特開 2023-2078 プラズマ処理装置のチャンバ内の部品、プラズマ処理装置、及び、プラズマ処理装置のチャンバ内の部品を再生する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023002078

(43)【公開日】2023-01-10

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置のチャンバ内の部品、プラズマ処理装置、及び、プラズマ処理装置のチャンバ内の部品を再生する方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20221227BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

H01L21/302 101B

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021103090

(22)【出願日】2021-06-22

(71)【出願人】

【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】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100122507

【弁理士】

【氏名又は名称】柏岡 潤二

(72)【発明者】

【氏名】小林 敏正

【テーマコード（参考）】

5F004

【Ｆターム（参考）】

5F004AA15

5F004BA04

5F004BB12

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB22

5F004BB23

5F004BB25

5F004BB26

5F004BB29

5F004BB30

5F004CA02

5F004CA03

5F004DA01

5F004DA17

(57)【要約】

【課題】プラズマ処理装置のチャンバ内に設けられた部品の保護膜のプラズマ耐性を、チャンバを大気開放することなく維持するための技術を提供する。
【解決手段】一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置のチャンバ内の部品が提供される。この部品は、基材と、基材上に設けられた保護膜と、を備え得る。保護膜は、複数の第１の層及び複数の第２の層を有し得る。第１の層及び第２の層は、基材上において交互に積層され得る。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ処理装置のチャンバ内の部品であって、
基材と、
前記基材上に設けられた保護膜と、
を備え、
前記保護膜は、複数の第１の層及び複数の第２の層を有し、
前記第１の層及び前記第２の層は、前記基材上において交互に積層される、
部品。

【請求項2】

前記第１の層の材料は、前記第２の層の材料よりも、前記プラズマ処理装置で用いられるプラズマに対する耐性が高い、
請求項１に記載の部品。

【請求項3】

前記保護膜において、前記第１の層及び前記第２の層のうち前記チャンバ内で露出されている層は、該第１の層である、
請求項１又は請求項２に記載の部品。

【請求項4】

前記第１の層の材料は、金属酸化物、金属炭化物、金属フッ化物、金属酸フッ化物、及びシリコンのうちの何れかである、
請求項１～３の何れか一項に記載の部品。

【請求項5】

前記第１の層の材料の前記金属酸化物は、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムの何れかであり、前記金属炭化物は、タングステンカーバイドであり、前記金属フッ化物は、フッ化イットリウムであり、前記金属酸フッ化物は、酸フッ化イットリウムである、
請求項４に記載の部品。

【請求項6】

前記第１の層は、溶射により形成される、
請求項１～５の何れか一項に記載の部品。

【請求項7】

前記第２の層の材料は、シリコン、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、及びカーボンのうちの何れかである、
請求項１～６の何れか一項に記載の部品。

【請求項8】

前記第２の層の膜密度は、前記第１の層の膜密度よりも高い、
請求項１～７の何れか一項に記載の部品。

【請求項9】

前記保護膜は、複数の前記第１の層のうち前記基材に接している該第１の層を含む、
請求項１～８の何れか一項に記載の部品。

【請求項10】

中間層を更に備え、
前記中間層は、前記基材と前記保護膜の間に設けられ、該保護膜及び該基材に接しており、
前記保護膜は、複数の前記第１の層のうち前記中間層に接している該第１の層を含む、
請求項１～９の何れか一項に記載の部品。

【請求項11】

前記中間層の材料は、前記基材の材料の熱膨張率と前記第１の層の材料の熱膨張率の間にある熱膨張率を有する、
請求項１０に記載の部品。

【請求項12】

前記基材の材料はアルミニウムであり、前記中間層の材料は酸化イットリムであり、前記第１の層の材料はフッ化イットリウムである、
請求項１０又は請求項１１に記載の部品。

【請求項13】

前記基材の材料は、セラミックスである、
請求項１～１０の何れか一項に記載の部品。

【請求項14】

前記第１の層の厚みは、３０μｍ以上６０μｍ以下の範囲内にある、
請求項１～１３のうち何れか一項に記載の部品。

【請求項15】

前記第２の層の厚みは、１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲内にある、
請求項１～１４のうち何れか一項に記載の部品。

