JPH08124817A - チャンバ機構およびそのガス制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 チャンバ内の急激な圧力変動を低減し、異物
の巻き上げを防止するチャンバ機構およびそのガス制御
方法を提供する。 【構成】 外気と遮断された処理室であるチャンバ１
と、チャンバ１内へガスを導くガス導入管２に設置され
かつガス流量を調整する導入側バルブ３と、チャンバ１
内からガスを排気する排気管４に設置されかつガス流量
を調整する排気側バルブ５と、ガス導入管２に接続され
かつ多数の小孔９ａが設置された導入側筒状部材９と、
排気管４に接続されかつ多数の小孔１１ａが設置された
排気側筒状部材１１と、チャンバ１内の圧力変化を監視
するセンサ６ａと、ガス流量を監視するセンサ６ｂと、
センサ６ａ，６ｂからの信号に基づいて導入側バルブ３
と排気側バルブ５との開閉を個々に同時に制御するバル
ブ制御手段７とから構成され、チャンバ１内の圧力変化
を監視しながらガス導入と真空排気とを同時に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大気と、処理を行うガ
スとの置換を必要とするチャンバ機構に関し、特に急激
な圧力変動を低減するチャンバ機構およびそのガス制御
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】以下に説明する技術は、本発明を研究、
完成するに際し、本発明者によって検討されたものであ
り、その概要は次のとおりである。

【０００３】真空を排気するチャンバを有したチャンバ
機構、例えば、半導体製造技術における種々の半導体製
造装置に設置されたチャンバ機構では、被処理物である
半導体ウェハを処理するガスの導入と排気とを行う配管
が設置され、該配管の途中に取り付けられた流量調整用
のマニュアルバルブ（またはオリフィス）によって、排
気流量を調整する方法と、ガスの導入側は前記と同様に
マニュアルバルブ（またはオリフィス）によって調整
し、排気側だけ圧力ゲージなどと連動させて、排気側バ
ルブの開閉量を制御する方法とが一般的によく用いられ
ている。

【０００４】また、前記チャンバ機構では、ガスの導入
口と排気口とがそれぞれ一個所に設置され、さらに、そ
れぞれにおいて１つの孔が設けられている場合がほとん
どである。

【０００５】なお、半導体製造装置の真空チャンバにつ
いては、株式会社プレスジャーナル発行「月刊Semicond
uctor World 」１９９２年１１月号、１９９２年１０月
２０日発行、１００頁に記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記した技
術において、ガスの流量を圧力ゲージなどと連動させて
制御しているのは排気側だけであり、ガスの導入側は圧
力ゲージと連動させた流量調整機能を持っていないた
め、チャンバ内のガスの流量や流速を調整することがで
きない。

【０００７】その結果、圧力変化が一定でないため、チ
ャンバ内で乱流が発生し易く異物を巻き上げるという問
題がある。

【０００８】さらに、ガスの導入口と排気口とによる位
置などの関係から、ガスがチャンバ内を均一な流量でか
つ一定方向に流れないため、淀みが発生し、そこに異物
が溜まりやすいという問題もある。

【０００９】そこで、本発明の目的は、チャンバ内の急
激な圧力変動を低減し、異物の巻き上げを防止するチャ
ンバ機構およびそのガス制御方法を提供することであ
る。

【００１０】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１２】すなわち、本発明によるチャンバ機構は、
外気と遮断された処理室であるチャンバと、該チャンバ
内へガスを導くガス導入管に設置されかつガスの流量を
調整する導入側バルブと、該チャンバ内からガスもしく
は真空を排気する排気管に設置されかつガスもしくは真
空の流量を調整する排気側バルブと、前記チャンバ内の
少なくとも圧力変化を監視するセンサと、該センサから
の信号に基づいて前記導入側バルブと前記排気側バルブ
との両者の開閉を個々に同時に制御するバルブ制御手段
とからなるものである。

【００１３】また、前記チャンバ内においてガス導入管
に接続されかつ多数の小孔が設置された細長い導入側筒
状部材と、チャンバ内において排気管に接続されかつ多
数の小孔が設置された細長い排気側筒状部材とを有する
ものである。

【００１４】さらに、少なくとも前記導入側筒状部材に
設置された小孔において、前記ガス導入管の近傍に設置
された小孔よりも、前記ガス導入管から離れた個所に設
置された小孔の方が大きく形成されているものである。

