特許 6647905 真空処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6647905

(24)【登録日】2020年1月17日

(45)【発行日】2020年2月14日

(54)【発明の名称】真空処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20200203BHJP

   G01F 25/00 20060101ALI20200203BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101G

   G01F25/00 L

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-27797(P2016-27797)

(22)【出願日】2016年2月17日

(65)【公開番号】特開2017-147319(P2017-147319A)

(43)【公開日】2017年8月24日

【審査請求日】2019年1月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】橋本 尊久

(72)【発明者】

【氏名】小川 恵太郎

(72)【発明者】

【氏名】磯崎 真一

(72)【発明者】

【氏名】酒井 洋輔

【審査官】 宇多川 勉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０３２９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０１２８７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｇ０１Ｆ ２５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空容器の内部に配置され内側でウエハが処理される処理室と、前記真空容器に連結さ
れ前記処理室の内部を排気して減圧するための真空ポンプと、前記処理室の内部に供給さ
れる処理ガスの流量を調節する調節器と、前記調節器に接続された流量検定器と、前記真
空ポンプと前記処理室との間を連結する第１排気配管と、前記第１排気配管と前記流量検
定器との間に配置されて前記第１排気配管との接続部で接続され前記調節器により調節さ
れるガスの流量の検定用のガスが排気される第２排気配管とを備え、
前記検定の開始に際して、前記第２排気配管から前記第１排気配管との接続部を介して前記真空ポンプにより排気される前記検定用のガスの前記流量検定器から前記真空ポンプまでの間の圧力損失の大きさが、前記流量検定器内の前記検定用のガスの圧力値と前記真空ポンプの入口の圧力値との差より小さいことを特徴とする真空処理装置。

【請求項2】

請求項１記載の真空処理装置であって、
前記第１排気配管における前記接続部の前記処理室に近い側に配置され前記第１排気配
管の内部の圧力を検知する検知器と、前記検知器の検知結果を用いて前記検定の停止を判
定する制御器とを備えたことを特徴とする真空処理装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の真空処理装置であって、
前記流量検定器は、前記第２排気配管における前記検定で用いるガスの流れを開閉する
２つのバルブと、前記２つのバルブの間に配置され前記検定で用いるガスが内部に溜めら
れるチャンバーとを備え、
前記検定の開始は、前記チャンバーの内部の圧力または前記チャンバーの内部へ流入す
るガスの流量の検出結果を用いて決定されるものであることを特徴とする真空処理装置。

【請求項4】

請求項３に記載の真空処理装置であって、
前記検定の際に前記チャンバーが前記真空ポンプの入口と連通した状態で前記チャンバ
ーの内部の圧力が前記所定の圧力値より小さな値で予め定められた期間に許容された範囲
内の値にされた後に前記検定が開始されるものであることを特徴とする真空処理装置。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか一項に記載の真空処理装置であって、
前記接続部は、前記処理室よりも前記真空ポンプの近くに配置されていることを特徴と
する真空処理装置。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれか一項に記載の真空処理装置であって、
前記第１排気配管は、前記第２排気配管よりも径が大きいことを特徴とする真空処理装
置。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれか一項に記載の真空処理装置であって、
前記真空処理装置はプラズマ処理装置であることを特徴とする真空処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造において、真空処理装置、例えば、真空容器内部の処理室内に配置された半導体ウエハ等の試料を当該処理室内に形成したプラズマを用いてエッチング処理するプラズマエッチング処理装置が用いられている。このようなプラズマエッチング処理装置では、処理室内部と連通して配置されたターボ分子ポンプ及び粗引きポンプを有する排気装置と処理室とが連結され、排気されることで所定の真空度まで減圧した処理室内に単一または複数種類の物質から構成されたガスを供給して、高周波電力による電界と磁界とを処理室内部に供給することで当該電界と磁界との相互作用によりガスの原子または分子を励起してプラズマ状態にして、処理室内部のプラズマが形成される空間の下方に配置された試料台上面に載せられたウエハの表面に予め形成されて配置された樹脂製（レジスト）マスクを含む複数の膜層を有する処理対象の膜構造の処理対象の膜層とプラズマとを相互作用させて、所望の量だけのエッチング処理が実施される。

