專利名稱：等離子體處理裝置、環(huán)形部件和等離子體處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種例如通過等離子體對半導體晶片等的基板進行特定處理例如蝕刻處理的等離子體處理裝置。
背景技術(shù)：
目前，在半導體器件的制造工序中，例如為了將電容和元件進行分離或形成連接孔，對基板例如半導體晶片(以下稱為晶片)進行干法蝕刻。進行這種處理的裝置之一的葉片式的平行平板型等離子體處理裝置是眾所周知的。(例如參考專利文件1、專利文件2)。
利用圖28對上述裝置進行簡單說明，這種等離子體裝置通過在氣密容器1的上下分別設置兼作氣體噴頭的上部電極11和兼作承載臺的下部電極12，并且在環(huán)繞承載臺12上的晶片W四周的內(nèi)側(cè)設置的硅環(huán)13、還在外側(cè)設置的石英環(huán)14而構(gòu)成。并且，利用高頻電源15在上部電極11和下部電極12之間施加高頻電壓，在對來自氣體噴頭(上部電極)11的處理氣體進行等離子體化的同時，通過對下部電極12施加來自高頻電源16的偏壓用的電壓、從排氣口17進行真空排氣來維持規(guī)定壓力、對承載臺(下部電極)上的晶片W進行蝕刻。
這里，對硅環(huán)13以及石英環(huán)14的作用進行說明。到達晶片W表面附近的處理氣體向晶片W的邊緣擴散，由于從其外側(cè)向下排氣，晶片W邊緣部位(邊緣附近)和靠近中央的區(qū)域之間的處理氣體的氣流是不同的，在晶片W邊緣部位處理氣體中預定成分比的平衡破壞了，此外在放置晶片W的區(qū)域和其外側(cè)，等離子體與下部電極之間的電阻成分和電導成分等的值也不同。由此在晶片的邊緣附近上方和其內(nèi)側(cè)上方，等離子體的狀態(tài)就變得不一樣。
另一方面，為提高晶片的利用率，盡可能地在靠近晶片邊緣的區(qū)域形成器件的需求變強，所以針對直到晶片W邊緣附近的蝕刻速度必須確保較高的面內(nèi)均勻性。為此，在晶片W的外側(cè)配置了由導電體、半導體或電介質(zhì)體構(gòu)成的稱作聚焦環(huán)等的環(huán)形部件，來調(diào)整晶片W邊緣部位上方的等離子體密度。具體地，根據(jù)蝕刻膜的材質(zhì)和供給功率的大小等來選定聚焦環(huán)的材質(zhì)，并調(diào)整環(huán)的寬度和高度等，設置符合這種處理的聚焦環(huán)(例如參考專利文件3)。
作為在上述專利文件中的一個示例，在蝕刻硅氧化膜時使用硅環(huán)，但是例如在蝕刻多晶硅時使用石英等的絕緣體。
專利文件1特開平8-335568號公報(第3-4頁、圖2)。
專利文件2特開平2000-36490號公報(第5頁、圖3)。
專利文件3特開平8-162444號公報(第5頁、圖2)。
發(fā)明所解決的課題如上所述，當蝕刻在晶片W上形成的多層膜時，由于在每一層或各層中的部分層之間，處理氣體和供給功率的大小等不同，所以在每一層或各層中的部分層之間，所需要的聚焦環(huán)會不同，因此必須準備用于僅將聚焦環(huán)不同的部分分開的室。實際上，例如為了蝕刻5層膜，對2層膜用處理室，對其余膜在各自的處理室內(nèi)進行處理。即使膜的種類不同，但進行蝕刻裝置的基本構(gòu)成部分是相同的，所以將處理室公用是好的對策，但是由于這個理由，就阻礙了處理室的公用。
為此，作為一個使用地面積(裝置的占有面積)縮小困難的原因，另外為了增加裝置的變化，從裝置的批量生產(chǎn)性和裝置管理的觀點出發(fā)，就成為了裝置制造、運轉(zhuǎn)成本增加的一個因數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在這樣的情況下做出的，其目的在于提供一種能夠在進行相互不同的多個處理時實現(xiàn)裝置公用化的等離子體處理裝置及其方法。另一個目的在于提供一種在進行相同處理的裝置之間，用于統(tǒng)一等離子體狀態(tài)的調(diào)整容易的等離子體處理裝置。
本發(fā)明的等離子體處理裝置，其特征在于，利用處理氣體的等離子體對由處理容器內(nèi)的承載臺上承載的被處理基板進行處理，包括由環(huán)繞上述承載臺上的被處理基板設置的絕緣材料構(gòu)成的環(huán)形部件；沿著周向設置在該環(huán)形部件之內(nèi)的電極；和為了調(diào)整上述環(huán)形部件上方的等離子體的離子源區(qū)而在上述電極施加直流電壓的直流電源。
根據(jù)本發(fā)明的等離子體處理裝置，通過在由絕緣體構(gòu)成的環(huán)形部件內(nèi)的電極上施加規(guī)定的直流電壓，就能夠調(diào)整處于此環(huán)形部件表面和等離子體的交界處的離子源區(qū)域的厚度，能夠統(tǒng)一每個加工處理的等離子體狀態(tài)。因此，對于相互不同的多種加工處理能夠利用共同的環(huán)形部件來進行處理，從而能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的公用化。
此外，本發(fā)明還具備用于切換施加電壓的裝置，例如在第一處理時將第一直流電壓施加到環(huán)形部件內(nèi)的電極，在第二處理時將第二直流電壓施加到環(huán)形部件內(nèi)的電極。此時，上述裝置具有對例如用于進行第一處理的處理條件和對被處理基板進行第二處理的處理條件加以存儲的存儲部，并參考此存儲部內(nèi)的數(shù)據(jù)進行電壓切換的結(jié)構(gòu)。而且，第一處理是例如蝕刻薄膜的處理，第二處理也可是例如蝕刻不同于上述薄膜種類的薄膜的處理。此外，在直徑方向設置多個環(huán)形部件內(nèi)的電極，可以分別獨立調(diào)整施加在這些多個電極上的直流電壓。
此外，發(fā)明的另一環(huán)行部件的特征在于，在利用處理氣體的等離子體對處理容器內(nèi)的承載臺上承載的被處理基板進行處理的等離子體處理裝置中，由環(huán)繞該承載臺上的被處理基板而設置的絕緣材料構(gòu)成的環(huán)形部件中，在其內(nèi)部配備了為了調(diào)整此環(huán)形部件的上方的等離子體的離子源區(qū)而施加直流電壓的電極。
此環(huán)形部件的特征在于，例如對被處理基板進行第一處理時在上述電極上施加第一直流電壓，對被處理基板進行第二處理時也可在上述電極上施加第二直流電壓。此時，第一處理是蝕刻薄膜的處理，第二處理也可以是蝕刻不同于上述薄膜種類薄膜的處理。此外，例如在直徑方向設置多個環(huán)形部件內(nèi)的電極，可以分別獨立調(diào)整施加在這些多個電極上的直流電壓。
本發(fā)明的等離子體處理方法，其特征在于，包括在處理容器內(nèi)的承載臺上承載被處理基板的工序；在將第一直流電壓施加到環(huán)繞上述承載臺上的被處理基板而設置的由絕緣材料構(gòu)成的環(huán)形部件內(nèi)沿周邊方向設置的等離子源區(qū)域調(diào)整用電極上的狀態(tài)下，使得在處理容器內(nèi)產(chǎn)生等離子體并對被處理基板進行第一處理的工序；和接下來，在將第二直流電壓施加到在上述等離子體的離子源區(qū)調(diào)整用電極上的狀態(tài)下，使得在處理容器內(nèi)產(chǎn)生等離子體對被處理基板進行第二處理的工序。
此外在上述環(huán)形部件中，根據(jù)本發(fā)明的第一觀點，提供一種環(huán)形部件，其特征在于，具有基材以及在其表面上通過陶瓷的噴鍍而形成的覆蓋膜，構(gòu)成上述覆蓋膜的陶瓷含有從由B、Mg、Al、Si、Ca、Cr、Y、Zr、Ta、Ce及Nd組成的組中選擇出的至少一種元素，利用樹脂對其至少一部分進行封孔處理。
根據(jù)本發(fā)明的第二觀點，提供一種環(huán)形部件，其特征在于，具有基材以及在其表面上通過陶瓷的噴鍍形成的覆蓋膜，上述覆蓋膜具有，由含有從由B、Mg、Al、Si、Ca、Cr、Y、Zr、Ta、Ce及Nd組成的組中選擇出的至少一種元素的陶瓷構(gòu)成的第一陶瓷層、由含有從由B、Mg、Al、Si、Ca、Cr、Y、Zr、Ta、Ce及Nd組成的組中選擇出的至少一種元素的陶瓷構(gòu)成的第二陶瓷層，通過樹脂對上述第一及第二陶瓷層的至少一層的至少一部分進行封孔處理。
在本發(fā)明的第一和第二觀點中，作為上述樹脂，適合從SI、PTFE、PT、PI、PAI、PEI、PBI及PFA組成的組中選擇出來的物質(zhì)。
在本發(fā)明的第三觀點中，提供一種環(huán)形部件，其特征在于，具有基材以及在其表面上通過陶瓷的噴鍍而形成的覆蓋膜，構(gòu)成上述覆蓋膜的陶瓷包含從由B、Mg、Al、Si、Ca、Cr、Y、Zr、Ta、Ce及Nd組成的組中選擇出的至少一種元素，利用溶膠凝膠法對其至少一部分進行封孔處理。
本發(fā)明的第四觀點中，提供一種環(huán)形部件，其特征在于，具有基材及在其表面上通過陶瓷的噴鍍形成的覆蓋膜，上述覆蓋膜具有，由包含從B、Mg、Al、Si、Ca、Cr、Y、Zr、Ta、Ce及Nd的組中選擇出的至少一種元素的陶瓷構(gòu)成的第一陶瓷層、由包含從B、Mg、Al、Si、Ca、Cr、Y、Zr、Ta、Ce及Nd的組中選擇出的至少一種元素的陶瓷構(gòu)成的第二陶瓷層，利用溶膠凝膠法對上述第一及第二陶瓷層的至少一方的至少一部分進行封孔處理。
在上述第三和第四觀點中，優(yōu)選采用從屬于元素周期表第3a族的元素中選擇出的物質(zhì)進行上述封孔處理。
在上述第一到第四觀點中，作為上述陶瓷，可以適合使用從B4C、MgO、Al2O3、SiC、Si3N4、SiO2、CaF2、Cr2O3、Y2O3、YF3、ZrO2、TaO2、CeO2、Ce2O3、CeF3、及Nd2O3的組中選擇出的至少一種。
在本發(fā)明的第五觀點中，提供一種環(huán)形部件，其特征在于，具有基材以及在其表面上形成的覆蓋膜，上述覆蓋膜具有通過陶瓷噴鍍形成的主層和由包含從B、Mg、Al、Si、Ca、Cr、Y、Zr、Ta、Ce及Nd的組中選擇出元素的陶瓷構(gòu)成的阻擋涂覆層。
在本發(fā)明的第五觀點中，作為上述阻擋涂覆層，可以適合使用從B4C、MgO、Al2O3、SiC、Si3N4、SiO2、CaF2、Cr2O3、Y2O3、YF3、ZrO2、TaO2、CeO2、Ce2O3、CeF3、及Nd2O3的組中選擇出的至少一種陶瓷構(gòu)成。此外，作為上述阻擋涂覆層，可以使用利用樹脂至少對其一部分進行了封孔處理的噴鍍覆蓋膜，作為上述樹脂，從由SI、PTFE、PT、PI、PAI、PEI、PBI及PFA組成的組中選擇出來的物質(zhì)是合適的?；蛘?，作為上述阻擋涂覆層，也可以使用通過溶膠凝膠法至少對其一部分進行了封孔處理的噴鍍覆蓋膜。優(yōu)選采用從屬于元素周期表第3a族的元素中選擇出的物質(zhì)進行上述封孔處理。
