(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置の上部電極の製造方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
プラズマが生成される処理空間を画成する処理容器と、
前記処理空間内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理空間の下方に設けられた下部電極と、
前記処理空間の上方に設けられた前記上部電極と、
を備え、
該方法は、
前記上部電極を構成する本体部の前記処理空間側の表面に耐プラズマ性を有する被覆層を形成する工程と、
前記処理空間に露出される前記被覆層の表面を研磨する工程と、
研磨された前記被覆層の前記表面に対してブラスト処理を行う工程と、
を含む、製造方法。
【請求項２】
前記被覆層はＹ２Ｏ３層である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
研磨する前記工程及びブラスト処理を行う前記工程が適用された前記被覆層の表面は、オリンパス株式会社製レーザ顕微鏡ＯＬＳ３１００の表面積測定モードを利用して測定した表面積として、２００００μｍ２以上３００００μｍ２以下の表面積を有する、請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記ブラスト処理に用いられるセラミック粒子は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、又はＳｉＣから構成される、請求項１〜３の何れか一項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一側面は、プラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理装置には、特許文献１又は特許文献２に記載された平行平板型のプラズマ処理装置がある。特許文献１又は特許文献２に記載のプラズマ処理装置は、処理容器、ガス供給部、下部電極、及び上部電極を有している。このようなプラズマ処理装置では、ガス供給部によって処理ガスが処理空間内に供給され、下部電極と上部電極との間に高周波電界が与えられる。これによって処理ガスのプラズマが発生し、処理ガスに含まれる元素のラジカル等により被処理基体が処理される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９８８４３号公報
【特許文献２】特開２００８−１１２７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したようなプラズマ処理装置では、装置製造直後や上部電極といった部品の交換後に、シーズニング処理が行われる。このシーズニングに要する時間は比較的長いものである。
【０００５】
したがって、当技術分野においては、シーズニングの時間を短縮できるプラズマ処理装置が要請されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係るプラズマ処理装置は、処理容器、ガス供給部、下部電極、及び、上部電極を備えている。処理容器は、処理空間を画成している。ガス供給部は、処理空間内に処理ガスを供給する。下部電極は、処理空間の下方に設けられている。上部電極は、処理空間の上方に設けられており、当該上部電極には耐プラズマ性を有する被覆層が形成されている。当該被覆層の表面は研磨されている。一実施形態においては、この被覆層は、Ｙ２Ｏ３層であってもよい。
【０００７】
