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JP7573466B2 - ガス処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ガス処理装置に関する。
近時、半導体デバイスの製造過程で、チャンバー内でプラズマを生成することなく化学的にエッチングを行う化学的酸化物除去処理（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｒｅｍｏｖａｌ；ＣＯＲ）と呼ばれる手法が知られている。ＣＯＲとしては、フッ素含有ガスであるフッ化水素（ＨＦ）ガスと塩基性ガスであるアンモニア（ＮＨ３）ガスを、シャワーヘッドを介して基板に供給して処理する技術が知られている（例えば特許文献１）。
国際公開第２０１３／１８３４３７号
本開示は、フッ素含有ガスと塩基性ガスを用いるガス処理の際に、パーティクルにより基板に欠陥が生じることを抑制可能なガス処理装置を提供する。
本開示の一態様に係るガス処理装置は、基板にガス処理を施すガス処理装置であって、基板が収容されるチャンバーと、フッ素含有ガスと塩基性ガスとを個別に供給するガス供給機構と、前記ガス供給機構から供給された前記フッ素含有ガスと前記塩基性ガスとを合流させ、前記フッ素含有ガスと塩基性ガスとが混合された混合ガスを前記チャンバーに導入するガス導入部材と、を有し、前記ガス導入部材の前記フッ素含有ガスと前記塩基性ガスとの合流箇所を含む部分はアルミニウム系材料で構成されており、少なくとも、前記合流箇所を含む部分に樹脂コーティングが形成されている。
本開示によれば、フッ素含有ガスと塩基性ガスを用いるガス処理の際に、パーティクルにより基板に欠陥が生じることを抑制可能なガス処理装置が提供される。
第１の実施形態に係るガス処理装置を示す断面図である。 ガス噴出プラグの構造を説明するための断面図である。 第１の実施形態に係るガス処理装置において、シャワーヘッドの下部プレートに形成されたガス拡散空間である凹部の内面にも樹脂コーティングを形成した状態を示す断面図である。 第１の実施形態に係るガス処理装置において、チャンバーの内表面および載置台の表面にも樹脂コーティングを形成した状態を示す断面図である。 第２の実施形態に係るガス処理装置を示す断面図である。 第２の実施形態を実施するためのガス処理装置の一例の要部であるシャワーヘッドの一部を示す部分断面図である。 図６のＡＡ線による断面図である。 図６のＢＢ線による断面図である。
以下、図面を参照しながら、実施の形態について説明する。
＜第１の実施形態＞
［ガス処理装置の全体構成］
図１は、第１の実施形態に係るガス処理装置を示す断面図である。図１に示すガス処理装置は、基板の例えば表面に存在するシリコン酸化物系材料をエッチングするエッチング装置として構成される。シリコン酸化物系材料は、代表例としてＳｉＯ２を挙げることができるが、ＳｉＯＣＮ等、シリコンと酸素を含有する材料であればよい。また、シリコン酸化物系材料は、典型的には膜である。
図１に示すように、ガス処理装置１は、密閉構造のチャンバー１０を備えており、チャンバー１０の内部には、基板Ｗを略水平にした状態で載置させる載置台１２が設けられている。基板ＷとしてはＳｉウエハ等の半導体ウエハが例示されるが、これに限るものではない。
また、ガス処理装置１は、チャンバー１０に処理ガスを供給するガス供給機構１３、チャンバー１０内を排気する排気機構１４を備えている。
チャンバー１０は、チャンバー本体２１と蓋部２２とによって構成されている。チャンバー本体２１は、略円筒形状の側壁部２１ａと底部２１ｂとを有し、上部は開口となっており、この開口が内部に凹部を有する蓋部２２で閉止される。側壁部２１ａと蓋部２２とは、シール部材（図示せず）により密閉されて、チャンバー１０内の気密性が確保される。
蓋部２２の内部には、載置台１２に臨むようにガス導入部材であるシャワーヘッド２６がはめ込まれている。シャワーヘッド２６は、ガスをチャンバー１０内にシャワー状に吐出するものである。シャワーヘッド２６の詳細については後述する。
