(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧された真空容器内部の処理室内に配置された処理対象のウェハを当該処理室内に形
成されたプラズマを用いて処理する処理ユニットと、前記ウェハを内部に収納して当該内
部の排気及びガスの供給により前記減圧された圧力と大気圧の間で圧力を増減可能なロッ
ク室とを備え、
前記ロック室の排気経路上に配置された貯留部に前記ロック室内部のガスを吸引して当
該ロック室内部の圧力を所定の真空度まで低減した後に前記貯留部を通して前記ロック室
内部のガスを外部に排気して当該ロック室を減圧するとともに、前記ロック室から吸引されるガスに含まれる粒子を付着させて捕捉する部材を前記貯留部内に配置したことを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
前記貯留部は、その内部を排気する経路を閉じた状態で減圧された前記貯留部の内部に
前記ロック室内部のガスを吸引することを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
【請求項３】
前記貯留部は、前記貯留部と前記ロック室とを連通する前記排気する経路を閉じた状態
で前記貯留部の内部の圧力が所定の値まで減圧された後に、当該排気する経路が開かれて
前記貯留部と前記ロック室とが連通されて、前記ロック室内部のガスを吸引することを特
徴とする請求項２に記載の真空処理装置。
【請求項４】
大気搬送室を含む大気側ブロックと、
前記大気搬送室に第１ゲートバルブを介して接続されたロック室と、前記ロック室を排
気する真空ポンプと、前記ロック室に第２ゲートバルブを介して接続された真空搬送室と
、前記真空搬送室に第３ゲートバルブを介して接続された処理ユニットとを含む真空側ブ
ロックとを備えた真空処理装置において、
前記ロック室と前記真空ポンプとの間の排気経路上に配置され、前記ロック室と第１排
気バルブを介して接続され、前記真空ポンプと第２排気バルブを介して接続された貯留部
を更に有し、
前記貯留部は、前記第１排気バルブが閉められ前記第２排気バルブが開の状態で前記貯
留部の内部が排気され所定の圧力に減圧された後に前記第２排気バルブが閉とされ、前記
第２排気バルブ、前記第１ゲートバルブ及び前記第２ゲートバルブが閉の状態で前記第１
排気バルブを開とすることにより前記ロック室を減圧するものであることを特徴とする真
空処理装置。
【請求項５】
前記貯留部は、第１開口を含む複数の開口を有する第１仕切り板と、前記第１開口とは
異なる位置に配置された第２開口を含む複数の開口を有する第２仕切り板とを備え、排気
ガスの流れを蛇行させる構造となっていることを特徴とする請求項４に記載の真空処理装
置。
【請求項６】
前記所定の圧力は、前記ロック室での結露や微粒子の発生が抑制される圧力変化速度と
なる圧力であることを特徴とする請求項４または５に記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空容器内でウェハを処理する真空処理装置、特にウェハを大気と真空との間で圧力を調整するロードロックを備えた真空処理装置の構成は、従来から次のものが知られていた。すなわち、特許文献１には、真空雰囲気と大気雰囲気とを切り替えるチャンバにおいて、チャンバ内を真空引きするに際して、バルブをゆっくり開けることによって、チャンバ内の急減圧を抑制することが示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、複数の圧力予備タンクを直列に接続した排気ラインを設け、またそれとは別にロードロックと真空ポンプのみを介して連結する排気ライン設け、真空引きするに際しては、圧力タンク容量分の真空引きを複数回おこなうことでロードロック内の排気動作を高速にすることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２３７３６１号公報