本發(fā)明的第六觀點中，提供一種環(huán)形部件，其特征在于，具有基材以及在其表面上形成的覆蓋膜，上述覆蓋膜具有通過陶瓷的噴鍍形成的主層、在上述基材和上述主層之間形成的由工程塑料構(gòu)成的阻擋涂覆層。
在本發(fā)明的第六觀點中，作為上述工程塑料，可以適合使用從PTFE、PI、PAI、PEI、PBI、PFA、PPS、POM的組中選擇出的塑料。
在本發(fā)明的第五和第六觀點中，上述主層可以適合使用從B4C、MgO、Al2O3、SiC、Si3N4、SiO2、CaF2、Cr2O3、Y2O3、YF3、ZrO2、TaO2、CeO2、Ce2O3、CeF3、及Nd2O3組成的組中選擇出的至少一種陶瓷。
本發(fā)明的第七觀點中，提供一種環(huán)形部件，其特征在于，具有基材以及在其表面上形成的覆蓋膜，上述覆蓋膜由包含屬于元素周期表第3a族的至少一種元素的陶瓷構(gòu)成、利用蒸氣或高溫水對上述覆蓋膜的至少一部分進行水合處理。
本發(fā)明的第八觀點中，提供一種環(huán)形部件，其特征在于，具有基材以及在其表面上形成的覆蓋膜，上述覆蓋膜具有由包含屬于元素周期表第3a族的至少一種元素的陶瓷組成的第一陶瓷層、由包含屬于元素周期表第3a族中至少一種元素的陶瓷組成的第二陶瓷層，利用蒸氣或高溫水對上述第一和第二陶瓷層的至少一層的至少一部分進行水合處理。
在上述第七和第八觀點中，作為上述覆蓋膜，可以使用通過噴鍍形成的噴鍍覆蓋膜、或是利用薄膜形成技術(shù)形成的薄膜。并且，作為構(gòu)成上述覆蓋膜的陶瓷，適合為從Y2O3、CeO2、Ce2O3、Nd2O3選擇出來的物質(zhì)。
本發(fā)明的第九觀點中，提供一種環(huán)形部件，其特征在于，具有基材以及在其表面上形成的覆蓋膜，作為上述覆蓋膜，具有由包含屬于元素周期表第3a族的至少一種元素的陶瓷組成的第一陶瓷層和利用陶瓷噴鍍形成的第二陶瓷層，利用蒸汽或高溫水對上述第一陶瓷層的至少一部分進行水合處理。
在本發(fā)明的第九觀點中，作為上述第一陶瓷層，可以使用通過噴鍍形成的噴鍍覆蓋膜、或是利用薄膜形成技術(shù)形成的薄膜。并且，作為構(gòu)成上述第一陶瓷層的陶瓷，適合為從Y2O3、CeO2、Ce2O3、Nd2O3選擇出來的物質(zhì)。而且，作為構(gòu)成上述第二陶瓷層的陶瓷，適合為從B4C、MgO、Al2O3、SiC、Si3N4、SiO2、CaF2、Cr2O3、Y2O3、YF3、ZrO2、TaO2、CeO2、Ce2O3、CeF3、及Nd2O3組成的組中選擇出的至少一種物質(zhì)。
在本發(fā)明的第十觀點中，提供一種環(huán)形部件，其特征在于，具有基材以及在其表面上形成的覆蓋膜，上述覆蓋膜具有由包含屬于元素周期表第3a族元素中至少一種元素的氫氧化物構(gòu)成的氫氧化物層。
在本發(fā)明的第十觀點中，作為上述氫氧化物層，可以使用通過噴鍍形成的噴鍍覆蓋膜、或是利用薄膜形成技術(shù)形成的薄膜。另外，作為構(gòu)成上述氫氧化物層的氫氧化物，適合為從Y(OH)3、Ce(OH)3、Nd(OH)3中選擇出來的物質(zhì)。而且，也可以對上述氫氧化物層的至少一部分進行封孔處理。
在本發(fā)明的第一～第十觀點中，在上述基材和上述覆蓋膜之間，也可以有陽極氧化覆蓋膜，在這種情況下，優(yōu)選利用金屬鹽水溶液對上述陽極氧化覆蓋膜進行封孔處理。此外，也可以利用從SI、PTFE、PI、PAI、PEI、PBI及PFA組成的組中選擇出的樹脂對上述陽極氧化覆蓋膜進行封孔處理。
在本發(fā)明的第十一觀點中，提供一種環(huán)形部件，其特征在于，由含有屬于元素周期表第3a族的至少一種元素的陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成，利用蒸汽或高溫水至少對其一部分進行水合處理。這種情況下，上述陶瓷燒結(jié)體優(yōu)選為將從Y2O3、CeO2、Ce2O3、Nd2O3選擇出來的陶瓷進行水合處理后的物質(zhì)。
在本發(fā)明的第十二觀點中，提供一種環(huán)形部件，其特征在于，由含有屬于元素周期表第3a族的至少一種元素的氫氧化物的陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成。這種情況下，上述陶瓷燒結(jié)體中含有的氫氧化物優(yōu)選從Y(OH)3、Ce(OH)3、Nd(OH)3中選擇出來的物質(zhì)。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，通過在由絕緣體構(gòu)成的環(huán)形部件內(nèi)的電極上施加規(guī)定的直流電壓，能夠在每個加工處理中調(diào)整等離子體狀態(tài)，因此對于相互不同的多個加工處理，也可以實現(xiàn)裝置的公用化。此外，通過各種設定在上述電極施加的直流電壓，例如在使用多個處理容器進行相同的處理時，就能夠很容易進行用于在這些裝置中統(tǒng)一等離子體狀態(tài)的調(diào)整。
此外，根據(jù)本發(fā)明，在具有基材和由噴鍍形成的覆蓋膜的結(jié)構(gòu)的環(huán)形部件中，由于設置了具有阻擋功能的各種層，能使基材表面不暴露在處理氣體或清洗液中，可以抑制通過噴鍍而形成的覆蓋膜的剝落。
并且，根據(jù)本發(fā)明，通過水合處理含有屬于元素周期率第3a族的至少一種元素的陶瓷，或者構(gòu)成含有屬于元素周期率第3a族的至少一種元素的氫氧化物的層或燒結(jié)體，可以形成水分不易吸附并難以脫離的結(jié)構(gòu)，從而可以得到在等離子體處理時的很難發(fā)生水分脫離的環(huán)形部件。


圖1是表示本發(fā)明實施方式的等離子體處理裝置的縱向剖面圖。
圖2是表示上述等離子體處理裝置的控制部的說明圖。
圖3是表示使用上述等離子體處理裝置進行等離子體處理時的等離子體狀態(tài)的說明圖。
圖4是表示使用上述等離子體處理裝置蝕刻的多層膜的說明圖。
圖5是表示本發(fā)明實施方式的等離子體處理裝置的另一示例的說明圖。
圖6是表示本發(fā)明實施方式的等離子體處理裝置的又一示例的說明圖。
圖7是表示組合了本發(fā)明實施方式的等離子體處理裝置的等離子體處理系統(tǒng)的說明圖。
圖8是表示裝載了本發(fā)明實施方式的環(huán)形部件的等離子體蝕刻裝置的縱向剖面圖。
圖9是表示本發(fā)明的環(huán)形部件的第一個示例的層結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖10是表示在圖9的結(jié)構(gòu)附加上陽極氧化覆蓋膜的示例的剖面圖。
圖11是表示本發(fā)明實施方式的環(huán)形部件的第二個示例的層結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖12是表示在圖11的結(jié)構(gòu)上附加陽極氧化覆蓋膜的示例的剖面圖。
圖13是表示本發(fā)明實施方式的環(huán)形部件的第三個示例的層結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖14是表示在圖13的結(jié)構(gòu)上附加陽極氧化覆蓋膜的示例的剖面圖。
圖15是表示本發(fā)明實施方式的環(huán)形部件的第一個示例的層結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖16是在對Y2O3覆蓋膜進行水合處理和未進行水合處理的情況下比較X射線解析圖形的示意圖。
圖17是在對Y2O3覆蓋膜進行水合處理和未進行水合處理的情況下比較IPA的吸附的示意圖。
圖18是在對Y2O3覆蓋膜進行水合處理和未進行水合處理的情況下比較樹脂滲透的示意圖。
圖19是比較水合處理前后層狀態(tài)所示的掃瞄電子顯微鏡的照片。
圖20是表示在圖15的結(jié)構(gòu)上附加陽極氧化覆蓋膜的示例的剖面圖。
圖21是表示本發(fā)明實施方式的環(huán)形部件的第二個示例的層結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖22是表示在圖21的結(jié)構(gòu)上附加陽極氧化覆蓋膜的示例的剖面圖。
圖23是表示本發(fā)明實施方式的環(huán)形部件的第三個示例的層結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖24是表示本發(fā)明實施方式的環(huán)形部件的第三個示例的層結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖25是表示本發(fā)明實施方式的環(huán)形部件的第三個示例的層結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖26是表示在圖16的結(jié)構(gòu)上附加陽極氧化覆蓋膜的示例的剖面圖。
圖27是表示本發(fā)明實施方式的環(huán)形部件的模式圖，圖28是表示現(xiàn)有等離子體處理裝置的說明圖。
附圖標記2處理容器；22真空泵；3上部電極；33第一氣體供給系統(tǒng)；34第二氣體供給系統(tǒng)；4下部電極；44靜電吸盤；5聚焦環(huán)；5 1電極；52a致動器；6控制部；20真空室；20a淀積層；30氣體噴頭；210承載臺；212靜電吸盤；213聚焦環(huán)；214排氣板；71、81基材；72、76、77、82、84、87覆蓋膜；74阻擋涂覆層；75、83 陽極氧化覆蓋膜；76a、78a、79a封孔處理部；82a、86a、88a、98水合處理部。
具體實施例方式
邊參考圖1邊說明涉及本發(fā)明的等離子體處理裝置的實施方式。圖2是由例如鋁等導電性部件構(gòu)成而形成氣密的處理容器，將此處理容器2接地。在處理容器2中，將兼作用于導入特定處理氣體例如蝕刻氣體的氣體供給部的氣體噴頭的上部電極3、與兼作用于承載被處理基板例如晶片W的基板承載臺的下部電極4彼此相對設置。此外，在處理容器2的底部處設置排氣口21，在該排氣口21處通過排氣通路21a連接真空排氣裝置例如渦輪分子泵和干燥泵等真空泵22。再有，在處理容器2的側(cè)壁上配備自由開關(guān)的閥門23、并設置用于將晶片W搬入或搬出的開口部24。
