JPS6325921A - 真空排気装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば半導体集積回路製造のための（：ＶＤ
　　（Ｃｈｅｍ＋ｃａＩ　Ｖａｐｏｒ　　Ｄｅｐｏｓｉ
ｔｉｏｎ　）装置。

ドライエツチング装置等における真空排気装置に関する
。

〔従来技術〕

電子サイクロトロン共鳴（旦１ｅｃｔｒｏｎ　Ｃｙｃｌ
ｏＬｒｃｎＲｅｓｏｎａｎｃｅ）を利用したＥＣＲプラ
ズマは、低ガス圧下においても高い活性度を有すること
、イオンエネルギの広範囲な選択が可能であること、ま
たイオン流の指向性、均一性に優れていること等の利点
があり、半導体基板上に所望の物質の薄膜を形成せしめ
るためのＣＶＤ装置、半導体基板上に微細な回路パター
ンを形成せしめるためのドライエツチング装置等、半導
体集積回路の製造装置への通用が進められている。

ＥＣＲプラズマの生成過程を簡単に説明すると、真空状
態に保持されたプラズマ生成室に少量のガスを導入し、
所要の強度の磁界を印加してマイクロ波を投射すると、
磁場中の電子がサイクロトロン共鳴によりマイクロ波の
エネルギを吸収して加速され、前記ガスの分子に衝突し
てこれをイオン化させ、プラズマが生成される。

前記ＣＶＤ装置又はドライエツチング装置においては、
前記プラズマ生成室に連接した試料室内に試料を取付け
、発散磁界、引出電極等の手段にてプラズマ生成室内の
プラズマ又はプラズマ中のイオンを試料に向けて引出し
、該試料上に薄膜の形成又はエツチングを行う。

さて、このようなＣＶＤ装置、ドライエッチング装置等
においては、プラズマ生成時の生成室のガス圧を１０−
’Ｔｏｒｒ前後とするために、ガス導入前にプラズマ生
成室及びこれに連通ずる試料室の真空度は１Ｏ−７Ｔｏ
ｒｒ前後に保持する必要があり、例えばターボ分子ポン
プと油回転真空ポンプとを直列接続した真空排気装置に
てプラズマ生成室及び試料室の排気を行っている。

一方の試料室には外部から試料を導入する必要があり、
導入の都度試料室を大気圧に戻し、再度１Ｏ−７Ｔｏｒ
ｒ前後の高真空域にまで真空排気することを繰返してい
たのでは、多大の時間を要し、作業能率の低下を招来す
る虞がある。

そこで、従来のＣＶＤ装置、ドライエツチング装置等に
おいては、前記試料室とゲートバルブを介して連通され
、試料室と比較して十分小さい内容積を存する試料導入
用のロードロック室を設け、これにも前述の如き真空排
気装置を装備して、試料導入時には前記ゲートバルブを
閉じて、ロードロック室のみを大気圧に戻し、該ロード
ロツタ室に試料を導入した後、前記真空排気装置にて、
ロードロック室の真空度が試料室の真空度に近づくまで
真空排気し、ゲートバルブを開放して、適宜の試料搬送
装置にて、ロードロ・ツク室に導入された試料を試料室
の所定位置まで搬送し、その位置に取付け、ゲートバル
ブを閉じて、前述の如く薄膜形成、ドライエツチング等
の処理を行い、そして処理済の試料を取出す場合には、
ゲートバルブを開放し、前記搬送装置にて処理済の試料
をロードロック室まで搬送し、ゲートバルブを閉じて、
予備室のみを大気圧に戻した後、これを開放し、内部の
試料を取出すようにしである。即ち試料室を高真空度に
保持してまま、ロードロック室の排気、抽気を繰り返し
て、試料の導入及び取出しが行えるようにして、排気時
間の短縮を図っている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

、さて、ＣＶＤ装置、ドライエツチング装置における試
料室とロードロック室との真空排気に要する時間は、こ
れらの装置における一工程の作業時間中かなりの部分を
占めてお′す、作業能率の向上のためにはこの真空排気
時間を短縮することが必要であり、これを実現する真空
排気装置が望まれている。従来のＣＶＤ装置、ドライエ
ンチング装置においても前述の如く排気時間の短縮が図
られてはいるが、十分ではなかった。

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、複数の
真空チャンバを能率良く真空排気出来、排気時間の短縮
が可能となる真空排気装置を提供することを目的とする
。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明に係る真空排気装置は、複数の真空チャンバに各
別の真空排気装置を備えてなる真空排気装置において、
各真空排気装置間を相互に連通ずる連通管と、該連通管
内の通流を遮断する遮断弁とを具備することを特徴とす
る。

