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WO1999056309A1 - Element protecteur pour la surface interne d'une chambre et appareil de traitement au plasma - Google Patents

Element protecteur pour la surface interne d'une chambre et appareil de traitement au plasma Download PDF

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WO1999056309A1
WO1999056309A1 PCT/JP1999/002332 JP9902332W WO9956309A1 WO 1999056309 A1 WO1999056309 A1 WO 1999056309A1 JP 9902332 W JP9902332 W JP 9902332W WO 9956309 A1 WO9956309 A1 WO 9956309A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
chamber
plasma processing
wall
processing apparatus
protective member
Prior art date
Application number
PCT/JP1999/002332
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kazuyoshi Haino
Koichi Kazama
Original Assignee
Tokai Carbon Co., Ltd.
Tokyo Electron Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokai Carbon Co., Ltd., Tokyo Electron Ltd. filed Critical Tokai Carbon Co., Ltd.
Priority to US09/673,985 priority Critical patent/US6383333B1/en
Priority to EP99918295A priority patent/EP1081749B1/en
Publication of WO1999056309A1 publication Critical patent/WO1999056309A1/ja

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32477—Vessel characterised by the means for protecting vessels or internal parts, e.g. coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges

Definitions

  • the present invention provides a chamber inner wall protection member that protects an inner wall of a chamber of a plasma processing apparatus such as a silicon wafer plasma etching apparatus or a plasma CVD apparatus used in a process of manufacturing a semiconductor device such as an IC or an LSI.
  • the present invention relates to a plasma processing apparatus provided with the protection member.
  • a plasma processing apparatus used for plasma etching processing has a lower electrode and an upper electrode arranged at positions facing each other at a predetermined interval in a plasma processing chamber, and reacts with CF 4, CHF 3 , Ar, O 2, etc.
  • the gas flows out of the pores of the upper electrode, and plasma is generated by the high-frequency power applied between the upper and lower electrodes.
  • the plasma is used to etch a silicon wafer or the like placed on the lower electrode.
  • Aluminum, graphite, glassy carbon, silicon, and the like are used for the electrodes, and aluminum or alumina whose surface is oxidized is used for the inner wall member of the plasma processing chamber.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-275,092 discloses a chamber in which a substrate to be processed is stored, a pump for exhausting the interior of the chamber, and a process introduced into the chamber. And an electrode means for irradiating the substrate with plasma and irradiating the substrate with a desired gas to perform a desired process, wherein a predetermined space is formed along an inner wall of the chamber.
  • a protective wall member exchangeably mounted through the gap, and cooling means for introducing a cooling gas into the gap to suppress a rise in surface temperature of the protective wall member caused by heat generated in the chamber.
  • a plasma processing apparatus characterized by having a plasma processing apparatus is disclosed.
  • one 2 7 5 0 9 2 discloses not relate cooling structure of the protective wall member digits set in the chamber one inside the plasma processing apparatus, arising by plasma into the protection wall member C x F y
  • the adsorbed polymer prevents the polymer from adhering to any part of the chamber. Since the protective wall member itself can be easily replaced, the efficiency of the cleaning operation is improved, and a temperature rise due to plasma on the surface of the protective wall member is prevented, so that the process can be stabilized.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-289198 describes a plasma processing apparatus having a plasma processing chamber in which a plasma generating electrode is disposed, wherein a portion of the plasma processing chamber exposed to plasma other than the electrode is provided.
  • a plasma processing apparatus characterized in that at least the surface of the plasma processing chamber is formed by a vitreous force, and a plasma processing chamber in which two plasma generating electrodes are arranged and a plasma region is formed between these two electrodes.
  • a protective member for a plasma processing apparatus disposed on both sides of the electrodes so as to cover the plasma region, at least the plasma region side surface of the protective member is formed of glass-like carbon.
  • a protective member for a plasma processing apparatus is disclosed.
  • the present inventors have conducted intensive studies on the material properties of a glassy carbon material suitable as an inner wall member of a chamber for protecting an inner wall portion of a chamber of a plasma processing apparatus. As a result, the present inventors have found the material properties of a vitreous carbon material having excellent plasma resistance and low generation of dust and capable of forming and maintaining a stable plasma state, and have reached the present invention.
  • a member for protecting an inner wall of a chamber of a plasma processing apparatus which can be used stably for a long time by specifying the material strength of the material of the bonding material and a plasma processing apparatus in which the protective member is arranged. is there.
