WO2022009340A1 - Cover member for plasma processing device, plasma processing, and membrane production method - Google Patents

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    • C23F4/00Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00

Definitions

  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view schematically showing an outline of the configuration of the plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a method of forming a film of a coating film of an earth electrode arranged in the plasma processing apparatus according to the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 3 is a graph showing the intensity of X-ray diffraction with respect to the surface of the coating film of the ground electrode arranged in the plasma processing apparatus according to the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 4 is a graph showing a change in the number of foreign substances generated with a change in the average crystallite size of the coating film of the ground electrode arranged in the plasma processing apparatus according to the embodiment shown in FIG. 1.
  • a metal member such as a stainless alloy or an aluminum alloy is used.
  • the surface of the base material 41 is also improved in corrosion resistance to plasma such as passivation treatment, thermal spraying, PVD, and CVD in order to suppress corrosion, metal contamination, and generation of foreign substances caused by exposure to plasma 15. It has been treated to reduce wear.

Abstract

Provided are a plasma processing device that reduces the generation of particles and improves processing yield, a cover member for the plasma processing device, and a membrane production method. The present invention includes a membrane that is formed by spraying a plurality of particles of yttrium oxide and yttrium fluoride and covers an inner surface of a grounding electrode 40 disposed on an inner wall of a processing chamber that is arranged inside a vacuum container and in which a plasma is formed, the inner surface of the grounding electrode 40 being exposed to the plasma. The spraying is performed at a thermal spray temperature that is higher than the melting point of the yttrium fluoride material and lower than the melting point of the yttrium oxide material. The yttrium fluoride material is melted between a plurality of crystals of the yttrium oxide material and then recrystallized and solidified, and the yttrium oxide crystals are adhered to obtain the membrane. The average size of each of the crystallites constituting the membrane is 50 nm or less.

Description

プラズマ処理装置のカバー部材、プラズマ処理および被膜の製造方法Manufacturing method of cover member, plasma processing and coating of plasma processing equipment
 本発明は、プラズマ処理装置のカバー部材、プラズマ処理装置および被膜の製造方法に関する。 The present invention relates to a cover member for a plasma processing device, a plasma processing device, and a method for manufacturing a coating film.
 半導体ウエハを加工して電子デバイスや磁気メモリを製造する工程において、当該ウエハ表面に回路構造を形成するための微細な加工には、プラズマエッチングが用いられている。このようなプラズマエッチングによる加工は、デバイスの高集積化に伴って益々高い精度や歩留まりが要求されている。 In the process of processing a semiconductor wafer to manufacture an electronic device or a magnetic memory, plasma etching is used for fine processing for forming a circuit structure on the surface of the wafer. Such processing by plasma etching is required to have higher accuracy and yield as the device becomes highly integrated.
 プラズマエッチングに用いられるプラズマ処理装置においては、真空容器内部に処理室が配置され、処理室の内部部材は、通常強度およびコストの観点からアルミニウム、ステンレス等の金属素材が採用されている。さらに、この処理室の内部部材の表面は、形成されるプラズマに曝されることになるため、内部部材の表面には耐プラズマ性の高い被膜が配置され、内部部材の表面がプラズマにより損耗されないように、あるいはプラズマと内部部材の表面との間の相互の作用の量や性質の変化が抑制されるように構成されていることが一般的である。 In the plasma processing apparatus used for plasma etching, a processing chamber is arranged inside the vacuum vessel, and metal materials such as aluminum and stainless steel are usually used for the internal members of the processing chamber from the viewpoint of strength and cost. Further, since the surface of the internal member of the processing chamber is exposed to the formed plasma, a highly plasma-resistant coating film is arranged on the surface of the internal member, and the surface of the internal member is not worn by the plasma. In general, it is configured so that changes in the amount and properties of the interaction between the plasma and the surface of the internal member are suppressed.
 このような処理室の内部部材に用いられる耐プラズマ性を有した被膜の一例が、特許文献1に開示されている。この特許文献1では、上記被膜の例として酸化イットリウムの被膜が示されている。 Patent Document 1 discloses an example of a plasma-resistant coating used for an internal member of such a processing chamber. In Patent Document 1, a film of yttrium oxide is shown as an example of the above-mentioned film.
 一般に、酸化イットリウムを用いた被膜は、プラズマ溶射、SPS溶射、爆発溶射、減圧溶射等の方法(以下、本開示においてはこれらの方法を「溶射」という。)により、真空あるいは大気中の何れの雰囲気においても形成可能であることが知られている。大気プラズマ溶射法は、所定の粒径、例えば10~60μmの範囲内の径を有した原料粉を輸送ガスとともにプラズマ炎に導入し、溶融または半溶融の状態にし、このような状態の原料粒子を被覆対象である基材の表面に噴射して製膜する技術である。一方で、この溶射による方法は形成された被膜の表面における高さ、所謂凹凸の変動が大きいこと、さらには、溶融または半溶融した状態で相互に接着され冷えて固化された被膜の粒同士の間に気孔が形成され、当該気孔にプラズマ中のガスや生成物の粒子が入り込んで汚染や異物を誘起する等の課題があった。 Generally, the coating film using yttrium oxide is either vacuum or atmospheric by a method such as plasma spraying, SPS spraying, explosive spraying, or vacuum spraying (hereinafter, these methods are referred to as "thermal spraying" in the present disclosure). It is known that it can be formed even in an atmosphere. In the atmospheric plasma spraying method, raw material powder having a predetermined particle size, for example, a diameter in the range of 10 to 60 μm, is introduced into a plasma flame together with a transport gas to be in a molten or semi-melted state, and the raw material particles in such a state are obtained. Is a technique for forming a film by spraying the surface of a base material to be coated. On the other hand, in this thermal spraying method, the height on the surface of the formed coating film, that is, the fluctuation of so-called unevenness is large, and moreover, the particles of the coating film that are adhered to each other in a molten or semi-molten state and are cooled and solidified. Pore is formed between them, and there is a problem that particles of gas or product in plasma enter the pore and induce contamination or foreign matter.
 このような問題に対しても、例えば特許文献2や特許文献3に開示に開示されているように、従来から多くの解決策が検討されている。これらの特許文献では、所謂、エアロゾルデポジション法が開示されている。この技術は、数μm程度の大きさの径を備えた原料粉を音速に近い速度で被覆対象の基材の表面に吹きつけて製膜し、8~50nmサイズの微結晶からなる層状の構造を被膜として形成するものであって、上記大気プラズマ溶射法よりも表面の凹凸を小さくすることができるとされている。 For such problems, many solutions have been studied conventionally, as disclosed in the disclosures in Patent Document 2 and Patent Document 3, for example. These patent documents disclose the so-called aerosol deposition method. In this technology, raw material powder having a diameter of about several μm is sprayed onto the surface of the substrate to be coated at a speed close to the speed of sound to form a film, and a layered structure consisting of microcrystals having a size of 8 to 50 nm is formed. Is formed as a film, and it is said that the surface irregularities can be made smaller than those of the above-mentioned atmospheric plasma spraying method.
 ところで、酸化イットリウム製の被膜は、フッ素系ガスのプラズマに曝されると、プラズマ中のフッ素等と反応し、被膜が損耗しやすいという課題がある。そこで被膜をフッ化イットリウムへ変更することが検討されている。このフッ化イットリウム製の被膜を大気圧下でプラズマを用いた溶射法によって形成する技術が、特許文献4に開示されている。 By the way, when the film made of yttrium oxide is exposed to the plasma of a fluorine-based gas, it reacts with fluorine or the like in the plasma, and there is a problem that the film is easily worn. Therefore, it is being considered to change the coating to yttrium fluoride. Patent Document 4 discloses a technique for forming this yttrium fluoride film by a thermal spraying method using plasma under atmospheric pressure.
 さらに、フッ化イットリウム被膜の製膜においても、クラックの抑制、表面ラフネスの低減、耐圧向上などの検討が進められている。特許文献5には、イットリウム系のフッ化化合物の溶射被膜を得ることのできる溶射材料として、フッ化イットリウム造粒粉と酸化イットリウム造粒粉との特定の混合比率の値の範囲が開示されている。このように調整された溶射材料の被膜を用いれば、プラズマに対して十分な耐食性を備え、酸による洗浄時にも酸浸透による基材の損傷を効果的に防止できる。 Furthermore, in the formation of the yttrium fluoride film, studies are underway to suppress cracks, reduce surface roughness, and improve pressure resistance. Patent Document 5 discloses a range of values of a specific mixing ratio of yttrium fluoride granulated powder and yttrium oxide granulated powder as a thermal spraying material capable of obtaining a thermal spray coating of an yttrium-based fluorocompound. There is. By using the coating material of the thermal spray material adjusted in this way, it is possible to have sufficient corrosion resistance against plasma and effectively prevent damage to the base material due to acid permeation even during cleaning with acid.
 また、特許文献6には、パーティクルの発生を抑制できるフッ化イットリウム製の溶射被膜を製造する技術が開示されている。開示された技術は、高速フレーム溶射法においてフレームを放出する溶射ガンのノズル、または大気圧プラズマ溶射法においてプラズマジェットを放出する溶射ガンのノズルの中心軸線に沿った方向において、該溶射ガンのノズルから下流側に離れた位置あるいはノズルの先端位置に、特定の範囲の平均粒径を有するフッ化イットリウムの粒子を含むスラリーを供給するものである。 Further, Patent Document 6 discloses a technique for producing a thermal spray coating made of yttrium fluoride that can suppress the generation of particles. The disclosed technique is a nozzle of a thermal spray gun that emits a frame in a high-speed frame thermal spraying method, or a nozzle of the thermal spray gun in a direction along the central axis of a thermal spray gun nozzle that emits a plasma jet in an atmospheric pressure plasma spraying method. A slurry containing particles of yttrium fluoride having an average particle size in a specific range is supplied to a position distant from the downstream side or a position at the tip of the nozzle.
