JPH01237366A - 真空装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、真空装置に関し、特に、半導体製造技術で使
用されるドライエツチング装置、プラズマＣＶＤ装置等
の真空装置に適用して有効な技術に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体製造技術においては、半導体ウェーハの表面に薄
膜を形成するプラズマＣＶＤ装置や薄膜をエツチングす
るドライエツチング装置が使用されている。この種の製
造装置は、半導体ウェーハを処理する反応室（真空系）
に、直列に接続されたメインバルブ及び自動圧力制御バ
ルブを介在させて真空ポンプを接続している。

前記メインバルブ、自動圧力制御バルブの夫々は、バタ
フライバルブ方式、ニードルバルブ方式のいずれかの方
式で構成されている。前記真空ポンプは反応室を真空に
引くように構成されている。

自動圧力制御バルブは、反応室と真空ポンプとの間のコ
ンダクタンスを制御し、反応室内の圧力を一定に制御で
きるように構成されている。

前述の製造装置は、まず、反応室に半導体つ工−ハを収
納した後、この反応室に所定の反応ガスを導入する。次
に、反応室の反応ガスを真空ポンプで引くと共に、自動
圧力制御バルブを全開の状態（例えば開閉度１００［％
コ）からほとんど閉めた状態（例えば開閉度２０〜３０
［％コ）に制御し、反応室の反応ガスの圧力を調整する
。次に、前記反溶室において半導体ウェーハの処理を行
い、その処理の後、自動圧力制御バルブを全開にし、真
空ポンプによって反応室内に残留した反応ガスを排気す
る。次に、前記反応室から処理が終った半導体ウェーハ
を取り出す。そして、この反応室に新たに次段の未処理
の半導体ウェーハを収納し、前述の工程を繰返し行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述の製造装置は、半導体ウェーハの処
理が終了した後、自動圧力制御バルブをほとんど閉った
状態から全開の状態に動作させる時間を必要とする。こ
のため、反応室内に残存する反応ガスを効率良く排気す
ることができず、反応ガスの排気に時間がかかる。また
、前段の処理が終了後、次段の処理に際して、反応室内
に反応ガスを導入し、反応室内の反応ガスの圧力を調整
するために自動圧力制御バルブを全開の状態からほとん
ど閉った状態に動作させる時間が必要となる。このため
、反応室内の反応ガスの圧力を調整するのに時間がかか
る。したがって、実質的に製造装置の処理能力が低下す
るので、半導体製品の完成時間が長くなるという問題が
あった。

一方、製造装置の処理能力を向上するために、自動圧力
制御バルブの開閉動作を速くすることが考えられる。し
かしながら、自動圧力制御バルブの開閉動作を速くすれ
ばするほど、反応室内の反応ガスの設定圧力の近傍にお
いて連続的に圧力が変動するハンチング現象を生じる。

このため、自動圧力制御バルブの開閉動作を速くするこ
としこよって製造装置の処理能力を向上することができ
なかった。

本発明の目的は、ドライエツチング装置、プラズマＣＶ
Ｄ装置等の真空装置において、処理能力を向上し、処理
時間を短縮することが可能な技術を提供することにある
。

本発明の目的は、圧力制御バルブの開閉動作時間を短縮
し、前記目的を達成することが可能な技術を提供するこ
とにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

［課題を解決するための手段〕 本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

真空系に圧力制御バルブを介在させて真空ポンプを接続
する真空装置において、前記圧力制御バルブに並列に接
続されたバイパスバルブを設ける。

〔作　　用〕

上述した手段によれば、前記圧゛力制御バルブを真空系
内のガス圧力を所定の圧力に設定する開閉度に保持した
状態において、バイパスバルブを通して真空系内のガス
を排気することができるので、真空系内のガス圧力の調
整から真空系内のガスの排気までの間の圧力制御バルブ
の開閉動作時間を短縮することができる。また、前記圧
力制御バルブを真空系内のガス圧力を所定の圧力に設定
する開閉度に保持した状態においてバイパスバルブを閉
めて真空系内にガスを導入し、前記圧力制御バルブの開
閉度に若干の微調整を行い、真空系内のガスの圧力を調
整するので、真空系内のガスの排気から真空系内のガス
圧力の調整までの間の圧力制御バルブの開閉動作時間を
短縮することができる。

