JP2000269183A - プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置のメンテナンス方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理室内部の部品交換やメンテナンス作業が
容易に行えるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を
提供する。 【解決手段】 内部に処理室１００が形成された真空容
器と、前記処理室内にプラズマを発生させるためのプラ
ズマ発生装置１１０、１０１と、前記処理室内で処理さ
れる試料を保持する電極とを有するプラズマ処理装置に
おいて、前記真空容器の上部壁の一部を開閉可能部分と
し、該開閉可能部分に前記プラズマ処理装置を構成する
部品の少なくとも１つ（１１０）を配置し、前記開閉可
能部分の処理室内部側が、該開閉可能部分の開放時に、
前記部品を保持したまま、上方に向いた角度に開放され
るプラズマ処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理装置
及びそのメンテナンス方法に係り、特に半導体製造工程
における微細なパターンを形成するのに好適なプラズマ
処理装置及びそのメンテナンス方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程では、たとえば成膜、エ
ッチング、アッシングなどの微細加工プロセスで、プラ
ズマ処理装置が広く用いられている。プラズマ処理によ
るプロセスは、真空容器（リアクタ）内部に導入された
プロセスガスをプラズマ発生手段によりプラズマ化し、
半導体ウエハ表面で反応させて微細加工を行うととも
に、揮発性の反応生成物を排気することにより、所定の
処理を行うものである。

【０００３】このプラズマ処理装置及びプラズマ処理プ
ロセスにおいては、試料を処理加工する際に、試料を載
置する下部電極周辺の表面に反応生成物が付着し、やが
て剥離して異物としてウエハ表面に付着して歩留まりを
低下させる問題がある。このため、定期的にプラズマ処
理装置を大気開放して、付着物を除去するウエットクリ
ーニングと呼ばれる清掃作業を行う必要がある。また、
真空容器内でプラズマにさらされる部品は、プロセスを
重ねるとともに消耗していくので、定期的に消耗部品を
交換する必要がある。

【０００４】このような、真空容器内部のメンテナンス
の際に作業性を確保するための一つの方法として、真空
容器の上部壁をヒンジなどの機構により開閉可能とし
て、真空容器上部を概略９０度に開けて、ほぼ直立した
状態にして部品交換などのメンテナンスを行う方法がと
られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように真空容器上部壁が概略直立した状態では、交換部
品の取付けネジをはずすと部品は自立的に保持されず、
はずれてきてしまう可能性がある。このため、作業者
は、交換部品の取付け・取外しの際に、同時に部品を手
で支えている必要があり、部品取付け用のジグを用いる
などしても作業がしにくいという難点があった。また、
取付け時に部品の位置決めがずれたり、取付けネジを締
付ける際に部品に無理な力が加わって欠けがはいった
り、部品に均等に力がかからずに稼働中に熱応力サイク
ルにより破損したり、といった様々な不都合が生じる可
能性があった。

【０００６】特に、たとえばシリコン酸化膜エッチング
装置では、真空容器上部にあたるアンテナや上部電極な
どの部分に、高価で割れやすいシリコン製シャワプレー
トや石英製リングなどの非金属脆性部品を用いている。

【０００７】また、マグネトロン型プラズマ処理装置や
平行平板型プラズマ処理装置でも、上部電極及びガス供
給手段の一部にシリコンや石英のような非金属脆性部品
を用いている。そして、これらの部品を交換する際に、
真空容器上部が90度程度までしか開かないと、部品を滑
って落としたり、無理な力がかかったりして、部品を破
損することがあった。

【０００８】とりわけ、ウエハ径の大口径化にともな
い、真空容器内部の構成部品も大型化し、あるいは重量
が増加する方向にあるので、作業者にとっては部品のハ
ンドリングがしにくくなって、ますまず負担が増加する
傾向にある。

【０００９】こうした事態をさけるために、一人作業で
はなく二人で作業するのも一つの方法ではあるが、この
場合、メンテナンスのために余計な人員が必要となり、
人件費の増大につながってしまう。

【００１０】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、真空容器内部の消耗部品の交換やウ
エットクリーニングなどの際のメンテナンス性や使い勝
手をよくすることで、生産性の向上に寄与できるプラズ
マ処理装置及びそのメンテナンス方法を提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、内部に処理室
が形成された真空容器と、前記処理室内にプラズマを発
生させるためのプラズマ発生装置と、前記処理室内で処
理される試料を保持する電極とを有するプラズマ処理装
置において、前記真空容器の上部壁の一部を開閉可能部
分とし、該開閉可能部分に前記プラズマ処理装置を構成
する部品の少なくとも１つを配置し、前記開閉可能部分
の処理室内部側が、該開閉可能部分の開放時に、前記部
品を保持したまま、上方に向いた角度に開放されること
を特徴とする。

【００１２】本発明の他の特徴は、真空容器としての処
理室と、プラズマ発生装置と、前記処理室にガスを供給
する処理ガス供給手段と、該処理室内で処理される試料
を保持する電極と、該処理室を減圧する真空排気系とを
有するプラズマ処理装置において、該処理室の上側の面
を構成する上部壁の少なくとも一部を概略水平な軸のま
わりに回転させて上方に向かって開閉可能に構成し、該
開閉可能部分が開かれた時に、該開閉可能部分が処理室
内部側を上方に向けた状態で保持可能であり、該開閉可
能部分に取付けられる部品類が、機械的に固定されなく
とも摩擦によりあるいは係止部分により物理的に安定し
て自然に保持されることにある。

【００１３】前記開閉可能部分の開放時、前記部品類が
安定して自然に保持されるためには、該開閉可能部分の
処理室内側が水平面から３０度以内の角度に保持される
ことが望ましい。

