JP4245771B2

JP4245771B2 - 耐プラズマ部材、電磁波透過窓用部材およびプラズマ処理装置

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Publication number: JP4245771B2
Application number: JP2000078950A
Authority: JP
Inventors: 雄一高野; 公一寺尾
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2020-03-21
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス、該ガラスからなる部材および該部材を用いたプラズマ処理装置に関し、特にＡｌを含有することにより耐プラズマ性を有するガラス、該ガラスからなる電磁波透過窓用部材および該部材を用いたプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩやＬＣＤ等の製造プロセスにおいて、反応ガスに外部からエネルギーを与えて生じさせるプラズマは、エッチング、ＣＶＤ等の製造工程に広く用いられている。特に、エッチングプロセスにおいては、プラズマの利用は不可欠の技術となっている。そして、プラズマによって処理される基板の寸法が大きくなるに従い、より広い領域にプラズマを均一に発生させることが必要になってきた。
【０００３】
図１および図２はそのようなプラズマ処理装置の一例である。図１に示すプラズマ処理装置は、直方体形状の反応器３１を有し、反応器３１の全体はアルミニウムで形成される。反応器３１の上部開口は板３４によって封止され、反応器３１の気密が保持される。板３４は、耐熱性およびマイクロ波透過性を有するとともに誘電損失が小さい材料、たとえば石英ガラス（ＳｉＯ₂）で形成されている。反応器３１には、その上部を覆う長方体形状のカバー部材４０が設けられる。カバー部材４０内の天井部分には誘電体線路４１が取り付けてある。誘電体線路４１は、テフロン（登録商標）のようなフッ素樹脂、ポリエチレン樹脂またはポリスチレン樹脂等の誘電体からなる。誘電体線路４１は、板状の部分４１ｂとその端部につながり厚みが増したテーパ状部分４１ａを有し、テーパ状部分４１ａはカバー部材４０に連結された導波管５１内に嵌め込まれている。導波管５１にはマイクロ波発振器５０が接続される。マイクロ波発振器５０からのマイクロ波は、導波管５１を介して誘電体線路４１のテーパ状部分４１ａに導入される。マイクロ波はテーパ状部分４１ａにおいて拡げられ、誘電体線路４１の全体に伝播する。マイクロ波はカバー部材４０の導波管５１に対向する端面で反射し、入射波と反射波とが重ね合わされて誘電体線路４１に定在波が形成される。内部に処理室３２を形成する反応器３１の壁には、ガス導入管３５が嵌め込まれている。処理室３２の底部中央には、試料Ｗを載置する台３３が設けてあり、台３３にはマッチングボックス３６を介して数百ｋＨｚ〜十数ＭＨｚのＲＦ電源３７が接続される。また、反応器３１の側底部には排気口３８が設けられる。
【０００４】
このプラズマ処理装置において試料Ｗの表面に例えばエッチング処理を施すには、排気口３８から排気して処理室３２内を所望の圧力まで減圧した後、ガス導入管３５から処理室３２内に反応ガスを供給する。次いで、マイクロ波発振器５０からマイクロ波を発振させ、導波管５１を介して誘電体線路４１に導入する。このとき、テーパ状部分４１ａによってマイクロ波は誘電体線路４１内で均一に拡がり、そして定在波が形成される。この定在波から、誘電体線路４１の下方に漏れ電界が形成され、それが板３４を透過して処理室３２内へ導入される。このようにして処理室３２内に伝播したマイクロ波により、反応ガスを収容する処理室３２内にプラズマが形成され、さらにＲＦ電源３７からマッチングボックス３６を通して台３３にＲＦを印加することにより、試料Ｗの表面がエッチングされる。この装置では、大寸法の試料Ｗを処理すべく反応器３１の直径を大きくしても、反応器３１の全領域へマイクロ波を均一に導入することができ、試料Ｗを比較的均一にプラズマ処理することができる。
