JP6607795B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明の種々の側面および実施形態は、基板処理装置に関する。
半導体装置の製造工程では、チャンバ内に供給された処理ガスにより、被処理基板に対してエッチングや成膜等の様々な処理が行なわれる。被処理基板に対して行われる処理の精度は、チャンバ内の圧力や温度等の条件に大きく依存する。また、チャンバ内の圧力や温度等が一定であっても、被処理基板の面において圧力や温度等に偏りが生じると、被処理基板の面において処理の精度にむらが生じる。
これを回避するために、チャンバ内の被処理基板に対して、排気口を対称に配置する技術が知られている（例えば、下記の特許文献１〜４参照）。これにより、被処理基板の面内において処理の均一性が向上する。
特開２０１３−１７９０５４号公報 特開２０１１−００３７０４号公報 特開２０１５−１４１９０８号公報 特開２００７−２４２７７７号公報
ところで、チャンバ内から排気される処理ガスには、デポと呼ばれる反応副生成物の粒子が含まれる。このようなデポは、排気される過程で、排気路の側壁や、排気路に接続されている排気ポンプ内に付着する。排気ポンプに付着するデポが多くなると、排気ポンプの排気能力が低下し、チャンバ内を所定の圧力に保つことが困難となる。そのため、排気ポンプ内に付着したデポを取り除くため、定期的に排気ポンプを分解して洗浄する必要がある。排気ポンプの洗浄が行われると、排気ポンプの洗浄が終了するまで、プロセスが停止することになり、プロセスのスループットが低下する。
本発明の一側面は、基板処理装置であって、チャンバと、載置台と、台座と、排気口と、収集部材とを備える。載置台は、チャンバ内に設けられ、被処理基板を載置する。台座は、載置台を下方から支持する。排気口は、台座の下方に配置されている。収集部材は、台座の下面に設けられており、チャンバ内のデポを収集する。
本発明の種々の側面および実施形態によれば、プロセスのスループットを向上させることができる。
図１は、基板処理装置の一例を示す断面図である。 図２は、チャンバおよび載置台の位置関係の一例を模式的に示す図である。 図３は、図２に示したチャンバのＡ−Ａ断面の一例を模式的に示す図である。 図４は、図２に示したチャンバのＢ−Ｂ断面の一例を模式的に示す図である。 図５は、絶縁性部材の下面におけるデポの付着量と温度との関係の実験結果の一例を示す図である。 図６は、デポシールドにおけるデポの付着量と温度との関係の実験結果の一例を示す図である。 図７は、バッフル板におけるデポの付着量と温度との関係の実験結果の一例を示す図である。 図８は、載置台の外側壁に設けられたデポシールドにおけるデポの付着量と温度との関係の実験結果の一例を示す図である。 図９は、デポトラップパーツの配置の他の例を示す模式図である。 図１０は、図９に示したチャンバのＢ−Ｂ断面の一例を模式的に示す図である。 図１１は、デポトラップパーツの配置のさらなる他の例を示す模式図である。
開示する基板処理装置は、１つの実施形態において、チャンバと、載置台と、台座と、排気口と、収集部材とを備える。載置台は、チャンバ内に設けられ、被処理基板を載置する。台座は、載置台を下方から支持する。排気口は、台座の下方に配置されている。収集部材は、台座の下面に設けられており、チャンバ内のデポを収集する。
また、開示する基板処理装置の１つの実施形態において、チャンバの内側壁は、略円筒形状であってもよく、台座は、チャンバの内側壁から内側壁の中心軸に近づく方向へ延伸する複数の支持梁によって支持されていてもよい。
また、開示する基板処理装置の１つの実施形態において、収集部材は、台座の側面、なたびに、支持梁の上面、側面、および下面の少なくともいずれかの面にさらに配置されていてもよい。
また、開示する基板処理装置の１つの実施形態において、載置台は、略円筒形状の外側壁を有していてもよい。また、排気口は、略円筒形状であってもよい。また、チャンバ、載置台、および排気口は、載置台に載置された被処理基板の中心軸が、チャンバの内側壁の中心軸、載置台の外側壁の中心軸、および、排気口の中心軸と一致するように配置されてもよい。また、複数の支持梁は、載置台に載置された被処理基板の中心軸が、複数の支持梁の配置の中心を通るように配置されていてもよい。
また、開示する基板処理装置の１つの実施形態において、台座よりも下方のチャンバの側壁には、収集部材を搬入または搬出する際に開かれる窓が形成されていてもよい。
また、開示する基板処理装置の１つの実施形態において、台座の内部には、台座の下面を冷却する冷却装置が設けられていてもよい。
また、開示する基板処理装置の１つの実施形態において、冷却装置は、冷媒として水、エアー、またはブラインのいずれかを用いて台座の下面を冷却してもよい。
また、開示する基板処理装置の１つの実施形態において、収集部材は、チャンバの内側壁および載置台の外側壁のうち、載置台の載置面よりも下方の位置にさらに配置されてもよい。
また、開示する基板処理装置の１つの実施形態において、収集部材の表面の粗さは、６．３μｍから２５μｍの範囲内であってもよい。
また、開示する基板処理装置の１つの実施形態において、収集部材の材質は金属であってもよい。
