DE112006002257T5

DE112006002257T5 - Plasmabehandlungsvorrichtung, Elektrodenglied für eine Plasmabehandlungsvorrichtung, Verfahren zum Herstellen eines Elektrodenglieds und Recycling-Verfahren

Info

Publication number: DE112006002257T5
Application number: DE112006002257T
Authority: DE
Inventors: Tetsuhiro Iwai
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2008-06-12
Also published as: CN101120430A; US20090011120A1; JP2007080912A; JP4508054B2; TW200717639A; TWI417953B; KR101259524B1; KR20130019012A; CN101120430B; KR20080043733A; WO2007032418A1; CN101853769B; CN101853769A

Abstract

Plasmabehandlungsvorrichtung zum Ausführen einer Plasmabehandlung für ein plattenförmiges Werkstück, wobei die Vorrichtung umfasst:
eine Vakuumkammer,
eine untere Elektrode, die in der Vakuumkammer vorgesehen ist und auf der das Werkstück montiert ist,
eine obere Elektrode, die über der unteren Elektrode angeordnet ist,
einen Prozessraum, der zwischen der unteren Elektrode und der oberen Elektrode gebildet wird, und
eine Plasmaerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Plasmas in dem Prozessraum,
wobei ein Elektrodenglied an der unteren Elektrode, das eine untere Fläche des Werkstücks kontaktiert, umfasst:
ein plattenförmiges Glied, auf dem eine Vielzahl von Durchgangslöchern ausgebildet sind, und
einen dielektrischen Film, der durch das Sprühen eines Dielektrikums auf eine obere Fläche des plattenförmigen Glieds gebildet wird und eine derartige Form aufweist, dass ein Rand eines Lochteils bedeckt wird, in dem die Durchgangslöcher auf der oberen Fläche des plattenförmigen Glieds ausgebildet sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Plasmabehandlungsvorrichtung zum Ausführen einer Plasmabehandlung für ein plattenförmiges Werkstück wie etwa einen Halbleiterwafer, ein Elektrodenglied für eine Plasmabehandlungsvorrichtung, ein Verfahren zum Herstellen des Elektrodenglieds und ein Recycling-Verfahren.
Stand der Technik
Eine Halbleitervorrichtung für die Montage an einem Substrat einer elektronischen Vorrichtung wird hergestellt, indem ein Halbleiterelement, das in einem Waferzustand einer Schaltmusterbildung unterworfen wurde, in einzelne Elemente geschnitten wird. In den letzten Jahren wurde die Dicke des Halbleiterelements zunehmend reduziert, sodass die Handhabung des Halbleiterelements in dem Waferzustand schwieriger wurde. Folglich wurde ein Plasmawürfeln verwendet, um einen Halbleiterwafer durch Plasmaätzen in einzelne Halbleiterelemente zu würfeln (zu unterteilen) (siehe zum Beispiel das Patentdokument 1).
Bei dem Plasmawürfeln wird ein Plasmaätzen in einem Zustand durchgeführt, in dem alle Teile mit Ausnahme einer Würfellinie durch einen Resistfilm maskiert werden, sodass der Halbleiterwafer entlang der Würfellinie geschnitten wird. Nach dem Würfeln muss der Resistfilm entfernt werden. In dem Beispiel aus dem Stand der Technik des Patentdokuments 1 wird der Resistfilm durch ein Plasmaätzen unter Verwendung einer Plasmabehandlungsvorrichtung entfernt.
Bei dem Plasmaätzen zum Entfernen des Resistfilms wird ein reaktives Produkt in der Form von Partikeln verstreut, die auf einem inneren Teil der Plasmabehandlungsvorrichtung haften. Aus diesem Grund muss eine Reinigung durchgeführt werden, um die angesammelten Substanzen zu entfernen. Während des Reinigens wird die Plasmabehandlung in einem Zustand durchgeführt, in dem die obere Fläche einer unteren Elektrode zum Montieren des Halbleiterwafers freiliegt, damit die angesammelten Substanzen entfernt werden können.

[Patentdokument 1] JP-A-2004-172364 Veröffentlichung

Bei der in dem Beispiel des Patentdokuments beschriebenen herkömmlichen Plasmabehandlungsvorrichtung ergibt sich ein Problem aus dem Aufbau der unteren Elektrode, auf der der Wafer montiert wird. Insbesondere weist bei der herkömmlichen Vorrichtung der größte Teil der Fläche eines Elektrodenglieds, das den Wafer kontaktiert, einen Aufbau auf, in dem eine Metallfläche an der unteren Elektrode freiliegt. Diese Metallfläche des Elektrodenglieds wird bei jeder Reinigung dem Plasma ausgesetzt. Dabei wird die Fläche des Elektrodenglieds durch einen Zersprühungseffekt des Plasmas entfernt, wodurch die Lebensdauer der Komponente des Elektrodenglieds verkürzt wird und entsprechend die Verbrauchskosten erhöht werden, wobei sich weiterhin die durch das Zersprühen erzeugte verstreute Substanz an einer Innenfläche der Vorrichtung ansammelt und eine Verunreinigung verursacht.
Beschreibung der Erfindung
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Plasmabehandlungsvorrichtung, die die Lebensdauer eines Elektrodenglieds einer unteren Elektrode verlängern kann, um die Verbrauchskosten der Komponente zu reduzieren und um weiterhin eine Verunreinigung eines inneren Teils der Vorrichtung durch das Ansammeln einer verstreuten Substanz zu verhindern, sowie ein Elektrodenglied für die Plasmabehandlungsvorrichtung, ein Verfahren zum Herstellen des Elektrodenglieds und ein Recycling-Verfahren anzugeben.
Die Erfindung gibt eine Plasmabehandlungsvorrichtung zum Ausführen einer Plasmabehandlung für ein plattenförmiges Werkstück an, wobei die Plasmabehandlungsvorrichtung eine Vakuumkammer, eine untere Elektrode, die in der Vakuumkammer vorgesehen ist und auf der das Werkstück montiert ist, eine obere Elektrode, die über der unteren Elektrode angeordnet ist, einen Prozessraum, der zwischen der unteren Elektrode und der oberen Elektrode gebildet wird, und eine Plasmaerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Plasmas in dem Prozessraum umfasst, wobei ein Elektrodenglied an der unteren Elektrode, das die untere Fläche des Werkstücks kontaktiert, ein plattenförmiges Glied umfasst, auf dem eine Vielzahl von Durchgangslöchern ausgebildet sind, und wobei ein dielektrischer Film durch das Sprühen eines Dielektrikums auf einer obere Fläche des plattenförmigen Glieds ausgebildet ist und eine derartige Form aufweist, dass er einen Rand eines Lochteils bedeckt, in dem die Durchgangslöcher auf der oberen Fläche des plattenförmigen Glieds ausgebildet sind.
Die Erfindung gibt ein Elektrodenglied für eine Plasmabehandlungsvorrichtung zum Ausführen einer Plasmabehandlung für ein plattenförmiges Werkstück an, wobei das Elektrodenglied in der Plasmabehandlungsvorrichtung an einer unteren Elektrode verwendet wird und eine untere Fläche des Werkstücks mit dem darauf montierten Werkstück kontaktiert, wobei das Elektrodenglied ein plattenförmiges Glied umfasst, auf dem eine Vielzahl von Durchgangslöchern ausgebildet sind, und wobei ein Dielektrikum durch das Sprühen eines dielektrischen Films auf eine obere Fläche des plattenförmigen Glieds ausgebildet ist und eine derartige Form aufweist, dass er einen Rand eines Lochteils bedeckt, in dem die Durchgangslöcher auf der oberen Fläche des plattenförmigen Glieds ausgebildet sind.
