(57)【要約】【課題】環境が制御されたチャンバ内で圧力を維持する。【解決手段】第１の態様では、システムは（１）チャンバ、（２）チャンバに結合した可変速真空ポンプ、および（３）チャンバに結合した圧力コントローラを有する。圧力コントローラはチャンバの圧力測定値と設定圧力を比較し、圧力測定値と設定圧力の差に基づき圧力コントローラを通るガス流を調整する。本システムはチャンバと圧力コントローラに結合した圧力測定装置と、可変速真空ポンプ、圧力コントローラおよび圧力測定装置に結合したメインコントローラを有する。圧力測定装置はチャンバ内の圧力を測定し、測定した圧力を圧力コントローラとメインコントローラに知らせる。メインコントローラは（１）可変速真空ポンプの速度を調節し、（２）圧力コントローラに設定圧力を知らせる。【選択図】図２
2004510221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内の圧力を維持するためのシステムであって、
チャンバと、
チャンバに結合された可変速真空ポンプと、
チャンバに結合され、チャンバの圧力測定値と設定圧力を比較し圧力測定値と設定圧力の差に基づき内部を通るガス流量の調節を行なう、圧力コントローラと、
チャンバと圧力コントローラに結合され、チャンバ内の圧力を測定し圧力コントローラに圧力測定値を送る、圧力測定装置と、
可変速真空ポンプと圧力コントローラと圧力測定装置とに結合され、可変速真空ポンプの速度を調節し、圧力コントローラに設定圧力を送る、メインコントローラと
を備えるシステム。
【請求項２】
チャンバが、半導体装置製造ツールの真空チャンバを有する請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
真空チャンバが、移送チャンバを有する請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
真空チャンバが、処理チャンバを有する請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
可変速真空ポンプが、装置組込み可能ポンプである請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
圧力コントローラが、容積流量コントローラである請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
圧力コントローラが、比例積分微分閉ループを有する請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
チャンバが、移送チャンバを有し、システムが、移送チャンバに結合されたロードロックを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
さらに、ロードロックとメインコントローラとに結合された追加ポンプを有し、追加ポンプは、ロードロックの圧力を少なくともチャンバの圧力に等しい圧力まで減圧する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
ロードロックが、可変速真空ポンプに結合される請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
さらに、移送チャンバに結合された処理チャンバを有する請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
メインコントローラが、
チャンバ内で維持する圧力を決定し、
圧力コントローラを用いてチャンバ内に流入するガス流量を制御することにより、また、可変速真空ポンプを用いてチャンバから流出するガス流量を制御することにより、チャンバ内の圧力を維持する
各工程に適する請求項１のシステム。
【請求項１３】
移送チャンバ内の圧力を維持するためのシステムであって、
移送チャンバと、
移送チャンバに結合されたロードロックと、
移送チャンバに結合された処理チャンバと、
移送チャンバとロードロックとに結合された可変速真空ポンプと、
移送チャンバに結合され、移送チャンバの圧力測定値と設定圧力を比較し、圧力測定値と設定圧力の差に基づき内部を通るガス流量を調節する圧力コントローラと、
移送チャンバと圧力コントローラとに結合され、移送チャンバ内の圧力を測定し圧力コントローラに圧力測定値を送る圧力測定装置と、
可変速真空ポンプと圧力コントローラと圧力測定装置とに結合され、可変速真空ポンプの速度の調節を行ない、圧力コントローラに設定圧力を送るメインコントローラと
を備えたシステム。
【請求項１４】
チャンバ内でベース圧力を維持する方法であって、
チャンバ内で維持すべきベース圧力を決定するステップと、
圧力コントローラを用いてチャンバ内に流入するガスを制御し、可変速真空ポンプを用いてチャンバから流出するガスを制御することによりチャンバ内のベース圧力を維持するステップと
を有する方法。
【請求項１５】
ベース圧力を決定する前記ステップが、チャンバがその圧力で操作されるべきベース圧力を受け取るステップを有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
