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JP6491891B2 - 真空処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、減圧された処理室を備えた真空処理装置に関する。
半導体ウエハなどの被処理物の処理を行う真空処理装置では、例えば、真空処理室内部を減圧した状態でその内部に処理用ガスを導入し、導入された処理用ガスをプラズマ化して、ラジカルとの化学反応や電子のスパッタリングにより、静電チャックを備えた試料台に保持された半導体ウエハなどの被処理物の処理を行っている。
真空処理装置に関しては、例えば特許文献１に開示されている。また、真空処理チャンバ内で使用される静電チャックについては、例えば特許文献２に開示されている。
特開２００５−２５２２０１号公報 特開２００５−５１６３７９号公報
真空処理装置では処理用ガスを使用しており、処理用ガスをプラズマ化して被処理物（ウエハ）を処理した際に反応生成物が真空処理室内部に付着する。処理室内部に配置された部品の表面に反応生成物が付着すると、その部品の劣化から表面から反応生成物が微小粒子となって剥離し、落下してウエハ等に異物として付着し汚染してしまうという問題が生じる。これを抑制するために、処理室内部の部品は定期的に交換したり清掃したりして、異物の原因となる反応生成物等を除去したり、各部品の表面を再生する処理が行われる（メンテナンス）。メンテナンスの間は処理室内部が大気圧の雰囲気に開放されており処理を行うことができず装置の稼働が停止しているので、処理の効率が低下することになる。
更に近年、被処理物である半導体ウエハの大口径化が進められている。そのため、真空処理装置も大型化し、それを構成する個々の部品も大型化すると共にその重量も増加傾向にあり、部品の取り外しや移動、取り付け等が容易ではなくメンテナンスに要する時間が長くなることが予想され、メンテナンス効率の更なる低下が危惧される。
そこで発明者等は、従来の技術で上記課題への対応が可能かを検討した。特許文献１には、外側チャンバの内部に被処理物の処理を行う処理室を構成する上部内筒チャンバと試料台、及び排気部側に配置された下部内筒チャンバを備えた真空処理装置が開示されている。本真空処理装置ではメンテナンスの際に、上部内筒チャンバの上部に配置され、プラズマを生成する放電室を構成する放電室ベースプレートを搬送室側に配置されたヒンジ部を支点として回転させるように上方に持ち上げ、上部内側チャンバの作業空間を確保することにより上部内側チャンバを上方に持ち上げて外側チャンバから取り出す。更に、試料台の鉛直方向の中心を軸として軸周りに配置され固定された支持梁を備えたリング状の支持ベース部材（試料台ブロック）が固定された試料台ベースプレートを搬送室側に配置されたヒンジ部を支点として回転させるように上方に持ち上げ、下部内側チャンバの作業空間を確保することにより下部内側チャンバを上方に持ち上げて外側チャンバから取り出す技術が記載されている。なお、支持梁を試料台の鉛直方向の中心を軸として軸対称に配置（即ち、試料台の中心軸に対するガス流路形状が略同軸軸対称）することにより、上部内筒チャンバ内の試料台上の空間のガス等（処理ガス、プラズマ中の粒子や反応生成物）が、この支持梁同士の間の空間を通り下部内筒チャンバを介して排気される。これにより、被処理物周方向におけるガスの流れが均一になり、被処理物に対する均一な処理が可能となる。
この放電室ベースプレート及び試料台ベースプレートをヒンジ部を支点にして引き上げる技術を大口径化した被加工物のメンテナンスに適用する場合、放電ベースプレートや試料台が固定された支持梁が大型化し重量が増加するため、人手によりこれらを上部に引き上げることが困難になり、上部内筒チャンバや下部内筒チャンバの作業空間を確保することが困難になることが危惧される。また、排気部のメンテナンスは外側チャンバの上部から覗き込むようにして行うことになるが、装置の大型化により手が届かず十分な清掃等が困難になることが危惧される。更に、上部に引き上げられた放電ベースプレートや試料台を構成する部品の整備や交換等の非定常メンテナンスは足場が不安定となることが危惧される。仮にクレーン等により放電ベースプレートや試料台が固定された支持梁を引き上げたとしても、後者の２つは解消されない。
特許文献２には、真空処理チャンバの側壁に設けられた開口部を（水平方向に）通過させることにより、チャンバに取り付け・取り外しが可能で、静電チャックアセンブリが搭載された片持ちの基板支持部が開示されている。この技術を大口径化した被加工物のメンテナンスに適用する場合、基板支持部はチャンバ側壁の開口部で真空シールされているため、重量が増加すると真空シール部への荷重負荷が大きくなり真空を保持することが困難になることが危惧される。また、片持ちのため試料支持部の中心軸に対するガス流路形状が同軸の軸対称とはならず、被処理物の周方向におけるガスの流れが不均一になり、被処理物に対して均一な処理を行うことが困難になると思われる。
本発明の目的は、被処理物が大口径化した場合であっても、処理の均一性が良好で、かつ定常的なメンテナンスだけでなく、非定常的なメンテナンスも効率よく行うことが可能な真空処理装置を提供することにある。