Die Erfindung gibt ein Verfahren zum Herstellen eines Elektrodenglieds für eine Plasmabehandlungsvorrichtung zum Ausführen einer Plasmabehandlung für ein plattenförmiges Werkstück an, wobei das Elektrodenglied in der Plasmabehandlungsvorrichtung an einer unteren Elektrode mit dem daran montierten Werkstück verwendet wird und eine untere Fläche des Werkstücks kontaktiert, wobei das Verfahren einen Schritt zum Ausbilden einer Vielzahl von Durchgangslöchern auf einem plattenförmigen Glied, einen Schritt zum Sprühen eines Dielektrikums auf eine obere Fläche des plattenförmigen Glieds mit den darauf ausgebildeten Durchgangslöchern, um einen dielektrischen Film zu bilden, der eine derartige Form aufweist, dass er einen Rand eines Lochteils bedeckt, in dem die Durchgangslöcher auf der oberen Fläche des plattenförmigen Glieds ausgebildet sind, und einen Schritt zum mechanischen Polieren einer Fläche des plattenförmigen Glieds mit dem darauf ausgebildeten dielektrischen Films umfasst.
Die Erfindung gibt ein Elektrodenglied-Recyclingverfahren zum Wiederverwenden eines Elektrodenglieds an, das in einer Plasmabehandlungsvorrichtung zum Ausführen einer Plasmabehandlung für ein plattenförmiges Werkstück verwendet wird und durch ein Herstellungsverfahren hergestellt wird, das einen Schritt zum Ausbilden einer Vielzahl von Durchgangslöchern auf einem plattenförmigen Glied, einen Schritt zum Sprühen eines Dielektrikums auf eine obere Fläche des plattenförmigen Glieds mit den darauf ausgebildeten Durchgangslöchern, um einen dielektrischen Film zu bilden, der eine derartige Form aufweist, dass er einen Rand eines Lochteils bedeckt, in dem die Durchgangslöcher auf der oberen Fläche des plattenförmigen Glieds ausgebildet sind, und einen Schritt zum mechanischen Polieren einer Fläche des plattenförmigen Glieds mit dem darauf ausgebildeten dielektrischen Film umfasst, wobei das Recyclingverfahren einen Schritt zum Entfernen des Sprühfilms von dem verbrauchten Elektrodenglied und einen Schritt zum erneuten Sprühen eines Dielektrikums auf die obere Fläche des plattenförmigen Glieds nach dem Entfernen des Sprühfilms umfasst, um den dielektrischen Film erneut zu erzeugen.
Gemäß der Erfindung weist das Elektrodenglied an der unteren Elektrode, das die untere Fläche des Werkstücks kontaktiert, einen derartigen Aufbau auf, dass das Dielektrikum auf die obere Fläche des plattenförmigen Glieds mit einer Vielzahl von darauf ausgebildeten Durchgangslöchern gesprüht wird und dadurch ein dielektrischer Film erzeugt wird, wobei der dielektrische Film den Rand des Lochteils bedeckt, in dem die Durchgangslöcher auf der oberen Fläche des plattenförmigen Glieds ausgebildet sind. Folglich kann ein durch das Zersprühen des Elektrodenglieds während des Reinigens verursachter Verbrauch reduziert werden, wodurch die Lebensdauer des Elektrodenglieds der unteren Elektrode verlängert und dadurch die Verbrauchskosten der Komponente reduziert werden können, wobei weiterhin verhindert wird, dass der innere Teil der Vorrichtung durch eine verstreute Substanz verunreinigt wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Ansicht, die den Aufbau einer Plasmabehandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erläutert.
2 ist eine Seitenansicht, die eine Vakuumkammer in der Plasmabehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
3 ist eine Seitenansicht, die die Vakuumkammer in der Plasmabehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
4 ist eine Draufsicht, die die Vakuumkammer in der Plasmabehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
5 ist eine Teilschnittansicht, die die Vakuumkammer in der Plasmabehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
6 ist eine Seitenansicht, die eine untere Elektrode in der Plasmabehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
7 ist eine Draufsicht, die eine Saugplatte in der Plasmabehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
8 ist eine Ansicht von unten, die die Saugplatte in der Plasmabehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
9 ist eine Ansicht, die den Betrieb einer oberen Elektrode in der Plasmabehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
10 ist eine Ansicht, die einen Betrieb zum Öffnen und Schließen der Vakuumkammer in der Plasmabehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
11 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte zum Herstellen eines Elektrodenglieds für die Verwendung in der Plasmabehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
12 ist eine Ansicht, die die Schritte in einem Verfahren zum Herstellen des Elektrodenglieds für die Verwendung in der Plasmabehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
13 ist eine Ansicht, die die Schritte in dem Verfahren zum Herstellen des Elektrodenglieds für die Verwendung in der Plasmabehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Zuerst wird der Gesamtaufbau einer Plasmabehandlungsvorrichtung 1 mit Bezug auf 1 beschrieben. Die Plasmabehandlungsvorrichtung 1 führt eine Plasmabehandlung für ein plattenförmiges Werkstück wie etwa einen Halbleiterwafer durch. Die Plasmabehandlungsvorrichtung 1 umfasst eine Vakuumkammer 2 zum Erzeugen eines Plasmas unter einer Druckreduktion. Eine untere Elektrode 3 zum Montieren eines Halbleiterwafers 5 als Werkstück ist in der Vakuumkammer 2 angeordnet, und eine obere Elektrode 4 kann über der unteren Elektrode 3 nach oben und nach unten bewegt werden. Die obere Elektrode 4 wird durch einen Aufwärts/Abwärts-Antriebsteil 7, der an einer oberen Platte 6 vorgesehen ist, nach oben und nach unten bewegt, um einen oberen Teil der Vakuumkammer 2 zu kontaktieren. In einem Zustand, in dem die obere Elektrode 4 nach unten bewegt ist, ist ein geschlossener Prozessraum 2a zwischen der unteren Elektrode 3 und der oberen Elektrode 4 gebildet. In diesem Zustand wird ein Teil über der oberen Elektrode 4 zu einem gewöhnlichen Druckraum 2b, der von dem Prozessraum 2a isoliert ist und in dem keine Plasmaentladung erzeugt wird.
Eine Ausgabeöffnung zum Einführen/Ausführen des Werkstücks ist auf einer Seitenfläche der Vakuumkammer 2 vorgesehen und wird durch eine Tür 9 geschlossen. Durch das Öffnen der Tür 9 kann der Halbleiterwafer 5 in den Prozessraum 2a eingeführt und aus demselben entnommen werden. Ein Plasma wird in dem Prozessraum 2a durch eine weiter unten beschriebene Plasmaerzeugungseinrichtung erzeugt, sodass eine Plasmabehandlung für den auf der unteren Elektrode 3 montierten Halbleiterwafer 5 ausgeführt wird. Dabei werden ein Plasmawürfeln mit einem Plasmaätzen über dem durch einen Resistfilm maskierten Halbleiterwafer 5 zum Unterteilen des Halbleiterwafers 5 in Einzelteile und eine Plasmaveraschung zum Entfernen des Resistfilms nach dem Plasmawürfeln ausgeführt.
Ein Schaltventil 12 ist mit einem Innenraum der Vakuumkammer 2 verbunden, und eine Vakuumpumpe 11 ist mit einer Saugöffnung 12a des Schaltventils 12 verbunden. Die Vakuumpumpe 11 wird in einem Zustand betrieben, in dem das Schaltventil 12 zu der Seite der Saugöffnung 12a geschaltet ist, sodass ein Innenraum der Vakuumkammer 2 evakuiert wird. Wenn das Schaltventil 12 zu der Seite der Luftsaugöffnung 12b geschaltet wird, wird Luft in die Vakuumkammer 2 eingeführt, sodass das Vakuum in dem Prozessraum 2a aufgehoben wird.
Ein Prozessgas-Zuführteil 13 ist über ein Flussraten-Steuerventil 14 und ein Öffnungs-/Schließventil 15 mit einem Verbindungsglied 16 verbunden. Wenn der Prozessgas-Zuführteil 13 angetrieben wird, wird ein Prozessgas zum Erzeugen eines Plasmas von einer unteren Fläche der oberen Elektrode 4 in den Prozessraum 2a zugeführt. Wen das Plasmawürfeln durchgeführt wird, wird ein Fluorgas wie etwa SF₆ (Schwefelhexafluorid) als Prozessgas verwendet. Wenn das Plasmaveraschen durchgeführt wird, wird ein Sauerstoffgas als Prozessgas verwendet. Wenn die Plasmabehandlung unter Verwendung des Fluorgases in Bezug auf den Halbleiterwafer 5 durchgeführt wird, sollte der Abstand zwischen der oberen Elektrode 4 und der unteren Elektrode 3 in dem Prozessraum 2a klein gewählt werden, um die Prozesseffizienz zu erhöhen.