チャンバ内のベース圧力を維持する前記ステップが、
ベース圧力に基づき圧力コントローラの設定圧力を決定するステップと、
圧力コントローラに設定圧力を送るステップと、
設定圧力に基づき圧力コントローラによりチャンバ内に送るガス流量を設定するステップと
を有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
ガス流量を設定する前記ステップが、閉ループフィードバック技術を用いて流量を測定するステップを有する請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
閉ループフィードバック技術が、比例閉ループフィードバック技術と、比例積分閉ループフィードバック技術と、比例積分微分閉ループフィードバック技術とからなる群より選択される請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
チャンバ内のベース圧力を維持する前記ステップが、
ベース圧力に基づきポンプのポンプ速度信号を決定するステップと、
ポンプにポンプ速度信号を送るステップと、
ポンプ速度信号に基づきポンプのポンプ速度を設定するステップと
を有する請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
ポンプのポンプ速度を設定する前記ステップが、圧力コントローラに対し最大圧力範囲を与えるポンプ速度を設定するステップを有する請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
さらに、チャンバに結合されたロードロック内の圧力を制御するためにポンプを用いるステップを有する請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
さらに、チャンバ内の圧力を測定するステップを有する請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
さらに、圧力測定値に基づきチャンバ内に流入するガス流量を再計算するステップを有する請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
さらに、チャンバ内に流入するガス流量の調整を行なってもベース圧力を維持できない場合にのみ、圧力測定値に基づきポンプのポンプ速度の調節を行なうステップを有する請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
チャンバ内の圧力を維持する方法であって、
チャンバ内に保たれるベース圧力を決定するステップと、
ベース圧力に基づき、チャンバに結合されたポンプのポンプ速度信号を決定するステップと、
ポンプにポンプ速度信号を送るステップと、
ポンプ速度信号に基づき、ポンプ速度を設定するステップと、
ベース圧力に基づき、チャンバに結合された圧力コントローラのための設定圧力を決定するステップと、
圧力コントローラに設定圧力を送るステップと、
設定圧力に基づき、圧力コントローラによりチャンバ内におくるガス流量を設定するステップと、
チャンバ内の圧力を測定するステップと、
圧力測定値に基づき、チャンバ内に流入するガス流量を再計算するステップと、
チャンバ内に流入するガス流量の調整を行なってもベース圧力を維持することができない場合にのみ、圧力測定値に基づきポンプのポンプ速度の調整を行なうステップと
を有する方法。
【請求項２６】
チャンバ内の圧力を維持するためのシステムであって、
チャンバと、
チャンバに結合された可変速真空ポンプと、
チャンバに結合され、チャンバに流入するガス流量を制御する圧力コントローラと、
チャンバに結合され、チャンバ内の圧力を測定する圧力測定装置と、
可変速真空ポンプ、圧力コントローラ、圧力測定装置に結合されたメインコントローラであって、圧力測定装置から送られた圧力測定値を受け取り、圧力測定値に基づき可変速真空ポンプの速度を調節し、圧力測定値に基づき圧力コントローラを通るガス流量を調節するメインコントローラと
を備えるシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本特許出願は、２０００年６月１４日に仮出願される米国第６０／２１１，４０２に基づき優先権を主張するものとする。本仮特許出願は本明細書によって参照されるものである。
【０００２】
本発明は、真空技術、詳細には真空チャンバなどの環境的に制御されたチャンバ内において圧力を維持するための装置および方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
図１は、半導体装置製造ツール（例えばＥｎｄｕｒａ［図４］またはＣｅｎｔｕｒａ、共にＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製）の移送チャンバ１０２内で圧力を維持するための従来のシステム１００のブロック線図を示す。図中の移送チャンバ１０２は、第１ロードロック１０４と第２ロードロック１０６に結合されている。この技術では、よく知られているように、ロードロック１０４および１０６は、移送チャンバ１０２へ、および／または、移送チャンバ１０２から、半導体ウエハを搬送するのに用いられる。
