JP7022982B2 - Exhaust structure for plasma processing room - Google Patents

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Description

本発明は、ウエハ等の薄板状の被処理材(以下、これを「基板」と呼ぶ。)にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理室の排気構造に関する。 The present invention relates to an exhaust structure of a plasma processing chamber for performing plasma processing on a thin plate-shaped material to be processed (hereinafter, referred to as a "substrate") such as a wafer.

基板に膜形成、エッチング等のプラズマ処理を行う場合、まず、密閉した処理室内に基板をセットし、処理室からガス(空気、前処理ガス等)を排出することにより内部を真空にする。そして、処理室中にプラズマガスを導入して高周波電力等により該プラズマガスをプラズマ化し、基板に対する処理を行う。 When plasma treatment such as film formation and etching is performed on the substrate, first, the substrate is set in a closed processing chamber, and the inside is evacuated by discharging gas (air, pretreatment gas, etc.) from the processing chamber. Then, plasma gas is introduced into the processing chamber, the plasma gas is converted into plasma by high frequency power or the like, and the substrate is processed.

プラズマガスをプラズマ化するための電力投入には容量結合型や誘導結合型等の様々な方式があるが、いずれにせよ、基板の全面に対して均等にエッチング等の処理を行うためには、基板の上部空間に形成されるプラズマは均等且つ安定な状態となっている必要がある。そのため、プラズマ生成空間の近傍・周辺の処理室は均等な形状をしていることが望ましく、そこに上記真空排気のための排気口を設けることは好ましくない。そこで従来より、基板をプラズマ処理するための処理室の排気口は、基板の表面よりも下方となるように設けられていた。 There are various methods such as capacitive coupling type and inductively coupled type for power input to convert plasma gas into plasma, but in any case, in order to evenly etch the entire surface of the substrate, it is necessary to perform processing such as etching. The plasma formed in the upper space of the substrate needs to be in a uniform and stable state. Therefore, it is desirable that the treatment chambers near and around the plasma generation space have a uniform shape, and it is not preferable to provide an exhaust port for the vacuum exhaust there. Therefore, conventionally, the exhaust port of the processing chamber for plasma-treating the substrate has been provided so as to be below the surface of the substrate.

一方、プラズマ処理の効率を上げるためには真空排気の時間を短縮することが望まれる。真空排気時間の多くは処理室の内壁に付着する反応生成物や水分の吸引に費やされるが、これを短縮するには処理室において真空排気のための排気口の断面積をできるだけ大きくするのが効果的である。そこで従来の装置では排気口を処理室の基板載置台(基板面)よりも下の側面に設けるのが一般的であった。しかしこの場合、排気口の形状を通常の円形とすると、処理室内部の空間は基板載置台よりも下方に排気口の直径分の深さを確保する必要があるため、これが逆に処理室容積の増大を招き、排気時間の短縮を妨げることとなっていた。 On the other hand, in order to improve the efficiency of plasma processing, it is desired to shorten the vacuum exhaust time. Most of the vacuum exhaust time is spent on suction of reaction products and water adhering to the inner wall of the processing chamber, but in order to shorten this, it is necessary to make the cross-sectional area of the exhaust port for vacuum exhaust as large as possible in the processing chamber. It is effective. Therefore, in the conventional device, it is common to provide the exhaust port on the side surface below the board mounting table (board surface) of the processing chamber. However, in this case, if the shape of the exhaust port is a normal circle, it is necessary to secure a depth corresponding to the diameter of the exhaust port below the board mounting table, so this is the opposite of the processing chamber volume. This has led to an increase in exhaust time, which has hindered the shortening of exhaust time.

このような問題を解決するため、特許文献1(第2図。本願において図6に再掲。)では、排気口(排気孔)141を横長の長方形とし、そこに、奥行きの幅が徐々に狭くなる(垂直上方から見たときに台形の)ジョイント部142を接続して空間を確保した後、垂直下方に設けた排気管143で真空ポンプに接続するという構造を開示している。 In order to solve such a problem, in Patent Document 1 (FIG. 2; reprinted in FIG. 6 in the present application), the exhaust port (exhaust hole) 141 is made into a horizontally long rectangle, and the width of the depth is gradually narrowed therein. It discloses a structure in which a joint portion 142 (trapezoidal when viewed from above vertically) is connected to secure a space, and then connected to a vacuum pump by an exhaust pipe 143 provided vertically below.

