JP4414869B2

JP4414869B2 - Vacuum processing equipment

Info

Publication number: JP4414869B2
Application number: JP2004346232A
Authority: JP
Inventors: 剛史大野; 健二中田; 昌司沖口; 透上野; 英浩大前
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2024-11-30
Also published as: JP2006156769A

Description

本発明は、真空処理装置に係り、特に真空雰囲気下で試料を搬入および搬出する真空処理装置に関する。 The present invention relates to a vacuum processing apparatus, and more particularly to a vacuum processing apparatus that loads and unloads a sample in a vacuum atmosphere.

半導体デバイスの微細化、高集積化の進展に伴い、プロセス処理に求められる精度は、より厳しいものとなってきた。このため、近年では、試料間あるいは面内のバラツキを抑制しながらスループットを確保できるマルチチャンバーシステムが、半導体製造設備における主流の装置構成となっている。このシステムでは、共通の真空搬送室を中心に複数の枚葉処理チャンバを配置する。この装置構成は、半導体製造過程で繰返されるＣＶＤ処理、スパッタリング処理による成膜、エッチング処理、酸化処理、拡散処理など、各種処理を大気に晒すことなく実施することができ、さらに試料表面の酸化や腐食などの不安定要因を排除することができる。このため、デバイスの歩留りを向上する上でも有効な装置構成となっている。 With the progress of miniaturization and high integration of semiconductor devices, the accuracy required for process processing has become stricter. For this reason, in recent years, a multi-chamber system capable of ensuring throughput while suppressing variations between samples or in-plane has become a mainstream apparatus configuration in semiconductor manufacturing facilities. In this system, a plurality of single wafer processing chambers are arranged around a common vacuum transfer chamber. This apparatus configuration can be performed without exposing various processes such as CVD process, film formation by sputtering process, etching process, oxidation process, diffusion process, etc., which are repeated in the semiconductor manufacturing process. Unstable factors such as corrosion can be eliminated. For this reason, the apparatus configuration is effective in improving the device yield.

この様な装置構成においては、一般に各処理室の到達圧力において、各処理室間を分離する仕切弁を開放し、共通搬送室に配設した搬送ロボットを用いて各処理室間で試料を搬入出する。このため、各処理室が連通された際には、プロセス処理チャンバに残留した腐食性ガスあるいはロードロック室内に流入した水分が、各処理室毎の排気能力差に起因する圧力勾配あるいは濃度勾配によって各処理室間を移動し、結果として各処理室間を相互に汚染するという問題が生じていた。 In such an apparatus configuration, generally, at the ultimate pressure of each processing chamber, a gate valve that separates the processing chambers is opened, and a sample is transferred between the processing chambers using a transfer robot disposed in the common transfer chamber. Put out. For this reason, when each processing chamber is communicated, the corrosive gas remaining in the processing chamber or the water flowing into the load lock chamber is caused by a pressure gradient or a concentration gradient caused by a difference in exhaust capacity of each processing chamber. There has been a problem of moving between the processing chambers, and as a result, contaminating the processing chambers.

この問題を回避する方法として、共通の真空搬送室を各処理室より高圧にし、汚染物を共通搬送室で遮断する方法が知られている（特許文献１参照）。この方法は、真空搬送室を介して真空処理室とロードロック室との間で被処理体を搬送する際に、前記真空処理室或いは前記ロードロック室内の圧力を前記真空搬送室の圧力と同一か或いはそれよりも僅かに低く設定するようにしたものである。 As a method for avoiding this problem, a method is known in which a common vacuum transfer chamber is set to a higher pressure than each processing chamber and contaminants are blocked in the common transfer chamber (see Patent Document 1). In this method, when the workpiece is transferred between the vacuum processing chamber and the load lock chamber via the vacuum transfer chamber, the pressure in the vacuum processing chamber or the load lock chamber is the same as the pressure in the vacuum transfer chamber. Or it is set to be slightly lower than that.

このため、仕切弁を開放時には、真空搬送室からロードロック室内、或いは処理室内へ気体の流れが生じる。これにより、カセット搬出入時に外部からロードロック室内へ侵入した塵埃（コンタミネーション）の真空搬送室内への流入を防止し、また、真空処理室内に残留する処理ガスやパーティクルの真空搬送室内への侵入を減少することができる。また、残留ガスやパーティクルによる真空処理装置内での汚染（クロスコンタミネーション）を抑制することができる。
特開平７−２１１７６１号公報 For this reason, when the gate valve is opened, gas flows from the vacuum transfer chamber to the load lock chamber or the processing chamber. This prevents dust (contamination) that has entered the load lock chamber from the outside when the cassette is loaded and unloaded from flowing into the vacuum transfer chamber, and allows processing gas and particles remaining in the vacuum processing chamber to enter the vacuum transfer chamber. Can be reduced. Further, contamination (cross contamination) in the vacuum processing apparatus due to residual gas and particles can be suppressed.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-211761

上記従来技術では、ロードロック室内に侵入した水分の真空搬送室内への拡散、真空処理室の残留処理ガスの真空搬送室への侵入を抑制することができる。このため、真空処理室内での汚染をある程度抑制することは可能である。しかし、この装置では、真空処理室と真空搬送室あるいは真空搬送室とロードロック室を隔離する仕切弁の開閉時に高速の気流が発生し、この高速の気流に起因して処理室内の付着物が飛散してパーティクルを発生することがある。 In the above prior art, it is possible to suppress the diffusion of moisture that has entered the load lock chamber into the vacuum transfer chamber and the penetration of the residual processing gas in the vacuum processing chamber into the vacuum transfer chamber. For this reason, it is possible to suppress contamination in the vacuum processing chamber to some extent. However, in this apparatus, a high-speed air flow is generated when the gate valve that separates the vacuum processing chamber and the vacuum transfer chamber or the vacuum transfer chamber and the load lock chamber is opened and closed, and deposits in the processing chamber are caused by the high-speed air flow. It may scatter and generate particles.

低真空領域で使用する大排気容量のターボ分子ポンプを搭載した近年の真空処理室では、処理室間の圧力差が増大し、高速の気流によるパーティクルの発生頻度は増大している。また、デバイスにおけるゲート長の狭小化に伴い、有害となるパーティクルの微細化と相俟って製品歩留りに対する影響は甚大となっている。 In recent vacuum processing chambers equipped with a turbo-molecular pump with a large exhaust capacity used in a low vacuum region, the pressure difference between the processing chambers has increased, and the frequency of generation of particles due to high-speed airflow has increased. In addition, as the gate length in the device is narrowed, the influence on the product yield is enormous with the miniaturization of harmful particles.

また、真空搬送室とロードロック室内との差圧制御は、ロードロック室内へ流れが生じる圧力制御のため、濃度拡散等により真空搬送室へ侵入した残留ハロゲンガスは、ロードロック室を介して、真空処理装置外に排出される問題がある。すなわち、大気中に排出されたハロゲンガスは、大気中の水分と反応してハロゲン化水素を生成し、大気搬送系を徐々に腐食する。またこのとき発生するパーティクル等は半導体デバイスの歩留りに影響を与える。 In addition, the differential pressure control between the vacuum transfer chamber and the load lock chamber is a pressure control that causes a flow into the load lock chamber, so residual halogen gas that has entered the vacuum transfer chamber due to concentration diffusion or the like passes through the load lock chamber, There is a problem of being discharged out of the vacuum processing apparatus. That is, the halogen gas discharged into the atmosphere reacts with moisture in the atmosphere to generate hydrogen halide, and gradually corrodes the atmospheric transport system. Further, the particles generated at this time affect the yield of the semiconductor device.

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、真空雰囲気下で試料を搬入出する際に生じる異物量を低減することのできる真空処理装置を提供する。 The present invention has been made in view of these problems, and provides a vacuum processing apparatus capable of reducing the amount of foreign matter generated when a sample is carried in and out in a vacuum atmosphere.

本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.

