JPH11333277A

JPH11333277A - 真空圧力制御システム

Info

Publication number: JPH11333277A
Application number: JP33368998A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Sudo; 良久須藤; Masayuki Watanabe; 雅之渡辺
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 1998-03-25
Filing date: 1998-11-25
Publication date: 1999-12-07
Anticipated expiration: 2018-11-25
Also published as: JP4298025B2

Abstract

(57)【要約】【課題】真空チャンバ内の真空圧力を迅速に調整する
ことができ、かつ、全体をコンパクトにすることを可能
にした真空圧力制御システムを提供すること。【解決手段】真空チャンバ４Ａと、真空チャンバ４Ａ
内に供給されたガスを吸引するための真空ポンプ９と、
真空チャンバ４Ａにガスを供給するガス供給源と、真空
チャンバ４Ａと真空ポンプ９とを接続するための排出用
配管８と、真空チャンバ４Ａとガス供給源とを接続する
ための供給用配管７と、真空チャンバ４Ａ内の真空圧力
を検出するための圧力センサ２５とを有する真空圧力制
御システムであって、（ａ）供給用配管７上に配置さ
れ、空気圧により流量が制御される空気圧制御弁１０
と、（ｂ）空気圧制御弁１０へ所定の空気圧力を与える
電空レギュレータ１８と、（ｃ）圧力センサ２５の出力
を受けて電空レギュレータ１８の出力空気圧力を制御す
るコントローラ１９と、（ｄ）排出用配管８上に配置さ
れ、排出用配管８を流れる流量を遮断し、または絞る絞
り弁１５とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は真空容器内を所定
の真空圧力に調整し、保持するようにした真空圧力制御
システムに関する。例えば、半導体の製造工程におい
て、半導体用のウエハを１枚ずつ処理するようにした枚
葉装置に適用され、その真空容器内を所定の真空圧力に
調整するようにした真空圧力制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、真空容器内を所定の真空圧力
に調整し、保持するようにした真空圧力制御システムが
ある。図４はこのシステムの一例を開示する。このシス
テムは、エッチングを行うための真空容器である真空チ
ャンバ８７を備える。真空チャンバ８７の中には、半導
体用の１枚のウエハが配置される。真空チャンバ８７
は、真空排気配管９５により、真空圧コントロールバル
ブ９２、遮断弁９３を介して、真空源である真空ポンプ
９４に接続されている。また、真空チャンバ８７には、
ガス供給配管８６が接続している。ガス配管８６は、遮
断弁９１、マスフローコントローラ９０を介して、ガス
供給源であるプロセスガス供給源８９に接続している。
また、真空チャンバ８７には、真空圧力センサ８８が取
り付けられており、その出力はコントローラ８５に接続
されている。コントローラ８５は、バタフライ弁である
真空圧コントロールバルブ９２の開度を制御している。

【０００３】次に、上記構成を有する従来の真空圧力制
御システムの作用を説明する。真空チャンバ８７でエッ
チングが終了すると、ウエハの交換が行われる。真空チ
ャンバ８７内に新しいウエハが置かれた後、真空チャン
バ８７内を急速に真空にする必要がある。この真空にす
る工程に時間がかかると、全体のシステム効率が低下す
るからである。この工程は、マスフローコントローラ９
０の設定流量をゼロとし、遮断弁９１を閉じて真空チャ
ンバ８７へのプロセスガスの流入を遮断し、遮断弁９３
を開いて、同時にバタフライ弁である真空圧コントロー
ルバルブ９２を全開とする。マスフローコントローラ９
０は設定流量をゼロにしても完全遮断ができないため、
遮断弁９１により完全遮断する必要があるのである。こ
れにより、真空ポンプ９４が真空チャンバ８７内の空気
を吸引し排気する。