特開平3-62944号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-62944

特許文献1の構造では処理室において大きな開口面積をかせぐことができるものの、処理室を出た後のガスはジョイント部42において大きく角度を変えさせられるため、そこに吸引抵抗が生じ、また、排気抵抗に影響する排気管軸芯の長さが大きくなるため、吸引コンダクタンスが小さいという問題があった。
本発明が解決しようとする課題は、基板にプラズマ処理を施すためのプラズマ処理室の内部のガスを排出するための構造において、コンダクタンスの大きい構造を提供することを目的とする。
Although the structure of Patent Document 1 can obtain a large opening area in the processing chamber, the gas after leaving the processing chamber can greatly change the angle at the joint portion 42, which causes suction resistance and exhaust gas. Since the length of the exhaust pipe shaft core, which affects the resistance, becomes large, there is a problem that the suction conductance is small.
An object of the present invention to be solved is to provide a structure having a large conductance in a structure for discharging gas inside a plasma processing chamber for applying plasma treatment to a substrate.

上記課題を解決するために成された本発明は、基板にプラズマ処理を施すためのプラズマ処理室の内部のガスを排出するための構造であって、
a) 基板が前記プラズマ処理室内にセットされたときの該基板の表面よりも下方の前記プラズマ処理室の側壁に設けられた、横長形状を有する排気口と、
b) 吸気口が前記排気口に対向するように設けられた真空ポンプと、
c) 前記排気口と前記吸気口を接続し、該排気口から該吸気口にかけて断面が前記横長形状から均等形状に徐々に変化する接続部と
を備えることを特徴とするプラズマ処理室用排気構造である。
The present invention made to solve the above problems is a structure for discharging gas inside a plasma processing chamber for applying plasma treatment to a substrate.
a) A horizontally long exhaust port provided on the side wall of the plasma processing chamber below the surface of the substrate when the substrate is set in the plasma processing chamber.
b) A vacuum pump provided so that the intake port faces the exhaust port,
c) An exhaust structure for a plasma processing chamber, which connects the exhaust port and the intake port, and is provided with a connection portion whose cross section gradually changes from the horizontally elongated shape to the uniform shape from the exhaust port to the intake port. Is.

上記において、「横長」とは、鉛直方向よりもそれに垂直な方向(水平方向)の径(差し渡し)の方が大きいことを言う。 In the above, "horizontally long" means that the diameter (crossing) in the direction perpendicular to it (horizontal direction) is larger than that in the vertical direction.

また、「均等形状」とは、円形、又は四角形以上の凸多角形であって、中心からの径の最小値に対する最大値の比[最大値/最小値]が2の平方根(√2)以下であるもののことを言う。通常、市販されている真空ポンプの吸気口は円形であるので、円形とするのが良いが、接続部の製作上の都合等より、八角形等としてもよい。 A "uniform shape" is a circular or convex polygon that is larger than a quadrangle, and the ratio of the maximum value to the minimum value of the diameter from the center [maximum value / minimum value] is 2 square roots (√2) or less. Say what is. Normally, the intake port of a commercially available vacuum pump is circular, so it is preferable to make it circular, but it may be octagonal or the like for the convenience of manufacturing the connection portion.

さらに、「吸気口が前記排気口に対向する」とは、排気口を構成する面の面内のいずれかの点の法線が吸気口を通ることを言う。 Further, "the intake port faces the exhaust port" means that the normal of any point in the plane of the surface constituting the exhaust port passes through the intake port.

