(57)【要約】【課題】広い圧力範囲において良好な圧力制御性を得ることができるバルブを設けたチャンバを使用して、複数の処理を行う半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】半導体ウェハ４を内部に配置したチャンバ１と真空ポンプ６とを開口度可変バルブ５を介して接続する。この開口度可変バルブ５は、同心円状の第１調節弁５ａと第１調節弁５ａの内部に設けられ、円板状の形状をした第２調節弁５ｂより構成する。この第１調節弁１と第２調節弁を独立に回転させて開口度を調節することにより、チャンバ１内の圧力を所定の圧力値に制御する。【選択図】　　図１
2004128240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）開口度を調節できる開口度可変バルブを介して真空ポンプと接続されたチャンバ内に、半導体ウェハを配置する工程と、
（ｂ）前記開口度可変バルブの開口度を調節することにより、前記チャンバ内の圧力を所定の圧力にする工程と、
（ｃ）前記所定の圧力にした前記チャンバ内で前記半導体ウェハの処理を行う工程と、
（ｄ）前記（ｂ）工程と前記（ｃ）とを繰り返す工程とを備え、
前記開口度可変バルブは、第１調節弁と、前記第１調節弁内に設けられた弁であって、前記第１調節弁とは独立に開口度を調節できる第２調節弁とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
（ａ）開口度を調節できる開口度可変バルブを介して真空ポンプと接続されたチャンバ内に、半導体ウェハを配置する工程と、
（ｂ）前記開口度可変バルブの開口度を調節することにより、前記チャンバ内の圧力を所定の圧力にする工程と、
（ｃ）前記所定の圧力にした前記チャンバ内で前記半導体ウェハの処理を行う工程と、
（ｄ）前記（ｂ）工程と前記（ｃ）とを繰り返す工程とを備え、
前記開口度可変バルブは、第１調節弁と、前記第１調節弁内に設けられた弁であって、前記第１調節弁とは独立に開口度を調節できる第２調節弁と、前記第２調節弁内に設けられた弁であって、前記第１調節弁および前記第２調節弁とは独立に開口度を調節できる第３調節弁とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
（ａ）開口度を調節できる開口度可変バルブを介して真空ポンプと接続されたチャンバ内に、半導体ウェハを配置する工程と、
（ｂ）前記開口度可変バルブの開口度を調節することにより、前記チャンバ内の圧力を所定の圧力にする工程と、
（ｃ）前記所定の圧力にした前記チャンバ内で前記半導体ウェハの処理を行う工程と、
（ｄ）前記（ｂ）工程と前記（ｃ）とを繰り返す工程とを備え、
前記開口度可変バルブは、同心円状の形状をした第１調節弁と、前記第１調節弁の内部に設けられた円板状の弁であって、前記第１調節弁とは独立に開口度を調節できる第２調節弁とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
（ａ）開口度を調節できる開口度可変バルブを介して真空ポンプと接続されたチャンバ内に半導体ウェハを配置する工程と、
（ｂ）前記開口度可変バルブの開口度を調節することにより、前記チャンバ内の圧力を所定の圧力にする工程と、
（ｃ）前記所定の圧力にした前記チャンバ内で前記半導体ウェハの処理を行う工程と、
（ｄ）前記（ｂ）工程と前記（ｃ）とを繰り返す工程とを備え、
前記開口度可変バルブは、同心円状の形状をした第１調節弁と、前記第１調節弁の内部に設けられ、同心円状の形状をした弁であって、前記第１調節弁とは独立に開口度を調節できる第２調節弁と、前記第２調節弁の内部に設けられた円板状の弁であって、前記第１調節弁および前記第２調節弁とは独立に開口度を調節できる第３調節弁とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
（ａ）同心円状の形状をした第１調節弁および前記第１調節弁の内部に設けられた円板状の弁であって、前記第１調節弁とは独立に開口度を調節できる第２調節弁を有する開口度可変バルブを介して、真空ポンプと接続されたチャンバ内に、半導体ウェハを配置する工程と、
（ｂ）前記第１調節弁および前記第２調節弁を同じ角度だけ回転させた状態で、前記チャンバ内の圧力を第１圧力にする工程と、
