JP2010114313A - リング状部材及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】プラズマによる消耗及び生産性の悪化を抑制することができるリング状部材を提供する。
【解決手段】ウエハにプラズマエッチング処理を施す基板処理装置においてプラズマが内部に発生する反応室に収容されるフォーカスリング２４であって、円周方向に配設された４つの単結晶シリコンの円弧状部材２４ａ〜２４ｄからなり、各円弧状部材２４ａ〜２４ｄの上面２４ａ１〜２４ｄ１や外側面２４ａ２〜２４ｄ２には、消耗しやすい単結晶シリコンの結晶面、例えば、ミラー指数が｛１００｝の結晶面が表れない。
【選択図】図２

Description

本発明は、リング状部材及びその製造方法に関し、特に、プラズマに晒される面を有するリング状部材に関する。
円板状の半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）に所定のプラズマ処理を施す基板処理装置では、ウエハを収容し且つ内部にプラズマが生じる収容室において、ウエハの円板形状に対応して幾つかのリング状部材が配置される。
このようなリング状部材の典型例としてフォーカスリングが知られている。フォーカスリングはウエハの周縁を囲うリング状部材であり、従来は誘電体によって構成され、収容室内のプラズマをウエハ上に封じ込め、プラズマ処理を促進する。
近年、ウエハの大口径化に伴いプラズマ処理の促進よりもウエハにおけるプラズマ処理の均一性が重視されている。ここで、上述したように、フォーカスリングを誘電体によって構成すると、ウエハ及びフォーカスリングの境目にプラズマが集中してウエハの周縁部においてプラズマ処理の均一性が維持できないことがある。そこで、フォーカスリングの一部又は全部を導電体で構成し、プラズマの分布域をウエハ上からフォーカスリング上まで積極的に拡大することによってプラズマ処理の均一性を維持することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
プラズマ処理の均一性維持の観点から、フォーカスリングの導電体としてウエハの構成材料と同じ材料である単結晶シリコンが好適に用いられ、フォーカスリングの製造方法においてはウエハの製造方法と同様に単結晶シリコンのインゴットが用いられる。
図８は、フォーカスリングの一般的な製造方法を示す工程図である。
まず、単結晶シリコンのインゴットを所定の直径を有する円柱８０に整形し（図８（Ａ））、該円柱８０をスライスして複数の円板８１を切り出す（図８（Ｂ））。次いで、各円板８１について周縁部をフォーカスリング８２として切り出す（図８（Ｃ）及び（Ｄ））。
特開２００２−２４６３７０号公報
しかしながら、このとき、円板８１からフォーカスリング８２が切り出されて形成された円板８３が余剰部材として残る。該円板８３の直径はフォーカスリング８２の直径よりも小さくなるため、円板８３の周縁部をフォーカスリング８２として切り出すことができず、フォーカスリング８２の生産性が悪化するという問題がある。
また、単結晶シリコンからなる円板８１からフォーカスリング８２を一体的に切り出す際、切り出し位置の自由度が低いため、フォーカスリング８２のプラズマ暴露面に単結晶シリコンにおける消耗しやすい結晶面が表れることがあり、その結果、フォーカスリング８２のプラズマによる消耗が大きくなるという問題もある。
本発明の目的は、プラズマによる消耗及び生産性の悪化を抑制することができるリング状部材及びその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項１記載のリング状部材は、基板にプラズマ処理を施す基板処理装置においてプラズマが内部に発生する収容室に収容されるリング状部材であって、円周方向に配設された複数の単結晶材の円弧状部材からなり、各円弧状部材の前記プラズマに晒される面に前記単結晶材における消耗しやすい結晶面が表れないことを特徴とする。
請求項２記載のリング状部材は、請求項１記載のリング状部材において、前記消耗しやすい結晶面のミラー指数は｛１００｝であることを特徴とする。
請求項３記載のリング状部材は、請求項１記載のリング状部材において、前記消耗しやすい結晶面のミラー指数は下記４指数表記（１）で示されることを特徴とする。
Figure 2010114313
請求項４記載のリング状部材は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリング状部材において、前記複数の円弧状部材の前記プラズマに晒される面に前記単結晶材における同じ結晶面が表れることを特徴とする。