  • the chamber inner wall protection member according to the present invention is a hollow protection member having a volume resistivity of 1 ⁇ 10 ⁇ ⁇ cm or less and a thermal conductivity of 5 W / m. ⁇ It is characterized in that it is formed from a vitreous carbon material having a characteristic of K or more into a body structure. Preferably, the thickness is 4 or more, and the average surface roughness (Ra) of the inner surface of the hollow shape is 2.0 ⁇ m or less.
  • the hollow shape includes not only a cylindrical shape but also a hole or notch necessary for this. In addition to the cylindrical shape, a hollow prism is included.
  • the plasma processing apparatus of the present invention has a characteristic that the volume resistivity is 1 ⁇ 10 2 ⁇ 'cm or less and the thermal conductivity is 5 WZ m-K or more along the inner wall of one chamber of the plasma processing apparatus.
  • the inner wall protecting member of the chamber is disposed, and the inner wall of the chamber is electrically connected to the protecting member, and the chamber is grounded.
  • FIG. 1 is a diagram showing a plasma processing apparatus
  • FIG. 2 is a diagram in which a protection member for protecting an inner wall of a chamber is electrically connected to a processing chamber at a bottom surface.
  • a glassy carbon material is a unique hard carbon material that has a macroscopically non-porous three-dimensional network structure and a dense, vitreous tissue structure. It is a special carbon material that is excellent in impermeability, abrasion resistance, surface smoothness, and robustness, and has features such as low impurities.
  • the present invention among the glassy carbon material with these characteristics, the volume resistance X 1 0- 2 ⁇ 'cm or less, a thermal conductivity of 5 WZ m - glassy carbon material having a K or more properties Is formed into a hollow shape having an integral structure to provide a protective member for the inner wall of the chamber.
  • the protection member is formed as an integrated structure by providing a hole for carrying out the wafer, a hole for carrying in and a hole for monitoring, a notch in the exhaust pipe, etc. on the side face of the hollow glassy carbon material .
  • the thickness of the protective member is preferably 4 mm or more, and the average surface roughness (Ra) of the inner surface of the hollow shape is preferably 2.Qm or less.
  • Volume resistivity is 1 X 1 0 - more than 2 Omega ⁇ cm when for hardly approach the potential force ground potential Chiyanba inner wall protecting member inner surface forming a good plasma becomes difficult. If the thermal conductivity is less than 5 WZ ⁇ K, the temperature difference between the chamber and the processing vessel that controls the inner surface of the inner wall protection member increases, so that it takes a long time to control the temperature. Further, since the temperature distribution becomes non-uniform, stable plasma formation is difficult. Also, if the structure is not a monolithic structure but a divided structure type, the potential on the inner surface of the protective member becomes uneven, and it becomes difficult to form a good plasma.
  • the thickness of the inner wall protecting member of the chamber is 4 mm or more.
  • the thickness of the protective member is reduced, the cross-sectional area of the annular cross section is reduced, and the electrical resistance in the vertical direction is increased when the protective member is disposed in the chamber. Is relatively large, and it is difficult to form a good plasma. More preferably, the thickness is 8 mm or more, and the durability is improved.
  • the inner surface of the hollow protective member preferably has an average surface roughness (Ra) of 2 or less. The inner surface of the chamber inner wall protective member reacts with corrosive gas during plasma processing and is gradually consumed.
  • the inner wall protective member of the chamber may be consumed depending on the form of consumption. This is because there is a possibility that particles may fall off from the inner surface of the steel.
  • the average surface roughness (R a ) must be 2.0 ⁇ m or less because the surfaces of the wafer loading / unloading holes, the monitoring holes, and the cutouts of the exhaust pipe are also consumed during plasma processing. Is preferred.
  • a chamber-internal wall protection member formed of a glass-like carbon material having these material properties and having a hollow shape of an integral structure is disposed along the chamber inner wall of the plasma processing apparatus. Between the inner wall of the chamber and the protection member And the chamber is grounded. The inner wall of the chamber and the inner wall protection member are not electrically connected to each other, and are grounded. If this is not the case, the plasma becomes unstable, making stable and uniform plasma processing difficult. That's why.
  • the aluminum oxide layer formed on the surface of the inner wall member is removed and the protection member is directly applied to the aluminum material. Can be performed by contacting the bottom surfaces of the two.
