JP2002016044A - 真空処理装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス流れを等方的にすることによって被処理
基板の表面処理の均一性を高めることができる真空処理
装置を提供する。 【解決手段】 真空処理装置は、真空室とこの真空室に
連接された真空排気装置と、ガス供給装置と、上記真空
室内にあって、被処理基板を載置する基板保持台などか
らなり、真空室、ガス吹き出し穴の配置、基板保持台、
自動圧力調整機構の弁体、排気口、メインの真空ポンプ
の中心軸が被処理基板の中心軸と同心上にあり、この軸
に対してこれらすべての形状が対称な状態で表面処理を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理基板の処理
の均一性を向上させるための真空処理装置及び方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、真空処理の一例としてのドライエ
ッチングでは、真空室内で、プラズマを発生させ、その
内部で生成されたイオンやラジカルを利用して被処理基
板表面を加工するものである。このような処理を行う真
空処理装置としては、真空室１０１と、上記真空室１０
１に連接されて上記真空室１０１内の真空排気を行う真
空排気装置１２０と、上記真空室１０１内に被処理基板
処理用ガスをガス吹き出し部１０８のガス吹き出し穴か
ら供給するガス供給装置１０３と、上記真空室１０１内
に配置されかつ被処理基板１０４を載置する基板保持台
１０５とを備え、プラズマ源１０６に高周波電源１０７
Ａから高周波電力が印加されるとともに、ステージ１１
３に取り付けられた基板保持台１０５に高周波電源１０
７Ｂから高周波電力が印加されて、真空室１０１内でプ
ラズマを発生させ、その内部で生成されたイオンやラジ
カルを利用して被処理基板１０４の表面を加工するよう
にしている。

【０００３】このような装置での真空排気装置１２０の
レイアウトでは、図９に示すように、被処理基板１０４
を突き上げ機構が被処理基板１０４を載置する基板保持
台１０５の下方に配置される必要があるとともに、自動
圧力調整機構（ＡＰＣ）１１０の弁体１１０Ａと排気口
１１１とメインの真空ポンプ１０２より構成される真空
排気装置１２０が基板保持台１０５の横に配置されてい
るため、ガス供給装置１０３から供給されるガスのガス
流れ１０９を被処理基板１０４に対して、等方的にする
ことができず、基板処理の均一性を著しく悪化させる原
因となっていた。

【０００４】また、図９の真空処理装置において、真空
排気装置１２０を基板保持台１０５の下方に配置するこ
とにより、等方排気に近い構造になっているものでも、
図１０のように被処理基板１０４を載置する基板保持台
１０５の形状が被処理基板１０４の中心軸に対して対称
な形状になっていなかった。

【０００５】また、図１０装置でも、ゲート弁タイプの
自動圧力調整機構（ＡＰＣ）１１０を使用しており、自
動圧力調整機構１１０の弁体１１０Ａが水平方向に移動
して精度良く圧力を制御するには、弁体１１０Ａの開度
を２０〜５０％にする必要があるため、自動圧力調整機
構１１０の開口部は、被処理基板１０４から真空ポンプ
を結ぶ軸に対して対称な形状とはなっていなかった。こ
のため、真空室１０１内でのガスの流れ１０９は等方的
にはなっておらず、被処理基板１０４の面内において処
理の均一性に偏りがあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ドライエッチングで
は、真空室内で、プラズマを発生させ、その内部で生成
されたイオンやラジカルを利用して被処理基板表面を加
工する方法であるが、従来の方法では、真空室内での被
処理基板に対するガス流れが対称にならないために、プ
ラズマの分布にも偏りが生じる。このため、被処理基板
の面内での処理の均一性が悪くなるという問題が発生し
ている。この問題は、今後、被処理基板が大口径化ある
いは、処理パターンが微細化するにつれてますます顕著
になってくる。

【０００７】従って、本発明の目的は、上記問題を解決
することにあって、ガス流れを等方的にすることによっ
て被処理基板の表面処理の均一性を高めることができる
真空処理装置及び方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は以下のように構成する。

【０００９】本発明の第１態様によれば、真空室と、上
記真空室内の自動圧力調整機構の弁体、排気口、真空ポ
ンプを備え、かつ、上記真空室に連接されて上記真空室
内の真空排気を行う真空排気装置と、上記真空室内に被
処理基板処理用ガスをガス吹き出し穴から供給するガス
供給装置と、上記真空室内に配置されかつ被処理基板を
載置する基板保持台とを備え、上記真空室、上記ガス供
給装置の上記ガス吹き出し穴の配置、上記真空排気装置
の上記自動圧力調整機構の上記弁体、上記排気口、上記
真空ポンプのそれぞれの中心軸が上記被処理基板の中心
軸と同心上にあり、この中心軸に対して、これらすべて
の形状が対称な状態で上記被処理基板の表面処理を行う
ようにしたことを特徴とする真空処理装置を提供する。

【００１０】本発明の第２態様によれば、上記自動圧力
調整機構の上記弁体が上記被処理基板の上記中心軸上で
上下方向に移動することによって、上記真空室内の圧力
を調整しつつ、上記被処理基板の表面処理を行うように
した第１の態様に記載の真空処理装置を提供する。

【００１１】本発明の第３態様によれば、上記自動圧力
調整機構の上記弁体の側面に、上記被処理基板の上記中
心軸に対して対称となるように切り欠きを設け、上記弁
体の上記被処理基板の上記中心軸上の上下方向の移動量
によって上記排気口の断面積を変化させて、排気量を変
えるようにした第２の態様に記載の真空処理装置を提供
する。

【００１２】本発明の第４態様によれば、複数の圧力範
囲にそれぞれ対応した異なる形状の上記自動圧力調整機
構の弁体を複数用意し、使用する圧力範囲により最適な
形状の上記自動圧力調整機構の弁体を選択して使用する
ようにした第３の態様に記載の真空処理装置を提供す
る。

