JP2010231572A - チャンバ圧力調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パーティクルの巻き上げを低減し、圧力調整精度の向上及び調整時間の短縮化が図られたチャンバ圧力調整装置を提供する。
【解決手段】チャンバ２２内のガスを吸引するポンプ４２を備える構成とし、チャンバ２２とガスポンプ４２とを連通する連通管５２に圧力調整ガスを導入し、ポンプ４２による流量を一定として、圧力調整ガスの導入量を制御することで、チャンバ２２内の圧力調整を行う。チャンバ２２内にガスを供給することなく、チャンバ２２内のガスを吸引する構成であるため、チャンバ２２内における気流の発生を抑えることができ、パーティクルの巻き上げを防止することができる。また、ポンプ４２による流量を一定としているため、ポンプ４２の回転数制御を行う必要が無く、圧力調整ガスの導入量を調整することで、圧力調整精度を向上させ、圧力調整時間の短縮が図られる。
【選択図】図２

Description

本発明は、チャンバ内の圧力を調整するチャンバ圧力調整装置に関するものである。

従来、例えば、チャンバ内で基板の処理などを行う成膜装置では、チャンバ内の圧力制御が行われている。チャンバ内の圧力制御を行う技術として、例えば特許文献１に開示された真空圧力制御装置がある。

特許文献１に記載された真空圧力制御装置では、処理室（チャンバ）を減圧する真空ポンプの回転数を制御すると共に、ガス供給手段による流量を制御することで、処理室内の圧力制御を行っている。

昭６２−２２４６８５号公報

しかしながら、上記従来技術では、真空ポンプの回転数を制御することで、チャンバ内の圧力を制御しており、圧力調整時間が長くなるという問題や、圧力調整精度が不十分であるという問題があった。また、ガス供給手段によってガスを供給しているため、供給されたガスによって、チャンバ内に気流が発生するおそれがあり、チャンバ内のパーティクルを巻き上げてしまうという問題があった。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、パーティクルの巻き上げを低減し、圧力調整精度の向上及び調整時間の短縮化が図られたチャンバ圧力調整装置を提供することを目的とする。

本発明によるチャンバ圧力調整装置は、チャンバ内の圧力を調整するチャンバ圧力調整装置において、チャンバ内のガスを吸引するガス吸引手段と、圧力調整室及び前記ガス吸引手段を連通する連通管と、連通管内に圧力調整ガスを導入する圧力調整ガス導入管と、ガス吸引手段による流量を一定とし、圧力調整ガスの導入量を制御する制御手段と、を備えることを特徴としている。

このようなチャンバ圧力調整装置では、チャンバ内のガスを吸引するガス吸引手段を備え、チャンバとガス吸引手段とを連通する連通管に圧力調整ガスを導入し、ガス吸引手段による流量を一定として、圧力調整ガスの導入量を制御することで、チャンバ内の圧力調整を行う。チャンバ内にガスを供給することなく、ガス吸引手段によってチャンバ内のガスを吸引する構成であるため、チャンバ内における気流の発生を抑えることができる。そのため、パーティクルの巻き上げを防止することができる。また、連通管内に圧力調整ガスを導入し、ガス吸引手段による流量を一定として、圧力調整ガスの導入量を制御するため、ガス吸引手段の回転数制御を行う必要が無く、圧力調整ガスの導入量を調整することで、圧力調整精度を向上させ、圧力調整時間の短縮が図られる。

また、圧力調整が行われるチャンバを圧力調整チャンバとし、圧力調整チャンバは、開閉ゲートを介して処理チャンバに接続されており、制御手段は、処理チャンバの圧力に、圧力調整チャンバの圧力を合致させるように、圧力調整ガスの導入量を制御し、処理チャンバの圧力と圧力調整チャンバの圧力とが合致した後に、ゲートを開放して、処理チャンバと圧力調整チャンバとを連通させることが好ましい。

これにより、圧力調整チャンバの圧力と処理チャンバの圧力とが合致した後に、ゲート開放を行うため、圧力調整チャンバ及び処理チャンバ間での圧力差による気流の発生を防止し、パーティクルの巻き上げを防止することができる。

本発明のチャンバ圧力調整装置によれば、パーティクルの巻き上げを低減し、圧力調整精度の向上及び調整時間の短縮化を図ることができる。

本発明の実施形態に係るチャンバ圧力調整装置を備えた基板処理装置を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係るチャンバ圧力調整装置を示す概略構成図である。 チャンバ圧力調整時における圧力変化の一例を示すグラフである。

本発明に係るチャンバ圧力調整装置の好適な実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、チャンバ圧力調整装置の成膜装置への適用について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るチャンバ圧力調整装置を備えた基板処理装置を示す概略構成図である。

