JP4695936B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、減圧された真空容器の内部でプラズマを形成してこの容器内に配置した試料を処理する処理容器を備えた真空処理装置に係り、真空容器に連結された試料の搬送容器と真空容器との間にそれぞれの内部の連通を開閉するバルブを有する真空処理装置に関する。

このような真空処理装置は、真空容器を有する処理容器内においてその内部に供給した処理用のガスに電界あるいは磁界を供給して形成したプラズマを用いて半導体ウエハ等の試料の処理が行われるものである。また、処理容器を構成する真空容器の内側はプラズマを形成するために減圧されるが、試料を大気圧で容器内に設置してからこの容器内を減圧して試料を処理する場合は、容器内および試料を処理に適切な条件に設定することが難しく時間も要する。このため、試料を内部に保持したまま大気圧と減圧された所定の圧力との間で内部の圧力を変動可能なロードロック（アンロードロック）室のような別の真空容器や減圧された状態で試料を搬送するロボットアーム等の搬送装置が内部に配置された別の真空容器である真空搬送容器を処理容器に連結した構成が採用されている。

さらに、搬送装置を内部に有する真空搬送容器の周囲にロードロック室，アンロードロック室や必要な異なる処理に応じて配置された複数の処理容器とを配置してこれらを連結し、ロードロック室，アンロードロック室に接続された大気圧下の大気搬送室を介して試料を各処理容器との間でやりとりする構成により、試料の処理の効率を向上させた装置が知られている。

これらの真空処理装置では、大気圧のカセット内の試料が大気搬送室からロードロック室内に搬送されて配置された後、その開口部を開閉するバルブを閉塞してロードロック室内の圧力を真空搬送容器あるいは処理容器内の圧力と略等しい圧力まで減圧する。減圧後に真空搬送容器側のバルブが開かれ試料が処理容器内のロボットアームにより取り出されて搬送され処理容器内の試料台上に載置される。処理容器と真空搬送容器との間の連通を開閉するバルブを閉じて真空容器内で試料の処理が行われた後、このバルブが開放されて試料がロボットアームにより取り出される。この後、試料は別の処理を施すため他の処理容器に搬送される、あるいは上記と逆の経路でカセット内へ戻される。

このように、真空処理装置の複数の容器の間を減圧された圧力下で試料が搬送される場合、各容器同士の間に配置されたバルブを用いてこれらの間の連通が開閉される。バルブの開放前のバルブを挟んだ両側の容器内の圧力が等しくない場合には、バルブ開放の際に高い圧力の側の容器内から低い側の容器内へ気体の流れが生じることになる。このような真空処理装置においては、容器内の気体に腐食性を有した処理用のガスも含まれており、これらの気体の流れにより腐食性のガスが他方の容器内部、あるいは試料表面に運ばれて悪影響を及ぼす虞が有った。

このような問題に対して、バルブの開放前にバルブを挟んだ両側の容器内の圧力を適切に調節してからバルブを開放する技術が考えられてきた。

このような従来技術の例としては、特開平７−２１１７６１号公報（特許文献）に開示のものが知られている。この従来技術は、被処理体を処理する複数の処理室及び外部との間で被処理体を搬出入させるロードロック室を共通搬送室に接続したものであり、この共通搬送室と他の室とを連通する被処理体搬送路とは別にこれらを繋ぐバイパス路とこのバイパス路上に設けられた開閉弁とを備え、このバイパス路を通して共通搬送室内のガスを他の室内へ流し他の室内の圧力を共通搬送室内の圧力と同一か僅かに低い状態にした後バルブを開放するものである。この構成により、バルブを開いて連通した際に共通搬送室に他の搬送室内へガスが流れること、例えば、処理室内に残留していた腐食性ガスが共通搬送室内に流れることを抑制しようとするものである。

特開平７−２１１７６１号公報

上記の従来技術は、搬送室と他の室との間を開閉するバルブの開放時に、搬送室に他の室からのガスが流入することを抑制しようとするものである。しかしながら、次の点について考慮が十分になされていなかったため、問題点が生じていた。

すなわち、バルブが開放されて連通された室内に流入する共通搬送室からのガスの流れにより、その連通された室、例えば、処理室内部の物質が試料の方向に移動する。上記従来技術では、２つの室内の圧力差は９９ｍＴｏｒｒ程度であるのでパーティクル等の巻き上げは無いと記載しているが、実際には処理室の内部の表面に付着していた生成物や表面近傍に滞留していた生成物がこのガスの流れに乗って試料台まで達して異物として試料表面に付着してしまう問題点が生じていた。このため、処理の歩留まりが損なわれてしまうという問題について、従来技術では考慮されていなかった。

また、上記従来技術では、連結された２つの室同士を連通するバイパス路を設けて、このバイパス路をガスが通る際の流路抵抗により圧力差を所定の値に調節しているが、このような構成では、圧力差を所望に調節するまでに要する時間が大きく、試料の搬送に大きな時間が掛かってしまう。特に、試料の処理が終了後に試料を処理室から取り出すまでに時間が掛かり、処理の効率を損なってしまうという問題については、考慮されていなかった。

