JP2012049220A - 耐プラズマ部材およびその再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマに曝されてもパーティクルを発生しにくく且つリサイクル可能な耐プラズマ部材を提供する。
【解決手段】所定の表面形状を有してプラズマエッチングチャンバ内で使用される耐プラズマ部材であって、ＣＶＤ法により形成されると共にプラズマエッチング処理に曝されて表面が腐食した第１のＳｉＣ層１２と、前記第１のＳｉＣ層１２の腐食した表面上にＣＶＤ法により積層されると共に表面が前記所定の表面形状を有するように機械加工された第２のＳｉＣ層１３とを備える。
【選択図】図３

Description

この発明は、プラズマエッチングチャンバ内で使用される耐プラズマ部材に係り、特に、半導体デバイス製造工程において、基板等にプラズマエッチング処理を行う際に用いられるフォーカスリング、シャワーヘッド、静電チャック等の部材に関する。
また、この発明は、このような耐プラズマ部材を再生する方法にも関している。

半導体デバイス製造工程では、チャンバ内に、所定のガスを導入し、基板の搭置台を兼ねた下部電極と、この下部電極に対向するように設けられた上部電極との間に高周波電圧を印加することにより、プラズマを発生させ、このプラズマにより、基板にプラズマエッチング処理を施すプラズマエッチング処理装置が用いられる。
このプラズマエッチング処理装置において、基板を保持する静電チャックをプラズマによる腐食から阻止する方法として、静電チャックの外周部にフォーカスリングを嵌合することが行われるが、フォーカスリングの素材としては、一般的に、純度が高く、電気抵抗を制御することができ、また、安価な単結晶Ｓｉが多く使われている。
しかし、単結晶Ｓｉは、プラズマにより腐食しやすいため、パーティクルが発生しやすく、また、使用可能な時間が短いという課題がある。

そこで、例えば、特許文献１には、プラズマに曝される表面部分に、ＣＶＤ‐ＳｉＣ（化学蒸着法炭化ケイ素）膜を形成することが提案されている。ＣＶＤ‐ＳｉＣは、Ｓｉ（ケイ素）と比べて、腐食しにくいため、パーティクルが発生しにくく、使用可能な時間が１．８〜２．３倍と長い。

特開２００６−１２８３７２号公報

しかしながら、ＣＶＤ‐ＳｉＣは、Ｓｉよりも２〜４倍も高価であり、また、使用済みのフォーカスリングは、産業廃棄物になってしまうという問題がある。

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、プラズマに曝されてもパーティクルを発生しにくく且つリサイクル可能な耐プラズマ部材を提供することを目的とする。
また、この発明は、このような耐プラズマ部材を再生する方法を提供することも目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る耐プラズマ部材は、所定の表面形状を有してプラズマエッチングチャンバ内で使用される耐プラズマ部材であって、ＣＶＤ法により形成されると共にプラズマエッチング処理に曝されて表面が腐食した第１のＳｉＣ層と、前記第１のＳｉＣ層の腐食した表面上にＣＶＤ法により積層されると共に表面が前記所定の表面形状を有するように機械加工された第２のＳｉＣ層とを備えたことを特徴とする。
ここで、前記耐プラズマ部材は、シャワーヘッド、フォーカスリングまたは静電チャックである。

さらに、本発明に係る耐プラズマ部材の再生方法は、所定の表面形状を有してプラズマエッチングチャンバ内で使用される耐プラズマ部材の再生方法であって、
前記耐プラズマ部材は、少なくとも表面部にＣＶＤ法により形成された第１のＳｉＣ層を備え、プラズマエッチング処理に曝されて表面が腐食した使用済みの前記耐プラズマ部材の前記第１のＳｉＣ層の表面上にＣＶＤ法により新たに第２のＳｉＣ層を積層し、積層された第２のＳｉＣ層の表面を、前記所定の表面形状となるように機械加工することを特徴とする。

本発明によれば、プラズマに曝されてもパーティクルを発生しにくく且つリサイクル可能な耐プラズマ部材を提供することができる。

プラズマ処理装置の構成を示す断面図である。 プラズマエッチング処理により腐食したフォーカスリングを示す断面図である。 使用済みのフォーカスリングの再生方法を説明するための断面図である。

