JP2004311640A - 処理容器 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで、大型化の容易な、軽量の処理容器を提供する。
【解決手段】処理容器を構成する板状部材３０にダブルスキン構造を適用する。すなわち、板状部材３０は、処理空間の内壁を形成する内板３１と、内板３１から所定距離離間してこれを包囲する外板３２と、内板３１と外板３２との間に設けられたリブ板３３と、を備える。リブ板３３は、所定のパターンで折り曲げられた形状を有し、内板３１と外板３２との間には中空が形成される。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大型の被処理体を処理可能な処理容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置、液晶表示装置等のデバイスの製造工程には、所定の減圧雰囲気下で処理を行う処理装置が使用される。例えば、プラズマ処理を行う処理装置は、真空程度まで減圧可能な処理容器を備え、その内部に被処理基板を収容して処理を行う。
【０００３】
一般に、処理容器を構成する材料として、比較的軽量であり、劣化しにくいことから、アルミニウムが好適に用いられる。特に、プラズマ処理装置に用いられる場合、アルミニウムは不働態処理（アルマイト処理）を施すことにより、良好なプラズマ耐性が得られるなどの利点を有する。
減圧処理用の処理容器は、通常、アルミニウムのブロックを切削することにより作製される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、上記デバイスの製造において、スループットの向上等の観点から、基板の大型化が進行している。特に、液晶表示装置の製造においては、画面の大型化が急速に進行しており、これに伴う基板の大型化は著しく、メートルサイズの基板も採用されるようになっている。
【０００５】
大型化した基板に処理を施すには、基板よりも大型の処理空間を有する処理容器が必要とされる。しかし、現在の、そして、将来の基板の大型化に対応するために、従来の方法で大型の処理容器およびこれを備えた処理装置を作製することは、コスト的、技術的に難しいものとなってきている。
【０００６】
第１に、処理容器の大型化に伴い、処理容器の重量が極めて大きくなり、例えば、数千キロまで達する場合もある。このため、処理容器を含む処理装置の重量も増大し、搬送等が困難となる。また、処理装置に、耐過重等の強度向上のための手段を講じる必要が発生し、結果的に製造コストが増大する。
【０００７】
第２に、大型化した処理容器の作製に特別の設備が必要となる。例えば、アルミニウムのブロックから処理容器を削り出すような作業は、対象の大型化とともに設備的にも困難となる。
【０００８】
この点、剛性を保持しつつ軽量化を実現可能な手法として、壁面に中空を形成する、いわゆるダブルスキン構造が知られている（下記特許文献１参照）。ダブルスキン構造は、鉄道車両の構体構造等に用いられているのみであり、処理容器の構造に適用された例はない。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−２２１０２４号公報
【００１０】
上記事情を鑑みて、本発明は、低コストで、大型化の容易な、軽量の処理容器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】
上記目的を達成するため、本発明の観点に係る処理容器は、
処理空間を画定する板状部材を備えた処理容器であって、
前記板状部材は、
処理空間に接する第１の板と、
前記第１の板の外周を包囲する第２の板と、
前記第１の板と、前記第２の板と、の間に中空を形成するように、前記第１の板と前記第２の板とを接続するリブ板と、
を備える。
【００１２】
上記構成において、例えば、前記リブ板は、所定パターンに屈曲されている。
上記構成において、前記処理空間は、真空程度まで減圧されてもよい。
上記構成において、前記板状部材は、摩擦撹拌接合法によって接合されていてもよい。
上記構成において、前記中空には、温度調節用の流体の流路が通されてもよい。
