(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気開放して処理前基板の搬入および処理後基板の搬出が行われるロードロック室を備えた真空処理装置において、
前記ロードロック室を真空排気する排気手段と、
前記ロードロック室内の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの検出温度が高い場合は低い場合に比べて、真空排気時における前記ロードロック室の圧力低下の度合いが大きくなるように前記排気手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の真空処理装置において、
前記温度センサは、前記処理前基板またはその処理前基板を保持する保持具の温度を検出することを特徴とする真空処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の真空処理装置において、
前記制御手段は、前記検出温度が高いほど前記圧力低下の度合いが大きくなるように制御することを特徴とする真空処理装置。
【請求項４】
請求項１または２の真空処理装置において、
前記検出温度が所定値より高いか否かを判定する判定手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記判定手段で前記検出温度が前記所定値より高いと判定される場合は低いと判定される場合に比べて、前記圧力低下の度合いを大きくすることを特徴とする真空処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の真空処理装置において、
前記排気手段は、前記圧力低下の度合いが大きい高速排気と前記圧力低下の度合いが小さい低速排気とに切り替え可能であって、
前記制御手段は、前記低速排気で排気開始した後に前記高速排気に切り替えて前記ロードロック室の排気を行わせるとともに、前記検出温度に応じてその切り替えのタイミングを変えることを特徴とする真空処理装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の真空処理装置において、
前記制御手段は、前記処理前基板または前記保持具が前記ロードロック室に搬入されていない場合には、前記温度センサの検出温度に関係なく所定の高速排気条件に前記排気手段を制御することを特徴とする真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置やエッチング装置等の真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、成膜装置等の真空処理装置においては、処理チャンバを常に真空状態に保持するために、ロードロックチャンバを介して基板の搬入および搬出を行うようにしている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、基板を載置した搬送カートを大気開放されたロードロックチャンバに搬送し、ロードロックチャンバを真空排気してから処理チャンバとの間のゲートバルブを開き、搬送カートを処理チャンバ内に搬送する。
【０００３】
ところで、基板と搬送カートの載置面とは完全に密着しているわけではなく、実際には微小な隙間があり、また、基板の搬送面からの着脱を容易にするために載置面に溝を形成して接触面積を小さくする場合もある。このような基板と搬送面との隙間や溝は排気しにくいため、ロードロックチャンバを真空排気した際に基板上の圧力差等により基板が舞い上がったりずれたりすることがあった。そのため、このような問題が生じる可能性のある装置においては、ゆっくりと真空排気するスロー排気が採用されていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１４７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したようなスロー排気を行った場合であっても、温度条件の違いによって基板ずれが生じたり生じなかったりするという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、大気開放して処理前基板の搬入および処理後基板の搬出が行われるロードロック室を備えた真空処理装置に適用され、ロードロック室を真空排気する排気手段と、ロードロック室内の温度を検出する温度センサと、温度センサの検出温度が高い場合は低い場合に比べて、真空排気時におけるロードロック室の圧力低下の度合いが大きくなるように排気手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の真空処理装置において、処理前基板またはその処理前基板を保持する保持具の温度を検出するようにしたものである。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の真空処理装置において、検出温度が高いほど圧力低下の度合いが大きくなるように制御するようにしたものである。
