(57)【要約】【課題】エネルギー消費が小さく生産性の高い真空処理装置を提供する【解決手段】真空容器とその内部に配置された処理室内に配置されその上面に処理対象の試料が載せられる試料台とを有して当該処理室内に形成されたプラズマを用いて前記試料が処理される複数の処理ユニットと、これらの処理ユニット内の各々の前記試料台内に配置された冷媒流路と連結されて所定の温度に調節した冷媒を供給して循環させるチラーとを有し、前記冷媒が前記チラーから吐出された後に分岐して前記複数の試料台の冷媒流路に供給されこれらの試料台の冷媒流路の各々から流出して合流した後前記チラーに戻る循環の経路と、前記冷媒が前記チラーから吐出され前記分岐部及び複数の試料台並びに合流部をバイパスして前記チラーに戻る別の循環の経路とを備えた真空処理装置。【選択図】  図４
2016162794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器とその内部に配置された処理室内に配置されその上面に処理対象の試料が載せられる試料台とを有して当該処理室内に形成されたプラズマを用いて前記試料が処理される複数の処理ユニットと、これらの処理ユニット内の各々の前記試料台内に配置された冷媒流路と連結されて所定の温度に調節した冷媒を供給して循環させるチラーとを有し、
前記冷媒が前記チラーから吐出された後に分岐して前記複数の試料台の冷媒流路に供給されこれらの試料台の冷媒流路の各々から流出して合流した後前記チラーに戻る循環の経路と、前記冷媒が前記チラーから吐出され前記分岐部及び複数の試料台並びに合流部をバイパスして前記チラーに戻る別の循環の経路とを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、
前記冷媒の循環の経路を構成し、前記複数の試料台内の前記冷媒流路の各々と前記分岐部及び前記合流部との間で連結された複数の経路上の各々に配置され冷媒の通流を開放及び閉塞するバルブを備え、これらのバルブの開閉により前記複数の試料台の前記冷媒流路の各々への冷媒の供給の開始及び停止を行う真空処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の真空処理装置であって、
前記冷媒の循環の経路を構成し、前記複数の試料台内の前記冷媒流路の各々と前記分岐部及び前記合流部との間で連結された複数の経路及び前記バイパスする経路上に配置され前記冷媒の通流の量を調節する複数の流量調節器を備え、これらの流量調節器の少なくとも何れか１つの流量の調節に伴なって他の流量調節器による流量の調節がされる真空処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の真空処理装置であって、
前記複数の試料台内の前記冷媒流路の各々と前記分岐部及び前記合流部との間で連結された複数の経路のうちの何れか１つの経路上の前記流量調節器による冷媒の流量の低下に伴って他の循環経路上の流量調節器による冷媒の流量の増大及び前記バイパス経路上の前記流量調節器による冷媒の流量の低下が行われる真空処理装置。
【請求項５】
請求項３に記載の真空処理装置であって、
前記複数の試料台内の前記冷媒流路の各々と前記分岐部及び前記合流部との間で連結された複数の経路のうちの何れか１つの経路上であって前記分岐部と前記試料台内の前記冷媒流路との間に配置された第１のバルブ及びこのバルブと前記冷媒流路との間に配置された前記流量調節器と、当該経路上であって前記冷媒流路と前記合流部との間に配置された冷媒の排出口及び第２のバルブと、を備え、
当該１つの経路上の前記流量調節器により前記冷媒の流量を徐々に低下させた後、前記第１及び第２のバルブを閉塞してこの経路への冷媒の供給を停止し、その後、当該経路内に希ガスを供給してその内部の冷媒を前記排出口から排出した後に試料台を前記処理室から取り出し可能な真空処理装置。
【請求項６】
請求項１から５に記載の真空処理装置であって、
前記分岐部と複数のチラーの冷媒の吐出口とが及び前記合流部と複数のチラーの冷媒の戻り口とが連結されている真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器内の処理室内に配置された試料台の上面上方に載せられた半導体ウエハ等の基板状の試料を当該処理室内に形成したプラズマを用いて処理する真空処理装置に係り、試料台の内部に冷媒を供給しつつ当該試料を処理する真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハなどの試料を試料台に載せて、その上部に発生させたプラズマにより試料に処理を行うプラズマ処理装置であって、例えば、プラズマと試料との間の化学反応によって試料表面の対象膜を除去したり、試料表面に膜を堆積させたりしている。このようなプラズマ処理では、化学的に活性なプラズマを用いて、イオンや活性ガス種と試料との間の化学反応により処理が進行している。ここで、前記化学反応が起こるかどうか、あるいは、化学反応によって生成された反応生成物が気体となって試料表面から脱離・放出されるか、あるいは、この反応生成物が固体となって試料表面に堆積するかは、前記試料の温度に大きく影響される。
【０００３】
例えば、半導体製造エッチングプロセスでは、被エッチング膜の上面に、所望のパターン形状を有したマスクを形成し、このマスクパターンに沿って、被エッチング膜をエッチングする。すなわち、前記被エッチング膜は、前記マスクで覆われた部分はエッチングされずに残り、前記マスクで覆われていない部分はエッチング、除去される。
【０００４】
高い精度と信頼性や再現性を有するエッチング処理を実現する上で、以下の点が課題として挙げられる。
【０００５】
まず、マスクパターンに沿って、被エッチング膜を垂直にエッチングすることである。この際に、化学的に反応性の高いプロセスでは、マスクの下部まで反応性ガスが廻り込んでエッチングが進行してマスクパターンの線幅に対して被エッチング膜の線幅が狭くなるという現象が生じる。
【０００６】
一方で、反応生成物が被エッチング膜の側壁に付着しこれが堆積すると、マスクパターン対して被エッチング膜の線幅が太くなることになる。そこで、従来から、被エッチング膜の線幅を所望の形状にするために、試料の温度を最適な温度に調節することにより、所期の加工形状が得られるようにエッチング速度と反応生成物の固着速度との関係を調節することが行われている。
【０００７】
次の課題として、加工処理の結果あるいは処理の特性の、試料表面の面内方向についての均一性を高めることが挙げられる。試料の径が大きくなると試料の中心付近と外周付近では反応生成物の密度の差異が大きくなるため、エッチング速度や加工した溝や孔の深さと幅との比率といった処理の特性の差異も大きくなってしまう。そこで、従来の技術では、試料の面内方向についてこれらの不均一を抑制できるように、試料の半径方向、あるいは周方向についての試料の温度を所望の変化率や分布を有する分布となるように調節している。
【０００８】
さらに、複数の膜が積層された多層膜を同じ処理室で処理することが課題となる。近年の半導体プロセスでは、複数に積層された異なる膜種を一貫してエッチング処理することが求められている。このような膜構造では、異なる材質によって構成された各膜層について処理に最適な温度が異なることが一般的であるが、このような膜構造の複数の膜層を同一の処理室内の試料台に載せた状態で連続的に処理するためには、試料台が複数の温度の値及びその分布を実現できる機能を備えることが必要となる。
