JP5570468B2 - プラズマ処理装置及び残留ガスの排気方法 - Google Patents

Description

本発明は、ドライエッチング装置、ＣＶＤ装置等のプラズマ処理装置及びプラズマ処理装置における残留ガスの排気方法に関する。

プラズマ処理装置では、基板を収納したカセットをロードロックチャンバへ出し入れする際にロードロックチャンバを大気圧に戻して開放する。また、プロセスチャンバ、搬送チャンバ、ロードロックチャンバ等のチャンバの内部のメンテナンスを行う時にも大気圧に戻して開放する。特に塩素系ガスのような危険性のあるガスを使用するプラズマ処理装置の場合、チャンバ開放時にはチャンバ内の残留ガスを確実に排気して安全性を確保する必要がある。

一般に、チャンバ開放時の残留ガス除去作業としては、防毒マスク等の着用した作業者によって接続された排気ダクトでチャンバ内を排気した後、作業者が手持式のガス検出器でチャンバ内の残留ガス濃度を測定して安全か否か確認している。

一方、特許文献１には、プロセスチャンバの開放時に安全性確保のために扉を２段階で開放することが記載されている。また、特許文献２には、ロードロック室等を備えないプロセスチャンバに関し、基板搬入出時にゲートバルブを囲むケースを介して残留ガスを除去することが記載されている。

特開平１１−１３２３５６号公報 特開２０１０−２６３０４８号公報

前述の一般的なチャンバ開放時の残留ガス除去作業は、チャンバ内の雰囲気ガスを密閉した状態で実行できず、安全性が十分ではない。

一方、特許文献１のように扉の開放を２段階で行ったとしても、プロセスチャンバ内から外部への残留ガスの漏れを防止できるわけではない。また、特許文献２ではメンテナンス等のためのチャンバの開放については特に考慮されていない。

本発明は、プラズマ処理装置のチャンバ開放時に、チャンバ内に残留するガスを確実に排気して安全性を確保することを課題とする。

本発明の第１の態様は、開閉可能なチャンバを備えるプラズマ処理装置であって、
前記チャンバと第１の排気設備とを接続すると共に排気のためのポンプと常閉の第１の排気バルブとが介設された第１の排気経路と、前記チャンバと第２の排気設備とを接続すると共に常閉の第２の排気バルブが介設された第２の排気経路と、前記チャンバを大気と連通させると共に常閉の大気導入バルブが介設された大気経路と、前記チャンバと不活性ガス源とを接続すると共に常閉の不活性ガス導入バルブが介設された不活性ガス経路と、前記第１の排気バルブ、前記第２の排気バルブ、前記大気導入バルブ、前記不活性ガス導入バルブ、前記不活性ガス源、及び前記ポンプを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記チャンバが外部に対して密閉された状態を維持しつつ、前記不活性ガスバルブの開弁による前記不活性ガス源から前記チャンバへの前記不活性ガスの導入と、それに続く前記第１の排気バルブの開弁による前記ポンプでの前記チャンバの排気とを予め定められた回数繰り返し、前記大気導入バルブの開弁による前記チャンバへの大気の導入と、それに続く前記第１の排気バルブの開弁による前記ポンプでの前記チャンバの排気とを予め定められた回数繰り返した後、前記大気導入バルブと前記第２の排気バルブの両方を開弁する残留ガス排気処理部を備える、プラズマ処理装置を提供する。

不活性ガス導入バルブの開弁による不活性ガス源からチャンバへの不活性ガスの導入と第１の排気バルブの開弁によるポンプでのチャンバの強制的な排気とが所定回数繰り返される。つまり、チャンバ内のガスを不活性ガス源から供給される不活性ガスに置換する操作が繰り返される。この不活性ガスによる置換に続いて、大気導入バルブの開弁によるチャンバへの大気の導入と第１の排気バルブの開弁によりポンプでのチャンバの強制的な排気とが所定回数繰り返される。つまり、チャンバ内のガスを大気で置換する操作が繰り返される。このように、不活性ガスによる置換とそれに続く大気による置換とを実行し、その際にチャンバ内のガスを第１の排気経路に設けたポンプで確実に排気することで、チャンバが外部に対して密閉された状態を維持しつつ、チャンバ内に残留しているプラズマ処理のためのガスを確実に排気できる。その結果、大気導入バルブと第２の排気バルブの両方を開弁してチャンバ内を大気圧に戻すまでに、チャンバ開放時の安全性を確保できる。

好ましくは、前記チャンバを閉鎖状態でロックする解除可能なロック機構と、前記第２の排気経路により排気されるガスの濃度を検出するガス検出器とをさらに備え、前記残留ガス排気処理部は、前記大気導入バルブと前記第２の排気バルブの両方を開弁した後、前記ガス検出器の前記ガスの濃度の検出値を予め定められた基準値と比較し、前記検出値が前記基準値以下であれば前記ロック機構によるロックを解除する。

この構成により、チャンバ内のガスの濃度が基準値以下に低下しない限り、チャンバはロック機構によりロックされた状態を維持して開放できない。その結果、チャンバ開放時の安全性をさらに高めることができる。

好ましくは、前記第１の排気バルブ、前記第２の排気バルブ、及び前記大気導入バルブはそれぞれ手動開閉機構を備える。

この構成により、プラズマ処理装置自体の故障により各種バルブの操作が正常に行われない場合であっても、手動開閉機構により第１及び第２の排気バルブと大気導入バルブを手動で開閉操作することで、チャンバが外部に対して密閉された状態を維持しつつチャンバ内のガスを排出でき、チャンバ開放時の安全性を確保できる。

