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公開番号2025048783
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-03
出願番号2024158569
出願日2024-09-12
発明の名称ガス供給システム、ガス制御システム、プラズマ処理装置及びガス制御方法
出願人東京エレクトロン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01L 21/3065 20060101AFI20250326BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】処理チャンバ内に供給するガスの流量を制御する流量制御器の内部から、適切にガスを排気する。
【解決手段】ガス供給システムは、処理チャンバに対して独立してガスを供給可能に構成される複数のガス供給流路と、複数のガス供給流路のそれぞれに配置される流量制御器と、ガス供給流路における流量制御器の上流側に配置される一次側バルブと、ガス供給流路における流量制御器と一次側バルブとの間で分岐して一次側排気機構に接続される一次側ガス排気流路と、一次側ガス排気流路に配置される一次側排気バルブと、ガス供給流路における流量制御器の下流側に配置される二次側バルブと、ガス供給流路における流量制御器と二次側バルブとの間で分岐して二次側排気機構に接続される二次側ガス排気流路と、二次側ガス排気流路に配置される二次側排気バルブと、を有する。
【選択図】図8

特許請求の範囲【請求項１】
処理チャンバ内にガスを供給するガス供給システムであって、
前記処理チャンバに対して独立してガスを供給可能に構成される複数のガス供給流路と、
複数の前記ガス供給流路のそれぞれに配置される流量制御器と、
前記ガス供給流路における前記流量制御器の上流側に配置される一次側バルブと、
前記ガス供給流路における前記流量制御器と前記一次側バルブとの間で分岐して一次側排気機構に接続される一次側ガス排気流路と、
前記一次側ガス排気流路に配置される一次側排気バルブと、
前記ガス供給流路における前記流量制御器の下流側に配置される二次側バルブと、
前記ガス供給流路における前記流量制御器と前記二次側バルブとの間で分岐して二次側排気機構に接続される二次側ガス排気流路と、
前記二次側ガス排気流路に配置される二次側排気バルブと、を有し、
前記流量制御器は、
前記一次側バルブと前記二次側バルブとに接続されるコントロールバルブと、
前記コントロールバルブと前記二次側バルブとの間に配置される制御側オリフィスと、を有する、ガス供給システム。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記二次側ガス排気流路における前記二次側排気バルブの上流側に配置される排気側オリフィスと、
前記ガス供給流路における前記二次側ガス排気流路との接続部と前記二次側バルブとの間に配置されるチャンバ側オリフィスと、を更に有し、
前記制御側オリフィスは最小加工限界の孔径を有し、
前記排気側オリフィスと前記チャンバ側オリフィスの孔径は互いに異なる、請求項１に記載のガス供給システム。
【請求項３】
前記排気側オリフィスと前記チャンバ側オリフィスの孔径の大きさの比率を、前記制御側オリフィスから出力されるガスの流量に対する、前記処理チャンバに供給する目標流量の比率に基づいて決定する、請求項２に記載のガス供給システム。
【請求項４】
複数の前記ガス供給流路は、前記二次側バルブの下流側において合流した後に前記処理チャンバに接続される、請求項１に記載のガス供給システム。
【請求項５】
前記ガス供給流路は、前記処理チャンバの内部における複数の異なる位置に対して独立してガスを供給する複数の分岐供給管を有し、
複数の前記分岐供給管のそれぞれには、独立して前記流量制御器、前記二次側バルブ、前記二次側ガス排気流路及び前記二次側排気バルブが接続される、請求項１に記載のガス供給システム。
【請求項６】
前記ガス供給流路は、前記一次側ガス排気流路との接続部と前記流量制御器との間において複数の前記分岐供給管に分岐する、請求項５に記載のガス供給システム。
【請求項７】
複数の前記分岐供給管は、前記処理チャンバの内部に導入された基板の、少なくともエッジ領域及びセンタ領域に対して独立して前記ガスを供給可能に構成される、請求項５に記載のガス供給システム。
【請求項８】
処理チャンバ内にガスを供給するガス供給システムであって、
前記処理チャンバに対して独立してガスを供給可能に構成される複数のガス供給流路と、
