JP2005183865A - Vacuum treatment device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、真空チャンバ内の真空度を自動的に制御しながら、半導体ウェーハ(以下、ウェーハと言う)に所定の処理を施す真空処理装置に関し、特に、APCバルブの動作不良による製品歩留りの低下を防止するとともに、APCバルブのメンテナンス時期を的確に把握できる機能を備えた真空処理装置に関する。 The present invention relates to a vacuum processing apparatus that performs predetermined processing on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) while automatically controlling the degree of vacuum in a vacuum chamber, and in particular, a reduction in product yield due to malfunction of an APC valve. It is related with the vacuum processing apparatus provided with the function which can grasp | ascertain accurately the maintenance time of an APC valve.
半導体デバイスの製造プロセスに使用される真空処理装置には、ウェーハの表面に薄膜を形成するCVD装置やスパッタ装置と、また逆にウェーハの表面をエッチングするドライエッチング装置があり、例えば、特開平10−15378号公報(特許文献1)に開示されている。 Vacuum processing apparatuses used in semiconductor device manufacturing processes include CVD apparatuses and sputtering apparatuses that form a thin film on the surface of a wafer, and conversely, dry etching apparatuses that etch the surface of a wafer. No. 15378 (Patent Document 1).
図4は、従来の真空処理装置の概略構成を示す図である。図4に示すように、従来の真空処理装置41は、真空チャンバ42の内部に上部電極43と、ウェーハWを載置する下部電極44が上下に相対峙して設けられている。上部電極43には、整合器45を介して高周波電源46が接続され、上部電極43と下部電極44間に高周波電力が印加されるようになっている。さらに、上部電極43は、ガス供給バルブ47を介してガス供給源48が接続され、真空チャンバ42内に反応ガスが供給される。また、真空チャンバ42の下部の排気管49には、メインバルブ50a、50bとバタフライバルブ等からなるAPCバルブ51を介して、ターボモレキュラーポンプ、メカニカルブースターポンプ、ロータリーポンプ等の真空ポンプ52が接続されている。さらに、真空チャンバ42には、真空度を監視するバラトロンゲージやピラニーゲージ等からなる真空計53が設けられ、真空計53が検出した真空度はAPC(Automatic Pressure Controller;自動圧力制御器)54に入力されるようになっている。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional vacuum processing apparatus. As shown in FIG. 4, in a conventional
この従来の真空処理装置41の動作は、先ず、真空チャンバ42内の下部電極44上にウェーハWを載置した後、真空ポンプ52により真空チャンバ42内を高真空にする。次に、ガス供給バルブ47を開き、ガス供給源48から所定流量の反応ガスを真空チャンバ42内に供給し、真空チャンバ42内を高真空からプロセス真空度付近まで昇圧する。次に、真空チャンバ42内の真空度を真空計53により検出し、APC54がその検出された真空度に基づき、APCバルブ51の開閉弁51aの開度を制御して真空チャンバ42内が所定の真空度になるよう調整する。続いて、高周波電源46から高周波電力を整合器45により、インピーダンス制御しながら上部電極43に供給し、反応ガスのプラズマを発生させ、ウェーハWの処理を行なう。
しかしながら、上述した従来の真空処理装置41には、以下のような問題があった。真空チャンバ42内で発生した反応ガスによる副生成物は、真空ポンプ52により外部へ排気されるが、真空チャンバ42の外は真空チャンバ42と比較して温度が低いため、処理を重ねるに従って排気管49の内部やAPCバルブ51の開閉弁51aに多量の副生成物が凝縮し付着していた。特に、この副生成物がAPCバルブ51の開閉弁51aに付着すると、APCバルブ51の動作不良を引き起こす。その結果、開閉弁51aの開度制御が困難になって、ウェーハWの処理中に真空チャンバ42内の真空度を安定に保つことができなくなり、製品の品質及び歩留りを低下させるという問題があった。
