JP7365892B2 - バッフル部材及び基板処理装置 - Google Patents

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Description

本開示は、バッフル部材及び基板処理装置に関する。
基板にエッチング処理等の所望の処理を施す基板処理装置には、ガスが通流するバッフル部材が設けられている。
特許文献1には、径方向に整列配列されたスロットを有するバッフル板を具備するバッフル板アセンブリが開示されている。
特表2007-525825号公報
一の側面では、本開示は、バッフル部材の破損を抑制するバッフル部材及び基板処理装置を提供する。
上記課題を解決するために、一の態様によれば、内輪部と、前記内輪部よりも外側に設けられる外輪部と、前記内輪部と前記外輪部とを接続する接続部と、を備え、前記接続部は、径方向及び周方向に複数配置され、前記周方向に延びる円弧形状の開口と、同周上で隣接する前記開口の間に形成される剛体部と、前記径方向で隣接する前記開口の間に形成され、一の前記剛体部と他の前記剛体部とを接続する壁部と、を有し、前記剛体部の周方向幅は、前記径方向の外側ほど広くなり、前記径方向で隣接する前記壁部の周方向長さが等しい、バッフル部材が提供される。
一の側面によれば、バッフル部材の破損を抑制するバッフル部材及び基板処理装置を提供することができる。
一実施形態に係る基板処理装置の一例を示す断面模式図。 一実施形態に係るバッフル板の一例を示す部分拡大平面図。 内輪部と外輪部が高さ方向にずれた際の一実施形態に係るバッフル板の変形を模式的に示した図。 壁部の断面形状と変形方向を示す断面斜視図の一例。 第1参考例に係るバッフル板の一例を示す部分拡大平面図。 第2参考例に係るバッフル板の一例を示す部分拡大平面図。 内輪部と外輪部が高さ方向にずれた際の第2参考例に係るバッフル板の変形を模式的に示した図。
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
<基板処理装置>
一実施形態に係る基板処理装置1について、図1を用いて説明する。図1は、一実施形態に係る基板処理装置1の一例を示す断面模式図である。
基板処理装置1は、チャンバ10を備える。チャンバ10は、その中に内部空間10sを提供する。チャンバ10はチャンバ本体11を含む。チャンバ本体11は、略円筒形状を有する。チャンバ本体11は、例えばアルミニウムから形成される。チャンバ本体11の内壁面上には、耐腐食性を有する膜が設けられている。当該膜は、酸化アルミニウム、酸化イットリウムなどのセラミックであってよい。
チャンバ本体11の側壁には、通路11pが形成されている。基板Wは、通路11pを通して内部空間10sとチャンバ10の外部との間で搬送される。通路11pは、チャンバ本体11の側壁に沿って設けられるゲートバルブ11gにより開閉される。
チャンバ本体11の底部上には、アルミニウム等からなる底板12を介して支持部13が設けられている。支持部13は、絶縁材料から形成される。支持部13は、略円筒形状を有する。支持部13は、内部空間10sの中で、チャンバ本体11の底部から上方に延在している。支持部13は、上部に支持台14を有する。支持台14は、内部空間10sの中において、基板Wを支持するように構成されている。
支持台14は、下部電極18及び静電チャック20を有する。支持台14は、電極プレート16を更に有し得る。電極プレート16は、アルミニウムなどの導体から形成され、略円盤形状を有する。下部電極18は、電極プレート16上に設けられている。下部電極18は、アルミニウムなどの導体から形成されて、略円盤形状を有する。下部電極18は、電極プレート16に電気的に接続されている。
静電チャック20は、下部電極18上に設けられている。静電チャック20の上面に基板Wが載置される。静電チャック20は、本体及び電極を有する。静電チャック20の本体は、略円盤形状を有し、誘電体から形成される。静電チャック20の電極は、膜状の電極であり、静電チャック20の本体内に設けられている。静電チャック20の電極は、スイッチ20sを介して直流電源20pに接続されている。静電チャック20の電極に直流電源20pからの電圧が印加されると、静電チャック20と基板Wとの間に静電引力が発生する。その静電引力により、基板Wが静電チャック20に保持される。
