KR101004121B1 - 진공 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 록실에서 피처리체에 부착하는 이물 입자수의 저감과 스루풋의 향상을 양립시키는 것이다.

이를 위하여 본 발명에서는, 오픈 속도가 조정 가능한 밸브를 설치하고, 제어 컴퓨터에 의하여 감압 속도를 자동적으로 조정할 수 있게 하였다.

Description

진공 처리 장치 {VACUUM PROCESSING DEVICE}

본 발명은 진공 처리 장치에 관한 것으로, 특히, 피처리체의 반송을 위하여 대기 분위기와 진공 분위기로 전환되는 록실을 구비한 반도체 제조장치나 반도체 제조장치에 사용하는 데 적합한 진공 처리 장치에 관한 것이다.

DRAM이나 마이크로 프로세서 등의 반도체 장치의 제조공정에서, 플라즈마 에칭이나 플라즈마 CVD가 널리 사용되고 있다. 반도체 장치의 제조에서의 과제의 하나로 피처리체에 부착하는 이물(異物) 입자수를 저감하는 것을 들 수 있다. 예를 들면 에칭 처리 중이나 에칭 처리 전에 피처리체의 미세 패턴 상에 이물 입자가 낙하하면, 그 부위는 국소적으로 에칭이 저해된다. 그 결과, 단선 등의 불량이 생겨 수율 저하를 야기한다. 그 때문에, 반도체 제조장치나 반도체 검사장치에서는 피처리체에 이물 입자가 붙지 않도록 하는 방법이 다수 고안되어 있다.

진공과 대기를 전환하는 록실에서의 진공빼기에 기인하는 급격한 기류의 흐름에 의한 이물 발생 방지에 관해서는, 특허문헌 1에 기재한 바와 같이, 밸브를 천천히 개방함으로써, 챔버 내의 급감압을 억제하기 위한 밸브가 제안되어 있다. 이 밸브는, 1개로 초기 배기시의 기류의 흩어짐을 방지하면서 본 배기까지 행할 수 있 도록 구성되어 있다.

또, 특허문헌 2에 기재한 바와 같이, 서서히 진공 배기하기 위한 저(低)배기 컨덕턴스의 저속 배기 라인과, 고(高)배기 컨덕턴스의 고속 배기 라인을 설치하여, 진공 배기 개시시에는 저속 배기 라인을 사용하여 배기함으로써, 감압 속도가 기설정된 값을 넘지 않도록 하는 것이 제안되어 있다. 특허문헌 2에는, 폐쇄 상태 또는 개방 상태로 2값 제어 가능한 배기 밸브와 배기 컨덕턴스 제어 밸브를 하나의 배기 라인에 직렬로 접속한 구성예와, 상기 배기 밸브와 배기 컨덕턴스 제어 밸브를 2개의 배기 라인에 병렬로 설치한 예가 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 3에는, 처리실, 반송실 및 로드 록실을 구비한 에칭장치에서, 제어 컴퓨터에 의하여, 반송실과 처리실의 가스 공급량이나 배기 속도를 조절함으로써, 반송실이 처리실에 대하여 기설정된 압력으로 양압(陽壓)이 되도록 압력 제어를 행함과 동시에 피처리체의 반송 중에 처리실 내에 가스를 흘려, 피처리체에 이물 입자가 부착하는 양을 억제하도록 한 것이 개시되어 있다.

도 18에, 종래부터 알려져 있는 진공 배기 시스템의 일례를 나타낸다. 51은 벤트 라인, 52는 벤트 라인에 설치된 밸브(이하, 벤트용 밸브), 53은 레귤레이터, 61은 진공 반송실, 63은 대기 반송실, 65는 록실, 71,72는 게이트 밸브이다. 록실(65)에 접속된 배기 라인(140)과 드라이 펌프(144)와의 사이에, 진공빼기 개시시에 저속[유량(Q1)]으로 배기하기 위한 저속 배기 라인(141)(점선을 따른 라인)과, 어느 정도 감압한 후에 고속[유량(Q2)]으로 배기하기 위한 고속 배기 라인(142)의 2개의 배기 라인이, 병렬로 설치되어 있다. 고속 배기 라인(142)에 설치된 밸 브(143) 및 저속 배기 라인의 밸브(145)에는 개폐 속도를 조정하는 기능을 가지고 있지 않은 밸브가 사용되고 있다(이하, 이러한 배기 라인 구성을 2단 배기구조라 부른다).

[특허문헌 1]

일본국 특개평5-237361호 공보

[특허문헌 2]

일본국 특개평11-40549호 공보

[특허문헌 3]

일본국 특개2006-216710호 공보

플라즈마 처리 장치 등의 진공 처리 장치에서는 멀티 챔버화가 진행되고 있다. 이것은 피처리체를 반송하기 위한 1식의 반송 시스템에 대하여 복수의 처리실을 접속하는 방식이다. 멀티 챔버화하는 장점은, 예를 들면 제조장치 1대당의 피처리체의 처리 가능 매수가 증가하는 것에 있다. 따라서, 반송실에 접속하는 처리실의 수를 1개에서 2→3→4로 증가시킨 경우, 단위 시간당의 피처리체의 처리 매수는 처리실이 1개인 경우에 비해 2배→3배→4배가 되는 것이 기대된다. 그러나, 실제로는 처리실 수를 증가시켜도 단위 시간당의 피처리체의 처리 가능 매수가 기대만큼 증가하지 않는 문제가 발생하고 있다. 그 요인의 하나로서, 록실의 스루풋 향상이 어려운 것을 들 수 있다.

예를 들면, 도 18에 나타낸 종래 예의 2단 배기구조에서, 록실(65)에서는 대기압에서 진공으로 감압하는 진공빼기와, 진공에서 대기로 가압하는 벤트를 행하지만, 벤트 및 진공빼기의 속도를 올려 배기 시간을 짧게 하려고 하면, 록실 내에서의 기류가 빨라져, 이물 입자의 떠오르는 양이 증가한다. 그 때문에, 쉽게 진공빼기나 벤트의 속도를 올릴 수 없고, 이것이 록실의 스루풋 개선의 장애가 되고 있다.

여기서, 종래의 2개의 배기 라인을 구비한 2단 배기구조에서는, 배기 시간을 짧게 하는 것이 어려운 것의 이유를, 도 19, 도 20을 이용하여 설명한다.

도 19a, 19b, 19c에, 2단 배기구조의 배기 특성을 나타내었다. 도 19a는 밸 브의 개도, 도 19b는 배기 시스템의 컨덕턴스, 도 19c는 록실 내의 압력의 시간 변화를 나타내고 있다. 도 19a에서, β1은 2단 배기구조에서의 저속 배기 라인측의 밸브(145)의 개폐 타이밍, β2는. 2단 배기구조에서의 고속 배기 라인측의 밸브(143)의 개폐 타이밍을 나타내고 있다. 세로축의 클로즈는 밸브가 완전 폐쇄인 상태, 오픈은 밸브가 완전 개방인 상태를 나타내고 있는 것으로 한다. 도 19b에서, r1은 2단 배기구조에서의 저속 배기 라인측의 컨덕턴스, r2는 고속 배기 라인에서의 컨덕턴스를 나타내고 있다.

도 19c에는 예를 들면 30 Pa에 도달할 때까지의 2단 배기구조의 배기 곡선(b1, b2)을 나타내었다. 즉, 시각(t6)에서, 저속 배기 라인의 밸브(145)를 개방하여 록실의 배기를 개시하고, 록실의 압력이 약 50 kPa에 도달한 시각(t7)에서, 고속 배기(대유량 배기) 라인의 밸브(143)를 개방하고, 또, 저유량 배기 라인의 밸브(145)를 폐쇄하여 고속 배기 라인으로부터 배기하도록 하고 있다.

