JPH0699051A - 真空装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】真空容器１、真空容器１を排気するポンプ２、
真空容器１内にイソプロピルアルコールを導入するため
の乾燥窒素３及びＩＰＡ容器４から構成される。 【効果】ベーキングをしなくても真空装置内の水を除去
することができるので、高真空・超高真空に高速で到達
できる。また、半導体製造装置に応用すれば、装置の稼
働率が向上し、基板に吸着した水を除去することによ
り、基板の品質も向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大気から短時間で真空
排気を完了することが要求される半導体製造装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】真空装置をポンプで排気したとき、最後
に残る成分は水分子がほとんどである。この水分子を取
り除くために、一般にベーキングと呼ばれる方法がとら
れている。ベーキングとは装置全体を長時間高温に加熱
して、水分子を取り除く方法である。ベーキングを行う
ことにより、程度の良い（残留ガスの少ない）真空、つ
まり高真空，超高真空を得ることができる。

【０００３】半導体の高集積化に伴い、ＣＶＤ装置やス
パッタ装置などの装置内を不純物や残留ガスの少ない高
真空さらには超高真空にする必要がでてきた。しかし、
超高真空を得るためにこれらの装置にベーキングを行う
ことは、次の二つの理由により困難である。

【０００４】一つは、装置を構成する部品の耐熱温度の
問題である。ベーキングをするときは装置全体が高温に
なるため、部品によっては性能に影響が出てくるものも
あるし、また高温のため部品から不純物ガスが発生し
て、質の良い真空が得られない場合もある。

【０００５】もう一つは、ベーキング時間の問題があ
る。ベーキングの効果を十分に得るためには装置を長時
間加熱する必要があるが、ベーキング中は装置を使用で
きないため、ベーキング時間を長くすると稼働率が下が
ってしまう。

【０００６】ベーキングをしないで、物質表面の水分や
吸着ガスを脱離させる方法として、例えば、特開平3−2
67360 号公報がある。この方法は波長と強度を特定した
遠紫外線を水銀ランプを用いて照射し、物質表面から水
分子や吸着ガスを脱離させるものである。しかし、この
方法では装置の形状を工夫したり、あるいは多数の水銀
ランプを用いても、装置全体に遠紫外線を照射すること
は困難である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、真空
装置内の水を効果的に除去することにより、ベーキング
することなしで高真空さらには超高真空に短時間で排気
することにある。

【０００８】特に、ＣＶＤ装置やスパッタ装置などの真
空を利用した半導体製造装置において、装置内及び基板
上に吸着・付着した水分を除去して装置内を高速で排気
すると同時に、歩留まりを向上させる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、真空容器内に揮発性有機溶剤として、例えば、イソ
プロピルアルコールを導入する。イソプロピルアルコー
ルの導入方法には、気体ＩＰＡを用いる場合は乾燥窒
素，乾燥空気，不活性ガスのいずれかのガスをキャリア
ガスとし、このキャリアガスと共に真空容器内に導入す
る。液体ＩＰＡを導入する場合はそのまま単体で真空容
器内に導入する。また、ＩＰＡを活性化させるために、
予め高温に加熱したＩＰＡ(及び乾燥窒素，乾燥空気，
不活性ガス)を真空容器に導入する、あるいはＩＰＡを
真空容器に導入した後でＩＰＡを加熱する。

【００１０】ＩＰＡを導入すると水分とＩＰＡが互いに
溶け込むため、これを真空排気すると両者は容易に脱離
して、高速排気が可能となる。

【００１１】

【作用】真空容器内にＩＰＡを導入することにより、真
空容器内壁に吸着している水分子はＩＰＡの作用によっ
て脱離し、真空ポンプによって真空容器外に排気され
る。また、基板表面に吸着している水分子も脱離して真
空容器外に排気される。

【００１２】このとき、真空容器を加熱することによ
り、あるいは加熱したＩＰＡを導入することによりＩＰ
Ａが活性化されて、水分子の真空容器内壁あるいは基板
表面からの脱離を促進する。

【００１３】気体のＩＰＡを真空容器内に導入しても、
真空容器内に導入するのはＩＰＡ単体、もしくは乾燥窒
素あるいは不活性ガスと共に導入するので、真空容器あ
るいは基板に悪影響は与えない。

【００１４】液体のＩＰＡを真空容器に導入する場合、
真空容器内を大気圧より少し低めの圧力にするとＩＰＡ
が気体となり、気体のＩＰＡを導入したのと同じ効果が
得られる。

【００１５】このように、ＩＰＡを真空容器内に導入す
ることにより、真空容器内壁及び基板表面からの脱水が
促進され、真空容器を排気する上で障害となっている、
真空容器内壁に吸着している水分子を効果的に除去でき
るため、真空容器を高速に排気でき、基板の洗浄（脱
水）も行うことができる。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例を図を用いて説明する。

