JP2007242668A - 処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弁開度を実用領域で使用する際に処理空間の雰囲気を載置台の周囲に均等に分散させて排気することができる処理装置を提供する。
【解決手段】底部に排気口５０を有して真空引き可能になされた処理容器４２と、被処理体Ｗを載置するために処理容器内に設けられた載置台４４と、排気口に連結されると共にスライド式の弁体９４により弁口９８の開口領域の面積を変えることができる圧力制御弁８８と、圧力制御弁に接続された排気系９０と、を備えて被処理体に対して所定のプロセス圧力下にて所定の処理を施すようにした枚葉式の処理装置において、圧力制御弁の弁開度の実用領域によって形成される開口領域内に前記載置台の中心軸が位置するように圧力制御弁を偏心させて設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウエハ等に対してプラズマ処理や成膜処理やエッチング処理等の各種の処理を施す際に使用される枚葉式のプラズマ処理装置に関する。

一般に、半導体集積回路等の半導体製品を製造するためには、例えば半導体ウエハに対して成膜処理、エッチング処理、酸化拡散処理、アッシング処理、改質処理等の各種の処理を繰り返し施すことが行われている。このような各種の処理は、製品歩留まり向上の観点から半導体製品の高密度化及び高微細化に伴って、処理のウエハ面内均一性を一層高くすることが求められている。
ここで従来の枚葉式の処理装置としてプラズマ処理装置を例にとって説明する。プラズマ処理装置は、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４等に開示されている。図１１は従来の一般的なプラズマ処理装置を示す概略構成図である。

図１１において、このプラズマ処理装置２は、真空引き可能になされた処理容器４内に半導体ウエハＷを載置する載置台６を設けており、この載置台６は容器側壁より延びるＬ字状の支持アーム７により支持されている。そして、この載置台６に対向する天井部にマイクロ波を透過する円板状の窒化アルミや石英等よりなる天板８を気密に設けている。そして処理容器４の側壁には、容器内へ所定のガスを導入するためのガスノズル９が設けられている。

そして、上記天板８の上面に厚さ数ｍｍ程度の円板状の平面アンテナ部材１０と、この平面アンテナ部材１０の半径方向におけるマイクロ波の波長を短縮するための例えば誘電体よりなる遅波材１２を設置している。そして、平面アンテナ部材１０には多数の、例えば長溝状の貫通孔よりなるマイクロ波放射孔１４が形成されている。このマイクロ波放射孔１４は一般的には、同心円状に配置されたり、或いは渦巻状に配置されている。そして、平面アンテナ部材１０の中心部に同軸導波管１６の中心導体１８を接続してマイクロ波発生器２０より発生した、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波をモード変換器２２にて所定の振動モードへ変換した後に導くようになっている。そして、マイクロ波をアンテナ部材１０の半径方向へ放射状に伝播させつつ平面アンテナ部材１０に設けたマイクロ波放射孔１４からマイクロ波を放出させてこれを天板８に透過させて、下方の処理容器４内へマイクロ波を導入し、このマイクロ波により処理容器４内の処理空間Ｓにプラズマを立てるようになっている。

また、処理容器４の底部４Ａの中央部には排気口２４が設けられており、この排気口２４には圧力制御弁２６が取り付けられ、この弁開度を制御することにより弁口２８の開口領域の面積を変えて、処理容器４内の圧力調整するようになっている。この圧力制御弁２６は、例えばゲートバルブよりなり、弁体３０が矢印３１に示すように例えば水平方向へスライド移動することにより、その弁開度、すなわち開口領域の面積が制御される。そして、この圧力制御弁２６のガス出口側には、排気系の真空ポンプとして例えばターボ分子ポンプ３２が接続されており、処理容器４内の雰囲気を真空引きできるようになっている。そして、このような構成において、上記処理容器４内の処理空間Ｓにプラズマを立てて、上記半導体ウエハＷにプラズマエッチングやプラズマ成膜等のプラズマ処理を施すようになっている。