（ｃ）前記第１圧力にした前記チャンバ内で前記半導体ウェハの処理を行う工程と、
（ｄ）前記第１調節弁および前記第２調節弁を異なる角度だけ回転させた状態で、前記チャンバ内の圧力を第２圧力にする工程と、
（ｅ）前記第２圧力にした前記チャンバ内で前記半導体ウェハの処理を行う工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造技術に関し、特に、１つのチャンバ内で圧力を変化させて複数の処理を行う工程に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置を形成する過程において、プラズマを使用して半導体ウェハのエッチングを行うドライエッチング工程やプラズマを使用して半導体ウェハ上に膜を堆積させるプラズマＣＶＤ成膜工程などが行われる。これらドライエッチング工程やプラズマＣＶＤ成膜工程においては、準備ステップ（スタビリティステップ）を介して１つのチャンバ内で圧力、温度、原料ガスなどを変え、複数の処理を行うことが多くなっている。このため、複数の処理がそれぞれ要求する圧力などのパラメータを実現するため、チャンバには、パラメータを広範囲にわたって制御可能な機構が必要となる。
【０００３】
パラメータの１つである圧力を制御するため、チャンバには、真空計、真空ポンプ、開口度可変バルブが設けられている。すなわち、チャンバは、開口度を調整できる開口度可変バルブを介して真空ポンプと接続されている。真空ポンプは、一定の排気速度によってチャンバ内の空気を排気し、開口度可変バルブにより、排気コンダクタンスをコントロールしてチャンバ内の圧力制御が行われる。上記した開口度可変バルブには、主として回転式弁を用いたバルブとスライド式弁を用いたバルブが存在する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した回転式弁を用いたバルブは、高速で開口度を変化させることができ、チャンバ内の圧力を高速で制御することができるが、開口度が小さい場合、すなわちチャンバ内を高圧にする場合において、圧力制御性が悪いという問題点がある。
【０００５】
一方、上記したスライド式弁を用いたバルブは、開口度が小さい場合であっても圧力制御性は良いが、開口度の変化に時間がかかるため、圧力制御に時間がかかるという問題点がある。プラズマを内部に発生させるチャンバにおいては、ＲＦ出力ＯＮ時の圧力変化に追従して安定したプラズマを得る必要があるが、上記した回転式弁を用いたバルブやスライド式弁を用いたバルブでは、安定したプラズマを広い圧力範囲で実現することが困難であるという問題点がある。
【０００６】
本発明の目的は、広い圧力範囲において良好な圧力制御性を得ることができるバルブを設けたチャンバを使用して、複数の処理を行う半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【０００９】
本発明は、（ａ）開口度を調節できる開口度可変バルブを介して真空ポンプと接続されたチャンバ内に、半導体ウェハを配置する工程と、（ｂ）前記開口度可変バルブの開口度を調節することにより、前記チャンバ内の圧力を所定の圧力にする工程と、（ｃ）前記所定の圧力にした前記チャンバ内で前記半導体ウェハの処理を行う工程と、（ｄ）前記（ｂ）工程と前記（ｃ）とを繰り返す工程とを備え、前記開口度可変バルブは、第１調節弁と、前記第１調節弁内に設けられた弁であって、前記第１調節弁とは独立に開口度を調節できる第２調節弁とを有するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。また、実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１１】
（実施の形態１）
実施の形態１における半導体装置の製造方法で使用するチャンバを、図面を参照しながら説明する。図１は、実施の形態１におけるチャンバの構成を示した断面図である。図１において、実施の形態１におけるチャンバ１は、内部に上部電極２と下部電極３が設けられている。
【００１２】
上部電極２は、チャンバ１の外部からチャンバ１の内部にエッチングガスを導入できるように構成されているとともに高周波電源に電気接続されている。
【００１３】
また、下部電極３は、接地されており、上部に半導体ウェハ４を配置できるように構成されている。
