JP2004266127A

JP2004266127A - 石英治具およびその再生方法

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Publication number: JP2004266127A
Application number: JP2003055620A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Suzuki; 克典鈴木; Kenji Nakamura; 謙二中村
Original assignee: Kawasaki Microelectronics Inc
Current assignee: Kawasaki Microelectronics Inc
Priority date: 2003-03-03
Filing date: 2003-03-03
Publication date: 2004-09-24
Anticipated expiration: 2023-03-03
Also published as: US20080206452A1; US7691277B2; TW200501204A; TWI344664B; JP4286025B2; US20040173319A1

Abstract

【課題】再生処理を永続的に実施しうる、プラズマ処理装置の石英治具、およびその再生方法を提供する。
【解決手段】フォーカスリング２０の内周縁側の第１の領域Ａ１の主面側の表面を、外周縁側の第２の領域Ａ２の表面よりも高く形成し、両者の間に段差を設けたフォーカスリング２０を与える。再生時には、消耗したフォーカスリング２０の主面の第１の領域の部分に石英材料を滴下して肉盛りし、第１の領域に平坦な表面を形成し、かつ、第２の領域との間の段差を残すように機械研削して再生する。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路等の半導体装置を製造するためのプラズマ処理技術に係り、特にドライエッチングを行うプラズマ処理装置の石英治具、およびその再生方法、その再生使用方法、そのような石英治具を備えたプラズマ処理装置、およびそのようなプラズマ処理装置を用いた半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体の製造にはドライエッチング技術が数多く応用されている。この技術は、プラズマによって活性化した反応ガスを利用して加工を行うものであり、各種応用の方法に関わらず、活性化した反応ガスがチャンバ構成部品の一部に接触し、接触部分が浸食作用を受けることが避けられない。特に消耗が激しいのは、比較的結合エネルギーの高いシリコン酸化膜を加工するドライエッチング装置のチャンバ構成部品である。
【０００３】
一方、チャンバ構成部品の材料は、電気的絶縁性、加工特性、不純物濃度などから、石英、アルミアルマイト、シリコン、シリコンカーバイド、カーボン、フッ素ポリマー系材料、各種セラミック材料などが用いられている。これらの材料のうち、いずれの材料を用いても消耗を避けることができない。従って、プラズマ処理装置内の消耗部品は、一定の使用可能期間を設定した管理がなされ、使用可能期間の経過した消耗部品は廃棄して新品に交換される。
【０００４】
ここで、チャンバ構成部品の使用可能期間を無視して使用した場合、プラズマ処理装置であれば、プラズマ放電の安定性が失われるという問題がある。チャンバ構成部品は適正な電流パスが得られるように設計されているので、特定パーツの浸食によって新たな電流パスが形成されると、局所的な放電現象が生じるなど、所望の放電状態が得られなくなる。また、チャンバ構成部品の浸食が反応ガス流に影響したり、浸食部分からパーティクルが発生するなどの不具合が生じ、所望の加工特性が得られなくなるという問題もある。
【０００５】
しかし、消耗はチャンバ構成部品の一部に限定的に生じるので、使用可能期間の経過により部品全体が廃棄されることはコスト高になり、また資源の有効利用という観点からも効率が悪いという問題がある。
【０００６】
そのため、上記ドライエッチング装置のチャンバ構成部品の中でも特に消耗が激しいシールドリングのクリーニングや交換時期を伸長するために、シールドリングを、付着物が付着しやすく、かつ、スパッタされやすい位置に置かれる内部部材と、それ以外の外部部材とに分け、内部部材を付着物が付着しにくく、かつ、スパッタされにくい材料で構成することが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−２６５９７７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記特許文献１のように、一つの部品を複数に分け、部品点数を増やすと、管理コストが増大するという問題がある。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑み、チャンバ構成部品の再生処理を可能とし、かつ再生処理を永続的に実施しても加工特性に影響を与えない構成を備えた、プラズマ処理装置の石英治具、およびその再生方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のような石英治具を提供する。すなわち本発明の石英治具は、プラズマ処理装置の電極の外周縁部を覆う石英治具であって、内周縁から外側に広がる主面を有し、前記内周縁側に形成されて、平坦な第１の表面を前記主面に有する第１の領域と、前記第１の領域の外側に隣接して前記第１の領域よりも薄肉に形成されて、前記第１の表面よりも低い第２の表面を前記主面に有する第２の領域とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
前記第１の表面と第２の表面との間の高さの差は０．１〜２ｍｍであることが好ましい。前記石英治具の例として、フォーカスリングまたはシールドリングを挙げることができる。
【００１２】
本発明のプラズマ処理装置は、前記のいずれかの石英治具を備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の石英治具の再生方法は、プラズマ処理装置の電極の外周縁部を覆う石英治具であって、内周縁から外側に広がる主面を有するとともに、前記内周縁側の第１の領域と、その外側に隣接する第２の領域とを備える石英治具の再生方法であって、前記石英治具の前記主面の、前記第１の領域の部分に石英材料を肉盛りし、前記第１の領域と前記第２の領域との間に、前記第１の領域から前記第２の領域に向けて低くなる段差を形成する工程と、前記肉盛りした主面を、前記第１の領域に平坦な表面を形成するとともに、前記段差を残すように機械加工して、前記段差を有する主面を備えた石英治具として再生する工程とを具備することを特徴とする。
【００１４】
前記再生前の石英治具の例として、前記再生前の石英治具の主面が、前記第１の領域から前記第２の領域にかけて同一の高さの表面を備えているものを挙げることができる。前記再生前の石英治具の他の例として、前記再生前の石英治具の主面が、前記第１の領域と前記第２の領域との間に、前記第１の領域から前記第２の領域に向けて低くなる段差を有するものを挙げることができる。前記プラズマ処理装置は、前記電極および対向電極を有する平行平板型プラズマ処理装置であることが好ましく、前記主面の前記第１の部分と前記他の部分との間に残された段差が、前記半導体基板の処理のために両電極間に供給されるガスの流れを乱さない範囲のものであることが好ましい。