在上述上部電極3的下表面部分，面向在上述下部電極4上承載的晶片W，穿通設置的多個氣體擴散孔31，將來自上部氣體供給通路32的處理氣體通過氣體擴散孔31均勻地供給到晶片W的表面。并且，氣體供給通路32連接用于將第一處理氣體供給基端一側(cè)的第一氣體供給系統(tǒng)33和用于供給與第一處理氣體種類不同的第二處理氣體的第二氣體供給系統(tǒng)34，如此構(gòu)成這些供給系統(tǒng)33(34)，就可以通過例如未圖示出的閥門的開關(guān)動作、供給第一氣體供給系統(tǒng)33或第二氣體供給系統(tǒng)34中任選一方的處理氣體。這里示出的第一氣體供給系統(tǒng)33和第二氣體供給系統(tǒng)34是分別用于供給為了進行第一處理的第一處理氣體和進行第二處理的第二處理氣體的系統(tǒng)，第一處理氣體(第二處理氣體)不只表示一種氣體，也可以是多種氣體的情況。此外，為了簡單，只示出了1個氣體供給通路32，可以按實際需要的數(shù)量進行設置。
此外，上部電極3通過低頻濾波器35與例如用于供給具有60MHz頻率的功率的高頻電源部36連接。而且，在上部電極3的周圍，設置將由環(huán)狀石英構(gòu)成的防護環(huán)37嵌合在上部電極3的外周部位上。
上述下部電極4通過高頻濾波器40與例如施加具有2MHz頻率的偏壓用電壓的高頻電源部41連接。此外，將下部電極4配置在設置于處理容器2下部的升降機構(gòu)42上、由此構(gòu)成自由升降。再有，43是為了使等離子體不進入下部電極4的波紋管。此外，在下部電極4的上面，設置用于靠電吸附作用吸附固定晶片W背面的靜電吸盤44。此靜電吸盤44由片狀吸盤電極45、覆蓋此吸盤電極45表面的例如由聚酰亞胺構(gòu)成的絕緣層46以及在該吸盤電極45上施加吸盤電壓的直流電源47構(gòu)成。并且，在下部電極4的周圍因等離子體而設置用于保護該電極的未圖示出的例如由石英等絕緣部件構(gòu)成的環(huán)狀基底盤。
并且，在下部電極4上設置用于按規(guī)定溫度調(diào)整晶片W溫度的溫度調(diào)整裝置。此溫度調(diào)整裝置用于通過冷卻介質(zhì)流通室48、冷卻介質(zhì)、氣體供給裝置和導熱用的氣體等從背面?zhèn)日{(diào)整晶片W的溫度。具體敘述如下，在下部電極4上設置冷卻介質(zhì)流通室48，冷卻介質(zhì)流通室48和未圖示出的外部冷卻介質(zhì)調(diào)溫設備之間形成了循環(huán)的冷卻介質(zhì)。而且，在真空環(huán)境中靜電吸盤44的表面和晶片W的背面之間的極細小的縫隙(通過由表面處理精度的限制引起的凸凹形成的空間)，在靜電吸盤44的表面穿通設置用于排除稱為背面氣體的導熱用氣體如氦氣的氣體供給孔(未圖示)，此氣體供給孔與例如未圖示的氣體供給裝置連接。
此外，在靜電吸盤44的周圍設置作為由絕緣體如從氧化鋁、石英、氧化釔等中選擇的材料構(gòu)成的環(huán)形部件的聚焦環(huán)5，使其環(huán)繞吸附固定在該靜電吸盤44上的晶片W的周圍。例如，此聚焦環(huán)5的寬度設定為50mm，并且，優(yōu)選盡可能接近晶片W的外周邊緣設置，例如設計為自晶片W的外周邊緣2mm以內(nèi)，優(yōu)選1mm以內(nèi)。此外，在聚焦環(huán)5的內(nèi)部在圓周方向例如按環(huán)狀設置如鉬(Mo)、鋁(Al)等金屬箔或鎢膜的電極51。并且在電極51連接有直流電源52，該電源具有在每一加工處理中切換例如第一處理時在電極51上施加第一直流電壓、第二處理時在電極51上施加第二直流電壓這樣的施加特定直流電壓的致動器52a。該聚焦環(huán)5具有濃縮至例如晶片W邊緣及其附近，使得等離子體適當?shù)剡M行擴散，從而提高等離子體對晶片W的均勻性的作用。
這里，簡要說明制造上述聚焦環(huán)5的方法，本發(fā)明并未限定此制造方法。首先，例如，在環(huán)狀石英的表面上，將通過絲網(wǎng)印刷、成膜等在其表面上形成金屬箔或設置的金屬網(wǎng)體等作為電極51，接著，通過在其上粘結(jié)或熔接放置石英薄板、或噴鍍氧化釔等方法得到聚焦環(huán)5。此外，其它方法如在環(huán)狀的氧化鋁表面放置金屬粉，例如經(jīng)壓制，將金屬粉固定作為電極51，在其上放置氧化鋁粉，經(jīng)過燒結(jié)得到聚焦環(huán)5。
此外，在圖1中，6為控制部。此控制部6具有控制上述高頻電源部36、高頻電源部41、致動器52a、第一氣體供給系統(tǒng)33和第二氣體供給系統(tǒng)34的操作的功能。用圖2進一步說明控制部6的控制功能，控制部6配有計算機60，在此計算機60的存儲區(qū)61中保存有多個工藝處方。這些工藝處方中存儲例如對應于晶片W表面的應處理的膜的種類進行處理的處理條件，如電極5 1的施加電壓、處理壓力、晶片W的溫度、處理氣體的種類以及處理氣體供給流量等的設定值信息。此外，62是用于根據(jù)處理膜的種類選擇工藝處方例如操作方法的處方選擇裝置。例如，當晶片表面存在處理條件不同的膜時，根據(jù)這些膜的種類及其組合來決定第一處理和第二處理，并且，對應于第一處理和第二處理的工藝處方利用處方選擇裝置62來選擇。再有，雖然簡單地示出了第一處理和第二處理，根據(jù)需要工藝處方也可以對應于第三處理、第四處理、……來準備，在這種情況下針對每一種處理，決定電極51的施加電壓等條件。并且，構(gòu)成了根據(jù)選擇的工藝處方的信息，控制在電極51上施加規(guī)定直流電壓的致動器52a，且按規(guī)定流量向處理容器2內(nèi)導入規(guī)定的處理氣體，控制第一氣體供給系統(tǒng)33和第二氣體供給系統(tǒng)34的供給動作這樣的結(jié)構(gòu)。再有，63為CPU、B為總線。
這里，參考圖3示出的模式圖，對通過在聚焦環(huán)5的電極51施加直流電壓來調(diào)整等離子體狀態(tài)的情況進行說明。首先如圖3(a)所示，在電極51上沒有施加直流電壓的情況下，如果將處理容器2內(nèi)的處理氣體等離子體化，在晶片W的表面和等離子體P的邊界處，形成離子源區(qū)域(等離子體源區(qū)域)，該離子源區(qū)域含有因電子的移動速度比正離子種快而引起的高密度的正離子種200。此外在聚焦環(huán)5的表面和等離子體P的邊界處也同樣形成離子源區(qū)域，由此依據(jù)聚焦環(huán)5的材料選擇絕緣體而形成比晶片W側(cè)更厚的某一離子源區(qū)域。此離子源區(qū)域根據(jù)聚焦環(huán)5的形狀、材料等形成各種不同的形狀。這樣，當離子源區(qū)域的厚度改變時，在晶片W面內(nèi)特別是中心部和邊緣部之間等離子體P的密度處于分散狀態(tài)，當向設置在聚焦環(huán)5內(nèi)的電極51施加例如正的直流電壓時，在該正離子種200和電極51之間作用與施加電壓的大小相符合的強度的排斥力，離子源區(qū)域的正離子種200返回等離子體P內(nèi)，通過改變該離子源區(qū)域的形狀、特別是厚度，其結(jié)果就改變了等離子體P的密度。
更具體敘述為如圖3(b)所示，如果在電極51上施加小的直流電壓，由于返回等離子體P的正離子種200減少，離子源區(qū)域變厚，因此晶片W的邊緣部附近的等離子體P與中央部相比密度就會變高。另一方面，如圖3(c)所示，如果在電極51上施加的直流電壓大，則正離子種200返回等離子體P，離子源區(qū)域變薄，因此晶片W的邊緣部附近的等離子體P與圖3(b)的晶片W的邊緣部附近的等離子體密度相比為低密度。再有，如圖3(d)所示，如果進一步增大直流電壓，形成比晶片W側(cè)這一邊還要薄的離子源區(qū)域。因此，如果在電極51上施加直流電壓，其結(jié)果就能調(diào)整等離子體P的狀態(tài)，實際上，如何設定施加的直流電壓才能對晶片W的表面內(nèi)均勻處理，由于應蝕刻膜的種類、向各電極3、4供給的功率等而不同，所以優(yōu)選通過進行預備實驗決定每一處理的設定值。再有，也可以在電極51上施加負電壓。
接著說明使用上述的等離子體處理裝置處理作為被處理基板的晶片W的方法，這里以相互不同的程序處理作為一個示例，如圖4(a)所示，舉例說明，在作為基底膜的硅膜64之上，蝕刻疊層有與硅膜處理條件不同的氮化硅膜65的晶片。在此例中，如圖4(b)所示，以蝕刻上層的氮化硅膜65的處理為第一處理，并且，如圖4(c)所示，進行第一處理后進行的蝕刻下層硅膜64的處理作為第二處理，對應于這些處理利用處方選擇裝置62選擇工藝處方，根據(jù)選擇出的工藝處方信息來設定處理條件。
并且，首先打開閥門23，將晶片W從未圖示的負載鎖定室搬入處理容器2中，通過未圖示的基板升降桿將此晶片W承載在下部電極4的靜電吸盤44上，此后關(guān)閉閥門23，使處理容器2處于氣密狀態(tài)。接下來，將升降機構(gòu)42上升，相對于上部電極3將晶片W的表面設定在規(guī)定高度的位置。另一方面，下部電極4的表面設定為了在流通室50中冷卻介質(zhì)循環(huán)的規(guī)定溫度，供給此表面吸附晶片W以及從氣體供給孔51向晶片W的背面和下部電極4的表面之間極小的縫隙供給導熱用的氣體，當產(chǎn)生后述的等離子體時，利用從等離子體向晶片W傳導的熱，與從下部電極4通過導熱用的氣體向晶片W傳導的熱量平衡，晶片W調(diào)整至規(guī)定的處理溫度。
并且，另一方面利用真空泵22對處理容器2內(nèi)進行真空排氣時，按規(guī)定的流量通過氣體供給管32導入來自第一氣體供給系統(tǒng)33的第一蝕刻氣體例如CHF3等，通過氣體擴散孔31向晶片W表面均勻地噴射，將處理容器2內(nèi)的真空度維持在如30毫托(mTorr)～100毫托(mTorr)(約4～13.3Pa)。此第一蝕刻氣體沿晶片W表面形成向直徑方向外流動的氣流，從下部電極4的周圍均勻地排氣。
此外，在電極51上施加第一直流電壓例如1000V的電壓的同時，在上部電極3上以例如1800W施加來自高頻電源部34的例如60MHz的高頻電壓，并且例如用1秒以下的時間，在下部電極4上以例如為1800～2250W施加來自高頻電源部41的例如2MHz的偏壓用電壓。由此，在使第一蝕刻氣體等離子體化的同時，在晶片W以及聚焦環(huán)5的表面和等離子體的邊界處就形成了離子源區(qū)域。在聚焦環(huán)5的上方的離子源區(qū)域形成如上所述的對應于電極51上施加的直流電壓的大小的厚度，由此使晶片W邊緣部上方的等離子體成為所希望的形狀。這里，等離子體的活性種就向離子源區(qū)域移動，而且面向帶有高頻偏壓的晶片W的表面，保持高垂直性地入射，從而蝕刻氮化硅膜65。
這樣，一旦結(jié)束作為第一處理的氮化硅膜65的蝕刻，便讀出存儲區(qū)61內(nèi)的第二處理的工藝處方并設定出處理條件，開始第二處理。首先，切斷并排出處理容器2內(nèi)的第一蝕刻氣體，通過致動器52a切換施加電壓使得第二直流電壓、例如100V的電壓作用在電極51上。接下來，通過高頻電源部36、高頻電源41根據(jù)工藝處方來調(diào)整上部電極3和下部電極4上的高頻電壓，如果將第二蝕刻氣體例如Cl等從第二氣體供給系統(tǒng)34導入到處理容器2內(nèi)，則第二蝕刻氣體等離子體化。此時，根據(jù)在電極51上施加的第二直流電壓，調(diào)整聚焦環(huán)5上方的離子源區(qū)域的厚度，產(chǎn)生適合硅膜64蝕刻的形狀的等離子體來進行硅膜64的蝕刻。
