JP2942239B2 - 排気方法及び排気装置、それを用いたプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents
排気方法及び排気装置、それを用いたプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置Info
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Description
製造装置等の真空装置に用いられる排気方法の技術分野
に属し、更に詳しくは、本発明は、パーティクルの移動
を抑えた上で排気時間を短縮できる高速ソフト排気を実
現するための排気方法及び排気装置の技術分野に属す
る。
々な真空装置が使用されている。薄膜形成装置として
は、LOCOSマスク用のSi3N4膜やゲート電極用の
poly−Si膜形成にはLP−CVD装置が、層間絶
縁用のSiO2膜や最終保護用のSiN膜形成にはプラ
ズマCVD装置が、配線用のアルミニウム系薄膜形成に
はスパッタリング装置が、それぞれ使用されている。他
にも、イオン注入装置,プラズマエッチング装置,ホト
レジストのアッシング装置等の真空装置が広範に使用さ
れている。
般的に用いられている排気系のブロック図を示す。60
1は内部で処理を行うリアクタ、602はターボ分子ポ
ンプ・クライオポンプ・ディフュージョンポンプ・ソー
プションポンプなどの高真空ポンプ、603はドライポ
ンプ・ロータリポンプなどの低真空ポンプ、604はリ
アクタ601内を大気圧から排気するための粗引きバル
ブ、605は排気コンダクタンス制御バルブ、606は
粗引きを行った後本引きを行うための本引きバルブ、6
07は高真空ポンプ602と低真空ポンプ603との間
に設置されたポンプ間バルブ、611はロードロック
室、612はロードロック室内を排気する排気ポンプ、
613はリアクタ601とロードロックチャンバ611
とを遮断するゲートバルブ、614はロードロック室内
を排気するためのLL排気バルブである。
理は以下の様に行う。まずバルブ605は常に開とし、
低真空ポンプ603を運転し、ポンプ間バルブ607を
開けた後、高真空ポンプ602を運転する。ポンプ間バ
ルブ607を閉じた後、粗引きバルブ604を開くこと
により、リアクタ601内を大気圧から排気し始める。
リアクタ601内の圧力が高真空ポンプ602の排気可
能圧力範囲に入るまで排気されたら、粗引きバルブ60
4を閉じた後、ポンプ間バルブ607と本引きバルブ6
06を順に開き、本引きを開始する。通常、リアクタ6
01のメンテナンスを行う場合以外はこの状態を保つ。
複数の処理用基体が収納されたカセットをゲートバルブ
615を開けてロードロック室611に搬入する。ゲー
トバルブ615を閉めて排気ポンプ612を運転した
後、排気バルブ614を開けることにより、ロードロッ
ク室611を大気圧から減圧常置にまで排気し始める。
ロードロック室611内がリアクタ601に悪影響を与
えないくらい低い圧力に排気されたら、ゲートバルブ6
13を開け、カセット内に収納された基体をリアクタ内
に搬入しゲートバルブ613を閉めて処理を行う。この
処理の時は、処理ガス供給系616よりガスを流し、排
気コンダクタンス制御バルブ605のコンダクタンス調
整によりリアクタ601内の圧力を所定値に保つ処理が
終了したら、ゲートバルブ613を開け、処理済みの基
体をリアクタ601からロードロック室611内のカセ
ットに収納し、次の基体をリアクタ601に搬入する。
すべての基体の処理が終了したら、LL排気バルブ61
4を閉じ、ロードロック室611内を大気圧に戻し、カ
セットを搬出する。
に用いられている排気系のブロック図を示す。701は
内部で処理を行うリアクタ、703は排気ポンプ、70
4はリアクタ701内を大気圧から排気するための粗引
きバルブ、705は排気コンダクタンス制御バルブ、7
06は粗引きを行った後本引きを行うための本引きバル
ブである。
理は以下の様に行う。まずバルブ705は常に開とし、
排気ポンプ703を運転する。ゲートバルブ715を開
いて処理用基体をリアクタ701に搬入する。粗引きバ
ルブ704を開くことにより、リアクタ701内を大気
圧から排気し始める。リアクタ701内が充分排気され
たら、粗引きバルブ704を閉じた後、本引きバルブ7
06を開き、本引きを開始する。充分な真空度が得られ
たら処理を行う。この処理の時は、処理ガス供給系71
6よりガスを供給し、排気コンダクタンス制御バルブ7
05のコンダクタンスを調整しリアクタ701内の圧力
を所定値に保処理が終了したら、本引きバルブ706を
閉じ、リアクタ701内を大気圧に戻し、基体を搬出
し、次の基体を搬入する。
真空装置においても、真空容器であるリアクタ内へ処理
ガスを導入し真空容器内の圧力を所定時に維持する時以
外は、排気コンダクタンス制御バルブ605、705の
弁座は常に開状態(ノーマリーオープン)とされて、該
バルブ605、705は最大コンダクタンス状態とされ
ていた。従って、真空容器内への処理ガス導入前に、真
空容器を排気する場合には、排気動作は開閉バルブ60