【００１５】なお、本発明によるチャンバ機構のガス制
御方法は、チャンバ内の真空排気を行う際もしくは真空
状態から所定の圧力まで変化させる際に、前記チャンバ
内の圧力変化を監視しながら、導入側バルブと排気側バ
ルブとの両者の開閉を個々に同時に制御するものであ
る。

【００１６】また、前記ガス制御方法は、導入側バルブ
を開状態にしてガスを導入しながら排気側バルブも開状
態にして真空の排気を行うものである。

【００１７】

【作用】上記した手段によれば、チャンバ内の少なくと
も圧力変化を監視するセンサと、該センサからの信号に
基づいて導入側バルブと排気側バルブとの両者の開閉を
個々に同時に制御するバルブ制御手段とを有することに
より、ガスの導入と真空の排気とを同時に行うことがで
きる。

【００１８】したがって、チャンバ内の真空排気を行う
際もしくは真空状態から所定の圧力まで変化させる際
に、導入側バルブと排気側バルブとを個々に徐々に開く
ことにより、チャンバ内の圧力変化を一定速度で行うこ
とができる。

【００１９】その結果、チャンバ内の急激な圧力変化に
よる乱流の発生を低減することができるため、異物の巻
き上げを防止することができ、被処理物への異物の汚染
を低減することができる。

【００２０】さらに、導入側バルブと排気側バルブとを
同時に開いていることにより、常にチャンバ内の雰囲気
を置換させることができる。

【００２１】また、チャンバ内においてガス導入管に接
続されかつ多数の小孔が設置された細長い導入側筒状部
材を有し、さらに、少なくとも前記導入側筒状部材に設
置された小孔において、前記ガス導入管の近傍に設置さ
れた小孔よりも、前記ガス導入管から離れた個所に設置
された小孔の方が大きく形成されていることにより、チ
ャンバ内へガスを導入する際に、チャンバ内全体に渡っ
て均一にガスを導入することができる。

【００２２】なお、チャンバ内において排気管に接続さ
れかつ多数の小孔が設置された細長い排気側筒状部材を
有することにより、チャンバ内に導入されたガスを均一
にかつ一定方向に流し、その後、前記排気側筒状部材を
介してチャンバの外へ排出することができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００２４】図１は本発明によるチャンバ機構の構造の
一実施例を示す構成概念図、図２は本発明によるチャン
バ機構に設置された導入側筒状部材と排気側筒状部材の
構造の一実施例を示す部分拡大構成図、図３は本発明の
チャンバ機構によるガス制御方法の一実施例におけるバ
ルブ開閉時間とバルブ開閉度との関係の一例を示す図で
ある。

【００２５】まず、図１および図２を用いて、本実施例
によるチャンバ機構の構成について説明すると、外気と
遮断された処理室であるチャンバ１と、チャンバ１内へ
ガスを導くガス導入管２に設置されかつ前記ガスの流量
を調整する導入側バルブ３と、チャンバ１内から前記ガ
スもしくは真空を排気する排気管４に設置されかつ前記
ガスもしくは前記真空の流量を調整する排気側バルブ５
と、チャンバ１内の圧力変化を監視するセンサ６ａと、
チャンバ１内へ導入するガスの流量を監視するセンサ６
ｂと、前記センサ６ａ，６ｂからの信号に基づいて導入
側バルブ３と排気側バルブ５との両者の開閉を個々に同
時に制御するバルブ制御手段７とから構成されている。

【００２６】また、前記チャンバ機構には、チャンバ１
内においてガス導入管２に接続されかつ多数の小孔９ａ
が設置された細長い導入側筒状部材９と、チャンバ１内
において排気管４に接続されかつ多数の小孔１１ａが設
置された細長い排気側筒状部材１１とが設けられてい
る。

【００２７】ここで、導入側筒状部材９に設置された小
孔９ａは、導入側筒状部材９におけるガス排気側８寄り
に設置され、さらに排気側筒状部材１１に設置された小
孔１１ａは、排気側筒状部材１１におけるガス導入側１
０寄りに設置されている。

