JPH11176816A - 縦型プラズマリアクター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反応容器などの内部を極めて容易に保守管理
できる縦型プラズマリアクターを提供する。 【解決手段】 縦型プラズマリアクターは、ウェーハに
プラズマ処理を施すプラズマリアクターであり、減圧可
能に構成され且つプラズマ用ガスが供給される円筒状の
反応容器（１）と、当該反応容器を垂直に支持する架台
としての水平なベースプレート（１０）とを備えてい
る。そして、反応容器（１）は、当該反応容器の外周側
であって且つベースプレート（１０）又はその近傍に設
けられた支点を中心に水平方向に旋回可能に構成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、縦型プラズマリア
クターに関するものであり、詳しくは、ウェーハにエッ
チングやＣＶＤなどの乾式処理を施すプラズマリアクタ
ーであって、反応容器の内部を極めて容易に保守管理で
きる縦型プラズマリアクターに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プラズマリアクターは、ウェーハに対す
るドライエッチング、イオンエッチング、アッシング、
プラズマ蒸着などの種々の乾式処理に使用される。斯か
るプラズマリアクターは、概略、減圧可能に構成され且
つプラズマ用ガスが供給される円筒状の反応容器を備
え、反応容器の外周に配置された電極に電力を供給し且
つ反応容器の内部に電界を形成することにより、反応容
器に供給されたガスをプラズマ化して上記の様な処理を
行う装置である。

【０００３】上記プラズマリアクターの構造としては、
反応容器の内部に配置された金属製円筒体を内部電極と
して使用する同軸給電型や、金属製円筒体をエッチトン
ネルとして使用する対向電極型などの構造が挙げられ
る。また、ウェーハの処理方式によって、反応容器に装
填された多数枚のウェーハを１回に処理するバッチ方式
や反応容器の下方の処理室で１枚毎に処理する枚葉方式
などに区分される。そして、何れの構造のリアクターに
おいても、その多くは、反応容器を垂直に配置すること
により設置スペースを少なくしている。

【０００４】ところで、プラズマリアクターの反応容器
は、通常、石英ガラスで構成されるが、その内壁や内部
の金属製円筒体などは、プラズマによって徐々に損傷を
受け、微小な析出物が発生する。また、プラズマ処理に
おいては、ウェーハから種々の反応生成物が発生し、反
応容器の内壁などに付着する。従って、反応容器の内部
や処理室は、清浄な状態を維持し、パーティクルの発生
を防止するため、適宜に保守管理する必要がある。な
お、反応容器の内部の清掃などは、通常は反応容器の上
端を開放して行い、また、必要に応じて架台から取り外
す等、一部解体して行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の様なプラズマリ
アクターにおける清掃作業などは、反応容器が縦方向に
長いために極めて手間であり、また、反応容器の解体作
業は、その付帯機器も含めると総重量が大きいために極
めて大掛りな作業である。すなわち、本発明の目的は、
反応容器などの内部を極めて容易に保守管理できる縦型
プラズマリアクターを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の縦型プラズマリアクターは、ウェーハにプ
ラズマ処理を施すプラズマリアクターであって、減圧可
能に構成され且つプラズマ用ガスが供給される円筒状の
反応容器と、当該反応容器を垂直に支持する架台として
の水平なベースプレートとを備え、前記反応容器は、当
該反応容器の外周側であって且つ前記ベースプレート又
はその近傍に設けられた支点を中心に水平方向に旋回可
能に構成されていることを特徴とする。

【０００７】上記の縦型プラズマリアクターにおいて、
反応容器の特定の旋回構造は、反応容器を旋回させるこ
とにより、反応容器の下端を開放し、反応容器の内部に
対する下方からの清浄作業などを可能にする。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に係る縦型プラズマリアク
ターの実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本
発明に係る縦型プラズマリアクターの全体構造の一例を
示す側面図である。以下、実施形態の説明においては、
縦型プラズマリアクターを「リアクター」と略記する。