上記構成において、前記中空には、用役ラインが通されてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本実施の形態に係る処理容器について説明する。以下に示す例では、本発明を、プラズマエッチングを行う処理装置に適用した場合について説明する。以下に示す処理装置は、いわゆる平行平板型のプラズマ処理装置を構成し、半導体ウェハ（以下、ウェハＷ）の表面に形成されたシリコン酸化膜をエッチングする。
【００１４】
図１に、本実施の形態に係る処理装置１１の構成を示す。
処理装置１１は、図１に示すように、略円筒状の処理容器１２を備える。処理容器１２は、アルミニウムから構成され、接地されている。
【００１５】
処理容器１２は、略円盤状の天板１２ａと、略円盤状の底板１２ｂと、天板１２ａと底板１２ｂとの間にその上下端面が固定される略円筒状の側壁１２ｃと、を備える。天板１２ａおよび底板１２ｂと、側壁１２ｃと、は、ねじ等によって留められている。底板１２ｂと、天板１２ａと、側壁１２ｃと、によって、処理空間が形成される。
【００１６】
天板１２ａ、底板１２ｂおよび側壁１２ｃは、いわゆるダブルスキン構造を有する板状部材３０から構成される。図２に、側壁１２ｃのＡ−Ａ線矢視断面を示す。図２に示すように、側壁１２ｃを構成する板状部材３０は、内板３１と、外板３２と、を備える。
【００１７】
内板３１は、略円筒状に成形された、厚さ数ｍｍのアルミニウム板から構成される。内板３１の内側表面、すなわち、処理容器１２の内壁には、不働態処理（アルマイト処理）が施され、良好なプラズマ耐性が付与されている。
【００１８】
外板３２は、略円筒状に成形された、厚さ数ｍｍのアルミニウム板から構成される。外板３２は、内板３１よりも大径の円筒形状を有し、内板３１の外周を所定距離離間して包囲するように設けられている。
【００１９】
内板３１と、外板３２と、は、リブ板３３によって固定されている。リブ板３３によって、内板３１と外板３２との距離は、全周にわたって略一定に保持される。
【００２０】
リブ板３３は、所定パターンで折り曲げられた所定厚さのアルミニウム板から構成され、図に示すような、ハニカム状の断面形状を形成する。リブ板３３によって、内板３１と外板３２との間には、例えば、断面が台形状の中空が形成される。
【００２１】
リブ板３３は、内板３１および外板３２と接触する部分に平坦部を有する。平坦部において、リブ板３３は、内板３１および外板３２に溶接固定されている。別な言い方をすれば、折り曲げられたリブ板３３の頂点部分が構成する内周側と外周側とに、内板３１と外板３２とがそれぞれ接着されている。
【００２２】
リブ板３３は、一体に組み合わされたときに略円筒状を形成する、図３に示すような複数の板ブロック３３ａから構成される。換言すれば、リブ板３３は、略円筒状の板を所定角度で分割して得られる複数の板ブロック３３ａから構成される。
【００２３】
上記のようなダブルスキン構造を有する板状部材３０は、例えば、以下のように作製することができる。
まず、内板３１を構成する、円筒状のアルミニウム板を用意する。このアルミニウム板は、押出し成形やアルミニウムブロックの切削加工によって作製される。また、アルミニウムの平板を円筒状に成型し、両端を溶接して接続するようにしてもよい。
【００２４】
さらに、円筒状のアルミニウム板の内側表面は、研磨等の物理的処理や薬液を用いた化学的処理によって、所定の粗面度まで平滑化される。
【００２５】
次に、図４（ａ）に示すように、所定パターンに折り曲げられた形状を有するアルミニウム板（板ブロック３３ａ）を内板３１を囲むように取り付ける。板ブロック３３ａは、例えば、押出し成形によって作製される。
【００２６】
リブ板３３（板ブロック３３ａ）の取り付けは、互いに接触する内板３１の外部表面と平坦部とを摩擦撹拌接合することによって行う。
摩擦撹拌接合は、例えば、特許２７１２８３８号に開示されるように、高速回転する硬質のピン型工具を接触させることにより接合部を発熱、軟化させ、接合する方法である。この方法は、接合部が溶融せず、接合部周辺以外の温度もそれ程上昇しない。このため、接合部材の強度が比較的良好に確保でき、また、その変質、歪みも低く抑えられる。
