JP5042686B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、処理室内部に半導体ウエハなど製品である被処理物を格納し、前記処理室内部を減圧した状態で、処理室内部にガス流量制御器によって流量制御された処理用ガスを導入して前記被処理物にエッチング処理などの処理を施すプラズマ処理装置に係る。 The present invention stores an object to be processed such as a semiconductor wafer in a processing chamber, and introduces a processing gas whose flow rate is controlled by a gas flow controller into the processing chamber while the processing chamber is decompressed. The present invention relates to a plasma processing apparatus for performing an etching process or the like on the workpiece.
処理室内部に半導体ウエハなど製品である被処理物を格納し、前記処理室内部を減圧した状態で、処理室内部にガス流量制御器によって流量制御された処理用ガスを導入して前記被処理物にエッチング処理などの処理を施すプラズマ処理装置において、その処理性能は処理室の温度や圧力、前記処理用ガスの流量などに依存する。 A processing object which is a product such as a semiconductor wafer is stored in the processing chamber, and the processing chamber whose pressure is controlled by a gas flow controller is introduced into the processing chamber while the processing chamber is decompressed. In a plasma processing apparatus that performs processing such as etching on an object, its processing performance depends on the temperature and pressure of the processing chamber, the flow rate of the processing gas, and the like.
したがって、処理性能を均一にするために、処理室の温度や圧力、処理用ガス流量を高精度に制御して均一に保っている。特に、処理用ガス流量については、複数のガスを所定のガス流量比で混合した混合ガスを高精度のガス流量に制御して処理室内部に導入されており、各種ガスは、ガス流量制御器を用いて高精度に流量制御されている。このガス流量制御器はガス流量を測定するセンサとガス流量を設定流量に制御する流量制御バルブを有している。 Therefore, in order to make the processing performance uniform, the temperature and pressure of the processing chamber and the flow rate of the processing gas are controlled with high accuracy and kept uniform. In particular, as for the processing gas flow rate, a mixed gas obtained by mixing a plurality of gases at a predetermined gas flow rate ratio is controlled to a highly accurate gas flow rate and introduced into the processing chamber. Is used to control the flow rate with high accuracy. This gas flow rate controller has a sensor for measuring the gas flow rate and a flow rate control valve for controlling the gas flow rate to a set flow rate.
前記センサや前記ガス流量制御バルブの性能は長期間使用することで次第に特性が変化することがあり、長期的に安定したガス流量を供給するためには、定期的にガス流量制御器によって制御されたガス流量を測定し、正しい流量が出力されているか確認する必要がある。ここでガス流量測定値が設定流量に対して許容誤差量以上に偏差していた場合、ガス流量制御器を交換したり、あるいは、校正したりする必要がある。 The performance of the sensor and the gas flow control valve may change gradually with long-term use. In order to supply a stable gas flow over a long period of time, the performance of the sensor or the gas flow control valve is periodically controlled by a gas flow controller. It is necessary to check the correct gas flow rate by measuring the gas flow rate. Here, if the measured gas flow rate deviates more than the allowable error amount with respect to the set flow rate, it is necessary to replace or calibrate the gas flow rate controller.
例えば、特許文献1には、流量制御装置の流量を診断するには、例えばロットの切替時や装置の起動時等の被処理体の処理が中断した時点で流量診断専用の工程を設けて流量診断を行わざるを得ず、それだけスループットが低下するため、チャンバー内にプロセスガスを所定流量で供給し、チャンバー内でウエハWを処理する際、プロセスガスでウエハWを処理する度毎にプロセスガスの流量を診断する方法が開示されている。 For example, in Patent Document 1, in order to diagnose the flow rate of the flow rate control device, for example, a process dedicated to flow rate diagnosis is provided when processing of the object to be processed is interrupted, for example, at the time of lot switching or device startup. Since the diagnosis must be performed and the throughput is reduced accordingly, the process gas is supplied into the chamber at a predetermined flow rate, and when the wafer W is processed in the chamber, the process gas is processed every time the wafer W is processed with the process gas. A method for diagnosing the flow rate of a fluid is disclosed.
