JP2018131664A - プラズマ処理装置用電極板およびプラズマ処理装置用電極板の再生方法 - Google Patents

プラズマ処理装置用電極板およびプラズマ処理装置用電極板の再生方法 Download PDF

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Abstract

【課題】通気孔の内壁が消耗しにくいプラズマ処理装置用電極板を提供する。
【解決手段】プラズマ生成用のガスを通過させる通気孔を有するプラズマ処理装置用電極板であって、基材と、前記基材の少なくとも一方の表面に設けられたコーティング層とを有し、前記基材は、前記コーティング層を形成している材料よりも耐プラズマ性が高い材料により形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置用電極板。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマ処理装置用電極板およびプラズマ処理装置用電極板の再生方法に関する。
半導体デバイス製造プロセスに使用されるプラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置等のプラズマ処理装置は、真空チャンバー内に、上下方向に対向配置された一対の電極が備えられている。一般に上側の電極には、プラズマ生成用のガスを通過させるための通気孔が形成されており、下側の電極は、架台となっており、ウェハなどの被処理基板が固定可能とされている。そして、上側電極の通気孔からプラズマ生成用のガスを下側電極に固定された被処理基板に供給しながら、その上側電極と下側電極間に高周波電圧を印加することによりプラズマを発生させ、被処理基板にエッチング等の処理を行う構成とされている。
上記の構成のプラズマ処理装置では、電極がエッチング処理時にプラズマの照射を受けることにより、徐々に消耗する。このため、電極の耐プラズマ性を向上させるために、電極の表面にコーティング層を設けること、またプラズマの照射によって消耗した電極表面のコーティング層を再コーティングして、電極を再生することが検討されている。
特許文献１には、プラズマエッチング装置用電極（ガス吹き出し板）のプラズマ生成用のガスが噴き出す側の表面に、緻密質炭化珪素層を形成することが開示されている。この特許文献１には、緻密質炭化珪素層として、化学気相成長法（ＣＶＤ法）により形成されたＳｉＣ（ＣＶＤ−ＳｉＣ）と、緻密な炭化珪素焼結体からなる焼結体層が挙げられている。
特許文献２には、第１の材料からなる第１の基板と、前記第１の基板の表面に形成された第２の材料からなる電極表面層とを有する電極の再生方法として、消耗した電極表面層の表面に、第２の材料を用いてコーティングする方法が開示されている。この特許文献２には、第１の材料の例として焼結ＳｉＣが記載されており、電極表面層（第２の材料）の例としてＣＶＤ−ＳｉＣが記載されている。
特開２００５−２８５８４５号公報 国際公開第２００８／１４６９１８号
プラズマ処理装置用電極板の耐プラズマ性を向上させるために、電極の表面に耐プラズマ性が高いコーティング層を設けることは有効な方法の一つである。しかしながら、本発明者の検討によると、コーティング層の耐プラズマ性が高くても、基材の耐プラズマ性が低い場合には、プラズマによってコーティング層が消耗する前に、基材の通気孔の内壁が消耗することがあった。通気孔の内壁が消耗して、通気孔の孔径が広がると、プラズマ生成用ガスの流量が変動し、安定してエッチング処理を行うことが困難となるおそれがある。
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、通気孔の内壁が消耗しにくいプラズマ処理装置用電極板、およびこのプラズマ処理装置用電極板の再生方法を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明のプラズマ処理装置用電極板は、プラズマ生成用のガスを通過させる通気孔を有するプラズマ処理装置用電極板であって、基材と、前記基材の少なくとも一方の表面に設けられたコーティング層とを有し、前記基材は、前記コーティング層を形成している材料よりも耐プラズマ性が高い材料により形成されていることを特徴としている。