上記目的を達成するための一態様として、真空搬送室と前記真空搬送室に接続される真空処理室とを有し、前記真空処理室は、排気開口を有するベースプレートと、前記ベースプレートの上に配置され、水平断面の内壁が円形状を有する下部容器と、前記下部容器の上に配置され、被処理物を載置する試料台および前記試料台を支持する支持梁であって、前記試料台の中心軸に対して軸対称に配置された支持梁を備えたリング状の試料台ベースを有する試料台ユニットと、前記試料台ユニットの上に配置され、水平断面の内壁が円形状を有する上部容器と、前記試料台ベースに固定され、前記試料台ユニットを上下方向及び水平方向に移動可能な移動手段と、を備え、前記真空搬送室と前記真空処理室との間に前記ベースプレートと連結されたバルブボックスが配置され、前記真空搬送室は、前記被処理物を前記真空処理室との間で搬送する第１開口部と前記第１開口部を開閉する第１ゲートバルブとを有し、前記真空処理室は前記被処理物を前記真空搬送室との間で搬送する第２開口部を有し、前記バルブボックスは、前記第1開口部と前記第２開口部を接続し、前記第２開口部を開閉する第２ゲートバルブを有することを特徴とする真空処理装置とする。
本発明によれば、被処理物が大口径化した場合であっても、処理の均一性が良好で、且つ定常的なメンテナンスだけでなく、非定常的なメンテナンスも効率よく行うことが可能な真空処理装置を提供することができる。
本発明の実施例に係る真空処理装置の構成の概略を説明する上面図及び斜視図である。 図１に示す実施例に係る真空処理装置における被処理物の搬送を説明するための要部概略上面図である。 図１に示す実施例の真空処理室の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。 図１に示す実施例の真空処理室の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。 図１に示す本発明の実施例に係る真空処理装置の真空処理室におけるメンテナンスの手順を説明するための上面図及び縦断面図である。 図１に示す本発明の実施例に係る真空処理装置の真空処理室におけるメンテナンスの手順を説明するための上面図及び縦断面図である。 図１に示す本発明の実施例に係る真空処理装置の真空処理室におけるメンテナンスの手順を説明するための上面図及び縦断面図である。 図１に示す本発明の実施例に係る真空処理装置の真空処理室におけるメンテナンスの手順を説明するための上面図及び縦断面図である。 図１に示す本発明の実施例に係る真空処理装置の真空処理室におけるメンテナンスの手順を説明するための上面図及び縦断面図である。 図１に示す本発明の実施例に係る真空処理装置の真空処理室におけるメンテナンスの手順を説明するための上面図及び縦断面図である。 図１に示す本発明の実施例に係る真空処理装置の真空処理室におけるメンテナンスの手順を説明するための上面図及び縦断面図である。 図１に示す実施例の変形例に係る真空処理装置の真空処理室の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。 図１に示す実施例の別の変形例に係る真空処理装置の真空処理室の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
発明者等は、上記目的を達成するために、下記の３つを満たす方法について検討した。すなわち、（１）良好な処理の均一性を確保するために、被処理物を載置する試料台の中心軸に対して処理チャンバ形状を略同軸軸対称とすること。
（２）容易な定常メンテナンスを可能とするために、大口径化対応であっても定常メンテナンスの対象部品であるチャンバ部材から反応生成物等を迅速に取り除くことができること。なお、ここでは定常メンテナンスが容易とは、電源ケーブルを切り離したり、水冷却パージを行うなど、非定常メンテナンスの際に行う作業を不要にすることを含む。（３）容易な非定常メンテナンスを可能とするために、大口径化対応であっても非定常メンテナンス対象である放電用電極ヘッドや各種センサーが容易に引き出せること。
その結果、以下の構成とすることが有効であることが分かった。
（１）に対しては、少なくとも真空処理室の水平断面の内壁形状を円形状とし、試料台を支持する支持梁は、試料台の鉛直方向の中心を軸として軸対称に配置し、リング状の支持ベース部材に固定する。（２）に対しては、定常メンテナンスを行う部品はスワップ（交換）可能とする。すなわち、反応生成物等が付着した部品をその場で清掃するのではなく、新しい部品或いは清掃済みの部品と交換可能とする。更に、非定常メンテナンス対象部品を関連部品毎にユニットに纏め、ユニット単位で水平方向に移動可能とし、定常メンテナンスの際にこれらが作業の障害とならないように回避を容易にする。（３）に対しては、非定常メンテナンス対象部品を関連部品毎に纏めたユニットをメンテナンスの際に水平方向に移動させ、周囲に作業空間を設ける。
以下、実施例により説明する。なお、図中において同一符号は同一構成要素を示す。
本発明の実施例に係る真空処理装置ついて、図１〜図１１を用いて説明する。図１は、本発明の実施例に係る真空処理装置の構成の概略を説明する上面図及び斜視図である。本実施例の真空処理装置１００であるプラズマ処理装置は、大気ブロック１０１と真空ブロック１０２とを有する。大気ブロック１０１は、大気圧下で半導体ウエハ等の被処理物（試料）を搬送、収納位置決め等をする部分であり、真空ブロック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、処理等を行ない、試料を載置した状態で圧力を上下させる部分である。
