JPWO2002029877A1 - 真空処理装置 - Google Patents

Abstract

装置のメンテナンスを容易にするとともに，メンテナンスサイクルを延長させ，スループットの向上を可能にする。処理室２と予備真空室３は，壁面に形成された搬送口２０によって接続されている。搬送口２０の内壁には，複数の部材からなり，着脱自在なゲートライナー１００が設置されている。搬送口内壁のメンテナンス時はゲートライナー１００のみを外して洗浄，交換等を行えばよいので容易である。ゲートライナー１００の表面とゲートバルブ４の搬送口２０を覆う部分の表面には耐プラズマエロージョン性が高い希土類酸化物溶射被膜からなる絶縁被膜２００，３００が施されている。そのため，これらの表面にはプラズマによる損傷が生じ難く，金属汚染や発塵を低減できる。

Description

技術分野
本発明は，例えば半導体ウエハや液晶表示体用基板等の被処理体に対してエッチングや成膜等の処理を施す真空処理装置に関する。
背景技術
半導体デバイス等の処理工程においては，エッチング，成膜処理，アッシング，およびスパッタリングなど種々の処理があり，これらに対応する各処理装置が用いられている。この種の処理装置では，気密な処理室にロードロック機能を有する予備真空室を接続し，大気中の不純物が処理室内に入りこまないようにしている。処理室と予備真空室は壁面に形成された搬送口で接続され，この搬送口を通じて被処理体を搬送する。そして，予備真空室の大気側および処理室側の搬送口には，ゲートバルブと呼ばれる開閉自在な弁体が搬送口を開閉するよう設けられている。
ところで，搬送口やゲートバルブはエッチング処理中にプラズマが集中しやすい箇所である。搬送口は処理室と一体に製作されているため，その材質はアルミニウムを用い，その表面にアルマイト加工を施したものが一般的である。ゲートバルブも同様の材質で作製されていることが多い。アルマイト加工面は直接プラズマに曝されると，加工面がエッチングされてしまい，下地のアルミニウム面が露出する。また，半導体および液晶デバイス等の製造プロセスでは，ハロゲン化合物からなる処理ガスを使用することが多いが，これらのハロゲンイオンは非常に腐食性が強い。露出面がこのようなハロゲンイオンにさらされると，表面が腐食される。また，反応生成分の堆積が生じ，これが剥がれてパーティクルが発生する。
上記のような腐食やパーティクルによる汚染のために，搬送口やゲートバルブの洗浄や交換といったメンテナンスが必要となる。腐食や汚染の程度が著しいほど，そのメンテナンス頻度は高くなる。装置は複雑な構成となっているため，メンテナンス作業は煩雑であり，また，長い時間を要する。頻繁に装置を長時間にわたって停止させていると，装置の稼動率が下がり，スループットが低下するという問題が生じる。
本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，装置のメンテナンスを容易にするとともに，メンテナンスサイクルを延長させ，スループットを向上することが可能な真空処理装置を提供することにある。
発明の開示
上記課題を解決するために，本発明の第１の観点にかかる発明は，真空処理装置において，真空処理室の壁面に形成された被処理体の搬送口の内壁に着脱自在に構成されたライナー部材を設けたことを特徴としている。
また，本発明の第２の観点にかかる発明は，真空処理室の壁面に掲載された被処理体の搬送口を開閉するゲートバルブを備えた真空処理装置において，前記ゲートバルブの少なくとも前記搬送口を覆う部分表面には希土類酸化物溶射被膜が形成されていることを特徴としている。
さらに，詳細に本発明の特徴を言えば，前記ライナー部材は複数部材から構成されるようにしてもよい。また，前記ライナー部材の表面に絶縁被膜を施してもよい。さらに，前記絶縁被膜は希土類酸化物溶射被膜であってもよく，例えばＹ_２Ｏ_３を用いてもよい。さらにまた，前記絶縁被膜や前記希土類酸化物溶射被膜の厚みは，５０μｍ以上１００μｍ以下としてもよい。
本発明の第１の観点にかかる構成によれば，搬送口の内壁をメンテナンスする際は，ライナー部材のみを外して洗浄や交換を行えばよいので，容易であり，所要時間も短くてすむ。よって，装置のスループットを向上させることができる。
本発明の第２の観点にかかる構成によれば，プラズマによるダメージを受けやすいゲートバルブの表面に，耐プラズマエロージョン性が高い希土類酸化物溶射被膜を用いている。希土類酸化物は融点が高く，酸素との化学的結合力が強いため，プラズマに曝されても安定した状態を維持することができる。よって，損傷が生じ難く，金属汚染や発塵ダメージを低減することができる。また，ゲートバルブのメンテナンス頻度を減少させることができ，装置のスループットを向上できる。