Eine Hochfrequenz-Stromversorgung 17 ist elektrisch mit der unteren Elektrode 3 über eine Abstimmungsschaltung 18 verbunden. Wenn die Hochfrequenz-Stromversorgung 17 aktiv ist, wird eine Hochfrequenzspannung zwischen der unteren Elektrode 3 und der oberen Elektrode 4 angelegt. Wenn die Hochfrequenzspannung in einem Zustand angelegt wird, in dem das Prozessgas zugeführt wird, nachdem der Innenteil des Prozessraums 2a evakuiert wurde, wird eine Plasmaentladung in dem Prozessraum 2a erzeugt, sodass das in den Prozessraum 2a zugeführte Prozessgas in einen Plasmazustand versetzt wird. Folglich wird die Plasmabehandlung in Bezug auf den an der unteren Elektrode 3 montierten Halbleiterwafer 5 durchgeführt. Die Abstimmungsschaltung 18 dient dazu, die Impedanzen einer Plasmaentladungsschaltung in dem Prozessraum 2a und die Hochfrequenz-Leistungszufuhr 17 beim Erzeugen des Plasmas abzustimmen. Bei diesem Aufbau dienen die Vakuumpumpe 11, der Prozessgas-Zuführteil 13, die Hochfrequenz-Stromversorgung 17 und die Abstimmungsschaltung 18 als Plasmaerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Plasmas in dem Prozessraum 2a.
Unabhängige Saug- und Blasleitungen zum Ausführen eines Vakuumsaugens und eines Luftblasens an einem Saug- und Blasloch, das an einer oberen Fläche vorgesehen ist, sind mit der unteren Elektrode 3 verbunden. Insbesondere ist eine erste Saug- und Blasleitung VB1 einschließlich eines Schaltventils 24 mit einem Verbindungsglied 27 verbunden, das mit einem äußeren Umfangsteil der unteren Elektrode 3 kommuniziert, und ist eine zweite Saug- und Blasleitung VB2 einschließlich eines Schaltventils 25 mit einem Verbindungsglied 28 verbunden, das mit einem zentralen Teil der unteren Elektrode 3 kommuniziert.
Die erste Saug- und Blasleitung VB1 und die zweite Saug- und Blasleitung VB2 weisen einen derartigen Aufbau auf, dass eine Saugpumpe 26 mit den Saugöffnungen 24a und 25a der Schaltventile 24 und 25 verbunden ist und eine Luftdruckquelle 19 mit Luftzufuhröffnungen 24b und 25b der Schaltventile 24 und 25 über Öffnungs-/Schließventile 22 und 23 sowie Regler 20 und 21 verbunden ist. Indem die Schaltventile 24 und 25 jeweils mit der Seite der Saugöffnung und der Seite der Zuführöffnung verbunden werden, kann wahlweise ein Vakuumsaugen und ein Luftblasen an einem Durchgangsloch auf einer oberen Fläche der unteren Elektrode 3 durchgeführt werden. Dabei kann die von der Luftdruckquelle 19 zugeführte Luft mit einem gewünschten Druck vorgesehen werden, indem die Regler 20 und 21 geregelt werden.
Die untere Elektrode 3 und die obere Elektrode 4 umfassen Kühllöcher zum Zirkulieren von Kühlwasser, wobei eine Kühleinheit 29 mit dem Kühlloch der unteren Elektrode 3 über Verbindungsglieder 30 und 31 und mit dem Kühlloch der oberen Elektrode 4 über Verbindungsglieder 32 und 33 verbunden ist. Die Kühleinheit 29 wird betrieben, um ein Kühlmittel in den Kühllöchern in der unteren Elektrode 3 und der oberen Elektrode 4 zirkulieren zu lassen. Folglich kann eine Überhitzung der unteren Elektrode 3 und der oberen Elektrode 4 aufgrund der Wärmeentwicklung bei einer Plasmabehandlung verhindert werden.
Bei diesem Aufbau werden der Aufwärts/Abwärts-Antriebsteil 7, die Vakuumpumpe 11, das Schaltventil 12, das Flussraten-Steuerventil 14, das Öffnungs-/Schließventil 15, die Hochfrequenz-Stromversorgung 17, die Abstimmungsschaltung 18, die Öffnungs-/Schließventile 22 und 23, die Schaltventile 24 und 25 und die Saugpumpe 26 durch einen Steuerteil 10 gesteuert. Der Steuerteil 10 steuert den Aufwärts/Abwärts-Antriebsteil 7, um die obere Elektrode 4 nach oben und nach unten zu bewegen. Der Steuerteil 10 steuert die Vakuumpumpe 11 und das Schaltventil 12, um eine Vakuumerzeugung und eine Vakuumaufhebung in dem Prozessraum 2a durchzuführen.
Der Steuerteil 10 steuert das Flussraten-Steuerventil 14 und das Schaltventil 15, sodass EIN/AUS-Operationen zum Zuführen eines Prozessgas zu dem Prozessraum 2a und eine Gasflussratensteuerung durchgeführt werden. Weiterhin steuert der Steuerteil 10 die Schaltventile 24 und 25 und die Saugpumpe 26, um den Zeitverlauf für ein Vakuumsaugen von der oberen Fläche der unteren Elektrode 3 zu steuern. Weiterhin steuert der Steuerteil die Schaltventile 24 und 25 und die Öffnungs-/Schließventile 22 und 23, um den Zeitverlauf für ein Luftblasen von der oberen Fläche der unteren Elektrode 3 zu steuern.
Mit Bezug auf 2, 3, 4 und 5 wird im Folgenden der Aufbau der Vakuumkammer 2 im Detail beschrieben. 3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 2. In 2 bis 4 ist ein Kammerbehälter 40 eines Hauptkörpers der Vakuumkammer 2 ein zylindrischer Behälter, der gebildet wird, indem ein innerer Teil eines rechteckigen Blocks mit einer beinahe quadratischen Form in einer Ebene (siehe 4) kreisförmig ausgeschnitten und entfernt wird, wobei ein ringförmiger Seitenwandteil 40a an einem Umfangsteil vorgesehen ist.
Wie in 2 gezeigt, dient ein oberer Teil des Seitenwandteils 40a als oberer Seitenwandteil 40b und weist eine andere Seitenwanddicke auf, wobei sich der obere Seitenwandteil 40b von einer mittleren Höhe HL unter einer oberen Endfläche E des Seitenwandteils 40a nach oben erstreckt. Ein ringförmiger Stufenteil, der durch eine Differenz in der Seitenwanddicke zwischen dem unteren Teil des Seitenwandteils 40a und dem oberen Seitenwandteil 40b gebildet wird, dient als ringförmige Dichtungsfläche 40d, die durch eine Erweiterung der oberen Elektrode 4 in einer Radialrichtung gebildet wird und gegen die ein Außenrandteil 51a stößt, wenn die obere Elektrode 4 nach unten bewegt wird. Die Dichtungsfläche 40d ist an der mittleren Höhe HL unter der oberen Endfläche E des Seitenwandteils 40a ausgebildet.
Wie in 5 gezeigt, ist ein Dichtungsglied 61 an einer Dichtungsbefestigungsvertiefung 51b an einer unteren Fläche des Außenrandteils 51a angebracht, wobei weiterhin eine Leitungsrippe 62 an der unteren Fläche des Außenrandteils 51a vorgesehen ist. Wenn die obere Elektrode 4 nach unten bewegt wird, wird das Dichtungsglied 61 gegen die Dichtungsfläche 40d gedrückt. Folglich wird der Prozessraum 2a nach außen hin gedichtet. Außerdem wird die Leitungsrippe 62 gegen die Dichtungsfläche 40d gedrückt. Folglich werden die Zwischenplatte 51 und damit die obere Elektrode 4 elektrisch mit dem Kammerbehälter 40 verbunden, der an einem Erdungsteil 63 geerdet ist.
