JP2016025277A - フォーカスリング - Google Patents

Abstract

【課題】フォーカスリング載置面に載置される伝熱シートに対して、フォーカスリングから最適な熱伝達を行うことができる熱伝達構造を有するフォーカスリングを提供する。
【解決手段】フォーカスリング本体１ａの裏面に形成された第１の底面部２と、前記フォーカスリング本体に裏面に形成された第２の底面部３と、前記第１の底面部の底面２ｂ及び前記第２の底面部の底面３ｂによって構成される基準面からフォーカスリング本体上面１ｂ方向に５０μｍ以上１０００μｍ以下の深さ寸法ｔ２を有する凹部が形成される凹部形成領域４と、前記凹部形成領域内４に形成された第３の底面部５ａ，５ｂと、を備え、前記第３の底面部５ａ，５ｂによって、前記凹部形成領域４における空隙率が２０％以上、８０％以下になされる。
【選択図】図５

Description

本発明はフォーカスリングに関し、特にプラズマ処理装置において被処理基板の周縁部を囲い、被処理基板を載置する基板載置台に載置されるフォーカスリングに関する。

半導体デバイス製造プロセスにおいて、プラズマエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置等のプラズマ処理装置が用いられ、被処理基板にエッチング等の処理が行われる。
一般的に、前記プラズマ処理装置は、被処理基板を収容する減圧可能なチャンバと、エッチング処理中、被処理基板が静電チャックを介して載置される基板載置台（以下、「サセプタ」という。）と、を備えている。

前記サセプタは調温機構を備え、エッチング処理がなされる被処理基板の温度を制御するように構成されている。
また、前記サセプタの上面に配置される静電チャックは、被処理基板を保持、固定するものであり、前記静電チャックには、フォーカスリングを載置するフォーカスリング載置面が設けられている。尚、静電チャックは基板載置台の一部を構成するため、サセプタにフォーカスリング載置面が形成されているともいえる。

前記フォーカスリングは、前記チャンバ内のプラズマを被処理基板上に収束させるために配置されるものであり、前記被処理基板の周縁部を囲うように、例えば、シリコンからなる環状のフォーカスリングが前記フォーカスリング載置面上に載置される。
また、前記フォーカスリング及びフォーカスリング載置面の間（フォーカスリングとサセプタ（静電チャック）の間）には、フォーカスリングとサセプタ間の熱伝達効率を向上させるため、導電性のシリコーンゴム等の伝熱シートが配置されている。

そして、このように構成されたプラズマ処理装置にあっては、被処理基板を前記チャンバ内に収容した後、チャンバ内を減圧し、プラズマを発生させることにより、被処理基板をエッチングする。
その際、被処理基板はプラズマから熱を受けて温度が上昇するが、前記サセプタの調温機構によって、被処理基板は冷却され、その温度は一定に維持され、所定のエッチングがなされる。

ところで、特許文献１において、前記した伝熱シートが導電性シリコーンゴム等の耐熱性、柔軟性を有する弾性部材から構成されているため、前記伝熱シートがフォーカスリングやフォーカスリング載置面に密着、付着し、これによって、以下の問題点が生じることが指摘されている。
（１）伝熱シートがフォーカスリングにも付着した場合、フォーカスリングをサセプタから離脱させるのが困難となる。
（２）フォーカスリングをサセプタから離脱させる際に伝熱シートが千切れ、異物となってチャンバ内に付着する。
（３）フォーカスリングをサセプタから離脱させた後に伝熱シートがサセプタに残るが、サセプタはチャンバ内から取り出すことが困難であるため、伝熱シートの除去が困難である。

そして、特許文献１では、これら問題点を解決する基板処理装置が提案されている。この提案された基板処理装置２０について、図１１に基づいて説明する。
図１１に示すように、基板処理装置２０の基板載置台２１はフォーカスリング２２を載置するフォーカスリング載置面２１ａを有している。
また、このフォーカスリング載置面２１ａには、フッ素被膜２３が形成され、前記フォーカスリング２２及び前記フォーカスリング載置面２１ａ（フッ素被膜２３）の間に、伝熱シート２４が挟み込まれるように設けられている。尚、図中、符号Ｗは被処理基板である。
この提案された基板処理装置２０にあっては、フォーカスリング載置面２１ａに、フッ素被膜２３が設けられているため、導電性シリコーンゴム等で形成されている伝熱シート２４のフォーカスリング２２やフォーカスリング載置面２１ａへの密着、付着を抑制することができる。