【請求項16】

基板を収容するチャンバと請求項１～１３の何れか一項に記載の部品とを有するプラズマ処理装置であって、
前記部品は、前記チャンバ内に設けられている、
プラズマ処理装置。

【請求項17】

プラズマ処理装置のチャンバ内の部品を再生する方法であって、該部品は基材と該基材上に設けられた保護膜とを備え、該保護膜は複数の第１の層及び複数の第２の層を有し、該第１の層及び該第２の層は該基材上において交互に積層され、該第２の層の膜密度は該第１の層の膜密度よりも高く、該保護膜において該第１の層及び該第２の層のうち該チャンバ内で露出されている層は該第１の層であり、該方法は、
（ａ）前記チャンバ内で露出されており該チャンバ内で行われたプラズマ処理によって変質した前記第１の層を前記保護膜から剥離して、前記第２の層を露出する工程と、
（ｂ）前記（ａ）において露出された前記第２の層を前記保護膜から剥離して、新たな前記第１の層を露出する工程と、
を備える、方法。

【請求項18】

前記第１の層の材料がシリコンの場合、
前記（ａ）では、前記第１の層を、フッ素含有ガスを用いて生成したプラズマによるエッチングによって、前記保護膜から剥離する、
請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記第１の層の材料が酸化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化チタン、タングステンカーバイド、酸化ジルコニウム、フッ化イットリウム、酸フッ化イットリウムの場合、
前記（ａ）では、前記第１の層を、希ガス含有ガスを用いて生成したプラズマによるスパッタリングによって、前記保護膜から剥離する、
請求項１７に記載の方法。

【請求項20】

前記（ｂ）では、前記（ａ）において行われる前記第１の層の剥離によって露出された前記第２の層を、フッ素含有ガスを用いて生成したプラズマによるエッチングによって、前記保護膜から剥離する、
請求項１８又は請求項１９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の例示的実施形態は、プラズマ処理装置のチャンバ内の部品、プラズマ処理装置、及び、プラズマ処理装置のチャンバ内の部品を再生する方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスといった電子デバイスの製造においてはプラズマ処理装置が用いられる場合がある。プラズマ処理装置のチャンバ内の表面からは、プロセス処理で用いられるプラズマに晒されることによって微小パーティクルが発生する場合がある。特許文献１には、チャンバ内の表面にプラズマ耐性を有する溶射被膜を設けることによって微小パーティクルの発生を抑制する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３―１４０９５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

チャンバ内の部品表面に設けられる保護膜は、プラズマに晒されることにより、フッ化、酸化、もしくは、フッ化と酸化を繰り返すことで、変質し脆弱化する。脆弱化した保護膜はプラズマ耐性が劣化しており、脆弱化した保護膜からパーティクルが発生する。この場合、保護膜のプラズマ耐性を元の耐性に戻すために、一旦チャンバを大気開放して、部品を取り出し、保護膜を洗浄後、保護膜の再生やリコートをして、再度、チャンバに取付ける必要があり、別途多大な工数、コスト等が必要になり得る。また、チャンバを大気開放するため、チャンバのコンディションが変化してしまう。

【0005】

本開示は、プラズマ処理装置のチャンバ内に設けられた部品の保護膜のプラズマ耐性を、チャンバを大気開放することなく維持するための技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置のチャンバ内の部品が提供される。この部品は、基材と、基材上に設けられた保護膜と、を備え得る。保護膜は、複数の第１の層及び複数の第２の層を有し得る。第１の層及び第２の層は、基材上において交互に積層され得る。

【発明の効果】

【0007】

一つの例示的実施形態によれば、プラズマ処理装置のチャンバ内に設けられた部品の保護膜のプラズマ耐性を、チャンバを大気開放することなく維持するための技術が提供され得る。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一つの例示的実施形態に係る部品であってプラズマ処理装置のチャンバ内の部品を再生する方法を、部品の部分拡大断面図を用いて示す図である。

【図2】一つの例示的実施形態に係る方法であってプラズマ処理装置のチャンバ内の部品を再生する方法を示すフローチャートである。

【図3】図１に示す部品を有するプラズマ処理装置の一例を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、種々の例示的実施形態について説明する。

