(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内の処理空間にプラズマを生成し、被処理体にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置を構成するプラズマ処理装置用部材であって、
プラズマに曝される面に保護膜が被覆され、
前記保護膜は、膜厚方向に延伸する略円筒形状の複数の柱状部分が互いに隣接して隙間なく集合した柱状組織で構成され、
前記柱状部分の柱径は０．５μｍ未満であることを特徴とする、プラズマ処理装置用部材。
【請求項２】
前記保護膜の膜厚は、１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理装置用部材。
【請求項３】
前記保護膜の表面粗度は３μｍ以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置用部材。
【請求項４】
前記保護膜は、被保護材に対してイオンプレーティング法を用いて被覆されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置用部材。
【請求項５】
前記処理容器内には、当該処理容器内にマイクロ波を放射する天板が設けられ、
前記保護膜は、前記天板に被覆されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置用部材。
【請求項６】
前記保護膜は、イットリア、酸化物系セラミックス、金属フッ化物、金属酸フッ化物、金属炭化物のいずれかからなることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置用部材。
【請求項７】
処理容器内の処理空間にプラズマを生成し、被処理体にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
当該プラズマ処理装置は、プラズマに曝される面に保護膜が被覆されたプラズマ処理装置用部材を有し、
前記保護膜は、膜厚方向に延伸する略円筒形状の複数の柱状部分が互いに隣接して隙間なく集合した柱状組織で構成され、
前記柱状部分の柱径は０．５μｍ未満であることを特徴とする、プラズマ処理装置。
【請求項８】
前記保護膜の膜厚は、１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする、請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記保護膜の表面粗度は３μｍ以下であることを特徴とする、請求項７又は８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記保護膜は、被保護材に対してイオンプレーティング法を用いて被覆されることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記処理容器内には、当該処理容器内にマイクロ波を放射する天板が設けられ、
前記保護膜は、前記天板に被覆されることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記保護膜は、イットリア、酸化物系セラミックス、金属フッ化物、金属酸フッ化物、金属炭化物のいずれかからなることを特徴とする、請求項７〜１１のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理体にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置を構成し、プラズマに曝される面に保護膜が被覆されたプラズマ処理装置用部材及び当該プラズマ処理装置用部材を有するプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば半導体ウェハなどの被処理体に対し所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置として、ラジアルラインスロットアンテナ（ｒａｄｉａｌ  ｌｉｎｅ  ｓｌｏｔ  ａｎｔｅｎｎａ）を用いたプラズマ処理装置が知られている。ラジアルラインスロットアンテナは、処理容器の天井面開口部に配置された誘電体窓の上部において、複数のスロットを有するスロット板がその上部に遅波板を載置した状態で配置され、さらにその中央部にて同軸導波管に接続されている。かかる構成により、マイクロ波発生器により発生されたマイクロ波は、同軸導波管を経由して、遅波板で径方向へ放射状に伝えられ、スロット板で円偏波を発生させた後、スロット板から誘電体窓を介して処理容器内に放射される。そして、このマイクロ波により処理容器内において低圧下で電子温度の低い高密度のプラズマを生成させることができ、生成されたプラズマによって、例えば成膜処理やエッチング処理などのプラズマ処理が行われる。