【０００４】
図１において、移送チャンバ１０２内で圧力を維持するために従来のシステム１００が用いられ、ユーザ（図示なし）は、従来のシステム１００（例、製造実行システムＭＥＳ等の従来の製造コントローラ）のメインフレームコントローラ１１０にユーザ定義入力１０８を送る。ユーザ定義入力１０８は移送チャンバ１０２の運転する圧力（例、移送チャンバ１０２の設定圧力）とする。
【０００５】
移送チャンバ１０２内の設定圧力を維持するために、従来のシステム１００では、マスフローコントローラ１１２を用いて移送チャンバ１０２に供給する窒素（または調節ガス源１１４から供給されるその他の不活性、非反応性ガス）の流量を調整し、さらにスロットルバルブ１１６を採用することにより、（真空ポンプ１１８により）移送チャンバ１０２から排出される窒素（およびチャンバ壁から放出される酸素などのその他の不純物）の排出速度を調整する。その結果、ユーザ定義入力１０８を受け取ると、メインフレームコントローラ１１０はアルゴリズムを用いて（１）（例えば、マスフローコントローラ１１２の設定流量を計算することにより）移送チャンバ１０２に流入する窒素の流量を計算し、（２）（例えば、スロットルバルブ１１６のスロットルバルブ位置制御信号を計算することにより）移送チャンバ１０２から放出する窒素（およびその他のガス）のポンプ速度を計算する。図１に示すように、流量設定値とスロットルバルブ位置制御信号は、各々、メインフレームコントローラ１１０からマスフローコントローラ１１２とスロットルバルブ１１６に送られる。
【０００６】
メインフレームコントローラ１１０が、空気圧制御信号を第１遮断弁１２０に送ると、第１遮断弁１２０が開き、窒素が調節ガス源１１４からマスフローコントローラ１１２を通り、窒素フィルタ１２２（例、米国 Ｆｉｌｔｅｒ 社の販売するミリポア）を介して移送チャンバ１０２に流入する。また、メインフレームコントローラ１１０は、空気圧制御信号を第２遮断弁１２４に送り、それにより第２遮断弁１２４が開き、真空ポンプ１１８により移送チャンバ１０２が減圧される。
【０００７】
マスフローコントローラ１１２の流量とスロットルバルブ１１６の位置を確定した後、メインフレームコントローラ１１０は、移送チャンバ１０２に結合した第１圧力変換器１２６（例えば、ＭＳＫ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔの容量マノメーター、Ｂａｒａｔｒｏｎの容量マノメーター、Ｇｒａｎｖｉｌｌｅ Ｐｈｉｌｌｉｐｓ のコンベクションゲージ等）を用いて（例えば、第１圧力変換器１２６の出力信号を定期的にサンプリングすることにより）移送チャンバ１０２内の圧力をモニタする。サンプリングされた第１圧力変換器１２６の各出力信号に基づき、（移送チャンバ１０２に流入する窒素の流量、および／または、移送チャンバ１０２から流出するガスのポンプ速度を調整するため）メインフレームコントローラ１１０は、マスフローコントローラ１１２の流量設定値とスロットルバルブ１１６のスロットルバルブ位置制御信号の再計算を行ない、ユーザ定義入力１０８により、当初定義された圧力を達成する。従来のスロットルバルブの中には、チャンバ圧力をモニタし、それに基づきスロットルバルブ位置を調整するためのローカルコントローラを有するものがある点に留意する。
【０００８】
移送チャンバ１０２の圧力が変動した場合（ウエハが第１ロードロック１０４から移送チャンバ１０２へと搬送された時、第１ロードロック１０４が開いたため、あるいは、ウエハが移送チャンバ１０２から第２ロードロック１０６へと搬送された時、第２ロードロック１０６が開いたため、あるいは、ウエハを処理チャンバへ搬入または処理チャンバから搬出するため、移送チャンバ１０２に結合された処理チャンバ［図示なし］が開いた際に）、メインフレームコントローラ１１０は、第１圧力変換器１２６を介して圧力の変動を感知し、それに基づきマスフローコントローラ１１２の流量およびスロットルバルブ１１６の位置のいずれか、またはその両方を調節する。このように従来のシステム１００は、第１圧力変換器１２６、メインフレームコントローラ１１０、マスフローコントローラ１１２、およびスロットルバルブ１１６を備えるフィードバック制御ループを用いて、移送チャンバ１０２内に所望の圧力を維持する。
【０００９】
