JP2015015439A - プラズマ処理装置用部材、プラズマ処理装置およびプラズマ処理装置用部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】線膨張率が大きい材料を用いて製造された場合であっても、プラズマ処理の際の割れの発生を抑制する。【解決手段】プラズマ処理装置内の載置面に載置され、被処理基板の外縁部を囲う形状を有する環状のプラズマ処理装置用部材は、プラズマ処理装置に載置された際にプラズマ処理装置の載置面と接触する第１の面と、第１の面に対向し、第１の面の面積に比べて面積が大きい第２の面と、第１の面の側に設けられ、先端が第１の面を形成する突起部とを備え、第１の面は、互いに離間した複数の面により形成される。【選択図】図３

Description

本発明は、プラズマ処理装置用部材、プラズマ処理装置およびプラズマ処理装置用部材の製造方法に関する。

従来から、フッ素系プラズマに対して高いプラズマ耐性を有する多結晶ＣａＦ_２を材料として製造された、プラズマ処理装置用部材としてフォーカスリングが知られている（たとえば特許文献１）。

国際公開ＷＯ２０１２／１６５３３４号

しかしながら、一般に多結晶ＣａＦ_２のようなセラミックスからなる部材はサーマルショックに弱く、プラズマ処理の際に急激な温度負荷がかかった場合等に割れが発生しやすいという問題がある。

請求項１に記載のプラズマ処理装置用部材は、プラズマ処理装置内の載置面に載置され、被処理基板の外縁部を囲う形状を有する環状のプラズマ処理装置用部材であって、プラズマ処理装置に載置された際にプラズマ処理装置の前記載置面と接触する第１の面と、第１の面に対向し、第１の面の面積に比べて面積が大きい第２の面と、第１の面の側に設けられ、先端が第１の面を形成する突起部とを備え、第１の面は、互いに離間した複数の面により形成されることを特徴とする。
請求項７に記載のプラズマ処理装置は、請求項１乃至６の何れか一項に記載のプラズマ処理装置用部材を備えることを特徴とする。
請求項８に記載のプラズマ処理装置用部材の製造方法は、請求項５または６に記載の物質を含む原材料を、所定形状に成形した後、加熱して焼結させることで、プラズマ処理装置用部材を成形すること特徴とする。

本発明によれば、プラズマ処理装置の載置面に載置する際に載置面と接触する第１の面の面積を、第１の面と対向する第２の面の面積に比べて小さくし、突起部の先端により形成される第１の面は互いに離間した複数の面により形成されるので、プラズマ処理の際の温度差に伴う割れ等の発生を抑制することができる。

本発明の実施の形態によるフォーカスリングが載置されるプラズマ処理装置の模式図 実施の形態によるフォーカスリングの概略形状を示す外観図 実施例１におけるフォーカスリングの形状を説明する図 実施例２におけるフォーカスリングの形状を説明する図 実施例３におけるフォーカスリングの形状を説明する図 実施例４におけるフォーカスリングの形状を説明する図 実施例４の変形例におけるフォーカスリングの形状を説明する図 実施例５におけるフォーカスリングの形状を説明する図 実施例５の変形例におけるフォーカスリングの形状を説明する図 変形例におけるフォーカスリングの形状を説明する図 変形例におけるフォーカスリングの形状を説明する図 従来構造におけるフォーカスリングの断面形状を説明する図

本発明の態様のプラズマ処理装置用部材は、プラズマ処理を施すべき被処理物の外縁部を囲う形状を有する環状の部材であり、プラズマ処理装置内においてプラズマ処理装置用部材を載置するための載置面に載置される。プラズマ処理装置用部材には、載置面と接触する第１の面と、第１の面に対向する第２の面とが設けられ、第１の面の面積と比べて第２の面の面積が大きく、第１の面は互いに離間した複数の面により形成される。第１の面は、第１の面の側に設けられた突起部の先端により形成されている。本発明の態様は、プラズマ処理の最中に第２の面がプラズマにより加熱され、第１の面と第２の面との間での温度差が大きい場合であっても、熱応力による割れ等の抑制が実現可能となるようなプラズマ処理装置用部材の形状としたものである。以下、詳細に説明する。

−実施の形態−
図面を参照しながら、本発明の実施の形態によるプラズマ処理装置用部材についてフォーカスリングを一例として用いて説明する。フォーカスリングは被処理物を囲う形状に形成された環状の部材であり、被処理物をプラズマ処理装置内でプラズマエッチング等の処理に供する際に、プラズマ分布の一様性を確保して被処理物のエッチング速度の均一性を向上させる機能を有する。なお、本発明の実施の形態によるプラズマ処理装置用部材はフォーカスリングに限定されず、ガイドリング、カバーリング、シャドーリングなどのプラズマ処理の際にプラズマに晒される部材に適用される。カバーリングはドライエッチング装置の電極等の外周に配置され、それらを保護する機能を有する環状部材である。シャドーリングはウェハ等の被処理物の外周に配置されて被処理物の少なくとも一部をプラズマからマスクするための環状部材である。ガイドリングはフォーカスリングの外側に配置され、フォーカスリングの位置を規制する環状部材である。
また、この実施の形態は、発明の趣旨の理解のために具体的に説明するためのものであり、特に指定の無い限り、本発明を限定するものではない。

