特許 6971135 プラズマ処理装置

(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】6971135

(24)【登録日】2021年11月4日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20211111BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20211111BHJP

   H01L 21/683 20060101ALN20211111BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101G

   H05H1/46 M

   !H01L21/68 R

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-229534(P2017-229534)

(22)【出願日】2017年11月29日

(65)【公開番号】特開2019-102548(P2019-102548A)

(43)【公開日】2019年6月24日

【審査請求日】2020年8月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】玉虫 元

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 直行

(72)【発明者】

【氏名】横田 聡裕

(72)【発明者】

【氏名】檜森 慎司

【審査官】 加藤 芳健

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０３７９８０６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−２２４３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１７／０３２３７７２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０５Ｈ １／４６

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマが生成される処理容器と、
前記処理容器内に配置され、プラズマによる消耗の保護対象とされ、ハイドロタルサイトを含有する、または、ハイドロタルサイトを含んだ保護層が表面に設けられた保護対象部材と、
を有することを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項2】

前記保護対象部材は、体積パーセント濃度で０．５〜９０ｖｏｌ％の範囲でハイドロタルサイトを含有する、または、体積パーセント濃度で、０．５〜９０ｖｏｌ％の範囲でハイドロタルサイトを含有する保護層が表面に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記保護対象部材は、エラストマーである
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。

【請求項4】

前記エラストマーは、ＰＥＥＫ、シリコーン、アクリル、エポキシの何れかである
ことを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記保護対象部材は、Ｏリング、ブッシュパーツ、ピンパーツ、表面コーティングのいずれかである
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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の種々の側面及び実施形態は、プラズマ処理装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、基台（サセプタ）と静電チャックとの間に、基台と静電チャックとを接合する接合層を有するプラズマ処理装置がある。このようなプラズマ処理装置では、プラズマにより接合層がサイドから消耗する。プラズマ処理装置では、接合層が消耗してサイドが減少すると空間が発生し、空間が発生した部分の温度制御が十分にできなくなり、エッチングレートの面内の均一性が低下する。そこで、プラズマ処理装置では、基台及び接合層の露出面を覆うように、静電チャックの下部と接触するＯリングを設けてプラズマが届かないようにして、接合層を保護している（例えば、下記特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−５３４８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、Ｏリングは、高価であり、プラズマ処理装置の製造コストが増加する。また、プラズマによりＯリングが消耗し、交換に手間がかかる。

【0005】

なお、プラズマによる消耗の問題は、接合層に限定されるものではなく、プラズマによる消耗を保護すべき保護対象部材全般に発生する問題である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

開示するプラズマ処理装置は、１つの実施態様において、処理容器と、保護対象部材とを有する。処理容器は、プラズマが生成される。保護対象部材は、処理容器内に配置され、プラズマによる消耗の保護対象とされている。保護対象部材は、ラジカル及び陰イオンの少なくとも一方を取り込む特性を有する材料を含有する、または、材料を含んだ保護層が表面に設けられている。

【発明の効果】

【0007】

開示するプラズマ処理装置の１つの態様によれば、プラズマによる保護対象部材の消耗を抑制できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。

【図2】図２は、基台及び静電チャックの要部構成の一例を示す概略断面図である。

【図3】図３は、ハイドロタルサイトの構造を模式的に示した図である。

【図4】図４は、プラズマ処理前後の重量変化を示した図である。

【図5A】図５Ａは、半導体ウエハ上のエッチングレートの測定結果を示した図である。

【図5B】図５Ｂは、エッチングレートの変化を示したグラフである。

【図5C】図５Ｃは、エッチングレートの変化を示したグラフである。

【図6A】図６Ａは、半導体ウエハ上のエッチングレートの測定結果を示した図である。

【図6B】図６Ｂは、エッチングレートの変化を示したグラフである。

【図6C】図６Ｃは、エッチングレートの変化を示したグラフである。

【図7】図７は、２種類の保護層を形成した範囲を示す図である。

【図8】図８は、保護層を形成する手順の一例を示す図である。

【図9】図９は、評価実験で実施したプラズマ処理の流れを示す図である。

【図10】図１０は、保護層の厚みの計測を説明する図である。

【図11】図１１は、保護層の高さの変化を示す図である。

【図12A】図１２Ａは、エッチングレートの変化を示したグラフである。

【図12B】図１２Ｂは、プラズマ処理時間に対するエッチングレートの変化を示したグラフである。

【図13】図１３は、プラズマ処理時間に対する汚染量の変化を示したグラフである。

【図14】図１４は、プラズマ処理時間に対するパーティクル量の変化を示したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本願の開示するプラズマ処理装置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付すこととする。また、本実施形態により開示する発明が限定されるものではない。各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。

