JP6910560B1 - プラズマ処理装置およびプラズマ処理装置の運転方法 - Google Patents

プラズマ処理装置およびプラズマ処理装置の運転方法 Download PDF

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Abstract

歩留まりを向上させたプラズマ処理装置またはプラズマ処理装置の運転方法を提供するため、真空容器内部の処理室内に配置された試料台と、その上方のウエハを処理するためのプラズマが形成されるプラズマ形成空間および下方に前記プラズマ形成空間と連通された下部空間と、前記下部空間の底部に配置された排気口と、当該下部空間を囲む前記真空容器の下部を加熱する加熱器と、前記ウエハの処理に際して前記処理室内の圧力を検出する第１の真空計と、この下方の前記下部空間の外周を囲む処理室の内壁に配置された開口と連通された校正用の第２の真空計と、前記処理室内の圧力が０と見做せる程度の圧力値及びこれより高い複数の圧力値における前記第１及び第２の真空計の出力を用いて前記第１の真空計の出力を補正する補正機とを備えた。

Description

本発明は真空容器内の処理室で形成したプラズマを用いて当該処理室内に配置した半導体ウエハ等の基板状の試料を処理するプラズマ装置およびプラズマ処理装置の運転方法に係り、特に、処理室内部の圧力を検知する圧力計の出力を用いて処理室内の圧力を調節しつつ前記試料を処理するプラズマ装置及びプラズマ処理装置の運転方法に関する。
上記の様なプラズマ処理装置は、従来から処理室内の圧力を調節するために用いられる圧力計の出力は、装置の運転時間の経過あるいは希少の処理の枚数の累計が大きくなるに伴って、初期の状態から変動することが知られている。このため、所定の運転時間や試料の処理枚数に到達すると、試料の処理中の圧力を調節するために用いられる圧力計をその出力と精度が確かめられている基準用の別の圧力計の出力とを比較して補正することが行われていた。
このような従来の技術の例としては、特開２００４−２７３６８２号公報（特許文献１）に記載のものが知られていた。この従来技術には処理室に接続された制御用圧力計に加え、処理室と繋がる空間に接続された校正用圧力計により、大気圧下で行われる制御用の圧力計の校正作業を不要とする技術が開示されている。
また、別の例として、特開２０１０−２５１４６４号公報（特許文献２）には、校正用圧力計と成膜処理時に圧力を制御するための制御用圧力計との取付箇所と同じにして校正用の圧力計と制御用の圧力計とでの圧力を検知する条件を同じにすることで、実際の成膜する処理の条件に近い状態で制御用の圧力計のゼロ点校正を可能にして、処理における圧力の条件を高い精度で実現する技術が開示されている。
特開２００４−２７３６８２号公報 特開２０１０−２５１４６４号公報
上記の従来技術には、次の点について考慮が不十分であったため、問題が生じていた。
すなわち、上記特許文献１は接続された処理室とロードロック室とを連通させ１つの空間にした状態で、特許文献２は処理室に校正用圧力計と処理室内部の圧力の調節用の圧力計との両者が接続されて構成を備えている。そして、何れも処理室内部を真空排気して所定の真空度まで減圧した後に、当該処理室を複数の異なる圧力の状態に調節して、各々の圧力の状態において校正用の圧力計の出力と処理室の圧力調節用の圧力計を比較しその結果を用いて圧力調節用の圧力計の出力に補正を加える技術である。
しかしながら、本従来技術では、ロードロック室と処理室との間のゲートバルブを気密に閉塞した状態でロードロック室および処理室を排気して減圧した後に再度ゲートバルブを開いて両者の圧力を同じにした後に、ロードロック室に接続された校正用圧力計と処理室に接続された圧力調節用の圧力計とを比較しており、処理室内部で実施される処理の条件に近い０に近接した圧力の状態、所謂高真空の圧力の状態を含む複数の圧力の条件で上記圧力調節用の圧力計の出力を補正することについては考慮されていない。より圧力が高くされた条件で校正が行われた圧力計を用いて調節される処理室の高い真空度の圧力の値が不正確となってしまうという問題が生じていた。
さらに、特許文献２においても、半導体ウエハ上の処理対象の膜をプラズマを用いてエッチング処理する場合のように高い真空度の圧力の条件で校正用の圧力計の出力を補正する点について考慮されていない。このため、上記従来技術では、半導体デバイスを製造するための実際のウエハの処理中の圧力の値が所望のものから大きくずれてしまいウエハの処理結果に悪影響が及ぼされ処理後に得られる加工形状の寸法のバラツキが大きくなり処理の歩留まりが損なわれてしまっていた。
本発明の目的は、歩留まりを向上させたプラズマ処理装置またはプラズマ処理装置の運転方法を提供することにある。
上記の目的は、真空容器内部の処理室内に配置されその上面に処理対象のウエハが載置される試料台と、前記処理室の前記試料台上方の空間であって供給された処理用のガスを用いて前記ウエハを処理するためのプラズマが形成されるプラズマ形成空間と、前記試料台の下方の前記処理室の下部の空間であって前記試料台外周の当該処理室内の空間を介して前記プラズマ形成空間と連通された下部空間と、前記下部空間の底部に配置され前記処理室内部を排気して減圧する排気装置と連通された排気口と、当該下部空間を囲む前記真空容器の下部を加熱する加熱器と、前記ウエハの処理に際して前記処理室内の圧力を検出する第１の真空計と、この第１の真空計の下方であって前記下部空間の外周を囲む処理室の内壁に配置された開口と連通された校正用の第２の真空計と、前記処理室内の圧力が０と見做せる程度の圧力値及びこれより高い複数の圧力値における前記第１及び第２の真空計の出力を用いて前記第１の真空計の出力を補正する補正機とを備えたプラズマ処理装置、またはその運転方法により達成される。
本発明によれば、歩留まりを向上させたプラズマ処理装置またはプラズマ処理装置の運転方法を提供することができる。
本発明の実施例に係かるプラズマ処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。 図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置に対するメンテナンスの作業とその際のプラズマ処理装置の状態を模式的に示す図である。 図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置に対するメンテナンスの作業とその際のプラズマ処理装置の状態を模式的に示す図である。 図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置に対するメンテナンスの作業とその際のプラズマ処理装置の状態を模式的に示す図である。 図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置のメンテナンス運転中の第１の真空計を校正する際の動作の流れを示すタイムチャートである。
以下、本願発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
本発明の実施例を、以下、図１乃至図５を用いて説明する。図１は、本発明の実施例に係わる真空処理室の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
