JP2013048287A - Vacuum processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、真空処理装置に係り、特に、真空排気用のターボ分子ポンプの上流側に配置されたバタフライバルブを備えた真空処理装置に関する。 The present invention relates to a vacuum processing apparatus, and more particularly, to a vacuum processing apparatus provided with a butterfly valve disposed on the upstream side of a turbo molecular pump for vacuum exhaust.
DRAMやマイクロプロセッサ等の半導体装置の製造工程において、プラズマエッチングやプラズマCVDが広く用いられている。 Plasma etching and plasma CVD are widely used in the manufacturing process of semiconductor devices such as DRAMs and microprocessors.
一般に、真空処理装置は、処理室を減圧するためのターボ分子ポンプと、処理室の圧力を調整するために真空処理室の下流側でかつターボ分子ポンプの上流側に配置されたバタフライバルブなどの調圧バルブとを備えている。処理ガスはガスボンベやレギュレーターなどからなるガス供給系から処理ガス供給系へ供給される。例えば特許文献１に開示されているように、処理ガスは主ガスと添加ガスの２種類を混合させて処理室内に供給され、さらに下流側のターボ分子ポンプにより減圧、排気される。
In general, the vacuum processing apparatus includes a turbo molecular pump for depressurizing the processing chamber, and a butterfly valve disposed downstream of the vacuum processing chamber and upstream of the turbo molecular pump for adjusting the pressure of the processing chamber. And a pressure regulating valve. The processing gas is supplied from a gas supply system including a gas cylinder and a regulator to the processing gas supply system. For example, as disclosed in
プラズマを用いた半導体装置の加工における課題の１つに、ウエハ等の被処理体に付着する異物粒子数を低減することが挙げられる。例えばエッチング処理中や処理前に被処理体の微細パターン上に異物粒子が落下すると、その部位は局所的にエッチングが阻害される。その結果、被処理体の微細パターンには断線などの不良が生じ歩留まり低下を引き起こす。そのため、ガス粘性力や熱泳動力、クローン力などを用いて異物粒子の輸送を制御し、被処理体に付着する異物数を低減する方法が多数考案されている。 One of the problems in processing a semiconductor device using plasma is to reduce the number of foreign particles adhering to an object to be processed such as a wafer. For example, when foreign particles fall on the fine pattern of the object to be processed during or before the etching process, the etching of the part is locally inhibited. As a result, defects such as disconnection occur in the fine pattern of the object to be processed, resulting in a decrease in yield. Therefore, many methods have been devised to control the transport of foreign particles using gas viscous force, thermophoretic force, clonal force, etc., and reduce the number of foreign matters attached to the object to be processed.
近年、ターボ分子ポンプにより高速で跳ね返される異物粒子による汚染が問題になっている。処理ガスやキャリアガスの流れに乗ってターボ分子ポンプに流入する異物粒子の速度は、おおむねガスの流体としての速度と同等となり、例えば１m/s〜１０m/sである。対して、ターボ分子ポンプのブレードの回転速度は数百m/sにもなる。そのため、異物粒子はターボ分子ポンプのブレードをすり抜けることができず、ブレードの先端部で高速ではじき飛ばれる。このようにして跳ね返された高速異物粒子は真空処理室内に飛散し、一部はウエハに付着することになる。このようなメカニズムによる異物粒子の飛散を防ぐためには、ターボ分子ポンプに異物粒子が落下・流入しないようにすることが重要である。 In recent years, contamination by foreign particles rebounded at high speed by a turbo molecular pump has become a problem. The speed of the foreign particles flowing into the turbo molecular pump along with the flow of the processing gas or the carrier gas is approximately equal to the speed of the gas as a fluid, for example, 1 m / s to 10 m / s. On the other hand, the rotation speed of the turbo molecular pump blade is several hundred m / s. For this reason, the foreign particles cannot pass through the blade of the turbo molecular pump and are repelled at a high speed at the tip of the blade. The high speed foreign particles bounced in this way are scattered in the vacuum processing chamber, and a part of them adheres to the wafer. In order to prevent scattering of foreign particles due to such a mechanism, it is important to prevent foreign particles from falling into or flowing into the turbo molecular pump.
本発明の目的は、被処理体に付着する異物粒子数を低減させた真空処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a vacuum processing apparatus in which the number of foreign particles adhering to an object to be processed is reduced.
本発明では、処理室と、該処理室に処理ガスを供給するためのガス供給手段と、被処理体を戴置するための戴置電極と、前記処理室内でプラズマを生成するためのプラズマ生成手段と、前記処理室を減圧するためのターボ分子ポンプと、前記処理室の圧力を調整するために前記ターボ分子ポンプの上流側に配置されたバタフライバルブとを有する真空処理装置において、前記バタフライバルブは、回転可能に支持されたフラッパーと、該フラッパー上に落下した異物粒子が前記ターボ分子ポンプに落下しないように該フラッパーの一端に設置された異物粒子落下防止用のストッパーと、前記フラッパーの開度を調整可能なアクチュエータとを有することを特徴とする。 In the present invention, a processing chamber, a gas supply means for supplying a processing gas to the processing chamber, a mounting electrode for mounting an object to be processed, and plasma generation for generating plasma in the processing chamber In the vacuum processing apparatus, the butterfly valve comprises: a means; a turbo molecular pump for depressurizing the processing chamber; and a butterfly valve disposed upstream of the turbo molecular pump for adjusting the pressure of the processing chamber A flapper rotatably supported, a foreign particle fall prevention stopper installed at one end of the flapper to prevent foreign particles falling on the flapper from falling on the turbo molecular pump, and opening the flapper. And an actuator capable of adjusting the degree.
