JP2007127032A - 減圧処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 排気速度が適切に制御され、パーティクルの発生が抑制されるとともに高効率で減圧空間が排気される減圧装置を提供する。
【解決手段】 被処理基板を保持する減圧容器の内部空間を、異なる排気速度で排気可能に構成された減圧処理装置であって、前記内部空間を排気する高速排気ラインと、前記内部空間を排気する低速排気ラインと、前記内部空間の圧力を測定する第１の圧力測定手段と、前記低速排気ラインの圧力を測定する第２の圧力測定手段と、を有し、前記内部空間と前記低速排気ラインの圧力差に対応して、前記低速排気ラインに圧力調整ガスを供給する、圧力調整手段を備えたことを特徴とする減圧処理圧装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内部を減圧することが可能に構成された減圧容器を有する減圧処理装置に関する。

例えば、被処理基板を処理する処理装置は、減圧状態（真空状態）で被処理基板を処理する場合がある。半導体装置や電子部品などを製造する場合の基板処理装置では、例えばプラズマやレーザなど、減圧状態や不活性ガスで大気が置換された状態で処理が行われる場合があるため、処理容器内や、処理容器に接続されるロードロック室には真空排気が可能な減圧容器を備えた構造を有するものがある。

しかし、減圧容器を排気する場合に、特に排気を開始した直後に減圧容器内のパーティクルを巻き上げてしまう場合があるため、被処理基板にパーティクルが付着し、基板処理の歩留まりが低下してしまう場合があった。また、パーティクル対策のために排気速度を低下させると、必要な真空度に到達するまでに時間を要し、基板処理の効率が低下する問題があった。

そこで、このようなパーティクルの巻上げを防止するため、排気開始直後の排気速度を遅くし、所定の減圧状態となった後に排気速度を上げる排気方法である、いわゆるスロー排気が行われる場合があった。
特開平７−２１７５３７号公報

しかし、このようなスロー排気を行った場合であっても、排気開始直後の排気速度の制御が十分できない場合があり、パーティクルの巻上げが生じる場合があった。このような場合の例について、以下に説明する。

図４は、従来の減圧装置の一例である、減圧装置１００の構成を示す図である。前記減圧装置１００は、基板処理装置のロードロック室として用いられる。

図４を参照するに、本図に示す減圧装置１００は、内部に、被処理基板Ｗを保持する保持台１０２を保持する内部空間１０１Ａが画成された、減圧容器１０１を有している。前記減圧容器１０１には、（排気）コンダクタンスの大きい高速排気ライン１０３と、（排気）コンダクタンスの小さい低速排気ライン１０５が接続され、当該内部空間を低速度または高速度で真空排気することが可能に構成されている。

前記高速排気ライン１０３には高速側バルブ１０４が設置され、当該高速排気ライン１０４は、例えば低真空用ポンプ１０７Ａと、高真空用ポンプ１０７Ｂが接続されてなる排気手段１０７に接続されている。また、前記低速排気ライン１０５には、低速側バルブ１０６が設置され、当該低速排気ライン１０５は、前記高速排気ライン１０３に接続されている。すなわち、前記低速排気ライン１０５から前記内部空間１０１Ａを排気する場合には、前記高速排気ライン１０３を介して排気する構造になっている。

また、前記減圧容器１０１には、前記内部空間１０１Ａの圧力を測定する圧力測定手段１１０が設置され、前記内部空間１０１Ａの圧力が測定可能に構成されている。

また、前記減圧容器１０１には、パージガスライン１０８が接続されており、減圧状態となった前記内部空間１０１Ａに、例えばＮ_２やＡｒなどのパージガスを供給して、減圧状態となった前記内部空間１０１Ａを大気圧に戻すことが可能になっている。前記パージガスライン１０８には、当該パージガスの流量を調整するための、流量調整手段１０９が設置され、パージガスの流量が調整可能となっている。

上記の減圧装置１００では、コンダクタンスの異なる２つの排気ラインを有しており、そのために前記内部空間１０１Ａでの急激な圧力変化を防止し、パーティクルの巻上げなどを防止することが可能になっている。例えば、真空排気の開始直後は前記低速度排気ライン１０５より前記内部空間１０１Ａを排気し、その後、当該内部空間１０１Ａを前記高速側排気ライン１０３より排気すればよい。