【０００９】
通常、試料の温度の調節は試料台に載置し、試料台と試料との間にＨｅ等の熱伝導ガスを充填して熱伝導性を高めている。さらに、チラーなどにより温度制御された熱交換流体（以下、冷媒）を試料台の内部に流して試料台および試料の温度を所望の温度とその分布になるように調節することが行われている。
【００１０】
しかし、多量の冷媒を循環させるチラーでは冷媒の温度を変更するには時間がかかり、試料上に予め形成された複数膜層を処理しようとすると一枚当たりの処理に要する時間が長くかかり全体としての装置による処理の効率が低下してしまう。このような問題点に対して、従来から試料台内部にヒータを配置して試料台の試料を載置する表面を所望の温度に短時間で変化させ膜種毎に異なる温度とその分布にする技術が考えられている。
【００１１】
この従来技術においても、チラーにより温度が所定の範囲の値にされた冷媒を試料台に供給して試料台延いてはその上に載せられる試料の温度を調節している。そして、冷媒は、試料台の温度が周方向及び半径方向についての分布の不均一を低減するように供給しつつ、試料台内のヒータに供給する電力を調節することにより試料台表面または試料の温度を所望の値とその分布となるようにしている。
【００１２】
例えば、試料台の温度が設定値より低いと判定された場合には、ヒータに供給する電力を増大させることで発熱量を増大させ試料台の温度を上げることが出来る。逆に、試料台または試料の温度が設定値より高いと判定された場合には、ヒータの出力を下げる或いはオフにすることによって、試料台の内部に供給された試料台上面または試料の温度より低い温度に調節された冷媒により試料台を冷却して温度を下げることが出来る。
【００１３】
一般的に、チラーには内部に冷凍サイクルを利用した冷媒の温度の調整手段や、開度を可変に調節できるバルブを用いた突出圧力あるいは流量の調整手段を有している。また、このような冷媒の温度調節機であるチラーに対してプラズマ処理装置の動作を調節する制御器からチラーに設定信号を送ったり、装置の使用者が指令を入力して当該チラーに設定値を指令したりして冷媒の流量や温度が所望の値に調節される。
【００１４】
近年では、一つの半導体デバイスを製造するための半導体ウエハの処理装置に複数の処理ユニットを搭載する構成が一般的である。このような構成では、各々の処理ユニット毎に１台ずつ、もしくは複数のチラーが冷媒を供給可能に接続されている。
【００１５】
このような構成では処理ユニット毎に内部の処理室内の試料台の温度を別の値に調節することも可能である。このことにより、処理ユニット毎に異なる処理を可能としている。
【００１６】
このような技術の例としては、特開平８−１８１１１０号公報（特許文献１）に開示のものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平８−１８１１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上記従来技術では次の点について考慮が不十分であったため問題が生じていた。
【００１９】
すなわち、半導体デバイスを製造するにおいては、通常、１つの建屋内に多数の処理装置を設置して同時に並行してこれらの装置を可動させて処理を並列に実施することで、デバイスの所謂大量生産がなされる。建屋の内部では当該生産中に、これら複数の半導体処理装置に、処理前の半導体ウエハ等の試料を搬送して処理後の試料を各装置から回収される。特に、同じ構成の半導体デバイスを製造するために半導体ウエハを処理して多数のデバイスを製造するために、これらの複数の半導体処理装置には、複数試料の間で同一かまたはこれと見做せる程度に近似した実質的に同等な仕様でその表面に処理対象の膜とマスク層とを含む複数の膜構造が予め形成された半導体ウエハ複数を内部に収納したカセットあるいはフープ（ＦＯＵＰ）が搬送されてその前面部分に配置された複数のカセット台の上面に載せられて処理装置に装着される。
【００２０】
このような場合、複数の処理装置ではこれらが備える複数の処理ユニットにおいては同じ仕様の試料の同じ処理対象の膜に対して同一かまたは実質的に同等の条件で処理が実施されるで、処理中に調節されるべき試料台の温度の設定も各処理ユニットの間で同一または実質的に同等であって共通と見做せるものとなる。このような構成において処理が実施される場合には、処理ユニット毎に独立して異なる温度あるいは流量で試料台に冷媒を供給可能にチラーを具備する必要はないことになる。例えば、所定の温度に設定された単一のチラーと複数の処理ユニット或いはこれらの内部の試料台とが接続または連結され、当該チラーから供給される冷媒が複数の処理ユニットに並行して供給される構成により、真空処理装置の複数の処理ユニットで並行して所期の結果が得られるように試料の処理を実施することができる。
【００２１】
寧ろ、各々の処理ユニット毎に接続された異なる冷媒の温度調節器を複数備えることで、全体での冷媒の分量やチラーの設置面積が増大してしまい、装置の構成が複雑となって設置のためのコストや消費電力を賄うための運用のコストが増大してしまう点について、上記の従来技術では考慮されていなかった。
【００２２】
さらに、近年の半導体デバイスの製造では、多くの種類のデバイスを少量ずつ生産する工程(多品種少量生産)が実施されている。このような半導体処理装置の運転では、複数の処理ユニット毎に異なる複数の処理を実施可能であることが求められる。
【００２３】
このような場合に、短時間で各々のユニット毎に試料台の表面または試料の温度を処理に適した温度にすることが必要となる。特に、試料を処理室内に保持したままで複数の種類の膜層を処理するあるいは処理の条件を異なる複数のものに変えて処理するような複数の処理のステップを実行して試料の処理を行う場合には、前後で実施される複数の処理のステップ同士間に次の処理の処理に適した値に試料または試料台の温度を変化させることが必要となる。
【００２４】
しかし、冷媒の温度の変化は一般的に非常に緩やかであり、処理のステップの間で上記温度を変化させると試料毎の処理に要する時間が長くなって真空処理装置の単位時間当たりの処理枚数（所謂スループット）が損なわれてしまう。一方で、短時間で温度を変化させようとして冷媒の量を低減すると冷媒の熱容量が低下して設定出来る温度の範囲が小さくなってしまう。このことから、短時間で試料台または試料の温度の値を広い範囲で変更可能な構成が求められていた。このような課題を解決する手段について上記従来技術では考慮が不十分であった。
【００２５】
さらに、チラーは、内部で冷媒を循環させるポンプを保護するために、最低吐出流量が定められていることが一般的である。通常、各処理ユニットが必要とする冷媒の流量に対して、チラーが必要とする最低吐出流量の方が多いと、試料台の内部に配置されてその内側を冷媒が通流する冷媒の経路の出入口と連結された冷媒の循環経路上には、冷媒が試料台の入口の手前で分岐して試料台内部を流れずに戻るバイパス流路が供えられる。さらに、最大吐出流量は、想定される複数の処理の条件において試料または試料台が最も高い熱量を受ける場合においても試料台から熱交換によって熱を除去できるだけの流量にされている。
【００２６】
この構成では、各処理ユニットが必要とする量以上の分の冷媒は当該バイパス流路に流れて必要な量が各処理ユニットに供給される。しかし、最大吐出流量と任意の処理条件における冷媒の必要な循環量との間の差が大きいと、チラーにおいて温度調節される冷媒の少なからぬ部分が処理ユニットには供給されずに戻ることになり、チラーによる温度の調節に消費されるエネルギーが試料台または試料の温度の調節に利用される効率が小さいものとなっていた。近年では、半導体デバイスの製造工程での消費エネルギーや電力を低減できることが、使用者から求められているが、従来の技術ではこれを十分に解決することができていなかった。