チャンバー本体２１の側壁部２１ａには、基板Ｗを搬入出する搬入出口４１が設けられており、この搬入出口４１はゲートバルブ４２により開閉可能となっており、隣接する他のモジュールとの間で基板Ｗが搬送可能となっている。
載置台１２は、平面視略円形をなしており、チャンバー１０の底部２１ｂに固定されている。載置台１２の内部には、載置台１２の温度を調節する温調器４５が設けられている。温調器４５は、例えば、温度を調節する温調媒体（例えば水など）が循環する温調媒体流路や、抵抗ヒータで構成することができる。温調器４５により載置台１２が所望の温度に温調され、これにより載置台１２に載置された基板Ｗの温度制御がなされる。
ガス供給機構１３は、ＨＦガス供給源５１、Ａｒガス供給源５２、ＮＨ３ガス供給源５３、およびＮ２ガス供給源５４を有している。
ＨＦガス供給源５１は、フッ素含有ガスとしてＨＦガスを供給するものである。ここでは、フッ素含有ガスとしてＨＦガスを例示するが、フッ素含有ガスとしては、ＨＦガスの他、Ｆ２ガス、ＣｌＦ３ガス、ＮＦ３ガスを用いることもできる。
ＮＨ３ガス供給源は、塩基性ガスとしてＮＨ３ガスを供給するものである。ここでは、塩基性ガスとしてＮＨ３ガスを例示するが、塩基性ガスとしては、ＮＨ３ガスの他、アミンガスを用いることもできる。アミンとしては、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン等を挙げることができる。
Ａｒガス供給源５２およびＮ２ガス供給源５４は、希釈ガス、パージガス、キャリアガスとしての機能を兼ね備えた不活性ガスとして、Ｎ２ガス、Ａｒガスを供給するものである。ただし、両方ともＡｒガスまたはＮ２ガスであってもよい。また、不活性ガスはＡｒガスおよびＮ２ガスに限定されず、Ｈｅガス等の他の希ガスを用いることもできる。
これらガス供給源５１～５４には、それぞれ第１～第４のガス供給配管６１～６４の一端が接続されている。ＨＦガス供給源５１に接続された第１のガス供給配管６１およびＮＨ３ガス供給源５３に接続された第３のガス供給配管６３は、他端がシャワーヘッド２６に接続されている。Ａｒガス供給源５２に接続された第２のガス供給配管６２は、他端が第１のガス供給配管６１に接続されている。Ｎ２ガス供給源５４に接続された第４のガス供給配管６４は、他端が第３のガス供給配管６３に接続されている。
フッ素含有ガスであるＨＦガスと塩基性ガスであるＮＨ３ガスは、それぞれ不活性ガスであるＡｒガスおよびＮ２ガスとともにシャワーヘッド２６へ導入される。
第１～第４のガス供給配管６１～６４には、流路の開閉動作および流量制御を行う流量制御部６５が設けられている。流量制御部６５は例えば開閉弁およびマスフローコントローラ（ＭＦＣ）またはフローコントロールシステム（ＦＣＳ）のような流量制御器により構成されている。
排気機構１４は、チャンバー１０の底部２１ｂに形成された排気口７１に繋がる排気配管７２を有しており、さらに、排気配管７２に設けられた、チャンバー１０内の圧力を制御するための自動圧力制御弁（ＡＰＣ）７３およびチャンバー１０内を排気するための真空ポンプ７４を有している。
チャンバー１０の側壁には、チャンバー１０内の圧力制御のために高圧用および低圧用の２つのキャパシタンスマノメータ７６ａ，７６ｂが設けられている。載置台１２に載置された基板Ｗの近傍には、基板Ｗの温度を検出する温度センサ（図示せず）が設けられている。
ガス処理装置１を構成するチャンバー１０、載置台１２は、アルミニウム系材料で形成されていてよい。アルミニウム系材料としては、アルミニウムやアルミニウム合金のみであってもよいし、アルミニウムの表面に陽極酸化皮膜（Ａｌ２Ｏ３）が形成されたものであってもよい。
ガス処理装置１は、さらに制御部８０を有している。制御部８０はコンピュータで構成されており、ＣＰＵを備えた主制御部と、入力装置、出力装置、表示装置、記憶装置（記憶媒体）を有している。主制御部は、ガス処理装置１の各構成部の動作を制御する。主制御部による各構成部の制御は、記憶装置に内蔵された記憶媒体（ハードディスク、光デスク、半導体メモリ等）に記憶された制御プログラムに基づいてなされる。記憶媒体には、制御プログラムとして処理レシピが記憶されており、処理レシピに基づいてガス処理装置１の処理が実行される。