請求項５記載のリング状部材は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリング状部材において、前記基板の周縁を囲み、前記基板の表面に平行な面と、該平行な面に垂直な面とを有し、前記平行な面に前記単結晶材における消耗しやすい結晶面が表れないことを特徴とする。
請求項６記載のリング状部材は、請求項５記載のリング状部材において、フォーカスリングであることを特徴とする。
請求項７記載のリング状部材は、請求項５記載のリング状部材において、前記基板処理装置が備える上部電極であることを特徴とする。
請求項８記載のリング状部材は、請求項６記載のリング状部材において、前記フォーカスリングを構成する前記単結晶材は、前記基板を構成する単結晶材と同じであることを特徴とする。
請求項９記載のリング状部材は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のリング状部材において、前記複数の円弧状部材は互いに接着剤で接着されることを特徴とする。
請求項１０記載のリング状部材は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のリング状部材において、前記複数の円弧状部材は互いに融着されることを特徴とする。
請求項１１記載のリング状部材は、請求項１０記載のリング状部材において、前記複数の円弧状部材の間の融着部分はアモルファス化されていることを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項１２記載のリング状部材の製造方法は、基板にプラズマ処理を施す基板処理装置においてプラズマが内部に発生する収容室に収容されるリング状部材の製造方法であって、所定の径を有する単結晶材からなる円柱状部材の周縁部から第１のリング状部材を切り出す第１の切り出しステップと、前記円柱状部材から前記第１のリング状部材が切り出されて形成された余剰部材から前記第１のリング状部材と同じ曲率を有する複数の円弧状部材を切り出す第２の切り出しステップと、前記複数の円弧状部材を円周方向に配設し且つ互いに接合して第２のリング状部材を形成する接合ステップとを有し、前記第２の切り出しステップでは、各円弧状部材の前記プラズマに晒される面に前記単結晶材における消耗しやすい結晶面が表れないように前記複数の円弧状部材を切り出すことを特徴とする。
請求項１記載のリング状部材によれば、円周方向に配設された複数の円弧状部材からなるので、円柱状部材から他のリング状部材が切り出されて形成された余剰部材から切り出された複数の円弧状部材を用いて製造することができ、もって、リング状部材の生産性の悪化を抑制することができる。また、各円弧状部材は単結晶材からの切り出し位置の自由度が高いため、各円弧状部材のプラズマに晒される面に単結晶材における消耗しやすい結晶面が表れないように各円弧状部材を切り出すことができ、もって、リング状部材のプラズマによる消耗を抑制することができる。
請求項２記載のリング状部材によれば、消耗しやすい結晶面のミラー指数は｛１００｝であるので、各円弧状部材のプラズマに晒される面にミラー指数が｛１００｝の結晶面が表れない。これにより、リング状部材がプラズマによって消耗するのを確実に抑制することができる。
請求項３記載のリング状部材によれば、消耗しやすい結晶面のミラー指数は下記４指数表記（１）で示されるので、各円弧状部材のプラズマに晒される面に下記４指数表記（１）で示されるミラー指数の結晶面が表れない。これにより、リング状部材がプラズマによって消耗するのを確実に抑制することができる。
Figure 2010114313
請求項４記載のリング状部材によれば、複数の円弧状部材のプラズマに晒される面には単結晶材における同じ結晶面が表れるので、各プラズマに晒される面の消耗量を均一にすることができ、各プラズマに晒される面に対向するプラズマの分布が乱れるのを防止することができる。
請求項５記載のリング状部材によれば、基板の周縁を囲み、基板の表面に平行な面と、該平行な面に垂直な面とを有する。基板の表面にはプラズマが引き込まれるため、該基板の表面に平行な面にもプラズマが引き込まれるが、平行な面には単結晶材における消耗しやすい結晶面が表れないので、リング状部材がプラズマによって消耗するのをより確実に抑制することができる。