請求項４の発明は、請求項１または２の真空処理装置において、検出温度が所定値より高いか否かを判定する判定手段をさらに備え、判定手段で検出温度が所定値より高いと判定される場合は低いと判定される場合に比べて、圧力低下の度合いを大きくするようにしたものである。
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の真空処理装置において、排気手段は、圧力低下の度合いが大きい高速排気と圧力低下の度合いが小さい低速排気とに切り替え可能であって、低速排気で排気開始した後に高速排気に切り替えてロードロック室の排気を行わせるとともに、検出温度に応じてその切り替えのタイミングを変えるようにしたものである。
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の真空処理装置において、処理前基板または保持具がロードロック室に搬入されていない場合には、温度センサの検出温度に関係なく所定の高速排気条件に排気手段を制御するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、検出温度の高い場合には低い場合に比べて、ロードロック室の圧力低下の度合いが大きくなるように排気手段を制御するようにしたので、処理前基板のずれや舞上がりを温度に関係なく防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明による真空処理装置の一実施の形態を示すブロック図である。図１に示す真空処理装置はプラズマＣＶＤ装置であって、ＣＶＤチャンバ１とロードロックチャンバ２とを備えている。３は基板Ｓが載置される搬送カートであり、基板Ｓは搬送カート３に載置された状態でチャンバ１，２間を搬送される。１０は搬送カート３を搬送する機構であり、本実施の形態では搬送ローラが用いられている。
【０００９】
チャンバ１，２間には、搬送カート３の受け渡しの際に開閉されるゲートバルブＧＶ１が設けられている。また、ロードロックチャンバ２に設けられたゲートバルブＧＶ２，ＧＶ３は、ロードロックチャンバ２と大気側との間で搬送カート３の搬入および搬出を行う際に開閉駆動される。ロードロックチャンバ２内には、大気側から搬送された搬送カート３の基板Ｓを予備加熱するためのヒータＨが設けられている。４は搬送カート３の温度を計測するための温度センサであり、非接触式の放射温度計や接触式の熱電対などが用いられる。
【００１０】
５はロードロックチャンバ２を真空排気するための真空ポンプであり、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３を介してロードロックチャンバ１に接続されている。バルブＶ３は開度を調節できる可変バルブであり、例えば、バタフライバルブが用いられる。バルブＶ４は、ロードロックチャンバ１を大気圧に戻す際のパージガスをオンオフするためのバルブである。一方、ＣＶＤチャンバ２には、バルブＶ５を介して真空ポンプ６が接続されている。これらの真空ポンプ５，６やバルブＶ１〜Ｖ５の駆動は制御部７により制御されている。制御部７は、マイクロプロセッサとその周辺回路とからなるＣＰＵを有し、種々の演算および制御を行う。ロードロックチャンバ２内の圧力は、真空計８によって計測される。
【００１１】
装置稼働中は、ＣＶＤチャンバ１内は真空ポンプ６により常時真空状態に保持されている。ＣＶＤ作業を行う際には、大気圧状態のロードロックチャンバ２のゲートバルブＧＶ２を開いて、基板Ｓが載置された搬送カート３をロードロックチャンバ２内に搬入し、上側の搬送ローラ１０上に搬送する。プラズマＣＶＤでは、ヒータ等の加熱手段で基板Ｓを加熱し、その基板表面における成膜反応により膜が形成される。そのため、タクトタイムを短縮する目的で、基板Ｓを予め予備加熱する構成が一般的に採用される。
【００１２】
本実施の形態では、ロードロックチャンバ２に設けられたヒータＨにより基板Ｓが予備加熱される。ロードロックチャンバ２に搬送カート３を搬入したならばゲートバルブＧＶ２を閉じて、ヒータＨにより基板Ｓおよび搬送カート３を予備加熱温度まで加熱する。真空ポンプ５によるロードロックチャンバ２内の真空排気については、予備加熱の前後のいずれで行っても良いし、予備加熱と同時に行っても良い。なお、この真空排気動作においては、後述するようなスロー排気が行われる。
【００１３】
ＣＶＤチャンバ１内の基板Ｓの成膜処理が終了したならば、ゲートバルブＧＶ１を開いて成膜処理済みの基板Ｓが載置された搬送カート３をＣＶＤチャンバ１から搬出し、ロードロックチャンバ２で予備加熱された搬送カート３をＣＶＤチャンバ１内へと搬入する。図１に示す装置では、ＣＶＤチャンバ１から搬出された搬送カート３はロードロックチャンバ２内の下側の搬送ローラ１０上に搬送される。
【００１４】
その後、ゲートバルブＧＶ１を閉じ、バルブＶ４を開いてパージガスをロードロックチャンバ２内に導入する。ロードロックチャンバ２内の圧力が大気圧状態となったならば、ゲートバルブＧＶ２，ＧＶ３を開いて、処理済基板Ｓが載置された搬送カート３をチャンバ２外へと搬出するとともに、未処理基板Ｓが載置された搬送カート３をロードロックチャンバ２内に搬入する。
【００１５】
《スローリーク排気の説明》