【0003】

このようなプラズマエッチング処理装置に代表される真空処理装置では、所望の範囲内の値のガスの流量または速度で処理室内にガスを供給するために、ガスの供給経路上にその流量または速度を調節する流量調節器（Mass Flow Controller、以下、「ＭＦＣ」と呼称する）を配置して、これにより調節されたガスを処理室内に供給するものが一般的である。
一方で、このようなＭＦＣは長期間にわたり使用されると、そのガスの流量の調節が所期のものからずれて所望の値と異なる流量または速度でガスが供給されてしまう。

【0004】

このような流量や速度の所期の値からのずれが大きくなると、当該値で供給されることを前提としてその条件が設定されて処理室内でプラズマが形成されて実施されるウエハの処理においても実際のものと所期のものとの間のズレが大きくなってしまう。その結果、処理後のウエハ上の膜構造の加工形状が許容範囲を超えてしまい製品である半導体デバイスの性能を損ない歩留まりを損なってしまう虞が有った。このような課題を解決するため、従来からＭＦＣについて所定の間隔でその性能や動作の検定が実施されてきた。

【0005】

このような従来技術の例としては、特開２００６−１２８７２号公報（特許文献１）があげられる。本特許文献１には、ガスを供給する経路においてその経路上に流量調節器及びその下流側（処理室に近い側）の箇所で真空ポンプに連結された分岐配管へ分岐する分岐部と分岐配管上に配置されて当該分岐配管の流量を検出する流量検出器とを備え、分岐配管に流量調節器において流量を調節したガスを通流させて、流量検出器内の複数の圧力検出器の各々で検出した値の差から流量を検出して流量調節器による流量の調節を検定する基板処理装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６−１２８７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

発明者等が上記従来技術について検討した結果、次の点について十分に考慮されていないため問題が生じる恐れのあることが分かった。

【0008】

すなわち、上記従来技術を適用したプラズマ処理装置では、処理室内に供給されるガスとして可燃性や腐食性を有したガスを用いることがあるが、このようなガスが処理室から外部に排出される際に混合してしまうことを回避するため、通常は、プラズマ処理装置のガスの排気用の経路は粗引きポンプ等の真空ポンプに連結されて常時排気されている。
また、このような従来技術では、通常、排気経路上で圧力が検出されて、当該圧力が許容範囲を超えたことが検知された場合は、当該経路を閉じて処理室からのガスの排出を停止するとともに処理室へのガスの供給も停止させる構成、例えば、このような動作をするバルブと制御装置との組合せを含むインターロックが配置されている。

【0009】

このようなプラズマ処理装置でＭＦＣ流量検定器を用いてＭＦＣの流量検定を実施する場合、流量検定時にＭＦＣ流量検定器内の処理ガスが一気に前述の排気ラインに流れ込んでしまうため、圧力計が設定値より高い圧力を検知し、バルブが閉じ処理ガスの供給が停止される。これによりＭＦＣ流量検定が実施出来ないという問題が発生する。

