JP7138550B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

本開示は、基板処理装置に関するものである。
特許文献１には、静電チャックの下部に設けた誘電体よりも大きな単位面積当たりの静電容量を有する環状の周辺誘電体をフォーカスリングの下部に配置し、周辺誘電体およびフォーカスリング側に高周波を相対的に通りにくくする技術が記載されている。
特開２００８－２４４２７４号公報
本開示は、簡易な構成で消耗部品を駆動できる技術を提供する。
本開示の一態様による基板処理装置は、処理容器と、消耗部品と、供給部と、駆動部とを有する。処理容器は、処理対象の基板が内部に配置され、基板処理が実施される。消耗部品は、処理容器内に配置され、基板処理により消耗する。供給部は、消耗部品の消耗に応じてイオン液体を供給する。駆動部は、供給部から供給されるイオン液体により消耗部品を駆動する。
本開示によれば、簡易な構成で消耗部品を駆動できる。
図１は、実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す断面図である。 図２は、実施形態に係るフォーカスリングＦＲの概略形状の一例を示す斜視図である。 図３は、実施形態に係る容器の概略形状の一例を示す斜視図である。 図４は、実施形態に係るフォーカスリングを容器内のイオン液体に浮かべた状態の一例を示す断面図である。 図５は、実施形態に係るフォーカスリングを上昇させた状態の一例を示す断面図である。 図６は、実施形態に係るフォーカスリングの他の一例を示す断面図である。 図７Ａは、実施形態に係るフォーカスリングを下降させた一例を示す断面図である。 図７Ｂは、実施形態に係るフォーカスリングを上昇させた一例を示す断面図である。 図８は、実施形態に係る駆動部の他の一例を示す断面図である。
以下、図面を参照して本願の開示する基板処理装置の実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示する基板処理装置が限定されるものではない。
ところで、半導体ウエハ（以下「ウエハ」とも称する。）に対してプラズマを用いてエッチング処理を行うプラズマ処理装置が知られている。プラズマ処理装置では、プロセス処理を経るに従ってプラズマやエッチングガス、副生成物などの影響によって処理容器内の部品が消耗する。例えば、プラズマ処理装置は、ウエハの周囲にフォーカスリングなどシリコン製の部品が設置される場合がある。シリコン製の部品は、エッチングされて薄くなったり、表面形態が変わったりする。一部の部品は、消耗すると処理容器の容積が相対的に広くなったり、また電極との位置関係が変化したりして、エッチングプロセスに与える影響が大きくなる。そこで、フォーカスリングなどの消耗により肉厚が薄くなる一部のパーツについては、薄くなることを見越して、予め厚く形成して削れ代を設ける。そして、パーツの消耗に応じて、モータなど電気的な駆動機構によりパーツを駆動させて位置を調整することが考えられる。しかし、基板処理装置は、モータなどの電気的な駆動機構を設けた場合、装置構成が複雑化する問題がある。そこで、簡易な構成で消耗部品を駆動できる技術が期待されている。
［基板処理装置の構成］
次に、本実施形態に係る基板処理装置の構成例について説明する。図１は、実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す断面図である。本実施形態では、基板処理装置を、処理対象の基板としての半導体ウエハＷに対してプラズマエッチングを実施するプラズマ処理装置１とした場合を例にする。なお、基板処理装置は、プラズマ処理装置１に特に限定されるものではない。
プラズマ処理装置１は、容量結合型平行平板プラズマエッチング装置として構成されている。プラズマ処理装置１は、例えば、表面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムからなる円筒形の処理容器１０を備える。処理容器１０は、保安接地されている。なお、プラズマ処理装置１は、容量結合型平行平板プラズマエッチング装置に限られず、誘導結合プラズマＩＣＰ(Inductively Coupled Plasma)、マイクロ波プラズマ、マグネトロンプラズマなど、任意の形式のプラズマ処理装置であってよい。
