專利名稱：等離子體處理裝置用石英部件的加工方法、等離子體處理裝置用石英部件和安裝有等離 ...的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及等離子體處理裝置用石英部件的加工方法、等離子體處理裝置用石英部件和安裝有等離子體處理裝置用石英部件的等離子體處理裝置，特別是涉及不會形成成為由于曝露于等離子體之中而產生微粒(particle)的原因的破碎層的等離子體處理裝置用石英部件的加工方法、等離子體處理裝置用石英部件和安裝有等離子體處理裝置用石英部件的等離子體處理裝置。
背景技術：
作為在處理容器內產生等離子體、并在被處理體上進行規(guī)定處理的等離子體處理裝置的一個例子，有一種等離子體處理裝置，其結構是，在處理容器內相對向地配置上部電極和下部電極，在此相對的電極之間導入處理氣體，在上部電極和下部電極上施加高頻電力，產生等離子體，從而對被處理體進行處理。
在如上所述的等離子體處理裝置中，為了提高對被處理體的處理效率，在上部電極和下部電極的周邊上配置了絕緣材料，將等離子體封閉在被處理體的上方。此絕緣材料一般使用石英。
然而，在處理容器內使用該石英材料時，無法避免被蝕刻掉的物質堆積在表面上，若要剝離此堆積的物質，就存在污染被處理體表面的危險。因此，要通過使用磨料在表面上進行表面加工等，使得石英部件形成用于吸著并保持住堆積物的凹凸。
但是，存在下述這樣的問題，即，在石英部件的使用初期，當曝露在等離子體中時，表面被侵蝕，產生的石英在處理容器內成為粉塵，成為產生附著在被處理體表面上的微粒的原因，降低了被處理體的成品率。
另外，也存在著下述這樣的問題，即，在使用了一定的時間以后，當堆積物附著在石英部件表面的微細龜裂部時，在開放的大氣中，在被保持的堆積物膨脹時，會發(fā)生石英表面層被剝下的現象。
圖5是表示施行現有的表面加工的石英部件表面變化的示意性剖面圖。目前，利用金剛石研磨進行加工的石英部件，為了吸著并保持堆積物，由例如粒度為360#的磨料進行表面加工處理。
圖5(a)是表示在等離子體處理裝置內的使用前的石英部件剖面的示意圖。這樣，通過電子顯微鏡的觀察可以看出，在石英部件51的表面53上，通過用磨料進行表面加工產生了微裂紋55，形成了破碎層。
當在等離子體處理裝置內使用該石英部件51時，在使用初期，表面的破碎層被侵蝕而成為粉塵，成為產生微粒的原因。如圖5(b)所示，當從被處理體上被蝕刻下來的材料附著成為堆積物57時，該堆積物57就會侵入到微裂紋55的內部，如圖5(c)所示，在大氣開放時會發(fā)生膨脹，就會產生裂紋59，其產生的原因就是微裂紋55。
而且，如圖5(d)所示，堆積物57剝離掉石英部件51的表面，就引起了碎屑61，存在污染被處理體表面、并降低成品率的危險。
發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于現有的等離子體處理裝置用石英部件的加工方法、等離子體處理裝置用石英部件和安裝有等離子體處理裝置用石英部件的等離子體處理裝置所具有的上述問題而提出的，本發(fā)明的目的在于提供一種可以防止在使用初期產生石英部件碎片、以及在使用中產生石英部件碎屑的新穎且改良的等離子體處理裝置用石英部件的加工方法、等離子體處理裝置用石英部件和安裝有等離子體處理裝置用石英部件的等離子體處理裝置。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種等離子體處理裝置用石英部件的加工方法，該加工方法是安裝于由在處理室內激發(fā)的等離子體對被處理體進行規(guī)定處理的等離子體處理裝置中、并具有露出到處理室內的露出面的石英部件的表面加工方法，其中，石英部件的露出面，利用第一粒徑的磨料進行表面加工后，用酸進行濕法腐蝕處理。