本発明の第２の態様は、開閉可能なチャンバと、前記チャンバと第１の排気設備とを接続すると共に排気のためのポンプと常閉の第１の排気バルブとが介設された第１の排気経路と、前記チャンバと第２の排気設備とを接続すると共に常閉の第２の排気バルブが介設された第２の排気経路と、前記チャンバを大気と連通させると共に常閉の大気導入バルブが介設された大気経路と、前記チャンバと不活性ガス源とを接続すると共に常閉の不活性ガス導入バルブが介設された不活性ガス経路とを備えるプラズマ処理装置における残留ガスの排気方法であって、前記チャンバが外部に対して密閉された状態を維持しつつ実行される、前記不活性ガスバルブの開弁による前記不活性ガス源から前記チャンバへの前記不活性ガスの導入と、それに続く前記第１の排気バルブの開弁による前記ポンプでの前記チャンバの排気とを予め定められた回数繰り返す第１ステップと、前記大気導入バルブの開弁による前記チャンバへの大気の導入と、それに続く前記第１の排気バルブの開弁による前記ポンプでの前記チャンバの排気とを予め定められた回数繰り返す第２ステップと、前記第１ステップと前記第２ステップの後、前記大気導入バルブと前記第２の排気バルブの両方を開弁する第３ステップとを含む、残留ガスの排気方法を提供する。

好ましくは、前記チャンバを閉鎖状態でロックする解除可能なロック機構と、前記第２の排気経路より排気されるガスの濃度を検出するガス検出器とをさらに設け、前記第３ステップ中に、前記ガス検出器の前記ガスの濃度の検出値を予め定められた基準値と比較し、前記検出値が前記基準値以下であれば前記ロック機構によるロックを解除する。

本発明によれば、不活性ガスによる置換とそれに続く大気による置換を実行し、かつその際にチャンバ内のガスを第１の排気経路に設けたポンプで確実に排気することで、チャンバが外部に対して密閉された状態を維持しつつ、チャンバ内に残留しているプラズマ処理のためのガスを確実に排気でき、プラズマ処理装置のチャンバ開放時の安全性を確保できる。

本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の模式図。 本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置のブロック図。 排気バルブ及びそれを開閉するための手動バルブと自動バルブを示す模式図。 本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の残留ガス自動排気機能の正常時におけるロードロック室開放までの動作を説明するためのフローチャート。 本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の残留ガス自動排気機能の異常時におけるロードロック室開放までの動作を説明するためのフローチャート。

次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１及び図２は本発明の実施形態に係るドライエッチング装置１を示す。ドライエッチング装置１は、基板２に対するドライエッチングが実行される処理室３ａを内部に備える開閉可能なプロセスチャンバ３と、プロセスチャンバ３に隣接して設けられて搬送室４ａを内部に備える開閉可能な搬送チャンバ４とを備える。また、ドライエッチング装置１は搬送チャンバ４に隣接して設けられたロードロックチャンバ６を備える。ロードロックチャンバ６内のロードロック室６ａは扉５で開閉可能である。ロードロック室６ａと搬送室４ａの連通口にはゲートバルブ７ａが設けられ、搬送室４ａと処理室３ａの連通口にもゲートバルブ７ｂが設けられている。

プロセスチャンバ３の処理室３ａには、プロセスガスを供給するプロセスガス供給部８（図２にのみ図示）が接続されている。本実施形態ではプロセスガスは塩素系ガスを含むガスである。また、処理室３ａにはプラズマ発生手段９（図２にのみ図示）が設けられている。プラズマ発生手段９の方式等は特に限定されず、ＩＣＰ型であってもよく、平行平板型であってもよい

プロセスチャンバ３の処理室３ａには排気経路（第１の排気経路）１１ｃの一端が接続されている。この排気経路１１ｃの他端はドライポンプ１２ｂを介して排気ダクト（第１の排気設備）１３Ａに接続されている。また、排気経路１１ｃには常閉でオン／オフ型のエア駆動バルブである排気バルブ（第１の排気バルブ）１４ｃが介設されている。後に詳述するように、排気バルブ１４ｃは制御部４１（図２にのみ図示）からの指令により開閉すると共に、手動操作によっても開閉可能である。

プロセスチャンバ３には、処理室３ａに連通する排気室３ｂが設けられている。排気室３ｂには圧力調整バルブ１５を介して例えばターボ分子ポンプである高真空ポンプ１６が接続されている。高真空ポンプ１６は真空排気経路１７を介して排気経路１１ｃに接続されている。真空排気経路１７には常閉でオン／オフ型のソレノイドバルブである真空排気バルブ１８が介設されている。

搬送チャンバ４の搬送室４ａには、基板２の搬送機構１９（図２にのみ図示）が収容されている。搬送機構１９は未処理の基板２をロードロック室６ａから取り出して処理室３ａに搬送する。また、搬送機構１９は前述のドライエッチング処理がなされた基板２をプロセスチャンバ３の処理室３ａから取り出してロードロック室６ａに戻す。

ロードロックチャンバ６内のロードロック室６ａには、例えば図示しないカセット内に収容された複数枚の基板２が外部との連通口６ｂを介して搬入されている。ドライエッチング処理済みの基板２はカセットに戻され、すべての基板２の処理後にカセットが連通口６ｂから外部に搬出される。扉５は基板２（カセット）の出し入れの際に開放されるが、それ以外のときは連通口６ｂを閉鎖している。また、ロードロックチャンバ６は連通口６ｂを閉鎖した状態で扉５をロックするロック装置２１を備える。扉５の開閉時にはロック装置２１によるロックが解除される。

ロードロック室６ａには排気経路（第１の排気経路）１１ａの一端が接続されている。この排気経路１１ａの他端はドライポンプ１２ａを介して排気ダクト（第１の排気設備）１３Ａに施接続されている。また、排気経路１１ａにはオン／オフ型のエア駆動バルブである排気バルブ（第１の排気バルブ）１４ａが介設されている。同様に、搬送室４ａには排気経路（第１の排気経路）１１ｂの一端が接続されている。この排気経路１１ｂの他端は排気バルブ１４ａよりもドライポンプ１２ａ側で排気経路１１ａに接続されている。排気経路１１ｂにはオン／オフ型のエア駆動バルブである排気バルブ（第１の排気バルブ）１４ｂが介設されている。後に詳述するように、排気バルブ１４ａ，１４ｂは制御部４１（図２にのみ図示）からの指令により開閉すると共に、手動操作によっても開閉可能である。