ガス流量を測定する方法としては、前記プラズマ処理室や流量検定用容器などその容積が既知の容器について、その内部を真空状態にして密封した状態で、その内部にガス流量制御器によって流量制御されたガスを導入しながら処理室の圧力を測定することにより、その圧力上昇の割合からガス流量を計測する方法がある。あるいは、ガス流路上に流量測定器を設置して測定する方法がある。 As a method for measuring the gas flow rate, a vessel having a known volume, such as the plasma processing chamber or the flow rate verification vessel, is sealed in a vacuum state and the flow rate is controlled by a gas flow rate controller. There is a method in which the gas flow rate is measured from the rate of pressure increase by measuring the pressure in the processing chamber while introducing the gas. Alternatively, there is a method of measuring by installing a flow rate measuring device on the gas flow path.
このように、ガス流量制御器によって流量制御されたガス流量が設定流量どおりに正しく出力されているかを測定し、不良があったときにガス流量制御器を交換、あるいは、校正する作業をガス流量制御器の検定と呼ぶ。
ガス流量制御器の検定は、従来技術の方法では、いずれの方法においても製品の処理中に同時に実施することは不可能であり、ガス流量制御器の検定中は製品の処理を中断しなければならない。したがって、ガス流量制御器の検定を実施することにより装置稼働時間は低下することになる。前記プラズマ装置にはこのようなガス流量制御器が10ないし20個設置されたものもあり、さらに、近年では多様化する処理内容に対応するため、プラズマ処理装置に実装するガス流量制御器の数は増加傾向にある。このようにガス流量制御器の数が増えることにより、ガス流量制御器の検定にかかる時間が長くなり、益々装置稼働時間への影響が大きくなっている。 In the prior art method, the gas flow controller cannot be tested at the same time during product processing, and the product processing must be interrupted during the gas flow controller verification. Don't be. Therefore, the apparatus operating time is reduced by performing the verification of the gas flow controller. Some of the gas flow controllers are provided with 10 to 20 such gas flow controllers, and the number of gas flow controllers to be mounted on the plasma processing apparatus in order to cope with the diversified processing contents in recent years. Is increasing. As the number of gas flow controllers increases as described above, the time required for the verification of the gas flow controllers becomes longer, and the influence on the apparatus operating time becomes larger.
プラズマ処理装置の稼働時間を増加させるため、ガス流量制御器の検定にかかる時間を短縮することが課題であり、本発明の目的は、ガス流量制御器の検定の実施による装置稼働時間の低下を最小とするプラズマ処理装置を提案することにある。 In order to increase the operation time of the plasma processing apparatus, it is an object to shorten the time required for the verification of the gas flow rate controller. The object of the present invention is to reduce the apparatus operation time by performing the verification of the gas flow rate controller. It is to propose a plasma processing apparatus that minimizes the plasma processing apparatus.
本発明のプラズマ処理装置は、真空容器内に配置された処理室と、前記処理室に連通されて配置されこの処理室内部を排気して所定の圧力に減圧するための真空排気装置と、この高真空排気装置の下流側に排気経路により連通されて配置され前記高真空排気装置からのガスを排気する低真空排気装置と、前記処理室内に供給される処理用のガスの流量を調節するガス流量制御器とを備え、前記処理室内に前記処理用のガスから形成したプラズマを用いて前記処理室内に配置された試料を処理するプラズマ処理装置であって、前記ガス流量制御器に連結されて前記処理室外に配置され、前記ガス流量制御器からのガスの流量を検定するガス流量測定器と前記ガス流量測定器が配置された検定用のガス流路とを有し、前記排気経路に前記検定用のガス流路の下流端部が連結され、前記高真空排気装置による前記処理室内の排気と前記排気経路を介した前記高真空排気装置からの排気を閉じた状態での前記ガス流量測定器による検定とを相互に間欠的に行うことを特徴とする。 The plasma processing apparatus of the present invention, a processing chamber disposed in a vacuum vessel, a vacuum exhaust device for vacuum to a predetermined pressure is disposed in communication with evacuated internal this process chamber into the processing chamber, this A low vacuum evacuation device that is arranged in communication with an exhaust path downstream of the high vacuum evacuation device and exhausts the gas from the high vacuum evacuation device, and a gas that adjusts the flow rate of the processing gas supplied into the processing chamber A plasma processing apparatus for processing a sample disposed in the processing chamber using plasma formed from the processing gas in the processing chamber, and connected to the gas flow rate controller. A gas flow rate measuring device that is disposed outside the processing chamber and verifies a gas flow rate from the gas flow rate controller, and a verification gas flow path in which the gas flow rate measuring device is disposed, and the exhaust path includes the gas flow rate measuring device. For testing Scan channel downstream end is connected to, due to the gas flow measuring device in the closed state of the exhaust from the high vacuum evacuation device by said processing the high vacuum evacuation device exhausted through the exhaust path of the chamber The test is performed intermittently with each other.