このような構成とされた本発明のプラズマ処理装置用電極板においては、基材が、コーティング層を形成している材料よりも耐プラズマ性が高い材料により形成されているので、基材の通気孔の内壁は、コーティング層よりもプラズマによる消耗が起こりにくくなる。従って、本発明のプラズマ処理装置用電極板では、プラズマによるエッチング処理中に、プラズマ生成用ガスの流量が変動することが起こりにくく、長時間にわたって安定して利用することができる。
ここで、本発明のプラズマ処理装置用電極板においては、前記基材を形成している材料がＹ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮからなる群より選ばれる一種もしくは二種以上の混合物、またはこれらとＳｉＣとの混合物であり、前記コーティング層を形成している材料が緻密質炭化珪素であることが好ましい。
この場合は、基材の耐プラズマ性をコーティング層の耐プラズマ性よりも確実に高くすることができる。また、コーティング層を緻密質炭化珪素としているので、基材の材料がウェハに転写され汚染が生じることを防ぐことができる。
本発明のプラズマ処理装置用電極板の再生方法は、プラズマ生成用のガスを通過させる通気孔を有するプラズマ処理装置用電極板であって、基材と、前記基材の少なくとも一方の表面に設けられたコーティング層とを有し、前記コーティング層は緻密質炭化珪素により形成され、前記基材は前記緻密質炭化珪素よりも耐プラズマ性が高い材料により形成されていて、前記コーティング層の表面がプラズマによって消耗しているプラズマ処理装置用電極板の再生方法であって、前記プラズマ処理装置用電極板の表面に、化学的気相成長法によって緻密質炭化珪素層を再コーティングする工程と、前記プラズマ処理装置用電極板の通気孔の表面にコーティングされた前記緻密質炭化珪素層を除去する工程と、を備えることを特徴としている。
このような構成とされた本発明のプラズマ処理装置用電極板の再生方法においては、基材が、コーティング層を形成している緻密質炭化珪素よりも耐プラズマ性が高い材料により形成されているので、基材の通気孔の内壁が消耗する前に、プラズマ処理装置用電極板を再生することができる。従って、本発明のプラズマ処理装置用電極板の再生方法によれば、プラズマ生成用ガスの流量を変動させずに、プラズマ処理装置用電極板を再生することができる。
本発明によれば、通気孔の内壁が消耗しにくいプラズマ処理装置用電極板、およびこのプラズマ処理装置用電極板の再生方法を提供することが可能となる。
本実施形態に係るプラズマ処理装置用電極板の概略説明図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は断面図である。 本実施形態に係るプラズマ処理装置用電極板を用いたプラズマエッチング装置の一例を示す概略構成図である。 図２のプラズマエッチング装置を用いて、ウェハのエッチング処理を行った後のプラズマ処理装置用電極板の通気孔の概略断面図である。 コーティング層を形成している材料が、基材を形成している材料よりも耐プラズマ性が高いプラズマ処理装置用電極板について、ウェハのエッチング処理を行った後の状態を示す概略断面図である。 本実施形態のプラズマ処理装置用電極板の再生方法におけるプラズマ処理装置用電極板の表面に緻密質炭化珪素層を再コーティングする工程を説明する断面図である。 本実施形態のプラズマ処理装置用電極板の再生方法における通気孔の表面に形成された緻密質炭化珪素層を除去する工程を説明する断面図である。
以下に本発明の実施形態であるプラズマ処理装置用電極板、およびプラズマ処理装置用電極板の再生方法について添付した図面を参照して説明する。
本実施形態に係るプラズマ処理装置用電極板は、例えば、半導体デバイス製造プロセスに使用されるプラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置等のプラズマ処理装置の真空チャンバー内に備えられる一対の電極のうちの上側電極として用いられるものである。
図１は、本実施形態に係るプラズマ処理装置用電極板の概略説明図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は断面図である。
図１において、プラズマ処理装置用電極板１０は、円板状とされており、プラズマ生成用のガスを通過させる通気孔１１が複数個形成されている。プラズマ処理装置用電極板１０は、基材１２と、基材１２の表面に形成されたコーティング層１３とを有する。