【００２７】
次いで、図４（ｂ）に示すように、リブ板３３の外周側に外板３２を取り付ける。外板３２の取り付けは、円筒状の板を円周方向に分割して得た板片を、リブ板３３の平坦部に個別に取り付けるように行われる。板片の溶接は、平坦部だけでなく、板片同士についても行われる。これにより、複数の板片は全体として１枚の外板３２を構成する。
【００２８】
外板３２の取り付けの後、内板３１の内側表面に不働態処理（アルマイト処理）が施される。ここで、内板３１とリブ板３３との溶接は、摩擦撹拌接合によって行われていることから、内板３１を構成するアルミニウムの変質は少なく、従って、信頼性の高い不働態処理が可能である。
なお、不働態処理の前に、さらに平滑化処理を行うようにしてもよい。
【００２９】
上記のような、ダブルスキン構造を有する板状部材３０から構成される処理容器１２は、板状部材３０の内部に空隙を有することにより、全体の重量の軽量化が図れる。また、剛性の向上、断熱性の向上も図れる。
【００３０】
また、摩擦撹拌接合を用いて接合していることから、内板３１を構成するアルミニウムの変質は、回避あるいは低減される。このため、プラズマ耐性を向上させるための不働態処理を信頼性高く行うことができる。
【００３１】
図１に戻り、上記構成の処理容器１２の側壁１２ｃには開口が設けられ、ゲートバルブＧＶによって気密に開閉可能となっている。
【００３２】
底板１２ｂ上には、絶縁板１３を介して略円柱状のサセプタ支持台１４が配置されている。絶縁板１３は、セラミック製の円板状部材から構成される。
【００３３】
サセプタ支持台１４の内部には、冷媒流路１５が設けられている。冷媒流路１５には冷媒が循環して通流され、サセプタ支持台１４およびその周辺は所定の温度に維持される。
【００３４】
サセプタ支持台１４の上には、アルミニウム等の導電性材料から構成される、円盤状のサセプタ１６が設けられている。サセプタ１６には、第１の高周波電源１７が、ブロッキングコンデンサ１８、マッチングボックスＭＢを介して接続されている。サセプタ１６には、周波数が、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力が印加される。
【００３５】
サセプタ１６の上には、基板の載置面を構成する、円盤状の静電チャック１９が設けられている。静電チャック１９は、ポリイミド等の誘電体１９ａに導電板１９ｂが被覆された構成を有する。導電板１９ｂは、直流電源２０に接続され、例えば、１．５ｋＶの直流電圧が印加される。導電板１９ｂへの電圧印加により、静電チャック１９上に載置されたウェハＷは、静電力によって吸着保持される。
【００３６】
サセプタ１６の上面周縁部には、静電チャック１９上に載置されたウェハＷを囲むように、環状のフォーカスリング２１が配置されている。フォーカスリング２１は絶縁性材料から構成され、プラズマ中の反応性イオンを、その内側のウェハＷに効果的に入射させる。
【００３７】
また、ウェハＷの受け渡し用のリフトピン（図示せず）が、サセプタ１６、サセプタ支持台１４等を貫通して昇降可能に設けられている。
【００３８】
処理容器１２の天板１２ａには、シャワーヘッド２２が設けられている。シャワーヘッド２２は、天板１２ａと嵌合するように設けられ、絶縁部材２３によって天板１２ａから絶縁されている。
【００３９】
シャワーヘッド２２は、バルブＶおよびマスフローコントローラＭＦＣを介してガス源２４に接続されている。シャワーヘッド２２には、ガス源２４から、フルオロカーボンガス（Ｃ_ｘＦ_ｙ）と不活性ガス（Ａｒ等）、及び酸素などの添加ガスを含んだ混合ガス（エッチングガス）が所定の流量で供給される。なお、フルオロカーボンガスと不活性ガスと添加ガスとを個別に供給するようにしてもよい。
【００４０】
シャワーヘッド２２の下面には、電極板２５が取り付けられている。電極板２５は、円板状に構成され、アルミニウム等から構成される。電極板２５は、シャワーヘッド２２内部の中空と連通する多数のガス孔２５ａを有する。シャワーヘッド２２に供給されたガスは、その内部の中空で拡散された後、多数のガス孔２５ａから処理容器１２内に均一に供給される。
