JP4705789B2

JP4705789B2 - Vacuum processing equipment

Info

Publication number: JP4705789B2
Application number: JP2005031871A
Authority: JP
Inventors: 祐亮武川; 武士椿; 学枝村
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2005-02-08
Filing date: 2005-02-08
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2025-02-08
Also published as: JP2006222141A

Description

本発明は、真空処理装置に係り、特に真空処理容器の圧力制御を速やかに実施することのできる真空処理装置に関する。 The present invention relates to a vacuum processing apparatus, and more particularly, to a vacuum processing apparatus capable of quickly performing pressure control of a vacuum processing container.

ドライエッチング装置において、該装置を構成する真空容器の圧力を制御する方法として、真空容器の内部圧力を真空計で測定し、フイードバック制御により前記真空容器と真空ポンプを接続する可変バルブの開度を調節して目標圧力に制御する方法が知られている。しかし、この方法では、真空容器内の圧力を目標圧力の近傍に到達させるのに時間がかかる。 In a dry etching apparatus, as a method of controlling the pressure of the vacuum container constituting the apparatus, the internal pressure of the vacuum container is measured with a vacuum gauge, and the opening of a variable valve that connects the vacuum container and the vacuum pump is controlled by feedback control. A method of adjusting and controlling to a target pressure is known. However, in this method, it takes time to make the pressure in the vacuum vessel reach the vicinity of the target pressure.

一方、フイードフォワード制御として、前記可変バルブの開度のを予め設定した値に固定した状態で真空容４の内部圧力を目標圧力の近傍に制御し、その後、フイードバック制御により可変バルブの開度を調節して目標圧力に制御する方法も提案されている。この方法によれば、フイードバック制御のみによる圧力調整方法よりも目標圧力近傍に到達するまでの時間を短縮することができる。しかし、目標圧力、ガス流量及び可変バルブの開度の関係を予め人手によって実験的に調べておく必要があり、この実験に時間がかかるという問題がある。 On the other hand, as feedforward control, the internal pressure of the vacuum chamber 4 is controlled in the vicinity of the target pressure with the opening of the variable valve fixed to a preset value, and then the opening of the variable valve is controlled by feedback control. A method of adjusting the pressure to control the target pressure has also been proposed. According to this method, the time required to reach the vicinity of the target pressure can be shortened as compared with the pressure adjustment method using only feedback control. However, the relationship between the target pressure, the gas flow rate, and the opening degree of the variable valve needs to be experimentally investigated in advance by hand, and there is a problem that this experiment takes time.

また、特許文献１には、可変バルブの開度が一定のときには、排気速度が一定であり、排気速度はガス流量を圧力で除算した値に比例することを利用して可変バルブの開度を算出すること、すなわち、排気特性データを記憶しておき、この排気特性データをもとに予め設定すべき可変バルブの開度を算出することが示されている。
特許公開２００２−２９７２４４号公報 Patent Document 1 discloses that when the opening degree of the variable valve is constant, the exhaust speed is constant, and the exhaust speed is proportional to the value obtained by dividing the gas flow rate by the pressure. It is shown that the calculation, that is, the exhaust characteristic data is stored and the opening degree of the variable valve to be set in advance is calculated based on the exhaust characteristic data.
Japanese Patent Publication No. 2002-297244

しかし、前記特許文献１に示される方法では、処理条件（ガス種及び流量）が変わる毎に排気特性データを取得しなければならない。また、処理に際して最適な処理条件を検討する際に、前記処理条件が変更される毎に排気特性データを取得するのは非効率である。 However, in the method disclosed in Patent Document 1, exhaust characteristic data must be acquired every time the processing conditions (gas type and flow rate) change. Further, when examining the optimum processing conditions for processing, it is inefficient to acquire exhaust characteristic data every time the processing conditions are changed.

この非効率を避けるため、任意の排気特性データを多種多様の条件に適用して可変バルブの開度を算出しようとすると、後述する図４に示すように排気特性はガス種及び流量によって異なるため、算出される可変バルブの開度は適切な値ではなくなってしまう。 In order to avoid this inefficiency, if an arbitrary exhaust characteristic data is applied to various conditions to calculate the opening of the variable valve, the exhaust characteristic varies depending on the gas type and flow rate as shown in FIG. The calculated opening of the variable valve is no longer an appropriate value.

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、処理を開始する際に設定すべき前記可変バルブの初期開度を複数の使用する処理ガスの種類及び流量に応じて調節して、真空処理容器の圧力制御を速やかに実施することのできる真空処理装置を提供する。 The present invention has been made in view of these problems, and adjusts the initial opening of the variable valve to be set when starting processing according to the types and flow rates of a plurality of processing gases to be used, Provided is a vacuum processing apparatus capable of quickly controlling the pressure of a vacuum processing container.

本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.

