JP3204866B2 - 真空処理装置及び真空処理方法 - Google Patents

真空処理装置及び真空処理方法

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JP3204866B2
JP3204866B2 JP04342995A JP4342995A JP3204866B2 JP 3204866 B2 JP3204866 B2 JP 3204866B2 JP 04342995 A JP04342995 A JP 04342995A JP 4342995 A JP4342995 A JP 4342995A JP 3204866 B2 JP3204866 B2 JP 3204866B2
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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、真空処理装置及び真空
処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体ウエハ(以下「ウエハ」という)
の製造プロセスでは、成膜処理、エッチング、アッシン
グなど種々の真空処理が行われる。このような真空処理
を行った場合、例えば成膜処理では反応副生成物が、ま
たエッチングでは処理ガスとウエハ表面から削り取られ
た成分との反応生成物が真空室の排気口から排気路を通
じて排出されていくが、この際排気路が所定温度に加熱
されていないと、排気路内壁にこれらが付着してしまう
という問題を生じる。
【0003】以下にCVD装置を例にとって、付着物の
発生及びその対応のための従来の構成について述べる。
プラズマCVD装置は、例えば図8に示すように、気密
シール構造の処理室81内に、サセプタ支持部82に支
持された下部電極をなすサセプタ83と、これに対向す
るように上部電極をなすガス導入室84とを配置し、処
理室81の下部側に真空ポンプ86と接続される排気管
85を設けて構成される。
【0004】そして例えば、処理室81内を排気管85
により排気して所定の圧力に維持しながら、例えばSi
H2 Cl2 ガス及びNH3 ガスからなる成膜ガスをガス
導入室84から処理室81内に導入し、電極83、84
間に高周波電力を印加して成膜ガスをプラズマ化する
と、下記の(1)式に示すようにサセプタ83上に載置
された基板87にSi3 N4 膜からなる薄膜が形成され
る。 3SiH2 Cl2 +10NH3 →Si3 N4 +6NH4 Cl+6H2 …(1) しかしながらこのようにCVD処理を行った場合に、反
応副生成物であるNH4 Clなどが排気管85に付着す
る。
【0005】また上述の装置にて例えば以下の(2)式
に示す成膜段階と、(3)式に示すエッチバック段階か
らなるプラズマCVD処理を行った場合には、以下のよ
うな副生成物が付着する。 2SiH4 +2NH3 →2SiN+7H2 …(2) 2SiN+2CF4 +2N2 O→2SiF4 +2CO+3N2 …(3) 下記の(4)式のように、CF4 のポリマー化が発
生し、このポリマー(CF2 −CF2 −CF2 )が排気
管85に付着する。 CF4 → CF2 −CF2 −CF2 …(4) 成膜段階とエッチバック段階及び空気のリ−クとの
相互作用により、下記の(5)式のように、SiO2 、
(NH4 )2 SiF6 、NH4 HF2 やこの他複雑なア
ンモニア系化合物が生成し、これらが排気管85に付着
する。 SiH4 +NH3 +CF4 +O2 →SiO3 +(NH4 )2 SiF6 + NH4 HF2 +… …(5) 排気管85の接続部分にて空気のリークがあると、
下記の(6)式のように、ガラス状の生成物であるSi
O2 が生じ、これが排気管85に付着する。 SiH4 +O2 → SiO2 +2H2 …(6) これらの反応副生成物は排気管85のみならず処理室8
1の内壁にも付着するがこのような付着物が、排気管内
壁に付着すると処理室内の排気効率が経時的に変化し、
被処理体の処理のバラツキが生じたり、また処理室内を
減圧雰囲気から大気雰囲気に変化させる等の処理室内の
圧力変動によって、排気管から処理室内に排気管内壁に
付着している付着物が飛散し、パーティクルとなって被
処理体に付着してしまい被処理体の歩留りが低下してし
まうという問題が生じる。
【0006】このような問題を解決するためには、付着
物を取り除くために、付着物の洗浄作業を行わなければ
ならないが、特に排気系の洗浄は配管やバルブや真空ポ
ンプの取り外し、真空ポンプの洗浄といった面倒な作業
を伴うと共に、真空処理装置の稼働効率の低下を引き起
こし、また、プラズマ処理の処理形態により反応副生成
物が腐食性を有している場合には、排気管85の腐食を
引き起こすため、生成物の排気系への付着を極力抑える
ことが必要である。