搬入された試料に真空処理を施す真空処理室と、室内を大気雰囲気と真空雰囲気に切り換え可能なロードロック室と、真空処理室とロードロック室間で試料を搬入出する真空搬送手段を備えた真空搬送室と、真空搬送室と真空処理室間及び真空搬送室とロードロック室間をそれぞれ隔離する仕切り弁と、真空搬送室、真空処理室及びロードロック室の圧力を検出する圧力検出手段と、前記真空搬送手段により試料を真空搬送室を介してロードロック室と真空処理室間で移動させる制御手段と、流量制御手段及びガス供給時に解放するガス導入バルブをこの順に、該ガス導入バルブ解放時における突入流量を低減するための狭小配管を介して接続し、前記真空搬送室、真空処理室及びロードロック室の内の少なくとも１つの室にガスを供給するガス供給ラインと、真空搬送室、真空処理室及びロードロック室の内の少なくとも１つの室と真空ポンプを接続するメインライン及びメインラインよりもコンダクタンスの小さいバイパスライン、並びに前記真空ポンプによるガス排出中にガス排出ラインを前記バイパスラインからメインラインに切り換えるバルブを備え、前記制御手段は、試料を真空搬送室と真空処理室間あるいは真空搬送室とロードロック室間を仕切る仕切り弁を通して移動させる際、仕切り弁の解放前に、移動させる前および後の室の内圧を分子流領域近傍の粘性領域との中間領域に調整する。

A vacuum processing chamber for subjecting the loaded sample to vacuum processing, a load lock chamber that can be switched between an air atmosphere and a vacuum atmosphere, and a vacuum transfer means for loading and unloading the sample between the vacuum processing chamber and the load lock chamber A vacuum transfer chamber, a partition valve that isolates the vacuum transfer chamber and the vacuum processing chamber and between the vacuum transfer chamber and the load lock chamber, and a pressure detection means for detecting the pressure of the vacuum transfer chamber, the vacuum processing chamber, and the load lock chamber, The control means for moving the sample between the load lock chamber and the vacuum processing chamber via the vacuum transfer chamber by the vacuum transfer means, the flow rate control means, and the gas introduction valve that is released when the gas is supplied are released in this order. The gas is supplied to at least one of the vacuum transfer chamber, the vacuum processing chamber, and the load lock chamber through a narrow pipe for reducing the inrush flow rate at the time. A gas supply line, a main line connecting at least one of a vacuum transfer chamber, a vacuum processing chamber, and a load lock chamber to a vacuum pump, a bypass line having a smaller conductance than the main line, and gas being discharged by the vacuum pump Provided with a valve for switching the gas discharge line from the bypass line to the main line, and the control means moves the sample through a partition valve that partitions between the vacuum transfer chamber and the vacuum processing chamber or between the vacuum transfer chamber and the load lock chamber. Before releasing the gate valve, the internal pressure of the chamber before and after the movement is adjusted to an intermediate region with the viscous region in the vicinity of the molecular flow region.

本発明は、以上の構成を備えるため、真空雰囲気下で試料を搬入・搬出する際に生じる異物量を低減することができる。 Since the present invention has the above-described configuration, it is possible to reduce the amount of foreign matter generated when a sample is carried in / out in a vacuum atmosphere.

以下、最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、マルチチャンバ方式の真空処理装置を説明する図である。図に示すように、真空処理装置は、試料２７を真空処理する真空処理室１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）、真空処理室１に試料を搬入出可能な真空搬送手段３を配設した真空搬送室２、真空処理室１へ試料を搬入出するため大気雰囲気あるいは真空雰囲気に切替え可能なロードロック室５１ａ、５２ｂ、および試料２７を収納するカセツト５６ａ〜５６ｃを載置するカセット載置部５７、並びにロードロック室５１ａ、５１ｂとカセット載置部５７間で試料を搬入出するための大気ロボット５３を備える。なお、図では真空搬送手段３及び大気ロボット５３は１本のハンドリングアームを備えているが、２本以上とすることは可能であり、この場合はスループットを向上することができる。 Hereinafter, the best embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a multi-chamber vacuum processing apparatus. As shown in the figure, the vacuum processing apparatus is provided with a vacuum processing chamber 1 (1a, 1b, 1c, 1d) for vacuum processing the sample 27, and a vacuum transfer means 3 capable of carrying the sample in and out of the vacuum processing chamber 1. Cassette loading unit for loading load lock chambers 51a and 52b that can be switched to the atmospheric or vacuum atmosphere for loading and unloading the sample into and from the vacuum transfer chamber 2 and vacuum processing chamber 1, and cassettes 56a to 56c for storing the sample 27. 57, and an atmospheric robot 53 for loading and unloading the sample between the load lock chambers 51a and 51b and the cassette mounting portion 57. In the figure, the vacuum transfer means 3 and the atmospheric robot 53 are provided with one handling arm, but it is possible to use two or more, and in this case, throughput can be improved.

図２は、真空処理装置の配管系統を説明する図である。図１，２に示すように、真空処理室１は、仕切弁４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）を介して真空搬送室２と連通可能に連結され、真空処理室１内は仕切弁４により密閉可能となっている。プロセスガス１８は、開閉バルブ１７、ＭＦＣ(Mass Flow Controller)等からなる流量制御手段２４、及びプロセスガス導入元バルブ１９からなるプロセスガス供給ライン２６を介して導入され、真空処理室１内部に供給される。 FIG. 2 is a diagram illustrating a piping system of the vacuum processing apparatus. As shown in FIGS. 1 and 2, the vacuum processing chamber 1 is connected to the vacuum transfer chamber 2 through a gate valve 4 (4 a, 4 b, 4 c, 4 d) so that the vacuum processing chamber 1 can communicate with the gate valve 4. Can be sealed. The process gas 18 is introduced through a process gas supply line 26 including a flow control means 24 including an open / close valve 17, an MFC (Mass Flow Controller), and a process gas introduction source valve 19, and is supplied into the vacuum processing chamber 1. Is done.

真空処理室１の底部には、圧力調整するための開度調整可能なメインバルブ６、高真空状態に維持するターボ分子ポンプ７、中真空から高真空排気に切替えるための主排気用バルブ８を備え、真空ポンプ１１により排気配管２０を介して真空排気される。真空処理室１とメインライン用バルブ１０の間には、ピラニーゲージ、バラトロン、電離真空計等からなる圧力センサ２３を備え、真空処理室１内部の圧力を検出する。また、前記圧力センサ２３からの検出信号をもとに、真空処理室１内部の圧力をを所定圧力にフィードバック制御している。また、真空処理室１の内部には試料２７を設置する試料台（図省略）を備える。真空処理室内に導入するプロセスガスの流量制御、あるいは真空処理室１内の圧力調整を行った後、前記試料に対してエッチング処理、ＣＶＤ処理、スパッタ処理等の所定の真空処理を施す。 At the bottom of the vacuum processing chamber 1, there are a main valve 6 with adjustable opening for pressure adjustment, a turbo molecular pump 7 for maintaining a high vacuum state, and a main exhaust valve 8 for switching from medium vacuum to high vacuum exhaust. And evacuated by the vacuum pump 11 through the exhaust pipe 20. Between the vacuum processing chamber 1 and the main line valve 10, a pressure sensor 23 composed of a Pirani gauge, a Baratron, an ionization vacuum gauge or the like is provided to detect the pressure inside the vacuum processing chamber 1. Further, based on the detection signal from the pressure sensor 23, the pressure inside the vacuum processing chamber 1 is feedback controlled to a predetermined pressure. In addition, a sample stage (not shown) on which the sample 27 is installed is provided inside the vacuum processing chamber 1. After controlling the flow rate of the process gas introduced into the vacuum processing chamber or adjusting the pressure in the vacuum processing chamber 1, the sample is subjected to predetermined vacuum processing such as etching processing, CVD processing, and sputtering processing.

また、真空処理室１には、真空処理室を大気雰囲気から真空雰囲気に切替えるための、配管（１〜３インチ径）からなるコンダクタンスの大きなメインライン２１および排気速度を抑え真空処理室１内の沈着物の巻上げを防止するためのコンダクタンスの小さい配管（１／４〜１／２インチ径）からなるバイパスライン２２からなる真空配管系（真空引きライン）が配設されている。これら真空引きラインの切替えは、メインライン２１およびバイパスライン２２にそれぞれ介挿したメインライン用バルブ１０及びバイパスライン用バルブ９により行う。なお、試料搬入出の際には、仕切弁４の開放前に真空処理室１内部を分子流領域近傍の（粘性領域との）中間領域（５〜３０Ｐａ）に圧力制御する。ここで「分子流領域」は、平均自由行程よりも小さい領域を考える場合、あるいは減圧することによって、考えている装置に対して平均自由行程が長くなってしまう場合などの「分子衝突が不十分な領域」すなわち、圧力が低く、気体分子とパイプ内壁との衝突だけが支配的である場合の流れの領域であり、「粘性領域」と区別して表す語である。 Further, the vacuum processing chamber 1 includes a main line 21 having a large conductance composed of piping (1 to 3 inches diameter) for switching the vacuum processing chamber from an atmospheric atmosphere to a vacuum atmosphere, and an exhaust speed within the vacuum processing chamber 1. A vacuum piping system (evacuation line) including a bypass line 22 including a pipe (1/4 to 1/2 inch diameter) having a small conductance for preventing the deposit from being wound up is provided. These evacuation lines are switched by the main line valve 10 and the bypass line valve 9 inserted in the main line 21 and the bypass line 22, respectively. When the sample is loaded and unloaded, the pressure inside the vacuum processing chamber 1 is controlled to an intermediate region (5-30 Pa) in the vicinity of the molecular flow region (with respect to the viscous region) before the gate valve 4 is opened. Here, the “molecular flow region” refers to “insufficient molecular collisions when considering a region smaller than the mean free path or when the mean free path becomes longer than the device under consideration by reducing the pressure. This is a region of flow when the pressure is low and only the collision between gas molecules and the inner wall of the pipe is dominant, and is a term distinguished from the “viscous region”.

