特許 6872424 チャンバ、チャンバの製造方法、チャンバのメンテナンス方法、プラズマ処理装置、及びプラズマ処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6872424

(24)【登録日】2021年4月21日

(45)【発行日】2021年5月19日

(54)【発明の名称】チャンバ、チャンバの製造方法、チャンバのメンテナンス方法、プラズマ処理装置、及びプラズマ処理方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/507 20060101AFI20210510BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20210510BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20210510BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20210510BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20210510BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20210510BHJP

【ＦＩ】

   C23C16/507

   H01L21/205

   H01L21/31 C

   H01L21/302 101C

   C23C16/44 J

   H05H1/46 L

【請求項の数】21

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2017-107515(P2017-107515)

(22)【出願日】2017年5月31日

(65)【公開番号】特開2018-204051(P2018-204051A)

(43)【公開日】2018年12月27日

【審査請求日】2020年2月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000220239

【氏名又は名称】東京応化工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107836

【弁理士】

【氏名又は名称】西 和哉

(72)【発明者】

【氏名】御嶽 達弘

(72)【発明者】

【氏名】中田 公宏

(72)【発明者】

【氏名】石田 信悟

【審査官】 山本 一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−３５６３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１３５８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０７２４５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１４０９５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １６／５０７

Ｃ２３Ｃ １６／４４

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部でプラズマ処理が行われるチャンバであって、
前記チャンバの壁部の内面のうち、プラズマを発生させる電極の近傍に、無機物の被膜を部分的に備え、
前記被膜は、間隔をあけた複数の円環状、らせん状、又は縞状に設けられている、チャンバ。

【請求項2】

前記被膜は、前記壁部の外側に配置された前記電極に対して、前記壁部を挟んだ前記内面に設けられる、請求項１に記載のチャンバ。

【請求項3】

前記被膜は、前記壁部の内面のうち、曲面部分に設けられる、請求項１または請求項２に記載のチャンバ。

【請求項4】

前記被膜は、多孔質である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のチャンバ。

【請求項5】

前記被膜は、表面粗さとして１５μｍ以上の最大高さ（Ｒｍａｘ）を有する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のチャンバ。

【請求項6】

前記被膜は、１μｍ以上１０μｍ以下の算術平均表面粗さ（Ｒａ）を有する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のチャンバ。

【請求項7】

前記無機物は、Ａｌ_２Ｏ_３、及びＹ_２Ｏ_３の少なくとも１種である、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のチャンバ。

【請求項8】

前記無機物は、前記チャンバにおける前記被膜が設けられる部分と同様の組成である、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のチャンバ。

【請求項9】

前記チャンバにおける前記被膜が設けられる部分の組成及び前記無機物は、Ａｌ_２Ｏ_３である、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のチャンバ。

【請求項10】

前記被膜は、溶射膜である、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のチャンバ。

【請求項11】

前記被膜の膜厚は、５０μｍ以上３００μｍ以下である、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のチャンバ。

【請求項12】

ドーム部と、円筒部と、を備えるベルジャー型である、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のチャンバ。

【請求項13】

被処理物にプラズマ処理を行う装置であって、
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のチャンバと、
前記プラズマを発生させる電極と、
前記被処理物を載置するステージと、を備えるプラズマ処理装置。

【請求項14】

前記チャンバは、ドーム部と円筒部とを備えたベルジャー型であり、
前記電極は、前記ドーム部の外周に設けられたキャップ型コイルであり、
前記チャンバにおける前記電極に囲まれたプラズマ発生部と、前記ステージとの間に、前記プラズマ発生部において生じたラジカルが再結合するダウンフロー領域が設けられる、請求項１３に記載のプラズマ処理装置。

【請求項15】

前記ダウンフロー領域において前記ラジカルが再結合してなる物質が、前記被処理物上に堆積される、請求項１４に記載のプラズマ処理装置。

【請求項16】

前記プラズマ発生部と前記ステージとの間の距離が、１０ｃｍ以上、３５ｃｍ以下である、請求項１４または請求項１５に記載のプラズマ処理装置。

【請求項17】

前記キャップ型コイルが、誘導結合プラズマを発生させる、請求項１４から請求項１６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項18】

前記キャップ型コイルが、互いに沿って伸びる２本のコイルからなり、前記２本のコイルの端部がずれている、請求項１４から請求項１７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項19】

請求項１３から請求項１８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置を用いて、前記被処理物にプラズマ処理を行うことを含む、プラズマ処理方法。

【請求項20】

請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のチャンバのメンテナンス方法であって、プラズマ処理を行った前記チャンバの前記被膜を除去し、前記被膜を前記チャンバに再形成することを含む、チャンバのメンテナンス方法。

【請求項21】

内部でプラズマ処理が行われるチャンバを製造する方法であって、
前記チャンバの壁部の内面のうち、プラズマを発生させる電極の近傍に、無機物の被膜を部分的に形成することを含み、
前記被膜は、間隔をあけた複数の円環状、らせん状、又は縞状に形成される、チャンバの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、チャンバ、チャンバの製造方法、チャンバのメンテナンス方法、プラズマ処理装置、及びプラズマ処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

プラズマを生成し、生成したプラズマを用いて化学気相成長（ＣＶＤ）等の処理を被処理物に施すプラズマ処理装置が知られている。例えば、チャンバ等の処理室に、反応ガスを導入し、高周波などを印加してプラズマを発生させることにより反応ガスにエネルギーを与えて分解し、生成した活性種をウエハなどの被処理物の表面に堆積させ、化学的に結合させることにより薄膜を形成するプラズマ処理装置が知られている（例えば、下記の特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平８−８８２２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のようなプラズマ処理装置では、チャンバはプラズマによってダメージを受け、その結果、クラック等の破損が生じたり、また、チャンバがエッチング等により摩耗しパーティクルが発生することがある。チャンバが破損すると、被処理物のプラズマ処理が困難になり使用できなくなる。また、パーティクルが被処理物の表面に堆積すると、被処理物の品質が悪化しうる。このため、チャンバは、プラズマによるダメージ及びパーティクルの発生を抑制することが要求されている。

【0005】

本願発明者は、上記の問題を解決するため、従来のチャンバの内壁に被膜を形成する改良を行った。しかしながら、単に全面的にチャンバの内壁に被膜を形成しただけでは、被膜がチャンバの内壁から剥離したり、被膜を形成することによるチャンバのクラック、割れなどの破損が生じたりし、依然として、改善の余地を残すものであった。そして、本願発明者は、このような結果を踏まえつつ、さらに検討を行い、チャンバの内壁に特定の被膜を形成することにより、上記の要求および問題を解決できることを見出し、本願発明を完成させた。

【0006】

以上のような事情に鑑み、本発明は、プラズマ処理におけるチャンバのダメージ及びパーティクルの発生を効果的に抑制し、チャンバのメンテナンス回数を低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の態様に従えば、内部でプラズマ処理が行われるチャンバであって、チャンバの壁部の内面のうち、プラズマを発生させる電極の近傍に、無機物の被膜を部分的に備え、被膜は、間隔をあけた複数の円環状、らせん状、又は縞状に設けられている、チャンバが提供される。
また、本発明の第１の態様に従えば、内部でプラズマ処理が行われるチャンバであって、チャンバの壁部の内面のうち、プラズマを発生させる電極の近傍に、無機物の被膜を部分的に備える、チャンバが提供される。

【0008】

本発明の第２の態様に従えば、第１の態様のチャンバと、プラズマを発生させる電極と、被処理物を載置するステージと、を備えるプラズマ処理装置が提供される。

【0009】

本発明の第３の態様に従えば、第２の態様のプラズマ処理装置を用いて、被処理物にプラズマ処理を行うことを含む、プラズマ処理方法が提供される。

【0010】

本発明の第４の態様に従えば、第１の態様のチャンバのメンテナンス方法であって、
プラズマ処理を行ったチャンバの被膜を除去し、被膜をチャンバに再形成することを含む、チャンバのメンテナンス方法が提供される。

【0011】

本発明の態様に従えば、内部でプラズマ処理が行われるチャンバを製造する方法であって、チャンバの壁部の内面のうち、プラズマを発生させる電極の近傍に、無機物の被膜を部分的に形成することを含み、被膜は、間隔をあけた複数の円環状、らせん状、又は縞状に形成される、チャンバの製造方法が提供される。
また、本発明の第５の態様に従えば、内部でプラズマＣＶＤ処理が行われるチャンバを製造する方法であって、チャンバの壁部の内面のうち、プラズマを発生させる電極の近傍に、無機物の被膜を部分的に形成することを含む、チャンバの製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0012】