図１に示すプラズマ処理装置１００は、大きく分けて、中央部に円形の排気口１２４を有するベースプレート１０９とその上方に配置され内側の側壁面が円筒形を有した上部容器１０１およびその下方に配置された下部容器１０２並びにこれらの間に挟まれた試料台ベース１０７とを含む真空容器を有している。さらに、真空容器の下方には、これに連結されて配置されたターボ分子ポンプ等の排気ポンプ１０３を含む排気部が備えられている。さらに、真空容器の上方には、真空容器内部の空間にプラズマを形成するための所定の周波数の電界が内側を伝播する導波管１２２およびソレノイドコイル１０５を有したプラズマ形成部が配置されている。
上部容器１０１、下部容器１０２、試料台ベース１０７は、これらの外側の壁面がプラズマ処理装置１００の周囲の雰囲気に面しており、内側の壁面が排気ポンプ１０３により減圧されプラズマが形成される空間である処理室１０４の周囲を囲んでいる。これらの部材の内壁面は、水平方向の断面が円形を有した円筒形状を備え、各々の部材の囲む処理室１０４の円筒形の中心が上下方向に合致またはこれとみなせる程度に近似した位置で内側壁面の継ぎ目での段差ができるだけ小さくなるように、Ｏリング等のシール部材を間に挟んで上下方向に押し付けられて、位置決めされて相互に接続されている。このように接続された状態でこれらの部材は真空隔壁を構成して、処理室１０４の内部と外部の雰囲気との間が気密に区画される。
処理室１０４の上部の空間は、放電部としてプラズマが形成される空間であって、その下方に処理対象のウエハ１０８が上面に載せられる試料台１０６が配置されている。本実施例の処理室１０４は、試料台１０６底面の下方であって処理室１０４底面との間に空間を有すると共に、試料台１０６底面の下方の処理室１０４の底面には処理室１０４内のガスやプラズマ等の粒子が排出される排気口１２４の円形状の開口が配置されている。
上部容器１０１の上方には、リング形状を有して導電性を有する部材製のアースリング１１６，アースリング１１６上面上方に載せられてリング形状を有した放電ブロックベース１１９及び放電ブロックベース１１９上に載せられて放電部の外周を囲んで円筒形状を有した放電部容器１１７が配置されている。放電部容器１１７の円筒形の内側の側壁部分は放電ブロックベース１１９の内周側の側壁を覆って配置されると共に、放電部容器１１７の内側であってプラズマが形成される空間である放電部との間には、放電部容器１１７の内側壁面を覆って配置された石英製の内筒が配置され、プラズマと放電部容器１１７の内側壁との相互作用を抑制し損傷や消耗を低減している。
放電部容器１１７の外側の壁面上には、ヒータ１１８が当該壁面の外周側で巻かれて、当該壁面に接して配置されている。ヒータ１１８は、図示していない直流電源と電気的に接続され直流電源から電流が供給されて発熱して、放電部容器１１７の内側壁面の温度が所望の範囲内の値となるように調節される。
放電部容器１１７及び放電ブロックベース１１９の下端面とその下方に配置された上部容器１０１上端面との間には、導電性を有した材料から構成されたリング状部材であるアースリング１１６が配置されている。アースリング１１６は、その上面が放電部容器１１７の円筒形状部の下端下面との間で、さらにアースリング１１６下面が上部部材１０１上端上面とＯリングを挟んで接続され、上下方向にこれらを押し付ける力が供給されることで、処理室１０４の内外が気密に封止される。アースリング１１６は、図示していないが接地電極と電気的に接続され、内周側の端部が処理室１０４内部の放電部に周囲から中央側に突出してプラズマと接することで、プラズマの電位が所有者の所望の範囲内のものに調節される。さらにアースリング１１６の内周側端部の上面上方には、内筒１１４が放電部容器１１７の内側壁面との間に隙間を開けて載せられて配置される。
さらに、放電部１１７の上端上方には、処理室１０４内にプラズマを形成するために供給される処理用のガスの通路が配置されたリング状の部材であるガスリング１１５がＯリングを挟んで載せられている。ガスリング１１５の上面の上方には、真空容器を構成して放電部に供給される電界が透過する石英等の誘電体製の部材である円板形状を有した窓部材１１２がＯリングを挟んで載せられて、窓部材１１２外周縁部下面とガスリング１１５の上面とが相互に接続されている。
窓部材１１２の下面下方には隙間を開けて石英等の誘電体製の円板状部材であるシャワープレート１１３が配置され、処理室１０４の放電部上方を覆ってその天面を構成している。シャワープレート１１３の中央部の円形の領域には複数の貫通孔が配置されている。ガスリング１１５の内部には、図示しない複数のタンクを有して構成されたガス源と流量調節器（マスフローコントローラ、ＭＦＣ）を挟んで配管を介して接続された処理用ガスの供給路と窓部材１１２及びシャワープレート１１３との間の隙間に連通されたガス流路１１５’が備えられている。流量調節器によりその流量または速度が調節された各種類のガス源からのガスは、配管に沿って供給されて１つのガス供給路として合流した後、ガスリング１１５内のガス流路１１５’を通って窓部材１１２及びシャワープレート１１３の間の隙間内に流入して当該隙間内で拡散した後、シャワープレート１１３の中央部の複数の貫通孔から処理室１０４に上方から導入される。
窓部材１１２、シャワープレート１１３、ガスリング１１５、放電部容器１１７、放電ブロックベース１１９は、Ｏリングを挟んで連結され真空容器を構成するとともに、内筒１１４と共に放電ブロックを構成する。放電ブロックは後述の通り図示しないリフターの上下方向の軸に沿って上下方向に移動して、真空容器を分解または組み立てすることが可能に構成されている。放電ブロックはアースリング１１６を含んで構成されていても良く、上部容器１０１とアースリング１１６との間で真空容器を上下に分割して分解可能に構成されていても良い。
窓部材１１２の上方には、処理室１０４の放電部にプラズマを形成するために供給されるマイクロ波の電界を伝播するための導波管１２２が配置されている。導波管１２２は、上下方向の軸に沿って延在してその上下方向の軸に垂直な水平方向の断面が円形を有する円筒形の円形導波管部と、水平方向の軸に沿って延在し水平方向の軸に垂直な上下方向の断面が矩形または方形を有すると共にその一端部が円形導波管部の上端部と接続された方形導波管部とを備え、方形導波管部の他端側の部分には発振して電界を形成するマグネトロン１２３が配置されている。形成されたマイクロ波の電界は方形導波管部を水平方向に伝播して円形導波管部の上端で向きを変えて下方の窓部材１１２下方の処理室１０４に向けて伝播する。
円形導波管部の下端部は、この下端部下方であって窓部材１１２の上方で当該窓部材１１２と同じかこれとみなせる程度に近似した大きさの内径を有する円筒形の空洞部１２１の円形の天井部の中央部と接続されている。円形導波管部の内部と空洞部１２１の内部の空洞とは円形の天井部中央の円形導波管の内径と同じ円形の開口を介して連通されており、空洞部１２１は導波管１２２の一部を構成する。いる。円形導波管内を伝播したマイクロ波の電界は、空洞部１２１内に導入された後、空洞部１２１内部で所望の電界のモードが形成され、窓部材１１２及び下方のシャワープレート１１３を透過して処理室１０４内に伝播する。