真空処理室１には、真空処理室１内雰囲気のパージし、また均圧化処理するためのパージライン２８が配設されている。パージライン２８は、パージガス導入バルブ２９、狭小配管３２、ＭＦＣ等からなる流量制御手段３０、開閉バルブ３１を備える。なお、パージガスとしては、Ｎ₂、Ａｒ、Ｈｅ等の不活性ガスが用いられる。 The vacuum processing chamber 1 is provided with a purge line 28 for purging the atmosphere in the vacuum processing chamber 1 and performing pressure equalization processing. The purge line 28 includes a purge gas introduction valve 29, a narrow pipe 32, a flow rate control means 30 including an MFC, and an opening / closing valve 31. As the purge gas, N _2, Ar, inert gas such as He is used.

真空処理室１とメインライン用バルブ１０の間には、大気圧センサ６５が配設される。真空処理室１内部をメンテナンスする際には、メインライン用バルブ１０、バイパスライン用バルブ９、及びメインバルブ６を閉鎖した後、前記パージライン２８より不活性ガスを供給して大気状態に開放する。大気圧は大気圧センサ６５により検出し、大気圧が検出された後、パージガスの供給を停止する。 An atmospheric pressure sensor 65 is disposed between the vacuum processing chamber 1 and the main line valve 10. When maintaining the inside of the vacuum processing chamber 1, the main line valve 10, the bypass line valve 9 and the main valve 6 are closed, and then an inert gas is supplied from the purge line 28 to release it to the atmospheric state. . The atmospheric pressure is detected by the atmospheric pressure sensor 65, and after the atmospheric pressure is detected, the supply of the purge gas is stopped.

図３は、前記パージライン２８の詳細を説明する図である。パージガス導入バルブ２９と流量制御手段３０に介挿した狭小配管３２は、長さ５〜３００ｍｍ程度の短い配管であり、配管内の容量を低減するため、該配管の内径は０．５〜３ｍｍ程度に形成されている。配管内の容量を低減することにより、安価な構造でパージガス導入バルブ２９解放時の突入流量を低減し、高速の気流を抑制抑制することができる。 FIG. 3 is a diagram for explaining the details of the purge line 28. The narrow pipe 32 inserted in the purge gas introduction valve 29 and the flow rate control means 30 is a short pipe having a length of about 5 to 300 mm, and the inner diameter of the pipe is about 0.5 to 3 mm in order to reduce the capacity in the pipe. Is formed. By reducing the capacity in the piping, the rush flow rate when the purge gas introduction valve 29 is released can be reduced with an inexpensive structure, and high-speed airflow can be suppressed and suppressed.

狭小配管３２の配管長は短いほど突入流量を低減し、高速の気流を抑制できるが、製造過程での組立が困難となり、処理装置間の機差を生じ易い。このため、好ましくは配管長を１０〜２００ｍｍで構成することが望ましい。また、狭小配管３２の内径は、小さいほど突入流量を低減し、高速の気流を抑制できるが、コンダクタンスの低下により、供給できるパージガス流量が制限されため、処理時間の増加により生産性が低下する。このため、好ましくは１〜２．５ｍｍの配管径とすることが好ましい。なお、狭小配管３２内の容量は、配管長と配管内部の径によって決まるため、使用実態に合わせ、前述の適正範囲から高速の気流を抑制し機差を生じない最適な配管長と配管内径を決定することが望ましい。 As the pipe length of the narrow pipe 32 is shorter, the inrush flow rate can be reduced and high-speed airflow can be suppressed. However, assembly in the manufacturing process becomes difficult, and machine differences between the processing apparatuses tend to occur. For this reason, it is desirable that the pipe length is preferably 10 to 200 mm. Further, the smaller the inner diameter of the narrow pipe 32 is, the smaller the inrush flow rate can be and the high-speed air flow can be suppressed. However, because the flow rate of purge gas that can be supplied is limited due to the decrease in conductance, the productivity decreases due to the increase in processing time. For this reason, it is preferable to set it as the pipe diameter of 1-2.5 mm preferably. In addition, since the capacity in the narrow pipe 32 is determined by the pipe length and the pipe inner diameter, the optimum pipe length and pipe inner diameter that suppresses high-speed air flow from the above-mentioned appropriate range and does not cause machine differences are selected according to the actual usage. It is desirable to decide.

真空処理室１内へパージガスを導入する際には、図示しない真空処理装置の制御部から信号ケーブル５８を介して、流量制御手段３０に全閉信号が送信される。流量制御手段３０は前記全閉信号を受け、流量制御手段３０に埋設された開度調整可能な流量調整弁（図省略）を閉鎖する。 When the purge gas is introduced into the vacuum processing chamber 1, a fully closed signal is transmitted to the flow rate control means 30 through the signal cable 58 from a control unit of a vacuum processing apparatus (not shown). The flow rate control means 30 receives the fully closed signal and closes the flow rate adjustment valve (not shown) embedded in the flow rate control means 30 and capable of adjusting the opening.

流量調整弁を閉鎖した後、開閉バルブ３１とパージガス導入バルブ２９を順次開放し、前記制御部に設定された供給流量と供給方法に基づき、段階的に流量制御電圧をステップアップしながら供給流量を漸増して所定の流量に制御する。このように流量制御手段３０を一旦全閉にすることにより、開閉バルブ３１とパージガス導入バルブ２９の開放直後のパージガスの突入を防止し、真空処理室１内の堆積物の飛散を低減し、パーティクルの付着を抑制することができる。また、パージガスの供給流量をステップアップ（漸増）するため、真空処理室１内部の乱流やオーバーシュートの発生を抑制し、パーティクルと調圧処理時間を低減することが可能となる。 After closing the flow rate adjustment valve, the on-off valve 31 and the purge gas introduction valve 29 are opened sequentially, and the supply flow rate is increased while stepping up the flow rate control voltage based on the supply flow rate and supply method set in the control unit. It is gradually increased and controlled to a predetermined flow rate. Thus, once the flow rate control means 30 is fully closed, the purge gas is prevented from entering immediately after the opening / closing valve 31 and the purge gas introduction valve 29 are opened, and the scattering of deposits in the vacuum processing chamber 1 is reduced. Can be suppressed. Further, since the supply flow rate of the purge gas is stepped up (gradual increase), it is possible to suppress the occurrence of turbulent flow and overshoot inside the vacuum processing chamber 1 and to reduce the particle and pressure adjustment processing time.

なお、この例では配管径および配管長の小さい狭小配管３２について説明したが、流量調整手段３０とパージガス導入バルブ２９を一体化することにより高速の気流を抑制することが可能である。この場合は配管内容量を極めて小さくできるため、高速の気流の抑制には顕著な効果を得ることができる。また、集積タイプとすることでさらに配管内容量を低減することが可能である。 In this example, the narrow pipe 32 having a small pipe diameter and pipe length has been described. However, by integrating the flow rate adjusting means 30 and the purge gas introduction valve 29, high-speed air flow can be suppressed. In this case, since the capacity of the pipe can be extremely small, a remarkable effect can be obtained in suppressing high-speed airflow. In addition, it is possible to further reduce the pipe internal capacity by adopting the integrated type.

また、配管内部のパージガスや不活性ガスの供給圧力を低圧化することによっても、高速の気流を抑制することが可能であり、パーティクルを低減することができる。パージガスや不活性ガスの供給圧力は、低いほど高速の気流の抑制には効果的であるが、流量制御手段３０の安定性が劣化する為、好ましくはゲージ圧にて４０〜５０ｋＰａの供給圧力が好ましい。 In addition, by reducing the supply pressure of the purge gas and the inert gas inside the pipe, high-speed airflow can be suppressed and particles can be reduced. The lower the supply pressure of the purge gas or the inert gas, the more effective the suppression of the high-speed air flow. However, since the stability of the flow rate control means 30 deteriorates, the supply pressure of 40 to 50 kPa is preferably used as the gauge pressure. preferable.

なお、真空搬送室２は、真空処理室１及びロードロック室５１ａ、５１ｂと連通可能に連結され、仕切弁４ａ〜４ｄと仕切弁５ａ、５ｂを密閉することにより真空搬送室２内部の雰囲気が維持される。真空搬送室２の中央部分には、真空搬送手段３が配置され、該手段により周壁に配設された真空処理室１及びロードロック室５１ａ、５１ｂに試料を搬入出する。 The vacuum transfer chamber 2 is connected so as to be able to communicate with the vacuum processing chamber 1 and the load lock chambers 51a and 51b, and the atmosphere inside the vacuum transfer chamber 2 is sealed by sealing the gate valves 4a to 4d and the gate valves 5a and 5b. Maintained. A vacuum transfer means 3 is arranged at the center of the vacuum transfer chamber 2, and a sample is carried into and out of the vacuum processing chamber 1 and the load lock chambers 51a and 51b arranged on the peripheral wall by the means.

