JP2007162108A - 真空処理装置及びトラップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】真空処理装置の排気ラインな用いるトラップ装置のメンテナンス性の向上および捕集性能の安定化を実現する。
【解決手段】このトラップ３６において、排ガス導入部４４より導入された排ガスＧは、本体４２の内壁面４２ａに沿って斜め下向きに進むことにより、本体４２内で回転半径を次第に狭めながらスパイラル状に降下する。この時、下からの冷気によって、排ガスＧに含まれている堆積性の物質が凝固して気相から固相に変わり、排ガスＧ中の堆積性物質とそれ以外の物質とが固体と気体とに分離しながらスパイラル状に降下する。そして、本体４２の底付近で気体はトラップ排気管４８に吸い込まれ、固体は堆積物溜め部４６の中に落ちる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、真空処理室内で被処理体に所定の処理ガスを用いて真空処理を施す真空処理装置に係り、より詳細には、真空処理室から排出される排ガス中に含まれる堆積性の物質を排気ラインの途中で捕集するトラップ装置およびこれを備える真空処理装置に関する。

半導体デバイスやＦＰＤ（フラット・パネル・ディスプレイ）の製造においては、成膜処理、熱処理、ドライエッチング処理、クリーニング処理等の様々なプロセスが真空チャンバまたは真空処理室の中で所要の処理ガスを用いて行われる。その際、真空処理室内で発生したガスは真空ポンプに引かれて排気ラインへ排出される。たとえば、ドライエッチングでは、被処理体表面の被加工物質が処理ガスとの化学反応により蒸発して取り除かれる。その際、蒸発した物質つまり気相の反応生成物は排ガスとして排気ラインへ送られる。また、ＣＶＤ（化学気相成長）では、処理ガスまたは原料ガスの気相または被処理体表面上での熱分解や化学反応により固体の薄膜物質が反応生成物として生成されるのに付随して気相の反応副生成物も生成される。この反応副生成物は排ガスとして排気ラインへ送られる。また、真空処理室に導入された処理ガスの一部が未反応のまま排気ラインへ送られることもある。このように、真空プロセスが行われる真空処理室からプロセスの種類に応じた一定の反応生成物、反応副生成物あるいは未反応ガス等が排ガスとして排気ラインへ送られる。

排気系においては、上記のような排ガスが排気ラインを流れる途中に凝固して配管や真空ポンプ等の内壁に堆積すると、排気能力の低下や真空ポンプの故障を来たすおそれがある。そこで、排ガス中に堆積性の物質が含まれる場合は、そのような物質を積極的に凝固堆積させて下流側への流入を防止するようにしたトラップ装置を排気ラインの途中に設けるのが通例となっている（たとえば、特許文献１参照）。

従来のトラップ装置は、一定温度に冷却したフィンやラビリンスの表面に排ガスを凝固堆積させるものや、排ガスを金属メッシュのフィルタに通してそこで凝固堆積させるものなどである。
特開平９−２７４５８

しかしながら、従来のトラップ装置はメンテナンス性に難点がある。フィン方式やラビリンス方式のものは流路が煩雑でありそこに付着する堆積物を洗浄除去するのに多くの手間を要し、メッシュ型のものも金属メッシュの中から堆積物を除去するのは容易ではない。さらに、メッシュ型のものは目詰まりを起こして排気ラインの排気能力を下げる原因になりやすいという欠点もある。

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、メンテナンス性の向上および捕集性能の安定化を実現するトラップ装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、排気ラインの排気性能およびメンテナンス性の向上を実現する真空処理装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明のトラップ装置は、減圧下で被処理体に所定の処理ガスを用いて所定の真空処理が行われる真空処理室と前記真空処理室を真空に排気するための真空ポンプとの間の排気路に設けられ、前記真空処理室より排出される排ガス中に含まれる堆積性の物質を捕集するトラップ装置であって、逆さ円錐状または円筒状の内壁面を有する気密な本体と、前記真空処理室からの排ガスを前記本体内に導入するために前記本体の上部に設けられた排ガス導入部と、前記本体内を降下する間に気相から固相に変わった前記堆積性の物質を溜めるために前記本体の底に設けられた堆積物溜め部と、入口が前記本体の底付近に配置され、出口が前記真空ポンプに接続されたトラップ排気管とを有する。

上記の構成においては、排ガス導入部より本体の上部より導入された排ガスは本体内の空間を降下する間に冷やされ、排ガスに含まれている堆積性の物質が凝固して気相から固相に変わり、排ガス中の固相に変わった堆積性物質とそれ以外の物質とが固体と気体とに分離する。そして、本体の底付近で気体はトラップ排気管に吸い込まれ、固体は堆積物溜め部の中に回収される。

