KR101968174B1 - 진공 처리 장치 - Google Patents

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고우헤이 사토우
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가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈
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Abstract

본 발명은 가동률 혹은 처리의 효율을 향상시킨 진공 처리 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 진공 처리실 내에 배치되며 처리 대상의 웨이퍼가 그 윗면에 재치되는 시료대가, 금속제의 기재와, 하방에서 당해 기재와 절연 부재를 끼워서 절연된 금속제의 기판과, 이 기판의 하방에 배치되며 내부에 대기압으로 된 공간을 갖고 당해 공간 상방의 개구가 덮여서 상기 기판과 접속된 설치대를 갖고, 상기 절연 부재가 상기 기재 및 기판의 외주측 부분과의 사이에서 상기 진공 용기 외부와 연통되어 대기압으로 된 내주측의 공간과 그 외측의 처리실 내부와의 사이를 씨일하는 부재를 끼워서 배치된 세라믹스제의 링 형상 부재를 갖고, 상기 기판을 관통해서 장착되어 상기 기재의 내부에 삽입된 복수의 온도 센서를 구비하며, 상기 복수의 온도 센서가 장착된 상태에서 상기 기재 및 절연 부재와 상기 기판과가 상기 설치대로부터 일체로 상기 처리실 외로 분리 가능하게 구성되었다.

Description

진공 처리 장치{THE VACUUM PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 진공 용기 내부의 감압되는 처리실 내의 시료대 상에 배치된 처리 대상의 시료를 당해 처리실 내에 형성한 플라스마를 이용하여 처리하는 진공 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 등의 피처리물의 처리를 행하는 진공 처리 장치에서는, 예를 들면, 진공 처리실 내부를 감압한 상태에서 그 내부에 처리용 가스를 도입하고, 도입된 처리용 가스를 플라스마화하고, 라디칼과의 화학 반응이나 전자 스퍼터링에 의해, 정전척을 구비한 시료대에 유지된 반도체 웨이퍼 등의 피처리물의 처리를 행하고 있다.
진공 처리 장치에서는 처리용 가스를 사용하고 있으며, 처리용 가스를 플라스마화해서 피처리물(웨이퍼)을 처리했을 때에 반응 생성물이 진공 처리실 내부에 부착된다. 처리실 내부에 배치된 부품의 표면에 반응 생성물이 부착되면, 그 부품의 열화로 인해 표면으로부터 반응 생성물이 미소입자가 되어서 박리되고, 낙하해서 웨이퍼 등에 이물로서 부착되어 오염되어 버리는 문제가 생긴다. 이것을 억제하기 위해서, 처리실 내부의 부품은 정기적으로 교환하거나 청소하거나 해서, 이물의 원인이 되는 반응 생성물 등을 제거하거나, 각 부품의 표면을 재생하는 처리가 행해진다(메인터넌스). 메인터넌스의 동안에는 처리실 내부가 대기압의 분위기에 개방되어 있어서 처리를 행할 수 없으며 장치의 가동이 정지하고 있으므로, 처리의 효율이 저하하게 된다.
또한 최근, 피처리물인 반도체 웨이퍼의 대구경화(大口徑化)가 진행되고 있다. 그 때문에 진공 처리 장치도 대형화되고, 그것을 구성하는 개개의 부품도 대형화되는 동시에 그 중량도 증가 경향에 있어서, 부품의 분리나 이동, 설치 등이 용이하지 않아 메인터넌스에 요하는 시간이 길어질 것이 예상되며, 메인터넌스 효율의 가일층의 저하가 우려된다.
이러한 진공 처리 장치의 메인터넌스 효율을 향상시키기 위한 기술은, 예를 들면 특허문헌 1에 개시되어 있다. 또한, 진공 처리 챔버 내에서 사용되는 정전척에 대해서는, 예를 들면 특허문헌 2에 개시되어 있다.
특허문헌 1에는, 외측 챔버의 내부에 피처리물의 처리를 행하는 처리실을 구성하는 상부 내통(內筒) 챔버와 시료대, 및 배기부 측에 배치된 하부 내통 챔버를 구비한 진공 처리 장치가 개시되어 있다. 본 진공 처리 장치에서는 메인터넌스의 때에, 상부 내통 챔버의 상부에 배치되고, 플라스마를 생성하는 방전실을 구성하는 방전실 베이스 플레이트를 반송 실측에 배치된 힌지부를 지점으로 해서 회전시키도록 상방으로 들어 올리고, 상부 내측 챔버의 작업공간을 확보함으로써 상부 내측 챔버를 상방으로 들어 올려서 외측 챔버로부터 꺼낸다. 또한, 시료대의 연직 방향의 중심을 축으로 하여 축주위에 배치되어 고정된 지지보를 구비한 링 형상의 지지 베이스 부재(시료대 블록)가 고정된 시료대 베이스 플레이트를 반송실 측에 배치된 힌지부를 지점으로 해서 회전시키도록 상방으로 들어 올리고, 하부 내측 챔버의 작업공간을 확보함으로써 하부 내측 챔버를 상방으로 들어 올려서 외측 챔버로부터 꺼내는 기술이 기재되어 있다. 또, 지지보를 시료대의 연직 방향의 중심을 축으로 해서 축대칭으로 배치(즉, 시료대의 중심축에 대한 가스 유로 형상이 대략 동축 축대칭)함으로써, 상부 내통 챔버 내의 시료대 상의 공간의 가스 등(처리 가스, 플라스마 중의 입자나 반응 생성물)이, 이 지지보끼리의 사이의 공간을 통과하여 하부 내통 챔버를 통해 배기된다. 이에 따라, 피처리물 둘레 방향에 있어서의 가스의 흐름이 균일해져서, 피처리물에 대한 균일한 처리가 가능해진다.
이 방전실 베이스 플레이트 및 시료대 베이스 플레이트를 힌지부를 지점으로 해서 끌어 올리는 기술을 대구경화한 피가공물의 메인터넌스에 적용할 경우, 방전 베이스 플레이트나 시료대가 고정된 지지보가 대형화되어 중량이 증가하기 때문에, 인력에 의해 이들을 상부로 끌어 올리는 것이 곤란해져, 상부 내통 챔버나 하부 내통 챔버의 작업공간을 확보하는 것이 곤란해지는 것이 우려된다. 또한, 배기부의 메인터넌스는 외측 챔버의 상부로부터 들여다보도록 해서 행하게 되지만, 장치의 대형화에 따라 손이 닿지 않아 충분한 청소 등이 곤란해지는 것이 우려된다. 또한, 상부로 끌어 올려진 방전 베이스 플레이트나 시료대를 구성하는 부품의 정비나 교환 등의 비정상 메인터넌스는 발판이 불안정해지는 것이 우려된다. 가령 크레인 등에 의해 방전 베이스 플레이트나 시료대가 고정된 지지보를 끌어 올리더라도, 후자의 2개는 해소되지 않는다.
또한 특허문헌 2에는, 진공 처리 챔버의 측벽에 마련되어진 개구부를 (수평 방향으로) 통과시킴으로써, 챔버에 장착 ·분리가 가능하며, 정전척 어셈블리가 탑재된 캔틸레버의 기판 지지부가 개시되어 있다. 이 기술을 대구경화한 피가공물의 메인터넌스에 적용할 경우, 기판 지지부는 챔버 측벽의 개구부에서 진공 씨일되어 있기 때문에, 중량이 증가하면 진공 씨일부에의 하중부하가 커져 진공을 유지하는 것이 곤란해지는 것이 우려된다. 또한, 캔틸레버 때문에 시료 지지부의 중심축에 대한 가스 유로 형상이 동축의 축대칭이 되지 않아, 피처리물의 둘레 방향에 있어서의 가스 흐름이 불균일해지고, 피처리물에 대하여 균일한 처리를 행하는 것이 곤란해질 것으로 예상된다.
이러한 종래 기술을 해결하기 위한 기술로서, 시료대 또는 정전척을 구성하는 부분과 이들을 상하에 끼워서 배치되는 복수의 부분으로 나눈 상태에서 상호 간을 씨일하여 진공 용기를 구성하고, 시료대 또는 정전척을 구성하는 부분은, 진공 처리 장치 또는 처리 유닛 본체에 연결시킨 상태에서 본체 수평 방향으로 회전시켜서 이동시키고, 상하의 부분을 순차적으로 분리 가능하게 구성함으로써 메인터넌스의 효율을 향상시키는 것이 알려져 있다. 이러한 기술의 예로서는, 일본국 특개 2015-141908호 공보(특허문헌 3)에 개시된 것이 종래 알려져 있다.
특허문헌 3은, 베이스 플레이트 상에 배치된, 원통형의 하부 용기, 시료대를 지지하는 지지보를 내측에 구비한 링 형상의 시료대 베이스, 원통형의 상부 용기 및 원통형의 방전 블록, 또한 방전 블록의 상부를 닫는 유전체제의 덮개 부재를 구비한 진공 용기를 가진 진공 처리 장치가 개시되어 있다. 본 종래 기술의 처리 유닛에서는, 진공 용기의 부재끼리의 사이가 씨일되며 진공 용기 내부에 구성되는 처리실 내에 덮개 부재를 투과해서 공급되는 마이크로파 혹은 VHF 또는 UHF대의 고주파 전계와 방전 블록의 상방 및 측방 주위를 둘러싸서 배치된 솔레노이드 코일로부터의 자계에 의하여, 처리실 내에 공급된 처리용 가스의 원자 또는 분자가 여기되어 플라스마가 형성되며, 시료대 윗면 상방에 놓여 유지된 반도체 웨이퍼 등의 기판 형상의 시료가 처리된다.
또한, 진공 용기를 구성하는 부재 혹은 처리실 내표면을 구성하는 부재의 청소나 교환 등의 보수, 점검을 행할 때에는, 처리실 내를 대기압 또는 이것으로 간주할 수 있을 정도로 근사한 압력값으로 한 후, 덮개 부재 또는 방전 블록을 다른 것과 분리시켜, 상부 용기의 분리, 혹은 시료대 베이스를 시료대마다 수평으로 회전시켜서 하방의 하부 용기나 베이스 플레이트 및 베이스 플레이트 하방에 배치된 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프의 상방으로부터 이동시켜서 퇴피시킨다. 상부 용기나 하부 용기의 교환이나 보수 점검, 또는 시료대와 이것에 연결된 부품의 교환이나 보수, 점검의 작업을 하는 작업자는, 각 부분이 다른 부분으로부터 분리되거나 또는 다른 부분이 퇴피되어진 상태에서 작업을 충분한 스페이스를 확보하여 행할 수 있어서, 작업의 효율을 향상시키고, 진공 처리 장치가 시료를 처리 하지 않는 시간을 단축시켜 그 운전의 효율을 향상시킬 수 있다.
일본국 특개 2005-252201호 공보 일본국 특개 2005-516379호 공보 일본국 특개 2015-141908호 공보
상기한 종래의 기술은, 다음의 점에 대해 고려가 부족했기 때문에, 문제가 생기고 있었다.
즉, 반도체 웨이퍼 등의 시료는, 통상, 처리에 적합하거나 또는 허용되는 범위 내의 온도로 되어서 처리가 실시되지만, 이 범위 내로 시료대 또는 시료의 온도를 조절한 상태에서, 시료대의 온도를 검출하기 위해 시료대에 온도를 검지하는 센서 등의 검지기가 배치되어 있다. 이러한 검지기는, 시료대에 장착된 상태가 다르면, 동일한 온도의 값에 대하여 다른 출력을 할 경우가 있기 때문에, 사전에 판명되어 있는 특정한 온도에 대한 출력의 값을 설정하거나 또는 보정하기 위한 교정을 행할 필요가 있는 것이 존재한다.
이러한 검지기가 복수 구비된 시료대에서는, 검지기를 시료대에 장착하는 개수만큼, 당해 시료대에의 장착 후에 교정 작업을 실시할 필요가 있다. 한편, 시료대의 윗면이나 측면은 플라스마에 면(面)하는, 처리실의 내표면을 구성하는 부재이기 때문에, 표면이 청정한 상태에서부터 시작된 시료 처리의 누계의 매수가 증대함에 따라 표면에 부착되는 처리중에 생긴 반응 생성물 등의 부착물을 제거하기 위해서, 상기 메인터넌스의 작업에 있어서 당해 내측 표면을 구성하는 부재인 시료대를 구성하는 부분을 분리해서 세정이나 청소, 또는 교환을 행할 필요가 생긴다.
상기 종래 기술에 있어서 검지기가 장착되어 있었던 부분이 당해 교환의 대상일 경우에는, 이러한 메인터넌스의 작업마다 검지기의 교정 작업을 요하기 때문에, 진공 처리 장치가 시료 처리를 하고 있지 않는 시간이 증대하여, 운전의 효율이나 가동율 또는 처리의 효율이 손상되고 있었다. 이러한 과제에 대하여, 상기 종래 기술에서는 충분하게 고려되어 있지 않아, 문제가 생기고 있었다.
본 발명의 목적은 보수, 점검 등의 작업을 실시하여 시료를 처리하고 있지 않는 시간을 단축하고, 가동률 또는 처리의 효율을 향상시킨 진공 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적은, 진공 용기 내부에 배치되며 내측이 배기(排氣)되어 감압되는 처리실과, 이 처리실 내에 배치되며 처리 대상의 웨이퍼가 그 윗면에 재치(載置)되는 시료대와, 이 시료대의 하방에 배치되며 처리실 내부를 배기하는 배기 펌프와 연통된 개구를 구비하고, 상기 시료대 상방의 상기 처리실 내에 형성된 플라스마를 이용하여 상기 시료를 처리하는 진공 처리 장치로서, 상기 시료대가, 그 윗면에 상기 웨이퍼가 재치되는 유전체제의 막을 구비한 금속제의 기재(基材)와, 이 기재의 하방에 배치되며 당해 기재와 절연 부재를 사이에 끼워서 절연된 금속제의 베이스 플레이트와, 이 베이스 플레이트의 하방에 배치되며 그 내부에 대기압으로 된 공간을 갖고 당해 공간 상방의 개구를 덮어서 상기 베이스 플레이트 및 이것과 체결된 상기 기재 및 절연 부재가 올려 놓아져서 상기 베이스 플레이트와 접속된 설치대를 갖고, 상기 절연 부재가, 상기 기재 및 베이스 플레이트의 외주(外周)측 부분과의 사이에서, 상기 진공 용기 외부와 연통되어서 대기압으로 된 이들 내주(內周)측의 공간과 그 외측의 처리실 내부와의 사이를 기밀하게 밀봉하는 씨일 부재를 끼워서 배치된 세라믹스제의 링 형상 부재를 가진 것이며, 상기 베이스 플레이트를 관통해서 상기 베이스 플레이트에 장착되며 상기 기재의 내부에 삽입되어 당해 기재의 온도를 검지하는 복수의 온도 센서를 구비하고, 상기 기재 및 절연 부재와 체결된 상기 베이스 플레이트는 상기 복수의 온도 센서가 장착된 상태에서 상기 처리실 내부의 상기 설치대에 설치, 및 상기 설치대로부터 상기 처리실 외부에 상방으로 분리 가능하게 구성됨으로써 달성된다.
본 발명에 따르면, 처리의 효율을 향상시킨 진공 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진공 처리 장치의 구성의 개략을 설명하는 상면도 및 사시도.
도 2는 도 1에 나타낸 실시예에 따른 진공 처리 장치에 있어서의 피처리물의 반송을 설명하기 위한 요부 개략 상면도.
도 3은 도 1에 나타낸 실시예의 진공 처리실의 구성의 개략을 모식적으로 나타낸 종단면도.
도 4는 도 1에 나타낸 실시예의 진공 처리실의 구성의 개략을 모식적으로 나타낸 종단면도.
도 5는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 진공 처리 장치의 진공 처리실에 있어서의 메인터넌스의 순서를 설명하기 위한 상면도 및 종단면도.
도 6은 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 진공 처리 장치의 진공 처리실에 있어서의 메인터넌스의 순서를 설명하기 위한 상면도 및 종단면도.
도 7은 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 진공 처리 장치의 진공 처리실에 있어서의 메인터넌스의 순서를 설명하기 위한 상면도 및 종단면도.
도 8은 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 진공 처리 장치의 진공 처리실에 있어서의 메인터넌스의 순서를 설명하기 위한 상면도 및 종단면도.
도 9는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 진공 처리 장치의 진공 처리실에 있어서의 메인터넌스의 순서를 설명하기 위한 상면도 및 종단면도.
도 10은 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 진공 처리 장치의 진공 처리실에 있어서의 메인터넌스의 순서를 설명하기 위한 상면도 및 종단면도.
도 11은 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 진공 처리 장치의 진공 처리실에 있어서의 메인터넌스의 순서를 설명하기 위한 상면도 및 종단면도.
도 12는 도 3에 나타낸 실시예에 따른 진공 처리실의 구성의 개략을 모식적으로 나타낸 종단면도.
도 13은 도 12에 나타나 있는 실시예에 따른 진공 처리실의 시료대의 구성을 확대해서 모식적으로 나타낸 종단면도.
도 14는 도 12 및 도 13에 나타나 있는 실시예에 따른 시료대가 복수의 부품으로 분해된 상태를 모식적으로 나타낸 종단면도.
도 15는 도 12 내지 14에 나타낸 실시예에 따른 진공 처리실의 T 플랜지의 구성의 개략을 모식적으로 나타낸 상면도.
발명자 등은, 상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 다음의 점을 상기했다. 즉, (1) 양호한 처리의 균일성을 확보하기 위해서, 피처리물을 재치하는 시료대의 중심축에 대하여 처리 챔버 형상을 대략 동축 축대칭으로 하는 것.
(2) 용이한 정상 메인터넌스를 가능하게 하기 위해, 대구경화 대응이어도 정상 메인터넌스의 대상 부품인 챔버 부재로부터 반응 생성물 등을 신속하게 제거할 수 있는 것. 또, 여기에서는 정상 메인터넌스가 용이란, 전원 케이블을 분리하거나, 수냉각 퍼지(purge)를 행하는 등, 비정상 메인터넌스의 때에 행하는 작업을 불필요로 하는 것을 포함한다. (3) 용이한 비정상 메인터넌스를 가능하게 하기 위해, 대구경화 대응이어도 비정상 메인터넌스 대상인 방전용 전극 헤드나 각종 센서를 용이하게 꺼낼 수 있는 것.
또한, 상기를 실현하는 구성으로서 다음의 구성을 착상했다.
(1)에 대하여는, 적어도 진공 처리실의 수평 단면의 내벽 형상을 원형 형상으로 하고, 시료대를 지지하는 지지보는, 시료대의 연직 방향의 중심을 축으로 해서 축대칭으로 배치하고, 링 형상의 지지 베이스 부재에 고정한다. (2)에 대하여는, 정상 메인터넌스를 행하는 부품은 스와프(swap)(교환) 가능하게 한다. 즉, 반응 생성물 등이 부착된 부품을 그 자리에서 청소하는 것이 아니고, 새로운 부품 또는 청소필의 부품과 교환 가능하게 한다. 또한, 비정상 메인터넌스 대상 부품을 관련 부품마다 유닛으로 정리하고, 유닛 단위로 수평 방향으로 이동 가능하게 해서, 정상 메인터넌스의 때에 이들이 작업의 장해가 되지 않도록 회피를 용이하게 한다. (3)에 대하여는, 비정상 메인터넌스 대상 부품을 관련 부품마다 정리한 유닛을 메인터넌스의 때에 수평 방향으로 이동시켜, 주위에 작업공간을 마련한다.
이하에 설명하는 실시예에서는, 이러한 구성을 구비한 진공 처리 장치에 있어서, 상기 목적을 달성하는 구성을 구비한 예를 설명한다. 또, 도면 중에 있어서 동일한 부호는 동일 구성요소를 나타낸다.
[실시예]
본 발명의 실시예에 따른 진공 처리 장치를, 이하, 도 1 내지 도 11을 사용하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 진공 처리 장치의 구성의 개략을 설명하는 상면도 및 사시도이다.
본 실시예의 진공 처리 장치(100)인 플라스마 처리 장치는, 대기 블록(101)과 진공 블록(102)을 가진다. 대기 블록(101)은, 대기압하에서 반도체 웨이퍼 등의 피처리물(시료)을 반송, 수납 위치 결정 등을 하는 부분이며, 진공 블록(102)은 대기압으로부터 감압된 압력하에서 웨이퍼 등의 시료를 반송하고, 처리 등을 행하여, 시료를 재치한 상태에서 압력을 올리고 내리는 부분이다.