以下に、開示する基板処理装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示される基板処理装置が限定されるものではない。
［基板処理装置１０の構成］
図１は、基板処理装置１０の一例を示す断面図である。本実施例における基板処理装置１０は、例えば容量結合型平行平板プラズマエッチング装置である。基板処理装置１０は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムによって形成され、内部に略円筒形状の空間が形成されたチャンバ１を有する。チャンバ１は保安接地されている。チャンバ１は、チャンバ１の内側壁によって形成された略円筒形状の空間の中心軸が、図１に示すＺ軸に一致するように配置されている。
チャンバ１の底部には、略円筒形状の排気口８３が形成されている。排気口８３の上方には、載置台２を下方から支持する台座１００が設けられている。台座１００は、チャンバ１の内側壁からＺ軸に近づく方向に延伸する複数の支持梁１０１によって支持されている。本実施例において、それぞれの支持梁１０１は、チャンバ１の内側壁から、Ｚ軸へ向かってＺ軸と直交する方向に延伸している。本実施例において、台座１００およびそれぞれの支持梁１０１は、チャンバ１と同一の材料により構成される。
本実施例において、載置台２は、略円筒形状を有しており、載置台２の外側壁の中心軸がＺ軸に一致するようにチャンバ１内に配置されている。載置台２は、下部電極２ａ、基材４、フォーカスリング５、および静電チャック６を有する。基材４は、セラミックス等によって略円柱形状に形成され、絶縁板３を介して台座１００の上に配置されている。基材４の上に例えばアルミニウム等で形成された下部電極２ａが設けられている。
下部電極２ａの上面には、被処理基板の一例である半導体ウエハＷを静電気力で吸着保持する静電チャック６が設けられている。静電チャック６は、導電膜で形成された電極６ａを一対の絶縁層または絶縁シートで挟んだ構造を有する。電極６ａには直流電源１３が電気的に接続されている。半導体ウエハＷは、静電チャック６の上面６ｂに載置され、直流電源１３から供給された直流電圧により、静電チャック６に生じた静電気力により静電チャック６の上面６ｂに吸着保持される。半導体ウエハＷは、略円形状である。図１に示すＺ軸は、静電チャック６の上面６ｂに吸着保持された半導体ウエハＷの中心軸を示す。半導体ウエハＷが載置される静電チャック６の上面６ｂは、載置台２の載置面の一例である。
静電チャック６の周囲であって、下部電極２ａの上面には、静電チャック６を囲むように、例えば単結晶シリコン等で形成された導電性のフォーカスリング５が設けられる。フォーカスリング５により、半導体ウエハＷの表面において、エッチング等のプラズマ処理の均一性が向上する。下部電極２ａおよび基材４の側面は、例えば石英等で形成された円筒形状の内壁部材３ａによって囲まれている。内壁部材３ａは、載置台２の外側壁を構成する。
下部電極２ａの内部には、例えば環状の冷媒室２ｂが形成されている。冷媒室２ｂには、外部に設けられた図示しないチラーユニットから、配管２ｃおよび２ｄを介して、例えば冷却水等の所定温度の冷媒が循環供給される。冷媒室２ｂ内を循環する冷媒によって、下部電極２ａ、基材４、および静電チャック６の温度が制御され、静電チャック６上の半導体ウエハＷが所定温度に制御される。
また、静電チャック６の上面６ｂと半導体ウエハＷの裏面との間には、図示しない伝熱ガス供給機構から、例えばＨｅガス等の伝熱ガスが、配管１７を介して供給される。
下部電極２ａには、整合器１１ａを介して高周波電源１２ａが接続されている。また、下部電極２ａには、整合器１１ｂを介して高周波電源１２ｂが接続されている。高周波電源１２ａは、プラズマの発生に用いられる所定の周波数（例えば１００ＭＨｚ）の高周波電力を下部電極２ａに供給する。また、高周波電源１２ｂは、イオンの引き込み（バイアス）に用いられる所定の周波数の高周波電力であって、高周波電源１２ａよりも低い周波数（例えば１３ＭＨｚ）の高周波電力を下部電極２ａに供給する。
載置台２の周囲には、載置台２を囲むように排気路８６が設けられている。排気路８６内には、複数の貫通孔を有するバッフル板７２が、載置台２を囲むように載置台２の周囲に設けられている。バッフル板７２は、排気路８６において、静電チャック６より下方であって、支持梁１０１より上方の位置に配置されている。排気路８６は、隣り合う支持梁１０１の間の空間において、台座１００の下方に形成された排気空間８５に連通している。
排気口８３は、略円形状の排気口８３の中心がＺ軸上に位置するように、チャンバ１の底面に形成されている。排気口８３には、排気装置８４が接続されている。排気装置８４は、例えばターボ分子ポンプ等の真空ポンプを有しており、チャンバ１内を所望の真空度まで減圧することができる。また、排気口８３には、ＡＰＣ（Automatic Pressure Control）８０が設けられている。ＡＰＣ８０は、蓋体８１および支持棒８２を有する。蓋体８１は、略円形状の板であり、蓋体８１の中心軸がＺ軸と一致するように排気口８３の上方に配置されている。また、蓋体８１は、排気口８３の開口面と略平行となるように配置されている。蓋体８１の直径は、排気口８３の開口の直径よりも長い。