이 2단 배기구조에서는, 2개의 배기 라인에 의하여 예를 들면 대기로부터 진공으로 감압할 때, 대기(100 kPa)로부터 50 kPa 정도의 압력까지는 저속 배기 라인만에 의하여 저속으로 배기하고, 그 후, 고속 배기 라인만으로 고속으로 배기하도록 라인을 전환하여 제어하고 있다. 이 경우, 예를 들면 압력이 50 kPa에 도달하기 직전에서, 2단 배기구조에서의 배기 속도[도 19c 중 영역(ZC)]는 배기 개시 직후[영역(ZA)]에 비해 느려져 있다. 이것은, 일반적으로 배기 컨덕턴스가 고정인 경우, 압력이 내려가면 감압 속도가 저하하기 때문이다. 즉, 종래의 2단 배기구조에서, 하나의 저속 배기 라인에서 진공빼기할 때, 도 19b의 r1에서 나타낸 바와 같이 배기 라인의 컨덕턴스는 일정을 위하여, 도 19c에 나타내는 배기 곡선(b1)과 같이, 록실 내의 압력이 저하함에 따라 영역(ZC)의 감압 속도는 저하한다.

한편, 종래의 2단 배기구조에서의 배기 시간을 짧게 하려고 하면, 도 19c에서, 예를 들면 진공빼기 개시 직후[영역(ZA)의 부분]의 배기 곡선(b1)의 감압 속도가, 이물을 발생시키지 않는 감압 속도(SX의 선의 기울기)를 넘는다는 결점이 있다.

또 도 20에는, 종래의 2단 배기구조에 의해 진공빼기를 빠르게 하기 위하여, 극단적인 예로서 처음[시간(t6)]부터 고속 배기 라인에서 진공빼기를 행한 배기 곡선(b3)을 나타내고 있다. 도 20a는 밸브의 개도, 도 20b는 록실 내의 압력의 시간 변화를 나타내고 있다.

도 20b에서 알 수 있는 바와 같이, 처음부터 고속 배기 라인에서 진공빼기를 행한 경우, (b3)으로 나타낸 바와 같이 예를 들면 30 Pa에 도달할 때까지의 시간(t8)은, 도 19의 경우에 비해 빨라지지만, 특히 배기 개시 직후[도 20 중 영역(ZA)의 부분]의 배기 곡선의 기울기가, 이물을 발생시키지 않는 감압 속도(SX의 선의 기울기)보다도 급격하게 되어 있다. 즉 이물 발생 리스크가 매우 높아지는 결점이 있다.

또, 진공 배기의 속도를 너무 빠르게 하면 록실 내의 피처리체 상에 결로가 발생하거나, 피처리체에 형성된 미세 패턴 중 특히 레지스트 패턴이 급격한 가스의 흐름에 의해 무너지는 문제도 들고 있고, 이것들도 스루풋 향상의 방해가 되고 있다.

특허문헌 2에 기재된, 2값 제어 가능한 배기 밸브와 배기 컨덕턴스 제어 밸브의 조합 구조에서도, 종래의 2단 배기구조와 동일한 문제가 있다.

또, 특허문헌 1에 기재된 밸브는, 그 개도가 완전 폐쇄에서 완전 개방이 되는 시간을 임의의 범위 내에서 제어할 수 있는 것이지만, 스루풋 향상의 관점에서 어떻게 록실의 배기를 제어하면 좋을지에 대한 개시는 없다.

본 발명의 목적은, 록실과 같은 진공 분위기와 대기 분위기로 전환되는 진공실 내에서, 피처리체에 부착하는 이물 입자수의 저감을 도모하면서, 스루풋의 향상도 도모할 수 있는 진공 처리 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 대표적인 것을 나타내면, 다음과 같다. 즉, 본 발명은, 진공실과, 상기 진공실을 감압하기 위한 진공 펌프와, 상기 진공 펌프와 상기 진공실을 접속하는 배기 라인의 도중에 설치된 밸브와, 상기 밸브의 개도를 제어하는 제어수단을 가지고, 상기 배기 라인은 하나의 라인만으로 구성되어 있고, 상기 배기 라인의 도중에 설치되는 밸브는, 하나의 오픈 속도 가변형의 밸브만으로 구성되어 있는 진공 처리 장치에서, 상기 제어수단은, 상기 진공실을 대기 분위기에서 감압할 때의 감압 개시 직후부터 상기 진공실의 압력이 50 kPa 부근까지의 감압 속도를 실질적으로 일정하게 제어하고, 또한, 상기 감압 속도가 80 kPa/s 이하가 되도록 상기 밸브의 개도를 조정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 배기 속도를 조정함으로써 진공빼기에 기인하는 이물 입 자의 발생을 억제함과 동시에, 종래에 비해 배기에 걸리는 시간을 대폭 단축하고, 스루풋을 향상시킬 수 있고, 반도체 제조ㆍ검사장치의 가동률, 생산성을 올리는 것이 가능해진다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.

(실시예 1)

우선, 도 1a 내지 도 11에 의하여, 본 발명의 제 1 실시예가 되는 진공 처리 장치를 설명한다.

도 1a는 제 1 실시예의 진공 처리 장치에 설치된 록실의 개요를 나타낸 도이다.

도 1b는 제 1 실시예의 진공 배기 시스템에 설치된 오픈 속도 가변형의 밸브의 구성예를 나타낸 것이다. 또, 도 2a는 본 발명의 제 1 실시예를 적용한 플라즈마 에칭 장치의 전체 구성예를 나타내고 있다. 또, 도 2b는 도 2a의 플라즈마 에칭 장치를 옆에서 본 B-B 단면을 나타내고 있다. 또한, 도 2b에서는 플라즈마 처리실은 도시를 생략하였다. 또한, 도 2c는 도 2a의 제어 컴퓨터의 기능 블록을 나타내는 도면이다.

도 2a에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 플라즈마 처리 장치에서는, 진공 반송실(61)에 4개의 진공 처리실 즉 플라즈마 처리실(60)(60-1 내지 60-4)이 접속되어 있다. 각 플라즈마 처리실에는, 감압용의 진공 펌프가 접속되어 있다. 진공 반송 로봇(62)을 구비한 진공 반송실(61)과 대기 반송 로봇(64)을 구비한 대기 반송 실(63)은, 2개의 록실(65)(65-1, 65-2)을 거쳐 접속되어 있다. 예를 들면 록실(65-1)은 로드 록실이고, 록실(65-2)은 언로드 록실로서 사용된다. 여기서 로드 록실이란 피처리체(2)를 배기 반송실에서 진공 반송실로 반입할 때에 사용되고, 그에 대하여, 언로드 록실이란 진공 반송실에서 대기 반송실로 피처리체(2)를 반출할 때에 사용되는 것이다. 물론 각 록실이 로드 록과 언로드 록을 겸하는 사용법을 하여도 된다. 대기 반송 로봇(64)은, 웨이퍼 스테이션(67)에 놓인 후프(68)와 웨이퍼 얼라이너(66) 및 록실(65)과의 사이에서 피처리체(2)를 1매씩 반송한다.

도 1a에 나타낸 바와 같이, 록실(65)에는, 감압용의 진공 펌프(드라이 펌프)(44) 및 이 진공 펌프와 록실을 접속하는 배기 라인(41, 42)의 도중에 설치된 오픈 속도 가변형 밸브(43)를 구비한 진공 배기 시스템(40)이 설치되어 있다. 즉, 록실(65-1) 및 록실(65-2)이 각각 하나의 배기 라인[유량(QA)]만으로 진공 펌프(44)와 접속되어 있고, 각 배기 라인의 도중에 각각 오픈 속도 가변형 밸브(43)가 배치되어 있다.

또, 록실에는, 가스 디퓨저(84)와, 벤트용 밸브(52)와 레귤레이터(53)를 구비한 벤트 가스 공급 시스템(50)이 접속되어 있다. 30은 제어수단(제어 컴퓨터)이고, 오픈 속도 가변형 밸브(43), 벤트용 밸브(52)의 개도를 제어한다. 또한, 록실 내의 압력을 측정하기 위하여, 압력계(54)가 설치되어 있다.

또한, 록실(65-1)과 록실(65-2)에서는 도 1에 나타낸 기본 구성에 대하여 차이는 없다. 그 외에, 플라즈마 에칭 장치의 구체적인 구성에 관해서는, 특허문헌 3의 기재를 원용한다.

