特開 2022-154410 真空処理方法及び真空処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022154410

(43)【公開日】2022-10-13

(54)【発明の名称】真空処理方法及び真空処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20221005BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20221005BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20221005BHJP

   C23C 16/50 20060101ALI20221005BHJP

   C23C 16/52 20060101ALI20221005BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101B

H01L21/205

H05H1/46 M

C23C16/50

C23C16/52

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021057438

(22)【出願日】2021-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000231464

【氏名又は名称】株式会社アルバック

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100196575

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 満

(74)【代理人】

【識別番号】100168181

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲平

(74)【代理人】

【識別番号】100144211

【弁理士】

【氏名又は名称】日比野 幸信

(72)【発明者】

【氏名】作石 敏幸

(72)【発明者】

【氏名】大竹 文人

(72)【発明者】

【氏名】中村 敏幸

【テーマコード（参考）】

2G084

4K030

5F004

5F045

【Ｆターム（参考）】

2G084AA02

2G084AA05

2G084BB27

2G084CC12

2G084CC33

2G084DD02

2G084DD15

2G084DD24

2G084FF04

2G084FF15

2G084HH07

2G084HH30

2G084HH35

2G084HH52

2G084HH55

4K030CA04

4K030CA12

4K030EA04

4K030EA11

4K030FA03

4K030JA05

4K030JA09

4K030KA18

4K030KA30

4K030KA39

4K030KA41

4K030LA15

5F004AA01

5F004BA07

5F004BB13

5F004BB22

5F004BB23

5F004BB25

5F004BB26

5F004BB28

5F004BD04

5F004CA02

5F004CA05

5F004CB00

5F004DA23

5F004DA25

5F045AA08

5F045BB01

5F045DP03

5F045EF05

5F045EH14

5F045EJ02

5F045EK07

5F045EM05

5F045EM09

5F045GB06

(57)【要約】

【課題】電極間隔のばらつきが抑えられ信頼性の高い真空処理を提供する。
【解決手段】基板を支持することが可能な第１電極と、第１電極に対向する第２電極と、第１電極と上記第２電極との間に形成される空間にガスを供給するガス供給機構と、空間の圧力を検出する第１圧力計と、第１電極と上記第２電極とを収容する真空容器と、空間に導入されたガスを真空容器の外に排気する排気機構と、空間の外側であり真空容器の内部の圧力を検出する第２圧力計とを具備する真空処理装置において、空間に一定流量のガスが導入されたときの、第１圧力計によって検出される第１圧力値と第２圧力計によって検出される第２圧力値との差圧と、第１電極と上記第２電極との間の距離との相関関係が求められ、距離を目標値に設定するとき、相関関係において目標値に対応した差圧となるように距離を制御して、距離が上記目標値に合わせ込まれる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を支持することが可能な第１電極と、前記第１電極に対向する第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に形成される空間にガスを供給するガス供給機構と、前記空間の圧力を検出する第１圧力計と、前記第１電極と前記第２電極とを収容する真空容器と、前記空間に導入された前記ガスを前記真空容器の外に排気する排気機構と、前記空間の外側であり前記真空容器の内部の圧力を検出する第２圧力計とを具備する真空処理装置において、
前記空間に一定流量の前記ガスが導入されたときの、前記第１圧力計によって検出される第１圧力値と前記第２圧力計によって検出される第２圧力値との差圧と、前記第１電極と前記第２電極との間の距離との相関関係を求め、
前記距離を目標値に設定するとき、前記相関関係において前記目標値に対応した前記差圧となるように前記距離を制御して、前記距離を前記目標値に合わせ込む
真空処理方法。

【請求項2】

請求項１に記載された真空処理方法であって、
前記第１電極には、前記基板を支持する基板支持領域と、前記基板支持領域を囲み、前記基板の厚みよりも厚い第１環状部材とが設けられ、
前記第２電極には、前記空間に前記ガスを供給するガス供給領域と、前記ガス供給領域を囲み、前記第１環状部材に対向する第２環状部材とが設けられ、
前記距離として、前記第１環状部材と前記第２環状部材との間の距離を適用する
真空処理方法。