支持棒８２は、蓋体８１の高さを制御することにより、蓋体８１と排気口８３の周囲のチャンバ１の面との間に形成される隙間によって形成される排気コンダクタンスを制御することができる。図１には、支持棒８２が２つ示されているが、支持棒８２は、排気口８３を囲むように排気口８３の周囲に３つ以上設けられている。支持棒８２によって蓋体８１の高さを制御することにより、ＡＰＣ８０は、チャンバ１内の圧力を所定の圧力範囲に制御することができる。
台座１００および支持梁１０１には、内部に空間１０２が形成されている。空間１０２は、チャンバ１の側壁に形成された開口に連通している。載置台２に供給されるガスや電力等は、台座１００および支持梁１０１内の空間１０２を通る配管や配線を介して載置台２に供給される。本実施例において、台座１００は、３つの支持梁１０１によって支持されている。図１の例では、載置台２にガスや電力等を供給する配管や配線は、１つの支持梁１０１を介してチャンバ１の外部の機器に接続されているが、開示の技術はこれに限られない。例えば、載置台２にガスや電力等を供給する配管や配線は、それぞれ、３つの支持梁１０１のいずれかを介してチャンバ１の外部の機器に接続されてもよい。
台座１００の内側の空間１０２内であって、台座１００の下面には、冷却装置１８が設けられている。冷却装置１８の内部には、例えば冷却水等の所定温度の冷媒が流れる冷媒室が形成されている。該冷媒室は、配管１８ａおよび配管１８ｂに接続されている。なお、該冷媒室に循環供給される冷媒は、冷却水のほか、例えば、エアーやブライン等であってもよい。基板処理装置１０の外部に設けられた図示しないチラーユニットから、配管１８ａおよび配管１８ｂを介して、冷却装置１８内の冷媒室に冷媒が循環供給されることにより、冷却装置１８は、台座１００の下面を冷却することができる。
台座１００の下面であって、排気口８３と対向する面には、デポトラップパーツ２０が設けられる。本実施例において、デポトラップパーツ２０は、例えば銅などの熱伝導率の高い金属で構成される。デポトラップパーツ２０の下面であって、排気口８３と対向する面は、所定の粗さとなるように加工されている。本実施例において、デポトラップパーツ２０の表面であって、排気口８３と対向する面の表面の粗さ（例えば算術平均粗さＲａ）は、例えば６．３μｍから２５μｍの範囲内である。具体的には、ブラスト処理によって得られる表面粗さであって、表面積が広く取れる値、すなわち２５μｍ付近の表面粗さが好ましい。デポトラップパーツ２０は、台座１００の下面を介して冷却装置１８によって冷却される。なお、図１の例では、デポトラップパーツ２０と冷却装置１８とが別体となっているが、他の例として、デポトラップパーツ２０と冷却装置１８とは一体に構成されてもよい。あるいは、デポトラップパーツ２０の内部に冷媒室が設けられ、配管１８ａおよび配管１８ｂがデポトラップパーツ２０内の冷媒室に接続され、デポトラップパーツ２０内の冷媒室に配管１８ａおよび配管１８ｂを介して冷媒が循環供給されるように構成されてもよい。デポトラップパーツ２０は、収集部材の一例である。
ここで、排気路８６および排気空間８５を介して排気されるガスには、デポと呼ばれる反応副生成物の粒子が含まれる。このようなデポは、排気される過程で、排気路８６や排気空間８５の側壁、さらには、排気口８３に接続されている排気装置８４の内部に付着する。排気装置８４に付着するデポが多くなると、排気装置８４の排気能力が低下し、チャンバ１内を所定の圧力に保つことが困難となる。そのため、排気装置８４内に付着したデポを取り除くため、定期的に排気装置８４を分解して洗浄する必要がある。排気装置８４の洗浄が行われると、排気装置８４の交換または洗浄が終了するまで、基板処理装置１０を用いたプロセスが停止することになり、プロセスのスループットが低下する。
これを回避するために、本実施例の基板処理装置１０では、排気空間８５内にデポトラップパーツ２０が設けられる。これにより、排気路８６および排気空間８５を介して排気されるガスに含まれるデポがデポトラップパーツ２０に付着する。そのため、排気装置８４の内部に付着するデポの量を低減することができる。これにより、排気装置８４の洗浄等に伴うプロセスのスループットの低下を抑制することができる。
また、本実施例において、デポトラップパーツ２０は、冷却装置１８によって冷却される。これにより、排気路８６および排気空間８５を介して排気される処理ガスに含まれるデポを、デポトラップパーツ２０により多く付着させることができる。これにより、排気装置８４の内部やチャンバ１の内側壁に付着するデポの量をさらに低減することができる。
また、本実施例において、排気空間８５に晒されるデポトラップパーツ２０の表面は、所定の粗さになるように加工されている。これにより、排気路８６および排気空間８５を介して排気される処理ガスに含まれるデポを、デポトラップパーツ２０により多く付着させることができる。これにより、排気装置８４の内部やチャンバ１の内側壁に付着するデポの量をさらに低減することができる。
また、本実施例において、台座１００よりも下方のチャンバ１の側壁には、デポトラップパーツ２０を搬入または搬出する際に開かれる窓８７が形成されている。これにより、デポが付着したデポトラップパーツ２０をチャンバ１内から容易に取り出すことができる。これにより、デポトラップパーツ２０の交換に要するメンテナンス時間を削減することができる。
