JP6907518B2 - 真空処理装置及び真空処理装置の運転方法。 - Google Patents
真空処理装置及び真空処理装置の運転方法。 Download PDFInfo
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Description
基板の搬送口が形成された処理容器内に、基板の載置台と当該載置台に向けてシャワー状にガスを供給するための第1のガス供給部とが設けられ、前記載置台よりも下方側に処理容器内を真空排気する第1の排気口が形成された真空処理モジュールと、
前記処理容器に前記搬送口を介して気密に接続された搬送室内に、前記処理容器内との間で基板の搬送を行うための搬送機構と不活性ガスを供給するための第2のガス供給部とが設けられ、搬送室内を真空排気する第2の排気口が形成された真空搬送モジュールと、
前記基板の搬送口を開閉するゲートバルブと、
前記第1のガス供給部から不活性ガスを供給し、その流量が第2のガス供給部から供給する不活性ガスの流量よりも小さく、かつ処理容器内の圧力が搬送室内の圧力よりも小さい状態で前記ゲートバルブを開くステップと、前記ゲートバルブを開くステップに次いで、前記搬送機構により前記処理容器内から搬送室に処理済み基板を搬送するステップと、前記ゲートバルブを開くステップにおける前記第1のガス供給部からの不活性ガスの流量を第1の流量とすると、前記処理済み基板を搬送するステップに続いて、第1のガス供給部から供給する不活性ガスの流量を第1の流量よりも少ない第2の流量に設定し、前記搬送室から前記処理容器内に流れ込む気流を形成するステップと、その後搬送室から前記処理容器内に未処理基板を搬送するステップと、しかる後前記ゲートバルブを閉じるステップと、を実行するための制御部と、を備えたことを特徴とする。
前記処理容器に前記搬送口を介して気密に接続された搬送室内に、前記処理容器に対して基板の搬入出を行うための搬送機構と不活性ガスを供給するための第2のガス供給部とが設けられ、搬送室内を真空排気する第2の排気口が形成された真空搬送モジュールと、
前記基板の搬送口を開閉するゲートバルブと、を備えた真空処理装置を用い、
前記第1のガス供給部から不活性ガスを供給し、その流量が第2のガス供給部から供給する不活性ガスの流量よりも小さく、かつ処理容器内の圧力が搬送室内の圧力よりも小さい状態を形成する工程と、
前記状態において前記ゲートバルブを開く工程と、
次いで前記搬送機構により前記処理容器内から搬送室に処理済み基板を搬送する工程と、前記処理容器内の圧力が搬送室内の圧力よりも小さい状態を形成する工程における前記第1のガス供給部からの不活性ガスの流量を第1の流量とすると、前記処理済み基板を搬送する工程に続いて、第1のガス供給部から供給する不活性ガスの流量を第1の流量よりも少ない第2の流量に設定し、前記搬送室から前記処理容器内に流れ込む気流を形成する工程と、
その後搬送室から前記処理容器内に未処理基板を搬送する工程と、
さらにその後、ゲートバルブを閉じる工程と、を含むことを特徴とする。
第1の実施の形態にかかる真空処理装置として、マルチチャンバシステムである真空処理装置について図1を用いて説明する。真空処理装置は、その内部雰囲気が乾燥ガス、例えば乾燥した窒素ガスにより常圧雰囲気とされる横長の常圧搬送室12を備え、常圧搬送室12の手前には、キャリアCを載置するための搬入出ポート11が左右方向に並べて設置されている。
また処理容器30の側壁における載置台5の下方の位置には、処理容器30内の圧力を測定する圧力測定部35が設けられている。
TiCl4+6NH3→TiN+4NH4Cl+1/2N2+H2 (1)式
このようにウエハWの表面にTiNの層を積層し、TiN膜を成膜する。
この一連の反応においても、(1)式に示すようにNH4Clなどの副生成物が生成されるため、これらの副生成物が付着物として処理容器30内に堆積していく。また副生成物に限らず、例えば処理容器30の腐食などにより生じるTi含有物なども付着物として処理容器30内に付着していく。
処理容器30内には、真空搬送室2内に搬入されたウエハWよりも順番の小さいウエハWが載置されていて、成膜処理が終了しているものとし、ゲートバルブ40が開いて、第2の搬送機構21を構成する2つの搬送アームにより次のウエハWとの交換のために待機しているものとする。