【０００３】
このようなプラズマ処理装置においては、例えば誘電体窓やそれを支持する金属部材等の近傍において電子温度が高くなるため、当該金属部材がプラズマ発生空間に露出した状態では金属部材がプラズマのスパッタ作用により削られ、処理空間内において金属汚染が生じるといった問題があった。具体的な金属部材としては例えばＡｌやＡｌ合金が使用されており、ＡｌのパーティクルによるＡｌ汚染が問題となっていた。
【０００４】
そこで、特許文献１には、プラズマ処理装置において、処理容器内の金属製部材に起因する金属汚染を低減させるために、当該金属製部材を例えばＹ２Ｏ３等の耐熱性絶縁体で被覆する技術が開示されている。また、特許文献２、３には、基板のパーティクルや金属による部材汚染を最小にするため、半導体材料処理装置におけるセラミック部材を含む種々の部品に対しイットリア含有被膜（コーティング）を施す技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００６／０６４８９８号
【特許文献２】特表２００７−５１６９２１号公報
【特許文献３】特開２０１０−２８３３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、近年、半導体集積回路の高集積化、高速化等の要請から、半導体ウェハの処理を行う処理容器内における各種汚染防止対策への要求が厳しくなっており、例えば誘電体等の処理容器を構成する部材に被覆されたイットリアを含む被膜から、プラズマの作用によりイットリアのパーティクルが発生するといった問題が明らかになってきている。
【０００７】
上記特許文献１〜３に記載の技術は、基板や金属から発生するパーティクルを問題にしたものであり、処理容器の内壁や各種部材に被覆された被膜から発生するパーティクルについては従来ほとんど言及されてこなかったのが実情である。
【０００８】
このような事情に鑑み、本発明の目的は、プラズマに曝される面に保護膜が被覆されたプラズマ処理装置用部材において、保護膜から発生するパーティクルを従来に比べ低減させることが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するため、本発明によれば、処理容器内の処理空間にプラズマを生成し、被処理体にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置を構成するプラズマ処理装置用部材であって、プラズマに曝される面に保護膜が被覆され、前記保護膜は、膜厚方向に延伸する略円筒形状の複数の柱状部分が互いに隣接して隙間なく集合した柱状組織で構成され、前記柱状部分の柱径は０．５μｍ未満であることを特徴とする、プラズマ処理装置用部材が提供される。
【００１０】
前記保護膜の膜厚は、１０μｍ以上１００μｍ以下であっても良い。
【００１１】
前記保護膜の表面粗度は３μｍ以下であっても良い。
【００１２】
前記保護膜は、被保護材に対してイオンプレーティング法を用いて被覆されても良い。
【００１３】
前記処理容器内には、当該処理容器内にマイクロ波を放射する天板が設けられ、
前記保護膜は、前記天板に被覆されても良い。
【００１４】
前記保護膜は、イットリア、酸化物系セラミックス、金属フッ化物、金属酸フッ化物、金属炭化物のいずれかからなるものでも良い。
【００１５】
また、本発明によれば、処理容器内の処理空間にプラズマを生成し、被処理体にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、当該プラズマ処理装置は、プラズマに曝される面に保護膜が被覆されたプラズマ処理装置用部材を有し、前記保護膜は、膜厚方向に延伸する略円筒形状の複数の柱状部分が互いに隣接して隙間なく集合した柱状組織で構成され、前記柱状部分の柱径は０．５μｍ未満であることを特徴とする、プラズマ処理装置が提供される。
【００１６】
前記保護膜の膜厚は、１０μｍ以上１００μｍ以下であっても良い。
【００１７】
前記保護膜の表面粗度は３μｍ以下であっても良い。
【００１８】
前記保護膜は、被保護材に対してイオンプレーティング法を用いて被覆されても良い。
【００１９】
前記処理容器内には、当該処理容器内にマイクロ波を放射する天板が設けられ、
前記保護膜は、前記天板に被覆されても良い。
【００２０】
前記保護膜は、イットリア、酸化物系セラミックス、金属フッ化物、金属酸フッ化物、金属炭化物のいずれかからなるものでも良い。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、プラズマに曝される面に保護膜が被覆されたプラズマ処理装置用部材において、保護膜から発生するパーティクルを従来に比べ低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施の形態にかかるプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】保護膜の表面組織の概略図である。