上記目的は、真空搬送室と前記真空搬送室に接続される真空処理室とを有し、前記真空処理室は、排気開口を有するベースプレートと、前記ベースプレートの上に配置され、水平断面の内壁が円形状を有する下部容器と、前記下部容器の上に配置され、被処理物を載置する試料台および前記試料台を支持する支持梁であって、前記試料台の中心軸に対して軸対称に配置された支持梁を備えたリング状の試料台ベースを有する試料台ユニットと、前記試料台ユニットの上に当該試料台ユニットに対して取り外し可能に配置され、水平断面の内壁が円形状を有する上部容器と、前記試料台ベースに固定され、前記試料台ユニットを上下方向及び水平方向に移動可能な移動手段と、を備え、前記真空搬送室と前記真空処理室との間で前記ベースプレートに対してその位置が固定されたバルブボックスが配置され、前記真空搬送室は、前記被処理物を前記真空処理室との間で搬送する第１開口部と前記第１開口部を開閉する第１ゲートバルブとを有し、前記真空処理室の前記上部容器は当該上部容器の側壁に配置されその内側と外側とを連通する第２開口部であって、前記被処理物が前記真空搬送室との間で搬送される第２開口部を有し、前記バルブボックスは、前記第２開口部の周囲の前記上部容器の外側の側壁に接続されて内部と外部との間を機密に封止し、その内部の空間に前記第２開口部を開閉する第２ゲートバルブを有すると共に前記第１開口部及び前記第２開口部を連結するプラズマ処理装置により達成される。
真空ブロック１０２は減圧して試料を処理する複数の真空処理室２００−１、２００−２、２００−３、２００−４と、これらの真空処理室と連結されその内部で試料を減圧下で搬送する真空搬送ロボット１１０−１、１１０−２を備えた真空搬送室１０４−１、１０４−２、及びこの真空搬送室１０４−１と大気搬送室１０６を接続するロック室１０５、真空搬送室１０４−１と真空搬送室１０４−２を接続する搬送中間室１０８とを備えている。この真空ブロック１０２は、その内部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構成されている。これら大気搬送ロボットや真空搬送ロボットの動作や、真空処理室における処理の制御は、制御装置により行われる。
図３は、図１に示す実施例の真空処理室の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。特に、図３では真空処理室２００における真空処理室の構成の略図を示している。本実施例では同一構造の真空処理室を配置しているが、他の構造を有する真空処理室を組み込んでもよい。
図３に示す真空処理室は、上部容器２３０や下部容器２５０を含む真空容器と、これに連結されて配置された下方の排気ポンプ２７０と、上方の第１高周波電源２０１およびソレノイドコイル２０６とを備えている。上部容器や下部容器は水平断面形状が円形状の内壁を有し、その内部の中央部には、円筒形状の試料台２４１が配置されている。上部容器や下部容器の外壁は真空隔壁を構成している。試料台２４１は試料台ベース２４２に設けられた支持梁により保持されており、支持梁は試料台の鉛直方向の中心を軸として軸対称に配置（即ち、試料台の中心軸２９０に対するガス流路形状が略同軸軸対称）されている。上部容器２３０内の試料台２４１上の空間のガス等（処理ガス、プラズマ中の粒子や反応生成物）が、この支持梁同士の間の空間を通り下部容器２５０を介して排気されるため、被処理物（試料）３００が載置された試料台２４１の周方向におけるガスの流れが均一になり、被処理物３００に対する均一な処理が可能となる。なお、試料台ベース２４２は支持梁を備えたリング形状を有しており、このリング部分が真空容器である下部容器と上部上記の周囲で保持され、真空シールされるため、試料台等の重量が増加しても対応可能である。
真空処理室は、本実施例ではベースプレート２６０上に順次積層された円筒形状の下部容器２５０、支持梁を備えたリング状の試料台ベース２４２、円筒形状の上部容器２３０、アースリング２２５、円筒形状の放電ブロック２２４、ガス導入リング２０４を含む複数の部材により構成されており、それぞれの部材はＯリング２０７により真空シールされている。放電ブロック２２４の内側には円筒形状の石英内筒２０５が配置されている。また、試料台ベース２４２には試料台底部蓋２４５を有する試料台２４１が固定されて試料台ユニットを構成し、ヒータ２２２が取り付けられた放電ブロック２２４は放電ブロックベース２２１に固定されて放電ブロックユニットを構成している。また、上部容器２３０、下部容器２５０、ベースプレート２６０はフランジ部を有し、上部容器２３０と下部容器２５０はフランジ部でベースプレート２６０にそれぞれネジ止めされている。なお、本実施例では、真空処理室を構成する部材は円筒形状を有するが、外壁形状に関しては水平断面形状が円形ではなく矩形であっても、他の形状であってもよい。
真空処理室の上方には、真空容器を構成する円板形状を有する蓋部材２０２とその下方に真空処理室の天井面を構成する円板形状のシャワープレート２０３が配置されている。これらの蓋部材２０２とシャワープレート２０３は石英等の誘電体製の部材であり、マイクロ波やＵＨＦ、ＶＨＦ波等の高周波電界が透過可能に構成されており、上方に配置された第１高周波電源からの電界がこれらを通り真空処理室内に供給される。また、真空容器の外側側壁の外周にはこれを囲んで磁場の形成手段（ソレノイドコイル）２０６が配置され発生された磁場を真空処理室内に供給可能に構成されている。
シャワープレート２０３には、複数の貫通孔である処理用ガスの導入孔が配置されており、ガス導入リング２０４から導入された処理用ガスがこの導入孔を通して真空処理室内に供給される。シャワープレート２０３の導入孔は、試料台２４１の上面である試料の載置面の上方であって試料台２４１の中心軸２９０の回りの軸対称の領域に複数個配置されており、均等に配置された導入孔を通り所定の組成を有して異なるガス成分から構成された処理用ガスが真空処理室内に導入される。