本発明のプラズマ処理装置、プラズマ処理方法及びチャンバは、プラズマ処理におけるチャンバのダメージ及びパーティクルの発生を効果的に抑制し、チャンバのメンテナンス回数を低減することができる。本発明のチャンバの製造方法は、プラズマ処理におけるチャンバのダメージ及びパーティクルの発生を抑制するチャンバを容易に製造することができる。また、本実施形態のチャンバ（プラズマ処理装置）のメンテナンス方法は、チャンバ（プラズマ処理装置）の寿命を長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施形態に係るプラズマ処理装置の断面図である。

【図2】本実施形態のチャンバの斜視図である。

【図3】本実施形態のコイルの上面図である。

【図4】比較例のチャンバを示す断面図である。

【図5】本実施形態のチャンバを示す断面図である。

【図6】従来のチャンバによるプラズマ処理の説明図である。

【図7】本実施形態に係るチャンバの製造方法を示すフローチャートである。

【図8】（Ａ）は、本実施形態に係るプラズマ処理方法のフローチャートである。（Ｂ）は、本実施形態に係るチャンバのメンテナンス方法のフローチャートである。

【図9】第２実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面図である。

【図10】第２実施形態に係るコイルを上方から見た図である。

【図11】第２実施形態に係る被膜を示す図である。

【図12】実施例１におけるチャンバ内部の堆積物の観察結果を示す図である。

【図13】比較例１におけるチャンバの外観および内部の観察結果を示す図である。

【図14】比較例４のチャンバを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

［第１実施形態］
第１実施形態について説明する。以下の説明において、適宜、図１などに示すＸＹＺ直交座標系を参照する。このＸＹＺ直交座標系は、Ｘ方向およびＹ方向が水平方向（横方向）であり、Ｚ方向が鉛直方向である。また、各方向において、適宜、矢印の先端と同じ側を＋側（例、＋Ｚ側）、矢印の先端と反対側を−側（例、−Ｚ側）と称す。例えば、鉛直方向（Ｚ方向）において、上方が＋Ｚ側であり、下方が−Ｚ側である。なお、図面においては、実施形態を説明するため、一部または全部を模式的に記載するとともに、一部分を大きくまたは強調して記載する等適宜縮尺を変更して表現した部分を含む。

【0015】

図１は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す図である。図１は、プラズマ処理装置を−Ｙ側から見た断面図である。

【0016】

本実施形態のプラズマ処理装置１は、その内部空間（内部）ＳＰで、プラズマを発生させて被処理物Ｓに対してプラズマ処理を施す。被処理物Ｓは、限定されず任意である。例えば、被処理物Ｓは、シリコン、ガラス、樹脂などで形成される基板等である。

【0017】

プラズマ処理装置１は、図１に示すように、ベース２、排気リング３、チャンバ４（処理室）、コイル（電極、上部電極）５、ステージ６（下部電極）、天板７、及びガス供給部８を備える。ベース２、ステージ６、排気リング３、チャンバ４、コイル５、及び天板７は、それぞれ、図１に示すように、Ｏリング１０等の密閉部材を介して、互いに隙間なく接続されて、プラズマ処理装置１の内部空間ＳＰが形成される。これにより、内部空間ＳＰは、プラズマ処理装置１の外部に対して密閉される。これにより、プラズマ処理装置１は、内部空間ＳＰを真空にすることが可能である。プラズマ処理装置１では、Ｏリング１０が内部空間ＳＰに直接露出しない位置に配置され、Ｏリング１０による内部空間ＳＰのコンタミネーションが抑制されている。

【0018】

ベース２は、図１に示すように、プラズマ処理装置１の下部に配置される。ベース２は、上方（＋Ｚ方向）から見て円環状の形状である。ベース２は、下方（−Ｚ方向）から排気リング３を支持する。ベース２には、気体等を流す流路１１が設けられる。流路１１は、プラズマ処理装置１の内部空間ＳＰの気体等を排出（排気）する際に用いられる。流路１１は、プラズマ処理装置１の外部の配管、真空ポンプ等に接続され、プラズマ処理装置１の内部空間ＳＰの気体等はプラズマ処理装置１の外部に排出することができる。ベース２の形成材料は、任意であり、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等である。

【0019】

排気リング３は、図１に示すように、ベース２の上方に配置される。排気リング３は、内部空間ＳＰの気体等を排気する際に用いられる。排気リング３は気体等の流路１２を備える。排気リング３は、上方から見て円環状の形状である。排気リング３は、下方からチャンバ４を支持する。排気リング３の形成材料は、任意であり、例えば、石英、セラミック等である。

【0020】

排気リング３をベース２に接続することにより、排気リング３とベース２との間に、流路１３が形成される。上記した流路１２は、排気リング３の円環状の内壁と流路１３との間に形成され、内部空間ＳＰと流路１３とを接続する。流路１３は、流路１２とベース２の流路１１とを接続する。内部空間ＳＰの気体等は、内部空間ＳＰから流路１２と流路１３と流路１１とを通って、プラズマ処理装置１の外部に排出される。

【0021】

次に、本実施形態に係るチャンバを説明する。チャンバ４は、図１に示すように、排気リング３の上部に配置される。チャンバ４は、内部空間ＳＰの一部を形成する。チャンバ４の内部（内部空間ＳＰ側）では、プラズマ処理が行われる。チャンバ４は、チャンバ上部１５、及びチャンバ下部１６を備える。チャンバ上部１５とチャンバ下部１６とは、図１に示すように、Ｏリング１０等を介して、互いに隙間なく接続される。また、チャンバ上部１５とチャンバ下部１６は、分離（分解）可能である。なお、チャンバ４は、チャンバ上部１５とチャンバ下部１６とが一体に形成される構造でもよい。

【0022】

図２はチャンバの外観を示す斜視図である。図２には、チャンバ上部１５を実線で示し、チャンバ下部１６を点線で示している。チャンバ上部１５は、図１及び図２に示すように、その上部に配置されるドーム状（伏鉢状）のドーム部１５ａと、ドーム部１５ａの下方に配置される円筒状の円筒部１５ｂとを備える。ドーム部１５ａと円筒部１５ｂとは一体に形成されている。チャンバ上部１５は、ドーム部１５ａの頂上部分、及び、円筒部１５ｂの下部が開口する形状である（図１参照）。チャンバ下部１６は、図１及び図２に示すように、円筒状の円筒部１６ａを有する。チャンバ下部１６は、円筒部１６ａの上部及び下部が開口する形状である（図１参照）。チャンバ下部１６は、チャンバ上部１５を支持する。チャンバ４は、全体として、ドーム部１５ａ、円筒部１５ｂ、及び円筒部１６ａを備えるベルジャー型の形状である。チャンバ４がベルジャー型である場合、面積が大きい材料に対して均一なプラズマ処理を効率よく行うことができる。

【0023】

チャンバ上部１５は、図１に示すように、その骨格が壁状構造の壁部１５ｃで構成される。チャンバ上部１５は、フランジ形状のフランジ部１５ｄ、その下部にフランジ形状のフランジ部１５ｅを有する。フランジ部１５ｄは、下方から天板７を支持する。フランジ部１５ｅは、そのフランジの円板部分がチャンバ下部１６により支持される。チャンバ上部１５は、その壁部１５ｃの外壁１５ｆに、プラズマを発生させるコイル５が装着される。チャンバ上部１５は、壁部１５ｃの内壁（内面）１５ｇのうちのコイル５が装着される部分の近傍に被膜Ｃを備えている。コイル５及び被膜Ｃについては、後に説明する。

【0024】

チャンバ下部１６は、図１に示すように、その骨格が壁状構造の壁部１６ｃで構成される。チャンバ下部１６は、その上部にフランジ形状のフランジ部１６ｄ、その下部にフランジ形状のフランジ部１６ｅを有する。フランジ部１６ｄは、チャンバ上部１５を支持する。フランジ部１６ｄは、そのフランジの円板部分で、チャンバ上部１５のフランジ１５ｇを支持し、この際、チャンバ上部１５のフランジ１５ｇの円筒部分の下方の一部が、チャンバ下部１６のフランジ部１６ｄの円筒部分の内部に挿入される。これにより、チャンバ下部１６はチャンバ上部１５を安定して支持することができ、且つチャンバ上部１５及びチャンバ下部１６の密着度が向上し、安定した内部空間ＳＰを形成することができる。

【0025】

本実施形態において、チャンバ上部１５の壁部１５ｃ及びチャンバ下部１６の壁部１６ｃの形成材料は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）であり、同様の材料に設定される。なお、チャンバ上部１５の壁部１５ｃ及びチャンバ下部１６の壁部１６ｃの形成材料は、それぞれ、任意である。なお、チャンバ上部１５の壁部１５ｃ及びチャンバ下部１６の壁部１６ｃの形成材料は、同様の形成材料でなく互いに異なる形成材料でもよい。例えば、チャンバ上部１５の壁部１５ｃのあるいはチャンバ下部１６の壁部１６ｃの形成材料は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、石英（ＳｉＯ_２）、ステンレス（例、ＳＵＳ）等でもよいし、これ以外の酸化物、金属、炭化物、窒化物、及び炭窒化物のうちの１種または２種以上混合物、あるいは複数の形成材料の組み合わせで形成されてもよく、中でも、材料のコスト、材料の入手容易性、耐熱性、耐食性、プラズマに対する耐久性等の観点から、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、石英（シリカ、ＳｉＯ_２）、ステンレス（例、ＳＵＳ）であるのが好ましく、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）であるのがより好ましい。