【００１４】本発明のさらに他の特徴は、前記開閉可能
部分が開く方向をメンテナンス作業用エリア方向とした
ことにある。

【００１５】本発明のさらに他の特徴は、前記開閉可能
部分への電力供給部を該開閉可能部分から容易に分離可
能な構造とし、さらに、このときに電力供給部のホット
側端子がアース接続されるようにしたことにある。

【００１６】本発明によれば、真空容器の開閉可能部分
を開放してメンテナンス作業を行う時、開閉可能部分が
処理室側を上に向けて物理的に安定な状態に保持され
る。これにより、作業者がメンテナンス時に部品類を手
で支えている必要がなく、また処理室のメンテナンス作
業を上方から楽な姿勢で行うことを可能にする。このた
め、メンテナンス性や使い勝手にすぐれたプラズマ処理
装置を実現することができ、生産性の向上に寄与でき
る。

【００１７】本発明の他の特徴によれば、該開閉可能部
分に取付けられる部品類が、機械的に固定されなくとも
摩擦によりあるいは係止部分により物理的に安定して自
然に保持されるように、望ましくは開閉可能部分を処理
室側を上に向けて水平面から３０度以内の角度に保持す
ることで、部品類が水平に近い状態で物理的に安定な状
態に保持される。これにより、作業時のメンテナンス性
をさらに向上できる。

【００１８】本発明のさらに他の特徴によれば、処理室
上部の開閉可能部分がメンテナンス作業用エリアに開く
ために、作業者の処理室上部へのアクセスを容易にする
ので、メンテナンス作業を上方から楽な姿勢で行うこと
ができる。

【００１９】本発明のさらに他の特徴によれば、電力供
給部が開閉可能部分から容易に分離可能であるために、
開閉可能部分を水平に近い角度にまで開くことが可能と
なる。さらに電力供給部の分離時に接続部のホット側端
子を外側のアース部分に接触させることで、帯電部への
接触を防止して作業者の安全を確保することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図面に基づいて説明する。まず、本実施例における装置
の構成を図１により詳しく説明した上で、部品交換やメ
ンテナンス作業の方法について具体的に説明する。

【００２１】図１は本発明を、有磁場ＵＨＦ帯電磁波放
射放電方式のプラズマエッチング装置へ適用した実施例
を示すものであり、処理室１００は、１０^ー6Ｔｏｒｒ程
度の真空度を達成可能な真空容器であり、その上部に電
磁波を放射するアンテナ１１０を備え、下部にはウエハ
などの試料Ｗを載置する下部電極１３０を備えている。
アンテナ１１０と下部電極１３０は、平行して対向する
形で設置される。処理室１００の周囲には、たとえば電
磁コイルとヨークよりなる磁場形成手段１０１が設置さ
れている。そして、アンテナ１１０から放射される電磁
波と磁場形成手段１０１で形成される磁場との相互作用
により、処理室内部に導入された処理ガスをプラズマ化
して、プラズマＰを発生させ、試料Ｗを処理する。

【００２２】処理室１００は、真空室１０５に接続され
た真空排気系１０６により真空排気され、圧力制御手段
１０７により圧力が制御される。真空室１０５はアース
電位となっている。処理室１００の側壁１０２には、側
壁インナーユニット１０３が交換可能に設置され、熱媒
体供給手段１０４から熱媒体が循環供給されて、内表面
の温度が０℃〜１００℃、望ましくは２０℃〜８０℃の
範囲で、±１０℃以内の精度をもって制御される。ある
いはヒータ加熱機構と温度検知手段によって制御しても
よい。側壁１０２、側壁インナーユニット１０３はたと
えばアルミニウムとして、表面に耐プラズマ性のアルマ
イトなどの表面処理を施すのが望ましい。

【００２３】アンテナ1１０は、円板状導電体1１１、誘
電体プレート1１２、誘電体リング1１３からなり、真空
容器の一部としてのハウジング1１４に保持される。ま
た、円板状導電体1１１のプラズマに接する側の面には
プレート1１５が設置され、さらにその外側に外周リン
グ１１６が設置される。円板状導電体1１１は図示しな
い温度制御手段により温度が調整され、円板状導電体1
１１に接するプレート１１５の表面温度が制御される。
試料のエッチング処理を行なう処理ガスは、ガス供給手
段1１７から所定の流量と混合比をもって供給され、円
板状導電体1１１とプレート1１５に設けられた多数の孔
を通して、処理室１００に供給される。

【００２４】プレート１１５にはたとえばシリコンやカ
ーボンを、外周リング１１６にはたとえば石英やアルミ
ナを用いるのが好適である。本実施例では、プレート１
１５にはシリコンを、外周リング１１６には石英を用い
ている。

【００２５】アンテナ1１０は、ヒンジ１１８により側
壁１０２に取り付けられており、矢印Ａの部分において
側壁１０２と分離されて上方に持ち上げることで、ヒン
ジ１１８の概略水平に設置された回転軸を支点にして矢
印（１）のように回転させることで概略１８０度（図中
に破線で示す位置）にまで開くことができる。この状態
でプレート１１５や外周リング１１６の取付けネジをは
ずしても、摩擦により、あるいはたとえば数mmから１０
mm程度の高さの段差などの係止部分により、物理的に安
定した状態で保持される。アンテナ１１０を開く際に
は、磁場形成手段１０１をあらかじめ矢印のように上方
に移動させて、アンテナと位置的に干渉せずメンテナン
スの支障にならない位置に退避させておく。