【０００４】次に、プロセスガスによるエッチング工程
が行われる。この工程では、遮断弁９１を開いて、真空
チャンバ８７内にプロセスガスを供給するのであるが、
プロセスガスの供給量は、マスフローコントローラ９０
により制御されている。プロセスガスの供給圧力となる
真空チャンバ８７の真空圧力は、所定の値、例えば９＊
１３３．３Ｎ／ｍ²（＝９Torr）に保持されている必要
がある。そのため、コントローラ８５が真空センサ８８
の出力をフィードバックさせながら、真空圧コントロー
ルバルブ９２の開度を制御している。プロセスガスによ
るエッチング工程が終了すると、遮断弁９１及び遮断弁
９３を閉じて、図示しないパージシステムにより真空チ
ャンバ８７内のプロセスガスを窒素ガスに置換した後、
真空チャンバ８７の扉を開いてウエハを取り出し、次の
ウエハを装着する。そして、上記工程を繰り返す。

【０００５】一方、真空圧力制御システムは、プラズマ
ＣＶＤ工程やプラズマエッチング工程においては、図７
に示すように、ウエハ１０１を加工台１０３に戴置する
ときウエハの下面は密閉枠１０２により支持されてい
る。加工台１０３は、内部を流れる冷媒１０４により冷
却されている。ウエハ１０１と加工台１０３上面と密閉
枠１０２とで形成される空間であるヘリウムガス供給空
間Ｈには、加工工程の期間、ウエハ１０１を冷却するた
めのヘリウムガスが注入されている。ヘリウムガス供給
空間Ｈの圧力をコントロールすることにより、ウエハ１
０１の冷却温度を制御している。ヘリウムガスの圧力コ
ントロールは、マスフローコントローラ９０により行っ
ている。一方、密閉枠１０２からヘリウムガスは若干漏
れている。ウエハ１０１が正常に装着されていない場
合、ヘリウムガスの流量がかなり多くなる。従来、マス
フローコントローラ９０において、ヘリウムガスの流量
が所定値を越えた場合に、ウエハが正常に装着されてい
ないと判断していた。また、工程の途中でヘリウムガス
の流量が大きく増加したときには、ウエハが割れたり反
りが大きくなって異常が発生したと判断していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
真空圧力制御システムには、次のような問題点があっ
た。（１）従来の真空圧力制御システムにおいては、応答性
を高くすることと、ガス供給量を節約することとが相反
則となっていた。すなわち、従来のシステムでは、真空
チャンバ８７内を所定の真空圧力にした後、真空チャン
バ８７内をエッチング工程で必要な真空圧力の制御目標
値、例えば９＊１３３．３Ｎ／ｍ²（＝９Torr）程度に
する到達時間が、マスフローコントローラ９０の供給流
量で決まってしまう。９＊１３３．３Ｎ／ｍ²（＝９Tor
r）程度に迅速に到達させようとすると、始めにマスフ
ローコントローラ９０で大流量のプロセスガスを流す必
要があるが、マスフローコントローラ９０で大流量のプ
ロセスガスを流すと、プロセスガスが余分に使用される
問題が起きるのである。

【０００７】ここで、マスフローコントローラ９０の流
量を切り替えることにより、すなわち、マスフローコン
トローラ９０で始めに大流量を流し目標値付近で小流量
を流すことにより、上記問題点を解決することも考えら
れる。この場合の結果データを図５に示す。横軸が時間
経過を表し、上側のデータの縦軸が真空チャンバ８７内
の真空圧を示し、下側のデータの縦軸がガス流量を示し
ている。真空チャンバ８７内の真空圧は、すぐにＱ１＝
９＊１３３．３Ｎ／ｍ²（＝９Torr）に到達している。
このように、迅速に真空圧を所定の値にするために、マ
スフローコントローラ９０を用いてガス流量を、始めＨ
２＝２５０ｃｃ／ｍｉｎ流し、２，３秒後にＨ１＝１０
ｃｃ／ｍｉｎに切り替えている。

【０００８】しかし、図５に示すように、真空圧を制御
しながらガス流量が２５０ｃｃ／ｍｉｎから１０ｃｃ／
ｍｉｎに切り替えるのに、１５秒以上かかってしまうこ
とがわかる。マスフローコントローラ自体の応答性は、
もっと速いが真空圧を一定に保持したままで流量を減少
させようとすると、時間がかかることを意味している。
また、流量変動中の安定制御は非常に困難である。図中
斜線で示すように、大量のプロセスガスが無駄になって
しまう。マスフローコントローラ９０は微小流量を正確
に流すことを目的として設計されているため、応答性に
劣り流量の切り替えに時間がかかる。また、真空圧力コ
ントロールバルブ９２は、マスフローコントローラ９０
による流量の変動に対して制御をかけるため、更に応答
時間が遅れてしまう。その間プロセスガスが無駄に使用
されてしまうのである。