【0010】

（第１の実施形態）
［プラズマ処理装置の構成］
最初に、実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成について説明する。プラズマ処理装置は、半導体ウエハ（以下、ウエハと言う）等の被処理体に対してプラズマ処理を行うシステムである。本実施形態では、プラズマ処理として、プラズマエッチングを行う場合を例に説明する。図１は、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。

【0011】

プラズマ処理装置１は、金属製、例えば、アルミニウム又はステンレス鋼製の電気的に接地された密閉構造の円筒型をした処理室１０を有している。この処理室１０内に、被処理基板としてのウエハＷを載置させる円柱形状の載置台（下部電極）１１が配設されている。この載置台１１は、例えばアルミニウム等の導電性材料からなる載置台本体１２と、載置台本体１２の上部に配置された、ウエハＷを吸着するための例えばＡｌ２Ｏ３等の絶縁材料からなる静電チャック１３を備えている。載置台１１と静電チャック１３とは、接合層７０によって接合されている。載置台本体１２は、絶縁材を介して、処理室１０の底から垂直上方に延びる筒状支持部１５に支持されている。

【0012】

処理室１０の側壁と筒状支持部１５との間には排気路１６が形成され、この排気路１６の底部に連通する排気管１７が排気装置１８に接続されている。排気装置１８は、真空ポンプを有し、処理室１０内を所定の真空度まで減圧する。また、排気管１７は可変式バタフライバルブである自動圧力制御弁（automatic pressure control valve）１９を有し、その自動圧力制御弁１９によって処理室１０内の圧力が制御されている。

【0013】

載置台本体１２には、プラズマ生成およびイオン引き込み用の高周波電圧を印加する高周波電源２１が、整合器２２および給電棒２３を介して電気的に接続されている。この高周波電源２１は、所定の高周波、例えば、６０ＭＨｚの高周波電力を載置台１１に印加する。なお、高周波電源２１は、複数設けられ、周波数の異なる複数の高周波を載置台１１へ供給してもよい。例えば、高周波電源２１は、複数設けられ、プラズマ生成用の高周波電力と、ウエハＷへイオンを引き込むための高周波電力とを載置台１１へ供給してもよい。

【0014】

処理室１０の天井部には、接地電極としてのシャワーヘッド２４が配設されている。上述の高周波電源２１により、載置台１１とシャワーヘッド２４との間に高周波電圧が印加される。シャワーヘッド２４は、多数のガス通気孔２５を有する下面の電極板２６と、電極板２６を着脱可能に支持する電極支持体２７とを有する。また、電極支持体２７の内部にバッファ室２８が設けられ、このバッファ室２８のガス導入口２９には処理ガス供給部３０からのガス供給配管３１が接続されている。

【0015】

載置台本体１２の内部には、例えば、円周方向に配置される環状の冷媒室３５が設けられている。この冷媒室３５には、チラーユニット３６から配管３７、３８を介して所定温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給される。これにより、載置台本体１２は所定の温度に冷却されている。

【0016】

載置台本体１２の上部に配置された静電チャック１３は、適当な厚さを持った円板形状をなしており、静電チャック１３の内部には、タングステン等の導電材料からなる電極板４０が埋め込まれている。電極板４０には直流電源４１が電気的に接続されている。そして、静電チャック１３は、直流電源４１から電極板４０に直流電圧を印加することにより、クーロン力でウエハＷを吸着保持することができる。

【0017】

上述のように所定の温度に冷却された載置台本体１２の熱は、この静電チャック１３を介して、静電チャック１３上面に吸着したウエハＷに伝達される。この場合、処理室１０内が減圧されても熱を効率よくウエハＷに伝達させるために、静電チャック１３上面に吸着したウエハＷの裏面に向けて、Ｈｅなどの熱伝達用ガスが、第１ガス供給ライン４６を介して、第１の熱伝達用ガス供給部５２から供給されている。

【0018】

また、上述したように、載置台本体１２の熱は静電チャック１３を介してウエハＷに伝達されるが、その際、温度変化によって、静電チャック１３に変形が生じて静電チャック１３上面の平面度が悪化する場合がある。静電チャック１３上面の平面度が悪化すると、ウエハＷを確実に吸着できなくなってしまう。そこで、接合層７０の厚さを調整することにより、温度変化によって生ずる静電チャック１３の変形を接合層７０で吸収し、このような静電チャック１３上面の平面度の悪化を防止することが望ましい。そのためには、例えばウエハＷの直径が２００ｍｍの場合は、接合層７０の厚さを６０μｍ以上、ウエハＷの直径が３００ｍｍの場合は、接合層７０の厚さを９０〜１５０μｍとすることが好ましい。