대기 블록(101)은, 대기 반송실(106)과, 이 대기 반송실(106)의 전면(前面) 측에 설치되며, 처리용 또는 클리닝용의 시료가 수납되어 있는 카세트가 그 윗면에 놓여지는 복수의 카세트대(107)를 구비하고 있다. 대기 블록(101)은, 카세트대(107) 상의 각 카세트의 내부에 수납된 처리용 또는 클리닝용의 웨이퍼가 대기 반송실(106)의 배면(背面)에 연결된 진공 블록(102)과의 사이에서 주고 받아지는 개소이며, 대기 반송실(106) 내부에는 이러한 웨이퍼의 반송을 위해 웨이퍼 유지용의 아암을 구비한 대기 반송 로봇(109)이 배치되어 있다.
진공 블록(102)은 감압하여 시료를 처리하는 복수의 진공 처리실(200-1, 200-2, 200-3, 200-4)과, 이들 진공 처리실과 연결되며 그 내부에서 시료를 감압하에서 반송하는 진공 반송 로봇(110-1, 110-2)을 구비한 진공 반송실(104-1, 104-2), 및 이 진공 반송실(104-1)과 대기 반송실(106)을 접속하는 록크실(105), 진공 반송실(104-1)과 진공 반송실(104-2)을 접속하는 반송 중간실(108)을 구비하고 있다. 이 진공 블록(102)은, 그 내부는 감압되어 높은 진공도의 압력으로 유지 가능한 유닛으로 구성되어 있다. 이들 대기 반송 로봇이나 진공 반송 로봇의 동작이나, 진공 처리실에 있어서의 처리의 제어는, 제어 장치에 의해 행해진다.
도 3은, 도 1에 나타낸 실시예의 진공 처리실의 구성의 개략을 모식적으로 나타낸 종단면도이다. 특히, 도 3에서는 진공 처리실(200)에 있어서의 진공 처리실의 구성의 개략도를 나타내고 있다. 본 실시예에서는 동일 구조의 진공 처리실을 배치하고 있지만, 다른 구조를 갖는 진공 처리실을 포함시켜도 된다.
도 3에 나타낸 진공 처리실은, 상부 용기(230)나 하부 용기(250)를 포함하는 진공 용기와, 이것에 연결되어 배치된 하방의 배기 펌프(270)와, 상방의 제 1 고주파 전원(201) 및 솔레노이드 코일(206)을 구비하고 있다. 상부 용기나 하부 용기는 수평 단면 형상이 원형 형상의 내벽을 갖고, 그 내부의 중앙부에는, 원통 형상의 시료대(241)가 배치되어 있다.
상부 용기나 하부 용기의 외벽은 진공 분리벽을 구성하고 있다. 시료대(241)는 시료대 베이스(242)에 마련되어진 지지보에 의해 유지되어 있고, 지지보는 시료대의 연직 방향의 중심을 축으로 해서 축대칭으로 배치(즉, 시료대의 중심축(290)에 대한 가스 유로 형상이 대략 동축 축대칭)되어 있다.
상부 용기(230) 내의 시료대(241) 상의 공간의 가스 등(처리 가스, 플라스마 중의 입자나 반응 생성물)이, 이 지지보끼리의 사이의 공간을 통과하여 하부 용기(250)를 통해 배기되기 때문에, 피처리물(시료)(300)이 재치된 시료대(241)의 둘레 방향에 있어서의 가스의 흐름이 균일해져, 피처리물(300)에 대한 균일한 처리가 가능해진다. 또, 시료대 베이스(242)는 지지보를 구비한 링 형상을 갖고 있고, 이 링 부분이 진공 용기인 하부 용기와 상부 상기의 주위에서 유지되어, 진공씰되기 때문에, 시료대 등의 중량이 증가해도 대응 가능하다.
진공 처리실은, 본 실시예에서는 베이스 플레이트(260) 상에 순차적으로 적층된 원통 형상의 하부 용기(250), 지지보를 구비한 링 형상의 시료대 베이스(242), 원통 형상의 상부 용기(230), 어스 링(225), 원통 형상의 방전 블록(224), 가스 도입 링(204)을 포함하는 복수의 부재에 의해 구성되어 있고, 각각의 부재는 O링(207)에 의해 진공씰되어 있다. 방전 블록(224)의 내측에는 원통 형상의 석영 내통(205)이 배치되어 있다. 또한, 시료대 베이스(242)에는 시료대 바닥부 덮개(245)를 갖는 시료대(241)가 고정되어 시료대 유닛을 구성하고, 히터(222)가 설치된 방전 블록(224)은 방전 블록 베이스(221)에 고정되어서 방전 블록 유닛을 구성하고 있다.
또한, 상부 용기(230), 하부 용기(250), 베이스 플레이트(260)는 플랜지부를 갖고, 상부 용기(230)와 하부 용기(250)는 플랜지부에서 베이스 플레이트(260)에 각각 나사 결합되어 있다. 또, 본 실시예에서는, 진공 처리실을 구성하는 부재는 원통 형상을 갖지만, 외벽 형상에 관해서는 수평 단면 형상이 원형이 아니라 직사각형이어도, 다른 형상이어도 된다.
진공 처리실의 상방에는, 진공 용기를 구성하는 원판 형상을 갖는 덮개 부재(202)와 그 하방에 진공 처리실의 천장면을 구성하는 원판 형상의 샤워 플레이트(203)가 배치되어 있다. 이들 덮개 부재(202)와 샤워 플레이트(203)는 석영 등의 유전체제의 부재이다. 이 때문에, 이들 부재는 마이크로파나 UHF, VHF파 등의 고주파 전계가 투과 가능하게 구성되어 있으며, 상방에 배치된 제 1 고주파 전원으로부터의 전계가 이들을 통과하여 진공 처리실 내에 공급된다. 또한, 진공 용기의 외측 측벽의 외주에는 이것을 둘러싸서 자장의 형성 수단(솔레노이드 코일)(206)이 배치되며 발생된 자장을 진공 처리실 내에 공급 가능하게 구성되어 있다.
샤워 플레이트(203)에는, 복수의 관통 구멍인 처리용 가스의 도입 구멍이 배치되어 있으며, 가스 도입 링(204)으로부터 도입된 처리용 가스가 이 도입 구멍을 통과하여 진공 처리실 내에 공급된다. 샤워 플레이트(203)의 도입 구멍은, 시료대(241)의 윗면인 시료의 재치면의 상방으로서 시료대(241)의 중심축(290)의 주위의 축대칭의 영역에 복수개 배치되어 있으며, 균등하게 배치된 도입 구멍을 통과하여 소정의 조성을 가지고 서로 다른 가스 성분으로 구성된 처리용 가스가 진공 처리실 내에 도입된다.
진공 처리실 내부에 도입된 처리용 가스는, 전계 형성 수단인 제 1 고주파 전원(201)과 자계 형성 수단인 솔레노이드 코일(206)에 의해 발생하는 전자파 및 자장이 진공 처리실 내에 공급됨으로써 여기되어 시료대(241) 상방의 방전 블록(224) 내의 공간에 있어서 플라스마화된다. 이 때, 처리용 가스 분자는 전자와 이온으로 전리되거나, 또는 라디칼로 분해되거나 한다. 이 플라스마가 생성되는 영역은, 그 주위가 방전 블록 베이스(221) 상에 배치된 방전 블록(224)에 의해 둘러싸이며, 당해 방전 블록(224)의 외주 측벽 상에는 이것을 둘러싸서 제 1 온도 컨트롤러(223)에 접속된 히터(222)가 설치되며, 플라스마와 접촉하는 석영 내통(205)을 가열할 수 있다.
이러한 구성에 의해, 석영 내통(205)이나 방전 블록(224)에의 반응 생성물의 부착을 저감할 수 있다. 이 때문에, 이들 부재는 정상 메인터넌스의 대상으로부터 제외할 수 있다.
웨이퍼를 재치하는 시료대(241)는, 진공 처리실의 내부에 이 샤워 플레이트(203)의 중심축(290)과 합치하도록 배치된다. 플라스마에 의한 처리를 행할 때는 피처리물(300)인 웨이퍼는 시료대(241)의 윗면인 원형의 재치면에 놓이고 이 면을 구성하는 유전체의 막 정전기에 의해 흡착되어 유지(정전척)된 상태에서 처리가 행해진다.
본 실시예에서는, 시료인 반도체 웨이퍼는 지름 450mm의 것을 사용하는 것을 고려하여 원통 형상의 진공 처리실의 내경은 800mm로 하였다. 단, 이 치수 이하(600mm정도)로 할 수도 있다.
또한, 시료대(241) 내부에 배치된 전극에는 고주파 바이어스 전원(제 2 고주파 전원)(243)이 접속되어 있고, 공급되는 고주파 전력에 의해 시료대(241) 및 이 위에 놓여진 시료(300)의 상방에 형성되는 고주파 바이어스에 의해 플라스마 중의 하전입자를 시료의 표면에 유인해서 충돌시키는 것에 의한 물리 반응과 상기 라디칼과 웨이퍼 표면의 화학 반응과의 상호 반응에 의해 에칭 처리가 진행된다. 또한, 시료대의 온도는 제 2 온도 컨트롤러(244)에 의해 원하는 온도로 제어할 수 있다.
시료대(241)에의 고주파 바이어스의 인가나 시료대(241)의 온도 제어는, 지지보를 포함하는 시료대 베이스(242) 내부에 형성된 공동(空洞) 내에 배치된 전원용 배선 코드나 온도 제어용의 배선 코드 또는 냉매용 배관을 통해 행해진다. 또, 도시하지 않았지만, 상기 배선 코드 외에, 온도 센서나 정전척용 배선 코드도 포함할 수 있다. 시료대(241)의 주변에 배치되는 상부 용기(230)에는 반응 생성물이 부착되기 쉽기 때문에, 정상 메인터넌스의 대상 부재이다.
진공 처리실의 하방에는 그 바닥부와 배기 개구를 갖는 베이스 플레이트(260)를 통해 연결된 배기 펌프(270)가 배치되어 있다. 베이스 플레이트(260)에 마련되어진 배기 개구는, 시료대(241)의 바로 아래에 배치되며, 배기 개구 상에 배치된 대략 원판 형상을 갖는 배기부 덮개(261)를 실린더(262)에 의해 상하로 이동함으로써 배기 컨덕턴스를 조정할 수 있고, 배기 펌프(270)에 의해 진공 처리실 외부로 배출되는 내부의 가스나 플라스마, 생성물의 양, 속도가 조절된다.
이 배기부 덮개(261)는 피처리물을 처리할 때에는 개방되어 있고, 처리용 가스의 공급과 함께 배기 펌프(270) 등의 배기 수단의 동작과의 밸런스에 의해, 진공 처리실 내부의 공간의 압력은 원하는 진공도로 유지된다. 본 실시예에서는, 처리중의 압력은, 0.1∼4Pa의 범위에서 미리 정해진 값으로 조절된다.
본 실시예에서는, 배기 펌프로서는 터보 분자 펌프 및 진공 처리 장치가 설치되는 건물에 구비되어진 로터리 펌프 등의 러핑 펌프가 이용된다. 또, 배기부 덮개(261)는, 메인터넌스의 때는 닫혀서 배기 펌프를 O링에 의해 진공씰하는 것이 가능하게 구성되어 있다.
또한, 본 실시예에 있어서, 부호 111은 제 1 게이트 밸브, 부호 112는 제 2 게이트 밸브, 부호 115는 밸브 박스, 부호 280은 지주(支柱)를 나타내고 있다.
본 실시예에서는, 진공 처리실 내에 도입된 처리용 가스, 및 플라스마나 처리의 때의 반응 생성물은, 배기 펌프(270) 등의 배기 수단의 동작에 의해 진공 처리실 상부로부터 시료대(241)의 외주 측의 공간을 통과하여, 하부 용기(250)를 통해 하방의 베이스 플레이트(260)에 마련되어진 개구까지 이동한다. 하부 용기(250)는 반응 생성물이 부착되기 쉽기 때문에, 정상 메인터넌스의 대상 부재가 된다.
에칭 처리중의 진공 처리실 내부의 압력은 진공계(도시하지 않음)에서 감시되며, 배기부 덮개(261)에 의해 배기 속도를 제어함으로써 진공 처리실 내부의 압력을 제어하고 있다. 이들 처리용 가스의 공급이나 전계 형성 수단, 자계 형성 수단, 고주파 바이어스, 배기 수단의 동작은 도시하지 않은 통신 가능하게 접속된 제어 장치에 의해 조절된다.
플라스마 처리에 사용하는 처리용 가스로는, 각 프로세스의 조건마다 단일 종류의 가스, 또는 복수 종류의 가스를 최적의 유량비로 혼합한 가스가 이용된다. 이 혼합 가스는, 그 유량이 가스 유량 제어기(도시하지 않음)에 의해 조절되며 이것과 연결된 가스 도입 링(204)을 통해 진공 용기 상부의 진공 처리실 상방의 샤워 플레이트(203)와 덮개 부재(202) 사이의 가스 체류용의 공간에 도입된다. 본 실시예에서는 스테인리스제의 가스 도입 링을 사용했다.
다음으로, 피처리물의 진공 처리실 내에의 반입, 진공 처리실로부터의 반출의 순서에 대해 도 2∼도 4를 사용하여 설명한다. 도 2는, 도 1에 나타낸 실시예에 따른 진공 처리 장치에 있어서의 피처리물의 반송을 설명하기 위한 요부 개략 상면도이다.
도 2의 (a)는, 게이트 밸브가 열린 상태이며, 반송 로봇이 피처리물을 진공 처리실에 반입하고 있는 상태(또는 반출하려고 하고 있는 상태)이다. 도 2의 (b)는, 진공 반송실(104)에 웨이퍼(300)가 반입된 상태로서, 게이트 밸브가 담힘 상태이며, 피처리물이 진공 반송실에 반입된 상태를 나타낸다.
먼저, 대기 블록에 있어서, 카세트로부터 대기 반송 로봇에 의해 꺼내진 웨이퍼는 록크실을 거쳐서 진공 반송실(104)에 반송된다. 진공 처리실과 진공 반송실은 제 1 게이트 밸브(111)와 제 2 게이트 밸브를 통해 접속되어 있다.
본 도면에서는 게이트 밸브는 양쪽 모두 닫혀 있고, O링(207)으로 진공씰되어 있다. 부호 115는 밸브 박스, 부호 210은 선회 리프터(이동 수단)이다.
선회 리프터(210)에 대해서는 후술한다. 다음으로, 진공 처리실과 진공 반송실의 압력을 같게 한 상태에서, 도 2의 (a)에 나타나 있는 바와 같이 아암을 구비한 진공 반송 로봇(110)을 이용하여 진공 반송실(104)로부터 진공 처리실에 웨이퍼(300)를 반입한다.
이 때, 제 1 및 제 2 게이트 밸브(111, 112)가 양자 모두 열린 상태이다. 그 다음에, 도 3에 나타나 있는 바와 같이 웨이퍼(300)를 진공 처리실 내의 시료대(241)에 재치하고, 진공 반송 로봇은 진공 반송실에 되돌아오며, 제 1, 제 2 게이트 밸브(111, 112)는 닫히게 된다.
진공 처리실 내에 있어서 웨이퍼(300)에의 처리가 완료되면, 진공 처리실과 진공 반송실의 압력을 조정 후, 도 4 에 나타나 있는 바와 같이 제 1, 제 2 게이트 밸브(111, 112)를 열린 상태로 한다. 도 4는, 도 1에 나타낸 실시예의 진공 처리실의 구성의 개략을 모식적으로 나타낸 종단면도이며, 제 1, 제 2 게이트 밸브(111, 112)가 개방되어 있는 상태를 나타내고 있다.
이 상태로부터 도 2의 (a)에 나타나 있는 것과 마찬가지로 해서 진공 반송 로봇(110)을 이용하여 시료대(241)로부터 웨이퍼(300)가 상방으로 들어 올려져서 시료대(241) 윗면으로부터 유리(遊離)된다. 이어서, 도 2의 (b)에 나타나 있는 바와 같이, 웨이퍼(300)를 진공 반송실(104)에 반입한다. 그 후에, 웨이퍼(300)는 다른 진공 처리실에서 처리된 후, 또는 처리되지 않고, 록크실을 통해 카세트에 반송된다.
다음으로, 정상 메인터넌스의 순서에 대해 도 5∼도 11을 사용하여 설명한다. 도 5는, 도 3, 4에 나타낸 진공 처리실의 구성으로부터 솔레노이드 코일(206)과 제 1 고주파 전원(201)을 제거함과 동시에, 배기 펌프(270)에 접속되는 베이스 플레이트(260)의 개구부를 배기부 덮개(261)로 막아 진공씰한 구성을 나타내고, 도 5의 (a)는 평면도, (b)는 단면도이다.
배기부 덮개(261)에 의해 배기 펌프(270)를 진공씰하고, 배기 펌프(270)를 가동시켜 둠으로써, 메인터넌스 후의 진공 처리실의 시작 시간을 단축할 수 있다. 또, 도 5의 (b)에 나타낸 단면도는, 선회 리프터(210)를 설명하기 위해서, 도 3이나 도 4와는 보는 방향이 다르다.
즉, 도 3이나 도 4에 나타낸 단면도에서는, 도 5의 (a)에 나타낸 평면도에 있어서 우측으로부터 본 도면이지만, 도 5의 (b)에 나타낸 단면도에서는, 도 5의 (a)에 나타낸 평면도에 있어서 하측으로부터 본 도면으로 되어 있다. 도 6∼도 11에 나타낸 종단면도는, 도 5의 (b)에 나타낸 단면도와 같은 방향으로부터 본 도면이다.
다음으로, 도 6에 나타나 있는 바와 같이 석영판(202), 그 하방의 샤워 플레이트(203) 및 석영 내통(205)을 상방으로 이동시켜서 분리한다. 이에 따라, 진공 처리실의 상단에는 가스 도입 링(204)이 노출된다.
또한, 진공 처리실 내부에는, 시료대(241)와 시료대 베이스(242)의 지지보의 부분이 노출된다. 그 다음에, 도 7에 나타나 있는 바와 같이 가스 도입 링(204)을 상방으로 이동시켜서 분리한다.
이어서, 도 8에 나타나 있는 바와 같이 선회 리프터(210)의 가동부에 고정된 방전 블록 베이스(221)과, 그 위에 설치된 방전 블록(224) 및 히터(222)를 포함하는 방전 블록 유닛(220)을, 화살표 310에 나타나 있는 바와 같이 선회 축(211)을 중심으로 해서 상방으로 이동 후, 수평으로 반시계 방향으로 선회시킴으로써, 연직 상방으로부터 보아서 진공 처리실의 영역 외로 이동한다. 본 실시예에서는 방전 블록 유닛을 반시계 방향으로 선회했지만, 선회 리프터의 위치를 반대측(도면 중 우측 배치를 좌측 배치)으로 변경해서 시계 방향으로 선회시키는 구성으로 할 수도 있다.
방전 블록 유닛(220)을 상방으로 이동하는 거리는, 어스 링(225)의 돌기부를 초과하는 높이 이상으로 한다. 본 실시예에서는 5cm로 했지만, 이것에 한정되지 않는다.
또, 어스 링의 돌기부의 높이가 낮을 경우에는, O링(207)이 방전 블록 유닛(220) 또는 어스 링(225)으로부터 벗어나는 높이(수 cm) 이상으로 한다. 또, 선회 각도는 180도로 했지만, 90도 이상 270도 이하로 할 수 있다.
단, 작업성을 고려하면 180도 ±20도가 적합하다. 정상 메인터넌스의 대상이 아닌 방전 관련 부재를 방전 블록 유닛(220)으로서 정리해서 선회함으로써, 진공 처리실의 상부로부터 이들을 신속·용이하게 회피시킬 수 있다. 방전 블록 유닛(220)을 회피시킴으로써, 진공 처리실의 상단에는 어스 링(225)이 노출된다.
다음으로, 도 9에 나타나 있는 바와 같이 어스 링(225) 및 주요한 정상 메인터넌스 대상 부재인 상부 용기(230)를 상방으로 이동시켜서 분리한다. 즉, 스와프(교환) 가능한 상태에서 용이하게 상부 용기(230)를 분리할 수 있다.
본 실시예에서는 진공 처리실을 구성하는 진공 분리벽 자체(상부 용기)가 교환 가능하다. 이에 따라, 진공 처리실을 해체하고 나서의 상부 용기(230)의 메인터넌스 시간을 최소한으로 억제할 수 있다.
또, 메인터넌스를 행할 때, 제 1 게이트 밸브는 닫힘으로 하고, 제 2 게이트 밸브는 열림으로 해 둔다. 제 1 게이트 밸브(111)는 닫혀서 진공 반송실(104)을 진공씰 상태로 함으로써, 다른 진공 처리실에서의 처리가 가능해지고, 진공 처리 장치로서의 가동률의 저하를 최소한으로 억제할 수 있다.