図１に示す基板処理装置１は、基板に対して成膜等の処理を施すためのものである。基板処理装置１は、ロードロックチャンバ２１、バッファチャンバ２２、成膜チャンバ２３、バッファチャンバ２４、ロードロックチャンバ２５を備えている。これらのチャンバ２１〜２５は、この順に並んで配置されている。全てのチャンバ２１〜２５が真空容器にて構成され、チャンバ２１〜２５の出入口には、開閉ゲート３１〜３６が設けられている。基板処理装置１には、基板を搬送するための搬送装置が設けられている。基板は、搬送装置によって搬送され、チャンバ２１〜２５内を順次通過する。

ロードロックチャンバ２１は、入口側に設けられた開閉ゲート３１を開放することで、大気開放され、処理される基板が導入されるチャンバである。ロードロックチャンバ２１の出口側は、開閉ゲート３２を介して、バッファチャンバ２２の入口側に接続されている。

バッファチャンバ２２は、入口側に設けられた開閉ゲート３２を開放することで、ロードロックチャンバ２１と連通され、ロードロックチャンバ２１を通過した基板が導入される圧力調整用チャンバである。バッファチャンバ２２の出口側は、開閉ゲート３３を介して、成膜チャンバ２３の入口側に接続されている。

成膜チャンバ２３は、入口側に設けられた開閉ゲート３３を開放することで、バッファチャンバ２２と連通され、バッファチャンバ２２を通過した基板が導入され、基板に成膜などを施す処理チャンバである。成膜チャンバ２３の出口側は、開閉ゲート３４を介して、バッファチャンバ２４の入口側に接続されている。

バッファチャンバ２４は、入口側に設けられた開閉ゲート３４を開放することで、成膜チャンバ２３と連通され、成膜チャンバ２３によって成膜された基板が導入される圧力調整用チャンバである。バッファチャンバ２４の出口側は、開閉ゲート３５を介して、ロードロックチャンバ２５の入口側に接続されている。

ロードロックチャンバ２５は、入口側に設けられた開閉ゲート３５を開放することで、バッファチャンバ２４と連通され、バッファチャンバ２４を通過した基板が導入されるチャンバである。ロードロックチャンバ２５の出口側には、開閉ゲート３６が設けられ、開閉ゲート３６を開放することで、ロードロックチャンバ２５が大気開放される。

基板処理装置１は、チャンバ２１〜２５内の圧力を調整するチャンバ圧力調整装置を備えている。基板処理装置１では、成膜チャンバ２３が最も低い圧力（例えば真空状態）に維持される。すなわち、成膜チャンバ２３に隣接するバッファチャンバ２２，２４の圧力は、成膜チャンバ２３の圧力を基準として調節され、バッファチャンバ２２，２４に隣接するロードロックチャンバ２１，２５の圧力は、バッファチャンバ２２，２４の圧力を基準として調節される。

各チャンバ２１〜２５には、圧力センサが設置されていると共に、圧力を調整するためポンプが接続されている。チャンバ圧力調整装置は、圧力センサと電気的に接続された制御部を備えている。

図２は、本発明の実施形態に係るチャンバ圧力調整装置を示す概略構成図である。図２に示すチャンバ圧力調整装置１０は、成膜チャンバ２３の圧力を基準として、成膜チャンバ２３の前段に配置されたバッファチャンバ２２の圧力を調整するものである。チャンバ圧力調整装置１０は、チャンバ内の圧力制御を司る制御部１１を備えている。

図２に示すように、チャンバ圧力調整装置１０は、成膜チャンバ２３内の圧力を検出する圧力センサ１０３、成膜チャンバ２３内のガスを吸引するポンプ４３、成膜チャンバ２３とポンプ４３とを接続する連通管５３、ポンプ４３によって吸引されたガスを系外に排出する排気管６３を備えている。連通管５３は、成膜チャンバ２３の底部に接続されている。

また、チャンバ圧力調整装置１０は、バッファチャンバ２２内の圧力を検出する圧力センサ１０２、バッファチャンバ２２内のガスを吸引するポンプ４２、バッファチャンバ２２とポンプ４２とを接続する連通管５２、ポンプ４２によって吸引されたガスを系外に排出する排気管６２を備えている。連通管５２は、バッファチャンバ２２の底部に接続されている。

ここで、チャンバ圧力調整装置１０は、連通管５２内に圧力調整ガスを導入する圧力調整ガス導入管７２を備えている。この圧力調整ガス導入管７２は、連通管５２に接続され、管内に圧力調整ガスを供給するものである。なお、圧力調整ガスとしては、例えば、空気、不活性ガスなどを使用することができる。

また、圧力調整ガス導入管７２には、圧力調整ガスの導入量を調節するマスフローコントローラ８２、開閉弁９２が設けられている。マスフローコントローラ８２は、制御部１１に電気的に接続され、制御部１１から出力された制御信号に基づいて作動し、圧力調整ガスの導入量を調節する。

