(57)【要約】      （修正有）【課題】二重構造の処理チャンバにおいて、内側チャンバを熱伝達効率よく温度調整するプラズマ処理技術。【解決手段】真空処理容器、試料台２０１を備え、処理ガスに高周波電力を供給して試料台上部の放電室にプラズマを生成し、試料台上に載置した試料にプラズマ処理を施す装置において、真空処理容器は、該真空処理容器の上部開口部を覆う蓋部材２０６、試料台を収容するチャンバ、該チャンバと蓋部材を結合する筒状の放電室壁部材を備え、前記チャンバは、前記試料台を収容する内側チャンバ２１５と該内側チャンバを真空空間を介して収容する外側チャンバ２１７を備え、前記放電室壁部材は、前記放電室部に対向する放電室内側壁部材２１３、並びに該内側壁部材２１３および前記内側チャンバと熱接触する放電室外側壁部材２１２を備え、該放電室外側壁部材の外周に備えた加熱手段３０１により前記放電室内側壁部材２１３および内側チャンバ２１５を加熱する。【選択図】図３
2007335466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理容器、該真空処理容器内に収容した試料台を備え、前記真空処理容器内に導入した処理ガスに高周波電力を供給して前記試料台上部に形成される放電室にプラズマを生成し、生成したプラズマにより前記試料台上に載置した試料にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、
前記真空処理容器は、該真空処理容器の上部開口部を覆う蓋部材、前記試料台を収容するチャンバ、該チャンバと前記蓋部材を結合する筒状の放電室壁部材を備え、
前記チャンバは、前記試料台を収容する内側チャンバと該内側チャンバを真空空間を介して収容する外側チャンバを備え、
前記放電室壁部材は、前記放電室部に対向する放電室内側壁部材、並びに該内側壁部材および前記内側チャンバと熱伝導接触する放電室外側壁部材を備え、該放電室外側壁部材の外周に備えた加熱手段により前記放電室内側壁部材および内側チャンバを加熱することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
前記内側チャンバは外側チャンバに対して取り外し自在に取り付けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、  
前記内側チャンバは、該内側チャンバ上部のみを真空空間を介して収容する外側チャンバを備え、前記内側チャンバ下部の外周部には加熱手段を配置したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
前記外側チャンバは熱媒体が通流する媒体通路を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項３記載のプラズマ処理装置において、
前記内側チャンバの下部外周部に配置した加熱手段と、前記放電室壁部材に配置した加熱手段による加熱温度はそれぞれ異なる温度に設定可能であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
真空処理容器、該真空処理容器内に収容した試料台を備え、前記真空処理容器内に導入した処理ガスに高周波電力を供給して前記試料台上部に形成される放電室にプラズマを生成し、生成したプラズマにより前記試料台上に載置した試料にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置の運転方法において、
前記前記真空処理容器は、該真空処理容器の上部開口部を覆う蓋部材、前記試料台を収容するチャンバ、該チャンバと前記蓋部材を結合する筒状の放電室壁部材を備え、
前記チャンバは、前記試料台を収容する内側チャンバと該内側チャンバを真空空間を介して収容する外側チャンバを備え、
前記放電室壁部材は、前記放電室部に対向する放電室内側壁部材、該内側壁部材と熱伝導接触する放電室外側壁部材、並びに前記放電室外側壁部材および前記外側チャンバと接触する放電室ベースプレートを備え、
