図4の<従来動作結果>に示したように,APCの弁体Sは,プラズマ着火直後の急激な圧力P1の増加に精度よく追従することができず,これにより,圧力は,時刻t1〜時刻t4まで急激に高くなってオーバシュートした後アンダーシュートし,理想の圧力に再び戻るまでに多くの時間を要していた。
【0005】
これに対して,プラズマ着火直後の急激な圧力変動にAPCの弁体Sの動作を追従させないように,プラズマ着火から1秒程度,APCの弁体Sをロックする技術も提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし,このようなAPCロック制御によっても,APCの高速応答性の問題が根本的に改善されていないことから,プラズマ着火直後の圧力変動を効果的に抑止し,処理容器内の圧力が理想値に戻るまでの時間を著しく短縮することはできなかった。
【0007】
本発明は,このような問題に鑑みてなされたもので,その目的とするところは,プラズマ着火直後の圧力変動を効果的に抑止するプラズマ処理装置,プラズマ処理装置の制御方法,および,プラズマ処理装置を制御する制御プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために,本発明のある観点によれば,被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって,前記処理容器内の圧力を検出する圧力検出部と,前記処理容器内に処理ガスを供給する第1のガス供給部と,前記第1のガス供給部により供給された処理ガスのプラズマ着火前から,不活性ガスを前記処理容器内に供給する第2のガス供給部と,前記処理ガスがプラズマ着火されたことにより生じる前記検出された圧力の変動の程度に比例して,前記第2のガス供給部から供給される不活性ガスの流量を減少させるように前記不活性ガスの流量を制御する制御部と,を備えることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【0009】
このプラズマ処理装置は,マイクロ波をスロットに通して誘電体から処理容器内に伝播させ,伝播させたマイクロ波により処理容器内に供給された処理ガスをプラズマ化させて,被処理体をプラズマ処理する装置であってもよい。
【0010】
ガスの流れ易さを表す比例定数C(コンダクタンス),圧力差Δpおよびガスの流量Qとの間には,次式(1)に示す関係がある。
Q = C・Δp・・・(1)
この関係からコンダクタンスCが一定の時,圧力差Δpとガスの流量Qとは比例することがわかる。
【0011】
本発明は,この原理を用いて,プラズマ着火直後の圧力の変動の程度(すなわち,検出された圧力の変動の程度)に比例した流量だけ不活性ガスの流量を減少させる。これにより,処理容器内の圧力変動を非常に効果的に抑止することができる。これにより,プラズマ着火直後のわずかな圧力変動に応じてAPCの弁体Sを精度よく制御することができる。このようにして処理容器10内の圧力を安定化させることにより,プラズマ着火時から均一なプラズマを安定的に発生させることができる。この結果,被処理体に良好なプラズマ処理を施すことができる。
【0012】
なお,「検出された圧力の変動の程度に比例して不活性ガスの流量を制御する」方法の一例としては,処理容器内の理想圧力と検出された圧力との差分値に比例して不活性ガスの流量を制御する方法が挙げられる。また,処理容器内の理想圧力と上記検出された圧力との比率に比例して,不活性ガスの流量を制御する方法であってもよい。また,上記検出される圧力の微分値に比例して,不活性ガスの流量を制御してもよい。
【0013】
また,上記制御部は,前記プラズマ処理装置へのパワー投入を示すプラズマ着火信号を入力したとき,または,上記プラズマ着火信号を入力した後,最初に上記圧力検出部により圧力が検出されたとき,のいずれかのタイミングから不活性ガスの流量を減少させるようにしてもよい。
【0014】
特に,プラズマ着火信号が入力されてから最初の圧力が検出されるまでの時間差が大きい場合,不活性ガスの流量制御を開始するタイミングをプラズマ着火信号の入力時ではなく,その後,最初に圧力を検出した時とすることにより,上記時間差による流量制御の精度の低下を解消して,不活性ガスの供給量を精度よく制御することができる。
【0015】
上記プラズマ処理装置は,さらに,被処理体をプラズマ処理する処理室と上記処理容器内のガスを排気する排気室とに上記処理容器内を仕切るバッフル板を備え,上記バッフル板は,上記排気室の圧力に対する上記処理室の圧力の変動の程度に応じて上記処理室から上記排気室へ流れるガスの流れ易さを自動調整するようにしてもよい。
【0016】
上記式(1)によれば,ガスの流れ易さを示すコンダクタンスCが大きくなれば,圧力差ΔPが同じであっても,ガスの流量Qは大きくなる。本発明は,この原理を用いて,排気室の圧力に対する処理室の圧力の変動の程度に応じて,処理室から排気室へ流れるガスの流れ易さを自動調整する。
【0017】
より具体的には,上記バッフル板は,上記バッフル板を貫通する複数の孔と,上記複数の孔との開度を調整する複数の弁体と,を有し,上記排気室の圧力に対する上記処理室の圧力の変動の程度に比例した開度に上記複数の弁体を自動調整することにより,上記処理室から上記排気室へ流れるガスの流れ易さを調整するようにしてもよい。
【0018】
これにより,排気室に対する処理室の圧力の変動の程度に比例して上記弁体の開度が自動調整される。たとえば,排気室と処理室との圧力差ΔPが大きくなると,これに比例して,孔と弁体との開度を大きくするように弁体が自動調整される。孔と弁体との開度を大きくすると,コンダクタンスCが大きくなる。換言すれば,孔と弁体との開度を大きくすると,ガスが流れ易くなる。この結果,上記式(1)の圧力差ΔPとコンダクタンスCとの両方が大きくなることにより,処理室から排気室へ流れるガスの流量Qを急激に増大させることができる。この結果,プラズマ着火直後に発生する処理室の急激な圧力変動をバッフル板で吸収し,処理室の急激な圧力変動を抑えることができる。
【0019】
なお,「排気室の圧力に対する処理室の圧力の変動の程度」とは,排気室の圧力と処理室の圧力との差分値であってもよく,排気室の圧力と処理室の圧力との比率であってもよく,処理室の圧力の微分値であってもよい。
【0020】