図２に示すように、真空搬送室２の底部には、真空搬送室２内の沈着物の巻上げを抑制しながら真空排気するための、コンダクタンスの小さいバイパスライン３３（配管径１／４〜１インチ径）と、高真空を維持するためのメインライン３４（配管径１〜３インチ径）からなる真空排気系が配設されている。真空排気ラインの切替えは、メインライン３４およびバイパスライン３３に介挿したメインライン用バルブ１５およびバイパスライン用バルブ１４により行うことができる。メインライン用バルブ１５の下方には、自動圧力制御器（ＡＰＣ）６６を介挿し、真空搬送室２内を所定の圧力に制御する。メインライン３４とバイパスライン３３は下流で合流され、ここにドライポンプやメカニカルブースターポンプ、あるいは排気手段とターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）組合せからなる真空ポンプ１６が接続される。 As shown in FIG. 2, at the bottom of the vacuum transfer chamber 2, a bypass line 33 (pipe diameter 1/4 to 1 having a small conductance) for evacuating while suppressing the winding of deposits in the vacuum transfer chamber 2 is suppressed. Inch diameter) and a main exhaust line 34 (piping diameter of 1 to 3 inches) for maintaining a high vacuum are disposed. The evacuation line can be switched by the main line valve 15 and the bypass line valve 14 inserted in the main line 34 and the bypass line 33. An automatic pressure controller (APC) 66 is inserted below the main line valve 15 to control the inside of the vacuum transfer chamber 2 to a predetermined pressure. The main line 34 and the bypass line 33 are joined downstream, and a dry pump, a mechanical booster pump, or a vacuum pump 16 composed of a combination of an exhaust means and a turbo molecular pump (TMP) is connected thereto.

真空搬送室２とメインライン用バルブ１５の間には、同様に、例えばピラニーゲージ、バラトロン、電離真空計などの圧力センサ３５が配設され、真空搬送室２内の圧力を検出可能となっている。試料搬入出の際には、仕切弁４または仕切弁５の開放前に真空搬送室２内部を、分子流領域近傍の中間領域（５〜３０Ｐａ）に圧力制御する。なお、制御する圧力が低いほど、仕切弁４開放時の気流の発生は抑制できるが、遮蔽する不活性ガスの分子が減少するため、真空処理室１からの残留ハロゲンガスの遮蔽効果が低下する。 Similarly, a pressure sensor 35 such as a Pirani gauge, a Baratron, or an ionization vacuum gauge is disposed between the vacuum transfer chamber 2 and the main line valve 15 so that the pressure in the vacuum transfer chamber 2 can be detected. Yes. When the sample is loaded and unloaded, the pressure inside the vacuum transfer chamber 2 is controlled to an intermediate region (5 to 30 Pa) near the molecular flow region before the gate valve 4 or the gate valve 5 is opened. Note that the lower the pressure to be controlled, the more the generation of airflow when the gate valve 4 is opened can be suppressed, but the shielding effect of the residual halogen gas from the vacuum processing chamber 1 is reduced because the molecules of the inert gas to be shielded are reduced. .

真空搬送室２には、不活性ガスを導入するための不活性ガス供給ラインが、不活性ガス供給バルブ３７、狭小配管３８、流量調整手段３６および開閉バルブ１２を介して接続されている。不活性供給ラインの構成及び不活性ガスの供給方法は、前述のパージライン２８の場合と同様である。真空搬送室２内の圧力は、真空処理の間、常時５〜３０Ｐａの一定圧力に維持される。常時不活性ガスを供給して圧力を維持することにより、排気系からの濃度拡散を防止し、清浄な真空雰囲気を維持すると共に、調圧時間による生産性の低下を防止することができる。また、試料２７の処理毎に調圧することも可能であり、不活性ガスの消費量を抑え、ランニングコストを低減することができる。 An inert gas supply line for introducing an inert gas is connected to the vacuum transfer chamber 2 via an inert gas supply valve 37, a narrow pipe 38, a flow rate adjusting means 36, and an opening / closing valve 12. The configuration of the inert supply line and the inert gas supply method are the same as those in the purge line 28 described above. The pressure in the vacuum transfer chamber 2 is always maintained at a constant pressure of 5 to 30 Pa during the vacuum processing. By constantly supplying an inert gas and maintaining the pressure, concentration diffusion from the exhaust system can be prevented, a clean vacuum atmosphere can be maintained, and a decrease in productivity due to the pressure adjustment time can be prevented. It is also possible to adjust the pressure for each treatment of the sample 27, so that the consumption of inert gas can be suppressed and the running cost can be reduced.

なお、真空処理装置の制御部では、試料２７の処理日時を管理しており、最後の真空処理より所定時間が経過すると、自動的に不活性ガスの供給を停止し、不活性ガスの消費量を低減可能となっている。また、カセット載置部５７に、新たな試料２７が認識された場合は真空搬送室２内の調圧が自動的に再開されるように構成されている。 The control unit of the vacuum processing apparatus manages the processing date and time of the sample 27. When a predetermined time has elapsed since the last vacuum processing, the supply of the inert gas is automatically stopped and the consumption amount of the inert gas. Can be reduced. Further, when a new sample 27 is recognized in the cassette mounting portion 57, the pressure adjustment in the vacuum transfer chamber 2 is automatically resumed.

真空搬送室２とメインライン用バルブ１５の間には、大気圧センサ６４が配設され、真空搬送室２内部をメンテナンスする際には、メインライン用バルブ１５とバイパスライン用バルブ１４を閉鎖した後、前記不活性ガス供給ライン１３より不活性ガスを供給し、大気雰囲気に開放する。大気圧は大気圧センサ６４により検出し、大気圧が検出された後、パージガスの供給を停止する。 An atmospheric pressure sensor 64 is disposed between the vacuum transfer chamber 2 and the main line valve 15, and when maintaining the inside of the vacuum transfer chamber 2, the main line valve 15 and the bypass line valve 14 are closed. Thereafter, an inert gas is supplied from the inert gas supply line 13 and is opened to the atmosphere. The atmospheric pressure is detected by the atmospheric pressure sensor 64, and the supply of the purge gas is stopped after the atmospheric pressure is detected.

ロードロック室５１ａ、５１ｂは、試料２７を搬出入するに必要な小容量の容器として構成され、真空雰囲気及び大気雰囲気状態に切替えるに要する時間を短縮できる構成となっている。ロードロック室５１ａ、５１ｂ内は、仕切弁２５ａあるいは２５ｂと仕切弁５ａあるいは５ｂにより密閉され、ロードロック室５１ａ、５１ｂ内部の雰囲気を維持可能となっている。ロードロック室５１ａ、５１ｂの底部には、試料２７を載置するための、ステージ（図省略）が内設されている。 The load lock chambers 51a and 51b are configured as small-capacity containers necessary for loading and unloading the sample 27, and are configured to shorten the time required for switching to a vacuum atmosphere and an atmospheric state. The interiors of the load lock chambers 51a and 51b are sealed by the gate valves 25a and 25b and the gate valves 5a and 5b, so that the atmosphere inside the load lock chambers 51a and 51b can be maintained. A stage (not shown) for placing the sample 27 is provided at the bottom of the load lock chambers 51a and 51b.

ロードロック室５１ａ、５１ｂの底部には、容器内部を真空雰囲気にするため、バイパスライン３９およびメインライン４２からなる真空排気系が配設されている。バイパスライン３９およびメインライン４２からなる排気系は、メインライン用バルブ４１およびバイパスライン用バルブ４０により切替え可能である。メインライン用バルブ４１の下方には、圧力調整するための開度調整可能な自動圧力制御器（ＡＰＣ）６７が介挿され、ロードロック室５１ａ、５１ｂ内を所定の圧力に制御可能となっている。メインライン４２とバイパスライン３９は下流で合流され、ドライポンプやメカニカルブースターポンプ、あるいは排気手段とターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）を組合からなる真空ポンプ４５に接続されている。 An evacuation system including a bypass line 39 and a main line 42 is disposed at the bottom of the load lock chambers 51a and 51b in order to create a vacuum atmosphere inside the container. The exhaust system composed of the bypass line 39 and the main line 42 can be switched by the main line valve 41 and the bypass line valve 40. Below the main line valve 41, an automatic pressure controller (APC) 67 capable of adjusting the opening for pressure adjustment is inserted, and the inside of the load lock chambers 51a and 51b can be controlled to a predetermined pressure. Yes. The main line 42 and the bypass line 39 are joined downstream, and are connected to a dry pump, a mechanical booster pump, or a vacuum pump 45 comprising a combination of an exhaust means and a turbo molecular pump (TMP).

