JP2011085094A - Turbo molecular pump and substrate treatment device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a turbo molecular pump and a substrate treatment device reducing exhaust time of cooling gas and reducing attained pressure of cooling gas exhaust without additionally installing a vacuum pump. <P>SOLUTION: In the turbo molecular pump 61 which is a main exhaust pump of a vacuum tank 89 alternately provided with a plurality of moving blade parts 76 and stationary blade parts 77 along a rotary shaft 79 in a casing 78, an auxiliary suction port 73 is provided between the moving blade part 76 closest to a main suction port 71 and the moving blade 76 closest to an exhaust port 72 on a side wall of the casing 78. Since a recess part 97 of a stage 88 is connected to a portion at pressure lower than before, exhaust time of the cooling gas is reduced and the attained pressure is reduced. Since the attained pressure is reduced, residual gas does not easily flow around to a substrate back surface, and contamination of the substrate back surface, a surface of a stage 88, and an internal tool is prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板の裏面を副ガスで冷却しながら行う基板処理に用いるターボ分子ポンプ及び基板処理装置に関する。   The present invention relates to a turbo molecular pump and a substrate processing apparatus used for substrate processing performed while cooling the back surface of a substrate with a secondary gas.

多くの基板処理装置では、基板処理における化学的・物理的反応下での基板の温度上昇を抑え、基板を均一に適切な温度に制御するために、基板を保持するステージの基板保持面に凹部を設け、この凹部にＨｅガス等の熱伝導性の高い副ガスを流して、基板の冷却効率を高める方法が行われている。   In many substrate processing apparatuses, a concave portion is formed on the substrate holding surface of the stage holding the substrate in order to suppress the temperature rise of the substrate under a chemical / physical reaction in the substrate processing and to control the substrate uniformly at an appropriate temperature. And a method of increasing the cooling efficiency of the substrate by flowing a sub-gas having high thermal conductivity such as He gas into the recess.

図３の符号１８０は従来の基板処理装置の模式図を示している。基板処理装置１８０は真空槽１８９と、副ガス供給部１８６と、真空排気部１８２とを有している。
副ガス供給部１８６は真空槽１８９の外側に配置され、副ガス供給部１８６には副ガス流路１９４が接続されている。副ガス流路１９４は真空槽１８９内のステージ１８８の凹部１９７に接続されている。副ガス供給部１８６から副ガス流路１９４を介して凹部１９７に副ガスを流し、基板裏面に副ガスを接触させ、基板の冷却効率を高める。 Reference numeral 180 in FIG. 3 shows a schematic diagram of a conventional substrate processing apparatus. The substrate processing apparatus 180 includes a vacuum chamber 189, a sub gas supply unit 186, and a vacuum exhaust unit 182.
The auxiliary gas supply unit 186 is disposed outside the vacuum chamber 189, and the auxiliary gas channel 194 is connected to the auxiliary gas supply unit 186. The auxiliary gas flow path 194 is connected to the recess 197 of the stage 188 in the vacuum chamber 189. The auxiliary gas is supplied from the auxiliary gas supply unit 186 to the recess 197 via the auxiliary gas flow path 194, and the auxiliary gas is brought into contact with the back surface of the substrate, thereby improving the cooling efficiency of the substrate.

真空排気部１８２は真空槽１８９の主排気ポンプであるターボ分子ポンプ１６１とそれを補助する補助ポンプ１６５とを有している。ターボ分子ポンプは１６１は真空槽１８９内に接続され、真空槽１８９内のガスを吸入し、補助ポンプ１６５を介して大気へ排出する。   The vacuum exhaust unit 182 includes a turbo molecular pump 161 that is a main exhaust pump of the vacuum chamber 189 and an auxiliary pump 165 that assists the turbo molecular pump 161. The turbo molecular pump 161 is connected to the vacuum chamber 189, sucks the gas in the vacuum chamber 189, and discharges it to the atmosphere via the auxiliary pump 165.

従来、副ガス流路１９４を補助ポンプ１６５に接続して、凹部１９７から副ガスを排気していたのだが、排気時間が長くかかるとともに、長時間かけても十分低い圧力まで排気することができないという不都合があった。図４は基板処理後に副ガスを排気したときの凹部１９７の排気曲線を示す。
低い圧力まで到達できないために、装置の真空槽１８９内に残留した処理ガスが基板とステージ１８８との隙間から基板裏面に回り込み、基板裏面及びステージ１８８表面や内部治具等を汚染するという問題が生じていた。 Conventionally, the auxiliary gas flow path 194 is connected to the auxiliary pump 165 and the auxiliary gas is exhausted from the recess 197. However, it takes a long time to exhaust, and it cannot be exhausted to a sufficiently low pressure over a long period of time. There was an inconvenience. FIG. 4 shows an exhaust curve of the recess 197 when the auxiliary gas is exhausted after the substrate processing.
Since the pressure cannot reach a low pressure, the processing gas remaining in the vacuum chamber 189 of the apparatus circulates from the gap between the substrate and the stage 188 to the back surface of the substrate and contaminates the back surface of the substrate, the surface of the stage 188, internal jigs, and the like. It was happening.

この原因は、副ガス流路１９４が接続される接続管１６６内はターボ分子ポンプ１６１によりガスが圧縮された状態であるため、補助ポンプ１６５の能力不足によるものと考えられる。
従って、副ガス排気のために真空ポンプを増設すれば問題を解決できるのだが、それではコストがかかるという不都合があった。 The cause is considered to be due to insufficient capacity of the auxiliary pump 165 because the gas is compressed by the turbo molecular pump 161 in the connection pipe 166 to which the auxiliary gas flow path 194 is connected.
Therefore, the problem can be solved by adding a vacuum pump for exhausting the secondary gas, but this has the disadvantage of increasing costs.