【００２６】アンテナ1１０には、アンテナ電源系１２
０として、アンテナ電源１２１、アンテナバイアス電源
１２２が、それぞれマッチング回路・フィルタ系１２
３、１２４を介して、導入端子１２６により接続され、
またフィルタ１２５を通してアースに接続される。アン
テナ電源１２１は、３００MHz〜１GHzのUHF帯周波数の
電力を供給する。本実施例では、アンテナ電源１２１の
周波数を４５０MHzとしている。一方、アンテナバイア
ス電源１２２は、アンテナ1１０に、周波数が数１０kHz
から数１０MHzの範囲のバイアス電力を印加する。本実
施例では、周波数は１３．５６MHzとしている。プレー
ト１１５の下面とウエハＷの距離（以下、ギャップと呼
ぶ）は、３０mm以上１５０mm以下、望ましくは５０mm以
上１２０mm以下とする。

【００２７】処理室１００の下部には、アンテナ１１０
に対向して下部電極１３０が設けられている。下部電極
１３０には、例えば４００kHzから１３．５６MHzの範囲
のバイアス電力を供給するバイアス電源１４１がマッチ
ング回路・フィルタ系１４２を介して接続されて試料Ｗ
に印加するバイアスを制御するとともに、フィルタ１４
３を介してアースに接続される。本実施例では、バイア
ス電源１４１の周波数を８００kHzとしている。

【００２８】下部電極１３０は、静電吸着装置１３１に
より、その上面、すなわち試料載置面にウエハなどの試
料Ｗを載置保持する。静電吸着装置１３１の表面には静
電吸着膜が形成されており、静電吸着用の直流電源１４
４とフィルタ１４５から数１００V〜数kVの直流電圧を
印加することで、静電吸着力により、試料Ｗを下部電極
１３０上に吸着・保持する。静電吸着装置１３１の上面
でかつ試料Ｗの外側部には、たとえばシリコン製のフォ
ーカスリング１３２が設けられており、絶縁体１３３に
より静電吸着装置１３１と絶縁される。電極の外側には
電極外周カバー１３４を設けてある。絶縁体１３３、電
極外周カバー１３４にはアルミナや石英を用いるのが好
適である。さらに、処理室下部の内面には下部カバー１
３５が設けてある。

【００２９】本実施例によるプラズマエッチング装置は
以上のように構成されており、このプラズマエッチング
装置を用いて、たとえばシリコン酸化膜のエッチングを
行う場合の具体的なプロセスを、図１を用いて説明す
る。

【００３０】まず、処理の対象物であるウエハＷは、図
示していない試料搬入機構から処理室１００に搬入され
た後、下部電極１３０の上に載置・吸着され、必要に応
じて下部電極の高さが調整されて所定のギャップに設定
される。ついで、処理室１００内に試料Ｗのエッチング
処理に必要なガス、たとえばC4F8とArとO2が、ガス供給
手段１１７からプレート１１５を通して処理室１００に
供給される。同時に、処理室１００は真空排気系１０６
により所定の処理圧力になるように調整される。

【００３１】次に、アンテナ電源１２１からの４５０MH
zの電力供給により電磁波が放射される。そして、磁場
形成手段１０１により処理室１００の内部に形成される
１６０ガウス（４５０MHzに対する電子サイクロトロン
磁場強度）の概略水平な磁場との相互作用により処理室
１００内にプラズマＰが生成され、処理ガスが解離され
てイオン・ラジカルが発生する。さらに、アンテナバイ
アス電源１２２からのアンテナバイアス電力や下部電極
からのバイアス電源１４１からのバイアス電力によりイ
オンやラジカルを制御して、ウェハＷにエッチング処理
を行う。そして、エッチング処理の終了にともない、電
力・磁場及び処理ガスの供給を停止してエッチングを終
了する。

【００３２】本実施例におけるプラズマ処理装置による
ウエハのエッチング処理は上記のようにして行われる。
そして、処理プロセスを繰り返すうちに処理室内部には
反応生成物が徐々に堆積していき、堆積膜が剥離するな
どして異物が発生するようになる。そして異物数がある
管理基準（たとえばφ０．２μm異物で２０個／ウエハ
以下）を越えた時点で、処理室を大気開放してウエット
クリーニングを行う。

【００３３】次に、本実施例の装置におけるウエットク
リ-ニング時の装置の分解・組立の概略の手順や部品類
の取外し方法を、図２〜図５を用いて説明する。

【００３４】図２は、本発明によるメンテナンスの状況
を示すために、図１で示したプラズマエッチング装置の
要部を斜視図により模式的に示したものであり、一部を
断面で示している。真空室１０５に載置された側壁１０
２の上にアンテナ１１０が取り付けられ、その周囲に磁
場形成手段１０１が設置されるとともに、アンテナ１１
０に導入端子１２６を介してアンテナ電源系１２０が接
続されている。

【００３５】ウエットクリーニングにおける装置分解時
には、処理室１００及び真空室１０５を大気開放し、ア
ンテナ1１０とアンテナ電源系１２０を接続する導入端
子１２６の接続を解除する。

【００３６】次のステップは図３に示されている。まず
図３の矢印（１）に示すように、磁場形成手段１０１及
びアンテナ電源系１２０（図比しない）を上昇させて、
メンテナンス作業に支障がない位置に固定する。そし
て、矢印（２）に示すように、アンテナ１１０をヒンジ
１１８の軸の回りに回転させて開いて概略水平位置に保
持し、プレート１１５、リング１１６を矢印（３）、
（４）示すように上方に取り外す。

【００３７】さらに次のステップは図４に示されてお
り、矢印（５）、（６）で示すように、側壁インナーユ
ニット１０３と下部カバー１３５を上方に引上げて取り
外す。また、下部電極についても、フォーカスリング１
３２や電極外周カバー１３４などを取り外す。取り外し
た部品は、堆積膜の除去や超音波洗浄と乾燥などの処理
を行う。そして、上記と逆の手順により部品類をとりつ
けて、装置をもとの状態に復旧させ、真空引きを行う。

