(57)【要約】【課題】  省エネルギー或いは小型化を実現した真空処理装置を提供する。【解決手段】  その内側が減圧されてプラズマが生成される空間を有する処理室と前記処理室内で前記空間の下方に配置されその上に処理対象の試料が載置される試料台と、この試料台の内側に冷媒管を介して冷媒を供給して循環させる冷媒循環装置とを備えてフロア上に設置された真空処理装置であって、前記冷媒循環手段を収納する収納室を前記フロア上に備えた真空処理装置。【選択図】図３
2005150173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内側が減圧されてプラズマが生成される空間を有する処理室と前記処理室内で前記空間の下方に配置されその上に処理対象の試料が載置される試料台と、この試料台の内側に冷媒管を介して冷媒を供給して循環させる冷媒循環装置とを備えてフロア上に設置された真空処理装置であって、
前記冷媒循環手段を収納する収納室を前記フロア上に備えた真空処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の真空処理装置であって、この真空処理装置本体の後方に隣接して配置された前記収納室を備えた真空処理装置。
【請求項３】
その内側が減圧され、その内側にプラズマが生成される空間とこの空間の下方に配置されその上に処理対象の試料が載置される試料台とを有する処理室を複数備えた真空処理装置であって、
前記処理室の下方に配置され、前記試料台の内側に冷媒管を介して冷媒を供給する冷媒循環装置を収納し、前記真空処理装置本体から取り外し可能に構成された収納室を備えた真空処理装置。
【請求項４】
その内側が減圧され、その内側にプラズマが生成される空間とこの空間の下方に配置されその上に処理対象の試料が載置される試料台とを有する処理室を含む処理容器の複数と、
その内側が前記処理室と連通され処理前または処理後の前記試料が搬送される搬送室と
を備えた真空処理装置であって、
前記容器が前記搬送室に対してその接続を取り外し可能に構成され、
前記容器の下方に配置され、前記試料台内に冷媒を冷媒管を介して供給する冷媒循環装置を収納し、
前記真空処理装置本体から取り外し可能に構成された収納室を備えた真空処理装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の真空処理装置において、前記処理室に電力を供給する電源を収納し前記真空処理装置から取り外し可能に構成されたベッド部と、このベッド部に対して前記真空処理装置の後方に配置された前記収納室とを備えた真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料である半導体ウエハ等の被処理対象の基板を、減圧した空間内で処理する真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のように、試料を減圧した空間内に処理する装置、特に、空間である処理室を構成する真空容器内にプラズマを生成して、これを用いて試料を処理する装置では、処理室内に配置された試料を載置する試料台に高周波電力が印加されて、試料にエッチング等の処理がなされる。そして、このような真空下での処理においては、略円形状の試料の径が大きくなるにつれて試料表面の処理の結果得られる形状や進行度合いの程度を精密に調節することが求められており、これに対応するため、試料表面の温度を調節することで試料の処理の程度を調節することが行われている。
【０００３】
この課題を解決するため、試料台内部には単数あるいは複数の冷媒が通流するための通路が配置され、チラー等の温度調節及び与圧手段を用いて試料台内部の冷媒の通路に冷媒を循環させて、試料台と熱交換させて、試料台及び試料を所望の温度になるように調節しながら試料の処理を実施している。
【０００４】
このような冷媒の循環を提供するためのチラー部は、試料台内部の温度を調節できるだけの冷媒の循環量速度を提供しなければならないが、従来の技術では真空処理装置本体が設置されているクリーンルーム等のフロアでなく、その下方のフロアであって、例えばメンテナンスルームやポンプ等に設置していた。
【０００５】
このような、チラーを用いた試料の処理装置に置ける試料台の温度制御に関する従来技術として、特開２００１−４４１７６号公報（従来技術）に開示されているように、試料台上の被処理体の温度を一定に維持しながら処理を行う技術が知られていた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−４４１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術では、処理装置本体が配置されたフロアと異なるフロアに、例えば下方のメンテナンス用のフロア等に、処理装置の内側に配置される試料台の温度を調節するために温度調節された冷媒を供給するチラー部が配置されていた。そのため、冷媒を供給するための冷媒管は、フロア間の距離を含む長い距離の間を連結して配置され、ケーブル等により複雑な配管系を敷設されていた。
【０００８】
このため、装置本体や処理室内の部品の整備，交換のために、これらの冷媒の循環，供給する装置の整備，調節等の作業のための時間が大きく、装置の稼働効率を低下させ、ひいては試料の処理の効率を低下させてしまっていたという問題点が有った。
【０００９】
また、装置本体とチラー部との間の距離が大きいため、冷媒の揚程や冷媒用の配管の長さが大きいため、より多くの冷媒と冷媒に対して付与する圧力が必要となり、チラー内に配置された冷媒を循環させるための循環ポンプは、大容量に対応した仕様となり大型のものとならざるを得なかった。このため、チラー部の消費電力も大きくランニングコストが大きくなってしまうという問題点が有った。
【００１０】
特に、近年は、試料の処理は、複数の異なる仕様の試料を従来より少量だけ処理を行うことが求められており、このために異なる処理に対応する異なる真空処理装置本体を複数所有することは、半導体ウエハ等の試料を処理して製品を生産する生産業者にとって、大きなコストを必要とし、この結果、製品の製造コストが大きくなってしまうことが問題となっていた。この課題を解決するために、処理装置本体に備えられた処理室等の部分をユニットとして、着脱可能に構成し、求められる処理の仕様に対応した別の処理室を付け外しする構成の処理装置が開発されている。