한편, 제 2 게이트 밸브(112)를 개방 상태로 함으로써, 상부 용기(230)와 밸브 박스(115)를 분리할 수 있다. 상부 용기(230)의 분리는, 상부 용기(230)와 베이스 플레이트(260)를 플랜지부에서 고정하고 있었던 나사를 분리하고 나서 행하였다.
방전 블록 유닛의 이동은, 선회 리프터를 제어하는 제어 장치에 의해 행하였다. 이 제어 장치는 선회 리프터 전용이어도 되지만, 진공 처리 장치 전체의 제어 장치의 일부로서 포함시켜도 된다. 상부 용기(230)를 분리함으로써, 시료대(241)와 지지보 이외의, 시료대 베이스(242)의 링 부분이 노출된다.
그 다음에, 도 10에 나타나 있는 바와 같이 선회 리프터(210)의 가동부에 고정된 시료대 베이스(242)와, 그 위에 설치된 시료대(241) 및 시료대 바닥부 덮개(245)를 포함하는 시료대 유닛(240)을, 화살표(320)에 나타나 있는 바와 같이 선회 축(211)을 중심으로 해서 상방으로 이동 후, 수평으로 반시계 방향으로 선회 시킴으로써 연직 상방으로부터 보아서 진공 처리실의 영역 외로 이동한다. 본 실시예에서는 시료대 유닛을 반시계 방향으로 선회했지만, 선회 리프터의 위치를 반대측(도면 중 우측 배치를 좌측 배치)으로 변경해서 시계 방향으로 선회시키는 구성으로 할 수도 있다.
시료대 유닛(240)을 상방으로 이동하는 거리는, O링(207)이 시료대 유닛(240) 또는 하부 용기(250)로부터 벗겨지는 높이 이상으로 한다. 본 실시예에서는 2cm로 했지만, 이것에 한정되지 않는다.
또한, 선회 각도는 방전 블록 유닛(220)과 같아지도록 설정하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 연직 상방으로부터 보았을 경우, 방전 블록 유닛(220)과 시료대 유닛(240)의 양자의 합계 면적을 작게 할 수 있다.
정상 메인터넌스의 대상이 아닌 시료대 관련 부재를 시료대 유닛(240)으로서 정리해서 선회함으로써, 진공 처리실의 상부로부터 이들을 신속·용이하게 회피시킬 수 있다. 시료대 유닛(240)의 이동은, 선회 리프터를 제어하는 제어 장치에 의해 행하였다.
이 제어 장치는 선회 리프터 전용이어도 되지만, 진공 처리 장치 전체의 제어 장치의 일부로서 포함시켜도 된다. 시료대 유닛(240)을 회피시킴으로써, 진공 처리실의 상단에는 하부 용기(250)가 노출된다. 또한, 배기부 덮개(261)의 전체 표면이 노출된다.
이어서, 하부 용기(250)와 베이스 플레이트(260)를 플랜지부에서 고정하고 있었던 나사는 분리한 후, 도 11에 나타나 있는 바와 같이 주요한 정상 메인터넌스 대상 부재인 하부 용기(250)를 상방으로 이동시켜서 분리한다.
즉, 스와프(교환) 가능한 상태에서 용이하게 하부 용기(250)를 분리할 수 있다. 이에 따라, 진공 처리실을 해체하고 나서의 하부 용기(250)의 메인터넌스 시간을 최소한으로 억제할 수 있다.
하부 용기(250)를 분리한 후, 베이스 플레이트(260)의 표면이나 배기부 덮개(261)의 표면의 점검·정비를 행한다. 통상, 베이스 플레이트(260)의 노출부는 하부 용기(250)로 덮어져 있었기 때문에 반응 생성물의 부착이 적다.
또한, 배기부 덮개(261)의 상부 표면은, 피처리물을 처리할 때에는 시료대 밑에 배치되어 있어, 반응 생성물의 부착은 적지만, 필요에 따라서 청소할 수 있다. 베이스 플레이트(260)의 주변에는 진공 처리실을 구성하는 벽 등(메인터넌스 상의 장해물)이 없는 평면이기 때문에, 작업자(400)(도 10의 (b)에서는 도시 생략)의 메인터넌스의 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
정상 메인터넌스 대상인 부재의 청소나, 점검·정비, 교환(특히, 상부 용기와 하부 용기)을 행한 후, 상기 설명과 반대의 순서로 조립되어, 진공 처리에 제공된다.
다음으로, 비정상 메인터넌스의 순서에 관하여 설명한다. 비정상 메인터넌스의 대상 부재는 주로 방전 블록 유닛(220)을 구성하는 부재와 시료대 유닛(240)을 구성하는 부재이다.
방전 블록 유닛(220)을 구성하는 부재의 경우에는, 도 8 에 나타나 있는 바와 같이 방전 블록 유닛(220)을 상방으로 들어 올리고, 수평 방향으로 선회한 후, 원하는 방향으로부터, 히터(222)의 점검·교환, 방전 블록(224)의 내벽의 점검, 청소 등의 메인터넌스를 행할 수 있다. 방전 블록 유닛(220)은, 다른 진공 처리실을 구성하는 부재로부터 회피되어 있기 때문에 작업 효율의 향상을 도모할 수 있다.
시료대 유닛(240)을 구성하는 부재의 경우에는, 도 10에 나타나 있는 바와 같이 시료대 유닛을 상방으로 들어 올리고, 수평 방향으로 선회한 후, 도 11의 (b)에 나타나 있는 바와 같이 시료대 바닥부 덮개를 분리해서 원하는 방향으로부터, 각종 전원 코드나 센서의 배선, 온도 조절용 부품 등의 메인터넌스를 행할 수 있다. 지지보 내부의 공동에는, 피처리물을 시료대로 정전 흡착시키기 위해서 이용되는 배선 코드, 시료대에 고주파 바이어스를 인가하기 위해서 이용되는 배선 코드, 시료대의 온도를 제어하기 위해서 이용되는 배선 코드 또는 냉매용 배관, 시료대의 온도를 검출하기 위해서 이용되는 배선 코드 중의 적어도 하나가 배치되어 있으며, 그것들도 비정상 메인터넌스의 대상이 된다.
또, 방전 블록 유닛(220)이 작업의 장해가 될 경우에는, 연직 상방으로부터 보아서 진공 처리실이 배치된 영역, 또는 그 근방까지 시계 방향으로 선회시킬 수 있다. 이에 따라, 시료대 유닛(240)의 작업 효율의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 방전 블록 유닛과 시료대 유닛의 선회 각도를 적당히 비켜 놓음으로써, 양쪽 유닛을 동시에 메인터넌스할 수 있기 때문에, 작업 효율이 향상한다.
또, 본 실시예에서는, 방전 블록 유닛이나 시료대 유닛을, 상방으로 들어 올린 후 수평 방향으로 선회했지만, 들어 올린 후 수평 방향으로 직선상으로 인출하는 구성으로 해도 된다. 이에 따라, 이동 범위를 최소한으로 할 수 있다. 또한, 이동 기구의 구성의 간략화가 도모된다. 단, 수평 방향에의 선회 쪽이 메인터넌스의 작업공간을 확보하데 있어서 유리하다.
또한 본 실시예에서는, 상부 용기뿐만 아니라 하부 용기도 교환했지만, 하부 용기내면을 덮도록 라이너(커버)를 설치하고, 당해 라이너를 교환하는 구성으로 해도 된다.
또한, 본 실시예에서는 선회 리프터를 하나로 해서, 방전 블록 유닛과 시료대 유닛을 동일 방향으로 선회시켰지만, 작업 영역을 확보할 수 있을 경우에는 선회 리프터를 2개 마련하고, 각각 별개의 방향으로 선회시킬 수도 있다. 방전 블록 유닛용의 선회 리프터와 시료대 유닛용의 선회 리프터를 각각 마련함으로써, 각각의 유닛의 높이를 자유롭게 설정할 수 있다. 또한, 작업자를 보다 많이 배치할 수 있기 때문에 작업의 동시 진행을 용이하게 행하는 것이 가능해지고, 단시간에 작업을 종료할 수 있어서, 작업 효율이 향상된다.
또한 상기 실시예에서는, 선회 리프터를 이용하여 이동을 행하는 방전 블록 유닛이나 시료대 유닛 이외의 구성부품의 이동은 인력에 의해 행했지만, 크레인 등의 기중기를 이용해도 된다.
다음으로, 도 12 내지 도 15를 사용하여, 본 실시예에 따른 진공 처리실의 구성에 대해 보다 상세하게 설명한다. 도 12는, 도 3에 나타낸 실시예에 따른 진공 처리실의 구성의 개략을 모식적으로 나타낸 종단면도이다.
도 12의 (a)는, 특히, 도 3 또는 도 4에 나타낸 진공 처리실(200-1 내지 4)의 어느 하나의 하부를 확대해서 나타낸 종단면도이며, 진공 처리실(200-1 내지 4)의 상부에 배치된 제 1 고주파 전원(201), 덮개 부재(202), 코일(206) 등의 부재는 생략하고 있다. 즉, 도 3 또는 4에 나타나 있는 진공 처리실(200-1 내지 4)의 어느 하나의, 상부 용기(230)로부터 하측의 부분이 확대해서 나타나 있다.
도 3 또는 4에 나타나 있는 진공 처리실(200-1 내지 4)의 어느 하나를, 이하 도 12 내지 도 15의 설명에 있어서는 진공 처리실(2001)로 호칭한다. 본 도면에 나타나 있는 진공 처리실(2001)은, 크게 나누어서 진공 용기 및 그 하방에 배치되어 당해 진공 용기를 하방으로부터 지지하는 설치대, 당해 설치대의 하방에 접속되어 진공 용기 내부와 연통해서 당해 내부를 배기하는 배기 수단을 구비하고 있다.
또, 본 도면에서는, 도 3 등 앞서 설명된 도면에서 나타나 있는 부호가 매겨진 부분에 대해서, 필요하지 않은 한 설명을 생략한다. 또한, 진공 용기의 측벽에 배치되며 진공 용기 내부와 외부와의 사이를 연통하는 개구인 게이트의 주위에서 측벽과 맞닿아서 게이트를 폐쇄해서 기밀하게 밀봉 또는 개방하는 제 2 게이트 밸브(112)와 이것을 내부에 구비하는 박스(115)가 나타나 있다.
본 도면의 진공 처리실(2001)의 진공 용기는, 도 3, 4의 실시예와 마찬가지로, 상부 용기(230) 및 그 하방의 시료대 베이스(242) 그리고 이 하방에 배치된 하부 용기(250)를 구비하며, 이들이 상하 방향으로 층을 이루도록 놓여서 구성되어 있다. 하부 용기(250)는, 그 밑면이 베이스 플레이트(260) 윗면에 이것과 접해서 놓여져 있다.
또한, 진공 처리실(2001)은, 설치대인 베이스 플레이트(260)의 밑면 하방이며 진공 처리실(2001)이 배치된 건물의 바닥면 상방의 이들 간에서, 베이스 플레이트(260)에 그 상단부가 접속되어서 베이스 플레이트(206)와 그 상방의 진공 용기를 지지하는 복수개의 지주(280)를 구비하고 있다. 또한, 베이스 플레이트(260)가 지주(280)로 지지되어서 형성된 베이스 플레이트(260) 밑면과 바닥면 사이의 공간에서 베이스 플레이트(260)의 중앙부에 배치된 내부의 배기용의 배기구와 연통하여 당해 관통 구멍의 하방에 배치된 배기 펌프(270)와, 하부 용기(250)의 내측에 배치되어 배기구를 개방 또는 기밀하게 폐쇄하는 배기부 덮개(261)를 배기구에 대하여 상하로 구동하는 액추에이터인 실린더(262)를 구비하고 있다.
또, 진공 용기(2001)에 있어서도, 베이스 플레이트(260)는 접지 전극과 전기적으로 접속되어서 접지 전위로 되어 있다. 이 때문에, 베이스 플레이트(260)와 밑면을 접촉시켜서 접속된 하부 용기(250), 시료대 베이스(242), 상부 용기(230)는 접지 전위로 되어 있다.
배기 수단은, 하부 용기(250) 및 베이스 플레이트(260)에 배치된 관통 구멍인 배기구의 하방에서 이것과 연통되어 배치된 터보 분자 펌프 등의 배기 펌프(270)와, 배기 펌프(270)의 입구와 배기구를 연결해서 상호 연통시키는 배기 덕트(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 또, 본 도면의 진공 처리실(2001)에 있어서도, 배기 펌프(270)의 배출구는 진공 처리실(2001)이 접지되는 건물에 미리 배치된 로터리 펌프 등의 러프 그라인드 펌프에 연결되어 있으며, 또한 배기구로부터 배출되는 배기의 유량 또는 속도는, 배기부 덮개(261)가 실린더(262)가 구동되어 배기구에 대하여 상하로 이동하는 것에 의해서, 배기구에의 배기의 유로의 면적을 증감 시킴으로써 조절된다.
도 12의 (b)는, 도 12의 (a)에 나타낸 시료대 베이스(242)를 포함하는 주요부의 구성을 확대해서 모식적으로 나타낸 종단면도이다. 특히, 시료대 베이스(242)에 연결되어 상부 용기(230), 시료대 베이스(242) 및 하부 용기(250)로 구성되는 진공 용기의 내부의 처리실 내에 배치되며, 윗면에 놓여진 웨이퍼(300)를 유지하는 시료대(241)의 구성이 보다 상세하게 확대되어서 나타나 있다.
도 12의 (a)와 마찬가지로, 본 도면에 나타나 있는 진공 처리실(2001)은, 진공 용기, 그 하방에 배치된 베이스 플레이트(260), 이 하방에 배치된 배기 수단이 상하 방향으로 배치되어 있다. 또한, 진공 용기는, 내부의 측벽면이 원통형을 가진 상부 용기(230), 시료대 베이스(242), 하부 용기(250)의 각각이 상하 방향으로 접속되어서, 서로 그 상하 방향의 중심축을 수평 방향에 합치시키거나, 또는 이것으로 간주할 수 있을 정도로 근사한 위치에 배치되어 구성되어 있다.
시료대 블록은, 크게 나누어서 하부를 구성하는 시료대 베이스(242)와, 이 상방에 놓여 접속되어서 원통형을 가진 헤드부(1201)를 포함하는 시료대(241), 및 시료대 베이스(242) 상방이면서 또한 시료대(241)의 외주측에서 이것을 둘러싸서 링 형상으로 배치된 외주 링(1202)을 구비하여 구성되어 있다. 본 실시예에서는, 이들 부분은, 진공 처리실(2001)이 부품 교환이나 점검 등의 보수가 행해지는 작업에 있어서, 진공 용기 내부가 대기압으로 되어 개방된 상태에서, 진공 용기 또는 하방의 부분으로부터 착탈되어 교환 가능하게 구성되어 있다.
시료대(241)의 상부를 구성하는 헤드부(1201)는, 원형을 가진 금속제의 판 형상의 부재인 베이스 플레이트(1203)와, 이 상방에 놓여진 원판 또는 원통형을 가진 금속제의 기재 및, 기재의 원형을 가진 윗면을 덮어서 배치된 유전체제의 막을 구비하여 구성되어 있다. 이들 베이스 플레이트(1203)와 유전체제의 막을 갖는 기재는, 후술하는 바와 같이, 연결되어서 일체로 착탈 가능하게 구성되어 있다.
시료대 베이스(242)는, 시료대(241)를 그 상방에 올려 놓은 설치대로서 기능하는 부재이며, 원통 형상의 베이스 실린더와, 베이스 실린더의 중앙부 상방에 놓여 접속됨과 함께 상방에 헤드부(1201)가 놓여서 베이스 플레이트(1203) 외주 밑면과 접속되는 T 플랜지(1205)와, 이들 베이스 실린더 및 T 플랜지(1205) 내측의 공간인 수납 공간(1207)을 구비하고 있다. 수납 공간(1207)은, 후술하는 바와 같이, 웨이퍼(300)를 헤드부(1201) 상방으로 상하시키는 복수의 핀을 상하로 이동시키는 핀 구동부(1208)나, 헤드부(1201)에 접속된 센서나 전극에의 커넥터 등이 내부에 배치되어 있는 공간에서, 대기압 또는 진공 처리실(2001)이 접지되는 건물 내부의 것과 동일한 압력으로 되어 있다.
베이스 실린더는, 최외주부를 구성하여 그 상하를 상부 용기(230) 및 하부 용기(250)에 끼워져서 진공 용기를 구성하는 링 형상의 베이스 링(1204)과, 베이스 링(1204)의 중심측에 배치된 원통형을 갖는 중앙 원통과, 이들 간을 연결해서 일체로 구성된 복수개의 지지보(1209)를 구비하여 구성되어 있다. 본 실시예에 있어서, 베이스 링(1204)의 내주 및 중앙 원통의 외주는 상하 방향의 중심이 합치 또는 이것으로 간주할 수 있을 정도로 근사한 수평 방향의 위치에 배치된 반경이 다른 원통형을 갖고, 지지보(1206)는 그 축이 당해 중심축의 위치로부터 방사상으로 반경 방향을 따라 배치되며, 인접하는 것끼리의 축 간의 각도가 동등하거나 이것으로 간주할 수 있을 정도로 근사한 값으로 되어서 배치되어 있다.
중앙 원통의 밑면은, 시료대부 덮개(245)가 착탈 가능하게 구성되어 있으며, 중앙 원통에 대하여 내부의 수납 공간(1207)을 기밀하게 밀봉해서 폐쇄하도록 설치되어 있다. 수납 공간(1207)은 각 지지보(1206) 및 베이스 링(1204)의 내부에서 중앙 원통의 내부와 진공 처리실(2001)의 외부까지 이것을 관통해서 연통되어 배치된 통 형상의 공간을 포함하고 있다.
T 플랜지(1205)는, 원통형의 외주부와 내부에 수납 공간(1207)을 구성하는 스페이스를 갖고, 스페이스 내에는 핀 구동부(1208)가 배치되어 있다. 원통형의 외주부는, 그 상단부가 상방의 베이스 플레이트(1203) 외주연부(外周緣部) 밑면과, 그 하단부가 하방의 베이스 실린더의 중앙 원통 상단부와, 각각 O링 등의 씨일 부재를 사이에 끼워서 대향 또는 맞닿는다.
시료대 베이스(242) 내부의 수납 공간(1207) 내부에는, 핀 구동부(1208) 이외에, 헤드부(1201)에 공급되는 냉매의 배관이나 센서 또는 전극에의 급전 케이블 등의 배선이 배치된다. 그리고, 수납 공간(1207)을 구성하는 지지보(1209) 내의 통로는, 시료대(241)와 진공 처리실(2001) 외부에 배치된 전원이나 냉매의 공급원 사이를 연결하는 배관이나 케이블이 설치되는 공간으로 되어 있다.
기재의 내부에 배치된 복수의 오목부 내에 삽입되어 기재의 온도를 검지하는 복수의 온도 센서는 그 단부가 수납 공간(1207) 내에 배치되며, 지지보(1206) 내의 공간을 통과하여 당해 단부와 베이스 링(1204) 또는 진공 처리실(2001) 외부에 배치된 용기 컨트롤러(1209)와 케이블에 의해 통신 가능하게 접속되어서, 웨이퍼(300)의 처리중에 발신된 각 온도 센서의 출력이 용기 컨트롤러(1209)에서 수신 가능하게 구성되어 있다. 또한, 핀 구동부(1208)도 마찬가지로, 용기 컨트롤러(1209)와 케이블에 의해 통신 가능하게 접속되어 있으며, 용기 컨트롤러(1209)로부터의 지령 신호에 따라 핀 구동부(1208)의 동작이 조절된다.
또한, 금속제의 기재는 플라스마를 형성하기 위한 전계의 주파수보다 작은 주파수의 고주파 전력이 웨이퍼(300)의 처리중에 공급되어서, 유전체제의 막의 윗면에 놓여진 웨이퍼(300) 상에 바이어스 전위가 형성된다. 본 실시예에서는, 제 2 고주파 전원(243)으로부터의 바이어스 전위 형성용의 고주파 전력을 수신하기 위한 커넥터가 기재에 삽입되고 전기적으로 접속되어서 헤드부(1201)에 설치되며, 수납 공간(1207) 내부에 배치된 당해 커넥터의 단부와 제 2 고주파 전원(243) 사이를 전기적으로 접속하는 급전용의 케이블이 특정 지지보(1206) 내부의 공간을 포함하는 수납 공간(1207) 내에 배치되어 있다.
