JP6475877B2 - 真空処理装置 - Google Patents
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Description
特許文献1には、外側チャンバの内部に被処理物の処理を行う処理室を構成する上部内筒チャンバと試料台、及び排気部側に配置された下部内筒チャンバを備えた真空処理装置が開示されている。本真空処理装置ではメンテナンスの際に、上部内筒チャンバの上部に配置され、プラズマを生成する放電室を構成する放電室ベースプレートを搬送室側に配置されたヒンジ部を支点として回転させるように上方に持ち上げ、上部内側チャンバの作業空間を確保することにより上部内側チャンバを上方に持ち上げて外側チャンバから取り出す。更に、試料台の鉛直方向の中心を軸として軸周りに配置され固定された支持梁を備えたリング状の支持ベース部材(試料台ブロック)が固定された試料台ベースプレートを搬送室側に配置されたヒンジ部を支点として回転させるように上方に持ち上げ、下部内側チャンバの作業空間を確保することにより下部内側チャンバを上方に持ち上げて外側チャンバから取り出す技術が記載されている。なお、支持梁を試料台の鉛直方向の中心を軸として軸対称に配置(即ち、試料台の中心軸に対するガス流路形状が略同軸軸対称)することにより、上部内筒チャンバ内の試料台上の空間のガス等(処理ガス、プラズマ中の粒子や反応生成物)が、この支持梁同士の間の空間を通り下部内筒チャンバを介して排気される。これにより、被処理物周方向におけるガスの流れが均一になり、被処理物に対する均一な処理が可能となる。
前記真空処理室は、
排気開口を有するベースプレートと、
前記ベースプレートの上に配置され、水平断面の内壁が円形状を有する下部容器と、
前記下部容器の上に配置され、被処理物を載置する試料台および前記試料台を支持する支持梁であって、前記試料台の中心軸に対して軸対称に配置された支持梁と、当該支持梁の外周側でこれと連結され前記真空処理室の内部と外部の大気圧の空間とを気密に区画する隔壁を構成するリング状の試料台ベースとを有する試料台ユニットと、
前記試料台ベースの上に配置され、当該試料台ベースとの間で前記真空処理室の内部と外部の大気圧の空間とを区画する隔壁を構成するとともに、その外側壁に前記被処理物が前記真空搬送室との間で搬送される開口部を有し、水平断面の内壁が円形状を有する上部容器と、
前記上部容器の上方に載せられて当該上部容器の内壁に沿って配置されたリング状の形状を有し接地電位にされるアース部材と、
前記アース部材の上方に載せられて、放電ブロックベース及び当該放電ブロックベースに取り付けられ水平断面の内壁が円形状を有した放電ブロックを含んだ放電ブロックユニットであって、前記アース部材との間で前記真空処理室の内部と外部の大気圧の空間とを区画するとともに前記放電ブロック内に放電が形成される放電ブロックユニットと、
前記真空処理室と前記真空搬送室との間に配置され前記上部容器の前記開口部を有する外側壁面と接してその内部と外部の大気圧の空間との間が気密に区画されたバルブボックスと、を備え、
前記上部容器は前記試料台ユニット及び前記バルブボックスから取外し可能に構成され、
前記ベースプレートに連結されて固定され、前記放電ブロックユニットと連結されて上下方向に軸を有して当該軸に沿って前記放電ブロックユニットを前記アース部材に対して上下方向に移動させる上下動作と前記アース部材から上方に移動されて離された当該放電ブロックユニットを前記バルブボックスに対して前記アース部材上方から遠ざけられた位置まで水平方向に移動させる水平動作とを可能に構成された移動手段と、
を備えることを特徴とする真空処理装置とする。
(1)良好な処理の均一性を確保するために、被処理物を載置する試料台の中心軸に対して処理チャンバ形状を略同軸軸対称とすること。
(2)容易な定常メンテナンスを可能とするために、大口径化対応であっても定常メンテナンスの対象部品であるチャンバ部材から反応生成物等を迅速に取り除くことができること。なお、ここでは定常メンテナンスが容易とは、電源ケーブルを切り離したり、水冷却パージを行うなど、非定常メンテナンスの際に行う作業を不要にすることを含む。