処理容器１０の底部には、セラミック等の絶縁板１１を介して円柱状のサセプタ支持台１２が配置されている。サセプタ支持台１２の上部には、サセプタ１３が配置されている。サセプタ１３は、例えば、アルミニウム等の導電性部材により構成され、下部電極として機能する。サセプタ１３は、処理対象の基板として、例えば、半導体ウエハＷが載置される。
サセプタ１３の上面には、半導体ウエハＷを静電吸着力で保持するための静電チャック１４が配置されている。静電チャック１４は、導電膜からなるシート状の電極板１５を一対の誘電部材による誘電層の間に挟みこんで構成されている。電極板１５には、直流電源１６が接続端子を介して電気的に接続されている。静電チャック１４は、直流電源１６によって印加された直流電圧に起因するクーロン力またはジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力によって半導体ウエハＷを吸着保持する。
また、サセプタ１３および静電チャック１４は、半導体ウエハＷを吸着保持する部分に、半導体ウエハＷの昇降させるプッシャーピン２４ａを収容した貫通孔２４ｂが形成されている。プッシャーピン２４ａは、モータ（図示せず）にボールねじ（図示せず）を介して接続され、ボールねじによって直線運動に変換されたモータの回転運動に起因して静電チャック１４の上面から自在に突出する。これにより、プッシャーピン２４ａは、静電チャック１４およびサセプタ１３を貫通して、内側空間において突没上下動する。半導体ウエハＷを処理容器１０に搬入出する場合、プッシャーピン２４ａは、静電チャック１４から突出して半導体ウエハＷを静電チャック１４から離間させて上方へ持ち上げる。半導体ウエハＷにエッチング処理を施す場合、プッシャーピン２４ａは、静電チャック１４に収容される。
サセプタ１３の周囲上面には、エッチングの均一性を向上させるための、例えばシリコン（Ｓｉ）からなるフォーカスリングＦＲが配置されている。図２は、実施形態に係るフォーカスリングＦＲの概略形状の一例を示す斜視図である。フォーカスリングＦＲは、内径が半導体ウエハＷよりも若干大きいサイズで、平坦かつ円環状に形成されている。フォーカスリングＦＲは、エッチングによりプラズマにさらされる上面側から消耗する。フォーカスリングＦＲは、消耗によって肉厚が薄くることを見越して予め肉厚が厚く形成され、削れ代が設けられている。
図１に戻る。サセプタ１３には、フォーカスリングＦＲを駆動する駆動部が設けられている。本実施形態では、サセプタ１３の周囲上面に、駆動部として容器１７が設けられている。図３は、実施形態に係る容器の概略形状の一例を示す斜視図である。容器１７は、円環状とされ、底部１７ｃおよび側壁１７ｄを有し、上側が開口しており、底部１７ｃおよび側壁１７ｄで囲まれた内部にイオン液体を保持することが可能とされている。容器１７は、イオン液体の供給に使用される供給口１７ａとイオン液体の排出に使用される排出口１７ｂとが底部１７ｃに設けられている。
図１に戻る。プラズマ処理装置１は、容器１７に対してイオン液体の供給および回収を行う機構が設けられている。本実施形態では、容器１７の供給口１７ａに配管２２ａが接続され、容器１７の排出口１７ｂに配管２２ｂが接続されている。配管２２ａおよび配管２２ｂは、供給部２３に接続されている。供給部２３としては、公知の液体輸送システムなどを用いることができる。供給部２３は、イオン液体を貯留したタンク２３ａを有し、タンク２３ａのイオン液体を配管２２ａに供給する。配管２２ａに供給されたイオン液体は、供給口１７ａから容器１７に供給される。そして、容器１７のイオン液体は、排出口１７ｂから配管２２ｂを介して供給部２３に戻り、タンク２３ａに貯留される。すなわち、イオン液体は、配管２２ａ、２２ｂを介して容器１７と供給部２３との間を循環する。供給部２３は、イオン液体を循環させる経路に、イオン液体を濾過するフィルター２３ｂが設けられている。なお、本実施形態では、容器１７の供給口１７ａおよび排出口１７ｂを設けて、配管２２ａ、２２ｂを介してイオン液体の供給と排出を同時に可能とし、イオン液体を循環可能とする場合を例に説明するが、これに限定されるものではない。例えば、容器１７に供給口１７ａのみを設け、供給部２３が配管２２ａを介して供給口１７ａからイオン液体の供給と排出を別なタイミングで行ってもよい。また、本実施形態では、供給部２３を処理容器１０の外部に配置し、配管２２ａ、２２ｂを介して処理容器１０の内部の容器１７との間でイオン液体を循環させているが、供給部２３を処理容器１０の内部に配置してもよい。
