捕集装置和基板处理装置的制作方法

1.本公开涉及一种捕集装置和基板处理装置。


背景技术：

2.在专利文献1中公开了一种在与用于进行基板处理的处理容器连接的排气管上设置用于收容两层的捕集器的壳体并使用两层的捕集器将经由排气管排出的排出气体中包含的副产物作为对象物来捕获的技术。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2015
‑
80738号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的问题
7.本公开提供一种能够高效地捕获排出气体中包含的对象物的技术。
8.用于解决问题的方案
9.本公开的一个方式的捕集装置具有：筒状的壳体，其具有供经由排气管排出的排出气体流通的流路；板状的第一捕集构件，其以在从沿着所述壳体的中心轴的方向观察时遮蔽所述流路的中央部的方式配置于所述壳体内；以及板状的第二捕集构件，其以在沿着所述壳体的中心轴的方向上与所述第一捕集构件隔开间隔的方式配置于所述壳体内，所述第二捕集构件在与所述第一捕集构件对应的位置具有开口。
10.发明的效果
11.根据本公开，起到能够高效地捕获排出气体中包含的对象物这一效果。
附图说明
12.图1是表示实施方式所涉及的基板处理装置的结构的概要的纵剖截面图。
13.图2是表示实施方式所涉及的捕集装置的一例的立体截面图。
14.图3是从沿着壳体的中心轴的方向观察实施方式所涉及的第一捕集构件和第二捕集构件得到的俯视图。
15.图4是表示实施方式所涉及的捕集装置的流路内的排出气体的流动的一例的图。
16.图5是表示实施方式所涉及的捕集装置的其它结构的一例的图。
17.图6是从沿着壳体的中心轴的方向观察图5所示的第一捕集构件和第二捕集构件得到的俯视图。
18.附图标记说明
19.1：处理容器；2：载置台；2a：基材；5：聚焦环；6：静电吸盘；6a：电极；6b：绝缘体；16：上部电极；72：排气管；73：排气装置；100：捕集装置；110：壳体；113：流路；120：第一捕集构件；122：开口；130：第二捕集构件；131、132：开口。
具体实施方式
20.下面，参照附图来详细地说明本技术公开的捕集装置和基板处理装置的实施方式。此外，设为在各附图中对相同或相当的部分标注相同的标记。另外，并不通过本实施方式来限定公开的处理装置。
21.另外，使用两层的捕集器来捕获经由排气管排出的排出气体中包含的副产物的技术存在改善的余地。
22.因此，期待能够高效地捕获经由排气管排出的气体中包含的对象物。
23.(实施方式)
24.[基板处理装置的结构]
[0025]
图1是表示实施方式所涉及的基板处理装置的结构的概要的纵剖截面图。图1所示的基板处理装置为平行板型的等离子体处理装置，具有气密地构成且在电气上设为接地电位的处理容器1。处理容器1被设为圆筒状，例如由铝等构成，该处理容器1划分出用于进行等离子体蚀刻等等离子体处理的等离子体处理空间。在处理容器1内设置有用于载置作为被处理基板的半导体晶圆(以下称作“晶圆”。)w的载置台2。载置台2具有基材(基底)2a和静电吸盘(esc：electrostatic chuck)6。基材2a由导电性的金属、例如铝等构成，具有作为下部电极的功能。静电吸盘6具有对晶圆w进行静电吸附的功能。载置台2经由绝缘板3被支承于作为导体的支承台4。另外，在载置台2的上方的外周设置有例如由单晶硅形成的聚焦环5。并且，在处理容器1内以包围载置台2和支承台4的周围的方式设置有例如由石英等构成的圆筒状的内壁构件3a。
[0026]
基材2a经由第一匹配器11a而与第一rf电源10a连接。另外，基材2a经由第二匹配器11b而与第二rf电源10b连接。第一rf电源10a为用于产生等离子体的电源。从第一rf电源10a向载置台2的基材2a供给规定频率(27mhz以上，例如40mhz)的高频电力。另外，第二rf电源10b为用于吸引离子(偏置用)的电源。从第二rf电源10b向载置台2的基材2a供给比第一rf电源10a的频率低的规定频率(13.56mhz以下，例如3.2mhz)的高频电力。