また,上記圧力検出部は,上記処理室の圧力または上記排気室の圧力のいずれかを上記処理容器内の圧力として検出してもよい。
【0021】
処理室の圧力を処理容器内の圧力として検出する場合,実際に制御したい空間の圧力に基づいてガスの流量がコントロールされる。この結果,精度よくガスの流量をコントロールすることができる。
【0022】
また,排気室の圧力を処理容器内の圧力として検出する場合,圧力を検出するためのセンサ部を処理室内に設けることによって電磁界が乱されてプラズマが不均一になることを回避することができる。特に,上述したバッフル板が,ガスの流れ易さを調整することにより,処理室の圧力変動に対してすぐさま排気室の圧力も変動するようになる。これにより,処理室の圧力変動と排気室の圧力変動との開始タイミングを同期させることができる。この結果,排気室の圧力変動に基づきガスの流量をコントロールしても,プラズマ着火前後のガスの噴出量を精度よく制御することができる。
【0023】
また,上記第2のガス供給部は,上記バッフル板により仕切られた排気室に上記不活性ガスを供給してもよい。これによれば,プラズマ着火直後に処理室側から排気室側へ流入してくるガスの流量分,排気室に供給する不活性ガスを減少させることにより,排気室に流入してくるガスの総流量の変動を抑えることができる。これにより,排気室の圧力変動を抑えることができる。この結果,APCの弁体が精度良く制御され,処理容器内の圧力をプラズマ着火前後にて安定化させることができる。
【0024】
また,上記第1のガス供給部は,不活性ガスを含む複数の処理ガスを供給し,上記第2のガス供給部は,上記第1のガス供給部から供給される不活性ガスと同一のガスを供給するようにしてもよい。これによれば,プロセスに与える影響をより小さくすることができる。
【0025】
また,本発明の他の観点によれば,処理容器内に供給された処理ガスをプラズマ化させて,被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置に設けられ,被処理体をプラズマ処理する処理室と上記処理容器内のガスを排気する排気室とに上記処理容器内を仕切るバッフル板であって,上記排気室の圧力に対する上記処理室の圧力の変動の程度に応じて,上記処理室から上記排気室へ流れるガスの流れ易さを自動調整することを特徴とするバッフル板が提供される。
【0026】
また,本発明の他の観点によれば,被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置の制御方法であって,上記処理容器内の圧力を検出し,第1のガス供給部から処理容器内に処理ガスを供給し,上記供給された処理ガスのプラズマ着火前から,第2のガス供給部から不活性ガスを上記処理容器内に供給し,上記処理ガスがプラズマ着火されたことにより生じる上記検出された圧力の変動の程度に比例して,上記第2のガス供給部から供給される不活性ガスの流量を減少させるように上記不活性ガスの流量を制御することを特徴とするプラズマ処理装置の制御方法が提供される。
【0027】
これによれば,処理容器内の圧力変動を非常に効果的に抑えることができる。これにより,プラズマ着火時から均一なプラズマを安定的に発生させることができ,この結果,被処理体に良好なプラズマ処理を施すことができる。
【0028】
また,本発明の他の観点によれば,被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置の制御プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって,上記処理容器内の圧力を検出する処理と,第1のガス供給部により処理容器内に処理ガスを供給する処理と,上記供給された処理ガスのプラズマ着火前から,第2のガス供給部により不活性ガスを上記処理容器内に供給する処理と,上記処理ガスがプラズマ着火されたときに生じる上記検出された圧力の変動の程度に比例して,上記第2のガス供給部から供給される不活性ガスの流量を減少させるように上記不活性ガスの流量を制御する処理と,をコンピュータに実行させる制御プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【0029】
これによれば,処理容器内の圧力変動を抑えるために,プラズマ着火前から処理容器に供給されている不活性ガスの流量を検出圧力に応じて制御する処理手順を示した制御プログラムをコンピュータに実行させることにより,プラズマ着火時から均一なプラズマを安定的に発生させることができる。この結果,被処理体に良好なプラズマ処理を施すことができる。
【0030】
なお,上記プラズマ処理装置では,前記誘電体が,複数枚の誘電体パーツから構成され,各誘電体には,1または2以上のスロットが設けられ,マイクロ波を1または2以上のスロットに通して処理容器内に伝播させ,伝播させたマイクロ波により処理容器内に供給された処理ガスをプラズマ化させて,被処理体をプラズマ処理するようにしてもよい。
【0031】
これによれば,誘電体が,複数枚の誘電体パーツから構成されることにより,表面波を誘電体全体に伝播させないようにすることができる。これにより,誘電体下壁面近傍にて定在波が発生することを回避しながら,上記ガスの流量を精度よく制御することができる。
【発明の効果】
【0032】
以上説明したように,本発明によれば,プラズマ着火直後の圧力変動を効果的に抑止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0033】
以下に添付図面を参照しながら,本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお,本明細書及び図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【0034】
また,本明細書中1mTorrは(10−3×101325/760)Pa,1sccmは(10−6/60)m/secとする。
【0035】
(第1実施形態)
(マイクロ波プラズマ処理装置の構成)