特開２００３−１２９９５７号公報JP 2003-129957 A

本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、真空ポンプを増設せずに、副ガスの排気時間を短縮させるとともに、副ガス排気の到達圧力を低下させることができるターボ分子ポンプ及び基板処理装置を提供することにある。   The present invention was created to solve the disadvantages of the prior art described above, and its purpose is to reduce the exhaust time of the secondary gas and reduce the ultimate pressure of the secondary gas exhaust without adding a vacuum pump. It is an object of the present invention to provide a turbo molecular pump and a substrate processing apparatus that can be made to operate.

上記課題を解決するために本発明は、筒形状の筐体と、前記筐体の一端に設けられた主吸気口と、他端に設けられた排気口と、前記筐体内で、中心軸線が前記筐体の中心軸線と一致するように配置された回転軸と、を有し、前記回転軸は、真空排気時に前記筐体の中心軸線を中心として回転可能に構成され、前記筐体内は、前記回転軸に沿って動翼部と静翼部とが交互に複数設けられ、各前記動翼部は、複数の動翼羽根が前記回転軸に対して垂直に、前記筐体の内壁面に向かって伸びるように設けられ、各前記静翼部は、複数の静翼羽根が前記筐体の内壁面に対して垂直に、前記回転軸に向かって伸びるように設けられ、各前記動翼羽根と各前記静翼羽根は、それぞれ前記主吸気口に近い辺と前記排気口に近い辺の二辺を有し、真空排気時に、前記排気口に近い辺に対する前記主吸気口に近い辺は、各前記動翼羽根では回転方向に前進するように傾けられ、各前記静翼羽根では回転方向とは逆向きに前進するように傾けられ、前記回転軸を回転して、前記主吸気口からガスを吸入し、前記排気口から排出するターボ分子ポンプであって、前記筐体側壁の、前記主吸気口に最も近い前記動翼部と前記排気口に最も近い前記動翼部との間には副吸気口が設けられ、真空排気時に前記回転軸を回転すると、前記副吸気口からもガスを吸入し、前記排気口から排出するように構成されたターボ分子ポンプである。
本発明はターボ分子ポンプであって、前記筐体側壁の、前記副吸気口と前記排気口に最も近い前記動翼部との間には窒素供給口が設けられ、真空排気時に前記回転軸を回転し、前記窒素供給口から窒素ガスを供給して、前記筐体内で圧縮されたガスを希釈し、前記排気口から排出するターボ分子ポンプである。
本発明はターボ分子ポンプであって、前記副吸気口から吸入するガスは、Ｈｅガス又はＡｒガスのいずれか一方のガスであることを特徴とするターボ分子ポンプである。
本発明は、真空槽と、前記真空槽内に配置され、基板を載置可能に構成されたステージと、前記真空槽内に基板処理用の主ガスを供給可能に構成された主ガス供給部と、前記真空槽内を真空排気可能に構成された真空排気部と、前記ステージの基板載置面に設けられた凹部と、前記凹部に接続された副ガス流路と、前記副ガス流路に接続され、前記凹部に熱伝導性の副ガスを供給可能に構成された副ガス供給部と、を有する基板処理装置であって、前記真空排気部は、ターボ分子ポンプを有し、前記副吸気口は前記副ガス流路に接続された基板処理装置である。
本発明は基板処理装置であって、前記真空槽内に前記主ガスを供給して、前記ステージ上の基板に対し、エッチング処理又は成膜処理のいずれか一方の処理が可能に構成された基板処理装置である。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a cylindrical housing, a main intake port provided at one end of the housing, an exhaust port provided at the other end, and a central axis line in the housing. A rotation axis arranged so as to coincide with the center axis of the casing, and the rotation axis is configured to be rotatable around the center axis of the casing at the time of vacuum evacuation. A plurality of moving blade portions and stationary blade portions are alternately provided along the rotating shaft, and each moving blade portion has a plurality of moving blade blades perpendicular to the rotating shaft and on the inner wall surface of the casing. Each stationary blade portion is provided so that a plurality of stationary blades extend toward the rotation axis perpendicular to the inner wall surface of the housing, and each of the blade blades And each of the stationary blades has two sides, a side close to the main intake port and a side close to the exhaust port. The side close to the main intake port with respect to the side close to the exhaust port is inclined so as to advance in the rotational direction for each of the blade blades, and inclined so as to advance in the direction opposite to the rotational direction for each stationary blade blade. A turbo molecular pump that rotates the rotating shaft, sucks gas from the main intake port, and discharges the gas from the exhaust port, and the moving blade portion closest to the main intake port on the side wall of the housing And the blade portion closest to the exhaust port is provided with a sub-intake port. When the rotary shaft is rotated during vacuum evacuation, gas is also sucked from the sub-intake port and discharged from the exhaust port This is a turbo molecular pump configured as described above.
The present invention is a turbo molecular pump, wherein a nitrogen supply port is provided between the auxiliary air intake port and the moving blade part closest to the exhaust port on the side wall of the housing, and the rotary shaft is connected during vacuum evacuation. It is a turbo molecular pump that rotates, supplies nitrogen gas from the nitrogen supply port, dilutes the gas compressed in the housing, and discharges it from the exhaust port.
The present invention is a turbo molecular pump, wherein the gas sucked from the auxiliary intake port is one of He gas and Ar gas.
The present invention includes a vacuum chamber, a stage disposed in the vacuum chamber and configured to be able to place a substrate, and a main gas supply unit configured to be able to supply a main gas for substrate processing in the vacuum chamber. An evacuation unit configured to be able to evacuate the inside of the vacuum chamber, a recess provided on a substrate mounting surface of the stage, a sub gas channel connected to the recess, and the sub gas channel And a sub-gas supply unit configured to be able to supply a heat conductive sub-gas to the recess, wherein the vacuum exhaust unit includes a turbo molecular pump, The intake port is a substrate processing apparatus connected to the auxiliary gas flow path.
The present invention is a substrate processing apparatus, wherein the main gas is supplied into the vacuum chamber, and the substrate on the stage is configured to be capable of either etching process or film forming process. It is a processing device.