第１ロードロック１０４と第２ロードロック１０６内の圧力を制御するため、従来のシステム１００では、第２遮断弁１３０を介して第１ロードロック１０４に結合され、また第３遮断弁１３２を介して第２ロードロック１０６にも結合される独立の真空ポンプ１２８が用いられる。遮断弁１３０と１３２は、ともにメインフレームコントローラ１１０から送られる空気圧制御信号によって制御され、独立に開閉してそれぞれのロードロックを選択的に排気することができる。同様に、調節された窒素流は、遮断弁１３６、および遮断弁１３８を介してそれぞれ第１ロードロック１０４、第２ロードロック１０６に結合された調節窒素源１３４より、各々のロードロック１０４、１０６に供給される。第１ロードロック１０４内の圧力は、第２圧力変換器１４０を介してメインフレームコントローラ１１０により測定され、第２ロードロック１０６内の圧力は、第３圧力変換器１４２を介してメインフレームコントローラ１１０により測定される。なお、メインフレームコントローラ１１０により制御される遮断弁１４４が （例えば、必要な場合にはマスフローコントローラ１１２を迂回することができるよう）調節ガス源１１４とフィルタ１２２の間に設置される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図１の従来のシステム１００にはいくつかの問題点がある。例えば、移送チャンバ１０２内の圧力測定値に基づいてメインフレームコントローラ１１０が行なうマスフローコントローラ１１２の流量やスロットルバルブ１１６の位置の経験的計算は複雑であり、（１）精度が高くない（例えば、繰返し校正を行なわないと、マスフローコントローラによるマスフローの測定法には誤差が生じがちである）、（２）メインフレームコントローラ１１０はその他多くの機能（例、第１ロードロック１０４、第２ロードロック１０６の動作や色々な処理の実行および移送チャンバ１０２に結合された処理チャンバ［図示なし］の運転）を制御する必要があり、またスロットルバルブ１１６の反応時間が遅いため、計算の実行に時間がかかる場合がある。その結果、移送チャンバ１０２内の圧力は、あまり正確に調整が行なわれない（例えば、所定の時間内で許容不可レベルまで変動するなど）。さらにスロットルバルブ（例、スロットルバルブ１１６）、マスフローコントローラ（例、マスフローコントローラ１１２）の使用、および第１ロードロック１０４、第２ロードロック１０６内の圧力を制御するための別個のポンプ（例、真空ポンプ１２８）の使用などの理由により、従来のシステムは高価である。
【００１１】
そのため半導体装置製造ツールの移送チャンバなどの真空チャンバ内で圧力を維持するための装置および方法の改良が必要とされる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様では、移送チャンバ、処理チャンバなどのチャンバ内の圧力を維持するためのシステムが提供される。本システムは、（１）チャンバと、（２）チャンバに結合された可変速真空ポンプと、（３）チャンバに結合された圧力コントローラとを有する。圧力コントローラは、チャンバの圧力測定値と設定圧力を比較し、圧力測定値と設定圧力の差に応じて圧力コントローラを通るガス流量を調節する。
【００１３】
さらに本システムは、チャンバと圧力コントローラに結合された圧力測定装置及び、可変速真空ポンプと圧力コントローラと圧力測定装置に結合されたメインコントローラを有する。圧力測定装置はチャンバ内の圧力を測定し、圧力コントローラ、および／または、メインコントローラに圧力測定値を送る。メインコントローラは（１）可変速真空ポンプの速度を調整し、（２）圧力コントローラに設定圧力を送る。
【００１４】
第２の態様では、チャンバは移送チャンバであり、システムは、移送チャンバに結合された処理チャンバとロードロックの一方又は双方を有する。移送チャンバおよびロードロックはともに１台のポンプによりに減圧される。これ以外にも数多くの態様が可能である。
【００１５】
本発明のその他の特質および利点は、以下の詳細な説明、請求項および添付の図面によりさらに明らかになるだろう。
【００１６】
【発明の実施の形態】
従来技術の、真空チャンバ（移送チャンバ、処理チャンバなど）内の圧力を維持するための新規のシステムを提供する。詳述すれば、図２は半導体装置製造ツール（例、共にＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製作のＥｎｄｕｒａ　［図４］　Ｃｅｎｔｕｒａ［図示せず］）の移送チャンバ内において圧力を維持するための本発明の模範的なシステム２００のブロック線図である。以下の説明で、本発明は半導体装置製造ツールの移送チャンバに関するとものとして説明を行なっているが、本発明は大気圧よりも大きな圧力、大気圧に等しい圧力、あるいは大気圧よりも低い圧力といった、あらゆる環境で制御されたチャンバ内で使用できるものと考えることができる。
【００１７】
便宜上、ここでは図１の従来のシステム１００と図２の本発明のシステム２００の違いについてのみ説明を行ない、類似の機能を有するコンポーネントについては同じ参照番号を使用している。図２において、従来のシステム１００と本発明のシステム２００との主要な違いは：
１．マスフローコントローラ１１２の代わりに圧力コントローラ２０２を用い、第１圧力変換器１２６の出力信号は、圧力コントローラ２０２およびメインフレームコントローラ１１０に送られる。
２．スロットルバルブ１１６は用いない。
３．真空ポンプ１１８の代わりに可変速真空ポンプ２０４を用いる。可変速真空ポンプ２０４ の速度は、（ポンプ速度制御信号を用いて）メインフレームコントローラ１１０により制御される。
４．真空ポンプ１２８は用いない（例えば、可変速真空ポンプ２０４を用いて第１ロードロック１０４、第２ロードロック１０６および移送チャンバ１０２の減圧を行う）。
