JP4709158B2 - 石英ガラス面の仕上げ方法及びその方法により製造された部品 - Google Patents
石英ガラス面の仕上げ方法及びその方法により製造された部品 Download PDFInfo
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Description
背景
プラズマ処理装置は、半導体材料、誘電体材料及び金属材料から製造された基板のプラズマエッチング、物理気相成長、化学気相成長（ＣＶＤ）、イオン注入及びレジスト剥離を含むプロセスを実行するために使用される。
プラズマ処理装置は、半導体材料、誘電体材料及び金属材料から製造された基板のプラズマエッチング、物理気相成長、化学気相成長（ＣＶＤ）、イオン注入及びレジスト剥離を含むプロセスを実行するために使用される。
プラズマ処理装置は、プラズマ環境に曝される部品を含む。歩留まりを向上させたいという要求に鑑みて、そのようなプラズマ環境におけるパーティクル汚染が低減されたプラズマに曝される部品が必要とされる。
概要
石英ガラス面を仕上げる方法が提供される。本方法は、プラズマ処理装置で使用されるときに石英パーティクル及び金属パーティクルの発生、並びに分子金属汚染を減少させる石英ガラス面仕上げを形成することができる。そのようにして仕上げられた石英ガラス面を有する部品も提供される。
石英ガラス面を仕上げる方法が提供される。本方法は、プラズマ処理装置で使用されるときに石英パーティクル及び金属パーティクルの発生、並びに分子金属汚染を減少させる石英ガラス面仕上げを形成することができる。そのようにして仕上げられた石英ガラス面を有する部品も提供される。
少なくとも１つの石英ガラス面を含む部品を表面仕上げする方法の好ましい一実施形態は、前記部品の少なくとも１つの石英ガラス面を機械研磨することと、前記機械研磨された石英ガラス面を化学エッチングすることと、前記エッチングされた石英ガラス面から金属汚染物質を除去するために前記石英ガラス面を洗浄することとを含む。
本方法の好ましい実施形態により仕上げられた部品は、少なくとも１つのプラズマに曝される石英ガラス面を含む。前記部品は、真空密封面などの少なくとも１つのプラズマに曝されない石英ガラス面を含むことも可能である。前記部品のプラズマに曝される面は、プラズマに曝されない面とは異なる表面形態に仕上げられうる。基板の汚染を減少させるために、前記仕上げられた部品はプラズマ処理装置内で使用されうる。
部品を表面仕上げする方法は、石英ガラス面上の金属汚染物質を低レベルにすることが好ましい。前記部品は、プラズマ処理装置内で使用されたときに、基板の金属パーティクル及び分子金属汚染を減少させることができることが好ましい。
本方法の好ましい実施形態は、前記プラズマ処理装置内で以前にプラズマに曝された部品又はプラズマに曝されていない部品を仕上げるために使用されうる。
上述したように仕上げられた１つ以上の部品を含んだ、プラズマ処理装置のプラズマチャンバ内で半導体基板をエッチングする方法の好ましい実施形態も提供される。
詳細な説明
プラズマ処理装置内で半導体材料、誘電体材料及び金属などの様々な材料を処理する上で、パーティクル性能は重要である。プラズマ反応器で処理される基板に付着するパーティクル汚染物質は、製品歩留まりを低下させるおそれがある。プラズマ反応器内のパーティクル汚染源の１つは、部品のプラズマに曝される面である。
プラズマ処理装置内で半導体材料、誘電体材料及び金属などの様々な材料を処理する上で、パーティクル性能は重要である。プラズマ反応器で処理される基板に付着するパーティクル汚染物質は、製品歩留まりを低下させるおそれがある。プラズマ反応器内のパーティクル汚染源の１つは、部品のプラズマに曝される面である。
プラズマに曝される面を含む部品は、部品の１つ以上の面を焼結すること及び／又は機械加工することを含む処理により製造されうる。これらの工程は、結果として、表面に損傷を与え、表面に破損及び断絶部分を残す。これらの破損は、プラズマ処理中にパーティクル発生源となる可能性がある。スラリー研磨により、パーティクルのサイズを低減することができるが、パーティクルは除去されない。図１は、スラリー研磨後の石英ガラス誘電体窓の表面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。他の技術により加工された石英ガラス面も、図１に示される損傷と同様の損傷を有する。
