JP3184666B2 - Operating method of plasma device - Google Patents

Operating method of plasma device

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JP3184666B2
JP3184666B2 JP15628493A JP15628493A JP3184666B2 JP 3184666 B2 JP3184666 B2 JP 3184666B2 JP 15628493 A JP15628493 A JP 15628493A JP 15628493 A JP15628493 A JP 15628493A JP 3184666 B2 JP3184666 B2 JP 3184666B2
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temperature
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はプラズマ装置に係り、特
に被処理体を載置するサセプタ表面にトラップする水分
の除去方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma apparatus and, more particularly, to a method for removing moisture trapped on a susceptor surface on which an object to be processed is placed.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体処理装置においては、
垂直なパターン形状と高い選択比を得るために、被処理
体、例えば半導体ウェハの反応表面を低温化する低温処
理方法が知られている。かかる低温処理においては、被
処理体の反応表面の温度を許容処理温度範囲内に正確に
保持することが、製品の歩留まりを向上させ、かつ微細
な表面加工を行う上で重要である。特に最近では、被処
理体の反応表面温度を低温に制御すればするほど、製品
の加工精度が向上するため、処理の極低温化が進められ
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor processing apparatus,
In order to obtain a vertical pattern shape and a high selectivity, a low-temperature processing method for lowering the temperature of a reaction surface of an object to be processed, for example, a semiconductor wafer, is known. In such low-temperature processing, it is important to accurately maintain the temperature of the reaction surface of the object within the allowable processing temperature range in order to improve the product yield and perform fine surface processing. In particular, recently, as the reaction surface temperature of the object to be processed is controlled to a lower temperature, the processing accuracy of the product is improved.

【0003】そのため従来より、被処理体を載置するサ
セプタ(または下部電極)内に冷却回路から冷媒を送り
込み、サセプタを超低温域にまで冷却し、サセプタから
の伝熱により被処理体を超低温域にまで冷却する技術が
知られている。
[0003] Therefore, conventionally, a coolant is sent from a cooling circuit into a susceptor (or a lower electrode) on which an object is placed, and the susceptor is cooled to an extremely low temperature area. There is known a technique for cooling down.

【0004】しかしながら、サセプタを、大気雰囲気な
いし10-3Torr台の圧力雰囲気で超低温域、例えば
−100℃以下の温度にまで冷却すると、水の分圧が高
いためサセプタ表面に水分がトラップし、その水分がプ
ラズマ処理中の被処理体に対して悪影響を与えたり、あ
るいは装置の腐食の原因となったりしていたため、その
解決が模索されていた。
However, when the susceptor is cooled to an ultra-low temperature range, for example, a temperature of -100 ° C. or less, in an atmospheric atmosphere or a pressure atmosphere of the order of 10 −3 Torr, moisture is trapped on the surface of the susceptor due to a high partial pressure of water. The moisture has had an adverse effect on the object to be processed during the plasma processing or has caused corrosion of the apparatus, and thus a solution has been sought.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の有する問題点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、高真空雰囲気で超低温域にまでサセプタ
を冷却した場合であっても、サセプタ表面にトラップす
る水分を最低限に抑えることが可能な、新規かつ改良さ
れたプラズマ装置の運転方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object to cool a susceptor to a very low temperature range in a high vacuum atmosphere. Another object of the present invention is to provide a new and improved method of operating a plasma apparatus , which can minimize moisture trapped on a susceptor surface.

【0006】さらに本発明の別の目的は、高真空雰囲気
で超低温域にまで冷却されたサセプタ表面にたとえ水分
がトラップしてしまった場合であっても、トラップした
水分を容易に除去することが可能な、新規かつ改良され
プラズマ装置の運転方法を提供することである。さら
にまた、本発明の別の目的は、低温プラズマ処理を実施
する場合に、処理室内に導入された被処理体が目標温度
にまで冷却される時間を短縮し、その低温プラズマ処理
のスループットを向上させることが可能な、新規かつ改
良されたプラズマ装置の運転方法を提供することであ
る。
Another object of the present invention is to easily remove trapped moisture even when moisture is trapped on the surface of a susceptor cooled to a very low temperature range in a high vacuum atmosphere. A new and improved method of operating a plasma device is provided. Still another object of the present invention is to reduce the time required for a target object introduced into a processing chamber to be cooled to a target temperature when performing low-temperature plasma processing, thereby improving the throughput of the low-temperature plasma processing. It is an object of the present invention to provide a new and improved method of operating a plasma device which can be operated .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の観点によ
れば、プラズマ処理を行うための処理室と、その処理室
内にあって被処理体を載置可能なサセプタと、そのサセ
プタに内設された加熱手段および冷却手段と、上記処理
室内を真空引きするための排気手段とを備えたプラズマ
装置において、上記排気手段により上記処理室内の圧力
を処理圧力にまで減圧した後、上記冷却手段と上記加熱
手段とを所定のサイクルで切換運転し、上記サセプタの
温度を水の露点温度を境界に上下させながら目標温度に
到達させることを特徴とする、プラズマ装置の運転方法
が提供される。
According to a first aspect of the present invention, a processing chamber for performing plasma processing, and the processing chamber are provided.
A susceptor that is placed inside the
Heating means and cooling means provided in the septum, and the treatment
Plasma provided with exhaust means for evacuating the room
In the apparatus, the pressure in the processing chamber is controlled by the exhaust means.
After reducing the pressure to the processing pressure, the cooling means and the heating
Means and a switching means in a predetermined cycle to switch the susceptor.
Set the temperature to the target temperature while raising or lowering the water dew point
A method for operating a plasma device is provided, characterized in that the method comprises:

【0008】さらに、例えば請求項に記載の発明のよ
うに、被処理体を処理室内に搬入すると共に処理室内か
ら搬出する搬送アームに、冷却手段を設けても良い。
Furthermore, for example, as in the invention of claim 2, the transport arm unloaded from the processing chamber is transported into the processing chamber to be processed, may be provided with cooling means.

