JP2012023164A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各ゲートのシール異常を検知することで処理の歩溜まりを向上させるプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】真空容器を構成する外側チャンバとこの外側チャンバの内側に配置されてその内部の減圧された処理室内でプラズマが形成される内側チャンバと、この内側チャンバ内の前記処理室の下部に配置され前記プラズマにより処理されるウエハが載せられて保持される試料台と、前記内側チャンバの側壁に配置されて内部を前記ウエハが搬送されるゲートを開閉する第一のゲートバルブと、前記外側チャンバの側壁に配置されて内部を前記ウエハが搬送されるゲートを開閉する第二のゲートバルブと、前記ウエハが前記試料台上に載せられた後前記第一及び第二のゲートバルブを閉塞して密封した前記内側チャンバと前記外側チャンバとの間の空間である中間室の圧力の変動を検出して前記第一または第二のゲートバルブによる封止の低下を検出するプラズマ処理装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、真空容器内部の減圧された処理室内に処理用ガスを導入しつつプラズマを形成し、このプラズマを用いて半導体ウエハなどの基板状の試料を処理するプラズマ処理装置に関する。

従来より、真空容器内にプラズマを形成しこれを用いて半導体ウエハなど基板状の試料を処理して半導体デバイスを製造するためのプラズマ処理装置では、真空容器内部に配置され所定の真空度まで減圧される処理室内部に処理用ガスを導入しつつ処理室内に電界または磁界を供給して処理用ガスを励起してプラズマを形成し、このプラズマを用いて半導体ウエハ表面に配置された処理対象の膜構造を処理して所望の加工形状を形成している。例えば、真空容器外部に配置された電波源から導入された電界を処理室の上方に配置されたアンテナから供給して、処理室内部に導入された反応性の高いガスをプラズマ化し、このプラズマ内のイオン等荷電粒子やラジカルといった反応性粒子との物理的，化学的反応によってウエハ表面に予め形成された薄膜を所望の形状となるように加工している。

このようなプラズマ処理装置は、内部に処理室を有する真空容器とこの真空容器と連結されて内部同士が連通された真空搬送容器とを備え、これらの内部の処理室及び真空搬送室との間を連通するゲートが設けられている。このようなゲートは、処理室内で処理が行われている際はゲートを介した異物の侵入を防ぐためにも、密閉される必要がある。

このようなゲートを備えたプラズマ処理装置の例としては、特開２００９−６４８７３号公報（特許文献１）に開示されたものが知られている。この従来技術では、真空にされる真空搬送室と真空チャンバの内部との間を連通するゲートにおいてガスの往来を遮断するための第一のゲートバルブを備え、さらに、真空チャンバの内部において内部をその外周の空間とを区画して処理室を形成するインナーケースと、真空チャンバとインナーケースとの間の空間に配置されこのインナーケースの側壁上に配置されて試料であるウエハが搬送される開口を開閉する第二のゲートバルブとを備え、搬送室と処理室のガスの流量や圧力を最適に調整してガスの流れを調整することにより、被処理体の搬送時に付着する異物数を少なくするものが開示されている。

特開２００９−６４８７３号公報

上記の従来技術では、次の点について十分な考慮がされず、問題が発生していた。すなわち、第２のゲートバルブは、通常処理中のみ閉となっており、第１のゲートバルブは閉じられていないため、第２のゲートバルブに障害が生じて洩れが生じた場合、真空搬送容器側の不活性ガスが処理室内に入り込み、処理条件が変わってしまい得られる加工形状が所期のものから大きく異なったものとなってしまう虞があった。このため処理の歩留まりを損なってしまうと言う問題について、上記従来技術では考慮されていなかった。

このような場合、処理室または真空搬送室のいずれかに圧力センサ或いは特定のガスのモニタ等の検知手段を配置して圧力の変動を検出することで、ゲートバルブの性能の低下や障害を検出することも考えられる。しかし、このようなバルブの性能の低下の検出は真空ポンプの動作により排気されて極低圧にされる処理室側でも、一般的に処理室の容積より著しく大きい容積を有しまた処理室内の反応性の高いガスの拡散を抑制するため通常は相対的に高い圧力にされる真空搬送室側でも、ガスの洩れによる圧力の変化や特定のガス種の量が微小なものを検出することが困難であった。