ロードロック室５１ａ、５１ｂとメインライン用バルブ４１の間には、例えばピラニーゲージ、バラトロン、電離真空計などの圧力センサ４３が配設され、ロードロック室５１ａ、５１ｂ内の圧力を検出可能となっている。試料の搬入出の際には、仕切弁５ａ、或いは５ｂの開放前にロードロック室５１ａあるいは５１ｂ内部を、分子流領域近傍の中間領域の圧力（５〜３０Ｐａ）に圧力制御する。なお、制御する圧力が低いほど、仕切弁５ａあるいは５ｂ開放時の気流の発生は抑制できるが、遮蔽するパージガスの分子が減少するため、真空搬送室２より流出する残留ハロゲンガスの遮蔽効果が低下する。 Between the load lock chambers 51a and 51b and the main line valve 41, for example, a pressure sensor 43 such as a Pirani gauge, a baratron, or an ionization vacuum gauge is disposed, and the pressure in the load lock chambers 51a and 51b can be detected. ing. When the sample is carried in and out, the pressure inside the load lock chamber 51a or 51b is controlled to the pressure in the intermediate region near the molecular flow region (5 to 30 Pa) before the gate valve 5a or 5b is opened. Note that the lower the pressure to be controlled, the more the generation of airflow when the gate valve 5a or 5b is opened can be suppressed, but the shielding effect of residual halogen gas flowing out from the vacuum transfer chamber 2 is reduced because the number of purge gas molecules to be shielded decreases. To do.

また、ロードロック室５１ａ、５１ｂには、容器内部を大気雰囲気に切替えるための不活性ガス供給ライン４９が接続される。ガス供給ライン４９は、不活性ガス供給バルブ４６、狭小配管５０、ＭＦＣからなる流量調整手段４７および開閉バルブ４８を備える。なお、不活性供給ライン４９の構成及び不活性ガスの供給方法は、前述のパージライン２８と同様である。 In addition, an inert gas supply line 49 for switching the inside of the container to an atmospheric atmosphere is connected to the load lock chambers 51a and 51b. The gas supply line 49 includes an inert gas supply valve 46, a narrow pipe 50, a flow rate adjusting means 47 including an MFC, and an opening / closing valve 48. The configuration of the inert supply line 49 and the inert gas supply method are the same as those of the purge line 28 described above.

図１に示す大気ローダ部５５は水平、高さおよび回転方向に駆動可能な大気ロボット５３と試料２７の位置合せを実施するウェハアライメント部５４により構成される。また、カセット載置部５７には、試料２７を収納した複数のカセット５６ａ〜５６ｃが設置される。カセット５６ａ〜５６ｃに収納された試料２７の位置情報は、カセット５６ａ〜５６ｃの両側面に配設された光学的センサ（図省略）により検出され、図示しない真空処理装置内部の制御部に記録される。試料２７は、記録された位置情報に基づき、大気ロボット５３によりカセット５６ａ〜５６ｃから搬出され、真空処理室１にて真空処理の後、同じカセット５６ａ〜５６ｃの同じ棚段に回収される。 The atmospheric loader unit 55 shown in FIG. 1 includes an atmospheric robot 53 that can be driven in the horizontal, height, and rotational directions and a wafer alignment unit 54 that aligns the sample 27. In addition, a plurality of cassettes 56 a to 56 c that store the sample 27 are installed in the cassette mounting portion 57. The position information of the sample 27 stored in the cassettes 56a to 56c is detected by optical sensors (not shown) disposed on both side surfaces of the cassettes 56a to 56c, and is recorded in a control unit inside the vacuum processing apparatus (not shown). The The sample 27 is unloaded from the cassettes 56a to 56c by the atmospheric robot 53 based on the recorded position information, and is collected in the same shelf of the same cassettes 56a to 56c after vacuum processing in the vacuum processing chamber 1.

次に、真空処理装置の例として、エッチング処理装置用いた場合における処理例を説明する。真空処理室１ａ〜１ｄは同様な内部構造であるため、真空処理室１ａを用いた例について説明する。 Next, as an example of the vacuum processing apparatus, a processing example in the case of using an etching processing apparatus will be described. Since the vacuum processing chambers 1a to 1d have the same internal structure, an example using the vacuum processing chamber 1a will be described.

試料２７は、カセット５６ａ〜５６ｃから大気ロボット５３により搬出され、ウェハアライメント部５４へ搬送される。ウェハアライメント部５４で位置補正された試料２７は、仕切弁２５ａ開放の後、大気ロボット５３によりロードロック室５１ａ内のステージ上に設置される。仕切弁２５ａを閉鎖した後、バイパスライン用バルブ４０を開き、ロードロック室５１ａ内をバイパスライン３９を介して大気圧雰囲気から真空雰囲気に低速で排気する。ロードロック室５１ａ内の圧力が、所定圧力に達したことを圧力センサ４３により検出したとき、バイパスライン用バルブ４０からメインライン用バルブ４１に切替え、メインライン４２を介して到達可能な圧力（到達圧力）まで真空排気する。
ロードロック室５１ａ内が到達圧力に達した後、信号ケーブル（図省略）を介して不活性ガス供給ライン４９の流量調整手段４７に全閉信号が送信され、流量調整手段４７に内設された流量調整弁（図省略）が閉鎖される。次いで、開閉バルブ４８、不活性ガス供給バルブ４６を順次開放し、前述の不活性ガス供給方法に従いＮ₂ガスの供給量を漸増しながら、圧力センサ４３の信号をもとに、ロードロック室５１ａ内圧力を分子流領域近傍の中間領域における所定圧力に制御する。 The sample 27 is unloaded from the cassettes 56 a to 56 c by the atmospheric robot 53 and is transferred to the wafer alignment unit 54. The sample 27 whose position has been corrected by the wafer alignment unit 54 is placed on the stage in the load lock chamber 51a by the atmospheric robot 53 after the gate valve 25a is opened. After closing the gate valve 25a, the bypass line valve 40 is opened, and the inside of the load lock chamber 51a is exhausted from the atmospheric pressure atmosphere to the vacuum atmosphere through the bypass line 39 at a low speed. When the pressure sensor 43 detects that the pressure in the load lock chamber 51a has reached a predetermined pressure, the pressure is switched from the bypass line valve 40 to the main line valve 41 and reached via the main line 42 (reachable). Evacuate to pressure).
After the inside of the load lock chamber 51a reaches the ultimate pressure, a fully closed signal is transmitted to the flow rate adjusting means 47 of the inert gas supply line 49 via the signal cable (not shown) and installed in the flow rate adjusting means 47. The flow regulating valve (not shown) is closed. Then, the opening and closing valve 48, sequentially opens the inert gas supply valve 46, while increasing the supply amount of N ₂ gas in accordance with the inert gas supply method described above, based on the signal of the pressure sensor 43, the load lock chamber 51a The internal pressure is controlled to a predetermined pressure in an intermediate region near the molecular flow region.

ロードロック室５１ａ内圧力を分子流領域近傍の中間領域に圧力制御することにより、高速の気流の発生を抑え、仕切弁５ａに付着した付着物の飛散を防止することができる。また、狭小配管５０によりＮ_２ガス供給量を漸増することにより、不活性供給バルブ４６開放時の高速の気流の発生を防止し、パーティクルの付着を抑止することができる。この例では、真空搬送室２の圧力は中間領域の１０Ｐａ（７５ｍTorr）に制御し、ロードロック室５１ａの圧力を９.５Ｐａ（７１ｍTorr）、すなわち０.５Ｐａの微小差圧をもつように圧力制御する。 By controlling the pressure in the load lock chamber 51a to an intermediate region in the vicinity of the molecular flow region, it is possible to suppress the generation of high-speed air flow and to prevent the deposits adhering to the gate valve 5a from scattering. Further, by gradually increasing the N ₂ gas supply amount by the narrow pipe 50, it is possible to prevent the generation of a high-speed air flow when the inert supply valve 46 is opened, and to suppress the adhesion of particles. In this example, the pressure in the vacuum transfer chamber 2 is controlled to 10 Pa (75 mTorr) in the intermediate region, and the pressure in the load lock chamber 51 a is controlled to be 9.5 Pa (71 mTorr), that is, a minute differential pressure of 0.5 Pa. To do.

圧力センサ４３と圧力センサ３５からの信号を、図示しない真空処理装置の制御部で処理し、所定圧力差（０.３〜２.０Ｐａ）であることを検出後、仕切弁５ａを開放し、試料２７をロードロック室５１ａから真空搬送室２へ搬送する。このため、ロードロック室内５１ａに流入した大気中の水分は、真空搬送室２から不活性ガス分子との衝突によって遮断され、真空搬送室２への拡散を防止することができる。 The signals from the pressure sensor 43 and the pressure sensor 35 are processed by a control unit of a vacuum processing device (not shown), and after detecting that the pressure difference is a predetermined pressure (0.3 to 2.0 Pa), the gate valve 5a is opened. The sample 27 is transferred from the load lock chamber 51a to the vacuum transfer chamber 2. For this reason, moisture in the air that has flowed into the load lock chamber 51a is blocked by collision with the inert gas molecules from the vacuum transfer chamber 2, and can be prevented from diffusing into the vacuum transfer chamber 2.

ロードロック室５１ａ内の試料２７は、ステージの昇降と真空搬送手段３により搬送アーム上に設置される。試料２７が、真空搬送手段３により真空搬送室２内に搬入したことを光学的センサ（図省略）により検出した後、仕切弁５ａを閉鎖し、真空搬送室２内を密閉する。ロードロック室５１ａ内は、不活性ガス供給ライン４９よりＮ_２ガスが供給され大気状態に開放された後、次の試料２７の搬入に備え、前記大気状態で保持される。 The sample 27 in the load lock chamber 51a is placed on the transfer arm by raising and lowering the stage and the vacuum transfer means 3. After detecting that the sample 27 is carried into the vacuum transfer chamber 2 by the vacuum transfer means 3 by an optical sensor (not shown), the gate valve 5a is closed and the inside of the vacuum transfer chamber 2 is sealed. The inside of the load lock chamber 51a is supplied with an N ₂ gas from an inert gas supply line 49 and opened to the atmospheric state, and then is maintained in the atmospheric state in preparation for the next sample 27 being carried in.