本発明によれば、プラズマ処理装置において、ガス流量制御器の検定の実施による装置稼働時間の低下を最小とすることができる。 According to the present invention, in the plasma processing apparatus, it is possible to minimize the decrease in the apparatus operating time due to the execution of the gas flow controller verification.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1乃至図6は、本発明の第1の実施例を説明する図である。
図1は、本発明の第1の実施例に係るプラズマ処理装置の全体的構成の概略を示す図である。図1(a)は、プラズマ処理装置を上方から見て構成の概略を示す横断面図である。図1(b)は、プラズマ処理装置の斜視図である。
1 to 6 are diagrams for explaining a first embodiment of the present invention.
FIG. 1 is a diagram showing an outline of the overall configuration of a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the plasma processing apparatus as viewed from above. FIG. 1B is a perspective view of the plasma processing apparatus.
図1に示す本実施例に係るプラズマ処理装置100は、大きく分けて、大気側ブロック101と真空側ブロック102とを備えている。大気側ブロック101は大気圧下でウエハを搬送、収納位置決め等をする部分であり、真空側ブロック102は大気圧から減圧された圧力下でウエハ等の基板状の試料を搬送し、予め定められた処理ユニット内において処理等を行なうブロックであり、これら搬送や処理を行う箇所と大気側ブロック101との間で、試料を内部に有した状態で圧力を大気圧と真空圧との間で上下させる部分を備えている。
A
大気側ブロック101は、内部に大気側搬送ロボット109を備えた略直方体形状の筐体106を有し、この筐体106の前面側(図上右側)に取付けられ、処理用又はクリーニング用の試料が収納されているカセットがその上に載せられる複数のカセット台107を備えている。
The atmosphere-
真空側ブロック102は、平面形状が略多角形状(本実施例では5角形状)の真空搬送容器104の側壁面の周囲に、内部が減圧されその内部に試料が搬送され処理される処理室を有する真空容器を備えた4つの処理ユニット103と、真空搬送容器104と大気側ブロック101との間に配置され試料を大気側と真空側との間でやりとりする2つのロック室105を備えている。この真空側ブロック102は減圧されて高い真空度の圧力に維持可能な処理ユニットである。
The
真空搬送容器104内の搬送室には、真空下で試料をロック室105と処理ユニット103内の処理室との間で搬送する真空搬送ロボット108がその中央に配置されている。この真空搬送ロボット108のアーム上に試料が載せられて、各処理ユニット103の処理室内に配置された試料台上と何れかのロック室105内の試料台との間で搬入、搬出が行われる。これら処理ユニット103、ロック室105と真空搬送容器104内の搬送室との間は、各々気密に閉塞、開放可能なバルブにより連通する通路が開閉される。
A
カセット台107の何れか上に載せられたカセット内に収納された複数の半導体ウエハ等の試料は、図示しない真空処理装置100の動作を調節する制御装置が判断し、または、真空処理装置100が設置される製造ラインの制御装置等からの指令を受けて、その処理が開始される。制御装置からの指令を受けた大気側搬送ロボット109がカセット内の特定の試料をカセットから取り出し、2つのロック室の何れかに搬送する。
A control device that adjusts the operation of the vacuum processing apparatus 100 (not shown) determines a sample such as a plurality of semiconductor wafers stored in a cassette placed on any of the cassette tables 107, or the
ロック室105では、搬送された試料を収納した状態でバルブが閉塞されて密封され、所定の圧力まで減圧される。その後、真空搬送容器104内の搬送室に面した側のバルブが開放されてロック室105内と搬送室内とが連通され、真空搬送ロボット108のアームがロック室105内に伸張して、内部の試料を搬出する。真空搬送ロボット108上のアームに載せられた試料は、カセットから取り出される際に予め定められた処理ユニット103の何れか内の真空にされた処理室内に搬入される。
In the
試料が何れかの処理ユニット103内の処理室に搬送された後、この処理室内と搬送室との間を開放、遮蔽するバルブが閉じられて処理室が封止される。この後、処理室内に処理用のガスが導入されプラズマが処理室内に形成されて試料が処理される。
After the sample is transferred to the processing chamber in any of the
試料の処理が終了したことが検出されると、前記バルブが開放されて真空搬送ロボット108により、処理室内に搬入された場合と逆にロック室105へ向けて搬出される。ロック室105の何れかに試料が搬送されると、このロック室105内と搬送室とを連通する通路を開閉するバルブが閉じられて内部が密封され、ロック室105内の圧力が大気圧まで上昇させられる。
