JPH0530160U

JPH0530160U - 真空ベント装置

Info

Publication number: JPH0530160U
Application number: JP8046391U
Authority: JP
Inventors: 孝浩中東
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1991-10-03
Filing date: 1991-10-03
Publication date: 1993-04-20
Anticipated expiration: 2006-10-03
Also published as: JP2543375Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】真空室内の被処理物の急激な温度上昇を抑制
しつつ、短時間でベント処理できる真空ベント装置を提
供する。【構成】真空室１から排気する排気弁６、真空室内圧
力を検出する圧力センサ７、真空室内基板Ａの温度を検
出する放射温度計８、真空室１へベント用の窒素ガスを
導入するガス導入部９、真空室１へ基板冷却用兼ベント
用のヘリウムガスを供給するガス導入部９０、及び排気
弁６、ガス導入部９、９０の動作を制御する制御部１０
を備え、真空室１をベント処理するにあたり、圧力セン
サ７にて検出される圧力Ｐ１が予め定めた圧力Ｐより低
く、温度計８にて検出される温度ｔが予め定めた温度Ｔ
より高いときは、まず、排気弁６を開いて真空室１から
排気しつつガス導入部９０からヘリウムガスを真空室１
へ供給し、真空室１内圧力が予め定めた圧力Ｐ₀（＜圧
力Ｐ）に達すると、ガス導入部９から窒素ガスを真空室
１へ導入し、高速ベント処理を行う真空ベント装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は減圧ＣＶＤ装置、プラズマＣＶＤ装置、平行平板型スパッタ装置等において、所定のプロセス終了後に、被処理物を収容している真空室内へベントガスを導入して真空を破るベント処理を行うための真空ベント装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

減圧ＣＶＤ装置、プラズマＣＶＤ装置、平行平板型スパッタ装置等において、所定のプロセス終了後に、被処理物を収容している真空室をベント処理する場合、真空室に接続された排気系は閉じたまま、窒素ガス等のベントガスを真空室内へ導入する。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、この様な従来ベント処理によると、ベント処理前のプロセスにおいてかなり温度上昇している真空室内へ短時間のうちに相当量のベントガスが導入される結果、被処理物に接するベントガスに熱が蓄積され、被処理物温度が急激に上昇する。

【０００４】例えば、半導体デバイス製造においては、ウエハ上のアルミニウム配線上部に層間絶縁膜、パッシベーション膜等を成膜温度３００〜４００℃で形成することがあが、４００℃以上になると、アルミニウムのボイド発生により断線が発生し易い。通常のこのような成膜において、成膜終了後、真空室を排気せずに窒素ガスで短時間でベント処理すると、ベント終了時にウエハ表面温度が４４０℃にも達し、ボイドが発生し易い。

【０００５】そこで本考案は、真空室内の被処理物の急激な温度上昇を抑制しつつ、短時間でベント処理できる真空ベント装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案者は、前記目的達成に向け研究の結果、ベント処理にあたり、真空室内から排気しつつベントガスを導入すれば、被処理物の急激な温度上昇が避けられることを見出し、本考案を完成した。すなわち、本考案は、真空室をベント処理する真空ベント装置であって、前記真空室内から排気する排気手段と、前記真空室内気圧を検出する圧力検出手段と、前記真空室内の被処理物温度を検出する温度検出手段と、前記真空室へベントガスを導入するガス導入手段と、前記排気手段及びガス導入手段を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記真空室をベント処理するにあたり、前記圧力検出手段にて検出される圧力Ｐ１が予め定めた圧力Ｐより低く、前記温度検出手段にて検出される温度ｔが予め定めた温度Ｔより高いときは、真空室内圧力が前記圧力Ｐへ向け上昇するように前記排気手段による排気及び前記ガス導入手段によるベントガス導入が行われるように該排気手段及びガス導入手段を制御することを特徴とする真空ベント装置を提供するものである。

【０００７】前記圧力Ｐは、任意に定めることができるベント終了時の圧力であるが、一般的には、大気圧又は略大気圧が考えられる。また、前記温度Ｔは、被処理物、例えば半導体デバイス基板の上に形成される膜やパターンに、それより温度上昇すると欠陥が発生するという温度を目安にして、それ以下の温度範囲から適宜決定すればよい。

【０００８】前記温度検出手段による検出温度ｔが前記温度Ｔ以下になり、もはや前記排気手段による排気を停止しても被処理物に欠陥が発生する温度上昇の恐れ無くベント処理を続行できるようになれば、該排気を停止してベントガス導入を続行してもよいが、前記圧力Ｐに達するまで排気を続けてもよい。或いは次第に排気量を低減してもよい。

