JP2010156009A - Method for forming thermal spray coating in plasma etching apparatus - Google Patents

Method for forming thermal spray coating in plasma etching apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress foreign matters from splashing due to a thermal spraying material from an inner wall of a processing chamber for executing the processing such as the etching to a semiconductor device. <P>SOLUTION: In the method for forming a thermal spray coating, by which the thermal spray coating is formed by using a thermal spraying machine on a component in contact with plasma in a vacuum processing chamber in a plasma etching apparatus for generating plasma by supplying the high frequency energy to raw gas introduced inside the vacuum processing chamber, and executing the plasma etching to a material arranged inside the vacuum processing chamber, the thermal spraying machine has a thermal spraying machine body 107 which heats and melts a thermal spraying material by a thermal spraying flame, and sprays it on an objective covering surface, and a blocking plate 109 arranged between the body and the objective covering surface 111. Thermal spraying particles flying to the objective covering surface along the flow of an outer peripheral part of the thermal spraying flame are blocked by the blocking plate. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、溶射膜の形成技術に係り、特にプラズマエッチング装置を構成する真空処理室のプラズマと接触する部分に溶射機を用いて溶射膜を形成する溶射膜の形成技術に関する。   The present invention relates to a technique for forming a sprayed film, and more particularly, to a technique for forming a sprayed film by using a thermal spraying machine at a portion in contact with plasma in a vacuum processing chamber constituting a plasma etching apparatus.

一般に、半導体デバイスおよび液晶デバイスなどの製造プロセスでは、エッチング処理室内でSFやCFのようなフッ化物、BC1やSIClなどの塩化物、HBrなどの臭化物をはじめとする処理ガスを使用するため、エッチング処理容器内壁材料が著しく腐食損耗する。 Generally, in manufacturing processes such as semiconductor devices and liquid crystal devices, the use of fluoride, such as SF 6 or CF 4 in the etching treatment chamber, chlorides such as BC1 3 or SiCl 4, a process gas including bromide such as HBr Therefore, the inner wall material of the etching process vessel is significantly corroded.

例えば、半導体製造装置のプラズマ処理容器内壁に使われている材料としては、Al、Al合金あるいはステンレス合金などの金属材料を基材とし、その表面をAlの陽極酸化膜、ボロンカーバイド、アルミナなどの溶射膜、あるいはSiO、SiCなどの材料で被覆したもの、さらにはこれらをフッ素樹脂あるいはエポキシ樹脂などの高分子皮膜で被覆したものが用いられる。 For example, as a material used for the inner wall of the plasma processing container of a semiconductor manufacturing apparatus, a metal material such as Al, Al alloy or stainless steel is used as a base material, and the surface thereof is made of Al anodized film, boron carbide, alumina or the like. A thermal sprayed film or a film coated with a material such as SiO 2 or SiC, or a film coated with a polymer film such as a fluorine resin or an epoxy resin is used.

これらの材料は、腐食性の強いハロゲンイオンに接すると、化学的損傷を受けてSiOおよびA1などの微粒子を生成する。また、プラズマによって励起されたイオンによってエロージョン損傷を受けることがある。 When these materials come into contact with highly corrosive halogen ions, they are chemically damaged and produce fine particles such as SiO 2 and A 1 2 O 3 . In addition, erosion damage may be caused by ions excited by plasma.

特に、ハロゲン化合物のガスを用いるエッチングプロセスでは、反応のより一層の活性化を図るため、しばしばプラズマが用いられる。しかし、プラズマ環境下では、ハロゲン化合物は解離して非常に腐食性の強い原子状のF、Cl、Brなどを発生する。このとき、前記環境内にSiOやAlなどの微粉末状固形物(微粒子)が存在すると、プラズマ処理容器内に用いられている部材が化学的腐食を受けるとともに、微粒子によるエロージョン損傷、いわゆるエロージョン・コロージョン作用を強く受けることになる。しかも、エッチング処理室内でプラズマが励起されている環境では、Arガスのように腐食性のない気体でもイオン化し、これが固体面に強く衝突する現象(イオンボンバードメント)が発生する。このため上記容器内に配置されている各種部材はより一層強い損傷を受けることになる。 In particular, in an etching process using a gas of a halogen compound, plasma is often used in order to further activate the reaction. However, in a plasma environment, the halogen compound dissociates and generates very strong corrosive atomic F, Cl, Br and the like. At this time, if fine powdered solids (fine particles) such as SiO 2 and Al 2 O 3 are present in the environment, the member used in the plasma processing vessel is subjected to chemical corrosion and erosion damage due to the fine particles. The so-called erosion / corrosion action is strongly received. In addition, in an environment in which plasma is excited in the etching chamber, a non-corrosive gas such as Ar gas is ionized and a phenomenon (ion bombardment) that strongly collides with the solid surface occurs. For this reason, the various members arranged in the container are more strongly damaged.