複数の前記ガス供給流路のそれぞれに配置される流量制御器と、
前記ガス供給流路における前記流量制御器の上流側に配置される一次側バルブと、
前記ガス供給流路における前記流量制御器と前記一次側バルブとの間で分岐して一次側排気機構に接続される一次側ガス排気流路と、
前記一次側ガス排気流路に配置される一次側排気バルブと、
前記ガス供給流路における前記流量制御器の下流側に配置される二次側バルブと、を有し、
前記流量制御器は、
前記一次側バルブと前記二次側バルブとに接続されるコントロールバルブと、
前記コントロールバルブと前記二次側バルブとの間に配置される制御側オリフィスと、を有する、ガス供給システム。
【請求項９】
基板を処理するプラズマ処理装置であって、
処理チャンバと、
前記処理チャンバの内部に配設される基板支持体と、
前記処理チャンバの内部にガスを供給する、請求項１～８のいずれか一項に記載のガス供給システムと、
前記処理チャンバ内のガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部と、を備える、プラズマ処理装置。
【請求項１０】
処理チャンバ内へのガスの供給を制御するガス制御システムであって、
前記処理チャンバに対してガスを供給可能に構成されるガス供給流路と、
前記ガス供給流路に配置されるオリフィスと、
前記ガス供給流路における前記オリフィスの上流側に配置される一次側バルブと、
前記ガス供給流路における前記オリフィスと前記一次側バルブとの間で分岐して一次側排気機構に接続される一次側ガス排気流路と、
前記一次側ガス排気流路に配置される一次側排気バルブと、
前記ガス供給流路における前記オリフィスの下流側に配置される二次側バルブと、
前記ガス供給流路における前記オリフィスと前記二次側バルブとの間で分岐して二次側排気機構に接続される二次側ガス排気流路と、
前記二次側ガス排気流路に配置される二次側排気バルブと、
前記一次側バルブ、前記一次側排気バルブ、前記二次側バルブ及び前記二次側排気バルブの開度を独立して制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記一次側バルブ及び前記二次側バルブを開放し、かつ前記一次側排気バルブ及び前記二次側排気バルブを閉塞することで前記処理チャンバ内へガスを供給する工程と、
前記一次側バルブ及び前記二次側バルブを閉塞し、かつ前記一次側排気バルブ及び前記二次側排気バルブを開放することで前記ガス供給流路の内部を排気する工程と、を交互に繰り返し実行する制御と、
前記ガス供給流路の内部の排気に際して、当該ガス供給流路の内部に前記ガスが少なくとも残留するように、前記一次側排気機構及び前記二次側排気機構を動作させる制御と、を実行し、
排気後の前記ガス供給流路の内部圧力は１００Ｔｏｒｒ以下である、ガス制御システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ガス供給システム、ガス制御システム、プラズマ処理装置及びガス制御方法に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ガス供給ラインに設けられた圧力制御式流量計と、前記ガス供給ラインの前記圧力制御式流量計よりも上流側に設けられた第１のバルブと、前記ガス供給ラインの前記圧力制御式流量計よりも下流側に設けられた第２のバルブと、を用いたガス供給制御方法が開示されている。また、特許文献１に記載の圧力制御式流量計は、一例として、第１のバルブと第２のバルブとに接続されるコントロールバルブと、コントロールバルブと第２のバルブとの間に設けられるオリフィスと、を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－２０１５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示にかかる技術は、処理チャンバ内に供給するガスの流量を制御する流量制御器の内部から、適切にガスを排気する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様は、処理チャンバ内にガスを供給するガス供給システムであって、前記処理チャンバに対して独立してガスを供給可能に構成される複数のガス供給流路と、複数の前記ガス供給流路のそれぞれに配置される流量制御器と、前記ガス供給流路における前記流量制御器の上流側に配置される一次側バルブと、前記ガス供給流路における前記流量制御器と前記一次側バルブとの間で分岐して一次側排気機構に接続される一次側ガス排気流路と、前記一次側ガス排気流路に配置される一次側排気バルブと、前記ガス供給流路における前記流量