【０００５】
このようなプラズマ処理装置には、本来必要とされるエッチング性能や成膜性能以外に、低コンタミ性能、低パーティクル性能、消耗部品の長寿命性、運用費用の低価格性、メンテナンス作業容易性といった性能も合わせて要求されている。そのような性能を満足するために、反応器およびその内部を構成する部材の材質は、その必要性に合わせて石英ガラス、アルミニウム、アルミナ、ステンレス等が選択される。これらの材料の中で、石英ガラスは低コンタミ性と低パーティクル性を持つ絶縁性部材として有用である。たとえば、上述したプラズマ処理装置において、反応器３１の開口を閉じマイクロ波供給部と反応器３１とを仕切る板３４は、処理室３２内にマイクロ波を導入するための窓として機能し、従来、この窓には石英ガラス製のものが使用されてきた。
【０００６】
しかし、石英ガラスは上記のような優れた性質を持つ一方、フッ素を含むプラズマと容易に反応し、ＳｉＦ₄を生成する。ＳｉＦ₄は沸点が低く容易に気化するため、フッ素を含むプラズマ中で石英ガラスは急速にエッチングされ消耗する。ＬＳＩ製造に使用される石英ガラスは特に高純度の物が使用されるので価格が高く、消耗が激しいと製造コストを押し上げる要因となる。また、消耗が激しいと交換頻度が高くなり、製造時間に対する交換作業時間が増加し、結果的として処理能率を落として製造コストを上昇させる。
【０００７】
この問題について、特開平４−３５６９２２号公報は、高純度多結晶アルミナまたは高純度単結晶アルミナで作られたプラズマ放電部材を開示する。この部材は、マイクロ波を透過させる性質を有し、ＣＦ₄＋Ｏ₂ガスから生成されるプラズマに対して耐性を有する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、同公報に開示されるようなアルミナ製プラズマ放電部材をマイクロ波導入窓として使用する場合、エッチング速度が低下したり、発熱でアルミナがひずんでマイクロ波導入窓が破損するおそれがあった。本発明者は、アルミナからなるマイクロ波導入窓を使用した場合に生じる不都合のうち、プラズマ処理速度が低下する原因について調査を行った。その結果、プラズマ処理中マイクロ波導入窓の温度が高くなり、それに従ってアルミナの誘電損失が大きくなって（Ｑ値は小さくなって）マイクロ波を透過しにくくなり、このためにプラズマ処理の速度が低下することがわかった。また石英ガラスに比べてアルミナ板は熱膨張率が大きいため、高温になった場合あるいは大きな温度分布を生じた場合に大きな熱応力が発生して、割れを生じることがわかった。また、アルミナ等のセラミックスは、焼結成形のために焼結助剤を含有しており、それがコンタミネーションの原因となる場合もある。
【０００９】
かくして本発明は、上記課題を解決するべく、良好な耐プラズマ性を有する新規な材料を提供することを目的とする。
【００１０】
特に本発明は、石英ガラスに関する上記課題を解決し、石英ガラスと同様の優れた特性を有する一方、特にフッ素を含むプラズマに対する耐食性を備える部材を提供することを目的とする。
【００１１】
さらに本発明は、そのような耐プラズマ性を有する材料の用途を提供するとともに、そのような材料からなる部品を使用したプラズマ処理装置を提供することにある。
【００１２】
特に本発明は、高密度のプラズマを発生させるために十分な電磁波透過性を有し、プラズマを生成させても石英ガラスのようにエッチングされず、しかもアルミナのように割れを生じずに寿命が長いプラズマ処理装置用部材、およびそれを用いたプラズマ処理装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明により新規な耐プラズマ部材が提供され、当該耐プラズマ部材は、ＳｉおよびＯからなる第１のガラス相と、Ｓｉ、ＡｌおよびＯからなる第２のガラス相とからなり、第２のガラス相において、ＡｌのＳｉに対する質量比が０．０１以上であることを特徴とするガラスからなる。
【００１４】
また本発明により、当該耐プラズマ部材からなり、電磁波を透過する窓を構成するためのものである電磁波透過窓用部材が提供される。
【００１５】