耐プラズマ性を向上するために、5%〜10%の気孔率を有するY等の溶射膜でエッチング処理室容器の表面を被覆することが知られている(特許文献1参照)。この方法では、プラズマに接触するエッチング処理室の表面をY等の溶射膜で被覆するため、プラズマによる損傷を低減することが期待できる。なお、基材表面を被覆するアンダーコートには50〜500μmの金属皮膜を用い、溶射膜で表面を被覆する基材表面の粗さに関しては溶射膜が密着すること等を考慮している。
特開2001−164354号公報
In order to improve the plasma resistance, it is known to cover the surface of the etching chamber with a sprayed film such as Y 2 O 3 having a porosity of 5% to 10% (see Patent Document 1). In this method, since the surface of the etching chamber that is in contact with the plasma is coated with a sprayed film such as Y 2 O 3 , it can be expected that damage caused by the plasma is reduced. In addition, the metal film of 50-500 micrometers is used for the undercoat which coat | covers the base-material surface, and it considers that the sprayed film adheres regarding the roughness of the base-material surface which coat | covers the surface with a sprayed film.
JP 2001-164354 A

前記従来の表面処理方法で製作したエッチング処理室で実際にプラズマを発生させると、生成したプラズマにより、溶射被膜表面に付着している微小異物がプラズマ中に放出され、ウエハ上に堆積することにより半導体デバイスの欠陥の原因となる。   When plasma is actually generated in the etching chamber manufactured by the conventional surface treatment method, fine foreign matter adhering to the surface of the sprayed coating is released into the plasma by the generated plasma and deposited on the wafer. It causes defects in semiconductor devices.

プラズマに接触することとなる、エッチング処理室内の溶射膜表面には、未溶融の溶射材料が異物として付着していることがある。また、完全溶融した溶射材料が溶射被膜表面に付着していることがある。   An unmelted thermal spray material may adhere to the surface of the thermal spray film in the etching chamber that comes into contact with the plasma as a foreign matter. Further, a completely melted thermal spray material may adhere to the surface of the thermal spray coating.

これらの異物は、溶射膜表面に付着しても弱い密着力であるために、プラズマに接触するだけで溶射膜表面から離脱し、プラズマ中に飛散してしまう。その結果、エッチング処理室内に、溶射膜材料に起因する化学成分の微粒子を主成分とする汚染が増大する。   Since these foreign substances have weak adhesion even if they adhere to the surface of the sprayed film, they are detached from the surface of the sprayed film only by contacting the plasma and scattered in the plasma. As a result, the contamination mainly composed of fine particles of chemical components resulting from the sprayed coating material increases in the etching chamber.

このように、従来技術では、エッチング処理室内で使用する部品の表面を被覆するA1、Y等のセラミックス材料からなる溶射膜材料に起因する微小異物が増加するという問題に対しては十分な配慮がなされていない。 As described above, in the conventional technique, the problem that the number of minute foreign matters due to the sprayed film material made of a ceramic material such as A1 2 O 3 or Y 2 O 3 covering the surface of a part used in the etching process chamber increases. Are not fully considered.