特許第4006596号公報Japanese Patent No. 4006596 特開2014-141390号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-141390 特開2016-27624号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-27624 特開2013-140950号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-140950 特開2017-190475号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-190475 特開2017-150085号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-15805 特開2019―192701号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-192701
 しかしながら、上記の従来技術では、以下の点について考慮が不十分であったため問題が生じていた。すなわち、プラズマエッチングに用いるプラズマ処理装置に求められる加工の精度が高まるに伴って、真空容器内部に配置された処理室内において、処理中に生成される径が小さな異物の影響も問題視されおり、このように径がより小さい微粒子に対してもその発生を抑制することが求められている。 However, in the above-mentioned conventional technology, the following points were not sufficiently considered, which caused a problem. That is, as the processing accuracy required for the plasma processing apparatus used for plasma etching increases, the influence of foreign matter having a small diameter generated during processing in the processing chamber arranged inside the vacuum vessel is also regarded as a problem. As described above, it is required to suppress the generation of fine particles having a smaller diameter.
 被膜の材料としてフッ化イットリウムを用いた上記従来技術では、腐食や微小なパーティクルの発生を十分に抑制できる溶射被膜を生成する条件について、十分に考慮されていなかった。また、特許文献2,3においては、微小なパーティクルの発生を抑制する処理室内壁を構成する部材の表面に配置された被膜の条件について開示されているものの、溶射法を用いて被膜を生成する際の満たすべき条件については考慮されていなかった。また、フッ化イットリウムを用いた上記従来技術でも、クラックの抑制、表面ラフネスの低減、空孔率の低減が検討されているが、更なる改善が求められている。 In the above-mentioned conventional technique using yttrium fluoride as a film material, the conditions for forming a thermal sprayed film capable of sufficiently suppressing corrosion and generation of fine particles have not been sufficiently considered. Further, although Patent Documents 2 and 3 disclose the conditions of the coating film arranged on the surface of the member constituting the treatment chamber wall that suppresses the generation of minute particles, the coating film is generated by using the thermal spraying method. No consideration was given to the conditions to be met. Further, even in the above-mentioned conventional technique using yttrium fluoride, suppression of cracks, reduction of surface roughness, and reduction of porosity have been studied, but further improvement is required.
 このため、従来の技術では、発生したパーティクルにより処理対象の試料の汚染が生起して処理の歩留まりが損なわれていた。また、特許文献7では、酸化イットリウムとフッ化イットリウムを別々に溶射する技術が開示されているが、これによっても微小パーティクルの発生を十分に抑制することはできなかった。 For this reason, in the conventional technique, the generated particles cause contamination of the sample to be treated, and the yield of treatment is impaired. Further, Patent Document 7 discloses a technique of spraying yttrium oxide and yttrium fluoride separately, but this also cannot sufficiently suppress the generation of fine particles.
 そこで、本発明では、パーティクルの発生を低減して、処理の歩留まりを向上させたプラズマ処理装置のカバー部材、プラズマ処理装置および被膜の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a cover member for a plasma processing apparatus, a plasma processing apparatus, and a method for manufacturing a coating film, which reduces the generation of particles and improves the processing yield.
 上記課題を解決するために、代表的な本発明にかかるプラズマ処理装置のカバー部材の一つは、プラズマ処理装置の真空容器内部に配置され内側でプラズマが形成される処理室内に配置され、内表面が前記プラズマに面するカバー部材であって、
 前記カバー部材は、その表面の一部が、第1の材料及び前記第1の材料とは異なる第2の材料が同時に溶射された被膜によって形成されており、
 前記被膜は、前記第1の材料からなる粒子同士の間に、前記第2の材料の粒子が融解された状態で前記第1の材料の粒子と固着していることにより達成される。
In order to solve the above problems, one of the cover members of the plasma processing apparatus according to the present invention, which is typical of the present invention, is arranged inside the vacuum vessel of the plasma processing apparatus and is arranged inside the processing chamber where plasma is formed. A cover member whose surface faces the plasma.
A part of the surface of the cover member is formed by a coating film on which a first material and a second material different from the first material are sprayed at the same time.
The coating film is achieved by fixing the particles of the second material to the particles of the first material in a melted state between the particles made of the first material.
 また、代表的な本発明にかかる被膜の製造方法の一つは、プラズマ処理装置の真空容器内部に配置され内側でプラズマが形成される処理室内に配置され、内表面が前記プラズマに面するカバー部材を被覆する被膜の製造方法であって、
 第1の材料及び前記第1の材料とは異なる第2の材料の複数の粒子を、前記カバー部材にプラズマ溶射法で吹き付けて前記被膜を形成し、
 前記第1の材料の複数の粒子同士の間に前記第2の材料の粒子が融解して浸透した後、前記第2の材料を固化させて前記第1の材料の粒子と固着することによって前記被膜を形成することにより達成される。
Further, one of the typical methods for producing a coating film according to the present invention is a cover which is arranged inside a vacuum vessel of a plasma processing apparatus and is arranged inside a processing chamber where plasma is formed, and whose inner surface faces the plasma. It is a method of manufacturing a coating film that covers a member.
A plurality of particles of the first material and a second material different from the first material are sprayed onto the cover member by a plasma spraying method to form the coating film.
After the particles of the second material are melted and permeated between the plurality of particles of the first material, the second material is solidified and fixed to the particles of the first material. Achieved by forming a coating.
 なお、本発明の被膜の構造は、第1の材料及び第2の材料を溶射という方法によって形成し、粒子と溶解した物質が混然一体となった構造となっている。このため、被膜の構造を通常の物理的な構成を表現する方法で表すことは困難である。そのため、本発明においては、物をその構造又は特性により直接特定することが不可能であるか、又はおよそ実際的でないという事情が存在する。 The structure of the coating film of the present invention is such that the first material and the second material are formed by a method called thermal spraying, and the particles and the dissolved substance are mixed and integrated. For this reason, it is difficult to express the structure of the coating in a way that expresses a normal physical structure. Therefore, in the present invention, there is a circumstance that it is impossible or almost impractical to directly specify an object by its structure or property.
 本発明によれば、パーティクルの発生を低減して処理の歩留まりを向上させたプラズマ処理装置のカバー部材、プラズマ処理装置および被膜の製造方法を提供することが可能となる。
 上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a cover member for a plasma processing apparatus, a plasma processing apparatus, and a method for manufacturing a coating film, in which the generation of particles is reduced and the processing yield is improved.
Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
図1は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view schematically showing an outline of the configuration of the plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention. 図2は、図1に示す実施形態に係るプラズマ処理装置に配置されたアース電極の被膜の製膜方法を示した模式図である。FIG. 2 is a schematic view showing a method of forming a film of a coating film of an earth electrode arranged in the plasma processing apparatus according to the embodiment shown in FIG. 図3は、図1に示す実施形態に係るプラズマ処理装置に配置されたアース電極の被膜の表面に対するX線回折の強度を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the intensity of X-ray diffraction with respect to the surface of the coating film of the ground electrode arranged in the plasma processing apparatus according to the embodiment shown in FIG. 図4は、図1に示す実施形態に係るプラズマ処理装置に配置されたアース電極の被膜の平均結晶子サイズの変化に伴う異物の発生数の変化を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a change in the number of foreign substances generated with a change in the average crystallite size of the coating film of the ground electrode arranged in the plasma processing apparatus according to the embodiment shown in FIG. 1.
 本発明の実施形態を以下、図1乃至4を用いて説明する。
 図1(a)は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図であり、図1(b)は、本実施形態に係るプラズマ処理装置の処理室の内壁の一部を拡大して示す断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4.
FIG. 1A is a vertical cross-sectional view schematically showing an outline of the configuration of the plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a processing chamber of the plasma processing apparatus according to the present embodiment. It is sectional drawing which shows the part of the inner wall of the is enlarged.
 本実施形態のプラズマ処理装置は、円筒形部分を有した真空容器と、円筒形部分上方または側方周囲にこれを囲んで配置されたプラズマ形成部と、真空容器の下方に配置され真空容器内部を排気する真空ポンプを含む真空排気部と、を備えている。真空容器の内部には、プラズマが形成される空間である処理室7が配置され、真空排気部と連通可能に構成されている。 The plasma processing apparatus of the present embodiment has a vacuum vessel having a cylindrical portion, a plasma forming portion arranged above or around the cylindrical portion around the vacuum vessel, and a vacuum vessel inside which is arranged below the vacuum vessel. It is equipped with a vacuum exhaust section, including a vacuum pump that exhausts the air. Inside the vacuum container, a processing chamber 7, which is a space in which plasma is formed, is arranged so as to be communicable with the vacuum exhaust unit.
 以下、本実施形態のプラズマ処理装置を具体的に説明する。処理室7の上部は、周囲を円筒形を有した内壁に囲まれた空間であって、プラズマ15が生成される放電室を構成する。プラズマ15が生成される放電室の下方の処理室7内部には、被処理基板であるウエハ4を上面に載置して保持する試料台であるステージ6が配置されている。 Hereinafter, the plasma processing apparatus of this embodiment will be specifically described. The upper part of the processing chamber 7 is a space surrounded by an inner wall having a cylindrical shape, and constitutes a discharge chamber in which plasma 15 is generated. Inside the processing chamber 7 below the discharge chamber in which the plasma 15 is generated, a stage 6 which is a sample table on which the wafer 4 to be processed is placed and held on the upper surface is arranged.