【００２８】また、導入側筒状部材９と排気側筒状部材
１１は、例えば、金属などから形成され、内部が中空形
状であり、ガスや真空の通路である。

【００２９】さらに、小孔９ａと小孔１１ａは、チャン
バ１内の雰囲気の流れを均一にかつ一定方向にするよう
に多数設置されたものであり、導入側筒状部材９に設置
された小孔９ａにおいては、ガス導入管２の近傍に設置
されたものよりも、ガス導入管２から離れた個所に設置
されたものの方が大きく形成されている。

【００３０】なお、ガス導入管２の近傍よりもガス導入
管２から離れた個所における小孔９ａの設置密度をより
高くしておいてもよい。

【００３１】また、センサ６ａはチャンバ１内の圧力を
計測する圧力ゲージなどであり、センサ６ｂはチャンバ
１内へ導入されるガスの流量を計測する流量計などであ
り、それぞれがバルブ制御手段７と接続されている。

【００３２】さらに、バルブ制御手段７は、導入側バル
ブ３と排気側バルブ５とに接続され、両者の開閉をセン
サ６ａもしくは６ｂからの信号に基づいて個々に同時に
制御するものである。

【００３３】この時、バルブ制御手段７における導入側
バルブ３と排気側バルブ５との制御には、例えば、ＰＩ
Ｄ（Proportional,Integral,Derivative) 動作などを用
いるのが一般的であるが、ＰＩＤ動作だけに限定される
ものではなく、他の制御方式を用いてもよい。

【００３４】次に、図１、図２および図３を用いて、本
実施例のチャンバ機構のガス制御方法について説明す
る。

【００３５】なお、図３は横軸に導入側バルブ３と排気
側バルブ５とのそれぞれのバルブ開閉時間、縦軸に両方
のバルブのそれぞれの開閉度を示すものであり、前記縦
軸の中心を開閉度零（０）とするものである。

【００３６】また、本実施例のガス制御方法は、チャン
バ１内の真空排気を行う際もしくは真空状態から所定の
圧力まで変化させる際に、チャンバ１内の真空排気とガ
ス導入とを時間差をつけて行うのではなく、両動作を同
時に行うものである。

【００３７】まず、バルブ制御手段７によって、導入側
バルブ３と排気側バルブ５とを個々に同時に制御し、そ
れぞれの動作準備を開始する。その後、図示しない真空
ポンプなどによってチャンバ１内の真空の排気を開始
し、また、チャンバ１内へのガスの導入も開始する。

【００３８】この時、図３に示すように、所定時間に対
する導入側バルブ３の開度と排気側バルブ５の開度とが
同じであれば、両者の流量も同じであるが、導入側バル
ブ３よりも排気側バルブ５の開度を所定量大きくしてお
くことにより、ガスを導入しながら所定の圧力値まで真
空を排気することができる。

【００３９】また、圧力ゲージであるセンサ６ａと、流
量計であるセンサ６ｂとによって、チャンバ１内の圧力
状態と導入されるガスの流量とを常に監視しておき、セ
ンサ６ａ，６ｂの信号を常にバルブ制御手段７へ伝達す
る。

【００４０】これにより、バルブ制御手段７は、チャン
バ１内の圧力状態と導入されるガスの流量とを常に監視
しながら、導入側バルブ３と排気側バルブ５との開閉度
を個々に同時に制御する。

【００４１】この状態において、チャンバ１内の圧力変
化を監視しながら徐々に導入側バルブ３と排気側バルブ
５とを開いていき、チャンバ１内の圧力値が所定の値に
なるまで一定の圧力変化を保ちながら真空雰囲気を形成
していく。

【００４２】次に、本実施例のチャンバ機構およびその
ガス制御方法によれば、以下のような効果が得られる。

【００４３】すなわち、チャンバ１内の圧力変化を監視
するセンサ６ａと、チャンバ１内へ導入するガスの流量
を監視するセンサ６ｂとが設置され、該センサ６ａ，６
ｂからの信号に基づいて導入側バルブ３と排気側バルブ
５との両者の開閉を個々に同時に制御するバルブ制御手
段７を有することにより、ガスの導入と真空の排気とを
同時に行うことができる。

【００４４】したがって、チャンバ１内の真空排気を行
う際もしくは真空状態から所定の圧力まで変化させる際
に、導入側バルブ３と排気側バルブ５とを個々に徐々に
開くことにより、チャンバ１内の圧力変化を一定速度で
行うことができる。