  • the vitreous material for forming the inner wall protecting member of the chamber of the present invention can be manufactured as follows. First, in order to increase the density and purity of the material, a phenol-based, franc-based or polyimid-based resin with a residual carbon ratio of at least 40%, which has been previously purified, or a thermosetting resin blended with them is used as a raw material. Is selected and used. These raw materials resins are usually in the form of powder or liquid, and are formed into a hollow shape by an appropriate molding method such as molding, injection molding, or casting according to the form.
  • the molded body is cured with a bow (continuously in the atmosphere at a temperature of 100 to 250 ° C, and then packed in a graphite crucible or sandwiched between graphite plates in a non- It is packed in an electric furnace or a lead hammer furnace kept in an oxidizing atmosphere and heated to 800 ° C. or more to be baked and carbonized to be converted into a glassy carbon material.
  • a bow continuously in the atmosphere at a temperature of 100 to 250 ° C, and then packed in a graphite crucible or sandwiched between graphite plates in a non- It is packed in an electric furnace or a lead hammer furnace kept in an oxidizing atmosphere and heated to 800 ° C. or more to be baked and carbonized to be converted into a glassy carbon material.
  • the calcined carbonized glass material is placed in a vacuum furnace where the atmosphere can be replaced, and heated to a temperature of 150 ° C or higher while flowing a halogen-based purified gas such as chlorine gas to achieve high purity. Processing is performed.
  • the highly purified glassy carbon material is machined using a hard tool such as diamond, and the inner surface thereof is polished to obtain the inner wall protecting member of the present invention.
  • a liquid phenol / formaldehyde resin (PR940, manufactured by Sumitomo Durez Co., Ltd.) was poured into a polypropylene mold, degassed under a reduced pressure of 10 Torr or less for 3 hours, and then placed in an electric oven at 80 ° C. It was left to stand for a day to obtain a cylindrical shaped body. After removing the compact from the mold, 1 day at 100 ° C for 3 days, 1 hour at 130 ° C for 3 days For 3 days and at 200 ° C. for 3 days. The cured product was calcined and carbonized in an electric furnace maintained in a nitrogen atmosphere at a heating rate of 3 ° C.Zhr and a heating temperature of 100 ° C.
  • vitreous carbon materials having different properties are machined using a diamond wheel, and then the inner surface is polished to form a hollow chamber having different surface roughness and thickness.
  • An inner wall protection member was produced.
  • the processing chamber 11 is made of aluminum whose surface is oxidized, and is grounded.
  • the inner wall protection member 2 of the chamber 1 is electrically connected to the processing chamber 1 on the bottom surface 101 as shown in FIG.
  • the surface of the processing chamber in contact with the bottom surface 101 has an aluminum oxide layer removed.
  • the bottom projection of the chamber inner wall protection member 2 is fixed by an aluminum member 102 whose surface is oxidized. As a result, the inner wall protection member 2 of the chamber 1 is sufficiently electrically conducted at the bottom surface.
  • a screw cover 103 is provided on the screw of the oxidized aluminum member 102 in order to prevent corrosion by plasma.
  • the semiconductor wafer 3 is held on the lower electrode 5 in the processing chamber 1 via the electrostatic chuck 4.
  • a high frequency power supply (for example, 80 O kHz) 11 is connected to the lower electrode 5.
  • the lower electrode 5 is disposed on the bottom surface of the processing chamber 11 via the insulator 6.
  • the upper electrode 7 is electrically connected to the conductor 8, and the conductor 8 is connected to a high-frequency power supply (for example, 27.12 MHz) 12.
  • the conductor section 8 and the processing chamber 11 are arranged via an insulator 9.
  • the SiO 2 film was etched.
  • the number of dusts and the in-plane uniformity when 100 wafers were etched were measured. Table 1 shows the results.
  • the in-plane uniformity is an index indicating the uniformity of the etching at the center and the edge of the wafer.
  • the chamber-inner wall protection member of the embodiment formed of a glassy carbon material having a material property according to the present invention has a smaller number of dusts generated than the comparative example, and has an in-plane etching uniformity. There was also.
  • the chamber inner wall protection member is formed in a square cylindrical shape, it can be applied to an LCD etching apparatus.
  • the high-frequency power is applied to both the upper and lower electrodes. It is also possible to apply the present invention to a device for grounding the electrode and one chamber or a device for applying high frequency power only to the lower electrode to ground the upper electrode and the chamber.