本発明の目的は、処理の歩留まりを向上させた真空処理装置を提供することにある。

また、本発明の別の目的は、処理の効率を向上させた真空処理装置を提供することにある。

上記の目的は、真空容器内に配置され内部でプラズマが形成される処理室と、この処理室の前記プラズマが形成される空間を上方に有して前記真空容器内に配置されその上面に処理対象の試料が載置される試料台と、前記真空容器内で前記試料台の外周側に配置されプラズマに面する内壁部材と、前記真空容器の上部で前記処理室の上方に配置されこの処理室内に処理用のガスを導入するための導入孔を有するプレートと、前記真空容器と連結されて減圧された内部を前記処理対象の試料が搬送される搬送容器と、この搬送容器の内部と前記真空容器内の空間であって前記内壁部材下方の空間とを連通する通路を開閉するゲートバルブとを備え、前記内壁部材の内側の前記処理室内に前記導入孔から不活性ガスを下方に向けて導入しつつこの真空容器内の圧力を前記搬送容器内の圧力より低い値まで上昇させた状態において前記ゲートバルブを開放した後前記試料を前記真空容器内部と前記搬送容器内部との間で搬送する真空処理装置により達成される。

また、真空容器内に配置され内部でプラズマが形成される処理室と、この処理室の前記プラズマが形成される空間を上方に有して前記真空容器内に配置されその上面に処理対象の試料が載置される試料台と、前記真空容器内で前記試料台の外周側に配置されプラズマに面する内壁部材と、前記真空容器と連結されて減圧された内部を前記処理対象の試料が搬送される搬送容器と、この搬送容器の内部と前記真空容器内の空間であって前記内壁部材下方の空間とを連通する通路を開閉するゲートバルブとを備え、前記処理室内であって前記プラズマに面する位置に配置された導入孔から不活性ガスを下方に向けて導入しつつこの真空容器内の圧力を前記搬送容器内の圧力より低い値まで上昇させた状態において前記ゲートバルブを開放した後前記試料を前記真空容器内部と前記搬送容器内部との間で搬送する真空処理装置により達成される。

さらには、前記内壁部材は前記プラズマが形成される状態で前記試料台上面より下方に延在するフランジ部を備えたことにより達成される。さらにまた、前記試料台が前記プラズマが形成されている状態と前記試料が搬送される状態とで高さを上下に変化させることにより達成される。さらにまた、前記処理室内の圧力を前記試料の処理後に一旦低圧まで減圧した後、前記不活性ガスを前記導入孔から下方に向けて導入しつつ前記搬送容器内の圧力より低い値まで上方させた状態で前記ゲートバルブを開放した後前記試料を前記真空容器内部と前記搬送容器内部との間で搬送することにより達成される。

本発明の第１の実施の形態を図１乃至図５を用いて説明する。

図１は、本発明の第一の実施の形態である真空処理装置の構成の概略を示す上面図である。

この図において、本実施の形態に係る真空処理装置１００は、本図下方側の真空側ブロック１０１と本図下方側の大気側ブロック１０２とに、大きく区分けされる。

大気側ブロック１０２は、この真空処理装置１００において処理される対象となる半導体ウエハ等の基板の試料を内側に複数枚収納可能なカセット１０９がその上面に載置される載置台を複数有し、これが本図において下方側となる装置の前面側に１つ以上装着された大気搬送容器１０８とを備えている。大気搬送容器１０８の内側には、カセット１０９内の試料が搬送される空間である搬送室が配置される。なお、本実施の形態のように、２つのカセット１０９に隣接してダミーウエハを収納するダミー用カセット１１０を配置しても良い。

真空側ブロック１０１は、中心部に配置された真空搬送容器１１２と、平面形が略多角形（本実施の形態では略六角形）の真空搬送容器１１２の多角形の各辺に相当する側壁に取り付けられてこれと連結された複数の真空容器とを備えている。

すなわち、真空搬送容器１１２の図上方側（装置後方側）の２つの側壁には、それぞれがその内側で試料がエッチング処理される処理室を有した真空容器を備えるエッチング処理容器部１０３ａ，１０３ａ′及びその下方に配置されて真空容器の動作及びその内側の処理室内でのエッチング処理に必要な機器を収納するベッド１０３ｂ，１０３ｂ′とを備えたエッチング処理ユニット１０３，１０３′が備えられている。また、真空搬送容器
１１２の図左右側（装置左右側）の２つの側壁には、それぞれがその内側で試料がアッシング(灰化)処理される処理室を有した真空容器を備えるアッシング処理容器部１０４ａ，１０４ａ′及びこの真空容器及びアッシング処理用のベッド１０４ｂ，１０４ｂ′とを備えたアッシング処理ユニット１０４，１０４′が配置されている。