When it is detected that the processing of the sample has been completed, the valve is opened, and the
この後、筐体106内側のバルブが開放されてロック室105内と筐体106内の大気搬送室とが連通され、大気側搬送ロボット109によりロック室105から元のカセットに試料が搬送されてのカセット内の元の位置に戻される。
Thereafter, the valve inside the
図2は、図1に示す実施例の処理ユニット103の構成の概略を示す縦断面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an outline of the configuration of the
本図において、処理ユニット103は、真空容器とその上部に配置された電波源と真空容器下方に配置された排気装置とを備えて構成されている。真空容器は、上部に配置された蓋201、ガス導入リング202、ガス拡散板204、壁部材203を備えている。処理容器は前記ガス拡散板204を境界にして、バッファ室217とプラズマ処理室218を形成している。これら構成部品は各々図示しないOリング等のシール手段により気密に接続され内側の空間と外部の空間とを高い気圧差に維持可能に構成されている。
In this figure, the
前記プラズマ処理室218内部には試料台205が設置され、試料Wは試料台205の上に積載され、プラズマ処理される。
A
前記プラズマ処理室218は壁部材203下部に接続された排気装置である高真空用排気ポンプ206により排気され高い真空度に維持される。
The
前記高真空用排気ポンプ206は背圧(下流側圧力)が大気圧状態のときは動作不可であり、前記背圧を規定の圧力以下に維持しなければ使用できない。そこで、低真空用排気ポンプ215を前記高真空用排気ポンプ206の背圧側に設置し、この低真空用排気ポンプ215で前記高真空用排気ポンプ206の背圧を規定の圧力以下になるように排気しながら運用している。この低真空用排気ポンプ215はその背圧が大気圧状態でも動作可能であり、前記高真空用排気ポンプ206の背圧を規定の圧力以下に維持するのに十分な排気性能を有している。
The high
前記高真空用排気ポンプ206によってプラズマ処理室218を高い真空度まで排気した後、バルブ211を開いてガス流量制御器210aあるいは210bによって流量制御された処理用ガスを前記バッファ室217に導入する。前記バッファ室217に導入された前記処理用ガスは、前記ガス拡散版204によって試料W積載位置に対して均一な濃度分布となるようプラズマ処理室218内部に導入される。
After the
プラズマ処理室218内部に導入された前記処理用ガスは、高周波電源213およびソレノイドコイル209によって励磁される高周波電磁波によってプラズマ化される。試料台205には高周波バイアス電源214によって高周波バイアス電圧が印荷され、前記プラズマイオンを静電力によって試料Wに引き付け、衝突させることによって、化学的、物理的に試料Wをプラズマ処理する。
The processing gas introduced into the
本実施例では前記ガス流量制御器は210aおよび210bの2つ搭載である。ガス流量制御器の搭載数については、プラズマ処理装置の処理内容や仕様毎に異なり、搭載数が多い例では10乃至20のガス流量制御器が搭載される。
In this embodiment, two
前記ガス流量制御器210a、210bは設定流量に対して高精度に流量出力できる機能を有しているが、長期間使用しているうちに、その内部に格納されているセンサ性能の経時変化などが起こり、設定流量に対して流量出力が基準値以上に偏差する可能性がある。そこで、定期的に前記ガス流量制御器の検定を実施する。
The gas
本実施例で示すガス流量制御器の検定は、バルブ211を閉じてバルブ212を開いた状態でガス流量測定器219を用いて実施する。対象のガス流量制御器にて設定流量に制御したガスを前記ガス流量測定器219で測定する。設定流量に対して前記ガス流量測定器219で測定した結果が許容誤差量以上に偏差していた場合、そのガス流量制御器を交換あるいは校正する。
The verification of the gas flow rate controller shown in this embodiment is performed using the gas flow
ところで、前記プラズマ処理装置は、プラズマ処理を繰り返す内に、前記壁部材203や前記ガス拡散板204などに反応生成物などが付着し堆積することがある。このような堆積物によりプラズマの性質が変化しプラズマ処理性能が変化したり、前記堆積物が何らかの拍子に剥がれ落ちて試料の上に落ちるなどして歩留まり低下要因となったりする可能性がある。そこで、前記プラズマ処理装置は定期的に処理室内部を大気圧状態にして、その内部の部品をアルコールや純水などで洗浄したり、新品部品と交換したりしている。このようなメンテナンス作業をウエットクリーニングと呼ぶ。
By the way, in the plasma processing apparatus, reaction products may adhere to and accumulate on the
前記ウエットクリーニングは前記高真空用排気ポンプは稼動したまま実施する。すなわち、前記プラズマ処理室218を前記高真空用排気ポンプ206によって高真空にした状態で、前記高真空用排気ポンプの前後のバルブ(バルブ220およびバルブ208)を閉じて高真空用排気ポンプの内部を高真空に保った状態で、前記プラズマ処理室218の内部を加圧して大気圧状態とし、ウエットクリーニングを実施する。これは、高真空用排気ポンプの立ち下げ、立上げには長い時間を必要とするため、高真空用排気ポンプの立ち下げ、立上げにかかる時間を省き、装置非稼働時間を短縮するためである。