また、静電チャック６より上方のチャンバ１の側壁には、開口部７４が設けられており、開口部７４には、当該開口部７４を開閉するためのゲートバルブＧが設けられている。また、チャンバ１の内側壁および載置台２の外側壁には、デポシールド７６および７７が着脱自在に設けられている。デポシールド７６および７７は、チャンバ１の内側壁にデポが付着することを防止する。静電チャック６上に吸着保持された半導体ウエハＷと略同じ高さのデポシールド７６の位置には、直流的にグランドに接続された導電性部材（ＧＮＤブロック）７９が設けられている。ＧＮＤブロック７９により、チャンバ１内の異常放電が抑制される。
下部電極２ａの上方には、載置台２と対向するように上部電極１６が設けられている。下部電極２ａと上部電極１６とは、互いに略平行となるようにチャンバ１内に設けられている。以下では、静電チャック６上に載置された半導体ウエハＷと、上部電極１６の下面との間の空間を処理空間Ｓと呼ぶ場合がある。
上部電極１６は、絶縁性部材４５を介して、チャンバ１の上部に支持されている。なお、本実施例において、絶縁性部材４５には、図示しないヒータが設けられており、半導体ウエハＷの処理中に絶縁性部材４５を所望の範囲内の温度に制御できるようになっている。以下では、絶縁性部材４５の内部に設けられたヒータを、第１のヒータと呼ぶ。なお、本実施例における基板処理装置１０では、チャンバ１の側壁であって静電チャック６の位置と同程度の高さから上方の位置には、図示しないヒータが設けられている。以下では、チャンバ１の側壁に設けられたヒータを第２のヒータと呼ぶ。
上部電極１６は、天板支持部１６ａおよび上部天板１６ｂを有する。天板支持部１６ａは、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等により形成され、その下部に上部天板１６ｂを着脱自在に支持する。上部天板１６ｂは、例えば石英等のシリコン含有物質で形成される。
天板支持部１６ａの内部には、ガス拡散室１６ｃが設けられている。なお、ガス拡散室１６ｃは略円筒形状であり、その中心軸はＺ軸と一致することが好ましい。天板支持部１６ａの底部には、ガス拡散室１６ｃの下部に位置するように、複数のガス流通口１６ｅが形成されている。複数のガス流通口１６ｅは、Ｚ軸を中心として同心円状に略均等な間隔でガス拡散室１６ｃの下部に形成されている。
上部天板１６ｂには、上部天板１６ｂを厚さ方向に貫通するように複数のガス流通口１６ｆが設けられている。複数のガス流通口１６ｆは、Ｚ軸を中心として同心円状に略均等な間隔で上部天板１６ｂに形成されている。それぞれのガス流通口１６ｆは、上記したガス流通口１６ｅの中の１つに連通している。ガス拡散室１６ｃに供給された処理ガスは、複数のガス流通口１６ｅおよび１６ｆを介してチャンバ１内にシャワー状に拡散されて供給される。また、複数のガス流通口１６ｅおよび１６ｆは、Ｚ軸を中心として同心円状に略均等な間隔で配置されている。そのため、複数のガス流通口１６ｅおよび１６ｆを介してチャンバ１内に供給される処理ガスは、Ｚ軸を中心として周方向に略均一な流量で処理空間Ｓ内に供給される。
なお、天板支持部１６ａ等には、図示しないヒータや、冷媒を循環させるための図示しない配管等の温度調整機構が設けられており、半導体ウエハＷの処理中に上部電極１６を所望の範囲内の温度に制御できるようになっている。
上部電極１６の天板支持部１６ａには、ガス拡散室１６ｃに処理ガスを導入するためのガス導入口１６ｇが設けられている。なお、ガス導入口１６ｇは、Ｚ軸がガス導入口１６ｇの中心を通るように配置されることが好ましい。ガス導入口１６ｇには、配管１５ｂの一端が接続されている。配管１５ｂの他端は、弁Ｖおよびマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１５ａを介して、半導体ウエハＷの処理に用いられる処理ガスを供給するガス供給源１５に接続されている。ガス供給源１５から供給された処理ガスは、配管１５ｂを介してガス拡散室１６ｃに供給され、ガス流通口１６ｅおよび１６ｆを介してチャンバ１内にシャワー状に拡散されて供給される。
上部電極１６には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４０およびスイッチ４１を介して負の直流電圧を出力する可変直流電源４２が電気的に接続されている。スイッチ４１は、可変直流電源４２から上部電極１６への直流電圧の印加および遮断を制御する。例えば、高周波電源１２ａおよび高周波電源１２ｂから高周波電力が下部電極２ａに印加され、チャンバ１内の処理空間Ｓにプラズマが生成される際には、必要に応じてスイッチ４１がオンとされ、上部電極１６に所定の大きさの負の直流電圧が印加される。
また、チャンバ１の周囲には、同心円状にリング磁石９０が配置されている。リング磁石９０は、上部電極１６と載置台２との間の処理空間Ｓ内に磁場を形成する。リング磁石９０は、図示しない回転機構により回転自在に保持されている。
上記のように構成された基板処理装置１０は、制御部６０によって、その動作が統括的に制御される。制御部６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を有し基板処理装置１０の各部を制御するプロセスコントローラ６１と、ユーザインターフェイス６２と、記憶部６３とを備える。