さらに、大気搬送容器１０８と真空搬送容器１１２との間には、これらの側壁に取り付けられて連結され、これらの容器の間で試料をやりとりするための真空容器であるロードロック室あるいはアンロードロック室１１３，１１３′が配置されている。本実施の形態では、これらは共に、未処理あるいは処理後の試料が内部に載置され各処理ユニットまたは真空搬送容器１１２内の真空容器内の圧力に略等しい高真空の圧力と大気搬送容器108内の略大気圧との間で圧力を変動させて所定の値に調節可能に構成されている。この構成により、大気側ブロック１０２内部と真空側ブロック１０１内部との間で、一方から他方へまたはその逆方向へ試料をやりとり可能にしている。

なお、ロードロック室あるいはアンロードロック室１１３，１１３′は、両社同等の機能を備えており、試料を搬送する方向を一方向に限定するか、両方向に搬送するかは、仕様に応じて適宜設定することができるが、以後、両者を単にロードロック室と呼ぶ。

このような構成の真空処理装置１００においては、カセット１０９内に収納された処理対象の半導体ウエハ等の試料は、大気搬送容器１０８内の搬送室内に配置された図示しないロボットアームによりカセット１０９内から取り出されて搬送され、大気搬送容器108の側壁に形成された開口を通して、ロードロック室１１３（或いは１１３′）の何れかに搬送されて、これらの内部に配置された図示しない試料台上に載置される。

上記開口を閉塞して封止した後、ロードロック室１１３内を排気して内部の圧力を真空搬送容器１１２内の圧力と略等しい所定の圧力まで低減させる。所定の圧力になったことを確認後、真空搬送容器１１２側の開口を開放し、真空搬送容器１１２内に配置された図示しないロボットアームがロードロック室１１３内の試料台上の試料を取り出して真空搬送容器１１２内の搬送室内を搬送しいずれかの処理ユニット、例えばエッチング処理ユニット１０３の真空容器内の処理室内に移動させる。真空容器内に搬送された試料は真空容器内の試料台上に載置される。エッチング処理ユニット１０３の真空容器内と真空搬送容器１１２内の搬送室とを連通する開口をゲートバルブ等の開閉装置により閉塞した後、試料が真空容器内でエッチング処理される。

エッチング処理が終了後、開口を開放して、上記と逆の順または方向に試料が搬送され、或いは、アッシング処理ユニット１０４（または１０４′）内に搬送されて灰化処理された後に、真空搬送容器１１２内を搬送され、ロードロック室１１３(または１１３′)及び大気搬送容器１０８内の大気搬送室を介して、元のカセット１０９内に収納される。

本発明に係る真空処理装置の構成について図２を用いて詳細に説明する。図２は、図１に示した真空処理装置の真空容器である処理容器とその周囲の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。特に、本図では、図１に示すエッチング処理ユニット１０３の処理容器部１０３ａの構成について示している。

この図において、エッチング処理ユニット１０３は、上述の通り、上下に大きく２つに分けられ、上部が真空容器およびその内側の処理室を含む処理容器部１０３ａ、下部が真空容器，処理室の動作や処理に要する機器を収納するベッド１０３ｂ（図示せず）となっている。

処理部１０３ａはベッド１０３ｂの上方においてこのベッド１０３ｂと真空搬送容器
１１２とに連結されて支持されており、ベッド１０３ｂは、本実施の形態では、他の処理ユニットと同様、略直方体の形状を有して処理容器部１０３ａにメンテナンス等の作業を施す際に作業者が乗載して容易に作業を行えるようにされている。

処理容器部１０３ａは真空容器である処理容器２０１及び２０２と、処理容器２０１側周と上部とに配置された電磁波供給装置とを有している。ＵＨＦ帯の電波を形成する電波源２０３およびこれに接続された同軸ケーブル等の導波手段２０４が処理容器２０１とこの処理容器２０１の上部を形成する板状の蓋部材２０５の上方に配置されている。

蓋部材２０５はその上部に円板上のアンテナ２０５ａを有し、このアンテナ２０５ａに導波手段２０４が接続されて伝達された電波が下方に配置されて蓋部材２０５を構成する誘電体製の板部材を介して、処理容器２０１，２０２の内部に配置された処理室２０７及び真空室２１６内に電波が導入される。さらに、処理容器２０１およびその上方の導波手段２０４一部の周囲に配置されたソレノイドコイル２０６により生成された磁界が処理室２０７及び真空室２１６内に供給される。

蓋部材２０５の下方であって処理室２０７内側に面する側には、蓋部材２０５との間に所定の隙間を開けてシャワープレート２０８が配置されており、このシャワープレート
２０８には、前記隙間と処理室２０７内とを連通する複数の孔が配置されており、これら孔は、処理用のガスがこれを通り処理室２０７内に導入されるガス導入孔２０９となっている。また、このシャワープレート２０８と蓋部材２０５との間の隙間は処理用のガスが供給されて拡散するバッファ室２１０であり、バッファ室２１０と複数のガス導入孔209とは連通され、バッファ室２１０を通ることによりガス導入孔２０９を介して処理室207へ導入される処理用ガスの分布の偏りがより低減される。

本実施の形態では、バッファ室２１０は処理容器２０１の上部側壁に配置されたガス供給管である処理ガス供給経路２２３と連通して、処理ガス源２２０とこの処理ガス供給経路２２３とを介して連通されている。