真空処理容器と、該真空処理容器内に処理ガスを供給するガス供給機構と、前記真空処理容器の下方に配置された真空ポンプと、前記真空処理容器と前記真空ポンプとを連結する排気通路に配置されたバルブと、内部に演算手段と記憶手段とを有して前記ガス供給機構、バルブにその動作の指令を発信する制御部とを備え、前記制御部からの指令に基づいて該バルブの開度を調節して前記真空ポンプにより前記真空処理容器内から排気されるガスの流量を調節する真空処理装置において、前記制御部が、前記真空処理容器内に配置された基板の処理を開始する際、前記バルブを、予め得られた基準ガスの異なる排気の流量に関する排気特性から予測された基準ガスとは異なる種類の前記処理ガスに係る前記排気特性であって、前記記憶手段に記憶された前記基準ガスと異なる所定の種類の処理ガスに係るガス種補正調整定数（γ）を用いて得られる該種類が異なるガスに関する補正係数、及び前記記憶手段に記憶された前記真空処理容器内に供給する流量の変化とコンダクタンスの変化との比率を表す流量補正調整定数（σ）を用いて得られる流量に関する補正係数を用いて前記基準ガスのコンダクタンスを補正した前記処理ガスのコングクタンスに基づいて得られた排気速度より予測された排気特性を用いて前記演算手段によって算出された開き角度で前記バルブを開放して前記処理を開始し、前記真空処理容器の内部の圧力が設定圧力に達したのち前記開き角度のフィードバック制御を開始する。 A vacuum processing container, a gas supply mechanism for supplying a processing gas into the vacuum processing container, a vacuum pump disposed below the vacuum processing container, and an exhaust passage connecting the vacuum processing container and the vacuum pump. A valve having an arrangement, a calculation unit and a storage unit inside, the gas supply mechanism, and a control unit for transmitting an operation command to the valve, and based on the command from the control unit, In the vacuum processing apparatus that adjusts the opening and adjusts the flow rate of the gas exhausted from the vacuum processing container by the vacuum pump, the control unit starts processing the substrate disposed in the vacuum processing container . In this case, the valve has the exhaust characteristic related to the processing gas of a type different from the reference gas predicted from the exhaust characteristic related to the flow rate of the different exhaust gas of the reference gas obtained in advance. A correction coefficient relating to a gas of a different type obtained by using a gas type correction adjustment constant (γ) relating to a predetermined type of processing gas different from the stored reference gas, and the vacuum processing container stored in the storage means The conductance of the processing gas is obtained by correcting the conductance of the reference gas using a correction coefficient related to the flow rate obtained by using a flow rate correction adjustment constant (σ) representing a ratio between a change in flow rate supplied to the inside and a change in conductance. The processing is started by opening the valve at the opening angle calculated by the calculation means using the exhaust characteristic predicted from the exhaust speed obtained on the basis of the exhaust speed , and the pressure inside the vacuum processing container becomes the set pressure. After reaching, the opening angle feedback control is started.

本発明は、以上の構成を備えるため、処理を開始する際に設定すべき前記可変バルブの初期開度を複数の使用する処理ガスの種類及び流量に応じて調節して真空処理容器の圧力制御を速やかに実施することができる。 Since the present invention has the above-described configuration, the initial opening degree of the variable valve to be set at the start of processing is adjusted according to the types and flow rates of a plurality of processing gases to be used to control the pressure of the vacuum processing container. Can be implemented promptly.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る真空処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。本実施の形態では、真空処理装置の例として、被処理対象である半導体ウエハ等の基板の表面を装置内部に形成したプラズマを用いてエッチング処理するドライエッチング装置を示した。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an outline of the configuration of the vacuum processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. In the present embodiment, as an example of a vacuum processing apparatus, a dry etching apparatus that performs an etching process using plasma in which the surface of a substrate such as a semiconductor wafer to be processed is formed inside the apparatus is shown.

図１において、ドライエッチング装置１００は、内部が減圧されて高度な真空状態にされる空間を有する真空容器４と、その上部に配置されて真空容器４内の減圧される空間を構成する処理室４’に電界を供給するアンテナ１、及び処理室４’に磁界を供給するソレノイドコイル２とを備えている。本実施の形態ではアンテナ１には図示しない電源からＵＨＦ帯の周波数の電力が供給される。 In FIG. 1, a dry etching apparatus 100 includes a vacuum chamber 4 having a space in which the interior is decompressed to a high vacuum state, and a processing chamber that is disposed on the vacuum chamber 4 and constitutes a space to be decompressed in the vacuum vessel 4. An antenna 1 for supplying an electric field to 4 ′ and a solenoid coil 2 for supplying a magnetic field to the processing chamber 4 ′ are provided. In the present embodiment, the antenna 1 is supplied with power having a frequency in the UHF band from a power source (not shown).

アンテナ１の下方には、アンテナ１から供給される電界が透過できる誘電体製の板状の窓部材３が、下方の処理室４’との間に配置されている。処理室４’内の窓部材３の下方には、被処理対象である基板が、略円筒形状の試料台５上に載置されている。また、この試料台５は断面が略円形の処理室４’を構成する真空容器４のほぼ中央部に配置されている。 Below the antenna 1, a dielectric plate-like window member 3 capable of transmitting an electric field supplied from the antenna 1 is disposed between the lower processing chamber 4 ′. Under the window member 3 in the processing chamber 4 ′, a substrate to be processed is placed on a substantially cylindrical sample stage 5. The sample stage 5 is disposed at substantially the center of the vacuum vessel 4 constituting the processing chamber 4 ′ having a substantially circular cross section.

試料台５は、図示しない高周波電力を供給する電源が接続されており、基板の処理中に基板に電圧を印加可能に構成されている。さらに、試料台の基板を載置可能な面は誘電体の材料からなる膜７で覆われ、この膜内に配置された図示されない平板上の複数の電極に直流電圧を印加することによって、基板をこの試料台５または膜７上に静電気力により吸着して保持する。 The sample stage 5 is connected to a power source for supplying high-frequency power (not shown), and is configured to be able to apply a voltage to the substrate during the processing of the substrate. Further, the surface on which the substrate of the sample table can be placed is covered with a film 7 made of a dielectric material, and a DC voltage is applied to a plurality of electrodes on a flat plate (not shown) disposed in the film, thereby Is adsorbed and held on the sample stage 5 or the film 7 by electrostatic force.