石英部件的露出面，利用磨料進行表面加工以后，再用酸進行濕法腐蝕處理是優(yōu)選的。另外，石英部件的露出面，在利用熱拋光進行加工后，利用磨料進行表面加工，再用酸進行濕法腐蝕處理的等離子體處理裝置用石英部件的加工方法也是可以的。
而且，提供了由上述任何一種方法進行表面處理的等離子體處理裝置用石英部件、以及安裝有該等離子體處理裝置用石英部件的等離子體處理裝置。
根據這樣的構成，提供了一種在防止產生初期微粒的同時、還能夠保持著在石英部件使用中吸著并保持堆積物的微小的凹凸、并可以消除成為碎屑產生原因的微裂紋的等離子體處理裝置用石英部件的加工方法、等離子體處理裝置用石英部件和安裝有等離子體處理裝置用石英部件的等離子體處理裝置。
圖1是表示本發(fā)明第一實施方式的等離子體處理裝置的示意性剖面圖。
圖2是表示本發(fā)明的石英部件形狀的圖。
圖3是表示由第一實施方式的石英部件表面加工方法造成的表面變化的示意性剖面圖。
圖4是表示在各種條件下進行表面加工的石英部件在等離子體處理裝置中產生微粒數的圖。
圖5是表示進行了現有的表面加工的石英部件表面變化的示意性剖面圖。
具體實施例方式
下面參照附圖，詳細地說明本發(fā)明的等離子體處理裝置用石英部件的加工方法、等離子體處理裝置用石英部件和安裝有等離子體處理裝置用石英部件的等離子體處理裝置的優(yōu)選實施方式。在本說明書和附圖中，對于實質上具有相同功能結構的結構要素，賦予相同的符號，重復說明予以省略。
(第一實施方式)參照圖1和圖2，說明本發(fā)明的第一實施方式的等離子體處理裝置的結構。圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的等離子體處理裝置的示意性剖面圖，圖2是表示本實施方式的石英部件形狀的圖。圖2(a)是聚焦環(huán)19的平面圖，圖2(b)是圖2(a)的A-A’的剖面圖，圖2(c)是屏蔽環(huán)25的平面圖，圖2(d)是圖2(c)的B-B’的剖面圖。
如圖1所示，該等離子體處理裝置具有用鋁等制造成圓筒狀的處理容器1、在處理容器1內相對向地配置的上部電極2和下部電極3。
在處理容器1的側壁部設有開口部4和5，用于放進或者取出例如半導體晶片W。在開口部4和5的外側設置有閘閥6和7，用于開閉各開口部4和5，使得處理容器1能夠氣密。
下部電極3配置在處理容器1的下部的升降裝置8上。升降裝置8由例如油壓缸或者圓螺栓和螺母的螺合結合機構和轉動地驅動該機構的伺服電機的組合機構等構成，使下部電極3進行升降動作。波紋管9設置在升降裝置8的周圍和處理容器1的內壁之間，使得在處理容器1內產生的等離子體不能進入下部電極3之下。
下部電極3連接著高通濾波器10，該高通濾波器10阻止施加在上部電極2上的高頻成分的侵入。高通濾波器10連接著高頻電源11，該高頻電源11供給例如具有800KHz頻率的電壓。
靜電卡盤12設置在下部電極3的上面，用來固定半導體晶片W。靜電卡盤12具有導電性的片狀電極板12a和夾持著電極板12a表面的聚酰亞胺層12b。電極板12a電連接著產生用來保持住半導體晶片W的庫侖力的直流電源13。
環(huán)狀的擋板14設置在下部電極3的周圍和處理容器1的內壁之間。在擋板14上設有多個排氣口15，使得能夠從下部電極3的周圍進行均勻地排氣。排氣管16連接著真空泵17，排放出處理容器1內的處理氣體。
聚焦環(huán)18設置在下部電極3的周圍，通過使半導體晶片W上的等離子體向半導體晶片W外方向散開，均勻地形成等離子體，直達半導體晶片W的邊緣。聚焦環(huán)18是環(huán)狀的，例如是用碳化硅(SiC)制成的。