【００４１】
電極板２５は、マッチングボックスＭＢを介して第２の高周波電源２６に接続され、高周波電力を印加可能に構成されている。電極板２５は、下部電極を構成するサセプタ１６と略平行に対向するように配置され、いわゆる平行平板電極の上部電極を構成する。
【００４２】
処理容器１２の下部には、底板１２ｂを貫通する排気口２７が設けられている。排気口２７は、ターボ分子ポンプなどの排気装置２８に接続され、処理容器１２の内部を真空雰囲気まで真空引きできるように構成されている。
【００４３】
以下、上記構成の処理装置１１の動作について説明する。まず、ゲートバルブＧＶが開放された状態で、ウェハＷが処理容器１２内へと搬入され、静電チャック１９上に載置される。次いで、直流電源２０の印加によってウエハＷは、静電チャック１９上に吸着保持される。その後、ゲートバルブＧＶは閉鎖され、処理容器１２内は排気装置２８によって真空引きされる。
【００４４】
一方で、マスフローコントローラＭＦＣによってその流量が調整されつつ、ガス供からエッチングガス（フッ素含有ガス）が、シャワーヘッド２２を通ってガス孔２５ａからウエハＷに対して均一に吐出される。
【００４５】
この状態で、所定の高周波電力がサセプタ１６および電極板２５に印加されると、電極板２５とサセプタ１６との間にプラズマが発生し、生じたフッ素ラジカル等によって、ウエハＷ表面の膜にエッチングが施される。エッチングの終点は、例えば、プラズマ発光データに基づいて検出される。
【００４６】
所定のエッチング処理が終了後、処理容器１２内の圧力は所定程度まで戻され、その後、ゲートバルブＧＶが開放される。処理済みのウェハＷは、処理容器１２の外部に搬出され、以上でエッチング処理は終了する。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態の処理容器１２は、内板３１と外板３２との間にリブ板３３によって中空が形成された、いわゆるダブルスキン構造を有する板状部材３０から構成される。
【００４８】
このように処理容器１２をダブルスキン構造を有する板状部材３０から構成することにより、処理容器１２をより軽量にかつ高い剛性とすることができる。これにより、この処理容器１２を備えた装置に、耐荷重を向上させるための手段を設ける必要はなく、よって、装置構造の複雑化、コストアップ等は抑制される。また、大型の処理容器およびこれを備えた装置についても、搬送等の取り扱いが比較的容易である。
【００４９】
また、アルミニウムのブロックから処理容器を削り出す方法では、そのサイズの大型化に伴って、これに対応する特別な設備が必要となる。しかし、本実施の形態のように、複数の金属板から作製する構成では、大型のサイズのものより容易に作製することができる。
【００５０】
さらに、処理容器１２にダブルスキン構造を採用することにより、断熱性の向上が図れる。
【００５１】
本発明は、上記実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明を適用可能な上記実施の形態の変形態様について、説明する。
【００５２】
上記実施の形態において、図５に示すように、板状部材３０の中空に配管４０を通すようにしてもよい。
例えば、配管４０に、温調用の流体（エアー、冷媒等）を通流させることにより、処理容器１２の壁面およびその近傍を所定温度とすることができる。温度調節は、例えば、ＣＶＤ、ＰＶＤ等の処理や処理容器１２内のクリーニングを行う場合に有効である。配管４０を設けることなく、温調用の流体を中空に通流させるようにしてもよい。
【００５３】
また、中空内に排気ライン、電気配線等の用役ラインを通すようにしてもよい。これにより、装置構成の簡素化等が可能となる。例えば、図５に示す配管４０を排気ガスの排出路としてもよい。
【００５４】
さらに、上記例では、リブ板３３は、台形状のパターンに折り曲げられる構成とした。しかし、形状は、これに限られず、波形（図６）、方形（図７）等の他の形状であってもよい。
さらにまた、リブ板３３を、例えば、図８に示すようなＩ字形の断面を有する、互いに独立した複数の柱状部材から構成してもよい。
【００５５】