4、6060、704、706による遮断状態と連通状
態との2状態の切替えのみで制御されていた。
た真空装置の排気系を用いて、排気した真空装置内で被
処理体の処理を行うと処理歩留まりがなかなか向上しな
かった。
処理体に付着するパーティクルが歩留まりを向上を妨げ
ていることが判明した。その対策として、真空容器内を
クリーニングしたが、処理を続けると、再び歩留まりが
低下してきた。
ると、真空装置の処理ガス導入前の排気時に、容器内に
静止していたパーティクルが舞い上がるように移動し、
被処理体に付着するようになることが明らかになった。
間で終了し、本引きを行うと、パーティクルの舞い上が
りが激しい。これは、本引きの際の大きな圧力変化によ
るものである。
べく、粗引き時間を長くして充分に低い圧力になってか
ら、本引きを始めると、排気に必要な総排気時間が長く
なり、被処理体の処理スループットを低下させることに
なる。これは、例えば多くのアッシング装置に利用され
ているような、被処理体の搬入・搬出の毎に、真空容器
内を大気開放する大気開放型の真空装置の場合に、重大
な影響を及ぼす。
器内でのパーティクルの移動を抑止し、被処理体への処
理歩留まりを向上し得る真空容器の排気装置及び排気方
法を提供することにある。
めることなく排気時間を短縮できる真空容器の高速ソフ
ト排気を実現し得る排気装置及び排気方法を提供するこ
とにある。
前に、該真空容器内を排気する排気方法において、バイ
パス排気路を通して、該真空容器内圧力の減圧速度が減
圧開始直後から徐々に減少するように、排気を行う第1
の工程と、該第1の工程の途中又は終了後に、主排気路
に設けられた排気コンダクタンス制御バルブのコンダク
タンスが排気時間とともに徐々に増加するように、該排
気コンダクタンス制御バルブを開く第2の工程を含み、
該真空容器内圧力の減圧速度曲線が極小値と極大値とを
有し、該極小値が減圧開始直後の値の0.2倍以上とな
り且つ該極大値が該減圧開始直後の値以下となるよう
に、該排気コンダクタンス制御バルブを開き始めるタイ
ミングを制御することを特徴とする。また、本発明は、
真空容器内への処理ガスの導入前に、該真空容器内を排
気する為の排気装置において、該真空容器内圧力の減圧
速度が減圧開始直後から徐々に減少するように排気を行
うバイパス排気路と、該バイパス排気路と並列に設けら
れた主排気路と、該主排気路に設けられた排気コンダク
タンス制御バルブと、該バイパス排気路による排気工程
の途中又は終了後に、該排気コンダクタンス制御バルブ
のコンダクタンスが排気時間とともに徐々に増加するよ
うに、該排気コンダクタンス制御バルブを開く手段と、
を備え、該手段は、該真空容器内圧力の減圧速度曲線が
極小値と極大値とを有し、該極小値が減圧開始直後の値
の0.2倍以上となり且つ該極大値が該減圧開始直後の
値以下となるように、該排気コンダクタンス制御バルブ
を開き始めるタイミングを制御することを特徴とする。
置について説明する。
6はリアクタ101への処理ガス導入手段116であ
り、処理ガス導入前にリアクタ101は排気装置(10
3,105,106)によって排気される。
バルブ105を有しており、バルブ105のコンダクタ
ンスを排気時間の経過とともに徐々に増加せしめる。
ボ分子ポンプ、クライオポンプ、油拡散ポンプ、ロータ
リーポンプ等の排気用真空ポンプである。
は以下の様に行う。まず排気ポンプ103を運転する。
リアクタ101外にある被処理体をリアクタ101内に
搬入する。排気コンダクタンス制御バルブ105を全閉
状態(コンダクタンスを最小にした状態)にした後、排
気バルブ106を開く。そして、バルブ105を徐々に
開いてリアクタ101内を大気圧から圧力が徐々に低く
なるよう排気し始める。より好ましくは排気コンダクタ
ンス制御バルブ105のコンダクタンスを略略C(t)
=V/(t1−t)となるよう増加する。ここでC
(t)はコンダクタンス,Vは真空容器の容量,t1は
排気目標時間,tは排気時間である。
ス上排気ステップに費す総時間の7〜8割にするとよ
い。
即ち減圧速度は所定期間中一定となる。
段116より処理ガスをリアクタ101内に導入して被
処理体の処理を行う。処理が終了したら、排気バルブ1
06を閉じ、リアクタ101を開放してリアクタ内を大
気圧に戻し、被処理体を搬出し、次の被処理体をリアク
タ101内に搬入する。
ンス制御バルブ105の例を図2に示す。1は回転角速
度制御型バルブ、2は移動速度制御型バルブ、3は曲面
弁座型バルブ、4は曲面壁型バルブ、5は開口漸増型バ
ルブ、6は絞り型バルブである。
形成する流路壁14と、板状の可動弁座12とを有し、
可動弁座12は軸13を中心に90度回転する。図1は
全閉状態(θ=0)を示し、θ=90度が全開状態であ
る。可動弁座12の回転角θを可動弁座に連結されたス
テッピングモータ等で調整しつつ弁座12を回転させる
ことで、コンダクタンスを漸増し得る。
れた流路内に円形の開口21をもつ流路形成部材23を
有している。
な弁座22が設けられ、弁座22の上部が図中矢印の範
囲内を上下移動することにより開口21のコンダクタン