[0027]
在载置台2的上方，以隔着处理容器1的等离子体处理空间与载置台2相向的方式设置有上部电极16。上部电极16和载置台2作为一对电极发挥功能。上部电极16与载置台2之间的空间成为用于生成等离子体的等离子体处理空间。
[0028]
静电吸盘6以在绝缘体6b之间夹设电极6a的方式构成，电极6a与直流电源12连接。构成为：从直流电源12向电极6a施加直流电压，由此通过库伦力来吸附半导体晶圆w。
[0029]
在支承台4的内部形成有制冷剂流路4a，制冷剂流路4a与制冷剂入口配管4b、制冷剂出口配管4c连接。通过使适当的制冷剂、例如冷却水等在制冷剂流路4a中循环，能够将支承台4和载置台2控制成规定的温度。另外，以贯通载置台2等的方式设置有用于向晶圆w的背面侧供给氦气等冷热传递用气体(背侧气体)的背侧气体供给配管30。背侧气体供给配管30与未图示的背侧气体供给源连接。通过这些结构，能够将被载置于载置台2的上表面的晶圆w控制成规定的温度。
[0030]
上部电极16设置于处理容器1的顶壁部分。上部电极16具备主体部16a和构成电极板的上部顶板16b，所述上部电极16经由绝缘性构件45被支承于处理容器1的上部。主体部16a由导电性材料、例如由表面被进行了阳极氧化处理后的铝构成，并且构成为能够在下部装卸自如地支承上部顶板16b。
[0031]
在主体部16a的内部设置有气体扩散室16c。以位于气体扩散室16c的下部的方式在主体部16a的底部形成有多个气体流通孔16d。另外，在上部顶板16b，以与气体流通孔16d重合的方式设置有气体导入孔16e，该气体导入孔16e沿上部顶板16b的厚度方向贯通该上部顶板16b。被供给至气体扩散室16c的处理气体经由气体流通孔16d和气体导入孔16e喷淋状地分散地供给至处理容器1内。此外，在主体部16a等设置有用于使制冷剂循环的未图示的配管，能够在等离子体蚀刻处理过程中将上部电极16冷却成期望温度。
[0032]
在主体部16a形成有用于向气体扩散室16c导入处理气体的气体导入口16f。气体导入口16f与气体供给配管15a的一端连接。气体供给配管15a的另一端与供给蚀刻用的处理气体的处理气体供给源15连接。在气体供给配管15a上，从上游侧起依次设置有质量流量控制器(mfc)15b和开闭阀v1。从处理气体供给源15经由气体供给配管15a向气体扩散室16c供给用于等离子体蚀刻的处理气体，从气体扩散室16c经由气体流通孔16d和气体导入孔16e向处理容器1内喷淋状地分散地供给该处理气体。
[0033]
上部电极16经由低通滤波器(lpf)51而与可变直流电源52电连接。可变直流电源52能够通过通断开关53来进行供电的接通/断开。可变直流电源52的电流/电压以及通断开关53的接通/断开由后述的控制器60进行控制。此外，如后述的那样，在从第一rf电源10a、第二rf电源10b向载置台2施加高频来使等离子体处理空间中产生等离子体时，根据需要通过控制器60将通断开关53设为接通，并向上部电极16施加规定的直流电压。
[0034]
以从处理容器1的侧壁延伸至上部电极16的高度位置的上方的方式设置有圆筒状的接地导体1a。接地导体1a在上部具有顶壁。
[0035]
在处理容器1的底部形成有排气口71。排气口71经由排气管72而与排气装置73连接。排气管72为将处理容器1与排气装置73连接的配管。排气装置73具有真空泵，通过使真空泵工作来经由排气管72从处理容器1排出气体。经由排气管72从处理容器1排出的气体中包含通过处理容器1内的基板处理(例如等离子体处理)产生的副产物。
[0036]
在排气管72上设置有捕获经由排气管72从处理容器1排出的气体中包含的对象物(副产物)的捕集装置100。在后文中叙述捕集装置100的详细结构。
