JP2003086578A - 枚葉式インライン真空処理装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理時間を短縮できるようにする。 【解決手段】 この運転方法は、ウエハをロードロック
室に搬入してロードロック室を真空排気する（ステップ
１０１）。その後、ゲートバルブを開いてウエハを処理
室に搬入した後（ステップ１０２、１０３）、ゲートバ
ルブを閉じて処理室に処理ガスを導入する（ステップ１
０４）。処理室の圧力が安定したならば、ウエハの放電
処理を行なう（ステップ１０５）。処理が終了したなら
ば、処理室に処理ガスを導入した状態で処理室を真空排
気し（ステップ１０６）、さらに処理室に処理ガスを導
入した状態でウエハの交換を行なう（ステップ１０７〜
１０９）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、枚葉式インライン
真空処理装置の運転方法に係り、特に、ロードロック室
と処理室とがゲートバルブで区切られた構造の枚葉式イ
ンライン真空処理装置の運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、枚葉式インライン真空処理装置
は、一般にロードロック室と処理室とがゲートバルブで
区切られた構造をしている。また、この種の枚葉式イン
ライン真空処理装置にあっては、ロードロック室と処理
室とが真空排気装置に連通されており、真空排気装置を
運転することによりロードロック室と処理室との排気を
行えるようになっている。そして、この種の枚葉式イン
ライン真空処理装置にあっては、通常、クリーニング時
以外には処理室を大気に晒さず、ロードロック室が大気
と真空との間を繰り返すことになる。また、この種の枚
葉式インライン真空処理装置では、処理ガスを処理室に
導入する際には、ガス供給源からマスフローコントロー
ラ、電磁弁を介して処理室に処理ガスを導入していた。

【０００３】この枚葉式インライン真空処理装置におい
ては、半導体ウエハなどのワークを真空プラズマによっ
て処理する場合、次のような運転方法が行なわれてい
た。 （１）まず、ウエハが所定枚数入ったカセットをロード
ロック室に搬入、セットした後、当該ロードロック室を
真空排気する。 （２）ロードロック室と処理室との間を区切るゲートバ
ルブ（シャッター）を開く。 （３）ロードロック室内のカセットからウエハを１枚取
り出して処理室に移動し、ゲートバルブ（シャッター）
を閉じる。 （４）電磁弁を開放しマスフローコントローラを介して
処理ガスを処理室に定量を流し、所望の圧力（例えば
０．１Ｐａ〜１０Ｐａ）になるまで待つ。この間の時間
は、一般に３０秒〜１分である。 （５）処理室が所望の圧力に達して定常状態となったと
ころで、真空放電により処理ガスをプラズマ化して放電
処理を行なう。ここで、放電処理は、処理ガスにアルゴ
ンガスを用いたスパッタ、モノシランなどのシリコン系
ガスを使用したプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Depos
ition）などの成膜処理、エッチングガス、アッシング
ガスなどを用いた除去処理などであったり、酸化、窒化
を目的とした表面処理である。 （６）所定の時間、あるいは、検出信号によりプラズマ
処理を終了する。 （７）その後、電磁弁を閉じ、真空排気装置を運転し、
処理室内の残留活性物質を真空排気する。この真空排気
に要する時間は、３０秒ないし１分である。

【０００４】従来の枚葉式インライン真空処理装置の運
転方法では、上述した（２）から（７）の工程を、カセ
ット内のウエハの処理がすべて終了するまで繰り返す。
カセット内のウエハの処理がすべて終了したところで、
ロードロック室を大気に開放し、ウエハを入れたカセッ
トを交換し、再び、（１）の工程から開始させるもので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の枚葉式
インライン真空処理装置の運転方法によれば、ウエハ１
枚を処理する都度、処理ガスを導入しなければならず、
マスフローコントローラの動作が安定して処理室内の処
理ガスが安定した圧力に達するまでに３０秒〜１分の時
間を必要とし、カセット内のウエハの数に応じて、この
処理ガスの導入に要する時間がかかり、処理時間が長く
なるという欠点があった。本発明は、上述した欠点を解
消し、処理室における活性なガスによる処理時間を短縮
化すること及びこれによるエネルギー削減を目的として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る枚葉式インライン真空処理装置の運転
方法は、ロードロック室と処理室とがゲートバルブで区
切られた構造の枚葉式インライン真空処理装置によりワ
ークを処理する際の運転方法において、複数のワークを
ロードロック室に搬入した後、当該ロードロック室を真
空排気する前処理工程と、前記ゲートバルブを開き、予
め真空排気された前記処理室と前記ロードロック室とを
連通する第１の工程と、前記ロードロック室内からワー
クの１つを前記処理室に導入する第２の工程と、前記ゲ
ートバルブを閉じて前記処理室に処理ガスを導入しつつ
処理ガスを活性化してワークを処理する第３の工程と、
当該処理が完了した後、前記処理室に前記処理ガスを導
入しつつ所定時間真空排気する第４の工程と、その後、
前記処理室に前記処理ガスを導入しつつ前記ゲートバル
ブを開いてワークを前記ロードロック室に戻す第５の工
程とを備え、前記ロードロック室内のすべてのワークに
ついての処理が終了するまで第２の工程から第４の工程
を繰り返すことを特徴とする。