本発明の好適な一態様によれば、排ガス導入部が、真空処理室からの排ガスを本体の内壁面に沿って斜め下向きに導入するように構成される。かかる構成によれば、本体内に導入された排ガスを本体の内壁面に沿ってスパイラル状にスムースに降下させることができ、トラップ内の排ガスの流れ（排気コンダクタンス）を高められる。さらに好適な一態様として、本体の内壁面に、真空処理室からの排ガスを案内するためにスパイラル状に形成された案内溝部が設けられる。このような案内溝部により、排ガスの流れをスパイラル状に整流して、乱流の発生を少なくし、排気コンダクタンスを一層高めることかできる。

また、別の好適な一態様によれば、堆積物溜め部に、堆積性の物質が気相から固相へ変わるのを促進し、かつ堆積性物質の固相状態を保つための冷却手段が設けられる。この冷却手段により、本体内の空間を降りてくる排ガスを下から上に向って効率よく冷やすことができ、堆積性物質の凝固を促進し、かつ堆積性物質の固相状態を安定に保つことができる。さらに、本体が導熱性材料からなり、熱伝導によって堆積物溜め部の冷却手段によって冷却される構成においては、本体の内壁面からも下から上に向って排ガスを冷やすことができ、堆積性物質の凝固ないし捕集を一層促進することができる。

また、別の好適な一態様によれば、本体の下端に開口が形成され、堆積物溜め部がその開口を気密に塞ぐように着脱可能に本体に取り付けられる。この構成においては、堆積物溜め部を本体から取り外すことで、このトラップ装置内に蓄積された堆積性物質を回収除去することができる。

本発明の真空処理装置は、減圧下で被処理体に所定の処理ガスを用いて所定の真空処理が行われる真空処理室と、前記真空処理室を真空に排気するための第１の真空ポンプと、前記真空処理室より排出される排ガス中に含まれる堆積性の物質を捕集するために前記真空処理室と前記第１の真空ポンプとの間の排気路に設けられるトラップ装置とを備え、前記トラップ装置が、逆さ円錐状または円筒状の内壁面を有する気密な本体と、前記真空処理室からの排ガスを前記本体内に導入するために前記本体の上部に設けられた排ガス導入口と、前記本体内を降下する間に気相から固相に変わった前記堆積性の物質を溜めるために前記本体の底に設けられた堆積物溜め部と、入口が前記本体の底付近に配置され、出口が前記真空ポンプに接続された排気管とを有する。

上記の構成においては、排気ラインの途中に本発明のトラップ装置を備えることにより、真空処理室より排出される排ガス中に含まれる堆積性の物質をトラップ装置で安定した性能で効率よく捕集できるため、排気ラインの排気能力の低下や真空ポンプの故障を防止することができる。

本発明の好適な一態様によれば、トラップ装置と第１の真空ポンプとの間の排気路に第２の真空ポンプが設けられる。この場合、トラップ装置により堆積性物質が捕集されるので、第２の真空ポンプにおいて堆積防止用の加熱手段を設ける必要がなくなる。もっとも、真空処理室とトラップ装置との間の排気路に第２の真空ポンプを設ける構成も可能である。

また、好適な一態様として、真空処理室の排気口からトラップ装置の容器の排ガス導入口に到るまでの排気路内で堆積性の物質を気相状態に保つために排気路内の排ガスを所定温度に加熱する加熱手段が設けられる。

本発明のトラップ装置によれば、上記のような構成および作用により、メンテナンス性の向上と捕集性能の安定化を実現することができる。本発明の真空処理装置によれば、上記のような構成および作用により、排気ラインの排気性能およびメンテナンス性の向上を実現することができる。

以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。

図１に、本発明の一実施形態に係る真空処理装置の構成を示す。この真空処理装置は、減圧ＣＶＤ装置として構成されており、気密構造の真空処理室または真空チャンバ１０を有する。

真空処理室１０の中央部には、被処理体たとえば半導体ウエハＷを水平に載置して支持する載置台１２が配置されている。載置台１２と対向して処理室１０の上部には多数のガス噴出口を有する多孔板またはシャワーヘッド１４が設けられ、このシャワーヘッド１４の上にバッファ室１６が形成されている。原料ガス供給源（図示せず）から複数の原料ガスが処理ガスとして供給管１８を介してバッファ室１６に送りこまれ、ここで混合されてからシャワーヘッド１４より載置台１２上の半導体ウエハＷに向けて吐出されるようになっている。載置台１２の内部には、ＣＶＤ反応の励起エネルギーを熱として与えるためのたとえば抵抗発熱体からなるヒータ２０が設けられている。