本発明によれば、バタフライバルブのフラッパーに異物落下防止用のストッパーを設けることにより、バタフライバルブのフラッパー上に落下した異物粒子が、調圧動作中にフラッパーからターボ分子ポンプ内へ落下することを阻止することができる。これによりターボ分子ポンプによる異物粒子の飛散を大幅に低減することができる。 According to the present invention, by providing a stopper for preventing the fall of foreign matter on the flapper of the butterfly valve, foreign particles dropped on the flapper of the butterfly valve can fall from the flapper into the turbo molecular pump during the pressure adjustment operation. Can be blocked. Thereby, scattering of the foreign particle | grains by a turbo-molecular pump can be reduced significantly.
本発明は、被処理体を処理するための処理室と、該処理室にガスを供給するガス供給手段と、被処理体を戴置するための戴置電極と、前記処理室を減圧するターボ分子ポンプと、前記処理室の圧力を調整するために前記ターボ分子ポンプと前記処理室の間に設置されたバタフライバルブとを有する半導体製造装置において、前記バタフライバルブのフラッパーに異物粒子落下防止用のストッパーを設置したものである。
以下、図に基いて、実施例を詳細に説明する。
本発明になる真空処理装置の実施例について、プラズマ処理装置を例に図面を参照しながら説明する。最初に、図２により本発明が適用されるプラズマ処理装置の全体構成の概要について説明する。本プラズマ処理装置は図２に示すとおり、１つの真空搬送室６１に４つの処理室１が接続されている。この真空搬送室内には、ウエハ等の被処理体２を搬送するための真空搬送ロボット６２が設置されている。また真空搬送室６１には２つのロック室６５を介して大気側搬送室６３が接続されている。大気側搬送室６３には、被処理体を搬送するための大気搬送ロボット６４と、被処理体２を回転させながら被処理体のノッチ位置や、被処理体の中心を検出するためのウエハアライナー６６が設置されている。また、大気側搬送室のロック室６５に対して反対側には被処理体を収納するフープ６８を設置するためのウエハステーション６７が設置されている。さらに、大気側搬送室には被処理体の裏面外周部に付着した堆積物を除去するためのウエハエッジクリーナー６９が接続されている。
また、本プラズマ処理装置全体を制御するための制御コンピューター７９が設置されている。以下に述べるバタフライバルブの開度もこの制御コンピューター７９により制御される。
The present invention relates to a processing chamber for processing an object to be processed, a gas supply means for supplying gas to the processing chamber, a mounting electrode for mounting the object to be processed, and a turbo for depressurizing the processing chamber. In a semiconductor manufacturing apparatus having a molecular pump and a butterfly valve installed between the turbo molecular pump and the processing chamber for adjusting the pressure of the processing chamber, the flapper of the butterfly valve is used for preventing foreign particles from falling. A stopper is installed.
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
Embodiments of a vacuum processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings, taking a plasma processing apparatus as an example. First, the outline of the overall configuration of the plasma processing apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. In the present plasma processing apparatus, four
In addition, a
図３は、図２に示した構成のうち、処理室１と真空搬送室６１とロック室６５の構成をより詳細に示したものである。まず処理室１から説明する。処理室１の上方にはプラズマ生成用の高周波電力を供給するためのアンテナ３が設置されている。該アンテナには整合器２２−１を介してプラズマ生成のための高周波電源（ソース電源）２０が接続されている。また、該アンテナには処理ガスを径方向に分散させるためのガス分散板３と、処理ガスを処理室内に導入するための小さなガス孔が多数設けられたシャワープレート５が設置されている。該分散板は内側の領域と外側の領域の２つに分割されており、シャワープレートの中心付近と外周付近で組成や流量の異なる処理ガスを独立に供給できるようにしている。処理ガスはガスボンベやレギュレーターなどからなるガス供給系（詳細構成は図示せず）４９から処理ガス供給系９２へ供給される。処理ガスは主ガスと添加ガスの２種類を混合させて処理室内に供給される。主ガスはガス供給源４９から供給されたガスをマスフローコントローラー５０−１〜５０−６を介して所定の流量を流し、合流させて生成される。該主ガスはガス分配機５１にて所定の流量比で２つに分岐し、一方は分散板の内側の領域、他方は分散板の外側の領域に供給されるようになっている。添加ガスはガス供給源４９から供給され、マスフローコントローラー５０−７、５０−８を介して所定の流量比で前記２つに分岐した主ガスそれぞれに混合させるようになっている。このようなガス供給系の機能や効果については特許文献１に詳しく説明されている。なお、被処理体の搬送中等に、処理室内にキャリアガスを供給する際は、処理ガス供給系９２を介して窒素ガスや、Ａｒガス等を流すため、処理ガス供給系はキャリアガス供給機能も兼ねている。ここでキャリアガスとは、異物粒子や、腐食性ガス、堆積性ガスの輸送を制御するために供給するガスのことを言う。
FIG. 3 shows the configuration of the
処理室１には被処理体２を戴置して処理するための戴置電極４、及び戴置電極４の上下駆動機構７３を備えている。該戴置電極には、被処理体に入射するイオンを加速する等の目的でバイアス電力を印加するためのバイアス電源２１が整合器２２-２を介して接続されている。