【００２７】
また、複数の処理ユニットに任意のチラーから冷媒を並行して供給している構成では、各処理ユニットにおいて処理室内部の部品、特に試料台の部品の交換やクリーニング等の保守、点検の作業が必要となった場合には、試料台への冷媒供給をストップして冷媒の流路に空気や窒素などを導入し、冷媒流路内に残存する冷媒を試料台または処理ユニットから排出する（パージする）必要がある。しかし、前記の通り、所定の温度に設定された単一のチラーから供給される冷媒を複数の処理ユニットで共有する場合、ある処理ユニットは処理を継続しつつ、別の処理ユニットではメンテナンスのために冷媒の供給を停止するあるいはパージしなければならないが、このような作業を短時間で効率良く行って処理の効率が低下してしまうことを抑制する手段について、上記従来技術では考慮されていなかった。
【００２８】
本発明の目的は、エネルギー消費が小さく生産性の高い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】
【００２９】
上記の目的は、真空容器とその内部に配置された処理室内に配置されその上面に処理対象の試料が載せられる試料台とを有して当該処理室内に形成されたプラズマを用いて前記試料が処理される複数の処理ユニットと、これらの処理ユニット内の各々の前記試料台内に配置された冷媒流路と連結されて所定の温度に調節した冷媒を供給して循環させるチラーとを有し、前記冷媒が前記チラーから吐出された後に分岐して前記複数の試料台の冷媒流路に供給されこれらの試料台の冷媒流路の各々から流出して合流した後前記チラーに戻る循環の経路と、前記冷媒が前記チラーから吐出され前記分岐部及び複数の試料台並びに合流部をバイパスして前記チラーに戻る別の循環の経路とを備えた真空処理装置によって達成される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施例を搭載した真空処理装置の全体の構成を模式的に示す図である。
【図２】図１に示す処理ユニットの構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
【図３】図２に示す処理ユニットの処理室内に配置された試料台の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
【図４】図１に示す実施例の複数の処理ユニットに冷媒を供給する構成の概略を模式的に示す図である。
【図５】図２に示す実施例に係るチラー及び試料台を含む冷媒の循環経路の動作の流れを示すタイムチャートである。
【図６】図２に示す実施例に係るチラー及び試料台を含む冷媒の循環経路の動作の流れを示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の実施の形態を図面を用いて以下に説明する。
【実施例】
【００３２】
本発明の実施例を以下、図１乃至６を用いて説明する。
【００３３】
図１は、本発明の第１の実施例に係る真空処理装置の全体の構成を模式的に示す図である。図１（ａ）は、その上方から見た横断面図、図１（ｂ）は斜視図である。これらは図上右方側を前方とし左方を後方にして示されている。
【００３４】
本真空処理装置は、大きく分けて前方側の部分に大気ブロック１０１と、その後方側に配置された処理ブロック１０２とを備え、これらの間を後述の複数のロック室１０５が連結している。なお、大気ブロック１０１の前方側（図上右方）には、内部に処理前或いは処理後の半導体ウエハ等の基板状の試料を複数枚収納可能なカセットまたはフープの図示しない搬送用の経路が配置されており、これらカセットやフープは当該通路を搬送されて真空処理装置に装着されたり取り外されて搬送されたりする。
【００３５】
また、このような真空処理装置の複数は、それら前面を当該搬送用の通路に面するように建屋内のクリーンルーム等の室内の床面上に並べられて配置される。また、建屋は複数階層から構成され真空処理装置の図１に示す本体が設置される階の真空処理装置が設置された領域の下方の階ではこの真空処理装置の設置の領域に対応する床面の箇所に、真空処理装置に供給される冷媒の温度を調節するチラーが複数台配置され、その間を冷媒通流用の管路を介して接続されている。
【００３６】
大気ブロック１０１は、大気圧下で試料をカセットまたはフープに対して搬入、搬出して内部に収納されている試料の収納位置決めや、ロック室１０５へ搬入して内部の収納位置への位置決め等の動作をする部分であり、その後方の処理ブロック１０２は大気圧から所定の真空度に減圧された圧力下で試料を搬送し、処理等を行なう箇所であっって、さらに前記所定の真空度の圧力と大気圧との間で圧力を上下させる機能を供えた部分である。
【００３７】
大気ブロック１０１は、内部の大気圧にされた搬送用の空間に搬送用のロボットを備えた直方体またはこれと見做せる程度に近似した実質的な直方体の形状を有した筐体１０６を有し、この筐体１０６の前面には処理用又はクリーニング用の半導体ウエハ等の基板状の試料が複数枚収納されているカセット１０７が搬送されて装着または取り外されるカセット台を複数備えている。
【００３８】
処理ブロック１０２は、減圧された真空容器内部の処理室に搬送された試料を処理室内に形成したプラズマを用いて処理する処理ユニット１０３−１，１０３−２，１０３−３，１０３−４と、上方から見た平面形が多角形であってその辺に相当する側壁とこれらの処理ユニットとが連結する真空容器である真空搬送容器と、この真空搬送容器の内部に配置された空間であって試料が減圧下で搬送される搬送室１０４と、この搬送室１０４と大気ブロック１０１の筐体１０６内の大気圧の搬送室とを連結して筐体１０６の背面に各々水平方向に並列に接続された複数のロック室１０５を備えている。この処理ブロック１０２は内部が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る。
【００３９】
真空搬送容器内の搬送室１０４内には、端部同士が関節により連結された複数の腕部を有し当該関節を軸周りに回転させて全体を伸長及び収縮可能な複数のアーム及びこれらのアームが連結され搬送室１０４の中央部に配置されて上下方向の軸回りに回転する中心部とを供えた真空搬送ロボット１０８が配置されている。また、本例の処理ユニット１０４−１〜４は、内部の処理室において異なる処理の条件を実現して内部に搬送された試料を処理可能な真空容器を備えている。また、本例の処理ユニット１０４−１〜４が実現する処理の条件は、相互に同等と見做せるものを含み、全く異なる条件を含む。
【００４０】
図示していないが、ロック室１０５は前方側及び後方側の端部の各々には、内部の室を密封して閉塞及び試料を大気側または搬送室１０４の側に搬入出可能に開放できるゲートバルブが配置され、密封された状態の内部を排気して搬送室１０４の圧力と同等の値まで減圧可能な真空ポンプと連結されている。
【００４１】
図２に処理ユニット１０３における真空容器内部の構成を示す。図２は、図１に示す処理ユニットの構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
【００４２】