容器１７は、供給部２３から供給されるイオン液体を貯留し、貯留したイオン液体にフォーカスリングＦＲを浮かべて保持する。図４は、実施形態に係るフォーカスリングを容器内のイオン液体に浮かべた状態の一例を示す断面図である。フォーカスリングＦＲは、容器１７に貯留されたイオン液体に浮かんでいる。フォーカスリングＦＲには、イオン液体による浮力または圧力を効果的に伝えるため、下部側に支持基材８０を設置してもよい。図４の例では、フォーカスリングＦＲの下面に支持基材８０が配置されている。例えば、フォーカスリングＦＲの比重がイオン液体の比重よりも重い場合、イオン液体よりも比重が軽い支持基材８０をフォーカスリングＦＲの下面に設置して、フォーカスリングＦＲおよび支持基材８０全体での比重がイオン液体の比重よりも軽くする。これにより、フォーカスリングＦＲをイオン液体に浮かべることができる。
図１に戻る。サセプタ１３およびサセプタ支持台１２の側面は、例えば石英（ＳｉＯ２）からなる円筒状の部材１８で覆われている。サセプタ支持台１２の内部には、例えば、円周方向に延在する冷媒室１９が配置されている。冷媒室１９には、外付けのチラーユニット（図示しない）から配管２０ａ、２０ｂを介して所定温度の冷媒、例えば冷却水が循環供給される。冷媒室１９は、冷媒の温度によってサセプタ１３上の半導体ウエハＷの処理温度を制御する。
また、サセプタ１３および静電チャック１４には、ガス供給ライン２１が設けられている。ガス供給ライン２１には、伝熱ガス供給機構（図示しない）から、例えば、ヘリウム（Ｈｅ）ガスなどの伝熱ガスが供給される。ガス供給ライン２１を介して静電チャック１４の上面および半導体ウエハＷの裏面の間に伝熱ガスが供給されることにより、半導体ウエハＷとサセプタ１３との熱移動が効率良く均一に制御される。
サセプタ１３の上方には、サセプタ１３と対向するように上部電極３０が配置されている。サセプタ１３および上部電極３０の間に形成される空間は、プラズマ生成空間Ｓとして機能する。上部電極３０と処理容器１０の側壁との間には、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）若しくはイットリア（Ｙ２Ｏ３）からなる環状の絶縁性遮蔽部材２６が気密に配置されている。
上部電極３０は、ジュール熱の少ない低抵抗の導電体または半導体、例えばシリコンで構成されることが好ましい。上部電極３０には、上部給電棒２８および上部整合器２７を介して上部高周波電源２９が電気的に接続されている。上部高周波電源２９は、プラズマ生成用に１３．５ＭＨｚ以上の所定の周波数の高周波電圧を出力する。例えば、上部高周波電源２９は、６０ＭＨｚの高周波電圧を出力する。上部整合器２７は、上部高周波電源２９の内部インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させ、処理容器１０内にプラズマが生成されているときに、上部高周波電源２９の出力インピーダンスと負荷インピーダンスとが見かけ上一致するように機能する。
処理容器１０の側壁は、上部電極３０の高さ位置よりも上方に延出して円筒状の接地導体１０ａを構成している。円筒状の接地導体１０ａの上端部は、筒状の絶縁部材６９によって上部給電棒２８から電気的に絶縁されている。
上部電極３０は、絶縁性遮蔽部材２６を介して、処理容器１０の上部に支持されている。上部電極３０は、上部電極板３２と電極支持体３３とを有する。上部電極板３２は、プラズマ生成空間Ｓに面しており、複数のガス吐出孔３２ａが形成されている。上部電極板３２は、例えば、シリコンや炭化珪素（ＳｉＣ）等の半導体またはジュール熱の少ない低抵抗の導電体により構成されている。上部電極３０は、温度の制御が可能とされている。例えば、上部電極３０は、不図示のヒータなどの温調機構が設けられ、温度の制御が可能とされている。
電極支持体３３は、上部電極板３２を着脱自在に支持する。電極支持体３３は、例えば、表面にアルマイト処理が施されたアルミニウムといった導電性材料により構成されている。電極支持体３３の内部には、ガス拡散室３３ａが設けられている。電極支持体３３には、ガス吐出孔３２ａに連通する複数のガス通流孔３３ｂがガス拡散室３３ａから下方に延びている。また、電極支持体３３には、ガス拡散室３３ａに処理ガスを導くガス導入口３３ｃが形成されている。ガス導入口３３ｃには、ガス供給管３５が接続されている。