【0019】

載置台１１は、静電チャック１３を取り囲むように、環状のフォーカスリング６０が上部に配置されている。また、処理室１０の側壁には、ウエハＷの搬入出口６２を開閉するゲートバルブ６３が取り付けられている。また、処理室１０の周囲には、環状又は同心状に延びる磁石６４が配置されている。

【0020】

また、載置台１１を構成する載置台本体１２と接合層７０と静電チャック１３には、貫通穴６５が設けられる。貫通穴６５の内部には、電気的に抵抗又はインダクタンスを介して接地されたプッシャーピン６６が設けられる。なお、図１では、貫通穴６５およびプッシャーピン６６を１つ図示したが、貫通穴６５およびプッシャーピン６６は、載置台１１の周方向に均等な間隔で、３つ以上設けられる。プッシャーピン６６は、処理室１０を気密にするとともに伸縮可能としたべローズ６７を介してエアーシリンダ６８にそれぞれ接続される。プッシャーピン６６は、ロードロック室の搬送装置よりウエハＷの受渡しを行い、静電チャック１３にウエハＷを接離する際に、エアーシリンダ６８により上下移動する。ウエハＷを処理室１０内に受け渡す場合の搬入動作を説明する。ゲートバルブ６３が開き、搬入出口６２より搬送装置がウエハＷを処理室１０内に搬入する。次に、プッシャーピン６６が貫通穴６５を介して上昇しウエハＷの裏面を支持し、搬送装置からウエハＷを持ち上げる。その後、搬送装置は搬入出口６２よりロードロック室へ戻り、プッシャーピン６６が貫通穴６５を介して下降することでウエハＷが静電チャック１３上に載置される。最後にゲートバルブ６３が閉まることでウエハＷが処理室１０内に受け渡される。ウエハＷを処理室１０内から取り出す際の搬出動作を説明する。ゲートバルブ６３が開き、プッシャーピン６６が貫通穴６５を介して上昇することでウエハＷが静電チャック１３上から持ち上げられる。搬入出口６２から搬送装置が処理室１０内に入り、プッシャーピン６６上に支持されているウエハＷの下側まで来る。次に、プッシャーピン６６が貫通穴６５を介して下降しウエハＷが搬送装置に載置される。その後、搬送装置は搬入出口６２よりロードロック室へ戻り、ウエハＷがチャンバー内から搬出される。

【0021】

プラズマ処理装置の処理室１０内では、磁石６４によって一方向に向かう水平磁界が形成されると共に、載置台１１とシャワーヘッド２４との間に印加された高周波電圧によって鉛直方向のＲＦ電界が形成され、これにより、処理室１０内において処理ガスを介したマグネトロン放電が行われ、載置台１１の表面近傍において処理ガスから高密度のプラズマが生成される。

【0022】

プラズマ処理装置１の各構成要素、例えば、排気装置１８、高周波電源２１、処理ガス供給部３０、静電チャック１３用の直流電源４１および第１の熱伝達用ガス供給部５２等は、制御部６９によって動作が制御されている。

【0023】

［載置台１１及び静電チャック１３の部分の要部構成］
次に、載置台１１及び静電チャック１３の部分の要部構成について説明する。図２は、基台及び静電チャックの要部構成の一例を示す概略断面図である。

【0024】

載置台１１は、例えばアルミニウム等の導電性材料からなる載置台本体１２と、載置台本体１２の上部に配置された、ウエハＷを吸着するための例えばＡｌ２Ｏ３等の絶縁材料からなる静電チャック１３を備えている。載置台本体１２は、上下方向に底面を向けた略円柱状を呈しており、上側の底面の中央部分１２ａが周辺部分１２ｂよりも高さが高く形成されている。中央部分１２ａは、ウエハＷと同程度のサイズとされている。

【0025】

載置台１１の中央部分１２ａの上部には、静電チャック１３が設けられている。載置台１１と静電チャック１３とは、接合層７０によって接合されている。接合層７０は、静電チャック１３と載置台１１との応力緩和の役割を果たすとともに、載置台１１と静電チャック１３とを接合する。接合層７０は、例えば、シリコーン樹脂、アクリル、エポキシなどのエラストマーを用いて形成される。

【0026】

ここで、プラズマ処理装置１では、プラズマエッチングを行った場合、ラジカルや陰イオンにより、接合層７０を構成するエラストマーの鎖状結合手が攻撃される。これにより、プラズマ処理装置１では、エラストマーの低分子化が進行して、接合層７０がサイドから消耗する。プラズマ処理装置１では、接合層７０が消耗してサイドが減少すると、接合層７０のサイドの部分に空間が発生する。そして、プラズマ処理装置１では、空間が発生した部分の静電チャック１３の温度制御が十分にできなくなり、エッチングレートの面内の均一性が低下する。

