JP2938622B2 - 脱ガス装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、脱ガス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体製品を製造するために
は、半導体ウエハに成膜処理やエッチング処理など各種
の処理を施すことが行なわれているが、これら処理を施
す過程においては、比較的真空度を高く設定しなけらば
ならない工程が種々存在する。従って、半導体製造工程
におけるスループットを向上させるためには、そのよう
な真空処理工程において高速で処理容器内、或いは関連
する真空チャンバ内の圧力を所定の高真空度に真空引き
しなければならない。そして、この種の処理容器、或い
はその前段のロードロック室等は、ターボ分子ポンプ等
の真空ポンプにより真空引きするように構成されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体ウエ
ハ表面には、各種のガス、例えば水分、一酸化炭素、二
酸化炭素、水素等が吸着しており、ある圧力において吸
着と脱離を繰り返しながら平衡を保っているが、半導体
ウエハの周辺雰囲気が減圧されるに従って、上記した吸
着ガスがアウトガスとして次第にウエハ表面から放出さ
れる傾向にあり、この放出現象は比較的長い時間にわた
って生ずる。従って、上述した真空ポンプにより真空引
きしても所定の真空度に達するまでにかなりの時間を要
したり、或いは条件が悪い場合には所定の真空度まで達
することができない場合すらあった。

【０００４】この問題点を解決するためには、脱離した
ガス成分が再び吸着する前に、これを容器外に排気する
必要がある。その手段として真空排気すべき空間容量に
対してかなり大きな排気能力を有する真空ポンプを設け
ることも考えられるが、この場合には真空ポンプの設備
費が高価になり過ぎてしまい、大幅なコストアップを招
来するという改善点を有する。本発明は、以上のような
問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたも
のである。本発明の目的は、被処理体の表面に吸着した
ガスの脱離を促進させることができる脱ガス装置を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した問題
点を解決するために、被処理体の表面に照射されて吸着
ガスを放出させるためのエネルギ線を放射する活性化手
段と、前記エネルギ線を透過する材料よりなると共に、
前記被処理体の表面に接近させて設けられ、前記被処理
体から放出されるガスをトラップするためのガストラッ
プ手段とを備えるようにしたものである。

【０００６】

【作用】本発明は、以上のように構成されたので、活性
化手段から放出されたエネルギ線は、被処理体の表面に
照射されて、これに吸着しているガスを活性化する。活
性化されたガスは、アウトガスとして被処理体の表面か
ら脱離する。そして、この被処理体の表面に接近させ
て、冷却されたガストラップ手段が設けられていること
から、脱離したアウトガスは直ちにこのガストラップ手
段により冷却凝縮、或は吸着し、除去されることにな
る。

【０００７】

【実施例】以下に、本発明に係る脱ガス装置の一実施例
を添付図面に基づいて詳述する。図１及び図２に示すよ
うに、本実施例においては脱ガス装置２は、被処理体と
しての半導体ウエハ４に真空下にて各種の処理を実際に
施す処理容器６と、この処理容器６内に対して半導体ウ
エハ４を搬出入する際にこの中を大気開放しないで済む
ようになされたロードロック室８との間に設けられてい
る。この脱ガス装置２の外側の筐体９は、例えばステン
レススチール等によりボックス状に成形されており、こ
の筐体９と上記ロードロック室８及び処理容器６とは、
それぞれ例えばゲートベン１０、１２により仕切られ、
これらゲートベン１０、１２を介して半導体ウエハ４を
搬出入し得るように構成されている。そして、この筐体
９に、本発明の特長とする半導体ウエハ４に向けてエネ
ルギ線を放射する活性化手段１４、上記半導体ウエハ４
に接近させて設けたガストラップ手段１６が設けられ
る。