【０００９】前記温度検出手段は被処理物の温度を直接的又は間接的に検出できるものであればよい。ベント終了後、真空室内への不要な大気侵入を防ぐため、前記制御部は、前記真空室内の圧力が前記圧力Ｐ以上では、前記排気手段による排気を停止したままベントガス導入を微量に低減維持するように前記排気手段及びガス導入手段を制御するものでもよい。

【００１０】また、ベント開始時、被処理物を集中的に冷却して、その後、高速でベント処理できるようにするため、前記ガス導入手段を第１ガス導入手段及び第２ガス導入手段を含むものとし、該第１ガス導入手段は前記被処理物を冷却できるように該被処理物へ向けガスを噴出するように設け、前記制御部は、前記真空室をベント処理するにあたり、前記圧力検出手段にて検出される圧力Ｐ１が前記圧力Ｐより低く、前記温度検出手段にて検出される温度ｔが前記温度Ｔより高いときは、先ず、真空室内圧力が前記圧力Ｐより低い予め定めた圧力Ｐ₀へ向け上昇するように前記排気手段による排気及び前記第１ガス導入手段によるベントガス導入が行われるように該排気手段及び第１ガス導入手段を制御し、真空室内圧力が該圧力Ｐ_Oに達すると、真空室内圧力が前記圧力Ｐへ向け上昇するように前記排気手段による排気及び前記第１、第２ガス導入手段によるベントガス導入が行われるように該排気手段及び第１、第２ガス導入手段を制御するものとしてもよい。

【００１１】この場合、ベント終了後、真空室内への不要な大気侵入を防ぐため、前記制御部は、前記真空室内の圧力が前記圧力Ｐ以上では、前記排気手段による排気及び前記第１、第２ガス導入手段のうち一方によるガス導入を停止したまま、他方のガス導入手段によるガス導入を微量に低減維持するように該排気手段及び第１、第２ガス導入手段を制御するものでもよい。

【００１２】

【作用】

本考案装置よると、真空室をベント処理するにあたり、圧力検出手段にて検出される圧力Ｐ１が予め定めた圧力Ｐより低く、温度検出手段にて検出される温度ｔが予め定めた温度Ｔより高いときは、排気手段による排気及びガス導入手段によるベントガス導入の双方が、真空室内圧力が前記圧力Ｐへ向け上昇する方向で行われ、この排気操作により、真空室に導入されるベントガスに熱が著しく蓄積されることが避けられ、従って、真空室内の被処理物の急激な温度上昇が抑制される。そして、排気操作を行わずに、且つ、被処理物の急激な温度上昇を避けるように、ゆっくりとベント処理する場合に比べると、高速ベント処理できる。

【００１３】前記制御部が、前記真空室内圧力が前記圧力Ｐ以上では、前記排気手段による排気を停止したままベントガス導入を微量に低減維持するように前記排気手段及びガス導入手段を制御するものであるときは、ベント終了後、真空室内は大気圧より若干高圧に維持され、真空室内への不要な大気侵入が防止される。ベントガス導入手段が被処理物冷却用兼ベント用の第１ガス導入手段及びベント用の第２ガス導入手段を含み、ガス導入手段及び排気手段の制御部が、真空室をベント処理するにあたり、圧力検出手段にて検出される圧力Ｐ１が予め定めた圧力Ｐより低く、温度検出手段にて検出される温度ｔが予め定めた温度Ｔより高いときは、先ず、排気手段による排気及び第１ガス導入手段によるベントガス導入の双方が行われるように該排気手段及び第１ガス導入手段を制御し、真空室内圧力が圧力Ｐより低い予め定めた圧力Ｐ_Oに達すると、排気手段による排気及び第１、第２ガス導入手段によるベントガス導入の双方が行われるように該排気手段及び第１、第２ガス導入手段を制御するものであるときは、当初、検出圧力Ｐ１が圧力Ｐ₀より低く、検出温度ｔが温度Ｔより高いとき、真空室内圧力が圧力Ｐ₀へ向け上昇するように排気手段による排気及び第１ガス導入手段によるベントガス導入の双方が行われ、真空室内圧力が圧力Ｐ_Oに達すると、排気手段による排気及び前記第１、第２ガス導入手段によるベントガス導入の双方が、真空室内圧力が圧力Ｐへ向け上昇する方向で行われる。