ガス供給管３５には、開閉バルブ３６およびマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３７を介して処理ガス供給源３８が接続されている。処理ガス供給源３８は、処理ガスとして、プラズマ処理に用いる各種ガスのガスソースを有し、プラズマ処理に応じて各種ガスを供給する。処理ガス供給源３８から供給されたガスは、ガス供給管３５を介してガス拡散室３３ａに至り、ガス通流孔３３ｂおよびガス吐出孔３２ａを介してプラズマ生成空間Ｓに吐出される。
処理容器１０の底部には、排気口４６が設けられている。排気口４６には、排気マニフォールド４７を介して、自動圧力制御弁（Automatic Pressure Control Valve）（以下、「ＡＰＣバルブ」という。）４８およびターボ分子ポンプ（Turbo Molecular Pump）（以下、「ＴＭＰ」という。）４９が接続されている。ＡＰＣバルブ４８およびＴＭＰ４９は、協働して、処理容器１０内のプラズマ生成空間Ｓを所定の減圧状態に減圧する。また、排気口４６およびプラズマ生成空間Ｓの間には、複数の通気孔を有する環状のバッフル板５０がサセプタ１３を取り巻くように配置されている。バッフル板５０は、プラズマ生成空間Ｓから排気口４６へのプラズマの漏洩を抑制する。
また、処理容器１０の側壁の外側には、半導体ウエハＷの搬入・搬出用の開口部５１が設けられ、開口部５１を開閉するゲートバルブ５２が配置される。また、処理容器１０の内側には、略円筒状のデポシールド７１が処理容器１０の内壁に沿って配置されている。
半導体ウエハＷは、ゲートバルブ５２を開閉させて搬入・搬出される。ゲートバルブ５２は、処理容器１０の外側に配置されているため、開口部５１が大気側突出した空間が形成されている。
プラズマ処理装置１では、下部電極としてのサセプタ１３に下部整合器６０を介して下部高周波電源６３が電気的に接続されている。下部高周波電源６３は、プラズマを引き込むバイアス用に２～２７ＭＨｚの範囲内の所定の周波数の高周波電圧を出力する。例えば、下部高周波電源６３は、２ＭＨｚの高周波電圧を出力する。なお、プラズマ処理装置１は、サセプタ１３にプラズマ生成用の所定の周波数の高周波電圧を印加する下部２周波数のプラズマ装置として構成されてもよい。下部整合器６０は、下部高周波電源６３の内部インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させる。下部整合器６０は、処理容器１０内のプラズマ生成空間Ｓにプラズマが生成されているときに下部高周波電源６３の内部インピーダンスと負荷インピーダンスが見かけ上一致するように機能する。
プラズマ処理装置１には、プラズマ処理装置１の各構成要素の動作を制御する制御部１００が設けられている。制御部１００は、プラズマ処理装置１の各構成部を制御する。例えば、制御部１００は、供給部２３の動作を制御する。
制御部１００は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、補助記憶装置等を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭ又は補助記憶装置に格納されたプログラムや、プラズマ処理のプロセス条件に基づいて動作し、装置全体の動作を制御する。なお、制御部１００は、プラズマ処理装置１の内部に設けられていてもよく、外部に設けられていてもよい。制御部１００が外部に設けられている場合、制御部１００は、有線又は無線等の通信手段によって、プラズマ処理装置１を制御することができる。
次に、実施形態に係るプラズマ処理装置１によるエッチング処理の流れを簡単に説明する。
プラズマ処理装置１は、ゲートバルブ５２を開状態とする。処理対象の半導体ウエハＷが、不図示の搬送装置により開口部５１から処理容器１０内に搬入され、サセプタ１３上に載置される。プラズマ処理装置１は、搬送装置の退避後、ゲートバルブ５２を閉状態とする。