However, the above-described conventional
これを防止するために、定期的にAPCバルブ51のクリーニング又は交換等のメンテナンスを実施して付着した副生成物を取り除いていたが、その間、長時間に亘って真空処理装置41を停止させることになり、装置稼動率を低下させる原因になっていた。
In order to prevent this, maintenance such as cleaning or replacement of the
また、このメンテナンス作業を実施するタイミングは、ウェーハWの処理枚数や真空処理装置41の稼動時間等により決定していたので、必ずしも副生成物の付着量と対応しておらず、適切なタイミングとは言えなかった。例えば、付着量が少ないにも係わらずに頻繁にメンテナンスを実施すると、作業にかかる時間やコストが増大し、装置稼動率を著しく低下させる。逆に、付着量が多いにも係わらずにメンテナンスを見過ごしてしまうと、APCバルブ51の動作不良の可能性が高くなり、真空度を安定に制御することができなくなって製品の品質及び歩留りを低下させることになる。
In addition, since the timing of performing this maintenance work is determined by the number of wafers W processed, the operating time of the
本発明は、上記問題点を解決するために考えられたもので、APCバルブの動作不良による製品の品質及び歩留りの低下を防止するとともに、APCバルブへの副生成物の付着を早期に発見し、そのメンテナンス時期を的確に把握できる機能を備えた真空処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been conceived to solve the above-mentioned problems, and prevents the deterioration of the product quality and the yield due to the malfunction of the APC valve, and at the same time discovers the adhesion of by-products to the APC valve. An object of the present invention is to provide a vacuum processing apparatus having a function capable of accurately grasping the maintenance time.
上記目的を達成するために、本発明の請求項1記載の真空処理装置は、真空計とAPCとAPCバルブを用いて真空チャンバ内の真空度を自動的に制御しながら、被処理体に所定の処理を施す真空処理装置であって、前記真空チャンバと前記真空ポンプの間に直列に接続した複数のAPCバルブを設け、前記複数のAPCバルブをAPCにより切替え可能にしたことを特徴とする。この構成によれば、ウェーハの処理中に一つのAPCバルブが動作不良を起こしても、直列に接続した他のAPCバルブを直ちに動作させることができるので、ウェーハを最後まで安定して処理することができる。 In order to achieve the above object, a vacuum processing apparatus according to a first aspect of the present invention provides a predetermined object to a target object while automatically controlling the degree of vacuum in a vacuum chamber using a vacuum gauge, an APC, and an APC valve. A vacuum processing apparatus that performs the above-described processing is characterized in that a plurality of APC valves connected in series are provided between the vacuum chamber and the vacuum pump, and the plurality of APC valves can be switched by APC. According to this configuration, even if one APC valve malfunctions during wafer processing, other APC valves connected in series can be operated immediately, so that the wafer can be stably processed to the end. Can do.