処理室２０７内の下方であってシャワープレート２０８に対向する位置には、被処理対象である試料がその上に載置される試料台２１２を含むステージが配置されている。

試料台２１２は、略円筒形の処理容器２０１内の中央部に配置されて、処理容器２０１の側壁と試料台２１２の側周囲との間に形成される空間により、試料台２１２の試料載置部上下の処理室２０７内の空間と真空室２１６とが連通している。この試料台２１２の上部に配置され、その上面に処理対象の半導体ウエハ等の試料が載置される載置面の周囲には、試料台２１２の表面の一部を覆い保護するサセプタリング２１３が配置されている。

また、ステージは、試料台２１２を図上上下方向（略垂直方向）に支持してこれを移動させる支持装置２１４を備え、支持梁２１４ａとこの下方でこれに接続された駆動手段であるアクチュエータ２１４ｂとを有している。また、この支持装置２１４の内側に、試料台２１２へ供給される電力，ガス等流体の供給経路が配置されている。また、支持梁214aの周囲には、アクチュエータ２１４ｂを含む外周の雰囲気に対して処理容器２０２内側を封止して伸縮するベローズ２１５が配置されている。

また、試料台２１２は、図示しない高周波電源からの電力が供給され、その上方に載置される試料の電位をプラズマに対して所定の値にするための電極としても作用する。

また、本実施の形態では、処理容器２０１の内側に、処理容器２０１内面であって処理室２０７に面する側面を覆う内壁部材２１１が配置されている。この内壁部材２１１は、略円筒形状の処理容器２０１の内側壁面を覆う誘電体製の円筒部材２１１ａおよびこの下方に配置されてこれを支持する部材であって処理室２０７内のプラズマに対するアース電極となるアース部材２１１ｂとを有している。なお、本実施の形態において、処理容器
２０１，２０２は所定の手段により接地されている。

また、アース部材２１１ｂは、処理容器２０１あるいは処理容器２０２に取り付けられ、その下端部が真空室２１６側に延在した円筒形状のフランジ部分を備え、このフランジ部分と試料台２１２との間の空間を通り処理室２０７内のガスが下方に移動する。

これにより、導入された処理用ガスが試料台２１２外周側を通り下方へ移動する流れが試料台２１２および試料の周方向での偏りが抑制され、プラズマによる試料の処理の偏りが低減される。

処理容器２０２の下部には、処理容器２０２内部の真空室２１６及び処理容器２０１内部の処理室２０７の内部を排気して減圧するための排気装置が配置されている。この排気装置は、上記処理室２０７及び真空室２１６内を雰囲気圧から減圧するため排気するドライポンプ２３２と、このドライポンプ２３２の上流側に配置され減圧された状態から所定の高真空の状態にするため排気するターボ分子ポンプ２３０と、このターボ分子ポンプ
２３０と処理容器２０２，真空室２１６との間の連通を調節し、これらの間の通路の開口の大きさを可変にする複数枚の回転する板状のフラップを有する可変バルブ２３１を備えている。

上記可変バルブ２３１の動作による開口の大きさ及びターボ分子ポンプ２３０及びドライポンプ２３２による排気性能の高さを調節することにより、排気量速度ひいては処理室２０７，真空室２１６内の圧力が調節される。

また、真空搬送容器１１２についても、真空搬送容器１１２の内部であって減圧された状態で試料が搬送される真空搬送室２１８内部を減圧するための排気装置がその真空搬送容器１１２下部に取り付けられている。この排気装置はターボ分子ポンプ２３０と同等の機能を有するターボ分子ポンプ２１９を含む構成を備えており、真空搬送室２１８内の圧力を真空室２１６または処理室２０７内の圧力と略同等の値まで減圧可能に構成されている。

さらに、真空搬送容器１１２には、その内部に所定の不活性ガスを真空搬送室２１８内に導入するため、不活性ガス導入経路２２７がその下部に接続されている。不活性ガス導入経路２２７は不活性ガス源２２４と連通されており、不活性ガスの流量を調節する
ＭＦＣ２２５及びその上流側の導入バルブ２２６とがその不活性ガス導入経路上に配置されている。ＭＦＣ２２５，導入バルブ２２６の動作により調節される不活性ガスの導入と、ターボ分子ポンプ２１９を含む排気装置による排気の加減の調節により、真空搬送室
２１８内の圧力が所望の値となるように調整される。

処理ガスは処理ガス源２２０内に備えられたガスボンベ等から供給され、その処理ガス供給経路２２３上に配置された流量調節器であるＭＦＣ(マスフローコントローラ)２２１および、その下流側に配置された導入バルブ２２２の動作により、処理ガス供給経路223内を流れるガス量が調節されて、処理容器２０１への供給量が調整される。

また、処理容器２０１又は処理容器２０２内の圧力は、処理用ガスの供給と排気装置による排気との加減により調節されるが、処理容器２０１，２０２内の圧力は不活性ガス導入経路２２７とこれに備えられた圧力センサとにより検知される。検知された結果の出力は、これに接続された制御装置２２８に送信され、制御装置２２８内で圧力として検出される。