本処理ユニットは、図１に示す任意の１つ、例えば処理ユニット１０３−１を示している。本図において、処理ユニット１０３−１は、大きく分けて真空容器を有する真空容器部とその上方または側方周囲に配置されて内部の処理室にプラズマ形成用の電界または磁界を供給するプラズマ形成部と真空容器下方でこれに連結され内部の処理室と連通して排気して減圧するターボ分子ポンプを含む真空ポンプを供えた排気部とを供えている。さらに、図上処理ユニット１０３−１は、処理用のガス供給装置及び処理室内部の試料台に高周波電力を供給する高周波電源と接続されている。
【００４３】
処理ユニット１０３−１の真空容器部は、円筒形を有した真空容器２０４とその上部を構成して真空容器１０４の円筒形の側壁の上端部上方に載せられる円板形状を有した蓋２０１とを備えている。蓋２０１が真空容器１０４の側壁上部上方に載せられた状態で当該上端の部材とその下面外周縁部表面との間で対向するこれらに挟まれるＯリングが変形することで内外が気密に封止される。
【００４４】
本図において蓋２０１は、円板形状を有した一つの部材として示されているが、この例に限定される必要は無く、複数枚の板状の部材で構成されていても良い。また、石英等の電界が透過可能は誘電体で構成された部材を含み、一部はプラズマを形成するための電力が印加されて電界を放出する金属製の円板形状を有した部材を含んでいても良い。
【００４５】
本図において、プラズマ形成部はプラズマ形成用の電界を供給するための電力を出力する電界供給電源２１０と、真空容器２０４の円筒形の側壁の側方周囲を囲んで配置され直流の電力が供給されて磁界を発生するソレノイドコイル２１２とを有している。電界供給電源２１０が発生する電界は、マイクロ波或いはＵＨＦやＶＨＦ帯に属するものであり、前者ではマグネトロンが用いられ、後者では所定の周波数の高周波電源が用いられる。
【００４６】
電界供給電源２１０を用いてマイクロ波の電界を形成する場合には、マグネトロンはこれと蓋２０１との間に配置されて内部をマイクロ波の電界が伝播するものであって蓋２０１の上方に配置される図示しない導波管の端部に配置される。導波管は蓋２０１の径よりも小さな管径を有した円筒形の部分を有しその下端部は蓋２０１の上方でこれと同一または同等と見做せる近似した径を有した円筒形の空間と接続され、当該円筒形内に伝播したマイクロ波の電界が所定のモードが増幅された後蓋２０１を透過して処理室内に上方から導入される。
【００４７】
また、ＵＨＦまたはＶＨＦ帯の電界が用いられる場合には、電界供給電源２１０としての高周波電源は同軸ケーブルを通して蓋２０１内に配置された金属製の円板に接続される。高周波電源からの電力は同軸ケーブルを介して円板に供給されると、円板から放出される電界が蓋２０１を伝播して蓋２０１の下面を通して処理室内に上方から導入される。
【００４８】
ソレノイドコイル２１２は、真空容器２０４の円筒形の側壁の外周を囲んでリング状に配置された複数のコイルを供え、直流電力が供給されることにより磁場を形成する。形成された磁場はプラズマを形成するために処理室内に供給され、プラズマが発生する高さ方向の位置を試料の処理に適した所定の値にできるように供給される電力及びコイルの形状と位置とが予め調節されている。
【００４９】
真空容器２０４の円筒形の側壁部分の内側には処理室の円筒形を有した内部が配置されプラズマが形成される。処理室の下部には試料がその上面に載せられて保持される円筒形の試料台２０７が配置されている。試料台２０７の内部には、金属製の円板または円筒形の基材が配置されるとともに、当該基材は電界供給電源２１０が発生する電力のものより小さい所定の周波数の高周波電力を出力する高周波電源２１１と電気的に接続されている。
【００５０】
試料台２０７上方であって処理室のプラズマが形成される空間である放電部の上方には、試料台の上面と対向して配置され円板形状を有してその中央部に処理用のガスがその内側を通り処理室内に上方から流入する複数の貫通孔を備えたガス分散板（シャワープレート）２０２が配置されている。本例のガス分散板２０２は、処理室の天井面を構成する部材であって、蓋２０１と同様に石英等の電界が透過する誘電体材料により構成され、蓋２０１の下方にその下面との間にすき間を開けて配置される。
【００５１】
蓋２０１とガス分散板２０２との間のすき間は、ガス供給手段の供給用のガスラインと連結され試料の処理に使用される処理用ガスが当該すき間に導入される。また、本例の処理用ガスは単一または複数の種類のガスから構成されている。
【００５２】
このためガス供給手段のガスラインは、複数種類の本数を備えており、各々のガスライン上にはその管路の内部を通流する原子または分子から構成される複数種類のガスの各々の流量、速度を調節するガス流量制御器２０８が配置されている。これらのガス流量制御器２０８によって流量、速度が調節された処理に必要な種類のガス各々は、１つに合流したガスラインと接続されて合流して混合され、合流したガスラインの端部と接続された真空容器２０４またはその円筒形の側壁の上方に配置されたリング状の接続部材を通してすき間に導入される。
【００５３】
すき間に導入された処理用ガスは、すき間内を拡散して充満した後、ガス拡散板２０２の貫通孔を通って処理室内に導入される。なお、当該ガス供給手段は、試料の処理に用いられるガスのみでなく、処理室内部の表面の付着物を除去するためのクリーニング用のプラズマを形成する目的のもの、或いは処理室内を処理中のものより高い真空度まで排気する工程に用いられるものを供給するためのガスラインとガス流量制御器２０８とを備えていても良い。
【００５４】
処理室の試料台２０７の下方の底面には、処理室内に導入されたガスや処理中に処理室内に形成された生成物の粒子やプラズマの粒子を排気するための排気口２１３としての開口が、円筒形を有した試料台２０７の中心軸とその軸を合致またはこれと見做せる程度に近似した位置に軸を備えて配置されている。当該排気口２１３は、ターボ分子ポンプを含む真空ポンプ２０６の入り口と連通して、真空ポンプ２０６の動作に伴って排気口２１３を通して処理室内が排気されて減圧される。
【００５５】
排気口２１３と真空ポンプ２０６の入り口との間には、その間を連結する排気経路の流路開口の断面積を調節して排気の流量、速度を所望に増減する複数のコンダクタンス調整バルブ２０５が配置されている。コンダクタンス調整バルブ２０５は、排気経路の軸方向を横切る方向にその軸が配置されて当該横切る軸周りに回転する板状のフラップを有し、当該フラップが回転した角度に応じて排気経路の流路断面積が増減する構成を備えており、本例ではフラップ複数の表面が回転軸を含む面に並行にされて各々の端部が重なり合う状態で排気経路の断面積が最小にされ、これらフラップの軸を含む表面の方向が排気経路の軸方向に沿った状態で最大となる。これらの間の任意の角度となるようにフラップの回転を調節することで排気の流量、速度が調節される。
【００５６】
処理中または処理と処理との間の期間では、ガス分散板２０２の貫通孔を通して供給されるガスと排気口２１３を通した真空ポンプ２０６による排気とのそれぞれの流量、速度のバランスにより、処理室内の圧力は所定の値の範囲内に調節される。本実施例では、試料台２０７の上面の下方側の処理室側壁にその検知部が配置された真空計２１３を有し、この真空計２１３によって検出された処理室の圧力を示す情報を受信した図示しない制御装置が所定の圧力となるように、コンダクタンス調整バルブ２０５の回転の角度を調節する指令信号をコンダクタンス調整バルブ２０５を駆動するモータ等の駆動装置に発信する。