シャワーヘッド１４より半導体ウエハＷの表面（被処理面）に供給された原料ガスは、気相あるいはウエハ表面上で熱分解または化学反応を起こし、固体の反応生成物として薄膜を形成する。その際、気相の反応副生成物も生成される。真空処理室１０の底には排気口２２が形成され、この排気口２２には真空処理室１０の室内を真空に排気するための後述する排気ライン２４が接続されている。真空処理室１０内で行われるＣＶＤプロセスで発生した反応副生成物や未反応の原料ガスは排気口２２から排気ライン２４へ排出される。なお、真空処理室１０の側壁にはウエハ搬入出口２６を開閉するためのゲートバルブ２６が取り付けられている。

排気ライン２４は、粗引き用と低圧真空引き用の２段の真空ポンプたとえばドライポンプ３０およびターボ分子ポンプ（Turbo Molecular Pump：ＴＭＰ）３２と、真空処理室１０の排気口２２をこれらの真空ポンプ３０，３２に接続するための主排気管３４および分岐排気管３６と、主排気管３４の途中に設けられた本実施形態のトラップ３６とを有している。ここで、主排気管３４の始端（真空処理室１０の排気口２２）からトラップ３８までの区間にはテープヒータ４０が巻かれている。このテープヒータ４０は、トラップ３８よりも上流側の配管内で排ガスが凝固するのを防止するためのものであり、排ガス中に含まれる所定の堆積性物質の昇華温度よりも高い温度で排ガスを加熱する。なお、真空処理室１０の壁面も、排ガスの凝固堆積を防ぐために適当な加熱手段（図示せず）によって所定温度に加熱される。

分岐排気管３６は、主排気管３４の始端付近から分岐し、トラップ３８およびターボ分子ポンプ３２をバイパスしてドライポンプ３０の手前で主排気管３４に合流する。この分岐排気管３６は、真空処理室１０を大気圧からたとえば０．１〜１Ｐａ程度まで排気するときだけ開閉弁４１をオン（開）状態にして使用されるものであり、ＣＶＤプロセスを実行するときは使用されない。ＣＶＤプロセスで生じる堆積性の物質を含む排ガスが分岐排気管３６の中を流れることはないので、分岐排気管３６にテープヒータ４０を施す必要はない。

トラップ３８は、真空処理室１０の排気口２２に比較的近い場所で主排気管３４の開閉弁またはＡＰＣ（Adaptive Pressure Controller）４５とターボ分子ポンプ３２との間に設けられる。ＡＰＣ４５は、分岐排気管３６で粗引きする時だけオフ（閉）状態に切り換えられ、定常時はオン（開）状態に保持される。トラップ３８は、後述するように、真空処理室１０からの排ガスを導入し、導入した排ガスに含まれる堆積性の物質（反応副生成物や未反応ガス）をトラップ内で凝固堆積させ、残りのガスを下流側に送る。このため、トラップ３８より下流側で主排気管３４、ターボ分子ポンプ３２およびドライポンプ３０の排気路に堆積性の物質が付着するおそれは少なく、テープヒータ４０等の加熱手段も不要となっている。

図２および図３はトラップ３８の上面図および縦断面図である。以下、これらの図を参照してトラップ３８の構成および作用を詳細に説明する。

このトラップ３８は、漏斗状つまり逆さ円錐状に形成された内壁面４２ａを有する中空の気密なハウジングまたは本体４２と、この本体４２の上部に設けられた排ガス導入部４４と、本体４２の下端部に設けられた堆積物溜め部４６と、本体４２の中に上から垂直に挿入されたトラップ排気管４８とを有している。

本体４２は、たとえばステンレス鋼（ＳＵＳ）からなり、上面が閉塞し、下面が開口している。排ガス導入部４４は、上流側の主排気管３４に接続され、主排気管３４の中を流れてくる排ガスＧを本体４２の内壁面４２ａに沿って斜め下の向きに導入するように形成されている。なお、本体４２の好ましい材質は導熱性材料であり、さらに好ましくは１．０Ｗ／ｍｋ以上の熱伝導率を有する導熱性材料（金属、導熱性高分子、導熱性セラミックス、カーボン等）である。