また，上記特徴的な構成を採用した場合には，ライナー部材が損傷を受けた場合，損傷を受けた部分の部材のみ交換すればよく，ライナー部材全体を交換する必要がないため，コストを低く抑えられる。さらに，絶縁被膜を施すことにより，プラズマによって表面がエッチングされるのを抑制することができる。さらにまた，融点が高く，酸素との化学的結合力が強い希土類酸化物を用いることにより，プラズマに曝されても安定した状態を維持することができる。すなわち，希土類酸化物溶射被膜を用いることにより，耐プラズマエロージョン性が高くなり，損傷が生じ難くなり，金属汚染や発塵を低減できる。したがって，装置のメンテナンス頻度を減少させることができ，スループットを向上できる。
発明を実施するための最良の形態
以下に，添付図面を参照しながら，本発明にかかる真空処理装置の好適な実施形態について説明する。なお以下の説明および添付図面において，略同一の機能構成を有する部材については同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。
図１は本発明の真空処理装置をプラズマエッチング処理装置に適用した場合の全体構成図である。処理室２は気密構造の真空チャンバであり，接地されている。予備真空室３は，処理室２内が直接大気にさらされないようにするためのものであり、ロードロック機能を有する。処理室２と予備真空室３は，壁面に形成された搬送口２０によって接続されており，この搬送口２０からウエハＷを搬送する。
処理室２内には，ウエハＷを載置し，かつ下部電極でもあるサセプタ２１が，絶縁性のサセプタ支持体２２に支持されている。サセプタ支持体２２は昇降部２３により昇降可能である。昇降部２３が位置している空間はベローズ体２４により処理室２内雰囲気から気密に隔離されている。
処理室２内の上部には，サセプタ２１と対向するように処理ガス供給用のガス噴射部６が配設されている。処理室２の側面には不図示の真空ポンプに連結された排気管２５が接続されている。処理室２の上部に絶縁部材ａを介して支持されるガス噴射部６は，上部電極を兼用し，筒状体よりなる通気室６１と，通気室６１の上面に接続されたガス供給管６２とを備えている。通気室６１の中段および底面には多数の孔が穿設されたガス拡散板６３，６４が設けられている。ガス供給管６２から供給される処理ガスはこれらのガス拡散板６３，６４により拡散されて混合され，処理室２内に供給される。
また，下部電極であるサセプタ２１は高周波電源Ｅに接続されている。ガス噴射部６を有する上部電極は高周波電源Ｅ’に接続されている。これら上部，下部電極間に高周波電力が印加されるようになっている。
予備真空室３の処理室２側の搬送口２０および大気側の搬送口３０には，予備真空室３を密閉するための弁体である開閉自在のゲートバルブ４および３１が設けられている。予備真空室３内部には，被処理体であるウエハＷを受け渡しするための搬送アーム３２が具備されている。
図２に搬送口２０近傍の拡大断面図を示す。図に示すように，搬送口２０の内壁には，ゲートライナー１００が設置されている。ゲートライナー１００は，着脱自在であり，メンテナンス時には処理室２側に離脱させて，洗浄等の作業を行うことができる。本実施の形態においては，ゲートライナー１００の材質はアルミニウムからなり，その表面には絶縁被膜２００が施されている。絶縁被膜２００は，希土類酸化物溶射被膜からなり，その厚みは３０〜２００μｍ好ましくは５０μｍ以上１００μｍ以下となるよう構成されている。本実施例ではＹ_２Ｏ_３が５０μｍ形成されている。ここで，２００μｍ以下，好ましくは１００μｍ以下としているのは，必要以上に厚い被膜は，効果が飽和し経済的見地から好ましくないと考えられるからである。
図３にゲートライナー１００の一例の斜視図を示す。この例では，ゲートライナー１００は，断面形状が略長方形の筒状体であり，同形状の３つの部品が接続されて１つのゲートライナー１００を構成している。これらの部品の接続，離脱は容易にできるよう構成されている。
図４にゲートライナー１００の他の例を示す。図４（ａ）は組立時の断面図であり，紙面に垂直な方向がウエハの搬送方向になる。図４（ｂ）はその分解図である。この例では，ゲートライナー１００は上部１１０，側部１１２，下部１１４からなり，例えばネジ１１６により連結され組み立てられる。
このように，搬送口２０内壁に着脱自在なゲートライナー１００を設けたので，搬送口２０内壁に損傷や反応生成物の堆積が発生しても，ゲートライナー１００のみを外して洗浄，交換等を行うことができる。これは，ゲートライナー１００を設けずに，搬送口２０を洗浄する場合に比べ，格段に作業が容易であり，所要時間も短くてすむ。
