JP2010225640A - 基板処理装置及び排気方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理室容器（チャンバ）から排出される排出ガスに含まれる帯電したパーティクルが排気流路の内壁面へ付着することによる排気流路の詰まりを防止できる排気方法を提供する。
【解決手段】 処理対象のウエハＷを収容するチャンバ５０と、チャンバ５０の容器内ガスを排気する排気流路５１と、排気流路５１にガス流通方向に沿って順次設けられたドライポンプ５２及び排ガス中の有害成分を捕集する除害装置５３とを有する基板処理装置のチャンバ５０の容器内ガスを排気する排気方法において、排気流路５１を流れる排ガスに、ドライポンプ５２の上流側の排気流路５１に接続されたイオン化ガス供給管５５からイオン化ガスを供給して排ガスに含まれる帯電したパーティクルを除電し、排ガスと共に系外に排出する。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板処理装置及び排気方法に関し、特に、基板処理装置の処理室容器から容器内ガスを排気する排気方法に関する。

近年、半導体デバイスの小型化が進む中、半導体デバイス用の基板の表面における回路パターンをより微細に形成する必要が生じている。このような基板表面に形成される回路パターンの微細化に伴い、従来、問題にならなかった小さな粒径のパーティクル、例えば半導体デバイスにおいて断線を発生させたり素子特徴を損なう虞のある数十ｎｍレベルのサイズ（例えば、３０ｎｍ〜８０ｎｍ）のパーティクルを異物として管理、制御する必要性が生じている。

異物としてのパーティクルが別部材としての例えば基板に吸着する吸着力は、粒径が小さくなるに従って静電気力が支配的となる。従って、被処理基板を静電チャック（ＥＳＣ）に吸着、固定してプラズマエッチングする基板処理装置においては、帯電したパーティクルが被処理基板等の別部材に付着するパーティクル付着を回避することが重要となる。

図７は、パーティクルにおけるサイズ（パーティクル径）とその吸着力との関係を示す図である。図７において、縦軸は、吸着力（Deposition Velocity）（ｃｍ／ｓ）を示し、横軸は粒径（ｎｍ）を示す。パーティクルサイズが小さくなるに伴って、吸着力において静電気力が支配的になっていることが分かる。従って、被処理基板等へのパーティクル付着を防止するためには、パーティクルを帯電させないこと、すなわち基板処理装置内における静電気の蓄積をなくすことが有効である。

なお、静電気は、被処理基板等へのパーティクル付着の原因となるだけでなく、電子部品の故障を招く原因となる場合がある。すなわち、半導体デバイスは、１０００Ｖ前後の静電気によって故障又は破損する場合があり、被処理基板を固定するために静電チャック（ＥＳＣ）を採用する基板処理装置においては、帯電した被処理基板が他のパーツに電荷を放出する際にダメージを受けたり、放電痕が残ったりして歩留まりが低下することもある。

図８は、基板処理装置における静電気の影響を説明するための図である。図８において、この基板処理装置は、被処理基板（以下、単に「ウエハ」という。）に所定の処理を施すプロセスモジュール８１と、ウエハを搬送する搬送室としてのローダーモジュール８２と、ローダーモジュール８２に装着されたウエハを収納するフープ８３と、ローダーモジュール８２とプロセスモジュール８１とを連結するロード・ロックモジュール８４と、から主として構成されており、プロセスモジュール８１の処理室容器（以下、「チャンバ」という。）には、容器内のガスを排出する排気流路８５及びドライポンプ８６が設けられている。

このような基板処理装置において、装置内に蓄積した静電気は以下のような問題を発生させる原因となる。すなわち、フープ８３内に蓄積した静電気は、フープ８３内に浮遊するパーティクルを帯電させ、パーティクルがウエハに付着する原因となり、フープ８３と該フープ８３に収容されたウエハとの間で放電が生じてウエハＷに放電痕が生じる原因にもなる。また、ローダーモジュール８２内に蓄積した静電気は、ウエハにパーティクルが付着するパーティクル汚染の原因となる。

ロード・ロックモジュール８４においては、大気圧と真空との間で加圧及び減圧が繰り返されるので、これによって静電気が蓄積し易くなる。蓄積した静電気は、ウエハ等へのパーティクル付着の原因となる。また、プロセスモジュール８１では、プラズマが照射される際、又は静電チャック（ＥＳＣ）からウエハＷが脱着される際にウエハが帯電し、ウエハへのパーティクル付着の原因となる。

さらに、プロセスモジュール８１のチャンバ内ガスを排出する排気流路８５では、処理ガスの化学エッチング反応等によって生成した反応生成物及び未反応残留物が排気流路８５の内壁面との摩擦による静電気によって帯電して内壁面に付着、堆積し、次第に堆積量が増大して最終的には排気流路の詰まりが生じることもある。