請求項６記載のリング状部材によれば、リング状部材はフォーカスリングであるので、プラズマによる消耗が抑制されることによって基板のプラズマ処理の均一性を長期間に亘って維持することができる。
請求項７記載のリング状部材によれば、リング状部材は基板処理装置が備える上部電極であるので、プラズマによる消耗が抑制されることによって収容室内のプラズマ分布の均一性を長期間に亘って維持することができる。
請求項８記載のリング状部材によれば、フォーカスリングを構成する単結晶材は、基板を構成する単結晶材と同じであるので、プラズマの分布域を基板上だけでなくフォーカスリング上まで拡大して基板の周縁部上におけるプラズマの密度を該基板の中央部上におけるプラズマの密度と同程度に維持することができ、もって、フォーカスリング近傍に位置するウエハの周縁部においてもプラズマ処理の均一性を維持することができる。
請求項９記載のリング状部材によれば、複数の円弧状部材は互いに接着剤で接着されるので、リング状部材を容易に構成することができ、もって、リング状部材の生産性の悪化を確実に抑制することができる。
請求項１０記載のリング状部材によれば、複数の円弧状部材は互いに融着されるので、リング状部材の強度を向上することができ、もって、取扱性を向上することができる。
請求項１１記載のリング状部材によれば、複数の円弧状部材の間の融着部分はアモルファス化されているので、各円弧状部材間において結晶構造が不連続に接続されるのを緩和し、これにより、結晶構造の不連続に起因する消耗が各円弧状部材間において発生するのを防止することができる。また、アモルファス化によって融着部分が均質化されるため、該リング状部材の帯電時におけるリング状部材に対向するプラズマの分布が乱れるのを確実に防止することができる。
請求項１２記載のリング状部材の製造方法によれば、所定の径を有する単結晶材からなる円柱状部材の周縁部から第１のリング状部材が切り出され、円柱状部材から第１のリング状部材が切り出されて形成された余剰部材から第１のリング状部材と同じ曲率を有する複数の円弧状部材を切り出され、該複数の円弧状部材が円周方向に配設され、且つ互いに接合されて第２のリング状部材が形成されるので、所定の径を有する円柱状部材から同じ直径を有するリング状部材を複数製造することができ、もって、リング状部材の生産性の悪化を抑制することができる。また、各円弧状部材は余剰部材からの切り出し位置の自由度が高いため、各円弧状部材のプラズマに晒される面に単結晶材における消耗しやすい結晶面が表れないように各円弧状部材を切り出すことができるので、リング状部材のプラズマによる消耗を抑制することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施の形態に係るリング状部材としてのフォーカスリングを備える基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。この基板処理装置はウエハにプラズマエッチング処理を施すように構成されている。
図１において、基板処理装置１０は、例えば、直径が３００ｍｍの単結晶シリコンからなるウエハＷを収容するチャンバ１１（収容室）を有し、該チャンバ１１内にはウエハＷを載置する円柱状のサセプタ１２が配置されている。また、基板処理装置１０では、チャンバ１１の内側壁とサセプタ１２の側面とによって、サセプタ１２上方のガスをチャンバ１１の外へ排出する流路として機能する側方排気路１３が形成される。この側方排気路１３の途中には排気プレート１４が配置される。
排気プレート１４は多数の孔を有する板状部材であり、チャンバ１１内部を上部と下部に仕切る仕切り板として機能する。排気プレート１４によって仕切られたチャンバ１１内部の上部（以下、「反応室」という。）１７にはプラズマが発生する。また、チャンバ１１内部の下部（以下、「排気室（マニホールド）」という。）１８にはチャンバ１１内のガスを排出する排気管１６が接続される。排気プレート１４は反応室１７に発生するプラズマを捕捉又は反射してマニホールド１８への漏洩を防止する。
排気管１６にはＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）及びＤＰ（Dry Pump）（ともに図示しない）が接続され、これらのポンプはチャンバ１１内を真空引きして減圧する。具体的には、ＤＰはチャンバ１１内を大気圧から中真空状態（例えば、１．３×１０Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧し、ＴＭＰはＤＰと協働してチャンバ１１内を中真空状態より低い圧力である高真空状態（例えば、１．３×１０−３Ｐａ（１．０×１０−５Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧する。なお、チャンバ１１内の圧力はＡＰＣバルブ（図示しない）によって制御される。