Die untere Elektrode 3 weist eine obere Fläche auf, auf welcher der zu montierende Halbleiterwafer 5 in einem unteren Teil 40c angeordnet und durch den Seitenwandteil 40a umgeben ist. Eine Ausgabeöffnung 40f zum Einführen/Entnehmen eines Werkstücks öffnet sich in dem Seitenwandteil 40a mit einer Öffnungshöhe H1 und einer Öffnungsbreite B (siehe 4), wobei ein unteres Ende an die Höhe der oberen Fläche der unteren Elektrode 3 angepasst ist. Die Ausgabeöffnung 40f weist ein oberes Ende auf, das unter der Dichtungsfläche 40d mit einer vorbestimmten Höhe D1 in dem Seitenwandteil 40a vorgesehen ist. Insbesondere ist die Dichtungsfläche 40d an einer höheren Position als die Ausgabeöffnung 40f in dem Seitenwandteil 40a vorgesehen. Die Tür 9 zum Dichten der Ausgabeöffnung 40f ist an einer Außenfläche des Seitenwandteils 40a vorgesehen. Indem die Tür 9 durch einen Türöffnungs-/Schließmechanismus (nicht gezeigt) bewegt wird, kann die Tür 9 frei geöffnet und geschlossen werden.
Im Folgenden wird er Aufbau der unteren Elektrode 3 beschrieben. Ein Elektrodenbefestigungsteil 42 umfasst einen Schaftteil 42a, der sich nach unten durch ein Dielektrikum 41 erstreckt und an einer oberen Fläche des Bodenteils 40c gehalten wird, wobei sich der Schaftteil 42a weiterhin durch den Bodenteil 40c nach unten durch ein Dielektrikum 43 erstreckt. Ein Elektrodenglied 46 mit einem Aufbau, in dem eine Kühlplatte 44 und ein Saugglied 45 miteinander verbunden sind, ist entfernbar an einer oberen Fläche des Elektrodenbefestigungsteils 42 befestigt. Das Elektrodenglied 46 wird durch das Dielektrikum 43 umgeben, wobei weiterhin ein Abschirmungsglied 47 aus einem Metall wie etwa Aluminium zwischen den Außenumfangsflächen der Dielektrika 41 und 43 und einer Innenumfangsfläche des Seitenwandteils 40a befestigt ist.
Das Abschirmungsglied 47 ist ein beinahe zylindrisches Glied, das eine derartige Form aufweist, dass es den Außenumfangsflächen der darin enthaltenen Dielektrika 41 und 43 entspricht. Das Abschirmungsglied 47 ist mit einem Flanschteil 47a versehen, der sich in der Richtung des Außendurchmessers erstreckt, um einen planen Freiraum zwischen dem Seitenwandteil 40a und dem Dielektrikum 43 in Entsprechung zu der Höhe der oberen Fläche des Saugglieds 45 zu blockieren. Das Abschirmungsglied 47 weist die Funktion auf, den Freiraum zwischen dem Seitenwandteil 40a und den Dielektrika 41 und 43 abzuschirmen, um eine anormale Entladung zu verhindern. Der Flanschteil 47a ist mit einem Lüftungsloch 47b versehen, das sich vertikal erstreckt. Wie in 3 gezeigt, kann also die Luft zwischen dem Prozessraum 2a auf der Seite der oberen Fläche der unteren Elektrode 3 und einer Luftzuführ-/Abführöffnung 40e in einem unteren Teil der Seitenwand 40a zirkulieren, der mit dem Schaltventil 12 verbunden ist.
Mit Bezug auf 6, 7 und 8 wird im Folgenden die Innenfläche der unteren Elektrode 3 im Detail beschrieben. Zuerst wird das Elektrodenglied 46 beschrieben, das dazu dient die untere Fläche des als Werkstück vorgesehenen Halbleiterwafers 5 gegen die untere Elektrode 3 zu saugen und zu halten. Wie in 6 gezeigt, wird das Elektrodenglied 46 gebildet, indem das Saugglied 45 durch Löten mit der oberen Fläche der Kühlplatte 44 verbunden wird. Das Saugglied 45 ist ein plattenförmiges Glied, das durch die Verarbeitung eines Leiters aus Aluminium zu beinahe einer Scheibenform ausgebildet wird, und weist eine obere Fläche auf, auf der eine Vielzahl von Durchgangslöchern 45a ausgebildet sind. Diese Durchgangslöcher 45a kommunizieren mit einem zentralen Raum 45b und einem äußeren, peripheren Raum 45c, die auf der Seite einer unteren Fläche des Saugglieds 45 ausgebildet sind. Ein dielektrischer Film, auf dem Aluminiumoxid als Dielektrikum gesprüht ist, wird im Folgenden beschrieben, wobei der dielektrische Film eine derartige Form aufweist, dass das Durchgangsloch 45a einen Rand eines Lochteils 45d (siehe 13) bedeckt, das sich auf der oberen Fläche des Saugglieds 45 öffnet.
Der zentrale Raum 45b und der äußere, periphere Raum 45c sind in Entsprechung zu zwei Typen von Halbleiterwafern 5 (Werkstücken) vorgesehen, nämlich für einen kleinen Halbleiterwafer 5A und einen großen Halbleiterwafer 5B. Wenn der Halbleiterwafer 5A an dem Elektrodenglied 46 montiert ist, wird der Zentralbereich A1 durch den Halbleiterwafer 5A bedeckt, wobei der zentrale Raum 45b kreisförmig mit einem dem Zentralbereich A1 entsprechenden Durchmesser vorgesehen ist. Wenn der Halbleiterwafer 5B montiert ist, wird zusätzlich zu dem Zentralbereich A1 auch ein Außenumfangsbereich A2 um den Zentralbereich A1 herum durch den Halbleiterwafer 5B bedeckt. Der äußere, periphere Raum 45c ist ringförmig mit einem Durchmesser vorgesehen, der dem Außenumfangsbereich A2 entspricht.
Wenn das Saugglied 45 und die Kühlplatte 44 miteinander verbunden sind, kommuniziert der zentrale Raum 45b mit einem zentralen Durchgangsloch 44b, das in einem zentralen Teil der Kühlplatte 44 vorgesehen ist, während der äußere, periphere Raum 45c mit einem seitlichen Durchgangsloch 44c kommuniziert, das an einem Außenrandteil der Kühlplatte 44 vorgesehen ist. Weiterhin ist ein ringförmiges Kühlloch 44a zum Zirkulieren von Kühlwasser in einer unteren Fläche der Kühlplatte 44 ausgebildet.
Wenn das Elektrodenglied 46 an dem Elektrodenbefestigungsteil 42 befestigt ist, kommuniziert der zentrale Raum 45b mit dem Verbindungsglied 28 über ein Lüftungsrohr 49A, das sich vertikal durch das zentrale Durchgangsloch 44b und den Schaftteil 42a wie in 2 gezeigt erstreckt. Der äußere, periphere Raum 45c kommuniziert mit dem Verbindungsglied 27 über das seitliche Durchgangsloch 44c und ein Lüftungsrohr 49B, das sich durch das Dielektrikum 48, das Dielektrikum 41 und den Bodenteil 40c erstreckt. Weiterhin kommuniziert das Kühlloch 44a mit den Verbindungsgliedern 30 und 31 über Kühlmitteldurchgänge 42b und 42c, die in dem Schaftteil 42a vorgesehen sind.
Die unabhängigen Saug- und Blasleitungen VB1 und VB2 von 1 sind jeweils mit den Verbindungsgliedern 27 und 28 verbunden und können ein Vakuumsaugen mit einem optionalen Zeitverlauf durch jedes Durchgangsloch 45a in dem Zentralbereich A1 und in dem Außenumfangsbereich A2 von 6 durchführen oder mit einem positiven Luftdruck blasen. Folglich können die Halbleiterwafer 5A und 5B mit unterschiedlichen Durchmessern durch das gemeinsame Elektrodenglied 46 angesaugt, gehalten und wieder losgelassen werden.