【００１８】
圧力コントローラ２０２は、例えば、比例積分微分（ＰＩＤ）閉ループ制御ユニット（例、ＭＫＳ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓの モデルＮｏ．ＭＫＳ−６４０　圧力コントローラ）を組み入れた流量コントローラを有し、これにより圧力変換器１２６から送られた出力信号をメインフレームコントローラ１１０により設定された設定圧力と比較し、移送チャンバ１０２に供給される窒素の体積流量を調整し、（後述の） 設定圧力を維持する。また別の適当な例として、圧力コントローラには、例えば、フィードバック制御のためのニューラルネットワーク、ファジーロジック等を組み込むことができる。あるいはまた、圧力コントローラ２０２には、フィードバック制御を持たない比例バルブなどの流量コントローラを組み込み、圧力変換器１２６から送られる圧力測定値に基づき、メインコントローラ１１０により圧力コントローラ２０２を通る流量を調節することもできる。いずれの場合においても、マスフローコントローラの代わりに圧力コントローラを用いる大きな利点は、マスフローコントローラと異なり圧力コントローラは、ガスの種類に関係無く圧力制御を行なうことができるという点である。
【００１９】
可変速真空ポンプ２０４は、（例えば、ポンプのモータ速度の変化に応じてポンプの吸引量を変化させることが可能となるように）ポンプ速度を変化させることのできる従来型のポンプ（例、機械式ポンプ）を有する。従来型のポンプを（例えば、メインフレームコントローラ１１０から送られる信号に応じてポンプモータを駆動する電圧を変化させることにより）変速可能なポンプに変更する方法はこの技術においては既知の技術であり、Ｅｄｗｒａｄｓ、Ａｌｃａｔｅｌ、Ｅｂｒａなどの製作する種々の機械ポンプにその例が見られる。
【００２０】
図２では、移送チャンバ１０２内で圧力を維持するため本発明のシステム２００が用いられ、ユーザ（図示なし） は、本発明のシステム２００のメインフレームコントローラ１１０にユーザ定義入力１０８を送る。ユーザ定義入力１０８は移送チャンバ１０２を運転する圧力（例、移送チャンバ１０２の設定圧力）とする。移送チャンバ１０２内の設定圧力を維持するために、本発明のシステム２００では、圧力コントローラ２０２を用いて移送チャンバ１０２に供給する窒素（または調節ガス源１１４から供給されるその他の不活性、非反応性ガス）の流量を調整し、さらに可変速真空ポンプ２０４を採用することにより、移送チャンバ１０２に流入した窒素を移送チャンバ１０２から排出するためのポンプ速度を調整する。脱気された酸素などのその他のガスもまた移送チャンバ１０２から排出される。
【００２１】
一般に、可変速真空ポンプ２０４のポンプ速度は、総圧力を調整するために機能し、移送チャンバ１０２内で大きな圧力変動が感知された場合、あるいは予想される場合（例えば、ウエハを、移送チャンバ１０２へ、あるいは、第１ロードロック１０４、第２ロードロック１０６、処理チャンバ（図示なし）のいずれかへ搬入または搬出する場合など）にのみ用いられる。従って、ユーザ定義入力１０８を受け取ると、メインフレームコントローラ１１０は、ユーザ定義入力１０８（通常はデジタル信号）をアナログの設定圧力に変換し、圧力コントローラ２０２にアナログの設定圧力を送る。すると圧力コントローラ２０２が閉ループフィードバック制御技術（例えば、Ｐ、ＰＩまたはＰＩＤ制御ループ）を用いて移送チャンバ１０２に流入する窒素の流量を計算し、設定圧力が設定される。
【００２２】
メインフレームコントローラ１１０もまた設定圧力に基づきポンプ速度制御信号を発し、ポンプ速度制御信号を可変速真空ポンプ２０４に送り、可変速真空ポンプ２０４のポンプ速度を設定し、圧力コントローラ２０２が最大圧力範囲の制御を行なうことができるレベルに移送チャンバ１０２内の圧力を保つ。例えば、圧力コントローラ２０２の流量範囲が毎分１ミリリットルから毎分１リットルである場合、可変速真空ポンプ２０４のポンプ速度を（例えば、実験的に決定された速度）に設定し、圧力コントローラ２０２は、窒素の流量を毎分１ミリリットルから毎分１リットルに調整して移送チャンバ１０２内において最大圧力変動を制御できる。なお、メインフレームコントローラ１１０もまた空気圧制御信号を第１遮断弁１２０に送り、第１遮断弁１２０を開放することにより、窒素が調節ガス源１１４から圧力コントローラ２０２を経由し窒素フィルタ１２２を介して移送チャンバ１０２に流入する。メインフレームコントローラ１１０はさらに空気圧制御信号を第２遮断弁１２４に送り、第２遮断弁１２４を開放することにより、真空ポンプ２０４により移送チャンバ１０２の減圧が行なわれる。
【００２３】