このような基板処理装置の各部位における静電気に起因する問題の発生を未然に防止するための従来技術が開示された公知文献として特許文献１が挙げられる。特許文献１には、被処理基板としてのウエハを処理室と外部との間で搬入出する通路となるエアロック室に除電器を設けることが開示されている。除電器は、エアロック室内にイオン流を放出してイオン性パーティクルを除電（静電気除去）する。その後、エアロック室内の気体が真空引きされ、これによって、エアロック室からパーティクルが排出、除去される。

また、特許文献１には、エアロック室の内壁に付着したパーティクルを排出、除去した後に、エアロック室にウエハを搬入し、ウエハの上方に設けられた電極に、ウエハの帯電状態を考慮した電圧を印加し、これによってウエハに付着した帯電パーティクルを電極に吸着させることも記載されている。

特開２００３−３５３０８６号公報

しかしながら、上記従来技術は、被処理基板に所定の処理を施すチャンバから排出される排ガス中の帯電したパーティクルに起因する排気流路の詰まりを回避することに関しては何ら言及していない。

また、上記従来技術は、搬送チャンバ内に配設された除電器における具体的なイオン発生方法について規定するものではないが、陽イオンと陰イオンとをバランスよく発生させる方法としてコロナ放電を用いることが示唆されている。しかしながら、コロナ放電によるイオン発生方法を用いた場合には、放電によってパーティクルが発生し、発生したパーティクルがウエハに付着して新たな汚染源となる虞がある。

本発明の目的は、基板処理装置のチャンバから排出される排ガスに含まれる帯電したパーティクルが排気流路の内壁面へ付着することによる排気流路の詰まりを防止することができる基板処理装置及び排気方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の基板処理装置は、被処理基板を収容する処理室容器と、該処理室容器内のガスを排気する排気流路と、該排気流路に設けられた１つ又は複数の排気ポンプ及び排ガス中の有害成分を捕集する除害装置とを有する基板処理装置において、前記排気流路に、該排気流路を流れる排ガスに含まれる帯電したパーティクルを除電するためのイオン化ガスを供給するイオン化ガス供給部を設けたことを特徴とする。

請求項２記載の基板処理装置は、請求項１記載の基板処理装置において、前記イオン化ガス供給部は、前記排気ポンプの少なくとも1つに又は前記排気流路における前記排気ポンプの少なくとも1つの直上もしくは直下に設けられていることを特徴とする。

請求項３記載の基板処理装置は、請求項１又は２記載の基板処理装置において、前記イオン化ガスは、陽イオン及び陰イオンを含むガスであることを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項４記載の基板処理装置は、被処理基板を収容する処理室容器と、該処理室容器内のガスを排気する排気流路と、該排気流路に設けられた１つ又は複数の排気ポンプ及び排ガス中の有害成分を捕集する除害装置とを有する基板処理装置において、前記排気流路に、該排気流路を流れる排ガスをイオン化して前記排ガスに含まれる帯電したパーティクルを除電するガスイオン化装置を設けたことを特徴とする。

請求項５記載の基板処理装置は、請求項４記載の基板処理装置において、前記ガスイオン化装置は、前記排気ポンプの少なくとも1つの下流側に設けられていることを特徴とする。

請求項６記載の基板処理装置は、請求項４又は５記載の基板処理装置において、前記ガスイオン化装置は、軟Ｘ線イオナイザー、コロナ放電イオナイザー、局所プラズマ、ＵＶ光照射型イオナイザーのうちのいずれか１つ又は複数であることを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項７記載の排気方法は、被処理基板を収容する処理室容器と、該処理室容器内のガスを排気する排気流路と、該排気流路に設けられた１つ又は複数の排気ポンプ及び排ガス中の有害成分を捕集する除害装置とを有する基板処理装置の前記処理室容器内のガスを排気する排気方法において、前記排気流路を流れる排ガスに、イオン化ガスを供給して前記排ガスに含まれる帯電したパーティクルを除電するイオン化ガス供給ステップを有することを特徴とする。

請求項８記載の排気方法は、請求項７記載の排気方法において、前記イオン化ガスを、前記排気ポンプの少なくとも１つ内に又は前記排気流路における前記排気ポンプの少なくとも1つの直上もしくは直下に供給することを特徴とする。