진공 배기 시스템에 설치된 배기 밸브로서의 오픈 속도 가변형 밸브(43)의 구성예를, 도 1b에 나타낸다. 이 밸브는, 압축 공기를 사용하여 개폐 동작시키는 타입이고, 하나의 배기 라인(41, 42)의 굴곡부에 설치된 내벽(밸브 자리)(431)과 밸브체(430)를 구비하고, 밸브체의 위치를 조정함으로써 컨덕턴스가 제어된다. 도 1b는, 오픈 속도 가변형 밸브(43)가 폐쇄되어 있는 상태를 나타내고 있다. 또한, 배기 밸브는, 1개로 하나의 배기 라인의 컨덕턴스가 제어 가능한 것이면 되고, 도 1b의 구조에 한정되지 않는 것은 물론이다.

오픈 속도 가변형 밸브(43)를 개방할 때는, 밸브체(430)에 접속된 피스톤(166)에 대하여, 실린더 내의 피스톤의 좌측의 영역(166A)에 압축 공기를 보냄으로써, 피스톤(166)이 도면 중에서 오른쪽으로 밀리고, 밸브체가 오른쪽으로 이동하여 밸브가 개방된 상태가 된다. 반대로 밸브를 폐쇄할 때는 166A의 영역에 모여 있는 압축 공기를 빼냄으로써, 스프링(164)이 피스톤(166)을 도면 중에서 왼쪽으로 밀어, 밸브체가 폐쇄 상태가 된다. 오픈 속도 가변형 밸브(43)에는 압축 공기 배관(163)이 스피드 컨트롤러(160)를 거쳐 접속되어 있다. 이 스피드 컨트롤러는, 실린더 내의 166A의 영역에 공급되는 압축 공기의 유량을 조정하는 것이다. 또 스피드 컨트롤러(160)는 제어 모터(161)에 의하여 조정할 수 있게 되어 있고, 이 모터에 의한 스피드 컨트롤러의 제어는 플라즈마 처리 장치 전체를 제어하는 제어 컴퓨터(30)에 의하여 행하도록 되어 있다. 또한, 도시는 생략하였으나, 밸브체가 폐쇄되었을 때에 밸브체(430)와 밸브의 내벽(431)의 접촉면에서, 밸브체측 또는 내벽측에 O-링이 설치되어 있는 것이 바람직하다.

제어 컴퓨터(30)는, 연산 처리 장치에서 프로그램을 실행함으로써 실현되는 각종의 기능(유닛)을 구비하고 있다. 즉, 도 2c에 나타낸 바와 같이, 진공 처리 장치에서의 피처리체(2)의 반송이나 처리의 전반을 통괄 제어하는 프로세스 제어 유닛(31), 진공빼기 제어 유닛(32), 벤트 제어 유닛(33) 등을 구비하고 있다. 진공빼기 제어 유닛(32)이나 벤트 제어 유닛(33)은, 프로세스 제어 유닛(31)의 통괄 제어 하에, 록실의 진공빼기의 제어나 록실의 벤트의 제어를 행한다. 또, 이것들의 프로그램을 실행하기 위하여 필요한 각종 데이터 등이 메모리에 유지되어 있다. 일례로서, 진공 처리 장치의 장치 기본 파라미터(34), 밸브 사양(35), 피처리체에 대한 진공 처리 레시피(36) 등이 유지되고 있다. 제어 컴퓨터(30)의 프로세스 제어 유닛(31)은, 이것들의 데이터를 사용하여, 예를 들면, 피처리체의 반송에 따라 록실의 진공빼기나 벤트를 행하는 타이밍에 맞추어, 오픈 속도 가변형 밸브(43)의 개도를 제어한다.

또한, 진공빼기 제어 유닛(32)이나 벤트 제어 유닛(33)에 필요한 각종 파라미터의 설정의 예에 대해서는, 뒤의 실시예에서 상세하게 설명한다.

제어 컴퓨터(30)는, 록실 내를 대기 분위기에서 감압할 때, 록실 내에 피처리 시료가 존재하는 경우는, 감압 속도가 80 kPa/s 이하, 60 kPa/s 이상의 범위가 되도록, 오픈 속도 가변형 밸브(43)의 개도를 조정한다. 한편, 록실 내에, 피처리 시료가 존재하지 않는 경우는, 피처리 시료가 존재하는 경우에 비하여, 감압 속도를 빠르게, 예를 들면 80 kPa/s보다도 커지도록, 제어한다.

제어 컴퓨터(30)에 의해 실행되는 오픈 속도 가변형 밸브(43)의 제어의 일례 를, 도 3(도 3a, 도 3b), 도 4 (도 4a, 도 4b)를 사용하여 설명한다. 도 3a는, 록실이 로드 록실로서 기능하고 있는 경우의 제어 플로우를 나타내고 있다. 또, 도 3b는, 록실이 언로드 록으로서 기능하고 있는 경우의 제어 플로우를 나타내고 있다. 또한, 도 4a는 밸브의 개도, 도 4b는 밸브의 오픈 속도, 즉 밸브체의 이동 속도를 나타내고 있다.

이하, 제어 컴퓨터(30)에 의한 록실(65)을 거친 웨이퍼의 반송 동작에 대하여 설명한다. 도 3a에는, 대기측 반송 시스템(63)으로부터 록실을 거쳐 진공 반송 시스템(61, 62)으로 웨이퍼를 수송하는, 즉, 록실이 로드 록실로서 기능하고 있는 경우의 진공빼기 제어 유닛(32)이나 벤트 제어 유닛(33)의 동작 플로우를 나타내었다.

먼저, 웨이퍼를 대기측 반송 시스템[압력(PA)]으로부터 록실(65) 내[압력(PB)]로 반입하기 위하여, 록실(65) 내를 진공으로부터 대기로 벤트한다. 즉, 벤트 제어 유닛(33)이, 벤트 가스의 공급량 등의 벤트 레시피를 제어 컴퓨터 내의 메모리로부터 호출하고(S302), 벤트용 밸브(52)나 레귤레이터(53)를 제어하여 록실(65) 내에 벤트 가스를 공급하는, 즉 벤트 처리를 실행한다(S304). 또한, 벤트에 있어서, 진공 반송실(61)[압력(PC)]과 록실(65) 사이의 게이트 밸브(72)가 개방되어 있으면, 벤트 가스를 공급하기 전에, 게이트 밸브(72)를 폐쇄하는 것으로 한다. 록실 내가 대기가 되면 게이트 밸브(71)를 개방하여 웨이퍼를 대기측 반송 시스템에서 록실 내로 반입하고, 게이트 밸브(71)를 폐쇄한다(S306). 그 후, 진공빼기를 행하기 위하여, 진공빼기 제어 유닛(32)이 오픈 속도 가변형 밸브의 제어 레시피를 메모리로부터 판독한다(S308). 그리고, 그 제어 레시피에 따라 진공빼기를 개시한다(S310). 진공빼기 중에는, 압력계(54)로 록실 내의 압력을 측정하면서, 압력이 기설정된 값(예를 들면 30 Pa)에 도달하였는지의 여부를 감시하고(S312), 기설정된 압력에 도달하면 진공빼기를 완료한다(S314). 다음에, 진공 반송실과 록실 사이의 게이트 밸브(72)를 개방하여 웨이퍼를 진공 반송실측으로 반출한다(S316). 웨이퍼를 연속으로 대기 반송실에서 진공 반송실로 반송할 때는 다시 S302로 되돌아간다.

록실이 로드 록으로서 기능하고 있는 경우는, 도 3a의 S306 내지 S316의 사이, 록실 내에 웨이퍼가 있는 상태가 된다.

그 때문에, S314에서 진공빼기를 완료하였을 때는, 오픈 속도 가변형 밸브를 폐쇄하여, 록실 내의 압력이 이 이상 저하하지 않도록 하는 쪽이 바람직한 경우가 많다. 이것에 해당하는 경우로서, 진공 반송실의 압력을 예를 들면 30 Pa 등의 어느 일정한 압력으로 제어하고 있는 경우를 들 수 있다.