本実施形態のプラズマ処理装置用電極板１０において、通気孔１１は、直径が０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲にあることが好ましい。基材１２における通気孔１１のアスペクト比（基材１２の厚さ／通気孔１１の直径）は３以上であることが好ましい。通気孔１１のアスペクト比が３以上であると、プラズマがプラズマ処理装置用電極板１０の背面にまで到達しにくくなり、プラズマ処理装置用電極板１０の背面に配置される部材（例えば、図２の冷却板１５）の消耗を抑えることができる。また、プラズマ生成用のガスの逆流を防ぐためには、通気孔１１のアスペクト比は５０以下であることが好ましい。
基材１２の厚さは、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲にあることが好ましい。基材１２の厚さがこの範囲にあると、プラズマ処理装置用電極板１０の強度が強く、プラズマによる反りや歪みが発生しにくく、またプラズマ生成用のガスを通過させることができる。
コーティング層１３の厚さは、０．３ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の範囲にあることが好ましい。コーティング層１３の厚さがこの範囲にあることによって、コーティング層１３が消耗して、基材１２が露出するまでの時間を長くすることができ、プラズマ処理装置用電極板１０の使用時間を長くすることができる。なお、コーティング層１３の厚さが３．０ｍｍを超えると、コーティング層１３内の通気孔１１の孔径が、プラズマによるコーティング層の消耗によって変動し、プラズマ生成用ガスの流量の調整が難しくなるおそれがある。
本実施形態のプラズマ処理装置用電極板１０は、基材１２は、コーティング層１３を形成している材料よりも耐プラズマ性が高い材料により形成されている。ここで、耐プラズマ性が高いとは、同一の条件でプラズマを照射したときの消耗比率が低いことを意味する。材料同士の耐プラズマ性の比較は、後述する実験例で示すように各材料の耐プラズマ性を評価することにより行うことができる。実際のプラズマ処理装置用電極板１０としては、コーティング層１３の消耗量（厚み）に対して基材１２の通気孔内壁の消耗量が１／１０以下となるように、基材１２とコーティング層１３が形成されていることが好ましい。
本実施形態のプラズマ処理装置用電極板１０では、基材１２を形成している材料は、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮからなる群より選ばれる一種もしくは二種以上の混合物、またはこれらとＳｉＣとの混合物とされている。基材１２を形成している材料は、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮからなる群より選ばれる一種もしくは二種以上とＳｉＣとの混合物であることが特に好ましい。この場合、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮの含有量は、合計で３質量％以上１０質量％以下の範囲にあることが好ましい。Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮの含有量が３質量％よりも少ないと耐プラズマ性が不十分となるおそれある。一方、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮの含有量が１０質量％以上を超えると、ウェハに転写される不純物量が多くなり半導体素子の製造が困難となるおそれある。基材１２は、上記材料の焼結体であることが好ましい。基材１２となる焼結体の素材は空孔率が２％以下であることが好ましい。
本実施形態のプラズマ処理装置用電極板１０では、コーティング層１３を形成している材料は、緻密質炭化珪素とされている。緻密質炭化珪素は、密度３．２０ｇ／ｃｍ３以上の炭化珪素である。緻密質炭化珪素は、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）によって成形されたＣＶＤ−ＳｉＣであることが好ましい。
