JP4554824B2 - プラズマ処理装置,そのメンテナンス方法およびその施工方法 - Google Patents
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Description
本発明は,プラズマ処理装置,そのメンテナンス方法およびその施工方法に関する。
背景技術
従来,半導体装置の製造プロセスでは,プラズマ処理装置が広く使用されている。プラズマ処理装置は,気密な処理室内に対向配置された上部電極と下部電極を備えている。処理時には,上部電極に高周波電力を印加し,処理室内に導入された処理ガスをプラズマ化する。その結果,下部電極上に載置された被処理体に所定のプラズマ処理が施される。
ところで,上部電極が配される上部電極ユニットは,上部電極に高周波電力を供給する給電棒などの給電部材を収容するシールドボックスや,整合器などが収容されたマッチングボックスや,処理ガス供給系などが一体的に組み立てられた複雑な構造を有する。このため,上部電極ユニットは,全体として,重量が重く,また容量も大きいものであった。
従って,上部電極や処理室内の清掃等のメンテナンスを行う場合には,作業者は,上部電極ユニットを取扱可能な重量や大きさの部材に分解した後に,メンテナンスを行う必要があった。また,メンテナンス終了後には,再び各部材を上部電極ユニットに組み立てる必要があった。
このように,従来は,メンテナンスの度に,装置の分解組立を行わねばならない。その結果,装置の稼働効率が低下するという問題があった。また,組立時には,各部材の位置合わせを正確に行わなければならない。このため,作業が繁雑となり,さらに作業時間が増加するという問題点があった。さらに,一般的に,シールドボックスやマッチングボックスは,作業者が作業し難い高所に配置されている。このため,各部材の着脱作業を作業者が厳しい姿勢で行わなければならない。その結果,作業者に負担がかかるという問題点があった。
また,処理装置には,一般に処理ガス供給系,排気系,冷却水循環系,電力供給系など多くの配管系および配線が接続されている。かかる処理装置を半導体製造工場などに設置する際には,上記配管系や配線をいかに効率良く接続するかが設置作業を短縮する上で重要である。しかし,実際は,装置を搬入した後に配管および配線作業が行われていた。
本発明は,従来の技術が有する上記のような問題点に鑑みて成されたものである。そして,本発明の目的は,上記問題点およびその他の問題点を解決することが可能な,新規かつ改良されたプラズマ処理装置,そのメンテナンス方法およびその施工方法を提供することである。
発明の開示
上記課題を解決するために,本発明の第1の観点によれば,被処理体にプラズマ処理を施す処理室と,処理室の上部壁を形成する上部電極ユニットを備えたプラズマ処理装置において,上部電極ユニットは,上部電極ユニットの自重と処理室内外の圧力差により固定手段を用いずに処理室を真空封止可能に構成されることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
本発明によれば,処理室は,上部電極ユニットにより固定手段によらず真空封止される。かかる構成により,上部電極ユニットを取り外せば,処理室内を開放できる。また,上部電極ユニットを処理室上に載置し,処理室内を処理室外よりも減圧すれば,上部電極ユニットの自重と処理室内外の圧力差により,上部電極ユニットと処理室壁部とが密着する。かかる構成により,処理室内の気密性を確保できる。このため,処理室内の開放および密閉作業を容易かつ迅速に行うことができる。その結果,作業者の負担軽減および処理室内のメンテナンス作業時間の短縮を図ることができる。
また,本発明の第2の観点によれば,被処理体にプラズマ処理を施す処理室と,処理室の上部壁を形成する上部電極ユニットを備えたプラズマ処理装置において,上部電極ユニットは,複数のアセンブリから構成され,複数のアセンブリは,少なくとも,自重と処理室内外の圧力差により固定手段を用いずに処理室を真空封止可能な一のアセンブリと,一のアセンブリを載置可能な他の一のアセンブリとを含むことを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
本発明によれば,上部電極ユニットを作業者が操作し易い複数の部分から構成している。従って,重量が重い上部電極ユニットを分割して取り外すことができる。その結果,作業者の負担をさらに軽減できる。また,他の一のアセンブリに一のアセンブリが載置される。このため,処理室内外の圧力差に加えて,一のアセンブリをその自重により他の一のアセンブリに密着させることができる。その結果,一のアセンブリと他の一のアセンブリとの間の気密性を高めることができる。
さらに,上部電極ユニットを,処理室内に高周波電力を供給する電極または接地された電極を含む第1アセンブリと,第1アセンブリを保持する第2アセンブリと,高周波電力の供給経路または接地経路を含む第3アセンブリとを含むように分割することが好ましい。かかる構成によれば,上部電極ユニットを作業者が操作し易い一体型の各アセンブリから構成できる。その結果,上部電極ユニットの着脱作業およびメンテナンス作業を容易に行うことができる。
さらに,一のアセンブリを第1アセンブリとし,他の一のアセンブリを第2アセンブリとすることが好ましい。かかる構成により,電極のメンテナンスを容易に行うことができる。
また,第3アセンブリは,一般的に第1および第2アセンブリよりも重量が重い。このため,一のアセンブリを第3アセンブリとし,他の一のアセンブリを第1アセンブリとすることが好ましい。かかる構成により,第3アセンブリの自重を作用させて,処理室の真空封止をより確実に行うことができる。
また,本発明の第3の観点によれば,被処理体にプラズマ処理を施す処理室と,処理室の上部壁を形成する上部電極ユニットを備えたプラズマ処理装置において,上部電極ユニットを処理室から取り外す取り外し機構を備え,上部電極ユニットは,複数のアセンブリから構成され,取り外し機構は,複数のアセンブリ中の少なくとも一のアセンブリを単独で取り外し可能であるとともに,複数のアセンブリ中の少なくとも二のアセンブリを組み合わせて一体的に取り外し可能であることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
かかる構成によれば,取り外し機構により,例えば作業者が操作し難いアセンブリを取り外すことができる。このため,作業者の負担を軽減できる。また,メンテナンスに応じて必要なアセンブリを単体で,あるいは複数のアセンブリを一体的に取り外すことができる。このため,メンテナンスを効率良くかつ短時間で行うことができる。