なお、図１のガス処理装置は、プラズマ源を有していてもよい。プラズマ源によりガスを励起することにより反応性を高めることができ、使用するガスによってはプラズマを用いたほうがよい場合がある。
［シャワーヘッド］
次に、シャワーヘッド２６について説明する。シャワーヘッド２６は、蓋体２２の上壁を構成する上部プレート３０と、上部プレート３０の下側の中間プレート３１と、中間プレート３１の下側の下部プレート３２とを有しており、これらが本体を構成する。上部プレート３０、中間プレート３１、および下部プレート３２は、チャンバー１０や載置台１２と同様のアルミニウム系材料で構成され、シャワーヘッド２６は、シールリング（図示せず）によりシールされ密閉構造となっている。中間プレート３１の中央部にはガス流路３１ａが形成されている。
上部プレート３０および中間レート３１の上部を貫通するように第１のガス導入孔３３および第２のガス導入孔３４が垂直に形成されており、これら第１のガス導入孔３３および第２のガス導入孔３４がガス流路３１ａに接続されている。第１のガス導入孔３３にはＨＦガス供給源５１に接続された第１のガス供給配管６１が接続され、第２のガス導入孔３４にはＮＨ３ガス供給源５３に接続された第３のガス供給配管６３が接続されている。このため、フッ素含有ガスであるＨＦガスと塩基性ガスであるＮＨ３ガスがガス流路３１ａ内で合流して混合される。中間プレート３１におけるガス流路３１ａの内面には樹脂コーティング３９が形成されている。
下部プレート３２の上面側には、ガス拡散空間となる凹部３２ａが形成されている。また、下部プレート３２の下面側には、凹部３２ａから垂直に延び、貫通してチャンバー１０の内部に臨む、複数のガス吐出孔３７が形成されている。中間プレート３１には、ガス流路３１ａとガス拡散空間となる凹部３２ａを繋ぐ複数（図１では一つのみ図示）の接続孔３５が設けられ、中間プレート３１の下面の接続孔３５に対応する部分には樹脂製のガス噴出プラグ３６が取り付けられている。
ガス噴出プラグ３６は、図２に示すように、中間プレート３１に取り付けられるフランジ部３６ａと、フランジ部３６ａの下部中央から下方に突出するガス噴出部３６ｂとを有している。フランジ部３６ａの中央には接続孔３５に連通する縦孔３６ｃが形成されている。縦孔３６ｃはガス噴出部３６ｂの途中まで連通し、ガス噴出部３６ｂの側面には、縦孔３６ｃから延びる複数のガス噴出孔３６ｄが開口している。そして、ガス噴出孔３６ｄからフッ素含有ガス（ＨＦガス）と塩基性ガス（ＮＨ３ガス）との混合ガスがガス拡散空間である凹部３２ａに吐出される。凹部３２ａで拡散された混合ガスは、ガス吐出孔３７からチャンバー１０内に吐出される。
［樹脂コーティング］
次に、樹脂コーティング３９について説明する。
上述したように、シャワーヘッド２６の中間プレート３１におけるガス流路３１ａの内面には樹脂コーティング３９が形成されている。樹脂コーティング３９を設けることにより、ガス流路３１ａでフッ素含有ガスであるＨＦガスと塩基性ガスであるＮＨ３ガスが合流した際に、これらがシャワーヘッド２６を構成するアルミニウム系材料と接触しない状態とすることができる。これにより、フッ素含有ガスであるＨＦガスおよび塩基性ガスであるＮＨ３ガスの混合ガスとアルミニウム系材料との反応によりパーティクルが発生することを有効に防止することができる。
樹脂コーティング３９としては、例えば、フッ素樹脂であるＰＦＡを用いたＰＦＡコーティングを好適に用いることができる。ＰＦＡコーティングには様々な種類のものがあり雲母を添加するものもあるが、雲母はＡｌやＳのような不純物が多くこれらがパーティクルの原因となる可能性が高い。このためＰＦＡコーティングとしては雲母を含まないものが好ましい。