本発明の目的は、各ゲートのシール異常を検知することで処理の歩溜まりを向上させるプラズマ処理装置を提供することにある。

上記目的は、真空容器を構成する外側チャンバとこの外側チャンバの内側に配置されてその内部の減圧された処理室内でプラズマが形成される内側チャンバと、この内側チャンバ内の前記処理室の下部に配置され前記プラズマにより処理されるウエハが載せられて保持される試料台と、前記内側チャンバの側壁に配置されて内部を前記ウエハが搬送されるゲートを開閉する第一のゲートバルブと、前記外側チャンバの側壁に配置されて内部を前記ウエハが搬送されるゲートを開閉する第二のゲートバルブと、前記ウエハが前記試料台上に載せられた後前記第一及び第二のゲートバルブを閉塞して密封した前記内側チャンバと前記外側チャンバとの間の空間である中間室の圧力の変動を検出して前記第一または第二のゲートバルブによる封止の低下を検出するプラズマ処理装置により達成される。

さらに、前記処理室の圧力が前記中間室の圧力より小さくされ、前記中間室の圧力が所定の値より小さい場合に第一のゲートバルブの封止が不完全であると判定することにより達成される。

さらにまた、減圧された搬送室内を前記ウエハが搬送される真空搬送容器であって前記外側チャンバと連結されて内部同士が連通された真空搬送容器を備え、前記中間室の圧力が前記搬送室の圧力より小さくされ、前記中間室の圧力が所定の値より大きい場合に第二のゲートバルブの封止が不完全であると判定することにより達成される。

さらにまた、前記第一及び第二のゲートバルブによる封止の性能の低下がないことを判定した後前記処理室内に配置されたウエハの処理を開始することにより達成される。

本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 図１に示す実施例のプラズマ処理装置の一部を拡大して示す縦断面図である。 図２に示すプラズマ処理装置のウエハを搬送する際のプロセスゲートバルブ及び大気ゲートバルブの動作を模式的に示す上面図である。 図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置の動作の流れを示すフローチャートである。

本発明の実施の形態を、以下図面を用いて説明する。

本発明の実施例を、図１〜図４を用いて以下詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を示す断面図である。この図において、プラズマ処理装置１００は、真空搬送容器１４４に接続されておりこれらの間に配置された開閉する大気ゲートバルブ１１４によりその間が連通あるいは遮断される。この大気ゲートバルブ１１４が開放された状態で真空搬送容器１４４内部の空間とプラズマ処理装置１００の内側の空間とが連通し両者の圧力は略等しくなる。大気ゲートバルブ１１４の開放時に試料であるウエハが真空搬送容器１４４内部から内部の処理室内に配置された試料台１０４上に搬送されて載置される。

本実施例では、ウエハが試料台１０４上に載置されたことを検知して確認後大気ゲートバルブ１１４を閉塞してプラズマ処理装置１００内部と真空搬送容器１４４内部とを遮断し、プラズマ処理装置１００内を密封して処理を開始する。

この図に示すように、プラズマ処理装置１００の上部は放電室部が配置されており、この放電室部は、真空容器の蓋を構成する蓋部材１４２と、この蓋部材１４２の内側に配置されたアンテナ部材と、このアンテナ部材の側方と上方とに配置され放電室部を囲んで配置されたコイル１２７を有する磁場発生部と、このアンテナ部材の下方に配置された天井部材とを含んで構成されている。また、磁場発生部上方にはアンテナ部材が放出するＵＨＦ帯やＶＨＦ帯の電波を供給する電波源部１２５が配置されている。アンテナ部材はＳＵＳ等の導電性部材で構成された蓋部材１４２の内側に配置された平板形状のアンテナ１２６と、このアンテナ１２６と蓋部材１４２との間に配置されてこれらの間を絶縁するとともにアンテナ１２６から放出される電波を下方の天井部材側に伝導するために配置されたリング形状を備えた少なくとも１つの誘電体１２８を有している。