【請求項3】

請求項１または２に記載された真空処理方法であって、
前記第１電極及び第２電極の少なくともいずれかの保守点検が終了した後、前記基板に真空処理をする前に、前記距離の合わせ込みを行う
真空処理方法。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１つに記載された真空処理方法であって、
前記目標値として、５ｍｍ以下が適用される
真空処理方法。

【請求項5】

基板を支持することが可能な第１電極と、
前記第１電極に対向する第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間の距離を変更する駆動機構と、
前記第１電極と前記第２電極との間に形成される空間にガスを供給するガス供給機構と、
前記空間の圧力を検出する第１圧力計と、
前記第１電極と前記第２電極とを収容する真空容器と、
前記空間に導入された前記ガスを前記真空容器の外に排気する排気機構と、
前記空間の外側であり前記真空容器の内部の圧力を検出する第２圧力計と、
前記駆動機構を制御する制御装置と
を具備し、
前記制御装置には、前記空間に一定流量の前記ガスが導入されたときの、前記第１圧力計によって検出される第１圧力値と前記第２圧力計によって検出される第２圧力値との差圧と、前記第１電極と前記第２電極との間の距離との相関関係が記憶され、
前記制御装置は、前記距離を目標値に設定するとき、前記相関関係において前記目標値に対応した前記差圧となるように前記距離を制御して前記距離を前記目標値に合わせ込む
真空処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空処理方法及び真空処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

エッチング装置、ＣＶＤ装置等の真空処理装置の中に、容量結合型プラズマ方式の真空処理装置がある。このような装置では、無磁場で高密度プラズマを得るために、対向する電極の間隔を狭くして、対向する電極間に処理ガスを導入しながら真空処理を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１８１８４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、対向する電極間の間隔が狭くなるほど、電極間のコンダクタンスが低下する。そして、電極の間隔が狭い状態で電極間隔がばらつくと、この低コンダクタンスが起因して電極間の圧力が変動することになる。これにより、エッチング速度、成膜速度といった処理速度が変動する現象が引き起こされてしまう。

【0005】

特に、真空処理装置の大気開放、あるいは、電極等の真空処理装置のメンテナンスなどを行った後、再び真空処理を開始するときには、電極間の状態が元の状態からずれやすく、上記変動が引き起こされる可能性が高くなる。

【0006】

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、電極間隔のばらつきが抑えられ信頼性の高い真空処理方法及び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】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る真空処理方法では、
基板を支持することが可能な第１電極と、上記第１電極に対向する第２電極と、上記第１電極と上記第２電極との間に形成される空間にガスを供給するガス供給機構と、上記空間の圧力を検出する第１圧力計と、上記第１電極と上記第２電極とを収容する真空容器と、上記空間に導入された上記ガスを上記真空容器の外に排気する排気機構と、上記空間の外側であり上記真空容器の内部の圧力を検出する第２圧力計とを具備する真空処理装置において、
上記空間に一定流量の上記ガスが導入されたときの、上記第１圧力計によって検出される第１圧力値と上記第２圧力計によって検出される第２圧力値との差圧と、上記第１電極と上記第２電極との間の距離との相関関係が求められ、
上記距離を目標値に設定するとき、上記相関関係において上記目標値に対応した上記差圧となるように上記距離を制御して、上記距離が上記目標値に合わせ込まれる。

【0008】

このような真空処理方法によれば、電極間隔のばらつきが抑えられ信頼性の高い真空処理が実現する。

【0009】

上記真空処理方法においては、上記第１電極には、上記基板を支持する基板支持領域と、上記基板支持領域を囲み、上記基板の厚みよりも厚い第１環状部材とが設けられ、上記第２電極には、上記空間に上記ガスを供給するガス供給領域と、上記ガス供給領域を囲み、上記第１環状部材に対向する第２環状部材とが設けられ、上記距離として、上記第１環状部材と上記第２環状部材との間の距離を適用してもよい。

【0010】

このような真空処理方法によれば、上記距離として、第１環状部材と第２環状部材との間の距離を適用することで、電極間隔のばらつきが抑えられ信頼性の高い真空処理が実現する。