【0009】[0009]

【作用】請求項1によれば、処理室内を処理圧力、例え
ば10−3Torr以下の高真空状態にしてから、上記
サセプタの温度を水の露点温度を境界に上下させながら
目標温度に到達させるので、例えば装置のメンテナンス
などの実施により処理室内を大気に戻した際に高くなっ
た処理室内の水分を、サセプタの冷却開始までに排気で
きると共に、上記サセプタの温度が水の露点温度以下に
下がったときに上記サセプタ表面にトラップされた水分
を、上記サセプタの温度が水の露点温度以上に上がった
ときに蒸発させ排気することが可能になる。その結果、
特に上記メンテナンス後のサセプタ表面にトラップされ
る水分を激減させ、プラズマ処理に与える水の影響を最
低限に抑えることができるので、製品の歩留まりを向上
させることができる。
SUMMARY OF According to claim 1, the process chamber process pressure, after a high vacuum state, for example, 10 -3 Torr or less, the
While raising and lowering the temperature of the susceptor around the dew point of water
Since the target temperature is reached, for example, equipment maintenance
Increases when the processing chamber is returned to atmosphere
Exhaust water before the susceptor starts cooling.
And the temperature of the susceptor drops below the dew point of water.
Moisture trapped on the susceptor surface when lowered
The temperature of the susceptor rose above the dew point temperature of water.
Sometimes it is possible to evaporate and exhaust. as a result,
In particular, it is trapped on the susceptor surface after the above maintenance.
Drastically reduces the effect of water on plasma processing.
Improve product yields as they can be kept to a minimum
Can be done.

【0010】さらに、請求項に記載の発明によれば、
搬送アームに把持された被処理体を冷却しながら搬送で
きるので、例えば予冷却された被処理体が搬送中に暖ま
ることが回避され、その予冷却状態のまま被処理体を処
理室内に搬入することが可能となる。
Further, according to the invention described in claim 2 ,
Since the workpiece held by the transport arm can be transported while being cooled, for example, the precooled workpiece is prevented from warming up during transport, and the workpiece is loaded into the processing chamber in the precooled state. It becomes possible.

【0011】[0011]

【実施例】以下に本発明に基づくプラズマ装置の運転方
について添付図面を参照しながら詳細に説明する。図
1および図2には本発明を適用可能なマルチチャンバ式
プラズマ装置が示されている。ただし、本発明は図示の
ようなマルチチャンバ式のプラズマ装置に限定されもの
ではなく、超低温処理を実施可能な各種プラズマ装置に
適用可能であることは言うまでもない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The operation of a plasma apparatus according to the present invention will be described below.
The method will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 show a multi-chamber type plasma apparatus to which the present invention can be applied. However, it is needless to say that the present invention is not limited to a multi-chamber type plasma apparatus as shown in the figure, but can be applied to various plasma apparatuses capable of performing ultra-low temperature processing.

【0012】図1に示すように、本発明方法を適用可能
なマルチチャンバ式プラズマ装置1は、搬送アーム2が
設置されたロードロック室3を中心に、第1処理室4、
第2処理室5、第3処理室6、第1カセット室7および
第2カセット室8が、それぞれゲートバルブ9、10、
11、12、13を介して配置されている。さらに上記
第1および第2カセット室7、8はそれぞれゲートバル
ブ14および15を介して大気と連絡している。
As shown in FIG. 1, a multi-chamber plasma apparatus 1 to which the method of the present invention can be applied includes a load lock chamber 3 in which a transfer arm 2 is installed, a first processing chamber 4,
The second processing chamber 5, the third processing chamber 6, the first cassette chamber 7, and the second cassette chamber 8 are respectively provided with gate valves 9, 10,
11, 12, and 13 are arranged. Furthermore, the first and second cassette chambers 7 and 8 communicate with the atmosphere via gate valves 14 and 15, respectively.

【0013】図2は、図1に示すプラズマ装置1をA−
A線にて断裁した略断面図である。図示のように処理室
4は例えばアルミニウム製の壁体に囲まれた気密室であ
り、その上部には上部電極16が配置されている。その
上部電極16内には処理ガス流通路が内設されており、
ガス源17から図示しないマスフローコントローラを介
して供給される処理ガス、例えばCF4ガスが上記上部
電極16の下面に開口する複数の孔19から処理室内に
噴き出すように構成されている。
FIG. 2 shows the plasma apparatus 1 shown in FIG.
It is the schematic sectional drawing cut | disconnected by the A line. As illustrated, the processing chamber 4 is an airtight chamber surrounded by, for example, an aluminum wall, and an upper electrode 16 is disposed above the processing chamber 4. A processing gas flow passage is provided inside the upper electrode 16,
A processing gas, for example, a CF 4 gas supplied from a gas source 17 via a mass flow controller (not shown) is blown into the processing chamber from a plurality of holes 19 opened on the lower surface of the upper electrode 16.

