JP6872424B2 - チャンバ、チャンバの製造方法、チャンバのメンテナンス方法、プラズマ処理装置、及びプラズマ処理方法 - Google Patents
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Description
また、本発明の第1の態様に従えば、内部でプラズマ処理が行われるチャンバであって、チャンバの壁部の内面のうち、プラズマを発生させる電極の近傍に、無機物の被膜を部分的に備える、チャンバが提供される。
プラズマ処理を行ったチャンバの被膜を除去し、被膜をチャンバに再形成することを含む、チャンバのメンテナンス方法が提供される。
また、本発明の第5の態様に従えば、内部でプラズマCVD処理が行われるチャンバを製造する方法であって、チャンバの壁部の内面のうち、プラズマを発生させる電極の近傍に、無機物の被膜を部分的に形成することを含む、チャンバの製造方法が提供される。
第1実施形態について説明する。以下の説明において、適宜、図1などに示すXYZ直交座標系を参照する。このXYZ直交座標系は、X方向およびY方向が水平方向(横方向)であり、Z方向が鉛直方向である。また、各方向において、適宜、矢印の先端と同じ側を+側(例、+Z側)、矢印の先端と反対側を−側(例、−Z側)と称す。例えば、鉛直方向(Z方向)において、上方が+Z側であり、下方が−Z側である。なお、図面においては、実施形態を説明するため、一部または全部を模式的に記載するとともに、一部分を大きくまたは強調して記載する等適宜縮尺を変更して表現した部分を含む。
第2実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。
以下の実施例1、並びに比較例1〜4において、プラズマ処理装置の評価を行った。プラズマ処理装置の評価は、チャンバの形成材料、被膜の形成材料、被膜の形成位置、被膜の膜厚が異なるプラズマ処理装置に対してプラズマ処理を繰り返し複数回行った後、チャンバ、被膜、チャンバ内の堆積物の変化等を評価することにより行った。また、実施例1においては、プラズマ処理により被処理物上に形成した薄膜の評価を行った。
(プラズマ処理装置)
各例(実施例1、比較例1〜4)で異なるプラズマ処理装置を製造した。実施例1で用いたプラズマ処理装置は、図1及び図5と同様の構成のプラズマ処理装置である。比較例1〜4で用いたプラズマ処理装置は、図4と同様の構成のプラズマ処理装置であり、実施例1と被膜が異なっている。各例では、チャンバの形成材料、被膜の形成材料、被膜の形成位置、被膜の膜厚等の条件を変えて、プラズマ処理装置の評価を行った。各例における被膜のサイズは、以下の通りである。また、各例における被膜のパラメータを表1に示す。各例の被膜は、プラズマ溶射法により形成した。なお、表1の被膜の形成部位に示した「部分的」とは被膜の形成部位が図5に示した部位であることを示しており、「全面」とは被膜の形成部位が図4に示した部位であることを示している。
被膜のサイズ:
被膜Caの幅L1(実施例1、図5参照) :25mm
被膜Cbの幅L2(実施例1、図5参照) :30mm
被膜Caと被膜Cbとの間隔Q(実施例1、図5参照) :10mm
被膜の幅L0(比較例1〜4、図4参照) :160mm
各例において、上記のように製造したプラズマ処理装置を用いて、プラズマCVD法によるプラズマ処理を被処理物に行い、被処理物上に膜を形成した。
各例において、所定の回数のプラズマ処理を実施した後のチャンバ上部の壁部及び被膜を目視で観察し、チャンバ上部の壁部及び被膜の耐久性を評価した。上記の耐久性の評価は、チャンバ及び被膜の少なくとも一方に、割れ、クラック、剥離などのダメージが生じたものを「×」(不合格)とし、割れ、クラック、剥離などのダメージが見られなかったものを「〇」とした。これらの評価結果を表1の「チャンバ・被膜の耐久性評価」に示す。また、比較例1におけるチャンバ上部の外観および内部の観察結果を図13(比較例1)に示す。
実施例1において、所定の回数のプラズマ処理を実施した後のチャンバ内部の堆積物を観察し、チャンバ内部における堆積物の保持特性を評価した。チャンバ内部の堆積物の観察結果を図12に示す。