또한, 금속제의 기재의 내부에는, 온도가 소정의 범위 내의 값으로 조절된 냉매가 공급되어서 순환하는 냉매 유로가 배치되어 있다. 이러한 냉매는 칠러(chiller) 등의 냉동 사이클을 이용한 온도 조절기를 구비한 제 2 온도 컨트롤러(244)에 있어서 온도가 조절되어 내부의 펌프에 의해, 기재 내부의 냉매 유로에 공급되어 열교환해서 배출된 냉매가 제 2 온도 컨트롤러(244)로 되돌아가서 다시 온도 조절된 후, 다시 기재 내부의 냉매 유로에 공급된다. 냉매 유로와 제 2 온도 컨트롤러(244)를 접속하는 냉매의 배관도 지지보(1206) 공간을 포함한 수납 공간(1207) 내에 배치된다.
용기 컨트롤러(1209)는, 연산 장치를 포함하며, 진공 처리실(2001) 또는 진공 용기 외부에 배치되어, 시료대(241) 및 수납 공간의 내부에 배치된 핀 구동부(1209) 등의 복수의 기기와 통신 가능하게 접속되어 있다. 용기 컨트롤러(1209)는, 통신 가능하게 접속된 기기로부터 신호를 수신하여 신호에 포함되는 정보를 검출하고, 이들 기기에 대하여 지령 신호를 발신하여 그 동작을 조절한다.
본 실시예의 용기 컨트롤러(1209)는, 반도체 디바이스로 구성된 연산기와, 기기와의 사이에서 신호를 송수신하는 인터페이스와, 데이터를 내부에 저장하여 기록 또는 기억하는 RAM이나 ROM 등의 메모리 디바이스 또는 하드디스크 드라이브 등의 기억 장치를 구비하고 있으며, 이들이 용기 컨트롤러(1209) 내부에서 통신 가능하게 접속되어 있다. 외부로부터의 신호를 인터페이스를 통하여 수신한 용기 컨트롤러(1209)는, 당해 신호로부터 연산기가 정보를 검출해서 기억 장치 내에 정보를 저장함과 동시에, 기억 장치 내부에 미리 저장된 소프트웨어를 판독하여 이것에 기재된 알고리즘에 따라 앞의 신호에 대응한 지령 신호를 산출하고, 인터페이스를 통해서 제어의 대상이 되는 기기에 지령 신호를 발신한다.
용기 컨트롤러(1209)의 기억 장치는, 용기 컨트롤러(1209) 내부에 수납되어 있어도, 외부에 통신 가능하게 배치되어 있어도 된다. 본 실시예의 용기 컨트롤러(1209)는, 온도 센서 및 핀 구동부(1208)와 통신 가능하게 접속되어 있다.
도 12의 (b)의 시료대 블록의 주요부의 구성을 확대해서 보다 구체적으로 설명한다. 도 13은, 도 12에 나타나 있는 실시예에 따른 진공 처리실의 시료대의 구성을 확대해서 모식적으로 나타낸 종단면도이다. 본 예에 있어서 도 13의 (a), (b)는, 시료대(241) 및 시료대 베이스(242)를 다른 방향에서 이들의 중심축을 지나는 세로 방향의 면에서 절단한 단면을 나타내는 도면이다.
도 13의 (a)에 나타나 있는 시료대 블록은, 시료대(241)와 시료대 베이스(242)와 외주 링(1202)을 포함하여 구성되어 있다. 시료대 블록은, 도 10에 나타나 있는 바와 같이, 진공 처리실(2001)의 상부 용기(230)를 포함하는 시료대 베이스(242)보다 상측의 부분을, 시료대 베이스(242)로부터 분리한 후에, 시료대 베이스(242)를 선회 리프터(210)의 상하 방향의 축주위에 회전시켜서, 시료대(241)와 일체로 하방의 하부 용기(250) 상방으로부터 이동할 수 있게 구성되어 있다.
도 13의 (a), (b)에 나타나 있는 바와 같이, 시료대 블록은, 시료대 베이스(242)의 상방에, 베이스 플레이트(1203)를 밑면에 갖는 시료대(241)가 놓이며, 이것들이 볼트 등의 체결 수단을 통해 착탈 가능하게 접속되어서 구성되어 있다. 이 상태에서, 시료대(241)의 외주측에서 베이스 플레이트(1203)의 외주연 윗면 상방에는, 금속제의 외주 링(1202)이 배치된다.
시료대 베이스(242)는, 외주 링(1205)과 지지보(1206)와 중앙 원통을 구비한 베이스 실린더와, 그 상방에서 이것과 O링 등의 씨일 부재를 사이에 끼워서 맞닿거나 또는 대향해서 배치된 T 플랜지(1205)를 구비하고 있다. 또한, 이들이 접속되어서 내부에 배치되는 수납 공간(1207)을 구비하여 구성된다.
T 플랜지(1205)는, 상기한 바와 같이 원통형을 가지며 시료대 베이스(242)의 진공 처리실(2001) 내의 외주 측벽을 구성하는 원통부와, 이 원통부 내부의 수납 공간(1207) 내에 배치되며 원통부의 원통형을 가진 내주벽에 일체로 접속 또는 형성된 T자 형상 또는 Y자 형상의 보부(1301)를 갖고 있다. 또한, 원통부는 상단부가 시료대(241)의 헤드부(1201)의 베이스 플레이트(1203)에, 하단부가 베이스 실린더의 중앙 원통에 O링을 개재하여 끼워져서 배치되며 수납 공간(1207)이 진공 처리실(2001)에 대하여 기밀하게 밀봉되어 있다.
또한 T자 형상 또는 Y자 형상의 보부(1301)는 이들의 단부가 원통부의 내주 벽면에 일체로 접속 또는 형성되어서 원통부의 내부에 배치되며, 보부(1301)의 중앙으로부터 원통부의 내주 벽면으로 연장하는 복수의 보끼리의 사이에 수납 공간(1207)을 구성하는 공간이 형성되어 있다. 이와 같은 보 사이의 공간은 베이스 플레이트(1203)를 통해서 헤드부(1201) 내부에 연결되는 상기 센서나 커넥터의 케이블 등 배선이나 냉매나 가스의 배관이 배치되어 통과하는 경로로 되어 있다.
보부(1301)는 각 보를 포함하며 판 형상의 부재로서 각 보의 선단부가 원통부의 원통형을 가진 내주 벽면의 높이 방향 상하단의 중간의 위치에 일체로 접속 또는 형성되어 있고, T 플랜지(1205) 상방에 베이스 플레이트(1203)가 놓여서 내부가 밀봉된 상태에서 보부(1301)의 윗면과 상방의 베이스 플레이트(1203) 밑면 사이에 공간이 형성되며, 이 베이스 플레이트(1203)와의 사이의 공간도 상기 커넥터나 센서가 배치되는 공간으로서 이용된다. 또한, 보부(1301)의 중앙부 하면에는 상기한 바와 같이 핀 구동부(1208)의 상단부가 접속되고, 각 보에는 핀 구동부(1208)의 하단부에 연결되어 핀 구동부(1208) 상하 방향으로 신축하는 동작에 따라 상하 방향으로 이동하는 복수(본 실시예에서는 3개)의 핀(1302)이 관통하는 구멍이 배치되어 있다.
이들 핀(1302)은, 상방의 베이스 플레이트(1203)를 포함하는 헤드부(1201)를 관통해서 당해 헤드부(1201)의 윗면을 구성하는 유전체제의 막 상에 배치된 개구와 연통된 관통 구멍(1303) 내에 삽입되고, 상기 상하 방향의 이동에 의해 유전체제의 막 상방에 놓여지는 웨이퍼(300)를 헤드부(1201) 또는 시료대(241)의 윗면에 대하여 상하로 유리, 접근, 재치하는 동작을 행한다. 이를 위해 수납부(1207) 내에 위치하는 핀(1302)의 외주측의 공간은 진공 처리실(2001)과 연통하는 것으로 되고, 보부의 핀용의 관통 구멍의 상하의 수납 공간(1207)과 핀 사이에 핀(1302) 외주측의 진공 처리실(2001) 내부와 연통된 공간 사이를 기밀하게 밀봉하기 위해, 보부의 핀용의 관통 구멍의 주위에 O링 등의 씨일 부재가 배치되어 있다.
즉, 베이스 플레이트(1203)의 하부에는, 그 주위의 베이스 플레이트(1203)의 밑면으로부터 하방으로 돌출하는 원통형 또는 원뿔대형 형상을 갖고 상기 각 핀(1302)이 관통해서 내측에 수납되는 관통 구멍(1303)이 중앙부에 배치된 볼록부(1203')가, 복수의 개소(본 실시예에서는 3개소)에 배치되어 있다. 베이스 플레이트(1203)와 T 플랜지(1205)가 상하로 연결된 상태에서, 각 볼록부(1203')의 하단면과 보부(1301)의 각 보에 배치된 핀용의 관통 구멍의 외주의 윗면이 맞닿거나 또는 대향해서 O링 등의 씨일 부재를 사이에 끼워, 각 보의 핀용의 관통 구멍 및 헤드부(1201) 내의 관통 구멍(1303)의 내측의 공간과 외측의 수납 공간(1207) 사이를 기밀하게 밀봉한다.
각 핀(1302)은, 수납 공간(1207) 내부에 있어서 보부(1301) 중앙부의 밑면에 상단부가 연결된 핀 구동부(1208)의 상하의 신축의 동작에 따라 핀 구동부(1208) 하단부에 접속된 3개의 아암의 선단부 윗면에 접속되고, 당해 각 아암 선단부 윗면으로부터 헤드부(1201) 내부의 관통 구멍(1303) 내부까지 연장한다. 각 핀의 윗쪽 선단은 핀 구동부(1208)가 가장 수축한 상태에서 시료대(241) 윗면의 상방의 최대의 높이에 위치하며 핀 구동부(1208)가 가장 신장한 상태에서 헤드부(1201) 내의 관통 구멍(1303) 내에 위치한다.
보부(1301)의 각 보 하방에 위치하는 각 핀(1302)의 외주에는 각 보 밑면과 각 핀(1302)이 접속된 각 아암의 윗면과의 사이를 접속해서 아암 및 핀(1302)의 상하의 이동에 따라 수축하는 벨로우즈(1304)가 배치되어 있다. 각 보 밑면 및 각 아암 윗면과 접속되는 벨로우즈(1034) 상하단은, 보 밑면 및 아암 윗면 사이에 O링 등의 씨일 부재를 끼워서 맞닿거나 또는 대향해서 연결되어 있으며, 각 핀(1302)이 내부에 수납된 관통 구멍(1303) 및 보부(1301)의 보의 관통 구멍을 통해 진공 처리실(2001) 내부와 연통된 벨로우즈(1302) 내측과 외측의 수납 공간(1207)과의 사이가 기밀하게 밀봉된다.
이러한 구성에 의해, 용기 컨트롤러(1209)로부터의 지령 신호에 의해 구동되는 핀 구동부(1207)의 최대, 최소의 사이의 신축에 따라 상하 방향으로 핀(1302)이 이동하여 벨로우즈(1304)가 신축한다. 이러한 핀(1302)의 이동 및 벨로우즈(1304)의 신축 동작에 대하여도, 벨로우즈 및 관통 구멍(1302)의 내부와 수납 공간(1207)과의 사이는 기밀하게 밀봉된다. 이 때문에, 웨이퍼(300)를 처리하는 진공 처리실(2001)의 운전의 한가운데에서도, 진공 처리실(2001) 내에 형성되는 플라스마나 처리용 가스의 반응성을 가진 입자나 반응 생성물의 입자가 수납 공간(1207) 내에 배치된 핀 구동부(1208)나 센서나 커넥터 등의 단자에 악영향을 미치는 것이 억제된다.
본 실시예의 시료대(241)를 구성하는 헤드부(1201)는, 베이스 플레이트(1202)와 그 상방에 놓여진 절연 부재(1305)와 그 상방에 놓여진 금속제의 기재(1306)를 구비하여 구성되며, 원판 또는 원통 형상을 가진 기재(1306)의 원형을 가진 윗면에는, 웨이퍼(300)가 그 위에 놓여지는 재치면을 구성하는 이트리아 혹은 알루미나 등의 세라믹스를 포함하여 구성된 유전체막(1307)이 배치된다. 또한 베이스 플레이트(1202), 절연 부재(1305), 기재(1306)의 각각의 사이는, O링 등의 씨일 부재가 끼워져서 일체로 접속되며, 진공 처리실(2001) 내부와 수납 공간(1207)과 연통된 시료대 블록의 내부의 공간이 기밀하게 밀봉됨과 함께, 헤드부(1201)를 하나의 통합 부재로서 시료대 베이스(242)에 대하여 설치하여, 상방으로 분리 가능하게 구성되어 있다.
즉, 베이스 플레이트(1202)는 원판 형상을 갖고, 외주측 부분에 배치된 관통 구멍을 통과하여 베이스 플레이트(1202) 하방으로부터 삽입된 금속제의 볼트(1308)에 의해, 상방에 놓여진 절연 부재(1305)를 개재하여 상방의 기재(1306)와 체결되어 있다. 이에 따라, 베이스 플레이트(1203), 절연 부재(1305), 기재(1306)가 일체로 연결된다.
또한, 원판 형상을 가진 베이스 플레이트(1202)의 지름은 외주가 원판 또는 원통형을 가진 상방에 배치되는 절연 부재(1305) 및 기재(1306)보다 크게 되며, 베이스 플레이트(1202) 외주연부 밑면의 하방에서 O링을 끼워 이것과 상단부가 대향 또는 맞닿는 T 플랜지(1205)의 원통부의 상단부와 볼트에 의해, 절연 부재(1305)의 외주측에서 체결된다. 이에 따라, 외주측의 볼트의 체결을 해제함으로써, 헤드부(1201)를 일체로서 T 플랜지(1305) 또는 시료대 베이스(242)로부터 상방으로 분리 가능하게 구성되어 있다.
도 13의 (b)에 나타나 있는 바와 같이, 기재(1306)는 원판 또는 원통 형상을 가진 금속제의 2개의 상부 기재(1306a) 및 하부 기재(1306b)가 각각의 윗면과 밑면을 맞닿게 하여, 납땜이나 마찰 교반 등의 수단에 의해 접합시켜서 일체로 된 부재이며, 하부 기재(1306b) 내부에 냉매 유로(1313)가 배치된다. 또한, 상부 기재(1306a) 내부의 중앙부에 형성되는 도면상 하방에 개구를 갖도록 형성된 오목부에는 제 2 고주파 전원(242)으로부터의 고주파 전력이 공급되는 수전 커넥터(1310)가 삽입되어서 기재(1306)와 접속된다.
수전 커넥터(1310)의 하부는, 급전용의 케이블의 선단부와 접속된 급전 커넥터(1309)와 접하여 이것과 전기적으로 접속되어 있다. 제 2 고주파 전원(243)으로부터 기재(1306)에 공급된 고주파 전원에 의해 헤드부(1201) 또는 그 재치면 상방에 놓여진 웨이퍼(300) 윗면의 상방에 형성된 바이어스 전위와 플라스마와의 전위의 차이에 따라 플라스마 중의 하전입자가 웨이퍼(300) 윗면 방향으로 유인되어 충돌하는 것에 의한 처리의 촉진과 함께 웨이퍼(300) 및 그 하방의 기재가 가열되게 된다.
본 실시예에서는, 이 가열에 의해 변화되는 웨이퍼(300) 및 기재(1306) 또는 헤드부(1201)의 온도를, 처리에 적합한 원하는 범위 내의 값으로 조절하기 위해서, 기재(1306) 내부의 냉매 유로(1313)에 제 2 온도 컨트롤러(244)에 있어서 소정 온도로 된 냉매가 공급되어 순환함과 함께, 기재(1306) 상의 유전체막(1307) 윗면과 이 위에 놓여 흡착 유지된 웨이퍼(300)의 이면과의 사이에 He 등의 열전달성을 가진 가스가 공급된다. 본 실시예에서는, 기재(1306)의 외주측에 링 형상으로 배치되어 열전달성의 가스가 내부를 통류하는 가스 유로(1317), 및 당해 가스 유로(1317)와 웨이퍼(300) 및 유전체막(1307) 사이의 극간(隙間)을 연통하여 기재(1306) 상의 재치면을 구성하는 유전체막(1307) 윗면에 배치된 개구에 연통된 관통로인 가스 공급로(1318)가 시료대(241)에 구비되어 있다.
가스 공급로(1318)로부터 개구를 통해서 열전달성을 가진 가스가 유전체막(1307) 윗면과의 사이의 극간에 공급되며, 웨이퍼(300)와 기재(1306) 더 나아가서는 내부의 냉매의 순환로(1313)에 공급되어 순환하는 냉매와의 사이의 열의 전달이 촉진되어 그 양이 커지게 된다. 웨이퍼(300) 또는 기재(1306) 윗면의 온도는, 이들 냉매의 온도 값이나 유량 또는 그 속도, 또한 열전달성 가스의 극간에서의 압력의 값과 그 분포에 의해 조절하는 것이 가능해진다.
상기한 바와 같이, 금속제의 기재(1306)에는, 웨이퍼(300)와 비교해서 상대적으로 큰 열용량을 가지며, 제 2 온도 컨트롤러(244)로부터의 소정의 범위 내의 온도로 된 냉매가 공급된다. 기재(1306)는, 상방에 놓여 온도 조절 대상이 되는 웨이퍼(300)의 온도 값의 기반이 되는 동시에, 웨이퍼(300) 상방에 바이어스 전위를 형성하기 위한 고주파 전력이 공급되는 전극으로서 기능한다.
상기한 바와 같이, 금속제의 원판 또는 원통형 부재인 상부 기재(1306a)는, 그 외주측 부분이 중앙측을 둘러싸서 링 형상으로 배치된 오목부가 배치되며, 당해오목부에 의해 둘러싸여진 중앙측 부분은 오목부의 바닥면으로부터 상방에 볼록한 형상을 가진 원통형의 부분이 되어 있다. 상부 기재(1306a)의 볼록 형상 부분의 원형의 윗면은, 유전체막(1307)에 피복되어서 당해 유전체막(1307) 윗면이 웨이퍼(300)의 재치면으로서 이용된다.
볼록 형상 부분 윗면의 원형을 가진 재치면은 웨이퍼(300)와 동일하거나 근사한 지름을 갖고 있으며, 웨이퍼(300)는 그 처리의 기간 동안 및 그 전후에 재치면에 놓여진 상태에서 복수의 직류 전원으로부터 그 값이 조절되어 유전체막(1307) 내부의 복수의 개소에 공급된 전력에 의해, 웨이퍼(300)와 유전체막(1307) 사이에 정전기력이 형성되어서 유전체막(1307) 윗면에 대하여 흡착되어 유지되거나, 또는 공급된 직류 전력에 의해 열이 생성되어 웨이퍼(300)의 온도 값 또는 그 분포가 조절된다.
즉, 유전체막(1307)은, 이트리아 또는 알루미나를 포함하는 세라믹스를 재료로서 사용하여 구성되며, 본 실시예에서는 용사법에 의해 상부 기재(1306a)의 재치면이 되는 전체 영역을 포함하는 보다 큰 윗면의 영역에 재료의 입자가 반용융 상태에서 분사되어 막 형상이 형성된다. 유전체막(1307) 내부에는, 웨이퍼(300)를 흡착하기 위한 정전기력을 형성하기 위한 직류 전력이 공급되는 복수의 막 형상의 ESC(정전 흡착) 전극(1311), 및 웨이퍼(300)의 온도를 처리에 적합한 원하는 범위 내의 값으로 가열하여 조절하기 위한 히터로서 사용되는 복수의 막 형상의 히터 전극(1312)이 배치되어 있다.
ESC 전극(1311)은, 웨이퍼(300)가 놓여진 상태에서, 이것이 덮는 유전체막(1307)의 재치면의 투영면의 하방의 영역에 배치된 복수의 막 형상의 전극이다. 본 실시예의 ESC 전극(1311)은, 유전체막(1307)과 마찬가지로 용사법에 의해 형성된 것이다.
복수의 ESC 전극(1311) 중 2개는, 각각이 서로 다른 직류 전원(1319)과 접속되어 서로 다른 극성의 전위가 부여되어, 유전체막(1307)을 구성하는 세라믹스의 재료를 사이에 끼워 웨이퍼(300) 내에서 전하가 분극하여 축적되어서 유전체막(1307)의 방향에 웨이퍼(300)를 처리중에 흡인하여 유지하는 정전기력이 형성된다. 또한, 이들 ESC 전극(1311)에 웨이퍼(300)의 처리후에 처리중과 반대의 극성이 부여됨으로써 플라스마가 소실후에도 처리전 또는 처리중에 웨이퍼(300)를 흡착하는 정전기력을 형성하기 위해서 축적된 전하의 분극이 완화 혹은 용기에 제거된다.