さらに,少なくとも一のアセンブリを,第1ロッキング機構により,処理室に着脱自在に構成することが好ましい。かかる構成により,第1ロッキング機構の開閉により一のアセンブリの着脱を容易に行うことができる。さらに,第1ロッキング機構に基づいて一のアセンブリの位置決めを行える。このため,一のアセンブリを処理室に確実に配置し,密着させることができる。その結果,処理室内の気密性を確保することができる。
さらに,少なくとも二のアセンブリを,第2ロッキング機構により相互に着脱自在に構成することが好ましい。かかる構成により,各アセンブリの着脱と位置決めを容易かつ正確に行うことができる。さらに,第2ロッキング機構をロックすれば,二のアセンブリを一体的に着脱できる。また,第2ロッキング機構を解除すれば,一のアセンブリを単独で着脱できる。
さらに,上部電極ユニットを,処理室内に高周波電力を供給する電極または接地された電極を含む第1アセンブリと,第1アセンブリを保持する第2アセンブリと,高周波電力の供給経路または接地経路を含む第3アセンブリとを含むように分割して構成することが好ましい。
また,本発明の第4の観点によれば,被処理体にプラズマ処理を施す処理室と,処理室の上部壁を構成する上部電極ユニットと,上部電極ユニットを処理室から取り外す取り外し機構とを備え,上部電極ユニットは少なくとも第1アセンブリと第2アセンブリと第3アセンブリとを含むプラズマ処理装置のメンテナンス方法であって,第3アセンブリを取り外し機構に固定して取り外す工程と,第1アセンブリを取り外し機構を用いずに取り外す工程と,第3アセンブリと第2アセンブリを一体的に組み合わせる工程と,第2アセンブリが組み合わされた第3アセンブリを取り外し機構に固定して取り外す工程と,第1アセンブリ,第2アセンブリ,第3アセンブリ,処理室の少なくともいずれかをメンテナンスする工程と,を含むことを特徴とするプラズマ処理装置のメンテナンス方法が提供される。
本発明によれば,取り外し機構により,例えば高周波電力の給電経路または接地経路を含む比較的重量が重く大きさの大きい第3アセンブリを取り外した後に,例えば処理室内に高周波電力を供給する電極または接地された電極を含む比較的重量が軽く大きさの小さい第1アセンブリを取り外すことができる。このため,作業者は,上部電極ユニットを個別に分解せずとも,簡単な操作で,例えば第1アセンブリのメンテナンスを行うことができる。さらに,第1アセンブリが取り外された後に,取り外し機構により,第3アセンブリとともに,例えば第1アセンブリを保持する比較的重量が重く大きさの大きい第2アセンブリを一体的に取り外すことができる。このため,簡単な操作で,例えば処理室内のメンテナンスを行うことができ,かつ作業者の負担を軽減できる。また,メンテナンス終了後の組立も容易に行うことができる。
また,本発明の第5の観点によれば,被処理体にプラズマ処理を施す処理室と,処理室の上部壁を構成する上部電極ユニットと,上部電極ユニットを処理室から取り外す取り外し機構とを備え,上部電極ユニットは少なくとも第1アセンブリと第2アセンブリとを含むプラズマ処理装置のメンテナンス方法であって,第1アセンブリを取り外し機構に固定して取り外す工程と,第2アセンブリを取り外し機構を用いずに取り外す工程と,取り外された第2アセンブリをメンテナンスする工程と,メンテナンスが完了した第2アセンブリを取り外し機構を用いずに元の位置に戻す工程と,取り外し機構に固定された第1アセンブリを元の位置に戻す工程と,を含むことを特徴とするプラズマ処理装置のメンテナンス方法が提供される。
本発明によれば,取り外し機構により,例えば高周波電力の供給経路または接地経路を含む第1アセンブリを取り外した後に,例えば処理室内に高周波電力を供給する電極または接地された電極を含む第2アセンブリを取り外すことができる。このため,簡単な操作で第2アセンブリのメンテナンスを行うことができる。また,メンテナンスが行われた第2アセンブリを装着した後に,取り外し機構により第1アセンブリを元の装着位置に戻すことができる。このため,第2アセンブリのメンテナンス後の作業者の負担を軽減できる。
また,本発明の第6の観点によれば,被処理体にプラズマ処理を施す処理室と,処理室を載置する基礎フレームとを備えたプラズマ処理装置において,基礎フレームは開閉手段を有する中継配管を備え,中継配管は,処理室で使用する流体の供給源に接続される配管と,処理室に接続される配管とを中継するように構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
本発明によれば,基礎フレームに中継配管が組み込まれている。このため,実装置の設置前に,例えば実装置の製造期間内に,基礎フレームの設置および基礎フレームの中継配管と供給源との間の配管作業を完了させることが可能となる。そして,最終的な配管作業は,装置を基礎フレームに設置した後に,単に中継配管と処理室とを配管で接続するだけである。このため,配管作業が容易化されるとともに,施工期間の短縮を図ることができる。また,開閉手段を閉じておけば,実装置の設置前に予め流体を中継配管まで供給しても,流体が漏れ出すことがない。このため,処理室との接続後に迅速に流体を供給できる。その結果,装置の稼働までの時間を短縮することができる。なお,本明細書において,処理室とは,被処理体にプラズマ処理を施す処理室だけではなく,被処理体を搬送する搬送装置の搬送室など,基礎フレーム上に設置され,かつ各種配管の接続が成される半導体製造工程において採用される各種装置の空間をすべて含むものとする。また,流体とは,処理ガスなどの気体,冷却水などの液体など配管を介して流通されるを含むものとする。
さらに,基礎フレームにオン・オフ手段を有する中継配線を備え,中継配線をプラズマ処理装置に印加する電力の電源に接続される配線とプラズマ処理装置に接続される配線とを中継するように構成することが好ましい。かかる構成によれば,配線の接続作業も,上記配管と同様に行うことができる。
また,本発明の第7の観点によれば,被処理体にプラズマ処理を施す処理室と処理室を載置する基礎フレームとを備え,基礎フレームは開閉手段を有する中継配管を備え,中継配管は処理室で使用する流体の供給源に接続される配管と処理室に接続される配管とを中継するように構成されているプラズマ処理装置の施工方法であって,処理室を配置する基礎上に基礎フレームを固定する第1工程と,第1工程後,中継配管に前記処理室で使用する流体の供給源に接続される配管を接続する第2工程と,第2工程後,基礎フレームに処理室を固定する第3工程と,第3工程後,中継配管に処理室に接続される配管を接続する第4工程と,を含むことを特徴とするプラズマ処理装置の施工方法が提供される。