[0037]
在处理容器1的侧壁设置有晶圆w的搬入搬出口74。在搬入搬出口74设置有对搬入搬出口74进行开闭的闸阀75。
[0038]
在处理容器1的内壁面装卸自如地设置有沉积物屏蔽件76、77。沉积物屏蔽件76、77具有防止蚀刻副生物(沉积物)附着于处理容器1的作用。在沉积物屏蔽件76的与晶圆w大致相同的高度位置处设置有直流地接地的导电性构件(gnd块)79，由此防止异常放电。
[0039]
上述结构的基板处理装置的动作由控制器60统一地控制。在控制器60设置有用户接口、存储部以及工艺控制器，该工艺控制器具备cpu，控制基板处理装置的各部。
[0040]
控制器60的用户接口由键盘、显示器等构成，该键盘供工序管理者进行命令的输入操作以对等离子体蚀刻装置进行管理，该显示器将等离子体蚀刻装置的工作状况可视化地显示。
[0041]
在控制器60的存储部中保存有用于在工艺控制器的控制下实现由基板处理装置执行的各种处理的控制程序(软件)、存储有处理条件数据等的制程。按照来自控制器60的用户接口的指示等从存储部调出任意的制程并使工艺控制器执行该制程，由此在控制器60的工艺控制器的控制下使基板处理装置进行期望的处理。控制程序、处理条件数据等制程
可以在被保存于计算机可读的计算机存储介质(例如硬盘、cd、软盘、半导体存储器等)等中的状态下被利用。或者，控制程序、处理条件数据等制程还能够以例如经由专用线路从其它装置随时传输的方式来在线地利用。
[0042]
[捕集装置100的结构]
[0043]
接着，对设置于排气管72的捕集装置100的详细结构进行说明。图2是表示实施方式所涉及的捕集装置100的一例的立体截面图。在以下的说明中，设为将位于比捕集装置100更靠处理容器1的排气口71侧的位置的排气管72称作“上游侧的排气管72”，将位于比捕集装置100更靠排气装置73侧的位置的排气管72称作“下游侧的排气管72”。
[0044]
图2所示的捕集装置100具有壳体110、多个第一捕集构件120以及多个第二捕集构件130。多个第一捕集构件120和多个第二捕集构件130在沿着壳体110的中心轴c的方向上交替地配置。在本实施方式中，三个第一捕集构件120与四个第二捕集构件130被与沿着壳体110的中心轴c的方向平行地配置的支承杆140支承，由此交替地配置。下面，在无需特别进行区别的情况下，将多个第一捕集构件120简称为“第一捕集构件120”，将多个第二捕集构件130简称为“第二捕集构件130”。
[0045]
壳体110形成为筒状，具有主体部111和盖部112。主体部111形成为在上游侧具有开口的有底的圆筒状，用于收容多个第一捕集构件120和多个第二捕集构件130。在主体部111的底部设置有与下游侧的排气管72连接的接头111a。在主体部111的侧壁的上端部形成有向外侧突出的凸缘部。盖部112以封闭主体部111的开口的方式被保持件115固定于主体部111的凸缘部。在盖部112的中央部设置有与上游侧的排气管72连接的接头112a。在盖部112固定于主体部111的凸缘部的状态下，由主体部111和盖部112形成的空间构成供从处理容器1经由排气管72排出的气体(以下适当地称作“排出气体”)流通的圆柱状的流路113。
[0046]
第一捕集构件120形成为板状，以在从沿着壳体110的中心轴c的方向观察时遮蔽流路113的中央部的方式配置于壳体110内。第一捕集构件120的板面与沿着壳体110的中心轴c的方向正交，并且所述第一捕集构件120形成为直径比流路113的直径小的圆板状。由此，在第一捕集构件120的侧面的整周与流路113的内壁面之间形成排出气体能够通过的环状的间隙。
[0047]
第二捕集构件130形成为板状，以在沿着流路113的中心轴c的方向上与第一捕集构件120隔开间隔的方式配置于壳体110内。第二捕集构件130的板面与沿着壳体110的中心轴c的方向正交，并且所述第二捕集构件130形成为直径与流路113的直径大致相同的圆板状。第二捕集构件130在与第一捕集构件120相向的位置具有开口131。