【００１７】図１は本発明を、真空装置に応用した例で
ある。この装置は真空容器１，ポンプ２，乾燥窒素ボン
ベ３，ＩＰＡ容器４などから構成されている。

【００１８】例えば、試料交換などで真空容器１を大気
開放をするときは、ポンプ２を停止させ、バルブ８，
９，１０を閉じた状態でバルブ７を開き、リークバルブ
６を徐々に開いて真空容器１内に乾槽窒素を導入し、真
空容器１内の圧力を大気圧にする。このあと真空容器１
内の試料を交換した後、ＩＰＡを真空容器１に導入す
る。その方法はいくつかあり、以下に説明する。

【００１９】(1）まず、乾燥窒素とＩＰＡの混合気体を
真空容器１に導入する場合について説明する。

【００２０】バルブ６，７を閉じ、バルブ８，９，１０
を開ける。乾燥窒素ボンベ３から出た乾燥窒素をＩＰＡ
容器４内を通過させ、ここでＩＰＡを含有した乾燥窒素
を真空容器１内に導入し、真空容器１内の大気と置換さ
せる。この時、ＩＰＡ容器４をヒータ１１で加熱する、
あるいは図には示していないがヒータ加熱などによって
ＩＰＡ容器４と真空容器１の間の配管を加熱する、さら
に、真空容器１を加熱してＩＰＡを加熱すれば、ＩＰＡ
の脱水効果が高まる。一定時間経過後、バルブ８，９，
１０を閉じ、ポンプ２を作動させて真空排気を行う。あ
るいは、ＩＰＡを含有した乾燥窒素を真空容器１内に導
入しながらポンプ２を作動させ、一定時間経過時にバル
ブ８，９，１０を閉じても良い。

【００２１】(2）次に、ＩＰＡのみを真空容器１内に導
入する場合について説明する。

【００２２】バルブ７，１０を閉じ、乾燥窒素が真空容
器１内と完全に切り放されている状態にする。バルブ６
と９、あるいはバルブ８と９を開け、ＩＰＡ容器４から
発生するＩＰＡを真空容器１に導入し、真空容器１内の
大気をＩＰＡで置換する。この時、ＩＰＡ容器４をヒー
タ１１で加熱することが望ましい。なぜなら、ＩＰＡ容
器を加熱することによりＩＰＡが大量に発生する上、Ｉ
ＰＡが活性化されて脱水効果が高まるからである。ま
た、(1）と同様に、図には示していないがＩＰＡ容器４
と真空容器１間の配管あるいは真空容器１を加熱するこ
とも水を脱離させる高速排気をする上で有効である。

【００２３】(3）ＩＰＡのみを真空容器１内に導入する
別の場合について説明する。

【００２４】バルブ６，７，１０を閉じた状態でポンプ
２を作動させ、真空容器１内を排気する。この時、バル
ブ８，９は開いているのでＩＰＡ容器内も同時に排気さ
れる。

【００２５】ＩＰＡ容器内の圧力は当初は大気圧なの
で、ＩＰＡ容器内に存在するのは液体ＩＰＡとそれと平
衡にあるＩＰＡ蒸気である。ところがポンプ２を作動さ
せると、バルブ８，９が開いているので、ＩＰＡ容器４
内部も排気され圧力が下がる。

【００２６】ＩＰＡの常温での蒸気圧まで真空容器１内
部の圧力が下がると、気体ＩＰＡが大量に発生する。こ
の気体ＩＰＡが真空容器１に移動する。この間、ポンプ
２は作動させたままでも良いし、ある圧力まで下がった
ところでポンプ２を停止するか、ゲートバルブ５を閉め
るなどしてもよい。また、蒸発した気体ＩＰＡが凝縮し
ないように、配管を加熱するようにすれば効果的であ
る。いずれにせよ、真空容器１内の水が十分除去された
のを確認した後、バルブ８，９を閉じ、さらに真空容器
１内部のＩＰＡを排気する。

【００２７】図２は液体ＩＰＡを用いて真空容器を高速
排気する場合を示した図である。真空容器２１はゲート
バルブ２４を介してポンプ２５に接続されている。さら
に、ＩＰＡ２２をその内部に有するＩＰＡ容器２３に、
真空容器２１はリークバルブ２６を介して接続されてい
る。

【００２８】ＩＰＡを真空容器２１内に導入する方法は
いくつかあるが、ここでは２通りの方法について述べ
る。

【００２９】(1）まず、ポンプで真空排気すると同時に
リークバルブを開ける場合について述べる。

【００３０】真空容器２１にリークバルブ２８より乾燥
ガス２９を導入して大気開放し、所望の操作を行った
後、リークバルブ２８を閉じ、ゲートバルブ２４及びリ
ークバルブ２６を開けた状態でポンプ２５をスタートさ
せ、真空容器２１を真空排気する。この時、リークバル
ブ２６は開いているのでＩＰＡ容器２３の内部も排気さ
れる。ＩＰＡ容器２３内の圧力がＩＰＡの常温での蒸気
圧まで下がると、気体ＩＰＡが大量に発生して真空容器
２１内に流れ込む。この時にゲートバルブ２４を閉じて
真空容器２１内部をＩＰＡで充満させ、一定時間経過後
にゲートバルブ２４を開け、さらに、リークバルブ２４
を閉じて、真空容器２１内部をさらに真空排気する。あ
るいはゲートバルブ２４を開けたままにしておき、一定
時間経過後、リークバルブ２６を閉じても良い。ＩＰＡ
を真空容器２１に導入する際、ヒータ２７を使ってＩＰ
Ａ容器を加熱する、あるいは図に示していないが、真空
容器２１及び配管を加熱することも有効である。