  • the plasma resistance is excellent, and it is stable for a long time. Plasma processing can be performed.

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Description

明 細 書 チヤンバー内壁保護部材及びプラズマ処理装置 技術分野
本発明は、 I Cや L S Iなどの半導体デバイスを製造する工程において用いら れる、 例えばシリコンウェハのプラズマエッチング装置やプラズマ C VD装置な どのプラズマ処理装置のチャンバ一内壁を保護するチヤンバ一内壁保護部材及び 該保護部材を配置したブラズマ処理装置に関する。 背景技術
ブラズマエッチング加工に用いられるブラズマ処理装置は、 プラズマ処理チャ ンバー内に下部電極及び上部電極を所定の間隔で相対向する位置に配置し、 C F 4 、 C H F 3 、 A r、 02 などの反応性ガスを上部電極の細孔から流出させて、 上部と下部電極間に印加した高周波電力によりプラズマを発生させる。 このブラ ズマにより下部電極上に載置したシリコンウェハなどのエッチング加工を行うも のである。
電極にはアルミニウム、 グラフアイト、 ガラス状カーボン、 シリコンなどが用 いられ、 またプラズマ処理チヤンバ一の内壁部材にはアルミニゥムやその表面を 酸化したアルミナなどが用いられている。
しかしながら、 プラズマエッチング処理の継続にともないプラズマ処理チャン ノく一の内壁部力 ^匕学的に浸食されてダストを発生して損耗し、 これがウェハ表面 に付着し不良品となり歩留りが低下する。 またチャンバ一自体の寿命が短くなる という問題もある。 そこで、 プラズマ処理チャンバ一の内壁部に保護部材を設け て内壁部のプラズマによる損耗を抑制する手段が講じられている。
例えば、 特開平 9一 2 7 5 0 9 2号公報には処理対象となる基板が格納される チャンバ一と、 該チャンバ一の内部を排気するポンプと、 該チャンバ一の内部に 導入される処理用ガスをプラズマ化して該基板に照射し所望の処理を行う電極手 段とを備えたプラズマ処理装置であって、 該チャンバ一の内壁に沿って所定の空 隙を介して交換可能に取り付けられた保護壁部材と、 該空隙に冷却用ガスを導入 して該チヤンバー内に発生した熱に起因する保護壁部材の表面温度上昇を抑制す る冷却手段とを有することを特徴とするブラズマ処理装置が開示されている。 この特開平 9一 2 7 5 0 9 2号公報はプラズマ処理装置のチャンバ一内部に設 けた保護壁部材の冷却構造に関するもので、 保護壁部材にプラズマ化によって生 じる C x F y で表されるポリマーを吸着させることでチャンバ一内のあらゆる場 所にこのポリマーが付着するのを防止する。 この保護壁部材自体は容易に交換可 能なためクリーニング作業の能率が向上し、 また保護壁部材表面のプラズマによ る温度上昇が防止されるのでプロセスの安定化を図ることができる。
また、 特開平 9一 2 8 9 1 9 8号公報にはプラズマ発生用電極が配置されたプ ラズマ処理室を有するプラズマ処理装置において、 上記ブラズマ処理室内の上記 電極以外のプラズマに曝される部分の少なくとも表面をガラス状力一ボンにて形 成したことを特徴とするプラズマ処理装置、 及び、 2個のプラズマ発生用電極が 配置され、 これら両電極間にプラズマ領域が形成されるプラズマ処理室内に、 上 記両電極の両側方に上記プラズマ領域を覆うように配設されるプラズマ処理装置 用保護部材において、 この保護部材の少なくとも上記プラズマ領域側表面をガラ ス状カーボンにて形成したことを特徴とするブラズマ処理装置用保護部材が開示 されている。
すなわち、 特開平 9— 2 8 9 1 9 8号公報によればプラズマに曝される部分が ガラス状力一ボンにて形成されているので、 プラズマによる侵食、 損傷が少なく なり、 長寿命でパーティクル （ダスト） の発生も少なく、 ダストによる被処理物 の汚染も防止される。