以下、ドライエッチング装置１の基板２の処理に関連する動作を説明する。

ドライエッチング装置１の起動時には、ゲートバルブ７ａ，７ｂはいずれも閉弁されている。密閉された搬送室４ａ内はドライポンプ１２ａによりある程度の真空度まで排気される。この際、排気バルブ１４ｂが開弁して搬送室４ａ内の空気は排気経路１１ｂ通って排気ダクト１３Ａに排出される。また、密閉された処理室３ａ内はドライポンプ１２ｂによりある程度の真空度まで排気される。この際、排気バルブ１４ｃが開弁して処理室３ａ内の空気は排気経路１１ｃ通って排気ダクト１３Ａに排出される。

未処理の基板２をロードロック室６ａに搬入後に扉５が閉鎖されてロック装置２１によりロックされる。密閉されたロードロック室６ａ内はドライポンプ１２ａにより搬送室４ａと同程度の真空度まで排気される。この際、排気バルブ１４ａが開弁して搬送室４ａ内の空気は排気経路１１ａ通って排気ダクト１３Ａに排出される。

その後、ロードロック室６ａ内のすべての基板２についてドライエッチング処理が完了するまで、以下の動作が繰り返される。

ゲートバルブ７ａが開弁して搬送機構１９によってロードロック室６ａから搬送室４ａに基板２が搬出される。基板２が搬出されるとゲートバルブ７ａは閉弁する。また、ゲートバルブ７ｂが開弁して搬送室４ａから処理室３ａへ基板２が搬入される。基板２が搬入されるとゲートバルブ７ｂが閉弁する。

次に、プロセスガス供給部８から処理室３ａにプロセスガスが供給されると共に、高真空ポンプ１６による排気がなされ処理室３ａ内は所定の高真空度に維持される。この状態で、プラズマ発生手段９により発生するプラズマで基板２がエッチングされる。

処理室３ａでのドライエッチング後の基板２は、搬入時と逆の経路で搬送機構１９により処理室３ａからロードロック室６ａに戻される。

動作中のドライエッチング装置１では、処理室３ａだけでなく搬送室４ａも負圧の状態であり、ロードロック室６ａも基板の搬入出時を除き負圧の状態である。また、動作中のドライエッチング装置１の処理室３ａにはプロセスガスが存在する。搬送室４ａとロードロック室６ａの間のゲートバルブ７ａは、搬送機構１９によるロードロック室６ａに対する基板２の搬入出時には開弁するが、それは閉弁している。また、搬送室４ａと処理室３ａの間の第２のゲートバルブ７ｂは、搬送機構１９による処理室３ａに対する基板２の搬入出時に開弁するが、それ以外のときは閉弁している。しかし、処理室３ａから搬送室４ａやロードロック室６ａへのプロセスガスの漏れを完全になくすことは困難であるので、動作中のドライエッチング装置１の搬送室４ａやロードロック室６ａにもプロセスガスが存在する。本実施形態のドライエッチング装置１は、ロードロックチャンバ６、搬送チャンバ４、及びプロセスチャンバ３の開放時に、これらのチャンバに残留するプロセスガスを排気するために、前述の排気経路１１ａ〜１１ｃ、排気バルブ１４ａ〜１４ｃ、及びドライポンプ７ａ，７ｂに加え、さらに以下の機構を備えている。

ロードロック室６ａ、搬送室４ａ、及び処理室３ａには、ダクト排気経路（第２の排気経路）２２ａ，２２ｂ，２２ｃの一端がそれぞれ接続されている。個々のダクト排気経路２２ａ〜２２ｃの他端はダクト排気経路２２ｄに接続され、このダクト排気経路２２ｄは排気ダクト（第２の排気設備）１３Ｂに接続されている。ダクト排気経路２２ｄには排気中に含まれるプロセスガスの濃度を検出するガス検出器２３が設けられている。ガス検出器２３はプロセスガスの濃度の検出値を、後述する残留ガス排気処理部５３，５４，５５へ送る。また、ダクト排気経路２２ａ〜２２ｃには、常閉でオン／オフ型のエア駆動バルブであるダクト排気バルブ（第２の排気バルブ）２４ａ，２４ｂ，２４ｃがそれぞれ介設されている。後に詳述するように、ダクト排気バルブ２４ａ〜２４ｃは制御部４１からの指令により開閉すると共に、手動操作によっても開閉可能である。

前述した排気経路（第１の排気経路）１１ａ，１１ｂ，１１ｃが接続された排気ダクト（第１の排気設備）１３Ａは、塩素系等の有害なガスを排気するために工場に設置されているもので、有害ガスを無害化する除害手段５７を必ず備えている。これに対して、ダクト排気経路（第２の排気経路）２２ａ〜２２ｄが接続された排気ダクト（第２の排気設備）１３Ｂは比較的安全なガスを排気するために工場に設置されており、通常、除害手段は設けない。なお、いずれの排気ダクト１３Ａ，１３Ｂも、工場備え付けの排気装置があるので特別にポンプ等を設けなくても排気は行われるが、排気経路１３Ａには特別にドライポンプ１２ａを設けており、後に詳述するように有害ガスを確実に排気すると同時に、後に詳述するチャンバ内のガスの置換時間の短縮を図っている。

ロードロック室６ａと搬送室４ａには、大気経路２５ａ，２５ｂの一端がそれぞれ接続されている。処理室３ａにも排気室３ｂを介して大気経路２５ｃの一端が接続されている。個々の大気経路２５ａ〜２５ｃの他端は大気に開放している。また、大気経路２５ａ〜２５ｃには、常閉でオン／オフ型のエア駆動バルブである大気導入バルブ２６ａ，２６ｂ，２６ｃがそれぞれ介設されている。後に詳述するように、大気導入バルブ２６ａ〜２６ｃは制御部４１からの指令により開閉すると共に、手動操作によっても開閉可能である。