本実施形態のプラズマ処理装置用電極板１０は、例えば、基材を形成する材料を焼結させて焼結体を得る焼結工程、焼結体の表面に緻密質炭化珪素からなるコーティング層を形成するコーティング工程、コーティング層が形成された焼結体に通気孔を形成する通気孔形成工程を備える方法によって製造することができる。
焼結工程において、基材を形成する材料として、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮからなる群より選ばれる一種もしくは二種以上とＳｉＣとの混合物を用いる場合、これらの原料の混合方法としては特に制限ない。混合は、湿式で行ってもよいし、乾式で行ってもよい。混合には、ボールミルなどの粉末の混合に用いられている通常の混合装置を用いることができる。
基材を形成する材料を焼結させる方法としては、ホットプレス、常圧焼結、熱間静水圧プレスを用いることができる。
コーティング工程において、コーティング層を形成する方法としてはＣＶＤ法を用いることができる。
通気孔形成工程において、コーティング層が形成された焼結体に通気孔を形成する方法としては、ドリル加工、超音波加工、レーザ加工を用いることができる。
図２は、本実施形態に係るプラズマ処理装置用電極板を用いたプラズマエッチング装置の一例を示す概略構成図である。
プラズマエッチング装置１００は、図２に示すように、真空チャンバー３０内の上側に本実施形態に係るプラズマ処理装置用電極板１０（上側電極）が設けられるとともに、下側に上下動可能な架台（下側電極）２０がプラズマ処理装置用電極板１０と相互間隔をおいて平行に設けられる。この場合、上側のプラズマ処理装置用電極板１０は絶縁体１４により真空チャンバー３０の壁に対して絶縁状態に支持されているとともに、架台２０の上に、静電チャック２１と、その周りを囲むシリコン製の支持リング２２とが設けられており、静電チャック２１上に支持リング２２により周縁部を支持した状態でウェハ（被処理基板）４０が載置されるようになっている。また、真空チャンバー３０の上側には、エッチングガス供給管３１が設けられ、このエッチングガス供給管３１から送られてきたエッチングガスは、拡散部材３２を経由した後、プラズマ処理装置用電極板１０に設けられた通気孔１１を通してウェハ４０に向かって流され、真空チャンバー３０の側部の排出口３３から外部に排出される構成とされる。一方、プラズマ処理装置用電極板１０と架台２０との間には、高周波電源５０により高周波電圧が印加されるようになっている。
また、プラズマ処理装置用電極板１０の背面には、熱伝導性に優れるアルミニウム等からなる冷却板１５が固定されている。この冷却板１５にも、プラズマ処理装置用電極板１０の通気孔１１に連通するように、通気孔１１と同じピッチで貫通孔１６が形成されている。そして、プラズマ処理装置用電極板１０は、背面が冷却板１５に接触した状態でねじ止め等によってプラズマエッチング装置１００内に固定される。
図３は、上記プラズマエッチング装置１００を用いて、ウェハ４０のエッチング処理を行った後のプラズマ処理装置用電極板１０の通気孔１１の概略断面図である。なお、図３において、破線はエッチング処理を行う前の状態を表し、実線はエッチング処理を行う前の状態を表わしている。また、プラズマ生成用のガスは、通気孔１１を上方から下方（矢印方向）に通過し、プラズマはプラズマ処理装置用電極板１０の下方にて生成する。従って、図３において、プラズマ処理装置用電極板１０は下側のコーティング層１３が消耗しており、１３ａはプラズマによって消耗せずに残存したコーティング層の残存部を、１３ｂは、プラズマによって消耗したコーティング層の消耗部である。
図３に示すように、プラズマ処理装置用電極板１０のコーティング層１３は、エッチング処理によって通気孔１１の周囲はテーパ状に消耗する。基材１２内の通気孔１１の内壁は、実質的に消耗されてないことが好ましい。例えば、通気孔１１の直径が０．５ｍｍで、コーティング層１３の厚さが３．０ｍｍの場合、通気孔１１の基材１２の端面が見えるまでエッチング処理したときでも、基材１２内の通気孔１１の内壁が消耗される厚さｔは、０．００５ｍｍ以下であること好ましい。
図４は、コーティング層を形成している材料が、基材を形成している材料よりも耐プラズマ性が高いプラズマ処理装置用電極板について、ウェハのエッチング処理を行った後の状態を示す概略断面図である。図４に示すプラズマ処理装置用電極板１１０において、基材１１２はＳｉＣ焼結体であり、コーティング層１１３はＣＶＤ−ＳｉＣで形成されている。なお、図４において、破線はエッチング処理を行う前の状態を表し、実線はエッチング処理を行った後の状態を表わしており、１１３ａはプラズマによって消耗せずに残存したコーティング層の残存部を、１１３ｂは、プラズマによって消耗したコーティング層の消耗部である。