【００１３】本発明の第５態様によれば、上記被処理基
板を載置する上記基板保持台を取り付けるステージに複
数の足を設け、それらの複数の足を上記被処理基板の上
記中心軸に対して対称に配置し、上記足を除いた断面を
どこでも同じ形状とした第２〜４のいずれかの態様に記
載の真空処理装置を提供する。

【００１４】本発明の第６態様によれば、上記足には、
上記被処理基板冷却用不活性ガスの導入、被処理基板突
上げ機構、基板保持台冷却媒体の導入、高周波印加系、
静電吸着基板保持台用のＤＣ電圧導入用の構造を備える
第５の態様に記載の真空処理装置を提供する。

【００１５】本発明の第７態様によれば、モータの回転
をプーリ及びタイミングベルトを介して、同期した複数
のボールネジに伝え、これらのボールネジの先端に連結
されたプレートによって連結された複数の支柱及びそれ
に連結された上記自動圧力調整機構の上記弁体を平行移
動させつつ昇降させる第２〜６のいずれかの態様に記載
の真空処理装置を提供する。

【００１６】本発明の第８態様によれば、上記自動圧力
調整機構の上記弁体を圧力コントロール時には上記モー
タと上記ボールネジによって駆動し、上記自動圧力調整
機構の上記弁体を閉じているときのみシリンダーでその
閉じ位置を保持する第７の態様に記載の真空処理装置を
提供する。

【００１７】本発明の第９態様によれば、上記弁体に設
けられた上記支柱と上記ボールネジがばねによって連結
されており、上記弁体が上記真空室の下面に接触する接
触状態と接触しない非接触状態とを作り出すことができ
る第８の態様に記載の真空処理装置を提供する。

【００１８】本発明の第１０態様によれば、上記自動圧
力調整機構部の側面に真空室内面の対称性を保つ形状を
有し、かつ、上記自動圧力調整機構の上記弁体の取り出
し及び真空室内のメンテナンス用として機能する作業用
窓を設ける第１〜９のいずれかの態様に記載の真空処理
装置を提供する。

【００１９】本発明の第１１態様によれば、真空室内に
被処理基板を載置し、真空ポンプを駆動して上記真空室
内の真空排気を排気口を通して行うとともに、上記真空
室内に被処理基板処理用ガスをガス吹き出し穴から供給
し、上記真空室、上記ガス供給装置の上記ガス吹き出し
穴の配置、上記真空排気装置内の自動圧力調整機構の弁
体、上記排気口、上記真空ポンプのそれぞれの中心軸が
上記被処理基板の中心軸と同心上にあり、この中心軸に
対して、これらすべての形状が対称な状態で、上記真空
室内の上記自動圧力調整機構の上記弁体を移動させて圧
力調整を行いつつ、上記被処理基板の表面処理を行うよ
うにしたことを特徴とする真空処理方法を提供する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図８を用いて説明する。

【００２１】（第１実施形態）本発明の第１実施形態に
かかる真空処理装置及び方法は、図１に示すように、真
空室１と、上記真空室１に連接されて上記真空室１内の
真空排気を行う真空排気装置５０と、上記真空室１内に
被処理基板処理用ガスをガス吹き出し部８の多数のガス
吹き出し穴から供給するガス供給装置３と、上記真空室
１内に配置されかつ被処理基板４を載置する基板保持台
５とを備えて、上記真空室１、上記ガス供給装置３の上
記ガス吹き出し穴の配置、上記真空排気装置２０の自動
圧力調整機構１０の弁体１０ａ、排気口１１、メインの
真空ポンプ２のそれぞれの中心軸が上記被処理基板４の
中心軸Ｘと同心上にあり、この中心軸Ｘに対してこれら
すべての形状が対称な状態で上記被処理基板４の表面処
理を行うものである。図１１に示すように、ガス吹き出
し部８の多数の穴８ａ，…，８ａの中心軸が上記被処理
基板４の中心軸Ｘと同心上にあり、かつ、その軸Ｘにつ
いて対称となっている。また、図１２に示すように、自
動圧力調整機構１０の弁体１０ａが被処理基板４の中心
軸Ｘと同心上にあり、かつ、その軸Ｘについて対称とな
っているとともに、弁体１０ａが開位置ａと閉位置ｂと
の間で上下方向に移動して、圧力調整できるようにして
いる。

【００２２】真空室１内には被処理基板４を載置する基
板保持台５をさらに備えるとともに、真空室１の上部に
プラズマ源６を備え、プラズマ源６に高周波電力を供給
する高周波電源７Ａと、基板保持台５に高周波電力を供
給する高周波電源７Ｂと、自動整合機などより構成され
る高周波印加装置をさらに備えている。ここで、自動整
合機とは、真空室１内でプラズマを発生させるとき、そ
のプラズマの状態は変化するために真空室１内のインピ
ーダンスも変化するが、このような状態で効率良くプラ
ズマを発生させるために用いる機器のことである。

【００２３】上記真空排気装置５０は、図１３にも示す
ように、真空室１に開口された排気口１１に接続されか
つ真空室１に連接されたターボ分子ポンプなどのメイン
の真空ポンプ２と、真空ポンプ２に連接されたドライポ
ンプやロータリーポンプなどの補助ポンプ１６０と、真
空室１内の圧力を検出する真空計１６１となどから構成
される。

【００２４】上記ガス供給装置３は、図１４にも示すよ
うに、被処理基板４を処理するために必要なガスを貯蔵
しているガス容器３ａと、ガス容器３ａから真空室１内
に供給するガスの供給流量を制御するマスフローコント
ローラ（ＭＦＣ）３ｂと、ガス容器３ａから真空室１内
に供給するガス供給管３ｄの途中に設けられてマスフロ
ーコントローラ３ｂの制御の下にガスの流量を変化させ
るバルブ３ｃと、ガス供給管３ｄの途中に設けられたレ
ギュレータ１５３などより構成される。図１４中、１５
１はバルブ、１５２はフィルタである。ガス供給管３ｄ
の先端は、真空室１内に、ガス吹き出し部８の多数の穴
として開口され、真空室１内にガスを供給することがで
きる。上記被処理基板４の材質の一例としては、シリコ
ン、ガリウム砒素、又は、ガラスなどがある。また、上
記ガスの一例としては、Ｃｌ_{2 、}Ａｒ、ＣＦ₄、ＣＨＦ₃、
ＨＢｒ、Ｏ₂、又は、Ｎ₂などがある。