【０００８】具体的には、この筐体９内の底部には、半
導体ウエハ４を吸引して固定するためのチャック盤１８
が設けられており、このチャック盤１８上に半導体ウエ
ハ４を、例えばロードロック室８内のアーム２０やこの
筐体９内に設けたアーム（図示せず）などにより載置し
得るように構成されている。そして、筐体９の上部に
は、上記活性化手段１４が設けられている。この活性化
手段１４は、例えば紫外線領域から赤外線領域にわたる
エネルギ線を放出し得るエネルギ線ランプ２０により構
成されており、これより上記半導体ウエハ４に向けてエ
ネルギ線Ｌを放射して吸着ガスを活性化し得るように構
成されている。このエネルギ線ランプ２０は、上記筐体
９の上部に形成した窓部２２に対向させて設けたボック
ス２４内に収容されており、このボックス２４は、上記
窓部２２に、肉厚な透明ガラスよりなるビューポート２
６を介在させてボルト２８等により締め付け固定されて
いる。上記ビューポート２６は、上記エネルギ線Ｌを透
過する材料、例えば石英などにより構成され、その周縁
部には筐体９内を気密に保持するためのシール部材３０
が介設されている。

【０００９】一方、上記活性化手段１４と上記チャック
盤１８との間には、このチャック盤１８に接近させて前
記ガストラップ手段１６が設けられている。このガスト
ラップ手段１６は、例えばアルミニウム等により肉厚に
成形された平板状のトラップフレーム３２を有してお
り、このフレーム３２の中心部に、上記半導体ウエハ４
と対向させて、上記エネルギ線を通過する例えば石英な
どよりなる透明ガラストラップ３４が、図４に示すよう
に例えば銀ろう付けされている。上記トラップフレーム
３２には、上記透明ガラストラップ３４を冷却するため
の冷却手段３６及びこれを逆に加熱するための加熱手段
３８が設けられている。具体的には、上記冷却手段３６
は、上記トラップフレーム３２の全域にわたって蛇行さ
せて設けた冷媒通路３６ａ（図中波線にて示す）を有し
ており、この通路３６ａに、例えば沸点が氷点下−１９
４℃の液体窒素等の冷媒を流して、必要時に上記透明ガ
ラストラップ３４を冷却し得るように構成されている。

【００１０】また、上記加熱手段３８は、同様に上記ト
ラップフレーム３２の全域にわたって蛇行させて設けた
熱媒通路３８ａ（図中２点鎖線にて示す）を有してお
り、この通路３８ａに、上記液体窒素よりもはるかに高
い温度の熱媒、例えば室温のエアーを流して、必要時に
上記透明ガラストラップ３４を加熱し得るように構成さ
れている。尚、図示例にあっては、上記各通路３６ａ、
３８ａは、図面簡単化のためにトラップフレーム３２中
の一部にしか記載されていないが、実際には冷却或いは
加熱効率を高めるために、前述のごとくトラップフレー
ム３２の全域にわたって設けられている。また、本実施
例にあっては、冷却手段３６と加熱手段３８とを別個に
設けたが、例えば冷媒通路３６ａのみを形成して、これ
に液体窒素と室温エアーとを切り替えて流すようにし、
冷媒通路３６ａを熱媒通路として兼用して用いるように
してもよい。そして、このように構成された筐体９に
は、この内部を真空引きするための真空排気系（図示せ
ず）が接続れている。

【００１１】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、大気側からゲートベン４
０を介してロードロック室８内に半導体ウエハ４を収容
したならばゲートベン４０を閉鎖し、このロードロック
室８内を所定の圧力まで真空引きし、同様に脱ガス装置
２の筐体９内も所定の圧力まで真空引きしておく。この
真空引きが完了したならば、真空排気系を動作した状態
で次にロードロック室８と筐体９との間を仕切るゲート
ベン１０を開くと共に、このベン１０を介してアーム２
０により半導体ウエハ４を筐体９内へ収容し、これをチ
ャック盤１８に移載する。そして、上記ゲートベン１０
を閉鎖した後、活性化手段１４を動作することによりこ
のエネルギ線ランプ２０から例えば紫外線或いは赤外線
等のエネルギ線Ｌを放射する。この放射されたエネルギ
線Ｌは、透明ガラスよりなるビューポート２６及び透明
ガラストラップ３４を透過して上記半導体ウエハ４の表
面に照射され、ここに吸着している水分、二酸化炭素、
水素等のガスにエネルギを与えてこれらを活性化し、ア
ウトガスとしてウエハ表面から脱離させ、放出されるこ
とになる。このようにして、エネルギ線Ｌによって吸着
ガスが活性化されて、ガスの放出が、単に真空引きする
場合と比較して促進されることになる。