また、請求項2記載の真空処理装置は、真空計とAPCとAPCバルブを用いて真空チャンバ内の真空度を自動的に制御しながら、被処理体に所定の処理を施す真空処理装置であって、前記真空チャンバと前記真空ポンプの間に並列に接続した複数のAPCバルブを設け、前記複数のAPCバルブをAPCにより切替え可能にしたことを特徴とする。この構成によっても、ウェーハの処理中に一つのAPCバルブが動作不良を起こしても、並列に接続した他のAPCバルブを直ちに動作させることができるので、ウェーハを最後まで安定して処理することができる。さらに、ウェーハの処理中に、動作不良になったAPCバルブのメンテナンスを実施することもできる。
The vacuum processing apparatus according to
また、請求項3記載の真空処理装置は、請求項2記載の真空処理装置であって、前記真空チャンバ内の真空度に基づいて、前記APCバブルのメンテナンス時期を判定するメンテナンス時期判定手段を設けたこと特徴とする。この構成によれば、APCバルブのメンテナンスを定期的に実施するのではなく、メンテナンス時期判定手段により必要と判定された場合にのみ実施するので、メンテナンス効率を大幅に向上できる。
Further, the vacuum processing apparatus according to
また、請求項4記載の真空処理装置は、請求項3記載の真空処理装置であって、前記メンテナンス時期判定手段が、真空チャンバ内の真空度を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された処理前後の真空度変化を比較する比較部と、前記比較部で比較された真空度変化からAPCバルブ内に付着した副生成物の有無を判定する判定部と、前記判定部の判定結果を表示する表示部から構成されたことを特徴とする。この構成によれば、処理前後の真空度変化を比較することにより、APCバルブ内に付着した副生成物の有無を判定するので、APCバルブのメンテナンス時期を的確に把握できる。
The vacuum processing apparatus according to
以上説明したように、本発明の真空処理装置によれば、真空チャンバと真空ポンプの間に直列に接続した複数のAPCバルブを設け、この複数のAPCバルブをAPCにより切替え可能にしたので、ウェーハの処理中に一つのAPCバルブが動作不良を起こし、真空チャンバ内の真空度制御が不安定になっても、直列に接続した他のAPCバルブを直ちに動作させることができる。これにより、ウェーハを最後まで安定して処理することができ、製品の品質及び歩留りを向上できる。 As described above, according to the vacuum processing apparatus of the present invention, a plurality of APC valves connected in series are provided between the vacuum chamber and the vacuum pump, and the plurality of APC valves can be switched by APC. Even if one APC valve malfunctions during this process and the degree of vacuum control in the vacuum chamber becomes unstable, the other APC valves connected in series can be operated immediately. Thereby, the wafer can be stably processed to the end, and the quality and yield of the product can be improved.
また、この複数のAPCバルブを並列に接続したので、ウェーハの処理中に一つのAPCバルブが動作不良を起こし、真空チャンバ内の真空度制御が不安定になっても、並列に接続した他のAPCバルブを直ちに動作させることができる。これにより、ウェーハを最後まで安定して処理することができ、製品の品質及び歩留りを向上できる。さらに、並列に接続したAPCバルブを動作させながら、動作不良になったAPCバルブのメンテナンスを実施できるので、メンテナンス作業中に真空処理装置を停止させる必要がなくなり、装置稼動率を大幅に向上できる。 In addition, since the plurality of APC valves are connected in parallel, even if one APC valve malfunctions during wafer processing and the degree of vacuum control in the vacuum chamber becomes unstable, the other APC valves are connected in parallel. The APC valve can be operated immediately. Thereby, the wafer can be stably processed to the end, and the quality and yield of the product can be improved. Furthermore, since the APC valves that have become defective can be maintained while operating the APC valves connected in parallel, it is not necessary to stop the vacuum processing apparatus during the maintenance work, and the apparatus operating rate can be greatly improved.
また、新たにメンテナンス時期判定手段を設けたので、排気管やAPCバルブのメンテナンス時期を的確に把握できる。これにより、メンテナンス効率を大幅に向上できるとともに、APCバルブの故障も未然に防止できる。 In addition, since the maintenance time determination means is newly provided, the maintenance time of the exhaust pipe and the APC valve can be accurately grasped. As a result, maintenance efficiency can be greatly improved, and failure of the APC valve can be prevented.