【００１５】
本発明の半導体装置の製造方法は、前記いずれかの再生方法で再生した石英治具を装着したプラズマ処理装置を利用して半導体基板を処理することを特徴とする。
【００１６】
本発明の石英治具の再生使用方法は、互いに隣接する第１の領域から第２の領域にかけて均一平面状の主面を備えた石英治具をプラズマ処理装置内で使用し、前記主面をプラズマにさらす工程と、前記使用した石英治具の前記主面に石英材料を肉盛りする工程と、前記肉盛りした主面を研削して、前記前記第１の領域から前記第２の領域にかけて均一平面状の主面を備えた石英治具として再生する工程と、前記再生した石英治具を前記プラズマ処理装置内で再使用し、前記主面をプラズマにさらす工程と、前記再使用した石英治具の前記主面の、前記第１の領域の部分に石英材料を肉盛りし、前記第１の領域と前記第２の領域との間に、前記第１の領域から前記第２の領域に向けて低くなる段差を形成する工程と、前記石英治具の段差が形成された主面を、前記第１の領域に平坦な表面が形成されるとともに、前記段差を残すように切削して、段差を有する主面を備えた石英治具として再生する工程とを具備することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下に本発明の一実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明に係るプラズマ処理装置を適用したドライエッチング処理を行うプラズマ処理装置の一実施形態の概略構成を示す線図的断面図である。図１に示すように、プラズマ処理装置１０は、高周波（ＲＦ）プラズマによってシリコン酸化膜などの酸化膜をエッチングする、半導体装置製造用のドライエッチング装置であり、狭ギャップの平行平板構造を有する。被処理物である半導体基板としてのシリコンウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗを装着する処理槽（チャンバ）１２は、１０^−６Ｔｏｒｒ（１０^−４Ｐａ）程度の真空度まで真空引き可能である。このチャンバ１２内にはさまざまな構成部品が設けられている。
【００１８】
チャンバ１２の上部中央には、エッチングガスを導入可能なガス導入口１３が接続された上部電極１４が設置されている。チャンバ１２の下部中央には、ドライエッチングされるウエハＷを固着する静電チャック１７を備えた下部電極１６が設置されている。下部電極１６の外周縁の側面はアルマイト被膜およびフッ素系ポリマーフィルムなどで覆われており、電気絶縁性が維持されている。
【００１９】
これらの上部電極１４および下部電極１６は、互いに平行に対向し、それぞれの対向面は平面状の形状を有している。すなわち、これらの電極は平行平板電極を構成し、高周波電力が印加されることによってその間の空間にプラズマが生成される、プラズマ生成用電極として使用される。
【００２０】
上部電極１４にはエッチングガスを導入可能なガス導入口１３が設けられるとともに、その下面には、図示しない多数のガスノズルが配置されており、電極間の空間にエッチングガスを均一に供給するシャワーノズルの役目を果たす。供給されたエッチングガスは、電極間の空間からチャンバ１２の外周部に導かれ、図示しない排気系によって、制御された排気速度で排気される。この結果、電極間の空間に一定圧力のエッチングガス雰囲気が形成される。この一定圧力のエッチングガス雰囲気にプラズマ生成用電極を介して高周波電力が供給されることによって、プラズマが生成される。
【００２１】
さらにチャンバ１２の外には、上部電極１４および下部電極１６の両方に高周波電力（ＲＦパワー）を印加するＲＦパワースプリッター２２と、ＲＦパワースプリッター２２に接続されるＲＦ電源２４とが設置される。これらによってチャンバ１２内にＲＦプラズマが生成され、ドライエッチングが行なわれる。本プラズマ処理装置のＲＦ印加方式は、アノードカップリング方式、カソードカップリング方式、スプリット方式を択一的に選択可能である。本実施形態では、上下部電極両方にＲＦを印加するスプリット方式を採用した。
【００２２】
上部電極１４および下部電極１６の周囲は、それぞれ上部石英治具１８、下部石英治具２０により覆われている。上部石英治具１８はいわゆるシールドリングであり（以下、「シールドリング１８」とする。）、下部石英治具２０はいわゆるフォーカスリングであり（以下、「フォーカスリング２０」とする。）、ともに平行平板電極間にプラズマを集中させる機能を有している。シールドリング１８およびフォーカスリング２０は、着脱可能となっている。
【００２３】
このシールドリング１８の下面、および、フォーカスリング２０の上面は、特に、上下の電極１４，１６の外周縁部に近接した、内周縁付近の下面および上面は、プラズマにさらされ、激しく消耗する。従って、シールドリング１８の下面およびフォーカスリング２０の上面は、次に説明するように、再生処理を容易にする形状を有している。また、図１に示されたように、シールドリング１８の下面とフォーカスリング２０の上面は、互いに対向し、その間に、上下の電極間に供給されたエッチングガスがチャンバ１２の外周部に導かれる排気経路を形成する。従って、シールドリング１８の下面およびフォーカスリング２０の上面は、ガスの流れに影響を与えるため、次に説明するように、ガスの流れを乱すことがないような形状を有している。以下、プラズマにさらされて消耗するとともにガスの流れに影響を与える、シールドリング１８の下面およびフォーカスリング２０の上面を、それぞれの石英治具の「主面」と呼ぶ。
【００２４】
次に本発明に係るフォーカスリング２０について説明する。図２（ａ）は本発明に係るフォーカスリング２０の平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のフォーカスリング２０を、図２（ａ）中のＣ−Ｃ´線を通る平面で切断した断面を示した縦断面図であり、図２（ｃ）はフォーカスリング２０の断面を部分的に拡大した図である。フォーカスリング２０は、まず全体的には、内周縁を有し、この内周縁から外側に広がる平板状の形状を有している。そして、図２（ｂ）に示すように、フォーカスリング２０の主面である上面は、内周縁（中心）側に、上方に突出した凸部を有している。
【００２５】
より詳細には、図２（ｃ）に示すように、内周縁側には、凸部に対応する、平坦な表面を主面に有する第１の領域Ａ１が形成され、その外側に隣接して、やはり平坦な表面を主面に有する第２の領域Ａ２が形成されている。第２の領域Ａ２の表面の高さは第１の領域の表面の高さよりも低く、その間の境界には段差ｄ１が形成されている。この段差ｄ１の大きさは、所定枚数のウエハＷの処理、例えばプラズマエッチング処理に晒されて消耗しても、後述する再生操作で容易に再生することができる大きさであり、かつ、ウエハＷ処理時に電極間に供給される処理ガスの流れを乱すことのない大きさである。
【００２６】
また、図２（ｃ）に示されるように、フォーカスリング２０の内周縁の側面は、垂直な形状を有している。この側面は、図１に示されたように、フォーカスリングが下部電極１６の外周縁部を覆うように装着された際に、下部電極１６の外周縁の側面に対向し、その間に所定の幅のギャップを形成する。このギャップの幅を小さくすることにより、下部電極１６の側壁がプラズマにさらされてダメージを受けることを防止する。さらに、フォーカスリング２０の第１の領域Ａ１内の、内周縁端部の所定範囲の部分Ａ０においては、Ａ１内の他の部分に比較して、主面の表面高さが低く形成されている。
