JP2017017203A - 真空処理装置およびそれに用いる分電ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンス時に分電ユニット遮断機の操作性を向上可能な真空処理装置を提供する。【解決手段】プラズマ形成部５１００と処理部５２００とベッド部５３００とを備え、分電ユニット５１１を含む真空処理ユニット５０を有する真空処理装置において、分電ユニット５１１は遮断機と電磁接触器５１１３を介し各機器に電力を分配するものであり、メンテナンス時に操作を行う遮断機５１１１はベッド部５３００より上方に配置され、その必要の無い遮断機５１１２や電磁接触器５１１３はベッド部５３００より下方に配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、真空処理装置およびそれに用いる分電ユニットに関する。

従来の真空処理装置は、特許文献１に記載のように真空処理ユニットの処理室内での試料の処理中に電力を供給する電源、当該処理室内に供給されるガスの流量を調整する調節ユニットを収納するベッド部を有し、当該ベッド部は、前記電源を収納する収納部分をスライド可能な引き出し構造としたものが知られている。

特開２０１５−８２４３号公報

真空処理装置は、メンテナンス作業や各機器の交換作業の際、感電防止のため当該メンテナンス作業に関わる遮断機をオフし、安全に作業を実施する必要がある。しかしながら、上記従来技術は、メンテナンス作業の効率化の点で十分に配慮されていなかった。

本発明者等が検討した真空処理装置における分電ユニットを図６に示す。この真空処理装置用分電ユニット５１１は、真空処理装置下方の限られた空間（ベッド部５３００）に実装され、分電盤より給電される電力を受電し、真空処理装置内で使用する動力機器に分配するため、負荷容量に適合した過電流保護機能を持つ遮断機５１１１、５１１２と電磁接触器５１１３を介し、分電ユニット５１１の背面のコネクタ５１１５から各機器に分配されていた。このため、メンテナンス時に操作したい遮断機５１１１を実装している分電ユニット５１１が真空処理装置下方のベッド部５３００に実装されており遮断機５１１１の操作性が悪い。また、真空処理装置の大型化に伴いその周りに踏み台となるステップ５１６が設置される場合が多く、メンテナンス作業でベッド部に実装された分電ユニットの遮断機５１１１を操作しようとしたとき、ステップ５１６の取外し作業を行わないと遮断機５１１１の操作が出来ないといった、無駄な作業が発生する。なお、符号５１１４は電磁接触器５１１３をＯＮ／ＯＦＦするための制御信号と通信するための制御コネクタ、符号５１００はプラズマ形成部、符号５２００は処理部である。

本発明の目的は、メンテナンス時に分電ユニット遮断機の操作性を向上可能な真空処理装置および真空処理装置用分電ユニットを提供することにある。

上記目的を達成するための一実施形態として、大気雰囲気側で基板を収納し該基板を搬送する大気ユニットと、前記大気ユニットから搬送されてきた前記基板を真空雰囲気内で搬送・処理する真空ユニットとを備えた真空処理装置において、
前記真空ユニットは、上から順に配置されたプラズマ形成部と処理部とベッド部とを備え、分電ユニットを含む真空処理ユニットを有し、
前記分電ユニットは、分電盤より給電される電力を受電し、負荷容量に適合した過電流保護機能を持つ遮断機と電磁接触器を介し、前記真空処理装置内で使用する各機器に前記電力を分配するものであり、
前記遮断機のうちメンテナンス時に操作を行う遮断機は、前記ベッド部より上方に配置され、メンテナンス時に操作を行う必要ない遮断機や電磁接触器は前記ベッド部より下方に配置されていることを特徴とする真空処理装置とする。

また、上から順に配置されたプラズマ形成部と、処理部と、ベッド部とを備えた真空処理ユニットを有する真空処理装置で用いる分電ユニットにおいて、
前記分電ユニットは遮断機と電磁接触器とを介して前記真空処理装置内で使用する各機器に電力を分配するものであり、メンテナンス時に操作を行う遮断機は前記ベッド部より上方に配置され、メンテナンス時に操作を行う必要ない遮断機や電磁接触器は前記ベッド部より下方に配置されることを特徴とする分電ユニットとする。