図１は、本実施の形態によるフォーカスリング１を備えたプラズマ処理装置１０の模式図である。プラズマ処理装置１０は、ガス供給口６およびガス排出口７を有するチャンバー５内に、上部電極８および下部電極９が設けられている。下部電極９の上面には、被処理物３（たとえば半導体ウェハ）を支持するための静電チャック１１が備えられている。フォーカスリング１は、静電チャック１１を囲むようにして下部電極９の上面に載置され、静電チャック１１上に被処理物３を配置する。すなわち、下部電極９の上面がフォーカスリング１の載置面となる。これにより、被処理物３の外縁部がフォーカスリング１に囲まれる。
下部電極９は、不図示の水冷機構を内蔵しており、静電チャック１１を介して被処理物３を冷却することにより、プラズマ処理中における被処理物３の温度上昇を抑制する。

図２は、本実施の形態によるフォーカスリング１の概略形状を示す外観図である。図２（ａ）はフォーカスリング１の上部平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ１−Ａ１線での断面図である。フォーカスリング１は上記のように、被処理物３の外縁部を囲う円環状に形成される。なお、図２では、フォーカスリング１が円環状の例を示しているが、本発明の実施の形態は円環状のものに限定されず、たとえば矩形の環状や多角形の環状等、環状のものはどのような形状のものであっても本発明の一態様に含まれる。

フォーカスリング１は、上記の第１の面に相当する底面２０と、下面２２と、上記の第２の面に相当する上面２３とを有している。底面２０は、フォーカスリング１をプラズマ処理装置１０内に載置した際に、載置面である下部電極９と接触する面である。下面２２は底面２０と上面２３との間に位置し、フォーカスリング１がプラズマ処理装置１０内の下部電極９に載置された際に、下部電極９の上面と対向する面である。上面２３は底面２０と対向する面であり、プラズマ処理時に主にプラズマに接する面である。下面２２には突起部２１が設けられる。上述した底面２０は、突起部２１の先端により形成される面である。すなわち、フォーカスリング１は主にプラズマに接する面である上面２３と、上面２３の反対側の面に設けられた突起部２１とを有し、突起部２１の先端が底面２０を形成する。そして、フォーカスリング１は底面２０においてプラズマ処理装置１０の下部電極９に載置され、熱的に接触する。なお、下面２２と突起部２１の先端との長さ（すなわち突起部２１の高さ）は、フォーカスリング１の上面２３と底面２０との間の長さ（すなわちフォーカスリング１の厚さ）に対して、１０パーセント〜６０パーセントの範囲内とすることができる。本実施の形態のフォーカスリング１では、底面２０の面積が上面２３の面積よりも小さくなるように形成されている。なお、フォーカスリング１の径方向における、突起部２１の先端が形成する底面２０の長さ（図２（ｂ）における長さｄ）は２ｍｍ以上とすることができる。なお、フォーカスリング１の形状、特に底面２０、突起部２１についての具体的な形状については説明を後述する。

プラズマ処理装置１０を用いて被処理物３をプラズマエッチングするためには、チャンバー５内を所定の真空度まで排気した後に、ガス供給口６からエッチングガスを供給する。エッチングガスとしては、ＳＦ_６、ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、Ｃｌ_２、Ａｒ、Ｏ_２などが挙げられる。このとき、上部電極８と下部電極９との間に高周波電圧を印加する。上部電極８と下部電極９との間に形成された高周波電界は、エッチングガスをプラズマ化する。このプラズマにより被処理物３のエッチングが行われる。

被処理物３のプラズマエッチングが行われる間、フォーカスリング１も被処理物３と同様にプラズマに曝される。ＣａＦ_２は、プラズマ耐性に優れているため、フォーカスリング１の材料として用いることができる。しかし、ＣａＦ_２の単結晶はへき開性を有するため、振動や衝撃により割れやすい性質を有している。これに対してＣａＦ_２の多結晶体は、微小な結晶が結合して構成されているため、バルクとしてはへき開性を有していない点で単結晶よりも割れにくい。そのため、本実施の形態のフォーカスリング１においては、多結晶ＣａＦ_２がその材料として好適に用いることができる。なお、フォーカスリング１の材料としては、多結晶ＣａＦ_２を用いるものに限定されず、プラズマ処理装置用部材として使用可能なその他の材料も用いることができる。

多結晶ＣａＦ_２を構成する結晶粒子とプラズマ耐性（耐エッチング性）について説明する。本実施の形態のフォーカスリング１の製造に用いられる多結晶ＣａＦ_２を構成する結晶粒子の平均粒子径は２００μｍ以上である。多結晶ＣａＦ_２では、結晶粒子径が増大するにつれてプラズマ耐性が高くなり、結晶粒子径が２００μｍ以上となるとプラズマ耐性が飽和する傾向がある。エッチングは結晶界面から進行しやすいので、結晶粒子径が増大することにより結晶界面が減少すればプラズマによりエッチングされやすい界面が減少する。このため、多結晶ＣａＦ_２の結晶粒子径が増大するにつれてプラズマ耐性が高くなる。本実施の形態で用いられる多結晶ＣａＦ_２は、結晶粒子の平均粒子径を２００μｍ以上とすることによって、そのプラズマ耐性を単結晶ＣａＦ_２の有するプラズマ耐性とほぼ同等とすることができる。
ここで平均粒子径は以下で定義される。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて結晶粒子を観察することにより、多結晶体の結晶粒子径測定を行った。１試料において任意の３視野を観察し、それぞれの視野内の結晶粒子の長軸と短軸とを計測し、その平均を結晶粒子径（平均粒子法）とした。軸の測定はＪＩＳＲ１６７０「ファインセラミックスのグレインサイズ測定方法」に準じた。
したがって、実施の形態で用いる多結晶ＣａＦ_２は、へき開性を有しないために割れにくいという多結晶体が有する利点に加えて、プラズマ耐性に優れているという単結晶体が有する利点を兼ね備えることになる。

