JPH02107775A - 処理装置及びその排気方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は排気方法に関する。

（従来の技術） 処理装置例えば縦型減圧ＣＶＤ装置は第３図に示すよう
に、抵抗加熱ヒータ（１）等に囲まれた処理室例えば石
英ガラス製の反応管（２）内に、？！数枚のウェハ（３
）を配列搭載したボー）（４）を上記反応管（２）開口
端から挿入し、反応管（２）の予め定められた位置に設
定した後、上記開口端を蓋体（５）により気畜に封止し
、予め定められた圧力に排気し、上記ヒータ（１）の発
熱により上記ウェハ（３〉を加熱した状態で所定の反応
ガスをガス導入管（６）より反応管（２）内に導入し熱
処理反応を行い、この熱処理後、反応管（２）内を所定
の圧力から大気圧に戻し上記蓋体（５）をはずし上記反
応管（２）内から上記ホト（４）を取り出すものである
。また、排気を行う排気系は、反応管（２）から排気さ
れる排気ガス中の反応生成物等を捕獲するトラップ（７
）、排気路を開閉するメインバルブ（８）とこのメイン
バルブ（８）に並列に設けられたサブバルブ（９）、排
気コンダクタンスをコントロールする自動圧力制御装置
（以降ＡＰＣと呼ぶ＞（１０）、反応管（２）内を所望
の真空度に排気するため所定の真空度以上で効率よく排
気動作する、いわゆる補助排気を行うメカニカルブース
ターポンプ（１１）、また、反応管（２）内を所定の真
空度に排気するため大気圧より排気を行う、即ち、主排
気を行うロータリーポンプ（１２）の順に接続されてい
る。そして、排気路の圧力を検知しメカニカルブースタ
ーポンプ（１１）の始動／停止の制御を行う圧力監視手
段例えば真空スイッチ（１３）が１へＰＣ（１０）とメ
カニカルブースターポンプ（１１）の間の排気路（Ａ）
に設けられている。

またこの真空スイッチは場合により反応管（２）とトラ
ップ（７）との間の排気路（Ｂ）（点線で表示）に設け
られている場合もある。

（発明が解決しようとする［１） そして、上記補助排気を行うメカニカルブースターポン
プ（１１）は高排気速度で効率よく排気出来ることを目
的としている為、大気圧からの起動はできなく、ｌＯ〜
３０Ｔｏｒｒの圧力までロータリーポンプく１２）で減
圧排気した後でなければ始動できない。また、停止させ
る場合には２０〜４０Ｔｏｒｒの圧力に復帰した状態で
停止出来る構造となっている。このため、上述のような
ＣＶＤ処理では、プロセス毎に排気系を起動し、ＣＶＤ
処理終了後排気系を停止することは、排気に要する時間
がかかるため行わず、反応管（２ン内でＣＶＤ処理終了
後メインバルブ（８）及びサブバルブ（９）を閉じ、即
ちバルブ（８）　、　　（９）より下流側の排気系をス
タンバイ状態に保持しておき、図示しない大気圧復帰用
バルブを開き反応管（２）内を大気圧に戻した後、ボー
ト（４）のアンローディングと次のプロセスのウェハ（
３）を搭載したボート（４）のローディングを行う。

次のプロセスの為に反応管（２）内ヘウエハ（３）を搭
載したボート（４）のローディング終了後、反応管（２
）を気密に封止し、サブバルブ（９）、及びメインバル
ブ（８）とを開き反応管（２）内を排気する。上記工程
中メインバルブ（８）及びサブバルブ（９）を閉じてい
ることによりメカニカルブースターポンプ（１１）の吸
気口での圧力は１０Ｔｏｒｒ以下となりメカニカルブー
スターポンプ（１１）は動作した状態のままとなる。次
に反応管（２）内を排気する為にサブバルブ（９）を開
き次にメインバルブ（８）を開く。すると、メカニカル
ブースターポンプ（１１）吸気口での圧力は、反応管（
２）内の大気圧状態と急に接続状態となる。このため、
４０Ｔｏ　ｒ　ｒ以上となり、メカニカルブースターポ
ンプ（１１）の動作範囲外となるためメカニカルブース
ターポンプ（１１）は停止する。そしてロータリーポン
プ（１２）のみによるゼ戎圧排気が行われる。また、ロ
ータリーポンプ（１２）による排気が進み、メカニカル
ブースターポンプく１１）の動作開始領域の１０〜３０
Ｔｏ　ｒ　ｒまて）威圧されると、再びメカニカルブー
スターポンプ（１１）が起動し、所定の圧力例えば０．
１〜１．０Ｔｏｒｒまで排気を行う。