【００２５】真空室１、ガス吹き出し部８の穴の配置、
基板保持台５、自動圧力調整機構（ＡＰＣ）１０の弁体
１０ａ、排気口１１、メインの真空ポンプ２が被処理基
板４の中心軸Ｘと同心上にあり、この中心軸Ｘに対し
て、これらすべての形状が対称になっている。

【００２６】また、自動圧力調整機構１０の弁体１０ａ
が上記被処理基板４の中心軸Ｘ上の上下方向に移動する
ことによって、真空室１内の圧力を調整しつつ、被処理
基板４の表面処理を行うように構成されている。弁体１
０ａが開位置ａと閉位置ｂとの間で上記被処理基板４の
中心軸Ｘ上の上下方向に移動する量と、真空室１内の圧
力調整との関係の一例を示すグラフを図１５に示す。

【００２７】なお、この第１実施形態では、自動圧力調
整機構１０の弁体１０ａが上下方向に移動する構造とし
たが、これ以外にも、例えば、円盤上に円盤の中心に対
して対称に複数の穴があいたものを２枚用意し、それら
を中心に対して互いに回転させることにより、穴の大き
さを変化させる構造、あるいは、カメラの絞りのような
構造など被処理基板４の中心軸に対して対称な形で、排
気口１１の大きさが変化するものでも実現可能である。

【００２８】上記第１実施形態によれば、上記真空室
１、上記ガス供給装置３の上記ガス吹き出し穴の配置、
上記真空排気装置５０の自動圧力調整機構１０の弁体１
０ａ、排気口１１、メインの真空ポンプ２の各中心軸が
上記被処理基板４の中心軸Ｘと同心上にあり、かつ、こ
の中心軸Ｘに対してこれらすべての形状が対称な状態に
配置されて上記被処理基板４の表面処理を行うようにし
ている。このため、真空室１内に供給されるガスの真空
室１内でのガス流れ９を図１に示すように被処理基板４
に対して等方的にすることができ、上記被処理基板４の
表面内での表面処理の均一性を向上させることができ
る。

【００２９】また、自動圧力調整機構１０の弁体１０ａ
が被処理基板４の中心軸Ｘを上下方向に移動することに
よって圧力を調整するとき、弁体１０ａが上下方向に移
動するようにしたので、被処理基板４の中心軸Ｘに対す
る真空室１内の構造は変化しないので、ガス流れは被処
理基板４に対して等方的にすることができる。これに対
して、弁体１０ａが水平方向に移動するようにすれば、
中心軸Ｘに対して、弁体１０ａの無い方向へガスが多く
流れて不均一なガス流れとなってしまう。よって、弁体
１０ａが被処理基板４の中心軸Ｘを上下方向に移動する
ことによって圧力を調整しつつ被処理基板４の表面処理
するようにしたので、表面処理に使用するために真空室
１内に供給されるガスの真空室１内でのガス流れ９を被
処理基板４に対して等方的にすることができ、処理基板
４の表面内での処理の均一性を向上させることができ
る。

【００３０】（第２実施形態）本発明の第２実施形態に
かかる真空処理装置及び方法について説明する。

【００３１】図２（Ａ），（Ｂ）は、図１の第1実施形
態で用いられる自動圧力調整機構１０の弁体１０ａ，１
０ｂの２つの構造例を示すものである。

【００３２】図２（Ａ）において、自動圧力調整機構１
０の弁体１０ａは、その外側面に真空処理装置の中心軸
に対して対称となるように所定間隔おきに切り欠き１２
ａ，…，１２ａを設けている。また、図２（Ｂ）の弁体
１０ｂは、図２（Ａ）の弁体１０ａと大略同様な構造を
有しているが、異なる点は、各切り欠き１２ｂの大きさ
が切り欠き１２ａより小さいことである。このような切
り欠き１２ａ又は１２ｂは、弁体１０ａが上下方向に移
動することによって排気口１１の断面積を変化させるこ
とができ、排気量を変化させることができるような形状
になっている。例えば、具体的には、図１６及び図１７
に示すように、複数の切り欠き１２ａを等間隔に有する
弁体１０ａが上下方向に移動することにより、排気口１
１の断面積を変化させることができ、排気量を変化させ
ることができる。

【００３３】複数の圧力範囲にそれぞれ対応して最適な
形状を有しかつ互に異なる切り欠き１２ａ，１２ｂを有
する弁体１０ａ，１０ｂなどを複数用意し、使用する圧
力範囲に応じて最適な形状の上記自動圧力調整機構１０
の弁体１０ａ又は１０ｂなどを選択して使用する。例え
ば、使用する圧力範囲により最適な形状の切り欠き１２
ａ，１２ｂを設けた自動圧力調整機構１０の弁体１０
ａ，１０ｂを複数個用意しておき、使用圧力によって、
適宜、弁体１０ａを弁体１０ｂ、又は、弁体１０ｂを弁
体１０ａと交換することで、真空室１内の圧力を所望の
範囲内で精度良く調整できるようにする。この際、自動
圧力調整機構１０の弁体１０ａ又は１０ｂ自体をすべて
を交換するのではなく、切り欠き１２ａ又は１２ｂを設
けたリング状部材１７２のみを、弁体本体１７０の下側
円柱部１７１に対して着脱可能に嵌合させることにより
容易に交換できるように別部品としておき、弁体本体１
７０にネジ込み可能なボルト１７３，…，１７３などの
締結要素にて、異なる形状又は個数の切り欠きを有する
リング状部材１７２を弁体本体１７０の下側円柱部１７
１に対して適宜付け替えができるようにしておくことも
可能である。