真空処理室内部に導入された処理用ガスは、電界形成手段である第１高周波電源２０１と磁界形成手段であるソレノイドコイル２０６により発生する電磁波及び磁場が真空処理室内に供給されることにより励起されて試料台２４１上方の放電ブロック２２４内の空間においてプラズマ化される。このとき、処理用ガス分子は電子とイオンに電離されたり、あるいはラジカルに解離されたりする。このプラズマが生成される領域には、第１温度コントローラ２２３に接続されたヒータ２２２が取り付けられ、放電ブロックベース２２１上に配置された放電ブロック２２４が設けられており、プラズマと接触するプ石英内筒２０５を加熱することができる。これにより、石英内筒２０５や放電ブロック２２４への反応生成物の付着を低減することができる。このため、これらの部材は定常メンテナンスの対象から外すことができる。
ウエハを載置する試料台２４１は、真空処理室の内部にこのシャワープレート２０３の中心軸２９０と合致するように配置される。プラズマによる処理を行う際は被処理物３００であるウエハは試料台２４１の上面である円形の載置面に載せられてこの面を構成する誘電体の膜静電気により吸着されて保持（静電チャック）された状態で処理が行われる。本実施例では、試料である半導体ウエハは直径４５０ｍｍのものを使用することを考慮して円筒形状の真空処理室の内径は８００ｍｍとした。但し、この寸法以下（６００ｍｍ程度）とすることもできる。
また、試料台２４１内部に配置された電極には高周波バイアス電源（第２高周波電源）２４３が接続されており、供給される高周波電力により試料台２４１及びこの上に載せられた試料３００の上方に形成される高周波バイアスによりプラズマ中の荷電粒子を試料の表面に誘引して衝突させることによる物理反応と前記ラジカルとウエハ表面との化学反応との相互反応によりエッチング処理が進行する。また、試料台の温度は第２温度コントローラ２４４により所望の温度に制御することができる。試料台２４１への高周波バイアスの印加や試料台２４１の温度制御は、支持梁を含む試料台ベース２４２内部に形成された空洞内に配置された電源用配線コードや温度制御用の配線コード或いは冷媒用配管を介して行われる。なお、図示してはいないが、前記配線コードの他、温度センサーや静電チャック用配線コードも含むことができる。試料台２４１の周辺に配置される上部容器２３０には反応生成物が付着し易いため、定常メンテナンスの対象部材である。
真空処理室の下方にはその底部と排気開口を有するベースプレート２６０を介して連結された排気ポンプ２７０が配置されている。ベースプレート２６０に設けられた排気開口は、試料台２４１の真下に配置され、排気開口上に配置された略円板形状を有する排気部蓋２６１をシリンダ２６２により上下に移動することにより排気コンダクタンスを調整することができ、排気ポンプ２７０により真空処理室外に排出される内部のガスやプラズマ、生成物の量、速度が調節される。この排気部蓋２６１は被処理物を処理する際には開放されており、処理用ガスの供給と共に排気ポンプ２７０等の排気手段の動作とのバランスにより、真空処理室内部の空間の圧力は所望の真空度に保持される。本実施例では、処理中の圧力は、０．１〜４Ｐａの範囲で予め定められた値に調節される。排気ポンプとしては分子ターボポンプを用いた。なお、排気部蓋２６１は、メンテナンスの際には閉じて排気ポンプをＯリングにより真空シールすることができる。なお、符号１１１は第１ゲートバルブ、符号１１２は第２ゲートバルブ、符号１１５はバルブボックス、符号２８０は支柱である。
真空処理室内に導入された処理用ガス、及びプラズマや処理の際の反応生成物は排気ポンプ２７０等の排気手段の動作により真空処理室上部から試料台２４１の外周側の空間を通り、下部容器２５０を介して下方のベースプレート２６０に設けられた開口まで移動する。下部容器２５０は反応生成物が付着し易いため、定常メンテナンスの対象部材となる。
エッチング処理中の真空処理室内部の圧力は真空計（図示せず）にて監視され、排気部蓋２６１によって排気速度を制御することで真空処理室内部の圧力を制御している。これらの処理用ガスの供給や電界形成手段、磁界形成手段、高周波バイアス、排気手段の動作は図示しない通信可能に接続された制御装置により調節される。
プラズマ処理に使用する処理用ガスには、各プロセスの条件毎に単一種類のガス、あるいは複数種類のガスを最適な流量比で混合されたガスが用いられる。この混合ガスは、その流量がガス流量制御器（図示せず）により調節されこれと連結されたガス導入リング２０４を介して真空容器上部の真空処理室上方のシャワープレート２０３と蓋部材２０２との間のガス滞留用の空間に導入される。本実施例ではステンレス製のガス導入リングを用いた。
次に、被処理物の真空処理室内への搬入、真空処理室からの搬出の手順について図２〜図４を用いて説明する。図２は、図１に示す実施例に係る真空処理装置における被処理物の搬送を説明するための要部概略上面図である。図２（ａ）は、ゲートバルブが開の状態であり、搬送ロボットが被処理物を真空処理室に搬入している状態、或いは搬出しようとしている状態）である。図２（ｂ）は、真空搬送室１０４にウエハ３００が搬入された状態であって、ゲートバルブが閉の状態であり、被処理物が真空搬送室へ搬入された状態を示す。
先ず大気ブロックにおいて、カセットから大気搬送ロボットにより取り出されたウエハはロック室を経て真空搬送室１０４へ搬送される。真空処理室と真空搬送室とは第１ゲートバルブ１１１と第２ゲートバルブとを介して接続されている。本図ではゲートバルブは両方とも閉じられており、Ｏリング２０７で真空シールされている。符号１１５はバルブボックス、符号２１０は旋回リフター（移動手段）である。旋回リフター２１０については後述する。次に、真空処理室と真空搬送室の圧力を揃えた上で、図２（ａ）に示すように、アームを備えた真空搬送ロボット１１０を用いて真空搬送室１０４から真空処理室へウエハ３００を搬入する。このとき、第１及び第２ゲートバルブ１１１、１１２が両者とも開の状態である。次いで、図３に示すように、ウエハ３００を真空処理室内の試料台２４１に載置し、真空搬送ロボットは真空搬送室へ戻り、第１、第２ゲートバルブ１１１、１１２は閉じられる。