ロードロック室６ａと搬送室４ａには、窒素ガス経路（不活性ガス経路）２７ａ，２７ｂの一端がそれぞれ接続されている。処理室３ａにも排気室３ｂを介して窒素ガス経路２７ｃの一端が接続されている。個々の窒素ガス経路２７ａ〜２７ｃの他端は窒素ガス経路２７ｄに接続され、このダクト排気経路２２ｄは、後述するようにパージに使用される不活性ガスとして窒素ガスを供給する窒素ガス源（不活性ガス源）２８に接続されている。また、窒素ガス経路２７ａ〜２７ｃには、常閉でオン／オフ型のソレノイドバルブである窒素ガス導入バルブ２９ａ〜２９ｃがそれぞれ介設されている。

次に、図３を参照して、排気バルブ１４ａ〜１４ｃ（常閉でオン／オフ型のエア駆動バルブ）の開閉駆動機構について説明する。なお、ダクト排気バルブ２４ａ〜２４ｃ及び大気導入バルブ２６ａ〜２６ｃも常閉でオン／オフ型のエア駆動バルブであり、以下に説明する排気バルブ１４ａ〜１４ｃの開閉駆動機構と同様の機構で開閉駆動される。

排気バルブ１４ａ〜１４ｃには制御エア経路３１の一端が接続されている。排気バルブ１４ａ〜１４ｃは制御エア経路３１を介して圧縮空気が供給されている間は開弁しているが、制御エア経路３１からの圧縮空気の供給がなければ閉弁状態を維持する。制御エア経路３１の他端はサイレンサ３２を介して大気に開放されている。制御エア経路３１には排気バルブ１４ａ〜１４ｃ側から順に手動バルブ３３と自動バルブ３４が介設されている。

手動バルブ３３は３ポート２位置型でレバー３３ｄによる手動操作可能なバルブである。手動バルブ３３のポート３３ａは排気バルブ１４ａ〜１４ｃ側に接続され、ポート３３ｂは自動バルブ３４側（大気側）に接続されている。また、手動バルブ３３のポート３３ｃは圧縮空気源３５に接続されている。手動バルブ３３はレバー３３ｄで位置Ａ，Ａ’のいずれかに設定可能である。手動バルブ３３いったん位置Ａ，Ａ’のいずれかに設定されると、レバー３３ｄが操作されない限りその位置で保持される。位置Ａでは、ポート３３ａ，３３ｂが接続される一方、ポート３３ｃは他のポート３３ａ，３３ｂから遮断される。つまり、手動バルブ３３が位置Ａであれば排気バルブ１４ａ〜１４ｃは大気圧側に接続される。位置Ａ’では、ポート３３ａとポート３３ｃが接続される一方、ポート３３ｂは他のポート３３ａ，３３ｃから遮断される。つまり、手動バルブが位置Ａ’であれば排気バルブ１４ａ〜１４ｃは圧縮空気源３５に接続される。手動バルブ３３の初期の位置は位置Ａであり、レバー３３ｄが操作されない限りこの位置で維持される。

自動バルブ３４は３ポート２位置型で内部パイロット型のソレノイドバルブである。自動バルブ３４では、ポート３４ａが手動バルブ３３側（排気バルブ１４ａ〜１４ｃ側）に接続され、ポート３４ｂが大気側に接続され、ポート３４ｃが圧縮空気源３５に接続されている。自動バルブ３４の２つの位置Ｂ，Ｂ’のうち、位置Ｂではポート３４ａ，３４ｂが接続される一方、ポート３４ｃは他のポート３４ａ，３４ｂから遮断される。従って、自動バルブ３４が位置Ｂのとき、手動バルブ３３のポート３３ｂは大気圧側に接続される。位置Ｂ’ではポート３４ａ，３４ｃが接続さる一方、ポート３４ｂは他のポート３４ａ，３４ｃから遮断される。従って、自動バルブ３４が位置Ｂ’のとき、手動バルブ３３のポート３３ｂは圧縮空気源３５に接続される。自動バルブ３４の初期の位置は位置Ｂでありソレノイド３４ｄに給電されない限りこの位置で維持される。ソレノイド３４ｄに給電中の自動バルブ３４は位置Ｂ’である。

手動バルブ３３が初期の位置Ａにある場合、排気バルブ１４ａ〜１４ｃは自動バルブ３４が位置Ｂ，Ｂ’のいずれに設定されるかに応じて、排気バルブ１４ａ〜１４ｃが開閉する。まず、自動バルブ３４のソレノイド３４ｄが非給電であって自動バルブ３４が位置Ｂであると、排気バルブ１４ａ〜１４ｃは大気に接続されて閉弁状態である。一方、自動バルブ３４のソレノイド３４ｄに給電されて自動バルブ３４が位置Ｂ’であると、排気バルブ１４ａ〜１４ｃは圧縮空気源３５に接続されて開弁状態である。

自動バルブ３４が初期の位置Ｂ（排気バルブ１４ａ〜１４ｃの閉弁状態に対応）であっても、レバー３３ｄの操作で手動バルブ３３を位置Ａ，Ａ’のいずれに設定するかに応じて、排気バルブ１４ａ〜１４ｃが開閉する。まず、手動バルブ３３が初期の位置Ａであると、排気バルブ１４ａ〜１４ｃは大気に接続されて閉弁状態である。一方、手動バルブ３３が位置Ａ’であると、排気バルブ１４ａ〜１４ｃは圧縮空気源３５に接続されて開弁状態である。

制御エア経路３１には手動バルブ３３の開閉状態を検知するために例えば圧力スイッチである手動バルブ開閉状態検出センサ３６が設けられている。手動バルブ開閉状態検出センサ３６で出力された手動バルブ３３の開閉状態は制御部４１に送信される。