【００３８】その後、処理室１００の真空度が所定の値
に達したことを確認し、必要に応じて異物チェックやレ
ートチェックを行って、装置の動作を確認して装置は稼
動状態に復旧して、ウエットクリーニング作業を終了す
る。あらかじめ交換部品を１式用意しておけば、装置の
復旧・真空引きがすみやかに行えるので、装置のダウン
タイムを短縮できる。

【００３９】さらに、真空フランジ部の封止部分などに
ボルト類を使わないなどの工夫により、ウエットクリー
ニングの作業性を向上させることで、装置のダウンタイ
ム（Good Wafer to Good Wafer）をおよそ３〜４時間程
度に抑えて、装置の稼働率を確保している。

【００４０】本実施例においては、図３に示したよう
に、アンテナ１１０をヒンジ１１８の軸の回りに回転さ
せて開く構造としているため、アンテナ１１０全体を処
理室から持ち上げて取り外したりする必要がなく、作業
者には重量物の持ち上げといった負担がかからない。す
でに述べたように、シリコン製シャワプレートであるプ
レート１１５や石英製のリング１１６を取り外す際に
も、図４の矢印（３）、（４）のように上方に持ち上げ
ればよく、作業性がよいので、作業の効率をあげること
ができ、部品を破損する可能性も小さくなる。

【００４１】また、本実施例においては、処理室の上側
にあるアンテナ電源系１２０を、導入端子１２６におい
てアンテナ1１０から容易に分離可能な構造としてお
り、このためにアンテナ１１０を概略水平位置にまで開
くことが可能となっている。導入端子１２６は、電力を
供給する内側のホット側端子と外側のアースが絶縁され
た構造となっている。導入端子１２６の接続を解除した
際には、アンテナ1１０及びアンテナ電源系１２０の内
側のホット側端子を、たとえばバネなどの簡便な機構を
用いて、外側のアース部分に接触させる構造としてお
り、アンテナをアースに接続することでアンテナが帯電
している場合でも電荷を逃がすようにするとともに、作
業者が誤ってホット側端子に触れないようにして、作業
者の安全を確保している。

【００４２】本実施例におけるプラズマエッチング装置
の構成および部品交換やメンテナンス作業の方法は上記
のとおりである。上述のように、フルフラットオープン
構造とすることで部品交換やメンテナンスの作業性が向
上している。このことは、メンテナンス時の作業者の姿
勢や作業状況を摸式的に示した図５、図６を用いて説明
することで、より明らかに理解される。

【００４３】図５は、図１で示した実施例のプラズマエ
ッチング装置におけるフルフラットオープン状態でのメ
ンテナンスの状況を模式的に示したものである。図５に
おいて、電磁波を放射するアンテナ１１０は、概略１８
０度に開閉可能なヒンジ１１８により側壁１０２に取り
付けられている。図５は、アンテナ１１０をおよそ１８
０度に開け、アンテナの内側を上面に向けて概略水平と
したフルフラットオープン状態において、アンテナ１１
０の外周リング1１６とその内周のプレート1１５を取り
外そうとしているところである。

【００４４】本実施例においては、外周リング1１６は
石英製リング、プレート1１５は多数のガス孔が開けら
れたシリコン製シャワプレートであり、いずれも割れた
り破損したりしやすく、かつ高価な部品である。しかし
ながら、これらが取り付けられるアンテナ１１０を概略
水平とすることにより、作業者Ｍは上方から楽な姿勢で
これらの部品の取付けやハンドリングを行うことができ
る。また、部品の取付けネジをすべて外した状態でも、
部品は摩擦によりあるいは係止部分により、概略水平位
置にすなわち物理的に安定した状態に保持されており、
部品を支える必要がない。

【００４５】このため、図５に示されているように、作
業者Ｍは部品を両手で扱えるので、部品類を滑って落し
たりする心配がない。また、部品取付けの際にネジ部な
どに無理な力がかかったりして、部品を破損することも
生じにくい。また、アンテナ１１０を開く方向を、メン
テナンスエリアにいる作業者に向かう方向としているた
めに、アンテナ１１０は作業者にアクセスしやすい位置
に保持されるので、作業者は安定した姿勢で作業を行え
る。さらに部品交換が一人で行えるため、共同作業者を
必要としないことは言うまでもなかろう。

【００４６】比較のために、本実施例において、従来技
術のように概略９０度の開閉角として処理室を概略直立
させた状態でメンテナンスを行う場合を図６に示す。石
英製の外周リング1１６やシリコン製のプレート１１５
を取り外すさいには、取付けネジを外すと部品がはずれ
てくる。このため、作業者Ｍは、一方の手で部品を押さ
えながら、取り付けネジを外さざるをえず、作業性が良
いとは言えない。そればかりか、部品を滑って落す可能
性さえある。あるいは、部品取付けの際にネジ穴部に無
理な力がかかって、部品を破損することも生じやすい。
高価で割れやすい石英・シリコン部品を破損する可能性
が作業者に与える心理的圧迫感もあろう。また、アンテ
ナ１１０の内面が作業者に相対する位置にないので、作
業者は身を乗り出すようにして作業することになり、こ
の点でも作業者にかかる負担は大きい。

【００４７】こうした点を比較すれば、図５に示したよ
うなフルフラットオープン構造がメンテナンス作業性に
優れていることが明らかである。このことは、実際に装
置のメンテナンス作業を行えば等しく実感するところで
あり、この構造が作業者の負担を大きく軽減し、作業効
率をあげることで生産性の向上に寄与することは容易に
推察されるものである。

