JPH04192521A - プラズマリアクター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラズマリアクターに関するものであり、詳
しくは、ウェハーなどの被処理物を加熱するためのヒー
ターを特定構造に設置することにより、高い熱効率が得
られるように改良されたプラズマリアクターに関するも
のである。

〔従来の技術〕

周知の通り、プラズマリアクターは、プラズマ低温エツ
チング処理、プラズマ低温アッシング処理、プラズマＣ
ＶＤなどに用いられる反応器であり、ガス導入管と真空
系に連結されガス排出管とを備え且つ電極を設置してな
る円筒状反応容器から主として構成される。そして、真
空状態において、電極間にプラズマを発生させ、これに
より、上記の各処理を行うようになされている。

ウェハーなどの被処理物は、適宜の支持体に載置されて
円筒状反応容器内に収容され、上記のプラズマにより所
定の処理を受けるが、当該処理を効率的に実施するため
には被処理物を加熱する必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のプラズマリアクターにおいては、被処理物の加熱
は、円筒状反応容器の外部に設置された加熱手段（赤外
、遠赤外などの光熱ヒーターや電熱ヒーター）により行
われているが、このような外部設置の加熱手段では、熱
効率がよくないという欠点がある。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目
的、高い熱効率が得られるように改良されたプラズマリ
アクターの提供にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の上記の目的は、ガス導入管と真空系に連結され
たガス排出管とを備え且つ電極を設置してなる円筒状反
応容器から主として構成されるプラズマリアクターにお
いて、前記円筒状反応容器内の一方向にその内部空間と
遮断された管路を設け、該管路内に棒状ヒーターを挿入
して成ることを特徴とするプラズマリアクターにより容
易に達成される。

〔作用〕

円筒状反応容器内の一方向にその内部空間と遮断された
管路は、その内部に挿入される棒状ヒーターが高真空下
に反応ガスに曝されるのを防止する。

棒状ヒーターは、内部ヒーターを構成して高い熱効率を
達成する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面に基すいて詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。

プラズマリアクターは、その電極構造により、円筒同軸
型、対向電極型、容量結合型、誘導結合型、平行平板型
などの種々の形式のものがあるが、何れの形式のものに
おいても、ガス導入管と真空系に連結されたガス排出管
とを備え且つ電極を設置してなる円筒状反応容器から主
として構成される。そして、円筒状反応容器は、通常、
石英ガラスで構成されている。

本発明のプラズマリアクターの特徴は、円筒状反応容器
内の一方向にその内部空間と遮断された管路を設け、該
管路内に棒状ヒーターを挿入して内部ヒーターを構成し
た点にある。

従って、本発明のプラズマリアクターにおいては、その
電極構造は、上記のいずれであってもよい。

先ず、円筒同軸型のプラズマリアクターについて説明す
る。

第１図および第２図は、縦型に構成した円筒同軸型のプ
ラズマリアクターの一例を模式的に示す説明図であり、
第１図は、第２図のＸ−Ｘ線に沿った全体断面説明図で
あり、第２図は、要部の断面説明図である。

円筒同軸型のプラズマリアクターは、ガス導入管（１）
と真空系に連結されたガス排出管（２）を備えた円筒状
反応容器（５）、該反応容器の外周囲に密着配置された
外部電極（３）および前記反応容器の内部にこれと所定
間隔を設けて同軸に配置され且つ側壁に多数の小孔を有
する円筒状内部電極（４）から主として構成され、そし
て、被処理物は、円筒状内部電極（４）の内側に収容さ
れてプラズマ処理される。

円筒同軸型のプラズマリアクターにおいては、プラズマ
発生領域は円筒状反応容器（５）の内壁と円筒状内部電
極（４）の外壁との間であり、プラズマ処理領域は円筒
状内部電極（４）の内側である。

円筒状反応容器（５）の周囲には外部電極（４）が密着
して配置され、当該外部電極は、高周波電源（１０）に
接続される。

円筒状反応容器（５）の内部には、所定間隔を設けて円
筒状内部電極（４）が同軸に配置されている。円筒状内
部電極（４）は、アルミニュウム又はアルマイト処理さ
れた金属などで構成され、その側壁には多数の小孔が設
けられている。小孔の直径は、通常、０．５〜ｌ　Ｏｍ
ｍとされ、０．５〜２０ｍｍ間隔て設けられる。そして
、円筒状内部電極（４）は、通常は、そのままアースさ
れている。

そして、円筒同軸型のプラズマリアクターにおいては、
円筒状内部電極（４）がアースされてグランド電位に保
たれている為にプラズマ中のイオンなどは円筒状内部電
極（４）に捕獲される。