堆積物溜め部４６は、上面の開口した有底の筒状容器として構成され、容器４２の下端開口を気密に塞ぐように容器４２の下端部に嵌合してボルト５０等で着脱可能に取付される。堆積物溜め部４６には、たとえば水冷式の冷却ジャケット５２が一体的に結合される。この冷却ジャケット５２は、熱伝導性の良い材質たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼（ＳＵＳ）からなり、内部に一定温度に温調された冷却水を流す通路５２ａを設けている。堆積物溜め部４６の材質も好ましくは熱伝導性の良い材質たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼（ＳＵＳ）でよく、これによって冷却ジャケット５２の冷気を堆積物溜め部４６に伝導し、さらには堆積物溜め部４６を介して本体４２の内壁にも伝導することができる。トラップ排気管４８は、その先端の開口または入口４８ａが本体４２の底部付近に位置するように本体４２の中心軸線に沿って上から差し込まれている。本体４２の外で、トラップ排気管４８の他端または出口４８ｂはターボ分子ポンプ３２に通じる主排気管３４に接続されている（図１）。

かかる構成のトラップ３８において、排ガス導入部４４より導入された排ガスＧは、本体４２の内壁面４２ａに沿って斜め下向きに進むことにより、本体４２内で回転半径を次第に狭めながらスパイラル状に降下する。この時、下からの冷気によって、つまり冷却ジャケット５２からの冷気によって、さらには本体４２の内壁面からの冷気によって、排ガスＧに含まれている堆積性の物質（反応副生成物や未反応ガス）が凝固して気相から固相に変わり、排ガスＧ中の堆積性物質とそれ以外の物質とが固体と気体とに分離しながらスパイラル状に降下する。そして、本体４２の底付近で気体はトラップ排気管４８に吸い込まれ、固体は堆積物溜め部４６の中に落ちる。堆積物溜め部４６は冷却ジャケット５２によって冷やされているので、いったん堆積物溜め部４６の中に入った固体または堆積物Ｓは固相状態を保ち、再び気相に変わることはない。

こうして、堆積物溜め部４６の中には、真空処理室１０で行われるＣＶＤプロセスの累積時間に比例して堆積物Ｓの蓄積量が増大する。この間、本体４２で排ガスＧの流れる通路または排気路が狭まって目詰まりを生ずることはなく、堆積物捕集率を一定に維持することができる。さらに、堆積物溜め部４６に溜まった堆積物Ｓは、堆積物溜め部４６を本体４２からいったん取り外すことで、除去することが可能であり、メンテナンスは至って簡単である。なお、本体４２の内壁面に堆積物が付着する場合は、本体４２の上面を気密に閉塞できる蓋体に構成することで、本体４２の内壁面から堆積物を簡単に洗浄除去することができる。

上記のように、この実施形態では、減圧ＣＶＤが行われる真空処理室１０より排出される排ガスに含まれる堆積性の物質をトラップ３８で効率よく安定した捕集率で捕集するので、排気ライン２４においてトラップ３８より下流側に位置する主排気管３４、ターボ分子ポンプ３２、ドライポンプ３０には堆積性物質が取り除かれた排ガスを送ることが可能であり、堆積防止用の加熱手段を要することなく安定した排気能力およびポンプ機能を保つことができる。

図４〜図６に、この実施形態におけるトラップ３８の配置構成に関する他の実施例を示す。図４に示す実施例は、排気ライン２４の排気路に複数たとえば２つのトラップ３８，３８を並列に設ける。このような並列方式は、真空処理室１０より排出される排ガスから堆積性の物質を捕集する能力またはレートが倍増するので、排ガス中に堆積性物質が多量に含まれるアプリケーションに好適に適用することができる。

図５の実施例は、排気ライン２４の排気路に複数たとえば２つのトラップ３８，３８を直列多段に設ける。このような直列方式は、真空処理室１０からの排ガスに含まれる堆積性の物質を初段のトラップ３８で完全に捕集できなくとも、後段のトラップ３８で残りを捕集するので、捕集率を高めるのに有利である。

図６の実施例は、排気ライン２４においてトラップ３８をドラッグポンプ３２の下流側に設けるものである。この場合は、トラップ３８の上流側に位置する主排気管３４にテープヒータ４０を施すだけでなく、ターボ分子ポンプ３２にも堆積性物質の凝着を防ぐための加熱手段を備えるのが望ましい。真空処理室１０からの排ガスに含まれる堆積性の物質は、主排気管３４およびターボ分子ポンプ３２を気相状態で素通りしてトラップ３８に導入され、上記のようにしてトラップ３８の中で捕集されることになる。

図７および図８に、この実施形態におけるトラップ３８自体の構造に関する他の実施例を示す。図７に示す実施例は、本体４２内に排ガスＧを案内または整流するためのスパイラル状に形成された溝部５４を有する略漏斗状の案内板５６を設ける。この構成においては、排ガス導入口４４より導入された排ガスＧが、案内板５６の溝部５４に案内されながら斜め下向きに進むので、乱流を起こさずに層流でスムースにスパイラル状に降下する。これにより、トラップ３８内の排気コンダクタンスを一層向上させ、排気ライン２４の排気能力を下げずに堆積性物質の捕集を効率よく行うことができる。