さらに、本実施例では、空洞部１２１上方の導波管１２２の円形導波管部の外周側、及び空洞部１２１並びに放電部容器１１７の円筒形の外側側壁の外周側を囲んで、上下方向に複数段のリング状のソレノイドコイル１０５がヨークと共に配置されている。これらソレノイドコイル１０５は図示しない直流電源と電気的に接続されて直流電流が供給されて磁界を生成する。導波管１２２から供給されたマイクロ波の電界とソレノイドコイル１０５から生起されて供給された磁界とが処理室１０４内部で相互に作用を及ぼし電子サイクロトロン共鳴（Ｅｌｅｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ、ＥＣＲ）を生起して、処理室１０４内に供給された処理用ガスの原子又は分子を励起し、これらを電離または解離させて、ウエハ１０８の処理中の放電部内にプラズマを形成する。
試料台１０６はリング状の試料台ベース１０７の内側の中央部に配置され、これらの間を接続する複数本の支持梁により試料台ベース１０７で接続されている。本実施例の支持梁は、図上一点鎖線で示される、円筒形を有した試料台１０６の上下方向の中心軸について上方から見てその周方向に同じかこれとみなせる程度に近似した角度毎に放射状に、所謂軸対象に配置されている。このような構成により、上部容器１０１の内側の放電部内で形成されたプラズマや供給されたガス、ウエハ１０８の処理中に生じた反応生成物等の粒子が、排気ポンプ１０３の動作により、試料台１０６と上部容器１０１との間および、試料台１０６と試料台ベース１０７の間の空間であって支持梁同士の間の空間を通り下部容器１０２内側の空間を通って、試料台１０６の直下方の排気口１２４を通って排出され、ウエハ１０８上面上方の処理室１０４内部での粒子の流れがウエハ１０８の周方向についてバラツキが低減されウエハ１０８の処理の均一性が向上する。
試料台１０６は内部に空間を有し底面を試料台底蓋１２０が内外を気密に封止して取り付けられることで当該空間が密封されている。さらに複数本の支持梁の内部には試料台ベース１０７の外側の大気圧の雰囲気と連通した通路が配置されて試料台１０６内部の空間と当該外側の箇所とが連通される。これらの空間と通路とは、試料台ベース１０７の外側に配置され試料台に電力や冷媒、ガス等の流体を供給するケーブルや配管等の供給路の配置用の領域になっている。当該通路と試料台１０６内の空間とは雰囲気と同じ大気圧かこれとみなせる程度に近似した圧力にされている。
また、上部容器１０１および下部容器１０２は、各々の外側壁に図示していないフランジ部を有している。下部容器１０２およびその上方の上部容器１０１はベースプレート１０９に対して各々のフランジ部がネジやボルトを用いて締結され位置決めされている。なお、本実施例の上部容器１０１、下部容器１０２、試料台ベース１０７の外周側壁は円筒形状を有するが、これらは水平断面形状が円形ではなく矩形であっても他の形状であってもよい。
ベースプレート１０９は、プラズマ処理装置１００が設置されるクリーンルーム等の建屋の床の上に複数本の支柱１２５の上端部と接続され、これら支柱１２５の上に載せられて支持されている。つまり、ベースプレート１０９を含む真空容器は複数本の支柱１２５を介して建屋の床面上に位置決めされている。
さらに、ベースプレート１０９の下方の支柱１２５同士の間の空間には排気ポンプ１０３が配置され排気口１２４を介して処理室１０４と連通されている。排気口１２４は、試料台１０６の直下方でその円形の開口の中心を通る上下方向の軸は上記中心軸と合致またはこれとみなせる程度に近似した位置に配置され、排気口１２４上方の処理室１０４の内部には当該排気口１２４に対して閉塞または上下方向に移動する略円板形状を有する排気口蓋１１０が配置されている。排気口蓋１１０は、ベースプレート１０９の下方に配置されアクチュエータ等の駆動用の機器を有する排気調節機１１１の動作に伴って上下に移動することにより、排気口１２４から排出される処理室１０４内の粒子の流路の面積を増減することで排気口１２４からの処理室１０４内の粒子の排気のコンダクタンスを増減する流量調節バルブの機能を奏するものであり、図示しない制御部からの指令信号に基づいて排気口蓋１１０が駆動されることで排気ポンプ１０３により排出される内部の粒子の量や速度が調節される。
プラズマ処理装置１００の真空容器は、これに水平方向について隣接して配置された別の真空容器であって、内部の減圧された空間である搬送室にウエハ１０８をアームの先端部の上面に保持して当該搬送室内を搬送する搬送ロボットが配置された真空搬送容器１２６と連結されている。プラズマ処理装置１００と真空搬送容器との間は、内部の処理室１０４と真空搬送室とがウエハ１０８が内側を通る通路であるゲートを介して連通される。さらに、真空搬送室内には、上下方向に移動すると共に真空搬送容器１２６内側壁面に対して水平方向に移動して当該内側壁面に配置されたゲートの開口を開放および内側壁面とＯリングを挟んで当接して開口を気密に閉塞するゲートバルブ１２８が備えられている。
さらに、本実施例では、上部容器１０１と真空搬送容器との間に別のゲートバルブ１２９を内部の空間内に備えたバルブボックス１２７が配置されている。バルブボックス１２７はその２つ端部の各々が上部容器１０１の外側側壁面および真空搬送容器の側壁面の各々にＯリング等のシール部材を間に挟んで接続され、内部に外部の大気圧の雰囲気から気密に区画される空間を有している。バルブボックス１２７の一方の端部の側壁面は心空搬送容器１２６側壁のゲートの開口の周囲と接続され、他方の端部の側壁面は上部容器１０１の側壁に配置されたゲートの開口の周囲と接続されることで、バルブボックス１２７の内の空間は、ウエハ１０８が搬送ロボットのアームに載せられて搬送される通路を構成する。
なお、バルブボックス１２７内部に配置されたゲートバルブ１２９は、上下方向に移動するとともに上部容器１０１の外側壁に対して水平方向に移動して、上部容器１０１のゲートの開口を開放またはＯリングを挟んで当接して気密に封止する。真空搬送容器１２６、バルブボックス１２７の各々の下方には、各々の内部に配置されたゲートバルブ１２８，１２９と接続されてこれら移動させるためのアクチュエータ等の駆動機１３０が配置されている。
また、本実施例のバルブボックス１２７は、ネジやボルト等で、建屋の床面に下端が接続されて位置決めされた別の支柱１２５の上端部と接続されてこれに支持されて、バルブボックス１２７の一端部の側壁面がゲート外周側の上部容器１０１の外側壁面とＯリングを挟んで接続して気密な封止が実現できるように位置決めされて配置されている。図１の実施例のバルブボックス１２７は、建屋の床面上に支柱１２５により支持される態様の他に、ベースプレート１０９下方の支柱１２５に接続された別の支柱１２５により支持される、或いはベースプレート１０９の真空搬送容器側の端部の上面にネジやボルト等で締結されて位置決めされる態様であっても良い。
ウエハ１０８の処理に先立って、予め減圧された処理室１０４の内部に処理前のウエハ１０８が搬送ロボットのアームの先端部上面に載せられ保持されて心空搬送室内からバルブボックス１２７内部の空間を通して搬入される。ウエハ１０８は、処理室１０４内部で試料台１０６上面上方でアーム上に保持された状態から試料台１０６上面から突き出した複数のピン上に受け渡されると、真空ロボットのアームが処理室１０４から真空搬送室内に退出する。ウエハ１０８が試料台１０６上面に載せられると共に、ゲートバルブ１２９が駆動されて上部容器１０１のゲートが気密に閉塞される。
この状態で、流量調節器により流量または速度が調節された複数のガスから構成された処理用のガスがガス供給路及びガス流路１１５’から窓部材１１２とシャワープレート１１３との隙間とシャワープレート１１３の貫通孔を通して処理室１０４内に導入されると共に、排気口１２４と連通した排気ポンプ１０３の動作による処理室１０４内のガスの粒子が排気され、これらのバランスにより処理室１０４内の圧力が処理に適した範囲内の値に調節される。さらに、マグネトロン１２３を用いて形成されたマイクロ波の電界が導波管１２２及び空洞部１２１内を伝播して窓部材１１２，シャワープレート１１３を透過して処理室１０４内に供給されると共に、ソレノイドコイル１０５により形成された磁界が処理室１０４内に供給され、処理用のガスを用いて放電部内にプラズマが形成される。