しかしながら、 ガラス状力一ボン材の耐プラズマ性はガラス状力―ボンの材質 性状によつて異なるため、 チヤンバー内壁保護部材として好適な性能を発揮する ためには適切な材質選定が必要である。 発明の開示
本発明者らは、 プラズマ処理装置のチヤンバー内壁部を保護するチャンバ一内 壁部材として好適なガラス状カ一ボン材の材質性状にっレ、て鋭意研究を進めた結 果、 耐プラズマ性に優れダストの発生が少なく、 また安定なブラズマ状態を形成 維持できるガラス状カ一ボン材の材質性状を見出し、 本発明に到達したものであ すなわち、 本発明の目的はガラス状力―ボン材の材質性伏を特定することによ り長時間に亘つて安定使用が可能なプラズマ処理装置のチャンバ一内壁保護部材 及び該保護部材を配置したブラズマ処理装置を提供することにある。
上記の目的を達成するための本発明によるチヤンバー内壁保護部材は、 中空形 状の保護部材であって、 体積比抵抗が 1 X 1 0 _ 2 Ω · cm以下、 熱伝導率が 5 W/ m · K以上の特性を有するガラス状力一ボン材からー体型構造に形成されてなる ことを構成上の特徴とする。 好ましくは厚さが 4譲以上であり、 また中空形状の 内面の平均面粗さ（Ra)が 2 . 0〃m以下である。 ここで中空形伏とは、 筒形状の ほか、 これに必要な穴、 切り欠きを入れたものも含まれる。 また、 円筒形状の他 に角柱を中空にしたものも含まれる。
また、 本発明のプラズマ処理装置は、 プラズマ処理装置のチャンバ一内壁部に 沿って、 体積比抵抗が 1 X 1 0— 2 Ω ' cm以下、 熱伝導率が 5 WZ m - K以上の特 性を有し、 好ましくは厚さが 4隱以上でありまた内面の平均面粗さ（Ra)が 2 . 0 以下の性状を備えるガラス状カ一ボン材からー体型構造の中空形状に形成さ れたチャンバ一内壁保護部材を配置し、 チャンバ一内壁部と保護部材とを電気的 に導通するとともにチャンバ一が接地されてなることを構成上の特徴とする。 図面の簡単な説明
第 1図は、 プラズマ処理装置を示した図であり、 第 2図は、 チャンバ一内壁保 護部材を底面で処理チャンバ一に電気的導通した図である。 発明を実施するための最良の形態
ガラス状カーボン材は、 巨視的に無孔組織の三次元網目構造を呈し、 ガラス質 の緻密な組織構造を有する特異な硬質炭素物質で、 通常のカーボン材に比べて化 学的安定性、 ガス不透過性、 耐摩耗性、 表面平滑性及び堅牢性等に優れており、 また不純物が少ない等の特徴を有する特殊な炭素物質である。 本発明は、 これらの特徴を備えたガラス状カーボン材のうち、 その体積比抵抗 力 X 1 0— 2 Ω ' cm以下、 熱伝導率が 5 WZ m - K以上の特性を有するガラス状 カーボン材を一体構造の中空形状に加工してチャンバ一内壁保護部材とするもの である。 すなわち保護部材の作製は、 中空形状のガラス状カーボン材に対して側 面にウェハ搬出、 搬入用の穴とモニタリング用の穴、 排気管の切り欠きなどを設 けて一体型構造に形成される。 なお保護部材の厚さは 4 mm以上、 中空形状の内面 の平均面粗さ（Ra)は 2 . Q m 以下とすることが好ましい。
体積比抵抗が 1 X 1 0 -2 Ω · cmを超えるとチヤンバー内壁保護部材内面の電位 力接地電位に近づき難いため良好なプラズマの形成が困難となる。 また熱伝導率 力 5 WZ ιη · K未満の場合にはチャンバ一内壁保護部材の内面の温度を制御して いる処理容器との温度差が大きくなるので温度の調節制御に長時間を要すること となり、 更に温度分布も不均一化するために安定なプラズマ形成が困難となる。 また、 構造が一体型でなく分割構造型であると保護部材内面の電位が不均一とな り、 良好なプラズマ形成が困難となる。