【図３】保護膜の断面組織の概略図である。
【図４】柱状組織を有しない保護膜で保護されたマイクロ波透過板を用いて成膜処理を行った際の成膜レートを示すグラフであり、時間経過に伴う成膜レートの変化を示すものである。
【図５】柱状組織を有する保護膜で保護されたマイクロ波透過板を用いて成膜処理を行った際の成膜レートを示すグラフであり、時間経過に伴う成膜レートの変化を示すものである。
【図６】基材表面粗さと、コーティング膜粗さとの相関関係を示すグラフである。
【図７】測定時間内においてプラズマ処理でウェハ上に発生したイットリウム汚染の量の平均値を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２４】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかるプラズマ処理装置１の構成の概略を示す縦断面図である。本実施の形態では、プラズマ処理装置１が、被処理体としてのウェハＷの表面（上面）に対してプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｏｔｉｏｎ）処理を行う成膜装置である場合を例にして説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。なお、本発明はプラズマを用いて被処理体にプラズマ処理を行う装置全般に適用可能であり、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００２５】
プラズマ処理装置１は、図１に示すように処理容器１０を有している。処理容器１０は、天井面が開口した略円筒形状を有し、当該天井面開口部には後述するラジアルラインスロットアンテナ４０が配置されている。また、処理容器１０の側面には被処理体の搬入出口１１が形成され、当該搬入出口１１にはゲートバルブ１２が設けられている。そして、処理容器１０はその内部を密閉可能に構成されている。なお、処理容器１０にはアルミニウム又はステンレス鋼等の金属が用いられ、処理容器１０は電気的に接地されている。
【００２６】
処理容器１０内の底部には、ウェハＷを上面に載置させる円筒形状の載置台２０が設けられている。載置台２０には、例えばＡｌＮ等が用いられる。
【００２７】
載置台２０の上面には静電チャック２１が設けられている。静電チャック２１は、絶縁材の間に電極２２が挟み込まれた構成を有している。電極２２は処理容器１０の外部に設けられた直流電源２３に接続されている。この直流電源２３により載置台２０の表面にクーロン力を生じさせて、ウェハＷを載置台２０上に静電吸着することができる。
【００２８】
また載置台２０には、コンデンサ２４を介して、ＲＦバイアス用の高周波電源２５が接続されていてもよい。高周波電源２５は、ウェハＷに引き込むイオンのエネルギーを制御するのに適した一定の周波数、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を所定のパワーで出力する。
【００２９】
載置台２０の上面には、静電チャック２１上のウェハＷを囲むように環状のフォーカスリング２８が設けられている。フォーカスリング２８には例えばセラミックスあるいは石英などの絶縁性材料が用いられ、フォーカスリング２８はプラズマ処理の均一性を向上させるように作用する。
【００３０】
なお、載置台２０の下方には、ウェハＷを下方から支持し昇降させるための昇降ピン（図示せず）が設けられている。昇降ピンは、載置台２０に形成された貫通孔（図示せず）を挿通し載置台２０の上面から突出可能になっている。
【００３１】
載置台２０の周囲において、当該載置台２０と処理容器１０の側面との間には、環状の排気空間３０が形成されている。排気空間３０の上部には、処理容器１０内を均一に排気するため、複数の排気孔が形成された環状のバッフル板３１が設けられている。排気空間３０の底部であって、処理容器１０の底面には、排気管３２が接続されている。排気管３２の数は任意に設定でき、円周方向に複数形成されていてもよい。排気管３２は、例えば真空ポンプを備えた排気装置３３に接続されている。排気装置３３は、処理容器１０内の雰囲気を所定の真空度まで減圧することができる。
【００３２】
処理容器１０の天井面開口部には、プラズマ生成用のマイクロ波を供給する天板としてのラジアルラインスロットアンテナ４０（ｒａｄｉａｌ  ｌｉｎｅ  ｓｌｏｔ  ａｎｔｅｎｎａ）が設けられている。ラジアルラインスロットアンテナ４０は、マイクロ波透過板４１、スロット板４２、遅波板４３、シールド蓋体４４を有している。