仕切弁５ａを閉鎖した後、真空処理室１ａ内のメインバルブ６を閉鎖する。パージライン２８の流量調整手段３０に信号ケーブル（図省略）を介して全閉信号が送信され、流量調整手段３０に内設された流量調整弁（図省略）が閉鎖される。開閉バルブ３１、パージガス導入バルブ２９を順次開放し、前述のパージガス供給方法に従い、供給量を漸増しながら、真空処理室１ａ内にＡｒガスを供給する。圧力センサ２３により真空処理室１ａ内の圧力を検出しながら、所定圧力に達した時点で、パージガス導入バルブ２９と開閉バルブ３１を順次閉鎖し、パージガスの供給を停止する。 After closing the gate valve 5a, the main valve 6 in the vacuum processing chamber 1a is closed. A fully closed signal is transmitted to the flow rate adjusting means 30 of the purge line 28 via a signal cable (not shown), and the flow rate adjusting valve (not shown) provided in the flow rate adjusting means 30 is closed. The opening / closing valve 31 and the purge gas introduction valve 29 are sequentially opened, and Ar gas is supplied into the vacuum processing chamber 1a while gradually increasing the supply amount according to the above-described purge gas supply method. While detecting the pressure in the vacuum processing chamber 1a by the pressure sensor 23, when the predetermined pressure is reached, the purge gas introduction valve 29 and the opening / closing valve 31 are sequentially closed to stop the supply of the purge gas.

圧力センサ２３及び圧力センサ３５からの信号を、図示しない真空処理装置の制御部で処理し、設定された所定圧力差（０.３〜２.０Ｐａ）であることを検出後、仕切弁４ａを開放し、試料２７を真空搬送室２から真空処理室１ａへ搬送する。狭小配管３８によりＡｒガス供給量を漸増することにより、不活性供給バルブ３６開放時の高速の気流の発生が抑制され、パーティクルの付着を抑止しながら圧力調整可能となっている。この例では、真空搬送室２の圧力を分子流近傍の中間領域における圧力１０Ｐａ（７５ｍTorr）に制御し、真空処理室１ａの圧力を９.５Ｐａ（７１ｍTorr）に、すなわち０.５Ｐａの微小差圧となるように制御される。このため、真空処理室１ａ内の残留ガスは、真空搬送室２からのパージガス分子との衝突により遮蔽され、真空搬送室２への侵入を防止することが可能となっている。 The signals from the pressure sensor 23 and the pressure sensor 35 are processed by a control unit of a vacuum processing apparatus (not shown), and after detecting that the predetermined pressure difference (0.3 to 2.0 Pa) is set, the gate valve 4a is turned on. The sample 27 is opened, and the sample 27 is transferred from the vacuum transfer chamber 2 to the vacuum processing chamber 1a. By gradually increasing the Ar gas supply amount by the narrow pipe 38, the generation of a high-speed air flow when the inert supply valve 36 is opened is suppressed, and the pressure can be adjusted while suppressing the adhesion of particles. In this example, the pressure in the vacuum transfer chamber 2 is controlled to 10 Pa (75 mTorr) in the intermediate region near the molecular flow, and the pressure in the vacuum processing chamber 1 a is set to 9.5 Pa (71 mTorr), that is, a minute differential pressure of 0.5 Pa. It is controlled to become. For this reason, the residual gas in the vacuum processing chamber 1a is shielded by collision with purge gas molecules from the vacuum transfer chamber 2, and can be prevented from entering the vacuum transfer chamber 2.

図４は、真空処理室の圧力調整の方法を説明する図である。真空処理室１ａ内の圧力は必ずしも精度よく前述の９.５Ｐａ（７１ｍTorr）に制御する必要はなく、予め排気特性から得られた結果から、パージガスライン２８の流量（Ｑ１）および封入時間（Ｔ１）を設定し、所定のガス量を供給することによって制御することが可能であり、この場合は均圧化処理時間を短縮しスループットを向上することができる。 FIG. 4 is a diagram illustrating a method for adjusting the pressure in the vacuum processing chamber. The pressure in the vacuum processing chamber 1a does not necessarily need to be accurately controlled to the aforementioned 9.5 Pa (71 mTorr), and the flow rate (Q1) of the purge gas line 28 and the sealing time (T1) are obtained from the results obtained from the exhaust characteristics in advance. Can be controlled by supplying a predetermined amount of gas. In this case, the pressure equalization processing time can be shortened and the throughput can be improved.

まず、試料搬入処理シーケンスでは、初めに均圧化処理としてメインバルブ６を全閉（０％）し、パージガスライン２８の流量制御手段３０内の流量調整弁（図省略）を前記排気特性から得られた流量（Ｑ１）および封入時間（Ｔ１）に設定し、パージガスを真空処理室１ａに導入する（ステップＳ２）。 First, in the sample carry-in processing sequence, the main valve 6 is first fully closed (0%) as a pressure equalization process, and a flow rate adjustment valve (not shown) in the flow rate control means 30 of the purge gas line 28 is obtained from the exhaust characteristics. The set flow rate (Q1) and sealing time (T1) are set, and the purge gas is introduced into the vacuum processing chamber 1a (step S2).

その後、圧力センサ２３及び圧力センサ３５からの信号を、図示しない真空処理装置の制御部にて処理し、設定された所定圧力差（０.３〜２Ｐａ）であることを検出後、仕切弁４ａを開放する。なお、真空処理室１ａ内の圧力と真空搬送室２内の圧力が、真空処理装置の制御部に設定された所定差圧を満たさない場合には、真空搬送室２内の圧力を前記所定差圧を満たす圧力に制御する。 Thereafter, signals from the pressure sensor 23 and the pressure sensor 35 are processed by a control unit of a vacuum processing apparatus (not shown), and after detecting that the predetermined pressure difference (0.3 to 2 Pa) is set, the gate valve 4a Is released. In addition, when the pressure in the vacuum processing chamber 1a and the pressure in the vacuum transfer chamber 2 do not satisfy the predetermined differential pressure set in the control unit of the vacuum processing apparatus, the pressure in the vacuum transfer chamber 2 is changed to the predetermined difference. The pressure is controlled to satisfy the pressure.

搬送アーム３上に設置された試料２７は、真空搬送手段３により真空処理室１ａ内に搬入され、試料台上に設置される。真空処理室１ａ内に試料が設置されたことを、真空搬送室２内の光学的センサ（図省略）により検出した後、仕切弁４ａを閉鎖し、真空処理室１ａ内を密閉する（ステップＳ３）。 The sample 27 placed on the transport arm 3 is carried into the vacuum processing chamber 1a by the vacuum transport means 3 and placed on the sample stage. After detecting that the sample is placed in the vacuum processing chamber 1a by an optical sensor (not shown) in the vacuum transfer chamber 2, the gate valve 4a is closed to seal the vacuum processing chamber 1a (step S3). ).

試料搬入後、真空処理室１ａ内のメインバルブ６を徐々に開き、容器内部のパージガスを到達圧力まで真空排気する。プロセスガス供給ライン２６の流量調整手段２４へ信号ケーブル（図省略）を介して全閉信号を送信し、流量調整手段２４に内設された流量調整弁（図省略）を閉鎖する（ステップＳ４）。 After loading the sample, the main valve 6 in the vacuum processing chamber 1a is gradually opened, and the purge gas inside the container is evacuated to the ultimate pressure. A fully closed signal is transmitted to the flow rate adjusting means 24 of the process gas supply line 26 via a signal cable (not shown), and the flow rate adjusting valve (not shown) provided in the flow rate adjusting means 24 is closed (step S4). .

次に、エッチング処理シーケンスでは、開閉バルブ１７、プロセスガス導入元バルブ１９を順次開放し、前述のパージガス供給方法と同じ方法で、供給量を漸増しながら、真空処理室１ａ内にプロセスガスを供給する。真空処理室１ａ内の圧力を、圧力センサ２３で検出しながらメインバルブ６の開閉度を調整し、所定圧力に制御する。真空処理室１ａ内の圧力調整の後、エッチング処理が実行され（ステップＳ５）、所定のステップタイム終了後（ステップＳ６）、試料２７上には所定時間エッチング処理が施されたことになる。 Next, in the etching process sequence, the opening and closing valve 17 and the process gas introduction source valve 19 are sequentially opened, and the process gas is supplied into the vacuum processing chamber 1a while gradually increasing the supply amount by the same method as the purge gas supply method described above. To do. While the pressure sensor 23 detects the pressure in the vacuum processing chamber 1a, the degree of opening and closing of the main valve 6 is adjusted and controlled to a predetermined pressure. After adjusting the pressure in the vacuum processing chamber 1a, an etching process is performed (step S5), and after a predetermined step time (step S6), the sample 27 is subjected to an etching process for a predetermined time.

