JP2001070781A - 真空処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャンバ内の圧力を分子流領域まで下げるこ
となく、パーティクルによる基板の汚染を防止できるよ
うにした真空処理装置を提供する。 【解決手段】 個別に排気可能な少なくとも２つの真空
チャンバ１２，１４と、これらを連絡する搬送経路１８
と、該搬送経路を開閉するゲートバルブ１６とを備え、
前記２つの真空チャンバ間には、これらのチャンバ間の
圧力をバランスさせるためのバランスパイプ４０が開閉
弁を介して設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体ウ
エハのような基板に各種の処理を行うために使用される
真空処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程において用いられる真空
処理装置として、内部に搬送ロボットを収納した搬送室
（搬送チャンバ）の周囲に、真空処理を行う各種処理チ
ャンバや外部との間で基板を出し入れするロードロック
室（ロードロックチャンバ）をそれぞれゲートバルブを
有する搬送経路で連絡したものが知られている。これら
の各チャンバには、それぞれ個別に又は共通の真空排気
用の排気経路が設けられている。

【０００３】この種の真空処理装置において、例えば、
搬送室とロードロック室、又は搬送室と処理チャンバの
間で基板を授受する際には、各チャンバ内の圧力を気流
を巻き上げない分子流領域にまで低下させた状態でゲー
トバルブを開き、基板を搬送通路を通して搬送するよう
にすればよい。

【０００４】これは、搬送室と処理チャンバとの間に圧
力差がある状態でゲートバルブを開くと、圧力の高い方
から低い方に気流が流れ、パーティクルを巻き上げて基
板の汚染の原因となるが、気流を巻き上げない分子流領
域にまで圧力を低下させると、圧力差があっても気流自
体にパーティクルの同伴力がないため、パーティクルを
巻き上げる問題がないからである。

【０００５】しかしながら、完全に分子流領域にするに
は、各チャンバをターボ分子ポンプで排気すれば直ちに
高真空にすることも可能だが、本来のプロセス上ターボ
が必要ない場合には不要な装置を付加することとなっ
て、高コストな装置となってしまう。また、ターボ分子
ポンプを使用せずにドライポンプのみで排気する場合
は、圧力を分子流領域まで下げるのにかなりの時間を要
してしまい、スループットが低下させてしまうので分子
流領域まで圧力を下げずにゲートバルブを開く必要が生
じてしまう。

【０００６】また、例えばチャンバ内にパージガスを連
続的に流していて、かつ真空ポンプの能力が十分に大き
くないときなども、チャンバ内の圧力を分子流領域まで
下げられない。このような場合に、２つのチャンバ間に
圧力差がある状態でゲートバルブを開くと、少しの圧力
差であっても、ゲートバルブの開き始めに高流速のガス
流れが生じ、パーティクルを巻き上げて基板の汚染に繋
がってしまう。

【０００７】圧力を制御する方法としては、圧力コント
ロール弁を調整してチャンバ排気ラインのコンダクタン
スを調整する方法や、チャンバ内にパージガスを流す方
法等、種々の方法があるが、２つのチャンバの圧力差を
短時間で完全にゼロにするのはかなり困難である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みて為されたもので、チャンバ内の圧力を分子流
領域まで下げることなく、パーティクルによる基板の汚
染を防止できるようにした真空処理装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、個別に排気可能な少なくとも２つの真空チャンバ
と、これらを連絡する搬送経路と、該搬送経路を開閉す
るゲートバルブとを備え、前記両チャンバ間には、これ
らのチャンバ間の圧力をバランスさせるためのバランス
パイプが開閉弁を介して設けられていることを特徴とす
る真空処理装置である。

【００１０】これにより、ゲートバルブを開く前にバラ
ンスパイプを介して両チャンバを互いに連通させて圧力
を平衡させることによって、両チャンバの圧力差をなく
した状態でゲートバルブを開くことができる。従って、
ゲートバルブを開いた時に、搬送流路を介してガスが移
動しないので、パーティクルの巻き上げが防止される。
そして、バランスパイプ自体にはパーティクルの発生源
が少なく、バランスパイプのコンダクタンスを搬送経路
に比べて比較的小さくしておけばガスの流速も小さいの
で、バランスパイプ内のガス移動によるパーティクルの
巻き上げも防止される。