【００３４】上記第２実施形態によれば、複数の圧力範
囲にそれぞれ対応して最適な形状を有しかつ互に異なる
切り欠き１２ａ，１２ｂを有する弁体１０ａ，１０ｂな
どを複数用意し、使用する圧力範囲に応じて最適な形状
の上記自動圧力調整機構１０の弁体１０ａ又は１０ｂな
どを選択して使用する。このようにすれば、最適形状の
弁体１０ａ又は１０ｂの上下方向の移動量によって排気
口１１の断面積を変化させることにより、排気量を精度
良く変えることができ、真空室１内の圧力を精度よく制
御することができる。

【００３５】（第３実施形態）本発明の第３実施形態に
かかる真空処理装置及び方法について説明する。

【００３６】図３は、図１の第１実施形態における真空
処理装置において、被処理基板４を載置する基板保持台
５を取り付けるステージ１３の構造についての概略を示
した水平断面図である。

【００３７】図３において、ステージ１３には、図１９
に示すように、貫通口１４Ａをそれぞれ有する複数の足
１４，…，１４を設け、それらの足１４，…，１４を被
処理基板４の中心軸Ｘに対して対称に配置し、足１４，
…，１４を除いた断面（斜線部１３ｃ）をどこも同じ形
状として（図２０参照）、ステージ１３を支える複数の
足１４，…，１４に、被処理基板４の冷却用不活性ガス
の導入口１５、被処理基板４の突き上げ機構導入口１
６、基板保持台５の冷却媒体の導入口１７、基板保持台
５への高周波印加系導入口１８、静電吸着基板保持台
（ＥＳＣ）用のＤＣ電圧導入口１９など被処理基板４の
基板保持台５に必要とされる構造が設けられている。上
記ステージ１３を支える複数の足１４，…，１４の貫通
口１４Ａ，…，１４Ａは、それぞれステージ１３の内部
と導通可能な通路１３ｄ−１，１３ｄ−２，１３ｄ−
３，１３ｄ−４に連通可能となっている。

【００３８】図２１に示すように、上記ステージ１３を
支える複数の足１４，…，１４のうちの１つの足１４の
貫通口１４Ａは、上記被処理基板４の突き上げ機構導入
口１６として機能させられており、突き上げ駆動用モー
タ１７９に連結されたシャフト１８０が貫通して配置さ
れている。シャフト１８０は、１対のベアリング１８
１，１８２により正逆回転自在に支持されており、シャ
フト１８０の内端に固定されたギヤ１８３を正逆回転さ
せて、ギヤ１８３にかみ合ったラック１８４を上下動さ
せるようにしている。ラック１８４はリニアブッシュ１
８５により上下方向に直線的に移動可能なように案内さ
れており、ラック１８４の上端にリフタ１８６を介して
複数の突き上げピン１８７，…，１８７が固定されて、
突き上げピン１８７，…，１８７により被処理基板４を
上記ステージ１３から上方に突き上げたり又は下降して
上記ステージ１３内に収納されたりする。よって、突き
上げ駆動用モータ１７９の回転を、シャフト１８０、ギ
ヤ１８３、ラック１８４を通して、垂直方向の運動に変
え、リフター１８６が上下することによって、被処理基
板４を上下方向に移動させるようにしている。このよう
にして、被処理基板４を突き上げ機構は基板保持台の下
方以外に配置して、自動圧力調整機構などの配置の妨げ
とならないようにしている。

【００３９】また、図２２（Ａ）に示すように、上記ス
テージ１３を支える複数の足１４，…，１４のうちの別
の１つの足１４の貫通口１４Ａは、被処理基板４の冷却
用不活性ガスの導入口１５として機能し、導入口１５に
は、冷却用不活性ガスの入口を構成する導入管１５ａと
出口を構成する排出管１５ｂとが貫通させられている。
導入管１５ａより、上記ステージ１３を介して基板保持
台５と被処理基板４との間に供給されて被処理基板４を
冷却したのち、上記基板保持台５からステージ１３を介
して排出管１５ｂから排出されることにより、被処理基
板４が冷却用不活性ガスにより冷却されるようにしてい
る。

【００４０】また、図２２（Ｂ）に示すように、上記ス
テージ１３を支える複数の足１４，…，１４のうちのさ
らに別の１つの足１４の貫通口１４Ａは、基板保持台５
の冷却媒体の導入口１７として機能し、導入口１７に
は、冷却媒体の入口を構成する導入管１７ａと出口を構
成する排出管１７ｂとが貫通させられている。導入管１
７ａより、上記ステージ１３を介して基板保持台５内に
供給されて基板保持台５を冷却したのち、上記基板保持
台５からステージ１３を介して排出管１７ｂから排出さ
れることにより、基板保持台５が冷却媒体により冷却さ
れるようにしている。

【００４１】また、図２２（Ｃ）に示すように、上記ス
テージ１３を支える複数の足１４，…，１４のうちのさ
らに別の１つの足１４の貫通口１４Ａは、基板保持台５
への高周波印加系導入口１８として機能し、高周波電源
７Ｂから正極側の配線と陰極側の配線がそれぞれ導入口
１８を貫通してステージ１３から基板保持台５内の電極
に接続されて、高周波電力を基板保持台５に印加可能と
している。

【００４２】また、具体的には図示しないが、図２２
（Ｃ）と同様に、上記ステージ１３を支える複数の足１
４，…，１４のうちの残りの１つの足１４の貫通口１４
Ａは、基板保持台５である静電吸着基板保持台（ＥＳ
Ｃ）用のＤＣ電圧導入口１９として機能し、ＤＣ電圧導
入口１９を介して基板保持台５に静電吸着用のＤＣ電圧
を供給して、静電吸着により基板保持台５に被処理基板
４を保持させるようにしている。なお、静電吸着解除後
に、上記被処理基板４の突き上げることにより、上記基
板保持台５から被処理基板４を円滑に分離させるように
している。