請求項９記載の排気方法は、請求項７又は８記載の排気方法において、前記イオン化ガスは、陽イオン及び陰イオンを含むガスであることを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項１０記載の排気方法は、被処理基板を収容する処理室容器と、該処理室容器内のガスを排気する排気流路と、該排気流路に設けられた１つ又は複数の排気ポンプ及び排ガス中の有害成分を捕集する除害装置とを有する基板処理装置の前記処理室容器内のガスを排気する排気方法において、前記排気流路を流れる排ガスをイオン化させ、該排ガスに含まれる帯電したパーティクルを除電する排ガスイオン化ステップを有することを特徴とする。

請求項１１記載の排気方法は、請求項１０記載の排気方法において、前記排ガスを、前記排気ポンプの少なくとも１つの下流側に設けられたガスイオン化装置によってイオン化することを特徴とする。

請求項１２記載の排気方法は、請求項１１記載の排気方法において、前記ガスイオン化装置は、軟Ｘ線イオナイザー、コロナ放電イオナイザー、局所プラズマ、ＵＶ光照射型イオナイザーのうちのいずれか１つ又は複数であることを特徴とする。

請求項１記載の基板処理装置によれば、処理室容器内のガスを排気する排気流路に、排気流路を流れる排ガスに含まれる帯電したパーティクルを除電するためのイオン化ガスを供給するイオン化ガス供給部を設けたので、チャンバから排出される排出ガスに含まれる帯電したパーティクル及び排気流路内壁面をイオン化ガスで除電して排気流路の内壁面へパーティクルが付着することによる排気流路の詰まりを防止することができる。

請求項２記載の基板処理装置によれば、イオン化ガス供給部が、排気ポンプの少なくとも1つに又は排気流路における排気ポンプの少なくとも1つの直上もしくは直下に設けられているので、減圧状態から大気圧状態に移行する排気ポンプの下流側の排ガス中に生成し易いパーティクルを素早く除電して排気流路の内壁面への付着を防止することができる。

請求項３記載の基板処理装置及び請求項９記載の排気方法によれば、イオン化ガスが、陽イオン及び陰イオンを含むガスであるので、陰イオンがプラスに帯電したパーティクルと結合し、陽イオンがマイナスに帯電したパーティクルと結合する。配管内壁面においては、ガス分子と配管内壁面との摩擦により帯電が発生する。配管内の帯電においても、イオン化ガスの導入により除電が可能である。これによって帯電したパーティクルを除電して排気流路内壁面へのパーティクル付着を防止することができる。

請求項４記載の基板処理装置によれば、処理室容器内のガスを排気する排気流路に、排気流路を流れる排ガスをイオン化して排ガスに含まれる帯電したパーティクルを除電するガスイオン化装置を設けたので、イオン化した排ガスによって排ガスに含まれる帯電したパーティクルを除電することができ、これによって排気流路の内壁面へパーティクルが付着することによる排気流路の詰まりを防止することができる。

請求項５記載の基板処理装置によれば、ガスイオン化装置が、排気ポンプの少なくとも1つの下流側に設けられているので、減圧状態から大気圧状態に移行する排気ポンプの下流側の排ガス中で生成し易いパーティクルを素早く除電して排気流路内壁面へのパーティクル付着及び排気流路の詰まりを防止することができる。

請求項６記載の基板処理装置及び請求項１２記載の排気方法によれば、ガスイオン化装置を、軟Ｘ線イオナイザー、コロナ放電イオナイザー、局所プラズマ、ＵＶ光照射型イオナイザーのうちのいずれか１つ又は複数としたので、ポンプの負荷が増加するような過剰なパーティクルを発生させることなく、大気圧状態であってもイオン化ガスを生成して帯電したパーティクルを除電することができる。

請求項７記載の排気方法によれば、処理室容器内のガスを排気する排気流路を流れる排ガスに、イオン化ガスを供給して排ガスに含まれる帯電したパーティクルを除電するので、排気流路の内壁面へのパーティクル付着を抑制して排気流路の詰まりを防止することができる。

請求項８記載の排気方法によれば、イオン化ガスを、排気ポンプの少なくとも１つ内に又は排気流路における排気ポンプの少なくとも1つの直上もしくは直下に供給するようにしたので、減圧状態から大気圧状態に移行する排気ポンプ下流側の排ガス中で生成し易いパーティクルを素早く除電して排気流路内壁面へのパーティクル付着及び排気流路の詰まりを防止することができる。

請求項１０記載の排気方法によれば、排気流路内を流れる排ガスをイオン化させ、排ガスに含まれる帯電したパーティクルをイオン化した排ガスによって除電するので、排気流路内壁面へのパーティクル付着を防止することができる。

請求項１１記載の排気方法によれば、排ガスを、排気ポンプの少なくとも１つの下流側に設けられたガスイオン化装置によってイオン化するようにしたので、減圧状態から大気圧状態に移行する排気ポンプ下流側の排ガス中で生成し易いパーティクルを素早く除電して排気流路内壁面へのパーティクル付着を防止することができる。

