JP7374158B2 - 生成物除去装置、処理システム及び生成物除去方法 - Google Patents
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Description
源310に供給するように構成されている。エッチングガスには、三フッ化窒素(NF3)、六フッ化硫黄(SF6)及び四フッ化炭素(CF4)が含まれる。他方、アルゴンガス供給源904は、アルゴン(Ar)ガスをプラズマ源310に供給するように構成されている。エッチングガス及びアルゴンガスは、プラズマ源310で混合されて、この混合されたガスにプラズマが印加される。これにより、プラズマ源310は、三フッ化窒素、六フッ化硫黄、四フッ化炭素等のエッチングガスから、フッ素ラジカルガスを生成する。なお、アルゴンガスはプラズマを着火するガスとして広く使用されているガスであり、プラズマの放電安定性を確保するために用いられる。そして、このようにして生成されたフッ素ラジカルは、配管340及び配管130を通って、真空ポンプ150に供給される(図1参照)。
SiO2+4FR→SiF4+O2
この化学反応式からわかるように、二酸化ケイ素とフッ素ラジカルとが反応すると、フッ化ケイ素(SiF4)及び酸素(O2)が生成される。フッ化ケイ素は、沸点が低く、-95.5℃で昇華するため、常温においては気体として容易に除去される。以上のことから、真空ポンプ150に供給されたフッ素ラジカルは、真空ポンプ150の内部に堆積している生成物を除去することができる。別言すると、生成物除去装置200は、フッ素ラジカルを用いて、真空ポンプ150の内部に堆積した生成物を除去する機能を有している。なお、生成物にはタングステン(W)系の生成物や炭化ケイ素(SiC)も含まれ得るが、これらの生成物もフッ素ラジカルによって除去できる。
に、他の既知の方式でプラズマを発生させフッ素ラジカルを生成するプラズマ源を備えてもよい。プラズマ源は、一例として、バリア放電方式、沿面放電方式、高周波放電方式等でプラズマを発生させて、フッ素ラジカルを生成してもよい。
カルが少なすぎる場合には、真空ポンプ150内に堆積した生成物が充分に除去されない場合がある。しかしながら、生成物除去装置200は、このような問題に対応するために、後述する構成を有していて、処理システム100は、このような問題の発生を防止している。
E=(T2-T1)/Δt
ここで、T1は、ある時刻における測定温度であり、T2は、ある時刻のΔt秒後の測定温度である。
0の動作時における、真空ポンプ150内の時間と昇温速度の関係を示す図である。図6は、生成物除去装置200の動作時における、真空ポンプ150内の時間と温度の関係を示す図である。図5を参照すると、時刻tで昇温速度が減少し始めたている。そして、時刻tにおける昇温速度の減少がトリガーとなり、フッ素ラジカルの供給が停止される。ここで、図6を参照すると、フッ素ラジカルの供給が停止され反応熱が発生していないにも関わらず、時刻t以降の時刻でも、真空ポンプ150の内部の温度が上昇し続けていることがわかる。これは、反応熱が発生し無くなった後も、真空ポンプ150内部でガスが圧縮され、圧縮熱が発生しているためである。つまり。真空ポンプ150の内部の温度は、反応熱だけでなく、圧縮熱にも依存している。このため、真空ポンプ150の内部のある時刻における温度だけからは、真空ポンプ150の内部の生成物の量を推定することが困難である。つまり、ある時刻における温度のみに基づいて、フッ素ラジカルの停止が制御された場合、オーバーエッチングによる腐食が抑止されながら、真空ポンプ150の内部に堆積した生成物が充分に除去されない虞がある。よって、制御装置500は、一例として、温度自体ではなく昇温速度に基づいてガス供給装置300を制御している。