【特許文献２】特開平９−３０６９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、プラズマ処理装置などの真空処理装置では、マルチチャンバー化が進んでいる。マルチチャンバーは、ウェハを搬送するための一式の搬送系に対して複数の処理室（チャンバ）を接続する方式である。マルチチャンバー化するメリットは、例えば製造装置１台あたりのウェハの処理可能枚数が増加することにある。従って、搬送室に接続する処理室の数を１つから２→３→４と増加させる場合、単位時間あたりのウェハの処理枚数も処理室が１つの場合に比べて２倍→３倍→４倍となることが望まれる。しかし、実際には処理室を増加させても単位時間あたりの処理可能枚数は期待ほど増加しない。その要因の１つとして、ロードロックのスループット向上が困難なことが挙げられる。
【０００６】
ロードロックでは、大気圧から真空へ減圧する際の真空引きと、真空から大気へ加圧する際のパージ（給気）が行われる。真空引きに関しては、排気段階の初期において気体温度が急激に低下するため、ロードロック内に存在する残留ガスが凝縮し、結露や液体微粒子が発生する。特にプラズマ処理直後のウェハからは反応生成物が発生するため、結露や液状微粒子がより発生しやすくなる。このような結露や微粒子は半導体デバイスの歩留まりを低下させるため、ロードロックにおける異物を低減する必要がある。
【０００７】
上記の従来技術は、次の点の考慮が不十分であったため問題が生じていた。すなわち、特許文献１では、急減圧抑制方法については述べているが、スループットの点について考慮されていない。
【０００８】
また、特許文献２では、スループット向上方法については述べられているが、急減圧による結露や微粒子が半導体デバイスの歩留まりを低下させる点について考慮されていない。
【０００９】
本発明の目的は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、真空雰囲気と大気雰囲気とを切り替えるロードロック内において急減圧で発生する結露や微粒子による影響を低減し半導体デバイスの歩留まり向上とスループット向上とを両立できる真空処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための一実施形態として、減圧された真空容器内部の処理室内に配
置された処理対象のウェハを当該処理室内に形成されたプラズマを用いて処理する処理ユ
ニットと、前記ウェハを内部に収納して当該内部の排気及びガスの供給により前記減圧さ
れた圧力と大気圧の間で圧力を増減可能なロック室とを備え、
前記ロック室の排気経路上に配置された貯留部に前記ロック室内部のガスを吸引して当
該ロック室内部の圧力を所定の真空度まで低減した後に前記貯留部を通して前記ロック室
内部のガスを外部に排気して当該ロック室を減圧するとともに、前記ロック室から吸引されるガスに含まれる粒子を付着させて捕捉する部材を前記貯留部内に配置したことを特徴とする真空処理装置とする。
【００１１】
また、大気搬送室を含む大気側ブロックと、
前記大気搬送室に第１ゲートバルブを介して接続されたロック室と、前記ロック室を排
気する真空ポンプと、前記ロック室に第２ゲートバルブを介して接続された真空搬送室と
、前記真空搬送室に第３ゲートバルブを介して接続された処理ユニットとを含む真空側ブ
ロックとを備えた真空処理装置において、
前記ロック室と前記真空ポンプとの間の排気経路上に配置され、前記ロック室と第１排
気バルブを介して接続され、前記真空ポンプと第２排気バルブを介して接続された貯留部
を更に有し、
前記貯留部は、前記第１排気バルブが閉められ前記第２排気バルブが開の状態で前記貯
留部の内部が排気され所定の圧力に減圧された後に前記第２排気バルブが閉とされ、前記
第２排気バルブ、前記１ゲートバルブ及び前記第２ゲートバルブが閉の状態で前記第１排
気バルブを開とすることにより前記ロック室を減圧するものであることを特徴とする真空
処理装置とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、大気と真空との間で圧力を調整するロードロックにおける急減圧で発生する結露や微粒子による影響を低減し半導体デバイスの歩留まり向上とスループット向上とを両立できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例に係る真空処理装置（プラズマエッチング処理装置）の概略全体上面図（一部透視図）である。
