特開 2024-174634 基板処理システム及び処理容器クリーニング方法

(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】P2024174634

(43)【公開日】2024-12-17

(54)【発明の名称】基板処理システム及び処理容器クリーニング方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20241210BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20241210BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20241210BHJP

   C23C 16/509 20060101ALI20241210BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 C

H01L21/302 101H

H01L21/68 R

C23C16/509

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023092558

(22)【出願日】2023-06-05

(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】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 芳彦

(72)【発明者】

【氏名】三枝 直也

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 和男

【テーマコード（参考）】

4K030

5F004

5F045

5F131

【Ｆターム（参考）】

4K030AA04

4K030AA06

4K030CA02

4K030CA05

4K030DA06

4K030EA05

4K030EA06

4K030GA02

4K030JA10

4K030KA02

4K030KA41

5F004AA15

5F004BA13

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB22

5F004BB23

5F004BB25

5F004BB26

5F004BB29

5F004BD04

5F004DA17

5F045AA08

5F045AC00

5F045AC01

5F045AD06

5F045AE01

5F045AF07

5F045BB07

5F045BB15

5F045CA15

5F045DP03

5F045DQ10

5F045EB06

5F045EC05

5F045EF05

5F045EF08

5F045EH11

5F045EJ03

5F045EK07

5F045EM05

5F131AA03

5F131AA12

5F131AA32

5F131AA33

5F131BA04

5F131CA13

5F131EA03

5F131EB14

5F131EB25

5F131EB78

5F131EB79

5F131EB81

5F131EB82

(57)【要約】      （修正有）

【課題】耐熱性と耐食性を有する基板処理システム及びクリーニング処理方法を提供する。
【解決手段】基板Ｇにプラズマによる基板処理を施すとともに、処理容器２０にプラズマによるクリーニング処理を施すことが可能な基板処理システム１００であって、処理ガスを供給する供給源６４と、クリーニングガスを供給する供給源２２０と、処理ガス又はクリーニングガスのプラズマを生成可能なプラズマ生成部と、基板を載置する基板載置台７０と、処理を２００℃以上２６０℃以下において実施するよう制御する制御部９０と、を有し、載置台は、表面がニッケル含有めっき層で被覆され載置面を有する基材７１と、基材の載置面でニッケル含有めっき層の上に形成されるセラミック溶射皮膜７４と、セラミック溶射皮膜の内部に埋設される静電吸着電極７５と、を備える。クリーニングガスは、フッ素含有ガスであり、基材は、マルテンサイト系ステンレス鋼で構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理容器の内部において基板に処理ガスのプラズマによる基板処理を施すとともに、前記処理容器にクリーニングガスのプラズマによるクリーニング処理を施すことが可能な基板処理システムであって、
前記処理容器に接続された前記処理ガスを供給する処理ガス供給源と、
前記処理容器に接続された前記クリーニングガスを供給するクリーニングガス供給源と、
前記処理ガスのプラズマ、又は前記クリーニングガスのプラズマを生成可能なプラズマ生成部と、
前記処理容器の内部に備えられ前記基板を載置する基板載置台と、
少なくとも、前記基板処理及び前記クリーニング処理を制御する制御部と、を有し、
前記基板載置台は、
表面がニッケル含有めっき層で被覆され前記基板を載置する載置面を有する基材と、
該基材の前記載置面において前記ニッケル含有めっき層の上に形成されるセラミック溶射皮膜と、
前記セラミック溶射皮膜の内部に埋設される静電吸着電極と、を備え、
前記クリーニングガスは、フッ素含有ガスであり、
前記基材は、マルテンサイト系ステンレス鋼で構成され、
前記制御部は、前記基板処理を２００℃以上２６０℃以下において実施するよう制御する、
基板処理システム。

【請求項2】

前記フッ素含有ガスは、ＮＦ_３ガスである、
請求項１に記載の基板処理システム。

【請求項3】

前記処理ガスは、少なくとも、ＳｉＨ_４ガスを含む、
請求項２に記載の基板処理システム。

【請求項4】

前記基材は、前記載置面に開口し前記セラミック溶射皮膜を貫通する溶射皮膜貫通孔に連通する基材貫通孔を有し、
前記ニッケル含有めっき層は、前記基材貫通孔の内面にも施される、
請求項１に記載の基板処理システム。