【００１１】
このように処理室等を含む装置の取り外しをする場合、冷媒の循環系統についても少なくともその一部は取り外し，取り付けしなければならず、この場合に冷媒を一端チラー部内に配置された貯留部に抜き取る等の作業が必要となるが、上記従来技術では、冷媒の流量が大きいためこの作業に長い時間が必要となり装置の非稼働状態が長くなってしまう。また、取り外し，取り付けの作業が複雑となり、特に上下のフロア間で取り外しや取り付けの作業を行うため作業の時間が掛かり、装置の稼働効率が著しく損なわれていた。
【００１２】
さらに、チラー部が大型のものを用いる必要があり、ポンプの冷却水や駆動エネルギーを多く必要とする問題があるのに加えて、チラー部をクリーンルームとは別室のフロア等に設置するために、ポンプ室等のスペースを特別に必要としたり、試料台とチラー部とを接続する冷媒用の配管の長さが長く、メンテナンス性に劣るとともに、各真空処理装置毎にコンダクタンスの相違による冷媒循環流量や応答性の変化による冷却能力変動にともない、試料台すなわち試料の温度のばらつき等するなどの装置間差を生じる恐れがあった。また、このようなチラー部を設置するためのスペースが必要となり、装置本体と同じフロアに設置しようとすると、装置の設置面積が大きくなって、この結果装置の設置効率が低下し、同じフロア上に設置できる台数が減少して製造コストが大きくなってしまうという問題点が有った。
【００１３】
また、本発明の目的は、省エネルギー或いは小型化を実現した真空処理装置を提供することにある。また、本発明の別の目的は、メンテナンス性を向上した真空処理装置を提供することにある。さらに別の目的は、装置における性能差を低減し、プロセス性能を向上させた真空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】
【００１４】
上述の目的は、その内側が減圧されてプラズマが生成される空間を有する処理室と前記処理室内で前記空間の下方に配置されその上に処理対象の試料が載置される試料台と、この試料台の内側に冷媒管を介して冷媒を供給して循環させる冷媒循環装置とを備えてフロア上に設置された真空処理装置であって、前記冷媒循環手段を収納する収納室を前記フロア上に備えた真空処理装置により達成される。さらに、この真空処理装置本体の後方に隣接して配置された前記収納室を備えたことにより達成される。
【００１５】
また、その内側が減圧され、その内側にプラズマが生成される空間とこの空間の下方に配置されその上に処理対象の試料が載置される試料台とを有する処理室を複数備えた真空処理装置であって、前記処理室の下方に配置され、前記試料台の内側に冷媒管を介して冷媒を供給する冷媒循環装置を収納し、前記真空処理装置本体から取り外し可能に構成された収納室を備えた真空処理装置により達成される。
【００１６】
また、その内側が減圧され、その内側にプラズマが生成される空間とこの空間の下方に配置されその上に処理対象の試料が載置される試料台とを有する処理室を含む処理容器の複数と、その内側が前記処理室と連通され処理前または処理後の前記試料が搬送される搬送室とを備えた真空処理装置であって、前記容器が前記搬送室に対してその接続を取り外し可能に構成され、前記容器の下方に配置され、前記試料台内に冷媒を冷媒管を介して供給する冷媒循環装置を収納し、前記真空処理装置本体から取り外し可能に構成された収納室を備えた真空処理装置により達成される。
【００１７】
さらには、前記処理室に電力を供給する電源を収納し前記真空処理装置から取り外し可能に構成されたベッド部と、このベッド部に対して前記真空処理装置の後方に配置された前記収納室とを備えたことにより達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施例について、以下、図面を用いて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施例に係る真空処理装置の全体構成を示す斜視図である。図１(ａ)は前方から見た図であり、（ｂ）は後方から見た斜視図である。
【００２０】
この図において、本実施例の真空処理装置１００は大きく前後２つのブロックに分けられる。装置本体１００の前方側は装置に供給されたウエハが大気圧下で減圧されるチャンバへ搬送されて処理室へ供給される大気側ブロック１０１である。
【００２１】
装置本体１００の後方側は、処理ブロック１０２である。この処理ブロック１０２には、減圧してウエハを処理する処理室を有する処理ユニット１０３，１０４とこれらの処理室にウエハを減圧下で搬送する搬送ユニット１０５及びこの搬送室である搬送ユニット
１０５と大気側ブロック１０１とを接続する複数のロック室とを備えており、これらは減圧されて高い真空度の圧力に維持可能なユニットであり、処理ブロックは真空ブロックである。
【００２２】
大気側ブロック１０１は、内部に搬送ロボット（図示せず）を備えた筐体１０８を有し、この筐体１０８に取り付けられ処理用またはクリーニング用のウエハが収納されているウエハカセット１０９及びダミーウエハ用のダミーカセット１１０を備えている。さらに、搬送ロボットはこれらのカセット１０９，１１０とロック室ユニット１１３との間でウエハを搬入あるいは搬出する作業を行う。また、大気側ブロック１０１はその筐体１０８上に位置合わせ部１１１を備えて、この位置合わせ部１１１内において搬送されるウエハをカセット１０９，１１０或いはロック室ユニット１１３内のウエハ配置の姿勢に合わせてその位置合わせを行う。
【００２３】