多結晶ＣａＦ_２からなるフォーカスリング１の製造方法の一例は以下の通りである。
ＣａＦ_２の粉末原材料の粒径（メジアン径）は、好ましくは３μｍ以下であり、より好ましくは０．５μｍ以下である。ＣａＦ_２の粉末原材料の粒径が大きい場合には、ボールミル等により予め粉砕してから用いるのが好ましい。ボールミル粉砕においては、アルミナボール、Ｚｒボール、ナイロンボール等を用いることができる。粉砕時間は１２時間以上であることが好ましい。

上記のＣａＦ_２粉末原材料を、たとえば湿式成形、プレス成形、ＣＩＰ成形（冷間等方圧プレス成形）等の公知の成形方法を用いて成形を行う。湿式成形方法としては泥漿鋳込み成形（スリップキャスティング）が例示される。泥漿鋳込み法の一例を挙げるならば、ＣａＦ_２粉末原材料と水とを混合して作製したスラリーを石膏型に入れ、室温にて４８時間以上静置させて成形体を得た後、この成形体を石膏型から取り出して８０℃にて４８時間、乾燥炉で乾燥させることにより成形体を得ることができる。プレス成形としては、所望の形状に形成された金型にＣａＦ_２粉末原材料を充填して、加圧により成形体を作成する方法が例示される。ＣＩＰ成形はプレス成形の一態様であり、ＣａＦ_２粉末原材料を金型プレスにより仮成形し、仮成形体を真空パックにした後、ＣＩＰ装置にセットして、例えば１００ＭＰａにて１分間の圧力保持を行うことにより、成形体を作成することができる。いずれの成形方法、いずれの成形条件を用いるかについては、所望するフォーカスリング１の形状、歩留り、品質等を考慮して決定される。

なお、いずれの成形方法を用いる場合であっても、所望するフォーカスリング１の形状に応じて、割れを防ぐためのバインダーを添加して成形体を作成してもよい。この場合、作成された成形体にはバインダーが含まれるので、成形体は大気雰囲気もしくは酸素及び不活性ガスの混合雰囲気において加熱し、バインダーの除去を行う（脱バインダー工程）。

上述のようにして得られた成形体を真空焼結炉に導入して、真空雰囲気で焼結させる。焼結工程時の真空度は、緻密化およびＣａＦ_２の酸化防止の目的から、１０Ｐａ以下であることが望ましい。焼結工程では、成形体は、１４００℃以下で６時間以上焼結させる。焼結温度が高く、焼結時間が長い程、作成された多結晶ＣａＦ_２の結晶粒子径は大きくなる傾向があるが、材料の揮発による多結晶体重量の減少、製造リードタイムの増大等につながる。上記の点を考慮して、焼結温度は、１４００℃以下であり、好ましくは１２５０℃〜１３５０℃である。焼結時間は、６時間以上であり、好ましくは６時間以上かつ２４時間以下である。

所望の形状のフォーカスリング１とするために、焼結前のスラリーを所望するフォーカスリング１の形状に対応した形状に形成された石膏型に入れて成形体を得るか、あるいは、焼結後の成形体を機械加工によって所望するフォーカスリング１の形状となるように加工する。何れの加工方法を用いるかについては、歩留りや要求仕様等を考慮に入れて決定される。

機械加工によって所望の形状を形成する方法の一例を次に示す。
始めに、前述の焼結方法等を用いて板状ないし環状の焼結体素材を製造する。次に、焼結体素材に機械加工を施し、外形や突起部等の形状を所望の形状に加工する。円環状の部材を製造する場合であれば、始めに上面及び下面を研削加工して、所望厚さに研磨代（〜数ｍｍ）を加えた厚さまで加工した後、円環の外周および内周を研削加工して所望の寸法に成形する。必要に応じてオリフラ形状やノッチ形状を形成しても良い。次に下面の突起部以外の部分を研削加工で除去することにより突起部を形成する。この際、半径方向の研削加工を先に行い、次に円周方向の研削加工を行うと、研削に伴う強度低下を最小限に抑えることができ、加工中の破損を低減することができる。最後に、必要に応じて表面に研削加工を施す。

機械加工にはロータリー研削盤やマシニングセンタを用いることができる。また、機械加工に用いる切削工具や研削工具は、焼結体素材の性状や形状、必要とされる表面粗さ等に応じて、適切な工具や砥石を用いることができる。焼結体素材が十分な相対密度を保持している場合は液体を吸収しないので、研削液や切削液を用いて加工することも可能である。なお、上記のフォーカスリング１の所望の形状についての詳細は、各種の実施例を用いて後述する。

加工された多結晶ＣａＦ_２製のフォーカスリング１の表面におけるプラズマ耐性を向上させるために、フォーカスリング１の表面を機械加工により鏡面研磨してもよい。表面粗さＲａは、好ましくは１．０μｍ以下、より好ましくは０．５μｍ以下、特に好ましくは０．１μｍ以下とする。なお、フォーカスリング１の全ての面に対して研磨を行う必要はなく、少なくともプラズマに暴露される面を研磨すればよい。