下部電極18の周縁部上には、基板Wのエッジを囲むように、エッジリング25が配置される。エッジリング25は、基板Wに対するプラズマ処理の面内均一性を向上させる。エッジリング25は、シリコン、炭化シリコン、又は石英などから形成され得る。
下部電極18の内部には、流路18fが設けられている。流路18fには、チャンバ10の外部に設けられているチラーユニット(図示しない)から配管22aを介して熱交換媒体(例えば冷媒)が供給される。流路18fに供給された熱交換媒体は、配管22bを介してチラーユニットに戻される。基板処理装置1では、静電チャック20上に載置された基板Wの温度が、熱交換媒体と下部電極18との熱交換により、調整される。
基板処理装置1には、ガス供給ライン24が設けられている。ガス供給ライン24は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス(例えばHeガス)を、静電チャック20の上面と基板Wの裏面との間に供給する。
基板処理装置1は、上部電極30を更に備える。上部電極30は、支持台14の上方に設けられている。上部電極30は、部材32を介して、チャンバ本体11の上部に支持されている。部材32は、絶縁性を有する材料から形成される。上部電極30と部材32は、チャンバ本体11の上部開口を閉じている。
上部電極30は、天板34及び支持体36を含み得る。天板34の下面は、内部空間10sの側の下面であり、内部空間10sを画成する。天板34は、発生するジュール熱の少ない低抵抗の導電体又は半導体から形成され得る。天板34は、天板34をその板厚方向に貫通する複数のガス吐出孔34aを有する。
支持体36は、天板34を着脱自在に支持する。支持体36は、アルミニウムなどの導電性材料から形成される。支持体36の内部には、ガス拡散室36aが設けられている。支持体36は、ガス拡散室36aから下方に延びる複数のガス孔36bを有する。複数のガス孔36bは、複数のガス吐出孔34aにそれぞれ連通している。支持体36には、ガス導入口36cが形成されている。ガス導入口36cは、ガス拡散室36aに接続している。ガス導入口36cには、ガス供給管38が接続されている。
ガス供給管38には、バルブ群42、流量制御器群44、及びガスソース群40が接続されている。ガスソース群40、バルブ群42、及び流量制御器群44、は、ガス供給部を構成している。ガスソース群40は、複数のガスソースを含む。バルブ群42は、複数の開閉バルブを含む。流量制御器群44は、複数の流量制御器を含む。流量制御器群44の複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群40の複数のガスソースの各々は、バルブ群42の対応の開閉バルブ、及び流量制御器群44の対応の流量制御器を介して、ガス供給管38に接続されている。
基板処理装置1では、チャンバ本体11の内壁面に沿って、シールド46が着脱自在に設けられている。シールド46は、チャンバ本体11に反応副生物が付着することを防止する。また、支持部13および支持台14の外周に沿って、シールド47が着脱自在に設けられている。シールド47は、支持部13および支持台14に反応副生物が付着することを防止する。シールド46,47は、例えば、石英(SiO)で構成される。また、シールド47の下方には、耐腐食性を有する絶縁体から形成される筒状体48が配置されている。
支持部13とチャンバ本体11の側壁との間には、バッフル部材49が設けられている。バッフル部材49は、バッフル板100と、筒状体150と、を有する。
バッフル板100は、中央に支持部13が挿通される円形の穴を有する円板形状の部材であり、内輪部110と、外輪部120と、接続部130と、を有する。内輪部110は、円環状の部材であり、支持部13の外周側で底板12の上、シールド47の下に配置される。外輪部120は、内輪部110の外周側に配置される円環状の部材である。接続部130は、内輪部110と外輪部120とを接続し、ガスが通流可能な複数の開口(後述する図2参照)が形成されている。バッフル板100は、例えば、Si、SiC等のSiを含む材料又はアルミニウムを含む材料で一体に形成される。
筒状体150は、高さ方向(軸方向、図1の紙面において上下方向)に延びる略筒状の部材である。筒状体150の上部は、シールド46と接続される。筒状体150の下部は、バッフル板100の外輪部120と接続される。筒状体150は、例えば、Si、SiC等のSiを含む材料又はアルミニウムを含む材料で構成される。