【0011】

上記真空処理方法においては、上記第１電極及び第２電極の少なくともいずれかの保守点検が終了した後、上記基板に真空処理をする前に、上記距離の合わせ込みを行ってもよい。

【0012】

このような真空処理方法によれば、保守点検が終了した後でも電極間隔のばらつきが抑えられ信頼性の高い真空処理が実現する。

【0013】

上記真空処理方法においては、上記目標値として、５ｍｍ以下が適用されてもよい。

【0014】

このような真空処理方法によれば、上記目標値として、５ｍｍ以下が適用されても、電極間隔のばらつきが抑えられ信頼性の高い真空処理が実現する。

【0015】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る真空処理装置は、基板を支持することが可能な第１電極と、上記第１電極に対向する第２電極と、上記第１電極と上記第２電極との間の距離を変更する駆動機構と、上記第１電極と上記第２電極との間に形成される空間にガスを供給するガス供給機構と、上記空間の圧力を検出する第１圧力計と、上記第１電極と上記第２電極とを収容する真空容器と、上記空間に導入された上記ガスを上記真空容器の外に排気する排気機構と、上記空間の外側であり上記真空容器の内部の圧力を検出する第２圧力計と、上記駆動機構を制御する制御装置とを具備する。
上記制御装置には、上記空間に一定流量の上記ガスが導入されたときの、上記第１圧力計によって検出される第１圧力値と上記第２圧力計によって検出される第２圧力値との差圧と、上記第１電極と上記第２電極との間の距離との相関関係が記憶され、
上記制御装置は、上記距離を目標値に設定するとき、上記相関関係において上記目標値に対応した上記差圧となるように上記距離を制御して上記距離を上記目標値に合わせ込む。

【0016】

このような真空処理装置によれば、電極間隔のばらつきが抑えられ信頼性の高い真空処理が実現する。

【発明の効果】

【0017】

以上述べたように、本発明によれば、電極間隔のばらつきが抑えられ信頼性の高い真空処理方法及び真空処理装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図（ａ）は、本実施形態に係る真空処理装置の概要を示す模式的断面図である。図（ｂ）は、真空処理装置の電極間部分の概要を示す模式的断面図である。

【図2】図（ａ）は、基板が静電チャックに載置されていない状態での、距離ｄ１と差圧ΔＰとの関係を示すグラフである。図（ｂ）は、距離ｄ１の誤差（μｍ）と、エッチングレートの変化量（％）との関係を示すグラフである。

【図3】本実施形態に係る距離ｄ１を目標値に合わせ込む方法を示す概略図である。

【図4】本実施形態の真空処理方法を示すフローである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、ＸＹＺ軸座標が導入される場合がある。また、同一の部材または同一の機能を有する部材には同一の符号を付す場合があり、その部材を説明した後には適宜説明を省略する場合がある。また、以下に示す数値は例示であり、この例に限らない。

【0020】

図１（ａ）は、本実施形態に係る真空処理装置の概要を示す模式的断面図である。図１（ｂ）は、真空処理装置の電極間部分の概要を示す模式的断面図である。

【0021】

図１（ａ）に示すように、真空処理装置１は、真空容器１０と、下部電極２１（第１電極）と、上部電極２２（第２電極）と、駆動機構３０と、ガス供給機構４０と、圧力計５１（第１圧力計）と、圧力計５２（第２圧力計）と、制御装置６０と、排気機構７０とを具備する。

【0022】

真空処理装置１は、典型的には上下の電極が対向して真空処理を行う容量結合型の真空処理装置である。容量結合型の真空処理装置としては、例えば、狭ギャップ放電を利用したドライエッチング装置が適用される。また、真空処理装置１は、ドライエッチング装置に限らず、原料ガスを適宜変更することでＣＶＤ（Chemical Vapor deposition）装置にも変更される。なお、狭ギャップ放電を利用した真空処理装置を狭ギャップ型の真空処理装置と呼ぶ。