【0010】

本発明の目的は、真空容器内に処理ガスを供給するためのＭＦＣの流量検定が確実に実施され、均一で再現性の高い処理が可能な真空処理装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するための一実施形態として、真空容器の内部に配置され内側でウエハが処理される処理室と、前記真空容器に連結され前記処理室の内部を排気して減圧するための真空ポンプと、前記処理室の内部に供給される処理ガスの流量を調節する調節器と、前記調節器に接続された流量検定器と、前記真空ポンプと前記処理室との間を連結する第１排気配管と、前記第１排気配管と前記流量検定器との間に配置されて前記第１排気配管との接続部で接続され前記調節器により調節されるガスの流量の検定用のガスが排気される第２排気配管とを備え、
前記検定の開始に際して、前記第２排気配管から前記第１排気配管との接続部を介して前記真空ポンプにより排気される前記検定用のガスの前記流量検定器から前記真空ポンプまでの間の圧力損失の大きさが、前記流量検定器内の前記検定用のガスの圧力値と前記真空ポンプの入口の圧力値との差より小さいことを特徴とする真空処理装置とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、ＭＦＣの流量検定を正確に実施することができ、真空容器内に安定して処理ガスを供給できるため、均一で再現性の高い処理が可能なプラズマ処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1A】本発明の実施例に係る真空処理装置（プラズマ処理装置）の構成の概略を示す模式正面縦断面図である。

【図1B】本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を示す模式側面断面図である。

【図2】本発明の実施例に係るプラズマ処理装置のＭＦＣの配管構成の概略を模式的に示す断面図である。

【図3】図２に示すＭＦＣ流量検定器の構成の概略を模式的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の実施例について、以下図面を用いて説明する。

【実施例】

【0015】

本発明の実施例について図１Ａ、図１Ｂ、図２及び図３を用いて以下説明する。

【0016】

図１Ａと図１Ｂは、本発明の実施例に係る真空処理装置の一例であるプラズマ処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。図１Ａは、プラズマ処理装置の正面図を、図１Ｂは側面図を示している。

【0017】

図１Ａや図１Ｂに示すプラズマ処理装置は、大きく分けて真空容器１００と、その上方に配置され真空容器１００内部に供給されるガスを励起してプラズマを生成するための電界または磁界を形成する励振部と、真空容器１００の底面に連結されてその下方に配置され真空容器１００内を所定の高い真空度にするためのターボ分子ポンプ１０６等の排気部とを備えている。

【0018】

真空容器１００上方の励振部には、真空容器１００内の空間に供給される磁界を形成する複数巻きのソレノイドコイル１０１とこれと磁気的に結合されたヨークと、真空容器１００に導入される電界を形成するための高周波の電力が供給される円板形状を有したアンテナ１０３が配置されている。アンテナ１０３には、高周波の電力を形成する高周波電源１０５が、整合器１０４を介して接続されている。

【0019】

本実施例において、真空容器１００はプラズマ処理装置の底部を構成して内部に電源とその制御装置が配置されたベッド部１２０の上方に配置されている。装置架台１０７は、ベッド部１２０の平坦で使用者がその上に載ることが可能な上面の上方に配置された複数本の柱状の部材であり、真空容器１００はその底面がこれらの上端に接続されて位置が固定されている。

【0020】

さらに、ＭＦＣ本体やその内部を流れるガスの流用を検定するＭＦＣ流量検定器とが内部に配置された箱状の容器であるＭＦＣボックス１１２も、ベッド部１２０の上に載せられて装置架台１０７に接続されて位置が固定されている。ＭＦＣボックス１１２には複数のＭＦＣが配置され、これらのＭＦＣは真空容器１００内に配置されプラズマが形成されて内部に配置されたウエハが処理される処理室にプラズマを形成するために供給される処理ガスが内部を通流する処理ガス供給配管１１３及びＭＦＣの動作の検定に使用したガスが内部を通流して排気されるＭＦＣ検定ガス排気配管１１１が接続されている。

【0021】

排気部を構成する排気ポンプの１つであるターボ分子ポンプ１０６は、ベッド部上方の真空容器１００の底面下方の空間に配置され、その入口が真空容器１００の底面に排気用の経路を介してこれと連結されている。真空容器１００の底面には図示しないに内部の空間の排気用の開口が配置され、当該開口とターボ分子ポンプ１０６の入口とは排気経路を挟んで連通されて、当該開口を通って処理室から排出された処理ガスやプラズマや処理に伴って形成された反応生成物の粒子がターボ分子ポンプ１０６の入口に流入するように構成されている。