樹脂コーティング３９は、粉体塗装、浸漬塗装、またはスプレー塗装により形成することができ、膜厚は、４０μｍ～１．０ｍｍ程度とすることができる。樹脂コーティング３９としては、ＰＦＡ以外の他のフッ素樹脂、例えばＰＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＰＣＴＦＥを用いてもよい。
フッ素含有ガスであるＨＦガスと塩基性ガスであるＮＨ３ガスとＡｌとの反応は、これらのガスの合流箇所で多く発生する。このため、少なくとも、これらのガスの合流箇所を含む部分に樹脂コーティング３９を形成することにより上記反応を抑制することができる。また、上記反応は、フッ素含有ガスと塩基ガスが合流した後、これらが混合した混合ガスの流路でも発生する。このため、本実施形態では、フッ素含有ガスであるＨＦガスと塩基性ガスであるＮＨ３ガスの合流箇所を含み、これらの混合ガスの接触が多いガス流路３１ａの内面部分に樹脂コーティング３９を形成する。
フッ素含有ガスであるＨＦガスと塩基性ガスであるＮＨ３ガスとの混合ガスが接触するアルミニウム系材料部分であれば、中間プレート３１のガス流路３１ａの内面部分以外でも樹脂コーティングを形成することにより反応を防止する効果が得られる。例えば、図３に示すように、凹部３２ａの内面部分に樹脂コーティングを形成してもよい。ただし、凹部３２ａの内面部分はガス吐出孔３７に対応する部分を含む複雑な形状を有しているため、樹脂コーティングを形成し難い場合もある。
また、シャワーヘッド２６のみならず、図４に示すように、フッ素含有ガス（ＨＦガス）と塩基性ガス（ＮＨ３ガス）との混合ガスが接触する他のアルミニウム材料部分であるチャンバー１０の内表面に樹脂コーティング３９が形成されていてもよい。さらに、載置台１２にもフッ素含有ガス（ＨＦガス）と塩基性ガス（ＮＨ３ガス）が接触するので、載置台１２がアルミ系材料で構成されている場合は、載置台１２に樹脂コーティングを形成してもよい。
［ガス処理装置の動作］
次に、以上のように構成されるガス処理装置１の動作について説明する。
まず、基板Ｗをチャンバー１０内に設ける。具体的には、基板Ｗをチャンバー１０内に搬入して、温調器４５で温調された載置台１２に載置する。基板Ｗとしては、例えば表面にエッチング対象膜であるシリコン酸化物系膜を有するものを用いる。
次いで、チャンバー１０内にフッ素含有ガスであるＨＦガスと塩基性ガスであるＮＨ３ガスを以下に説明するように供給して基板Ｗに対してガス処理を行う。
まず、ガス供給機構１３から不活性ガス（Ａｒガス、Ｎ２ガス）をシャワーヘッド２６を介してチャンバー１０内に供給し、基板Ｗの温度を安定させるとともに、チャンバー１０内の圧力を安定させる。次いで、ガス供給機構１３から不活性ガスを供給した状態のまま、フッ素含有ガスと塩基性ガスによりガス処理を行う。例えば、フッ素含有ガスとしてＨＦガスを用い、塩基性ガスとしてＮＨ３ガスを用いて、基板Ｗ表面のシリコン酸化物系材料、例えばＳｉＯ２膜のエッチングを行う。この場合、フッ素含有ガスは、第１のガス供給配管６１および第１のガス導入孔３３を介してシャワーヘッド２６のガス流路３１ａに供給され、塩基性ガスは、第３のガス供給配管６３および第２のガス導入孔３４を介してガス流路３１ａに供給される。これにより、フッ素含有ガス（ＨＦガス）と塩基性ガス（ＮＨ３ガス）は、チャンバー１０に供給される前にシャワーヘッド２６のガス流路３１ａ内で合流し、混合（プレミックス）される。そして、このようにして混合された混合ガスは、接続孔３５およびガス噴出プラグ３６を介して凹部３２ａに至り、ガス吐出孔３７からチャンバー１０内に吐出される。
このガス処理に際しては、フッ素含有ガス（ＨＦガス）と塩基性ガス（ＮＨ３ガス）とをチャンバー１０内に供給する期間と、チャンバー１０内をパージするパージ期間を複数回繰り返すサイクルエッチングを行うことができる。
チャンバー１０内のパージは、ガスの供給を停止した状態でチャンバー１０内を排気する、あるいはフッ素含有ガス（ＨＦガス）および塩基性ガス（ＮＨ３ガス）を停止して不活性ガスを供給する、あるいはこれらの両方を行うことによりなされる。
フッ素含有ガスとしてＨＦガスを用い、塩基性ガスとしてＮＨ３ガスを用いる場合には、これらを供給する期間では、基板Ｗの表面に反応生成物としてケイフッ化アンモニウムが形成され、パージ期間ではケイフッ化アンモニウムが除去される。
