WO2007102464A1

WO2007102464A1 - 処理装置

Info

Publication number: WO2007102464A1
Application number: PCT/JP2007/054189
Authority: WO
Inventors: Toshihisa Nozawa; Tamaki Yuasa
Original assignee: Tokyo Electron Limited
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2007-03-05
Publication date: 2007-09-13
Also published as: TWI357107B; TW200805491A; KR101015683B1; US20120204983A1; KR20080094808A; CN101322224A; US8173928B2; US8785809B2; CN101322224B; JP5050369B2; US20090008369A1; JP2007242668A

Abstract

　弁解度を実用領域で使用する際に処理空間の雰囲気を載置台の周囲に均等に分散させて排気することができる処理装置を提供する。　底部に排気口５０を有して真空引き可能になされた処理容器４２と、被処理体Ｗを載置するために処理容器内に設けられた載置台４４と、排気口に連結されると共にスライド式の弁体９４により弁口９８の開口領域の面積を変えることができる圧力制御弁８８と、圧力制御弁に接続された排気系９０と、を備えて被処理体に対して所定のプロセス圧力下にて所定の処理を施すようにした枚葉式の処理装置において、圧力制御弁の弁開度の実用領域によって形成される開口領域内に前記載置台の中心軸が位置するように圧力制御弁を偏心させて設ける。

Description

明細書

処理装置

技術分野

[0001] 本発明は、半導体ウェハ等に対してプラズマ処理や成膜処理やエッチング処理等の各種の処理を施す際に使用される枚葉式のプラズマ処理装置に関する。

背景技術

[0002] 一般に、半導体集積回路等の半導体製品を製造するためには、例えば半導体ゥェハに対して成膜処理、エッチング処理、酸化拡散処理、アツシング処理、改質処理等の各種の処理を繰り返し施すことが行われている。このような各種の処理は、製品歩留まり向上の観点力半導体製品の高密度化及び高微細化に伴って、処理のゥェハ面内均一性を一層高くすることが求められている。

ここで従来の枚葉式の処理装置としてプラズマ処理装置を例にとって説明する。プラズマ処理装置は、例えば特許文献 1、特許文献 2、特許文献 3、特許文献 4等に開示されて!/ヽる。図 11は従来の一般的なプラズマ処理装置を示す概略構成図である。

[0003] 図 11において、このプラズマ処理装置 2は、真空引き可能になされた処理容器 4内に半導体ウェハ Wを載置する載置台 6を設けており、この載置台 6は容器側壁より延びる L字状の支持アーム 7により支持されている。そして、この載置台 6に対向する天井部にマイクロ波を透過する円板状の窒化アルミや石英等よりなる天板 8を気密に設けている。そして処理容器 4の側壁には、容器内へ所定のガスを導入するためのガスノズル 9が設けられている。

[0004] そして、上記天板 8の上面に厚さ数 mm程度の円板状の平面アンテナ部材 10と、この平面アンテナ部材 10の半径方向におけるマイクロ波の波長を短縮するための例えば誘電体よりなる遅波材 12を設置している。そして、平面アンテナ部材 10には多数の、例えば長溝状の貫通孔よりなるマイクロ波放射孔 14が形成されている。このマイク口波放射孔 14は一般的には、同心円状に配置されたり、或いは渦巻状に配置されている。そして、平面アンテナ部材 10の中心部に同軸導波管 16の中心導体 18を接続してマイクロ波発生器 20より発生した、例えば 2. 45GHzのマイクロ波をモード変にて所定の振動モードへ変換した後に導くようになつている。そして、マイクロ波をアンテナ部材 10の半径方向へ放射状に伝播させつつ平面アンテナ部材 10 に設けたマイクロ波放射孔 14からマイクロ波を放出させてこれを天板 8に透過させて、下方の処理容器 4内へマイクロ波を導入し、このマイクロ波により処理容器 4内の処理空間 Sにプラズマを立てるようになって!/、る。