また、本実施例における処理ブロック１０２の処理ユニット１０３，１０４は、処理ユニット１０３が、カセット１０９から処理ブロックに搬送されるウエハのエッチング処理を行うエッチング室を備えたエッチング処理ユニットであり、処理ユニット１０４がウエハをアッシング処理するアッシング処理ユニットであり、搬送ユニットはこれらの処理ユニットが着脱可能に取り付けられ内部が高い真空度に減圧されて維持される搬送室を備えている。さらに、この処理ブロック１０２には、上記処理ユニット１０３，１０４との間に配置され、これらのユニットあるいは処理室に必要なガスや液体等の流体の供給を調節する流量調節装置（Mass Flow Controller）を含む制御ユニット１０７が処理ユニット
１０３，１０４に隣接して配置されている。
【００２４】
また、処理ブロック１０２下方には、各々の処理ユニットに対応して各々必要なガス，冷媒の貯留，排気部や電力供給する電源等のユーティリティを収納する矩形状のベッドとこれらを収納するフレーム１０６が配置されている。処理ユニット１０３，１０４の処理室部分や制御ユニット１０７、ベッドはこのフレーム１０６から取り外し及び取り付け可能に構成され配置されている。
【００２５】
図２は、図１に示す実施例に係る真空処理装置１００の構成の概略を示す平面図であり、（ａ）は上方から見た図、（ｂ）は側方から見た図である。
【００２６】
これらの図において、装置本体１００の前方側に配置された大気側ブロック１０１は、大気圧下でウエハを搬送，収納，位置決め等の取り扱いをする部分であり、後方側の処理ブロック１０２は、大気圧から減圧された圧力下でウエハを搬送，処理等を行いウエハを載置した状態で圧力を上下させる部分である。また、ロック室１１３は、大気側ブロック１０１と搬送ユニットの搬送室との間を接続して、この内側に搬送されるウエハが載置された状態で内部の圧力を上昇あるいは減少させ、これを維持するガス排気装置とガス供給装置とが接続されている。
【００２７】
このため、このロック室１１３は、その前後に開放あるいは閉塞して内部を密封するゲートバルブが配置されている。さらに、内部にはウエハを載置する台を配置しておりウエハが内部の圧力の上昇，下降の際に移動しないよう固定する手段を備えている。つまり、このロック室１１３は、内側にウエハを載置した状態で、形成される内外の圧力の差に耐えてシールする手段を備えた構成となっている。
【００２８】
上記のように、搬送ユニット１０５は、内側が減圧され各処理ユニット１０３，１０４とロック室１１３との間でウエハを搬送するロボットアーム（図示せず）が内部に配置された搬送室１１２と、上記複数のロック室１１３とで構成されている。また、上記のように、本実施例では、処理ユニット１０３，１０４は、エッチング処理ユニット２つとアッシング処理ユニット２つとを搬送ユニット１０５の多角形の搬送室１１２の各辺に接続されて備えており、エッチング処理ユニット１０３の２つは搬送室１１２の奥側の２つの辺に接続され、アッシング処理ユニット１０４の２つはそれぞれがエッチング処理ユニット１０３の隣接する辺に接続され、さらに搬送室の残る辺にロック室１１３が接続されている。つまり、本実施例では、２つのエッチング処理室と２つのアッシング処理室とを備えている。
【００２９】
また、本実施例は、これら搬送ユニット１０５に接続された処理ユニット１０３，104はこの搬送ユニット１０５と着脱可能に構成されていると共に、搬送ユニット１０５において、ロック室１１３と搬送室１１２とは、着脱可能に構成されて接続されている。処理ユニット１０３，１０４は、大きく上下に分けて考えることができ、それぞれ、処理室を内側に含むチャンバ部及びこの処理室に対応したユーティリティを収納するベッド部である。
【００３０】
上記の通り、ベッド部は、上部のチャンバ部に必要なユーティリティ，制御器，熱交換器等を内部に収納する略直方体形状を有している。ユーティリティは、例えば、処理室内を減圧するための排気ポンプ、電力を供給するための電源、処理室内で試料であるウエハがその上に載置され固定される試料台に供給するためのガスの貯留部、試料台を冷却するための冷媒の貯留部や冷媒を熱交換して循環させるための冷凍サイクルの熱交換器が挙げられる。ベッドは、これらのユーティリティを収納し、チャンバ部下方でフレーム１０６に接続されてこれに収納されている。
【００３１】
処理室（チャンバ）部は、搬送室１１２とその各辺において所定の接続用のゲートで接続される。また、この処理室部に対応するベッド部は搬送室１１２の下方のフレーム106に収納され装置本体１００と接続される。また、このフレーム１０６内には、収納するベッド内の各ユーティリティが駆動されるに必要なインターフェース部を備えている。
【００３２】
本実施例では、各処理室部とこれに対応するベッド部との組合わせが１つの処理ユニットを構成している。この１つの処理ユニットがまとまりとして、装置本体１００或いは搬送ユニット１０５（搬送室１１２）に取り付け，取り外し可能に接続されている。また、１つの処理ユニットにおいて、処理部は搬送ユニット１０５に接続された状態で、下方の対応するベッド部を取り付け／取り外ししてもよく、逆にベッド部をフレーム１０６に接続した状態で上方の処理室部を取り付け，取り外ししてもよい。
【００３３】
さらに、大気側ブロック１０１の後方で、処理ブロック１０２との間には、ロック室
１１３が配置されているが、フレーム１０６あるいは各ベッドとの間に間隙が形成されている。この大気側ブロック１０１の背面側は、処理ブロックに供給されるガス，冷媒，電源等の供給路となっている。すなわち、このような真空処理装置１００が設置される場所は、典型的にはクリーンルームのような空気が浄化される室内であるが、複数の装置を設置する場合には、装置本体１００に供給される各種のガス，冷媒，電源は、別の箇所に、例えば、装置本体を設置するフロアとは別フロアに纏めて配置して各装置本体に管路を付設して供給されるものが、一般的である。本実施例は、別箇所からのガスや冷媒の管路、あるいは電源からの電線といった供給ラインの接続インターフェース部２０１が大気側ブロックの背面部に設けられている。
【００３４】
さらに、接続インターフェース部２０１で供給路と接続されて処理ブロック１０２側へ供給される各ユーティリティの供給路を、接続インターフェース部２０１からの管路や電線等の供給ラインは、ロック室１１３下方と搬送室１１２の中央部下方を通り、フレーム
１０６に設けられたインターフェース部を介して各ベッドに接続されている。