また，ゲートライナー１００が損傷を受けて交換する必要が生じた場合においても，ゲートライナー１００は複数部材からなるため，損傷を受けた部分の部材のみ交換すればよい。ゲートライナー１００全体を交換する必要がないため，コストを低く抑えられる。
さらに，ゲートライナー１００の表面には希土類酸化物溶射被膜からなる絶縁被膜２００が施されている。希土類酸化物は融点が高く，酸素との化学的結合力が強いため，プラズマに曝されても安定した状態を維持することができる。したがって，搬送口２０内壁は耐プラズマエロージョン性が高い構成となっている。また，被膜表面の凸凹が大きいため堆積した反応生成物が剥がれ難い効果，いわゆるデポトラップ効果も得られ，パーティクルが発生し難い構成となっている。よって，従来に比べ，プラズマによる損傷が生じ難く，金属汚染や発塵を低減できる。その結果，メンテナンス頻度を減少させることができ，装置のスループットを向上できる。絶縁被膜はプラズマに曝される内面側だけでもよいし，全面に形成してもよい。
図２に示すように，ゲートバルブ４の搬送口２０を覆う部分の表面には希土類酸化物溶射被膜からなる絶縁被膜３００が施されている。絶縁被膜３００は，希土類酸化物溶射被膜からなり，その厚みは３０〜２００μｍ好ましくは５０μｍ以上１００μｍ以下となるよう構成されている。
このように，プラズマに曝される搬送口２０を覆う部分に希土類酸化物溶射被膜からなる絶縁被膜３００を施している。希土類酸化物は融点が高く，酸素との化学的結合力が強いため，プラズマに曝されても安定した状態を維持することができる。したがって，この部分は耐プラズマエロージョン性が高い構成となっている。よって，プラズマによる損傷が生じ難く，金属汚染や発塵を低減できる。その結果，ゲートバルブ４のメンテナンス頻度を減少させることができ，装置のスループットを向上できる。
以上，添付図面を参照しながら，本発明にかかる好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的範囲の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
上記実施の形態においては，ゲートライナーの材質をアルミニウムとし，希土類酸化被膜をＹ_２Ｏ_３とした例について説明したが，これに限定するものではない。ゲートライナーの材質は，アルミニウム以外にもアルミニウム合金またはこれらの表面に陽極酸化膜（アルマイト）を形成したもの，Ａｌ_２Ｏ_３などのセラミックまたは焼結体あるいはアモルファスカーボンなどの炭素質材料などが好適である。また，ゲートライナーの形状，構成部材の数は上記例に限定するものではなく，様々な変形例が考えられ，それらもまた本発明の範囲に属するものと了解される。
また，上記実施の形態においては，処理室に予備真空室が接続された単体型の真空処理装置について説明したが，本発明はこれに限定するものではない。処理室に搬送室が接続されたマルチチャンバ型の真空処理装置についても，処理室と搬送室が接続された搬送口内壁に上記と同様のゲートライナーを設け，本発明を適用することが可能である。
以上説明したように，本発明にかかる構成によれば，搬送口内壁およびゲートバルブのメンテナンスが容易になるとともに，メンテナンスサイクルを延長でき，装置のスループットを向上させることができる。
産業上の利用の可能性
本発明は，半導体ウエハや液晶表示体用基板等の被処理体に対してエッチングや成膜等の処理を施す真空処理装置に利用可能である。さらに具体的には，搬送口内壁およびゲートバルブのメンテナンスの容易化，メンテナンスサイクルの延長化，装置のスループットの向上化を図る際に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明を適用可能なエッチング装置を示す概略的な断面図である。
図２は搬送口近傍の拡大断面図である。
図３は本発明の実施の形態に係るゲートライナーの斜視図である。
図４は，（ａ）は本発明の別の実施の形態に係るゲートライナーの組立時の断面図であり，（ｂ）は分解図である。
符号の説明
２　処理室
３　予備真空室
４，３１　ゲートバルブ
６　ガス噴射部
２０，３０　搬送口
２１　サセプタ
２２　サセプタ支持体
２３　昇降部
２４　ベローズ体
２５　排気管
３２　搬送アーム
６１　通気室
６２　ガス供給管
６３，６４　ガス拡散板
１００　ゲートライナー
１１０　上部
１１２　側部
１１４　下部
１１６　ネジ
２００，３００　絶縁被膜
ａ　絶縁部材
Ｅ，Ｅ’　高周波電源
Ｗ　ウエハ