図２を参照すると、制御部４１は、操作・入力部４２から入力される作業者の指令に加え、ガス検出器２３と手動バルブ開閉状態検出センサ３６を含む各種センサからの入力等に基づいて、ドライエッチング装置１全体の動作を制御する。特に、制御部４１は、搬送機構１９による基板２の搬送を制御する搬送処理部５１と、プラズマ発生手段９とプロセスガス供給部８による処理室３ａでの基板２に対するドライエッチング処理を制御するプロセス処理部５２を備える。また、制御部４１はドライエッチング装置１の停止後に、ロードロック室６ａ、搬送室４ａ、及び処理室３ａ内に残留しているプロセスガスを自動的に排気するための処理をそれぞれ制御する残留ガス排気処理部５３，５４，５５を備える。さらに、制御部４１は、前述したドライエッチング装置１の起動時の動作を制御する装置起動処理部５６を備える。

図２に示すように、ドライエッチング装置１は、操作・入力部４２からの入力や制御部４１からの情報を表示するための表示部４３を備える。また、ドライエッチング装置１は、異常発生の警告を発生する報知部４４と、報知部４４による警報発生時等の緊急時に作業者がドライエッチング装置１に対して動作停止を指令するための緊急停止スイッチ４５を備える。

このドライエッチング装置１においてロードロック室６ａ、搬送室４ａ、及び処理室３ａ内に残留するプロセスガスを排気する場合は、２種類に大別できる。

一つ目は、ロードロック室６ａ、搬送室４ａ、及び処理室３ａのうち残留するプロセスガスを排気しようとしているものについて、対応する残留ガス排気処理部５３，５４，５５による自動的な残留ガス排気処理が正常に機能する場合である。以下、この場合を残留ガス自動排気機能の正常時という。例えば、処理室３ａ（プロセスチャンバ３）の場合、ドライエッチング処理を正常に実行できない状態でも、残留ガス排気処理部５５による自動的な残留ガス排気処理を正常に実行できる場合は、残留ガス自動排気機能の正常時である。同様に、搬送室４ａ（搬送チャンバ）の場合、搬送機構１９により基板２の搬送を正常に実行できない状態でも、残留ガス排気処理部５４による自動的な残留ガス排気処理を正常に実行できる場合は、残留ガス自動排気機能の正常時である。

二つ目は、作業者が緊急停止スイッチ４５を操作してドライエッチング装置１を停止させた場合であるか否かを問わず、ロードロック室６ａ、搬送室４ａ、及び処理室３ａのうち残留するプロセスガスを排気しようとしているものについて、対応する残留ガス排気処理部５３，５４，５５による自動的な残留ガス排気処理が正常に機能しない場合である。以下、この場合を残留ガス自動排気機能の異常時という。残留ガス自動排気機能の異常時となる原因としては、例えば電源供給の遮断、制御部４１の故障、排気バルブ１４ａ〜１４ｃの自動開閉機能の故障（自動バルブ３４への給電の有無による開閉の不具合）等の発生がある。なお、残留ガス自動排気機能の異常時であっても、排気ダクト１３Ａ，１３Ｂが正常に機能している限り、後に詳述するように手動バルブ３３を手動操作して排気バルブ１４ａ〜１４ｃ、ダクト排気バルブ２４ａ〜２４ｃ、及び大気導入バルブ２６ａ〜２６ｃを操作することで、ロードロック室６ａ、搬送室４ａ、及び処理室３ａに残留するプロセスガスを排気できる。

前者、つまり残留ガス自動排気機能の正常時は、さらに２種類に分かれる。一つ目は、ロードロック室６ａ内のカセット（基板２を収容している）を交換する場合である。二つ目は、操作・入力部４２により作業者がロードロック室６ａ、搬送室４ａ、及び処理室３ａを指定し、それに応じて残留ガス排気処理部５３，５４，５５が残留ガス排気処理を実行する場合である。

ロードロック室６ａ内のカセットを交換するときにドライエッチング装置１により行われる残留ガス排気処理には、第１及び第２モードがある。

第１モードでは、カセット内の全ての基板２についてドライエッチング処理が終わるとロードロック室６ａについて残留ガス排気処理が自動で行われる。残留ガス排気が完了して扉５を開けられる状態（ロック解除）になると、その旨が報知部４４等により作業者に対して報知される。その後、作業者が扉５を開けてロードロック室６ａのカセットを交換する。

第２モードでは、カセット内の全ての基板２についてドライエッチング処理が終わるとその旨が報知部４４等により作業者に対して報知される。その後、作業者が操作・入力部４２で指示すると残留ガス排気処理が実行される。残留ガス排気が完了して扉５を開けられる状態（ロック解除）になると、その旨が報知部４４等により作業者に対して報知される。その後、作業者が扉５を開けてロードロック室６ａのカセットを交換する。

このように第１モードが扉５のロック解除後にドライエッチング装置１の動作が停止して作業者が報知されるのに対し、第２モードはロードロック室６ａがまだ真空状態の段階でドライエッチング装置１の動作が停止して作業者が報知される。第１モードと第２モードの切り換えは操作・入力部４２により設定可能であり、ドライエッチング装置１はその設定に応じて第１及び第２モードのいずれかで動作する。

次に、ロードロック室６ａを例に、残留ガス自動排気機能の正常時にプロセスガスを排気する処理を説明する。以下の説明は、ロードロック室６ａ内のカセットを交換する場合と、操作・入力部４２により作業者がロードロック室６ａの残留ガス排気を指定した場合の両方に共通している。

制御部４１の残留ガス排気処理部５３は、排気バルブ１４ａ、ダクト排気バルブ２４ａ、大気導入バルブ２６ａ、及び窒素ガス導入バルブ２９ａの開閉を制御することで、ロードロック室６ａに残留しているプロセスガスを排気する。

残留ガス排気処理部５３が実行する処理を図４に示す。この図において排気バルブ１４ａ、ダクト排気バルブ２４ａ、及び大気導入バルブ２６ａの開閉は自動バルブ３４のソレノイド３４ｄに対する給電と非給電の切り換えにより実行される。