さらに本発明により、電磁波を用いて生成されるプラズマにより処理を行うプラズマ装置が提供される。当該装置において、電磁波を透過させ、プラズマを生成する室に電磁波を導入するための部材は、上記耐プラズマ部材からなる。
【００１６】
本発明によるプラズマ処理装置は、たとえば、内部を減圧可能な反応容器と、反応容器へ高周波電力または電磁波を供給するための手段と、反応容器内ヘガスを供給するため手段と、反応容器内において被処理材を載置する試料台とを備え、高周波電力または電磁波によって反応容器内に生成されるプラズマに接触する部分の少なくとも一部が、上記耐プラズマ部材からなることを特徴とする。
【００１７】
また本発明によるプラズマ処理装置は、たとえば、封止部材で開口部が塞がれた内部を減圧可能な反応容器と、該封止部材を介して反応容器内へ高周波電力または電磁波を供給するための手段と、反応容器内ヘガスを供給するための手段と、反応容器内において被処理材を載置する試料台とを備え、該封止部材が上記耐プラズマ部材からなることを特徴とする。
【００１８】
本発明による装置は、特に、フッ素を含むガスからプラズマを生成させるプラズマ処理装置に有用である。また、本発明による部材は、特にフッ素含有ガスから生成されるプラズマに晒される用途に有用である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明によるガラスは、溶融法により製造することができる。石英粉末にアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）またはムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂）等のアルミニウム含有酸化物の粉末を混合し、その混合物を２０００℃以上の温度に加熱することにより完全に溶融させて均質な溶融物を得、次いで、溶融物を冷却して固化させる。加熱温度は、２０００℃以上であるが、２０５０℃以上がより好ましい。加熱は、酸水素炎（酸水素炎溶融法）あるいは電気炉（電気溶融法）によって行うことができる。添加するアルミニウム含有酸化物の量は、最終的に生成されるＳｉ、ＡｌおよびＯからなるガラス相においてＡｌのＳｉに対する質量比が０．０１以上となるよう設定される。具体的には、石英粉末１００重量部に対し、０．１〜１０重量部、より好ましくは１〜５重量部のアルミニウム含有酸化物の粉末が添加される。石英粉末には、純度の高いものが使用され、たとえば、９９．９％以上、好ましくは９９．９９％以上の純度の石英粉末が使用される。上述のように混合物を２０００℃以上に加熱して溶融させた後、冷却固化させることで、ＳｉおよびＯからなる第１のガラス相と、Ｓｉ、ＡｌおよびＯからなる第２のガラス相とからなるガラスを得る。このガラスを機械加工することにより、必要な形状の部材を得ることができる。
【００２０】
図３に、走査型電子顕微鏡で観察された本発明によるガラスの組織の一例を示す。ガラスの組織には、色の濃い部分（図中、「濃」と表示）と色の淡い部分（図中、「淡」と表示）とが観察される。本発明によるガラスにおいて、色の濃い部分はＳｉおよびＯからなる第１のガラス相であり、色の淡い部分はＳｉ、ＡｌおよびＯからなる第２のガラス相である。通常、本発明によるガラスは、第２のガラス相中に第１のガラス相が分散された組織を有する。そして、第１のガラス相は、連続相である第２のガラス相中にほぼ均一に分散している。第２のガラス相中に分散される第１のガラス相の平均粒径は、通常１００〜５００μｍである。ＳｉおよびＯからなる第１のガラス相は、ＳｉＯ₂の組成を有する石英ガラス相である。一方、Ｓｉ、ＡｌおよびＯからなる第２のガラス相は、ガラスを構成する網目構造中にＡｌが添加された網目構成体を形成している。第２のガラス相は、Ａｌ−Ｏ結合およびＡｌ−Ｏ−Ｓｉ結合を有する。このような第１のガラス相および第２のガラス相からなる組織は、原料を２０００℃以上の温度で加熱することによって得られるものであり、それより低い温度（たとえば１７００〜１９００℃）での加熱によっては得ることができない。
【００２１】