上記実施の形態では、リブ板３３および外板３２は、複数の金属板ブロックから構成されるものとした。しかし、これらをそれぞれ一枚の板から構成してもよい。
【００５６】
また、上記例では、底板１２ｂ、天板１２ａ、側壁１２ｃのすべてにダブルスキン構造を採用する構成としたが、これに限られない。例えば、底板１２ｂおよび／または天板１２ａを金属ブロックから削り出すようにしてもよい。
【００５７】
また、上記実施の形態では、接合方法は、摩擦撹拌接合法を用いるものとした。しかし、接合方法は、これに限られず、電子ビーム溶接、アーク溶接等の他の接合方法を用いてもよい。
【００５８】
また、上記例では、処理容器１２をアルミニウムから構成するものとしたが、ＳＵＳ、セラミック等の他の材料から構成してもよい。
【００５９】
また、上記実施の形態では、処理容器１２の形状を略円筒状とした。しかし、処理容器１２の形状はこれに限られず、例えば方形状でもよい。処理容器１２を方形状とする場合には、側壁１２ｃは、例えば、四角形の筒状に形成される。即ち、内板３１は所定サイズの四角形の筒状に形成され、外板３２は内板３１が形成する筒よりも大径の四角形の筒状に形成され、内板３１と外板３２とがリブ板３３により連結される。リブ板３３も全体としては、方形状に形成されることになる。なお、処理容器１２の外形は四角形以外の多角形、例えば、５角形、６角形などでもよく、処理容器１２の形状にあわせて、内板３１、外板３２、リブ板３３の形状も選択される。
【００６０】
上記実施の形態では、半導体ウェハにプラズマエッチング処理を施すための処理容器１２を例として説明した。しかし、エッチング処理に限らず、ＣＶＤ、ＰＶＤ、アッシング、熱処理等、他のいかなる処理に用いられる処理容器にも適用可能である。特に、減圧雰囲気、特に、真空雰囲気での処理に好適に使用可能である。
また、被処理体は、半導体ウェハに限らず、液晶表示基板等のいかなるものであってもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低コストで、大型化の容易な、軽量の処理容器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る処理容器を備える処理装置の構成を示す。
【図２】図１に示す処理容器の断面図である。
【図３】リブ板の斜視図である。
【図４】板状部材の作製工程を示す図である。
【図５】本実施の形態の変形例を示す図である。
【図６】本実施の形態の変形例を示す図である。
【図７】本実施の形態の変形例を示す図である。
【図８】本実施の形態の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１１ 処理装置
１２ 処理容器
３０ 板状部材
３１ 内板
３２ 外板
３３ リブ板

Claims (6)

1. 処理空間を画定する板状部材を備えた処理容器であって、
   前記板状部材は、
   処理空間に接する第１の板と、
   前記第１の板の外周を包囲する第２の板と、
   前記第１の板と、前記第２の板と、の間に中空を形成するように、前記第１の板と前記第２の板とを接続するリブ板と、
   を備える、ことを特徴とする処理容器。
2. 前記リブ板は、所定パターンに屈曲されている、ことを特徴とする請求項１に記載の処理容器。
3. 前記処理空間は、真空程度まで減圧される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の処理容器。
4. 前記板状部材は、摩擦撹拌接合法によって接合されている、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の処理容器。
5. 前記中空には、温度調節用の流体の流路が通される、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の処理容器。
6. 前記中空には、用役ラインが通される、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の処理容器。

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