 本実施形態のステージ6は、上方から見て放電室と同心または同心と見なせる適度に近似した位置にその上下方向の中心軸が配置された円筒形状を有した部材である。真空排気部と連通される開口が配置された処理室7の底面とステージ6の下面との間には空間が開けられており、処理室7の上下方向において上端面と下端面との間の中間の位置にステージ6が保持されている。当該ステージ6下方の処理室7内部の空間は、ステージ6の側壁とその周囲を囲む処理室7の円筒形を有した内壁面との間のすき間を介して放電室に連通されている。かかるすき間は、ステージ6上面上方のウエハ4の処理中にウエハ4上面及び放電室に生じた生成物や放電室内のプラズマやガスの粒子が通過し、真空排気部により処理室7の外部に排出される排気の経路を構成する。 The stage 6 of the present embodiment is a member having a cylindrical shape in which the central axis in the vertical direction is arranged at a position appropriately close to the discharge chamber, which can be regarded as concentric or concentric when viewed from above. A space is opened between the bottom surface of the processing chamber 7 in which the opening communicating with the vacuum exhaust portion is arranged and the lower surface of the stage 6, and between the upper end surface and the lower end surface in the vertical direction of the processing chamber 7. The stage 6 is held at an intermediate position. The space inside the processing chamber 7 below the stage 6 communicates with the discharge chamber through a gap between the side wall of the stage 6 and the cylindrical inner wall surface of the processing chamber 7 surrounding the side wall of the stage 6. Products generated in the upper surface of the wafer 4 and the discharge chamber during processing of the wafer 4 above the upper surface of the stage 6 and plasma and gas particles in the discharge chamber pass through such a gap and are discharged to the outside of the processing chamber 7 by the vacuum exhaust unit. Consists of the exhaust path to be exhausted.
 本実施形態のステージ6は、円筒形を有した金属製の部材である基材を有し、基材の上面を覆って配置された誘電体製の膜の内部に配置されたヒータ(図示せず)と、基材内部に上記中心軸周りに同心または螺旋状に多重に配置された冷媒流路(図示せず)とを備えている。さらに、ステージ6の上記誘電体製の膜の上面上にウエハ4が載せられた状態で、ウエハ4下面と誘電体膜上面との間のすき間にHe等の伝熱性を有したガスが供給される。このため、基材および誘電体製の膜の内部には、伝熱性を有したガスが通流する配管(図示せず)が配置されている。 The stage 6 of the present embodiment has a base material which is a metal member having a cylindrical shape, and is a heater arranged inside a dielectric film arranged so as to cover the upper surface of the base material (shown). () And a refrigerant flow path (not shown) arranged concentrically or spirally in multiple layers around the central axis inside the base material. Further, with the wafer 4 mounted on the upper surface of the dielectric film of the stage 6, a gas having heat transfer property such as He is supplied to the gap between the lower surface of the wafer 4 and the upper surface of the dielectric film. To. For this reason, a pipe (not shown) through which a heat-conducting gas flows is arranged inside the base material and the film made of a dielectric.
 さらに、ステージ6の基材は、プラズマによるウエハ4の処理中に、ウエハ4上面上方にプラズマ中の荷電粒子を誘引するための電界を形成するための高周波電力が供給される高周波電源14が、インピーダンス整合器13を介して同軸ケーブルにより接続されている。また、基材上方の誘電体膜内のヒータの上方には、ウエハ4を誘電体膜上面に吸着して保持するための静電気力を誘電体膜、及びウエハ4の内部に生起するための直流電力が供給される膜状の電極が、ウエハ4またはステージ6の略円形の上面の上下方向の中心軸から径方向に複数の領域毎に中心軸周りに対称に配置され、各々に異なる極性が付与可能に構成されている。 Further, the base material of the stage 6 is a high-frequency power supply 14 to which high-frequency power for forming an electric field for attracting charged particles in the plasma is supplied above the upper surface of the wafer 4 during processing of the wafer 4 by plasma. It is connected by a coaxial cable via an impedance matching device 13. Further, above the heater in the dielectric film above the base material, an electrostatic force for adsorbing and holding the wafer 4 on the upper surface of the dielectric film is generated inside the dielectric film and the wafer 4 as a direct current. The film-shaped electrodes to which power is supplied are arranged symmetrically around the central axis in each of a plurality of regions in the radial direction from the vertical central axis of the substantially circular upper surface of the wafer 4 or stage 6, and each has a different polarity. It is configured to be grantable.
 処理室7のステージ6上面の上方にはこれと対向して配置され、真空容器の上部を構成して処理室7内外を気密に封止する石英やセラミクス等の誘電体製の円板形状を有した窓部材3が備えられている。さらに、この窓部材3の下方であって処理室7の天井面を構成する位置には、窓部材3下面と間隙8をあけて配置され、中央部に複数の貫通穴9を備えた石英等誘電体製の円板形状を有したシャワープレート2が備えられている。 A disk shape made of a dielectric such as quartz or ceramics, which is arranged above the upper surface of the stage 6 of the processing chamber 7 so as to face the upper surface of the stage 6 and constitutes the upper part of the vacuum vessel and airtightly seals the inside and outside of the processing chamber 7. The window member 3 provided is provided. Further, at a position below the window member 3 that constitutes the ceiling surface of the processing chamber 7, quartz or the like is arranged with a gap 8 from the lower surface of the window member 3 and has a plurality of through holes 9 in the central portion. A shower plate 2 having a disk shape made of a dielectric is provided.
 間隙8は、処理ガス供給配管50と連通し真空容器にガスを供給するために用いられ、処理ガス供給配管50上の所定の箇所には、内部を開放または閉塞するバルブ51が配置されている。処理室7内部に供給される処理用のガス(処理ガス)は、処理ガス供給配管50の一端側に連結されたガス流量制御手段(図示せず)によりその流量または速度が調節され、バルブ51が開放した処理ガス供給配管50を通して間隙8内に流入した後、当該間隙8内部で拡散し貫通穴9から処理室7内にその上方から供給される。 The gap 8 is used to communicate with the processing gas supply pipe 50 and supply gas to the vacuum container, and a valve 51 that opens or closes the inside is arranged at a predetermined position on the processing gas supply pipe 50. .. The flow rate or speed of the processing gas (processing gas) supplied to the inside of the processing chamber 7 is adjusted by a gas flow rate control means (not shown) connected to one end side of the processing gas supply pipe 50, and the valve 51 After flowing into the gap 8 through the open processing gas supply pipe 50, it diffuses inside the gap 8 and is supplied from above into the processing chamber 7 through the through hole 9.
 真空容器下方には、真空排気部が配置されている。この真空排気部は、処理室7底面のステージ6の直下方であって上下方向の中心軸をほぼ同一にされて配置された排気用の開口である排気口を介して、処理室7内部のガスや粒子を排出する。真空排気部は、排気口の上方で上下に移動して排気口へガスが流入する流路の面積を増減する円板状のバルブである圧力調整板16と、真空ポンプであるターボ分子ポンプ12とを備えている。圧力調整板16は、不図示のアクチュエータにより駆動されて上下に移動可能となっている。さらに、真空排気部において、ターボ分子ポンプ12の出口は、排気配管を介して粗引きポンプであるドライポンプ11に連結されて連通されると共に、排気配管上にはバルブ18が配置されている。 A vacuum exhaust section is located below the vacuum container. This vacuum exhaust unit is inside the processing chamber 7 via an exhaust port which is an opening for exhaust that is directly below the stage 6 on the bottom surface of the processing chamber 7 and is arranged so that the central axes in the vertical direction are substantially the same. Exhaust gas and particles. The vacuum exhaust unit includes a pressure adjusting plate 16 which is a disk-shaped valve that moves up and down above the exhaust port to increase or decrease the area of the flow path through which gas flows into the exhaust port, and a turbo molecular pump 12 which is a vacuum pump. And have. The pressure adjusting plate 16 is driven by an actuator (not shown) and can move up and down. Further, in the vacuum exhaust section, the outlet of the turbo molecular pump 12 is connected to and communicates with the dry pump 11 which is a roughing pump via an exhaust pipe, and a valve 18 is arranged on the exhaust pipe.
 本実施形態の圧力調整板16は、排気口を開閉するバルブの役目も兼用している。真空容器には処理室7内部の圧力を検知するためのセンサである圧力検出器75が備えられて、圧力検出器75から出力された信号は、図示しない制御部に送信されて圧力の値が検出され、その値に応じて制御部から出力された指令信号に基づいてアクチュエータを介して圧力調整板16が駆動され、それにより上下方向の位置が変化して上記排気の流路の面積が増減される。排気配管10に接続されているバルブ17とバルブ19のうち、バルブ17は、処理室7を大気圧から真空にドライポンプ11でスローで排気するためのスロー排気用のバルブであり、バルブ19は、ドライポンプ11で高速に排気するためのメイン排気用のバルブである。 The pressure adjusting plate 16 of the present embodiment also serves as a valve for opening and closing the exhaust port. The vacuum vessel is provided with a pressure detector 75, which is a sensor for detecting the pressure inside the processing chamber 7, and a signal output from the pressure detector 75 is transmitted to a control unit (not shown) to obtain a pressure value. The pressure adjusting plate 16 is driven via the actuator based on the command signal that is detected and output from the control unit according to the value, thereby changing the vertical position and increasing or decreasing the area of the exhaust flow path. Will be done. Of the valves 17 and 19 connected to the exhaust pipe 10, the valve 17 is a valve for slow exhaust for slowly exhausting the processing chamber 7 from atmospheric pressure to vacuum with the dry pump 11, and the valve 19 is , A valve for main exhaust for high-speed exhaust by the dry pump 11.