【００１１】２つのチャンバの圧力差を平衡状態にある
程度近づけてから、バランスパイプの開閉弁を開くこと
により、ガスの流量や速度を低減させることができ、パ
ーティクルの巻き上げを一層防止することができる。２
つのチャンバの圧力差を検知する差圧計を設け、その指
示値が閾値以下になったことを確認してから開閉弁を開
くように制御装置で制御してもよい。

【００１２】請求項２に記載の発明は、前記バランスパ
イプには、該バランスパイプを介して前記少なくとも２
つのチャンバの少なくとも１つを真空吸引する排気経路
が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の真
空処理装置である。これにより、バランスパイプを介し
て両チャンバを互いに連通させる際に、バランスライン
を経由して真空引きすることによって、バランスパイプ
からチャンバに向かうガスの流れを抑制し、チャンバで
のパーティクルの巻き上げを防止することができる。

【００１３】請求項３に記載の発明は、個別に排気可能
な少なくとも２つの真空チャンバと、これらを連絡する
搬送経路と、該搬送経路を開閉するゲートバルブと、こ
れらのチャンバ間の圧力をバランスさせるためのバラン
スパイプを有する真空処理装置の運転方法において、前
記ゲートバルブを開く前に、ゲートバルブに接続されて
いる各々の真空チャンバへのガスの導入、ガスの排出を
停止し、前記バランスパイプ中の開閉弁を開く操作を行
なうことを特徴とする真空処理装置の運転方法である。

【００１４】請求項４に記載の発明は、前記バランスパ
イプ中の開閉弁を開く操作を行なう間、該バランスパイ
プから真空引きすることを特徴とする請求項３に記載の
真空処理装置の運転方法である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、成膜装置に適用した本発
明の第１の実施の形態の真空処理装置を示すもので、内
部に搬送ロボット等の搬送装置１０を収納した搬送室
（搬送チャンバ）１２と、プロセスチャンバとしての成
膜室１４とを備えており、両チャンバ１２，１４は、内
部にゲートバルブ１６を有する搬送経路１８で繋がれ、
搬送室１２と成膜室１４に跨って配置された差圧計２０
で両チャンバ１２，１４の差圧が計測されるようになっ
ている。

【００１６】搬送室１２の上流側には、流量調整装置２
２ａを有するパージガスライン２４が接続され、下流側
には、開閉弁２６ａとコントロール弁２８ａとを介して
真空ポンプ３０ａに繋がる排気ライン３２ａが接続され
ている。一方、成膜室１４の上流側には、成膜ガスライ
ン３４と流量調整装置２２ｂを有するダミーガスライン
３６が接続され、下流側には、開閉弁２６ｂとコントロ
ール弁２８ｂとを介して真空ポンプ３０ｂに繋がる排気
ライン３２ｂが接続されている。

【００１７】搬送室１２と成膜室１４は、搬送経路１８
と並列するバランスパイプ４０によって開閉弁４４を介
して連絡している。このバランスパイプ４０は、それぞ
れ搬送室１２及び成膜室１４の内部に有底筒状のフィル
タ４２ａ，４２ｂを介して開口している。このバランス
パイプ４０の内径は、搬送経路１８に比べて比較的小さ
く設定されている。

【００１８】次に、この実施の形態において、搬送室１
２内に搬送された基板を成膜室１４内に搬送する時の動
作について説明する。ここでは、成膜終了時の成膜室１
４内の圧力が１Torr程度であり、搬送室１２内の圧力が
０．１Torr程度であったとする。なお、この実施の形態
では、実際の圧力は差圧以外は測定していないので、こ
れらの及び以下の圧力値は、実験的稼動における経験か
ら得られた推測値である。