制御器の下流側に配置される二次側バルブと、前記ガス供給流路における前記流量制御器と前記二次側バルブとの間で分岐して二次側排気機構に接続される二次側ガス排気流路と、前記二次側ガス排気流路に配置される二次側排気バルブと、を有し、前記流量制御器は、前記一次側バルブと前記二次側バルブとに接続されるコントロールバルブと、前記コントロールバルブと前記二次側バルブとの間に配置される制御側オリフィスと、を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、処理チャンバ内に供給するガスの流量を制御する流量制御器の内部から、適切にガスを排気することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
処理開始時におけるスパイクの発生の様子を示すグラフである。
処理終了時におけるガス立下りの悪化の様子を示すグラフである。
実施形態にかかるプラズマ処理システムの構成例を示す説明図である。
実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成例を示す断面図である。
実施形態にかかるガス供給部の構成例を示す系統図である。
ガス供給部の他の構成例を示す説明図である。
ガス供給部の他の構成例を示す説明図である。
第１の実施形態にかかる基板処理における流量制御器内の様子を模式的に示す説明図である。
第１の実施形態にかかる基板処理における流量制御器内の圧力を示すグラフである。
第１の実施形態にかかる基板処理における各種部材の動作タイミングを示す説明図である。
他の実施形態にかかる基板処理における流量制御器内の様子を模式的に示す説明図である。
第１の実施形態にかかる処理開始時のチャンバ内の様子を示すグラフである。
流量制御器内の真空引き時間と内部圧力の関係を示すグラフである。
流量制御器内の真空引き時間とプラズマ処理チャンバの内部圧力の関係を示すグラフである。
他の実施形態にかかる基板処理における流量制御器内の様子を模式的に示す説明図である。
ガス供給部の他の構成例を示す説明図である。
他の実施形態にかかる基板処理における流量制御器内の様子を模式的に示す説明図である。
ガス供給部の他の構成例を示す説明図である。
第２の実施形態にかかる基板処理における各種部材の動作タイミングを示す説明図である。
第２の実施形態にかかる基板処理における流量制御器内の様子を模式的に示す説明図である。
他の実施形態にかかる基板処理における各種部材の動作タイミングを示す説明図である。
他の実施形態にかかる基板処理における流量制御器内の様子を模式的に示す説明図である。
ガス供給部の他の構成例を示す説明図である。
第２の実施形態にかかる制御方法の効果を示すグラフである。
ガス供給部の他の構成例を示す説明図である。
本実施形態にかかるプロセスを制御する制御部として機能するコンピュータベースシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
半導体デバイスの製造プロセスにおいては、チャンバの内部空間に配置された半導体基板（以下、「ウェハ」という。）に対して、所望のガス雰囲気下でエッチング処理、成膜処理、クリーニング処理等の各種ガス処理が行われる。これらガス処理においては、処理対象のウェハに対して所望のガス処理結果を得るため、チャンバの内部空間に供給されるガスの流量を精密に制御することが重要になる。
【０００９】
特許文献１には、チャンバの内部空間に供給されるガスの流量を制御する圧力制御式流量計を用いたガス供給制御方法が開示されている。特許文献１に記載のガス供給制御方法によれば、一例として、圧力制御式流量計の上流側及び下流側にそれぞれ設けられた第１のバルブと第２のバルブの開閉を制御することで、チャンバの内部空間に対するガスの供給と停止を繰り返し、ウェハに対するエッチングプロセスとデポジションプロセスとを交互に実行する。
【００１０】
ところで、上述のエッチングプロセスとデポジションプロセスとの間、すなわちチャンバの内部空間に対するガスの供給が停止されている間には、次のプロセスにおいてチャンバの内部空間にガスを適切に供給するため、ガスの供給流路（圧力制御式流量計）内の真空引きが行われる。ガスの供給流路内の真空引きは、例えば圧力制御式流量計が備えるオリフィスと第１のバルブとの間に接続された真空引きライン（特許文献１を参照：Ｔｙｐｅ１）や、チャンバの下流側に接続された排気ライン（Ｔｙｐｅ２）を用いて行われる。
（【００１１】以降は省略されています）

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