基板処理後に基板裏面の副ガスを高速で排気することが可能となるので、基板処理のスループットを向上させることができる。
副ガスの排気時間を短縮するとともに、到達圧力を低下させることができるので、残留した処理ガスの基板裏面への回り込みを抑制して、基板裏面及びステージ表面や内部治具等の汚染を防ぐことができ、メンテナンスの頻度を最小にすることができる。
真空槽の主排気と副ガスの排気を一台の真空ポンプで行うので、各排気のために複数台の真空ポンプを用意する必要がなく、低コストである。 Since the sub-gas on the back surface of the substrate can be exhausted at a high speed after the substrate processing, the throughput of the substrate processing can be improved.
As the exhaust time of the secondary gas can be shortened and the ultimate pressure can be lowered, the contamination of the backside of the substrate, the stage surface, and internal jigs can be prevented by suppressing the remaining processing gas from entering the backside of the substrate. And the frequency of maintenance can be minimized.
Since the vacuum chamber main exhaust and sub-gas exhaust are performed by a single vacuum pump, it is not necessary to prepare a plurality of vacuum pumps for each exhaust, and the cost is low.

本発明の一例であるエッチング装置の構造を説明するための図The figure for demonstrating the structure of the etching apparatus which is an example of this invention 本発明の基板処理装置で予想される副ガスの排気曲線を示す図The figure which shows the exhaust curve of the secondary gas anticipated with the substrate processing apparatus of this invention 従来の基板処理装置の構造を説明するための図The figure for demonstrating the structure of the conventional substrate processing apparatus 従来の基板処理装置における副ガスの排気曲線を示す図The figure which shows the exhaust curve of the secondary gas in the conventional substrate processing apparatus 動翼羽根と静翼羽根の外観を説明するための模式図Schematic diagram for explaining the appearance of the moving blade and stationary blade

＜基板処理装置の構造＞
本発明の基板処理装置の一例として、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源を搭載したエッチング装置を説明する。
図１の符号８０はこのエッチング装置を示している。
エッチング装置８０は真空槽８９と真空排気部８２と主ガス供給部８１と副ガス供給部８６とプラズマ生成部９２とを有している。真空排気部８２と主ガス供給部８１と副ガス供給部８６とプラズマ生成部９２はいずれも真空槽８９の外側に配置されている。
真空排気部８２は、主排気ポンプであるターボ分子ポンプ６１とそれを補助する補助ポンプ６５とを有している。 <Structure of substrate processing apparatus>
As an example of the substrate processing apparatus of the present invention, an etching apparatus equipped with an inductively coupled plasma (ICP) source will be described.
Reference numeral 80 in FIG. 1 indicates this etching apparatus.
The etching apparatus 80 includes a vacuum chamber 89, a vacuum exhaust unit 82, a main gas supply unit 81, a sub gas supply unit 86, and a plasma generation unit 92. The vacuum exhaust unit 82, the main gas supply unit 81, the sub gas supply unit 86, and the plasma generation unit 92 are all disposed outside the vacuum chamber 89.
The vacuum exhaust unit 82 includes a turbo molecular pump 61 that is a main exhaust pump and an auxiliary pump 65 that assists the turbo molecular pump 61.

ここでは、補助ポンプ６５としてドライポンプを用いる。本発明の補助ポンプ６５は、ターボ分子ポンプ６１で圧縮されたガスを吸入し、大気に排出する能力がある真空ポンプであれば、ドライポンプに限定されない。
ターボ分子ポンプ６１は、筒形状の筐体７８と、筐体７８の一端に設けられた主吸気口７１と、他端に設けられた排気口７２と、回転軸７９とを有している。
回転軸７９は、筐体７８内で中心軸線が筐体７８の中心軸線と一致するように配置され、ターボ分子ポンプ６１による吸排気時に、筐体７８の中心軸線を中心として回転可能に構成されている。 Here, a dry pump is used as the auxiliary pump 65. The auxiliary pump 65 of the present invention is not limited to a dry pump as long as it is capable of sucking the gas compressed by the turbo molecular pump 61 and discharging it to the atmosphere.
The turbo molecular pump 61 includes a cylindrical casing 78, a main intake port 71 provided at one end of the casing 78, an exhaust port 72 provided at the other end, and a rotating shaft 79.
The rotation shaft 79 is arranged in the housing 78 so that the center axis coincides with the center axis of the housing 78, and is configured to be rotatable around the center axis of the housing 78 during intake and exhaust by the turbo molecular pump 61. ing.

筐体７８内は、回転軸７９に沿って動翼部７６と静翼部７７とが交互に複数設けられている。
各動翼部７６は、複数の動翼羽根７４が回転軸７９に対して垂直に、筐体７８の内壁面に向かって伸びるように複数枚設けられている。
各静翼部７７は、複数の静翼羽根７５が筐体７８の内壁面に対して垂直に、回転軸７９に向かって伸びるように複数枚設けられている。 In the casing 78, a plurality of moving blade portions 76 and stationary blade portions 77 are alternately provided along the rotation shaft 79.
A plurality of blades 76 are provided such that a plurality of blades 74 extend perpendicularly to the rotation shaft 79 and extend toward the inner wall surface of the casing 78.
Each stationary blade portion 77 is provided in a plurality so that a plurality of stationary blades 75 extend perpendicular to the inner wall surface of the casing 78 toward the rotating shaft 79.