試料台５はその側方から複数の支持梁６により支持されており、支持梁６同士の間は試料台５上方の処理室４’内の気体が下方に移動する空間となっている。処理室４’上方の試料台５と窓部材３との間であって試料台５の試料載置可能な面に対向する位置には処理室４’の天面を構成する分散板２０が配置されて、この略円形の分散板２０の中心近傍の領域であって処理室４’の中心近傍に形成された複数の貫通孔２０’を通して、ガス供給源１０，１０’，１０’’からの処理用ガスが処理室４’内に導入される。 The sample stage 5 is supported by a plurality of support beams 6 from the side thereof, and a space in the processing chamber 4 ′ above the sample stage 5 moves downward between the support beams 6. A dispersion plate 20 constituting the top surface of the processing chamber 4 ′ is disposed between the sample table 5 and the window member 3 above the processing chamber 4 ′ and facing the surface on which the sample can be placed. The gas supply sources 10, 10 ′, 10 ″ pass through a plurality of through holes 20 ′ formed in the vicinity of the center of the substantially circular dispersion plate 20 and in the vicinity of the center of the processing chamber 4 ′. A processing gas is introduced into the processing chamber 4 ′.

貫通孔２０’を通って処理室内４’に導入されたガスは、アンテナ１からの電界及びソレノイドコイル２からの磁界の作用により電離または高エネルギー状態となってプラズマ化される。この処理ガスから得られたプラズマ、処理ガス、さらには基板がプラズマを用いて処理された際に生じたりプラズマ中の反応により生じた生成物は、試料台５の下方であって真空容器４の下部に配置された真空ポンプ９により、処理室４’から試料台５の側方の支持梁６同士の間の空間を通り、試料台５の下方から排出される。 The gas introduced into the processing chamber 4 ′ through the through-hole 20 ′ is ionized or turned into a high energy state by the action of the electric field from the antenna 1 and the magnetic field from the solenoid coil 2, and is turned into plasma. The plasma obtained from the processing gas, the processing gas, and the product generated when the substrate is processed using the plasma or generated by the reaction in the plasma are below the sample stage 5 and in the vacuum vessel 4. The vacuum pump 9 disposed in the lower portion passes through the space between the support beams 6 on the side of the sample stage 5 from the processing chamber 4 ′ and is discharged from below the sample stage 5.

真空ポンプ９の入口と真空容器４の下部との間を連通する通路上には回転して角度を変化させる可変バルブ８が複数配置され、これらの角度の変化により真空ポンプ９と真空容器４内の空間を連通する通路を開閉しその通路の開口された面積を変化させて排出する気体の流量速度を調節可能にしている。この流量速度を調節することで、処理室４’または真空容器４内の圧力が調節される。 A plurality of variable valves 8 that rotate and change the angle are arranged on a passage communicating between the inlet of the vacuum pump 9 and the lower part of the vacuum vessel 4, and the inside of the vacuum pump 9 and the vacuum vessel 4 is changed by changing these angles. The flow rate of the gas to be discharged can be adjusted by opening and closing the passage communicating with the space and changing the open area of the passage. By adjusting the flow rate, the pressure in the processing chamber 4 ′ or the vacuum vessel 4 is adjusted.

本実施の形態のドライエッチング装置１００には、内部に少なくとも１つの演算装置と記憶装置とを有する制御部１３が備えられており、ドライエッチング装置の所定の箇所に配置されたセンサからの出力を受信して動作の状態を検出し、その動作を調節するための指令をドライエッチング装置１００の動作する各部に発信する。例えば、真空容器４内の圧力を検出するセンサである真空計１２は制御部１３に接続されて検知した真空容器４内の圧力に関する検出結果が制御部１３に伝達される。制御部１３では、伝達された信号を受けて記憶手段に記憶された判断手順や動作手順に従って、真空容器４内の圧力を所定の圧力に維持するために必要な指令を各部に発信する。例えば、複数のガス供給源１０，１０’，１０’’のそれぞれからの管路上に配置された流量制御装置(Mass Flow Controller/MFC)１９，１９’，１９’’のそれぞれに、各ガス供給源に貯蔵された異なる種類のガスの各流量を調節する指令を発信する。また、各ＭＦＣ１９，１９’，１９’’からの管路が接続されたガス供給バルブ１１に複数ガスからなる処理ガスの供給流量を調節する指令を発信する。さらには、必要に応じ、可変バルブ８の開度を調節して真空容器４からの排気の量を適切にするための指令を発信する。 The dry etching apparatus 100 according to the present embodiment includes a control unit 13 having at least one arithmetic unit and a storage device therein, and outputs an output from a sensor disposed at a predetermined position of the dry etching apparatus. The operation state is received and an operation state is detected, and a command for adjusting the operation is transmitted to each unit in which the dry etching apparatus 100 operates. For example, the vacuum gauge 12, which is a sensor that detects the pressure in the vacuum container 4, is connected to the control unit 13, and the detection result relating to the detected pressure in the vacuum container 4 is transmitted to the control unit 13. The control unit 13 receives the transmitted signal and sends a command necessary for maintaining the pressure in the vacuum vessel 4 to a predetermined pressure in accordance with the determination procedure and operation procedure stored in the storage means. For example, each gas supply is supplied to each of a flow control device (Mass Flow Controller / MFC) 19, 19 ′, 19 ″ arranged on a pipeline from each of a plurality of gas supply sources 10, 10 ′, 10 ″. A command is sent to adjust each flow rate of the different types of gases stored in the source. In addition, a command for adjusting the supply flow rate of the processing gas composed of a plurality of gases is transmitted to the gas supply valve 11 to which the pipelines from the MFCs 19, 19 ′, 19 ″ are connected. Furthermore, a command for adjusting the amount of exhaust from the vacuum vessel 4 by adjusting the opening degree of the variable valve 8 as necessary is transmitted.