The wet cleaning is performed while the high vacuum exhaust pump is operating. That is, in the state where the
従来は、前記ガス流量制御器の検定は前記ウエットクリーニングと同時期に実施されていた。製品のプラズマ処理後、前記処理室内部を大気圧状態まで加圧してウエットクリーニングを実施し、前記処理室内部を高真空排気する。処理室内部の高真空排気が完了後、前記ガス流量制御器の検定を実施し、前記ガス流量制御器の検定が終了後、再び製品のプラズマ処理を開始していた。 Conventionally, the verification of the gas flow controller has been performed at the same time as the wet cleaning. After the plasma treatment of the product, the inside of the processing chamber is pressurized to atmospheric pressure to perform wet cleaning, and the inside of the processing chamber is evacuated to a high vacuum. After high vacuum evacuation of the inside of the processing chamber was completed, the gas flow controller was verified, and after the gas flow controller was verified, the plasma treatment of the product was started again.
本発明の実施例で示すプラズマ処理装置は、前記ウエットクリーニングおよびウエットクリーニング後のプラズマ処理室の真空排気による処理室内の処理準備と前記ガス流量制御器の検定とを並行,並列に実施することを可能としている。 In the plasma processing apparatus shown in the embodiment of the present invention, the wet cleaning and the processing preparation in the processing chamber by evacuation of the plasma processing chamber after the wet cleaning and the verification of the gas flow rate controller are performed in parallel and in parallel. It is possible.
ウエットクリーニング時に同時にガス流量制御器の検定を実施する方法を図3を用いて説明する。ウエットクリーニング実施時は、バルブ211、バルブ220、バルブ208が閉じられる。したがって、プラズマ処理装置は、ウエットクリーニング領域301、高真空用排気ポンプ領域302、ガス流量制御器の検定領域303に分割される。
A method for verifying the gas flow rate controller at the same time during wet cleaning will be described with reference to FIG. During the wet cleaning, the
前記ウエットクリーニング領域301はウエットクリーニング中は大気圧状態にあり、前記蓋201、前記ガス拡散板204を取り外して、その内部の部品を洗浄したり交換したりすることが出来る。
The
前記高真空用排気ポンプ領域302は高真空用排気ポンプ206の上流側は高真空状態に保たれ、下流側は高真空用排気ポンプが稼動可能な許容圧力以下の圧力に保たれており、高真空排気ポンプ206は稼動状態にしてある。
In the high vacuum
前記ガス流量制御器の検定で使用するガス排気配管は、ガス流量測定精度を高めるため、ガス流量制御器の検定実施前にガス排気配管に残っているガスを排気して、ガス流量制御器の検定時の配管内部の状態を揃える必要がある。本実施例では、前記ガス流量制御器の検定領域303は前記低真空用排気ポンプ215によって排気され低真空状態にあり、ガス流量制御器の検定が実施可能な状態にある。
In order to improve the gas flow rate measurement accuracy, the gas exhaust pipe used in the verification of the gas flow rate controller exhausts the gas remaining in the gas exhaust line before performing the verification of the gas flow rate controller. It is necessary to align the pipe internal conditions at the time of verification. In this embodiment, the
ガス流量制御器の検定を実施する際は、バルブ212を開いた状態で、対象のガス流量制御器(例えば、ガス流量制御器210a)により設定流量に制御したガスを流し、流量をガス流量測定器219で測定する。ガス流量測定器219の測定結果が前記設定流量と比べて許容誤差量以上に偏差していた場合、前記ガス流量制御器を交換、あるいは、校正する。