【０００７】このように構成した本発明においては、放
電処理するワークを交換するときにも、処理室に処理ガ
スが導入されているので、マスフローコントローラの動
作が安定しており、ガスの流れが安定するまでの時間を
必要とせず、処理室内の処理ガスの圧力が所定の圧力に
保持され、従来のように処理ガスが所定の圧力に達する
まで待つ必要がないことから、処理時間を短縮すること
ができて処理効率が向上する。

【０００８】未処理のワークを配置する第１のロードロ
ック室と、処理したワークを配置する第２のロードロッ
ク室とが処理室に隣接して設けてある場合、本発明に係
る枚葉式インライン真空処理装置の運転方法は、ロード
ロック室と処理室とがゲートバルブで区切られた構造の
枚葉式インライン真空処理装置によりワークを処理する
際の運転方法において、複数のワークを第1のロードロ
ック室に搬入した後、当該第1のロードロック室を真空
排気する前処理工程と、前記第1のロードロック室と前
記処理室を区切る第１のゲートバルブを開き、予め真空
排気された前記処理室に前記第1のロードロック室内か
らワークの１つを導入する第１の工程と、前記第１のゲ
ートバルブを閉じて前記処理室に処理ガスを導入しつつ
処理ガスを活性化してワークを処理する第２の工程と、
当該処理が完了した後、前記処理室に前記処理ガスを導
入しつつ所定時間真空排気する第３工程と、その後、前
記処理室に前記処理ガスを導入しつつ予め真空排気され
た第２のロードロック室と前記処理室とを区切る第２の
ゲートバルブを開き、前記処理したワークを第２のロー
ドロック室に搬入する第４の工程とを備え、前記第１の
ロードロック室内のすべてのワークについての処理が終
了するまで第１工程から第４工程を繰り返すことを特徴
としている。

【０００９】この場合においても、ワークの交換時に処
理室に処理ガスが供給されているため、前記と同様に、
処理時間を短縮でき、処理効率を向上することができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に係る枚葉式インライン真
空処理装置の運転方法の好ましい実施の形態を、添付図
面に従って説明する。図１は、本発明の第１の実施形態
に係る枚葉式インライン真空処理装置の運転方法を実現
する枚葉式インライン真空処理装置を示す構成図であ
る。

【００１１】図１において、本発明に係る運転方法が適
用される枚葉式インライン真空処理装置１は、ロードロ
ック室３と、各種放電処理を行なわせる処理室５と、前
記ロードロック室３と前記処理室５とを区切るゲートバ
ルブ７と、前記処理室５に処理ガスを導入する処理ガス
導入系統９と、前記処理室５の内部を真空排気する真空
排気装置１１とからなる。

【００１２】なお、図示しないが、ロードロック室３を
真空排気する真空排気装置が設けられている。また、枚
葉式インライン真空処理装置１は、枚葉式インライン真
空処理装置１を運転制御する図示しない制御装置も設け
られており、この制御装置の制御下に運転制御されるこ
とになる。

【００１３】ここで、処理ガス導入系統９は、真空放電
させて活性化する処理ガスを処理室５に導入する際に使
用されるものであり、ガス供給源９１からマスフローコ
ントローラ９２、電磁弁９３を介して処理室５に処理ガ
スを導入できるようになっている。また、枚葉式インラ
イン真空処理装置１の処理室５は、真空排気装置１１に
連通されており、真空排気装置１１を運転することによ
り前記処理室５内の残留活性物質（処理ガスの活性種）
の排気を行えるようになっている。