【００４８】処理室の一部をフルフラットオープン構造
とすることは、内部にプラズマ処理室が構成される真空
容器（リアクタ）を搭載したプラズマ処理装置システム
においても、全体の配置やメンテナンスがバランスよく
行える。

【００４９】図７は、フルフラットオープン構造の真空
容器をプラズマ処理装置システムに搭載した本発明の他
の実施例であり、上方から見た平面図である。本装置
は、２つのプラズマ処理室Ｅ１、Ｅ２を備えており、試
料ウエハはローダ機構１５１からロードロック室１５２
を通してバッファ室１５３に搬送され、試料搬送機構１
５４によりプラズマ処理室Ｅ１、Ｅ２に搬送される。

【００５０】プラズマ処理室Ｅ１は、装置が組み立てら
れた状態であり、真空室１０５の上に磁場形成手段１０
１・アンテナ電源系１２０が搭載されている。プラズマ
処理室Ｅ２は、ウエットクリーニング作業中の状態であ
り、処理室１００内部が大気開放されており、アンテナ
１１０がヒンジ１１８によりフルフラットな状態に開か
れている。磁場形成手段１０１、アンテナ電源系１２０
は、作業に支障のない位置に退避されている。アンテナ
１１０はメンテナンスエリアにいる作業者Ｍの方向（ベ
ースフレーム１５０の外側方向）に開かれており、シス
テムのベースフレーム１５０に対して半分ほどが突き出
た形になっているので、作業者Ｍはメンテナンス作業が
容易に行える。メンテナンスエリアに過度に出っ張っ
て、クリーンルーム内のスペースを余分に占有すること
もない。このようにフルフラットオープン構造のプラズ
マ処理室（リアクタ）を搭載することで、全体の配置の
コンパクトさとメンテナンス性を兼ね備えたバランスの
よいプラズマ処理装置システムを実現することができ
る。

【００５１】ところで、図１の実施例のプラズマ処理装
置においては、図示はされていないが、円板状導電体１
１１の温度を制御するための熱媒体がアンテナ１１０に
供給されている。ここで、アンテナ１１０を１８０度開
いたフルフラットオープン状態とするときに、熱媒体の
供給路（たとえばホース）をコネクタなどの接続部分で
脱着するようにすると、コネクタのシール部から冷媒が
もれる可能性があり、また余分な作業時間がかかってし
まう。

【００５２】そこで、アンテナを開閉するヒンジ１１８
内に熱媒体の導入路を設けることで、アンテナ部を開閉
する際にも接続部を脱着する必要がなくなり、接続シー
ル部からの冷媒のもれに対する信頼性の向上と作業時間
の短縮をはかることができる。

【００５３】図８は、このようなヒンジ機構の一実施例
を示している。図８は、図１の実施例のプラズマ処理装
置において、熱媒体流路を内部に設けた概略１８０度に
開閉可能なヒンジ１１８の構造の断面図であり、ヒンジ
１１８を１８０度に開いた状態で上方から見たものであ
る。アンテナ１００のハウジング１１４には支持部１６
２が取り付けられ、シャフト１６３に対してたとえば止
めネジなどの係止部品１６４により固定される。シャフ
ト１６３は、側壁１０２の側面に取付けられたヒンジ取
付部１６１に対して回転可能に取付られ、たとえば止め
輪などの係止部品１６５により軸方向の動きが拘束され
ることでお互いの位置関係が決定される。

【００５４】熱媒体はシャフト１６３の軸回りに回転可
能な自在継手１６６Ａから、シャフト内に設けた流路１
６７Ａを通して、アンテナハウジング１１４の内部の流
路１６８Ａ内を流れ、流路１６８Ｂ、１６７Ｂを通っ
て、１６６Ｂより排出される。熱媒体の通路は、Ｏリン
グなどのシール部材１６９により熱媒体のもれがないよ
うに封止される。熱媒体としては、たとえばフロリナー
トなどの冷媒を用いて、温度は３０℃から８０℃程度に
設定するのが好適である。

【００５５】本実施例によれば、アンテナ部を開閉する
際に熱媒体を接続するコネクタを脱着する必要がなくな
るので、コネクタのシール部からの冷媒のもれが防止で
きて作業の信頼性を向上させることができるとともに、
作業時間の短縮をはかることができる。

【００５６】なお、前記の各実施例は、いずれも有磁場
UHF帯電磁波放射放電方式のプラズマ処理装置の場合で
あったが、放射される電磁波はUHF帯以外にも、たとえ
ば２．４５GHzのマイクロ波や、あるいは数１０MHzから
３００MHz程度までのＶＨＦ帯でもよい。また、磁場強
度は、４５０MHzに対する電子サイクロトロン共鳴磁場
強度である１６０ガウスの場合について説明したが、必
ずしも共鳴磁場を用いる必要はなく、これよりも強い磁
場やあるいは逆に数１０ガウス以下の弱い磁場を用いて
もよい。さらには、磁場を用いない例えば無磁場マイク
ロ波放電でもよい。さらに、上記以外にも、たとえば磁
場を用いたマグネトロン型のプラズマ処理装置や平行平
板型の容量結合方式プラズマ処理装置、あるいは誘導結
合型のプラズマ処理装置などに、前記の各実施例を適用
できる。

