JPS63238281A

JPS63238281A - ウエ−ハ処理装置及びそれに使用する微圧測定器

Info

Publication number: JPS63238281A
Application number: JP7143487A
Authority: JP
Inventors: Masakuni Akiba; 秋葉　政邦
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-03-27
Filing date: 1987-03-27
Publication date: 1988-10-04

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、ウェハー処理装置に関し特に、化学的蒸着膜
を形成する装置（ＣＶＤ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〕

反応処理室内の圧力を常圧（大気圧）に保った下での気
相反応による薄膜形成（以下、常圧Ｃ■Ｄと言う）を行
う装置（常圧ＣＶＤ装置）では、実際は、反応処理室内
の圧力を大気圧よシやや低い圧力にして、毒性の高い反
応ガスを外部に漏らさないようＫしている。この時の反
応処理室内の圧力は、例えば、大気圧よシ約２０Ｘ１０
″”　（ｋｇ／ｃｆｆｌ　）低い圧力になっている。

前記常圧ＣＶＤ装置を第５図によシ説明する。

常圧ＣＶＤ装置の反応部は、反応処理室１と。

排気管２と、反応処理室内の圧力を調整するための排気
圧調整ダンパ３と、排気７アン４と、ダイアフラムを利
用した微圧測定器５から構成されている。

前記微圧測定器５を第６図によシ説明する。

圧力検出ボート７を前記排気管２に接続し、圧力検出ボ
ート６を他に接続することなく開放状態とし大気圧の状
態にする。この時、前記排気管２内の圧力と前記反応処
理室１内の圧力は、等しいとみなすことができる。前記
圧力検出ボート７および６に連通したそれぞれの空間９
および８の間には、雨空間を隔離する弾性薄膜１０があ
る。大気圧よシ反応処理室１内の圧力が低い場合、前記
弾性薄膜１０は常時下方に引っばっている復元バネ１１
に対抗して、上方に変位する。この変位量がレバー１２
に伝わり、さらに固定点１４を支点とした拡大リンクレ
バー１３に伝わシ、ワイヤー１５によって滑車１６およ
び１７を回す。

前記滑車１７の軸には、圧力指示針１８が付いておシ、
前記反応処理室１内の圧力を知ることができる。

上記したような、常圧ＣＶＤ装置および微圧測定器は、
特公昭６０−２３３８２７号公報および、特許第８２３
９７１号にそれぞれ記載されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者は、常圧ＣＶＤ装置の信頼性の向上について検
討した結果、次の点を見出した。

反応処理室内の微小圧力（Ｉ　Ｘ　１０−４　ｋｇ／ｃ
ｒＡ程度）の変動が、形成されるＣＶＤ膜の品質及び膜
厚のバラツキ、不良力どの原因となるため、前記微小圧
力を精度よく検出シ７、ただちに、前記反応処理室内の
圧力を１４！！！、することが必要である。

しかし、従来の常圧ＣＶＤ装置における前記微圧測定器
５、排気圧ｖ４整ダンパ３および排気ファン４は、それ
ぞれ独立しておシ、自動的に制御されていない。

また、従来の前記微圧測定器では、前記弾性薄膜１０お
よび復元バネ１１を変形するだけの力を要するため、微
圧の検出感度、精度が悪い。

本発明の目的は、常圧ＣＶＤ装置の信頼性を向上するこ
とにある。

本発明の他の目的は、微小な圧力差を検出することが可
能な技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、常圧ＣＶＤ装置において、反応処
理室内の圧力を、自動的に制御することが可能な技術を
提供することにある。

本発明の他の目的は、反応処理室内の圧力を、電気信号
によ多制御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。