図２は、図１に示すドライエッチング装置に備えられた可変バルブ８の構成をより詳細に示す縦断面図である。図２において、可変バルブ８は、真空容器４内の空間と真空ポンプ９の入口とを連通する排気用の通路上に配置された回転可能な４つのバタフライバルブから構成されている。各バタフライバルブには、回転軸１４周りに所定角度（θ）回転してその開度を変えて真空容器４内あるいは真空ポンプ９入口から見た見かけの通路面積を変えるフラップ１５を備えている。各バタフライバルブはθ＝９０度まで回転した状態で図上の点線の位置になって可変バルブ８は全開の状態となり、排気用の通路の面積は最大となる。 FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing in more detail the configuration of the variable valve 8 provided in the dry etching apparatus shown in FIG. In FIG. 2, the variable valve 8 is composed of four rotatable butterfly valves disposed on an exhaust passage that communicates the space in the vacuum vessel 4 and the inlet of the vacuum pump 9. Each butterfly valve is provided with a flap 15 that rotates a predetermined angle (θ) around the rotation shaft 14 and changes its opening to change the apparent passage area viewed from the inside of the vacuum vessel 4 or the inlet of the vacuum pump 9. Each butterfly valve is rotated up to θ = 90 degrees to reach the position of the dotted line in the figure, the variable valve 8 is fully opened, and the area of the exhaust passage is maximized.

処理対象の基板であるウエハの処理を行う場合には、まず、搬送ロボット１６により運搬されて来たウエハを試料台５の載置面上に載せた後、膜６内の電極に電圧を印加してウエハを静電気力により吸着して保持する。その後、制御部１３内の記憶手段に記憶されたデータに応じて、真空容器４内に各ガス供給源１０，１０’，１０’’からのガスを各ＭＦＣ１９，１９’，１９’’及びガス供給バルブ１１の動作を調節しつつ分散板２０を介して処理室４’内に導入する。さらに、制御部１３からの信号に応じて可変バルブ８の開度が所定の角度に調節されて設定される。真空計１２は検出した処理室４’及び真空容器４内の圧力に応じた信号を制御部１３に発信し、制御部１３は処理室４’または真空容器４内の圧力を検出して監視している。 When processing a wafer which is a substrate to be processed, first, the wafer transported by the transport robot 16 is placed on the mounting surface of the sample stage 5 and then a voltage is applied to the electrodes in the film 6. Then, the wafer is attracted and held by electrostatic force. Thereafter, according to the data stored in the storage means in the control unit 13, the gas from each gas supply source 10, 10 ′, 10 ″ is supplied to each MFC 19, 19 ′, 19 ″ and gas in the vacuum vessel 4. The operation of the supply valve 11 is adjusted and introduced into the processing chamber 4 ′ via the dispersion plate 20. Further, the opening degree of the variable valve 8 is adjusted and set to a predetermined angle in accordance with a signal from the control unit 13. The vacuum gauge 12 transmits a signal corresponding to the detected pressure in the processing chamber 4 ′ and the vacuum vessel 4 to the control unit 13, and the control unit 13 detects and monitors the pressure in the processing chamber 4 ′ or the vacuum vessel 4. ing.

制御部１３は、処理室４’内あるいは真空容器４内の圧力が記憶手段に格納された所定の圧力の近傍に達したと判断すると、可変バルブ８の開度の調節をフィードバック制御、例えばＰＩＤ制御に切替えて、開度を調節する。さらに、制御部１３はアンテナ１及びソレノイドコイル２に対して電界及び磁界を処理室４’内に供給するように指令する。この結果、処理室４’内には、導入されたガスの分子、原子の電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）による高密度なプラズマが形成され、試料台５に印加される高周波電源からの高周波電力がウエハに供給されつつウエハがプラズマ中の高反応性の粒子や荷電粒子の働きによりエッチング処理される。 When the control unit 13 determines that the pressure in the processing chamber 4 ′ or the vacuum vessel 4 has reached the vicinity of the predetermined pressure stored in the storage means, feedback control for adjusting the opening degree of the variable valve 8, for example, PID Switch to control and adjust the opening. Further, the control unit 13 instructs the antenna 1 and the solenoid coil 2 to supply an electric field and a magnetic field into the processing chamber 4 ′. As a result, high-density plasma is formed in the processing chamber 4 ′ by electron cyclotron resonance (ECR) of the introduced gas molecules and atoms, and high-frequency power from the high-frequency power source applied to the sample stage 5 is supplied to the wafer. The wafer is etched by the action of highly reactive particles or charged particles in the plasma.