また、半導体基板の石英に伴うパーティクル汚染の発生を減少させるために、石英ガラスから製造された部品をプラズマ反応器内に導入し、プラズマ反応器内の半導体基板に対する製造条件が得られる前に調整することができることも明らかとなった。調整中には、プラズマ反応器内に調整用ウェハを導入してもよい。プラズマは、エッチングによって、部品のプラズマに曝される面から材料を除去する。プラズマに曝される面は、石英パーティクル及び金属パーティクルを減少させる形態を有することが好ましい。最終的には、調整処理により、許容できる表面石英パーティクルレベルを達成するのに十分な石英材料が除去される。図２は、スラリー研磨された後、プラズマ反応器内でプラズマに曝すこと（５０時間）により調整された石英ガラス誘電体窓の表面のＳＥＭ顕微鏡写真である。
しかしながら、調整処理は多くの製造時間を必要とし、部品のプラズマに曝される面上に、プラズマ処理への使用に適した表面を形成するためには、１０日以上もの時間が必要になる場合もある。従って、部品により適切なパーティクル性能を達成するためには、そのような調整処理は、著しく長い動作停止時間を必要とする。更に、調整処理は、調整用ウェハ、オペレータの監視及び介入のコストを含めた関連経費を必要とする。
さらに、プラズマ処理チャンバ内で外気流路が形成されることを防止するために、プラズマ反応器内に真空シールを設ける必要がある石英ガラス部品の面、すなわち、密封面（例えば、Ｏリング密封面）は、適切な真空密封性能を与える仕上げがなされている必要がある。そのような密封面は、プラズマに曝される面ではない。しかしながら、望ましい真空シール面仕上げは、望ましいプラズマに曝される面とは著しく異なる場合がある。プラズマに曝される面と真空シール面の両方を有する部品は、同一の部品の異なる場所で、著しく異なる表面仕上げを有することが好ましいことが明らかとなった。
図３は、石英ガラスを表面仕上げする方法の第１の好ましい実施形態のフローチャートを示す。本方法は、プラズマ処理装置に有用な部品の１つ以上の石英ガラス面を仕上げるために実施されうる。仕上げ後の１つ以上の面は、部品がプラズマ反応器内に導入されたときにプラズマに曝される少なくとも１つの面を含むことが好ましい。部品としては、プラズマ反応器のためのガス噴射器、誘電体窓、電極、覗き窓、エッジリング、フォーカスリング、封じ込めリングなどが挙げられる。
石英ガラスを仕上げる方法の好ましい実施形態は、石英ガラスから製造された部品の石英ガラス面、並びに石英ガラス以外の材料を含む部品の石英ガラス面（例えば、被覆膜）を仕上げるために使用することができる。
本方法は、部品に所望の表面仕上げを形成するために、機械研磨工程、化学エッチング工程及び洗浄工程を含むことが好ましい。この方法により処理することができる部品は、平板状、円板状、リング状（例えば、誘電体窓、覗き窓、エッジリングなど）、及び円筒形などの様々な形状、並びに異なる形状の組み合わせを有する表面を含むことができる。部品のサイズは、異なっていてもよい。
石英ガラス部品は、炎融天然石英（flame-fusednatural quartz）から製造されることが好ましい。炎融天然石英は、通常、所望の形状及びサイズに処理されうるブール（boule）の形態で利用可能である。あるいは、石英ガラスは、例えば、アーク溶融天然石英又は合成石英であってもよい。
仕上げ処理を実行する前には、石英ガラス材料は、いずれかの金属を約１０ｐｐｍ未満のバルク純度レベルで含むことが好ましい。石英ガラスにおけるこの金属純度レベルによって、表面金属レベルよりも遥かに低いバルクからの金属レベルを提供することができる。石英ガラス材料中の金属の不純物レベルを減少させることにより、金属に関連するパーティクルの発生及び／又は基板上欠陥の発生が減少される。
本方法の好ましい実施形態により仕上げ可能である石英ガラス部品は、機械加工後及び／又は焼結後の状態にありうる。例えば、ブールから、平板状の石英ガラス部品を切り出し、所望の形状に機械加工することができる。機械加工後及び／又は焼結後の部品は、ダイヤモンド研削などの任意の適切な処理を使用して、所望の形状及び表面状態に加工されうる。
石英ガラス部品は、所望の表面仕上げまで機械研磨されることが好ましい。機械研磨は、部品の１つ以上の面を所望の表面仕上げまでスラリー研磨することを含むことが好ましい。スラリーは、例えば、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、ダイヤモンド、酸化セリウム、酸化ジルコニウムなどを含む適切な研磨材料を含むことができる。研磨材料は、部品のスラリー研磨面において所望の表面仕上げレベルを生させる粒径を有することが好ましい。