図２は搬送カート３の一部を示したものであり、（ａ）は基板載置面を示す平面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を示す図である。搬送カート３の基板載置面上にはライン状の溝３００と、それに接続する矩形状の溝３０１とが形成されている。基板Ｓは矩形状の溝３０１を覆うように載置される。基板Ｓは真空吸着を利用した治具などによってハンドリングされるが、図２に示すような溝３００，３０１を形成することにより基板Ｓと載置面との接触面積が減少し、基板Ｓを移送する際の脱着がより容易となる。
【００１６】
ロードロックチャンバ２内を真空排気した際に、基板Ｓに覆われた溝３０１内は、基板Ｓの上方空間に比べて排気し難い。その結果、排気初期時に基板Ｓの上下間に生じる差圧や溝３０１内の気体の粘性などにより、基板Ｓが舞い上がりや基板位置ずれが生じると考えられる。従来は、ロードロックチャンバ２内をゆっくりとスロー排気することにより、これらの基板舞上がりや位置ずれを防止していた。
【００１７】
ところで、高温時には、気体の膨張により溝３０１内の気体の実質的な量が減少するため、低温時に比べて速く排気される。その結果、低温時に比べて舞い上がりやずれが生じにくいことが解った。しかし、従来のように一定のスロー排気条件で排気する場合、より低速なスロー排気が要求される低温時に合わせてスロー排気条件を設定しているため、高温時には必要とされるスロー排気よりも低速で排気され、不必要に排気時間が延びてしまっていたことが解った。
【００１８】
図３は本実施の形態におけるスロー排気制御を説明する図であり、（ａ）は第１の制御例を示し、（ｂ）は第２の制御例を示す。いずれも、スロー排気時におけるロードロックチャンバ２の圧力の時間的変化を示したものである。図３（ａ）に示す第１の制御例では、温度センサ４で計測される搬送カート３の温度に応じて、２通りの排気パターンからいずれかを選択して使用する。
【００１９】
図３（ａ）において、排気直線Ｌ１０は、図１のバルブＶ２，Ｖ３が設けられている排気ラインのみを用いてロードロックチャンバ２を排気した場合の圧力変化を示しており、このときバルブＶ１は閉じられている。可変バルブＶ３の開度を調節することによって、直線Ｌ１０の傾きを調整することができる。一方、排気直線Ｌ２０Ａ，Ｌ２０ＢはバルブＶ２を閉じるとともにバルブＶ１を開いて、バルブＶ１が設けられている排気ラインのみを用いてロードロックチャンバ２を排気した場合の圧力変化を示している。
【００２０】
バルブＶ１の排気ラインのコンダクタンスは、バルブＶ２，Ｖ３が設けられている排気ラインのコンダクタンスよりも大きく設定されており、排気直線Ｌ２０Ａ，Ｌ２０Ｂの傾きは、排気直線Ｌ１０の傾きよりも大きくなっている。すなわち、排気直線Ｌ１０は低速排気を表しており、排気直線Ｌ２０Ａ，Ｌ２０Ｂは高速排気を表している。
【００２１】
第１の排気パターンでは、排気開始から点Ｂまでは排気直線Ｌ１０による低速排気を行い、点Ｂからは排気曲線Ｌ２０Ｂによる高速排気に切り替える。一方、第２の排気パターンでは、排気開始から点Ｃまで排気直線Ｌ１０による低速排気を行い、点Ｃからは排気曲線Ｌ２０Ｂによる高速排気に切り替える。なお、点Ｂ，Ｃでの切替は、圧力Ｐ１，Ｐ２で設定しても良いし、時間ｔ１，ｔ２で設定しても良い。
【００２２】
第１の制御例では、温度センサ４で計測される搬送カート３の温度に応じて第１および第２の排気パターンのいずれかを採用する。第１の排気パターンと第２の排気パターンとを切り替える際の温度Ｔ０は、実際に試験等を行うことにより予め設定しておく。そして、搬送カート３の温度が設定温度Ｔ０以下の場合には、上述したように溝３０１内の排気が排気しにくいので、より長時間低速排気を行う第１の排気パターンでスロー排気を行う。一方、搬送カート３の温度が設定温度Ｔ０よりも高い場合には、より短時間で低速排気から高速排気へと切り替える第２の排気パターンでスロー排気を行う。
【００２３】
このように、搬送カート３の温度に応じて排気パターンを変更することにより、基板Ｓの舞上がりや位置ずれを防止しつつ、ロードロックチャンバ２の排気時間の短縮化を図ることができる。
【００２４】
図３（ｂ）に示す第２の制御例は、排気直線Ｌ１０と排気直線Ｌ２０とを用いてスロー排気する点については、第１の制御例と同様である。しかし、第１の制御例ではカート温度が設定温度Ｔ０より高いか低いかによって選択される２つの排気パターンしかなかったが、第２の制御例では、直線Ｌ１０上における切替点Ｄの位置をカート温度に応じて連続的に変更するようにした。その結果、種々の温度に関して、それぞれ最適なスロー排気条件でロードロックチャンバ２を排気することができる。
【００２５】
図４は他の制御例を示したものである。上述した第１の制御例では、高温時および低温時のいずれの排気パターンも、最初は低速排気（排気曲線Ｌ１０）を行い、途中から高速排気（排気曲線Ｌ２０Ａ，Ｌ２０Ｂ）に切り替えるようにしている。一方、図４（ａ）に示す制御例では、排気途中でバルブ操作を行わず一定の条件で排気するようにした。低温時には排気距直線Ｌ３０のような低速排気を行い、高温時には排気直線Ｌ４０で示すような高速排気を行う。また、図４（ｂ）に示す制御例では、圧力の変化が時間の経過とともに徐々に大きくなるようにしている。具体的には、時間の経過とともに可変バルブＶ３の開度を大きくする。