本発明によれば,上記基礎フレームを用いたプラズマ処理装置の施工を迅速に行え,工期を短縮できる。
さらに,基礎フレームにオン・オフ手段を有する中継配線を備え,中継配線をプラズマ処理装置に印加する電力の電源に接続される配線とプラズマ処理装置に接続される配線とを中継するように構成し,第3工程に中継配線にプラズマ処理装置に印加する電力の電源に接続される配線を接続する工程を含め,第4工程に中継配線にプラズマ処理装置に接続される配線を接続する工程を含めることが好ましい。かかる構成によれば,配線についても,配管と同様の作業で接続できる。
発明を実施するための最良の形態
以下に,添付図面を参照しながら,本発明にかかるプラズマ処理装置,そのメンテナンス方法およびその施工方法の好適な実施の形態について,詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
まず,第1図〜第6図を参照しながら,本発明にかかるプラズマ処理装置およびそのメンテナンス方法を,プラズマエッチング装置およびそのメンテナンス方法に適用した第1の実施の形態について説明する。
(1)エッチング装置の全体構成
まず,エッチング装置100の構成について概略する。第1図に示すように,処理室102は,上部が開口した略円筒形の導電性の処理容器104を備えている。処理室102の天井部には,上部電極ユニット103が気密に取り付けられている。処理室102内には,導電性の下部電極108が配置されている。下部電極108は,被処理体,例えば半導体ウェハ(以下,「ウェハ」と称する。)Wを載置可能に構成されている。また,下部電極108には,冷媒循環路110が内装されている。冷媒循環路110には,ウェハWを冷却し,所定温度に維持するための冷媒が循環する。
上部電極ユニット103の構造は,本発明の中核を成すものであり,その詳細な構成および動作については,後述する。なお,上部電極ユニット103には,高周波電源134から出力された高周波電力が整合器138を介して印加される。該高周波電力は,例えば13.56MHzの電力である。また,下部電極108には,高周波電源140から出力された高周波電力が整合器142を介して印加される。該高周波電力は,例えば380kHzの電力である。かかる電力の印加により,処理室102内に導入された処理ガスがプラズマ化する。その結果,該プラズマによりウェハWに所定のエッチング処理が施される。
また,処理室102内には,シールドリング144が設けられている。シールドリング144は,石英などの誘電性材料から成り,上部電極124以外の処理室102天井部を覆うように配置されている。かかる構成により,処理室102天井部がプラズマの衝突により消耗することを防止できる。なお,シールドリング144は,処理容器104上部内縁部に形成された段部104aに,シールドリング144の外縁部が係合するように嵌め込まれている。
また,下部電極108の周囲には,排気バッフル板126が設けられている。かかる構成により,処理室102内のガスは,開閉バルブ128,排気量調整バルブ130を介してターボ分子ポンプ132により適宜排気される。
以上のように,本実施の形態にかかるエッチング装置100は主に構成されている。次に,本発明の中核を成す上部電極ユニット103の構成について詳述する。
(2)上部電極ユニットの構成
第2図に示すように,上部電極ユニット103は,第1〜第3アセンブリ202,204,206から主に構成されている。なお,第1アセンブリ202は,上部電極124とクーリングプレート154とバッフル板164から成る。第2アセンブリ204は,支持プレート146とインシュレータ158から成る。さらに,第3アセンブリ206は,シールドボックス106とマッチングボックス136と給電棒178とエレクトロボディ172から成る。以下,各アセンブリの構成について説明する。
(a)第1アセンブリの構成
まず,第1アセンブリ202の構成について説明する。第1アセンブリ202を構成する上部電極124は,例えばシリコンや陽極酸化処理されたアルミニウムから成り,略円盤状に形成されている。また,上部電極124には,複数のガス吐出孔124aが形成されている。ガス吐出孔124aは,上述した処理室102内に処理ガスを吐出する。また,上部電極124の上部には,クーリングプレート154がネジやボルトなどの締結部材156により取り付けられている。クーリングプレート154は,上部電極124に電力を伝達するとともに,処理時に上部電極124に生じた熱を後述のエレクトロボディ172に伝達する。また,クーリングプレート154は,例えば陽極酸化処理されたアルミニウムから成り,略円筒形状に形成されている。また,クーリングプレート154の外周には,段部154aが形成されている。段部154aは,後述のインシュレータ158に形成された段部158aと係合する如く構成されている。また,クーリングプレート154の上部には,処理ガスを拡散するためのバッフル板164を収容する空間が形成されている。
バッフル板164は,例えば陽極酸化処理されたアルミニウム製の略円盤状の第1および第2バッフル板166,168から成る。また,バッフル板164は,クーリングプレート154の上部空間内に締結部材170により締着されている。また,上部および下部バッフル板166,168には,それぞれ貫通孔166a,168aが形成されている。かかる構成により,バッフル板164を通過した処理ガスは,クーリングプレート154に形成されたガス供給経路154cを介して,上記ガス吐出孔124aに送られる。
(b)第2アセンブリの構成
次に,第2アセンブリ204の構成について説明する。第2アセンブリ204を構成する支持プレート146は,処理室102の天井の一部を成し,処理室102上に配される第1,第3アセンブリ202,206を支持する。また,支持プレート146は,例えば陽極酸化処理されたアルミニウムから成り,略環状に形成されている。また,支持プレート146と処理容器104とは,バックル機構などの第1ロッキング機構200により着脱自在に固定されている。第1ロッキング機構200は,第2アセンブリ204の位置決め機能も有している。従って,第1ロッキング機構200を固定すれば,第2アセンブリ204が処理室102上の所定位置に位置決めされて固定される。かかる構成により,第2アセンブリ204の位置決め作業が簡素化される。このため,第2アセンブリ204の取り付け作業を迅速に行うことができる。また,支持プレート146と処理容器104との間には,Oリング196,198が介装されている。Oリング196は,気密性を保つものである。また,Oリング198は,導電性を確保するものである。