形成直後の被覆層を有する上部電極を備えたプラズマ処理装置において処理ガスによりプラズマエッチングを行うと、エッチング速度が、所定のシーズニングを経た被覆層を有する上部電極を用いた場合のエッチング速度よりも低くなる傾向がある。これは、被覆層を構成する元素との結合に消費されるラジカルの量が多くなるからであると推測される。なお、所定のシーズニングとは、例えば、所望のエッチング速度が安定して得られるように設定された条件で行われるシーズニングである。被覆層がＹ２Ｏ３の溶射により形成されている場合には、溶射直後においては、炭素及びフッ素を含むガス（ＣＦ系ガス）を用いたプラズマエッチングを行うと、Ｙ２Ｏ３層のＹとの結合に消費されるフッ素原子のラジカルの量が多くなるために、エッチング速度が低くなるものと推測される。
【０００８】
本発明の一側面に係るプラズマ処理装置では、上部電極の被覆層の表面が研磨されている。したがって、被覆層の表面積は、形成直後の被覆層の表面より小さくなっている。即ち、被覆層の構成元素との結合に消費されるラジカルの量が低減されるよう、ラジカルと接触する被覆層の表面積が低減されている。その結果、所望のエッチング速度に近いエッチング速度を提供し得る上部電極が得られる。故に、シーズニングに要する時間が短縮され得る。
【０００９】
一実施形態においては、被覆層の表面積は３００００μｍ２以下であってもよい。また、被覆層の表面積は２００００μｍ２以上であってもよい。このような表面積をもつ被覆層を有する上部電極によれば、所望のエッチング速度により近いエッチング速度が得られる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明の一側面によれば、シーズニングの時間を短縮できるプラズマ処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。
【図２】図１に示すプラズマ処理装置の上部電極を示す断面図である。
【図３】研磨装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００１３】
図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１では、一実施形態に係るプラズマ処理装置の断面が示されている。図１に示すプラズマ処理装置１０は、平行平板型のプラズマ処理装置である。
【００１４】
プラズマ処理装置１０は、処理容器１２を備えている。処理容器１２は、略円筒形状を有しており、その内部空間として処理空間Ｓを画成している。プラズマ処理装置１０は、処理容器１２内に、略円板形状の台１４を備えている。台１４は、処理空間Ｓの下方に設けられている。台１４は、例えばアルミニウム製であり、下部電極を構成している。
【００１５】
一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、筒状保持部１６及び筒状支持部１７を更に備えている。筒状保持部１６は、台１４の側面及び底面の縁部に接して、台１４を保持している。筒状支持部１７は、処理容器１２の底部から垂直方向に延在し、筒状保持部１６を介して台１４を支持している。プラズマ処理装置１０は、この筒状保持部１６の上面に載置されるフォーカスリング１８を更に備えている。フォーカスリング１８は、例えば、シリコン又は石英から構成され得る。
【００１６】
一実施形態においては、処理容器１２の側壁と筒状支持部１７との間には、排気路２０が形成されている。排気路２０の入口又はその途中には、バッフル板２２が取り付けられている。また、排気路２０の底部には、排気口２４が設けられている。排気口２４は、処理容器１２の底部に嵌め込まれた排気管２８によって画成されている。この排気管２８には、排気装置２６が接続されている。排気装置２６は、真空ポンプを有しており、処理容器１２内の処理空間Ｓを所定の真空度まで減圧することができる。処理容器１２の側壁には、被処理基体Ｗの搬入出口を開閉するゲートバルブ３０が取り付けられている。
【００１７】
台１４には、プラズマ生成用の高周波電源３２が整合器３４を介して電気的に接続されている。高周波電源３２は、所定の高周波数（例えば２７ＭＨｚ以上）の高周波電力を下部電極、即ち、台１４に印加する。
【００１８】
プラズマ処理装置１０は、更に、処理容器１２内にシャワーヘッド３８を備えている。シャワーヘッド３８は、処理空間Ｓの上方に設けられている。シャワーヘッド３８は、電極板４０及び電極支持体４２を含んでいる。