まず,本発明の一実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置について,図1を参照しながら説明する。図1は,マイクロ波プラズマ処理装置100をx軸方向およびz軸方向に平行な面で切断した縦断面図である。マイクロ波プラズマ処理装置100は,プラズマ処理装置の一例である。本実施形態では,マイクロ波プラズマ処理装置100により実行される処理プロセスとして,アッシングプロセスを挙げて説明する。
【0036】
マイクロ波プラズマ処理装置100は,処理容器10と蓋体20とからなる筐体を有している。処理容器10は,上部が開口した有底直方体形状を有していて,接地されている。処理容器10は,たとえば,アルミニウム(Al)などの金属から形成されている。
【0037】
処理容器10の内部には,略中央にて,基板Wなどの被処理体を載置する載置台であるサセプタ11が設けられている。サセプタ11は,たとえば,窒化アルミニウムから形成されている。
【0038】
サセプタ11の内部には,給電部11aおよびヒータ11bが設けられている。給電部11aには,整合器12a(たとえば,コンデンサ)を介して高周波電源12bが接続されている。また,給電部11aには,コイル13aを介して高圧直流電源13bが接続されている。整合器12a,高周波電源12b,コイル13aおよび高圧直流電源13bは,処理容器10の外部に設けられていて,高周波電源12bおよび高圧直流電源13bは,接地されている。
【0039】
給電部11aは,高周波電源12bから出力された高周波電力により処理容器10の内部に所定のバイアス電圧を印加するようになっている。また,給電部11aは,高圧直流電源13bから出力された直流電流により基板Wを静電吸着するようになっている。
【0040】
ヒータ11bには,処理容器10の外部に設けられた交流電源14が接続されていて,交流電源14から出力された交流電流により基板Wを所定の温度に保持するようになっている。
【0041】
処理容器10の底面は筒状に開口され,開口された外周近傍にてベローズ15の一端が処理容器10の外部壁面に向かって装着されている。ベローズ15の他端には,昇降プレート16が固着されている。このようにして,処理容器10底面の開口部分は,ベローズ15および昇降プレート16により密閉されている。
【0042】
また,サセプタ11は,昇降プレート16上に配置された筒体17に支持されていて,昇降プレート16よび筒体17と一体となって昇降する。これにより,サセプタ11は,処理プロセスに応じた高さに調整されるようになっている。
【0043】
サセプタ11の周囲には,処理容器10内のガスの流れを好ましい状態に制御するための差圧動作式バッフル板18が設けられている。処理容器10内は,差圧動作式バッフル板18により,基板Wが載置されている処理室10uと,処理容器10内下部に設けられた排気機構19と連通する排気室10uと,に仕切られている。差圧動作式バッフル板18は,排気室10dの圧力に対する処理室10uの圧力の変動の程度に応じて,処理室10uから排気室10dへ流れるガスの流れ易さを自動調整するバッフル板に相当する。差圧動作式バッフル板18の構成および動作の詳細については後述する。
【0044】
処理容器10には,排気機構19として,ドライポンプ19a,APC(自動圧力調整器:Automatic Pressure Control)19b,および,TMP(ターボモレキュラポンプ:Turbo
Molecular Pump)19cが設けられている。ドライポンプ19aは,処理容器10内が所定の減圧状態になるまで,排気口10aからガスを排気する。
【0045】
APC19bには,排気口10bとTMP19cとの連通状態を制御する弁体が設けられている。APC19bは,処理室10u内の圧力P1の変化に応じて,APCの弁体を排気口10bの断面に略平行な方向にスライドさせて,排気口10bとTMP19cとの連通部分を所望の開度にするようになっている。これにより,TMP19cは,APCの弁体の開度に比例した流量のガスを排気して,処理容器10内の雰囲気を所定の真空度まで減圧するようになっている。
【0046】
蓋体20は,処理容器10の上方を密閉するように配設されている。蓋体20は,処理容器10と同様に,たとえば,アルミニウム(Al)などの金属から形成されている。蓋体20には,蓋本体21,導波管22a〜導波管22f,スロットアンテナ23a〜スロットアンテナ23f,誘電体24a〜誘電体24f,および,支持部材25が設けられている。
【0047】
処理容器10と蓋体20とは,蓋本体21の下面外周部と処理容器10の上面外周部との間に配置されたOリング26により,気密性が保持されるように固定されている。また,蓋本体21の下面には,導波管22a〜導波管22fが形成されている。
【0048】
基板Wに対向する処理容器10の天井部の内壁面を図示した図2に示されるように,導波管22a〜導波管22fは,y軸方向に互いに平行に並列して配設されている。導波管22aおよび導波管22bには,その端部にて平面視でV字状の分岐導波管27aが接続されている。同様に,導波管22cおよび導波管22d,導波管22eおよび導波管22fには,その端部にて平面視でV字状の分岐導波管27b,分岐導波管27cがそれぞれ接続されている。各分岐導波管27にはマイクロ波発生器28が接続されている。
【0049】
各導波管22および各分岐導波管27は,それぞれの軸方向に垂直な断面の形状が矩形状である矩形導波管により形成されている。たとえば,TE10モード(TE波:transverse electric wave;磁界がマイクロ波の進行方向成分を持つ波)の場合,各導波管22の軸方向に垂直な断面の長辺方向の管壁は磁界に平行なH面となり,短辺方向の管壁は電界に平行なE面となる。各導波管の長辺方向と短辺方向とをどのように配置するかは,モード(導波管内の電磁界分布)によって変化する。なお,各導波管22および各分岐導波管27の内部は,たとえば,アルミナ(酸化アルミニウム:Al),石英,フッ素樹脂などによって充填されている。
【0050】
図1に示したように,スロットアンテナ23a〜スロットアンテナ23fは,導波管22a〜導波管22fの下部にそれぞれ設けられている。また,各スロットアンテナ23には,複数のスロットが透孔として設けられていて,たとえば,図2に示したように,スロットアンテナ23aには,6つのスロット(スロット23a1〜スロット23a6)が設けられている。
【0051】