図４に示すように、コーティング層１１３を形成している材料が基材１１２を形成している材料よりも耐プラズマ性が高いプラズマ処理装置用電極板１１０では、プラズマによって基材１１２内の通気孔１１１の内壁が大きく消耗する。このため、通気孔１１１を通過するプラズマ生成用ガスの流量が大きく変動し、安定にエッチング処理を実施することが困難となる。
次に、本実施形態のプラズマ処理装置用電極板の再生方法を説明する。
本実施形態のプラズマ処理装置用電極板の再生方法は、例えば、上記の図３に示すように、コーティング層の表面がプラズマによって消耗しているプラズマ処理装置用電極板の再生方法である。本実施形態のプラズマ処理装置用電極板の再生方法は、プラズマ処理装置用電極板の表面に、緻密質炭化珪素層を再コーティングする工程と、プラズマ処理装置用電極板の通気孔の表面にコーティングされた緻密質炭化珪素層を除去する工程とを備える。
図５は、プラズマ処理装置用電極板の表面に緻密質炭化珪素層を再コーティングした状態を説明する断面図である。
本実施形態のプラズマ処理装置用電極板の再生方法において、緻密質炭化珪素層１３ｃは、ＣＶＤ法によって形成されたＣＶＤ−ＳｉＣからなる層である。緻密質炭化珪素層１３ｃは、コーティング層１３の消耗部１３ｂを超える厚さで形成されており、通気孔１１の直径が部分的に狭くなっている。
図６は、通気孔の表面に形成された緻密質炭化珪素層１３ｃを除去した状態を説明する断面図である。
本実施形態のプラズマ処理装置用電極板の再生方法では、プラズマ処理装置用電極板の通気孔の表面にコーティングされた緻密質炭化珪素層１３ｃを除去する。これによって、通気孔１１の直径を再生前の状態に戻すとともに、基材１２の通気孔１１の内壁を耐プラズマ性が高い基材１２の材料を露出させる。緻密質炭化珪素層１３ｃが基材１２の通気孔１１の内壁に緻密質炭化珪素層１３ｃが残留していると、プラズマによるエッチング処理中に通気孔１１の内壁に残留していた緻密質炭化珪素層１３ｃが消耗することによって、通気孔１１の孔径が広がり、これによりプラズマ生成用ガスの流量が変動し、安定してエッチング処理を行うことが困難となるおそれがある。緻密質炭化珪素層１３ｃを除去する方法としては、ドリル加工、超音波加工、レーザ加工を用いることができる。
以上のような構成とされた本実施形態である本実施形態のプラズマ処理装置用電極板１０においては、基材１２が、コーティング層１３を形成している材料よりも耐プラズマ性が高い材料により形成されているので、基材１２の通気孔１１の内壁は、コーティング層１３よりもプラズマによる消耗が起こりにくくなる。従って、本発明のプラズマ処理装置用電極板では、プラズマによるエッチング処理中に、プラズマ生成用ガスの流量が変動することが起こりにくく、長時間にわたって安定して利用することができる。
そして、本実施形態のプラズマ処理装置用電極板１０においては、基材１２を形成している材料がＹ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮからなる群より選ばれる一種もしくは二種以上の混合物、またはこれらとＳｉＣとの混合物であり、コーティング層１３を形成している材料が緻密質炭化珪素とされているので、基材１２の耐プラズマ性をコーティング層１３の耐プラズマ性よりも確実に高くすることができる。
本実施形態のプラズマ処理装置用電極板の再生方法においては、基材が、コーティング層を形成している緻密質炭化珪素よりも耐プラズマ性が高い材料により形成されているので、基材の通気孔の内壁が消耗する前に、プラズマ処理装置用電極板を再生することができる。従って、本発明のプラズマ処理装置用電極板の再生方法によれば、プラズマ生成用ガスの流量を変動させずに、プラズマ処理装置用電極板を再生することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、プラズマ処理装置用電極板１０を円板状としたが、プラズマ処理装置用電極板１０の形状には特には制限はなく、角板状としてもよい。