なお、バッフル部材49の構成は、内輪部110、外輪部120及び接続部130がバッフル板100として一体に形成され、筒状体150がバッフル板100とは別体に形成されるものとして説明するが、バッフル部材49の構成はこれに限られるものではない。バッフル板100及び筒状体150がバッフル部材49として、一体に形成される構成であってもよい。また、バッフル部材49は、板状のバッフル板100で構成され、筒状体150を備えていない構成であってもよい。
バッフル部材49の下方、且つ、チャンバ本体11の底部には、排気口11eが設けられている。排気口11eには、排気管(図示せず)を介して排気装置50が接続されている。排気装置50は、圧力調整弁及びターボ分子ポンプなどの真空ポンプを含む。
基板処理装置1は、第1の高周波電源62及び第2の高周波電源64を備えている。第1の高周波電源62は、第1の高周波電力を発生する電源である。第1の高周波電力は、プラズマの生成に適した周波数を有する。第1の高周波電力の周波数は、例えば27MHz~100MHzの範囲内の周波数である。第1の高周波電源62は、整合器66及び電極プレート16を介して下部電極18に接続されている。整合器66は、第1の高周波電源62の出力インピーダンスと負荷側(下部電極18側)のインピーダンスを整合させるための回路を有する。なお、第1の高周波電源62は、整合器66を介して、上部電極30に接続されていてもよい。第1の高周波電源62は、一例のプラズマ生成部を構成している。
第2の高周波電源64は、第2の高周波電力を発生する電源である。第2の高周波電力は、第1の高周波電力の周波数よりも低い周波数を有する。第1の高周波電力と共に第2の高周波電力が用いられる場合には、第2の高周波電力は基板Wにイオンを引き込むためのバイアス用の高周波電力として用いられる。第2の高周波電力の周波数は、例えば400kHz~13.56MHzの範囲内の周波数である。第2の高周波電源64は、整合器68及び電極プレート16を介して下部電極18に接続されている。整合器68は、第2の高周波電源64の出力インピーダンスと負荷側(下部電極18側)のインピーダンスを整合させるための回路を有する。
なお、第1の高周波電力を用いずに、第2の高周波電力を用いて、即ち、単一の高周波電力のみを用いてプラズマを生成してもよい。この場合には、第2の高周波電力の周波数は、13.56MHzよりも大きな周波数、例えば40MHzであってもよい。基板処理装置1は、第1の高周波電源62及び整合器66を備えなくてもよい。第2の高周波電源64は一例のプラズマ生成部を構成する。
基板処理装置1においてガスが、ガス供給部から内部空間10sに供給されて、プラズマを生成する。また、第1の高周波電力及び/又は第2の高周波電力が供給されることにより、上部電極30と下部電極18との間で高周波電界が生成される。生成された高周波電界がプラズマを生成する。
基板処理装置1は、電源70を備えている。電源70は、上部電極30に接続されている。電源70は内部空間10s内に存在する正イオンを天板34に引き込むための電圧を、上部電極30に印加する。
基板処理装置1は、制御部80を更に備え得る。制御部80は、プロセッサ、メモリなどの記憶部、入力装置、表示装置、信号の入出力インターフェイス等を備えるコンピュータであり得る。制御部80は、基板処理装置1の各部を制御する。制御部80では、入力装置を用いて、オペレータが基板処理装置1を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、制御部80では、表示装置により、基板処理装置1の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、記憶部には、制御プログラム及びレシピデータが格納されている。制御プログラムは、基板処理装置1で各種処理を実行するために、プロセッサによって実行される。プロセッサが、制御プログラムを実行し、レシピデータに従って基板処理装置1の各部を制御する。
次に、バッフル板100について、図2を用いて更に説明する。図2は、一実施形態に係るバッフル板100の一例を示す部分拡大平面図である。
バッフル板100は、円環状の内輪部110と、内輪部110よりも径方向外側に設けられる円環状の外輪部120と、内輪部110と外輪部120とを接続する接続部130と、を有している。内輪部110と外輪部120とは、同心に形成されている。接続部130には、径方向及び周方向に複数配置され、周方向に延びる円弧形状の開口131A~131Mが形成されている。各開口131A~131Mは、スロットの中心線が円弧となる円弧スロット穴に形成される。