ウエハ１０８が上面に載せられて保持された状態で、試料台１０６の内部に配置された図示されない電極に所定の周波数の高周波電力が供給されて、ウエハ１０８の上面上方にプラズマとの間に差を有したバイアス電位が形成され、当該電位差によってプラズマ中のイオン等の荷電粒子がウエハ１０８上面に誘引されて、ウエハ１０８上面に予め配置された処理対象の膜層とその上方に積層されたレジスト等の材料から構成されたマスク層とを有する膜構造の当該処理対象の膜層に衝突してエッチング処理が進行する。
処理対象の膜層のエッチング処理が所定の残り膜厚さ或いは深さまで到達したことが、図示しない検出器により検出されると、試料台１０６内部の電極への高周波電力の供給ならびにプラズマの形成が停止されてエッチング処理が終了する。次に、処理室１０４内部の粒子を十分に排気した後に、ゲートバルブ１２９が駆動されて上部容器１０１のゲートが開放されて当該ゲートを通して搬送用ロボットのアームが処理室１０４内に進入し、ウエハ１０８がアーム上に試料台１０６から受け渡され、アームが処理室１０４外に退出することで、処理後のウエハ１０８が真空搬送室に搬出される。
次に処理されるべき未処理のウエハ１０８が在るか否かが制御部により判定され、次のウエハ１０８が在る場合には再度ゲートを通してウエハ１０８が処理室１０４内に搬入されて試料台１０６に受け渡された後、上記と同様にウエハ１０８へのエッチング処理が行われる。次に処理されるべきウエハ１０８が無いと判定された場合には、半導体デバイスを製造するためにウエハ１０８を処理するプラズマ処理装置１００の運転が停止または休止される。
次に、本実施例のプラズマ処理装置１００の保守や点検等のメンテナンスの作業の流れについて図２，３を用いて説明する。図２および図３は、図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置に対するメンテナンスの作業とその際のプラズマ処理装置の状態を模式的に示す図である。また、それぞれの図の（ａ）は図面から垂直上方の箇所から下方を見た際のプラズマ処理装置１００の真空容器の平面図を、（ｂ）は縦断面図である。
これらの図に示す実施例では、処理室１０４に対してメンテナンスが実施されて後にウエハ１０８を処理した枚数または処理室１０４内で当該処理の実施された時間の累積値が予め定められた値に到達したことが、上記の制御部により検出されると、制御部は、処理室１０４内での当該値に到達したウエハ１０８の処理が終了して次いで処理室１０４外に搬出された後に、制御部から指令信号をプラズマ処理装置１００の各部分に送信し、プラズマ処理装置１００の半導体デバイスを製造するためにウエハ１０８を処理する運転（定常運転）が、メンテナンスをするための運転（メンテナンス運転）に切り替えられる。プラズマ処理装置１００のメンテナンス運転のモードでは、制御部からの指令信号に基づいて駆動器１３０が動作されてゲートバルブ１２８により真空搬送容器１２６内の真空搬送室に面したゲートが気密に閉塞され、処理室１０４側の空間と真空搬送室側の空間とが封止され、処理室１０４内を大気圧にして上部を開放できるようにされる。
すなわち、処理室１０４底部の排気口蓋１１０が排気調節機１１１の駆動により、排気口１２４の上方の開口周囲のベースプレート１０９上面とＯリング等のシール部材を介して当接して排気口１２４が下方の排気経路と処理室１０４との間で気密に封止された状態で、処理室１０４内に空気またはガスが導入されて処理室１０４内の圧力が増大される。処理室１０４内の圧力が雰囲気と同じまたはこれとみなせる程度に近似した値まで増大したことが制御部により検出され報知されると、作業者が真空容器の上部分を上方に移動させて真空容器を分解し処理室１０４をプラズマ処理装置１００周囲の雰囲気に対して開放することができる。
作業者は、先ず、ベースプレート１０９に下部が固定されると共に上下方向に軸を有したリフター２０１に連結されたソレノイドコイル１０５とマグネトロン導波管１２２とをこれらを一纏まりのユニットとして上記軸に沿って上方に移動させる。この状態で、真空容器の上部を構成する窓部材１１２の上面が露出する。
本実施例では、作業者は、この状態で真空容器の上部を構成する放電ブロックを取り外す。まず、窓部材１１２、シャワープレート１１３及び石英内筒１１４を、さらにガス導入リング１１５を取り付けられた箇所から上方向および水平方向に移動させて取り外す。その後、作業者は、連結アーム２０４を介してリフター２０１の上下方向の軸に連結された放電ブロックベース１１６およびその上に取り付けられた放電ブロック１１７、ヒータ１１８と共にこれらを一纏まりの放電部容器ユニット２０２として、矢印に示すようにリフター２０１の上下方向の軸に沿って連結アーム２０４と共に上方へ移動させる。
本実施例の連結アーム２０４は、一端部が放電ブロックベース１１９とネジあるいはボルトにより締結されて固定され、他端部が旋回リフター２０１の側壁の外側で当該リフター２０１の上下方向の軸と、当該上下方向の軸に沿って移動可能に連結されている。さらに、連結アーム２０４は、リフター２０１の上下方向の軸と平行に配置された上下方向の可動軸２０３を含んで連結アーム２０４の一端部がこの可動軸２０３周りに旋回可能に連結された関節部を備えている。
作業者は、上方に移動させて下方に位置するアースリング１１６または上部容器１０１から上下方向に十分な距離を有する箇所に位置した放電部容器ユニット２０２を、可動軸２０３周りに水平に反時計方向に旋回させることにより、上方から見て上部容器１０１または試料台ベース１０７の直上方への投影される領域外側へ移動させる。本実施例では、放電部容器ユニット２０２は、図上ベースプレート１０９の右端部であってバルブボックス１２７から見て試料台１０６の中心軸より遠い箇所に配置されて接続されたリフター２０１の旋回軸２０３の周りに上方から見て反時計周りに旋回させているが、リフター２０１が位置を反対側（図中ベースプレート１０９の左端部）に配置して、放電部容器ユニット２０２を上方から見て時計周り方向に旋回させて取り外しても良い。
また、放電部容器ユニット２０２を放電部容器１１７の上下方向の中心軸が試料台１０６の中心軸と合致またはこれと見做せる箇所から取り外され旋回させる角度は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。
本実施例では、アースリング１１６は放電ブロックベース１１９または放電部容器１１７と接続されて固定されていないので、放電部容器ユニット２０２が取り外された後に、アースリング１１９は上部容器１０１上端上方から取り外される。この状態で、上部容器１０１は試料台ベース１０７の上方へ移動させて取り外すことが可能となる。すなわち、スワップ（交換）可能な状態で上部容器１０１を取り外すことができる。
本実施例では、アースリング１１６が取り外された状態で、試料台ベース１０７の上に載せられた上部容器１０１をベースプレート１０９に締結して位置を固定するネジまたはボルトが取り外されて、これらの間の接続が取り除かれる。この状態で、上部容器１０１とこれを載せた試料台ベース１０７および試料台１０６、複数の支持梁を含む試料台ユニット３０１とは、図３に示すように、リフター２０１の上下方向の軸に沿って連結アーム３０３と共に上方に移動させた後に、リフター２０１の側壁外側に配置された連結アーム３０３の関節部の可動軸３０２周りに、水平に反時計方向に旋回させて、鉛直上方から見て下部容器１０２の上方に投影される領域外へ移動される。