When performing the verification of the gas flow rate controller, the gas controlled to the set flow rate by the target gas flow rate controller (for example, the gas
ガス流量制御器の検定中は、設定流量のガスを流し続けるため、ガス流量制御器の検定を実施していない時と比べて、前記ガス流量制御器の検定領域303のガス配管内部の圧力は上昇している。特に、前記設定流量を大流量に設定するほどこの圧力上昇は大きくなる。したがって、前記バルブ208を開いた状態でガス流量制御器の検定を実施すると、前記高真空用排気ポンプの背圧が許容圧力以上に上昇してしまう恐れがある。そこで、前述のようにガス流量制御器の検定実施中は前記バルブ208を閉じる必要がある。
During the verification of the gas flow controller, since the gas of the set flow rate continues to flow, the pressure inside the gas pipe in the
ウエットクリーニングが終了すると図4(a)に示すように、前記蓋201、前記ガス拡散板204を取り付け、前記プラズマ処理室を排気始める。前記プラズマ処理室はバルブ220、バルブ208を開いて前記高真空用排気ポンプ206によって排気される。前記高真空用排気ポンプ206の背圧は前記低真空用排気ポンプ215によって排気され許容圧力以下の圧力に維持される。前記プラズマ処理室は、排気時間と共に徐々に圧力が低下して、いずれ略定常の圧力に至る。プラズマ処理を開始するために必要な判定基準を満たすと排気を終了し、再び試料の処理を開始する。
When the wet cleaning is completed, as shown in FIG. 4A, the
前記プラズマ処理室の排気を終了させて試料の処理を開始する判定基準としては、例えば、リークレートを測定して、リークレート測定値が基準値以下となることを判定基準とする。リークレートとはプラズマ処理室を密閉したときに、前記処理室の外部から内部に流入するガス流量と前記処理室壁部材などに吸着していたガス分子が剥離してプラズマ処理室に放出されるガス流量の総和を表す。リークレート測定時はバルブ211、バルブ220を閉じてプラズマ処理室218の圧力上昇を測定する。プラズマ処理室の容積は既知であるため、リークレートが計測される。
As a criterion for ending the exhaust of the plasma processing chamber and starting the processing of the sample, for example, the leak rate is measured and the leak rate measurement value is equal to or less than the reference value. The leak rate means that when the plasma processing chamber is sealed, the gas flow rate flowing from the outside to the inside of the processing chamber and the gas molecules adsorbed on the processing chamber wall member are separated and released to the plasma processing chamber. Represents the sum of gas flow rates. When measuring the leak rate, the
前記ウエットクリーニングが終了してプラズマ処理室の排気を開始してから、前記リークレートが基準値以下となるまでにかかる時間は、前記処理室の容積や、前記処理室を構成する部品の表面積や材質、ウエットクリーニングを実施した時間などによって大きく変化するが、通常は、3時間から12時間程度の排気時間を必要とする。 The time taken from the start of exhausting the plasma processing chamber after the completion of the wet cleaning until the leak rate becomes a reference value or less is the volume of the processing chamber, the surface area of the components constituting the processing chamber, and the like. Although it varies greatly depending on the material, the time of performing wet cleaning, etc., an exhaust time of about 3 to 12 hours is usually required.
本実施例では、前記プラズマ処理室を排気しながら同時にガス流量制御器の検定を実施可能としている。 In this embodiment, the gas flow controller can be verified at the same time as the plasma processing chamber is exhausted.