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。図1は本発明の第1実施例の真空処理装置の概略構成を示す図である。図1に示すように、本実施例の真空処理装置1は、真空チャンバ2の内部に上部電極3と、ウェーハWを載置する下部電極4が上下に相対峙して設けられている。上部電極3には、整合器5を介して高周波電源6が接続され、上部電極3と下部電極4間に高周波電力が印加されるようになっている。さらに、上部電極3は、ガス供給バルブ7を介してガス供給源8が接続され、真空チャンバ2内に反応ガスが供給される。また、真空チャンバ2の下部の排気管9には、メインバルブ10a、10bと第1APCバルブ11を介して、ターボモレキュラーポンプ、メカニカルブースターポンプ、ロータリーポンプ等の真空ポンプ12が接続されている。また、真空チャンバ2には、真空度を監視するバラトロンゲージやピラニーゲージ等からなる真空計13が設けられ、真空計13が検出した真空度はAPC14に入力されるようになっている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a vacuum processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the
さらに、本実施例では、排気管9の第1APCバルブ11の下流側に、新たに第2APCバルブ15とメインバルブ16が設けられている。また、第1APCバルブ11と第2APCバルブ15は、バタフライバルブ等からなり共にAPC14により切替え可能になっている。
Furthermore, in this embodiment, a
次に、本実施例の真空処理装置1の動作を説明する。ウェーハW処理中における真空チャンバ2内の真空度の調整は、真空計13により検出された真空度に基づき、APC14が第1APCバルブ11の開閉弁11aの開度を制御することにより行なう。このとき、第2APCバルブ15の開閉弁15aは全開の状態に保持されている。処理を重ねると、第1APCバルブ11の開閉弁11aに反応ガスの副生成物がトラップされて付着するが、第2APCバルブ15の開閉弁15aは全開の状態に保持されているため、副生成物はほとんど付着しない。第1APCバルブ11の開閉弁11aに副生成物が付着して開閉弁11aの開度制御が困難になり、真空チャンバ2内の真空度の制御が不安定になったとき、APC14により第1APCバルブ11の開閉弁11aを徐々に開きながら、第2APCバルブ15の開閉弁15aを徐々に閉じていき、真空チャンバ2内が所定の真空度になるように調整し、ウェーハWの処理を継続する。処理終了後に、メインバルブ10a、10bを閉じて第1APCバルブ11のメンテナンスを実施する。
Next, operation | movement of the
このように、本実施例の真空処理装置1では、従来の第1APCバルブ11に加え、新たに第2APCバルブ15を直列に接続し、両者11、15をAPC14により切替え可能にしたので、反応ガスの副生成物付着により第1APCバルブ11による真空度の制御が不安定になっても、直列に接続した第2APCバルブ15を直ちに動作させることができる。その結果、ウェーハW処理中における真空チャンバ2内の真空度が安定化するので、製品の品質及び歩留りを向上できる。
As described above, in the
次に、他の好ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。図2は本発明の第2実施例の真空処理装置の概略構成を示す図である。なお、図2において、上述した第1実施例と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。 Next, another preferred embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a vacuum processing apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 2, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本実施例の真空処理装置21において、上述した第1実施例と相違するところは、排気管9に、メインバルブ10a、第1APCバルブ11及びメインバルブ10bをバイパスする副排気管22を接続し、この副排気管22に第2APCバルブ23とメインバルブ24a、24bを新たに設けたことである。また、上述した第1実施例と同様に、第1APCバルブ11と第2APCバルブ23は、APC14により切替え可能になっている。
In the
次に、本実施例の真空処理装置21の動作を説明する。ウェーハW処理中の真空チャンバ2内の真空度の調整は、真空計13により検出された真空度に基づき、APC14が第1APCバルブ11の開閉弁11aの開度を制御することにより行なう。このとき、メインバルブ10a、10bは開、メインバルブ24a、24bは閉、第2APCバルブ23は全閉の状態に保持されている。処理を重ねることにより、第1APCバルブ11の開閉弁11aに反応ガスの副生成物が付着して開閉弁11aの開度制御が困難になり、真空チャンバ2内の真空度の制御が不安定になったとき、直ちにメインバルブ24a、24bを開いた後、APC14により第1APCバルブ11の開閉弁11aを徐々に閉じながら、第2APCバルブ23の開閉弁23aを徐々に開いていき、真空チャンバ2内が所定の真空度になるように調整する。その後、直ちにメインバルブ10a、10bを閉じてウェーハWの処理を継続する。