スが変化する。不図示の駆動機構により弁座22を下方
に徐々に移動させれば、コンダクタンスが漸増する。
路31中に断面S字形の曲面弁座32が設けられ、軸3
3を中心に、上述したバルブ1と同じように回転する。
このバルブ3は閉時にも微量のガスを流し得るように弁
座32と流路壁34とは閉時に接触していない。
比べて小さい。
つ流路壁44と軸43に取付けられた平板状の可動弁座
42とを有する。
角θが0から90度まではコンダクタンス増加量は小さ
く、回転角θが90度を越えた時にコンダクタンスが急
に増大する。
路形成部材53と、その内側に設けられた弁座52とを
含み、弁座52の下端が図中矢印の範囲内を上下動す
る。下端が上昇するにつれて開口51のコンダクタンス
が漸増する。
開口が徐々に大きくなることで、開口のコンダクタンス
が漸増する。
閉(移動)量をステッピングモーター等で電気的に制御
することが好ましい。
ルブの例を示している。このバルブのコンダクタンスは
最小値(0)と最大値の2値しかない。
路76と連通路77が形成され、連通路77内に可動弁
座72がOリング73を介して配設されている。弁座7
2は不図示の電磁コイル等によりスプリング74の付勢
力に逆らって上昇し、コンダクタンスが最大となり、電
磁コイルのオフにより弁座72は下降してコンダクタン
スは0となる。
ダイヤフラム77等を設けて、全閉時のリークを抑制し
得る構造にしてもよく、その例が図3の(b)である。
置を示している。
6はリアクタ201内へ処理ガスを導入する為の処理ガ
ス導入手段であり、この処理ガス導入手段216による
処理ガス導入前に、リアクタ201内は排気装置(20
3、204、205、206)により排気される。
な排気用真空ポンプ、204はバイパス排気路220に
設けられたバイパス排気バルブ、205は主排気路21
1に設けられた排気コンダクタンス制御バルブ、206
は排気路222に設けられた排気バルブである。
06としては図3に示したような開状態又は閉状態に2
値制御可能なバルブが好ましく用いられる。
図示に示したようなバルブが好ましく用いられる。
路のコンダクタンスは、バルブ205が全開状態の時の
主排気路211のコンダクタンスより小さい。
被処理体をリアクタ201内に配する。
ス制御バルブ205を全閉状態、バルブ206を閉状態
として真空ポンプ203を動作させる。
状態としてリアクタ201内の排気を始める。こうして
リアクタ201内は減圧されていく。
タンスは、主排気路221のコンダクタンスに比べて充
分小さいので、排気開始直後の減圧速度は、パーティク
ルが舞い上がる程大きくならない。
20のバルブ204を閉じて、主排気路のコンダクタン
ス制御バルブ205を全開としたまま、バルブ206を
いきなり開くと、排気開始直後の減圧速度が急激に高く
なり、パーティクルの舞い上がりを引き起こす。
よる排気動作が所定時間経過した後、排気コンダクタン
ス制御バルブ205の可動弁座をスッテピングモータを
用いて徐々に開く。これによりバルブ205のコンダク
タンスも徐々に大きくなっていく。
ミング及び可動弁座の移動速度は、バルブ205を開き
始めた直後の減圧速度、即ちバルブ205の開動作中の
最大減圧速度が、バイパス排気路による排気開始直後の
減圧速度の1.5倍以下になるようにするとよい。
た直後の減圧速度、即ち、バルブ205の開動作中の最
大減圧速度が、バイパス排気路による排気開始直後の減
圧速度以下になるように、バルブ205を開き始めるタ
イミング及び可動弁座の移動速度を調整するとよい。
合には、バルブ205を開き始める直前の減圧速度が、
バイパス排気路による排気開始直後の減圧速度の0.2
倍以上となるように、バルブ205を開き始めるタイミ
ング及び可動弁座の移動速度を決めるとよい。
ブの弁座の動きを精密に制御して、排気開始直後から所
定時間経過するまでの間減圧速度が一定になるようにす
ることが好ましいものである。
a/秒以下より好ましくは2.7×104Pa/秒以下
となるように排気することが望ましい。
クタンスをC(t)、真空容器の容積をV、排気目標時
間をt1とした時、 ほぼ C(t)=V/(t1−t) を満足するように、排気コンダクタンス制御バルブのコ
ンダクタンスを徐々に増加させる。
様子を示している。
704は閉じ排気コンダクタンス制御バルブ705を全
開(コンダクタンス最大)状態としておいて、バルブ7
06を開いた場合(ケース1)の減圧速度を白三角印に
て示している。
減圧速度が最大となり、その後時間とともに減圧速度も
低下する。
05を全閉、バルブ206を開、バルブ204を閉状態
としてから、ポンプを動かしバルブ204を開いた後、
所定時間経過後、時刻t2でバルブ205を瞬時に全開
にした場合(ケース2)の減圧速度を黒四角印で示す。
(t0)における減圧速度はケース1に比べて小さくな
るものの、バルブ205の全開時には、その2倍に戻り
目標圧力になるまでの到達時間は非常に長くなってしま
う。
て、バルブ105、106を閉状態とした後、バルブ1
06を開き、その後、バルブ105の弁座を徐々にステ
ッピングモータを用いて開いた場合(ケース3)の減圧