【００４３】図３では、ステージ１３を支える足１４，
…，１４が４本の場合を示しているが、被処理基板４の
中心軸Ｘに対して対称に配置されておれば４本でなくて
も可能である。また、被処理基板４の冷却用不活性ガス
の導入口１５、被処理基板４の突き上げ機構導入口１
６、基板保持台５の冷却媒体の導入口１７、基板保持台
５への高周波印加系導入口１８、静電吸着基板保持台
（ＥＳＣ）用のＤＣ電圧導入口１９などの位置は、どの
ように配置されてもよいし、これらに使用されない足１
４があってもよい。

【００４４】上記第３実施形態によれば、被処理基板４
を載置する基板保持台５を取り付けるステージ１３に複
数の足１４，…，１４を設け、それらの複数の足１４，
…，１４を被処理基板４の中心軸Ｘに対して対称に配置
し、複数の足１４，…，１４を除いた断面をどこも同じ
形状とすることにより、処理に使用するために真空室１
内に供給されるガスの真空室１内での流れ９を被処理基
板４に対して等方的にすることができ、処理基板４の表
面内での処理の均一性を向上させることができる。

【００４５】（第４実施形態）本発明の第４実施形態に
かかる真空処理装置及び方法について説明する。

【００４６】図４は、図１の第１実施形態を実現する上
で、自動圧力調整機構１０の弁体１０ａを例えば水平に
保つための自動圧力調整機構１０の弁体１０ａの昇降機
構を示したものである。

【００４７】図４において、自動圧力調整機構１０の弁
体１０ａは、ＡＣサーボモータなどのモータ２５の回転
駆動プーリ２５ａの回転を、タイミングベルト４０、内
面にメネジをそれぞれ有する２個のプーリ２４，２４、
タイミングベルト２３などの伝達要素を介して、２個の
プーリ２４，２４のメネジにネジ込まれている２本のボ
ールネジ２２，２２を同期させて駆動し、２本のボール
ネジ２２，２２に連結された連結プレート２１、弁体１
０ａに設けられた２本の支柱２０，２０を介して上下方
向に平行移動するように駆動される機構になっている。
ここでは、伝達要素としてプーリ２４，２４とタイミン
グベルト２３を使用しているが、歯車など他の伝達要素
でも実現可能である。また、弁体１０ａに設けられた支
柱２０，２０については、２本の例を挙げたがそれ以上
であってもよい。なお、２８はベローズである。

【００４８】上記第４実施形態によれば、モータ２５の
回転をプーリ２４，２４及びタイミングベルト４０，２
３を介して、同期した複数のボールネジ２２，２２に伝
え、ボールネジ２２，２２の先端に連結された連結プレ
ート２１によって連結された複数の支柱２０，２０及び
それに連結された自動圧力調整機構１０の弁体１０ａを
水平に保ったまま昇降させることができる。よって、自
動圧力調整機構１０の弁体１０ａを水平に平行移動させ
るように昇降させることにより、真空室１内の圧力を精
度よく制御することができる。

【００４９】（第５実施形態）本発明の第５実施形態に
かかる真空処理装置及び方法について説明する。

【００５０】図５は、図１の第１実施形態を実現する上
で、真空室１内が真空状態、真空ポンプ２内が大気状態
のような逆圧状態に対応できるような構造を示すもので
ある。

【００５１】図５において、自動圧力調整機構１０の弁
体１０ａを圧力コントロール時には図４に示したような
モータ２５、ボールネジ２２，２２などによって駆動
し、自動圧力調整機構１０の弁体１０ａを閉じている時
のみ、一対のシリンダ２６，２６を駆動してそのシリン
ダロッド２６ａ，２６ａで位置を保持する、言い替えれ
ば、弁体１０ａが真空室１の下面に接しているときの
み、一対のシリンダ２６，２６が下方向に引張り、位置
を保持するように構成されている。このような構成にお
いて、圧力をコントロールしている際には、シリンダ２
６，２６は自由に動くような駆動用エアの回路とする。
この駆動用エアの回路は、３位置５ポートの排気（Exha
ust）センター型式のの電磁弁を用い、通常はフリーに
動くようにしている。また、シリンダ２６はモータ２５
に負荷がかからないようにするために、低摩擦処理をし
たものを使用するのが望ましい。また、シリンダ２６の
配置は、図５に示すように自動圧力調整機構の弁体１０
の中心に対して対称な位置に複数個設けるのがよい。

【００５２】上記第５実施形態によれば、自動圧力調整
機構１０の弁体１０ａを圧力コントロール時にはモータ
２５とボールネジ２２，２２によって駆動し、自動圧力
調整機構１０の弁体１０ａを閉じている時のみシリンダ
ー２６，２６で位置を保持するようにしたので、自動圧
力調整機構１０の弁体１０ａのＯリング１７６を十分に
つぶす事ができ、真空室１中が真空で真空ポンプ２中が
大気圧という逆圧状態にも対応できる。すなわち、真空
室１内を真空状態に保ったまま、故障した真空ポンプを
交換するとき、あるいは、メンテナンスするときに逆圧
状態となるが、そのような逆圧状態にも対応できる。上
記弁体１０ａのＯリング１７６を図２３及び図２４に示
す。