装置200は、ルーツロータ164b又はルーツロータ174eの下流側の昇温速度に基づいて、真空ポンプ150へのフッ素ラジカルの供給を停止する。また、ロータの下流側の温度は、ロータに堆積している生成物と、フッ素ラジカルとの反応熱の影響を大きく受ける。なぜなら、ロータに堆積している生成物とフッ素ラジカルとの反応熱によって温められた直後のガスが、ロータの下流側に流れ、ロータの下流側の温度に大きく影響を与えるためである。このため、ロータの下流側の温度から、ロータに堆積している生成物の量が推定できる。つまり、生成物除去装置200は、特にルーツロータ164b,164eのオーバーエッチングによる腐食を抑止しながら、ルーツロータ164b,164eに堆積した生成物を充分に除去することができる。その結果、生成物が、ルーツロータ164,174同士や、ルーツロータ164,174とケーシング168,178の内面との間の微小な隙間に堆積し、生成物がポンプロータ162,174の回転を妨げるといった問題がより確実に防止される。なお、本開示に係る別の実施形態では、温度計測部422aは、ルーツロータ164aの下流側に配置されてもよく、温度計測部422bは、ルーツロータ174a,174b,174c,174dの下流側に配置されてもよい。本開示に係るさらに別の実施形態では、温度計測部422a,422bは、真空ポンプ150のハウジング180の内側の任意の位置に配置されてもよい。
上記の実施の形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
付記1に係る生成物除去装置は、真空ポンプの内部の温度、前記真空ポンプ内の流路上の生成物の膜厚又は前記真空ポンプの振動数を測定するためのセンサと、前記真空ポンプに、ハロゲン化水素、フッ素、塩素、三フッ化塩素又はフッ素ラジカルを含むガスを供給するためのガス供給装置と、制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記センサが測定した前記温度から算出された昇温速度、前記膜厚又は前記振動数に基づいて、前記真空ポンプへの前記ガスの供給が停止されるように前記ガス供給装置を制御する。
付記2に係る生成物除去装置では、付記1に記載の生成物除去装置において、前記センサは、前記真空ポンプの内部の前記温度を測定するための温度センサを備え、前記制御装置は、前記センサが測定した前記温度から前記昇温速度を算出し、前記昇温速度が減少し始めたとき又は前記昇温速度が所定の昇温速度以上から以下になったときに、前記真空ポンプへの前記ガスの供給が停止されるように前記ガス供給装置を制御する。
付記3に係る生成物除去装置では、付記2に記載の生成物除去装置において、前記温度センサは、前記真空ポンプのロータの下流側に配置されるための温度計測部を有する。
、塩素、三フッ化塩素又はフッ素ラジカルの供給を停止させる。このため、この生成物除去装置は、特に真空ポンプのロータのオーバーエッチングによる腐食を抑止しながら、ロータに堆積した生成物を充分に除去することができる。
付記4に係る生成物除去装置では、付記1から3のいずれか1項に記載の生成物除去装置において、前記センサは、前記真空ポンプ内の流路上の生成物の膜厚を測定するための膜厚計を備え、前記制御装置は、膜厚計が測定した前記膜厚が所定の厚さ以下になったときに、前記真空ポンプへの前記ガスの供給が停止されるように前記ガス供給装置を制御する。
付記5に係る生成物除去装置では、付記4に記載の生成物除去装置において、前記膜厚計は、光学式膜厚計であり、前記光学式膜厚計は、光を射出するための入射光ファイバーと、前記光が反射した反射光を受光するための受光ファイバーとを有し、前記受光ファイバーが受光した前記反射光に基づいて、前記膜厚を求めるように構成されている。
付記6に係る生成物除去装置では、付記1から5のいずれか1項に記載の生成物除去装置において、前記センサは、前記真空ポンプの振動数を測定するための振動計測機を備え、前記制御装置は、前記振動計測機が測定した前記振動数が所定の範囲に収まったときに、前記真空ポンプへの前記ガスの供給が停止されるように前記ガス供給装置を制御する。
付記7に係る生成物除去装置では、付記1から6のいずれか1項に記載の生成物除去装置において、前記ガス供給装置は、前記真空ポンプへ供給される前記ガスの流量を調整するためのバルブを有し、前記真空ポンプへの前記ガスの供給を停止するために、前記制御装置は前記バルブを制御する。