【0010】

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置のチャンバ内の部品が提供される。この部品は、基材と、基材上に設けられた保護膜とを備え得る。保護膜は、複数の第１の層及び複数の第２の層を有し得る。第１の層及び第２の層は、基材上において交互に積層され得る。

【0011】

第１の層は、より高い膜密度を有する第２の層上に設けられ得るので、プラズマ処理によって第１の層のプラズマ耐性が劣化した場合でも、第２の層下の他の第１の層の劣化が抑制され得る。従って、チャンバを大気開放してチャンバ内のコンディションを変化させることなく、プロセス処理の工程として、保護膜のプラズマ耐性の劣化が、工数、コスト等をかけずに、解消され得る。プラズマ処理装置のチャンバ内に設けられた部品の保護膜のプラズマ耐性を、チャンバを大気開放することなく維持するための技術が提供され得る。

【0012】

一つの例示的実施形態において、第１の層の材料は、例えば、第２の層の材料よりも、プラズマ処理装置で用いられるプラズマに対する耐性が高い場合があり得る。

【0013】

一つの例示的実施形態において第１の層の材料は例えば、金属酸化物、金属炭化物、金属フッ化物、金属酸フッ化物、及びシリコンのうちの何れかであり得る。

【0014】

一つの例示的実施形態において、第１の層の材料の金属酸化物は、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、の何れかであり得る。第１の層の材料の金属炭化物は、タングステンカーバイドであり、金属フッ化物は、フッ化イットリウムであり、金属酸フッ化物は、酸フッ化イットリウムであり得る。

【0015】

一つの例示的実施形態において、第２の層の材料は、例えば、シリコン、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、及びカーボンのうちの何れかであり得る。

【0016】

一つの例示的実施形態において、第１の層は、溶射により形成され得る。

【0017】

一つの例示的実施形態において、保護膜は、複数の第１の層のうち基材に接している第１の層を含み得る。

【0018】

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置のチャンバ内の部品は、中間層を更に備え得る。中間層は、基材と保護膜の間に設けられ、保護膜及び該基材に接し得る。保護膜は、複数の第１の層のうち中間層に接している第１の層を含み得る。

【0019】

一つの例示的実施形態において、中間層の材料は、基材の材料の熱膨張率と第１の層の材料の熱膨張率の間にある熱膨張率を有し得る。

【0020】

一つの例示的実施形態において、基材の材料はアルミニウムであり、中間層の材料は酸化イットリムであり、第１の層の材料はフッ化イットリムであり得る。

【0021】

一つに例示的実施形態において、基材の材料は、セラミックスであり得る。

【0022】

一つの例示的実施形態では、保護膜において、第１の層及び第２の層のうちチャンバ内で露出されている層は、第１の層であり得る。

【0023】

一つの例示的実施形態において、第１の層厚みは、３０μｍ以上６０μｍ以下の範囲内にあり得る。

【0024】

一つの例示的実施形態において、第２の層の厚みは、１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲内にあり得る。

【0025】

一つの例示的実施形態において、当該部品は、デポシールド、シャッター、排気リング、天板の少なくとも何れかに含まれ得る。

【0026】

別の例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。このプラズマ処理装置は、基板を収容するチャンバと上記した何れか一つの部品とを有し得る。部品は、チャンバ内に設けられ得る。

【0027】

更に別の例示的実施形態において、プラズマ処理装置のチャンバ内の部品を再生する方法が提供される。部品は基材と基材上に設けられた保護膜とを備え得る。保護膜は複数の第１の層及び複数の第２の層を有し得る。第１の層及び第２の層は基材上において交互に積層され得る。第２の層の膜密度は第１の層の膜密度よりも高い。保護膜において第１の層及び第２の層のうちチャンバ内で露出されている層は第１の層であり得る。この方法は、（ａ）チャンバ内で露出されておりチャンバ内で行われたプラズマ処理によって変質した第１の層を保護膜から剥離して第２の層を露出する工程を備え得る。この方法は、（ｂ）上記の（ａ）において露出された第２の層を保護膜から剥離して、新たな第１の層を露出する工程を更に備え得る。