【００１４】
上記のように構成されたチャンバ１は、排気口に設けられた開口度可変バルブ５を介して、真空ポンプ６と接続されている。
【００１５】
開口度可変バルブ５の構造を図２に示す。図２は、開口度可変バルブ５を上部から見た平面図である。図２において、開口度可変バルブ５は、同心円状をした第１調節弁５ａとこの第１調整弁５ａ内に設けられた円板状の第２調節弁５ｂより構成されている。第１調節弁５ａと第２調節弁５ｂは、それぞれ別の駆動系（図示は省略）と接続され、所定の軸の周りを個別に回転させることが可能となっている。すなわち、第１調節弁５ａおよび第２調節弁５ｂは、それぞれ独立に所定の角度だけ回転することにより開口度を変化することができるようになっている。なお、第１調節弁５ａと接続している駆動系および第２調節弁５ｂと接続している駆動系の動作は、これら駆動系と電気的に接続された制御系（図示は省略）によって制御することができる。
【００１６】
図３に図２のＡ−Ａ断面で切断し、第１調節弁５ａと第２調節弁５ｂをそれぞれ別の角度だけ回転した様子を示す。このように、開口度可変バルブ５を１つの回転式弁ではなく、第１調節弁５ａと第２調節弁５ｂの２つの回転式弁で構成したので、開口度をきめ細かく制御することができる。したがって、排気コンダクタンスをきめ細かくコントロールしてチャンバ１内の圧力制御を行うことができる。
【００１７】
図４に、バルブの開口度とチャンバ１内の圧力との関係を示す。図４において、破線は、従来の場合、すなわち１つの回転式弁によって開口度を変化させた場合におけるチャンバ１内の圧力の変化を示したものである。一方、実線は、第１調節弁５ａと第２調節弁５ｂの２つの回転式弁によって開口度を変化させた場合におけるチャンバ１内の圧力の変化を示したものである。すなわち、実線は、まず第１調節弁５ａを閉じた状態で、第２調節弁５ｂを開いて開口度を上げていき角度が９０度になるまで開口度を上げた後、第２調節弁５ｂの開口度を９０度にしたまま第１調節弁５ａの開口度を上げていった場合を示したものである。
【００１８】
図４を見てわかるように１つの回転式弁によって開口度を調節する従来のバルブの場合、開口度を１０度近傍から２０度近傍に変化させたとき、チャンバ１内の圧力は１２０×０．１３３３（Ｐａ）から４０×０．１３３３（Ｐａ）へと著しく低下することがわかる。チャンバ１内の圧力を４０×０．１３３３（Ｐａ）から１２０×０．１３３３（Ｐａ）の間の圧力値、例えば約８０×０．１３３３（Ｐａ）に制御する場合、開口度を１０度近傍にする必要がある。しかし、開口度がわずかに数度ずれただけで、８０×０．１３３３（Ｐａ）から大きく圧力値が変化してしまう。したがって、１つの回転式弁によって開口度を調節する従来のバルブの場合、開口度の狭い領域での圧力制御性が悪くなることがわかる。
【００１９】
次に、本実施の形態１における開口度可変バルブ５、すなわち、第１調節弁５ａと第２調節弁５ｂの２つの回転式弁によって開口度を変化させる場合について説明する。
【００２０】
まず、同心円状をした第１調節弁５ａを閉じた状態で、円板状をした第２調節弁５ｂを回転させて開口する。すると、実線で示したように、チャンバ１内の圧力が１２０×０．１３３３（Ｐａ）から徐々に減少していき、第２調節弁５ｂの開口度が９０度に達したとき、チャンバ１内の圧力は、約７０×０．１３３３（Ｐａ）になる。その後、第２調節弁５ｂの開口度を９０度にしたまま、第１調節弁５ｂを回転させて開口していくと、約７０×０．１３３３（Ｐａ）から徐々に減少していき、第１調節弁５ａの開口度が９０度に達したとき、チャンバ１内の圧力は、約３０×０．１３３３（Ｐａ）になる。
【００２１】
チャンバ１内の圧力を例えば約８０×０．１３３３（Ｐａ）に制御したい場合、図４を見てわかるように、第１調節弁５ａを閉じつつ、第２調節弁５ｂの開口度を約４５度近傍にすればよいことがわかる。この場合、第２調節弁５ｂの開口度に対するチャンバ１内の圧力の変化は従来に比べてなだらかになるため、第２調節弁５ｂの開口度が数度ずれたとしても、チャンバ１内の圧力値は、約８０×０．１３３３（Ｐａ）から、それ程ずれることはない。言い換えれば、第２調節弁５ｂの開口度を開口度の狭い領域（１０度近傍）ではなく、約４５度にして制御できるため、圧力制御性が良好となる。したがって、本実施の形態１における開口度可変バルブ５によれば、広い圧力範囲において良好な圧力制御性を得ることができる。特に本実施の形態１における開口度可変バルブ５によれば、半導体装置の製造工程に好適な、３０×０．１３３３（Ｐａ）から２０００×０．１３３３（Ｐａ）での圧力制御性を向上することができる。