付記8に係る生成物除去装置では、付記1から7のいずれか1項に記載の生成物除去装置において、前記ガス供給装置は、前記フッ素ラジカルを生成するためのプラズマ源を備える。
付記9に係る生成物除去装置では、付記8に記載の生成物除去装置において、前記プラズマ源は、三フッ化窒素、六フッ化硫黄又は四フッ化炭素から、前記フッ素ラジカルを生成するように構成されている。
付記10に係る生成物除去装置では、付記8又は9に記載の生成物除去装置において、前記ガス供給装置は、前記プラズマ源の下流側に位置するレデューサであって、前記プラズマ源の内部の圧力を10Torr以上に保つように構成されたレデューサを備える。
付記11に係る生成物除去装置では、付記8から10のいずれか1項に記載の生成物除去装置において、前記ガス供給装置は、前記プラズマ源の下流に位置し、酸化アルミニウムコーティング又は絶縁コーティングされた配管を備える。
付記12に係る処理システムは、チャンバと、前記真空ポンプと、前記チャンバを前記真空ポンプに接続するための配管と、前記配管に接続された、付記1から11のいずれか1項に記載の生成物除去装置と、を備える。
付記13に係る処理システムは、付記12に記載の処理システムにおいて、前記真空ポンプの下流に位置する除害装置をさらに備える。
付記14に係る生成物除去方法は、真空ポンプに、ハロゲン化水素、フッ素、塩素、三フッ化塩素又はフッ素ラジカルを含むガスを供給する工程と、前記真空ポンプの内部の温度、前記真空ポンプ内の流路の生成物の膜厚又は前記真空ポンプの振動数を測定する工程と、前記温度から算出された昇温速度、前記膜厚又は前記振動数に基づいて、前記真空ポンプへの前記ガスの供給を停止する、工程と、を有する。
110:半導体処理装置
112:チャンバ
120:除害装置
150:真空ポンプ
160:第1の真空ポンプ
164:ルーツロータ
170:第2の真空ポンプ
174:ルーツロータ
200:生成物除去装置
300:ガス供給装置
310:プラズマ源
320:レデューサ
330:バルブ
340:配管
360:ガス供給装置
400:センサ
420a,420b:温度センサ
422a,422b:温度計測部
440a,440b:光学式膜厚計
442a,442b:入射光ファイバー
444a,444b:受光ファイバー
450:振動計測機
500:制御装置
Claims (13)
- 真空ポンプの内部の温度、前記真空ポンプ内の流路上の生成物の膜厚又は前記真空ポンプの振動数を測定するためのセンサと、
前記真空ポンプに、ハロゲン化水素、フッ素、塩素、三フッ化塩素又はフッ素ラジカルを含むガスを供給するためのガス供給装置と、
制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記センサが測定した前記温度から算出された昇温速度、前記膜厚又は前記振動数に基づいて、前記真空ポンプへの前記ガスの供給が停止されるように前記ガス供給装置を制御し、
前記センサは、前記真空ポンプの内部の前記温度を測定するための温度センサを備え、
前記制御装置は、前記センサが測定した前記温度から前記昇温速度を算出し、前記昇温速度が減少し始めたとき又は前記昇温速度が所定の昇温速度以上から以下になったときに、前記真空ポンプへの前記ガスの供給が停止されるように前記ガス供給装置を制御し、
前記温度センサは、前記真空ポンプのロータの下流側に配置されるための温度計測部を有する、
生成物除去装置。 - 請求項1に記載の生成物除去装置において、
前記センサは、前記真空ポンプ内の流路上の生成物の膜厚を測定するための膜厚計を備え、
前記制御装置は、膜厚計が測定した前記膜厚が所定の厚さ以下になったときに、前記真空ポンプへの前記ガスの供給が停止されるように前記ガス供給装置を制御する、
生成物除去装置。 - 請求項2に記載の生成物除去装置において、
前記膜厚計は、光学式膜厚計であり、
前記光学式膜厚計は、光を射出するための入射光ファイバーと、前記光が反射した反射光を受光するための受光ファイバーとを有し、前記受光ファイバーが受光した前記反射光に基づいて、前記膜厚を求めるように構成されている、
