JP2954142B2 - 半導体製造装置とその気体流量の制御方法 - Google Patents

半導体製造装置とその気体流量の制御方法

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JP2954142B2 JP4929598A JP4929598A JP2954142B2 JP 2954142 B2 JP2954142 B2 JP 2954142B2 JP 4929598 A JP4929598 A JP 4929598A JP 4929598 A JP4929598 A JP 4929598A JP 2954142 B2 JP2954142 B2 JP 2954142B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置と
その気体流量の制御方法に係わり、特に、真空排気可能
なチャンバを真空状態から大気圧力状態に戻すことを可
能にした半導体製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に真空容器内のパーティクルの巻
き上げを抑制する大気開放の動作は最初少流量を流し、
ある一定時間後に大流量を流す動作である。しかしこれ
では大気開放の時間が長くかかることと、パーティクル
の巻き上げを抑制するには不十分である。
【0003】特開平9−77144号公報には、パーテ
ィクルを巻き上げずにしかも短時間で真空容器内を大気
開放する技術が記載されている。図5は特開平9−77
144号公報に記載されている真空容器リーク用流量制
御装置のブロック図である。これによると大気開放信号
Sが制御器13に入力され、制御器13は比較器14に
初期流量値、初期圧力値をプリセットする。比較器14
はプリセット値に従い流量検出器11に駆動信号を発し
て流量検出器11を作動させる。リークガスの流入に従
い真空容器2内の圧力が昇圧される。真空容器2内の圧
力変化、即ち圧力値Pは圧力検出器23によって検出さ
れ、比較器14に入力される。比較器14に於いてプリ
セット値と圧力値Pとが比較され、圧力値Pがプリセッ
ト値と一致すると一致信号を制御器13に出力する。制
御器13は切換スイッチ15をb接点に切り換え、操作
器16より次のステップのリーク流量設定値、目標圧力
値を読み込む。読込んだ流量設定値、目標圧力を比較器
14に入力し、プリセット値を更新すると共に切換えス
イッチ15をa接点側に換える。前記真空容器2の圧力
が目標圧力値に達する度に、上記動作が繰返され大気開
放される。図6はその時に得られる圧力P−流量Qの関
係を示す特性図である。
【0004】しかし、上記特開平9−77144号公報
における技術には次の様な問題があった。第1の問題は
真空容器毎に圧力−流量テーブル条件が必要になる事で
ある。その理由は真空容器の容積が違う他の半導体製造
装置に使用する場合、パーティクルの巻き上がらない最
適な圧力−流量テーブルを設定しなくてはならない為で
ある。
【0005】第2の問題は真空容器2内に供給する気体
流量を制御するにあたり、真空容器2内の圧力値を圧力
検出器3によって検出し、ステップ毎の気体流量の切り
換えポイントとしている為、切り換えポイントが変化す
る可能性がある。その理由は圧力検出器3自体に於ける
圧力値検出の誤差、及び圧力値のズレが生じる為であ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した従来技術の欠点を改良し、特に、真空排気可能なチ
ャンバを真空状態から大気圧力状態に戻す際、パーティ
クルが巻き上がらずに、しかも、短時間に大気開放が出
来る半導体製造装置とその気体流量の制御方法を提供す
るものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、基本的には、以下に記載されたような技
術構成を採用するものである。即ち、本発明に係わる半
導体製造装置の第1態様は、真空容器を備え、この真空
容器内の圧力を真空状態から大気圧力に戻すことを可能
にした半導体製造装置において、前記真空容器内の圧力
がリーク時間の1.5乗乃至3.5乗に比例する関係を
保ちながら昇圧するように気体を供給する気体流量の制
御手段を設け、前記真空容器内の圧力を真空状態から大
気圧力に戻す際、真空容器内の圧力を検出する圧力検出