上記排気構造ではプラズマ処理室の排気口と真空ポンプの吸気口が対向しているため、プラズマ処理室内を排気するに際して、排気口から排出されたガスが接続部において屈曲抵抗(ガス流が分子流の場合は内壁との衝突による抵抗)を受けることが少ない(コンダクタンスが大きい)。また、排気管軸芯の長さを小さくすることができる。そのため、プラズマ処理室の排気を従来よりも高速で(短時間で)行うことができる。また、プラズマ処理前の真空排気では、内壁に付着した反応生成物や水分の吸引が促進され、到達真空度が向上する上、プラズマ処理時のガス吸引においても、効率よく吸引を行うことができ、反応生成物や水分の壁面への付着も少なくなる。 In the above exhaust structure, since the exhaust port of the plasma processing chamber and the intake port of the vacuum pump face each other, when exhausting the plasma processing chamber, the gas discharged from the exhaust port has bending resistance (gas flow is a molecular flow) at the connection portion. In the case of, it is less likely to receive resistance due to collision with the inner wall (high conductance). In addition, the length of the exhaust pipe shaft core can be reduced. Therefore, the exhaust of the plasma processing chamber can be performed at a higher speed (in a shorter time) than in the conventional case. In addition, the vacuum exhaust before the plasma treatment promotes the suction of reaction products and moisture adhering to the inner wall, the ultimate vacuum degree is improved, and the gas suction during the plasma treatment can be efficiently sucked. , The adhesion of reaction products and moisture to the wall surface is also reduced.

なお、望ましくは、前記接続部において、その断面の面積が、前記排気口から前記吸気口にかけて減少することがないようにする。
こうすることにより、ガスがプラズマ処理室の排気口から真空ポンプの吸引口に至るまで、その流路の断面積が減少することがないため、流路断面積の減少に起因する吸引抵抗が生じることがなく、コンダクタンスを更に大きくすることができる
It is desirable that the area of the cross section of the connection portion does not decrease from the exhaust port to the intake port.
By doing so, the cross-sectional area of the flow path from the exhaust port of the plasma processing chamber to the suction port of the vacuum pump does not decrease, so that suction resistance is generated due to the decrease of the cross-sectional area of the flow path. The conductance can be further increased without any problem .

さらに望ましくは、真空ポンプの吸気口は排気口と真正面に対向するのがよい。すなわち、排気口の中心線と吸気口の中心線が一致することが望ましい。これにより、排気管軸芯の長さを最も小さくすることができる。 More preferably, the intake port of the vacuum pump should face the exhaust port directly in front of it. That is, it is desirable that the center line of the exhaust port and the center line of the intake port coincide with each other. As a result, the length of the exhaust pipe shaft can be minimized.

本発明に係る排気構造を備えるプラズマ処理室では、プラズマ処理室内を排気するに際して、プラズマ処理室の排気口と真空ポンプの吸気口が対向しているため、吸引されたガスが接続部において屈曲抵抗(ガス流が分子流の場合は内壁との衝突による抵抗)を受けることが少ない(コンダクタンスが大きい)。そのため、プラズマ処理前の真空排気では、処理室の内壁に付着した反応生成物や水分の吸引が促進されることにより到達真空度が向上し、且つ、排気を従来よりも高速で(短時間で)行うことができる。また、プラズマ処理時のガス吸引においても、効率よく吸引を行うことができ、反応生成物や水分の壁面への付着も少なくなる。これにより、エッチング等のプラズマ処理の精度を高めることも可能となる。 In the plasma processing chamber provided with the exhaust structure according to the present invention, when the plasma processing chamber is exhausted, the exhaust port of the plasma processing chamber and the intake port of the vacuum pump face each other, so that the sucked gas resists bending at the connection portion. (When the gas flow is a molecular flow, it is less susceptible to resistance due to collision with the inner wall) (high conductance). Therefore, in the vacuum exhaust before plasma treatment, the ultimate vacuum degree is improved by promoting the suction of reaction products and water adhering to the inner wall of the treatment chamber, and the exhaust is faster (in a shorter time) than before. )It can be carried out. Further, even in the gas suction during the plasma treatment, the suction can be efficiently performed, and the adhesion of reaction products and water to the wall surface is reduced. This makes it possible to improve the accuracy of plasma processing such as etching.