エッチング処理室内で使用される、表面を溶射膜で被覆した部品は、洗浄を施した後にエッチング処理装置に取り付けられている。部品洗浄に際しては、溶液中に浸漬した状態で超音波を印加する洗浄、HOもしくはCO等を吹き付ける洗浄、溶剤もしくは純水等に浸漬する洗浄を組み合わせて行うことが一般的であるが、溶射膜内に存在する溶射膜の材料からなる微小異物のすべてを除去することは困難である。 The parts used in the etching processing chamber and coated with a sprayed film are attached to the etching processing apparatus after being cleaned. When cleaning parts, it is common to combine cleaning by applying ultrasonic waves while immersed in a solution, cleaning by spraying H 2 O or CO 2, cleaning by immersing in a solvent or pure water, etc. In addition, it is difficult to remove all the minute foreign substances made of the material of the sprayed film existing in the sprayed film.

溶射膜に使用する材料からなる微小異物は、溶射部品を製作する溶射工程そのものに起因している場合が多い。例えば、溶射材料が溶射装置から被溶射部品まで飛行する過程で、使用する基材粒子の粒度によって、溶射フレーム内で完全に溶融した後に凝固した状態で被溶射面に達する場合と、最初から溶射フレーム内に入らないで、溶射粒子のまま被溶射面に達する場合がある。通常の溶射プロセスを構築する場合、特定の粒度の粒子が溶融して、被溶射表面に到達する条件を選定しているが、実際に使用する溶射材料の粒度分布では上述のように溶融と半溶融の粒子が存在することになる。   In many cases, the fine foreign matter made of the material used for the sprayed film is caused by the spraying process itself for manufacturing the sprayed part. For example, during the process of spraying the thermal spray material from the thermal spraying device to the thermal spray component, depending on the particle size of the base particles used, the thermal spray material may reach the thermal spray surface in a solidified state after being completely melted in the thermal spray frame. There are cases where the sprayed surface reaches the sprayed surface without entering the frame. When constructing a normal thermal spraying process, the conditions for melting particles of a specific particle size to reach the surface to be sprayed are selected. There will be molten particles.

すなわち、実際に使用する粒子が最適粒子より大きい場合は、溶射粒子の表面近傍のみが溶融した状態で被溶射面に到達し、最適粒子より小さい場合は溶射フレーム中心の高温領域に入る前に溶射フレームに乗って被溶射面に到達することになる。また、最適粒子より小さい粒子が溶射フレーム内に入った場合、溶射粒子は完全溶融した後に飛散過程で凝固した後に被溶射面に到達することになる。その結果、これら巨大溶射粒子あるいは微小粒子は被溶射面に到達した場合、溶射膜との付着力は小さいことになる。   In other words, when the particle actually used is larger than the optimum particle, only the vicinity of the surface of the sprayed particle reaches the sprayed surface in the melted state, and when smaller than the optimum particle, the spraying is performed before entering the high temperature region at the center of the spray frame. Riding on the frame will reach the sprayed surface. When particles smaller than the optimum particles enter the thermal spray frame, the thermal spray particles reach the sprayed surface after being completely melted and then solidified in the scattering process. As a result, when these giant sprayed particles or fine particles reach the sprayed surface, the adhesion force with the sprayed film is small.

このように付着力の小さい溶射材料で表面を被覆した部品を、エッチング処理室内でプラズマに接触させた場合、あるいはAr等の不活性ガスに晒した場合、表面に付着した溶射材料からなる微小異物はプラズマ中に飛散し、半導体デバイス等を作るウエハ上に達することになる。ウエハ上に達した異物は半導体デバイスの配線不良や電気特性不良のを引き起こすパターン欠陥の原因となり、半導体デバイスの生産性を著しく低下させることになる。   When a part whose surface is coated with such a low-adhesion thermal spray material is brought into contact with plasma in the etching chamber or exposed to an inert gas such as Ar, a minute foreign substance made of the thermal spray material adhered to the surface Are scattered in the plasma and reach the wafer on which the semiconductor device or the like is made. The foreign matter that has reached the wafer causes pattern defects that cause poor wiring and electrical characteristics of the semiconductor device, and significantly reduces the productivity of the semiconductor device.

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、半導体デバイスにエッチング等の処理を施す処理室の内壁からの、溶射材料に起因する異物の飛散を抑制することのできる表面処理技術を提供するものである。   The present invention has been made in view of such problems, and is a surface treatment technique capable of suppressing the scattering of foreign matters caused by a thermal spray material from the inner wall of a processing chamber that performs processing such as etching on a semiconductor device. Is to provide.