特開平３−１９１０７３号公報 特開平５−３４３３３４号公報 特開平９−１８１０５２号公報 特開２００２−３１１８９２号公報

上記したようなプラズマ処理を行う場合に、前述したように製品の歩留まりを向上させるためにはウエハ面内に均一に所定の処理を行う必要がある。この場合、上記したプラズマ処理装置に限らず、一般的な枚葉式の処理装置において、処理空間Ｓ内における処理ガスの流れ方は処理の均一性に大きな影響を与えるので、上記した排気口２４及び圧力制御弁２６の弁口２８を容器底部４Ａの中心部に位置させ、例えば載置台６の中心軸６Ａと、排気口２４及び弁口２８の中心軸とを一致させるように設けており、これにより、処理空間Ｓの雰囲気を載置台６の周辺部に均等に分散させて流し、その下方の排気口２４へガスを流下させるようにしている。

ところで、上述したような圧力制御弁２６の配置構造では、弁開度が１００％の時には処理空間Ｓの雰囲気は、載置台６の周辺部に均等に分布して流下して行くが、実際のプロセス時のように弁開度が小さい時には、ガス流に偏りが生じてしまう。すなわち、上述したような圧力制御弁２６を圧力制御用に使用する場合、プロセス圧力である制御目標圧力の近辺の圧力範囲に関して制御性良く調整できることが必要であり、そのために、プロセス時の弁開度の実用領域は５〜４０％程度となるように設定されることが一般的である。そして、制御弁の製造会社も上述したような実用領域の弁開度を使用推奨領域としている。

換言すれば、弁開度が過度に小さいところや、過度に大きいところでプロセス圧力の制御を行うように設計すると、弁開度の変化量に対する排気コンダクタンスの変化量が小さ過ぎたり、或いは大き過ぎたりして圧力制御を安定的に行うことが困難になる。従って、実際の処理装置では、圧力制御弁２６を、その弁開度が２０％近辺で使用することにより、プロセス時の制御目標圧力の近辺を安定的に制御できるように装置全体が設計されている。

しかしながら、圧力制御弁２６の弁開度が２０％程度のように小さい場合には、図１２に示す弁口の平面図のように、弁口２８の大部分を弁体３０が閉じており、実際にガスが通過する領域である開口領域Ｍ（図１２中では斜線で示す）は三ヶ月状になって、載置台６の中心軸６Ａから遠く離れて偏在した場所に位置することになる。
このため、図１１中の矢印３４に示すように、載置台６の周囲を流下するガス流量に偏りが生じてしまい、この結果、載置台６の周辺部から均等に排気することができなくなることから、ウエハ処理の面内均一性が低下してしまう、と言った問題が発生していた。そして、ウエハサイズが３００ｍｍへ大型化することに伴う処理容器４の大型化によって排気口のサイズも大きくなり、上記した問題点が更に顕著になってきた。

本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、排気口に設ける圧力制御弁を載置台の中心軸から偏心させて設けることにより、弁開度を実用領域で使用する際に処理空間の雰囲気を載置台の周囲に均等に分散させて排気することができる処理装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、底部に排気口を有して真空引き可能になされた処理容器と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記排気口に連結されると共にスライド式の弁体により弁口の開口領域の面積を変えることができる圧力制御弁と、前記圧力制御弁に接続された排気系と、を備えて前記被処理体に対して所定のプロセス圧力下にて所定の処理を施すようにした枚葉式の処理装置において、前記圧力制御弁の弁開度の実用領域によって形成される前記開口領域内に前記載置台の中心軸が位置するように前記圧力制御弁を偏心させて設けるように構成したことを特徴とする処理装置である。

このように、圧力制御弁の弁開度の実用領域によって形成される開口領域内に載置台の中心軸が位置するように圧力制御弁を偏心させて設けるように構成したので、排気口に設ける圧力制御弁を載置台の中心軸より偏心させて設けることにより、弁開度を実用領域で使用する際に処理空間の雰囲気を載置台の周囲に均等に分散させて排気することができ、従って、被処理体に対する処理の面内均一性を高く維持することができる。