【００２７】
この部分は、下部電極１６上にウエハＷを載置しやすくするために設けられる。すなわち、図１に示されるように、下部電極１６の径はウエハＷの径よりもわずかに小さいため、載置されたウエハＷの外周縁が下部電極１６の外側にはみ出す。このはみ出した部分が接触することによって、チッピング等の問題が発生することがないように、Ａ０の部分において、フォーカスリング２０の主面の表面は低く形成される。なお、図２（ｃ）では、Ａ０の部分の主面の表面高さとＡ２の部分の主面の表面高さが同一に表示されている。しかし実際には、この両領域の表面高さが同一であるとは限らない。
【００２８】
本発明に係わるフォーカスリング２０は、従来から同様のプラズマ処理装置で使われていたフォーカスリングと同様の構造を有し、同一の機能を有するものである。しかし、従来のフォーカスリングは、その主面に、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２との間の段差を有さず、第１の領域Ａ１の表面の高さと第２の領域Ａ２の表面の高さとが同一に形成されていた。後から述べるように、本発明のフォーカスリング２０においては、第１の領域Ａ１の表面を第２の領域Ａ２の表面よりも高く形成することにより、同一のフォーカスリングを繰り返し再生して使用することが可能である。
【００２９】
具体的には段差ｄ１の値は０．１〜２ｍｍであるのが好ましく、０．３〜１．７ｍｍであるのがさらに好ましい。段差ｄ１の値が前記範囲を下回ると、後から説明する再生処理において肉盛り後の研削加工が困難になるからである。一方、段差ｄ１の値が前記範囲を上回ると、ウエハＷ処理時の処理ガスの流れを乱し、ウエハＷ表面全体に均一な処理を施すことができなくなるからである。
【００３０】
なお、図２（ｃ）には段差ｄ１が強調して表現されているが、実際には、フォーカスリング２０は例えば１２ｍｍの厚さを有し、この厚さに比較して、段差ｄ１は小さい。また、上面（主面）全体は、例えば直径３００ｍｍの寸法を有し、この寸法に比較して段差ｄ１は極めて小さい。従って、その主面に小さな段差ｄ１を有するとしても、フォーカスリング２０は、全体的には、ほぼ一定の厚さを有する平板状であり、また、その主面は、全体的には、ほぼ平坦であると考えられる。
【００３１】
また前記第１の領域Ａ１と前記第２の領域Ａ２との幅（径方向の寸法）の比率はＡ１：Ａ２＝１：０．３〜２．０であるのが好ましい。さらに具体的には、例えばＡ１の幅とＡ２の幅との合計が７５ｍｍの場合、Ａ１の幅は２５〜５５ｍｍであり、Ａ２の幅は２０〜５０ｍｍであるのが好ましい。Ａ１の幅が上記範囲を下回ると、ウエハＷ処理時の処理ガスの流れを乱す。一方、Ａ１の幅が上記範囲を上回ると、再生コストの上昇に繋がる。
【００３２】
さらにフォーカスリング２０下面側の内周縁には面取加工が施されている。この面取加工は図２（ｃ）に示すように内周縁からＥ１の幅、Ｅ２の高さ、底面となす角度θとなるように形成する。このＥ１の値は１〜１０ｍｍであるのが好ましく、Ｅ２の値は３〜８ｍｍであるのが好ましく、θの値は２０〜６０度であるのが好ましい。
【００３３】
図１に示されたように、フォーカスリング２０は、フォーカスリング２０の内周縁の側面が下部電極１６の外周縁の側面に対して小さなギャップを持って対向するようにはめ込むことによって装着する。この時に、フォーカスリング２０の下面側の内周縁に面取加工を施しておくことにより、装着を容易にし、装着の際に下部電極１６の外周縁の側面の絶縁被膜を傷つけることを防止することができる。
【００３４】
また、後から説明する再生処理のための、側面への肉盛りの際に、下面側にまで石英が回り込むことを防止し、下面の研削加工を不要にし、その結果、再生の繰り返しを可能にするためにも、下面の内周縁の面取加工は有効である。この面取り加工がなされた部分を除いては、フォーカスリング２０の下面、すなわち、主面に対向する面は、全体的に、平坦な表面を有している。従って、第１の領域Ａ１は第２の領域Ａ２に比較して、厚肉に形成される。ただし、下面の形状は、使用する処理装置に合わせて、様々に変更することが可能である。
【００３５】
図２には、フォーカスリング２０が完全に同心円状の形状を有し、内周縁側の全体にわたって一定の幅で第１の領域Ａ１が形成されたように示されている。第１の領域Ａ１の幅を一定にすることにより、ガスの流れを均一化し、処理の均一性を高めることが可能である。しかし現実には、例えば、処理対象のウェハＷがオリエンテーションフラットを有する場合には、フォーカスリング２０にも、それに対応する形状が作られるため、完全な同心円状の形状にはならない。この場合、図２には内周縁全体にわたって同一の幅で形成されるように示されている第１の領域Ａ１も、完全には同一の幅にはならない。しかしその場合にも、全体的には、フォーカスリング２０は略同心円状の形状を有し、第１の領域Ａ１の幅も実質的には一定であると考えることができる。
【００３６】
次に本発明に係る石英治具としてのシールドリング１８について説明する。図３（ａ）は本発明に係るシールドリング１８の平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のシールドリング１８を、図３（ａ）中のＤ−Ｄ´線を通る平面で切断した断面を示した縦断面図であり、図３（ｃ）はシールドリング１８の断面を部分的に拡大した図である。シールドリング１８も、フォーカスリング２０と同様に、全体的には内周縁を有し、内周縁から外側に広がる平板状の形状を有している。そして図３（ｂ）に示すように、シールドリング１８の主面である下面は、内周（中心）側に、凸部を有している。より詳細には、図３（ｃ）に示したように、内周縁側には、凸部に対応する、平坦な表面を主面に有する第１の領域Ｂ１が形成され、その外側に隣接して、やはり平坦な表面を主面に有する第２の領域Ｂ２が形成されている。第２の領域Ｂ２の表面の高さは第１の領域Ｂ１の表面の高さよりも低く（図３（ｃ）には、第１の領域Ｂ１の表面よりも第２の領域Ｂ２の表面の方が上方に記されているが、主面である下面を基準に考えれば、第２の領域Ｂ１の表面の方が「低い」と言える）、その間の境界には段差ｄ２が形成されている。
【００３７】
本発明に係わるシールドリング１８は、従来から同様のプラズマ処理装置で使われていたシールドリングと同様の構造を有し、同様の機能を有するものである。しかし、従来のシールドリングは、その主面に、第１の領域Ｂ１と第２の領域Ｂ２との間の段差を有さず、第１の領域Ｂ１の表面の高さと第２の領域Ｂ２の表面の高さとが同一に形成されていた。後から述べるように、本発明のシールドリング１８においては、第１の領域Ｂ１の表面を第２の領域Ｂ２の表面よりも高く形成することにより、同一のシールドリングを繰り返し再生して使用することが可能である。
【００３８】
この段差ｄ２の大きさは、所定枚数のウエハＷの処理、例えばプラズマエッチング処理の間にプラズマに晒されて消耗しても後述する再生操作で容易に再生することができる大きさであり、かつ、ウエハＷ処理時にチャンバ内に供給される処理ガスの流れを乱すことのない大きさである。具体的には段差ｄ２の値は０．１〜２ｍｍであるのが好ましく、０．３〜１．７ｍｍであるのがさらに好ましい。段差ｄ２の値が前記範囲を下回ると、肉盛り後の研削加工が困難になるからである。一方、段差ｄ２の値が前記範囲を上回ると、ウエハＷ処理時の処理ガスの流れを乱し、ウエハＷ表面全体に均一な処理を施すことができなくなるからである。
