(57)【要約】【課題】シーズニングの時間を短縮しながら、プラズマ処理において安定したプロセス特性を得ることを目的とする。【解決手段】処理容器内にてガスをプラズマ化し、プラズマにより載置台に載置された基板を処理するプラズマ処理装置において使用される部材であって、前記処理容器内に配置され、前記部材の表面のうち、前記処理容器内のプラズマに曝露される面の一部がコバルトを含む被覆層で被覆されている、部材が提供される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内にてガスをプラズマ化し、プラズマにより載置台に載置された基板を処理するプラズマ処理装置において使用される部材であって、
前記処理容器内に配置されたときに、前記部材の表面のうち、前記処理容器内のプラズマに曝露される面の一部がコバルトを含む被覆層により被覆されている、
部材。
【請求項２】
前記被覆層は、コバルトのみからなる、
請求項１に記載の部材。
【請求項３】
前記部材は、前記プラズマ処理装置の上部電極の周辺部に配置された第１のリング状部材を含む、
請求項１又は２に記載の部材。
【請求項４】
前記第１のリング状部材の側面の少なくとも一部が前記被覆層により被覆されている、
請求項３に記載の部材。
【請求項５】
前記部材は、前記載置台の周辺部に配置された、第２のリング状部材を含む、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の部材。
【請求項６】
前記第２のリング状部材の、前記載置台に対して反対側の側面の少なくとも一部が前記被覆層により被覆されている、
請求項５に記載の部材。
【請求項７】
前記部材は、前記載置台の上の基板の外縁を囲むフォーカスリングの周辺部に配置された第３のリング状部材を含む、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の部材。
【請求項８】
前記第３のリング状部材の、前記載置台に対して反対側の側面の少なくとも一部が前記被覆層により被覆されている、
請求項７に記載の部材。
【請求項９】
前記部材の表面の、前記処理容器内のプラズマ処理空間に曝露される面の一部が前記被覆層により被覆されている、
請求項１〜８のいずれか一項に記載の部材。
【請求項１０】
前記部材は、絶縁部材で形成され、交換可能である、
請求項１〜９のいずれか一項に記載の部材。
【請求項１１】
処理容器と載置台とを有し、前記処理容器内にてガスをプラズマ化し、プラズマにより前記載置台に載置された基板を処理するプラズマ処理装置であって、
前記処理容器内に配置される部材を有し、
前記部材の表面のうち、前記処理容器内のプラズマに曝露される面の一部がコバルトを含む被覆層により被覆されている、プラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材及びプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
処理容器内にてガスをプラズマ化し、該プラズマにより載置台に載置された基板を処理するプラズマ処理装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。前記プラズマ処理装置では、天井部の開口にシールドリングを介してガスを供給するガスシャワーヘッドが嵌め込まれている。
【０００３】
新品のプラズマ処理装置を納品する際や、処理容器の内部に配置された交換可能なパーツを新品に交換する際、プラズマ処理装置では、処理容器の内部をシーズニングし、プラズマ処理におけるプロセス特性が変動しないように処理容器の内部の雰囲気を整えてからウェハの処理を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２２５５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の方法では、プラズマ処理装置の納品やパーツ交換の毎に長時間のシーズニングが必要になるため、スループットが低下し、生産性が悪くなるという課題がある。
【０００６】
上記課題に対して、一側面では、本発明は、シーズニングの時間を短縮しながら、プラズマ処理において安定したプロセス特性を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、一の態様によれば、処理容器内にてガスをプラズマ化し、プラズマにより載置台に載置された基板を処理するプラズマ処理装置において使用される部材であって、前記処理容器内に配置され、前記部材の表面のうち、前記処理容器内のプラズマに曝露される面の一部がコバルトを含む被覆層で被覆されている、部材が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