各スロットアンテナ23のスロットは,平面視で長孔に形成され,その長手方向と導波管22の長手方向とが略垂直になるように設けられている。また,各スロットは,たとえば,λg/2(λg:導波管内波長)の等間隔に配置されている。このようにして,36個(=6×6)のスロットが,処理容器10の天井部の内壁面全体に均一に点在して配置される。
【0052】
スロットアンテナ23の下面には,正方形の平板状をなす36枚の誘電体24がスロット毎に配設されている。たとえば,スロットアンテナ23aに設けられたスロット23a1〜スロット23a6の下部には,タイル状の誘電体24a1〜誘電体24a6がそれぞれ設けられている。各誘電体24は,マイクロ波を透過するように,たとえば,石英ガラス,窒化アルミニウム(AlN),アルミナ(酸化アルミニウム:Al),サファイア,SiN,セラミックスなどから形成されている。
【0053】
各誘電体24を支持する支持部材25は,所定間隔毎に縦および横にそれぞれ設けられた7本の細長い支持体25a1〜支持体25a7および支持体25b1〜支持体25b7を略垂直に交差させることにより格子状に形成されている。支持部材25は,アルミニウムなどの金属からなる導体からなり,図1に示したスロットアンテナ23,蓋本体21および処理容器10を介して接地されている。
【0054】
支持部材25は,この支持部材25に設けられた略方形状の開口に,各誘電体24をそれぞれはめ込むようにして各誘電体24を支持している。このようにして,36枚の誘電体24は,その上面周縁部をスロットアンテナ23の下面に密着させた状態であって,支持部材25に設けられた略方形状の開口により,各誘電体24の下壁面の大部分を基板Wに向かって露出させた状態にて,処理容器10の天井部の内壁面全面にタイル状に配置されるようになっている。
【0055】
各支持部材25の内部には,図1に示した複数のガス導入管29が貫通していて,各支持体25aおよび各支持体25bの交差部分にて多数のガス噴射口30(図2参照)が設けられている。
【0056】
処理ガス供給源31は,バルブ31a1,マスフロコントローラ31a2,バルブ31a3,Arガス供給源31a4,バルブ31b1,マスフロコントローラ31b2,バルブ31b3,CFガス供給源31b4,バルブ31b5,マスフロコントローラ31b6,バルブ31b7およびOガス供給源31b8から構成されている。
【0057】
処理ガス供給源31は,各バルブの開閉を制御することにより,各処理ガスを選択的に処理容器10内に供給するようになっている。また,各マスフロコントローラは,それぞれが供給する処理ガスの流量を制御することにより処理ガスを所望の濃度に調整するようになっている。処理ガス供給源31は,処理容器内に処理ガスを供給する第1の処理ガス供給部に相当する。
【0058】
ガス流路32aを介してArガス供給源31b4に接続されているガス導入管29のガス噴射口30からはArガスが供給される。また,ガス流路32bを介してCFガス供給源31b4およびOガス供給源31b8に接続されているガス導入管29のガス噴射口30からはCFガスおよびOガスが供給される。
【0059】
マイクロ波プラズマ処理装置100の外部には,冷却水供給源33が配設されている。冷却水供給源33は,蓋本体21の内部に設けられた水路34に冷却水を循環供給することにより,蓋本体21の内部を冷却するようになっている。
【0060】
このような構成により,マイクロ波プラズマ処理装置100は,マイクロ波発生器28から出力された,たとえば,2,45GHzのマイクロ波を,複数の導波管22を介してスロットアンテナ23に伝播させ,多数のスロットから誘電体24に伝播させ,誘電体24を透過して処理容器10内に放射させる。このようにして処理容器10内に放射されたれたマイクロ波の電磁エネルギーにより処理ガス(Ar,CF4,O)がプラズマ化する。この結果,処理容器10内の基板Wがプラズマによりアッシング処理される。
【0061】
さらに,マイクロ波プラズマ処理装置100には,ガス流量コントローラ40,第1の圧力センサ41および第2の圧力センサ42が設けられている。ガス流量コントローラ40は,第1の圧力センサ41から検出された圧力P1(または第2の圧力センサ42から検出された圧力P2)に基づいて所定のタイミングに所定の流量のArガスを処理容器10内に供給するようになっている。
【0062】
第1の圧力センサ41は,差圧動作式バッフル板18より上部に位置する処理室10uの圧力P1を所定時間毎に検出する。第2の圧力センサ42は,差圧動作式バッフル板18より下部に位置する処理容器10内の排気室10uの圧力P2を所定時間毎に検出する。第1の圧力センサ41および第2の圧力センサ42は,処理容器10内の圧力を検出する圧力検出部に相当する。
【0063】
(ガス流量コントローラの構成)
つぎに,ガス流量コントローラ40の構成について,図3を参照しながら詳細に説明する。ガス流量コントローラ40は,圧力制御回路43,電空比例制御回路44,アクチュエータ45,比例制御弁46,電磁弁47および導管48から構成されている。
【0064】
圧力制御回路43は,圧力P1(または圧力P2)と制御信号とプラズマ「ON」信号とを入力する。理想圧力Prは,プロセス処理中の処理室10u内の圧力の理想値を示し,記憶領域(図示せず)に記憶されていて,制御信号として入力される。プラズマ「ON」信号は,マイクロ波発生器28の電源が「ON」されたとき(すなわち,マイクロ波プラズマ処理装置100にパワーが投入されたとき)に発せられる信号(プラズマ着火信号)である。
【0065】
圧力制御回路43は,プラズマ「ON」信号が入力されると,理想圧力Prと圧力P1(または圧力P2)との差分を示す圧力差信号(電気信号)を出力するようになっている。圧力制御回路43は,たとえば,二つの入力値を比較した結果を出力するコンパレータに内蔵されている。
【0066】
電空比例制御回路44は,圧力差信号に基づいてArガス供給源50のガスラインから吸い込むArガスの流量を自動制御するようになっている。電空比例制御回路44は,たとえば,電気信号をArガスの流量に変換する電空レギュレータに内蔵されている。
【0067】
アクチュエータ45は,電空比例制御回路44により自動制御されたArガスの流量に基づいて比例制御弁46を開閉するようになっている。具体的には,アクチュエータ45は,Arガスが入力されると比例制御弁46を開き,Arガスの量に応じて比例制御弁46の開度を調整し,Arガスが入力されないと比例制御弁46を閉じるようになっている。