特開２００８−２５１７４２号公報

ところで、上記したシリコーンゴム製の伝熱シートは、耐熱性を有しているとは言え、プラズマ環境下において２５０℃を超える温度域で、長時間の連続使用をすると、特性の変化が生じる。
そのため、前記伝熱シートを長時間使用すると、経時的劣化が生じ、前記フォーカスリングにおける伝熱性の面内均一性が経時的に劣るようになる。
即ち、前記フォーカスリング面内温度が経時的に不均一となり、均一なエッチングを行うことができないという技術的課題があった。

本発明者らは、上記技術的課題を解決するため、伝熱シート、基板載置台（サセプタ）ではなく、フォーカスリング自体の構造に着目し、伝熱シートが経時的に劣化し難いフォーカスリングの熱伝達構造を鋭意研究の上、本発明を想到するに至った。

本発明は、フォーカスリング載置面に載置される伝熱シートに対して、より最適な熱伝達を行うことができる熱伝達構造を有するフォーカスリングを提供することを目的とする。

前記した課題を解決するためになされた本発明にかかるフォーカスリングは、環状に構成されるシリコン製のフォーカスリングであって、フォーカスリング本体の裏面の最内周に形成された、径方向に所定幅の第１の底面を有する環状の第１の底面部と、前記フォーカスリング本体の裏面の最外周に、前記第１の底面部と同心円状に形成された、径方向に所定幅の第２の底面を有する環状の第２の底面部と、前記第１の底面部と前記第２の底面部の間であって、前記第１の底面及び前記第２の底面によって構成される基準面からフォーカスリング本体上面方向に５０μｍ以上１０００μｍ以下の深さ寸法を有する凹部が形成される凹部形成領域と、前記凹部形成領域内に前記凹部が形成されることによって形成される、前記基準面上の第３の底面を有する第３の底面部と、を備え、前記第３の底面部によって、前記凹部形成領域における空隙率が２０％以上、８０％以下になされることを特徴としている。

このように、第１の底面部の底面、第２の底面部の底面、第３の底面部の底面が、伝熱シートに接して載置されるため、フォーカスリング本体からの伝熱が適度に抑制され、伝熱シートの高温化を抑制でき、伝熱シートの特性劣化を抑制することができる。
更に、伝熱シートの特性劣化に伴うフォーカスリング面内温度の経時的不均一性化が抑制され、より均一なエッチングを行うことができる。

また、フォーカスリング本体の裏面の最内周及び最外周に、同心円状に、環状の第１の底面部及び第２の底面部が形成されているため、プラズマ処理した際、プラズマガスがフォーカスリング本体の内外周から底面（前記凹部形成領域内）に流れ込むのを抑制することができる。
その結果、プラズマガスが流れ込むことによる、凹部、第３の底面部の侵食を抑制でき、フォーカスリング本体の部位を侵食することによる空隙率の変化（バラツキ）が抑制される。更に言えば、空隙率の変化（バラツキ）が抑制されることにより、フォーカスリングの温度の面内均一性が維持され、被処理基板の面内を均一にエッチングすることができる。

更に、前記凹部の深さ寸法が、前記第１の底面及び前記第２の底面によって構成される基準面からフォーカスリング本体上面方向に５０μｍ以上１０００μｍ以下になされると共に、前記凹部形成領域内に前記凹部が形成されることによって形成される第３の底面部によって、前記凹部形成領域内の空隙率が２０％以上、８０％以下になされている。
このような凹部深さ寸法、空隙率をなすことにより、より最適な伝熱効果が得られ、伝熱シートの経時的に劣化を抑制することができると共に、十分な機械的強度が得られ、破損を抑制することができる。
尚、空隙率は、（凹部形成領域の体積−第３の底面部の体積）÷（凹部形成領域の体積）×１００で表される。

ここで、前記第１の底面、前記第２の底面、第３の底面の各角部が、曲面加工あるいは面取り加工がなされていることが望ましい。
このように、前記角部が曲面加工あるいは面取り加工されていると、フォーカスリングを伝熱シートから取り外す際、伝熱シートに引っ掛かることなく、容易に取り外すことができ、伝熱シートの千切れ等を抑制することができる。