【００５７】
真空容器２０４の側壁は、真空搬送容器の側壁と、それらの間に試料搬送用の通路を開閉するゲートバルブを挟んで連結されている。真空搬送容器の内部の搬送室１０４内に配置された真空搬送ロボット１０８の何れかのアームの先端部上に載せられた状態で処理前の試料Ｗがアームの伸長の動作により処理ユニット１０３−１内の処理室に搬入され、試料台２０７に受け渡される。受け渡しの後に試料台２０７の上面に載せられた試料Ｗは、図示しない試料台２０７上面に配置された静電吸着用の電極に供給された電力により形成された静電気力により、試料台２０７上面に吸着されて保持される。
【００５８】
この状態で、試料Ｗと試料台２０７上面との間に熱伝達を促進するためのＨｅガス等の熱伝達ガスが供給される。さらに、ガス分散板２０２の貫通孔を通して処理用ガスが処理室内に供給されて処理室内が処理に適した圧力の範囲内の値に維持される。
【００５９】
次に、電界供給電源２１０からの電力が供給されて処理室内に電界が供給される。さらに、真空容器２０４の外周側に配置されたソレノイドコイル２１２により形成された磁界が処理室内に導入される。処理室内に導入された処理用ガスの原子または分子は、供給された電界及び磁界の相互作用により形成される電子の共鳴（電子サイクロトロン共鳴：ＥＣＲ）により励起されてイオン等の荷電粒子やラジカル等の活性種が生成され放電部内にプラズマが形成される。
【００６０】
試料台２０７上面に試料Ｗが保持された状態で、高周波電源２１１からの出力が試料台２０７内の電極としての金属製の基材に供給され、供給された高周波電圧により当該基材の上面に配置された誘電体製の膜の上面上方に載せられ保持された試料Ｗの上方に、プラズマの電位との電位差に応じたバイアス電位が形成される。この電位差に応じてプラズマ中に含まれるイオン等の荷電粒子が試料Ｗの上面の方向に誘引しその表面に予め形成され配置された膜構造の表面に引き込んで衝突させることによる物理反応とラジカルと当該表面との化学反応との相互反応により処理対象の膜の処理が開始され進行する。
【００６１】
なお、本例の基材の上面上方に配置された誘電体製の膜は、試料Ｗとの間に静電吸着用の電荷を蓄積するためのもので、誘電体の材料を基材の表面に直接溶射することにより形成される。また、溶射による膜に代えて誘電体の板状の焼結体を接着剤を挟んで下方の部材と接合する等の方法によっても良い。
【００６２】
誘電体製の膜の内部には、試料Ｗを静電吸着できる静電気を形成するための膜状の電極複数が溶射等の方法によって形成されて配置され、これらは、それぞれ別の極性となるように、異なる直流電源と電気的に接続されている。また、誘電体製の膜の上面には複数の凹凸が形成され、試料Ｗが誘電体製の膜の上面上に載せられた状態で、試料Ｗの裏面との間にすき間が形成されるように構成されている。これらのすき間には、試料Ｗが静電気力により誘電体製の膜上に吸着され保持された状態で上述の熱伝達ガスが供給されて充填されたガスにより試料Ｗと試料台２０７、特に基材内部に配置された冷媒流路内を通流する冷媒との間の熱伝達が促進される。
【００６３】
試料台の詳細図を図３に示す。図３は、図２に示す処理ユニットの処理室内に配置された試料台の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
【００６４】
本例で試料Ｗは、図示のように試料台２０７の内部に配置された金属製の円板または円筒形状を有する基材３１１の上面に予め形成された誘電体製の膜である絶縁膜３０１の上面に載置される。基材３１１の内部には、同心状に多重に配置された円弧または螺旋状に配置され熱交換流体（以下、冷媒）がその内側を循環する冷媒流路３０５が配置され、内部を通流する冷媒と試料Ｗとの間で試料台２０７の部材を介した熱伝達によって試料Ｗの温度が所定の温度の範囲内の値に調節されている。
【００６５】
本実施例の冷媒は、冷媒流路３０５内を通流している間に、冷媒流路３０５の壁面との間で熱量を交換するものであって、熱量の交換に伴なう相変化を生じないものが用いられている。冷媒流路内で熱量を交換した結果加熱または冷却された冷媒は、真空容器２０４の外部に配置されたチラー等の冷媒の温度調節器に流入して戻され、当該温度調節器内で別の冷熱源との間で熱交換して所定の温度にされた後に再度冷媒流路３０５に供給されて、循環しつつ試料台２０７またはその上面に載せられた試料Ｗの温度を調節している。
【００６６】
冷媒流路３０５は、その冷媒の出入口は詳細には図示していない管路により真空処理装置１００が設置される床面を有する階層の下方の階に配置されたチラー３０８と接続され、チラー３０８内部のポンプの動作によりこれから流出した冷媒が管路を通り冷媒流路３０５の入り口に流入後、出口から流出した冷媒は管路を通り再度チラー３０８に戻る経路を循環する。チラー３０８の内部で所定の温度に調節され所定の流量、速度に調節された冷媒が試料台２０７に供給されている。
【００６７】
絶縁膜３０１の内部には、上記の静電気力により試料Ｗを吸着するため膜状の電極３０２および３０３が配置されている。これらの電極３０２，３０３の各々には、正と負との各々の直流電圧が直流電源である静電吸着用電源３１０から印加されることにより、絶縁膜３０１の上部を挟んで試料Ｗに分極が発生し、静電気力により試料Ｗは試料台２０７の絶縁膜３１０上面に吸着され保持される。
【００６８】
本例の電極３０２，３０３は、試料Ｗの形状に合わせて絶縁膜３１０の円形またはこれと見做せる程度に近似した形状を有した載置面の中央部及びこの外周側でこれを囲むリング状の領域に各々が対応する絶縁膜３１０の内部の領域に各々が同等またはこれと見做せる程度に近似した値の面積を有して配置されている。本例の中央部に対応する電極３０２および外周側の領域に対応する電極３０３の形状は各々円形及びリング形状を有したものであるが、これに限られず試料Ｗを離脱させる際に電荷が偏って残存しないような面積を有して径方向または周方向の吸着力の不均一が抑制される他の形状も採用されて良い。またこれらの電極の間には誘電体製の絶縁膜３１０の材料が充填されて両者を絶縁している。
【００６９】
さらに、電極３０２，３０３の下方の絶縁膜３０１の内部には、膜状のヒータ３１６が、試料Ｗの形状に合わせて載置面の全体または中央部を含んでほぼ全体の領域に亘って、溶射によって形成されている。ヒータ３１６に供給される直流電源であるヒータ用電源３０７からの直流電力の大きさの増減により絶縁膜３１０または試料Ｗの加熱の量及び上面の温度が調節される。
【００７０】
試料台２０７上面を構成する絶縁膜３１０表面近傍の温度は、基材３１１内に配置された温度センサ３０４により検知され、温度センサ３０４からの出力を受信したコントローラ３０９において、ヒータ３１６による加熱の量とこれを実現する直流電力の大きさの値が算出されこれを実現する指令信号がヒータ用電源３０７に発信される。このことよって、試料載置面の温度あるいは試料Ｗの温度が所望の温度の範囲内の値になるようにヒータ３１６の出力が調節される。
【００７１】
また、絶縁膜３０１の表面である載置面には極浅い溝が複数、その中心から径方向に延在し且つ中心の周りに角度当たりにその面積が均等となるように、すなわち周方向に均等に形成されている。これらの溝によって試料Ｗを絶縁膜３１０にその上面上で吸着させた際に、試料Ｗと絶縁膜３０１との間に隙間空間３１２が形成される。
【００７２】