図５は動翼羽根７４と静翼羽根７５の外観を説明するために、隣り合う一組の動翼部７６と静翼部７７を立体的に示した模式図である。符号４１は、ターボ分子ポンプ６１による真空排気時の、回転軸７９の回転方向を示している。また、符号４２は主吸気口７１から排気口７２へと向かう方向を示している。
各動翼羽根７４と各静翼羽根７５は、それぞれ主吸気口７１に近い辺と排気口７２に近い辺の二辺を有している。
真空排気時に、排気口７２に近い辺に対する主吸気口７１に近い辺は、各動翼羽根７４では回転方向４１に前進するように傾けられ、各静翼羽根７５では回転方向４１とは逆向きに前進するように傾けられている。 FIG. 5 is a schematic diagram three-dimensionally showing a pair of adjacent moving blade portions 76 and stationary blade portions 77 in order to explain the appearance of the moving blade blades 74 and the stationary blade blades 75. Reference numeral 41 indicates the direction of rotation of the rotary shaft 79 when the turbo molecular pump 61 is evacuated. Reference numeral 42 indicates a direction from the main intake port 71 toward the exhaust port 72.
Each rotor blade 74 and each stationary blade 75 have two sides, a side close to the main intake port 71 and a side close to the exhaust port 72, respectively.
At the time of vacuum exhaust, the side close to the main intake port 71 with respect to the side close to the exhaust port 72 is inclined so as to advance in the rotational direction 41 in each blade blade 74, and opposite to the rotational direction 41 in each stationary blade blade 75. Tilt to move forward.

回転軸７９を真空排気時の回転方向４１に回転すると、各動翼羽根７４の排気口７２側を向いた面が前進してガスを排気口７２側に押しやり、排気口７２側から主吸気口７１側に移動しようとするガスは各静翼羽根７５の排気口７２側を向いた面で排気口７２側に跳ね返される。ガスは交互に設けられた動翼部７６と静翼部７７により、筐体７８内を主吸気口７１側から排気口７２側への一方向４２に移動されるので、排気口７２側に近づくにつれて次第に圧縮されていく。   When the rotary shaft 79 is rotated in the rotation direction 41 during evacuation, the surface of each rotor blade 74 facing the exhaust port 72 advances to push the gas toward the exhaust port 72, and the main intake air from the exhaust port 72 side. The gas to be moved to the side of the mouth 71 is bounced back to the side of the air outlet 72 on the surface of each vane blade 75 facing the side of the air outlet 72. Since the gas is moved in one direction 42 from the main intake port 71 side to the exhaust port 72 side by the moving blade unit 76 and the stationary blade unit 77 provided alternately, the gas approaches the exhaust port 72 side. It is gradually compressed as it goes.

従って、ターボ分子ポンプ６１は、回転軸７９を真空排気時の回転方向４１に回転して、主吸気口７１からガスを吸入し、排気口７２から排出することができる。
排気口７２には接続管６６を介して補助ポンプ６５が接続されている。これは、ターボ分子ポンプ６１単体では大気圧までガスを圧縮できないからである。補助ポンプ６５はターボ分子ポンプ６１が圧縮したガスを吸入し、大気へ排出する。 Therefore, the turbo molecular pump 61 can rotate the rotating shaft 79 in the rotation direction 41 during evacuation to suck gas from the main intake port 71 and discharge it from the exhaust port 72.
An auxiliary pump 65 is connected to the exhaust port 72 via a connection pipe 66. This is because the turbo molecular pump 61 alone cannot compress the gas to atmospheric pressure. The auxiliary pump 65 sucks the gas compressed by the turbo molecular pump 61 and discharges it to the atmosphere.

主吸気口７１は、調圧バルブ６３を介して真空槽８９内に接続されている。調圧バルブ６３は不図示の制御装置に接続され、制御装置により排気コンダクタンスの増減を制御されている。ターボ分子ポンプ６１を起動して真空槽８９内を真空排気しながら、調圧バルブ６３を制御することにより、真空槽８９内を所定の圧力にできるようにされている。   The main intake port 71 is connected to the inside of the vacuum chamber 89 via the pressure regulating valve 63. The pressure regulating valve 63 is connected to a control device (not shown), and the increase and decrease of the exhaust conductance is controlled by the control device. The inside of the vacuum chamber 89 can be set to a predetermined pressure by controlling the pressure regulating valve 63 while starting up the turbo molecular pump 61 and evacuating the inside of the vacuum chamber 89.

真空槽８９の内部には基板を載置するためのステージ８８が設けられている。ステージ８８にはチャック用電極９５が設けられており、チャック用電極９５にはチャック用直流電源９６が電気的に接続されている。チャック用直流電源９６からチャック用電極９５に直流電圧を印加すると、ステージ８８は基板を静電吸着により保持できるように構成されている。   A stage 88 for placing a substrate is provided inside the vacuum chamber 89. The stage 88 is provided with a chuck electrode 95, and a chuck DC power supply 96 is electrically connected to the chuck electrode 95. When a DC voltage is applied to the chuck electrode 95 from the chuck DC power source 96, the stage 88 is configured to hold the substrate by electrostatic attraction.