チャンバ１１内のサセプタ１２には第１の高周波電源１９が第１の整合器２０を介して接続され、且つ第２の高周波電源３１が第２の整合器３０を介して接続されており、第１の高周波電源１９は比較的低い周波数のイオン引き込み用の高周波電力をサセプタ１２に供給し、第２の高周波電源３１は比較的高い周波数のプラズマ生成用の高周波電力をサセプタ１２に供給する。これにより、サセプタ１２は電極として機能する。また、第１の整合器２０及び第２の整合器３０は、サセプタ１２からの高周波電力の反射を低減して高周波電力のサセプタ１２への供給効率を最大にする。
サセプタ１２の上部には、静電電極板２１を内部に有する静電チャック２２が配置されている。静電チャック２２は或る直径を有する下部円板状部材の上に、該下部円板状部材より直径の小さい上部円板状部材を重ねた形状を呈する。なお、静電チャック２２はセラミックスで構成されている。サセプタ１２にウエハＷを載置するとき、該ウエハＷは静電チャック２２における上部円板状部材の上に配される。
静電チャック２２では、静電電極板２１に直流電源２３が電気的に接続されている。静電電極板２１に正の直流電圧が印加されると、ウエハＷにおける静電チャック２２側の面（以下、「裏面」という。）には負電位が発生して静電電極板２１及びウエハＷの裏面の間に電位差が生じ、該電位差に起因するクーロン力又はジョンソン・ラーベック力により、ウエハＷは静電チャック２２における上部円板状部材の上において吸着保持される。
また、静電チャック２２には、吸着保持されたウエハＷを囲うように、リング状部材であるフォーカスリング２４が直接載置される。フォーカスリング２４は、導電体、例えば、ウエハＷを構成する材料と同じ単結晶シリコンによって構成される。フォーカスリング２４は導電体からなるので、プラズマの分布域をウエハＷ上だけでなく該フォーカスリング２４上まで拡大してウエハＷの周縁部上におけるプラズマの密度を該ウエハＷの中央部上におけるプラズマの密度と同程度に維持する。これにより、ウエハＷの全面に施されるプラズマエッチング処理の均一性を維持することができる。
サセプタ１２の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室２５が設けられる。この冷媒室２５には、チラーユニット（図示しない）から冷媒用配管２６を介して低温の冷媒、例えば、冷却水やガルデン（登録商標）が循環供給される。該低温の冷媒によって冷却されたサセプタ１２は静電チャック２２を介してウエハＷ及びフォーカスリング２４を冷却する。
静電チャック２２における上部円板状部材の上面のウエハＷが吸着保持される部分（以下、「吸着面」という。）には、複数の伝熱ガス供給孔２７が開口している。これら複数の伝熱ガス供給孔２７は、伝熱ガス供給ライン２８を介して伝熱ガス供給部（図示しない）に接続され、該伝熱ガス供給部は伝熱ガスとしてのヘリウム（Ｈｅ）ガスを、伝熱ガス供給孔２７を介して吸着面及びウエハＷの裏面の間隙に供給する。吸着面及びウエハＷの裏面の間隙に供給されたヘリウムガスはウエハＷの熱を静電チャック２２に効果的に伝達する。
チャンバ１１の天井部には、サセプタ１２と対向するようにシャワーヘッド２９が配置されている。シャワーヘッド２９は、多数のガス穴３２を有する円板状の天井電極板３３と、該天井電極板３３を着脱可能に釣支するクーリングプレート３４と、該クーリングプレート３４を覆う蓋体３５とを有する。また、該クーリングプレート３４の内部にはバッファ室３６が設けられ、このバッファ室３６には処理ガス導入管３７が接続されている。シャワーヘッド２９は、処理ガス導入管３７からバッファ室３６へ供給された処理ガスを、ガス穴３２を介して反応室１７内部へ供給する。
上述した基板処理装置１０の各構成部品の動作は、基板処理装置１０が備える制御部（図示しない）のＣＰＵがプラズマエッチング処理に対応するプログラムに応じて制御する。
図２は、図１におけるフォーカスリングの構成を詳細に説明するための斜視図である。
図２において、フォーカスリング２４は同一の曲率を有する４つの円弧状部材２４ａ〜２４ｄからなる。各円弧状部材２４ａ〜２４ｄは円周方向に配設され、且つ隣接する円弧状部材同士は互いに溶融接合や拡散接合等によって融着されていることが望ましく、さらに、各円弧状部材２４ａ〜２４ｄ間の融着部分はアモルファス化されていることが望ましい。