【０００９】本発明のリアクターは、図１に示す様に、
ウェーハにプラズマ処理を施す装置であり、減圧可能に
構成され且つプラズマ用ガスが供給される円筒状の反応
容器（１）と、当該反応容器を垂直に支持する架台とし
ての水平なベースプレート（１０）とを備え、また、反
応容器（１）の外周には、外部電極（２）が略密着する
状態で配置され、反応容器（１）の内部には、当該反応
容器と同軸に金属製円筒体（４）が配置される。本発明
のリアクターは、金属製円筒体（４）を接地することに
より内部電極として利用した同軸給電型または金属製円
筒体（４）を接地することなくエッチトンネルとして利
用した対向電極型の何れでもよい。

【００１０】反応容器（１）は、通常、石英ガラスで形
成されており、軸線を鉛直方向に向けてボトムプレート
（７）を介してベースプレート（１０）上に配置され
る。反応容器（１）の下端は、ボトムプレート（７）に
搭載されており、外周に配置されたシールフランジ
（６）によって気密が保持される。ボトムプレート
（７）の中央部には、ウェーハを多段に保持する所謂ウ
ェハーボート（１６）（鎖線で一部図示）が通過し得る
程度の直径の円形開口部が反応容器（１）と同軸に設け
られる。また、反応容器（１）の上端は、トッププレー
ト（５）で封止されており、外周に配置されたシールフ
ランジ（６）によって気密が保持される。トッププレー
ト（５）の中央部には、処理後の放熱を行うため、開閉
可能な上蓋（５２）が設けられる。

【００１１】トッププレート（５）は、下端側のシール
フランジ（６）を介してボトムプレート（７）に立設さ
れた複数の支持ロッド（８，８）により、上端側のシー
ルフランジ（６）を介して支持される。支持ロッド
（８，８）は、トッププレート（５）の荷重を支持する
と共に、反応容器（１）を減圧した際にトッププレート
（５）とボトムプレート（７）の間に生じる軸線方向の
吸引力に対向する。

【００１２】反応容器（１）には、プラズマ用ガスを導
入するため、長手方向に沿って多数のガス噴出孔（図示
せず）を有するガス導入管（１３）が上方から挿入され
る。また、反応容器（１）の上方からは、長手方向に沿
って多数のガス吸引孔（図示せず）を有するガス排出管
（１５）が挿入されており、真空系の駆動により、反応
容器（１）の内部を所定の真空度に減圧し且つ反応排ガ
スを系外に排気する様になされている。

【００１３】外部電極（２）は、通常、アルミニウム又
は銅などの導電性材料によって円筒状に構成され、そし
て、インピーダンス調整用のマッチング装置（整合回
路）を介して高周波電源（図示せず）に接続される。ま
た、金属製円筒体（４）は、通常、表面処理されたアル
ミニュウム合金などで構成され、ウェハーボート（１
６）を挿通し得る程度の直径に形成される。金属製円筒
体（４）の周壁には、プラズマ成分を流入させるための
多数の小孔が均一なピッチで設けられる。

【００１４】また、反応容器（１）の外周側には、温度
制御機構（１４）が４〜６基設けられる。温度制御機構
（１４）は、例えば、遠赤外線ヒーター等の熱源（３
０）および輻射熱を利用するためのリフレクター（３
２）から構成される。なお、温度制御機構としては、プ
ラズマの影響を受けることのないセラミックヒーター等
の熱源を金属製円筒体（４）の内周側に配置し、一層近
距離から内部のウェーハを加熱する機構を採用すること
も出来る。

【００１５】上記ボトムプレート（７）と共に反応容器
（１）を支持する架台は、例えば、下部ベース（１２）
に立設された支柱（９，９）でベースプレート（１０）
を支持して構成される。一方、ベースプレート（１０）
には、ボトムプレート（７）の開口部と同軸に幾分大径
の円形開口部が設けられている。ベースプレート（１
０）及びボトムプレート（７）の円形開口部は、垂直断
面が凸状に形成され且つベースプレート（１０）の下方
で昇降可能に構成されたた反応容器下蓋（１７）により
気密に封止される。