さらに、天井部材は、伝達されてきた電波を下方の処理室内側に伝導するため石英等の誘電体で構成された石英プレート１０３と、この石英プレートの下方に配置されて供給された処理用のプロセスガスを処理室の内側に分散して導入するための複数の孔が形成されたシャワープレート１３４を有している。

シャワープレート１３４の下方であって試料台１０４の上方に形成された空間は、供給されたプロセスガスに石英プレート１０３を通って導入された電波と磁場発生部から供給された磁場との相互作用によりプラズマが形成される放電室１３２となっている。この放電室１３２は、円筒形状を有した石英等のプラズマに対する耐性の高い誘電体製の部材により構成された放電室内側壁部材１３３によって囲まれている。さらに、石英プレート１０３とシャワープレート１３４との間は微小な隙間を空けて空間が形成されており、この空間に放電室１３２に供給されるべきプロセスガスが先ず供給され、シャワープレート１３４を貫通してこの空間と放電室１３２とを連通してプロセスガスが通流する上記孔を通って放電室１３２に流入する。上記空間はプロセスガスが複数の孔から分散して放電室１３２に流入するよう設けられたバッファ室１２９となっている。このプロセスガスは、プロセスガスライン１０１およびプロセスガス遮断バルブ１０２を介してガス等流体の供給を調節する制御器１４３から供給される。

プラズマ処理装置１００の真空室部の外壁を構成して上下に配置された外側チャンバ１１１，１１２の内側に１つ以上のチャンバが配置されており、一方が他方の内側に配置された多重チャンバとなっている。本実施例では、内外２つのチャンバを有している。すなわち、上部の外側チャンバ１１１の内側に内側チャンバ１０９が、下部の外側チャンバ１１２の内側に内側チャンバ１１０が備えられている。つまり、上下２つの内側チャンバ１０９，１１０が備えられている。試料台１０４は内側チャンバ１０９，１１０の内側に配置されており、最も内側のチャンバの内部は、プラズマが形成され、ガス，反応性生物が流れて排気される真空室１３２′を構成する。

この真空室１３２′は上方の放電室１３２と連通するとともに、説明するように内側チャンバ１０９と外側チャンバ１１１の間の空間と連通可能に構成され排気手段により減圧されるとともに、ウエハの処理の際に放電室１３２内のプラズマ，ガス，反応生成物が移動できるように配置されている。

処理対象であるウエハが内側チャンバ１０９，１１０内の試料台１０４上に載置されるには、内側チャンバ１０９あるいは１１０にウエハが搬送されることのできるゲートが必要となる。さらに、このゲートを開閉して密封してこのチャンバの内側と外側の空間を遮断し連通するバルブが必要となる。

本実施例は、プラズマ処理装置１００の内側と真空搬送容器１４４の内側との間に設けられたゲートを開放しあるいは閉塞して密封することで両者を連通，遮断する大気ゲートバルブ１１４と内側チャンバ１０９の内側と外側とを開放し或いは閉塞して密封することで両者を連通，遮断するプロセスゲートバルブ１１３とを備えている。大気ゲートバルブ１１４は、真空搬送容器１４４の内側の側壁上に配置されて駆動手段１２２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、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、真空容器を構成する外側チャンバ１１１に、真空搬送容器１４４とプラズマ処理装置１００が接続されたときに前記真空搬送容器１４４側のゲートと連通する位置にゲートが設けられる。

試料台１０４のブロックの下方に下側の内側チャンバ１１０が配置されており、この内側チャンバ１１０の中央側部分には開口が配置されている。この開口部は内側チャンバ１１０の下方であって試料台１０４の下方に配置された排気バルブ１０７や排気ポンプ１０８を備えた排気手段と連通しており、試料台１０４の周囲を流れる内側チャンバ１０９内のガスが通流する部分である。つまり、試料台１０４周囲の支持梁１２０同士の間の空間と試料台１０４下方の内側チャンバ１１０内の空間がプラズマ処理装置１００内の処理ガス，プラズマ中の粒子や反応生成物の粒子が流れて排気される排気経路となっている。