図８に示す実施例は、本体４２を略円筒状の形体とするものである。排ガス導入部４４は、上記した実施例と同様に、主排気管３４の中を流れてくる排ガスＧを本体４２の内壁面４２ａに沿って斜め下向きに導入するように形成されるのが好ましい。また、トラップ排気管４８の下端開口または入口４８ａの回りに傘状のバッフルを設け、逆流または乱流を少なくしている。その他の構成は、上記した実施例と同じである。なお、この円筒型においても、スパイラル案内溝を有する略円筒状の案内板５６を設けることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものではない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。本発明の真空処理装置およびトラップ装置は、上述した減圧ＣＶＤに限らず、ドライエッチングや他の種類の真空処理にも適用可能である。

図９に、本発明のトラップ装置を適用したドライエッチング装置の一例を示す。このプラズマエッチング装置は、平行平板型電極構造の容量結合型プラズマエッチング装置として構成されており、内壁の表面がアルミナ膜あるいはイットリウム酸化（Ｙ₂Ｏ₃）膜で覆われたアルミニウムからなる円筒形の真空チャンバ（処理容器）１１０を有している。真空チャンバ１１０は保安接地されている。

チャンバ１１０の底部にはセラミックなどの絶縁板１１２を介して円柱状のサセプタ支持台１１４が配置され、このサセプタ支持台１１４上にたとえばアルミニウムからなるサセプタ１１６が設けられている。サセプタ１１６は平行平板型電極構造の下部電極を構成し、この上に被処理基板としてたとえば半導体ウエハＷが載置される。

サセプタ１１６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１１８が設けられている。この静電チャック１１８は導電膜からなる電極１２０を一対の絶縁層または絶縁シートの間に挟みこんだものであり、電極１２０には直流電源１２２が電気的に接続されている。直流電源からの直流電圧により、半導体ウエハＷがクーロン力で静電チャック１１８に吸着保持されるようになっている。静電チャック１１８の周囲でサセプタ１１６の上面には、エッチングの均一性を向上させるためのたとえばシリコンからなるフォーカスリング１２４が配置されている。サセプタ１１６およびサセプタ支持台１１４の側面にはたとえば石英からなる円筒状の内壁部材１２６が貼り付けられている。

サセプタ支持台１１４の内部には、たとえば円周方向に延在する冷媒室１２８が設けられている。この冷媒室１２８には、外付けのチラーユニット（不図示）より配管１３０ａ、１３０ｂを介して所定温度の冷媒たとえば冷却水が循環供給される。冷媒の温度によってサセプタ１１６上の半導体ウエハＷの処理温度を制御できる。さらに、伝熱ガス供給機構（不図示）からの伝熱ガスたとえばＨｅガスがガス供給ライン１３２を介して静電チャック１１８の上面と半導体ウエハＷの裏面との間に供給される。

サセプタ１１６の上方には、このサセプタ１１６と平行に対向して上部電極１３４が設けられている。平行平板型電極構造を構成する両電極１１６，１３４の間の空間はプラズマ生成空間ＰＳである。上部電極１３４は、サセプタ（下部電極）１１６上の半導体ウエハＷと対向してプラズマ生成空間ＰＳと接する面つまり対向面を形成する。

上部電極１３４は、サセプタ１１６と所望の間隔を置いて対向配置されているリング形状またはドーナツ形状の外側（outer）上部電極１３６と、この外側上部電極１３６の半径方向内側に絶縁して配置されている円板形状の内側（inner）上部電極１３８とで構成される。これら外側上部電極１３６と内側上部電極１３８とは、プラズマ生成に関して、前者（１３６）が主で、後者（１３８）が補助の関係を有している。

内側上部電極１３８は、多数のガス噴出孔１６０ａを有する、たとえばＳｉ、ＳｉＣなどの半導体材料からなる電極板１６０と、この電極板１６０を着脱可能に支持する導電材料たとえば表面がアルマイト処理されたアルミニウムからなる電極支持体１６２とを有する。

内側上部電極１３８は、後述する上部ガス導入機構の一部ともなっており、電極支持体１６２の内部にたとえばＯリングからなる環状隔壁部材１６４で分割された２つの上部バッファ室つまり上部中心バッファ室１６６と上部周辺バッファ室１６８とが設けられている。そして、上部中心バッファ室１６６とその下面に設けられている多数のガス噴出孔１６０ａとで上部中心シャワーヘッド１６６ａが構成され、上部周辺バッファ室１６８とその下面に設けられている多数のガス噴出孔１６０ａとで上部周辺シャワーヘッド１６８ａが構成されている。これら上部中心シャワーヘッド１６６ａおよび上部周辺シャワーヘッド１６８ａは互いに独立的にガス種、ガス混合比、ガス流量等を選択ないし制御できるようになっている。