【0022】

ターボ分子ポンプ１０６の排気口は排気配管１０９と連結され内部同士が連通するように接続され、排気配管１０９にはＭＦＣ検定ガス排気配管１１１のガスの排出側の端部が接続され、排気配管１０９とＭＦＣとが連通可能に構成されている。さらに、排気配管１０９の排気の流れ方向下流側の端部はロータリーポンプ等の粗引きポンプ１１０が接続されている。また、本実施例の排気配管１０９上には内部の圧力を検知する圧力計１０８が備えられている。

【0023】

圧力計１０８は図示しない制御装置と電気信号を通信可能に接続されている。圧力計１０８からの圧力を示す検知信号は制御装置に向けて送信され、制御装置において排気配管１０９内で可燃性ガス等の危険なガスが混ざり合わないように常に排気されていることが判定され検出される。

【0024】

制御装置は、圧力計１０８から受信した信号から排気配管１０９内の圧力が設定した許容範囲を超えたことが検出されると、プラズマ処理装置の複数の箇所の配置された複数のガス用の配管を開閉するための図示しないバルブを閉じるようにこれらに指令信号を発信して処理ガスの真空容器１００内部への供給を強制的に停止させる。そして、このことにより排気配管１０９の内部での処理ガスが混合されることを抑制するインターロックを作動させる機能を備えている。

【0025】

真空容器１００は円筒形状を有したアルミやステンレス等の金属製の容器であって、その内部に円筒形を有した空間であってプラズマが形成され処理対象のウエハが処理される処理室を備えている。処理室内のプラズマが形成される空間の下方にはウエハがその上面に載せられる円筒形を有した試料台１０２が配置され、実質的に円形を有した当該上面とアンテナ１０３の円形の下面とは対向して配置されている。

【0026】

アンテナ１０３の下面の下方には、処理室の天井面の中央部を構成してアルミナあるいはシリコンまたはその化合物等の誘電体製の図示しない円板が配置されている。また、当該円板の中央部には処理ガス供給配管１１３（図１Ｂ）を通りＭＦＣにより流量または速度が処理に適した範囲内の値に調節されて供給された処理用のガスが通って処理室内に導入される複数の導入孔が配置されている。

【0027】

また、試料台１０２は図上処理室の底面に接続されて配置されているが、本実施例はこのような構成に限定される必要はなく、試料台１０２と処理室の底面との間に空間が形成されるように試料台１０２が処理室内の上下方向について中間の位置に保持される構成を備えても良い。この場合には、処理室内のガスやプラズマ、反応生成物等の粒子が排出される円形の排気用の開口の中心の軸と、円筒形を有した試料台１０２および円板状のアンテナ１０３の中心の軸とを合致させるか、合致していると見做せる程度に近似した位置となるように配置され、試料台１０２の上方のプラズマや処理ガス、反応生成物の粒子が試料台１０２の周囲を通って底面中央の排気用の開口に流入するように構成する。これにより、試料台１０２の上面及び周囲において、ガスや粒子の流れの速度や流量の分布の周方向のバラつきが抑制される。

【0028】

このようなプラズマ処理装置において、真空容器１００の側壁に連結された図示しない別の真空容器であってその内部の空間で処理対象のウエハが搬送される真空搬送容器内部の当該搬送用の空間である減圧された真空搬送室内を図示しないロボットアーム等の搬送装置のアーム先端部に載せられて、真空容器１００内の処理室と真空搬送室との間を連通する通路であるゲート内を通り処理室内搬送されたウエハは、試料台１０２の実質的に円形を有した上面に載置される。ゲートが図示しないバルブにより気密に閉塞された後当該上面を構成する誘電体製の膜または板の内部に配置された膜状の電極に供給された直流電力により形成された電荷による静電気力を用いてウエハが当該誘電体製の膜上に吸着されて保持され、その後、ＭＦＣボックス１１２内に配置された少なくとも１つのＭＦＣにより流量または速度を適切に調節された処理ガスが処理ガス供給配管１１３を通流して、アンテナ１０３とその下方の誘電体製の円板との間の隙間に供給され、当該円板中央部下面に配置された導入孔を通り真空容器１００内に均等に供給される。