この様なメカニカルブースターポンプ（１１）の停止・
再起動はポンプとしては問題無いが、サブバルブ（９）
が開き、メカニカルブースターポンプ（１１）が停止す
るまでの数秒間は大排気量例えば約８０００リツトル／
分の排気速度で急激に排気されるため反応管（２）内の
パーティクルのまきあげ現象が起こりウェハ（３）表面
をパーティクルで汚染したり、また縦型ＣＶＤ装置等で
はウェハ（３）は水平方向に石英ガラス製ボート（４）
の数点の溝で支持・載置されているため、上記の急激な
排気速度による気流にさらされ、表面積の割には軽い（
例えば６吋ウェハ１枚約２８ｇで４点支持の場合１支持
当り７ｇとなる。）ウェハ（３）が動かされ載置位置の
変動や最悪の場合はウェハ（３）を支持しているボート
（４）の溝からはずれたり、落ちてしまうと言う問題が
あった。またメカニカルブースターポンプ（１１）を停
止しロータリーポンプ（１２）のみを動作させた時の排
気速度は約１０００リットル／分である。

この発明は上記点に対処してなされたもので、排気によ
る急激な気流の変化を抑え、巻き上げによるパーティク
ル汚染を軽減した排気方法を提供この発明は被排気系を
バルブを介して真空ポンプにより排気するに際し、上記
バルブを閉状態で上記真空ポンプを動作させる工程と、
この工程の後上記バルブを開状態にする前に、上記真空
ポンプ及び上記バルブ間の圧力が予め定められた圧力に
なるように、予め定められたガスを供給して調整する工
程と、この工程の後上記バルブを開状態にする工程とを
具備してなることを特徴とする排気方法を得るものであ
る。

（作用） 本発明によれば、前記処理室と排気動作実行中の前記排
気手段との排気路を開閉するバルブを開く前に排気の圧
力を予め定められた圧力に設定することにより前記処理
室内の急激な気流の変化を押え、まきあげによるパーテ
ィクル汚染を軽減し、ウェハのボート内での位置ずれを
起こしにくくすることができる。

（実施例） 以下本発明方法を縦型減圧ＣｖＤｖｉ置のプロセスに適
用した一実施例につき図面を参照して説明する。なお第
３図と同様な作用を成すものには同一符号をつけて説明
を省略する。

反応管（２）内ヘウエハ（３）をローディングした後、
排気動作実行中の排気系と反応管（２）とを開閉するサ
ブバルブ（９）またはメインバルブ（８）を開いた時の
反応管（２）内の急激な気流の変化を押え、まきあげに
よるパーティクル汚染を軽減し、ウェハ（３）のボート
内での位置ずれを起こしにくい排気方法を提供しようと
するものである。

まず、排気系を構成しているロータリポンプ（１２）は
大気圧から排気できるが１０−’Ｔｏｒｒ以下の圧力に
なると、排気速度が低下しはしめ、より大きな排気速度
のポンプを用いないと、排気時間は非常に長くなる。こ
のため、ロータリーポンプ（１２）と直列に、もう−段
、例えば１０〜数１０Ｔｏｒｒ台で有効な大きい排気速
度を有する伶１１えばメカニカルブースターポンプ（１
１）を付加する事によりロータリーポンプ（１２）を強
化し、排気時間の短縮をはかつている。また、数１０Ｔ
ｏｒｒ〜大気圧の動作範囲外でメカニカルブースターポ
ンプ（１１）を動作させると、その構造状ポンプ内の加
熱や電動機の過負荷を起こし故障してしまうので規程の
圧力範囲内で使用しなければならない。さらに、ロータ
リーポンプのみで長時間排気しているとロータリーポン
プのポンプ油が真空容器例えば反応管（２）内へ逆拡散
して反応管（２）内を汚染してしまう事がある。