プラズマ処理装置１は、エッチング処理の際、処理容器１０の内部を真空状態にする。例えば、プラズマ処理装置１は、ＴＭＰ４９を動作させ、ＴＭＰ４９によって処理容器１０内を所定の減圧状態に減圧する。また、プラズマ処理装置１は、直流電源１６から直流電圧を静電チャック１４の電極板１５に印加して、半導体ウエハＷをサセプタ１３に静電吸着する。
プラズマ処理装置１は、処理ガス供給源３８からエッチングに用いる処理ガスを所定の流量および流量比で処理容器１０内に導入する。また、プラズマ処理装置１は、上部高周波電源２９からプラズマ生成用の例えば６０ＭＨｚ等の高周波電力を所定のパワーで上部電極３０に印加する。また、プラズマ処理装置１は、下部高周波電源６３からバイアス用の例えば２ＭＨｚ等の高周波電力を所定のパワーでサセプタ１３の下部電極に印加する。これにより、上部電極３０とサセプタ１３との間のプラズマ生成空間Ｓには、プラズマが生成される。プラズマ中のイオンは、下部高周波電源６３からの高周波電力により半導体ウエハＷに向かって引き込まれる。これにより、半導体ウエハＷは、エッチングされる。
ところで、プラズマ処理装置１は、エッチング処理を経るに従ってプラズマやエッチングガス、副生成物などの影響によって処理容器１０内の部品が消耗する。例えば、フォーカスリングＦＲは、エッチング処理が実施された回数に応じて、厚さが薄くなる。フォーカスリングＦＲの厚さが薄くなると、フォーカスリングＦＲ上のプラズマシースと半導体ウエハＷ上のプラズマシースとの高さ位置にズレが生じ、エッチング特性が変化する。
そこで、実施形態に係るプラズマ処理装置１では、フォーカスリングＦＲの消耗に応じて、供給部２３を制御して、イオン液体によりフォーカスリングＦＲを駆動する。例えば、制御部１００は、エッチング処理の回数ごとに、消耗分だけフォーカスリングＦＲを上昇させるため必要なイオン液体の供給量を補助記憶装置に記憶する。そして、制御部１００は、エッチング処理を実施した回数に応じたイオン液体の供給量を補助記憶装置から読み出し、供給部２３を制御して、エッチング処理を実施した回数に応じた供給量のイオン液体を容器１７へ供給する。これにより、プラズマ処理装置１では、容器１７に貯留されるイオン液体の量が増加し、イオン液体による浮力によりフォーカスリングＦＲが上昇する。図５は、実施形態に係るフォーカスリングを上昇させた状態の一例を示す断面図である。図５では、図４よりも、容器１７に貯留されるイオン液体の量が増え、イオン液体に浮かんだフォーカスリングＦＲが上昇している。これにより、フォーカスリングＦＲ上のプラズマシースと半導体ウエハＷ上のプラズマシースとの高さ位置にズレを小さくできるため、フォーカスリングＦＲが消耗した場合でもエッチング特性の変化を抑制できる。このように、プラズマ処理装置１は、フォーカスリングＦＲを駆動させるために、モータなどの電気的な駆動機構を設ける必要がなく、イオン液体を供給すると簡易な構成でフォーカスリングＦＲを駆動できる。また、モータなどの電気的な駆動機構を設ける場合、駆動機構から発塵のリスクが発生する。しかし、プラズマ処理装置１は、駆動機構を設ける必要がなく、イオン液体によりフォーカスリングＦＲを駆動することで、発塵のリスクを抑制できる。
［イオン液体の一例］
イオン液体は、イオンのみで構成される室温で液体の塩の総称である。イオン液体は、蒸気圧がほぼゼロ、不揮発性(高温でも真空中でも揮発しない)、高いイオン電導性、熱伝導性が高い、熱的に非常に安定、難燃性などの特徴を有する。また、イオン液体は、親水性のものと疎水性のものがあり、高い極性を有するなどの特徴を有する。イオン液体は、液体であるために配管２２ａ、２２ｂを通して処理容器１０内へ供給することが可能である。
イオン液体は、真空雰囲気中においても揮発しない性質を有するので、処理容器１０内の真空雰囲気中に液体として留めておくことが可能である。これにより、プラズマ処理装置１は、処理容器１０内で搬送される半導体ウエハＷに対して、イオン液体の揮発成分や分解生成物が付着するといった影響が生じるおそれがない。また、イオン液体としては、疎水性、及び非水溶性でかつ水（水分）と反応しない性質を有するものが用いられる。