【0027】

このため、従来、プラズマ処理装置１では、定期的にメンテナンスを行う。例えば、プラズマ処理装置１では、接合層７０の消耗に応じて、静電チャック１３を交換して、接合層７０を再形成するなどのメンテナンスを行う。プラズマ処理装置１では、短い期間でメンテナンスが必要となると、メンテナンスの手間が多くなり、プラズマ処理装置１の維持費用も高くなる。また、プラズマ処理装置１では、短い期間でメンテナンスが必要となると、プラズマ処理を実施できないダウンタイムも多くなり、生産性も低下する。

【0028】

そこで、プラズマ処理装置１では、処理室１０内に配置される、プラズマによる消耗の保護対象とされた保護対象部材に、ラジカル及び陰イオンの少なくとも一方を取り込む特性を有する材料に含有をさせる、または、当該材料を含んだ保護層７１を保護対象部材の表面に設ける。ラジカル及び陰イオンの少なくとも一方を取り込む特性を有する材料としては、例えば、ハイドロタルサイト、無機ナノシート、層状ニオブ・チタン酸塩、イオン吸着性を有する鉱物などが挙げられる。

【0029】

実施形態に係るプラズマ処理装置１では、接合層７０のサイド側の表面にハイドロタルサイトを含んだ保護層７１を設ける。保護層７１は、例えば、シリコーン樹脂にハイドロタルサイトを添加した材料を用いて形成する。ハイドロタルサイトの添加量は、例えば、体積パーセント濃度で、０．５〜９０ｖｏｌ％の範囲であればよく、好ましくは、０．５〜４０ｖｏｌ％の範囲であり、さらに好ましくは、５〜１５ｖｏｌ％の範囲である。

【0030】

ハイドロタルサイトは、例えば、下記式（１）で表わされる化合物である。

【0031】

Ｍｇ_1-xＡｌ_x（ＯＨ）₂（Ｃｌ）_x-ny・（Ａ^n-）_y・ｍＨ₂Ｏ （１）
（式中、ｘは０．１５＜ｘ＜０．３４を満足する正数であり、Ａ^n-はＣｌ^-以外のｎ価の陰イオンであり、ｙは正数であり、ｍは０．１＜ｍ＜０．７を満足する正数である。）

【0032】

図３は、ハイドロタルサイトの構造を模式的に示した図である。ハイドロタルサイトは、Ｍｇ／Ａｌ系層状化合物であり、層状構造を持ち、層間に陰イオンを取り込む性質を持つ。例えば、ハイドロタルサイトは、例えば、ＣＨＦ３、ＣＦ４などの処理ガスをプラズマ化した場合、Ｆを吸着し、一旦吸着したＦを放出しない性質を持つ。ハイドロタルサイトに関する詳細は、例えば、特開２００９−１７８６８２号公報に記載されている。

【0033】

実施形態に係るプラズマ処理装置１では、接合層７０のサイド側の表面にハイドロタルサイトを含んだ保護層７１を設けることにより、接合層７０の消耗を抑制できる。これは、ハイドロタルサイトがＦを吸着することで、接合層７０のサイド付近のＦの密度が減り、消耗の進行速度が減少するためと考えられる。

【実施例】

【0034】

以下、上記効果を説明すべく本発明者が実施した評価実験の具体例を説明する。最初に、シリコーン樹脂の消耗の抑制の効果の確認を行った評価実験の具体例を説明する。評価実験では、シリコーン樹脂のみの評価試料Ａと、ハイドロタルサイトを含有させた評価試料Ｂの２種類を用意した。評価試料Ｂでは、シリコーン樹脂にハイドロタルサイトを１０ｖｏｌ％含有させた。２種類の評価試料Ａ、Ｂのサイズは、３０ｍｍ角とする。評価実験では、評価試料Ａ、Ｂを複数容易し、処理ガスの濃度を変えてプラズマエッチングのプラズマ処理を行った。プラズマエッチングの処理ガスとしては、ＣＦ４／Ｏ２の混合ガスを用い、ＣＦ４とＯ２の流量比を変化させた。

【0035】

図４は、プラズマ処理前後の重量変化を示した図である。図４には、評価試料Ａ及び評価試料Ｂのプラズマ処理前後の重量変化が示されている。図４に示すように、ＣＦ４の流量比が５％の場合では、ハイドロタルサイトを含有させたことにより、重量変化が１／１０程度に抑えられている。また、ＣＦ４の流量比が８５％の場合では、ハイドロタルサイトを含有させたことにより、重量変化が１／２程度に抑えられている。