【００３５】
従来は、このような別フロアの供給源から各処理室に別々に導くよう管路や電線等を付設していたため、処理室を整備調整したり別の使用のものに交換したりする場合には取り外しや取り付け作業が繁雑となって作業効率を損なっていた。また、各管路や電線を調節したり、この流れの状態を表示するメータ等の表示手段は、各々の処理室毎に設けられている等の理由から、使用者が装置の動作状態を判断したりすることが容易ではなかった。また、各処理室周りにこれらの管路が付設されているため、装置全体での必要な設置面積が実質的に大きくなって、１つのフロアに設置できる装置の数が減少してしまったり、作業のためのスペースが低減して作業効率を低下してしまったりするという問題が生じていた。本実施例では、上記の通りの構成により、十分な作業スペースを確保すると共に動作確認を容易に行えるように構成され、また、設置面積が低減する。
【００３６】
すなわち、上記接続インターフェース２０１で接続されて処理ブロック１０２側へ供給される各供給ラインの状態を検知する検知手段とこの検知された出力の結果を表示して使用者が容易に装置の動作状態を検知できるよう検知出力を表示する表示手段を備えた表示部２０２が筐体１０８の背面部に配置されている。また、これらの供給ラインによる供給を調節する或いは調節の指令を入力できる調節手段を設けても良い。
【００３７】
また、この筐体１０８の背面と処理ブロック１０２のフレーム１０６との間に間隔が設けられており、この間隔は使用者が入って処理ユニット１０４や搬送室１１２，ロック室１１３について作業することができるスペースであると共に、接続インターフェース部
２０１や筐体１０８背面の表示部２０２を確認したり、調節，整備したりすることができるスペースとなっている。さらに、これら供給ラインからの供給に係る装置の動作に関する情報の表示と調節する手段とを集中的に配置している。これにより、装置を稼働させるために必要な作業が容易になり、装置の稼働効率が向上する。
【００３８】
また、本実施例では処理側ブロック１０２の各ユニットに必要なユーティリティの供給路は纏めて配置されている。装置本体１００の設置フロア下のフロア等の他箇所からの供給管や電線等の供給路を纏めて大気側ブロック１０１の筐体１０８背面に配置したことで、装置本体１００をフロアに設置する場合や装置の整備や交換作業を行う場合で供給路の取り付け，接続，取り外しの作業が容易となり作業効率が向上する。
【００３９】
また、本実施例では、接続インターフェース部２０１からの管路や電線等の供給ラインは、ロック室１１３下方と搬送室１１２の中央部下方を通り、フレーム１０６に配置されたインターフェース部を介して各ベッドに接続されるが、接続インターフェース部２０１からの供給ラインの各管路，電線が直接フレーム１０６内ベッドに収納された装置に接続されるようにしても良い。
【００４０】
また、接続インターフェース部２０１からの供給路２０３は大気側ブロック２０１の後方からロック室１１３，搬送室１１２下方を通るように配置されている。特に、供給路
２０３は纏められて搬送室１１２の下方の各ベッドの間に形成された空間を通って各ベッドあるいはフレーム１０６と接続されている。つまり、各ユニットが搬送室１１２を囲むように配置され、上記の供給路２０３が配置される空間は、装置の内方側あるいは中央部側に配置されている。
【００４１】
このような配置空間は、搬送室１１２，ロック室１１３の下方であって、各処理ユニットのベッドの間の空間に配置される。このため、供給路２０３の取り付け，接続，取り外しといった作業のための空間が確保でき、作業が容易となり作業効率が向上し、ひいては装置の稼働効率が向上する。また、ユーティリティの接続部が装置の内方側、つまり搬送室１１２の下方であり、各ベッド間の間の空間に面するように配置されているので上記作業のための空間が少なく、装置の周囲に配管や線路とその接続部等を設ける場合よりも設置面積が低減され同じフロア面積に対して設置可能な台数が増大する。
【００４２】
図１，図２で説明した各ユニットの構成の概略をさら説明する。図１，図２で示す本実施例の一部は１つの纏まりであるユニットとして他から取り外し，取り付け可能に構成されている。特に、上記実施例は処理を行うチャンバを含む処理ユニットとして取り付け／取り外し可能に構成されている。すなわち、本実施例の装置は、エッチング処理ユニット
１０３，アッシング処理ユニット１０４、及びＭＦＣ（Mass Flow Controller）を含む制御ユニットを備えている。
【００４３】
また、各処理ユニット１０３，１０４はそれぞれ上下に処理部１０３ａ，１０４ａとフレーム１０６に収納され接続されるベッド部１０３ｂ，ベッド部１０４ｂとを備えている。処理ユニット１０３に対応するベッド部１０３ｂには、真空処理装置本体１００の背部になるベッド部１０３ｂ後方にベッド部１０３ｂ或いは１０４ｂ上の平面部に載り降りするための台１１５が配置されている。これらのうちエッチング処理ユニット１０３の処理部１０３ａ，１０３ｂの間にはガスや循環する冷媒，電力の供給のための管路，線路が配置されて両者を接続している一方で、図示していないフレーム１０６上に配置された複数の支持梁により処理部１０３ａがベッド上に支持されている。
【００４４】
制御ユニット１０７は、上記のようにエッチング処理ユニット１０３とアッシング処理ユニット１０４との間に配置されており、これらの処理ユニットのベッド部１０３ｂ，
１０４ｂの上方のフレーム１０６上に取り付けられて配置されている。この制御ユニット１０７は、これを挟んで配置された処理ユニットが必要なガス等のこれら処理ユニットへの供給を調節する装置である。例えば、内部に配置された流量調節器がエッチング処理ユニット１０３の処理部１０３ａ内に配置された処理室（チャンバ）へのガスや電力の供給を調節する調節器が内部に配置されている。
【００４５】
図３は、本発明の図１，図２に示す真空処理装置の構成を示す図であり、処理ユニットの構成の概略を示す縦断面図である。図４は、図３に示す処理ユニットの変形例の構成の概略を示す縦断面図である。
【００４６】