【請求項5】

基板処理システムにおいて、内部に基板を収容し該基板に処理ガスのプラズマによる基板処理を施す処理容器に、クリーニングガスのプラズマによるクリーニング処理を施すクリーニング処理方法であって、
前記基板処理システムは、
前記処理容器に接続された前記処理ガスを供給する処理ガス供給源と、
前記処理容器に接続された前記クリーニングガスを供給するクリーニングガス供給源と、
前記処理ガスのプラズマ、又は前記クリーニングガスのプラズマを生成可能なプラズマ生成部と、
前記処理容器の内部に備えられ前記基板を載置する基板載置台と、を有し、
前記基板載置台は、
表面がニッケル含有めっき層で被覆され前記基板を載置する載置面を有する基材と、
該基材の前記載置面において前記ニッケル含有めっき層の上に形成されるセラミック溶射皮膜と、
前記セラミック溶射皮膜の内部に埋設される静電吸着電極と、を備え、
前記クリーニングガスは、フッ素含有ガスであり、
前記基材は、マルテンサイト系ステンレス鋼で構成され、
前記基板処理を２００℃以上２６０℃以下において実施し前記基板を前記処理容器から搬出したのち、
前記処理容器に前記クリーニングガスを供給し前記プラズマ生成部により前記クリーニングガスのプラズマを生成し、前記クリーニングガスのプラズマによって前記処理容器の内部をクリーニングする、処理容器クリーニング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理システム及び処理容器クリーニング方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、マルテンサイト系ステンレスを基材として用い、セラミック溶射により静電チャックを形成することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１４７２７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一の側面では、本開示は、耐熱性と耐食性を有する基板処理システム及び処理容器クリーニング方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するために、一の態様によれば、処理容器の内部において基板に処理ガスのプラズマによる基板処理を施すとともに、前記処理容器にクリーニングガスのプラズマによるクリーニング処理を施すことが可能な基板処理システムであって、前記処理容器に接続された前記処理ガスを供給する処理ガス供給源と、前記処理容器に接続された前記クリーニングガスを供給するクリーニングガス供給源と、前記処理ガスのプラズマ、又は前記クリーニングガスのプラズマを生成可能なプラズマ生成部と、前記処理容器の内部に備えられ前記基板を載置する基板載置台と、少なくとも、前記基板処理及び前記クリーニング処理を制御する制御部と、を有し、前記基板載置台は、表面がニッケル含有めっき層で被覆され前記基板を載置する載置面を有する基材と、該基材の前記載置面において前記ニッケル含有めっき層の上に形成されるセラミック溶射皮膜と、前記セラミック溶射皮膜の内部に埋設される静電吸着電極と、を備え、前記クリーニングガスは、フッ素含有ガスであり、前記基材は、マルテンサイト系ステンレス鋼で構成され、前記制御部は、前記基板処理を２００℃以上２６０℃以下において実施するよう制御する、基板処理システムが提供される。

【発明の効果】

【0006】

一の側面によれば、本開示は、耐熱性と耐食性を有する基板処理システム及び処理容器クリーニング方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態に係る処理システムの一例を示す図。

【図2】プラズマ処理装置の動作の一例を示すフローチャート。

【図3】本実施形態に係る基板載置台の一例を示す断面模式図。

【図4】参考例に係る基板載置台の一例を示す断面模式図。

【図5】本実施形態に係る基板載置台を模擬して作成した構造体と、この構造体をクリーニング処理した後の組成比を示すグラフ。

【図6】参考例に係る基板載置台を模擬して作成した構造体と、この構造体をクリーニング処理した後の組成比を示すグラフ。

【図7】耐熱温度と耐高温Ｆラジカルの可否を示す図の一例。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0009】

［プラズマ処理装置］
プラズマ処理装置１００（基板処理システム）について、図１を用いて説明する。図１は、プラズマ処理装置１００の一例を示す縦断面図である。

【0010】

図１に示すプラズマ処理装置１００は、フラットパネルディスプレイ（Flat Panel Display、以下、「ＦＰＤ」という）用の平面視矩形の基板Ｇ（以下、単に「基板」という）に対して、各種の基板処理方法を実行する誘導結合型プラズマ（Inductive Coupled Plasma: ＩＣＰ）処理装置である。基板の材料としては、主にガラスが用いられ、用途によっては透明の合成樹脂などが用いられることもある。ここで、基板処理には、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いた成膜処理や、エッチング処理等が含まれる。ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display: ＬＣＤ）やエレクトロルミネセンス（Electro Luminescence: ＥＬ）、プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel;ＰＤＰ）等が例示される。基板は、その表面に回路がパターニングされる形態の他、支持基板も含まれる。また、ＦＰＤ用基板の平面寸法は世代の推移と共に大規模化しており、プラズマ処理装置１００によって処理される基板Ｇの平面寸法は、例えば、第６世代の１５００ｍｍ×１８００ｍｍ程度の寸法から、第１０．５世代の３０００ｍｍ×３４００ｍｍ程度の寸法までを少なくとも含む。また、基板Ｇの厚みは０．２ｍｍ乃至数ｍｍ程度である。

【0011】

図１に示すプラズマ処理装置１００は、直方体状の箱型形状を有する処理容器２０と、処理容器２０内に配設されて基板Ｇが載置される平面視矩形の外形形状を有する基板載置台（載置台）７０と、制御部９０とを有する。尚、処理容器は、円筒状の箱型や楕円筒状の箱型などの形状であってもよく、この形態では、基板載置台も円形もしくは楕円形となり、基板載置台に載置される基板も円形等になる。