圧力コントローラ２０２により圧力コントローラ２０２内の流量が確定され、メインフレームコントローラ１１０により可変速真空ポンプ２０４のポンプ速度が確定された後に、メインフレームコントローラ１１０と圧力コントローラ２０２は共に（例えば、第１圧力変換器１２６の出力信号を定期的にサンプリングすることにより）移送チャンバ１０２に結合された第１圧力変換器１２６を用いて移送チャンバ１０２内の圧力を監視する。サンプリングした第１圧力変換器１２６の各出力信号に基づき、圧力コントローラ２０２は、設定圧力を達成するため、移送チャンバ１０２に流入する窒素の流量の再計算を行なう。圧力コントローラ２０２により移送チャンバ１０２内の圧力が十分に制御できない場合のみ（例えば、正圧の変動が大きく、設定圧力を効率よく再確定するには圧力コントローラ２０２の流量調整範囲が十分でない場合）メインフレームコントローラ１１０により可変速真空ポンプ２０４のポンプ速度の調整が行なわれる。
【００２４】
（例えば、第１ロードロック１０４が開き、ウエハが第１ロードロック１０４から移送チャンバ１０２へと搬送されたり、および／または、第２ロードロック１０６が開き、ウエハが移送チャンバ１０２から第２ロードロック１０６へと搬出されたり、および／または、移送チャンバ１０２に結合された処理チャンバ［図示なし］が開放し、ウエハを処理チャンバに搬入または処理チャンバから搬出する場合など）移送チャンバ１０２内において圧力変動が起こると、メインフレームコントローラ１１０と圧力コントローラ２０２は、第１圧力変換器１２６を介して圧力変化を感知し、それに基づき圧力コントローラ２０２は、移送チャンバ１０２に流入する容積流量を調整する。上述のように、メインフレームコントローラ１１０は、可変速真空ポンプ２０４のポンプ速度の調整を行ない、移送チャンバ１０２内の設定圧力を迅速に再確定するよう助ける場合もある。しかし一般に、可変速真空ポンプ２０４のポンプ速度は、ほぼ一定に保たれる。
【００２５】
このように本発明のシステム２００は、第１圧力変換器１２６、メインフレームコントローラ１１０、圧力コントローラ２０２および可変速真空ポンプ２０４より構成されたフィードバック制御ループを用いて移送チャンバ１０２内を所望の圧力に保つ。圧力コントローラ２０２が、メインフレームコントローラ１１０およびスロットルバルブ１１６（図１）に比べて迅速に反応するため、本発明のシステム２００は、移送チャンバ１０２内において所望の圧力を、図１の従来のシステム１００よりはるかに迅速に達成し、はるかに高い精度で維持できる。
【００２６】
第１ロードロック１０４および第２ロードロック１０６内の圧力を制御するために、本発明のシステム２００は移送チャンバ１０２を減圧するのに用いるのと同じポンプ（例えば、可変速真空ポンプ２０４）を用いる。その結果、本発明のシステム２００ではポンプを１台のみ用い、スロットルバルブは用いないため、本発明のシステム２００は、図１の従来のシステム１００よりもかなり低コストとなる。必要な場合は、図３のように、本発明のシステム２００においても別のポンプ３０２（例、非変速ポンプ）を用いることもできる。
【００２７】
システム２００において、ポンプを１台のみ（図２）使用することから、ウエハの処理能力が阻害されることがないように、メインフレームコントローラ１１０内のソフトウエアは、第１ロードロック１０４、第２ロードロック１０６、そして移送チャンバ１０２を順次に減圧するような構成としている。例えば、まず図２のシステム２００を採用したとすると、ポンプ２０４は移送チャンバ１０２をベース圧力に減圧するのに用いられ、その後、遮断弁１２４は閉じられる。移送チャンバ１０２は本来漏れのない密封式であるものと想定されているので、移送チャンバ１０２内の圧力は目立って上昇することはなく、また圧力コントローラ２０２からチャンバ１０２内にガスが流入することもない。その後、基板搬送の必要に応じ、ポンプ２０４はロードロック１０４および１０６の一方、もしくは両方を真空とするのに用いられる。同様にロードロック１０４および１０６の一方、もしくは両方が真空を達成した後に、移送チャンバ１０２がベース圧力まで減圧される。
【００２８】
少なくとも１つの実施例において、真空ポンプ２０４は装置組込み可能なポンプ（ＩＰＵＰ）である（すなわち、非常に小型のポンプを用いることにより、ポンプを半導体装置製造ツール上に設置することが可能となり、その結果、真空ポンプ２０４と遮断弁１２４間の距離は、従来のポンプを使用する場合は１００ヤードもの距離となるのに対して、ＩＰＵＰの場合わずか約１フィートである）。ＩＰＵＰの使用によりシステム２００の吸入側（すなわちシステム２００の真空ポンプ側）における吸引量に関する反応時間が早まり、その結果、真空ポンプ２０４のポンプ速度の調整により、吸引量の調整が迅速に行なわれる。さらにＩＰＵＰは大型のポンプよりも安価であり、またＩＰＵＰの設置コストも同様に少なくてすむ（すなわち、配管距離が短くてよい）。ＩＰＵＰの例としては、Ａｌｃａｔｅｌ ＡＤＰ１００Ｌ ＩＰＵＰがあげられる。
【００２９】
図４は、半導体装置製造ツール４００の上部から見た平面図であり、これによりＩＰＵＰなどの１台のポンプを用いた本発明のシステム２００の動作を説明する。同じような方法で、これ以外の装置や真空チャンバの制御を行なうことができる。
【００３０】