バッフル板100には、径方向に見て、複数(少なくとも2以上)の開口131A~131Mが形成されている。なお、図2において、開口131A~131Mは、中心線の円弧半径の小さい方から順に、開口131A~131Mとして説明する。
また、バッフル板100には、周方向に見て、同周上に複数(少なくとも2以上)の開口131Aがそれぞれ形成されている。即ち、内輪部110と同心の円上には、複数(少なくとも2以上)の開口131Aが形成されている。同様に、内輪部110と同心の円上には、複数(少なくとも2以上)の開口131B~131Mがそれぞれ形成されている。
バッフル板100に開口131A~131Mが形成されることにより、同周上で隣接する開口131Aと開口131Aの間には、剛体部132Aが形成されている。同様に、同周上で隣接する各開口131B~131Mと開口131B~131Mの間には、剛体部132B~132Mがそれぞれ形成されている。ここで、剛体部132A~132Mは、後述する壁部133A~133Lよりも剛性が高く、変形しにくい部位である。
また、バッフル板100に開口131A~131Mが形成されることにより、径方向で隣接する開口131Aと開口131Bの間には、内輪部110と同心の周方向に延びる円弧形状の壁部133Aが形成されている。同様に、径方向で隣接する開口131B~131Lと開口131C~131Mの間には、内輪部110と同心の周方向に延びる円弧形状の壁部133B~133Lがそれぞれ形成されている。ここで、壁部133A~133Lは、剛体部132A~132Mよりも剛性が低く、変形しやすい部位である。
なお、周方向を法線とする平面(壁部133A~133Lの延びる方向に垂直な平面)で切断した際の各壁部133A~133Lの断面形状は、後述する図4に示すように、長方形形状を有している。具体的には、各壁部133A~133Lの断面形状は、横方向(径方向、壁部133A~133Lが配列される方向)に対して、縦方向(高さ方向、バッフル板100の板厚方向)が長くなっている。
また、周方向に複数形成される開口131Aと、周方向に複数形成される開口131Bとは、バッフル板100の周方向にみて、半ピッチずつずらして配置されている。同様に、周方向に複数形成される開口131B~131Lと、周方向に複数形成される開口131C~131Mの間とは、バッフル板100の周方向にみて、それぞれ半ピッチずつずらして配置されている。換言すれば、周方向に複数形成される剛体部132Aと、周方向に複数形成される剛体部132Bとは、バッフル板100の周方向にみて、半ピッチずつずらして配置されている。同様に、周方向に複数形成される剛体部132B~132Lと、周方向に複数形成される剛体部132C~132Mの間とは、バッフル板100の周方向にみて、それぞれ半ピッチずつずらして配置されている。さらに換言すれば、剛体部132A,132C,132E,132G,132I,132K,132Mが径方向に並ぶ列と、剛体部132B,132D,132F,132H,132J,132Lが径方向に並ぶ列が形成されている。
この様な構成により、円弧状の壁部133Aは、剛体部132Aから剛体部132Bへと、接続するように形成されている。同様に、円弧状の壁部133B~133Lは、剛体部132B~132Lから剛体部132C~132Mへと、それぞれ接続するように形成されている。
また、変形しやすい部位である壁部133A~133Lの周方向長さ(例えば、壁部133Aの周方向長さL1、壁部133Lの周方向長さL2)は、それぞれ等しく(例えば、L1=L2)なるように形成されている。
換言すれば、径方向内側から数えて奇数番目の剛体部132A,132C,132E,132G,132I,132K,132Mの列と、偶数番目の剛体部132B,132D,132F,132H,132J,132Lの列とで囲まれる領域は、変形しやすい部位である壁部133A~133Lが配置される変形領域である。この変形領域は、バッフル板100を平面視して、長方形を有している。
更に換言すれば、変形しにくい部位である剛体部132A~132Mの周方向幅(例えば、剛体部132Bの周方向幅W1、剛体部132Lの周方向幅W2)は、径方向外側ほど広く(例えば、W1<W2)なるように形成されている。即ち、剛体部132A~132Mの周方向幅を調節することで、壁部133A~133Lの周方向長さがそれぞれ等しくなるように形成されている。