【0012】

処理容器２０は、金属窓３０により上下２つの空間に区画されており、上方空間であるアンテナ室Ａは上チャンバー１３により形成され、下方空間である処理室Ｓは下チャンバー１７により形成される。処理容器２０において、上チャンバー１３と下チャンバー１７の境界となる位置には矩形環状の支持枠１４が処理容器２０の内側に突設するようにして配設されており、支持枠１４に金属窓３０が取り付けられている。

【0013】

アンテナ室Ａを形成する上チャンバー１３は、側壁１１と天板１２とにより形成され、全体としてアルミニウムやアルミニウム合金等の金属により形成される。

【0014】

処理室Ｓを内部に有する下チャンバー１７は、側壁１５と底板１６とにより形成され、全体としてアルミニウムやアルミニウム合金等の金属により形成される。また、側壁１５は、接地線２１により接地されている。

【0015】

支持枠１４は、導電性のアルミニウムやアルミニウム合金等の金属により形成されており、金属枠と称することもできる。

【0016】

下チャンバー１７の側壁１５の上端には、矩形環状（無端状）のシール溝２２が形成されており、シール溝２２にＯリング等のシール部材２３が嵌め込まれ、シール部材２３を支持枠１４の当接面が保持することにより、下チャンバー１７と支持枠１４とのシール構造が形成される。

【0017】

下チャンバー１７の側壁１５には、下チャンバー１７に対して基板Ｇを搬出入するための搬出入口１５ａが開設されており、搬出入口１５ａはゲートバルブ２４により開閉自在に構成されている。下チャンバー１７には搬送機構を内包する搬送室（いずれも図示せず）が隣接しており、ゲートバルブ２４を開閉制御し、搬送機構にて搬出入口１５ａを介して基板Ｇの搬出入が行われる。

【0018】

また、下チャンバー１７の有する底板１６には、複数の排気口１６ａが設けられている。下チャンバー１７において基板載置台７０を収容する処理容器２０の側壁１５は、角筒形状に形成される。換言すれば、処理容器２０は、少なくとも基板載置台７０を収容する下チャンバー１７の位置においては、水平断面が矩形に形成される。また、基板載置台７０は、上方から平面視して矩形に形成される。換言すれば、基板載置台７０は、水平断面が矩形に形成される。排気口１６ａは、処理容器２０の底板１６において、基板載置台７０を囲んで複数配置される。換言すれば、排気口１６ａは、平面視して基板載置台７０よりも外側かつ処理容器２０（下チャンバー１７）の側壁１５よりも内側に配置される。

【0019】

各排気口１６ａは、排気装置３００に接続されている。なお、下チャンバー１７の適所には圧力計（図示せず）が設置されており、圧力計によるモニター情報が制御部９０に送信されるようになっている。

【0020】

基板載置台７０は、基材７１と、基材７１の上面７１ａに形成されている静電チャック７６とを有する。

【0021】

基材７１の平面視形状は矩形であり、基板載置台７０に載置される基板Ｇと同程度の平面寸法を有する。基材７１の長辺の長さは１８００ｍｍ乃至３４００ｍｍ程度に設定でき、短辺の長さは１５００ｍｍ乃至３０００ｍｍ程度に設定できる。この平面寸法に対して、基材７１の厚みは、例えば５０ｍｍ乃至１００ｍｍ程度となり得る。

【0022】

基材７１には、矩形平面の全領域をカバーするように蛇行した温調媒体流路７２ａが設けられている。尚、基材７１とは分割した別部品の温調板に温調媒体流路を設けてもよい。

【0023】

下チャンバー１７の底板１６の上には、絶縁材料により形成されて内側に段部を有する箱型の台座７８が固定されており、台座７８の段部の上に基板載置台７０が載置される。

【0024】

基材７１の上面７１ａには、基板Ｇが直接載置される静電チャック７６が形成されている。静電チャック７６は、アルミナやイットリア等のセラミックスを溶射して形成される誘電体被膜であるセラミックス層７４（セラミック溶射皮膜）と、セラミックス層７４の内部に埋設されて静電吸着機能を有しタングステンやモリブデン等により形成される導電層７５（静電吸着電極）とを有する。

【0025】

導電層７５は、給電線８４を介して直流電源８５に接続されている。制御部９０により、給電線８４に介在するスイッチ（図示せず）がオンされると、直流電源８５から導電層７５に直流電圧が印加されることによりクーロン力が発生する。このクーロン力により、基板Ｇが静電チャック７６の上面に静電吸着され、基材７１の上面７１ａに載置された状態で保持される。

【0026】

基板載置台７０を構成する基材７１には、矩形平面の全領域をカバーするように蛇行した温調媒体流路７２ａが設けられている。温調媒体流路７２ａの両端には、温調媒体流路７２ａに対して温調媒体が供給される送り配管７２ｂと、温調媒体流路７２ａを流通して昇温された温調媒体が排出される戻り配管７２ｃとが連通している。