【0028】

第１の層は、より高い膜密度を有する第２の層上に設けられ得るので、プラズマ処理によって第１の層のプラズマ耐性が劣化した場合でも、第２の層下の他の第１の層の劣化が抑制され得る。従って、チャンバを開けてチャンバ内のコンディションを変化させることなく、プロセス処理の工程として、保護膜のプラズマ耐性の劣化が、工数、コスト等をかけずに、解消され得る。プラズマ処理装置のチャンバ内に設けられた部品の保護膜のプラズマ耐性を、チャンバを大気開放することなく維持するための技術が提供され得る。

【0029】

上記の方法において、第１の層の材料がシリコンの場合、上記（ａ）の工程では、第１の層を、フッ素含有ガスを用いて生成したプラズマによるエッチングによって、保護膜から剥離し得る。

【0030】

上記の方法において、第１の層の材料が酸化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化チタン、タングステンカーバイド、酸化ジルコニウム、フッ化イットリウム、酸フッ化イットリウムの場合があり得る。この場合、上記（ａ）の工程では、第１の層を、希ガス含有ガスを用いて生成したプラズマによるスパッタリングによって、保護膜から剥離し得る。

【0031】

上記の方法において、上記（ｂ）の工程では、上記（ａ）の工程において行われる第１の層の剥離によって露出された第２の層を、フッ素含有ガスを用いて生成したプラズマによるエッチングによって、保護膜から剥離し得る。

【0032】

以下、図面を参照して種々の例示的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附すこととする。

【0033】

図１は、一つの例示的実施形態に係る部品であってプラズマ処理装置のチャンバ内の部品を再生する方法を、部品の部分拡大断面図を用いて示す図である。この方法の一例（方法ＭＴ）は図２に示されており、この部品（部品ＰＴ）が設けられているプラズマ処理装置の一例（容量結合プラズマ処理装置１）は図３に示されている。

【0034】

図１に示す部品ＰＴは、例えば図３に示す容量結合プラズマ処理装置１のプラズマ処理チャンバ１０内の部品である。部品ＰＴは、基材ＰＡと、基材ＰＡ上に設けられた保護膜ＣＴとを備える。

【0035】

まず図３を参照する。以下に、プラズマ処理システムの構成例について説明する。プラズマ処理システムは、容量結合プラズマ処理装置１及び制御部２を含む。容量結合プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、電源３０及び排気システム４０を含む。また、容量結合プラズマ処理装置１は、基板支持部１１及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１３を含む。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。シャワーヘッド１３は、基板支持部１１の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ１０は、シャワーヘッド１３、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ及び基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓに供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。側壁１０ａは接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０筐体とは電気的に絶縁される。

【0036】

基板支持部１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板（ウェハ）Ｗを支持するための中央領域（基板支持面）１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域（リング支持面）１１１ｂとを有する。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ上に配置される。一実施形態において、本体部１１１は、基台及び静電チャックを含む。基台は、導電性部材を含む。基台の導電性部材は下部電極として機能する。静電チャックは、基台の上に配置される。静電チャックの上面は、基板支持面１１１ａを有する。リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。１又は複数の環状部材のうち少なくとも１つはエッジリングである。また、図示は省略するが、基板支持部１１は、静電チャック、リングアセンブリ１１２及び基板のうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と基板支持面１１１ａとの間に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。

【0037】

シャワーヘッド１３は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入するように構成される。シャワーヘッド１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス拡散室１３ｂ、及び複数のガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室１３ｂを通過して複数のガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。また、シャワーヘッド１３は、導電性部材を含む。シャワーヘッド１３の導電性部材は上部電極として機能する。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１３に加えて、側壁１０ａに形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Ｓｉｄｅ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。

【0038】

ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２を介してシャワーヘッド１３に供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。

【0039】

電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のような少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を、基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ処理チャンバ１０において１又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を基板支持部１１の導電性部材に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。

【0040】

一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１３ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に供給される。第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部１１の導電性部材に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、基板支持部１１の導電性部材に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。