実施例1及び比較例1において、被膜の組成変化をエネルギー分散型X線分析(EDX)、フーリエ変換赤外分光光度計(FTIR)により評価した。
実施例1において、プラズマ処理装置の経時変化を評価した。プラズマ処理装置の経時変化は、プラズマ処理装置により被処理物に形成した膜の経時変化を評価することで行った。被処理物に形成した膜の経時変化の評価は、プラズマ処理を500回、2000回、3000回、4000回、及び5000回行ったプラズマ処理装置を用いて被処理物に形成した膜について、膜厚及び膜厚の均一度を評価することにより行った。なお、膜厚は、所定の波長の光の吸光度(OD)を透過濃度計X−Riteにより測定することにより評価した。膜厚の測定は、膜厚と所定の波長の光の吸光度(OD)との関係を示す検量線をあらかじめ作成し、作成した検量線に基づいて、測定した吸光度を膜厚に変換することにより実施した。
(実施例1)
実施例1のプラズマ処理装置は、被膜をチャンバ上部の内面の曲面部分において部分的に(図5参照)、チャンバ上部の形成材料と同様の形成材料で、溶射法により150μmの膜厚で形成した。なお、形成した被膜の表面粗さを測定したところ、算術平均表面粗さ(Ra)は3.4μm、最大高さ(Rmax)は26μmであった。実施例1では、このプラズマ処理装置の各部を、メンテナンスなしに連続でプラズマ処理を行い経時的に評価した。
比較例1のプラズマ処理装置は、チャンバ上部の形成材料が石英であり、Y2O3の被膜をチャンバ上部の内面の曲面部分において全面に(図4参照)、溶射法により150μmの膜厚で形成した。比較例1では、このプラズマ処理装置の各部をメンテナンスなしに連続でプラズマ処理を行い経時的に評価した。
比較例2は、表1に示すように、チャンバ上部の形成材料がAl2O3であり、Y2O3の被膜をチャンバ上部の内面の曲面部分において全面に(図4参照)、溶射法により150μmの膜厚で形成した。比較例2では、このプラズマ処理装置の各部を、メンテナンスなしに連続でプラズマ処理を行い経時的に評価した。その結果、比較例2では、表1に示すように、プラズマ処理装置の使用直後のプラズマ処理20回において、チャンバ上部の割れによる破損が観察され、チャンバの耐久性が不良であった。
比較例3は、表1に示すように、チャンバ上部の形成材料が石英であり、Al2O3の被膜をチャンバ上部の内面の曲面部分において全面に(図4参照)、溶射法により150μmの膜厚で形成した。比較例3では、このプラズマ処理装置の各部を、メンテナンスなしに連続でプラズマ処理を行い経時的に評価した。その結果、比較例3では、表1に示すように、プラズマ処理700回において、チャンバ上部のクラックによる破損が観察され、チャンバの耐久性が不良であった。
比較例4は、比較例3のチャンバにおけるフランジ部分の形状を、図14に示すように、R0.5からR5.0に代え、且つ比較例3のチャンバにおける被膜の膜厚を150μmから50μmに代えた例である。なお、実施例1、並びに比較例1〜比較例3におけるチャンバのフランジ部分の形状はR0.5である。比較例4では、このプラズマ処理装置の各部を、メンテナンスなしに連続でプラズマ処理を行い経時的に評価した。その結果、比較例4では、表1に示すように、プラズマ処理1800回において、被膜の剥がれが観察され、被膜の耐久性が不良であった。
2…ベース
3…排気リング
4、4A…チャンバ
5、5A、5a〜5d…コイル(電極)
6…ステージ
7…天板
8…ガス供給部
8a…ガス供給口
C、CA、Ca〜Cd…被膜
D…ダウンフロー領域
P…プラズマ発生部
SP…内部空間(内部)
S…被処理物
15、15A…チャンバ上部(チャンバ)
15a…ドーム部(チャンバ上部、チャンバ)
15b…円筒部(チャンバ上部、チャンバ)
16…チャンバ下部(チャンバ)
16a…円筒部(チャンバ下部、チャンバ)
Claims (21)
- 内部でプラズマ処理が行われるチャンバであって、
前記チャンバの壁部の内面のうち、プラズマを発生させる電極の近傍に、無機物の被膜を部分的に備え、
前記被膜は、間隔をあけた複数の円環状、らせん状、又は縞状に設けられている、チャンバ。 - 前記被膜は、前記壁部の外側に配置された前記電極に対して、前記壁部を挟んだ前記内面に設けられる、請求項1に記載のチャンバ。