まず、窒素ガス導入バルブ２９ａが開弁され、窒素ガス源２８から窒素ガス経路２７ｄ，２７ａを通ってロードロック室６ａに窒素ガスが導入される（ステップＳ４−１）。次に、窒素ガス導入バルブ２９ａが閉弁され、窒素ガス源２８からロードロック室６ａへの窒素ガスの導入が停止される（ステップＳ４−２）。その後、排気バルブ１４ａが開弁され、ロードロック室６ａ内のガス（プロセスガスと窒素ガスを含む）がドライポンプ１２ａによる吸引で排気される（ステップＳ４−３）。具体的には、ロードロック室６ａ内のガスは排気経路１１ａからドライポンプ１２ａを経て排気ダクト１３Ａに排気される。この際に、排気ダクト１３Ａが備える除害手段５７により排気されるガスを無害化する処理がなされる。次に、排気バルブ１４ａが閉弁され、ロードロック室６ａ内のガスの排気が停止される（ステップＳ４−４）。

ステップＳ４−１〜Ｓ４−４が所定回数繰り返される。すなわち、窒素ガス導入バルブ２９ａの開弁による窒素ガス源２８からロードロック室６ａへの窒素ガスの導入と排気バルブ１４ａの開弁によるドライポンプ１２ａでのロードロック室６ａの強制的な排気とが所定回数繰り返される。言い換えれば、ロードロック室６ａ内のガスを窒素ガス源２８から供給される窒素ガスに置換するパージ操作が繰り返される。

ステップＳ４−１〜Ｓ４−４が所定回数繰り返された後、大気導入バルブ２６ａが開弁され、大気経路２５ａを通ってロードロック室６ａに大気が導入される（ステップＳ４−５）。次に、大気導入バルブ２６ａが閉弁され、ロードロック室６ａへの大気の導入が停止される（ステップＳ４−６）。その後、排気バルブ１４ａが開弁され、ロードロック室６ａ内のガスがドライポンプ１２ａによる吸引で排気される（ステップＳ４−７）。具体的には、ロードロック室６ａ内のガスは排気経路１１ａからドライポンプ１２ａを経て排気ダクト１３Ａに排気される。この際に、排気ダクト１３Ａが備える除害手段５７により排気されるガスを無害化する処理がなされる。次に、排気バルブ１４ａが閉弁され、ロードロック室６ａ内のガスの排気が停止される（ステップＳ４−８）。

ステップＳ４−５〜Ｓ４−８が所定回数繰り返される。すなわち大気導入バルブ２６ａの開弁によるロードロック室６ａへの大気の導入と排気バルブ１４ａの開弁によるドライポンプ１２ａでのロードロック室６ａ内の強制的な排気とが所定回数繰り返される。言い換えれば、ロードロック室６ａ内のガスを大気で置換するパージ操作が繰り返される。

ステップＳ４−５〜Ｓ４−８が所定回数繰り返された後、大気導入バルブ２６ａが開弁され（ステップＳ４−９）、ダクト排気バルブ２４ａも開弁される（ステップＳ４−１０）。大気導入バルブ２６ａとダクト排気バルブ２４ａの開弁によりロードロック室６ａは排気経路１１ａとダクト排気経路２２ａの両方を介して大気に連通し、ロードロック室６ａ内の圧力は概ね大気圧に戻る。

次に、ガス検出器２３でロードロック室６ａ内のガスに残留しているプロセスガス（残留ガス）の濃度が検出される（Ｓ４−１１）。検出された残留ガスの濃度が基準値以下であれば（ステップＳ４−１２）、ロック装置２１による扉５のロックが解除され（ステップＳ４−１３）、扉５の開放が可能となる（ステップＳ４−１４）。一方、検出された残留ガスの濃度が基準値を上回る場合（ステップＳ４−１２）、ロードロック室６ａ内のガスを窒素ガスに置換するパージ操作（ステップＳ４−１〜Ｓ４−４）と、ロードロック室６ａ内のガスを大気で置換する操作（ステップＳ４−５〜Ｓ４−８）が再度繰り返される。なお、ガス検出器２３で検出された残留ガスの濃度が基準値を上回る場合、ロードロック室６ａ内のガスを窒素ガスに置換するパージ操作（ステップＳ４−１〜Ｓ４−４）と、ロードロック室６ａ内のガスを大気で置換する操作（ステップＳ４−５〜Ｓ４−８）のいずれか一方のみを繰り返してもよい。

窒素ガス源２８の窒素ガスの導入とドライポンプ１２ａによる強制的な排気とが所定回数繰り返され、つまりロードロック室６ａ内のガスを窒素ガスに置換する操作が繰り返される（ステップＳ４−１〜Ｓ４−４）。この窒素ガスによる置換に続いて、大気の導入とドライポンプ１２ａにより強制的な排気とが所定回数繰り返され、つまりロードロック室６ａ内のガスを大気で置換する操作が繰り返される。このように、窒素ガスにより置換とそれに続く大気による置換とを実行している。また、窒素ガスや大気による置換の際にロードロック室６ａ内のガスを排気経路１１ｃに設けたドライポンプ１２で確実に排気している。つまり、ロードロック室６ａに接続された排気経路２２ｃ（排気ダクト１３Ｂに接続されている）を使用しても工場備え付けの排気装置で排気可能であるが、ドライポンプ１２ａによる吸引で排気経路１１ｃ（排気ダクト１３Ａに接続されている）を経て排気を行うことで、ロードロック室６ａ内の残留ガスを効率的かつ確実に排気している。なお、ドライポンプ１２ａで排気されるロードロック室６ａ内の残留ガスは除害手段５７で無害化されるので有害なガスが排気ダクト１３Ａ経由で外部に排出されてしまうことはない。以上により、ロードロック室６ａが外部に対して密閉された状態を維持しつつ、ロードロック室６ａに残留しているプロセスガスを確実に排気できる。その結果、大気導入バルブ２６ａダクト排気バルブ２４ａの両方を開弁してロードロック室６ａ内を大気圧に戻すまでに、扉５の開放時の安全性を確保できる。

ガス検出器２３で検出されるロードロック室６ａ内の残留ガスの濃度が基準値以下に低下しない限り、ロードロック室６ａの扉５はロック機構２１によりロックされた状態を維持して開放できない（ステップＳ４−１２）。その結果、扉５の開放時の安全性をさらに高めることができる。