上記の溝の凹みの内側の表面には図示しないＨｅガスの貯留タンク等のガス源と連結された開口が配置され、試料Ｗが絶縁膜３１０上面上に静電吸着されて保持された状態で、当該開口にガス源からのＨｅ等の熱伝達ガスが供給され、開口から試料Ｗと絶縁膜３１０との間の隙間空間３１２に供給される。ガス源と溝内の開口との間のＨｅ供給ライン上には、及び供給ラインの接続及び閉塞を調節するためのバルブ３１３及びガス流量制御器３１４とが配置されている。これらの動作はコントローラ３０９からの指令信号に応じて調節され、隙間空間３１２内のガスの圧力が、例えば１ｋＰａ程度の圧力に維持されて、試料Ｗと試料台２０７との間の熱伝達延いてはその温度が調節される。
【００７３】
次に、図４を用いて本実施例において複数の処理ユニットに単一のチラー３０８から冷媒を供給する構成について説明する。図４は、図１に示す実施例の複数の処理ユニットに冷媒を供給する構成の概略を模式的に示す図である。図４（ａ）は処理ユニット１０３−１と処理ユニット１０３−２との各々の試料台２０７−１，２０７−２にチラー３０８から冷媒を並行して供給する構成を、図４（ｂ）は処理ユニット１０３−１の試料台２０７−１では冷媒の供給を停止し希ガスを供給しつつ処理ユニット１０３−２の試料台２０７−２にチラー３０８から冷媒を供給する構成を示している。
【００７４】
本実施例では、チラー３０８は試料台２０７−１，２０７−２との間で冷媒の循環する経路を構成している。具体的には、冷媒のチラー３０８からの吐出口に接続された冷媒の供給側の１つの経路は、試料台２０７−１，２０７−２の冷媒流路３０５の入り口までの間で２つに分岐して、分岐した各々の先が試料台２０７−１，２０７−２の冷媒流路３０５の入り口に接続される。また、試料台２０７−１，２０７−２の冷媒流路３０５の各々の出口に接続された戻り側の２つの経路は、チラー３０８の冷媒の戻り口までの間で合流して１つの経路となり、チラー３０８の戻り口に接続される。
【００７５】
さらに、チラー３０８の吐出口に接続された１つの供給側の経路であってこれが２つの試料台各々に接続される２つの経路に分岐する分岐部４４１と吐出口との間の所定の箇所と、チラー３０８の戻り口に接続された１つの戻り側の経路であって２つの試料台の冷媒流路３０５の出口に接続された２つの冷媒の戻り経路が合流する合流部４４２と戻り口との間の所定の箇所との間を接続して冷媒が内部を流れる経路であるバイパス流路４４３とを備えている。バイパス流路４４３上には流れる冷媒の流量を調節する流量制御弁４３１が配置されている。チラー３０８から供給される任意の量の冷媒のうち処理ユニット１０３−１及び処理ユニット１０３−２に必要とされる量以外のものはバイパス流路４４３を通りこれらに供給されることなく戻り口からチラー３０８に戻り循環する。
【００７６】
図４（ａ）の例では、処理ユニット１０３−１および処理ユニット１０３−２の両者において試料Ｗの処理が実施されるか実施可能な状態にされている。チラー３０８の供給側の経路の分岐部４４１と試料台２０７−１，２０７−２の冷媒流路３０５の入り口との間の各々を接続する供給側の経路上には、各々の経路の開放及び閉塞の２つの動作をするバルブ４１１，４２１と経路の流路断面積を増減して冷媒の流量速度を可変に調節する流量制御弁４１５，４２５とが、冷媒流路３０５に向かう冷媒の流れに沿ってこの順で備えられている。
【００７７】
また、試料台２０７−１，２０７−２の冷媒流路の各々出口とチラー３０８の戻り側の経路の合流部４４２との間を接続する各々の戻り経路上には、冷媒の流量計４１６，４２６と各々の経路の開放及び閉塞との２つの動作をするバルブ４１２，４２２とが合流部４４２に向かう冷媒の流れに沿ってこの順で配置されている。
【００７８】
また、２つの供給側の経路上の流量制御弁４１５，４２５と試料台２０７−１，２０７−２の冷媒流路３０５の入り口との間の所定の箇所で、冷媒の供給及び戻り経路並びに冷媒流路３０５に供給される窒素等の希ガスを冷媒供給用の経路に供給する希ガス供給経路と連通した開口が配置されている。希ガス供給経路は、その一端側が希ガスの貯留タンクを含むガス源と接続されるとともに他端の側は分岐して各々の試料台２０７−１，２０７−２用の２つの冷媒の供給経路の各々に接続され上記開口と連通されている。また、各々の分岐した部分上には内部の経路の開放と閉塞との２つの動作をするバルブ４１３，４２３が配置されている。
【００７９】
また、２つの試料台２０７−１，２０７−２の冷媒流路３０５の出口からこれらと接続された２つの冷媒の戻り側の経路の合流部４４２までの間の当該２つの冷媒の戻り流路各々の上の流量計４１５，４２６とバルブ４１２，４２２との間の所定の箇所には、チラー３０８から供給された冷媒またはガス源から供給された希ガスを外部に排出する各々の排出経路と連通した開口が配置されている。各々の排出経路上には当該各々の経路の開放と閉塞との２つの動作をするバルブ４１４，４２４が配置されている。
【００８０】
以上のように、本実施例では、チラー３０８と２つの試料台２０７−１，２０７−２との間に、チラー３０８の吐出口から流出された冷媒が分岐部４４１で分岐して後にバルブ４１１、流量制御弁４１５、試料台２０７−１の冷媒流路３０５を通って戻り経路を通り流量計４１６、バルブ４１２を通って合流部４４２に至りチラー３０８の戻り口に戻る第１の循環経路と、分岐部４４１で分岐して後にバルブ４２１、流量制御弁４２５、試料台２０７−２の冷媒流路３０５を通って戻り経路を通り流量計４２６、バルブ４２２を通って合流部４４２に至りチラー３０８の戻り口に戻る第２の循環経路と、チラー３０８の吐出口から流出された冷媒がバイパス流路４４３を通り上記２つの戻り経路の合流部４４２とチラー３０８の戻り口との間の戻り経路に接続してチラー３０８の戻り口に戻る第３の循環経路とを有している。
【００８１】
チラー３０８は、内部に配置された冷凍サイクル等の温度調節手段により所定の温度に制御された冷媒を内部に配置されたポンプの駆動により所定の圧力で吐出口から吐出する。本実施例では各処理ユニット１０３−１，１０３−２が備えるか遠隔された位置で通信可能に接続された図示しない制御器からの指令信号を受けて、バルブ４１１またはバルブ４２１が開放されて、チラー３０８からの冷媒は分岐部４４１で分流された後処理ユニット各々の試料台２０７−１，２０７−２に供給され、これら或いはその上面上方に載置され保持された試料Ｗとの間でこれらの温度を処理に適した所定の範囲の値に調節するために熱交換した後、戻り側の経路を通り合流部４４２で合流した後にチラー３０８に戻る循環をする。
【００８２】
このとき、各試料台２０７−１，２０７−２各々の冷媒流路３０５に流れる第１、第２の循環経路における冷媒の流量は、流量計４１６，４２６で検出される。上記の制御部は検出された結果を示す出力を受信して各試料台２０７−１，２０７−２を通流して循環する流量が設定された範囲の値となる、指令信号を流量制御弁４１５，４２５、およびバイパス流路４４３上の流量制御弁４３１に発信してその動作を調節する。
【００８３】
例えば、処理ユニット１０３−１，１０３−２各々に流れる冷媒の流量が安定している状態から、処理ユニット１０３−１の流量を増やす場合、流量制御弁４１５の開度が大きくなる。一方、処理ユニット１０３−２の流量は、設定された元の流量が維持されるように、流量制御弁４２５，４３１の開度の増減あるいはチラー３０８から吐出される冷媒の流量の増加量の調節が為される。
【００８４】