[0048]
图3是从沿着壳体110的中心轴c的方向观察实施方式所涉及的第一捕集构件120和第二捕集构件130得到的俯视图。第二捕集构件130在与第一捕集构件120相向的位置具有开口131，在从沿着壳体110的中心轴c的方向观察时该开口131的开口宽度比第一捕集构件120的尺寸小。第一捕集构件120具有在从沿着壳体110的中心轴c的方向观察第一捕集构件120的情况下与第二捕集构件130的包围开口131的区域重叠的区域。即，第一捕集构件120和第二捕集构件130在包围开口131的区域以在壳体110的高度方向上隔开间隔的方式重叠，形成了迷宫构造。在图3中，将第一捕集构件120侧的与第二捕集构件130重叠的区域表示为标有斜虚线的区域。从上游侧的排气管72经由接头112a流入流路113内的排出气体通过第一捕集构件120与第二捕集构件130之间的弯曲的排气路径并经由接头111a流出到
下游侧的排气管72。
[0049]
[捕集装置100的作用]
[0050]
接着，对使用图1所示的基板处理装置对晶圆w实施等离子体处理时的捕集装置100的作用进行说明。
[0051]
通过搬送机构将晶圆w从搬入搬出口74搬入处理容器1内，并载置于载置台2。基板处理装置使排气装置73的真空泵工作，经由排气管72对处理容器1内进行真空排气，由此将处理容器1内维持为适当的压力气氛。
[0052]
接着，基板处理装置从处理气体供给源15向处理容器1内供给处理气体。基板处理装置从第一rf电源10a向载置台2施加高频电力，来在处理容器1内将处理气体等离子体化。利用将处理气体等离子体化得到的等离子体，来对晶圆w进行等离子体蚀刻等等离子体处理。此时，基板处理装置从第二rf电源10b向载置台2施加高频偏置的高频电力，来向晶圆w吸引在处理容器1内生成的等离子体中的离子。
[0053]
在将被供给至处理容器1内的处理气体等离子体化并用于等离子体处理之后，通过利用排气装置73的真空泵进行吸引，来经由设置有捕集装置100的排气管72将该处理气体作为排出气体从处理容器1排出。排出气体中包含通过处理容器1内的等离子体处理产生的副产物。排出气体从上游侧的排气管72经由接头112a流入捕集装置100的流路113内。图4是表示实施方式所涉及的捕集装置100的流路113内的排出气体的流动的一例的图。在图4中，用白色的箭头201～204示意性地表示排出气体的流动的一例。另外，在图4中表示出在沿着壳体110的中心轴c的方向上交替地配置的三个第一捕集构件120和四个第二捕集构件130。
[0054]
从上游侧的排气管72经由接头112a流入捕集装置100的流路113内的排出气体如箭头201所示那样通过第一层的第二捕集构件130的开口131，并到达第一层的第一捕集构件120。到达了第一层的第一捕集构件120的排出气体如箭头202所示那样在流路113的中央部处碰撞第一层的第一捕集构件120的上表面并朝向流路113的周缘部分散。通过第一层的第一捕集构件120被分散的排出气体与第一层的第一捕集构件120的上表面接触。由此，排出气体被减速，因此排出气体中包含的副产物被第一层的第一捕集构件120的上表面捕捉到。
[0055]
通过第一层的第一捕集构件120而被分散后的排出气体到达壳体110的内壁面。到达了壳体110的内壁面的排出气体如箭头203所示那样碰撞壳体110的内壁面并沿着壳体110的内壁面向下游侧前进。沿着壳体110的内壁面向下游侧前进的排出气体与壳体110的内壁面接触。由此，排出气体被减速，因此排出气体中包含的副产物被壳体110的内壁面捕捉到。
[0056]
