JPH10172955A - 真空処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造を備えると共に複数の被処理物を
枚葉式で同時に処理できる真空処理装置を提供する。 【解決手段】 真空容器１の内部にプロセスガスを供給
して被処理物を処理するようにした真空処理装置であ
る。前記真空容器１の内部には、常時互いに連通した複
数の処理室２が形成されている。前記複数の処理室２の
各々にプロセスガスを供給する複数のガス供給ライン６
を有する。前記複数の処理室２を同時に真空排気する全
室共通の排気系１５を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ドライエッチング
処理やアッシング処理等の真空処理を行うための真空処
理装置に係わり、特に、複数の処理室を備えた真空処理
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空処理装置は、半導体製造用のシリコ
ンウエハや液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用ガラス基板と
いった被処理物に対して、ドライエッチング処理やアッ
シング処理等を行うための装置である。従来の真空処理
装置には各種のタイプのものがあり、大別すると、１つ
の処理室の内部に一度に複数の被処理物を搬入して同時
に処理するバッチ式の装置と、１つの処理室に一度に１
枚の被処理物を搬入して１枚ずつ処理する枚葉式の装置
とがある。バッチ式の真空処理装置は単位時間当たりの
処理枚数（スループット）は多いが処理の面内均一性が
低いという欠点があり、一方、枚葉式の真空処理装置は
処理の面内均一性は高いがスループットが少ないという
欠点がある。近年、被処理物の大型化に伴ってバッチ式
の真空処理装置では処理速度（エッチング速度等）及び
処理の面内均一性に対する要求を満たせない場合が多
く、枚葉式の真空処理装置が現在の主流になっている。

【０００３】真空処理装置の一つにプラズマ処理装置が
あり、このプラズマ処理装置は、被処理物が収納された
処理室の内部にプロセスガスを供給し、処理室内に供給
されたプロセスガスにマイクロ波を照射してプラズマを
生成するようにした装置であり、エッチング処理を主目
的とする場合には一般にマイクロ波プラズマエッチング
装置と呼ばれている。

【０００４】図６は従来のバッチ式のプラズマ処理装置
を概念的に示した縦断面図であり、このバッチ式プラズ
マ処理装置は、真空容器５０の内部に１つの処理室５１
が形成されている。また、真空容器５０の内部には複数
の被処理物Ｗを保持することができるセッター５２が設
けられており、このセッター５２に保持された複数の被
処理物Ｗの周囲にはプラズマＰが形成されている。この
プラズマＰは、処理室５１内に供給されたプロセスガス
にマイクロ波を照射して形成されたものである。なお、
真空容器５０の内部は排気口５３を介して排気ポンプ
（図示せず）によって真空排気されている。図６に示し
たバッチ式プラズマ処理装置は、複数の被処理物Ｗを同
時に一括して処理するものであるため、上述したように
スループットは高いが、大量の被処理物Ｗを処理するも
のであるために処理速度が小さくなり、また処理の面内
均一性が悪化する。

【０００５】図７は従来の枚葉式のプラズマ処理装置を
概念的に示した縦断面図であり、この枚葉式プラズマ処
理装置は、真空容器６０の内部に１つの処理室６１が形
成されている。また、真空容器６０の内部には一枚の被
処理物Ｗを載置するための処理台６２が設けられてお
り、この処理台６２に載置された被処理物Ｗの上方には
プラズマＰが形成されている。このプラズマＰは、処理
室６１内に供給されたプロセスガスにマイクロ波を照射
して形成されたものである。なお、真空容器６０の内部
は排気口６３を介して排気ポンプ（図示せず）によって
真空排気されている。図７に示した枚葉式プラズマ処理
装置は、上述したようにスループットが少ないという欠
点があり、この欠点を是正すべく複数の処理室を備えた
プラズマ処理装置が提供されている。