上記のように本発明の実施の形態に係る真空処理装置１００としての処理ユニット103は、概念的に上部と下部とに分けられ、上部に処理対象の試料が内部に配置されて処理される処理室部１０３ａと、この処理室部１０３ａにおいて必要な電力を供給する電源や冷却するための冷媒の貯留部等を収納して配置したベッド部１０３ｂを備えており、例えば、処理の仕様に応じて選択された材料であるアルミニウム等の導電性材料で形成された部材からなりその内側が排気されて減圧される容器である処理室３０１と、この処理室301内に配置された試料台３０２と、この試料台３０２の温度を調節するために試料台３０２内を通流する冷媒の冷媒用配管３０３と、これに接続され冷媒用配管３０３を介し試料台３０２を通って循環する冷媒の温度を調節するためのチラー部３０４とを備えている。
【００４７】
さらに、処理室３０１内には、被処理対象の半導体ウエハ等の基板である試料３０５を載置するための試料台３０２の上方の処理室３０１の上部には、試料台３０２上の試料
３０５と対向した位置から塩素系等の処理ガスを処理室３０１内に供給するためのガス供給手段が配置されている。このガス供給手段から処理ガスが試料台３０６上の試料３０５に向けて流入する。
【００４８】
さらにまた、試料台３０２の内側にチラー部３０４によりその温度が調節された冷媒が循環される通路を備えてこれを含んで構成される試料台３０２の温度調節手段を有し、かかる温度制御手段を能動化することによって、試料台３０２の温度が適宜調節される。
【００４９】
また、図３に示す実施例では、処理室部１０３ａ，ベッド部１０３ｂを有する処理ユニット１０３及びこの処理室に対応するチラー部３０４が、同じクリーン等の設置箇所であって同じフロア３０６上に設置されている。
【００５０】
以下、より詳細な構成について説明する。上記処理室部１０３ａには、処理室３０１と、この処理室３０１内に電磁波による電界，磁界を供給するための電界供給手段，磁界供給手段と、処理室３０１内にガスを供給するためのガス供給手段とこの処理室３０１内のガス，プラズマ等の粒子を排出するとともに処理室３０１内を減圧された所定の真空度の圧力に維持するための排気手段を備えている。
【００５１】
この処理室部１０３ａ上部には、電界を処理室３０１に供給するための電界供給手段を構成するマグネトロン３０７と、このマグネトロン３０８により生成されるマイクロ波が通る管路である上部導波管３０８ａが(矢印のように)略水平方向にマイクロ波を導波するように配置され、この上部導波管３０８ａに接続されて内部が連通した下部導波管308ｂとを有し、（矢印のように）上部導波管３０８ａ内を伝播してきたマイクロ波は（矢印のように）下部導波管３０８ｂ内に伝播してこれより下方の処理室３０１側へ進行する。すなわち、下部導波管３０８ｂは上部導波管３０８ａ、電波源と下方の処理室３０１とを連結するための伝導部材である。
【００５２】
下部導波管３０８ｂに進行したマイクロ波は、処理室３０１上部であって下部導波管
３０８ｂの下部に配置された空間内で図示しないスロットアンテナ等の手段により、略水平方向について高い電界の強度を有する分布を持つようにされる。また、下部導波管308bの下部には、これに接続された石英等の絶縁体製の誘電体窓３０９が配置されており、前記高電界の分布を持つ電波はこの誘電体窓３０９を透過して下方の処理室３０１内に伝播する。
【００５３】
本実施例においては、誘電体窓３０９の下方に空間が配置され、この空間と連通して配置されたガス導入管３１０を備えており、ガス導入管３１０から図示しない流量調節器
（ＭＦＣ）によりその流量速度が調節されたガスが前記空間に導入される。さらに、この空間内のガスは、下方に配置されたガス分散板３１１に備えられた貫通孔の複数から前記処理室３０１内に分散して流入する。分散板３１１は誘電体窓３０９と同様に石英等の誘電体で構成しても、シリコン等の半導体で構成してもよく、導波管３０８ａ，３０８ｂを通って伝播してきた電波による電界が処理室３０１へ透過して導入されるように構成されていることが必要である。
【００５４】
このように、誘電体窓３０９，分散板３１１は処理室３０１の上方の面（天井面）を構成しており、特に、分散板３１１は処理室３０１の内側の壁面を構成し形成されるプラズマに面する。処理室３０１内は、図示していない真空ポンプ等の排気手段と接続されており、処理用のガスが供給され形成されたプラズマによる反応生成物が生成されつつ処理室３０１内を所定の真空度の減少された圧力に維持される。このように処理室３０１内に供給された処理用のガスに対し、上記誘電体窓３０９及び分散板３１１を透過して処理室
３０１内に供給されるマイクロ波による電界と、下部導波管３０９ｂ及び処理室３０１の周囲を囲んで真空容器を構成する上部容器３１２の外周を囲んで配置され処理室３０１
（真空容器）内に磁界を供給するソレノイドコイル３１３からの磁界との相互作用によるＥＣＲが生起され、処理ガスがプラズマ化される。このようにして、上部容器３１２内の処理室３０１内であって、試料台３０２上方の空間でプラズマが形成される。
【００５５】
図３に示すように、処理室の天井面を構成する分散板３１１の下方に試料台３０２が配置され、試料台３０２上に載置される試料３０５と分散板３１１とは対向して配置される。この試料台３０２内には電極３１４が備えられ、高周波電源３１５と接続されて電極
３１４或いは試料台３０２上に高周波バイアスによる電圧が生起される。また、試料台
３０２は、その内側に、少なくとも１つの電極であって可変直流電源３１６と接続された電極と、この電極の上方の試料台３０２に配置されこの上に試料３０５配置される誘電体膜３１７とが備えられている。
【００５６】
この電極，誘電体膜３１７及び試料３０５とプラズマとの間の作用により、試料３０５の表面に蓄積された電荷と誘電体膜３１７（あるいは電極）との間で生じる静電気による力によって、試料３０５は試料台３０２（誘電体膜３１７）上に引き付けられ吸着されて支持される。上記吸着用の電極と高周波電源３１５からの電力が供給されて印加される電極とは同一であってもよい。
【００５７】