【0014】上記処理室4の下方には、被処理体である
半導体ウェハWを載置可能なサセプタ20が設置されて
いる。このサセプタ20は高周波電源21に接続されて
おり、処理室内にプラズマを発生させるための下部電極
としても機能する。このサセプタ20の内部には加熱手
段22および冷却回路23に接続された冷却手段24が
設置されている。これらの加熱手段22および冷却手段
24は図示しない制御器からの信号に応じてオンオフ制
御可能に構成されている。
Below the processing chamber 4, a susceptor 20 on which a semiconductor wafer W to be processed is placed is installed. The susceptor 20 is connected to a high-frequency power supply 21 and also functions as a lower electrode for generating plasma in the processing chamber. Inside the susceptor 20, a cooling means 24 connected to a heating means 22 and a cooling circuit 23 is provided. These heating means 22 and cooling means 24 are configured to be capable of on / off control in accordance with a signal from a controller (not shown).

【0015】上記処理室4の底部付近には排気管26が
設置されている。この排気管26は弁手段27および2
8を介して排気手段29、例えば真空ポンプに連通して
おり、図示しない制御器からの信号を受けて上記処理室
4内を真空排気することが可能である。さらに上記処理
室4の一方の壁面にはゲートバルブ9が設けられてお
り、その開閉により、例えば被処理体の搬入搬出動作時
に、上記処理室4と上記ロードロック室3とを相互に連
通させることが可能である。
An exhaust pipe 26 is provided near the bottom of the processing chamber 4. The exhaust pipe 26 is provided with valve means 27 and 2
The processing chamber 4 is evacuated by receiving a signal from a controller (not shown). Further, a gate valve 9 is provided on one wall surface of the processing chamber 4, and by opening and closing the gate valve 9, the processing chamber 4 and the load lock chamber 3 communicate with each other, for example, at the time of loading / unloading operation of an object to be processed. It is possible.

【0016】上記ロードロック室3の中央には伸縮自在
のアームを備えた搬送アーム2が設置されている。この
搬送アーム2の載置台30には上記冷却回路23に連絡
した冷却手段31が内設されており、図示しない制御器
からの信号に応じて、上記搬送アーム2さらには上記搬
送アーム2に把持された被処理体を冷却することが可能
なように構成されている。
At the center of the load lock chamber 3, a transfer arm 2 having a telescopic arm is installed. A cooling means 31 connected to the cooling circuit 23 is provided in the mounting table 30 of the transfer arm 2, and the transfer arm 2 and the transfer arm 2 are gripped by a signal from a controller (not shown). The object to be processed is configured to be cooled.

【0017】また上記ロードロック室3の上方には加熱
手段32、例えば加熱ランプが配置されており、同様に
図示しない制御器からの信号に応じてオンされ、上記搬
送アーム2さらには上記搬送アーム2に把持された被処
理体を加熱することが可能なように構成されている。な
お図示の例では加熱手段32として加熱ランプを用いて
いるが、後述するように高温窒素ガスの吹き付け、ある
いは搬送アーム自体に内装された加熱手段により、上記
搬送アーム2を所望に応じて加熱するように構成するこ
とも可能である。
A heating means 32, for example, a heating lamp, is disposed above the load lock chamber 3, and is turned on in response to a signal from a controller (not shown). The object to be processed gripped by 2 is configured to be heated. In the illustrated example, a heating lamp is used as the heating means 32. However, as described later, the transfer arm 2 is heated as desired by blowing high-temperature nitrogen gas or using a heating means built in the transfer arm itself. Such a configuration is also possible.

【0018】上記ロードロック室3の底部には排気管3
3が設置されている。この排気管33は弁手段34およ
び弁手段28を介して真空ポンプ29に連通しており、
必要に応じて上記ロードロック室3内を真空引きするこ
とができるように構成されている。また上記ロードロッ
ク室3の壁部の一部にはゲートバルブ13が設けられて
おり、その開閉により、半導体ウェハWの搬入搬出時に
上記カセット室7と上記ロードロック室3とを連通させ
ることができるように構成されている。
An exhaust pipe 3 is provided at the bottom of the load lock chamber 3.
3 are installed. The exhaust pipe 33 communicates with the vacuum pump 29 via the valve means 34 and the valve means 28,
The inside of the load lock chamber 3 can be evacuated as required. A gate valve 13 is provided on a part of the wall of the load lock chamber 3. By opening and closing the gate valve 13, the cassette chamber 7 and the load lock chamber 3 can communicate with each other when the semiconductor wafer W is loaded and unloaded. It is configured to be able to.