本発明によれば、メンテナンス時に分電ユニット遮断機の操作性を向上可能な真空処理装置および真空処理装置用分電ユニットを提供することができる。

本発明の実施例に係る真空処理装置の概略構成を示す上図面である。 図１に示す真空処理装置における真空処理ユニットの概略構成の一例を示す側面図である。 図２に示す真空処理ユニットのＡ−Ａ面における概略構成を示す側面図である。 図２に示す真空処理ユニットにおける分電ユニット５１１の拡大図である。 図３に示す真空処理ユニットにおける分電ユニット５１１の拡大図である。 発明者等が検討した真空処理ユニットの概略構成を示す側面図（図３対応）である。

以下、本発明を実施例により説明する。なお、同一符号は同一構成要素を示す。

本発明の実施例に係る真空処理装置およびそれに用いる分電ユニットについて図を用いて説明する。本実施例は、真空処理装置に搭載する分電ユニットを下方の限られた空間に設置したときの構成例である。

図１は、本実施例に係る真空処理装置の概略構成の一例を示す上面図である。本実施例の真空処理装置は、大気搬送ユニット２０とロック室３０と真空搬送室４０と真空処理室を含む真空処理ユニット５０と中間室６０との組合せにより構成され、クリーンルーム内の２階部分に配置される。１階部分には、真空処理装置と連結されてこれに供給あるいはこれとの間で循環される流体の貯留部及びポンプ部や分電盤１０が配置されている。

大気搬送ユニット２０は内部の空間内に搬送ロボット（図示省略）が配置され、その内部を基板収納容器（図示省略）とロック室３０との間で半導体ウエハ等の試料である基板の搬送が行われる筐体である。大気搬送ユニット２０の背面側（図面上側）は、ロック室３０を挟んで所定の真空度の低圧に維持されている真空ブロックであり、当該ブロックはロック室３０、真空搬送室４０、真空処理室を含む真空処理ユニット５０、中間室６０を備えている。

複数の真空搬送室４０は各々が内部に基板の搬送用の空間を備えた平面形が略矩形状の真空容器であり、搬送用の空間に真空搬送ロボット（図示省略）を有している。真空搬送ロボットは、ロック室３０と複数の真空処理ユニット５０の真空処理室と中間室６０との間、または中間室６０と真空処理ユニット５０の真空処理室との間で、アーム先端部に基板を載置、保持して回転とアームの伸縮とを組み合わせて搬送を行う。

基板は搬送された真空処理ユニット５０の真空処理室内部で試料台（図示省略）に保持されて処理される。この際、真空搬送室４０や真空処理ユニット５０の真空処理室内部は真空排気装置によって常に減圧排気される。また、真空処理ユニット５０の真空処理室には図示を省略したチラーユニットによって温度制御された試料台が設けられており、当該試料台に基板を配置して処理が行われる。基板の処理は、真空処理室内に、例えば、高周波電源からの電力を供給し真空処理室内に供給した処理ガスをプラズマ化して行われる。

各真空処理ユニット５０の真空処理室におけるこのような基板処理のために、図示を省略した真空排気装置、搬送ロボット、高周波電源、チラーユニット等に分電盤１０から電力が供給される。このような真空処理装置では、真空の立上に時間を要するため真空排気装置は連続運転を必要とする。

なお、通常は２階に配置する装置のフットプリントをできるだけ小さくするために、チラーユニットや分電盤１０はクリーンルームの１階に配置される。

次に真空処理ユニット５０の構成について図２を用いて説明する。図２は、図１に示す真空処理装置における真空処理ユニットの概略構成の一例を示す側面図である。

真空処理ユニット５０は大別すると、以下の３つの部分に分けられる。
（１）１つは内部に処理室（真空処理室）を有する真空チャンバ５１２および真空チャンバ５１２の下方に配置され、処理室内を排気するターボ分子ポンプを含む真空ポンプ５０８を含む処理部５２００である。
（２）他の１つは、真空チャンバ５１２の上方に配置され、処理室内に供給する電界または磁界を形成して伝播させる部分であるプラズマ形成部５１００である。
（３）残りの１つは、処理部５２００の下方に配置され、該当処理部で用いられる電力およびガス等の流体の供給を調節する調節ユニット（ガス供給ユニット５１０）が直方体、あるいはこれと見做せる程度に近似した形状を備える筺体の内部と上面とに配置され処理部５２００およびこの上方のプラズマ形成部５１００とを下方から指示する台となっているベッド部５３００である。