本発明者は上述したようなミクロ組織を有する本発明のガラスが好ましい耐プラズマ性を有することを見出した。ハロゲン系（特にＦ系）の反応ガスから生成されるプラズマのエッチング機構は、ハロゲン系反応生成物を生成させる第１段階と、ハロゲン系反応生成物が気化または残留する第２段階とに分けられる。そして第１段階で生成されるハロゲン系反応生成物のうち第２段階で残留する量が多い部材ほどプラズマに対する耐久性が高くなる。Ｆ系の反応ガスから生成されるプラズマが従来の石英ガラス部材に照射される場合、第１段階でシリコンのフッ化物（ＳｉＦ₄）が生成され、第２段階ではＳｉＦ₄が容易に気化する。したがって従来の石英ガラス部材は当該プラズマに対する耐久性が低い。これに対し、ミクロ組織として上述したようなＳｉ、ＡｌおよびＯからなる第２のガラス相を有する本発明のガラスの場合、第１段階でＳｉＦ₄の他にアルミニウムのフッ化物（例えばＡｌＦ₃）が生成する。次に第２段階でＡｌＦ₃はＳｉＦ₄よりも蒸気圧が低いため、ＳｉＦ₄が容易に気化するのに対してＡｌＦ₃は表面に残留する。このため本発明によるガラスは、ハロゲン（特にＦ）を含むプラズマに対して耐久性が高い。
【００２２】
ところで、このプラズマ耐久性は、本発明によるガラスにおいて第２のガラス相におけるＡｌのＳｉに対する質量比（Ａｌ／Ｓｉ）が０．０１以上の場合に得ることができる。Ａｌ／Ｓｉが０．０１よりも低い場合、ＡｌＦ₃の生成が非常に少ないため、プラズマに対する耐久性は向上しない。質量比Ａｌ／Ｓｉは、たとえば、０．０１以上であり、より好ましくは０．２以上である。また、本発明によるガラス組織の断面を写した光学顕微鏡写真または電子顕微鏡写真において、第２のガラス相の面積が占める割合（全体に対する第２のガラス相の面積百分率）は、耐久性の観点から２０％以上が好ましい。この面積百分率が２０％よりも少ない場合、ＳｉおよびＯからなる耐久性の低い第１のガラス相の割合が多くなるため、部材がプラズマによってエッチングされる量が大きくなる。
【００２３】
また、本発明によるガラスをマイクロ波透過窓（反応室の封止材）として使用する場合、マイクロ波透過性を示すｆＱ値が２００００以上であることが好ましい。ｆＱ値が２００００よりも小さい場合、当該部材によりマイクロ波が吸収され、十分な密度をもったプラズマが発生しなかったり、装置内に均一なプラズマが発生しないおそれが生じる。ここでｆＱ値とは、周波数ｆ（Ｈｚ）と、当該周波数における誘電体損失（ｔａｎδ）の逆数であるＱ値との積である。
【００２４】
また、本発明によるガラスはアルミナと比較して顕著に熱膨張係数が小さい。このため、本発明によるガラスからなる部材をマイクロ波導入窓に使用しても、アルミナと違って熱応力によって割れを発生させることはない。
【００２５】
本発明によるガラスは種々の用途に適用し得る。特に本発明によるガラスは、耐プラズマ部材として適用できる。そのような部材は、たとえば上述したマイクロ波導入窓等のプラズマ処理装置用部品である。以下実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。
【００２６】
【実施例】
ガラスの製造
次に述べる方法により本発明によるガラスを作製した。
【００２７】
純度９９．９９％の石英粉末と、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）粉末との混合物を溶融炉に入れ、酸水素炎によって２０５０℃以上の温度に加熱した。原料を完全に溶融・均質化し、その後、冷却、固化させた。そのようにして得られたガラスに機械加工を行い、必要な形状の部材を得た。この時、アルミナの添加量を変えた種々のガラスを製作した。
【００２８】
次に、上述した方法で作製されたガラスのミクロ組織を以下の方法で観察した。作製したガラスから小片を切り出し、一面を鏡面研磨した後、硝弗酸で表面を洗浄した。その後、洗浄した表面を走査型電子顕微鏡で観察した。この方法で試料を観察した結果、図３に示すような組織が観察された。図３に示すように、表面には淡部と濃部が観察された。それぞれの部分の組成をエネルギー分散Ｘ線分光法で調査したところ、濃部の成分はＳｉおよびＯであり、淡部の成分はＳｉ、ＡｌおよびＯであることが判明した。
【００２９】