【００１４】この場合、該制御部が、前記真空室内の圧力が前記圧力Ｐ以上では、前記排気手段による排気及び前記第１、第２ガス導入手段のうち一方によるガス導入を停止したまま、他方のガス導入手段によるガス導入を微量に低減維持するものであるときは、ベント終了後、真空室内は大気圧より若干高圧に維持され、真空室内への不要な大気侵入が防止される。

【００１５】いずれにしても、前記ベント処理中、温度検出手段による検出温度ｔが前記温度Ｔ以下になると、排気手段による排気を停止するか、そのまま続行するか、或いは次第に排気量を減少する等すればよい。排気をそのまま続行する場合でも、排気操作無しで被処理物の急激な温度上昇を抑制するために当初からゆっくりとベント処理する場合に比べると、全体として高速ベント処理できる。

【００１６】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面を参照して説明する。先ず、図１に示す一実施例について説明する。図１に示す実施例は、プラズマＣＶＤ装置に採用したベント装置を示している。プラズマＣＶＤ装置の部分は真空室１、該真空室内に配置された平板型の高周波電極２、これに対向する基板ホルダ３、真空室１内を所定の真空度に減圧する真空ポンプを含む排気系４、真空室１内へ原料ガスを供給するガス供給部５を含んでいる。

【００１７】高周波電極２は原料ガスの噴射ノズルを兼ねており、ここにガス供給部５から原料ガスが供給されるようになっている。ガス供給部５は原料ガス源５１、ガス流量コントローラ５２及び電磁開閉弁５３を含んでいる。また、高周波電極２はマッチングボックス２１を介して高周波電源２２に接続されている。基板ホルダ３は熱伝導の良いグラファイト層３１と、その下のヒータ３２を備えている。成膜すべき基板Ａはグラファイト層３１の上に配置される。

【００１８】また、基板ホルダ３の温度は熱電対温度計３３により検出され、該検出された温度はコンピュータを中心とする制御部１０へ入力される。一方、本考案に係る真空ベント装置は、この真空室１から排気するための排気弁６、真空室内圧力を検出する圧力センサ７、真空室内の基板Ａの温度を検出する放射温度計８、真空室１へベントガスを導入するガス導入部９、及び前記制御部１０を含んでいる。

【００１９】圧力センサ７により検出される真空室内圧力Ｐ１及び放射温度計８により空間を介して間接的に検出される基板Ａの表面温度はそれぞれ制御部１０へ入力される。排気弁６はモータ６１の駆動により開度調節可能の排気弁である。また、ガス導入部９は真空室１に順次接続された弁９１、ベント用の窒素ガス源９２を含んでいる。弁９１はモータ９１０の駆動により開度調節可能の弁である。

【００２０】排気弁６及びガス導入部の弁９１はそれぞれ制御部１０からの指示に基づいて開閉される。制御部１０は、基板Ａへの成膜中、ガス供給部５における電磁弁５３を必要に応じ開き、また、基板ホルダ３におけるヒータ３２の出力を、熱電対温度計３３からの温度入力に基づいて基板Ａを所定の成膜温度に維持するように制御する。

【００２１】真空ベント装置の一員としての制御部１０は、ベント処理において、ベント処理開始当初、圧力センサ７にて検出される圧力Ｐ１が予め定めた圧力Ｐ（ここでは大気圧）より低く、温度計８にて検出される温度ｔが予め定めた温度Ｔより高いときは、排気弁６を開いて真空室１から排気しつつガス導入部９における弁９１を開いてベント用の窒素ガスを真空室１内へ導入し、ベント処理を開始するように指示する予め定める温度Ｔは、基板Ａへの成膜終了後、ベント処理開始にあたり、温度計８にて検出される温度ｔよりも低い温度に設定してある。例えば、基板Ａがその表面にアルミニウム配線を施したシリコンウエハであり、該アルミニウム配線上に層間絶縁膜やパッシベーション膜を形成するときには、該温度Ｔは例えば４１０℃に設定すればよい。

【００２２】制御部１０は、また、排気弁６を当初全開させるとともに、ガス導入部９における弁９１も当初全開させ、その後、弁９１は全開のままで真空室１内圧力が次第に大気圧Ｐに所定の勾配で近づくように、ＰＩＤ制御により排気弁６の開度を次第に小さく制御する。そして、ベント処理終了後は、排気弁６を閉じるとともに、弁９１の開度を微量の窒素ガス導入を維持できる程度に制御する。

【００２３】以上説明したプラズマＣＶＤ装置によると、基板ホルダ３上に基板Ａが設置され、この基板Ａがヒータ３２により所定の成膜温度に維持されつつ、且つ、真空室１内が排気系４により所定の成膜真空度に維持されつつ、ガス供給部５から真空室内へ原料ガスが供給され、このガスに高周波電極２から高周波電圧が印加されることで該ガスがプラズマ化し、このプラズマに基板Ａが曝されることで該基板上に所望の薄膜が形成される。