本発明の実施の形態に係る排気方法が適用される基板処理装置の概略構成を示す平面図である。 図１におけるプロセスモジュールの処理室容器（チャンバ）に連結された排気流路の概略構成を示す図である。 排気流路内における静電気の発生及びパーティクル付着の状況を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置及びその変形例の要部の概略構成を示す図である。 排気流路内に導入されたイオン化ガスと排ガス中のパーティクルとの挙動を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置及びその変形例の要部の概略構成を示す図である。 パーティクルにおけるサイズとその吸着力との関係を示す図である。 基板処理装置における静電気の影響を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る排気方法が適用される基板処理装置の概略構成を示す平面図である。

図１において、基板処理装置１０は、被処理基板としてのウエハＷにＲＩＥ処理を施す２つのプロセスシップ１１と、２つのプロセスシップ１１がそれぞれ接続された矩形状の共通搬送室としての大気搬送室（以下、「ローダーモジュール」という。）１３とを備える。

ローダーモジュール１３には、上述したプロセスシップ１１の他、例えば２５枚のウエハＷを収容する基板収納容器としてのフープ１４がそれぞれ載置される３つのフープ載置台１５と、フープ１４から搬出されたウエハＷの位置をプリアライメントするオリエンタ１６と、ＲＩＥ処理が施されたウエハＷの後処理を行う後処理室（After Treatment Chamber）１７とが接続されている。

２つのプロセスシップ１１は、ローダーモジュール１３の長手方向における側壁に接続されると共にローダーモジュール１３を挟んで３つのフープ載置台１５と対向するように配置され、オリエンタ１６はローダーモジュール１３の長手方向に関する一端に配置され、後処理室１７はローダーモジュール１３の長手方向に関する他端に配置される。

ローダーモジュール１３は、内部に配置された、ウエハＷを搬送する基板搬送ユニットとしてのスカラ型デュアルアームタイプの搬送アーム機構１９と、各フープ載置台１５に対応するように側壁に配置されたウエハＷの投入口である３つのフープ接続口としてのロードポート２０とを有する。ロードポート２０には、それぞれ開閉扉が設けられている。搬送アーム機構１９は、フープ載置台１５に載置されたフープ１４からウエハＷをロードポート２０経由で取り出し、該取り出したウエハＷをプロセスシップ１１、オリエンタ１６や後処理室１７へ搬出入する。

プロセスシップ１１は、ウエハＷにＲＩＥ処理を施す処理室容器（チャンバ）を備えたプロセスモジュール２５と、該プロセスモジュール２５にウエハＷを受け渡すリンク型シングルピックタイプの搬送アーム２６を内蔵するロード・ロックモジュール２７とを有する。

プロセスモジュール２５は、円筒状のチャンバと、該チャンバ内に配置された上部電極及び下部電極を有し、該上部電極及び下部電極の間の距離はウエハＷにＲＩＥ処理を施すための適切な間隔に設定されている。また、下部電極はウエハＷをクーロン力等によってチャックするＥＳＣ２８をその頂部に有する。

プロセスモジュール２５では、チャンバ内部に処理ガス、例えば、臭化水素ガスや塩素ガスを導入し、上部電極及び下部電極間に電界を発生させることによって導入された処理ガスをプラズマ化してイオン及びラジカルを発生させ、該イオン及びラジカルによってウエハＷにＲＩＥ処理を施し、ウエハＷ上の、例えばポリシリコン層をエッチングする。

プロセスシップ１１では、ローダーモジュール１３の内部の圧力は大気圧に維持される一方、プロセスモジュール２５の内部圧力は真空に維持される。そのため、ロード・ロックモジュール２７は、プロセスモジュール２５との連結部に真空ゲートバルブ２９を備えると共に、ローダーモジュール１３との連結部に大気ゲートバルブ３０を備えることによって、その内部圧力を調整可能な真空予備搬送室として構成される。

ロード・ロックモジュール２７の内部には、略中央部に搬送アーム２６が設置され、該搬送アーム２６よりプロセスモジュール２５側に第１のバッファ３１が設置され、搬送アーム２６よりローダーモジュール１３側には第２のバッファ３２が設置される。第１のバッファ３１及び第２のバッファ３２は、搬送アーム２６の先端部に配置されたウエハＷを支持する支持部（ピック）３３が移動する軌道上に配置され、ＲＩＥ処理が施されたウエハＷを一時的に支持部３３の軌道の上方に待避させることにより、ＲＩＥ未処理のウエハＷとＲＩＥ処理済みのウエハＷとのプロセスモジュール２５における円滑な入れ換えを可能とする。