【0023】

真空容器１０は、減圧維持可能な真空容器である。真空容器１０は、下部電極２１、上部電極２２、駆動機構３０の一部、及びガス供給機構４０の一部等を収容する。真空容器１０は、上部電極２２から下部電極２１に向かう方向（以下、上下方向）から見て（以下、上面視とする）、略円形に構成されてよく、略矩形に構成されてもよい。真空容器１０は、例えば、接地電位に設定される。

【0024】

下部電極２１は、本体部２１１と、環状部材２１２と、静電チャック２１３とを有する。下部電極２１は、真空処理用のガスを放電する電極であるとともに、基板（不図示）を支持する支持台でもある。例えば、下部電極２１は、基板を支持することが可能な基板支持領域２１３ａを有する。

【0025】

本体部２１１は、下部電極２１の基体であり、例えば、導電性材料を含む。本体部２１１を上面視した場合、その外形は、略円形でもよく、略矩形でもよい。本体部２１１には、図示しない電源から電力が供給される。ここで、電力とは、特に断らない限り、ＤＣ電力、ＲＦ、ＶＨＦ等のＡＣ電力、パルス電力等のいずれかが適用される。なお、本体部２１１には、基板を所定温度に加熱する加熱源あるいは基板を所定温度に冷却する冷媒流路が内蔵されてもよい。

【0026】

環状部材２１２は、上面視された場合、基板支持領域２１３ａ（静電チャック２１３）を囲む（図１（ｂ））。環状部材２１２は、本体部２１１に直接的に放電プラズマが晒されないようにする防着機能を有する。環状部材２１２は、石英、アルミナ等の絶縁物を含む。環状部材２１２の厚みは、例えば、基板の厚みよりも厚く構成されてもよく、基板の厚みよりも薄く構成されてもよい。本実施形態では、環状部材２１２の厚みが基板の厚みよりも厚く構成された例が図示される。

【0027】

静電チャック２１３は、本体部２１１の中央に配置される。静電チャック２１３は、上面視された場合、略円形でもよく、略矩形でもよい。静電チャック２１３には、図示しない電源から基板を吸着する静電力を生じさせるためのＤＣ電力が供給される。例えば、静電チャック２１３に真空処理用の基板（例えば、Ｓｉウェーハ基板）が載置された後に、静電チャック２１３にＤＣ電力が供給されると、該基板が静電力によって静電チャック２１３に吸着される。

【0028】

上部電極２２は、本体部２２１と、環状部材２２２と、ガス噴射プレート２２３とを有する。上部電極２２は、上下方向において下部電極２１に対向する。上部電極２２は、空間２５に真空処理用のガスを供給するガス供給領域２２３ａを有する（図１（ｂ））。上部電極２２は、真空処理用のガスをガス供給領域２２３ａから静電チャック２１３の側に向けて放出する。

【0029】

本体部２２１は、上下方向において本体部２１１に対向する。本体部２２１は、上面視された場合、略円形でもよく、略矩形でもよい。本体部２２１の外形は、対向する本体部２１１の外形に合わせて適宜構成される。本体部２２１は、上部電極２２の基体であり、例えば、導電性材料を含む。本体部２２１は、接地電位に設定されてもよく、あるいは、本体部２２１には、図示しない電源から電力が供給されてもよい。

【0030】

環状部材２２２は、上面視された場合、ガス供給領域２２３ａ（ガス噴射プレート２２３）を囲む。環状部材２２２は、上下方向において環状部材２１２に対向する。環状部材２２２は、本体部２２１に直接的に放電プラズマが晒されないようにする防着機能を有する。環状部材２２２は、石英、アルミナ等の絶縁物を含む。

【0031】

ガス噴射プレート２２３は、本体部２２１の中央部に配置される。ガス噴射プレート２２３は、上下方向において静電チャック２１３に対向する。ガス噴射プレート２２３には、複数の貫通孔２２３ｈが設けられている。複数の貫通孔２２３ｈのそれぞれは、上下方向にガス噴射プレート２２３内で貫通する。また、複数の貫通孔２２３ｈのそれぞれは、上下方向と直交する方向に並ぶ。上部電極２２の内部には、本体部２２１とガス噴射プレート２２３とに囲まれた空間２２５が形成される。

