JPH0237716A - 半導体処理装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は半導体処理ｇ置に間する。

（従来の技術） 半導体処理装置例えばプラズマエツチング装置でエツチ
ングプロセス中に発生し排気ガス中に含まれる反応生成
物、または、エツチング装置の排気ガス中の未反応ガス
による反応生成物等は排気系の配管に付着したり排気ポ
ンプに悲五響を与え排気性能を低下させるため的確に捕
らえ除去することが必要である。

例えば半導体ウェハをエツチングするエツチング装置の
排気系は第４図に示す様に、半導体ウェハをエツチング
する処Ｉ！ｌＩ室（１）、この処理室（１）からの排気
ガスを導く排気管（２）、上記処理室（１）の真空排気
を制御するメインバルブ（３）、処理室（１）から排出
される排気ガス中の反応生成物を捕獲する捕！ｆｆ′Ｒ
（４）、処理室（１）内の圧力をコントロールするコン
ダクタンスコントロールバルブ（５）、高真空排気の為
のメカニカルブースタポンプ・（６）、粗排気の為のロ
ータリーポンプ（７）から構成されている。

上記構成に於て、プラズマエツチングはメインバルブ（
３）を閏き処理室内を約ｌＸｌ０−１）−ルまで、ロー
タリーポンプ（７）により排気した後にメカニカルブー
スタポンブ（６）を１乍チ上させ約ｌＸｌ０−’）−ル
まで高真空排気する、そして図示しないガス導入口より
所定量の処理ガスを導入し、コンダクタンスコントロー
ルバルブ（５）にて所定圧力に調整した後、図示しない
高周波電源を印加して処理室（１）内にプラズマを発生
させる。このプラズマ化された反応ガスにより・半導体
ウェハのエツチングが行なわれ、揮発性の反応生成物が
形成される。この反応生成物は処理室（１）以降のＩ７
１：気管（２）壁に付着したり、ロータノボンブ（７）
のポンプオイル中にとけ込みポンプオイルの性ｈコを劣
化させるため、さらに塵芥対策及びメンテナンス対策と
して排気管（２）の途中にフォアライントラップと呼ば
れる反応生成物を捕獲する捕獲器（４）を設け、ここで
反応生成物捕捉して以降の排気路にある排気ポンプ特に
ロータリーポンプ（７）になるべく反応生成物が入り込
まないようにして排気ポンプの性能劣化を防いでいた。

（発明が解決しようとするｇ５題） しかしながら、上記捕獲器（４）は複数の微細孔の有る
フィルターから構成されているため、当然のことながら
反応生成物がフィルターに付着してゆくにしたがい、徐
々にフィルターの目詰まりが起こり排気系の排気性能が
落ちて行くことになる。このため適当な時期にフィルタ
ーの交換をしなければならなかった。しかし被処理体の
ｆｌ類やプロセス条件により、生成される反応生成物゛
はその都度、その形状、性質及び生成量が異なるため、
フィルターに付着する状態、即ち目詰まり状態になる時
期もその都度具なり、不良の発生を招いてノブかること
が度々あった。このためフィルターの目詰まり状態を調
べる為には装置を一時停止して実際にフィールターを目
視しなければならなかった。

しかし現実には装置を止めることは作業効率が非常に低
下することになるばかりでなく、目視チエツクでは正確
な排気性能をチエツクできないため、装置を適正な状態
でオペレイジョンするためのフィルター交換時期を決め
るのは経験と感にたよらなければならないという問題が
あった。また半導体基板の大口径化やＬＣＤガラス基板
の大型化等に伴い、−度のエツチング処理で発生する反
応生成物の量も多くなり、フィルターの交換も頻繁に行
な１ンなければならなくなった。

本発明は上記点に対処してなされたもので、捕Ｔ＝器内
のフィルター交換時期をフィルターの性能により自動的
に検知できる半導体製造装置を提供しようとするもので
あ°る。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明は処理室内からの排気経路に少なくとも処理生
成物をｉＩＩＩＭするｔｉｉ穫器を設けた装置に於て、
上記捕獲器の気体人口側と出口側の圧力差を検知する手
段を設けたことを特徴とする半導体処理装置を得るもの
である。