Next, operation | movement of the
このように、本実施例の真空処理装置21では、従来の第1APCバルブ11に加え、新たに第2APCバルブ23を並列に接続し、両者11、23をAPC14にて切替え可能にしたので、反応ガスの副生成物付着により第1APCバルブ11による真空度の制御が不安定になっても、並列に接続した第2APCバルブ23を直ちに動作させることができる。その結果、ウェーハW処理中における真空チャンバ2内の真空度が安定化するので、製品の品質及び歩留りを向上できる。さらに、本実施例によれば、第1APCバルブ11と第2APCバルブ23が別々の排気管9、22に設けられ、メインバルブ10a、10b、24a、24bにより区切られているので、第2APCバルブ23を動作させている間に、第1APCバルブ11のメンテナンスを実施することができる。これにより、第1APCバルブ11のメンテナンス作業中に真空処理装置21を停止させる必要がなくなり、装置稼動率を大幅に向上できる。
Thus, in the
次に、他の好ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。図3は本発明の第3実施例の真空処理装置の概略構成を示す図である。なお、図3において、上述した第2実施例と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。 Next, another preferred embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a vacuum processing apparatus according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same components as those in the second embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本実施例の真空処理装置31において、上述した第2実施例と相違するところは、真空チャンバ2内の真空度に基づいて第1APCバブル11のメンテナンス時期を判定するメンテナンス時期判定手段32を新たに設けたことである。このメンテナンス時期判定手段32は、真空チャンバ2内の真空度を記憶する記憶部33と、記憶部33に記憶された処理前後の真空度変化を比較する比較部34と、比較部34で比較された真空度変化からAPCバルブ11内に付着した副生成物の有無を判定する判定部35と、判定部35の判定結果を表示する表示部36から構成されている。このメンテナンス時期判定手段32は周知のCPUやメモリ等からなり、真空計13に接続され、真空計13の出力信号が処理されるようになっている。
In the
次に、本実施例の真空処理装置31の動作を説明する。先ず、新しい(又はメンテナンス実施直後の)第1APCバルブ11を真空処理装置31に取付けた際の第1APCバルブ11の初期開度X1と真空チャンバ2の初期真空度Y1を、各々APC14とメンテナンス時期判定手段32の記憶部33に記憶する。このとき、メインバルブ10a、10bは開、メインバルブ24a、24bは閉、第2APCバルブ15は全閉の状態に保持されている。次に、ウェーハWを一定枚数処理した後の、第1APCバルブ11の開度X2と真空チャンバ2の真空度Y2を、同様にAPC14とメンテナンス判定手段32の記憶部33に記憶する。
Next, operation | movement of the
次に、メインバルブ10a、10bを閉、メインバルブ24a、24bを開にした後、第2APCバルブ23を初期開度X1に設定し、このときの真空チャンバ2内の真空度Y3を真空計13により測定する。このときの真空度Y3は、メンテナンス時期判定手段32の記憶部33に記憶された後、予め記憶されている初期真空度Y1と共に、比較部34へ出力される。比較部34では、真空度Y3と初期真空度Y1が比較され、その結果が判定部35へ出力される。真空度Y3が初期真空度Y1と同じであれば排気管9内への副生成物付着無しと判断され、真空度Y3が初期真空度Y1より悪ければ、排気管9内への副生成物付着有りと判断される。そして、真空度(Y3−Y1)が予め設定した所定値以上になると、表示部36にて排気管9内のメンテナンスを実施する時期であることが表示される。反応ガスの副生成物は、第1APCバルブ11のみならず、排気管9内にも付着して、排気管9の内径を次第に狭め、真空チャンバ2内の真空度を低下させる原因になるので、以上の動作により、先ず、排気管9内における副生成物付着の有無を判定する。
Next, after closing the
次に、第2APCバルブ23を開度X2に設定し、このときの真空チャンバ2内の真空度を真空計13により測定する。このときの真空度Y4は、メンテナンス時期判定手段32の記憶部33に記憶された後、予め記憶されている真空度Y2と共に、比較部34へ出力される。比較部34では、真空度Y4と真空度Y2が比較され、その結果が判定部35へ出力される。真空度Y4が真空度Y2と同じであれば第1APCバルブ11内への副生成物付着無しと判断され、真空度Y4が真空度Y2より良ければ第1APCバルブ11内への副生成物付着有りと判断される。そして、真空度(Y2−Y4)が予め設定した所定値以上になると、表示部36にて第1APCバルブ11内のメンテナンスを実施する時期であることが表示される。このとき、必要に応じて警報を発するようにしてもよい。以上の動作により、第1APCバルブ11内における副生成物付着の有無を判定する。