【００１６】反応容器下蓋（１７）の上には、上記ウェ
ハーボート（１６）が搭載され、ウェハーボート（１
６）は、反応容器下蓋（１７）の昇降により、ベースプ
レート（１０）及びボトムプレート（７）の円形開口部
を介して金属製円筒体（４）の内部に装入される様にな
されている。周知の通り、ウェハーボート（１６）は、
複数の切欠を設けた石英製支柱をウェーハの外周に倣っ
て適宜に立設して構成され、装填される多数枚のウェー
ハを前記切欠により上下方向に所定間隔で多段に保持す
る保持部材である。

【００１７】反応容器下蓋（１７）を昇降させる機構と
しては、例えば、支柱（９）に沿って設けられたリニア
ガイド（図示せず）に反応容器下蓋（１７）を水平に取
り付け、サーボモータで回動するボール螺子またはシリ
ンダ装置によって反応容器下蓋（１７）を昇降させる機
構が挙げられる。斯かる昇降機構により、反応容器下蓋
（１７）は、ウェハーボート（１６）へのウェーハの装
填および排出に伴って上方または下方に間欠移動する様
に構成される。

【００１８】一般に、プラズマ処理を多く行った場合、
反応容器（１）の内壁や金属製円筒体（４）などには、
それらの母材やウェーハなどから微小な析出物が発生す
る。そこで、本発明のリアクターにおいては、反応容器
（１）の内部を簡単に保守管理するため、反応容器
（１）は、当該反応容器の外周側であって且つベースプ
レート（１０）に設けられた支点を中心に水平方向に旋
回可能に構成される。

【００１９】具体的には、反応容器（１）の下端のボト
ムプレート（７）は、架台側のベースプレート（１０）
の側縁部に設けられたジャッキ（３）に枢支される。す
なわち、ベースプレート（１０）の側縁部には、当該ベ
ースプレートの下面側からジャッキ（３）が取り付けら
れる。ジャッキ（３）の伸縮ロッドは、ベースプレート
（１０）の側縁部を貫通し、前記の伸縮ロッドの先端
は、ボトムプレート（７）の側縁部に下面側から没入し
ている。そして、ボトムプレート（７）の側縁部は、ジ
ャッキ（３）の伸縮ロッドの先端に対して回動自在に係
止される。

【００２０】ジャッキ（３）としては、十分なリフト能
力を確保するため、螺子機構を利用した螺子ジャッキ、
ラックハンドルで歯車を回転させるラック駆動ジャッ
キ、あるいは、油送ポンプを作動させてラムを押し上げ
る油圧ジャッキ等が好ましく、また、ジャッキ（３）の
リフト量は、３〜１０ｍｍ程度あればよい。更に、ボト
ムプレート（７）とベースプレート（１０）の間は、ベ
ースプレート（１０）の円形開口部の周囲に配置された
パッキン（図示省略）によって気密にシールされる。

【００２１】本発明のリアクターによるプラズマ処理に
おいては、先ず、反応容器下蓋（１７）上のウェハーボ
ート（１６）にウェーハを配置して金属製円筒体（４）
の内部に装填する。次いで、ガス排出管（１５）を通じ
て所要の真空度に反応容器（１）の内部を減圧した後、
その真空度を維持しつつガス導入管（１３）を通じてプ
ラズマ用ガスを供給し且つ高周波電源から外部電極
（２）に高周波電力を供給する。

【００２２】その結果、外部電極（２）と金属製円筒体
（４）の間に電界が生じ、反応容器（１）に供給された
ガスがプラズマ化し、そして、金属製円筒体（４）の内
部に流入したラジカル等のプラズマ成分によりウェーハ
が処理される。なお、プラズマ用ガスとしては、例え
ば、アッシング処理の場合、酸素、水素、アルゴン、水
などが用いられ、また、エッチング処理の場合、フッ
素、臭素、塩素などが用いられる。