Claims (12)

1. 真空処理装置において，
   真空処理室の壁面に形成された被処理体の搬送口の内壁に着脱自在に構成されたライナー部材を設けることを特徴とする，真空処理装置。
2. 空処理装置において，
   真空処理室の壁面に形成された被処理体の搬送口の内壁に着脱自在に構成されたライナー部材を設け，
   前記ライナー部材は複数部材から構成されることを特徴とする，真空処理装置。
3. 真空処理装置において，
   真空処理室の壁面に形成された被処理体の搬送口の内壁に着脱自在に構成されたライナー部材を設け，
   前記ライナー部材は複数部材から構成され，
   前記ライナー部材の表面には絶縁被膜が施されていることを特徴とする，真空処理装置。
4. 真空処理装置において，
   真空処理室の壁面に形成された被処理体の搬送口の内壁に着脱自在に構成されたライナー部材を設け，
   前記ライナー部材は複数部材から構成され，
   前記ライナー部材の表面には絶縁被膜が施され，
   前記絶縁被膜は希土類酸化物溶射被膜であることを特徴とする，真空処理装置。
5. 真空処理装置において，
   真空処理室の壁面に形成された被処理体の搬送口の内壁に着脱自在に構成されたライナー部材を設け，
   前記ライナー部材は複数部材から構成され，
   前記ライナー部材の表面には絶縁被膜が施され，
   前記絶縁被膜はＹ_２Ｏ_３であることを特徴とする，真空処理装置。
6. 真空処理装置において，
   真空処理室の壁面に形成された被処理体の搬送口の内壁に着脱自在に構成されたライナー部材を設け，
   前記ライナー部材の表面には絶縁被膜が施されていることを特徴とする，真空処理装置。
7. 真空処理装置において，
   真空処理室の壁面に形成された被処理体の搬送口の内壁に着脱自在に構成されたライナー部材を設け，
   前記ライナー部材の表面には絶縁被膜が施され，
   前記絶縁被膜は希土類酸化物溶射被膜であることを特徴とする，真空処理装置。
8. 真空処理装置において，
   真空処理室の壁面に形成された被処理体の搬送口の内壁に着脱自在に構成されたライナー部材を設け，
   前記ライナー部材の表面には絶縁被膜が施され，
   前記絶縁被膜はＹ_２Ｏ_３であることを特徴とする，真空処理装置。
9. 前記絶縁被膜の厚みは５０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする，請求項１から８のいずれか１項に記載の真空処理装置。
10. 真空処理室の壁面に掲載された被処理体の搬送口を開閉するゲートバルブを備えた真空処理装置において，
    前記ゲートバルブの少なくとも前記搬送口を覆う部分表面には希土類酸化物溶射被膜が形成されていることを特徴とする，真空処理装置。
11. 真空処理室の壁面に掲載された被処理体の搬送口を開閉するゲートバルブを備えた真空処理装置において，
    前記ゲートバルブの少なくとも前記搬送口を覆う部分表面には希土類酸化物溶射被膜が形成され，
    前記希土類酸化物溶射被膜はＹ_２Ｏ_３であることを特徴とする，真空処理装置。
12. 前記希土類酸化物溶射被膜の厚みは５０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする，請求項１０または１１に記載の真空処理装置。

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