真空処理室内においてウエハ３００への処理が完了すると、真空処理室と真空搬送室との圧力を調整後、図４に示すように第１、第２ゲートバルブ１１１、１１２を開状態とする。図４は、図１に示す実施例の真空処理室の構成の概略を模式的に示す縦断面図であって、第１、第２のゲートバルブ１１１，１１２が開放されている状態を示している。
この状態から図２（ａ）に示されるものと同様にして真空搬送ロボット１１０を用いて試料台２４１からウエハ３００を取り外す。引き続き、図２（ｂ）に示されるように、ウエハ３００を真空搬送室１０４へ搬入する。その後、ウエハ３００は他の真空処理室で処理された後、或いは処理されることなく、ロック室を介してカセットへ搬送される。
次に、定常メンテナンスの手順について図５〜図１１を用いて説明する。図５は、図３，４に示した真空処理室の構成からソレノイドコイル２０６と第１高周波電源２０１を取り除くと共に、排気ポンプ２７０に接続されるベースプレート２６０の開口部を排気部蓋２６１で塞ぎ真空シールした構成を示し、図５（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
排気部蓋２６１により排気ポンプ２７０を真空シールし、排気ポンプ２７０を稼働させておくことにより、メンテナンス後の真空処理室の立ち上げ時間を短縮することができる。なお、図５（ｂ）に示す断面図は、旋回リフター２１０を説明するために、図３や図４とは見る方向が異なる。すなわち、図３や図４に示す断面図では、図５（ａ）に示す平面図において右側から見た図であるが、図５（ｂ）に示す断面図では、図５（ａ）に示す平面図において下側から見た図となっている。図６〜図１１に示す縦断面図は、図５（ｂ）に示す断面図と同じ方向から見た図である。
次に、図６に示すように、石英板２０２、その下方のシャワープレート２０３及び石英内筒２０５を上方に移動させて取り外す。これにより、真空処理室の上端にはガス導入リング２０４が露出する。また、真空処理室内部には、試料台２４１と試料台ベース２４２の支持梁の部分が露出する。次いで、図７に示すように、ガス導入リング２０４を上方へ移動させて取り外す。
引き続き、図８に示すように、旋回リフター２１０の可動部に固定された放電ブロックベース２２１と、その上に取り付けられた放電ブロック２２４及びヒータ２２２を含む放電ブロックユニット２２０を、矢印３１０に示すように旋回軸２１１を中心として上方へ移動後、水平に反時計方向に旋回させることにより鉛直上方から見て真空処理室の領域外へ移動する。本実施例では放電ブロックユニットを反時計方向に旋回したが、旋回リフターの位置を反対側（図中右側配置を左側配置）に変更して時計方向に旋回させる構成とすることもできる。
放電ブロックユニット２２０を上方に移動する距離は、アースリング２２５の突起部を越える高さ以上とする。本実施例では５ｃｍとしたが、これに限定されない。なお、アースリングの突起部の高さが低い場合には、Ｏリング２０７が放電ブロックユニット２２０或いはアースリング２２５から離れる高さ（数ｃｍ）以上とする。又、旋回角度は１８０度としたが、９０度以上２７０度以下とすることができる。但し、作業性を考慮すると１８０度±２０度が好適である。定常メンテナンスの対象ではない放電関連部材を放電ブロックユニット２２０として纏めて旋回することにより、真空処理室の上部からこれらを迅速・容易に回避させることができる。放電ブロックユニット２２０を回避させることにより、真空処理室の上端にはアースリング２２５が露出する。
次に、図９に示すように、アースリング２２５及び主要な定常メンテナンス対象部材である上部容器２３０を上方へ移動させて取り外す。すなわち、スワップ（交換）可能な状態で容易に上部容器２３０を取り外すことができる。
本実施例においては真空処理室を構成する真空隔壁自体（上部容器）が交換可能である。これにより、真空処理室を解体してからの上部容器２３０のメンテナンス時間を最小限に抑えることができる。
なお、メンテナンスを行う際、第１ゲートバルブは閉とし、第２ゲートバルブは開としておく。第１ゲートバルブ１１１は閉じて真空搬送室１０４を真空シール状態とすることにより、他の真空処理室での処理が可能となり、真空処理装置としての稼働率の低下を最小限に抑えることができる。一方、第２ゲートバルブ１１２を開放状態とすることにより、上部容器２３０とバルブボックス１１５とを分離することができる。
上部容器２３０の取り外しは、上部容器２３０とベースプレート２６０とをフランジ部で固定していたネジを取りはずしてから行った。放電ブロックユニットの移動は、旋回リフターを制御する制御装置により行った。この制御装置は旋回リフター専用でもよいが、真空処理装置全体の制御装置の一部として組み込んでも良い。上部容器２３０を取り外すことにより、試料台２４１と支持梁の他、試料台ベース２４２のリング部分が露出する。
次いで、図１０に示すように、旋回リフター２１０の可動部に固定された試料台ベース２４２と、その上に取り付けられた試料台２４１及び試料台底部蓋２４５を含む試料台ユニット２４０を、矢印３２０に示すように旋回軸２１１を中心として上方へ移動後、水平に反時計方向に旋回させることにより鉛直上方から見て真空処理室の領域外へ移動する。本実施例では試料台ユニットを反時計方向に旋回したが、旋回リフターの位置を反対側（図中右側配置を左側配置）に変更して時計方向に旋回させる構成とすることもできる。
試料台ユニット２４０を上方に移動する距離は、Ｏリング２０７が試料台ユニット２４０或いは下部容器２５０から剥がれる高さ以上とする。本実施例では２ｃｍとしたが、これに限定されない。又、旋回角度は放電ブロックユニット２２０と同じとなるように設定することが望ましい。これにより、鉛直上方から見た場合、放電ブロックユニット２２０と試料台ユニット２４０の両者の合計面積を小さくすることができる。