【0007】そこで従来は排気管85の長さ方向の全体
に亘って、排気管85の外周囲にテープヒータを直列に
接続して、このヒータ88で排気管85を加熱すること
により、排気管85への反応副生成物の付着を防止して
いた。また排気管85の長さ方向の真空ポンプ86に近
い一部分にトラップ(冷却部分)を設け、この部分にお
いて昇華点以下の温度にすることにより強制的に反応副
生成物を析出させて気体中の反応副生成物を除去し、真
空ポンプ86内への反応副生成物の付着を防止すること
も行なわれていた。
【0008】
【発明が解決しようとしている課題】ここで図9は物質
の蒸気圧曲線を示すものであり、図において曲線の下側
部分では物質は気体状態にあり、上側部分では固体状態
にある。排気管85への反応副生成物の付着を抑えるた
めには、排気管85内を生成物が気体状態で通過するこ
とが必要であるが、物質が気体状態であるか否かは圧力
と温度との関係で決定され、両者はほぼ比例関係にあ
る。ただし排気管85内における反応副生成物の気相か
ら固相への相変化は、各物質の蒸気圧曲線に基づいて各
ミクロの温度−圧力の関係で一律どちらかの相というよ
うに決定されるものではなく、固相領域においても、固
体の核の発生確率で判断される。すなわち、蒸気圧曲線
から上側部分へ離れれば離れるほど固体としての核の発
生確率が高くなり、反応副生成物がその部位へ多く付着
することになる。
【0009】従って上述の装置においては、排気管85
内の圧力は処理室81の排気口から真空ポンプ86に向
かうにつれて低くなっていくので、生成物を気体状態に
保つための排気管85内の温度は、真空ポンプ86側で
は処理室81側より低温で足りる。
【0010】しかしながら上述の装置では、テープヒー
タを直列に接続して、排気管85全体を均一に加熱して
いるため必要以上に加熱する部分が生じ、不要なエネル
ギーの消費が大きい。また生成物が付着する場合には、
圧力と温度とが最適の状態にになった部分に多量の生成
物が付着するが、この部分を加熱して最適の状態を崩す
と、次に生成物が付着しやすい状態になった部位に生成
物が付着するという問題があった。
【0011】さらに、排気管85にトラップ(図示せ
ず)を設けた場合には、トラップの直前までは排気管8
5はこの部分における生成物の昇華温度を大幅に越えた
温度に加熱されて、この部分において気体を固体状態ま
で十分に冷却することはできず、反応副生成物の一部が
凝縮されずに気体のままこの部分を通過して真空ポンプ
86内に侵入し、真空ポンプ86内への生成物の付着を
十分防止することができなかった。しかしながらトラッ
プは、真空ポンプ86内の生成物の付着によるダウンタ
イム、つまり真空ポンプの洗浄、メンテナンスに伴う休
止時間を極力少なくするために設けているものであるか
ら、トラップの初期の目的が十分図られないことにな
る。
【0012】本発明はこのような事情の下になされたも
のであり、その目的は、不要な加熱エネルギーを低減さ
せながら排気路内への排気物の付着を防止できる技術を
提供することにある。また他の目的はトラップ部分にて
十分に排気物を析出させることができる技術を提供する
ことにある。さらに他の目的は、被処理体の処理プロセ
スが変化しても排気路内の排気物の付着を防止できる
術を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の真空処理装置
は、排気路を介して真空排気手段が接続された気密構造
の処理室内に、処理ガスを導入して被処理体を処理する
真空処理装置において、前記排気路の少くとも一部に、
排気路の内面の温度を排気路内の圧力に応じた排気物の
昇華温度以上となるように加熱する加熱手段を設け、
の加熱手段により排気路の長さ方向の温度勾配を真空排
気手段側に向かって温度が低くなるように設定したこと
を特徴とする。この発明において、加熱手段は例えば互
いに並列に接続されると共に排気路の長さ方向に沿って
設けられた複数の抵抗発熱体よりなり、各抵抗発熱体の
電力を調整することにより排気路の長さ方向の温度勾配
を設定する構成例を挙げることができる。また本発明で
は、前記処理室の内壁の温度を、処理室内の圧力に応じ
た排気物の昇華温度以上に加熱する第1の加熱手段と、
前記排気路を、内面の温度が前記処理室内の内壁の温度
以下であってかつ排気路の圧力に応じた排気物の昇華温
度以上であると共に前記処理室側から前記真空排気手段
側に向かって温度が低くなるように加熱する第2の加熱
手段と、を備えた構成としてもよい。具体的には前記処
理室の内壁を加熱する第1の加熱手段と、前記排気路を
加熱する第2の加熱手段と、前記処理室の内壁の温度を
検出する第1の温度検出手段と、前記排気路の温度を検
出する第2の温度検出手段と、前記排気路内の圧力を検
出する圧力検出手段と、前記第1の温度検出手段の検出
信号に基づいて、第1の加熱手段を介して処理室の内壁