[0005] また、処理容器 4の底部 4Aの中央部には排気口 24が設けられており、この排気口 24には圧力制御弁 26が取り付けられ、この弁開度を制御することにより弁口 28の開口領域の面積を変えて、処理容器 4内の圧力調整するようになっている。この圧力制御弁 26は、例えばゲートバルブよりなり、弁体 30が矢印 31に示すように例えば水平方向へスライド移動することにより、その弁開度、すなわち開口領域の面積が制御される。そして、この圧力制御弁 26のガス出口側には、排気系の真空ポンプとして例えばターボ分子ポンプ 32が接続されており、処理容器 4内の雰囲気を真空引きできるようになつている。そして、このような構成において、上記処理容器 4内の処理空間 S にプラズマを立てて、上記半導体ウェハ Wにプラズマエッチングやプラズマ成膜等のプラズマ処理を施すようになつている。

[0006] 特許文献 1 特開平 3— 191073号公報

特許文献 2 特開平 5— 343334号公報

特許文献 3 特開平 9— 181052号公報

特許文献 4 特開 2002— 311892号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] 上記したようなプラズマ処理を行う場合に、前述したように製品の歩留まりを向上させるためにはウェハ面内に均一に所定の処理を行う必要がある。この場合、上記したプラズマ処理装置に限らず、一般的な枚葉式の処理装置において、処理空間 S内における処理ガスの流れ方は処理の均一性に大きな影響を与えるので、上記した排気口 24及び圧力制御弁 26の弁口 28を容器底部 4Aの中心部に位置させ、例えば載置台 6の中心軸 6Aと、排気口 24及び弁口 28の中心軸とを一致させるように設けており、これにより、処理空間 Sの雰囲気を載置台 6の周辺部に均等に分散させて流し、その下方の排気口 24へガスを流下させるようにして、る。

[0008] ところで、上述したような圧力制御弁 26の配置構造では、弁開度が 100%の時には処理空間 Sの雰囲気は、載置台 6の周辺部に均等に分布して流下して行くが、実際のプロセス時のように弁開度が小さい時には、ガス流に偏りが生じてしまう。すなわち、上述したような圧力制御弁 26を圧力制御用に使用する場合、プロセス圧力である制御目標圧力の近辺の圧力範囲に関して制御性良く調整できることが必要であり、そのために、プロセス時の弁開度の実用領域は 5〜40%程度となるように設定されることが一般的である。そして、制御弁の製造会社も上述したような実用領域の弁開度を使用推奨領域として!、る。

[0009] 換言すれば、弁開度が過度に小さ、ところや、過度に大き、ところでプロセス圧力の制御を行うように設計すると、弁開度の変化量に対する排気コンダクタンスの変化量が小さ過ぎたり、或いは大き過ぎたりして圧力制御を安定的に行うことが困難になる。従って、実際の処理装置では、圧力制御弁 26を、その弁開度が 20%近辺で使用することにより、プロセス時の制御目標圧力の近辺を安定的に制御できるように装置全体が設計されている。

[0010] し力しながら、圧力制御弁 26の弁開度が 20%程度のように小さい場合には、図 12 に示す弁口の平面図のように、弁口 28の大部分を弁体 30が閉じており、実際にガスが通過する領域である開口領域 M (図 12中では斜線で示す）は三ヶ月状になって、載置台 6の中心軸 6Aから遠く離れて偏在した場所に位置することになる。

このため、図 11中の矢印 34に示すように、載置台 6の周囲を流下するガス流量に偏りが生じてしまい、この結果、載置台 6の周辺部力均等に排気することができなくなることから、ウェハ処理の面内均一性が低下してしまう、と言った問題が発生していた。そして、ウェハサイズが 300mmへ大型化することに伴う処理容器 4の大型化によつて排気口のサイズも大きくなり、上記した問題点が更に顕著になってきた。

[0011] 本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、排気口に設ける圧力制御弁を載置台の中心軸力偏心させて設けることにより、弁開度を実用領域で使用する際に処理空間の雰囲気を載置台の周囲に均等に分散させて排気することができる処理装置を提供することにある。課題を解決するための手段

[0012] 本願に係る発明は、底部に排気口を有して真空引き可能になされた処理容器と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記排気口に連結されると共にスライド式の弁体により弁口の開口領域の面積を変えることができる圧力制御弁と、前記圧力制御弁に接続された排気系と、を備えて前記被処理体に対して所定のプロセス圧力下にて所定の処理を施すようにした枚葉式の処理装置において、前記圧力制御弁の弁開度の実用領域によって形成される前記開口領域内に前記載置台の中心軸が位置するように前記圧力制御弁を偏心させて設けるように構成したことを特徴とする処理装置である。