プラズマ処理装置１００の排気手段である排気バルブ１０７は、その下方に配置された排気ポンプ１０８と内側チャンバ１１０の内側の空間との間を連通あるいは遮断することのできる板状のシャッター複数を備え、このシャッターを回転させて開口している排気通路面積を可変に調節して排気流量や速度を調節するシャッター式排気バルブである。このように、本実施例では、排気手段が試料台１０４の下方、特に直下方に配置されている。そして、内側チャンバ１０９内の試料台１０４の上方の空間内のプラズマや処理ガス，反応性生物は試料台１０４の周囲とその下方の内側チャンバ１１０内の空間を介して排気バルブ１０７までの排気経路を流れる。

本実施例では、真空排気手段は、回転するシャッターを複数備えた排気バルブ１０７とその下方の排気ポンプ１０８とを備え、排気バルブ１０７はそのバルブが試料台１０４の直下方に配置されている。この複数枚の板状のシャッターは図のように各々略水平（ウエハ面方向）に配置され各々に取り付けられた軸を中心に各シャッターが回転して、前記内側チャンバ１１０の開口と排気ポンプ１０８との間で連通する面積を調節する。これらの軸を回転させて行くと各シャッターの板同士が接触をして前記開口を封止して閉塞する。また、各シャッターの板が試料台１０４方向（上方向）に略平行となった際に連通する面積が最も大きくなる。図示していないが排気バルブ１０７はこれらシャッターの回転を調節するモータ等の駆動手段を備えており、排気手段はこれらシャッターの開口面積と排気ポンプ１０８の駆動を調節することで排気の量とその速度とを調節している。

また、試料台１０４下方で排気バルブ１０７上方には、下部の外側チャンバ１１２に設けられた排気開口ゲート１３１上部を覆ってこれを開閉（開口／遮断）する排気ゲートプレート１３０が配置されている。この排気ゲートプレート１３０は、略円板形状を有し一部の外縁周端に外側に延在した腕部の対を少なくとも１つをその一部として有し、この腕部の下方に配置されたプッシャの上端が上下に動作することで、この上端に繋がれた腕部を持ち上げ／下げして排気開口を開閉する。この排気ゲートプレート１３０はその下方への投影面は上方の試料台１０４の投影面内に収まるように、また、腕部の投影面は上方の支持梁１２０の投影面内に収まるか、少なくとも一部が重なるように配置されている。

図２は、図１に示す実施例のプラズマ処理装置の一部を拡大して示す縦断面図である。特に、プロセスゲートバルブ１１３及び大気ゲートバルブ１１４の近傍を拡大して示したものである。なお、図１において説明した部位については説明を省略する。また、図上試料台１０４は省略している。

本実施例において、内側チャンバ１０９の側壁上に配置されウエハが内部を通って搬送されるゲートの開口を開閉するプロセスゲートバルブ１１３と外側チャンバ１１１及び真空搬送容器１４４の側壁上に配置されたゲートの開口を開閉する大気ゲートバルブ１１４は、ウエハが内側チャンバ１０９の内部の試料台１０４上に載せられて保持された状態で、各々がゲートを閉塞して内外を気密に封止する。このことにより、内側チャンバ１０９内の処理室と真空搬送容器１４４内の真空搬送室とこれらの間の空間であって内側チャンバ１０９と外側チャンバ１１１との間の空間とは、気密に区画されて独立した空間となる。

一方、ウエハが搬送されている間を含む上記２つのゲートバルブが閉塞されるまでの期間は、ゲートが開放されこれらの空間は連通されてＡｒ等の不活性ガスが処理室または真空搬送室内に供給されて一つの空間にされており、排気ポンプ１０８または真空搬送室用の排気装置によって排気される。この状態でこれらの空間は同じか同じと見なせるだけ近似した値の圧力にされている。

ウエハが試料台１０４上に載せられて、試料台１０４内に配置された図示しない静電吸着用の電極に電力が供給されてウエハが試料台１０４上に吸着保持される。ウエハを搬入した真空搬送室内の搬送用ロボットが真空搬送室内に退出すると、図示しない制御装置からの指令に応じて駆動手段１２２が動作されて大気ゲートバルブ１１４が真空搬送室内で上方に移動して真空搬送容器１４４の内側壁のゲートの開口を閉塞する。