【０００９】（２）また、従来のマスフローコントロー
ラの機能について考察すると、マスフローコントローラ
は、微小流量を検出しながら制御できるため、必要な流
量を流すことができる機能を持つ。そのため、マスフロ
ーコントローラは高価なコンポーネント部品である。し
かしながら、真空チャンバで使用されているマスフロー
コントローラは、微小流量を正確に流すという本来の目
的と異なり、真空チャンバ内を所定の真空圧力に維持す
るためという目的に使用されているのみである。この使
用方法では、マスフローコントローラの使用方法として
はその本来の機能から見て、もったいない使い方であっ
た。

【００１０】（３）また、マスフローコントローラ９０
に完全遮断機能がないため、別に遮断弁９１を設けなけ
ればならず、余分なスペースをとるため、半導体の集積
化に伴う製造設備の集積化の要請に答えられない問題が
あった。さらに、真空圧コントロールバルブ９２にも完
全遮断機能がないため、別に遮断弁９３を設けなければ
ならず、余分なスペースをとるため、半導体の集積化に
伴う製造設備の集積化の要請に答えられない問題があっ
た。

【００１１】（４）また、プラズマエッチング工程等に
おけるウエハ裏面からのヘリウムガスの漏れ量の増加を
検知して、ウエハの装着不良やウエハの反り等を検出す
るには、マスフローコントローラを必要とするため、全
体コストがアップする問題があった。従って、マスフロ
ーコントローラを用いないでヘリウムガスの漏り量の増
加を検知できるシステムが望まれていたが、微量の変化
を検知する必要があるため、コストダウンを図りながら
代替できる方法がなかった。

【００１２】本発明は上記した問題点を解決するための
ものであり、真空チャンバ内の真空圧力を迅速に調整す
ることができ、かつ、全体をコンパクトにすることを可
能にした真空圧力制御システムを提供することを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の真空圧力制御システムは、以下の構成を有し
ている。（１）真空容器と、前記真空容器内に供給されたガスを
吸引するための真空源と、前記真空容器にガスを供給す
るガス供給源と、前記真空容器と前記真空源とを接続す
るための真空排気配管と、前記真空容器と前記ガス供給
源とを接続するためのガス供給配管と、前記真空容器内
の真空圧力を検出するための圧力センサとを有する真空
圧力制御システムであって、（ａ）ガス供給配管上に配
置され、空気圧により流量が制御される空圧制御弁と、
（ｂ）空圧制御弁へ所定の空気圧力を与える電空レギュ
レータと、（ｃ）圧力センサの出力を受けて電空レギュ
レータの出力空気圧力を制御するコントローラと、
（ｄ）真空排気配管上に配置され、真空排気配管を流れ
る流量を遮断し、または絞る絞り弁とを有している。

【００１４】（２）（１）に記載する真空圧力制御シス
テムにおいて、前記絞り弁が、固定オリフィス、また
は、固定オリフィスを備える遮断弁であることを特徴と
する。

【００１５】（３）（１）または（２）に記載する真空
圧力制御システムのいずれか１つにおいて、前記真空容
器がウエハを冷却するための冷却ガス供給空間であっ
て、前記空圧制御弁が完全遮断機能を有し、前記圧力セ
ンサの出力が第一所定圧力となったときに、前記空圧制
御弁を完全遮断し、一定時間経過後、前記圧力センサの
出力が第二所定圧力まで低下した場合に、前記第一所定
圧力、前記第二所定圧力、及び前記一定時間により、前
記冷却ガス供給空間からの漏れ流量を検出し、その漏れ
流量が所定値を越えたときに異常検出することを特徴と
する。