【００５３】（第６実施形態）本発明の第６実施形態に
かかる真空処理装置及び方法について説明する。

【００５４】図６及び図７は、図５の第５実施形態を実
現するための例を示すものである。図６及び図７に示す
ように、自動圧力調整機構１０の弁体１０ａに設けられ
た各支柱２０と各ボールネジ２２とが圧縮ばね２７を介
して連結されている。すなわち、各支柱２０は連結プレ
ート２１の上面に一体的に固定され、各支柱２０の下方
でかつ連結プレート２１の下面より一対の案内ロッド４
１，４１を下向きに突出させる。一対の案内ロッド４
１，４１の下端には大径部４１ａ，４１ａを備えて、一
対の案内ロッド４１，４１が貫通して一対の案内ロッド
４１，４１沿いに上下動する案内板４２を備える。一
方、各支柱２０の下方でかつ連結プレート２１の下面に
は凹部２１ｃを設け、凹部２１ｃ内に各ボールネジ２２
の上端部を挿入するとともに、各ボールネジ２２の上端
部近傍の案内板部２０ｃを一対の案内ロッド４１，４１
が貫通して案内板部２０ｃが一対の案内ロッド４１，４
１沿いに上下動可能とする。この案内板部２０ｃと、こ
れに対向する案内板４２との間には、上記ばね２７を圧
縮状態で挿入する。よって、通常は、各ばね２７の付勢
力によって各支柱２０と各ボールネジ２２は一体となっ
て移動するが、自動圧力調整機構１０の弁体１０ａを閉
じる際に、自動圧力調整機構１０の弁体１０ａのＯリン
グ１７８が図２５（Ｂ）に示すように真空室１の下面に
接触していない状態から図２５（Ａ）に示すように真空
室１の下面に接触したのちは、モータ２５の推力が各ば
ね２７の力に勝って各ボールネジ２２のみが下降する。
この際、Ｏリング１７８のつぶし代よりも大きい移動量
を確保しておく。この後、図５に示すようなシリンダ２
６，２６によって自動圧力調整機構１０の弁体１０ａの
Ｏリング１７８がつぶれるまで弁体１０ａを下降させる
と、モータ２５に負荷をかけることなく、自動圧力調整
機構１０の弁体１０ａを、図１２の閉位置ｂの位置に示
すように、閉じることができる。

【００５５】上記第６実施形態によれば、弁体１０ａに
設けられた支柱２０，２０とボールネジ２２，２２がば
ね２７，２７によって連結され、かつ、弁体１０ａが真
空室１の下面に接触する接触状態と接触しない非接触状
態を作り出すことができ、モータ２５に負荷をかけず
に、シリンダ２６，２６でＯリングをつぶすことがで
き、真空室１中が真空で真空ポンプ２中が大気圧という
逆圧状態にも対応できる。

【００５６】（第７実施形態）本発明の第７実施形態に
かかる真空処理装置及び方法について説明する。

【００５７】図８（Ａ），（Ｂ）は、図１の第１実施形
態において、自動圧力調整機構１０のメンテナンスを容
易にする構造を示すものである。図８において、自動圧
力調整機構１０のメンテナンス窓２９は、図８（Ｂ）に
示すように、半円を囲むように左右に対称に突出したよ
うな、真空室１の内面の対称性を保つ形状であるため、
ガス流れ９の等方性は実現でき、自動圧力調整機構１０
の弁体１０ａの取り出し及び真空室１内のメンテナンス
を容易に行うことができる構造となっている。

【００５８】上記第７実施形態によれば、自動圧力調整
機構１０の側面に真空室１の内面の対称性を保つ形状で
あり、自動圧力調整機構１０の弁体１０ａの取り出し及
び真空室１内のメンテナンスが容易なメンテナンス窓２
９を配設するようにしたので、真空室１内のガス流れ９
の等方性を保ちながら、自動圧力調整機構１０のメンテ
ナンス性を向上させることができる。

【００５９】なお、上記様々な実施形態のうちの任意の
実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有
する効果を奏するようにすることができる。

【００６０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、上記真
空室、上記ガス供給装置の上記ガス吹き出し穴の配置、
上記真空排気装置の上記自動圧力調整機構の上記弁体、
上記排気口、上記真空ポンプのそれぞれの中心軸が上記
被処理基板の中心軸と同心上にあり、この中心軸に対し
て、これらすべての形状が対称な状態で上記被処理基板
の表面処理を行うようにしている。このような構成によ
れば、真空室内のガス流れが等方的になり、圧力を精度
良く制御することによって被処理基板内での処理の均一
性を高めることができるという有利な効果が得られる。

【００６１】また、本発明において、自動圧力調整機構
の弁体が被処理基板の中心軸を上下方向に移動すること
によって圧力を調整し、被処理基板の表面処理するよう
にすれば、表面処理に使用するために真空室内に供給さ
れるガスの真空室内でのガス流れを被処理基板に対して
等方的にすることができ、処理基板の表面内での処理の
均一性を向上させることができる。

【００６２】また、本発明において、複数の圧力範囲に
それぞれ対応して最適な形状を有しかつ互に異なる切り
欠きを有する弁体を複数用意し、使用する圧力範囲に応
じて最適な形状の上記自動圧力調整機構の弁体を選択し
て使用するようにすれば、最適形状の弁体の上下方向の
移動量によって排気口の断面積を変化させることによ
り、排気量を精度良く変えることができ、真空室内の圧
力を精度よく制御することができる。

【００６３】また、本発明において、被処理基板を載置
する基板保持台を取り付けるステージに複数の足を設
け、それらの複数の足を被処理基板の中心軸に対して対
称に配置し、複数の足を除いた断面をどこも同じ形状と
すれば、処理に使用するために真空室内に供給されるガ
スの真空室内での流れを被処理基板に対して等方的にす
ることができ、処理基板の表面内での処理の均一性を向
上させることができる。

【００６４】また、本発明において、モータの回転をプ
ーリなどを介して同期した複数のボールネジに伝え、ボ
ールネジに連結されたプレートによって連結された複数
の支柱及びそれに連結された自動圧力調整機構の弁体を
平行移動させつつ昇降させることができるようにすれ
ば、真空室内の圧力を精度よく制御することができる。