処理部５２００は、外側チャンバを構成する真空チャンバ５１２、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプ５０８などを備えている。

真空チャンバ５１２（外側チャンバ）は、内部に円筒形を有した処理室（図示省略）を有して外部の大気に対して内側が気密に封止されて区画されている。また、真空チャンバ５１２は、図示していないが、例えば、上部に試料を処理室内に搬入する搬入口、つまり開口部を有し、当該開口部側の内側開口空間を仕切り弁によって仕切れる構造となっている。

換言すれば、処理室は、基板を搬入する開口部を有し、当該開口部側の内部空間を仕切り弁によって気密に保持する構造となっている。

なお、本例の真空チャンバ５１２は、その内部の室は、さらに別の容器である円筒形を有した真空容器５０６（内側チャンバ）によって気密に区画されており、当該容器の処理室は円筒形の内側側壁面を有した真空容器５０６内に配置された真空処理室である。つまり、本例の真空チャンバ５１２内部の空間は、多重（二重）に配された容器により多重に仕切られている。

また、この処理室内には、円筒形を有した当該処理室と、その中心軸同士を合致またはこれと見做せる程度に近接させて配置され円筒形を有した試料台５１３および試料台５１３内部に配置され、高周波のバイアス電力が供給される基板電極を有する。

試料は、処理室内の試料台５１３の載置面上に搬送され、これに保持された状態で真空容器５０６の内部（真空処理室）に導入された処理用のガスを用い形成されたプラズマにより、試料表面に予め形成、配置された膜構造の対象の膜がエッチング処理される。

真空ポンプ５０８は、真空チャンバ５１２の下方に配置され、また当該真空チャンバ５１２に連結し、真空チャンバ内のガスを排気する。

プラズマ形成部５１００は、処理部５２００の処理容器上方に配置されている。そして、高周波発振部５０１、高周波電源５０２、ウエハバイアス電源装置５０３、ウエハバイアス整合器５０４、ＥＳＣ電源５０５、コイル部５０７などを備えている。

高周波発振機５０１はプラズマ生成手段を構成するものであって、例えば、処理室内にプラズマを生成するための電界を形成するマグネトロン等からなる。

ウエハバイアス電源装置５０３は、基板電極にバイアス電力を供給する。基板電極は、真空チャンバ５１２内に配置され、試料が処理中にその上面である載置面に載せられて吸着、保持される試料台５１３の内部に配置される金属製円板形状を有する。ウエハバイアス整合器５０４は、基板電極に供給するバイアス電力を調整する。ＥＳＣ電源５０５は、基板電極に被処理体を静電吸着するものであって、当該基板電極の載置面を構成する誘電体膜の内部に配置された電極に直流電力を供給する。基板電極は、試料台５１３上面に載置面上に試料を静電吸着させるため、試料台５１３の上面を覆うように配置される。

そして、これらは、処理部５２００の真空チャンバ５１２上方で処理室の上方と側方外周を囲んで配置され、直流電力が供給され円筒形を有したコイル部５０７の上面上方に配置されている。コイル部５０７は、真空容器５０６の上方に配置され、電界、磁界の発生手段を含むプラズマ発生手段を構成する。なお、符号５１５はコイル上下装置である。

ベッド部５３００は、処理部５２００の真空チャンバ５１２および真空ポンプ５０８の下方配置されている。そして、コイル電源５０９、ガス供給ユニット５１０、分電ユニット５１１、処理室架台５１４、などを備えている。コイル電源５０９は、複数個（本実施例では３個）のコイル電源５０９からなり、コイル部５０７への電力の供給を調節する。ガス供給ユニット５１０は、複数種類のガス毎の供給管との取り合い部である複数のコネクタを有し、処理室内へのガスの供給を調節する。ガス供給ユニット５１０は、コイル電源５０９がベッド部５３００に収納された状態の上方に収納されている。