【0032】

圧力計５１は、真空容器１０の外側に取り付けられる。圧力計５１は、例えば、隔膜式真空計、電離真空計等である。圧力計５１に接続された管状の経路５３は、下部電極２１の内部を貫通して、例えば、静電チャック２１３の中央部で開放される。これにより、下部電極２１と上部電極２２との間（以下、上下電極間と呼ぶ場合がある。）の狭い空間２５に直接的に圧力計を設けなくとも、経路５３を通じて圧力計５１によって空間２５の圧力が検出される。なお、圧力計５１が検出した空間２５の圧力は、制御装置６０に送られる。

【0033】

圧力計５２は、真空容器１０の外部に取り付けられる。圧力計５２は、例えば、隔膜式真空計、電離真空計等である。圧力計５２は、空間２５の外側であって真空容器１０の内部の圧力を検出する。圧力計５２が検出した、空間２５外であって真空容器１０の内部の圧力は、制御装置６０に送られる。

【0034】

ガス供給機構４０は、真空容器１０の外側に設けられ、管状の経路４１を通じて、下部電極２１と上部電極２２との間に形成される空間２２５に真空処理用のガスを供給する。ガス供給機構４０に接続された経路４１は、上部電極２２の内部を貫通して、例えば、空間２２５で開放される。また、ガス供給機構４０には、空間２２５に供給されるガスが一定流量になりように流量計が設けられている。

【0035】

なお、ガス供給機構４０は、１つに限らず、複数の異なるガスが空間２２５に供給できるよう、複数設けられてもよい。

【0036】

真空処理装置１においては、空間２２５がガス噴射プレート２２３の上流側に形成されることにより、ガス供給機構４０から供給されたガスの一旦、空間２２５で拡散し、その圧力が緩和される。これにより、複数の貫通孔２２３ｈのそれぞれからは、略均一の流量のガスが放出される。

【0037】

なお、真空処理装置１においては、ガス噴射プレート２２３に代えて、環状のパイプに複数の噴出孔が設けられた噴射ノズル（不図示）が用いられてもよい。この場合、この噴射ノズルは、空間２２５を介さず経路４１に直結される。

【0038】

駆動機構３０は、下部電極２１と上部電極との間の距離を変更することができる。駆動機構３０（駆動部３０１）は、制御装置６０によって制御されている。駆動機構３０は、駆動部３０１と、リンク部３０２と、ロッド部３０３、３０４とを有する。

【0039】

駆動部３０１は、例えば、サーボモータ、パルスモータ等であって、リンク部３０２を数１０μｍ以下の精度（最小移動量：１μm）をもって上下方向に移動させる。これにより、上下電極間の距離ｄ１が数１０μmの精度で制御される。ロッド部３０３は、真空容器１０を上下方向において貫通する。ロッド部３０３においては、一方の端部がリンク部３０２に接続され、他方の端部が上部電極２２に接続される。また、ロッド部３０４は、ロッド部３０３と並び、真空容器１０を上下方向において貫通する。ロッド部３０４においては、一方の端部がリンク部３０２に接続され、他方の端部が上部電極２２に接続される。

【0040】

リンク部３０２が駆動部３０１によって上下方向に移動することにより、リンク部３０２に接続されたロッド部３０３、３０４が上下に移動する、これにより、下部電極２１と上部電極との間の距離が適宜変更される。

【0041】

排気機構７０は、圧力調整用のバルブ７１を介して、空間２２５に導入されたガスを真空容器１０の外部に排気する。排気機構７０としては、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプが適用される。

【0042】

真空処理装置１がドライエッチング装置として適用される場合、空間２５にエッチングガスが導入され、プラズマ放電によって空間２５にエッチャントが発生すると、基板に形成された膜がエッチャントにより除去される。一方、真空処理装置１がＣＶＤ装置として適用され、空間２５に成膜用の原料ガスが導入されると、プラズマ放電によって空間２５に膜の前駆体が形成され、基板に膜が形成される。

【0043】

また、環状部材２１２、２２２のそれぞれが石英、アルミナ等の絶縁物を含むことにより、放電プラズマは、環状部材２２２から露出されたガス噴射プレート２２３と、環状部材２１２から露出された静電チャック２１３との間の狭い空間２５の部分に効率よく閉じ込められる。これにより、高密度のプラズマが上下電極間に形成される。