【００１９】
電極板４０は、略円板形状を有する導電性の板であり、上部電極を構成している。電極板４０には、プラズマ生成用の高周波電源３５が整合器３６を介して電気的に接続されている。高周波電源３５は、所定の高周波数（例えば２７ＭＨｚ以上）の高周波電力を電極板４０に印加する。高周波電源３２及び高周波電源３５によって台１４及び電極板４０に高周波電力がそれぞれ与えられると、台１４と電極板４０との間の空間、即ち、処理空間Ｓには高周波電界が形成される。
【００２０】
電極板４０には、複数のガス通気孔４０ｈが形成されている。電極板４０は、電極支持体４２によって着脱可能に支持されている。電極支持体４２の内部には、バッファ室４２ａが設けられている。プラズマ処理装置１０は、ガス供給部４４を更に備えており、バッファ室４２ａのガス導入口２５にはガス供給導管４６を介してガス供給部４４が接続されている。ガス供給部４４は、処理空間Ｓに処理ガスを供給する。ガス供給部４４は、例えば、ＣＦ系のエッチングガス等を供給し得る。電極支持体４２には、複数のガス通気孔４０ｈにそれぞれ連続する複数の孔が形成されており、当該複数の孔はバッファ室４２ａに連通している。したがって、ガス供給部４４から供給されるガスは、バッファ室４２ａ、ガス通気孔４０ｈを経由して、処理空間Ｓに供給される。
【００２１】
一実施形態においては、処理容器１２の天井部に、環状又は同心状に延在する磁場形成機構４８が設けられている。この磁場形成機構４８は、処理空間Ｓにおける高周波放電の開始（プラズマ着火）を容易にして放電を安定に維持するよう機能する。
【００２２】
一実施形態においては、台１４の上面に静電チャック５０が設けられている。静電チャック５０は、電極５２、並びに、一対の絶縁膜５４ａ及び５４ｂを含んでいる。電極５２は、導電膜であり、絶縁膜５４ａと絶縁膜５４ｂの間に設けられている。この電極５２には、スイッチＳＷを介して直流電源５６が接続されている。直流電源５６から電極５２に直流電圧が与えられると、クーロン力が発生し、当該クーロン力によって被処理基体Ｗが静電チャック５０上に吸着保持される。
【００２３】
一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、ガス供給ライン５８及び６０、並びに、伝熱ガス供給部６２及び６４を更に備えている。伝熱ガス供給部６２は、ガス供給ライン５８に接続されている。このガス供給ライン５８は、静電チャック５０の上面まで延びて、当該上面の中央部分において環状に延在している。伝熱ガス供給部６２は、例えばＨｅガスといった伝熱ガスを、静電チャック５０の上面と被処理基体Ｗとの間に供給する。また、伝熱ガス供給部６４はガス供給ライン６０に接続されている。ガス供給ライン６０は、静電チャック５０の上面まで延びて、当該上面においてガス供給ライン５８を囲むように環状に延在している。伝熱ガス供給部６４は、例えばＨｅガスといった伝熱ガスを、静電チャック５０の上面と被処理基体Ｗとの間に供給する。
【００２４】
一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、制御部６６を更に備えている。この制御部６６は、排気装置２６、スイッチＳＷ、高周波電源３２、整合器３４、高周波電源３５、整合器３６、ガス供給部４４、並びに、伝熱ガス供給部６２及び６４に接続されている。制御部６６は、排気装置２６、スイッチＳＷ、高周波電源３２、整合器３４、高周波電源３５、整合器３６、ガス供給部４４、並びに、伝熱ガス供給部６２及び６４のそれぞれに制御信号を送出する。制御部６６からの制御信号により、排気装置２６による排気、スイッチＳＷの開閉、高周波電源３２からの電力供給、整合器３４のインピーダンス調整、高周波電源３５からの電力供給、整合器３６のインピーダンス調整、ガス供給部４４による処理ガスの供給、伝熱ガス供給部６２及び６４それぞれによる伝熱ガスの供給が制御される。
【００２５】