イオン液体は、疎水性、及び非水溶性でかつ水と反応しない性質を有することにより、イオン液体の内部への水分の取込みを防ぐことができる。ここで、イオン液体に水分が取り込まれた場合、処理容器１０内が真空引きされたときにイオン液体８２内の水分が真空雰囲気中へ放出され、処理容器１０内の真空度に影響を及ぼすおそれがある。このため、イオン液体は、疎水性であることが好ましく、非水溶性、かつ水と反応しない性質を有することが好ましい。これにより、処理容器１０内の真空度の低下を抑えることができる。
また、イオン液体は、常温からプラズマ処理時の温度の範囲で液体であることが望ましい。製造条件の最適範囲（プロセスウィンドウ）を適正に確保するために、融点が可能な限り低いイオン液体が好ましく、沸点が可能な限り高いイオン液体が好ましい。
好適なイオン液体としては、例えば、チオサリチル酸メチルトリオクチルアンモニウム、ビス（２－エチルヘキシル）リン酸トリヘキシルテトラデシルホスホニウム、メチルトリオクチルアンモニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１－ヘキシル－３－メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１－メチル－１－プロピルピロリジニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミドのうちの少なくとも１つが用いられる。
実施形態に係るプラズマ処理装置１では、このようなイオン液体を容器１７に貯留し、イオン液体による浮力を利用してフォーカスリングＦＲを上昇させる。
また、プラズマ処理装置１は、供給部２３から配管２２ａおよび供給口１７ａを介して容器１７にイオン液体を供給可能とされている。これにより、プラズマ処理装置１では、容器１７にイオン液体を供給することで、フォーカスリングＦＲを上昇させることができる。
また、プラズマ処理装置１は、配管２２ｂおよび排出口１７ｂを介して容器１７から供給部２３にイオン液体の回収可能とされている。これにより、プラズマ処理装置１では、エッチング処理により、パーティクルや副生成物などの異物が混入したイオン液体を容器１７から回収できる。
また、供給部２３は、イオン液体を循環させる経路に、イオン液体を濾過するフィルター２３ｂが設けられている。供給部２３は、回収したイオン液体をフィルター２３ｂで濾過して再度、容器１７に供給する。これにより、プラズマ処理装置１では、イオン液体に捉えられた異物をフィルター２３ｂで除去でき、回収したイオン液体を有効に再利用できる。
また、供給部２３は、ヒータなどの温調機構を設け、温調機構によってイオン液体を所定の温度に温調して循環させてもよい。これにより、プラズマ処理装置１では、イオン液体の温度を制御することでフォーカスリングＦＲの温度を制御できる。
また、本実施形態では、供給部２３を処理容器１０の外部に配置し、配管２２ａ、２２ｂを介して処理容器１０の内部の容器１７との間でイオン液体を循環させているが、供給部２３を処理容器１０の内部に配置してもよい。供給部２３を処理容器１０の内部に配置した場合、外部との圧力差を考慮しなくてよくなる。しかし、プラズマ処理装置１では、タンク２３ａへのイオン液体の補充や回収などのメンテナンスを行う際に、処理容器１０を開ける必要がある。この場合、タンク２３ａに貯留するイオン液体の量を多くすることで、メンテナンスの周期を長くすることができる。
一方、本実施形態のように、供給部２３を処理容器１０の外部に配置することで、処理容器１０を開けることなく、タンク２３ａへのイオン液体の補充やイオン液体を回収できる。
また、フォーカスリングＦＲは、下面の周辺部に容器１７の側面を覆うガード部材を配置してもよい。図６は、実施形態に係るフォーカスリングの他の一例を示す断面図である。フォーカスリングＦＲは、下面の周辺部に容器１７の側面を覆うガード部材８１が設けられている。これにより、容器１７のイオン液体がフォーカスリングＦＲと容器１７との間の隙間からプラズマに曝されることが抑制されるため、容器１７に貯留されるイオン液体の劣化を抑制できる。制御部１００は、供給部２３を制御してイオン液体を供給または排出して容器１７に貯留されるイオン液体の量を変化さることで、フォーカスリングＦＲを下降または上昇させることができる。図７Ａは、実施形態に係るフォーカスリングを下降させた一例を示す断面図である。図７Ｂは、実施形態に係るフォーカスリングを上昇させた一例を示す断面図である。イオン液体は、容器１７と支持基材８０との間の潤滑材としても作用する。また、ガード部材８１が設けることで、イオン液体を導入している容器１７部分をしっかりとシールしなくても使用できる。