次に、前記種々のガラスについてＳｉ、ＡｌおよびＯからなる第２のガラス相におけるＡｌのＳｉに対する質量比（Ａｌ／Ｓｉ）を、検量線を用いたエネルギー分散Ｘ線分光法による定量分析によって求めた。検量線を作成するための標準試料としてあらかじめ組成が判明している石英ガラス、ムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂）の焼結体、Ａ１₂Ｏ₃の焼結体、コージェライト（２ＭｇＯ・２Ａ１₂０₃・５ＳｉＯ₂）の焼結体、サフィリン（４ＭｇＯ・５Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂）の焼結体を用いた。そして第２のガラス相のＳｉとＡｌのＫα線ピークの強度と検量線からそれぞれの元素濃度を質量％で求めて、Ａｌ／Ｓｉを算出した。図３に示した試料のＡｌ／Ｓｉ比は０．３であった。また、電子顕微鏡写真から、一定範囲の面積に対する第２のガラス相である淡部の面積の割合を求めて、これを第２のガラス相の量比とした。
【００３０】
一方、比較例として、石英粉末にアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）粉末を所定量添加した原料を、酸水素炎で１９００℃に加熱融解した後、冷却固化してガラスを得た。得られたガラスのミクロ組織を上記方法で観察した。すると、溶融時に完全に溶解しなかったと考えられるアルミナが多数観察された。また冷却時に石英ガラスとアルミナの線膨張係数の差に起因して発生したと考えられるミクロな割れも観察された。このようなミクロな割れは機械的性質を低下させるため実用上好ましくない。さらに、得られたガラスのミクロ組織には、本発明のようなＳｉおよびＯからなる第１のガラス相と、Ｓｉ、ＡｌおよびＯからなる第２のガラス相とからなる２相組織は観察されなかった。
【００３１】
プラズマ処理装置
このようにして得られた本発明のガラスをマイクロ波導入窓として用い、以下に説明するプラズマ処理装置を構成した。図４は本発明に係るプラズマ処理装置の構造を示す側断面図であり、図５は図４に示したプラズマ処理装置の平面図である。
【００３２】
有底円筒形状の反応器１は、その全体がアルミニウムで形成されている。反応器１の上部の開口は後述する封止板４で気密状態に封止されている。封止板４には、導電性金属を円形蓋状に成形してなるカバー部材１０が外嵌してあり、該カバー部材１０は反応器１上に固定してある。カバー部材１０の上面には、反応器１内へマイクロ波を導入するためのアンテナ１１が固定してある。アンテナ１１は、断面がコ字状の部材を無終端環状に成形してなる環状導波管型アンテナ部１１ａを、その開口をカバー部材１０に対向させて、反応器１の中心軸と同心円状に設けてあり、カバー部材１０の環状導波管型アンテナ部１１ａに対向する部分には複数の開口部１５、１５、・・・が開設してある。即ち、環状導波管型アンテナ部１１ａおよび開口部１５、１５、・・・が開設してあるカバー部材１０の環状導波管型アンテナ部１１ａに対向する部分によって、環状導波管型アンテナが構成してある。
【００３３】
環状導波管型アンテナ部１１ａは、反応器１の内周面より少し内側に、反応器１の中心軸と同心円状に設けてあり、その外周面に設けた他の開口には該環状導波管型アンテナ部１１ａへマイクロ波を導入するための導入部１１ｂが、環状導波管型アンテナ部１１ａの直径方向になるように連結してある。この導入部１１ｂ及び環状導波管型アンテナ部１１ａ内には、テフロン（登録商標）といったフッ素系樹脂、ポリエチレン樹脂またはポリスチレン樹脂（好ましくはテフロン）等の誘電体１４が内嵌してある。
【００３４】
導入部１１ｂにはマイクロ波発振器３０から延長した導波管２９が連結してあり、マイクロ波発振器３０が発振したマイクロ波は、導波管２９を経てアンテナ１１の導入部１１ｂに入射される。この入射波は、導入部１１ｂから環状導波管型アンテナ部１１ａへ導入される。環状導波管型アンテナ部１１ａを互いに逆方向へ進行する進行波として、該環状導波管型アンテナ部１１ａ内の誘電体１４中を伝播し、両進行波は、重ね合わされて環状導波管型アンテナ部１１ａに定在波が生成する。この定在波によって、環状導波管型アンテナ部１１ａの内面に、所定の間隔で極大値を示す壁面電流が通流する。