聚焦環(huán)19以不同的高度設置在聚焦環(huán)18的周圍，通過把等離子體封閉在半導體晶片W的上方來提高等離子體的密度。聚焦環(huán)19如圖2所示是環(huán)狀的，是用石英制成的。
上部電極2是中空構造，與下部電極3相對向地設置在處理容器1的上部。氣體供給管21連接著上部電極2，向處理容器1的內部供給規(guī)定的處理氣體。在上部電極2的下側部分貫穿設有多個氣體擴散孔22。
在上部電極2上連接有低通濾波器23，以阻止施加在下部電極3上的高頻成分的侵入。低通濾波器23連接著高頻電源24。高頻電源24具有比高頻電源11更高的頻率，例如27.12MHz。
屏蔽環(huán)25是如圖2所示那樣的環(huán)狀，是由石英制造的，設置在上部電極2的周圍，起著把等離子體封閉在半導體晶片W上方的作用。屏蔽環(huán)25嵌入在上部電極2的外周部。
下面，說明上述等離子體處理裝置的動作。首先，打開閘閥6和7，從負載鎖定室(未圖示)搬入半導體晶片W，放置在下部電極3上。搬入以后，關閉閘閥6和7。
經過氣體供給管21導入處理氣體，處理氣體首先流至中空結構的上部電極2的內部，通過設置在上部電極2下部的氣體擴散孔22均勻地擴散。
此時，由高頻電源24在上部電極2上施加例如27.12MHz的高頻電壓，由此開始經過規(guī)定時間，例如1秒以下的定時后，由高頻電源11在下部電極3上施加例如800KHz的高頻電壓，在兩電極間產生等離子體。由于該等離子體的產生，半導體晶片被牢固地吸附保持在靜電卡盤12上。
上述等離子體被封閉在上部電極2周圍的屏蔽環(huán)25和下部電極2周圍的聚焦環(huán)19之間，形成為高密度。利用該高密度等離子體進行半導體晶片W的處理。
此時，屏蔽環(huán)25和聚焦環(huán)19就曝露在等離子體中，由于腐蝕，使得石英和在石英部件上附著的堆積物被剝離，就會污染半導體晶片表面，成為微粒的原因。
為了遏制這種現象，屏蔽環(huán)25和聚焦環(huán)19等石英部件，在進行金剛石研磨的加工以后，要利用例如粒度為320～400#的磨料對表面進行表面加工，例如噴砂加工，并進行表面處理，使得堆積物容易吸著和保持。
但是，在進行了上述表面處理的石英部件表面上，產生許多微細的龜裂(即微裂紋)，形成破碎層，在使用初期不能抑制石英粉塵的產生。
圖3是表示因進行第一實施方式的石英部件151的表面加工方法造成的表面變化的示意性剖面圖。石英部件151適用于屏蔽環(huán)25或聚焦環(huán)19中的任何一種。
圖3(a)是表示進行金剛石研磨時的表面的圖。在此狀態(tài)下，在表面上產生許多裂紋155，堆積物難以吸著和保持。
圖3(b)是表示進行與現有的表面處理方法同樣的例如使用320～400#(第二粒徑)磨料進行表面加工例如噴砂加工時的表面的圖。在此狀態(tài)下，由于消除了裂紋155而維持了基本的凹凸，使得容易吸著并保持堆積物。
但是，在表面上殘留有微裂紋，形成了破碎層163，在使用初期由于等離子體的侵蝕容易產生石英粉塵。另外，在堆積物進入這些微裂紋中、由于因大氣開放而使得這些堆積物膨脹時，就會引起剝下石英表面造成的碎屑。
圖3(c)是表示再利用粒度為500#(第一粒徑)的磨料進行表面加工(磨砂加工)時的表面的圖。在此情況下，維持吸著堆積物的基本的凹凸而去除破碎層163，可以抑制初期微粒的產生和碎屑的產生。
接著，在利用微小粒徑的磨料(例如粒度為500#)進行的表面加工例如磨砂加工以后，用氫氟酸等酸進行濕法腐蝕，這是優(yōu)選的。就濕法腐蝕來說，例如在5～20wt％的氫氟酸溶液中浸漬10～90分鐘，優(yōu)選為，在15wt％的氫氟酸溶液中浸漬20～40分鐘。由此，就進一步減少了石英部件表面的微裂紋，能夠提高半導體晶片W處理的成品率。