（作用） 本発明によれば、処理内からの排気経路設けた捕獲器の
気体入口側と出口側の圧力差を検知する手段を設け、こ
の検知手段から得られた圧力差と予め設定した圧力差と
を比較して、その結果が予め定めた所望の範囲内に入っ
た時、即ちフィルターの交換時期になった旨を直接！＃
報音などにより作業者に知らせたり、または制御１置に
警報信号を送り制御装置からの指示、例えば表示装置に
フィルターの交換を表示したり、次工程を開始しないよ
うに安全対策等をすることによ、す、目詰まりした捕獲
器のフィルター交換時期をＩＩ験や感に闇ることなく正
確に知る事ができる効果がある。

（実施例） 以下本発明外１１！装置をＬＣＤプラズマエツチング装
置に適用した一実施例につき第１図及び第３図を参照し
て説明する。プラズマ反応を行なうプラズマ処理Ｎ（］
）は例えばアルミニュウム製気密容器で内表面に処理ガ
ス等に反応しないアルマイト処理を施した箱型状に形成
されている。この処理室（１）の下側にはこの室外に設
けられた図示しない昇降ｎ構に結合された下部電極体（
２）が昇降自在に設けられている。この下部電極体（２
）は導電板例えばアルミニュウム製で表面は処理ガスと
反応しないようにアルマイト処理され、被処理体例えば
ガラス基板（３）の形状に合った例えば長方形平板状に
形成されている。また、上記処理室（１）の上部には下
部？！！極体（２）と対向して例えば平行に被処理体の
形状に合った長方形平板状の上部電極基体（４）が設け
られている。

この上部′ｒｔ、Ｆ！！基体（４）はアル、ミニュウム
製で表面にアルマイト処理が施されている、そしてこの
上部電極基体（４）の下面には例えばアモルファスカー
ボン製の上部Ｗ１極（５）が上記上部電極基体（４）と
間隙を設けると共に電気的接続状態に設けられている。

この上部ｒｉ極（５）と上部電極基体（４）との間には
少し空間が形成され、この空間には反応ガスを導入する
ガス供給管（６）が接続されている。そして図示しない
ガス流量！Ｉ！！節器例えばマスフローコントローラを
介して反応ガス例えばＣＣｌ４やＣＩ２等を上記ガス供
給管（６）より上記空間へ供給できろように構成されて
いる。

そしてこの空間には反応ガスを均等に拡散するために複
数の開孔を有する図示しないバッフルが複数枚設けられ
ている。また上部電極基体（４）と下部電極体（２）間
に高周波電力を印加できるように高周波ＭＬ［（７）が
接続されている。上記処Ｉ！！室（１）の排気はこの室
（１）底面に設けられた真空排気口（８）から配管を介
しメインバルブ（１０）に接続されている。上記配管に
使用される材料は処理室（１）から排出されるガス中に
含まれる反応生成物や未反応ガス等に反応しにくい材質
例えばステンレスからできている。処理室（］）内を所
望の高真空に保ち、エツチング処理の排気の実行及び停
止を制御するメインバルブ（１０）、反応室（１）から
排出された排気ガス中に含まれる反応生成物および未反
応ガスによる反応生成物等をｌ′ＩｇＶｉする捕獲器（
１１）、この捕獲器（１１）からの排気経路を開閉する
バルブ（１２）等が順次ｔａ続されている。そして、上
記ｔｉＩｌｘｉ器（１１）の排気ガスの入口側の配管に
は捕■舊器（１１）の人口側の流体圧力を測定する圧力
計（１４）例えばダイヤプラムメーターおよび、上記ｔ
１　便器（１１）の排気ガスの出口側の配管には捕獲器
（１１）の出口側の流体圧力を測定する圧力計（１５）
例えばダイヤプラムメーターが設けられている。また上
記圧力計（１４）、　　（１５＞を国別に設けなく、捕
獲器（１１）の入口側と出口側との差圧を計る差圧計例
えば、ダイヤフラム型差圧計を一つ設けてもよく、また
ｔｉｉＨ器（１１）に差圧計を内臓し一体化してもよい
、そして上記捕獲器（１１）は複数の微細孔から成る多
孔質フィルター例えばセルロースまたは、グラスファイ
バーまたは活性炭より構成され、このフィルターへ反応
生成物等を付着させ、排気ガス中または未反応ガスによ
る反応生成物等を除去する構造となフている。そして上
！！ｉ！　ｔｉｅ　！”器（１１）は例えば第３図に示
すように、反応生成物や処理ガス等に反応しにくい材料
例えばステンレス製から成り、円筒状筒体がほぼ中央で
上部円筒体（５０）と下部円筒体（５１）に分割され、
内部に配置されたフィルター　（５２）をこの分割部（
５３）で取り外し交換できる構成となっている。上記上
部円筒体（５０）と下部円筒体（５１）の分割部（５３
）は着脱自在に構成されシール機構例えば０−リング等
により気密保持されている。上部円筒Ｌ″（５０）の側
壁上部には反応生成物等を含む排気ガスを取り入れる管
状吸気管（５４）とフィルター（５２）の支持とを兼ね
、フィルタ・−（５２）を通過した排気ガスを排出する
管状溝′ｊｃｔｆ！（δ５）とが取り付けられている。