【００１９】先ず、搬送室１２にパージガスライン２４
からパージガスを徐々に増加させるように導入し、内部
の圧力を０．１５Torr程度に制御する。成膜室１４にお
いては、成膜ガスの導入を停止し、ダミーガスライン３
６からダミーガスを導入し、排気ライン３２ｂのコント
ロール弁２８ｂを徐々に開くことによって、この内部圧
力を０．１５Torrに制御する。

【００２０】ここにおいて、差圧計２０の出力が許容範
囲内にある（ΔＰ＜Ｐ_０）ことを確認した後、バランス
パイプ４０に設けた開閉弁４４を開き、該バランスパイ
プ４０を介して搬送室１２と成膜室１４を互いに連通さ
せる。これにより、搬送室１２と成膜室１４の間の差圧
ΔＰに応じて、圧力の高い方から低い方に気流が流れて
圧力が平衡する。搬送室１２と成膜室１４が同じ圧力と
なったことは差圧計２０で検知される。

【００２１】バランスパイプ４０のコンダクタンスは搬
送経路１８に比べて十分に小さいため、バランスパイプ
４０の内部を少ない流量のガスが流れ、従って、パーテ
ィクルの巻き上げが防止される。この実施の形態では、
バランスパイプ４０の両端にフィルタ４２ａ，４２ｂが
取り付けられているので、チャンバ間のパーティクルの
移動を防止でき、さらにバランスパイプ間のバルブ開時
の急激なガス流れを防止することができる。コンダクタ
ンスが低下し、またガスをフィルタの全方向から吸気
し、拡散させように放出することによって、ガス流れに
よるチャンバ内でのパーティクルの発生を更に低減させ
ることができる。

【００２２】開閉弁４４を開いてから所定時間経過後、
あるいは差圧計２０により同圧になったことを確認した
後に、ゲートバルブ１６を開き、搬送室１２と成膜室１
４の間での基板の搬送等の作業を行なう。搬送室１２と
成膜室１４は同じ圧力なので、ガスの流れはなく、従っ
て、パーティクルの巻き上げもない。尚、この実施の形
態では常にバランスパイプ４０のガス流れが同一方向に
なる様に圧力制御したほうがフィルタ４２ａ，４２ｂか
らのパーティクルの再剥離がないのでよい。

【００２３】図２は、本発明の第２の実施の形態の真空
処理装置を示すもので、これは、バランスパイプ４０に
２個の開閉弁４４ａ，４４ｂを設け、この開閉弁４４
ａ，４４ｂの間の部分から分岐して真空ポンプ３０ｃに
繋がる排気ライン３２ｃを設けたものである。この排気
ライン３２ｃにはコントロール弁２８ｃが設置されてい
る。

【００２４】前記の実施の形態においては、チャンバ１
２，１４の差圧ΔＰにより、ガスはバランスパイプ４０
中を高圧のチャンバ側から低圧のチャンバ側へ流れる。
低圧のチャンバ側は、ガスが放出される側となり、フィ
ルタ４２ａ，４２ｂやバランスパイプ４０の出口付近の
パーティクルを巻き上げやすい。本実施の形態のよう
に、バランスパイプの途中から排気を行なうことによ
り、バランスパイプのチャンバ接続部はどちらのチャン
バとも流出側となり、パーティクルのチャンバ１２，１
４内での巻き上げをさらに抑制することができる。

【００２５】図３は、本発明の第３の実施の形態の真空
処理装置を示すもので、これは、バランスパイプ４０か
ら延びる排気ライン３２ｃを、搬送室１２から延びる排
気ライン３２ａの真空ポンプ３０ａの上流側に開閉弁４
４ｃを介して接続したものである。これにより、バラン
スパイプ４０を排気するための真空ポンプを搬送室１２
を排気するポンプと共用させ、構成を簡素化してコスト
低減を図ったものである。本実施の形態では、バランス
パイプ４０からの排気中はチャンバ１２，１４の排気経
路のバルブ２６ａ，２６ｂは閉じておいたほうがよい。