石英ガラス部品の機械研磨は、部品表面の異なる場所で、同一の表面仕上げを実現することができることが好ましいが、異なる表面仕上げを実現してもよい。例えば、部品の１つ以上のプラズマに曝される面は、１つ以上のプラズマに曝されない面（例えば、密封面）とは異なる表面仕上げまで機械研磨されうる。
化学エッチングによりプラズマに曝される面と同様の表面形態が実現されるように、機械研磨は、化学エッチングの前に所望の石英ガラス表面形態を実現することが好ましい。例えば、エッチング後の表面は、同一の有効表面積を有し、損傷や破損が本質的にはないことが好ましい。例えば、算術平均粗度Ｒａにより、機械研磨後の表面形態を定量化することができる。好ましい一実施形態においては、機械研磨面のＲａは、約５〜３０マイクロインチ（約０．１２５〜０．７５μｍ）であることが好ましく、約１２〜２０マイクロインチ（約０．３〜０．５μｍ）であるのが更に好ましい。所定の１つの部品に関して、異なる面を異なる仕上げまで機械研磨することができる。例えば、プラズマに曝される面を、プラズマ処理中のパーティクル除去があまり問題とならないプラズマに曝されない面よりも低いＲａ値（すなわち、より平坦な仕上げ）に機械研磨することができる。
機械加工工程及び機械研磨工程の結果、表面に破損が生じることがあり、そのような破損は、部品の機械加工及び／又は機械研磨後の面上に、石英ガラス及び／又は金属のパーティクルを発生源となる。付着したパーティクルは、基板のプラズマ処理中のパーティクル汚染源になることがある。従って、プラズマ反応器内に存在する部品によって基板を処理する前に、付着パーティクルの数を適切な低い値まで減少させることが望ましい。上述したように、プラズマ調整技術により、付着パーティクルをプラズマ反応器部品から除去することができる。しかしながら、これらの技術は、十分なものとはいえない。
従って、エッチング工程により、付着した石英ガラスパーティクル及び金属汚染物質パーティクルを処理された部品表面から除去することが好ましく、プラズマに曝される面の表面形態と同様の表面形態が実現されることが好ましい。エッチング工程は、石英ガラスをエッチングするのに有効なフッ素を含有するエッチング液を使用することが好ましい。例えば、フッ素を含有するエッチング液は、フッ化水素酸（ＨＦ）、フッ化アンモニウム（ＮＨ３ＨＦ）、重フッ化アンモニウム（ＮＨ４ＦＨＦ）又はそれらの混合物を含むエッチング溶液であってもよい。また、エッチング液は、硝酸（ＨＮＯ３）又は他の酸などの添加物を含有してもよい。エッチング液の濃度、温度及びｐＨ、エッチング時間、並びにエッチング液及びエッチング処理の他のパラメータは、部品からの表面材料の除去の所望の速度及び深さを達成するように選択することができる。
エッチング後の表面の表面形態は、例えば、表面のＲａ値により特徴付けることができる。エッチング工程は、部品の１つ以上の選択された面において、約１〜１００マイクロインチ（約０．０２５〜２．５μｍ）のＲａ値を実現することが好ましい。後述するように、所定の部品表面に対して望まれるＲａ値は、部品の種類、並びに仕上げられる表面の種類（例えば、プラズマに曝されない面に対するプラズマに曝される面）によって異なる。
エッチングによって部品の表面形態を変化させることにより、部品の実際の表面積が変化する。部品の標準表面積は、部品の物理的寸法により決定される。部品の実際の表面積は、表面の粗度を更に考慮に入れる。表面の粗度が増すことにより、部品の実際の表面積は増加する。化学エッチング工程は、プラズマに曝される（又はプラズマ調整される）部品が有することができる実際表面積／標準表面積比に近似する部品の実際表面積／標準表面積比を達成することが好ましい。化学エッチング工程は、約１．１〜４の部品の実際表面積／標準表面積比を達成することが好ましく、約１．２〜１．５の実際表面積／標準表面積比を達成することが更に好ましい。
エッチング工程の結果得られる部品の表面形態は、表面形態の形状長さによっても特徴付けられることが可能である。形状長さは、表面粗度の空間周波数を表す尺度である。部品のエッチング後の表面の形状長さ（feature length）は、約１〜５０μｍであることが好ましい。所定の表面に対する所望の形状長さ値は、仕上げられる部品の種類、並びに表面の種類（例えば、プラズマに曝されない面に対するプラズマに曝される面）によって異なる。