試料台３０２上方に形成されたプラズマ中に含まれるイオンは、電極３１４に印加される高周波のバイアス電圧に誘引されて試料３０５の表面に衝突し、この際、試料表面に存在するラジカルが作用して試料表面の物質と反応することにより、試料が処理（本実施例ではエッチング処理）される。この試料３０５表面の物質とプラズマとの反応により、試料３０５上方の処理室３０１内に反応生成物が生成される。
【００５８】
このように生成された反応生成物と、処理室３０１内のプラズマや処理に寄与しないガス等は試料台３０２周囲の空間から下方へ移動し、試料台３０２の下方で上部容器３１２と共に真空容器を構成する下部容器３１８により囲まれた試料台３０２下方の空間において、下部容器３１８の試料台３０２直下に位置する排気口３１９から、図示しない真空ポンプ等の排気手段によって吸引され処理室３０１外へ排出される。
【００５９】
また、本実施例では上記排気口３１９には、回転してこの排気口３１９を開閉するシャッタバルブを備えており、回転によって排気口３１９の断面積を変化させて排気量速度を調節するように構成されている。なお、上記真空室である処理室３０１を構成する上部容器３１２，下部容器３１８は適切な手段を介して接地されている。
【００６０】
本発明の実施例では、試料台３０２の前記誘電体膜３１７上の試料３０５が載置される箇所の周囲には試料台リング３２０は配置されており、電極と処理室３０１内のプラズマとの間で静電吸着させるための電源からの電流が流れてしまうことを抑制する。このために、絶縁体によって構成された部材を用いても良い。
【００６１】
また、この試料台リング３２０は、試料台３０２あるいは電極をプラズマからのイオンの衝突から保護する作用をするようそのための手段を具備していても良い。例えば、試料台３０２上に試料３０５の処理に影響を与え難い材料で構成された部材を保護部材として配置しても良い。また、この試料台リング３２０自体をイオンにより削れ難く処理に影響を与え難い材質であるアルミナ等のセラミクスで構成しても良い。
【００６２】
このようにプラズマ中のイオンの衝突を受けつつ処理が行われる試料３０５は、その温度が処理中に上昇することが起こる。そこで、試料台３０２内部に冷媒通路３２１を配置し、その内部にチラー部３０４により温度調節された冷媒を通流させてチラー部３０４へ戻るよう循環させ、処理の間に試料台３０２の温度を所望の温度になるように調節することで、試料台３０２上に載置された試料３０５の温度を所望の温度に近づける。
【００６３】
また、試料３０５と試料台３０２との間の熱伝達の効率を向上させ、試料３０５の温度とその分布をより所望のものに近づけるため、試料３０５の裏面とこれに対向して配置される試料台３０２の表面との間に熱伝達用のガス（例えば、Ｈｅ）を熱伝達ガス源３２２から供給する。これにより、本来、熱容量が試料台３０２と比べ非常に小さな試料３０５の温度は試料台３０２の温度とその分布により近づけられる。
【００６４】
上述のように、本実施例では、上部の処理室部１０３ａに対応して必要な電源やガス源等のユーティリティを処理室部１０３ａと搬送室１１２の下方に配置した略矩形状のベッド部１０３ｂ内に収納して配置している。従来のようにユーティリティを処理室部の周囲に配置したものと比べ、略矩形形状のベッド部１０３ｂを用いることで必要なユーティリティの収納効率が向上しまた、搬送室１１２の回りに配置された複数の処理ユニット部との組合わせにおいてベッド部の設置面積を小さくでき、また、必要なメンテナンススペースを確保できる。
【００６５】
これによりこれらを備えた真空処理装置の設置面積を小さくでき、ひいては、この真空処理装置を設置するクリーンルーム等の生産ラインにおいて台数を多く設置して生産の効率を向上させる。また、ベッド部上部は平面を備えており、この平面上に使用者やメンテナンスを行う担当者が載って処理室部１０３ａや搬送室１１２をはじめとするユニットへアクセスして整備や部品交換を容易に行えるようになる。すなわち、ベッド部の上部をメンテナンス用のスペースとして備えており、これによっても、装置の設置面積を低減し、また整備等の作業効率も向上できる。
【００６６】
また、上記のように試料台３０２内に配置された冷媒通路３２１内を流れる冷媒は、チラー部３０４から冷媒管３０３を介して試料台３０２へ供給され冷媒通路３２１を流れつつ試料台３０２と熱交換した後、冷媒管３０３を流れてチラー部３０４に戻り温度を調節されて再び冷媒管３０３から冷媒通路３２１へ流れる循環を行って試料台３０２の温度を所望の温度となるように調節する。
【００６７】
チラー部３０４内には、冷媒の貯留部である冷媒タンク３２３と、この冷媒タンクと連結され、循環する経路を流れる冷媒の温度を調節するための温度調節部（図示せず）と、循環して流れる冷媒を付圧して冷媒管３０３を介して冷媒通路３２１へ向けて吐出して供給する循環ポンプ３２４が備えられている。
【００６８】
このようなチラー部３０４はベッド部１０３ｂ後方に配置されており、本実施例ではベッド部１０３ｂへ使用者が載り降りするための台１１５の内側に配置されており、これにより使用者の整備等の作業を容易にするとともに、部品の設置効率を向上して設置面積の増大を抑制し、ひいては真空処理装置の運転，運用の効率を向上させる。つまり、この載り降りのための台１１５は、チラー部３０４を内側に収納する収納室となっており、チラー部３０４を平板等で囲んで保護する部材である。この収納室はベッド部１０３ｂによって構成されていても良い。このように、収納室である台１１５はベッド部１０３ｂまたは装置本体１００から取り外し／取り付け可能に構成されており、収納室がベッド部103ｂで構成されている場合には、装置本体から取り付け／取り外し可能に構成されている。
【００６９】
まず、図示しない排気装置を用いて処理室３０１内を所定の圧力、例えば０.０１３３Ｐａ程度にまで減圧する。その後、試料３０５を試料台３０２上に載置して、試料３０５を静電吸着手段によって試料台３０２に吸着保持する。次いで、試料台３０２の温度調節手段を駆動しつつＨｅガス等の熱伝達ガスを試料３０５と試料台３０２との間に流量等を調節して供給する。このことにより試料３０５を所望の温度に近い値の温度に調節することができる。試料３０５が試料台３０２上で保持された状態で、塩素等の処理ガスをガス供給手段により試料３０５に向けて導入して処理室３０１内に供給した電磁波を利用して処理室内にプラズマを形成し、このプラズマを用いて試料３０５の処理（本実施例ではエッチング処理）を開始する。予め定められた処理が終了した場合、試料３０５を処理室内から搬出して処理ユニット１０３による一連の処理の動作が終了する。