【0041】

また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、第１のＤＣ生成部３２ａ及び第２のＤＣ生成部３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３２ａは、基板支持部１１の導電性部材に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のバイアスＤＣ信号は、基板支持部１１の導電性部材に印加される。一実施形態において、第１のＤＣ信号が、静電チャック内の電極のような他の電極に印加されてもよい。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、シャワーヘッド１３の導電性部材に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、シャワーヘッド１３の導電性部材に印加される。種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。なお、第１及び第２のＤＣ生成部３２ａ，３２ｂは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３２ａが第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。

【0042】

排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。

【0043】

制御部２は、本開示において述べられる種々の工程を容量結合プラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部２は、ここで述べられる種々の工程を実行するように容量結合プラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部２の一部又は全てが容量結合プラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御部２は、例えばコンピュータ２ａを含んでもよい。コンピュータ２ａは、例えば、処理部（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２ａ１、記憶部２ａ２、及び通信インターフェース２ａ３を含んでもよい。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２ａ３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介して容量結合プラズマ処理装置１との間で通信してもよい。

【0044】

容量結合プラズマ処理装置１では、処理容器の内壁に沿ってデポシールドが着脱自在に設けられている。容量結合プラズマ処理装置１では、プラズマ処理チャンバ１０内でプラズマエッチングといった基板処理が行われる。基板処理では反応生成物（デポ）が発生する。デポシールド１４ｅは、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａの表面に反応生成物（デポ）が付着することを防止する。

【0045】

容量結合プラズマ処理装置１は、シャッター（不図示）を更に備える。基板Ｗは、プラズマ処理チャンバ１０の外部と内部の間で搬送されるときに、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａに設けられた搬入出口１０ｂ及びデポシールド１４ｅに設けられた開口を通過する。この搬入出口１０ｂはゲートバルブＧＶにより開閉可能であり、デポシールド１４ｅに設けられた開口は、シャッターによって開閉可能である。

【0046】

容量結合プラズマ処理装置１は、天板３４を更に備える。天板３４の下面は、プラズマ処理チャンバ１０の内部の空間を画成している。天板３４には、複数のガス導入口１３ｃが設けられている。複数のガス導入口１３ｃの各々は、天板３４を板厚方向（鉛直方向）に貫通している。天板３４は、限定されるものではないが、例えばシリコンから形成されている。或いは、天板３４は、母材の表面に耐腐食性を有する膜を設けた構造を有し得る。

【0047】

容量結合プラズマ処理装置１は、排気リング１０ｄを更に備える。排気リング１０ｄは、プラズマ処理チャンバ１０内の空間とガス排出口１０ｅとの間に設けられている。プラズマ処理チャンバ１０の内部のガスは、排気リング１０ｄを介して、ガス排出口１０ｅに排気され得る。

【0048】

部品ＰＴは、例えば、デポシールド１４ｅ、シャッター、排気リング１０ｄ、天板３４の少なくとも何れかであり得る。

【0049】

図１に戻って説明する。保護膜ＣＴは、複数の第１の層ＣＴＡ及び複数の第２の層ＣＴＢを有する。第１の層ＣＴＡ及び第２の層ＣＴＢは、基材ＰＡ上において交互に積層されている。保護膜ＣＴにおいて、第１の層ＣＴＡ及び第２の層ＣＴＢのうちプラズマ処理チャンバ１０内で露出されている層は、第１の層ＣＴＡである。

【0050】

第２の層ＣＴＢの膜密度は、第１の層ＣＴＡの膜密度よりも高い場合があり得る。第１の層ＣＴＡの材料は、第２の層ＣＴＢの材料よりも、容量結合プラズマ処理装置１で用いられるプラズマに対する耐性が高い場合があり得る。つまり、第１の層ＣＴＡの材料は、第２の層ＣＴＢの材料よりも、プラズマに対する消耗度が低い場合があり得る。第１の層ＣＴＡの厚みは例えば３０μｍ以上６０μｍ以下の範囲内にあり、第２の層ＣＴＢの厚みは例えば１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲内にある。

【0051】

第１の層ＣＴＡの厚みは、積層時の表面のうねり、粗度Ｒｚ、カバレッジ性（角部、終端部のコーティング）を考慮すると、３０μｍ以上が好ましい。第２の層ＣＴＢの厚みは、この第２の層ＣＴＢを挟む二つの第１の層ＣＴＡ同士が干渉しあわないようにするために、１０μｍ以上が好ましい。また、第２の層ＣＴＢの厚みは、エッチングによって第２の層ＣＴＢを除去することが困難とならないようにするために、３０μｍ以下が好ましい。