また、基板処理装置１０は、プロセスシップ１１、ローダーモジュール１３、オリエンタ１６及び後処理室１７（以下、まとめて「各構成要素」という。）の動作を制御するシステムコントローラ（図示しない）と、ローダーモジュール１３の長手方向に関する一端に配置されたオペレーションコントローラ２１を備える。

システムコントローラは、ＲＩＥ処理やウエハＷの搬送処理に対応するプログラムとしてのレシピに応じて各構成要素の動作を制御し、オペレーションコントローラ２１は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）からなる状態表示部を有し、該状態表示部は各構
素の動作状況を表示する。

図２は、図１におけるプロセスモジュール２５の処理室容器（チャンバ）に連結された排気流路の概略構成を示す図である。

図２において、プロセスモジュール２５内に設けられたチャンバ４０の排気流路４１には、排気ポンプとしてのドライポンプ４２と、排ガス中の有害成分を捕集、除去する除害装置４３とから主として構成されている。

チャンバ４０では、処理ガスとして環境又は人体に有毒なガスが使用されることがあり、また、化学エッチング反応によって有害物質が生成することがある。このため、チャンバ４０の容器内ガスを排気する排気流路４１には、除害装置４３が設けられている。除害装置４３の内部には、例えば活性炭吸着層４４が設けられており、活性炭吸着層４４によって排ガスに含まれる有害物を吸着する。有害物が吸着、除去されて無害化した排ガスは、例えば大気に放出される。

ところで、チャンバ内が真空に近い減圧状態であるのに比べてドライポンプ４２の後流側は大気圧に近いので、排ガス温度が低下すると共に、チャンバ４０内で生じた反応生成物、反応残渣等の濃度が上昇し、排ガス中で凝集して粒子状物（パーティクル）となる。その後、生成したパーティクルは、排気流路内を流れる排ガスとの摩擦によって静電気を帯び、静電気力によって別のパーティクルと付着して排気流路の内壁面に堆積する。また、チャンバ４０から排出されるパーティクルは、地絡された排気流路の内壁面に接触することによって除電されるが、他のパーティクルとの結合において静電気力よりも分子間力が支配的な場合は、排ガス流によって下流に流される前に、例えば自重によって排気流路の内壁面に付着、堆積する。堆積物の表面は、排ガスとの摩擦によって帯電し、排ガス中のガス成分を引きつけることによって堆積量が増大する。

図３（Ａ）、（Ｂ）は、排気流路内における静電気の発生及びパーティクル付着の状況を示す説明図である。図３（Ａ）において、排気流路４１の内壁面に近い部分ほど摩擦が大きく、摩擦に起因する静電気が発生し易いことが分かる。また、ガスの流速が速いのは配管の中心部であり、壁面に近いほど流れが遅くなる。このため、パーティクルは配管内に残留しやすくなる。また、図３（Ｂ）において、排気流路４１はグランドに接続されているが、排気流路４１の内壁面に付着したパーティクルＰと排ガスとの摩擦でパーティクルＰが帯電し、その上面に更に別のパーティクルＰが付着、堆積して堆積量が増加し、最終的には排気流路を詰まらせるという問題がある。

本発明者は、基板処理装置のチャンバ内ガスを排気する排気流路におけるパーティクルの堆積による詰まりを回避するため、各種実験を行ったところ、排気流路内を除電すること、すなわち排気流路内にイオン化ガスを導入することによって、又は排気流路を流通する排ガスをイオン化することによって帯電したパーティクルを除電することができ、これによって排気流路内壁面へのパーティクル付着が抑制され、排気流路の詰まりを防止できることを見出し、本発明に到達した。

以下、本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置について説明する。

図４（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置の要部の概略構成を示す図、図４（Ｂ）は、その変形例を示す図である。図４（Ａ）において、この基板処理装置は、被処理基板であるウエハＷに所定のエッチング処理を施すプロセスモジュール２５内に設けられたチャンバ５０と、チャンバ５０の排気流路５１と、排気流路５１にガス流通方向に沿って順次設けられたドライポンプ５２及び除害装置５３と、ドライポンプ５２の上流側の排気流路５１ａに接続されたイオン化ガス供給部としてのイオン化ガス供給管５５とから主として構成されている。除害装置５３内には活性炭吸着層５４が設けられている。