第１図は本発明の処理装置を示し、ＡＰＣ（１０）とメ
カニカルブースターポンプ（１１）との間の排気路（Ａ
）から配管の長さａの距離にある分岐点（１５）を介し
、ｂの距離に圧力調整手段例えば真空スイッチ（１３）
が接続されている。

この真空スイッチ（１３）によりメカニカルブースター
ポンプ（１１）の起動・停止が行われる。

また、分岐点（１５）から真空スイッチ（１３）の開閉
を制御する不活性ガス例えばＮ２ガス等の流量￥Ａ！！
及び開閉を行うリークバルブ（１６）例えばニードルバ
ルブが接続され、このリークバルブ（１６）から不活性
ガス例えばＮ２ガス供給源（１７）に接続されている。

また、上記排７Ｃ路（Ａ）から分岐点（１５）までの配
管ａは例えば３００〜５００　ｍｍ、　　分岐点（１５
）から真空スイッチ（１３）までの配管すは例えば３０
〜５０ｍｍに設けられ、ａ＞＞ｂの関係をとるが如く設
定されている。そして上記配管は細い例えば１／４イン
チのＢＡ（ブライトアニール）管を使用し、配管ａｂの
排気コンダクタンスを小さく設定している。

これらａ＞＞ｂや配管ａ、　　ｂのコンダクタンスを小
さく設定することにより不活性ガス供給源（１７）から
極力少ないガス流量で真空スイッチ（１３）を動作させ
メカニカルブースターポンプ（１１）を停止させようと
するものである。また不活性ガス洪給源（１７）より上
記ガスを流している間はａ＞＞ｂと設定したことにより
、排気路（Ａ）の圧力を真空スイッチ（１３）の人口圧
力より低い圧力に維持可能となっている。

次に動作作用について説明する。

まず、図示しないウェハ移し替え装置により位置合わせ
されたウェハ（３）がロボット技術により自動的に積載
された処理用ボート（４）を図示しない搬送機構により
上記反応管（１）内の予め定められた位置に搬入した後
蓋体（５）を閉じ気密封上する。次に、ロータリーポン
プ（１２）を始動した後数秒後に、排気路中の排気コン
ダクタンスが大きいメインバルブ（８）を閉じたまま、
排気コンダクタンスの小さいサブバルブ（９）を開く。

処理室（２）内の気流の変動で、パーティクル汚染とな
らないように、サブバルブ（９）を開き、次にメインバ
ルブ（８）の順に開き処理室（２）内を段階的に排気し
てゆく。一方ロータリーボンブ（１２）による排気が進
み排気路（Ａ）の排気圧力を真空スイッチ（１３）でセ
ンスし所定の圧力例えば１０〜３０Ｔｏｒｒになった時
点でこの真空スイッチ（１３）によりメカニカルブース
ターポンプ（１１）を起動させる。メカニカルブースタ
ーポンプ（１１）とロータリーポンプ（１２）とがとも
に動作している状態で反応管（２）内の排気を行い反応
管（２）内を所望の減圧状態例えば０．１〜１．０Ｔｏ
ｒｒにＡＰＣ（１０）により制御し保持する。　（ここ
て、以下ＣＶＤ処理終了までの工程を■と呼ぶ）そして
、ヒーター（１）により所望の温度例えば６００℃〜１
２００°Ｃ程度に設定する。そして、この設定後、上記
排気制御しながらガス供給源から図示しないマスフロー
コントローラ等で流量を適正流量域に調節しつつ、反応
ガス例えば５ｉＨａ（シラン）または５ｉＨ２Ｃ１２（
ジクロロシラン）等を反応管（２）内に反応ガス導入管
（６）から導入する。