一の側面によれば、シーズニングの時間を短縮しながら、プラズマ処理において安定したプロセス特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す図。
【図２】一実施形態に係るトップシールドリングのコバルトの被覆層とプロセス特性の実験結果の一例を示す図。
【図３】一実施形態に係るコバルトの被覆層の有無による表面状態を説明するための図。
【図４】一実施形態に係るコバルトの被覆層とＥＲの変化の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１１】
［プラズマ処理装置］
まず、プラズマ処理装置１の一例について、図１を参照しながら説明する。本実施形態にかかるプラズマ処理装置１は、容量結合型（Capacitively Coupled Plasma：CCP）の平行平板プラズマ処理装置であり、処理容器１０内にてガスをプラズマ化し、プラズマの作用により載置台２０に載置されたウェハＷを処理するプラズマ処理装置の一例である。
【００１２】
プラズマ処理装置１は、略円筒形の処理容器１０を有している。処理容器１０の内面には、アルマイト処理（陽極酸化処理）が施されている。処理容器１０の内部は、プラズマによりエッチング処理や成膜処理等のプラズマ処理が行われる処理室となっている。
【００１３】
載置台２０は、基台１８を有し、基板の一例である半導体ウェハ（以下、「ウェハＷ」と表記する。）を載置する。載置台２０は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等から形成されている。載置台２０は下部電極としても機能する。
【００１４】
載置台２０の上側には、ウェハＷを静電吸着するための静電チャック２１が設けられている。静電チャック２１は、絶縁体２１ｂの間にチャック電極２１ａを挟み込んだ構造になっている。チャック電極２１ａにはスイッチ２３を介して直流電源２２が接続されている。スイッチ２３がオンのとき、直流電源２２からチャック電極２１ａに直流電圧が印加されると、クーロン力によってウェハＷが静電チャック２１に吸着される。
【００１５】
静電チャック２１の外周側の上部には、ウェハＷの外縁を囲む円環状のフォーカスリング８７が載置される。フォーカスリング８７は、例えば、シリコンから形成され、処理容器１０においてプラズマをウェハＷの表面に向けて収束し、プラズマ処理の効率を向上させる。
【００１６】
載置台２０は、支持体１４により処理容器１０の底部に保持される。基台１８の内部には、冷媒流路２４が形成されている。チラーから出力された例えば冷却水やブライン等の冷却媒体は、冷媒入口配管２６ａ、冷媒流路２４、冷媒出口配管２６ｂと流れ、循環する。このようにして循環する冷却媒体により、載置台２０は抜熱され、冷却される。
【００１７】
伝熱ガス供給源から供給されるヘリウムガス（Ｈｅ）やアルゴンガス（Ａｒ）等の伝熱ガスは、ガス供給ライン２８を通り静電チャック２１上のウェハＷの裏面に供給される。かかる構成により、冷媒流路２４に循環させる冷却媒体と、ウェハＷの裏面に供給する伝熱ガスとによって、ウェハＷが所定の温度に制御される。
【００１８】
第１高周波電源３２は、第１整合器３３を介して載置台２０に電気的に接続され、第１周波数のプラズマ生成用の高周波電力ＨＦ（例えば、４０ＭＨｚ）を載置台２０に印加する。また、第２高周波電源３４は、第２整合器３５を介して載置台２０に電気的に接続され、第１の周波数よりも低い第２周波数の、バイアス電圧発生用の高周波電力ＬＦ（例えば、１３．５６ＭＨｚ）を載置台２０に印加する。なお、本実施形態では、プラズマ生成用の高周波電力ＨＦは載置台２０に印加されるが、ガスシャワーヘッド２５に印加されてもよい。
【００１９】
第１整合器３３は、第１高周波電源３２の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させる。第２整合器３５は、第２高周波電源３４の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させる。
【００２０】
ガスシャワーヘッド２５は、その外縁に設けられた円筒状のシールドリング４０を介して処理容器１０の天井部の開口を閉塞するように取り付けられている。ガスシャワーヘッド２５は、シリコンにより形成されてもよい。ガスシャワーヘッド２５は、載置台２０（下部電極）に対向する対向電極（上部電極）としても機能する。ガスシャワーヘッド２５の周辺部には、シールドリング４０の下面にて、石英（ＳｉＯ２）から形成されたトップシールドリング４１が配置されている。