装置を用いることなしに、前記制御手段が、前記関係を
保ちながら真空状態から大気圧まで昇圧することを特徴
とするものであり、又、第2態様は、前記制御手段は、
流量制御弁を含むことを特徴とするものであり、又、第
3態様は、リーク時間の3乗に比例する関係を保ちなが
ら、真空状態から大気圧まで昇圧することを特徴とする
ものであり、又、第4態様は、リーク時間の2乗に比例
する関係を保ちながら、真空状態から大気圧まで昇圧さ
れることを特徴とするものである。
【0008】又、本発明に係る半導体製造装置の気体流
量の制御方法の第1態様は、真空容器を備え、この真空
容器内の圧力を真空状態から大気圧力に戻すことを可能
にした半導体製造装置の気体流量の制御方法において、
真空容器内の圧力を検出する圧力検出装置を用いること
なしに、前記真空容器内の圧力がリーク時間の1.5乗
乃至3.5乗に比例する関係を保ちながら昇圧されるよ
うに気体流量を制御することを特徴とするものであり、
又、第2態様は、 真空容器を備え、この真空容器内の圧
力を真空状態から大気圧力に戻すことを可能にした半導
体製造装置の気体流量の制御方法において、 真空容器内
の圧力を検出する圧力検出装置を用いることなしに、前
記真空容器内の圧力がリーク時間の3乗に比例する関係
を保ちながら昇圧されるように気体流量を制御すること
を特徴とするものであり、 又、第3態様は、 真空容器内
の圧力を検出する圧力検出装置を用いることなしに、真
空容器を備え、この真空容器内の圧力を真空状態から大
気圧力に戻すことを可能にした半導体製造装置の気体流
量の制御方法において、 前記真空容器内の圧力がリーク
時間の2乗に比例する関係を保ちながら昇圧されるよう
に気体流量を制御することを特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明に係る半導体製造装置は、
真空容器を備え、この真空容器内の圧力を真空状態から
大気圧力に戻すことを可能にした半導体製造装置におい
て、前記真空容器内の圧力がリーク時間の1.5乗乃至
3.5乗に比例する関係を保ちながら昇圧されるように
気体流量を制御するものであるから、チャンバを真空状
態から大気圧力状態に戻す際、パーティクルが巻き上が
らずに、しかも、短時間に大気開放が出来る。
【0010】
【実施例】以下に、本発明に係わる半導体製造装置とそ
の気体流量の制御方法の具体例を図面を参照しながら詳
細に説明する。図1は、本発明の半導体製造装置の具体
例の構造を示す図、図2はリーク時間に対する圧力上昇
の状態を示す特性図であって、これらの図には、真空容
器1を備え、この真空容器内の圧力を真空状態から大気
圧力に戻すことを可能にした半導体製造装置において、
前記真空容器1内の圧力がリーク時間の1.5乗乃至
3.5乗に比例する関係を保ちながら昇圧されるように
気体を供給する気体流量の制御手段8を設けた半導体製
造装置が示されている。
【0011】以下に、本発明を詳細に説明する。図1に
おいて、半導体基板を処理する真空容器1と真空容器1
内を真空状態にする為の排気ライン2、主排気弁3、及
び排気装置4を介し真空引きする構成となっている。次
に、真空容器1内を真空状態より大気圧へ戻す構成とし
て、真空容器1にはリークライン5が接続されている。
リークライン5には電気信号により開く流量制御弁6と
気体供給弁7が取り付けられている。また、電気信号に
より開く流量制御弁6には真空容器1へ供給する気体流
量を制御する為の流量制御装置8が接続されている。流
量制御装置8に真空容器1の容積、圧力、リークライン
5の管断面積及び大気開放時間を設定すると真空容器1
内の圧力上昇が時間の3乗に比例する様に気体流量が設
定される。この流量制御装置8内に設定された内容を流
量制御弁6へ電気信号として出力する構成となってい
る。
【0012】次に、図1をもとに本発明の装置の動作に
ついて説明する。真空容器1内に被処理物を設置した
後、真空状態にする為に排気ライン2、主排気弁3を介
し排気装置4によって真空引きされ被処理物が処理され
る。被処理物が処理された後、真空容器1内を真空状態
より大気開放する為に、まず主排気弁3が閉じられる。
次に、気体供給弁7が開放され、開放信号が流量制御装
置8へ取り込まれる。流量制御装置8には予め真空容器
1の容積、圧力、リークライン5の管断面積及び大気開
放時間が設定されているから、真空容器1内の圧力上昇