なお、図４（ａ）に示される状態は、２つの処理ユニット１０３−１，１０３−２共に試料Ｗの処理を実施中またはこれを可能にされている状態であるため、第１及び第２の循環経路各々の上のバルブ４１１，４１２，４２１，４２２は開放された状態で維持されている。さらに、希ガスの供給経路上に配置されたバルブ４１３，４２３及び排出経路上に配置されたバルブ４１４，４２４は気密に閉塞された状態で維持されている。
【００８５】
図４（ｂ）は、処理ユニット１０３−２は試料Ｗの処理を継続またはこれを実施可能に各部が維持された状態で、他方の処理ユニット１０３−１において試料台２０７−１に接続された第１の循環経路の冷媒を排出して試料台２０７−１の保守点検を実施可能にされた状態を示した図である。本図において、冷媒の第１の循環経路では合流部４４１から試料台２０７−１への冷媒の供給が遮断され且つ試料台２０７−１から合流部４４２移行への戻りが遮断される。
【００８６】
この為に、図示しない制御部からの指令信号に応じてバルブ４４１，４１２が閉塞されバルブ４１４が開放される。次に、バルブ４１３が開放されて窒素等の希ガスがガス源から第１の循環経路内に導入される。冷媒は、バルブ４１３並びにバルブ４１４が開放されることにより、供給される窒素ガスに押し出される形で、供給側の経路、冷媒流路３０５及び戻り側の経路から排出経路を通り外部に排出される。
【００８７】
この際、バルブ４２１，４２２は開放の状態が、バルブ４２３，４２４は気密に閉塞された状態が維持されているので、チラー３０８を含む冷媒の第２の循環経路は維持され、処理ユニット１０３−２における試料Ｗの処理またはこれを可能にする状態が継続される。さらに、処理ユニットで熱交換して温度の調節をするための循環を必要とされる冷媒の量は低下することになるため、チラー３０８から吐出される冷媒の量は、制御部からの指令信号に応じて、その吐出ポンプの駆動が調節されると共にバイパス流路４４１上の流量制御弁４３１の開度が調節されて、低減される。
【００８８】
図４（ａ）に示すように、処理ユニット１０３−１，１０３−２各々にチラー３０８から冷媒を並行して供給している状態から、図４（ｂ）に示すように、処理ユニット１０３−１のみをメンテナンス出来る状態にするまでの各バルブや、流量制御弁の動きを、図５を用いて説明する。図５は、図２に示す実施例に係るチラー及び試料台を含む冷媒の循環経路の動作の流れを示すタイムチャートである。
【００８９】
本図に示すように、処理ユニット１０３−１で任意の試料Ｗの処理が終了した後試料台２０７−１の保守あるいは点検のために、試料台２０７−１の冷媒流路３０５を通る冷媒の循環を停止する。まず、当該試料Ｗの処理が終了した後、処理ユニット１０３−１に供給され試料台２０７−１内を流れる冷媒を停止するように設定する（冷媒の流量速度を０Ｌ／ｍｉｎに設定する）。
【００９０】
この際、流量制御弁４１５はその開度の大きさが徐々に低減され（絞られ）、処理ユニット１０３−１に供給され循環する冷媒の流量を低減させていく。この際、処理ユニット１０３−２では試料Ｗの処理は継続か或いはこれを可能な状態に維持されており、処理ユニット１０３−２に供給される冷媒の流量は流量制御弁４１５の上記動作の前後で一定に保たれるべきである。処理ユニット１０３−２の試料台２０７−２を通流する冷媒の流量は、流量制御弁４２５の開度の増減により適切な値の範囲内となるよう調節されているが、処理ユニット１０３−１に流れる冷媒流量を絞るために流量制御弁４１５の開度を急速に低下させると、冷媒の循環経路を構成する管路内の冷媒の圧力が急激に変動してしまい、これが処理ユニット１０３−２に供給される冷媒の流量に影響を与えてこれが一時的に変動してしまう虞がある。
【００９１】
そこで、本実施例では、流量制御弁４１５はこのような悪影響が抑制され生起されないように開度を徐々に低減する。この際、図示しない制御部は、流量計４２６からの出力を所定の周期毎に受信してその変動を検出し、流量の変動した値の所定値に対する割合や時間当たりの変化率が許容範囲を超えた場合に、これを低下させるように流量制御弁４１５或いは流量制御弁４３１の開度を調節する。
【００９２】
例えば、流量計４２６が検出した流量の変化率が許容値を超えた場合にはこれが許容範囲内となるように流量制御弁の開度の減少率を低下させる。このような構成により、本実施例では、処理ユニット１０３−１における試料台２０７−１へ供給される冷媒を停止させる際に、処理ユニット１０３−２に流れる流量の変動が低減され当該処理ユニットでの試料Ｗの処理に対する悪影響を低減して処理の歩留まりや効率が損なわれることが抑制される。
【００９３】
また、本実施例ではチラー３０８のポンプを安定に駆動するために必要な最低吐出流量を維持するため、流量制御弁４１５の開度の低減の動作または流量計４１６で検出される流量の低下に合わせて並行して流量制御弁４２５の開度が徐々に低減される。さらに、この流量制御弁４２５の開度の低下の開始後に流量制御弁４３１の開度を徐々に増加させバイパス流路４４３に流れる冷媒の流量を増大させる。
【００９４】
このようにして、処理ユニット１０３−１に流れる流量がほぼ０Ｌ／ｍｉｎになった状態で、処理ユニット１０３−２に流れる流量が安定した状態で、バルブ４１１，バルブ４１２が閉じられる。本例では、バルブ４１１が閉塞された後、所定の時間が経過して冷媒を合流部４４２を通してチラー３０８に戻した後に、バルブ４１２が閉塞される。
【００９５】
この状態では、処理ユニット１０３−１とチラー３０８との間を接続する冷媒の供給及び戻りの経路は、バルブ４１１，４１２によって気密に封止されている。しかし、この状態で排出経路上のバルブ４１４を開放しても、試料台２０７−１の冷媒流路３０５の内部等のコンダクタンスが小さい箇所等には冷媒が残存している場合が有る。このような残存した冷媒は試料台２０７−１あるいは処理ユニット１０３−１の保守や点検の効率的な作業や安全性を妨げる虞がある。
【００９６】
そこで、バルブ４１３を開放して上記の経路内に窒素ガスを導入して当該内部の冷媒を排出経路を介して外部にパージする。まず、バルブ４１４を開き、その先を冷媒回収容器等に接続する。その後所定の時間が経過後に、バルブ４１３が開かれて冷媒の供給側の経路内に窒素ガスが導入されることにより、窒素ガスに押し出される形で冷媒が排出経路から排出される。
【００９７】
排出経路からの冷媒の排出が停止または許容される程度に少量に成ったことが確認されると、パージを終了して、バルブ４１３が、その後所定の時間後にバルブ４１４が閉塞されて冷媒の経路内が気密に封止される。この状態で、処理ユニット１０３−１の真空容器２０４の内部を大気に開放して内部から試料台２０７−１をユニットとして処理室外に取り外す。或いは試料台２０７−１の部品のみを、または処理室内部の部品を交換したり清掃したりするといった、保守や点検の作業が実施される。なお、パージされ排出された冷媒は図示しない回収用の容器に貯留しても良いし、窒素ガスが混じらないようにした上でチラー３０８内のタンクに貯留されるようにしてもよい。
【００９８】
次に、図５に示した処理ユニット１０３−１への冷媒供給を停止した状態でメンテナンス作業を完了した後、試料Ｗの処理を可能な状態にするための処理ユニット１０３−１の動作の流れを図６を用いて説明する。図６は、図２に示す実施例に係るチラー及び試料台を含む冷媒の循環経路の動作の流れを示すタイムチャートである。
【００９９】
図６では、その左端に、図５に示したように試料台２０７−１内の冷媒流路３０５を含む冷媒の第１の循環経路の一部を他と気密に区画してその内部の冷媒を窒素ガスを内部に供給してパージした後、真空容器２０４内部を大気開放し試料台２０７−１を含む処理室内の部品の交換や清掃等の保守や点検を可能にしている状態として示している。この状態で、流量制御弁４１５は閉塞または最小の開度の状態にされバルブ４１１，４１２，４１３，４１４は気密に閉塞された状態となっている。