この結果、真空装置の処理能力を向上し、処理時間を短
縮することができる。

以下、本発明の構成について、ドライエツチング装置に
本発明を適用した実施例とともに説明する。

なお、実施例を説明するための全図において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。

〔実施例〕

本発明の一実施例であるドライエツチング装置（真空装
置）の概略構成を第１図（ブロック構成図）で示す。

第１図に示すように、ドライエツチング装置の反応室（
真空系）１は、内部の下側に下部電極２、内部の上側に
上部電極３の夫々を設けている。前記下部電極２の表面
上には被エツチング材とじての半導体ウェーハ４を載置
できるように構成されている。この下部電極２は接地電
位に接続されている。前記上部電極３は高周波電源５に
接続されている。

前記反応室１の内部には反応ガスＧが導入される。反応
ガスＧは、まず、反応ガス導入管を通してマスフロコン
トローラ（ＭＦＣ）６に供給され、流量を制御される。

次に、流量が制御された反応ガスＧは、反応ガス制御バ
ルブ７を介在させ、上部電極３に設けられた反応ガス導
入口３Ａを通して反応室１の内部に導入される。前記反
応ガス制御バルブ７はバタフライバルブ方式、ニードル
バルブ方式等で構成されている。

前記反応室１の下部電極２の周囲には排気口２Ａが設け
られている。この排気口２Ａには、直列に接続されたメ
インバルブ８、自動圧力制御バルブ９の夫々を通して真
空ポンプ１１が接続されている。メインバルブ８、自動
圧力制御バルブ９の夫々は、前述の反応ガス制御バルブ
７と同様に、バタフライ方式、ニードルバルブ方式等で
構成されている。メインバルブ８、自動圧力制御バルブ
９の夫々は、各可動バルブ（弁）をモータ機構、空圧機
構、油圧機構等の駆動機構によって駆動するように構成
されている。駆動機構の動作は主にマイクロコンピュー
タによって制御されている。

前記反応室１と真空ポンプ１１との接続経路内には、自
動圧力制御バルブ９の両端を接続するバイパスライン（
排気経路迂回管）１０Ａ及びその経路に配置されたバイ
パスバルブ１０が設けられている。

すなわち、バイパスバルブ１０は自動圧力制御バルブ９
に並列に接続されている。バイパスバルブ１０は、前述
のメインバルブ８や自動圧力制御バルブ９と同様の方式
で構成されている。

次に、前述のドライエツチング装置の処理動作について
同第１図及び第１表（同明細書、第１５頁）を用いて簡
単に説明する。

まず、反応室１の下部電極２の表面上に半導体ウェーハ
（被エツチング材）４を載置する。この半導体ウェーハ
４の載置はバッチ処理方式又は枚葉処理方式で行う。

次に、第１図及び第１表の工程１に示すように、反応ガ
ス制御バルブ７を全開（開閉度１００［％］）にし、マ
スフローコントローラ６を通して流量を制御された反応
ガスＧを反応室１の内部に導入する。

この反応ガスＧの導入後しこ、メインバルブ８を全開（
開閉度１００［％］）にし、自動圧力制御バルブ９を通
して真空ポンプ１１により反応室１の内部を真空引きす
る。この時、自動圧力制御バルブ９は、はとんど閉めた
状態（開閉度２０〜３０［％コ）に保持され、反応室１
の内部の反応ガスＧの圧力を所定の設定値に調整する。

この反応ガスＧの圧力の調整時、バイパスバルブ１０は
全閉（開閉度０［％コ）の状態にある。そして、反応室
１の内部の反応ガスＧの圧力が調整されると、半導体ウ
ェーハ４の表面にドライエツチング処理が施される。

次に、前記ドライエツチング処理の終了後に、第１図及
び第１表の工程２に示すように、反応ガス制御バルブ７
を全開（開閉度Ｏ［％］）にし、バイパスバルブ１０を
全開（開閉度１００［％］）にした状態において、真空
ポンプ１１で反応室１の内部を真空引きし、反応室１の
内部に残存する反応ガス（排気ガス）Ｇを排気する。こ
の時、メインバルブ８は前段の処理工程と同様に全開（
開閉度１００［％］）の状態で保持され、自動圧力制御
バルブ９は前段の処理工程と同様にほとんど閉めた状態
（開閉度２０〜３０［％コ）で保持されている。つまり
、自動圧力制御バルブ９はほとんど動作しない状態にあ
る。