【００２４】このように成膜が終了すると、真空室１への原料ガスの供給、高周波電極２への電圧印加、及びヒータ３２による基板Ａの加熱がそれぞれ停止され、真空ベント処理に入る。この真空ベント処理では、当初、前述のように放射温度計８にて検出される温度ｔは予め定めた温度Ｔより高いので、排気弁６が制御部１０の指示に基づいて全開されるとともにガス導入部９における弁９１も全開される。

【００２５】かくして真空室１から排気されつつこの真空室１へベント用の窒素ガスが導入される。その後、排気弁６の開度が、真空室１へ導入される窒素ガスに熱が蓄積されて基板Ａ上に形成された膜やパターンに欠陥が生じるほど基板温度が急激に上昇しない範囲で次第に絞られ、最終的に真空室１内圧力が大気圧に達すると、弁６が閉じられるとともに、ガス導入部９における弁９１が微量の窒素ガスを真空室１へ供給できる程度に絞られる。

【００２６】以上説明した真空ベント装置によると、窒素ガス導入が排気弁６からの排気操作とともに行われるので、真空室１に導入される窒素ガスに熱が著しく蓄積することが避けられ、従って、基板Ａの急激な温度上昇が抑制され、欠陥発生が防止される。しかも、排気操作を行わずに、且つ、基板Ａの急激な温度上昇を避けるように、ゆっくりと窒素ガスを導入する場合に比べると、高速でベント処理できる。

【００２７】さらに、ベント処理終了後も、窒素ガスが微量に真空室１内に供給されるので、真空室１への不要な大気の侵入が防止される。次に図２に示す実施例について説明する。この実施例もプラズマＣＶＤ装置に採用されているものである。プラズマＣＶＤ装置の部分は図１に示すものと同構成であり、同じ部品には同じ参照符号を付してある。また、ベント装置についても、ハード構成的には、ベントガス導入手段として、ヘリウムガス導入部９０が追加されている点を除けば、他の点は、図１に示すベント装置と同構成である。同じ部品には同じ参照符号を付してある。なお、ヘリウムガスの代わりに窒素ガス等でもよいが、ここでは、ヘリウムガスを用いている。

【００２８】ヘリウムガス導入部９０はガス噴射ノズルを兼ねる高周波電極２に順次接続された開度調節可能の弁９４及びヘリウムガス源９３を含んでいる。弁９４はモータ９４１により開度調節可能なもので、制御部１０からの指示に基づいて操作される。図２に示すベント装置の場合、制御部１０は次のように構成してある。

【００２９】すなわち、圧力センサ７にて検出される圧力Ｐ１が予め定めた圧力Ｐ（ここでは大気圧）より低く、温度計８にて検出される温度ｔが前記温度Ｔより高いときは、まず、ガス導入部９における弁９１は閉じたままとしておき、一方、排気弁６を開くとともに、ガス導入部９０における弁９４を全開するように構成してある。さらに、弁９４の全開により真空室１内へヘリウムガスが供給され、真空室内圧力が予め定めた圧力Ｐ₀（＜圧力Ｐ）に達すると、ガス導入部９における弁９１を追加的に全開し、真空室１内へ窒素ガスを導入するように構成してある。さらに、排気弁６の開度については、当初全開し、その後、基板Ａの温度が急激に上昇することを避け得る範囲で次第に小さくし、ベント処理終了後は閉じるように、そして、弁９４については、ベント処理中全開とし、ベント処理終了後は真空室１へ微量にヘリウムガスを供給維持できる開度とするように、弁９１については、前記真空室１内圧力がＰ₀に達した後はベント処理中ずっと全開の状態を維持し、ベント処理終了後は全閉するように構成してある。

【００３０】この真空ベント装置によると、ベント開始当初、温度計８により検出される温度ｔは予め定めた温度Ｔより高いから、まず、排気弁６が全開されるとともにガス導入部９０における弁９４が全開される。かくして真空室１内から排気弁６を介して排気されつつガス導入部９０から基板Ａへ向けてシャワー状にヘリウムガスが供給され、それによってベント処理が開始されるとともに、集中的に基板Ａが冷却される。その後、真空室内圧力がＰ₀に達すると、ガス導入部９における弁９１も全開され、真空室内へ窒素ガスが導入され、速やかにベント処理が行われる。ベント処理終了後は排気弁６が閉じられるとともに、ガス導入部９の弁９１も閉じられるが、ガス導入部９０における弁９４は小さい開度に切り換えられ、ヘリウムガスの供給が微量に維持される。