【0044】

また、本実施形態では、下部電極２１と上部電極２２との間の距離として、上下方向における、環状部材２１２と環状部材２２２との間の距離ｄ１が適用される。また、狭ギャップ放電を実現するための狭い空間２５を形成するために、距離ｄ１は、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲に設定される。距離ｄ１は、静電チャック２１３とガス噴射プレート２２３との間の距離よりも短い。例えば、距離ｄ１の一例として、２ｍｍが適用される。

【0045】

真空処理装置１を用いた本実施形態の真空処理方法を説明する。

【0046】

制御装置６０には、基板が下部電極２１に載置されていない状態で空間２５に一定流量のガス（例えば、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ_２））が導入されたときの、圧力計５１によって検出される圧力値Ｐ１（第１圧力値）と、圧力計５２によって検出される圧力値Ｐ２（第２圧力値）との差圧ΔＰと、下部電極２１と上部電極２２との間の距離ｄ１との相関関係が予め実験、シミュレーション等によって求められて、その相関関係が記憶されている。

【0047】

例えば、図２（ａ）は、基板が静電チャックに載置されていない状態での、距離ｄ１と差圧ΔＰとの関係を示すグラフである。空間２５に供給するガスは、Ａｒである。ここで、下部電極２１及び上部電極２２には、電力が投入されず、下部電極２１と上部電極２２との間には、プラズマ放電を立てない。また、図２（ｂ）は、距離ｄ１の誤差（μｍ）と、エッチングレートの変化量（％）との関係を示すグラフである。ここで、変化量（％）は、距離ｄ１が基準値の時のエッチングレートに対するエッチングレート変化の割合で定義される。例えば、距離ｄ１が基準値であるときのエッチングレートをＲ_０、基準値から誤差分逸れたときのエッチングレートをＲ_１としたとき、変化量は、（（Ｒ_０－Ｒ_１）／Ｒ_０）×１００（％）で表される。

【0048】

図２（ａ）に示すように、距離ｄ１が１０ｍｍ以上では、差圧ΔＰは、略０Ｐａとなるものの、距離ｄ１が１０ｍｍより短くなると、差圧ΔＰが距離ｄ１が短くなるほど増大することが分かる。

【0049】

例えば、距離ｄ１が１０ｍｍ以上では、下部電極２１と上部電極２２とが上下方向において充分に離れることから、ガス供給領域２２３ａから放出されガスが速やかに真空容器１０内の全体に拡散する。これにより、真空容器１０内の圧力は、任意の位置で略同じ圧力となり、圧力値Ｐ１と圧力値Ｐ２との間に差が生じないと考えられる。

【0050】

一方、距離ｄ１が１０ｍｍよりも短くなると、静電チャック２１３とガス噴射プレート２２３との間の距離よりも、距離ｄ１のほうが短いことから、ガス供給領域２２３ａから放出されたガスにとっては、環状部材２１２と環状部材２２２との間の空間が流路抵抗となる。これにより、静電チャック２１３とガス噴射プレート２２３との間の空間に、いわゆるガス溜りが生じる。この結果、差圧ΔＰは、距離ｄ１が１０ｍｍ以上の場合よりも大きくなって、特に、距離ｄ１が５ｍｍ以下となると急激に増大する。

【0051】

換言すれば、図２（ａ）に示す、距離ｄ１と差圧ΔＰとの関係は、距離ｄ１が１０ｍｍ以下において、ある距離ｄ１における差圧ΔＰがどれ程になるかの目安（指標）であって、所定の差圧ΔＰとなるように距離ｄ１を調整すれば、所定の差圧ΔＰに対応した距離ｄ１が必ず得られることになる。

【0052】

ここで、比較例の真空処理装置として、駆動機構３０を具備していない狭ギャップ型の真空処理装置を想定してみる。そして、このような比較例に係る装置に対して、保守点検（メンテナンス）を行うために、真空容器１０を大気開放し、下部電極２１または上部電極２２の分解、下部電極２１または上部電極２２の洗浄、下部電極２１及び上部電極２２のそれぞれの少なくとも一部の部品交換等の作業がなされたとする。