プラズマ処理時に前記放電室内壁部材および内側チャンバを加熱手段により加熱して個別に温度調整すると共に、前記放電室ベースプレートおよび外側チャンバに熱媒体を通流して前記放電室ベースプレートおよび外側チャンバを人体に安全な温度に調整することを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理技術にかかり、特に、内側チャンバと該内側チャンバを収容する外側チャンバを備えたプラズマ処理装置において、前記内側チャンバを効率よく温度調整することのできるプラズマ処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ処理装置などのプラズマ処理装置は、真空状態に減圧した処理室内部にプラズマを形成して試料に処理を施す。
【０００３】
プラズマ処理装置では、試料の温度が処理速度や処理性能に影響を与える。このため、プラズマ処理室内部のプラズマに面する部品からの輻射熱による試料の温度斑（温度むら）をなくすため、プラズマ処理室を構成する部品は、試料台を中心に軸対称な形状とする。さらに、プラズマ処理室内部のプラズマに面する部品は、処理室内部で形成されるプラズマのアースとしての機能を有する。このため、プラズマ処理室を構成する部品を試料台を中心に軸対称な形状とすることで、試料台上でのプラズマ密度分布を試料台を中心とした軸対称な分布とすることができる。
【０００４】
プラズマ処理を継続すると、プラズマ処理室内部のプラズマに面する部品には反応生成物が付着する。反応生成物が処理室内面壁に付着すると前記アースとしての機能が低下し、例えば、プラズマ密度分布の均一性が低下したり、反応生成物が試料上に剥れ落ちて（異物となって）、製品の歩留まりが低下する。
【０００５】
処理室内面壁に付着する反応生成物は、処理室内面壁の温度が低いほど付着量が多くなる。このため、処理室を構成する部品を加熱器で加熱し、処理室内面壁の温度を上げることで反応生成物の付着量を抑えることができる。
【０００６】
しかし、この場合、処理室内面壁を構成する材料や付着した前記反応生成物の表面からはガスが放出される。放出されるガスは、処理室内面壁温度が高いほど多くなり、この放出ガスによって試料が汚染されて、試料に性能不良が発生することがある。
【０００７】
このように、プラズマ処理室を形成する側壁部材の温度は、プラズマ処理の性能や安定性に大きな影響を与える。このため、処理条件やチャンバを形成する部品の材料、温度、試料台からの距離などをそれぞれ最適に設定することが必要である。
【０００８】
また、プラズマ処理によって前記処理室内面壁に堆積した反応生成物は、プラズマ処理を行う毎に、プラズマクリーニング呼ばれるクリーニング処理を施して除去する。しかし、プラズマ処理の回数（処理枚数）が増加すると、前記プラズマクリーニングでは除去しきれない生成物が徐々に堆積する。このため、定期的に処理室内部を大気開放して、処理室を構成する部品を専用の洗浄装置で洗浄したり、純水や有機溶剤やＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などで手拭洗浄したりする。
【０００９】
このとき、前記手拭洗浄による装置のダウンタイムを短縮する為に、プラズマに面するほぼ総ての部品を、取外しおよび再組立可能な構造としておき、定期メンテナンス作業に際しては、予め洗浄された部品との交換作業のみとすることで、手拭洗浄を不要とする装置構成が知られている。
【００１０】
また、プラズマ処理室の内面壁を形成する部品を、取り外しおよび再組立可能な構造とするために、大気圧荷重に耐え得る十分な強度を有する真空チャンバ（以下、外側チャンバとする）と、その内部にプラズマ処理室を形成する処理チャンバ（以下、内側チャンバとする）を有する二重構造のチャンバとする方法が知られている。この場合は、内側チャンバの内面壁のみがプラズマに面し、外側チャンバはプラズマに面しない構造とする。この場合、定期メンテナンスで交換が必要とされる部品は、内側チャンバを形成する部品および内側チャンバの内部に設置される部品のみとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述したように、二重構造の処理チャンバを有するプラズマ処理装置において、内側チャンバを目標の温度に調整する際に、内側チャンバの内部に加熱器（ヒータ）を入れると、プラズマによって加熱器が劣化したり、加熱器から放出されるガスが処理性能に悪影響を与えることが懸念される。また、内側チャンバの外側であっても外側チャンバの内部に加熱器を入れた場合、外側チャンバ内部の真空度が低下したり、内側チャンバの内外に試料を搬入出する際に内側チャンバ内部に残った腐食ガスなどが外側チャンバ内に侵入し前記加熱器が劣化するなどの恐れがある。