根據(jù)上述實施方式，通過在聚焦環(huán)5的電極51上施加規(guī)定的直流電壓，就能夠調(diào)整在每一加工處理例如每一種處理條件不同薄膜種類中處于聚焦環(huán)5的表面和等離子體邊界處的離子源區(qū)域的形狀，就可以形成適合晶片W可以在面內(nèi)進行均勻處理的等離子體狀態(tài)。因而，由于可以使用共同的聚焦環(huán)5對相互不同的多個加工處理進行處理，就可以實現(xiàn)裝置的公用化。這樣，對于多個加工處理，如果能實現(xiàn)裝置的公用，就能實現(xiàn)裝置占用空間的縮小化，并且實現(xiàn)裝置制造、運轉(zhuǎn)成本的降低、得到好的對策。
進一步地，根據(jù)上述實施方式，例如使用多個處理容器2進行相同處理時，能夠容易地進行用于統(tǒng)一這些裝置間的等離子體狀態(tài)的調(diào)整。例如在清潔室內(nèi)配備多臺所述的等離子體處理裝置，在這些裝置間進行相同處理的情況下，由于裝置的裝配等具有微小的差異，晶片W的處理結(jié)果也會產(chǎn)生微小的差異，在這種情況下，通過調(diào)整電極51的施加電壓，就能夠統(tǒng)一裝置間的特性即處理結(jié)果，使裝置間的調(diào)整變得容易。例如，可以檢測處理后的晶片W的狀態(tài)，并根據(jù)此結(jié)果，細微地調(diào)整每個裝置上的施加電壓。再有，本發(fā)明并不只限于實現(xiàn)裝置的共有化，也可作為用于某種處理例如蝕刻特定膜的專用裝置。
在本發(fā)明的等離子體處理裝置中，并不只限于公用象第一和第二處理這兩種類型的加工處理的結(jié)構(gòu)，例如，在晶片W表面具有5種層疊膜的情況下，其中對應于不同處理條件的膜的種類，也可以公用3個、4個或5個不同的處理。另外，也可以公用6個以上不同種類的處理，即使這種結(jié)構(gòu)，也能得到和上述情況相同的效果。
在本發(fā)明的等離子體處理裝置中，并不限于在靠近晶片W邊緣處配置由絕緣體構(gòu)成的聚焦環(huán)5的結(jié)構(gòu)。如圖5所示，構(gòu)成也可以是在晶片W的邊緣和聚焦環(huán)5的內(nèi)邊之間、在圓周方向上設置導電體例如硅環(huán)8的結(jié)構(gòu)。即使這種結(jié)構(gòu)，也能得到和上述情況相同的效果。
在本發(fā)明的等離子體處理裝置中，設置在聚焦環(huán)5上的電極51不只限定為1個，如圖6中所示，例如在聚焦環(huán)5內(nèi)沿直徑方向可并排設立2個環(huán)狀電極51a、51b，各電極51a、51b分別連接配備有致動器的直流電源52A、52B，形成可以獨立調(diào)整直流電壓的結(jié)構(gòu)。即使這樣的結(jié)構(gòu)，也能得到與上述情況相同的效果。特別地，在此情況下，例如在外側(cè)電極52b上施加比位于內(nèi)側(cè)的電極51a上更小的直流電壓時，由于可以精確地設定聚焦環(huán)5面內(nèi)的直流電壓，所以就能夠更高精度地調(diào)整離子源區(qū)域的厚度。并且，從平面上看處理容器2，例如在一些部位處設置的搬運口等沒有以中心互為對稱，所以也會存在等離子體在圓周方向不均勻的情況，從中心起看的特定方向中，存在處理的平面內(nèi)等離子體均勻性惡化的情況。在此情況下，聚焦環(huán)5內(nèi)的電極51中只將圓周方向的特定位置的電極與其它位置的電極分開，就可以通過改變這兩個電極上施加的電壓，從而實現(xiàn)圓周方向的等離子體的均勻性。
在本發(fā)明中，并不限于通過致動器52a切換施加電壓的結(jié)構(gòu)，例如也可以設置第一處理用的直流電源52和第二處理用的直流電源52，利用開關(guān)來進行切換。即使這種情況也能獲得相同的效果。而且，在上述示例中列舉出等離子體處理作為實施蝕刻的示例，對于其它等離子體處理而言，也可適用于例如CVD、灰化等各種等離子體處理。
最后，用圖7說明安裝了上述等離子體處理裝置的系統(tǒng)的一個示例。附圖中，90為第一移載室，此移載室90的兩側(cè)分別通過閥門G1、G2與能夠從外部將能夠容納多片晶片W的盒子91搬入的盒子室92A、92B連通。并且，在第一移載室90的后部通過閥門G3、G4連通預備真空室93A、93B。此外，在第一移載室90內(nèi)配置由多個連接臂構(gòu)成的第一移載裝置94。預備真空室93A、93B的后部一側(cè)通過閥門G5、G6連通第二移載室95，并且該第二移載室92的左右和后部三個方向分別通過閥門G7～G9(相當于閥門23)分別與上述等離子體處理裝置的處理容器2(2A、2B、2C)連通。此外，第二移載室95內(nèi)配置了例如由多個連接臂構(gòu)成的第二移載裝置96。
此系統(tǒng)中，盒子91內(nèi)的晶片W按第一移載室90→預備真空室93A→第二移載室95的路線進行搬送。這里，在各處里容器2A～2C中，能任意蝕刻例如3種類型的膜，將形成應蝕刻的上述3種類型的膜的晶片W搬入處理容器2A～2C中空出的處理容器2A(2B、2C)內(nèi)，在處理容器2A(2B、2C)內(nèi)蝕刻這3種類型的膜。之后，將晶片W從處理容器2A(2B、2C)中搬出，按與上述搬入動作相反的流向?qū)⒕琖返回到盒子91內(nèi)。
圖8示出了作為本發(fā)明對象的具有環(huán)形部件的等離子體處理裝置即等離子體蝕刻處理裝置的一個示例的縱向剖面圖。圖中，20是作為處理容器的真空室，利用鋁等導電材料來形成氣密結(jié)構(gòu)，使真空室20安全接地。此外，真空室20的內(nèi)面配置有圓桶形狀的淀積層20a、以防止內(nèi)面受到等離子體的損傷。并且，在真空室20內(nèi)相對設置有兼作上部電極的氣體噴頭30、兼作下部電極使用的承載臺210，在底面上與例如由渦輪分子泵和干燥泵構(gòu)成的真空排氣裝置25連通的作為真空排氣通路的排氣管26相連通。此外，在真空室20的側(cè)壁部位形成用于將被處理體例如半導體晶片W搬入、搬出的開口部27，通過閥門G可以自由地開關(guān)。在此側(cè)壁部位的外面一側(cè)，從上下夾住開口部27的位置上設置有例如形成各個環(huán)狀的永久磁鐵28、29。
氣體噴頭30面對承載臺210上的被處理體的位置處形成有多個孔部38，構(gòu)成將從上部氣體供給管39傳送的流量控制或者壓力控制過的處理氣體通過該孔部28向被處理體W的表面均勻地進行供給。
氣體噴頭30的下面按大約5mm～150mm的間距隔開設置的承載臺210例如表面經(jīng)防蝕鋁(alumite)處理過的鋁構(gòu)成，由通過絕緣部件211a對于真空室20絕緣的圓柱狀的本體部211、在該本體部211的上面設置的靜電吸盤212、環(huán)繞在此靜電吸盤212的周圍的環(huán)狀的作為環(huán)形部件的聚焦環(huán)213、在此聚焦環(huán)213和本體部211之間設置的作為環(huán)狀絕緣部件的絕緣環(huán)213a構(gòu)成。上述靜電吸盤212由片狀吸盤電極216、覆蓋在此吸盤電極216表面的例如聚酰亞胺構(gòu)成的絕緣層215等構(gòu)成。再有，聚焦環(huán)213根據(jù)處理選擇絕緣材料或?qū)щ姴牧?、起鎖定或擴散如上所述的反應性離子的作用。在聚焦環(huán)213的內(nèi)部，隨未圖示出但設置有與圖1的實施方式相同的環(huán)狀電極。此外，具有設置有圖1示出的直流電源52、致動器52a和控制部6，在聚焦環(huán)213內(nèi)的電極施加有第一直流電壓和第二直流電壓的這種結(jié)構(gòu)。此外，即使在絕緣環(huán)213a內(nèi)也設置有同樣的電極，可以同樣與其它直流電源或上述直流電源連接，切換施加電壓。
承載臺210例如本體部211通過電容C1和線圈L1連接高頻電源200，并施加例如13.56MHz～100MHz的高頻功率。
此外，承載臺210的內(nèi)部分別設置有冷卻罩等溫度調(diào)節(jié)裝置314a和例如向被處理體W的背面供給He氣的熱傳導氣體供給裝置314b，通過使這些溫度調(diào)整裝置314a和熱傳導裝置314b處于工作狀態(tài)，就可以按所規(guī)定的值設定保持在承載臺210上的被處理體W的處理面溫度。溫度調(diào)整裝置314a具有用于通過冷卻罩使得冷卻介質(zhì)循環(huán)的導入管315和排出管316，將調(diào)整至適當溫度的冷卻介質(zhì)通過導入管315供給冷卻罩內(nèi)，通過排出管316將熱交換后的冷卻介質(zhì)向外部排出。
在承載臺210和真空室20之間，承載臺210表面的較下側(cè)處，環(huán)繞承載臺210配置有穿通設置有多個排氣孔的環(huán)狀的排氣板214。通過此排氣板214，可以調(diào)整排氣氣流的流動，同時可以最適宜地閉鎖住承載臺210和氣體噴頭30之間的等離子體。并且，在承載臺210的內(nèi)部，設置多個例如3個(圖中只示出2個)可以自由地伸出回縮的用于與外部的未圖示的搬運臂之間進行被處理體W的交接的升降部件——升降桿310，這些升降桿310通過連接部件311利用驅(qū)動裝置312可以進行升降。313是保持升降桿310的貫通孔和大氣之間密封的波紋管。
在這種等離子體蝕刻處理裝置中，首先，通過閥門G和開口部27將被處理體W搬入真空室20內(nèi)，承載到靜電吸盤212上，將閥門G關(guān)閉后，利用真空排氣裝置25通過排氣管26將真空室20內(nèi)排氣到規(guī)定的真空度。然后，在向真空室20內(nèi)供給處理氣體的同時，從直流電源217向吸盤電極216施加直流電壓，通過靜電吸盤212對被處理體W進行靜電吸附，在此狀態(tài)下，從高頻電源200向承載臺210的本體部211施加規(guī)定頻率的高頻功率，由此，在氣體噴頭30和承載臺212之間產(chǎn)生高頻功率，將處理氣體等離子體化，對靜電吸盤212上的被處理體W實施蝕刻處理。
作為處理氣體使用以C4F8和NF3這樣的氟化物、BCl3和SnCl4等氯化物，象HBR溴化物為代表含有鹵元素的氣體。由此，真空室20內(nèi)變?yōu)橐粋€蝕刻性極強的環(huán)境，所以對于例如淀積層20a、排氣板214、聚焦環(huán)213、噴頭30、承載臺210、靜電吸盤212、以及真空室20的內(nèi)壁材料等的真空室20內(nèi)的部件即等離子體處理容器內(nèi)的部件就需要具有極強的耐蝕刻性。