次に、上記の減圧装置１００において、前記内部空間１０１Ａを、大気圧の状態から減圧状態とする場合の当該内部空間１０１Ａの圧力の変化と、その場合のバルブ、排気手段の制御のタイムチャートの一例を、図５に示す。

図５を参照するに、まず、時刻ｔ０で、前記低真空ポンプ１０７ＡがＯＮとなり、前記高速排気ライン１０３内が真空排気される。この段階では、前記高速側バルブ１０４、前記低速側バルブ１０６は閉じているため、前記内部空間１０１Ａは減圧されていない。

次に、時刻ｔ１において、まず前記低速側バルブ１０６が開放され、前記低速排気ライン１０５から、前記内部空間１０１Ａが排気される。次に、当該内部空間１０１Ａが、所定の真空度となった時刻ｔ２において、前記高真空ポンプ１０７ＢがＯＮとされるとともに、前記高速側バルブ１０４が開放され、前記高速排気ライン１０３から前記内部空間１０１Ａの真空排気が開始され、最終的には、最終真空度に到達する。

しかし、上記のタイムチャートにおいて、時刻ｔ１において前記低速側バルブ１０６が開放された直後は、非常に短い時間（数秒間）の間に、前記内部空間１０１Ａの圧力が急速に低下していることがわかる。

これは、前記高速度排気ライン１０３が高真空（低圧）に排気されている状態から、前記低速側バルブ１０６が開放されるために、前記内部空間１０１Ａの大気が、高真空下の当該高速度排気ライン１０３側に断熱膨張しているためである。

すなわち、排気速度（コンダクタンス）が異なる排気ラインを用いて前記内部空間１０１Ａを排気する場合であっても、排気ライン内の真空度と内部空間（減圧容器内）の真空度に所定の差圧が生じてしまうため、排気開始直後は当該差圧によって減圧容器内の急速な圧力低下（断熱膨張）が生じる場合があり、このためにパーティクルの巻上げが生じてしまう場合がある。

また、上記の特許文献１（特開平７−２１７５３７号公報）には、排気ラインにダミーガスを供給して排気速度を制御する方法が公開されている。しかし、上記の方法では、排気ラインと減圧容器内の差圧に対応して、排気速度が適切となるようにダミーガスの流量を制御することは困難である懸念があった。

そこで、本発明では、上記の問題を解決した、新規で有用な減圧装置を提供することを統括的課題としている。

本発明の具体的な課題は、排気速度が適切に制御され、パーティクルの発生が抑制されるとともに高効率で減圧空間が排気される減圧装置を提供することである。

本発明は、上記の課題を、被処理基板を保持する減圧容器の内部空間を、異なる排気速度で排気可能に構成された減圧処理装置であって、前記内部空間を排気する高速排気ラインと、前記内部空間を排気する低速排気ラインと、前記内部空間の圧力を測定する第１の圧力測定手段と、前記低速排気ラインの圧力を測定する第２の圧力測定手段と、を有し、前記内部空間と前記低速排気ラインの圧力差に対応して、前記低速排気ラインに圧力調整ガスを供給する、圧力調整手段を備えたことを特徴とする減圧処理圧装置により、解決する。

本発明によれば、排気速度が適切に制御され、パーティクルの発生が抑制された減圧処理装置を提供することが可能となる。

また、前記圧力調整手段は、前記低速排気ラインに前記圧力調整ガスを供給する調整ガスラインと、前記圧力調整ガスの流量を調整する流量調整手段と、を有すると、当該流量制御手段によって、前記低速排気ラインの圧力を制御することが容易となる。

また、前記高速排気ラインは、前記内部空間を排気する排気手段と前記減圧容器を接続するように設置され、前記低速排気ラインは、前記減圧容器と前記高速排気ラインを接続するように設置されると、排気ラインの構成が単純となる。

また、前記排気手段は、低真空用の第１の真空ポンプと、高真空用の第２のポンプとが接続された構造を有すると、効率よく内部空間を真空排気することが可能となる。

また、前記内部空間にパージガスを供給するパージガスラインをさらに有し、当該パージガスが前記圧力調整ガスとして用いられるよう構成されていると、パージガスと圧力調整ガスの供給ラインを共有し、装置の構造を単純とすることができる。

本発明によれば、排気速度が適切に制御され、パーティクルの発生が抑制されるとともに高効率で減圧空間が排気される減圧処理装置を提供することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態に関して図面に基づき、説明する。