【0068】
電磁弁47は,比例制御弁46の開閉のタイミングに連動して通電されると,その通電にて得られる電磁力を用いて弁体を弾性体の弾性力に抗して作動位置に移動させることにより,上記弁体にて比例制御弁46へのガスの流路を連通または遮断するようになっている。電磁弁47は,エアーオペレイトバルブに置き換えることもできる。
【0069】
このような構成により,ガス流量コントローラ40は,導管48から処理容器10へ吹き出すArガスの流量を制御するようになっている。なお,圧力制御回路43および電空比例制御回路44は,制御部に相当する。また,アクチュエータ45,比例制御弁46および電磁弁47は,第2のガス供給部に相当する。
【0070】
(ガス流量コントローラの動作)
つぎに,ガス流量コントローラ40の動作について,図4を参照しながら説明する。ガス流量コントローラ40は,図4の<改良後動作結果>に示したように,APC19b弁体Sの開度を合わせる時刻t0から,1500sccmのArガスを供給し始める。
【0071】
ガス流量コントローラ40は,時刻t0からプラズマ「ON」信号を入力する時刻t1まで,処理容器10内に噴射するArガスの流量を1500sccmに保ち続ける。時刻t1にプラズマ「ON」信号が入力されると,圧力の変動に比例してArガスの流量を減少させる。すなわち,ガス流量コントローラ40は,理想圧力Prからの圧力P1の差が,Arガスの初期供給量(1500sccm)と実供給量との差に比例するようにArガスの実供給量を求め,求められた実供給量を導管48から処理容器10内に噴射するように制御する。
【0072】
ガス流量コントローラ40が,この動作を所定時間毎(たとえば,0.2sec毎)に繰り返すことにより,処理容器10内に噴射されるArガスの流量は,急激な圧力P1の上昇に対応して,これを抗するように時刻t1から時刻t3までの間に1500sccmから0sccmまで減少する。
【0073】
このように,ガス流量コントローラ40は,プラズマ着火前から,プラズマ処理のために供給される処理ガスとは別に,所定量のArガスを処理容器10内に噴射し続けるようにArガスの流量を制御する。そして,プラズマ着火直後,処理容器10内の処理ガスが急激に電離および解離することにより発生する処理ガスの体積増加から生じる処理容器10内の圧力P1の増加に応じて,これを抗するようにArガスの供給量を減少させる。この結果,図4の<改良後動作結果>に実線にて示したように,従来例の点線と比べ,プラズマ着火直後に生じる処理容器10内の圧力P1の変動を非常に小さく抑えることができる。
【0074】
このようにして,圧力P1の急激な変動が回避されることにより,APCは,弁体Sの開度をほぼ20%前後に安定させて精度よく制御することができる。この結果,処理容器10内が理想の圧力値に安定するまでの時間が1秒程度まで短縮された。これは,点線にて示した従来例のように,APCの弁体Sを精度よく制御することができず,圧力P1のオーバシュートおよびアンダーシュートにより処理容器10内が理想の圧力に安定するまでにかかっていた従来の時間に比べ,約1/10程度という驚異的な速さである。
【0075】
以上に説明したように,圧力変動を非常に小さく抑え,圧力が安定するまでの時間が極端に短縮された本実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置100によれば,均一なプラズマを安定的に発生させ,基板Wを精度よくアッシング処理することができる。
【0076】
(差圧動作式バッフル板の構成及び動作)
本実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置100には,処理室10u内の圧力P1の変動を抑えるために,上述したようなガスの流量をコントロールするガス流量コントローラ40に加え,ガスの流れを自動調整する差圧動作式バッフル板18が設けられている。
【0077】
図5は,サセプタ11の周縁部にてサセプタ11を覆うように設けられた差圧動作式バッフル板18の断面の一部を示した図である。差圧動作式バッフル板18は,多数の孔18a(18a1,18a2,18a3,・・・),弁体18b(18b1,18b2,18b3,・・・),ヒンジ部18c(18c1,18c2,18c3,・・・)およびバネ18d(18d1,18d2,18d3,・・・)を有している。これらは,差圧動作式バッフル板18に点在して設けられ,その機構の構成および動作は同一であるので,以下の説明では,孔18a1,弁体18b1,ヒンジ部18c1およびバネ18d1を例に挙げて説明する。
【0078】
孔18a1は,差圧動作式バッフル板18を貫通している。弁体18b1は,その断面が「く」の字の形状をしていて,その上部に傾斜面18b11および開閉面18b12を有している。弁体18b1は,開閉面18b12の位置を変動させることにより孔18a1を開閉する弁として機能する。
【0079】
ヒンジ部18c1は,弁体18b1の傾斜面18b11および開閉面18b12の境界部分にて弁体18b1に固着されるとともに,差圧動作式バッフル板18の下壁面にて回動可能に支持されている。
【0080】
バネ18d1は,一方側が差圧動作式バッフル板18の下壁面に固定されるとともに,他方側が傾斜面18b11に固定されている。バネ18d1は,差圧動作式バッフル板18の下壁面と弁体18b1との間にて伸張または収縮することにより,ヒンジ部18c1を中心として弁体18b1を回動させ,これにより,孔18a1と弁体18b1との間を所望の開度に保持するようになっている。なお,通常状態では,弁体18b1は,バネ18d1の伸張力により,開閉面18b12と孔18a1との間に所定の隙間を有した状態を保持している。
【0081】
つぎに,差圧動作式バッフル板18の動作について説明する。図5(a)の矢印にて示したように,差圧動作式バッフル板18の上面に加わる圧力Puが,差圧動作式バッフル板18の下面に加わる圧力Pdよりも高くなると,貫通した孔18a1を介して弁体18b1の開閉面18b12に力が加わる。これにより,弁体18bは,バネ18dを縮めながら,ヒンジ部18c1を中心として時計回り(孔18a1が開く方向)に回動する。この結果,図5(b)に示したように,孔18a1から差圧動作式バッフル板18の下部側へ流れ込むガスが多くなる。