以下に、添付の図面に示す好適な実施形態に基づいて、この発明を詳細に説明する。

図１に、フォーカスリング１を備えたプラズマ処理装置の構成を示す。プラズマ処理装置は、内部を外部から気密に保つプラズマエッチングチャンバ２を有する。

プラズマエッチングチャンバ２内の上面には反応ガスを供給するためのガス供給口３が設置され、プラズマエッチングチャンバ２内の下面には反応ガスを排気するためのガス排気口４が設置されている。ガス供給口３は図示しないガス供給源に接続されており、ガス供給源によりプラズマを発生させるための反応ガスがガス供給口３を介してプラズマエッチングチャンバ２内に供給される。また、ガス排気口４は図示しない減圧装置に接続されており、減圧装置によりプラズマエッチングチャンバ２内を所定の真空度にすると共に、反応ガスが供給されてもプラズマエッチングチャンバ２内が所定の真空度を維持するよう調節を行う。減圧装置としては、真空ポンプ、クライオコイル等が利用できる。

ガス供給口３は、シャワーヘッド保持部材５に接続されている。シャワーヘッド保持部材５は、その内部に中空の空間であるガス供給室６を有し、ガス供給室６にはガス供給口３から反応ガスが供給される。なお、シャワーヘッド保持部材５とプラズマエッチングチャンバ２とは互いに電気的に絶縁されている。
シャワーヘッド保持部材５の下側には、ガス供給室６の下面を覆うようにシャワーヘッド７が取り付けられている。シャワーヘッド７には、その上面から下面に貫通する複数の噴出孔８が形成されており、ガス供給室６から供給される反応ガスが複数の噴出孔８を介してシャワーヘッド７の下方に噴出される。また、シャワーヘッド７は導電性の材料で形成された上部電極を有し、シャワーヘッド７の下方にプラズマ発生空間Ｐが形成される。

プラズマエッチングチャンバ２内の下部には、シャワーヘッド７と対向する位置にプラズマ発生空間Ｐを挟んで、下部電極９と静電チャック１０が設置されている。下部電極９は、シャワーヘッド７の上部電極と平行に設置され、接地されている。これにより、下部電極９とシャワーヘッド７の上部電極とは、プラズマを発生させるための電極対を形成する。一方、静電チャック１０は、下部電極９の上部に設置され、図示しない高圧直流電源から電圧が印加されることによって、静電チャック１０の上面に設置された基板Ｓとの間で静電力を発生させ、基板Ｓを静電チャック１０に固定する。なお、静電チャック１０とプラズマエッチングチャンバ２とは互いに電気的に絶縁されている。

シャワーヘッド７の上部電極は、シャワーヘッド保持部材５を介して高周波電源１１に接続されている。高周波電源１１は、プラズマを発生させるための電力を供給する電源で、プラズマ処理装置に利用されている公知の高周波電源が利用できる。

フォーカスリング１は、基板Ｓを嵌め込む円形の凹部を有する円環状の部材であり、基板Ｓを搭載する静電チャック１０がプラズマに直接曝されないように、静電チャック１０の外周部に嵌合されている。また、図１が示すように、フォーカスリング１の凹部は、基板Ｓを嵌め込んだ際、フォーカスリング１のプラズマに曝される表面と基板Ｓのプラズマに曝される表面が同一面をなすように形成される。
フォーカスリング１の材料は、少なくとも表面が、ＣＶＤ法により形成されたＳｉＣ層を有していれば特に限定されない。

図２は、プラズマエッチング処理により腐食したフォーカスリング１を示す断面図である。図中に示す破線は、使用前のフォーカスリング１の所定の形状を示す。
基板Ｓに対するプラズマエッチング処理を繰り返し、長時間行うと、フォーカスリング１を形成するＳｉＣ層１２は、直接、プラズマに曝される部分から腐食され、次第に図２に示されるような深い溝、すなわち、腐食部分Ｅが形成される。
このような腐食部分Ｅが形成されると、基板Ｓの表面とＳｉＣ層１２のプラズマに曝される面とが同一面をなさなくなり、プラズマの発生電場Ｐが変化するため、基板Ｓのプラズマエッチング処理に支障を来すこととなる。その結果、このようなフォーカスリング１を使用し続けることはできず、新たに所定の形状をしたフォーカスリングと取り換えなければならない。

図３を参照して、この発明の耐プラズマ部材の再生方法を説明する。
図３（Ａ）に示すフォーカスリング１は、プラズマエッチング処理に曝され、ＣＶＤ法により形成された第１のＳｉＣ層１２の一部が腐食した使用済みのフォーカスリングである。図中に示すＥは、腐食部分を示し、破線は、使用前のフォーカスリング１の所定の形状を示す。

まず、図３（Ｂ）に示すように、プラズマエッチング処理に曝されて表面が腐食した第１のＳｉＣ層１２の腐食した表面上に、ＣＶＤ法により新たな第２のＳｉＣ層１３を積層する。第２のＳｉＣ層１３を積層する厚さは、腐食部分Ｅを被覆することができれば、特に限定されない。
なお、第２のＳｉＣ層１３を積層する前に、使用済みフォーカスリング１の表面に付着した不純物を洗浄しておくことが好ましい。