【００３３】
マイクロ波透過板４１は、例えばＯリング等のシール材（図示せず）を介して、処理容器１０の天井面開口部に密に設けられている。したがって、処理容器１０の内部は気密に保持される。マイクロ波透過板４１には誘電体、例えば石英、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等が用いられ、マイクロ波透過板４１はマイクロ波を透過させる。
【００３４】
スロット板４２は、マイクロ波透過板４１の上面であって、載置台２０と対向するように設けられている。スロット板４２には複数のスロットが形成され、スロット板４２はアンテナとして機能する。スロット板４２には、導電性を有する材料、たとえば銅、アルミニウム、ニッケル等が用いられる。
【００３５】
遅波板４３は、スロット板４２の上面に設けられている。遅波板４３には低損失誘電体材料、例えば石英、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等が用いられ、遅波板４３はマイクロ波の波長を短縮する。
【００３６】
シールド蓋体４４は、遅波板４３の上面において、遅波板４３とスロット板４２覆うように設けられている。シールド蓋体４４の内部には、例えば冷却媒体を流通させる円環状の流路４５が複数設けられている。流路４５を流れる冷却媒体によって、マイクロ波透過板４１、スロット板４２、遅波板４３、シールド蓋体４４が所定の温度に調節される。
【００３７】
シールド蓋体４４の中央部には同軸導波管５０が接続されている。同軸導波管５０は、内部導体５１と外管５２を有している。内部導体５１は、スロット板４２と接続されている。内部導体５１のスロット板４２側は円錐形に形成されて、スロット板４２に対してマイクロ波を効率よく伝播するようになっている。
【００３８】
同軸導波管５０には、マイクロ波を所定の振動モードに変換するモード変換器５３、矩形導波管５４、マイクロ波を発生するマイクロ波発生装置５５が同軸導波管５０側からこの順で接続されている。マイクロ波発生装置５５は、所定周波数、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させる。
【００３９】
かかる構成により、マイクロ波発生装置５５により発生されたマイクロ波は、矩形導波管５４、モード変換器５３、同軸導波管５０を順次伝播し、ラジアルラインスロットアンテナ４０内に供給され、遅波板４３で圧縮され短波長化され、スロット板４２で円偏波を発生させた後、スロット板４２からマイクロ波透過板４１を透過して処理容器１０内に放射される。このマイクロ波により処理容器１０内では処理ガスをプラズマ化させることができ、このプラズマによりウェハＷのプラズマ処理を行うことが可能な構成となっている。
【００４０】
処理容器１０の天井面、すなわちラジアルラインスロットアンテナ４０の中央部には、第１の処理ガス供給部としての第１の処理ガス供給管６０が設けられている。第１の処理ガス供給管６０はラジアルラインスロットアンテナ４０を貫通し、当該第１の処理ガス供給管６０の一端部はマイクロ波透過板４１の下面において開口している。また、第１の処理ガス供給管６０は同軸導波管５０の内部導体５１の内部を貫通し、さらにモード変換器５３内を挿通して、当該第１の処理ガス供給管６０の他端部は第１の処理ガス供給源６１に接続されている。第１の処理ガス供給源６１の内部には、処理ガスとして、例えばＴＳＡ（トリシリルアミン）、Ｎ２ガス、Ｈ２ガス、Ａｒガスがそれぞれ個別に貯留されている。このうち、ＴＳＡ、Ｎ２ガス、Ｈ２ガスはＳｉＮ膜の成膜用の原料ガスであり、Ａｒガスはプラズマ励起用ガスである。なお、以下において、この処理ガスを「第１の処理ガス」という場合がある。また、第１の処理ガス供給管６０には、第１の処理ガスの流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群６２が設けられている。
【００４１】
図１に示すように処理容器１０の側面には、第２の処理ガス供給部としての第２の処理ガス供給管７０が設けられている。第２の処理ガス供給管７０は、処理容器１０の側面の円周上で等間隔に複数、例えば２４本設けられている。第２の処理ガス供給管７０の一端部は処理容器１０の側面において開口し、他端部はバッファ部７１に接続されている。第２の処理ガス供給管７０は、その一端部が他端部より下方に位置するように斜めに配置されている。
【００４２】
バッファ部７１は、処理容器１０の側面内部に環状に設けられ、複数の第２の処理ガス供給管７０に共通に設けられている。バッファ部７１には、供給管７２を介して第２の処理ガス供給源７３が接続されている。第２の処理ガス供給源６３の内部には、処理ガスとして、例えばＴＳＡ（トリシリルアミン）、Ｎ２ガス、Ｈ２ガス、Ａｒガスがそれぞれ個別に貯留されている。なお、以下において、この処理ガスを「第２の処理ガス」という場合がある。また、供給管７２には、第２の処理ガスの流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群７４が設けられている。