【００３９】
また前記第１の領域Ｂ１と前記第２の領域Ｂ２との幅（径方向の寸法）の比率はＢ１：Ｂ２＝１：０．３〜２．０であるのが好ましい。さらに具体的には、例えばＢ１の幅とＢ２の幅との合計が７５ｍｍの場合、Ｂ１の幅は２５〜５５ｍｍであり、Ｂ２の幅は２０〜５０ｍｍであるのが好ましい。Ｂ１の幅が上記範囲を下回ると、ウエハ処理時の処理ガスの流れを乱す。一方、Ｂ１の幅が上記範囲を上回ると、再生コストの上昇に繋がる。
【００４０】
シールドリング１８の上面、すなわち、主面に対向する面の外周縁部には、凸部が形成されている。この凸部は、図１に示されるように、上部電極１４の外周縁部を覆うように装着する際に、チャンバ１２の上部の内壁に設けられた凹部にはめ込んで、位置を規定するためのものである。この外縁部の凸部は、同一の処理装置において使用する従来のシールドリングにも設けられており、プラズマにさらされて消耗される部分でもないし、ガスの流れに影響を与えることもない。すなわち、主面の内周縁側に設けられた凸部とは異なり、この外周縁部の凸部は、本発明のシールドリング１８を特徴づけるものではない。
【００４１】
この外周縁部の凸部を除いては、シールドリング１８の上面側は、全体的に、平坦な表面を有している。従って、凸部が上面に形成された外周縁部を除いて、第２の領域Ｂ２は第１の領域Ｂ１に比較して薄肉に形成される。ただし、上面の形状は、使用する処理装置に合わせて、様々に変更することが可能である。なお、図３（ｃ）には段差ｄ２が強調して表現されているが、実際には、主面（下面）全体の寸法に比較して段差ｄ２は極めて小さい。従って、上面に凸部が形成された外周縁部を除いては、シールドリング１８も、フォーカスリング２０と同様に、全体的には、ほぼ一定の厚さを有する平板状であり、また、その主面は、全体的に、ほぼ平坦であると考えられる。
【００４２】
図３には、シールドリング１８が完全に同心円状の形状を有し、内周縁側の全体にわたって一定の幅で第１の領域Ｂ１が形成されたように示されている。第１の領域Ｂ１の幅を一定にすることにより、ガスの流れを均一化し、処理の均一性を高めることが可能である。現実には、完全な同心円状の形状にはならない場合もあるが、その場合にも、全体的には、フォーカスリング２０は略同心円状の形状を有し、第１の領域Ｂ１の幅は実質的には一定である。
【００４３】
次に、本発明に係る石英治具の再生方法について説明する。図４は本発明の石英治具の再生方法の処理の流れを示したフローチャートであり、図５は再生作業の途中の状態を示した石英治具の縦断面図である。本実施形態では石英治具として本発明に係る前記フォーカスリング２０を再生する場合について説明する。フォーカスリング２０の再生を行うには、まず、所定枚数のウエハＷの処理に使用され、プラズマに晒されて消耗した欠損部について石英材料の補充、すなわち穴埋めを行う（ステップ１）。
【００４４】
具体的には、例えばプラズマエッチングに使用されたフォーカスリング２０では、図５（ａ）に示すように、プラズマにさらされる主面である上面の、下部電極１６の外周縁に近接する、内周縁近傍に欠損部１９ｂが生じやすい。そのため再生処理の最初の段階では欠損部１９ｂに対して補充を行う（ステップ１）。
【００４５】
補充の方法としては、特に限定されないが、例えば図５（ａ）に示すように、直径１ｍｍの棒状の石英材料３０を酸水素火炎バーナー４０で加熱しながら溶融し、目視で確認しながら欠損部１９ｂに滴下することにより、石英材料３０で欠損部１９ｂを補充する。かくして図５（ｂ）のように、欠損部１９ｂへの石英材料３０の補充が完了する。この石英材料の補充は欠損部１９ｂが形成された部分についてのみ行う。
【００４６】
しかし、欠損部１９ｂへの石英材料の補充のみによっては、再使用が可能な寸法精度を得ることができない。そこで、欠損部１９ｂへの補充が完了したら、必要な部分に、一旦、余分に石英材料を肉盛り（ステップ２）してから、機械加工を行うことにより、必要な寸法精度を有する石英治具に再生する。
【００４７】
この肉盛りは、図５（ｃ）に示すようにフォーカスリング２０のうち、プラズマ処理で消耗されやすい部分およびその周辺について行う。具体的にはフォーカスリング２０の内周縁の側面１８１と、内周縁側の第１の領域Ａ１の上面１８２について肉盛りを行う。肉盛りの方法は前記ステップ１の欠損部１９ｂへの補充と同様に、一例として、加熱して溶融した石英材料を滴下する方法で肉盛りすることができる。
【００４８】
肉盛りは、第１の領域Ａ１の上面１８２においては、フォーカスリング２０の厚さが所望する最終的な厚さより幾分厚くなるまで行う。このとき最終的な厚さより厚さΔｄだけ加算した厚さになるまで肉盛りを行うとすると、Δｄの値は、後述する成形加工により再現性よく第１の領域Ａ１を形成可能な厚さであり、かつ、過度の材料と工数とを必要としない厚さである。具体的にはΔｄの厚さはΔｄ＝０．３〜３．０ｍｍであるのが好ましい。Δｄが前記範囲を下回ると成形加工が困難となり、またΔｄが前記範囲を上回ると、無駄な製造コストの上昇を招く。
【００４９】
なお、内周縁の側壁においては、下面側に面取加工がなされているため、図５（ｃ）に模式的に示されたように、下面にまで回り込むことなく肉盛りを行うことができる。これにより、次に行う機械加工における下面の加工を不要にすることができる。
【００５０】
前記肉盛りが完了した後、フォーカスリング２０のアニーリングを行って加熱による熱歪を取り除く（ステップ３）。次いでアニーリングが完了したフォーカスリング２０について機械加工を施して第１の領域Ａ１を形成する（ステップ４）。
【００５１】
すなわち、第１の領域Ａ１の上面１８２を研削加工し、肉盛り時に形成された微小な表面凹凸を解消して平坦な表面を得る（平面出し）とともに、第１の領域Ａ１の厚さを所要の値にする。また、内周縁の側面を研削加工し、垂直な側面を得るとともに、内周縁の径を所定の値にする。そして、面取部の研削を行って、所定の面取形状を得る。
【００５２】
さらにフォーカスリング２０内周縁側上面の端部１８３を研削加工して、表面高さが低くされた端部Ａ０を形成する。かくして図５（ｄ）に示したような縦断面を備えたフォーカスリング２０が得られる。なお、この時、前述のように、下面側に面取加工がなされていることにより下面には回り込まないように肉盛りを行うことができるので、下面の研削加工を行う必要は無い。面取部への肉盛り量が多く、下面の表面よりもさらに下側に突出する場合があったとしても、面取部の研削加工によって削り取ることができる。下面の研削加工を不要にすることにより、再生処理の過程で、第２の領域Ａ２の部分の厚さが減少することを防止することができる。
【００５３】
以上のように、本実施形態では、フォーカスリング２０の消耗部分に石英材料３０を補充し、次いで肉盛りし、しかる後に機械研削して、内周縁側が厚くなった形状のフォーカスリングとして再生する。消耗の激しい上面の内周縁側を所定の形状に再生することにより非常に長い期間、すなわち、他の原因で使用不能とならない限りにおいては半永久的に再生使用することができる。従って、処理装置の継続的な運転のために必要な交換部品の個数を削減し、コストの削減と資源の有効活用とを可能にする。
【００５４】
