CN111519167A - 排气装置、处理系统和处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供排气装置、处理系统和处理方法。本发明的一方式的排气装置包括：设置于与处理容器连接的排气配管的第1压力调节部；设置于上述第1压力调节部的下游侧的第2压力调节部；设置于上述第1压力调节部的上游侧的第1真空计；和设置于上述第1压力调节部与上述第2压力调节部之间的第2真空计。本发明能够减小处理装置间的机器误差。

Description

排气装置、处理系统和处理方法
技术领域
本发明涉及排气装置、处理系统和处理方法。
背景技术
在半导体装置的制造工艺中，使用在与气体供给系统和真空排气系统连接的处理容器内收纳半导体晶片来对其进行规定的处理的处理装置(例如，参照专利文献1)。然而，在使用多个相同规格的处理装置进行处理的情况下，如果多个处理装置间的排气性能存在差异，则有可能在各个处理装置中产生不同的处理结果。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-218098号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明提供一种能够减小处理装置间的机器误差的技术。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的一个方式的排气装置包括：设置于与处理容器连接的排气配管的第1压力调节部；设置于上述第1压力调节部的下游侧的第2压力调节部；设置于上述第1压力调节部的上游侧的第1真空计；和设置于上述第1压力调节部与上述第2压力调节部之间的第2真空计。
发明效果
依照本发明，能够减小处理装置间的机器误差。
附图说明
图1是表示一个实施方式的处理系统的结构例的图。
图2是表示一个实施方式的处理装置的结构例的图。
图3是表示排气箱的一例的图。
图4是表示流导调节处理的流程的一例的图。
图5是表示零点校正处理的流程的一例的图。
图6是表示高压处理的流程的一例的图。
具体实施方式
附图标记说明
1 处理装置
11 处理容器
71 排气配管
90 控制部
VL1 上游侧真空阀
VL2 下游侧真空阀
VG1 一次侧真空计
VG3 二次侧真空计。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明非限定的例示的实施方式进行说明。在所有附图中，对于相同或对应的部件或零件，标注相同或对应的附图标记并省略重复的说明。
(处理系统)
参照图1，对一个实施方式的处理系统进行说明。图1是表示一个实施方式的处理系统的结构例的图。
如图1所示，一个实施方式的处理系统具有多个相同规格的处理装置1(1A、1B、1C、1D)。处理装置1A、1B、1C、1D是例如在各个处理容器内对多个基片一并执行处理的装置。但是，处理装置1A、1B、1C、1D也可以是例如在处理容器内逐片地收纳基片来对其执行处理的装置。以下，也将处理装置1A、1B、1C、1D各自称为处理装置1。
(处理装置)
参照图2，对图1的处理系统所具有的处理装置1的结构例进行说明。图2是表示一个实施方式的处理装置1的结构例的图。如图2所示，处理装置1具有处理部10、加热部30、气体导入部50、排气部70和控制部90。
处理部10对作为基片的一例的半导体晶片(以下简称为“晶片W”)实施成膜处理、蚀刻处理等规定的处理。处理部10具有处理容器11、岐管(manifold)12、喷射器(injector)13、排气口14等。
处理容器11具有在纵长的铅垂方向上延伸的形状。处理容器11由例如石英、碳化硅等耐热材料形成。处理容器11具有例如圆筒体的内管11a和同心地载置于内管11a的外侧的有顶盖的外管11b这样的双重管结构。但是，处理容器11也可以为单重管结构。
岐管12例如固定于底板(未图示)。岐管12由例如不锈钢形成，气密地保持处理容器11的下端。