 処理室7を構成する真空容器上部の円筒形部分の上方及び側壁を囲む周囲には、プラズマを形成するために処理室7に供給される電界または磁界を形成する構成が配置されている。すなわち、窓部材3の上方には、処理室7内部に供給されるマイクロ波の電界が内側を伝播する管路である導波管21が配置され、その一端部にはマイクロ波の電界を発振して出力するマグネトロン発振器20が配置されている。 A configuration for forming an electric field or a magnetic field supplied to the processing chamber 7 for forming plasma is arranged above the cylindrical portion of the upper part of the vacuum vessel constituting the processing chamber 7 and around the side wall. That is, above the window member 3, a waveguide 21 is arranged, which is a conduit in which the microwave electric field supplied to the inside of the processing chamber 7 propagates inside, and the microwave electric field is oscillated at one end thereof. A magnetron oscillator 20 that outputs a wave is arranged.
 導波管21は、縦断面が矩形状を有して水平方向にその軸が延在して前記一端部にマグネトロン発振器20が配置された方形導波管部、及び方形導波管部の他端部に接続されて上下方向に中心軸が延在し横断面が円形を有した円形導波管部とを備えている。円形導波管部の下端部はその径が大きくされた円筒形を有して内部で特定のモードの電界が強化される空洞部が配置され、空洞部の上方及びその周囲、さらには処理室7の側周囲を囲んで磁場発生手段である複数段のソレノイドコイル22とソレノイドコイル23とが備えられている。 The waveguide 21 includes a rectangular waveguide portion having a rectangular vertical cross section, an axis extending in the horizontal direction, and a magnetron oscillator 20 arranged at one end thereof, and a rectangular waveguide portion. It is provided with a circular waveguide portion connected to an end portion, having a central axis extending in the vertical direction and having a circular cross section. The lower end of the circular waveguide has a cylindrical shape with an increased diameter, and a cavity in which the electric field of a specific mode is strengthened is arranged inside, and above and around the cavity, and further in the processing chamber. A plurality of stages of solenoid coils 22 and solenoid coils 23, which are magnetic field generating means, are provided so as to surround the side periphery of 7.
 このようなプラズマ処理装置における、ウエハ4のプラズマエッチング処理について説明する。未処理のウエハ4が、真空容器の側壁と接続された別の真空容器(図示せず)である真空搬送容器内部の搬送室内を、当該搬送室内に配置されたロボットアーム等の真空搬送装置(図示せず)のアームの先端部に載せられて処理室7内に搬送され、ステージ6に受け渡されてその上面上に載置される。 The plasma etching process of the wafer 4 in such a plasma processing apparatus will be described. A vacuum transfer device (not shown) such as a robot arm arranged in the transfer chamber inside the vacuum transfer container in which the unprocessed wafer 4 is another vacuum container (not shown) connected to the side wall of the vacuum container. It is placed on the tip of the arm (not shown), transported into the processing chamber 7, delivered to the stage 6, and placed on the upper surface thereof.
 真空搬送装置のアームが処理室7から退室すると、処理室7内部が密封されるとともに、誘電体膜内の静電吸着用の電極に直流の電圧が印加されて生起された静電気力により当該誘電体膜上に保持される。この状態で、ウエハ4とステージ6上面を構成する誘電体膜上面との間のすき間には、He等の熱伝達性を有したガスがステージ6内部に配置された配管を通して供給される。ステージ6内部の冷媒流路に図示しない冷媒温度調節器で所定の温度に調節された冷媒としてのガスが供給されることで、温度が調節された基材とウエハ4との間での熱の伝達が促進され、ウエハ4の温度が処理の開始に適切な範囲内の値に調整される。 When the arm of the vacuum transfer device leaves the processing chamber 7, the inside of the processing chamber 7 is sealed, and the dielectric is generated by the electrostatic force generated by applying a direct current voltage to the electrostatic adsorption electrode in the dielectric film. It is retained on the body membrane. In this state, a gas having heat transfer property such as He is supplied to the gap between the wafer 4 and the upper surface of the dielectric film constituting the upper surface of the stage 6 through a pipe arranged inside the stage 6. By supplying gas as a refrigerant adjusted to a predetermined temperature by a refrigerant temperature controller (not shown) to the refrigerant flow path inside the stage 6, heat between the temperature-controlled base material and the wafer 4 is generated. Transfer is facilitated and the temperature of the wafer 4 is adjusted to a value within the range appropriate for the start of processing.
 ガス流量制御手段により流量又は速度が調節された処理ガスが、処理ガス供給配管50を通り間隙8と貫通穴9を通して処理室7内に供給されると共に、ターボ分子ポンプ12の動作により排気口から処理室7内部が排気され、給排のバランスにより、処理室7内部の圧力が処理に適した範囲内の値に調節される。 The processing gas whose flow rate or speed is adjusted by the gas flow rate control means is supplied into the processing chamber 7 through the processing gas supply pipe 50, the gap 8 and the through hole 9, and is supplied from the exhaust port by the operation of the turbo molecular pump 12. The inside of the processing chamber 7 is exhausted, and the pressure inside the processing chamber 7 is adjusted to a value within a range suitable for processing by the balance of supply and discharge.
 この状態で、マグネトロン発振器20から発振されたマイクロ波の電界が導波管21内部を伝播して窓部材3及びシャワープレート2を透過して処理室7内部に放射される。さらに、ソレノイドコイル22,23で生成された磁界が処理室7に供給され、当該磁界とマイクロ波の電界との相互作用によって電子サイクロトロン共鳴(ECR:Electron Cyclotron Resonance)が生起され、処理ガスの原子又は分子が励起され、電離、解離することにより処理室7内部にプラズマ15が生成される。 In this state, the electric field of the microwave oscillated from the magnetron oscillator 20 propagates inside the waveguide 21, passes through the window member 3 and the shower plate 2, and is radiated into the processing chamber 7. Further, the magnetic field generated by the solenoid coils 22 and 23 is supplied to the processing chamber 7, and electron cyclotron resonance (ECR: Electron Cyclotron Resonance) is generated by the interaction between the magnetic field and the electric field of the microwave, and the atom of the processing gas is generated. Alternatively, the molecules are excited and ionized and dissociated to generate plasma 15 inside the processing chamber 7.
 プラズマ15が形成されると、基材に高周波電源14からの高周波電力が供給されてウエハ4上面上方にバイアス電位が形成され、プラズマ15中のイオン等の荷電粒子がウエハ4上面に誘引される。これにより、ウエハ4上面上に予め形成された処理対象の膜層及びマスク層とを含む複数の膜層を有した膜構造の当該処理対象の膜層のエッチング処理が、マスク層のパターン形状に沿って進行する。図示しない検出器により、処理対象の膜層の処理がその終点に到達したことが検出されると、高周波電源14からの高周波電力の供給が停止され、プラズマ15が消失して当該処理が停止される。 When the plasma 15 is formed, high-frequency power from the high-frequency power supply 14 is supplied to the base material to form a bias potential above the upper surface of the wafer 4, and charged particles such as ions in the plasma 15 are attracted to the upper surface of the wafer 4. .. As a result, the etching process of the film layer to be processed having a plurality of film layers including the film layer to be processed and the mask layer previously formed on the upper surface of the wafer 4 is formed into the pattern shape of the mask layer. Proceed along. When it is detected by a detector (not shown) that the processing of the film layer to be processed has reached the end point, the supply of high frequency power from the high frequency power supply 14 is stopped, the plasma 15 disappears, and the processing is stopped. To.
 ウエハ4のエッチング処理を更に進行させる必要が無いことが制御部により判定されると、高真空排気が行われる。さらに、静電気が除かれてウエハ4の吸着が解除された後、真空搬送装置のアームが処理室7に進入して処理済みのウエハ4が受け渡された後、アームの収縮に伴ってウエハ4が処理室7外の真空搬送室に搬出される。 When the control unit determines that it is not necessary to further advance the etching process of the wafer 4, high vacuum exhaust is performed. Further, after the static electricity is removed and the adsorption of the wafer 4 is released, the arm of the vacuum transfer device enters the processing chamber 7 and the processed wafer 4 is delivered, and then the wafer 4 accompanies the contraction of the arm. Is carried out to the vacuum transfer chamber outside the processing chamber 7.
 ところで、このような処理室7の内側壁面はプラズマ15に面してその粒子に曝される面である。一方、誘電体であるプラズマ15の電位を安定させる上では、処理室7内にプラズマと面してこれに接するアース電極40が配置される必要がある。 By the way, the inner wall surface of such a processing chamber 7 faces the plasma 15 and is exposed to the particles. On the other hand, in order to stabilize the potential of the plasma 15 which is a dielectric, it is necessary to arrange the ground electrode 40 which faces the plasma and is in contact with the plasma in the processing chamber 7.