【0029】

試料台１０２上面下方の処理室の排気用の開口から排出されターボ分子ポンプ１０６の入り口に流入するガス等の粒子の排気の流量または速度は、図示しないバルブによる当該開口の流路の面積の増減の調節により調節される。処理室へ供給される処理用ガスの流量または速度と排気用の開口からのガスの排出の流量または速度とのバランスにより、処理室内の圧力がウエハの処理に適した範囲内の値に調節される。この状態で、ソレノイドコイル１０１に供給された直流電力によって形成された磁界と高周波電源１０５から出力されて整合器１０４を介して導体製のアンテナ１０３に供給された高周波電力によって生成された高周波の電界が処理室内に供給され、これらの相互作用により処理ガスの原子または分子が励起されてウエハ上方の処理室内の空間にプラズマが形成される。

【0030】

この状態で、試料台１０２内に配置された図示しない円板または円筒形を有した金属製の部材に、図示しない高周波電源１０５と異なる周波数の高周波電力を出力する電源から電力が供給され、ウエハ上方にプラズマの電位との電位差に応じたバイアス電位が形成されて、ウエハの表面に予め配置されたマスク層と処理対象の膜層とを含む複数の膜層により構成された膜構造の処理対象の膜層の処理が実施される。なお、ウエハの処理中にはウエハと試料台１０２上面の誘電体膜との間の隙間にＨｅ等の熱伝達性を有するガスが供給されて、試料台１０２とウエハとの間の熱伝達を促進してウエハの温度が処理に適した所定の許容範囲になるように調節される。

【0031】

ウエハの処理の終点が図示しない終点判定装置からの出力を受信した制御装置により検出されると、バイアス電位の形成が停止されるとともにプラズマの形成が停止されてウエハの処理が停止される。その後、処理済みのウエハは、静電気力による吸着が解除されて、ゲートを閉じていたバルブが開放されて処理室内にアームを伸長させて先端を進入させたロボットアームの当該先端に受け渡されて当該アームの収縮によって処理室外に搬出される。別の未処理のウエハが在る場合には、上記と同様に処理室内に搬入されて処理が実施される。

【0032】

所定の枚数のウエハ各々について上記のようなウエハの処理を実施した後に、制御装置からの指令信号に基づいて、プラズマ処理装置はウエハの処理を一時的に休止して保守、点検の動作を実施する。このような動作として、例えば、処理室を含む真空容器１００内部を大気圧かこれと見做せる程度に近似した圧力まで増大させた後、内部を開放して試料台１０２等の処理室内の部材の表面の清掃や部品の交換を実施する。

【0033】

このような保守、点検の動作の一部として、本実施例では、ＭＦＣの流量の検定が実施される。本実施例に係るプラズマ処理装置が実施するＭＦＣの流量を検定する動作について、図２及び図３を用いて説明する。

【0034】

図２は、図１Ａや図１Ｂに示すプラズマ処理装置におけるＭＦＣの配管構成の概略を模式的に示す図である。図３は、図２に示すＭＦＣ流量検定器２００の構成の概略を模式的に示す図面である。

【0035】

本実施例では、図２に示すように、ＭＦＣボックス１１２内には、真空容器１００の処理室内に処理用ガスとして供給される複数種類のガスの各々に対応して、ＭＦＣ ２０１を備えた複数本のガス配管が配置されている。これら各々のガス配管は、各々のガスが貯留された貯留部等のガス源（ガス供給元）２０２に連結されるとともにガスの流れ方向についてＭＦＣの下流側の箇所で合流して１本の処理用ガス配管に纏められている。

