JP2007194507A - Plasma generation electrode and plasma processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマ処理される基板に対向する、プラズマを生成するための電極及びその電極を用いたプラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to an electrode for generating plasma facing a substrate to be plasma-processed and a plasma processing apparatus using the electrode.
半導体及び液晶デバイス等の製造プロセスでは、プラズマを用いたプラズマ処理が多用されているが、このようなプラズマ処理を行うプラズマ処理装置は、例えば図8に示すように、真空チャンバからなる処理容器10内に下部電極を兼用し、基板である半導体ウエハ(以下、ウエハという)Wを載置するための載置台11と、この載置台11の上方側に設けられた、多数のガス供給孔12aを有するシャワーヘッド12とを備えている。このシャワーヘッド12の下面には上部電極13が設けられており、上部電極13及び載置台11の一方例えば載置台11に高周波電源14よりプラズマ発生用の高周波を印加して、当該載置台11と上部電極13との間の処理空間にプラズマを発生させ、このプラズマによりシャワーヘッド12から処理容器10内に導入された処理ガスを活性化し、これにより載置台11に載置されたウエハWに対してエッチングや成膜処理といったプラズマ処理を行うように構成されている。なお、処理空間に形成されているプラズマからの高周波電力は、上部電極13に達し、そこから処理容器2の壁部を経てグランドへ流れる。また図8中17は処理容器2内の雰囲気を外部に排出するための排気路である。
In the manufacturing process of semiconductors and liquid crystal devices, plasma processing using plasma is frequently used. As shown in FIG. 8, for example, a plasma processing apparatus for performing such plasma processing is a processing container 10 including a vacuum chamber. A mounting table 11 for mounting a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) W serving as a substrate, which also serves as a lower electrode, and a number of
ところで前記上部電極13は、例えばアルミニウム(Al)やステンレススチール(SUS)等の金属ベース(母材)15の表面に導体板16例えばシリコン(Si)板、炭化珪素(SiC)板等をネジやクランプ等に密着固定した構成とされている。これは、上部電極13全体については処理雰囲気の減圧により加わる応力によって変形しない構造とし、且つ上部電極13におけるプラズマに曝される部位については、耐プラズマ性があり且つ金属汚染のおそれがない構造とするためである。 By the way, the upper electrode 13 has a conductive plate 16 such as a silicon (Si) plate, a silicon carbide (SiC) plate or the like on the surface of a metal base (base material) 15 such as aluminum (Al) or stainless steel (SUS). It is configured to be tightly fixed to a clamp or the like. This is because the entire upper electrode 13 has a structure that is not deformed by the stress applied by the decompression of the processing atmosphere, and the part of the upper electrode 13 that is exposed to plasma has a structure that is plasma resistant and does not cause metal contamination. It is to do.
前記上部電極13は、処理空間に形成されるプラズマにより熱せられて高温になるが、SiやSiCは金属ベース15よりも熱膨張係数(線膨張率)が小さいため、両者の間で熱膨張による寸法差が発生し、導体板16の固定部に過大な引っ張り応力がかかり導体板16が破壊する場合がある。
The upper electrode 13 is heated to a high temperature by the plasma formed in the processing space. However, since Si and SiC have a smaller thermal expansion coefficient (linear expansion coefficient) than the
このような不具合を避けるために、熱膨張による金属ベース15と導体板16との寸法差を考慮して、金属ベース15と導体板16とを固定するネジやクランプ等を遊動固定式とし、金属ベース15の熱膨張によって導体板16の固定部に引っ張り応力がかからないように工夫している。
In order to avoid such a problem, in consideration of a dimensional difference between the
ところで、ウエハWに対して面内均一性の高い処理を施すためにはウエハWと平行な面において、プラズマの活性種濃度が均一であることが要求され、このため上部電極13においては、プラズマに曝される導体板16の電気的及び熱的な状態が面内で均一であることが要求される。従って、導体板16と金属ベース15とは、電気導通及び熱伝達が面内で均一に行われるように接触していること、言い換えれば面内接触状態について高い均一性があることが必要である。一方導体板16の固定部は外周部にしか設置できない場合が多いことから、遊動固定式の場合には、金属ベース15と導体板16との間の密着状態について上部電極13の個体間にばらつきが発生する。この結果として金属ベース15と導体板16との間の電気導通性及び熱伝達性について高い面内均一性を確保することが困難になり、結局導体板16の割れ、プロセス異常、異常放電等を引き起こすおそれがある。また金属ベース15と導体板16との密着面がプラズマ処理における昇温・降温サイクルでの熱膨張による寸法変動によって擦れて、ガス供給孔12aからダストを発生するといったおそれもある。
By the way, in order to perform processing with high in-plane uniformity on the wafer W, it is required that the concentration of active species of the plasma is uniform on a surface parallel to the wafer W. It is required that the electrical and thermal state of the conductor plate 16 exposed to the surface is uniform in the plane. Therefore, it is necessary that the conductor plate 16 and the