【0026】

図３は、コイル５を上方から見た図である。図３には、コイル５を実線で示し、チャンバ上部１５を点線で示している。コイル５は、プラズマを発生させる電極（上部電極）である（図１参照）。コイル５は、キャップ型コイルである。コイル５は、コイル５ａ及びコイル５ｂを備える。コイル５ａ及びコイル５ｂは、それぞれ、ドーム部１５ａの壁部１５ｃの外壁（外面）１５ｆの曲面部分に設けられる（図１参照）。コイル５ａは、コイル５ｂの上方に配置される（図１参照）。コイル５ａ及びコイル５ｂは、それぞれ、チャンバ上部１５の外壁１５ｆに沿った形状である（図２参照）。コイル５ａ及びコイル５ｂは、それぞれ、上方から見て徐々に直径が大きくなるように構成されている（図３参照）。例えば、コイル５ａ及びコイル５ｂは、それぞれ、上方から見てらせん状である（図３参照）。コイル５（コイル５ａ、コイル５ｂ）を徐々に直径が大きくなるように構成する場合、コイルに高周波電力を供給したときのコイルにおける抵抗成分を低減することができる。別の観点から言えば、抵抗成分を大きくすることなく、コイル５の巻き数を多くすることができる。

【0027】

コイル５ａとコイル５ｂは互いに接続される（図３参照）。コイル５ａの端部Ｔ１ａとコイル５ｂの端部Ｔ１ｂが接続される（図３参照）。また、コイル５ａの端部Ｔ２ａ及びコイル５ｂの端部Ｔ２ｂには、それぞれ、高周波電源が接続され、高周波電力が印加される。

【0028】

ところで、容量結合主体のプラズマ（Ｅモードプラズマ）は、一般にプラズマ密度が低い場合に発生し、誘導結合主体のプラズマ（Ｈモードプラズマ）は、一般にプラズマ密度が高い場合に発生する。ＥモードからＨモードへの遷移は誘電電界に依存し、誘電電界がある値以上になると容量結合から誘導結合へ切り替る。この現象は一般に「モードジャンプ」または「密度ジャンプ」と呼ばれている。すなわち、モードジャンプを起こす電力以下で生じているプラズマがＥモードプラズマであり、モードジャンプを起こす電力より大きい電力で生じているプラズマがＨモードプラズマである（例えば、特開２００１−１４３８９６号公報、国際公開第２００４／０９３１７８号パンフレット等参照）。

【0029】

本実施形態において、コイル５（コイル５ａ、コイル５ｂ）に印加する高周波電力は、モードジャンプを起こす電力よりも大きくなるように設定される。これにより、プラズマ処理装置１は、誘導結合性プラズマを発生させる。プラズマ処理装置１が誘導結合性プラズマを発生させる場合、本願出願人による特開２０１４−０７２４５３号公報に記載するように、炭素ラジカル等のラジカルの発生量を増大させることができる。また、本実施形態のプラズマ処理装置１は、コイル５に印加する電力を制御することにより、容量結合性プラズマを発生させることもできる。なお、コイル５（コイル５ａ、コイル５ｂ）に印加する高周波電力は任意に設定可能である。

【0030】

なお、コイル５（コイル５ａ、コイル５ｂ）は、上記の例は一例であって、他の形態でもよい。例えば、コイル５（コイル５ａ、コイル５ｂ）の数、形状、大きさ、及び巻き数は、それぞれ、任意に設定可能である。

【0031】

天板７は、チャンバ上部１５の頂上部分に設けられた開口を塞ぐように配置される。天板７は、上方から見て円形状の形状である。天板７の下方には、反応ガス（原料ガス）を内部空間ＳＰに供給するガス供給部８が設けられている。ガス供給部８は、内部空間ＳＰに向いて開口するガス供給口８ａが複数設けられている。複数のガス供給口８ａは、天板７の中心から水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）に対して、放射状に設けられている。複数のガス供給口８ａは、それぞれ、反応ガスの供給路であるガス供給路に接続され、プラズマ処理装置１の外部から供給される反応ガスを内部空間ＳＰに噴出する。本実施形態のように、天板７にガス供給口８ａを設ける場合、後に説明するプラズマ発生部Ｐの上方から反応ガスを供給することができるため、ダウンフロー領域Ｄへのラジカルの流れを好適に発生させることができる。反応ガスの種類は、特に限定されず、任意である。また、本実施形態のプラズマ処理装置１において、反応ガスの供給量、供給圧力は、種々の条件に設定可能である。

【0032】

天板７は、ケーブルなどを介して接地される。天板７を接地する場合、モードジャンプに必要な電力をより低減することができ、電力供給設備、消費電力等のコストを低減することができる。

【0033】

例えば、本実施形態では、天板７は、本願出願人が特開２０１４−０７２４５３号公報に開示するように、金属、特にアルミニウム（アルミニウム合金を含む）から構成されており、隣接するチャンバ上部１５を構成する材質とは異なる材質から構成されている。このように天板７を、あえて、金属、特にアルミニウム（アルミニウム合金を含む）から構成することによって、より低い電力で、モードジャンプを起こし、誘導結合性プラズマを発生させることができる。なお、天板７の形成材料は、上記の例は一例であって、任意に設定可能である。

【0034】

ステージ６は、プラズマ処理装置１の下部に配置される。ステージ６は、被処理物Ｓを載置するステージであるとともに、下部電極としても働く。ステージ６は、上方から見て、円形状の形状である。ステージ６は、その一部が、円環状のベース２の円環の内部に配置される。ステージ６は、被処理物Ｓを載置する載置部６ａを上面に有する。載置部６ａに載置された被処理物Ｓは内部空間ＳＰに配置され、プラズマ処理が施される。ステージ６はケーブル等を介して接地される。ステージ６の形成材料は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等である。なお、ステージ６の形成材料は、上記の例は一例であって、任意に設定可能である。

【0035】

また、本実施形態のプラズマ処理装置１は、被処理物Ｓの外周とチャンバ下部１６の内壁１６ｃとが接近しチャンバ４の容量が小さくなるように構成される（図１参照）。この場合、反応ガスのロスを抑制することができ、成膜速度を向上させることができる。

【0036】

上記のように構成されるプラズマ処理装置１は、図１に示すように、その内部空間ＳＰに、プラズマを発生させるプラズマ発生部Ｐを有する。プラズマ発生部Ｐは、コイル５（コイル５ａ、コイル５ｂ）に囲まれた部分である。本実施形態において、プラズマ発生部Ｐは、コイル５ｂの下端よりも上方の部分（図１に示す直線Ａよりも上方の部分）である。

【0037】

また、プラズマ処理装置１は、図１に示すように、その内部空間ＳＰに、ダウンフロー領域Ｄを有する。ダウンフロー領域Ｄは、プラズマ発生部Ｐとステージ６との間に設けられる。ダウンフロー領域Ｄとは、プラズマ発生部Ｐにおいて生じたラジカルが再結合する領域である。本実施形態では、プラズマ発生部Ｐにおいて生じたラジカルがダウンフロー領域Ｄにおいて再結合した後に、被処理物Ｓ上に堆積するため、良好な被膜を被処理物Ｓに形成することができる。ダウンフロー領域Ｄの高さ（プラズマ発生部Ｐの下端（コイル５の下端）から、ステージ６の上面までの距離）は、特に限定されず、上述したラジカル等が好適に再結合し得る距離に設定可能である。例えば、ダウンフロー領域Ｄの高さは、例えば、１０ｃｍ以上、３５ｃｍ以下、好ましくは１０ｃｍ以上、２０ｃｍ以下、より好ましくは１０ｃｍ以上、１５ｃｍ以下である。ダウンフロー領域Ｄの高さが上記範囲である場合、プラズマ発生部Ｐにおいて生じたラジカルをダウンフロー領域Ｄにおいて、良好に再結合させることができる。

【0038】

以上のように構成されるプラズマ処理装置１は、例えば、プラズマＣＶＤ処理に用いられる。プラズマ処理装置１では、内部空間ＳＰにガス供給口８ａから反応ガスを供給するとともに、コイル５とステージ６との間に高周波電圧を印加することで、プラズマ発生部Ｐにプラズマを発生させ、プラズマ発生部Ｐにおいて生じたラジカルがダウンフロー領域Ｄにおいて再結合した後に被処理物Ｓ上に堆積する。これにより、被処理物ＳにプラズマＣＶＤ処理が施される。