の温度を制御すると共に、前記第2の温度検出手段及び
圧力検出手段の検出信号に基づいて、前記排気路の内面
の温度が前記処理室の内壁の温度以下かつ排気路の圧力
に応じた排気物の昇華温度以上であり更に前記処理室側
から前記真空排気手段側に向かって温度が低くなるよう
に前記第2の加熱手段を制御する制御手段と、を備えた
構成とすることができる。また本発明方法は、気密に構
成される処理室内に、予め設定される処理プログラムに
基づいて処理ガスを導入するとともに処理室内を排気路
を介して排気し前記被処理体を処理する真空処理方法に
おいて、前記処理プログラムに含まれるヒートプログラ
ムに基づいて、前記処理室の内壁を排気物の蒸気圧曲線
より気体領域内の温度に加熱すると共に、排気路の内面
を、処理室内の内壁の温度以下かつ排気物の蒸気圧曲線
より気体領域の温度であって、前記処理室側から前記真
空排気手段側に向って温度が低くなるように加熱する工
程を含むことを特徴とする。
【0014】
【作用】処理室に排気路を介して真空ポンプを接続し、
この排気路の少くとも一部に複数の加熱手段例えば抵抗
発熱体を各々が並列に接続されるように設ける。この加
熱手段により排気路を所定温度以上に加熱すると、排気
物例えば反応副生成物は排気路内を気体のまま通過する
ため、反応副生成物が析出して排気路内に付着すること
を防止することができる。そして加熱手段を分割して設
けているため、例えば加熱手段の電力を変えることによ
り、排気路の長さ方向において温度調整を行うことがで
き、例えば真空ポンプへ向かうにつれて加熱温度を低く
することにより、排気路の部分毎に圧力に見合った、排
気物の付着防止に必要な温度を与えているので不要なエ
ネルギーを少なくしながら排気物の付着防止が行なえ
る。
【0015】また排気路の一部にトラップを形成した場
合には、トラップの直前の加熱温度の温度勾配を小さく
することにより、トラップ部分にて確実に排気物が凝縮
して析出する。
【0016】
【実施例】以下本発明の実施例について説明する。図1
は本発明の第1実施例に係る真空処理装置例えばプラズ
マCVD装置の全体構成を示す略断面図である。図中1
は気密構造の処理室であり、この処理室1の一側壁面に
は図示しないロードロック室との間を気密にシールする
ゲートバルブ11、12が設けられると共に、処理室1
内の底面中央部には、例えばアルミナなどよりなる、例
えば円柱状の絶縁部材2が配設されている。
【0017】絶縁部材2の上には、プラズマを生起する
ための一方の電極として導電性金属例えばアルミニウム
等よりなり、下部電極をなすサセプタ3が配設されてお
り、半導体ウエハWはこのサセプタ3上に載置される。
なおサセプタ3は500KHz〜200MHz高周波電
源E例えば13.56MHz電源の一端側に接続されて
いる。
【0018】サセプタ3の上方には、ガス導入部を兼用
する接地された上部電極41がこれと対向するように配
設されている。この上部電極41には、例えばSiH2
Cl2 ガスやNH3 ガス等の処理ガスを処理室1内に供
給するためのガス供給管42が接続されると共に、上部
電極41の下面側には、処理ガスを処理室1内に例えば
シャワー状に供給するためのガス拡散板43が設けられ
ている。
【0019】また処理室1の下部には、排気口50を介
して排気管51が設けられており、この排気管51の端
部は反応副生成物の回収手段としてのトラップ52を介
して真空排気手段、例えば真空ポンプ6に接続されてい
る。ここで排気管51はこの実施例では複数の配管を接
続してなり、排気管51の途中にはバルブ53が介装さ
れていて、これら排気管51やバルブ53により排気路
が構成されている。ただし排気菅51は必ずしも分割さ
れていなくてもよい。なお図中54は配管(各配管は図
示の便宜上短く描いてある)の接続部である。
【0020】排気管51の外周囲には、各配管毎に分割
された排気管51の長さ方向の全体に亘って、第1の加
熱手段例えばテープヒータ7が設けられている。ここで
テープヒータ7は例えば各配管毎に分割されて排気管5
1の外周面に巻装されており、各テープヒータ71 〜7
n は図2に示すように並列に接続されると共に電源部8
が接続されている。また各テ−プヒ−タ71 〜7n は並
列接続であるため、各テ−プヒ−タの両端の電位は同じ
であり、従って各テ−プヒ−タの長さを変えることによ
り抵抗値を変え発熱量を変えることができる。このよう
に各テープヒータ71 〜7n は発熱量を調整するように
構成されており、図においては便宜上テ−プヒ−タの長
さと抵抗値とは対応させていないが、例えば抵抗値R
は、下記の(7)式に示すように、真空ポンプ6へ近付
くにつれて徐々に小さくなるように、即ち処理室1側の
抵抗値R1 が最大であり、真空ポンプ6側の抵抗値Rn