ステージ８８には不図示の冷却装置が設けられ、ここではステージ８８に埋設された冷却パイプに温度管理した冷却媒体を循環させることにより、ステージ８８上の基板を冷却できるようにされている。
ステージ８８の基板載置面には凹部９７が設けられている。この凹部９７には副ガス流路９４が接続されており、副ガス供給部８６は副ガス流路９４に接続されている。 The stage 88 is provided with a cooling device (not shown). In this case, the substrate on the stage 88 can be cooled by circulating a temperature-controlled cooling medium through a cooling pipe embedded in the stage 88.
A recess 97 is provided on the substrate mounting surface of the stage 88. A sub gas flow path 94 is connected to the recess 97, and the sub gas supply unit 86 is connected to the sub gas flow path 94.

副ガス供給部８６から副ガス流路９４を介して凹部９７に流されたＨｅガスやＡｒガス等の熱伝導性の副ガスは、ステージ８８と静電吸着された基板との隙間を流れて、真空槽８９内に流出し、真空排気部８２の主吸気口７１より真空排気される。副ガスをステージ８８と基板との隙間に流すことにより、基板の冷却効率を高めている。   Thermally conductive secondary gas such as He gas and Ar gas, which has flowed from the secondary gas supply unit 86 to the recess 97 through the secondary gas flow path 94, flows through the gap between the stage 88 and the electrostatically adsorbed substrate. Then, it flows into the vacuum chamber 89 and is evacuated from the main intake port 71 of the evacuation unit 82. By flowing the sub-gas through the gap between the stage 88 and the substrate, the cooling efficiency of the substrate is enhanced.

ターボ分子ポンプ６１の筐体７８側壁の、主吸気口７１に最も近い動翼部７６と、排気口７２に最も近い動翼部７６との間には、副吸気口７３が設けられている。
副吸気口７３は開閉バルブ６７を介して副ガス流路９４に接続されている。開閉バルブ６７は不図示の制御装置により開閉を制御されている。 A sub intake port 73 is provided between the moving blade portion 76 closest to the main intake port 71 and the moving blade portion 76 closest to the exhaust port 72 on the side wall of the casing 78 of the turbo molecular pump 61.
The auxiliary intake port 73 is connected to the auxiliary gas flow path 94 via the open / close valve 67. The opening / closing valve 67 is controlled to open and close by a control device (not shown).

開閉バルブ６７が開いた状態で、ターボ分子ポンプ６１の回転軸７９を真空排気時の回転方向４１に回転すると、主吸気口７１からガスを吸入するのと一緒に、副吸気口７３からもガスを吸入する。副吸気口７３から吸入されたガスは、副吸気口７３より主吸気口７１側に配置された翼部の排気口７２側を向いた面で跳ね返されるので、主吸気口７１から真空槽８９内へ逆流するのは防止されている。また、副吸気口７３より排気口７２側に配置された動翼部７６の排気口７２側を向いた面が前進して副吸気口７３から吸入したガスを排気口７２側へ押しやり、圧縮して、主吸気口７１から吸入したガスと共に排気口７２から排出する。   When the rotary shaft 79 of the turbo molecular pump 61 is rotated in the rotation direction 41 during evacuation with the open / close valve 67 open, the gas is sucked from the main air intake port 71 and also from the sub air intake port 73. Inhale. Since the gas sucked from the auxiliary intake port 73 is bounced back on the surface facing the exhaust port 72 side of the wing portion arranged on the main intake port 71 side from the auxiliary intake port 73, the gas is drawn into the vacuum chamber 89 from the main intake port 71. Backflow is prevented. Further, the surface of the moving blade portion 76 disposed on the exhaust port 72 side from the auxiliary intake port 73 faces the exhaust port 72 side, and the gas sucked from the auxiliary intake port 73 is pushed to the exhaust port 72 side to be compressed. Then, it is discharged from the exhaust port 72 together with the gas sucked from the main intake port 71.

主ガス供給部８１は、ガス管を介して真空槽８９内部に接続され、真空槽８９内に基板処理用のエッチングガスである主ガスを供給可能にされている。
真空槽８９の天部には石英やアルミナ等からなるＲＦ導入窓９３が設けられており、真空槽８９の外部から内部へ電波を透過できるようにされている。 The main gas supply unit 81 is connected to the inside of the vacuum chamber 89 through a gas pipe, and can supply a main gas which is an etching gas for substrate processing into the vacuum chamber 89.
An RF introduction window 93 made of quartz, alumina, or the like is provided at the top of the vacuum chamber 89 so that radio waves can be transmitted from the outside to the inside of the vacuum chamber 89.

プラズマ生成部９２はここではＲＦアンテナ８３とマッチングボックス８７ａとプラズマ用交流電源８４とを有している。ＲＦアンテナ８３はＲＦ導入窓９３の上方に設置され、マッチングボックス８７ａを介してプラズマ用交流電源８４に電気的に接続されている。プラズマ用交流電源８４からＲＦアンテナ８３に交流電圧を印加すると、ＲＦアンテナ８３からＲＦ導入窓９３を透過して真空槽８９内に電波が放射され、真空排気部８２により真空排気された真空槽８９内に供給されたエッチングガスをプラズマ化できるようにされている。   Here, the plasma generation unit 92 includes an RF antenna 83, a matching box 87a, and an AC power source 84 for plasma. The RF antenna 83 is installed above the RF introduction window 93 and is electrically connected to the plasma AC power source 84 via the matching box 87a. When an AC voltage is applied from the plasma AC power source 84 to the RF antenna 83, radio waves are radiated from the RF antenna 83 through the RF introduction window 93 and radiated into the vacuum chamber 89 and evacuated by the vacuum exhaust unit 82. The etching gas supplied inside can be converted into plasma.