【0027】

図１に示すように、送り配管７２ｂと戻り配管７２ｃにはそれぞれ、送り流路８７と戻り流路８８が連通しており、送り流路８７と戻り流路８８はチラー８６に連通している。チラー８６は、温調媒体の温度や吐出流量を制御する本体部と、温調媒体を圧送するポンプとを有する（いずれも図示せず）。尚、温調媒体としては冷媒が適用され、この冷媒には、ガルデン（登録商標）やフロリナート（登録商標）等が適用される。図示例の温調形態は、基材７１に温調媒体を流通させる形態であるが、基材７１がヒータ等を内蔵し、ヒータにより温調する形態であってもよいし、温調媒体とヒータの双方により温調する形態であってもよい。また、ヒータの代わりに、高温の温調媒体を流通させることにより加熱を伴う温調を行ってもよい。更に、基材７１とは分割した別部品の温調板に水路やヒータを設けてもよい。尚、抵抗体であるヒータは、タングステンやモリブデン、もしくはこれらの金属のいずれか一種とアルミナやチタン等との化合物から形成される。また、図示例は、基材７１に温調媒体流路７２ａが形成されている。

【0028】

基材７１には熱電対等の温度センサ（図示せず）が配設されており、温度センサによるモニター情報は、制御部９０に随時送信される。そして、送信されたモニター情報に基づいて、基材７１及び基板Ｇの温調制御が制御部９０により実行される。より具体的には、制御部９０により、チラー８６から送り流路８７に供給される温調媒体の温度や流量が調整される。そして、温度調整や流量調整が行われた温調媒体が温調媒体流路７２ａに循環されることにより、基板載置台７０の温調制御が実行される。尚、熱電対等の温度センサは、例えば静電チャック７６に配設されてもよい。

【0029】

静電チャック７６及び基材７１の外周と、台座７８の上面とにより段部が形成され、この段部には、矩形枠状のフォーカスリング７９が載置されている。段部にフォーカスリング７９が設置された状態において、フォーカスリング７９の上面の方が静電チャック７６の上面よりも低くなるよう設定されている。フォーカスリング７９は、アルミナ等のセラミックスもしくは石英等から形成される。

【0030】

基材７１の下面には、給電部材８０が接続されている。給電部材８０の下端には給電線８１が接続されており、給電線８１はインピーダンス整合を行う整合器８２を介してバイアス電源である高周波電源８３に接続されている。基板載置台７０に対して高周波電源８３から例えば３．２ＭＨｚの高周波電力が印加されることにより、ＲＦバイアスを発生させ、以下で説明するプラズマ発生用のソース源である高周波電源５６にて生成されたイオンを基板Ｇに引き付けて、例えば、基板Ｇに成膜処理を施すことができる。このように、基板載置台７０は、基板Ｇを載置しＲＦバイアスを発生させるバイアス電極を形成する。この時、下チャンバー１７の内部の接地電位となる部位がバイアス電極の対向電極として機能し、高周波電力のリターン回路を構成する。尚、金属窓３０を高周波電力のリターン回路の一部として構成してもよい。金属窓３０は、複数の分割金属窓３１により形成される。金属窓３０を形成する分割金属窓３１の数は、１２個、２４個等、多様な個数が設定できる。

【0031】

分割金属窓３１は、導体プレート３２と、シャワープレート３４とを有する。分割金属窓３１は、処理室Ｓの内部に処理ガスを吐出する処理ガス吐出部を兼ねる。導体プレート３２とシャワープレート３４はいずれも、非磁性で導電性を有し、さらに耐食性を有する金属もしくは耐食性の表面加工が施された金属である、アルミニウムやアルミニウム合金、ステンレス鋼等により形成されている。耐食性を有する表面加工は、例えば、陽極酸化処理やセラミックス溶射などである。また、処理室Ｓに臨むシャワープレート３４の露出面３４ａには、陽極酸化処理やセラミックス溶射による耐プラズマコーティングが施されていてもよい。導体プレート３２は接地線（図示せず）を介して接地されており、シャワープレート３４も相互に接合される導体プレート３２を介して接地されている。

【0032】

金属窓３０を構成する各分割金属窓３１は、複数本のサスペンダ（図示せず）により、上チャンバー１３の天板１２から吊り下げられている。それぞれの分割金属窓３１の上方には、絶縁部材により形成されるスペーサ（図示せず）が配設され、該スペーサにより導体プレート３２から離間して高周波アンテナ（誘導結合アンテナ）５１が配設されている。高周波アンテナ５１はプラズマの生成に寄与し、銅等の良導電性の金属から形成されるアンテナ線を、環状もしくは渦巻き状に巻装することにより形成される。例えば、環状のアンテナ線を多重に配設してもよい。高周波アンテナ５１は、分割金属窓３１の上面に配設されていることから、分割金属窓３１を介して天板１２から吊り下げられている。高周波アンテナ５１は、処理容器２０の上部、上チャンバー１３のアンテナ室Ａに配設される。