図２および図４において模範的な運転について説明すると、１台のポンプを使用する場合、移送チャンバ１０２は、共用のＩＰＵＰ２０４（図２）と正しい運転圧を達成することのできるサイズと構成を有する圧力コントローラ２０２とに結合される。ＩＰＵＰ２０４は、移送チャンバ１０２とロードロック１０４と１０６のために機能する。メインフレームコントローラ１１０により（ユーザ定義入力１０８に応じて）移送チャンバ１０２のベース圧力が設定されると、移送チャンバの遮断弁１２４が開く。移送チャンバがベース圧力に到達すると、移送チャンバの遮断弁１２４が閉じる。
【００３１】
ツール４００内で基板を処理する場合は、ロードロック１０４、１０６のいずれかに基板キャリア４０２がセットされる（図４のロードロック１０４）。すると（遮断弁１３６を開放することにより）ロードロック１０４が共用ＩＰＵＰに対して開放され、基板搬送の必要に応じ（例えば、移送チャンバ１０２のベース圧力まで）減圧される。必要な場合には、ロードロック１０４と１０６を同時に減圧することが可能である。
【００３２】
ロードロック１０４が適当な圧力に到達すると、移送チャンバ１０２とロードロック１０４の間に設置されたスリットバルブ４０４が開き、移送チャンバ１０２内に位置した基板ハンドラ４０６が、基板キャリア４０２から基板を引き出す。基板ハンドラ４０６が後退すると、スリットバルブ４０４が閉じる。必要に応じ、圧力コントローラ２０２が圧力の変動に反応し、移送チャンバのベース圧力を維持する。
【００３３】
基板が移送チャンバ１０２内に配置されれば、基板は同様に処理チャンバ（処理チャンバ４０８など）または第２移送チャンバ４１０に搬送される。ここでは例示のみのため、基板を処理チャンバ４０８に搬送するものと想定する。移送チャンバ１０２内の圧力上昇は緩慢であるため（例えば、移送チャンバ１０２はもともと漏れ防止構造であり、あるいは、顕著なアウトガスが無いものとして）、移送チャンバ１０２と処理チャンバ４０８を遮断する処理チャンバのスリットバルブ４１２が開く前に、移送チャンバの圧力は最大許容圧力に到達しないと考えられる。したがって、ポンプ２０４は他の目的（例えば、ロードロックの減圧など）のために用いることができる。
【００３４】
処理チャンバ４０８に基板を搬送するために、処理チャンバのスリットバルブ４１２が開放される。それに応じて、（処理チャンバ４０８に結合された真空ポンプ［図示なし］の運転により）移送チャンバ１０２内の圧力が減少する。圧力コントローラ２０２がこのポンプ速度の上昇に反応して、移送チャンバ１０２内にさらに窒素が流入する。それにより移送チャンバ１０２から処理チャンバ４０８に向かって圧力勾配が生じる（例えば、処理ガスの減少を引き起す）。最大窒素流量に達するまでは、この圧力勾配が維持される。なお、シングルポンプ構成（図２）であっても、ダブルポンプ構成（図３）であっても、いずれの場合も、処理チャンバのスリットバルブ４１２が開き、その結果処理チャンバ４０８が唯一の真空源となる（すなわち、それにより所望の圧力勾配が維持される）までは、通常、移送チャンバ１０２に結合したポンプは、移送チャンバ１０２から遮断されている。
【００３５】
スリットバルブ４１２が開くと、基板ハンドラ４０６が移送チャンバ１０２から処理チャンバ４０８へと基板を搬送し、後退し、処理チャンバのスリットバルブ４１２が閉じる。処理チャンバのスリットバルブ４１２が閉じると、（移送チャンバがベース圧力に到達した後に）圧力コントローラ２０２により移送チャンバ１０２への窒素の流入が減少する（および／または遮断される）。システムがオフラインである場合や起動していない時は、移送チャンバの遮断弁１２４とロードロックの遮断弁１３６と１３８は開いたままとすることができる。圧力コントローラ２０２は、圧力の変動に対応しつづけ、移送チャンバ１０２およびロードロック１０４、１０６をオフラインで所望のベース圧力に維持する（移送チャンバ１０２とロードロック１０４、１０６の間のスリットバルブが開いている場合）。
【００３６】
基板搬送中は移送チャンバ内の圧力が重要なパラメータである点に留意する。例えば、処理チャンバのスリットバルブが開いたとき、処理チャンバへの流入を引き起すために、処理チャンバと移送チャンバの間に圧力勾配を維持することが望ましい。この流入は同時に、腐蝕防止や爆発防止のための不活性ガスパージとして機能する。またこの流入により、異物がより清浄度の低い処理チャンバや処理チャンバのポンプへと押し流されることにより、移送チャンバ内の異物の量を減少させることができる。しかしながら、処理チャンバと移送チャンバ１０２の圧力差が大きすぎると、最初に処理チャンバ内にガスが勢いよく突入するため、処理チャンバ内の汚染物質が掻き回される。このようなガスの突入を防ぐための一方法として、圧力コントローラ２０４のゲインを制限する方法がある。また、移送チャンバ内の圧力を正確に制御することにより、基板搬送中、加熱された基板からの伝導性熱伝達と対流熱伝達が高められる。
【００３７】