【0039】

ところで、プラズマ処理に用いられる従来のチャンバは、プラズマによって、クラック等の破損が生じたり、また、エッチング等により摩耗しパーティクルが発生することがある。例えば、従来のアルミナのチャンバの場合１０００回程度のプラズマ処理を行うと、チャンバ４内に付着した堆積物が剥がれ落ちて、パーティクルが生じることがある。また、従来の石英のチャンバの場合２００〜３００回程度のプラズマ処理を行うと、チャンバの内壁がプラズマによりエッチングされ、パーティクルが発生したり、チャンバの破損が生じることがある。チャンバが破損すると、チャンバの交換に要するコスト、時間、労力が必要となり、製造コストが増加する。また、パーティクルが発生すると、被処理物の品質が悪化する。このため、プラズマ処理に用いられるチャンバは、プラズマによるダメージ及びパーティクルの発生を抑制することが要求される。

【0040】

そこで、本願発明者は、上記の問題を解決するため、従来のチャンバの内壁に部分的に被膜を形成する改良を行った。被膜は、上記したプラズマ処理によるダメージからチャンバの内壁を保護することができる。また、被膜は、チャンバの内壁に存在する微小なクラックの修復など、チャンバの内壁の表面を改質することができる。

【0041】

図４は、被膜の比較例を示す図である。図５は、被膜の実施例を示す図である。図４及び図５には、それぞれ、−Ｙ側から見たチャンバの断面図を示した。なお、図４及び図５には、図示を分かりやすくするため、チャンバ４の−Ｘ側のみを示したが、チャンバ４の＋Ｘ側は、チャンバ４の−Ｘ側と同様に構成される。

【0042】

以下、本願発明者による被膜の検討の一例を説明する。本願発明者は、従来のチャンバの内壁に被膜を形成する改良において、図４に示すように、被膜Ｃを、コイル５（コイル５ａ、コイル５ｂ）の近傍を含む壁部１５ｃの内壁（内面）１５ｇの全面に形成した。その結果、後に比較例において説明するように、被膜Ｃがチャンバ４の壁部１５ｃから剥離し易い（例、比較例２）、また、被膜Ｃを形成することによるチャンバ４のクラック、割れなどの破損が生じる（例、比較例２）等の観点で改善の余地があった。そして、本願発明者は、この知見に基づき、被膜Ｃを形成する位置、大きさ、膜厚、形成材料等により上記問題が生じると考え、これらの条件を変化させて、さらなる条件検討を行った。その結果、本願発明者は、被膜Ｃをチャンバ４の特定の部分に、部分的に形成することにより、被膜Ｃの耐久性が向上してチャンバ４の壁部１５ｃからの剥離が抑制されるとともに、被膜Ｃの形成によるチャンバ４のクラック、割れなどの破損が抑制され、上記したプラズマ処理におけるチャンバのダメージ及びパーティクルの発生を効果的に抑制し、チャンバ４のメンテナンス回数を低減できることを見出し（例、実施例１）、さらに、被膜Ｃの検討の過程で知見した被膜に関する種々のデータ（例、被膜およびチャンバの形成材料、被膜の２次元および３次元構造等）に基づいて本実施形態のプラズマ処理装置１、チャンバ４、プラズマ処理方法、チャンバのメンテナンス方法及びチャンバの製造方法を完成させた。

【0043】

すなわち、図５に示すように、本実施形態のチャンバ４は、上記の本願出願人による知見に基づき、被膜Ｃをチャンバ上部１５の内壁１５ｇの全面に設けるのではなく、チャンバ上部１５の壁部１５ｃの内壁１５ｇのうち、プラズマを発生させるコイル５（コイル５ａ、コイル５ｂ）の近傍に被膜Ｃ（被膜Ｃａ、被膜Ｃｂ）を部分的に備える。被膜Ｃａ及び被膜Ｃｂは、それぞれ、コイル５ａ、コイル５ｂに対応した位置に設けられ、壁部１５ｃの内壁（内面）１５ｇのうち曲面部分（ドーム部１５ａの部分）に設けられる。被膜Ｃａ及び被膜Ｃｂの形状は、それぞれ、図５に示すチャンバ上部１５の下方から見て円環状（円状）である。また、被膜Ｃａと被膜Ｃｂとの間には間隔Ｑ（空間）が設けられる。被膜Ｃ（被膜Ｃａ、被膜Ｃｂ）は全体として、ストライプ状（縞状）である。

【0044】

上記のコイル５ａ及びコイル５ｂに対応した位置は、コイル５ａ及びコイル５ｂのそれぞれの近傍のうちの壁部１５ｃを挟んだ内壁１５ｇの部分である。上記のコイル５ａ、コイル５ｂに対応した位置は、上記したプラズマ発生部Ｐに近接する位置である。上記のコイル５ａ、コイル５ｂに対応した位置は、プラズマ発生部Ｐに近接する位置であるため、堆積物が発生しやすく、また、プラズマによるダメージを受けやすい部分であり、この部分に被膜Ｃを設けることで、上記したチャンバ４のダメージ、及び後に説明する内壁１５ｇの堆積物により生じるパーティクルの発生を効果的に抑制し、チャンバ４のメンテナンス回数を低減することができる。上記のコイル５ａ、コイル５ｂに対応した位置は、後に説明する図６に示すような、チャンバ上部１５の内壁１５ｇのうちチャンバ壁面の堆積物の付着が多い（発生しやすい）位置、あるいはチャンバ壁面が摩耗（スパッタ）されやすい位置を含むことが好ましい。これらの位置は、例えば、予備実験により設定することができる。

【0045】

本実施形態のように被膜Ｃをチャンバ上部１５の内壁１５ｇの全面に設けるのではなく、コイル５（コイル５ａ、コイル５ｂ）の近傍に被膜Ｃ（被膜Ｃａ、被膜Ｃｂ）を設ける場合、上記した被膜Ｃの壁部１５ｃからの剥離（破損）の抑制、及び、被膜Ｃの形成によるチャンバ４の破損の抑制し、且つ上記したチャンバ４のダメージを効果的に抑制し、チャンバ４のメンテナンス回数を低減できる。これは、被膜Ｃを上記の内壁１５ｇの全面に設ける場合と比較して被膜の面積を小さくすることで、被膜Ｃ及び被膜Ｃを設けたチャンバ４の部分における熱応力等の応力が低減され、その結果、被膜Ｃのチャンバ内壁１５ｇからの剥離が抑制され、且つ、被膜Ｃの形成によるチャンバ４のクラック、割れなどの破損が抑制されると推定される。また、被膜Ｃを上記の内壁１５ｇの全面に設ける場合、コイル５の近傍の被膜Ｃとコイル５から離れた部分の被膜Ｃは、それぞれ、プラズマ発生部Ｐの近傍とプラズマ発生部Ｐから離れた部分を有し、これらの部分はプラズマ処理時の環境が異なるため、被膜Ｃ全体として大きなストレスがかかり、上記した被膜の剥離Ｃなどが起こると推定される。

【0046】

各被膜Ｃ（被膜Ｃａ、被膜Ｃｂ）は、その内壁（内面）１５ｇに沿った上下方向（幅方向）の長さＬ１、Ｌ２（幅）が、図４に示す−Ｘ側の壁部１５ｃの内壁（内面）１５ｇに沿った上下方向（幅方向）の長さＬ０の１６０ｍｍ未満（比較例１〜４参照）であるのが好ましく、５ｍｍ以上、１００ｍｍ以下であるのがより好ましく、１０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下であるのがさらに好ましい。被膜Ｃ（被膜Ｃａ、被膜Ｃｂ）の上記の幅方向の長さＬ１、Ｌ２が上記範囲の場合、上記した被膜Ｃの壁部１５ｃからの剥離の抑制、及び、被膜Ｃの形成によるチャンバ４の破損の抑制することができる。また、被膜Ｃａと被膜Ｃｂとの間の間隔Ｑ（空間）は、例えば、１ｍｍ以上に設定されるのが好ましい。これにより、上記した被膜Ｃの壁部１５ｃからの剥離の抑制、及び、被膜Ｃの形成によるチャンバ４の破損の抑制することができる。

【0047】

なお、本実施形態の被膜Ｃは、コイル５ａ及びコイル５ｂの近傍に部分的に設けることにより、ストライプ状になっているが、例えば、第２実施形態において説明するコイル５Ａ（図９参照）などのようにコイルの大きさが比較的大きい場合においても、上記した被膜Ｃの壁部１５ｃからの剥離の抑制、及び、被膜Ｃの形成によるチャンバ４の破損の抑制の観点から、本実施形態の被膜Ｃのように、複数の被膜Ｃが間隔Ｑをあけて配置されるのが好ましい。なお、上記した被膜Ｃは、一例であって、他の形態でもよい。例えば、被膜Ｃの形状及び大きさは、プラズマを発生させる電極の近傍に配置される形状、大きさであれば任意である。例えば、被膜Ｃは、１つの円環状でもよいし、らせん状でもよいし、３つ以上のストライプ状（縞状）で形成されてもよい。被膜Ｃが３つ以上のストライプ状の場合など、複数の間隔Ｑが存在する場合、複数の間隔Ｑは任意であり、互いに同じであっても、互いに異なっていてもよい。