この後、処理室で行われる処理に備えて、排気バルブ１０７と排気ポンプ１０８との動作により内側チャンバ１０９内の処理室内部が排気されて減圧される。この排気の動作によって、外側チャンバ１１１内部の空間を構成する内側チャンバ１０９内の処理室及び内側チャンバ１０９と外側チャンバ１１１との間の空間は、大気ゲートバルブ１１４により気密に区画された真空搬送室内より低い圧力にされる。

外側チャンバ１１１内の空間の圧力が所定の圧力Ｐ０より小さくなったことが圧力センサ２０２または２０３からの出力を受けた制御装置により検出されると、制御装置はプロセスゲートバルブ１１３によって内側チャンバ１０９側壁上のゲートを閉塞するためにプロセスゲートバルブ１１３の駆動装置に指令を発信する。この駆動装置の動作により、プロセスゲートバルブ１１３はウエハ搬送の障害にならないゲートの下方の位置から上方に移動してさらに水平に移動して内側チャンバ１０９側壁上のゲート周囲の外側側壁に、バルブの封止機能を奏するシート面を当接させ、ゲートの内側と外側との間を気密に封止して内側チャンバ１０９内部を密閉する。

この後、排気ポンプ１０８の動作による排気は継続され、内側チャンバ１０９内の処理室の圧力は、異物の除去や処理を実施する際に必要とされる適切な圧力まで低減される。その後、図示しない処理室上方のシャワープレート１３４に配置された複数の貫通孔から処理用ガスがウエハ上方の処理室内に導入され、所定の真空度の圧力が維持された状態でアンテナ１２６からの電界及びコイルからの磁界との相互作用により処理用ガスを励起してプラズマが形成され、このプラズマ中の荷電粒子をウエハ上に誘引しつつ反応性粒子とウエハ表面に予め配置された膜構造を構成する処理対象の膜の材料とが物理的，化学的作用を生起してエッチング処理が行われる。

内側チャンバ１０９内でプラズマが形成されて処理が実施されている間に外側チャンバ１１１と真空搬送容器１４４とが連結された側壁の部位に配置されたゲートを開放した場合、処理室の内外の密封はプロセスゲートバルブ１１３により行われている。例えば、プロセスゲートバルブ１１３は、大気ゲートバルブ１１４がゲートを開放する位置に在る状態で、ウエハが処理台１０４上面に載置して吸着保持されてから上記処理が終るまで閉となっている。

つまり、プラズマ処理装置１００の真空容器内の処理の条件を保つための真空搬送容器１４４との仕切り弁としても、このプロセスゲートバルブ１１３を使用している。さらに、この状態で真空搬送容器１４４内部の真空搬送室と、外側チャンバ１１１と内側チャンバ１０９との間の空間とは、大気ゲートバルブ１１４ゲートによって開閉されるゲートにより連通されて、真空搬送室内に供給されるＡｒ等の不活性ガスが同様に供給される一つの空間と見なせるものとなっている。

一方で、プロセスゲートバルブ１１３による封止の性能が低下したり異物等により封止が破れたりしてゲートから洩れが発生した場合には、真空搬送容器１４４内部に供給された不活性ガスはより低い圧力である処理室内に入り込んで処理室内で実施されている処理の条件を変えてしまう虞がある。しかしながら、処理中の処理室内には通常複数の処理用ガスと共に希釈用ガスとして不活性ガスが供給されており、バルブのシールの異常によって浸入した外側のガスを精度良く検知することが困難であった。

本実施例では、図２に示す通り、大気ゲートバルブ１１４はこれが開閉するゲート内部を真空搬送室内の搬送用ロボットがウエハを搬送して通過する期間以外は密閉状態とするように制御装置がその動作を調節する。このことにより、処理中はプロセスゲートバルブ１１３，大気ゲートバルブ１１４の両者がゲートを密閉状態にしている。このことにより、内側チャンバ１０９及び外側チャンバ１１１との間で構成される空間は上記２つのバルブにより気密に封止された小容量の中間室２０１となっている。