が最小となるように設定されている。 R1 >R2 >R3 ……Rn-1 >Rn …(7) さらにトラップ52の直前の配管に設けられた例えばテ
ープヒータ7n は7n-1 、7n 間の負の温度勾配が、そ
れよりも上流側の負の温度勾配よりも大きくなるように
調整されている。
【0021】次に上述実施例の作用について述べる。先
ず被処理体である半導体ウエハWを、図示しない搬送ア
ームによりゲートバルブ11を介して、処理室1内に搬
入し、サセプタ3のウエハ載置面に載置する。そしてガ
ス供給管42より、上部電極41、ガス拡散板43を介
して処理室1内に例えばSiH2 Cl2 ガス及びNH3
ガス等の成膜ガスを所定の流量で供給すると共に、排気
管51を介して真空ポンプ6により排気し、処理室1内
を所定の真空度例えば1Torrに維持しながら、更に
サセプタ3と上部電極41との間に、高周波電圧を印加
し、上部電極41の下にプラズマを発生させ、ウエハW
に対して成膜処理を行なう。
【0022】またこの成膜処理の際、上述のガスによる
反応副生成物、例えばNH4 Clが凝集作用により析出
して排気管51の内壁に付着することを防止するため
に、排気管51はテープヒータ7により加熱される。こ
の際、上述のように各テープヒータ71 〜7n は並列に
接続されているため、各テープヒータ71 〜7n の例え
ば長さを変えて抵抗値を変えることにより、各テープヒ
ータ71 〜7n ごとに発熱量を変えて加熱温度を調整す
ることができる。このため排気管51の長さ方向に亘っ
て、部分的に加熱温度を調整することができ、排気管5
1の温度調整を行なうことができる。
【0023】この実施例においては、処理室1側のテー
プヒータ71 は抵抗値R1 が最大であって、真空ポンプ
6へ向うにつれて、テープヒータ7の抵抗値が徐々に小
さくなるように設定されているが、このようにすると、
テープヒータ7の加熱温度Tは、抵抗値Rと比例関係に
あるので、下記の(8)式に示すように、処理室1側の
テープヒータ71が最大であって、真空ポンプ6へ近付
くにつれて徐々に小さくなって行き、真空ポンプ6側の
テープヒータ7n では最小となる。 T1 >T2 >T3 ……Tn-1 >Tn …(8) 図3は、排気管の長さ方向の位置とその位置における排
気管内の温度との関係を表す図である。ここで反応副生
成物の付着を防止するためには、排気管の内面を昇華温
度以上に加熱することが必要であるが、処理室1は排気
管51を介して真空ポンプ6により排気されて、上述の
プロセスの場合、排気管51内の圧力は、例えば排気口
50では0.8Torr、真空ポンプ6直前の位置では
0.001Torrのように、真空ポンプ6に近付く程
低くなる。上述の図9に示す蒸気圧曲線を参照すると、
圧力が低ければ昇華温度は低くなるので、真空ポンプ6
側の加熱温度は処理室1側よりも低くて足りることにな
る。
【0024】従って上述のように、真空ポンプ6に近付
くにつれて加熱温度が徐々に低くなるように(温度勾配
が負となるように)テープヒータ7を設けると、排気管
51内の圧力に応じて、各部分に反応副生成物が付着し
ない程度のつまり各部分の昇華温度に見合った適切な温
度で加熱されるため、不要な加熱エネルギーを減らしな
がら、排気管51内の反応副生成物の付着を防止するこ
とができる。こうして排気管の腐食を防止でき、メンテ
ナンスを軽減できるし、更にまた省エネルギ−化を図る
ことができる。
【0025】またトラップ52では、トラップ52内の
温度が昇華点以下となるように温度調整され、トラップ
52の直前の排気管51ではトラップ52へ向けて温度
勾配を大きくし、例えば昇華点にかなり近い温度まで下
げることにより、確実にトラップ52にて反応副生成物
を凝縮して強制的に析出させることができる。従ってこ
のようなトラップを形成することにより、反応副生成物
が気体のままトラップ部分を通過して真空ポンプ6内に
侵入することを防止することができ、真空ポンプのメン
テナンスを軽減できる。
【0026】次に本発明の第2実施例の真空処理装置に
ついて図4により説明する。この実施例では、処理室1
の両側壁に、処理室一の内壁面に反応副生成物等の付着
物が付着しない温度、例えば50〜250℃の範囲の所
定の温度に処理室1内の壁面を加熱するための第1の加
熱手段例えばヒータ91と、処理室1の内壁温度を検出
する温度センサSとが設けられると共に、処理室1内に
処理室1の圧力を検出する圧力センサPが設けられてい
る。なおガス供給管42には開閉弁例えば電磁バルブ9
2が備えられている。
【0027】また、各配管毎に分割されて排気管51の
外周面に巻装されている第2の加熱手段例えばテープヒ
ータ71〜7nの電力供給端子T1〜Tnは、図4中に
示す温度制御ユニット93にそれぞれ接続されている。
そして、温度制御ユニット93によって各配管毎に設け
られたテープヒータ71〜7nに対してそれぞれ所望の
電力を供給し、それぞれの配管を独立して加熱可能に構