一方特許文献1には、上部電極7として、多孔質のセラミックスの中央部を縦断面で見たときに台形形状に切り欠き、この切り欠き部分に誘電体を嵌め込み、前記多孔質のセラミックスに金属を含浸させてベース部を構成し、この含浸の際に当該金属によって金属ベースと誘電体とを接合した電極が開示されている。この技術は金属−セラミックス複合材の中央内部に誘電体を嵌め込むことによって、電極中央部の高周波電力を減衰させて電極下面の電界強度を均一にするものであって、金属ベースと導体板とを如何にして電気導通的及び熱伝達的に均一な面内接触状態にするかという課題については何ら示唆されていない。 On the other hand, in Patent Document 1, as the upper electrode 7, a center portion of porous ceramic is cut out in a trapezoidal shape when viewed in a longitudinal section, and a dielectric is fitted into the notched portion, and a metal is attached to the porous ceramic. An electrode is disclosed in which a base portion is formed by impregnating a metal base and a metal base and a dielectric are joined by the metal during the impregnation. In this technology, a dielectric is fitted into the center of the metal-ceramic composite material to attenuate the high frequency power at the center of the electrode and make the electric field strength on the lower surface of the electrode uniform. There is no suggestion about how to achieve a uniform in-plane contact state in terms of electrical conduction and heat transfer.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板に対向して設けられ、プラズマを生成するための金属ベース(本発明では金属基複合材)と導体板とで構成される電極において、導体板の破壊のおそれがなく、金属ベースと導体板とが電気導通及び熱伝達について面内均一性の高い接合状態にある電極及びその電極を用いたプラズマ処理装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a metal base (in the present invention, a metal matrix composite) and a conductor plate that are provided facing a substrate and generate plasma. Provided is an electrode in which the metal plate and the conductor plate are in a bonded state with high in-plane uniformity in terms of electrical conduction and heat transfer, and a plasma processing apparatus using the electrode, in which there is no risk of destruction of the conductor plate. There is to do.
本発明は基板に対してプラズマ処理するために基板の被処理面に対向して設けられたプラズマ発生用の電極において、多孔質セラミックスからなる母材に金属を含浸させ、少なくとも基板の被処理面の全面と対向する接合面を備えた金属基複合材と、この金属基複合材の接合面に金属により溶湯接合された耐プラズマ性の材質からなる導体板と、を備えたことを特徴とする。この電極において、前記母材としては例えば炭化珪素、窒化珪素、アルミナ及び窒化アルミニウム等が用いられ、溶湯接合に用いられる金属としては例えばシリコン又はアルミニウム等が用いられ、前記導体板としては例えばシリコンまたは炭化珪素等が用いられる。これらの中でプラズマ発生用の電極として好ましい構成は、前記母材として炭化珪素を、金属としてシリコンを、導体板として炭化珪素を用いることである。さらに導体板としてはCVD−炭化珪素を用いることが好ましい。なお、CVD−炭化珪素とは、炭素板等の上に粉末状やバルク状のSiCを気化させて、蒸着させたものである。また上述したプラズマ発生用の電極は、前記母材に金属を含浸するときに当該金属により導体板が金属基複合材に溶湯接合されることが望ましい。 The present invention relates to an electrode for plasma generation provided opposite to a surface to be processed of a substrate for performing plasma processing on the substrate, wherein a base material made of porous ceramics is impregnated with metal, and at least the surface to be processed of the substrate And a conductor plate made of a plasma-resistant material that is melt-bonded to the joint surface of the metal matrix composite with a metal. . In this electrode, for example, silicon carbide, silicon nitride, alumina, and aluminum nitride are used as the base material. For example, silicon or aluminum is used as the metal used for the molten metal bonding. Silicon carbide or the like is used. Among these, a preferable configuration as an electrode for generating plasma is to use silicon carbide as the base material, silicon as a metal, and silicon carbide as a conductor plate. Furthermore, it is preferable to use CVD-silicon carbide as the conductor plate. Note that CVD-silicon carbide is obtained by vaporizing and vaporizing powdered or bulk SiC on a carbon plate or the like. In the plasma generating electrode described above, it is desirable that when the base material is impregnated with metal, the conductor plate is melt-bonded to the metal matrix composite by the metal.