このように２つのバルブが密封する小容量の空間を備えたことにより、これらのバルブにおける漏洩による圧力変化を精度良く検知，検出することができる。また、どちらのバルブにおいて漏洩しているかの判定は、中間室２０１の圧力の変動を検出することで行うことができる。

例えば、プロセスゲートバルブ１１３においてリークが生じている場合は、本実施例のプラズマ処理装置では異常が無い状態で中間室２０１よりも処理室の方が圧力は低い設定となっているため、漏洩によるガスは中間室２０１から処理室へ向かって流れることになり、大気ゲートバルブ１１４におけるリークが生じていない場合には中間室２０１の圧力は減少する。一方、大気ゲートバルブ１１４にリークが生じている場合は、中間室２０１よりも真空搬送容器１４４の方が圧力は高いため、気体の流れは真空搬送容器１４４から中間室２０１へとなり、中間室２０１の圧力は増加する。

本実施例では、試料台１０４の下方で処理室下部の周囲を囲む内側チャンバ１１０に処理室内の圧力を検知する圧力センサ２０３と、中間室２０１の天井面を構成する部材に配置され圧力を検知する圧力センサ２０２を備えて、これらにより、外側チャンバ１１１内の圧力、さらには中間室２０１または処理室内の圧力を検知する構成を備えている。これらのセンサの出力は制御装置に発信され、受信した制御装置が内部の演算器を用いて圧力値とその変動を検出する。

制御装置によって圧力が異常であると判定された場合は、プロセスゲートバルブ１１３または大気ゲートバルブ１１４の異常の生起をプラズマ処理装置１００の使用者やプラズマ処理装置１００その他の装置が複数設置された建屋での複数装置やウエハの搬送のスケジュール等を制御，調節するホストコンピュータ等のより上位の制御装置にエラーの生起を通信手段を用いて発信または報告する。この後、制御装置内の記憶手段に予め格納されている或いは上記ホストコンピュータ等上位の制御装置から通信手段を介して取得したプログラムを用いてプラズマ処理装置１００のエラー処理を実施する。

図３は、図２に示すプラズマ処理装置１００のウエハを搬送する際のプロセスゲートバルブ１１３及び大気ゲートバルブ１１４の動作を模式的に示す上面図である。

図１に示す通り、ウエハの搬送に際して、プロセスゲートバルブ１１３または大気ゲートバルブ１１４は、各々が開閉するゲートの下方に位置して搬送用ロボットによるウエハの搬送の障害とならない位置に配置されている。図３では、この状態での各バルブの位置を破線で示している。一方、ウエハが処理室内に搬入された場合は、図２に示すとおり、プロセスゲートバルブ１１３及び大気ゲートバルブ１１４は側壁に沿って上方に移動した後水平に移動して（図３矢印）側壁と当接し、対応するゲートを閉塞して内側チャンバ１０９並びに真空搬送容器１４４，外側チャンバ１１１の内外を気密に封止する。この状態を図３では実線で示している。

本実施例では、プロセスゲートバルブ１１３は、円筒形状を有する内側チャンバ１０９の外側壁と当接してゲートの開口を閉塞する。このため、プロセスゲートバルブ１１３の弁体３０１は、曲面（円筒形）の側壁にすき間無く当接するために、その当接して側壁と対向する面が円筒形に凹んだ形状を有している。さらに、シート面上には、内側チャンバ１０９のゲートの開口の周囲の円筒形の側壁と接触して封止の性能を発揮するシール部材が曲面に沿って配置されている。一方で、大気ゲートバルブ１１４は、図に示す通り、真空搬送容器１４４の内側壁が平面であるため、これに当接する弁体３０２のシート面は平面の形状を有している。

また、プロセスゲートバルブ１１３の弁体３０１は、シート面の中央部に内側チャンバ１０９の側壁の厚さと同じ高さの凸部３０３を備えており、プロセスゲートバルブ１１３ゲートの開口を閉塞して弁体３０１が内側チャンバ１０９の外側壁に当接した状態で、凸部３０３がゲートの内部に挿入される。凸部３０３の上面は、ゲートが封止された状態で内側チャンバ１０９の内側壁面との段差が小さくして、内側壁面の円筒形を損なうことが抑制され、処理室内部で形成されるプラズマやガス，生成物の分布を軸対称に近づけられる。