【００２６】
［変形例］
上述した実施の形態では、搬送カート３に基板が載置されている場合の制御例を示した。ところで、プラズマＣＶＤ装置による成膜作業を終了する場合には、ロードロックチャンバ２を真空排気する工程において、ロードロックチャンバ２の上側の搬送ローラ１０上に搬送カート３が無い場合や、搬送カート３に基板Ｓが無い場合がある。例えば、ＣＶＤ処理が済んだ基板Ｓを搬出するだけの工程が、それに相当する。
【００２７】
そのような搬送カート３や基板Ｓの有無については、予め作業手順として情報が得られ、また、ロードロックチャンバ２に搬送カート３や基板Ｓを検出するセンサを設けることによっても認識することができる。そして、搬送カート３や基板Ｓが無い場合には、温度に関係なく上述した高温時と同様またはそれ以上の高速排気でロードロックチャンバ２を排気する。その結果、全体的な作業時間をより短縮することができる。
【００２８】
このように、上述した実施の形態の真空処理装置では、以下のような作用効果を奏する。
（１）ロードロック室（ロードロックチャンバ２）内、処理前基板Ｓおよび保持具（搬送カート３）のいずれかの温度を検出する温度センサ４の検出温度が高い場合には、低い場合に比べて、真空排気時におけるロードロック室（ロードロックチャンバ２）の圧力低下の度合いが大きくなるように排気手段（バルブＶ１〜Ｖ３、真空ポンプ５）を制御するようにしたので、処理前基板のずれや舞上がりを温度に関係なく防止することができる。さらに、高温時においては排気時間の短縮を図ることができる。
（２）また、検出温度が所定値よりか高いか否かを判定し、検出温度が所定値よりも高い場合には、検出温度が所定値より低い場合に比べてロードロック室の圧力低下の度合いが大きくなるように制御するようにしても良く、その場合には制御が簡単になるという利点がある。
（３）制御方法としては、低速排気で排気開始した後に高速排気に切り替えてロードロック室の排気を行わせるとともに、検出温度に応じてその切り替えのタイミングを変えるのが好ましい。基板舞い上がりや位置ずれは排気初期に発生しやすいので、排気後半において高速排気を導入することにより、排気時間の短縮がはかれる。
（４）処理前基板または保持具がロードロック室に搬入されていない場合には、基板舞上がりや位置ずれは発生しないので、温度センサの検出温度に関係なく所定の高速排気条件に排気することで、全体的な作業時間の短縮をはかれる。
【００２９】
なお、上述したプラズマＣＶＤ装置に限らず、ロードロック室を備えた真空処理装置で本発明を適用することができ、例えば、インラインタイプの真空処理装置にも適用できる。さらに、本発明は、ロードロックチャンバ２での真空排気を基板Ｓおよび搬送カート３の温度に応じて制御することにより基板ずれ等を防止するものであり、上述したようなロードロックチャンバ２で予備加熱を行う構成の装置に限らず、予め予備加熱された搬送カート３および基板Ｓをロードロックチャンバに搬入するような構成の装置であっても適用できる。
【００３０】
また、温度センサ４により検出する温度は、上述したように搬送カート３の温度であっても良いし、基板Ｓの温度出であっても良く、さらには、ロードロックチャンバ２内の温度であっても良い。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【００３１】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、ロードロックチャンバ２はロードロック室を、バルブＶ１〜Ｖ３および真空ポンプ５は排気手段を、搬送カート３は保持具を、制御部７は制御手段および判定手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまでも一例であり、発明を解釈する際、上記実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による真空処理装置の一実施の形態を示したものであり、プラズマＣＶＤ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】搬送カート３の一部を示したものであり、（ａ）は基板載置面を示す平面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図３】本実施の形態におけるスロー排気制御を説明する図であり、（ａ）は第１の制御例を示し、（ｂ）は第２の制御例を示す。
【図４】他の制御例を示す図であり、（ａ）は圧力が時間とともに直線的に変化する場合を示し、（ｂ）は圧力の変化が時間とともに大きくなる場合を示す。
【符号の説明】
【００３３】
１：ＣＶＤチャンバ
２：ロードロックチャンバ
３：搬送カート
４：温度センサ
５，６：真空ポンプ
７：制御部
Ｈ：ヒータ
Ｖ１〜Ｖ５：バルブ
Ｓ：基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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