次に、真空処理容器４の圧力を制御する方法を以下に示す。まず、予め真空処理装置に配備されているガス供給源が搭載するガス種毎に、ガス供給流量一定の条件で排気特性データを測定する。また、搭載されているガス種の中から基準ガスを決定し、供給流量を変化させたときの基準ガスの排気特性データを測定する。さらに、取得した基準ガスの排気特性データから基準とする排気特性データを１つ決定する。 Next, a method for controlling the pressure in the vacuum processing container 4 will be described below. First, exhaust characteristic data is measured under the condition of a constant gas supply flow rate for each gas type installed in a gas supply source provided in advance in the vacuum processing apparatus. Also, the reference gas is determined from the gas types installed, and the exhaust gas characteristic data of the reference gas when the supply flow rate is changed is measured. Further, one reference exhaust characteristic data is determined from the acquired exhaust characteristic data of the reference gas.

ここでは基準ガスとしてＡｒを選択する。Ａｒは、不活性な希ガスで、化学吸着が少ないため、真空処理容器及び配管の形状以外の影響を排気特性に与えることがない。なお、Ａｒに代えて、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ等を用いることができる。 Here, Ar is selected as the reference gas. Ar is an inert rare gas and has little chemisorption, and therefore does not affect the exhaust characteristics other than the shape of the vacuum processing vessel and the piping. Note that He, Ne, Kr, Xe, or the like can be used instead of Ar.

次に、取得した排気特性データをもとに制御部で記憶しておくガス種補正調整定数γ及び流量補正調整定数σを算出する。 Next, a gas type correction adjustment constant γ and a flow rate correction adjustment constant σ stored in the control unit are calculated based on the acquired exhaust characteristic data.

ガス種補正調整定数γ及び流量補正調整定数σを算出するにあたり、まず、排気特性データの排気速度Ｓを用いてコンダクタンスＣを算出する。ここで排気速度ＳとコンダクタンスＣの関係は式（１）で表すことができる。なお、Ｓ_ＴＭＰは真空ポンプ９の排気速度を表す。

In calculating the gas type correction adjustment constant γ and the flow rate correction adjustment constant σ, first, the conductance C is calculated using the exhaust velocity S of the exhaust characteristic data. Here, the relationship between the exhaust speed S and the conductance C can be expressed by equation (1). Note that _STMP represents the exhaust speed of the vacuum pump 9.

次に、ガス種補正調整定数γを算出する。本実施形態における排気通路のような中間流領域におけるコンダクタンスＣは、概略、式（２）で表すことができる。ここでＭはガスの分子量である。

Next, a gas type correction adjustment constant γ is calculated. The conductance C in the intermediate flow region such as the exhaust passage in the present embodiment can be roughly expressed by Expression (2). Here, M is the molecular weight of the gas.

従って、分子量Ｍ０の基準ガスのコンダクタンスＣ０、及び分子量ＭＤの基準ガス以外のガスのコンダクタンスＣＤは、式（３）で表すことができる。 Therefore, the conductance C0 of the reference gas having the molecular weight M0 and the conductance CD of the gas other than the reference gas having the molecular weight MD can be expressed by the equation (3).

また、基準ガス以外のガスのコンダクタンスＣ_Ｄを、基準ガスのコンダクタンスＣ_０を用いて表すと、式（４）となる。ここでγはガス種補正調整定数である。

Further, when the conductance C _D of the gas other than the reference gas is expressed using the conductance C _{0 of the} reference gas, Expression (4) is obtained. Here, γ is a gas type correction adjustment constant.

ここで、実測した基準以外のガスのコンダクタンスＣｒと、式（４）を用いて予測したコンダクタンスＣ_Ｄとの誤差ε_Ｄは式（５）で表すことができる。

Here, the conductance Cr gas other than the measured criteria, the error epsilon _D and conductance C _D predicted by using the equation (4) can be expressed by equation (5).

図３は、ガス種補正調整定数γとコンダクタンスの補足誤差εDの関係を示す図である。なお、ＭＡ，ＭＢ，ＭＣは、ガスＡ，Ｂ，Ｃの分子量であり、その大きさはＭＡ＞ＭＣ＞ＭＢであるが、ＭＡとＭＢとの差は大きく、ＭＡとＭＣとの差は小さい。すなわちＭＡ≫ＭＢでありＭＣ≒ＭＡである。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between the gas type correction adjustment constant γ and the conductance supplement error εD. Note that MA, MB, and MC are the molecular weights of gases A, B, and C, and the magnitude is MA>MC> MB, but the difference between MA and MB is large, and the difference between MA and MC is small. . That is, MA >> MB and MC≈MA.

式（５）において、ガス種補正調整定数γの値を変化させていくと、誤差ε_Ｄは図３のように推移する。すなわち、分子量Ｍが大きいガス（ガスＡ）ほど、ガス種補正調整定数γの変化量に対する誤差ε_Ｄの変化量が大きくなる。また、分子量Ｍが大きいガス（ガスＡ）ほど誤差ε_Ｄが最も小さくなるときのガス種補正調整定数γの値が大きくなる。 In the formula (5), when gradually changing the values of the gas species correction adjustment constant gamma, the error epsilon _D is to remain as shown in Figure 3. That is, as the molecular weight M is great gas (gas A), the variation of the error epsilon _D increases with respect to the change amount of the gas species correction adjustment constant gamma. The value of the gas species correction adjustment constant γ when higher the molecular weight M is great gas (gas A) error epsilon _D is the smallest increases.