フォーカスリング２４において各円弧状部材２４ａ〜２４ｄは、該フォーカスリング２４が静電チャック２２に載置された際に、静電チャック２２の吸着面に載置されたウエハＷの表面に平行となる上面２４ａ１〜２４ｄ１と、該各上面２４ａ１〜２４ｄ１に隣接して垂直な外側面２４ａ２〜２４ｄ２と、フォーカスリング２４が静電チャック２２に載置された際に静電チャック２２に接触する、上面２４ａ１〜２４ｄ１とは反対の面である下面２４ａ３〜２４ｄ３とを有する。
フォーカスリング２４の上面２４ａ１〜２４ｄ１や外側面２４ａ２〜２４ｄ２は反応室１７内部に暴露されるため、反応室１７内部において処理ガスからプラズマが生じる際、上面２４ａ１〜２４ｄ１や外側面２４ａ２〜２４ｄ２はプラズマに晒される。特に、ウエハＷにプラズマエッチング処理を施す際、サセプタ１２にはイオン引き込み用の高周波電力が印加されるため、ウエハＷの表面だけでなくフォーカスリング２４の上面２４ａ１〜２４ｄ１にもプラズマ中のイオンが引き込まれてスパッタリングされる。フォーカスリング２４がスパッタリングによって消耗すると該フォーカスリング２４に対向するプラズマの分布が乱れ、ウエハＷにおけるプラズマエッチング処理の均一性の維持が困難となる。
本実施の形態では、これに対応して、プラズマに晒される上面２４ａ１〜２４ｄ１や外側面２４ａ２〜２４ｄ２に消耗しやすい単結晶シリコンの結晶面、例えば、ミラー指数が｛１００｝で代表される、低次、例えば、[１００]、[０１０]又は[００１]の結晶面が表れないように設定される。具体的には、各円弧状部材２４ａ〜２４ｄを単結晶シリコンのバルク材から切り出す際、上面２４ａ１〜２４ｄ１や外側面２４ａ２〜２４ｄ２に消耗しやすい単結晶シリコンの結晶面が表れないように各円弧状部材２４ａ〜２４ｄが切り出される。
また、フォーカスリング２４を単結晶シリコン以外の材料、例えば、ＳｉＣに代表される六方晶系の材料によって構成する場合、上面２４ａ１〜２４ｄ１や外側面２４ａ２〜２４ｄ２にミラー指数が下記４指数表記（１）で示される、低次、例えば、下記４指数表記（２）で示される結晶面が表れないように設定される。
Figure 2010114313
Figure 2010114313
フォーカスリング２４では、例えば、プラズマに晒されることがない下面２４ａ３〜２４ｄ３に表れる結晶面はミラー指数が上述した低次の指数表記で示される結晶面であってもよい一方、上面２４ａ１〜２４ｄ１や外側面２４ａ２〜２４ｄ２に表れる結晶面はミラー指数が、例えば、（２１１），（１１８），（１３１）や下記４指数表記（３）で示される結晶面である。
Figure 2010114313
また、フォーカスリング２４では各円弧状部材２４ａ〜２４ｄの上面２４ａ１〜２４ｄ１に表れる結晶面は全て同じミラー指数の結晶面であるのが好ましいが、ミラー指数が高次の指数表記で示される結晶面であれば、互いに異なる指数表記の結晶面であってもよい。
図３は、本実施の形態に係るリング状部材の製造方法としてのフォーカスリングの製造方法を示す工程図である。
まず、図８（Ａ）〜図８（Ｄ）に示すように、所定の直径を有する単結晶シリコンからなる円柱８０からスライスによって切り出された各円板８１の周縁部を一体型のフォーカスリング８２（第１のリング状部材）として切り出し（第１の切り出しステップ）、円板８１からフォーカスリング８２が切り出されて形成された余剰部材としての円板８３からフォーカスリング８２と同じ曲率を有する複数の円弧状部材２４ａ〜２４ｄを切り出す（図３（Ａ））（第２の切り出しステップ）。このとき、円弧状部材２４ａ〜２４ｄの上面２４ａ１〜２４ｄ１や外側面２４ａ２〜２４ｄ２に消耗しやすい単結晶シリコンの結晶面が表れないように複数の円弧状部材２４ａ〜２４ｄを切り出す。
次いで、切り出された複数の円弧状部材２４ａ〜２４ｄを円周方向に配設し（図３（Ｂ））、隣接する円弧状部材同士を互いに拡散接合によって融着してフォーカスリング２４（第２のリング状部材）を形成する（図３（Ｃ））（接合ステップ）。