以上、多結晶ＣａＦ_２からなるフォーカスリング１の製造方法について説明したが、他の材料からなるプラズマ処理装置用部材についても、公知の方法を用いて製造することができる。例えば、Ｓｉからなる部材を製造する場合は、適宜の方法で製造されたＳｉ単結晶や多結晶のインゴットを素材として、上述の機械加工により所望の形状に形成し、本発明の態様のプラズマ処理装置用部材とすることができる。また、石英ガラスからなる部材を製造する場合は、溶融石英ガラスや気相合成石英ガラスのインゴットを素材として、同様の機械加工により本発明の態様のプラズマ処理装置用部材とすることができる。また、Ａｌ_２Ｏ_３やＳｉＣ、Ｙ_２Ｏ_３などのセラミックス素材の場合は、公知の材料と製造方法を用いて焼結体素材を製造した後、同様に機械加工を施して所望の形状とすれば良い。この際、焼結体素材の製造条件や機械加工の加工条件等は、それぞれの素材の性状や目的とする形状に応じて、当業者が通常用いうる手段の範囲内で適宜選択することができる。

本実施の形態によるフォーカスリング１の底面２０の形状について説明する。被処理物３のプラズマエッチングが行われる際、フォーカスリング１の上面２３はプラズマにより加熱され、上面２３の温度は３００℃以上に達することがある。一方、フォーカスリング１の底面２０は、図示しない水冷機構により３０℃程度に冷却される。多結晶ＣａＦ_２の線膨張係数は約１．８×１０^−５［Ｋ^−１］なので、３００℃の場合と３０℃の場合では、熱膨張量の差は、１ｍｍ当たり０．００４８６ｍｍとなる。これは、長さ１００ｍｍでは０．４８６ｍｍに相当する。すなわち、フォーカスリング１の底面２０と上面２３との間には、上記の大きさの熱膨張量の差に相当する熱応力が生じることになる。

フォーカスリング１の底面２０と上面２３との間で上記のように大きな熱応力が生じることにより、フォーカスリング１の内部の底面２０側では引張応力が発生する。本発明の実施の形態によるフォーカスリング１は、突起部２１の先端により形成される底面２０の面積と比べて上面２３の面積が大きく、底面２０は互いに離間した複数の面により形成される。このため、フォーカスリング１の上面の面積と底面の面積とが実質的に同一の場合と比較して、載置面から受ける温度の影響を抑えることができる。その結果、フォーカスリング１の上面２３と底面２０との間の温度差が小さくなり上面２３と底面２０との熱応力の影響が小さくなり、底面２０における引張応力の影響を低減できるので、フォーカスリング１の割れを防止する効果がある。
以下、フォーカスリング１の実施例を示す。なお、以下の実施例は本発明の態様を具体的に説明するものであるが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
図３（ａ）は実施例１におけるフォーカスリング１を底面２０の側から見た場合の平面図であり、図３（ｂ）はフォーカスリング１の断面図である。なお、図３（ｂ）では、発明の理解を容易にすることを目的として、図２（ｂ）と同様に、底面２０が紙面の下側になるように描いている。実施例１では、円環状に形成されたフォーカスリング１の底面２０は、円周方向に沿って設けられた複数列の突起部２１の先端部によって複数列の面が構成される。上述したように、それぞれの突起部２１は、フォーカスリング１の下面２２に設けられている。なお、図３（ａ）では、図示の都合上、突起部２１に斜線を付して示している。また、図３では複数の突起部２１の先端部が円弧状に４つの列を構成する場合を示しているが、列の数は４に限定されるものではなく、複数の突起部２１の先端部が複数列の面を構成するものは本態様に含まれる。

実施例１では、複数の突起部２１はそれぞれ、フォーカスリング１の中心Ｃから異なる半径を有する円周に沿って同心円状にフォーカスリング１の下面２２に配列される。図３では、半径の小さい方から順に、突起部２１１、２１２、２１３、２１４が、フォーカスリング１の内側から外側に向かって互いに離間して配列された例を示している。上述したように、各突起部２１１、２１２、２１３、２１４は半径が異なる円弧状に配列されているので、突起部２１１、２１２、２１３、２１４の側面はフォーカスリング１の円環形状に沿って、互いに実質的に平行となるように配列されている。すなわち、突起部２１１、２１２、２１３、２１４の先端部が構成する複数列の面２０１、２０２、２０３、２０４は、それぞれフォーカスリング１の円環形状に沿って互いに離間する。

突起部２１１は、４個の離間部２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃ、２５１ｄ（総称する場合には符号２５１を付与する）によって互いに離間した４個の部分突起部によって構成され、部分突起部のそれぞれの先端部は４個の部分列面２０１を構成する。各離間部２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃ、２５１ｄは、フォーカスリング１の中心Ｃに対して、９０°の周期にて突起部２１１を離間する。なお、本発明においては、突起部２１１を離間する周期は９０°に限定されず、また、所定角度ごとに周期性を有して突起部２１１を離間するものに限定されない。各離間部２５１の個数は、生産性や強度等の各種の要素を考慮して決定することが可能である。

突起部２１２、２１３、２１４についても、突起部２１１と同様に、離間部２５２ａ〜２５２ｄ、２５３ａ〜２５３ｄ、２５４ａ〜２５４ｄ（それぞれ総称する場合には、符号２５２、２５３、２５４を付与する）によって互いに離間した４個の部分突起部によって、それぞれ構成される。そのため、突起部２１２、２１３、２１４の先端部によってそれぞれ構成される面２０２、２０３、２０４は、部分突起部のそれぞれの先端部による４個の部分列面により構成される。なお、図３に示す例では、各離間部２５２、２５３、２５４についても、離間部２５１の場合と同様に、９０°の周期にて突起部２１２、２１３、２１４を離間する。なお、以下の説明では、各突起部２１１、２１２、２１３、２１４のそれぞれを離間する離間部２５１〜２５４を総称する場合には、符号２５を付与する。