制御装置２２８は、上記ＭＦＣ２２１，導入バルブ２２２，可変バルブ２３１を含む排気装置、ターボ分子ポンプ２１９を含む排気装置等のエッチング処理ユニット１０３を構成する動作部品と接続されて、その動作の状態を示す情報を有する信号を受信するとともに、これら部品の動作を所定の状態とするための指令する信号を発信する。このようにして、エッチング処理ユニット１０３の処理や動作を調節している。

上記の処理容器部１０３ａでは、シャワープレート２０８に形成された複数のガス導入孔２０９からバッファ室２１０に供給された処理用ガスが試料台２１２の上の試料載置面上方から処理室２０７内に供給される。また、処理室２０７とこれに連通される真空室
２１６内は、処理容器２０２下部の底に配置されたターボ分子ポンプ２３０等の排気装置により排気され、処理室２０７内が処理用ガスの導入を受けつつ所定の圧力に調節される。

この状態で蓋部材２０５および処理容器２０２の壁部材を介して処理室２０７内供給された電界または磁界の作用により処理用ガスが励起されプラズマが処理室２０７内の試料台２１２とその上方のシャワープレート２０８との間で構成される空間に生成され、これらの電界，磁界の調節により処理室２０７内でのプラズマの分布が調節される。

このとき、試料台２１２は、点線で支持装置２１４の動作により、点線で図示する位置まで試料を載置した状態で移動されている。より具体的には、アース部材２１１ｂの内側でその上端近傍であって円筒部材２１１ａ下端部近傍となる高さ位置まで上昇している。このようにして、処理室２０７内の空間が低減されるとともに、より高いプラズマの密度を実現して試料の処理の効率が向上される。

次に、図３を用いて、処理容器部１０３ａのガス供給および排気の構成についてより詳細に説明する。図３は、図２に示す処理容器部およびその周囲の構成の概略を模式的に説明する縦断面図である。

上記の通り、制御装置２２８は、処理ガス供給経路２２３上に配置されたＭＦＣ２２１，導入バルブ２２２，ゲートバルブ２１７や排気装置，電波源２０３，ソレノイドコイル２０６等と連結されており、これらとの間で信号を授受して動作を調節している。

図３に示す通り、本実施の形態では、複数種類の処理用ガスを用いて試料を処理するものであり、このために、複数の処理用ガス源２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ，２２０ｄがｈを有しており、それぞれのガス源は処理用ガス供給経路２２３に合流する処理用ガス管路３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄとに接続されている。

処理ガス源２２０のうち処理ガス源２２０ａは不活性ガスであるＡｒが内部に貯留されており、このＡｒガスは、他の反応性の高いガスを希釈するためのガスとして処理用ガス管路３０１ａおよび処理ガス供給経路２２３を介して、処理室２０７内にガス導入孔209から導入される。

上記処理用ガス管路３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄ上にはそれぞれ、ＭＦＣ２２１ａ，２２１ｂ，２２１ｃ，２２１ｄおよび導入バルブ２２２ａ,２２２ｂ,２２２ｃ，２２２ｄが配置され、これらの動作を制御装置２２８が調節することで処理容器２０１へ供給される各処理用ガスの流量，速度が所望の値にされる。また電波源２０３，ソレノイドコイル２０６，試料台２１２内の電極と連結された高周波電源の動作が調節されることで、所望の密度，分布，強度のプラズマが形成される。ここで、シャワープレート208は処理室２０７の天井面を構成し、発生したプラズマに対して面している。

さらに、処理容器２０２下方の排気装置の動作の調節により、処理室２０７，真空室
２１６内の圧力が調節される。このような調節は、不活性ガス導入経路２２７等を用いて処理室内の処理の状態を検出した結果に基づいて各部に動作指令が発信されて行われる。

また、制御装置２２８は、試料台２１２を支持する支持装置２１４と連結され、試料の処理の順序，手順に応じて、試料台２１２の位置や試料の試料載置面からの着脱等が調節される。

特に、試料を真空搬送容器１１２と処理容器部１０３ａとの間でやりとりする場合には、２つの容器内の圧力やこれらの間で連通を開閉するゲートバルブ２１７，試料台２１２の高さ位置を設定する動作等は、現在の処理の状態，順序に応じて指令される。

図４に、本実施の形態に係るエッチング処理ユニットの試料の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

本図において、処理対象の試料が真空搬送容器１１２内から処理容器２０１，２０２内に搬送される搬入ステップ４０１と、搬入されて後試料台２１２上に載置されて処理を施される処理ステップ４０２と、処理後試料が試料台２１２上から搬出されて処理容器201，２０２から搬送されて真空搬送容器１１２内部へ運ばれる搬出ステップ４０３とから構成されている。

搬入ステップ４０１において、本実施の形態では、処理容器２０１，２０２内部の処理室２０７または真空室２１６の圧力と真空搬送容器１１２内の真空搬送室２１８内の圧力とを略同等に調節される。この際、処理室２０７または真空室２１６と真空搬送室２１８との圧力を同一かまたはわずかに処理室２０７または真空室２１６内の圧力が低くなるように調節することが望ましい。