Insbesondere wenn der Halbleiterwafer 5A als Werkstück vorgesehen ist, wird ein Saugen nur in dem zentralen Raum 45b vorgesehen, um den Halbleiterwafer 5A an dem Saugglied 45 zu halten. Wenn das Saugen des Halbleiterwafers 5A aufgegeben wird, wird der positive Luftdruck in den zentralen Raum 45b zugeführt, um Luft aus dem Durchgangsloch 45a zu blasen und dadurch den Halbleiterwafer 5A von der oberen Fläche des Saugglieds 45 zu lösen.
Wenn der Halbleiterwafer 5B als Werkstück vorgesehen ist, wird ein Saugen in dem zentralen Raum 45b und in dem äußeren, peripheren Raum 45c vorgesehen, um den Halbleiterwafer 5B an dem Saugglied 45 zu halten. Wenn das Saugen des Halbleiterwafers 5B aufgegeben wird, wird der positive Luftdruck zuerst zu dem zentralen Raum 45b und dann nach einer gewissen Zeitdifferenz zu dem äußeren, peripheren Raum 45c zugeführt. Folglich kann der Halbleiterwafer 5B zuerst an einem zentralen Teil des Wafers abgelöst werden. Also auch wenn der große Halbleiterwafer 5A als Werkstück vorgesehen ist, kann der Wafer innerhalb einer kurzen Zeitdauer problemlos mit einer kleinen Menge an geblasener Luft abgelöst werden.
Mit Bezug auf 7 und 8 wird im Folgenden die Form des Saugglieds 45 in dem Elektrodenglied 46 im Detail beschrieben. 7 und 8 zeigen die obere und untere Fläche des Saugglieds 45. In 7 und 8 sind der kreisrunde zentrale Raum 45b und der ringförmige äußere, periphere Raum 45c um den zentralen Raum 45b herum auf der unteren Fläche des Saugglieds 45 ausgebildet, wobei das Saugglied 45 die Form einer Scheibe aufweist, die bis zu einer vorbestimmten Tiefe geschnitten ist. Ein Außenrand des äußeren, peripheren Raums 45c ist von der Außenumfangsfläche durch eine erste ringförmige Verbindungsfläche 45e isoliert, und der zentrale Raum 45b und der äußere, periphere Raum 45c sind voneinander durch eine zweite ringförmige Verbindungsfläche 45f getrennt.
Die Durchgangslöcher 45a sind in einer Gitteranordnung in dem zentralen Raum 45b und in dem äußeren, peripheren Raum 45c ausgebildet, wobei weiterhin inselförmige Verbindungsflächen 45g mit einer quadratischen Form in der Gitteranordnung an Positionen vorgesehen sind, die durch jeweils vier benachbarte Durchgangslöcher 45a umgeben sind. Eine Bodenfläche der inselförmigen Verbindungsfläche 45g ist auf der Höhe der ersten ringförmigen Verbindungsfläche 45e und der zweiten ringförmigen Verbindungsfläche 45f vorgesehen. Wenn das Saugglied 45 durch Löten mit der Kühlplatte 44 verbunden werden soll, werden die erste ringförmige Verbindungsfläche 45e, die zweite ringförmige Verbindungsfläche 45f und die inselförmige Verbindungsfläche 45g auf Verbindungsflächen, die diesen Verbindungsflächen entsprechen, über der oberen Fläche der Kühlplatte 44 gelötet.
Wenn das Saugglied 45 und die Kühlplatte 44 durch Löten verbunden sind, um das integrierte Elektrodenglied 46 zu bilden, ist die inselförmige Verbindungsfläche 45g möglichst gleichförmig und dicht in dem Bereich des zentralen Raums 45b und des äußeren, peripheren Raums 45c zusätzlich zu der ersten ringförmigen Verbindungsfläche 45e und der zweiten ringförmigen Verbindungsfläche 45f vorgesehen, sodass eine große Verbindungsstärke erhalten werden kann und die Wärme bei der Plasmabehandlung effizient von dem Saugglied 45 zu der Kühlplatte 44 übertragen werden kann. Wenn die Verbindungsfläche auf der unteren Fläche des Saugglieds 45 vorgesehen ist, können eine Verbindungsfläche für die Verbindung mit der ersten ringförmigen Verbindungsfläche 45e und eine Verbindungsfläche für die Verbindung mit der zweiten ringförmigen Verbindungsfläche 45f mit einer derartigen Konfiguration vorgesehen werden, dass der äußere, periphere Raum 45c in einer Radialrichtung überquert wird.
Im Folgenden werden die obere Elektrode 4 und der Aufwärts/Abwärts-Antriebsmechanismus zum Bewegen der oberen Elektrode 4 beschrieben. Wie in 2 gezeigt, weist die obere Elektrode 4 ein Halteglied 50 auf, das durch das Verarbeiten eines Leiters wie etwa Aluminium erhalten wird und einen sich nach oben erstreckenden Schaftteil 50a umfasst. Eine beinahe scheibenförmige Zwischenplatte 51, die in gleicher Weise aus einem Leiter ausgebildet ist, ist an der unteren Fläche des Halteglieds 50 ausgebildet, wobei weiterhin eine Sprühplatte 52, deren Außenumfang durch einen Haltering 53 gehalten wird, an der unteren Fläche der Zwischenplatte 51 befestigt ist.
Der Außenrandteil 51a, der vorgesehen ist, um gegen die Dichtungsfläche 40d zu stoßen, ist an der Zwischenplatte 51 vorgesehen und erstreckt sich in der Richtung des Außendurchmessers. Die Sprühplatte 52 und der Haltering 53 sind innerhalb des Außenrandteils 51a vorgesehen und weisen derartige Formen auf, dass sie von der unteren Fläche des Außenrandteils 51a mit einer Vorsprungsdimension D2 vorstehen. Und die unteren Flächen der Sprühplatte 52 und des Halterings 53 sind vorstehende Flächen, die von der unteren Fläche des Außenrandteils 51a nach unten vorstehen.
Der Schaftteil 50a wird vertikal beweglich durch einen Lagerteil 54 gehalten, der auf der oberen Platte 6 vorgesehen ist und weiterhin mit dem Aufwärts/Abwärts-Antriebsteil 7 verbunden ist, der über ein Verbindungsglied 55 auf der oberen Platte 6 angeordnet ist. Die obere Platte 6 und das Lagerteil 54 bilden einen Haltemechanismus, um die obere Elektrode 4 derart zu halten, dass diese nach oben und nach unten bewegt werden kann. Wenn der Aufwärts/Abwärts-Antriebsteil 7 betrieben wird, wird die obere Elektrode 4 nach oben und nach unten bewegt, wobei der Außenrandteil 51a an der Zwischenplatte 51 in einer unteren Position gegen die Dichtungsfläche 40d in dem Kammerbehälter 40 stößt. Folglich wird der Prozessraum 2a mit einer Höhe H2 zwischen dem Elektrodenglied 46 der unteren Elektrode 3 und der Sprühplatte 52 der oberen Elektrode 4 gebildet.
Der über der oberen Elektrode 4 in der Vakuumkammer 2 vorgesehene Raum ist der gewöhnliche Druckraum 2b, der immer einen gleichen Druck wie die Außenluft aufweist. Wenn weiterhin eine Hochfrequenzspannung zwischen der oberen Elektrode 4 und der unteren Elektrode 3 angelegt wird, um ein Plasma in dem Verarbeitungsraum 2a zu erzeugen, wird keine anormale Entladung über der oberen Elektrode 4 erzeugt. Folglich können ein Verbrauchsverlust und eine Variation in einer Plasmaentladung, die durch eine anormale Entladung verursacht werden, verhindert werden, während ein erforderlicher Spielraum nach oben und nach unten vorgesehen wird, damit die obere Elektrode 4 nach oben und nach unten bewegt werden kann. Auf diese Weise kann eine Plasmabehandlung stabil durchgeführt werden.