定常メンテナンスの対象ではない試料台関連部材を試料台ユニット２４０として纏めて旋回することにより、真空処理室の上部からこれらを迅速・容易に回避させることができる。試料台ユニット２４０の移動は、旋回リフターを制御する制御装置により行った。この制御装置は旋回リフター専用でもよいが、真空処理装置全体の制御装置の一部として組み込んでも良い。試料台ユニット２４０を回避させることにより、真空処理室の上端には下部容器２５０が露出する。また、排気部蓋２６１の全表面が露出する。
引き続き、下部容器２５０とベースプレート２６０とをフランジ部で固定していたネジは取りはずした後、図１１に示すように、主要な定常メンテナンス対象部材である下部容器２５０を上方へ移動させて取り外す。
すなわち、スワップ（交換）可能な状態で容易に下部容器２５０を取り外すことができる。これにより、真空処理室を解体してからの下部容器２５０のメンテナンス時間を最小限に抑えることができる。
下部容器２５０を取り外した後、ベースプレート２６０の表面や排気部蓋２６１の表面の点検・整備を行う。ベースプレート２６０の露出部は下部容器２５０で覆われていたため反応生成物の付着が少なく、また、排気部蓋２６１の上部表面は、被処理物を処理する際には試料台の下に配置されており、反応生成物の付着は少ないが、必要に応じて清掃することができる。ベースプレート２６０の周辺には真空処理室を構成する壁等（メンテナンス上の障害物）が無くフラットなため、作業者４００（図１０Ｂでは図示せず）のメンテナンスの作業効率を向上させることができる。
定常メンテナンス対象の部材の清掃や、点検・整備、交換（特に、上部容器と下部容器）を行った後、上記説明と逆の手順で組み立てられ、真空処理に供せられる。
次に、非定常メンテナンスの手順について説明する。非定常メンテナンスの対象部材は主に放電ブロックユニット２２０を構成する部材と試料台ユニット２４０を構成する部材である。
放電ブロックユニット２２０を構成する部材の場合には、図８に示したように放電ブロックユニット２２０を上方へ持ち上げ、水平方向に旋回した後、所望の方向から、ヒータ２２２の点検・交換、放電ブロック２２４の内壁の点検、清掃等のメンテナンスを行うことができる。放電ブロックユニット２２０は、他の真空処理室を構成する部材から回避されているため作業効率の向上を図ることができる。
試料台ユニット２４０を構成する部材の場合には、図１０に示したように試料台ユニットを上方へ持ち上げ、水平方向に旋回した後、図１１（ｂ）に示すように試料台底部蓋を取り外して所望の方向から、各種電源コードやセンサーの配線、温度調節用部品等のメンテナンスを行うことができる。支持梁内部の空洞には、被処理物を試料台に静電吸着させるため用いられる配線コード、試料台へ高周波バイアスを印加するために用いられる配線コード、試料台の温度を制御するために用いられる配線コード或いは冷媒用配管、試料台の温度を検出するために用いられる配線コードの中の少なくとも一つが配置されており、それらも非定常メンテナンスの対象となる。
なお、放電ブロックユニット２２０が作業の障害となる場合には、鉛直上方から見て真空処理室が配置された領域、又はその近傍迄時計方向に旋回させることができる。これにより、試料台ユニット２４０の作業効率の向上を図ることができる。また、放電ブロックユニットと試料台ユニットの旋回角度を適当にズラせることにより、両ユニットを同時にメンテナンスすることができるため、作業効率が向上する。
なお、本実施例では、放電ブロックユニットや試料台ユニットを、上方に持ち上げた後水平方向に旋回したが、持ち上げた後水平方向に直線状に引き出す構成としてもよい。これにより、移動範囲を最小限とすることができる。また、移動機構の構成の簡略化が図れる。但し、水平方向への旋回の方がメンテナンスの作業空間を確保する上で有利である。
また、本実施例では、上部容器だけでなく下部容器も交換したが、下部容器内面を覆うようにライナー（カバー）を取り付け、当該ライナーを交換する構成としてもよい。
また、本実施例では旋回リフターを１つとし、放電ブロックユニットと試料台ユニットとを同一方向に旋回させたが、作業領域を確保できる場合には旋回リフターを２つ設け、それぞれ別々の方向に旋回させることもできる。放電ブロックユニット用の旋回リフターと試料台ユニット用の旋回リフターとをそれぞれ設けることにより、それぞれのユニットの高さを自由に設定することができる。また、作業者をより多く配置することができるため作業の同時進行を容易に行うことが可能となり、短時間で作業を終了することができ、作業効率が向上する。
また、上記実施例では、旋回リフターを用いて移動を行う放電ブロックユニットや試料台ユニット以外の構成部品の移動は人手で行ったが、クレーン等の起重機を用いても良い。
次に、上記説明した実施例の変形例を図面を用いて説明する。以下の説明において、実施例と同符号を付けたものは、当該実施例と同等の構成であって同等の動作、機能を果たすものであるので、特に必要でない限り説明を省略する。
図３，４等に示した実施例は、支柱２８０上にベースプレート２６０が固定され、ベースプレート２６０上に順次積み重ねられる円筒形状の下部容器２５０、支持梁を備えたリング状の試料台ベース２４２、円筒形状の上部容器２３０で構成され、上部容器２３０は支柱２８０上に固定されたバルブボックス１１５に対してＯリング２０７を間に挟んで接触して連結され、内部の空間と外側の外気との間が気密に封止されている。また、メンテナンス時に上昇及び旋回する放電ブロックベース２２２、試料台ベース２４２は、旋回リフター２１０の可動部と締結しており、旋回リフター２１０は支柱２８０にボルトや螺子を用いて相互に締結されている。