【0036】

合流して１本に纏められた配管は処理ガス供給配管１１３に接続される。ガス源２０２からの各々の種類のガスはガス配管を通流してこのガス配管上のＭＦＣ２０１により、処理に適した流量または速度に調節された後、合流して所定の組成にされた処理用ガスとして処理ガス供給配管１１３内を通して処理室に供給される。

【0037】

また、各々のガス配管は、ＭＦＣボックス１１２内の複数のＭＦＣ２０１の下流側において処理ガス用の合流部とは異なる箇所の別の合流部において合流して１本に纏められている。この別の合流部で纏められた配管は、ＭＦＣボックス１１２内においてＭＦＣの流量を検定するためのＭＦＣ流量検定器２００に接続されている。

【0038】

ＭＦＣ流量検定器２００はガスの流れ方向下流側においてＭＦＣ検定ガス排気配管１１１に接続されており、別の合流部を介して流れるＭＦＣからのガスは流量の検定に使用された後にＭＦＣ検定ガス排気配管１１１を通してプラズマ処理装置外部へ或いはこれが設置されたクリーンルーム等の建屋の外部に排気される。

【0039】

図３に示すように、ＭＦＣ流量検定器２００は、容器の内部に、ガスの流れ方向上流側で別の合流部からのガス配管に連結され下流側でＭＦＣ検定ガス排気配管１１１に連結された流量検定チャンバー３０１と、この流量検定チャンバー３０１に接続され流量検定時に圧力を測定する流量検定用圧力計３０２とを備えている。さらに、同容器内部には、流量検定チャンバー３０１のガスの流れ方向上下流側において別の合流部からのガス配管及びＭＦＣ検定ガス排気配管１１１との間のガス配管上には、それぞれ一次側バルブ３００および二次側バルブ３０３が備えられている。

【0040】

このようなＭＦＣ流量検定器２００を用いてＭＦＣ２０１の流量の検定がされる場合には、まず制御装置からの指令信号に基づいて、ＭＦＣ流量検定器２００内に備えられている流量検定器一次側バルブ３００、流量検定器二次側バルブ３０３の２つのバルブが開にされる。次に、この状態で流量を検定したいＭＦＣ２０１に、これ対応する１つの種類の処理用ガスを所定の流量で流すように指令信号が発信される。

【0041】

当該１つの種類の処理用ガスは、流量検定チャンバー３０１内の圧力が予め設定された測定開始圧力Ｐ０以下で安定したことがＭＦＣ流量検定器２００の流量検定用圧力計３０２からの出力が用いられて制御装置において検出されるまで、ＭＦＣ２０１を通して流されてＭＦＣ検定ガス排気配管１１１から排気され続ける。流量検定チャンバー３０１内の圧力の安定は、圧力値の変動が予め定められた期間の間に所定の許容される範囲内であるか否かが流量検定用圧力計３０２により検知された結果の出力から制御装置により検出されて判定される。

【0042】

検定の対象に係る処理ガスのＭＦＣ流量検定器２００の流量検定チャンバー３０１内の圧力が測定開始圧力Ｐ０以下で安定したことが検出されると、制御装置からの指令信号に応じて、当該処理ガスが流されたままでＭＦＣ流量検定器２００内の流量検定器二次側バルブ３０３のみが閉塞され流量検定チャンバーからの処理用ガスの排出が停止される。このため、流量検定チャンバー３０１内には当該処理ガスが溜められることになり当該チャンバー内の圧力が上昇する。

【0043】

この際の圧力の変化は測定開始圧力Ｐ０から流量検定用圧力計３０２からの出力により検出され、この出力を受信した制御装置では、流量検定チャンバー３０１内での圧力の変化と時間の変化との関係を用いて、ＭＦＣ２０１の流量が算出される。制御装置は、このような算出を行なうための図示していない演算器と算出に用いられる手順とアルゴリズムが記載されたソフトウエアが記憶された記憶装置とを備えている。