[0013] このように、圧力制御弁の弁開度の実用領域によって形成される開口領域内に載置台の中心軸が位置するように圧力制御弁を偏心させて設けるように構成したので、排気口に設ける圧力制御弁を載置台の中心軸より偏心させて設けることにより、弁開度を実用領域で使用する際に処理空間の雰囲気を載置台の周囲に均等に分散させて排気することができ、従って、被処理体に対する処理の面内均一性を高く維持することができる。

[0014] この場合、例えば、前記排気口は、前記載置台の中心軸に対して偏心させて設けられる。

また例えば、前記弁開度の実用領域は 5〜40%の範囲内である。

また例えば、前記載置台の中心軸が前記開口領域によって形成される平面の重心の移動軌跡上に位置するようになってヽる。

また例えば、前記排気系はターボ分子ポンプを有しており、前記ターボ分子ポンプは前記圧力制御弁に連結されている。

[0015] また例えば、前記弁体は直線状にスライド移動する。

また例えば、前記弁体は曲線状に揺動可能にスライド移動する。

また例えば、前記載置台は、前記処理容器の側壁より支持アームにより支持されている。

また例えば、前記載置台は、前記処理容器の底部より支持脚により支持されている [0016] 本発明に係る処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。

圧力制御弁の弁開度の実用領域によって形成される開口領域内に載置台の中心軸が位置するように圧力制御弁を偏心させて設けるように構成したので、排気口に設ける圧力制御弁を載置台の中心軸より偏心させて設けることにより、弁開度を実用領域で使用する際に処理空間の雰囲気を載置台の周囲に均等に分散させて排気することができ、従って、被処理体に対する処理の面内均一性を高く維持することができる。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]本発明に係る処理装置の一例を示す構成図である。

[図 2]圧力制御弁の弁開度の変化を説明する説明図である。

[図 3]口領域によって形成される平面の重心の移動軌跡の一例を示す平面図である

[図 4]本発明の処理装置における排気ガスの流れを示す模式図である。

[図 5]圧力制御弁の弁開度と処理容器内の圧力及び排気コンダクタとの関係の一例を示すグラフである。

[図 6]圧力制御弁の変形例を示す断面図である。

[図 7]図 6に示す圧力制御弁の弁開度の変化を説明する説明図である。

[図 8]弁開度 5〜40%の範囲内で開口領域によって形成される平面の重心の移動軌跡を示す平面図である。

[図 9]真空ポンプの取り付け構造の変形例を示す図である。

[図 10]載置台の取り付け構造の変形例を示す図である。

[図 11]従来の一般的なプラズマ処理装置を示す概略構成図である。

[図 12]圧力制御弁の弁開度が 20%程度のときの状態を示す平面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0018] 以下に、本発明に係る処理装置の一実施例の形態について添付図面を参照して説明する。

図 1は本発明に係る処理装置の一例を示す構成図、図 2は圧力制御弁の弁開度の変化を説明する説明図、図 3は開口領域によって形成される平面の重心の移動軌跡の一例を示す平面図、図 4は本発明の処理装置における排気ガスの流れを示す模式図、図 5は圧力制御弁の弁開度と処理容器内の圧力及び排気コンダクタレンスとの関係の一例を示すグラフである。ここでは処理装置としてプラズマ処理装置を例にとって説明する。

[0019] 図示するように、処理装置としてのプラズマ処理装置 40は、例えば側壁や底部がァルミニゥム等の導体により構成されて、全体が筒体状に成形された処理容器 42を有しており、内部は密閉された処理空間として構成されて、この処理空間にプラズマが形成される。この処理容器 42自体は接地されている。

[0020] この処理容器 42内には、上面に被処理体としての例えば半導体ウェハ Wを載置する円板状の載置台 44が収容される。この載置台 44は、例えばアルマイト処理したァルミ-ゥム等により平坦になされた略円板状に形成されており、例えばアルミニウム等よりなる L字状に屈曲された支持アーム 46を介して容器側壁より支持されている。また、この処理容器 42の側壁には、この内部に対してウェハ Wを搬入 ·搬出する時に開閉するゲートバルブ 48が設けられている。また、容器底部 49には、容器内の雰囲気を排出する排気口 50が設けられる。