【０００６】図８は、スループットを向上させるために
複数の処理室７１を設けた従来のプラズマ処理装置を概
念的に示した平面図である。このプラズマ処理装置は、
中心に予備室７２を備えており、この予備室７２の４つ
の側面に真空容器７０をそれぞれ配設して構成されてい
る。各真空容器７０の内部には１つの処理室７１がそれ
ぞれ形成されており、各処理室７１と予備室７２との間
にはゲートバルブ７３がそれぞれ設けられている。ま
た、予備室７２内には、予備室７２から各処理室７１へ
被処理物を搬送するための搬送ロボット７４が設けられ
ている。各真空容器７０には４系統の排気ライン７５の
一端がそれぞれ接続されており、各排気ライン７５の他
端は４台の排気ポンプ７６のそれぞれに接続されてい
る。各排気ライン７５の途中にはバルブ７７がそれぞれ
設けられている。

【０００７】そして、図８に示した４つの処理室７１を
有するプラズマ処理装置は、ゲートバルブ７３によって
処理室７１同士が解放可能に隔離されており、また、各
処理室７１が各排気ポンプ７６によってそれぞれ独立に
排気される。また、各処理室７１内に被処理物を搬入し
又は搬送する際にはゲートバルブ７３を暫定的に解放
し、予備室７２に配置されたロボット７４によって被処
理物を搬送する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図８に示し
たプラズマ処理装置のような構成よりなる従来の真空処
理装置では、各処理室７１毎に排気系を設けるようにし
たので、装置全体としての排気系の数が増加して装置の
大型化を招いてしまうという問題があった。さらに、１
台のロボット７４で複数の処理室７１に被処理物を搬送
するためには、装置の中央に予備室７２を設け、この予
備室７２内にロボット７１を配置し、しかも、予備室７
２と各処理室７１とを解放可能に隔離するための各ゲー
トバルブ７３を配設する必要があるために、装置の構造
が複雑且つ大型になるばかりでなく、ロボット７１によ
って被処理物を４つの異なる方向へ随時連続的に搬送す
る必要があるために搬送機構及び制御方式が極めて複雑
になるという問題があった。

【０００９】そこで、本発明の目的は、簡単な構造を備
えると共に複数の被処理物を枚葉式で同時に処理できる
真空処理装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の真空処理
装置は、真空容器の内部にプロセスガスを供給して被処
理物を処理するようにした真空処理装置において、前記
真空容器の内部に形成され、常時互いに連通した複数の
処理室と、前記複数の処理室の各々にプロセスガスを供
給する複数のガス供給ラインと、前記複数の処理室を同
時に真空排気する全室共通の排気系と、を備えたことを
特徴とする。

【００１１】請求項２記載の発明による真空処理装置
は、さらに、前記複数の処理室の各々にマイクロ波を供
給する複数のマイクロ波導波管を有し、前記各処理室の
内部に供給されたプロセスガスに前記各マイクロ波導波
管を介してマイクロ波を照射してプラズマを生成するよ
うにしたことを特徴とする。

【００１２】請求項３記載の発明による真空処理装置
は、前記複数の処理室の各々にプラズマ発生領域の側方
を包囲する仕切部材を設けたことを特徴とする。

【００１３】請求項４記載の発明による真空処理装置
は、前記複数のガス供給ラインの各々の入口端にガス供
給源を各々接続したことを特徴とする。

【００１４】請求項５記載の発明による真空処理装置
は、前記複数のガス供給ラインは、単一のガス輸送ライ
ンを途中から分岐して形成された複数の分岐ラインで形
成されており、前記単一のガス輸送ラインの入口端にガ
ス供給源を接続したことを特徴とする。

【００１５】請求項６記載の発明による真空処理装置
は、前記複数の分岐ラインの各々の経路長は略同一であ
ることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明による真空処理装置
の一実施形態について図１及び図２を参照して説明す
る。なお、本実施形態による真空処理装置は、真空処理
装置の一つであるプラズマ処理装置に本発明を適用した
ものであるが、本発明の適用範囲はプラズマ処理装置に
限られるものではなく、例えば、プラズマを生成するこ
となく被処理物の処理を行うタイプの真空処理装置にも
適用することができる。