即使在金剛石研磨等機械加工后，不用粒度為320～400#的磨料(第二粒徑)進行表面粗加工，而是用微小粒度的磨料(粒度為500～600#左右)進行噴砂或磨砂等表面加工，然后在5～20wt％的氫氟酸溶液中浸漬10～90分鐘進行濕法腐蝕，也能夠得到與上述方法同樣的效果。
如上所述，利用微小粒徑(第一粒徑)的磨料進行表面加工后、接著利用酸進行濕法腐蝕的方法進行石英部件的表面加工，在繼續(xù)保留吸著并保持堆積物的效果的同時，又去除了表面的破碎層，因此就能夠抑制使用初期的微粒產生和碎屑。
(第二實施方式)第二實施方式的等離子體處理裝置用石英部件的加工方法是，在金剛石研磨以后，由燒嘴等進行作為加熱處理的熱拋光(fire-polish)，再由粒度例如為500#左右(第一粒徑)的微細的磨料進行表面加工，例如進行噴砂加工或磨砂加工，最后，用氫氟酸(HF)等進行濕法腐蝕。在熱拋光處理之前，根據需要，也可以用粒度為320～400#的磨料進行表面加工，例如進行噴砂加工處理。
如在第一實施方式中所述，在進行等離子體處理裝置用石英部件的表面處理時，既要保持可以附著并保持堆積物的基本的凹凸，也要不產生微裂紋，這是十分重要的。
為此，首先由電子顯微鏡觀察用如下的五個處理方法進行表面加工的石英部件的表面，研究有沒有微裂紋產生。
(方法1)用粒度為360#的磨料進行表面加工(現有的方法)；(方法2)熱拋光+氫氟酸處理；(方法3)熱拋光+用粒度為360#磨料進行表面加工(噴砂加工)；(方法4)熱拋光+用粒度為500#磨料進行表面加工(噴砂加工)；(方法5)熱拋光+用粒度為500#磨料進行表面加工(噴砂加工)+氫氟酸處理。
用掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察的結果，不會在表面上產生微裂紋的是由上述加工方法2和5處理的。在此以后，對于這兩種加工方法得到的石英部件，研究在等離子體處理裝置內曝露在等離子體中時的微粒產生數目。
圖4是表示由上述方法2和5進行表面加工的石英部件在等離子體處理裝置中進行處理后的微粒產生數目的圖。處理條件是處理氣體為C4F8/CO/Ar/O2＝10/50/200/5sccm、45mT、施加電力為1500W。橫軸表示處理時間，縱軸表示微粒產生數。在等離子體處理裝置內進行的處理是在僅流過處理氣體的“氣體接通”及輸入用于激發(fā)等離子體的電源的“RF接通”兩個條件下進行的。
如圖4(a)所示，在方法2中，在處理時間為10小時的時候，微粒產生數超過被認為實用上沒有問題的臨界值40。這就是說，不能抑制使用初期的微粒產生。在圖4(b)中，處理時間內的微粒產生數都在臨界值以下。
由此，在上述5個加工方法之中，在進行熱拋光以后，利用微小粒徑的磨料(例如粒度為500#)進行表面加工，而且，若利用例如在15wt％的氫氟酸溶液中浸漬20～40分鐘的氫氟酸處理進行表面加工，就能夠防止使用初期的微粒產生和其后的碎屑產生。
以上，參照
了本發(fā)明的等離子體處理裝置用石英部件的加工方法、等離子體處理裝置用石英部件和安裝有等離子體處理裝置用石英部件的等離子體處理裝置的優(yōu)選實施方式，但本發(fā)明不限于這些例子。很清楚，本領域技術人員在本發(fā)明的權利要求中所述的技術思想的范疇內可想到各種變形例和修正例，這些當然都屬于本發(fā)明的技術范圍內。
例如，在利用磨料進行表面加工中所使用的磨料的粒度、或者氫氟酸處理的氫氟酸濃度和時間等，都并不限于上述的范圍。可以理解為，只要具有同樣的效果，就都在本發(fā)明的范圍內。
本發(fā)明的石英部件的表面加工方法，不限于聚焦環(huán)和屏蔽環(huán)，也適用于等離子體處理裝置內壁等其他部件。