また,支持プレート146の内縁側には,インシュレータ158が嵌合されている。インシュレータ158は,上述した第1アセンブリ202,および後述の第3アセンブリ206を構成するエレクトロボディ172を,支持プレート146から絶縁するためのものである。また,インシュレータ158は,例えばセラミックスから成り,第1アセンブリ202とエレクトロボディ172の外周を囲うように略筒状に形成されている。また,インシュレータ158は,インシュレータ158の外周部に形成された突出部158bが支持プレート146の内縁部と係合することにより,支持プレート146に着脱自在に支持されている。また,突起部158bと支持プレート146との間には,Oリング162が介装されている。インシュレータ158内には,段部158aが形成されている。段部158aは,上述したクーリングプレート154に形成された段部154aと係合し,インシュレータ158内に挿入された第1アセンブリ202を着脱自在に支持するために設けられている。従って,第1アセンブリ202をインシュレータ158内に挿入すると,第1アセンブリ202が所定位置に配置される。また,各段部154a,158a間には,Oリング160が介装されている。
(c)第3アセンブリの構成
次に,第3アセンブリ206の構成について説明する。第3アセンブリ206を構成するシールドボックス106は,高周波電力がエッチング装置100の外部に漏れ出すことを防止するためのものである。またシールドボックス106は,例えばステンレスから成り,給電棒178およびエレクトロボディ172と,第1および第2アセンブリ202,204の周囲を囲うように略筒状に形成されている。また,シールドボックス106は,第1アセンブリ202等の各機構部を覆うカバーとしても機能する。
また,シールドボックス106は,支持プレート146上に載置されている。また,シールドボックス106は,シールドボックス106と支持プレート146とを着脱自在に固定する第2ロッキング機構150により固定されている。第2ロッキング機構150は,第3アセンブリ206の位置決め機能も有している。従って,第2ロッキング機構150を固定すれば,第3アセンブリ206が第2アセンブリ204の所定位置に配置されて固定される。かかる構成により,第3アセンブリ206の位置決めを容易に行うことができる。このため,第3アセンブリ206を迅速に装着することができる。また,シールドボックス106は,支持プレート146と処理容器104とを介して接地されている。
また,シールドボックス106上には,マッチングボックス136が載置されている。マッチングボックス136は,例えばステンレス製であり,整合器138を収容する。また,マッチングボックス136は,シールドボックス106に締結部材174により固定されている。また,マッチングボックス136の底部には,シールドボックス106内に突出する略凸状の整合器138の出力部176が不図示の絶縁部材を介して固定されている。出力部176には,第1アセンブリ202に高周波電力を伝達するための給電棒178が接続されている。
給電棒178は,例えばステンレス製の略管状部材から成る。また給電棒178は,上記出力部176およびエレクトロボディ172に形成されている入力部172aに接続されている。また,給電棒178と出力部176との間,および入力部172aとの間には,弾力性を有する導電性の不図示の多面接触子が介装されている。また,整合器138の出力部176と給電棒178の上端部とは,不図示のネジで固定されている。一方,給電棒178の下端部とエレクトロボディ172の入力部172aとは,不図示のピン等で数mm程度上下動自在に固定されている。かかる構成により,第3アセンブリ206を第1アセンブリ202上に載置すると,エレクトロボディ172は,その自重によりクーリングプレート154に密着する。このため,処理室102の気密性が確保される。
また,かかる場合には,クーリングプレート154は,エレクトロボディ172および第1アセンブリ202の重量によりインシュレータ158に密着する。また,インシュレータ158は,エレクトロボディ172および第1アセンブリ202の重量と,インシュレータ158の自重により支持プレート146に密着する。さらに,支持プレート146は,第1,第3アセンブリ202,206およびインシュレータ158の重量と,支持プレート146の自重により処理容器104に密着する。その結果,上記各部材が相互に密着するので,処理容器104を気密に保つことができる。また,処理容器104内を真空排気すれば,処理容器104内外の気圧差により,クーリングプレート154とインシュレータ158との間と,インシュレータ158と支持プレート146との間と,支持プレート146と処理容器104との間がより一層密着する。このため,処理容器104の気密性をさらに高めることができる。
また,エレクトロボディ172は,上述したように高周波電力を第1アセンブリ202に伝達するためのものである。また,エレクトロボディ172は,例えば陽極酸化処理されたアルミニウムから成る略円盤状部材から構成されている。また,エレクトロボディ172は,インシュレータ158内に収容可能な大きさに形成されている。かかる構成により,エレクトロボディ172の外周は,装着時に上記インシュレータ158により囲われる。
また,エレクトロボディ172には,ガス供給経路172bが内装されている。従って,装着時には,ガス供給源184から供給される処理ガス,例えばフルオロカーボンガスが,ガスボックス186内に収容された流量調整バルブ188および開閉バルブ190と,シールドボックス106内に配された開閉バルブ192と,ガスインレット194と,ガス供給経路172bを介して,バッフル板164に供給される。また,エレクトロボディ172には,冷媒循環路172cが内装されている。冷媒循環路172cには,冷媒が循環する。冷媒は,処理時に上部電極124に生じた熱を吸熱する。このため,上部電極124は,所定温度に維持される。また,エレクトロボディ172とクーリングプレート154との間には,気密性を保つためのOリング195と,導電性を確保するための導電性Oリング182とが介装されている。