이것은, 특허문헌 3에 나타낸 기술에 의한 것으로, 피처리체(웨이퍼)의 반송 중에 처리실 내에 가스를 흘린 상태를 유지하면, 피처리체의 반송 중에 피처리체에 부착하는 이물수를 저감시킬 수 있기 때문이다. 즉, 가스의 흐름에 따라 이물 입자의 수송을 제어함으로써, 피처리체에 이물 입자가 부착하지 않도록 할 수 있다. 이 경우, 예를 들면 처리실 내의 압력은 20 Pa로 되어 있다. 이에 따라, 처리실에서 진공 반송실로 이물 입자나 부식성의 가스가 유입되지 않게 하기 위하여, 및 처리실과 진공 반송실 사이에 있는 게이트 밸브를 개방하였을 때에 급격한 가스의 흐름이 생기지 않게 하기 위하여, 진공 반송실의 압력은 처리실의 압력에 대하여 약간 의 양압(陽壓)으로 한다. 그 압력은 예를 들면 25 Pa가 된다. 그리고, 진공 반송실과 록실 사이의 게이트 밸브(72)를 개방할 때에, 진공 처리실과 록실의 차압에 의하여 급격한 가스의 흐름이 발생하여, 이물 입자가 떠오르는 것을 억제하기 위해서는, 록실의 압력과 진공 반송실의 압력의 차압은 예를 들면 10 Pa 정도 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 어느 쪽이 양압이어야 하는지는 운용 방법에 의존한다. 예를 들면, 단순히 진공빼기 시간을 짧게 하기 위해서는, 록실 쪽이 진공 반송실에 대하여 약간 양압인 것이 바람직하다. 따라서, 진공 반송실의 압력이 25 Pa인 경우에는, 록실의 압력은 예를 들면 30 Pa로 한 상태에서 게이트 밸브를 개방하면, 차압에 의한 급격한 가스의 흐름은 발생하지 않는다.

반대로, 예를 들면 S314에서, 록실 내의 압력이 30 Pa에 도달하여 진공빼기의 완료를 검지하여도, 진공빼기를 계속하여 예를 들면 1 Pa 이하까지 록실 내를 감압하면, 록실과 반송실의 차압은 25 Pa 정도가 된다. 이 상태에서 게이트 밸브(72)를 개방하면, 이 차압에 의하여 가스의 급격한 흐름이 발생하여, 이물이 떠오를 리스크가 높아진다. 그 때문에, 록실 내의 진공빼기에서, 록실 내의 압력이 예를 들면 30 Pa가 되어 진공빼기 완료를 검지하였으면, 오픈 속도 가변형 밸브를 폐쇄하여 록실 내의 진공빼기를 종료하는 것이 바람직하다.

다음에, 언로드 록으로서 기능하고 있는 경우에 대하여, 도 3b를 사용하여 설명한다. 진공 반송실에서 록실로 웨이퍼를 반입하기 위하여, 게이트 밸브(72)가 폐쇄되어 있는 경우에는, 게이트 밸브(72)를 개방하고, 그 후, 진공 반송실에서 록실 내로 웨이퍼를 반입하고, 게이트 밸브(72)를 폐쇄한다(S336). 다음에, 벤트 제 어 유닛(33)이, 벤트 레시피를 판독하고(S322), 벤트를 행한다(S324). 록실 내가 대기압이 되면 게이트 밸브(71)를 개방하여 웨이퍼를 대기측 반송 시스템으로 반출하고, 그 후 게이트 밸브(71)를 폐쇄한다(S326). 다음에, 록실 내를 진공빼기 하기 위하여, 진공빼기 제어 유닛(32)이 진공빼기의 레시피를 판독하고(S328), 오픈 속도 가변형 밸브를 개방하여 진공빼기를 행한다(S330). 그리고 진공계로 록실 내의 압력을 측정하여(S332), 기설정된 압력에 도달하면 진공빼기 완료로 한다(S334). 또한, 도 3a에서의 설명과 마찬가지로, 진공빼기 완료를 검지하면, 오픈 속도 가변형 밸브를 폐쇄하고, 진공빼기를 정지하는 것이 바람직하다. 연속 언로드 록 기능을 실현할 때는, 다시 S336으로 되돌아간다.

또한, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 언로드 록으로서 기능하고 있는 경우는, 진공빼기시에, 즉 S328 내지 S334의 사이, 록실 내에는 웨이퍼는 없다. 그 때문에, 진공빼기시에 이물 입자가 내벽으로부터 박리하는 등 하여 발생하여도, 직접 웨이퍼를 오염시킬 우려는 없다. 따라서, 이 경우에는 오픈 속도 가변형 밸브의 오픈 속도를 올려, 진공빼기 시간을 짧게 하여도 된다. 즉, 록실 내의 웨이퍼의 유무에 따라, 오픈 속도 가변형 밸브의 오픈 속도를 증대시켜도 된다. 또, 록실 내에 웨이퍼가 있는지의 여부는, 진공 처리 장치에서의 피처리체(2)의 반송이나 처리의 전반을 통괄 제어하는 프로세스 제어 유닛(31)이, 각종 제어정보에 의거하여 판정할 수 있다. 물론 록실에 웨이퍼가 없는 경우에도, 록 내벽 등에 부착되어 있는 이물 입자를 부주의하게 대량으로 박리하는 것은 바람직하지 않은 경우가 있고, 반드시 극단적으로 급감압할 필요는 없다.

또, 오픈 속도 가변형 밸브의 오픈 속도의 제어의 다른 예로서, 클리닝 효과를 목적으로, 의도적으로 급감압시키는 것이 유효한 경우도 있다. 예를 들면, 아이들 타임 중에는, 통상의 웨이퍼 반송시보다도 급격한 감압을 동반하는 진공빼기와 빠른 속도로의 벤트를 반복하여 행하고, 내벽에 부착되어 있는 이물을 일단 떠오르게 하여 록실 내의 기체와 함께 진공 펌프(44)로부터 배기하는 것도 유효하다.

상기와 같이, 도 3a의 S310, 도 3b의 S330 각 단계에서, 제어 컴퓨터(30)에 의하여, 오픈 속도 가변형 밸브(43)가 오픈할 때의 밸브체(430)의 이동 속도가 조정된다.

이 구체적인 예를, 도 4a , 도 4b를 사용하여 설명한다. 도 4a는 밸브의 개도, 도 4b는 밸브의 오픈 속도, 즉 밸브체의 이동 속도를 나타내고 있다. 또, 도 5a에 오픈 속도 가변형 밸브(43)가 개방되어 있는 도중(완전 개방 상태의 1/2의 개도)의 상태, 도 5b에 오픈 속도 가변형 밸브(43)가 대략 완전 개방 상태인 때의 개요를 나타낸다.

본 발명에 의하면, 제어 컴퓨터(30)에 의해 제어되는 스피드 컨트롤러(160)에 의하여, 실린더 영역(166A)에 공급되는 압축 공기의 유량을 조정함으로써, 오픈 속도 가변형 밸브는, 도 4 중의 특성 f2, f3, f4 및 f1과 같이 여러가지 임의의 오픈 속도로 조정된다. 또한, 도 4 중 굵은 파선으로 나타낸 특성 f1은 도 18에 나타낸 통상의 밸브의 개폐 속도와 동등한 속도를 나타낸 것이다. 통상의 밸브는 오픈 개시와 동시에, 밸브체(430)는 고속으로 오픈 위치로 이동하고, 밸브 오픈이 완료된다. 본 발명 오픈 속도 가변형 밸브(43)의 특성으로서, 예를 들면, 특성 f4는, 도 4 중에서는 가장 느리게 오픈하는 경우를 나타내고 있다. 도 4b의 특성 f4에 나타낸 바와 같이 밸브체의 이동 속도가 느린 경우, 도 4a에 나타낸 바와 같이 밸브체가 클로즈 위치(도 1b의 상태=ta)로부터 오픈 위치(도 5b의 상태=te)가 될 때까지의 시간이 길어져 있다. 즉, 오픈시의 밸브체의 이동 속도(밸브체의 오픈 속도)가 저속이라는 것은, 클로즈 상태로부터 오픈 상태가 될 때까지 걸리는 시간이 길다는 것을 의미하고 있다.