成している。
【0028】そして、温度制御ユニット93には、各配
管に設けられた温度検出手段、例えば温度センサS1〜
Snの検出信号と、各配管に設けられた圧力検出手段例
えば圧力センサP1〜Pnの検出信号とが夫々入力され
るよう構成され、それぞれの温度センサS1〜Snの検
出信号に基づいてテープヒータ71〜7nに対してそれ
ぞれ所望の電力を供給している。
【0029】また、温度制御ユニット93は、処理室1
の内壁温度を検出する温度検出センサSからの検出信号
が入力されるとともに、供給線97により前記ヒータ1
0に所望の電力を供給するよう構成されている。さら
に、温度制御ユニット93は、各テープヒータ71〜7
n或いはヒータ91をどのような温度で制御すべきかの
情報をマイクロコンピューターを所有する制御ユニット
94から指示されるよう構成され、また、この制御ユニ
ット94は、温度制御ユニット93から各配管の温度情
報を経時的に得られるように構成されている。
【0030】前記制御ユニット94には、表示手段、例
えばディスプレイ95及び温度設定値等を入力するため
の入力手段、例えばキーボード96が接続されている。
そして、制御ユニット94は、前述の電磁バルブ92及
び真空ポンプ6及び高周波電源E等を各々独立して制御
するとともにこの装置全体を制御するよう構成されてい
る。その他の部分については、上述の第1実施例と同様
に構成されている。
【0031】このような構成の真空処理装置では、先ず
ウエハWを処理室1内に搬入してサセプタ2上に載置し
た後、制御ユニット94の制御信号に基づいて電磁バル
ブ92を開放してガス供給管42により処理室1内に成
膜ガスを供給し、ウエハWに対して成膜処理を行う。ま
たこの成膜処理の際、成膜ガスによる反応副生成物例え
ば、NH4 Clが凝集作用により析出して処理室1の内
壁に付着することを防止するために温度制御ユニット9
3で処理室1の内壁温度を検出しつつこの検出信号に基
づいてヒータ91を加熱し所定の温度に維持する。この
ときの処理室1の内壁の温度は、蒸気圧曲線に基づいて
決定される。即ち処理室1内の圧力に応じて、処理室1
の内壁の温度を、この圧力における昇華温度より高い温
度となるように、温度制御ユニット93により、内壁の
温度が制御される。なおプラズマを発生させると反応副
生成物が発生するためプラズマを発生させる前に内壁を
予め所定の温度に維持しておくのが好ましい。
【0032】さらにNH4 Clは排気管51の内壁にも
付着してしまうので、温度制御ユニット93により電力
量を制御しながら排気管51をテープヒータ7により加
熱する。この際排気管51内の圧力は、例えば排気口5
0では0.8Torr、真空ポンプ6の直前の位置では
0.001Torrのように真空ポンプ6に近付く程低
くなるので、それぞれの配管により昇華温度が異なる。
従って各配管は、各温度センサS1〜Snにより温度が
検出され、温度制御ユニット93によりこの検出値に基
づいて、各配管内の温度が昇華温度以上となるように、
各テープヒータ71〜7nへの電力供給量が制御され
る。
【0033】そして例えばNH4 Clの付着を防止する
場合、NH4 Clの昇華温度は圧力によって異なるた
め、予め各配管の圧力を検出しておき、NH4 Clの蒸
気圧曲線の気体領域となるべき設定温度を、各配管の圧
力毎にデータとして制御ユニット94に持たせ、こうし
て得られた各配管毎の設定温度に各温度検出値が一致す
るようにテープヒータ71〜7nの電力供給量の制御が
行われる。またこのような手法の代りに、制御ユニット
94にNH4 Clの蒸気圧曲線をデータとして持たせ、
処理時に各配管の圧力を検出してこの圧力検出値と蒸気
圧曲線とから、気体領域となるべき設定温度を演算し、
得られた設定温度となるようにテープヒータ71〜7n
の電力供給量の制御を行ってもよい。
【0034】ここで処理室1は配管51を介して真空ポ
ンプ6により排気されているので、処理室1内の圧力は
排気管51内の圧力より高い。また排気管51内の圧力
は、上述のように真空ポンプ6へ近づくにつれて低くな
る。このため各場所によって圧力の違いにより反応副生
成物の昇華温度が異なるため、処理室1が最も高い温度
となるようにテープヒータ91により加熱され、排気管
51の加熱温度は真空ポンプ6に近づくにつれて低くな
る。
【0035】また上述のような反応副生成物の生成は、
処理プロセス条件、例えば処理ガスの種類及び被処理体
の膜質等に大きく依存し、その反応副生成物が気体のま
ま排出させられるか否かは、上述のように処理プロセス
の圧力及び温度に依存する。よって、処理室1の内壁の
温度及び各配管の温度は、処理プロセスによって変化さ
せるとさらに最適である。
【0036】次に反応副生成物の蒸気圧曲線値を求める
一例を図5に示す。まず、図中の110に示す工程で
は、所定のプロセス条件、例えば処理圧力、処理ガス、