The
また、処理室１には処理室内を減圧するための排気手段としてターボ分子ポンプ４１が取り付けられている。さらに、処理室内の圧力を制御するため、バタフライバルブ４３がターボ分子ポンプ４１の上部に取り付けられている。ターボ分子ポンプ４１の下流にはドライポンプ４２−１が接続されている。また、処理室１を前記ターボ分子ポンプや前記ドライポンプ等から構成される排気系から遮断するため、メインバルブ４４がバタフライバルブ４３の上方に設置されている。
Further, a turbo
また、処理室内をベントするため、窒素や乾燥空気などのベントガスが、ガス供給源４９から、バルブ５２−５及びレギュレーター５３−３を介して供給されるようになっている。さらに、前記メインバルブ４４を閉じた状態でバタフライバルブ及びターボ分子ポンプをベントできるようにするため、バルブ５２−４及びレギュレーター５３−２を介してベントガスを供給できるようになっている。制御コンピューター７９により、モータ等のアクチュエータ４３０を介して、バタフライバルブ４３の開度が制御される。
Further, in order to vent the processing chamber, a vent gas such as nitrogen or dry air is supplied from a gas supply source 49 via a valve 52-5 and a regulator 53-3. Furthermore, in order to vent the butterfly valve and the turbo molecular pump with the
また、処理室１には、磁場を形成するためのコイル２６とヨーク２７が設置されている。また、処理室１には処理室内の圧力を測定するための真空計５４−１が設置されている。なお、処理室に接続されたアンテナにバイアス電力を印加するための高周波電源や被処理体を戴置電極に固定するための静電吸着用の電源等は図示を省略した。
The
処理室１は、２つのゲートバルブ７０−１と７０−２を介して真空搬送室６１と接続されている。処理室側のゲートバルブ７０−１は主に、処理室内壁が高周波電力から見て同軸（回転対称）になっているようにするため、及び処理室と真空搬送室の接続部が堆積性のガスや腐食性のガスで汚染されるのを防止することを目的としており、別名でプロセスバルブとも呼ぶ。対して真空搬送室側のゲートバルブ７０−２は処理室と真空搬送室の間のガスの流れを完全に遮断する機能を持ち、例えば片方が大気、もう片方が真空であってもガスの流れを遮断できる。
The
次に、真空搬送室６１について説明する。真空搬送室６１にはキャリアガス供給系９３が接続されている。キャリアガスはガス供給源４９から供給される窒素ガス、Ａｒガス、乾燥空気などを用いるものとし、マスフローコントローラー５０−９によって真空搬送室内に所定の流量で供給される。真空搬送室には該真空搬送室内を減圧するためドライポンプ４２−２がバルブ５２−１を介して接続されている。また、真空搬送室内の圧力を測定するため、圧力計５４−２が設置されている。
Next, the
次に、ロック室６５の構成について述べる。ロック室６５にはバルブ（スローＯＰＥＮバルブ）５２−２とドライポンプ４２−３から成る真空排気系が設置されている。ここでスローＯＰＥＮバルブとは、バルブ内の弁体の移動速度を調整できるタイプのバルブであり、弁体がＣＬＯＳＥ位置からＯＰＥＮ位置まで移動するのにかかる時間を長くすることで、排気ラインのコンダクタンスが徐々に大きくすることができ、ロック室内の真空引きにおいて急減圧を抑制できるメリットがある。急減圧を抑制するメリットとしては、急激なガスの流れによる異物粒子の発生の抑制、被処理体の微細パターンの倒れの抑制、結露の抑制が挙げられる。
Next, the configuration of the
また、ロック室６５にはベントガスを供給するためのベントガス供給系４６が設置されている。ここでベントガスとは真空から大気へ圧力を上げる際に真空チャンバー内に供給するガスのことを言う。ベントガスはガス供給源４９から供給される窒素や乾燥空気を用いる。ベントガス供給系４６は異物舞上げ防止のためのガスディフューザー８４と、ベントガスの供給量を調節するためのレギュレーター５３−１と、バルブ５２−３からなる。また、ロック室内の圧力を測定するため、圧力計５４−３が設置されている。
The
次に、バタフライバルブ４３の構成について図１を参照に説明する。図１Ａはバタフライバルブ４３を横から見た概略、図１Ｂはバタフライバルブのフラッパー８７を立体的に示した斜視図である。図１に示したバタフライバルブ４３では、２枚のフラッパー８７が設置されており、アクチュエータ４３０で駆動される回転軸１７１を中心として回転するようになっている。このフラッパー８７の端には異物粒子落下防止用のストッパー８８が設置されている。さらにストッパーの両脇には取り外し可能な蓋１７２が設置されている。
次にバタフライバルブの開度について図４を参照に説明する。図４は図１Ａと同じ構成である。図４Ａが全閉（開度０％）、図４Ｃが全開（開度１００％）であり、図４Ｂの開度が例えば２０%（ここでθ／９０°×１００＝２０％であると仮定した。）である。
Next, the configuration of the
Next, the opening degree of the butterfly valve will be described with reference to FIG. FIG. 4 has the same configuration as FIG. 1A. 4A is fully closed (
次にフラッパーに設置された異物粒子落下防止用のストッパー８８の役割について説明する。図５Ａはプラズマ処理中や処理前後において、バタフライバルブの上方で発生した異物粒子８０がバタフライバルブのフラッパー８７に落下・付着している様子を示している。異物粒子の発生要因としては、例えば処理室のプラズマ処理中におけるパーツの削れや、搬送動作における各種駆動機構の摩耗、内壁の温度の変化に伴って発生した熱応力による内壁付着物の剥離が挙げられる。図５Ａのように、フラッパー上に異物粒子が落下した状態で、図５Ｂのようにフラッパーを開ける（開度を上げる）と、フラッパー上の異物粒子は下の方に落下するが、異物粒子落下防止用のストッパー８８がこの異物粒子を受け止め、ターボ分子ポンプ内に落下するのを防ぐことができる。また、蓋１７２はストッパー８８の中に溜まった異物粒子が横から漏れ出すのを防ぐためのものである。
Next, the role of the foreign material particle
図６は、ストッパーが無い場合を示したものである。図６Ａに示したように、異物流がフラッパー上に落下・付着した状態で、図６Ｂのように開度を上げると、異物粒子はターボ分子ポンプ４１に落下し、落下した異物粒子はターボ分子ポンプ内で高速で回転しているブレード１７３ではじき飛ばされ、高速異物粒子としてチャンバー内を飛散する。この高速異物粒子は複数回処理室内壁で反射しながら、一部は戴置電極上に戴置されたウエハ上等に落下して付着する。以上よりバタフライバルブのフラッパーに異物粒子落下防止用のストッパーを設置することにより、ターボ分子ポンプ４１に落下する異物粒子数を低減することができる。