【００７０】
図４は、図３に示す処理ユニットの一変形例の構成の概略を示す縦断面図である。図３に示した処理ユニットとの差異は、試料台内に配置された冷媒通路の構成である。図３に示した試料台３０２内に配置された冷媒通路は、単一のチラー部３０４から冷媒が供給されて循環されており、このチラー部３０４内の温度調節器によって試料台３０２の温度が調節されている。
【００７１】
一方、図４に示す変形例の試料台３０２′では、その内側に複数の冷媒通路３２１′，３２１″が備えられ、各々の冷媒通路３２１′，３２１″に対応する冷媒管３０３′，
３０３″チラー部３０４′，３０４″とに連結されて冷媒の循環経路が各々形成されて配置されている。各チラー部３０４′，３０４″内に配置された温度調節器により各々の冷媒の循環経路に流れる冷媒の温度が調節される。
【００７２】
すなわち、本変形例では、試料台の外周側の冷媒通路３２１′とこれに冷媒を供給するための冷媒管３０３′とチラー部３０４′とを備えた冷媒経路と中央部側の冷媒通路
３２１″とこれに冷媒を供給するための冷媒管３０３″とチラー部３０４″とを備えた冷媒通路を備えている。外周側の冷媒通路３２１′を通り循環する冷媒はチラー部３０４″内に配置された温度調節器により温度調節される。中央部側の冷媒通路３２１′を通り循環する冷媒はチラー部３０４′内に配置された温度調節器により温度調節される。
【００７３】
これら冷媒経路は、流れる経路が交わり冷媒が混合すること無く独立して配置され、流れる冷媒の温度は、温度が調節される。本実施例の変形例では、中央部側の冷媒通路
３２１″を流れる冷媒の温度は、外周側の冷媒通路３２１′を流れる冷媒の温度より高くなるよう調節されており、試料台３０２の温度が試料３０５の径方向について中央部側が高くなる分布を有しているが、その処理に求められる仕様等に応じて調節される。つまり、チラーユニットは、各々の冷媒の経路に応じた冷媒が循環する環境を実現する性能を有している。
【００７４】
また、各々のチラー部３０４′，３０４″は、図３に示したチラー部３０４の場合より循環させる冷媒の量は少なくて済むので、チラー部３０４より小型化可能である。このため、ベッド部１０３ｂやこの後方に配置されたベッド部１０３ｂ上へ載り降り容易にするための台の内側に収納した場合には、装置全体の設置面積が低減され、また十分なメンテナンス面積も確保可能となりメンテナンスの効率が向上し、ひいては装置の稼働効率が向上する。
【００７５】
図５は、図４の変形例による処理ユニットを備えた真空処理装置の構成の概略を示す上面図である。この変形例では、処理ユニット１０３のベッド部後方にベッド部１０３ｂへ載り降りするための台が配置され、この載り降り台の内側に各処理室とその内側の試料台３０２′，３０２ａ′に対応した処理室用のチラー部３０４′，３０４″及び３０４ａ′，３０４ａ″が配置されている。各処理室用のチラー部３０４′乃至３０４ａ″は試料あるいは試料台の温度調節の対象となる領域とその数に対応して配置され、各ベッド部、これに隣接した載り降り台等のスペース内に収納される。
【００７６】
もちろん、処理の実現に求められる仕様に応じてチラー部の仕様や性能は変更でき、また交換可能であり、上記の実施例，変形例でのチラー部は小型，軽量に構成され、配置場所も装置本体や処理ユニットに隣接した収納スペースであるので、これらの変更，交換やメンテナンスの作業が容易となる。
【００７７】
冷媒用配管である冷媒管３０３，３０３′等の長さに起因する冷媒の圧力損失については、従来技術のようにチラー部を真空処理装置本体が設置されたフロアの下方のフロア或いは収納室に配置した場合、試料台とチラー部とを接続する冷媒管の長さは、少なくとも、下方のフロアの高さと本体が設置されたフロア上に設置された冷媒管の長さと真空処理装置本体内に配置された冷媒管部分の長さの和となる。典型的な例では１３ｍ前後となり、管内での冷媒の圧力損失は、０.４０kgf／cm2 前後となる。さらに、例え、冷媒管の長さを１０ｍと短くした場合でも、配管の圧力損失は０.３０kgf／cm2 前後となることが、発明者らの知見として判っている。
【００７８】
一方、チラー部３０４をフロア３０６上に配置し、特に、上記実施例の通り、本体のベッド部１０３ｂ、或いはこれに隣接した箇所、例えば、載り降り台１１５内部に配置することにより、チラー部３０４と試料台３０２との間の経路長さを短くし、また、循環させる冷媒量を低減してポンプ等の付圧の大きさを小さくすることが出来る。この場合において、試料台３０２とチラー部３０４とを接続する冷媒管３０３の長さを３ｍにすると、配管の圧力損失は、０.１０kgf／cm2 前後であり、さらに配管の長さを５ｍとしても、配管の圧力損失は、０.１８kgf／cm2 となり、圧力損失を著しく低減し循環効率を大きく向上させることができる。
【００７９】
このように、上記実施例のチラー部は、冷媒が通流される経路の長さを従来よりも短縮でき、循環効率が向上され、また、循環させる冷媒全体の量が低減される。このために、チラー部は小型，軽量にすることができる。すなわち、上記実施例によれば、チラー部での循環ポンプや冷媒貯留部，温度調節器等が小型化され冷却水や駆動エネルギーが低減され、チラー部を真空処理装置の近傍、例えば、エッチング装置本体にメンテナンスのため設けられた載り降り台内部等の従来用いられていなかったデッドスペースや装置本体のベッド部の内部やこれに隣接した箇所に配置して、装置のメンテナンスに必要なスペースを低減したり、そのためのスペースを新たに作ることを必要として装置全体の設置面積を増大させたりすることを抑制できる。また、装置本体が配置されたフロアの下方のフロアであって例えば、メンテナンスルームのポンプ室等のスペースを低減し、装置本体の設置に必要な作業やスペースを低減でき、装置の設置の効率が向上する。