従って、円筒同軸型のプラズマリアクターにおいては、
プラズマ電位によるチャージアップと言うダメージは比
較的少ないとされている。

ガス導入管（１）は、円筒状反応容器（５）に外付けし
て配置されている。そして、ガス導入管（１）には多数
のガス噴出孔（図示せず）が長手方向に設けられており
、ボンベ（２０）内のプラズマ用ガスは、配管を介して
前記噴出孔から円筒状反応容器（５）内に導入される。

ガス排出管（２）は、円筒状容器（５）に外付けして配
置されている。そして、ガス排出管（２）には多数のガ
ス吸引孔（図示せず）が長手方向に設けられており、真
空系（３０）の駆動により、円筒状反応容器（５）内の
反応排ガスは、配管を介して前記吸引孔から系外に排気
される。

ウェハー（Ａ）などの被処理物は、例えば、切欠溝を設
けた数本の支柱（４０）を適当数のリング（５０）で固
定したウェハー支持体により支持されて円筒状内部電極
（４）の内側に収容されてプラズマ処理される。上記の
ウェハー支持体は、通常は石英で構成され、そして、固
定具（７０）を解除して架台（６０）を降下させ、円筒
状反応容器（５）の下部より該反応器内に挿入される。

本発明のプラズマリアクターは、上記のような円筒同軸
型のプラズマリアクターにおいて、円筒状反応容器（５
）内の一方向にその内部空間と遮断された管路（６）を
設け、該管路内に棒状ヒーター（７）を挿入して内部ヒ
ーターを構成する。

管路（６）は、通常、石英ガラスで構成され、その配置
方向は、円筒状反応容器（５）内に収容されるウェハー
（Ａ）が複数の場合には、各ウェハーに対して均一加熱
を達成するために、ウエノ１−（Ａ）の配列方向と平行
の同一方向とされる。

そして、管路（６）の長さは、円筒状反応容器（５）内
の全体を加熱する方が均一加熱が達成されて好ましいこ
とから、円筒状反応容器（５）と路間−の長さとするの
がよい。

第２図に示した例においては、管路（６）の長さを円筒
状反応容器（５）の長さより短めとし、そして、その先
端部を閉じることにより、円筒状反応容器（５）内の空
間と遮断した構造としである。

しかしながら、円筒状反応容器（５）の構造によっては
、管路（６）の長さを円筒状反応容器（５）よりも長く
してこれを貫通させることもでき、その場合には、管路
（６）の先端部は閉じる必要はない。

勿論、管路（６）と円筒状反応容器（５）の接触部は、
充分にシールされ、円筒状反応容器（５）内が高真空に
維持されることは、上記の何れの構造の管路（６）にお
いても当然である。

管路（６）内に挿入される棒状ヒーター（７）は、特に
制限なく、公知のものをそのまま用いることができる。

第１図および第２図に示した円筒同軸型のプラズマリア
クターは、従来の円筒同軸型のプラズマリアクターとは
異なり、円筒状反応容器（５）内に複数個の円筒状内部
電極（４）を各小孔が実質的に重なることがないように
配置して多重構造にしたものであり、本発明者によって
改良された円筒同軸型のプラズマリアクターである。

なお、第１図および第２図に示した例においは、円筒状
内部電極（５）を２個配置しであるが、３個以上配置す
ることもできる。

そして、円筒状内部電極（４）相互間の間隔は、特に制
限されないが、通常は、５〜５０ｍｍの範囲とされる。

上記の改良された円筒同軸型のプラズマリアクターにお
いては、管路（６）は、第２図に示すように、円筒状内
部電極間に配置するのが好ましい。

そして、前記したように、円筒状反応容器（５）内に収
容されるウェハー（Ａ）が複数の場合には、ウェハー（
Ａ）の配列方向と平行の同一方向（円筒状内部電極と平
行方向）に配置するのがよい。

上記のように、管路（６）を円筒状内部電極間に配置し
た場合、管路（６）は、プラズマ発生領域およびプラズ
マ処理領域から隔離されるため、管路（６）の存在によ
るプラズマ発生や反応の乱れは防止される。

また、管路（６）内に挿入される棒状ヒーター（７）の
輻射熱が直接にウェハー（Ａ）に当たることもなく、従
って、ウェハー全体のより均一加熱が達成される。

円筒状内部電極（４）を多重構造にした上記の改良され
た円筒同軸型のプラズマリアクターは、その電極構造の
特徴により、前記の効果の他、次のような著しい効果を
発揮する。

すなわち、従来の一重内部電極による円筒同軸型のプラ
ズマリアクターにおいては、当該内部電極と外部電極の
間でプラズマが発生するため、主に電子の衝突により、
円筒状反応容器（５）及び内部電極の温度が処理時間に
従って上昇し、これに伴って被処理物も温度上昇する。

