[发明专利]真空控制系统及真空控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过真空控制阀对制造工艺中使用的真空容器内的流体行为进行控制的技术。

背景技术

在半导体的制造工艺中，包括下述工序，即：例如，在进行化学气相沉积(CVD)时，将处理对象晶圆W配置在真空的真空容器710(参照图20、图21)的内部，并使晶圆W的处理面Ws暴露于工艺气体(在本说明书中，仅称为气体)中。工艺气体含有薄膜构成元素，在处理面Ws上进行反应从而形成膜物质。

为了形成均匀的膜，要求更加稳定均匀地将工艺气体提供给晶圆W。另一方面，在现有的CVD工序中，通过图20、图21所示的结构提供工艺气体并通过真空泵进行排气。这种排气控制一般通过使用振子式阀对排气系统的流导进行操控来实现的，其中，振子式阀通过移动振子720来操控开闭量。

专利文献1：日本国专利申请公开公报“特开2009-117444号公报”

发明内容

但是，在这样的方法中，在为了调节流导而使振动子720的位置移动时，开口部的中心将随振动子720的移动而发生移动。这种开口部的中心移动使真空容器710内部的气流FL1、FL2发生偏移，从而例如产生气体供给延迟的滞流区等导致气体供给不均匀。而且，在从晶圆W的一侧供给气体并从另一侧排出气体的结构中，气体的供给不均以晶圆W的排气侧附近的薄膜构成元素的浓度降低的方式体现。这种气体供给的偏移，使处理面Ws的膜压也发生偏移，随着上述产品高精度化或高密度化的发展，这样影响将更显著。

本发明是为解决上述现有问题中的至少一部分而完成的，其目的在于提供对真空容器内部的气流进行控制的技术。

方案1是一种真空控制系统，其使用真空泵对真空容器中的工艺气体的真空压力和流动进行控制，所述真空容器接收由供气部提供的工艺气体并对处理对象执行处理。该真空控制系统包括：多个真空控制阀，分别连接于各排气口和所述真空泵之间，所述各排气口配置于所述真空容器中互不相同的位置；压力测量部，测量被提供给所述处理对象的工艺气体的真空压力；以及控制装置，根据测量出的所述真空压力，对所述多个真空控制阀的各自的开度进行操控。

在方案1中，对来自配置于真空容器中互不相同位置的各排出部的排出量进行操作，能够控制真空容器内的工艺气体的真空压力和流动的方向。由此，作为半导体工艺的条件设定，不仅可以是工艺气体的压力和流量，还可以将对工艺气体的流动方向进行的操作作为第3操作参数，因此，能够得到工艺气体的流动方向这种新的自由度。

另外，对于真空泵而言，可以将多个真空控制阀连接到共用的真空泵，或者对多个真空控制阀的每个安装一个真空泵。此外，工艺气体的流动的控制可以为有目的地对方向进行操控，也可以如下所述在处理对象面上实现工艺气体从工艺气体供给部向各排气部的均匀流动。

方案2为，在方案1中，所述多个排气口配置在所述真空容器的内部中相互夹着处理反应区的位置处，其中在所述处理反应区执行所述处理，所述压力测量部测量所述处理反应区的真空压力。由此，能够控制处理反应区的真空压力，并通过各排气口的调节使真空容器内的气流的矢量操作量增大。而且，如果达到均匀的排气流量，则能够容易地实现工艺气体在处理对象面上的均匀流动。

所谓“相互夹着处理反应区的位置”，无需配置在与作为处理对象的平面平行的平面内，而是可以在上下方向上进行配置。而且，在排气口为奇数时，在以工艺气体供给部为中心的环状的位置中等间隔或不等间隔进行配置的位置也包含在“相互夹着处理反应区的位置”中。

方案3为，在方案2中，所述控制装置进行控制使得通过补偿自所述处理反应区至所述各排气口的流导差异、和/或包括所述真空泵与真空控制阀在内的各排气系统的个体差来使所述多个真空控制阀的排气流量彼此接近。

根据方案3，即使从所述处理反应区至所述各排气部的流导不同或排气系统中存在个体差，也能够在处理对象面上从工艺气体供给部向各排气部实现工艺气体的均匀流动。而且，能够缓和由流导引起的设计限制，从而提高真空容器内部的设计自由度。

方案4为，在方案2中，所述控制装置进行控制使得通过补偿自所述处理反应区至所述各排气口的流导差异、和/或包含所述真空泵与真空控制阀在内的各排气系统的个体差来使所述多个真空控制阀在所述处理反应区中的有效排气速度彼此接近。

根据方案4，利用基于可实测的气体的供给量和工艺气体的真空压力直接算出的有效排气速度，能够简单地控制气体的真空压力和流动。