ここで、ガス種補正調整定数γとして、分子量が最も小さいガス（Ｂ）の誤差ε_Ｄが最も小さくなるときのガス種補正調整定数γ_ｍｉｎ以上で、かつ、分子量が最も大きいガス（Ａ）の誤差ε_Ｄが最も小さくなるときのガス種補正調整定数γ_ｍａｘ以下の範囲でγを選択するのが好ましい。本実施形態では、ガス種補正調整定数γとして、分子量が最も大きいガス（Ａ）の誤差ε_Ｄが最も小さくなるときのガス種補正調整定数γ_ｍａｘを選択する。 Here, the gas type correction adjustment constant γ is equal to or greater than the gas type correction adjustment constant γ _min when the error ε _D of the gas (B) having the smallest molecular weight is smallest and the gas (A) having the largest molecular weight. It is preferable to select γ within the range of the gas type correction adjustment constant γ _max when the error ε _D is the smallest. In this embodiment, the gas type correction adjustment constant γ _max when the error ε _D of the gas (A) having the largest molecular weight is the smallest is selected as the gas type correction adjustment constant γ.

図３に示すように、ガス種補正調整定数としてγ_ｍａｘを選択することにより、誤差ε_Ｄを最小にすることができる。すなわち、ガス種補正調整定数としてγ_ｍａｘを選択することにより、γ_ｍａｘのときのガスＡにおける誤差εＡの値を最小とすることができる。また、γ_ｍａｘのときのガスＢにおける誤差εＢの値は、ＭＡ≫ＭＢであり、γの変化量に対する誤差εＤの変化量が小さいため最小値近傍の値となる。また、γ_ｍａｘのときのガスＣにおける誤差εＣの値は、ＭＡ≒ＭＣであることから、前記ガスＡにおける誤差εＡの値と同様に最小値近傍とすることができる。 As shown in FIG. 3, by selecting the gamma _max as gas species correction adjustment constant, it is possible to the error epsilon _D minimized. That is, by selecting γ _max as the gas type correction adjustment constant, the value of the error εA in gas A at γ _max can be minimized. Further, the value of the error εB in the gas B when γ _max is MA >> MB, and since the change amount of the error εD with respect to the change amount of γ is small, the value is in the vicinity of the minimum value. Further, since the value of the error εC in the gas C when γ _max is MA≈MC, it can be in the vicinity of the minimum value similarly to the value of the error εA in the gas A.

図４は、流量調整定数σの算出の際に用いる流量と排気速度の比の関係を説明する図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the flow rate and the exhaust speed ratio used in calculating the flow rate adjustment constant σ.

流量補正調整定数σは供給流量とコンダクタンスの比の関係から算出することができる。すなわち、供給流量を変化させて取得した排気特性データから、供給流量（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）毎のコンダクタンスとの比を算出し、図４のような直線を取得し、この直線の傾きを流量補正調整定数σとする。 The flow rate correction adjustment constant σ can be calculated from the relationship between the supply flow rate and the conductance ratio. That is, from the exhaust characteristic data obtained by changing the supply flow rate, the ratio with the conductance for each supply flow rate (A, B, C, D) is calculated, a straight line as shown in FIG. 4 is obtained, and the slope of this straight line is obtained. Is a flow rate correction adjustment constant σ.

図５は、真空処理装置における圧力制御手順を説明する図である。まず、前記ガス種補正調整定数γ及び流量補正調整定数σを取得し、制御部１３内の記憶手段に記憶する（ステップ５００）。 FIG. 5 is a diagram illustrating a pressure control procedure in the vacuum processing apparatus. First, the gas type correction adjustment constant γ and the flow rate correction adjustment constant σ are acquired and stored in storage means in the control unit 13 (step 500).

実際の処理が開始されると、処理を行う条件（ガス種及び流量）を制御部１３内の記憶手段から取得する（ステップ５０１）。次いで、制御部内の記憶手段からガス種補正調整定数γ、流量補正調整定数σ及び基準となる排気特性データを取得する（ステップ５０２）。 When the actual processing is started, the conditions (gas type and flow rate) for processing are acquired from the storage means in the control unit 13 (step 501). Next, the gas type correction adjustment constant γ, the flow rate correction adjustment constant σ, and the reference exhaust characteristic data are acquired from the storage means in the control unit (step 502).

取得したガス種及びガス種調整定数γから、ガス種補正係数Ａ_Ｄを算出する（ステップ５０３）。 A gas type correction coefficient _AD is calculated from the acquired gas type and gas type adjustment constant γ (step 503).

ここで、ガス補正係数Ａ_Ｄは、式（６）を用いて算出する。なお、処理を行うガスが混合気体の場合は、それぞれのガスの割合×分子量の和を分子量Ｍ_Ｄとする。

Here, the gas correction coefficient _AD is calculated using Equation (6). The gas being operated when the gas mixture, the sum of the proportions × molecular weight of each of the gas molecular weight M _D.

次に、取得した条件から流量補正係数Ｂを算出する。流量補正係数Ｂは式（７）で定義する。このとき、Ｑ_０は基準の排気特性データを取得したときの流量、Ｑ_Ｔは処理を行うガスの総流量である。

Next, the flow rate correction coefficient B is calculated from the acquired conditions. The flow rate correction coefficient B is defined by equation (7). In this case, Q ₀ is the flow rate of the time of obtaining an exhaust characteristic data of the reference, the Q _T is the total flow rate of gas processing.