【００２１】
ガスシャワーヘッド２５には、ガスを導入するガス導入口４５が形成されている。ガスシャワーヘッド２５の内部には拡散室４６が設けられている。ガス供給源１５から出力されたガスは、ガス導入口４５を介して拡散室４６に供給され、拡散室４６にて拡散されて多数のガス供給孔４７から処理容器１０内のプラズマ処理空間Ｕに向けて導入される。
【００２２】
処理容器１０の底面には排気口５５が形成されており、排気口５５に接続された排気装置５０によって処理容器１０内が排気される。これにより、処理容器１０内を所定の真空度に維持することができる。処理容器１０の側壁にはゲートバルブＧが設けられている。ゲートバルブＧは、処理容器１０からウェハＷの搬入及び搬出を行う際に開閉する。
【００２３】
排気口５５の上方に形成された排気路４９の上部または入口には環状のバッフル板８１が取り付けられ、プラズマ処理空間Ｕと排気空間Ｄとを仕切るとともに、ガスの流れを整えるようになっている。
【００２４】
載置台２０の側壁を覆うように石英パーツ８６が配置されている。石英パーツ８６は、円筒状であり、石英から形成されている。フォーカスリング８７の外周側には、石英のカバーリング８９が設けられている。
【００２５】
プラズマ処理装置１には、装置全体の動作を制御する制御装置１００が設けられている。制御装置１００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１０５、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）１１０及びＲＡＭ（Random  Access  Memory）１１５を有している。ＣＰＵ１０５は、ＲＡＭ１１５等の記憶領域に格納されたレシピに従って、エッチング等の所望のプラズマ処理を実行する。レシピにはプロセス条件に対する装置の制御情報であるプロセス時間、圧力（ガスの排気）、高周波電力や電圧、各種ガス流量、処理容器内温度（上部電極温度、処理容器の側壁温度、ウェハＷ温度、静電チャック温度等）、冷却媒体の温度などが設定されている。なお、これらのプログラムや処理条件を示すレシピは、ハードディスクや半導体メモリに記憶されてもよい。また、レシピは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で所定位置にセットされ、読み出されるようにしてもよい。
【００２６】
プラズマ処理が実行される際には、ゲートバルブＧの開閉が制御され、ウェハＷが処理容器１０に搬入され、載置台２０に載置される。直流電源２２からチャック電極２１ａに直流電圧が印加されると、ウェハＷが静電チャック２１に吸着され、保持される。
【００２７】
処理ガスは、ガス供給源１５から処理容器１０内に供給される。第１高周波電力は、第１高周波電源３２から載置台２０に印加され、第２高周波電力は、第２高周波電源３４から載置台２０に印加される。これにより、ウェハＷの上方のプラズマ処理空間Ｕにプラズマが生成され、プラズマの作用によりウェハＷにプラズマ処理が施される。
【００２８】
プラズマ処理後、直流電源２２からチャック電極２１ａにウェハＷの吸着時とは正負が逆の直流電圧が印加され、ウェハＷの電荷が除電される。これにより、ウェハＷは、静電チャック２１から剥がされ、ゲートバルブＧから処理容器１０の外部に搬出される。
【００２９】
［トップシールドリング］
次に、かかる構成のプラズマ処理装置１に使用される、本実施形態に係るトップシールドリング４１の構成の一例について、図２を参照しながら説明する。図２は、一実施形態に係るトップシールドリング４１の表面に金属のコバルト（Ｃｏ）をコーティングしたときのプロセス特性の実験結果の一例を示す。
【００３０】
本実施形態に係るトップシールドリング４１は、プラズマ処理装置１の処理容器１０内にて使用される部材であって、表面の一部がコバルトを含む被覆層４２で被覆されている部材の一例である。本実施形態では、被覆層４２は、コバルトのみからなり、コバルトを溶射することにより形成される。しかしながら、被覆層４２は、コバルト含有の材料を溶射することにより形成してもよい。例えば、被覆層４２は、コバルトとカーボン（Ｃ）を含む材料を溶射することにより形成してもよい。また、被覆層４２のコーティング方法は、溶射でなくてもよい。被覆層４２の他のコーティング方法としては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）又はＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）による方法が挙げられる。