すなわち、上記放電部容器ユニット２０２と同様に、連結アーム３０３は一端部が試料台ベース１１９とネジあるいはボルトにより締結されて固定され、他端部が旋回リフター２０１の側壁の外側で当該リフター２０１の上下方向の軸と、当該上下方向の軸に沿って移動可能に連結されている。さらに、連結アーム３０３は、リフター２０１の上下方向の軸と平行に配置された上下方向の可動軸３０２を含んで連結アーム３０３の一端部がこの可動軸３０２周りに旋回可能に連結された関節部を備えている。
作業者は、図上の矢印で示すように、上部容器１０１を載せた試料台ユニット３０１を上方に移動させて下方に位置する下部容器１０１から上下方向に十分な距離を有する箇所に位置させた後、可動軸３０２周りに水平に反時計方向に旋回させることにより、上部容器１０１のゲート開口の周囲の側壁をバルブボックス１２７の湾曲した接続面から引き剥がして、バルブボックス１２７と接していた位置から所定の角度だけ可動軸３０２周りに移動させた後、一端試料台ベース１０７を関節部周りの当該角度の位置で固定する。この状態で、上部容器１０１と試料台ユニット３０１は、上方から見て下部容器１０２の上方への投影された領域の一部に重なっている。
バルブボックス１０７から離された上部容易１０１を上方および水平方向に移動して取り外した後に、試料台ユニット３０１を再度可動軸３０２周りに水平に旋回させて上方から見て下部容器１０２直上方への投影される領域外側へ移動させる。本実施例では、試料台ユニット３０１は、リフター２０１の旋回軸３０２の周りに上方から見て反時計周りに旋回させているが、リフター２０１が位置を反対側（図中ベースプレート１０９の左端部）に配置して、試料台ユニット３０１を上方から見て時計周り方向に旋回させて取り外しても良い。
試料台ユニット３０１が上方の投影される領域から除かれたことで、容易に下部容器１０２はベースプレート１０９上面から取り外すことができる。本実施例の上部容器１０１と下部容器１０２とは、取り外された後に予め定められた手順に沿って、洗浄や反応生成物の除去或いは表面を被覆する皮膜の除去と再度の被覆等のメンテナンスが施される。このようなメンテナンスが施される取り外された上部容器１０１または下部容器１０２に換えて、メンテナンス運転の前に予め用意された使用前または上記所定のメンテナンス済みの上部容器１０１等の交換部品がベースプレート１０９上に、上記の取り外しの際のものとは逆の手順で取り付けられる。
一方、下部容器１０２が取り外された後、ベースプレート１０９の表面や排気口蓋１１０の表面の点検や保守の作業が行われる。ベースプレート１０９の上面の大きな割合の部分は下部容器１０２で覆われているため、上部容器１０１や下部容器１０２と比較して処理室１０４内のウエハ１０８の処理に伴って生成された反応生成物の付着の量は少ない。このため、排気口蓋１１０作業者により洗浄あるいは清掃が行われた後にベースプレート１０９の上面に下部容器１０２が取り付けられる。
本実施例のプラズマ処理装置１００の真空容器には、内部に配置された空間である処理室１０４内の圧力を検出するための真空計を複数備えている。図４を用いてこれらの真空計と真空容器との連結を説明する。図４は、図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置に対するメンテナンスの作業とその際のプラズマ処理装置の状態を模式的に示す図である。
なお、本図において、真空容器を構成する上部容器１０１及びその下方の部材の主要部が示されている。上部容器１０１より上方に配置された真空容器を構成する部材およびプラズマ形成部を構成するソレノイドコイル１０５や導波管１２２とこれに接続された部材、さらにはベースプレート１０９下方でこれに接続された支柱１２５は省略されている。また、図１乃至３に示されたもので同じ符号が付された要素についても、特に必要の無い場合はその説明は省略される。
本実施例において、真空容器内部の試料台１０６の側壁の外周側であって上部容器１０１の内周側壁との間に閉込めリング４０１が配置されてる。閉込めリング４０１は、内周縁部は円筒形を有した試料台１０６の外周側壁の外周側を囲んで配置された円筒形の部材で構成されている。さらに、閉込めリング４０１は、この内周縁部の上端部の外周側で試料台１０６の上下方向の中心軸に対して上方から見て半径方向外側で水平方向（図上紙面方向）に延在する板状のフランジ部が内周縁部を囲んでリング状に配置され、これら内周縁部とフランジ部とが一体の部材で構成されている。
閉込めリング４０１の内周縁部及びフランジ部は、共に金属製の基体とその表面にアルミナあるいはイットリア等のセラミクス材料から構成された被膜とを備えている。本実施例の閉込めリング４０１は、試料台１０６または試料台ベース１０７を介して下部容器１０２またはベースプレート１０９と電気的に接続され、ベースプレート１０９と同様に、ウエハ１０８の処理中は接地電位にされる。さらに、平面形がリング状のフランジ部の板状部分には、これを上下方向に貫通する貫通孔の複数が、試料台１０６を囲んで配置されている。
すなわち、試料台１０６は、上方から見て閉込めリング４０１のフランジ部によって囲まれるとともに、試料台１０６と上部容器１０１との間に閉込めリング４０１のフランジ部のリングまたは円弧状の領域内に配置された多数の貫通孔内部の空間によっても囲まれている。上方から見て処理室１０４の試料台１０６外周側のリングまたは少なくとも１つの円弧状の領域内に配置されたこれらの空間は、試料台１０６上面のウエハ１０８とシャワープレート１１３との間の空間で形成されたプラズマや処理室１０４内に供給されたガス或いはウエハ１０８の処理中に形成された反応生成物等の粒子が下方に通過して流れて、試料台１０６下方であって排気口１２４上方の処理室１０４内の空間に移動する通路となっている。なお、本実施例において、ウエハ１０８の処理中に試料台１０６の下方の空間にはプラズマは形成されない。
閉じ込めリング４０１は、そのフランジ部が試料台１０６と上部容器１０１との間の空間で上記の粒子の流れの方向を横切って水平方向（図上紙面の方向）に延在して配置されることで、フランジ部の貫通孔を介してガスの粒子やプラズマ中の中性の粒子を移動させると共に、プラズマ内の荷電粒子が下方に移動することが抑制される。つまり、プラズマの荷電粒子が閉込めリング４０１の下方の試料台１０６あるいは試料台１０６の外周側壁面や処理室１０４の内壁面を構成する部材の表面に到達してこれらを構成する部材の材料と相互作用を生起したり、その表面に付着したりすることが抑制される。
さらに、本実施例は、ウエハ１０８の処理に際して処理室１０４内部の圧力を検出する第１の真空計４０２が、試料台ベース１０７の外側壁面に連結されている。第１の真空計４０２は、試料台ベース１０７のリング状の部分を貫通する貫通孔の外側の開口周囲の側壁面と接続された管路と、その上に配置され当該管路内部のガスの通路を開閉する開閉弁４０３を介して接続され、貫通孔を介して処理室１０４の内部と連通可能に構成されている。なお、本実施例の第１の真空計４０２は、反応性ガスによる腐食の影響を受け難く、ガス種の依存性の小さいキャパシタンスマノメータが用いられている。