【0082】
このようなガスの流れにより,差圧動作式バッフル板18の上部側の圧力Puが下がり,圧力Puと圧力Pdとの差が小さくなると,これに応じて,弁体18bは,ヒンジ部18c1を中心として反時計回り(孔18a1が閉じる方向)に回動し,図5(c)に示したように圧力Puと圧力Pdとが同じ圧力になると,孔18a1は,開閉面18b12によって通常状態に戻る。
【0083】
図1に示したように,本実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置100では,差圧動作式バッフル板18の側壁面と処理容器10の内壁面との間に設けられた隙間から,ガスが処理室10uから排気室10dに向かって流れる。
【0084】
しかし,本実施形態にかかる差圧動作式バッフル板18によれば,プラズマ着火時に発生する処理室10uと排気室10dとの急激な圧力差に応じて,各弁体18bを時計回りに瞬時に回動することができる。これにより,差圧動作式バッフル板18に点在する各孔18aから排気室10dに向けて多量のガスを瞬時に流出させることができる。
【0085】
このようにして,孔18a1と弁体18b1との間の開度が大きくなればなるほど,上記式(1)のコンダクタンスCが大きくなり,ガスが,処理室10uから排気室10dへ流れ易くなる。これにより,処理室10uから排気室10dへ流れるガスの流量Qを急激に増大させることができる。この結果,プラズマ着火時に発生する処理室10uの急激な圧力変動を差圧動作式バッフル板18で吸収し,処理室10uの急激な圧力変動を抑えることができる。
【0086】
(差圧動作式バッフル板18の変形例)
図6および図7は,差圧動作式バッフル板18の変形例を示している。図6の差圧動作式バッフル板18は,上述した差圧動作式バッフル板18の構成に,さらに,多数の孔18e(18e1,18e2,・・・)を有している。新たに設けられた多数の孔18eは,差圧動作式バッフル板18を貫通していて,その下部には弁体が設けられておらず,常に開口しているので,図5の差圧動作式バッフル板18に比べ,さらに,ガスが流れやすくなっている。
【0087】
また,図7では,差圧動作式バッフル板18に設けられた多数の孔18aとその下部の弁体18bとの間が閉塞している。図7の差圧動作式バッフル板18では,処理室10uと排気室10dとに差圧が生じると,弁体18bが回動し,多数の孔18aを介してガスが排気室10dに流れ(図7(b)),処理室10uと排気室10dとの差圧がなくなると,多数の孔18aを介したガスの流れは止まる(図7(c))。
【0088】
(第1実施形態の変形例)
(マイクロコンピュータを用いたガスの流量制御)
図3に示したガス流量コントローラ40の圧力制御回路43の機能および動作は,図8に示したガス流量コントローラ40のマイクロコンピュータ49により実現することも可能である。この場合,マイクロコンピュータ49は,制御部に相当する。また,電空比例制御回路44,アクチュエータ45,比例制御弁46および電磁弁47は,第2のガス供給部に相当する。なお,第2のガス供給部は,必ずしも電空比例制御回路44,アクチュエータ45,比例制御弁46および電磁弁47から構成される必要はなく,マイクロコンピュータ49からの制御信号に応じて所望の流量のArガスを処理容器内に供給するガス供給機構であればよい。
【0089】
また,電空比例制御回路44,アクチュエータ45,比例制御弁46,電磁弁47およびArガス供給源50の機構と処理ガス供給源31のArガス供給ライン(31a1,31a2,31a3,31a4)とが物理的に同一の装置であってもよい。
【0090】
マイクロコンピュータ49は,ROM49a,RAM49b,CPU49cおよびインターフェース49dを備えていて,ROM49aには,Arガスの流量コントロールを実行するための制御プログラムが記憶されている。RAM49bには,理想圧力Prの値や処理プロセスの条件を定めた各種パラメータ等が記憶されている。CPU49cは,RAM49bに記憶された各種パラメータ等を用いて,ROM49aに記憶された制御プログラムを実行することによりArガスの流量を制御するようになっている。
【0091】
(マイクロコンピュータの動作)
つぎに,マイクロコンピュータ49の動作について,図9を参照しながら説明する。図9は,図8に示したマイクロコンピュータ49が,処理容器10へ供給するArガスの流量を制御するために実行する処理ルーチン(制御プログラム)を示したフローチャートである。
【0092】
マイクロコンピュータ49のCPU49cは,図4に示したAPCの弁体Sの開度を合わせた時刻t0から処理を開始し,所定時間の経過毎(たとえば,0.2秒毎)にこのプログラムを繰り返し実行する。
【0093】
CPU49cは,時刻t0になったとき,図9のステップ900から処理を開始してステップ905に進み,ステップ905にてプラズマ「ON」信号が入力されたか否かを判定する。この時点(時刻t0)では,プラズマ「ON」信号は入力されていない。そこで,CPU49cは,ステップ905にて「No」と判定し,ステップ910に進んで,Arガスの流量が1500sccmとなるように,比例制御弁46の開閉を制御する信号をアクチュエータ45に出力する。その後,CPU49cは,ステップ995に進んで本ルーチンの処理を一旦終了する。
【0094】
その後,CPU49cが,ステップ900〜ステップ910およびステップ995の処理を所定時間毎に繰り返す。この結果,図4の<改良後動作結果>に示した時刻t0からプラズマ「ON」信号が発せられる時刻t1まで,ガス流量コントローラ40から処理容器10内に噴射されるArガスの流量は1500sccmに保たれる。
【0095】
その後,マイクロ波発生器28に電源が投入され,プラズマ「ON」信号が入力されると,CPU49cは,ステップ900に続くステップ905にて「Yes」と判定してステップ915に進み,終了時間が経過したか否かを判定する。ここで,終了時間とは,ガス流量コントローラ40がArガスの流量コントロールを終了する時間をいい,たとえば,圧力が理想圧力に安定するまでに通常要する時間+αであればよい。
【0096】