【００２２】
次に、図５に処理圧力と圧力安定時間との関係を示す。図５において、破線は、１つの回転式弁によって開口度を調節する従来のバルブを使用した場合の処理圧力と圧力安定時間との関係を示したものである。図５を見てわかるように、処理圧力が２００×０．１３３３（Ｐａ）のとき圧力安定時間が最小の１０秒となっている。そして、処理圧力が大きくなるに連れて、圧力安定時間が長くなっていることがわかる。
【００２３】
一方、図５において、実線は、本実施の形態１における開口度可変バルブ５、すなわち、第１調節弁５ａと第２調節弁５ｂの２つの回転式弁によって開口度を変化させるバルブを使用した場合の処理圧力と圧力安定時間との関係を示したものである。図５をみてわかるように、処理圧力が５０×０．１３３３（Ｐａ）から９２０×０．１３３３（Ｐａ）において、圧力安定時間が９．０秒でほぼ一定となっていることがわかる。このように本実施の形態１における開口度可変バルブ５によれば、チャンバ１内の圧力を所定の圧力に安定化するまでの時間を高速化することができる。
【００２４】
次に、本実施の形態１における開口度可変バルブ５を動作させる一例を示す。まず、チャンバ１内の圧力が低圧領域（本実施の形態においては、約５００×０．１３３３（Ｐａ）以下と定義する）の場合には、１つの回転式弁によって開口度を調節する従来のバルブであってもチャンバ１内の圧力制御性は良好である。そのため、本実施の形態１における開口度可変バルブ５を従来のバルブと同様に動作させる。すなわち、第１調節弁５ａおよび第２調節弁５ｂを同じ角度だけ回転させる。
【００２５】
次に、チャンバ１内の圧力が中圧領域（本実施の形態においては、約５００×０．１３３３（Ｐａ）〜約１０００×０．１３３３（Ｐａ）と定義する）および高圧領域（本実施の形態においては、約１０００×０．１３３３（Ｐａ）〜約２０００×０．１３３３（Ｐａ）と定義する）の場合には、第１調節弁５ａおよび第２調節弁５ｂを異なる角度で回転させる。この時、主に第２調節弁５ｂを回転させ、主に第２調節弁５ｂを開口させる。このように弁を動作させることにより、中圧領域および高圧領域においても低圧領域と同等の圧力制御性を得ることができる。つまり、低圧領域では、第１調節弁５ａおよび第２調節弁５ｂより構成される円板状の弁を回転させることにより、開口度を調節している。一方、中圧領域および高圧領域では、主に第２調節弁５ｂを回転させることにより開口度を調節することになる。したがって、中圧領域および高圧領域においても低圧領域と同等の圧力制御性を得ることができる。
【００２６】
本実施の形態１における半導体装置の製造方法で使用される開口度可変バルブは、上記のように構成されており、以下にその動作および作用について半導体装置の製造工程の中で説明する。
【００２７】
まず、図６に示すように、半導体ウェハ４上に、イオン注入法を使用して、Ｐウェル１１およびＮウェル１２を形成する。次に、選択酸化法（ＬＯＣＯＳ法）を使用して素子分離層１３を形成し、その後、熱酸化法を使用して、Ｐウェル１１およびＮウェル１２上にゲート絶縁膜１４を形成する。続いて、ＣＶＤ法を使用してポリシリコン膜１５、タングステンシリサイド膜１６および酸化膜１７を順次堆積した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用して、ポリシリコン膜１５、タングステンシリサイド膜１６、および酸化膜１７よりなるゲート電極を形成する。次に、Ｐウェル１１にフォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用して例えばリン（Ｐ）や砒素（Ａｓ）などのＮ型不純物を導入した後、熱処理を施すことにより低濃度Ｎ型不純物拡散層１８、１９を形成する。同様に、Ｎウェル１２にフォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用して、例えばボロン（Ｂ）などのＰ型不純物を導入した後、熱処理を施すことにより低濃度Ｐ型不純物拡散層２０、２１を形成する。
【００２８】