【0052】

第１の層ＣＴＡ及び第２の層ＣＴＢは、何れも、溶射膜であり得る。

【0053】

容量結合プラズマ処理装置１によって行われるプロセス処理の実行前において、図１に例示する保護膜ＣＴは、四つの第１の層ＣＴＡ、及び、三つの第２の層ＣＴＢを有する。プロセス処理において、ＲＦ印加積算時間が長くなるにつれて、プラズマ処理チャンバ１０内で露出されている第１の層ＣＴＡは、次第に、フッ化、酸化等によって変質し、変質層ＣＴＡ１が形成され得る。

【0054】

第１の層ＣＴＡの材料は、金属酸化物、金属炭化物、金属フッ化物、金属酸フッ化物、及びシリコンのうち何れかであり得る。金属酸化物は、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムの何れかであり得る。金属炭化物は、タングステンカーバイドであり得る。金属フッ化物は、フッ化イットリウムであり得る。金属酸フッ化物は、酸フッ化イットリウムであり得る。第２の層ＣＴＢの材料は、シリコン、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、及びカーボンのうちの何れかであり得る。基材ＰＡの材料は、例えばアルミニウム及びセラミックスの少なくとも何れかであり得る。

【0055】

基材ＰＡの材料がアルミニウムであって、保護膜ＣＴの形成環境及び使用環境において熱の影響が比較的に大きい高温環境の場合、部品ＰＴには中間層ＭＬが設けられる。図１に例示する部品ＰＴは、中間層ＭＬを更に備える。中間層ＭＬは、基材ＰＡと保護膜ＣＴの間に設けられ、保護膜ＣＴ及び基材ＰＡに接している。保護膜ＣＴは、複数の第１の層ＣＴＡ（図１に示す保護膜ＣＴの場合には四つ以下の第１の層ＣＴＡ）のうち中間層ＭＬに接している第１の層ＣＴＡを含む。中間層ＭＬの材料は、基材ＰＡの材料の熱膨張率と第１の層ＣＴＡの材料の熱膨張率の間にある熱膨張率を有する。例えば、中間層ＭＬの材料は酸化イットリムであり、第１の層ＣＴＡの材料はフッ化イットリウムであり得る。

【0056】

基材ＰＡの材料がアルミニウムであっても、保護膜ＣＴの形成環境及び使用環境において熱の影響が比較的に小さい（高温環境ではない）場合には、保護膜ＣＴは、中間層ＭＬを介さずに基材ＰＡに直接的に接することができる。このように、部品ＰＴは中間層ＭＬを有さず、保護膜ＣＴは、複数の第１の層ＣＴＡ（図１に示す保護膜ＣＴの場合には四つ以下の第１の層ＣＴＡ）のうち基材ＰＡに直接接している第１の層ＣＴＡを含んでいてもよい。

【0057】

基材ＰＡの材料がセラミックスの場合には、保護膜ＣＴは基材ＰＡに直接的に接することができる。なお、保護膜ＣＴの材料と基材ＰＡの材料の相性が良好ではない、保護膜ＣＴの材料と基材ＰＡの材料の親和性が比較的に低い、基材ＰＡの硬度が比較的に高い、等の場合には、基材ＰＡと保護膜ＣＴの間に中間層ＭＬが設けられ得る。

【0058】

図１に例示するように、プロセス処理において、ＲＦ印加積算時間が長くなり、変質層ＣＴＡ１が形成されると、図２に示す方法ＭＴの工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２が制御部２によって実行される。方法ＭＴは、プラズマ処理チャンバ１０を大気開放することなく、制御部２によって実行され得る。

【0059】

工程ＳＴ１では、プラズマ処理チャンバ１０内で露出されておりプラズマ処理チャンバ１０内で行われたプラズマ処理によって変質した第１の層ＣＴＡの変質層ＣＴＡ１を剥離して、第２の層ＣＴＢを露出する。工程ＳＴ１の後に、方法ＭＴの工程ＳＴ２が実行される。工程ＳＴ２では、工程ＳＴ１において露出された第２の層ＣＴＢを保護膜ＣＴから剥離して、新たな第１の層ＣＴＡを露出する。