【００３１】なお、前記圧力Ｐ₀は、例えばアルミニウム配線を設けたシリコンウエハ状に層間絶縁膜やパッシベーション膜を設けるような場合には、数１０Ｔｏｒｒから１００Ｔｏｒｒ程度の範囲で選択すればよく、例えば１００Ｔｏｒｒに設定することができる。このベント装置によると、ベント開始時、基板Ａを集中的に冷却して、その後、高速でベント処理することができ、基板Ａの急激な温度上昇を避けつつ一層安全に、高速ベント処理できる。また、ベント処理終了後もヘリウムガスが真空室１へ微量に供給されるので、真空室１への不要な大気の侵入が防止される。

【００３２】

【考案の効果】

本考案によると、真空室内の被処理物の急激な温度上昇を抑制しつつ、短時間でベント処理できる真空ベント装置を提供することができる。ベントガス導入手段を被処理物冷却用兼ベント用の第１ガス導入手段及びベント用の第２ガス導入手段で構成し、ベント開始当初、該第１ガス導入手段にて真空室内の被処理物を集中的に冷却するときは、一層安全に、高速ベント処理できる。

【００３３】ベント終了後、真空室内へベントガスを微量に供給するときは、真空室内への不要な大気侵入が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の概略構成をプラズマＣＶＤ
装置とともに示す図である。

【図２】本考案の他の実施例の概略構成をプラズマＣＶ
Ｄ装置とともに示す図である。

【符号の説明】

１真空室６排気弁７圧力センサ８放射温度計９窒素ガス導入部９１窒素ガス導入弁９２窒素ガス源９０ヘリウムガス導入部９３ヘリウムガス源９４ヘリウムガス導入弁１０制御部２高周波電極３基板ホルダ４排気系Ａ基板

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】真空室をベント処理する真空ベント装置
であって、前記真空室内から排気する排気手段と、前記
真空室内気圧を検出する圧力検出手段と、前記真空室内
の被処理物温度を検出する温度検出手段と、前記真空室
へベントガスを導入するガス導入手段と、前記排気手段
及びガス導入手段を制御する制御部とを備え、前記制御
部は、前記真空室をベント処理するにあたり、前記圧力
検出手段にて検出される圧力Ｐ１が予め定めた圧力Ｐよ
り低く、前記温度検出手段にて検出される温度ｔが予め
定めた温度Ｔより高いときは、真空室内圧力が前記圧力
Ｐへ向け上昇するように前記排気手段による排気及び前
記ガス導入手段によるベントガス導入が行われるように
該排気手段及びガス導入手段を制御することを特徴とす
る真空ベント装置。
【請求項２】前記制御部は、前記真空室内の圧力が前
記圧力Ｐ以上では、前記排気手段による排気を停止した
ままベントガス導入を微量に低減維持するように前記排
気手段及びガス導入手段を制御する請求項１記載の真空
ベント装置。
【請求項３】前記ガス導入手段が第１ガス導入手段及
び第２ガス導入手段を含み、前記第１ガス導入手段は前
記被処理物を冷却できるように該被処理物へ向けガスを
噴出するように設けられており、前記制御部は、前記真
空室をベント処理するにあたり、前記圧力検出手段にて
検出される圧力Ｐ１が前記圧力Ｐより低く、前記温度検
出手段にて検出される温度ｔが前記温度Ｔより高いとき
は、先ず、真空室内圧力が前記圧力Ｐより低い予め定め
た圧力Ｐ₀へ向け上昇するように前記排気手段による排
気及び前記第１ガス導入手段によるベントガス導入が行
われるように該排気手段及び第１ガス導入手段を制御
し、真空室内圧力が該圧力Ｐ_Oに達すると、真空室内圧
力が前記圧力Ｐへ向け上昇するように前記排気手段によ
る排気及び前記第１、第２ガス導入手段によるベントガ
ス導入が行われるように該排気手段及び第１、第２ガス
導入手段を制御する請求項１記載の真空ベント装置。
【請求項４】前記制御部は、前記真空室内の圧力が前
記圧力Ｐ以上では、前記排気手段による排気及び前記第
１、第２ガス導入手段のうち一方によるガス導入を停止
したまま、他方のガス導入手段によるガス導入を微量に
低減維持するように該排気手段及び第１、第２ガス導入
手段を制御する請求項３記載の真空ベント装置。