【0044】

ＭＦＣ２０１の流量が算出された後、制御装置はＭＦＣ流量検定器２００内の流量検定器二次側バルブ３０３を開放する指令信号を発信し、検定に使用した処理ガスがＭＦＣ検定ガス排気配管１１１を介して排気される。その後、さらに別の流量にてＭＦＣ流量検定を実施する場合は、ＭＦＣ２０１流量が変更されて上記と同様の動作が繰り返される。

【0045】

本実施例において、流量検定チャンバー３０１内の圧力が測定開始圧力Ｐ０以下で安定するのを待つ理由は、流量検定チャンバー３０１内に処理ガスを流し始めた直後はバルブ動作等の影響で処理ガスの供給圧力が不安定となり、この状態では正確な流量検定ができないためである。そのため、まずは処理ガスの供給圧力が測定開始圧力Ｐ０以下で安定するのを待つこととしている。なお、測定開始圧力Ｐ０からの圧力上昇値が大きい方が、より良い検定精度が得られるため、処理ガスの供給圧力と装置の排気能力を考慮して、測定開始圧力Ｐ０は極力低く設定した方が良い。

【0046】

前述したＭＦＣ２０１の流量検定においては、流量検定チャンバー３０１内の処理ガスを排気する際に、流量検定チャンバー３０１内に溜まっていた処理ガスが一気にＭＦＣ検定ガス排気配管１１１に流れ込む虞がある。この場合には、圧力計１０８（図２）が設定圧力を超えた圧力を検知してしまい、インターロックが作動してＭＦＣ２０１の流量検定が中断されてしまう。このことを抑制するため、本実施例ではＭＦＣ検定ガス排気配管１１１の排気配管１０９に接続される箇所は、当該排気配管１０９上の内側を流れるガスの流れ方向について圧力計１０８よりも下流側であって粗引きポンプ１１０の入口により近い位置にされている。

【0047】

なお、ＭＦＣ検定ガス排気配管１１１の接続位置Ａと圧力計１０８との間のガス配管上の距離Ｌ１は、当該距離Ｌ１の排気配管１０９内部の容積が流量検定チャンバー３０１の容積より大きくなるような値とすることが望ましい。ＭＦＣ２０１の検定中には、流量検定チャンバー３０１にその内部の容積分の処理ガスが封入されている。この流量検定チャンバー３０１の容積以上の容積がＭＦＣ検定ガス排気配管１１１の接続位置Ａと圧力計１０８との間の排気配管１０９を含む配管の内部にあれば、圧力計１０８に処理ガスが流れ込むことを抑制できる。

【0048】

また、ＭＦＣ検定ガス排気配管１１１の接続位置Ａは下流の粗引きポンプ１１０により近い方が、ＭＦＣ２０１の流量検定の際に処理ガスが排気ポンプ１１０にて排気されやすくなる。これにより、圧力計１０８によってＭＦＣ検定ガス排気配管１１１内の圧力が所定の許容される上限を超えたことが検知されることが抑制されＭＦＣ２０１の流量検定が中断されることが低減される。このため、プラズマ処理装置の保守、点検の作業の時間が低減され装置全体としての処理の効率が向上する。

【0049】

一方で、図２に示すＭＦＣ検定ガス排気配管１１１の長さＬ２（ａ）＋Ｌ２（ｂ）＋Ｌ２（c）＋Ｌ２（ｄ）（以下、Ｌ２とする）或いはＭＦＣ検定ガス排気配管１１１と排気配管１０９との接続部Ａから粗引きポンプ１１０入口までの長さＬ３（ａ）＋Ｌ３（ｂ）（同Ｌ３）が必要以上に大き過ぎる場合には、ＭＦＣ検定ガス排気配管１１１から接続部Ａを流れるガスの圧力損失も必要以上に大きくなってしまう。ＭＦＣ検定ガス排気配管１１１の圧力損失が大き過ぎる場合には、上記したＭＦＣ２０１の流量検定を開始後に流量検定チャンバー３０１内の圧力が測定開始圧力Ｐ０以下になり安定するまで処理ガスを流し続ける工程において、処理ガスが排気ポンプ１１０によって十分に排気されず、この結果流量検定チャンバー３０１の圧力が測定開始圧力Ｐ０以下にならないため流量検定ができない、もしくは流量検定チャンバー３０１内の圧力が安定しない状態が長期間継続してしまう。この様な状態でＭＦＣ２０１の流量検定を実施すると、検定により検出された結果としての流量と実際のものとのズレが許容される範囲を超えて大きくなって検定精度が悪くなってしまう、或いはその検定の結果の再現性も損なわれてしまうという問題が生じる。