本発明の一実施形態であるプラズマ処理装置の全体構成を示す概略図。The schematic diagram which shows the whole structure of the plasma processing apparatus which is one Embodiment of this invention. 前記プラズマ処理装置の排気口と真空ポンプを接続する接続部の側面図(a)と平面図(b)。A side view (a) and a plan view (b) of a connection portion connecting the exhaust port of the plasma processing device and the vacuum pump. 前記接続部の、(処理室)排気口側の端面図(a)と(真空ポンプ)吸気口側の端面図(b)。The end view (a) on the exhaust port side (processing chamber) and the end view (b) on the intake port side (vacuum pump) of the connection portion. 接続部の別の例の側面図(a)、平面図(b)及び(真空ポンプ)吸気口側の端面図(c)。Side view (a), plan view (b) and end view (c) of the (vacuum pump) intake port side of another example of the connection. 接続部の更に別の例の側面図(a)、平面図(b)及び(真空ポンプ)吸気口側の端面図(c)。Side view (a), plan view (b) and end view (c) of the (vacuum pump) intake port side of still another example of the connection. 従来の排気構造の斜視図(特許文献1の第2図の再掲)。A perspective view of a conventional exhaust structure (reprinted with FIG. 2 of Patent Document 1).

以下、添付の図面を参照しながら、本発明を実施したプラズマ処理装置について説明する。以下の実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 Hereinafter, the plasma processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are examples that embody the present invention and do not limit the technical scope of the present invention.

図1は本発明に係るプラズマ処理室用排気構造を採用したプラズマ処理装置10の概略構成図である。本実施形態のプラズマ処理装置10は誘導結合型反応性イオンプラズマ処理装置(ICP-RIE)であり、処理室11を囲う筐体12の上部には誘電体製の窓13が設けられ、その直上に高周波コイル14が設けられている。処理室11の下部には、処理対象となる基板を載置する平面状の下部電極15が配設されている。下部電極15内には、これに載置される基板を冷却する機構(図示せず)が設けられる。処理室11には、処理室11と外部との間で基板の授受を行うためのロードロック室16が接続されている。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a plasma processing apparatus 10 that employs an exhaust structure for a plasma processing chamber according to the present invention. The plasma processing apparatus 10 of the present embodiment is an inductively coupled reactive ion plasma processing apparatus (ICP-RIE), and a dielectric window 13 is provided above the housing 12 surrounding the processing chamber 11 and directly above the housing 12. Is provided with a high frequency coil 14. At the lower part of the processing chamber 11, a planar lower electrode 15 on which the substrate to be processed is placed is arranged. A mechanism (not shown) for cooling the substrate mounted on the lower electrode 15 is provided in the lower electrode 15. A load lock chamber 16 for exchanging a substrate between the processing chamber 11 and the outside is connected to the processing chamber 11.

筐体12には、処理室11内にプラズマガス等を導入するガス導入口17と、処理室11内を排気するための排気口18が設けられている。排気口18は下部電極15の上面よりも下方の筐体側壁に設けられており、その開口は横長の長方形となっている。排気口18には接続部19が固定され、この接続部19を介してターボポンプである真空ポンプ20に接続されている。なお、真空ポンプ20はターボポンプに限られるものではなく、要求される排気性能に応じて適切なものが選択される。また、必要に応じて、接続部19と真空ポンプ20の間にコントロールゲートバルブ等の圧力調整弁を設けてもよい。 The housing 12 is provided with a gas introduction port 17 for introducing plasma gas or the like into the processing chamber 11 and an exhaust port 18 for exhausting the inside of the processing chamber 11. The exhaust port 18 is provided on the side wall of the housing below the upper surface of the lower electrode 15, and the opening thereof is a horizontally long rectangle. A connection portion 19 is fixed to the exhaust port 18, and is connected to the vacuum pump 20 which is a turbo pump via the connection portion 19. The vacuum pump 20 is not limited to the turbo pump, and an appropriate vacuum pump 20 is selected according to the required exhaust performance. Further, if necessary, a pressure adjusting valve such as a control gate valve may be provided between the connecting portion 19 and the vacuum pump 20.