【0048】

ところで、従来のプラズマ処理装置では、被処理物Ｓの表面に堆積させる物質が、チャンバの内壁に堆積することがある。図６は、従来のチャンバによるプラズマ処理の説明図である。図６は、プラズマ処理を行った後のチャンバの内部を示す模式図である。なお、図６には、被膜Ｃを備えない点以外、図１に示すチャンバ４と同様の構成を有するチャンバを示した。

【0049】

このようなチャンバの内壁への堆積物（デポ）の堆積は、チャンバの内壁のうち、プラズマを発生させるコイル（電極）の近傍（プラズマ発生部の近傍）に生じる。チャンバの内壁の堆積物は、被処理物Ｓの処理の回数に依存して増加し、堆積物の厚さが増加する。チャンバの内壁の堆積物は、例えば、その厚さが増加すると、図６の矢印に示すように、内壁から剥離し、パーティクルとなることがある。パーティクルが被処理物Ｓの表面に堆積すると、被処理物Ｓの品質が悪化する。

【0050】

例えば、図６の従来のチャンバの場合、１０００程度の被処理物Ｓを処理すると、チャンバの内壁の堆積物がはがれおちてくることがある。このため、チャンバは、定期メンテナンスにより、内壁に付着した堆積物をクリーニングする必要があり、時間と労力が必要となる。さらに、チャンバをクリーニングした後は、プラズマ処理装置を構成する各部と接続して、プラズマ処理のセッティングをやり直す必要があり、時間と労力が必要となる。被処理物Ｓを量産する場合、例えば、１つのチャンバで月当たり３０００〜５０００程度の被処理物Ｓの処理が望まれるが、上記のように１０００程度の処理でチャンバの定期メンテナンスを行う必要がある場合、メンテナンスの周期が短いため、メンテナンスにより生産効率が低下する。このため、チャンバは、上記した内壁の堆積物により生じるパーティクルの発生を抑制することが要求される。

【0051】

本実施形態の各被膜Ｃ（被膜Ｃａ、被膜Ｃｂ）は、それぞれ、多孔質で形成される。被膜Ｃが多孔質である場合、被膜Ｃは上記したチャンバの堆積物を多孔質内に保持するアンカー効果を有する。これにより、本実施形態のチャンバ４は、上記したチャンバの堆積物がチャンバの内壁１５ｇから剥離することを抑制し、内壁１５ｇの堆積物により生じるパーティクルの発生を効果的に抑制し、チャンバ４のメンテナンス回数を低減することができる。被膜Ｃは、例えば、被膜Ｃは溶射膜であるのが好ましい。被膜Ｃが溶射膜である場合、低コストで強度に優れる多孔質膜を容易に形成することができる。また、各被膜Ｃ（被膜Ｃａ、被膜Ｃｂ）は、表面粗さとしての最大高さ（Ｒｍａｘ）が、１５μｍ以上であるのが好ましく、２０μｍ以上３０μｍ以下であるのがより好ましい。また、各被膜Ｃ（被膜Ｃａ、被膜Ｃｂ）は、算術平均表面粗さ（Ｒａ）が、１μｍ以上１０μｍ以下であるのが好ましく、２μｍ以上５μｍ以下であるのがより好ましい。このような表面粗さとなるように被膜Ｃの構成を選択することで、結果として、上記したアンカー効果をより発現しやすくなる。なお、被膜Ｃにおける多孔質の構造は、任意に設定可能である。また、被膜Ｃを多孔質にするか否かは任意である。

【0052】

被膜Ｃの膜厚は、任意に設定可能である。例えば、被膜Ｃの膜厚は、被膜Ｃの強度、上記のアンカー効果、上記した被膜の形成によるチャンバの破損及び被膜の剥離を抑制する観点から、５０μｍ以上３００μｍ以下であるのが好ましい。

【0053】

次に、被膜Ｃの形成材料について説明する。被膜Ｃの形成材料は、無機物である。本実施形態の被膜Ｃ（被膜Ｃａ、被膜Ｃｂ）は、Ａｌ_２Ｏ_３である。本実施形態の被膜Ｃは、チャンバ４における被膜Ｃが設けられる部分（チャンバ上部１５の壁部１５ｃの内壁１５ｆ）と同様の組成である。このように、被膜Ｃがチャンバ４における被膜Ｃが設けられる部分と同様の組成である場合、上記した被膜Ｃの形成によるチャンバ４の破損及び被膜Ｃの剥離を抑制し、且つ上記したチャンバ４のダメージを効果的に抑制し、チャンバ４のメンテナンス回数を低減できる。なお、被膜Ｃは、チャンバ４における被膜Ｃが設けられる部分と異なる組成でもよい。

【0054】

なお、被膜Ｃの形成材料は、任意に設定可能である。例えば、酸化物、金属、炭化物、窒化物、及び炭窒化物のうちの１種または２種以上混合物でもよい。酸化物としては、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）、石英（ＳｉＯ_２）、ＺｒＯ_２（ジルコニア）、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２、ＨｆＯ_２、ＵＯ_２、ＴｈＯ_２および希土類酸化物のうちの１種または２種以上の混合物等が挙げられる。また、金属としては、ステンレス（例、ＳＵＳ）、Ａｌ系金属、Ｆｅ系金属、Ｔｉ系金属、Ｎｉ系金属のうちの１種または２種以上混合物等が挙げられる。炭化物としては、Ａｌ_４Ｃ_３、Ｍｇ_３Ｃ_２、ＳｉＣ、Ｂ_４Ｃ、ＣａＣ_２、ＴｉＣ、Ｃｒ_３Ｃ_２、ＺｒＣ、ＹＣ、ＴａＣ、Ｍｏ_２Ｃ、ＶＣおよび希土類炭化物のうちの１種または２種以上の混合物等が挙げられる。窒化物としては、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ｍｇ_３Ｎ_２、ＢＮ、Ｃａ_３Ｎ_２、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＮｂＮ、ＣｒＮ、ＺｒＮ、ＹＮおよび希土類窒化物のうちの１種または２種以上の混合物が挙げられる。炭窒化物としては、炭窒化チタンＴｉ（Ｃ、Ｎ）等が挙げられる。被膜Ｃの形成材料は、上記の中でも、材料の入手容易性、被膜Ｃの強度等の観点から、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）、石英（ＳｉＯ_２）、ＺｒＯ_２（ジルコニア）の少なくとも１種であるのが好ましく、Ａｌ_２Ｏ_３またはＹ_２Ｏ_３であるのがより好ましく、Ａｌ_２Ｏ_３であるのがさらに好ましい。

【0055】

被膜Ｃの製造方法は、任意である。例えば、被膜Ｃは、溶射法、物理蒸着法、化学蒸着法等により製造することができ、中でも溶射法が好ましい。被膜Ｃの製造方法が溶射法である場合、多孔質で強度に優れる被膜Ｃを容易に形成することができ、膜厚も容易に設定することができる。なお、溶射法は、任意の方法を採用することができる。例えば、溶射法は、高速および低速フレーム溶射法などのフレーム溶射法；アーク溶射法、プラズマ溶射法などの電気式溶射法；などの方法を用いることができる。

【0056】

次に、本実施形態に係るチャンバの製造方法について説明する。図７は、本実施形態に係るチャンバの製造方法を示すフローチャートである。本実施形態に係るチャンバの製造方法は、内部でプラズマ処理が行われるチャンバ４を製造する方法である。本チャンバの製造方法は、チャンバ４の壁部１５ｃの内面のうち、プラズマを発生させるコイル５（電極）の近傍に、無機物の被膜Ｃを部分的に形成することを含む。

【0057】

本チャンバの製造方法は、ステップＳ１において、内部でプラズマ処理を行うチャンバを準備する。用いるチャンバは、特に限定されず、任意のものを用いることができる。例えば、被膜Ｃを備えない点以外は、図１に示すチャンバ４と同様のチャンバを用いてもよい。チャンバ４は、公知の方法で自作してもよいし、市販のチャンバを用いてもよい。なお、例えば、チャンバは、平行平板型、ＥＣＲ型、マグネトロン型、ヘリコン波型、らせんアンテナ型のプラズマ処理装置に用いられるチャンバでもよい。

【0058】

続いて、ステップＳ２において、チャンバ４の壁部１５ｃの内面のうち、プラズマを発生させるコイル５（電極）の近傍に、無機物の被膜Ｃを部分的に形成する。被膜Ｃの形成材料、形成部位、膜厚、及び好ましい形態等は、上記の通りである。