そして、コンダクタンスＣ_Ｄを式（８）を用いて算出する。Ｑ_０は基準の排気特性データを取得したときの流量、Ｑ_Ｔは処理を行うガスの総流量である。

Then, the conductance _{C D} is calculated using equation (8). Q ₀ is the flow rate when the reference exhaust characteristic data is acquired, and Q _T is the total flow rate of the gas to be processed.

次に、コンダクタンスＣ_Ｄをもとに、式（９）を用いて排気速度Ｓ_Ｄを算出する。

Next, based on the conductance _{C D,} to calculate the pumping speed _{S D} using equation (9).

以上の演算を可変バルブの開度毎に行い、基準とした１つの排気特性データから処理を行うガス種及び流量における排気特性データを予測する（ステップ５０４）。 The above calculation is performed for each opening degree of the variable valve, and the exhaust characteristic data at the gas type and flow rate to be processed is predicted from one reference exhaust characteristic data (step 504).

図６は、真空処理装置の排気特性データを説明する図であり、Ａは基準となるガスの排気特性データ、Ｂは基準以外のガス（Ｂ）の排気特性データ、Ａ’は基準となるガス（Ａ）の排気特性データから基準以外のガス（Ｂ）の排気特性データを予測した結果を示す図である。 FIG. 6 is a diagram for explaining the exhaust characteristic data of the vacuum processing apparatus, where A is the exhaust characteristic data of the reference gas, B is the exhaust characteristic data of the gas (B) other than the reference, and A ′ is the reference gas. It is a figure which shows the result of having predicted the exhaust characteristic data of gas (B) other than a reference | standard from the exhaust characteristic data of (A).

次に、この予測した排気特性データを用いて、可変バルブ８の開度を算出する（ステップ５０５）。算出した後、可変バルブ８の開度を算出した値に設定する（ステップ５０６）。これにより、供給されたプロセスガス排気が開始される。真空計１２により真空処理容器４の実際の圧力を監視し（ステップ５０７）、真空処理容器内の圧力が目標圧力の近傍に達したらＰＩＤ制御等を用いたフィードバック制御に切り換える（ステップ５０８）。 Next, the opening degree of the variable valve 8 is calculated using the predicted exhaust characteristic data (step 505). After the calculation, the opening degree of the variable valve 8 is set to the calculated value (step 506). Thereby, the supplied process gas exhaust is started. The actual pressure in the vacuum processing container 4 is monitored by the vacuum gauge 12 (step 507), and when the pressure in the vacuum processing container reaches the vicinity of the target pressure, the control is switched to feedback control using PID control or the like (step 508).

以上説明したように、本実施形態によれば、基準となる排気特性データをもとにガス種及び流量補正を施すことにより、少ない排気特性データをもとに、処理を行うガス種及び流量の排気特性データを予測することができる。このため多種多様の条件の排気特性データを取得することなく、可変バルブ８の開度を最適化することができる。 As described above, according to the present embodiment, by correcting the gas type and flow rate based on the reference exhaust characteristic data, the gas type and flow rate to be processed are reduced based on a small amount of exhaust characteristic data. Exhaust characteristic data can be predicted. Therefore, the opening degree of the variable valve 8 can be optimized without acquiring exhaust characteristic data under various conditions.

真空処理装置としてのドライエッチング装置の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the dry etching apparatus as a vacuum processing apparatus. 可変バルブ８の構造を示す図である。FIG. 3 is a view showing a structure of a variable valve 8. ガス種補正調整定数γとコンダクタンスの予測誤差ε_Ｄの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between gas type correction | amendment adjustment constant (gamma) and conductance prediction error (epsilon) _D. 流量調整定数σの算出の際に用いる流量と排気速度の比の関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the ratio of the flow volume used in the calculation of the flow volume adjustment constant (sigma), and an exhaust speed. 真空処理装置における圧力制御手順を説明する図である。It is a figure explaining the pressure control procedure in a vacuum processing apparatus. 真空処理装置の排気特性データを説明する図である。It is a figure explaining the exhaust characteristic data of a vacuum processing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１アンテナ
２ソレノイドコイル
３窓部材
４真空容器
５試料台
６試料台支持梁
７誘電体膜
８可変バルブ
９真空ポンプ
１０ガス供給源
１１ガス供給機構
１２真空計
１３制御部
１４回転軸
１５フラッパ
１６搬送ゲート
１７搬送ロボット
１８ガス供給管
１９流量制御装置
２０分散板
２０’ 貫通孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antenna 2 Solenoid coil 3 Window member 4 Vacuum container 5 Sample stand 6 Sample stand support beam 7 Dielectric film 8 Variable valve 9 Vacuum pump 10 Gas supply source 11 Gas supply mechanism 12 Vacuum gauge 13 Control part 14 Rotating shaft 15 Flapper 16 Conveyance Gate 17 Transfer robot 18 Gas supply pipe 19 Flow control device 20 Dispersion plate 20 'Through hole