洗浄工程は、エッチング後の石英ガラス部品の表面から金属汚染物質を除去する。洗浄工程は、洗浄により部品から除去されることが好ましい金属が存在する場合には、その金属に対する適切な高い溶解度を有する液体に石英ガラス部品を接触させることを含む。そのような金属は、Ａｌ、Ｂ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｔｉ及び／又はＺｎを含むが、それらに限定されない。それらの金属を除去するために、石英ガラスの洗浄に使用することができる適切な溶剤は、硝酸（ＨＮＯ３）、フッ化水素酸（ＨＦ）、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、シュウ酸（ＣＯＯＨ）２、蟻酸（ＨＣＯＯＨ）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、塩酸（ＨＣｌ）、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、クエン酸（Ｃ６Ｈ８Ｏ７）及びそれらの混合物を含むが、それらに限定されない。
更に、石英ガラス部品の所望の清浄度レベルを達成するために、慎重な部品の取り扱い、超高純度の溶剤（例えば、約１０ｐｐｂ未満の金属不純物を含有する溶剤）の使用、並びに乾燥及びパッケージングにクラス１００のクリーンルームを使用するなどの環境制御が好ましい。
洗浄工程は、Ａｌ、Ｂ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｔｉ及びＺｎのうちの１つ以上に対する石英ガラス部品の表面金属汚染レベルを、望ましい低いレベルまで減少させる。このレベルは、約１，０００×１０１０原子／ｃｍ２未満であることが好ましく、約１００×１０１０原子／ｃｍ２未満であることが更に好ましく、約１０×１０１０原子／ｃｍ２未満であることが最も好ましい。
図４は、好ましい一実施形態に係る機械研磨工程、エッチング工程及び洗浄工程により処理された石英ガラス誘電体窓の表面のＳＥＭ顕微鏡写真である。
図５は、好ましい一実施形態に従って処理された石英ガラス窓のパーティクル汚染のレベル（プラズマエッチング処理中に、シリコンウェハに付着した０．１６μｍより大きなパーティクルの数）（「□」）を、スラリー研磨された石英ガラス窓のパーティクル汚染のレベル（「◆」）との比較により実証した試験結果を示す。曲線において、ＲＦ時間が０のときは、プラズマ反応器に窓を導入するときに対応する。曲線は、試験期間全体にわたり、好ましい実施形態により仕上げられた石英ガラス窓により付着したパーティクルの数が、スラリー研磨された石英ガラス窓により付着したパーティクルの数よりはるかに少なかったことを示す。最初の約２ＲＦ時間の間では、スラリー研磨された石英ガラス窓により付着したパーティクルの大部分は、石英パーティクルであった。スラリー研磨された石英ガラス窓により付着したパーティクルの数は、プラズマに曝すことにより減少したが、それらのパーティクルの数は、試験期間中に、好ましい実施形態により仕上げられた石英ガラス窓により付着したより少ないパーティクル数には届かなかった。
従って、図５に示される試験結果は、スラリー研磨された石英ガラス窓と比較して、プラズマ環境で使用されるときに付着するパーティクルの数がはるかに少ないことを特徴とする仕上げ面を有するプラズマ処理装置用の部品を仕上げ処理により製造することができることを示している。更に、試験結果は、本方法の好ましい実施形態に従って処理された部品の場合、定常状態パーティクルレベル（例えば、０．１６μｍより大きいパーティクルが約１０個付着する）を達成するために、ごく短いＲＦ時間の処理（例えば、約１／２時間）が望ましいことを示す。従って、本方法の好ましい実施形態により仕上げられた部品を使用することにより、プラズマ調整と関連する装置の運転停止時間及び費用を著しく減少することができる。
図６は、プラズマに曝されることなくスラリー研磨された石英ガラス部品（「Ａ」）、プラズマに曝されてスラリー研磨された石英ガラス部品（「Ｂ」）、及び好ましい実施形態に従って処理された石英ガラス部品（「Ｃ」）の上に存在するＡｌ、Ｂ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｔｉ及びＺｎの原子／ｃｍ２単位の数に関する試験結果をそれぞれ示す。スラリー研磨された石英ガラス部品及びプラズマに曝されてスラリー研磨された石英ガラス部品と比較すると、好ましい実施形態に係る仕上げ処理は、各金属の表面金属汚染レベルを著しく減少させた。金属汚染が望ましくないのは、ウェハ表面に堆積するパーティクル、又はウェハの内部に拡散して不純物添加プロファイル並びにウェハ特性に悪影響を及ぼす望ましくない不純物を導入する分子汚染として、汚染された石英ガラスを含むプラズマ反応器チャンバ内で処理される集積回路に欠陥を生じさせる可能性があるからである。結果的に、石英ガラスを処理する方法の好ましい実施形態によれば、この問題を抑えることができる。