接続部19は排気口18と真空ポンプ20を接続する部材であり、図2(a)(b)に示すように、排気口18側には排気口18に合わせた横長の長方形の開口21aを有する第1フランジ21が(図3(a))、真空ポンプ20側には真空ポンプ20の円形の吸気口にほぼ適合する八角形の開口22aを有する第2フランジ22が(図3(b))、それぞれ設けられている。両フランジ21,22の間を構成する遷移部23は、その内部断面が、両開口21a、22aの相異なる形状を接続するために連続的に変化している。すなわち、遷移部23の第1フランジ21側の端部では断面形状が長方形となっており、第2フランジ22側の端部では八角形となっている。ここで、第1フランジ21の開口21aの中心線(開口21aの中心を通る開口21aの法線)と第2フランジ22の開口22aの中心線(開口22aの中心を通る開口22aの法線)は一致するように設定されている。 The connection portion 19 is a member that connects the exhaust port 18 and the vacuum pump 20, and as shown in FIGS. 2A and 2B, a horizontally long rectangular opening 21a that matches the exhaust port 18 is provided on the exhaust port 18 side. The first flange 21 has (FIG. 3 (a)), and the second flange 22 has an octagonal opening 22a (FIG. 3 (b)) on the vacuum pump 20 side, which has an octagonal opening 22a that substantially matches the circular intake port of the vacuum pump 20. ), Each is provided. The internal cross section of the transition portion 23 constituting between the flanges 21 and 22 is continuously changed in order to connect the different shapes of the openings 21a and 22a. That is, the cross-sectional shape is rectangular at the end of the transition portion 23 on the first flange 21 side, and octagonal at the end on the second flange 22 side. Here, the center line of the opening 21a of the first flange 21 (normal line of the opening 21a passing through the center of the opening 21a) and the center line of the opening 22a of the second flange 22 (normal line of the opening 22a passing through the center of the opening 22a). Is set to match.

本実施形態のプラズマ処理装置では、排気口18が上記のような位置に設置されていることから、プラズマと内壁の距離が下部電極の中心に対して対称となるので、下部電極15上の(すなわち、基板上の)プラズマの状態に大きな影響を与えることがない。また、処理室11内でプラズマ処理を行っている際に真空ポンプ20で排気を行っても、基板載置台(基板面)と同じ高さに排気口がある場合よりも基板面上のガスの流れの偏りが少ないため、基板面を均一に処理することができる。 In the plasma processing apparatus of the present embodiment, since the exhaust port 18 is installed at the position as described above, the distance between the plasma and the inner wall is symmetrical with respect to the center of the lower electrode. That is, it does not significantly affect the state of the plasma (on the substrate). Further, even if exhaust is performed by the vacuum pump 20 during plasma processing in the processing chamber 11, the gas on the substrate surface is higher than that in the case where the exhaust port is at the same height as the substrate mounting table (board surface). Since the flow is less biased, the substrate surface can be treated uniformly.

また、接続部19が上記のように構成されていることから、処理室11内部のガス(空気、プラズマガス等)の分子は排気口18から真空ポンプ20の間で管壁等に衝突することが少なく、排気抵抗が小さい(すなわち、コンダクタンスが大きい)。そのため、処理室11内を真空排気する場合、従来よりも短時間で排気することが可能となる。また、プラズマ処理中においては、処理室11内のプラズマの状態を乱すことが少なく、従来よりも均等なプラズマ処理を行うことができるようになる。 Further, since the connecting portion 19 is configured as described above, the molecules of the gas (air, plasma gas, etc.) inside the processing chamber 11 collide with the pipe wall or the like between the exhaust port 18 and the vacuum pump 20. Is low and the exhaust resistance is low (that is, the conductance is high). Therefore, when the inside of the processing chamber 11 is evacuated, it is possible to evacuate in a shorter time than before. Further, during the plasma processing, the state of the plasma in the processing chamber 11 is less likely to be disturbed, and the plasma processing can be performed more evenly than before.