搬入ステップ４０１のステップ４０４では、この両室の圧力の調節のため、処理容器
２０１，２０２内には、前記処理ガス源２２０のうちの１つであるＡｒ等の不活性ガスのガス源である２２０ａからのガスが処理用ガス管路３０１ａおよび処理用ガス供給経路
２２３，バッファ室２１０を介して、処理室２０７上方の天面を構成するシャワープレート２０８に配置されたガス導入孔２０９を通って供給される。

この際、ステップ４０５のように、排気装置は駆動されており供給されたＡｒガスの流量，速度と排気量，排気速度との関係から処理室２０７，真空室２１６内の圧力が所定の値に設定されるため、排気装置を構成する可変バルブ２３１は所定の圧力値に対応する角度にされて、排気装置と処理容器２０２との間の連通の開度が設定される。本実施の形態では、可変バルブ２３１の全てのフラップは回転して相互に接して、連通する開口を閉じた状態とされる。実際には、フラップ同士の僅かな隙間を通して真空室２１６内と排気装置のターボ分子ポンプ２３０の入口とは連通されており、ターボ分子ポンプ２３０，ドライポンプ２３２の動作により、真空室２１６内の気体が排出される。

ガス導入孔２０９からのガス導入と排気装置の駆動による排気とを所定時間経過を待機後（ステップ４０６）、ゲートバルブ２１７を開放する（ステップ４０７）。この所定時間経過後には、導入されるＡｒガスにより、ゲートバルブ２１７により仕切られて隣接する真空搬送容器１１２内の真空搬送室２１８及び処理容器２０２内の真空室２１６または処理室２０７との圧力は上記のとおり略同等に調節されて定常状態となっている。本実施の形態では、真空搬送室２１８内の圧力は約１０Ｐａ、真空室２１６または処理室２０７内の圧力は約９.５Ｐａとされている。

ゲートバルブ２１７開放後、真空搬送容器１１２内の図示しないロボットアームに載せられた試料がゲートバルブ２１７が開閉するゲートを通り試料を真空室２１６内に移動し、所定の高さに設定された試料台２１２上の試料載置面上に載置される(ステップ４０８)。

ロボットアームが再度真空搬送室２１８内に移動後、ゲートバルブ２１７を駆動してゲートを閉塞し（ステップ４０９）、真空室２１６及び処理室２０７内は、制御装置２２８からの指令に応じて排気装置の排気量または速度が増大され、処理室２０７または真空室２１６内の圧力が減圧され、試料を処理前の段階において適切な圧力に調節される（ステップ４１０）。本実施の形態では、試料の処理の際の処理室２０７または真空室２１６内の圧力は、約０.１Ｐａ である。この際、可変バルブ２３１のフラプは回転されて排気装置と処理容器２０２との間の連通の開度はステップ４０５，４０６のものよりも大きくされており、排気量または速度が大きくされている。

処理ステップ４０２において、試料が処理される。本実施の形態では、処理室２０７内にシャワープレート２０８の複数のガス導入孔２０９を介して、処理ガス源２２０からの複数種類の処理用ガスが導入され、電界および磁界が供給されて試料のエッチング処理が開始される（ステップ４１１）。通常は、ステップ４１０の際と比べて処理室２０７または真空室２１６内の圧力は上昇する。エッチング処理が終了する(ステップ４１２)と、処理ガス源２２０からの処理用ガスの供給が停止され、排気装置の駆動により処理室２０７または真空室２１６内の圧力が低減されて、より高い真空度の状態にされる。本実施の形態では約０.１Ｐａの圧力にされる。

このようにして、試料搬送前に処理室２０７や真空室２１６内に残る処理用ガスや反応生成物のガス等による搬送中の試料への悪影響を低減することができる。

搬出ステップ４０３において、まずＡｒガスがガス源２２０ａから処理室２０７内に導入されて、処理室２０７または真空室２１６内の圧力が上昇される（ステップ４１４）。ステップ４０５と同様に、ステップ４１５において可変バルブ２３１が所望の圧力値に対応する開度に設定された後、所定時間待機し（ステップ４１６）て、処理室２０７または真空室２１６内の圧力が所望の値となったことを確認して、ゲートバルブ２１７を開放する(ステップ４１７)。処理室２０７または真空室２１６内の圧力は、搬入ステップ４０１と同様に、真空搬送室２１８内の圧力と略同等であって、望ましくは同一か僅かに真空搬送室２１８内の圧力が高い状態とされる。ステップ４１５における可変バルブの開度はステップ４０５と同様に閉じられた状態にされる。

ステップ４０８と逆の手順により試料を試料台２１２上の試料載置面から搬出して真空搬送容器１１２内に移動後、ゲートバルブ２１７を駆動してゲートを閉塞する（ステップ４１９）。この後、再度処理室２０７または真空室２１６内の圧力を低下させてステップ４１０と同様に高い真空度にするために、排気装置による排気の排気量または速度が増大される。