【0019】上記カセット室7の中央には載置台35の
上に載置されたウェハカセット36が設置されている。
このウェハカセット36内には複数枚の半導体ウェハW
が収納可能であり、必要に応じて上記搬送アーム2によ
り所定の半導体ウェハWを取り出すことが可能なように
構成されている。また載置台35の内部にも上記冷却回
路23に連通する冷却手段37が内装されており、制御
器からの信号に応じて載置台35さらには上記ウェハカ
セット36さらには上記半導体ウェハWを冷却すること
が可能である。
In the center of the cassette chamber 7, a wafer cassette 36 mounted on a mounting table 35 is installed.
In the wafer cassette 36, a plurality of semiconductor wafers W
Can be stored, and a predetermined semiconductor wafer W can be taken out by the transfer arm 2 as needed. Cooling means 37 communicating with the cooling circuit 23 is also provided inside the mounting table 35, and cools the mounting table 35, the wafer cassette 36, and the semiconductor wafer W according to a signal from a controller. It is possible.

【0020】また上記カセット室7の上部には加熱手段
38、例えば高温窒素噴き出し口が設置されている。こ
の高温窒素噴き出し口38は高温窒素源39に連通して
おり、図示しない制御器からの信号に応じて高温窒素を
上記カセット室7内に噴き出し、上記ウェハカセット3
6または半導体ウェハWを加熱することが可能である。
さらに上記カセット室7の底部には排気管40が設けら
れている。この排気管40は弁手段41および弁手段2
8を介して真空ポンプ29に連通しており、必要に応じ
て上記カセット室7内を真空引きすることが可能なよう
に構成されされている。さらにまた上記カセット室7の
一方の壁部にはゲートバルブ14が設けられており、そ
の開閉により、上記カセット室7と大気とを連通させる
ことが可能であり、必要に応じてウェハカセット36を
搬入搬出することが可能である。
In the upper part of the cassette chamber 7, a heating means 38, for example, a high-temperature nitrogen outlet is provided. The high-temperature nitrogen blowing port 38 communicates with a high-temperature nitrogen source 39, and blows high-temperature nitrogen into the cassette chamber 7 in response to a signal from a controller (not shown).
6 or the semiconductor wafer W can be heated.
Further, an exhaust pipe 40 is provided at the bottom of the cassette chamber 7. The exhaust pipe 40 is provided with valve means 41 and valve means 2
The vacuum chamber 29 communicates with a vacuum pump 29 through the vacuum chamber 8 so that the inside of the cassette chamber 7 can be evacuated as necessary. Further, a gate valve 14 is provided on one wall of the cassette chamber 7, and by opening and closing the gate valve 14, the cassette chamber 7 and the atmosphere can be communicated with each other. It is possible to carry in and out.

【0021】以上,本発明を適用可能なマルチチャンバ
式プラズマ装置1の構成について説明した。次にこのプ
ラズマ装置1の動作について説明する。まず処理時に
は,大気と上記カセット室7とを連通する上記ゲートバ
ルブ14を開口して,被処理体である半導体ウェハWを
例えば25枚収納した上記ウェハカセット36が図示し
ない搬送ロボットにより,上記カセット室7の載置台3
5の上に載置され,上記ゲートバルブ14が閉口する。
上記カセット室7に接続された排気管40を介して,真
空ポンプ23により上記カセット室7が真空雰囲気,例
えば10−1Torrに排気される。
The configuration of the multi-chamber type plasma apparatus 1 to which the present invention can be applied has been described. Next, the operation of the plasma device 1 will be described. First, at the time of processing, the gate valve 14 for communicating the atmosphere with the cassette chamber 7 is opened, and the wafer cassette 36 containing, for example, 25 semiconductor wafers W to be processed is transferred to the cassette cassette by a transfer robot (not shown). Mounting table 3 in room 7
5 and the gate valve 14 is closed.
The cassette chamber 7 is evacuated to a vacuum atmosphere, for example, 10 −1 Torr by the vacuum pump 23 via an exhaust pipe 40 connected to the cassette chamber 7.

【0022】この間、上記冷却回路23から適当な冷媒
を上記カセット載置台35内の冷却手段35に送ること
により、載置台35自体を冷却しておくことにより、伝
熱によりその載置台35上に載置されたウェハカセット
36さらにはそのウェハカセット36内に収納された半
導体ウェハWを所定の温度、例えば−50℃〜−80℃
にまで予め冷却することが可能である。
During this time, an appropriate refrigerant is sent from the cooling circuit 23 to the cooling means 35 in the cassette mounting table 35, thereby cooling the mounting table 35 itself. The placed wafer cassette 36 and the semiconductor wafers W stored in the wafer cassette 36 are cooled to a predetermined temperature, for example, -50 ° C to -80 ° C.
Can be cooled beforehand.

【0023】すなわち、低温プラズマ処理を実施する場
合には、室温状態にある半導体ウェハWを処理室内に搬
入しても所定の温度まで冷却するのに時間を要し、その
ためスループットを悪化させるおそれがある。かかる自
体を回避するために、この実施例によれば、予め上記カ
セット室7内において半導体ウェハWを、例えば−50
℃〜−80℃にまで冷却しておくことにより、処理室内
に導入された半導体ウェハWが目標温度にまで冷却され
る時間を短縮することが可能であり、結果的に低温プラ
ズマ処理のスループットを向上させることができる。
That is, when the low-temperature plasma processing is performed, it takes time to cool the semiconductor wafer W at room temperature to a predetermined temperature even if the semiconductor wafer W is brought into the processing chamber, which may deteriorate the throughput. is there. In order to avoid such a situation, according to this embodiment, the semiconductor wafer W is previously stored in the cassette chamber 7 by, for example, -50.
By cooling the semiconductor wafer W to a temperature of about −80 ° C. to −80 ° C., it is possible to shorten the time for cooling the semiconductor wafer W introduced into the processing chamber to the target temperature, and as a result, the throughput of the low-temperature plasma processing can be reduced. Can be improved.