本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。   In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.

真空処理室内部に導入された処理ガスに高周波エネルギを供給してプラズマを生成し、前記真空処理室内部に配置した試料にプラズマエッチングを施すプラズマエッチング装置における前記真空処理室のプラズマと接触する部品に溶射機を用いて溶射膜を形成する溶射膜の形成方法において、前記溶射機は、溶射フレームにより溶射材料を加熱溶融して被覆対象面に吹き付ける溶射機本体および該本体と前記被覆対象面間に配置した遮蔽板を備え、該遮蔽板により溶射フレーム外周部の流れに沿って前記被覆対象面に飛来する溶射粒子を遮蔽する。   A component in contact with the plasma in the vacuum processing chamber in a plasma etching apparatus for generating plasma by supplying high-frequency energy to the processing gas introduced into the vacuum processing chamber and performing plasma etching on a sample disposed in the vacuum processing chamber In the method for forming a thermal spray film using a thermal spraying machine, the thermal spraying machine includes a thermal spraying machine body that heats and melts a thermal spraying material by a thermal spraying frame and sprays it on a coating target surface, and between the main body and the coating target surface. A shielding plate disposed on the surface of the thermal spraying frame is shielded by the shielding plate along the flow around the outer periphery of the thermal spraying frame.

本発明は、以上の構成を備えるため、半導体デバイスにエッチング等の処理を施す処理室の内壁からの溶射材料に起因する異物の飛散を抑制することができる。   Since the present invention has the above-described configuration, it is possible to suppress scattering of foreign matters caused by the thermal spray material from the inner wall of a processing chamber that performs processing such as etching on a semiconductor device.

以下、最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態で使用する溶射機本体の構成を説明する図である。   Hereinafter, the best embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a thermal sprayer main body used in the present embodiment.

図1に示すように、溶射機本体107は、溶射機基台106、溶射機基台106に取り付けた突起部を有する電極(陰極)101、円筒状の電極(陽極)102、および前記基台106(電極101)と円筒状の電極102とを絶縁して結合する例えば円筒状の絶縁筒108を備える。   As shown in FIG. 1, a thermal sprayer main body 107 includes a thermal sprayer base 106, an electrode (cathode) 101 having a protrusion attached to the thermal sprayer base 106, a cylindrical electrode (anode) 102, and the base. For example, a cylindrical insulating cylinder 108 that insulates 106 (electrode 101) and the cylindrical electrode 102 and couples them is provided.

前記絶縁筒108にはガス供給管103を備え、図示しないガス供給源から、Arガス等のプロセスガスを供給する。また、円筒状の陽極102は溶射材料供給管104を備え、該供給管を介してセラミックス等の溶射材料を供給する。   The insulating cylinder 108 is provided with a gas supply pipe 103, and a process gas such as Ar gas is supplied from a gas supply source (not shown). The cylindrical anode 102 includes a thermal spray material supply pipe 104, and supplies a thermal spray material such as ceramics through the supply pipe.

被溶射部品112に溶射膜を形成するに際しては、ガス供給管103からAr等のプロセスガスを供給した状態で陰極101と陽極102間に電圧を印加してプラズマ放電を発生する。このプラズマ放電のエネルギによりプロセスガスをプラズマ化して、溶射フレーム105を生成する。また、この溶射フレーム105中に、前記供給管103を介してセラミックス等の溶射材料(粉末)を注入する。注入された溶射材料は溶射フレーム内で溶融され、この状態で被溶射部品112に到達して被溶射部品の表面に溶射膜111を形成する。   When a sprayed film is formed on the component to be sprayed 112, a plasma discharge is generated by applying a voltage between the cathode 101 and the anode 102 while supplying a process gas such as Ar from the gas supply pipe 103. The process gas is turned into plasma by the energy of the plasma discharge to generate the thermal spray frame 105. Further, a thermal spray material (powder) such as ceramics is injected into the thermal spray frame 105 through the supply pipe 103. The injected thermal spray material is melted in the thermal spray frame, and in this state, reaches the thermal spray component 112 and forms the thermal spray film 111 on the surface of the thermal spray component.