【００３１】
なお、トップシールドリング４１は、プラズマ処理装置１のガスシャワーヘッド２５（上部電極）の周辺部に配置され、表面の一部がコバルトの被覆層又はコバルトを含む被覆層で被覆されている第１のリング状部材の一例である。
【００３２】
本実施形態では、トップシールドリング４１の表面のうち、側面の少なくとも一部がコバルトの被覆層４２によりコーティングされている。具体的には、トップシールドリング４１の段差部の下側の側面の少なくとも一部がコバルトによりコーティングされている。トップシールドリング４１の段差部の下側の側面は、プラズマ処理空間Ｕと連通し、プラズマが入り込む隙間があり、トップシールドリング４１の表面のうち、処理容器１０内のプラズマに曝露される面となっている。プラズマ処理中、トップシールドリング４１の段差部の下側の側面はプラズマに曝露され、プラズマからの入熱により高温になる。
【００３３】
新品のプラズマ処理装置１を納品する際や処理容器１０内の交換可能なパーツを新品に交換する際、処理容器１０内をシーズニングし、プロセス特性が変動しないように処理容器１０内の雰囲気を整えた後、ウェハの処理を開始する。しかしながら、上記の方法では、プラズマ処理装置１の納品時やパーツ交換時に長時間のシーズニングが必要になるため、スループットが低下し、生産性が悪くなることがある。
【００３４】
本来、コバルトはウェハ処理時の汚染源となるため、処理容器１０内にはコバルトは存在しない方が良い。ところが、プラズマ処理中にウェハからコバルトが放出され、処理容器１０内の部材に付着するコバルトの量が徐々に増えていく。このようにして、実際には処理容器１０内からコバルトを完全に取り除くことができない。その結果、処理容器１０内において一定量のコバルトが存在する状態において、ウェハを処理する際に得られるエッチングレート（以下、「ＥＲ」と表記する。）が、処理容器１０内の「初期状態」のプロセス特性となっている。
【００３５】
新品のプラズマ処理装置１や新品のパーツにする際、シーズニングによって処理容器１０内をコバルトが存在しない状態のＥＲから、上記のように一定量のコバルトが存在する状態（初期状態）において得られるＥＲまで低下させるためには長時間を要してしまう。
【００３６】
そこで、本実施形態では、処理容器１０内の交換可能な部材に、予めコバルトをコーティングしておく。これにより、新品のプラズマ処理装置１や新品のパーツにする際の初期変動を減らし、シーズニングの時間を短縮できる。本実施形態では、新品のトップシールドリング４１の所定の領域に所定の面積でコバルトをコーティングしておくことで、トップシールドリング４１の交換時に実行されるシーズニングにおいて、コバルトによりＥＲの低下によって処理容器１０内を迅速に初期状態にすることができ、スループットを向上させ、生産性を高めることができる。
【００３７】
ただし、トップシールドリング４１に対するコバルトのコーティングが処理容器１０内の汚染源にならないようにするために、トップシールドリング４１へコバルトをコーティングする領域やコーティングする面積には、最適化が必要である。
【００３８】
そこで、本実施形態では、プラズマ処理の初期変動を減らしながら、コバルトがウェハ処理時の汚染源にならないように、プラズマ処理装置１に使用するトップシールドリング４１へコバルトをコーティングする領域や面積を最適化する実験を行った。
【００３９】
図２の左図、中央図、右図では、それぞれ、トップシールドリング４１の段差部の下側の側面及び底面のうち、コバルトの被覆層４２によりコーティングされている領域の断面を示す。
【００４０】
図２の左図では、トップシールドリング４１の底面４２ａの全面と、トップシールドリング４１の段差部の下側の外側面４２ｂ及び内側面４２ｃの全面と、段差部の下側の内側面４２ｃの上部の端部４２ｄが、コバルトの被覆層４２によりコーティングされている。この場合のトップシールドリング４１の、被覆層４２によりコーティングされた面積比（Ａｒｅａ  Ｒａｔｉｏ）を１００％とする。トップシールドリング４１の段差部の下側の内側面４２ｃは、載置台２０の中心からの径が３６５ｍｍに位置する。
【００４１】
この場合の被覆層４２のコバルトによる汚染量は１．８９（ａｔｏｍｓ／ｃｍ２）であり、第１高周波電力を５０時間印加した後のＥＲシフト量は、トップシールドリング４１にコバルトの被覆層４２を設けない場合と比べて２２％低下している。
【００４２】