以下，詳細說明上述環(huán)形部件。適用于本發(fā)明結(jié)構(gòu)的環(huán)形部件，在此相當于聚焦環(huán)213和絕緣環(huán)213a。上述絕緣環(huán)213a疊層在聚焦環(huán)213的下部，優(yōu)選對內(nèi)邊緣部位與處理氣體和洗凈液相接觸的絕緣環(huán)213a也實施以下處理。再有，在本發(fā)明中也可只對聚焦環(huán)213進行以下處理。
使用在作為環(huán)形部件的基材上形成噴鍍覆蓋膜的情況下，目前，產(chǎn)生噴鍍覆蓋膜的剝離，根據(jù)本發(fā)明者們的研究結(jié)果，可以想到環(huán)形部件的噴鍍覆蓋膜的剝離是由于從噴鍍覆蓋膜的貫通氣孔(微細孔)、與噴鍍覆蓋膜的邊界部或者因等離子體或氣體等被損傷的部位，侵入等離子體和洗凈液并到達基材，產(chǎn)生基材表面的蝕刻。
即，準備使用含有氟化物的處理氣體實施等離子體處理的環(huán)形部件，如果分析與噴鍍覆蓋膜的交界面(基材表面)，可以確認出此部分中的F(氟元素)，由此可以推測出通過此F與水分子(OH)反應進行HF化，基材表面發(fā)生蝕刻變化(產(chǎn)生蝕刻生成物)，直至噴鍍覆蓋膜被剝離。
因此，重要的是在處理氣體或洗凈液內(nèi)不暴露出與噴鍍覆蓋膜的交界面即基材表面。
根據(jù)這種知識，在圖8的環(huán)形部件中，從噴鍍覆蓋膜的表面到基材為止的任一位置即使暴露在處理氣體或洗凈液內(nèi)也很難被蝕刻，可以防止氣體或洗凈液到達基材表面，形成具有阻擋功能的部分。
利用這樣耐蝕刻性優(yōu)良的材料形成具有阻擋功能的部分，對于通過噴鍍覆蓋膜的貫通氣孔(微細孔)侵入的氣體或洗凈液，能夠保護基材的表面。此外，如果將具有阻擋功能的部分與基材連接，通過選擇具有高密封性的物質(zhì)用作此材料，對于來自具有阻擋功能的部分和基材的表面的交界面的處理氣體或洗凈液的侵入，就能夠保護基材表面。
以下，詳細敘述環(huán)形部件的具體結(jié)構(gòu)。首先，由圖9示出環(huán)形部件的第一個示例，基本上由基材71和其表面上形成的覆蓋膜72構(gòu)成。覆蓋膜72具有通過噴鍍形成的主層73以及具有阻擋功能的阻擋涂覆層74，阻擋涂覆層74即使暴露在基材71和主層之間的處理氣體或洗凈液中也難于被蝕刻。
就作為上述覆蓋膜72加工對象的基材71而言，適合采用包含不銹鋼(SUS)的各種鋼、Al及Al合金、W及W合金、Ti及Ti合金、Mo及Mo合金、碳及其氧化物系列、非氧化物系列的陶瓷燒結(jié)體、以及碳元素材料等。
作為阻擋涂覆層74的材料，優(yōu)選為含有從B、Mg、Al、Si、Ca、Cr、Y、Zr、Ta、Ce及Nd組成的組中選擇出來的至少1種元素的陶瓷，更具體地，適合為B4C、MgO、Al2O3、SiC、Si3N4、SiO2、CaF2、Cr2O3、Y2O3、YF3、ZrO2、TaO2、CeO2、Ce2O3、CeF3及Nd2O3組成的組中選擇出的至少一種陶瓷。例如，可以適用ト-カロ株式會社制造的“CDC-ZAC”、“ス-パ-ZAC”等?！窩DC-ZAC」是以Cr2O3為主要成分的復合陶瓷，具有無氣孔、高硬度、高粘附力等性質(zhì)。
另一方面，“ス-パ-ZAC”是以SiO2和Cr2O3為主要成分的復合陶瓷，除了無氣孔、高硬度、高粘附力之外，耐熱性和耐磨耗性也優(yōu)良。優(yōu)選通過噴鍍法形成的此阻擋涂覆層74。噴鍍法是將通過燃燒氣體、電等的熱源熔融的原料噴涂在母材上形成覆蓋膜的方法。此外，阻擋涂覆層74也可以通過PVD法和CVD法等的薄膜形成技術(shù)、浸漬法或涂覆法等方法形成。所謂PVD法是利用離子電鍍法在低溫下涂覆各種陶瓷膜的方法，另一方面，CVD法是利用熱化學蒸鍍法在高溫下進行單層或多層涂覆的方法。此外，浸漬法是將各種材料浸漬在樹脂溶液中之后，進行熱處理的方法，涂覆法是在各種材料上涂覆上樹脂溶液后，在規(guī)定溫度下進行熱處理的方法。優(yōu)選阻擋涂覆層74的厚度為50～100μm。
在這種情況下，最好在阻擋涂覆層74的至少一部分、例如與基材71結(jié)合面的一側(cè)或整體上使用樹脂來實施封孔處理。此時的樹脂，優(yōu)選從SI、PTFE、PI、PAI、PEI、PBI、PFA中進行選擇。即，在利用上述噴鍍法等形成由陶瓷構(gòu)成的阻擋涂覆層74時，雖然是具有貫通氣孔(微細孔)的多孔質(zhì)的結(jié)構(gòu)，但將此多孔質(zhì)層的至少一部分的微細孔通過采用樹脂封孔，就具有很高的阻止通過作為噴鍍覆蓋膜的主層73的微細孔而侵入的氣體或洗凈液的效果，就能夠有效地保護基材71。
再有，SI是硅、PTFE是聚四氟乙烯、PI是聚酰亞胺、PAI是聚酰胺亞胺、PEI是聚醚酰亞胺、PBI是聚苯并咪唑、PFA是全氟烷氧基烷烴。
封孔處理，也可按溶膠凝膠法進行。利用溶膠凝膠方法進行的封孔處理，是通過利用分散在有機溶劑中的溶膠(膠溶液)對陶瓷進行封孔處理后，經(jīng)加熱使之凝膠化而進行的。由此，實現(xiàn)了對陶瓷的封孔，能夠提高阻擋效果。這種情況下的封孔處理，優(yōu)選使用從元素周期表第3a族中選擇的元素。其中優(yōu)選耐蝕性高的Y2O3。
此外，作為阻擋涂覆層74的其它材料，適合采用工程塑料。具體地，優(yōu)選為從PTFE、PI、PAI、PEI、PBI、PFA、PPS、POM組成的組中選擇的樹脂。例如可以適用デユポン株式會社制造的“テフロン(登記商標)”(PTFE)等。這些樹脂不僅密封性優(yōu)良、而且耐化學性也優(yōu)良，洗凈時可以足夠耐受洗凈液。
再有，PTFE是聚四氟乙烯、PI是聚酰亞胺、PAI聚酰胺亞胺、PEI是聚醚酰亞胺、PBI聚苯并咪唑、PFA是全氟烷氧基烷烴、PPS是聚苯撐硫化物，POM是聚乙縮醛。
并且，還可以在基材71和阻擋涂覆層74之間形成如圖10所示的陽極氧化覆蓋膜75。在此種情況下，通過利用草酸、鉻酸、磷酸、硝酸、甲酸或磺酸等有機酸形成陽極氧化覆蓋膜，與通過硫酸進行陽極氧化處理的情況相比，形成了耐蝕刻性優(yōu)良的氧化覆蓋膜，可以進一步抑制處理氣體和洗凈液的蝕刻，采用是優(yōu)選的。陽極氧化覆蓋膜75的膜厚優(yōu)選為10～200μm。
這樣，在基材71和阻擋涂覆層74之間形成陽極氧化覆蓋膜75的情況下，通過對陽極氧化覆蓋膜75的微細孔進行封孔處理，可以顯著地提高耐蝕性。此時，將材料浸漬在含Ni等的金屬鹽的熱水里，在氧化膜的微細孔內(nèi)水解金屬鹽水溶液，通過沉淀氫氧化物進行封孔處理，可以適用金屬鹽封孔等。
此外，即使利用樹脂對陽極氧化覆蓋膜75的微細孔進行封孔處理也能得到相同的效果。此時的樹脂優(yōu)選從上述的SI、PTFE、PI、PAI、PEI、PBI、PFA等中進行選擇。
此外，在基材71表面上形成的陽極氧化覆蓋膜75也可使用具有多孔質(zhì)陶瓷層的陽極氧化覆蓋膜(KEPLA-COAT登記商標)。
再有，此陽極氧化覆蓋膜(KEPLA-COAT)是通過將作為陽極的基材浸漬在堿性有機電解液中，通過使得氧等離子體在此堿性有機電解液中放電而形成。
噴鍍覆蓋膜的主層73，優(yōu)選為含有從由B、Mg、Al、Si、Ca、Cr、Y、Zr、Ta、Ce及Nd組成的組中選擇出來的至少1種元素的物質(zhì)，更具體地，適合為B4C、MgO、Al2O3、SiC、Si3N4、SiO2、CaF2、Cr2O3、Y2O3、YF3、ZrO2、TaO2、CeO2、Ce2O3、CeF3及Nd2O3當中選擇出的至少一種陶瓷。在這種情況下，主層73的膜厚優(yōu)選為10～500μm。
在制造這樣結(jié)構(gòu)的環(huán)形部件時，首先在基材71的表面上實施吹附Al2O3、SiC或砂等粒子的轟擊處理，細微觀察表面形成凹凸形狀，可以提高在其表面上形成的阻擋涂覆層74和陽極氧化覆蓋膜75的密接性。此外，作為使表面凹凸的方法，并不限定于上述轟擊處理，例如也可以采用在規(guī)定的藥液中浸漬蝕刻表面的方法。
接下來，在基材71上直接地或通過陽極氧化覆蓋膜75，利用噴鍍法等上述適宜的方法來形成上述阻擋涂覆層74。根據(jù)要求進行上述的封孔處理。
在進行封孔處理時，將上述樹脂或陶瓷的溶膠涂覆在阻擋涂覆層74的表面，或是將帶有阻擋涂覆層74的基材71浸漬在樹脂封孔劑或陶瓷的溶膠中。在利用陶瓷溶膠方法進行封孔時，隨后還要加熱，使其凝膠化。
在形成阻擋涂覆層74之后，接著在其上形成由從B4C、MgO、Al2O3、SiC、Si3N4、SiO2、CaF2、Cr2O3、Y2O3、YF3、ZrO2、TaO2、CeO2、Ce2O3、CeF3、及Nd2O3組成的組中選擇出的至少一種陶瓷構(gòu)成的噴鍍覆蓋膜來作為主層73。此外，阻擋涂覆層74應選擇密接性好的，為了使其與主層73的密接性進一步變好，也可在阻擋涂覆層74的表面實施轟擊處理。
如上所述，在此例中，在作為噴鍍覆蓋膜的主層73和基材71之間形成由對于含有鹵元素的處理氣體或洗凈液耐蝕刻性好的材料構(gòu)成的阻擋涂覆層74，基材71的表面由于沒有暴露在處理氣體(鹵元素)或洗凈液中，所以可以解決因在基材7 1的表面產(chǎn)生蝕刻生成物，而導致所謂基材71上的噴鍍覆蓋膜72剝落的問題。
接下來，說明環(huán)形部件的第二個示例。在第二例中，如圖11(a)、(b)、(c)所示，在基材71表面通過噴鍍陶瓷形成覆蓋膜76，在覆蓋膜76的至少一部分處形成封孔處理部76a。在圖11(a)的示例中，在覆蓋膜76的基材71一側(cè)形成封孔處理部76a，在圖11(b)的示例中，在覆蓋膜76的表面一側(cè)形成封孔處理部76a，在圖11(c)的示例中，將整個覆蓋膜76形成封孔處理部76a。
覆蓋膜76是含有從B、Mg、Al、Si、Ca、Cr、Y、Zr、Ta、Ce及Nd組成的組中選擇出來的至少1種元素的物質(zhì)，更具體地，適合為從B4C、MgO、Al2O3、SiC、Si3N4、SiO2、CaF2、Cr2O3、Y2O3、YF3、ZrO2、TaO2、CeO2、Ce2O3、CeF3及Nd2O3組成的組中選擇出的至少一種陶瓷。在此種情況下，覆蓋膜76的膜厚優(yōu)選為50～300μm。再有，作為基材71，可以使用與第一例完全相同的物質(zhì)。
封孔處理部76a可以利用與上述第一例的阻擋層74上實施的完全相同樹脂封孔或溶膠凝膠法經(jīng)封孔形成。這樣，通過設置封孔處理部76a，就能夠有效地阻止通過作為噴鍍覆蓋膜的覆蓋膜76的微細孔侵入的氣體或洗凈液，就能夠充分地保護基材71。由于此封孔處理部76a用于阻止氣體或洗凈液到達基材71，因此無論上述圖11(a)～(c)中任意一種，都能夠發(fā)揮出其效果。但是，如圖11(a)所示，優(yōu)選在覆蓋膜76的基材71一側(cè)形成封孔處理部76a。即，如果將噴鍍覆蓋膜實施封孔處理后的環(huán)形部件用于高真空區(qū)域(例如13.3Pa)下施加高頻功率所形成的等離子體氣氛中，封孔劑中稀釋的有機溶劑(例如乙酸乙酯)蒸發(fā)，利用等離子體或處理氣體等蝕刻封孔劑等，在噴鍍覆蓋膜內(nèi)再一次形成氣孔(微細孔)。由于此氣孔，環(huán)形部件的表面狀態(tài)(溫度和生成物的附著狀態(tài)等)隨經(jīng)過時間而變化，有可能對處理容器內(nèi)的處理產(chǎn)生惡劣影響。因此，如圖11(a)所示，如果對覆蓋膜76的表面一側(cè)不實施封孔處理，并可以抑制覆蓋膜76的表面性質(zhì)改變，就能夠穩(wěn)定地實施處理。再有，封孔處理部76a并不限于上述圖11(a)～(c)所示的位置，例如也可形成在覆蓋膜76的中間位置。封孔處理部76a的厚度優(yōu)選為50～100μm。