 そこで本実施形態のプラズマ処理装置では、アース用の電極として機能させるために、リング状の部材であるアース電極40が、放電室を囲む処理室7の内側壁の下部の表面を覆うようにして、ステージ6上面上方でその周囲を囲んで配置されている。アース電極40は、例えばインピーダンス調整機構(不図示)を介してシャーシグラウンドと接続されている。アース電極40は、導電性を有した材料から構成された母材と、この表面を被覆する被膜とを備え、本実施形態では、アース電極40の母材は基材がステンレス合金やアルミニウム合金等の金属から構成されている。また、カバー部材はアース電極40であってもよいし、アース電極40とは独立に設けてもよい。 Therefore, in the plasma processing apparatus of the present embodiment, in order to function as an electrode for grounding, the ground electrode 40, which is a ring-shaped member, covers the lower surface of the inner wall surface of the processing chamber 7 surrounding the discharge chamber. , It is arranged above the upper surface of the stage 6 so as to surround the periphery thereof. The ground electrode 40 is connected to the chassis ground via, for example, an impedance adjusting mechanism (not shown). The ground electrode 40 includes a base material made of a conductive material and a coating film covering the surface thereof. In the present embodiment, the base material of the ground electrode 40 is a base material such as a stainless alloy or an aluminum alloy. It is composed of metal. Further, the cover member may be the ground electrode 40 or may be provided independently of the ground electrode 40.
 このようなアース電極40は、母材の表面に被膜が無い場合には、プラズマ15に曝されることによって、ウエハ4の汚染を招来する腐食や異物の発生源となる。そのため、汚染を抑制するために、アース電極40の内表面は、耐プラズマ性の高い材料からなる被膜42により覆われている。被膜42によって当該内表面を覆うことにより、アース電極40は、プラズマを介した電極として機能を維持しつつ、プラズマによるダメージを抑制することができる。また、アース電極40は基材41から取り外し可能であり、必要に応じて交換できる。 When the surface of the base metal has no coating, such a ground electrode 40 becomes a source of corrosion and foreign matter that causes contamination of the wafer 4 by being exposed to the plasma 15. Therefore, in order to suppress contamination, the inner surface of the ground electrode 40 is covered with a coating film 42 made of a material having high plasma resistance. By covering the inner surface with the coating film 42, the ground electrode 40 can suppress damage caused by plasma while maintaining the function as an electrode via plasma. Further, the ground electrode 40 is removable from the base material 41 and can be replaced as needed.
 なお、被膜42は積層された膜であっても良い。本実施形態では、酸化イットリウム(第1の材料)とフッ化イットリウム(第2の材料)またはこれらを含む材料が、大気プラズマ溶射を用いて所定の範囲内の表面粗さの母材表面に溶射され、堆積した材料の酸化イットリウム結晶の間にフッ化イットリム粒が融解されて浸透し、再結晶・固化して酸化イットリウム結晶を溶着して一体に形成されている。 The film 42 may be a laminated film. In this embodiment, yttrium oxide (first material) and yttrium fluoride (second material) or a material containing them is sprayed onto the surface of a base material having a surface roughness within a predetermined range by using atmospheric plasma spraying. Yttrium fluoride crystals are melted and permeated between the yttrium oxide crystals of the deposited material, recrystallized and solidified, and the yttrium oxide crystals are welded to form one piece.
 一方、アースとしての機能を有さない基材41においても、ステンレス合金やアルミニウム合金等の金属製の部材が用いられている。基材41の表面にも、プラズマ15に曝されることによって生じる腐食や金属汚染、異物の発生を抑制するため、不動態化処理、溶射、PVD,CVD等のプラズマに対する耐蝕性を向上させ、損耗を低減する処理が施されている。 On the other hand, even in the base material 41 which does not have a function as a ground, a metal member such as a stainless alloy or an aluminum alloy is used. The surface of the base material 41 is also improved in corrosion resistance to plasma such as passivation treatment, thermal spraying, PVD, and CVD in order to suppress corrosion, metal contamination, and generation of foreign substances caused by exposure to plasma 15. It has been treated to reduce wear.
 なお、基材41がプラズマ15からの影響を低減するため、円筒形状を有した基材41の内壁面の内側であって放電室との間に、酸化イットリウムや石英等のセラミック製の円筒形のカバー部材(図示せず)が配置されても良い。このようなカバー部材が基材41とプラズマ15の間に配置されることによって、プラズマ15内の反応性の高い粒子と基材41との接触や荷電粒子の衝突が遮断あるいは低減され、基材41の損耗を抑制することができる。 In order to reduce the influence of the plasma 15 on the base material 41, a cylindrical shape made of ceramic such as yttrium oxide or quartz is formed inside the inner wall surface of the base material 41 having a cylindrical shape and between the base material 41 and the discharge chamber. Cover member (not shown) may be arranged. By arranging such a cover member between the base material 41 and the plasma 15, contact between the highly reactive particles in the plasma 15 and the base material 41 and collision of charged particles are blocked or reduced, and the base material is blocked. The wear of 41 can be suppressed.
 図2を用いて、本実施形態のアース電極40に被膜42を製膜する方法を説明する。図2(a)に示すように、アース電極40に対向するノズル201に高電圧203を印加しつつ、ノズル201からプラズマガス202を流し、アーク放電を発生させ、溶射フレーム204を発生させる。ノズル201のフレーム発生口近傍に配置した材料供給管205から、酸化イットリウムとフッ化イットリウムまたはこれらを含んだ溶射材料206を輸送ガス207とともに溶射フレーム204に導入し、溶射温度を1152℃~2425℃に設定して溶射する。すなわち、酸化イットリウムとフッ化イットリウムが同時に溶射されることとなる。そして、溶射材料206は、溶融または半溶融状態のフッ化イットリウム粒子と、固体または半溶融状態の酸化イットリウム粒子を含む。溶射材料206が、アルミニウム合金製のアース電極40上に溶射されると、固体または半溶融した酸化イットリウムは融解したフッ化イットリウムにより接着され、冷却固化される。この結果、アース電極40の拡大断面図である図2(b)に示すように、酸化イットリウム結晶209とフッ化イットリウム結晶210の混合膜が形成される。これを繰り返し、約100μmの厚さの被膜42を製膜する。 A method of forming a film 42 on the ground electrode 40 of the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2A, while applying a high voltage 203 to the nozzle 201 facing the ground electrode 40, plasma gas 202 is flowed from the nozzle 201 to generate an arc discharge, and a thermal spray frame 204 is generated. From the material supply pipe 205 arranged near the frame generation port of the nozzle 201, yttrium oxide and yttrium fluoride or the thermal spraying material 206 containing them is introduced into the thermal spraying frame 204 together with the transport gas 207, and the thermal spraying temperature is 1152 ° C to 2425 ° C. Set to and spray. That is, yttrium oxide and yttrium fluoride are sprayed at the same time. The thermal spray material 206 contains yttrium fluoride particles in a molten or semi-molten state and yttrium oxide particles in a solid or semi-molten state. When the thermal spray material 206 is sprayed onto the ground electrode 40 made of an aluminum alloy, the solid or semi-molten yttrium oxide is adhered by the molten yttrium fluoride and cooled and solidified. As a result, as shown in FIG. 2B, which is an enlarged cross-sectional view of the ground electrode 40, a mixed film of yttrium oxide crystal 209 and yttrium fluoride crystal 210 is formed. This is repeated to form a film 42 having a thickness of about 100 μm.
 溶射材料206である酸化イットリウム、フッ化イットリウムの粉体のサイズは、それぞれ0.1~3μm、10~60μmであり、平均結晶子サイズは、粉末X線回折により、いずれも50nm以下であることが確認された。 The powders of yttrium oxide and yttrium fluoride, which are the thermal spray material 206, have sizes of 0.1 to 3 μm and 10 to 60 μm, respectively, and the average crystallite size is 50 nm or less by powder X-ray diffraction. Was confirmed.
 本実施形態の被膜42を形成する溶射条件は、プラズマ溶射、SPS溶射、減圧溶射のいずれの雰囲気によるものでもよく、ノズル201とアース電極40との距離及び溶射スピード(ガス種、ガス量)をコントロールしながら、前記粉末状の溶射材料206を供給し、所定の厚さになるように製膜する。輸送ガス207は、NやArを用いるのが一般的であるが、Heを用いると溶射フレーム204の速度が上昇し、より緻密な膜が形成できる。溶射時の温度は、溶射フレームの発生口と溶射材料206を導入する材料供給管205との距離で制御することができる。温度分布は、フレーム発生口付近が一番高温であり、被膜を形成する基材に近いほど低温となる。事前に、Tecnar社の溶射粒子速度温度測定装置(製品名DPV-2000)でノズル201の出口における粒子温度を測定し、これを溶射温度としてノズル位置を調整した。ここでは、溶射温度を1300℃に設定し、製膜した。 The thermal spraying condition for forming the coating film 42 of the present embodiment may be any of plasma spraying, SPS thermal spraying, and reduced pressure thermal spraying, and the distance between the nozzle 201 and the ground electrode 40 and the thermal spraying speed (gas type, gas amount) may be determined. While controlling, the powdered thermal spray material 206 is supplied, and a film is formed so as to have a predetermined thickness. Generally, N 2 or Ar is used for the transport gas 207, but when He is used, the velocity of the thermal spray frame 204 is increased, and a more dense film can be formed. The temperature at the time of thermal spraying can be controlled by the distance between the generation port of the thermal spray frame and the material supply pipe 205 into which the thermal spray material 206 is introduced. The temperature distribution is the highest in the vicinity of the frame generation port, and the temperature becomes lower as it is closer to the base material forming the film. In advance, the particle velocity at the outlet of the nozzle 201 was measured with a sprayed particle velocity temperature measuring device (product name DPV-2000) manufactured by Tecnar, and the nozzle position was adjusted using this as the sprayed temperature. Here, the spraying temperature was set to 1300 ° C. to form a film.