ここで、接続部19の長さについて検討する。
一般的に、管を流れるガスの流れには粘性流と分子流があることが知られている。ガスの平均自由行程をλ、管の径をDとすると、それらの比K(=λ/D。これをクヌッセン数と呼ぶ。)が0.01よりも小さい場合が粘性流であり、1よりも大きい場合が分子流である。すなわち、粘性流では管内を流れるガス分子同士の衝突が主たる抵抗要因となり、分子流ではガス分子と管壁との衝突が主たる抵抗要因となる。流れが粘性流になるか分子流になるかは、そのガスの圧力pと管径Dに依存する。例えば、常温(27℃)の空気の場合、p・D>68(pはPa、Dはm単位)のときに粘性流となり、p・D<0.68のときに分子流となる。両者の中間領域は中間流と呼ばれる。具体的には例えば、管径Dが10cmとすると、空気の圧力pがおおよそ10Pa(10-1Torr)よりも高い場合に粘性流となり、おおよそ10-1Pa(10-3Torr)よりも低い場合に分子流となる。従って、大気圧の処理室内を10-1Pa(10-3Torr)よりも低い圧力まで真空引きする場合、管内の空気流は粘性流から分子流に遷移することになる。分子流となると粘性流よりもはるかに吸引速度が低下することから、吸引路におけるコンダクタンスを大きくする(抵抗を小さくする)ことは重要である。
Here, the length of the connecting portion 19 will be examined.
It is generally known that the flow of gas flowing through a tube includes a viscous flow and a molecular flow. If the mean free path of the gas is λ and the diameter of the pipe is D, the ratio K (= λ / D. This is called the Knudsen number) is smaller than 0.01, which is a viscous flow and larger than 1. The case is the molecular flow. That is, in the viscous flow, the collision between the gas molecules flowing in the tube is the main resistance factor, and in the molecular flow, the collision between the gas molecule and the tube wall is the main resistance factor. Whether the flow becomes a viscous flow or a molecular flow depends on the pressure p of the gas and the tube diameter D. For example, in the case of air at room temperature (27 ° C), the viscous flow occurs when p · D> 68 (p is Pa, D is m unit), and the molecular flow becomes p · D <0.68. The intermediate region between the two is called the intermediate flow. Specifically, for example, if the pipe diameter D is 10 cm, the viscous flow occurs when the air pressure p is higher than about 10 Pa (10 -1 Torr), and it is lower than about 10 -1 Pa (10 -3 Torr). In some cases, it becomes a molecular flow. Therefore, when the atmospheric pressure processing chamber is evacuated to a pressure lower than 10 -1 Pa (10 -3 Torr), the air flow in the tube changes from a viscous flow to a molecular flow. It is important to increase the conductance (reduce the resistance) in the suction path because the suction rate is much lower in the molecular flow than in the viscous flow.

27℃の空気(平均分子量M = 29)の場合、径D、長さLの円筒状の管のコンダクタンスcv(m3/s)は、管内の流れが粘性流であると、
cv = (π・D4・p)/(128・η・L) = 1356・D4・p/L
となる(ηは粘性抵抗である。)。一方、管内の流れが分子流であると、コンダクタンスcp(m3/s)は、
cp = co・(4・D)/(3・L) = √((R・T)/(2・π・M))・((π/4)・D2)・(4・D)/(3・L) = 121・D3/L
となる(coは面積Aのオリフィスのコンダクタンスである。)。この式のように、分子流ではコンダクタンスは圧力に依存しない。
In the case of air at 27 ° C (average molecular weight M = 29), the conductance cv (m 3 / s) of a cylindrical tube with a diameter of D and a length of L states that the flow in the tube is viscous.
cv = (π ・ D 4・ p) / ( 128・ η ・ L) = 1356 ・ D 4・ p / L
(Η is a viscous resistance). On the other hand, if the flow in the tube is a molecular flow, the conductance cp (m 3 / s) will be
cp = co ・ (4 ・ D) / (3 ・ L) = √ ((R ・ T) / (2 ・ π ・ M)) ・ ((π / 4) ・ D 2 ) ・ (4 ・ D) / (3 ・ L) = 121 ・ D 3 / L
(Co is the conductance of the orifice of area A). As in this equation, conductance does not depend on pressure in molecular flow.

