JP2006237277A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板加工時に防着板に付着した付着物が処理室の大気開放時に剥離、飛散するのを抑えることができ、簡便かつ効果的にメンテナンスできる基板処理装置を提供する。
【解決手段】 減圧で基板処理を行うチャンバ２と、基板処理の際の生成物がチャンバ２内面に被着するのを防ぐ着脱自在な防着板８と、防着板８を急冷させる液体窒素を噴射可能な噴射口１０とを備えた構成とする。これにより、基板処理に伴って生成して防着板８表面に付着した生成物を液体窒素によって凍結、固定することが可能になり、メンテナンスの際にチャンバ２を大気開放しても生成物が防着板８から剥離、飛散することはほとんどなく、飛散した生成物によってチャンバ２内が汚れることは防止される。防着板８は付着物が付着した状態でチャンバ２外へ取り出してクリーニングすればよく、それによりチャンバ２内の付着物の総量が低減されるので、排気系７のつまりも起こり難い。
【選択図】 図１

Description

本発明は半導体基板を処理する基板処理装置に関するものである。

近年、半導体デバイスの微細化に伴い、各製造課程において要求される加工精度は年々厳しくなってきおり、製造装置の基本的な加工特性の向上はもとより、装置内で発生するパーティクルの低減なくしては、高歩留りで、安定したデバイスの連続生産は困難になってきている。

長期的に連続して基板処理する場合には、処理枚数の増加に伴って一般に増大するパーティクルの発生数を定期的に測定し、パーティクルと歩留りとの相関を考慮しながら、パーティクルがある一定量を超過する前に処理室などのメンテナンスを行うようにしている。しかしメンテナンスの際には通常は装置を停止させる必要があり、その間は基板処理が行えないので、稼働ロス低減の観点から短時間でメンテナンスを完了させることが要求される。また基板処理の再開後の歩留りや次回メンテナンスまでの処理期間を延長するために、処理室などの清浄度を高める効果的なメンテナンスが要求される。そこで、パーティクルの低減を意図した基板処理装置として、処理室の壁面（防着板）を付着物が剥離しない温度に制御するスパッタリング装置が提案されている（たとえば特許文献１参照）。
特開平６−３２２５２８号公報

上記した従来の基板処理装置では、基板加工中に防着板から付着物が剥離してパーティクルとなるのは抑制できるものの、連続して薄膜を形成する装置である以上、或る処理枚数をもってメンテナンスを実施しなければならない時期が到来する。しかし、上記した基板処理装置（スパッタリング装置）と同様にしてドライエッチング装置において防着板を温度制御したところ、通常の基板処理中には防着板に密着して剥離することがなかった反応生成物が、メンテナンスのために防着板を室温付近まで温度降下させ処理室を大気開放した時に、熱ストレスや水分吸着によって短時間の内に防着板から剥離、飛散してしまい、処理室内が汚れ、メンテナンスが煩雑になってしまった。

したがって、基板加工時に防着板に付着した付着物が処理室の大気開放時に剥離、飛散するのを抑えることができ、簡便かつ効果的にメンテナンスできる基板処理装置が課題となっている。

上記課題を解決するために、本発明の基板処理装置は、減圧で基板処理を行う処理室と、基板処理の際の生成物が処理室内面に被着するのを防ぐ着脱自在な防着板と、前記防着板を急冷させる冷却手段とを備えたことを特徴とする。

また、基板を設置するための下部電極を有し、前記下部電極を囲むように防着板を配置し、前記防着板に向けて液体窒素を噴射可能な噴射ノズルを設けたことを特徴とする。

本発明の基板処理装置は、着脱自在な防着板を急冷させる冷却手段を設けたことにより、基板処理に伴って生成して防着板表面に付着した生成物を凍結、固定することが可能になり、メンテナンスの際に処理室を大気開放しても生成物が防着板から剥離、飛散することはほとんどなく、飛散した生成物によって処理室内が汚れることは防止される。防着板は付着物が付着した状態で処理室外へ取り出してクリーニングすればよく、それにより処理室内の付着物の総量が低減されるので、排気系のつまりも起こり難い。よって、簡便で効果的なメンテナンスを実現できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態における基板処理装置の概略構成を示す断面図である。ここでは枚葉方式のＩＣＰ（誘導結合プラズマ）ドライエッチング装置を示している。

図１において、１は処理対象の基板であり、２は基板１を減圧で放電処理するチャンバ、３はチャンバ２の上蓋、４はＩＣＰのプラズマ源となるアンテナ、５は基板１を保持する機構を持った下部電極、６はチャンバ２の開口部を開閉するバルブ、７はチャンバ２内を真空排気する排気系、８はチャンバ２への汚れ被着を防止するための防着板、９は防着板８を加熱するヒータ、１０は冷却材料を噴射可能な噴射口である。