【０１００】
まず、保守や点検の作業が終了すると、図示しない制御部は、流量調整弁４１５が閉じた状態になっているのを検出した後、指令信号を発信してバルブ４１１を開放させる。図５の動作において、流量制御弁４１５が閉塞されており、バルブ４１１を開く際に処理ユニット１０３−２に供給されて第２の循環経路を循環する冷媒の流量への影響が低減されている。また、バルブ４１２も閉塞状態にして第２の冷媒の循環経路内の冷媒の循環にバルブ４１１の開放による冷媒の第１の循環経路への流入による影響が低減されるようにして、その後に開放するようにしても良い。
【０１０１】
次に、制御部において試料台２０７−１の冷媒流路３０５に冷媒が供給され第１の循環経路を循環させる冷媒の流量が設定されると、これからの指令信号に応じて流量制御弁４１５の開度が徐々に増加されて、処理ユニット１０３−１へ供給される冷媒の流量が設定された流量になるように調節される。これに並行して、制御部からの指令信号に応じて、第２の循環経路上の流量制御弁４２５の開度が徐々に増加され、あるいはバイパス流路４３１上に配置された流量制御弁４３１の開度が徐々に低減され、試料Ｗを処理中であったとしても処理ユニット１０３−２に供給され循環する冷媒の流量の変動が抑制され、好ましくは一定となるように調節される。
【０１０２】
上記の実施例では、単一のチラー３０８から複数の処理ユニット１０３−１，１０３−２の各々の試料台２０７−１，２０７−２に並行して冷媒を供給して循環させ、この状態から何れか一方への供給、循環を停止してメンテナンス等の作業を実施した後、再度冷媒の供給、循環を開始して試料Ｗの処理を可能な状態にする動作を可能にする構成とその動作の流れを説明した。このような処理ユニット内に配置された試料台への冷媒の供給または循環の量を変動させた際に、その影響を受けて他の処理ユニットでの試料台に供給される冷媒の量が変動して冷媒の熱交換の量がしてしまい延いては試料Ｗの温度が変動することになる。
【０１０３】
このような試料Ｗの温度の変動を低減するために、試料台２０７の絶縁膜３１０内に配置されたヒータ３１６に供給する電力を、試料台２０７の基材３１１の温度から検出した絶縁膜３１０の表面または試料Ｗの温度を所期の温度にするように、フィードバック制御して調節するようにしても良い。上記実施例の構成において、１つの処理ユニットに冷媒を循環させる量に対する他の処理ユニットへ供給する冷媒の流量、速度の変動の影響を十分に低減できない場合には、試料台２０７内に配置したヒータ３１６の発熱の量や電極３０２，３０３による吸着の強度等の他の試料の温度を調節する手段による動作の調節の組合せによって、所期の処理結果を得ることのできる温度の条件を実現するようにしても良い。
【０１０４】
さらに、本実施例では、単一のチラー３０８が２つの処理ユニット１０３−１，１０３−２内の各々の試料台２０７−１，２０７−２に冷媒を供給する構成を説明したが、冷媒が供給される処理ユニットは２つに限られず３つ以上の処理ユニットに冷媒が供給されても良い。その場合の上記実施例の冷媒の循環経路は、冷媒の分岐部４４１、合流部４４２から処理ユニットに近い側に供給側の経路及び戻り側の経路が各々の処理ユニットの試料台に連結されて、各々の処理ユニット用の冷媒の循環経路を構成する点は、実施例と同様のものとなる。さらに、チラー３０８と分岐部４４１及び合流部４４２との間の冷媒の経路上にバイパス流路４４３が接続される構成も同様である。
【０１０５】
さらにまた、複数のチラー３０８を複数の処理ユニットに連結しこれら複数のチラー３０８から供給される冷媒を複数の処理ユニットに供給及び戻して循環させるように構成しても良い。この場合、冷媒の循環経路は、複数のチラー３０８各々の吐出口からの冷媒が合流して分岐部４４１に流入する経路及び各々の試料台から流出して合流部４４２で合流した冷媒が再度分岐して複数のチラー３０８各々の戻り口に流入する経路を備えている。さらに、複数チラー３０８の各々において、その吐出口から分岐部４４１までの間の経路と及び合流部４４２からチラー３０８の戻り口までの間の経路とに接続されたバイパス流路４４３を備えた構成となる。
【０１０６】
この構成においても、複数の処理ユニットの試料台内の冷媒流路の各々を含む当該処理ユニット数と等しい数の冷媒の循環経路と、バイパス流路４４３を含む冷媒の循環流路とが構成される。さらに、複数の処理ユニットの何れかの保守、点検のためその試料台に対する冷媒の供給、循環を停止する場合にも、当該何れかの処理ユニットの試料台に対応する冷媒の循環経路上の分岐部からの供給側の経路上の流量制御弁の開度が徐々に低減されて十分に小さな流量となった後に当該循環経路上のバルブを気密に閉塞して冷媒の供給を停止して試料台を含む領域を他の循環経路から気密に区画すること、その後区画された領域で窒素ガスを供給して残留する冷媒を経路外部にパージした後、窒素ガスを停止して保守や点検を実行する点は同等である。
【０１０７】
さらに、前記何れかの処理ユニットの試料台に対応する冷媒の循環経路上の流量制御弁の開度が徐々に低減されていくことに伴って、他の処理ユニットの試料台に対応する冷媒の循環経路上の流量制御弁の開度を徐々に低減させていくとともにバイパス流路４４３上の流量制御弁４３１の開度を徐々に増大していく動作が行われることも同等である。
【０１０８】
また、真空容器２０４が大気に開放されて試料台または処理室内部に対する保守や点検の作業が終了した後、先に気密に閉塞したバルブを開放して冷媒の供給を開始し徐々に流量制御弁の開度を増大させて冷媒の流量を所定の値になるように調節する点、及びその際に、他の処理ユニットの試料台に対応する冷媒の循環経路上の流量制御弁の開度を徐々に増大させていくとともにバイパス流路４４３上の流量制御弁４３１の開度を徐々に低減させていく動作が行われることも同等である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０１…大気ブロック、１０２…処理ブロック、１０３…処理室、１０４…真空搬送室、１０５…ロック室、１０６…大気搬送室筐体、１０７…カセット、１０８…搬送ロボット、１０９…搬送ロボット、２０１…蓋、２０２…ガス拡散板、２０３…プラズマ、２０４…処理容器、２０５…コンダクタンス調整バルブ、２０６…真空ポンプ、２０７…試料台、２０８…ガス流量制御器、２０９…バルブ、２１０…マグネトロン、２１１…高周波電源、２１２…ソレノイドコイル、２１３…真空計、Ｗ…試料、３０１…絶縁膜、３０２…静電吸着用電極、３０３・・静電吸着用電極、３０４…温度センサ、３０５…熱交換流体、３０６…ボルト、３０７…ヒータ用電源、３０８…チラー、３０９…コントローラ、３１０…静電吸着用電源、３１１…試料台、３１２…試料台ベース、３１３…バルブ、３１４…ガス流量制御器、３１５…カバー、３１６…ヒータ、４０１…熱交換流体用配管、４１１…バルブ、４１２…バルブ、４１３…バルブ、４１４…バルブ、４１５…流量制御弁、４１６…流量計、４２１…バルブ、４２２…バルブ、４２３…バルブ、４２４…バルブ、４２５…流量制御弁、４２６…流量計、４３１…流量制御弁。
【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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