またステージ８８に設けられた不図示の電極にはマッチングボックス８７ｂを介して基板バイアス用交流電源８５が電気的に接続されている。基板バイアス用交流電源８５からステージ８８の電極に交流電圧を印加すると、プラズマ中のイオンが加速されてステージ８８上の基板に衝突し、基板をエッチングできるようにされている。   A substrate bias AC power supply 85 is electrically connected to an electrode (not shown) provided on the stage 88 via a matching box 87b. When an AC voltage is applied to the electrode of the stage 88 from the substrate bias AC power supply 85, ions in the plasma are accelerated and collide with the substrate on the stage 88 so that the substrate can be etched.

ターボ分子ポンプ６１の筐体７８側壁の、副吸気口７３と、排気口７２に最も近い動翼部７６との間には窒素供給口７０が設けられ、この窒素供給口７０には窒素供給部６２が接続されている。
窒素供給部６２は窒素供給口７０から筐体７８内に窒素ガスを供給して、筐体７８で圧縮されたガスを希釈することにより、腐食性ガスによる筐体７８内の腐食や、基板のエッチングで生成されたガス状の反応生成物が筐体７８内に付着するのを防止している。 A nitrogen supply port 70 is provided on the side wall of the casing 78 of the turbo molecular pump 61 between the auxiliary intake port 73 and the moving blade portion 76 closest to the exhaust port 72. The nitrogen supply port 70 has a nitrogen supply unit. 62 is connected.
The nitrogen supply unit 62 supplies nitrogen gas into the housing 78 from the nitrogen supply port 70 and dilutes the gas compressed by the housing 78, thereby causing corrosion in the housing 78 due to corrosive gas, A gaseous reaction product generated by etching is prevented from adhering to the inside of the casing 78.

窒素供給口７０は、副吸気口７３より排気口７２側に配置されているので、窒素供給口７０から供給した窒素ガスは、副吸気口７３と窒素供給口７０との間に配置された翼部の排気口７２側を向いた面で排気口７２側に跳ね返され、副吸気口７３部分の圧力を増加させることはない。従って、窒素供給口７０から窒素ガスを供給しても副吸気口７３からの吸気能力は変わらない。   Since the nitrogen supply port 70 is disposed closer to the exhaust port 72 than the sub intake port 73, the nitrogen gas supplied from the nitrogen supply port 70 is a blade disposed between the sub intake port 73 and the nitrogen supply port 70. The surface facing the exhaust port 72 side is rebounded to the exhaust port 72 side, and the pressure at the sub-intake port 73 is not increased. Therefore, even if nitrogen gas is supplied from the nitrogen supply port 70, the intake capacity from the auxiliary intake port 73 does not change.

本発明の基板処理装置としてのエッチング装置は、上述したような誘導結合プラズマ型のエッチング装置に限定されない。
また本発明の基板処理装置は上述したようなエッチング装置に限定されず、成膜装置等、基板裏面に副ガスを流して基板の冷却効率を高めながら基板を処理する装置でもよい。
また本発明の基板処理装置の基板の温度制御装置は、上述したような冷却装置に限定されず、加熱装置でもよく、副ガスを加熱効率を高めるために使用してもよい。 The etching apparatus as the substrate processing apparatus of the present invention is not limited to the inductively coupled plasma type etching apparatus as described above.
The substrate processing apparatus of the present invention is not limited to the etching apparatus as described above, and may be an apparatus that processes the substrate while increasing the cooling efficiency of the substrate by flowing a secondary gas to the back surface of the substrate, such as a film forming apparatus.
Further, the substrate temperature control device of the substrate processing apparatus of the present invention is not limited to the cooling device as described above, and may be a heating device, or a secondary gas may be used to increase the heating efficiency.

＜基板処理装置を用いた基板処理方法＞
本発明の基板処理装置による基板処理方法の一例を、前述したエッチング装置８０を用いて説明する。
先ず、補助ポンプ６５とターボ分子ポンプ６１とを順に起動し、真空槽８９内を真空排気する。以降の工程では真空排気を継続している。 <Substrate processing method using substrate processing apparatus>
An example of the substrate processing method by the substrate processing apparatus of the present invention will be described using the etching apparatus 80 described above.
First, the auxiliary pump 65 and the turbo molecular pump 61 are sequentially activated, and the vacuum chamber 89 is evacuated. In the subsequent steps, evacuation is continued.

真空槽８９内の真空雰囲気を維持したまま、不図示の搬入室からロボット等により基板を真空槽８９内に搬入し、ステージ８８上に載置する。
チャック用直流電源９６を起動し、ステージ８８に設けられたチャック用電極９５に直流電圧を印加して、静電吸着により基板をステージ８８上に保持する。
ステージ８８に設けられた不図示の冷却装置を起動し、ステージ８８に設けられた冷却パイプに温度管理した冷却媒体を循環させる。 With the vacuum atmosphere in the vacuum chamber 89 maintained, the substrate is loaded into the vacuum chamber 89 from a loading chamber (not shown) by a robot or the like and placed on the stage 88.
The chuck DC power source 96 is activated, a DC voltage is applied to the chuck electrode 95 provided on the stage 88, and the substrate is held on the stage 88 by electrostatic attraction.
A cooling device (not shown) provided on the stage 88 is started, and a temperature-controlled cooling medium is circulated through a cooling pipe provided on the stage 88.

開閉バルブ６７を閉じた状態で、副ガス供給部８６を起動し、副ガス流路９４を介して凹部９７への副ガスの供給を開始して、ステージ８８と基板裏面との間へ副ガスを流し、基板の冷却効率を高め、以降の基板処理中も基板を所定の温度に制御する。
開閉バルブ６７はわずかに開いた状態とし、常に微量の副ガスがターボ分子ポンプ６１へ流れる状態でもよい。 With the open / close valve 67 closed, the auxiliary gas supply unit 86 is started, and supply of the auxiliary gas to the concave portion 97 is started via the auxiliary gas flow path 94, and the auxiliary gas is introduced between the stage 88 and the back surface of the substrate. To increase the cooling efficiency of the substrate and control the substrate to a predetermined temperature during the subsequent substrate processing.
The on-off valve 67 may be in a slightly open state, and a small amount of secondary gas may always flow to the turbo molecular pump 61.