【００１４】また、枚葉式インライン真空処理装置１
は、通常、クリーニング時以外には前記処理室５を大気
に晒すことはなく、一方、ロードロック室３はワークで
あるウエハ１３，１３，…が所定枚数入ったカセット１
５を入れ換える都度、大気と真空との間を繰り返される
ことになる。

【００１５】この枚葉式インライン真空処理装置１によ
りウエハ１３を処理するときの運転方法について、図１
を基に図２および図３を参照して説明する。図２は、実
施形態に係る枚葉式インライン真空処理装置１の運転方
法を説明するためのフローチャートである。図３は、実
施形態に係る枚葉式インライン真空処理装置の運転方法
を説明するためのタイミングチャートである。

【００１６】まず、前処理工程として、ワークであるウ
エハ１３が所定枚数入ったカセット１５を、搬送ロボッ
ト（図示せず）によってロードロック室３に搬入して所
定位置にセットし（図３の時刻ｔ１〜ｔ２）、その後、
ロードロック室３の扉を閉じてロードロック室３内を真
空排気する（図２のステップ１０１、図３の時刻ｔ２〜
ｔ３）。

【００１７】ロードロック室３が予め真空排気してある
処理室５と同じ真空度に達したならば、第１の工程とし
て、ロードロック室３と処理室５との間を区切っている
ゲートバルブ７を開き、ロードロック室３と処理室５と
を連通する（図２のステップ１０２、図３の時刻ｔ３〜
ｔ４）。

【００１８】その後、第２の工程として、図示しない移
載装置によって、ロードロック室３のカセット１５から
ウエハ１３を１枚取り出し、処理室５に移動して処理ス
テージ（図示せず）に配置する（図２のステップ１０
３、図３の時刻ｔ４〜ｔ５）。

【００１９】次に、第３の工程として、ゲートバルブ７
を閉じるとともに（図２のステップ１０４、図３の時刻
ｔ５〜ｔ６）、処理ガス導入系統９の電磁弁９３を開放
し、真空排気装置１１による排気を行ないながら、マス
フローコントローラ９２を介してガス供給源９１から処
理ガスを処理室５に所定の流量で導入し、処理室５が所
望の圧力（例えば０．１Ｐａ〜１０Ｐａ）になるまで待
つ（図２のステップ１０４、図３の時刻ｔ６〜ｔ７）。
この間の時間は、例えば３０秒〜１分である。

【００２０】さらに第３の工程においては、処理室５が
所望の圧力に達したところで、処理ガス導入系統９によ
り処理ガスを処理室５に導入しつつ放電処理を開始する
（図２のステップ１０５、図３の時刻ｔ７）。すなわ
ち、処理室５の内部に設けた放電電極（図示せず）に高
周波電圧を印加して処理ガスを介した真空放電を発生さ
せ、処理ガスをプラズマ化して活性化し、処理ガスの活
性種をウエハに照射する。

【００２１】なお、ここで行なう放電処理は、処理ガス
にアルゴンガスを用いたスパッタ、モノシランなどのシ
リコン系ガスを使用したプラズマＣＶＤなどによるシリ
コン酸化膜の成膜処理、エッチングガス、アッシングガ
スなどを用いた無機膜、有機膜の除去処理などであった
り、酸化、窒化を目的とした表面処理である。

【００２２】そして、所定の処理時間の経過、あるいは
検出信号により、真空放電を停止して放電処理を終了す
る（図２のステップ１０５、図３の時刻ｔ８）。その
後、第４の工程として、処理ガス導入系統９から処理ガ
スを処理室５に導入しつつ真空排気装置１１の運転を継
続し、処理室５内に残留するイオンや単原子などの活性
物質を真空排気する（図２のステップ１０６、図３の時
刻ｔ８〜ｔ９）。この真空排気に要する時間は、通常、
３０秒ないし１分である。

【００２３】この第４の工程が終了すると、第５の工程
に入り、ゲートバルブ７を開放し（図３の時刻ｔ９〜ｔ
１０）、処理室５内の放電処理が終了したウエハ１３を
ロードロック室３に配置してあるカセット１５に収納す
る（図２のステップ１０７、図３の時刻ｔ１０〜ｔ１
１）。そして、カセット１５内のウエハ１３をすべて放
電処理したかを判断する（図２のステップ１０８）。