即使在此例中，如圖12所示，也可在基材71和覆蓋膜76之間形成與上述第一例完全相同的陽極氧化覆蓋膜75。此外，即使在這種情況下，優(yōu)選封孔處理此陽極氧化覆蓋膜75，作為此封孔處理可以使用和第一例相同的金屬鹽封孔等。
接下來，說明環(huán)形部件的第三個示例。在第三例中，如圖13(a)、(b)所示，在基材71表面上通過噴鍍陶瓷形成覆蓋膜77，覆蓋膜77由第一陶瓷層78和第二陶瓷層79兩層構(gòu)成，在其中至少一層的至少一部分處形成封孔處理部。在圖13(a)的示例中，在表面一側(cè)的第一陶瓷層78處形成封孔處理部78a，圖13(b)中，在基材71一側(cè)的第二陶瓷層79處形成封孔處理部79a。
構(gòu)成覆蓋膜77的第一陶瓷層78和第二陶瓷層79都是含有從B、Mg、A1、Si、Ca、Cr、Y、Zr、Ta、Ce及Nd組成的組中選擇出來的至少1種元素的物質(zhì)，更具體地，適合為從B4C、MgO、Al2O3、SiC、Si3N4、SiO2、CaF2、Cr2O3、Y2O3、YF3、ZrO2、TaO2、CeO2、Ce2O3、CeF3及Nd2O3組成的組中選擇出的至少一種陶瓷。在此種情況下，覆蓋膜77的膜厚優(yōu)選為50～300μm。再有，作為基材71，也可使用與第一例完全相同的物質(zhì)。
封孔處理部78a、79a可以通過與上述第一例的阻擋層74實施的完全相同樹脂封孔或溶膠凝膠法經(jīng)封孔形成。如此，通過設置封孔處理部78a、79a，就能夠有效地阻止通過作為噴鍍覆蓋膜的第一和第二陶瓷層78、79的的微細孔侵入的氣體或洗凈液，并能夠充分地保護基材71。由于此封孔處理部78a、79a是用來阻止氣體或洗凈液到達基材71，因此只要能發(fā)揮此功能，就不限定這些封孔處理部78a、79a的位置，還可將整個層作為封孔處理部。此外，也可在第一和第二陶瓷層78、79的兩層上形成封孔處理部。封孔處理部78a、79a的厚度優(yōu)選為50～100μm。
這樣，通過使得在基材71上形成的覆蓋膜77為2層結(jié)構(gòu)，根據(jù)所需要的耐蝕性和阻擋性，可以適當?shù)卦O定這些2層材料，在所優(yōu)選的位置處進行封孔處理，就能有自由度非常高的適用性。例如，可以使用Y2O3作為表面一側(cè)的第一陶瓷層78，使用YF3或Al2O3作為基材71一側(cè)的第二陶瓷層79，對第二陶瓷層79的至少一部分進行封孔處理，就能得到耐蝕性和阻擋性非常高的物質(zhì)。
即使在此例中，如圖14所示，也可在基材71和覆蓋膜77之間形成與上述第一例完全相同的陽極氧化覆蓋膜75。此外，即使在這種情況下，優(yōu)選封孔處理此陽極氧化覆蓋膜75，作為此封孔處理也可以適當采用和第一例相同的金屬鹽封孔。
為了確認環(huán)形部件的這種結(jié)構(gòu)的效果，分別準備在Al合金的基材上形成Y2O3的噴鍍覆蓋膜的試驗材料1、在Al合金的基材上通過樹脂(PTFE)阻擋層形成Y2O3噴鍍覆蓋膜的試驗材料2、對在Al合金的基材上形成Y2O3的噴鍍覆蓋膜并通過樹脂對其一部分進行封孔處理的試驗材料3，在這些試驗材料1～3的表面滴上氟酸(HF)溶液，比較在等離子體環(huán)境下放置時的噴鍍覆蓋膜的表面狀態(tài)。更具體地說明，在各試驗材料表面上，滴上10μL、38％濃度的氟酸液，在50℃下進行3小時加熱之后，將試驗材料在CF類氣體的等離子體氣氛中放置3分鐘。結(jié)果，沒有采取噴鍍覆蓋膜剝離對策的試驗材料1，其整個表面發(fā)生了裂縫，與其相對，基材和噴鍍覆蓋膜之間形成阻擋層的試驗材料2和利用樹脂對一部分噴鍍覆蓋膜進行封孔處理的試驗材料3都沒有發(fā)生任何裂縫，從而防止了氟酸溶液的侵入，所以可以保護基材的表面。
此外，發(fā)現(xiàn)在環(huán)形部件使用Al2O3和Y2O3的情況下，由于與空氣中水分的反應性很高，在大氣下開放處理容器的真空室時和濕法清洗真空室時，就會大量吸附水分，出現(xiàn)各種問題，根據(jù)本發(fā)明者們的研究結(jié)果，通過對Y2O3等含有屬于元素周期表第3a族元素的陶瓷進行水合處理，或通過形成含這些元素的氫氧化物，眾所周知就能夠消除這樣的不便。
根據(jù)這些知識，在圖8中的環(huán)形部件(此例中是聚焦環(huán)213和絕緣環(huán)213a)中，形成對含有屬于元素周期表第3a族的元素的陶瓷進行水合處理的部位，或者至少將其一部分制成為含有此元素的氫氧化物。
通過這樣的處理，由于能形成既難于吸附水分，又難于脫離水分的結(jié)構(gòu)，就可以得到等離子體處理時很難產(chǎn)生水分脫離的環(huán)形部件。
首先，在環(huán)形部件的第四例中，如圖15所示，在基材81上形成由含有屬于元素周期表第3a族元素的陶瓷構(gòu)成的覆蓋膜82，例如，至少在其表面部分形成水合處理部82a。
作為基材81，與上述基材71相同可以適合使用包含不銹鋼(SUS)的各種鋼、Al及Al合金、W及W合金、Ti及Ti合金、Mo及Mo合金、碳及其氧化物系列、非氧化物系列的陶瓷燒結(jié)體以及碳質(zhì)材料等。
覆蓋膜82只要是由含有屬于元素周期表第3a族元素的陶瓷構(gòu)成即可，但優(yōu)選為含有屬于元素周期表第3a族元素的氧化物。此外，其中適合為Y2O3、CeO2、Ce2O3、Nd2O3，其中由于目前多使用Y2O3并且具有耐蝕性的材料，因此特別優(yōu)選。
可利用噴鍍法、PVD法和CVD法等薄膜形成技術(shù)適當?shù)匦纬纱烁采w膜82。此外，也可用浸漬法或涂覆法等方法來形成。
例如，可以通過使覆蓋膜82與水蒸氣或高溫水反應，發(fā)生水合反應來形成水合處理部82a。在使用Y2O3作為陶瓷的情況下，發(fā)生以下(1)式的反應。
---(1)其中，上述(1)式?jīng)]有考慮化合價。
如上述(1)式，通過水合處理最終形成Y的氫氧化物。在其它屬于元素周期表第3a族的元素的情況下，通過基本上相同的反應，形成這樣的氫氧化物。這種氫氧化物優(yōu)選為Y(OH)3、Ce(OH)3、Nd(OH)3。
為了進行確認，準備在基材上形成Y2O3的噴鍍覆蓋膜的試驗材料、在80℃的高溫水里浸漬150小時，進行水合處理后，在室溫下干燥，對經(jīng)過這樣處理的物質(zhì)進行X射線衍射測定。結(jié)果，如圖16(a)、(b)所示，只有進行水合處理的試驗材料確認有Y(OH)3，從而確認出經(jīng)過水合處理形成的氫氧化物。
屬于元素周期表第3a族的元素氫氧化物非常穩(wěn)定，具有所謂很難使化學方法吸附的水脫離并且難以吸附水的特性，通過水合處理形成的這樣的氫氧化物，可以避免因處理中的水成分而產(chǎn)生的不便。
為確認利用這樣的水合處理的效果，在基材上形成200μm左右的Y2O3的噴鍍覆蓋膜，準備在沸水中經(jīng)3小時處理的試驗材料和未處理的試驗材料，對二者噴涂IPA。再有，IPA比水的吸附性更高，因此，IPA噴涂使試驗加快。此試驗結(jié)果，如圖17所示，未水合處理的物質(zhì)吸附有IPA，水合處理的物質(zhì)完全沒有吸附IPA。這樣，確認出通過水合處理很難產(chǎn)生吸水。
接下來，與上述同樣地在基材上形成200μm左右的Y2O3噴鍍覆蓋膜，準備在沸水中經(jīng)3小時處理的試驗材料和未處理的試驗材料，并在這些試驗材料之上涂覆樹脂后，切斷并確認剖面。結(jié)果，如圖18(a)、(b)所示，盡管這二者表面狀態(tài)沒有差異，在“沒處理”的情況下，由于覆蓋膜整體透明，可以確認樹脂整體浸透，與此同時，在“有處理”的情況下，只有表層部分是透明的，內(nèi)部已經(jīng)變白，可以確認出樹脂幾乎沒有浸透。即，通過進行水合處理，就能夠判明出疏水性。此外，如圖18(c)所示，如果水合處理后去除20μm左右，此部分變得透明，通過去除進行水合處理后的20μm左右的表層，確認出疏水性降低了。
再有，H2O對Y2O3表面的影響，詳細記載在Langmuir，Vol.16，No.17，2000的6937-6947頁、黑田等著的“Specific Adsorption BehaviorofWater on a Y2O3Surface”的論文里。
以下，具體說明水合處理。水合處理能在水蒸氣充分的環(huán)境下進行熱處理，也能夠在沸騰的水中進行處理。由此，例如在氧化釔(Y2O3)分子的周圍吸引多個水分子并結(jié)合，就能成為一個穩(wěn)定的分子基團。此時，把水蒸氣的分壓、熱處理溫度、熱處理時間等作為參數(shù)。例如，通過在相對濕度為90％以上的環(huán)境中、在100～300℃左右的爐中進行24小時左右的加熱處理，可以形成穩(wěn)定的氫氧化物。如果在相對濕度和熱處理溫度低的情況下，只要加長處理時間就可以。為了有效地進行進行水合處理，優(yōu)選在高溫·高壓下進行處理。由于氧化釔表面的水合反應，即使是在基本室溫下經(jīng)過長時間也可充分進行，所以即使在上述條件以外，也能得到最終相同的狀態(tài)。此外，水合處理時，與使用純水的水合處理相比，使用含有離子的水(pH大于7的堿性水)實施水合處理的疏水性就會變得更好。
再有，不只限于水合處理，例如只要在原料階段形成氫氧化物等，或最終形成氫氧化物，即可采用其它方法。采用噴鍍法制造覆蓋膜時，由于原料暴露在高溫下，就會擔心如果在原料階段為氫氧化物，就會由氫氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸?，即使在此情況下，也能在高濕度的環(huán)境下通過噴鍍形成氫氧化物膜。這樣，也可以利用其它方法直接形成氫氧化物來代替形成水合處理部。
為了使得覆蓋膜82作為既難于吸附水分也難于脫離水分的結(jié)構(gòu)，因此就需要在覆蓋膜82的表面部分形成水合處理部或氫氧化物層。此情況下的水合處理部或氫氧化物膜的厚度優(yōu)選為100μm以上，可以根據(jù)使用的位置設定最合適的厚度。
通過水合處理含有屬于元素周期表第3a族元素的陶瓷，也促進了致密化。例如，針對通過噴鍍形成的Y2O3膜，水合處理前具有如圖19(a)所示的那樣的疏松狀態(tài)，經(jīng)過水合處理，如圖19(b)那樣被致密化了。由于這樣的致密化，除了上述的效果外，也可以獲得所述的阻擋效果。