次に、図３（Ｃ）に示すように、積層された第２のＳｉＣ層１３の表面を、使用前の表面形状となるように機械加工する。機械加工の方法は、所定の形状に加工することができれば、特に限定されず、例えばダイヤモンド砥粒を用いて機械研磨する方法があげられる。

このような本実施形態における耐プラズマ部材の再生方法で、使用済みフォーカスリングを再生することにより、ＣＶＤ法により形成されると共にプラズマエッチング処理に曝されて表面が腐食した第１のＳｉＣ層１２と、第１のＳｉＣ層１２の腐食した表面上にＣＶＤ法により積層されると共に表面が所定の表面形状を有するように機械加工された第２のＳｉＣ層１３とを備えるリサイクル可能なフォーカスリングを得ることができる。

また、本実施形態における耐プラズマ部材の再生方法は、新たにフォーカスリングを製造するより、安価で済むため、このフォーカスリングを２〜４回リサイクルすることができれば、リサイクル全体のコストをかなり削減できる。
使用済みフォーカスリング１における腐食部分Ｅの深さは、特に限定されないが、１〜１．５ｍｍであることが好ましい。このような深さのフォーカスリングを再生すれば、新しいフォーカスリング１にかかる費用よりも安価に再生することができる。

本実施形態では、耐プラズマ部材として、フォーカスリングを用いたが、所定形状を有してプラズマエッチングチャンバ内で使用される耐プラズマ部材であれば、これに限定されず、例えば、静電チャックまたはシャワーヘッドであってもよい。

１ フォーカスリング、２ プラズマエッチングチャンバ、３ ガス供給口、４ ガス排気口、５ シャワーヘッド保持部材、６ ガス供給室、７ シャワーヘッド、８ 噴出穴、９ 下部電極、１０ 静電チャック、１１ 高周波電源、１２ ＳｉＣ層（第１のＳｉＣ層）、１３ 第２のＳｉＣ層、Ｅ 腐食部分、Ｓ 基板

上記目的を達成するために、本発明に係る耐プラズマ部材は、所定の表面形状を有してプラズマエッチングチャンバ内で使用される耐プラズマ部材であって、ＣＶＤ法により形成されると共にプラズマエッチング処理に曝されて表面が腐食した第１のＳｉＣ層と、前記第１のＳｉＣ層の腐食した表面上に付着した不純物を洗浄した後、ＣＶＤ法により積層されると共に表面が前記所定の表面形状を有するように機械加工された第２のＳｉＣ層とを備えたことを特徴とする。
ここで、前記耐プラズマ部材は、シャワーヘッド、フォーカスリングまたは静電チャックである。

さらに、本発明に係る耐プラズマ部材の再生方法は、所定の表面形状を有してプラズマエッチングチャンバ内で使用される耐プラズマ部材の再生方法であって、
前記耐プラズマ部材は、少なくとも表面部にＣＶＤ法により形成された第１のＳｉＣ層を備え、プラズマエッチング処理に曝されて表面が腐食した使用済みの前記耐プラズマ部材の前記第１のＳｉＣ層の表面上に付着した不純物を洗浄した後、ＣＶＤ法により新たに第２のＳｉＣ層を積層し、積層された第２のＳｉＣ層の表面を、前記所定の表面形状となるように機械加工することを特徴とする。

Claims (4)

1. 所定の表面形状を有してプラズマエッチングチャンバ内で使用される耐プラズマ部材であって、
   ＣＶＤ法により形成されると共にプラズマエッチング処理に曝されて表面が腐食した第１のＳｉＣ層と、
   前記第１のＳｉＣ層の腐食した表面上にＣＶＤ法により積層されると共に表面が前記所定の表面形状を有するように機械加工された第２のＳｉＣ層と
   を備えたことを特徴とする耐プラズマ部材。
2. シャワーヘッド、フォーカスリングまたは静電チャックである請求項１に記載の耐プラズマ部材。
3. 所定の表面形状を有してプラズマエッチングチャンバ内で使用される耐プラズマ部材の再生方法であって、
   前記耐プラズマ部材は、少なくとも表面部にＣＶＤ法により形成された第１のＳｉＣ層を備え、
   プラズマエッチング処理に曝されて表面が腐食した使用済みの前記耐プラズマ部材の前記第１のＳｉＣ層の表面上にＣＶＤ法により新たに第２のＳｉＣ層を積層し、
   積層された第２のＳｉＣ層の表面を、前記所定の表面形状となるように機械加工する
   ことを特徴とする耐プラズマ部材の再生方法。
4. 前記耐プラズマ部材は、シャワーヘッド、フォーカスリングまたは静電チャックである請求項３に記載の耐プラズマ部材の再生方法。

Images