なお、図示は省略しているが、バッファチャンバ２３に対しても、バッファチャンバ２２と同様に、圧力センサ、連通管、ポンプ、排気管、圧力調整ガス導入管、マスフローコントローラ、開閉弁が設けられている。

また、制御部１１は、開閉ゲート３１〜３６と電気的に接続され、開閉ゲート３１〜３６の開閉制御を行う。

次に、図１に示す基板処理装置１の動作について説明する。開閉ゲート３１〜３６は、閉鎖され、チャンバ２１〜２５は、密閉状態とされている。そして、チャンバ２２〜２４内は、所定の圧力まで減圧されている。成膜チャンバ２３内は、真空状態にされている。

次に、開閉ゲート３１が開放され、ロードロックチャンバ２１内に基板が搬入される。開閉ゲート３１が閉じられた後に、ロードロックチャンバ２１に接続されたポンプによって、減圧を開始する。ロードロックチャンバ２１内の圧力が、バッファチャンバ２２内の圧力まで低下された後に、開閉ゲート３２が開放される。

ロードロックチャンバ２１内の基板は、開閉ゲート３２を通過して、バッファチャンバ２２内に搬入される。図２に示す開閉ゲート３２が閉じられた後に、ポンプ４２によって、減圧を開始する。このとき、ポンプ４２の流量は、略一定とされ、圧力調整ガス導入管７２から導入される圧力調整ガスの流量を制御することで、バッファチャンバ２２内の減圧量を制御する。

制御部１１は、マスフローコントローラ８２を制御して、連通管５２内に導入する圧力調整ガスの導入量を調整する。減圧量を増やす場合には、圧力調整ガスの導入量を減らし、減圧量を減らす場合には、圧力調整ガスの導入量を増やす。

制御部１１は、圧力センサ１０２，１０３によって取得した圧力を比較して、バッファチャンバ２２内の圧力とが成膜チャンバ２３内の圧力とが合致したか否かを判定する判定手段として機能する。なお、バッファチャンバ２２と成膜チャンバ２３との圧力差が所定の範囲内にあるときは、合致したと判定する。例えば、開閉ゲート３３を開放した際に、パーティクルを巻き上げるほどの気流が発生しない圧力差であれば、バッファチャンバ２２内の圧力とが成膜チャンバ２３内の圧力とが合致したと判定する。

制御部１１は、バッファチャンバ２２の圧力と成膜チャンバ２３の圧力とが、合致した後に、開閉ゲート３３を開放して、基板を成膜チャンバ２３内に搬入する。このとき、チャンバ２２，２３の圧力差によって、パーティクルの巻き上げが起こることはない。開閉ゲート３３が閉じられた後、基板に対して成膜処理が実行される。

成膜処理後、バッファチャンバ２２と同様に、バッファチャンバ２４の圧力制御が実行される。すなわち、バッファチャンバ２２内の圧力が成膜チャンバ２３内の圧力と合致した後に、開閉ゲート３４が開放されて、基板がバッファチャンバ２３内に搬入される。同様に、バッファチャンバ２４，ロードロックチャンバ２５の圧力調整を順次行う。

図３は、チャンバ圧力調整時における圧力変化の一例を示すグラフである。図３では、横軸に時間の経過を示し、縦軸にチャンバ内の圧力（Ｐａ）を示している。図３では、「Ｐ１」は、本実施形態によるチャンバ圧力調整装置１０を適用した場合のバッファチャンバ２２内の圧力変化を示すものであり、「Ｐ２」は、従来の圧力調整方法を適用した場合のバッファチャンバ内の圧力変化を示すものである。

この場合、目標となる設定圧力範囲は、０．４Ｐａ〜１．０Ｐａである。従来の圧力調整方法を適用した場合には、時刻Ｔ１で、設定圧力範囲に減圧されるが、減圧勾配Ｒ１が急であるため、バッファチャンバ２２内の圧力を設定圧力範囲に維持することが困難であった。すなわち、短時間（時刻Ｔ１〜Ｔ２、数秒）で設定圧力範囲を通過してしまうため、ポンプが安定する時刻Ｔ４で、ポンプの起動を停止し、自然に圧力が上昇するのを待っていた。

減圧勾配Ｒ１より緩やかな上昇勾配Ｒ２で、バッファチャンバ２２内の圧力が上昇し、設定圧力範囲内に達した時刻Ｔ５において、開閉ゲートを開放し基板の搬送を行っていた。因みに、従来の圧力調整方法を適用した場合には、時刻Ｔ５に達するまで、例えば、２０分程度かかっていた。