なお、前記プロセスガスとしては、Arのほかに、He、H、O等のガスを用いることができる。また、溶射材料としては、Al、YAG,Y、Gd、Yb、YFのいずれか1以上を含む材料を用いることができる。 As the process gas, a gas such as He, H 2 , or O 2 can be used in addition to Ar. As the spray material, Al 2 O 3, YAG, Y 2 O 3, Gd 2 O 3, Yb 2 O 3, it is possible to use a material containing any one or more of YF 3.

前述のように、溶射材料供給管104から溶射材料を供給することにより、溶射機本体107から被溶射部品112側に放出された溶射フレーム105内に溶融された溶射材料を生成することができる。その結果、被溶射部品112の表面には溶射膜111が形成されることになる。   As described above, by supplying the thermal spray material from the thermal spray material supply pipe 104, it is possible to generate the thermal spray material melted in the thermal spray frame 105 discharged from the thermal sprayer main body 107 to the thermal spray component 112 side. As a result, the sprayed film 111 is formed on the surface of the component to be sprayed 112.

このような溶射装置で溶射膜111を形成する場合、溶射膜111表面に溶射材料からなる微粒子が付着することがある。すなわち、溶射材料供給管104から供給された溶射材料の一部が溶射フレーム105内に入り込めず、溶射フレーム105の最外周を通って溶射膜111に到達することがある。この場合には被溶射部品112上に形成した溶射膜111の表面に、微少異物が凝固した状態で付着することになる。   When the sprayed film 111 is formed with such a spraying apparatus, fine particles made of a sprayed material may adhere to the surface of the sprayed film 111. That is, a part of the thermal spray material supplied from the thermal spray material supply pipe 104 may not enter the thermal spray frame 105 and may reach the thermal spray film 111 through the outermost periphery of the thermal spray frame 105. In this case, fine foreign matter adheres to the surface of the sprayed film 111 formed on the component to be sprayed 112 in a solidified state.

このような微小異物が溶射膜表面に付着した状態の溶射部品をエッチング装置に用いた場合には、プラズマプロセス中において、前記微小異物がプラズマ中に放出されることになる。プラズマ中に放出された前記微少異物は半導体デバイスを製作するウエハ上に堆積し、デバイスに欠陥を発生することになり、半導体デバイスの生産性を著しく低減することになる。   In the case where a sprayed part having such a fine foreign substance attached to the surface of the sprayed film is used in an etching apparatus, the fine foreign substance is released into the plasma during the plasma process. The minute foreign matter released into the plasma is deposited on a wafer for manufacturing a semiconductor device, and causes a defect in the device, which significantly reduces the productivity of the semiconductor device.

図2は、本実施形態で使用する溶射装置の構成を説明する図である。なお、図2において図1に示される部分と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。   FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the thermal spraying apparatus used in the present embodiment. 2 that are the same as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

本実施形態においては、図1に示す溶射機を用いて溶射を行うに際して、溶射機本体106と被溶射部品112の間に生成される溶射フレーム105の途中に、遮蔽板109を配置する。なお、遮蔽板109には、溶射フレームの外周部を遮蔽し、内周部のみを通過させることのできる貫通穴13が設けてある。   In this embodiment, when performing thermal spraying using the thermal sprayer shown in FIG. 1, the shielding plate 109 is disposed in the middle of the thermal spray frame 105 generated between the thermal sprayer main body 106 and the thermal sprayed component 112. The shielding plate 109 is provided with a through hole 13 that shields the outer peripheral portion of the spray frame and allows only the inner peripheral portion to pass therethrough.

このように、溶射フレームの途中に遮蔽板109を配置すると、溶射フレーム105の外周部の流れに沿って被溶射部品112に飛来する未溶融あるいは一旦溶融して凝固した溶射粒子は、遮蔽版109に阻止されて被溶射部品112に飛来することはなくなる。   As described above, when the shielding plate 109 is disposed in the middle of the thermal spray frame, the unmelted or once melted and solidified thermal spray particles flying to the thermal sprayed part 112 along the flow of the outer peripheral portion of the thermal spray frame 105 are shielded plate 109. This prevents the sprayed component 112 from flying.