上部電極１３４の電極板１６０はプラズマに曝されて消耗する交換部品である。また、電極板１６０およびガス噴出孔１６０ａの表面には反応生成物が付着するので、それらを除去するためのメンテナンス作業も必要である。このため、チャンバ１１０が図９に記すＸ₁−Ｘ₁で上下に分割可能に構成されており、上部のアッセンブリを開けて外すと内部の部材が取り出せるようになっている。

内部上部電極１３８の電極支持体１６２には、整合器１４６、上部給電棒１４８、コネクタ１５０および下部給電筒１７０を介して第１の高周波電源１５４が電気的に接続されている。下部給電棒１７０の途中には、キャパシタンスを可変調整できる可変コンデンサ１７２が設けられている。

可変コンデンサ１７２は、外側上部電極１３６直下の外側電界強度（または外側上部電極１３６側への投入電力）と内側上部電極１３８直下の内側電界強度（または内側上部電極１３８側への投入電力）との比率つまりバランスを調整するためのものである。この可変コンデンサ１７２のキャパシタンスＣ₁₇₂を変えることにより、下部給電筒１７０側の導波路（内側導波路）のインピーダンスまたはリアクタンスを増減させ、給電筒１５２側の導波路（外側導波路）の電圧降下と内側導波路の電圧降下との相対比率を変えることができ、ひいては外側電界強度（外側投入電力）と内側電界強度（内側投入電力）との比率を調整することができる。

また、外側上部電極１３６および内側上部電極１３８の上部には、冷媒室または冷媒通路（不図示）が設けられており、外部のチラーユニットにより冷媒通路に冷媒を流して上部電極１３４の温度を一定に制御できるようになっている。

真空チャンバ１１０の底部には排気口１７４が設けられ、この排気口１７４に排気管１７６を介して真空ポンプ１７８が接続されており、排気管１７６の途中に開閉弁またはＡＰＣ１７５および本実施形態のトラップ３８が設けられている。真空ポンプ１７８は、たとえばターボ分子ポンプを含んでおり、真空チャンバ１１０内のプラズマ処理空間を所望の真空度まで減圧し、エッチングプロセスの際にはエッチングガスとウエハＷ表面の被エッチング材料との化学反応によって生じた気相の反応生成物をチャンバ１１０から排気口１７４を介して排気管１７６へ排出するように機能する。

このプラズマエッチング装置では、平行平板型電極構造の下部電極であるサセプタ１１６に整合器１８０を介して第２の高周波電源１８２が電気的に接続されている。この第２の高周波電源１８２は、２ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの範囲内の周波数、たとえば２ＭＨｚの高周波電圧を出力する。ここで、第２の高周波電源１８２は半導体ウエハＷ側に高密度プラズマからイオンを引き込む役割を有する。

内側上部電極１３８には、第１の高周波電源１５４からの高周波（６０ＭＨｚ）を通さずに第２の高周波電源１８２からの高周波（２ＭＨｚ）をグランドに通すためのローパスフィルタ（ＬＰＦ）１８４が電気的に接続されている。このローパスフィルタ（ＬＰＦ）１８４は、好適にはＬＲフィルタまたはＬＣフィルタで構成されてよいが、１本の導線だけでも第１の高周波電源１５４からの高周波（６０ＭＨｚ）に対して十分に大きなリアクタンスを与えることができるので、それで済ますこともできる。一方、サセプタ１１６には、第１の高周波電源１５４からの高周波（６０ＭＨｚ）をグランドへ通すためのハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１８６が電気的に接続されている。

このプラズマエッチング装置においてチャンバ１１０内に処理ガス（エッチングガス）を導入するためのガス導入機構は、真空チャンバ１１０内のプラズマ生成空間ＰＳにエッチング用のガスを導入するためのガス導入部として、上記のように上部電極１３８側からガスを導入する上部ガス導入部（上部中心シャワーヘッド１６６ａおよび上部周辺シャワーヘッド１６８ａ）を備えるとともに、真空チャンバ１１０の側壁側からガスを導入する側部ガス導入部２０４を備えている。図示のように、側部ガス導入部２０４は、真空チャンバ１１０の側壁に取り付けられる側部シャワーヘッド２０８を有している。