FIG. 6 shows a case where there is no stopper. As shown in FIG. 6A, when the opening degree is increased as shown in FIG. 6B in a state where the foreign matter flow has fallen and adhered to the flapper, the foreign matter particles fall to the turbo
なお、これまでは２枚のフラッパーで構成されるバタフライバルブについて述べてきたが、フラッパーの枚数がこれよりも多いバタフライバルブでも同様な効果が得られる。図７にはフラッパーが４枚（８７−１〜８７−４）設置されたバタフライバルブ４３に本発明を適用した例を示している。なお、異物粒子落下防止用のストッパー８８は、フラッパーが全開となったとき、下流側（ターボ側）となる端に取り付けるようにする。
In the above, a butterfly valve composed of two flappers has been described, but a similar effect can be obtained even with a butterfly valve having a larger number of flappers. FIG. 7 shows an example in which the present invention is applied to a
また、図８に示したように、異物落下防止用ストッパー８８はフラッパー８７の表面（全閉時に処理室側となる面）と裏面（全閉時にターボ側となる面）の両方に設置してもよい。この場合、バタフライバルブが全開となったとき、何らかの理由でフラッパーの裏面に付いていた異物粒子が剥離したとき、この異物粒子がターボ分子ポンプに落下するのを阻止することができる。
Further, as shown in FIG. 8, the foreign matter
また、図９に示したように、異物落下防止用のストッパー８８に一旦溜まった異物粒子が、ストッパー８８から漏れ出さないようにするため、ストッパーの入り口部にかえし１７４を設置するとよい。加えて、フラッパー上や、フラッパーに設けた異物落下防止用のストッパー内には真空グリスなど、粘りのある部材を塗布しておくと大きな異物粒子が落下した際に、フラッパーから剥離してターボ分子ポンプ内に落下するリスクを低減できる。
Further, as shown in FIG. 9, in order to prevent the foreign particles once collected in the
次に異物落下防止ストッパーの大きさの制限について述べる。図１０Aは望ましい場合、図１０Bは望ましくない場合を示している。点線の円αはフラッパー８７が軸１７１を中心に回転したとき、フラッパーの先端部分の軌跡を示したものである。図１０Aでは異物落下防止用のストッパー８８の底面がフラッパー面に垂直な線分よりも内側に傾斜しており、フラッパーがどの位置にあっても点線αで示す円をはみ出していない。これに対して図１０Bでは、異物落下防止用のストッパー８８の底面がフラッパー面に垂直であるため、図中のXの部分が円αをはみ出している。この場合、例えば図７において、フラッパー８７−２と８７−３がぶつかる恐れが生じる。そのため、異物落下防止用のストッパーはフラッパーが回転したときに、他のフラッパーや、バタフライバルブの内壁等に衝突しないような構造としなければならない。
Next, restrictions on the size of the foreign matter fall prevention stopper will be described. FIG. 10A shows the desired case and FIG. 10B shows the undesirable case. A dotted circle α indicates the locus of the tip portion of the
次に、バタフライバルブの開度の最適な制御方法について述べる。例えばバタフライバルブに異物落下防止用のストッパーが付いていても、装置の運用全般において、バタフライバルブの開度が全開の状況が大半を占めていることは望ましくない。即ち、異物粒子がバタフライバルブ内に落下しても、フラッパーがこの異物粒子を受け止め、ターボ分子ポンプに流入しないようにできるだけ開度を小さくしなければならない。これを図１１と図１２を参照に説明する。 Next, an optimal control method for the opening degree of the butterfly valve will be described. For example, even if the butterfly valve is provided with a stopper for preventing foreign matter from falling, it is not desirable that the degree of opening of the butterfly valve occupies most of the entire operation of the apparatus. In other words, even if foreign particles fall into the butterfly valve, the flapper must accept the foreign particles and reduce the opening as much as possible so as not to flow into the turbo molecular pump. This will be described with reference to FIG. 11 and FIG.
図１１、図１２はある１枚のウエハの処理する場合を例として、ウエハの位置、ゲートバルブの開閉、ロック室と処理室と真空搬送室におけるガス供給量と圧力、及びバタフライバルブの開度の時間変化を示している。なお、図１２は図１１の続きであり、プラズマ処理中を含めた前半が図１１、プラズマ処理中を含めた後半が図１２である。まず、全体の流れを説明する。 11 and 12 exemplify the case of processing one wafer, the position of the wafer, the opening and closing of the gate valve, the gas supply amount and pressure in the lock chamber, the processing chamber and the vacuum transfer chamber, and the opening of the butterfly valve The time change of is shown. FIG. 12 is a continuation of FIG. 11, and the first half including during the plasma processing is FIG. 11, and the second half including during the plasma processing is FIG. 12. First, the overall flow will be described.