【００１７】図１及び図２において符号１は真空容器を
示し、この真空容器１の内部には４つの処理室２が形成
されている。図１に示したように処理室２同士は隔離さ
れておらず、常時連通した状態にある。各処理室２に
は、半導体製造用のシリコンウエハや液晶ディスプレイ
（ＬＣＤ）用ガラス基板等の被処理物Ｗを載置するため
の処理台３がそれぞれ設けられており、各処理台３の上
方には、プラズマＰの発生領域の側方を包囲するように
して仕切部材４がそれぞれ設けられている。また、真空
容器１には排気口１５が形成されており、真空容器１の
内部は排気口１５を介して排気ポンプ（図示せず）によ
って真空排気されている。前述したように各処理室２同
士は常時連通状態にあるので、全室共通の排気系によっ
てすべての処理室２を真空排気することができる。

【００１８】各仕切部材４には、処理室２内にプロセス
ガスを供給するためのガス供給口５がそれぞれ形成され
ており、各ガス供給口５には、図２に示したガス供給ラ
イン６の出口端７が接続されている。図２に示したよう
に４系統のガス供給ライン６は互いに独立しており、各
ガス供給ライン６の入口端８にはガス供給源９がそれぞ
れ接続されている。各ガス供給ライン６の途中にはマス
フローコントローラ１０がそれぞれ設けられおり、各ガ
ス供給ライン６毎にプロセスガスの流量を独立に制御す
ることができる。なお、４つのガス供給源９のすべてが
同種のプロセスガスを供給するようにしても良いし、或
いはガス供給源９毎に異なるプロセスガスを供給するよ
うにしても良い。

【００１９】図１に示したように、真空容器１の天板１
１には、各処理室２毎にマイクロ波導入口１２がそれぞ
れ形成されており、各マイクロ波導入口１２は、石英等
の誘電体からなるマイクロ波透過部材１３によって閉鎖
されている。各マイクロ波導入口１２には、マイクロ波
導波管１４の一端がそれぞれ接続されており、各マイク
ロ波導波管１４の他端は、複数のマイクロ波発生装置
（図示せず）にそれぞれ接続されている。

【００２０】次に、本実施形態による真空処理装置の作
用について説明する。なお、本実施形態による真空処理
装置においては、被処理物Ｗのドライエッチング処理或
いはアッシング処理等を行うことができる。

【００２１】排気口１５を介して真空容器１の内部を真
空排気することによって４つの処理室２の全てを同時に
真空排気すると共に、各処理室２の各処理台３に被処理
物Ｗを各１枚ずつ載置する。

【００２２】次に、各ガス供給源９からのプロセスガス
を、マスフローコントローラ１０で流量を制御しなが
ら、各ガス供給ライン６を介して各処理室２に供給す
る。ここで、４系統のガス供給ライン６は互いに独立し
た系統であるので、各ガス供給源９から供給されるプロ
セスガスの種類は、各処理室２毎に変えても良いし、す
べての処理室２に同種のプロセスガスを供給することも
できる。また、各ガス供給ライン６の途中に設けられた
各マスフローコントローラ１０は互いに独立に制御する
ことができるので、各処理室２毎にプロセスガスの流量
を制御することができる。また、本実施形態による真空
処理装置によれば、処理時間、処理温度等の処理パラメ
ータも各処理室２毎に制御することが可能であり、要す
るに、処理圧力以外の処理パラメータを各処理室２毎に
制御することができる。

【００２３】次に、各マイクロ波発生装置（図示せず）
からのマイクロ波を各マイクロ波導波管１４を介して導
き、各マイクロ波導入口１２及びマイクロ波透過部材１
３を介して各処理室２にマイクロ波を導入する。ここ
で、マイクロ波透過部材１３は石英等の誘電体によって
形成されているので、マイクロ波はマイクロ波透過部材
１３によって遮断されることなく透過して処理室２内に
導入される。また、各マイクロ波導波管１４にはそれぞ
れ独立にマイクロ波発生装置を接続したので、マイクロ
波の出力を各処理室２毎に変えることもできるし、或い
は全ての処理室２に同出力のマイクロ波を導入すること
もできる。