このような構成の基板処理装置において、チャンバ５０の容器内ガスを排気する際、ドライポンプ５２によってチャンバ５０の容器内ガスが吸引され、排気流路５１ａ及び５１ｂを流通して排出される。このとき、ドライポンプ５２の上流側に接続されたイオン化ガス供給管５５からイオン化ガスが導入される（イオン化ガス供給ステップ）。イオン化ガスは、窒素ガス等の不活性ガスに、例えば軟Ｘ線イオナイザーから軟Ｘ線を照射し、これによって窒素原子から電子が飛び出した陽イオンと、陽イオンと同量の陰イオンを含むガスをいう。

イオン化ガス供給管５５から導入されたイオン化ガスは、排気流路５１ｂを流れる排ガス中のパーティクルと結合して帯電したパーティクルを除電する。すなわち、プラス電荷を帯びたパーティクルはイオン化ガス中の陰イオンと結合して電荷を失い、マイナス電荷を帯びたパーティクルはイオン化ガス中の陽イオンと結合して電荷を失う。電荷を失ったパーティクルは、排気流路５１ｂの内壁面に付着することなく排ガス流に従って除害装置５３に流入し、ここで、フィルタ（図示しない）等によって捕集、分離される。従って、排気流路５１ｂの内壁面へのパーティクル付着が抑制される。パーティクルが分離された排ガスは、活性炭吸着層５４で有害物質が分離、回収された後、大気に放出される。なお、除電されたパーティクルを排ガスと共に基板処理装置の系外に排出し、その後、パーティクルを回収するようにしてもよい。

図５は、排気流路５１ａ内に導入されたイオン化ガスと排ガス中のパーティクルＰとの挙動を示す説明図である。図５において、排ガス中にイオン化ガスを導入することによって、摩擦でプラス電荷を帯びたパーティクルＰはイオン化ガス中の陰イオンと結合して電荷を失い、マイナス電荷を帯びたパーティクルＰはイオン化ガス中の陽イオンと結合して電荷を失う。これによって、排気流路内壁面へのパーティクル付着が抑制される。

本実施の形態によれば、チャンバ５０の容器内ガスを排出する排気流路５１におけるドライポンプ５２の上流側にイオン化ガス供給管５５を接続したので、排気流路５１ｂを流れる排ガスに含まれる帯電したパーティクルをイオン化ガスによって除電して電気的に中性にすることができる。従って、パーティクルの排気流路５１ｂの内壁面への付着を抑制して排気流路５１ｂの詰まりを防止することができる。

また、従来、排気流路５１の詰まりを回避するために、排気流路のほぼ全域に排ガスの温度低下を防止するための加熱ヒータを設置していたが、本実施の形態を適用することによって、ヒータの設置台数を大幅に削減又はなくすことができる。

本実施の形態において、イオン化ガス供給管５５をドライポンプ５２の直上流部に設けることが好ましい。排気流路５１におけるドライポンプ５２の上流側（排気流路５１ａ）の圧力は真空（減圧）状態で、下流側（排気流路５１ｂ）の圧力は大気圧状態であり、パーティクルは大気圧状態の排ガス内で生成し易いからである。また、イオン化ガスによる除電距離は、例えば１０００ｍｍ以下であり、排ガス中のパーティクルを効率よく除電するためには、イオン化ガスを、パーティクル濃度が高いと思われる大気圧状態の排ガスが流通する排気流路５１ｂの直上流側に導入することが好ましいからである。

本実施の形態において、イオン化ガス導入管５５をドライポンプ５２の上流側に設けたが、イオン化ガス導入管５５の接続場所は、ドライポンプ５２の上流側に限定されるものではなく、下流側に設けることもできる。この場合、イオン化ガス供給管５５をドライポンプ５２の直下流部に設けることが好ましい。これによって、排気流路５１ｂ内を流通する排ガスと、導入されたイオン化ガスとの除害装置５３までの混合経路を長く確保することができるので、帯電したパーティクルの除電が促進され、パーティクル付着による排気流路５１ｂの詰まり防止効果が向上する。

また、除害装置５３を備えた排気流路５１には、通常有害成分を希釈するために、ドライポンプ５２に有害成分希釈用の不活性ガス、例えば窒素ガスが導入される。従って、この有害成分希釈用ガスをイオン化し、イオン化した有害成分希釈用ガスをドライポンプ５２に直接導入するようにしてもよい。これによって、新たなガス供給系を設ける必要をなくすことができる。

イオン化ガス導入管５５をドライポンプ５２の下流側に設けた場合も、イオン化した有害成分希釈用ガスをドライポンプ５２に直接導入する場合も、上記実施の形態と同様、排ガスに含まれる帯電したパーティクルを除電して排気流路５１ｂの内壁面へのパーティクル付着を抑制し、これによって排気流路５１ｂの詰まりを防止することができる。