【0024】なお、この実施例では上記カセット室7に
おいて半導体ウェハWの冷却のための前処理を実行する
ように構成しているが、重要なのは、被処理体が上記処
理室4内に搬入されるまでにある程度の温度例えば−5
0℃〜−80℃にまで予冷却されていることであり、そ
のため別途予冷却室を設け、その予冷却室に被処理体を
一旦収納し、予冷却した後に、上記処理室4内に搬入す
るように構成することも可能である。あるいは、上記ロ
ードロック室3内に、被処理体の予冷却のための区画を
設け、そこで被処理体を予冷却した後上記処理室4内に
搬入するように構成することも可能である。
In this embodiment, the pre-processing for cooling the semiconductor wafer W is executed in the cassette chamber 7, but what is important is that the object to be processed is carried into the processing chamber 4. Temperature to some extent, for example -5
It is pre-cooled to 0 ° C. to −80 ° C. Therefore, a separate pre-cooling chamber is provided, the object to be processed is temporarily stored in the pre-cooling chamber, and after being pre-cooled, it is carried into the processing chamber 4. It is also possible to configure so that Alternatively, a section for pre-cooling the object to be processed may be provided in the load lock chamber 3, and the object to be processed may be pre-cooled in the section and then loaded into the processing chamber 4.

【0025】次いで、上記ロードロック室3と上記カセ
ット室7との間の上記ゲートバルブ13を開口して、搬
送アーム2により被処理体Wが上記カセット室7に載置
された上記ウェハカセット36より取り出され、保持さ
れて上記ロードロック室3内に搬送され、上記ゲートバ
ルブ13が閉口する。上記ロードロック室3に設けられ
た排気管が開口して、真空ポンプ29により上記ロード
ロック室3が真空雰囲気、例えば10-3Torrにまで
排気される。
Next, the gate valve 13 between the load lock chamber 3 and the cassette chamber 7 is opened, and the object W is placed in the cassette chamber 7 by the transfer arm 2. The gate valve 13 is taken out, held and transported into the load lock chamber 3, and the gate valve 13 is closed. The exhaust pipe provided in the load lock chamber 3 is opened, and the load lock chamber 3 is evacuated to a vacuum atmosphere, for example, 10 −3 Torr by the vacuum pump 29.

【0026】この間、図示の実施例によれば、上記冷却
回路23から適当な冷媒を上記搬送アーム載置台30内
の冷却手段31に送り、その伝熱により上記搬送アーム
2自体を冷却することが可能である。その結果、上記カ
セット室7において予冷却された被処理体Wが搬送中に
上記搬送アーム2からの熱により暖まることが回避さ
れ、予冷却状態で上記処理室4内に搬入することが可能
になる。
In the meantime, according to the illustrated embodiment, an appropriate refrigerant is sent from the cooling circuit 23 to the cooling means 31 in the transfer arm mounting table 30, and the transfer arm 2 itself is cooled by the heat transfer. It is possible. As a result, it is possible to prevent the object W pre-cooled in the cassette chamber 7 from being heated by the heat from the transfer arm 2 during transfer, and can be carried into the processing chamber 4 in a pre-cooled state. Become.

【0027】次いで、上記ロードロック室3と上記処理
室4との間の上記ゲートバルブ9が開口して、冷却状態
の上記搬送アーム2により予冷却された被処理体Wが上
記処理室4内に搬送され、上記サセプタ20上に図示し
ない固定手段、例えば静電チャックにより載置固定さ
れ、上記ゲートバルブ9が閉止され、上記処理室4内に
が上記排気管26を介して所望圧力雰囲気にまで減圧さ
れる。ただし、被処理体Wが載置されるサセプタは予め
超低温域にまで冷却されている必要がある。
Next, the gate valve 9 between the load lock chamber 3 and the processing chamber 4 is opened, and the workpiece W pre-cooled by the transfer arm 2 in a cooled state is placed in the processing chamber 4. And is mounted and fixed on the susceptor 20 by a fixing means (not shown), for example, an electrostatic chuck, the gate valve 9 is closed, and the inside of the processing chamber 4 is set to a desired pressure atmosphere through the exhaust pipe 26. The pressure is reduced to However, the susceptor on which the object to be processed W is placed needs to be cooled to an ultra-low temperature range in advance.