【００２４】各処理室２内にはプロセスガスが供給され
ているので、各処理室２に導入されたマイクロ波によっ
てプロセスガスがプラズマ化される。そして、このプラ
ズマを利用して被処理物Ｗのドライエッチング処理やア
ッシング処理等を実施する。

【００２５】図３は、２つの処理室２においてアッシン
グ処理を行った場合の各処理室２のアッシング性能を示
したグラフであり、図３から分かるように、アッシング
速度及び処理の面内均一性は両処理室２間でほとんど同
一であり、２つの処理室２のアッシング性能は同等であ
る。このように本実施形態による真空処理装置によれ
ば、複数の処理室２において同等の処理性能を達成する
ことができる。

【００２６】また、図４は、２つの処理室２の一方には
エッチングガスを供給し、他方の処理室２にはエッチン
グに寄与しないガスを供給して、シリコン酸化膜（Ｓｉ
Ｏ₂）のエッチング性能を両処理室２間で比較した結果
を示したグラフである。なお、両処理室２には同等のエ
ッチングパワーを同時に投入した。図４から分かるよう
に、エッチングガスを供給した処理室２においてのみシ
リコン酸化膜のエッチングが進行し、エッチングに寄与
しないガスを供給した処理室２においてはシリコン酸化
膜は全くエッチングされていない。このように本実施形
態による真空処理装置によれば、処理室２毎に処理条件
を変えた場合であっても、一方の処理室２における処理
が他方の処理室２における処理に影響を与えることはな
く、各処理室２毎に独立に処理を行うことができる。

【００２７】以上述べたように本実施形態による真空処
理装置によれば、複数の処理室２を全室共通の排気系に
よって同時に排気することができるので、複数の被処理
物を枚葉式で同時に処理できると共に、図８に示した従
来の真空処理装置に比べて装置の構造を大幅に簡略化す
ることが可能であり、装置の製造コストの低減や装置の
設置スペースの縮小等を図ることができる。

【００２８】また、本実施形態による真空処理装置によ
れば、図８に示した従来の真空処理装置のように装置中
央に予備室を設けたり、各処理室間を解放可能に仕切る
ためにゲートバルブを設けたりする必要がないので、装
置の小型化を図ることができるばかりでなく、被処理物
Ｗを連続的に処理する場合の被処理物の搬送時間を短縮
してスループットを大幅に向上させることが可能であ
り、さらに、従来の装置において必要であった複雑な機
構のロボットを設ける必要もない。

【００２９】さらに、本実施形態による真空処理装置に
よれば、複数の処理室２においてアッシング又はエッチ
ング等の処理を同一性能で実施したり、或いは各処理室
２毎に異なる処理を実施することができるので、少量多
品種の製品を製造している半導体製造メーカーやＬＣＤ
製造メーカー等の多様なニーズに適切に応えることがで
きる。

【００３０】さらに、複数の処理室２を全室共通の排気
系によって同時に排気するようにしたので、複数の被処
理物Ｗを真空容器１内に同時に搬送し且つ同時に処理す
ることが可能であり、被処理物Ｗの搬送装置及びその制
御が極めて簡単になるという効果も得られる。

【００３１】変形例 次に、上述した実施形態の一変形例について図５を参照
して説明する。なお、本変形例による真空処理装置は、
図１及び図２に示した真空処理装置のプロセスガスの供
給系の部分を変更したものなので、以下の説明及び図５
においては、上記実施形態と同一部材には同一符号を付
して詳細な説明は省略する。

【００３２】図５は本変形例による真空処理装置の概略
構成を示した平面図である。図５に示したように、本変
形例による真空処理装置は１つのガス供給源９を備えて
おり、このガス供給源９には１系統のガス輸送ライン１
６の入口端１７が接続されている。そして、この１系統
のガス輸送ライン１６はその途中から分岐されて複数の
分岐ラインを形成しており、これらの分岐ラインが複数
のガス供給ライン６を形成している。各ガス供給ライン
（分岐ライン）６は、ガス輸送ライン１６の分岐点１８
から同一の経路長で延設されている。また、単一のマス
フローコントローラ１０がガス輸送ライン１６の途中に
設けられている。