【図２】図１に示すプラズマエッチング処理装置に設けられたロードロックの詳細構成を示す断面図である。
【図３Ａ】ロードロックの排気ラインに設けられたデポトラップタンクの詳細構成を示す斜視図（一部透過図）である。
【図３Ｂ】図３Ａに示すデポトラップタンクの詳細構成を示す断面図である。
【図４】図２に示すロードロック内における減圧排気時の圧力制御の一例を示すフロー図である。
【図５】図２に示すロードロック内における減圧排気時の圧力推移（実施例と従来例）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、同一符号は同一構成要素を示す。
【実施例１】
【００１５】
本発明の実施例に係る真空処理装置について図を用いて説明する。図１は真空処理装置の一つであるプラズマエッチング処理装置１００の概略全体上面図（一部透視図）である。プラズマエッチング処理装置１００は大きく分けて大気側ブロック１０１と真空側ブロック１０２とを備えている。
【００１６】
大気側ブロック１０１は、フープ１０７、アライメント１０８、大気搬送室１０９から構成される。フープ１０７はプラズマ処理前後のウェハを格納する部位である。アライメント１０８はプラズマ処理前のウェハ位置決めをする部位である。大気搬送室１０９には大気搬送ユニット１１９があり、プラズマ処理前後のウェハを１枚ずつ移動する部位である。
【００１７】
真空側ブロック１０２はロードロック（ロック室）１０５、真空搬送室１０４、中間室１１１、プラズマ処理ユニット１０３から構成される。ロードロック１０５は大気もしくは真空状態の切替をおこなう部位である。真空搬送室１０４には、真空搬送ユニットがあり、真空側ブロック１０２でウェハの移動をおこなう。プラズマ処理ユニット１０３は室内にガスを供給し、磁界を発生させ、ウェハにプラズマ処理をおこなう部位である。なお真空側ブロック１０２の各部位にはゲートバルブ１２０が設置されており、各部位同士を完全に隔離することができる。
【００１８】
大気側ブロック１０１では、大気搬送ユニット１１９が処理前のウェハをフープ１０７から取出し、その後アライメント１０８にウェハを移動し、ウェハの位置決めをする。位置決め完了後、大気圧状態にされたロードロック１０５にウェハを移動する。ロードロック１０５に未処理ウェハが移動されると、ロードロック１０５は減圧され真空状態にされる。ロードロック１０５の減圧完了後、真空搬送ユニットによりウェハはプラズマ処理ユニット１０３に移動され、プラズマ処理ユニット１０３にてプラズマ処理が施される。処理完了後、ウェハは再びロードロック１０５に移動され、ロードロック１０５は真空状態から大気圧状態に戻される。ロードロック１０５の昇圧完了後、処理後のウェハは大気搬送ユニット１１９により所定のフープ１０７に移動される。
【００１９】
図２は図１に示すプラズマエッチング処理装置１００に設けられたロードロック１０５の詳細構成を示す断面図である。ロードロック１０５はロードロック１０５−１（もしくは１０５−２）、パージライン２０３、排気ライン２０４から構成される。なお、ロードロック１０５−１（もしくは１０５−２）は大気側ブロック１０１と真空側ブロック１０２との接続部にゲートバルブ１２０を有している。ロードロック１０５−１（もしくは１０５−２）内にはウェハを仮置きするステージ２０１が設置されており、プラズマ処理の有無に関わらずウェハを複数枚保持できる構造になっている。排気ライン２０４は排気バルブ２０２、真空ポンプ２０９から構成され、排気バルブ２０２はロードロック１０５−１（もしくは１０５−２）に配置され、真空ポンプ２０９は床下に設置される。
【００２０】
大気搬送室１０９から搬送される処理前のウェハをロードロック１０５−１（もしくは１０５−２）のステージ２０１に配置する。ロードロック１０５−１（もしくは１０５−２）にはパージライン２０３から乾燥ガスを供給し、大気搬送室１０９からロードロック１０５−１（もしくは１０５−２）へ異物や水分が浸入することを防止している。
【００２１】