それに対し、前記特許文献1の第2図(本願図5)に記載のような配管の場合、ジョイント部42と排気管43の接続部の開口(オリフィス)がコンダクタンスの支配要因となるが、開口が直径Dの円であるとすると、このコンダクタンスc2は、
c2 = A・√(R・T/(2・π・M)) = 91・D2
となる。
これによると、図5の配管において開口の直径(すなわち、排気管43の直径)Dが10cm(0.1m)であるとした場合、同程度のコンダクタンスを有する直管の長さLは約7.5mとなる。従って、同じ径の管を用いる場合、本発明のような排気構造を採用し、接続部の長さを数十cm以下程度とすることにより、特に分子流領域において従来よりも大きいコンダクタンスを得ることができるようになる。
On the other hand, in the case of the piping as shown in FIG. 2 of Patent Document 1 (FIG. 5 of the present application), the opening (orifice) of the connection portion between the joint portion 42 and the exhaust pipe 43 is a controlling factor of conductance, but the opening. If is a circle of diameter D, this conductance c2 is
c2 = A ・ √ (R ・ T / ( 2 ・ π ・ M )) = 91 ・ D 2
Will be.
According to this, assuming that the diameter of the opening (that is, the diameter of the exhaust pipe 43) D is 10 cm (0.1 m) in the pipe of FIG. 5, the length L of the straight pipe having the same conductance is about 7.5 m. Will be. Therefore, when pipes of the same diameter are used, by adopting an exhaust structure as in the present invention and setting the length of the connecting portion to about several tens of centimeters or less, it is possible to obtain greater conductance than before, especially in the molecular flow region. Will be able to.

上記実施形態では、接続部19の(真空ポンプ20の)吸気口側の(第2フランジ22の)開口22aを、真空ポンプ20の円形の吸気口に内接するような八角形としたが、図4に示すように、それに外接するような八角形(32a)としてもよい。前者の場合には接続部19の遷移部23の出口における開口面積が真空ポンプ20の吸気口の開口面積よりも小さくなるが、ガスが真空ポンプ20の吸気口に入る際に衝突抵抗を受けることがないというメリットがある。一方、後者の場合には、遷移部33においてはその全ての断面が真空ポンプの吸気口(点線34で示した。)よりも大きいため、断面積減少による抵抗が無く、大きなコンダクタンスを確保することができる。なお、第2フランジ32の開口を真空ポンプの吸引口と同形の円形とし、第2フランジ32の直前に八角形から真空ポンプの吸気口34の円形への形状変化をスムーズにするような第2遷移部(図示せず)を設けることにより、衝突抵抗を少なくして更にコンダクタンスを大きくすることができる。 In the above embodiment, the opening 22a (of the second flange 22) on the intake port side (of the vacuum pump 20) of the connection portion 19 has an octagonal shape inscribed in the circular intake port of the vacuum pump 20. As shown in 4, it may be an octagon (32a) circumscribing it. In the former case, the opening area at the outlet of the transition portion 23 of the connecting portion 19 is smaller than the opening area of the intake port of the vacuum pump 20, but the gas receives collision resistance when entering the intake port of the vacuum pump 20. There is a merit that there is no. On the other hand, in the latter case, since all the cross sections of the transition portion 33 are larger than the intake port of the vacuum pump (indicated by the dotted line 34), there is no resistance due to the decrease in the cross-sectional area, and a large conductance is ensured. Can be done. The opening of the second flange 32 is a circular shape having the same shape as the suction port of the vacuum pump, and the second flange 32 is used to smoothly change the shape from the octagonal shape to the circular shape of the intake port 34 of the vacuum pump immediately before the second flange 32. By providing a transition portion (not shown), the collision resistance can be reduced and the conductance can be further increased.