【００１２】
また、前記加熱器として、放出ガスが少なく耐腐食性のある、例えばセラミックス製のヒータなどを使用することができる。しかし、この場合は、加熱器を内側チャンバの全周にわたって均等に加熱することは困難であり、試料台位置に対する内側チャンバの温度分布を軸対称とすることは困難である。このため、プラズマ処理性能は試料面内において均一にはならない。
【００１３】
また、外側チャンバを加熱器により加熱し、外側チャンバから内側チャンバへの熱伝達により内側チャンバの温度を調整することができる。この方法は、内側チャンバを直接加熱器により加熱する方法に比べて、外側チャンバから内側チャンバ内面壁までの熱伝達により効率が低下し、内側チャンバの温度調整範囲が狭くなる。また、外側チャンバは内側チャンバより高温になる為、作業者が外側チャンバに触れると火傷などの負傷する恐れがある。このため、外側チャンバの外面に断熱材を貼り付けたり、作業者が外側チャンバに触れることができないように保護カバー等を設置することが必要である。
【００１４】
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたもので、外側チャンバの内部に処理容器となる内側チャンバを有する二重構造の処理チャンバにおいて、内側チャンバを熱伝達効率よく温度調整することのできるプラズマ処理技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。
【００１６】
真空処理容器、該真空処理容器内に収容した試料台を備え、前記真空処理容器内に導入した処理ガスに高周波電力を供給して前記試料台上部に形成される放電室にプラズマを生成し、生成したプラズマにより前記試料台上に載置した試料にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記真空処理容器は、該真空処理容器の上部開口部を覆う蓋部材、前記試料台を収容するチャンバ、該チャンバと前記蓋部材を結合する筒状の放電室壁部材を備え、前記チャンバは、前記試料台を収容する内側チャンバと該内側チャンバを真空空間を介して収容する外側チャンバを備え、前記放電室壁部材は、前記放電室部に対向する放電室内側壁部材、並びに該内側壁部材および前記内側チャンバと熱伝導接触する放電室外側壁部材を備え、該放電室外側壁部材の外周に備えた加熱手段により前記放電室内側壁部材および内側チャンバを加熱する。  
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、以上の構成を備えるため、外側チャンバの内部に処理容器となる内側チャンバを有する二重構造の処理チャンバにおいて、内側チャンバを熱伝達効率よく温度調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１、２は、それぞれ真空処理装置全体の構成を示す上面図、および側面図である。図に示すように、真空処置装置は大気ブロック１０１と処理ブロック１０２に大別される。
【００１９】
大気ブロック１０１は大気圧下でウエハを搬送、収納、位置決め等をする部分であり、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等の試料を搬送し、処理等を施す。また、試料を試料台に載置した状態で処理室内圧力を調整する部分である。大気ブロック１０１は、内部に搬送ロボットを備えた筐体１０７を備える。この筐体１０７は、処理用又はクリーニング用の試料を収納したカセット１０８を備えている。
【００２０】
処理理ブロック１０２は、処理室内を減圧して、減圧下にある試料に処理を施すプラズマ処理装置として、例えばプラズマエッチング装置１０３、１０３’およびプラズマアッシング装置１０４、１０４’を備える。また、これらの処理装置に試料を減圧下で搬送する搬送室１０５（バッファ室）およびこの搬送室１０５と大気ブロック１０１を接続するロック室１０６、１０６’を備えている。なお、前記プラズマ処理装置は減圧されて高い真空度に維持することが可能である。
【００２１】
図３は、図１、２に示す真空処理装置のうち、プラズマ処理装置１０３の詳細を説明する図である。図３において、プラズマ処理装置１０３を構成する真空処理室２００は搬送室１０５に接続されており、これらの間に配置したゲートバルブ２２４を開閉することにより、これらの間を連通あるいは遮断する。ゲートバルブ２２４が開放された状態で搬送室１０５内部の空間と処理室２００との空間が連通し、両者の圧力はほぼ等しくなる。