図２の中央図では、トップシールドリング４１の底面４２ａの一部であって外周側の面４２ａ１と、トップシールドリング４１の段差部の下側の外側面の概ね全面４２ｂ１が、コバルトの被覆層４２によりコーティングされている。中央図の場合の被覆層４２によりコーティングされた面積比は、左図の場合の被覆層４２の約１／２０に当たる６．２％となっている。なお、トップシールドリング４１の底部の面４２ａ１の内端部は、載置台２０の中心からの径が４４２ｍｍに位置する。
【００４３】
この場合の被覆層４２のコバルトによる汚染量は０．０４（ａｔｏｍｓ／ｃｍ２）であり、左図の場合の被覆層４２のコバルトによる汚染量１．８９（ａｔｏｍｓ／ｃｍ２）と比べて、コバルト汚染は約１／５０に低下している。
【００４４】
また、中央図の場合の第１高周波電力を５０時間印加した後のＥＲシフト量は、トップシールドリング４１にコバルトの被覆層４２を設けない場合と比べて１０％低下している。このＥＲシフト量は、左図の場合のＥＲシフト量の２２％の低下と比べて、約１／２低下している。
【００４５】
図２の右図の場合、トップシールドリング４１の外周側の側面４２ｂ２に設けられた被覆層４２によりコーティングされた面積比は、左図の場合の被覆層４２の約１／１０００に当たる０．１％となっている。なお、トップシールドリング４１の外周側の側面４２ｂ２は、載置台２０の中心からの径が４４９ｍｍに位置する。
【００４６】
この場合の被覆層４２のコバルトによる汚染量は０．００２（ａｔｏｍｓ／ｃｍ２）未満であり、左図の場合の被覆層４２のコバルトによる汚染量である１．８９（ａｔｏｍｓ／ｃｍ２）と比べて、コバルト汚染は約１／１０００低下している。
【００４７】
また、右図の場合の第１高周波電力を５０時間印加した後のＥＲシフト量は、トップシールドリング４１にコバルトの被覆層４２を設けない場合と比べて４％低下している。このＥＲシフト量は、左図の場合のＥＲシフト量の２２％の低下と比べて、約１／５低下している。
【００４８】
以上から、図２の左図に示す被覆層４２では、トップシールドリング４１へのコバルトのコーティング量が多いため、ＥＲが下がり過ぎてしまっていることがわかる。一方、図２の中央図に示す被覆層４２では、ＥＲが１０％低下し、ウェハをプラズマ処理する際の初期状態のＥＲとほぼ等しい値になっており、トップシールドリング４１のコバルトのコーティング量及びコーティング領域が適正であるとわかる。
【００４９】
加えて、図２の中央の被覆層４２では、コバルトの汚染量が０．０４（ａｔｏｍｓ／ｃｍ２）と少ない。以上から、図２の中央の被覆層４２を有するトップシールドリング４１によれば、ウェハＷに付着するコバルトを極力少なくしてコバルトの汚染を抑制しながら、シーズニング時に処理容器１０内を初期状態のＥＲに迅速に制御でき、シーズニングを短縮できる。
【００５０】
一方、図２の右の被覆層４２では、新品時のトップシールドリング４１のコバルトのコーティング量が少ないため、ＥＲの低下が少ないことがわかる。よって、コバルトの汚染をより抑制することはできるが、図２の中央図に示す被覆層４２よりも、処理容器１０内を初期状態にするためのシーズニングに時間がかかり、シーズニングの短縮の効果が少なくなる。
【００５１】
よって、トップシールドリング４１に対しては、図２の中央の被覆層４２のように、コバルトのコーティングの領域及び面積を定めると、シーズニングの時間を短縮しながら、プラズマ処理において安定したプロセス特性を得ることができる。また、図２の中央の被覆層４２は、トップシールドリング４１の外側面にコーティングされているため、トップシールドリング４１の内側面にコーティングされている場合と比べて、ウェハＷに飛散するコバルトの量を少なくすることができる。
【００５２】
以上のように、本実施形態に係るトップシールドリング４１では、コバルトの被覆層４２の領域及び面積を、被覆層４２を設けない場合と比べてＥＲが１０％前後低下するように適正化して、ウェハＷを汚染しない位置に被覆層４２を設ける。これにより、処理容器１０内のコバルトの汚染を抑制しながら、シーズニングの時間を短縮し、プラズマ処理において安定したＥＲを得ることができる。
【００５３】
なお、本実施形態では、トップシールドリング４１へコーティングされたコバルトの被覆層４２について説明したが、コバルトで被覆する部材はこれに限らない。例えば、処理容器１０内に配置される部材であって、かつ、処理容器１０のバッフル板８１よりも上の部分に配置される部材であって、プラズマ処理空間Ｕ又はプラズマ処理空間Ｕに連通する空間に配置された部材であればよい。つまり、コバルトで被覆する部材は、処理容器１０内のプラズマ処理空間Ｕ又はプラズマ処理空間Ｕに連通した空間に露出しているパーツのうち、処理容器１０のバッフル板８１よりも上の部分で、プラズマからの入熱によって加熱される位置に配置されている。コバルトで被覆する部材は、石英等の絶縁部材であってもよいし、デポシールド等の部材を形成するＡｌ等の金属であってもよい。