喷射器13安装于岐管12。喷射器13是例如L字状弯折的石英管，能够将各种气体导入到处理容器11内。各种气体包括例如成膜气体、蚀刻气体等处理气体、吹扫气体。成膜气体是在对收纳于处理容器11内的晶片W形成膜时使用的气体，其种类没有特别限定，可举出例如含金属气体、半导体气体、氧化气体、还原气体。蚀刻气体是在对收纳于处理容器11内的晶片W或形成于晶片W的膜进行蚀刻时使用的气体，其种类没有特别限定，可举出例如含卤素气体。吹扫气体是对处理容器11内进行吹扫(purge)时使用的气体，其种类没有特别限定，可举出例如非活性气体。
排气口14形成于岐管12，能够对处理容器11内的气体排气。
在岐管12的下端形成有炉口15。在炉口15设置有由例如不锈钢形成的圆板状的盖体16。
盖体16以利用升降机构17可升降的方式设置，气密地密封炉口15。在盖体16上设置有例如由石英形成的保温筒18。在保温筒18上载置有由例如石英形成的晶片舟(waferboat)19，其将多个晶片W以水平状态、具有规定间隔地保持为多层。
晶片舟19通过用升降机构17使盖体16上升而被送入处理容器11内，被收纳于处理容器11内。另外，晶片舟19通过使盖体16下降而从处理容器11内被送出。晶片舟19在长度方向上具有多个槽(支承槽)，各个晶片W以水平状态上下隔开间隔地叠放在槽中。载置于晶片舟19的多个晶片W构成1个批次(batch)，按批次单位被实施各种处理。
加热部30将处理容器11内的晶片W加热到规定的温度。加热部30具有加热器31。加热器31设置在处理容器11的周围，例如具有圆筒形状。加热器31例如可以为电阻发热体。
气体导入部50对喷射器13导入各种气体。气体导入部50具有供给配管51、流量控制器(未图示)、开闭阀(未图示)等。供给配管51将各种气体的供给源(未图示)与喷射器13连接，从各种气体的供给源对喷射器13导入气体。流量控制器设置于供给配管51的中途，控制在供给配管51内流动的气体的流量。流量控制器例如可以为质量流量控制器。开闭阀设置在供给配管51的中途，控制供给配管51内流动的气体对喷射器13的供给、切断。
排气部70经由排气口14对处理容器11进行排气。排气部70具有排气配管71、排气装置72和排气箱73。排气配管71将排气口14与排气装置72连接。排气装置72具有例如干式泵、涡轮分子泵等真空泵，经由排气配管71对处理容器11内进行排气。排气箱73设置于排气配管71的中途，具有真空阀、真空计等。
图3是表示处理装置1的排气箱73的图。如图3所示，排气箱73中，在排气配管71的中途具有从上游侧(处理容器11侧)起依次设置的一次侧真空计VG1、VG2、上游侧真空阀VL1、二次侧真空计VG3、下游侧真空阀VL2。
一次侧真空计VG1、VG2设置于排气配管71的比上游侧真空阀VL1靠上游侧处，检测排气配管71的比上游侧真空阀VL1靠上游侧的部位的压力。排气配管71的比上游侧真空阀VL1靠上游侧的部位，经由排气口14与处理容器11连通，是与处理容器11内的压力大致相同的压力。因此，一次侧真空计VG1、VG2通过检测排气配管71内的压力，来检测处理容器11内的压力。一次侧真空计VG1、VG2在处理容器11内进行规定的处理时，检测处理容器11内的压力，将检测值输出到控制部90。一次侧真空计VG1、VG2的种类没有特别限定，例如可以为隔膜真空计。一次侧真空计VG1例如是检测10Torr(1.3×103Pa)以下的压力的真空计。一次侧真空计VG2例如是检测10Torr(1.3×103Pa)～1000Torr(1.3×105Pa)的范围的压力的真空计。另外，一次侧真空计VG1、VG2也可以由一个真空计构成。
上游侧真空阀VL1设置于排气配管71的比一次侧真空计VG1、VG2靠下游侧处，通过调节排气配管71的流导，来控制在排气配管71中流动的气体的流量。上游侧真空阀VL1的种类没有特别限定，例如可以为蝶阀。此外，上游侧真空阀VL1根据来自控制部90的控制指令调节排气配管71的流导。