次に、ゲート絶縁膜１４およびゲート電極上にＣＶＤ法を使用して酸化膜を堆積した後、異方性エッチングすることにより、図７に示すようにゲート電極の両側にサイドスペーサ２２を形成する。続いて、Ｐウェル１１にフォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用して、例えばリン（Ｐ）や砒素（Ａｓ）などのＮ型不純物を導入した後、熱処理を施すことにより高濃度Ｎ型不純物拡散層２３、２４を形成する。同様にして、Ｎウェル１２にフォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用して、例えばボロン（Ｂ）などのＰ型不純物を導入した後、熱処理を施すことにより高濃度Ｐ型不純物拡散層２５、２６を形成する。
【００２９】
続いて、図８に示すように半導体ウェハ４の素子形成面上にＣＶＤ法を使用して、窒化シリコン膜２７を形成した後、図９に示すように再びＣＶＤ法を使用して酸化膜を堆積させて層間絶縁層２８を形成する。
【００３０】
そして、層間絶縁層２８上にレジスト膜２９を塗布した後、露光、現像することにより、図１０に示すようにパターニングする。パターニングは、貫通孔を形成する領域にレジスト膜２９が残らないようにする。
【００３１】
次に、図１１に示すように、チャンバ１内に半導体ウェハ４を導入し、下部電極３上に半導体ウェハ４を配置する。そして、チャンバ１内にエッチングガス（Ｃ４Ｆ８／Ａｒ／Ｏ２）を導入した後、上部電極２に高周波電圧を印加することにより、上部電極２と下部電極３の間の領域にあるエッチングガスをプラズマ化する。また、開口度可変バルブ５の第１調節弁５ａと第２調節弁５ｂとを同じ角度だけ回転させ、真空ポンプ６によりチャンバ１内の圧力を３０×０．１３３３（Ｐａ）（第１圧力の一例）にする。すなわち、低圧である第１圧力での圧力制御性は、１つの回転式弁によって開口度を調節する従来のバルブでも良好であるため、開口度可変バルブ５の制御を従来のバルブの制御と同様にする。
【００３２】
次に、プラズマ化したエッチングガスが、半導体ウェハ４の素子形成面に形成された層間絶縁層２８に吸着することにより、化学反応が生じ、エッチング生成物が生成される。生成されたエッチング生成物は、開口度可変バルブ５を通って排気される。このようにして、図１１に示すように半導体ウェハ４の素子形成面に形成された層間絶縁層２８のエッチングが進行し、孔３０、３１、３２、３３が形成される。
【００３３】
続いて、チャンバ１内にエッチングガス（Ａｒ／Ｏ２／ＣＦ４）を導入した後、上部電極２に高周波電圧を印加することにより、上部電極２と下部電極３の間の領域にあるエッチングガスをプラズマ化する。また、図４に示すように開口度可変バルブ５の第１調節弁５ａを約２０度回転させた状態で開口するとともに、第２調節弁５ｂを回転させて９０度開口した状態にすることによって、チャンバ１内の圧力を５０×０．１３３３（Ｐａ）（第２圧力の一例）にする。すなわち、開口度可変バルブ５の第１調節弁５ａと第２調節弁５ｂとを異なる角度回転させて、チャンバ１内の圧力を３０×０．１３３３（Ｐａ）より高圧の５０×０．１３３３（Ｐａ）にする。
【００３４】
ここで、図４に示すように、圧力５０×０．１３３３（Ｐａ）近傍における圧力と第１調節弁５ａの開口度との関係（実線）は、圧力５０×０．１３３３（Ｐａ）近傍における従来のバルブの圧力と弁の開口度との関係（破線）よりなだらかである。したがって、開口度可変バルブ５の第１調節弁５ａと第２調節弁５ｂとを異なる角度回転させることにより良好な圧力制御性を得ることができる。
【００３５】
次に、プラズマ化したエッチングガスが、半導体ウェハ４の素子形成面に形成された窒化シリコン膜２７に吸着することにより、化学反応が生じ、エッチング生成物が生成される。生成されたエッチング生成物は、開口度可変バルブ５を通って排気される。このようにして、図１２に示すように半導体ウェハ４の素子形成面に形成された窒化シリコン膜２７のエッチングが進行し、貫通孔３４、３５、３６、３７が形成される。
【００３６】
このようにして、本実施の形態１における開口度可変バルブ５によれば、広い圧力範囲において良好な圧力制御性を得ることができる。
【００３７】