この場合、例えば請求項２に規定するように、前記排気口は、前記載置台の中心軸に対して偏心させて設けられる。
また例えば請求項３に規定するように、前記弁開度の実用領域は５〜４０％の範囲内である。
また例えば請求項４に規定するように、前記載置台の中心軸が前記開口領域によって形成される平面の重心の移動軌跡上に位置するようになっている。
また例えば請求項５に規定するように、前記排気系はターボ分子ポンプを有しており、前記ターボ分子ポンプは前記圧力制御弁に連結されている。

また例えば請求項６に規定するように、前記弁体は直線状にスライド移動する。
また例えば請求項７に規定するように、前記弁体は曲線状に揺動可能にスライド移動する。
また例えば請求項８に規定するように、前記載置台は、前記処理容器の側壁より支持アームにより支持されている。
また例えば請求項９に規定するように、前記載置台は、前記処理容器の底部より支持脚により支持されている。

本発明に係る処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
圧力制御弁の弁開度の実用領域によって形成される開口領域内に載置台の中心軸が位置するように圧力制御弁を偏心させて設けるように構成したので、排気口に設ける圧力制御弁を載置台の中心軸より偏心させて設けることにより、弁開度を実用領域で使用する際に処理空間の雰囲気を載置台の周囲に均等に分散させて排気することができ、従って、被処理体に対する処理の面内均一性を高く維持することができる。

以下に、本発明に係る処理装置の一実施例の形態について添付図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る処理装置の一例を示す構成図、図２は圧力制御弁の弁開度の変化を説明する説明図、図３は開口領域によって形成される平面の重心の移動軌跡の一例を示す平面図、図４は本発明の処理装置における排気ガスの流れを示す模式図、図５は圧力制御弁の弁開度と処理容器内の圧力及び排気コンダクタとの関係の一例を示すグラフである。ここでは処理装置としてプラズマ処理装置を例にとって説明する。

図示するように、処理装置としてのプラズマ処理装置４０は、例えば側壁や底部がアルミニウム等の導体により構成されて、全体が筒体状に成形された処理容器４２を有しており、内部は密閉された処理空間として構成されて、この処理空間にプラズマが形成される。この処理容器４２自体は接地されている。

この処理容器４２内には、上面に被処理体としての例えば半導体ウエハＷを載置する円板状の載置台４４が収容される。この載置台４４は、例えばアルマイト処理したアルミニウム等により平坦になされた略円板状に形成されており、例えばアルミニウム等よりなるＬ字状に屈曲された支持アーム４６を介して容器側壁より支持されている。
また、この処理容器４２の側壁には、この内部に対してウエハＷを搬入・搬出する時に開閉するゲートバルブ４８が設けられている。また、容器底部４９には、容器内の雰囲気を排出する排気口５０が設けられる。

そして、処理容器４２の天井部は開口されて、ここに例えばＡｌ_２ Ｏ_３ 等のセラミック材や石英よりなるマイクロ波に対しては透過性を有する天板５２がＯリング等のシール部材５４を介して気密に設けられる。この天板５２の厚さは耐圧性を考慮して例えば２０ｍｍ程度に設定される。

そして、この天板５２の上面に上記処理容器４２内でプラズマを立てるためのプラズマ形成手段５６が設けられている。具体的には、このプラズマ形成手段５６は、上記天板５２の上面に設けられた円板状の平面アンテナ部材５８を有しており、この平面アンテナ部材５８上に遅波材６０が設けられる。この遅波材６０は、マイクロ波の波長を短縮するために高誘電率特性を有している。上記平面アンテナ部材５８は、上記遅波材６０の上方全面を覆う導電性の中空円筒状容器よりなる導波箱６２の底板として構成され、前記処理容器４２内の上記載置台４４に対向させて設けられる。

この導波箱６２及び平面アンテナ部材５８の周辺部は共に処理容器４２に導通されると共に、この導波箱６２の上部の中心には、同軸導波管６４の外管６４Ａが接続され、内部導体６４Ｂは、上記遅波材６０の中心の貫通孔を通って上記平面アンテナ部材５８の中心部に接続される。そして、この同軸導波管６４は、モード変換器６６及び導波管６８を介してマッチング（図示せず）を有する例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波発生器７０に接続されており、上記平面アンテナ部材５８へマイクロ波を伝搬するようになっている。