処理ガス供給源１８８は、ガス供給管１９０にエッチャント系のガスを所望の流量で送出し、ガス供給管１９４に希釈系のガスを所望の流量で送出する。ガス供給管１９０は上部周辺シャワーヘッド１６８ａに通じており、途中に開閉弁１９２が設けられている。さらに、処理ガス供給源１８８は、ガス供給管１９４ａ，１９４ｂにそれぞれ希釈系のガスを所望の流量で送出する。一方のガス供給分岐管１９４ａは上部中心シャワーヘッド１６６ａに通じ、他方のガス供給分岐管１９４ｂは側部シャワーヘッド２０８に通じている。ガス供給管１９４ａの途中にはＭＦＣ（マスフローコントローラ；流量制御装置）１９６と開閉弁１９８が設けられている。ガス供給管１９４ｂの途中にもＭＦＣ２００と開閉弁２０２が設けられている。

かかる構成のガス導入機構によれば、チャンバ１１０内のプラズマ生成空間ＰＳに向けて上部周辺シャワーヘッド１６８ａよりエッチャント系のガスが吐出（導入）されると同時に上部中心シャワーヘッド１６６ａと側部シャワーヘッド２０８とから希釈系のガスが吐出（導入）され、プラズマ生成空間ＰＳにおいてエッチャント系のガスと希釈系のガスとが混合して混合ガスのプラズマが生成されるようになっている。

ガス制御部２０６は、ＭＦＣ１９６，２００の制御を通じて、上部中心シャワーヘッド１６６ａおよび側部シャワーヘッド２０８における希釈系ガスの流量および流量比を任意に制御できるようになっている。また、ガス制御部２０６は、処理ガス供給源１８８内の流量調整部の制御も行うようになっている。

このプラズマエッチング装置において、エッチングを行うには、先ずゲートバルブ（不図示）を開状態にして加工対象の半導体ウエハＷをチャンバ側壁の搬入出口（不図示）より真空チャンバ１１０内に搬入して、サセプタ１１６の上に載置する。次いで、直流電源１２２より直流電圧を静電チャック１１８の電極１２０に印加して、半導体ウエハＷをサセプタ１１６に固定する。

そして、上部電極１３４（１３６，１３８）とサセプタ（下部電極）１１６間のプラズマ生成空間ＰＳに、上記のようなガス導入機構により３系統のシャワーヘッド１６６ａ，１６８ａ，２０８からエッチング用のガスをそれぞれ所定の流量で導入する。すなわち、上部中心シャワーヘッド１６６ａからは添加ガスを含む希釈系のガスを、上部周辺シャワーヘッド１６８ａからはエッチャント系のガスを、側部シャワーヘッド２０８からは添加ガスを含む希釈系のガスをそれぞれ所定の流量で導入する。プラズマ生成空間ＰＳに導入された３系統のガスは互いに混り合って混合ガスとなる。一方、排気機構の真空ポンプ１７８およびＡＰＣ１７５により真空チャンバ１１０内の全圧を設定値（たとえば１０^-1Ｐａ〜１０²Ｐａ）まで減圧する。さらに、第１の高周波電源１５４よりプラズマ生成用の高周波（６０ＭＨｚ）を所定のパワーで上部電極１３４（１３６，１３８）に印加するとともに、第２の高周波電源１８２より高周波（２ＭＨｚ）を所定のパワーでサセプタ１１６に印加する。

上記のような各種用力の供給により、真空チャンバ１１０内では、上部電極１３４（１３６，１３８）とサセプタ１１６（下部電極）間のグロー放電でエッチングガスがプラズマ化し、このプラズマで生成されるラジカルやイオンにより半導体ウエハＷの被処理表面がエッチングされる。

このプラズマエッチング装置において、トラップ３８は、上記のようなプラズマエッチングが行われる際に真空チャンバ１１０から排気管１７６を通って流れてくる排ガス中の堆積性物質（主として反応生成物）を上記した減圧ＣＶＤ装置の場合と全く同じ作用によって捕集する。

本発明の一実施形態に係る減圧ＣＶＤ装置の構成を示す図である。 図１の真空処理装置に用いられる実施形態のトラップ装置の構成を示す上面図である。 実施形態におけるトラップ装置の構成を示す縦断面図である。 実施形態によるトラップ装置の配置構成に関する一実施例を示す図である。 実施形態におけるトラップ装置の配置構成に関する別の実施例を示す図である。 実施形態におけるトラップ装置の配置構成に関する他の実施例を示す図である。 実施形態におけるトラップ装置の構成の一変形例を示す縦断面図である。 実施形態におけるトラップ装置の構成の別の変形例を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係るエッチング装置の構成を示す図である。