【００８０】
また、上記チラー部を装置本体を設置するフロア、例えば、クリーンルーム床のフロアを構成するグレーチングの直下等に設置する場合でも、冷媒の配管による通流の損失を悪化させることなく、配管の長さを短かくできるので、配管の取り回しを容易にしたり、配管設備を簡略化したりすることができる。このため、装置の設置の効率が向上し、また、チラー部の小型，軽量を実現できることから、チラー部を上記グレーチング下方に吊下げしたり、グレーチング下方に収納室を設けることが簡易に実現でき、チラー部の設置により装置本体のメンテナンス用のスペースや設置面積を低減したりする悪影響を与えることを抑制できる。よって、装置のメンテナンスや設置の効率が向上される。このようなチラー部はフロア直下方で装置本体に隣接する箇所に配置することで、冷媒の配管の長さを低減することができる。
【００８１】
さらに、従来の技術では、試料台とチラー部とを接続する冷媒用の配管の長さが長く、メンテナンス性に劣るとともに、各真空処理装置毎にコンダクタンスの相違による冷媒循環流量や応答性の変化による冷却能力変動にともない、試料台すなわち試料の温度のばらつき等するなどの装置間差を生じる恐れがあった。特に、所定の処理室及びそれに対応したベッド部とをユニットとして取り外し，取り付けする真空処理装置においては、取り付け後の処理ユニット、処理室の性能が、取り付け前後で変動が少なく安定していること、及びこの性能を得るための調節が容易であることが求められる。上記本実施例は、処理室内の処理の性能に大きな影響を与える試料台の温度の調節を行う冷媒を循環させる系統において、冷媒の管路の長さが従来より短くでき、また、冷媒の流量や付与される圧力の大きさも従来より低減されており、性能のばらつきが小さく抑えられ、所定の性能を発揮させるための調節も容易となり、装置本体において、あるいは取り付け前後の処理ユニット間の性能の差を低減できる。ひいては、装置によるプロセス性能の向上を実現できる。
【００８２】
また、本実施の形態では、処理ガスを用いてエッチング処理を行う処理ユニットを備えた真空処理装置を例に挙げたが、本発明は斯かる装置に限定されることなく、例えば、
ＣＶＤ装置，アッシング装置，スパッタ装置等を備える真空処理装置であっても良い。
【００８３】
以上詳細に説明したように、上記実施例の真空処理装置によれば、小型チラーの採用により消費電力をはじめ冷媒や冷却水等が低減され、チラー部を小型軽量化できる。
【００８４】
さらには、このようなチラー部を本体が設置されたフロアと同じフロア上に配置でき、チラー部内の装置の小型化ができ、試料台とチラー部あるいはこの内部の装置とを接続する冷媒用配管を短くすることができる。
【００８５】
さらに、従来のように階下フロア（メンテナンスルーム）にチラーを設置した場合は、上下のフロア管をつなぐ冷媒用配管やケーブルの敷設が複雑であったが、本実施例の構成により、配管設備を簡易化することができる。このようにして、チラー部を備えた冷媒の循環経路において、冷媒の配管内での通流時の損失を小さくできるうえ、メンテンナンス作業を容易に行うことができる。
【００８６】
また、チラー部は装置本体や処理ユニットのより近傍のスペースに、特に装置のデッドスペースに配置するので、装置が設置されるフロアを有効に活用して設置効率を向上させることができ、また、メンテナンスのためのスペースを十分に確保して装置の稼働効率が向上される。
【００８７】
また、チラー部を装置本体のフロアの直下のスペースに内蔵した場合には、装置本体が設置されたフロア下方のフロア（メンテナンススペース等）の大きさを低減でき、また、装置の設置面に対してチラー部の設置スペースの与える影響を低減して装置の設置効率を高くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１（ａ）】本発明の一実施例に係る真空処理装置の構成の概略を示す前方斜視図である。
【図１（ｂ）】本発明の一実施例に係る真空処理装置の構成の概略を示す後方斜視図である。
【図２（ａ）】図１に示す真空処理装置の構成の概略を示す上面である。
【図２（ｂ）】図１に示す真空処理装置の構成の概略を示す側面図である。
【図３】図１に示す真空処理装置に係る処理ユニットの構成の概略を示す縦断面図である。
【図４】図３に示す処理ユニットの変形例の構成の概略を示す縦断面図である。
【図５】図１に示す真空処理装置の変形例の構成の概略を示す上面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１００…真空処理装置本体、１０１…大気側ブロック、１０２…処理ブロック、１０３，１０４…処理ユニット、１０３ａ…処理室部、１０３ｂ…ベッド部、１０５…搬送ユニット、１０６…フレーム、１０７…制御ユニット、１０８…筐体、１０９…ウエハカセット、１１０…ダミーカセット、１１１…位置合わせ部、１１２…搬送室、１１３…ロック室、１１５…台、２０１…接続インターフェース、２０２…表示部、２０３…供給路、
３０１…処理室、３０２，３０２′…試料台、３０３…冷媒用配管、３０３′，３０３″…冷媒管、３０４，３０４′，３０４″…チラー部、３０５…試料、３０６…フロア、
３０７…マグネトロン、３０８ａ…上部導波管、３０８ｂ…下部導波管、３０９…誘電体窓、３１０…ガス導入管、３１１…ガス分散板、３１２…上部容器、３１３…ソレノイドコイル、３１４…電極、３１５…高周波電源、３１６…可変直流電源、３１７…誘電体膜、３１８…下部容器、３１９…排気口、３２０…試料台リング、３２１，３２１′，
３２１″…冷媒通路、３２２…熱伝達ガス源、３２３…冷媒タンク、３２４…循環ポンプ。
【図１（ａ）】
2005150173.tif 000003
【図１（ｂ）】
2005150173.tif 000004
【図２（ａ）】
2005150173.tif 000005
【図２（ｂ）】
2005150173.tif 000006
【図３】
2005150173.tif 000007
【図４】
2005150173.tif 000008
【図５】
2005150173.tif 000009