上記平面アンテナ部材５８は、例えば表面が銀メッキされた銅板或いはアルミ板よりなり、この円板には、例えば長溝状の貫通孔よりなる多数のマイクロ波放射孔７２が形成されている。このマイクロ波放射孔７２の配置形態は、特に限定されず、例えば同心円状、渦巻状、或いは放射状に配置させてもよい。

また上記載置台４４の上方には、この処理容器４２内へ処理に必要な処理ガスを供給するためのガス供給手段７４が設けられている。具体的には、このガス供給手段７４は、例えば石英製のガス流路を格子状に形成してこのガス流路の途中に多数のガス噴射孔７６を形成してなるシャワーヘッド部７８を有している。

また、上記載置台４４には、ウエハＷの搬出入時にこれを昇降させる複数、例えば３本の図示しない昇降ピンが設けられている。また上記載置台４４の全体は耐熱材料、例えばアルミナ等のセラミックにより構成されている。

また、この載置台４４の上面側には、内部に例えば網目状に配設された導体線を有する薄い静電チャック８０が設けられており、この載置台４４上、詳しくはこの静電チャック８０上に載置されるウエハＷを静電吸着力により吸着できるようになっている。そして、この静電チャック８０の上記導体線は、上記静電吸着力を発揮するために配線８２を介して直流電源８４に接続されている。またこの配線８２には、例えば１３．５６ＭＨｚのバイアス用の高周波電力を上記静電チャック８０の導体線へ印加するためにバイアス用高周波電源８６が接続されている。

そして、この処理容器４２の底部４９に設けられる上記排気口５０は円形に成形され、上記円板状の載置台４４の中心を垂直方向に通る中心軸４４Ａから偏心させて形成されている。そして、この排気口５０に、上記処理容器４２内の圧力を制御する圧力制御弁８８のガス入口側が直接的に連結されると共に、この圧力制御弁８８のガス出口側には、排気系９０を構成する真空ポンプ９２が直接的に連結されている。

具体的には、この処理容器４２が、３００ｍｍサイズのウエハＷを処理する大きさの場合には、上記排気口５０の直径は、例えば２００〜３５０ｍｍ程度に設定されている。そして、この排気口５０に接続される上記圧力制御弁８８は、例えばゲートバルブにより形成されており、例えば短い円筒状に成形されたケーシング９４と、この中にスライド移動される円板状の弁体９６を有している。上記ケーシング９４のガス入口側フランジ９４Ａが上記排気口５０にＯリング等のシール部材９７を介して図示しないボルトで気密に接合され、またガス出口側フランジ９４Ｂが上記真空ポンプ９２にＯリング等のシール部材９９を介して図示しないボルトで気密に接合される。

そして、このケーシング９４内には、上記排気口５０と同じ大きさで円形の弁口９８が形成されており、この弁口９８に対して上記円形の弁体９６が、排気ガスの流れ方向に対して直交する方向へスライド移動可能に設けられている。上記ケーシング９４の一側には、弁体収容空間１００が設けられ、上記弁体９６が弁口９８側から退避できるようになっている。

また弁口９８の周辺部の区画壁には、Ｏリング等よりなるシール部材１０２が設けられており、全閉時には、このシール部材１０２が弁体９６と接して弁口９６を完全に気密状態で閉じるようになっている。そして、ケーシング９４の一側にはアクチュエータ１０４が設けられており、このアクチュエータ１０４と上記弁体９６とを図示しない作動ロッドで連結して、上述したように上記弁体９６を直線状にスライド移動可能としている。そして、このアクチュエータ１０４は、例えばコンピュータ等よりなる弁制御部１０６により制御され、上記処理容器４２内に設けた圧力検出器１０８の検出値に基づいて上記圧力制御弁８８の弁開度を制御するようになっている。図２では弁開度が０％〜１００％まで変化する状態を模式的に示しており、具体的には、弁開度に関して図２（Ａ）は０％（全閉状態）を示し、図２（Ｂ）は５％を示し、図２（Ｃ）は４０％を示し、図２（Ｄ）は１００％（全開状態）を示している。