本発明の実施の形態に係るフォーカスリング２４としてのフォーカスリング２４によれば、円周方向に配設された複数の円弧状部材２４ａ〜２４ｄからなるので、円柱８０からフォーカスリング８２が切り出されて形成された余剰部材としての円板８３から切り出された複数の円弧状部材２４ａ〜２４ｄを用いて製造することができ、もって、フォーカスリング２４の生産性の悪化を抑制することができる。また、プラズマエッチング処理中、ウエハＷの表面にはプラズマ中のイオンが引き込まれるため、該ウエハＷの表面に平行な上面２４ａ１〜２４ｄ１にもイオンが引き込まれるが、各円弧状部材２４ａ〜２４ｄは円板８３からの切り出し位置の自由度が高いため、各円弧状部材２４ａ〜２４ｄの上面２４ａ１〜２４ｄ１や外側面２４ａ２〜２４ｄ２に消耗しやすい単結晶シリコンの結晶面、例えば、ミラー指数が｛１００｝で代表される低次の指数表記の結晶面が表れないように各円弧状部材２４ａ〜２４ｄを切り出すことができ、もって、フォーカスリング２４のプラズマによる消耗を抑制することができる。これにより、ウエハＷの周縁部上におけるプラズマの分布が乱れるのを防止することができ、もって、ウエハＷのプラズマ処理の均一性を長期間に亘って維持することができる。
上述した本実施の形態では、各円弧状部材２４ａ〜２４ｄを円板８３から切り出したが、各円弧状部材２４ａ〜２４ｄを直接円柱８０から切り出してもよい。この場合も、各円弧状部材２４ａ〜２４ｄの上面２４ａ１〜２４ｄ１や外側面２４ａ２〜２４ｄ２に消耗しやすい単結晶シリコンの結晶面が表れないように各円弧状部材２４ａ〜２４ｄを切り出す。
上述したフォーカスリング２４では、フォーカスリング２４を構成する単結晶シリコンは、ウエハＷを構成する単結晶シリコンと同じであるので、プラズマの分布域をウエハＷ上だけでなくフォーカスリング２４上まで拡大してウエハＷの周縁部上におけるプラズマの密度を該ウエハＷの中央部上におけるプラズマの密度と同程度に維持することができ、もって、フォーカスリング２４近傍に位置するウエハの周縁部においてもプラズマ処理の均一性を維持することができる。
また、上述したフォーカスリング２４では、複数の円弧状部材２４ａ〜２４ｄの上面２４ａ１〜２４ｄ１に同じミラー指数の結晶面が表れるように各円弧状部材２４ａ〜２４ｄを配置した場合、プラズマエッチング処理による上面２４ａ１〜２４ｄ１の消耗量を均一にすることができ、該上面２４ａ１〜２４ｄ１に対向するプラズマの分布が乱れるのを防止することができる。
さらに、上述したフォーカスリング２４では、複数の円弧状部材２４ａ〜２４ｄは互いに融着され、且つ複数の円弧状部材２４ａ〜２４ｄの間の融着部分はアモルファス化されているので、結晶粒界や格子欠陥を排除し、隣接する円弧状部材間において結晶格子を連続的に接続することができ、もってフォーカスリング２４の強度をより向上することができ、これにより、フォーカスリング２４の取扱性を向上することができる。また、アモルファス化によって融着部分が均質化されるため、該フォーカスリング２４の帯電時におけるフォーカスリング２４に対向するプラズマの分布が乱れるのを確実に防止することができる。
上述したフォーカスリング２４では、複数の円弧状部材２４ａ〜２４ｄは互いに融着されたが、これらの円弧状部材２４ａ〜２４ｄを互いに接着剤で接着してもよい。これにより、フォーカスリング２４を容易に構成することができ、もって、フォーカスリング２４の生産性の悪化を確実に抑制することができる。
なお、フォーカスリング２４の製造方法は上述した図３の製造方法に限られない。
図４は、本実施の形態に係るリング状部材の製造方法としてのフォーカスリングの製造方法の変形例を示す工程図である。
まず、所定の直径を有する単結晶シリコンからなる円柱８０（図４（Ａ））の周縁部を円筒状に切り出し、該切り出された円筒材４０（図４（Ｂ））からスライスによって一体型のフォーカスリング８２（第１のリング状部材）を切り出す（第１の切り出しステップ）。
次いで、円柱８０から円筒材４０が切り出されて形成された余剰部材としての円柱４１（図４（Ｃ））の側部をカットして該円柱４１の側面に平面４２を形成し、該平面４２からフォーカスリング８２と同じ曲率を有する複数の円弧状部材２４ａ〜２４ｄを切り出す（図４（Ｄ））（第２の切り出しステップ）。このとき、図３の製造方法と同様に、円弧状部材２４ａ〜２４ｄの上面２４ａ１〜２４ｄ１や外側面２４ａ２〜２４ｄ２に消耗しやすい単結晶シリコンの結晶面が表れないように複数の円弧状部材２４ａ〜２４ｄを切り出す。
次いで、切り出された複数の円弧状部材２４ａ〜２４ｄを円周方向に配設し（図４（Ｅ））、隣接する円弧状部材同士を互いに拡散接合によって融着してフォーカスリング２４（第２のリング状部材）を形成する（図４（Ｆ））（接合ステップ）。
ところで、ウエハＷの大口径化はさらに進むことが確実視されており、ウエハＷの直径として４５０ｍｍが近い将来において主流となると考えられている。この場合、一体型のフォーカスリング８２の製造には直径が５００ｍｍ以上の単結晶シリコンからなる円柱状部材（インゴット）が必要となるが、直径５００ｍｍ以上のインゴットは製造が困難と考えられている。