(3)容易な非定常メンテナンスを可能とするために、大口径化対応であっても非定常メンテナンス対象である放電用電極ヘッドや各種センサーが容易に引き出せること。
(1)に対しては、少なくとも真空処理室の水平断面の内壁形状を円形状とし、試料台を支持する支持梁は、試料台の鉛直方向の中心を軸として軸対称に配置し、リング状の支持ベース部材に固定する。
(2)に対しては、定常メンテナンスを行う部品はスワップ(交換)可能とする。すなわち、反応生成物等が付着した部品をその場で清掃するのではなく、新しい部品或いは清掃済みの部品と交換可能とする。更に、非定常メンテナンス対象部品を関連部品毎にユニットに纏め、ユニット単位で水平方向に移動可能とし、定常メンテナンスの際にこれらが作業の障害とならないように回避を容易にする。
(3)に対しては、非定常メンテナンス対象部品を関連部品毎に纏めたユニットをメンテナンスの際に水平方向に移動させ、周囲に作業空間を設ける。
(実施例)
本発明の実施例に係る真空処理装置ついて、図1A〜図10Bを用いて説明する。図1Aは本実施例に係る真空処理装置の概略上面図(一部透視)であり、図1Bは図1Aに示す真空処理装置の概略斜視図である。本実施例の真空処理装置100であるプラズマ処理装置は、大気ブロック101と真空ブロック102とを有する。大気ブロック101は、
大気圧下で半導体ウエハ等の被処理物(試料)を搬送、収納位置決め等をする部分であり、真空ブロック102は大気圧から減圧された圧力下でウエハ等の試料を搬送し、処理等を行ない、試料を載置した状態で圧力を上下させる部分である。
これらの蓋部材202とシャワープレート203は石英等の誘電体製の部材であり、マイクロ波やUHF、VHF波等の高周波電界が透過可能に構成されており、上方に配置された第1高周波電源からの電界がこれらを通り真空処理室内に供給される。また、真空容器の外側側壁の外周にはこれを囲んで磁場の形成手段(ソレノイドコイル)206が配置され発生された磁場を真空処理室内に供給可能に構成されている。
あるいはラジカルに解離されたりする。このプラズマが生成される領域には、第1温度コントローラ223に接続されたヒータ222が取り付けられ、放電ブロックベース221上に配置された放電ブロック224が設けられており、プラズマと接触するプ石英内筒205を加熱することができる。これにより、石英内筒205や放電ブロック224への反応生成物の付着を低減することができる。このため、これらの部材は定常メンテナンスの対象から外すことができる。
本実施例では、試料である半導体ウエハは直径450mmのものを使用することを考慮して円筒形状の真空処理室の内径は800mmとした。但し、この寸法以下(600mm程度)とすることもできる。
真空搬送室104にウエハ300が搬入された状態を示す。真空処理室と真空搬送室とは第1ゲートバルブ111と第2ゲートバルブとを介して接続されている。本図ではゲートバルブは両方とも閉じられており、Oリング207で真空シールされている。符号115はバルブボックス、符号210は旋回リフター(移動手段)である。旋回リフター210については後述する。次に、真空処理室と真空搬送室の圧力を揃えた上で、図2Aに示すように、アームを備えた真空搬送ロボット110を用いて真空搬送室104から真空処理室へウエハ300を搬入する。このとき、第1及び第2ゲートバルブ111、112が両者とも開の状態である。次いで、図3Aに示すように、ウエハ300を真空処理室内の試料台241に載置し、真空搬送ロボットは真空搬送室へ戻り、第1、第2ゲートバルブ111、112は閉じられる。
図4Bは、図3Aや図3Bに示した真空処理室の構成からソレノイドコイル206と第1高周波電源201を取り除くと共に、排気ポンプ270に接続されるベースプレート260の開口部を排気部蓋261で塞ぎ真空シールした構成を示し、図4Aは平面図、図4Bは断面図である。排気部蓋261により排気ポンプ270を真空シールし、排気ポンプ270を稼働させておくことにより、メンテナンス後の真空処理室の立ち上げ時間を短縮することができる。なお、図4Bに示す断面図は、旋回リフター210を説明するために、