如以上所說明的那樣，本發(fā)明可以提供一種能夠抑制因使用初期的表面剝離造成的微粒產生和其后的碎屑產生、能夠防止半導體晶片的污染、并進行成品率和可靠性高的處理的等離子體處理裝置用石英部件的加工方法、等離子體處理裝置用石英部件和安裝有等離子體處理裝置用石英部件的等離子體處理裝置。
產業(yè)上的可利用性本發(fā)明可以用于等離子體處理裝置用石英部件的加工方法、等離子體處理裝置用石英部件和安裝有等離子體處理裝置用石英部件的等離子體處理裝置中，特別是能夠用于不會形成成為由于曝露于等離子體之中而產生微粒的原因的破碎層的等離子體處理裝置用石英部件的加工方法、等離子體處理裝置用石英部件和安裝有等離子體處理裝置用石英部件的等離子體處理裝置中。
權利要求
1.一種等離子體處理裝置用石英部件的加工方法，該加工方法是安裝于由在處理室內激發(fā)的等離子體對被處理體進行規(guī)定處理的等離子體處理裝置中、并具有露出到所述處理室內的露出面的石英部件的表面加工方法，其特征在于所述石英部件的露出面，利用第一粒徑的磨料進行表面加工后，用酸進行濕法腐蝕處理。
2.如權利要求1所述的等離子體處理裝置用石英部件的加工方法，其特征在于所述石英部件的露出面，在利用所述第一粒徑的磨料進行表面加工前，利用粒徑比所述第一粒徑大的第二粒徑的磨料進行表面加工。
3.一種等離子體處理裝置用石英部件的加工方法，該加工方法是安裝于由在處理室內激發(fā)的等離子體對被處理體進行規(guī)定處理的等離子體處理裝置中、并具有露出到所述處理室內的露出面的石英部件的表面加工方法，其特征在于所述石英部件的露出面，在利用熱拋光進行加工后，利用磨料進行表面加工，再利用酸進行濕法腐蝕處理。
4.一種等離子體處理裝置用石英部件，它安裝于由在處理室內激發(fā)的等離子體對被處理體進行規(guī)定處理的等離子體處理裝置中，并具有露出到所述處理室內的露出面，其特征在于所述石英部件的露出面，利用第一粒徑的磨料進行表面加工后，用酸進行濕法腐蝕處理。
5.如權利要求4所述的等離子體處理裝置用石英部件，其特征在于所述石英部件的露出面，在利用所述第一粒徑的磨料進行表面加工前，利用粒徑比所述第一粒徑大的第二粒徑的磨料進行表面加工。
6.一種等離子體處理裝置用石英部件，它安裝于由在處理室內激發(fā)的等離子體對被處理體進行規(guī)定處理的等離子體處理裝置中，并具有露出到所述處理室內的露出面，其特征在于所述石英部件的露出面，在利用熱拋光進行加工后，利用磨料進行表面加工，再利用酸進行濕法腐蝕處理。
7.一種安裝有權利要求4、5和6中任一項所述的等離子體處理裝置用石英部件的等離子體處理裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種抑制了使用初期的微粒產生和其后的碎屑產生的等離子體處理裝置用石英部件的加工方法、等離子體處理裝置用石英部件和安裝有該石英部件的等離子體處理裝置。利用例如粒度為320～400#的磨料進行表面加工，除去在進行金剛石研磨以后在用作屏蔽環(huán)和聚焦環(huán)等的等離子體處理裝置用石英部件151上產生的許多裂紋155。然后，再用小粒徑的磨料進行表面加工，在維持能夠附著并保持堆積物的凹凸的同時，去除破碎層163。
文檔編號H01L21/02GK1557018SQ0281862
公開日2004年12月22日 申請日期2002年9月12日 優(yōu)先權日2001年9月25日
發(fā)明者杉山智一, 三枝秀仁, 岡山信幸, 飯室俊一, 今福光祐, 長山將之, 三橋康至, 中山博之, 黃亞輝, , 一, 之, 仁, 幸, 至 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社