沿着壳体110的内壁面向下游侧前进的排出气体通过第一捕集构件120的侧面的整周与流路113的内壁面之间的间隙，并到达第二层的第二捕集构件130。到达第二层的第二捕集构件130的排出气体如箭头203所示那样在壳体110的内壁面附近碰撞第二层的第二捕集构件130的上表面，并朝向第二捕集构件130的开口131聚集。朝向第二捕集构件130的开口131聚集的排出气体与第二捕集构件130的上表面接触。由此，排出气体被减速，因此排出气体中包含的副产物被第二捕集构件130的上表面捕捉到。而且，朝向第二捕集构件130的开口131聚集的排出气体通过第二捕集构件130的开口131，并到达第二层的第一捕集构
件120。之后，排出气体一边重复进行与第二层～第三层的第一捕集构件120的上表面、壳体110的内壁面以及第三层～第四层的第二捕集构件130的上表面的碰撞及接触一边到达接头111a，并向下游侧的排气管72流出。
[0057]
在本实施方式所涉及的捕集装置100中，将第一捕集构件120以遮蔽流路113的中央部的方式配置于壳体110内，将具有开口131的第二捕集构件130以与第一捕集构件120隔开间隔的方式配置于壳体110内。由此，排出气体在通过第一捕集构件120与第二捕集构件130之间的弯曲的排气路径时，重复进行与各层的第一捕集构件120的上表面、壳体110的内壁面以及第二捕集构件130的上表面之间的碰撞及接触。由此，排出气体被阶段性地减速，排出气体中包含的副产物被各层的第一捕集构件120的上表面、壳体110的内壁面以及第二捕集构件130的上表面阶段性地捕捉到。结果是，捕集装置100能够高效地捕捉排出气体中包含的对象物(也就是副产物)。
[0058]
此外，在本实施方式中，对将第一捕集构件120设为无开口的板状的情况进行了说明，但并不限定于此。也可以是，第一捕集构件120在当从沿着壳体110的中心轴c的方向观察时与第二捕集构件130的包围开口131的区域重叠的区域具有多个开口。并且，也可以是，第二捕集构件130在当从沿着壳体110的中心轴c的方向观察时与第一捕集构件120重叠的区域以不与第一捕集构件120的多个开口重叠的方式具有多个开口。图5是表示实施方式所涉及的捕集装置100的其它结构的一例的图。
[0059]
第一捕集构件120在当从沿着壳体110的中心轴c的方向观察时与第二捕集构件130的包围开口131的区域重叠的区域形成有多个开口122。在捕集装置100中，流路113的中央部被第一捕集构件120遮蔽，由此有时流路113的传导性下降。因此，捕集装置100在第一捕集构件120的与包围开口131的区域重叠的区域形成多个开口122，来促进排出气体向第一捕集构件120的下游侧流动，抑制流路113的传导性的下降。
[0060]
另外，第二捕集构件130在当从沿着壳体110的中心轴c的方向观察时与第一捕集构件120重叠的区域以不与第一捕集构件120的多个开口122重叠的方式形成有多个开口132。在捕集装置100中，流路113被第二捕集构件130遮蔽，由此有时流路113的传导性下降。因此，捕集装置100在第二捕集构件130的与第一捕集构件120重叠的区域以不与多个开口122重叠的方式形成多个开口132，来促进排出气体向第二捕集构件130的下游侧流动，抑制流路113的传导性的下降。
[0061]
图6是从沿着壳体110的中心轴c的方向观察图5所示的第一捕集构件120和第二捕集构件130得到的俯视图。第二捕集构件130在与第一捕集构件120相向的位置具有开口131，在从沿着壳体110的中心轴c的方向观察时该开口131的开口宽度比第一捕集构件120的尺寸小。第一捕集构件120具有在从沿着壳体110的中心轴c的方向观察第一捕集构件120的情况下与第二捕集构件130的包围开口131的区域重叠的区域。即，第一捕集构件120和第二捕集构件130在包围开口131的区域在壳体110的高度方向上以隔开间隔的方式重叠，形成了迷宫构造。在图3中，将第一捕集构件120侧的与第二捕集构件130重叠的区域表示为标有斜虚线的区域。第一捕集构件120在斜虚线的区域形成多个开口122，第二捕集构件130在与斜虚线的区域相向的区域以不与多个开口122重叠的方式形成有多个开口132。由此，通过多个开口122的排出气体与下游侧的第二捕集构件130的上表面碰撞、接触而被减速，结果是排出气体中包含的副产物被第二捕集构件130的上表面捕捉到。另外，通过多个开口