したがって、本実施の形態１における半導体装置の製造方法で使用する開口度可変バルブ５によれば、広い圧力範囲において良好な圧力制御性を得ることができるとともに、図５に示したようにチャンバ１内の圧力を所定の圧力に安定化するまでの時間を高速化することができるので、１つのチャンバ１内で低圧力下における半導体ウェハ４の処理と、高圧力下における半導体ウェハ４の処理とを連続して処理することができる。すなわち、マルチステップ処理を行うことができる。
【００３８】
このため、本実施の形態１における半導体装置の製造方法によれば、圧力が異なる処理のために、それぞれ専用のチャンバを用意する必要がなくなり、設備投資を低減することができる。
【００３９】
また、本実施の形態１における半導体装置の製造方法によれば、連続処理が可能となるため、処理間に設けられていた準備ステップ（スタビリティーステップ）の廃止が可能となり、スループットの向上を図ることができる。
【００４０】
また、本実施の形態１における半導体装置の製造方法によれば、連続処理が可能となるため、処理間での高周波電源のＯＮ、ＯＦＦを行わずに済む。したがって、高周波電源のＯＮ、ＯＦＦ時に発生する反応生成物の半導体ウェハ４への落下を抑制することができる。
【００４１】
（実施の形態２）
前記実施の形態１における開口度可変バルブは、第１調節弁と第２調節弁の２つの弁を有していたが、本実施の形態２における開口度可変バルブは、３つの弁を有するものである。
【００４２】
図１３は、開口度可変バルブ４０を上部から見た平面図である。図１３において、開口度可変バルブ４０は、同心円状をした第１調節弁４０ａ、この第１調整弁４０ａ内に設けられた同心円状の第２調節弁４０ｂおよび第２調節弁４０ｂ内に設けられた円板状の第３調節弁４０ｃより構成されている。第１調節弁４０ａ、第２調節弁４０ｂおよび第３調節弁４０ｃは、所定の軸の周りを回転できるようになっており、所定の角度だけ回転することにより開口度を変化することができるようになっている。なお、第１調節弁４０ａ、第２調節弁４０ｂおよび第３調節弁４０ｃは独立に回転できるようになっている。
【００４３】
図１４に図１３のＡ−Ａ断面で切断し、第１調節弁４０ａ、第２調節弁４０ｂおよび第３調節弁４０ｃをそれぞれ別の角度だけ回転した様子を示す。このように、開口度可変バルブ４０を１つの回転式弁ではなく、第１調節弁４０ａ、第２調節弁４０ｂおよび第３調節弁４０ｃの３つの回転式弁で構成したので、２つの回転式弁より構成された前記実施の形態１における開口度可変バルブ５に比べて開口度をきめ細かく制御することができる。したがって、排気コンダクタンスをきめ細かくコントロールしてチャンバ１内の圧力制御性を向上することができる。
【００４４】
図１５に、バルブの開口度とチャンバ１内の圧力との関係を示す。図１５において、破線は、従来の場合、すなわち１つの回転式弁によって開口度を変化させた場合におけるチャンバ１内の圧力の変化を示したものである。一方、実線は、第１調節弁４０ａ、第２調節弁４０ｂおよび第３調節弁４０ｃの３つの回転式弁によって開口度を変化させた場合におけるチャンバ１内の圧力の変化を示したものである。
【００４５】
図１５を見てわかるように、１つの回転式弁によって開口度を調節する従来のバルブの場合、開口度を１０度近傍から２０度近傍に変化させたとき、チャンバ１内の圧力は１２０×０．１３３３（Ｐａ）から４０×０．１３３３（Ｐａ）へと著しく低下することがわかる。一方、３つの回転式弁によって開口度を変化させた場合におけるチャンバ１内の圧力の変化はなだらかである。したがって、本実施の形態２における開口度可変バルブ４０によっても、広い圧力範囲において良好な圧力制御性を得ることができる。
【００４６】
次に、本実施の形態２における開口度可変バルブ４０を動作させる一例を示す。まず、低圧領域においては、１つの回転式弁によって開口度を調節する従来のバルブであってもチャンバ１内の圧力制御性は良好である。このため、本実施の形態２における開口度可変バルブ４０を従来のバルブと同様に動作させる。すなわち、第１調節弁４０ａ、第２調節弁４０ｂおよび第３調節弁４０ｃを同じ角度だけ回転させる。
【００４７】
