JP2005216982A

JP2005216982A - 真空処理装置及びそのパージ方法

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Publication number: JP2005216982A
Application number: JP2004019199A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nagasawa; 智長澤
Original assignee: Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd; Kansai Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd; Kansai Nippon Electric Co Ltd
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】作業者の安全性を損なうことなく、効率よく短時間でパージ作業を行なうことができ、さらに不活性ガスの消費量も低減することができる真空処理装置及びそのパージ方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の真空処理装置１は、ガス供給管７ａ〜７ｃに取り付けられたＭＦＣ８ａ〜８ｃ等の接続機器を交換する際に、ガス供給管７ａ〜７ｃ及びＭＦＣ８ａ〜８ｃに残留する反応ガスを除去するための不活性ガス供給手段１８とパージ終了確認手段２１が設けられている。このパージ終了確認手段２１は、パージガスを封入する封入チャンバ２２と、封入チャンバ２２内に残留する反応ガス濃度を検出するガスセンサ２３と、封入チャンバ２２の供給側に設けられたパージガス供給管２４と、封入チャンバ２２の排気側に設けられ、ガスセンサ２３が接続されたパージガス排気管２５により構成されている。また、このパージ終了確認手段２１は、接続部２６ａ〜２６ｃにおいて、パージするガス供給管７ａ〜７ｃとバルブ２７ａ〜２７ｃを介して着脱自在に取り付けることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス供給源から供給される反応ガスにより半導体ウェーハ（以下、ウェーハと言う）上に種々の処理を行なう真空処理装置及びそのパージ方法に関し、特に、ガス供給管やプロセスチャンバ内に残留する反応ガスを効率良く、安全にパージすることができる機能を備えた真空処理装置及びそのパージ方法に関する。

半導体デバイスの製造プロセスに使用される真空処理装置には、ウェーハの表面に薄膜を形成するＣＶＤ装置やスパッタ装置と、また逆にウェーハの表面をエッチングするドライエッチング装置があり、例えば、特開平１０−１５３７８号公報（特許文献１）に開示されている。

図５は、従来の真空処理装置９１の概略構成を示す図である。図５に示すように、従来の真空処理装置９１は、プロセスチャンバ９２の内部に上部電極９３と、ウェーハＷを載置する下部電極９４が上下に相対峙して設けられている。上部電極９３には、整合器９５を介して高周波電源９６が接続され、上部電極９３と下部電極９４間に高周波電力が印加されるようになっている。さらに、上部電極９３には、ガス供給管９７ａ〜９７ｃ、ＭＦＣ（Mass Flow Controller；流量制御器）９８ａ〜９８ｃ及び異なる種類の反応ガスが貯蔵されたガス供給源９９ａ〜９９ｃが接続され、ＭＦＣ９８ａ〜９８ｃの前後には、バルブ１００ａ〜１００ｃ、１０１ａ〜１０１ｃが接続され、プロセスチャンバ９２内に複数の反応ガスが供給されるようになっている。

また、プロセスチャンバ９２の下部のガス排気管１０２には、メインバルブ１０３ａ、１０３ｂとバタフライバルブ等からなるＡＰＣバルブ１０４を介して、ターボモレキュラーポンプ、メカニカルブースターポンプ、ロータリーポンプ等の真空ポンプ１０５が接続されている。さらに、プロセスチャンバ９２には、真空度を監視するバラトロンゲージやピラニーゲージ等からなる真空計１０６が設けられ、真空計１０６が検出した真空度はＡＰＣ（Automatic Pressure Controller；自動圧力制御器）１０７に入力されるようになっている。

この従来の真空処理装置９１の動作は、先ず、プロセスチャンバ９２内の下部電極９４上にウェーハＷを載置した後、真空ポンプ１０５によりプロセスチャンバ９２内を高真空にする。次に、バルブ１００ａ〜１００ｃ、１０１ａ〜１０１ｃを開き、ガス供給源９９ａ〜９９ｃからＭＦＣ９８ａ〜９８ｃにより所定の流量に調整された反応ガスをプロセスチャンバ９２内に供給し、プロセスチャンバ９２内を高真空からプロセス真空度付近まで昇圧する。次に、プロセスチャンバ９２内の真空度を真空計１０６により検出し、ＡＰＣ１０７がその検出された真空度に基づき、ＡＰＣバルブ１０４の開閉弁の開度を制御してプロセスチャンバ９２内が所定の真空度になるよう調整する。続いて、高周波電源９６から高周波電力を整合器９５により、インピーダンス制御しながら上部電極９３に供給し、反応ガスのプラズマを発生させ、ウェーハＷの処理を行なう。

このような従来の真空処理装置９１においては、ウェーハＷ上に処理を行なう際に使用される反応ガスとして、例えばアルシン（ＡｓＨ_３）、ホスフィン（ＰＨ_３）、モノシラン（ＳｉＨ_４）、ジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）、モノゲルマン（ＧｅＨ_４）等がある。これらの反応ガスは、毒性、可燃性、腐蝕性を有するものであり、取り扱いには十分な注意が必要である。従って、真空処理装置９１の配管に取り付けられた接続機器等を修理したり、交換するために取外す必要が発生した場合には、内部に残留する反応ガスを不活性ガスにより完全に除去する必要がある。このようなパージ方法は、例えば、特開平２００１−８５３４２号公報（特許文献２）に記載されている。