ユーザインターフェイス６２は、オペレータが基板処理装置１０を操作するためのコマンド等の入力に用いられるキーボードや、基板処理装置１０の稼動状況を可視化して表示するディスプレイ等を含む。
記憶部６３には、基板処理装置１０で実行される各種処理をプロセスコントローラ６１が実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や、処理条件のデータ等が記憶されたレシピが格納されている。プロセスコントローラ６１は、記憶部６３内に記憶された制御プログラムを読み出し、読み出した制御プログラムに基づいて動作する。そして、プロセスコントローラ６１は、ユーザインターフェイス６２を介して受け付けた指示等に応じて、レシピ等を記憶部６３から読み出し、読み出したレシピ等に基づいて基板処理装置１０を制御する。これにより、基板処理装置１０によって所望の処理が行われる。また、プロセスコントローラ６１は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体などに格納された制御プログラムやレシピ等を、当該記録媒体から読み出して実行することも可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体とは、例えば、ハードディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、フレキシブルディスク、半導体メモリ等である。また、プロセスコントローラ６１は、他の装置の記憶部内に格納された制御プログラムやレシピ等を、例えば通信回線を介して当該他の装置から取得して実行することも可能である。
基板処理装置１０において半導体ウエハＷにプラズマを用いた処理を行う場合、制御部６０は、基板処理装置１０に対して以下の制御を行う。まず、制御部６０は、静電チャック６上に半導体ウエハＷが載置された状態で、弁ＶおよびＭＦＣ１５ａを制御して、ガス拡散室１６ｃ内に所定の流量の処理ガスを供給する。ガス拡散室１６ｃ内に供給された処理ガスは、複数のガス流通口１６ｅおよび１６ｆを介してチャンバ１内にシャワー状に拡散されて供給される。また、制御部６０は、排気装置８４を稼働させ、ＡＰＣ８０を制御して排気コンダクタンスを制御することにより、チャンバ１内を所定の圧力に制御する。
そして、制御部６０は、高周波電源１２ａおよび高周波電源１２ｂにそれぞれ所定の高周波電力を発生させ、下部電極２ａに印加させると共に、スイッチ４１をオンに制御し、上部電極１６に所定の直流電圧を印加する。これにより、静電チャック６上の半導体ウエハＷと上部電極１６との間の処理空間Ｓに、処理ガスのプラズマが生成される。そして、処理空間Ｓに生成されたプラズマに含まれるイオンやラジカルにより、静電チャック６上の半導体ウエハＷにエッチング等の所定の処理が行われる。
［チャンバ１および載置台２の位置関係］
図２は、チャンバ１および載置台２の位置関係の一例を模式的に示す図である。図３は、図２に示したチャンバ１のＡ−Ａ断面の一例を模式的に示す図である。図４は、図２に示したチャンバ１のＢ−Ｂ断面の一例を模式的に示す図である。図３および図４に示したチャンバ１のＣ−Ｃ断面が図２に示された断面図に対応している。
本実施例において、チャンバ１、載置台２、および排気口８３は、例えば図２に示すように、載置台２に載置された半導体ウエハＷの中心軸が、チャンバ１の内側壁の中心軸、載置台２の外側壁の中心軸、および、排気口８３の中心軸と一致するように配置されている。また、載置台２は、台座１００によって下方から支持されており、台座１００の下面には、デポトラップパーツ２０が配置されている。本実施例において、デポトラップパーツ２０は略円形の板状体である。デポトラップパーツ２０は、Ｚ軸がデポトラップパーツ２０の中心を通るような位置に配置されてもよい。なお、デポトラップパーツ２０の形状は略円形に限られず、多角形であってもよい。また、台座１００の下面には、複数のデポトラップパーツ２０が配置されていてもよい。この場合、各デポトラップパーツ２０は、Ｚ軸が複数のデポトラップパーツ２０の配置の中心を通るように配置されてもよい。
また、台座１００は、例えば図３および図４に示すように、チャンバ１の内側壁からＺ軸に近づく方向に延伸する複数の支持梁１０１によって支持されている。本実施例において、複数の支持梁１０１は、チャンバ１の内側壁から、Ｚ軸に直交する方向に延伸している。複数の支持梁１０１は、例えば図３および図４に示すように、Ｚ軸に対して軸対称に配置されている。即ち、複数の支持梁１０１の配置の中心を通る線は、Ｚ軸と一致している。また、本実施例において、台座１００は、例えば図３および図４に示すように、３つの支持梁１０１によって支持されている。３つの支持梁１０１は、Ｚ軸に対して軸対称に配置されているため、Ｚ軸に沿う方向から見た場合、隣り合う２つの支持梁１０１は、Ｚ軸を中心として１２０度の角度をなしている。
載置台２の周辺に形成された排気路８６は、隣り合う２つの支持梁１０１の間の空間を介して台座１００の下方の排気空間８５に連通している。複数の支持梁１０１は、Ｚ軸に対して軸対称に配置されているため、隣り合う２つの支持梁１０１の間の空間も、例えば図３および図４に示すように、Ｚ軸に対して軸対称に形成されている。