図１２は従来構造のフォーカスリングの断面図である。図１２に示す従来構造のフォーカスリングでは、上面１２と底面１３との面積は実質的に同一である。底面１３は単一の平面によって構成され、互いに離間した複数の面により形成されるものではない。上面１２はプラズマにより加熱され高温となる。底面１３はプラズマに直接暴露しないため、プラズマによる直接の加熱を受けないか、もしくは底面１３が冷却されているため上面１２と比較して温度が低い。材料内部に温度差が生じた際には、高温部（上面１２側）の熱膨張量は低温部（底面１３側）の熱膨張量よりも大きくなる。低温部と高温部とは互いに拘束し合うため、高温部の膨張は低温部により妨げられ、部材内部に熱応力が発生する。従来構造のフォーカスリングでは、高温となる上面１２側と低温となる底面１３側とは互いに円周方向、径方向において拘束し合うため、材料内部に熱応力が発生する。この熱応力によりフォーカスリングに割れや微小クラックなどの使用上好ましくない現象が誘起され、フォーカスリングの脆弱化につながる。

これに対して、本発明の実施の形態によるフォーカスリング１には、図１２に示す従来構造のフォーカスリングの底面１３とは異なり、図２（ｂ）に示すように突起部２１の先端によって互いに離間した複数の面により底面２０が形成される。突起部２１は、上面２３側と底面２０側の温度差異による熱応力を低減させることを目的として、互いに離間して形成されるとともに、従来構造のフォーカスリングの底面１３が具備している自身を支持する機能を担う。

図２（ｂ）に示す本発明の実施の形態によるフォーカスリング１では、上面２３側が高温部となり、底面２０側および突起部２１が低温側となる。突起部２１の側面は円周方向、径方向に隣接する互いの突起部２１の側面と離間し、突起部２１の側面同士は互いに拘束されていない。上面２３側は加熱され、熱膨張による位置の変位を生じる。突起部２１は上面２３側と連結しているため、上面２３側の位置変位に伴い突起部２１も変位する。上述のように、突起部２１同士の側面は互いに拘束されていないため、突起部２１の側面同士の拘束による熱応力は従来構造のフォーカスリングと比較して小さくなる。突起部２１同士が互いに拘束されていないため、底面２０同士も互いに拘束されない。このため、上面２３側は、互いに拘束されていない底面２０側からの拘束を受けにくい。すなわち、上面２３側と底面２０側との互いの拘束による熱応力が低減される。この機構により、従来構造のフォーカスリングとは異なり、割れや微小クラックの発生を抑制して、フォーカスリング１の脆弱化を防止できる。

実施例１では、突起部２１１を離間する離間部２５１と、突起部２１２を離間する離間部２５２とは、フォーカスリング１の中心Ｃに対して互いに４５°ずれた位置に形成されている。突起部２１２を離間する離間部２５２と、突起部２１３を離間する離間部２５３とは、フォーカスリング１の中心Ｃに対して互いに４５°ずれた位置に形成されている。突起部２１３を離間する離間部２５３と、突起部２１４を離間する離間部２５４とは、フォーカスリング１の中心Ｃに対して互いに４５°ずれた位置に形成されている。

このため、離間部２５１および２５３は、フォーカスリング１の中心Ｃから外側に向かって延びる同一の直線Ｌ１に沿って形成され、離間部２５２および２５４は、フォーカスリング１の中心Ｃから外側に向かって延びる同一の直線Ｌ２に沿って形成される。すなわち、離間部２５１と２５２とはフォーカスリング１の中心Ｃから外側に向かって延びる互いに異なる直線Ｌ１、Ｌ２に沿って形成され、離間部２５２と２５３とはフォーカスリング１の中心Ｃから外側に向かって延びる互いに異なる直線Ｌ１、Ｌ２に沿って形成され、離間部２５３と２５４とはフォーカスリング１の中心Ｃから外側に向かって延びる互いに異なる直線Ｌ１、Ｌ２に沿って形成される。すなわち、複数列の面２０１〜２０４のうち、径方向に互いに隣接し合う面は、フォーカスリング１の中心Ｃから外側に向かって伸びる互いに異なる直線Ｌ１、Ｌ２に存在する離間部２５によってそれぞれ離間される。

離間部２５が上記のように形成されることにより、図３（ｂ）に示すように、Ａ１−Ａ１断面ではフォーカスリング１の下面２２には突起部２１２と２１４とが形成され、Ａ２−Ａ２断面では突起部２１１〜２１４が形成され、Ａ３−Ａ３断面では突起部２１１と２１３とが形成される。上記の構成により、全ての離間部２５が同一直線Ｌ１またはＬ２上に存在しないので、主に曲げ方向の力に関して部材強度を確保することが可能になる。

以上説明した実施例１によれば、以下の作用効果が得られる。
（１）フォーカスリング１の底面２０と対向する上面２３の面積に対して底面２０の面積を小さくし、突起部２１の先端により形成される底面２０を互いに離間した複数の面により形成するようにした。上述したように、フォーカスリング１では底面２０と下面２２との間に空間が形成されるため、加熱によりフォーカスリング１の上面２３の熱膨張量が底面２０も大きくなった場合であっても、突起部２１は上面２３のみに拘束されているため、上面２３の位置変位に追随することが可能となる。したがって、図１２に示すような従来技術のフォーカスリングのように底面が単一面により形成される場合と比べて、底面２０と上面２３との熱膨張量の差分による引張応力に応じた割れ等の発生を抑制し、部材強度を維持することが可能になる。