次に、従来の真空処理装置９１のパージ方法を説明する。例えば、ガス供給管９７ａに取り付けられたＭＦＣ９８ａ等の部品を性能低下等の理由により交換する際には、先ず、バルブ１０１ａ、１００ａを閉じてプロセスチャンバ９２への反応ガス供給を停止した後、ＭＦＣ９８ａの供給側に不活性ガス供給手段１０８を接続する。この不活性ガス供給手段１０８は、窒素等の不活性ガス供給源１０９とバルブ１１０により構成されている。さらに、ＭＦＣ９８ａの排気側にパージガス排気管１１１を接続する。次に、バルブ１１０を開け、不活性ガス供給源１０９から一定時間、不活性ガスを供給することにより、ガス供給管９７ａ及びＭＦＣ９８ａの内部に残留している反応ガスを不活性ガスと共に、パージガスとしてパージガス排気管１１１側へ排出する。パージガス排気管１１１を通ったパージガスは除害装置１１２に送られ、無害化処理された後、大気に放出又はガススクラバーに送られる。

次に、ガス供給管９７ａからパージガス排気管１１１を外し、バルブ１１０ａを閉じて不活性ガスの供給を停止した後、ＭＦＣ９８ａの交換を行なう。

さらに、各バルブ１００ａ、１０１ａ、１１０の開閉操作を、半導体処理室内に設置されたバルブ制御操作部（図示せず）の１ケ所で操作するようにすれば、パージの作業効率を向上させることができる。
特開平１０−１５３７８号公報（第２頁、０００２段落〜０００７段落、図１）特開平２００１−８５３４２号公報（第２頁、００１５段落〜００２６段落）

しかしながら、従来の真空処理装置９１及びそのパージ方法には、以下のような問題があった。

上述したように、不活性ガス供給手段１０８をガス供給管９７ａに接続し、不活性供給源１０９から不活性ガスを一定時間、供給することにより、ガス供給管９７ａ及びＭＦＣ９８ａの内部に残留する反応ガスを除去するようにしていたので、比重が重く、置換効率の悪い反応ガスを取扱う場合やガス供給管９７ａの構成が複雑な場合は、反応ガスが十分に除去されず、ＭＦＣ９８ａの交換の際に外部に漏れて、作業者の安全性が大きく損なわれるという問題があった。

また、作業者の安全を考慮して、必要以上の時間をかけて不活性ガスを供給するようにしていたので、パージ作業に多大な時間がかかっていた。その結果、長時間に亘って真空処理装置９１を停止させることになり、装置稼動率を大きく低下させる原因になっていた。また、不活性ガスの消費量も増え、多大なコストがかかっていた。

本発明は、上記問題点を解決するために考えられたもので、作業者の安全性を損なうことなく、効率よく短時間でパージ作業を行なうことができ、さらに不活性ガスの消費量も低減することができる真空処理装置及びそのパージ方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の真空処理装置は、ガス供給源からガス供給管を介してプロセスチャンバに供給された反応ガスにより被処理体に所定の処理を施す真空処理装置であって、前記ガス供給管や前記プロセスチャンバ内に残留する反応ガスを不活性ガスにより除去する際に、パージ作業の終了を判定するパージ終了確認手段を設けたことを特徴とする。

また、請求項２記載の真空処理装置は、請求項１記載の真空処理装置であって、前記パージ終了確認手段が、パージガスを封入する封入チャンバと、前記封入チャンバ内に残留する反応ガス濃度を検出するガスセンサと、前記封入チャンバの供給側に設けられたパージガス供給管と、前記封入チャンバの排気側に設けられ、前記ガスセンサが接続されたパージガス排気管からなることを特徴とする。

また、請求項３記載の真空処理装置は、請求項２記載の真空処理装置であって、前記封入チャンバの排気側に、少なくとも２つ以上のパージガス排気管が設けたことを特徴とする。

また、請求項４記載の真空処理装置は、請求項３記載の真空処理装置であって、前記パージ終了確認手段に、前記ガスセンサの検出感度をチェックする比較用ガスセンサを設けたことを特徴とする。

また、請求項５記載の真空処理装置は、請求項２〜４記載の真空処理装置であって、前記パージ終了確認手段に、前記ガスセンサが検出する反応ガス濃度を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された反応ガスの濃度変化から、反応ガスを除去するパージ時間を算出する算出部と、前記算出部の出力に基づいてパージ時間を制御する第１制御部と、前記記憶部の反応ガス濃度を所定値と比較する比較部と、前記比較部で比較された反応ガス濃度が所定値より低くなれば、パージ終了と判定する判定部と、前記判定部の出力に基づいて不活性ガスの供給を停止する第２制御部と、前記判定部の判定結果を表示する表示部を設けたことを特徴とする。

また、請求項６記載の真空処理装置は、請求項１〜５記載の真空処理装置であって、前記パージ終了確認手段が、着脱自在であるとともに、移動可能であることを特徴とする。

また、請求項７記載の真空処理装置は、請求項１〜６記載の真空処理装置であって、前記不活性ガスが、窒素、アルゴン、ヘリウム又はこれらの混合ガスからなることを特徴とする。