搬送室４ａについては、制御部４１の残留ガス排気処理部５４が図４の処理を実行し、ドライエッチング装置１が停止した後も残留するプロセスガスを排気する。この場合、残留ガス排気処理部５４は、排気バルブ１４ｂ、ダクト排気バルブ２４ｂ、大気導入バルブ２６ｂ、及び窒素ガス導入バルブ２９ｂの開閉を制御する。同様に、プラズマ処理室３ａについては、制御部４１の残留ガス排気処理部５５が図４の処理を実行し、ドライエッチング装置１が停止した後も残留するプロセスガスを排気する。この場合、残留ガス排気処理部５５は、排気バルブ１４ｃ、ダクト排気バルブ２４ｃ、大気導入バルブ２６ｃ、及び窒素ガス導入バルブ２９ｃの開閉を制御する。

次に、ロードロック室６ａを例に、残留ガスの自動排気機能の異常時に、残留するプロセスガスを排気する処理を説明する。なお、排気ダクト１３Ａ，１３Ｂの排気装置を含め工場設備自体は正常に稼動している。この場合、排気バルブ１４ａ、ダクト排気バルブ２４ａ、大気導入バルブ２６ａが手動操作される。これらの排気バルブ１４ａ、ダクト排気バルブ２４ａ、及び大気導入バルブ２６ｂは、前述したようにレバー３３ｄを操作して手動バルブ３３を位置Ａ，Ａ’のいずれかに設定することで開閉される。つまり排気バルブ１４ａ、ダクト排気バルブ２４ａ、及び大気導入バルブ２６ｂは、手動バルブ３３が位置Ａであれば閉弁して位置Ａ’であれば開弁する。

この場合のロードロック室６ａの排気の処理手順を図５に示す。まず、大気導入バルブ２６ａを手動で開弁して大気経路２５ａを介して大気をロードロック室６ａに導入する（ステップＳ５−１）。大気導入バルブ２６ａの手動開弁は、大気導入バルブ２６ａ用の手動バルブ３３のレバー３３ａを操作することで行われる。また、大気導入バルブ２６ａを開弁状態で維持して大気をロードロック室６ａに導入しつつ、排気バルブ１４ａを手動で開弁する（ステップＳ５−２）。排気バルブ１４ａを開弁するとドライポンプ１２ａは停止しているが排気ダクト１３Ａの排気装置によってロードロック室６ａ内のガスが排気経路１１ｃから排気ダクト１３Ａを経て排気される。その結果、ロードロック室６ａ内のガスが大気で置換される。このロードロック室６ａ内のガスを大気で置換する所帯を所定時間継続させる（ステップＳ５−３）。排気バルブ１４ａの手動開弁は、排気バルブ１４ａ用の手動バルブ３３のレバー３３ａを操作することで行われる。

所定時間経過後、排気バルブ１４ａを手動で閉弁する（ステップＳ５−４）。排気バルブ１４ａの手動閉弁は、排気バルブ１４ａ用の手動バルブ３３のレバー３３ａを操作することで行われる。次に、ダクト排気バルブ２４ａを手動で開弁する（ステップＳ５−５）。ダクト排気バルブ２４ａの手動開弁は、ダクト排気バルブ２４ａ用の手動バルブ３３のレバー３３ａを操作することで行われる。ダクト排気バルブ２４ａを開弁すると、ロードロック室６ａ内のガスは排気ダクト１３Ｂの排気装置によりダクト排気経路２２ａから排気ダクト２３Ｂを経て排気される。

次に、ガス検出器２３でロードロック室６ａ内の残留ガスの濃度が検出される（Ｓ５−６）。検出された残留ガスの濃度が基準値以下であれば（ステップＳ５−７）、ロック装置２１による扉５のロックが解除され（ステップＳ５−８）、扉５の開放が可能となる（ステップＳ５−９）。一方、検出された残留ガスの濃度が基準値を上回る場合（ステップＳ５−７）、ステップＳ５−１〜Ｓ５−６の操作を再度繰り返される。ガス検出器２３の検出値は例えば表示部４３に表示される。作業者は表示部４３の表示からガス検出器２３の検出値が基準値を上回ることを確認してステップＳ５−１〜Ｓ５−６の操作手順を繰り返すことができる。

以上のように、残留ガス自動排気機能の異常時には、大気導入バルブ２９ａを手動で開弁することでロードロック室６ａ内に大気が導入される。また、排気バルブ１４ａを手動で開弁することでロードロック室６ａが強制的に排気される。つまり、ロードロック室６ａ内のガスが大気に置換され、この状態が予め定められた時間継続する。この大気による置換によって、ロードロック室６ａが外部に対して密閉された状態を維持しつつ、最小限の機器（この例では大気導入バルブ２９ａ、排気バルブ１４ａ、及び排気バルブ１４ａ）で効果的にチャンバ内に残留しているプラズマ処理のためのガスを排出でき、チャンバ開放時の安全性を確保できる。

また、ガス検出器２３で検出されるロードロック室６ａ内の残留ガスの濃度が基準値以下に低下しない限り、ロードロック室６ａの扉５はロック機構２１によりロックされた状態を維持して開放できない（ステップＳ５−８）。その結果、扉５の開放時の安全性をさらに高めることができる。

搬送室４ａについても、図５の操作手順を実行することで、ドライエッチング装置１が非常停止した後に、残留するプロセスガスを手動で排気できる。この場合、排気バルブ１４ｂ、ダクト排気バルブ２４ｂ、大気導入バルブ２６ｂが手動操作される。また、処理室３ａについても、図５の操作手順を実行することで、ドライエッチング装置１が非常停止した後に、残留するプロセスガスを手動で排気できる。この場合、排気バルブ１４ｃ、ダクト排気バルブ２４ｃ、大気導入バルブ２６ｃが手動操作される。