まず、ウエハを大気搬送室からロック室へ搬送するため、ロック室のベントを開始し(ｔ１)、ベント完了後(ｔ２)、大気側搬送室とロック室の間のゲートバルブ７０−４を開け(ｔ３)、ウエハをロック室に搬入する(ｔ４)。次に、ゲートバルブ７０−４を閉め（ｔ５）、ロック室の真空引きを開始する(ｔ６)。ロック室内の圧力が所定の値に到達したら真空引きを中断し(ｔ７)、ロック室と真空搬送室の間のゲートバルブ７０−３を開け（ｔ８）、ウエハをロック室から真空搬送室へ搬送し(ｔ９)、ゲートバルブ７０−３を閉じる(ｔ１０)。次に、真空搬送室と処理室の間のゲートバルブ７０−２を開け(ｔ１１)、続けて真空搬送室と処理室の間にあるもう１つのゲートバルブ（プロセスバルブ）７０−１を開け(ｔ１２)、ウエハを真空搬送室から処理室へ搬送し(ｔ１３)、ゲートバルブ７０−１を閉じ（ｔ１４）、続けてゲートバルブ７０−２を閉じる（ｔ１５）。次に処理室内にキャリアガスとして供給していた窒素ガスの供給を中止すると共に、処理ガスの供給を開始し、これと同時にバタフライバルブによる調圧を開始する(ｔ１６)。処理室内の調圧とキャリアガスから処理ガスへの置換が完了したら（ｔ１７）、プラズマを着け所定の処理を開始する(ｔ１８)。所定のプラズマ処理が終わったら(ｔ１９)、処理ガスの供給を止め、キャリアガスの供給を開始し、さらにバタフライバルの開度を下げる(ｔ２０)。調圧及びガスの置換が終わったら(ｔ２１)、ゲートバルブ７０−２を開け(ｔ２２)、続けてゲートバルブ７０−１を開け（ｔ２３）、ウエハを処理室から真空搬送室へ搬送し（ｔ２４）、ゲートバルブ７０−１を閉じ(ｔ２５)、続けてゲートバルブ７０−２を閉じる(ｔ２６)。その後、ゲートバルブ７０−３を開け(ｔ２７)、ウエハを真空搬送室からロック室へ搬送し(ｔ２８)、ゲートバルブ７０−３を閉じる（ｔ２９）。その後、ロック室のベントを開始し（ｔ３０）、ベント完了後(ｔ３１)、ゲートバルブ７０−４を開け(ｔ３２)、ウエハをロック室から大気側搬送室へ搬送し(ｔ３３)、ゲートバルブ７０−４を閉じる(ｔ３４)。その後、ロック室の真空引きを開始し(ｔ３４)、ロック室の圧力が所定の値に到達したら真空引きを終了する（ｔ３５）。 First, in order to transfer the wafer from the atmospheric transfer chamber to the lock chamber, venting of the lock chamber is started (t1), and after the venting is completed (t2), the gate valve 70-4 between the atmosphere-side transfer chamber and the lock chamber is opened. (t3), the wafer is carried into the lock chamber (t4). Next, the gate valve 70-4 is closed (t5), and evacuation of the lock chamber is started (t6). When the pressure in the lock chamber reaches a predetermined value, the evacuation is interrupted (t7), the gate valve 70-3 between the lock chamber and the vacuum transfer chamber is opened (t8), and the wafer is transferred from the lock chamber to the vacuum transfer chamber. (T9) and the gate valve 70-3 is closed (t10). Next, the gate valve 70-2 between the vacuum transfer chamber and the processing chamber is opened (t11), and then another gate valve (process valve) 70-1 between the vacuum transfer chamber and the processing chamber is opened ( At t12, the wafer is transferred from the vacuum transfer chamber to the processing chamber (t13), the gate valve 70-1 is closed (t14), and then the gate valve 70-2 is closed (t15). Next, the supply of the nitrogen gas supplied as the carrier gas into the processing chamber is stopped, and the supply of the processing gas is started. At the same time, the pressure regulation by the butterfly valve is started (t16). When the pressure adjustment in the processing chamber and the replacement of the carrier gas with the processing gas are completed (t17), plasma is applied and a predetermined processing is started (t18). When the predetermined plasma processing is completed (t19), the supply of the processing gas is stopped, the supply of the carrier gas is started, and the opening degree of the butterfly valve is further lowered (t20). When pressure adjustment and gas replacement are completed (t21), the gate valve 70-2 is opened (t22), then the gate valve 70-1 is opened (t23), and the wafer is transferred from the processing chamber to the vacuum transfer chamber (t24). ), The gate valve 70-1 is closed (t25), and then the gate valve 70-2 is closed (t26). Thereafter, the gate valve 70-3 is opened (t27), the wafer is transferred from the vacuum transfer chamber to the lock chamber (t28), and the gate valve 70-3 is closed (t29). Thereafter, venting of the lock chamber is started (t30), after venting is completed (t31), the gate valve 70-4 is opened (t32), the wafer is transferred from the lock chamber to the atmosphere-side transfer chamber (t33), and the gate valve 70 is opened. -4 is closed (t34). Thereafter, evacuation of the lock chamber is started (t34), and when the pressure in the lock chamber reaches a predetermined value, evacuation is terminated (t35).
ここで、図１１、図１２におけるバタフライバルブの開度を見てみると分かるように、基本的にはｔ１〜ｔ３５の間で、開度が全開になっているタイミングが無いようにしている。放電中（ｔ１８〜ｔ１９）は所定の処理圧力に調圧する必要があり、バタフライバルブの開度は一般に５０%以下である。これはバタフライバルブの開度が５０%を大きく超えると、バタフライバルブの開度が変化してもコンダクタンスはほとんど変化せず、実質的には調圧することは難しいためである。また、被処理体の搬送中（ｔ１〜ｔ１７，ｔ２０〜ｔ３５）においては、バタフライバルブの開度は次の２つの理由からも小さい方がよい。 Here, as can be seen from the opening of the butterfly valve in FIGS. 11 and 12, basically, there is no timing at which the opening is fully open between t1 and t35. During discharge (t18 to t19), it is necessary to adjust the pressure to a predetermined processing pressure, and the opening degree of the butterfly valve is generally 50% or less. This is because when the opening degree of the butterfly valve greatly exceeds 50%, the conductance hardly changes even if the opening degree of the butterfly valve changes, and it is difficult to adjust the pressure substantially. Further, during the conveyance of the object to be processed (t1 to t17, t20 to t35), the opening degree of the butterfly valve is preferably small for the following two reasons.