【0028】ここで,当初,すなわち例えば装置のメン
テナンスなどの実施により処理室4内を大気に戻した際
室温あるいはそれ以上の温度状熊にある上記サセプ
タ20を,大気圧以下,上記例では10−3Torrの
圧力雰囲気で,超低温域,例えば−100℃以下の温度
にまで下げると,上記処理室4内に含まれる水分の分圧
が高いので,上記サセプタの表面に水分がトラップし,
プラズマ処理中に被処理体に悪影響を及ぼしたり,装置
の腐食の原因となったりするおそれがある。そのためサ
セプタ冷却中にその表面にトラップされる水分の量を極
力小さく抑える必要がある。そのため,本発明方法によ
れば,上記処理室4内の圧力を10−3Torr以下に
まで減圧してから,上記サセプタ20の冷却が開始され
る。この結果本発明によれば,冷却開始までに上記処理
室4内に含まれる水分が排気されているので,上記サセ
プタ20を超低温域にまで冷却した場合であっても,そ
の表面に付着する水分の量を最小限に抑えることが可能
である。
Here, initially, for example, the device
<br/> when returning the processing chamber 4 by the practice of such the atmosphere Maintenance Manual is the susceptor 20 which is at room temperature or higher temperatures like bears, subatmospheric pressure atmosphere 10 -3 Torr in the above example When the temperature is lowered to a very low temperature range, for example, a temperature of -100 ° C. or lower, the partial pressure of the water contained in the processing chamber 4 is high, so that the water is trapped on the surface of the susceptor.
During the plasma processing, the object to be processed may be adversely affected, or the apparatus may be corroded. Therefore, it is necessary to minimize the amount of moisture trapped on the surface of the susceptor during cooling. Therefore, according to the method of the present invention, the cooling of the susceptor 20 is started after the pressure in the processing chamber 4 is reduced to 10 −3 Torr or less. As a result, according to the present invention, since the moisture contained in the processing chamber 4 is exhausted before the start of cooling, even when the susceptor 20 is cooled to an extremely low temperature range, the moisture adhering to the surface of the susceptor 20 is cooled. Can be minimized.

【0029】なお、−100℃以下の超低温雰囲気にお
かれたサセプタに水分が付着するのを防止するために
は、上記処理室4内の圧力雰囲気を低く設定すればする
ほど優れた効果を得ることが可能であり、特に、上記処
理室4の目標到達圧力を10-5Torr以下に設定する
ことがより好ましい。
In order to prevent moisture from adhering to the susceptor placed in an ultra-low temperature atmosphere of -100 ° C. or lower, the lower the pressure atmosphere in the processing chamber 4 is, the better the effect is obtained. In particular, it is more preferable to set the target ultimate pressure of the processing chamber 4 to 10 -5 Torr or less.

【0030】以上のようにしてサセプタに付着する水分
を最小限に抑えた場合であっても、極微少水分がサセプ
タ表面にトラップされているため、その残滓水分を除去
する必要がある。この水分除去方法について図3を参照
しながら説明する。本発明方法によれば、例えば10-3
Torr以下の高真空下において−100℃以下の超低
温雰囲気におかれたサセプタに対して、上記加熱手段2
2および上記冷却手段24のオンオフを切り換えること
により、加熱冷却サイクルを反復し、サセプタの温度が
水の露点温度を境界として上下するように揺動させる。
Even when the moisture adhering to the susceptor is minimized as described above, it is necessary to remove the residual moisture because the very small amount of moisture is trapped on the susceptor surface. This water removing method will be described with reference to FIG. According to the method of the present invention, for example, 10 -3
The susceptor placed in an ultra-low temperature atmosphere of -100 ° C. or less under a high vacuum of Torr or less
The heating and cooling cycle is repeated by switching on and off of the cooling means 24 and the cooling means 24, and the temperature of the susceptor fluctuates up and down with the dew point temperature of water as a boundary.

【0031】図3に示すように10-3Torr以下の高
真空下において、サセプタ温度を、例えば−90℃と−
140℃との間で揺動させることにより、−140℃の
時点でトラップされた水分を−90℃の時点で蒸発排気
させることが可能であり、かかる動作を数サイクル繰り
返すことにより、サセプタに付着した水分を完全に除去
することが可能である。
As shown in FIG. 3, under a high vacuum of 10 −3 Torr or less, the susceptor temperature is, for example, −90 ° C.
By oscillating between 140 ° C., the water trapped at −140 ° C. can be evaporated and exhausted at −90 ° C. By repeating this operation for several cycles, the water adheres to the susceptor. The removed water can be completely removed.

【0032】また本発明方法によれば、サセプタの冷却
過程において、水分の露点温度を境界にサセプタの温度
を加熱冷却サイクルを反復し上下に揺動させることによ
り、サセプタを一種のクライオパネルとして機能させる
ことが可能となり、水分のトラップおよび蒸発排気を反
復させることにより、上記処理室内の除湿を効果的に行
うことも可能である。
According to the method of the present invention, in the cooling process of the susceptor, the susceptor functions as a kind of cryopanel by repeatedly heating and cooling the temperature of the susceptor up and down at the boundary of the dew point of moisture. It is possible to effectively dehumidify the processing chamber by repeating the trapping of water and the evaporative exhaust.

【0033】以上のような工程を経て超低温プラズマ処
理の準備が完了した後、処理ガスが上記処理ガス源17
より図示しないマスフローコントローラを介して上記上
部電極18から上記処理室4内に導入される。次いで、
高周波電源21から図示しないマッチング装置を介して
高周波電力が下部電極に供給され、被処理体Wに対する
プラズマエッチングが開始される。
After the preparation for the ultra-low temperature plasma processing is completed through the above steps, the processing gas is supplied to the processing gas source 17.
It is introduced into the processing chamber 4 from the upper electrode 18 via a mass flow controller (not shown). Then
High-frequency power is supplied from the high-frequency power supply 21 to the lower electrode via a matching device (not shown), and plasma etching of the processing target W is started.