移送チャンバ１０２内での圧力制御範囲は、模範的運転において、１Ｔ未満からほぼ１００Ｔ（Ｔ＝Ｔｏｒｒ）である。この範囲内では、低圧、中圧、高圧の３体系の圧力が可能であり、真空ポンプ２０４や（圧力コントローラ２０２からの）窒素の流入による圧力変化は、個々の圧力体系により異なる。例えば、１Ｔ未満の低圧体系においては、システム２００はポンプ能力を制限したモードで運転を行ない、負圧を変更する必要がある場合、反応が遅くなる。しかし、１００ｍＴから１Ｔの範囲の正圧変化に対しては、圧力コントローラ２０２はより迅速に反応する。１Ｔから１０Ｔの範囲、すなわち中圧体系においては、真空ポンプ２０４の効率がより高いため、窒素の流量が高くなっても圧力に対する影響は少ない。２０Ｔを超える範囲、すなわち高圧体系においては、真空ポンプ２０４の効率は非常に高く、圧力変化に対し大きな影響を及ぼす。
【００３８】
低圧システムの設計に際し、考慮すべき変数としては、例えば、移送チャンバ１０２の内部容積、パージポイントの数、フィルタ（例、フィルタ１２２）またはその他のコンポーネントによる窒素の制限、窒素供給圧、圧力変換器１２６の位置および範囲、ラインサイズ、および圧力コントローラ２０２のフローボディのサイズなどがある。その他の変数としては，ポンプ速度、ＰＩＤゲインなどがある。模範的なコンポーネントとしては、比例ゲインを４に、積分ゲインを０に設定した１ｓｌｍ圧力コントローラ２０２や１０Ｔバラトロン圧力変換器１２６がある。真空ポンプ２０４（例、Ａｌｃａｔｅｌ　ＡＤＰ１００Ｌ　ＩＰＵＰ）を最大速度で運転し、窒素圧力を３５ｐｓｉとする。
【００３９】
高圧システムを設計する場合、ポンプ速度の制御と併せて、より高流量の圧力コントローラ２０２を用いる。ポンプ速度の制御を行なう利点の一つは、システムのポンプ速度を低くすることにより、窒素の損失が少なくなる点である。さらに、ポンプ速度を低速にすることにより、圧力コントローラ２０２の反応時間が速くなる。（ＭＫＳ６４０圧力コントローラの場合）ポンプ速度と圧力コントローラのＰとＩについては、例えば、ポンプ速度を最大値の３０％に、Ｐ条件を３に、Ｉ条件を１とするように設定する。
【００４０】
上述の説明は本発明の模範的実施例のみを開示したものである。この技術に通常の技術知識を有する者にとっては、本発明の範囲内で、ここに開示した装置と方法に変更を行なうことも可能である。例えば、上に述べた以外の圧力範囲を採用することも可能である。本書に記載した特定の圧力コントローラ、ポンプ、その他のコンポーネントは単に例として挙げるものであり、これ以外の類似の、かつ／または、適切なコンポーネントを採用することが可能である。例えば、圧力変換器１２６の代わりにイオンゲージ、残留ガス分析器などの圧力測定装置を用いることもできる。本発明は、主として半導体装置製造に関して記述を行なっているが、本発明は、気圧を超える、気圧に等しい、または気圧未満の圧力で運転されるチャンバにおいて、その他のタイプの基板（例えば、フラットパネル表示装置に用いられるガラス基板）の処理を行うためのチャンバに用いることもできる。
【００４１】
メインフレームコントローラ１１０、および／または、その他のコントローラに、本書に記述したいずれかの制御機能を行なうためのコンピュータプログラムコードを組み込むことが可能であり、また、一つまたは複数の新発明のコンピュータプログラム製品、および／または、データ構造を組み入れることも可能である。各々のコンピュータプログラム製品はコンピュータにより読み取り可能な媒体（例えば、搬送波信号、フロッピディスク、コンパクトディスク、ＤＶＤ、ハードドライブ、ランダムアクセスメモリなど）に組みこむことができる。
【００４２】
したがって、本発明は、その模範的な実施例について開示しているが、これ以外の実施例も、上記の請求項に規定する本発明の意図と範囲に含まれる点に留意する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
半導体装置製造ツールの移送チャンバ内の圧力を維持するための従来のシステムのブロック線図である。
【図２】
半導体装置製造ツールの移送チャンバ内の圧力を維持するための本発明による模範的なシステムのブロック線図である。
【図３】
半導体装置製造ツールの移送チャンバ内の圧力を維持するための本発明による別のシステムのブロック線図である。
【図４】
本発明に基づく構成による半導体装置製造ツールの上部から見た平面図である。
【符号の説明】
１００…従来のシステム、１０２…移送チャンバ、１０４…ロードロックＡ、１０６…ロードロックＢ、１０８…ユーザ定義入力、１１０…メインフレームコントローラ、１１２…マスフローコントローラ、１１４…調節窒素源、１１６…スロットルバルブ、１１８…真空ポンプ、１２０…遮断弁、１２２…窒素フィルタ、１２４…遮断弁、１２６…圧力変換器、１２８…真空ポンプ、１３０…遮断弁、１３２…遮断弁、１３４…調節窒素源、１３６…遮断弁、１３８…遮断弁、１４０…圧力変換器、１４２…圧力変換器、１４４…遮断弁、２００…本発明のシステム、２０２…圧力コントローラ、２０４…真空ポンプ、３０２…真空ポンプ、４００…半導体装置製造ツール、４０２…基板キャリア、４０４…スリットバルブ、４０６…基板ハンドラ、４０８…処理チャンバ、４１０…第２移送チャンバ、４１２…処理チャンバスリットバルブ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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