主ガス供給部８１を起動し、真空槽８９内に主ガスの供給を開始し、真空槽８９内を所定の圧力にする。
真空槽８９内の圧力が安定したのち、真空排気部８２内の窒素供給部６２を起動して、ターボ分子ポンプ６１の筐体７８内への窒素の供給を開始し、エッチング生成物による筐体７８内の汚染を予防する。 The main gas supply unit 81 is activated, supply of the main gas into the vacuum chamber 89 is started, and the inside of the vacuum chamber 89 is set to a predetermined pressure.
After the pressure in the vacuum chamber 89 is stabilized, the nitrogen supply unit 62 in the vacuum exhaust unit 82 is activated to start supply of nitrogen into the casing 78 of the turbo molecular pump 61, and a casing made of etching products. 78 to prevent contamination.

次いで、プラズマ用交流電源８４を起動し、ＲＦアンテナ８３に交流電流を流し、ＲＦアンテナ８３からＲＦ導入窓９３を透過して真空槽８９内に電波を放射させ、主ガスをプラズマ化し、主ガスのイオンやラジカル等の活性種を生成して、基板に接触させる。
次いで、基板バイアス用交流電源８５を起動し、ステージ８８に設けられた電極に交流電圧を印加して、プラズマ中のイオンを基板に入射させ、エッチング処理を開始する。 Next, the AC power source for plasma 84 is activated, an AC current is passed through the RF antenna 83, radio waves are emitted from the RF antenna 83 through the RF introduction window 93, and the main gas is turned into plasma. Active species such as ions and radicals are generated and brought into contact with the substrate.
Next, the substrate bias AC power supply 85 is activated, an AC voltage is applied to the electrode provided on the stage 88, ions in the plasma are incident on the substrate, and the etching process is started.

基板はプラズマと反応し、生成されたエッチング生成物が蒸発し、又は入射したイオンにスパッタされ、ガス化したエッチング生成物が真空排気部８２により真空排気されて除去される。
基板を所定の膜厚にエッチングしたのち、プラズマ用交流電源８４と基板バイアス用交流電源８５の動作をそれぞれ停止し、かつ主ガス供給部８１からの主ガスの供給と、副ガス供給部８６からの副ガスの供給を停止する。
開閉バルブ６７を開いて、ターボ分子ポンプ６１により、主ガスの排気と一緒に、副ガスの排気を開始する。 The substrate reacts with the plasma, and the generated etching product evaporates or is sputtered onto the incident ions, and the gasified etching product is evacuated and removed by the evacuation unit 82.
After the substrate is etched to a predetermined thickness, the operations of the plasma AC power source 84 and the substrate bias AC power source 85 are stopped, and the main gas supply from the main gas supply unit 81 and the sub gas supply unit 86 are stopped. The supply of secondary gas is stopped.
The on-off valve 67 is opened, and the turbo molecular pump 61 starts the exhaust of the auxiliary gas together with the exhaust of the main gas.

図２は本発明の基板処理装置で基板処理後に副ガスを排気したときのステージ８８の凹部９７の排気曲線を示す。
凹部９７が従来よりも低い圧力部分に接続されるため、凹部９７からの排気時間が短くなるとともに、到達圧力が低下する。到達圧力が低くなるために、基板裏面に残留ガスが回り込みにくく、基板裏面、ステージ表面及び内部治具の汚染が防止される。
主ガスと副ガスの排気を終えたのち、チャック用直流電源９６を停止し、静電吸着を解除して、真空槽８９内の真空雰囲気を維持したまま、不図示の搬出室へロボット等により基板を搬出する。 FIG. 2 shows an exhaust curve of the concave portion 97 of the stage 88 when the auxiliary gas is exhausted after the substrate processing by the substrate processing apparatus of the present invention.
Since the concave portion 97 is connected to a pressure portion lower than the conventional one, the exhaust time from the concave portion 97 is shortened and the ultimate pressure is reduced. Since the ultimate pressure is lowered, the residual gas hardly flows around the back surface of the substrate, and contamination of the back surface of the substrate, the surface of the stage and the internal jig is prevented.
After exhausting the main gas and the sub-gas, the chuck DC power supply 96 is stopped, the electrostatic adsorption is released, and the vacuum atmosphere in the vacuum chamber 89 is maintained and the unillustrated unloading chamber is moved by a robot or the like. Unload the board.

４１……回転方向
６１……ターボ分子ポンプ
７０……窒素供給口
７１……主吸気口
７２……排気口
７３……副吸気口
７４……動翼羽根
７５……静翼羽根
７６……動翼部
７７……静翼部
７８……筐体
７９……回転軸
８０……エッチング装置
８１……主ガス供給部
８２……真空排気部
８６……副ガス供給部
８８……ステージ
８９……真空槽
９４……副ガス流路
９７……凹部 41 …… Rotation direction 61 …… Turbo molecular pump 70 …… Nitrogen supply port 71 …… Main intake port 72 …… Exhaust port 73 …… Sub-intake port 74 …… Motor blade blade 75 …… Static blade blade 76 …… Motion Blade part 77 …… Static blade part 78 …… Case 79 …… Rotating shaft 80 …… Etching apparatus 81 …… Main gas supply part 82 …… Vacuum exhaust part 86 …… Sub-gas supply part 88 …… Stage 89 …… Vacuum chamber 94 …… Sub gas flow path 97 …… Recess