【００４３】
第１の処理ガス供給管６０からの第１の処理ガスはウェハＷの中心部に向けて供給され、第２の処理ガス供給管７０からの第２の処理ガスはウェハＷの外周部に向けて供給される。
【００４４】
なお、第１の処理ガス供給管６０と第２の処理ガス供給管７０から処理容器１０内にそれぞれ供給される第１の処理ガス及び第２の処理ガスは、同種のガスでよいが、別種類のガスであってもよく、各々独立した流量で、或いは任意の流量比で供給することができる。
【００４５】
以上説明した、被処理体としてのウェハＷの表面に対してプラズマＣＶＤ処理を行い、例えばＳｉＮ膜を成膜するプラズマ処理装置１において、処理容器１０には例えばアルミニウム又はステンレス鋼等の金属が用いられ、載置台２０には例えばＡｌＮが用いられる。また、マイクロ波透過板４１には誘電体、例えば石英、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等が用いられる。このように処理容器１０の内部にプラズマが発生した状態において、プラズマに曝される部材として、アルミニウム等の金属を含む部材が用いられている。金属を含む部材がプラズマに曝された場合、金属部材がプラズマのスパッタ作用により削られ、処理空間内において金属汚染が生じることが知られており、例えばＡｌパーティクルによって処理容器１０内の空間が汚染されてしまう。
特に、本実施の形態に係るプラズマ処理装置１では、プラズマの電子温度が高いマイクロ波プラズマを用いるものであり、マイクロ波透過板４１の近傍等は高密度プラズマが発生しているため、上記のような問題が顕著である。
【００４６】
このような処理容器１０内における金属汚染の問題に対しては、イットリア含有被膜を施して対応することが従来より知られており、一般的なプラズマ処理装置では、コーティング材料を溶射（例えば大気プラズマ溶射）等の技術によって各部材をコーティングし対応していた。従来より知られるコーティング被膜としては、Ｙ２Ｏ３やＹＦ３等のイットリウムを含む被膜が知られており、例えば厚み１００μｍ以上の厚みでもって各部材に被覆される。
【００４７】
本発明者らは、種々の実験により、プラズマ処理装置では、例えば上記Ｙ２Ｏ３やＹＦ３等のイットリウムを含む被膜がプラズマに曝されることで、当該被膜からもイットリウムを含むパーティクルが発生していること、また、当該被膜の表面粗度がプラズマに曝されて削られ変化していき、プラズマ処理装置における処理効率に影響を与えていることを見出し、そのような現象を従来に比べ低減させるような技術について鋭意研究を行い、以下のような知見を得た。
【００４８】
即ち、処理容器１０を構成するプラズマに曝される各部材や誘電体等（被保護材）をコーティングする際に、当該コーティング膜（以下、被膜、保護膜とも記載）を厚み１０μｍ以上１００μｍ以下として形成させ、また、当該保護膜を形成させる基材（被保護材）の表面粗度を低くし、保護膜の表面粗度を３μｍ以下とし、更に、当該保護膜を柱状組織として形成させることで、保護膜から発生するパーティクルを従来に比べ低減させることができることが分かった。以下、この保護膜の特徴について、必要に応じてグラフ等を参照して説明する。
【００４９】
（保護膜を構成する材料）
保護膜を構成する材料としては、耐プラズマ性材料であることが好ましく、例えばイットリアなどの酸化物系セラミックス、金属フッ化物、金属酸フッ化物、金属炭化物であることが好ましい。
【００５０】
（保護膜の厚み）
形成される保護膜の厚みは１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。これは、保護膜の厚みが１０μｍ未満である場合には、プラズマに曝された際にスパッタ作用等により削れらてしまい、十分な保護性能が期待されないからである。
一方、保護膜の厚みが１００μｍ超である場合には、当該保護膜の厚みが厚すぎるために、保護膜の割れや剥がれが生じてしまう恐れがある。加えて、保護膜を形成させるためのコストが増大し、生産性が悪化してしまう。
【００５１】
（保護膜の柱状組織）
形成される保護膜の組織構成は柱状とされることが好ましい。具体的な柱状組織としては、ＳＥＭ観察を行った場合に、膜厚方向に延伸する柱状組織の各柱（柱状部分）の幅（柱径）が０．５μｍ未満とされることが好ましい。図２、３は、本実施の形態に係る保護膜のＳＥＭ写真であり、図２は保護膜の表面組織の概略図（×１００００倍）、図３は保護膜の断面組織の概略図（×３０００倍）である。なお、図３において上方に図示した層が保護膜層である。
【００５２】