In der oberen Elektrode 4 ist die Höhe von der unteren Fläche des Außenrandteils 51a zu derjenigen des Halterings 53, d.h. die Vorsprungsdimension D2, mit der die vorspringende Fläche von der unteren Fläche des Außenrandteils 51a nach untern vorsteht, größer gewählt als die Höhe D1 von dem oberen Ende der Ausgabeöffnung 40f zu der Dichtungsfläche 40d, die direkt über der Ausgabeöffnung 40f angeordnet ist. Wenn die obere Elektrode 4 nach unten bewegt wird, ist dementsprechend die untere Fläche des Halterings 53 unter dem oberen Ende der Ausgabeöffnung 40f angeordnet. Dementsprechend kann die Höhe H2 zwischen der Sprühplatte 52 und dem Saugglied 45 in dem Prozessraum 2a, d.h. der Zwischenraum zwischen den Elektroden klein gewählt werden, was vorteilhaft für ein effizientes Durchführen der Plasmabehandlung unter Verwendung eines Fluorgases in Bezug auf den Halbleiterwafer 5 ist.
Wenn der Aufwärts/Abwärts-Antriebsteil 7 betrieben wird, um die obere Elektrode 4 wie in 9 gezeigt nach oben zu bewegen, ist der Haltering 53 über der Ausgabeöffnung 40f angeordnet. Wenn die Tür 9 in diesem Zustand geöffnet ist, wird die Ausgabeöffnung 40f in einen geöffneten Zustand versetzt. Dabei befindet sich die obere Elektrode 4 nicht in dem Bereich der Öffnungshöhe H1 der Ausgabeöffnung 40f. Wenn der Halbleiterwafer 5 (das Werkstück) in und aus dem Prozessraum 2a durch einen Substrattransportmechanismus 64 bewegt wird, wird dementsprechend keine Behinderung zwischen dem Substrattransportmechanismus 64 und der oberen Elektrode 4 verursacht.
Insbesondere wird in der Plasmabehandlungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform die Vorsprungsdimension D2 in der oberen Elektrode 4 größer als die Höhe D1 in dem Kammerbehälter 40 gewählt. Folglich kann die Öffnungshöhe H1 aufrechterhalten werden, die erforderlich ist, um die Transportoperation ohne Behinderung durchzuführen, wobei ein kleiner Zwischenraum zwischen den Elektroden implementiert wird, der vorteilhaft für eine hocheffiziente Plasmabehandlung in Bezug auf den Halbleiterwafer 5 vorteilhaft ist.
In dem Aufbau weist die obere Elektrode 4 eine Konfiguration mit einem ringförmigen Außenrandteil 51a, der gegen die Dichtungsfläche 40d stoßen kann, und einer vorspringenden Fläche auf, die von einer unteren Fläche des Außenrandteils 51a an einer unteren Seite innerhalb des Außenrandteils 51a vorsteht. Der Aufwärts/Abwärts-Antriebsteil 7 dient als Aufwärts/Abwärts-Bewegungsmechanismus, der dafür sorgt, dass der Außenrandteil 51a gegen die Dichtungsfläche 40d stößt, um den Prozessraum 2a zwischen der unteren Elektrode 3 und der oberen Elektrode 4 zu bilden. Der Aufwärts/Abwärts-Mechanismus weist einen derartigen Aufbau auf, dass er an einem Haltemechanismus befestigt werden kann, sodass die obere Elektrode 4 nach oben und nach unten beweglich gehalten wird. Durch die Verwendung eines derartigen Aufbaus kann der Aufbau der Vakuumkammer 2 einfacher und kompakter vorgesehen werden.
In 2 ist ein Gasraum 51c an einer unteren Fläche der Zwischenplatte 51 in Entsprechung zu einer oberen Fläche der Sprühplatte 52 vorgesehen. Der Gasraum 51c kommuniziert mit dem Verbindungsglied 16 über ein Lüftungsrohr 49C, das sich durch das Innere des Wellenteils 50a erstreckt. Das Verbindungsglied 16 ist mit dem Öffnungs-/Schließventil 15 von 1 verbunden. Nachdem ein von dem Prozessgas-Zuführteil 13 zugeführtes Prozessgas den Gasraum 51c erreicht hat, wird dieses aus kleinen Löchern der Sprühplatte 52 in den Prozessraum 2a gesprüht.
Eine Kühlmanschette 50d zum Zirkulieren eines Kühlmittels ist auf der unteren Fläche des Halteglieds 50 ausgebildet. Die Kühlmanschette 50d kommuniziert mit den Verbindungsgliedern 32 und 33 über Kühlmittelleitungen 50b und 50c in dem Schaftteil 50a. Die Verbindungsglieder 32 und 33 sind mit der Kühleinheit 29 von 1 verbunden. Die Kühleinheit 29 wird angetrieben, um das Kühlmittel zur die Kühlmanschette 50d zirkulieren zu lassen und dadurch die Zwischenplatte 51 zu kühlen, die eine durch die Plasmabehandlung erhöhte Temperatur aufweist. Auf diese Weise wird eine Überhitzung verhindert.
Im Folgenden wird der Öffnungs-/Schließmechanismus zum Öffnen und Schließen der oberen Platte 6 zusammen mit der oberen Elektrode 4 beschrieben. In 2 und 3 sind zwei Öffnungs-/Schließglieder 57 über Verbindungsblöcke 57a an der oberen Fläche der oberen Platte 6 derart fixiert, dass sie gegen die obere Endfläche E des oberen Seitenwandteils 40b stoßen, wobei eine Haltestange 56 mit einem Ende auf einer Seite (auf der rechten Seite von 3) der beiden Öffnungs-/Schließglieder 57 in einer dieselben verbindenden Form gekoppelt ist. Ein Scharnierblock 58 ist an einer linken Seitenfläche des Kammerbehälters 40 fixiert, und eine horizontale Scharnierwelle 59 wird schwenkbar an dem Scharnierblock 58 gehalten.
Die andere Seite des Öffnungs-/Schließglieds 57 erstreckt sich aus der oberen Platte 6 nach außen und wird durch die Scharnierwelle 59 schwenkbar gehalten. Weiterhin ist ein Dämpfungsglied 60 mit einem Ende des Öffnungs-/Schließglieds 57 durch einen Stift 60a gehalten. Das Öffnungs-/Schließglied 57, der Scharnierblock 58 und die Scharnierwelle 59 bilden einen Scharniermechanismus, um die obere Platte 6 zu drehen und Öffnungs-/Schließoperationen durchzuführen. Wenn die obere Platte 6 geöffnet werden soll, wird die Haltestange 56 gehalten und nach oben gehoben, um die obere Platte 6 zusammen mit der oberen Elektrode 4 um die Scharnierwelle 59 wie in 10 gezeigt zu drehen.
Folglich wird der Kammerbehälter 40 in einen Zustand versetzt, in dem ein Öffnungsteil an einer oberen Fläche vollständig geöffnet ist. In diesem Zustand kann eine Wartungsarbeit wie etwa das Austauschen des Elektrodenglieds an der unteren Elektrode oder das Reinigen eines inneren Teils praktisch durchgeführt werden. Insbesondere weist in der Ausführungsform ein Haltemechanismus zum Halten der oberen Elektrode 4 einen derartigen Aufbau auf, dass er durch den Scharniermechanismus um eine horizontale Achse gedreht werden kann. Der Dämpfer 60 dämpft die Haltekraft, die zum Halten der Totgewichte der oberen Elektrode 4 und der oberen Platte 6 beim Schließen der geöffneten oberen Platte erforderlich ist, sodass das Öffnen/Schließen einfach durchgeführt werden kann.
Mit Bezug auf 11, 12 und 13 wird im Folgenden ein Verfahren zum Herstellen des Elektrodenglieds 46 in der unteren Elektrode 3 beschrieben. Es wird ein Prozess zum Integrieren des Saugglieds 45 und der Kühlplatte 44 gezeigt, mit dem das Elektrodenglied 46 gebildet wird, das dann an der unteren Elektrode 3 befestigt wird. Zuerst werden die Kühlplatte 44 und das Saugglied 45 jeweils als einzelne Komponenten hergestellt (S1A, S1B). Wie insbesondere in 12(a) gezeigt, werden das Durchgangsloch 45a, der zentrale Raum 45b, der äußere, periphere Raum 45c, die erste ringförmige Verbindungsfläche 45e und die zweite ringförmige Verbindungsfläche 45f auf einem scheibenförmigen Glied ausgebildet, um das Saugglied 45 herzustellen. Entsprechend werden die Kühlmanschette 44a, das zentrale Durchgangsloch 44b, das seitliche Durchgangsloch 44c und eine Lötfläche 44d durch eine Verarbeitung ausgebildet, um die Kühlplatte 44 herzustellen. Die Verarbeitung wird derart durchgeführt, dass die plane Form der unteren Fläche des Saugglieds 45 derjenigen der Lötfläche 44d der Kühlplatte 44 entspricht.