つまり、上部容器２３０と当接してその内部の空間と外側の外気との間が気密に封止されるものであって、円筒形の外形を有した上部容器２３０の当該外壁と当接するように中心軸２９０と合致する曲面部を備えたバルブボックス１１５、さらに放電ブロックベース２２２、上部容器２３０、試料台ベース２４２が装置本体に取り付けられてそれらの位置が固定される際に、これらの配置において支柱２８０はこれらの部品と直接的或いはベースプレート２６０を挟んで連結されて位置固定されていることから、支柱２８０が位置の基準を決める部材となっている。
また、故障等でバルブボックス１１５や旋回リフター２１０を交換する際には、それぞれを支柱２８０と切り離すことでその交換等保守の作業が可能である。本例において、ベースプレート２６０、バルブボックス１１５、旋回リフター２１０を再度支柱２８０に対しての取り付けの順序は問われない。
一方、図１２に示す変形例では、実施例と異なる構成として、支柱２８０上にベースプレート２６０が連結されて位置が固定され、当該ベースプレート２６０上に順次積み重ねされて真空容器を構成する円筒形状の下部容器２５０、支持梁を備えたリング状の試料台ベース２４２、円筒形状の上部容器２３０を備え、上部容器２３０はベースプレート２６０に対してボルトや螺子等によって接続されて位置が固定されたバルブボックス１１５に対してＯリング２０７を間に挟んで当接して連結され、内部の空間と外側の外気との間が気密に封止されている。さらに、旋回リフター２１０も同様にベースプレート２６０に対してボルトや螺子等によって接続されて位置が固定されている。
つまり、上部容器２３０と当接してその内部の空間と外側の外気との間が気密に封止されるものであって、円筒形の外形を有した上部容器２３０の当該外壁と当接するように中心軸２９０と合致する曲面部を備えたバルブボックス１１５、さらに放電ブロックベース２２２、上部容器２３０、試料台ベース２４２が装置本体に取り付けられてそれらの位置が固定される際に、ベースプレート２６０に対して連結されて位置固定されていることから、ベースプレート２６０がこれらの位置の基準となる部材となっている。このような構成において、本例では、支柱２８０上端とベースプレート２６０とはこれのみが接続されて固定されており、支柱２８０を含む構造が簡略化され、バルブボックス１１５、さらに放電ブロックベース２２２、上部容器２３０、試料台ベース２４２の取り付けの位置の管理がより簡潔にされ、結果として装置の部品の取付公差を許容範囲内にすることが容易となり、装置の組立の精度や作業の効率が向上する。
また、故障等でバルブボックス１１５や旋回リフター２１０を交換する際は、それぞれをベースプレート２６０から取り外すことで連結を解除してその交換が可能となる。また、第２のゲートバルブ１１２またはその駆動手段を交換する際には、第２ゲートバルブ１１２とバルブボックス１１５の締結部は装置の外部に対して露出しており、作業者がバルブボックス１１５と上部容器２３０或いはベースプレート２６０との間の接続部に対してアクセスがし易く、第２ゲートバルブの交換が容易にされている。なお、本例においては、支柱２８０上にベースプレート２６０を支柱２８０に対して締結して連結した後、ベースプレート２６０に対してバルブボックス１１５及び旋回リフター２１０を取り付けて位置を固定する順番となる。
さらに、図１３に示す別の変形例では、図１２の変形例と相違する構成として、バルブボックス１１５とベースプレート２６０とを一体にして形成されたバルブボックス付ベースプレート２５３が支柱２８０の上端に螺子やボルト等で締結されて位置が固定され、当該バルブボックス付ベースプレート２５３上に、円筒形状の下部容器２５０、支持梁を備えたリング状の試料台ベース２４２、円筒形状の上部容器２３０が順次積み重ねられて真空容器が構成された点である。
本構成では、上部容器２３０の円筒形の外側壁面は、バルブボックス付ベースプレート２５３とＯリング２０７を挟んで当接して両者が連結され、内側の空間と外側の外気との間が気密に封止されている。また、旋回リフター２１０はバルブボックス付ベースプレート２５３に対して締結されてその位置が固定されている。
つまり、バルブボックス付ベースプレート２５３、放電ブロックベース２２２、上部容器２３０、試料台ベース２４２の相対的な配置位置を固定する際に、基準となるものはバルブボックス付ベースプレート２５３となる。すなわち、支柱２８０の上端に螺子やボルト等でバルブボックス付ベースプレート２５３が締結されて両者の位置が固定され、バルブボックス付ベースプレート２５３に対して放電ブロックベース２２２、上部容器２３０、試料台ベース２４２が連結され、これらが支柱２８０と直接接続されている構成ではない。このため、支柱２８０の構造を簡便にすることができ、その許容される公差内の寸法でこれを実現することが容易となる。
また、第２のゲートバルブ１１２を交換する際、第２ゲートバルブ１１２とバルブボックス付ベースプレート２５３の締結部は、作業者に対して露出しており、これらの間の連結部分または接続部分のアクセスがし易く部品の交換や保守や点検の作業を容易に行うことができる。さらに、ベースプレート２６０とバルブボックス１１５を一体型とすることで、部品単体としては構造が複雑になるが、部品毎の位置精度の向上および、部品点数の削減等のメリットもある。
また、本実施例では、真空処理装置としてＥＣＲタイプの真空処理装置を用いたが、これに限らず、ＩＣＰタイプの装置等々にも適用することができる。また、リンク方式で配列された真空処理室を備えた真空処理装置を用いたが、これに限らず、クラスター方式の装置にも適用することができる。