[0021] そして、処理容器 42の天井部は開口されて、ここに例えば Al O等のセラミック材

2 3

や石英よりなるマイクロ波に対しては透過性を有する天板 52が Oリング等のシール部材 54を介して気密に設けられる。この天板 52の厚さは耐圧性を考慮して例えば 20 mm程度に設定される。

[0022] そして、この天板 52の上面に上記処理容器 42内でプラズマを立てるためのプラズマ形成手段 56が設けられている。具体的には、このプラズマ形成手段 56は、上記天板 52の上面に設けられた円板状の平面アンテナ部材 58を有しており、この平面アンテナ部材 58上に遅波材 60が設けられる。この遅波材 60は、マイクロ波の波長を短縮するために高誘電率特性を有している。上記平面アンテナ部材 58は、上記遅波材 60の上方全面を覆う導電性の中空円筒状容器よりなる導波箱 62の底板として構成され、前記処理容器 42内の上記載置台 44に対向させて設けられる。

[0023] この導波箱 62及び平面アンテナ部材 58の周辺部は共に処理容器 42に導通されると共に、この導波箱 62の上部の中心には、同軸導波管 64の外管 64Aが接続され、内部導体 64Bは、上記遅波材 60の中心の貫通孔を通って上記平面アンテナ部材 58の中心部に接続される。そして、この同軸導波管 64は、モード変換器 66及び導波管 68及びマッチング機能を有するマッチングボックス（図示せず)を介して例えば 2 . 45GHzのマイクロ波発生器 70に接続されており、上記平面アンテナ部材 58へマイクロ波を伝搬するようになって、る。

[0024] 上記平面アンテナ部材 58は、例えば表面が銀メツキされた銅板或いはアルミ板よりなり、この円板には、例えば長溝状の貫通孔よりなる多数のマイクロ波放射孔 72が形成されている。このマイクロ波放射孔 72の配置形態は、特に限定されず、例えば同心円状、渦巻状、或いは放射状に配置させてもよい。

[0025] また上記載置台 44の上方には、この処理容器 42内へ処理に必要な処理ガスを供給するためのガス供給手段 74が設けられている。具体的には、このガス供給手段 74 は、例えば石英製のガス流路を格子状に形成してこのガス流路の途中に多数のガス噴射孔 76を形成してなるシャワーヘッド部 78を有している。

[0026] また、上記載置台 44には、ウェハ Wの搬出入時にこれを昇降させる複数、例えば 3 本の図示しな、昇降ピンが設けられて、る。また上記載置台 44の全体は耐熱材料、例えばアルミナ等のセラミックにより構成されている。

[0027] また、この載置台 44の上面側には、内部に例えば網目状に配設された導体線を有する薄い静電チャック 80が設けられており、この載置台 44上、詳しくはこの静電チヤック 80上に載置されるウェハ Wを静電吸着力により吸着できるようになつている。そして、この静電チャック 80の上記導体線は、上記静電吸着力を発揮するために配線 8 2を介して直流電源 84に接続されている。またこの配線 82には、例えば 13. 56MH zのバイアス用の高周波電力を上記静電チャック 80の導体線へ印加するためにバイァス用高周波電源 86が接続されている。

[0028] そして、この処理容器 42の底部 49に設けられる上記排気口 50は円形に成形され、上記円板状の載置台 44の中心を垂直方向に通る中心軸 44Aから偏心させて形成されている。そして、この排気口 50に、上記処理容器 42内の圧力を制御する圧力制御弁 88のガス入口側が直接的に連結されると共に、この圧力制御弁 88のガス出口側には、排気系 90を構成する真空ポンプ 92が直接的に連結されて、る。

[0029] 具体的には、この処理容器 42力 300mmサイズのウェハ Wを処理する大きさの場合には、上記排気口 50の直径は、例えば 200〜350mm程度に設定されている。そして、この排気口 50に接続される上記圧力制御弁 88は、例えばゲートバルブにより形成されており、例えば短い円筒状に成形されたケーシング 94と、この中にスライド移動される円板状の弁体 96を有している。上記ケーシング 94のガス入口側フランジ 94Aが上記排気口 50に Oリング等のシール部材 97を介して図示しな、ボルトで気密に接合され、またガス出口側フランジ 94Bが上記真空ポンプ 92に Oリング等のシ一ル部材 99を介して図示しな、ボルトで気密に接合される。