여기서, 오픈 속도 가변형 밸브(43)를 사용하는 것의 이점에 대하여, 도 6 내지 도 8을 사용하여 설명한다. 여기서는 특히, 스루풋의 관점에서 종래의 방법과 비교한 오픈 속도 가변형 밸브의 우위점을 설명한다.

도 6에, 도 1a에 나타낸 오픈 속도 가변형 밸브 배기구조와, 도 18에 나타낸 2단 배기구조의, 동작 특성의 비교를 나타낸다. 도 6a는 밸브의 개도, 도 6b는 배기 시스템의 컨덕턴스, 도 6c는 록실 압력의 시간 변화를 나타내고 있다.

도 6a에서,

의 선은 오픈 속도 가변형 밸브의 개도를 나타내고 있고, 세로축의 클로즈는 도 1b의 상태, 오픈은 도 5b의 상태를 나타내고 있는 것으로 한다. 시각(t1)에서 오픈 속도 가변형 밸브가 개방되기 시작하고, 시간의 경과에 비례하여 밸브의 개도가 증가하여, 시각(t6)에서 완전 개방이 되고, 그 후, 완전 개방 상태를 유지하고 있다. β1, β2는 2단 배기구조에서의 저속 배기 라인측의 밸브(145), 고속 배기 라인측의 밸브(143)의 개폐 타이밍을 나타내고 있다.

도 6b에서, q는 오픈 속도 가변형 밸브 배기구조에서의 컨덕턴스, r1은 2단 배기구조에서의 저속 배기 라인측의 컨덕턴스, r2는 고속 배기 라인에서의 컨덕턴 스를 나타내고 있다.

도 6c에서, 실선(a1)은 오픈 속도 가변형 밸브구조에서의 배기 곡선을 나타내고 있다. 또, 도 6c 중의 굵은 파선(SX)은, 이물 발생을 억제하는 데 필요한 감압 속도(배기 곡선의 기울기)를 나타내고 있고, 배기 곡선의 기울기가 굵은 선(SX)보다도 급해지면 이물 발생의 리스크가 급격하게 증가하는 지표로서 나타내고 있다. SX의 기울기의 값은 예를 들면 80 kPa/s이다.

또, 도 6c에서, 파선(b1, b2)은, 비교를 위하여 나타낸 2단 배기구조에서의 배기 곡선이고, 여기서는 50 kPa에서 고속 배기와 저속 배기를 전환한 경우를 나타내었다(도 19에 나타낸 것과 동일하다). 이 파선중 b1의 부분은 저속 배기 라인에서 배기하고, b2의 부분은 고속 배기 라인에서 배기하고 있다. 도 6c 중의 점선의 원으로 둘러싼 영역(ZA)의 부분은 진공 배기 개시 직후의 배기 곡선을 가리키고 있다.

본 발명에서는, 먼저, 진공 배기시 직후에 이물을 발생시키지 않도록 하기 위하여, 배기시 직후의 배기 특성, 즉 영역(ZA)의 기울기가, 굵은 파선(SX)과 동일하게 되도록 하였다. 한편, 본 발명의 오픈 속도 가변형 밸브 배기 방식에서는, 50 kPa 부근에서의 배기 속도[도 6c 중의 영역(ZB)]는 배기 개시 직후[영역(ZA)]에 비해 큰 차이는 없다. 이것은, 도 6a에서의

에 나타낸 바와 같이, 밸브의 밸브체가 서서히 오픈하기 때문에(예를 들면 록실의 압력이 약 50 kPa에 도달한 t2에서 밸브의 개도가 도 5a의 상태로 되어 있다), 도 6b의 q에 나타낸 바와 같이, 배기 컨덕턴스가 서서히 커지고, 록실 내의 압력이 내려가도 감압 속도가 크게 저하하지 않 는 것에 의한 것이다.

상기한 바와 같이, 2단 배기구조에서의 배기 속도[도 6c 중의 영역(ZC)]는, 예를 들면 압력이 50 kPa에 도달하기 직전에서, 배기 개시 직후[영역(ZA)]에 비해 느려져 있다.

그 때문에, 본 발명의 오픈 속도 가변형 밸브 배기구조에서 50 kPa에 달한 시간(t2)은, 2단 배기구조에서 50 kPa에 도달한 시간(t3)보다도 빨라져 있다. 또한, 예를 들면 30 Pa까지 진공빼기하는 데 걸린 시간은, 오픈 속도 가변형 밸브 구조에서 t4, 2단 배기구조에서 t5라고 하면, t5와 t4의 차는 대략 t3과 t2의 차에 가까운 값이 되고, 이 시간 차분만큼 오픈 속도 가변형 밸브 구조의 쪽이 빠르게 기설정된 진공빼기를 행할 수 있다.

본 발명에 의한 스루풋의 향상에 대하여, 도 7에 의하여 설명한다. 도 7a에 밸브의 개도, (B)에 록실 내의 압력의 시간 변화를 나타내고 있다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서는 진공실을 대기 분위기에서 감압할 때에, 감압 개시 직후부터 진공실의 압력이 50 KPa 부근까지 저속으로 배기한다. 이 경우, 이 압력 범위에서의 감압 속도가, 이물을 발생시키지 않는 감압 속도(SX의 선의 기울기)에 빠듯해지도록, 제어 컴퓨터(30)에 의하여, 오픈 속도 가변형 밸브(43)의 개도의 상한값(

1)을 조정하는 것이 바람직하다. 또, 스루풋을 고려하여, 개도의 하한값(

2)을 조정한다. 즉, 이물 발생 리스크을 회피하면서, 스루풋을 향상시키도록, 개도를

1∼

2의 범위에서 조정하고, 영역(ZA) 내지 영역(ZB)까지의 감압 속도를, 80 kPa/s(a1)∼60 kPa/s(a2)의 범위로 한다.

또한, 도 7a에서는, 밸브의 개도(

)가 직선으로 나타나 있지만, 실질적으로 직선에 가까운 비직선, 예를 들면 직선을 중심으로 ±10%의 범위 내에서 변동하는 특성이어도 된다.

다음에, 도 8은, 록실이 언로드 록으로서 기능하고 있고, 록실 내에 웨이퍼가 없는 경우에 있어서의, 진공빼기시의, 오픈 속도 가변형 밸브의 제어 특성의 일례를 나타내고 있다. 진공빼기시에 이물 입자가 직접 웨이퍼를 오염시킬 우려는 없는 경우에는, 오픈 속도 가변형 밸브의 오픈 속도를 예를 들면 도 4에 나타낸 특성(f2)과 같이 빠르게 하면, 배기 컨덕턴스의 증대가 q3와 같이 빨라져, 배기 곡선(a3)의 기울기가 굵은 파선(SX)보다도 급해지도록 함으로써, 진공빼기 시간을 짧게 할 수 있다. 예를 들면, 시각(t6)에서 오픈 속도 가변형 밸브를 완전 개방이 되도록 제어하고, 30 Pa까지 진공빼기하는 데 걸리는 시간을 시각 t7까지 단축시킬 수도 있다.

이상에 의하여, 종래의 2단 배기구조보다도 본 발명의 오픈 속도 가변형 밸브 배기구조의 쪽이, 이물을 발생시키지 않는 배기 속도를 유지하면서도, 진공빼기 시간을 단축할 수 있는 장점이 있음을 알 수 있다.

다음에, 도 9a 내지 도 11을 이용하여, 본 발명의 오픈 속도 가변형 밸브(43)의 개도 특성의 설정의 근거에 대하여 설명한다. 도 9a, 도 9b는 스피드 컨트롤러(160)를 조정하여 밸브의 오픈 속도를 변화시켰을 때의, 록실의 진공빼기 중의 압력 변화의 예를 나타내고 있다. 도 9a는 진공빼기 개시로부터 약 8초 동안의 압력 변화를 나타내고 있고, 도 9b는 도 9a에서 진공빼기 개시로부터 1초 동안의 짧은 시간의 압력 변화를 확대하여 나타낸 것이다. 도 9a, 도 9b는 모두, 가로축은 진공 배기 개시로부터의 경과시간, 세로축은 진공계(54)로 측정한 록실 내의 압력을 나타내고 있다.