なお、前記遮蔽板109は、溶射工程で使用する溶射材料より融点の高い、例えばセラミックス材料で形成することが必要である。これにより、被溶射部品112に形成される溶射膜111表面に付着する微小異物の量を抑制することができる。   The shielding plate 109 needs to be formed of, for example, a ceramic material having a melting point higher than that of the thermal spray material used in the thermal spraying process. Thereby, the quantity of the micro foreign material adhering to the sprayed film 111 surface formed in the to-be-sprayed component 112 can be suppressed.

本実施形態では、大気中で溶射膜を形成する際に、溶射機から放出される溶射フレームの外周部をカットするために、溶射材料と同じ組成のセラミックス製の遮蔽板を用いている。この遮蔽板により、溶射フレームに入りきらないで被溶射部品に飛散する溶射材料の微小粒子の飛散量を抑制することができる。   In the present embodiment, when forming the sprayed film in the atmosphere, a ceramic shielding plate having the same composition as the sprayed material is used to cut the outer peripheral portion of the sprayed frame released from the sprayer. By this shielding plate, it is possible to suppress the scattering amount of the fine particles of the sprayed material that does not completely enter the spray frame and scatters on the part to be sprayed.

なお、溶射材料の粒度分布を制御することにより、すなわち、微小な溶射材料粉あるいは巨大な溶射粉を予め除去することにより、溶射膜111表面に付着する微小異物をより少なくすることができる。溶射材料の粒径は、例えば、中心粒径±20%以内に揃えることが望ましい。   In addition, by controlling the particle size distribution of the thermal spray material, that is, by removing the fine thermal spray material powder or the huge thermal spray powder in advance, it is possible to reduce the minute foreign matter adhering to the surface of the thermal spray film 111. It is desirable that the particle size of the thermal spray material is, for example, within the center particle size of ± 20%.

粒度が小さい場合は、溶射距離を短くすることで対応可能である。しかしこの場合は、大きい粒度の溶射材料を除去しなければならない。反対に溶射材料の粒度が大きい場合は溶射フレームの出力を上昇することにより対応可能である。しかしこの場合は、小さい粒度の溶射材料を除去しなくてはならない。   When the particle size is small, it can be dealt with by shortening the spraying distance. In this case, however, the large particle size spray material must be removed. On the contrary, when the particle size of the thermal spray material is large, it can be dealt with by increasing the output of the thermal spray frame. However, in this case, the spray material with a small particle size must be removed.

本実施形態に示すように、溶射フレーム外周部に遮蔽板を設けることにより、溶射によって表面を被覆された部品の表面に付着する微小異物を少なくすることができる。その結果、溶射膜表面がエッチングプロセスにおいてプラズマに接触しても、溶射膜から溶射膜材料起因の微小異物(0.1μm〜1.0μm)が発生することはない。   As shown in the present embodiment, by providing a shielding plate on the outer peripheral portion of the thermal spray frame, it is possible to reduce the minute foreign matter adhering to the surface of the component whose surface is coated by thermal spraying. As a result, even when the surface of the sprayed film comes into contact with plasma in the etching process, fine foreign matters (0.1 μm to 1.0 μm) due to the sprayed film material are not generated from the sprayed film.