[0030] そして、このケーシング 94内には、上記排気口 50と同じ大きさで円形の弁口 98が形成されており、この弁口 98に対して上記円形の弁体 96が、排気ガスの流れ方向に対して直交する方向へスライド移動可能に設けられて、る。上記ケーシング 94の一側には、弁体収容空間 100が設けられ、上記弁体 96が弁口 98側から退避できるようになっている。

[0031] また弁口 98の周辺部の区画壁には、 Oリング等よりなるシール部材 102が設けられており、全閉時には、このシール部材 102が弁体 96と接して弁口 96を完全に気密状態で閉じるようになつている。そして、ケーシング 94の一側にはァクチユエータ 104が設けられており、このァクチユエータ 104と上記弁体 96とを図示しない作動ロッドで連結して、上述したように上記弁体 96を直線状にスライド移動可能としている。そして、このァクチユエータ 104は、例えばコンピュータ等よりなる弁制御部 106により制御され、上記処理容器 42内に設けた圧力検出器 108の検出値に基づいて上記圧力制御弁 88の弁開度を制御するようになっている。図 2では弁開度が 0%〜100%まで変化する状態を模式的に示しており、具体的には、弁開度に関して図 2 (A)は 0% ( 全閉状態）を示し、図 2 (B)は 5%を示し、図 2 (C)は 40%を示し、図 2 (D) «100% ( 全開状態)を示している。

[0032] ここで本発明の特徴として、上記圧力制御弁 88の弁開度の実用領域によって形成される開口領域 M内に上記載置台 44の中心軸 44Aが位置するようにこの圧力制御弁 88を偏心させて設けている。ここで開口領域 Mとは、弁口 98において実際に排気ガスが流れる領域を示しており（図 12参照）、図 2では弁口 98を平面的に見た状態が示されて、開口領域 Mを斜線で示している。従って、この開口領域 Mの面積は弁開度によって種々変わることになる。

[0033] また弁開度の実用領域とは、先に説明したように、この圧力制御弁 88を処理容器 4 2内の圧力制御用に使用する場合、プロセス圧力である制御目標圧力の近辺の圧力範囲に関して制御性良く調整できるような弁開度の範囲を示し、一般的には弁製造会社の使用推奨領域として提示されてヽる。ここでは弁開度の実用領域は例えば 5〜40%の範囲である。従って、ウェハに対するプロセス時には、弁開度 5%の図 2 ( B)に示す開口領域 M力弁開度 40%の図 2 (C)に示す開口領域 Mの範囲内で使用されることになる。従って、上記載置台 44の中心軸 44Aが図 2 (C)に示す弁開度 4 0%の時の開口領域 M内に位置するように、この圧力制御弁 88はオフセットされて取り付けられることになる。

[0034] 図 1中において、円形の弁口 98の中心軸 98A (排気口 50の中心軸と一致）と載置台 44の中心軸 44Aとの間の距離 HIがオフセット量 (偏心量）となっている。

図 2中にお!、て" X "印は弁口 98の中心軸 98Aの位置を示し、 " · "印は開口領域 Mによって形成される平面の重心 Gの位置を示している。そして、処理空間 Sの雰囲気を載置台 44の周辺部力より均等に排気するためには、上記開口領域 Mによって形成される平面の重心の移動軌跡上に、上記載置台 44の中心軸 44Aを位置させるのがよい。

図 3はこの時の上記重心 Gの変化状態を示しており、図中、 G (5)は弁開度が 5% の時の重心を示し、 G (10)は弁開度が 10%の時の重心を示し、 G (20)は弁開度が 20%の時の重心を示し、 G (40)は弁開度が 40%の時の重心を示す。

[0035] このように、重心 Gは、弁開度が変化するに従って直線状に移動し、弁開度の実用領域が 5〜40%であるので、重心 G (5)〜G (40)とを結ぶ直線上に上記載置台 44 の中心軸 44Aが位置するように取り付けるのが望ましい。更に望ましくは、実際のゥェハ処理時には、弁開度が 10〜20%程度の範囲で成膜処理やエッチング処理等を行うので、重心 G (10)〜G (20)とを結ぶ直線上に上記中心軸 44Aが位置するように取り付けるのがよい。 [0036] 図 1に戻って、排気系 90に用いる真空ポンプ 92は、例えば高真空が得られるターボ分子ポンプを用いることができ、この真空ポンプ 92に接続した排気管 110を介してガス力 S排気されて行く。尚、この排気管 110の下流には、図示しないが広範囲の圧力帯域に対応できる主真空ポンプや除害装置等が介設される。