エッチング終了後、不活性ガスをチャンバー１０内に供給してチャンバー１０内のパージを行い、その後、ゲートバルブ４２を開き基板Ｗを搬入出口４１から搬出する。
従来のガス処理装置を用いてこのようなＨＦガスとＮＨ３ガスとによるガス処理を行う場合、シャワーヘッド２６内のＨＦガスとＮＨ３ガスの合流箇所で、水（Ｈ２Ｏ）の存在下でＨＦガスとＮＨ３ガスがシャワーヘッドのＡｌと反応することが判明した。そして、このような反応によりＡｌＦｘまたはＡｌＯｘＦｙのようなＡｌＦ系のパーティクルが発生することが見出された。他のフッ素含有ガスおよび塩基性ガスを用いた場合にも同様のＡｌＦ系パーティクルが発生すると考えられる。
この時の反応モデルとして以下の（１）～（３）式が例示される。
ＨＦ＋ＮＨ３ → ＮＨ４Ｆ ・・・（１）
２（ＮＨ４）Ｆ＋Ｈ２Ｏ → ＮＨ３＋ＨＦ－ ２＋ＮＨ＋ ４＋Ｈ２Ｏ ・・・（２）
Ａｌ２Ｏ３＋２ＨＦ－ ２ → ２ＡｌＦｘ＋Ｈ２Ｏ（ｇ）＋Ｏ２ ・・・（３）
したがって、これらの反応を抑制することにより、ＡｌＦｘやＡｌＯｘＦｙのようなＡｌＦ系のパーティクルの発生を抑制することができる。
そこで、本実施形態では、アルミニウム系材料で構成されたシャワーヘッド２６の少なくとも、フッ素含有ガス（ＨＦガス）と塩基性ガス（ＮＨ３ガス）が合流する合流箇所を含む部分に樹脂コーティング３９を形成する。これにより、アルミニウム系材料部分にフッ素含有ガス（ＨＦガス）と塩基性ガス（ＮＨ３ガス）が直接接触することが防止される。このため、上記（１）～（３）の反応が抑制され、ＡｌＦｘやＡｌＯｘＦｙのようなＡｌＦ系のパーティクルの発生を極めて効果的に抑制することができる。
これらの反応は、フッ素含有ガスと塩基ガスが合流した後、これらが混合した混合ガスの流路でも発生する。このため、本実施形態では、フッ素含有ガスであるＨＦガスと塩基性ガスであるＮＨ３ガスの合流箇所を含み、これらの混合ガスの接触が多いガス流路３１ａの内面部分に樹脂コーティング３９を形成する。これにより、パーティクルの発生をより効果的に抑制することができ、中間プレートの寿命を長くすることができる。
また、凹部３２ａの内面部分にもフッ素含有ガス（ＨＦガス）と塩基性ガス（ＮＨ３ガス）との混合ガスが接触する。したがって、図３に示すように、凹部３２ａの内面部分にも樹脂コーティング３９を形成することにより、パーティクルの発生を抑制する効果をより高めることができる。ただし、樹脂コーティング３９の必要性は、凹部３２ａよりもガス流路３１ａのほうが高い。すなわち、上記（１）～（３）の反応は、ＮＨ３ガス濃度が高く、高圧になるほど進行しやすいため、高濃度でＮＨ３が壁面に接触し、ガス通流領域が狭く高圧になるガス流路３１ａのほうが凹部３２ａよりも樹脂コーティング３９の必要性が高くなる。なお、ガス比率に関しては、ＨＦ：ＮＨ３＝６．５：１以上のＮＨ３ガス比率である場合に合流箇所等で上記反応が生じやすくなり、樹脂コーティング３９がより有効になる。
さらに、シャワーヘッド２６ほどではないが、チャンバー１０の内表面にもフッ素含有ガスであるＨＦガスと塩基性ガスとの混合ガスが接触する。また、このような混合ガスは載置台１２にも接触する。したがって、図４に示すように、チャンバー１０の内表面や載置台１２にも樹脂コーティング３９を形成することにより、パーティクルの発生を抑制する効果をさらに高めることができる。
樹脂コーティング３９としては、フッ素樹脂であるＰＦＡを用いたＰＦＡコーティングを好適に用いることができ、パーティクルの原因となる雲母を含まないものがより好ましい。また、ガス噴出プラグ３６を同じくＰＦＡで構成することによりパーティクルの発生を抑制する効果を高めることができる。
＜第２の実施形態＞
図５は第２の実施形態係るガス処理装置を示す断面図、図６は第２の実施形態に係るガス処理装置の要部であるシャワーヘッドの一部を示す部分断面図、図７は図６のＡＡ線による断面図、図８は図６のＢＢ線による断面図である。