このプラズマ処理装置１０では、ガス供給部４４から処理空間Ｓに処理ガスが供給される。また、電極板４０と台１４との間、即ち処理空間Ｓにおいて高周波電界が形成される。これにより、処理空間Ｓにおいてプラズマが発生し、処理ガスに含まれる元素のラジカル等により、被処理基体Ｗのエッチングが行われる。
【００２６】
以下、上部電極を構成する電極板４０の構成について説明する。図２は、図１に示すプラズマ処理装置の上部電極を示す断面図である。図２に示すように、電極板４０は、本体部４０ａ、及び、被覆層４０ｂを含んでいる。本体部４０ａは、略円板形状を有しており、例えば、アルミニウム製の表面を有する基材から構成されている。本体部４０ａは、ガス通気孔４０ｈを画成する内面を有している。当該内面にはアルマイト処理が施されている。本体部４０ａの処理空間Ｓ側の面４０ｓには、被覆層４０ｂが形成されている。この被腹膜４０ｂは、耐プラズマ性を有している。被覆層４０ｂは、Ｙ２Ｏ３の溶射により形成され得る。なお、被覆層４０ｂの形成方法及び構成材料は限定されるものではない。
【００２７】
被覆層４０ｂは、溶射等による形成後に研磨されている。即ち、被覆層４０ｂは、処理空間Ｓ側の表面として、研磨された表面４０ｄを有している。このように研磨された表面４０ｄの表面積は、形成直後の被覆層の表面積よりも、小さくなっている。したがって、被覆層４０ｂの構成元素と結合するラジカルの量が低減される。その結果、電極板４０の製造直後においても、所望のエッチング速度に近いエッチング速度を得ることが可能である。故に、プラズマ処理装置１０によれば、シーズニングに要する時間が低減され得る。なお、被覆層４０ｂの表面には、当該表面の研磨後に別の表面処理が施されていてもよい。当該表面処理には、例えば、ブラスト処理が含まれる。ブラスト処理に用いるセラミック粒子は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、又はＳｉＣから構成され得る。
【００２８】
一実施形態においては、被覆層４０ｂの研磨された表面４０ｄの表面積は、３００００μｍ２以下であってもよい。また、表面４０ｄの表面積は、２００００μｍ２以上であってもよい。かかる表面積を有する被覆層４０ｂによれば、電極板４０の製造直後におけるエッチング速度が、所望のエッチング速度により近付けられ得る。
【００２９】
以下、図３を参照する。図３は、被覆層４０ｂの表面の研磨に用いられる研磨装置の一例を示している。図３に示すように、一例の研磨装置１００では、回転軸１０４によって支持されたステージ１０２の上面に研磨パッド１０６が載置されている。この研磨パッド１０６上には、スラリー供給機構１０８からスラリーＳｒが供給される。スラリーＳｒとしては、ダイアモンド砥粒を含むスラリーが例示される。また、研磨パッド１０６の上方には、保持部１１０が設けられている。保持部１１０は、その下面に電極板４０を保持することができる。保持部１１０は、支持部１１２によって支持されている。支持部１１２は、回転軸１０４の回転軸線Ｘ１に対して垂直な方向（水平方向）から保持部１１０を支持している。また、支持部１１２は、回転軸線Ｘ１と平行な軸線Ｘ２中心に回転可能なように、保持部１１０を支持している。この軸線Ｘ２は、軸線Ｘ１に対して水平方向に偏位している。電極板４０が研磨パッド１０６に押し付けられると、電極板４０及び保持部１１０は、軸線Ｘ２中心に回転するための力を研磨パッド１０６から受ける。
【００３０】
研磨装置１００では、研磨パッド１０６上にスラリーＳｒが供給され、当該研磨パッド１０６が回転される。そして、保持部１１０によって保持された電極板４０（被覆層４０ｂ）が、研磨パッド１０６に押し付けられる。これにより、電極板４０の被覆層４０ｂを研磨することができる。なお、被覆層４０ｂの表面積は、スラリーの砥粒径、回転軸１０４の回転速度、被覆層４０ｂの研磨量（研磨される厚み）を調整することによって、変更可能である。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例を挙げて本発明について更に詳しく説明をするが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３２】