도 9a, 도 9b에는 A에서 D까지 4종류의 배기 곡선이 나타나 있고, 도 9a, 도 9b 중의 괄호 안의 수치는 100 kPa(대기압)에서 50 kPa까지의 감압 속도를 나타내고 있다. 대기압에서 50 kPa까지의 감압 속도는 A가 180 kPa/s, B가 110 kPa/s, C가 80 kPa/s, D가 60 kPa/s이다.

이러한 감압 속도의 차이는, 스피드 컨트롤러(160)에 의하여 압축 공기의 유량 조정을 행함으로써 얻을 수 있다. 도 9a, 도 9b에서는 감압 속도를 3배 정도 변화시키고 있지만, 물론 이것은 실험에서 실시한 범위의 값으로, 감압 속도를 더욱 크게 변화시키는 것이 가능함은 물론이다. 또 도 9a에서 알 수 있는 바와 같이, 스피드 컨트롤러(160)의 설정을 바꾸어 대기압 부근에서의 감압 속도를 60 kPa/s 이상의 범위에서 변화시켜도, 대기로부터 예를 들면 약 5 kPa 이하에 도달할 때까지의 시간은 대략 8초이고, 시간 변화는 1초 이내로 약간이다. 그 때문에, 대기압으로부터 50 kPa 부근까지의 감압 속도를 변화시켜도, 록실의 진공빼기에 관한 스루풋은 대략 변화하지 않는 것을 알 수 있다. 또한, 감압 속도를, 60 kPa/s보다도 더욱 느리게 하면, 스루풋의 저하에 영향이 나타난다.

도 10에는, 도 9a, 도 9b에 나타낸 진공빼기 조건에서, 웨이퍼에 부착된 이물 입자의 수를 측정한 실험 결과를 나타내었다. 도 10 중의 A∼D의 기호는 도 9a, 도 9b에서의 A∼D의 조건에 대응하고 있다. 가로축은 100 kPa에서 50 kPa로 감압할 때까지의 감압 속도, 세로축은 이물수를 나타내고 있고 감압 속도가 180 kPa/s일 때(조건 A)의 이물수를 1로서 규격화하여 나타내었다. 이물수의 측정은 록실에서 벤트와 진공 배기를 반복하여 행하고, 웨이퍼에 부착된 이물 입자수를 면판 검사장치에 의하여 카운트하였다.

도 10에서 알 수 있는 바와 같이, 감압 속도를 180 kPa/s에서 80 kPa/s로 저하시킴으로써, 웨이퍼에 부착되는 이물수를 80% 이상 저감할 수 있고, 감압 속도를 60 kPa/s로 저하시키면 이물수를 90% 이상 저감할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 상기한 바와 같이, 감압 속도를 60 kPa/s 이상의 범위에서 저하시켜도 록실의 진공빼기에 관한 스루풋은 대략 변화하지 않는다. 따라서, 50 kPa까지의 감압 속도는 80 kPa/s 내지 60 kPa/s의 범위가 되도록 제어하는 것이 바람직하다.

다음에, 이물 입자 저감의 관점에서 감압 속도를 조정해야 할 압력 영역에 대하여 설명한다. 도 11은 2단 배기구조에서, 록실 내에서 웨이퍼에 부착된 이물 입자수의 저속 배기-고속 배기로 전환하여 압력 의존성을 나타내고 있다. 가로축은 저속 배기로부터 고속 배기(대유량 배기)로 전환한 압력, 세로축은 웨이퍼에 부착된 이물수를 나타내고 있다. 도 11에서 알 수 있는 바와 같이 50 kPa까지 저속으로 배기한 경우, 대기압 상태에서 100 kPa까지 갑자기 고속으로 배기한 경우에 비해 웨이퍼에 부착된 이물 입자수는 약 80% 감소하였다. 즉, 진공 배기에 기인하여 웨이퍼에 부착되는 이물 입자수를 저감시키기 위해서는, 대기압에 가까운 고압일수록, 감압 속도를 느리게 하는 것이 중요한 것을 알 수 있다. 더욱 구체적으로는, 진공실을 대기 분위기에서 감압할 때에, 감압 개시 직후부터 진공실의 압력이 50 KPa 부근까지 저속으로 배기하고, 또한, 이 압력 범위에서의 감압 속도가 80 kPa/s 내지 60 kPa/s의 범위가 되도록, 제어 컴퓨터(30)에 의하여, 오픈 속도 가변형 밸브(43)의 개도를 조정하는 것이 바람직하다.

본 발명은 대기압에 가까운 영역에서의 감압 속도의 조정을 특히 용이하게 할 수 있도록 한 것에 특징이 있고, 이에 따라, 용이하게 이물수를 저감시킬 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 오픈 속도 가변형 밸브를 채용하여 록실의 배기 속도를 조정함으로써, 진공빼기에 기인하는 이물 입자의 발생을 억제함과 동시에, 종래에 비해 배기에 걸리는 시간을 대폭 단축하여, 스루풋을 향상시킬 수 있고, 반도체 제조ㆍ검사장치의 가동률, 생산성을 올리는 것이 가능해진다.

(실시예 2)

또한, 실시예 1에서는, 오픈 속도 가변형 밸브(43)의 일례로서 압축 공기를 사용하고, 스피드 컨트롤러에 의하여 밸브체의 이동 속도를 조정하는 방식의 것을 들었으나, 밸브체의 이동 속도가 조정 가능한 밸브이면, 밸브의 개폐 제어방법이 압축 공기 이외이어도 된다.

그래서 오픈 속도 가변형 밸브의 다른 예를 도 12에 나타낸다. 도 12에 나타낸 오픈 속도 가변형 밸브(43)는 밸브체(430)를 모터(161)로 직접 제어할 수 있게 되어 있다. 모터에 접속된 기어(168-1)가 회전하면, 평형 기어(168-2)에 접속된 샤프트(167)가 도 12 중에서 좌우로 이동하고, 이에 따라 밸브체(430)가 개폐된다. 모터(161)는 제어 컴퓨터(30)에 접속되어 있고, 밸브의 개폐 속도를 조정할 수 있 게 되어 있다. 이 예에서도, 진공실을 대기 분위기에서 감압할 때에, 감압 개시 직후부터 진공실의 압력이 50 KPa 부근까지 저속으로 배기하고, 또한, 이 압력범위에서의 감압 속도가 80 kPa/s 내지 60 kPa/s의 범위가 되도록, 제어 컴퓨터(30)에 의하여, 오픈 속도 가변형 밸브(43)의 개도를 조정하는 것이 바람직하다.

또, 밸브체의 형상을 예를 들면 사다리꼴 형으로 함으로써, 밸브체가 폐쇄되었을 때에 밸브체(430)와 밸브의 내벽(431)의 접촉면(도 12 중의 435의 영역)의 면적을 가능한 한 크게 하면, 오픈 속도 가변형시에 밸브체가 클로즈 위치로부터 조금 오른쪽으로 이동하여도, 배기 컨덕턴스가 급격하게 커지는 것을 방지하는 것이 가능하게 되고, 상세하게 배기 속도를 조정할 수 있게 되는 장점이 있다.

(실시예 3)

다음에, 본 발명에서의 오픈 속도 가변형 밸브에 의한 록실의 감압 속도의 조정방법, 즉, 오픈 속도 가변형 밸브를 제어하는 프로그램을 실행하기 위한 데이터로서 메모리에 유지되는 각종 데이터의 취득 방법에 대하여 설명한다.

록실의 감압 속도는, 밸브체의 이동 속도(오픈 속도) 뿐 아니라, 진공 챔버측의 용적이나, 배기 라인의 배관의 용적, 펌프의 배기 능력에 의존한다. 그 때문에, 감압 속도의 조정은, 장치 조립 후에 밸브체의 이동 속도의 조정에 의하여 행한다.

본 발명에서는 이것을 제어 컴퓨터(30)에 의하여 조정할 수 있도록 하였다. 밸브 오픈 속도의 조정예를, 도 13, 도 14를 사용하여 설명한다.