図５に示す本実施形態に係るガス処理装置１´の基本構成は、樹脂コーティングを形成していないことを除き、図１の第１の実施形態のガス処理装置１と同様である。よって、図５において図１と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。
本実施形態は、中間プレート３１のガス流路３１ａ内におけるフッ素含有ガスであるＨＦガスと塩基性ガスであるＮＨ３ガスの合流部に特徴を有する。図６～８に示すように、シャワーヘッド２６の中間プレート３１のガス流路３１ａは、第１のガス導入孔３３の接続部分から円周状に延び、まず第１のガス導入孔３３からフッ素含有ガス（ＨＦガス）が通流するようになっている。
ガス流路３１ａは途中に合流部３１ａＥが形成されている。合流部３１ａＥは、塩基性ガス（ＮＨ３ガス）をガス流路３１ａ内のフッ素含有ガスの流れに沿って吐出するガス吐出部材３８を有しており、ガス流路３１ａの合流部３１ａＥの部分は大径となっている。ガス吐出部材３８には、第２のガス導入孔３４から延びる副ガス流路３４ａが接続されている。副ガス流路３４ａは、第２のガス導入孔３４からガス流路３１ａよりも下方位置まで下方に延び、その位置からさらに水平に合流部３１ａＥに向かって延びるとともに、ガス吐出部材３８に対応する位置で上方に向かい、ガス吐出部材３８の底面に接続されている。
ガス流路３１ａは合流部３１ａＥからさらに円周状に延び、フッ素含有ガス（ＨＦガス）と塩基性ガス（ＮＨ３ガス）が混合した状態で通流される。ガス流路３１ａは、合流部３１ａＥ以降の特定の位置において特定形状で複数に分岐し、ガス流路３１ａの分岐部分の端部に、ガス拡散空間となる凹部３２ａに接続される接続孔３５が複数設けられている。これにより、フッ素含有ガス（ＨＦガス）と塩基性ガス（ＮＨ３ガス）が混合した混合ガスは、ガス流路３１ａから複数の接続孔３５およびガス噴出プラグ３６を経てガス拡散空間となる凹部３２ａに至り、複数のガス吐出孔３７から吐出される。
すなわち、合流部３１ａＥはガス流路３１ａ内にガス吐出部材３８を有する二重構造であり、ガス流路３１ａを流れるフッ素含有ガス（ＨＦガス）の流れと同じ方向にガス吐出部材３８から塩基性ガス（ＮＨ３ガス）が吐出されるように構成されている。このため、塩基性ガス（ＮＨ３ガス）が、ガス流路３１ａ内でフッ素含有ガス（ＨＦガス）の流れの中央部分にその流れに沿うように流れ、塩基性ガス（ＮＨ３ガス）が高濃度のまま壁部に接触することが抑制される。
上述したように、シャワーヘッド２６がアルミニウム系材料で構成されている場合、第２のガス導入孔３４から単純にガス流路３１ａに塩基性ガス（ＮＨ３ガス）が導入されると、これらのガスの合流部分において、塩基性ガスがアルミニウム系材料からなる壁部に高濃度のまま接触することになる。このため、合流部分では、例えば、フッ素含有ガスであるＨＦガス、塩基性ガスであるＮＨ３ガス、Ａｌ、および水による、上述した（１）～（３）式の反応が生じやすくなり、パーティクルが発生しやすい。
これに対して、本実施形態では、合流部３１ａＥにおいて、フッ素含有ガス（ＨＦガス）の流れに沿ってガス吐出部材３８から塩基性ガス（ＮＨ３ガス）を合流させるので、塩基性ガス（ＮＨ３ガス）がアルミニウム系材料からなる壁部に高濃度で接触することが抑制される。このため、上述した（１）～（３）式の反応が生じ難くなり、パーティクルの発生を抑制することができる。
このとき、パーティクルの発生を抑制する効果を高くする観点から、ガス吐出部材３８からの塩基性ガス（ＮＨ３ガス）の吐出流とガス流路３１ａの壁部との距離ｄ（図８参照）は２．５ｍｍ以上が好ましい。また、ガス比率に関しては、ＨＦ：ＮＨ３＝６．５：１以上のＮＨ３ガス比率である場合に合流部等で上記反応が生じやすくなり、本実施形態の合流部の構成がより有効になる。
＜他の適用＞