以上説明したように、本実施例によれば、被処理物が大口径化した場合であっても、処理の均一性が良好で（同軸の軸対称排気）で、かつ定常的なメンテナンスだけでなく、非定常的なメンテナンスも効率よく行うことが可能な真空処理装置を提供することができる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある構成の一部を他の構成に置き換えることも可能であり、また、ある構成に他の構成を加えることも可能である。
１００・・・真空処理装置、１０１・・・大気ブロック、１０２・・・真空ブロック、１０４、１０４−１、１０４−２・・・真空搬送室、１０５・・・ロック室、１０６・・・大気搬送室、１０７・・・カセット台、１０８・・・搬送中間室、１０９・・・大気搬送ロボット、１１０、１１０−１、１１０−２・・・真空搬送ロボット、１１１・・・第１ゲートバルブ、１１２・・・第２ゲートバルブ、１１５・・・バルブボックス、２００、２００−１、２００−２、２００−３、２００−４・・・真空処理室、２０１・・・第１高周波電源、２０２・・・蓋部材（石英板）、２０３・・・シャワープレート、２０４・・・ガス導入リング、２０５・・・石英内筒、２０６・・・コイル、２０７・・・Ｏリング、２１０・・・旋回リフター、２１１・・・旋回軸、２２０・・・放電ブロックユニット、２２１・・・放電ブロックベース、２２２・・・ヒータ、２２３・・・第１温度コントローラ、２２４・・・放電ブロック、２２５・・・アースリング、２３０・・・上部容器、２４０・・・試料台ユニット、２４１・・・試料台、２４２・・・試料台ベース、２４３・・・第２高周波電源、２４４・・・第２温度コントローラ、２４５・・・試料台底部蓋、２５０・・・下部容器、２６０・・・ベースプレート、２６１・・・排気部蓋、２６２・・・シリンダ、２６３・・・バルブボックス付ベースプレート２７０・・・排気ポンプ、２８０・・・支柱、２９０・・・中心軸、３００・・・被処理物（ウエハ、試料）、３１０・・・放電ブロックユニットの動く方向、３２０・・・試料台ユニットの動く方向、４００・・・作業者。

Claims (9)

  1. 真空搬送室と前記真空搬送室に接続される真空処理室とを有し、前記真空処理室は、排気開口を有するベースプレートと、前記ベースプレートの上に配置され、水平断面の内壁が円形状を有する下部容器と、前記下部容器の上に配置され、被処理物を載置する試料台および前記試料台を支持する支持梁であって、前記試料台の中心軸に対して軸対称に配置された支持梁を備えたリング状の試料台ベースを有する試料台ユニットと、前記試料台ユニットの上に当該試料台ユニットに対して取り外し可能に配置され、水平断面の内壁が円形状を有する上部容器と、前記試料台ベースに固定され、前記試料台ユニットを上下方向及び水平方向に移動可能な移動手段と、を備え、
    前記真空搬送室と前記真空処理室との間で前記ベースプレートに対してその位置が固定されたバルブボックスが配置され、
    前記真空搬送室は、前記被処理物を前記真空処理室との間で搬送する第１開口部と前記第１開口部を開閉する第１ゲートバルブとを有し、前記真空処理室の前記上部容器は当該上部容器の側壁に配置されその内側と外側とを連通する第２開口部であって、前記被処理物が前記真空搬送室との間で搬送される第２開口部を有し、前記バルブボックスは、前記第２開口部の周囲の前記上部容器の外側の側壁に接続されて内部と外部との間を機密に封止し、その内部の空間に前記第２開口部を開閉する第２ゲートバルブを有すると共に前記第１開口部及び前記第２開口部を連結することを特徴とする真空処理装置。
  2. 請求項１記載の真空処理装置において、
    前記ベースプレートの前記排気開口は、前記試料台の真下に配置されていることを特徴とする真空処理装置。
  3. 請求項１記載の真空処理装置において、
    前記ベースプレートと、前記下部容器と、前記試料台ユニットと、前記上部容器との間は、互いに真空シールされていることを特徴とする真空処理装置。
  4. 請求項１記載の真空処理装置において、
    前記真空処理装置のメンテナンスの際、前記第１ゲートバルブは閉状態、前記第２ゲートバルブは開状態とされるものであることを特徴とする真空処理装置。
  5. 請求項1記載の真空処理装置において、
    前記試料台ユニットは、前記移動手段により上方へ持ち上げられた後、水平方向に旋回されるものであることを特徴とする真空処理装置。
  6. 請求項１記載の真空処理装置において、
    前記真空処理装置のメンテナンスの際、前記上部容器及び前記下部容器は交換されるものであることを特徴とする真空処理装置。
  7. 請求項１記載の真空処理装置において、
    前記下部容器は内部にインナーを有し、前記真空処理装置のメンテナンスの際、前記下部容器のインナー及び前記上部容器は交換されるものであることを特徴とする真空処理装置。
  8. 請求項１記載の真空処理装置において、
    前記ベースプレートの排気開口は、前記真空処理装置の稼働中は開状態とされ、前記真空処理装置のメンテナンスの際には閉状態とされるものであることを特徴とする真空処理装置。
  9. 請求項１記載の真空処理装置において、
    前記支持梁の内部に設けられた空洞には、前記被処理物を前記試料台に静電吸着させるため用いられる配線コード、前記試料台へ高周波バイアスを印加するために用いられる配線コード、前記試料台の温度を制御するために用いられる配線コード或いは冷媒用配管、前記試料台の温度を検出するために用いられる配線コードの中の少なくとも一つが配置されていることを特徴とする真空処理装置。
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