Dann wird eine Lötoperation durchgeführt (S2). Insbesondere werden wie in 12(a) und (b) gezeigt die erste ringförmige Verbindungsfläche 45e und die zweite ringförmige Verbindungsfläche 45f durch Löten mit der Lötfläche 44d verbunden, um die Kühlplatte 44 und das Saugglied 45 miteinander zu integrieren. Dann wird Aluminiumoxid gesprüht (S3). Insbesondere wird das Aluminiumoxid als Dielektrikum gesprüht, um einen dielektrischen Film auf der oberen Fläche des mit der Kühlplatte 44 integrierten Saugglieds 45 zu bilden. Mit anderen Worten wird wie in 13(b) gezeigt ein Sprühfilm 65 aus Aluminiumoxid auf der oberen Fläche des Saugglieds 45 in dem Zustand von 13(a) ausgebildet.
In diesem Fall ist in dem Lochteil 45d, in dem sich das Durchgangsloch 45a auf der oberen Fläche des plattenförmigen Saugglieds 45 öffnet, der Sprühfilm 65 teilweise unterbrochen und haftet in dem Durchgangsloch 45a, sodass das geschmolzene Aluminiumoxid zu einem in dem Lochteil haftenden dielektrischen Film 65a wird, der eine derartige Form aufweist, dass er an dem Rand des zu bedeckenden Lochteils 54d haftet. Weiterhin ist der Sprühbereich des Aluminiumoxids nicht auf die obere Fläche des Saugglieds 45 beschränkt, wobei der Sprühfilm 65 auch in einem Bereich ausgebildet wird, der die vollständige seitliche Endfläche des Saugglieds 45 und einen Teil der seitlichen Endfläche der Kühlplatte 44 (einen Bereich unter der Lötfläche 44d mit einer vorbestimmten Breite) wie in 13(c) gezeigt umfasst, in der die untere Fläche des Saugglieds 45 mit der Lötfläche 44d verbunden ist, die eine identische plane Form aufweist.
Danach wird ein Oberflächenpolieren auf der mit Aluminiumoxid besprühte Fläche durchgeführt (S4). Insbesondere wird wie in 13(c) gezeigt der auf die obere Fläche des Saugglieds 45 gesprühte Sprühfilm 65 mechanisch poliert, um eine glatte Deckfläche 65b zu bilden. Durch das mechanische Polieren wird die obere Fläche des dielektrischen Films 65a, der den Lochteil 45d des Durchgangslochs 45a bedeckt, teilweise entfernt. Der effektive Lochdurchmesser eines Öffnungsteils des Durchgangslochs 45a, das zu Beginn mit einem Lochdurchmesser d1 vorgesehen wird, wird auf d2 gesetzt, wobei d2 kleiner als d1 ist. Dementsprechend kann das Durchgangsloch 45a mit dem Lochdurchmesser d1 vorgesehen werden, der größer als der Lochdurchmesser d2, der für ein korrektes Durchführen des Vakuumsaugens und Luftblasens erforderlich ist. Folglich kann ein Durchgangsloch mit einem sehr kleinen Durchmesser vorgesehen werden, ohne dass hierfür eine ziemlich schwierige Verarbeitung zum Ausbilden eines kleinen Lochs erforderlich ist.
Insbesondere umfasst das Verfahren zum Herstellen des Elektrodenglieds 46 einen Schritt zum Ausbilden einer Vielzahl von Durchgangslöchern 45a auf dem Saugglied 45, einen Schritt zum Sprühen von Aluminiumoxid auf die obere Fläche des Saugglieds 45 mit den darin ausgebildeten Durchgangslöchern 45a, wobei der Sprühfilm 65 den Rand des Lochteils 45d bedeckt, in dem die Durchgangslöcher 45 auf der oberen Fläche des Saugglieds 45 ausgebildet sind, und einen Schritt zum mechanischen Polieren des Saugglieds 45, auf dem der Sprühfilm 65 ausgebildet ist.
Indem ein freiliegender und einem Plasma ausgesetzter Teil auf der oberen Fläche der unteren Elektrode 3 durch den dielektrischen Film mit der oben beschriebenen Konfiguration bedeckt wird, können die folgenden Vorteile erhalten werden. In der herkömmlichen Vorrichtung weist der größte Teil der Oberfläche des Elektrodenglieds einen Aufbau auf, in dem eine Metallfläche freiliegt. Deshalb wird bei jedem Reinigungsvorgang, der zum Entfernen von in der Vakuumkammer abgelagerten Substanzen mittels eines Plasmaätzens durchgeführt wird, der Metallteil des Elektrodenglieds dem Plasma ausgesetzt. Dabei wird die Oberfläche des Elektrodenglieds durch den Zersprühungseffekt des Plasmas entfernt und wird die Lebensdauer der Komponente des Elektrodenglieds verkürzt, was eine Erhöhung der Komponentenkosten zur Folge hat, wobei die durch das Zersprühen erzeugte zerstreute Substanz an der Innenfläche der Vorrichtung haftet und diese verunreinigt.
Im Gegensatz dazu wird in der Ausführungsform ein Aufbau verwendet, bei dem die obere Fläche des Elektrodenglieds 46 durch den dielektrischen Film bedeckt ist. Deshalb wird die Metallfläche nicht direkt dem Plasma ausgesetzt. Dementsprechend kann das Erzeugen der verstreuten Substanz durch das Entfernen von Metall während des Zersprühens unterdrückt werden, wodurch eine Verunreinigung des inneren Teils der Vorrichtung aufgrund der haftenden verstreuten Substanz verhindert und die Lebensdauer der Komponente des Elektrodenglieds in der unteren Elektrode verlängert werden kann.
In der Ausführungsform ist weiterhin der am Lochteil haftende dielektrische Film derart vorgesehen, dass er den Rand des Lochteils 45d bedeckt. Folglich kann ein Ätzwiderstand in dem Randteil des Öffnungsteils des Durchgangslochs 45a erhöht werden, um die lokale Lebensdauer der Komponente zu verlängern und eine anormale Entladung zu verhindern, die ansonsten an dem Randteil erzeugt werden könnte. Indem die seitliche Endfläche des Saugglieds 45 und ein Teil der seitlichen Endfläche der Kühlplatte 44 durch den Sprühfilm 65 über der Außenumfangsfläche des Elektrodenglieds 46 bedeckt wird, kann die Erzeugung einer anormalen Entladung in Nachbarschaft zu dem Außenumfang der unteren Elektrode 3 verhindert werden.
In einem Prozess zum Befestigen des Elektrodenglieds 46 an der unteren Elektrode 3 für das Durchführen der Plasmabehandlung in Bezug auf den Halbleiterwafer 5 wird die Oberfläche des Saugglieds 45 durch die Ätzwirkung des Plasmas beschädigt, sodass die bedeckte Fläche 65b rau wird. Wenn die Oberflächenbeschädigung fortschreitet, wird das Elektrodenglied 46 in einen Zustand versetzt, in dem sie nicht verwendet werden kann, sodass es durch ein neues Elektrodenglied 46 ersetzt werden muss. Während das oberflächenbeschädigte Elektrodenglied nach Ablauf der Lebensdauer herkömmlicherweise als Verbrauchskomponente entsorgt werden muss, kann das Elektrodenglied 46 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wiederverwendet werden, indem ein Regenerierungsprozess gemäß dem folgenden Recyclingverfahren durchgeführt wird.