【0033】

導体プレート３２の下面には、ガス拡散溝３３が形成されており、ガス拡散溝３３と上端面３２ａとを連通する貫通孔３２ｂが設けられている。この貫通孔３２ｂに、ガス導入管５２が埋設されている。シャワープレート３４には、導体プレート３２のガス拡散溝３３と処理室Ｓとに連通する、複数のガス吐出孔３５が開設されている。シャワープレート３４は、導体プレート３２のガス拡散溝３３の外側の領域の下面に対して、金属製のネジ（図示せず）によって締結されている。尚、ガス拡散溝は、シャワープレートの上面に開設されてもよい。

【0034】

それぞれの分割金属窓３１は、絶縁部材３７により、支持枠１４や隣接する分割金属窓３１と相互に電気的に絶縁されている。ここで、絶縁部材３７は、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）等のフッ素樹脂により形成される。絶縁部材３７の処理室Ｓに臨む端面３７ａは、シャワープレート３４の処理室Ｓに臨む露出面３４ａと面一となっており、絶縁性を有するカバー部材３８が、絶縁部材３７の端面３７ａを被覆しながら、隣接するシャワープレート３４の露出面３４ａに跨がって配設されている。このカバー部材３８は、アルミナ等のセラミックスにより形成されている。

【0035】

絶縁部材３７は、絶縁性能が高く、軽量なＰＴＦＥなどの樹脂により形成されているが、アルミナ等のセラミックスと比較して樹脂の耐プラズマ性は高くない。さらに、樹脂の表面に対して、陽極酸化処理やセラミックス溶射による耐プラズマコーティングを行うことは難しい。そこで、プラズマ処理装置１００では、絶縁部材３７の処理室Ｓ側の端面３７ａを、例えばセラミックス製のカバー部材３８にて被覆することにより、プラズマから絶縁部材３７を保護している。支持枠１４と分割金属窓３１や、隣接する分割金属窓３１同士を相互に絶縁する各絶縁部材３７は、カバー部材３８により被覆されている。

【0036】

高周波アンテナ５１には、上チャンバー１３の上方に延設する給電部材５３が接続されており、給電部材５３の上端には給電線５４が接続され、給電線５４はインピーダンス整合を行う整合器５５を介して高周波電源５６に接続されている。

【0037】

高周波アンテナ５１に対して高周波電源５６から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が印加されることにより、下チャンバー１７内に誘導電界が形成される。この誘導電界により、シャワープレート３４から処理室Ｓに供給された処理ガスがプラズマ化されて誘導結合型プラズマが生成され、プラズマ中のイオンが基板Ｇに提供される。

【0038】

高周波電源５６はプラズマ発生用のソース源であり、基板載置台７０に接続されている高周波電源８３は、発生したイオンを引き付けて運動エネルギを付与するバイアス源となる。このように、イオンソース源には誘導結合を利用してプラズマを生成し、別電源であるバイアス源を基板載置台７０に接続してイオンエネルギの制御を行うことより、プラズマの生成とイオンエネルギの制御が独立して行われ、プロセスの自由度を高めることができる。

【0039】

図１に示すように、それぞれの分割金属窓３１の有するガス導入管５２は、アンテナ室Ａ内で一箇所に纏められ、上方に延びるガス導入管５２は上チャンバー１３の天板１２に開設されている供給口１２ａを気密に貫通する。そして、ガス導入管５２は、気密に結合されたガス供給管６１を介して処理ガス供給源６４に接続されている。

【0040】

ガス供給管６１の途中位置には開閉バルブ６２とマスフローコントローラのような流量制御器６３が介在している。ガス供給管６１、開閉バルブ６２、流量制御器６３及び処理ガス供給源６４により、処理ガス供給部６０が形成される。尚、ガス供給管６１は途中で分岐しており、各分岐管には開閉バルブと流量制御器、処理ガス種に応じた処理ガス供給源及びクリーニングガス供給源が連通している（図示せず）。

【0041】

プラズマ処理においては、処理ガス供給部６０から供給される処理ガスがガス供給管６１及びガス導入管５２を介して、各分割金属窓３１の有する導体プレート３２のガス拡散溝３３に供給される。そして、各ガス拡散溝３３から各シャワープレート３４のガス吐出孔３５を介して、処理室Ｓに吐出される。

【0042】

このように、プラズマ処理装置１００は、基板Ｇに基板処理（成膜処理、エッチング処理等）を施すため処理プラズマを生成する第１のプラズマ生成部を備える。第１のプラズマ生成部は、少なくとも、金属窓３０、高周波アンテナ５１を含む。高周波電源５６は、高周波アンテナ５１に高周波電力を供給し、処理ガス供給部６０は、分割金属窓３１（処理ガス吐出部）を介して処理室Ｓに処理ガスを供給する。第１のプラズマ生成部は、処理室Ｓ内に誘導電界を形成し、この誘導電界により処理室Ｓ内に供給された処理ガスのプラズマを生成する。