上述した図４の製造方法によれば、円柱状のインゴット（円柱４１）から該インゴットの曲率よりも大きい曲率を有する複数の円弧状部材２４ａ〜２４ｄを切り出すことによって該インゴットの直径よりも大きい直径を有するフォーカスリング２４を製造することができるので、ウエハＷの大口径化に対応することができる。
上述した基板処理装置１０では、フォーカスリング２４が静電チャック２２に直接載置されているが、フォーカスリング２４と静電チャック２２が密着していないと、フォーカスリング２４及び静電チャック２２の間に真空断熱層が形成されてプラズマエッチング処理中にイオンの入射によって加熱されるフォーカスリング２４を静電チャック２２によって効率良く冷却することができない。この場合、フォーカスリング２４の温度は約５００℃まで上昇するため、該フォーカスリング２４の放射熱によってウエハＷの周縁部が加熱されてウエハＷにおけるプラズマエッチング処理の均一性の維持が困難となる虞がある。
そこで、図５（Ａ）に示すように、静電チャック２２及びフォーカスリング２４の間に伝熱シート５０を介在させてフォーカスリング２４及び静電チャック２２の間の密着性を向上させてもよい。これにより、フォーカスリング２４及び静電チャック２２の間における真空断熱層の形成を防止することができ、もって、フォーカスリング２４を静電チャック２２によって効率良く冷却することができる。このとき、伝熱シート５０として粘着性を有するリング状の樹脂シートを用いれば、まず、リング状の伝熱シート５０を静電チャック２２に配置し、該伝熱シート５０に各円弧状部材２４ａ〜２４ｄを貼り付けながら円周方向に配設することにより（図５（Ｂ））、各円弧状部材２４ａ〜２４ｄを互いに接合することなく、静電チャック２２上においてフォーカスリング２４を形成することができる。これにより、フォーカスリング２４の生産性をより向上することができる。
本実施の形態に係るリング状部材は、上述したフォーカスリング２４だけでなく、基板処理装置の他の構成部品にも適用することができる。例えば、近年、プラズマ処理性能向上を目的として、図６に示すように、直流電源６１を天井電極板３３に接続して反応室１７内部に直流電圧を印加する基板処理装置６０が開発されている。反応室１７内部に直流電圧を印加するためには、反応室１７内部に表面が露出する直流電圧のグランド電極６２を設ける必要がある。
グランド電極６２は導電材、例えば、シリコンからなるリング状部材であり、サセプタ１２の下部において該サセプタ１２を囲むように配置される。グランド電極６２はその外側面が側方排気路１３に面する。ここで、グランド電極６２を、フォーカスリング２４と同様に複数の円弧状部材によって構成することにより、グランド電極６２の生産性の悪化を抑制することができる。さらに、グランド電極６２を構成する各円弧状部材を切り出す際には、側方排気路１３に面する外側面に消耗しやすい単結晶シリコンの結晶面が表れないように切り出す。これにより、グランド電極６２のプラズマによる消耗を抑制することができる。
また、図７に示すように、従来より、第２の高周波電源３１をサセプタ１２ではなく天井電極板３３に接続して該天井電極板３３にプラズマ生成用の高周波電力を供給する基板処理装置７０が知られている。この基板処理装置７０では、円板状の天井電極板３３の周りを囲むように、導電材、例えば、シリコンからなるリング状部材としての外側電極板７１（上部電極）が配置される。該外側電極板７１はその下面が反応室１７内部に面する。ここで、外側電極板７１を、フォーカスリング２４と同様に複数の円弧状部材によって構成することにより、外側電極板７１の生産性の悪化を抑制することができる。さらに、外側電極板７１を構成する各円弧状部材を切り出す際には、反応室１７内部に面する下面に消耗しやすい単結晶シリコンの結晶面が表れないように切り出す。これにより、外側電極板７１のプラズマによる消耗を抑制することができる。
なお、上述した本実施の形態では、プラズマエッチング処理が施される基板が半導体ウエハであったが、プラズマエッチング処理が施される基板はこれに限られず、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＦＰＤ（Flat Panel Display）等のガラス基板であってもよい。