【００６５】また、本発明において、自動圧力調整機構
の弁体を圧力コントロール時にはモータとボールネジに
よって駆動し、自動圧力調整機構の弁体を閉じている時
のみシリンダーで位置を保持するようにすれば、自動圧
力調整機構の弁体のＯリングを十分につぶす事ができ、
真空室中が真空で真空ポンプ中が大気圧という逆圧状態
にも対応できる。

【００６６】また、本発明において、弁体に設けられた
支柱とボールネジがばねによって連結され、かつ、弁体
が真空室の下面に接触する接触状態と接触しない非接触
状態を作り出すことができ、モータに負荷をかけずに、
シリンダでＯリングをつぶすことができ、真空室中が真
空で真空ポンプ中が大気圧という逆圧状態にも対応でき
る。

【００６７】また、本発明において、自動圧力調整機構
の側面に真空室の内面の対称性を保つ形状であり、自動
圧力調整機構の弁体の取り出し及び真空室内のメンテナ
ンスが容易なメンテナンス窓を配設するようにすれば、
真空室内のガス流れの等方性を保ちながら、自動圧力調
整機構のメンテナンス性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第1実施形態にかかる真空処理装置
の概略構成を示す縦断面図である。

【図２】 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ本発明の第２実施
形態にかかる真空処理装置で用いられる自動圧力調整機
構の弁体の構造例を示す拡大斜視図である。

【図３】 本発明の第３実施形態にかかる真空処理装置
におけるステージの概略構造を示す横断面図である。

【図４】 本発明の第４実施形態にかかる真空処理装置
において、自動圧力調整機構の弁体を水平に保つため昇
降機構を示す図である。

【図５】 本発明の第５実施形態にかかる真空処理装置
において、逆圧状態に対応できるような構造を示す概略
図である。

【図６】 本発明の第６実施形態にかかる真空処理装置
において、図５の形態を実現するための例を示す概略図
である。

【図７】 本発明の第６実施形態にかかる真空処理装置
において、図５の第５実施形態を実現するための例を示
す断面図である。

【図８】 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ本発明の第７実施
形態にかかる真空処理装置において、自動圧力調整機構
部のメンテナンスを容易にする構造を示す概略図であ
る。

【図９】 従来例１における真空処理装置の概略構成を
示す縦断面図である。

【図１０】 従来例２における真空処理装置の概略構成
を示す縦断面図である。

【図１１】 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ上記第１実施形
態にかかる真空処理装置において、ガス吹き出し部の多
数の穴の中心軸が上記被処理基板の中心軸と同心上にあ
り、かつ、その軸について対称となっている状態を示す
断面図及び平面図である。

【図１２】 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ上記第１実施形
態にかかる真空処理装置において、自動圧力調整機構の
弁体が被処理基板の中心軸と同心上にあり、かつ、その
軸について対称となっている状態を示す断面図及び底面
図である。

【図１３】 上記第１実施形態にかかる真空処理装置の
真空排気装置の説明図である。

【図１４】 上記第１実施形態にかかる真空処理装置の
ガス供給装置の説明図である。

【図１５】 上記第１実施形態にかかる真空処理装置に
おいて、弁体が上昇位置と下降位置との間で上記被処理
基板の中心軸上の上下方向に移動する量と、真空室内の
圧力調整との関係を示すグラフである。

【図１６】 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ上記第２実施形
態にかかる真空処理装置において弁体が上方側の位置に
位置している状態を示す断面図及び底面図である。

【図１７】 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ上記第２実施形
態にかかる真空処理装置において弁体が図１６よりも下
方側の位置に位置している状態を示す断面図及び底面図
である。

【図１８】 上記第２実施形態にかかる真空処理装置に
おいて弁体の弁体本体の下側円柱部に対して、切り欠き
を有するリング状部材着脱交換可能な状態を示す斜視図
である。

【図１９】 上記第３実施形態にかかる真空処理装置の
ステージを示す斜視図である。

【図２０】 上記第３実施形態にかかる真空処理装置の
ステージを示す断面図である。

【図２１】 上記第３実施形態にかかる真空処理装置の
ステージを支える足の被処理基板の突き上げ機構導入口
を利用して突き上げ機構が配置されている状態を示す概
略説明図である。

【図２２】 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ、上記
第３実施形態にかかる真空処理装置のステージを支える
足の被処理基板の冷却用不活性ガスの導入口を利用して
被処理基板の冷却用不活性ガスを導入させる機構が配置
されている状態を示す概略説明図、ステージを支える足
の基板保持台の冷却媒体の導入口を利用して基板保持台
の冷却媒体導入する機構が配置されている状態を示す概
略説明図、及び、ステージを支える足の基板保持台への
高周波印加系導入口を利用して基板保持台への高周波を
印加する機構が配置されている状態を示す概略説明図で
ある。

【図２３】 上記第５実施形態にかかる真空処理装置の
Ｏリングを有する弁体の底面図である。

【図２４】 上記第５実施形態にかかる真空処理装置の
Ｏリングを有する弁体の断面図である。

【図２５】 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ上記第６実施形
態にかかる真空処理装置の自動圧力調整機構の弁体のＯ
リングが真空室の下面に接触した状態の説明図及び真空
室の下面に接触していない状態の説明図である。