도 13은, 오픈 속도 가변형 밸브의 밸브 오픈 속도의 조정 순서를 나타낸 것 이다. 먼저 로드 록실의 용적이나 밸브의 형식, 배기 시스템의 배기 능력, 목표가 되는 감압 속도(예를 들면 감압 속도 6×10⁴ Pa/s 이하 및 배기 시간 15s) 등의 수치를 제어 컴퓨터(30)에 입력한다(S1302). 록실의 용적이나 배기 시스템의 배기 능력 등의 수치는 대략적인 값이어도 된다. 다음에, 입력된 수치를 기본으로 밸브의 오픈 속도를 제어 컴퓨터(30)가 산출한다(S1304). 다음에 실제로 진공빼기를 행하고, 압력 변화를 압력계(54)로 측정한다(S1306). 다음에, 측정한 압력 변화와 설정한 압력 변화를 비교한다(S1308). 압력 변화의 측정결과가 기설정된 값의 범위 내에 있으면 설정을 완료하고(S131O), 기설정된 범위 내에 없으면, 밸브의 오픈 속도를 조정하여, 다시 진공빼기를 행하고 배기 속도를 측정한다.

예를 들면, 도 14a에 나타낸 바와 같이, 목표값(기설정된 값)에 대하여, 감압 속도의 측정값이 빨랐던 경우는 밸브의 오픈 속도가 느려지도록 조정하고, 도 14b에 나타낸 바와 같이, 목표값에 대하여 감압 속도의 측정값이 느렸던 경우는, 밸브 오픈 속도를 빠르게 하도록 조정한다. 또, 감압 속도의 기설정된 범위는, 적어도 도 6c에 나타낸 굵은 파선(SX)으로 나타낸 감압 속도 이하의 값이고, 또한, 그 범위 내에서 예를 들면, 가능한 한 긴 시간으로 한다.

그 이유는, 감압 속도를 느리게 하면 이물 입자의 발생을 억제할 수 있지만, 감압 속도를 너무 느리게 하면, 진공빼기에 걸리는 시간이 길어지고, 스루풋을 저하시키기 때문이다. 따라서, 감압 속도는, 장치 전체의 스루풋을 저하시키지 않는 범위 내에서 천천히 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 진공빼기에 기인하는 이물 입자의 발생을 억제함과 동시에, 스루풋을 향상시키도록, 오픈 속도 가변형 밸브, 나아가서는 록실의 압력을 제어하는 것이 가능해진다.

(실시예 4)

또, 벤트에서도, 벤트 속도를 빠르게 하면 이물 입자가 떠오르고, 반송 중의 피처리체를 오염시킬 우려가 있기 때문에, 벤트에 걸리는 시간과 배기에 걸리는 시간의 합계를 고려하여, 양자의 값을 결정해야 한다.

다음에, 배기 시간 허용값, 및 벤트 시간의 허용값의 결정 방법의 예, 즉, 오픈 속도 가변형 밸브를 제어하는 프로그램을 실행하기 위한 데이터로서 메모리에 유지되는 각종 데이터의 취득 방법을, 도 15를 사용하여 설명한다.

도 15는, 제어 컴퓨터(30) 내에 조립된 프로그램에서, 배기 시간 및 벤트 시간의 계산 방법을 간단하게 나타낸 것이다. 도 15 중 괄호 안의 수치는 일례이다.

먼저, 에칭 레시피를 판독하고, 처리실에서의 피처리체 1매당의 처리 시간을 계산한다(S1502). 또, 장치 파라미터로서 가동하는 처리실 수를 레시피 설정 또는 장치 기본 파라미터 등으로부터 판독한다(S1504). 또한, 록실에의 반입 및 반출에 걸리는 시간 등, 반송에 걸리는 시간도 장치 기본 파라미터 등으로부터 판독한다(S1506).

다음에, 처리 시간과 처리실 수, 반송 시간으로부터 록실에 필요한 스루풋을 계산한다(S1508). 예를 들면 에칭시간 120초, 동시 가동하는 처리실 수가 4개이면, 30초에 1매의 웨이퍼의 처리가 완료된다. 반송 로봇에 의한 웨이퍼의 록실에의 반입과 반출에 걸리는 반송 시간이 5초라고 하면, 웨이퍼를 지체없이 처리ㆍ반송하기 위해서는 록실에서의 스루풋(여기서는 진공빼기와 벤트 시간의 합계로 한다)은, 25초 이하이어야 한다.

다음에, 록실에 허용되는 스루풋을 벤트 시간과 진공빼기 시간으로 할당한다(S1510). 벤트 가스 공급 시스템에 가스 디퓨저를 사용하여, 벤트 가스의 특정 방향의 급격한 흐름을 억제하고 있는 경우, 일반적으로 벤트 시간보다도 진공빼기 시간쪽을 길게 하여도 된다. 여기서는 예를 들면 벤트 시간을 10초, 진공빼기 시간을 15초로 한다.

벤트 시간과 진공빼기 시간의 허용값을 결정하면, 다음에 벤트 가스의 유량(S1512)과 오픈 속도 가변형 밸브의 오픈 속도(S1514)를 조정한다. 오픈 속도 가변형 밸브의 조정에 대해서는 도 13, 도 14를 이용하여 이미 설명한 그대로이다. 이상에 의하여, 진공빼기, 벤트 속도의 설정을 완료하고(S1516), 이것들의 데이터는 제어 컴퓨터(30)의 메모리에 기록되어, 제어에 사용된다.

또한, 도 15에는 처리실 내에서의 피처리체의 처리 시간은 예로서 120s의 한 개의 값만을 나타내었으나, 복수의 처리실에서, 복수의 다른 처리를 피처리체마다 따로따로 병행하여 행하는 경우는, 피처리체에 대한 처리의 완료 타이밍은 일정하게는 되지 않는 경우를 생각할 수 있다. 즉, 록실의 스루풋으로서 요구되는 시간은 일정하지 않은 경우가 있다. 이러한 경우에는, 웨이퍼의 반송이 지체되지 않도록, 피처리체마다 진공빼기의 시간이나 벤트 시간을 변화시켜도 된다.

다음에, 벤트 시간의 결정 방법에 대하여 다음에 도 16을 사용하여 설명한다. 먼저 로드 록실의 용적과, 벤트 시간의 목표값을 제어 컴퓨터(30)의 프로그램이 판독한다(S1602). 다음에 입력된 수치를 기본으로 가스 유량을 산출한다(S1604). 다음에 실제로 벤트를 행하고, 벤트 시간을 측정한다(S1606). 다음에, 측정한 벤트 시간과 목표값을 비교한다(S1608). 벤트 시간이 기설정된 값의 범위 내에 있으면 설정을 완료하고, 기설정된 범위 내에 없으면, 가스 유량의 조정과 벤트 시간의 측정을 행하여 기설정된 범위가 될 때까지 조정을 반복한다. 이렇게 하여 벤트 속도의 설정을 완료하고(S1610), 이것들의 데이터는 제어 컴퓨터(30)의 메모리에 기록되어, 제어에 사용된다.

또한, 본 발명에서는, 벤트 가스 공급 시스템에 레귤레이터(53)를 설치하였기 때문에, 레귤레이터의 2차압을 조정함으로써 가스 유량을 조정하지만, 레귤레이터 대신에 매스플로우 컨트롤러를 사용한 경우는, 록실의 용적과 벤트 시간의 목표값으로부터 용이하게 벤트 가스 유량을 정할 수 있고, 이 경우, 도 16에 나타낸 바와 같이 조정과 측정의 반복은 불필요하게 된다. 단, 일반적으로 매스플로우 컨트롤러의 쪽이 레귤레이터에 비해 장치 비용이 비싸다는 단점이 있다.