そして、このプラズマ処理装置 40の全体の動作は、例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御手段 112により制御されるようになっており、この動作を行うコンピュータのプログラムはフロッピや CD (Compact Disc)や HDD (Hard Disk Drive)ゃフラッシュメモリ等の記憶媒体 114に記憶されている。具体的には、この制御手段 112からの指令により、各処理ガスの供給や流量制御、マイクロ波や高周波の供給や電力制御、プロセス温度やプロセス圧力の制御等が行われる。

[0037] 次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置 40を用いて行なわれる処理方法について説明する。

まず、ゲートバルブ 48を介して半導体ウェハ Wを搬送アーム（図示せず）により処理容器 42内に収容し、図示しない昇降ピンを上下動させることによりウェハ Wを載置台 44の上面の載置面に載置し、そして、このウエノ、 Wを静電チャック 80により静電吸着する。

[0038] このウェハ Wは加熱手段を設けている場合には、これにより所定のプロセス温度に維持され、必要な処理ガス、例えばエッチング処理の場合にはエッチングガスを、プラズマ CVDの場合には成膜用のガスを所定の流量で流してシャワーヘッド部 78よりなるガス供給手段 74より処理容器 42内へ供給し、これと同時に排気系 90の真空ポンプ 92が駆動されており、圧力制御弁 88を制御して処理容器 42内を所定のプロセス圧力に維持する。これと同時に、プラズマ形成手段 56のマイクロ波発生器 70を駆動することにより、このマイクロ波発生器 70にて発生したマイクロ波を、導波管 68及び同軸導波管 64を介して平面アンテナ部材 58に供給して処理空間 Sに、遅波材 60 によって波長が短くされたマイクロ波を導入し、これにより処理空間 Sにプラズマを発生させて所定のプラズマを用いたエッチング処理を行う。

[0039] このように、平面アンテナ部材 58から処理容器 42内へマイクロ波が導入されると、各ガスがこのマイクロ波によりプラズマ化されて活性ィ匕され、この時発生する活性種によってウェハ wの表面にエッチング処理や成膜処理等のプラズマ処理が施される。またプラズマ処理に際しては、バイアス用高周波電源 86より静電チャック 80中の導体線へバイアス用の高周波が印加されており、これにより、活性種等をウェハ表面に対して直進性良く弓 Iき込むようにして！/、る。

[0040] ここで上述したプラズマ処理中においては、上述したように処理容器 42内の雰囲気は、排気系 90の真空ポンプ 92を駆動して真空引きされているので、処理空間 Sから拡散しつつ載置台 44の周辺部を下方に流れ、更に排気口 50から圧力制御弁 88 の弁口 98の開口領域 M (図 2中の斜線で示される部分）を通過し、例えばターボ分子ポンプよりなる真空ポンプ 92側へ流れて行く。そして、処理容器 42内の圧力は、圧力検出器 108で検出され、弁制御部 106はァクチユエータ 104を駆動して弁体 96 の弁開度を調整し、所望のプロセス圧力を維持するようにフィードバック制御する。

[0041] ここで上記プロセス圧力は、処理の態様によって種々の圧力範囲内になるように設定され、例えばプラズマエッチング処理の場合には 0. 5〜3Pa程度の範囲内に設定され、プラズマ CVD処理の場合には 5〜500Pa程度の範囲内に設定される。いずれにしても、ここでは弁開度の実用領域、例えば弁開度 5〜40%の範囲によって形成される開口領域 M (図 2 (C)中の斜線部分）内に、好ましくは図 3中の重心 G ( 10)〜 G (20)とを結ぶ重心の移動軌跡上に、上記載置台 44の中心軸 44Aが位置するように、圧力制御弁 88を中心軸 44Aに対して偏心させて取り付けているので、図 4に示すように載置台 44の中心部の直下に、上記開口領域 Mの面積中心が略位置することになる。この結果、図 4中の矢印 116に示すように、処理容器 42内の処理空間 Sにおける雰囲気は載置台 44の周辺部に略均等に引かれるので、この周辺部に均等に分散させて流して流下させることができる。従って、処理空間 Sにおけるガスの流れに従来装置で生じて、たような偏流が生ずることを防止することができるので、ウェハ W の処理の面内均一性を高く維持することができる。