このため、プロセスゲートバルブ１１３は凸部３０３の高さの長さを水平方向に移動する必要が生じ、弁体３０３の水平方向の移動に伴う傾きによる押し付け力の不均等や振動を抑制できるように弁体３０１の左右両端側の部分で弁体３０３を駆動する上下方向の支持柱と連結されている。このような構成を備えたプロセスゲートバルブ１１３による封止の機能の成否を検出するため、本実施例では、上記中間室２０１とその圧力または漏洩の検出の構成とを備えたものである。

本実施例における漏洩の検出を含む動作の流れを図４に示す。図４は、図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置の動作の流れを示すフローチャートである。

ウエハの処理を行う際に、ウエハが真空搬送室内を搬送用ロボットのアーム上に載せられて、搬送用の通路であるゲート内部を搬送される（ステップ４０１）。試料台１０４の上方でロボットのアーム上に載せられたウエハが試料台１０４内部の格納されていた状態から上方に上昇した複数のピンに載せ換えられて試料台１０４に受け渡される（ステップ４０２）。

複数のピンは試料台１０４の載置面下方に再度格納されウエハが試料台１０４の載置面上に載置される。この状態で図示しない試料台１０４内部の静電吸着用電極に直流電力が供給されてウエハが載置面上で吸着保持される。

ウエハを試料台１０４に受け渡した後、搬送用ロボットが処理室及び外側チャンバ１１１の外側へ退出し真空搬送容器１４４内部に収納されたことを制御装置が確認すると（ステップ４０３）、制御装置からの指令に応じて大気ゲートバルブ１１４が駆動されて真空搬送室の内側壁に備えられたゲートの開口の周囲の壁面と当接してゲートを気密に封止して外側チャンバ１１１により構成される真空容器内側が真空搬送室から区画される。

大気ゲートバルブ１１４の閉塞後、排気ポンプ１０８及び排気バルブ１０７の動作により、真空容器内部が排気されて減圧され真空度が大きくされる（ステップ４０５）。次に、真空排気が行われている状態で、圧力センサ２０２または２０３からの出力に基づいて、内側チャンバ１０９または外側チャンバ１１１と内側チャンバ１０９との間の空間における圧力が検出され、この圧力が所定の値Ｐ０より低くなるまで検出が繰り返される（ステップ４０６）。圧力が圧力値Ｐ０より小さくなったことが制御装置により判定されると、プロセスゲートバルブ１１３が動作されて内側チャンバ１０９の側壁上のゲートを閉塞してその内外を気密に封止する（ステップ４０７）。

この状態で、内側チャンバ１０９と外側チャンバ１１１との間の空間は外部から密封されて中間室２０１が構成される。この後、排気ポンプ１０８と排気バルブ１０７の動作は継続され、内側チャンバ１０９内部の処理室内はさらに減圧されて処理またはその準備に適切な圧力までその真空度が大きくされる。

さらに、圧力センサ２０２により検知された中間室２０１の圧力の検知結果は制御装置に送信され、制御装置はこの出力に基づいて圧力を検出し、その値が予め定められた圧力Ｐｉの値の範囲内に属しているかが判定される。より具体的には、中間室２０１の圧力が所定値Ｐｉ＋δより小さいかが判定される（ステップ４０８）。圧力値が上限値Ｐｉ＋δより小さいと判定された場合にはステップ４０９に進む。

中間室２０１の圧力が上限値Ｐｉ＋δを越えていると判定された場合にはステップ４１１に進み異常の検出を行う（ステップ４１０）。ステップ４０９において中間室２０１の圧力が所定値Ｐｉ−δより小さいかが判定される（ステップ４０９）。中間室２０１の圧力が下限値より小さいと判定されるとステップ４１１に進み異常の検出が行われる。一方、圧力が下限値より大きいと判定されると、２つのバルブにおいて洩れは生じておらずシールの機能に問題が無いと判定され、ステップ４１０に進んで回数または時間が計数される。予め定められた時間または回数がカウントされたことが検出されると、処理を実施する上で内側チャンバ１０９または外側チャンバ１１１の封止に問題が生じていないと判定され上述したウエハの処理が開始される。