【００５７】図９は、本発明を、磁場を用いたＲＩＥ装
置（たとえばマグネトロンＲＩＥ装置）に適用した実施
例である。本実施例では、真空容器としての処理室１０
０は、側壁１０２と、ウエハなどの試料Ｗを載置する下
部電極１３０と、これに対向して接地される上部電極２
００を備え、また真空容器内に所定のガスを導入するガ
ス供給手段１１７と、真空容器内を減圧排気する真空排
気系１０６と、下部電極に電力を供給する下部電源２０
５と、真空容器内に磁場を発生させる磁場発生手段２０
４を備えている。磁場発生手段２０４は、複数の永久磁
石またはコイルが処理室１００の外周または上側にリン
グ状に配置され、処理室内部に電極に対してほぼ平行な
磁場を形成する。磁場は勾配を与えて回転可能としてい
る。そして、下部電源２０５から供給される電力で電極
間に発生する電界により処理ガスをプラズマ化して、プ
ラズマＰを発生させ、試料Ｗを処理する。磁場を用いた
ＲＩＥ装置では、磁界発生手段２０４により電界とほぼ
直交する方向に磁場が形成されるので、電子とプラズマ
中の分子・原子との衝突頻度が磁場やマグネトロンの効
果により高まって、プラズマ密度が増加し、高いエッチ
ング特性が得られる。下部電源２０５の周波数は数１０
０kHz〜数１０MHz程度の低周波帯から高周波帯が好適で
ある。

【００５８】上部電極２００は、アースに接地された電
極板２０１に多数のガス孔が開けられたプレート２０２
が取付けられ、外周リング２０３によりカバーされる。
プレート２０２はシリコンやカーボンが好適であり、あ
るいはアルマイト処理されたアルミを用いてもよい。上
部電極２００はヒンジ１１８により側壁１０２に取り付
けられている。そして、矢印Ａの部分において側壁１０
２と分離されて上方に持ち上げ、ヒンジ１１８の概略水
平な支持軸を支点にして回転させることで、概略１８０
度（図中に破線で示す位置）にまで開くことができる。

【００５９】このような構成とすることで、プレート２
０２や外周リング２０３を取外したり交換したりする際
に、上部電極２００をフルフラットオープンとした状態
で上方から作業できるので作業性がよく、作業の効率を
向上させるとともに信頼性・安全性を確保することがで
きる。また、部品を落としたり無理な力をかけたりして
破損する可能性も小さくなる。さらに、上部電極２００
全体を持上げて取外したりする必要がなく、重量物の持
ち上げといった負担が作業者にかからない。なお、本実
施例の場合は上部電極２００に電源が接続されていない
ので、図１の実施例のように、電源を端子部分で分離す
る必要がなく、さらに作業性が向上する利点がある。

【００６０】図１０は、本発明を、平行平板型プラズマ
処理装置に適用した例である。本実施例では、真空容器
としての処理室１００は、側壁１０２と、ウエハなどの
試料Ｗを載置する下部電極１３０と、これに対向する上
部電極２１０から構成され、さらに、真空容器内に所定
のガスを導入するガス供給手段１１７と、真空容器内を
減圧排気する真空排気系１０６とを備えている。そし
て、上部電源２２１から上部電極２１０に供給する電力
により電極間に電界を発生させ、処理ガスをプラズマ化
し、プラズマＰを発生させて試料Ｗを処理する。

【００６１】上部電極２１０は、電極板２１１が絶縁体
２１２、２１３で絶縁されてハウジング２１４に保持さ
れる。また、電極板２１１のプラズマに接する側の面に
はプレート２１５が、その外周にはシールドリング２１
６が設置される。シールドリング２１６は、絶縁体２１
２、２１３をプラズマから保護すると同時に、フォーカ
スリング１３２と対をなして、プラズマＰを処理室１０
０に封じ込めることでプラズマ密度を向上させて、高い
エッチング特性を得る。プレート２１５にはたとえばシ
リコンやカーボンを、シールドリング２１６にはたとえ
ば石英やアルミナなどを用いるのが好適である。

【００６２】また、上部電源２２１の周波数は概略１０
MHzの高周波帯から１００MHzを越えるＶＨＦ帯が好適で
ある。このような、高周波帯あるいはＶＨＦ帯では、表
皮効果や接触部でのパワー損失の観点から、電極板２１
１とマッチング回路・フィルタ系２２３およびフィルタ
２２５をできるだけ短い距離で接続し、かつ銅板や銅パ
イプなどを用いて確実に結合することが望ましい。そこ
で、本実施例の場合は、ダイオードによるスイッチング
回路を用いた小型・軽量のマッチング回路・フィルタ系
２２３とフィルタ２２５を一体化したマッチングボック
ス２２０を上部電極２１０の上部に直接搭載して、接続
端子２２６により上部電源２２１と接続する構成として
いる。

【００６３】本実施例においては、上部電極２１０がヒ
ンジ１１８により側壁１０２に取り付けられており、矢
印Ａの部分において側壁１０２と分離されて上方に持ち
上げ、ヒンジ１１８の概略水平な支持軸を支点にして回
転させて開くことができるように構成されている。そし
て、上部電極２１０に搭載されたマッチング回路・フィ
ルタ系２２３とフィルタ２２５を小型・軽量化すること
で、これらを上部電極２１０から取外すことなく上部電
極２１０を１６５度ないし１８０度の開き角、すなわち
水平面から１５度以内にまで開くことを可能としてい
る。

【００６４】このような構成とすることで、たとえばシ
リコン製のプレート２１５や石英製の絶縁体２１６を交
換する際に取付けネジをはずしても、部品は摩擦や係止
部分により物理的に安定した状態に保持されるので、部
品に無理な力がかかったり落としたりして破損する可能
性が小さい利点がある。また、作業者は上方から作業で
きるので、作業性もよく、上部電極２１０を上に持ち上
げて外す必要もないので、作業者に負担がかからない利
点がある。