また、本実施形態では、基材１２形成している材料はＹ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮからなる群より選ばれる一種もしくは二種以上の混合物、またはこれらとＳｉＣとの混合物であり、コーティング層１３を形成している材料は緻密質炭化珪素として説明したが、これに限定されることはなく、基材１２は、コーティング層１３を形成している材料よりも耐プラズマ性が高い材料により形成されていればよい。基材１２およびコーティング層１３の材料は、プラズマ生成用のガス、エッチング処理されるウエハ（被処理基板）の材質に応じて適宜選択することが好ましい。
以下に、本発明に係るプラズマ処理装置用電極板の作用効果について評価した評価試験の結果について説明する。
まず、予備試験として、下記の実験例１〜７にて作製した電極材料の耐プラズマ性を評価した。
［実験例１］
（ＳｉＣ焼結体の作製）
ＳｉＣ粉末（純度：９９．９質量％、平均粒子径：０．４μｍ）を用意した。用意したＳｉＣ粉末を成形型に充填し、ホットプレスを用いて２０００℃、４０ＭＰａの条件で加圧焼成した。得られた焼結体を研磨加工して、直径４００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのＳｉＣ焼結体を作製した。得られた焼結体は、気孔率が２％以下であった。
［実験例２］
（ＣＶＤ−ＳｉＣの作製）
シリコン基板（直径：４０ｍｍ、厚さ：５ｍｍ）を用意した。用意したシリコン基板の表面に、ＣＶＤ装置を用いて厚さ１０ｍｍのＣＶＤ−ＳｉＣを作製した。
［実験例３］
（３質量％−Ｙ２Ｏ３含有ＳｉＣ焼結体の作製）
Ｙ２Ｏ３粉末（純度：９９．９質量％、平均粒子径：３μｍ）とＳｉＣ粉末（純度：９９．９質量％、平均粒子径：４μｍ）とを用意した。
用意したＹ２Ｏ３粉末とＳｉＣ粉末とを、質量比で３：９７（Ｙ２Ｏ３粉末：ＳｉＣ粉末）の割合でボールミルを用いて混合して、粉末混合物を得た。得られた粉末混合物を成形型に充填し、ホットプレスを用いて２０００℃、４０ＭＰａの条件で加圧焼成した。得られた焼結体を研磨加工して、直径４００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの３質量％−Ｙ２Ｏ３含有ＳｉＣ焼結体を作製した。得られた焼結体は、気孔率が２％以下であった。
［実験例４］
（５質量％−Ｙ２Ｏ３含有ＳｉＣ焼結体の作製）
Ｙ２Ｏ３粉末とＳｉＣ粉末との混合割合を、質量比で５：９５（Ｙ２Ｏ３粉末：ＳｉＣ粉末）としたこと以外は、実験例３と同様にして、５質量％−Ｙ２Ｏ３含有ＳｉＣ焼結体を作製した。得られた焼結体は、気孔率が２％以下であった。
［実験例５］
（１０質量％−Ｙ２Ｏ３含有ＳｉＣ焼結体の作製）
Ｙ２Ｏ３粉末とＳｉＣ粉末との混合割合を、質量比で１０：９０（Ｙ２Ｏ３粉末：ＳｉＣ粉末）としたこと以外は、実験例３と同様にして、１０質量％−Ｙ２Ｏ３含有ＳｉＣ焼結体を得た。得られた焼結体は、気孔率が２％以下であった。
［実験例６］
（３質量％−Ａｌ２Ｏ３含有ＳｉＣ焼結体の作製）
Ａｌ２Ｏ３粉末（純度：９９．９質量％、平均粒子径：０．３μｍ）を用意した。
Ｙ２Ｏ３粉末の代わりに、Ａｌ２Ｏ３粉末とＳｉＣ粉末とを、質量比で３：９７（Ａｌ２Ｏ３粉末：ＳｉＣ粉末）の割合でボールミルを用いて混合したこと以外は、実験例３と同様にして、３質量％−Ａｌ２Ｏ３含有ＳｉＣ焼結体を作製した。得られた焼結体は、気孔率が２％以下であった。
［実験例７］
（３質量％−ＡｌＮ含有ＳｉＣ焼結体の作製と耐プラズマ性の評価）
ＡｌＮ粉末（純度：９９．９質量％、平均粒子径：０．５μｍ）を用意した。
Ｙ２Ｏ３粉末の代わりに、ＡｌＮ粉末とＳｉＣ粉末とを、質量比で３：９７（ＡｌＮ粉末：ＳｉＣ粉末）の割合でボールミルを用いて混合したこと以外は、実験例３と同様にして、３質量％−ＡｌＮ含有ＳｉＣ焼結体を作製した。得られた焼結体は、気孔率が２％以下であった。
（耐プラズマ性の評価）
実験例１〜７にて作製した電極材料の表面の一部にマスキングを施した。このマスキングを施した電極材料を、ＲＩＥプラズマエッチング装置に取付けた。次いで、ＲＩＥプラズマエッチング装置内を真空とした後、ＳＦ４ガスを５０ｓｃｃｍの流量で導入し、５００Ｗで、１時間プラズマを電極材料に照射した。プラズマ照射後、電極材料をＲＩＥプラズマエッチング装置から取出した。電極材料のマスキングを除去し、マスキング部分とマスキングしていなかった部分の段差をプラズマ照射による消耗量として測定した。測定した電極材料の消耗量を、実験例１で作製したＳｉＣ焼結体の消耗量を１とした消耗比率（＝電極材料の消耗量／ＳｉＣ焼結体の消耗量）として評価した。その結果を表１に示す。