【００２２】
また、ゲートバルブ２２４の開放時には、試料を搬送室１１２から処理室２００内部に配置された試料台２０１上に搬送して載置する。コントローラ２２８は、試料台２０１上に試料が載置されたことを検知した後、ゲートバルブ２２４を閉塞して処理室２００と搬送室１０５間を遮断して処理室２００を密封した後、プラズマ処理を開始する。
【００２３】
図３に示すように、処理室２００の上部には放電室２１０が形成される。また、放電室２１０の上方には、真空処理容器の蓋を構成する蓋部材２０６、蓋部材２０６の内側に配置されたアンテナ２０４、該アンテナ２０４の側方および上方で前記放電室を囲むように配置したソレノイドコイル２０７、およびアンテナ２０４の下方に配置した天井部材を備える。なお、ソレノイドコイル２０７は、後述の放電室ベースプレート２１４の上方に位置している
ソレノイドコイル２０７の上方には、アンテナに供給するＵＨＦ帯あるいはＶＨＦ帯の高周波を供給する高周波電源２０８が配置されている。アンテナ２０４はＳＵＳ等の導電性部材で構成された蓋部材２０６の内側に配置される。また、アンテナ２０４と蓋部材２０６との間には誘電体２０５を配置する。誘電体２０５はアンテナ２０４と蓋部材２０６間を絶縁するとともにアンテナ２０４から放出された電磁波を下方の天井部材側に伝導する
天井部材は、石英等の誘電体で構成された石英プレート２０３およびシャワープレート２０２を備え、石英プレート２０３とシャワープレート２０２の間に供給された処理用のプロセスガスを、シャワープレートに形成された多数の孔を通して処理室内に分散して供給する。
【００２４】
シャワープレート２０２の下方の、試料台２０１の上方には放電室２１０が形成される。この空間では、供給されたプロセスガスに、石英プレート２０３を介して導入された電磁波とソレノイドコイルで生成された磁場とを印加してプラズマを生成する。この放電室で形成されたプラズマにより、試料台２０１に載置された試料にエッチングを施す。また、前述のように、石英プレート２０３とシャワープレート２０２との間には微小な隙間の空間が形成されており、この空間に供給されたプロセスガスは、シャワープレート２０２に形成した多数の孔を介して前記放電室２１０に流入する。このように前記空間は、蓄積されたプロセスガスを複数の孔を介して分散して放電室２１０に流入させるバッファ室２０９として機能する。
【００２５】
蓋部材２０６の下方で石英プレート２０３およびシャワープレート２０２の外周側には下部リング２１１が配置される。下部リング２１１には、バッファ室２０９に処理ガスを供給するガス通路が設けられ、ガスバルブ２３１を介して供給されたプロセスガスは前記ガス通路を介してバッファ室に供給される。
【００２６】
シャワープレート２０２の下方には、放電室内側壁部材２１３が備えられる。放電室内側壁部材２１３は、下部リング２１１およびシャワープレート２０２の下面に接して配置され、真空処理容器内に生成するプラズマに面して放電室２１０を区画する。
【００２７】
放電室内側壁部材２１３の外周側には、これを取り囲んで放電室外側壁部材２１２が備えられる。なお、放電室内側壁部材２１３の外側の壁面は放電室外側壁部材２１２の内側の壁面に対向して良好な熱伝導で接触している。
【００２８】
放電室外側部材２１２の下方には、これと連結された真空処理容器である外側チャンバ２１７が配置されている。この外側チャンバ２１７の内側には、真空にされている空隙を挟んで内側チャンバ２１５，２１６が配置され、これらは試料台２０１の側方および下方において処理室２００の空間を挟んで周囲を囲んでいる。つまり、内側チャンバ２１５，２１６は、処理室２００を内側に含む容器である。
【００２９】
処理対象である試料を内側チャンバ２１５，２１６内の試料台２０１上に載置するには、内側チャンバ２１５あるいは２１６に試料を搬送するためのゲートおよびこのゲートを開閉してチャンバの内側と外側の空間を遮断し連通するゲートバルブが必要となる。
【００３０】
図３の例では、ゲートバルブとして、処理室２００と搬送室１０５との間に設けられた大気ゲートバルブ２２４、および内側チャンバ２１５の内側と外側とを開放し或いは閉塞して両者間を連通、遮断するプロセスゲートバルブ２２１とを備える。