Claims (5)

筒形状の筐体と、
前記筐体の一端に設けられた主吸気口と、他端に設けられた排気口と、
前記筐体内で、中心軸線が前記筐体の中心軸線と一致するように配置された回転軸と、
を有し、
前記回転軸は、真空排気時に前記筐体の中心軸線を中心として回転可能に構成され、
前記筐体内は、前記回転軸に沿って動翼部と静翼部とが交互に複数設けられ、
各前記動翼部は、複数の動翼羽根が前記回転軸に対して垂直に、前記筐体の内壁面に向かって伸びるように設けられ、
各前記静翼部は、複数の静翼羽根が前記筐体の内壁面に対して垂直に、前記回転軸に向かって伸びるように設けられ、
各前記動翼羽根と各前記静翼羽根は、それぞれ前記主吸気口に近い辺と前記排気口に近い辺の二辺を有し、
真空排気時に、前記排気口に近い辺に対する前記主吸気口に近い辺は、各前記動翼羽根では回転方向に前進するように傾けられ、各前記静翼羽根では回転方向とは逆向きに前進するように傾けられ、
前記回転軸を回転して、前記主吸気口からガスを吸入し、前記排気口から排出するターボ分子ポンプであって、
前記筐体側壁の、前記主吸気口に最も近い前記動翼部と前記排気口に最も近い前記動翼部との間には副吸気口が設けられ、
真空排気時に前記回転軸を回転すると、前記副吸気口からもガスを吸入し、前記排気口から排出するように構成されたターボ分子ポンプ。 A cylindrical housing;
A main intake port provided at one end of the housing, and an exhaust port provided at the other end;
Within the housing, a rotation axis arranged such that a central axis coincides with the central axis of the housing;
Have
The rotating shaft is configured to be rotatable around the central axis of the housing during evacuation,
Inside the housing, a plurality of moving blade portions and stationary blade portions are alternately provided along the rotation axis,
Each of the blade portions is provided such that a plurality of blade blades extend perpendicular to the rotation axis and toward the inner wall surface of the housing,
Each of the stationary blade portions is provided such that a plurality of stationary blades extend perpendicularly to the inner wall surface of the housing and extend toward the rotation axis.
Each of the blade blades and each of the stationary blade blades has two sides, a side close to the main intake port and a side close to the exhaust port,
During vacuum evacuation, the side close to the main intake port with respect to the side close to the exhaust port is inclined so as to advance in the rotational direction for each rotor blade blade, and advances in the direction opposite to the rotational direction for each stationary blade blade Tilted to
A turbo molecular pump that rotates the rotating shaft, sucks gas from the main intake port, and discharges it from the exhaust port,
A sub-intake port is provided between the moving blade part closest to the main intake port and the moving blade part closest to the exhaust port on the side wall of the housing,
A turbo molecular pump configured to suck gas from the auxiliary intake port and discharge from the exhaust port when the rotary shaft is rotated during vacuum exhaust. 前記筐体側壁の、前記副吸気口と前記排気口に最も近い前記動翼部との間には窒素供給口が設けられ、
真空排気時に前記回転軸を回転し、前記窒素供給口から窒素ガスを供給して、前記筐体内で圧縮されたガスを希釈し、前記排気口から排出する請求項１記載のターボ分子ポンプ。 A nitrogen supply port is provided between the auxiliary intake port and the moving blade part closest to the exhaust port on the side wall of the housing,
The turbo molecular pump according to claim 1, wherein the rotary shaft is rotated during vacuum evacuation, nitrogen gas is supplied from the nitrogen supply port, the gas compressed in the housing is diluted, and the gas is discharged from the exhaust port. 前記副吸気口から吸入するガスは、Ｈｅガス又はＡｒガスのいずれか一方のガスであることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項記載のターボ分子ポンプ。   3. The turbo molecular pump according to claim 1, wherein the gas sucked from the auxiliary air inlet is one of He gas and Ar gas. 4. 真空槽と、
前記真空槽内に配置され、基板を載置可能に構成されたステージと、
前記真空槽内に基板処理用の主ガスを供給可能に構成された主ガス供給部と、
前記真空槽内を真空排気可能に構成された真空排気部と、
前記ステージの基板載置面に設けられた凹部と、
前記凹部に接続された副ガス流路と、
前記副ガス流路に接続され、前記凹部に熱伝導性の副ガスを供給可能に構成された副ガス供給部と、
を有する基板処理装置であって、
前記真空排気部は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のターボ分子ポンプを有し、
前記副吸気口は前記副ガス流路に接続された基板処理装置。 A vacuum chamber;
A stage disposed in the vacuum chamber and configured to be capable of placing a substrate;
A main gas supply unit configured to be able to supply a main gas for substrate processing in the vacuum chamber;
An evacuation unit configured to be evacuated in the vacuum chamber;
A recess provided on the substrate mounting surface of the stage;
A secondary gas flow path connected to the recess;
A sub gas supply unit connected to the sub gas flow path and configured to be able to supply a heat conductive sub gas to the recess;
A substrate processing apparatus comprising:
The vacuum evacuation unit has the turbo molecular pump according to any one of claims 1 to 3.
The sub-intake port is a substrate processing apparatus connected to the sub-gas channel. 前記真空槽内に前記主ガスを供給して、前記ステージ上の基板に対し、エッチング処理又は成膜処理のいずれか一方の処理が可能に構成された請求項４記載の基板処理装置。   The substrate processing apparatus according to claim 4, wherein the main gas is supplied into the vacuum chamber so that either the etching process or the film forming process can be performed on the substrate on the stage.
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