また、前記第３の接触部が、格子形状あるいは扇形状に形成されていることが望ましい。
また、前記第３の接触部が、円錐台形状あるいは円錐形状であることが望ましい。

また、前記第３の底面部のうち一の第３の底面部は、円錐台形状あるいは円錐形状に形成されると共に、前記凹部形成領域の凹部内に複数形成され、第３の底面部のうち他の第３の底面部は、前記第１及び第２の底面部と同心円状に、かつ径方向に所定幅を有する底面が環状に形成されていることが望ましい。
このように、前記第１の底面部と前記第２の底面部の間の凹部形成領域において、凹部の形成によって設けられる一の第３の底面部に加えて、更に第１の底面部及び第２の底面部と同心円状で、かつ環状に形成された他の第３の底面部が形成されているため、周方向でのより高い伝熱性が得られると共に、前記凹部形成領域の補強となり、フォーカスリングの耐変形性を高めることができる。

また、前記第１の底面部と前記第２の底面部の間に形成された前記凹部形成領域の空隙率が、フォーカスリング本体と同心円の所定径を有する円で内周領域と外周側領域に区分した際、前記内周側領域の空隙率が前記外周側領域の空隙率よりも小さいことが望ましい。
また、前記第１の底面部と前記第２の底面部の間に形成された前記凹部形成領域の空隙率が、前記第１及び第２の底面部と同心円状に形成された前記他の第３の底面部で内周領域と外周側領域に区分した際、前記内周側領域の空隙率が前記外周側領域の空隙率よりも小さいことが望ましい。
前記フォーカスリング本体の内周側に熱がこもり易く、高温となるため、前記凹部形成領域内の全体の空隙率が、２０％以上、８０％以下になされると共に、内周側領域に位置する凹部形成領域内の空隙率が、フォーカスリング本体の外周側領域に位置する凹部形成領域内の空隙率よりも小さく形成し、フォーカスリング本体の内周側領域の熱をよりサセプタに伝熱するのが好ましい。

また、前記凹部が、レーザーダイシング法あるいは陽極化成法を用い、更に酸エッチングすることにより形成されることが望ましい。
レーザダイジング法あるいは陽極化成法を用いることにより、凹部の表面を滑らかな面とすることができ、酸エッチングすることにより、第１、第２、第３の底面部の底面の角部を曲面形状になすことができる。その結果、伝熱シートの付着性をより抑制でき、パーティクル発生をより低減することができる。

本発明によれば、フォーカスリング載置面に載置される伝熱シートに対して、より最適な熱伝達を行うことができる熱伝達構造を有するフォーカスリングを得ることができる。

図１は、本発明にかかるフォーカスリングの第１の実施形態を示す斜視図である。 図２は、図１に示したフォーカスリングの底面を示す模式図である。 図３は、図２に示したＩ−Ｉ断面を示す模式図である。 図４は、図２に示した凹部形成領域に第３の底面部が設けられている状態を模式的に示した断面図である。 図５は、図４に示したII−II断面図である。 図６は、図２に示した凹部形成領域内部に３つの第３の底面部が形成されている場合を模式的に示した断面図である。 図７は、本発明にかかるフォーカスリングの第２の実施形態を模式的に示す底面図である。 図８は、本発明にかかるフォーカスリングの第３の実施形態を模式的に示す底面図である。 図９は、本発明にかかるフォーカスリングの第４の実施形態を示す模式図であって、（ａ）は底面部、（ｂ）は一つの第３の底面部の側面図である。 図１０は、本発明にかかるフォーカスリングの第５の実施形態を模式的に示す底面図である。 図１１は、従来の基板処理装置（プラズマ処理装置）の一部を示す断面図である。

本発明にかかるフォーカスリングの第１の実施形態について、図１乃至図５に基づいて説明する。
図１に示すフォーカスリング１は、被処理基板の周縁部を囲うものであるため、被処理基板の大きさによって変わるが、一例を挙げれば、内径がφ４００ｍｍ、外径がφ５００ｍｍ、厚さが４ｍｍの大きさを有している。

このフォーカスリング１（フォーカスリング本体１ａ）は、シリコンからなり、環状に構成されている。
このフォーカスリング本体１ａの上面１ｂの内周部には、従来のフォーカスリング本体１ａと同様に、前記被処理基板（図示せず）の周縁部を囲うように、段部１ｃが設けられている。

一方、図２に示すように、フォーカスリング本体１ａの底面（裏面）の最内周には、径方向に所定の幅の底面２ｂを有する環状の第１の底面部２が形成されている。
具体的に述べれば、図３に示すように、この第１の底面部２の最内周面２ａと、フォーカスリング本体１ａの内周面１ｄは同一面に形成されている。また第１の底面部２には、外周方向に所定の幅Ｔ１を有する環状の第１の底面２ｂが形成されている。