以上のように、本実施形態に係るプラズマ処理装置１は、処理容器１０と、フォーカスリングＦＲと、供給部２３と、容器１７とを有する。処理容器１０は、処理対象の半導体ウエハＷが内部に配置され、基板処理が実施される。フォーカスリングＦＲは、処理容器１０内に配置され、基板処理により消耗する。供給部２３は、フォーカスリングＦＲの消耗に応じてイオン液体を供給する。容器１７は、供給部２３から供給されるイオン液体によりフォーカスリングＦＲを駆動する。これにより、プラズマ処理装置１は、簡易な構成でフォーカスリングＦＲを駆動できる。
また、容器１７は、供給部２３から供給されるイオン液体を貯留し、貯留したイオン液体にフォーカスリングＦＲが浮んでおり、イオン液体による浮力を利用してフォーカスリングＦＲを駆動する。これにより、プラズマ処理装置１は、供給部２３からイオン液体を容器１７に供給するという簡易な構成でフォーカスリングＦＲを駆動できる。また、プラズマ処理装置１は、フォーカスリングＦＲを駆動させるために、モータなどの電気的な駆動機構を設ける必要がないため、発塵のリスクを抑制できる。
また、供給部２３は、処理容器１０の外部に配置された。これにより、プラズマ処理装置１は、処理容器１０を開けることなく、タンク２３ａへのイオン液体の補充やイオン液体を回収できる。
また、イオン液体は、疎水性を有する。これにより、イオン液体の内部への水分の取込みを防ぐことができる。
また、イオン液体は、非水溶性、かつ水と反応しない性質を有する。これにより、イオン液体の内部への水分の取込みを防ぐことができる。
また、イオン液体は、チオサリチル酸メチルトリオクチルアンモニウム、ビス（２－エチルヘキシル）リン酸トリヘキシルテトラデシルホスホニウム、メチルトリオクチルアンモニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１－ヘキシル－３－メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１－メチル－１－プロピルピロリジニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミドのうちの少なくとも１つである。これにより、プラズマ処理装置１は、フォーカスリングＦＲの駆動にイオン液体を用いることができる。
以上、実施形態について説明してきたが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
例えば、実施形態では、処理対象の基板を半導体ウエハとした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。処理対象の基板は、ガラス基板など、他の基板であってもよい。
また、実施形態では、基板処理装置をプラズマ処理装置１とし、基板処理としてプラズマエッチングを行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。基板処理装置は、処理容器内の部品に消耗または劣化する基板処理を実施する装置であれば、何れであってもよい。
また、実施形態では、消耗部品としてフォーカスリングを例に説明したが、これに限定されるものではない。消耗部品は、何れであってもよい。例えば、プラズマ処理装置は、フォーカスリングの周囲にフォーカスリングの側部を保護するカバーリングが配置される場合がある。例えば、カバーリングを消耗に応じてイオン液体で駆動させてもよい。
また、実施形態では、駆動部を容器１７とし、容器１７に貯留されたイオン液体による浮力を利用してフォーカスリングＦＲを駆動する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。駆動部は、供給部２３から供給されるイオン液体の圧力を利用して消耗部品を駆動するものであってもよい。例えば、駆動部は、供給されるイオン液体の量に応じて、ロッドが伸縮するシリンダであってもよい。図８は、実施形態に係る駆動部の他の一例を示す断面図である。フォーカスリングＦＲの下側には、シリンダ９０が設けられている。シリンダ９０には、配管９１を介して供給部２３に接続され、配管９１を介してイオン液体が供給される。シリンダ９０は、供給されるイオン液体の量に応じて、ロッド９２が伸縮し、フォーカスリングＦＲを駆動する。プラズマ処理装置１は、このようなシリンダ９０がサセプタ１３の上面の周辺部分に、周方向に３つ以上配置してフォーカスリングＦＲを昇降させてもよい。