（２）フォーカスリング１の底面２０は、単純な形状にて複数列の面２０１、２０２、２０３、２０４により構成される。したがって、生産性の向上に寄与する。

（３）複数の突起部２１は、離間部２５により離間された複数の部分突起部によりそれぞれ構成され、互いに隣接し合う突起部２１に形成された離間部２５は、フォーカスリング１の中心Ｃから外側に向かって延びる互いに異なる直線Ｌ１、Ｌ２上に存在する。すなわち、互に隣接し合う突起部２１の先端部により構成される面２０１〜２０４は、フォーカスリング１の中心から外側に向かって伸びる互に異なる直線Ｌ１、Ｌ２上に存在する離間部２５によって、それぞれ離間して構成される。したがって、全ての離間部２５が同一直線Ｌ１またはＬ２上に存在しないことから、部材強度を確保することが可能になる。

［実施例２］
実施例２によるフォーカスリング１について説明する。以下の説明では、実施例１と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主として説明する。特に説明しない点については、実施例１と同様である。実施例２のフォーカスリング１は、離間部２５を設ける位置が、上述した実施例１とは異なる。なお、以下の説明においても、突起部２１が４つの列を構成する場合を示しているが、列の個数は４個の場合に限定されるものではなく、突起部２１の先端部が複数列の面を構成するものは本態様に含まれる。

図４（ａ）は実施例２におけるフォーカスリング１を底面２０の側から見た場合の平面図であり、図４（ｂ）はフォーカスリング１の断面図である。なお、図４（ｂ）では、発明の理解を容易にすることを目的として、図２（ｂ）、図３（ｂ）と同様に、底面２０が紙面の下側になるように描いている。図４に示すように、突起部２１２、２１３、２１４には、離間部２５２、２５３、２５４が、フォーカスリング１の中心Ｃから外側に向かって伸びる同一の直線Ｌ２上に形成される。突起部２１１には、離間部２５１が上記の直線Ｌ２とは異なる直線Ｌ１上に形成される。すなわち、複数列の面２０２〜２０３と面２０１とは、フォーカスリング１の中心Ｃから外側に向かって伸びる互いに異なる直線Ｌ１、Ｌ２に存在する離間部２５によってそれぞれ離間される。

なお、突起部２１１に形成された離間部２５１が他の突起部２１２、２１３、２１４に形成された離間部２５とは異なる直線上に存在するものに限定されない。複数の突起部２１のうちの何れか１つに形成された離間部２５が異なる直線上に存在するものについても、本発明の一態様に含まれる。また、複数の突起部２１のうちの何れか１つに形成された離間部２５のみが異なる直線上に存在するものに限定されない。たとえば、突起部２１１、２１２の離間部２５１、２５２が直線Ｌ１に存在し、突起部２１３、２１４の離間部２５３、２５４が直線Ｌ２上に存在するものについても本発明の一態様に含まれる。
上述した実施例２によれば、実施例１により得られた作用効果（１）〜（３）と同様の作用効果が得られる。

［実施例３］
実施例３によるフォーカスリング１について説明する。以下の説明では、実施例１と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主として説明する。特に説明しない点については、実施例１と同様である。実施例３のフォーカスリング１は、全ての突起部２１に離間部２５が形成されるものではない点で、上述した実施例１とは異なる。なお、以下の説明においても、突起部２１が４個の列を構成する場合を示しているが、列の個数は４個の場合に限定されるものではなく、突起部２１の先端部が複数列の面を構成するものは本態様に含まれる。

図５（ａ）は実施例３におけるフォーカスリング１を底面２０の側から見た場合の平面図であり、図５（ｂ）はフォーカスリング１の断面図である。なお、図５（ｂ）では、発明の理解を容易にすることを目的として、図２（ｂ）、図３（ｂ）、図４（ｂ）と同様に、底面２０が紙面の下側になるように描いている。図５に示すように、突起部２１２、２１３、２１４には、離間部２５２、２５３、２５４が形成されるが、突起部２１１には離間部２５が形成されない。このため、突起部２１１の先端部により構成される面２０１は円弧状に連続する。

なお、本発明は突起部２１１に離間部２５が形成されない例に限定されるものではない。複数の突起部２１のうちの何れか１つまたは複数に離間部２５が形成されないものについても本発明の一態様に含まれる。ただし、複数の突起部２１のうちの少なくとも１つに離間部２５が形成される。

また、図５では、突起部２１２、２１４に形成された離間部２５２、２５４は直線Ｌ２上に存在し、突起部２１３に形成された離間部２５３は直線Ｌ１上に存在する例を示しているが、この例に限定されるものではない。突起部２１２〜２１４に形成された離間部２５２〜２５４がそれぞれ異なる直線上に存在するものや、同一の直線上に存在するものについても本発明の一態様に含まれる。

上述した実施例３によれば、実施例１により得られた作用効果（１）、（２）に加えて以下の作用効果が得られる。
複数の突起部２１の先端部により構成される複数列の面のうち少なくとも一つは、離間部２５により離間されるようにした。したがって、離間部２５がフォーカスリング１の中心Ｃから外側への方向に沿った同一直線Ｌ１上に存在することがなくなるので、フォーカスリング１の部材強度を確保することができる。