さらに、本実施例のベースプレート１０９の下方に、校正用の第２の真空計４０４が連結されて配置されている。第２の真空計４０４は、ベースプレート１０９を貫通する貫通孔の下端の開口周囲の底面と接続された管路４０９と、この管路４０９上に配置され管路４０９内のガスの通路を開閉する開閉弁４０５を介して接続されている。ベースプレート１０９の貫通孔は、処理室１０４のプラズマの生成される空間から最も離れた下部容器１０２の底面に配置された貫通孔と上下方向の軸を合致またはこれと見なせる程度に近似した位置に配置されており、第２の真空計４０４と処理室１０４内部の試料台１０６下方の空間とが、下部容器１０２とベースプレート１０９と共々貫通する１つの貫通孔を介して連通されている。
第２の真空計と処理室１０４との間の開閉弁４０５は、第１の真空計４０２と処理室１０４との間の連通を開閉する開閉弁４０３と独立して開閉の動作が可能に調節される。開閉弁４０５は、ウエハ１０８の処理中には管路４０９を閉塞の状態に維持し、第２の真空計４０４が処理室１０４内の活性を有したガスの粒子に曝されることを抑制して、第２の真空計４０４内部のダイヤフラムへのラジカルや副生成物が付着して、圧力を検出する精度が損なわれることを低減する。
なお、第２の真空計４０４は、第１の真空計４０２の処理室１０４内部の圧力の検出値を校正するために備えられており、このことから第１の真空計４０２と同じ型または種類で同じ動作、精度を有すると見做せる真空計が用いられることが好ましい。
本実施例では、管路４０９には、高い真空度まで減圧した処理室１０４内部の圧力を精度良く検出する別の真空計としてペニング真空計４０８が、管路４０９とペニング真空計４０８との間の通路での連通を開閉する開閉弁４１０を介して連結されている。電離真空計であるペニング真空計４０８は、高い真空度の圧力の値を第１の真空計４０２、第２の真空計４０４より高い精度で検出することが可能である一方で、第２の真空計４０４と同じ型、種類の第１の真空計４０２が用いられるウエハ１０８の処理中の処理室１０４の圧力の範囲では、これらの圧力計よりも精度が著しく低い、或いは用いることができない特性を有している。
また、本実施例の下部容器１０２の外側の側壁上には、電力が供給されて発熱するロアヒータ４０６が側壁面上に巻かれて配置され、発熱により下部容器１０２の内壁面を加熱することにより、当該内壁面への生成物の付着や堆積を抑制している。第２の真空計４０４と連通した貫通孔の上端の開口は、ロアヒータ４０６よりも下方に位置している。
本図に示すように、第１の真空計４０２、第２の真空計４０４、開閉弁４０３，４０５，４１０は、制御部４０７との間で、検知した結果の出力や動作を指令する信号を含む電気的な信号を有線または無線に限らず送受信可能に接続されている。さらに、本図に示す制御部４０７は、排気調節機１１１、ロアヒータ４０６，真空ポンプ１０３にも、同様に、電気信号を送受信可能に接続されている。
制御部４０７は、少なくとも１個以上の素子から構成された回路を備えている。制御部４０７は、第１の真空計４０２及び第２の圧力計４０４からの出力を受信すると共に排気調節機１１１や開閉弁４０３，４０５，４１０、ロアヒータ４０６、排気ポンプ１０３の動作を調節する信号を送信するインターフェースを備えた受信部と、受信部で受信した信号から圧力を示す値のデータを算出し当該圧力値のデータを用いて適切な圧力の補正値を算出する半導体マイクロプロセッサ等の演算部と、算出した圧力の値を示す信号をデータとして記憶するＲＡＭ，ＲＯＭ等のメモリやハードディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の記憶装置を含む記憶部とを有している。
後述の通り、本実施例の制御部４０７は、プラズマ処理装置１００のメンテナンス運転において、開閉弁４０３，４０５，４１０の動作を調節する信号を発信すると共に、第１の真空計４０２、第１の真空計４０２からの信号に基づいた圧力の検出値を第２の真空計４０４およびペニング真空計４０８からの信号から得られた圧力値を用いて校正する。さらに、ウエハ１０８の処理中あるいは非処理中に関わらず、処理室１０４の圧力を好ましい範囲内の値にするために、第１の真空計４０２または第２の真空計４０４からの信号から検出された圧力値を用いて排気調節機１１１の動作を調節するための指令信号を発信する。さらに、図示しない温度センサから出力された信号を受信して、ロアヒータ４０６に電気的に接続された電源から出力される電力の大きさを調節して、下部容器１０２の内側表面の温度を所期の範囲内の値にするための指令信号を発信する。
次に、プラズマ処理装置１００のメンテナンス運転において実施される第１の真空計４０２を用いて検出される処理室１０４内部の圧力値を補正する手順について、図５を用いて説明する。図５は、図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置のメンテナンス運転中の第１の真空計を校正する際の動作の流れを示すタイムチャートである。
本実施例の第１の真空計４０２の校正は、プラズマ処理装置１００の運転が半導体デバイスを製造する工程としてウエハ１０８を処理する定常運転からメンテナンス運転に切り替えられる際に当該定常運転の最後に実施されたウエハ１０８の処理の後に処理室１０４を高い真空度まで排気して減圧する（高真空排気の）行程、及びメンテナンス運転を終了して定常運転に切り替える前に実施される高真空排気行程の間に、処理室１０４内の圧力を異なる複数の値に変化させた際に、校正の対象としての第１の真空計４０２と校正の基準の計器としての第２の真空計４０４との各々の出力から得られた値を用いて実施される。特に、前後の高真空排気行程の間で、複数の処理室１０４内部の圧力の条件において第１の真空計４０２及び第２の真空計４０４を用いた処理室１０４内部の圧力の値を比較してその結果を用いて第１の真空計４０２の出力から検出される値を補正する量を算出するための補正値算出工程を備えている。
このような第１の真空計４０２を用いた圧力の検出結果の校正が行われた後のプラズマ処理装置１００の定常運転では、処理室１０４でのウエハ１０８の複数のステップの処理での圧力の条件が異なる場合でも、校正で算出された補正値（補正パラメータ値）を用いて第１の真空計４０２による処理室１０４内部の圧力の値が逐次補正される。このことで、高い精度で処理室１０４内の処理の条件が実現され、ウエハ１０８の処理の歩留まりが向上する。
まず、制御部４０７からの指令信号に基づいて、定常運転における最後のウエハ１０８が処理室１０８外に搬出された後にゲートバルブ１２９が気密に閉塞されて処理室１０４内部がバルブボックス１２６内部または真空搬送室に対して密封される。この状態で、制御部４０７においてプラズマ処理装置１００の運転のモードが定常運転からメンテナンス運転に切り替わったことが検出された後、制御部４０７からの指令信号に基づいて、校正の初期段階の高真空排気工程として、試料台１０６上にウエハ１０８が搭載されていない状態、且つ処理室１０４ないにガスが供給されていない状態で、排気調節機１１１により排気口蓋１１０が最上の位置で排気口１２４が開放された状態が維持され、真空ポンプ１０３の動作により処理室１０４内部の粒子が処理室１０４外に排気され処理室１０４内部が減圧される。