【００３１】
大気ゲートバルブ２２４は、搬送室１０５の内側の側壁上に配置されて駆動手段２２３によって上下および水平方向に移動可能に構成されており、搬送室の内側側壁上でゲートを密封するよう閉塞しあるいは開放する。また、真空処理容器を構成する外側チャンバ２１７には、搬送室１０５と処理室２００が接続されたときに前記搬送室１０５側のゲートと連通する位置にゲートを設ける。ゲートの位置は、搬送室１０５内に設置したウエハ搬送用のロボットがウエハを搬送する際に、ウエハおよびロボットアームが接触しない位置であることが必要である。また、内側チャンバ２１５には、内側チャンバ２１５が外側チャンバ２１７内に設置された状態で、外側チャンバのゲートあるいは搬送室１０５のゲートに対向する位置にプロセスゲートが配置されており、このプロセスゲートを通ってウエハが搬送される。
【００３２】
処理室２００内に供給された処理ガスは、プラズマ化され、生成された反応生成物とともに試料台２０１の側方周囲の空間、および試料台２０１の下方の内側チャンバ２１６で囲まれた空間を通り、処理室２００の中心軸上の円筒形状の試料台２０１下方に位置する排気用開口からから排出される。この排出は、前記開口を開閉する略円形の排気ゲートプレート２２５、開口に連通する通路上のコンダクタンス可変バルブ２２７および排気ポンプ２２６の動作により調整される。
【００３３】
真空処理容器である外側チャンバ２１７の内側を整備する場合には、大気ゲートバルブ２２４を閉塞する。次に、この閉鎖を確認後、プロセスゲートバルブ２２１を開放する。プロセスゲートが連通され内側チャンバ２１５の内外の空間が連通された状態で、大気開放バルブ２３０を開放して外側チャンバ２１７，２１８内の圧力を大気圧まで上昇させる、すなわち、大気開放する。
【００３４】
この大気開放後、処理室内を開放する。まず、処理室の外側チャンバ２１７の上部に配置されてこの内側を密封している蓋部材２０３を上方に持ち上げて開放する。この際、クレーン等で上方に持ち上げても良いが、予めヒンジ部を設けておき、ヒンジを軸にして上方に跳ね上げて１８０度以上開くようにしても良い。次に、内側チャンバ２１５を整備する作業を行う。この整備作業に際しては、清掃や交換、修理等を容易に行えるようにするため、内側チャンバ２１５、２１６を外側チャンバ２１７から取り外して取出しても良い。
【００３５】
このように、内側チャンバ２１５の内外の圧力を一致させた後に整備を施すため、内側チャンバを構成する部材の厚さを抑制することができる。このため、内側チャンバ２１５、２１６の重量を軽減することができる。また、取外し等取り扱い作業が容易となり、作業時間が低減され装置の稼働効率が向上する。
【００３６】
図４は、プラズマ処理装置（試料台より上方に配置される真空処理室壁）を加熱する加熱構造を説明する図である。前述のように、真空処理室を形成する側壁部材の温度は、プラズマ処理の性能や安定性に大きな影響を与える。このため、処理条件やチャンバを形成する部品の温度などは、それぞれ最適に設定することが必要である。
【００３７】
本実施形態では、図４に示すように、放電室外側壁部材２１２の外周面にヒータ３０１を巻き付けて配置し、放電室外側壁部材２１２の温度を調節することにより、これに良好な熱伝導で接触した放電室内側壁部材２１３の表面の温度を調節している。
【００３８】
放電室外側壁部材２１２の外周面はプラズマ処理中においても常に大気圧状態にあり、ヒータ取付部も大気圧状態にある。なお、例えば、ヒータをゴムなどの弾性部材で形成し、放電室外壁部材２１２の外周面全周に巻き付けて密着させることで、放電室外側壁部材２１２を介して放電室内側壁部材２１３の全周を均一な温度に調整することができる。
【００３９】
放電室外側壁部材２１２の外周側には、放電室ベースプレート２１４が接触して配置されている。また、放電室ベースプレート２１４の下面は、その下方に配置される真空処理容器を構成する内側チャンバと接触する。なお、放電室内側壁部材２１３は、放電室２１０内部のプラズマおよび下部電極の役目を果たす試料台２１０に対する接地電極の作用をする部材でもあり、プラズマ電位を安定させるために必要な面積を有している。このため放電室内側壁部材２１３は、放電室外側壁部材２１２および蓋部材２１１との間の熱伝導性および導電性を十分に確保する必要がある。
【００４０】