前記ガス流量制御器の検定はプラズマ処理室の内部を排気して、前記リークレートが基準値以下となってから実施する。本実施例では、ガス流量制御器の検定を開始する基準値をリークレート1.0Pa・L/s以下、前記プラズマ処理室の排気を終了し、プラズマ処理を開始可能とするとする基準リークレートを0.1Pa・L/s以下としている。前記プラズマ処理室を排気して、処理室リークレートが1.0Pa・L/s以下となったら、バルブ208を閉じてバルブ212を閉じて、ガス流量測定器219を用いてガス流量制御器の検定を実施する。この間、バルブ220は開いた状態でバルブ208は閉じた状態とする。したがって、前記プラズマ処理室は高真空用排気ポンプ206によって排気されている。ただし、前記バルブ208は閉じられており、前記処理室から排気されたガスはタンク207に貯められるので、排気時間と共にタンク207の圧力は上昇する。本実施例ではタンクの容量は1.0Lとしている。
The verification of the gas flow controller is performed after the inside of the plasma processing chamber is exhausted and the leak rate becomes a reference value or less. In the present embodiment, the reference value for starting the verification of the gas flow rate controller is a leak rate of 1.0 Pa · L / s or less, and the reference leak rate is set so that the exhaust of the plasma processing chamber is terminated and the plasma processing can be started. It is 0.1 Pa · L / s or less. When the plasma processing chamber is evacuated and the processing chamber leak rate becomes 1.0 Pa · L / s or less, the
本実施例では、前記高真空用排気ポンプ206からバルブ208までの間の容積には前記タンク207を設置している。このタンクは高真空用排気ポンプ206とバルブ208とを連結する管路の内径を一部の箇所で大きくした大径部であり、排気口との内部で滞留できるようになっている。その他の形状としては、例えば前記高真空用排気ポンプ206と前記バルブ208を排気配管で接続し、その排気配管の容積が1.0Lとなるように配管径、長さに設定すれば、この配管容積に前記タンクと同等の機能を持たせることができる。従来、排気の効率を考慮して高真空用排気ポンプ206からの管路長は短い方が望ましいと考えられていた。本実施例では、管路長や内径等の形状や迂回路等の配置により、滞留させ高圧にする容積の空間を備えている。
In this embodiment, the
本実施例では、前記高真空用排気ポンプ206は、動作可能背圧が200Pa以下の高真空用排気ポンプを使用する。また前記低真空用排気ポンプ215には、少なくとも10Pa程度の圧力まで排気可能な排気能力をもつポンプを使用する。本実施例では、前記高真空用排気ポンプの背圧が100Pa以下となるよう運用する。
In this embodiment, the high
前記ガス流量制御器の検定を開始する基準値であるリークレート1.0Pa・L/sのガス流量が前記高真空用排気ポンプ206によって排気され、すべて前記タンクに流入したとすると、前記タンクの圧力上昇の割合は、1.0Pa/秒であり、前記タンクの圧力が90Pa昇圧するのに要する時間は90秒である。
Assuming that the gas flow rate with a leak rate of 1.0 Pa · L / s, which is a reference value for starting the verification of the gas flow rate controller, is exhausted by the high
すなわち、前記バルブ220を開けて前記バルブ208を閉じた状態で前記処理室218を真空排気するとき、前記処理室218の前記リークレートが1.0Pa・L/sのとき、90秒後にタンク207の圧力(前記高真空用排気ポンプの背圧)が使用限度圧力である100Paに到達する。
That is, when the
したがって、前記処理室218の前記リークレートが1.0Pa・L/sのとき、少なくとも90秒に一回はバルブ208を開いて前記タンク207の圧力を約10Pa程度まで排気させれば、前記バルブ202を開けて、前記バルブ208を閉じた状態で排気しても前記タンク圧力を100Pa以下に維持可能である。
Therefore, when the leak rate of the
そこで、前記バルブ208が閉じている間に前記低真空側排気ポンプ215を用いて前記ガス流量制御器の検定を実施する。前記ガス流量制御器の検定では、複数種のガス流量制御器に対してそれぞれ複数の設定流量でガス流量を測定する。本実施例では、各ガス流量制御器でそれぞれ5つの設定流量でガス流量を測定する。本実施例で示すプラズマ処理装置はガス流量制御器を2つ搭載しているので、ガス流量測定回数は全部で10回である。
Therefore, the gas flow rate controller is verified using the low vacuum
本実施例で搭載する前記ガス流量測定器219の流量測定時間は60秒以下である。バルブ220を開いて、バルブ208を閉じた状態で高真空用排気ポンプ206によりプラズマ処理室218を真空排気しながら、同時にガス流量測定器219、低真空用排気ポンプ215を用いて前記ガス流量制御器の検定を実施する。ガス流量測定器によりガス流量を測定するのにかかる時間は60秒以下であり、プラズマ処理室リークレート1.0Pa・L/sのときバルブ208を閉じた状態で前記タンクが100Pa以下を維持できる時間は90秒であるため、がる流量測定を1条件測定し終わる毎にバルブ208を開いて前記タンク圧力を10Pa程度まで排気することで、プラズマ処理室の真空排気とガス流量制御器の検定を同時に実施可能としている。
The flow rate measurement time of the gas flow
本実施例では、前記のようにリークレート、タンク容量等設定してあるが、プラズマ処理装置の仕様や流量測定器の仕様、運用方法などによって、それぞれ最適な値を設定して使用すればよい。 In this embodiment, the leak rate, the tank capacity, etc. are set as described above. However, the optimum values may be set and used depending on the specifications of the plasma processing apparatus, the specifications of the flow rate measuring instrument, the operation method, etc. .