【0053】

このような場合、メンテナンス作業の前後においては、下部電極２１と上部電極２２との間隔が元の状態から若干ずれる場合がある。このような電極間のずれが生じると、距離ｄ１の誤差に応じて、相対レートが変動する場合がある。例えば、図２（ｂ）においては、距離ｄ１として２ｍｍを設定値とし、この２ｍｍからずれた場合における相対レートの変動が示されている。

【0054】

ここで、図２（ｂ）の横軸では、距離ｄ１がメンテナンス前後において２ｍｍからずれなかった場合を０ｍｍ（基準値）とし、距離ｄ１がメンテナンス前後においてずれて、２ｍｍよりも長くなった場合のずれ量を正側（μｍ）、２ｍｍよりも短くなった場合のずれ量を負側（μｍ）としている。

【0055】

この場合、距離ｄ１がメンテナンス前後においてずれなかった場合は（０ｍｍ（基準値））、当然に相対レートは変動しない（０％）。しかし、距離ｄ１がメンテナンス前後でずれて、ずれ量が正側に１００μｍシフトすると、相対レートは－３％減少する。さらに、ずれ量が正側に２００μｍシフトすると、相対レートは－７％にまで減少する。これは、実際には、距離ｄ１が設定値である２ｍｍよりも誤差分だけ長くなっているため、その分、空間２５におけるガス圧が減少して、例えば、プラズマ密度が所望とするプラズマ密度よりも減少する現象等が起きることによる。

【0056】

一方、距離ｄ１がメンテナンス前後においてずれて、ずれ量が負側に－１００μｍシフトすると、相対レートは２％増加し、ずれ量が負側に－２００μｍシフトすると、さらに相対レートは３％にまで増加する。これは、実際には、距離ｄ１が設定値である２ｍｍよりも誤差分だけ短くなっているため、その分、空間２５におけるガス圧が増大して、例えば、プラズマ密度が所望とするプラズマ密度よりも増加する現象等が起きることによる。

【0057】

このように、駆動機構３０を具備していない狭ギャップ型の真空処理装置では、距離ｄ１が数１００μｍ程度ばらつくことによって、相対レートが変動することが分かる。

【0058】

これに対して、本実施形態に係る真空処理方法では、距離ｄ１を目標値に設定するとき（例えば、２ｍｍ）、図２（ａ）に示す相関関係において、目標値（例えば、２ｍｍ）に対応した差圧ΔＰとなるように制御装置６０が距離ｄ１を制御して距離ｄ１を目標値に合わせ込む。

【0059】

図３は、本実施形態に係る距離ｄ１を目標値に合わせ込む方法を示す概略図である。図３では、距離ｄ１が０ｍｍ～５ｍｍの範囲での距離ｄ１と差圧ΔＰとの関係が示されている。

【0060】

例えば、距離ｄ１の目標値を２ｍｍとする。このときの差圧ΔＰは、距離ｄ１と差圧ΔＰとの関係から３０Ｐａになるはずである。換言すれば、差圧ΔＰが３０Ｐａであれば、距離ｄ１は、２ｍｍになっている。

【0061】

ここで、差圧ΔＰが３０Ｐａよりも低いΔＰａと計測された場合は、距離ｄ１と差圧ΔＰとの関係から距離ｄ１は、２ｍｍよりも大きい距離ｄａになっている判断できる。従って、制御装置６０は、駆動機構３０を制御して差圧ΔＰが３０Ｐａに漸近するように下部電極２１と上部電極２２との間の距離を狭める制御を行う。これにより、距離ｄ１は、目標値である２ｍｍに合わせ込まれる。

【0062】

一方、差圧ΔＰが３０Ｐａよりも高いΔＰｂと計測された場合は、距離ｄ１と差圧ΔＰとの関係から距離ｄ１は、２ｍｍよりも短い距離ｄｂになっていると判断できる。従って、制御装置６０は、駆動機構３０を制御して差圧ΔＰが３０Ｐａに漸近するように下部電極２１と上部電極２２との間の距離を離す制御を行う。これにより、距離ｄ１は、目標値である２ｍｍに合わせ込まれる。