(d)取り外し機構の構成
次に,取り外し機構208について説明する。取り外し機構208は,第3アセンブリ206単体,または第3アセンブリ206と第2アセンブリ204を一体的に装着位置から移動させて,エッチング装置100から分離するためのものである。また取り外し機構208は,プレート部212と,アーム部214と,不図示の駆動機構に接続され,駆動軸216から構成されている。プレート部212は,締結部材210によってマッチングボックス136に締結される。アーム部214は,プレート部212を支持する。駆動軸216は,アーム部214を介してプレート部212を上下動および水平方向に回転させる。なお,取り外し機構208の動作と,第2および第3アセンブリ204,206の着脱構成については,後述する。
(3)第1〜第3アセンブリの着脱構成
次に,第3図〜第6図を参照しながら,第1〜第3アセンブリ202,204,206の着脱構成について詳細に説明する。ただし,以下の説明は,上部電極124のメンテナンスおよび処理室102内のメンテナンスを行う場合の例である。なお,第3図(a),第4図(a),第5図(a)および第6図(a)は,エッチング装置100全体を示す概略的な斜視図であり,第3図(b),第4図(b),第5図(b)および第6図(b)は,シールドボックス106周辺を示す概略的な拡大断面図である。
まず,第3図(a)および第3図(b)に示すように,取り外し機構208のプレート部212をマッチングボックス136に締結部材210で締結する。次いで,シールドボックス106と支持プレート146とを固定する第2ロッキング機構150を解除する。その後,不図示の駆動機構により駆動軸216を上昇および回転させる。これにより,第3アセンブリ206を一体的に上昇および回転させて,第3アセンブリ206を装着位置から退避させる。なお,第3アセンブリ206は,上述の如くマッチングボックス136とシールドボックス106と給電棒178とエレクトロボディ172から成る。かかる工程により,第1および第2アセンブリ202,204が露出する。上述の如く,第3アセンブリ206のエレクトロボディ172と第1アセンブリ202のクーリングプレート154とがネジ等で固定されていない。このため,上記操作が可能となっている。
次いで,第4図(a)および第4図(b)に示すように,インシュレータ158内に収容されているクーリングプレート154に治具218を取り付ける。その後,この治具218により,メンテナンス作業者の手で第1アセンブリ202を取り外す。なお,第1アセンブリ202は,上述の如くクーリングプレート154と上部電極124とバッフル板164から成る。かかる工程により,処理室102上には,第2アセンブリ204のみが残される。また,取り外された第1アセンブリ202は,所定のメンテナンスが行われる。例えば,上部電極124に処理時に生じた反応生成物等が付着している場合には,上部電極124をクリーニングする。また,例えば上部電極124がプラズマの衝突により消耗している場合には,上部電極124を交換する。なお,第1アセンブリ202のメンテナンス終了後には,第1アセンブリ202は,上記とは逆順の工程を行うことにより元の状態に戻される。
次いで,第5図(a)および第5図(b)に示すように,第1アセンブリ202を外したままの状態で駆動軸216を回転および降下させる。その後,第3アセンブリ206を第2アセンブリ204に装着し,シールドボックス106と支持プレート146とを第2ロッキング機構150で固定する。
次いで,第6図(a)および第6図(b)に示すように,支持プレート146と処理容器104とを固定する第1ロッキング機構200を解除する。その後,再び駆動軸216を上昇および回転させて,第3アセンブリ206とともに,第2アセンブリ204を一体的に装着位置から退避させる。これにより,処理室102内が開放される。さらに,処理室102内に配されているシールドリング144を,作業者が取り外すことにより,処理室102内が完全に解放される。その後,処理室102内のメンテナンスを行い,例えば処理容器104の内壁に付着している付着物を除去するクリーニングを行う。この際,取り外されたシールドリング144についても,メンテナンスを行っても良い。
また,所定のメンテナンス終了後,第1〜第3アセンブリ202,204,206を取り付ける場合には,上記とは逆順の工程を行えば良い。すなわち,まず第6図(a)および第6図(b)に示すように,シールドリング144を処理室102側壁に嵌め込む。その後,退避している第2および第3アセンブリ204,206を,第5図(a)および第5図(b)に示すように,処理容器104上に載置する。さらに,支持プレート146を第1ロッキング機構200で処理容器104に固定する。次いで,第2ロッキング機構150を解除し,第3アセンブリ206のみを装着位置から退避させる。その後,第4図(a)および第4図(b)に示すように,第1アセンブリ202を第2アセンブリ204に装着する。その後,第3図(a)および第3図(b)に示すように,退避している第3アセンブリ206を,第2図に示すように,第2アセンブリ204に装着する。さらに,第2ロッキング機構150によりシールドボックス106と支持プレート146とを固定する。これにより,第1〜第3アセンブリ202,204,206がエッチング装置100に取り付けられる。
また,上述した例では,上部電極124と処理室102内のメンテナンスの両方を行う場合について説明した。ただし,以下のようにして,上部電極124のメンテナンスのみを行うこともできる。すなわち,上述した第3図(a)および第3図(b)と,第4図(a)および第4図(b)に対応する各工程を行い,第1アセンブリ202を取り除く。その後,取り外された第1アセンブリ202の上部電極124にメンテナンスを行う。再びメンテナンス済みの第1アセンブリ202を第2アセンブリ204に装着する。この際,取り外された第1アセンブリ202を再び装着するのではなく,スペアのメンテナンス済みの第1アセンブリ202を第2アセンブリ204に装着すれば,メンテナンス時間を短縮できる。そして,第2図に示すように,第3アセンブリ206を装着すれば,メンテナンスが終了する。