【0036】

このように、プラズマ処理では、ハイドロタルサイトを含有させることにより、シリコーン樹脂の消耗が抑制されることが確認できる。

【0037】

次に、ハイドロタルサイトによるＦの吸着の効果の確認を行った評価実験の具体例を説明する。評価実験では、シリコーン樹脂のみ（ハイドロタルサイトなし）の評価試料Ａと、ハイドロタルサイトを含有させた評価試料Ｂと、ハイドロタルサイトを表面に塗布した評価試料Ｃの３種類を用意した。評価試料Ｂでは、シリコーン樹脂にハイドロタルサイトを１０ｖｏｌ％含有させた。３種類の評価試料Ａ〜Ｃのサイズは、５ｍｍ角とする。評価実験では、ウエハＷとして酸化膜が形成されたブランケットを用い、３種類の評価試料Ａ〜ＣをウエハＷの表面に配置してプラズマエッチングを行った。プラズマエッチングの処理ガスとしては、ＣＦ４／Ａｒ／Ｏ２の混合ガスを用いた。

【0038】

図５Ａは、半導体ウエハ上のエッチングレートの測定結果を示した図である。図５Ａには、ウエハＷの各位置でのエッチングレート（Ｅ／Ｒ）がパターンを変えて示されている。また、図５Ａには、ウエハＷ上での評価試料Ａが配置された測定点ＰＡ、評価試料Ｂが配置された測定点ＰＢ、評価試料Ｃが配置された測定点ＰＣの位置が示されている。評価試料Ａが配置された測定点ＰＡの近辺は、周囲と同程度にエッチングレートとなっている。評価試料Ａは、シリコーン樹脂のみで形成されている。このことから、シリコーン樹脂のみでは、エッチングレートの変動が、小さいことが確認できる。一方、評価試料Ｂが配置された測定点ＰＢ及び評価試料Ｃが配置された測定点ＰＣの近辺は、周囲よりも低いエッチングレートとなっている。評価試料Ｂ及び評価試料Ｃは、シリコーン樹脂にハイドロタルサイトが含有または塗布されている。このことから、ハイドロタルサイトは、エッチングレートを低下させることが確認できる。

【0039】

図５Ｂ及び図５Ｃは、エッチングレートの変化を示したグラフである。図５Ｂは、ウエハＷの中心をゼロとして、図５ＡのＹ軸に沿ったエッチングレートの変化を示している。図５Ｂは、ウエハＷの中心をゼロとして、図５ＡのＸ軸に沿ったエッチングレートの変化を示している。なお、Ｘ軸は、評価試料Ａが配置された測定点ＰＡから若干ずれている。

【0040】

図５Ｂ及び図５Ｃには、評価試料Ａ〜ＣをウエハＷの表面に配置してプラズマエッチングを行った際のエッチングレートが「今回のテスト」として示されている。また、図５Ｂ及び図５Ｃには、評価試料Ａ〜Ｃを配置せずに、ウエハＷに同様のプラズマエッチングを行った際のエッチングレートが「Ｒｅｆ（評価試料なし）」として示されている。

【0041】

図５Ｂに示すように、ハイドロタルサイトを含有させた評価試料Ｂが配置された測定点ＰＢの位置の近辺（＋１１０ｍｍの近辺）は、エッチングレートが大きく低下している。エッチングレートの低下は、６０〜７５ｍｍの幅で発生している。

【0042】

また、図５Ｃに示すように、シリコーン樹脂のみの評価試料Ａが配置された測定点ＰＡの位置の近辺（−１１０ｍｍの近辺）は、エッチングレートが若干低下している。エッチングレートの低下は、４５ｍｍの幅で発生している。また、ハイドロタルサイトを表面に塗布した評価試料Ｃが配置された測定点ＰＣの位置の近辺（＋１１０ｍｍの近辺）は、エッチングレートが大きく低下している。エッチングレートの低下は、１３０ｍｍの幅で発生している。

【0043】

図５Ａ〜５Ｃから、評価試料Ｂ及び評価試料Ｃの近辺は、ハイドロタルサイトがＦを吸着することにより、エッチングレートが低下することが確認できる。

【0044】

次に、ウエハＷとしてポリシリコーン樹脂のウエハＷを用いて、３種類の評価試料Ａ〜ＣをウエハＷの表面に配置してプラズマエッチングを行った。プラズマエッチングの処理ガスとしては、ＣＦ４／Ｏ２の混合ガスを用いた。