図５に、上記実施の形態に係る真空処理装置の異なる順序，手順による処理の流れと処理室または真空室内の圧力の変化との関係を示す。図５は、図１に示す真空処理装置における異なる順序，手順による試料の処理の流れと処理室または真空室内の圧力の変化を示すグラフである。

上方の図５(ａ)に示す第一のシーケンスでは、図４に示す通り、試料の搬入ステップから処理後に試料を搬出するものであって、試料処理後に処理室２０７または真空室２１６内を一旦高い真空度まで排気して減圧する。その後、改めてＡｒガスを処理室２０７または真空室２１６内に導入して圧力を上昇させる。

すなわち、処理室２０７または真空室２１６内の圧力は、搬入ステップにおいて、真空搬送室２１８内と略同等まで増加され、処理ステップにおいて一旦高真空度まで減圧後、処理用ガスが導入されて試料の処理が行われる。この処理時処理室２０７または真空室
２１６内の圧力は搬入ステップでの圧力とと高真空度の圧力との間の圧力となる。処理が終了後、再度高い真空度まで排気されて減圧された後、搬送ステップにおいて処理室207または真空室２１６の圧力が再度真空搬送室２１８内の圧力と略同等まで増加される。この状態でゲートバルブ２１７を開放して試料を搬出してゲートバルブ２１７を閉塞した後、再度処理室２０７または真空室２１６内は高い真空度まで減圧される。

一方、処理対象の試料によっては、処理ステップにおいて処理の終了後に、高い真空度までの減圧を必要としない場合も有る。例えば、腐食性が相対的に小さなガスや付着性の高い反応生成物の量が少ない処理を行う試料が処理対象の場合には、試料の搬出入中でのこれらの試料への悪影響が小さいと考えられ、必要に応じ減圧のステップを削除するか、真空度を相対的が低い状態で停止して、次の処理室２０７または真空室２１６内の圧力と真空搬送室２１８内の圧力を略同等にするためにガスを導入して昇圧するステップに進んでも良い。

下方の図５（ｂ）に示すグラフは、このような処理の際の真空室２１６または処理室
２０７内の圧力の変動を示している。このシーケンスでは、処理ステップにおける試料の処理が終了後は、処理室２０７または真空室２１６内の圧力は、そのままの圧力から真空搬送室２１８内の圧力と略同等の圧力となるように上昇される。この際の動作は、図４に示す搬出ステップ４０３におけるステップ４１４ないしステップ４１７の動作と同等である。

上記の実施の形態に示すように、処理後の試料を処理室２０７または処理容器２０１，２０２内から搬出する際に、処理容器２０１，２０２内の圧力とゲートバルブ２１７を挟んで隣接する真空搬送容器１１２内の圧力とを略同等、望ましくは、同一か真空搬送容器１１２内圧力が僅かに高い状態にしてゲートバルブ２１７を開放する。この際、処理後の処理容器内の圧力を、上記真空搬送容器１１２内の圧力と同等となるように増加される。

このために、不活性ガスであるＡｒガスが、処理室２０７の内側壁面を構成してプラズマに面するシャワープレート２０８のガス導入孔２０９から処理室２０７内に導入される。ガスが導入されて真空搬送室２１８内の圧力と略同等とされた状態でゲートが開放されるため、処理容器２０１，２０２内の処理ガスや付着物が真空搬送室２１８内に移動することが抑制され、真空搬送室２１８内を試料が搬送される際の試料への悪影響や真空搬送容器１１２への悪影響が低減される。

さらに、ゲートの開放の際、処理室２０７内では、試料または試料台２１２上方からガスが導入されて下方に移動している。さらに、本実施の形態では、処理室２０７または真空室２１６内にアース部材２１１ｂを含む内壁部材２１１が配置され、流れを規制すると共に側方のゲートからの真空搬送室２１８内のガスの流入に起因するガスの試料方向のガスや生成物の移動が抑制される。

また、不活性ガスはプラズマに面する処理室２０７の内側壁面に配置された導入孔から導入されるので、ガスの導入によって試料方向へ移動する内側壁面上の生成物が低減され、試料への悪影響が低減される。例えば、処理室２０７の内側の表面を構成するシャワープレート２０８や円筒部材２１１ａあるいはアース部材２１１ｂ，試料台２１２の外周壁等に配置された導入孔から処理容器２０１内の空間である処理室２０７内に導入される。これら導入孔は、処理中の試料が配置されている高さ位置に対して略同等か高い位置に配置されて、試料台２１２下方に配置された排気装置から処理容器２０１内が排気されることが望ましい。また、これらの部材は電力が印加されるか、またはプラズマに対して電極として作用する導体または半導体で構成された部材であることが望ましい。

また、試料台２１２は、これを下方から支持する支持装置により上下に移動可能に構成され、さらに、上記ゲートの開放の際には、上方の所定の高さに配置し、その後試料台
２１２を降下させて搬出入に適した所定の高さ位置に配置することもできる。これにより、開放されて連通される下方の真空室２１６内のガス流れの影響をより低減して、試料への異物の付着の発生を低減して、処理の歩留まりを向上させることができる。