なお、剛体部132A~132Mには、穴部134が形成されていてもよい。なお、穴部134の形状は、円弧スロット穴に形成されていてもよい。剛体部132A~132Mにも穴部134を設けることにより、バッフル板100における開口率を増やして、圧力損失を低減することができる。
ところで、図1に示すように、バッフル板100の内輪部110は、チャンバ10の底部中央から配置される底板12と固定される。一方、バッフル板100の外輪部120は、筒状体150を介して、チャンバ10の側壁上方から配置されるシールド46と固定される。このため、チャンバ10の積み上げ公差や、熱膨張等によって、バッフル板100における内輪部110と外輪部120とで高さ方向のずれが生じるおそれがある。
図3は、内輪部110と外輪部120が高さ方向にずれた際の一実施形態に係るバッフル板100の変形を模式的に示した図である。図4は、壁部133A~133Lの断面形状と変形方向を示す断面斜視図の一例である。
内輪部110と外輪部120が高さ方向のずれHでずれることで、壁部133A~133Lは、高さ方向の変形力(図4において、白抜き矢印で示す。)よりも、ねじれ方向の変形力(図4において、黒塗り矢印で示す。)を受ける。そして、内輪部110と外輪部120との高さ方向のずれHは、各壁部133A~133Lが少しずつねじれ変形することで吸収される。また、各壁部133A~133Lの周方向長さを揃えることにより、壁部133A~133Lが変形する際の変形の集中を抑制することができる。このため、内輪部110と外輪部120とで高さ方向のずれHが生じても、バッフル板100の破損を防止することができる。
ここで、参考例に係るバッフル板200,300と対比しつつ、一実施形態に係るバッフル板100について、説明する。
図5は、第1参考例に係るバッフル板200の一例を示す部分拡大平面図である。第1参考例に係るバッフル板200は、内輪部210と、外輪部220と、接続部230と、を有する。接続部230には、径方向に延びる開口231(スロット穴)が形成されている。このため、バッフル板200には、径方向に延びる壁部232が形成されている。このような構成において、バッフル板200における内輪部210と外輪部220とで高さ方向のずれHが生じると、各壁部232がずれHで変形することとなり、1つの壁部232が担う高さ方向のずれは、一実施形態に係るバッフル板100と比較して大きくなる。また、壁部232の変形方向は、断面が長方形となる壁部232の長手方向(図4において、白抜き矢印で示す方向。)となる。このため、内輪部210と外輪部220との高さ方向のずれによって、第1参考例に係るバッフル板200が破損するおそれがある。
図6は、第2参考例に係るバッフル板300の一例を示す部分拡大平面図である。第2参考例に係るバッフル板300は、内輪部310と、外輪部320と、接続部330と、を有する。接続部330には、周方向に延びる開口331が形成されている。また、開口331と開口331の間には、剛体部332が形成されている。壁部333は、剛体部332と剛体部332とを接続するように形成される。ここで、第2参考例に係るバッフル板300では、剛体部332の周方向幅(例えば、内輪側の周方向幅W3、外輪側の周方向幅W4)が、略等しくなっている。換言すれば、第2参考例に係るバッフル板300では、円弧状の壁部333の周方向長さ(例えば、内輪側の周方向長さL3、外輪側の周方向長さL4)は、内輪側ほど短く、外輪側ほど長くなるように形成されている。
図7は、内輪部310と外輪部320が高さ方向にずれた際の第2参考例に係るバッフル板300の変形を模式的に示した図である。図6に示すように壁部333の長さが内側と外側とで異なることにより、内側の壁部333よりも外側の壁部333が変形しやすい形状となっている。このため、内輪部310と外輪部320が高さ方向にずれHでずれた際、外側の壁部333における変形量が極端に大きくなる。このため、内輪部310と外輪部320とのずれによって、第2参考例に係るバッフル板300が破損するおそれがある。
これに対し、一実施形態に係るバッフル部材49(バッフル板100)では、変形の集中を抑制して、内輪部210と外輪部220との間に高さ方向のずれHが生じても、バッフル板100の破損を防止することができる。