ただし、予測外の事態により前記タンク圧力が200Pa以上の圧力に到達すると、前記高真空用排気ポンプの背圧が許容圧力以上となり、前記高真空用排気ポンプを破損するなどの恐れがある。そこで、前記タンク207の内部と前記バルブ208の下流側の圧力を測定する圧力計を取付けており、圧力計測定値が120Paとなったとき、ガス流量制御器の検定を中止してガス流量制御器の出力をゼロに設定し、バルブ219を閉じる。バルブ208の下流側の圧力が100Pa以下となっていることを確認して、バルブ208を開いてタンク内部の圧力を排気する。
However, if the tank pressure reaches a pressure of 200 Pa or higher due to an unexpected situation, the back pressure of the high vacuum exhaust pump may exceed the allowable pressure, and the high vacuum exhaust pump may be damaged. Therefore, a pressure gauge for measuring the pressure inside the
101 大気側ブロック
102 真空側ブロック
103 処理室
104 真空搬送容器
105 ロック室
106 筐体
107 カセット
108 真空搬送ロボット
109 大気搬送ロボット
201 蓋
202 ガス導入リング
203 壁部材
204 ガス拡散板
205 試料台
206 高真空用排気ポンプ
207 タンク
208 バルブ
209 コイル
210 ガス流量制御器
211 バルブ
212 バルブ
213 高周波電源
214 高周波バイアス電源
215 低真空用排気ポンプ
216 コントローラ
217 バッファ室
218 プラズマ処理室
219 ガス流量測定器
220 バルブ
221 ヒータ
222 圧力計
223 圧力計
301 ウエットクリーニング領域
302 高真空用排気ポンプ領域
303 ガス流量制御器の検定領域
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ガス流量制御器に連結されて前記処理室外に配置され、前記ガス流量制御器からのガスの流量を検定するガス流量測定器と前記ガス流量測定器が配置された検定用のガス流路とを有し、前記排気経路に前記検定用のガス流路の下流端部が連結され、前記高真空排気装置による前記処理室内の排気と前記排気経路を介した前記高真空排気装置からの排気を閉じた状態での前記ガス流量測定器による検定とを相互に間欠的に行うことを特徴とするプラズマ処理装置。 A processing chamber disposed in the vacuum chamber; a vacuum exhaust device disposed in communication with the processing chamber for exhausting the inside of the processing chamber to reduce the pressure to a predetermined pressure; and on the downstream side of the high vacuum exhaust device. A low-vacuum exhaust device that is arranged in communication with an exhaust path and exhausts gas from the high-vacuum exhaust device , and a gas flow rate controller that adjusts the flow rate of the processing gas supplied into the processing chamber, A plasma processing apparatus for processing a sample disposed in the processing chamber using plasma formed from the processing gas in the processing chamber,
A gas flow rate measuring device connected to the gas flow rate controller and arranged outside the processing chamber for verifying a gas flow rate from the gas flow rate controller, and a verification gas flow path in which the gas flow rate measurement device is placed; has a downstream end portion of the gas flow path for the test in the exhaust path is connected, the exhaust from the high vacuum evacuation device through the exhaust and the exhaust path in the processing chamber by the high vacuum evacuation system intermittently to perform the mutually test and by gas flow measuring device in the closed state plasma processing apparatus according to claim.
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