反応ガス等は反応管（２）内でウェハ（３）表面にＣＶ
Ｄ膜を生成後排気ガスとなり、トラップ（７）で反応副
生成物等を捕獲され、メインバルブ（８）及びサブバル
ブ（９）を通り、ＡＰＣ（１０）で圧力制御され、メカ
ニカルブースターポンプ（１１）及びロータリーポンプ
（１２）の排気手段により排気される。ＣＶＤ反応終了
後、反応ガス等の供給を停止し、反応ガスを排気置換し
た後、メインバルブ（８）及びサブバルブ（９）を閉じ
反応管く２）と排気系とを切り離す。また、反応管〈２
）内へガス導入管（６）から不活性ガス例えばＮ２ガス
を導入することで、上記反応管（１）内を大気圧に復帰
する。そして、蓋体（５）を開とし、上記処理後のウェ
ハ（３）を積載したボート（４）を、搬送機構（６）に
より取り出し、処理が終了する。この間メインバルブ（
８）及びサブバルブ（９）により切り離された排気系は
スタンバイ状態でメカニカルブースターポンプ（１１）
及びロータリーポンプ（１２）ともに動作している。こ
のためメインバルブ（８）及びサブバルブ（９）の下流
側での圧力は１０Ｔｏｒｒ以下となっている。

そこで、次のプロセス行う為上述したように反応管（２
）内ヘウエハ（３）をロードし反応管（２）内を気密ζ
こ封止した状態の後、反応管（２）と排気系とを切り離
していたメインバルブ（８）及びサブバルブく９）を開
く前に、即ち反応管（２）と排気系とを接続し、排気を
行う前に、不活性ガス供給源（１７）より小流量例えば
１リットル／分以下の不活性ガス例えばＮ２ガスをリー
クバルブ（１６）を介してｂ部分の配管から真空スイッ
チ（１３）及びａ部分の配管を経て排気路（Ａ）、メカ
ニカルブースターポンプ（］１）及びロータリーポンプ
（１２）の順の流路に流し、排気する。上記流路に小量
の′不活性ガスを流すことにより真空スイッチ（１３）
の入口付近の圧力はすぐに２０〜４０ＴＯｒｒとなり真
空スイッチ（１３）が作動しメカニカルブースターポン
プ（１１）を停止させる。従って不活性ガス供給源（１
７）より小量のガスを流している間はメカニカルブース
ターポンプ（１１）は停止し、ロータリーポンプ（１２
）のみが動作する。このロータリポンプ（１２）のみに
よる排気状態で反応管（２）と排気系とをつなぐサブバ
ルブ（９）を開くことにより、反応管（２）内を緩やか
に排気することが出来、反応管（２）内や反応管（２）
の排気口近傍の排気路でのまきあげによるパーティクル
汚染やボート（４）上でのウェハの位置ずれ等はほとん
ど起こらない。次にメインバルブ（８）を開は段階的に
排気する。次に不活性ガス供給源（１７）からのガス供
給をリークバルブ（１６）を閉じて停止する。このリー
クバルブ（１６）を閉じることによりロータリポンプ（
１２）のみによる排気が進み再び真空スイッチ（１３）
人口の圧力は１０〜３０Ｔｏ　ｒ　ｒとなり、この真空
スイッチ（１３）が動作しメカニカルブースターポンプ
（１２）を起動させる。以降はメカニカルブースターポ
ンプ（１１）とロータリーポンプ（１２）とで所望の減
圧状態まで排気し維持する。以下、上述した■の工程を
たどりＣＶＤ処理を行う。