速度を黒丸印で示す。
(t)=V/(t1−t)を満たす。即ち、減圧速度を
一定にして排気する為に、減圧速度が急激に大きくなる
ことはなく、又、所望の圧力までの到達時間も短い。
用いて行うには、高精度の排気コンダクタンス制御バル
ブと高精度のステッピングモーターが必要になり、シス
テムが高価になってしまう。
て、排気コンダクタンス制御バルブ205のコンダクタ
ンスを漸増させる形態を採るとシステムは安価になる。
る減圧速度の経時変化を示している。図7は排気動作の
フローチャートである。
開、バルブ204を閉、排気コンダクタンス制御バルブ
205を全開とした状態で、大気圧の真空容器内を以下
のようにして減圧すると、図6にケース4(黒四角印)
として示した減圧速度曲線を得る。この時の真空容器内
の圧力を白丸印で併せて示している。
ス排気路220を通して排気を開始する(S2)。排気
開始直後の時刻t0の後、所定時間経過した時刻t2にお
いて、排気コンダクタンス制御バルブ205の弁座を開
き始める(S4)。すると、減圧速度は徐々に上昇す
る。こうして減圧曲線は極小値(dP2)と極大値(d
P0)をもつようになる。
るタイミングを時刻t2より早くするとケース5(×
印)のように時刻t3で所望の圧力に到達するが、極大
値は減圧開始直後の時刻t0の値より大きくなってしま
う。
グを時刻t2よりも遅い時刻t3とすると、ケース6(白
三角印)のように極大値は、減圧開始直後の値より小さ
くなるものの、所望の圧力に到達する時刻は時刻t1よ
り遅くなる。
の値の1.5倍を越えないように、バルブ205の開動
作を始めると最大減圧速度を例えば4.0×104Pa
/sec、より好ましくは2.7×104Pa/sec
より小さくすることができる。こうしてパーティクルの
舞い上がりは充分防止できる。
の0.2倍より小さくならないように、バルブ205の
開動作を始めると、所望の圧力値への到達時刻は長くな
らずに済む。
6のケース5である。後者を採用して減圧速度の極大値
が減圧開始直後の値を越えないようにした例がケース6
である。
徐々に増加せしめると、極小値から極大値までの減圧速
度の傾きを緩やかにすることができる。すると、極大値
を、減圧開始直後の値以下にすることが容易に可能にな
る。特に、バルブ205のコンダクタンスが最大となる
全開時が、目標到達時刻より後になるようにするとよ
い。
だバルブ205は開動作途中、即ち、コンダクタンスの
増大動作途中で目標到達圧力が得られるように、バルブ
205のコンダクタンスを漸増させる。
のコンダクタンスを、バルブ全開時の主排気路のコンダ
クタンスの10分の1以下とし、バイパス排気路のバル
ブを開いた直後の減圧速度を2.7×104Pa/秒に
した場合、排気コンダクタンス制御バルブの開動作開始
から全開までの時間を4乃至7秒とする。こうすると、
12リットルの容器を大気圧から圧力1.3Paまでの
減圧するに必要な時間(目標到達時間)は8秒程度とな
り、しかも、最大減圧速度が2.7×104Pa/秒を
越えることはない。
なければ、バイパス排気路のコンダクタンスで最大減圧
速度が定まるので、減圧中におけるパーティクルの舞い
上がり等のパーティクル移動を抑止できる。
のS6に示すように処理ガスを真空容器内に導入する。
たような減圧速度曲線が得られる排気装置について述べ
る。
気コンダクタンス制御バルブ210として、可動弁座6
2に貫通口65をもつバルブを用いている。
座62と流路壁64とを密着された状態(即ち閉状態)
においても、所定のコンダクタンスを有する。
目をもたせるところに特徴がある。
口を形成したバルブを図8の装置に採用することも可能
である。
る真空装置は大気圧からの排気を伴うもの、即ちすべて
の真空装置に適用可能であるが、特に、頻繁に大気圧か
らの排気を行う装置、例えば、多くのアッシング装置や
クリーニング装置のような大気開放型真空装置や、ロー
ドロック方式真空装置のロードロック室の排気に有効で
ある。
てのプラズマ処理装置を示す模式的断面図である。
を内部に発生し得る真空容器であり、大気開放型の容器
である。
保持する為の被処理体保持手段であり、被処理体Wを昇
降し得るリフトピン2aを有している。
マイクロ波エネルギーを供給するマイクロ波供給手段で
ある。
にマイクロ波を透過させるマイクロ波透過窓である。
である。
処理ガスを供給する為のガス供給路であり、複数のガス
放出口7aを有する。
であり、本発明の排気装置に連通している。
のとおりである。
1内にガス供給路7から処理ガスを供給する。
8へと流れていく。
イクロ波は、同軸導波管、円筒導波管又は矩形導波管5
を介して伝搬され、マイクロ波供給手段3内に供給され
る。
終端環状導波路3aを伝搬する。
イクロ波の進行方向と交差する縦長のスロット3bが設
けられている為に、そのスリット3bから、空間9に向
かって、マイクロ波が放射される。
過して空間9内に供給される。
この処理ガスはマイクロ波励起されプラズマを発生させ
る。
用して表面処理が施される。
び断面を示す模式図である。
ロ波導波管5との接続部の断面図である。
ト3bが設けられたH面を下方から見た図である。