実施例１〜３において、被覆層４０ｂとして異なる表面積を有する被覆層を用い、シーズニングを行い、その後、被処理基体Ｗの酸化膜、即ち、ＳｉＯ２膜をエッチングして、エッチング速度を評価した。実施例１及び２の表面４０ｄは、溶射によって形成したＹ２Ｏ３層を図３に示した研磨装置を用いて研磨することにより得た。実施例３の表面４０ｄは、溶射によって形成した電極板Ｙ２Ｏ３層を図３に示した研磨装置を用いて研磨した後、セラミック粒子（ＳｉＯ２）を用いたブラスト処理を行うことにより得た。実施例１〜３の表面４０ｄの表面積はそれぞれ、２２７８５μｍ２、２７３２５μｍ２、２５４２１μｍ２であった。なお、表面４０ｄの表面積は、オリンパス株式会社製レーザ顕微鏡ＯＬＳ３１００を用い、当該レーザ顕微鏡の表面積測定モードを利用して測定した。
【００３３】
また、比較例として、溶射によって形成したＹ２Ｏ３層を有する電極板を用いて、Ｙ２Ｏ３層の表面に対してセラミック粒子（ＳｉＯ２）を用いたブラスト処理を行い、実施例１〜３と同様のシーズニングを行った後、ＳｉＯ２膜をエッチングして、エッチング速度を評価した。比較例におけるＹ２Ｏ３層の表面の表面積は、３９７５３μｍ２であった。なお、比較例では、Ｙ２Ｏ３層の表面の研磨は行わなかった。
【００３４】
実施例１〜３及び比較例でのシーズニングの条件は以下の通りであった。
処理空間Ｓの圧力：２０ｍＴ
下部電極への供給電力：０Ｗ
上部電極への供給電力：２０００Ｗ
処理ガス：流量８０ｓｃｃｍのＣ４Ｆ６、流量５００ｓｃｃｍのＣＯの混合ガス
伝熱ガス供給部６２からのＨｅガスの圧力：１５Ｔ
伝熱ガス供給部６４からのＨｅガスの圧力：４０Ｔ
エッチング時間：１２０秒
被処理基体Ｗのサイズ：３００ｍｍφ
【００３５】
また、実施例１〜３及び比較例でのエッチング条件は以下の通りであった。
処理空間Ｓの圧力：２０ｍＴ
下部電極への供給電力：２００Ｗ
上部電極への供給電力：１８００Ｗ
処理ガス：流量１３５ｓｃｃｍのＣＨＦ３、流量４６５ｓｃｃｍのＣＯ、流量１８ｓｃｃｍのＯ２の混合ガス
伝熱ガス供給部６２からのＨｅガスの圧力：１５Ｔ
伝熱ガス供給部６４からのＨｅガスの圧力：４０Ｔ
エッチング時間：３０秒
被処理基体Ｗのサイズ：３００ｍｍφ
【００３６】
エッチング速度は、被処理基体Ｗのエッチング前後の厚みを、被処理基体Ｗの中心、及び中心から径方向に±３０ｍｍ、±６０ｍｍ、±９０ｍｍ、±１２０ｍｍ、±１３０ｍｍ、±１４５ｍｍの各点において計測し、得られた計測値の平均値を求め、当該平均値を１分あたりのエッチング速度に換算して、当該換算により得た値として求めた。
【００３７】
実施例１〜３のエッチング速度はそれぞれ、１２９．６ｎｍ／ｍｉｎ、１３１．２ｍｍ／ｍｉｎ、１３３．２ｍｍ／ｍｉｎであった。一方、比較例のエッチング速度は、１２７．４ｍｍ／ｍｉｎであった。実施例１〜３によれば、比較例のエッチング速度よりも、所望のエッチング速度である１３２ｎｍ／ｍｉｎに近いエッチング速度が得られることが確認された。
【符号の説明】
【００３８】
１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、１４…台、１８…フォーカスリング、２６…排気装置、２８…排気管、３０…ゲートバルブ、３２…高周波電源、３４…整合器、３５…高周波電源、３６…整合器、３８…シャワーヘッド、４０…電極板、３８ａ…ガス通気孔、４０ａ…本体部、４０ｂ…被覆層、４０ｄ…表面（被覆層）、４２…電極支持体、４４…ガス供給部、５０…静電チャック、５８…ガス供給ライン、６０…ガス供給ライン、６２…伝熱ガス供給部、６４…伝熱ガス供給部、６６…制御部、Ｓ…処理空間、Ｗ…被処理基体。
【図１】
0005879069.tif 000002
【図２】
0005879069.tif 000003
【図３】
0005879069.tif 000004