本実施の形態は,以上のように構成されている。かかる構成によれば,上部電極ユニット103が,それぞれ一体化された第1〜第3アセンブリ202,204,206に分割されている。また,重量が重く大きさが大きい第2および第3アセンブリ204,206を取り外し機構208で移動させる。このため,メンテナンス作業者への負担を軽減できる。また,作業者が取り外す第1アセンブリ202は,第2アセンブリ202から上方に引き抜くように構成されている。このため,作業姿勢を改善することができる。さらに,第1〜第3アセンブリ202,204,206の着脱時には,締結部材の取り外しあるいは取り付け作業が不要である。このため,メンテナンス時間を大幅に短縮することができる。
(第2の実施の形態)
次に,第7図〜第11図を参照しながら,本発明にかかるプラズマ処理装置の基礎フレームおよびその施工方法をエッチング装置およびその施工方法に適用した実施の形態について説明する。
(1)基礎フレームの構成
エッチング装置100は,第7図に示すように,ロードロック装置362とともに,プロセスシップ(キャスタ)302と基礎フレーム306により,各装置を設置する基礎上,例えばクリーンルームの床部352上に設置されている。ロードロック装置362は,エッチング装置100と搬送装置364とを接続し,ウェハWの搬送路を備えている。プロセスシップ302は,エッチング装置100とロードロック装置362とを支持する支持フレームを兼ねている。また,プロセスシップ302は,着脱自在な車輪370を備えており,移動自在に構成されている。
基礎フレーム306は,プロセスシップ302と搬送装置364を支持する。なお,搬送装置364は,基礎フレーム306上ではなく,床部352上に設置しても良い。また,基礎フレーム306は,エッチング装置100,ロードロック装置362,搬送装置364などの重量が負荷されても耐え得る強度を有する材料,例えば鋼材から成り,第8図に示すように,略枠状の形状を有している。なお,基礎フレーム306は,第8図に示す例では一体形成されているが,2以上に分割形成しても良い。また,基礎フレーム306には,段部306aが設けられている。段部306aは,他の部分よりも薄い厚みに形成されている。かかる構成により,プロセスシップ302が基礎フレーム306上を通過できる。
また,基礎フレーム306には,第7図および第8図に示すように,第1〜第5中継配管308,310,312,314,316が内装,あるいは取り付けられている。かかる構成により,エッチング装置100との間で所定のガスや液体を伝達するための後述する各配管を例えば,ワンタッチ方式で接続できる。第1〜第5中継配管308,310,312,314,316は,エッチング装置100の配管の接続位置に応じて予め設計され,配置される。
第7図に示すように,第1中継配管308には,不図示の冷媒タンクから冷媒循環路110へ冷媒を供給する第1給水管116aと第2給水管116bが各々接続されている。第2中継配管310には,冷媒循環路110から冷媒タンクへ冷媒を排出する第1排水管118aと第2排水管118bが各々接続されている。第3中継配管312には,不図示のガス供給源からエッチング装置100へ乾燥空気を供給する第1ガス供給管322aと第2ガス供給管322bが各々接続されている。第4中継配管314には,不図示のガス供給源から上記処理室102内へ不活性ガスを供給する第3ガス供給管324aと第4ガス供給管324bが各々接続されている。第5中継配管316には,上記ターボ分子ポンプ132から不図示のドライポンプへ排ガスを排気する第1排気管330aと第2排気管330bが各々接続されている。
また,第1中継配管308と第3中継配管312と第4中継配管314には,開閉手段としての開閉バルブ320,326,328が介装されている。開閉バルブ320,326,328は,それぞれ基礎フレーム306に内装されている。かかる構成により,開閉パルブ320,326,328を閉じておけば,エッチング装置100の設置前に第1,第3および第4中継配管308,312,314までガス等を供給できる。このため,エッチング装置100の設置後に迅速にガス等を供給できる。
また,第7図および第8図に示すように,基礎フレーム306には,上述したガスボックス186が固定されている。ガスボックス186には,第6中継配管318が設けられている。第6中継配管318には,ガス供給源184から上記処理室102内へ処理ガスを供給する第5ガス供給管332aと第6ガス供給管332bが各々接続されている。また,第6中継配管318には,ガスボックス186に内装された開閉バルブ330が介装されている。なお,第7図に示すガスボックス186内には,一系統のみのガス供給系が図示されているが,実際には,処理室102に供給する処理ガスの各構成ガスの数に応じてガス供給系が設けられる。
また,基礎フレーム306には,第7図および第8図に示すように,中継配線354が内装されている。中継配線354には,第7図に示すように,不図示の電源から出力された電力をエッチング装置100に伝達する第1配線356aと第2配線356bが各々接続されている。かかる構成により,エッチング装置100に電力を供給する配線も,例えばワンタッチ方式で接続できる。また,中継配線354は,エッチング装置100の配線の接続位置に応じて予め設計され,配置される。また,中継配線354には,第7図に示すように,オン・オフ手段としてのスイッチ360が介装されている。スイッチ360は,基礎フレーム306に内装されている。かかる構成により,スイッチ360を切っておけば,エッチング装置100の設置前に中継配線354まで電力を供給できる。このため,エッチング装置100の設置後に迅速に電力を供給できる。
なお,図示はしないが,基礎フレーム306には,ロードロック装置362用の上記と略同一に構成された中継配管や中継配線も介装されている。また,該中継配管や中継配線には,各々上記と同様の流体を供給排出する配管あるいは電源が接続されている。また,中継配管や中継配線には,適宜開閉バルブあるいはスイッチが介装されている。
(2)処理装置の施工方法
次に,エッチング装置100の施工方法について説明する。まず,第7図および第9図に示すように,基礎フレーム306を,クリーンルームの床部352にボルトなどの耐震金具で固定する。また,エッチング装置100等の設置前に,第7図および第8図に示すように,気体または液体の供給源や真空ポンプから成る流体源に接続された第1〜第6配管116a,118b,322a,324a,332a,330b,および電源に接続された第1配線356aを,例えばクリーンルームの床下に埋め込む。その後,第1〜第6配管116a,118b,322a,324a,332a,330b,および第1配線356aを,第1〜第6中継配管308,310,312,314,316,318,および中継配線354に各々接続する。