【0045】

図６Ａは、半導体ウエハ上のエッチングレートの測定結果を示した図である。図６Ａには、ポリシリコーン樹脂のウエハＷの各位置でのエッチングレート（Ｅ／Ｒ）がパターンを変えて示されている。また、図６Ａには、ウエハＷ上での評価試料Ａが配置された測定点ＰＡ、評価試料Ｂが配置された測定点ＰＢ、評価試料Ｃが配置された測定点ＰＣの位置が示されている。評価試料Ａが配置された測定点ＰＡの近辺は、周囲と同程度にエッチングレートとなっている。評価試料Ａは、シリコーン樹脂のみで形成されている。このことから、ポリシリコーン樹脂においても、シリコーン樹脂のみでは、エッチングレートの変動が、小さいことが確認できる。一方、評価試料Ｂが配置された測定点ＰＢ及び評価試料Ｃが配置された測定点ＰＣの近辺は、周囲よりも低いエッチングレートとなっている。評価試料Ｂ及び評価試料Ｃは、シリコーン樹脂にハイドロタルサイトが含有または塗布されている。このことから、ポリシリコーン樹脂においても、ハイドロタルサイトは、エッチングレートを低下させることが確認できる。

【0046】

図６Ｂ及び図６Ｃは、エッチングレートの変化を示したグラフである。図６Ｂは、ウエハＷの中心をゼロとして、図６ＡのＹ軸に沿ったエッチングレートの変化を示している。図６Ｂは、ウエハＷの中心をゼロとして、図６ＡのＸ軸に沿ったエッチングレートの変化を示している。

【0047】

図６Ｂ及び図６Ｃには、評価試料Ａ〜ＣをウエハＷの表面に配置してプラズマエッチングを行った際のエッチングレートが「今回のテスト」として示されている。また、図６Ｂ及び図６Ｃには、評価試料Ａ〜Ｃを配置せずに、ウエハＷに同様のプラズマエッチングを行った際のエッチングレートが「Ｒｅｆ（評価試料なし）」として示されている。

【0048】

図６Ｂに示すように、ハイドロタルサイトを含有させた評価試料Ｂが配置された測定点ＰＢの位置の近辺（＋１１０ｍｍの近辺）は、エッチングレートが大きく低下している。エッチングレートの低下は、４５ｍｍの幅で発生している。

【0049】

また、図６Ｃに示すように、シリコーン樹脂のみの評価試料Ａが配置された測定点ＰＡの位置の近辺（−１１０ｍｍの近辺）は、エッチングレートが若干低下している。エッチングレートの低下は、３０ｍｍの幅で発生している。また、ハイドロタルサイトを表面に塗布した評価試料Ｃが配置された測定点ＰＣの位置の近辺（＋１１０ｍｍの近辺）は、エッチングレートが大きく低下している。エッチングレートの低下は、６０〜７５ｍｍの幅で発生している。

【0050】

図６Ａ〜６Ｃからも、評価試料Ｂ及び評価試料Ｃの近辺は、ハイドロタルサイトがＦを吸着することにより、エッチングレートが低下することが確認できる。

【0051】

次に、ハイドロタルサイトを含んだ保護層７１による接合層７０の保護効果の確認を行った評価実験の具体例を説明する。評価実験では、載置台１１及び静電チャック１３の側面（周面）を略半分の範囲に分け、それぞれの範囲の接合層７０の表面に、ハイドロタルサイトを含まない保護層７１ａと、ハイドロタルサイトを含んだ保護層７１ｂの２種類の保護層７１を形成して保護効果を確認した。保護層７１ｂでは、シリコーン樹脂にハイドロタルサイトを１０ｖｏｌ％含有させた。

【0052】

図７は、２種類の保護層を形成した範囲を示す図である。図７には、載置台１１及び静電チャック１３を上方から見た上面図が示されている。図７には、載置台１１及び静電チャック１３の側面において、ハイドロタルサイトを含まない保護層７１ａを形成した範囲８０ａと、ハイドロタルサイトを含んだ保護層７１ｂを形成した範囲８０ｂとが示さている。例えば、図７に示すように、載置台１１及び静電チャック１３の中心に対して下部の位置を０°とした、中心から角度θで、載置台１１及び静電チャック１３の側面の位置を示すものとする。この場合、保護層７１ａは、角度θ＝０°〜１８０°の範囲に形成されている。保護層７１ｂは、角度θ＝１８０°〜３６０°の範囲に形成されている。

【0053】

ここで、保護層７１を形成する手順を説明する。図８は、保護層を形成する手順の一例を示す図である。例えば、保護層７１の厚さが２００μｍの場合、保護層７１は、接合層７０の側面に、４００μｍの幅、厚さ８０μｍで形成する。なお、保護層７１の幅及び厚さは、一例であり、これに限定されるものではない。保護層７１の幅は、接合層７０の幅よりも大きく、接合層７０を覆うことができる幅に形成する。保護層７１の厚さは、プラズマ処理が行われる期間において、Ｆを取り込む特性が十分に維持される厚さに形成する。

【0054】

形成された保護層７１の側面は、図８の（Ａ）のように、段差の無いフラットな状態とはならず、実際には、図８の（Ｂ）のように、接合層７０の部分が凹んだ状態となることもある。