また前記フォーカスリング本体１ａの最外周には、前記第１の底面部２と同心円状に第２の底面部３が形成されている。この第２の底面部３の第２の底面３ｂは、前記第１の底面２ｂと同一高さに形成され、径方向に所定の幅Ｔ２を有し、環状に形成されている。
具体的に述べれば、図３に示すように、この第２の底面部３の外周面３ａと、フォーカスリング本体１ａの外周面1ｅは同一面に形成され、内周方向に所定の幅Ｔ２を有する第２の底面３ｂが形成されている。

また、第１の底面部２から前記第２の底面部３の間には、所定の深さを有する凹部が形成される凹部形成領域４が設定されている。
この凹部形成領域４内に凹部が形成されることにより、前記第１の底面部２と前記第２の底面部３が形成される。
この凹部は、凹部形成領域４内の一部の領域に形成されると共に、第１の底面２ｂ及び前記第２の底面３ｂから構成される基準面Ｆからフォーカスリング本体上面１ｂ方向に５０μｍ以上１０００μｍ以下の深さ寸法を有している。

尚、前記凹部形成領域４における凹部形成方法としては、当該形成方向における断面形状が同一の凹部を、例えば半径方向に、あるいは周方向に、または直径と平行な方向に、一定のパターンで、線状に複数形成することで、複数の第３の底面部を形成することが望ましい。
これによって、前記第３の底面部の底面の形状を均一化することができ、また単位面積当たりの配置をより均質化することができる。これをより確実に、また正確に行うためには、当該フォーカスリングはＣＺ法により製造した単結晶シリコンとすることが好ましい。

更に、前記凹部形成領域４の具体例について、図４、図５に基づいて説明する。
図に示すように、前記第１の底面部２と第２の底面部３の間の凹部形成領域４内において、凹部を形成することによって、２種類の第３の底面部５ａ、５ｂが形成されている。

一の第３の底面部５ａは、図５に示すように、側面からみて円錐形状に形成されると共に、前記凹部形成領域４の凹部内に複数形成されている。
また、他の第３の底面部５ｂは、図４に示すように前記第１及び第２の底面部２，３と同心円状に、かつ環状に形成されている。即ち、第３の底面部５ｂの底面５ｂ１は、前記第１及び第２の底面２ｂ，３ｂと同心円状に、かつ環状に形成されている。
前記第３の底面部５ａの第３の底面５ａ１及び前記第３の底面部５ｂの第３の底面５ｂ１は、前記第１の底面２ｂ及び第２の底面３ｂによって構成される基準面Ｆ上に位置している。

この一の第３の底面部５ａと他の第３の底面部５ｂは、フォーカスリングの半径方向での面内温度をより均一化するために設けられている。
尚、第３の底面５ａ１，５ｂ１が、第１の底面２ｂ及び第２の底面３ｂによって構成される基準面Ｆ上に位置している場合とは、同一面上にある場合のほか、基準面Ｆに対して±１０μｍの範囲内に位置する場合も含む。第３の底面５ａ１，５ｂ１が基準面Ｆに対して±１０μｍの範囲内に有る場合には、伝熱シートに対する伝熱効果が認められるためである。

また、この前記凹部形成領域４の深さｔ２は、図５に示すように、第１の底面２ｂ、第２の底面３ｂを基準面Ｆとした際、フォーカスリング本体１ａ上面方向に５０μｍ以上１０００μｍ以下の深さｔ２を有している。

このように、前記第１の底面２ｂ、前記第２の底面３ｂ、第３の底面５ａ１，５ｂ１が、基準面Ｆ上あるいは基準面Ｆから所定の範囲内にあるため、フォーカスリング１をフォーカスリング載置面に載置した際、各底面２ｂ、３ｂ、５ａ１、５ｂ１が伝熱シート上に接し、フォーカスリング１の熱を、前記伝熱シートを介して、適度にかつ確実に下方のサセプタに伝熱させることができる。

また、前記凹部形成領域４内に形成された２種類の第３の底面部５ａ、５ｂによって、前記凹部形成領域４内の空隙率が２０％以上、８０％以下になされている。
ここで、空隙率は、（凹部形成領域の体積−第３の底面部の体積）÷（凹部形成領域の体積）×１００で表される。
尚、凹部形成領域４の体積は、第３の底面部５ａ、５ｂが形成されていない状態の凹部形成領域４の体積であり、前記凹部形成領域４の深さ寸法と、第１の底面部２と前記第２の底面部３との間の面積から求めることができる。