 本実施形態では、結晶子の大きさの平均値がそれぞれ50nm以下の酸化イットリウムとフッ化イットリウムの混合粉、または、結晶子の大きさの平均値がそれぞれ50nm以下の酸化イットリウム粉体の表面をフッ化し、フッ化イットリウムで被覆した粉体を原料とし、フッ化イットリウムの融点である1152℃より高く、酸化イットリウムの融点である2425℃よりも低い温度で溶射した。なお、原料粉の粒子サイズは50nmから10μmの範囲内にあると好ましい。 In the present embodiment, the surface of a mixed powder of yttrium oxide and yttrium fluoride having an average crystallite size of 50 nm or less, or an yttrium oxide powder having an average crystallite size of 50 nm or less, respectively. The powder was fluorinated and coated with yttrium fluoride as a raw material, and sprayed at a temperature higher than the melting point of yttrium fluoride of 1152 ° C. and lower than the melting point of yttrium oxide of 2425 ° C. The particle size of the raw material powder is preferably in the range of 50 nm to 10 μm.
 佐藤正雄ら著、「YF-PBF熔融塩浴によるイットリウム鉄ガーネット単結晶の製造」、窯業協会誌、71[1], pp.5(1969)のFig.1には、1260℃のフッ化イットリウム融液に酸化イットリウムが15mol%溶けることが示されている。この温度領域では、酸化イットリウム粒子の結晶粒界や低密度領域がフッ化イットリウム融液に溶け、凝固時にオキシフッ化イットリウムが発生する。オキシフッ化イットリウムの代表的な安定相はYOFとYであるので、凝固時に発生するオキシフッ化イットリウムが安定相になるように、溶射材料206に含まれる酸化イットリウムとフッ化イットリウムの体積比率が、1:1~4:7の範囲になるように、酸化イットリウム粉体とフッ化イットリウム粉体の混合比を設定した。 Masao Sato et al., " Production of Yttrium Iron Garnet Single Crystal in YF 3- PBF 2 Molten Salt Bath", Journal of the Ceramic Society, 71 [1], pp. 5 (1969) Fig. No. 1 shows that 15 mol% of yttrium oxide is dissolved in the yttrium fluoride melt at 1260 ° C. In this temperature range, the grain boundaries and low-density regions of the yttrium oxide particles dissolve in the yttrium fluoride melt, and yttrium oxyfluoride is generated during solidification. Since typical stable phase of oxyfluoride yttrium is YOF and Y 5 O 4 F 7, as oxyfluoride yttrium generated during solidification becomes stable phase, yttrium oxide contained in the spray material 206 and yttrium fluoride The mixing ratio of yttrium oxide powder and yttrium fluoride powder was set so that the volume ratio was in the range of 1: 1 to 4: 7.
 また、溶射材料205として、酸化イットリウム粉体をHFガスと反応させ、フッ酸水溶液中を通すことで、酸化イットリウム粉体表面をフッ化させ、フッ化イットリウムで覆った粉体を用いることもできる。この場合の酸化イットリウムとフッ化イットリウムの体積比率は、HFガスと反応させる時間と、フッ酸水溶液中を通す時間で制御し、溶射材料205に含まれる酸化イットリウムとフッ化イットリウムの体積比率が1:1~4:7の範囲になるように調整した。また、酸化イットリウムの結晶子サイズは、フッ化されなかった結晶の大きさとなるため、フッ化処理後に、再度粉末X線回折を用いて平均結晶子サイズを測定し、50nm以下であることを確認した。 Further, as the spraying material 205, a powder obtained by reacting yttrium oxide powder with HF gas and passing it through an aqueous solution of hydrofluoric acid to fluoride the surface of yttrium oxide powder and covering it with yttrium fluoride can also be used. .. In this case, the volume ratio of yttrium oxide and yttrium fluoride is controlled by the time for reacting with HF gas and the time for passing through the hydrofluoric acid aqueous solution, and the volume ratio of yttrium oxide and yttrium fluoride contained in the hydrofluoric acid material 205 is 1. It was adjusted to be in the range of 1: 1 to 4: 7. In addition, since the crystallite size of yttrium oxide is the size of the crystal that was not fluorinated, the average crystallite size was measured again using powder X-ray diffraction after the fluorination treatment, and it was confirmed that it was 50 nm or less. did.
 溶射温度を1300℃に設定すると、酸化イットリウムは固体のまま、フッ化イットリウムは融液として噴射される。1300℃に熱せられた固体の酸化イットリウムを、1300℃のフッ化イットリウム融液と一緒に噴射すると、酸化イットリウムがフッ化イットリウム融液に15mol%程度溶けるため、酸化イットリウム粒子の粒界等の低密度領域にフッ化イットリウム融液が浸入する。浸入したフッ化イットリウムと溶けた酸化イットリウムは、冷却凝固時にフッ化イットリウムおよびオキシフッ化イットリウムの結晶を形成し、溶けなかった酸化イットリウム結晶を接着固化する。更に酸化イットリウム粒子は一緒に噴射されたフッ化イットリウム融液により接着され冷却固化される。通常のプラズマ溶射条件で製膜した場合でも、フッ化イットリウムおよびオキシフッ化イットリウムは、40nm以下の微結晶になりやすいため、被膜42は図2(b)に示したように、酸化イットリウム結晶209がフッ化イットリウム結晶210のなかに孤立して存在し(酸化イットリウム結晶209がフッ化イットリウム結晶210に包まれており)、酸化イットリウム結晶209とフッ化イットリウム結晶210の境界にはオキシフッ化イットリウム(図示せず)が形成された膜構造とすることができる。 When the spraying temperature is set to 1300 ° C, yttrium oxide remains solid and yttrium fluoride is sprayed as a melt. When solid yttrium oxide heated to 1300 ° C. is injected together with the yttrium fluoride melt at 1300 ° C., yttrium oxide is dissolved in the yttrium fluoride melt by about 15 mol%, so that the grain boundaries of the yttrium oxide particles are low. Yttrium fluoride melt infiltrates into the density region. The infiltrated yttrium fluoride and the melted yttrium oxide form crystals of yttrium fluoride and yttrium oxyfluoride during cooling and solidification, and the unmelted yttrium oxide crystals are adhered and solidified. Further, the yttrium oxide particles are adhered and cooled and solidified by the yttrium fluoride melt sprayed together. Even when a film is formed under normal plasma spraying conditions, yttrium fluoride and yttrium oxyfluoride tend to form microcrystals of 40 nm or less. Therefore, as shown in FIG. 2 (b), the yttrium oxide crystal 209 is formed in the coating 42. It exists isolated in the yttrium fluoride crystal 210 (yttrium oxide crystal 209 is surrounded by the yttrium fluoride crystal 210), and the boundary between the yttrium oxide crystal 209 and the yttrium fluoride crystal 210 is yttrium oxyfluoride (Fig.). It can be a film structure in which (not shown) is formed.
 大気プラズマ溶射で製膜した被膜42は、表面凹凸や空孔率が大ききことが知られている。これは溶射時に噴射された融液が空気の巻き込み空孔を形成し、急冷凝固する際の熱収縮で亀裂が発生すること等が原因と考えられている。本実施形態では、酸化イットリウムを固体のまま、フッ化イットリウムを融液として噴射させるため、空気を巻き込こみ、急冷凝固する際の熱収縮で亀裂が発生する融液部分がフッ化イットリウムに限定される。このため、被膜42の表面凹凸は比較的小さく、空孔211の数も少なくなる。フッ化イットリウムの体積比率における空孔率は、従来技術の50%程度に低減でき、表面凹凸も30%程度低減できる。酸化イットリウムの結晶サイズを大きくすると表面凹凸と空孔率をさらに小さくできる。例えば特開2019―192701号(特許文献7)、また上田和浩ら著、「プラズマエッチング装置用イットリウム系材料の結晶構造と異物発生メカニズムの検討」、X線分析の進歩50,pp.197(2019)[以下、学術文献1という]のFig.4,Fig.5に示されているように、平均結晶子サイズを大きくすると異物発生が多くなることから、酸化イットリウムの結晶子サイズは50nm以下に制限することが好ましい。さらに、酸化イットリウムは固体のため、融液であるフッ化イットリウムより飛翔速度が大きく、基材表面に衝突する際、内部に圧縮応力を含むようになる。さらに学術文献1のFig.3には、異物発生の少ない酸化イットリウムほど、圧縮残留応力が大きいことが示されている。つまり酸化イットリウム結晶内の残留応力が大きな圧縮であれば、異物発生が抑制できる。また、凝固したフッ化イットリウム周囲には酸化イットリウムが存在しているため、酸化イットリウムの比熱が大きく、熱伝導率が低いことから、冷却速度が緩やかになり高温相が少なくなる。高温相の少ないフッ化イットリウムは特開2019―192701号(特許文献7)に記されたように異物発生が少ないものとなる。 It is known that the film 42 formed by thermal spraying has large surface irregularities and porosity. It is considered that this is because the melt ejected at the time of thermal spraying forms air entrainment vacancies, and cracks are generated due to heat shrinkage during rapid cooling and solidification. In the present embodiment, since yttrium oxide is jetted as a melt while yttrium oxide is still solid, the melt portion where cracks are generated due to heat shrinkage when air is entrained and quenching and solidifying is limited to yttrium fluoride. Will be done. Therefore, the surface unevenness of the coating film 42 is relatively small, and the number of pores 211 is also reduced. The porosity in the volume ratio of yttrium fluoride can be reduced to about 50% of the prior art, and the surface unevenness can be reduced to about 30%. By increasing the crystal size of yttrium oxide, the surface unevenness and porosity can be further reduced. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-192701 (Patent Document 7), Kazuhiro Ueda et al., "Study of crystal structure and foreign matter generation mechanism of yttrium-based material for plasma etching equipment", Advances in X-ray analysis 50, pp. 197 (2019) [hereinafter referred to as Academic Document 1], Fig. 4, Fig. As shown in 5, since the generation of foreign matter increases when the average crystallite size is increased, it is preferable to limit the crystallite size of yttrium oxide to 50 nm or less. Further, since yttrium oxide is a solid, it has a higher flight speed than yttrium fluoride, which is a melt, and when it collides with the surface of a base material, it contains compressive stress inside. Furthermore, Fig. In No. 3, it is shown that yttrium oxide with less foreign matter generation has a larger compressive residual stress. That is, if the residual stress in the yttrium oxide crystal is large, the generation of foreign matter can be suppressed. Further, since yttrium oxide is present around the solidified yttrium fluoride, the specific heat of yttrium oxide is large and the thermal conductivity is low, so that the cooling rate becomes slow and the high temperature phase decreases. Yttrium fluoride having a small amount of high temperature phase produces less foreign matter as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-192701 (Patent Document 7).