従来、激しく消耗されるフォーカスリングに対してこのような再生処理は行われていなかった。また、第１の領域Ａ１の表面の高さと第２の領域Ａ２の表面の高さとが同一に形成された従来のフォーカスリングでは、同様の手順で再生を行ったとしても、後から述べるように、再生可能な回数は極めて少なかった。
【００５５】
なお、上記の説明ではフォーカスリング２０を再生する場合を例にして説明したが、実質的な内容はシールドリング１８を再生する場合も殆ど同じである。また、上記実施形態では、最初から内周縁側が厚肉に形成された段差付き形状の断面凸形の石英治具を再生する場合について説明したが、次の第２の実施形態で説明するように、最初は均一平面状の上面を備えた従来型の石英治具を使用し、再生段階で断面凸形の段差付き形状に作り変えてもよい。
【００５６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の再生方法で再生した石英治具の再生使用方法について説明する。図６は本再生使用方法の処理の流れを示したフローチャートであり、図７および図８は本再生使用方法に係る石英治具の縦断面図である。
【００５７】
本再生使用方法では、均一平面状の上面（主面）を備えた、従来型のフォーカスリングを最初使用し、所定枚数のウエハＷを処理後、１回目の再生を行って再び平面状の上面を備えたフォーカスリングに再生し、２回目の使用に供する。次いで２回目の使用で所定枚数の処理後２回目の再生を行う。このときの再生では、前記第１の実施形態で示したように、上面に段差が形成された凸形断面を備えたフォーカスリングとして再生し、３回目の使用に供する。その３回目の使用以後は凸形断面を備えたフォーカスリングとして再生と使用とを繰り返し、再生不能な状態に消耗するまで使用し続ける。
【００５８】
即ち、最初に図７（ａ）にその断面を示すような、内周縁端部のＡ０部分を除いて段差を持たない、均一な平面状の上面１８５を備えたフォーカスリング２１を用意し、これを前記プラズマ処理装置１０にセットする（ステップ１）。この状態でウエハＷの処理、例えばプラズマエッチング処理を所定枚数のウエハＷについて行う（ステップ２）。前記所定枚数のウエハＷの処理によりフォーカスリング２１の上面１８５の内周縁の近傍部が図７（ｂ）のように削られ、欠損部２３ｂが生じる。そこで、次の工程で前記欠損部２３ｂに図５（ａ）に示したのと同様に加熱溶融した石英材料３０を滴下して補充する（ステップ３）。
【００５９】
更にフォーカスリング２１内周縁上面の欠損部２３ｂおよび側面１８４に余分に加熱溶融した石英材料を滴下して、図７（ｃ）に示すように肉盛部分３０ａを形成する（ステップ４）。次いでアニーリングして（ステップ５）肉盛り時の熱歪を除去した後、前記肉盛部分３０ａを機械研削して成形加工し（ステップ６）、図７（ｄ）に示したように、段差を持たない均一平面状の上面１８５を備えた略新品の形状になるように再生する。このときフォーカスリング２１の上面全面を研削して均一平面状に成形するため、フォーカスリング２１全体の厚さが０．１〜０．３ｍｍ程度薄くなる。図７（ｄ）に示したように、再生されたフォーカスリング２０は前記欠損部２３ｂが石英材料３０で補充されている。
【００６０】
次に、前記のようにして再生したフォーカスリング２１を再び前記プラズマ処理装置にセットし（ステップ７）、前記と同様にして複数枚のウエハＷについて処理を繰り返す（ステップ８）。
【００６１】
ウエハＷの処理枚数の積算値が所定値に到達したら、フォーカスリング２０の再生可否を点検する（ステップ９）。例えば割れやヒビ、変形や大規模な欠損がなく、上面１８５の内周縁近傍部の消耗部分の補充程度で再使用できる場合には、再生可能と判断する。一方、前記割れやヒビ、変形や大規模な欠損等により消耗部分の単純な補充程度では再使用できない場合には再生不可と判断する。
【００６２】
再生可能と判断した場合、図７（ｅ）に示す欠損部２３ｄに、前記と同様に加熱溶融した石英材料を滴下して補充し（ステップ１０）、更に上面１８５および内周縁側面に溶融した石英材料３０を滴下して肉盛りし、図７（ｆ）に示すように肉盛部分３０ｂを形成する（ステップ１１）。
【００６３】
この時、第１回目の再生時（図７（ｃ））とは異なり、上面１８５において、欠損部のみではなく、内周縁側の所定の幅の第１の領域Ａ１にわたって肉盛りを行う。ただし、上面の全面にわたって肉盛りを行うのではなく、所定の幅の領域のみに肉盛りを行うため、肉盛りを行った第１の領域Ａ１と、その外側に隣接する、肉盛りを行っていない第２の領域Ａ２との間に段差が形成される。
【００６４】
次いで、アニーリングして熱歪を取り除き（ステップ１２）、しかる後にフォーカスリング２１の肉盛り部分３０ｂを機械研削して成形加工する（ステップ１３）。このとき、フォーカスリング２１上面の第１の領域Ａ１の表面高さが、第２の領域Ａ２の表面高さと同じになる前に機械研削を止め、図７（ｇ）に示すように厚肉の第１の領域Ａ１と薄肉の第２の領域Ａ２とを形成する。
【００６５】
すなわち、肉盛り時に形成された、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２との間の段差が残された状態で研削を終える。このように、第２の領域Ａ２の表面高さが第１の領域Ａ１の表面高さよりもの低い範囲で研削を終えるので、第２の領域Ａ２が削られて厚さが減少することはない。前述のように、第１回目の再生においては、フォーカスリング２１の上面の全面が削られ、全体的に厚さが減少している。従って、第１の領域Ａ１の厚さが、第１回目の再生において減少する以前の、新品の時の厚さと同じになるように研削を行えば、第２の領域Ａ２の表面高さに比較して高い表面高さを保った状態で、第１の領域Ａ１の研削を終えることができる。
【００６６】
このように段差のついた凸形状の断面を有するフォーカスリング２１が形成されたら、このフォーカスリング２１を再び前記プラズマ処理装置にセットし（ステップ７）、前記と同様にしてウエハＷの使用に供する（ステップ８）。
【００６７】
以下、同様に、再生したフォーカスリング２１をプラズマ処理装置１０にセットし（ステップ７）、所定枚数のウエハＷの処理を行い（ステップ８，９／図７（ｈ））、欠損部を石英材料で補充し、上面１８５の第１の領域Ａ１および内周縁の側面１８４に肉盛りし（ステップ１０，１１／図８（ｉ））、肉盛り部分を研削加工することにより上面に段差を有する形状に成形して再生し（ステップ１２，１３／図８（ｊ））、さらに使用、補充、肉盛り、および再生するループを繰り返す（図８（ｋ）〜図８（ｍ）…）。即ち、３回目の処理以降は、実質的に図７（ｇ）〜図８（ｉ）の操作が繰り返し行われ、使用と再生とが繰り返される。
【００６８】
一方、ステップ９でフォーカスリング２１の再生不可と判断された場合には、それ以上のフォーカスリング２１の再生は行わず、廃棄する（ステップ１４）。処理装置には、新品のフォーカスリング２１をセットして（ステップ１）、以下、前記ステップ２以降と同様の手順で操作を行う。
【００６９】
以上のように、本実施形態では、最初、内周縁端部のＡ０の部分を除いて第１の領域から第２の領域にかけて段差を持たない均一平面状の上面を備えたフォーカスリング２１を使用して処理した後、上面の全体を研削して全体的に厚さの減少した、平坦な上面を有するフォーカスリングとして再生し、２回目の使用に供する。２回目の使用で消耗したあと、消耗部に石英材料を補充し、内周縁側の第１の領域に肉盛りを行って、第２の領域との間に段差を形成し、この段差が残された状態に成形して上面に段差を有するフォーカスリングとして再生し、３回目の使用に供する。それ以後の再生においては、２回目再生において形成された段差を維持した形状に再生して、繰り返し使用する。最初の使用では上面が段差を持たない均一平面状のフォーカスリングを用いるので比較的安価なコストのものを使用できる。また最初の再生では上面が段差を持たない均一平面状のフォーカスリングとして再生するので、簡単な機械研削のみで済み、再生費用を安価に抑えることができる。