각 ESC 전극(1311)은, 베이스 플레이트(1203) 밑면에 설치된 ESC 전극 급전 케이블 커넥터 유닛(1320) 상부와 베이스 플레이트(1203), 절연 부재(1305) 및 기재(1306)를 관통하는 급전 경로를 통해서 전기적으로 접속된다. 또한, 복수의 ESC 전극이 전기적으로 접속된 ESC 전극 급전 케이블 커넥터 유닛(1320) 상부의 하방에서 이것과 접속된 ESC 전극 급전 케이블 커넥터 유닛(1320) 하부는, 진공 처리실(2001) 외부에 배치되며 당해 복수의 ESC 전극(1311)에 직류 전력을 공급하도록 할당된 직류 전원(1319)의 하나와 수납 공간(1207)에 배치된 하나의 급전 케이블을 통해서 전기적으로 접속되어 있다.
직류 전원(1319)은, 출력하는 전류 또는 전압의 크기를 가변으로 조절 가능하게 구성되는 동시에, 용기 컨트롤러(1209)와 통신 가능하게 접속되어 있다. 직류 전원(1319)으로부터 용기 컨트롤러(1209)에 상기 전류 또는 전압의 값을 나타내는 신호가 송신되고, 용기 컨트롤러(1209)가 연산기를 이용하여 산출하여 발신한 지령 신호를 수신한 직류 전원(1319)으로부터는, 당해 지령 신호에 의거하여 직류 전원(1319)에 의해 전압 또는 전류의 크기가 조절된 직류 전력이, 이것에 접속된 복수의 ESC 전극(1311)에 시료대(241) 외부의 급전 케이블 및 시료대(241) 내부의 복수의 급전 경로를 통해서 공급된다.
히터 전극(1312)은, 유전체막(1307) 내부의 높이 방향 하방의 위치에 배치된 금속제의 막 형상의 복수의 전극이며, 각각이 유전체막(1307)과 마찬가지로 용사법에 의해 형성되어 원형 또는 부채 형상 혹은 원호 형상을 가진 것이다. 각각의 히터 전극(1312)은, 각각의 하방에 배치된 복수의 히터 급전 커넥터(1322)의 각각 및 적어도 하나의 히터 급전 커넥터 유닛(1323)을 통해 전기적으로 접속되며, 직류 전원(1321)에 있어서 전류 또는 전압이 원하는 값으로 조절된 직류 전력이 공급되어서 발생되는 열량이 조절된다.
각각의 히터 전극(1312)의 하방에서 이것과 전기적으로 접속된 히터 급전 커넥터(1322)는, 도 13의 (b)에 나타나 있는 바와 같이, 히터 전극(1312)의 하방의 유전체막(1307) 하부 및 그 하방의 기재(1306)를 관통하여 하부 기재(1306b)의 밑면 하방으로부터 수납 공간(1207) 내에 노출된 하단부를 갖고 있다. 히터 급전 커넥터(1322)의 하단부는, 그 절연용 부재의 내부를 통과하여 접속 단자에 전기적으로 접속된 접속 케이블(1322')을 통해, 베이스 플레이트(1203)를 관통하여 하부 기재(1306b) 하방에 위치하는 히터 급전 커넥터 유닛(1323)과 전기적으로 접속되어 있다.
또한 히터 급전 커넥터(1322)는, 그 내부에 접속 케이블(1322')과 전기적으로 접속되어 급전 경로를 구성하기 위한 금속제의 접속 단자와 그 외주측에 배치되어 기재(1306)로부터 접속 단자를 절연하는 유전체제의 절연 보스를 구비하고 있다. 각 히터 급전 커넥터(1322)는, 기재(1306)의 하방으로부터 이것에 배치된 삽입 구멍 내에 삽입되어서 기재(1306)에 설치된다.
이 상태에서, 삽입 구멍의 내부에서 히터 급전 커넥터(1322)의 접속 단자는, 히터 전극(1312)과 전기적으로 접속되어 삽입 구멍의 상부로부터 하방으로 연장된 히터측의 접속 단자와 히터 급전 커넥터(1322)의 절연 보스의 내측에서 접촉하거나, 혹은 일방이 타방의 내부에 끼워 넣어져서, 상하의 접속 단자의 양자가 접속된다. 히터 급전 커넥터(1322)의 하단부는 절연체 내부의 급전 경로와 베이스 플레이트(1203)에 설치된 히터 급전 커넥터 유닛(1323)의 상부와 베이스 플레이트(1203)와 기재(1306)와의 사이의 절연 부재(1305) 내부의 공간에 있어서 접속 케이블(1322')을 통해 접속되어 있다.
후술하는 바와 같이, 절연 부재(1305) 및 기재(1306)의 중앙측의 극간이나 공간은 수납 공간(1207)과 연통되어서 그 일부를 구성하고 있는 공간이며, 이들의 외주측에서 이들을 둘러싸서 배치된 O링 등의 씨일 부재에 의해 내부와 외부가 기밀하게 밀봉되어 있다. 이 때문에, 상기 공간에 배치되어 있는 급전 경로 상의 커넥터나 케이블의 접속 부분은, 수납 공간(1207)과 마찬가지로, 진공 처리실(2001)의 운전의 유무에 상관없이 대기압 또는 이것으로 간주할 수 있을 정도로 근사한 값의 압력으로 되어 있다.
히터 급전 커넥터 유닛(1323)은, 베이스 플레이트(1203)에 설치된 급전 경로 상에서 접속, 절단하는 단자를 구비한 커넥터이며, 상하 2개의 부분을 구비하고 있다.
히터 급전 커넥터 유닛 상부(1323a)가 복수의 히터 급전 커넥터(1322)의 접속 케이블(1323')과 베이스 플레이트(1203) 윗면과 기재(1306)의 밑면과의 사이의 개소에 있어서 접속된다. 히터 급전 커넥터 유닛 하부(1323b)는 히터용의 직류 전원(1321)에 접속된 급전 케이블과 베이스 플레이트(1203)의 밑면 하방의 수납 공간에 있어서 접속되어 있다.
이들 히터 급전 커넥터 유닛 상부(1323a) 및 히터 급전 커넥터 유닛 하부(1323b)는 착탈 가능하게 구성되며, 양자가 일체로 접속된 상태에서, 각각의 내부에 구비된 케이블과 전기적으로 접속된 접속 단자가 접속하여 직류 전원(1321)과 복수의 히터 급전 커넥터(1322)가 전기적으로 접속된다. 이에 따라, 직류 전원(1321)으로부터 출력되는 직류의 전력은, 복수의 히터 급전 커넥터(1322) 및 이들 각각에 전기적으로 접속된 복수의 히터 전극(1312)에 병렬로 공급된다.
이와 같이 ESC 전극(1311) 및 히터 전극(1312)을 내장하는 유전체막(1307)은, 각각의 재료를 용사법에 의해 분사하여 적층시켜서 형성된다. 우선, 미리 재료가 부착되기 쉽게 하기 위해서 요철(凹凸)이 형성된 상부 기재(1306a)의 윗면에 세라믹스를 재료로 한 입자를 이용하여 용사법에 의해 유전체막(1307)의 하층의 피막이 형성되고, 그 위에 히터 전극(1312)의 막이 형성된다.
이들 하층의 피막 및 히터 전극(1312)의 막 윗면을 덮어서 세라믹스를 재료로 하여 유전체막(1307)의 중간의 층이 용사법에 의해 형성된 후, 중간의 층 상에 ESC 전극(1311)이 용사법에 의해 형성된다. 그 후에 중간의 층 및 ESC 전극(1311)의 막층을 덮어서 유전체막(1307)의 상층의 막이 용사법에 의해 형성된다.
용사법에 의해 적층된 유전체막(1307)은, 적어도 재치면을 구성하는 면이 깎아져서, 용사에 의해 형성된 표면의 입자끼리의 사이의 구멍이 막아짐과 동시에 형상이 조절된다. 웨이퍼(300)가 재치면을 구성하는 유전체막(1307) 윗면에 놓여 정전기력에 의해 흡착된 상태에서, 웨이퍼(300)의 이면과 재치면의 윗면 사이에 형성되는 극간에는, He 등의 열전달성을 가진 가스 등의 유체가 공급되어서, 웨이퍼(300)와 시료대(241) 사이의 열전달이 촉진되지만, 웨이퍼(300)와 재치면을 구성하는 유전체막(1307) 사이에서 접촉하는 면적이 양자간의 원하는 열전달량이 얻어지도록, 상기 표면의 형상의 조절이 행해진다.
도 13의 (a)에 나타나 있는 바와 같이, 금속제의 기재(1306)에는 금속제의 수전 커넥터(1310)가 삽입되어서 접촉하고, 진공 처리실(2001) 내에 플라스마가 형성되는 웨이퍼(300)의 처리중에 제 2 고주파 전원(243)으로부터의 고주파 전력이 수납 공간(1207)에 배치된 케이블을 통과하여 급전 커넥터(1309) 및 이것에 접한 수전 커넥터(1310)를 통해 전극인 기재(1306)에 공급된다. 이 고주파 전력의 공급에 의해 시료대(241)의 재치면에 놓여서 정전 흡착되어 유지된 상태에서 웨이퍼(300) 상방에 플라스마의 전위와의 사이의 전위차에 따라, 플라스마 중의 하전입자를 웨이퍼(300) 윗면의 방향으로 유인해서 표면 상의 처리 대상인 막층에 충돌시켜 에칭 등의 처리를 촉진시키는 바이어스 전위가 형성된다.
원판 또는 원통 형상을 가진 하부 기재(1306b)의 상부에는, 그 중심의 주위에 동심 또는 나선 형상으로 배치되어 반경 방향으로 다중으로 형성된 홈이 배치되어, 상부 기재(1306a)와 접합됨으로써 기재(1306) 내부에 냉매 유로(1313)가 형성된다. 냉매 유로(1313)의 입구 및 출구는, 제 2 온도 컨트롤러(244)와 접속된 냉매 공급 또는 되돌림용의 배관(1314)의 단부와 베이스 플레이트(1203) 하방에 배치된 접속용의 커넥터를 통해 수납 공간(1207) 내측에서 접속된다.
제 2 온도 컨트롤러(244)의 칠러 등의 냉동 사이클을 이용하여 소정의 범위 내의 온도로 된 냉매는, 배관(1314)을 통해서 입구를 통과하여 냉매 유로(1313) 내에 공급되며, 기재(1306) 내에 있어서 열교환하여 온도가 상승한 냉매가 냉매 유로(1313)의 출구 및 이것에 접속된 배관(1314)을 통해 제 2 온도 컨트롤러(244)로 되돌아가진 후, 다시 온도가 소정의 범위 내의 값으로 조절된 후에 기재(1306) 내의 냉매 유로(1313)에 공급되어서, 닫혔던 환로 내를 순환한다. 이러한 냉매를 순환시킨 공급에 의해, 기재(1306)가 처리에 적합한 원하는 범위 내의 값으로 조절된다.
본 실시예에서는, 기재(1306) 상부의 원통형을 가진 볼록부 및 당해 볼록부의 원형을 가진 윗면을 덮어서 웨이퍼(300)의 재치면을 구성하는 유전체막(1307)을 관통하여 배치된 복수의 가스 공급로(1318) 및 이것에 연통된 유전체막(1307) 윗면의 재치면의 외주측의 복수의 개소에 배치된 개구가 구비되어 있다. 상부 기재(1306a)의 재치면의 외주연를 덮는 유전막(1307)의 당해 외주연 부분에는, 윗면의 중앙측을 둘러싸서 링 형상으로 배치되고 그 평탄한 윗면이, 유전체막(1307)의 재치면 상방에 놓여진 웨이퍼(300)가 흡착된 상태에서 웨이퍼(300)의 이면과 맞닿는 링 볼록부(1307')가 배치되어 있으며, 이 링 볼록부(1307')에 따라 그 중앙측이 오목하게 된 재치면의 표면에 상기 복수의 개구가 배치되어 있다.
웨이퍼(300)가 놓여진 상태에서 개구로부터 링 볼록부(1307')의 중앙측의 원형의 영역인 오목부 내의 웨이퍼(300)와 유전체막(1307)의 극간에 공급되는 열전달성의 가스는, 링 볼록부(1307')에 의해 상기 영역의 외주측의 단부가 닫혀 있거나, 열전달성의 가스가 미소량만큼 시료대(241) 외부의 진공 처리실(2001) 내 누출되고 있는 상태가 되어, 오목부 내를 가득 차서 웨이퍼(300)의 면내의 방향에 있어서의 열전달량의 변동(분포)이 작게 되는 동시에, 웨이퍼(300)의 외주연의 근방의 둘레 방향의 영역에 있어서도 열전달량 또는 웨이퍼(300)의 온도가 소기의 것에 의해 근접시키는 것이 가능해진다.
절연 부재(1305)는 유전체제의 재료에 의해 구성된 부재이며, 볼트(1308)에 의하여 상하방에 체결된 금속제의 기재(1306)와 금속제의 베이스 플레이트(1203) 사이에 끼워져서 배치되며, 이들간 및 도 13의 (a)에 나타나 있는 바와 같이, 베이스 플레이트(1203)에 설치되는 것을 통하여 기재(1306) 내에 삽입되어 있는 온도 센서(1315)와의 사이를 절연하고 있다. 또한, 절연 부재(1305)와 베이스 플레이트(1203) 및 기재(1306) 사이에는, O링 등의 씨일 부재가 끼워져 변형해서 유지되고 있으며, 수납 공간(1207)과 연통된 베이스 플레이트(1203) 상방의 절연 부재(1305) 및 기재(1306)의 내측의 극간 등의 공간과 외측의 진공 처리실(2001) 내부와의 사이를 기밀하게 밀봉하고 있다.
본 실시예의 절연 부재(1305)는 크게 나누어서 2개의 부재로 구성된다. 즉, 외주측에 배치되어 링 형상을 갖고 외주 측벽이 원통형을 가져서 알루미나 등의 세라믹스를 재료로서 구성된 절연 링(1305')과, 절연 링(1305')의 중앙측에서 이것에 둘러싸여진 영역에 배치되며 폴리테트라플루오르에틸렌 등의 탄성을 가진 수지를 재료로 하여 구성된 상하 2매의 절연판(1305a, 1305b)을 구비하여 구성되고, 이들간에는 극간이 배치되어 있다.
볼트(1308)에 의한 기재(1306)와 베이스 플레이트(1203)의 체결에 의해, 외주측의 절연 링(1305')의 상하의 단부는 평활한 면을 갖고, 이 평활한 면과 상하의 기재(1306) 및 베이스 플레이트(1203)의 외주측의 면과의 사이에 O링 등 씨일 부재가 끼워져 있다. 이에 따라, 절연 링(1305')의 내측의 공간과 볼트(1308)를 사용하여 절연 링(1305')과 이것을 사이에 끼워서 상하 방향에 체결된 기재(1306) 및 베이스 플레이트(1203)와의 내측의 수납 공간(1207)에 연통된 극간의 공간은 외부로부터 기밀하게 밀봉된다.
또한, 절연 링(1305')은 강성이 상대적으로 높은 알루미나 등의 세라믹스를 재료로 하여 구성되어 변형이 억제되며, 체결되어서 양자는 그 위치가 고정되었다고 간주할 수 있는 상태로 된다. 절연 링(1305')의 변형이 상대적으로 작기 때문에, 이 상태로부터 볼트(1308)를 사용한 기재(1306) 및 베이스 플레이트(1203)의 체결에 의해 양자간의 상하 방향의 거리의 변동이 소기의 것 이하로 작게 되어서, 온도 센서(1315)나 베이스 플레이트(1203)와 기재(1306)가 접촉 혹은 전기적으로 전류가 통하게 되어 이들간의 절연이 손상되어 버리는 경우가 발생하는 것이 억제되는 동시에, 베이스 플레이트(1203) 또는 기재(1306)에 설치된 배관, 케이블이나 센서 같은 기기가, 상기 체결의 작업이나 체결후의 시료대(241) 상에서의 웨이퍼(300)의 처리에 있어서의 온도의 증감에 의한 헤드부(1201)를 구성하는 각 부재의 형상, 치수의 변화에 따라 변위하거나 외력을 받거나 해서 손상하거나 검지, 검출의 성능이 변동하거나 하는 것이 저감된다.
절연 링(1305')은, 헤드부(1201) 및 절연 부재(1305)의 외주측의 부분을 구성하는 링 형상의 부재이며, 상방의 기재(1306)와 하방의 베이스 플레이트(1203)와의 사이에 끼워져서 유지된다. 그 상부에는, 외주측의 부분에는 상방으로 돌출해서 중앙측을 둘러싸는 링 형상의 볼록부와, 당해 링 형상의 볼록부의 내주(중앙)측의 상하 방향의 높이가 볼록부보다 낮게 된 부분에 평탄한 윗면을 갖고 있다.
또한 기재(1306)의 하부를 구성하는 하부 기재(1306b)의 하부의 외주측의 영역에는, 상하 방향의 두께가 작게 되어, 하부 기재(1306) 밑면으로부터 보아서 상방으로 오목하게 된 오목부가 중앙측의 부분을 둘러싸서 링 형상으로 배치되어 있다. 절연 링(1307')이 베이스 플레이트(1203)와 기재(1306) 사이에 끼워져 유지된 상태에서, 절연 링(1307')의 링 형상의 볼록부는, 하부 부재(1306b)의 외주측의 오목부에 결합해 오목부 내로 들어가서, 볼록부의 평탄한 윗면과 볼록부의 내주측의 평탄한 윗면이 상방의 기재(1306)와, 평탄한 밑면이 하방의 베이스 플레이트(1203) 윗면과, O링 등 씨일 부재를 사이에 끼워서 접속 혹은 극간을 두고서 대향한다.
또한, 절연 링(1305')은, 기재(1306)와 베이스 플레이트(1203)는 볼트(1308)에 의해 양자를 체결하는 볼트(1308)가 내부를 상하로 관통하는 관통 구멍을 링 형상 볼록부의 내주측의 윗면에 개구를 갖고서 구비하고 있으며, 볼트(1308)는 베이스 플레이트(1203)의 관통 구멍의 하방으로부터 내부에 삽입되며, 그 상방에서 축방향을 합치해서 배치된 절연 링(1305')의 관통 구멍을 관통하여 상방의 기재(1306)의 너트 구멍에 삽입되어서 비틀어 넣어지고, 기재(1306)와 하방의 베이스 플레이트(1203)가 절연 링(1305') 및 이들간의 O링을 사이에 끼워 연결되어 체결된다.
본 실시예에서는, 절연 링(1305') 상부의 볼록부가 하부 기재(1306b) 외주측의 오목부 내에 끼워 맞춰져서 양자가 O링을 사이에 두고 맞닿거나 또는 표면끼리가 극간을 두고서 대향되어서 연결된 상태에서, 시료대(241) 또는 헤드부(1201)의 상하 방향의 중심축으로부터의 절연 링(1305')의 링 형상의 볼록부의 내주측 벽면과 하부 기재(1306b)의 오목부의 외주측 벽면과의 반경 방향의 위치는 전자쪽이 크게 되고 있어, 양자간에 반경 방향에 대해서 소정의 길이(폭)의 극간이 당해 중심주위에 링 형상으로 형성된다. 이 링 형상의 극간은, 도면에 나타나 있지 않은 가스원에 접속된 배관과의 커넥터와 베이스 플레이트(1203)의 배관용의 관통 구멍을 통해서 기밀하게 연결되며, He 등의 전열성이 높은 가스가 내부에 공급되어서 헤드부(1201) 내부의 외주측의 부분을 링 형상으로 통류하는 가스 유로(1317)가 된다.
가스 유로(1317)에 공급된 He 등의 가스는, 그 내부에서 헤드부(1201)의 둘레 방향으로 확산하고, 서로 시료대(241)의 중심축 주위에 동등한 각도로 배치된 복수의 가스 공급로(1318) 각각으로부터 재치면의 외주측 부분에 도입된다. 웨이퍼(300) 이면의 외주측의 복수의 부분에 동등한 유량 또는 속도에서 열전달성의 가스가 공급되어서, 유전체막(1307)을 사이에 둔 웨이퍼(300)와 기재(1306) 또는 그 내부의 냉매 유로(1313) 내의 냉매와의 사이의 열전달량의 둘레 방향의 불균일, 더 나아가서는 웨이퍼(300)의 온도의 불균일이 저감된다.