〔問題点を解決するための手段〕

本願によっ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、下記のとおシである。

すなわち、２つの空間の間の微小な圧力差に相応するガ
スの流れを電気信号に変換し、その電気信号によシ排気
系（排気圧調整ダンパ、排気ファン）を制御する。

〔作用〕

上記した手段によれは、反応処理室内の圧力の変化（増
大または減少）は、電気信号にょシ自動的に制御される
ので、常圧ＣＶＤ装置の信頼性を向上することができる
。

〔実施例〕

以下、本発明の構成について、実施例とともに説明する
。

なお、実施例の全図において、同一機能を有するものは
同−付号を付け、その〈シ返しの説明は省略する。

本発明の実施例である常圧ＣＶＤ装置の簡略断面図を第
１図に示す。

第１図のように、この実施例の常圧ＣＶＤ装置は、反応
処理室１９と、排気系３８と、微圧測定器３３Ａと、制
御部２８及び３７Ａとがら、構成される。

前記反応処理室１９内は、支持軸２０．サセプタ２１、
バッファ部材２３、およびヒータ２４からなる。試料台
２１Ａの上罠載置されたウェハー２２は、図示しない駆
動モーターによシ、支持軸２０（サセプタ２１）及び試
料台２１Ａが夫々回転させられることにょシ自公転する
。反応処理室１９内へは、その上部から反応ガス（及び
キャリアガス）２６Ａが供給される。反応ガス２６Ａは
バッファ部材２３に沿ってウェハー２２上に供給され、
ヒータ２４によって加熱されて反応し、ウェハー２２上
に薄膜を形成する・ウーハ−２２は・例えば、シリコン
半導体基板（シリコンウェハー）からなシ、その上にト
ランジスタ等からなる集積回路が複数形成される。反応
処理室１９内では、例えば集積回路装置において絶縁膜
として使用されるＰＳＧ（フォス７オシリケートガラス
）膜等が、ＳｉＨ４ガスとＯ，ガス及びＰＨ，ガスを含
むガス２６Ａの化学反応によってウェハー２２上に形成
される。

前記排気系３８には、排気圧調整ダンパ２７および排気
ファン２５が設置され、前記排気圧調整ダンパ２７は、
制御部を構成する駆動用モーター２８によって、開閉が
可能になっている。前記排気７アン２５の回転数と、前
記排気圧調整ダンパ２７の開閉度を調整することによシ
、排気口がら反応系の外へ排気されるガス２６Ｂの量を
調整し、前記反応処理室１９の中の圧力を大気圧（ｌａ
ｔｍ＝１ｋｇ／ｃ品）よシ、１〜２０　Ｘ　１０−’　
（ｋｇ／ｃｒＡ　）低い圧力に調整し７ている。

前記微圧測定器３３Ａの圧力検出ボート３４Ａは、前記
排気系３８に接続されておシ、他の一方の圧力検出ボー
）３５Ａは流量ａ１１ｓパルプ３６に接続される。前記
圧力検出ボート３４Ａ内の圧力は、前記反応処理室」９
内の圧力と等しい。また、前記圧力検出ボート３５Ａ内
は前記流：ｌｖ！４整パルプ３６を開放した状態で、大
気状態（大気圧）になっている。したがって、前記反応
処理室１９内の圧力が大気圧より低い状態になっている
ため、前記圧力検出ボー）３５Ａから前記圧力検出ボー
ト３４Ａの方向にカス（大気３０）が流れる。前記大気
の流れる度合（流ｉ）にょシ前記反応処理室１９内の圧
力を知ることができる。

上記の原理を利用して、前記反応処理室１９内の圧力が
変化（増加または減少）した場合、前記圧力の変化は、
前記流量の減化（増加または減少）Ｋ相応する。この流
量の変化を前記微圧測定器３３Ａによシ、電気信号に変
換し、制御部ｆ：構成する制御装置３７Ａに送る。前記
制御装置３７Ａは、前記電気信号を認識し、前記駆動用
モーター２８および排気７アン２５を制御し、前記排気
圧調整ダンパ２７の開閉度、および前記排気ファンの回
転数を変化させることによシ、前記反応処理室１９内の
自動圧力調整を可能にする。さらに、図示しないが、制
御装置３７Ａは、大気圧と、前記圧力検出ボート３４Ａ
と間の圧力差が大きい場合には、前記微圧測定器３３Ａ
を通過するカス（大気）流量が大きくなるため、前記流
量論整バルブ３６で流れるガス流量をしほって使用する
。

また、この実施例では、前記微圧測定器３３Ａと同一機
能をもつ微圧測定器３３Ｂを、反応処理室１９内の圧力
調整の他に、排気系３８のフィルター２９の目づまシの
検出に用いている。すなわち、微圧測定器３３Ｂの圧力
検出ボート３５Ｂをフィルター２９の上流に、圧力検出
ボート３４Ｂをフィルター２９の下流に、それぞれ接続
する。