また、請求項８記載の真空処理装置のパージ方法は、ガス供給源からガス供給管を介してプロセスチャンバに供給された反応ガスにより被処理体に所定の処理を施した後、前記ガス供給管や前記プロセスチャンバ内に残留する反応ガスを不活性ガスにより除去する真空処理装置のパージ方法であって、前記ガス供給管や前記プロセスチャンバに封入チャンバを接続する工程と、前記ガス供給管や前記プロセスチャンバに不活性ガスを供給する工程と、前記封入チャンバの排気側に設けられたガスセンサによりパージガス中に残留する反応ガス濃度を検出する工程と、前記ガスセンサにおいて反応ガス濃度が検出されなくなったときに前記不活性ガスの供給を停止する工程を含むことを特徴とする。

また、請求項９記載の真空処理装置のパージ方法は、ガス供給源からガス供給管を介してプロセスチャンバに供給された反応ガスにより被処理体に所定の処理を施した後、前記ガス供給管や前記プロセスチャンバ内に残留する反応ガスを不活性ガスにより除去する真空処理装置のパージ方法であって、前記ガス供給管や前記プロセスチャンバに封入チャンバを接続する工程と、前記ガス供給管や前記プロセスチャンバに不活性ガスを供給する工程と、前記封入チャンバの排気側に設けられたガスセンサによりパージガス中に残留する反応ガス濃度を検出する工程と、前記反応ガス濃度の変化から算出されたパージ時間に基づいてパージを行なう工程と、前記ガスセンサにおいて反応ガス濃度が検出されなくなったときに前記不活性ガスの供給を停止する工程を含むことを特徴とする。

以上説明したように、本発明の真空処理装置及びそのパージ方法によれば、配管やプロセスチャンバの内部に残留する反応ガスを不活性ガスと共に、パージガスとして除去する際に、パージ作業の終了を確認するパージ終了確認手段を設け、パージ作業と反応ガス濃度検出を同時に行なうようにしたので、反応ガスの種類や濃度、配管構成等に関わらず、確実に反応ガスを除去することができ、作業者の安全性を確保できる。また、効率よく短時間でパージ作業をを行なうことができ、装置稼動率を向上できるとともに、従来のように無駄に不活性ガスを流すことがなくなり、不活性ガスの消費量も低減できる。

また、パージ終了確認手段に、少なくとも２つ以上のパージガス排気管を設け、パージ作業と反応ガス濃度検出を交互に行なうようにしたので、ガスセンサにパージガスを常時供給して反応ガス濃度を検出させる必要がなくなり、ガスセンサの使用寿命を大きく延ばすことができる。その結果、ガスセンサの校正や交換にかかる工数を低減することができ、パージ作業効率を向上させることができる。

また、パージ終了確認手段に、比較用ガスセンサを設け、パージ作業前にガスセンサの検出感度をチェックするようにしたので、ガスセンサの信頼性が高まり、パージ終了確認の精度を向上させることができる。

また、パージ終了確認手段に、反応ガス濃度を記憶、処理して、不活性ガスの供給、停止を自動的に行なう手段を設け、最適なパージ時間を算出してパージ作業を行ない、反応ガス濃度が所定値以下のなったときにパージ作業を終了するようにしたので、反応ガスの種類や濃度、配管構成等が変化しても、最適なパージ時間が算出されるので、より効率よく、より短時間にパージ作業を行なうことができ、装置稼働率の向上や不活性ガスの消費量低減にも多大な効果を奏する。また、パージ終了確認や不活性ガスの供給、停止を全て自動で行なうので、作業者による操作ミス等を完全に防止できて安全性をより向上させることができる。

また、パージ終了確認手段を、着脱及び移動可能としたので、真空処理装置の任意のパージ箇所にスペースを問わず容易に接続することができ、パージ作業性を向上させることができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施例の真空処理装置１の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施例の真空処理装置１は、プロセスチャンバ２の内部に上部電極３と、ウェーハＷを載置する下部電極４が上下に相対峙して設けられている。上部電極３には、整合器５を介して高周波電源６が接続され、上部電極３と下部電極４間に高周波電力が印加されるようになっている。さらに、上部電極３には、ガス供給管７ａ〜７ｃ、ＭＦＣ８ａ〜８ｃ及び異なる種類の反応ガスが貯蔵されたガス供給源９ａ〜９ｃが接続され、ＭＦＣ８ａ〜８ｃの前後には、バルブ１０ａ〜１０ｃ、１１ａ〜１１ｃが接続され、プロセスチャンバ２内に複数の反応ガスが供給されるようになっている。

また、プロセスチャンバ２の下部のガス排気管１２には、メインバルブ１３ａ、１３ｂとＡＰＣバルブ１４を介して、ターボモレキュラーポンプ、メカニカルブースターポンプ、ロータリーポンプ等の真空ポンプ１５が接続されている。また、プロセスチャンバ２には、真空度を監視するバラトロンゲージやピラニーゲージ等からなる真空計１６が設けられ、真空計１６が検出した真空度はＡＰＣ１７に入力されるようになっている。