一方、本実施形態に係るチャンバ圧力調整装置１０を使用した場合には、ポンプ４２の回転数を一定とし、圧力調整ガスの導入量を制御するため、時刻Ｔ３（＜Ｔ４）で、設定圧力範囲内に到達する。この時刻Ｔ３において、開閉ゲート３３を開放して、基板の搬送を行うことができる。すなわち、従来の圧力調整方法と比較して短時間で、バッファチャンバ２２内の圧力を設定圧力範囲内に維持することができる。

このようにチャンバ圧力調整装置１０を備えた基板処理装置１では、バッファチャンバ２２とポンプ４２とを連通する連通管５２に圧力調整ガスを導入し、ポンプ４２の流量を一定として、圧力調整ガスの導入量を制御することで、バッファチャンバ２２内の圧力調整を行っている。バッファチャンバ２２内にガスを供給することなく、ポンプ４２によってバッファチャンバ２２内のガスを吸引する構成であるため、バッファチャンバ２２内における気流の発生を抑えることができる。そのため、バッファチャンバ２２内のパーティクルの巻き上げを防止することができる。

また、連通管５２内に圧力調整ガスを導入し、ポンプ４２による流量を一定として、圧力調整ガスの導入量を制御するため、ポンプ４２の回転数制御を行う必要が無く、圧力調整ガスの導入量を調整することで、バッファチャンバ２２内の圧力を微調整することができる。その結果、圧力調整精度の向上及び圧力調整時間の短縮を図ることができる。

また、成膜チャンバ２３の圧力に、バッファチャンバ２２の圧力を合致させるように、圧力調整ガスの導入量を制御し、成膜チャンバ２３の圧力とバッファチャンバ２２の圧力とが合致した後に、開閉ゲート３３を開放して、成膜チャンバ２３とバッファチャンバ２２とを連通されているため、成膜チャンバ２３及びバッファチャンバ２２間での圧力差による気流の発生を防止し、パーティクルの巻き上げを防止することができる。

また、チャンバ圧力調整装置１０を既存の装置に適用する場合にあっても、圧力調整ガス導入管７２、マスフローコントローラ８２などを追加するだけでよい。そのため、大きな設備変更を伴うことなく、チャンバ圧力調整装置１０を採用することができる。また、ポンプの設定変更も不要である。

なお、チャンバ圧力調整装置１０による圧力調整方法を適用した場合、８インチＳｉウエハにおいて１μｍ以下のパーティクル付着量を大幅に減量させることが可能である。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、チャンバ圧力調整装置１０の基板処理装置１への適用について説明しているが、その他のチャンバ、容器などの圧力調整に適用してもよい。

また、上記実施形態では、隣接するチャンバ間において、一方のチャンバ内の圧力に他方のチャンバ内の圧力を合致させるように、圧力調整を行っているが、隣接するチャンバ同士の圧力を合致させるように圧力制御を実施しないものでもよい。また、一つのチャンバを備える装置に対して、チャンバ圧力調整装置を適用してもよい。

また、隣接するチャンバの圧力調整を行う場合には、排気能力（ポンプ能力）の低い側のチャンバ圧力に、排気能力の高い側のチャンバ圧力を調節することが好ましい。なお、排気能力が同程度の場合には、どちらのチャンバ圧力を調整してもよい。

また、圧力調整ガスのリサイクルを可能とする構成としてもよい。ポンプ４２の下流の排気管６２と圧力調整ガス導入管７２とを接続するリサイクル配管を設置する。このリサイクル配管に、フィルタなどを設け、フィルタを通過したガスを再利用することが好ましい。

１…基板処理装置、１０…チャンバ圧力調整装置、１１…制御部、２２…バッファチャンバ（圧力調整チャンバ）、２３…成膜チャンバ（処理チャンバ）、３１〜３６…開閉ゲート、５２…連通管、４２…ポンプ（ガス吸引手段）、７２…圧力調整ガス導入管、８２…マスフローコントローラ。

Claims (2)

1. チャンバ内の圧力を調整するチャンバ圧力調整装置において、
   前記チャンバ内のガスを吸引するガス吸引手段と、
   前記圧力調整室及び前記ガス吸引手段を連通する連通管と、
   前記連通管内に圧力調整ガスを導入する圧力調整ガス導入管と、
   前記ガス吸引手段による流量を一定とし、前記圧力調整ガスの導入量を制御する制御手段と、を備えることを特徴とするチャンバ圧力調整装置。
2. 圧力調整が行われる前記チャンバを圧力調整チャンバとし、
   前記圧力調整チャンバは、開閉ゲートを介して処理チャンバに接続されており、
   前記制御手段は、
   前記処理チャンバの圧力に、前記圧力調整チャンバの圧力を合致させるように、前記圧力調整ガスの導入量を制御し、
   前記処理チャンバの圧力と前記圧力調整チャンバの圧力とが合致した後に、前記ゲートを開放して、前記処理チャンバと前記圧力調整チャンバとを連通させることを特徴とする請求項１記載のチャンバ圧力調整装置。

Images