その後、除電などの終了処理として、試料２７を図示しない試料台から搬出可能なように脱離処理を実施する（ステップＳ７）。そして真空処理室１ａ内をＡｒガスでパージした後、ガスの供給を停止し、メインバルブ６の開閉度を徐々に大きくし、真空処理室１ａ内を到達圧力まで真空排気する（ステップＳ８）。 After that, as a termination process such as static elimination, a desorption process is performed so that the sample 27 can be carried out from a sample table (not shown) (step S7). Then, after purging the inside of the vacuum processing chamber 1a with Ar gas, the supply of gas is stopped, the degree of opening and closing of the main valve 6 is gradually increased, and the inside of the vacuum processing chamber 1a is evacuated to the ultimate pressure (step S8).

真空処理室１ａ内が到達圧力（例えば０．００５Ｐａ以下）に達したことを、圧力センサ２３により検出すると（ステップＳ９）、プロセスガス導入元バルブ１９を閉鎖して、次のシーケンスに移行する（図４（２）手順）。また、ハロゲンガス等の腐食性ガスを使用しないプロセスでは、必ずしも真空処理室１ａ内を到達圧力に真空排気する必要はなく、所定の圧力、或いは所定時間の排気を行った後、真空処理室１ａ内圧力と真空搬送室２内圧力の均圧化処理を開始しても同様の効果を得ることができる。このため到達圧力に達しなくても次のシーケンスに移行する（図４（１）手順）。この場合は到達圧力に達せずに次のシーケンスに移行するので、排気処理の待ち時間を短縮でき、スループットを向上できる。 When the pressure sensor 23 detects that the inside of the vacuum processing chamber 1a has reached the ultimate pressure (for example, 0.005 Pa or less) (step S9), the process gas introduction valve 19 is closed and the process proceeds to the next sequence ( FIG. 4 (2) procedure). Further, in a process that does not use a corrosive gas such as a halogen gas, it is not always necessary to evacuate the inside of the vacuum processing chamber 1a to an ultimate pressure, and after evacuating for a predetermined pressure or a predetermined time, the vacuum processing chamber 1a The same effect can be obtained even when the pressure equalization process between the internal pressure and the vacuum transfer chamber 2 is started. For this reason, even if the ultimate pressure is not reached, the process proceeds to the next sequence (step (1) in FIG. 4). In this case, since the process proceeds to the next sequence without reaching the ultimate pressure, the waiting time for the exhaust process can be shortened and the throughput can be improved.

次に、試料搬出処理シーケンスでは、前述の試料搬入処理シーケンスと同様に均圧を開始し（ステップＳ１０）、真空処理室１ａ内にパージガスのＡｒガスを供給する。真空処理室１ａ内の圧力と真空搬送室２内の圧力が分子流近傍の中間領域の圧力で、かつ所定圧力差（０.３〜２.０Ｐａ）であることを確認した後（ステップＳ１１）、仕切弁４ａを開放する。真空搬送手段３を真空処理室１ａ内に挿入し、試料台上に設置された試料２７を、搬送アーム３へ移載する。真空搬送手段３を引出し、真空搬送室２内から試料２７が搬出されたことを光学的センサ（図省略）により検出した後（ステップＳ１２）、仕切弁４ａを閉鎖し、真空処理室１ａ内を密閉する。仕切弁４ａが閉鎖された後、メインバルブ６の開閉度を徐々に大きくし、真空処理室１ａ内を到達圧力で真空保持する。 Next, in the sample carry-out processing sequence, pressure equalization is started as in the above-described sample carry-in processing sequence (step S10), and the purge gas Ar gas is supplied into the vacuum processing chamber 1a. After confirming that the pressure in the vacuum processing chamber 1a and the pressure in the vacuum transfer chamber 2 are in the middle region near the molecular flow and a predetermined pressure difference (0.3 to 2.0 Pa) (step S11) Then, the gate valve 4a is opened. The vacuum transfer means 3 is inserted into the vacuum processing chamber 1a, and the sample 27 installed on the sample stage is transferred to the transfer arm 3. The vacuum transfer means 3 is pulled out, and it is detected by an optical sensor (not shown) that the sample 27 has been transferred from the vacuum transfer chamber 2 (step S12). Then, the gate valve 4a is closed, and the inside of the vacuum processing chamber 1a is closed. Seal. After the gate valve 4a is closed, the degree of opening and closing of the main valve 6 is gradually increased, and the inside of the vacuum processing chamber 1a is vacuum-held at the ultimate pressure.

また、到達圧力に保持されたロードロック室５１ｂに接続された不活性ガス供給ライン４９の流量調整手段４７には全閉信号を送信し、流量調整手段４７に内設された流量調整弁（図省略）を閉鎖する。開閉バルブ４８、不活性供給バルブ４６を順次開放し、前述の不活性ガス供給方法と同様にＮ₂ガスの供給量を漸増しながら、圧力センサ４３の信号をもとに、ロードロック室５１ａ内を分子流近傍の中間領域における所定圧力に制御する（ステップＳ１３）。 Further, a fully closed signal is transmitted to the flow rate adjusting means 47 of the inert gas supply line 49 connected to the load lock chamber 51b held at the ultimate pressure, and a flow rate adjusting valve (see FIG. (Omitted) is closed. The open / close valve 48 and the inert supply valve 46 are sequentially opened, and the supply amount of N ₂ gas is gradually increased in the same manner as the above-described inert gas supply method. Is controlled to a predetermined pressure in an intermediate region in the vicinity of the molecular flow (step S13).

以上説明したように、真空搬送室を介して真空処理室及びロードロック室を連結した真空処理装置において、前記各室への圧力調整ガス導入時に発生する高速の気流を抑制するので、試料に付着するパーティクルを低減し、製品歩留りを向上することができる。また、真空搬送室を介して真空処理室及びロードロック室を連結した真空処理装置において、真空処理装置外への残留ハロゲンガスの流出を抑止するので、大気搬送系の腐食を防止してパーティクルやコンタミネーションを低減することができる。 As described above, in the vacuum processing apparatus in which the vacuum processing chamber and the load lock chamber are connected via the vacuum transfer chamber, the high-speed air flow generated when the pressure adjusting gas is introduced into each chamber is suppressed, so that it adheres to the sample. Particles to be reduced and product yield can be improved. Moreover, in the vacuum processing apparatus in which the vacuum processing chamber and the load lock chamber are connected via the vacuum transfer chamber, the outflow of residual halogen gas to the outside of the vacuum processing apparatus is suppressed. Contamination can be reduced.

また、真空搬送室２の圧力を、例えば１０Ｐａ（７５ｍTorr）に制御し、ロードロック室５１ｂの圧力を１０．５Ｐａ（７９ｍTorr）に制御して、０.５Ｐａの微小差圧を持つように圧力制御する。また、圧力センサ４３と圧力センサ３５からの信号を図示しない真空処理装置の制御部で処理し、所定圧力差（０.３〜２.０Ｐａ）であることを検出後、仕切弁５ｂを開放し、試料２７を真空搬送室２からロードロック室５１ｂへ搬送する。このため、真空搬送室より濃度拡散等で漏洩した僅かな残留ハロゲンガスは、ロードロック室５１ｂから流入する不活性ガス分子との衝突により遮蔽され、ロードロック室５１ｂへの拡散を防止できるようになる。このため、真空処理装置外への残留ハロゲンガスの拡散を抑止できるため、大気ローダ部５５内部品の腐食を抑制し、異物発生の原因を防止することが可能となる。 Further, the pressure in the vacuum transfer chamber 2 is controlled to, for example, 10 Pa (75 mTorr), the pressure in the load lock chamber 51 b is controlled to 10.5 Pa (79 mTorr), and the pressure control is performed so as to have a minute differential pressure of 0.5 Pa. To do. Further, the signals from the pressure sensor 43 and the pressure sensor 35 are processed by a control unit of a vacuum processing apparatus (not shown), and after detecting that a predetermined pressure difference (0.3 to 2.0 Pa) is detected, the gate valve 5b is opened. The sample 27 is transferred from the vacuum transfer chamber 2 to the load lock chamber 51b. Therefore, a slight residual halogen gas leaked from the vacuum transfer chamber due to concentration diffusion or the like is shielded by collision with inert gas molecules flowing from the load lock chamber 51b, and can be prevented from diffusing into the load lock chamber 51b. Become. For this reason, since the diffusion of the residual halogen gas to the outside of the vacuum processing apparatus can be suppressed, it is possible to suppress the corrosion of the components in the atmospheric loader section 55 and prevent the occurrence of foreign matters.