【００３５】
ところで環状導波管型アンテナ部１１ａ内には誘電体１４を装入せずに空洞になしてもよい。しかし、環状導波管型アンテナ部１１ａ内に誘電体１４を挿入した場合、環状導波管型アンテナ部１１ａに入射されたマイクロ波は誘電体１４によってその波長が１／√（εｒ）倍（εｒは誘電体の比誘電率）だけ短くなる。従って同じ直径の環状導波管型アンテナ部１１ａを用いた場合、誘電体１４を装入してあるときの方が、誘電体１４を装入していないときより、環状導波管型アンテナ部１１ａの壁面に通流する電流が極大になる位置が多く、その分、開口部１５、１５、・・・を多く開設することができる。そのため、処理室２内へマイクロ波をより均一に導入することができる。
【００３６】
前述した各開口部１５、１５、・・・は、複数の強電界強度の領域（腹）に位置しており、これによって各開口部１５、１５、・・・から効率良くマイクロ波を放射させることができる。各開口部１５、１５、・・・から放出されたマイクロ波は封止板４を透過して反応器１内へ導入される。
【００３７】
なお本実施の形態では開口部１５、１５、・・・は、環状導波管型アンテナ部１１ａ内を伝播するマイクロ波の進行方向に直行するように開設してあるが、本発明はこれに限らず、前記マイクロ波の進行方向に斜めに交わるように開口部を開設してもよく、また、マイクロ波の進行方向に開設してもよい。反応器１内に生成されたプラズマによって、アンテナ１１内を伝播するマイクロ波の波長が変化して、環状導波管型アンテナ部１１ａの周壁に通流する電流の極大値を示す位置が変化する場合があるが、マイクロ波の進行方向に斜めに開設した開口部またはマイクロ波の進行方向に開設した開口部にあっては、電流の極大値を示す位置の変化を開口部の領域内に取り込むことができる。
【００３８】
処理室２の底部壁中央には、試料Ｗを載置する載置台３が設けてあり、載置台３にはマッチングボックス６を介して高周波電源７が接続されている。処理室２の周囲壁には該周囲壁を貫通する貫通孔が開設してあり、該貫通孔には、処理室２内へ反応ガスを導入するガス導入管５が嵌合してある。また、処理室２の底部壁には排気口８が開設してあり、排気口８から処理室２の内部を排気するようになしてある。
【００３９】
このようなプラズマ処理装置を用いて試料Ｗの表面にエッチング処理を施すには、排気口８から排気して処理室２内を所望の圧力まで減圧した後、ガス導入管５から処理室２内に反応ガスを供給する。次いで、マイクロ波発振器３０から２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発振させ、それを導波管２９を経てアンテナ１１に導入し、環状導波管型アンテナ部１１ａに定在波を形成させる。環状導波管型アンテナ部１１ａの下面の開口部１５、１５、・・・から漏洩したマイクロ波は、封止板４を透過して処理室２内に導入され、処理室２内にプラズマが生成される。そして、マッチングボックス６を介して高周波電源７から載置台３に高周波を印加することにより、プラズマ中のイオンを制御しつつ、載置台３上の試料Ｗの表面をエッチングすることができる。
【００４０】
なお本実施の形態では封止板４上に環状導波管型アンテナを設けてなるＳＷＰ型のマイクロ波プラズマ処理装置に適用した場合を示したが、本発明はこれに限らず、図１に示した如く、マイクロ波を伝播する平面状の誘電体線路を封止板に対向配置してなる装置等、ＳＷＰ型の他のマイクロ波プラズマ処理装置にも適用し得る。さらに反応器の周囲にコイルを配置し、電子サイクロトロン共鳴を利用してプラズマを生成するＥＣＲ型のマイクロ波プラズマ処理装置やＩＣＰ処理装置等、反応器内に電磁波を導入してプラズマを生成する他のプラズマ処理装置にも適用し得る。
【００４１】
上記装置を用いて、マイクロ波導入窓の耐プラズマ性を調べる実験を行った。アルミナの添加量を変えた種々のガラスからなるマイクロ波導入窓をそれぞれ試験した。上述したように、第２のガラス相におけるＡｌのＳｉに対する質量比（Ａｌ／Ｓｉ）および第２のガラス相の量比はそれぞれ、検量線を用いたエネルギー分散Ｘ線分光法による定量分析および断面の走査電子顕微鏡像から計測した。ここで、第２のガラス相の量比は、断面の走査電子顕微鏡像における一定範囲の面積に対する第２のガラス相の面積の割合である。