図3Aや図3Bとは見る方向が異なる。すなわち、図3Aや図3Bに示す断面図では、図4Aに示す平面図において右側から見た図であるが、図4Bに示す断面図では、図4Aに示す平面図において下側から見た図となっている。図5B〜図10Bに示す断面図は、図4Bに示す断面図と同じ方向から見た図である。
次いで、図6A、図6Bに示すように、ガス導入リング204を上方へ移動させて取り外す。
旋回リフターの位置を反対側(図中右側配置を左側配置)に変更して時計方向に旋回させる構成とすることもできる。放電ブロックユニット220を上方に移動する距離は、アースリング225の突起部を越える高さ以上とする。本実施例では5cmとしたが、これに限定されない。なお、アースリングの突起部の高さが低い場合には、Oリング207が放電ブロックユニット220或いはアースリング225から離れる高さ(数cm)以上とする。又、旋回角度は180度としたが、90度以上270度以下とすることができる。但し、作業性を考慮すると180度±20度が好適である。定常メンテナンスの対象ではない放電関連部材を放電ブロックユニット220として纏めて旋回することにより、真空処理室の上部からこれらを迅速・容易に回避させることができる。放電ブロックユニット220を回避させることにより、真空処理室の上端にはアースリング225が露出する。
それぞれ別々の方向に旋回させることもできる。放電ブロックユニット用の旋回リフターと試料台ユニット用の旋回リフターとをそれぞれ設けることにより、それぞれのユニットの高さを自由に設定することができる。また、作業者をより多く配置することができるため作業の同時進行を容易に行うことが可能となり、短時間で作業を終了することができ、
作業効率が向上する。
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ために詳細に説明したものであり、必ずしも説明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、ある構成の一部を他の構成に置き換えることも可能であり、また、ある構成に他の構成を加えることも可能である。
200−1、200−2、200−3、200−4・・・真空処理室、201・・・第1高周波電源、202・・・蓋部材(石英板)、203・・・シャワープレート、204・・・ガス導入リング、205・・・石英内筒、206・・・コイル、207・・・Oリング、210・・・旋回リフター、211・・・旋回軸、220・・・放電ブロックユニット、221・・・放電ブロックベース、222・・・ヒータ、223・・・第1温度コントローラ、224・・・放電ブロック、225・・・アースリング、230・・・上部容器、240・・・試料台ユニット、241・・・試料台、242・・・試料台ベース、243・・・第2高周波電源、244・・・第2温度コントローラ、245・・・試料台底部蓋、250・・・下部容器、260・・・ベースプレート、261・・・排気部蓋、262・・・シリンダ、270・・・排気ポンプ、280・・・支柱、290・・・中心軸、300・・・被処理物(ウエハ、試料)、310・・・放電ブロックユニットの動く方向、320・・・試料台ユニットの動く方向、400・・・作業者。
Claims (12)
- 真空搬送室と前記真空搬送室に接続される真空処理室とを有し、
前記真空処理室は、
排気開口を有するベースプレートと、
前記ベースプレートの上に配置され、水平断面の内壁が円形状を有する下部容器と、
前記下部容器の上に配置され、被処理物を載置する試料台および前記試料台を支持する支持梁であって、前記試料台の中心軸に対して軸対称に配置された支持梁と、当該支持梁の外周側でこれと連結され前記真空処理室の内部と外部の大気圧の空間とを気密に区画する隔壁を構成するリング状の試料台ベースとを有する試料台ユニットと、
前記試料台ベースの上に配置され、当該試料台ベースとの間で前記真空処理室の内部と外部の大気圧の空間とを区画する隔壁を構成するとともに、その外側壁に前記被処理物が前記真空搬送室との間で搬送される開口部を有し、水平断面の内壁が円形状を有する上部容器と、