【0063】

図４は、本実施形態の真空処理方法を示すフローである。

【0064】

まず、真空処理装置１において、空間２５に一定流量のガス（例えば、Ａｒ、Ｎ_２）が導入されたときの、圧力値Ｐ１と圧力値Ｐ２との差圧ΔＰ（Ｐ１－Ｐ２）と、下部電極２１と上部電極２２との間の距離ｄ１との相関関係が予め求められる（ステップＳ１０）。

【0065】

次に、距離ｄ１の目標値（例えば、２ｍｍ）が設定される（ステップＳ２０）。次に、差圧ΔＰが略０Ｐａとなるように、距離ｄ１を充分に長く設定され（例えば、１５ｍｍ以上）、一定流量のガスをガス供給領域２２３ａから上下電極間に導入する（ステップＳ３０）。

【0066】

次に、バルブ７１の開閉度を調整して、圧力値Ｐ２が所定の圧力値Ｐ_βになるように設定される（ステップＳ４０）。次に、上下電極間の間隔を狭めながら、圧力値Ｐ１を計測し、差圧ΔＰ（Ｐ１－Ｐ２）が距離ｄ１の目標値に対応する差圧ΔＰとなるように上下電極間を調整する（ステップＳ５０）。

【0067】

次に、差圧ΔＰ（Ｐ１－Ｐ２）が距離ｄ１の目標値に対応する差圧ΔＰになっていれば（ステップＳ６０、ＹＥＳ）、そのときの距離ｄ１をもって、距離ｄ１の調整を終了とする。すなわち、距離ｄ１は、目標値に設定されたことになる。一方、差圧ΔＰ（Ｐ１－Ｐ２）が距離ｄ１の目標値に対応する差圧ΔＰになっていなければ（ステップＳ６０、ＮＯ）、ステップＳ５０に遡り、ステップＳ５０とステップＳ６０とのルーチンが繰り返される。

【0068】

このように、距離ｄ１を目標値に設定するとき、帰還制御によって距離ｄ１の目的値との差（オフセット値）が補正される。例えば、距離ｄ１と差圧ΔＰとの相関関係において距離ｄ１の目標値に対応した差圧Δとなるように距離ｄ１を制御して、距離ｄ１が目標値に合わせ込まれる。

【0069】

このような距離ｄ１の目標値への合わせ込みは、下部電極２１及び上部電極２２の少なくともいずれかの保守点検が終了した後、基板に真空処理をする前に実施される。保守点検とは、例えば、真空容器１０を大気開放し、下部電極２１または上部電極２２の分解、下部電極２１または上部電極２２の洗浄、下部電極２１及び上部電極２２のそれぞれの少なくとも一部の部品交換等の作業を意味する。

【0070】

このような保守点検が行われたとしても、上下電極間隔のばらつきが抑えられ、上下電極間の距離ｄ１がプロセス処理前に常に同じ目標値に設定される。このため、その後のプロセス処理では、上下電極間に同じ状態の放電プラズマを安定して形成することができる。この結果、真空処理の信頼性が向上する。

【0071】

なお、上下電極間の距離を機械的な計測器で計測する方法もある。しかし、機械的な測定は、測定精度として数１０μｍ以下の精度を確保することが難しい。また、測定する度に大気開放を要し、結局、上下電極間の距離がずれる虞がある。

【0072】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合することができる。

【符号の説明】

【0073】

１…真空処理装置
１０…真空容器
２１…下部電極
２２…上部電極
２５…空間
３０…駆動機構
４０…ガス供給機構
４１…経路
５１、５２…圧力計
５３…経路
６０…制御装置
７０…排気機構
７１…バルブ
２１１…本体部
２１２…環状部材
２１３…静電チャック
２１３ａ…基板支持領域
２２１…本体部
２２２…環状部材
２２３…ガス噴射プレート
２２３ａ…ガス供給領域
２２３ｈ…貫通孔
２２５…空間
３０１…駆動部
３０２…リンク部
３０３、３０４…ロッド部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】