更に、 チャンバ一内壁保護部材はその厚さが 4瞧以上であることが好ましい。 保護部材の厚さが薄くなると環状断面の断面積が小さくなつて、 保護部材をチヤ ンバ一内に配置した状態での上下方向の電気抵抗が大きくなるためにチャンバ一 内壁保護部材内面の上下方向の電位差が比較的大きくなり、 良好なプラズマの形 成が難しくなる。 より好ましくは厚さは 8 mm以上であり、 耐久性が向上する。 また、 中空形状の保護部材の内面はその平均面粗さ（Ra)が 2 . 以下であ ることが好ましい。 チヤンバ一内壁保護部材の内面はプラズマ処理中に腐食性ガ スと反応して僅かずつ消耗するが、 平均面粗さ（Ra)が 2 . O zmを超えると消耗 形態によってはチャンバ一内壁保護部材の内面より粒子として脱落する可能性が 生じるためである。 なお、 ウェハ搬出、 搬入用の穴、 モニタリング用の穴及び排 気管の切り欠き部の表面もプラズマ処理中に消耗するため、 平均面粗さ （R a ) が 2 . 0〃m以下であることが好ましい。
本発明のブラズマ処理装置は、 これらの材質性状を備えるガラス状カ―ボン材 で一体型構造の中空形状に形成されたチャンバ一内壁保護部材をプラズマ処理装 置のチヤンバー内壁部に沿って配置して、 チャンバ一内壁部と保護部材とを電気 的に導通するとともにチャンバ一が接地されて構成されている。 チャンバ一内壁 部と内壁保護部材とが電気的に導通されておらず、 また接地もされてレ、なレ、場合 にはプラズマが不安定化するために安定で均一なプラズマ処理が困難となるため である。 なお、 チャンバ一内壁保護部材をチャンバ一内壁部に電気的に導通させ るには、 内壁部材の表面に形成されている酸化アルミ二ゥ厶層を取り除いてアル ミ二ゥム材に直接保護部材の底面を接触させることにより行うことができる。 本発明のチャンバ一内壁保護部材を形成するガラス状力一ボン材は、 次のよう にして製造することができる。 まず、 材質の高密度化及び高純度化を図るため、 原料として予め精製処理した残炭率が少なくとも 4 0 %以上のフヱノール系、 フ ラン系またはボリイミ ド系あるいはこれらをブレンドした熱硬化性樹脂が選択使 用される。 これらの原料樹脂は、 通常、 粉体や液状を呈しているため、 その形態 に応じてモールド成形、 射出成形、 注型成形など適宜な成形法により中空形状に 成形する。 成形体は、 弓 (き続き大気中で 1 0 0〜2 5 0 °Cの温度で硬化処理を施 したのち、 次いで黒鉛坩堝に詰めるか、 黒鉛板で挟持した状態で窒素、 アルゴン 等の非酸化性雰囲気に保持された電気炉あるいはリ一ドハンマ一炉に詰め、 8 0 0で以上の温度に加熱することにより焼成炭化してガラス状力一ボン材に転化さ せる。
焼成炭化したガラス状カ一ボン材は雰囲気置換可能な真空炉に入れ、 塩素ガス 等のハロゲン系の精製ガスを流しながら 1 5 0 0 °C以上の温度に加熱処理するこ とにより高純度化処理が施される。 高純度化処理されたガラス状カ一ボン材は、 ダイヤモンドなどの硬質ツールを用いて機械加工し、 さらにその内面を研磨加工 して本発明のチャンバ一内壁保護部材が得られる。 以下、 本発明の実施例を比較例と対比して具体的に説明する。
実施例 1〜3、 比較例 1〜3
液状のフヱノール ·ホルムアルデヒド樹脂 〔住友デュレズ （株） 製 PR940〕 を ポリプロピレン製の成形型に流し込み、 1 0 Torr以下の減圧下で 3時間脱気処理 した後 8 0 °Cの電気オーブンに入れ、 3日間放置して円筒形状の成形体を得た。 成形体を型から取り出したのち、 1 0 0 °Cで 3日間、 1 3 0 °Cで 3日間、 1 6 0 でで 3日間、 2 0 0 °Cで 3日間、 加熱処理して硬化した。 硬化物を窒素雰囲気に 保持された電気炉内で昇温速度 3 °CZhr、 加熱温度 1 0 0 0 °Cにて焼成炭化した。 次いで、 雰囲気置換可能な真空炉により加熱温度を変えて高純度化処理した。 このようにして得られた特性の異なるガラス状力一ボン材をダイヤモンドッ一 ルを用レ、て機械加工したのち、 内面を研磨加工して表面粗さおよび厚さの異なる 中空形状のチャンバ一内壁保護部材を作製した。