Next, the
このように、本実施例の真空処理装置31では、ウェーハWを一定枚数処理した後、第1APCバルブ11と第2APCバルブ23を動作させたときに得られる真空チャンバ2内の真空度を比較することにより、排気管9や第1APCバルブ11への副生成物付着の有無を容易に判定することができる。そして、この判定動作を定期的に実施することにより、排気管9、第1APCバルブ11の的確なメンテナンス時期を把握することができるので、両者9、11のメンテナンス効率を大幅に向上できる。
Thus, in the
なお、上述した各実施例では、APCバルブが2つの場合について説明したが、APCバルブが3つ以上の場合にも適用できる。また、本発明は、APCバルブを使用した装置であればいずれの真空処理装置にも適用でき、例えば、CVD装置、スパッタ装置、ドライエッチング装置等に適用できる。 In each of the above-described embodiments, the case where there are two APC valves has been described. However, the present invention can be applied to a case where there are three or more APC valves. Further, the present invention can be applied to any vacuum processing apparatus as long as it uses an APC valve. For example, the present invention can be applied to a CVD apparatus, a sputtering apparatus, a dry etching apparatus, and the like.
真空チャンバと真空ポンプの間に直列又は並列に接続した複数のAPCバルブを設け、この複数のAPCバルブをAPCにより切替え可能にすることによって、ウェーハの処理中に一つのAPCバルブが動作不良を起こし、真空チャンバ内の真空度制御が不安定になっても、直列又は並列に接続した他のAPCバルブを直ちに動作させることができる。これにより、ウェーハを最後まで安定して処理することができ、製品の品質及び歩留りを向上できる。 By providing a plurality of APC valves connected in series or in parallel between the vacuum chamber and the vacuum pump, and enabling the plurality of APC valves to be switched by APC, one APC valve malfunctions during wafer processing. Even when the degree of vacuum control in the vacuum chamber becomes unstable, other APC valves connected in series or in parallel can be operated immediately. Thereby, the wafer can be stably processed to the end, and the quality and yield of the product can be improved.
1 本発明の第1実施例の真空処理装置
2 真空チャンバ
3 上部電極
4 下部電極
5 整合器
6 高周波電源
7 ガス供給バルブ
8 ガス供給源
9 排気管
10a、10b メインバルブ
11 第1APCバルブ
11a 開閉弁
12 真空ポンプ
13 真空計
14 APC
15 第2APCバルブ
15a 開閉弁
16 メインバルブ
21 本発明の第2実施例の真空処理装置
22 副排気管
23 第2APCバルブ
23a 開閉弁
24a、24b メインバルブ
31 本発明の第3実施例の真空処理装置
32 メンテナンス時期判定手段
33 記憶部
34 比較部
35 判定部
36 表示部
41 従来の真空処理装置
42 真空チャンバ
43 上部電極
44 下部電極
45 整合器
46 高周波電源
47 ガス供給バルブ
48 ガス供給源
49 排気管
50a、50b メインバルブ
51 APCバルブ
51a 開閉弁
52 真空ポンプ
53 真空計
54 APC
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Cited By (2)
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JP2012191070A (en) * | 2011-03-11 | 2012-10-04 | Toshiba Corp | Pressure control device |
JP2018056157A (en) * | 2016-09-26 | 2018-04-05 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | Deposition device and deposition method |
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