【0059】

例えば、被膜Ｃは、チャンバ４における被膜Ｃが設けられる部分と同様の組成に設定される。被膜Ｃがチャンバ４における被膜Ｃが設けられる部分と同様の組成である場合、上記した被膜Ｃの壁部１５ｃからの剥離の抑制、及び、被膜Ｃの形成によるチャンバ４の破損の抑制し、且つ上記したチャンバ４のダメージを効果的に抑制し、チャンバ４のメンテナンス回数を低減できる。

【0060】

例えば、被膜Ｃは、チャンバ上部１５の壁部１５ｃの外側に配置されたコイル５に対して、壁部１５ｃを挟んだ内壁１５ｇに形成する。この部分は、プラズマによるダメージを受けやすい部分であるため、この部分に被膜Ｃを設けることで、上記した被膜Ｃの壁部１５ｃからの剥離の抑制、及び、被膜Ｃの形成によるチャンバ４の破損の抑制し、且つ上記したチャンバ４のダメージを効果的に抑制し、チャンバ４のメンテナンス回数を低減できる。例えば、被膜Ｃは、コイル５ａ及びコイル５ｂに対して、壁部１５ｃを挟んだ内壁１５ｇに、上記のように複数の被膜Ｃ（被膜Ｃａ、被膜Ｃｂ）が間隔Ｑで配置されるストライプ状に形成する。

【0061】

被膜Ｃは、例えば、上記のように多孔質で形成する。例えば、被膜Ｃは、上記のように、上記したアンカー効果の観点から、表面粗さにおける最大高さ（Ｒｍａｘ）が、１５μｍ以上であるのが好ましく、２０μｍ以上３０μｍ以下であるのがより好ましい。また、各被膜Ｃ（被膜Ｃａ、被膜Ｃｂ）は、上記したアンカー効果の観点から、算術平均表面粗さ（Ｒａ）が、１μｍ以上１０μｍ以下であるのが好ましく、２μｍ以上５μｍ以下であるのがより好ましい。これにより、チャンバ４の内壁１５ｇに堆積した堆積物が内壁１５ｇから剥離することを抑制し、内壁１５ｇの堆積物により生じるパーティクルの発生を効果的に抑制し、チャンバ４のメンテナンス回数を低減することができる。また、被膜Ｃは、溶射膜であるのが好ましい。被膜Ｃが溶射膜である場合、低コストで強度に優れる多孔質膜を容易に形成することができる。

【0062】

被膜Ｃは、例えば、ステップＳ３において、溶射（溶射法）により形成する。被膜Ｃを溶射法で形成する場合、多孔質で強度に優れる被膜を容易に形成することができ、膜厚も容易に設定することができる。溶射法により被膜Ｃを形成する場合、任意の溶射法を用いることができる。例えば、溶射法は、高速および低速フレーム溶射法などのフレーム溶射法；アーク溶射法、プラズマ溶射法などの電気式溶射法；などの方法を用いることができる。なお、被膜Ｃの製造方法は、溶射でなくてもよく、任意である。

【0063】

例えば、溶射法で被膜Ｃを形成する場合、例えば、まず、チャンバ上部１５の内壁１５ｇに対して洗浄（脱脂）処理を行う。続いて、被膜Ｃの形成部分に対応したマスキング処理を行う。続いて、被膜Ｃの形成部分に、金属、非金属粒子を表面に噴射することなどによりブラスト処理を行う。続いて、上記の溶射法により溶射膜を形成することにより被膜Ｃを製造する。その後、必要に応じて、溶射膜を切削あるいは研磨することにより所定の寸法、形状に仕上げてもよい。

【0064】

次に、プラズマ処理装置１の動作に基づいて、本実施形態に係るプラズマ処理方法を説明する。図８は、本実施形態に係るプラズマ処理方法のフローチャートである。本プラズマ処理方法は、上記したプラズマ処理装置１を用いて、被処理物Ｓにプラズマ処理を行うことを含む。

【0065】

本プラズマ処理方法は、ステップＳ１０において、上記したプラズマ処理装置１を用いて、被処理物Ｓにプラズマ処理を行う。ステップＳ１１において、プラズマ処理装置１を準備する。

【0066】

続いて、ステップＳ１２において、被処理物Ｓをプラズマ処理装置１のステージ６に配置する。例えば、図１に示すように被処理物Ｓをステージ６の載置部６ａに載置する。続いて、プラズマ処理装置１を組み立て、密閉された内部空間ＳＰを形成する。被処理物Ｓは、任意に設定可能である。例えば、被処理物Ｓは、シリコン、ガラス、樹脂などである。

【0067】

続いて、ステップＳ１３において、反応ガスをプラズマ処理装置１に導入する。例えば、反応ガスは、プラズマ処理装置１のガス供給口８から導入する。反応ガスの種類、原料ガスの供給量、供給圧力は、それぞれ、特に限定されず任意であり、目的などに応じて適宜設定される。

【0068】

続いて、ステップＳ１４において、プラズマを発生させる。例えば、プラズマは、プラズマ処理装置１のプラズマ発生部Ｐで発生させる。例えば、プラズマを発生させる際、まず、高周波電源によりコイル５（コイル５ａ及びコイル５ｂ）に高周波電力を印加する。例えば、コイル５に印加する高周波電力は、モードジャンプを起こす電力よりも大きくなるように設定される。これにより、プラズマ処理装置１は、プラズマ発生部Ｐにおいて誘導結合性プラズマを発生させる。本実施形態のプラズマ処理装置１は、上記のようにプラズマ発生部Ｐの上方から原料ガスを供給するので、ダウンフロー領域Ｄへのラジカルの流れを好適に発生させることができる。

【0069】

続いて、ステップＳ１５において、上記のように、プラズマ発生部Ｐとステージ６との間に設けられたダウンフロー領域Ｄにおいて、プラズマ発生部Ｐで発生させたプラズマにより生じたラジカルを再結合させる。

【0070】

続いて、ステップＳ１６において、上記のように、上記ラジカルが再結合して形成される物質を被処理物Ｓ上に堆積させる。被処理物Ｓに所定量の堆積物を堆積させた後、ステップＳ１６が終了し、被処理物Ｓに対するプラズマ処理が終了する。

【0071】

上記のステップＳ１０（ステップＳ１１からステップＳ１６）によるプラズマ処理は、繰り返し複数回行うことができる。本プラズマ処理方法は、プラズマ処理装置１のチャンバ４が上記の被膜Ｃを備えるので、チャンバ４の内部に設ける被膜Ｃの破損、堆積物の剥離を抑制することにより、プラズマ処理におけるチャンバ４のダメージ及びパーティクルの発生を効果的に抑制し、チャンバ４のメンテナンス回数を低減することができる。

【0072】

次に、本実施形態に係るチャンバ（プラズマ処理装置）のメンテナンス方法を説明する。図８（Ｂ）は、本実施形態に係るチャンバ（プラズマ処理装置）のメンテナンス方法のフローチャートである。本メンテナンス方法は、上記したプラズマ処理を行ったチャンバ４の被膜Ｃを除去し、被膜Ｃをチャンバ４に再形成することを含む。上記のステップＳ１０（ステップＳ１１からステップＳ１６）によるプラズマ処理を繰り返し複数回行った後、図８（Ｂ）のステップＳ１７において、チャンバ４をウエットクリーニングする。ウエットクリーニングは、いわゆる、チャンバ４を大気開放した上で行うクリーニングである。これにより、上記したチャンバ４内の堆積物をクリーニングする。チャンバ４のウエットクリーニングは、例えば、吸引機、有機溶媒を含ませた布などで、チャンバ４内をクリーニングする。なお、ウエットクリーニングを行うに先立ち、ドライクリーニングを行ってもよい。ドライクリーニングは、ケミカルクリーニングとも呼ばれており、例えば、Ｏ_２、ＳＦ_６、ＮＦ_３、ＣｌＦ_３、Ｃｌ_２、ＨＣｌ、Ａｒなどの反応ガスのプラズマを用いて、上記したチャンバ４内の堆積物をクリーニングする方法である。

【0073】

続いて、ステップＳ１８において、チャンバ４に形成した被膜Ｃを除去する。被膜Ｃは、特に多孔質である場合、堆積物がアンカー効果により保持されている。被膜Ｃを除去することにより、堆積物をクリーニングすることができる。被膜Ｃの除去は、例えば、被膜Ｃの材料がＡｌ_２Ｏ_３の場合、ブラスト等の物理処理により実施することができる。また、被膜Ｃが溶解液で溶解可能な場合、被膜Ｃを溶解する溶解液に暴露することにより被膜Ｃを除去することができる。被膜Ｃの溶解液は、被膜Ｃ及びチャンバ４の形成材料の種類に応じて適宜設定され、公知の手法を用いることができる。例えば、被膜Ｃの形成材料がＹ_２Ｏ_３の場合、硫酸等を含む溶解液により被膜Ｃを溶解させることができる。この場合、被膜Ｃを溶解の後、チャンバ４を洗浄して、溶解液を除去する。