上記吸気管（５４）はメインバルブ（］０）へ、また上
記排気管（５５）はバルブ（１２）へ配管接続されてい
る。上記排気管（５５）に支持されたフィルター（５３
）は多孔質材料例文ばグラスファイバーを円筒中空状ま
たは表面積を増すために外周囲ジャバラ状に形成し円筒
中空状に形成されている。そして処理室（１）内の圧力
、即ち排気系の圧力を！Ｉ、Ｉノ御する自動圧カルｊ１
＃装置ＡＰＣ（２１）、高真空排気を受は持つメカニカ
ルブースターポンプ（２２）、ベースの真空排気を行な
うロータリーポンプ（２３）ｂ月１ｍ次接続され、この
ロータリーポンプから廃ガス処理装置（９）へと配管接
続されている。また上記実施例では捕獲器（１１）圧力
計（１４）、　　（１５）及びバルブ（１２）とをメイ
ンバルブ（１０）と自動圧力制御装置（２１）間に配置
しであるが第１ａ図に示すように自動圧力制御装置ｔ（
２１）とメカニカルブースターポンプ（２２）の間に配
置した構成としてもよい。

次に上述のように構成されたＬＣＤプラズマエツチング
装置の動作について説明する。被処理体例えば方形状Ｌ
ＣＤガラス基板（３）を１枚づつキャリアから取り出し
、位置決め後、ロードロック室に搬入する。このロード
ロック室から処理室の下部電極体（２）上にロードし、
上部電極基体（４）と下部？！電極体２）との間隔距離
を所望の値に調整セットする。このとき排気系では捕獲
器（１１）が動作できるようにメインバルブ（１０）お
よびバルブ（１２）はオーブン状態にあり、ロータリー
ポンプ（２３）で荒い真空排気を行いメカニカルブース
ター（２２）で処理室（１）内を高真空排気にする。真
空排気量は自動圧力制御装置（２１）で制御し、処理室
（１）内の圧力を所望の圧力に制御し、保持する０例え
ば処理室（１）内を１〜３Ｔｏ　ｒ　ｒに保つ如く排気
制御しながら、反応ガス例えば、ＣＣ１４ガス３００Ｓ
ＣＣＭやＣ１２ガス３００ＳＣＣＭおよびキャリアガス
例えば、Ｈｅガス５００　Ｓ　ＣＣＭや０２ガス５００
ＳＣＣＭをガス供給管（６）を介して上部電極基体（４
）の空間に設けられた図示しないバッフルに導入し、基
Ｆｉ（３）に対して均等整流させ、ＬＣＤガラス基板へ
流す、同時に、高周波！！（７）から上部電極基体（５
）と下部電極体（２）との間に周波数例えば、１３．５
６Ｍｚの高周波電力を印加する。この高周波電力の印加
により上記反応ガスをプラズマ化し、プラズマ化した反
応ガスにより上記ＬＣＤガラス基板のエツチングを行な
う。例えば配線パター　ンを形成するアルミニュームの
エツチングを行なうとき、反応ガスの四塩化炭素ガスは
プラズマ中で解離して次のようになる。

ＣＣ１ａ＝ＣＣＩｉ°＋ＣＩ’＋ｅ ＣＣ１ｚ’およびＣ１°がアルミニュームと反応して、
ＡＩ＋ＣＣｌ３’＋ｅ−＋ＡｌＣｌ３↑＋ＣＡＩ＋３Ｃ
Ｉ”　　→　Ａ　Ｉ　Ｃｌ　ｓ↑となり表面に露出した
ーアルミニュウム屡のエツチングを行なう０反応生成物
としてＡ　Ｉ　Ｃ１ｓおよびＣを生成するが、添加ガス
としてＣ１２ガスを導入し、反応生成物である炭素Ｃと
反応させ四塩化炭素ＣＣ１４ガスにして排気する。従っ
て処理室（１）の排気口（８）から排出される排気ガス
中の反応生成物はＡ　Ｉ　Ｃｌ　３が主なものとなる。