生成物除去装置。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の生成物除去装置において、
前記センサは、前記真空ポンプの振動数を測定するための振動計測機を備え、
前記制御装置は、前記振動計測機が測定した前記振動数が所定の範囲に収まったときに、前記真空ポンプへの前記ガスの供給が停止されるように前記ガス供給装置を制御する、
生成物除去装置。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の生成物除去装置において、
前記ガス供給装置は、前記真空ポンプへ供給される前記ガスの流量を調整するためのバルブを有し、
前記真空ポンプへの前記ガスの供給を停止するために、前記制御装置は前記バルブを制御する、
生成物除去装置。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の生成物除去装置において、
前記ガス供給装置は、前記フッ素ラジカルを生成するためのプラズマ源を備える、
生成物除去装置。 - 請求項6に記載の生成物除去装置において、
前記プラズマ源は、三フッ化窒素、六フッ化硫黄又は四フッ化炭素から、前記フッ素ラジカルを生成するように構成されている、
生成物除去装置。 - 請求項6又は7に記載の生成物除去装置において、
前記ガス供給装置は、前記プラズマ源の下流側に位置するレデューサであって、前記プラズマ源の内部の圧力を10Torr以上に保つように構成されたレデューサを備える、
生成物除去装置。 - 請求項6から8のいずれか1項に記載の生成物除去装置において、
前記ガス供給装置は、前記プラズマ源の下流に位置し、酸化アルミニウムコーティング又は絶縁コーティングされた配管を備える、
生成物除去装置。 - チャンバと、
前記真空ポンプと、
前記チャンバを前記真空ポンプに接続するための配管と、
前記配管に接続された、請求項1から9のいずれか1項に記載の生成物除去装置と、
を備える、処理システム。 - 請求項10に記載の処理システムにおいて、
前記真空ポンプの下流に位置する除害装置をさらに備える、
処理システム。 - 真空ポンプに、ハロゲン化水素、フッ素、塩素、三フッ化塩素又はフッ素ラジカルを含むガスを供給する工程と、
前記真空ポンプの内部の温度、前記真空ポンプ内の流路上の生成物の膜厚又は前記真空
ポンプの振動数をセンサが測定する工程と、
前記温度から算出された昇温速度、前記膜厚又は前記振動数に基づいて、前記真空ポンプへの前記ガスの供給を停止するように制御装置が制御をする、工程と、
を有し、
前記センサは、前記真空ポンプの内部の前記温度を測定するための温度センサを備え、
前記制御装置は、前記センサが測定した前記温度から前記昇温速度を算出し、前記昇温速度が減少し始めたとき又は前記昇温速度が所定の昇温速度以上から以下になったときに、前記真空ポンプへの前記ガスの供給が停止されるようにガス供給装置を制御し、
前記温度センサは、前記真空ポンプのロータの下流側に配置されるための温度計測部を有する、
生成物除去方法。 - 真空ポンプの内部の温度、前記真空ポンプ内の流路上の生成物の膜厚又は前記真空ポンプの振動数を測定するためのセンサと、
前記真空ポンプに、ハロゲン化水素、フッ素、塩素、三フッ化塩素又はフッ素ラジカルを含むガスを供給するためのガス供給装置と、
制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記センサが測定した前記温度から算出された昇温速度、前記膜厚又は前記振動数に基づいて、前記真空ポンプへの前記ガスの供給が停止されるように前記ガス供給装置を制御し、
前記センサは、前記真空ポンプ内の流路上の生成物の膜厚を測定するための膜厚計を備え、
前記制御装置は、膜厚計が測定した前記膜厚が所定の厚さ以下になったときに、前記真空ポンプへの前記ガスの供給が停止されるように前記ガス供給装置を制御する、
生成物除去装置。
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