次に、中圧領域においては、第１調節弁４０ａを第２調節弁４０ｂ、第３調節弁４０ｃと異なる角度で回転させ、また、第２調節弁４０ｂと第３調節弁４０ｃとを同じ角度で回転させる。例えば、第１調節弁４０ａを閉じたまま、第２調節弁４０ｂと第３調節弁４０ｃとを同じ角度で回転させる。このように弁を動作させることにより、中圧領域においても低圧領域と同等の圧力制御性を得ることができる。つまり、低圧領域では、第１調節弁４０ａ、第２調節弁４０ｂおよび第３調節弁４０ｃより構成される円板状の弁を回転させることにより、開口度を調節している。一方、中圧領域では、第２調節弁４０ｂおよび第３調節弁４０ｃより構成される円板状の弁を回転させることにより開口度を調節することになる。したがって、中圧領域においても低圧領域と同等の圧力制御性を得ることができる。
【００４８】
続いて、高圧領域においては、第３調節弁４０ｃを第１調節弁４０ａ、第２調節弁４０ｂと異なる角度で回転させ、また、第１調節弁４０ａと第２調節弁４０ｂとを同じ角度で回転させる。例えば、第１調節弁４０ａと第２調節弁４０ｂとを閉じたまま、第３調節弁４０ｃを回転させる。このように弁を動作させることにより、高圧領域においても低圧領域と同等の圧力制御性を得ることができる。
【００４９】
以上、本発明者によってなされた発明を前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００５０】
前記実施の形態１、２においては開口度可変バルブを２つの調節弁や３つの調節弁で構成する例を示したが、これに限らず、４つ以上の調節弁で、開口度可変バルブを構成してもよい。
【００５１】
【発明の効果】
本願によって開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下の通りである。
【００５２】
チャンバと真空ポンプの間に設けられた開口度可変バルブに同心円状の第１調節弁とこの第１調節弁内に設けられた円板状の第２調節弁とを設けることにより、広い圧力範囲においてチャンバ内の圧力を良好に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１において、開口度可変バルブを介して真空ポンプと接続されたチャンバの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における開口度可変バルブの構成を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における開口度可変バルブの構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１において、チャンバ内の圧力と弁の開口度との関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１において、圧力安定時間と処理圧力との関係を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２における開口度可変バルブの構成を示す平面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２における開口度可変バルブの構成を示す断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２において、チャンバ内の圧力と弁の開口度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１　チャンバ
２　上部電極
３　下部電極
４　半導体ウェハ
５　開口度可変バルブ
５ａ　第１調節弁
５ｂ　第２調節弁
６　真空ポンプ
１１　Ｐウェル
１２　Ｎウェル
１３　素子分離層
１４　ゲート絶縁膜
１５　ポリシリコン膜
１６　タングステンシリサイド膜
１７　酸化膜
１８　低濃度Ｎ型不純物拡散層
１９　低濃度Ｎ型不純物拡散層
２０　低濃度Ｐ型不純物拡散層
２１　低濃度Ｐ型不純物拡散層
２２　サイドスペーサ
２３　高濃度Ｎ型不純物拡散層
２４　高濃度Ｎ型不純物拡散層
２５　高濃度Ｐ型不純物拡散層
２６　高濃度Ｐ型不純物拡散層
２７　窒化シリコン膜
２８　層間絶縁層
２９　レジスト膜
３０　孔
３１　孔
３２　孔
３３　孔
３４　貫通孔
３５　貫通孔
３６　貫通孔
３７　貫通孔
４０　開口度可変バルブ
４０ａ　第１調節弁
４０ｂ　第２調節弁
４０ｃ　第３調節弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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