その１つ目の理由は、例えば図１１、図１２では処理室内にキャリアガスを１０００ccm（ml/min）流し、圧力を２０Paとしているが、一般に１０００ccmの流量ではバタフライバルブの開度が５０%以上では圧力が例えば１−２Pa程度になってしまう。処理室内の圧力が例えば２０Paなどの高い値の方が、異物粒子に働くガス粘性力が大きくなり、ターボ分子ポンプで反射した異物粒子がウエハに到達する前に大きく減速し、結果として、ウエハまで到達するのを抑制する効果がある。 The first reason is that, for example, in FIG. 11 and FIG. 12, the carrier gas is made to flow 1000 ccm (ml / min) in the processing chamber and the pressure is set to 20 Pa, but generally the opening degree of the butterfly valve is 50% or more at a flow rate of 1000 ccm. Then, the pressure becomes about 1-2 Pa, for example. When the pressure in the processing chamber is higher, for example, 20 Pa, the gas viscous force acting on the foreign particles increases, and the foreign particles reflected by the turbo molecular pump are greatly decelerated before reaching the wafer. There is an effect to suppress the arrival.
２つ目の理由はロック室と真空搬送室の差圧、及び真空搬送室と処理室の差圧による異物粒子舞上げ防止のためである。 The second reason is to prevent foreign particles from rising due to the differential pressure between the lock chamber and the vacuum transfer chamber and the differential pressure between the vacuum transfer chamber and the processing chamber.
図１１、図１２では真空搬送室の圧力は例えば３０Paとしているが、もし、処理室の圧力を例えば１Paとすると、ゲートバルブが７０−１が開いたときに、約３０Paの差圧で急激なガスの流れが発生し、異物粒子が舞い上がり、ウエハに付着するリスクが高い。異物舞上げ防止のためには差圧は１０Pa以下が望ましい。また、処理室内から真空搬送室へ堆積性のガスや腐食性の残留ガスあるいは異物粒子が流れ込むと、真空搬送室を汚染する恐れがあるため、処理室内に対して真空搬送室の圧力の方が陽圧である方が望ましい。従って、処理室の圧力をP１、真空搬送室の圧力をP２とすると、処理室と真空搬送室の間のゲートバルブを開ける直前の圧力は、次の関係を満たしていることが望ましい。 11 and 12, the pressure in the vacuum transfer chamber is set to 30 Pa, for example. If the pressure in the processing chamber is set to 1 Pa, for example, when the gate valve opens 70-1, the pressure is suddenly increased by about 30 Pa. There is a high risk that gas flows, foreign particles rise and adhere to the wafer. The differential pressure is desirably 10 Pa or less in order to prevent foreign matter from rising. Also, if depositing gas, corrosive residual gas, or foreign particles flow from the processing chamber into the vacuum transfer chamber, the vacuum transfer chamber may be contaminated. Positive pressure is desirable. Therefore, when the pressure in the processing chamber is P1 and the pressure in the vacuum transfer chamber is P2, it is desirable that the pressure immediately before opening the gate valve between the processing chamber and the vacuum transfer chamber satisfies the following relationship.
Ｐ２―Ｐ１≦１０［Ｐａ］ （１）
これと同様に、真空搬送室とロック室の間のゲートバルブを開ける直前は真空搬送室とロック室の圧力差も小さい方が良い。望ましくは１０Ｐａ以下が良い。また、差圧がゼロでない場合には、ロック室の方が真空搬送室に対して陽圧である方が望ましい。即ち、ロック室の圧力をP３としたとき、真空搬送室とロック室の間のゲートバルブを開ける直前は
Ｐ３−Ｐ２≦１０［Ｐａ］ （２）
の関係が成り立つのが望ましい。この理由を次に述べる。
図１１、図１２の例に示したように、ロック室の真空引きについては、例えば４０Paに到達した時点で真空引きが完了したものとしている。即ち、
Ｐ１＝２０［Ｐａ］、Ｐ２＝３０［Ｐａ］、Ｐ３＝４０［Ｐａ］ （３）
となっている。
P2−P1 ≦ 10 [Pa] (1)
Similarly, it is preferable that the pressure difference between the vacuum transfer chamber and the lock chamber be small immediately before the gate valve between the vacuum transfer chamber and the lock chamber is opened. 10 Pa or less is desirable. Further, when the differential pressure is not zero, it is desirable that the lock chamber is a positive pressure with respect to the vacuum transfer chamber. That is, when the pressure in the lock chamber is P3, immediately before opening the gate valve between the vacuum transfer chamber and the lock chamber, P3-P2 ≦ 10 [Pa] (2)
It is desirable that this relationship holds. The reason for this will be described next.
As shown in the examples of FIGS. 11 and 12, evacuation of the lock chamber is assumed to be completed when the pressure reaches 40 Pa, for example. That is,
P1 = 20 [Pa], P2 = 30 [Pa], P3 = 40 [Pa] (3)
It has become.
ここで、例えば
Ｐ１＝５［Ｐａ］、Ｐ２＝１５［Ｐａ］、Ｐ３＝２５［Ｐａ］ （４）
である場合を考える。この場合、ロック室の真空引き完了圧力が低くなるため、真空引きにかかる時間が長くなり、スループットが低下するデメリットが生じる。
Here, for example, P1 = 5 [Pa], P2 = 15 [Pa], P3 = 25 [Pa] (4)
Consider the case. In this case, since the vacuuming completion pressure of the lock chamber becomes low, the time required for vacuuming becomes long, and there is a demerit that throughput is lowered.