【0043】

リモートプラズマ発生装置２００は、導通路２１０を介して、処理容器２０の側壁１５と接続される。リモートプラズマ発生装置２００は、第２のプラズマ生成部（不図示）を備える。リモートプラズマ発生装置２００は、クリーニングガス供給源２２０から供給されたフッ素（Ｆ）を含有するクリーニングガスを第２のプラズマ生成部でプラズマ化して、クリーニング種（例えば、クリーニングガスのイオン、ラジカル等の活性種）を生成する。また、リモートプラズマ発生装置２００は、導通路２１０を介して、処理容器２０の側壁１５から処理容器２０内にクリーニング種を導入するように構成されている。

【0044】

なお、処理ガスと同様に、ガス供給管６１及びシャワープレート３４を介してクリーニングガス供給源から処理室Ｓ内に供給されたクリーニングガスを、高周波アンテナ５１に対して高周波電源５６から印加した高周波電力によって下チャンバー１７内に形成した誘導電界によりプラズマ化し、処理室Ｓ内にクリーニングガスのプラズマを生成する構成であってもよい。この構成の場合、リモートプラズマ発生装置２００は省略してもよい。処理室Ｓ内に生成されたクリーニングガスのプラズマは処理容器２０の下チャンバー１７の内部をクリーニングする。

【0045】

制御部９０は、プラズマ処理装置１００の各構成部、例えば、チラー８６や、高周波電源５６，８３、処理ガス供給部６０、圧力計から送信されるモニター情報に基づく排気装置３００等の動作を制御する。制御部９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有する。ＣＰＵは、ＲＡＭやＲＯＭの記憶領域に格納されたレシピ（プロセスレシピ）に従い、所定の処理を実行する。レシピには、プロセス条件に対するプラズマ処理装置１００の制御情報が設定されている。制御情報には、例えば、ガス流量や処理容器２０内の圧力、処理容器２０内の温度や基材７１の温度、プロセス時間等が含まれる。

【0046】

レシピ及び制御部９０が適用するプログラムは、例えば、ハードディスクやコンパクトディスク、光磁気ディスク等に記憶されてもよい。また、レシピ等は、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、メモリカード等の可搬性のコンピュータによる読み取りが可能な記憶媒体に収容された状態で制御部９０にセットされ、読み出される形態であってもよい。制御部９０はその他、コマンドの入力操作等を行うキーボードやマウス等の入力装置、プラズマ処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等の表示装置、及びプリンタ等の出力装置といったユーザーインターフェイスを有している。

【0047】

ここで、図２を用いて、プラズマ処理装置１００の動作の一例について説明する。図２は、プラズマ処理装置１００の動作の一例を示す、一枚の基板の処理についてのフローチャートである。

【0048】

ステップＳ１０１において、基板Ｇに基板処理を施す。ここでは、基板Ｇを処理容器２０に搬入し、基板載置台７０に載置する。次に、制御部９０は、処理室Ｓに供給された処理ガスのプラズマを用いて基板Ｇに基板処理を施す。ここで、基板処理は、プラズマＣＶＤ法を用いた成膜処理である。処理ガスは、例えばＳｉＨ_４ガスを含む。また、基板処理時の基板載置台７０の温度は、２００℃～２６０℃の範囲内（例えば２５０℃）である。２００℃よりも低い温度で成膜を行うと、最終的なデバイスの特性が悪くなるため２００℃以上の温度で成膜する必要があるが、高温になり過ぎるとデバイスがダメージを受ける。従って、慣用的に、２００℃以上２６０℃以下で成膜処理を行うことが適当である。そして、基板Ｇを処理容器２０から搬出する。なお、基板処理において、処理容器２０の処理室Ｓ内、例えば、下チャンバー１７の内壁などに反応副生成物が堆積する。

【0049】

ステップＳ１０２において、クリーニング処理を実行するか否かを判定する。クリーニング処理を実行する場合、（Ｓ１０２・ＹＥＳ）、制御部９０の処理はステップＳ１０３に進む。クリーニング処理を実行しない場合、（Ｓ１０２・ＮＯ）、フローチャートは終了する。次の基板Ｇがある場合、制御部９０は、次の基板Ｇに対してステップ１０１の基板処理を施し、図２のフローチャートを繰り返すようにしてもよい。

【0050】

ステップＳ１０３において、処理容器２０にクリーニング処理を施す。クリーニング処理は、処理容器２０の処理室Ｓ内に堆積した反応副生成物を除去する処理である。制御部９０は、処理室Ｓに供給されたクリーニングガスのプラズマを用いて処理容器２０内をクリーニングする。ここで、クリーニングガスは、フッ素（Ｆ）を含有するクリーニングガスである。具体的には、クリーニングガスは、ＮＦ_３ガスである。