本実施例において、処理ガスは、載置台２上に載置された半導体ウエハＷの中心を通るＺ軸を中心として同心円状に略均等な間隔で上部電極１６に形成された複数のガス流通口１６ｅおよび１６ｆを介してチャンバ１内に供給される。また、チャンバ１の内側壁によって形成された略円筒形状の空間の中心軸と、載置台２の中心軸と、排気口８３の中心軸と、複数の支持梁１０１の配置の中心を通る線とは、Ｚ軸に一致する。また、載置台２の周辺に形成された排気路８６は、隣り合う２つの支持梁１０１の間にＺ軸に対して軸対称に形成された空間を介して排気空間８５に連通している。そのため、上部電極１６から供給されて排気口８３から排気されるガスの流れは、載置台２上に載置された半導体ウエハＷの中心を通るＺ軸に対して軸対称となる。これにより、載置台２上に載置された半導体ウエハＷの周方向において、チャンバ１内のガスの流れの偏りを少なくすることができ、半導体ウエハＷに対する処理の面内均一性を向上させることができる。
［デポの付着量と温度との関係］
ここで、デポの付着量と温度との関係について説明する。図５は、絶縁性部材４５の下面におけるデポの付着量と温度との関係の実験結果の一例を示す図である。本実施例における基板処理装置１０では、絶縁性部材４５の内部に図示しない第１のヒータが設けられており、チャンバ１の側壁であって静電チャック６の位置と同程度の高さから上方の位置に図示しない第２のヒータが設けられている。また、図５〜図８において、「６０／６０℃」等は、「第１のヒータの温度／第２のヒータの温度」を表している。
また、図５において、横軸は、処理空間Ｓに面している絶縁性部材４５の下面のうち、最外周を基準（０ｍｍ）として、最外周から絶縁性部材４５の下面に沿ってＺ軸に近づく方向に進んだ場合の位置を示す。また、図５の縦軸は、単位時間あたりに絶縁性部材４５の下面に付着したデポの厚さを示す。
図５に示した実験結果を参照すると、第１のヒータおよび第２のヒータの温度を上げた場合には、絶縁性部材４５の下面に付着するデポが減少する傾向が見られる。一方、図５に示した実験結果を参照すると、第１のヒータおよび第２のヒータの温度を下げた場合には、絶縁性部材４５の下面に付着するデポが増加する傾向が見られる。
図６は、デポシールド７６におけるデポの付着量と温度との関係の実験結果の一例を示す図である。図６において、縦軸は、デポシールド７６の処理空間Ｓ側の面において、バッフル板７２が配置された位置を基準（０ｍｍ）として、デポシールド７６の面に沿って上方に進んだ場合のデポシールド７６の位置を示す。また、図６の横軸は、単位時間あたりにデポシールド７６の処理空間Ｓ側の面に付着したデポの厚さを示す。
図６に示した実験結果を参照すると、第１のヒータおよび第２のヒータの温度を上げた場合には、デポシールド７６の処理空間Ｓ側の面に付着するデポが減少する傾向が見られる。一方、図６に示した実験結果を参照すると、第１のヒータおよび第２のヒータの温度を下げた場合には、デポシールド７６の処理空間Ｓ側の面に付着するデポが増加する傾向が見られる。
絶縁性部材４５には第１のヒータが設けられており、チャンバ１の内側壁には第２のヒータが設けられている。そのため、第１のヒータおよび第２のヒータの温度を上げると、絶縁性部材４５およびデポシールド７６の温度が上昇する。絶縁性部材４５およびデポシールド７６の温度が高い場合には、処理空間Ｓ内のガスに含まれる粒子が絶縁性部材４５またはデポシールド７６に衝突しても、失われるエネルギーが少ないため、絶縁性部材４５またはデポシールド７６に付着するデポの量が少ないと考えられる。そのため、例えば図５および図６に示すように、絶縁性部材４５およびデポシールド７６の温度を上げるほど、絶縁性部材４５またはデポシールド７６に付着するデポの厚さが減少したと考えられる。
図７は、バッフル板７２におけるデポの付着量と温度との関係の実験結果の一例を示す図である。図７において、横軸は、バッフル板７２の上面において、バッフル板７２の最外周の位置を基準（０ｍｍ）として、バッフル板７２の上面に沿ってＺ軸に近づく方向に進んだ場合のバッフル板７２の上面の位置を示す。また、図７の縦軸は、単位時間あたりにバッフル板７２の上面に付着したデポの厚さを示す。
図７に示した実験結果を参照すると、第１のヒータおよび第２のヒータの温度を上げた場合には、バッフル板７２の上面に付着するデポが増加する傾向が見られる。一方、図７に示した実験結果を参照すると、第１のヒータおよび第２のヒータの温度を下げた場合には、バッフル板７２の上面に付着するデポが減少する傾向が見られる。
図８は、載置台２の外側壁に設けられたデポシールド７７におけるデポの付着量と温度との関係の実験結果の一例を示す図である。図８において、縦軸は、デポシールド７７の排気路８６側の面において、バッフル板７２が配置された位置を基準（０ｍｍ）として、デポシールド７７の面に沿って上方に進んだ場合のデポシールド７７の位置を示す。また、図８の横軸は、単位時間あたりにデポシールド７７の排気路８６側の面に付着したデポの厚さを示す。
図８に示した実験結果を参照すると、第１のヒータおよび第２のヒータの温度を上げた場合には、デポシールド７７の排気路８６側の面に付着するデポが増加する傾向が見られる。一方、図８に示した実験結果を参照すると、第１のヒータおよび第２のヒータの温度を下げた場合には、デポシールド７７の排気路８６側の面に付着するデポが減少する傾向が見られる。