[0042] ここでゲートバルブよりなる圧力制御弁 88の実際の特性の一例について図 5を参照して説明する。図 5 (A)は弁開度と処理容器内の圧力との関係を示し、図 5 (B)は弁開度と排気コンダクタンスとの関係を示している。ここでは N2ガスを 25sccmの流量で供給し、真空ポンプ 92としてターボ分子ポンプを用いて、る（ポンプ能力： 800リットル Zsec,最低排気コンダクタンス： 5. 0リットル Zsec)。

[0043] 図 5 (A)に示すように、弁開度が 0〜20%程度の範囲内は、弁開度の変化に対する容器内圧力変化も大き!/、ので、この弁開度範囲では圧力コントロールが比較的行い易い。そして、弁開度が 20〜40%程度の範囲内では弁開度の変化に対する容器内圧力変化は急激に少なくなつており、特に弁開度が 40%を越えて大きくなると、容器内圧力変化はほとんどなくなってしまって飽和してしま、、この弁開度領域では容器内圧力を制御することがほどんどできない。ちなみに、図 5 (B)に示すように排気コンダクタンスは、弁開度が大きくなるに従って、指数関数的に増大している。

従って、図 5 (A)に示すような特性より、この圧力制御の弁開度の実用領域は 5〜4 0%程度の範囲内であり、好ましくは 10〜20%程度の範囲内である。尚、この場合、圧力制御弁の製造会社の弁開度使用推奨領域は 5〜40%である。

[0044] このように本発明では、圧力制御弁 88の弁開度の実用領域によって形成される開口領域内に載置台 44の中心軸 44Aが位置するように圧力制御弁 44を偏心させて設けるように構成したので、排気口 50に設ける圧力制御弁 88を載置台 44の中心軸 44Aより偏心させて設けることにより、弁開度を実用領域で使用する際に処理空間 S の雰囲気を載置台 44の周囲に均等に分散させて排気することができ、従って、ゥェハ Wに対する処理の面内均一性を高く維持することができる。

[0045] <圧力制御弁の変形例 >

次に、スライド式の圧力制御弁の変形例について説明する。

図 6は圧力制御弁の変形例を示す断面図、図 7は図 6に示す圧力制御弁の弁開度の変化を説明する説明図、図 8は弁開度 5〜40%の範囲内で開口領域によって形成される平面の重心の移動軌跡を示す平面図である。尚、図 1及び図 2に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。

[0046] 図 1及び図 2に示す圧力制御弁 88にあっては、弁体 96が直線状にスライド移動した場合を例にとって説明した力ここでは弁体が曲線状、例えば円弧状に、いわば水平面内を振子のように揺動可能にスライド移動するようになって!/、る。具体的には、図 6及び図 7に示すように、この圧力制御弁 120においては、ケーシング 94内に設けられる弁体 96の一側からはアーム 122が延びており、このアーム 122の基端部は、弁体収容空間 100の区画壁に取り付けた例えば回転モータよりなるァクチユエータ 1 04の回転軸 104Aに固定され、この回転軸 104Aを往復旋回することにより、上記弁体 96を曲線状、すなわちここでは円弧を描くように移動できるようになつている。

[0047] また上記回転軸 104Aがケーシング 94を貫通する部分には、気密性を保持するための磁性流体シール 123が介設されている。そして、この弁口 98を区画するケーシング 94の内壁には、断面 L字状になされたリング状のシールリング 124が、上記弁体 96の方向に対して矢印 126に示すようにスライド移動可能に設けられており、このシールリング 124と上記ケーシング 94の内壁との間及びこのシールリング 124の弁体 9 6に対する当接面には、 Oリング等よりなるシール部材 128及びシール部材 130がそれぞれ設けられている。そして、このシールリング 124の一端には、弁制御部 106 (図 1参照)側からの指示で動作する例えばエアシリンダ等よりなる第 2のァクチユエータ 1 32が設けられており、上記シールリング 124を弁全閉時に上記弁体 96側に押し付けて弁開度ゼロに設定できるようになつている。尚、弁を開く時には、まず、このシールリング 124を弁体 96から離間させ、その後、弁開度に応じて弁体 96の旋回角度が制御されること〖こなる。

