TWI675193B - 壓力測定裝置與利用該壓力測定裝置的排氣系統、及基板處理裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供壓力測定裝置，其具有：第1壓力計，其係將處理對象連接至可進行處理之處理室，可供測定該處理對象於處理中之該處理室內的壓力；第2壓力計，係與該處理室連接；及切換閥，其在該處理室內正進行該處理對象之處理中，可供遮斷該第2壓力計與該處理室之連接狀態。

Description

壓力測定裝置與利用該壓力測定裝置的排氣系統、及基板處理裝置

〔關連文獻〕

此揭示內容，係根據2016年3月18日提出申請之日本專利申請第2016-055220號而主張優先權之利益，該日本申請案之所有內容，在引援引作為參考文獻。

本發明，係有關於壓力測定裝置、及利用該壓力測定裝置的排氣系統、及基板處理裝置。

以往已知有種基板處理裝置，其構成，係設有與供應至處理室(該處理室係用以收置基板)之氣體種類數為相同數目之壓力測定部，係以將壓力測定部 分別專用於相對應之氣體之方式，對於構成壓力測定部之隔膜感測器並未進行成膜，以避免在壓力測定部發生誤差。

又，已知之壓力測定器，係在與隔膜成為對向之位置設置圓形平板以形成圓環流道，使固體附著在對隔膜之應力影響較小的位置，以圖減少因附著固體而作用之應力對於隔膜之變形帶來的影響。

然而，在上述之習知構成中，雖然能夠減少壓力計之誤差的發生，但並不能正確掌握壓力計的誤差，因此，需要定期進行壓力計偏移確認，在排氣至達到最高真空度之狀態下，將壓力計予以重設以使成為零，亦即需定期進行歸零調整。

相關之歸零調整的問題點在於，並非在正確掌握壓力計之誤差、偏移量之情況下根據於此而進行，而係在到達最高真空度、亦即最接近於零之狀態下將壓力計歸零，亦即進行所謂近似值之補償，而難以正確的補償壓力計。或者，係連接至維護狀態時精度良好之壓力計，經確認與該值之壓力差，以進行壓力計之補償。無論是何種情況，對於壓力計之交換時間點皆無法正確的掌握，只能採行發生不良情況時方予以交換之所謂事後的對策。

此處，本發明係能正確掌握壓力計之誤差並根據於此而能正確進行誤差補償之壓力測定裝置，以及利用該壓力測定裝置之排氣系統、及基板處理裝置。

本發明之一形態之壓力測定裝置，包含：第1壓力計，連接至可進行處理對象的處理之處理室，可供測定正在進行該處理對象之處理中的該處理室內之壓力；第2壓力計，連接至該處理室；及第1切換閥，其在該處理室內正進行該處理對象之處理中，可供遮斷該第2壓力計與該處理室之連接狀態。

本發明之其他形態之排氣系統，其具有：該壓力測定裝置；排氣手段，係透過配管而連接至該處理室；及壓力調整閥，其係設置於該配管，以供調整藉由該排氣手段而被排氣之該處理室內的壓力；該控制手段，係讀取用以補償該第1壓力計之誤差之補償值後，設定該壓力調整閥之設定值。

本發明之其他形態之基板處理裝置，其具有：該排氣系統；處理室，係連接於該排氣系統； 基板保持手段，係設置在該處理室內，可供保持該基板；及處理氣體供應手段，用以將處理氣體供應至該處理室內。

10‧‧‧處理室

20‧‧‧基板保持台

30‧‧‧處理氣體供應手段

40‧‧‧處理氣體供應源

50、51~53、54~56‧‧‧配管

60‧‧‧真空泵

70‧‧‧壓力調整閥

80、81、83‧‧‧壓力計

90、91‧‧‧切換閥

92、93‧‧‧切換閥

100‧‧‧控制器

W‧‧‧晶圓

所附之圖面，係作為本說明書的一部分而用以說明本發明之實施形態，除了上述之一般說明，連同後述之實施形態之詳細內容，以說明本發明之概念。

〔圖1〕係本發明之實施形態之壓力測定裝置及使用該壓力測定裝置之排氣系統、及基板處理裝置之一例之整體構成圖。

〔圖2〕係比較例之壓力測定裝置、排氣系統、及基板處理裝置之圖。

以下，參照附圖以說明本發明之實施形態。在下述之詳細說明中，為了能充份理解本發明，而提供更多之具體詳細內容。然而，即使無該種詳細之說明，專精人士仍理所當然的能夠掌握本發明。在其他之例中，為了要避免難以理解各種實施形態，對於周知的方法、步驟、系統、或構成要素，並未詳細說明。