排気口（８）からの排気ガスは捕獲器（１１）内に入り
、反応生成物Ａ　Ｉ　Ｃ１ｓは多孔質フィルター　（５
２）に付着させ捕獲する。この捕獲により、上記反応生
成物が外部に排出されるのを防止し環境汚染やπ芥対策
を行なっている。処理室（１）内のエツチング反応の進
みと共に、捕獲器（１１）内の多孔質フィルター（５２
）に付着する排気ガス中の反応生成物の量も増えてくる
。従って反応生成物による付着物で多孔質フィルター（
５２）の目詰まりが少しずつ進み、捕ＮｆｆＷ（ｚ）の
排気ガス人口側と出口側とでは排気圧力に差が大きくで
てくる。そこでｔｉｌｉＦ器（１１）の入口側圧力計（
１４）と出口側圧力計（１５）でそれぞれの排気圧力を
測定し、捕獲器（１１）の人口側と出口側との圧が差を
図示しない制御装置等により算出する。または、ｔｄｌ
　Ｆ器（１１）の入口側と出口側とを測定する差圧計を
一つ設けて測ってもよい。

この測定により得られた圧力差と予め設定した圧力差と
を図示しない制御装置等により比較し、この測定した圧
力差が予め設定した所望の圧力差の範囲内に入ったとき
、警報例えばブザーを口１らしたり、ランプを点灯しオ
ペレータ二に捕Ｓ！器（１１）のフィルター（５２）の
交換時期を知らせる。

あるいは、フィルター交換のアラーム信号を図示しない
制御装置に送り、制御パネルからオペレータにフィルタ
ー交換時期を知らせたり、後のエツチングプロセスに進
めないようなロック機構を設けることができる。フィル
ターの交換時期を決める為の予め設定する差圧の範囲は
、使用する捕＜２器（１１）のフィルター（５２）の種
類や物理的サイズにより異なるが、前もって実験等によ
り求めておけばよい、捕獲器（１１）のフィルター（５
２）の交換あるいは清掃は、メインバルブ（１０）およ
びバルブ（１２）をクローズした状態で行い、処理室（
１）が反応生成物により汚染されるのを防いでいる。

（他の実施例） 次に上記捕獲器を排気経路中に複数例えば２個設けた例
について第２図を用いて説明する。

第２図は第１図の実施例に排気系の一部分即ちメインバ
ルブ、ｉｉ　Ｉｆ　器、圧力計及び、バルブから成る排
気路を並列に１つ追加した構成となっており同一部分は
同一番号で示している。　　Ｅｎち、処理室（１）の排
気を行なう真空排気口（８）から排′ｊＫ経路の配管の
分岐点となる第１の配管結合部（９）に接続され、この
配管結合部（９）から２つの排気経路、第１および第２
の排気経路部分に分かれるが、第１の経路構成は第１図
と同一であるので第２の経路構成について説明する。即
ち、第１の配管結合部（９）から順次メインバルブ（１
６）、捕Ｓｉ器（１７）、バルブ（１８）等が第２の配
管結合部（１３）に接続され、捕獲器（１７）の排気ガ
スの人口側と出口例にそれぞれ人口側流体圧力計（１９
）、出口側流体圧力計（２０）が設けられている。そし
て第１および第２の排気経路の結合した第２の配管結合
部（１３）から処理室（１）内の圧力、すなわち排気系
の圧力を制御する自動圧力制御装置（２１）に接続され
ている。

このようにして第１の排気経路部分と同一の構成を持っ
た第２の排′ｊＫ＆ｌ路部分が追加された構成となって
いる。

次に動作について説明する。当初、第２の排気ｎｎ　ａ
ｓ分は動作していない状態即ちメインバルブ（ＩＧ）及
びバルブ（！８）はクローズし、第１の排５′Ｃ経路部
分は動作する状＊−ｑ即ちメインバルブ（１０）及びバ
ルブ（１２）はオーブン状態にする。この状態は第１図
と同一であるので特徴とするところを述べる。

処理室（１）内のエツチング反応の進みと共に、捕獲器
（１，１）内の多孔質フィルターに付着する排気ガス中
の反応生成物の量も増えてくる。従って反応生成物によ
る付着物で多孔質フィルターの目詰まりが少しずつ進ん
でくると捕獲器（１１）の排気ガス入口側と出口側とで
は排気圧力に差がでてくる。そこで捕獲器（１１）の人
口側圧力計（］４）と出口側圧力計（１５）でそれ、ぞ
れの排気圧力を測定し、捕Ｉｉ器（１］）の入口側と出
口側との圧力差を図示しない制ｇｌ装置等により算出す
る。または、捕獲器（１１）の人口側と出口側とを測定
する差圧計を一つ設けて測ってもよい。