本発明は前記実施形態に限定されず、以下に例示的に列挙するように種々の変形が可能である。

排気バルブ１４ａ〜１４ｃ、ダクト排気バルブ２４ａ〜２４ｃ、大気導入バルブ２６ａ〜２６ｃ、及び窒素導入バルブ２９ａ〜２９ｃの具体的な機構は、同一又は同等の機能を実現できる限り特に限定されない。また、排気経路１１ａ〜１１ｃ、真空排気経路１７、ダクト排気経路２２ａ〜２２ｄ、及び窒素ガス経路２７ａ〜２７ｄの具体的な構成も同一又は同等の機能を実現できる限り特に限定されない。

パージのための不活性ガスは、窒素ガス（窒素ガス源２８）に限定されず、プロセスガスの種類に応じたものを使用すればよい。

本発明はドライエッチング装置に限定されずＣＶＤ装置等の他のプラズマ処理装置にも適用できる。

１ ドライエッチング装置
２ 基板
３ プロセスチャンバ
３ａ 処理室
３ｂ 排気室
４ 搬送チャンバ
４ａ 搬送室
５ 扉
６ ロードロックチャンバ
６ａ ロードロック室
６ｂ 連通口
７ａ，７ｂ ケートバルブ
８ プロセスガス供給部
９ プラズマ発生手段
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 排気経路
１２ａ，１２ｂ ドライポンプ
１３Ａ，１３Ｂ 排気ダクト
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 排気バルブ
１５ 圧力調整バルブ
１６ 高真空ポンプ
１７ 真空排気経路
１８ 真空排気バルブ
１９ 搬送機構
２１ ロック装置
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ ダクト排気経路
２３ ガス検出器
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ ダクト排気バルブ
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ 大気経路
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ 大気導入バルブ
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ 窒素ガス経路
２８ 窒素ガス源
２９ａ，２９，２９ｃ 窒素ガス導入バルブ
３１ 制御エア経路
３２ サイレンサ
３３ 手動バルブ
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ ポート
３３ｄ レバー
３４ 自動バルブ
３５ 圧縮空気源
３６ 手動バルブ開閉状態検出センサ
４１ 制御部
４２ 操作・入力部
４３ 表示部
４４ 報知部
４５ 緊急停止スイッチ
５１ 搬送処理部
５２ プロセス処理部
５３，５４，５５ 残留ガス排気処理部
５６ 装置起動処理部
５７ 除害手段

Claims (5)

1. 開閉可能なチャンバを備えるプラズマ処理装置であって、
   前記チャンバと第１の排気設備とを接続すると共に排気のためのポンプと常閉の第１の排気バルブとが介設された第１の排気経路と、
   前記チャンバと第２の排気設備とを接続すると共に常閉の第２の排気バルブが介設された第２の排気経路と、
   前記チャンバを大気と連通させると共に常閉の大気導入バルブが介設された大気経路と、
   前記チャンバと不活性ガス源とを接続すると共に常閉の不活性ガス導入バルブが介設された不活性ガス経路と、
   前記第１の排気バルブ、前記第２の排気バルブ、前記大気導入バルブ、前記不活性ガス導入バルブ、前記不活性ガス源、及び前記ポンプを制御する制御装置と
   を備え、
   前記制御装置は、前記チャンバが外部に対して密閉された状態を維持しつつ、
   前記不活性ガスバルブの開弁による前記不活性ガス源から前記チャンバへの前記不活性ガスの導入と、それに続く前記第１の排気バルブの開弁による前記ポンプでの前記チャンバの排気とを予め定められた回数繰り返し、
   前記大気導入バルブの開弁による前記チャンバへの大気の導入と、それに続く前記第１の排気バルブの開弁による前記ポンプでの前記チャンバの排気とを予め定められた回数繰り返した後、
   前記大気導入バルブと前記第２の排気バルブの両方を開弁する残留ガス排気処理部を備える、プラズマ処理装置。
2. 前記チャンバを閉鎖状態でロックする解除可能なロック機構と、
   前記第２の排気経路により排気されるガスの濃度を検出するガス検出器と
   をさらに備え、
   前記残留ガス排気処理部は、前記大気導入バルブと前記第２の排気バルブの両方を開弁した後、前記ガス検出器の前記ガスの濃度の検出値を予め定められた基準値と比較し、前記検出値が前記基準値以下であれば前記ロック機構によるロックを解除する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記第１の排気バルブ、前記第２の排気バルブ、及び前記大気導入バルブはそれぞれ手動開閉機構を備える、請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理装置。
4. 開閉可能なチャンバと、前記チャンバと第１の排気設備とを接続すると共に排気のためのポンプと常閉の第１の排気バルブとが介設された第１の排気経路と、前記チャンバと第２の排気設備とを接続すると共に常閉の第２の排気バルブが介設された第２の排気経路と、前記チャンバを大気と連通させると共に常閉の大気導入バルブが介設された大気経路と、前記チャンバと不活性ガス源とを接続すると共に常閉の不活性ガス導入バルブが介設された不活性ガス経路とを備えるプラズマ処理装置における残留ガスの排気方法であって、
   前記チャンバが外部に対して密閉された状態を維持しつつ実行される、
   前記不活性ガスバルブの開弁による前記不活性ガス源から前記チャンバへの前記不活性ガスの導入と、それに続く前記第１の排気バルブの開弁による前記ポンプでの前記チャンバの排気とを予め定められた回数繰り返す第１ステップと、
   前記大気導入バルブの開弁による前記チャンバへの大気の導入と、それに続く前記第１の排気バルブの開弁による前記ポンプでの前記チャンバの排気とを予め定められた回数繰り返す第２ステップと、
   前記第１ステップと前記第２ステップの後、前記大気導入バルブと前記第２の排気バルブの両方を開弁する第３ステップとを含む、残留ガスの排気方法。
5. 前記チャンバを閉鎖状態でロックする解除可能なロック機構と、前記第２の排気経路より排気されるガスの濃度を検出するガス検出器とをさらに設け、
   前記第３ステップ中に、前記ガス検出器の前記ガスの濃度の検出値を予め定められた基準値と比較し、前記検出値が前記基準値以下であれば前記ロック機構によるロックを解除する、請求項４に記載の残留ガスの排気方法。

Images