この空隙率と凹部形成領域４の深さｔ２は、フォーカスリングの伝熱効果（断熱効果）及び機械的強度に影響を与えるものである。
即ち、凹部形成領域４の深さｔ２が５０μｍ未満であり、かつ前記凹部形成領域４内の空隙率が２０％未満の場合には、効果的な断熱効果を得ることができない。その結果、前記伝熱シートを長時間使用すると、伝熱シートが経時的に劣化し、前記フォーカスリング面内温度が経時的に不均一となり、均一なエッチングを行うことができなくなる。

一方、この凹部形成領域４の深さｔ２が１０００μｍを超え、かつ前記第１の凹部４内の空隙率が８０％超える場合には、十分な機械的強度を得ることができず、破損につながるため好ましくない。
したがって、凹部形成領域４の深さｔ２が、前記第１の底面２ｂ及び前記第２の底面３ｂによって構成される基準面からフォーカスリング本体上面１ｂ方向に５０μｍ以上１０００μｍであって、前記凹部形成領域４内の空隙率が２０％以上、８０％以下になされるのが望ましい。
より好ましくは、凹部形成領域４の深さｔ２は５０μｍ以上５００μｍ以下であって、前記凹部形成領域４内の空隙率が４５％以上６５％以下であり、更には、凹部形成領域４の深さｔ２は２００μｍ以上５００μｍ以下であって、前記凹部形成領域４内の空隙率が４５％以上６５％以下が最も好ましい。
尚、これらいずれの場合においても、フォーカスリング本体１ａの厚さｔ１は、２．５ｍｍ〜４．５ｍｍであることが好ましい。

また、前記第１の底面部２と前記第２の底面部３の間に形成された前記凹部形成領域４の空隙率は、前記第１及び第２の底面部２，３と同心円状に形成された前記第３の底面部５ｂで内周領域と外周側領域に区分した際、前記内周側領域の空隙率が前記外周側領域の空隙率よりも小さくなるようにするのが好ましい。
フォーカスリング１はプラズマ雰囲気下において、内周側に熱がこもり易く、高温になりやすいことから、伝熱シートを介してフォーカスリング本体１ａの内周側の熱をよりサセプタ（伝熱シート）に逃がす必要がある。内周側領域に位置する凹部形成領域内の空隙率が、フォーカスリング本体の外周側領域に位置する凹部形成領域内の空隙率よりも小さく形成することにより、フォーカスリング本体の内周側領域の熱をよりサセプタに伝熱し、熱伝熱性をより均一化することが好ましい。

尚、フォーカスリング１の底面（裏面）の最内周及び最外周に、同心円状に、環状の第１の底面部２及び第２の底面部３を形成したのは、プラズマ処理した際、プラズマガスがフォーカスリング１の内外周から底面に流れ込むのを抑制するためである。
具体的に述べれば、フォーカスリング１の内外周から底面に、プラズマガスが侵入すると、凹部形成領域４、第３の底面部５ａ，５ｂが侵食され、フォーカスリング１の部位による空隙率に変化（バラツキ）が生じ、フォーカスリング１の温度の面内均一性が阻害され、被処理基板の面内が均一にエッチングすることができないという弊害が生じる。このように、前記第１の底面部２及び第２の底面部３は、プラズマガスがフォーカスリング１の内外周から底面に侵入するのを抑制し、前記弊害を抑制するために形成されている。

また、図５に示すように、底面２ｂ，３ｂ、５ａ１，５ｂ１と、前記第１の底面部２、前記第２の底面部３、第３の底面部５ａ、５ｂの側面部によって形成される角部Ｅ１〜Ｅ７を、曲面加工がなされ、角度が９０度以下の角部が存在しないようにするのが好ましい。
尚、角部Ｅ１〜Ｅ７は曲面加工のほか、面取り加工がなされ、角度Ｅ１〜Ｅ７が９０度以下の角部が存在しないようにしても良い。

前記第１の底面部２、前記第２の底面部３、第３の底面部５ａ、５ｂの底面２ｂ，３ｂ、５ａ１、５ｂ１の角部Ｅ１〜Ｅ７が９０度以下の場合には、伝熱シートから外す際、前記角部が伝熱シートに引っ掛かり、フォーカスリング１が外し難く、また伝熱シートが千切れ、異物となってチャンバ内に付着する虞があるため、好ましくない。