【0034】所望のプラズマエッチング処理が終了する
と、上記高周波電源21を停止し、プラズマの発生を停
止するとともに、処理ガスの供給も停止する。さらに、
上記処理室4内の処理ガスや反応生成物を置換するため
に、窒素などの不活性ガスを上記処理室4内に導入する
とともに、真空ポンプ29による排気が行われる。
When the desired plasma etching process is completed, the high-frequency power supply 21 is stopped to stop the generation of plasma and the supply of the processing gas. further,
In order to replace the processing gas and the reaction product in the processing chamber 4, an inert gas such as nitrogen is introduced into the processing chamber 4, and the gas is evacuated by the vacuum pump 29.

【0035】上記処理室4内の残留処理ガスや反応生成
物が十分に排気された後に、上記処理室4の側面に設け
られた上記ゲートバルブ9が開口され、隣接する上記ロ
ードロック室3より上記搬送アーム2が上記処理室4内
の被処理体Wの位置まで移動し、被処理体Wを保持し
て、上記ロードロック室3内に搬送し、上記ゲートバル
ブ9を閉口する。続いて上記第2処理室5または上記第
3処理室6において後続処理を実施する場合には、それ
ぞれの処理室内に被処理体Wが搬入されるが、ここで
は、全ての処理が終了し、被処理体Wを上記カセット室
7に戻した後、大気中に搬出する作業工程について説明
する。
After the residual processing gas and reaction products in the processing chamber 4 are sufficiently exhausted, the gate valve 9 provided on the side surface of the processing chamber 4 is opened, and the load lock chamber 3 adjacent to the gate valve 9 is opened. The transfer arm 2 moves to the position of the processing target W in the processing chamber 4, holds the processing target W, transfers the processing target W into the load lock chamber 3, and closes the gate valve 9. Subsequently, when the subsequent processing is performed in the second processing chamber 5 or the third processing chamber 6, the workpiece W is loaded into each processing chamber. Here, all the processing ends. An operation process of returning the workpiece W to the cassette chamber 7 and then carrying it out to the atmosphere will be described.

【0036】上記のように被処理体Wは超低温にてプロ
セスが施されたため、冷却状態にある被処理体Wをその
まま大気中に搬出した場合には、結露が生じるおそれが
あるため、そのための対策が必要である。図示の実施例
では、上記ロードロック室3の上部に加熱手段32、例
えば加熱ランプが設置されており、上記搬送アーム2に
保持された半導体ウェハWを室温以上に上昇させること
が可能である。あるいは、上記実施例に示されるよう
に、上記カセット室7の上部に加熱手段38、例えば高
温窒素噴き出し口が設置し、高温窒素により上記ウェハ
カセット36内に収納された半導体ウェハWを室温以上
に上昇させることが可能である。
As described above, since the object to be processed W is processed at an extremely low temperature, if the object to be processed W in a cooled state is carried out to the atmosphere as it is, dew condensation may occur. Measures are needed. In the illustrated embodiment, a heating means 32, for example, a heating lamp, is provided above the load lock chamber 3, so that the semiconductor wafer W held by the transfer arm 2 can be raised to room temperature or higher. Alternatively, as shown in the above embodiment, a heating means 38, for example, a high-temperature nitrogen blow-off port is provided above the cassette chamber 7, and the semiconductor wafer W stored in the wafer cassette 36 is heated to a room temperature or higher by high-temperature nitrogen. It is possible to raise.

【0037】このように、上記ロードロック室3または
上記カセット室7において半導体ウェハWを室温以上に
上昇させた後大気中に搬出することにより、結露の発生
を効果的に防止することができる。なお、上記実施例に
おいては、上記ロードロック室3あるいは上記カセット
室7において被処理体Wの昇温を実施したが、別途図示
しない昇温室を設け、そこで室温以上に被処理体Wを昇
温させる構成を採用することも可能である。
As described above, the semiconductor wafer W is raised to room temperature or higher in the load lock chamber 3 or the cassette chamber 7 and then carried out to the atmosphere, thereby effectively preventing the occurrence of dew condensation. In the above-described embodiment, the temperature of the processing target W is increased in the load lock chamber 3 or the cassette chamber 7, but a separate temperature raising chamber (not shown) is provided. It is also possible to adopt a configuration in which the control is performed.

【0038】また、全ての処理が終了し、メンテナンス
などを実施する場合に、真空下にある−100℃以下の
温度のサセプタをそのまま大気に戻すと水分が結露する
おそれがある。そのため、図示の実施例では上記加熱手
段22により予めサセプタを室温以上に昇温させ、その
後大気に戻すことが好ましい。以上が、本発明方法をマ
ルチチャンバ方式のプラズマエッチング装置に適用した
実施例の動作説明である。
Further, when all processes are completed and maintenance is performed, if the susceptor under vacuum at a temperature of -100 ° C. or lower is returned to the atmosphere as it is, moisture may condense. Therefore, in the illustrated embodiment, it is preferable that the susceptor is heated to a room temperature or higher by the heating means 22 before returning to the atmosphere. The above is the description of the operation of the embodiment in which the method of the present invention is applied to a multi-chamber type plasma etching apparatus.