また、本実施例の真空処理装置１は、ガス供給管７ａ〜７ｃに取り付けられたＭＦＣ８ａ〜８ｃ等の部品を交換する際に、ガス供給管７ａ〜７ｃ及びＭＦＣ８ａ〜８ｃの内部に残留する反応ガスを除去するための不活性ガス供給手段１８が設けられている。この不活性ガス供給手段１８は、窒素等の不活性ガス供給源１９とバルブ２０ａ〜２０ｃにより構成されている。さらに、パージ終了を確認するパージ終了確認手段２１が設けられている。このパージ終了確認手段２１は、パージガスを封入する封入チャンバ２２と、封入チャンバ２２内に残留する反応ガス濃度を検出するガスセンサ２３と、封入チャンバ２２の供給側に設けられたパージガス供給管２４と、封入チャンバ２２の排気側に設けられ、ガスセンサ２３が接続されたパージガス排気管２５により構成されている。また、このパージ終了確認手段２１は、接続部２６ａ〜２６ｃにおいて、ガス供給管７ａ〜７ｃとバルブ２７ａ〜２７ｃを介して着脱自在に取り付けることができる。

次に、本実施例の真空処理装置１のパージ方法を説明する。例えば、ガス供給管７ａに接続されているＭＦＣ８ａが性能低下等の理由により交換が必要と判断された場合、先ず、バルブ１１ａ、１０ａを閉じてプロセスチャンバ２への反応ガス供給を停止した後、ＭＦＣ８ａの供給側に不活性ガス供給手段１８を接続し、ＭＦＣ８ａの排気側にパージ終了確認手段２１を接続する。次に、バルブ２０ａを開けて、ガス供給管７ａとＭＦＣ８ａの内部に残留している反応ガスを不活性ガスと共に、パージガスとしてパージガス排気管２４を通じて封入チャンバ２２へ排出する。

次に、封入チャンバ２２へ排出されたパージガス中の反応ガス濃度を、常時、ガスセンサ２３により検出する。反応ガス濃度が検出されなくなった段階で、バルブ２０ａ、２７ａを閉じて不活性ガスの供給を停止し、ＭＦＣ８ａの交換を行なう。なお、排出されたパージガスは、パージガス排気管２５を通って除害装置２８へ送られ、無害化処理された後、大気に放出又はガススクラバーに送られる。この除害手段としては、例えば、除害装置２８内に設けた薬液によりパージガスを化学的に吸着させて有害成分を除去する方法等がある。

このように、本実施例の真空処理装置１及びそのパージ方法は、ガス供給管７ａにパージ終了確認手段２１を接続して不活性ガスによる配管パージを行ないながら、封入チャンバ２２内に残留する反応ガス濃度をガスセンサ２３により検出し、反応ガス濃度が検出されなくなった段階でパージ作業を終了する。これにより、反応ガスの種類や配管構成に関わらず、確実に反応ガスを除去することができ、作業者の安全性を確保できる。また、効率よく短時間でパージ作業をを行なうことができるので装置稼動率を向上できるとともに、従来のように無駄に不活性ガスを流すことがなくなるので不活性ガスの消費量も低減できる。さらに、このパージ終了判定手段２１は着脱及び移動可能であるので、真空処理装置１の任意のパージ箇所にスペースを問わず容易に接続することができ、パージ作業性を向上させることができる。

次に、他の好ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。図２は本発明の第２実施例の真空処理装置３１の概略構成を示す図である。なお、図２において、上述した第１実施例と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

図２に示すように本実施例の真空処理装置３１には、パージ終了確認手段４１が設けられている。このパージ終了確認手段４１は、パージガスを封入する封入チャンバ４２と、封入チャンバ４２内に残留する反応ガス濃度を検出するガスセンサ４３と、封入チャンバ４２の供給側に設けられたパージガス供給管４４と、封入チャンバ４２の排気側に設けられ、ガスセンサ４３が接続された第１パージガス排気管４５ａと、第１パージガス排気管４５ａと並列に設けられた第２パージガス排気管４５ｂにより構成されている。また、第１及び第２パージガス排気管４５ａ、４５ｂには、各々バルブ４６ａ、４６ｂが設けられている。このパージ終了確認手段４１は、第１実施例と同様に、接続部２６ａ〜２６ｃにおいて、ガス供給管７ａ〜７ｃとバルブ２７ａ〜２７ｃを介して着脱自在に取り付けることができる。

次に、本実施例の真空処理装置３１のパージ方法を説明する。例えば、ガス供給管７ａに接続されているＭＦＣ８ａが性能低下等の理由により交換が必要と判断された場合、先ず、バルブ１１ａ、１０ａを閉じてプロセスチャンバ２への反応ガス供給を停止した後、ＭＦＣ８ａの供給側に不活性ガス供給手段１８を接続し、ＭＦＣ８ａの排気側にパージ終了確認手段４１を接続する。次に、第１パージガス排気管４５ａのバルブ４６ａを閉じ、第２パージガス排気管４５ｂのバルブ４６ｂを開ける。