本実施の形態では、プラズマの生成はＵＨＦ帯の電波とソレノイドコイルからの磁界とを用いたＥＣＲを利用しているが、プラズマ発生源としては、容量結合方式，誘導結合方式及びマイクロ波を用いたＥＣＲ方式等があり、本発明は、上記開示されたプラズマの発生方法に限定されるものではない。

上述の実施例では、プラズマエッチング装置を例に説明したが、減圧雰囲気内で試料等の被処理物が加熱されながら処理される処理装置に広く適用することができる。例えば、プラズマを利用した処理装置としては、プラズマエッチング装置，プラズマＣＶＤ装置，スパッタリング装置等が挙げられる。また、プラズマを利用しない処理装置としては、イオン注入，ＭＢＥ，蒸着，減圧ＣＶＤ等が挙げられる。

真空処理装置の全体配置図の一例である。 図１に示す真空処理装置の処理ユニットの構成の概略を示す縦断面図である。 図２に示す処理ユニットの構成の概略を示す模式図である。 図１に示す真空処理装置の処理の流れを示すフローチャートである。 図１に示す真空処理装置における異なる順序，手順による試料の処理の流れと処理室または真空室内の圧力の変化を示すグラフである。

符号の説明

１００…真空処理装置、１０１…真空側ブロック、１０２…大気側ブロック、１０３…エッチング処理ユニット、１０４…アッシング処理ユニット、１０８…大気側搬送容器、１０９…カセット、１１０…ダミー用カセット、１１２…真空側搬送容器、１１３，
１１３′…ロードロック室、２０１，２０２…処理容器、２０３…電波源、２０４…導波手段、２０５…蓋部材、２０６…ソレノイドコイル、２０７…処理室、２０８…シャワープレート、２０９…ガス導入孔、２１０…バッファ室、２１１…内壁部材、２１２…試料台、２１３…サセプタリング、２１４…支持装置、２１５…ベローズ、２１６…真空室、
２１７…ゲートバルブ、２１８…真空搬送室、２１９，２３０…ターボ分子ポンプ、220…処理ガス源、２２１，２２５…マスフローコントローラ、２２２，２２６…導入バルブ、２２３…処理ガス供給経路、２２４…不活性ガス源、２２７…不活性ガス導入経路、
２２８…制御装置、２３１…可変バルブ、２３２…ドライポンプ。

Claims (5)

1. 真空容器内に配置され内部でプラズマが形成される処理室と、この処理室の前記プラズマが形成される空間を上方に有して前記真空容器内に配置されその上面に処理対象の試料が載置される試料台と、前記真空容器内で前記試料台の外周側に配置されプラズマに面する内壁部材と、前記真空容器の上部で前記処理室の上方に配置されこの処理室内に処理用のガスを導入するための導入孔を有するプレートと、前記真空容器と連結されて減圧された内部を前記処理対象の試料が搬送される搬送容器と、この搬送容器の内部と前記真空容器内の空間であって前記内壁部材下方の空間とを連通する通路を開閉するゲートバルブとを備え、
   前記内壁部材の内側の前記処理室内に前記導入孔から不活性ガスを下方に向けて導入しつつこの真空容器内の圧力を前記搬送容器内の圧力より低い値まで上昇させた状態において前記ゲートバルブを開放した後前記試料を前記真空容器内部と前記搬送容器内部との間で搬送する真空処理装置。
2. 真空容器内に配置され内部でプラズマが形成される処理室と、この処理室の前記プラズマが形成される空間を上方に有して前記真空容器内に配置されその上面に処理対象の試料が載置される試料台と、前記真空容器内で前記試料台の外周側に配置されプラズマに面する内壁部材と、前記真空容器と連結されて減圧された内部を前記処理対象の試料が搬送される搬送容器と、この搬送容器の内部と前記真空容器内の空間であって前記内壁部材下方の空間とを連通する通路を開閉するゲートバルブとを備え、
   前記処理室内であって前記プラズマに面する位置に配置された導入孔から不活性ガスを下方に向けて導入しつつこの真空容器内の圧力を前記搬送容器内の圧力より低い値まで上昇させた状態において前記ゲートバルブを開放した後前記試料を前記真空容器内部と前記搬送容器内部との間で搬送する真空処理装置。
3. 請求項１または２に記載の真空処理装置であって、前記内壁部材は前記プラズマが形成される状態で前記試料台上面より下方に延在するフランジ部を備えた真空処理装置。
4. 請求項３に記載の真空処理装置であって、前記試料台が前記プラズマが形成されている状態と前記試料が搬送される状態とで高さを上下に変化させる真空処理装置。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の真空処理装置であって、前記処理室内の圧力を前記試料の処理後に一旦低圧まで減圧した後、前記不活性ガスを前記導入孔から下方に向けて導入しつつ前記搬送容器内の圧力より低い値まで上方させた状態で前記ゲートバルブを開放した後前記試料を前記真空容器内部と前記搬送容器内部との間で搬送する真空処理装置。

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