【００１６】次に、上記構成を有する真空圧力制御シス
テムの作用を説明する。真空チャンバ内に真空圧力が作
られたことを圧力センサが検出すると、コントローラ
が、電空レギュレータを制御して瞬間的に、２５０ｃｃ
／ｍｉｎの流量が流れるように、空気圧制御弁に制御用
空気を供給し、空気圧制御弁を開く。これにより、真空
チャンバ内の真空圧力は、瞬時に目標値である９＊１３
３．３Ｎ／ｍ²（＝９Torr）に到達し、それを圧力セン
サが検出する。圧力センサが目標値を検出すると、直ち
にコントローラは電空レギュレータを制御して、空気圧
制御弁を所定の開度まで閉じる。

【００１７】このとき、真空チャンバから排出されるガ
スは、排気側に設けられているオリフィス等を備える絞
り弁により絞られているので、真空チャンバ内の真空圧
力は９＊１３３．３Ｎ／ｍ²（＝９Torr）に維持され
る。すなわち、真空チャンバ内をガスで９Torrにするた
めに必要なガス量は、予め計算されており、瞬間的に流
す大流量から、絞り弁のオリフィスの径も予め計算され
ているのである。ここで、空気圧制御弁は、電空レギュ
レータにより瞬時に制御されるので、２５０ｃｃ／ｍｉ
ｎの流量が流される時間は極めて短時間であり、応答時
間を短縮できると共に、無駄となるプロセスガス量を低
減することができる。

【００１８】一方、上記真空容器がウエハを冷却するた
めの冷却ガス供給空間である場合において、空圧制御弁
が完全遮断機能を有し、冷却ガス供給空間の圧力を検出
している圧力センサの出力が第一所定真空圧力となった
ときに、空圧制御弁を完全遮断し、一定時間経過後、圧
力センサの出力が第二所定真空圧力まで低下した場合
に、第一所定真空圧力、第二所定真空圧力、及び上記一
定時間により、冷却ガス供給空間からの漏れ流量を検出
し、その漏れ流量が所定値を越えたときに異常検出す
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】この発明の真空圧力制御システム
を具体化した一実施の形態を図面を参照して詳細に説明
する。この実施の形態では、半導体の製造装置、特には
枚葉装置において真空圧力制御システムが具体化され
る。図２は枚葉装置１を示す概略構成図である。この装
置１は半導体の製造工程において、同時に複数枚のウエ
ハ２を処理する。この装置１は搬送用のロボット３と、
真空容器である複数の真空チャンバ４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，
４Ｄ，４Ｅとを備える。複数の真空チャンバ４Ａ〜４Ｅ
は、ロボット３を中心に放射状に配置される。ロボット
３と複数の真空チャンバ４Ａ〜４Ｅは、一つの密閉され
た部屋５の中に収容される。この部屋５の中は常に真空
状態に設定される。

【００２０】複数の真空チャンバ４Ａ〜４Ｅの一部は積
載用のロードロック真空チャンバであり、一つの装置に
１台又は２台設けられる。２台のロードロック真空チャ
ンバが設けられた場合、そのうちの１台はウエハ２を搬
入するための入口専用の真空チャンバとなり、他の１台
はウエハ２を搬出するための出口専用の真空チャンバと
なる。各真空チャンバ４Ａ〜４Ｅは、ロボット３と対向
する位置に配置されたゲート６を有する。各ゲート６は
選択的に開閉される。各ゲート６が開けられたときに、
ロボット３は対応する真空チャンバ４Ａ〜４Ｅに対して
ウエハ２を出し入れする。

【００２１】各真空チャンバ４Ａ〜４Ｅには、ガス供給
用配管７と、ガス排出用配管８がそれぞれ接続される。
供給用配管７には、プロセスガスの供給源（図示しな
い）と、パージ用の窒素ガスの供給源（図示しない）が
それぞれ接続される。排出用配管８には、真空ポンプ９
（図４に示す）が接続される。各排出用の配管８上に
は、パイロット操作弁よりなる空気圧制御弁１０がそれ
ぞれ設けられる。半導体の製造工程において、各処理用
の真空チャンバ４Ａ〜４Ｄには、それぞれ１枚のウエハ
２が収容される。各処理用の真空チャンバ４Ａ〜４Ｄで
は、真空圧力が制御される条件の下、プロセスガスの供
給とそのパージとが行われる。各真空チャンバ４Ａ〜４
Ｄでの工程終了後に、各ウエハ２はロボット３により、
各真空チャンバ４Ａ〜４Ｄから取り出され、積載用の真
空チャンバ４Ｅに一旦収容される。