前記フィルター２９は、前記反応処理室で発生した粉塵
状の反応生成物を除去するためのものである。前記フィ
ルター２９が粉塵で目づまシする前は、前記フィルター
の上下流間の圧力差は少ない。

つマシ、前記圧力検出ボート３５Ｂから３４Ｂへと流れ
るガス量は少ない。しかし、前記フィルター２９が粉塵
でつまると、前記フィルター２９の上下流間の圧力差は
大きくなり、前記圧力検出ポー）３５Ｂと３４Ｂ間を流
れるガス量は多くなる。

上記したことから、前記圧力検出ボート３５Ｂと３４Ｂ
間を流れるガス量を前記微圧測定器３３Ｂによシ測定し
、所定の流量（フィルター２９の目づまシ状態）になっ
たら、制御装置３７Ｂにょシ、警報を鳴らす等して、前
記フィルター２９の目づまシを自動監視することができ
る。

次に、本発明の実施例に使用した、微圧測定器３３Ａ（
３３Ｂ）を第２図および第３図にょシ説明する。

第２図のように、圧力検出ボート３５Ａと３４Ａの間に
１回転体（羽根車）３９があシ、前記圧力検出ボート３
５Ａと３４Ａ間を流れるガス（大気）の流量の増加とと
もに回転数が高くなる又は回転角が大きくなるしくみに
なっている。また、前記回転体３９には、パルス発生器
４０が連結されている。前記パルス発生器４０は、第３
図のように、ホトダイオード等の発光器４０Ａ１ホトト
ランジスタ等の受光器４０Ｂおよび円板３９Ｂから構成
され、前記回転体３９の軸４１に前記円板３９Ｂがその
中心で連結されている。前記円板３９Ｂには、穴がおい
ておシ、その穴が前記発光器４０Ａと受光器４０Ｂとを
結ぶ線上に来た時だけ前記発光器４０Ａの光を受光器４
０Ｂが受光する。よって前記円板３９Ｂの回転数が変化
（増加または減少）すれば、前記受光器３９Ｂが受光す
る光の回数も変化（増加または減少）する。よって、前
記受光器４０Ｂが受光する光の回数（パルス数）を測是
することで、前記圧力検出ボー）３５Ａと３４Ａ間のガ
ス流量変化（圧力変化）を電気信号として検出すること
が可能である。なお、第３図においては、図面をわかり
易くするため、円板３９Ｂには一つの穴しか形成されて
いないが、微少な穴を多数同心円上に等間隔で形成する
ことが望ましい。これによシ、回転体３９の微少な回転
（小さい回転角）を検出することが可能となる。

これＫよシ、微小な圧力（Ｉ　Ｘ　１０−’　ｋｇ／Ｃ
ｌ１ｌ程度又はそれ以下）の変化を精度良く検出でき、
高い精度で反応処理室１９内の圧力を制御し、かつその
大気圧との圧力差を小さくできる。これによシ、反応処
理室１９内で形成される薄膜の蒸着速度を大きくでき、
その膜質及び膜厚のバラツキを少なくできる。このよう
に、本実施例によれは、前記電気信号により、前記反応
処理室１９内の圧力を自動制御することが可能である。

前記回転体３９および円板３９Ｂの材料は、例えば、ア
ルミニウム（ＡＩ）、のような質量の小さいものが使用
される。特に回転体３９０羽根部は、これらの慣性モー
メントは小さく、前記回転体３９及び円板３９Ｂ回転さ
せるための力は微小であり、要求される圧力測定の精度
（±Ｉ　Ｘ　１０−’　ｋｇ／ｃｔＡ　）Ｋくらべ無視
できる。。

また上記微圧測定器３３Ａおよび３３Ｂのかわりに、次
に示す圧力測定器を使用してもよい。例えば、第４図の
ように細９４２の外周に、温度センサー４３Ａおよび４
３Ｂが設置されておシ、前記温度センサー４３Ａと４３
Ｂの中央にヒーター４４が設置されている。前記細管４
２内にガスの流れがないときは、前記ヒーター４４によ
る熱は、前記ヒーターの位置を頂点として左右均尋に分
布する。ガスの流れがあるときは、前記ヒーターによる
熱の分布は全体的に、ガスの流れ方向に移向するので、
前記温度センサー４３Ａと、前記温度センサー４３Ｂの
温度差からガス流量を知ることができる。