［実施例４］
実施例４によるフォーカスリング１について説明する。以下の説明では、実施例１と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主として説明する。特に説明しない点については、実施例１と同様である。実施例４のフォーカスリング１は、複数の突起部２１には離間部２５が形成されない点で、上述した実施例１とは異なる。なお、以下の説明においても、突起部２１が４個の列を構成する場合を示しているが、列の個数は４個の場合に限定されるものではなく、突起部２１の先端部が複数列の面を構成するものは本発明の一態様に含まれる。

図６（ａ）は実施例４におけるフォーカスリング１を底面２０の側から見た場合の平面図であり、図６（ｂ）はフォーカスリング１の断面図である。なお、図６（ｂ）では、発明の理解を容易にすることを目的として、図２（ｂ）、図３（ｂ）、図４（ｂ）、図５（ｂ）と同様に、底面２０が紙面の下側になるように描いている。実施例４では、図３に示す実施例１の場合と同様に、底面２０は、それぞれフォーカスリング１の中心Ｃから異なる半径を有する円周に沿って同心円状に設けられた複数の突起部２１の先端部により構成される。図６に示す実施例４においても、半径の小さい方から順に、突起部２１１、２１２、２１３、２１４が、フォーカスリング１の中心Ｃから外側に向かって互いに離間して配列される。ただし、各突起部２１１、２１２、２１３、２１４には離間部２５が形成されない。すなわち、各突起部２１１、２１２、２１３、２１４の先端部により構成される複数列の面２０１、２０２、２０３、２０４はフォーカスリング１の円環形状に沿って円弧状に連続する。

なお、上記の例では各突起部２１１、２１２、２１３、２１４がフォーカスリング１の円周に沿って同心円状に配列された場合を示したが、この例に限定されない。たとえば、図７（ａ）に示すように、突起部２１３が連続した多角形環状となるように形成されているものも本態様に含まれる。また、突起部２１３が連続した矩形環状や楕円環状となるように形成されているものも本態様に含まれる。また、本発明は、各突起部２１がフォーカスリング１の円環形状に沿って設けられている場合に限定されるものではない。図７（ｂ）に示すように、各突起部２１の先端部により構成される面の延伸方向がフォーカスリング１の円環形状に拘わらず、一定の方向となるように形成されているものについても本発明の一態様に含まれる。
上述した実施例４によれば、実施例１により得られた作用効果（１）、（２）と同様の作用効果を得ることができる。

［実施例５］
実施例５によるフォーカスリング１について説明する。図８は実施例５におけるフォーカスリング１を底面２０の側から見た場合の平面図である。実施例５のフォーカスリング１は、複数の突起部２１が離散的に形成されている。実施例５では、円柱状に形成された３個の突起部２１１、２１２、２１３がフォーカスリング１の下面２２に突設されている。３個の突起部２１１、２１２、２１３は、それぞれフォーカスリング１の中心Ｃに対して、１２０°ごとの周期で形成される。その結果、底面２０は、突起部２１１、２１２、２１３の先端部によって、１２０°ごとの周期で互いに離散した複数個の面により構成される。

なお、本発明は、突起部２１１、２１２、２１３が１２０°ごとの周期で形成されるものに限定されず、複数個の面が離散的に構成されるように突起部２１が設けられるものは本発明の一態様に含まれる。また、図８では３個の突起部２１により３個の離散した複数個の面が形成される場合を示しているが、面の個数は３個の場合に限定されるものではなく、複数個の面が構成されるものであれば、いかなる個数であっても本発明の一態様に含まれる。また、突起部２１の形状は円柱状に形成された場合を一例として挙げたが、三角柱や四角柱等の形状であっても本発明の一態様に含まれる。換言すると、突起部２１の形状は、どのような形状に形成されているものであっても本発明に含まれる。

なお、フォーカスリング１の中心Ｃから外側に向かって延びる直線上に複数個の突起部２１を設ける場合についても本態様に含まれる。たとえば、図９に示すように、フォーカスリング１の中心Ｃから外側に向かって延びる直線Ｌ１上に２個の突起部２１１、２１２が形成されてもよい。

以上で説明した実施例５によれば、実施例１により得られた作用効果（１）に加えて、以下の作用効果が得られる。
柱状の突起部２１をフォーカスリング１の下面２２に形成するようにした。したがって、底面２０を簡単な構造によって離間した複数個の面により形成することができるので、フォーカスリング１の生産性向上に寄与する。

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施例と組み合わせることも可能である。
（１）上述した実施例１〜５では、フォーカスリング１が円環状の場合について説明したが、フォーカスリング１が被処理物３の外縁部を囲う形状を有しているものについては、本発明の一態様に含まれる。たとえば、フォーカスリング１が矩形形状の被処理物３を囲うように矩形環状を有しているものや、多角形状の被処理物３を囲うように多角形環状を有しているものも本発明に含まれる。

（２）実施例１〜３では、突起部２１の先端部により複数列の面が形成され、突起部２１には離間部２５が設けられるものについて説明したが、この例に限定されない。突起部２１１の先端部により１個の列の面２０１が構成され、突起部２１１は離間部２５により複数の離間した部分突起部により構成される例も本発明の一態様に含まれる。

（３）実施例１〜３では、各突起部２１１、２１２、２１３、２１４がフォーカスリング１の円周に沿って同心円状に配列された場合を示したが、この例に限定されない。たとえば、各突起部２１１、２１２、２１３、２１４が多角形環状や矩形環状や楕円環状となるように形成されているものも本発明の一態様に含まれる。