これらのチャンバ一内壁保護部材を図 1に示したプラズマ処理チャンバ一 1の 内壁にチャンバ一内壁保護部材 2を配置した。 処理チャンバ一 1は表面が酸化処 理されたアルミニウムで作成されていて、 接地されている。 チャンバ一内壁保護 部材 2は図 1の P部を拡大した図 2に示すように底面 1 0 1で処理チャンバ一と 電気的に導通されている。 なお、 底面 1 0 1 と接触している部分の処理チャンバ —の表面は酸化アルミニゥム層が剝がしてある。 チヤンバー内壁保護部材 2の底 面突出部は、 表面が酸化処理されたアルミニウム部材 1 0 2で固定されている。 これによりチャンバ一内壁保護部材 2は底面で充分に電気的に導通されている。 また、 酸化処理されたアルミニウム部材 1 0 2のネジ上にはプラズマによる腐食 を防ぐため、 ネジカバ一 1 0 3が設置されている。
この処理チャンバー 1内の下部電極 5上に、 静電チャック 4を介して半導体ゥ ェハ 3を保持する。 下部電極 5には高周波電源 （例えば 8 0 O kHz ) 1 1を接続 している。 下部電極 5は絶縁体 6を介して処理チャンバ一 1底面に配置される。 上部電極 7は導体部 8と電気的に導通しており、 導体部 8には高周波電源 （例え ば 2 7 . 1 2 MHz ) 1 2を接続している。 導体部 8と処理チャンバ一 1は絶縁体 9を介して配置される。
上部電極 7の上方から処理ガスとして C 4 F 8 と〇2 と A rをチャンバ一 1内 に導入し、 上部電極と下部電極の 2つの高周波電力を印加してブラズマを生起さ せ、 ウェハ 3の S i 02 膜をエッチング処理した。 1 0 0枚のウェハをエツチン グ処理した際のダスト数と面内均一度を測定した。 この結果を表 1に示す。 なお、 面内均一度はウェハの中心部と端部のエッチングの均一性を表す指標で、 ウェハ 中心部のエッチングレートを A、 ウェハ端部のエッチングレートを Bとするとき、 下記式で算出される値である。 これは、 ウェハ中心部や端部のエッチングレート とこれらの平均エッチングレートの差が、 平均エッチングレー卜の何％であるか を表している。 したがって、 この値から土を取った数値が大きい程不均一であり、 小さい程均一であることを示している。 本測定では、 ウェハ直径が 2 0 0讓のも のを用いた。
I A - B I
土 X 1 0 0 (%)
A + B 表 1
Figure imgf000009_0001
表 1から、 本発明の材質性伏を備えたガラス状カーボン材で形成した実施例の チャンバ一内壁保護部材は、 比較例に比べてダスト発生数が少なく、 また、 面内 でのエッチング均一性もあった。 なお、 チャンバ—内壁保護部材を角型の筒形状 にすれば L C Dエッチング装置にも適用が可能である。 また、 本実施例では上下 両電極に高周波電力を印加したが、 上部電極のみに高周波電力を印加して下部電 極とチャンバ一を接地する装置、 あるいは下部電極のみに高周波電力を印加して 上部電極とチヤンバーを接地する装置に適用することも可能である。 産業上の利用可能性
以上のとおり、 本発明の材質性状を特定したガラス状力一ボン材により形成し たチヤンバー内壁保護部材及びそれを配置したプラズマ処理装置によれば、 耐プ ラズマ性に優れ、 長時間、 安定にプラズマ処理することが可能となる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . プラズマ処理装置のチャンバ一内壁を保護する中空形状の保護部材であって、 体積比抵抗が 1 X 1 0 _2 Ω · cm以下、 熱伝導率が 5 WZ m■ K以上の特性を有す るガラス状カ一ボン材からー体型構造に形成されてなることを特徴とするチャン バー内壁保護部材。
2 . 保護部材の厚さが 4删以上である請求項 1記載のチャンバ一内壁保護部材。
3 . 内面の平均面粗さ（Ra)が 2 . 0 m以下である請求項 1または 2記載のチヤ ンバー内壁保護部材。
4 . プラズマ処理装置のチャンバ一内壁部に沿って、 請求項 1、 または 2、 もし くは 3記載のチャンバ一内壁保護部材を配置し、 チャンバ一内壁部と保護部材と を電気的に導通するとともにチャンバ一が接地されてなることを特徴とするブラ ズマ処理装置。
5 . チヤンバー内壁部と保護部材とを保護部材の底面で電気的に導通する請求項 4記載のプラズマ処理装置。
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