次いで,第9図に示すように,基礎フレーム306上に搬送装置364を設置する。なお,搬送装置364を基礎フレーム306上に設置しない場合には,搬送装置364を床部352上に設置する。また,搬送装置364内には,ウェハWを搬送する不図示の搬送機構が配置されている。その後,搬送装置364にカセット室366を接続する。カセット室366内には,ウェハWを収容する不図示のカセットが配置される。
次いで,プロセスシップ302を基礎フレーム306近傍まで移動させる。この際,プロセスシップ302上には,エッチング装置100とロードロック装置362とが既に接続された状態で載置されている。さらに,第10図に示すように,プロセスシップ302を,例えば基礎フレーム306に対して平行に配置する。次いで,第11図に示すように,プロセスシップ302を,搬送装置364がロードロック装置362を接続可能なように位置合わせする。その後,車輪370に接続されている昇降機構372を降下させ,プロセスシップ302を基礎フレーム306上に載置する。次いで,車輪370を取り外すとともに,プロセスシップ302を基礎フレーム306に耐震金具等で固定する。なお,プロセスシップ302を床部352に固定しても良い。また,ロードロック装置362を搬送装置364に接続する。
次いで,第7図に示すように,第1〜第6中継配管308,310,312,314,316,318,および中継配線354に,エッチング装置100に接続された各配管116b,118a,322b,324b,332b,330a,および第2配線356bを各々接続する。この際,上記各接続は,プロセスシップ302に設けられた貫通口302aを介して行われる。
本実施の形態は,以上のように構成されており,エッチング装置100等の製造期間中などのエッチング装置100等の搬入前に,エッチング装置100等を支持する基礎フレーム306を基礎に固定できる。さらに,引き回しが困難な流体源側の各配管116a,118b,322a,324a,332a,330bを配管し,第1〜第6中継配管308,310,312,314,316,318に接続できる。その結果,エッチング装置100等の取り付け後から稼働開始に至るまでの時間を大幅に短縮できる。また,開閉バルブ320,326,328,330を閉じておけば,エッチング装置100を接続する前にガス等が漏れることがない。
以上,本発明の好適な実施の形態について,添付図面を参照しながら説明したが,本発明はかかる構成に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において,当業者であれば,各種の変更例および修正例に想到し得るものであり,それら変更例および修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば,上記第1の実施の形態において,上部電極ユニットが第1〜第3アセンブリから成ることや,各アセンブリに含まれるクーリングプレート等の部材を規定して説明したが,本発明はかかる規定に限定されない。本発明は,アセンブリの数が2つあるいは4つ以上の場合や,各アセンブリに含まれる部材が上記実施の形態と異なる場合でも実施できる。
また,上記第1の実施の形態において,第1ロッキング機構により第2アセンブリの位置決めを行う構成を例に挙げて説明したが,本発明はかかる構成に限定されない。例えば,処理容器上面に形成された凸部や凹部に,支持プレートの下面に形成された凹部や凸部を係合させれば,第1ロッキング機構を用いなくても第2アセンブリの位置決めを行うことができる。なお,かかる場合でも,上述した各アセンブリの自重と処理室内外の圧力差により,処理容器を気密に維持できる。
さらに,上記第1の実施の形態において,バックル機構から成る第1および第2ロッキング機構を採用する構成を例に挙げて説明したが,本発明はかかる構成に限定されない。本発明は,第2アセンブリと処理容器,あるいは第2アセンブリと第3アセンブリとを相互に位置決めでき,固定できれば,他の機構から成るロッキング機構を採用しても実施できる。
さらに,上記第1の実施の形態において,インシュレータが支持プレートに支持される構成を例に挙げて説明したが,本発明はかかる構成に限定されない。本発明は,例えばインシュレータを固定部材により支持プレートに固定しても実施できる。
さらに,上記第1の実施の形態において,取り外し機構をメンテナンス時のみにマッチングボックスに固定する構成を例に挙げて説明したが,本発明はかかる構成に限定されない。本発明は,取り外し機構とマッチングボックスを常時固定しても実施できる。
さらに,上記第1の実施の形態において,上部電極に高周波電力が印加される構成を例に挙げて説明したが,本発明はかかる構成に限定されない。本発明は,上部電極が接地電極であっても実施できる。
さらに,上記第1の実施の形態において,エレクトロボディや給電棒等を電力供給経路とした構成を例に挙げて説明したが,本発明はかかる構成に限定されない。本発明は,エレクトロボディや給電棒等を接地経路としても実施できる。
また,上記第2の実施の形態において,特定の気体あるいは液体を伝達する中継配管を基礎フレームに設ける構成を例に挙げて説明したが,本発明はかかる構成に限定されない。本発明は,プラズマ処理装置に要求されるいかなる流体を伝達する中継配管を基礎フレームに設けても実施できる。また,基礎フレームに設けられる中継配管数や中継配線数も,処理装置の設計に応じて適宜増減させることができる。
さらに,上記第2の実施の形態において,中継配管および中継配線を基礎フレームの特定個所に内装あるいは取り付ける構成を例にあげて説明したが,本発明はかかる構成に限定されない。本発明は,中継配管や中継配線を,処理装置の設計に応じて適宜基礎フレームに内装あるいは取り付けても実施できる。
さらに,上記第2の実施の形態において,エッチング装置にロードロック装置を接続したユニットを搬送装置に接続する構成を例に挙げて説明したが,本発明はかかる構成に限定されない。本発明は,中継配管や中継配線の接続が必要な各種処理装置を単独であるいは2以上を接続した状態で設置する場合にも適用可能である。
また,上記第1および第2の実施の形態において,平行平板型のエッチング装置を例に挙げて説明したが,本発明はかかる構成に限定されない。本発明は,マグネトロン型や誘導結合型などの各種プラズマ処理装置にも適用できる。また,本発明は,アッシング処理や成膜処理などの各種プラズマ処理を行う装置にも適用可能である。また,本発明は,LCD用ガラス基板に処理を施す装置にも適用できる。