【００６５】なお本実施例では、上部電源２２１を接続
端子２２６により分離可能な構造としているが、高効率
で小型・軽量な上部電源２２１を上部電極２１０の上部
に直接搭載してもよい。この場合、開き角をおよそ１５
０度ないし１８０度、すなわち水平面から３０度以内に
まで開くことが十分に可能であり、プレート２１５や絶
縁体２１６の交換作業を効率よく安全に行うことができ
る。

【００６６】また、上部電源２２１を接続端子部分で分
離する必要がないので、さらに作業性が向上する利点が
ある。

【００６７】また、前記の各実施例は、いずれも処理対
象が半導体ウエハであり、これに対するエッチング処理
の場合であったが、本発明はこれに限らず、例えば処理
対象が液晶基板の場合にも適用でき、また処理自体もエ
ッチングに限らず、たとえばスパッタリングややＣＶＤ
処理に対しても適用可能である。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、処理室を構成する真空
容器の一部を開閉可能な開閉可能部分として構成し、こ
の開閉可能部分が処理室側を上方に向けて部品類が水平
に近い状態で摩擦によりあるいは係止部分により物理的
に安定な状態に保持される。そのため、処理室上部がメ
ンテナンス作業用エリアに開くので、作業者の処理室へ
のアクセスが容易になり、メンテナンス作業を上方から
楽な姿勢で行うことができる。この結果、作業者にとっ
てはメンテナンス時の部品類のハンドリングが容易にな
り、作業性が向上するので、メンテナンス性や使い勝手
にすぐれたプラズマ処理装置を実現することができ、生
産性の向上に寄与するプラズマ処理装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を、有磁場ＵＨＦ帯電磁波放射放電方式
のプラズマエッチング装置へ適用した実施例の模式図で
ある。

【図２】本実施例によるプラズマエッチング装置におけ
るメンテナンス作業時の状況を模式的に示す模式図であ
る。

【図３】本実施例によるプラズマエッチング装置におけ
るメンテナンス作業時の状況を模式的に示す模式図であ
る。

【図４】本実施例によるプラズマエッチング装置におけ
るメンテナンス作業時の状況を模式的に示す模式図であ
る。

【図５】本実施例によるプラズマエッチング装置におけ
るメンテナンス作業時の状況を模式的に示す模式図であ
る。

【図６】従来のプラズマエッチング装置におけるメンテ
ナンス作業時の状況を模式的に示す模式図である。

【図７】本発明のフルフラットオープン構造の真空容器
をプラズマ処理装置システムに搭載した実施例を示す模
式図である。

【図８】図１の実施例のプラズマ処理装置のヒンジ機構
の一実施例を示す図である。

【図９】本発明を、磁場を用いたＲＩＥ装置（たとえば
マグネトロンＲＩＥ装置）に適用した実施例を示す図で
ある。

【図１０】本発明を、平行平板型プラズマ処理装置に適
用した例を示す図である。

【符号の説明】

１００…処理室、１０１…磁場形成手段、１０２…側
壁、１０３…側壁インナーユニット、１０４…熱媒体供
給手段、１０５…真空室、１０６…真空排気系、１０７
…圧力制御手段、１１０…アンテナ、１１１…円板状導
電体、１１２…誘電体プレート、１１３…誘電体リン
グ、１１５…プレート、１１６…誘電体外周リング、１
１７…ガス供給手段、１１８…ヒンジ、１２０…アンテ
ナ電源系、１２１…アンテナ電源、１２２…アンテナバ
イアス電源、１３０…下部電極、１３１…静電吸着装
置、１３２…フォーカスリング、１３３…絶縁体、１４
１…バイアス電源、１４４…静電吸着用直流電源、

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年２月１４日（２０００．２．１
４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、内部に処理室
が形成された真空容器と、前記処理室内にプラズマを発
生させるためのプラズマ発生装置と、前記処理室内で処
理される試料を保持する電極とを有するプラズマ処理装
置において、前記真空容器の上部壁を開閉可能部分と
し、該開閉可能部分に非金属脆性部材を含む前記プラズ
マ発生装置を構成する部品の少なくとも１つを配置し、
該処理室の上側の面を構成する上部壁の少なくとも一部
を概略水平な軸のまわりに回転させて該開閉可能部分が
処理室内部側を上方に向けた状態で安定して保持可能と
し、前記開閉可能部分の処理室内部側が、該開閉可能部
分の開放時に、前記部品を保持したまま、水平面から３
０度以内の角度に保待されるようにしたことを特徴とす
る。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】本発明の他の特徴は、内部に処理室が形成
された真空容器と、前記処理室内にプラズマを発生させ
るためのプラズマ発生装置と、前記処理室内で処理され
る試料を保持する電極とを有するプラズマ処理装置のメ
ンテナンス方法において、前記プラズマ処理装置は、前
記真空容器の上部壁を開閉可能部分とし、該開閉可能部
分に非金属脆性部材を含む前記プラズマ発生装置を構成
する部品の少なくとも１つを配置し、該処理室の上側の
面を構成する上部壁の少なくとも一部を概略水平な軸の
まわりに回転させて該開閉可能部分が処理室内部側を上
方に向けた状態で安定して保持可能とし、前記開閉可能
部分の処理室内部側が、該開閉可能部分の開放時に、前
記部品を保持したまま、水平面から３０度以内の角度に
保待されるように構成されており、前記部品を保持した
ま前記開閉可能部分を、該開閉可能部分の処理室内側が
上方に向けた角度に開故して、前記プラズマ処理装置の
メンテナンス作業を行うことを特徴とする。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５４】熱媒体はシャフト１６３の軸回りに回転可
能な自在継手１６６Ａから、シャフト内に設けた流路１
６７Ａを通して、アンテナハウジング１１４の内部の流
路１６８Ａ内を流れ、流路１６８Ｂ、１６７Ｂを通っ
て、１６６Ｂより排出される。熱媒体の通路は、○リン
グなどのシール部材１６９により熱媒体のもれがないよ
うに封止される。熱媒体としては、たとえばフッソ系冷
媒などの冷媒を用いて、温度は３０℃から８０℃程度に
設定するのが好適である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤本 哲男 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 末広 満 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 亦野 勝次 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 高橋 主人 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 Ｆターム(参考） 5F004 AA00 BA04 BA14 BA16 BA20 BB11 BB13 BB14 BB18 BB22 BB28 BB29 BB30 BC08 CA06 DA00 DA23 DA26 DB00

