(57)【要約】【課題】メンテナンスを減らすことができる技術を提供する。【解決手段】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。保持部は、処理容器内の基板処理により消耗または劣化する部品の一部または全部としてイオン液体を保持する。【選択図】図１
2020088280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記処理容器内の前記基板処理により消耗または劣化する部品の一部または全部としてイオン液体を保持する保持部と、
を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前処理容器は、基板処理の際に内部が真空状態とされ、
前記保持部に対して前記イオン液体の供給および回収の少なくとも一方を行う機構をさらに有する
ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記機構は、イオン液体を濾過するフィルターが設けられて、前記保持部から回収したイオン液体を前記フィルターで濾過して前記保持部に供給する
ことを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記機構は、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２または３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記機構は、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２または３に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記機構は、イオン液体の色の変化、電気的特性の変化の少なくとも一方に基づき、イオン液体の劣化を判定する
ことを特徴とする請求項２〜５の何れか１つに記載の基板処理装置。
【請求項７】
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基板をエッチングするエッチング処理である
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。
【請求項８】
前記保持部は、前記基板の周囲に設けられ、上側が開口し、イオン液体を保持する容器とされた
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。
【請求項９】
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１〜８の何れか１つに記載の基板処理装置。
【請求項１０】
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１〜９の何れか１つに記載の基板処理装置。
【請求項１１】
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１〜１０の何れか１つに記載の基板処理装置。
【請求項１２】
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内の保持部にイオン液体を保持する工程と、
前記処理容器内で基板処理を実施する工程と、
前記基板処理による消耗に応じて前記保持部にイオン液体を補充する工程と、
を有することを特徴とする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、基板処理装置および基板処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４４２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、メンテナンスを減らすことができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様による基板処理装置は、処理容器と、保持部とを有する。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。保持部は、処理容器内の基板処理により消耗または劣化する部品の一部または全部としてイオン液体を保持する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、メンテナンスを減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】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】図２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。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本願の開示する基板処理装置および基板処理方法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および基板処理方法が限定されるものではない。
【０００９】
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や、石英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。石英製の部品は、エッチングされて薄くなったり脆くなったりするほか、副生成物が堆積・蓄積してウエハに影響を及ぼすこともある。このため、プラズマ処理装置では、一定数量のウエハの加工処理を経た後、ドライクリーニングやシーズニングなどで処理容器内の状態を回復する手段が取られることがある。しかし、処理容器内の状態の回復を行っても、処理容器内の部品の表面形態や堆積物付着を完全に回復できるわけではない。また、削られて薄くなるなど消耗した部品は回復できない。このため、プラズマ処理装置では、操業を停止して消耗した部品を交換するメンテナンスが必要となり、生産性が低下する要因となっている。そこで、消耗または劣化する部品を交換するメンテナンスを減らすことができる技術が期待されている。
【００１０】
［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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
サセプタ１３には、イオン液体を保持する保持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、保持部として容器１７が設けられている。図２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。
【００１６】
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、液体供給部２３に接続されている。液体供給部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。液体供給部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を介して液体供給部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と液体供給部２３との間を循環する。液体供給部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。
【００１７】
本実施形態では、液体供給部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、液体供給部２３を処理容器１０の内部に配置してもよい。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
ところで、従来のプラズマ処理装置は、半導体ウエハの周囲にシリコン製の部品や石英製の部品が設置される場合がある。例えば、特許文献１のプラズマ処理装置は、ウエハの周囲にシリコン製のフォーカスリングが設置されている。プラズマ処理装置は、ウエハの周囲にフォーカスリングがあることにより、ウエハ周辺のプラズマ状態が均一になるため、ウエハ全面のエッチング特性を均一化することができる。しかし、フォーカスリングなどの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。石英製の部品は、エッチングされて薄くなったり脆くなったりするほか、副生成物が堆積・蓄積してウエハに影響を及ぼすこともある。このため、プラズマ処理装置では、一定数量のウエハの加工処理を経た後、ドライクリーニングやシーズニングなどで処理容器内の状態を回復する手段が取られることがある。しかし、処理容器内の状態の回復を行っても、処理容器内の部品の表面形態や堆積物付着を完全に回復できるわけではない。また、削られて薄くなるなど消耗した部品は回復できない。このため、プラズマ処理装置では、操業を停止して消耗した部品を交換するメンテナンスが必要となり、生産性が低下する要因となっている。