さらに上述したプラズマ発生用の電極において、前記金属基複合材及び導体板を貫通する多数のスリーブにより、基板の処理雰囲気に処理ガスを吐出するためのガス孔を形成し、前記金属基複合材、スリーブ及び導体板との各々の間を金属によって溶湯接合する構成としてもよい。この場合、前記母材に金属を含浸するときに当該金属により金属基複合材、スリーブ及び導体板との各々の間が溶湯接合されることが望ましい。また前記スリーブとしては例えば炭化珪素又は酸化イットリウム等が用いられる。 Furthermore, in the electrode for generating plasma described above, a gas hole for discharging a processing gas into a processing atmosphere of the substrate is formed by a plurality of sleeves penetrating the metal matrix composite material and the conductor plate, and the metal matrix composite material, It is good also as a structure which carries out molten metal joining between each of a sleeve and a conductor board with a metal. In this case, it is desirable that when the base material is impregnated with metal, the metal matrix composite material, the sleeve, and the conductor plate are melt-bonded to each other by the metal. For example, silicon carbide or yttrium oxide is used as the sleeve.
また本発明のプラズマ処理装置は、気密な処理容器と、この処理容器の内部に設けられ、基板を保持するための電極を兼用する載置台と、前記処理容器の内部に前記載置台と対向するように設けられた上述したプラズマ発生用の電極と、前記処理容器内に処理ガスを導入するためのガス供給部と、前記載置台とこれに対向する前記電極との間に高周波電界を形成して前記処理ガスをプラズマ化するためのプラズマ発生手段と、を備え、プラズマにより基板を処理することを特徴とする。また上記プラズマ処理装置は、前記処理ガス導入手段は多数の孔からガスを吐出するためのシャワーヘッドを有し、前記電極は、前記シャワーヘッドの下面のシャワー板として機能し、多数のガス吐出孔が形成されるように構成される。 The plasma processing apparatus of the present invention is an airtight processing container, a mounting table provided inside the processing container, which also serves as an electrode for holding a substrate, and the mounting table facing the mounting table described above. A high frequency electric field is formed between the electrode for generating plasma described above, a gas supply unit for introducing a processing gas into the processing container, and the mounting table and the electrode facing the electrode. Plasma generating means for converting the processing gas into plasma, and processing the substrate with plasma. In the plasma processing apparatus, the processing gas introduction means has a shower head for discharging gas from a large number of holes, and the electrode functions as a shower plate on the lower surface of the shower head, and the large number of gas discharge holes. Is formed.