In dem Recyclingverfahren wird zuerst der Sprühfilm 65 auf der oberen Fläche des Saugglieds 45 an einem verbrauchten Elektrodenglied 46 entfernt (Schritt zum Entfernen des Films). Dann wird der Sprühfilm 65 erneut wie in 13(b) gezeigt auf die obere Fläche des Saugglieds 45 aufgesprüht, von der der verbrauchte Sprühfilm 65 zuvor entfernt wurde (Schritt zum erneuten Sprühen). Dann wird die durch das Sprühen erhaltene Oberfläche des Saugglieds 45 mechanisch poliert. Folglich wird eine glatte Deckschicht 65b auf dem Sprühfilm 65 auf der oberen Fläche des Saugglieds 45 wie in 12(c) gezeigt vorgesehen, sodass ein gebrauchsfertiger Zustand erzielt wird. Auf diese Weise kann ein kostspieliges Elektrodenglied, das unter Verwendung von komplizierten Verarbeitung- und Verbindungsschritten hergestellt werden muss, mehrfach verwendet werden. Dadurch können die Betriebskosten der Plasmabehandlungsvorrichtung reduziert werden.
Die vorliegende Patentanmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-263410 vom 12. September 2005, deren Inhalt hier vollständig unter Bezugnahme eingeschlossen ist.
Industrielle Anwendbarkeit
Eine Plasmabehandlungsvorrichtung, ein Elektrodenglied für die Plasmabehandlungsvorrichtung, ein Verfahren zum Herstellen des Elektrodenglieds und ein Recyclingverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bieten den Vorteil, dass die Lebensdauer eines Elektrodenglieds für eine untere Elektrode verlängert werden kann, wodurch die Komponenten-Verbrauchskosten reduziert werden. Außerdem kann eine Verunreinigung eines inneren Teils der Vorrichtung durch eine verstreute Substanz verhindert werden. Weiterhin können die Vorrichtungen und die Verfahren nützlich für eine Plasmabehandlung eingesetzt werden, die auf ein plattenförmiges Werkstück wie etwa einen Halbleiterwafer angewendet wird.
Zusammenfassung
In einer Plasmabehandlungsvorrichtung zum Ausführen einer Plasmabehandlung für ein plattenförmiges Werkstück wird ein Elektrodenglied 46, das eine untere Fläche des Werkstücks kontaktiert, durch das Löten eines plattenförmigen Saugglieds 45 mit einer darauf ausgebildeten Vielzahl von Durchgangslöchern 45a an eine Kühlplatte 44 ausgebildet, wobei ein Sprühfilm 65 aus gesprühtem Aluminiumoxid auf einer oberen Fläche des Saugglieds 45 ausgebildet wird und dabei ein Rand eines Lochteils 45d, auf dem die Durchgangslöcher 45a ausgebildet sind, durch den Sprühfilm 65 bedeckt wird. Dadurch kann ein durch Zersprühen bedingter Verbrauch des Elektrodenglieds reduziert werden, wodurch die Lebensdauer verlängert und dementsprechend die Verbrauchskosten reduziert werden können, wobei außerdem verhindert werden kann, dass ein innerer Teil der Vorrichtung durch eine zerstreute Substanz verunreinigt wird.

1: Plasmabehandlungsvorrichtung
2: Vakuumkammer
2a: Prozessraum
3: untere Elektrode
4: obere Elektrode
5: Halbleiterwafer
6: obere Platte
7: Aufwärts/Abwärts-Antriebsteil
9: Türglied
11: Vakuumpumpe
13: Prozessgas-Zuführteil
17: Hochfrequenz-Stromzufuhr
40: Kammerbehälter
40a: Seitenwandteil
40d: Dichtungsfläche
40f: Ausgabeöffnung
44: Kühlplatte
45a: Durchgangsloch
46: Elektrodenglied
50: Halteglied
51: Zwischenplatte
51a: Außenrandteil
59: Scharnierwelle
65: Sprühfilm

Claims

Plasmabehandlungsvorrichtung zum Ausführen einer Plasmabehandlung für ein plattenförmiges Werkstück, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Vakuumkammer, eine untere Elektrode, die in der Vakuumkammer vorgesehen ist und auf der das Werkstück montiert ist, eine obere Elektrode, die über der unteren Elektrode angeordnet ist, einen Prozessraum, der zwischen der unteren Elektrode und der oberen Elektrode gebildet wird, und eine Plasmaerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Plasmas in dem Prozessraum, wobei ein Elektrodenglied an der unteren Elektrode, das eine untere Fläche des Werkstücks kontaktiert, umfasst: ein plattenförmiges Glied, auf dem eine Vielzahl von Durchgangslöchern ausgebildet sind, und einen dielektrischen Film, der durch das Sprühen eines Dielektrikums auf eine obere Fläche des plattenförmigen Glieds gebildet wird und eine derartige Form aufweist, dass ein Rand eines Lochteils bedeckt wird, in dem die Durchgangslöcher auf der oberen Fläche des plattenförmigen Glieds ausgebildet sind.
Elektrodenglied für eine Plasmabehandlungsvorrichtung zum Ausführen einer Plasmabehandlung für ein plattenförmiges Werkstück, wobei das Elektrodenglied in der Plasmabehandlungsvorrichtung verwendet wird und an einer unteren Elektrode eine untere Fläche des darauf montierten Werkstücks kontaktiert, wobei das Elektrodenglied umfasst: ein plattenförmiges Glied, auf dem eine Vielzahl von Durchgangslöchern ausgebildet sind, und einen dielektrischen Film, der durch das Sprühen eines dielektrischen Films auf eine obere Fläche des plattenförmigen Glieds gebildet wird und eine derartige Form aufweist, dass ein Rand eines Lochteils bedeckt wird, in dem die Durchgangslöcher auf der oberen Fläche des plattenförmigen Glieds ausgebildet sind.
Verfahren zum Herstellen eines Elektrodenglieds für eine Plasmabehandlungsvorrichtung zum Ausführen einer Plasmabehandlung für ein plattenförmiges Werkstück, wobei das Elektrodenglied in der Plasmabehandlungsvorrichtung verwendet wird und an einer unteren Elektrode mit dem darauf montierten Werkstück eine untere Fläche des Werkstücks kontaktiert, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt zum Ausbilden eines Vielzahl von Durchgangslöchern auf einem plattenförmigen Glied, einen Schritt zum Sprühen eines Dielektrikums auf eine obere Fläche des plattenförmigen Glieds mit den darauf ausgebildeten Durchgangslöchern, um einen dielektrischen Film zu bilden, der eine derartige Form aufweist, dass ein Rand eines Lochteils bedeckt wird, in dem die Durchgangslöcher auf der oberen Fläche des plattenförmigen Glieds ausgebildet sind, und einen Schritt zum mechanischen Polieren einer Oberfläche des plattenförmigen Glieds mit dem darauf ausgebildeten dielektrischen Film.
Verfahren zum Herstellen eines Elektrodenglieds nach Anspruch 3, wobei ein Kühlglied mit einer planen Form, die mit derjenigen des plattenförmigen Glieds identisch ist, mit einer unteren Fläche des plattenförmigen Glieds verbunden wird, wobei das Dielektrikum in dem Sprühschritt auf eine seitliche Endfläche des plattenförmigen Glieds und einen Teil einer seitlichen Endfläche des Kühlglieds gesprüht wird.
Recyclingverfahren zum Wiederverwenden eines Elektrodenglieds, das in einer Plasmabehandlungsvorrichtung zum Ausführen einer Plasmabehandlung für ein plattenförmiges Werkstück verwendet wird und durch ein Herstellungsverfahren hergestellt wird, das einen Schritt zum Ausbilden einer Vielzahl von Durchgangslöchern auf einem plattenförmigen Glied, einen Schritt zum Sprühen eines Dielektrikums auf eine obere Fläche des plattenförmigen Glieds mit den darauf ausgebildeten Durchgangslöchern, um einen dielektrischen Film zu bilden, der eine derartige Form aufweist, dass ein Rand eines Lochteils bedeckt wird, in dem die Durchgangslöcher auf der oberen Fläche des plattenförmigen Glieds ausgebildet sind, und einen Schritt zum mechanischen Polieren einer Oberfläche des plattenförmigen Glieds mit dem darauf ausgebildeten dielektrischen Film umfasst, wobei das Recyclingverfahren umfasst: einen Schritt zum Entfernen des Sprühfilms des verbrauchten Elektrodenglieds, und einen Schritt zum erneuten Sprühen eines Dielektrikums auf die obere Fläche des plattenförmigen Glieds nach dem Entfernen des Sprühfilms, um den dielektrischen Film erneut auszubilden.