バッフル板７２およびデポシールド７７には、第１のヒータまたは第２のヒータが設けられていないため、第１のヒータまたは第２のヒータの温度が上昇しても、バッフル板７２およびデポシールド７７の温度は上昇しない。第１のヒータおよび第２のヒータの温度を上げると、絶縁性部材４５およびデポシールド７６の温度が上昇し、絶縁性部材４５またはデポシールド７６に付着するデポが減少する。しかし、処理空間Ｓ内のガスに含まれる粒子の量は変わらないため、絶縁性部材４５およびデポシールド７６の温度よりも相対的に低い温度の部材により多くのデポが付着すると考えられる。そのため、例えば図７および図８に示すように、絶縁性部材４５およびデポシールド７６の温度を上げるほど、バッフル板７２およびデポシールド７７に付着するデポの厚さが増加すると考えられる。
一方、第１のヒータおよび第２のヒータの温度を下げると、絶縁性部材４５およびデポシールド７６の温度が下がり、絶縁性部材４５またはデポシールド７６に付着するデポが増加する。そのため、例えば図７および図８に示すように、バッフル板７２およびデポシールド７７に付着するデポの厚さが相対的に減少したと考えられる。
図５〜図８に示した実験結果を参照すると、デポを発生させる粒子を含むガスに晒される部材の中で、相対的に温度が低い部材に、より多くのデポが付着することが分かった。また、所定の部材に、より多くのデポを付着させることにより、その他の部材に付着するデポの量を低減することができることも分かった。
そこで、本実施例では、ガスが流通する排気空間８５にデポトラップパーツ２０を配置し、デポトラップパーツ２０を冷却装置１８によって冷却する。これにより、排気空間８５を介して排気されるガスに含まれるより多くの粒子がデポトラップパーツ２０の表面に付着し、デポを形成する。これにより、チャンバ１の内側壁や、排気装置８４の内部に付着するデポの量を低減することができる。
以上、基板処理装置１０の一実施例について説明した。本実施例の基板処理装置１０によれば、排気されるガスに含まれる粒子をデポトラップパーツ２０に付着させることで、排気装置８４の内部等に付着するデポの量を低減することができる。これにより、排気装置８４を分解して洗浄する頻度が減少し、基板処理装置１０を用いたプロセスのスループットを向上させることができる。
［その他］
なお、開示の技術は、上記した実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
例えば、上記した実施例において、デポトラップパーツ２０は、排気口８３の上方であって、排気口８３と対向する支持梁１０１の下面に設けられるが、開示の技術はこれに限られない。図９および図１０は、デポトラップパーツ２０の配置の他の例を示す模式図である。例えば図９に示すように、それぞれの支持梁１０１の上面にデポトラップパーツ２０ａがさらに配置されてもよい。また、例えば図９および図１０に示すように、それぞれの支持梁１０１の下面にデポトラップパーツ２０ｂがさらに配置されてもよい。また、例えば図９および図１０に示すように、台座１００の側面にデポトラップパーツ２０ｃがさらに配置されてもよい。また、例えば図１０に示すように、それぞれの支持梁１０１の側面にデポトラップパーツ２０ｄがさらに配置されてもよい。
なお、図９および図１０に示した例において、各デポトラップパーツ２０ａ〜２０ｄは、Ｚ軸が、複数のデポトラップパーツ２０ａ〜２０ｄの配置の中心を通るように配置されてもよい。また、図９および図１０に示した例では、冷却装置１８は、台座１００内の底面に配置されているが、冷却装置１８は、デポトラップパーツ２０ａ〜２０ｄの位置に対応する台座１００または支持梁１０１の内側の位置にそれぞれ配置されてもよい。
また、デポトラップパーツ２０は、台座１００または支持梁１０１以外の部材にもさらに配置されてもよい。図１１は、デポトラップパーツ２０の配置のさらなる他の例を示す模式図である。例えば図１１に示すように、チャンバ１の内側壁のうち、半導体ウエハＷが載置される静電チャック６の上面６ｂよりも下方の領域にデポトラップパーツ２０ｅがさらに配置されてもよい。また、例えば図１１に示すように、載置台２の外側壁のうち、半導体ウエハＷが載置される静電チャック６の上面６ｂよりも下方の領域にデポトラップパーツ２０ｆがさらに配置されてもよい。
また、上記した実施例に示した基板処理装置１０では、チャンバ１の内側壁によって形成された略円筒形状の空間の中心軸と、載置台２の中心軸と、排気口８３の中心軸と、複数の支持梁１０１の配置の中心を通る線とは、Ｚ軸に一致するが、開示の技術はこれに限られない。例えば、他の例における基板処理装置１０では、チャンバ１の内側壁によって形成された略円筒形状の空間の中心軸、載置台２の中心軸、排気口８３の中心軸、および、複数の支持梁１０１の配置の中心を通る線の中で、少なくともいずれか、あるいは、全部がＺ軸に一致していなくてもよい。このような基板処理装置１０であっても、ガスが流通する排気空間８５にデポトラップパーツ２０を配置し、デポトラップパーツ２０を冷却装置１８によって冷却することにより、排気空間８５を介して排気されるガスに含まれるより多くの粒子をデポトラップパーツ２０に付着させることができ、チャンバ１の内側壁や、排気装置８４の内部に付着するデポの量を低減することができる。