【0050】

そこで本実施例においてＭＦＣ検定ガス排気配管１１１の長さＬ２は、ＭＦＣ流量検定器２００から排気配管１０９との接続部ＡまでのＭＦＣ検定ガス排気配管１１１及び接続部Ａから粗引き気ポンプ１１０までの排気配管１０９の箇所、即ちＭＦＣ流量検定器２００から粗引きポンプ１１０の入り口までのＭＦＣ２０１流量検定に用いられるガスの排気の経路における当該ガスの圧力損失の合計が、測定開始圧力Ｐ０よりも小さくなるようにされている。

【0051】

つまり、ＭＦＣ流量検定器２００から排気配管１０９との接続部ＡまでのＭＦＣ検定ガス排気配管１１１の長さＬ２及び当該接続部Ａから粗引きポンプ１１０の入口までの排気配管１０９の長さＬ３との和Ｌ２＋Ｌ３または接続部Ａの位置を、特に、排気配管１０９の流れ方向の軸に垂直な面上の方向についての径はＭＦＣ検定ガス排気配管１１１の径よりも十分に大きいものが一般的であってこのような場合に排気配管１０９長さＬ３での圧力損失はＭＦＣ検定ガス排気配管１１１の長さＬ２での圧力損失に対して影響が無視できる程度のものである場合には長さＬ２を、適切に選択して実現することにより、当該長さＬ２＋Ｌ３あるいはＬ２に対応する配管の部分における排気の圧力損失の大きさを検定のための測定を開始する圧力Ｐ０と真空ポンプ１１０入口の圧力値との差、或いは粗引きポンプ１１０入口圧力が圧力Ｐ０と比べ無視出来る程度に小さい場合には圧力値Ｐ０よりも小さくされている。

【0052】

このような構成により、上記実施例では、流量検定チャンバー３０１の内部の圧力を安定させ、あるいはより短い時間で安定にすることができ、検定の精度を高く実現することができる。また、このような検定の再現性が向上し、このことによりＭＦＣによって処理室への供給が調節される処理ガスの流量の精度が向上され、均一且つ再現性の高い処理を実施できるプラズマ処理装置またはその検定の方法が実現される。

【0053】

以上、本実施例によれば、真空容器内に処理ガスを供給するためのＭＦＣの流量検定が確実に実施され、均一で再現性の高い処理が可能な真空処理装置を提供することができる。

【0054】

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある構成の一部を他の構成に置き換えることも可能であり、また、ある構成に他の構成を加えることも可能である。

【符号の説明】

【0055】

１００…真空容器、１０１…ソレノイドコイル、１０２…試料台、１０３…アンテナ、１０４…整合器、１０５…高周波電源、１０６…ターボ分子ポンプ、１０７…装置架台、１０８…圧力計、１０９…排気配管(第１排気配管)、１１０…粗引きポンプ（真空ポンプ）、１１１…ＭＦＣ検定ガス排気配管(第２排気配管)、１１２…ＭＦＣボックス、１１３…処理ガス供給配管、１２０…ベッド部、２００…ＭＦＣ流量検定器、２０１…ＭＦＣ、２０２…ガス源、３００…流量検定器一次側バルブ、３０１…流量検定チャンバー、３０２…流量検定用圧力計、３０３…流量検定器二次側バルブ。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】