図１は、本発明の実施例１による減圧装置の一例である、減圧装置１０の構成を示す図である。前記減圧装置１０は、基板処理装置のロードロック室として用いられる。

図１を参照するに、本実施例による減圧装置１０は、内部に、被処理基板Ｗ１を保持する保持台１２を保持する内部空間１１Ａが画成された、減圧容器１１を有している。前記減圧容器１１には、（排気）コンダクタンスの大きい高速排気ライン１３と、当該高速排気ライン１３に比べて（排気）コンダクタンスの小さい低速排気ライン１５が接続され、当該内部空間１１Ａを低速度または高速度で真空排気することが可能に構成されている。

前記高速排気ライン１３には高速側バルブ１４が設置され、当該高速排気ライン１４は、例えば低真空用ポンプ（ドライポンプ）１７Ａと、高真空用ポンプ（ルーツポンプ）１７Ｂが接続されてなる排気手段１７に接続されている。また、前記低速排気ライン１５には、低速側バルブ１６が設置され、当該低速排気ライン１５は、前記高速排気ライン１３に接続されている。すなわち、前記低速排気ライン１５から前記内部空間１１Ａを排気する場合には、前記高速排気ライン１３を介して排気する構造になっている。

また、前記減圧容器１１には、前記内部空間１１Ａの圧力を測定する圧力測定手段２０が設置され、前記内部空間１１Ａの圧力が測定可能に構成されている。

また、前記減圧容器１１には、パージガスライン１８が接続されており、減圧状態となった前記内部空間１１Ａに、例えばＮ_２やＡｒなどのパージガスを供給して、減圧状態となった前記内部空間１１Ａを大気圧に戻すことが可能になっている。前記パージガスライン１８には、当該パージガスの流量を調整するための、流量調整手段１９が設置され、パージガスの流量が調整可能となっている。

上記の減圧装置１０では、コンダクタンスの異なる２つの排気ラインを有しており、そのために前記内部空間１１Ａでの急激な圧力変化を防止し、パーティクルの巻上げなどを防止しながら、効率よく前記内部空間１１Ａを排気することが可能になっている。例えば、真空排気の開始直後は前記低速度排気ライン１５より前記内部空間１１Ａを排気し、その後、当該内部空間１１Ａを前記高速側排気ライン１３より排気すればよい。

しかし、従来の減圧装置では、排気開始直後に、排気ラインと減圧容器内の圧力差によって、内部空間の圧力の変動幅が大きくなる（断熱膨張する）場合があり、パーティクルの巻上げを抑制することが困難な場合があった。

そこで、本実施例による減圧装置では、前記低速排気ライン１５の圧力を測定する圧力測定手段２５を設けている。さらに、前記圧力測定手段２０と前記圧力測定手段２５で測定された圧力差、すなわち、前記内部空間１１Ａと前記低速排気ライン１５の圧力差に対応して、前記低速排気ライン１５に圧力調整ガスを供給する、圧力調整手段２１を備えている。当該圧力調整手段２１によって、前記低速側バルブ１６が開放された直後の前記低速排気ライン１５の圧力を制御し、前記内部空間１１Ａの急激な圧力低下を防止することができる。

前記圧力調整手段２１は、前記低速排気ライン１５に前記圧力調整ガスを供給する調整ガスライン２３と、前記圧力調整ガスの流量を調整する流量調整手段（例えば質量流量コントローラ、ＭＦＣ）２２と、調整バルブ２４とを有している。当該調整バルブ２４が開放されることで、前記流量調整手段２２によって流量が調整された圧力調整ガスが、前記低速排気ライン１５に供給され、当該低速排気ライン１５の圧力（前記内部空間１１Ａと当該低速排気ライン１５の圧力差）が適切に保持される。すなわち、前記内部空間１１Ａと前記低速排気ライン１５の圧力差に基づき、当該圧力差が適切な範囲となるように、前記流量調整手段２２によって前記圧力調整ガスの流量が制御される。

この場合、適切な圧力（圧力差）とは、前記内部空間１１Ａの急激な圧力低下と、それに伴うパーティクルの発生が抑制される程度の圧力（圧力差）である。

また、上記のバルブの開閉や、圧力測定手段により測定された圧力から圧力差を算出する処理、また当該圧力差に対応して前記流量調整手段２２を制御する処理は、制御手段１０Ａによって行われる。なお、前記制御手段１０Ａの配線は図示を省略している。