Figure 2018131664
表１の消耗比率から、実験例１〜７にて作製した電極材料の耐プラズマ性は、ＳｉＣ焼結体、ＣＶＤ−ＳｉＣ、３質量％ＡｌＮ含有ＳｉＣ焼結体、３質量％Ａｌ２Ｏ３含有ＳｉＣ焼結体、３質量％Ｙ２Ｏ３含有ＳｉＣ焼結体、５質量％Ｙ２Ｏ３含有ＳｉＣ焼結体、１０質量％Ｙ２Ｏ３含有ＳｉＣ焼結体の順で高くなることが確認された。
［本発明例１］
上記実験例３と同様にして、直径４００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの３質量％−Ｙ２Ｏ３含有ＳｉＣ焼結体を作製した。
得られた３質量％−Ｙ２Ｏ３含有ＳｉＣ焼結体を基材とし、その片側表面に、ＣＶＤ装置を用いて厚さ２ｍｍのＣＶＤ−ＳｉＣ層を形成した。次いで、レーザ装置を用いて、得られた積層体に直径０．５ｍｍ狙いの通気孔を１０ｍｍ間隔で均等に形成して、プラズマ処理装置用電極板を製造した。
［本発明例２］
基材として、上記実験例４と同様にして作製した５質量％−Ｙ２Ｏ３含有ＳｉＣ焼結体を用いたこと以外は、本発明例１と同様にしてプラズマ処理装置用電極板を製造した。
［本発明例３］
基材として、上記実験例５と同様にして作製した１０質量％−Ｙ２Ｏ３含有ＳｉＣ焼結体を用いたこと以外は、本発明例１と同様にしてプラズマ処理装置用電極板を製造した。
［本発明例４］
基材として、上記実験例６と同様にして作製した３質量％−Ａｌ２Ｏ３含有ＳｉＣ焼結体を用いたこと以外は、本発明例１と同様にしてプラズマ処理装置用電極板を製造した。
［本発明例５］
基材として、上記実験例７と同様にして作製した３質量％−ＡｌＮ含有ＳｉＣ焼結体を用いたこと以外は、本発明例１と同様にしてプラズマ処理装置用電極板を製造した。
［比較例１］
基材として、上記実験例１と同様にして作製したＳｉＣ焼結体を用いたこと以外は、本発明例１と同様にしてプラズマ処理装置用電極板を製造した。
本発明例１〜５および比較例１にて製造したプラズマ処理装置用電極板について、耐プラズマ性と、プラズマ処理後の再生による通気孔の孔径の変化とを下記のようにして評価した。
（耐プラズマ性）
製造したプラズマ処理装置用電極板の表面の一部にマスキングを施した。このマスキングを施したプラズマ処理装置用電極板を、図２に示したプラズマエッチング装置に装着して、ウェハのエッチング処理を行った。真空チャンバー内を真空とした後、ＳＦ４ガスを５０ｓｃｃｍの流量で導入し、５００Ｗで、３００時間エッチング処理を行った。エッチング処理後、プラズマ処理装置用電極板を、プラズマエッチング装置から取出した。プラズマ処理装置用電極板のマスキングを除去した後、樹脂埋めし、研磨して通気孔の断面を露出させた。通気孔およびコーティング層の断面を、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察し、プラズマ処理後の通気孔とコーティング層の消耗度を次のようにして求めた。その結果を表２に示す。
（通気孔の消耗度）
通気孔の消耗度は、基材の通気孔内壁の消耗度（図３のｔに相当）とした。通気孔の深さ方向の中央部分（プラズマ処理装置用電極板の厚さ方向における基材の中央部分）における通気孔の孔径（プラズマ処理後の孔径）を測定し、下記の式より算出した。
通気孔の消耗度＝｛エッチング処理後の孔径−エッチング処理前の孔径（０．５ｍｍ）｝／２
（コーティング層の消耗度）
コーティング層の消耗度は、プラズマ処理にて消耗した部分の厚さ（図３の消耗部１３ｂの厚さに相当）とした。電極板の中心から１００ｍｍの部分と、マスキングを除去した部分との段差を測定し、その測定値をコーティング層の消耗度とした。
Figure 2018131664
本発明例１〜５と比較例１とを比較すると、コーティング層の消耗度は本発明例１〜５と比較例１は同等であるが、基材の通気孔内壁の消耗度は本発明例１〜５の方が顕著に低減されていることが確認された。特に、基材としてＹ２Ｏ３を含有するＳｉＣの焼結体を用いた本発明例１〜３は、比較例１と比較して、基材の通気孔内壁の消耗度が１／２以下に低減されていることが確認された。
（プラズマ処理後の再生による通気孔の孔径の変化）