本発明は、多孔質セラミックスからなる母材に金属を含浸させた金属基複合材により金属ベースを構成し、この金属基複合材を耐プラズマ性の材質からなる導体板に溶湯接合してプラズマ発生用の電極を構成しているので、金属基複合材と導体板とが面内で均一に接合される。従って熱膨張寸法差に基づく局部的な過大応力の発生がないため、導体板の破壊のおそれが小さい。そして金属基複合材と導体板との接合面は溶湯金属で満たされているため、電気導通及び熱伝達が良好であると共にそれらが面内で均一になり、電極の個体差も発生しにくい。この結果、基板と平行な面内において均一性の高いプラズマが得られるので、基板に対して面内均一性の高いプラズマ処理を行うことができる。更に機械的接触部(摩擦部)がないため、熱膨張、収縮による両者の擦れが起こらないのでダストの発生も抑えられる。 In the present invention, a metal base is constituted by a metal matrix composite material in which a base material made of porous ceramics is impregnated with metal, and this metal matrix composite material is melt-bonded to a conductor plate made of a plasma resistant material to generate plasma. Therefore, the metal matrix composite and the conductor plate are uniformly joined in the plane. Therefore, since there is no occurrence of local excessive stress based on the thermal expansion dimensional difference, there is little risk of breakage of the conductor plate. Since the joint surface between the metal matrix composite and the conductor plate is filled with the molten metal, the electrical conduction and heat transfer are good, they are uniform in the surface, and individual differences between the electrodes hardly occur. As a result, plasma with high uniformity can be obtained in a plane parallel to the substrate, so that plasma processing with high in-plane uniformity can be performed on the substrate. Further, since there is no mechanical contact portion (friction portion), the friction between the two due to thermal expansion and contraction does not occur, and generation of dust can be suppressed.
そして多孔質のセラミックスである母材及び導体板の各々の材料として炭化珪素を用いると共に、溶湯金属としてシリコンを用いれば、金属ベースに相当する金属基複合材と導体板との接合面における線膨張率の差を可成りゼロに近づけることができ(炭化珪素とシリコンとの間に線膨張率の差が存在するのでゼロにはならない)、導体板の破損を確実に防止することができる。 If silicon carbide is used as the material for each of the porous ceramic base material and the conductor plate, and silicon is used as the molten metal, the linear expansion at the joint surface between the metal matrix composite corresponding to the metal base and the conductor plate The difference in rate can be made substantially close to zero (there is no difference in linear expansion coefficient between silicon carbide and silicon, so it does not become zero), and the conductor plate can be reliably prevented from being damaged.
以下、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の一実施の形態に係る電極を上部電極として適用したプラズマ処理装置であるRIE(Reactive Ion Etching)プラズマエッチング装置を示す断面図である。図1中の2は、例えばアルミニウムからなる処理容器(真空チャンバー)である。前記処理容器2は、小径の円筒状の上部2aと大径の円筒状の下部2bとからなり、気密に構成されている。この処理容器2内には、被処理基板である半導体ウエハW(以下、ウエハという)を水平に支持し、且つ下部電極として機能する載置台である支持テーブル3が設けられている。前記支持テーブル3は例えばアルミニウムで構成されており、絶縁板4を介して導体の支持台5に支持されている。また、前記支持テーブル3の上方の外周には例えばシリコン(Si)で形成されたフォーカスリング31が設けられている。前記支持台5の下方部分はカバー32で覆われている。なお、上記支持台5の外側にはバッフル板33が設けられており、このバッフル板33、支持台5、カバー32を通して処理容器2と導通している。また前記処理容器2は接地されている。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an RIE (Reactive Ion Etching) plasma etching apparatus which is a plasma processing apparatus to which an electrode according to an embodiment of the present invention is applied as an upper electrode.