ここで本発明の特徴として、上記圧力制御弁８８の弁開度の実用領域によって形成される開口領域Ｍ内に上記載置台４４の中心軸４４Ａが位置するようにこの圧力制御弁８８を偏心させて設けている。ここで開口領域Ｍとは、弁口９８において実際に排気ガスが流れる領域を示しており（図１２参照）、図２では弁口９８を平面的に見た状態が示されて、開口領域Ｍを斜線で示している。従って、この開口領域Ｍの面積は弁開度によって種々変わることになる。

また弁開度の実用領域とは、先に説明したように、この圧力制御弁８８を処理容器４２内の圧力制御用に使用する場合、プロセス圧力である制御目標圧力の近辺の圧力範囲に関して制御性良く調整できるような弁開度の範囲を示し、一般的には弁製造会社の使用推奨領域として提示されている。ここでは弁開度の実用領域は例えば５〜４０％の範囲である。従って、ウエハに対するプロセス時には、弁開度５％の図２（Ｂ）に示す開口領域Ｍから弁開度４０％の図２（Ｃ）に示す開口領域Ｍの範囲内で使用されることになる。従って、上記載置台４４の中心軸４４Ａが図２（Ｃ）に示す弁開度４０％の時の開口領域Ｍ内に位置するように、この圧力制御弁８８はオフセットされて取り付けられることになる。

図１中において、円形の弁口９８の中心軸９８Ａ（排気口５０の中心軸と一致）と載置台４４の中心軸４４Ａとの間の距離Ｈ１がオフセット量（偏心量）となっている。
図２中において”×”印は弁口９８の中心軸９８Ａの位置を示し、”・”印は開口領域Ｍによって形成される平面の重心Ｇの位置を示している。そして、処理空間Ｓの雰囲気を載置台４４の周辺部からより均等に排気するためには、上記開口領域Ｍによって形成される平面の重心の移動軌跡上に、上記載置台４４の中心軸４４Ａを位置させるのがよい。
図３はこの時の上記重心Ｇの変化状態を示しており、図中、Ｇ（５）は弁開度が５％の時の重心を示し、Ｇ（１０）は弁開度が１０％の時の重心を示し、Ｇ（２０）は弁開度が２０％の時の重心を示し、Ｇ（４０）は弁開度が４０％の時の重心を示す。

このように、重心Ｇは、弁開度が変化するに従って直線状に移動し、弁開度の実用領域が５〜４０％であるので、重心Ｇ（５）〜Ｇ（４０）とを結ぶ直線上に上記載置台４４の中心軸４４Ａが位置するように取り付けるのが望ましい。更に望ましくは、実際のウエハ処理時には、弁開度が１０〜２０％程度の範囲で成膜処理やエッチング処理等を行うので、重心Ｇ（１０）〜Ｇ（２０）とを結ぶ直線上に上記中心軸４４Ａが位置するように取り付けるのがよい。

図１に戻って、排気系９０に用いる真空ポンプ９２は、例えば高真空が得られるターボ分子ポンプを用いることができ、この真空ポンプ９２に接続した排気管１１０を介してガスが排気されて行く。尚、この排気管１１０の下流には、図示しないが広範囲の圧力帯域に対応できる主真空ポンプや除害装置等が介設される。
そして、このプラズマ処理装置４０の全体の動作は、例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御手段１１２により制御されるようになっており、この動作を行うコンピュータのプログラムはフロッピやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）やＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やフラッシュメモリ等の記憶媒体１１４に記憶されている。具体的には、この制御手段１１２からの指令により、各処理ガスの供給や流量制御、マイクロ波や高周波の供給や電力制御、プロセス温度やプロセス圧力の制御等が行われる。

次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置４０を用いて行なわれる処理方法について説明する。
まず、ゲートバルブ４８を介して半導体ウエハＷを搬送アーム（図示せず）により処理容器４２内に収容し、図示しない昇降ピンを上下動させることによりウエハＷを載置台４４の上面の載置面に載置し、そして、このウエハＷを静電チャック８０により静電吸着する。