前述のように、溶射膜の溶射工程において、溶射材料を溶射フレーム内に注入することにより、溶射材料は溶融状態で被溶射部品に到達することになる。溶融状態で飛来する溶射材料は、被溶射部品上に堆積し、50〜500μm程度の膜厚の溶射膜を形成する。溶射材料を溶射フレーム内に注入する際、溶射材料の粒径が微少で溶射フレーム内に入り込めない場合は、溶射フレーム外周部のガス流れに沿って被溶射部品に輸送されることになる。この場合は、溶射材料は未溶融状態で被溶射部品の表面に付着する。また、微小な溶射材料粉であっても溶射フレーム内に入り込む場合がある。この場合は、粒径が小さいために溶射フレームの中央部までには至らない。その結果、溶射材料の粒子は溶融するが、溶射フレーム外周の流れに沿って被溶射部品に輸送されるため、溶射装置から被溶射部品に至るまでの時間中に粒子自身も冷却されて凝固してしまう。その結果、被溶射部品に到達する際の溶射粒子は溶融状態ではなくなる。このため、被溶射部品と溶射材料粒子との密着力は少ない状態となる。   As described above, in the spraying process of the sprayed film, by spraying the spray material into the spray frame, the spray material reaches the part to be sprayed in a molten state. The thermal spray material flying in the molten state is deposited on the component to be sprayed to form a thermal spray film having a thickness of about 50 to 500 μm. When the thermal spray material is injected into the thermal spray frame, if the particle size of the thermal spray material is very small and cannot enter the thermal spray frame, the thermal spray material is transported to the thermal spray component along the gas flow at the outer periphery of the thermal spray frame. In this case, the thermal spray material adheres to the surface of the component to be sprayed in an unmelted state. Further, even a fine spray material powder may enter the spray frame. In this case, since the particle size is small, it does not reach the center of the thermal spray frame. As a result, although the particles of the thermal spray material melt, they are transported to the thermal sprayed part along the flow around the outer periphery of the thermal spray frame, so the particles themselves are cooled and solidified during the time from the thermal spraying device to the thermal sprayed part. End up. As a result, the spray particles when reaching the part to be sprayed are not in a molten state. For this reason, the contact | adhesion power of a to-be-sprayed component and a thermal spray material particle will be in the state with few.

本実施形態においては、上記溶射フレームの外周部に存在する、未溶融あるいは溶融しても被溶射部品に到達するまでには凝固する粒子を除去するため、被溶射部品の表面に、密着力の弱い溶射材料粒子が付着することを抑制することができる。   In this embodiment, in order to remove particles that are present on the outer periphery of the thermal spray frame and solidify before reaching the thermal sprayed part even if it is not melted or melted, the surface of the thermal sprayed part has an adhesive force. Adhesion of weak spray material particles can be suppressed.

以上説明したように、本実施形態によれば、溶射フレーム105の途中に遮蔽板109を配置した溶射機を用いてエッチング装置部品の表面処理を行い、上記溶射フレームの外周部に存在する未溶融あるいは溶融しても被溶射部品に到達するまでには凝固する粒子を除去する。このため、被溶射部品の表面に形成される溶射膜の表面に、溶射材料起因の異物が付着することがなくなる。   As described above, according to the present embodiment, the surface treatment of the etching apparatus parts is performed using the thermal spraying machine in which the shielding plate 109 is disposed in the middle of the thermal spray frame 105, and the unmelted portion present on the outer peripheral portion of the thermal spray frame. Alternatively, particles that solidify before reaching the sprayed part even after melting are removed. For this reason, the foreign material resulting from the thermal spray material does not adhere to the surface of the thermal spray film formed on the surface of the component to be sprayed.

この結果、被溶射部品をエッチング処理装置に取り付けて半導体デバイス等の製作を行うプラズマプロセス中において、溶射膜がプラズマに接触しても、溶射膜から溶射膜材料起因の微小異物が発生することはなくなり、半導体デバイスを製作するためにエッチング等の処理を行うウエハ上に、溶射材料起因の異物が飛来することもなくなり、異物および異物起因の汚染による欠陥の少ない半導体デバイスを作成することができる。   As a result, in a plasma process in which a thermal sprayed part is attached to an etching processing apparatus and a semiconductor device or the like is manufactured, even if the sprayed film comes into contact with the plasma, a minute foreign matter due to the sprayed film material is generated from the sprayed film. Thus, the foreign material caused by the thermal spray material does not fly on the wafer subjected to the processing such as etching to manufacture the semiconductor device, and a semiconductor device with few defects due to the foreign material and contamination caused by the foreign material can be produced.