前記制御手段１０Ａは、上記の低速側バルブ１５、高速側バルブ１４、および調整バルブ２４の開閉を制御するバルブ制御手段１０ａ、前記低真空ポンプ１７Ａ、高真空ポンプ１７Ｂを制御するポンプ制御手段１０ｂ、前記圧力測定手段２０と圧力測定手段２５の測定結果から圧力差を算出する圧力検地手段１０ｃ、前記流量調整手段１９、２２を制御する流量制御手段１０ｄとを有している。

前記減圧装置１０は、上記の制御手段により、内部空間と排気ラインの圧力差が検出され、さらに当該圧力差に対応してバルブや流量調整手段などが制御され、圧力調整ガスの流量が制御される構成になっている。

また、前記圧力調整ガスとしては、例えばＮ_２ガスやＡｒガスなどが用いられるが、これに限定されず、例えば空気や、Ｏ_２、またはＨｅなどを用いても良い。また、本実施例による減圧装置１０では、前記調整ガスライン２３は、前記パージガスライン１８に接続され、パージガスが圧力調整ガスとして用いられるよう構成されている。このため、ガスラインの構成が単純となっている。

次に、上記の減圧装置１０において、前記内部空間１１Ａを、大気圧の状態から減圧状態とする場合の当該内部空間１１Ａの圧力の変化と、その場合のバルブ、排気手段の制御のタイムチャートの一例を、図２に示す。

図２を参照するに、まず、時刻Ｔ０で、前記低真空ポンプ１７ＡがＯＮとなり、前記高速度排気ライン１３内が真空排気される。この段階では、前記高速側バルブ１４、前記低速側バルブ１６は閉じているため、前記内部空間１１Ａは減圧されていない。

次に、時刻Ｔ１において、まず前記低速側バルブ１６が開放され、前記低速排気ライン１５から、前記内部空間１１Ａが排気される。この場合、前記低速側バルブ１６が開放されると共に、前記調整バルブ２４が開放され、前記流量調整手段２２によって流量を調整された圧力調整ガスが、前記低速排気ライン１５に供給される。この場合、前記圧力測定手段２０によって測定される前記内部空間１１Ａの圧力と、前記圧力測定手段２５によって測定される前記低速排気ライン１５の圧力との間の圧力差に対応して、当該圧力差が所定の値以下に小さくなるように、前記流量調整手段２２によって、圧力調整ガスの流量が制御される。前記調整バルブ２４は、所定の時間開放された後、閉じられる。

次に、当該内部空間１１Ａが、所定の真空度となった時刻Ｔ２において、前記高真空ポンプ１７ＢがＯＮとされるとともに、前記高速側バルブ１４が開放され、前記高速排気ライン１３から前記内部空間１１Ａの真空排気が開始され、最終的には、最終真空度に到達する。

本実施例による減圧装置１０では、時刻Ｔ１において前記低速側バルブ１６が開放された直後に、前記内部空間１１Ａの圧力が急速に低下することが無く、パーティクルの巻上げが抑制されていることがわかる。

すなわち、前記減圧装置１０では、前記内部空間１１Ａの排気速度が適切に制御され、パーティクルの発生が抑制されるとともに高効率で減圧空間が排気されるように構成されている。

また、本実施例による減圧装置では、内部空間と排気ラインの圧力差が検出され、当該圧力差が所定の値以下となるように圧力調整ガスの流量が制御されることが特徴である。この場合、前記高速排気ライン１３の容量が様々に変更された場合や、またはポンプの排気速度が変更された場合であっても、適切な流量の圧力調整ガスを低速排気ラインに供給することが可能である。

例えば、前記高速排気ライン１３や、または低速排気ライン１５は、減圧装置の設置の環境によっては、様々に変更される場合がある。例えば、前記排気手段１７と前記減圧容器１１を異なる階（フロア）に設置する場合と、同じフロアに設置する場合では、配管の長さが異なるため、排気ラインの容量が変わることになる。このような場合であっても、本実施例による減圧装置１０では、変更されたそれぞれの排気ラインの容量に対応して、適切な圧力調整ガスを供給することができる。