헤드부(1201)의 중앙측의 영역에 배치된 상하 2매의 절연판(1305a, 1305b)은 절연 링(1305')과 비교해서 상대적으로 강성이 작은 수지를 재료로 해서 구성된 부재이며, 본 실시예에서는 각각에, 베이스 플레이트(1203)의 도면상 하방으로부터 이것을 관통하여 기재(1306) 내부에 삽입되는 복수의 온도 센서(1315)가 내측에 배치되는 관통 구멍이 복수 배치되어 있다. 또한, 절연판(1305a, 1305b)의 중앙부에는, 베이스 플레이트(1203)를 관통하여 기재(1306)에 삽입되는 수전 커넥터(1310)가 내측에 배치되는 관통 구멍이 배치되어 있다.
수전 커넥터(1310) 및 각 온도 센서(1315)는, 기재(1306)의 도면상 하방으로부터 도면상 상향 삽입되며, 이들의 하단부는, 기재(1306)가 절연 부재(1305)를 사이에 끼워서 베이스 플레이트(1203)에 체결된 상태에서 베이스 플레이트(1203)에 설치되어 그 위치가 고정된다.
상하로 겹치게 싸여 배치되는 수지제의 절연판(1305a, 1305b)은, 이들을 관통하는 온도 센서(1315), 수전 커넥터(1310)에 맞춰서 관통 구멍이 배치되어 있다. 본 실시예에서는, 온도 센서(1315), 수전 커넥터(1310)가 베이스 플레이트(1203)에 설치된 상태에서 절연판(1305a, 1305b)의 관통 구멍의 내주 벽면과 온도 센서(1315)의 외주측 벽면 및 수전 커넥터(1310)의 외주측 벽면 사이에는, 소정의 극간이 배치된다.
본 예의 온도 센서(1315)는, 각각이, 상부에 막대 모양의 형상을 갖고서 그 축에 따른 중심측의 영역에 배치되어 축방향으로 연장하는 센서 본체인 열전대와, 축방향으로 소정 높이를 갖고서 열전대의 외주를 둘러싸서 배치된 금속제의 시스와, 시스 및 열전대와 연결 또는 결합되어 베이스 플레이트(1203) 밑면에 설치되는 커넥터부를 구비하고, 커넥터부는 열전대와는 절연되는 한편 내부를 통해서 열전대와 전기적으로 접속되어 열전대로부터의 신호가 내부를 통해서 송신되는 케이블이 접속되어 있다. 각 온도 센서(1315)의 커넥터부로부터의 복수의 케이블은, 베이스 플레이트(1203)의 밑면에 연결되어 배치된 하나의 1개의 센서 케이블 커넥터 유닛(1316)에 접속되고, 당해 센서 케이블 커넥터 유닛(1316)으로부터 하나의 통합의 케이블로서 용기 컨트롤러(1209)에 통신 가능하게 접속되어 있다.
각 온도 센서(1315)는, 베이스 플레이트(1203)의 복수의 개소 및 그 상방의 대응하는 위치에 배치된 절연판(1305a, b) 또한 하부 기재(1306b)의 각각의 복수의 개소에 배치된 관통 구멍을 통하여, 베이스 플레이트(1203)의 하방으로부터 관통 구멍에 삽입되어서 열전대 및 시스의 선단부가 상부 기재(1306a)의 상기 관통 구멍에 대응한 위치에 배치된 원통형의 오목부 내에 삽입된다. 커넥터부가 베이스 플레이트(1203)에 설치된 상태에서, 각 온도 센서(1315)의 열전대는 상부 기재(1306a)의 오목부 내벽면과는 접촉하지 않고 있다.
또, 각 온도 센서가 삽입되는 상기 관통 구멍 및 이것에 대응한 위치에 배치된 상부 기재(1306a)의 오목부는, 원통 또는 원판 형상을 가진 시료대(241) 또는 기재(1306)의 윗면에 대해서 반경 방향 및 둘레 방향으로 서로 다른 개소에 배치되어 있다. 이 상태에서, 온도 센서(1315)의 열전대가 온도를 검지한 신호가, 용기 컨트롤러(1209)에 송신되고 용기 컨트롤러(1209) 내부에 배치된 연산기가 내부를 구성하는 기억 장치에 기억된 소프트웨어의 알고리즘에 따라 각 온도 센서(1315)의 개소에서의 온도 값 및 이들의 분포를 검출한다.
각 온도 센서(1315)의 금속제의 시스는, 당해 온도 센서(1315)의 커넥터부가 베이스 플레이트(1203)에 설치된 상태에서, 그 하단부 또는 커넥터부와의 접속부에 있어서 베이스 플레이트(1203)와 접촉하여 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 각 온도 센서(1315)의 시스는, 열전대의 외주측에서 거리를 두고서 이것을 둘러싸 배치된 원통 형상을 구비하여 열전대로부터 절연되어 있다.
각 온도 센서(1315)가 시료대(241)에 베이스 플레이트(1203) 하방으로부터 삽입되어 설치된 상태에서, 각 온도 센서(1315)의 시스는 기재(1306)와는 거리를 두고서 배치되어 있다. 즉, 시스는 기재(1306)와는 전기적으로 절연되며 또한 베이스 플레이트(1203)와는 전기적으로 접속되어 있다.
베이스 플레이트(1203)는 하방의 시료대 베이스(242) 및 하부 용기(250)를 사이에 두고서 접지 전위로 된 베이스 플레이트(260)와 전기적으로 접속되어 접지 전위로 된다. 이 때문에 각 온도 센서(1315)의 시스도 접지 전위로 됨으로써 제 2 고주파 전원(243)으로부터 기재(1306)에 공급되는 고주파 전력의 성분이 온도 센서(1315)로부터 출력되는 신호에 중첩되어서 노이즈로 되는 것이 억제되며, 용기 컨트롤러(1209)에 있어서의 시료대(241) 내부 또는 그 윗면의 온도 값 혹은 그 반경 방향 혹은 둘레 방향의 분포의 검출 정밀도가 손상되는 것이 억제된다.
본 실시예에서는, 상기한 바와 같이, 제 2 고주파 전원으로부터 출력된 고주파 전력은, 급전용의 케이블을 통해 그 일단에 접속되어 베이스 플레이트(1203) 하방의 수납 공간(1207)의 중앙부에 배치된 급전 커넥터(1309)와 이것에 접속된 수전 커넥터(1210)를 사이에 두고서, 당해 수전 커넥터(1210)가 중심부에 삽입되어 접속된 기재(1306)에 공급된다. 기재(1306)와 베이스 플레이트(1203) 사이의 절연판(1305a, b)의 중심부에도 이들 급전 커넥터(1309) 및 수전 커넥터(1310)가 내부에 삽입되는 관통 구멍이 배치되어 있다.
베이스 플레이트(1203) 밑면에 설치된 급전 커넥터(1309)의 수납 공간(1207)에 노출된 단부는, 그 일단이 제 2 고주파 전원(244)과 접속된 급전 케이블이 접속된다. 용기 컨트롤러(1209)와 통신 가능하게 접속된 제 2 고주파 전원(244)에 의해 당해 용기 컨트롤러(1209)로부터의 지령 신호에 따라 출력하는 고주파 전력의 크기 또는 양이 조절되며, 수전 커넥터(1310)를 통해서 공급되는 고주파 전력에 의해 헤드부(1201) 상방에 형성되는 바이어스 전위의 크기와 그 분포가 조절된다.
본 실시예에서는 수전 커넥터(1310)는, L자 또는 역 T자 형상을 가진 부재이다. 수전 커넥터(1310)는, 금속 등의 도전체제의 상방 부재(상부) 및 그 상단에서 당해 상부와 전기적으로 접속되며, 그 하부의 단부에서 급전 커넥터(1309)와 접속하는 접속 단자를 갖고, L 또는 역 T자의 형상을 가진 하방 부재(하부)를 구비하고 있다.
수전 커넥터(1310)는, 베이스 플레이트(1203) 및 절연판(1305a) 또는 절연판(1305b)의 중앙부에 배치된 관통 구멍의 내부에 삽입되어서, 상부와 하부가 접속된 상태에서, 그 하부는, 당해 관통 구멍 내부에 삽입되어서 베이스 플레이트(1203) 밑면에 설치된다.
수전 커넥터(1310)의 상부는, 금속제의 막대 형상 부재이며, 하부 기재(1306b)의 중앙부의 관통 구멍에 삽입되어 관통해서 그 관통 이후 상방에서 상부 기재(1306a)의 중앙부에 배치된 오목부인 감입 구멍에 삽입되어서 상부 기재(1306a)와 전기적으로 접속된다. 또한, 상부의 하단부는 수전 커넥터(1310) 하부에 접속된 상태에서 하부의 금속제의 접속 단자에 배치된 오목부 내에 끼워 넣어진다.
수전 커넥터(1210)의 하부는 L자 또는 역 T자의 형상을 가진 부재이다. 그리고, 금속제의 상부의 하단부에 접속되는 단자 및 L 또는 역 T자의 하부의 단부에 급전 커넥터(1209)와 접속되는 단자와 이들 단자끼리의 사이에서 접속된 급전용의 경로를 유전체 또는 절연체재로 구성된 부재의 내부에 갖고 있다.
당해 하부의 상단부에는, 수전 커넥터(1210)의 상부와 하부가 일체로 접속된 상태에서, 상부를 구성하는 금속제의 막대 형상의 부재의 하단부가 끼워 넣어져서 접속하는 감입 구멍을 가진 단자가 배치되어 있다. 또한, 수전 커넥터(1210)의 L자 또는 역 T자 형상의 형상을 가진 하부는, 상부와 하부가 접속된 상태에서, 베이스 플레이트(1203) 밑면 하방의 수납 공간(1207)에 노출되어, 그 일단의 접속 단자에 수납 공간(1207) 내에 배치된 급전 커넥터(1209)가 접속된다.
급전 커넥터(1209)는, 유전체 또는 절연체의 재료에 의해 구성된 본체의 중심부에 배치되며, 제 2 고주파 전원(244)으로부터의 고주파 전력이 흐르는 급전 케이블과 전기적으로 접속되는 접속 단자를 구비한 고주파 급전용의 커넥터이다. 그 일단에는 접속 단자가 노출되고, 타단부는 급전 케이블과 접속되거나, 또는 내부에서 접속 단자에 전기적으로 접속된 급전 케이블이 뻗어나와 연장되어 있다.
제 2 고주파 전원(244)에 급전 케이블을 통해 접속된 급전 커넥터(1209)는, 수전 커넥터(1210)와 수납 공간(1207) 내에 있어서 착탈 작업이 가능하게 구성되어 있다. 이들의 착탈은, 수전 커넥터(1210)가 헤드부(1201) 또는 베이스 플레이트(1203)에 설치된 그 L자 또는 역 T자의 하방 부분이며 베이스 플레이트(1203) 밑면 하방의 수납 공간(1207) 내에 노출된 부분의 단부에 대하여 행해진다.
본 실시예는, 수전 커넥터(1310)의 하부는, 이것이 베이스 플레이트(1203) 밑면 하방으로 노출되어 이것에 설치된 상태에서, 제 2 고주파 전원(244)과의 사이를 전기적으로 접속하는 급전 케이블이 뻗어나온 급전 커넥터(1309)의 상단부가 설치된다. 그리고, 베이스 플레이트(1203)와 상방의 절연 부재(1305) 및 기재(1306)는 일체로 설치된 상태에서 급전 커넥터(1309)와 수전 커넥터(1310)는 착탈 작업이 가능하게 구성되어 있으며, 헤드부(1201)는 시료대 베이스(242)에 대하여 일체로서 착탈하는 것이 가능하게 구성되어 있다.
또한, 수전 커넥터(1310)의 막대 형상의 상부와 하부가 접속되는 개소의 외주측에 이것을 둘러싸며 세라믹스 등의 절연성을 가진 재료 또는 유전체로 구성된 원통 형상 혹은 링 형상을 가진 절연 보스가 구비된다. 절연 보스는, 수전 커넥터(1310)가 헤드부(1201)에 설치된 상태에서, 절연판(1305a, b) 및 베이스 플레이트(1203)의 중앙부에서 반경 방향에 대하여 절연판(1305a 또는 1305b) 및 베이스 플레이트(1203)와 수전 커넥터(1310)의 상부 하부가 접속되는 개소와의 사이에, 이들과 극간을 두고, 상하 방향에 대해서 하부 기재(1306b) 밑면 및 베이스 플레이트(1203) 윗면과의 사이에 극간을 두고서 배치되는 부재이며, 이들로부터 수전 커넥터(1310)의 급전 경로를 절연하고 있다.
이러한 본 실시예의 헤드부(1201)에서는, 우선, 기재(1306)에 대하여 수전 커넥터(1310)의 상부가 설치되어 양자가 접속된다. 그 후에, 절연 링(1305') 및 그 중앙측의 절연판(1305a, b)이 기재(1306) 밑면의 도면상 하방에 배치되는 동시에, 중앙부에 있어서 수전 커넥터(1310) 상부가 그 내측의 관통 구멍에 삽입되어서 절연 보스가 배치된다.
이 후, 베이스 플레이트(1203)와 기재(1306)가, 절연 부재(1305) 및 절연 보스를 사이에 끼워서 볼트(1308)를 사용하여 체결된다. 세라믹스 재료로 구성된 절연 보스도, 수전 커넥터(1310)와 베이스 플레이트(1203) 사이뿐만 아니라, 그 상하 단면은 소정의 근소한 극간을 통해서 기재(1306) 중앙부의 밑면 및 베이스 플레이트(1203) 중앙부의 윗면에 대향해서 배치되어 절연 부재(1305)와 마찬가지로 기재(1306) 및 베이스 플레이트(1203) 사이를 절연하는 부재로서 기능하는 동시에 양자 간의 상하 방향의 공간의 거리(높이)가 소기의 값 이하가 되는 것을 억제하는 부재로서 기능한다.
도 13의 (b)에 나타나 있는 바와 같이 헤드부(1201) 내에는, 유전체막(1307) 내부의 복수의 히터 전극(1312) 각각의 밑면과 전기적으로 접속된 복수의 히터 급전 커넥터(1322)가 배치되어 있다. 이들의 히터 급전 커넥터(1322) 각각의 하단부는, 히터 전극(1312)에의 급전 경로를 구성하는 접속 케이블(1323)이 내부의 접속 단자로부터 뻗어나와서, 베이스 플레이트(1203) 윗면 상방에 위치하는 히터 급전 커넥터 유닛(1324)의 히터 급전 커넥터 유닛 상부(1324a)와 접속되어 있고, 히터 급전 커넥터 유닛(1324)을 통해서 히터용의 직류 전원(1321)으로부터의 직류 전력을 받는 구성으로 되어 있다.
히터 급전 커넥터 유닛(1324)은, 베이스 플레이트(1203)에 설치되어 베이스 플레이트(1203) 윗면 상방에 노출된 히터 급전 커넥터 유닛 상부(1324a)와, 당해 히터 급전 커넥터 유닛 상부(1324a) 밑면에 하방으로부터 착탈 가능하게 설치되며 내부의 급전 경로와 전기적으로 접속되어서 히터용의 직류 전원(1321)과 전기적으로 접속된 히터 급전 커넥터 유닛 하부(1324b)를 구비하고 있다.
절연판(1305a, b)의 각각에는, 히터 급전 커넥터(1322) 각각의 기재(1306) 내의 위치에 맞춰서 배치된 관통 구멍을 구비되며, 절연판(1305)이 기재(1306)와 베이스 플레이트(1203) 사이에 끼워져서 헤드부(1201)가 일체로 구성된 상태에서, 히터 급전 커넥터(1322)의 하단부는 그 주위에 극간을 두고서 당해 각각의 관통 구멍 내부에 수납된다. 절연판(1305a, b)은, 기재(1306)와 베이스 플레이트(1203) 사이에 끼워져서 헤드부(1201)를 구성한 상태에서, 이들 간에 극간이 형성되며, 당해 극간 내에 각 히터 급전 커넥터(1322)와 히터 급전 커넥터 유닛(1324) 사이를 전기적으로 접속하는 복수개의 접속 케이블(1323)이 배치된다.
본 실시예의 히터 급전 커넥터(1322)의 각각은, 유전체 또는 절연체 재료로 구성된 원통형을 가진 보스와 그 내부에 배치된 접속 단자를 구비하고 있다. 접속 단자는, 히터 급전 커넥터(1322)가 기재(1306)에 삽입되어 설치된 상태에서, 그 상단부가 히터 전극(1312) 측의 접속 단자와 접속해서 이것과 전기적으로 접속되며, 하단부는 접속 케이블(1323)과 전기적으로 접속된다.
히터 급전 커넥터(1322)의 각각은, 하부 기재(1306b)의 관통 구멍과 상부 기재(1306a)에 배치된 원통형의 구멍으로 구성된 삽입 구멍 내에 삽입되어서, 당해 삽입 구멍 내부의 상단부(바닥부)에 배치되며 상방의 히터 전극(1322)과 전기적으로 접속되어 하방으로 연장하는 히터측의 접속 단자와 보스의 내측에 있어서 외주를 둘러싸는 기재(1306)로부터 절연된 상태에서 끼워 맞춰져 접촉한다. 이와 같이 하여, 수납 공간(1207) 내부와 연통되어서 대기압으로 된 삽입 구멍 내부에 있어서, 히터 전극(1312)과 히터용의 직류 전원(1321) 사이가 전기적으로 접속된다.
각각의 급전 케이블(1323)은, 절연판(1305a, b) 사이의 극간에서, 각각의 히터 급전 커넥터(1322)의 하단부와 베이스 플레이트(1203) 윗면 상방에 위치하는 히터 급전 커넥터 유닛(1324) 상부(1324a)를 접속하고 있다. 히터 급전 커넥터 유닛 하부(1324b)와 직류 전원(1321)과의 사이는 1개 또는 하나의 통합 급전 케이블로 접속되며, 히터용의 직류 전원(1321)으로부터의 직류 전력은, 히터 급전 커넥터 유닛 상부(1324a)로부터 분기되어진 접속 케이블(1323) 각각 및 이것에 접속된 각각의 히터 급전 커넥터(1322)를 통해서 복수의 히터 전극(1312)에 병렬로 공급된다.
본 실시예에서는, 수지 재료로 구성된 절연판(1305a, b)은, 주위에 배치된 부재와의 사이에 극간을 두고서 배치되어 있으며, 웨이퍼(300)의 처리중의 온도에 따라 생기는 기재(1306)의 변형이 생기는 경우에도, 급전 케이블(1323)의 단부와 히터 급전 커넥터(1322) 또는 히터 급전 커넥터 유닛(1324) 사이의 접속 부분이 손상하거나, 절단하거나 하는 것이 억제된다.
본 실시예의 외주 링(1202)은, 시료대(241)의 외주측에 배치되어 그 주위를 덮는 링 형상의 부재이며, 크게 나누어서 서셉터 링(1325), 커버 링(1326), 컨파인먼트 링(1327)을 구비하여 구성되어 있다. 이들 부재는, 시료대(241)에 대하여 또는 서로 체결하는 수단 없이 단지 시료대(241)의 외주측에 놓여진다.
외주 링(1202)이 시료대(241)에 놓여진 상태에서, 서셉터 링(1325)은 상부 기재(1306a) 상부 외주측에 배치되고, 커버 링(1326)은 서셉터 링(1325) 하방 및 베이스 플레이트(1203) 상방에서 헤드부(1201)의 외주측 면의 주위에 배치되고, 컨파인먼트 링(1327)은 베이스 플레이트(1203) 상방에서 커버 링(1326) 외주측에 배치된다. 또한, 이들 부재끼리의 대향하는 표면의 사이에는 소정의 크기의 극간이 배치된다.
본 실시예에서는 외주 링(1203)은, 시료대(241) 또는 헤드부(1201)에 대하여, 커버 링(1326)이 장착된 후에, 서셉터 링(1326) 및 컨파인먼트 링(1327)이 순서대로 시료대(241)에 장착된다. 이하는, 커버 링(1326)의 장착 후에 컨파인먼트 링(1327), 및 서셉터 링(1325)이 장착되는 순서로 설명하지만, 시료대의 형상이나 사양에 따라 먼저 서셉터 링(1325)이 장착되어도 된다.
우선, 커버 링(1326)은, 알루미나 또는 이트리아 등의 세라믹스 재료로 구성된 링 형상 혹은 원통 형상을 가진 부재이다. 베이스 플레이트(1203)와 기재(1306)가 절연 부재(1305)를 사이에 끼워 체결되어서 구성된 헤드부(1201)의 당해 원통형의 외측벽 형상을 가진 절연 부재(1305)의 절연 링(1305')의 원통형의 외주 측벽의 외주측에, 그 내주 벽면이 소정의 극간을 두고서 상방으로부터 끼워 넣어져서 베이스 플레이트(1203)의 외주연부 윗면의 상방에 놓여진다.