本実施形態で使用する溶射機本体の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the thermal sprayer main body used by this embodiment. 本実施形態で使用する溶射装置の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the thermal spraying apparatus used by this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

101 電極(陰極)
102 電極(陽極)
103 ガス導入管
104 溶射材料供給管
105 溶射フレーム
106 基台
107 溶射機本体
108 絶縁筒
109 遮蔽板
111 溶射膜
112 被溶射部品
113 貫通孔
101 electrode (cathode)
102 Electrode (Anode)
Reference Signs List 103 Gas introduction pipe 104 Thermal spray material supply pipe 105 Thermal spray frame 106 Base 107 Thermal spray machine body 108 Insulating cylinder 109 Shield plate 111 Thermal spray film 112 Thermal sprayed part 113 Through hole

Claims (4)

真空処理室内部に導入された処理ガスに高周波エネルギを供給してプラズマを生成し、前記真空処理室内部に配置した試料にプラズマエッチングを施すプラズマエッチング装置における前記真空処理室のプラズマと接触する部品に溶射機を用いて溶射膜を形成する溶射膜の形成方法において、
前記溶射機は、溶射フレームにより溶射材料を加熱溶融して被覆対象面に吹き付ける溶射機本体および該本体と前記被覆対象面間に配置した遮蔽板を備え、該遮蔽板により溶射フレーム外周部の流れに沿って前記被覆対象面に飛来する溶射粒子を遮蔽することを特徴とするプラズマエッチング装置における溶射膜の形成方法。
A component in contact with the plasma in the vacuum processing chamber in a plasma etching apparatus for generating plasma by supplying high-frequency energy to the processing gas introduced into the vacuum processing chamber and performing plasma etching on a sample disposed in the vacuum processing chamber In the method for forming a sprayed film using a thermal spraying machine,
The thermal spraying machine includes a thermal spraying machine main body that heats and melts a thermal spray material by a thermal spraying frame and sprays it on a surface to be coated, and a shielding plate disposed between the main body and the surface to be coated. A method for forming a sprayed film in a plasma etching apparatus, wherein sprayed particles flying along the surface to be coated are shielded.
請求項1記載の溶射膜の形成方法において、
溶射材料は、少なくともAl、YAG,Y、Gd、Yb、YFのいずれか1を含むことを特徴とするプラズマエッチング装置における溶射膜の形成方法。
In the formation method of the sprayed film of Claim 1,
The method for forming a thermal spray film in a plasma etching apparatus, wherein the thermal spray material includes at least one of Al 2 O 3 , YAG, Y 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Yb 2 O 3 , and YF 3 .
請求項1記載の溶射膜の形成方法において、
溶射材料の粒径は中心粒径±20%以内の粒度に揃えたことを特徴とするプラズマエッチング装置における溶射膜の形成方法。
In the formation method of the sprayed film of Claim 1,
A method of forming a sprayed film in a plasma etching apparatus, characterized in that the particle size of the sprayed material is set to a particle size within a center particle size of ± 20%.
真空処理室内部に導入された処理ガスに高周波エネルギを供給してプラズマを生成し、前記真空処理室内部に配置した試料にプラズマエッチングを施すプラズマエッチング装置における前記真空処理室のプラズマと接触する部品に、溶射膜を形成する溶射膜の形成装置において、
溶射材料を加熱溶融して被覆対象面に吹き付ける溶射フレームを形成する溶射機本体および該本体と被覆対象面間に配置した遮蔽板を具備する溶射機を備え、前記遮蔽板により溶射フレーム外周部の流れに沿って被覆対象面である真空処理室のプラズマと接触する部分に飛来する溶射粒子を遮蔽して、前記被覆対象面に溶射膜を形成することを特徴とするプラズマエッチング装置における溶射膜の形成装置。
A component in contact with the plasma in the vacuum processing chamber in a plasma etching apparatus for generating plasma by supplying high-frequency energy to the processing gas introduced into the vacuum processing chamber and performing plasma etching on a sample disposed in the vacuum processing chamber In addition, in the thermal spray film forming apparatus for forming the thermal spray film,
A thermal spraying machine main body that forms a thermal spraying frame that heats and melts the thermal spraying material and sprays it on the surface to be coated; and a thermal spraying machine that includes a shielding plate disposed between the main body and the surface to be coated. A thermal spray film in a plasma etching apparatus is characterized in that a thermal spray film is formed on the coating target surface by shielding spray particles flying to a portion of the vacuum processing chamber which is a coating target surface in contact with the plasma along the flow. Forming equipment.
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