【００１２】一方、この半導体ウエハ４の真上に設けて
あるガストラップ手段１６の冷媒通路３６ａに予め液体
窒素などの冷媒が流されていることから上記透明ガラス
トラップ３４は非常に低い温度に冷却されており、従っ
て、上記アウトガスがこの冷却された透明ガラストラッ
プ３４と接触するとこのガスは、水蒸気が低温物と接触
すると凝縮するように凝着作用により凝着し、或は著し
く冷却されることによりエネルギを失い、脱離に要する
時間が長くなるためにトラップ機能が発揮される。この
ようにして、ウエハ表面から放出したガス分子はトラッ
プ手段１６により直ちにトラップされてしまい、迅速に
除去されてしまう。このようにして、所定時間トラップ
処理が行なわれたならば、この筐体９と処理容器６との
間を仕切るゲートベン１２を介してアーム（図示せず）
により、ウエハは処理容器６内へ移載される。このよう
にして１枚のウエハの処理が終了すると、或いは上記と
同様な操作を行なって未処理のウエハが所定枚数、例え
ば２５枚終了すると、次は上記ガストラップ手段１６に
てトラップされたガスのパージ操作に入る。

【００１３】まず、両ゲートベン１０、１２を閉鎖した
状態にして、ガストラップ手段１６の冷媒通路３６ａに
流していた液体窒素の冷媒の供給を停止し、加熱手段３
８の熱媒通路３８ａに熱媒、例えば常温のエアーを流
す。これにより、液体窒素の沸点であるほぼ−１９４℃
まで冷却されていた透明ガラストラップ３４が暖められ
て、これに凝着、或は吸着していた上記アウトガスが再
度放出されてしまい、真空排気系により筐体９外へ排出
されてしまう。ここで、熱媒通路３８ａを設けないで冷
媒通路３６ａを熱媒通路と兼用する場合には、冷媒の供
給を停止した後、この冷媒通路３６ａ内に常温のエアー
を流すことにより、上記透明ガラストラップ３４を暖め
るようにする。このようにして、所定時間パージ操作を
行なったならば、前述したような同様な操作でもってト
ラップ操作を繰り返す。このように、本実施例において
は、エネルギ線Ｌを半導体ウエハ４の表面に照射させる
ことにより、吸着ガスの放出を促進させ且つ放出された
アウトガスを直ちにガストラップ手段１６により捕獲す
るようにしたので、迅速に且つ短時間で所定の真空度ま
で達することができるのみならず、真空度を向上させる
こともできる。

【００１４】また、エネルギ線Ｌとしては、紫外線や赤
外線の他にレーザ光等を用いてもよい。また、冷却手段
３６に用いる冷媒として液体窒素に限定されず、例えば
不凍液を混入して−３０℃程度に冷却された冷水或いは
冷媒として冷却ガスを用いてもよい。また、加熱手段３
８に用いる熱媒としては常温エアーに替えて、他の気体
或いはトラップされたアウトガスの再放出を促進させる
ために温水等を用いるようにしてもよい。更に、加熱手
段３８としては、加熱ヒータ等を埋め込むようにしても
よい。

【００１５】尚、上記実施例にあっては、トラップフレ
ーム３２からの熱伝導により透明ガラストラップ３４を
冷却したり或いは加熱したりしたが、これに限定され
ず、例えば図５に示すように透明ガラストラップ３４に
直接冷却ガス或いは加熱ガスを吹き付けて、これを冷却
或いは加熱するようにしてもよい。すなわち、図５にお
いては、透明ガラストラップ３４を保持するトラップフ
レーム３２を上方までのばしてフランジ部５０を形成
し、これをシール部材５２を介して筐体９の上部に気密
に取付けている。そして、上記気密になされたトラップ
フレーム３２内には、冷却手段５４として冷却ガスを導
入する冷却ガスノズル５４ａが設けられると共に、加熱
手段５６として加熱ガスを導入する加熱ガスノズル５６
ａが設けられている。尚、このトラップフレーム３２内
も真空引きされるのは勿論であり、図１と同一部分につ
いては同一符号を付して、説明を省略する。