また、前記凹部形成領域部４内に形成される凹部は、レーザダイジング法を用い、更に酸エッチングすることにより形成される。
これにより、第１、第２、第３の底部部２、３、５ａ、５ｂを異方性エッチンングさせることができ、第１、第２、第３の底部部２、３５ａ、５ｂの角部Ｅ１〜Ｅ７を曲面状になすことができる。その結果、パーティクル発生の低減、伝熱シートの付着性の抑制を、より確実に実現できる。

尚、上記混酸によるケミカルエッチング処理は等方性エッチングであるため、第１，２，３の底面部２、３、５ａ、５ｂの角部Ｅ１〜Ｅ７は曲面加工され、接触面積を低減させ、接触する伝熱シートの付着防止効果をより得ることができる。
また、このケミカルエッチングの時間を更に長くすることによって、第３の底面部５ｂの形状を、四角錐形状もしくは円錐状とすることができ、より伝熱シートと付着防止効果をより得ることができる。

また、図６は上記実施形態の変形例を示す図であって、フォーカスリングの周方向での面内温度がより均一になすため、３つの環状の第３の底面部５Ａ，５Ｂ，５Ｃを設けた場合を示している。
即ち、第３の底面部５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、前記第１及び第２の底面部２，３と同心円状に、環状に形成され、前記３の底面部５Ａ，５Ｂ，５Ｃの底面５Ａ１，５Ｂ１，５Ｃ１は、前記第１の底面２ｂ及び第２の底面３ｂによって構成される基準面Ｆ上に位置している。
この場合においても、凹部形成領域４の深さｔ２は、前記第１の底面２ｂ及び前記第２の底面３ｂによって構成される基準面からフォーカスリング本体上面１ｂ方向に５０μｍ以上１０００μｍであって、前記凹部形成領域４内の空隙率が２０％以上、８０％以下になされるのが望ましい。

次に、図７乃至図１１に基づいて、本発明にかかるフォーカスリングの第２〜第５の実施形態について、説明する。
図７示す第２の実施形態は、フォーカスリング本体１ａの裏面に、溝部６（凹部）を縦方向及び横方向に形成して、前記溝部６によって複数の矩形形状（格子状）の第３の底面部５Ｄを形成したものである。
また、図８に示す第３の実施形態は、フォーカスリング本体１ａの裏面に、溝部７（凹部）を径方向及び周方向に形成して、前記溝部７によって複数の複数の扇方形状の第３の底面部５Ｅを形成したものである。
このように、前記第１の底面部２と前記第２の底面部３と間に、複数の矩形形状（格子状）第３の底面部５Ｄ、また複数の扇方形状の第３の底面部５Ｅを設けたことにより、第１の実施形態の場合より面内均一な断熱性を与えることができ、伝熱シートの経時的劣化を抑制でき、均一なエッチングを行うことができる。

図９（ａ）は、円錐台形状の第３の底面部５Ｆを形成した第４の実施形態を示すものであり、図９（ｂ）に円錐台形状の第３の底面部５Ｆの側面視を示す。
このように、前記凹部形成領域４内に、円錐台形状の第３の底面部５Ｆを形成することにより、面内均一な断熱性を与えることができ、伝熱シートの経時的劣化を抑制でき、均一なエッチングを行うことができる。
尚、円錐台形状の第３の底面部５Ｆの底面５Ｆ１は、前記したように曲面加工あるいは面取り加工がなされ、角部が存在しないようにするのが好ましい。

図１０に示す第５の実施形態は、前記凹部形成領域４内に、陽極化成法により多数の凹部８を形成したものである。したがって、前記凹部形成領域４内における前記凹部８以外の部分が第３の底面部５Ｇとなる。
例えば、フォーカスリングの裏面に、深さ２００μｍの領域に孔径２００ｎｍ程度の凹部を多数形成し、前記凹部形成領域の空隙率を６０％にしたものである。
このように、前記凹部形成領域４内に、多数の凹部８を形成することにより、第３の底面部の底面の各角部を曲面状とすることができ、パーティクル発生の低減、伝熱シートの付着を抑制すると共に、面内均一な断熱性を与えることができ、伝熱シートの経時的劣化を抑制でき、均一なエッチングを行うことができる。

［実験１］
本発明にかかるフォーカスリングは、次のように製造した。
まず、ＣＺ法により、石英ルツボに、原料多結晶シリコンをチャージし、ボロンをドープし、直径４００ｍｍ、Ｐ型Ｂドープ、固有抵抗値が２Ω・ｃｍのシリコン単結晶インゴットを引き上げる。
なお、本発明のフォーカスリングに用いられるシリコン単結晶としては、固有抵抗値が１Ω・ｃｍ以上５Ω・ｃｍ以下が好ましく、かつ、フォーカスリングにおける前記固有抵抗値の面内ばらつきは、ｎ＝２０での全体平均値の±１％以内であることが好ましい。
その後、前記インゴットのネック部、テール部を切断し、直胴部からなる円筒状ブロックを作成し、その後、コアドリルを用いて、前記インゴット長さ方向に垂直断面が同心円φ２９０ｍｍでくり抜きを行い、円筒状ブロックを作成する。