Claims

真空処理容器と、
該真空処理容器内に処理ガスを供給するガス供給機構と、
前記真空処理容器の下方に配置された真空ポンプと、
前記真空処理容器と前記真空ポンプとを連結する排気通路に配置されたバルブと、
内部に演算手段と記憶手段とを有して前記ガス供給機構、バルブにその動作の指令を発信する制御部とを備え、
前記制御部からの指令に基づいて該バルブの開度を調節して前記真空ポンプにより前記真空処理容器内から排気されるガスの流量を調節する真空処理装置において、
前記制御部が、前記真空処理容器内に配置された基板の処理を開始する際、前記バルブを、予め得られた基準ガスの異なる排気の流量に関する排気特性から予測された基準ガスとは異なる種類の前記処理ガスに係る前記排気特性であって、
前記記憶手段に記憶された前記基準ガスと異なる所定の種類の処理ガスに係るガス種補正調整定数（γ）を用いて得られる該種類が異なるガスに関する補正係数、及び前記記憶手段に記憶された前記真空処理容器内に供給する流量の変化とコンダクタンスの変化との比率を表す流量補正調整定数（σ）を用いて得られる流量に関する補正係数を用いて前記基準ガスのコンダクタンスを補正した前記処理ガスのコングクタンスに基づいて得られた排気速度より予測された排気特性を用いて前記演算手段によって算出された開き角度で前記バルブを開放して前記処理を開始し、前記真空処理容器の内部の圧力が設定圧力に達したのち前記開き角度のフィードバック制御を開始することを特徴とする真空処理装置。 A vacuum processing container;
A gas supply mechanism for supplying a processing gas into the vacuum processing container;
A vacuum pump disposed below the vacuum processing vessel;
A valve disposed in an exhaust passage connecting the vacuum processing container and the vacuum pump;
The gas supply mechanism having a calculation means and a storage means inside, and a control unit for transmitting an operation command to the valve,
In the vacuum processing apparatus for adjusting the flow rate of the gas exhausted from the vacuum processing container by the vacuum pump by adjusting the opening of the valve based on a command from the control unit,
When the control unit starts processing a substrate disposed in the vacuum processing container , the valve is of a type different from the reference gas predicted from the exhaust characteristics related to the flow rate of exhaust gas different from the reference gas obtained in advance. The exhaust characteristics relating to the processing gas of
A correction coefficient relating to a gas of a different type obtained by using a gas type correction adjustment constant (γ) relating to a predetermined type of processing gas different from the reference gas stored in the storage unit, and stored in the storage unit The processing gas in which the conductance of the reference gas is corrected using a correction coefficient relating to the flow rate obtained by using a flow rate correction adjustment constant (σ) representing a ratio between a change in the flow rate supplied to the vacuum processing container and a change in conductance. The process is started by opening the valve at the opening angle calculated by the computing means using the exhaust characteristic predicted from the exhaust speed obtained based on the conductance of the pressure inside the vacuum processing container. After the pressure reaches the set pressure, feedback control of the opening angle is started.

請求項１に記載の真空処埋装置において、
前記開き角度は、予め得られた基準ガスの前記バルブの開度の変化に対する排気の流量の変化を表す排気特性から予測された、基準ガスとは異なる種類の前記処理ガスの前記排気特性から算出されたことを特徴とする真空処理装置。 In the vacuum processing apparatus according to claim 1,
The opening angle is calculated from the exhaust characteristic of the processing gas of a type different from the reference gas, which is predicted from the exhaust characteristic indicating the change in the flow rate of the exhaust gas with respect to the change in the valve opening of the reference gas obtained in advance. The vacuum processing apparatus characterized by the above-mentioned.

請求項１または２に記載の真空処理装置において、
前記開き角度は、前記異なる種類の処理ガスの所定の種類のガスにおける予測誤差が最小になる前記ガス種補正調整定数（γ）および前記流量補正調整定数（σ）をもとに予測された前記排気特性を用いて算出されたことを特徴とする真空処理装置。 The vacuum processing apparatus according to claim 1 or 2,
The opening angle is predicted based on the gas type correction adjustment constant (γ) and the flow rate correction adjustment constant (σ) that minimize the prediction error of the different types of processing gas in a predetermined type of gas. A vacuum processing apparatus calculated using exhaust characteristics.

請求項３に記載の真空処理装置において、
前記開き角度は、処理ガスとして使用するガスのうち、分子量が最大のガスにおけるコンダクタンスの予測誤差が最小となるときのガス種調整定数（γ）をもとに排気特性を予測し予測した排気特性をもとに設定することを特徴とする真空処理装置。 The vacuum processing apparatus according to claim 3.
The opening angle is an exhaust characteristic predicted by predicting the exhaust characteristic based on the gas type adjustment constant (γ) when the conductance prediction error in the gas having the largest molecular weight among the gases used as the processing gas is minimized. A vacuum processing apparatus that is set based on the above.

請求項３または４に記載の真空処理装置において、
前記予測誤差は、実測した基準以外のガスのコンダクタンスと、次式を用いて予測したコンダクタンスＣＤとの差であることを特徴とする真空処理装置。
ＣＤ＝（γ＋ＭＤ−１／２／γ＋Ｍ０−１／２）Ｃ０
（但し、γ：ガス種調整定数、Ｍ０：基準ガスの分子量、ＭＤ：基準ガス以外のガスの分子量） The vacuum processing apparatus according to claim 3 or 4,
The vacuum processing apparatus is characterized in that the prediction error is a difference between a conductance of a gas other than an actually measured standard and a conductance CD predicted using the following equation.
CD = (γ + MD−1 / 2 / γ + M0−1 / 2) C0
(However, γ: Gas type adjustment constant, M0: Molecular weight of reference gas, MD: Molecular weight of gas other than reference gas)