がリーク時間の3乗に比例するように気体流量が設定さ
れる。流量制御装置8内に設定された気体流量は電気信
号として流量制御弁6に出力される。流量制御弁6は流
量制御装置8内に設定された動作をもとに全閉の状態よ
り徐々に開き始めて行き真空容器1内へはリーク時間の
2乗に比例した気体流量が供給されていく。これにより
真空容器1内の圧力は時間の3乗に比例して昇圧されて
行き最終的に大気開放される。
【0013】図2は真空容器1の容積17リットル、リ
ークライン5の管直径4mm、大気開放時間を1分間と
設定し、真空状態より大気圧力へ戻した時の圧力上昇カ
ーブと時間を表す。また、図3はその時の真空容器1内
へ供給される質量流量とリーク時間との関係を示すグラ
フである。上記例では圧力上昇カーブが時間の3乗に比
例する場合の気体供給法を使用したが、圧力上昇カーブ
が時間の1.5乗から3.5乗になるように設定するの
であれば上記と同様な効果が得られる。
【0014】なお、1.5乗以下では大気開放までの時
間が長時間になり、3.5乗以上ではパーティクルの巻
き上げが激しくなり、実用上1.5〜3.5乗の範囲が
最適であった。本発明が特開平9−77144号公報の
技術より優れている点を図5及び図6を参照し説明す
る。
【0015】特開平9−77144号公報では真空容器
ラインに設けられた流量検出器11を制御する為の流量
制御部12を具備し、真空容器2内へ流す質量流量をス
テップ状に変化させパーティクルの巻き上げを抑制し、
高スループットを実現している。ここで真空容器2内を
真空状態から大気圧力へ戻す場合、図6の如くステップ
状に質量流量を供給する方法であれば、真空容器毎にパ
ーティクルが巻き上がらない条件を設定する必要があ
る。
【0016】これに対し、本発明では予め真空容器の容
積、リークラインの管断面積、及び大気開放時間を設定
することで、真空容器内の圧力上昇カーブがリーク時間
の3乗に比例する様に質量流量を供給する。従って真空
容器の容積に応じて質量流量が設定される。また、特開
平9−77144号公報では気体流量を制御するに当り
真空容器2内の圧力値を圧力検出器23によって検出
し、ステップ毎の気体流量の切り換えポイントとしてい
る。この為圧力検出器23自体に於ける圧力値検出の誤
差、及び圧力値のズレによって切り換えポイントが変化
する恐れがある。
【0017】これに対し本発明では圧力検出機構を使用
していない。その理由は予め真空容器の容積、圧力、リ
ークラインの管断面積、及び大気圧力へ戻す時間を設定
することで、圧力上昇がリーク時間の3乗に比例する様
に真空容器内へ供給する気体流量が決まってくるからで
ある。従って圧力検出機構を必ずしも必要としていな
い。
【0018】次に、本発明の他の具体例について説明す
る。前述した気流制御法は半導体製造装置の真空容器、
特にロードロック室内を大気圧力へ開放する為の気流制
御法である。これとは別に半導体基板を加工する所にお
いて、真空容器内へ気体を流す場合に於いても、同様の
気流制御を応用する事が出来る。図4をもとにその応用
例を説明する。
【0019】従来の気体供給方法は、真空状態に保持さ
れた真空容器1へ半導体基板を加工する為の気体が気体
供給ライン5、気体供給弁6、及び流量制御弁7を介し
て供給される。気体の制御方法は流量設定装置9内に設
定された流量でデータに基づき制御信号が常に流量制御
弁7に出力されており、気体供給弁6が開放されると同
時に気体が真空容器1内へ供給される。
【0020】この時の問題点は流量制御弁7には常に一
定の流量条件が流量設定装置9にて設定されており、気
体供給弁6が開放されると同時に多量の気体が真空容器
1内へ流れ込みパーティクルの巻き上げが発生する。こ
こで気流制御法を応用し真空容器1内へ気体を供給する
方法を説明する。まず気体供給弁6から開放信号が流量
制御装置8へ電気信号で出力される。流量制御装置8内
には圧力上昇が時間の3乗に比例する流量条件が設定さ
れ、この設定内容が流量設定装置9へ電気信号として出
力される。流量設定装置9は流量制御装置8の設定条件
をもとに流量制御弁7を全閉の状態により徐々に開き始
め、真空容器1内の圧力が時間の3乗に比例して昇圧さ
れる様に気体流量を供給していく。この結果半導体基板
を加工する時におけるパーティクルの巻き上げを抑制す
る。
【0021】このように、本発明は、CVD装置、ドラ