本発明の実施の形態に係るリング状部材としてのフォーカスリングを備える基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。 図１におけるフォーカスリングの構成を詳細に説明するための斜視図である。 本実施の形態に係るリング状部材の製造方法としてのフォーカスリングの製造方法を示す工程図である。 本実施の形態に係るリング状部材の製造方法としてのフォーカスリングの製造方法の変形例を示す工程図である。 図１の基板処理装置における静電チャック及びフォーカスリングの近傍の構成の変形例を概略的に示す図であり、図５（Ａ）は断面図であり、図５（Ｂ）は平面図である。 本発明の実施の形態に係るリング状部材としてのグランド電極を備える基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るリング状部材としての外側電極板を備える基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。 フォーカスリングの一般的な製造方法を示す工程図である。
符号の説明
Ｗ ウエハ
１０，６０，７０ 基板処理装置
１１ チャンバ
１２ サセプタ
１７ 反応室
２２ 静電チャック
２４ フォーカスリング
２４ａ〜２４ｄ 円弧状部材
２４ａ１〜２４ｄ１ 上面
２４ａ２〜２４ｄ２ 外側面
４１，８０ 円柱
５０ 伝熱シート
６１ グランド電極
７１ 外側電極板
８３ 円板

Claims (12)

  1. 基板にプラズマ処理を施す基板処理装置においてプラズマが内部に発生する収容室に収容されるリング状部材であって、
    円周方向に配設された複数の単結晶材の円弧状部材からなり、
    各円弧状部材の前記プラズマに晒される面に前記単結晶材における消耗しやすい結晶面が表れないことを特徴とするリング状部材。
  2. 前記消耗しやすい結晶面のミラー指数は｛１００｝であることを特徴とする請求項１記載のリング状部材。
  3. 前記消耗しやすい結晶面のミラー指数は下記４指数表記（１）で示されることを特徴とする請求項１記載のリング状部材。
    Figure 2010114313
  4. 前記複数の円弧状部材の前記プラズマに晒される面に前記単結晶材における同じ結晶面が表れることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリング状部材。
  5. 前記基板の周縁を囲み、
    前記基板の表面に平行な面と、該平行な面に垂直な面とを有し、
    前記平行な面に前記単結晶材における消耗しやすい結晶面が表れないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリング状部材。
  6. フォーカスリングであることを特徴とする請求項５記載のリング状部材。
  7. 前記基板処理装置が備える上部電極であることを特徴とする請求項５記載のリング状部材。
  8. 前記フォーカスリングを構成する前記単結晶材は、前記基板を構成する単結晶材と同じであることを特徴とする請求項６記載のリング状部材。
  9. 前記複数の円弧状部材は互いに接着剤で接着されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のリング状部材。
  10. 前記複数の円弧状部材は互いに融着されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のリング状部材。
  11. 前記複数の円弧状部材の間の融着部分はアモルファス化されていることを特徴とする請求項１０記載のリング状部材。
  12. 基板にプラズマ処理を施す基板処理装置においてプラズマが内部に発生する収容室に収容されるリング状部材の製造方法であって、
    所定の径を有する単結晶材からなる円柱状部材の周縁部から第１のリング状部材を切り出す第１の切り出しステップと、
    前記円柱状部材から前記第１のリング状部材が切り出されて形成された余剰部材から前記第１のリング状部材と同じ曲率を有する複数の円弧状部材を切り出す第２の切り出しステップと、
    前記複数の円弧状部材を円周方向に配設し且つ互いに接合して第２のリング状部材を形成する接合ステップとを有し、
    前記第２の切り出しステップでは、各円弧状部材の前記プラズマに晒される面に前記単結晶材における消耗しやすい結晶面が表れないように前記複数の円弧状部材を切り出すことを特徴とする製造方法。
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