 このように、本実施形態の被膜42には、表面凹凸と空孔率が低い、平均結晶子サイズ50nm以下の酸化イットリウム結晶と平均結晶子サイズ50nm以下のフッ化イットリウムまたはこれらを含む材料が接着固化して一体に形成されたものである。 As described above, yttrium oxide crystals having an average crystallite size of 50 nm or less and yttrium fluoride having an average crystallite size of 50 nm or less, which have low surface irregularities and porosity, or a material containing them are adhered to the coating film 42 of the present embodiment. It was solidified and formed integrally.
 本発明者らは、酸化イットリウムとフッ化イットリウムまたはこれらを含む材料から構成された被膜42の結晶子サイズを、面内X線回折を用いて測定した。X線入射角を1.5°に固定して、2θを10°~100°まで測定した。図3は、2θを13°~38°の範囲の測定例である。本図に示す通り、被膜42にはCubicの酸化イットリウム(Y)結晶209、Orthorhombicのフッ化イットリウム(YF)結晶210、Orthorhombicのオキシフッ化イットリウム(Y)結晶212が含まれていた。本発明者らは、各回折ピークの指数付けをして、半値幅を求め、Hall法により、酸化イットリウム、フッ化イットリウム、オキシフッ化イットリウムの平均結晶子サイズを求めた。ほとんどの製膜条件において、フッ化イットリウム、オキシフッ化イットリウムの平均結晶子サイズは30nm前後であった。また膜質に関しても、フッ化イットリウムまたはオキシフッ化イットリウムを単独で製膜した場合と変わらなかった。 The present inventors measured the crystallite size of the coating film 42 composed of yttrium oxide and yttrium fluoride or a material containing them by using in-plane X-ray diffraction. The X-ray incident angle was fixed at 1.5 °, and 2θ was measured from 10 ° to 100 °. FIG. 3 is a measurement example in which 2θ is in the range of 13 ° to 38 °. As shown in this figure, the coating 42 has a cubic yttrium oxide (Y 2 O 3 ) crystal 209, an Orthorhombic yttrium fluoride (YF 3 ) crystal 210, and an Orthorhombic yttrium oxyfluoride (Y 5 O 4 F 7 ) crystal 212. Was included. The present inventors indexed each diffraction peak to obtain the full width at half maximum, and obtained the average crystallite size of yttrium oxide, yttrium fluoride, and yttrium oxyfluoride by the Hall method. Under most film-forming conditions, the average crystallite size of yttrium fluoride and yttrium oxyfluoride was around 30 nm. The film quality was also the same as that when yttrium fluoride or yttrium oxyfluoride was formed alone.
 酸化イットリウムが溶融する従来のプラズマ溶射条件で製膜した場合、酸化イットリウム結晶が冷却時に粒成長し、平均結晶子サイズは70~100nmとなる。また、酸化イットリウムを融点より低い温度で製膜すると、膜質の低い膜が形成されたため、従来技術では酸化イットリウムを溶融、または半溶融状態となる2425℃以上で溶射する。しかし、本実施形態による溶射方法では、膜質を低くする低密度領域や粒界はフッ化イットリウム融液に溶け、オキシフッ化イットリウムとなる。また酸化イットリウムの結晶子1つ1つがオキシフッ化イットリウムやフッ化イットリウムで分離された形となり、冷却時の粒成長を阻害する。これにより、被膜42に含まれる酸化イットリウムの平均結晶子サイズは原料粉の平均結晶子サイズと同等か下回る大きさとなる。ここでは比較のため、酸化イットリウムの平均結晶子サイズが38nmと70nmの被膜42を用意した。 When a film is formed under the conventional plasma spraying conditions in which yttrium oxide melts, yttrium oxide crystals grow during cooling, and the average crystallite size is 70 to 100 nm. Further, when yttrium oxide is formed at a temperature lower than the melting point, a film having a low film quality is formed. Therefore, in the prior art, yttrium oxide is melted or sprayed at 2425 ° C. or higher, which is in a semi-melted state. However, in the thermal spraying method according to the present embodiment, the low density region and the grain boundary that lower the film quality are dissolved in the yttrium fluoride melt to become yttrium oxyfluoride. In addition, each crystallite of yttrium oxide is separated by yttrium oxyfluoride or yttrium fluoride, which inhibits grain growth during cooling. As a result, the average crystallite size of yttrium oxide contained in the coating film 42 becomes equal to or smaller than the average crystallite size of the raw material powder. Here, for comparison, a film 42 having an average crystallite size of yttrium oxide of 38 nm and 70 nm was prepared.
 発明者らは特開2019―192701号(特許文献7)で示された、溶着膜材料の平均結晶子のサイズが小さくなるに伴って異物の発生も低減するという知見をもとに、溶射の際の条件や平均結晶子サイズが異なる原料粉を用いて、平均結晶子サイズを異ならせた複数の種類の被膜42について、異物の発生数を評価した。異物の発生数は、プラズマ処理装置内にアース電極40を設置し、基材41の内側のセラミック部品(図示せず)を石英製として、イットリウムを含む異物がアース電極40を発生源することが分かるようにしてカウントした。前述のエッチング処理を繰り返し、ウエハ上に残留した異物をエネルギー分散型X線分光法(SEM-EDX)で分析し、イットリウムを含む異物を数えた。その結果を図4にブラックサークルマーカーで示す。 Based on the finding in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-192701 (Patent Document 7) that the generation of foreign matter decreases as the average crystallite size of the welded film material decreases, the inventors of the welding method The number of foreign substances generated was evaluated for a plurality of types of coating films 42 having different average crystallite sizes using raw material powders having different conditions and average crystallite sizes. Regarding the number of foreign substances generated, the ground electrode 40 is installed in the plasma processing device, the ceramic component (not shown) inside the base material 41 is made of quartz, and the foreign matter containing yttrium may generate the ground electrode 40. I counted it so that I could understand it. The above-mentioned etching process was repeated, and the foreign matter remaining on the wafer was analyzed by energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX), and the foreign matter containing yttrium was counted. The result is shown in FIG. 4 with a black circle marker.
 図4は、図1に示す実施形態に係るプラズマ処理装置のアース電極の被膜の異なる平均結晶子サイズに対する当該被膜からの異物の発生数の変化を示すグラフである。被膜42の材料を酸化イットリウム、フッ化イットリウム、オキシフッ化イットリウムに変えても、平均結晶子サイズと異物発生数の相関がLog-Logプロットで、直線関係にあることから、複数の平均結晶子サイズからなる複数の結晶を含んだ被膜からの異物の発生数は、大きな平均結晶子サイズに依存するとの知見が得られた。 FIG. 4 is a graph showing changes in the number of foreign substances generated from the coating film with respect to different average crystallite sizes of the coating film of the ground electrode of the plasma processing apparatus according to the embodiment shown in FIG. Even if the material of the film 42 is changed to yttrium oxide, yttrium fluoride, or yttrium oxyfluoride, the correlation between the average crystallite size and the number of foreign substances generated is in a linear relationship in the Log-Log plot. It was found that the number of foreign substances generated from the coating film containing a plurality of crystals consisting of a large number of crystals depends on the large average crystallite size.
 本発明のほとんどの溶射条件では、フッ化イットリウム、オキシフッ化イットリウムの平均結晶子サイズは30nmレベルのため、ほとんど異物を発生しない。また、本実施形態にかかる被膜42の酸化イットリウムの結晶子サイズと異物発生試験の結果を図4中に示した。図中、ホワイトダイヤモンドマーカーで示した被膜は、溶射材料206に含まれる酸化イットリウムの平均結晶子サイズが大きく、製膜された被膜に含まれる酸化イットリウムの平均結晶子サイズは70nm、フッ化イットリウムは30nmであった。この結果からも、異物発生量は、平均結晶子サイズの大きい酸化イットリウムの平均結晶子サイズと相関していることが判る。 Under most of the thermal spraying conditions of the present invention, the average crystallite size of yttrium fluoride and yttrium oxyfluoride is at the level of 30 nm, so that almost no foreign matter is generated. Further, the crystallite size of yttrium oxide of the coating film 42 and the result of the foreign matter generation test according to the present embodiment are shown in FIG. In the figure, the film indicated by the white diamond marker has a large average crystallite size of yttrium oxide contained in the thermal spray material 206, the average crystallite size of yttrium oxide contained in the film-formed film is 70 nm, and yttrium fluoride is It was 30 nm. From this result, it can be seen that the amount of foreign matter generated correlates with the average crystallite size of yttrium oxide having a large average crystallite size.