【0074】

続いて、ステップＳ１９において、チャンバ４に被膜Ｃを再形成する。被膜Ｃの形成は、例えば、上記した図７のステップＳ２（ステップＳ３）により行う。このように、被膜Ｃを再形成することにより、被膜Ｃの劣化による破損などの悪影響を抑制することができ、チャンバ４の寿命を長くすることができる。

【0075】

以上説明したように、本実施形態のプラズマ処理装置１、チャンバ４、及びプラズマ処理方法は、プラズマ処理におけるチャンバのダメージ及びパーティクルの発生を効果的に抑制し、チャンバ４のメンテナンス回数を低減することができる。また、本実施形態のチャンバの製造方法は、プラズマ処理におけるチャンバのダメージ及びパーティクルの発生を抑制するチャンバ４を容易に製造することができる。また、本実施形態のチャンバ（プラズマ処理装置）のメンテナンス方法は、チャンバ（プラズマ処理装置）の寿命を長くすることができる。

【0076】

［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。

【0077】

図９は、第２実施形態に係るプラズマ処理装置１Ａの−Ｙ側から見た断面図である。本実施形態のプラズマ処理装置１Ａは、第１実施形態のプラズマ処理装置１におけるコイル５及び被膜Ｃが異なっており、これら以外は、第１実施形態のプラズマ処理装置１と同様である。このプラズマ処理装置１Ａは、図９に示すように、ベース２、排気リング３、チャンバ４Ａ（処理室）、コイル（電極、上部電極）５Ａ、ステージ６（下部電極）、天板７、及びガス供給部８を備える。ベース２、排気リング３、ステージ６（下部電極）、天板７、及びガス供給部８は、それぞれ、第１実施形態と同様であり、これらの説明は省略する。

【0078】

図１０は、第２実施形態に係るコイルを上方から見た図である。コイル５Ａは、本願出願人による特開２０１４−０７２４５３号公報に開示されるキャップ型コイルである。コイル５Ａは、コイル５Ａは、チャンバ上部１５Ａのドーム形状の部分の外壁１５ｆに沿った形状である。コイル５Ａは、二重のコイル５ｃ及びコイル５ｄを備える。これにより、平面上におけるプラズマの均一性を向上させることができる。コイル５ｃ及びコイル５ｄは、それぞれ、ドーム部１５ａの壁部１５ｃの外面（外壁１５ｆ）の曲面部分に設けられる（図９参照）。コイル５ｃ及びコイル５ｄは、それぞれ、徐々に直径が大きくなるように構成されている（図１０参照）。コイル５ｃ及びコイル５ｄは、それぞれ、らせん状である。コイル５ｃ及びコイル５ｄは、それぞれ、重ならないように、互い違いに配置される。コイル５ｃ及びコイル５ｄは互いの端部（ＴＢとＴＤ、ＴＣとＴＥ）が重ならないように配置されており、特に、互いの端部（ＴＢとＴＤ、ＴＣとＴＥ）が、線対称の位置に配置されていることが好ましい。これにより、平面上におけるプラズマの均一性をさらに向上させることができる。

【0079】

図１１は、第２実施形態に係る被膜を示す図である。図１１は、−Ｙ側からチャンバの断面図である。図１１は、図示を分かりやすくするため、チャンバ４Ａの−Ｘ側のみを示したが、チャンバ４Ａの＋Ｘ側は、チャンバ４Ａの−Ｘ側と同様に構成される。なお、チャンバ４Ａは、チャンバ上部１５Ａ、及びチャンバ下部１６を備える（図９参照）。チャンバ下部１６は、第１実施形態と同様である。チャンバ上部１５Ａは、第１実施形態の被膜Ｃの形成位置が異なる点以外は、第１実施形態と同様である。

【0080】

被膜ＣＡは、コイル５Ａに対応した位置に設けられる。被膜ＣＡは、複数の被膜Ｃｃ及び被膜Ｃｄを備える。被膜Ｃｃ及び被膜Ｃｄは、チャンバ上部１５の壁部１５ｃの外壁１５ｆに沿って配置されたコイル５Ａ（コイル５ｃ及びコイル５ｄ）に対して、壁部１５ｃを挟んだ内壁（内面）１５ｇに設けられる（図１０参照）。被膜Ｃｃ、被膜Ｃｄは、壁部１５ｃの内壁（内面）１５ｇのうち曲面部分（ドーム部１５ａの部分）に設けられる（図９参照）。被膜Ｃｃ、被膜Ｃｄの形状は、それぞれ、図１１に示すチャンバ上部１５Ａの下方から見て円環状（円状）である。被膜Ｃｃと被膜Ｃｄとの間には間隔Ｑが設けられる。被膜ＣＡ（被膜Ｃｃ、被膜Ｃｄ）は全体として、ストライプ状（縞状）である。例えば、１ｍｍ以上に設定されるのが好ましい。各被膜ＣＡ（被膜Ｃｃ、被膜Ｃｄ）は、その内壁１５ｇに沿った上下方向（幅方向）の長さＬ３、Ｌ４（幅）が、第１実施形態と同様に、１６０ｍｍ未満であるのが好ましく、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であるのがより好ましく、１０ｍｍ以上に５０ｍｍ以下であるのがさらに好ましい。上記のように形成される被膜ＣＡは、上記した被膜ＣＡの壁部１５ｃからの剥離（破損）が抑制され、上記した被膜ＣＡの形成によるチャンバ４Ａの破損の抑制し、且つ上記したチャンバ４Ａのダメージを効果的に抑制し、チャンバ４Ａのメンテナンス回数を低減できる。なお、被膜ＣＡは、上記の点以外は第１実施形態と同様である。

【0081】

以上のように、本実施形態のプラズマ処理装置１Ａは、上記した被膜ＣＡ、及び二重のコイル５ｃ、コイル５ｄを備え、チャンバ４Ａの内部に設ける被膜ＣＡの破損、堆積物の剥離を抑制することにより、プラズマ処理におけるチャンバ４Ａのダメージ及びパーティクルの発生を効果的に抑制して、チャンバ４Ａのメンテナンス回数を低減することができ、且つ平面上におけるプラズマの均一性をさらに向上させることができる。

【実施例】

【0082】

以下に、本発明の実施例及び比較例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によってなんら限定されるものではない。

【0083】

［実施例１、比較例１〜４］
以下の実施例１、並びに比較例１〜４において、プラズマ処理装置の評価を行った。プラズマ処理装置の評価は、チャンバの形成材料、被膜の形成材料、被膜の形成位置、被膜の膜厚が異なるプラズマ処理装置に対してプラズマ処理を繰り返し複数回行った後、チャンバ、被膜、チャンバ内の堆積物の変化等を評価することにより行った。また、実施例１においては、プラズマ処理により被処理物上に形成した薄膜の評価を行った。

【0084】

以下、評価条件について説明する。
（プラズマ処理装置）
各例（実施例１、比較例１〜４）で異なるプラズマ処理装置を製造した。実施例１で用いたプラズマ処理装置は、図１及び図５と同様の構成のプラズマ処理装置である。比較例１〜４で用いたプラズマ処理装置は、図４と同様の構成のプラズマ処理装置であり、実施例１と被膜が異なっている。各例では、チャンバの形成材料、被膜の形成材料、被膜の形成位置、被膜の膜厚等の条件を変えて、プラズマ処理装置の評価を行った。各例における被膜のサイズは、以下の通りである。また、各例における被膜のパラメータを表１に示す。各例の被膜は、プラズマ溶射法により形成した。なお、表１の被膜の形成部位に示した「部分的」とは被膜の形成部位が図５に示した部位であることを示しており、「全面」とは被膜の形成部位が図４に示した部位であることを示している。

被膜のサイズ：
被膜Ｃａの幅Ｌ１（実施例１、図５参照） ：２５ｍｍ
被膜Ｃｂの幅Ｌ２（実施例１、図５参照） ：３０ｍｍ
被膜Ｃａと被膜Ｃｂとの間隔Ｑ（実施例１、図５参照） ：１０ｍｍ
被膜の幅Ｌ０（比較例１〜４、図４参照） ：１６０ｍｍ

【0085】

（プラズマ処理、プラズマ処理条件）
各例において、上記のように製造したプラズマ処理装置を用いて、プラズマＣＶＤ法によるプラズマ処理を被処理物に行い、被処理物上に膜を形成した。

【0086】

（チャンバ・被膜の耐久性の評価）
各例において、所定の回数のプラズマ処理を実施した後のチャンバ上部の壁部及び被膜を目視で観察し、チャンバ上部の壁部及び被膜の耐久性を評価した。上記の耐久性の評価は、チャンバ及び被膜の少なくとも一方に、割れ、クラック、剥離などのダメージが生じたものを「×」（不合格）とし、割れ、クラック、剥離などのダメージが見られなかったものを「〇」とした。これらの評価結果を表１の「チャンバ・被膜の耐久性評価」に示す。また、比較例１におけるチャンバ上部の外観および内部の観察結果を図１３（比較例１）に示す。