このように、放電室内側壁部材２１３、放電室外側壁部材２１２および蓋部材２１１とはともに導電性を有する部材で構成され、これらの部材は処理室の大気側に露出されており、接地のための配線の接続が容易となるように構成されている。
【００４１】
前記放電室ベースプレート２１４の内側には、熱交換媒体が通流する媒体通路３０２を配置し、この媒体通路３０２内を水等の熱交換媒体を循環して通流することにより、放電室ベースプレート２１４の温度を調節する。すなわち、放電室ベースプレート２１４および内側チャンバ２１５に接する部材である放電室外側壁部材２１２を加熱し、さらに放電室ベースプレートに熱交換媒体を供給して該ベースプレートの温度を調整することにより内側チャンバ２１５の温度を調整することができる。
【００４２】
放電室外側壁部材２１２は温度計測センサ３０３を備える。このセンサにより放電室外側壁部材２１２の温度を計測しながら、ヒータ３０１および媒体流路３０２を循環する熱交換媒体の温度等を調整することにより、放電室外側壁部材２１２の温度を調節することができる。
【００４３】
このように、試料台より上方に配置される真空処理室を構成する筒状の壁（放電室内側壁部材２１３および内側チャンバ２１５表面）の温度を調節することにより、前記壁面とプラズマ（これに含まれる粒子、ガス、反応生成物を含む）との相互作用を調節することができる。このようにプラズマとこれに接する真空処理室の壁面との相互作用を適切に調節することにより、プラズマの密度や組成等のプラズマの特性を所望の状態に調整することができる。
【００４４】
図５は、プラズマ処理装置（試料台より下方に配置される真空処理室壁）を加熱する加熱構造を説明する図である。図５に示すように、試料台２０１（試料台保持プレート２２０）よりも下方に配置される内側チャンバ２１６（下部内側チャンバ）の外周面にもヒータ４０１を設置する。これにより、試料台より下方に配置される真空処理室を形成する壁部材の表面温度を調節することができる。また、内側チャンバ２１６には温度計測センサ４０３を取付け、内側チャンバの温度を計測する。
【００４５】
内側チャンバ２１６は、外側チャンバ２１８（下部外側チャンバ）の内部に取り外し可能に配置されており、処理室を整備する際には、内側チャンバ２１６を外側チャンバ２１８の上方向に移送して取外して交換することができる。内側チャンバ２１５，２１６の内側面はプラズマ処理室を形成する壁部材として形成され、外側面は外側チャンバ２１７，２１８内に収容される。
【００４６】
ここで、内側チャンバ２１５（上部内側チャンバ）の外側面と外側チャンバ２１７（上部外側チャンバ）の間には高真空の空間３０５が形成される。この空間３０５は試料であるウエハ処理中は内側チャンバ２１５と区画され、搬送室１０５内と連通する。また、内側チャンバ２１６の外側面と外側チャンバ２１８の間には、前記空間３０５とは隔離された空間４０４を形成し、この空間４０４にはヒータ４０１を配置する。ヒータ４０１は内側チャンバ２１６の外周面に巻き付け、ヒータ４０１の電源ケーブルや温度計測センサ４０３の電源ケーブルは、前記空間４０４と外部とを連結する開口４０５を介して取り出す。
【００４７】
このように、本実施形態によれば、ヒータ部品やコントロール部品を真空処理室の外部に配置することが可能であり、また、真空処理室を形成する壁部材を直接ヒータによって加熱することができる。
【００４８】
また、外側チャンバ２１８の内側に熱交換媒体が通流する媒体通路４０２を配置し、この媒体通路４０２内に水等の熱交換媒体を循環して通流することにより内側チャンバ２１６の温度を調整することができる。すなわち、外側チャンバ２１８と内側チャンバ２１６の側壁部材とは熱的に接続されており、両者間で熱が伝導されて熱交換される。このように熱交換が可能であれば、外側チャンバ２１８と内側チャンバ２１６との間に他の部材が配置されていてもよい。
【００４９】
また、本実施形態によれば、真空処理室内の壁の温度を調整する際に、試料台より上方に配置される壁部材の温度と、試料台より下方に配置される壁部材の温度を別系統の制御により個別に調節することができる。この場合、例えば、試料台より上方の壁部材を低温に温度調整して、試料台より下方に配置される壁部材を高温に温度調節するなど、プラズマ処理条件や、処理室内部のプラズマクリーニング条件などに合わせて、真空処理室を形成する壁部材の温度を最適な温度に調整することが可能である。
【００５０】