【００７０】
１回目の、全体的な厚さの減少が減少する再生方法では、欠損部の補充は行われたとしても、再生使用可能な回数は制限される。すなわち、厚さの減少が繰り返されると、内周縁部においては、下部電極の側面が露出し、絶縁皮膜が損傷を受け、異常放電を引き起こす。また、全体的な厚さが減少することにより、ウエハＷ処理のためのガスの流れに変化が発生し、処理特性が変化する。さらに、フォーカスリング自体の強度低下にもつながる。もちろん、このような全体の厚さが減少する再生処理を実施できる回数は、１回のみに限られるわけではなく、装置およびフォーカスリングの形状によっては、複数回可能な場合もある。むしろ、全体の厚さが減少する再生処理を１回行っただけでは、厚さの減少量が小さすぎて、第１の領域Ａ１に肉盛りした後に新品と同じ厚さになるまで研削した場合に、研削工程のばらつきによって、第２の領域Ａ２の表面にまで研削がおよぶこともある。このような場合には、厚さの減少量が所定の値に達するまで、全体の厚さが減少する再生を複数回繰り返してから、段差を形成する再生処理を行うことが好ましい。しかし通常は、全体の厚さが減少する再生処理が実施できる回数は２，３回程度に制限される。
【００７１】
これに対して、２回目以降行う、上面（主面）の内周縁側に肉盛りを行い、段差を有する形状に再生する方法では、厚さの減少が起きないため、半永久的に再生と使用を繰り返すことが可能である。すなわち、内周縁側の第１の領域においては、肉盛りと研削とによって、所定の厚さ（新品の時の厚さ）を維持し、上部電極に対する損傷を防止することができる。また、外側の第２の領域においても、第１回目の再生によっては薄くなるものの、第２回以降の再生では研削が行われず、それ以上の厚さの減少は起きない。このため、処理ガスの流れの変化や、機械強度の低下を防止することができる。
【００７２】
なお、第２の領域は、処理装置内での使用においても高い密度のプラズマにさらされることはなく、顕著な損傷は起きない。従って、再生時に研削が行われなければ、使用および再生を繰り返しても、厚さが継続的に減少することは無い。現実には、図６に示されたように、単一のフォーカスリングの使用と再生とを繰り返すのではなく、２枚のフォーカスリングを組とし、一方のフォーカスリングを再生している間には他方のフォーカスリングを処理装置にセットして、連続的な運転を可能にする。
【００７３】
本実施形態では、最初に均一平面状の上面を備えた従来型の石英治具を使用し、再生段階で段差付き形状に作り変える場合を例にして説明したが、最初から段差付き形状の石英治具を使用してもよい。その場合には、図７（ｇ）〜図８（ｉ）の操作が繰り返されることになる。
【００７４】
（実施例）
以下、本発明のプラズマ処理装置をドライエッチング装置として適用した実施例について図面を参照して説明する。プラズマ処理装置は前記図１に示したものと同じ装置を使用した。本実施例では、上下電極にＲＦを印加するスプリット方式を採用した。石英治具の表面形状は図２、図３に示したとおりである。本実施例では、図２および図３に示したように、それぞれの主面に円周状の凸部を有する石英治具（フォーカスリングおよびシールドリング）を用いた。凸部が設けられる第１の領域の幅は、それぞれの内周縁から３５ｍｍとし、また段差は１ｍｍとした。また、フォーカスリング２０に対しては、設置面（下面）の内周縁端部に２Ｒの面取加工を施した。本実施例によって、本発明のプラズマ処理装置を用いて二酸化シリコン膜のドライエッチング加工を実施した。
【００７５】
図９は処理対象のウエハＷの構造を示した縦断面図である。図９に示すとおり、ウエハＷの構成は、シリコン基板Ｓ１上に二酸化シリコン膜Ｓ２が１．０μｍの厚さに形成されており、さらにその上にフォトレジストによるマスクパターンＭを１．２μｍの厚さに形成した。マスクには０．３０μｍ径のホール形状Ｈを開口したものを用いた。ドライエッチング用の処理ガスとしてはＣＦ_４，ＣＨＦ_３のエッチャントガスおよびＡｒの希釈ガスを用いた。プラズマの生成条件を表１に示す。
【００７６】
【表１】

【００７７】
また、このときのエッチング特性データを表２に示す。
【００７８】
【表２】

【００７９】
次に、本発明の石英治具の再生処理を施した。ここで、シールドリング１８、フォーカスリング２０ともに積算ＲＦ放電時間で３００時間使用したものを用いて行った。シールドリング１８およびフォーカスリング２０の付着異物を除去した後、主面（シールドリング１８の下面、フォーカスリング２０の上面）の内周縁側の第１領域のおよび内周縁側の側面に石英材料３０の肉盛りを施し、熱歪みをアニーリングで除去した後、研削加工を行った。この再生処理によれば、第２の領域の外側の第２の領域の表面に研削加工が及ばないことから、未使用状態と同等の形状に回復させることができた。
【００８０】
次に、再生処理を施したシールドリング１８およびフォーカスリング２０を再度前記プラズマ処理装置１０に取り付け、図９に示したのと同一のウエハＷ断面構造、前記表１と同一のエッチング条件にてエッチング特性を測定した。エッチング特性の結果を前記表２に併記した。
【００８１】
石英治具（シールドリング１８およびフォーカスリング２０）の再生前後でのエッチング特性差は、日常の特性変動範囲内に収まる程度であり、量産使用に全く問題のない水準であった。また再生石英治具の使用により、パーティクルの発生などの不具合も生じなかった。
【００８２】
なお、使用したシールドリング、フォーカスリングの主面の凸部は、図７（ｆ）、（ｇ）に示されたように、平坦な主面の内周縁側の領域（第１領域）に石英材料の肉盛りを行って、外側の領域（第２領域）との間に段差を形成し、この段差を残すように研削を行うことによって形成した。第１領域の幅は、一定にすることを目標にしたのではあるが、実験的には、手作業で肉盛りを行ったので、第１領域の幅には±１〜２ｍｍ程度の、比較的大きなばらつきが発生した。すなわち、第１領域の幅は厳密には一定になっていない。しかしこの場合でも、表２に示されたように、従来の段差を持たないシールドリング、フォーカスリングを使用した場合に対して遜色ない、良好な特性が得られた。上記の程度のばらつきが存在する場合であっても、例えばガスの流れを乱すことにより、処理の均一性を劣化させるには至っていないと判断できる。この意味においては、上記の程度のばらつきが存在する場合であっても、実質的には、一定の幅であるとみなすことができる。
【００８３】
以上、１回再生した石英治具の例を示したが、本石英治具の構成であれば、再生回数を重ねても、下部電極の側壁露出による異常放電などの不具合も効果的に回避できるので、永続的な再生および使用が実現できる。
【００８４】
また、本実施例では、フォーカスリング２０の下部電極挿入口にＲ２の面取りを施したが、面取りはこの形状に限られるものではなく、下部電極１６挿入口から漸次拡大延設された拡大部を備えていれば、下部電極１６へのダメージを回避することができる。
【００８５】