高真空排気行程が所定の期間継続された後、ペニング真空計４０８からの出力信号を受信した制御部４０７が当該信号を用いて予め定められた所定の真空度の圧力まで処理室１０４内部の圧力が到達したか否かを判定する。所定の真空度まで到達したことが判定されると、例えば、さらに所定の時間（本例では１秒）だけ排気を継続した時刻ｔ１において、制御部４０７からの信号に基づいて第１の真空計４０２の開閉弁４０３及び第２の圧力計４０４の開閉弁４０５が駆動されて管路が開放され、第１の真空計４０２及び第２の真空計４０４が検知した結果がこれらから出力されて制御部４０７に送信される。制御部４０７は、受信した第１の真空計４０２及び第２の真空計４０４からの出力から検出した各々の圧力の値及びこれらの差分の値を示すデータを記憶部内のメモリあるいは記憶装置に格納する。
記憶された時刻ｔ１における第１の真空計４０２と第２の真空計４０４との出力から検出された圧力の値の差分と各々の圧力の値は、第１の真空計４０２或いは第２の真空計４０４の動作の異常の有無の検出に用いることができる。第１の真空計４０２或いは第２の圧力計４０４の少なくとも一方からの出力から検出された値、或いは、これらの値の差分の値が予め定められた許容範囲外のものであることが制御部４０７において検出された場合には、制御部４０７は実施に備えられた報知器または電気的に接続された表示機上に、異常の発生の警告を行うことができる。
次に、開閉弁４０３および開閉弁４０５が開放された状態のままで、排気調節機１１１が駆動されて排気口蓋１１０が下方に移動して排気口１２４が気密に閉塞され、処理室１０４内部の粒子の外部への流出が防止される。この状態で、不活性ガスがガスリング１１５のガス流路１１５’とシャワープレート１１３の貫通孔を通して処理室１０４内に所定の期間τのみ供給されて停止される。さらに、予め定めた時間だけこの状態が維持された後の時刻ｔ２において、第１の真空計４０２及び第２の真空計４０４の出力が制御部４０７に送信され、制御部４０７において受信した各々の出力信号からこれらが示す圧力の値及びこれらの差分の値が算出され、それらのデータが時刻ｔ１のものと同様に記憶部に格納される。期間τの後所定の時間が経過した後に真空計の出力から圧力を検出するのは、処理室１０４内の圧力が不活性ガスが供給された後に整定して定常の状態になるまで検出を待つためである。
さらに、時刻ｔ１乃至ｔ２の場合と同様に、制御部４０７により排気口蓋１１０を閉塞した状態が維持されて、不活性ガスが期間τだけ処理室１０４に導入された後に供給が停止され、所定の時間経過した後の時刻ｔ３あるいはｔ４において第１の真空計４０２、第２の真空計４０４の出力から各々が示す圧力の値とこれらの差分の値が検出され、記憶部に記憶される。これらの真空計の検知する処理室１０４の圧力の範囲内であれば、高真空排気工程を含めた２つ以上の異なる時点での真空計の示す圧力値及び差分値の検出とこれらの値を示すデータの記憶とを行って良い。
本実施例では、このようにして複数の時点（本例では時刻ｔ１乃至ｔ４の４点）での第１の真空計４０２、第２の真空計４０４の出力から検出された圧力値と差分値とを用いて、第１の真空計４０２の出力またはこれが示す圧力の値と基準となる第２の真空計４０４の出力または圧力の値との相関の関係が、制御部４０７内の記憶部に記憶されたソフトウエアのアルゴリズムに沿って演算部が算出したパラメータを用いた多項式として近似される。制御部４０７は、記憶部に記憶されたパラメータに係る当該多項式を用いて、処理室１０４で実施される処理において第１の真空計４０２の出力から検出された処理室１０４の圧力の値のデータに対する補正の量を算出する。
例えば、制御部４０７の記憶部において記憶された時刻ｔ１，ｔ２の圧力値の差分と（時刻ｔ２の圧力値）−（時刻ｔ１の圧力値）の値との比、すなわち１次式のパラメータとして傾きの値を算出し、この傾きの値をパラメータとする１次式を用いて任意の圧力の値での第１の真空計４０２及び第２の真空計４０４の出力から得られる圧力値の差が算出される。上記の近似多項式により演算部において算出された任意の圧力値と当該圧力値に対応する第１の真空計の出力から得られる値の補正値または補正後の圧力値とが相互に関係づけられたデータは、制御部４０７の記憶部内に格納されて補正値算出工程が終了する。
制御部４０７は、補正値算出工程が終了すると、排気調節機１１１を駆動して排気口蓋１１０を最上の位置に移動させて排気口１２４を全開にして、補正値算出工程の前の第１の高真空排気行程と同様に、再度処理室１０４内部を排気して所定の真空度の圧力まで減圧する第２の高真空排気行程を実施する。制御部４０７において処理室１０４内部の圧力が予め定められた真空度の値まで到達したことがペニング真空計４０８を用いて検出されるまで、第２の高真空排気行程が所定の期間行われた後、さらに１秒間だけ当該高真空排気を継続した時刻ｔ５において、制御部４０７は第２の真空計４０４の開閉弁４０５を駆動して管路を気密に閉塞させる。
さらに、制御部４０７は補正値算出工程において多項式に基づいて算出した当該真空度の圧力に対応する補正の値を記憶部から読み出して、時刻ｔ５において第１の真空計４０２が出力した信号から検出された圧力値を当該補正値を用いて補正する。すなわち第１の真空計４０２の補正が行われる。この補正は、第２の高真空排気行程で到達された圧力の値が時刻ｔ２乃至ｔ４の処理室１０４の圧力より十分に小さい場合には、第１の真空計４０２の出力から得られる圧力値をオフセットさせたものとなる。第１、第２の高真空排気行程で到達される真空度の圧力は同じ値であることが好ましい。
第２の高真空排気行程の後に制御部４０７はプラズマ処理装置１００の運転を定常運転のモードに切り替える。定常運転においては、オフセットされた値が処理室１０４の圧力値として制御部４０７で検出されて処理の条件が調節されてウエハ１０８の処理が実施される。このように、メンテナンス運転での第１の真空計４０２の補正が行われて後にプラズマ処理装置１００の定常運転が再開され、処理室１０４内にウエハ１０８が搬入され処理が実施される。さらに、任意の圧力の値に対して精度良く補正がなされた第１の真空計４０２からの出力による検出値に基づいて排気調節機１１１の動作が調節され排気口蓋１１０の開度あるいは排気口１２４入り口からの高さ位置の増減による処理室１０４内部の圧力の調節が実施される。
制御部４０７において補正値算出工程において算出した任意の圧力点での基準となる第２の真空計４０４の出力から得られる圧力値に対する第１の真空計４０２の出力から得られる圧力値の差分が補正されて処理室１０４の圧力が検出されることにより、処理中の圧力の条件が処理の工程に応じて異なる値に変更されても逐次正確に補正をして高い精度で圧力が実現され、処理の歩留まりを向上できる。
上記実施例では、所定のウエハ１０８を処理した累積の枚数または時間が予め定められた値に到達した後に、メンテナンス運転中に第１の真空計４０２の校正が実施されているが、各々のウエハ１０８の処理ごとに補正値算出工程を行っても良い。この場合は、任意の１枚のウエハ１０８の処理を終了し当該処理後のウエハ１０８を処理室１０４外に搬出した後に、第１の高真空排気工程、補正値算出工程と第２の高真空排気行程とを実施して第１の真空計４０２の校正を行った後に、次のウエハ１０８の処理を実施する。このような補正値算出工程を含む校正の頻度は、使用者がスループット向上や検出される処理室１０４内の圧力値の変動の大小を鑑みて、ロット毎等、制御部４０７を用いて任意に設定することができる。
また、上記実施例では時刻ｔ１乃至ｔ４の４点、あるいは第２の高真空排気行程でのオフセットさせるｔ５を含めれば５点での処理室１０４内部の圧力を検出して第１の真空計４０２の校正を実施しているが、補正値算出工程で用いる近似多項式の次数や近似させる統計または数学的手法に応じて適切な時刻の点数は選択される。