次に、バルブ２０ａを開けて、ガス供給管７ａとＭＦＣ８ａの内部に残留している反応ガスを不活性ガスと共に、パージガスとしてパージガス供給管４４を通じて封入チャンバ４２へ排出する。この排出されたパージガスは、第２パージガス排気管４５ｂを通って除害装置２８へ送られ、無害化処理した後、大気に放出又はガススクラバーに送られる。

所定時間パージ作業を行なった後、第２パージガス排気管４５ｂのバルブ４６ｂを閉じ、第１パージガス排気管４５ａのバルブ４６ａを開く。そして、第１パージガス排気管４５ａに接続されたガスセンサ４３により、封入チャンバ４２内に残留している反応ガス濃度を検出する。反応ガス濃度が検出されなければ、バルブ２０ａ、２７を閉じて不活性ガスの供給を停止し、ＭＦＣ８ａの交換を行なう。反応ガス濃度が検出されれば、バルブ４６ａを閉じた後、バルブ４６ｂを開け、再び同様のパージ作業を所定時間だけ行なう。このパージ作業と反応ガス濃度検出を、ガスセンサ４３により反応ガス濃度が検出されなくなるまで繰り返した後、バルブ２０ａ、２７ａを閉じて不活性ガスの供給を停止し、ＭＦＣ８ａの交換を行なう。

このように、本実施例の真空処理装置３１及びそのパージ方法は、不活性ガスによりガス供給管７ａのパージを行なう際、先ず、第２パージガス排気管４５ｂからパージガスを所定時間排気した後、第１パージガス排気管４５ａへ切換え、第１パージガス排気管４５ａに接続されたガスセンサ４３により残留する反応ガス濃度を検出する。そして、このパージ作業と反応ガス濃度検出を、反応ガス濃度が検出されなくなるまで繰り返し行なう。これにより、ガスセンサ４３にパージガスを常時供給して反応ガス濃度を検出させる必要がなくなる。ガスセンサ４３は、反応ガスとの反応により検出信号を発生する関係上、温度や変位を検出する他の形式のセンサに比較して寿命が短かく、短期間での校正又は交換を必要とする。そのため、本実施例のように、反応ガス濃度検出を間欠的に行なうようにすれば、ガスセンサ４３の使用寿命を大きく延ばすことができる。その結果、ガスセンサ４３の校正や交換にかかる工数を低減することができ、パージ作業効率を向上させることができる。また、本実施例の第２パージガス排気管４５ｂは、バルブ４６ｂを介して第１パージガス排気管４５ａから分岐させるようにしてもよい。

次に、他の好ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。図３は本発明の第３実施例の真空処理装置５１概略構成を示す図である。なお、図３において、上述した第１実施例と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

図３に示すように本実施例の真空処理装置５１には、パージ終了確認手段６１が設けられている。このパージ終了確認手段６１は、パージガスを封入する封入チャンバ６２と、封入チャンバ６２内に残留する反応ガス濃度を検出するガスセンサ６３と、封入チャンバ６２の供給側に設けられたパージガス供給管６４と、封入チャンバ６２の排気側に設けられ、ガスセンサ６３が接続された第１パージガス排気管６５ａと、第１パージガス排気管６５ａと並列に設けられた第２パージガス排気管６５ｂと、ガスセンサ６３の検出感度をチェックする比較用ガスセンサ６６と、比較用ガスセンサ６６が接続された第３パージガス配管６５ｃにより構成されている。また、第１〜第３パージガス排気管６５ａ〜６５ｃには、各々バルブ６７ａ〜６７ｃが設けられている。このパージ終了確認手段６１は、第１実施例と同様に、接続部２６ａ〜２６ｃにおいて、ガス供給管７ａ〜７ｃとバルブ２７ａ〜２７ｃを介して着脱自在に取り付けることができる。

次に、本実施例の真空処理装置５１のパージ方法を説明する。例えば、ガス供給管７ａに接続されているＭＦＣ８ａが性能低下等の理由により交換が必要と判断された場合、先ず、バルブ１１ａ、１０ａを閉じてプロセスチャンバ２への反応ガス供給を停止した後、ＭＦＣ８ａの供給側に不活性ガス供給側に不活性ガス供給手段１８を接続し、ＭＦＣ８ａの排気側にパージ終了確認手段６１を接続する。次に、第２パージガス排気管６５ｂのバルブ６７ｂを閉じ、第１及び第３パージガス排気管６５ａ、６５のバルブ５７ａ、６７ｃを開ける。

次に、バルブ２０ａを開けて、ガス供給管７ａとＭＦＣ８ａの内部に残留している反応ガスを不活性ガスと共に、パージガスとしてパージガス供給管６４を通じて封入チャンバ６２へ排出する。

次に、封入チャンバ６２へ排出されたパージガス中の反応ガス濃度を、ガスセンサ６３と比較用ガスセンサ６６により検出する。このとき、ガスセンサ６３と比較用ガスセンサ６６の反応ガスの検出値を比較することにより、ガスセンサ６３の検出感度をチェックする。ガスセンサ６３の検出値が比較用ガスセンサ６６の検出値よりも小さい値を示せば感度低下が生じていると判断し、校正を行なうか、新しいものと交換する。