二次侧真空计VG3设置在排气配管71的上游侧真空阀VL1与下游侧真空阀VL2之间，检测排气配管71的上游侧真空阀VL1与下游侧真空阀VL2之间的部位的压力。二次侧真空计VG3例如经由隔离阀Vs与排气配管71连接，在隔离阀Vs打开的情况下检测排气配管71的压力，将检测值输出到控制部90。但是，也可以不设置隔离阀Vs。二次侧真空计VG3的种类没有特别限定，例如可以为隔膜真空计。二次侧真空计VG3例如与一次侧真空计VG1同样，是检测10Torr(1.3×103Pa)以下的压力的真空计。
下游侧真空阀VL2设置于排气配管71的比二次侧真空计VG3靠下游侧处，通过调节排气配管71的流导，能够控制在排气配管71中流动的气体的流量。下游侧真空阀VL2的种类没有特别限定，例如可以为蝶阀。另外，下游侧真空阀VL2根据来自控制部90的控制指令控制排气配管71的流导。
控制部90控制处理装置1的各部的动作。控制部90例如可以为计算机。控制处理装置1的各部的动作的计算机程序存储于介质，用规定的读取装置读入到存储部，安装到控制部90内。介质可以为例如硬盘、光盘、光磁盘、存储卡、软盘。
例如，控制部90在处理容器11内进行规定的处理之前，调节下游侧真空阀VL2的开度以使得由二次侧真空计VG3检测的压力成为预先设定的设定值。具体而言，控制部90在由二次侧真空计VG3检测的压力比预先设定的设定值大的情况下，增大下游侧真空阀VL2的开度以提高下游侧真空阀VL2的流导。由此，即使在排气装置72的排气性能随时间发生了劣化的情况下，也能够将排气部70的流导维持为大致一定的。此时，控制部90优选将处理容器11内的温度维持为一定的，在对处理容器11内供给了非活性气体的状态下调节下游侧真空阀VL2。此外，设定值在例如刚更换了排气装置72后或刚对排气装置72进行了维护后被设定。另外，设定值优选为相同规格的处理装置1间共用的值。由此，能够在相同规格的处理装置1间将排气部70的流导调节为大致相同的，能够减小处理装置1间的机器误差。
另外，控制部90在处理容器11内进行成膜处理时进行控制以关闭隔离阀Vs。由此，排气配管71与二次侧真空计VG3的连通被切断，所以能够防止成膜处理时产生的反应生成物等附着到二次侧真空计VG3。其结果是，能够抑制二次侧真空计VG3的零点漂移。
另外，控制部90在将处理容器11内控制为规定的压力以上的情况下，减小下游侧真空阀VL2的开度以使得下游侧真空阀VL2的流导减小后，调节上游侧真空阀VL1以使得处理容器11内成为所希望的压力。由此，能够抑制由上游侧真空阀VL1进行压力控制时开度过小而压力控制的精度降低的情况。其中，规定的压力例如能够根据上游侧真空阀VL1可使用的压力范围来设定。
如以上说明的那样，在一个实施方式中，在与处理容器11连接的排气配管71按如下顺序设置有一次侧真空计VG1、VG2、上游侧真空阀VL1、二次侧真空计VG3和下游侧真空阀VL2。由此，能够调节下游侧真空阀VL2以使得在多个相同规格的处理装置1之间由二次侧真空计VG3检测的压力成为预先设定的共用的设定值。其结果是，能够在多个相同规格的处理装置1间将排气部70的流导调节为大致相同的，能够减小处理装置1间的机器误差。
另外，在原子层沉积(ALD：Atomic Layer Deposition)工艺中，以较短的周期反复进行第1反应气体的供给、第1反应气体的排气、第2反应气体的供给和第2反应气体的排气。因此，有时会因为真空阀的响应性的问题，而不使用压力控制，使用开度控制或全开。在这种情况下，处理容器11内的压力取决于排气部70的排气性能。因此，当处理装置1间的排气部70的排气性能不同时，在处理装置1间发生处理容器11内的压力不均，发生形成于晶片W的膜的厚度或膜质的不均。
但是，在一个实施方式中，能够在多个相同规格的处理装置1间将排气部70的流导调节为大致相同的。因此，即使在ALD工艺中使用开度控制或全开的情况下，也能够抑制在处理装置1间发生处理容器11内的压力不均。其结果是，能够减轻形成于晶片W的膜的厚度或膜质的不均。