【００３３】このような構成を備えた真空処理装置にお
いては、各ガス輸送ライン６の経路長を互いに同一とし
たので、分岐点１８から各ガス供給ライン６の出口端７
（図１参照）までの間におけるプロセスガスの圧力損失
が同一となる。このため、ガス輸送ライン１６の途中に
ある単一のマスフローコントローラ１０を制御すること
によって、複数の処理室２におけるプロセスガスの流量
を等量に且つ同時に制御することができる。

【００３４】以上述べたように本変形例による真空処理
装置によれば、プロセスガスの供給系を簡略化したの
で、装置の製造コストの低減や装置全体の小型化を図る
ことができる。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように本発明による真空処理
装置によれば、常時互いに連通した複数の処理室を全室
共通の排気系によって同時に真空排気するようにしたの
で、複数の被処理物を枚葉式で同時に処理できると共
に、従来の真空処理装置に比べて装置の構造を大幅に簡
略化することが可能であり、装置の製造コストの低減や
装置の設置スペースの縮小等を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による真空処理装置の概略
構成を示した縦断面図。

【図２】図１に示した真空処理装置の概略構成を示した
平面図。

【図３】図１に示した真空処理装置において、２つの処
理室間でアッシング性能を比較したグラフ。

【図４】図１に示した真空処理装置において、一方の処
理室にはエッチングガスを供給し、他方の処理室には非
エッチングガスを供給して、シリコン酸化膜のエッチン
グ速度を両処理室間で比較したグラフ。

【図５】図１に示した真空処理装置の一変形例を示した
平面図。

【図６】従来のバッチ式プラズマ処理装置の概略構成を
示した縦断面図。

【図７】従来の枚葉式プラズマ処理装置の概略構成を示
した縦断面図。

【図８】従来の複数の処理室を備えたプラズマ処理装置
の概略構成を示した平面図。

【符号の説明】

１ 真空容器 ２ 処理室 ３ 処理台 ４ 仕切部材 ５ ガス供給口 ６ ガス供給ライン（分岐ライン） ７ ガス供給ラインの出口端 ８ ガス供給ラインの入口端 ９ ガス供給源 １０ マスフローコントローラ １１ 真空容器の天板 １２ マイクロ波導入口 １３ マイクロ波透過部材 １４ マイクロ波導波管 １５ 排気口 １６ ガス輸送ライン １７ ガス輸送ラインの入口端 １８ 分岐点 Ｐ プラズマ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空容器の内部にプロセスガスを供給して
   被処理物を処理するようにした真空処理装置において、 前記真空容器の内部に形成され、常時互いに連通した複
   数の処理室と、 前記複数の処理室の各々にプロセスガスを供給する複数
   のガス供給ラインと、 前記複数の処理室を同時に真空排気する全室共通の排気
   系と、を備えたことを特徴とする真空処理装置。
2. 【請求項２】前記真空処理装置は、さらに、前記複数の
   処理室の各々にマイクロ波を供給する複数のマイクロ波
   導波管を有し、 前記各処理室の内部に供給されたプロセスガスに前記各
   マイクロ波導波管を介してマイクロ波を照射してプラズ
   マを生成するようにしたことを特徴とする請求項１記載
   の真空処理装置。
3. 【請求項３】前記複数の処理室の各々にプラズマ発生領
   域の側方を包囲する仕切部材を設けたことを特徴とする
   請求項２記載の真空処理装置。
4. 【請求項４】前記複数のガス供給ラインの各々の入口端
   にガス供給源を各々接続したことを特徴とする請求項１
   乃至請求項３のいずれか一項に記載の真空処理装置。
5. 【請求項５】前記複数のガス供給ラインは、単一のガス
   輸送ラインを途中から分岐して形成された複数の分岐ラ
   インで形成されており、 前記単一のガス輸送ラインの入口端にガス供給源を接続
   したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか
   一項に記載の真空処理装置。
6. 【請求項６】前記複数の分岐ラインの各々の経路長は略
   同一であることを特徴とする請求項５記載の真空処理装
   置。