好ましい一実施形態によれば、新たな部品、すなわち、仕上げ処理により処理されたが、プラズマ処理中にプラズマ反応器チャンバ内で使用されていない部品に対して、仕上げ処理により達成可能なレベルにと同等の表面金属レベルを実現するために、以前にプラズマ反応器チャンバ内でプラズマに曝された部品（すなわち、「使用済み部品」）を再調整するように、仕上げ処理を実行することができる。そのような実施形態においては、部品は、洗浄工程のみを受けることが好ましい。
図７は、石英ガラスを表面仕上げする方法の第２の好ましい実施形態の工程を示す。この方法は、プラズマ反応器用の石英ガラス部品の１つ以上のプラズマに曝される石英ガラス面及び１つ以上の石英ガラス真空密封面を仕上げるために使用されうる。プラズマに曝される面及び真空密封面を有しうる部品は、例えば、プラズマ反応器のガス噴射器、覗き窓及び誘電体窓を含む。
図７に示されるように、第２の好ましい実施形態は、上述した第１の好ましい実施形態の場合と同様に、石英ガラス部品の１つ以上の面を機械研磨することを含む。
第２の実施形態においては、１つ以上の石英ガラス密封面は、所望の仕上げまで仕上げられる。図８は、機械研磨（例えば、スラリー研磨）により石英ガラス部品上に形成することができる表面の仕上げの一例を示す。機械研磨工程は、複数の溝から成る同心円パターンを有する密封面を形成する。同心の溝は、密封面において所望の真空保全を維持するために、外気の流れを減少し、好ましくは阻止する。
第２の好ましい実施形態によれば、エッチング工程中に、機械研磨された石英ガラス部品の１つ以上の密封面もエッチングされることを防止するために、密封面がエッチング工程の前にマスクされる。従って、エッチング工程は、密封面以外の部品の面をエッチングするために実行される。石英ガラス部品の密封面は、汚染物質のないテープ及び／又はワックスなどの適切なマスキング材料を使用してマスクされうる。
第２の好ましい実施形態においては、エッチング工程の後、密封面からマスクが除去され、第１の好ましい実施形態において上述したように、部品が洗浄される。洗浄工程は、密封面及び非密封面（すなわち、プラズマに曝される面）を含めて、エッチングされた石英ガラス部品の面から金属汚染物質を除去する。
図９及び図１０は、平行な平面２２、側面２４及び貫通路２６を含む誘電体窓２０の一例を示す。図１０は、通路２６の拡大図であり、真空密封面２８及びプラズマに曝される平面２２を示す。真空密封面２８は、例えば、Ｏリング密封面であってもよい。誘電体窓２０は、２つ以上の密封面を有してもよい。誘電体窓２０などの石英ガラスから製造された誘電体窓は、以下に示す好ましい手順により仕上げられうる。
誘電体窓２０の平坦なプラズマに曝される平面（例えば、平面２２）は、機械加工され、機械研磨される。機械研磨されたプラズマに曝される面は、約５〜２０マイクロインチ（０．１２５〜０．５μｍ）のＲａ値を有することが好ましく、約１２〜２０マイクロインチ（０．３〜０．５μｍ）のＲａ値を有することが更に好ましい。密封面２８は、マスクされる。
所望の表面形態を実現するために、プラズマに曝される面は、フッ素を含有するエッチング液を使用して、ウェットエッチングされる。例えば、プラズマに曝される面に対して、約２０〜１００マイクロインチ（約０．５〜２．５μｍ）、更に好ましくは３０〜５０マイクロインチ（約０．７５〜１．２５μｍ）のＲａ値を実現するために、ＨＦエッチング溶液を使用することができる。エッチング後のプラズマに曝される面は、約１．１〜４の実際表面積／標準表面積比を有することが好ましく、約１．２〜１．５の表面積比を有することが更に好ましい。プラズマに曝される面の表面形態の特徴形状長さは、約２〜３０μｍであるのが好ましく、約５〜２０μｍであるのが更に好ましい。例えば、プラズマに曝される面の平均形状長さは、約１０μｍであってもよい。
エッチングされない密封面２８は、約１０〜２０マイクロインチ（０．２５〜０．５μｍ）の好ましいＲａ値に研磨される。密封面の表面の領域は、プラズマに曝される面ではないので考慮していない。密封面の特徴形状長さは、約５〜２５μｍであることが好ましい。