管のE面3dが曲面化になるように、矩形導波管を曲げ
て、環状にしたものと等価である。従って、対向する2
つのH面はそれぞれ同一平面上に存在する。
接続部にあるマイクロ波分配器10により相反する方向
に分配される。
ロ波は、その進行方向MDと交差する方向に延びるスロ
ット3bから放出されつつ、伝搬していく。
状スロット付環状導波管とか、平板状マルチスロットア
ンテナ(PMA)と呼ぶ。
波はスロットからのエネルギー放出により減衰しながら
進行し伝搬する。しかも進行方向が両方向である為、進
行するマイクロ波同士が干渉し、空間9内には均一な強
度のマイクロ波が放射される。
能なロードロック室111を有するマルチチャンバ式処
理装置の模式図である。
バルブ115を開けることで、大気開放され、閉じるこ
とで大気と遮断される真空容器である。
理体の搬送ロボット87が収容されている。
バルブ82、84、85を介してロードロック室111
に結合されている。
スパッタリング等の成膜処理、プラズマクリーニングや
プラズマエッチング等の不要物の除去処理、熱処理等が
行われる。
ロセスに応じて1〜10個程度に増減できる。
る。
ロードロック室111内に収容する。この時他のゲート
バルブ82、84、85は閉じている。前述した排気方
法により、ロードロック室111内を所望の圧力まで排
気する。
ある処理室81とロードロック室111とを連通させ、
被処理体をロードロック室111から処理室81内にロ
ボット87で移送する。この時、処理室81とロードロ
ック室111との圧力がほぼ等しいようにすれば、パー
ティクルの舞い上がりは生じない。
を行った後、ロードロック室111に不図示の処理ガス
供給手段よりパージガスとして、N2,He,Ar,ク
リーンエア等を導入して、ロードロック室内の圧力を大
気圧に近づける。
ック室111から被処理体を取り出す。
置に適用すれば、パーティクルを舞い上がらせることな
く、スムーズにロードロック室の排気を行うことができ
る。
具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定され
るものではない。
タンス制御バルブを使用したアッシングの例を示す。
容積は12リットルであった。
入した。被処理体としては、層間SiO2膜をエッチン
グし、ビアホールを形成した直後のシリコン基板(直径
8インチのSiウエハ)を使用した。真空ポンプ103
を動作させた。回転角速度制御型排気コンダクタンス制
御バルブ105を全閉状態にした後、排気バルブ106
を開いた。続いてバルブ105の弁座を徐々に開くこと
でアッシングリアクタ101内を大気圧から排気し始め
た。この時の排気コンダクタンス制御バルブ105のコ
ンダクタンスを徐々にC(t)=12/(6−t)とな
るよう増加した。ここでC(t)はコンダクタンス,t
は排気時間である。
33Pa)以下の真空度が得られた。
をアッシングリアクタ101内に流量2slm導入し圧
力を1Torr(約133Pa)に保った。アッシング
リアクタ101内に、2.45GHzのマイクロ波電源
より1.5kWの電力を平板状スロット付環状導波管を
介して供給した。かくして、アッシングリアクタ101
内にプラズマを発生させた。この際、酸素ガスはアッシ
ングリアクタ101内で励起、分解、反応してオゾンと
なり、シリコン基板の方向に輸送され、基板上のフォト
レジストを酸化し、気化・除去された。アッシング後、
アッシング速度と基板表面電荷密度などについて評価し
た。
min±8.5%と極めて大きく、表面電荷密度も−
1.3×1011/cm2と充分低い値を示した。スルー
プットは150枚/Hourであった排気方法として、
従来の排気方法を用いた場合のスループット121枚/
Hourに比較して24%増の生産性が得られた。
タンス制御バルブを使用したアッシングの例を示す。
容積は10リットルであった。
入する。被処理体としては、層間SiO2膜をエッチン
グし、ビアホールを形成した直後のシリコン基板(直径
8インチのSiウエハ)を使用した。真空ポンプ103
を動作させた。移動速度制御型排気コンダクタンス制御
バルブ105を全閉状態にした後、排気バルブ106を
開く。次いでバルブ105を徐々に開き始めて、アッシ
ングリアクタ101内を大気圧から排気し始めた。この
時排気コンダクタンス制御バルブ105のコンダクタン
スを徐々に略略 C(t)=10/(5−t) に従うように増加させた。約7sec後に0.01To
rr(約1.33Pa)以下の真空度が得られた。酸素
ガスをアッシングリアクタ101内に流量1slm導入
し圧力を1Torr(約133Pa)に保った。アッシ
ングリアクタ101内に、2.45GHzのマイクロ波
電源より1.5kWの電力を平板状スロット付環状導波
管を介して供給した。かくして、アッシングリアクタ1
01内にプラズマを発生させた。この際、酸素ガスはア
ッシングリアクタ101内で励起、分解、反応してオゾ
ンとなり、シリコン基板の方向に輸送され、基板上のフ
ォトレジストを酸化し、気化・除去された。アッシング
後、アッシング速度と基板表面電荷密度などについて評
価した。