なお、本実施形態では真空搬送室２の圧力を基準に、真空処理室１ａを調圧制御する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、真空処理室１ａ内の圧力を基準に、真空搬送室２を調圧制御することも可能であり、真空ポンプの排気能力に応じ、低排気能力のポンプを搭載した真空容器を基準に調圧制御することができる。 In the present embodiment, the method for controlling the pressure in the vacuum processing chamber 1a based on the pressure in the vacuum transfer chamber 2 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the pressure in the vacuum processing chamber 1a is used as a reference. It is also possible to control the pressure in the vacuum transfer chamber 2, and it is possible to control the pressure with reference to a vacuum vessel equipped with a pump having a low exhaust capacity according to the exhaust capacity of the vacuum pump.

また、真空処理室１ａの調圧処理時にメインバルブ６を全閉としたが、同様な排気能力のポンプを搭載した真空容器であれば、メインバルブ６を全閉にする必要は無く、不活性ガスの流量制御と圧力調整機能を配設することにより、上記均圧化処理を実施することは可能であり、同様の効果を得ることができる。また、本実施形態ではカセット載置部５７に収納された試料２７を、大気ローダ５３とロードロック室５１ａ、５１ｂを介して真空処理室１へ搬入出する真空処理装置の例を示したが、ロードロック室５１ａ、５１ｂ内にカセット５６を直接載置する真空処理装置においても実施することは可能であり、同様の効果を得ることができる。 In addition, the main valve 6 is fully closed during the pressure adjusting process in the vacuum processing chamber 1a. However, if the vacuum vessel is equipped with a pump having a similar exhaust capacity, the main valve 6 does not need to be fully closed and is inactive. By providing the gas flow rate control and the pressure adjustment function, it is possible to perform the pressure equalization process, and the same effect can be obtained. In the present embodiment, an example of a vacuum processing apparatus that carries the sample 27 stored in the cassette mounting portion 57 into and out of the vacuum processing chamber 1 through the atmospheric loader 53 and the load lock chambers 51a and 51b is shown. It can also be implemented in a vacuum processing apparatus in which the cassette 56 is directly placed in the load lock chambers 51a and 51b, and the same effect can be obtained.

更に、本実施形態では、マルチチャンバ方式のエッチング処理装置の例を示したが、処理装置の如何に関わらず適用することは可能であり、例えば、真空雰囲気中で試料２７をハンドリングする真空搬送室２と、試料２７を真空処理する真空処理室１を連結した処理装置であれば、ＣＶＤ装置、アッシング装置、スパッタ装置、ミリング装置、インプラ装置を問わず、如何なる処理形態にも適用することは可能であり、同様な効果を得ることができる。また、試料２７は半導体ウェハに留まることなく、ガラス基板、ＬＣＤ基板、ＡＬＴＩＣ基板等においても本発明を適用することは可能であり、同様の効果を得ることができる。 Furthermore, in this embodiment, an example of a multi-chamber etching apparatus has been described. However, the present invention can be applied regardless of the processing apparatus. For example, a vacuum transfer chamber that handles the sample 27 in a vacuum atmosphere. 2 and a vacuum processing chamber 1 that vacuum-processes the sample 27 can be applied to any processing form regardless of a CVD apparatus, an ashing apparatus, a sputtering apparatus, a milling apparatus, or an implantation apparatus. Thus, similar effects can be obtained. Further, the sample 27 is not limited to a semiconductor wafer, and the present invention can be applied to a glass substrate, an LCD substrate, an ALTIC substrate, and the like, and the same effect can be obtained.

マルチチャンバ方式の真空処理装置を説明する図である。It is a figure explaining the multi-chamber type vacuum processing apparatus. 真空処理装置の配管系統を説明する図である。It is a figure explaining the piping system of a vacuum processing apparatus. 前記パージライン２８の詳細を説明する図である。It is a figure explaining the detail of the said purge line. 真空処理室の圧力調整の方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of pressure adjustment of a vacuum processing chamber.

Explanation of symbols

1ａ〜1ｄ真空処理装置
２真空搬送室
３真空搬送手段
４ａ〜４ｄ仕切弁
５ａ，５ｂ仕切弁
６メインバルブ
７ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）
８主排気用バルブ
９バイパスライン用バルブ
１０メインライン用バルブ
１１真空ポンプ
１２開閉バルブ
１３不活性ガス供給口
１４バイパスライン用バルブ
１５メインライン用バルブ
１６真空ポンプ
１７開閉バルブ
１８プロセスガス供給口
１９プロセスガス導入元バルブ
２０排気配管
２１メインライン
２２バイパスライン
２３圧力センサ
２４流量制御手段
２５ａ，２５ｂ仕切弁
２６プロセスガス供給ライン
２７試料
２８パージライン
２９パージガス導入バルブ
３０流量制御手段
３１開閉バルブ
３２狭小配管
３３バイパスライン
３４メインライン
３５圧力センサ
３６流量制御手段
３７不活性ガス供給バルブ
３８狭小配管
３９バイパスライン
４０バイパスライン用バルブ
４１メインライン用バルブ
４２メインライン
４３圧力センサ
４５真空ポンプ
４６不活性ガス供給バルブ
４７流量制御手段
４８開閉バルブ
４９不活性ガス供給ライン
５０狭小配管
５１ａ，５１ｂロードロック室
５３大気ロボット
５４ウェハアライメント部
５５大気ローダ部
５６ａ〜５６ｃカセット
５７カセット載置部
５８信号ケーブル
５９ａ、５９ｂエアー配管
６０電磁弁
６１信号ケーブル
６２エアー配管
６３〜６５大気圧センサ
６６，６７圧力調整器（ＡＰＣ） 1a to 1d Vacuum processing apparatus 2 Vacuum transfer chamber 3 Vacuum transfer means 4a to 4d Gate valve 5a, 5b Gate valve 6 Main valve 7 Turbo molecular pump (TMP)
8 Main exhaust valve
9 Bypass line valve 10 Main line valve 11 Vacuum pump
12 Open / close valve 13 Inert gas supply port 14 Bypass line valve
15 Valve for main line 16 Vacuum pump 17 Open / close valve
18 Process gas supply port 19 Process gas introduction source valve 20 Exhaust piping
21 Main line 22 Bypass line 23 Pressure sensor 24 Flow rate control means
25a, 25b Gate valve 26 Process gas supply line 27 Sample 28 Purge line
29 Purge gas introduction valve 30 Flow rate control means 31 Open / close valve 32 Narrow piping
33 Bypass line 34 Main line 35 Pressure sensor 36 Flow control means
37 Inert gas supply valve 38 Narrow piping 39 Bypass line
40 valve for bypass line 41 valve for main line 42 main line 43 pressure sensor 45 vacuum pump 46 inert gas supply valve 47 flow rate control means
48 Open / close valve 49 Inert gas supply line 50 Narrow piping 51a, 51b Load lock chamber 53 Atmospheric robot 54 Wafer alignment unit 55 Atmospheric loader unit 56a-56c Cassette 57 Cassette mounting unit 58 Signal cable 59a, 59b Air piping 60 Solenoid valve 61 Signal cable 62 Air piping 63 to 65 Atmospheric pressure sensor 66, 67 Pressure regulator (APC)

Claims

A vacuum processing chamber for subjecting the loaded sample to vacuum processing;
A load lock chamber that can be switched between an air atmosphere and a vacuum atmosphere;
A vacuum transfer chamber provided with a vacuum transfer means for loading and unloading the sample between the vacuum processing chamber and the load lock chamber;
A gate valve that separates the vacuum transfer chamber and the vacuum processing chamber, and the vacuum transfer chamber and the load lock chamber, respectively;
Pressure detecting means for detecting the pressure in the vacuum transfer chamber, the vacuum processing chamber, and the load lock chamber;
Control means for moving the sample between the load lock chamber and the vacuum processing chamber via the vacuum transfer chamber by the vacuum transfer means;
The flow rate control means and the gas introduction valve that is released when the gas is supplied are connected in this order via a narrow pipe for reducing the rush flow rate when the gas introduction valve is released, and the vacuum transfer chamber, the vacuum processing chamber, and the load lock chamber A gas supply line for supplying gas to at least one of the chambers;
A main line connecting at least one of the vacuum transfer chamber, the vacuum processing chamber, and the load lock chamber with a vacuum pump, a bypass line having a conductance smaller than the main line, and a gas discharge line during gas discharge by the vacuum pump A valve for switching from the bypass line to the main line;
When the control means moves the sample through a partition valve that partitions the vacuum transfer chamber and the vacuum processing chamber or between the vacuum transfer chamber and the load lock chamber, the internal pressure of the chamber before and after the transfer is released before the release of the partition valve. A vacuum processing apparatus characterized by adjusting to an intermediate region with a viscous region in the vicinity of a molecular flow region.

2. The vacuum processing apparatus according to claim 1, wherein the gas supplied through the gas supply line is an inert gas.

2. The vacuum processing apparatus according to claim 1, wherein the difference between the internal pressures of the chamber before and after being moved is 0.3 to 2.0 Pa before the gate valve is released.

The vacuum processing apparatus according to claim 1, wherein
A vacuum processing apparatus characterized in that the narrow pipe has an inner diameter of 0.5 to 3.0 mm and a length of 5 to 300 mm.