密封面２８からマスクが除去され、プラズマに曝される面及び他の面から金属汚染物質を除去するために、誘電体窓２０が洗浄される。洗浄工程は、Ａｌ、Ｂ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｔｉ及びＺｎのうちの１つ以上に関して、誘電体窓の洗浄面の金属レベルを、好ましくは約１，０００×１０１０原子／ｃｍ２未満まで、更に好ましくは約１００×１０１０原子／ｃｍ２未満まで、最も好ましくは約１０×１０１０原子／ｃｍ２未満まで減少させる。
別の例として、図１１は、真空密封面４２、４４と、プラズマに曝される面４６とを含むガス噴射器４０を示す。ガス噴射器４０は、内側孔（不図示）などの内側のプラズマに曝される面を更に含む。真空密封面４２、４４は、例えば、Ｏリング密封面であってもよい。ガス噴射器は、別の密封面（不図示）を含んでもよい。ガス噴射器４０のように、石英ガラスから製造されたガス噴射器は、以下に示す好ましい手順により仕上げることができる。
プラズマに曝される面４６は、機械加工され、約７〜２０マイクロインチ（０．０２５〜０．５μｍ）のＲａ値、更に好ましくは約７〜１２マイクロインチ（０．０７５〜０．３μｍ）のＲａ値を実現するように、機械研磨される。ガス噴射器４０のプラズマに曝される面４６は、プラズマの化学作用にあまり影響を及ぼさない程度に十分に小さい。従って、エッチング工程において、低いＨＦ濃度及び短いエッチング時間という望ましい条件の下で、損傷した表面材料を除去することができるように、機械加工後にプラズマに曝される面４６は、できる限り滑らかであることが好ましい。
所望の表面仕上げを実現するために、ＨＦエッチング溶液などのフッ素を含有するエッチング液を使用して、プラズマに曝される面４６をエッチングすることができる。例えば、プラズマに曝される面は、約１〜１００マイクロインチ（約０．０２５〜２．５μｍ）、更に好ましくは４０〜６０マイクロインチ（約１〜１．５μｍ）のＲａ値を有してもよい。ガス噴射器の外面は、エッチング後に可能な限り滑らかである。プラズマに曝される面の所望の滑らかさを実現するために、ＨＦの濃度及びエッチング時間を変更することができる。
密封面４２、４４は、約１２〜２０マイクロインチ（０．３〜０．５μｍ）のＲａ値まで研磨されることが好ましい。密封面４２、４４の特徴形状長さは、約５〜２５μｍであることが好ましい。
密封面４２、４４からマスクが除去され、外面から金属汚染物質を除去するために、ガス噴射器４０が洗浄される。洗浄工程は、Ａｌ、Ｂ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｔｉ及びＺｎのうちの１つ以上に関して、ガス噴射器４０の表面金属汚染レベルを好ましくは約１，０００×１０１０原子／ｃｍ２未満、更に好ましくは約１００×１０１０原子／ｃｍ２未満、最も好ましくは約１０×１０１０原子／ｃｍ２未満まで減少させる。
従って、石英ガラスを仕上げる方法の好ましい実施形態は、様々なサイズ及び形状を有するプラズマ処理装置用部品を仕上げるため、及び部品の異なる面において異なる表面仕上げを実現するために使用することができる。本方法の好ましい実施形態は、プラズマ反応器に対して改善されたパーティクル性能を有するプラズマに曝される面、並びに高い真空保全を有する密封面を同一の部品において提供することができる。
本発明の特定の実施形態を参照して、本発明を詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲の目的から逸脱することなく、様々な変更及び修正を実施することができること、並びに均等物を採用することができることは、当業者には明らかであろう。
Claims (27)
- プラズマ処理装置用の部品を表面仕上げする方法であって、
プラズマ処理装置用の部品の少なくとも１つのプラズマに曝される石英ガラス面を機械研磨する工程と、
前記機械研磨された石英ガラス面をフッ素を含有するエッチング液によって化学エッチングする工程と、
前記エッチングされた石英ガラス面から金属汚染物質を除去するために、前記石英ガラス面を洗浄液によって洗浄する工程と、
を含み、