次いで図4(a)、(b)に示す時刻t0にゲートバルブ40を開き始める。この時(t0の時)真空搬送室2内の圧力は、処理容器30の圧力よりも高いため、図6に示すように真空搬送室2内の雰囲気が処理容器30内に向かって流れ込む。そのため真空搬送室2内の圧力が下がり、処理容器30内の圧力が上がる。
本実施の形態では、処理容器30内に供給するArガスの流量を200sccm(ミリリットル/分)としたが、ウエハWの表面の保護と真空搬送室2へのガスの逆拡散とを考慮すると、50sccm以上、1000sccm以下であることが好ましい。
真空搬送室2に供給されるN2ガスの流量の突発的な増加を抑制するために、例えばコントローラ8におけるPID演算部83において用いられる伝達関数を調整する。PID制御においては伝達関数により真空搬送室2内の圧力が変化したときに真空搬送室2に供給されるN2ガスの流量の増減速度(応答速度)が決定される。そのため例えば伝達関数に用いる比例ゲイン、微分ゲイン及び積分ゲインの値を調整することにより、真空搬送室2内の圧力が減少したときのN2ガスの流量の増加速度を遅くすることができ(応答性を遅らせることができ)、突発的なN2ガスの流量増加を抑えることができる。従ってコントローラ8は、N2ガスの流量を増減させる圧力制御バルブ28の流量の応答速度を調整しており、流量の増減速度調整部に相当する。
圧力差が大きくなり過ぎると突発的に真空搬送室2に流れ込むN2ガスの流量が増加して、真空搬送室2から真空処理モジュール3に流れ込むN2ガスの流量が増加しやすくなる。また圧力差が小さくなり過ぎると、ゲートバルブ40を開いたときに処理容器30内の雰囲気が、真空搬送室2に逆拡散してしまうおそれがある。そのため真空搬送室2の圧力を処理容器30内の圧力よりも高く設定し、その圧力差を10Pa以上、50Pa以下とすることが好ましい。より好ましくは20Pa以上、40Pa以下にすることが好ましい。
また真空処理モジュール3は、例えばエッチング装置やアニール装置などでもよい。更には、真空処理装置は、マルチチャンバシステムに限らず、スタンドアローン式の真空処理モジュールに真空搬送室2を兼用するロードロック室を接続した構成であってもよい。
第2の実施の形態に係る真空処理装置について説明する。第2の実施の形態では、処理容器30内にガスシャワーヘッド7から不活性ガスの供給を行いながら、処理容器30内から処理済みウエハWを搬出した後、当該不活性ガスの供給を停止した後、未処理ウエハWを搬入する。
例えば既述の実施の形態と同様に、処理容器30にて、ウエハWの処理を行った後、図5に示すように処理容器30内に不活性ガスであるArガスを、例えば200sccmの流量で供給し、真空搬送室2において、N2ガス供給部25からN2ガスを、例えば500sccmの流量で供給する。次いで例えば処理容器30内の圧力を75Pa、真空搬送室2内の圧力を処理容器30内の圧力よりも高い例えば100Paに設定した状態で、図6に示すようにゲートバルブ40を開く。さらに図7に示すように第2の搬送機構21の一方の搬送アームにより載置台5上の処理済みのウエハWを受け取り、真空搬送室2に搬送する。その後、ゲートバルブ40を閉じ、さらに処理容器30内のガスシャワーヘッド7からのArガスの供給を停止する(流量0sccm)。
また未処理ウエハWを真空搬送室2側から処理容器30内に搬入するときには、ガスシャワーヘッド7から不活性ガスを第1の流量よりも少ない第2の流量、ここでは不活性ガスを停止(流量0sccmに設定)し、かつ処理容器30内の圧力が真空搬送室2よりも低い状態としている。従って図13、14に示すように搬送口34から処理容器30内に流れ込んだ気流が、載置台5の上方を流れ、処理容器30の下方から排気される気流が形成されている。
[実施例1]
第1の実施の形態に係る真空処理装置を用い、真空搬送室2側の圧力を100Pa、処理容器30側の圧力を75Paに設定して、ゲートバルブ40を開き始めてから、26秒後にゲートバルブ40を閉じ終えた。ゲートバルブ40を開く前の真空搬送室2側のN2ガスの供給流量は500sccmに設定した。また真空処理モジュール3内においては、ガスシャワーヘッド7から、200sccmの流量でArガスを供給した。