以上のような本実施例に係る真空処理装置における分電ユニットの一例を以下図２乃至図５により説明する。図３は、図２に示す真空処理ユニットのＡ−Ａ面における概略構成を示す側面図である。図４は、図２に示す真空処理ユニットにおける分電ユニット５１１の拡大図である。図５は、図３に示す真空処理ユニットにおける分電ユニット５１１の拡大図である。

先ず、分電ユニット５１１の詳細を説明する。分電ユニット５１１は分電盤１０より配電された電源を真空処理室の各機器に分配供給する為のユニットであり、図３や図５に示すように各機器への過電流保護の遮断機５１１１、５１１２と、各機器への電力供給条件によってＯＮ／ＯＦＦする電磁接触器５１１３と、各機器へケーブルで電力を供給する動力出力用コネクタ５１１５と、前記電磁接触器５１１３をＯＮ／ＯＦＦするための制御信号と通信するための制御コネクタ５１１４によって構成されている。なお、本実施例において、電源ユニット５１１の一部（遮断機５１１１）がステップ（設置位置）５１６よりも高い位置に配置されている。

次に、ウエハバイアス電源装置５０３に電力を供給する場合の一例を説明する。分電盤１０から供給された電源が、分電ユニット５１１内で分配され、ウエハバイアス電源装置５０３への過電流保護を行う遮断機５１１１の一次側に接続される。遮断機５１１１の二次側から、電磁接触器５１１３の一次側に接続され、電磁接触器５１１３の二次側から出力コネクタ５１１５に接続され、出力コネクタ５１１５からケーブルでウエハバイアス電源装置５０３に供給される。電磁接触器５１１３は、制御コネクタ５１１４の信号によって、ＯＮ条件信号がきたときのみＯＮするように制御されている。

次に、ウエハバイアス電源装置５０３をメンテナンスする場合の一例を説明する。ウエハバイアス電源装置５０３が故障して交換が必要となった場合、メンテナンス者の感電防止のためウエハバイアス電源装置５０３への電源供給をＯＦＦする手順が必要となる。従って前記分電ユニット５１１内のウエハバイアス電源装置５０３の遮断機５１１１をＯＦＦする必要がある。前記の通り、ウエハバイアス電源装置５０３をメンテナンスする場合、遮断機５１１１をＯＦＦする作業が発生するため、分電ユニット５１１へのアクセスが必要となる。しかしながら、図６に示すように分電ユニット５１１がベッド部５３００エリアに配置されていると、低い位置になるため非常に操作性が悪い。

本実施例では、分電ユニット５１１は、図４に示すようにメンテナンス時に電力供給をＯＦＦすることでメンテナンス作業を安全に行うことのできる遮断機５１１１は、ベッド部５３００より高い位置（ステップ（設置位置）５１６よりも高い位置）に実装し、メンテナンス作業時に電力供給遮断を行うことがない遮断機５１１２はベッド部５３００のエリアに実装する。また、電磁接触器５１１３は、メンテナンス時に操作する必要性がないため、ベッド部５３００エリアに実装することで問題はない。さらに、各機器へケーブルで電力を供給する動力出力用コネクタ５１１５と、前記電磁接触器５１１３をＯＮ／ＯＦＦするための制御信号と通信するための制御コネクタ５１１４については、各機器への動力分配、及び制御信号の取り合いのため、ベッド部５３００の後方に準備した。前記目的を達成するため、分電ユニット５１１の構造をＬ字形構造とし、ベッド部５３００より上部に実装する遮断機５１１１と、ベッド部５３００に実装する遮断機５１１２に分割配置とした。

動力出力用コネクタ５１１５と、制御コネクタ５１１４とをベッド部５３００の後方に準備し、さらに、遮断機５１１１をベッド部５３００より上方に配置したため、分電ユニット５１１は、図５のように前方（矢印方向）に引き出し可能となる。これにより、限られたスペースに実装される真空処理装置の分電ユニットの操作性及び安全性が向上できる。