被処理体温度によってターゲットの被処理体を処理す
る。次に111に示す工程で処理室1の内壁或いは排気
管51内に付着する反応副生成物を摘出する。そして、
112に示す工程でその反応副生成物の組成及び種類を
検出装置、例えば質量分析器等で検出し、検出された反
応副生成物の蒸気圧曲線を作成する。
【0037】次に、113に示す工程では、蒸気圧曲線
及び処理室1内の圧力及び排気管51の圧力分布に基づ
いて、処理室1の内壁或いは排気管51内の温度を昇華
温度以上に設定するとともにヒータ91及びテープヒー
タ71〜7nの制御値即ち各テープヒータへの電力供給
量も求める。
【0038】ここで112の工程で複数種の反応副生成
物が検出された場合には、検出された全ての反応副生成
物の蒸気圧曲線を作成して、これらの蒸気圧曲線に基づ
いてテープヒータ71〜7nの制御値を求める。例えば
3種類の反応副生成物A、B、Cが検出された場合の蒸
気圧曲線VA 〜VC (反応副生成物AはVA 、反応副生
成物BはVB 、反応副生成物CはVC に夫々対応する)
を図6に示すが、この図においては同一圧力における昇
華温度が最も高い反応副生成物Cの蒸気圧曲線である蒸
気圧曲線VC に基づいて処理室1の内壁あるいは排気管
51内の温度を設定することが好ましい。なぜならこれ
らの蒸気圧曲線に基づくと、処理室1あるいは排気管5
1内の圧力がPであるときの各反応副生成物の昇華温度
は、反応副生成物AはtA 、反応副生成物BはtB 、反
応副生成物Cはtc であるが、例えば反応副生成物Aの
蒸気圧曲線VA に基づいてヒータ91等の温度を設定す
ると、tA はtB 、tC より低いため、処理室1や排気
管51内の温度が反応副生成物B、Cの昇華温度よりも
低くなり、反応副生成物B、Cが付着するおそれが大き
くなるからである。
【0039】次に114の工程にて、上述のプロセス条
件が1種類で被処理体の処理を行うのであれば図中の1
16の工程へ進み、他の異なったプロセス条件、例えば
処理ガスの種類や流量、処理圧力や高周波電力値の変更
が行なわれる場合は他の設定モードの選択工程である1
15の工程を介して上述の110の工程へ再度進み、上
述の方法と同様にして複数のプロセス条件に応じた処理
室1の内壁或いは排気管51内の温度を設定するととも
に、ヒータ91及びテープヒータ71〜7nの制御値も
求める。
【0040】そして116の工程では、以上のようにし
て設定されたプロセス条件に応じた処理室1の内壁或い
は排気管51内の温度の設定値とヒータ91及びテープ
ヒータ71〜7nの制御値とを取りまとめ、次いで11
7の工程において、例えば図4に示すキーボード96に
より制御ユニット94にこれらの設定値を登録する。つ
まり、図7に示すように制御ユニット94には、各種の
被処理体を処理する処理する処理ステップ130(レシ
ピ)に対応して、処理室1の内壁の温度の設定がヒート
プログラム131として、また排気管51内の温度の設
定値がヒートプログラム132としてそれぞれ登録され
る。そして処理の際は、制御ユニット94は処理ステッ
プ130によって制御情報を温度制御ユニット93に指
示することになる。
【0041】このように上述実施例においては、処理室
1の内壁にヒータ91を設けて処理室1の内壁をある圧
力における反応副生成物の昇華温度以上の温度となるよ
うに加熱したので、処理室1内の圧力に応じて反応副生
成物が付着しない程度の適切な温度で加熱されるため、
不要な加熱エネルギーを減らしながら処理室1の内壁の
反応副生成物の付着を防止することができる。
【0042】このため反応副生成物の付着物が原因とな
るパーティクルを減少させて、被処理体の歩留まりを向
上させることができると共に、処理室1の洗浄回数を減
少させて真空処理装置の稼働効率を向上させることがで
きる。また処理室1の内壁の温度を排気管51内の温度
よりも高くなるように設定しているため、排気管51の
排気口側を十分に熱せられた反応副生成物の気体が通過
する。このためこの部分を通過する際に気体により吸収
される熱エネルギーは少なく、排気管51の管壁に効率
よく熱エネルギーが供給されるため、更に不要な加熱エ
ネルギーが減少される。
【0043】さらに複数の反応副生成物が生成する場合
には、処理室1及び排気管51の加熱温度は、ある圧力
における昇華温度が最も高い反応副生成物の蒸気圧曲線
に基づいて設定されるので、確実に処理室1及び排気管
51への反応副生成物の付着を防止することができる。
【0044】さらにまた制御ユニット94において、プ
ロセス条件の異なる各種の処理ステップ130に対応す
る処理室1の内壁の温度の設定及び排気管51内の温度
の設定が登録され、処理の際はこの処理ステップ130
によって、制御情報が温度制御ユニット93へ送られる
ので、プロセス条件が変化しても処理室1及び排気管5
1内への反応副生成物の付着を防止することができる。