ガスセンサ６３の校正又は交換を行なった後、バルブ６７ａ、６７ｃを閉じ、バルブ６７ｂを開ける。そして、第２実施例の場合と同様にして、パージ作業と反応ガス濃度検出を、ガスセンサ６３により反応ガス濃度が検出されなくなるまで繰り返す。

このように、本実施例の真空処理装置５１及びそのパージ方法は、不活性ガスによりガス供給管７ａのパージを行なう際、先ず、ガスセンサ６３と比較用ガスセンサ６６の反応ガスの検出値を比較して、ガスセンサ６３の検出感度をチェックする。そして、検出感度の低下があれば校正又は交換を行ない、パージ作業と反応ガス濃度検出を、ガスセンサ６３により反応ガス濃度が検出されなくなるまで繰り返した後、バルブ２０ａ、２７ａを閉じて不活性ガスの供給を停止し、ＭＦＣ８ａの交換を行なう。第２実施例で述べたように、ガスセンサ６３は他のセンサと比較して短期間での校正又は交換を必要とするので、本実施例のように、パージ作業前にガスセンサ６３の感度チェックを行なうようにすれば、ガスセンサ６３の信頼性が高まり、パージ終了確認の精度を大きく向上させることができるので、作業者の安全性をさらに向上させることができる。また、本実施例の第２、第３パージガス排気管６５ｂ、６５ｃは、バルブ６７ｂ、６７ｃを介して第１パージガス排気管６７ａから分岐させるようにしてもよい。

次に、他の好ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。図４は本発明の第４実施例の真空処理装置７１の概略構成を示す図である。なお、図４において、上述した第１実施例と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

図４に示すように本実施例の真空処理装置７１には、パージ終了確認手段８１が設けられている。このパージ終了確認手段８１は、パージガスを封入する封入チャンバ６２と、封入チャンバ６２内に残留する反応ガス濃度を検出するガスセンサ６３と、封入チャンバ６２の供給側に設けられたパージガス供給管６４と、封入チャンバ６２の排気側に設けられ、ガスセンサ６３が接続された第１パージガス排気管６５ａと、第１パージガス排気管６５ａと並列に設けられた第２パージガス排気管６５ｂと、ガスセンサ６３の検出感度をチェックする比較用ガスセンサ６６と、比較用ガスセンサ６６が接続された第３パージガス配管６５ｃを有している。

さらに、ガスセンサ６３が検出する反応ガス濃度を記憶する記憶部８２と、記憶部８２に記憶された反応ガスの濃度変化から、反応ガスを除去するパージ時間を算出する算出部８３と、算出部８３の出力に基づいてパージ時間を制御する第１制御部８４と、記憶部８２の反応ガス濃度を所定値と比較する比較部８５と、比較部８５で比較された反応ガス濃度が所定値以下になれば、パージ終了と判定する判定部８６と、判定部８６の出力に基づいて不活性ガスの供給を停止する第２制御部８７と、判定部８６の判定結果を表示する表示部８８が設けられている。これら８２〜８８は周知のＣＰＵやメモリ等から構成され、表示部８８はＬＣＤやＬＥＤ等で構成されている。このパージ終了確認手段８１は、第１実施例と同様に、接続部２６ａ〜２６ｃにおいて、ガス供給管７ａ〜７ｃとバルブ２７ａ〜２７ｃを介して着脱自在に取り付けることができる。

次に、本実施例の真空処理装置７１のパージ方法を説明する。例えば、ガス供給管７ａに接続されているＭＦＣ８ａが性能低下等の理由により交換が必要と判断された場合、先ず、バルブ１１ａ、１０ａを閉じてプロセスチャンバ２への反応ガス供給を停止した後、ＭＦＣ８ａの供給側に不活性ガス供給手段１８を接続し、ＭＦＣ８ａの排気側にパージ終了確認手段８１を接続する。次に、第２パージガス排気管６５ｂのバルブ６７ｂを閉じ、第１及び第３パージガス排気管６５ａ、６５のバルブ５７ａ、６７ｃを開ける。次に、バルブ２０ａを開けて、ガス供給管７ａとＭＦＣ８ａの内部に残留している反応ガスを不活性ガスと共に、パージガスとしてパージガス供給管６４を通じて封入チャンバ６２へ排出する。

次に、封入チャンバ６２へ排出されたパージガス中の反応ガス濃度を、ガスセンサ６３と比較用ガスセンサ６６により検出することにより、第３実施例と同様にして、ガスセンサ６３の感度をチェックし、必要に応じてガスセンサ６３の感度調整又は交換を行なう。このとき、ガスセンサ６３で検出された反応ガス濃度は、初期値として記憶部８２に記憶される。

次に、バルブ６７ａ、６７ｃを閉じ、バルブ６７ｂを開ける。そして、所定時間パージ作業を行なった後、再びバルブ６７ｂを閉じてバルブ６７ａを開け、ガスセンサ６３により残留している反応ガス濃度を検出する。このとき検出された反応ガス濃度は、パージ後の値として記憶部８２に記憶される。そして、算出部８３では、記憶部８２に記憶された反応ガスの濃度変化を受けて、単位時間当りの反応ガスのパージ量が算出され、残留している反応ガスを全てパージするのに要するパージ時間が算出される。さらに、第１制御部８４では、算出部８３の出力に基づいて不活性ガス供給手段１８を操作し、算出したパージ時間だけパージ作業を行なう。パージ作業時は、バルブ６７ａ、６７ｃを閉じ、バルブ６７ｂを開けた状態にしておく。