【００２２】積載用の真空チャンバ４Ｅは、ゲート６と
は別のゲート１１を更に有する。このゲート１１が開か
れることにより、この真空チャンバ４Ｅから、部屋５の
外へとウエハ２が搬出される。搬出されたウエハ２は、
キャリア１２に搭載され、コンベア１３により所定の位
置まで搬送される。複数の真空チャンバ４Ａ〜４Ｅで実
施される一連の工程は、その開始時期が互いに少しづつ
ずれる。従って、各処理用の真空チャンバ４Ａ〜４Ｄで
１枚のウエハ２が順次処理され、その処理されたウエハ
２が順次真空チャンバ４Ｅを通じて部屋５の外へと搬出
される。このような枚葉装置１の工程能力を向上させる
には、処理用の各真空チャンバ４Ａ〜４Ｅにおいて、一
連の工程を実施するのに要するタクト時間を短くする必
要がある。

【００２３】この実施の形態では、各真空チャンバ４Ａ
〜４Ｅのそれぞれに対して一つの真空圧力制御システム
が独立的に設けられる。図１は各真空チャンバ４Ａに対
応する一つの真空制御システムの構成を示す。この構成
は、その他の真空チャンバ４Ｂ〜４Ｄのそれと同様であ
る。従って、以下には真空チャンバ４Ａを代表として、
本制御システムを説明する。真空チャンバ４Ａには、プ
ロセスガスを供給するための供給用配管７が接続されて
いる。供給用配管７は、空圧制御弁である空気圧制御弁
１０を介してプロセスガスの供給源に接続している。ま
た、真空チャンバ４Ａには、ガス排気用の排出用配管８
が接続されている。排出用配管８は、絞り弁１５を介し
て真空ポンプ９に接続している。また、排出用配管８
は、絞り弁１５と並列に配設された流量の大きいオリフ
ィスを持つエアオペレート弁１６を介しても、真空ポン
プ９と接続している。本実施の形態では、絞り弁１５と
して、流量の小さい固定オリフィスを用いている。

【００２４】また、空圧制御弁である空気圧制御弁１０
には、制御用空気用配管１７を介して電空レギュレータ
１８が接続している。電空レギュレータ１８には、制御
用空気源が接続されている。また、電空レギュレータ１
８の制御系には、コントローラ１９が接続している。ま
た、真空チャンバ４Ａ内の真空圧を検出するための圧力
センサ２５が真空チャンバ４Ａに取り付けられている。
圧力センサ２５は、コントローラ１９に接続している。
また、コントローラ１９には、中央制御装置からコマン
ドが入力されている。本実施の形態では、圧力センサ２
５として、キャパシタンス・マノメータを使用してい
る。

【００２５】次に、上記構成を有する真空圧力制御シス
テムの作用及び効果について説明する。真空チャンバ４
Ａでエッチングが終了すると、ウエハの交換が行われ
る。真空チャンバ４Ａ内に新しいウエハが置かれた後、
真空チャンバ４Ａ内は急速に真空にされる。すなわち、
コントローラ１９は、電空レギュレータ１８により空気
圧制御弁１０を閉じて、同時にエアオペレート弁１６を
開いて、真空ポンプ９により真空チャンバ４Ａ内の空気
等を排気して、真空チャンバ４Ａ内を所定の真空圧力と
する。

【００２６】真空チャンバ４Ａ内に真空圧力が作られた
ことを圧力センサ２５が検出すると、コントローラ１９
が、電空レギュレータ１８を制御して瞬間的に、２５０
ｃｃ／ｍｉｎの流量が流れるように、空気圧制御弁１０
に制御用空気を供給し、空気圧制御弁１０を開く。これ
により、真空チャンバ４Ａ内の真空圧力は、瞬時に目標
値である９Torrに到達し、それを圧力センサ２５が検出
する。圧力センサ２５が目標値を検出すると、直ちにコ
ントローラ１９は電空レギュレータ１８を制御して、空
気圧制御弁１０を所定の開度まで閉じる。