また、ユーザサイトによっては、真空処理室５０の周りにはステップ５１６が設置されることが多く、ステップ５１６が設置された場合、ベッド部５３００へアクセスする場合、ステップを取り除いてからでないと遮断機の操作が容易に行えない問題がある。そのため、前記同様、分電ユニット５１１に実装されている遮断機はベッド部５３００より上部に設置することが望ましい。

以上、本実施例によれば、メンテナンス時に分電ユニット遮断機の操作性を向上可能な真空処理装置および真空処理装置用分電ユニットを提供することができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明する為に詳細に説明したものであり、必ずしも説明をした全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１０…分電盤、２０…大気搬送ユニット、３０…ロック室、４０…真空搬送室、５０…真空処理ユニット、６０…中間室、５０１…高周波発振部、５０２…高周波電源、５０３…ウエハバイアス電源装置、５０４…ウエハバイアス整合器、５０５…ＥＳＣ電源、５０６…真空容器、５０７…コイル部、５０８…真空ポンプ、５０９…コイル電源、５１０…ガス供給ユニット、５１１…分電ユニット、５１２…真空チャンバ、５１３…試料台、５１４…処理室架台、５１５…コイル上下装置、５１６…ステップ（設置位置）、５１００…プラズマ形成部、５１１１…遮断機（メンテナンス作業時使用）、５１１２…遮断機（メンテナンス作業時未使用）、５１１３…電磁接触器、５１１４…制御コネクタ、５１１５…出力コネクタ、５２００…処理部、５３００…ベッド部。

Claims (6)

1. 大気雰囲気側で基板を収納し該基板を搬送する大気ユニットと、前記大気ユニットから搬送されてきた前記基板を真空雰囲気内で搬送・処理する真空ユニットとを備えた真空処理装置において、
   前記真空ユニットは、上から順に配置されたプラズマ形成部と処理部とベッド部とを備え、分電ユニットを含む真空処理ユニットを有し、
   前記分電ユニットは、分電盤より給電される電力を受電し、負荷容量に適合した過電流保護機能を持つ遮断機と電磁接触器を介し、前記真空処理装置内で使用する各機器に前記電力を分配するものであり、
   前記遮断機のうちメンテナンス時に操作を行う遮断機は、前記ベッド部より上方に配置され、メンテナンス時に操作を行う必要ない遮断機や電磁接触器は前記ベッド部より下方に配置されていることを特徴とする真空処理装置。
2. 請求項１に記載の真空処理装置において、
   前記分電ユニットと前記各機器とを配線するためのコネクタは前記分電ユニットの背面に配置され、前記分電ユニットを収納する部分は前方に引き出し可能であることを特徴とする真空処理装置。
3. 請求項１に記載の真空処理装置において、
   前記分電ユニットはＬ字型を有し、
   前記メンテナンス時に操作を行う遮断機は、前記Ｌ字型の縦上部に配置されていることを特徴とする真空処理装置。
4. 上から順に配置されたプラズマ形成部と、処理部と、ベッド部とを備えた真空処理ユニットを有する真空処理装置で用いる分電ユニットにおいて、
   前記分電ユニットは遮断機と電磁接触器とを介して前記真空処理装置内で使用する各機器に電力を分配するものであり、メンテナンス時に操作を行う遮断機は前記ベッド部より上方に配置され、メンテナンス時に操作を行う必要ない遮断機や電磁接触器は前記ベッド部より下方に配置されることを特徴とする分電ユニット。
5. 請求項４に記載の分電ユニットにおいて、
   前記分電ユニットと前記各機器とを配線するためのコネクタは前記分電ユニットの背面に配置され、前記分電ユニットを収納する部分は前方に引き出し可能であることを特徴とする分電ユニット。
6. 請求項４に記載の分電ユニットにおいて、
   前記分電ユニットはＬ字型を有し、
   前記メンテナンス時に操作を行う遮断機は、前記Ｌ字型の縦上部に配置されていることを特徴とする分電ユニット。

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