この時点では,時刻t1からわずかな時間しか経過していない。そこで,CPU49cは,ステップ915にて「No」と判定してステップ920に進み,ステップ920にてRAM49bに記憶された理想圧力Prと圧力P1との差分Psabを求める。つぎに,CPU49cは,ステップ925に進んで,Arガスの初期供給量(1500sccm)と実供給量との差分値がこの差分Psabの値に比例するようArガスの実供給量を求め,求められた実供給量が導管48から処理容器10内に噴射されるようにアクチュエータ45に信号を出力した後,ステップ995に進んで本ルーチンの処理を一旦終了する。
【0097】
その後,CPU49cが,ステップ900,905,915〜ステップ925,ステップ995の処理を所定時間毎に繰り返す。この結果,図4の<改良後動作結果>に示したように,処理容器10内に噴射されるArガスの流量は,時刻t1から時刻t3までの間に,急激に圧力P1が上昇しようとするのを抑止するために,1500sccmから0sccmまで減少するように制御される。
【0098】
その後も,CPU49cが,ステップ900,905,915〜ステップ925,ステップ995の処理を所定時間毎に繰り返す。この結果,図4の<改良後動作結果>に示した時刻t3から終了時間が経過するまでの間,Arガスは,ガス流量コントローラ40から処理容器10内に供給されない。
【0099】
終了時間が過ぎたとき,CPU49cは,ステップ900,905に続くステップ915にて「Yes」と判定し,直ちにステップ995に進んで本ルーチンの処理を終了する。
【0100】
これによれば,処理容器10内の圧力変動を抑えるために,プラズマ着火前から処理容器10に供給されている不活性ガスの流量を,検出圧力に応じて制御する処理手順を示した制御プログラムがROM49aに格納されている。その制御プログラムをCPU49cに実行させることにより,プラズマ着火時から均一なプラズマを安定的に発生させることができる。この結果,被処理体に良好なプラズマ処理を施すことができる。
【0101】
以上に説明したように,本実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置100は,応答性の改善が難しいAPC19bの弁体を制御するのではなく,ガス流量コントローラ40によってガスの流量を制御し,かつ,差圧動作式バッフル板18によってガスの流れ易さを自動調整する。これにより,プラズマ着火直後のガスの体積膨張に高速に応答し,プラズマ着火前後においても処理室10u内の圧力変動を非常に小さく抑えることができる。この結果,均一なプラズマを安定的に発生させて,基板Wを精度良くプラズマ処理することができる。
【0102】
なお,以上に説明した圧力制御回路43およびマイクロコンピュータ49は,プラズマ「ON」信号が入力されたときの理想圧力Prと第1の圧力センサ41により測定された圧力P1との差分に基づいてArガスの供給量を制御した。しかし,圧力制御回路43およびマイクロコンピュータ49は,プラズマ「ON」信号が入力されたときの理想圧力Prと第2の圧力センサ42により測定された圧力P2との差分値よりArガスの供給量を制御してもよい。
【0103】
特に,CVD(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長法)処理が行われる場合には,処理室10uに設けられた第1の圧力センサ41のセンサ部がプラズマ処理中に被膜されることにより,第1の圧力センサ41が処理室10uの圧力を正確に検出することができなくなるおそれがある。このことから,CVD処理が行われる場合には,圧力を正確に検出し,Arガスの供給量を精度良く制御するために,第2の圧力センサ42により測定された圧力P2を実圧力値として用いるほうが好ましい。
【0104】
ここで,従来は,図4の<改良後動作結果>に点線にて示したように,プラズマ着火時刻t1と圧力P2の変動開始時刻t2との間にタイムラグが生じていた。
【0105】
しかし,本実施形態にかかる差圧動作式バッフル板18によれば,上述したように,ガスの流れ易さを自動調整することにより,多量のガスを瞬時に処理室10uから排気室10dに向けて流出させることができる。これにより,プラズマ着火時刻と圧力P2の変動開始時刻とをほぼ同時刻t1とすることができた。
【0106】
このようにして,圧力P1が変動を開始するタイミングと圧力P2が変動を開始するタイミングとを同期させることにより,圧力制御回路43およびマイクロコンピュータ49は,第2の圧力センサ42により測定された圧力P2を実圧力値として制御する場合であっても,Arガスの供給量を精度よく制御することができる。
【0107】
また,ガス流量コントローラ40は,差圧動作式バッフル板18により仕切られた排気室10d側に不活性ガスを噴射する方が好ましい。これによれば,プラズマ着火直後に処理室10uから排気室10dへ流入してくるガスの流量分,排気室10dに供給する不活性ガスを減少させることにより,排気室10dに流入してくるガスの総流量の変動を抑えることができる。これにより,APCの弁体Sを精度良く作動させ,処理容器内の圧力をプラズマ着火前後にて安定化させることができる。
【0108】
また,上記実施形態にかかるガス流量コントローラ40では,圧力制御回路43またはマイクロコンピュータ49にプラズマ「ON」信号が入力されたときをArガスの流量制御開始時刻とした。しかし,ガス流量コントローラ40は,プラズマ「ON」信号が入力された後,最初に圧力P1(または,圧力P2)が入力されたときを流量制御開始時刻としてもよい。
【0109】
これによれば,プラズマ「ON」信号が入力されてから最初の圧力P1(または,圧力P2)が入力されるまでの時間差が大きい場合であっても,最初の圧力P1(または,圧力P2)に基づいてArガスの供給量を精度良く制御することができる。
【0110】
なお,ガス流量コントローラ40から供給されるガス種は,Arガスに限られず,たとえば,HeガスやNガスなどの不活性ガスであればよい。ただし,ガス流量コントローラ40から供給されるガス種が,処理ガス供給源31から供給される処理ガスのうちの不活性ガスと同じであれば,プロセスに与える影響をより小さくすることができるため好ましい。
【0111】