（比較実験）
次に、本発明の作用を明らかにするために行った比較実験について説明する。本実験では前記図１に示したプラズマ処理装置を使用した。
【００８６】
まず本発明と比較するために、従来型の均一平面状の主面を備えたシールドリングおよびフォーカスリングを前記プラズマ処理装置１０内に装着して反応性プラズマを発生させ、ウエハＷの処理を実施した。具体的には、反応性プラズマをシリコン酸化膜Ｓ２のドライエッチング加工に適用した。ウエハＷの縦断面図は図９に示す通りである。また、プラズマの生成条件は前記表１に示した通りである。
【００８７】
以上の条件でプラズマ処理装置によるウエハＷの処理を実施した。図１０（ａ）は使用前の従来型のシールドリング１１８の縦断面図であり、図１０（ｂ）は積算ＲＦ放電時間３００時間までの使用後の消耗したシールドリング１１８の縦断面図である。また図１０（ｃ）は使用前のフォーカスリング１２０の縦断面図であり、図１０（ｄ）は積算ＲＦ放電時間３００時間までの使用後の消耗したフォーカスリング１２０の縦断面図である。
【００８８】
シールドリング１１８では、図１０（ｂ）に示したように、内周縁の側面１１８ａにおいて水平方向に浸食が進み、浸食量が最大でΔｉとなった。このときの水平方向の浸食速度は３５ｎｍ／ｍｉｎであった。フォーカスリング１２０では図１０（ｄ）に示したとおり、上面の内周縁近傍の特定部位のみが垂直方向に浸食された。浸食された部位は下部電極およびその上に載置されたウエハＷの外周縁部を包囲する領域であり、ウエハＷ表面加工時にプラズマに晒される領域に相当する。フォーカスリング１２０の垂直方向の浸食速度は５５ｎｍ／ｍｉｎであった。
【００８９】
シールドリング１１８の浸食許容量は水平方向に１ｍｍであり、これを越えるまで消耗したシールドリング１１８を使用すると、この消耗したシールドリング１１８がパーティクル源となる。よって、シールドリング１１８の使用寿命は積算ＲＦ放電時間に換算すると、４５０〜５００時間程度となる。またフォーカスリング１２０の浸食許容量は垂直方向に１ｍｍである。フォーカスリング１２０の浸食は円周状の溝として形成され、内側に土手状の石英未消耗部が残される。
【００９０】
浸食量が１ｍｍに及ぶと、土手状の石英未消耗部の機械的強度が不足し、図１０（ｅ）に示したように、局所的に欠損部１２０ａが生じる。フォーカスリング１２０の内周縁の側面が欠損すると、下部電極の側壁がプラズマに晒される。その結果、絶縁被覆が損傷し、異常放電が生じやすくなる。従って、フォーカスリング１２０の使用寿命は積算ＲＦ放電時間に換算すると、３００時間程度となる。
【００９１】
管理寿命に達したシールドリング、フォーカスリング等の石英治具を、石英の肉盛りと研削加工とを施すことにより再生処理を行った。従来型のシールドリング１１８の縦断面図は、図１０（ａ）に示すものであり、従来型のフォーカスリング１２０の縦断面図は、図１０（ｃ）に示すものである。図１０（ａ）および図１０（ｃ）に示したような、従来型の、主面が均一平面状の石英治具の場合には、機械研削により平面出しするときでも研削が表面全体に及ぶ。そのため、従来型の場合、シールドリング１１８、フォーカスリング１２０の石英治具全体の厚さが減少する。通常の研削作業において、１回の研削で失われる石英治具の厚さは加工公差を含めて０．３ｍｍであった。
【００９２】
この場合、特に重要なのは、フォーカスリングの厚さ減少である。フォーカスリングは下部電極の側壁を保護するという機能もあり、薄肉化した場合、この機能が果たせなくなる。従って、従来型のフォーカスリング１２０やシールドリング１１８等の石英治具の再生処理して使用できる回数は最大でも２回であり、０．６ｍｍまでの薄肉化が使用限度となる。
【００９３】
次に本発明に係る石英治具について実験した。本発明に係る石英治具（シールドリング、フォーカスリング）は図２および図３に示した縦断面を備えている。それぞれ内周縁から３５ｍｍまでの円周状の領域が、その主面に凸部が形成された第１領域となっている。本例の場合、それぞれの主面における、この第１領域とその外側の第２領域との間のは段差は０．３〜３．０ｍｍであった。この本発明の石英治具は、第１の領域の主面側の表面高さを、第２の領域の表面高さよりも、この段差分だけ高くした。このため、再生処理における石英の肉盛り後の平面出し（機械研削による成形加工）の工程において、面積的に大部分を占める第２領域には研削の影響が及ばない。よって、再生を重ねても石英治具全体の厚さが減少することはない。また、再生処理時に専用治具等を用いる必要がなく、従来の工程や道具のままで製造できるので、再生処理にかかるコストも低く抑えられる。
【００９４】
ここで図１１に、本発明の石英治具をプラズマ処理装置に取り付け、エッチング特性を測定した結果を示した。図１１（ａ）は第１の領域と第２の領域との間の段差の値と、二酸化シリコン酸化膜エッチレートおよびシリコンエッチレートとの関係をそれぞれ示したグラフであり、図１１（ｂ）は段差と０．３０μｍ径ホールの加工変換差との関係を示したグラフである。これらはシリコン酸化膜エッチングに最も重要なエッチング特性である。前記表１で示したプロセス条件の場合、段差が０〜３ｍｍの間でエッチングの加工特性に変化がないことが分かった。
【００９５】
一方、ガスの流れの影響は、Ａｒ希釈プロセスよりもＨｅ希釈プロセスでより観測されやすい。そこで表３に示したプロセス条件でも、同様の加工特性を調査した。
【００９６】
【表３】

【００９７】
前記加工特性の調査結果を図示したのが図１２である。図１２（ａ）は第１の領域と第２の領域との段差の値と、二酸化シリコン酸化膜エッチレートおよびシリコンエッチレートとの関係をそれぞれ示したグラフであり、図１２（ｂ）は段差と０．３０μｍ径ホールの加工変換差との関係を示したグラフである。調査の結果、図１２（ａ），（ｂ）に示すとおり、段差が大きくなるにつれて、二酸化シリコンエッチレート、シリコンエッチレート、および加工変換差が増大する傾向となることが判明した。０．３０μｍ径ホールの加工変換差を１０％以内に留めるには、段差は２ｍｍ以下とした方がよいことが分かる。
【００９８】
以上より、各種プロセスで加工特性に影響を与えない段差として２ｍｍ以下が望ましいことが判明した。また最低段差は０．１ｍｍ以上あれば研削加工精度上可能であるが、加工公差を加味して、安定的、永続的に研削加工による再生を実施するには０．３ｍｍ以上あることがより望ましい。
【００９９】
以上示したとおり、本発明の石英治具は、消耗部分を含む領域が凸形状となっているので、再生および使用を永続的に継続でき、ランニングコストが削減できるとともに資源利用の効率が向上する。また、図２（ｂ）に示したように、フォーカスリング２０には、設置面（下面）の内周縁下部に面取加工を施してある。
【０１００】
フォーカスリング２０の脱着時に下部電極１６を傷つけることがないため、下部電極１６の寿命を伸長させることもできる。
【０１０１】
以上、本発明をドライエッチング装置として用いられるプラズマ処理装置に適用した実施例を示したが、勿論、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、この他にもさまざまなプラズマ処理装置に適用可能である。例えばＣＶＤ装置においても、チャンバ内の構成部品の表面に付着した堆積物を除去するためのプラズマエッチング処理が行われることが一般的である。このプラズマエッチング処理によって石英部品が損傷を受けるため本発明の適用が有効である。