図２、３に示すように、本実施の形態に係る保護膜は、ある程度一定の径（例えば０．５μｍ未満の径）を有する略円筒形状の柱状部分が、複数互いに隣接して隙間なく集合することで構成されている。この柱状組織では、膜厚方向において全ての柱状部分がほぼ同じ所定の方向（膜厚方向）に延伸するように構成されているため、例えば保護膜がプラズマに曝されて削られた場合であっても、削られた際の保護膜の表面粗度が、削られる前の保護膜の表面粗度とほぼ変わりなく推移する。従って、保護膜が形成された初期段階でのプラズマ処理装置における処理効率と、所定時間経過後のプラズマ処理装置における処理効率がほとんど変わることなくプラズマ処理が実施可能となる。なお、ここでプラズマ処理装置における処理としては、例えば成膜処理やエッチング処理といった種々の処理が考えられる。
【００５３】
図４は、図１に示した構成のプラズマ処理装置１において、柱状組織を有しない保護膜で保護されたマイクロ波透過板４１を用いて成膜処理を行った際の３００秒あたりの平均成膜膜厚、つまり成膜レートを示すグラフであり、時間経過に伴う成膜レートの変化を示すものである。一方、図５は、図１に示した構成のプラズマ処理装置１において、柱状組織を有する保護膜で保護されたマイクロ波透過板４１を用いて成膜処理を行った際の３００秒あたりの平均成膜膜厚、つまり成膜レートを示すグラフであり、時間経過に伴う成膜レートの変化を示すものである。
【００５４】
図４に示すように、柱状組織を有しない保護膜で保護されたマイクロ波透過板４１を用いた場合、時間経過に伴い、成膜レートは大きく変化している。特に成膜開始直後（表中時間経過０に近い時点）と、ある程度の所定時間経過後の成膜レートは大きく異なっている。即ち、プラズマ処理装置を用いて所定の成膜処理を行ったとしても、経時的に成膜レートが変動し、安定した成膜処理が実現できていないことが分かる。
【００５５】
一方、図５に示すように、柱状組織を有する保護膜で保護されたマイクロ波透過板４１を用いた場合、成膜レートは時間経過によってそれ程大きく変化していない。即ち、プラズマ処理装置を用いて所定の成膜処理を行った場合に、経時的に成膜レートが変動することなく、安定した成膜処理が実現されることが分かる。
【００５６】
（保護膜の表面粗度）
形成される保護膜の表面粗度は３μｍ以下であることが好ましい。保護膜の表面粗度が低い値である程、平面性が高まるため、プラズマに曝された場合にそのスパッタ作用等によって削られるといったことが抑制され、安定したプラズマ処理が実現される。
また、保護膜の表面粗度は、プラズマに曝されて当該保護膜が削られるため、経時的に変化するが、その経時的な変化は小さいことが好ましい。保護膜の表面粗度が経時的に大きく変化しないことで、長時間にわたってプラズマ処理を実施する場合であっても、パーティクルを多量に発生させることなく、安定した処理を継続して行うことが可能となる。
【００５７】
上述したように、本実施の形態に係る保護膜は、図２、３に示す通り、隙間の極めて少ない柱状組織によって構成されており、膜厚方向において全ての各柱状部分がほぼ同じ所定の方向（膜厚方向）に延伸するように構成されている。このような柱状組織と表面粗度は密接に関係しており、保護膜が柱状組織で構成されることで、当該保護膜の表面が削られた場合であっても、その表面粗度は大きく変化することなく所定の粗度（例えば３μｍ以下）を保つことになる。即ち、このような保護膜を用いてプラズマ処理装置の各部材をコーティングすることで、図５に示すように、経時的に成膜レートが変動することのない、安定したプラズマ処理が実現される。
【００５８】
また、本発明者らは、形成される保護膜の表面粗度と、基材（被保護材）の表面粗度との関係に着目し、その相関関係について検討した。図６は、基材表面粗さと、コーティング膜（保護膜）粗さとの相関関係を示すグラフである。
【００５９】
図６に示すように、基材表面粗さとコーティング膜粗さとは、ほぼ一致するような相関関係にあることから、表面粗度３μｍ以下の保護膜を形成させるにあたり、保護膜を形成させる基材（被保護材）の表面粗度に関しても、同じく３μｍ以下とすることが好ましい。
【００６０】
（保護膜の形成方法）
保護膜の形成方法は、例えば（高周波）イオンプレーティング法であることが好ましい。イオンプレーティング法は、電子ビームによって蒸発させた蒸着材をプラズマ中でイオン化させ、基材（被保護材）にバイアスを印加してイオンを引き込むことで、被膜（保護膜）を基材表面に形成させる技術である。
【００６１】
イオンプレーティング法は、例えば特開２０００−３４５３１９号公報等を参照して分かるように、従来より既知の方法であるため、その詳細な説明は、本明細書では省略する。但し、本実施の形態に係る保護膜は、上述したように、厚み１０μｍ以上１００μｍ以下、表面粗度３μｍ以下であることが必要であり、且つ、柱状組織でもって構成される必要がある。