(실시예 5)

이상의 설명에서는 오픈 속도 가변형 밸브의 오픈 속도는 자동으로 조정할 수 있는 것을 사용하였으나, 수동으로 오픈 속도를 설정하는 것이어도 된다. 이 경우, 도 16에 나타낸 오픈 속도의 조정에서는, 수동으로 밸브의 오픈 속도를 조정할 필요가 있어 손이 많이 가는 단점이 있다. 이것을 조금이라도 저감하는 방법으로 서, 밸브의 오픈 속도를 눈금으로 나타내도록 하면 된다. 그 일례를 도 17에 나타내었다. 도 17에 나타낸 오픈 속도 가변형 밸브(43)는, 압축 공기로 개폐 동작하는 밸브이고, 스피드 컨트롤러의 조정이 모터가 아니라 수동으로 하고 있다는 점 이외에는 도 1b와 기본 구성은 동일하다. 도 17의 예에서는, 스피드 컨트롤러의 손잡이 부분에 눈금이 나타나 있다. 즉, 실제 기계와 동등한 장치를 사용하여, 배기 속도를 측정하고, 눈금과 배기 속도의 관계를 조사하여 두면, 장치를 복수대 제작하였을 때, 오픈 속도 가변형 밸브의 눈금을 모두 같은 값으로 설정하면 된다. 도 17에 나타낸 바와 같은 밸브에는 가격이 싸다는 장점이 있다.

(실시예 6)

또, 이상의 설명에서는, 플라즈마 처리 장치를 대상으로 하고 있었으나, 본 발명은, 진공실을 구비한 시료의 검사장치에도 적용할 수 있다. 즉, 감압용의 진공 펌프가 접속된 시료 검사용의 진공실과, 진공 반송 시스템과 대기 반송 시스템을 구비하고, 진공 반송 시스템과 대기 반송 시스템이 록실을 거쳐 접속된 검사장치에서, 록실이 오픈 속도 가변형 밸브를 포함하는 배기 시스템을 가지고 있고, 록실의 감압을 행할 때에 오픈 속도 가변형 밸브를 이미 설명한 실시예와 동일하게 제어하면 된다.

도 1a는 본 발명의 제 1 실시예의 진공 처리 장치에 설치된 록실의 개요를 나타낸 도,

도 1b는 제 1 실시예의 진공 배기 시스템에 설치된 오픈 속도 가변형의 밸브의 구성예를 나타낸 도,

도 2a는 본 발명의 제 1 실시예를 적용한 플라즈마 에칭장치의 전체 구성예를 나타내는 도,

도 2b는 도 2a의 플라즈마 에칭장치를 옆에서 본 B-B 단면을 나타낸 도,

도 2c는 도 2a의 제어 컴퓨터의 기능 블록을 나타내는 도,

도 3a는 제어 컴퓨터에 의해 실행되는 오픈 속도 가변형 밸브의 제어의 일례를 나타내는 도면으로, 록실이 로드 록실로서 기능하고 있는 경우의 제어 플로우를 나타내는 도,

도 3b는 제어 컴퓨터에 의해 실행되는 오픈 속도 가변형 밸브의 제어의 일례를 나타내는 도면으로, 록실이 언로드 록으로서 기능하고 있는 경우의 제어 플로우를 나타내는 도,

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에서의 밸브의 개도 특성 및 밸브의 오픈 속도 즉 밸브체의 이동 속도를 나타내는 도,

도 5a는 본 발명의 제 1 실시예에서, 오픈 속도 가변형 밸브가 개방되어 있는 도중(완전 개방 상태의 1/2의 개도)의 상태를 나타내는 도,

도 5b는 본 발명의 제 1 실시예에서, 오픈 속도 가변형 밸브가 대략 완전 개 방 상태일 때의 개요를 나타내는 도,

도 6은 본 발명의 제 1 실시예의 오픈 속도 가변형 밸브 배기구조와, 종래의 밸브에 의한 2단 배기구조의, 동작 특성의 비교를 나타내는 도,

도 7은 진공 배기시에 있어서의 본 발명에 의한 스루풋의 향상에 대하여, 설명하는 도,

도 8은 록실이 언로드 록으로서 기능하고 있고, 록실 내에 웨이퍼가 없는 경우에 있어서의, 진공빼기시의, 오픈 속도 가변형 밸브의 제어 특성의 일례를 나타내고 있는 도,

도 9a는 스피드 컨트롤러를 조정하여 밸브의 오픈 속도를 변화시켰을 때의, 록실의 진공빼기 중의 압력 변화의 예를 나타내고 있고, 진공빼기 개시로부터 약 8초 동안의 압력 변화를 나타내고 있는 도,

도 9b는 도 9a에서 진공빼기 개시로부터 1초 동안의 짧은 시간의 압력 변화를 확대하여 나타낸 도,

도 10은 도 9a, 도 9b에 나타낸 진공빼기 조건에서, 웨이퍼에 부착된 이물 입자의 수를 측정한 실험 결과를 나타낸 도,

도 11은 2단 배기구조에서, 록실 내에서 웨이퍼에 부착된 이물 입자수의 저속 배기-고속 배기 전환하여 압력 의존성을 나타낸 도,

도 12는 본 발명의 오픈 속도 가변형 밸브의 다른 예를 나타내는 도,

도 13은 본 발명의 오픈 속도 가변형 밸브의 밸브 오픈 속도의 조정 순서를 나타낸 도,

도 14는 목표값(기설정된 값)에 대하여, 감압 속도의 측정값이 빨랐던 경우 및 감압 속도의 측정값이 느렸던 경우의 조정법을 나타낸 도,

도 15는 제어 컴퓨터 내에 짜 넣어진 프로그램에서, 배기 시간 및 벤트 시간의 계산 방법을 간단하게 나타낸 도,

도 16은 본 발명의 벤트 시간의 결정 방법에 대하여 설명하는 도,

도 17은 본 발명의 오픈 속도 가변형 밸브의 다른 예를 나타내는 도,

도 18은 종래부터 알려지고 있는 진공 배기 시스템의 일례를 나타내는 도,

도 19는 종래의 2단 배기구조의 배기 특성을 나타낸 도면으로, (a)는 밸브의 개도, (b)는 배기 시스템의 컨덕턴스, (c)는 록실 내의 압력의 시간 변화를 나타내는 도,

도 20은 종래의 2단 배기구조에 의해 진공빼기를 빠르게 하는 경우의 배기 곡선을 나타내는 것으로, (a)는 밸브의 개도, (b)는 록실 내의 압력의 시간 변화를 나타내고 있는 도면이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 피처리체 30 : 제어 컴퓨터

40 : 진공 배기 시스템 41 : 배기 라인

42 : 배기 라인 43 : 오픈 속도 가변형 밸브

44 : 진공 펌프(드라이 펌프) 50 : 벤트 시스템

52 : 벤트용 밸브 53 : 레귤레이터

54 : 진공계 60 : 플라즈마 처리실

61 : 진공 반송실 62 : 진공 반송 로봇

63 : 대기 반송실 64 : 대기 반송 로봇

65 : 록실 66 : 웨이퍼 얼라이너

67 : 웨이퍼 스테이션 68 : 후프

84 : 가스 디퓨저 160 : 스피드 컨트롤러

161 : 모터 430 : 밸브체

163 : 압축 공기 배관 164 : 스프링

165 : 스프링 가압부 166 : 피스톤

167 : 샤프트 168 : 기어

169 : 조정 손잡이 170 : 눈금 반

436 : O-링

Claims (5)

1. 복수의 진공 처리실과 대기 반송장치와의 사이에 배치된 록실과, 상기 록실을 감압하기 위한 진공 펌프와, 상기 진공 펌프와 상기 록실을 접속하는 배기 라인의 도중에 설치된 밸브와, 상기 밸브의 개도를 제어하는 제어수단을 가지고, 상기 배기 라인은 하나의 라인만으로 구성되어 있고, 상기 배기 라인의 도중에 설치되는 상기 밸브는, 하나의 오픈 속도 가변형의 밸브만으로 구성되고, 상기 복수의 진공 처리실을 이용하여 복수의 피처리 시료를 연속적으로 처리하는 진공 처리 장치에 있어서,

   상기 제어수단은, 상기 록실 내를 대기 분위기에서 감압할 때, 감압 속도가 80 kPa/s 이하가 되도록 상기 밸브의 개도를 조정하도록 구성되고,

   상기 록실은, 로드 록실과 언로드 록실로 구성되어 있고,

   상기 로드 록실 및 상기 언로드 록실이 각각 상기 하나의 배기 라인만으로 상기 진공 펌프와 접속되어 있고,

   상기 각 배기 라인의 도중에 각각 상기 밸브가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
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