前記機械研磨する工程は、（i）少なくとも１つのプラズマに曝される石英ガラス面を第１の表面形態に機械研磨する工程と、(ii)前記部品の少なくとも１つの真空密封石英ガラス面を前記第１の表面形態とは異なる第２の表面形態に機械研磨する工程と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記石英ガラス面は、炎融天然石英、アーク溶融天然石英及び合成石英より成る群から選択された材料で作られることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記石英ガラス面は、機械加工された面及び焼結された面の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記機械研磨する工程の前に、前記石英ガラス面は、約１０ｐｐｍ未満の金属不純物レベルを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記機械研磨された石英ガラス面は、約５〜３０マイクロインチ、又は約１２〜２０マイクロインチの算術平均粗度Ｒａを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記エッチング液は、フッ化水素酸、フッ化アンモニウム、重フッ化アンモニウム及びそれらの混合物より成る群から選択された少なくとも１つのフッ素含有溶液を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記エッチングされた石英ガラス面は、約１〜１００マイクロインチの算術平均粗度Ｒａ、及び約１．１〜４、又は約１．２〜１．５の実際表面積／標準表面積比を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記洗浄液は、（i）硝酸、フッ化水素酸、リン酸、シュウ酸、蟻酸、塩酸、酢酸、クエン酸及びそれらの混合物より成る群から選択された少なくとも１つの酸と、(ii)過酸化水素との少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記金属汚染物質は、Ａｌ、Ｂ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｔｉ及びＺｎより成る群から選択され、前記洗浄された石英ガラス面は、約１，０００×１０１０原子／ｃｍ２未満の金属汚染物質、又は約１００×１０１０原子／ｃｍ２未満の金属汚染物質、又は約１０×１０１０原子／ｃｍ２未満の金属汚染物質のうちの少なくとも１つのレベルを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記真空密封石英ガラス面は、前記機械研磨する工程の後に、複数の溝から成る同心円パターンを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記化学エッチングする工程の前に、前記真空密封石英ガラス面をマスクする工程と、
前記エッチングする工程の後に、前記真空密封石英ガラス面から前記マスクを除去する工程と、
前記真空密封石英ガラス面を前記洗浄液によって洗浄する工程と、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 前記部品は、誘電体窓であり、
前記プラズマに曝される石英ガラス面は、（i）約５〜２０マイクロインチ、又は約１２〜２０マイクロインチの算術平均粗度Ｒａ、(ii)約１．１〜４、又は約１．２〜１．５の実際表面積／標準表面積比、及び（iii）約２〜３０μｍ、又は約５〜２０μｍの特徴形状長さのうちの少なくとも１つを生成するように化学エッチングされ、
前記真空密封石英ガラス面は、化学エッチングされずに、機械研磨する工程の後に、（i）約１０〜２０マイクロインチの算術平均粗度Ｒａ及び（ii）約５〜２５μｍの特徴形状長さのうちの少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 前記部品は、ガス噴射器であり、
前記プラズマに曝される石英ガラス面は、約１〜１００マイクロインチ、又は約４０〜６０マイクロインチの算術平均粗度Ｒａを生成するように化学エッチングされ、
前記真空密封石英ガラス面は、化学エッチングされずに、前記機械研磨する工程の後に、約１２〜２０マイクロインチの算術平均粗度Ｒａを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。 - プラズマ処理装置内で半導体基板をエッチングする方法であって、
請求項１に記載の方法により表面仕上げされた少なくとも１つの部品をプラズマ処理装置のプラズマチャンバ内に導入する工程と、
前記プラズマチャンバ内で、少なくとも１つの半導体基板をプラズマエッチングする工程と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記半導体基板をプラズマエッチングする工程の前に、約３０分未満の時間の間、前記部品をプラズマ調整する工程を更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
- プラズマ処理装置用の部品を表面仕上げする方法であって、