製造したプラズマ処理装置用電極板を、図２に示したプラズマエッチング装置に装着して、上記の耐プラズマ性の評価と同じ条件でウェハのエッチング処理を行った。エッチング処理後、プラズマ処理装置用電極板を、プラズマエッチング装置から取出した。一部の通気孔の開口部をマスキングした。マスキングしたプラズマ処理装置用電極板の表面に、ＣＶＤ装置を用いて、厚さ２ｍｍのＣＶＤ−ＳｉＣ層で再コーティングした。次いで、レーザ装置を用いて、プラズマ処理装置用電極板の通気孔の内壁面をコーティングしているＣＶＤ−ＳｉＣ層を除去した。
再生したプラズマ処理装置用電極板のマスキングを除去した後、樹脂埋めし、研磨して通気孔の断面を露出させた。開口部をマスキングした通気孔（再生前の通気孔）と開口部をマスキングしていない通気孔（再生後の通気孔）について、それぞれ断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察し、通気孔の深さ方向の中央部分（プラズマ処理装置用電極板の厚さ方向における基材の中央部分）における通気孔の孔径を測定した。その結果を、表３に示す。
Figure 2018131664
比較例１のプラズマ処理装置用電極板では、再生後の通気孔の孔径が、エッチング処理前の通気孔の孔径（０．５ｍｍ）と比較して０．０１ｍｍ（２％）以上広がった。通気孔の孔径が０．５ｍｍで、アスペクト比が２０（＝１０ｍｍ／０．５ｍｍ）のプラズマ処理装置用電極板では、通気孔の孔径が０．０１ｍｍを超えて広がると通気孔を通して流れるガスの流量制御が困難になる。従って、比較例１のプラズマ処理装置用電極板は、再生後の使用が難しいことが確認された。
これに対して、本発明例１〜５のプラズマ処理装置用電極板は、再生後の通気孔の孔径の広がりが０．０１ｍｍ以下と狭いため、再生後の使用が容易である。
以上の結果から、本発明例１〜５によれば、通気孔の内壁が消耗しにくく、再生後の使用が容易なプラズマ処理装置用電極板を提供できることが確認された。
１０ プラズマ処理装置用電極板
１１ 通気孔
１２ 基材
１３ コーティング層
１３ａ 残存部
１３ｂ 消耗部
１３ｃ 緻密質炭化珪素層
１４ 絶縁体
２０ 架台（下側電極）
２１ 静電チャック
２２ 支持リング
３０ 真空チャンバー
３１ エッチングガス供給管
３２ 拡散部材
３３ 排出口
４０ ウェハ（被処理基板）
５０高周波電源
１００ プラズマエッチング装置
１１０ プラズマ処理装置用電極板
１１１ 通気孔
１１２ 基材
１１３ コーティング層
１１３ａ 残存部
１１３ｂ 消耗部

Claims (3)

  1. プラズマ生成用のガスを通過させる通気孔を有するプラズマ処理装置用電極板であって、
    基材と、前記基材の少なくとも一方の表面に設けられたコーティング層とを有し、
    前記基材は、前記コーティング層を形成している材料よりも耐プラズマ性が高い材料により形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置用電極板。
  2. 前記基材を形成している材料がＹ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮからなる群より選ばれる一種もしくは二種以上の混合物、またはこれらとＳｉＣとの混合物であり、前記コーティング層を形成している材料が緻密質炭化珪素であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置用電極板。
  3. プラズマ生成用のガスを通過させる通気孔を有するプラズマ処理装置用電極板であって、
    基材と、前記基材の少なくとも一方の表面に設けられたコーティング層とを有し、
    前記コーティング層は緻密質炭化珪素により形成され、前記基材は前記緻密質炭化珪素よりも耐プラズマ性が高い材料により形成されていて、前記コーティング層の表面がプラズマによって消耗しているプラズマ処理装置用電極板の再生方法であって、
    前記プラズマ処理装置用電極板の表面に、化学的気相成長法によって緻密質炭化珪素層を再コーティングする工程と、
    前記プラズマ処理装置用電極板の通気孔の表面にコーティングされた前記緻密質炭化珪素層を除去する工程と、
    を備えることを特徴とするプラズマ処理装置用電極板の再生方法。
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