【００４５】その結果、チャンバ１内の急激な圧力変化
による乱流の発生を低減することができるため、異物の
巻き上げを防止することができ、被処理物（例えば、半
導体ウェハなど）への異物の汚染を低減することができ
る。

【００４６】また、被処理物への異物の付着を低減する
ことができるため、被処理物の歩留りを向上させること
ができる。

【００４７】さらに、導入側バルブ３と排気側バルブ５
とを同時に開いていることにより、常にチャンバ１内の
雰囲気を置換させることができ、その結果、チャンバ１
内の雰囲気をクリーンに保つことができる。

【００４８】また、チャンバ１内においてガス導入管２
に接続されかつ多数の小孔９ａが設置された細長い導入
側筒状部材９を有し、さらに、少なくとも導入側筒状部
材９に設置された小孔９ａにおいて、ガス導入管２の近
傍に設置された小孔９ａよりも、ガス導入管２から離れ
た個所に設置された小孔９ａの方が大きく形成されてい
ることにより、チャンバ１内へガスを導入する際に、チ
ャンバ１内全体に渡って均一にガスを導入することがで
きる。

【００４９】なお、チャンバ１内において排気管４に接
続されかつ多数の小孔１１ａが設置された細長い排気側
筒状部材１１を有することにより、チャンバ１内のガス
の流れ１２を均一にかつ一定方向にし、その後、排気側
筒状部材１１を介してガスをチャンバ１の外へ排出する
ことができる。

【００５０】これにより、チャンバ１内におけるガスの
淀みの発生を低減することができ、チャンバ１内の雰囲
気を常にクリーンな状態に保つことができる。

【００５１】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることは言うまでもない。

【００５２】例えば、前記実施例において説明したチャ
ンバ機構は、チャンバの上方にガス導入管が設置され、
さらにチャンバの下方に排気管が設置されたことによ
り、チャンバ内のガスの流れをチャンバに対して垂直方
向にするものであるが、図４の本発明のチャンバ機構の
他の実施例の構造に示すように、チャンバ１の左右方向
にガス導入管２と排気管４とを設置し、チャンバ１内の
ガスの流れ１２をチャンバ１に対して水平方向とするも
のであってもよい。

【００５３】さらに、図示はしないが、ガス導入管と排
気管とが、チャンバの上下斜め方向あるいは左右斜め方
向に設置され、チャンバ内のガスの流れをチャンバに対
して斜め方向とするものであってもよく、ガス導入管と
排気管の設置個所およびチャンバ内のガスの流れる方向
は特に限定されるものではない。

【００５４】なお、これらのチャンバ機構によって得ら
れる効果も、前記実施例のチャンバ機構によって得られ
る効果と同様のものである。

【００５５】また、前記実施例で説明したチャンバ機構
の排気側筒状部材に設置された多数の小孔の大きさおよ
び設置密度は、特に限定されるものではないが、チャン
バ内の雰囲気をより均一にかつ一定方向に置換するため
に、前記実施例で説明した導入側筒状部材に設置された
小孔の場合と同様に、排気管から離れた個所の小孔をよ
り大きく形成してもよく、あるいは、排気管から離れた
個所の小孔の設置密度をより高くしてもよい。

【００５６】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００５７】（１）．チャンバ内の少なくとも圧力変化
を監視するセンサと、該センサからの信号に基づいて導
入側バルブと排気側バルブとの両者の開閉を個々に同時
に制御するバルブ制御手段とを有することにより、ガス
の導入と真空の排気とを同時に行うことができる。

【００５８】（２）．チャンバ内へのガスの導入と真空
の排気とを個々に同時に制御することにより、チャンバ
内の真空排気を行う際もしくは真空状態から所定の圧力
まで変化させる際に、導入側バルブと排気側バルブとを
個々に徐々に開くことができるため、チャンバ内の圧力
変化を一定速度で行うことができる。

【００５９】その結果、チャンバ内の急激な圧力変化に
よる乱流の発生を低減することができるため、異物の巻
き上げを防止することができ、被処理物への異物の汚染
を低減することができる。