【０１０２】
上記の実施例では、円形状の半導体ウエハを処理する処理装置に装着するフォーカスリングおよびシールドリングに本発明を適用した例を示した。この場合には、フォーカスリングおよびシールドリングは、同心円状の形状を有する。しかし、本発明の石英部品の形状は同心円状のものに限定されるものではない。例えば液晶表示装置用の角形基板を処理する装置においては、角形の形状のものが使用される。
【０１０３】
上記の実施例では、上部電極と下部電極からなる平行平板電極の両方に高周波電力を印加してプラズマを生成するプラズマ処理装置の、上部電極、下部電極それぞれの外周縁部を覆う石英治具に、本発明の石英治具およびその再生方法、再生使用方法適用した例を示した。このように平行平板電極の外周縁部を覆う治具の、主面の内周縁部は、プラズマにさらされて激しく消耗するため、本発明を適用する効果が高い。特に、プラズマ生成のために高周波電力を印加する側の電極、上記実施例のスプリット方式の場合には上部電極、下部電極の両方、アノードカップリング方式の場合には上部（アノード）電極、カソードカップリング方式の場合には下部（カソード）電極の外周縁部を覆う治具は、高周波電力が印加された電極に誘起されるバイアス電圧によって加速されたイオンの照射を受けるため、さらに激しく損傷を受ける。このため、本発明が特に好適に適用される。いうまでもなく、本発明の適用対象は、平行平板型プラズマ処理装置の上部および下部電極の外周縁部を覆う治具に限られるわけではない。例えば、ＥＣＲ（ＥｌｅｃｔｒｏＣｙｃｌｏｔｒｏｎＲｅｓｏｎａｎｃｅ）形プラズマ処理装置や、ＩＣＰ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）型プラズマ処理装置のように、平行平板型装置の上部電極に対応する電極を持たないプラズマ処理装置の場合にも、処理対象物を載置する下部電極には、バイアス電圧を制御するために、高周波電力が印加されることが一般的である。従って、この場合にも、下部電極の外周縁部を覆う治具に対して、本発明の石英治具およびその再生方法、再生使用方法が好適に適用できる。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明では、プラズマ処理装置において、浸食作用を受ける構成部品が石英で構成されており、かつ、プラズマにさらされる主面の侵食作用を受ける領域の表面が、浸食作用を受けない領域の表面と比較して高くなるように形成されている。これにより、プラズマ処理装置内での使用によって浸食を受けても、浸食作用を受ける領域の表面への肉盛りおよび研削によって容易に繰り返し、再生し、再使用することができる。そのため装置のランニングコストを低下させることができ、かつ資源の利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるプラズマ処理装置の線図的断面図である。
【図２】本発明に係るフォーカスリングの平面図および縦断面図である。
【図３】本発明に係るシールドリングの平面図および縦断面図である。
【図４】本発明の石英治具の再生方法のフローチャートである。
【図５】本発明に係る石英治具の再生途中の縦断面図である。
【図６】本発明の石英治具の再生使用方法のフローチャートである。
【図７】本発明の再生使用方法に係る石英治具の縦断面図である。
【図８】本発明の再生使用方法に係る石英治具の縦断面図である。
【図９】本発明に係る半導体の縦断面図である。
【図１０】消耗した従来型のシールドリングおよびフォーカスリングの縦断面図である。
【図１１】石英治具表面に形成した段差とエッチング特性との関係を示したグラフである。
【図１２】石英治具表面に形成した段差とエッチング特性との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
１０…プラズマ処理装置
１２…チャンバ
１４…上部電極
１６…下部電極
１８…シールドリング
２０…フォーカスリング
２２…ＲＦパワースプリッター
２４…ＲＦ電源
Ａ１…第１の領域
Ａ２…第２の領域
Ｂ１…第１の領域
Ｂ２…第２の領域
Ｗ…ウエハ

Claims

プラズマ処理装置の電極の外周縁部を覆う石英治具であって、内周縁から外側に広がる主面を有し、前記内周縁側に形成されて、平坦な第１の表面を前記主面に有する第１の領域と、前記第１の領域の外側に隣接して前記第１の領域よりも薄肉に形成されて、前記第１の表面よりも低い第２の表面を前記主面に有する第２の領域とを備えていることを特徴とする石英治具。
前記第１の表面と第２の表面との間の高さの差は０．１〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の石英治具。
請求項１または２に記載された石英治具を備えたプラズマ処理装置。
プラズマ処理装置の電極の外周縁部を覆う石英治具であって、内周縁から外側に広がる主面を有するとともに、前記内周縁側の第１の領域と、その外側に隣接する第２の領域とを備える石英治具の再生方法であって、
前記石英治具の前記主面の、前記第１の領域の部分に石英材料を肉盛りし、前記第１の領域と前記第２の領域との間に、前記第１の領域から前記第２の領域に向けて低くなる段差を形成する工程と、
前記肉盛りした主面を、前記第１の領域に平坦な表面を形成するとともに、前記段差を残すように機械加工して、前記段差を有する主面を備えた石英治具として再生する工程と
を具備することを特徴とする石英治具の再生方法。
前記再生前の石英治具の主面が、前記第１の領域から前記第２の領域にかけて同一の高さの表面を備えていることを特徴とする請求項４に記載の石英治具の再生方法。
前記再生前の石英治具の主面が、前記第１の領域と前記第２の領域との間に、前記第１の領域から前記第２の領域に向けて低くなる段差を有することを特徴とする請求項４に記載の石英治具の再生方法。
前記プラズマ処理装置は、前記電極および対向電極を有する平行平板型プラズマ処理装置であり、前記主面の前記第１の領域と前記第２の領域との間に残された段差が、前記半導体基板の処理のために両電極間に供給されるガスの流れを乱さない範囲のものであることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載の石英治具の再生方法。
前記請求項４乃至７のいずれか一項記載の再生方法で再生した石英治具を装着したプラズマ処理装置を利用して半導体基板を処理することを特徴とする半導体装置の製造方法。
互いに隣接する第１の領域から第２の領域にかけて均一平面状の主面を備えた石英治具をプラズマ処理装置内で使用し、前記主面をプラズマにさらす工程と、
前記使用した石英治具の前記主面に石英材料を肉盛りする工程と、
前記肉盛りした主面を研削して、前記前記第１の領域から前記第２の領域にかけて均一平面状の主面を備えた石英治具として再生する工程と、
前記再生した石英治具を前記プラズマ処理装置内で再使用し、前記主面をプラズマにさらす工程と、
前記再使用した石英治具の前記主面の、前記第１の領域の部分に石英材料を肉盛りし、前記第１の領域と前記第２の領域との間に、前記第１の領域から前記第２の領域に向けて低くなる段差を形成する工程と、
前記石英治具の段差が形成された主面を、前記第１の領域に平坦な表面が形成されるとともに、前記段差を残すように切削して、段差を有する主面を備えた石英治具として再生する工程と
を具備することを特徴とする石英治具の再生使用方法。