min±7.6%と極めて大きく、表面電荷密度も−
1.2×1011/cm2と充分低い値を示した。スルー
プットは145枚/Hourであった排気方法として従
来の排気方法を用いた場合のスループット121枚/H
ourに比較して20%増の生産性が得られた。
タンス制御バルブを使用したアッシングの別の例を示
す。
容積は10リットルであった。
入する。被処理体としては、ゲート電極形成後Asイオ
ンを注入した直後のシリコン基板(直径8インチのSi
ウエハ)を使用した。真空ポンプ103を動作させた。
回転角速度制御型排気コンダクタンス制御バルブ105
を全閉状態にした後、排気バルブ106を開いた。次に
バルブ105を徐々に開き始めアッシングリアクタ10
1内を大気圧から排気し始めた。この時排気コンダクタ
ンス制御バルブ105のコンダクタンスを徐々に略略 C(t)=10/(5−t) に従うように増加した。約7sec後に0.01Tor
r(約1.33Pa)以下の真空度が得られた。酸素ガ
スをアッシングリアクタ101内に流量1slm導入し
圧力を1Torr(約133Pa)に保った。アッシン
グリアクタ101内に、2.45GHzのマイクロ波電
源より1.5kWの電力を平板状スロット付環状導波管
を介して供給した。かくして、アッシングリアクタ10
1内にプラズマを発生させた。この際、酸素ガスはアッ
シングリアクタ101内で励起、分解、反応してオゾン
となり、シリコン基板の方向に輸送され、基板上のフォ
トレジストを酸化し、気化・除去された。アッシング
後、アッシング速度と基板表面電荷密度などについて評
価した。
min±9.2%と大きく、表面電荷密度も−1.2×
1011/cm2と充分低い値を示した。スループットは
88枚/Hourで、排気方法として従来の排気方法を
用いた場合のスループット73枚/Hourに比較して
20%増の生産性が得られた。
用いて被処理体としてのSiウエハ上のホトレジストの
アッシング処理の例について述べる。
(V2−050−AK−225−CNV)を、排気コン
ダクタンス制御バルブ205としてMKS社製変速開閉
スロットルバルブ(653B−2−50−1)を、バイ
パス排気バルブ204としてフジキン社製ニードルバル
ブ(FUBFN−91−12.7)を、それぞれ用い
た。
ライポンプを用いた。
の開き角と排気速度の関係を示す。図14に示すよう
に、このバルブは0deg./45deg.の開き角の
範囲内でコンダクタンスを漸増し得る。
変範囲は0.7l/秒〜300l/秒であるが、上記ド
ライポンプの排気速度の最大値が84.4l/秒である
為、約45deg.の開き角でコンダクタンスは飽和し
ている。
1)として容積12リットルの容器を用いた。
径)のSiウエハ上に硬化したホトレジストを有するも
のを用いた。
ウエハを保持手段2の上に載置した。そして、リアクタ
1を閉めて、リアクタ1内を密封した。
206、205を閉状態としたまま、バルブ204を開
いた。次にバルブ206を開いてバイパス排気路220
によるスロー排気を3秒間行った。
開き角0deg.から90deg.まで徐々に開いた。
の圧力までリアクタ1内を排気できた。この時の減圧速
度及びリアクタ内圧力の経時変化を図15に示す。
空容器を排気速度S(l/sec)の排気系で排気する
場合、排気開始t(sec)後の真空容器内の圧力P
(t)は、以下の式で表される。
プ毎にその前のステップ計算データを用いて、上記式を
用いて圧力と減圧速度の計算を行い、時間に対してプロ
ットすることにより図15に示す減圧速度曲線を求め
た。
200Torr/秒から徐々に低下し、バルブを開く直
前には約90Torr/秒の極小値をとっている。
々に大きくなり、極大値に達した後、再び低下し始め
る。極大値に達した後は、主排気路のコンダクタンス
が、バイパス排気路よりも充分大きい為、圧力及び減圧
速度は急激に下降し、バルブ205の開動作途中(約7
秒後)には、圧力は目標到達値1.3Paと成り、その
後は飽和する。
内にマスフローコントローラを通じて2Slm導入し、
リアクタ内の圧力を約133Paとした。
ロ波を発生させ図9のマイクロ波供給手段のスロットか
らリアクタ内にマイクロ波を供給し、グロー放電プラズ
マを発生させた。
ゾンを利用してSiウエハ上のホトレジストを灰化し
た。
タ外へ排気され、Siウエハ上のホトレジストが除去さ
れた。
て、上記同様の処理を行った。
ロットルバルブの開動作開始のタイミングを変え、バイ
パス排気路による排気を4秒又は5秒行った後に、5秒
間又は4秒間かけて、スロットルバルブを全閉状態から
全開状態に徐々に開いた。
内に目標圧力まで到達できた。
後の値(初期値)より大きくなることはなかった。
いて排気する代わりに、図8に示したような装置を用い
て、弁座に設けられた貫通孔を通してバイパス排気と等
価な排気を3乃至5秒行った後、排気コンダクタンス制
御バルブの開動作を7乃至4秒かけて行い、コンダクタ
ンスを漸増させる。この場合も、図6や図15同様の減
圧速度曲線が得られる。
タンス制御バルブを使用し、図13に示したマルチチャ
ンバ式の装置のロードロック室を排気する例を示す。
とする。