また、真空処理室を形成する壁部材が、試料台より上方から下方までまたがるような大きな部材により形成される場合においては、その上部と下部にそれぞれヒータを巻きつけることで、その上部と下部とに温度差を形成したり、あるいは上側と下側をより均一な温度分布となるように制御することができる。
【００５１】
また、内側チャンバ２１６をヒータ４０１によって高温に加熱した場合でも、外側チャンバ２１８を熱交換媒体によって冷却することにより、外側チャンバ２１８の温度を作業者が手を触れても危険のない温度に調整することができる。また、外側チャンバ２１８の外周面に断熱部材を貼り付けることにより、前記外側チャンバ２１８を覆うカバーなどの保護部材を必要としない構成とする場合においては、前記断熱材として比較的薄い断熱材を用いることができる。
【００５２】
図６は、本実施形態のプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理およびメンテナンス作業の手順を説明する図である。
【００５３】
プラズマ処理に際しては、まず、内側チャンバの内部を真空状態にし、この内側チャンバ内部にプラズマを発生させて試料に処理を施す。このため、まず、真空ポンプによって内側チャンバの内部を真空排気する（ステップ５０１）。次に、前記ヒータ３０１、４０１に供給する電力を調整し、さらに媒体通路３０２，４０２に供給する熱媒体の温度を調整して、内側チャンバを構成する各部品をそれぞれプラズマ処理に最適な温度に調節する（ステップ５０２）。次に、プラズマ処理を施すための処理ガスを導入（ステップ５０３）した後、プラズマを発生させる（ステップ５０４）。次に、プラズマ処理装置内部の圧力を調整（ステップ５０５）し、プラズマ処理を行う（ステップ５０６）。次に、プラズマ処理を停止して試料を処理室から取り出す（ステップ５０７）。以上の処理を各試料毎に繰り返し、全ての試料の処理が終了するとプラズマ処理を終了する。
【００５４】
このように、プラズマ処理を繰り返した処理チャンバは、その側壁に反応生成物などが付着して、プラズマ処理性能に経時変化が生じる。そこで、プラズマによるクリーニング作業（メンテナンス作業）を行う。
【００５５】
メンテナンス作業に際しては、まず、前記ヒータ３０１、４０１に供給する電力を調整し、さらに媒体通路３０２，４０２に供給する熱媒体の温度を調整して、内側チャンバを構成する各部品をそれぞれプラズマクリーニングに最適な温度に調節する（ステップ５０２）。例えば、放電室内壁部材２１３の表面を１００℃、内側チャンバ２１６の表面を１００℃となるように調整する。この結果、内側チャンバは中間の温度帯にされる。
【００５６】
プラズマクリーニング作業を行った（ステップ５１０）後、前記ヒータによる加熱を停止し（ステップ５１１）、プラズマ処理チャンバの内部を大気開放する。前記処理チャンバが十分に冷却された後、処理室上部の蓋部材を取り外す。このとき、外側チャンバの外部に取り出し可能な部品については、外部に取り出して洗浄、乾燥する（ステップ５１５）。外側チャンバの外部に取り出すことが不可能な部品については、純水やエタノールなどで手拭洗浄する（ステップ５１４）。
【００５７】
次に、外部に取り出して洗浄、、乾燥した部品を元の位置に戻して再組み立てした後、前記ヒータを加熱（ステップ５１７）し、プラズマ処理室内部を真空排気する（ステップ５１８）。真空排気後、リーク試験により真空リークがないことを確認して（ステップ５１９）、メンテナンス作業を終了する。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態によれば、外側チャンバ２１７、２１８の内部に処理容器となる内側チャンバ２１５，２１６を配置して、二重構造の処理チャンバを形成する。この際、外側チャンバ２１７と内側チャンバ２１５間には、内側チャンバ２１５の外周を囲む真空空間３０５を配置する。また、前記内側チャンバ２１５と蓋部材２０６を結合する筒状の放電室壁部材２１２，２１３外周には、放電室壁部材２１２，２１３を加熱するヒータ３０１を備える。
【００５９】
これにより、ヒータ３０１は、内側チャンバ内部あるいは外側チャンバ内部の真空環境に悪影響を与えることなく、内側チャンバを熱伝達効率よく温度調整することができる。また、最小のヒータ容量で内側チャンバの温度調整範囲を拡大することができる。
【００６０】