符号の説明

１０ 真空処理室
２４ 排気ライン
３０ ドライポンプ
３２ ドラッグポンプ
３４ 主排気路
３８ トラップ
４０ テープヒータ
４２ 本体
４２ａ 内壁
４４ 排ガス導入部
４６ 堆積物溜め部
４８ トラップ排気管
５２ 冷却ジャケット
５４ スパイラル溝部
５６ 案内板
１１０ 真空チャンバ
１７６ 排気管
１７８ 真空ポンプ

Claims (15)

1. 減圧下で被処理体に所定の処理ガスを用いて所定の真空処理が行われる真空処理室と前記真空処理室を真空に排気するための真空ポンプとの間に設けられ、前記真空処理室より排出される排ガス中に含まれる堆積性の物質を捕集するトラップ装置であって、
   逆さ円錐状または円筒状の内壁面を有する気密な本体と、
   前記真空処理室からの排ガスを前記本体内に導入するために前記本体の上部に設けられた排ガス導入部と、
   前記本体内を降下する間に気相から固相に変わった前記堆積性の物質を溜めるために前記本体の底に設けられた堆積物溜め部と、
   入口が前記本体の底付近に配置され、出口が前記真空ポンプに接続された排気管と
   を有するトラップ装置。
2. 前記排ガス導入部が、前記真空処理室からの排ガスを前記本体の内壁面に沿って斜め下向きに導入するように構成される請求項１に記載のトラップ装置。
3. 前記堆積物溜め部が、前記堆積性の物質が気相から固相へ変わるのを促進し、かつ前記堆積性物質の固相状態を保つための冷却手段を有する請求項１または請求項２に記載のトラップ装置。
4. 前記本体が、導熱性材料からなり、熱伝導によって前記堆積物溜め部の冷却手段によって冷却される請求項３に記載のトラップ装置。
5. 前記本体の下端に開口が形成され、前記堆積物溜め部が前記開口を気密に塞ぐように着脱可能に前記本体に取り付けられる請求項１〜４のいずれか一項に記載のトラップ装置。
6. 前記本体が、前記真空処理室からの排ガスを案内するためにスパイラル状に形成された案内溝部を前記内壁面に有する請求項１〜５のいずれか一項に記載のトラップ装置。
7. 減圧下で被処理体に所定の処理ガスを用いて所定の真空処理が行われる真空処理室と、
   前記真空処理室を真空に排気するための第１の真空ポンプと、
   前記真空処理室より排出される排ガス中に含まれる堆積性の物質を捕集するために前記真空処理室と前記第１の真空ポンプとの間の排気路に設けられるトラップ装置と
   を備え、
   前記トラップ装置が、
   逆さ円錐状または円筒状の内壁面を有する気密な本体と、
   前記真空処理室からの排ガスを前記本体内に導入するために前記本体の上部に設けられた排ガス導入口と、
   前記本体内を降下する間に気相から固相に変わった前記堆積性の物質を溜めるために前記本体の底に設けられた堆積物溜め部と、
   入口が前記本体の底付近に配置され、出口が前記真空ポンプに接続された排気管と
   を有する真空処理装置。
8. 前記トラップ装置の排ガス導入部が、前記真空処理室からの排ガスを前記本体の内壁面に沿って斜め下向きに導入するように構成される請求項７に記載のトラップ装置。
9. 前記トラップ装置の前記堆積物溜め部が、前記堆積性の物質が気相から固相へ変わるのを促進し、かつ前記堆積性物質の固相状態を保つための冷却手段を有する請求項８に記載のトラップ装置。
10. 前記トラップ装置の本体が、導熱性材料からなり、熱伝導によって前記堆積物溜め部の冷却手段によって冷却される請求項９に記載の真空処理装置。
11. 前記トラップ装置において、前記容器の下端に開口が形成され、前記堆積物溜め部が前記開口を気密に塞ぐように着脱可能に前記容器に取り付けられる請求項８〜１０のいずれか一項に記載の真空処理装置。
12. 前記トラップ装置の本体が、前記真空処理室からの排ガスを案内するためにスパイラル状に形成された案内溝部を前記内壁面に有する請求項８〜１１のいずれか一項に記載の真空処理装置。
13. 前記トラップ装置と前記第１の真空ポンプとの間の排気路に第２の真空ポンプを設ける請求項８〜１２のいずれか一項に記載の真空処理装置。
14. 前記真空処理室と前記トラップ装置との間の排気路に第２の真空ポンプを設ける請求項８〜１２のいずれか一項に記載の真空処理装置。
15. 前記真空処理室の排気口から前記トラップ装置の本体の排ガス導入口に到るまでの排気路内で前記堆積性の物質を気相状態に保つために前記排気路内の排ガスを所定温度に加熱する加熱手段を有する請求項８〜１４のいずれか一項に記載の真空処理装置。
    
    
    
    

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