（４）フォーカスリング１の上面２３が単一面によって構成されているものに限定されない。図１０に、図３（ａ）におけるフォーカスリング１のＡ１−Ａ１断面を示す。図１０示すように、フォーカスリング１の上面２３が段差を有するように、第１上面２３１と第２上面２３２とにより形成され、第２上面２３２が被処理物３の裏面側に位置するように形成されているものについても本発明の一態様に含まれる。この場合、フォーカスリング１の上面２３の面積は、第１上面２３１と第２上面２３２とを合計した面積により表され、この面積が底面２０の面積よりも大きくなるように構成される。

（５）フォーカスリング１の下面２２の形状は図３（ｂ）に示すものに限定されない。たとえば、図１１（ａ）に示すように、底面２０から下面２２までの高さが一律ではないものについても本発明の一態様に含まれる。また、下面２２が平面を形成するものではなく、図１１（ｂ）に示すように断面が円弧を形成するものや、図１１（ｃ）に示すように断面が楔型形状の先端を形成するもの等についても本発明の一態様に含まれる。

（６）本発明によるフォーカスリング１は、多結晶ＣａＦ_２を材料として製造されたものに限定されない。本発明は、線膨張係数が１×１０^−５（Ｋ^−１）より大きい物質、例えばＺｒＯ_２（線膨張係数１．０５×１０^−５（Ｋ^−１））を材料として製造されたプラズマ処理装置用部材に対して好適に用いることができる。

（７）本発明によるフォーカスリング１は、下面２２に突起部２１が設けられ、上面２３の面積が突起部２１の先端によって形成される底面２０の面積よりも大きいものとして説明した。この説明は、プラズマに曝される面と対向する面、すなわちプラズマガスが供給される側とは反対側の面に突起部が設けられ、プラズマに曝される面の面積が突起部の先端により形成される面の面積よりも大きいフォーカスリングを意味する。したがって、プラズマ処理装置において、被処理物３が被エッチング面を下に向けて（フェースダウン）載置される構造を有する場合や、被処理物３が被エッチング面を鉛直方向となるように載置される構造を有する場合であっても、本発明によるフォーカスリングを使用することができる。

なお、以上の説明では、本発明の実施の形態および実施例をフォーカスリングを例に挙げて説明したが、本発明の実施の形態はフォーカスリングに限られるものではない。他の実施の形態としては、たとえばガイドリングやカバーリングなどが挙げられる。これらはフォーカスリングと同様にプラズマによる暴露を受け、部材内に温度分布が生じる可能性があるので、本発明の形態を備えることにより、部材内に生じた熱膨張量差により発生する応力を低減し、割れや微小クラックの発生による脆弱化を低減させるという効果を得ることができる。
また、本発明の態様の部材を備えたプラズマ処理装置としては、エッチング装置の他、アッシング装置、スパッタ装置、プラズマＣＶＤ装置、表面改質装置、コーティング装置などを挙げることができる。

本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態、各実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

１…フォーカスリング、２０…底面、
２１…突起部、２２…下面、
２３…上面、２５…離間部

Claims (9)

1. プラズマ処理装置内の載置面に載置され、被処理基板の外縁部を囲う形状を有する環状のプラズマ処理装置用部材であって、
   前記プラズマ処理装置に載置された際に前記プラズマ処理装置の前記載置面と接触する第１の面と、
   前記第１の面に対向し、前記第１の面の面積に比べて面積が大きい第２の面と、
   前記第１の面の側に設けられ、先端が前記第１の面を形成する突起部とを備え、
   前記第１の面は、互いに離間した複数の面により形成されることを特徴とするプラズマ処理装置用部材。
2. 請求項１に記載のプラズマ処理装置用部材において、
   前記第１の面は、複数列の面を形成することを特徴とするプラズマ処理装置用部材。
3. 請求項２に記載のプラズマ処理装置用部材において、
   前記複数列の面のうち少なくとも一つの列の面は、離間部により離間された複数の部分列の面により形成されることを特徴とするプラズマ処理装置用部材。
4. 請求項２に記載のプラズマ処理装置用部材において、
   前記複数列の面のそれぞれは、離間部により離間された複数の部分列の面により形成され、
   前記複数列の面のうちの少なくとも一つの列の面を離間する前記離間部と、他の列の面を離間する前記離間部とは、前記プラズマ処理装置用部材の内側から外側に向かって延びる互いに異なる直線上に存在することを特徴とするプラズマ処理装置用部材。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置用部材において、
   線膨張係数が１×１０^−５（Ｋ^−１）より大きい物質によって構成されることを特徴とするプラズマ処理装置用部材。
6. 請求項５に記載のプラズマ処理装置用部材において、
   前記物質がフッ化カルシウムであることを特徴とするプラズマ処理装置用部材。
7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載のプラズマ処理装置用部材を備えたプラズマ処理装置。
8. 請求項５または６に記載の前記物質を含む原材料を、所定形状に成形した後、加熱して焼結させることで、前記プラズマ処理装置用部材を成形すること特徴とするプラズマ処理装置用部材の製造方法。
9. 請求項８に記載のプラズマ処理装置用部材の製造方法において、
   プラズマ処理装置用部材を成形した後、前記プラズマ処理装置用部材の少なくとも一部を研磨することを特徴とするプラズマ処理装置用部材の製造方法。
   

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