図４（Ａ）の変形例を示す図４（Ｂ）において、この基板処理装置が、図４（Ａ）の基板処理装置と異なるところは、排気ポンプとして、排気流路５１のガス流通方向に沿って順次ターボポンプ５７及びドライポンプ５２を設け、ドライポンプ５２の直上にイオン化ガス供給管５５を接続した点である。このような構成の基板処理装置においても、上記実施の形態と同様、パーティクルの排気流路５１ｃの内壁面への付着を抑制して排気流路５１ｃの詰まりを防止することができる。

図６（Ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置の要部の概略構成を示す図、図６（Ｂ）は、その変形例を示す図である。図６（Ａ）において、この基板処理装置が図４（Ａ）の基板処理装置と異なるところは、ドライポンプの上流に接続されたイオン化ガス導入管に代えて、ドライポンプの下流側に軟Ｘ線イオナイザーを設けた点である。すなわち、この基板処理装置は、被処理基板であるウエハＷに所定のエッチング処理を施すプロセスモジュール２５内に設けられたチャンバ６０と、チャンバ６０の排気流路６１と、排気流路６１にガス流通方向に沿って順次設けられたドライポンプ６２及び除害装置６３と、ドライポンプ６２の下流側の排気流路６１ｂに設けられた軟Ｘ線イオナイザー６６とから主として構成されている。除害装置６３には、活性炭吸着層６４が設けられている。

このような構成の基板処理装置において、チャンバ６０の容器内ガスを排出する際、容器内ガスはドライポンプ６２によって吸引され、排気流路６１内を流通して排気される。このとき、ドライポンプ６２の下流側に設けられた軟Ｘ線イオナイザー６６から排ガスに向かって軟Ｘ線が照射され、排ガス成分から電子が飛び出して陽イオンが生成する。一方、陽イオンと同量の陰イオンも生成する。このようにして排ガス成分がイオン化されイオン化ガスとなる（排ガスイオン化ステップ）。排ガス中のプラス電荷を帯びたパーティクルはイオン化ガスの陰イオンと結合して除電される。また、マイナス電荷を帯びたパーティクルは、イオン化ガスの陽イオンと結合して除電される。このようにして、排ガス中の帯電したパーティクルが除電され、静電気に起因する排気流路６１ｂの内壁面へのパーティクル付着が抑制される。除電されたパーティクルは、排気流路６１ｂの内壁面に付着することなく排ガス流に従って除害装置６３に流入し、ここで、フィルタ（図示しない）等によって捕集、分離される。パーティクルが分離された排ガスは、活性炭吸着層６４によって有害物質が除去された後、大気に放出される。なお、除電されたパーティクルを排ガスと共に基板処理装置の系外に排出し、その後、パーティクルを分離するようにしてもよい。

本実施の形態によれば、チャンバ６０の容器内ガスの排気流路６１におけるドライポンプ６２の下流側に軟Ｘ線イオナイザー６６を設けたので、軟Ｘ線イオナイザー６６から排気流路６１ｂを流通する排ガスに向かって軟Ｘ線を照射することによって、排ガス成分から電子が放出されて陽イオンが形成されると共に、生成した陽イオンと同量の陰イオンが形成される。そして排ガス中のプラス電荷を帯びたパーティクルはイオン化ガス中の陰イオンを吸着して電荷を失い、マイナス電荷を帯びたパーティクルはイオン化ガス中の陽イオンを吸着して電荷を失う。これによって、排気流路６１ｂの内壁面へのパーティクル付着が抑制される。

本実施の形態において、軟Ｘ線イオナイザー６６はドライポンプ６２の直下流部に配置することが好ましい。排気流路６１におけるドライポンプ６２の上流側（排気流路６１ａ）の圧力は真空（減圧）状態で、下流側（排気流路６１ｂ）の圧力は大気圧状態であり、パーティクルは大気圧状態の排ガス内で生成し易いからである。また、軟Ｘ線イオナイザーによって生成されたイオン化ガスによる除電距離は、例えば１０００ｍｍ以下である。従って、有効除電距離を確保して排ガス中の帯電したパーティクルを効率よく除電するためには、イオン化ガスを、パーティクル濃度が高いと思われるドライポンプ６２後流の大気圧状態の排ガスの上流部近傍で発生させることが好ましいからである。なお、軟Ｘ線とは、例えば波長が０．１〜１０ｎｍと比較的短く、エネルギーが０．１〜２ｋｅＶと比較的小さいＸ線をいう。

本実施の形態において、ガスイオン化装置として軟Ｘ線イオナイザー６６を適用したが、軟Ｘ線イオナイザー以外のガスイオン化装置として、同様の作用効果を奏する、例えばＵＶ光照射型イオナイザーや局所プラズマ、コロナ放電イオナイザー等を用いることもできる。