ック室に搬入する。真空ポンプ103を動作させた。曲
面壁型排気コンダクタンス制御バルブを全閉状態にした
後、排気バルブを開く。次に排気コンダクタンス制御バ
ルブを徐々に開き始めロードロック室内を大気圧から排
気し始めた。この時排気コンダクタンス制御バルブのコ
ンダクタンスを徐々に略略 C(t)=8/(5−t) に従うように増加させる。約7sec後に0.01To
rr(約1.33Pa)以下の真空度が得られる。基体
を図13の処理室81のようなCVDリアクタに搬入し
薄膜形成を行った。
rで、排気方法として従来の排気方法を用いる場合のス
ループット62枚/Hourに比較して5%増の生産性
が得られる。
タンス制御バルブを使用し、図13に示したマルチチャ
ンバ式の装置のロードロック室を排気する例を示す。
8リットルである。
ロック室に搬入する。開口漸増型排気コンダクタンス制
御バルブを全閉状態にした後、排気バルブを開くことに
より、ロードロック室内を大気圧から排気し始める。排
気コンダクタンス制御バルブのコンダクタンスを徐々に
略略 C(t)=8/(5−t) に従うように増加する。約7sec後に0.01Tor
r以下の真空度が得られた。基体を図13の処理室81
のようなスパッタリングリアクタに搬入し薄膜形成を行
う。
rで、排気方法として従来の排気方法を用いる場合のス
ループット82枚/Hourに比較して4%増の生産性
が得られる。
タンス制御バルブを使用し、金属堆積用のCVD装置の
ロードロック室を排気する例を示す。
8リットルである。
ロック室に搬入する。曲面弁型排気コンダクタンス制御
バルブを全閉状態にした後、排気バルブを開くことによ
り、ロードロック室内を大気圧から排気し始める。排気
コンダクタンス制御バルブのコンダクタンスを徐々に略
略 C(t)=8/(5−t) に従うように増加する。約7sec後に0.01Tor
r以下の真空度が得られる。基体をCVDリアクタに搬
入しその後、有機金属化合物のガスをリアクタに供給し
て金属膜形成を行う。
rで、排気方法として従来の排気方法を用いた場合のス
ループット82枚/Hourに比較して4%増の生産性
が得られる。以上は、図1の排気装置をロードロックの
排気に用いる例であるが、図4の排気装置を用いてロー
ドロック室の排気を行うこともできる。
ス制御バルブのコンダクタンスを排気時間に対して連続
的に増加せしめる、特に、コンダクタンスを、排気時間
に対して、連続的に増加せしめることにより、パーティ
クル発生を抑えた上で、高速ソフト排気が実現可能にな
る方法及び装置を提供できる。
図。
制御バルブの構造を示す模式図。
の構造を示す模式図。
模式図。
示す図。
間依存性(減圧速度曲線)の例を示す図。
ローチャートを示す図。
コンダクタンス制御バルブを示す模式図。
的断面図。
構造を示す模式図。
導波管接続部の構造を示す模式図。
スロットの構造を示す模式図。
装置の模式図。
バルブの排気速度の弁座開き角依存性のグラフを示す
図。
性(減圧速度曲線)の例を示す図。
ブ 12、22、32、42、52 可動弁座 101、201 真空容器(リアクタ) 103、203 真空ポンプ 105、205 排気コンダクタンス制御バルブ 106、206 排気バルブ 116、216 処理ガス導入手段 204 バイパス排気バルブ 220 バイパス排気路 221 主排気路 222 排気路
Claims (30)
- 【請求項1】 真空容器内への処理ガスの導入前に、該
真空容器内を排気する排気方法において、 バイパス排気路を通して、該真空容器内圧力の減圧速度
が減圧開始直後から徐々に減少するように、排気を行う
第1の工程と、 該第1の工程の途中又は終了後に、主排気路に設けられ
た排気コンダクタンス制御バルブのコンダクタンスが排
気時間とともに徐々に増加するように、該排気コンダク
タンス制御バルブを開く第2の工程を含み、 該真空容器内圧力の減圧速度曲線が極小値と極大値とを
有し、該極小値が減圧開始直後の値の0.2倍以上とな
り且つ該極大値が該減圧開始直後の値以下となるよう
に、該排気コンダクタンス制御バルブを開き始めるタイ
ミングを制御することを特徴とする排気方法。 - 【請求項2】 該真空容器内圧力の減圧速度の最大値が
4.0×104Pa/秒以下である請求項1記載の排気
方法。 - 【請求項3】 該真空容器内圧力の減圧速度の最大値が
2.7×104Pa/秒以下である請求項1記載の排気
方法。 - 【請求項4】 該真空容器内の排気開始初期の圧力は大
気圧である請求項1記載の排気方法。 - 【請求項5】 該排気コンダクタンス制御バルブとして
回転弁座式バルブを用い、その回転角速度を制御する請
求項1記載の排気方法。 - 【請求項6】 該排気コンダクタンス制御バルブとして
弁の形状が平板ではない回転弁座式バルブを用い、その
回転角速度が一定になるように制御する請求項1記載の
排気方法。 - 【請求項7】 該排気コンダクタンス制御バルブとして
移動弁座式バルブを用い、その移動速度を制御する請求
項1記載の排気方法。 - 【請求項8】 該排気コンダクタンス制御バルブとして
開口形状が矩形又は円形のいずれでもない移動弁座式バ