真空状態に切替える際は、まず大気搬送室１０９とゲートロック１０５−１（もしくは１０５−２）との間のゲートバルブ１２０を閉じロードロック１０５−１（もしくは１０５−２）を密閉空間にする。続いて排気バルブ２０２を開き、真空ポンプ２０９でロードロック１０５−１（もしくは１０５−２）を減圧する。減圧完了後、ゲートロック１０５−１（もしくは１０５−２）と真空搬送室１０４との間のゲートバルブ１２０を開き、真空搬送ユニット１１４でウェハをプラズマ処理ユニット１０３に移動する。プラズマ処理後のウェハは再びロードロック１０５−１（もしくは１０５−２）のステージ２０１に搬送される。
【００２２】
大気圧状態に戻す際は、パージライン２０３から乾燥ガスを供給しロードロック１０５−１（もしくは１０５−２）を大気圧に戻す。昇圧完了後、大気搬送室側のゲートバルブ１２０を開き、大気搬送ユニット１１９を用いてロードロック１０５−１（もしくは１０５−２）（以下、単に１０５と記す）からフープ１０７の所定位置にウェハを移動する。
【００２３】
このように、ウェハは必ずロードロック１０５を通過するため、ロードロック１０５の排気時間が長くなると、スループットは低下する。しかし、排気時間を短縮すると気体温度が急激に低下し結露や液体微粒子が発生するため、急減圧で発生する結露や微粒子により半導体デバイスの歩留まりが低下する。このため、歩留まりとスループットの両者を向上させることは困難である。
【００２４】
本実施例では上記の課題を解決するため、ロードロック１０５と真空ポンプ２０９との間に逆流防止弁２１３、デポトラップタンク（貯留部）２１１および排気バルブ２１２を追加する。
【００２５】
図３Ａは排気ライン２０４に設けられたデポトラップタンク２１１の斜視図であり、図３Ｂは断面図である。デポトラップタンク２１１は仕切り板３０１−１と３０１−２、圧力計３０２、パージライン３０３を有する。仕切り板３０１−１および３０１−２には、それぞれ異なる位置に複数の穴が開けられている。デポトラップタンク２１１内にこの仕切り板３０１−１と３０１−２を交互に配置することで表面積を稼ぎ、且つタンク内で流れを蛇行させることで異物を効果的に除去できる構造となっている。また圧力計３０２とパージライン３０３をもちいて、デポトラップタンク２１１内を所定の圧力に設定できる。なお、プラズマ処理後の反応生成物および大気搬送室１０９から侵入した異物を効果的に取除くため、デポトラップタンク２１１は、真空搬送室１０４と大気搬送室１０９との間に設置されているロードロック１０５付近に配置することが望ましい。
【００２６】
本実施例ではロードロック１０５およびデポトラップタンク２１１間までの排気ライン容量に対しタンク容量を１０倍程度にした。またロードロック１０５が大気圧状態（１０１．３ｋＰａ）のとき、タンク内の圧力を１００Ｐａに設定することで、大気圧から真空状態へする際の急減圧に起因する結露や微粒子が発生しない程度の圧力変化速度にし、半導体デバイスの歩留まりとスループットとを向上させた。
【００２７】
次に本実施例による減圧時に結露や微粒子が発生しない程度に高速に真空引きをおこなう際の動作について説明する。図４はロードロック内１０５における減圧排気時の圧力制御の一例を示すフロー図である。はじめにデポトラップタンク２１１内の圧力を１００Ｐａに調整する（ステップＳ４０１）。具体的には、ロードロック１０５側の排気バルブ２０２を閉じ、デポトラップタンク２１１下流側にある排気バルブ２１２を開いて、真空ポンプ２０９でデポトラップタンク２１１内の圧力を一度１００Ｐａ以下に減圧する。次に排気バルブ２１２を閉じ、パージライン３０３から乾燥ガスを供給して、デポトラップタンク２１１内の圧力を１００Ｐａにする。
【００２８】