この保持はメインバルブ８や自動圧力制御バルブ９を制
御するマイクロコンピュータの制御によって行われる。

反応室１の内部の残存する反応ガスＧは、全開の状態の
バイパスバルブ１０を通して効率良くしかも即座に排気
することができる。

次に、ドライエツチング処理が施された半導体ウェーハ
４を反応室１の内部から次段の処理工程に搬送する。そ
して、ドライエツチング装置の反応室１の内部の下部電
極２の表面には前段の処理工程が終了した半導体ウェー
ハ４が新たに載置される。そして、第１図及び第１表の
工程３に示すように、前記工程１と同様の工程を繰り返
し行う。

この時、自動圧力制御バルブ８は、前段の工程である反
応ガスＧの排気において保持されたほとんど閉めた状態
（開閉度２０〜３０［％］）にあるので、開閉度を微量
に調整するだけで反応室１の内部の反応ガスＧの圧力を
前述の設定値に調整することができる。

このように、反応室（真空系）１に自動圧力制御バルブ
９を介在させて真空ポンプ１１を接続するドライエツチ
ング装置において、前記自動圧力制御バルブ９に並列に
接続されたバイパスバルブ１０を設けることにより、前
記自動圧力制御バルブ９を反応室１の内部の反応ガスＧ
の圧力を所定の圧力に設定する開閉度（例えば開閉度２
０〜３０［％コ）に保持した状態において、バイパスバ
ルブ１０を通して反応室１の内部の反応ガスＧを排気す
ることができるので、反応室１の内部の反応ガスＧの圧
力の調整から反応室１の内部の反応ガスＧの排気までの
間の自動圧力制御バルブ９の開閉動作時間を短縮するこ
とができる。

また、前記自動圧力制御バルブ９を反応室１の内部の反
応ガスＧの圧力を所定の圧力に設定する開閉度（例えば
開閉度２０〜３０［％コ）に保持した状態において、バ
イパスバルブ１０を閉め、反応室１の内部に反応ガスＧ
を導入し、前記自動圧力制御バルブ９の開閉度に若干の
微調整を行い、反応室１の内部の反応ガスＧの圧力を調
整するので、反応室１の内部の反応ガスＧの排気から反
応室１の内部の反応ガスＧの圧力の調整までの間の自動
圧力制御バルブ９の開閉動作時間を短縮することができ
る。反応ガスＧの圧力の調整に際しては、自動圧力制御
バルブ９の開閉度がほとんど変化しないので、ハンチン
グ現象が発生しない。

この結果、ドライエツチング装置において、単位時間当
りにドライエツチングが施せる半導体ウェーハ４の枚数
を増加して処理能力を向上することができるので、半導
体製品の完成までに要する処理時間を短縮することがで
きる。

第２図乃至第３図（ブロック構成図）には、本発明の他
の実施例であるドライエツチング装置（真空装置）の概
略構成を示す。

第２図に示すドライエツチング装置は、メインバルブ８
よりも反応室１側に自動圧力制御バルブ９を設け、この
自動圧力制御バルブ９に並列にバイパスバルブ１０を接
続している。

第３図に示すドライエツチング装置は、自動圧力制御バ
ルブ９、メインバルブ８の夫々を順次反応室１側から直
列に接続し、この自動圧力制御バルブ９及びメインバル
ブ８に並列にバイパスバルブ１０を接続している。

第４図に示すドライエツチング装置は、メインバルブ８
、自動圧力制御バルブ９の夫々を順次反応室１側から直
列に接続し、このメインバルブ８及び自動圧力制御バル
ブ９に並列にバイパスバルブ１０を接続している。

いずれの場合においても、前述の一実施例のドライエツ
チング装置と同様の効果を奏することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に
基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能であることは勿論である。

例えば、本発明は、プラズマＣＶＤ装置等、真空系に圧
力制御バルブを介在させて真空ポンプを接続する真空装
置に広く適用することができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

真空装置の圧力制御バルブの開閉動作時間を短縮し、真
空装置の処理時間を短縮することができる。

以下、余白 （第１表１ 以下、余白

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例であるドライエツチング装
置（真空装置）の概略構成を示すブロック構成図、 第２図乃至第４図は、本発明の他の実施例であるドライ
エツチング装置（真空装置）の概略構成を示すブロック
構成図である。 図中、１・・反応室（真空室）、８・・メインバルブ、
９・・自動圧力制御バルブ、１０・・・バイパスバルブ
、１０Ａ・・・バイパスラインである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、真空系に圧力制御バルブを介在させて真空ポンプを
   接続する真空装置において、前記圧力制御バルブに並列
   に接続されたバイパスバルブを設けたことを特徴とする
   真空装置。２、前記バイパスバルブは、バタフライバル
   ブ方式、ニードルバルブ方式で構成されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の真空装置。