(处理装置的动作)
参照图4，对作为处理装置1的动作(处理方法)的一例，即通过控制部90控制处理装置1的各部的动作，来调节排气部70的流导的处理(以下称为“流导调节处理”)进行说明。流导调节处理在控制部90接收到执行成膜处理、蚀刻处理等规定的处理的信号时执行。图4是表示流导调节处理的流程的一例的图。
在步骤S41中，控制部90控制气体导入部50使得对处理容器11内以规定流量供给非活性气体。另外，控制部90控制加热部30以使得处理容器11内被维持为一定的温度。
在步骤S42中，控制部90调节下游侧真空阀VL2的开度以使得由二次侧真空计VG3检测的压力成为预先设定的设定值，并固定为调节后的开度。
在步骤S43中，控制部90关闭隔离阀Vs。
在步骤S44中，控制部90通过控制处理装置1的各部的动作，以开始进行规定的处理。在规定的处理结束之后，控制部90使流导调节处理结束。
在以上的流导调节处理中，控制部90在每个规定的处理中，调节下游侧真空阀VL2的开度以使得由二次侧真空计VG3检测的压力成为预先设定的设定值。由此，能够在每个规定的处理中将排气部70的流导调节为大致相同的，所以即使在排气装置72的排气性能随时间发生了劣化的情况下，也能够将排气部70的流导维持为大致一定的。因此，即使在ALD工艺中使用开度控制或全开的情况下，也能够抑制在批次间发生处理容器11内的压力不均。其结果是，能够抑制在批次间发生形成于晶片W的膜的厚度或膜质的不均。
另外，通过在多个相同规格的处理装置1进行上述的流导调节处理，能够在相同规格的处理装置1间将排气部70的流导调节为大致相同的，能够减小处理装置1间的机器误差。
参照图5，对作为处理装置1的动作(处理方法)的一例，即通过控制部90控制处理装置1的各部的动作，来校正一次侧真空计VG1的零点的处理(以下称为“零点校正处理”)进行说明。零点校正处理在控制部90接收到执行成膜处理、蚀刻处理等规定的处理的信号时执行。图5是表示零点校正处理的流程的一例的图。
步骤S51至步骤S53与流导调节处理的步骤S41至步骤S43相同，因此省略说明。
在步骤S54中，控制气体导入部50以停止对处理容器11内供给非活性气体。
在步骤S55中，控制部90对一次侧真空计VG1的零点进行校正，以使得一次侧真空计VG1的压力值与二次侧真空计VG3的压力值相等。其中，零点的校正可以由操作员实施。
在步骤S56中，控制部90通过控制处理装置1的各部的动作，以开始进行规定的处理。在规定的处理结束之后，控制部90使零点校正处理结束。
在以上的零点校正处理中，在每个规定的处理中对一次侧真空计VG1的零点进行校正，以使得一次侧真空计VG1的压力值与二次侧真空计VG3的压力值相等。由此，即使在例如因成膜处理而在一次侧真空计VG1附着有膜的情况下，也能够高精度地调节处理容器11内的压力。其结果是，能够获得稳定的工艺性能。
另外，例如在0.2Torr的成膜步骤中，考虑一次侧真空计VG1的零点漂移了5mTorr的情况。在这种情况下，原本在处理容器11内被调节成0.2Torr的状态下进行成膜的情况，变成在被调节成0.195Torr或0.205Torr的状态下进行成膜。因此，所形成的膜的厚度偏离于设计膜厚。特别是在交替地反复进行成膜步骤和蚀刻步骤的工艺中，与设计膜厚的偏差使膜厚的面内均匀性恶化。不过，上述的零点校正处理能够解决该技术问题。
参照图6，对作为处理装置1的动作(处理方法)的一例，即通过控制部90控制处理装置1的各部的动作，以将处理容器11内调节为规定的压力以上的高压的处理(以下称为“高压处理”)进行说明。高压处理在控制部90接收到执行成膜处理、蚀刻处理等规定的处理的信号时执行。图6是表示高压处理的流程的一例的图。
在步骤S61中，控制部90基于接收到的要执行规定的处理的信号，判断该规定的处理的设定压力是否为规定的压力以上。在步骤S61中，控制部90在判断为规定的处理的设定压力为规定的压力以上时，使处理前进到步骤S62。另一方面，在步骤S61中，控制部90在判断为规定的处理的设定压力小于规定的压力时，使处理前进到步骤S63。