未処理のウェハを大気側ブロック１０１から真空側ブロック１０２へ搬送する際は、パージライン２０３を所定の時間開放し、あらかじめロードロック１０５内を乾燥ガスで満たしておく（ステップＳ４０２）。次にパージライン２０３を閉じ、大気側ブロック１０１のゲートバルブ１２０を開けて（ステップＳ４０３）未処理のウェハを大気側ブロック１０１からロードロック１０５のステージ２０１上に移動する（ステップＳ４０４）。その後、大気側ブロック１０１のゲートバルブ１２０を閉じ（ステップＳ４０５）、ロードロック１０５を密閉状態にする。この状態でロードロック１０５にある排気バルブ２０２を開く（ステップＳ４０６）と、ロードロック１０５の圧力は、ロードロック１０５とデポトラップタンク２１１内とが同圧になるまで低下する（ステップＳ４０７）。最後に排気バルブ２１２を開き（ステップＳ４０８）、真空ポンプ２０９によりロードロック１０５を所定の真空圧まで減圧する（ステップＳ４０９）。その後、ロードロック１０５側の排気バルブ２０２を閉じる（ステップＳ４１０）。なお、上記ステップは、真空処理装置の各構成要素（排気バルブ２０２、２１２、ゲートバルブ１２０、パージライン用バルブ等）を制御する制御装置により実行させることができる。
【００２９】
図５はロードロック１０５における減圧排気時の圧力推移を示す図であり、図５の（ａ）は急減圧をともなわない従来の方法、図５の（ｂ）は本実施例であるデポトラップタンク２１１を用いたときの圧力推移を、図５の（ｃ）は図５の（ｂ）の後真空ポンプにより排気したときの圧力推移を示す。
【００３０】
図５の（ａ）では、急減圧により結露や微粒子が発生しない様にロードロック１０５の排気を徐々におこなうため、所定の真空圧に達するまでの排気時間が長くなり、スループットが低下する。
【００３１】
図５の（ｂ）においては、はじめデポトラップタンク２１１の開放とともに結露や微粒子が発生しない程度に急減圧していき、最後に図５の（ｃ）において真空ポンプ２０９により所定の真空圧まで減圧するため、図５の（ａ）における従来の排気時間よりも短時間で排気を完了することできる。
【００３２】
このようにロードロック１０５と真空ポンプ２０９間に容量と圧力とを一定にしたデポトラップタンク２１１を配置することで、複雑なバルブ制御なしに急減圧に起因する結露や微粒子が発生しない圧力変化速度で短時間に減圧排気が可能となる。またデポトラップタンク２１１内に仕切り板３０１を設けることで、結露の核となりうるプラズマ処理後の初期反応生成物や大気側ブロックから侵入した異物を効果的に除去できるため、長期にわたって結露や微粒子の発生を抑制できる。さらに、本方法は排気ライン２０４を構造的に作り込むため、真空ポンプ２０９の排気性能やロードロック１０５から真空ポンプ２０９までの距離（排気容量）に左右されること無く、常に安定した圧力変化速度を得られる効果もある。
【００３３】
図１に示す真空処理装置を用い図４に示す手順に従って試料搬送を行ってプラズマエッチング処理を行った結果、長期にわたりプラズマ処理の歩留りとスループットとを向上せることが可能となった。
【００３４】
以上本実施例によれば、真空雰囲気と大気雰囲気とを切り替えるロードロック内において急減圧で発生する結露や微粒子による影響を低減し半導体デバイスの歩留まり向上とスループット向上とを両立できる真空処理装置を提供することができる。
【００３５】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明する為に詳細に説明したものであり、必ずしも説明をした全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１００…プラズマエッチング処理装置（真空処理装置）、１０１…大気側ブロック、１０２…真空側ブロック、１０３…プラズマ処理ユニット、１０４…真空搬送室、１０５，１０５−１，１０５−２…ロードロック（ロック室）、１０７…フープ、１０８…アライメント、１０９…大気搬送室、１１１…中間室、１１４…真空搬送ユニット、１１９…大気搬送ユニット、１２０…ゲートバルブ、２０１…ステージ、２０２…排気バルブ、２０３…パージライン、２０４…排気ライン、２０９…真空ポンプ、２１１…デポトラップタンク（貯留部）、２１２…排気バルブ、２１３…逆流防止弁、３０１，３０１−１，３０１−２…仕切り板、３０２…圧力計、３０３…パージライン。
【図１】
0006552894.tif 000002
【図２】
0006552894.tif 000003
【図３Ａ】
0006552894.tif 000004
【図３Ｂ】
0006552894.tif 000005
【図４】
0006552894.tif 000006
【図５】
0006552894.tif 000007