以上、実施形態について説明したが、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。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその主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、第１の実施形態においてフッ素含有ガスと塩基性ガスの合流部を二重管構造とし、フッ素含有ガスの流れに沿って塩基性ガスが吐出される構成としてもよい。また、第２の実施形態において、少なくともガス流路３１ａの内面に樹脂コーティングしてもよい。このようにすることにより、樹脂コーティングによる効果と、塩基性ガスがガス流路の壁部へ高濃度で接触することが抑制される効果の両方を得ることができ、パーティクルの発生を一層有効に抑制することができる。また、この場合は、たとえ皮膜が損耗してアルミニウム系材料が露出しても、合流部での反応が抑制され、パーティクルの発生を効果的に抑制することができる。
また、上記実施形態のガス処理装置は例示に過ぎず、種々の構成のガス処理装置を適用することができる。
さらに、上記実施形態では、ガス処理として、基板の表面に存在するシリコン酸化物系材料のエッチングについて示したが、これに限らず、洗浄処理等の他の処理であってもよい。また、基板として半導体ウエハを例示したが、半導体ウエハに限らず、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）用基板に代表されるＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）基板や、セラミックス基板等の他の基板であってもよい。
１；ガス処理装置
１０；チャンバー
１２；載置台
１３；ガス供給機構
１４；排気機構
２６；シャワーヘッド
３０；上部プレート
３１；中間プレート
３１ａ；ガス流路
３１ａＥ；合流部
３２；下部プレート
３２ａ；凹部
３３；第１のガス導入孔
３４；第２のガス導入孔
３６；ガス噴出プラグ
３７；ガス吐出孔
３８；ガス吐出部材
３９；樹脂コーティング
４５；温調器
５１；ＨＦガス供給源
５３；ＮＨ３ガス供給源
８０；制御部
Ｗ；基板

Claims (20)

  1. 基板にガス処理を施すガス処理装置であって、
    基板が収容されるチャンバーと、
    フッ素含有ガスと塩基性ガスとを個別に供給するガス供給機構と、
    前記ガス供給機構から供給された前記フッ素含有ガスと前記塩基性ガスとを合流させ、前記フッ素含有ガスと塩基性ガスとが混合された混合ガスを前記チャンバーに導入するガス導入部材と、
    を有し、
    前記ガス導入部材の前記フッ素含有ガスと前記塩基性ガスとの合流箇所を含む部分はアルミニウム系材料で構成されており、
    少なくとも、前記合流箇所を含む部分に樹脂コーティングが形成されている、ガス処理装置。
  2. 前記樹脂コーティングは、前記合流箇所および前記フッ素含有ガスと前記塩基性ガスとの混合ガスが通流する部分に形成される、請求項１に記載のガス処理装置。
  3. 前記ガス導入部材は、アルミニウム系材料で構成された本体と、前記フッ素含有ガスおよび前記塩基性ガスをそれぞれ導入する第１のガス導入部および第２のガス導入部と、前記本体の内部に設けられ、前記合流箇所を有するとともに、前記混合ガスが通流するガス流路と、を有し、前記樹脂コーティングは、前記本体における前記ガス流路の内面に形成されている、請求項２に記載のガス処理装置。
  4. 前記ガス導入部材は、前記チャンバー内にガスをシャワー状に吐出するシャワーヘッドであり、前記本体は、前記ガス流路を有する第１プレートと、前記ガス流路から前記混合ガスが流入するガス拡散空間および前記ガス拡散空間から前記混合ガスを前記チャンバー内に吐出する複数のガス吐出孔を有する第２プレートと、を有する、請求項３に記載のガス処理装置。
  5. 前記樹脂コーティングは、前記ガス拡散空間の内面にも形成されている、請求項４に記載のガス処理装置。
  6. 前記ガス流路から前記混合ガスが前記ガス拡散空間に流入する部分に設けられ、前記混合ガスを前記ガス拡散空間に噴出させる樹脂製のガス噴出プラグをさらに有する、請求項４または請求項５に記載のガス処理装置。
  7. 前記ガス噴出プラグは、ＰＦＡで構成されている、請求項６に記載のガス処理装置。