【００２７】このとき、真空チャンバ４Ａから排出され
るガスは、排気側に設けられているオリフィス等を備え
る絞り弁１５により絞られているので、真空チャンバ４
Ａ内の真空圧力は９＊１３３．３Ｎ／ｍ²（＝９Torr）
に維持される。この場合の結果データを図３に示す。横
軸が時間経過を表し、上側のデータの縦軸が真空チャン
バ４Ａ内の真空圧を示し、下側のデータの縦軸がガス流
量を示している。真空チャンバ４Ａ内の真空圧は、すぐ
にＱ１＝９Torrに到達している。このように、迅速に真
空圧を所定の値にするために、空気圧制御弁１０により
ガス流量を、始め瞬間的にＨ２＝２５０ｃｃ／ｍｉｎ流
し、直ちにＨ１＝１０ｃｃ／ｍｉｎに切り替えている。
ここで、空気圧制御弁１０は、電空レギュレータ１８に
より瞬時に制御されるので、２５０ｃｃ／ｍｉｎの流量
が流される時間は極めて短時間であり、応答時間を短縮
できると共に、無駄となるプロセスガス量を低減するこ
とができる。

【００２８】従来、真空チャンバ４Ａ内の真空圧を、例
えばＱ１＝９＊１３３．３Ｎ／ｍ²（＝９Torr）に正確
に維持するには、マスフローコントローラが必須である
と信じ込まれていた。しかしながら、本発明者らは、マ
スフローコントローラの代わりに、電空レギュレータ１
８により空気圧制御弁１０を制御し、かつ排気側に絞り
弁１５を設けることにより、図３に示すように、真空チ
ャンバ４Ａ内の真空圧を、Ｑ１＝９＊１３３．３Ｎ／ｍ
²（＝９Torr）に正確に維持することができることを考
案したのである。

【００２９】プロセスガスによるエッチング工程が終了
すると、空気圧制御弁１０及び絞り弁１５を閉じて、図
示しないパージシステムにより真空チャンバ４Ａ内のプ
ロセスガスを窒素ガスに置換した後、真空チャンバ４Ａ
の扉を開いてウエハを取り出し、次のウエハを装着す
る。そして、上記工程を繰り返す。

【００３０】以上詳細に説明したように、本実施の形態
の真空圧力制御システムによれば、真空チャンバ４Ａ
と、真空チャンバ４Ａ内に供給されたガスを吸引するた
めの真空ポンプ９と、真空チャンバ４Ａにガスを供給す
るガス供給源と、真空チャンバ４Ａと真空ポンプ９とを
接続するための排出用配管８と、真空チャンバ４Ａとガ
ス供給源とを接続するための供給用配管７と、真空チャ
ンバ４Ａ内の真空圧力を検出するための圧力センサ２５
とを有する真空圧力制御システムであって、（ａ）供給
用配管７上に配置され、空気圧により流量が制御される
空気圧制御弁１０と、（ｂ）空気圧制御弁１０へ所定の
空気圧力を与える電空レギュレータ１８と、（ｃ）圧力
センサ２５の出力を受けて電空レギュレータ１８の出力
空気圧力を制御するコントローラ１９と、（ｄ）排出用
配管８上に配置され、排出用配管８を流れる流量を遮断
し、または絞る絞り弁１５とを有しているので、空気圧
制御弁１０が、電空レギュレータ１８により瞬時に制御
されるため、２５０ｃｃ／ｍｉｎの流量が流される時間
は極めて短時間であり、応答時間を短縮できると共に、
無駄となるプロセスガス量を低減することができる。

【００３１】ここで、絞り弁１５の場合でも、エアオペ
レーション弁のオープン時の流路に小さい直径のオリフ
ィスを設けているので、プロセス作業時にはオリフィス
の径でプロセスガスの漏れ量が決まるため、漏れ量を一
定かつ低量とすることができる。

【００３２】次ぎに、ウエハの裏面を冷却するためのヘ
リウムガス供給空間Ｈに本発明を適用する場合につい
て、第二の実施の形態として説明する。大略のことは、
ウエハ用冷却ガス供給空間を第一の実施の形態の真空容
器と見なせば、エアオペレート弁１６を用いていない点
を除いて同じであるので、詳細な説明は省略し、相違す
る点のみ詳細に説明する。ここで、エアオペレート弁を
用いていないのは、ヘリウムガス供給空間Ｈへは、常に
ヘリウムガスを供給しており、絞り弁１５のみを用いて
いても不便がないためである。第二の実施の形態では、
圧力センサ２５の出力が所定値である１０＊１３３．３
Ｎ／ｍ²（＝１０Torr）に安定しているときの任意のタ
イミングに、エアオペレート弁１０と絞り弁１５とを遮
断する。