また、上記の実施例において、補正値算出工程において算出したパラメータに係る近似した多項式を用いて、任意の圧力値に対して第１の真空計４０２の出力から検出される圧力値の補正量を算出し、これにより補正された値（被補正値）を当該第１の真空計４０２の出力から検出される圧力値と対応付けて制御部４０７の記憶部にデータテーブルとして格納させても良い。この場合、第２の高真空排気行程での圧力値における被補正値、すなわちオフセットの量も予め補正し算出工程で算出されるため、時刻ｔ５で第１の真空計４０２の出力からの検出値をオフセットさせる工程は不要となる。
上記の実施例おいて、ｔ１からｔ４の順に段々に大きくされた複数の異なる圧力値において第１の真空計及び第２の真空計を用いて処理室内の圧力を測定し、これらの出力から得られた圧力の差分値を用いて、予め定められた圧力値をパラメータとする式の係数が算出される。補正装置４０７は、このようにして得られた式を用いて、第１の真空計４０２が検知した圧力の出力値を補正した値を圧力制御装置１１１へ伝送することにより処理室内の圧力が精度良く調節される。
このような構成により、処理室内で実施される処理中の圧力が所望のものからズレる量が低減され当該処理の歩留まりを向上させることができる。
１００…プラズマ処理装置
１０１…上部容器
１０２…下部容器
１０３…真空ポンプ
１０４…処理室
１０５…ソレノイドコイル
１０６…試料台
１０７…試料台ベース
１０８…ウエハ
１０９…ベースプレート
１１０…排気口蓋
１１１…排気調節機
１１２…窓部材
１１３…シャワープレート
１１４…内筒
１１５…ガスリング
１１５’…ガス流路
１１６…アースリング
１１７…放電部容器
１１８…ヒータ
１１９…放電ブロックベース
１２０…試料台底蓋
１２１…空洞部
１２２…導波管
１２３…マグネトロン
１２４…排気口
１２５…支柱
１２６…真空搬送容器
１２７…バルブボックス
１２８，１２９…ゲートバルブ
１３０…駆動機
２０１…リフター
２０２…放電部容器ユニット
２０３…可動軸
２０４…連結アーム
３０１…試料台ユニット
３０２…可動軸
３０３…連結アーム
４０１…閉込めリング
４０２…第１の真空計
４０３…開閉弁
４０４…第２の真空計
４０５…開閉弁
４０６…ロアヒータ
４０７…制御部
４０８…ペニング真空計
４０９…管路
４１０…開閉弁

Claims (10)

  1. 真空容器内部の処理室内に配置されその上面に処理対象のウエハが載置される試料台と、前記処理室の前記試料台上方の空間であって供給された処理用のガスを用いて前記ウエハを処理するためのプラズマが形成されるプラズマ形成空間と、前記試料台の下方の前記処理室の下部の空間であって前記試料台外周の当該処理室内の空間を介して前記プラズマ形成空間と連通された下部空間と、前記下部空間の底部に配置され前記処理室内部を排気して減圧する排気装置と連通された排気口と、当該下部空間を囲む前記真空容器の下部を加熱する加熱器と、前記ウエハの処理に際して前記処理室内の圧力を検出する第１の真空計と、この第１の真空計の下方であって前記下部空間の外周を囲む処理室の内壁に配置された開口と連通された校正用の第２の真空計と、前記処理室内の圧力が０と見做せる程度の圧力値及びこれより高い複数の圧力値における前記第１及び第２の真空計の出力を用いて前記第１の真空計の出力を補正する補正機とを備えたプラズマ処理装置。
  2. 請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
    前記試料台の側壁の外周を囲んで前記上面より下方に配置され前記処理用のガスまたはプラズマの粒子が通過する複数の貫通孔を備えたリング状の板部材を備え、前記第１の真空計と連通された開口が前記リング状の板部材の下方の前記処理室の内壁に配置されたプラズマ処理装置。
  3. 請求項１または２に記載のプラズマ処理装置であって、
    前記下部空間を囲む処理室の内壁が前記加熱器によって前記ウエハの処理中に前記処理用のガスまたはプラズマ中の粒子の付着が抑制される温度に加熱されるプラズマ処理装置。
  4. 請求項１または２に記載のプラズマ処理装置であって、
    前記補正機が、前記処理室内の圧力が０と見做せる程度の高い真空度まで減圧された後に前記排気口が気密に閉塞された状態で前記処理室内に所定の期間だけガスが供給された後に当該供給が停止されて前記処理室内の圧力が上昇した状態で前記第１及び第２の真空計を用いて当該圧力値を検出することを複数回繰り返した結果を用いて前記第１の真空計の出力を補正するプラズマ処理装置。
  5. 請求項１または２に記載のプラズマ処理装置であって、
    前記補正機が、０と見做せる程度の圧力値及びこれより高い複数の圧力値における前記第１の真空計の出力を所定の数式を用いて近似した値に補正するプラズマ処理装置。
  6. 真空容器内部の処理室内に配置されその上面に処理対象のウエハが載置される試料台と、前記処理室の前記試料台上方の空間であって供給された処理用のガスを用いて前記ウエハを処理するためのプラズマが形成されるプラズマ形成空間と、前記試料台の下方の前記処理室の下部の空間であって前記試料台外周の当該処理室内の空間を介して前記プラズマ形成空間と連通された下部空間と、前記下部空間の底部に配置され前記処理室内部を排気して減圧する排気装置と連通された排気口と、当該下部空間を囲む前記真空容器の下部を加熱する加熱器と、前記ウエハの処理に際して前記処理室内の圧力を検出する第１の真空計と、この第１の真空計の下方であって前記下部空間の外周を囲む処理室の内壁に配置された開口と連通された校正用の第２の真空計とを備えたプラズマ処理装置において、所定の枚数の前記ウエハを処理した後に前記処理室内の圧力を０と見做せる程度の圧力にした状態及びこれより高い複数の圧力にした状態における前記第１及び第２の真空計の出力を用いて前記第１の真空計の出力を補正するプラズマ処理装置の運転方法。
  7. 請求項６に記載のプラズマ処理装置の運転方法であって、
    前記試料台の側壁の外周を囲んで前記上面より下方に配置され前記処理用のガスまたはプラズマの粒子が通過する複数の貫通孔を備えたリング状の板部材を備え、前記第１の真空計と連通された開口が前記リング状の板部材の下方の前記処理室の内壁に配置されたプラズマ処理装置の運転方法。
  8. 請求項６または７に記載のプラズマ処理装置の運転方法であって、
    前記下部空間を囲む処理室の内壁が前記加熱器によって前記ウエハの処理中に前記処理用のガスまたはプラズマ中の粒子の付着が抑制される温度に加熱されるプラズマ処理装置の運転方法。
  9. 請求項６または７に記載のプラズマ処理装置の運転方法であって、
    前記処理室内部を圧力が０と見做せる程度まで減圧した後に前記排気口を気密に閉塞した状態で前記処理室内に所定の期間だけガスを供給した後当該供給を停止して前記処理室内の圧力を上昇させた状態で前記第１及び第２の真空計を用いて圧力値を検出することを複数回繰り返した結果を用いて前記第１の真空計の出力を補正するプラズマ処理装置の運転方法。
  10. 請求項６または７に記載のプラズマ処理装置の運転方法であって、
    前記０と見做せる程度の圧力値及びこれより高い複数の圧力値における前記第１の真空計の出力を所定の数式を用いて近似した値に補正するプラズマ処理装置の運転方法。
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