【００２６】図４は、本発明の第４の実施の形態の真空
処理装置を示すもので、これは、図１の装置において、
搬送室１２にさらにロードロック室（ロードロックチャ
ンバ）４６が、ゲートバルブ１６ａを有する搬送経路１
８ａによって接続されている。バランスパイプ４０は、
開閉弁４４ａ，４４ｂ，４４ｄを介してそれぞれ搬送室
１２，成膜室１４及びロードロック室４６に接続され、
それぞれフィルタ４２ａ，４２ｂ，４２ｃを介して各チ
ャンバに開口している。

【００２７】この実施の形態においては、搬送室１２と
成膜室１４の間のゲートバルブを開く場合には、ロード
ロック室４６側の開閉弁４４ｄを閉じた状態で上述した
ような圧力平衡動作を行えばよく、また、搬送室１２と
ロードロック室４６との間のゲートバルブ１６ａを開く
には、成膜室１４側の開閉弁４４ｂを閉じた状態で搬送
室１２とロードロック室４６の圧力を平衡させればよ
い。これにより、バランスパイプ４０の排気ラインとロ
ードロック室４６の排気ラインを共用させることができ
る。なお、開閉弁４４ａ，４４ｂ，４４ｄを順次開くこ
とにより、３つのチャンバ間の圧力を平衡させてゲート
バルブ１６，１６ａを同時に開くように用いてもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バランスパイプを介して両チャンバの圧力を平衡させた
状態でゲートバルブを開くので、搬送流路を介するガス
の移動を抑制し、パーティクルの巻き上げを防止する。
バランスパイプ自体にはパーティクルの発生源が少な
く、バランスパイプのコンダクタンスを搬送経路に比べ
て十分に小さくしておけば一時に流れるガスの流量も小
さいので、バランスパイプ内のガス移動によるパーティ
クルの巻き上げも防止される。従って、チャンバ内の圧
力を分子流領域まで下げることなく、パーティクルによ
る基板の汚染を防止することができ、品質の高い真空処
理と能率の向上を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の真空処理装置の概
略図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態の真空処理装置の概
略図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態の真空処理装置の概
略図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態の真空処理装置の概
略図である。

【符号の説明】

１０ 搬送装置 １２ 搬送室（搬送チャンバ） １４ 成膜室（成膜チャンバ） １６，１６ａ ゲートバルブ １８，１８ａ 搬送経路 ２０ 差圧計 ２２ａ，２２ｂ 流量調整装置 ２４ パージガスライン ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ コントロール弁 ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 真空ポンプ ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ 排気ライン ３４ 成膜ガスライン ３６ ダミーガスライン ４０ バランスパイプ ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ フィルタ ４４，４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ 開閉弁 ４６ ロードロック室（チャンバ） ４８ 分岐管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴崎 光直 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 塚本 究 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 Ｆターム(参考） 4K029 DA01 KA01 KA09 4K030 GA12 KA11

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 個別に排気可能な少なくとも２つの真空
   チャンバと、これらを連絡する搬送経路と、該搬送経路
   を開閉するゲートバルブとを備え、 前記２つの真空チャンバ間には、これらのチャンバ間の
   圧力をバランスさせるためのバランスパイプが開閉弁を
   介して設けられていることを特徴とする真空処理装置。
2. 【請求項２】 前記バランスパイプには、該バランスパ
   イプを介して前記少なくとも２つの真空チャンバの少な
   くとも１つを真空吸引する排気経路が接続されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置。
3. 【請求項３】 個別に排気可能な少なくとも２つの真空
   チャンバと、これらを連絡する搬送経路と、該搬送経路
   を開閉するゲートバルブと、これらのチャンバ間の圧力
   をバランスさせるためのバランスパイプを有する真空処
   理装置の運転方法において、前記ゲートバルブを開く前
   に、ゲートバルブに接続されている各々の真空チャンバ
   へのガスの導入、ガスの排出を停止し、前記バランスパ
   イプ中の開閉弁を開く操作を行なうことを特徴とする真
   空処理装置の運転方法。
4. 【請求項４】 前記バランスパイプ中の開閉弁を開く操
   作を行なう間、該バランスパイプから真空引きすること
   を特徴とする請求項３に記載の真空処理装置の運転方
   法。