【００３３】その後、ヘリウムガス供給空間Ｈは、通常
約３０ＳＣＣＭ、ウエハ下面から漏れている。エアオペ
レート弁１０と絞り弁１５とを遮断した後の圧力センサ
２５の出力を図７に示す。（ａ）は正常な状態を示し、
（ｂ）は異常が発生している状態を示す。共に縦軸は、
圧力センサ２５の出力であり、横軸は時間経過である。
図７（ａ）に示すように、正常な漏れ量のときの圧力降
下は、１秒後にＢ₃₀＝１．０＊１３３．３Ｎ／ｍ²（＝
１．０Torr）である。それが、ウエハ１０１に反り等が
発生している場合、例えば、（ｂ）に示すように、正常
な漏れ量より１０％増加した３３ＳＣＣＭのときの圧力
降下は、１秒後にＢ₃₃＝１．２＊１３３．３Ｎ／ｍ
²（＝１．２Torr）であることを実験で確認している。
従って、本実施の形態では、ヘリウムガス供給空間Ｈの
圧力が１０＊１３３．３Ｎ／ｍ²（＝１０Torr）に安定
しているときに、エアオペレート弁１０と絞り弁１５と
を遮断すると、１秒後における圧力降下がＢ₃₃＝１．２
＊１３３．３Ｎ／ｍ²（＝１．２Torr）以上降下してい
る場合に、異常が発生したと判断している。

【００３４】稼働中での漏れ量の確認の方法を図８に示
す。図に示すように、ヘリウムガス供給空間Ｈの圧力が
１０＊１３３．３Ｎ／ｍ²（＝１０Torr）に安定してい
るとき（図中Ｔ₁で示す。）に、エアオペレート弁１０
と絞り弁１５とを遮断し、１秒後（図中Ｔ₂で示す。）
における圧力降下Ｂを圧力センサ８５から読みとってい
る。そして、圧力降下ＢがＢ₃₃＝１．２＊１３３．３Ｎ
／ｍ²（＝１．２Torr）以上降下している場合に、異常
が発生したと判断している。そうでない場合は、正常と
判断している。この方法によると、１秒余の時間圧力条
件が変化してしまうが、プラズマエッチング等の加工工
程への影響はほとんど無い。逆に、この方法により、早
い時期にウエハ１０１の反り等の欠陥や、正常でない位
置決め状態が検出できるため、不良品を製造するという
無駄な時間を少なくすることができ、半導体の製造効率
を向上させ、歩留まりを向上させることができる。

【００３５】本実施の形態では、圧力降下Ｂの値で異常
を判断しているが、圧力降下Ｂの値から漏れ量を算出す
ることは容易であり、算出した漏れ量が正常な値であ
る、例えば、３０ＳＣＣＭよりどれだけ増加したかによ
り、異常を判断しても良い。

【００３６】以上詳細に説明したように、第二の実施の
形態の真空圧力制御システムによれば、ウエハを冷却す
るための冷却ガス供給空間Ｈにおいて、空圧制御弁が完
全遮断機能を有し、圧力センサ８５の出力が第一所定圧
力１０＊１３３．３Ｎ／ｍ²（＝１０Torr）となったと
きに、空圧制御弁１０及び絞り弁１５を完全遮断し、一
定時間（１秒間）経過後、圧力センサ８５の出力が第二
所定圧力まで低下した場合に、第一所定圧力、第二所定
圧力（第一所定圧力−第二所定圧力＝圧力降下Ｂ）、及
び一定時間により、冷却ガス供給空間からの漏れ流量を
検出し、その漏れ流量が所定値を越えたときに異常検出
するので、早い時期にウエハ１０１の反り等の欠陥や、
正常でない位置決め状態が検出できるため、不良品を製
造するという無駄な時間を少なくすることができ、半導
体の製造効率を向上させ、歩留まりを向上させることが
できる。