【0051】

ここで、基板載置台７０には、基板処理時の高温に対応可能な耐熱性と、クリーニング処理における耐食性と、が求められる。

【0052】

本実施形態に係る基板載置台７０について、図３を用いてさらに説明する。図３は、本実施形態に係る基板載置台７０の一例を示す断面模式図である。

【0053】

基材７１は、マルテンサイト系ステンレス鋼で構成される。基材７１の表面は、ニッケル含有めっき層７１０で被覆されている。ニッケル含有めっきは、例えば、純粋なニッケルであってもよく、或いは、ニッケルのほかにリンを含んだニッケル―リン合金メッキであってもよい。また、その他の成分を含んだニッケル合金についても用いられうる。ニッケル含有めっき層７１０は、クリーニングガスとして用いられるＮＦ_３ガスに対して耐食性を有している。また、基材７１には、セラミックス層７４を貫通する溶射皮膜貫通孔７６１に連通する基材貫通孔７１１や、基板載置台７０を固定するためのボルトを挿通するざぐり穴７１２やねじ穴（図示せず）等が形成されている。ニッケル含有めっき層７１０は、基材貫通孔７１１やざぐり穴７１２の内壁面にも施される。なお、基材貫通孔７１１は、基板Ｇの裏面と基板載置台７０の載置面との間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給孔や、基板Ｇを昇降するリフトピン（図示せず）が配置されるリフトピン貫通孔等を含む。

【0054】

また、基材７１の上面７１ａには、セラミック溶射皮膜であるセラミックス層７４を有する。セラミックス層７４は、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）で構成される。また、導電層７５は、セラミックス層７４の内部に埋設される。導電層７５は、例えばタングステン（Ｗ）で構成される。

【0055】

次に、参考例に係る基板載置台７０Ｃについて、図４を用いてさらに説明する。図４は、参考例に係る基板載置台７０Ｃの一例を示す断面模式図である。

【0056】

基材７１は、マルテンサイト系ステンレスで形成されている。一方、基材７１の表面には、ニッケル含有めっき層７１０が設けられていない。

【0057】

また、基材７１の上面７１ａには、セラミック溶射皮膜であるセラミックス層７４を有する。セラミックス層７４は、例えばアルミナで構成される。また、導電層７５は、セラミックス層７４の内部に埋設される。

【0058】

ここで、基板載置台７０及び基板載置台７０Ｃのいずれにおいても、基材７１をマルテンサイト系ステンレス鋼で構成することにより、アルミナで構成されるセラミックス層７４との熱膨張差を小さくすることができる。これにより、熱膨張差により基材７１からセラミックス層７４が剥離することを防止することができる。即ち、基板処理における基板載置台７０，７０Ｃの耐熱性を向上させることができる。

【0059】

一方、クリーニング処理において、基材貫通孔７１１やざぐり穴７１２からフッ素（Ｆ）が基材７１の表面に到達する。また、セラミックス層７４を透過したフッ素（Ｆ）が基材７１とセラミックス層７４との境界面（接合面）にも到達する。

【0060】

これにより、図４に示す参考例に係る基板載置台７０Ｃにおいて、基材７１の表面に腐食部７１５が発生する。また、基材７１とセラミックス層７４との境界面に腐食部７１５が発生することで基材７１からセラミックス層７４が剥離するおそれがある。セラミックス層７４が剥離することで静電チャック７６の絶縁不良が発生するおそれがある。

【0061】

これに対し、図３に示す本実施形態に係る基板載置台７０では、ニッケル含有めっき層７１０により基材７１の腐食を防止することができる。即ち、本実施形態に係る基板載置台７０では、クリーニングガスに対して耐食性を有する。これにより、基材７１からセラミックス層７４が剥離することを防止することができる。

【0062】

また、ニッケル含有めっき層７１０を有する基材７１は、セラミックス層７４と接合する境界面にブラスト処理を施すことが好ましい。これにより、溶射によって形成されるセラミックス層７４との密着性を向上させることができる。

【0063】

本実施形態に係る基板載置台７０と参考例に係る基板載置台７０Ｃについて、図５及び図６を用いて更に説明する。

【0064】

図５は、本実施形態に係る基板載置台７０を模擬して作成した構造体と、この構造体をクリーニング処理した後の組成比を示すグラフである。図５（ａ）は、図３に示す基板載置台７０を模擬して作成した構造体である。即ち、マルテンサイト系ステンレス鋼で構成された基材７１の表面にニッケル含有めっき層７１０を形成し、境界面にブラスト処理を施し、その上にセラミックス層７４を溶射した。

【0065】

図５（ｂ）は、作成した構造体について、クリーニング処理を模擬してＦ含有ガスのプラズマに曝露する試験を行い、セラミックス層７４とニッケル含有めっき層７１０（基材７１）との境界面付近の分析位置Ｐ１における原子数濃度を検出した。

【0066】

図６は、参考例に係る基板載置台７０Ｃを模擬して作成した構造体と、この構造体をクリーニング処理した後の組成比を示すグラフである。図６（ａ）は、図４に示す基板載置台７０Ｃを模擬して作成した構造体である。即ち、マルテンサイト系ステンレス鋼で構成された基材７１の上にセラミックス層７４を溶射した。