【0055】

評価実験では、このような保護層７１が形成されたプラズマ処理装置１を用いてプラズマ処理を繰り返し行い、保護層７１の変化を評価した。図９は、評価実験で実施したプラズマ処理の流れを示す図である。評価実験では、新規の保護層７１が形成されたプラズマ処理装置１を用いて、トータルでプラズマ処理を１６２時間行った。評価実験では、保護層７１が新規の状態（０ｈ）と、プラズマ処理を１４２時間実施した状態（１４２ｈ）で、保護層７１の厚みを計測した。図１０は、保護層の厚みの計測を説明する図である。評価実験では、保護層７１の厚みとして、静電チャック１３の側面を基準（高さ０）とした保護層７１の表面の高さを計測した。また、評価実験では、保護層７１が新規の状態（０ｈ）と、プラズマ処理を２２時間（２２ｈ）、６７時間（６７ｈ）、１４２時間（１４２ｈ）それぞれ実施した状態で、エッチングレート、汚染量、パーティクル等を計測した。

【0056】

図１１は、保護層の高さの変化を示す図である。保護層７１が新規の状態（０ｈ）と、プラズマ処理を１４２時間実施した状態（１４２ｈ）とについて、角度θの位置で計測された保護層７１の高さが示されている。

【0057】

０ｈの状態では、ハイドロタルサイトを含まない保護層７１ａが形成された角度θ＝０°〜１８０°と、ハイドロタルサイトを含んだ保護層７１ｂが形成された角度θ＝１８０°〜３６０°とで、保護層７１の高さに大きな違いはない。すなわち、保護層７１が新規の状態では、保護層７１ａと保護層７１ｂの高さが同様の状態である。

【0058】

一方、１４２ｈの状態では、ハイドロタルサイトを含まない保護層７１ａが形成された角度θ＝０°〜１８０°では、高さが大きく減少しており、平均の高さが−１７０μｍとなっている。また、ハイドロタルサイトを含んだ保護層７１ｂが形成された角度θ＝１８０°〜３６０°では、高さの減少が小さく、平均の高さが−９０μｍとなっている。なお、角度θ＝１８０°〜３６０°の範囲についても、高さが大きく減少している位置があるが、これは、ハイドロタルサイトが不均一であり、ハイドロタルサイトが少ない位置があったためと考えられる。

【0059】

この図１１から、ハイドロタルサイトを含んだ保護層７１ｂが、接合層７０の減少を抑制できることが確認できる。

【0060】

図１２Ａは、エッチングレートの変化を示したグラフである。図１２Ａには、プラズマ処理が０時間（０ｈ）、６７時間（６７ｈ）、１４２時間（１４２ｈ）それぞれについて、ウエハＷの角度θかつ中心から半径１４９ｍｍの位置のエッチングレートが示されている。角度θ＝０°〜１８０°の範囲は、ハイドロタルサイトを含まない保護層７１ａが形成されている。角度θ＝１８０°〜３６０°の範囲は、ハイドロタルサイトを含んだ保護層７１ｂが形成されている。図１２Ａに示すように、エッチングレート（Ｅ／Ｒ）は、０時間、６７時間、１４２時間のそれぞれで略一定となっている。

【0061】

図１２Ｂは、プラズマ処理時間に対するエッチングレートの変化を示したグラフである。図１２Ｂには、ハイドロタルサイトを含んだ保護層７１ｂが形成されている範囲の半径１４９ｍｍの位置のエッチングレートの平均が「ハイドロタルサイト有」として示されている。また、ハイドロタルサイトを含まない保護層７１ａが形成されている範囲の半径１４９ｍｍの位置のエッチングレートの平均が「ハイドロタルサイト無」として示されている。なお、図１２Ｂでは、ハイドロタルサイト無有とハイドロタルサイト有のグラフが重なった状態となっている。

【0062】

図１２Ａ及び図１２Ｂから、ウエハからの距離を適宜取ってあげることで、エッチングレートに対して影響を与えない。すなわち、ハイドロタルサイトは、プロセスに影響がなく、接合層７０の長寿命化に寄与できる。

【0063】

図１３は、プラズマ処理時間に対する汚染量の変化を示したグラフである。図１３には、プラズマ処理を２２時間、６７時間、１４２時間それぞれ実施した状態で、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｎｉの金属汚染量を計測した結果を結んだグラフが示されている。また、図１３の左側には、ハイドロタルサイトを含まない保護層７１ａのみを形成して際のＭｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｎｉの金属汚染量を「リファレンスデータ」として示されている。ハイドロタルサイトを含んだ保護層を形成したことによる金属汚染量は、各元素とも概ねリファレンスデータと同等の数値となっている。