このウエハＷは加熱手段を設けている場合には、これにより所定のプロセス温度に維持され、必要な処理ガス、例えばエッチング処理の場合にはエッチングガスを、プラズマＣＶＤの場合には成膜用のガスを所定の流量で流してシャワーヘッド部７８よりなるガス供給手段７４より処理容器４２内へ供給し、これと同時に排気系９０の真空ポンプ９２が駆動されており、圧力制御弁８８を制御して処理容器４２内を所定のプロセス圧力に維持する。これと同時に、プラズマ形成手段５６のマイクロ波発生器７０を駆動することにより、このマイクロ波発生器７０にて発生したマイクロ波を、導波管６８及び同軸導波管６４を介して平面アンテナ部材５８に供給して処理空間Ｓに、遅波材６０によって波長が短くされたマイクロ波を導入し、これにより処理空間Ｓにプラズマを発生させて所定のプラズマを用いたエッチング処理を行う。

このように、平面アンテナ部材５８から処理容器４２内へマイクロ波が導入されると、各ガスがこのマイクロ波によりプラズマ化されて活性化され、この時発生する活性種によってウエハＷの表面にエッチング処理や成膜処理等のプラズマ処理が施される。またプラズマ処理に際しては、バイアス用高周波電源８６より静電チャック８０中の導体線へバイアス用の高周波が印加されており、これにより、活性種等をウエハ表面に対して直進性良く引き込むようにしている。

ここで上述したプラズマ処理中においては、上述したように処理容器４２内の雰囲気は、排気系９０の真空ポンプ９２を駆動して真空引きされているので、処理空間Ｓから拡散しつつ載置台４４の周辺部を下方に流れ、更に排気口５０から圧力制御弁８８の弁口９８の開口領域Ｍ（図２中の斜線で示される部分）を通過し、例えばターボ分子ポンプよりなる真空ポンプ９２側へ流れて行く。そして、処理容器４２内の圧力は、圧力検出器１０８で検出され、弁制御部１０６はアクチュエータ１０４を駆動して弁体９６の弁開度を調整し、所望のプロセス圧力を維持するようにフィードバック制御する。

ここで上記プロセス圧力は、処理の態様によって種々の圧力範囲内になるように設定され、例えばプラズマエッチング処理の場合には０．５〜３Ｐａ程度の範囲内に設定され、プラズマＣＶＤ処理の場合には５〜５００Ｐａ程度の範囲内に設定される。いずれにしても、ここでは弁開度の実用領域、例えば弁開度５〜４０％の範囲によって形成される開口領域Ｍ（図２（Ｃ）中の斜線部分）内に、好ましくは図３中の重心Ｇ（１０）〜Ｇ（２０）とを結ぶ重心の移動軌跡上に、上記載置台４４の中心軸４４Ａが位置するように、圧力制御弁８８を中心軸４４Ａに対して偏心させて取り付けているので、図４に示すように載置台４４の中心部の直下に、上記開口領域Ｍの面積中心が略位置することになる。この結果、図４中の矢印１１６に示すように、処理容器４２内の処理空間Ｓにおける雰囲気は載置台４４の周辺部に略均等に引かれるので、この周辺部に均等に分散させて流して流下させることができる。従って、処理空間Ｓにおけるガスの流れに従来装置で生じていたような偏流が生ずることを防止することができるので、ウエハＷの処理の面内均一性を高く維持することができる。

ここでゲートバルブよりなる圧力制御弁８８の実際の特性の一例について図５を参照して説明する。図５（Ａ）は弁開度と処理容器内の圧力との関係を示し、図５（Ｂ）は弁開度と排気コンダクタンスとの関係を示している。ここではＮ_２ ガスを２５ｓｃｃｍの流量で供給し、真空ポンプ９２としてターボ分子ポンプを用いている（ポンプ能力：８００リットル／ｓｅｃ，最低排気コンダクタンス：５．０リットル／ｓｅｃ）。

図５（Ａ）に示すように、弁開度が０〜２０％程度の範囲内は、弁開度の変化に対する容器内圧力変化も大きいので、この弁開度範囲では圧力コントロールが比較的行い易い。そして、弁開度が２０〜４０％程度の範囲内では弁開度の変化に対する容器内圧力変化は急激に少なくなっており、特に弁開度が４０％を越えて大きくなると、容器内圧力変化はほとんどなくなってしまって飽和してしまい、この弁開度領域では容器内圧力を制御することがほどんどできない。ちなみに、図５（Ｂ）に示すように排気コンダクタンスは、弁開度が大きくなるに従って、指数関数的に増大している。
従って、図５（Ａ）に示すような特性より、この圧力制御の弁開度の実用領域は５〜４０％程度の範囲内であり、好ましくは１０〜２０％程度の範囲内である。尚、この場合、圧力制御弁の製造会社の弁開度使用推奨領域は５〜４０％である。