圖1係本發明之實施形態之壓力測定裝置及使用該壓力測定裝置之排氣系統、及基板處理裝置之一例之整體構成圖。

本發明之實施形態之壓力測定裝置，具有壓力計80、81；切換閥90、91；控制器100；及配管51~53。

又，本實施形態之排氣系統，除了上述之壓力測定裝置，另具有配管50、54~56、真空泵60、壓力調整閥70、及切換閥92、93。

再者，本實施形態之基板處理裝置，除上述之排氣系統外，另具有處理室10、基板保持台20、處理氣體供應手段30、及處理氣體供應源40。

在圖1中，處理室10係透過配管50而連接至真空泵60，在處理室10與真空泵60之間之配管50，設有壓力調整閥70。又，處理室10與壓力計80、81，係透過配管51~53而連接。共通之配管51透過配管52而連接至壓力計80，透過配管53而連接壓力計81。又，在配管53中設有切換閥91。再者，配管54與配管51連接，透過配管56而連接於配管50。配管54中，設有切換閥92。再者，在配管50連接有配管55，係在配管56與配管54合流而連接至配管50。配管55中設有切換閥93。

處理室10係用以收置處理對象以進行既定之處理之室。處理對象可為需進行處理或加工之各種物體。然而，本實施形態中之示例，係將壓力測定裝置及排氣系統用於可供處理基板(尤其係指晶圓W)之基板處理裝置。然而，本實施形態之壓力測定裝置，只要可在處理中測定壓力，則可適用於包含加工之各種裝置，又，排氣系統可運用於有需要排氣之各種裝置。再者，基板處理裝置 具有排氣系統，只要是可對基板進行處理之裝置，則可適用於成膜裝置、蝕刻裝置、及退火裝置等各種之基板處理裝置。其中，在以下所舉之說明示例，係將基板處理裝置作為成膜裝置而構成。

在處理室10內，具備基板保持台20及處理氣體供應手段30。基板保持台20係用以保持作為處理對象之晶圓W(基板)之基板保持手段。基板保持台20亦可構成為圖1所示之桌台狀，亦可為晶舟之類、將複數片晶圓W在鉛直方向彼此分隔而保持成俯視時呈現重疊配置方式的保持手段。基板保持台20中，並未限制用來保持基板之構成方式。

處理氣體供應手段30係用以將處理氣體供應至被基板保持台20所保持之晶圓W以進行處理之手段。處理氣體亦可為用以對晶圓W進行成膜之處理氣體，亦可為用以對晶圓W實施蝕刻之處理氣體。處理氣體接觸於壓力計80、81之隔膜而進行成膜等作業後，會對隔膜施加額外之應力，而導致無法正確的實施壓力測定。在本實施形態之壓力測定裝置中所提供者，係即使將此類之處理氣體供應至晶圓W之基板處理時，亦不會在壓力計80發生測定誤差之壓力測定裝置。

處理氣體供應源40係用以將既定之處理氣體供應至處理氣體供應手段30者，其係供應與基板處理相對應之處理氣體。

真空泵60係用以使處理室10內進行真空排氣之排氣手段。再者，排氣手段只要為可供進行排氣者即可，不見得一定要以真空泵60來進行真空排氣，但在 本實施形態之說明例，係使用真空泵60作為排氣手段，以對處理室10內進行真空排氣。

配管50係用以連接處理室10與真空泵60之排氣用配管。配管50只要可供進行處理室10的排氣，則可使用各種之配管50。

壓力調整閥70係用以調整處理室10內之壓力之調整手段，例如，可經由閥門之開度而調整處理室10內之壓力。亦即，閥門之開度開得較大時，則能使真空泵60之排氣量變多，因此，造成處理室10內之壓力下降。相反的，若是閥門之開度開得較小，則能使真空泵60之排氣量變少，造成處理室10內之壓力上昇。例如，壓力調節閥70能以此動作而調整處理室10內之壓力，因此，處理室10內之壓力設定，係藉由壓力調整閥70而進行。