【符号の説明】

１…真空室、２…真空ポンプ、３…ガス供給部、３ａ…
ガス容器、３ｂ…マスフローコントローラ、３ｃ…バル
ブ、３ｄ…ガス供給管、４…被処理基板、５…基板保持
台、６…プラズマ源、７…高周波電源、８…ガス吹き出
し部、８ａ…穴、９…ガス流れ、１０…自動圧力調整機
構、１０ａ，１０ｂ…弁体、１１…排気口、１２…自動
圧力調整機構の弁体の切り欠き、１３…ステージ、１３
ｄ−１，１３ｄ−２，１３ｄ−３，１３ｄ−４…通路、
１４…足、１４Ａ…貫通口、１５…被処理基板冷却用ガ
ス導入口、１５ａ…導入管、１５ｂ…排出管、１６…突
き上げ機構導入口、１７…基板保持台冷却水導入口、１
７ａ…導入管、１７ｂ…排出管、１８…高周波印加系導
入口、１９…ＥＳＣ用ＤＣ導入口、２０…支柱、２０ｃ
…案内板部、２１…連結プレート、２１ｃ…凹部、２２
…ボールネジ、２３…タイミングベルト、２４…プー
リ、２５…モータ、２５ａ…回転駆動プーリ、２６…シ
リンダ、２６ａ…シリンダロッド、２７…圧縮ばね、２
８…ベローズ、２９…メンテナンス窓、４０…タイミン
グベルト、４１…案内ロッド、４１ａ…大径部、４２…
案内板、５０…真空排気装置、１５１…バルブ、１５２
…フィルタ、１５３…レギュレータ、１７０…弁体本
体、１７１…下側円柱部、１７２…リング状部材、１７
３…ボルト、１７８…Ｏリング、１７９…突き上げ駆動
用モータ、１８０…シャフト、１８１，１８２…ベアリ
ング、１８３…ギヤ、１８４…ラック、１８５…リニア
ブッシュ、１８６…リフタ、１８７…突き上げピン、Ｘ
…中心軸。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 出 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4G075 AA24 AA61 BC06 CA25 CA47 CA65 DA02 4K030 DA04 EA06 EA11 GA02 JA09 KA41 5F004 AA01 BA04 BA20 BB18 BB28 BC02 BC03 BC08 CA02

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空室と、 上記真空室内の自動圧力調整機構の弁体、排気口、真空
   ポンプを備え、かつ、上記真空室に連接されて上記真空
   室内の真空排気を行う真空排気装置と、 上記真空室内に被処理基板処理用ガスをガス吹き出し穴
   から供給するガス供給装置と、 上記真空室内に配置されかつ被処理基板を載置する基板
   保持台とを備え、 上記真空室、上記ガス供給装置の上記ガス吹き出し穴の
   配置、上記真空排気装置の上記自動圧力調整機構の上記
   弁体、上記排気口、上記真空ポンプのそれぞれの中心軸
   が上記被処理基板の中心軸と同心上にあり、この中心軸
   に対して、これらすべての形状が対称な状態で上記被処
   理基板の表面処理を行うようにしたことを特徴とする真
   空処理装置。
2. 【請求項２】 上記自動圧力調整機構の上記弁体が上記
   被処理基板の上記中心軸上で上下方向に移動することに
   よって、上記真空室内の圧力を調整しつつ、上記被処理
   基板の表面処理を行うようにした請求項１に記載の真空
   処理装置。
3. 【請求項３】 上記自動圧力調整機構の上記弁体の側面
   に、上記被処理基板の上記中心軸に対して対称となるよ
   うに切り欠きを設け、上記弁体の上記被処理基板の上記
   中心軸上の上下方向の移動量によって上記排気口の断面
   積を変化させて、排気量を変えるようにした請求項２に
   記載の真空処理装置。
4. 【請求項４】 複数の圧力範囲にそれぞれ対応した異な
   る形状の上記自動圧力調整機構の弁体を複数用意し、使
   用する圧力範囲により最適な形状の上記自動圧力調整機
   構の弁体を選択して使用するようにした請求項３に記載
   の真空処理装置。
5. 【請求項５】 上記被処理基板を載置する上記基板保持
   台を取り付けるステージに複数の足を設け、それらの複
   数の足を上記被処理基板の上記中心軸に対して対称に配
   置し、上記足を除いた断面をどこでも同じ形状とした請
   求項２〜４のいずれかに記載の真空処理装置。
6. 【請求項６】 上記足には、上記被処理基板冷却用不活
   性ガスの導入、被処理基板突上げ機構、基板保持台冷却
   媒体の導入、高周波印加系、静電吸着基板保持台用のＤ
   Ｃ電圧導入用の構造を備える請求項５に記載の真空処理
   装置。
7. 【請求項７】 モータの回転をプーリ及びタイミングベ
   ルトを介して、同期した複数のボールネジに伝え、これ
   らのボールネジの先端に連結されたプレートによって連
   結された複数の支柱及びそれに連結された上記自動圧力
   調整機構の上記弁体を平行移動させつつ昇降させる請求
   項２〜６のいずれかに記載の真空処理装置。
8. 【請求項８】 上記自動圧力調整機構の上記弁体を圧力
   コントロール時には上記モータと上記ボールネジによっ
   て駆動し、上記自動圧力調整機構の上記弁体を閉じてい
   るときのみシリンダーでその閉じ位置を保持する請求項
   ７に記載の真空処理装置。
9. 【請求項９】 上記弁体に設けられた上記支柱と上記ボ
   ールネジがばねによって連結されており、上記弁体が上
   記真空室の下面に接触する接触状態と接触しない非接触
   状態とを作り出すことができる請求項８に記載の真空処
   理装置。
10. 【請求項１０】 上記自動圧力調整機構部の側面に真空
    室内面の対称性を保つ形状を有し、かつ、上記自動圧力
    調整機構の上記弁体の取り出し及び真空室内のメンテナ
    ンス用として機能する作業用窓を設ける請求項１〜９の
    いずれかに記載の真空処理装置。
11. 【請求項１１】 真空室内に被処理基板を載置し、 真空ポンプを駆動して上記真空室内の真空排気を排気口
    を通して行うとともに、上記真空室内に被処理基板処理
    用ガスをガス吹き出し穴から供給し、 上記真空室、上記ガス供給装置の上記ガス吹き出し穴の
    配置、上記真空排気装置内の自動圧力調整機構の弁体、
    上記排気口、上記真空ポンプのそれぞれの中心軸が上記
    被処理基板の中心軸と同心上にあり、この中心軸に対し
    て、これらすべての形状が対称な状態で、上記真空室内
    の上記自動圧力調整機構の上記弁体を移動させて圧力調
    整を行いつつ、上記被処理基板の表面処理を行うように
    したことを特徴とする真空処理方法。