【００３１】(2）次に、ポンプである程度真空排気を行
ってからリークバルブを開ける場合について述べる。

【００３２】真空容器２１にリークバルブ２８より乾燥
ガス２９を導入して大気開放し所望の操作を行った後、
リークバルブ２８を閉じ、さらにゲートバルブ２４を開
けた状態でポンプ２５をスタートさせ、真空容器２１内
を真空排気する。真空容器２１内の圧力がある程度下が
ったところでリークバルブ２６を開ける。真空容器２１
内の圧力がＩＰＡの蒸気圧より下がると、ＩＰＡ容器２
３内のＩＰＡ２２が気体となり、この気体ＩＰＡが真空
容器２１に流れ込む。この時、ゲートバルブ２４は開い
ていても閉じていてもよい。一定時間経過後、リークバ
ルブ２６を閉じる。さらに、ゲートバルブ２４が閉じて
いればこれを開けて真空容器２１内部を排気する。ＩＰ
Ａ２２を真空容器２１に導入するとき、ヒータ２７を使
ってＩＰＡ容器２３を加熱する、あるいは図には示して
いないがヒータを使って真空容器２１及び配管を加熱す
ることも有効である。

【００３３】図３は本発明を使用した、複数の真空容器
から構成される半導体製造装置（ＣＶＤ装置）の一例を
示したもので、ＣＶＤ室及び導入室の高速排気を可能と
するだけでなく、導入室内で基板洗浄（基板表面に吸着
している水分子の除去）を行うものである。

【００３４】この装置は基板の出し入れを行う導入室３
２，ＣＶＤ室３１，ポンプ３３，３４などから構成され
ている。

【００３５】大気中に搬送されてきた基板４８を導入室
３２に導入する。この時、導入室３２の周りのバルブ３
６，３７，４０，４１，５０は全て閉じている。この状
態で、ＩＰＡを導入室３２に導入するが、既に述べたよ
うにＩＰＡ導入方法は数通りあるのだが、ここでは乾燥
窒素とＩＰＡの混合気体を導入する例を示す。

【００３６】全てのバルブ３５〜４３，５０，５１が閉
じている状態でバルブ４１，４３，５１を開く。すると
乾燥窒素ボンベ４４から発生した乾燥窒素バルブ５１を
通って、ヒータ４９で加熱してあるＩＰＡ容器４５内の
液体ＩＰＡ中を通過する際にＩＰＡを含有し、バルブ４
３，４１を通って導入室３２に流れ込む。導入室３２の
内部の大気が乾燥窒素ＩＰＡ混合気体に十分に置換され
るように、導入室３２内部の大気をバルブ５０を通して
導入室外に放出する。あるいはバルブ３７を開いてポン
プ３４を排気しても良い。

【００３７】一定時間経過後、バルブ４１，４３，５１
を閉じる。バルブ５０を用いて大気を乾燥窒素ＩＰＡ混
合気体と置換させた場合はバルブ５０を閉じ、さらにポ
ンプ３４で導入室を真空排気する。ポンプを用いて大気
と乾燥窒素ＩＰＡ混合気体を置換させた場合はそのまま
で良い。

【００３８】本発明を利用して以上のような操作を行う
ことにより、大気中搬送で基板に吸着した水分子を簡単
に除去できるので、高品質の成膜を行うことができる。
また、メンテナンスなどのためＣＶＤ室３１を大気解放
した場合、導入室３２の場合と同様の手順によりＣＶＤ
室３１内の水分子を除去できるので、ベーキングをしな
くても、残留ガス中の水の少ない環境を容易に達成する
ことができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明により、長時間のベーキングする
こと無しに、半導体製造装置内の短時間で高真空さらに
は超高真空にすることができるので、基板処理能力が大
幅に向上する。また、基板に吸着している水を除去する
ことができるので、高品質の薄膜を得ることができ、歩
留まりも向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＩＰＡ混合窒素を用いた真空装置の系統図。

【図２】液体ＩＰＡを用いて真空装置の説明図。

【図３】本発明を利用したＣＶＤ装置の系統図。

【符号の説明】

１…真空容器、２…ポンプ、３…乾燥窒素、４…ＩＰＡ
容器、１１…ヒータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空ポンプと真空容器からなる真空装置に
   おいて、乾燥窒素あるいは乾燥不活性ガス、乾燥空気を
   キャリアガスとし、前記キャリアガスに揮発性有機溶剤
   を前記真空容器内に導入し、前記真空容器を真空排気す
   ることを特徴とする真空装置。