132的排出气体与下游侧的第一捕集构件120的上表面碰撞、接触而被减速，结果是排出气体中包含的副产物被第一捕集构件120的上表面捕捉到。
[0062]
另外，可以对第一捕集构件120和第二捕集构件130的上表面实施粗糙化加工。作为粗糙化加工，例如能够列举喷镀加工、喷砂加工或激光加工等。粗糙化加工具有使副产物附着的功能。因而，捕集装置100对第一捕集构件120和第二捕集构件130各自的上表面实施粗糙化加工，由此能够通过粗糙化加工来捕捉排出气体中包含的副产物。
[0063]
如以上那样，本实施方式所涉及的捕集装置100具有筒状的壳体110、板状的第一捕集构件120以及板状的第二捕集构件130。壳体110具有供经由排气管72排出的排出气体流通的流路113。第一捕集构件120以在从沿着壳体110的中心轴c的方向观察时遮蔽流路113的中央部的方式配置于壳体110内。第二捕集构件130以在沿着壳体110的中心轴c的方向上与第一捕集构件120隔开间隔的方式配置于壳体110内，该第二捕集构件130在与第一捕集构件120对应的位置具有开口131。由此，捕集装置100能够高效地捕获排出气体中包含的对象物(也就是副产物)。
[0064]
另外，在捕集装置100中，第二捕集构件130的开口131具有在从沿着壳体110的中心轴c的方向观察时比第一捕集构件120的尺寸小的开口宽度。由此，捕集装置100能够充分地确保第二捕集构件130与向开口131聚集的排出气体接触的接触范围的面积，从而能够进一步提高通过第二捕集构件130来捕获对象物的捕获效率。
[0065]
另外，在捕集装置100中，第一捕集构件120在当从沿着壳体110的中心轴c的方向观察时与第二捕集构件130的包围开口131的区域重叠的区域具有多个开口122。由此，捕集装置100能够促进排出气体向第一捕集构件120的下游侧流动，抑制流路113的传导性的下降。另外，捕集装置100在与第二捕集构件130的包围开口131的区域重叠的区域设置有多个开口122，由此能够在第二捕集构件130的上表面捕捉通过多个开口122的排出气体中包含的副产物。
[0066]
另外，在捕集装置100中，第二捕集构件130在当从沿着壳体110的中心轴c的方向观察时与第一捕集构件120重叠的区域中以不与第一捕集构件120的多个开口122重叠的方式具有多个开口132。由此，捕集装置100促进排出气体向第二捕集构件130的下游侧流动，抑制流路113的传导性的下降。另外，捕集装置100通过在与第一捕集构件120重叠的区域中设置有多个开口132，能够在下游侧的第一捕集构件120的上表面捕捉通过多个开口132的排出气体中包含的副产物。
[0067]
另外，捕集装置100具有多个第一捕集构件120和多个第二捕集构件130。而且，多个第一捕集构件120和多个第二捕集构件130在沿着壳体110的中心轴c的方向上交替地配置。由此，捕集装置100能够将第一捕集构件120与第二捕集构件130之间的弯曲的排气路径形成为多个阶段来增加各层的捕集构件的上表面与排出气体之间的碰撞及接触的次数，从而能够提高副产物的捕捉效率。
[0068]
以上对实施方式进行了说明，但应当认为本次公开的实施方式在所有方面均为例示，而非限制性的。实际上，上述的实施方式能够通过多种方式来具体实现。另外，上述的实施方式在不脱离权利要求书及其主旨的情况下能够以各种方式进行省略、置换、变更。
[0069]
在上述实施方式中，设基板处理装置为进行等离子体蚀刻等等离子体处理的装置来进行了说明，但能够对进行cvd成膜等其它等离子体处理的任意的装置应用公开技术。