再者，壓力調整閥70基本上係根據製程配方以設定壓力，係將處理室10內之壓力調整成所設定之壓力，但在本實施形態中，控制器100係按照必要性而進行設定壓力之補償。又，此點之詳細容待後述。

壓力計80係在處理室10內進行處理時用以測定處理室10內之壓力之製程壓力計。因之，在處理室10內進行晶圓W之處理時，切換閥90被打開，壓力計80透過配管51、52而與處理室10連接。此處，配管51係連接至壓力計80、81之雙方與處理室10之共通配管。切換閥90係設置於作為共通配管之配管51，用以決定是否將壓力計80、81之雙方連接至處理室10。

另一方面，配管52係從配管51分岐而僅連接至壓力計80之分岐配管。分岐配管52中並未設有切換閥，因此，只要切換閥90被打開，則壓力計80將自動連接至處理室10，以進行處理室10內之壓力測定。因此，當處理室10內進行晶圓W之處理時，切換閥90係被打開。

壓力計81在處理室10內進行處理時，並未進行處理室10內之壓力測定，而在處理室10內未進行處理時，則用以測定處理室10內之壓力，係作為補償壓力計。因此，壓力計81在處理中必須與處理室10遮斷，在配管53設有切換閥91。

在處理室10內進行晶圓W之處理時，切換閥91係被關閉，而將壓力計81與處理室10之連接予以遮斷。藉此，即使在處理室10內有進行晶圓W之處理時，壓力計81仍能保持於不曝露於處理室10內之處理氣體之潔淨狀態。

再者，壓力計80、81可為各種構成方式，例如，可使用一般所採用之隔膜方式之壓力計80、81。隔膜方式之壓力計，感應部由隔膜所構成，能以靜電容量等方式捕捉因撓曲造成之位移而測定壓力。當隔膜因成膜等而附著有固體物時，因為固體之收縮等而使隔膜發生位移，造成歸零點的偏移而發生誤差。

因之，壓力計80在處理室10內有處理晶圓W時，有可能使得供應之處理氣體等流入處理室10內，造成附著有固體物而發生誤差。

另一方面，壓力計81在處理室10內有處理晶圓W時，係以關閉切換閥91之方式而遮斷來自處理室10的連接，因此，可保持潔淨狀態。又，當晶圓W之處理停止，而進行壓力計80之調整時，係打開切換閥91，以壓力計80、81之雙方來測定處理室10內的壓力。在此情形，由於處理室10內並未有處理氣體之供應，因此，不會從處理室10流入處理氣體。因此，能在潔淨之狀態下進行壓力測定。

再者，在進行壓力計80之調整之情形時，較佳方式，係排氣至達到真空泵60之極限能力之最高真空度，而在該狀態下進行壓力測定。其原因在於，在此狀態，將是壓力測定之誤差為最少之狀態。

藉由壓力計80、81，以相同條件而同時的進行處理室10內之壓力測定，即能得知在壓力計80所產生之誤差(偏移量)。亦即，由於壓力計81可顯示正確的壓力，因此，壓力計80與壓力計81之壓力差，係表示壓力計80之誤差。

如所示，其係設有補償用之壓力計81，在晶圓W之處理中係遮斷來自處理室10的連接，僅在壓力計80之調整時才與處理室10連接以進行壓力測定，其連接與遮斷，係透過設置於分岐配管53之切換閥91來進行，藉此，可正確掌握在壓力計80所產生之測定誤差。

再者，在圖1中，壓力計80、81均是透過共通配管51而連接至處理室10，然而，亦可不設有共通配管51，而是以個別獨立之方式而分別連接至處理室10。在此情形，同樣能夠在同時以相同的條件來測定處理室10內的壓力，因此，可 供進行壓力計80之誤差測定。然而，因為必須有多增加之配管，且完全使用個別之配管，藉此，配管51內之附著條件不再是共通條件，而在若干條件發生相異，因此，如圖1所示，較佳係採用透過共通配管51而連接至處理室10之構成方式。

控制器100係根據於壓力計80、81所測定之壓力值而進行壓力調整閥70的壓力設定之控制手段。控制器100可供監視由壓力計80、81所測定之壓力值，而能掌握其等之壓力測定值。因此，控制器100根據於壓力計80與壓力計81的壓力測定值之間的壓力差，亦能掌握製程用之壓力計80所產生之偏移誤差。