【００２４】カセット１５内のすべてのウエハ１３につ
いて処理が完了していないときには（図２のステップ１
０８；ＮＯ）、カセット１５内の新しい未処理のウエハ
を1枚取り出して処理室５に移送して（図２のステップ
１０９、図３の時刻ｔ１０〜ｔ１１）、さらにゲートバ
ルブ７を閉じた後（図３の時刻ｔ１１〜ｔ１２）、ステ
ップ１０５に戻って放電処理を行なう（図３の時刻ｔ１
２〜ｔ１３）。このとき、処理室５には、ウエハ１３の
交換中も処理ガスが供給されているため、マスフローコ
ントローラ９２の動作が安定しており、ゲートバルブ７
を閉じるとすぐに放電処理を開始することができる。し
たがって、放電処理の時間を短縮でき、放電処理の効率
を向上することができる。

【００２５】そして、放電処理が終了したところで、処
理室５内に処理ガスを導入しつつ真空排気する（図２の
ステップ１０６、図３の時刻ｔ１３〜ｔ１４）。その後
は、前記したようにロードロック室３と処理室５との間
を区切るゲートバルブ７を開き（図３の時刻ｔ９〜ｔ１
０）、処理したウエハ１３をロードロック室３のカセッ
ト１５に戻す（図２のステップ１０７、図３の時刻ｔ１
０〜１３）。また、すべての上は１３の処理が完了した
かを判断し（図２のステップ１０８）、処理が完了して
いない場合に第２の工程の動作に入り、未処理の上は１
３を処理室５に搬入し、ゲートバルブ７を閉じた後（ス
テップ１０９）、ステップ１０５に戻って放電処理をす
る。以後、ロードロック室３に搬入したカセット１３内
のすべての上は１３に対する放電処理が終了するまでス
テップ１０５〜ステップ１０９が繰り返される。

【００２６】カセット１５内のウエハ１３の処理がすべ
て終了したところで（図２のステップ１１０；ＹＥ
Ｓ）、ロードロック室３を大気に開放し、ウエハ１３を
入れたカセット１５を交換し、再び、ステップ１０１の
処理から開始する。

【００２７】このように本実施の形態によれば、ウエハ
１３の最初の一枚を処理するときに、処理ガスの導入時
にガスの流れた安定するまでの時間が必要となるが、以
後は、放電処理するウエハ１３の交換時においても処理
ガスを処理室５に導入しているので、ガスの流れを安定
させるための時間が不要で、処理時間が短縮できて処理
効率が向上する。なお、上記実施の形態では、ワークが
ウエハ（半導体ウエハ）である場合について説明した
が、ワークはガラス基板などであってもよい。

【００２８】図４は、第２実施形態に係る枚葉式インラ
イン真空処理装置の運転方法を説明するフローチャート
であって、未処理のウエハ（ワーク）を配置するロード
ロック室と、放電処理したウエハを配置するロードロッ
ク室とが別々に設けられた真空処理装置の運転方法を説
明するフローチャートである。

【００２９】この第２実施形態においては、まず、図４
のステップ１３０に示したように、予備工程として、ウ
エハを収納したカセットを第１のロードロック室に搬入
した後、第１のロードロック室の扉を閉じて真空排気す
る。そして、第１のロードロック室が処理室と同程度の
真空度に達したならば、第１の工程に移り、第１のロー
ドロック室と処理室とを区切っている第１のゲートバル
ブを開き、第１のロードロック室内のカセットから１枚
のウエハを取り出して処理室に搬入し、処理ステージに
セットする（ステップ１３１）。

【００３０】次に、第２の工程として、第１のゲートバ
ルブを閉じるとともに、処理室に処理ガスを導入し、所
定の圧力で安定するのを待つ（ステップ１３２）。さら
に、処理室が所定の圧力になったならば、処理ガスを介
した放電によって処理室内の処理ガスを活性化し、ウエ
ハを放電処理する（ステップ１３３）。

【００３１】所定の処理時間の経過、または検出信号に
より放電処理を終了したならば、第３の工程として、処
理室に処理ガスを導入しつつ所定時間真空排気する（ス
テップ１３４）。続いて、第４の工程に入り、予め真空
排気してある第２のロードロック室と処理室とを区切っ
ている第２のゲートバルブを開放し、放電処理を終了し
たウエハを処理室から第２のロードロック室に搬入し、
第２のゲートバルブを閉じる（ステップ１３５）。

【００３２】さらに、第１のロードロック室に未処理の
ウエハが残っているかを判断し（ステップ１３６）、第
１ロードロック室にウエハがのこっている場合（ステッ
プ１３６；ＮＯ）、ステップ１３７に示したように、第
１のゲートバルブを開いて未処理のウエハを第１ロード
ロック室から処理室に搬入し、第１のゲートバルブを閉
じ、ステップ１３３に戻ってウエハの放電処理をする。
そして、第１のロードロック室内のウエハがなくなるま
でステップ１３３〜ステップ１３７が繰り返される。