 同様にブラックダイヤモンドマーカーで示した被膜は、溶射材料206に含まれる酸化イットリウムの平均結晶子サイズが小さく、製膜された被膜に含まれる酸化イットリウムの平均結晶子サイズは38nm、フッ化イットリウムは28nmであった。この被膜から発生した異物数は図4に示したように、非常に少なかった。ここでは、酸化イットリウムの平均結晶子サイズがフッ化イットリウムの結晶子サイズより小さい被膜42は作製できなかった。以上より、被膜の結晶子サイズの大きさが異物発生の多少を決めていることがわかる。このことから、本実施形態によれば、酸化イットリウムとフッ化イットリウムを含んだ材料から構成された当該被膜42からの異物の発生が抑制できる。 Similarly, in the film indicated by the black diamond marker, the average crystallite size of yttrium oxide contained in the sprayed material 206 is small, the average crystallite size of yttrium oxide contained in the film-formed film is 38 nm, and yttrium fluoride is 28 nm. Met. As shown in FIG. 4, the number of foreign substances generated from this coating was very small. Here, it was not possible to prepare a film 42 in which the average crystallite size of yttrium oxide is smaller than the crystallite size of yttrium fluoride. From the above, it can be seen that the size of the crystallite size of the coating determines the amount of foreign matter generated. From this, according to the present embodiment, it is possible to suppress the generation of foreign matter from the coating film 42 made of a material containing yttrium oxide and yttrium fluoride.
 本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、オキシフッ化イットリウムを第2の材料としてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications. The above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. For example, yttrium oxyfluoride may be used as the second material.
2…シャワープレート、3…窓部材、4…ウエハ、6…ステージ、7…処理室、8…間隙、9…貫通穴、11…ドライポンプ、12…ターボ分子ポンプ、13…インピーダンス整合器、14…高周波電源、15…プラズマ、16…圧力調整板、17…バルブ、18…バルブ、19…バルブ、20…マグネトロン発振器、21…導波管、22…ソレノイドコイル、23…ソレノイドコイル、40…アース電極(カバー部材)、41…基材、42…被膜、50…処理ガス供給配管、51…バルブ、75…圧力検出器、201…ノズル、202…プラズマガス、203…高電圧、204…溶射フレーム、205…材料供給管、206…溶射材料、207…輸送ガス、209…酸化イットリウム(Y)結晶、210…フッ化イットリウム(YF)結晶、211…空孔、212…オキシフッ化イットリウム(Y)結晶 2 ... shower plate, 3 ... window member, 4 ... wafer, 6 ... stage, 7 ... processing chamber, 8 ... gap, 9 ... through hole, 11 ... dry pump, 12 ... turbo molecular pump, 13 ... impedance matcher, 14 High frequency power supply, 15 ... plasma, 16 ... pressure control plate, 17 ... valve, 18 ... valve, 19 ... valve, 20 ... magnetron oscillator, 21 ... waveguide, 22 ... solenoid coil, 23 ... solenoid coil, 40 ... earth Electrode (cover member), 41 ... base material, 42 ... coating, 50 ... processing gas supply pipe, 51 ... valve, 75 ... pressure detector, 201 ... nozzle, 202 ... plasma gas, 203 ... high voltage, 204 ... spraying frame , 205 ... material supply pipe, 206 ... sprayed material, 207 ... transport gas, 209 ... yttrium oxide (Y 2 O 3 ) crystal, 210 ... yttrium fluoride (YF 3 ) crystal, 211 ... vacancies, 212 ... yttrium oxyfluoride. (Y 5 O 4 F 7 ) Crystal

Claims (12)

  1.  プラズマ処理装置の真空容器内部に配置され内側でプラズマが形成される処理室内に配置され、内表面が前記プラズマに面するカバー部材であって、
     前記カバー部材は、その表面の一部が、第1の材料及び前記第1の材料とは異なる第2の材料が同時に溶射された被膜によって形成されており、
     前記被膜は、前記第1の材料からなる粒子同士の間に、前記第2の材料の粒子が融解された状態で前記第1の材料の粒子と固着しているプラズマ処理装置のカバー部材。
    A cover member that is arranged inside the vacuum vessel of the plasma processing apparatus and is arranged inside the processing chamber where plasma is formed, and whose inner surface faces the plasma.
    A part of the surface of the cover member is formed by a coating film on which a first material and a second material different from the first material are sprayed at the same time.
    The coating film is a cover member of a plasma processing apparatus in which the particles of the second material are adhered to the particles of the first material in a melted state between the particles made of the first material.
  2.  請求項1に記載のプラズマ処理装置のカバー部材であって、
     前記被膜は、前記第1の材料と前記第2の材料が混合され、前記第2の材料の融点より高く前記第1の材料の融点よりも低い溶射温度で溶射されることによって形成されるプラズマ処理装置のカバー部材。
    The cover member of the plasma processing apparatus according to claim 1.
    The coating film is a plasma formed by mixing the first material and the second material and spraying them at a spraying temperature higher than the melting point of the second material and lower than the melting point of the first material. Cover member of processing equipment.
  3.  請求項1に記載のプラズマ処理装置のカバー部材であって、
     前記第1の材料および前記第2の材料の結晶子の大きさの平均値がそれぞれ50nm以下であるプラズマ処理装置のカバー部材。
    The cover member of the plasma processing apparatus according to claim 1.
    A cover member of a plasma processing apparatus in which the average value of the crystallite sizes of the first material and the second material is 50 nm or less, respectively.
  4.  請求項1に記載のプラズマ処理装置のカバー部材であって、
     前記第1の材料が酸化イットリウムであり、前記第2の材料がフッ化イットリウム、またはオキシフッ化イットリウムであるプラズマ処理装置のカバー部材。
    The cover member of the plasma processing apparatus according to claim 1.
    A cover member of a plasma processing apparatus in which the first material is yttrium oxide and the second material is yttrium fluoride or yttrium oxyfluoride.
  5.  請求項1乃至4のいずれか一項に記載されたカバー部材を備えたプラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus provided with the cover member according to any one of claims 1 to 4.
  6.  プラズマ処理装置の真空容器内部に配置され内側でプラズマが形成される処理室内に配置され、内表面が前記プラズマに面するカバー部材を被覆する被膜の製造方法であって、
     第1の材料及び前記第1の材料とは異なる第2の材料の複数の粒子を混合して、前記カバー部材の内表面にプラズマ溶射法で吹き付け、
     前記第1の材料の複数の粒子同士の間に前記第2の材料の粒子が融解して浸透した後、前記第2の材料を固化させて前記第1の材料の粒子と固着することによって前記被膜を形成する被膜の製造方法。
    It is a method of manufacturing a coating film which is arranged inside a vacuum vessel of a plasma processing apparatus and is arranged inside a processing chamber where plasma is formed and whose inner surface covers a cover member facing the plasma.
    A plurality of particles of the first material and a second material different from the first material are mixed and sprayed onto the inner surface of the cover member by a plasma spraying method.
    After the particles of the second material are melted and permeated between the plurality of particles of the first material, the second material is solidified and fixed to the particles of the first material. A method for manufacturing a coating film to form a coating film.
  7.  請求項6に記載の被膜の製造方法において、
     前記第1の材料と前記第2の材料の混合粉、または前記第1の材料の粉の表面を前記第2の材料で被覆した粉体を原料として、前記カバー部材の内表面に対して溶射する被膜の製造方法。
    In the method for producing a coating film according to claim 6,
    Using a mixed powder of the first material and the second material or a powder obtained by coating the surface of the powder of the first material with the second material as a raw material, spraying on the inner surface of the cover member. A method of manufacturing a coating film.
  8.  請求項6に記載の被膜の製造方法において、
     体積比率が1:1~4:7の範囲になるように、前記第1の材料と前記第2の材料を混合して溶射する被膜の製造方法。
    In the method for producing a coating film according to claim 6,
    A method for producing a coating film in which the first material and the second material are mixed and sprayed so that the volume ratio is in the range of 1: 1 to 4: 7.
  9.  請求項6に記載の被膜の製造方法において、
     前記第1の材料および前記第2の材料の原料粉の粒子サイズは50nmから10μmの範囲内にある被膜の製造方法。
    In the method for producing a coating film according to claim 6,
    A method for producing a coating film in which the particle size of the first material and the raw material powder of the second material is in the range of 50 nm to 10 μm.
  10.  請求項6に記載の被膜の製造方法において、
     前記第1の材料が酸化イットリウムであり、前記第2の材料がフッ化イットリウム、またはオキシフッ化イットリウムである被膜の製造方法。
    In the method for producing a coating film according to claim 6,
    A method for producing a film in which the first material is yttrium oxide and the second material is yttrium fluoride or yttrium oxyfluoride.
  11.  請求項6に記載の被膜の製造方法において、
     前記第1の材料及び前記第2の材料を、1152℃より高く2425℃よりも低い温度で溶射する被膜の製造方法。
    In the method for producing a coating film according to claim 6,
    A method for producing a coating film in which the first material and the second material are sprayed at a temperature higher than 1152 ° C and lower than 2425 ° C.
  12.  請求項6に記載の被膜の製造方法において、
     前記被膜を構成する結晶子の大きさの平均値がそれぞれ50nm以下である被膜の製造方法。
    In the method for producing a coating film according to claim 6,
    A method for producing a coating film in which the average value of the sizes of the crystallites constituting the coating film is 50 nm or less.
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