以上において本発明では、排気管51の外壁にテープヒ
ータ7を、巻装した例について説明したが、上述の実施
例に限定されることなく、少くとも真空ポンプ6側の排
気管51の内壁面の温度が反応副生成物の昇華温度以上
の温度であれば、何れの手段でも、何れの温度でもよ
い。例えばコイル状ヒータを排気管51の外壁に巻装し
てもよいし、これらのテープヒータやコイル状ヒータを
排気管51の外壁に埋設してもよい。また排気管51の
一部にテープヒータ7を設けるようにしてもよいし、複
数のテープヒータ7により排気管51の複数の配管を同
じ温度に加熱してもよい。
【0045】そしてテープヒータ毎の発熱量は、第1の
実施例のようにテープヒータの長さを調整して制御して
もよいし、第2の実施例のように電力の供給量を調整し
て制御してもよい。また各テープヒータの途中に可変抵
抗器を挿入して制御してもよいし、各テープヒータ毎に
電源を設けて制御してもよい。さらにヒータを構成する
材質としては、温度に対して抵抗値が敏感な材料、つま
り材質そのものの温度の上昇と共に抵抗値が低下するも
のを用いることが望ましい。このような材質としてはカ
ーボン(C)や炭化珪素(SiC)などを挙げることが
でき、温度の上昇と共に抵抗値が減少するので電流が流
れやすくなり、発熱量を増加させることができる。
【0046】さらにまたテープヒータの加熱温度は真空
ポンプに近付くにつれて負の温度勾配を持つように設定
されればよく、負の温度勾配は実施例のような配管毎に
調整される場合に限らず、1本の配管をさらに細かく分
割して温度勾配を微調整できるようにしてもよいし、あ
るいはまたトラップの直前までは均一な加熱温度とし、
トラップの直前で低い温度にするといった温度パターン
を設定してもよい。さらにまた排気管にはトラップを必
ずしも設けなくてもよく、真空ポンプの内部或いは後段
に排ガス処理装置を備えてもよい。
【0047】また、上述の実施例では、排気物としてC
VD装置における反応副生成物について述べたが例えば
エッチング装置に於いては、処理ガスとウエハ表面に形
成されている膜の表面から削り取られた成分との反応生
成物が発生されるため反応副生成物に限らず排気路に付
着する可能性のある付着物であればなんでもよい。従っ
て、本技術を用いれば熱CVDやエッチング、アッシン
グなどの処理を行う処理装置についても適用できる。
【0048】また、被処理体として半導体ウエハを述べ
たがLCD基板等であってもよい。
【0049】
【発明の効果】本発明では、排気路の少くとも一部に
気路の内面の温度を排気路内の圧力に応じた排気物の昇
華温度以上となるように加熱する加熱手段が設けられ、
真空排気手段側に向かって温度が低くなるように設定さ
れているので、不要な加熱エネルギーを減らしながら、
排気路内の排気物の付着を防止することができる。また
本発明では、複数の加熱手段が並列に接続されているた
め、各加熱手段ごとに加熱温度を制御することができ、
排気路の各部分の昇華温度に見合った適切な温度で加熱
できる。またトラップを設けた場合には、トラップ部分
にて確実に排気物を凝縮し、析出させることができる。
【0050】さらに処理室の内壁に第1の加熱手段を設
けると共に排気路に第2の加熱手段を設けると、排気路
のみならず処理室の内壁への排気物の付着が抑えられ、
これら第1及び第2の加熱手段を、処理室内の圧力信号
と温度信号及び排気路内の圧力信号と温度信号に基づい
て夫々制御する制御手段を設けると、第1の加熱手段及
び第2の加熱手段を、処理室内壁及び排気路を処理室か
ら排気される排気物の昇華温度に見合った適切な温度で
加熱するように制御できるため、不要なエネルギーを減
らしながら、処理室内壁及び排気路内の排気物付着を防
止できる。また制御に各種のプロセス条件を登録するこ
とにより、プロセス条件が変化しても当該プロセス条件
に合わせて第1の加熱手段及び第2の加熱手段が制御さ
れて、処理室内壁及び排気路内の排気物の付着を防止で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る真空処理装置の一例
を示す断面図である。
【図2】本発明の第1実施例で使用する加熱手段の一例
を示す配線図である。
【図3】排気管の長さ方向の位置とその位置における排
気管内の温度との関係を表わす特性図である。
【図4】本発明の第2実施例に係る真空処理装置を示す
断面図である。
【図5】蒸気圧曲線摘出するための作用を説明するフロ
ー図である。
【図6】図5の処理において発生する物質の蒸気圧曲線
を示す特性図である。
【図7】図5の処理において制御手段に設定する設定値
を説明する説明図である。
【図8】従来の真空処理装置を示す断面図である。
【図9】物質の蒸気圧曲線を示す特性図である。
【符号の説明】