【0087】

（堆積物の保持特性）
実施例１において、所定の回数のプラズマ処理を実施した後のチャンバ内部の堆積物を観察し、チャンバ内部における堆積物の保持特性を評価した。チャンバ内部の堆積物の観察結果を図１２に示す。

【0088】

（被膜の組成変化）
実施例１及び比較例１において、被膜の組成変化をエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴＩＲ）により評価した。

【0089】

（プラズマ処理装置の経時変化の評価）
実施例１において、プラズマ処理装置の経時変化を評価した。プラズマ処理装置の経時変化は、プラズマ処理装置により被処理物に形成した膜の経時変化を評価することで行った。被処理物に形成した膜の経時変化の評価は、プラズマ処理を５００回、２０００回、３０００回、４０００回、及び５０００回行ったプラズマ処理装置を用いて被処理物に形成した膜について、膜厚及び膜厚の均一度を評価することにより行った。なお、膜厚は、所定の波長の光の吸光度（ＯＤ）を透過濃度計Ｘ−Ｒｉｔｅにより測定することにより評価した。膜厚の測定は、膜厚と所定の波長の光の吸光度（ＯＤ）との関係を示す検量線をあらかじめ作成し、作成した検量線に基づいて、測定した吸光度を膜厚に変換することにより実施した。

【0090】

以下、各例の結果について説明する。
（実施例１）
実施例１のプラズマ処理装置は、被膜をチャンバ上部の内面の曲面部分において部分的に（図５参照）、チャンバ上部の形成材料と同様の形成材料で、溶射法により１５０μｍの膜厚で形成した。なお、形成した被膜の表面粗さを測定したところ、算術平均表面粗さ（Ｒａ）は３．４μｍ、最大高さ（Ｒｍａｘ）は２６μｍであった。実施例１では、このプラズマ処理装置の各部を、メンテナンスなしに連続でプラズマ処理を行い経時的に評価した。

【0091】

実施例１では、チャンバ上部の外観は、プラズマ処理２０００回から５０００回以上において、いずれも変化が観察されなかった。また、プラズマ処理２０００回から５０００回において、チャンバ内部における堆積物は、図１２に示すようにプラズマ処理回数に依存して増加していた。しかし、実施例１では、プラズマ処理５０００回以上においても、被膜の部分に堆積物が保持され、堆積物の剥離が観察されず、被膜による堆積物の保持は良好であった。また、チャンバ上部の内面の被膜を形成していない部分における堆積物の量は極めて少なかった。また、被膜、及びチャンバ上部の外面及び内面には、割れ、クラック、剥離などのダメージが観察されずチャンバ上部及び被膜の耐久性は良好であった。なお、形成した被膜の組成には、プラズマ処理５０００回において、変化が観察されなかった。

【0092】

また、実施例１では、プラズマ処理装置の経時変化を、被処理物に形成した膜の経時変化により評価した。その結果、プラズマ処理装置は、プラズマ処理を５０００回以上行っても、被処理物に形成した膜の膜厚、膜厚均一性に大きな変化は観察されなかった。

【0093】

（比較例１）
比較例１のプラズマ処理装置は、チャンバ上部の形成材料が石英であり、Ｙ_２Ｏ_３の被膜をチャンバ上部の内面の曲面部分において全面に（図４参照）、溶射法により１５０μｍの膜厚で形成した。比較例１では、このプラズマ処理装置の各部をメンテナンスなしに連続でプラズマ処理を行い経時的に評価した。

【0094】

図１３に示すように、チャンバ上部の外観は、プラズマ処理１０００回において変色が見られ、その後プラズマ処理２５００回までにおいて、この変色部分は、変色の色が濃くなり且つ拡大がみられた。チャンバ上部内において、堆積物は被膜に保持され、被膜を形成していない部分において、堆積物は観察されなかった。しかしながら、プラズマ処理を２５００回行ったプラズマ処理装置は、各部の評価後に行ったチャンバ等の組み立て最装着時に、チャンバ上部が割れて破損した。この結果から、同様の条件で、さらに２回再試験を行ったところ、２回の再試験の両方において、それぞれ、プラズマ処理２３００回、１９００回時に、上記したチャンバ上部が割れる現象が再現された。この結果から、評価したチャンバ上部の状態を詳細に調べた。その結果、被膜を剥離したところ、チャンバ上部のフランジ部分に大きなクラックが発生していたことが判明した。上記したチャンバ上部が割れる現象は、チャンバ上部のフランジ部分に大きなクラックにより発生したと推定される。なお、プラズマ処理２５００回においても、形成した被膜の組成には、変化が観察されなかった。

【0095】

（比較例２）
比較例２は、表１に示すように、チャンバ上部の形成材料がＡｌ_２Ｏ_３であり、Ｙ_２Ｏ_３の被膜をチャンバ上部の内面の曲面部分において全面に（図４参照）、溶射法により１５０μｍの膜厚で形成した。比較例２では、このプラズマ処理装置の各部を、メンテナンスなしに連続でプラズマ処理を行い経時的に評価した。その結果、比較例２では、表１に示すように、プラズマ処理装置の使用直後のプラズマ処理２０回において、チャンバ上部の割れによる破損が観察され、チャンバの耐久性が不良であった。

【0096】

（比較例３）
比較例３は、表１に示すように、チャンバ上部の形成材料が石英であり、Ａｌ_２Ｏ_３の被膜をチャンバ上部の内面の曲面部分において全面に（図４参照）、溶射法により１５０μｍの膜厚で形成した。比較例３では、このプラズマ処理装置の各部を、メンテナンスなしに連続でプラズマ処理を行い経時的に評価した。その結果、比較例３では、表１に示すように、プラズマ処理７００回において、チャンバ上部のクラックによる破損が観察され、チャンバの耐久性が不良であった。

【0097】

（比較例４）
比較例４は、比較例３のチャンバにおけるフランジ部分の形状を、図１４に示すように、Ｒ０．５からＲ５．０に代え、且つ比較例３のチャンバにおける被膜の膜厚を１５０μｍから５０μｍに代えた例である。なお、実施例１、並びに比較例１〜比較例３におけるチャンバのフランジ部分の形状はＲ０．５である。比較例４では、このプラズマ処理装置の各部を、メンテナンスなしに連続でプラズマ処理を行い経時的に評価した。その結果、比較例４では、表１に示すように、プラズマ処理１８００回において、被膜の剥がれが観察され、被膜の耐久性が不良であった。

【0098】

以上の実施例及び比較例の結果から、本実施形態のプラズマ処理装置１及びチャンバ４は、チャンバ４の内部に設ける被膜Ｃの破損及び被膜Ｃの形成によるチャンバ４の破損を抑制し、プラズマ処理におけるチャンバ４のダメージ及びパーティクルの発生を効果的に抑制し、チャンバ４のメンテナンス回数を低減できることが確認される。

【0099】

【表1】

【0100】

なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態などで説明した態様に限定されるものではない。上述の実施形態などで説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態などで引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。

【0101】

例えば、上述の実施形態のプラズマ処理装置１、１Ａ及びチャンバ４、４Ａは、一例であって他の形態でもよい。例えば、プラズマ処理装置１、１及びチャンバ４、４Ａは、Ａは、平行平板型、ＥＣＲ型、マグネトロン型、ヘリコン波型、らせんアンテナ型の装置でもよく、これらの場合、チャンバ及び被膜が、チャンバの壁部の内面のうち、プラズマを発生させる電極の近傍に、無機物の被膜を備えるものであればよい。

【0102】

また、例えば、上述の実施形態では、プラズマ処理の一例として、プラズマＣＶＤ処理を説明したが、一例であって他のプラズマ処理でもよい。例えば、プラズマ処理は、エッチング、スパッタリング等のプラズマを利用して各種の処理を行うものであればよい。

【符号の説明】

【0103】

１、１Ａ…プラズマ処理装置
２…ベース
３…排気リング
４、４Ａ…チャンバ
５、５Ａ、５ａ〜５ｄ…コイル（電極）
６…ステージ
７…天板
８…ガス供給部
８ａ…ガス供給口
Ｃ、ＣＡ、Ｃａ〜Ｃｄ…被膜
Ｄ…ダウンフロー領域
Ｐ…プラズマ発生部
ＳＰ…内部空間（内部）
Ｓ…被処理物
１５、１５Ａ…チャンバ上部（チャンバ）
１５ａ…ドーム部（チャンバ上部、チャンバ）
１５ｂ…円筒部（チャンバ上部、チャンバ）
１６…チャンバ下部（チャンバ）
１６ａ…円筒部（チャンバ下部、チャンバ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】