ここで不活性ガス供給源から流すガス流量と真空スイッ
チ（１３）との関係を第２図を参照して説明する。

ノークバルブ（１６）が開となると真空スイッチ（１３
）部分１ｍＶ＝Ｐ＋／Ｐ２・Ｖｔなる体積の不活性ガス
が導入される。ここてＰｌは導入ガスの圧力で例えば７
６０Ｔｏｒｒ、Ｐ２は真空スイッチ部分の圧力で例えば
５Ｔｏｒｒ、　　大気圧での不活性ガスの体積を■、と
ずろとＶ＝７６０１５・Ｖｔとなり１５２倍程度に膨張
することになるため小量のガスで真空スイッチを動作さ
せることが出来る。

また配管ａに流れるガス流量をＱとするとＱ＝Ｃ（Ｐ　
２−　Ｐ　３ンとなり、Ｃは配管ａのコンダクタンス、
Ｐ３は排気路（Ａ）の圧力で、ａ＞＞　ｂの条件により
真空スイッチ部分の圧力はＰ２：Ｐ３＋Ｑ／ＣでＰＩ＞
＞Ｐ２＞Ｐ３となる。従ってａ＞＞ｂとすることにより
メカニカルブースターポンプ（１１）の起動・停止をか
ける真空スイッチの設定圧力はＱ／Ｃ分だけ高く（大気
圧により近く）とることが出来る。このため不活性ガス
供給源（１７）から流入させる不活性ガス量をより少な
くすることができる。この為不活性ガスの流入を停止し
た後、メカニカルブースターポンプ（１１）が再び起動
できろ圧力範囲まで減圧排気する時間の短縮がはかられ
る。

上記例では真空スイッチ（１３）、リークバルブ（１６
）、不活性ガス供給源（１７）の流路をＡＰＣ（１０）
とメカニカルブースターポンプ（１１）との間の排気路
（Ａ）に設けたが、メカニカルブースターポンプ（１１
）とロータリーポンプ（１２）との間の排気ｆＪ（Ｃ）
に設けてもよい。

また、上述の例に限らずその要旨を逸脱しない範囲で種
々な変形が可能であることは言うまでもない。例えばメ
カニカルブースターポンプ（１１）の駆動・停止を排気
路に設けられた圧力計等で監視し、この監視情報をコン
トローラに戻しコントローラーのレシピ−（プログラム
）によりサブバルブ（９）やメインバルブ（８）を開く
前に所定の時間メカニカルブースターポンプ（１１）を
電気的に制御して停止・起動させる方法でもよい。

また、上記実施例では縦型減圧ＣＶＤ装置で説明したが
、横型ＣＶＤ装置、プラズマＣＶＤ装置、シリコンエピ
タキシャル装置、エツチングＨａ、イオン打込装置、ス
パッタリング装置、電子顕微鏡などの電子管の排気、モ
レキュラビームエビタキシャル装賀等排気系をスタンバ
イ状態で使用する装置に特に有効である。

以上説明したようにこの実施例によれば、処理室と排気
動作実行中の排気系との排気路を開閉するバルブを開く
前に、メカニカルブースターポンプ（１１）を−時停止
させる工程の後前記バルブを開く工程をとることにより
、前記処理室内の急激な気流の変化を押え、処理室内や
処理室近傍の排気路からのまきあげによるパーティクル
汚染を軽減し、また、ウェハのボート内での位置ずれを
起こしにくくする効果がある。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば排気開始時の被排気
系の巻きとげによるパーティクル汚染を防止できる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を説明するための縦型Ｃ
ＶＤ装置の構成図、第２図は第１図の不活性ガス供＠源
からのガス流量関係の説明図、第３図は従来の縦型ＣＶ
Ｄ装置の構成図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被排気系をバルブを介して真空ポンプにより排気するに
   際し、上記バルブを閉状態で上記真空ポンプを動作させ
   る工程と、この工程の後上記バルブを開状態にする前に
   、上記真空ポンプ及び上記バルブ間の圧力が予め定めら
   れた圧力になるように、予め定められたガスを供給して
   調整する工程と、この工程の後上記バルブを開状態にす
   る工程とを具備してなることを特徴とする排気方法。