본 실시예에서는, 커버 링(1326)의 내주 벽면의 크기(높이)는 절연 링(1305')의 외주 측벽의 것과 동일하게 되어 있지만, 이 구성에 한정되지는 않지만, 절연 링(1305')의 외주 측벽을 덮어서 배치된다. 또한, 커버 링(1326)의 평탄한 하단면은, 베이스 플레이트(1203) 윗면 상방에 놓여진 상태에서, 절연 링(1305')의 외주 단부로부터 베이스 플레이트(1203) 윗면의 외주 단부까지의 사이의 윗면에 대하여 이것을 덮어서 놓여진다.
컨파인먼트 링(1327)은, 금속제의 기체의 표면에 알루미나 혹은 이트리아 등의 세라믹스 재료로 구성된 피막을 구비한 링 형상의 부재이며, 종 방향의 단면은 원통형을 갖는 내주측 부분과 내주측 부분의 상단부에서 외주 방향으로 연장하는 링 판 형상의 플랜지부를 구비하고 있다. 이 점에서, 컨파인먼트 링(1327)은 역 L자 형상의 단면을 구비한 부재이다.
컨파인먼트 링(1327)의 내주측 부분의 원통형의 내주 측벽의 직경은 커버 링(1326)의 외주 측벽의 직경보다 근소하게 크게 되며, 시료대(241)에 커버 링(1326)이 장착된 상태에서, 커버 링(1326)의 외주측에 상방으로부터 극간을 두고서 끼워져서 커버 링(1326)의 외주측의 베이스 플레이트(1203) 외주연부 윗면 상방에 놓여진다. 이 상태에서, 커버 링(1326) 또는 컨파인먼트 링(1327)은, 절연 링(1305')의 외주측의 베이스 플레이트(1203) 외주연부의 상방으로부터 삽입되어서 베이스 플레이트(1203)와 T 플랜지(1205)를 체결하는 복수개의 볼트의 상방을 진공 처리실(2001)에 대하여 덮고 있다.
컨파인먼트 링(1327)의 원통형의 내주측 부분의 바닥면은 금속제의 기재가 노출되어 있다. 컨파인먼트 링(1327)이 커버 링(1326)의 외주측에서 베이스 플레이트(1203)의 외주연부 윗면에 놓여 양자가 맞닿은 상태에서, 이 노출된 바닥면과 베이스 플레이트(1203)의 노출된 금속제의 부재가 맞닿아 전기적으로 접속되어 있다.
이 때문에, 컨파인먼트 링(1327)은 베이스 플레이트(1203) 및 T 플랜지(1205)를 통해서 하부 용기(250)와 전기적으로 접속되어 있으며, 이들과 마찬가지로, 웨이퍼(300)의 처리중에 접지 전위로 된다. 이러한 전위로 되는 컨파인먼트 링(1327)의 플랜지부는, 진공 처리실(2001) 내에 있어서 시료대(241)의 외주측에서 진공 처리실(2001)의 내주 벽면 사이의 공간에 시료대(241)의 당해 주위를 둘러싸 배치된다.
컨파인먼트 링(1327)의 링 원판 모양의 형상을 구비한 플랜지부에는, 상하 방향으로 상하면을 관통하는 관통 구멍이 복수 배치되어 있다. 진공 처리실(2001)의 당해 시료대(241)의 외주측의 공간은, 시료대(241)의 상방의 공간에 형성된 플라스마나 진공 처리실(2001) 내에 공급된 가스 또는 웨이퍼(300)의 처리중에 형성된 반응 생성물 등의 입자가 하방으로 통과해서 흘러 시료대(241) 하방으로 이동하여 배기되는, 소위 통로로 되어 있다.
컨파인먼트 링(1327)은 그 플랜지부가 당해 통로 내에서 상기 흐름의 방향을 가로 질러 배치됨으로써, 관통 구멍을 통해서 가스의 입자나 플라스마 중의 중성의 입자를 이동시키고, 플라스마 내의 하전입자가 하방으로 이동하는 것이 억제된다. 즉, 플라스마가 컨파인먼트 링(1327)의 하방의 시료대(241) 혹은 시료대(242)의 외주측 벽면이나 진공 처리실(2001)의 내벽면의 표면에 도달해서 이들을 구성하는 부재의 재료와 상호작용을 일으키거나, 그 표면에 부착되거나 하는 것이 억제된다.
또한, 시료대(241)의 외주측의 통로로서 헤드부(1201) 또는 기재(1306) 윗면의 웨이퍼(300)의 재치면에 높이 방향에 가까운 개소에 접지 전위로 된 소위 전극이 시료대(241) 또는 재치면 상의 웨이퍼(300)의 외주를 둘러싸서 배치된다. 컨파인먼트 링(1327)은 베이스 플레이트(1203)와의 사이의 전기적인 접속이 안정하게 유지되는 동시에, 헤드부(1201)를 T 플랜지(1205) 상에 체결하기 위한 볼트의 윗면이 전극에 의해 덮임으로써, 당해 볼트와 플라스마 또는 그 하전입자나 반응성을 구비한 입자가 접촉해서 상호작용을 일으키는 것이 억제되고, 웨이퍼(300)의 처리중에 플라스마의 이상한 방전 발생이 억제되어서 처리가 안정되며, 또한 이것에 의한 진공 처리실(2001) 내의 부재의 소모가 억제되어, 웨이퍼(300)의 처리의 재현성이 향상된다.
본 실시예에서는, 컨파인먼트 링(1327)이 커버 링(1326)의 외주측에 장착된 후에, 헤드부(1201)의 상부 외주를 둘러싸서 커버 링(1326)의 상방에 서셉터 링(1325)이 놓여진다. 서셉터 링(1325)은 알루미나 또는 이트리아 등의 세라믹스 재료로 구성된 링 형상의 부재이다.
서셉터 링(1325)은, 상부 기재(1306)의 상부 외주측의 부분에 웨이퍼(300)의 재치면의 외주를 둘러싸서 배치되며 그 표면의 높이가 낮게 된(단차를 가진) 오목부에 삽입되어서 상부 기재(1306a)의 오목부에 둘러싸여진 원통형의 볼록 형상부의 윗면인 유전체막(1307)으로 구성된 원형의 웨이퍼(300)의 재치면 또는 이것에 놓여진 웨이퍼(300)를 둘러싸고, 오목부의 윗면 혹은 볼록 형상 부분의 외주측 벽면을 진공 처리실(2001) 내의 플라스마에 대하여 덮고 있다.
본 실시예의 서셉터 링(1325)은, 기재(1306) 상부의 오목부에 장착된 상태에서, 그 내주연의 기재(1306) 또는 웨이퍼(300)의 재치면의 중심으로부터의 반경 방향의 위치는, 오목부에 둘러싸여진 볼록 형상 부분 또는 재치면의 외주연의 반경 방향의 위치보다 근소하게 크게 되고, 이들간에는 극간이 배치된다. 또한 웨이퍼(300)가 재치면에 놓여진 상태에서, 웨이퍼(300)의 외주연의 상기 반경 방향의 위치는, 서셉터 링(1326)의 내주연보다 외주측으로 크게 되며, 이 결과, 웨이퍼(300)는 재치면상에 놓여 유지된 상태에서 외주연이 볼록 형상 부분 및 그 외주측에 위치하는 서셉터 링(1326)의 내주연보다 반경 방향의 외측으로 오버행해서 위치하고 있다.
또한, 본 실시예의 서셉터 링(1326)의 윗면의 높이는, 상부 기재(1306a)의 재치면의 높이, 또는 유전체막(1307)의 재치면 또는 볼록 형상 부분의 외주 단부에 배치되어 중앙천 부분을 둘러싼 유전체막(1307)에 의한 링 볼록부(1307')의 평탄한 윗면의 높이보다 작게 되어 있다. 웨이퍼(300)는 재치면 상에 그 오버행하는 외주연부의 이면이 그 하방의 서셉터 링(1325)의 내주연부 윗면을 덮도록 배치된다.
또한, 도면에 나타내지 않았지만 서셉터 링(1325)의 내주연부의 외주측의 윗면은 높이가이 내주연부보다 높게 되어 있으며, 이 때문에 웨이퍼(300)가 서셉터 링(1326)의 당해 높게 된 링 형상의 부분의 중앙측에서 오목해진(높이가 낮게 된) 윗면 형상이 원형의 영역 내에 배치되게 된다. 이에 따라, 웨이퍼(300)가 시료대(241) 혹은 재치면 상에 놓여질 때에 보다 중앙측에 스스로 위치하게 만들 수 있다.
또한, 본 실시예의 서셉터 링(1325)은, 그 상하 방향의 두께는 외주측의 부분이 내주측보다 크게 되어 있다. 당해 서셉터 링(1325)의 내주측의 부분은 오목부에 끼워진 상태에서 오목부의 윗면(바닥면)에 놓이며, 외주측의 두께가 큰 부분은 상부 기재(1306a)의 외주측 벽면의 외주를 둘러싸서 이것을 덮고 있다. 또한, 이 두께가 크게 된 외주측의 부분의 평탄한 밑면은, 극간을 두고서 커버 링(1326)의 상단면과 대향해서 배치된다. 이러한 극간의 크기나 서셉터 링(1325) 상사 방향의 높이 위치는, 상부 기재(1306a)의 오목부의 바닥면과 맞닿는 내주측 부분의 두께에 의해 정해진다.
서셉터 링(1326)의 하단면 및 커버 링(1326)과 컨파인먼트 링(1327)과의 사이의 극간에 의해, 진공 처리실(2001)의 내부의 플라스마 혹은 하전입자와 베이스 플레이트(1203) 및 T 플랜지를 체결하는 볼트 상단과의 사이의 거리가 연면됨으로써, 당해 볼트와 플라스마 또는 하전입자와의 상호작용이 발생하는 것이 억제된다.
이하, 도 14를 사용하여, 본 실시예의 시료대(241)가 분해되는 동작의 흐름을 설명한다. 도 14는, 도 12 및 도 13에 나타나 있는 실시예에 따른 시료대가 복수의 부품으로 분해된 상태를 모식적으로 나타낸 종단면도이다.
본 도면에 있어서, 도 14의 (a)에는, 시료대(241)의 헤드부(1201)가 시료대 베이스(242)에 설치된 상태에서 외주 링(1202)이 시료대(241)로부터 상방으로 분리된 상태가 나타나 있다. 도 14의 (b)에는, 도 14의 (a)에 나타나 있는 상태로부터, 또한 헤드부(1201)가 시료대 베이스(242) 상방으로 분리된 상태가 나타나 있다.
도 14에 나타나 있는 시료대(241)의 분해는, 진공 처리실(2001)에 있어서의 웨이퍼(300)의 처리의 매수 혹은 내부에서 플라스마를 형성한 시간의 누적의 값이 미리 정해진 값에 도달한 것이 용기 컨트롤러(1209)에 의해 검출되면, 당해 진공 처리실(2001)은 그 웨이퍼(300)를 처리하는 운전이 정지되어, 보수, 점검을 위한 운전으로 변경된다. 이 보수, 점검의 운전에서는, 진공 처리실(2001) 내부를 대기압으로 해서 개방하고, 작업자가 진공 처리실(2001) 내부의 부재를 분리해서 교환하거나 청소, 세정해서 다시 설치하는 작업이 행해진다.
이러한 작업에 앞서, 용기 컨트롤러(1209)는, 처리가 끝난 웨이퍼(300)는 진공 처리실(2001)로부터 꺼내진 것이 확인되면, 보수 점검의 운전 모드로 운전하는 것을 사용자 혹은 작업자에 방치한다. 그 후에 게이트를 닫아서 진공 처리실(2001) 내를 밀봉한 후에, 진공 처리실(2001) 내에 질소 또는 아르곤 등의 희가스(rare gas)를 도입하고, 진공 처리실(2001) 내의 압력을 대기압 또는 이것과 동등한 것으로 간주할 수 있을 정도까지 상승시킨다.
또한, 선회 리프터(210) 등을 이용하여, 진공 처리실(2001)의 상부 용기(230)를 포함한 상측의 부분이, 분리되어서 시료대 블록의 상방에서 제거된다. 그리고, 시료대(241)와 시료대 베이스(242)를 근소하게 상승시킨 후 선회 리프터(210) 상하 방향의 축주위에 회전시켜서, 하부 용기(250)로부터 분리하고 그 상방으로부터 베이스 플레이트(260)의 주위의 메인터넌스용의 스페이스에 이동시킨다.
이 상태에서, 시료대(241) 및 시료대 베이스(242)는 그 상방 및 하방으로는 부품이나 부재가 작업의 방해되지 않는 위치까지 이동시킬 수 있고, 이들에 대하여 작업자가 작업을 실시하는데 필요한 스페이스가 확보되어, 그 작업의 효율이 손상되는 것이 억제된다.
본 실시예에 있어서, 작업자는 우선 시료대(241)로부터 외주 링(1202)을 분리할 수 있다. 도 14의 (a)에 있어서는, 시료대 베이스(242)에 설치된 시료대(241)의 상방에 외주 링(1202)을 구성하는 서셉터 링(1325), 커버 링(1326), 컨파인먼트 링(1327)이 모식적으로 정리되어 분리되는 것 같이 나타나 있지만, 이들은 하나씩 분리된다.
이러한 분리 시에는, 시료대(241)에 설치되었을 때의 순서와 반대의 순서로 이들 부재가 분리된다. 즉, 도 13을 사용하여 설명했을 경우와 반대로, 서셉터 링(1325), 컨파인먼트 링(1327), 커버 링(1326)의 순서로, 시료대(241)의 상방에 이들 각각이 분리된다. 또한 본 실시예에서는, 외주 링(1202)을 구성하는 이들 부재끼리 및 다른 부재 모두는 체결되어 있지 않다. 이 때문에, 작업자는, 분리할 때는 이들 부재를 시료대(241)로부터 상방으로 분리하는 것만으로 되어, 작업량이 저감되고 보수나 점검의 작업에 요하는 시간이 저감된다. 외주 링(1202)의 커버 링(1326)이 시료대(241)로부터 분리되면, 베이스 플레이트(1203)의 외주연부와 T 플랜지(1205)를 체결하는 볼트(1401)의 윗면 작업자의 측에 노출된다. 이 상태에서, 작업자는, 이들의 체결을 해제해서 시료대(241)의 헤드부(1201)를 시료대 베이스(242)의 상방으로 분리하는 것을 용이하게 행할 수 있다.
외주 링(1202)이 그 외주측의 개소로부터 제거된 상태에서, 시료대(241)는 그 헤드부(1201)가 시료대 베이스(242)로부터 상방으로 일체로 분리된다. 이 때에, 베이스 플레이트(1203)의 외주측에서 이것을 T 플랜지(1205) 상단부에 체결하고 있었던 복수개의 볼트(1401)가 제거되어, 베이스 플레이트(1203) 밑면에 설치된 센서, 배관이나 급전 케이블의 커넥터의 설치가 해제되고 나서, 베이스 플레이트(1203)에 설치된 센서나 케이블, 커넥터 등과 함께 상방에 헤드부(1201)가 분리된다.
즉, 본 실시예에서는, 시료대(241)의 중심축 주위에 동일한 각도 혹은 이것에 근사한 각도의 간격으로 둘레 방향에 배치된 볼트(1401)가 베이스 플레이트(1203)의 윗면 외주측 부분으로부터 분리된다. 이에 앞서, 시료대 베이스(242)의 바닥면을 구성하는 시료대부 덮개(245)가 하방으로 분리되어서, 수납 공간(1207)이 하방으로 해방된다. 이에 따라, 작업자는 베이스 플레이트(1203) 밑면에 설치되어 있는 급전 케이블이나 센서나 배관의 커넥터의 설치를 해제하는 작업을, 시료대 베이스(242)의 하방으로부터 행할 수 있으므로, 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
작업자는 하방으로 개방된 시료대 베이스(242) 하방으로부터 수납 공간(1207) 내부에 액세스하여, 급전 커넥터(1209)와 수전 커넥터(1210)와의 사이, 센서 케이블 커넥터 유닛(1316)의 상부와 하부와의 사이, 또한 ESC 전극 커넥터 유닛(1320)의 상부와 하부의 사이, 또한 히터 급전 커넥터 유닛 상부(1324a)와 히터 급전 커넥터 유닛 하부(1324b)와의 사이의 접속을 해제한다. 마찬가지로 작업자는, 도면에 나타내지 않았지만, 냉매 유로(1313)에 공급되는 냉매가 순환 공급되는 배관(1314)과 베이스 플레이트(1203) 또는 헤드부(1201)와의 사이의 접속을 해제한다.
작업자는, 베이스 플레이트(1203)의 밑면에 설치된 케이블, 배관 등의 커넥터의 접속이 분리된 헤드부(1201)를, 그 기재(1306) 혹은 절연 부재(1305) 내부에 복수의 온도 센서(1315)나 히터 급전 커넥터(1322)가 배치되어 있는 상태에서, 시료대 베이스(242) 상방으로 분리할 수 있다. 이 취출의 때에도, 복수의 온도 센서(1315)는, 각각의 하부가 베이스 플레이트(1203)의 밑면에 설치되어 위치가 고정되어 있고, 출력의 신호가 흐르는 복수의 케이블은 베이스 플레이트(1203) 하방의 수납 공간(1207) 내에 있어서 베이스 플레이트(1203)에 설치된 센서 케이블 커넥터 유닛(1316)의 상부와 접속되는 한편, 복수의 것이 하나로 정리된 케이블이 용기 컨트롤러(1209)와의 사이를 접속하는 센서 케이블 커넥터 유닛(1316)의 하부는 수납 공간(1207) 내에서 작업자에 의해 상부로부터 분리된다.
마찬가지로, 복수의 히터 급전 커넥터(1322)의 하부는, 하부 기재(1306b) 밑면으로부터 하방으로 연장하여 베이스 플레이트(1203) 상방에서 절연 링(1305') 내측의 수납 공간(1207)에 연통된 헤드부(1201) 내의 공간에 있어서 절연판(1305a, 1305b)의 사이를 통해 배치된 급전 케이블(1323)을 통해서 히터 급전 커넥터 유닛 상부(1324a)에 접속된다. 한편, 직류 전원(1321)과 전기적으로 접속된 히터 급전 커넥터 유닛 하부(1324b)는 베이스 플레이트(1203) 하방에서 히터 급전 커넥터 유닛(1324a)으로부터 분리된다.
다른 커넥터에 관해서도 마찬가지로, 바닥면을 구성하는 시료대부 덮개(245)가 개방된 수납 공간(1207)의 내부에 있어서, 작업자에 의해 하방으로부터 실시되는 작업에 의해 헤드부(1201)와의 접속 또는 베이스 플레이트(1203)와의 연결이 분리된다.
이렇게 하여, 본 실시예에서는, 진공 처리실(2001)에서의 웨이퍼(300)의 처리의 매수 또는 플라스마가 형성된 시간의 누적의 값이 부품의 교환이나 점검 등 메인터넌스를 행하기 위한 소정의 경우에 도달한 것이 용기 컨트롤러(1209)에 검출되어서 개시된 진공 처리실(2001)의 메인터넌스를 위한 운전중에 있어서, 이것을 구성하는 부재의 표면에 부착물이 퇴적하거나 표면의 부재가 소모하거나 하고 있는 헤드부(1201)는 하나의 통합 부재(유닛)로서 일체로 분리되어, 미리 준비된 표면이 세정 또는 신규로 제조된 부재로 구성된 헤드부(1201)와 유닛으로서 교환되며, 새로운 헤드부(1201)가 표면을 덮는 유전체제의 커버가 세정된 것이나 신품으로 교환된 시료대 베이스(242)의 T 플랜지(1205) 상단과 복수개의 볼트(1401)에 의해 체결되어 접속된다.
이 베이스 플레이트(1203)를 포함한 시료대(241) 상부의 상방에의 분리 시에, 베이스 플레이트(1203) 밑면에 배치되며 당해 밑면으로부터 하방으로 돌출하는 원통형 또는 원뿔대형 형상을 갖고서 상기 각 핀(1303)이 관통해서 내측에 수납되는 관통 구멍(1303)이 중앙부에 배치된 볼록부(1203')의 하단면은, O링 등의 씨일 부재를 사이에 끼운 보부(1301)의 각 보에 배치된 핀(1303)용의 관통 구멍의 외주의 윗면과 맞닿거나 또는 대향 및, 각 보의 핀용의 관통 구멍 및 헤드부(1201) 내의 관통 구멍(1303)의 내측의 공간과 외측의 수납 공간(1207)과의 사이의 밀봉은 해제되어, 핀(1303)용의 관통 구멍 주위의 부분을 포함하는 보부(1301) 윗면은 대기에 노출된다.