1 処理室 3 サセプタ 41 上部電極 51 排気管 52 トラップ 6 真空ポンプ 71 〜7n テープヒータ R1 〜Rn 抵抗値 W 半導体ウエハ 91 第1の加熱手段であるヒータ 93 温度制御ユニット 94 制御ユニット P、P1 〜Pn 圧力検出センサ S、S1 〜Sn 温度検出センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 16/44 H01L 21/205 H01L 21/3065 H01L 21/31

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気路を介して真空排気手段が接続され
    た気密構造の処理室内に、処理ガスを導入して被処理体
    を処理する真空処理装置において、 前記排気路の少くとも一部に、排気路の内面の温度を排
    気路内の圧力に応じた排気物の昇華温度以上となるよう
    に加熱する加熱手段を設け、 この加熱手段により 排気路の長さ方向の温度勾配を真空
    排気手段側に向かって温度が低くなるように設定したこ
    とを特徴とする真空処理装置。
  2. 【請求項2】 熱手段は互いに並列に接続されると共
    に排気路の長さ方向に沿って設けられた複数の抵抗発熱
    体よりなり、各抵抗発熱体の電力を調整することにより
    排気路の長さ方向の温度勾配を設定することを特徴とす
    る請求項1記載の真空処理装置。
  3. 【請求項3】 排気路を介して真空排気手段が接続され
    た気密構造の処理室内に、処理ガスを導入して被処理体
    を処理する真空処理装置において、 前記処理室の内壁の温度を、処理室内の圧力に応じた排
    気物の昇華温度以上に加熱する第1の加熱手段と、 前記排気路を、内面の温度が前記処理室内の内壁の温度
    以下であってかつ排気路の圧力に応じた排気物の昇華温
    度以上であると共に前記処理室側から前記真空排気手段
    側に向かって温度が低くなるように加熱する第2の加熱
    手段と、 を備えることを特徴とする真空処理装置。
  4. 【請求項4】 排気路を介して真空排気手段が接続され
    た気密構造の処理室内に、処理ガスを導入して被処理体
    を処理する真空処理装置において、 前記処理室の内壁の温度を、処理室内の圧力に応じた排
    気物の昇華温度以上に加熱する第1の加熱手段と、 前記排気路を熱する第2の加熱手段と、 前記排気路の内面の温度が前記処理室内壁の温度以下
    であってかつ排気路の圧力に応じた排気物の昇華温度以
    であると共に前記処理室側から前記真空排気手段側に
    向かって温度が低くなるように前記第2の加熱手段を制
    御する制御手段と、を備えていることを特徴とする真空
    処理装置。
  5. 【請求項5】 排気路を介して真空排気手段が接続され
    た気密構造の処理室内に、処理ガスを導入して被処理体
    を処理する真空処理装置において、 前記処理室の内壁を加熱する第1の加熱手段と、 前記排気路を加熱する第2の加熱手段と、 前記処理室の内壁の温度を検出する第1の温度検出手段
    と、 前記排気路の温度を検出する第2の温度検出手段と、 前記排気路内の圧力を検出する圧力検出手段と、 前記第1の温度検出手段の検出信号に基づいて、第1の
    加熱手段を介して処理室の内壁の温度を制御すると共
    に、前記第2の温度検出手段及び圧力検出手段の検出信
    号に基づいて、前記排気路の内面の温度が前記処理室の
    内壁の温度以下かつ排気路の圧力に応じた排気物の昇華
    温度以上であり更に前記処理室側から前記真空排気手段
    側に向かって温度が低くなるように前記第2の加熱手段
    を制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする
    真空処理装置。
  6. 【請求項6】 前記第2の加熱手段は、複数の加熱機構
    により構成されてなることを特徴とする請求項3ないし
    5のいずれかに記載の真空処理装置。
  7. 【請求項7】 気密に構成される処理室内に、予め設定
    される処理プログラムに基づいて処理ガスを導入すると
    ともに処理室内を排気路を介して排気し前記被処理体を
    処理する真空処理方法において、 前記処理プログラムに含まれるヒートプログラムに基づ
    いて、前記処理室の内壁の温度を処理室内の圧力に応じ
    た排気物の昇華温度以上に加熱すると共に、排気路の内
    の温度を、処理室内壁の温度以下かつ排気路の圧力
    に応じた排気物の昇華温度以上であって、前記処理室側
    から前記真空排気手段側に向って温度が低くなるように
    加熱する工程を含むことを特徴とする真空処理方法。
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