在步骤S62中，控制部90根据设定压力以下游侧真空阀VL2的开度变小的方式控制下游侧真空阀VL2。
在步骤S63中，控制部90通过控制处理装置1的各部的动作，以开始进行规定的处理。在规定的处理结束之后，控制部90使高压处理结束。
在以上的高压处理中，控制部90在判断为规定的处理的设定压力为规定的压力以上时，根据设定压力以下游侧真空阀VL2的开度变小的方式控制下游侧真空阀VL2。由此，能够抑制用上游侧真空阀VL1进行压力控制时上游侧真空阀VL1的开度过小而压力控制的精度降低的情况。
另外，考虑例如用上游侧真空阀VL1进行压力控制时的设定压力较高的情况。在这种情况下，有时上游侧真空阀VL1的开度低于可使用的范围的下限值(例如5％)。其结果是，成为无法将处理容器11内调节为设定压力，或者处理容器11内的压力不稳定的状态。但是，上述的高压处理能够解决该技术问题。
另外，在上述的实施方式中，上游侧真空阀VL1是第1压力调节部的一例，下游侧真空阀VL2是第2压力调节部的一例。另外，一次侧真空计VG1是第1真空计的一例，二次侧真空计VG3是第2真空计的一例。
应当认为，本申请公开的实施方式在所有方面均是例示，并不非限定性的内容。另外，上述实施方式在不脱离权利要求及其主旨的情况下，可以以以各种方式进行省略、置换、改变。

Claims (10)

1.一种排气装置，其特征在于，包括：
设置于与处理容器连接的排气配管的第1压力调节部；
设置于所述第1压力调节部的下游侧的第2压力调节部；
设置于所述第1压力调节部的上游侧的第1真空计；和
设置于所述第1压力调节部与所述第2压力调节部之间的第2真空计。
2.如权利要求1所述的排气装置，其特征在于：
包括控制所述第1压力调节部和所述第2压力调节部的控制部，
所述控制部调节所述第2压力调节部以使得由所述第2真空计检测的压力成为预先设定的设定值。
3.如权利要求2所述的排气装置，其特征在于：
所述控制部在所述处理容器内进行成膜前调节所述第2压力调节部。
4.如权利要求2或3所述的排气装置，其特征在于：
所述第2真空计经由隔离阀与所述排气配管连接。
5.如权利要求4所述的排气装置，其特征在于：
所述控制部在所述处理容器内进行成膜时关闭所述隔离阀。
6.如权利要求2～5中任一项所述的排气装置，其特征在于：
所述控制部，在对所述处理容器内供给了非活性气体的状态下调节所述第2压力调节部。
7.如权利要求2～6中任一项所述的排气装置，其特征在于：
所述控制部，在将所述处理容器内维持在一定温度的状态下调节所述第2压力调节部。
8.如权利要求2～7中任一项所述的排气装置，其特征在于：
所述控制部，在将所述处理容器内控制为规定的压力以上的情况下，调节所述第2压力调节部以使得所述第2压力调节部的流导变小之后，调节所述第1压力调节部以使得所述处理容器内成为所希望的压力。
9.一种处理系统，其特征在于：
具有多个处理装置，该处理装置包括：
设置于与处理容器连接的排气配管的第1压力调节部；
设置于所述第1压力调节部的上游侧的第1真空计；
设置于所述第1压力调节部的下游侧的第2压力调节部；和
设置于所述第1压力调节部与所述第2压力调节部之间的第2真空计，
所述处理系统具有控制部，该控制部调节多个所述处理装置各自的所述第2压力调节部以使得由多个所述处理装置各自的所述第2真空计检测的压力成为大致相同的。
10.一种使用处理装置的处理方法，其特征在于：
该处理装置包括：
设置于与处理容器连接的排气配管的第1压力调节部；
设置于所述第1压力调节部的上游侧的第1真空计；
设置于所述第1压力调节部的下游侧的第2压力调节部；和
设置于所述第1压力调节部与所述第2压力调节部之间的第2真空计，
所述处理方法调节所述第2压力调节部以使得由所述第2真空计检测的压力成为预先设定的设定值。
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