【００４２】
次に、上記のように作製したマイクロ波導入窓を使用して、フッ素を含むプラズマによるマイクロ波導入窓の消耗量を測定した。消耗量は、プラズマ処理前にマイクロ波導入窓の中心部内面（プラズマ照射側表面）にポリイミドテープを貼付し、プラズマ処理後テープをはがして段差を計測し、その段差からＡｌを含まない石英ガラスの消耗量（従来例）を１として相対消耗量を算出した。
【００４３】
プラズマ処理は次のようにして行った。マイクロ波導入窓を装着したプラズマ処理装置に、厚さ１μｍのシリコン酸化膜を形成した直径が１５０ｍｍのシリコンウェハを挿入し、６００Ｗのパワーで発振した４００ｋＨｚの高周波を試料台に印加するとともに、ＣＨＦ₃ガスを処理室内に導入しつつ、１３００Ｗのパワーで発振した２．４５ＧＨｚのマイクロ波を当該窓を介して処理室に導入した。このようにして生成されるプラズマにより６０秒間エッチングする操作を、各マイクロ波導入窓につきそれぞれ５０００回ずつ行った。すなわち、合計３０００００秒のプラズマ処理を各窓について行った。得られた結果を第２のガラス相におけるＡｌ／Ｓｉおよび第２のガラス相の量比とともに表１に示す。
【００４４】
【表１】

【００４５】
Ａｌ／Ｓｉが高くなればなるほど、また第２のガラス相の量比が高くなればなるほど、マイクロ波導入窓の消耗量は抑制されることがわかる。表からわかるとおり、アルミナの添加量が少なくＡｌ／Ｓｉが０．００７であるマイクロ波導入窓は、Ａｌを含まない石英ガラスと消耗量は同じであるのに対し、Ａｌ／Ｓｉが０．０１以上では相対消耗量が大きく減少している。また、前述の１９００℃で原料を溶融して作製したガラスも相対消耗量は従来例と同じであった。
【００４６】
また、本発明例のガラスについてｆＱ値をネットワークアナライザーを用いて室温で測定したところ、いずれのｆＱ値も２００００以上であり、十分なマイクロ波透過性を有することが判明した。また、本発明例のガラスをマイクロ波導入窓に適用してシリコンウェーハ上の酸化膜についてエッチング速度のウェーハ面内均一性について調査したところ、いずれの面内均一性も±５％以下となり、十分なエッチング特性が得られることが判明した。
【００４７】
【発明の効果】
上述してきたとおり、本発明によるガラスは、プラズマに対する良好な耐食性を有する。したがって、本発明によるガラスをプラズマ処理装置に使用することにより、プラズマによる部材の消耗を抑え、部材の寿命を向上させ、交換頻度を減らし、それにより製造コストを低減することができる。また、本発明による部材をプラズマ処理装置の高周波またはマイクロ波の窓として使用することにより、当該窓は、高周波またはマイクロ波による加熱ひずみで破損することなく、より長い寿命を有し、その交換頻度は少なくてすむようなる。従来の石英ガラスに比べ、本発明によるガラスは特にフッ素を含むプラズマに対して顕著に耐食性が向上している。
【図面の簡単な説明】
【図１】プラズマ処理装置の構造を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す装置の概略平面図である。
【図３】本発明によるガラスのミクロ組織を示す電子顕微鏡写真である。
【図４】本発明によるプラズマ処理装置の一例を示す概略断面図である。
【図５】図４に示す装置の概略平面図である。
【符号の説明】
１反応容器、２反応室、４マイクロ波導入窓。

Claims

ＳｉおよびＯからなる第１のガラス相と、
Ｓｉ、ＡｌおよびＯからなる第２のガラス相とからなり、
前記第２のガラス相において、ＡｌのＳｉに対する質量比が０．０１以上であることを特徴とするガラスからなる、耐プラズマ部材。
請求項１に記載の耐プラズマ部材からなり、電磁波を透過する窓を構成するためのものである、電磁波透過窓用部材。
電磁波を用いて生成されるプラズマにより処理を行うプラズマ処理装置において、
前記電磁波を透過させて、前記プラズマを生成する室に前記電磁波を導入するための部材が、請求項１に記載の耐プラズマ部材からなることを特徴とする、プラズマ処理装置。