また,以上に説明した実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置100では,差圧動作式バッフル板18によるガスの流れ易さの調整とガス流量コントローラ40によるガスの流量制御との両方の制御に基づいて処理室10uの圧力を制御した。しかし,マイクロ波プラズマ処理装置100は,差圧動作式バッフル板18によるガスの流れ易さの調整のみに基づいて処理室10uの圧力を制御してもよいし,ガス流量コントローラ40によるガスの流量制御のみに基づいて処理室10uの圧力を制御してもよい。
【0112】
また,上記実施形態にかかるガス流量コントローラ40では,ガスの初期流量(供給量)を1500sccmと定めた。しかし,ガスの初期流量は,1000〜4000sccmの範囲であればいずれの値であってもよい。また,たとえば,TMP19cが2個であれば,ガス(Arガス,Oガス,CF)との総量は,4400sccm以下であればよい。
【0113】
また,処理容器内の理想圧力Prは,50〜500mTorrの範囲であればよい。また,処理容器内に投入されるマイクロ波のパワーは,6.6〜14.4kWの範囲であればよい。ガラス基板のサイズは,730mm×730mmや920mm×920mm以上である。したがって,マイクロ波のパワーは,1.1〜2.4W/cm程度となる。
【0114】
さらに,処理容器10内の温度は,エッチング処理では80℃や120℃,CVD処理では最大150℃程度に保持されていればよい。
【0115】
上記実施形態において,各部の動作はお互いに関連しており,互いの関連を考慮しながら,一連の動作として置き換えることができる。そして,このように置き換えることにより,プラズマ処理装置の発明の実施形態をプラズマ処理装置を制御する方法の実施形態とすることができる。
【0116】
また,上記各部の動作を,各部の処理と置き換えることにより,プログラムの実施形態とすることができる。また,プログラムを,プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶させることにより,プログラムの実施形態をプログラムに記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の実施形態とすることができる。
【0117】
具体的には,プラズマ処理装置を制御する方法の実施形態は,被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置を制御する制御プログラムであって,上記処理容器内の圧力を検出する処理と,第1のガス供給部から処理容器内に処理ガスを供給する処理と,上記供給された処理ガスのプラズマ着火前から,第2のガス供給部から不活性ガスを上記処理容器内に供給する処理と,上記処理ガスがプラズマ着火されたことにより生じる上記検出された圧力の変動の程度に比例して,上記第2のガス供給部から供給される不活性ガスの流量を減少させるように上記不活性ガスの流量を制御する処理と,をコンピュータに実行させる制御プログラムの実施形態とすることができる。この場合,コンピュータに実行させる制御プログラムは,図8のROM49a等に格納されていてもよく,マイクロコンピュータ49に設けられた図示しない通信手段(外部インターフェース)を用いてネットワークを介して取り込んでもよい。
【0118】
以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された範疇内において,各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【0119】
たとえば,本発明にかかるプラズマ処理装置は,マイクロ波プラズマ処理装置に限られず,誘導結合型プラズマ処理装置であっても,容量結合型プラズマ処理装置であってもよい。
【0120】
また,本発明にかかるプラズマ処理装置は,タイル状の複数の誘電体を有するマイクロ波プラズマ処理装置であってもよく,タイル状に分断されていない大面積の誘電体を有するマイクロ波プラズマ処理装置であってもよい。
【0121】
また,本発明にかかるプラズマ処理装置により実行されるプラズマ処理は,アッシング処理に限られず,CVD処理,エッチング処理などのあらゆるプラズマ処理が可能である。
【産業上の利用可能性】
【0122】
本発明は,プラズマ着火直後の圧力変動を効果的に抑止するプラズマ処理装置,プラズマ処理装置の制御方法,および,プラズマ処理装置を制御する制御プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0123】
【図1】本発明の第1実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置の縦断面図である。
【図2】同実施形態にかかる処理容器の天井部内壁面を説明するための説明図である。
【図3】同実施形態にかかるガス流量コントローラの内部構成図である。
【図4】同実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置と従来のプラズマ処理装置との動作結果を説明するための説明図である。
【図5】同実施形態にかかる差圧動作式バッフル板を説明するための説明図である。
【図6】他の差圧動作式バッフル板を説明するための説明図である。
【図7】他の差圧動作式バッフル板を説明するための説明図である。
【図8】第1実施形態の変形例にかかるガス流量コントローラの内部構成図である。
【図9】同実施形態の変形例にてマイクロコンピュータが実行する処理ルーチンを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【0124】
10 処理容器
11 サセプタ
18 差圧動作式バッフル板
19a ドライポンプ
19b APC(自動圧力調整器)
19c TMP(ターボモレキュラポンプ)
29 ガス導入管
30 ガス噴射口
31 処理ガス供給源
40 ガス流量コントローラ
41 第1の圧力センサ
42 第2の圧力センサ
43 圧力制御回路
44 電空比例制御回路
45 アクチュエータ
46 比例制御弁
47 電磁弁
49 マイクロコンピュータ
100 マイクロ波プラズマ処理装置




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013