상기한 바와 같이, 본 실시예의 시료대(241)의 베이스 플레이트(1203)와 기재(1306)가 절연 부재(1305)를 사이에 끼워 체결되어서 구성된 헤드부(1201)는, 온도 센서(1315), 히터 급전 커넥터(1322) 및 이들 각각과의 사이가 케이블로 접속된 센서 케이블 커넥터 유닛(1316), 히터 급전 커넥터 유닛(1324)의 상부가 설치된 상태에서, 베이스 플레이트(1203)를 포함해서 시료대(241) 상부가 일체로 시료대 베이스(242)로부터 분리 가능하게 구성되어 있다. 일체의 유닛으로서 교환함으로써 메인터넌스 운전 시의 부품의 교환이나 설치 후의 조절 등 작업량이 저감되어, 진공 처리실(2001)이 웨이퍼(300)의 처리를 위한 운전을 하지 않고 있는, 소위 다운 타임(down time)이 커져 당해 진공 처리실(2001)의 운전 효율이 저하해 버리는 것이 억제된다.
본 실시예에서는, 베이스 플레이트(1203), 절연 부재(1305), 기재(1306)의 외주측의 부분끼리에서 끼워진 O링 등의 씨일 부재에 의해 기밀하게 밀봉되어 상기온도 센서(1315)나 히터 급전 커넥터(1322)가 배치된 헤드부(1201)의 내측의 공간은 수납 공간(1207)과 연통되어서, 웨이퍼(300)의 처리중에도 대기압 또는 이것으로 간주할 수 있을 정도로 근사한 값의 압력으로 되어 있다. 이 점에서, 헤드부(1201) 내부의 공간은, 말하자면 수납 공간(1207)의 일부가 되어 있다.
당해 수납 공간(1207)은, 헤드부(1201)가 시료대 베이스(242) 상방에 설치되어 진공 처리실(2001) 내에 배치된 상태에서, 진공 처리실(2001) 내의 공간과는 기밀하게 구획되어 있다. 이 때문에, 진공 처리실(2001)에서 웨이퍼(300)가 처리된 매수나 플라스마가 형성된 시간의 누적이 증대해도 온도 센서(1315)의 온도 검지 부분이나 커넥터의 접속 단자끼리의 접촉 부분의 주위의 공간은 압력뿐만아니라 가스나 반응성을 가진 입자의 진입이 없어 조건의 시간 경과에 따른 변동이 작게 억제된다.
이와 같이 조건의 변동이 작게 된 환경에 온도 센서(1315)나 히터 급전 커넥터(1322)의 접속용 단자가 배치됨으로써, 웨이퍼(300)의 처리 매수나 플라스마가 형성된 시간의 누적이 증대하는 것에 따라 검지의 출력이나 검출된 결과가 변화되는 것이 억제된다. 또한, 이러한 검지나 검출의 결과를 이용하여 산출되어 발신된 소기의 조건을 실현하기 위한 지령 신호에 의거하여 헤드부(1201) 내의 전극에 공급되는 전력이나 냉매 등의 크기의 조절의 정밀도가 저하하는 것이 저감된다. 이에 따라, 진공 처리실(2001)에 있어서의 웨이퍼(300)의 처리의 수율이나 재현성이 향상된다.
또한, 이러한 하나의 통합 부재인 유닛으로서의 헤드부(1201) 내부에 배치된 온도 센서(1315) 등의 검지기는, 검출 대상과의 거리나 배치의 상대 위치가 변화되었을 경우에는, 그 경우가 생길때마다 검지한 결과로서의 출력의 신호와 이것으로부터 검출되는 온도와의 상관 관계를 실제의 값(또는 충분하게 근사한 것으로서 이것으로 간주할 수 있는 값)의 운전에 충분히 되는 정도에 맞는 것을 조절하는, 교정 작업이 필요하다 것이 상식적이다. 한편, 본 실시예에서는, 미리 준비된 헤드부(1201)만이 별도 조립될 때에 설치된 온도 센서(1315)의 교정은, 메인터넌스 운전의 때에 진공 처리실(2001)의 시료대 베이스(242)에 설치되기 전에, 실시된다.
즉, 교환을 위해 준비된 헤드부(1201)에 복수의 온도 센서(1315)가 설치된 상태의 헤드부(1201) 단일체로, 또는 교정에 용이한 시료대 베이스(242)에 놓여, 분위기를 포함하는 조건이 웨이퍼(300)의 처리중과 동등하거나 또는 이것으로 간주할 수 있을 정도로 근사한 것으로 되어 온도 센서(1315)의 교정이 행해진다. 이러한 교정이 실시된 복수의 온도 센서(1315)가 설치되어 구성하는 부재는 그 표면이 세정되거나 또는 신품인 헤드부(1201)가 웨이퍼(300)의 처리에 사용되었던 헤드부(1201)와 교환되어서 시료대 베이스(242)에 설치된 후의 수납 공간(1207) 내의 온도나 압력 혹은 내부의 입자와의 상호작용의 양 등의 환경의 조건은 교정이 실시된 조건과의 차이는 시간 경과의 변화가 작기 때문에, 온도 센서(1315)를 사용한 검출의 정밀도도 변화가 억제된다.
이에 따라, 설치 전에 대기압하에서 교정을 실시해 둠으로써, 헤드부(1201)를 시료대(242) 상방에 부착한 후에 온도 센서(1315)의 교정을 다시 행할 필요성이 저감되며, 이것을 생략하는 것으로 보수 또는 점검의 작업 후에 진공 처리실(2001)에서의 웨이퍼(300)의 처리를 위한 운전의 재개까지의 준비를 위한 운전에 요하는 시간이 단축된다. 또한, 진공 처리실(2001)에 있어서 실시되는 웨이퍼(300)의 처리의 재현성의 시간 경과적인 변화가 억제되어, 처리의 수율이나 효율이 향상된다.
도 15를 사용하여, 본 실시예가 구비하는 T 플랜지(1205)의 구성을 설명한다. 도 15는, 도 12 내지 14에 나타낸 실시예에 따른 진공 처리실의 T 플랜지의 구성의 개략을 모식적으로 나타낸 상면도이다.
본 실시예의 T 플랜지(1205)는, 시료대 베이스(242)의 상부 외주 측벽을 구성하는 외주측의 원통부(1501)와, 그 원통형의 내주 벽면 내측에 배치되어 내주 벽면끼리의 사이를 접속해서 일체로 구성된 보부(1301)를 구비하고 있다. 또한, 본 실시예의 보부(1301)는, 상방으로부터 본 평면형이 T자 또는 Y자 형상을 가지며 원통부(1501)의 중앙부로부터 반경 방향으로 연장하는 3개의 판 형상의 보를 갖고, 각각의 보에 핀(1302)이 내측으로 삽입되는 핀용의 관통 구멍(1502)이 배치되어 있다.
또한, 보부(1301) 중앙부의 밑면에는 핀 구동부(1208)가 연결되어 있다. 핀 구동부(1208)의 상단부는, 보부(1301)의 밑면에 설치되어 위치 결정되며, 하단부에 길이가 유체 또는 모터 등의 전동으로 신축되는 원통 형상의 액추에이터가 구비된다. 당해 액추에이터 하단에는, 보부(1301)와 같은 T자 또는 Y자 형상의 판부재인 아암(1208')이 접속되고, 수납 공간(1207) 내부에 수납되어서 주위의 벽면과 접촉하지 않고 상하 이동하는 아암(1208')의 3개의 선단부 각각에는 3개의 핀(1302)의 하단부 및 핀(1302) 하단부 주위의 아암(1208') 윗면으로부터 그 상방에 위치하는 보부(1301)의 보의 밑면까지 접속되어서 아암(1208')의 상하 이동에 의한 아암(1208') 윗면과 보부(1301)의 밑면과의 사이의 거리의 증감에 따라 신축하는 주름 상자 형상의 부분을 구비한 금속제의 벨로우즈(1304)가 배치된다.
또한 관통 구멍(1502)을 둘러싸는 외주측의 보부(1301) 윗면에는, 베이스 플레이트(1203)의 볼록부(1203')의 링 형상의 밑면이 O링 등의 씨일 부재를 개재하여 맞닿거나, 혹은 그 단면끼리를 극간을 사이에 두고 대향시키는 개소이다. 벨로우즈(1304) 상하단의 면과 보부(1301) 밑면 및 아암(1208') 윗면과의 사이, 및 볼록부(1203') 하단면과 보부(1301) 윗면과는, 사이에 끼워진 O링이 맞닿고 핀(1302)이 수납되어 벨로우즈(1304)의 내측을 포함하는 관통 구멍(1502) 내부의 공간과 외주 부분의 수납 공간(1207)과의 사이가 기밀하게 밀봉된다.
또한, 벨로우즈(1304)의 주위의 공간은 상방에 있어서 당해 핀(1302)이 수납되는 기재(1306)의 관통 구멍(1303)을 통해서 진공 처리실(2001)과 연통되어 있다. 즉, 상기 보부(1301)의 상하면과 벨로우즈(1304) 및 아암(1208') 윗면과의 사이는, 수납 공간(1207)과 진공 처리실(2001) 내부의 사이가 기밀하게 밀봉되는 개소이다.
원통부(1501)의 상하 단면과 그 상방의 베이스 플레이트(1203)의 외주연부 밑면과의 사이, 및 베이스 실린더의 중앙 원통의 상단면과의 사이도, O링 등의 씨일 부재가 끼워지며, 이들의 부재의 내측의 공간인 수납 공간(1207)과 외측의 공간인 진공 처리실(2001) 내부가 기밀하게 밀봉된다.
본 실시예의 T 플랜지(1205)의 보부(1301)는, 원통부(1501)의 내주 벽면의 대향하는 개소끼리를 접속하는 판 형상의 보를 3개가 원통부(1501)의 중앙부에서 하나로 접속된, 상방으로부터 보아서 T 또는 Y자 형상의 형상을 갖고 있다. 보부(1301)는 원통부와 일체로 형성 또는 접속된 부재이며, 보부(1301)에 외력이 인가 되었을 경우에도, 보부(1301)의 상하면의 위치의 변동이 억제된다.
핀 구동부(1208)는, 그 상단면이 보부(1301)의 중앙부 하면에 접속되어서 이것에 설치되어 있다. 핀 구동부(1208)의 하단부에는 상하 방향으로 선단 위치가 이동해서 그 길이가 증감하는 통 형상의 액추에이터가 구비되며, 당해 액추에이터의 상단부가 핀 구동부(1208) 본체 내에 수납되어 하단부가 보부(1301)와 같은 T자 또는 Y자의 평면형을 가진 아암(1208')에 접속되어 있다.
본 예의 아암(1208')은, 보부(1301)와 마찬가지로 중앙부로부터 외주측으로 연장하는 3개의 판 형상의 보를 구비하며, 그 선단부 윗면에 핀(1302)이 장착되어 있다. 아암(1208')의 보의 길이는 상방의 보부(1301)의 것보다 짧게 되며 핀 구동부(1208)의 액추에이터 상하 방향의 신축의 동작에 따르는 상하의 높이의 이동에 있어서도 선단부가 수납 공간(1208) 내부의 부재에 접촉하지 않도록 배치되어 있다.
또한, 아암(1208')의 상하의 이동에 따라 핀(1302)도 관통 구멍(1303 및 1502) 내를 상하로 이동하고, 그 선단 상에 놓아 지지하는 웨이퍼(300)를 상하 이동시킨다.
상기의 구성에 의해, 핀 구동부(1208)의 구동에 따라 보부(1301)의 밑면에 접속된 핀 구동부(1208)의 설치 위치가 변동하거나, 그 윗면에 접속된 O링을 끼워서 접속된 베이스 플레이트(1203)의 볼록부(1203')의 링 형상의 하단면과 윗면과의 사이의 씨일이 깨지거나 하는 것이 억제되어, 진공 처리실(2001)에 의한 웨이퍼(300)의 처리의 신뢰성이 향상된다.
이상의 실시예에 따르면, 진공 처리실(2001)이 웨이퍼(300)의 처리를 위한 운전을 하지 않고 있는, 소위 다운 타임이 커져 당해 진공 처리실(2001)의 운전의 효율이 저하해 버리는 것이 억제된다.
또한, 조건의 변동이 작게 된 환경에 온도 센서(1315)나 히터 급전 커넥터(1322)의 접속용 단자가 배치됨으로써 웨이퍼(300)의 처리 매수나 플라스마가 형성된 시간의 누적이 증대하는 것에 따라 검지의 출력이나 검출된 결과가 변화되는 것이 억제된다. 또한, 이러한 검지나 검출의 결과를 이용하여 산출되어 발신된 소기의 조건을 실현하기 위한 지령 신호에 의거하여 헤드부(1201) 내의 전극에 공급되는 전력이나 냉매 등의 크기의 조절의 정밀도가 저하하는 것이 저감된다.
이에 따라, 진공 처리실(2001)에 있어서의 웨이퍼(300)의 처리의 수율이나 재현성이 향상된다. 또한, 보수 또는 점검의 작업의 뒤에 진공 처리실(2001)에서의 웨이퍼(300)의 처리를 위한 운전의 재개까지의 준비를 위한 운전에 요하는 시간이 단축된다. 또한, 진공 처리실(2001)에 있어서 실시되는 웨이퍼(300)의 처리의 재현성의 시간 경과적인 변화가 억제되어, 처리의 수율이나 효율이 향상된다.
또, 본 실시예에서는, 진공 처리 장치로서 ECR 타입의 진공 처리 장치를 사용하였지만, 이에 한정하지 않고, ICP 타입의 장치 등에도 적용할 수 있다. 또한, 링크 방식으로 배열된 진공 처리실을 구비한 진공 처리 장치를 사용하였지만, 이에 한정하지 않고, 클러스터 방식의 장치에도 적용할 수 있다.
또, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들면, 상기한 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해서 상세히 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것으로 한정되는 것이 아니다. 또한, 임의의 구성의 일부를 다른 구성으로 대체하는 것도 가능하며, 또한 임의의 구성에 다른 구성을 더하는 것도 가능하다.
100···진공 처리 장치,
101···대기 블록,
102···진공 블록,
104, 104-1, 104-2···진공 반송실,
105···록크실,
106···대기 반송실,
107···카세트대,
108···반송 중간실,
109···대기 반송 로봇,
110, 110-1, 110-2···진공 반송 로봇,
111··· 제 1 게이트 밸브,
112··· 제 2 게이트 밸브,
115···밸브 박스,
200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4···진공 처리실,
201··· 제 1 고주파 전원,
202···덮개 부재(석영판), 203···샤워 플레이트,
204···가스 도입 링,
205···석영 내통,
206···코일,
207···O링,
210···선회 리프터,
211···선회 축,
220···방전 블록 유닛,
221···방전 블록 베이스,
222··· 히터,
223··· 제 1 온도 컨트롤러,
224···방전 블록,
225···어스 링,
230···상부 용기,
240···시료대 유닛,
241···시료대,
242···시료대 베이스,
243··· 제 2 고주파 전원,
244··· 제 2 온도 컨트롤러,
245···시료대 바닥부 덮개,
250···하부 용기,
260···베이스 플레이트,
261···배기부 덮개,
262···실린더,
263···밸브 박스 첨부 베이스 플레이트,
270···배기 펌프,
280···지주,
290···중심축,
300···피처리물(웨이퍼, 시료),
310···방전 블록 유닛이 움직이는 방향,
320···시료대 유닛이 움직이는 방향,
400···작업자

Claims (6)

  1. 진공 용기 내부에 배치되며 내측이 배기(排氣)되어 감압되는 처리실과, 이 처리실 내에 배치되며 처리 대상의 웨이퍼가 그 윗면에 재치(載置)되는 시료대와, 이 시료대의 하방에 배치되며 처리실 내부를 배기하는 배기 펌프와 연통된 개구를 구비하고, 상기 시료대 상방의 상기 처리실 내에 형성된 플라스마를 이용하여 상기 시료를 처리하는 진공 처리 장치로서,
    상기 시료대가, 그 윗면에 상기 웨이퍼가 재치되는 유전체제의 막을 구비한 금속제의 기재(基材)와, 이 기재의 하방에 배치되며 당해 기재와 절연 부재를 사이에 끼워서 절연된 금속제의 베이스 플레이트와, 이 베이스 플레이트의 하방에 배치되며 그 내부에 대기압으로 된 공간을 갖고 당해 공간 상방의 개구를 덮어서 상기 베이스 플레이트 및 이것과 체결된 상기 기재 및 절연 부재가 올려 놓아져서 상기 베이스 플레이트와 접속된 설치대를 갖고, 상기 절연 부재가, 상기 기재 및 베이스 플레이트의 외주(外周)측 부분과의 사이에서, 상기 진공 용기 외부와 연통되어서 대기압으로 된 이들 내주(內周)측의 공간과 그 외측의 처리실 내부와의 사이를 기밀하게 밀봉하는 씨일 부재를 끼워서 배치된 세라믹스제의 링 형상 부재를 가진 것이며,
    상기 베이스 플레이트를 관통해서 상기 베이스 플레이트에 장착되며 상기 기재의 내부에 삽입되어 당해 기재의 온도를 검지하는 복수의 온도 센서를 구비하고, 상기 기재 및 절연 부재와 체결된 상기 베이스 플레이트는 상기 복수의 온도 센서가 장착된 상태에서 상기 처리실 내부의 상기 설치대에 설치, 및 상기 설치대로부터 상기 처리실 외부에 상방으로 분리 가능하게 구성된 진공 처리 장치.
  2. 진공 용기 내부에 배치되며 내측이 배기되어 감압되는 처리실과, 이 처리실 내에 배치되며 처리 대상의 웨이퍼가 그 윗면에 재치되는 시료대와, 이 시료대의 하방에 배치되며 처리실 내부를 배기하는 배기 펌프와 연통된 개구를 구비하고, 상기 시료대 상방의 상기 처리실 내에 형성된 플라스마를 이용하여 상기 시료를 처리하는 진공 처리 장치로서,
    상기 시료대가, 그 윗면에 상기 웨이퍼가 재치되는 유전체제의 막을 구비한 금속제의 기재와, 이 기재의 하방에 배치되며 당해 기재와 절연 부재를 사이에 끼워서 절연된 금속제의 베이스 플레이트와, 이 베이스 플레이트의 하방에 배치되며 그 내부에 대기압으로 된 공간을 갖고 당해 공간 상방의 개구를 덮어서 상기 베이스 플레이트 및 이것과 체결된 상기 기재 및 절연 부재가 올려 놓아져서 상기 베이스 플레이트와 접속된 설치대를 가진 것이며,
    상기 절연 부재가, 상기 기재 및 베이스 플레이트의 외주측 부분과의 사이에서, 상기 진공 용기 외부와 연통되어서 대기압으로 된 이들 내주측의 공간과 그 외측의 처리실 내부와의 사이를 기밀하게 밀봉하는 씨일 부재를 끼워서 배치되며 강성인 큰 링 형상의 제 1 부재와 이 제 1 부재의 내주측의 영역에 배치되며 강성인 작은 판 형상의 제 2 부재를 갖고, 상기 베이스 플레이트 및 상기 절연 부재의 제 2 부재를 관통해서 상기 기재의 내부에 삽입되며 상기 베이스 플레이트에 장착되어 상기 기재의 온도를 검지하는 복수의 온도 센서를 구비하고, 상기 기재 및 절연 부재와 체결된 상기 베이스 플레이트는 상기 복수의 온도 센서가 장착된 상태에서 상기 처리실 내부의 상기 설치대에 설치, 및 상기 설치대로부터 상기 처리실 외부에 상방으로 분리 가능하게 구성된 진공 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 부재가 상기 기재와 상기 베이스 플레이트 사이의 상기 링 형상 부재의 내주측의 영역에 배치되어 상기 기재와 상기 베이스 플레이트 사이를 절연하는 수지제의 절연판이며, 상기 복수의 온도 센서가 내부를 관통하는 복수의 관통 구멍을 가진 절연판을 구비한 진공 처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기재와 상기 베이스 플레이트가, 볼트를 이용하여 상기 링 형상 부재를 사이에 끼워서 체결된 진공 처리 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기재의 내부에 배치되며 내측을 당해 기재의 온도를 조절하기 위한 냉매가 통류(通流)하는 유로와, 상기 유전체제의 막 내에 배치된 막 형상의 히터를 구비한 진공 처리 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트가 접지 전위로 된 진공 처리 장치.
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