その結果、被処理物の正確な温度制御が困難である。こ
れに対し、本発明の円筒同軸型のプラズマリアクターは
、その多重構造の内部電極により、第２以降の内部電極
は電子の衝突にて加熱されることがなく、従って、内部
電極の温度上昇に伴う被処理物の温度上昇は殆どない。

その結果、棒状ヒーター（７）による被処理物の温度制
御を正確に行うことができる。

また、多重構造の円筒状内部電極により、プラズマイオ
ンは、円筒状内部電極の壁に衝突して捕獲され、プラズ
マ処理領域への流入が阻止される。

また、多重構造の円筒状内部電極は、各小孔が実質的に
重なることがないように配置されているために、グロー
放電領域より発せられる紫外線は有効に遮断される。

従って、被処理物のプラズマダメージは、従来の円筒同
軸型のプラズマリアクターに比し一層低減される。

なお、第１図および第２図に示した円筒同軸型のプラズ
マリアクターは、縦型に構成したが、適宜のウェハー支
持体を用いることにより、横型に構成することもができ
る。

次に、対向電極型のプラズマリアクターについて説明す
る。

第３図は、対向電極型のプラズマリアクターの一例を模
式的に示す説明図である。

本発明において、対向電極型のプラズマリアクターは、
基本的には、従来のものと全く同一に構成することがで
きる。

すなわち、対向電極型のプラズマリアクターにおいては
、電極（３）、（４）は、共に外部電極を構成する。そ
して、画電極は、円筒状反応容器（５）の外周囲に密着
配置されている。

なお、第３図中、ガス導入管と真空系に連結されたガス
排出管とは図示を省略しである。

そして、内部に棒状ヒーター（７）を挿入した管路（６
）は、前記と同様、円筒状反応容器（５）内に収容され
るウェハーが複数の場合には、各ウェハーに対して均一
加熱を達成するために、第３図に示すように、ウェハー
の配列方向と平行の同一方向（ウェハー支持体と平行）
に配置するのがよい。

本発明の特徴は、ウェハーを加熱するためのヒーターを
前述のような内部ヒーターとして構成した点にあり、従
って、本発明は、斯かる内部ヒーターを有する限り、上
記した以外の各種のプラズマリアクターをも包含する。

そして、内部ヒーターの設置数は、必要に応じて複数に
することが可能である。

本発明のプラズマリアクターは、従来のプラズマリアク
ターと同様に操作して使用される。

そして、円筒状反応容器（５）内の真空度は、　　□通
常、Ｏ，ｌ−１０Ｔｏｏｒの範囲とされ、プラズマガス
としては、処理目的に応じ、例えば、灰化処理の場合は
、酸素、窒素、水素、アルゴン、アンモニア、水などが
用いられ、また、エツチング処理の場合は、フッ素、酸
素、オゾンなどが用いられる。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、高い熱効率が達成される
ように改良されたプラズマリアクターが提供され、従っ
て、本発明の工業的価値は犬である。

【図面の簡単な説明】 第１図および第２図は、縦型に構成した円筒同軸型のプ
ラズマリアクターの一例を模式的に示す説明図であり、
第１図は、第２図のＸ−Ｘ線に沿った全体断面説明図で
あり、第２図は、要部の断面説明図である。 第３図は、対向電極型のプラズマリアクターの一例を模
式的に示す説明図である。 図中、（１）はガス導入管、（２）はガス排出管、（３
）、（４）は電極、（５）は円筒状反応容器、（６）は
管路、（７）は棒状ヒーター表す。 出願人　ラ　ム　コ　株　式　会　社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガス導入管と真空系に連結されたガス排出管とを
   備え且つ電極を設置してなる円筒状反応容器から主とし
   て構成されるプラズマリアクターにおいて、前記円筒状
   反応容器内の一方向にその内部空間と遮断された管路を
   設け、該管路内に棒状ヒーターを挿入して成ることを特
   徴とするプラズマリアクター。
2. （２）ガス導入管と真空系に連結されたガス排出管とを
   備えた円筒状反応容器、該反応容器の外周囲に密着配置
   された外部電極および前記反応容器の内部にこれと所定
   間隔を設けて同軸に配置され且つ側壁に多数の小孔を有
   する円筒状内部電極から主として構成される円筒同軸型
   プラズマリアクターにおいて、円筒状反応容器内に複数
   個の円筒状内部電極を各小孔が実質的に重なることがな
   いように配置し、そして、上記の円筒状内部電極間に該
   円筒状内部電極と平行して円筒状反応容器の内部空間と
   遮断された管路を設け、該管路内に棒状ヒーターを挿入
   して成ることを特徴とするプラズマリアクター。