また、上記した実施例において、デポトラップパーツ２０は、冷却装置１８によって冷却されたが、開示の技術はこれに限られない。例えば、デポトラップパーツ２０に所定の直流電圧を印加することにより、デポトラップパーツ２０の表面に所定の極性の電荷を帯電させ、表面に帯電した電荷による静電気力によって、ガスに含まれる粒子をデポトラップパーツ２０に吸着させてもよい。また、デポトラップパーツ２０の冷却と帯電とは、組み合わせて実施されてもよい。これにより、チャンバ１内のガスに含まれる粒子をより効率的にデポトラップパーツ２０に付着させることができ、他の部材に付着するデポの量を低減することができる。
また、上記した実施例では、基板処理装置１０として、容量結合型平行平板プラズマエッチング装置を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。プラズマを用いて半導体ウエハＷに対して所定の処理を行う装置であれば、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）等、他の方式を用いたエッチング装置においても開示の技術を適用することができる。また、ガスを用いて半導体ウエハＷに対して所定の処理を行う装置であれば、エッチング装置の他、成膜や改質等の処理を行う装置においても、開示の技術を適用することができる。
Ｗ 半導体ウエハ
１０ 基板処理装置
１ チャンバ
２ 載置台
２ａ 下部電極
３ａ 内壁部材
４ 基材
５ フォーカスリング
６ 静電チャック
６ｂ 上面
１６ 上部電極
１６ａ 天板支持部
１６ｂ 上部天板
１８ 冷却装置
２０ デポトラップパーツ
４５ 絶縁性部材
７２ バッフル板
８０ ＡＰＣ
８１ 蓋体
８２ 支持棒
８３ 排気口
８４ 排気装置
８５ 排気空間
８６ 排気路
８７ 窓
１００ 台座
１０１ 支持梁
１０２ 空間

Claims (10)

  1. チャンバと、
    前記チャンバ内に設けられ、被処理基板を載置する載置台と、
    前記載置台を下方から支持する台座と、
    前記台座の下方に配置されている排気口と、
    前記チャンバ内のデポを収集する収集部材と
    を備え、
    前記収集部材は、
    前記チャンバ内から前記排気口を介して排気されるガスが流れる、前記台座の下方の排気空間内であって、前記台座の下面に設けられていることを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記チャンバの内側壁は、略円筒形状であり、
    前記台座は、
    前記チャンバの内側壁から前記内側壁の中心軸に近づく方向へ延伸する複数の支持梁によって支持されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記収集部材は、
    前記台座の側面、ならびに、前記支持梁の上面、側面、および下面の少なくともいずれかの面にさらに配置されていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記載置台は、略円筒形状の外側壁を有し、
    前記排気口は、略円筒形状であり、
    前記チャンバ、前記載置台、および前記排気口は、
    前記載置台に載置された前記被処理基板の中心軸が、前記チャンバの内側壁の中心軸、前記載置台の外側壁の中心軸、および、前記排気口の中心軸と一致するように配置されており、
    前記複数の支持梁は、
    前記載置台に載置された前記被処理基板の中心軸が、前記複数の支持梁の配置の中心を通るように配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載の基板処理装置。
  5. 前記台座よりも下方の前記チャンバの側壁には、前記収集部材を搬入または搬出する際に開かれる窓が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 前記台座の内部には、前記台座の下面を冷却する冷却装置が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  7. 前記冷却装置は、冷媒として水、エアー、またはブラインのいずれかを用いて前記下面を冷却することを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
  8. 前記収集部材は、
    前記チャンバの内側壁および前記載置台の外側壁のうち、前記載置台の載置面よりも下方の位置にさらに配置されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  9. 前記収集部材の表面の粗さは、６．３μｍから２５μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  10. 前記収集部材の材質は、金属であることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
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