【００６０】（３）．被処理物への異物の付着を低減す
ることができるため、被処理物の歩留りを向上させるこ
とができる。

【００６１】（４）．導入側バルブと排気側バルブとを
同時に開き、チャンバ内へのガスの導入と真空の排気と
を同時に行うことにより、常にチャンバ内の雰囲気を置
換させることができる。その結果、チャンバ内の雰囲気
をクリーンに保つことができる。

【００６２】（５）．多数の小孔が設置された細長い導
入側筒状部材をチャンバ内に有し、さらに、少なくとも
導入側筒状部材に設置された小孔において、ガス導入管
の近傍に設置された小孔よりも、ガス導入管から離れた
個所に設置された小孔の方が大きく形成されていること
により、チャンバ内へガスを導入する際に、チャンバ内
全体に渡って均一にガスを導入することができる。

【００６３】（６）．多数の小孔が設置された細長い排
気側筒状部材をチャンバ内に有することにより、チャン
バ内に導入されたガスを均一にかつ一定方向に流し、そ
の後、排気側筒状部材を介してチャンバの外へ排出する
ことができる。

【００６４】これにより、チャンバ内におけるガスの淀
みの発生を低減することができ、チャンバ内の雰囲気を
常にクリーンな状態に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるチャンバ機構の構造の一実施例を
示す構成概念図である。

【図２】本発明によるチャンバ機構に設置された導入側
筒状部材と排気側筒状部材の構造の一実施例を示す部分
拡大構成図である。

【図３】本発明のチャンバ機構によるガス制御方法の一
実施例におけるバルブ開閉時間とバルブ開閉度との関係
の一例を示す図である。

【図４】本発明によるチャンバ機構の他の実施例の構造
を示す構成概念図である。

【符号の説明】

１ チャンバ ２ ガス導入管 ３ 導入側バルブ ４ 排気管 ５ 排気側バルブ ６ａ センサ ６ｂ センサ ７ バルブ制御手段 ８ ガス排気側 ９ 導入側筒状部材 ９ａ 小孔 １０ ガス導入側 １１ 排気側筒状部材 １１ａ 小孔 １２ ガスの流れ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外気と遮断された処理室であるチャンバ
   と、前記チャンバ内へガスを導くガス導入管に設置され
   かつ前記ガスの流量を調整する導入側バルブと、前記チ
   ャンバ内から前記ガスもしくは真空を排気する排気管に
   設置されかつ前記ガスもしくは前記真空の流量を調整す
   る排気側バルブと、前記チャンバ内の少なくとも圧力変
   化を監視するセンサと、前記センサからの信号に基づい
   て前記導入側バルブと前記排気側バルブとの両者の開閉
   を個々に同時に制御するバルブ制御手段とからなること
   を特徴とするチャンバ機構。
2. 【請求項２】 請求項１記載のチャンバ機構であって、
   前記チャンバ内において前記ガス導入管に接続されかつ
   多数の小孔が設置された細長い導入側筒状部材と、前記
   チャンバ内において前記排気管に接続されかつ多数の小
   孔が設置された細長い排気側筒状部材とを有することを
   特徴とするチャンバ機構。
3. 【請求項３】 請求項２記載のチャンバ機構であって、
   少なくとも前記導入側筒状部材に設置された前記小孔に
   おいて、前記ガス導入管の近傍に設置された小孔より
   も、前記ガス導入管から離れた個所に設置された小孔の
   方が大きく形成されていることを特徴とするチャンバ機
   構。
4. 【請求項４】 請求項２または３記載のチャンバ機構で
   あって、少なくとも前記導入側筒状部材に設置された前
   記小孔において、前記ガス導入管の近傍に設置された小
   孔よりも、前記ガス導入管から離れた個所に設置された
   小孔の方が高い密度で設置されていることを特徴とする
   チャンバ機構。
5. 【請求項５】 請求項１，２，３または４記載のチャン
   バ機構のガス制御方法であって、前記チャンバ内の真空
   排気を行う際もしくは真空状態から所定の圧力まで変化
   させる際に、前記チャンバ内の圧力変化を監視しなが
   ら、前記導入側バルブと前記排気側バルブとの両者の開
   閉を個々に同時に制御することを特徴とするガス制御方
   法。
6. 【請求項６】 請求項５記載のガス制御方法であって、
   前記導入側バルブを開状態にして前記ガスを導入しなが
   ら前記排気側バルブも開状態にして前記真空の排気を行
   うことを特徴とするガス制御方法。