【００５４】
例えば、本実施形態にて処理容器１０内に配置される上記部材としては、トップシールドリング４１の他、石英パーツ８６及びカバーリング８９が挙げられる。トップシールドリング４１、石英パーツ８６及びカバーリング８９は、石英により形成されている。
【００５５】
石英パーツ８６又はカバーリング８９に被覆層４２をコーティングする箇所は、ウェハＷから極力遠い面であることが好ましい。具体的には、石英パーツ８６の外周側や、カバーリング８９の外周側に被覆層４２をコーティングすることが好ましい。これにより、ウェハＷの表面にコバルトが飛来して付着することを低減し、コバルトによる汚染を抑制することができる。
【００５６】
石英パーツ８６は、載置台２０の周辺部に配置され、表面の一部がコバルトの被覆層４２又はコバルトを含む被覆層４２で被覆されている第２のリング状部材の一例である。石英パーツ８６の被覆層４２は、載置台２０に対して反対側の側面の少なくとも一部を覆う。石英パーツ８６を被覆層４２で被覆する面積は、図２に示すような、コバルトによる汚染とＥＲの低下に関する実験結果に従い最適化することができる。
【００５７】
カバーリング８９は、フォーカスリング８７の周辺部に配置され、表面の一部がコバルトの被覆層４２又はコバルトを含む被覆層４２で被覆されている第３のリング状部材の一例である。カバーリング８９の被覆層４２は、載置台２０に対して反対側の側面の少なくとも一部を覆う。カバーリング８９を被覆層４２で被覆する面積は、図２に示すような、コバルトによる汚染とＥＲの低下に関する実験結果に従い最適化することができる。
【００５８】
［コバルトの被覆層］
次に、コバルトの被覆層４２の有無に応じた、本実施形態に係るトップシールドリング４１、石英パーツ８６又はカバーリング８９の部材の表面のプラズマ処理中の状態について、図３を参照しながら説明する。図３（ａ）は、トップシールドリング４１等の上記部材の表面にコバルトの被覆層４２がない場合、そして、図３（ｂ−１）及び（ｂ−２）は、上記部材の表面にコバルトの被覆層４２がある場合の、酸素プラズマによる処理中の表面状態の一例を示す。
【００５９】
エッチング等のプラズマ処理中、上記部材にはカーボンが付着する。上記部材にコバルトの被覆層４２がない場合、図３（ａ）に示すように、プラズマ中のＯラジカルは、上記部材に付着したカーボンポリマー（Ｃ）と反応する。
【００６０】
一方、上記部材にコバルトの被覆層４２がある場合、図３（ｂ−１）に示すように、プラズマ中のＯラジカルは、上記部材に付着したカーボンポリマー（Ｃ）とコバルト（Ｃｏ）と反応する。カーボンとコバルトが存在し、かつ、３００℃以上の高温状態では、Ｃ−ＣｏがＯラジカルと反応してＣｏが酸化され、Ｃｏ３Ｏ４が生成される。
【００６１】
つまり、プラズマ中のＯラジカルは、部材の表面に吸着して（Ｏ＊＋Ｏ＊→Ｏ２等）、Ｃとコバルトと反応し、Ｃｏ３Ｏ４が生成され、Ｏラジカルが消費される。生成されたＣｏ３Ｏ４は、上記部材から脱離し、プラズマ処理装置１の外部に排気される。このようにして、図３（ｂ−２）に示すように、プラズマ中のＯラジカルの密度が下がることによって、プラズマ処理中のＥＲが低下する。
【００６２】
なお、Ｏラジカルを消費するためには、コバルトは必須の要素であるが、カーボンはあってもなくてもよい。ただし、コバルトとともにカーボンが存在するとＣｏ３Ｏ４の生成が促進される。２０１５年６月１５日に公開された論文「In situ oxidation of carbon-encapsulated cobalt nanocapsules creates highly active cobalt oxide catalysts for hydrocarbon combustion」を参照することができる。
【００６３】
上記反応に使用されるカーボンは、プラズマ処理時に上記部材に付着したものでもよく、被覆層４２にカーボンが含有されている場合には、含有されたカーボンであってもよい。また、カーボンに替えて、高温状態で酸素を消費するような他の金属とコバルトを用いることができる。
【００６４】