前記微圧測定器３３Ａのかわシに、前記細管を前記圧力
検出ボート３５Ａと３４Ａの間に設置し、接続すれば、
前記圧力検出ボー）３５Ａと３４Ａの間のガス流量を測
定できるので、前記反応処理室１９内の圧力変化を検知
することができる。

以上説明したように、本願において開示された新規な技
術によれば、以下に述べる効果を得ることができる。

（１）反応処理室内の圧力変化を電気信号に変換するこ
とが可能な微圧測定器を設けたことによシ、反応処理室
内の圧力を自動制御することができる。

（２）前記（１）の微圧測定器は、微小な圧力を検出す
ることが可能なので、ＣＶＤ膜の品質のバラツキ、不良
をなくすことができる。

（３）　　前記（１）訃よび（２）によシ、常圧ＣＶＤ
！！２置の信頼性を向上することができる。

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、種々変形し得ることは勿論である。

例えば、本発明は、空気調整関連の設備に適用してもよ
い。

また、本発明は、真空関連装置での微圧検出器に適用し
てもよい。

〔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、下記のとおシであ
る。

反応処理室内の圧力変化を電気信号に変換することが可
能な微圧測定器を設けることによシ、反応処理室内の圧
力を精度、感度よく自動制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例である常圧ＣＶＤ装置の反応
部の断面図、第２図及び第３図は、前記第３図における微圧測定器３
３Ａ及び３４Ｂの構造を示す図、第４図は、本発明の実
施例である流量測定器の構造を示す図、第５図は、従来技術による常圧ＣＶＤ装置の反応部の簡
略断面図、第６図は、前記第１図における微圧測定器５の内部構造
を示した断面図である。図中、１・・・反応処理室、２・・・排気管、３・・・
排気圧調整ダンパ、４・・・排気ファン、５・・・微圧
測定器、６．７・・・圧力検出ボート、１０・・・弾性
薄膜、１１、・・復元バネ、１２．１３・・・レバー、
１５・・・ワイヤー、１６．１７・・・滑車、１９・・
・反応処理室、２゜・・・支持軸、２１・・・サセプタ
、２１Ａ・・・試料台、２２・・・ウヱハー、２３・・
・バッファ部材、２４・・・ヒーター、２５・・・排気
ファン、２６・・・排気ガス、２７・・・排気圧調整ダ
ンパ、２９・・・フィルター、３０・・・ガス（大気）
、３３Ａ、３３Ｂ・・・微圧測定器、３４Ａ。３５Ａ、３４Ｂ、３５Ｂ・・・圧力検出ボート、３６・
・・流量調整パルプ、３８・・・排気管、３９・・・回
転体、４０・・・パルス発生器、４１・・・連結軸、４
０Ａ・・・発光器、４０Ｂ・・・受光器、３９Ｂ・・・
円板、４２・・・細管、４３Ａ、４３Ｂ・・・温度セン
サー、４４・・・ヒーター、である。第　　１　　図第　　３　　図第　　４　　図第　　５　　図第　　６　　図

Claims

【特許請求の範囲】１、常圧で使用される反応室と、前記反応室に接続され
た排気系と、前記反応室内の圧力を測る微圧測定器とに
よりなる反応処理装置であって、前記微圧測定器は検出
した圧力を電気信号に変換し、前記電気信号により排気
系を制御することにより、前記反応室内の圧力を自動的
に制御する機能を備えたことを特徴とするウェハー処理
装置。２、２つの空間の一方の空間の圧力を規準として、他方
の空間の圧力、または、２つの空間の圧力差を検出する
微圧測定器であって、上記微圧測定手段は、上記２つの
空間を連結する手段と、その２つの空間内を流れる気体
の流量を測定する手段を持ち、上記２つの空間内を流れ
る気体により回転する回転体と、上記回転体の回転数に
応答して、上記回転数に対応するパルス信号を発生する
パルス発生手段を備えたことを特徴とする微圧測定器。