前記円筒状ブロックから厚さ４．５ｍｍの環状部材をワイヤーソーで切り出す。切り出された前記環状部材を、内外周研削及び平面研削し、所定形状に加工後、脱脂洗浄を行い、さらにＨＦ＋ＨＮＯ_３＋ＣＨ_３ＣＯＯＨ（２５〜３５℃）によりウェットエッチングを施し、加工により生じたダメージ層を除去する、いわゆるケミカルポリッシュを行い、内径φ３００ｍｍ、外形φ３９０ｍｍ、厚さ４ｍｍ形状のフォーカスリングを作成した。

その後、図４及び図５に示すように、前記フォーカスリング裏面に最内周および最外周から２ｍｍ幅で内周に同心円状底面部（第１の底面部）および外周に同心円状底面部（第２の底面部）を残すように、また前記第１の底面部２と第２の底面部３の半径方向の中間位置に２ｍｍ幅の環状の第３の底面部５ｂ、更に前記第１の底面部２と前記第３の底面部５ｂの間並びに前記第２の底面部３と前記第３の底面部５ｂの間に、多数の円錐状の他の第３の底面部５ａを残すように、ＹＡＧレーザーを用いたレーザーダイシング及びＨＦ＋ＨＮＯ_３＋ＣＨ_３ＣＯＯＨ（３０℃）によりケミカルエッチングを行った。

この際、前記レーザーダイシングによる凹部幅、深さ及び間隔を調整し、更に前記酸エッチング時間等を調整することで、表２に示すような、［基準面からの凹部形成領域の深さ］および［凹部形成領域の空隙率］が異なるサンプルを製造した。

前記各サンプルを次の条件のエッチング装置で、φ４００ｍｍの単結晶シリコンウェーハのエッチング処理を行った。
（１）サセプタとフォーカスリングの間に介在させる伝熱シート：内径＝φ４００ｍｍ、外径＝φ５００ｍｍのシリコーンゴム製
（２）チャンバ内圧力：０．１Ｔｏｒｒ
（３）エッチングガス組成：ＣＦ_４＋所定量のＡｒ及びＯ_２
（４）高周波電力：１．５ｋＷ
（５）周波数：２０ｋＨｚ
そして、上記単結晶シリコンウェーハ表面のエッチング量をランダムに１０点測定し、エッチング量の面内均一性について評価した。

その結果、比較例１にあっては、伝熱シートに劣化が生じ、単結晶シリコンウェーハの面内不均一なエッチングとなった。
また、実施例１、実施例４にあっては、単結晶シリコンウェーハの均一なエッチングを行うことができた。また実施例２及び実施例３にあっては、実施例１及び実施例４より、さらに均一なエッチングができた。
比較例２にあっては、フォーカスリングから伝熱シートへの伝熱が不十分であり、フォーカスリングの高温化が進み、単結晶シリコンウェーハの面内不均一なエッチングとなった。また、比較例３にあっては、伝熱シートに劣化が生じ、上記比較例１よりも更に、単結晶シリコンウェーハの面内不均一なエッチングとなった。

また、実施例５、実施例７にあっては、単結晶シリコンウェーハの均一なエッチングを行うことができた。また、実施例６にあっては、実施例５及び７より、さらに均一なエッチングができた。
また、比較例４にあっては、フォーカスリングから伝熱シートへの伝熱が不十分であり、フォーカスリングの高温化が進み、上記比較例２よりも更に、単結晶シリコンウェーハの面内不均一なエッチングとなった。

上記実験１から、前記第１の底面及び前記第２の底面によって構成される基準面からフォーカスリング本体上面方向に５０μｍ以上１０００μｍ以下の深さ寸法を有する凹部が形成され、前記第３の底面部によって、前記凹部形成領域における空隙率が２０％以上、８０％以下になされることによって、単結晶シリコンウェーハの均一なエッチングを行うことができることを確認した。