【0064】

図１３から、ハイドロタルサイトを保護層７１に添加したとしても、金属汚染量が、プラズマ処理装置１に適用が可能なレベルであることを確認できる。

【0065】

図１４は、プラズマ処理時間に対するパーティクル量の変化を示したグラフである。図１４には、プラズマ処理を２２時間、６７時間、１４２時間それぞれ実施した状態で、ウエハＷ上のパーティクルの個数を計測した結果を結んだグラフが示されている。なお、パーティクルとしては、直径６０ｎｍ以上のものを計測した。図１４では、直径６０ｎｍ以上が５０個以下を基準として示している。各プラズマ処理ともパーティクル量は、概ね基準以下または基準と同程度の数値となっている。

【0066】

図１４から、ハイドロタルサイトを保護層７１に添加したとしても、パーティクルへの影響は少ないことを確認できる。

【0067】

このように実施形態に係るプラズマ処理装置１は、プラズマが生成される処理容器（処理室１０）と、処理容器内に配置され、プラズマによる消耗の保護対象とされた接合層７０と有する。接合層７０は、ハイドロタルサイトを含んだ保護層７１が表面に設けられている。これにより、プラズマ処理装置１は、プラズマによる接合層７０の消耗を抑制できる。この結果、プラズマ処理装置１は、接合層７０のメンテナンスの手間を軽減でき、プラズマ処理装置１の維持費用を安くできる。また、プラズマ処理装置１では、プラズマ処理を実施できないダウンタイムも少なくなり、生産性の低下を抑制できる。

【0068】

また、ハイドロタルサイトは、安価に入手できる。これにより、プラズマ処理装置１は、製造コストを大きく増加させずに製造できる。

【0069】

（その他の実施形態）
以上、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置及び制御方法について説明したが、これに限定されるものではない。以下では、他の実施形態について説明する。

【0070】

例えば、プラズマ処理装置１では、接合層７０のサイドの表面に保護層７１を設けてプラズマによる接合層７０の消耗を抑制する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。実施形態の一例において、プラズマ処理装置１は、接合層７０のサイドの表面に保護層７１を設けずに、接合層７０にハイドロタルサイトを含有させて形成されてもよい。この場合も、プラズマ処理装置１は、接合層７０に含有されたハイドロタルサイトがＦを吸着することで、プラズマによる接合層７０の消耗を抑制できる。また、プラズマ処理装置１は、接合層７０にハイドロタルサイトを含有させることで、サイドのみならず、プッシャーピン６６を収納するために載置台１１に形成された貫通穴６５などに進入するプラズマによる接合層７０の消耗を抑制できる。また、プラズマ処理装置１は、接合層７０にハイドロタルサイトを含有させた材料で接合層７０を形成すればよいため、保護層７１を形成する作業の手間を軽減できる。また、既存のプラズマ処理装置１をメンテナンスする際に、ハイドロタルサイトを含有させた材料で接合層７０を形成することで、既存のプラズマ処理装置１についても、プラズマによる接合層７０の消耗を抑制できる。

【0071】

また、プラズマ処理装置１では、実施形態の一例において、保護対象部材を接合層７０とした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。保護対象部材は、プラズマによる消耗から保護すべき部材であれば、何れであってもよい。例えば、保護対象部材は、プラズマを遮断するために設けられるＯリング、プラズマ処理装置１内で使用されるポリエーテルエーテルケトン(ＰＥＥＫ)、シリコーン、アクリル、エポキシなどのエラストマーであってもよい。また、保護対象部材は、ウエハＷを昇降させるプッシャーピン６６などのブッシュパーツ、ピンパーツであってもよい。また、保護対象部材は、プラズマからパーツを保護するために表面に形成された溶射膜などの表面コーティングであってもよい。保護対象部材は、ハイドロタルサイトを含有してもよく、または、ハイドロタルサイトを含んだ保護層が表面に設けられもよい。例えば、Ｏリングなどのエラストマーを、ハイドロタルサイトを含有させた材料で形成してもよい。また、保護対象部材が表面に溶射膜を形成される場合、ハイドロタルサイトを含んだ溶射材料により、ハイドロタルサイトを含んだ溶射膜を保護対象部材の表面に形成してもよい。

【0072】

（基台）
また、例えば、第１の実施形態では、載置台１１がアルミニウムよりも熱膨張率の低い材料で形成される場合を用いて説明したが、これに限定されるものではない。載置台１１は、例えば、下部電極としてアルミニウム等の導電性部材（Ａｌの線熱膨張率；略２３．５×１０−６（ｃｍ／ｃｍ／度））で形成されても良い。

【符号の説明】

【0073】

１ プラズマ処理装置
１０ 処理室
１１ 載置台
１３ 静電チャック
１２ 載置台本体
７０ 接合層
７１ 保護層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図13】

【図14】