ゲートバルブ40を開く前の処理容器30内の圧力を20Paに設定したことと、PID演算部83の応答性を速め、流量の増減速度を速めたことを除いて、実施例1と同様に操作した例を比較例1とした。
実施例1及び比較例1の各々において、ゲートバルブ40を開き始める5秒前から、40秒間、真空搬送室2における圧力、処理容器30における圧力及び真空搬送室2におけるN2ガスの供給量を測定した。図15、16は、夫々経過時間(秒)に対する真空搬送室2における圧力、処理容器30における圧力及びに真空搬送室2おけるN2ガスの供給量の変化を示す。なお図15、図16においては、ゲートバルブ40の開き始める時間を0として記載している。
図15に示すように実施例1においては、ゲートバルブ40を開いた直後に、真空搬送室2内に供給される流量は2000sccm程度まで上昇し、ゲートバルブ40を閉め終えるまでの間、真空搬送室2内に供給される流量は1800sccm程度を維持していた。
この結果よれば本発明の実施の形態に係る真空処理装置によって、ゲートバルブ40を開いた直後における真空搬送室2内に供給されるN2ガスの流量の突発的な増加を防ぐことができると言える。
また比較例2として、ゲートバルブ40の開閉時に処理容器30内にArガスを供給しないことを除いて比較例1と同様に設定した真空処理装置を用いてウエハWの処理を行った。そして処理容器30から取り出されたウエハWにおいて、検出されるパーティクルの個数を調べた。ウエハWは例えば399枚処理を行い、2、49、99、199、299及び399枚目のウエハWにおいてパーティクルの個数をカウントした。
実施例1においては、検出されたパーティクルの平均個数は、8.9個であったが比較例2では、99枚目のウエハWからパーティクルが増加し始め、99枚目のウエハWで47個、199枚目のウエハWでは1632個と急激に増加し、検出されたパーティクルの平均個数は、1000個を超えていた。
この結果によれば本発明の実施の形態に係る真空処理装置を用いることにより、ウエハWに付着するパーティクルを減らすことができると言える。
また処理容器30内の設定圧力を60Paに設定したことを除いて実施例1と同様に処理を行った例を実施例3とした。実施例3においては、5、25、50、100、200、300、400、499、599及び699枚目のウエハWにおいてパーティクル(径45nm以上)の個数をカウントした。
従って未処理ウエハWを真空搬送室2から処理容器30内に搬入するときにガスシャワーヘッド7から供給する不活性ガスを停止し、真空搬送室2から処理容器30内にガスが流入するようにすることで、処理済みウエハWを付着するパーティクルを更に抑制できると言える。
3 真空処理モジュール
4 ゲート室
5 載置台
6 ガス供給路
7 ガスシャワーヘッド
9 コンピュータ
14 第1の搬送機構
21 第2の搬送機構
22 排気口
24、37 真空排気機構
25 N2ガス供給部
32 排気口
40 ゲートバルブ
Claims (10)
- 基板に対して真空雰囲気下で処理するための真空処理装置において、
基板の搬送口が形成された処理容器内に、基板の載置台と当該載置台に向けてシャワー状にガスを供給するための第1のガス供給部とが設けられ、前記載置台よりも下方側に処理容器内を真空排気する第1の排気口が形成された真空処理モジュールと、
前記処理容器に前記搬送口を介して気密に接続された搬送室内に、前記処理容器内との間で基板の搬送を行うための搬送機構と不活性ガスを供給するための第2のガス供給部とが設けられ、搬送室内を真空排気する第2の排気口が形成された真空搬送モジュールと、
前記基板の搬送口を開閉するゲートバルブと、