前記上部容器の上方に載せられて当該上部容器の内壁に沿って配置されたリング状の形状を有し接地電位にされるアース部材と、
前記アース部材の上方に載せられて、放電ブロックベース及び当該放電ブロックベースに取り付けられ水平断面の内壁が円形状を有した放電ブロックを含んだ放電ブロックユニットであって、前記アース部材との間で前記真空処理室の内部と外部の大気圧の空間とを区画するとともに前記放電ブロック内に放電が形成される放電ブロックユニットと、
前記真空処理室と前記真空搬送室との間に配置され前記上部容器の前記開口部を有する外側壁面と接してその内部と外部の大気圧の空間との間が気密に区画されたバルブボックスと、を備え、
前記上部容器は前記試料台ユニット及び前記バルブボックスから取外し可能に構成され、
前記ベースプレートに連結されて固定され、前記放電ブロックユニットと連結されて上下方向に軸を有して当該軸に沿って前記放電ブロックユニットを前記アース部材に対して上下方向に移動させる上下動作と前記アース部材から上方に移動されて離された当該放電ブロックユニットを前記バルブボックスに対して前記アース部材上方から遠ざけられた位置まで水平方向に移動させる水平動作とを可能に構成された移動手段と、
を備える真空処理装置。 - 請求項1記載の真空処理装置において、
前記ベースプレートの前記排気開口は、前記試料台の真下に配置されている真空処理装置。 - 請求項1記載の真空処理装置において、
前記ベースプレートと、前記下部容器と、前記試料台ユニットと、前記上部容器と、前記アース部材との間は、互いに真空シールされている真空処理装置。 - 請求項1記載の真空処理装置において、
前記移動手段が、前記試料台ユニットの前記試料台ベースに連結されて、当該試料台ユニットを前記軸に沿って前記下部容器に対して上下方向に移動させる上下動作と、前記下部容器から上方に移動されて離された当該試料台ユニットを前記バルブボックスに対して前記下部容器上方から遠ざけられた位置まで水平方向に移動させる水平動作と、を可能に構成された真空処理装置。 - 請求項4記載の真空処理装置において、
前記試料台ユニットが前記水平動作において前記バルブボックスに対して前記放電ブロックユニットと同じ方向に移動される真空処理装置。 - 請求項1乃至5の何れかに記載の真空処理装置において、
前記放電ブロックユニットは、前記移動手段の上下動作において上方へ持ち上げられた後、前記水平動作において前記軸回りに水平方向に旋回されるものである真空処理装置。 - 請求項1乃至5の何れかに記載の真空処理装置において、
前記放電ブロックユニットは、前記移動手段の上下動作において上方へ持ち上げられた後、前記水平動作において前記軸に対して交差する軸方向に沿って水平方向に直線的に移動されるものであることを特徴とする真空処理装置。 - 請求項1記載の真空処理装置において、
前記真空処理装置のメンテナンスの際、前記上部容器及び前記下部容器は交換されるものであることを特徴とする真空処理装置。 - 請求項1記載の真空処理装置において、
前記下部容器は内部にインナーを有し、前記真空処理装置のメンテナンスの際、前記下部容器のインナー及び前記上部容器は交換されるものであることを特徴とする真空処理装置。 - 請求項1記載の真空処理装置において、
前記ベースプレートの排気開口は、前記真空処理装置の稼働中は開状態とされ、前記真空処理装置のメンテナンスの際には閉状態とされるものであることを特徴とする真空処理装置。 - 請求項1記載の真空処理装置において、
前記支持梁の内部に設けられた空洞には、前記被処理物を前記試料台に静電吸着させるため用いられる配線コード、前記試料台へ高周波バイアスを印加するために用いられる配線コード、前記試料台の温度を制御するために用いられる配線コード或いは冷媒用配管、前記試料台の温度を検出するために用いられる配線コードの中の少なくとも一つが配置されていることを特徴とする真空処理装置。 - 請求項1記載の真空処理装置において、
前記真空処理室は、ドライエッチング処理が行われるものであることを特徴とする真空処理装置。
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