【0060】

第１の層ＣＴＡの材料がシリコンの場合における工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２について、より具体的に説明する。工程ＳＴ１では、第１の層ＣＴＡの変質層ＣＴＡ１を、フッ素含有ガスを用いて生成したプラズマによるエッチングによって、保護膜ＣＴから剥離する。工程ＳＴ２では、工程ＳＴ１において行われる第１の層ＣＴＡの剥離によって露出された第２の層ＣＴＢを、フッ素含有ガスを用いて生成したプラズマによるエッチングによって、保護膜ＣＴから剥離する。工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２において用いられるフッ素含有ガスは、ＣＦ_４ガス、ＮＦ_３ガス等であり得る。

【0061】

第１の層ＣＴＡの材料が酸化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化チタン、タングステンカーバイド、酸化ジルコニウム、フッ化イットリウム、酸フッ化イットリウムの場合における工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２について、より具体的に説明する。工程ＳＴ１では、第１の層ＣＴＡを、例えばＡｒガス等の希ガス含有ガスを用いて生成したプラズマによるスパッタリングによって、保護膜ＣＴから剥離する。工程ＳＴ２では、工程ＳＴ１において行われる第１の層ＣＴＡの剥離によって露出された第２の層ＣＴＢを、フッ素含有ガスを用いて生成したプラズマによるエッチングによって、保護膜ＣＴから剥離する。工程ＳＴ１では、例えば、１０００［Ｖ］程度のＤＣバイアス電力が印加され、プラズマ処理チャンバ１０内の圧力が２０［ｍＴ］程度の低圧に設定され得る。部品の設置場所により第１の層ＣＴＡのエッチングレートが異なる場合には、例えば、圧力を調整することでエッチングレートが同等になるように制御してもよい。工程ＳＴ２において用いられるフッ素含有ガスは、ＣＦ_４ガス、ＮＦ_３ガス等であり得る。

【0062】

工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２のそれぞれで行われるプラズマエッチングの終了タイミングは、予め設定された波長のプラズマ発光強度やＶｐｐ等の信号強度の変化をモニターすることにより検出され得る。工程ＳＴ１では変質層ＣＴＡ１が保護膜ＣＴから剥離され、工程ＳＴ２では第２の層ＣＴＢが保護膜ＣＴから剥離される。

【0063】

以上説明したプラズマ処理チャンバ１０の部品ＰＴの構成、方法ＭＴによれば、プラズマ処理チャンバ１０内に設けられた部品ＰＴの保護膜ＣＴのプラズマ耐性が、プラズマ処理チャンバ１０を大気開放することなく維持できる。

【0064】

従来、チャンバ内の部品表面に設けられる保護膜は、プラズマに晒されることにより、フッ化、酸化、もしくは、フッ化と酸化を繰り返すことで、変質し脆弱化する。脆弱化した保護膜はプラズマ耐性が劣化しており、脆弱化した保護膜からパーティクルが発生する。この場合、保護膜のプラズマ耐性を維持するために、一旦チャンバを大気開放して、部品を取り出し、保護膜を洗浄後、保護膜の再生やリコートをして、再度、チャンバに取付ける必要があり、別途多大な工数が必要になり得る。これに対し、上記したように、プラズマ処理チャンバ１０を大気開放してプラズマ処理チャンバ１０内のコンディションを変化させることなく、プロセス処理の工程として、保護膜ＣＴのプラズマ耐性の劣化が、工数、コスト等をかけずに、解消され得る。

【0065】

以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。

【0066】

以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。

【符号の説明】

【0067】

１…容量結合プラズマ処理装置、１０…プラズマ処理チャンバ、１０ｂ…搬入出口、１０ｄ…排気リング、１４ｅ…デポシールド、３４…天板、ＣＴ…保護膜、ＣＴＡ…第１の層、ＣＴＢ…第２の層、ＧＶ…ゲートバルブ、ＭＬ…中間層、ＰＡ…基材、ＰＴ…部品。

【図1】

【図2】

【図3】