【0067】

図６（ｂ）は、作成した構造体について、クリーニング処理を模擬してＦ含有ガスのプラズマに曝露する試験を行い、セラミックス層７４と基材７１との境界面付近の分析位置Ｐ２における原子数濃度を検出した。

【0068】

図６（ｂ）に示すように、境界面付近の分析位置Ｐ２において、フッ素（Ｆ）が検出された。これは、基材７１からセラミックス層７４が剥離することで、構造体の側方からフッ素（Ｆ）が進入したことを示す。

【0069】

これに対し、図５（ｂ）に示すように、境界面付近の分析位置Ｐ１において、フッ素（Ｆ）が検出されていない。即ち、基材７１からセラミックス層７４が剥離していないことを示す。

【0070】

図５（ｂ）と図６（ｂ）を対比して示すように、本実施形態に係る基板載置台７０は、基板処理における耐熱性とクリーニング処理における耐食性とを有する。

【0071】

次に、耐熱性（耐熱温度）と耐食性（耐高温Ｆラジカル）について、図７を用いてさらに説明する。図７は、耐熱温度と耐高温Ｆラジカルの可否を示す図の一例である。

【0072】

（ａ）において、基材７１はアルミニウムで構成され、セラミックス層７４（セラミック溶射皮膜）はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）で導電層７５（静電吸着電極）はタングステン（Ｗ）で構成される。

【0073】

（ｂ）において、基材７１はオーステナイト系ステンレス鋼で構成され、セラミックス層７４（セラミック溶射皮膜）はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）で導電層７５（静電吸着電極）はタングステン（Ｗ）で構成される。

【0074】

（ｃ）において、基材７１はマルテンサイト系ステンレス鋼で構成され、セラミックス層７４（セラミック溶射皮膜）はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）で導電層７５（静電吸着電極）はタングステン（Ｗ）で構成される。即ち、図４に示す参考例に係る基板載置台７０Ｃに相当する。

【0075】

（ｄ）において、基材７１は表面にニッケル含有めっき層７１０を有するマルテンサイト系ステンレス鋼で構成され、セラミックス層７４（セラミック溶射皮膜）はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）で導電層７５（静電吸着電極）はタングステン（Ｗ）で構成される。即ち、図３に示す本実施形態に係る基板載置台７０に相当する。

【0076】

（ａ）～（ｄ）に示す基板載置台について、評価温度で加熱し基板載置台が損傷（セラミックス層７４の割れによる絶縁破壊等）が発生するか否かを評価した。各基板載置台における耐熱温度の範囲を矢印で示す。

【0077】

また、（ａ）～（ｄ）に示す基板載置台についてクリーニングガスのプラズマによる耐食性、即ち耐高温Ｆラジカルについての可否を評価した。

【0078】

（ａ）に示すアルミニウムで構成される基板載置台は、クリーニングガスのプラズマに対して耐食性を有する。即ち、耐高温Ｆラジカルは良好（ＯＫ）である。一方、評価温度１３０℃以上においては、基板載置台の損傷が確認された。

【0079】

（ｂ）に示すオーステナイト系ステンレス鋼で構成される基板載置台は、クリーニングガスのプラズマに対して腐食する。即ち、耐高温Ｆラジカルは不可（ＮＧ）である。また、評価温度１６０℃以上においては、基板載置台の損傷が確認された。

【0080】

（ｃ）に示すマルテンサイト系ステンレス鋼で構成される基板載置台は、クリーニングガスのプラズマに対して腐食する。即ち、耐高温Ｆラジカルは不可（ＮＧ）である。また、評価温度３４０℃以上においては、基板載置台の損傷が確認された。

【0081】

（ｄ）に示す表面にニッケル含有めっき層を有するマルテンサイト系ステンレス鋼で構成される基板載置台は、クリーニングガスのプラズマに対して耐食性を有する。即ち、耐高温Ｆラジカルは良好（ＯＫ）である。また、評価温度２８０℃以上においては、基板載置台の損傷が確認された。

【0082】

このように、本実施形態に係る基板載置台７０によれば、基板処理における耐熱性と、クリーニング処理における耐食性と、を両立することができる。即ち、基材７１をマルテンサイト系ステンレス鋼で構成することにより、アルミニウムやオーステナイト系ステンレス鋼で構成する場合と比較して、セラミックス層７４を構成するアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）との熱膨張差を小さくすることが出来る。これにより、セラミックス層７４の割れを抑制し、基板載置台７０の耐熱性を向上する。加えて、マルテンサイト系ステンレス鋼の表面をニッケル含有めっき層で被覆することにより、クリーニングガスのプラズマに対して耐食性を向上させる。

【符号の説明】

【0083】

６４ 処理ガス供給源
７０ 基板載置台
７１ 基材
７１ａ 上面
７４ セラミックス層（セラミック溶射皮膜）
７５ 導電層（静電吸着電極）
７６ 静電チャック
１００ プラズマ処理装置（基板処理システム）
２２０ クリーニングガス供給源
７１１ 基材貫通孔
７６１ 溶射皮膜貫通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】