また、一実施形態に係るバッフル部材49(バッフル板100)の形状では、各壁部133A~133Lの変形を小さくすることができるので、金属材料(例えば、アルミニウム)と比較して剛性の高い材料、例えば、Si、SiC等のSiを含む材料を用いても、内輪部110と外輪部120が高さ方向にずれHを吸収して、バッフル板100の破損を抑制することができる。これにより、一実施形態に係る基板処理装置1は、シールド46,47及びバッフル部材49の材料として、Si、SiC、SiO等のSiを含む材料を用いることができる。ここで、シールド46,47及びバッフル部材49の材料として、表面に保護膜(例えば、Y)を形成したアルミニウム材料を用いた場合、基板Wのプラズマ処理の際に、プラズマによって生じた保護膜由来の元素(Y)が基板Wの処理に影響を与えるおそれがある。これに対し、シールド46,47及びバッフル部材49の材料として、Si、SiC、SiO等のSiを含む材料を用いることにより、基板Wの処理に与える影響を低減することができる。
また、一実施形態に係るバッフル部材49(バッフル板100)では、内側及び外側の両端を固定することができる。これにより、バッフル部材49と底板12との電気的導通の確保を容易とすることができる。
また、一実施形態に係るバッフル部材49(バッフル板100)では、各壁部133A~133Lの断面形状は、長方形であることが好ましい。これにより、ねじれ方向に対して壁部133A~133Lを変形しやすくすることができる。また、各壁部133A~133Lの断面形状は、縦横比が1以上であることが好ましい。これにより、開口131の径方向幅を大きくして、バッフル板100の開口率を大きくして、圧力損失を低減することができる。
以上、基板処理装置1の実施形態等について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。
1 基板処理装置
46 シールド
47 シールド
49 バッフル部材
100 バッフル板
110 内輪部
120 外輪部
130 接続部
131 開口
132 剛体部
133 壁部
134 穴部
150 筒状体

Claims (10)

  1. 内輪部と、
    前記内輪部よりも外側に設けられる外輪部と、
    前記内輪部と前記外輪部とを接続する接続部と、を備え、
    前記接続部は、
    径方向及び周方向に複数配置され、前記周方向に延びる円弧形状の開口と、
    同周上で隣接する前記開口の間に形成される剛体部と、
    前記径方向で隣接する前記開口の間に形成され、一の前記剛体部と他の前記剛体部とを接続する壁部と、を有し、
    前記剛体部の周方向幅は、前記径方向の外側ほど広くなり、
    前記径方向で隣接する前記壁部の周方向長さが等しい、
    バッフル部材。
  2. 前記開口の周方向長さは、前記径方向の外側ほど長くなる、
    請求項1に記載のバッフル部材。
  3. 同周上に配置される前記開口のピッチと、前記径方向で隣接する同周上に配置される前記開口のピッチとは、前記周方向にみて、半ピッチずらして配置される、
    請求項1または請求項項に記載のバッフル部材。
  4. 前記内輪部と前記外輪部が高さ方向にずれた際、前記壁部はねじれ方向に変形する、
    請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のバッフル部材。
  5. 前記剛体部は、穴部を有する、
    請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のバッフル部材。
  6. 前記壁部の断面形状は、長方形である、
    請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のバッフル部材。
  7. 前記壁部の断面形状における縦横比は、1以上である、
    請求項に記載のバッフル部材。
  8. 前記内輪部、前記外輪部及び前記接続部は、一体形成される、
    請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のバッフル部材。
  9. 前記内輪部、前記外輪部及び前記接続部は、SiまたはSiCで形成される、
    請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のバッフル部材。
  10. 請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のバッフル部材を備える、
    基板処理装置。
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