- 前記被膜は、前記壁部の内面のうち、曲面部分に設けられる、請求項1または請求項2に記載のチャンバ。
- 前記被膜は、多孔質である、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のチャンバ。
- 前記被膜は、表面粗さとして15μm以上の最大高さ(Rmax)を有する、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のチャンバ。
- 前記被膜は、1μm以上10μm以下の算術平均表面粗さ(Ra)を有する、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のチャンバ。
- 前記無機物は、Al2O3、及びY2O3の少なくとも1種である、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のチャンバ。
- 前記無機物は、前記チャンバにおける前記被膜が設けられる部分と同様の組成である、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のチャンバ。
- 前記チャンバにおける前記被膜が設けられる部分の組成及び前記無機物は、Al2O3である、請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のチャンバ。
- 前記被膜は、溶射膜である、請求項1から請求項9のいずれか一項に記載のチャンバ。
- 前記被膜の膜厚は、50μm以上300μm以下である、請求項1から請求項10のいずれか一項に記載のチャンバ。
- ドーム部と、円筒部と、を備えるベルジャー型である、請求項1から請求項11のいずれか一項に記載のチャンバ。
- 被処理物にプラズマ処理を行う装置であって、
請求項1から請求項12のいずれか一項に記載のチャンバと、
前記プラズマを発生させる電極と、
前記被処理物を載置するステージと、を備えるプラズマ処理装置。 - 前記チャンバは、ドーム部と円筒部とを備えたベルジャー型であり、
前記電極は、前記ドーム部の外周に設けられたキャップ型コイルであり、
前記チャンバにおける前記電極に囲まれたプラズマ発生部と、前記ステージとの間に、前記プラズマ発生部において生じたラジカルが再結合するダウンフロー領域が設けられる、請求項13に記載のプラズマ処理装置。 - 前記ダウンフロー領域において前記ラジカルが再結合してなる物質が、前記被処理物上に堆積される、請求項14に記載のプラズマ処理装置。
- 前記プラズマ発生部と前記ステージとの間の距離が、10cm以上、35cm以下である、請求項14または請求項15に記載のプラズマ処理装置。
- 前記キャップ型コイルが、誘導結合プラズマを発生させる、請求項14から請求項16のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記キャップ型コイルが、互いに沿って伸びる2本のコイルからなり、前記2本のコイルの端部がずれている、請求項14から請求項17のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 請求項13から請求項18のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置を用いて、前記被処理物にプラズマ処理を行うことを含む、プラズマ処理方法。
- 請求項1から請求項12のいずれか一項に記載のチャンバのメンテナンス方法であって、プラズマ処理を行った前記チャンバの前記被膜を除去し、前記被膜を前記チャンバに再形成することを含む、チャンバのメンテナンス方法。
- 内部でプラズマ処理が行われるチャンバを製造する方法であって、
前記チャンバの壁部の内面のうち、プラズマを発生させる電極の近傍に、無機物の被膜を部分的に形成することを含み、
前記被膜は、間隔をあけた複数の円環状、らせん状、又は縞状に形成される、チャンバの製造方法。
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