【００３７】なお、この発明は上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で以下
のように実施することができる。例えば、本実施の形態
では、絞り弁１５として流路にオリフィスが設けられた
遮断弁を用いているが、ニードル弁等の絞り弁を用いて
も同様である。

【００３８】

【発明の効果】本発明の真空圧力制御システムは、真空
容器と、前記真空容器内に供給されたガスを吸引するた
めの真空源と、前記真空容器にガスを供給するガス供給
源と、前記真空容器と前記真空源とを接続するための真
空排気配管と、前記真空容器と前記ガス供給源とを接続
するためのガス供給配管と、前記真空容器内の真空圧力
を検出するための圧力センサとを有する真空圧力制御シ
ステムであって、（ａ）ガス供給配管上に配置され、空
気圧により流量が制御される空圧制御弁と、（ｂ）空圧
制御弁へ所定の空気圧力を与える電空レギュレータと、
（ｃ）圧力センサの出力を受けて電空レギュレータの出
力空気圧力を制御するコントローラと、（ｄ）真空排気
配管上に配置され、真空排気配管を流れる流量を絞る絞
り弁とを有しているので、空圧制御弁が、電空レギュレ
ータにより瞬時に制御されるため、大流量が流される時
間は極めて短時間であり、応答時間を短縮できると共
に、無駄となるプロセスガス量を低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である真空圧力制御システ
ムの全体構成を示す図である。

【図２】半導体製造用の枚葉装置の構成を示す概略構成
図である。

【図３】本発明の実施の形態である真空圧力制御システ
ムの作用を示すデータ図である。

【図４】従来の真空圧力制御システムの全体構成を示す
図である。

【図５】従来の真空圧力制御システムの作用を示すデー
タ図である。

【図６】本発明の第二の実施の形態である真空圧力制御
システムの構成を示すブロック図である。

【図７】漏れ量のデータ図である。

【図８】検出タイミングを示すデータ図である。

【図９】従来の真空圧力制御システムの全体構成を示す
図である。

【符号の説明】

４Ａ〜４Ｅ真空チャンバ７，８配管９真空ポンプ１０空気圧制御弁１５絞り弁１６エアオペレート弁１８電空レギュレータ１９コントローラ２５圧力センサ１０１ウエハＨヘリウムガス供給空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０５Ｄ 16/20 Ｈ０１Ｌ 21/68 ＡＨ０１Ｌ 21/3065 Ｆ１５Ｂ 11/06 Ｒ 21/68 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器と、前記真空容器内に供給され
たガスを吸引するための真空源と、前記真空容器にガス
を供給するガス供給源と、前記真空容器と前記真空源と
を接続するための真空排気配管と、前記真空容器と前記
ガス供給源とを接続するためのガス供給配管と、前記真
空容器内の真空圧力を検出するための圧力センサとを有
する真空圧力制御システムにおいて、前記ガス供給配管上に配置され、空気圧により流量が制
御される空圧制御弁と、前記空圧制御弁へ所定の空気圧力を与える電空レギュレ
ータと、前記圧力センサの出力を受けて前記電空レギュレータの
出力空気圧力を制御するコントローラと、前記真空排気配管上に配置され、前記真空排気配管を流
れる流量を遮断し、または絞る絞り弁とを有することを
特徴とする真空圧力制御システム。
【請求項２】請求項１に記載する真空圧力制御システ
ムにおいて、前記絞り弁が、固定オリフィス、または、固定オリフィ
スを備える遮断弁であることを特徴とする真空圧力制御
システム。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載する真空
圧力制御システムのいずれか１つにおいて、前記真空容器が、ウエハを冷却するための冷却ガス供給
空間であって、前記空圧制御弁が完全遮断機能を有し、前記圧力センサの出力が第一所定圧力となったときに、
前記空圧制御弁を完全遮断し、一定時間経過後、前記圧
力センサの出力が第二所定圧力まで低下した場合に、前
記第一所定圧力、前記第二所定圧力、及び前記一定時間
により、前記冷却ガス供給空間からの漏れ流量を検出
し、その漏れ流量が所定値を越えたときに異常検出する
ことを特徴とする真空圧力制御システム。