イエッチング装置、スパッタ装置、エピタキシャル成長
装置、イオンビーム注入装置等に広く適用することがで
きる。
【0022】
【発明の効果】本発明に係る半導体製造装置は、上述の
ように構成したので、真空排気可能なチャンバを真空状
態から大気圧力状態に戻す際、パーティクルが巻き上が
らずに、しかも、短時間に大気開放が出来るという優れ
た効果を奏する。しかも構成が簡単であるから、実施も
容易である等優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体製造装置の構成図である。
【図2】本発明のリーク時間に対する圧力上昇の状態を
示す特性図である。
【図3】本発明のリーク時間に対する真空器内へ供給さ
れる質量流量を示す特性図である。
【図4】本発明に係る半導体製造装置の他の具体例の構
成図である。
【図5】従来技術の構成図である。
【図6】従来技術の特性図である。
【符号の説明】
1 真空容器 2 排気ライン 3 主排気弁 4 排気装置 5 リークライン 6 流量制御弁 7 気体供給弁 8 流量制御装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/3065 H01L 21/302 B (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/205 H01L 21/265 H01L 21/31 H01L 21/3065 C23C 16/44

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空容器を備え、この真空容器内の圧力
    を真空状態から大気圧力に戻すことを可能にした半導体
    製造装置において、 前記真空容器内の圧力がリーク時間の1.5乗乃至3.
    5乗に比例する関係を保ちながら昇圧するように気体を
    供給する気体流量の制御手段を設け、前記真空容器内の
    圧力を真空状態から大気圧力に戻す際、真空容器内の圧
    力を検出する圧力検出装置を用いることなしに、前記制
    御手段が、前記関係を保ちながら真空状態から大気圧ま
    で昇圧することを特徴とする半導体製造装置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、流量制御弁を含むこと
    を特徴とする請求項1記載の半導体製造装置。
  3. 【請求項3】 リーク時間の3乗に比例する関係を保ち
    ながら、真空状態から大気圧まで昇圧することを特徴と
    する請求項1又は2に記載の半導体製造装置。
  4. 【請求項4】 リーク時間の2乗に比例する関係を保ち
    ながら、真空状態から大気圧まで昇圧することを特徴と
    する請求項1又は2に記載の半導体製造装置。
  5. 【請求項5】 真空容器を備え、この真空容器内の圧力
    を真空状態から大気圧力に戻すことを可能にした半導体
    製造装置の気体流量の制御方法において、 真空容器内の圧力を検出する圧力検出装置を用いること
    なしに、前記真空容器内の圧力がリーク時間の1.5乗
    乃至3.5乗に比例する関係を保ちながら昇圧されるよ
    うに気体流量を制御することを特徴とする半導体製造装
    置の気体流量の制御方法。
  6. 【請求項6】 真空容器を備え、この真空容器内の圧力
    を真空状態から大気圧力に戻すことを可能にした半導体
    製造装置の気体流量の制御方法において、 真空容器内の圧力を検出する圧力検出装置を用いること
    なしに、前記真空容器内の圧力がリーク時間の3乗に比
    例する関係を保ちながら昇圧されるように気体流量を制
    御することを特徴とする半導体製造装置の気体流量の制
    御方法。
  7. 【請求項7】 真空容器を備え、この真空容器内の圧力
    を真空状態から大気圧力に戻すことを可能にした半導体
    製造装置の気体流量の制御方法において、真空容器内の圧力を検出する圧力検出装置を用いること
    なしに、 前記真空容器内の圧力がリーク時間の2乗に比
    例する関係を保ちながら昇圧されるように気体流量を制
    御することを特徴とする半導体製造装置の気体流量の
    御方法。
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