一方、ステップ４１１において、中間室２０１の圧力がＰｉ＋δより大きいと判定された場合には、大気ゲートバルブ１１４において異常が生じている、さらにこれによる封止に問題が生じており、封止が破れているかその機能が不十分となっていると判定される。また、中間室２０１の圧力がＰｉ−δより小さいと判定された場合には、プロセスゲートバルブ１１３において異常が生じている、さらにこれによる封止に問題が生じており、封止が破れているかその機能が不十分となっていると判定される。異常の検出がされると、制御装置はプラズマ処理装置１００に備えられたディスプレイやブザー等の報知手段を用いて判定した箇所のゲートバルブでの異常の生起を報知する。或いは、プラズマ処理装置１００と通信可能に接続された当該プラズマ処理装置１００が設置された建屋での半導体デバイスの製造の手順を制御するホストコンピュータに異常の発生を送信し通知する（ステップ４１２）。この後、予めプログラム等に記載されて定められた手順に従ってエラーに対する処理の動作と正常な動作への復帰の動作が実施される。

以上の実施例によれば、各ゲートのシール異常を検知することで処理の歩溜まりを向上させるプラズマ処理装置を提供することができる。

１００ プラズマ処理装置
１０１ プロセスガスライン
１０２ 遮断バルブ
１０３ 石英プレート
１０４ 試料台
１０７ 排気バルブ
１０８ 排気ポンプ
１０９，１１０ 内側チャンバ
１１１，１１２ 外側チャンバ
１１３ プロセスゲートバルブ
１１４ 大気ゲートバルブ
１２０ 支持梁
１２２ 駆動手段
１２５ 電波源部
１２６ アンテナ
１２７ コイル
１２８ 誘電体
１２９ バッファ室
１３０ 排気ゲートプレート
１３１ 排気開口ゲート
１３２ 放電室
１３２′ 真空室
１３３ 放電室内側壁部材
１３４ シャワープレート
１４２ 蓋部材
１４３ 制御器
１４４ 真空搬送容器
２０１ 中間室
２０２，２０３ 圧力センサ
３０１ 弁体

Claims (5)

1. 真空容器を構成する外側チャンバとこの外側チャンバの内側に配置されてその内部の減圧された処理室内でプラズマが形成される内側チャンバと、この内側チャンバ内の前記処理室の下部に配置され前記プラズマにより処理されるウエハが載せられて保持される試料台と、前記内側チャンバの側壁に配置されて内部を前記ウエハが搬送されるゲートを開閉する第一のゲートバルブと、前記外側チャンバの側壁に配置されて内部を前記ウエハが搬送されるゲートを開閉する第二のゲートバルブと、前記ウエハが前記試料台上に載せられた後前記第一及び第二のゲートバルブを閉塞して密封した前記内側チャンバと前記外側チャンバとの間の空間である中間室の圧力の変動を検出して前記第一または第二のゲートバルブによる封止の低下を検出するプラズマ処理装置。
2. 請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
   前記処理室の圧力が前記中間室の圧力より小さくされ、前記中間室の圧力が所定の値より小さい場合に第一のゲートバルブの封止が不完全であると判定するプラズマ処理装置。
3. 請求項１または２に記載のプラズマ処理装置であって、
   減圧された搬送室内を前記ウエハが搬送される真空搬送容器であって前記外側チャンバと連結されて内部同士が連通された真空搬送容器を備え、前記中間室の圧力が前記搬送室の圧力より小さくされ、前記中間室の圧力が所定の値より大きい場合に第二のゲートバルブの封止が不完全であると判定するプラズマ処理装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載のプラズマ処理装置であって、
   前記第一及び第二のゲートバルブによる封止の性能の低下がないことを判定した後前記処理室内に配置されたウエハの処理を開始するプラズマ処理装置。
5. 請求項１乃至３の何れかに記載のプラズマ処理装置であって、
   前記第一及び第二のゲートバルブによる封止が不完全であることを検出した後、封止が不完全なゲートバルブを報知するプラズマ処理装置。

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