ルブを用い、その移動速度が一定になるように制御する
請求項1記載の排気方法。 - 【請求項9】 該排気コンダクタンス制御バルブとは別
のバルブが該排気コンダクタンス制御バルブと直列に設
けられている請求項1記載の排気方法。 - 【請求項10】 該真空容器が所定の圧力に達した後、
該処理ガスを流量制御手段を介して該真空容器内に導入
し、該排気コンダクタンス制御バルブを制御することに
より、該真空容器内の圧力を維持する請求項1記載の排
気方法。 - 【請求項11】 該真空容器はロードロック室であり、
該処理ガスはパージガスである請求項1記載の排気方
法。 - 【請求項12】 請求項1記載の排気方法により排気さ
れた該真空容器内でプラズマ処理を行うプラズマ処理方
法。 - 【請求項13】 該プラズマ処理はマイクロ波プラズマ
処理である請求項12記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項14】 該プラズマ処理はアッシングである請
求項12記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項15】 無終端環状導波路の平面状のH面に設
けられた複数のスロットからプラズマを発生させる為の
マイクロ波エネルギーを該真空容器内に供給するととも
に、被処理体を該H面に対向させて保持する請求項12
記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項16】 真空容器内への処理ガスの導入前に、
該真空容器内を排気する為の排気装置において、 該真空容器内圧力の減圧速度が減圧開始直後から徐々に
減少するように排気を行うバイパス排気路と、 該バイパス排気路と並列に設けられた主排気路と、 該主排気路に設けられた排気コンダクタンス制御バルブ
と、 該バイパス排気路による排気工程の途中又は終了後に、
該排気コンダクタンス制御バルブのコンダクタンスが排
気時間とともに徐々に増加するように、該排気コンダク
タンス制御バルブを開く手段と、を備え、 該手段は、該真空容器内圧力の減圧速度曲線が極小値と
極大値とを有し、該極小値が減圧開始直後の値の0.2
倍以上となり且つ該極大値が該減圧開始直後の値以下と
なるように、該排気コンダクタンス制御バルブを開き始
めるタイミングを制御することを特徴とする排気装置。 - 【請求項17】 該真空容器内圧力の減圧速度の最大値
が4.0×104Pa/秒以下となるように制御する請
求項16記載の排気装置。 - 【請求項18】 該真空容器内圧力の減圧速度の最大値
が2.7×104Pa/秒以下となるように制御する請
求項16記載の排気装置。 - 【請求項19】 該真空容器は大気開放型である請求項
16記載の排気装置。 - 【請求項20】 該排気コンダクタンス制御バルブは回
転弁座式バルブであり、その回転角速度を該手段により
制御する請求項16記載の排気装置。 - 【請求項21】 該排気コンダクタンス制御バルブは弁
の形状が平板ではない回転弁座式バルブであり、その回
転角速度が一定になるように該手段により制御を行う請
求項16記載の排気装置。 - 【請求項22】 該排気コンダクタンス制御バルブは移
動弁座式バルブであり、その移動速度を該手段により制
御する請求項16記載の排気装置。 - 【請求項23】 該排気コンダクタンス制御バルブは開
口形状が矩形又は円形のいずれでもない移動弁座式バル
ブであり、その移動速度が一定になるように該手段によ
り制御を行う請求項16記載の排気装置。 - 【請求項24】 該排気コンダクタンス制御バルブとは
別のバルブが該排気コンダクタンス制御バルブと直列に
設けられている請求項16記載の排気装置。 - 【請求項25】 該真空容器が所定の圧力に達した後、
該処理ガスを流量制御手段を介して該真空容器内に導入
し、該排気コンダクタンス制御バルブを制御することに
より、該真空容器内の圧力を維持するコントローラーを
有する請求項16記載の排気装置。 - 【請求項26】 該真空容器はロードロック室であり、
該処理ガスはパージガスである請求項16記載の排気装
置。 - 【請求項27】 請求項16記載の排気装置により排気
された該真空容器内でプラズマ処理を行うプラズマ処理
装置。 - 【請求項28】 プラズマを発生させる為のマイクロ波
エネルギーを供給するマイクロ波供給手段を有する請求
項27記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項29】 該プラズマ処理はアッシングである請
求項27記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項30】 無終端環状導波路と該無終端環状導波
路の平面状のH面に設けられた複数のスロットとを有
し、プラズマを発生させる為のマイクロ波エネルギーを
該真空容器内に供給する為のマイクロ波供給手段と、被
処理体を該H面に対向させて保持する為の保持手段と、
を具備する請求項27記載のプラズマ処理装置。
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