また、本実施形態では、放電室壁部材２１２，２１３を加熱するヒータ３０１の外、内側チャンバ２１６の外周に内側チャンバを加熱するヒータ２１６を備える。この場合、ヒータ３０１の温度はコントローラ２２８により調整可能であり、ヒータ４０１の温度はコントローラ２２８により調整可能である。すなわち、ヒータ３０１および４０１をそれぞれ異なる温度に調整することができる。このため、内側チャンバを形成する各部品について、その材料や試料台２０１からの距離、プラズマ処理条件などに合わせて、それぞれ最適な温度に調整することが可能である。
【００６１】
また、放電室壁部材は、放電室部に対向する放電室内側壁部材２１３、該内側壁部材と接触する放電室外側壁部材２１２、および該放電室外側壁部材と接触して放電室外側壁部材を冷却する放電室ベースプレート２１４を備える。また、前記放電室ベースプレート２１４および外側チャンバ２１８には、例えば冷媒を供給する熱媒体通路３０２および４０２を設ける。このため、内側チャンバの温度に対して、外側チャンバの温度を低く設定することが可能であり、作業者の火傷などへの危険を低減することができる。
【００６２】
また、放電室２１０あるいは試料台２０１から距離が大きい内側チャンバ２１６の温度を、ウエハの処理に対する影響を抑える温度域に調整できる。例えば、内側チャンバ２１６の温度を、放電室内側壁部材２１３と同等または試料台２０１上の試料より高い温度にすることで、内側チャンバ２１６表面への放電室２１０内の処理に伴い生成された反応生成物の付着を抑制できる。
【００６３】
内側チャンバ２１６は、試料台の下方の排気ゲートに近接して配置されており、プラズマが到達し難い。このため上記のような高い温度に設定することによって付着物の低減を行うことで、試料処理の歩留まりと、処理の効率を向上することができる。一方、内側チャンバ２１５は、プラズマと接触し易く、また、試料台２０１に近く配置されている。このため、付着物の剥離の抑制の点から、試料処理中またはクリーニング中は、内側チャンバ２１６、放電室内側壁部材２１３、試料台２０１より低い温度に調整される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】真空処理装置全体の構成を示す上面図である。
【図２】真空処理装置全体の構成を示す側面図である。
【図３】プラズマ処理装置１０３の詳細を説明する図である。
【図４】プラズマ処理装置（試料台より上方に配置される真空処理室壁）の加熱構造を説明する図である。
【図５】プラズマ処理装置（試料台より下方に配置される真空処理室壁）の加熱構造を説明する図である。
【図６】プラズマ処理およびメンテナンス作業の手順を説明する図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０１  大気ブロック
１０２  処理ブロック
１０３，１０４  プラズマ処理装置
１０５  搬送室
１０６  ロック室
１０７  大気搬送室筐体
１０８  カセット
２００  真空処理室
２０１  処理台
２０２  シャワープレート
２０３  石英プレート
２０４  アンテナ
２０５  誘電体
２０６  蓋部材
２０７  ソレノイドコイル
２０８  高周波電源
２０９  バッファ室
２１０  放電室
２１１  リング
２１２  放電室外側壁部材
２１３  放電室内側壁部材
２１４  放電室ベースプレート
２１５  内側チャンバ（上部内側チャンバ）
２１６  内側チャンバ（下部内側チャンバ）
２１７  外側チャンバ（上部外側チャンバ）
２１８  外側チャンバ（下部外側チャンバ）
２１９  ベースプレート
２２０  処理台保持プレート
２２１  プロセスゲートバルブ（弁体）
２２２  プロセスゲートバルブ駆動部
２２３  大気ゲートバルブ駆動部
２２４  大気ゲートバルブ（弁体）
２２５  排気ゲートプレート
２２６  排気ポンプ
２２７  コンダクタンス可変バルブ
２２８  コントローラ
２３０  大気開放バルブ
３０１，４０１  ヒータ
３０２，４０２  熱交換媒体流路
３０３，４０３  温度計測センサ
３０５  外側チャンバ内部真空室
４０４  （大気圧）空間
４０５  開口
４０６  コネクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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