〔作用〕

即ち、前記各真空チャンバの排気進行状態に差異がある
場合には、排気が先行している真空チャンバの真空排気
装置と、排気が遅れている真空チャンバの真空排気装置
とを連通ずる前記連通管の遮断弁を開放して、真空チャ
ンバ全体の排気に要する時間を短縮する。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
０図面はＥＣＲプラズマを利用したＣＶＤ装置に装備し
た本発明に係る真空排気装置の模式図である。

まずＣＶＤ装置の構成について簡単に説明すると、図中
１はＣＶＤ装置であり、２はプラズマ生成室である。プ
ラズマ生成室２の一側壁中夫にはマイクロ波導波管３の
一端部が連結され、その他端部はマイクロ波発振器４に
連結されている。

プラズマ生成室２の周囲壁は２重構造として図示しない
冷却水の通流室を形成しており、冷却水導入管２ａによ
り咳通流室に冷却水を供給して、プラズマ生成時に発生
する熱の吸収を図っている。

また、プラズマ生成室２の前記マイクロ波導波管３と対
向する側壁中央には、図示しないプラズマ引出口が形成
され、これに臨ませて試料室５が配設されている。更に
プラズマ生成室２及びこれと連結されたマイクロ波導波
管３の一部にわたって、これらと同心状に励磁コイル６
が周設されている。

そして、マイクロ波発振器４にて発振されたマイクロ波
を、マイクロ波導波管３からプラズマ生成室２に導入し
、励磁コイル６に図示しない直流電源からの直流電流を
通流して、プラズマ生成室２内に、所定の強度を有し試
料室５側に向けて磁束密度が徐々に低くなる発散磁界を
形成し、プラズマ生成室２内に少量導入されたガスをイ
オン化してプラズマを生成せしめるとともに、該プラズ
マを前記発ｈ＆ＩＩｎの作用により、試料室５内に歳付
けた試料５ａの一面上に投射し、該面上に所定の薄膜を
形成せしめるようになっている。

試料室５は中空の直方体に形成され、前記プラズマ引出
口と対向しない側壁中央部には、ゲートパルプ７を介し
て、ロードロック室８が設けである。ロードロック室８
は試料室５と比較して十分小さい内容積を有する中空の
直方体形に形成され、ゲートバルブ７と対向しない側は
開口され、この開口部には蓋板９が開閉自在に取付けで
ある。

そして試料室５内において、前述の如くその表面に薄膜
形成がなされる試料５ａは、蓋板９を開放してロードロ
ック室８に装填され、図示しない試料搬送装置にて、開
放されたゲートバルブ７を通過して試料室５内に搬送さ
れ、その内部の所定位置に装着されるようになっており
、逆に試料室５内において処理済の試料５ａは、前記試
料搬送装置にて、開放されたゲートバルブ７を通過して
ロードロツタ室８に搬送され、蓋板９を開放して外部に
取出せるようになっている。

試料室５の底面中央部に開口する吸気口には、吸気管５
１が接続されており、該吸気管５１は、空気圧作動のバ
ルブ５２を介して高真空用ポンプであるターボ分子ポン
プ５３の吸込口に連結されている。

ターボ分子ポンプ５３の吐出口には、吸気管５４が接続
されており、該吸気管５４は、空気圧作動のバルブ５５
とリークパルプ５６を介して、低真空用ポンプである油
回転真空ポンプ５７の吸込口に連結され、該油回転真空
ポンプ５７の吐出口は大気に開放されている。

リークバルブ５６は、油回転真空ポンプ５７が停止され
たとき、その吸込側を大気に開放し、油回転真空ポンプ
５７内に封入されたシール用の油が吸込側へ逆流するこ
とを防止する。またリークバルブ５６とバルブ５５との
間の吸気管５４には、バイパス管５８が分岐接続されて
おり、該バイパス管５８は、空気圧作動のバルブ５９を
介して、前記バルブ５２の上流側の吸気管５Ｉに接続さ
れている。

以上の如く試料室５の真空排気装置５０は、吸気管５１
．５４、バイパス管５８、バルブ５２．５５．５９、リ
ークバルブ５６、ターボ分子５３及び油回転真空ポンプ
５７にて構成されており、同様にロードロ７り室８の真
空排気装置８０も吸気管８１．８４、バイパス管８８、
バルブ８２．８５．８９、リークバルブ８６、ターボ分
子ポンプ８３３及び油回転真空ポンプ８７にて構成され
ており、これらの各構成要素は、前述の真空排気装置５
０と全く同様に組合わされている。

さて真空排気装置５０のターボ分子ポンプ５３の吸込側
と、真空排気装置８０のターボ分子ポンプ８３の吸込側
とは、本発明に係る真空排気装置の特徴たるｉ！通管１
０により連通されており、該連通管１０の中途部には空
気圧作動のバルブ１１が配設されている。