[0048] ここで図 7中において、図 7 (A)は弁開度が 5%の場合を示し、図 7 (B)は弁開度が 40%の場合を示し、図 7 (C)は弁開度が 100%の場合を示している。この場合にも、載置台 44の中心軸 44Aが通る位置が弁開度 40%の時の開口領域 M (図 7 (B) )の範囲内になるように圧力制御弁 120を偏心させて取り付ける。

[0049] 更に、この場合には、開口領域 Mによって形成される平面の重心の移動軌跡は曲線状、すなわち略円弧状になる。従って、より好ましくは図 8に示すように、載置台 44 の中心軸 44Aを、弁開度が 5%の時の重心 G (5)と 40%の時の重心 G (40)との間で形成される移動軌跡上に位置させるように設定するのがよヽ。

[0050] また、以上の実施例においては、排気系 90の真空ポンプ 92を上記圧力制御弁 88 に直接的に接続した場合を例にとって説明したが、これに限定されず、図 9に示す真空ポンプの取り付け構造の変形例に示すように、排気系 90の排気管 110を上記圧力制御弁 88に直接的に取り付けて接続し、この排気管 110の途中に真空ポンプ 92 を介設するようにしてもよ、。 [0051] 更に、ここでは載置台 44を L字状の支持アーム 46で処理容器 42の側壁に支持させた場合を例にとって説明した力これに限定されず、例えば図 10に示す載置台の取り付け構造の変形例に示すように、末広がり状態になされた複数本の支持脚 140 により容器底部 49に支持させるようにしてもょ、。

また容器底部 49に形成した排気口 50に関しては、圧力制御弁 88の弁口 98を、処理容器 42内より完全に臨むことができる状態であるならば、その排気口 50の大きさ及び位置は特に問わな!/、。

[0052] また更に、ここでは枚葉式の処理装置としてプラズマ処理装置を例にとって説明したが、プラズマに関係なぐ容器底部に排気口を設けた処理装置ならば、成膜処理、エッチング処理、スパッタ処理、酸化拡散処理、改質処理等の処理の態様に関係なく全ての処理装置に適用することができる。

また、ここでは被処理体として半導体ウェハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、 LCD基板、セラミック基板等にも本発明を適用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 底部に排気口を有して真空引き可能になされた処理容器と、

被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、

前記排気口に連結されると共にスライド式の弁体により弁口の開口領域の面積を変えることができる圧力制御弁と、

前記圧力制御弁に接続された排気系と、

を備えて前記被処理体に対して所定のプロセス圧力下にて所定の処理を施すようにした枚葉式の処理装置において、

前記圧力制御弁の弁開度の実用領域によって形成される前記開口領域内に前記載置台の中心軸が位置するように前記圧力制御弁を偏心させて設けるように構成した

ことを特徴とする処理装置。

[2] 前記排気口は、前記載置台の中心軸に対して偏心させて設けられる

ことを特徴とする請求項 1記載の処理装置。

[3] 前記弁開度の実用領域は 5〜40%の範囲内である

ことを特徴とする請求項 1記載の処理装置。

[4] 前記載置台の中心軸が前記開口領域によって形成される平面の重心の移動軌跡上に位置するようになって!/、る

ことを特徴とする請求項 1記載の処理装置。

[5] 前記排気系はターボ分子ポンプを有しており、前記ターボ分子ポンプは前記圧力制御弁に連結されている

ことを特徴とする請求項 1記載の処理装置。

[6] 前記弁体は直線状にスライド移動する

ことを特徴とする請求項 1記載の処理装置。

[7] 前記弁体は曲線状に揺動可能にスライド移動する

ことを特徴とする請求項 1記載の処理装置。

[8] 前記載置台は、前記処理容器の側壁より支持アームにより支持されている

ことを特徴とする請求項 1記載の処理装置。前記載置台は、前記処理容器の底部より支持脚により支持されていることを特徴とする請求項 1記載の処理装置。