算出したパージ時間だけパージ作業を行なった後、再びバルブ６７ｂを閉じてバルブ６７ａを開け、ガスセンサ６３により残留している反応ガス濃度を検出する。このとき、ガスセンサ６３で検出された反応ガス濃度は、比較部８５へ入力され、所定値と比較される。判定部８６では、比較部８５で比較された反応ガス濃度が所定値以下であればパージ終了と判定され、第２制御部８７へパージ終了信号が出力される。第２制御部８７では、判定部８６の出力に基づいて不活性ガス供給手段１８を操作し、不活性ガスの供給を停止する。同時に、表示部８８では、判定部８６の判定結果を表示し、作業者にパージ作業の終了を知らせる。その後、バルブ２７ａを閉じて、ＭＦＣ８ａの交換を行なう。

このように、本実施例の真空処理装置７１及びそのパージ方法は、不活性ガスによりガス供給管７ａのパージを行なう際、先ず、ガスセンサ６３と比較用ガスセンサ６６の反応ガスの検出値を比較して、ガスセンサ６３の検出感度をチェックする。さらに、ガスセンサ６３で検出した反応ガスの濃度変化から、反応ガスを除去するパージ時間を算出する。そして、算出されたパージ時間だけパージ作業を行なった後、再び反応ガス濃度を確認し、所定値以下であれば不活性ガスの供給を停止して、パージ作業を終了する。これにより、パージする反応ガスの種類や濃度、配管の構成等が変化しても、最適なパージ時間が算出されるので、より効率よく、より短時間にパージ作業を行なうことができ、装置稼働率の向上や不活性ガスの消費量低減にも多大な効果を奏する。また、パージ終了確認や不活性ガスの供給、停止を全て自動で行なうので、作業者による操作ミス等を完全に防止できて安全性をより向上させることができる。

なお、上述した各実施例では、パージ終了判定手段２１、４１、６１、８１として、封入チャンバ２２、４２、６２に１つのガスセンサ２３、４３、６３を設けた場合について説明したが、反応ガスの種類に応じて複数のガスセンサを設けることも可能である。例えば、ホスフィン（ＰＨ_３）やモノシラン（ＳｉＨ_４）検出用としての定電位電解式、アンモニア（ＮＨ_３）検出用としての隔膜イオン電極式、メタン（ＣＨ_４）や水素（Ｈ_２）検出用としての接触燃焼式及び半導体式、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）検出用としての水素炎イオン化式、一酸化窒素（ＮＯ）検出用としての化学発光式等のガスセンサがある。このようにすれば、複数の配管、例えば、ガス供給管７ａ〜７ｃを同時にパージすることもできるので、パージの作業効率や装置稼動率を大幅に向上させることができる。また、ガス供給管７ａ〜７ｃのみならず、プロセスチャンバ２やガス排気管１２のパージ等にも適用できる。

さらに、本発明は、毒性、可燃性、腐蝕性を有する反応ガスを使用する装置であれば、いずれの真空処理装置にも適用でき、例えば、ＣＶＤ装置、スパッタ装置、ドライエッチング装置等に適用できる。また、不活性ガスは、窒素の他に、アルゴン、ヘリウム又はこれらの混合ガスを使用することができる。これらの不活性ガスは、安全性が高く、半導体製造プロセスに影響を与えることがない。

配管やプロセスチャンバの内部に残留する反応ガスを不活性ガスと共に、パージガスとして除去する際に、パージ作業の終了を確認するパージ終了確認手段を設け、パージ作業と反応ガス濃度検出を同時に行なうことによって、反応ガスの種類や濃度、配管構成等に関わらず、確実に反応ガスを除去することができ、作業者の安全性を確保できる。また、効率よく短時間でパージ作業をを行なうことができ、装置稼動率を向上できるとともに、従来のように無駄に不活性ガスを流すことがなくなり、不活性ガスの消費量も低減できる。

本発明の第１実施例の真空処理装置の概略構成を示す図本発明の第２実施例の真空処理装置の概略構成を示す図本発明の第３実施例の真空処理装置の概略構成を示す図本発明の第４実施例の真空処理装置の概略構成を示す図従来の真空処理装置の概略構成を示す図