試料室５及びロードロック室８には、それらの内部の真
空度を計測するための真空計２０及び真空計２１が設置
されており、また真空排気装置５０のターボ分子ポンプ
５３の吸込側及び吐出側の吸気管５１及び５４の所定位
置にも、この位置における真空度を計測するための真空
計２２及び２３が、更には真空排気装置８０のターボ分
子ポンプ８３の吸込側及び吐出側の吸気管８１及び８４
の所定位置にも、同様に真空計２４及び２５が夫々設置
されている。これらの真空度２０〜２５には例えば電離
真空計を用いればよく、これらからの出力信号に従って
真空排気装置５０゜８０における前記各バルブ、連通管
１０におけるバルブ１１及び前記ゲートバルブ７の開閉
が行なわれるようになしである。図中、３０はバルブ１
１を開閉させるためのバルブ開閉制御部であり、該制御
部３０の入力側には、前記真空計２０．２１．２２．２
３からの出力が与えられており、その出力側は図示しな
い空圧回路を介して、前記バルブ１１を開閉するための
空圧シリンダｌｌａに与えられている。

さて以上の如く構成された本発明装置の動作について説
明すると、まずロードロック室８の蓋板９を開放して、
ロードロック室８に試料５ａを装置し、蓋板９を閉鎖す
る。このときゲートバルブ７は閉じている。次いで真空
排気装置５０のバルブ５９及び真空排気装置８０のバル
ブ８９が開放され、油回転真空ポンプ５７．８７が起動
される。油回転真空ポンプ５７．８７の起動に伴ってリ
ークバルブ５６．８６は開放され、試料室５内のガスは
吸気管５１．バイパス管５８．吸気管５４を通過して油
回転真空ポンプ５７に吸引されて排気され、同様にロー
ドロック室８内のガスは油回転真空ポンプ８７に吸引さ
れて排気される。

さて、油回転真空ポンプ５７（又は同８７）の排気作用
により試料室５　（又はロードロック室８）の真空度が
上昇し、この真空度が１Ｏ−２Ｔｏｒｒ前後の所定の値
に達したことが真空計２０（又は同２１）にて検出され
ると、バルブ５９（又は同８９）が閉鎖され、次いでバ
ルブ５５（又は同８５）が開放されて、バルブ５５（又
は同８５）とターボ分子ポンプ５３（又は同８３）との
間の吸気管５４（又は同８４）内のガスが油回転真空ポ
ンプ５７（又は同８７）にて吸引、排気される。

そして吸気管５４（又は同８４）内の真空度が、前記試
料室５　（又はロードロック室８）の真空度と等しい真
空度に到達したことが真空計２４（又は同２５）にて検
出されると、ターボ分子ポンプ５３（又は同８３）が起
動され、次いでバルブ５２（又は同８２）が開放されて
、試料室５　（又はロードロック室８）内に残留するガ
スが、吸気管５１（又は同８１）を通過してターボ分子
ポンプ５３（又は同８３）に吸引され、更に吸気管５４
（又は同８４）を通過して油回転真空ポンプ５７（又は
同８７）に吸引されて、大気中に排気される。

このようにして試料室５又はロードロック室８は、１Ｏ
−７Ｔｏｒｒ前後の高真空度に達するまで吸引、排気さ
れるが、前述の如く試料室５は、ロードロック室８に比
較して内容積が大であるので、通常試料室５の真空排気
時間はロードロック室８のそれに比較して長く、連通管
ｌＯとバルブ１１を備えていない従来の真空排気装置に
おいては、ロードロック室８の真空度が１Ｏ−７Ｔｏｒ
ｒ前後の所定の真空度に達したことが真空計２１にて検
出されると、バルブ８２．８４が閉鎖され、ターボ分子
ポンプ８３及び油回転真空ポンプ８７が停止されて、真
空排気装置８０は、真空排気装置５０による試料室５の
真空排気が終了し、試料室５内における試料５ａへの薄
膜形成処理が終了するまで待機するようになっていた。

これに対して連通管１０とバルブ１１とを備えてなる本
発明に係る真空排気装置においては、ロードロック室８
の真空度が所定値に達したにも拘わらず、試料室５の真
空度が所定値に達していないことが、真空計２０．２１
の検出値により判明した場合には、バルブ開閉制御部３
０において、真空計２５の検出値と真空計２０の検出値
とが比較され、真空計２０の検出値の方が小であり、バ
ルブ１１を開放してターボ分子ポンプ８３の吸入側を試
料室５と連通させたとしても、該ポンプ８３の吸入側の
圧力が吐出側の圧力よりも小となる場合には直ちに、そ
うでない場合には、真空計２０の検出値が真空計２５の
検出値以下となった時点において、バルブ開閉制御部３
０はバルブ１１に開信号を出力し、バルブ１１を開放し
て、真空排気装置８０を同５０に連通させる。その結果
以後はターボ分子ポンプ５３と油回転真空ポンプ５７と
に加えて、ターボ分子ポンプ８３と油回転真空ポンプ８
７とによっても試料室５の真空排気が行われ、試料室５
の真空排気時間が大幅に短縮される。