從僅僅得到阻擋效果的觀點出發(fā)，通過水合處理形成氫氧化物的水合處理部82a沒有必要必須位于表面上，也可形成在覆蓋膜82的任意位置。在通過其它方法形成被變?yōu)闅溲趸锏臍溲趸飳訒r，優(yōu)選使用上述樹脂或溶膠凝膠法進行封孔處理。在此例中，如圖20所示，與上述實施方式相同，也可在基材81和覆蓋膜82之間形成完全相同的陽極氧化覆蓋膜83。此外，優(yōu)選對此陽極氧化覆蓋膜83進行封孔處理，作為此封孔處理也可以使用與上述相同的金屬鹽封孔等。
接下來，說明環(huán)形部件的第五個示例。在第五例中，如圖21(a)、(b)、所示，在基材81表面形成覆蓋膜84，覆蓋膜84由第一陶瓷層85和第二陶瓷層86兩層構(gòu)成，在其中一層的至少一部分處形成水合處理部。在圖21(a)的示例中，在表面一側(cè)的第一陶瓷層85處形成水合處理部85a，在圖21(b)的示例中，在基材81一側(cè)的第二陶瓷層86處形成水合處理部86a。
構(gòu)成覆蓋膜84的第一陶瓷層85和第二陶瓷層86與第四例相同，是由任一含有元素周期表第3a族元素的陶瓷構(gòu)成，優(yōu)選含有元素周期表第3a族元素的氧化物，其中適合為Y2O3、CeO2、Ce2O3、Nd2O3，特別優(yōu)選Y2O3。再有，作為基材81可以使用與第四例完全相同的物質(zhì)。
第一和第二陶瓷層85、86與第一例的覆蓋膜82相同，可利用噴鍍法、PVD法和CVD法等薄膜形成技術(shù)適當?shù)匦纬伞４送?，也可用浸漬法或涂覆法等方法來形成。
水合處理部85a、86a能夠以與第四例的水合處理部82a完全相同的方式來形成。如圖21(a)所示，在覆蓋膜84的表面有水合處理部的情況下，能夠形成難吸附又難脫離水分的結(jié)構(gòu)，如圖21(b)所示，在覆蓋膜84的內(nèi)部有水合處理部的情況下，可以有效地發(fā)揮阻擋效果。為了形成覆蓋膜84內(nèi)部的水合處理部86a，可以在基材81上制造第二陶瓷層86后，進行水合處理，再形成第一陶瓷層85。水合處理部85a、86a的厚度優(yōu)選為100μm以上。
這樣，由于在基材81上形成的覆蓋膜84為2層結(jié)構(gòu)，根據(jù)所需要的特性，能適宜地設定這些2層材料和水合處理的位置，能有自由度非常高的適用性。
即使在此示例中，如圖22所示，也可以在基材81和覆蓋膜84之間形成與第一示例完全相同的陽極氧化覆蓋膜83。
接下來，說明環(huán)形部件的第六個示例。在第六例中，如圖23所示，在基材81表面形成覆蓋膜87，覆蓋膜87具有由含有元素周期表第3a族中至少一種元素的陶瓷構(gòu)成的第一陶瓷層88和利用陶瓷噴鍍形成的第二陶瓷層89，在第一陶瓷層88的表面部分處形成水合處理部88a。
作為第一陶瓷層88中含有屬于元素周期表第3a族中元素的陶瓷，優(yōu)選為含有元素周期表第3a族元素的氧化物，其中適合為Y2O3、CeO2、Ce2O3、Nd2O3，特別優(yōu)選Y2O3，第一陶瓷層88的膜厚優(yōu)選為100～300μm。第一陶瓷層88與第四例的覆蓋膜82相同，可利用噴鍍法、PVD法和CVD法等薄膜形成技術(shù)適當?shù)匦纬伞４送?，也可用浸漬法或涂覆法等方法來形成。
作為第二陶瓷層89，適合為含有從由B、Mg、Al、Si、Ca、Cr、Y、Zr、Ta、Ce及Nd組成的組中選擇出來的至少1種元素的物質(zhì)，更具體地，適合為從B4C、MgO、Al2O3、SiC、Si3N4、SiO2、CaF2、Cr2O3、Y2O3、YF3、ZrO2、TaO2、CeO2、Ce2O3、CeF3、及Nd2O3組成的組中選擇出的至少一種陶瓷。第二陶瓷層89的膜厚優(yōu)選為50～300μm。再有，作為基材81可以使用與第四例完全相同的物質(zhì)。
水合處理部88a能夠以與第四例的水合處理部82a完全相同的方式來形成。由此，由于在覆蓋膜87的表面形成有水合處理部，就能夠形成即難吸附又難脫離水分的結(jié)構(gòu)。再有，在第一陶瓷層88的內(nèi)部形成水合處理部88a，也能夠發(fā)揮阻擋效果。水合處理部88a的厚度優(yōu)選為100μm以上。
如圖24所示，優(yōu)選在第二陶瓷層89中形成封孔處理部89a。封孔處理部89a可以通過與上述第一～第三示例中說明的內(nèi)容完全相同的樹脂封孔或利用溶膠凝膠法封孔來形成。這樣，通過設置封孔處理部89a，可以有效地阻止通過作為噴鍍覆蓋膜的第二陶瓷層89的微細孔而侵入的氣體或洗凈液，從而能夠充分保護基材81。再有，封孔處理部89a可在第二陶瓷層89的任意位置形成。
利用如圖23、圖24所示的結(jié)構(gòu)，耐蝕性好，同時通過第一陶瓷層88的水合處理部88a能夠形成難吸附又難脫離水分的結(jié)構(gòu)，并且由于第二陶瓷層89的阻擋效果，就可以有效地保護基材81。特別地，在圖24的結(jié)構(gòu)中，由于存在封孔處理部89a，就可以進一步提高阻擋效果。
再有，如圖25所示，也可將第一陶瓷層88與第二陶瓷層89交換。在這種情況下，可以通過基材81一側(cè)的第一陶瓷層88的水合處理部88a，有效地發(fā)揮阻擋效果，從而提高對基材81的保護效果。
在此例中，如圖26所示，也可在基材81和覆蓋膜87之間，形成與第一例完全相同的陽極氧化覆蓋膜83。
接下來，說明環(huán)形部件的第七個示例。在第七例中，環(huán)形部件如圖27所示，在含有屬于元素周期表第3a族元素的陶瓷燒結(jié)體97的表面上，形成水合處理部98。水合處理部98可以與上述實施方式完全相同的方式來形成，通過水合處理形成含有屬于元素周期表第3a族元素的氫氧化物。
由此通過在表面形成水合處理部98，就可以形成難吸附又難脫離水分的結(jié)構(gòu)。這種情況下水合處理部98或氫氧化物膜的厚度優(yōu)選為100μm以上。
即使在此第七實施例中，也如第四～第六中所述，作為含有屬于元素周期表第3a族元素的陶瓷，優(yōu)選為有屬于元素周期表第3a族元素的氧化物，其中適合為Y2O3、CeO2、Ce2O3、Nd2O3，特別優(yōu)選Y2O3。
再有，在上述實施方式中，如圖8所示，舉例說明了適用于本發(fā)明的使用永久磁鐵的磁控管型的平行平板型等離子體蝕刻裝置的環(huán)形部件(聚焦環(huán)213、絕緣環(huán)213a)的情況，但本發(fā)明并不限于如此結(jié)構(gòu)的裝置，不僅可以適用于未使用磁控管的平行平板型的等離子體蝕刻裝置、感應耦合型等其它的等離子體蝕刻處理裝置以及蝕刻裝置，也可以適用于進行灰化處理和成膜處理等的蝕刻以外的各種等離子體處理的裝置。
本發(fā)明的等離子體處理裝置能夠通過在環(huán)形部件內(nèi)的電極上施加規(guī)定的電壓來調(diào)整等離子體的狀態(tài)，所以能夠適用于例如對半導體晶片等進行蝕刻等的等離子體處理的裝置。此外，本發(fā)明的環(huán)形部件特別是在基材上形成的覆蓋膜由高耐蝕性的陶瓷構(gòu)成，并設置有作為阻擋層而發(fā)揮功能的部分，因此適合在高腐蝕性的氣氛下進行等離子體處理。此外，由于對含有屬于元素周期表第3a族元素的陶瓷實施水合處理，形成相對于水穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，所以適用于因水分而成問題的環(huán)形部件。
權(quán)利要求
1.一種等離子體處理裝置，其特征在于，利用處理氣體的等離子體對處理容器內(nèi)的承載臺上承載的被處理基板進行處理，包括由環(huán)繞所述承載臺上的被處理基板而設置的絕緣材料構(gòu)成的環(huán)形部件；設置在該環(huán)形部件內(nèi)的電極；和為了調(diào)整所述環(huán)形部件上方的等離子體的源區(qū)而將直流電壓施加到所述電極的直流電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中記載的等離子體處理裝置，其特征在于，具備用于切換施加電壓的裝置，對被處理基板進行第一處理時在環(huán)形部件內(nèi)的電極上施加第一直流電壓、對被處理基板進行第二處理時在環(huán)形部件內(nèi)的電極上施加第二直流電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中記載的等離子體處理裝置，其特征在于，第一處理是蝕刻薄膜的處理，第二處理是蝕刻與所述薄膜種類不同的薄膜的處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中記載的等離子體處理裝置，其特征在于，在直徑方向上設置多個環(huán)形部件內(nèi)的電極，可以分別獨立調(diào)整施加在這些多個電極上的直流電壓。
5.一種環(huán)形部件，其特征在于，在利用處理氣體的等離子體對處理容器內(nèi)的承載臺上承載的被處理基板進行處理的等離子體處理裝置中，由該裝置中的環(huán)繞該承載臺上的被處理基板而設置的絕緣材料構(gòu)成，在其內(nèi)部配備了為了調(diào)整此環(huán)形部件上方的等離子體的源區(qū)而施加直流電壓的電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中記載的環(huán)形部件，其特征在于，對被處理基板進行第一處理時在所述電極上施加第一直流電壓，對被處理基板進行第二處理時在所述電極上施加第二直流電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中記載的環(huán)形部件，其特征在于，第一處理是蝕刻薄膜的處理，第二處理是蝕刻與所述薄膜種類不同的薄膜的處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求5中記載的環(huán)形部件，其特征在于，在直徑方向上設置多個環(huán)形部件內(nèi)的電極，可以分別獨立調(diào)整施加在這些多個電極上的直流電壓。
9.一種等離子體處理方法，特征在于，包括，將被處理基板載置到處理容器內(nèi)的承載臺上的工序；在向由環(huán)繞所述承載臺上的被處理基板而設置的絕緣材料構(gòu)成的環(huán)形部件內(nèi)所設置的等離子體源區(qū)調(diào)整用電極施加有第一直流電壓的狀態(tài)下，使得在處理容器內(nèi)產(chǎn)生等離子體并對被處理基板進行第一處理的工序；和隨后，在所述等離子體源區(qū)調(diào)整用電極上施加第二直流電壓的狀態(tài)下，使得在處理容器內(nèi)產(chǎn)生等離子體并對被處理基板進行第二處理的工序。