プラズマ処理装置用の部品の少なくとも１つのプラズマに曝される石英ガラス面を機械研磨する工程と、
前記部品の少なくとも１つの真空密封石英ガラス面を機械研磨する工程と、
前記真空密封石英ガラス面をマスクする工程と、
前記機械研磨されたプラズマに曝される石英ガラス面をフッ素を含有するエッチング液によって化学エッチングする工程と、
前記エッチングされたプラズマに曝される石英ガラス面及び前記真空密封石英ガラス面から金属汚染物質を除去するために、前記プラズマに曝される石英ガラス面及び前記真空密封石英ガラス面を洗浄液によって洗浄する工程と、
を含み、
前記洗浄する工程の後に、前記プラズマに曝される石英ガラス面は、前記真空密封石英ガラス面の表面形態とは異なる表面形態を有することを特徴とする方法。 - プラズマ処理装置内で半導体基板をエッチングする方法であって、
請求項１６に記載の方法により表面仕上げされた少なくとも１つの部品をプラズマ処理装置のプラズマチャンバ内に導入する工程と、
前記プラズマチャンバ内で、少なくとも１つの半導体基板をプラズマエッチングする工程と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記半導体基板をプラズマエッチングする工程の前に、約３０分未満の時間の間、前記部品をプラズマ調整する工程を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
- 請求項１に記載の方法によって表面仕上げされたプラズマ処理装置用の部品であって、
前記少なくとも１つのプラズマに曝される石英ガラス面は、第１の算術表面粗度Ｒ ａ を有し、
前記少なくとも１つの真空密封石英ガラス面は、前記第１の算術表面粗度Ｒａとは異なる第２の算術表面粗度Ｒａを有することを特徴とする部品。 - 前記プラズマに曝される石英ガラス面及び前記真空密封石英ガラス面は、炎融天然石英、アーク溶融天然石英及び合成石英より成る群から選択された材料で作られることを特徴とする請求項１９に記載の部品。
- 前記プラズマに曝される石英ガラス面は、（i）約１〜１００マイクロインチの算術平均粗度Ｒａ及び（ii）約１．１〜４、又は約１．２〜１．５の実際表面積／標準表面積比を有することを特徴とする請求項１９に記載の部品。
- 前記プラズマに曝される石英ガラス面は、Ａｌ、Ｂ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｔｉ及びＺｎより成る群から選択された少なくとも１つの金属の、約１，０００×１０１０原子／ｃｍ２未満、約１００×１０１０原子／ｃｍ２未満、又は約１０×１０１０原子／ｃｍ２未満のレベルを有することを特徴とする請求項１９に記載の部品。
- 前記部品は、誘電体窓であり、
前記プラズマに曝される石英ガラス面は、（i）約５〜２０マイクロインチ、又は約１２〜２０マイクロインチの算術平均粗度Ｒａ、（ii）約１．１〜４、又は約１．２〜１．５の実際表面積／標準表面積比、及び（iii）約２〜３０μｍ、又は約５〜２０μｍの特徴形状長さのうちの少なくとも１つを有し、
前記真空密封石英ガラス面は、（i）約１０〜２０マイクロインチの算術平均粗度Ｒａ及び（ii）約５〜２５μｍの特徴形状長さのうちの少なくとも一方を有することを特徴とする請求項１９に記載の部品。 - 前記部品は、ガス噴射器であり、
前記プラズマに曝される石英ガラス面は、約１〜１００マイクロインチ、又は約４０〜６０マイクロインチの算術平均粗度Ｒａを有し、
前記真空密封石英ガラス面は、約１２〜２０マイクロインチの算術平均粗度Ｒａを有することを特徴とする請求項１９に記載の部品。 - プラズマ処理装置内で半導体基板をエッチングする方法であって、
請求項１９に記載の部品をプラズマ処理装置のプラズマチャンバ内に導入する工程と、
前記プラズマチャンバ内で、少なくとも１つの半導体基板をプラズマエッチングする工程と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記半導体基板をプラズマエッチングする工程の前に、約３０分未満の時間の間、前記部品をプラズマ調整する工程を更に含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
- 前記表面仕上げされた石英ガラス面は、前記プラズマ処理装置中で使用されるとき、石英パーティクルおよび金属パーティクルの発生と分子金属汚染とを低減することを特徴とする請求項１に記載の方法。
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