このように本発明では、圧力制御弁８８の弁開度の実用領域によって形成される開口領域内に載置台４４の中心軸４４Ａが位置するように圧力制御弁４４を偏心させて設けるように構成したので、排気口５０に設ける圧力制御弁８８を載置台４４の中心軸４４Ａより偏心させて設けることにより、弁開度を実用領域で使用する際に処理空間Ｓの雰囲気を載置台４４の周囲に均等に分散させて排気することができ、従って、ウエハＷに対する処理の面内均一性を高く維持することができる。

＜圧力制御弁の変形例＞
次に、スライド式の圧力制御弁の変形例について説明する。
図６は圧力制御弁の変形例を示す断面図、図７は図６に示す圧力制御弁の弁開度の変化を説明する説明図、図８は弁開度５〜４０％の範囲内で開口領域によって形成される平面の重心の移動軌跡を示す平面図である。尚、図１及び図２に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。

図１及び図２に示す圧力制御弁８８にあっては、弁体９６が直線状にスライド移動した場合を例にとって説明したが、ここでは弁体が曲線状、例えば円弧状に、いわば水平面内を振子のように揺動可能にスライド移動するようになっている。具体的には、図６及び図７に示すように、この圧力制御弁１２０においては、ケーシング９４内に設けられる弁体９６の一側からはアーム１２２が延びており、このアーム１２２の基端部は、弁体収容空間１００の区画壁に取り付けた例えば回転モータよりなるアクチュエータ１０４の回転軸１０４Ａに固定され、この回転軸１０４Ａを往復旋回することにより、上記弁体９６を曲線状、すなわちここでは円弧を描くように移動できるようになっている。

また上記回転軸１０４Ａがケーシング９４を貫通する部分には、気密性を保持するための磁性流体シール１２３が介設されている。そして、この弁口９８を区画するケーシング９４の内壁には、断面Ｌ字状になされたリング状のシールリング１２４が、上記弁体９６の方向に対して矢印１２６に示すようにスライド移動可能に設けられており、このシールリング１２４と上記ケーシング９４の内壁との間及びこのシールリング１２４の弁体９６に対する当接面には、Ｏリング等よりなるシール部材１２８及びシール部材１３０がそれぞれ設けられている。そして、このシールリング１２４の一端には、弁制御部１０６（図１参照）側からの指示で動作する例えばエアシリンダ等よりなる第２のアクチュエータ１３２が設けられており、上記シールリング１２４を弁全閉時に上記弁体９６側に押し付けて弁開度ゼロに設定できるようになっている。尚、弁を開く時には、まず、このシールリング１２４を弁体９６から離間させ、その後、弁開度に応じて弁体９６の旋回角度が制御されることになる。

ここで図７中において、図７（Ａ）は弁開度が５％の場合を示し、図７（Ｂ）は弁開度が４０％の場合を示し、図７（Ｃ）は弁開度が１００％の場合を示している。この場合にも、載置台４４の中心軸４４Ａが通る位置が弁開度４０％の時の開口領域Ｍ（図７（Ｂ））の範囲内になるように圧力制御弁１２０を偏心させて取り付ける。

更に、この場合には、開口領域Ｍによって形成される平面の重心の移動軌跡は曲線状、すなわち略円弧状になる。従って、より好ましくは図８に示すように、載置台４４の中心軸４４Ａを、弁開度が５％の時の重心Ｇ（５）と４０％の時の重心Ｇ（４０）との間で形成される移動軌跡上に位置させるように設定するのがよい。

また、以上の実施例においては、排気系９０の真空ポンプ９２を上記圧力制御弁８８に直接的に接続した場合を例にとって説明したが、これに限定されず、図９に示す真空ポンプの取り付け構造の変形例に示すように、排気系９０の排気管１１０を上記圧力制御弁８８に直接的に取り付けて接続し、この排気管１１０の途中に真空ポンプ９２を介設するようにしてもよい。