10.根據(jù)權(quán)利要求5中記載的環(huán)形部件，其特征在于，具有基材以及在其表面上通過陶瓷的噴鍍而形成的覆蓋膜，構(gòu)成所述覆蓋膜的陶瓷含有從B、Mg、Al、Si、Ca、Cr、Y、Zr、Ta、Ce及Nd組成的組中選擇出的至少一種元素，利用樹脂對其至少一部分進行封孔處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求5中記載的環(huán)形部件，其特征在于，具有基材以及在其表面上通過陶瓷的噴鍍形成的覆蓋膜，所述覆蓋膜具有由含有從B、Mg、Al、Si、Ca、Cr、Y、Zr、Ta、Ce及Nd組成的組中選擇出的至少一種元素的陶瓷構(gòu)成的第一陶瓷層、和由含有從B、Mg、Al、Si、Ca、Cr、Y、Zr、Ta、Ce及Nd組成的組中選擇出的至少一種元素的陶瓷構(gòu)成的第二陶瓷層，利用樹脂對所述第一和第二陶瓷層的至少一方的至少一部分進行封孔處理。
12.根據(jù)權(quán)利要求10中記載的環(huán)行部件，其特征在于，所述樹脂是從SI、PTFE、PI、PAI、PEI、PBI及PFA組成的組中選擇出來的樹脂。
13.根據(jù)權(quán)利要求5中記載的環(huán)形部件，其特征在于，具有基材及在其表面上通過陶瓷的噴鍍而形成的覆蓋膜，構(gòu)成所述覆蓋膜的陶瓷包含從B、Mg、Al、Si、Ca、Cr、Y、Zr、Ta、Ce及Nd組成的組中選擇出的至少一種元素，利用溶膠凝膠方法對其至少一部分進行封孔處理。
14.根據(jù)權(quán)利要求5中記載的環(huán)形部件，其特征在于，具有基材以及在其表面上通過陶瓷的噴鍍形成的覆蓋膜，所述覆蓋膜具有由包含從B、Mg、Al、Si、Ca、Cr、Y、Zr、Ta、Ce及Nd組成的組中選擇出的至少一種元素的陶瓷構(gòu)成的第一陶瓷層、和由包含從由B、Mg、Al、Si、Ca、Cr、Y、Zr、Ta、Ce及Nd組成的組中選擇出的至少一種元素的陶瓷構(gòu)成的第二陶瓷層，利用溶膠凝膠方法對所述第一及第二陶瓷層的至少一方的至少一部分進行封孔處理。
15.根據(jù)權(quán)利要求13中記載的環(huán)形部件，其特征在于，采用從屬于元素周期表第3a族的元素中選擇出的物質(zhì)進行所述封孔處理。
16.根據(jù)權(quán)利要求10中記載的環(huán)形部件，其特征在于，所述陶瓷是從B4C、MgO、Al2O3、SiC、Si3N4、SiO2、CaF2、Cr2O3、Y2O3、YE3、ZrO2、TaO2、CeO2、Ce2O3、CeF3及Nd2O3組成的組中選擇出的至少一種。
17.根據(jù)權(quán)利要求5中記載的環(huán)形部件，其特征在于，具有基材以及在其表面上形成的覆蓋膜，所述覆蓋膜具有通過陶瓷的噴鍍而形成的主層、及由包含從B、Mg、Al、Si、Ca、Cr、Y、Zr、Ta、Ce及Nd組成的組中選擇出的元素的陶瓷構(gòu)成的阻擋涂覆層。
18.根據(jù)權(quán)利要求17中記載的環(huán)形部件，其特征在于，所述阻擋涂覆層由從B4C、MgO、Al2O3、SiC、Si3N4、SiO2、CaF2、Cr2O3、Y2O3、YE3、ZrO2、TaO2、CeO2、Ce2O3、CeF3及Nd2O3組成的組中選擇出的至少一種陶瓷構(gòu)成。
19.根據(jù)權(quán)利要求17中記載的環(huán)形部件，其特征在于，所述阻擋涂覆層是利用樹脂至少對其一部分進行過封孔處理的噴鍍覆蓋膜。
20.根據(jù)權(quán)利要求19中記載的環(huán)形部件，其特征在于，所述樹脂是從由SI、PTFE、PI、PAI、PEI、PBI及PFA組成的組中選擇出來的樹脂。
21.根據(jù)權(quán)利要求17中記載的環(huán)形部件，其特征在于，所述阻擋涂覆層是利用溶膠凝膠法至少對其一部分進行過封孔處理的噴鍍覆蓋膜。
22.根據(jù)權(quán)利要求21中記載的環(huán)形部件，其特征在于，采用從屬于元素周期表第3a族的元素中選擇出的物質(zhì)進行所述封孔處理。
23.根據(jù)權(quán)利要求5中記載的環(huán)形部件，其特征在于，具有基材以及在其表面上形成的覆蓋膜，所述覆蓋膜具有通過陶瓷的噴鍍而形成的主層以及在所述基材和所述主層之間形成的由工程塑料構(gòu)成的阻擋涂覆層。
24.根據(jù)權(quán)利要求23中記載的環(huán)形部件，其特征在于，所述工程塑料是從PTFE、PI、PAI、PEI、PBI、PFA、PPS、POM的組中選擇出的塑料。
25.根據(jù)權(quán)利要求23中記載的環(huán)形部件，其特征在于，所述主層由從B4C、MgO、Al2O3、SiC、Si3N4、SiO2、CaF2、Cr2O3、Y2O3、YF3、ZrO2、TaO2、CeO2、Ce2O3、CeF3及Nd2O3組成的組中選擇出的至少一種陶瓷構(gòu)成。
26.根據(jù)權(quán)利要求5中記載的環(huán)形部件，其特征在于，具有基材以及在其表面上形成的覆蓋膜，所述覆蓋膜由包含屬于元素周期表第3a族的至少一種元素的陶瓷形成、利用蒸氣或高溫水對所述覆蓋膜的至少一部分進行水合處理。
27.根據(jù)權(quán)利要求5中記載的環(huán)形部件，其特征在于，具有基材以及在其表面上形成的覆蓋膜，所述覆蓋膜具有由包含屬于元素周期表第3a族的至少一種元素的陶瓷組成的第一陶瓷層、和由包含屬于元素周期表第3a族的至少一種元素的陶瓷組成的第二陶瓷層，利用蒸氣或高溫水對所述第一和第二陶瓷層的至少一方的至少一部分進行水合處理。
28.根據(jù)權(quán)利要26中記載的環(huán)形部件，其特征在于，所述覆蓋膜是通過噴鍍而形成的噴鍍覆蓋膜，或者是利用薄膜形成技術(shù)而形成的薄膜。
29.根據(jù)權(quán)利要求26中記載的環(huán)形部件，其特征在于，構(gòu)成所述覆蓋膜的陶瓷是從Y2O3、CeO2、Ce2O3、Nd2O3選擇出來的陶瓷。
30.根據(jù)權(quán)利要求5中記載的環(huán)形部件，其特征在于，具有基材以及在其表面上形成的覆蓋膜，所述覆蓋膜具有由包含屬于元素周期表第3a族的至少一種元素的陶瓷組成的第一陶瓷層、和利用陶瓷的噴鍍而形成的第二陶瓷層，利用蒸氣或高溫水對所述第一陶瓷層的至少一部分進行水合處理。
31.根據(jù)權(quán)利要求30中記載的環(huán)形部件，其特征在于，所述第一陶瓷層是通過噴鍍而形成的噴鍍覆蓋膜，或者是利用薄膜形成技術(shù)而形成的薄膜。
32.根據(jù)權(quán)利要求30中記載的環(huán)形部件，其特征在于，構(gòu)成所述第一陶瓷層的陶瓷是從Y2O3、CeO2、Ce2O3、Nd2O3選擇出來的物質(zhì)。
33.根據(jù)權(quán)利要求30中記載的環(huán)形部件，其特征在于，所述第二陶瓷層利用從由B4C、MgO、Al2O3、SiC、SiXN4、SiO2、CaF2、Cr2O3、Y2O3、YF3、ZrO2、TaO2、CeO2、Ce2O3、CeF3及Nd2O3組成的組中選擇出的至少一種陶瓷構(gòu)成。
34.根據(jù)權(quán)利要求5中記載的環(huán)形部件，其特征在于，具有基材以及在其表面上形成的覆蓋膜，所述覆蓋膜具有由包含屬于元素周期表第3a族的至少一種元素的氫氧化物構(gòu)成的氫氧化物層。
35.根據(jù)權(quán)利要求34中記載的環(huán)形部件，其特征在于，所述氫氧化物層是通過噴鍍而形成的噴鍍覆蓋膜，或者是利用薄膜形成技術(shù)形成的薄膜。
36.根據(jù)權(quán)利要求34中記載的環(huán)形部件，其特征在于，構(gòu)成所述氫氧化物層的氫氧化物是從Y(OH)3、Ce(OH)3、Nd(OH)3中選擇出來的物質(zhì)。
37.根據(jù)權(quán)利要求34中記載的環(huán)形部件，其特征在于，對所述氫氧化物層的至少一部分進行過封孔處理。
38.根據(jù)權(quán)利要求10中記載的環(huán)形部件，其特征在于，在所述基材和所述覆蓋膜之間具有陽極氧化覆蓋膜。
39.根據(jù)權(quán)利要求38中記載的環(huán)形部件，其特征在于，對所述陽極氧化覆蓋膜通過金屬鹽水溶液進行封孔處理。
40.根據(jù)權(quán)利要求38中記載的環(huán)形部件，其特征在于，利用從由SI、PTFE、PI、PAI、PEI、PBI及PFA組成的組中選擇出的樹脂，對所述陽極氧化覆蓋膜進行封孔處理。
41.根據(jù)權(quán)利要求5中記載的環(huán)形部件，其特征在于，由含有屬于元素周期表第3a族的至少一種元素的陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成，利用蒸氣或高溫水對其至少一部分進行水合處理。
42.根據(jù)權(quán)利要求41中記載的環(huán)形部件，其特征在于，所述陶瓷燒結(jié)體是將從Y2O3、CeO2、Ce2O3、Nd2O3選擇出來的陶瓷進行水合處理后的物質(zhì)。
43.根據(jù)權(quán)利要求5中記載的環(huán)形部件，其特征在于，由含有包含屬于元素周期表第3a族的至少一種元素的氫氧化物的陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成。
44.根據(jù)權(quán)利要求43中記載的環(huán)形部件，其特征在于，所述陶瓷燒結(jié)體中含有的氫氧化物從Y(OH)3、Ce(OH)3、Nd(OH)3中選擇。
全文摘要
本發(fā)明提供一種等離子體處理裝置、環(huán)形部件以及等離子體處理方法，利用等離子體進行處理，當執(zhí)行相互不同的多個處理時實現(xiàn)裝置公用化，在多個裝置中執(zhí)行相同處理時易統(tǒng)一裝置之間的等離子體狀態(tài)，利用由絕緣材料構(gòu)成的環(huán)形部件環(huán)繞處理容器內(nèi)的被處理基板，在此環(huán)形部件內(nèi)設置用于調(diào)整等離子體源區(qū)的電極，構(gòu)成為例如在對被處理基板執(zhí)行第一處理時對該電極施加第一直流電壓、在執(zhí)行第二處理時對該電極施加第二直流電壓，此時，由于對應于執(zhí)行每一處理或相同處理的各裝置通過施加合適的直流電壓就可統(tǒng)一等離子體的狀態(tài)，所以可實現(xiàn)裝置公用化，并易對等離子體狀態(tài)進行調(diào)整。
文檔編號C23F4/00GK1521805SQ200410031210
公開日2004年8月18日 申請日期2004年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月7日
發(fā)明者佐佐木康晴, 長池宏史, 守屋剛, 史 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社