  8. 前記ガス導入部材は、前記ガス流路に設けられ、第１のガス導入部から前記ガス流路に導入された前記フッ素含有ガスに、前記第２のガス導入部から導入された前記塩基性ガスを合流させ混合させる合流部をさらに有し、前記合流部は、前記ガス流路内に前記塩基性ガスを前記フッ素含有ガスの流れに沿って吐出するガス吐出部材を有する、請求項３から請求項７のいずれか一項に記載のガス処理装置。
  9. 前記チャンバーはアルミニウム系材料で構成されており、前記樹脂コーティングは、前記チャンバーの内表面にも形成されている、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のガス処理装置。
  10. 前記樹脂コーティングは、ＰＦＡで構成されている、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のガス処理装置。
  11. 基板にガス処理を施すガス処理装置であって、
    基板が収容されるチャンバーと、
    フッ素含有ガスと塩基性ガスとを個別に供給するガス供給機構と、
    前記ガス供給機構から供給されたフッ素含有ガスと塩基性ガスとを合流させ、前記フッ素含有ガスと塩基性ガスとが混合された混合ガスを前記チャンバーに導入するガス導入部材と、
    を有し、
    前記ガス導入部材は、
    アルミニウム系材料で構成された本体と、
    前記フッ素含有ガスおよび前記塩基性ガスをそれぞれ導入する第１のガス導入部および第２のガス導入部と、
    本体の内部に設けられたガス流路と、
    前記第１のガス導入部から前記フッ素含有ガスが導入された前記ガス流路に、前記第２のガス導入部から導入された前記塩基性ガスを合流させ混合させる合流部と、
    を有し、
    前記合流部は、前記ガス流路内に前記塩基性ガスを前記フッ素含有ガスの流れに沿って吐出するガス吐出部材を有する、ガス処理装置。
  12. 前記ガス導入部材は、前記チャンバー内にガスをシャワー状に吐出するシャワーヘッドであり、前記本体は、前記ガス流路を有する第１プレートと、前記ガス流路から前記混合ガスが流入するガス拡散空間および前記ガス拡散空間から前記混合ガスを前記チャンバー内に吐出する複数のガス吐出孔を有する第２プレートと、を有する、請求項１１に記載のガス処理装置。
  13. 前記ガス流路から前記混合ガスが前記ガス拡散空間に流入する部分に設けられ、前記混合ガスを前記ガス拡散空間に噴出させる樹脂製のガス噴出プラグをさらに有する、請求項１２に記載のガス処理装置。
  14. 前記ガス噴出プラグは、ＰＦＡで構成されている、請求項１３に記載のガス処理装置。
  15. 前記第２のガス導入部は、前記ガス流路よりも下方位置まで下方に延び、その位置から水平に前記合流部に向かって延びるとともに、前記ガス吐出部材に対応する位置で上方に向かい、前記ガス吐出部材の底面に接続される副ガス流路を有する、請求項１１から請求項１４のいずれか一項に記載のガス処理装置。
  16. 前記ガス流路において、前記ガス吐出部材からの前記塩基性ガスの吐出流と、前記ガス流路の壁部との距離が２．５ｍｍ以上である、請求項１１から請求項１５のいずれか一項に記載のガス処理装置。
  17. 前記ガス流路の内面に樹脂コーティングが形成されている、請求項１１から請求項１６のいずれか一項に記載のガス処理装置。
  18. 前記樹脂コーティングは、ＰＦＡで構成されている請求項１７に記載のガス処理装置。
  19. 前記フッ素含有ガスは、ＨＦガス、Ｆ２ガス、ＣｌＦ３ガス、ＮＦ３ガスから選択される少なくとも一種であり、前記塩基性ガスは、ＮＨ３ガス、アミンガスから選択される少なくとも一種である、請求項１から請求項１８のいずれか一項に記載のガス処理装置。
  20. 前記フッ素含有ガスはＨＦガスであり、前記塩基性ガスはＮＨ３ガスであり、前記ガス処理は、前記基板に存在するシリコン酸化物系材料をエッチングする処理である、請求項１９に記載のガス処理装置。
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