控制器100係算出用以補償壓力計80之誤差之補償值，讀取該補償值以進行壓力調整閥70之壓力設定。例如，壓力計80產生+0.5Torr之誤差時，壓力計80之測定值，較實際之壓力，其輸出壓力值將會高出0.5Torr。因此，當製程配方之設定壓力為2.0Torr時，若是原原本本的設定為0.2Torr，即使壓力調整閥70最初被控制為2.0Torr，仍會從壓力計80輸出2.5Torr。根據於該值透過控制器100以進行回授控制時，測定壓力為2.5Torr，判斷成較目標壓力之2.0Torr高了0.5Torr，而進行使壓力降低0.5Torr之調整。因此，處理室10內之實際壓力被控制為1.5Torr，不能達成如製程配方所示之壓力設定。此處，在此種情形時，控制器100係將壓力調整閥70之目標壓力設定成2.5Torr以進行補償。在藉由壓力調整閥70將處理室10內之實際壓力設定成2.5Torr後，壓力計80將輸出3.0Torr，根據於此而進行回授控制時，由於壓力較目標壓力之2.5Torr高了0.5Torr，成為3.0Torr， 壓力調整閥70遂進行降低0.5Torr之調整(控制)。如此一來，處理室10內之實際壓力為2.0Torr，被控制成製程配方之設定壓力、即2.0Torr。

壓力計80為負偏移之情形亦是相同，例如，偏移為-0.5Torr之情形時，只要將壓力調整閥70之目標壓力值設定為較製程配方之2.0Torr低了0.5Torr、亦即1.5Torr，則處理室10之實際壓力為2.0Torr時，壓力計80之輸出為1.5Torr，因此可將實際之壓力控制成2.0Torr。

如所示，只要算出將壓力計80予以偏移補償之偏移量，以將其讀取然後累加(加算)之方式來設定壓力調整閥70之目標壓力值，則能將處理室10內之壓力控制成如同製程配方之設定壓力所示。在此情形，控制器100僅僅將壓力調整閥70之目標壓力予以偏移，之後進行一般之回授控制即可，並不需要1次1次之回授控制時的細部運算處理，而能降低運算處理量。

再者，控制器100由於係用以進行該種運算處理，例如，其構成可具備有CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)、ROM(Read Only Memory：唯讀記憶體)、RAM(Random Access Memory：隨機存取記憶體)等之記憶手段，以作為藉由程式而動作之微電腦用途。又，亦可為針對特定用途而將複數功能之電路匯集於1個之積體電路、即ASIC(Application Specific Integrated Circuit：特殊應用積體電路)等之電子電路構成方式。如所示，控制器100只要可供進行上述之運算處理及控制，則能有各種構成方式。

再者，製程配方之資訊取得方式可例舉為，以記錄於記錄媒體，且經由從記錄媒體下載資訊之方式，而被讀取至控制器100內。

配管54係構成為用以直接連接處理室10與真空泵60之旁通管線的一部分。配管54係設置有切換閥92。在通常之晶圓W之處理時，處理室10係透過配管50藉真空泵60而被真空排氣。然而，在配管50的內部中，受到處理氣體等之影響而有固體物附著之情形亦不在少數。如上述，在進行壓力計80之誤差測定、及調整之情形時，係將切換閥90、91打開以進行之，然而，由於需將真空排氣進行至到達最高真空度為止，而需耗費時間。又，受到上述之配管50內之附著物的影響，而導致降低排氣效率之情況，同樣有被顧及。

此處，在本實施形態中，係設置直接連接處理室10與真空泵60之旁通管線51、54、56，在進行壓力計80的調整時，係打開設置於配管54之切換閥92，因而不僅只於由配管50進行排氣，亦一併從旁通管線51、54、56進行處理室10內的排氣。旁通管線51、54、56中，配管54、56在通常之處理時並未使用，因此，係屬於並未附著固體物之潔淨配管。因之，在壓力計80之調整時，不僅只於有打開切換閥90、91，連同設置於配管54之切換閥92亦予以打開，而能高效率的使用旁通管線51、54、56以進行真空排氣，而能縮短補償時間。