【0039】なお本明細書では、本発明に基づくプラズ
マ装置をエッチング装置に適用した例について説明した
が、本発明に基づくプラズマ装置は上記例に限定され
ず、アッシング装置、スパッタ装置、イオン注入装置、
プラズマCVD装置などにも適用することが可能であ
る。
In this specification, an example in which the plasma apparatus according to the present invention is applied to an etching apparatus has been described. However, the plasma apparatus according to the present invention is not limited to the above-described example, but includes an ashing apparatus, a sputtering apparatus, and an ion implantation apparatus. ,
The present invention can be applied to a plasma CVD apparatus or the like.

【0040】以上説明したように、請求項1に記載の本
発明方法によれば、サセプタを高真空雰囲気で超低温域
にまで冷却した場合であっても、サセプタ表面にトラッ
プする水分を最低限に抑えることが可能である。また本
発明方法によれば、高真空雰囲気で超低温域にまで冷却
されたサセプタ表面にたとえ水分がトラップしてしまっ
た場合であっても、水の露点温度を境界にサセプタの温
度が上下するように、加熱冷却サイクルを繰り返すこと
により、サセプタ表面にトラップした水分を容易に除去
することが可能である。
As described above, according to the method of the present invention, even when the susceptor is cooled to a very low temperature range in a high vacuum atmosphere, the amount of water trapped on the susceptor surface is minimized. It is possible to suppress. Also book
According to the method of the invention, cooling to ultra-low temperature range in high vacuum atmosphere
Even if moisture traps on the susceptor surface
The susceptor temperature at the dew point
Repeat the heating and cooling cycle so that the degree goes up and down
Removes water trapped on the susceptor surface
It is possible to

【0041】さらに、例えば予冷却された被処理体を搬
送アームで冷却しながら処理室内に搬入できるので、処
理室内での被処理体の冷却時間が短縮され、スループッ
トを向上させることができる。
Further, for example, since the pre-cooled object can be carried into the processing chamber while being cooled by the transfer arm, the cooling time of the object in the processing chamber can be shortened, and the throughput can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を適用可能なマルチチャンバ式プラズマ
装置の略平面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view of a multi-chamber type plasma apparatus to which the present invention can be applied.

【図2】図1に示すプラズマ装置をA−A線にて断裁し
た略断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view of the plasma device shown in FIG. 1 cut along line AA.

【図3】本発明方法によるサセプタ温度制御の一実施例
を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing one embodiment of susceptor temperature control according to the method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プラズマ装置 2 搬送アーム 3 ロードロック室 4 第1処理室 7 第1カセット室 9、13、14 ゲートバルブ 20 サセプタ(下部電極) 22 サセプタ加熱手段 23 冷却回路 24 サセプタ冷却手段 26 排気管 29 真空ポンプ 30 搬送アーム台 31 搬送アーム冷却手段 32 搬送アーム加熱手段 35 ウェハカセット台 36 ウェハカセット 37 ウェハカセット冷却手段 38 ウェハカセット加熱手段 REFERENCE SIGNS LIST 1 plasma device 2 transfer arm 3 load lock chamber 4 first processing chamber 7 first cassette chamber 9, 13, 14 gate valve 20 susceptor (lower electrode) 22 susceptor heating means 23 cooling circuit 24 susceptor cooling means 26 exhaust pipe 29 vacuum pump Reference Signs List 30 transfer arm table 31 transfer arm cooling means 32 transfer arm heating means 35 wafer cassette table 36 wafer cassette 37 wafer cassette cooling means 38 wafer cassette heating means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−40227(JP,A) 特開 平2−214116(JP,A) 特開 平1−248521(JP,A) 特開 昭61−240635(JP,A) 特開 昭60−41229(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-40227 (JP, A) JP-A-2-214116 (JP, A) JP-A-1-248521 (JP, A) JP-A-61- 240635 (JP, A) JP-A-60-41229 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 プラズマ処理を行うための処理室と、そ
の処理室内にあって被処理体を載置可能なサセプタと、
そのサセプタに内設された加熱手段および冷却手段と、
上記処理室内を真空引きするための排気手段とを備えた
プラズマ装置において、 上記排気手段により上記処理室内の圧力を処理圧力にま
で減圧した後、上記冷却手段と上記加熱手段とを所定の
サイクルで切換運転し、上記サセプタの温度を水の露点
温度を境界に上下させながら目標温度に到達させること
を特徴とする、プラズマ装置の運転方法。
A processing chamber for performing a plasma processing; a susceptor in the processing chamber, on which an object to be processed can be mounted;
Heating means and cooling means provided in the susceptor,
In a plasma apparatus provided with an exhaust unit for evacuating the processing chamber, after the pressure in the processing chamber is reduced to a processing pressure by the exhaust unit, the cooling unit and the heating unit are cycled in a predetermined cycle. A method for operating a plasma apparatus, comprising: performing a switching operation to raise and lower the temperature of the susceptor to a target temperature while raising and lowering the dew point temperature of water as a boundary.
【請求項2】 上記被処理体を上記処理室内に搬入する
と共に上記処理室内から搬出する搬送アームには、冷却
手段が設けられていることを特徴とする、請求項に記
載のプラズマ装置の運転方法。
The 2. A conveying arm for unloading the workpiece from the processing chamber is transported into the processing chamber, wherein the cooling means is provided, the plasma apparatus according to claim 1 how to drive.
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