また、前記排気手段１７の仕様を変更した場合や、または長期間の仕様により前記排気手段１７の排気速度が変わった場合であっても、仕様の変更や排気速度の変更に対応して、適切な流量の圧力調整ガスを排気ラインに供給することができるメリットがある。

次に、前記減圧装置１０を用いた基板処理装置の構成の一例を図３に示す。図３は、レーザーアニール装置２００の構成を模式的に示した平面図である。レーザーアニール装置とは、被処理基板にレーザを照射してアニール処理する装置である。

図３を参照するに、レーザーアニール装置２００は、先に説明した減圧装置（ロードロック室）１０を有し、当該ロードロック室１０と、プロセスチャンバ５０が、トランスファーチャンバ３０を介して接続された構造を有している。

前記プロセスチャンバ５０では、内部が減圧状態または不活性ガスで置換された状態で、レーザ供給ライン５０Ｂから供給されるレーザにより、被処理基板をレーザーアニール処理する構造になっている。

前記ロードロック室１０は、搬送ロボット６０により搬送される被処理基板を内部に保持し、先に説明したようにして内部を減圧状態とする。その後、当該被処理基板がトランスファーチャンバ３０を介してプロセスチャンバ５０に搬送される構造になっている。

本実施例によるロードロック室１０では、排気速度が適切に制御され、パーティクルの発生が抑制されるとともに高効率で内部空間が減圧される特長を有している。このため、良好なスループットで、歩留まりが良好となる基板処理をすることが可能となっている。

また、上記の実施例では、減圧装置としてロードロック室を例にとって説明しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、プラズマ処理装置、減圧処理装置、真空搬送室、蒸着装置など、減圧（真空排気）を必要とする様々な装置に本発明を適用可能であることは明らかである。

以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。

本発明によれば、排気速度が適切に制御され、パーティクルの発生が抑制されるとともに高効率で減圧空間が排気される減圧処理装置を提供することが可能となる。

実施例１による減圧装置の構成の一例である。 実施例１による減圧装置の排気シーケンスの一例である。 実施例１による減圧装置を用いた基板処理装置の構成例である。 従来の減圧装置の構成の一例である。 従来の減圧装置の排気シーケンスの一例である。

符号の説明

１０ 減圧装置
１０Ａ 制御手段
１０ａ バルブ制御手段
１０ｂ ポンプ制御手段
１０ｃ 圧力検地手段
１０ｄ 流量制御手段
１１ 減圧容器
１１Ａ 内部空間
１２ 保持台
１３ 高速排気ライン
１４ 高速側バルブ
１５ 低速排気ライン
１６ 低速側バルブ
１７ 排気手段
１７Ａ 低真空ポンプ
１７Ｂ 高真空ポンプ
１８ パージガスライン
１９ 流量調整手段
２０ 圧力測定手段
２１ 圧力調整手段
２２ 流量調整手段
２３ 調整ガスライン
２４ 調整バルブ
２５ 圧力測定手段

Claims (5)

1. 被処理基板を保持する減圧容器の内部空間を、異なる排気速度で排気可能に構成された減圧処理装置であって、
   前記内部空間を排気する高速排気ラインと、
   前記内部空間を排気する低速排気ラインと、
   前記内部空間の圧力を測定する第１の圧力測定手段と、
   前記低速排気ラインの圧力を測定する第２の圧力測定手段と、を有し、
   前記内部空間と前記低速排気ラインの圧力差に対応して、前記低速排気ラインに圧力調整ガスを供給する、圧力調整手段を備えたことを特徴とする減圧処理圧装置。
2. 前記圧力調整手段は、
   前記低速排気ラインに前記圧力調整ガスを供給する調整ガスラインと、
   前記圧力調整ガスの流量を調整する流量調整手段と、を有することを特徴とする請求項１記載の減圧処理装置。
3. 前記高速排気ラインは、前記内部空間を排気する排気手段と前記減圧容器を接続するように設置され、前記低速排気ラインは、前記減圧容器と前記高速排気ラインを接続するように設置されることを特徴とする、請求項１または２記載の減圧処理装置。
4. 前記排気手段は、低真空用の第１の真空ポンプと、高真空用の第２のポンプとが接続された構造を有することを特徴とする請求項３記載の減圧処理装置。
5. 前記内部空間にパージガスを供給するパージガスラインをさらに有し、当該パージガスが前記圧力調整ガスとして用いられるよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のうち、いずれか１項記載の減圧処理装置。

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