前記第1のガス供給部から不活性ガスを供給し、その流量が第2のガス供給部から供給する不活性ガスの流量よりも小さく、かつ処理容器内の圧力が搬送室内の圧力よりも小さい状態で前記ゲートバルブを開くステップと、前記ゲートバルブを開くステップに次いで、前記搬送機構により前記処理容器内から搬送室に処理済み基板を搬送するステップと、前記ゲートバルブを開くステップにおける前記第1のガス供給部からの不活性ガスの流量を第1の流量とすると、前記処理済み基板を搬送するステップに続いて、第1のガス供給部から供給する不活性ガスの流量を第1の流量よりも少ない第2の流量に設定し、前記搬送室から前記処理容器内に流れ込む気流を形成するステップと、その後搬送室から前記処理容器内に未処理基板を搬送するステップと、しかる後前記ゲートバルブを閉じるステップと、を実行するための制御部と、を備えたことを特徴とする真空処理装置。 - 前記ゲートバルブを開き始めた後、閉じるまでの間における第2のガス供給部から搬送室内に供給される不活性ガスの最大流量は、3000ミリリットル/分以下であることを特徴とする請求項1に記載の真空処理装置。
- 前記第2のガス供給部は、流量の増減速度を調整するための増減速度調整部を備え、当該増減速度調整部により、前記不活性ガスの最大流量が設定されることを特徴とする請求項2記載の真空処理装置。
- 前記第2のガス供給部は、流量の増加速度を抑えるためにオリフィスを備えていることを特徴とする請求項2記載の真空処理装置。
- 前記ゲートバルブを開き始めるときの処理容器内の圧力と、搬送室内の圧力と、の差は、10Pa以上、50Pa以下であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の真空処理装置。
- 前記処理容器内から搬送室に処理済み基板を搬送するステップに次いで、前記ゲートバルブを閉じるステップと、続いて処理容器内のパーティクル飛散抑制を行う成膜後処理ステップと、しかる後、前記ゲートバルブを開くステップと、を含むことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の真空処理装置。
- 基板の搬送口が形成された処理容器内に、基板の載置台と当該載置台に向けてシャワー状にガスを供給するための第1のガス供給部とが設けられ、前記載置台よりも下方側に処理容器内を真空排気する第1の排気口が形成された真空処理モジュールと、
前記処理容器に前記搬送口を介して気密に接続された搬送室内に、前記処理容器に対して基板の搬入出を行うための搬送機構と不活性ガスを供給するための第2のガス供給部とが設けられ、搬送室内を真空排気する第2の排気口が形成された真空搬送モジュールと、
前記基板の搬送口を開閉するゲートバルブと、を備えた真空処理装置を用い、
前記第1のガス供給部から不活性ガスを供給し、その流量が第2のガス供給部から供給する不活性ガスの流量よりも小さく、かつ処理容器内の圧力が搬送室内の圧力よりも小さい状態を形成する工程と、
前記状態において前記ゲートバルブを開く工程と、
次いで前記搬送機構により前記処理容器内から搬送室に処理済み基板を搬送する工程と、前記処理容器内の圧力が搬送室内の圧力よりも小さい状態を形成する工程における前記第1のガス供給部からの不活性ガスの流量を第1の流量とすると、前記処理済み基板を搬送する工程に続いて、第1のガス供給部から供給する不活性ガスの流量を第1の流量よりも少ない第2の流量に設定し、前記搬送室から前記処理容器内に流れ込む気流を形成する工程と、
その後搬送室から前記処理容器内に未処理基板を搬送する工程と、
さらにその後、ゲートバルブを閉じる工程と、を含むことを特徴とする真空処理装置の運転方法。 - 前記ゲートバルブを開き始めた後、閉じるまでの間における第2のガス供給部から搬送室内に供給される不活性ガスの最大流量は、3000ミリリットル/分以下であることを特徴とする請求項7に記載の真空処理装置の運転方法。
- 前記ゲートバルブを開き始めるときの処理容器内の圧力と、搬送室内の圧力と、の差は、10Pa以上、50Pa以下であることを特徴とする請求項7または8に記載の真空処理装置の運転方法。
- 前記処理容器内から搬送室に処理済み基板を搬送する工程に次いで、
前記ゲートバルブを閉じる工程と、
続いて処理容器内のパーティクル飛散抑制を行う成膜後処理工程と、
しかる後、前記ゲートバルブを開く工程と、を含むことを特徴とする請求項7ないし9のいずれか一項に記載の真空処理装置の運転方法。
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