【００３５】
そこで、エッチングプロセスで消耗するシリコン製の部品や石英製の部品の代替としてイオン液体を用いる。例えば、プラズマ処理装置１は、処理容器１０内のエッチング処理により消耗または劣化する部品の一部または全部としてイオン液体を保持する保持部を設ける。本実施形態では、フォーカスリングの代わりに、半導体ウエハＷの周囲に容器１７を設け、容器１７にイオン液体を保持させる。これにより、プラズマ処理装置１は、エッチング処理により消耗または劣化する部品の消耗または劣化がイオン液体によって抑制されるため、エッチング処理により消耗または劣化する部品を交換するメンテナンスを減らすことができる。
【００３６】
［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。また、イオン液体は、エッチング処理中に該イオン液体が消耗したとしても、配管２２ａ、２２ｂを通してイオン液体を補充すれば状態を回復することができるため、交換のためにプラズマ処理装置１の操業を停止する必要なくなる。これにより、プラズマ処理装置１は、生産性を上げることができる。また循環型の濾過または交換システムを付与することで、イオン液体が劣化しても処理容器１０を開けることなく劣化していないイオン液体を供給することができ、生産を維持することができる。また、イオン液体は、導電性があるので、導電性が要求される部位にも使用できる。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
このようなイオン液体は、水平面のパーツと置き換えることができる。本実施形態に係るプラズマ処理装置１は、イオン液体を容器１７に保持させ、フォーカスリングと置き換える。イオン液体は、容器１７の側壁１７ｄの上端付近まで満たすことが好ましく、表面張力によりイオン液体の界面が側壁１７ｄの上端より上側となってもよい。これにより、プラズマ処理装置１は、フォーカスリングの代わりとしてイオン液体を用いることができ、メンテナンスを減らすことができる。
【００４２】
また、プラズマ処理装置１は、液体供給部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。液体供給部２３は、プラズマ処理による消耗に応じて容器１７にイオン液体を補充する。これにより、プラズマ処理装置１では、例えば、イオン液体が消耗する場合でもイオン液体を補充でき、イオン液体を容器１７に補充するためのメンテナンスを無くすことができる。
【００４３】
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から液体供給部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。
【００４４】
また、液体供給部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。液体供給部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。
【００４５】
液体供給部２３は、イオン液体の供給と回収、あるいは、供給しながらの回収(循環)を、エッチング処理中に行ってもよい。これにより、プラズマ処理装置１では、エッチング処理中にイオン液体が劣化しても常に良質のイオン液体が供給できるため、プロセス条件を一定に保つことができる。一方、液体供給部２３は、イオン液体の供給と回収、あるいは、供給しながらの回収(循環)を、エッチング処理以外のタイミングで行ってもよい。これにより、プラズマ処理装置１では、エッチング処理中にイオン液体が移動することによる影響が、エッチング処理に及ぶことを抑制できる。
【００４６】
ところで、イオン液体は、劣化する場合がある。イオン液体は、劣化すると色や電気的特性が変化する場合がある。例えば、イオン液体は、劣化すると色が付いて透過性が低下したり、イオン電導性が変化する場合がある。
【００４７】
そこで、液体供給部２３は、イオン液体の色や電気的特性を検出する検出部を有し、検出部によりイオン液体の色や電気的特性を検出し、イオン液体の色の変化、電気的特性の変化の少なくとも一方に基づき、イオン液体の劣化を判定してもよい。例えば、液体供給部２３は、イオン液体の透過性が所定以上低下した場合や、イオン電導性が所定以上変化した場合、イオン液体が劣化したと判定してもよい。プラズマ処理装置１は、イオン液体が劣化したと判定された場合、管理者等にイオン液体が劣化した旨を通知してもよい。これにより、イオン液体の交換が行われる。
【００４８】
また、液体供給部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プロセス中のエッチングのコンディションを一定に保ったり、あるいはプロセスに応じて変化させたりすることができ、プロセスの自由度を高めることができる。
【００４９】
また、本実施形態では、液体供給部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、液体供給部２３を処理容器１０の内部に配置してもよい。液体供給部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。
【００５０】
一方、本実施形態のように、液体供給部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。
【００５１】
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、保持部とを有する。処理容器１０は、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。保持部は、処理容器１０内の基板処理により消耗または劣化する部品の一部または全部としてイオン液体を保持する。これにより、プラズマ処理装置１は、メンテナンスを減らすことができる。
【００５２】
また、プラズマ処理装置１は、処理容器１０が基板処理の際に内部が真空状態とされる。プラズマ処理装置１は、保持部に対してイオン液体の供給および回収の少なくとも一方を行う機構（配管２２ａ、２２ｂ、液体供給部２３）をさらに有する。これにより、プラズマ処理装置１は、例えば、イオン液体が消耗する場合でもイオン液体を補充でき、イオン液体を保持部に補充するためのメンテナンスを無くすことができる。また、プラズマ処理装置１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。
【００５３】
また、液体供給部２３は、イオン液体を濾過するフィルターが設けられて、保持部から回収したイオン液体をフィルターで濾過して保持部に供給する。これにより、プラズマ処理装置１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。
【００５４】
また、液体供給部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。
【００５５】
また、液体供給部２３は、イオン液体の色の変化、電気的特性の変化の少なくとも一方に基づき、イオン液体の劣化を判定する。これにより、プラズマ処理装置１は、イオン液体が劣化したか否かを判定できる。
【００５６】
また、保持部は、半導体ウエハＷの周囲に設けられ、上側が開口し、イオン液体を保持する容器１７とされた。これにより、プラズマ処理装置１は、フォーカスリングの代わりに、イオン液体を半導体ウエハＷの周囲に配置できる。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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、消耗または劣化する部品を交換してイオン液体を用いることができる。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
また、実施形態では、消耗または劣化する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。消耗または劣化する部品は、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、カバーリングに代わりにイオン液体を用いてもよい。
【００６４】
また、実施形態では、消耗または劣化する部品の全部を、イオン液体を保持する保持部と置き換える例に説明したが、これに限定されるものではない。消耗または劣化する部品の一部を、イオン液体を保持する保持部と置き換えてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１  プラズマ処理装置
１０  処理容器
１７  容器
２２ａ、２２ｂ  配管
２３  液体供給部
２３ａ  タンク
２３ｂ  フィルター
Ｗ  半導体ウエハ
【図１】
2020088280.tif 000003
【図２】
2020088280.tif 000004