符号の説明

１本発明の第１実施例の真空処理装置
２プロセスチャンバ
３上部電極
４下部電極
５整合器
６高周波電源
７ａ〜７ｃガス供給管
８ａ〜８ｃＭＦＣ
９ａ〜９ｃガス供給源
１０ａ〜１０ｃバルブ
１１ａ〜１１ｃバルブ
１２ガス排気管
１３ａ、１３ｂメインバルブ
１４ＡＰＣバルブ
１５真空ポンプ
１６真空計
１７ＡＰＣ
１８不活性ガス供給手段
１９不活性ガス供給源
２０ａ〜２０ｃバルブ
２１パージ終了確認手段
２２封入チャンバ
２３ガスセンサ
２４パージガス供給管
２５パージガス排気管
２６ａ〜２６ｃ接続部
２７ａ〜２７ｃバルブ
２８除害装置
３１本発明の第２実施例の真空処理装置
４１パージ終了確認手段
４２封入チャンバ
４３ガスセンサ
４４パージガス供給管
４５ａ第１パージガス排気管
４５ｂ第２パージガス排気管
４６ａ、４６ｂバルブ
５１本発明の第３実施例の真空処理装置
６１パージ終了確認手段
６２封入チャンバ
６３ガスセンサ
６４パージガス供給管
６５ａ第１パージガス排気管
６５ｂ第２パージガス排気管
６５ｃ第３パージガス排気管
６６比較用ガスセンサ
６７ａ〜６７ｃバルブ
７１本発明の第４実施例の真空処理装置
８１パージ終了確認手段
８２記憶部
８３算出部
８４第１制御部
８５比較部
８６判定部
８７第２制御部
８８表示部
９１従来の真空処理装置
９２プロセスチャンバ
９３上部電極
９４下部電極
９５整合器
９６高周波電源
９７ａ〜９７ｃガス供給管
９８ａ〜９８ｃＭＦＣ
９９ａ〜９９ｃガス供給源
１００ａ〜１００ｃバルブ
１０１ａ〜１０１ｃバルブ
１０２ガス排気管
１０３ａ、１０３ｂメインバルブ
１０４ＡＰＣバルブ
１０５真空ポンプ
１０６真空計
１０７ＡＰＣ
１０８不活性ガス供給手段
１０９不活性ガス供給源
１１０バルブ
１１１パージガス排気管
１１２除害装置

Claims

ガス供給源から配管を介してプロセスチャンバに供給された反応ガスにより被処理体に所定の処理を施す真空処理装置において、前記配管や前記プロセスチャンバ内に残留する反応ガスを不活性ガスによりパージして除去する際に、パージ作業の終了を確認するパージ終了確認手段を設けたことを特徴とする真空処理装置。
前記パージ終了確認手段が、パージガスを封入する封入チャンバと、前記封入チャンバ内に残留する反応ガス濃度を検出するガスセンサと、前記封入チャンバの供給側に設けられたパージガス供給管と、前記封入チャンバの排気側に設けられ、前記ガスセンサが接続されたパージガス排気管からなることを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
前記封入チャンバの排気側に、少なくとも２つ以上のパージガス排気管を設けたことを特徴とする請求項２記載の真空処理装置。
前記パージ終了確認手段に、前記ガスセンサの検出感度をチェックする比較用ガスセンサを設けたことを特徴とする請求項３記載の真空処理装置。
前記パージ終了確認手段に、前記ガスセンサが検出する反応ガス濃度を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された反応ガスの濃度変化から、反応ガスを除去するパージ時間を算出する算出部と、前記算出部の出力に基づいてパージ時間を制御する第１制御部と、前記記憶部の反応ガス濃度を所定値と比較する比較部と、前記比較部で比較された反応ガス濃度が所定値以下になれば、パージ終了と判定する判定部と、前記判定部の出力に基づいて不活性ガスの供給を停止する第２制御部と、前記判定部の判定結果を表示する表示部を設けたことを特徴とする請求項２〜４記載の真空処理装置。
前記パージ終了確認手段が、着脱自在であるとともに、移動可能であることを特徴とする請求項１〜５記載の真空処理装置。
前記不活性ガスが、窒素、アルゴン、ヘリウム又はこれらの混合ガスからなることを特徴とする請求項１〜６記載の真空処理装置。
ガス供給源からガス供給管を介してプロセスチャンバに供給された反応ガスにより被処理体に所定の処理を施した後、前記ガス供給管や前記プロセスチャンバ内に残留する反応ガスを不活性ガスにより除去する真空処理装置のパージ方法において、前記ガス供給管や前記プロセスチャンバに封入チャンバを接続する工程と、前記ガス供給管や前記プロセスチャンバに不活性ガスを供給する工程と、前記封入チャンバの排気側に設けられたガスセンサによりパージガス中に残留する反応ガス濃度を検出する工程と、前記ガスセンサにおいて反応ガス濃度が検出されなくなったときに前記不活性ガスの供給を停止する工程を含むことを特徴とする真空処理装置のパージ方法。
ガス供給源からガス供給管を介してプロセスチャンバに供給された反応ガスにより被処理体に所定の処理を施した後、前記ガス供給管や前記プロセスチャンバ内に残留する反応ガスを不活性ガスにより除去する真空処理装置のパージ方法において、前記ガス供給管や前記プロセスチャンバに封入チャンバを接続する工程と、前記ガス供給管や前記プロセスチャンバに不活性ガスを供給する工程と、前記封入チャンバの排気側に設けられたガスセンサによりパージガス中に残留する反応ガス濃度を検出する工程と、前記反応ガス濃度の変化から算出されたパージ時間に基づいてパージを行なう工程と、前記ガスセンサにおいて反応ガス濃度が検出されなくなったときに前記不活性ガスの供給を停止する工程を含むことを特徴とする真空処理装置のパージ方法。