【００２３】本発明のリアクターは、反応容器（１）の
内部を簡単に保守管理できる。例えば、反応容器（１）
の内部を清掃する場合、先ず、ジャッキ（３）を起動
し、ジャッキ（３）のロッドを伸長させることにより、
ボトムプレート（７）と共に反応容器（１）を持ち上げ
る。次いで、例えば、１つの支柱（８）に手を掛け、手
動操作して反応容器（１）を約１８０°旋回させる。そ
の結果、反応容器（１）の下端から身体の一部を入れて
内部を清掃をできる。また、最初の状態に復帰する場合
は、初めの位置まで反応容器（１）を旋回させた後、ジ
ャッキ（３）のロッドを後退させてボトムプレート
（７）をベースプレート（１０）に載せる。

【００２４】すなわち、反応容器（１）の特定の旋回構
造は、反応容器（１）を旋回させることにより、反応容
器（１）の下端を完全に開放でき、反応容器（１）の内
部に対する下方からの清浄作業などを可能にする。換言
すれば、本発明のリアクターは、反応容器（１）の内部
に上端側から身体を入れて作業したり、解体などする必
要がなく、清掃作業や修理などの反応容器（１）の内部
の保守管理を下端の開口部から極めて容易に且つ安全に
実施できる。

【００２５】なお、上記の実施形態において、反応容器
（１）は、ベースプレート（１０）の近傍の架台の他の
部材に設けられた支点を中心に旋回可能に構成されてい
てもよい。また、上記の実施形態は、ベースプレートに
設けられた開口（円形開口部）を介してウェーハが下方
から反応容器に装填される構造を備えたいわゆるバッチ
方式の縦型プラズマリアクターにおける形態であるが、
本発明は、ベースプレートに設けられた開口を介して連
続する処理室がベースプレートの下方に配置され、か
つ、ウェーハが処理室に装填される構造を備えたいわゆ
る枚葉方式の縦型プラズマリアクターにおいても同様に
適用できる。特に、枚葉方式の縦型プラズマリアクター
に適用した場合には、反応容器を旋回させることによ
り、サセプターを含む処理室の保守管理も極めて容易に
実施できる。また、本発明は、反応容器の外周に螺旋共
振コイルが配置された共振型のリアクターにも同様に適
用できる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の縦型プラズ
マリアクターによれば、反応容器を旋回させて下端を開
放できるため、清掃作業や修理など、反応容器の内部な
どの保守管理を下端の開口部から極めて容易に且つ安全
に実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る縦型プラズマリアクターの全体構
造の一例を示す側面図

【符号の説明】

１ ：反応容器 ２ ：外部電極 ３ ：温度制御機構 ４ ：金属製円筒体 ５ ：トッププレート ６ ：シールフランジ ７ ：ボトムプレート ８ ：支持ロッド １３：ガス導入管 １５：ガス排出管 １６：ウェハーボート

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェーハにプラズマ処理を施すプラズマ
   リアクターであって、減圧可能に構成され且つプラズマ
   用ガスが供給される円筒状の反応容器と、当該反応容器
   を垂直に支持する架台としての水平なベースプレートと
   を備え、前記反応容器は、当該反応容器の外周側であっ
   て且つ前記ベースプレート又はその近傍に設けられた支
   点を中心に水平方向に旋回可能に構成されていることを
   特徴とする縦型プラズマリアクター。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の縦型プラズマリアクタ
   ーであって、ベースプレートに設けられた開口を介して
   ウェーハが下方から反応容器に装填される構造を備えた
   バッチ方式の縦型プラズマリアクター。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の縦型プラズマリアクタ
   ーであって、ベースプレートに設けられた開口を介して
   連続する処理室が前記ベースプレートの下方に配置さ
   れ、かつ、ウェーハが前記処理室に装填される構造を備
   えた枚葉方式の縦型プラズマリアクター。