逆に、
Ｐ１＝５０、Ｐ２＝６０、Ｐ３＝７０
である場合、処理室内において、キャリアガスから処理ガスへ変換する時間と、処理ガスからキャリアガスに変換する時間が長くなり、処理室内での調圧時間に起因してスループットが低下するデメリットが生じる。このような理由から式（１）と式（２）を満たす範囲で、
Ｐ３＝３０〜５０［Ｐａ］
Ｐ２＝２０〜４０［Ｐａ］
Ｐ１＝１０〜３０［Ｐａ］
とすることが望ましい。そして、Ｐ１を１０〜３０Ｐａにするためにはバタフライバルブの開度を下げる必要が生じ、結果的に異物粒子がバタフライバルブのフラッパー上に落下し、ターボ分子ポンプ内に落下するのを防止する効果がある。
vice versa,
P1 = 50, P2 = 60, P3 = 70
In this case, in the processing chamber, the time for converting the carrier gas to the processing gas and the time for converting the processing gas to the carrier gas become longer, and there is a demerit that the throughput decreases due to the pressure adjustment time in the processing chamber. . For such a reason, in a range satisfying the formula (1) and the formula (2),
P3 = 30-50 [Pa]
P2 = 20-40 [Pa]
P1 = 10-30 [Pa]
Is desirable. And in order to make P1 10-30 Pa, it is necessary to lower the opening degree of the butterfly valve, and as a result, foreign particles are prevented from falling onto the flapper of the butterfly valve and falling into the turbo molecular pump. There is.
なお、近年、スループットの向上のため、ロック室の真空引き時間をより短くする必要が生じる場合がある。この場合、例えばロック室の真空引き完了圧力を１００Ｐａ前後とやや高めに設定することも選択肢としてあり得る。この場合の各圧力は例えば、
Ｐ３＝１４０［Ｐａ］
Ｐ２＝４０［Ｐａ］
Ｐ１＝３０［Ｐａ］
とし、真空搬送室と処理室の差圧に比べて真空搬送室とロック室の差圧の方を大きくするのが望ましい。即ち
Ｐ２−Ｐ１≦Ｐ３−Ｐ２
である。これは処理室内の方がロック室内や真空搬送室内に比べて異物による汚染のリスクが高いためである。ただし、異物舞上げ防止よりスループット向上を優先する場合であっても、ロック室と真空搬送室の差圧は１００Pa以下とするのが望ましい。
In recent years, it may be necessary to further shorten the evacuation time of the lock chamber in order to improve throughput. In this case, for example, it may be an option to set the vacuum evacuation completion pressure of the lock chamber to a slightly high value of around 100 Pa. Each pressure in this case is, for example,
P3 = 140 [Pa]
P2 = 40 [Pa]
P1 = 30 [Pa]
It is desirable to make the differential pressure between the vacuum transfer chamber and the lock chamber larger than the differential pressure between the vacuum transfer chamber and the processing chamber. That is, P2-P1 ≦ P3-P2
It is. This is because the processing chamber has a higher risk of contamination by foreign matter than the lock chamber and the vacuum transfer chamber. However, even if priority is given to improving the throughput over prevention of foreign matter flying, the pressure difference between the lock chamber and the vacuum transfer chamber is preferably 100 Pa or less.
なお、フラッパーは、例えば放電時間換算で５００時間毎に行われる全掃時に洗浄済みのものと交換することが望ましい。ここで全掃とは、処理室内等を大気開放し、スワップパーツの交換・洗浄等のクリーニング作業を言う。 In addition, it is desirable to replace the flapper with one that has been cleaned at the time of a full sweep performed, for example, every 500 hours in terms of discharge time. Here, “full sweep” refers to a cleaning operation such as replacement / washing of swap parts by opening the processing chamber to the atmosphere.
また、簡易メンテや簡易全掃時にはターボ分子ポンプを停止して、図１３に示したように、異物落下防止用のストッパーが上方になるようにフラッパーを回転させて、ターボ分子ポンプ内に異物粒子を落とし、フラッパー上に落下した異物粒子を除去する運用を行っても良い。 In addition, the turbo molecular pump is stopped at the time of simple maintenance or simple sweeping, and as shown in FIG. 13, the flapper is rotated so that the stopper for preventing the fall of foreign matter is upward, and foreign particles are placed in the turbo molecular pump. And removing foreign particles dropped on the flapper.
１：処理室、２：被処理体、３：アンテナ、４：戴置電極、５：シャワープレート、６：分散板、７：ガス孔、２０：ソース電源、２１：バイアス電源、２２：整合器、２６：コイル、２７：ヨーク、３９：制御コンピューター、４１：ターボ分子ポンプ、４２：ドライポンプ、４３：バタフライバルブ、４４：メインバルブ、４６：ベントガス供給系、４９：ガス供給源、５０：マスフローコントローラー、５１：ガス分配器、５２：バルブ、５３：レギュレーター、５４：真空計、６０：プラズマ処理ユニット、６１：真空搬送室、６２：真空搬送ロボット、６３：大気搬送室、６４：大気搬送ロボット、６５：ロック室、６６：ウエハアライナー、６７：ウエハステーション、６８：フープ、６９：ウエハエッジクリーナー 、７０：ゲートバルブ、７３：上下駆動機構、８０：異物粒子、８４：ガスディフューザー、８７：フラッパー、８８：ストッパー、２：処理ガス供給系、９３：キャリアガス供給系、１７１：回転軸、１７２：蓋、１７３：ブレード、１７４：かえし。 1: processing chamber, 2: object to be processed, 3: antenna, 4: placement electrode, 5: shower plate, 6: dispersion plate, 7: gas hole, 20: source power supply, 21: bias power supply, 22: matching device , 26: coil, 27: yoke, 39: control computer, 41: turbo molecular pump, 42: dry pump, 43: butterfly valve, 44: main valve, 46: vent gas supply system, 49: gas supply source, 50: mass flow Controller: 51: Gas distributor, 52: Valve, 53: Regulator, 54: Vacuum gauge, 60: Plasma processing unit, 61: Vacuum transfer chamber, 62: Vacuum transfer robot, 63: Atmospheric transfer chamber, 64: Atmospheric transfer robot , 65: Lock chamber, 66: Wafer aligner, 67: Wafer station, 68: Hoop, 69: Wafer edge cleaner, 70: Ge 80: Foreign particles, 84: Gas diffuser, 87: Flapper, 88: Stopper, 2: Processing gas supply system, 93: Carrier gas supply system, 171: Rotating shaft, 172: Lid, 173 : Blade, 174: Maple.