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に処理室が形成された真空容器と、前
   記処理室内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生
   装置と、前記処理室内で処理される試料を保持する電極
   とを有するプラズマ処理装置において、 前記真空容器の上部壁の一部を開閉可能部分とし、該開
   閉可能部分に前記プラズマ処理装置を構成する部品の少
   なくとも１つを配置し、 前記開閉可能部分の処理室内部側が、該開閉可能部分の
   開放時に、前記部品を保持したまま、上方に向いた角度
   に開放されることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 【請求項２】真空容器としての処理室と、プラズマ発生
   装置と、前記処理室にガスを供給する処理ガス供給手段
   と、該処理室内で処理される試料を保持する電極と、該
   処理室を減圧する真空排気系とを有するプラズマ処理装
   置において、 該処理室の上側の面を構成する上部壁の少なくとも一部
   を概略水平な軸のまわりに回転させて上方に向かって開
   閉可能に構成し、 該開閉可能部分が開かれた時に、該開閉可能部分が処理
   室内部側を上方に向けた状態で保持可能であり、 該開閉可能部分に取付けられる部品類が、機械的に固定
   されなくとも摩擦によりあるいは係止部分により物理的
   に安定して自然に保持されることを特徴とするプラズマ
   処理装置。
3. 【請求項３】内部に処理室が形成された真空容器と、前
   記処理室内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生
   装置と、前記処理室内で処理される試料を保持する電極
   とを有するプラズマ処理装置において、 前記真空容器の上部壁の一部を開閉可能部分とし、該開
   閉可能部分に前記プラズマ処理装置の一部を構成する非
   金属脆性部品を配置し、 前記開閉可能部分の開放時に、該開閉可能部分の処理室
   内部側が上方に向いた角度に開放されることを特徴とす
   るプラズマ処理装置。
4. 【請求項４】請求項１ないし３の何れかに記載のプラズ
   マ処理装置において、 前記開閉可能部分の開放時、該開閉可能部分の処理室内
   部側が水平面から３０度以内の角度に保持されることを
   特徴とするプラズマ処理装置。
5. 【請求項５】請求項１ないし４の何れかに記載のプラズ
   マ処理装置において、 前記開閉可能部分をメンテナンス作業用エリア方向に開
   くようにしたことを特徴とするプラズマ処理装置。
6. 【請求項６】請求項１ないし４の何れかに記載のプラズ
   マ処理装置において、 前記開閉可能部分に設けられた前記部品への電力供給部
   を有し、 該電力供給部は、前記開閉可能部分から分離可能とした
   ことを特徴とするプラズマ処理装置。
7. 【請求項７】請求項６に記載のプラズマ処理装置におい
   て、 前記開閉可能部分への電力供給部を該開閉可能部分から
   分離した際に、該電力供給部のホット側端子がアース接
   続される構造としたことを特徴とするプラズマ処理装
   置。
8. 【請求項８】請求項１ないし７の何れかに記載のプラズ
   マ処理装置において、 前記プラズマ発生装置が有磁場電磁波放射放電方式であ
   り、 前記開閉可能部分に前記プラズマ発生装置のアンテナを
   配置し、前記処理室の周囲に磁場形成手段を配置し、前
   記アンテナは、石英製の外周リングと、シリコン製プレ
   ートを有することを特徴とするプラズマ処理装置。
9. 【請求項９】請求項１ないし７のいずれかに記載のプラ
   ズマ処理装置において、 前記プラズマ発生装置が、マグネトロン型プラズマ処理
   装置または平行平板型プラズマ処理装置であリ、 前記開閉可能部分に前記プラズマ発生装置の上部電極及
   びガス供給手段を設けたことを特徴とするプラズマ処理
   装置。
10. 【請求項１０】内部に処理室が形成された真空容器と、
    前記処理室内にプラズマを発生させるためのプラズマ発
    生装置と、前記処理室内で処理される試料を保持する電
    極とを有するプラズマ処理装置のメンテナンス方法にお
    いて、 プラズマ処理装置は、前記真空容器の上部壁の一部に設
    けられた開閉可能部分と、該開閉可能部分に配置された
    前記プラズマ処理装置を構成する部品の少なくとも１つ
    を備えており、 前記部品を保持したまま前記開閉可能部分を、該開閉可
    能部分の処理室内側が上方に向けた角度に開放して、前
    記プラズマ処理装置のメンテナンス作業を行うことを特
    徴とするプラズマ処理装置のメンテナンス方法。
11. 【請求項１１】請求項１０記載のプラズマ処理装置のメ
    ンテナンス方法において、 前記開閉可能部分を、処理室側が上方に向いた状態で水
    平面から３０度以内の角度に開いて、前記プラズマ処理
    装置のメンテナンス作業を行うことを特徴とするプラズ
    マ処理装置のメンテナンス方法。
12. 【請求項１２】請求項１０または１１に記載のプラズマ
    処理装置のメンテナンス方法において、 前記開閉可能部分をメンテナンス作業用エリア方向に開
    いて、前記プラズマ処理装置のメンテナンス作業を行う
    ことを特徴とするプラズマ処理装置のメンテナンス作業
    方法。