【００３３】第１ロードロック室のウエハがすべて放電
処理されたときには（ステップ１３６；ＹＥＳ）、ステ
ップ１３８に進んで第１のロードロック室のカセットを
交換し、ステップ１３０に戻る。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、放
電処理するワークを交換するときにも、処理室に処理ガ
スが導入されているので、マスフローコントローラの動
作が安定しており、ガスの流れが安定するまでの時間を
必要とせず、処理室内の処理ガスの圧力が所定の圧力に
保持され、従来のように処理ガスが所定の圧力に達する
まで待つ必要がないことから、処理時間が短縮されるこ
とによりエネルギーを削減することができる。また、処
理効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る枚葉式インライン真空処理装置の
運転方法を実現する枚葉式インライン真空処理装置を示
す構成図である。

【図２】本発明の第１実施形態に係る枚葉式インライン
真空処理装置の運転方法を説明するためのフローチャー
トである。

【図３】本発明の第１実施形態に係る枚葉式インライン
真空処理装置の運転方法を説明するためのタイミングチ
ャートである。

【図４】本発明の第２実施形態に係る係る枚葉式インラ
イン真空処理装置の運転方法を説明するためのフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１………枚葉式インライン真空処理装置、３………ロー
ドロック室、５………処理室、７………ゲートバルブ、
９………処理ガス導入系統、１１………真空排気装置、
１３………ワーク（ウエハ）、１５………カセット、９
１………ガス供給源、９２………マスフローコントロー
ラ、９３………電磁弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F004 BA04 BB18 BC05 BD01 BD04 BD05 CA01 5F031 CA02 CA05 DA01 FA01 FA07 FA11 FA12 MA11 MA28 MA29 MA32 NA01 NA05 NA07 PA02 PA23 5F045 AA08 BB08 DP04 DQ10 EE18

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロードロック室と処理室とがゲートバル
   ブで区切られた構造の枚葉式インライン真空処理装置に
   よりワークを処理する際の運転方法において、 複数のワークをロードロック室に搬入した後、当該ロー
   ドロック室を真空排気する前処理工程と、 前記ゲートバルブを開き、予め真空排気された前記処理
   室と前記ロードロック室とを連通する第１の工程と、 前記ロードロック室内からワークの１つを前記処理室に
   導入する第２の工程と、 前記ゲートバルブを閉じて前記処理室に処理ガスを導入
   しつつ処理ガスを活性化してワークを処理する第３の工
   程と、 当該処理が完了した後、前記処理室に前記処理ガスを導
   入しつつ所定時間真空排気する第４の工程と、 その後、前記処理室に前記処理ガスを導入しつつ前記ゲ
   ートバルブを開いてワークを前記ロードロック室に戻す
   第５の工程とを備え、 前記ロードロック室内のすべてのワークについての処理
   が終了するまで第２の工程から第４の工程を繰り返すこ
   とを特徴とする枚葉式インライン真空処理装置の運転方
   法。
2. 【請求項２】 ロードロック室と処理室とがゲートバル
   ブで区切られた構造の枚葉式インライン真空処理装置に
   よりワークを処理する際の運転方法において、 複数のワークを第1のロードロック室に搬入した後、当
   該第1のロードロック室を真空排気する前処理工程と、 前記第1のロードロック室と前記処理室を区切る第１の
   ゲートバルブを開き、予め真空排気された前記処理室に
   前記第1のロードロック室内からワークの１つを導入す
   る第１の工程と、 前記第１のゲートバルブを閉じて前記処理室に処理ガス
   を導入しつつ処理ガスを活性化してワークを処理する第
   ２の工程と、 当該処理が完了した後、前記処理室に前記処理ガスを導
   入しつつ所定時間真空排気する第３工程と、 その後、前記処理室に前記処理ガスを導入しつつ予め真
   空排気された第２のロードロック室と前記処理室とを区
   切る第２のゲートバルブを開き、前記処理したワークを
   第２のロードロック室に搬入する第４の工程とを備え、 前記第１のロードロック室内のすべてのワークについて
   の処理が終了するまで第１工程から第４工程を繰り返す
   ことを特徴とする枚葉式インライン真空処理装置の運転
   方法。