このようにして試料室５の真空度が所定値に達すると、
ゲートバルブ７が開放され、前述した如（ロードロック
室８内に装置された試料５ａが試料室５内に搬送、装着
され、ゲートバルブ７を閉鎖した後、これにプラズマが
投射されて薄膜形成処理が行われる。

そして処理後の試料５ａは、ゲートバルブ７が開放され
た後、再びロードロック室８まで搬送され、ゲートバル
ブ７を閉鎖した後、ロードロック室８に大気を導入して
その内部を大気圧にまで戻し、次いで蓋板９を開けて処
理済の試料５ａを取出し、次の試料５ａをロードロック
室８に装填してＭ板９を閉じ、以後前述の動作を反復し
て、コードロック室８に順次装填される試料５ａを処理
する。

さて、試料室５には、前述の如くプラズマ生成時に少量
のガスが導入されるが、試料５ａにＮ膜形成処理を行っ
た後の試料室５の真空度は１０−’Ｔｏｒｒ前後であり
、以後真空排気装置５０にて試料室５の真空排気を行う
際には、バイパス管５９を介して油回転真空ポンプ５７
単独にて排気することは出来ず、排気開始直後からター
ボ分子ポンプ５３と油回転真空ポンプ５７とを、ともに
駆動して真空排気すればよい、一方ロードロック室８は
前述の如く一旦大気圧にまで戻されるから、真空排気装
置８０は前述の動作説明に従ってコードロック室８の真
空排気を行う、そしてロードロック室８の排気が先に終
了した場合には、前述の如くバルブ８２を閉鎖し、バル
ブ１１を開放して真空排気装置５０．８０にて試料室５
の真空排気が行われる。

逆に試料室５の排気が先に終了した場合、即ち真空計２
０の検出値が先に所定の真空度に達した場合には、バル
ブ５２が閉鎖されると同時に、バルブ開閉制御部３０に
おいてターボ分子ポンプ５３の吐出口側の真空計２４の
検出値とロードロック室８の真空計２１の検出値とが比
較され、真空計２１の検出値の方が小である場合には直
ちに、そうでない場合には真空計２１の検出値が真空計
２４の構出値以下となった時点において、バルブ開閉制
御部３０はバルブ１１に開信号を出力し、バルブ１１を
開放して真空排気装置５０を同８０に連通させる。その
結果、以後はターボ分子ポンプ８３と油回転真空ポンプ
８７とに加えて、ターボ分子ポンプ５３と油回転真空ポ
ンプ５７とによってもコードロック室８の真空排気が行
われる。

なお、本実施例においては試料室５（又はロードロック
室８）の真空排気の終了時点において、バルブ１１を開
放し、真空排気装置５ｏと同８ｏを連通させるようにし
ているが、真空計２０と同２１との検出値に応じて、即
ち試料室５とロードロック室８の排気進行程度に応じて
、試料室５とロードロ・７り室８との真空排気が同時に
終了するようにバルブ１１の開放を行うようにしてもよ
いことは言うまでもない。

更に、本実施例においてはＩＩＣＲプラズマを利用した
ＣＶＤ装置について説明したが、ＥＣＲプラズマを利用
したドライエツチング装置等の半導体集積回路の製造装
置、或いはこれらに限らない複数の真空チャンバを有す
る各種の装置において、本発明に係る真空排気装置は通
用可能である。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明に係る真空排気装置においては
、真空チャンバたる試料室とロードロック室との排気進
行程度に応じて、両者に各別に備えた真空排気装置を連
通させ、排気が遅れている側の真空チャンバの真空排気
を促進させているので、両真空チャンバが所定の真空度
に達するまでの時間が短縮され、ＣＶＤ装置２　ドライ
エツチング装置における作業能率が向上し、また、ロー
ドロック室に比較して内容積が大である試料室の真空排
気装置に、大きい容量の装置を用いる必要がなく、全体
的な設備容量の削減が可能となる等優れた効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の真空チャンバに各別の真空排気装置を備えて
   なる真空排気装置において、 各真空排気装置間を相互に連通する連通管 と、 該連通管内の通流を遮断する遮断弁と を具備することを特徴とする真空排気装置。