本発明によれば,電極や処理室内のメンテナンスを行う作業者の作業姿勢を改善できる。さらに,重量が重く,大きさの大きい部材を作業者が着脱する必要がない。このため,作業者の負担を軽減できる。また,作業者が作業を行う工程を大幅に削減できる。このため,メンテナンス時間を短縮できる。また,本発明の他の観点によれば,プラズマ処理装置の設置から装置の稼働までの時間を短縮できる。このため,迅速に半導体装置の生産を開始できる。
産業上の利用の可能性
本発明は,プラズマ処理装置,特にプラズマエッチング装置,プラズマアッシング装置,プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)装置に利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は,本発明を適用可能なエッチング装置を示す概略的な断面図である。
第2図は,第1図に示すエッチング装置の上部電極ユニットを表す概略的な拡大断面図である。
第3図は,第1図に示すエッチング装置の上部電極および処理室内のメンテナンス工程を説明するための概略的な説明図である。
第4図は,第1図に示すエッチング装置の上部電極および処理室内のメンテナンス工程を説明するための概略的な説明図である。
第5図は,第1図に示すエッチング装置の上部電極および処理室内のメンテナンス工程を説明するための概略的な説明図である。
第6図は,第1図に示すエッチング装置の上部電極および処理室内のメンテナンス工程を説明するための概略的な説明図である。
第7図は,第1図に示すエッチング装置の基礎フレームを説明するための概略的な説明図である。
第8図は,第7図に示す基礎フレームを表す概略的な斜視図である。
第9図は,第1図に示すエッチング装置の施工方法を説明するための概略的な説明図である。
第10図は,第1図に示すエッチング装置の施工方法を説明するための概略的な説明図である。
第11図は,第1図に示すエッチング装置の施工方法を説明するための概略的な説明図である。
Claims (8)
- 被処理体にプラズマ処理を施す処理室と,前記処理室の上部壁を形成する上部電極ユニットと,前記上部電極ユニットを前記処理室から取り外す取り外し機構を備えたプラズマ処理装置において:
前記上部電極ユニットは,前記処理室内に高周波電力を供給する電極または接地された電極を含む第1アセンブリと,前記第1アセンブリを保持する第2アセンブリと,前記高周波電力の供給経路または接地経路を含む第3アセンブリとを含み,
前記各アセンブリの間および/または前記上部電極ユニットと前記処理室との間に位置し、着脱可能に固定されたロック機構を解除することにより、前記取り外し機構は,前記第1,第2および第3アセンブリを単独でまたは一体的に取り外し可能であることを特徴とする,プラズマ処理装置。 - 前記ロック機構は、前記第2アセンブリと処理容器とを接続する第1ロック機構と,前記第2アセンブリと前記第3アセンブリとを接続する第2ロック機構とを備え,
前記第1ロック機構により前記処理容器と前記第2アセンブリとを接続した状態で前記第2ロック機構を解除することにより,前記取り外し機構は,前記第3アセンブリを単独で取り外し可能であることを特徴とする,請求項1に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第3アセンブリを取り外した後,前記第1アセンブリは,前記取り外し機構を用いずに取り外し可能であることを特徴とする,請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記ロック機構は、前記第2アセンブリと処理容器とを接続する第1ロック機構と,前記第2アセンブリと前記第3アセンブリとを接続する第2ロック機構とを備え,
前記第2ロック機構により前記第2アセンブリと前記第3アセンブリとを接続した状態で,前記第1ロック機構を解除することにより,前記取り外し機構は,少なくとも前記第2アセンブリと前記第3アセンブリとを一体的に取り外し可能であることを特徴とする,請求項1に記載のプラズマ処理装置。 - 被処理体にプラズマ処理を施す処理室と,前記処理室の上部壁を構成する上部電極ユニットと,前記上部電極ユニットを前記処理室から取り外す取り外し機構とを備え,前記上部電極ユニットは少なくとも第1アセンブリと第2アセンブリと第3アセンブリとを含むプラズマ処理装置のメンテナンス方法であって:
前記第3アセンブリを前記取り外し機構に固定して取り外す工程と;
前記第1アセンブリを前記取り外し機構を用いずに取り外す工程と;
前記第3アセンブリと前記第2アセンブリを一体的に組み合わせる工程と;
前記第2アセンブリが組み合わされた前記第3アセンブリを前記取り外し機構に固定して取り外す工程と;
前記第1アセンブリ,前記第2アセンブリ,前記第3アセンブリ,前記処理室の少なくともいずれかをメンテナンスする工程と;
を含むことを特徴とする,プラズマ処理装置のメンテナンス方法。 - 前記第1アセンブリは,前記処理室内に高周波電力を供給する電極または接地された電極を含み,
前記第2アセンブリは,前記第1アセンブリを保持し,
前記第3アセンブリは,前記高周波電力の供給経路または接地経路を含むことを特徴とする,請求項5に記載のプラズマ処理装置のメンテナンス方法。 - 被処理体にプラズマ処理を施す処理室と,前記処理室の上部壁を構成する上部電極ユニットと,前記上部電極ユニットを前記処理室から取り外す取り外し機構とを備え,前記上部電極ユニットは少なくとも第1アセンブリと第2アセンブリとを含むプラズマ処理装置のメンテナンス方法であって:
前記第1アセンブリを前記取り外し機構に固定して取り外す工程と;
前記第2アセンブリを前記取り外し機構を用いずに取り外す工程と;
取り外された前記第2アセンブリをメンテナンスする工程と;
メンテナンスが完了した前記第2アセンブリを前記取り外し機構を用いずに元の位置に戻す工程と;
前記取り外し機構に固定された前記第1アセンブリを元の位置に戻す工程と;
を含むことを特徴とする,プラズマ処理装置のメンテナンス方法。 - 前記第1アセンブリは,前記処理室内に高周波電力を供給する電極または接地された電極を含み,
前記第2アセンブリは,前記第1アセンブリを保持することを特徴とする,請求項7に記載のプラズマ処理装置のメンテナンス方法。
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