更に、ここでは載置台４４をＬ字状の支持アーム４６で処理容器４２の側壁に支持させた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、例えば図１０に示す載置台の取り付け構造の変形例に示すように、末広がり状態になされた複数本の支持脚１４０により容器底部４９に支持させるようにしてもよい。
また容器底部４９に形成した排気口５０に関しては、圧力制御弁８８の弁口９８を、処理容器４２内より完全に臨むことができる状態であるならば、その排気口５０の大きさ及び位置は特に問わない。

また更に、ここでは枚葉式の処理装置としてプラズマ処理装置を例にとって説明したが、プラズマに関係なく、容器底部に排気口を設けた処理装置ならば、成膜処理、エッチング処理、スパッタ処理、酸化拡散処理、改質処理等の処理の態様に関係なく全ての処理装置に適用することができる。
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板、セラミック基板等にも本発明を適用することができる。

本発明に係る処理装置の一例を示す構成図である。 圧力制御弁の弁開度の変化を説明する説明図である。 口領域によって形成される平面の重心の移動軌跡の一例を示す平面図である。 本発明の処理装置における排気ガスの流れを示す模式図である。 圧力制御弁の弁開度と処理容器内の圧力及び排気コンダクタとの関係の一例を示すグラフである。 圧力制御弁の変形例を示す断面図である。 図６に示す圧力制御弁の弁開度の変化を説明する説明図である。 弁開度５〜４０％の範囲内で開口領域によって形成される平面の重心の移動軌跡を示す平面図である。 真空ポンプの取り付け構造の変形例を示す図である。 載置台の取り付け構造の変形例を示す図である。 従来の一般的なプラズマ処理装置を示す概略構成図である。 圧力制御弁の弁開度が２０％程度のときの状態を示す平面図である。

符号の説明

４０ プラズマ処理装置（処理装置）
４２ 処理容器
４４ 載置台
４４Ａ 中心軸
４６ 支持アーム
４９ 底部
５０ 排気口
５６ プラズマ形成手段
５８ 平面アンテナ部材
７４ ガス供給手段
８８ 圧力制御弁
９０ 排気系
９２ 真空ポンプ
９４ ケーシング
９６ 弁体
９８ 弁口
９８Ａ 弁口の中心軸
１００ 弁体収容空間
１０４ アクチュエータ
１０６ 弁制御部
１０８ 圧力検出器
１１０ 排気管
Ｇ 開口領域の重心
Ｍ 開口領域
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）

Claims (9)

1. 底部に排気口を有して真空引き可能になされた処理容器と、
   被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、
   前記排気口に連結されると共にスライド式の弁体により弁口の開口領域の面積を変えることができる圧力制御弁と、
   前記圧力制御弁に接続された排気系と、
   を備えて前記被処理体に対して所定のプロセス圧力下にて所定の処理を施すようにした枚葉式の処理装置において、
   前記圧力制御弁の弁開度の実用領域によって形成される前記開口領域内に前記載置台の中心軸が位置するように前記圧力制御弁を偏心させて設けるように構成したことを特徴とする処理装置。
2. 前記排気口は、前記載置台の中心軸に対して偏心させて設けられることを特徴とする請求項１記載の処理装置。
3. 前記弁開度の実用領域は５〜４０％の範囲内であることを特徴とする請求項１又は２記載の処理装置。
4. 前記載置台の中心軸が前記開口領域によって形成される平面の重心の移動軌跡上に位置するようになっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の処理装置。
5. 前記排気系はターボ分子ポンプを有しており、前記ターボ分子ポンプは前記圧力制御弁に連結されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の処理装置。
6. 前記弁体は直線状にスライド移動することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の処理装置。
7. 前記弁体は曲線状に揺動可能にスライド移動することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の処理装置。
8. 前記載置台は、前記処理容器の側壁より支持アームにより支持されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の処理装置。
9. 前記載置台は、前記処理容器の底部より支持脚により支持されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の処理装置。
   
   

Images