【００６２】
以上説明した、本実施の形態に係る保護膜によってプラズマ処理装置の各部材や誘電体等を被覆することで、プラズマに曝された際に、保護膜から発生するパーティクル（例えばイットリアのパーティクル）を従来に比べ低減させることが可能となる。なお、この保護膜からのパーティクルの低減については、後述する実施例でも説明する。
また、保護膜の厚みを１０μｍ以上１００μｍ以下とすることで、保護膜の割れや剥がれを生じさせることなく、十分な保護性能を実現させることができる。また、保護膜の表面粗度を３μｍ以下とし、且つ、保護膜を柱状組織で構成されるものとすることで、保護膜がプラズマに曝されて削れた場合であっても、その表面粗度が経時的に大きく変化してしまうことが無く、安定したプラズマ処理を継続して行うことが可能となる。
【００６３】
以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【実施例】
【００６４】
本発明の実施例として、図１に示す構成のプラズマ処理装置において、大気プラズマ溶射によってコーティングされた従来の保護膜（比較例）と、本発明に係るイオンプレーティングによってコーティングされた保護膜（実施例）をそれぞれ同じ部材（マイクロ波透過板４１等）に被覆させ、同じ条件でもってプラズマ処理を行った。そして、プラズマ処理の経過時間に伴う保護膜から発生したパーティクルの量を測定し、更に保護膜から発生したパーティクルの量の平均値を算出した。なお、保護膜としてはイットリウムを含む保護膜（Ｙ２Ｏ３）を採用し、測定対象のパーティクルはイットリアパーティクル（Ｙ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ）とした。また、プラズマ処理の条件は、処理ガス流量をＮＨ３／Ｈ２／Ａｒ＝１９／７８０／７７０ｓｃｃｍ、処理容器内の圧力を２Ｔｏｒｒ、マイクロ波パワーを２５００Ｗ（３６００ｓｅｃ）とした。
【００６５】
本発明に係る保護膜（実施例）としては、厚み１５μｍ、表面粗度２μｍとし、柱状組織で構成されるものを用いた。一方、従来の保護膜（比較例）としては、厚み１００μｍ、表面粗度６μｍの被膜を用いた。
【００６６】
実施例に係る保護膜を用いたプラズマ処理装置でプラズマ処理を１３０時間行った場合の処理容器内のイットリアパーティクル量は、比較例に係る保護膜を用いたプラズマ処理装置でプラズマ処理を１３０時間行った場合の処理容器内のイットリアパーティクル量に比べ極めて低く、具体的には、比較例では実施例の１３倍のイットリアパーティクルが確認された。
【００６７】
また、図７は、実施例と比較例のそれぞれにおいて、測定時間を４００時間とした場合においてプラズマ処理でウェハ上に発生したイットリウム汚染の量の平均値（Ｙ  ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）を示すグラフである。なお、実施例に関しては２回の測定を行った。
図７に示すように、実施例においてウェハ上に発生したイットリウム汚染の量の平均値は０．１３（×Ｅ１０  ａｔ／ｃｍ２）、０．１１（×Ｅ１０  ａｔ／ｃｍ２）であった。一方、比較例においてウェハ上に発生したイットリウム汚染の量の平均値は０．２４（×Ｅ１０  ａｔ／ｃｍ２）であった。即ち、比較例では、実施例の約２倍のイットリウム汚染が生じていることが分かった。
【００６８】
以上の結果から、実施例に係る保護膜を用いた場合には、比較例に係る保護膜を用いた場合に比べ処理容器内に生じるイットリアパーティクル量が低減され、その結果ウェハ上に発生するイットリウム汚染の量も低減されていることが分かった。即ち、本発明に係る保護膜を用いてプラズマ処理装置のプラズマに曝される部材をコーティングすることにより、従来に比べ保護膜から発生するパーティクルを低減させることができることが実証された。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、被処理体にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置を構成し、プラズマに曝される面に保護膜が被覆されたプラズマ処理装置用部材及び当該プラズマ処理装置用部材を有するプラズマ処理装置に適用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１…基板処理装置
１０…処理容器
２０…載置台
６０…第１のガス供給管
６１…第１のガス供給源
７０…第２のガス供給管
７３…第２のガス供給源
Ｗ…ウェハ（被処理体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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