この測定により得られた圧力差と予め設定した圧力差と
を図示しない制御装置等により比較し、この測定した圧
力差が予め設定した所望の圧力差の範囲内に入ったとき
、警報例えばブザーを鳴らしたり、ランプを点灯しオペ
レーターにｔｉｉＥＸ器（１１）のフィルター交換時期
を知らせると共にフィルター交換のアラーム信号を図示
しない制御装置等に送る。このアラーム信号により一連
のエツチングプロセス中でエツチング処理をしていない
工程例えば、ガラス基板を図示しないロードロック室か
ら外部へアンロードする工程と並行して、メインバルブ
（１０）、バルブ（１２）の順に図示しない制御ｌ置等
により上記バルブをクローズし第１の捕獲器（１１）の
ある第一の排気Ｕ路部分を閉じる０次にバルブ（１８）
、メインバルブ（１６）の順に図示しない制御装置等に
より上記バルブをオーブンし第２の捕獲器（１７）のあ
る第二の排気！ａ部分を開く、従って第１の排気経路部
分が動作を止め第２の排気経路部分が動作する。

このようにｔｆｆｉ獲器（便器）、　　または（１７）
の圧力差を予め設定した圧力差の範囲に入ったときフィ
ルター交換のアラーム信号を制御装置等に送り自動的に
上記バルブの開閉を行い第一の排気経路部分と第二の排
′ｊＣ経路部分とを交互に切り換える。

即ち装置は常に第１またはｔ２の排気経路部分で排気系
の動作状態を維持する。また、目詰まりしたフィルター
　のある捕獲器は動作が止まっているので、一方の動作
中の捕獲器が目詰まりを起こす前の適当な時期に交換で
きる。従って装置を動作させたままフィルターの交換作
業を行える。

上記実施例では捕獲器が２個の例で説明したが３個以上
でもよく例えば第３の捕Ｐｉ器とバルブ類、圧力計から
成る第三排′ｊＫ路部分を設は順番に排気路部分をスイ
ッチングして行けばよシ１．また第２゜３等の排気経路
部分の代わりに第１のｔｔｉ狸器（１１）内に交換用フ
ィルターを複数格納し、入れ換える手段とをもたせ、フ
ィルターが目詰まりした時点でメインバルブ（１０）及
びバルブ（１２）を制御し交換してもよい。

以上本発明をＬＣＤエツチング装置について説明したが
上記実施例に限らず処理室から排出された排気ガス中の
反応生成物や未反応ガスによる反応生成物を捕獲する捕
獲器（１１）を設けた装置例えば減圧、常圧ＣＶＤ装置
、ＨＴＯ装置、ＴＥＯＳｆＭ置、プラズマＣＶＤ装置、
アッシング装置、エツチング装置等の半導体製造装置に
有効である。

（効果） 以上説明したように、本発明によれば、排気ガス経路に
設けられた生成物捕獲器の性能を自動的に検出するよう
にしたので！！に適なフィルター交換時期を自動的に知
る事ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を°説明するためのＬＣ
Ｄエツチング装置の構成説明図、第１ａ図は第１図の排
気系の他の実施例の構成説明図、第２図は他の実施例の
構成説明図、第３図は第１図の捕獲器の構成説明図、第
４図は従来装置の構成説明図である。 １０．処理室　　　２０．下部電極体 ３０．ガラス基板　４１．上部電極基体６３．ガス供給
管　７１．高周波電源 ８０．排気口 １０．１６．、メインバルブ １１．１７．、捕獲器 １２．１Ｂ、、バルブ １４．１９．、入口側圧力計 １５、　２０．　　、出口側圧力計 ２１０．自動圧力制御装置 ２２０．メカニカルブースターポンプ ２３９．ロータリーポンプ ５２０．フィルター

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、処理室内からの排気経路に少なくとも処理生成物を
   捕獲する捕獲器を設けた装置に於て、上記捕獲器の気体
   入口側と出口側の圧力差を検知する手段を設けたことを
   特徴とする半導体処理装置。 ２、上記排気路に２つ以上の捕獲器を設けたことを特徴
   とする請求項１記載の半導体処理装置。