図６（Ａ）の変形例を示す図６（Ｂ）において、この基板処理装置が、図６（Ａ）の基板処理装置と異なるところは、排気ポンプとして、排気流路６１のガス流通方向に沿って順次ターボポンプ６７及びドライポンプ６２を設け、ドライポンプ５２の直下に軟Ｘ線イオナイザー６６を設けた点である。このような構成の基板処理装置においても、上記実施の形態と同様、パーティクルの排気流路６１ｃの内壁面への付着を抑制して排気流路６１ｃの詰まりを防止することができる。

上述した各実施の形態において、プラズマ処理が施される基板は半導体デバイス用のウエハに限られず、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等を含むＦＰＤ（Flat Panel Display）等に用いる各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であってもよい。

また、本発明の目的は、上述した各実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても達成される。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した各実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した各実施の形態の機能が実現されるだけではなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その拡張機能を拡張ボードや拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

１０ 基板処理装置
２５ プロセスモジュール
４０，５０，６０ 処理室容器（チャンバ）
４１，５１，６１ 排気流路
４２，５２，６２ ドライポンプ
４３、５３，６３ 除害装置
４４，５４，６４ 活性炭吸着層
５５ イオン化ガス供給管
６６ 軟Ｘ線イオナイザー

Claims (12)

1. 被処理基板を収容する処理室容器と、該処理室容器内のガスを排気する排気流路と、該排気流路に設けられた１つ又は複数の排気ポンプ及び排ガス中の有害成分を捕集する除害装置とを有する基板処理装置において、
   前記排気流路に、該排気流路を流れる排ガスに含まれる帯電したパーティクルを除電するためのイオン化ガスを供給するイオン化ガス供給部を設けたことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記イオン化ガス供給部は、前記排気ポンプの少なくとも1つに又は前記排気流路における前記排気ポンプの少なくとも1つの直上もしくは直下に設けられていることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記イオン化ガスは、陽イオン及び陰イオンを含むガスであることを特徴とする請求項１又は２記載の基板処理装置。
4. 被処理基板を収容する処理室容器と、該処理室容器内のガスを排気する排気流路と、該排気流路に設けられた１つ又は複数の排気ポンプ及び排ガス中の有害成分を捕集する除害装置とを有する基板処理装置において、
   前記排気流路に、該排気流路を流れる排ガスをイオン化して前記排ガスに含まれる帯電したパーティクルを除電するガスイオン化装置を設けたことを特徴とする基板処理装置。
5. 前記ガスイオン化装置は、前記排気ポンプの少なくとも1つの下流側に設けられていることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置。
6. 前記ガスイオン化装置は、軟Ｘ線イオナイザー、コロナ放電イオナイザー、局所プラズマ、ＵＶ光照射型イオナイザーのうちのいずれか１つ又は複数であることを特徴とする請求項４又は５記載の基板処理装置。
7. 被処理基板を収容する処理室容器と、該処理室容器内のガスを排気する排気流路と、該排気流路に設けられた１つ又は複数の排気ポンプ及び排ガス中の有害成分を捕集する除害装置とを有する基板処理装置の前記処理室容器内のガスを排気する排気方法において、
   前記排気流路を流れる排ガスにイオン化ガスを供給して前記排ガスに含まれる帯電したパーティクルを除電するイオン化ガス供給ステップを有する
   ことを特徴とする排気方法。
8. 前記イオン化ガスを、前記排気ポンプの少なくとも１つ内に又は前記排気流路における前記排気ポンプの少なくとも1つの直上もしくは直下に供給することを特徴とする請求項７記載の排気方法。
9. 前記イオン化ガスは、陽イオン及び陰イオンを含むガスであることを特徴とする請求項７又は８記載の排気方法。
10. 被処理基板を収容する処理室容器と、該処理室容器内のガスを排気する排気流路と、該排気流路に設けられた１つ又は複数の排気ポンプ及び排ガス中の有害成分を捕集する除害装置とを有する基板処理装置の前記処理室容器内のガスを排気する排気方法において、
    前記排気流路を流れる排ガスをイオン化させ、該排ガスに含まれる帯電したパーティクルを除電する排ガスイオン化ステップを有する
    ことを特徴とする排気方法。
11. 前記排ガスを、前記排気ポンプの少なくとも１つの下流側に設けられたガスイオン化装置によってイオン化することを特徴とする請求項１０記載の排気方法。
12. 前記ガスイオン化装置は、軟Ｘ線イオナイザー、コロナ放電イオナイザー、局所プラズマ、ＵＶ光照射型イオナイザーのうちのいずれか１つ又は複数であることを特徴とする請求項１１記載の排気方法。

Images