Claims (6)
前記処理室の圧力をＰ１、前記真空搬送室の圧力をＰ２、前記ロック室の真空引き完了圧力をＰ３としたとき、前記被処理体の搬送中は、次の圧力の関係が成り立つように制御することを特徴とする真空処理装置。
Ｐ１ ＜ Ｐ２ ＜ Ｐ３
Ｐ２−Ｐ１≦Ｐ３−Ｐ２
３０［Ｐａ］ ≦ Ｐ３ ≦ １４０［Ｐａ］ A processing chamber; a gas supply means for supplying a processing gas or a carrier gas to the processing chamber; a placement electrode for placing a workpiece; and a plasma generation means for generating plasma in the processing chamber. A turbo molecular pump for depressurizing the processing chamber, a butterfly valve disposed between the turbo molecular pump and the processing chamber to adjust the pressure of the processing chamber, a vacuum transfer chamber, A gas supply means for supplying a carrier gas to the vacuum transfer chamber; an exhaust means for depressurizing the vacuum transfer chamber; a lock chamber; a gas supply means for supplying vent gas to the lock chamber; and the lock In a vacuum processing apparatus having an exhaust means for decompressing the chamber,
When the processing chamber pressure is P1, the vacuum transfer chamber pressure is P2, and the vacuum evacuation completion pressure of the lock chamber is P3, control is performed so that the following pressure relationship is established during transfer of the object to be processed. The vacuum processing apparatus characterized by performing.
P1 <P2 <P3
P2-P1 ≦ P3-P2
30 [Pa] ≦ P3 ≦ 140 [Pa]
前記被処理体の搬送中であって前記処理室と前記真空搬送室との間を開閉するゲートバルブを開放する直前は、前記処理室の圧力Ｐ１及び前記真空搬送室の圧力Ｐ２が次の関係が満たしていることを特徴とする真空処理装置。
Ｐ２−Ｐ１≦１０［Ｐａ］ The vacuum processing apparatus according to claim 1,
Immediately before the gate valve that opens and closes between the processing chamber and the vacuum transfer chamber is being transferred while the workpiece is being transferred, the pressure P1 of the processing chamber and the pressure P2 of the vacuum transfer chamber have the following relationship: The vacuum processing apparatus characterized by satisfy | filling.
P2-P1 ≦ 10 [Pa]
前記被処理体の搬送中であって前記真空搬送室と前記処理室との間を開閉するゲートバルブを開放する直前は前記真空搬送室の圧力Ｐ２及び前記ロック室の圧力Ｐ３が次の関係が満たしていることを特徴とする真空処理装置。
Ｐ３−Ｐ２≦１００［Ｐａ］ The vacuum processing apparatus according to claim 1 or 2,
The pressure P2 in the vacuum transfer chamber and the pressure P3 in the lock chamber have the following relationship immediately before the gate valve that opens and closes between the vacuum transfer chamber and the processing chamber is being transferred while the workpiece is being transferred. The vacuum processing apparatus characterized by satisfy | filling.
P3-P2 ≦ 100 [Pa]
前記被処理体の搬送中であって前記真空搬送室と前記処理室との間を開閉するゲートバルブを開放する直前は前記真空搬送室の圧力Ｐ２及び前記ロック室の圧力Ｐ３が次の関係が満たしていることを特徴とする真空処理装置。
Ｐ３−Ｐ２≦１０［Ｐａ］ A vacuum processing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The pressure P2 in the vacuum transfer chamber and the pressure P3 in the lock chamber have the following relationship immediately before the gate valve that opens and closes between the vacuum transfer chamber and the processing chamber is being transferred while the workpiece is being transferred. The vacuum processing apparatus characterized by satisfy | filling.
P3-P2 ≦ 10 [Pa]
前記被処理体の搬送中であって前記処理室と前記真空搬送室との間を開閉するゲートバルブを開放する直前は前記処理室の圧力Ｐ１が次の関係が満たしていることを特徴とする真空処理装置。
Ｐ１≦３０［Ｐａ］ A vacuum processing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The pressure P1 of the processing chamber satisfies the following relationship immediately before opening the gate valve that opens and closes between the processing chamber and the vacuum transfer chamber while the workpiece is being transferred. Vacuum processing equipment.
P1 ≦ 30 [Pa]
前記バタフライバルブの開度は水平状態で全閉とし、前記被処理体の搬送中であって前記真空搬送室と前記処理室との間を開閉するゲートバルブまたは前記真空搬送室と前記ロック室との間を開閉するゲートバルブを開閉する直前は前記バタフライバルブの開度が５０％以下にされていることを特徴とする真空処理装置。 A vacuum processing apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The opening degree of the butterfly valve is fully closed in a horizontal state, and the gate valve that opens and closes the vacuum transfer chamber and the processing chamber while the workpiece is being transferred, or the vacuum transfer chamber and the lock chamber, A vacuum processing apparatus, wherein the opening degree of the butterfly valve is set to 50% or less immediately before the gate valve that opens and closes the gate is opened and closed.
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