［実験２］
上記実験１と同じ方法で製造した内径φ３００ｍｍ、外形φ３９０ｍｍ、厚さ４ｍｍ形状のフォーカスリングを用い、前記フォーカスリング裏面に最内周および最外周から２ｍｍ幅で内周に同心円状底面部（第１の底面部）および外周に同心円状底面部（第２の底面部）を残すように、マスキングを行った後、この裏面に陽極化成処理により空隙部の形成を行った。詳細は次の通りである。
５０％の弗化水素酸（ＨＦ）とエタノール（Ｃ_２Ｈ_５ＯＨ）と水の比１：１：１の薬液に浸漬し、該フォーカスリングを陽極として１００ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流し、１０分〜２００分間陽極化成処理した。
この処理によりフォーカスリングの裏面に、深さ２０〜２５０μｍの領域に孔径２００ｎｍ程度の多数の凹部が形成され、空隙率が４５〜６５％の凹部形成領域が形成された。この時の凹部形成領域の深さと熱伝導率値を表２に示す。

前記裏面を陽極化成法により多孔体化し凹部形成領域を形成したフォーカスリングをエッチング装置に搭載し、プラズマ処理したところ、前記凹部形成領域の深さが５０μｍ以上のフォーカスリングを用いた場合には、プラズマ温度とインシュレータ部温度の制御が可能となり、プラズマ処理条件を最適値に保つことが出来た。なお、前記凹部形成領域の深さが２５０μｍのものは、前記多孔体化した凹部形成領域が剥離し易い傾向が確認された。すなわち、陽極化成法により凹部形成領域を形成した場合は、凹部形成領域の深さは、５０μｍ以上２００μｍ以下が好ましいことが確認された。

１ フォーカスリング
１ａ フォーカスリング本体
２ 第１の底面部
２ｂ 第１の底面
３ 第２の底面部
３ｂ 第２の底面
４ 凹部形成領域
５ａ 第３の底面部（一の第３の底面部）
５ｂ 第３の底面部（他の第３の底面部）
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ，５Ｇ 第３の底面部
６ 溝（凹部）
７ 溝（凹部）
８ 凹部（気孔）
ｔ１ フォーカスリング本体の厚さ
ｔ２ 凹部形成領域の深さ

Claims (8)

1. 環状に構成されるシリコン製のフォーカスリングであって、
   フォーカスリング本体の裏面の最内周に形成された、径方向に所定幅の第１の底面を有する環状の第１の底面部と、
   前記フォーカスリング本体の裏面の最外周に、前記第１の底面部と同心円状に形成された、径方向に所定幅の第２の底面を有する環状の第２の底面部と、
   前記第１の底面部と前記第２の底面部の間であって、前記第１の底面及び前記第２の底面によって構成される基準面からフォーカスリング本体上面方向に５０μｍ以上１０００μｍ以下の深さ寸法を有する凹部が形成される凹部形成領域と、
   前記凹部形成領域内に前記凹部が形成されることによって形成される、前記基準面上の第３の底面を有する第３の底面部と、
   を備え、
   前記第３の底面部によって、前記凹部形成領域における空隙率が２０％以上、８０％以下になされることを特徴とするフォーカスリング。
2. 前記第１の底面、前記第２の底面、第３の底面の各角部が、曲面加工あるいは面取り加工がなされていること特徴とする請求項１記載のフォーカスリング。
3. 前記第３の接触部が、円錐台形状あるいは円錐形状であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のフォーカスリング。
   
4. 前記第３の底面部の第３の底面が、格子形状あるいは扇形状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のフォーカスリング。
5. 前記第３の底面部のうち一の第３の底面部は、円錐台形状あるいは円錐形状に形成されると共に、前記凹部形成領域の凹部内に複数形成され、
   第３の底面部のうち他の第３の底面部は、前記第１及び第２の底面部と同心円状に、かつ径方向に所定幅を有する底面が環状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のフォーカスリング。
6. 前記第１の底面部と前記第２の底面部の間に形成された前記凹部形成領域の空隙率が、
   フォーカスリング本体と同心円の所定径を有する円で内周領域と外周側領域に区分した際、前記内周側領域の空隙率が前記外周側領域の空隙率よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のフォーカスリング。
7. 前記第１の底面部と前記第２の底面部の間に形成された前記凹部形成領域の空隙率が、
   前記第１及び第２の底面部と同心円状に形成された前記他の第３の底面部で内周領域と外周側領域に区分した際、前記内周側領域の空隙率が前記外周側領域の空隙率よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載のフォーカスリング。
8. 前記凹部が、レーザーダイシング法あるいは陽極化成法を用い、更に酸エッチングすることにより形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のフォーカスリング。

Images