詳細には、防着板８は、下部電極５を囲むように筒状に形成され、下部が内方にＵ形に折れ曲がっていて、Ｕ形部の内周が下部電極５の外周に摺接し下端がヒータ９に載るように装着されている。噴射口１０は、防着板８の上部内周に対向するように複数個、配列されるとともに、防着板８の外周面に対向するように、上下方向および周方向に沿って複数個、配列されている。

図示を省略するが、チャンバ２内にエッチングガスなどを供給する給気系も設けられている。また、アンテナ４に接続する整合回路および高周波電源、下部電極５に接続する高周波電源、噴射口１０から噴射可能に冷却材料、ここでは液体窒素、を供給する液体窒素供給源なども設けられている。

基板処理時には、排気系７によって排気し、図示しない給気系よりエッチングガスを供給して、チャンバ２内を所定の低圧力に維持しながら、アンテナ４から高周波を供給して高密度プラズマを発生させ、基板１にイオンやラジカルを輸送してエッチングを行う。その際に、基板１に下部電極５より高周波バイパスを印加して、基板１に照射するイオンのエネルギーを放電と独立して制御し、エッチング速度や形状の制御を行う。

なおその際に、ヒータ９により防着板８を所定温度に加熱することで、エッチングに伴って発生し防着板８に付着してくる反応生成物を安定に保持する。たとえばＧａＡｓを主成分とする化合物半導体のエッチングでは、エッチングガス（Ｃｌ_３，ＣＣｌ_４，ＨＣｌ，ＢＣｌ_３，ＳｉＣｌ_４，ＣＨＣｌＦ₃など）との反応で、反応生成物としてＧａＣｌ_３あるいはＡｓＦ_５等が生じ、防着板８に付着してくるので、防着板８を１５０〜２００℃程度に加熱する。

長期に渡って連続して基板処理を行うと、処理基板１枚当たりのパーティクル発生数が次第に増加してくるので、たとえば予め決めた枚数の基板処理の終了後に装置のメンテナンスを行う。

メンテナンスにおいては、ヒータ９を停止させて防着板８の温度を室温付近まで下げ、バルブ６を閉じ、チャンバ２内を大気開放させると同時に、液体窒素噴射口１０から液体窒素を噴射させて、防着板８を上部と外側から急冷し、防着板８の表面に付着している反応生成物を凍結、固定させる。この際、液体窒素の噴射量は、気化した窒素によって装置周辺で作業者が酸欠状態にならないよう、また過剰な液体窒素が真空シール部分に到達してシール部材に損傷を与えないように考慮しながら、チャンバ容積などに応じて適宜調節する。

急冷させた防着板８はチャンバ２から取り出す。そしてチャンバ２外部で化学洗浄などの処理によって清浄な状態に復元させる。チャンバ２内部や上蓋３、バルブ６，排気系７などは、布ワイパーを用いるエタノール拭きなどによってクリーニングする。クリーニング済みのチャンバ２内にクリーニング済みの防着板８を装着する。これにより、装置各部のメンテナンスが終了する。

このようにすることによって、基板処理に伴って防着板８に付着した反応生成物の大部分が、防着板８に密着固定されたままチャンバ２外部に搬出されることになり、チャンバ２内部で反応生成物が飛散することはほとんど無い。したがって、反応生成物によるチャンバ２内部の汚れや排気系７のつまりも軽減することができ、簡便で効果的なメンテナンスを短時間で実施できる。

以上はＩＣＰドライエッチング装置を例にして説明したが、本発明は同様な課題を持つ他の基板処理装置、たとえば他のタイプのドライエッチング装置やスパッタリング装置においても同様に実施できる。液体窒素に代えて、他の不活性な液体冷却材料、たとえば液体へリウムの使用も可能である。温度制御しない防着板８上の付着物の密着固定にも有用である。

本発明の基板処理装置は、簡便且つ効果的にメンテナンスを行ってパーティクルを低減できるので、厳しい加工精度が要求される基板処理に特に有用である。

本発明の一実施形態における基板処理装置の概略構成を示す断面図

符号の説明

１ 基板
２ チャンバ
４ アンテナ
５ 下部電極
７ 排気系
８ 防着板
１０ 噴射口

Claims (2)

1. 減圧で基板処理を行う処理室と、基板処理の際の生成物が処理室内面に被着するのを防ぐ着脱自在な防着板と、前記防着板を急冷させる冷却手段とを備えた基板処理装置。
2. 基板を設置するための下部電極を有し、前記下部電極を囲むように防着板を配置し、前記防着板に向けて液体窒素を噴射可能な噴射ノズルを設けた請求項１記載の基板処理装置。

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