図４は、一実施形態に係るトップシールドリング４１にコバルトの被覆層４２がある場合とない場合のＥＲの一例を示す。図４（ａ）は、所定のレシピ（１）に基づくプラズマ処理時に、部材へのコバルトの被覆層４２の有無とＥＲの一例を示す。図４（ｂ）は、図４（ａ）のときと異なる所定のレシピ（２）に基づくプラズマ処理時に、部材へのコバルトの被覆層４２の有無とＥＲの一例を示す。
【００６５】
これによれば、図４（ａ）及び図４（ｂ）のいずれの場合にも、トップシールドリング４１にコバルトの被覆層４２がない場合と比較して、コバルトの被覆層４２がある場合には、酸素ガスの供給量が同じであればＥＲは低下する。また、いずれの場合にも、酸素ガスの供給量を増加させるとＥＲが増加する。これにより、酸素ガスの供給量を制御することで、トップシールドリング４１にコバルトの被覆層４２がある場合であっても、コバルトの被覆層４２がない場合と同じＥＲにすることができる。
【００６６】
以上から、トップシールドリング４１、石英パーツ８６又はカバーリング８９の部材の表面の一部をコバルトの被覆層４２でコーティングすることで、プラズマ中のＯラジカルの量を減らし、ＥＲを低下させ、プラズマ処理において安定したＥＲを得ることができることが証明された。
【００６７】
以上に説明したように、本実施形態のプラズマ処理装置１に使用する、処理容器１０内のトップシールドリング４１等の交換可能な部材の表面の一部をコバルトの被覆層４２でコーティングすることにより、ＥＲを低下させることができる。
【００６８】
トップシールドリング４１、石英パーツ８６及びカバーリング８９の各部材は、コバルトの被覆層４２により一部がコーティングされた状態で、新品のプラズマ処理装置１の納品時に処理容器１０内の所定位置に配置される。また、これらの各部材は消耗パーツであるため、各部材の交換時にもコバルトの被覆層４２がコーティングされた状態で交換される。
【００６９】
本実施形態によれば、新品のプラズマ処理装置１の納品直後や、上記部材の交換直後に、ウェハＷの処理前に実行するシーズニングにおいて、早期に安定したプロセス特性を示すＥＲが得られる雰囲気に処理容器１０内のコンディションを整えることができる。これにより、シーズニングの時間を短縮することで、スループットを向上させ、生産性を高めることができる。また、上記各部材の表面にコーティングするコバルトの面積と位置を最適化することにより、ＥＲを低下させすぎず、かつ、処理容器１０内のコバルト汚染を許容範囲内に抑制することができる。
【００７０】
なお、上記各部材の表面にコーティングするコバルトの厚さは、上記効果に影響を与えないため、コーティング処理の短縮及びコストを考慮して、できるだけ薄くすることが好ましい。
【００７１】
また、例えば、上記各部材の交換時期は、定期メンテナンスやフォーカスリング８７を交換するときが一例として挙げられる。
【００７２】
以上、部材及びプラズマ処理装置を上記実施形態により説明したが、本発明にかかる部材及びプラズマ処理装置は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【００７３】
本発明に係るプラズマ処理装置は、Capacitively Coupled Plasma(CCP),Inductively Coupled Plasma(ICP),Radial Line Slot Antenna, Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR),Helicon Wave Plasma(HWP)のどのタイプにも適用可能である。
【００７４】
本明細書では、基板の一例として半導体ウェハＷを挙げて説明した。しかし、基板は、これに限らず、LCD(Liquid Crystal Display)、FPD(Flat Panel Display)に用いられる各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であっても良い。
【符号の説明】
【００７５】
１  プラズマ処理装置
１０  処理容器
１５  ガス供給源
１８  基台
２０  載置台
２１  静電チャック
２１ａ  チャック電極
２２  直流電源
２５  ガスシャワーヘッド
３２  第１高周波電源
３４  第２高周波電源
４０  シールドリング
４１  トップシールドリング
４９  排気路
５０  排気装置
８１  バッフル板
８６  石英パーツ
８７  フォーカスリング
８９  カバーリング
１００  制御装置
Ｕ  プラズマ処理空間
Ｄ  排気空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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