１ プラズマ処理装置
１０ 処理容器
２２ａ、２２ｂ 配管
２３ 供給部
９０ シリンダ
９１ 配管
９２ ロッド
ＦＲ フォーカスリング
Ｗ 半導体ウエハ

Claims (12)

  1. 処理対象の基板が内部に配置され、基板処理が実施される処理容器と、
    前記処理容器内かつ、前記基板の周囲に配置され、基板処理により消耗する消耗部品と、
    前記消耗部品の消耗に応じてイオン液体を供給する供給部と、
    前記供給部から供給されるイオン液体により前記消耗部品を駆動する駆動部と、
    を有することを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記駆動部は、前記供給部から供給されるイオン液体を貯留し、貯留したイオン液体に前記消耗部品を浮かべた容器とされ、イオン液体による浮力を利用して前記消耗部品を駆動する
    ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記駆動部は、前記供給部から供給されるイオン液体の圧力を利用して前記消耗部品を駆動する
    ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
  4. 前処理容器は、基板処理の際に内部が真空状態とされ、
    前記供給部は、前記処理容器の内部に配置された
    ことを特徴とする請求項１～３の何れか１つに記載の基板処理装置。
  5. 前処理容器は、基板処理の際に内部が真空状態とされ、
    前記供給部は、前記処理容器の外部に配置された
    ことを特徴とする請求項１～３の何れか１つに記載の基板処理装置。
  6. 前記基板処理は、前記処理容器内に処理ガスを供給しつつプラズマを生成して前記基板をエッチングするエッチング処理であり、
    前記消耗部品は、前記基板の周囲に配置されたフォーカスリングまたは前記フォーカスリング側部に配置されるカバーリングである
    ことを特徴とする請求項１～５の何れか１つに記載の基板処理装置。
  7. 前記イオン液体は、疎水性を有する、
    ことを特徴とする請求項１～６の何れか１つに記載の基板処理装置。
  8. 前記イオン液体は、非水溶性、かつ水と反応しない性質を有する、
    ことを特徴とする請求項１～７の何れか１つに記載の基板処理装置。
  9. 前記イオン液体は、
    チオサリチル酸メチルトリオクチルアンモニウム、
    ビス（２－エチルヘキシル）リン酸トリヘキシルテトラデシルホスホニウム、
    メチルトリオクチルアンモニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、
    １－エチル－３－メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、
    １－ブチル－３－メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、
    １－ヘキシル－３－メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、
    １－メチル－１－プロピルピロリジニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミド、
    の少なくとも１つである、
    ことを特徴とする請求項１～８の何れか１つに記載の基板処理装置。
  10. 前記消耗部品を支持する支持台を更に備え、
    前記支持台は、前記容器内に配置される、
    請求項２に記載の基板処理装置。
  11. 前記容器の側面を覆うように前記容器の下面の周辺部に配置されたガード部材を更に備える、
    請求項２又は１０に記載の基板処理装置。
  12. 前記容器の底部には、供給口と排出口とが配置される、
    請求項２、１０又は１１に記載の基板処理装置。
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