【００１６】このような構成によれば、冷却ガスにより
或いは加熱ガスにより透明ガラストラップ３４は直接に
加熱或いは冷却されるので、その冷却速度が早くなり、
一層迅速なトラップ、パージ操作が可能となる。また、
この実施例においては、２基のノズル５４ａ、５６ａを
設けたが、これに対して１基だけのノズルを設け、これ
に冷却ガスと加熱ガスを切り替えて供給するようにし、
冷却手段と加熱手段を兼用させるようにしてもよい。ま
た、上記実施例にあっては、１基のガストラップ手段１
６を設けたが、これに限定されず、図６に示すようにこ
れを複数、例えば２基のガストラップ手段１６、１６を
設け、これを交替して使用するようにしてもよい。すな
わち、図６においては、筐体９の両側には、半導体ウエ
ハの搬送方向と直交する方向に２基の排気用筐体６０
ａ、６０ｂが設けられており、各排気用筐体６０ａ、６
０ｂ内には、それぞれ図１に示すものと同様なガラスト
ラップ手段１６ａ、１６ｂが収容されており、各ガラス
トラップ手段１６ａ、１６ｂは、上記筐体９との間に形
成された、例えばゲートベン６２ａ、６２ｂを介して筐
体９内へ移動可能になされている。そして、各排気用筐
体６０ａ、６０ｂは、それぞれ真空排気系（図示せず）
に接続されている。

【００１７】このような構成によれば、ガストラップ手
段１６ａ、１６ｂは、交番で使用され、それぞれ所定の
枚数だけ半導体ウエハからのアウトガスのトラップ処理
を行なったならば、対応する排気用筐体６０ａ、６０ｂ
内へ収容され、この排気用筐体内の部屋ごと真空排気す
ることによりトラップしたガスを再放出して系外へ排出
する。一方、ガストラップ手段がトラップしたアウトガ
スを再放出している間には、他方のトラップ手段が半導
体ウエハからのアウトガスのトラップ処理を行なうよう
にする。

【００１８】尚、図６に示す場合において、２基のガス
トラップ手段１６ａ、１６ｂを別体として構成したが、
トラップフレームを連結してこれらを一体として構成し
てもよい。この場合には、両透明ガラストラップ間に断
熱材を設けると共に、ゲートベンに替えて蛇腹状のチャ
ックを設け、更に、冷媒或いは熱媒の配管としては、伸
縮自在なベロー配管を用いるようにする。尚、前記実施
例にあっては、本発明を処理容器の前段に適用して場合
について説明したが、これに限定されず、高速ロードロ
ックシステム、高速脱ガス装置等にも適用できるのは勿
論である。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次のような優れた作用効果を発揮することができる。エ
ネルギ線により被処理体の表面に吸着しているガスを活
性化してこの排出を促進させることができる。従って、
所定の真空度まで迅速に且つ短時間で達することができ
るのみならず、到達する真空度も向上させることができ
る。また、迅速な脱ガスが可能であることから、被処理
体の処理効率、すなわちスループットを向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る脱ガス装置を示す断面図である。

【図２】本発明に係る脱ガス装置を処理容器の前段に設
けた状態を示す図である。

【図３】脱ガス装置のガストラップ手段を示す平面図で
ある。

【図４】脱ガス装置のガスとラップ手段の一部を示す拡
大図である。

【図５】本発明の他の実施例を示す図である。

【図６】本発明の更に他の実施例を示す図である。

【符号の説明】

２ 脱ガス装置 ４ 半導体ウエハ（被処理体） ６ 処理容器 ８ ロードロック室 ９ 筐体 １４ 活性化手段 １６ ガストラップ手段 １８ チャック盤 ２０ エネルギ源ランプ ３２ トラップフレーム ３４ 透明ガラストラップ ３６ 冷却手段 ３６ａ 冷媒通路 ３８ 加熱手段 ３８ａ 熱媒通路 Ｌ エネルギ線

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理体の表面に照射されて吸着ガスを
   放出させるためのエネルギ線を放射する活性化手段と、
   前記エネルギ線を透過する材料よりなると共に、前記被
   処理体の表面に接近させて設けられ、前記被処理体から
   放出されるガスをトラップするためのガストラップ手段
   とを備えたことを特徴とする脱ガス装置。