コストが許容される場合には、接続部の(真空ポンプ20の)吸気口側の開口自体を真空ポンプ20の吸気口に適合するように円形とすることが望ましい。図5に、(真空ポンプ20の)吸気口側の開口42aを円形とした接続部39の例を示す。排気口側の第1フランジ41から吸気口側の第2フランジ42までの遷移部43において断面を長方形から円形へ滑らかに加工することにやや技術が必要となるものの、使用時にはガスの流通はより滑らかとなり、大きいコンダクタンスを得ることができる。 If cost is acceptable, it is desirable that the opening itself on the intake port side (of the vacuum pump 20) of the connection be circular to fit the intake port of the vacuum pump 20. FIG. 5 shows an example of a connection portion 39 having a circular opening 42a on the intake port side (of the vacuum pump 20). Although some skill is required to smoothly process the cross section from the rectangular shape to the circular shape at the transition portion 43 from the first flange 41 on the exhaust port side to the second flange 42 on the intake port side, the gas flow is more frequent during use. It becomes smooth and a large conductance can be obtained.

10…プラズマ処理装置
11…処理室
12…筐体
13…誘電体窓
14…高周波コイル
15…下部電極
16…ロードロック室
17…ガス導入口
18…排気口
19、29、39…接続部
20…真空ポンプ
21、31、41…第1フランジ
21a…開口
22、32、42…第2フランジ
22a,32a,42a…開口
23、33、43…遷移部
10 ... Plasma processing device 11 ... Processing chamber 12 ... Housing 13 ... Dielectric window 14 ... High frequency coil 15 ... Lower electrode 16 ... Load lock chamber 17 ... Gas inlet 18 ... Exhaust ports 19, 29, 39 ... Connections 20 ... Vacuum pumps 21, 31, 41 ... 1st flange 21a ... Openings 22, 32, 42 ... Second flanges 22a, 32a, 42a ... Openings 23, 33, 43 ... Transition portions

Claims (5)

基板にプラズマ処理を施すためのプラズマ処理室の内部のガスを排出するための構造であって、
a) 基板が前記プラズマ処理室内にセットされたときの該基板の表面よりも下方の前記プラズマ処理室の側壁に設けられた、横長形状を有する排気口と、
b) 吸気口が前記排気口に対向するように設けられた真空ポンプと、
c) 前記排気口と前記吸気口を接続し、該排気口から該吸気口にかけて断面が前記横長形状から均等形状に徐々に変化する接続部と
を備え
前記接続部の断面の面積が、前記排気口から前記吸気口にかけて減少することがないことを特徴とするプラズマ処理室用排気構造。
It is a structure for discharging the gas inside the plasma processing chamber for applying plasma treatment to the substrate.
a) A horizontally long exhaust port provided on the side wall of the plasma processing chamber below the surface of the substrate when the substrate is set in the plasma processing chamber.
b) A vacuum pump provided so that the intake port faces the exhaust port,
c) It is provided with a connecting portion that connects the exhaust port and the intake port and gradually changes the cross section from the horizontally long shape to the uniform shape from the exhaust port to the intake port .
An exhaust structure for a plasma processing chamber, characterized in that the cross-sectional area of the connection portion does not decrease from the exhaust port to the intake port .
前記接続部の前記吸気口側の断面が多角形であることを特徴とする請求項に記載のプラズマ処理室用排気構造。 The exhaust structure for a plasma processing chamber according to claim 1 , wherein the cross section of the connection portion on the intake port side is polygonal. 前記接続部の前記吸気口側の断面が円形であることを特徴とする請求項に記載のプラズマ処理室用排気構造。 The exhaust structure for a plasma processing chamber according to claim 1 , wherein the cross section of the connection portion on the intake port side is circular. 前記排気口の中心線と前記吸気口の中心線が一致することを特徴とする請求項1~のいずれかに記載のプラズマ処理室用排気構造。 The exhaust structure for a plasma processing chamber according to any one of claims 1 to 3 , wherein the center line of the exhaust port and the center line of the intake port coincide with each other. 請求項1~のいずれかに記載のプラズマ処理室用排気構造に用いられる接続部。 The connection portion used in the exhaust structure for the plasma processing chamber according to any one of claims 1 to 4 .
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