如所示，本實施形態之排氣系統及基板處理裝置，不僅能正確的補償壓力計80，亦能縮短補償時間。

再者，配管55及93在開始真空泵60之運轉時，係作為以接近於大氣之壓力而進行排氣之旁通管線及其切換閥，其構成，與通常之排氣系統所使用者相同。配管56係配管54、55之合流配管，係成為各旁通管線的一部分。再者，配管56係連接於配管50。

如所示，依照本實施形態之壓力測定裝置及使用該壓力測定裝置的排氣系統、及基板處理裝置，可正確掌握製程壓力計80之誤差，可進行對其施以補償之壓力調整閥70之控制。又，在進行補償時，同樣可使用旁通管線51、54、56，而可在短時間即進行補償作業。

圖2所示，係習知所用之比較例之壓力測定裝置、排氣系統、及基板處理裝置之圖。在圖2中，與圖1對應之構成要素係賦與同一符號。在圖1所不存在之構成要素，僅有在補償時才予以安裝之壓力計83，其他則為存在於圖1之構成要素。

圖2中的壓力計83，僅在確認壓力計80的誤差時才連接。又，壓力計83之補償，係由手動所進行，控制器100並未回授控制。因之，無法讀取以作為壓力調整閥70之設定值之補償。又，在真空泵60之運轉開始時之旁通管線55、56雖有存在，但並未設置有用於補償時之旁通管線用途之配管54。因此，欲正確掌握壓力計80及根據於此進行補償，並非易事，相較於比較例，則能夠理解本實施形態之壓力測定裝置、排氣系統、及基板處理裝置是如何地具有良好構成。

依據本發明，可正確掌握壓力計的誤差。

以上，雖已詳述本發明之較佳實施形態，但本發明並不侷限於上述實施形態，在不脫離本發明範圍之情況下，可對於上述實施形態進行各種變形及增加置換。

Claims (9)

1. 一種壓力測定裝置，包含：第1壓力計，連接至可進行處理對象的處理之處理室，可供測定該處理室之第1壓力；第2壓力計，連接至該處理室，可供測定該處理室之第2壓力；第1切換閥，其在該處理室內正進行該處理對象之處理中，可供遮斷該第2壓力計與該處理室之連接狀態；及控制手段，在對該處理對象之處理停止時，根據以該第1壓力計及該第2壓力計同時所測定之第1壓力及第2壓力之差，測定該第1壓力計之誤差。
2. 如申請專利範圍第1項之壓力測定裝置，其中該第2壓力計，係透過與該第1壓力計一起連接至該處理室之一合流配管、與一分岐配管而連接至該處理室，僅有該第2壓力計以該分岐配管連接於該合流配管；該第1切換閥，係設置於該分岐配管。
3. 如申請專利範圍第1項之壓力測定裝置，其中，該第1切換閥，在該處理室內未處理該處理對象時係被打開；該第2壓力計，在該第1切換閥被打開時，可測定該處理室內之壓力。
4. 一種排氣系統，其具備：如申請專利範圍第1項之壓力測定裝置； 排氣手段，係透過配管而與該處理室連接；壓力調整閥，係設置於該配管，以調整藉由該排氣手段所排氣之該處理室內的壓力；該控制手段，係讀取該第1壓力計之誤差偏移量，以控制該壓力調整閥之設定值。
5. 如申請專利範圍第4項之排氣系統，其中該排氣手段係真空泵。
6. 如申請專利範圍第4項之排氣系統，其中，更包含：旁通管線，其包含有與該配管相異之配管，係以不經由該壓力調整閥之方式而直接連接該處理室與該排氣手段；及第2切換閥，在該處理室內正進行該處理對象之處理當中，其係遮斷該旁通管線與該處理室之連接；在由該第2壓力計測定該處理室內之壓力時，係開啟經由該旁通管線而與該處理室與該排氣手段之連接狀態。
7. 如申請專利範圍第6項之排氣系統，其中，該第2切換閥，係設置在該旁通管線。
8. 如申請專利範圍第4項之排氣系統，其中該處理對象係為基板。
9. 一種基板處理裝置，其具備：如申請專利範圍第8項之排氣系統； 處理室，係連接於該排氣系統；基板保持手段，係設置在該處理室內，可供保持該基板；及處理氣體供應手段，用以將處理氣體供應至該處理室內。