前記処理容器2の天壁部分は処理容器2内に処理ガスを導入するためのガス供給部であるシャワーヘッド6となっており、このシャワーヘッド6の下面はシャワー板として機能する上部電極7で構成されている。この上部電極7は下部電極として機能する支持テーブル3と平行に対向して設けられており、多数のガス吐出孔71が形成されている。即ち、下部電極である支持テーブル3と上部電極7とは一対の平行平板電極を構成している。なお、前記上部電極7は処理容器2を介して接地されている。
The top wall portion of the
前記処理容器2の下部2bの底壁には、排気ポート21が形成されており、この排気ポート21には真空ポンプ22が接続されている。そして前記真空ポンプ22を作動させることにより処理容器2内を所定の真空度まで減圧することができるようになっている。一方、処理容器2の上部2aの側壁には、ウエハWを搬入出するための搬入出口23が設けられており、この搬入出口23はゲートバルブ24により開閉されるようになっている。
An
前記支持テーブル3には、整合器28及び25を介して夫々プラズマ形成用の第1の高周波電源26及びイオン引き込み用の第2の高周波電源27が接続されており、この第1の高周波電源26及び第2の高周波電源27から所定の周波数の高周波電力が支持テーブル3に供給されるようになっている。なお、前記第2の高周波電源27は第1の高周波電源26の周波数よりも低い高周波電力を供給する。
The support table 3 is connected to a first high-
前記支持テーブル3の表面上にはウエハWを静電吸着して保持するための静電チャック34が設けられている。この静電チャック34は絶縁体34bの間に電極34aが介在されて構成されており、電極34aには直流電源35が接続されている。そして電極34aに電源35から電圧が印加されることにより、静電気力例えばクーロン力によってウエハWが吸着保持される。
An
また前記支持テーブル3の内部には、冷却室36が設けられており、この冷却室36には、冷媒が冷媒導入管36aを介して導入され冷媒排出管36bから排出されて循環し、その冷熱が支持テーブル3を介してウエハWに対して伝熱され、これによりウエハWの処理面が所望の温度に制御される。
In addition, a cooling
また処理容器2内が真空ポンプ22により排気されて真空に保持されていても、冷却室36に循環される冷媒によりウエハWを有効に冷却可能なように、冷却ガスがガス導入機構37によりそのガス供給ライン38を介して静電チャック34の表面とウエハWの裏面との間に導入される。このように冷却ガスを導入することにより、冷媒の冷熱がウエハWに有効に伝達され、ウエハWの冷却効率を高くすることができる。
Further, even if the inside of the
上記シャワーヘッド6は、その上部にガス導入口72が設けられると共に、その内部にはガスが拡散するための空間73が形成されている。前記ガス導入口72にはガス供給配管74が接続されており、このガス供給配管74の他端には処理ガスを供給するための処理ガス供給系75が接続されている。
The shower head 6 is provided with a
一方、処理容器2の上部2aの周囲には、搬入出口23を挟んで2つのマルチポールリング磁石25a,25bが配置されている。このマルチポールリング磁石25a,25bは、複数の異方性セグメント柱状磁石がリング状の磁性体のケーシングに取り付けられて構成されており、隣接する複数のセグメント柱状磁石同士の向きが互いに逆向きになるように配置されている。これにより磁力線が隣接するセグメント磁石間に形成され、上下電極の間の処理空間の周辺部のみに磁場が形成され、処理空間へプラズマを閉じ込める作用を有する。
On the other hand, around the upper part 2a of the
次に、上部電極7の構成について詳細に説明する。上部電極7は、図2にその断面を拡大して示すように、多孔質セラミックスからなる円柱状の母材に金属を含浸させた金属基複合材8の下面に接合層81を介して円形状の導体板82が形成された構成となっている。上部電極7は、処理ガスをプラズマ化するための電気力線を放出する部位であるため、ウエハW表面において面内均一性の高いプラズマを発生させるためには、金属基複合材8の接合面のサイズ、つまり導体板82のサイズはウエハWの被処理面と同じ大きさかそれよりも大きいことが必要であるが、大きい方が好ましい。
Next, the configuration of the upper electrode 7 will be described in detail. The upper electrode 7 has a circular shape through a
この上部電極7の製造方法について図3を用いて具体的に説明する。先ず炭化珪素(SiC)からなる多孔質の母材9にCVD−炭化珪素(SiC)からなる導電板82を積層する(図3(a))。次いで、シリコン(Si)からなる溶湯金属(溶融金属)をガス圧等で加圧して母材9に含浸させ、金属基複合材8が形成される(図3(b))。溶湯金属が金属基複合材8に行き渡った後も溶湯金属の加圧を続け、前記金属基複合材8の表面から染み出てくる溶湯金属によって金属基複合材8の表面(接合面)と導体板82の表面とが互いに接合され、接合層81が形成される(図3(c))。その後、冷却することで上部電極7が得られる(図3(d))。この製造方法では、ガス圧等で加圧して溶湯金属を母材9に含浸させているが(加圧浸透法)、この方法に限られず、母材9の細孔に発生する毛細管現象を利用して溶湯金属を母材9に含浸させてもよい(自然浸透法)。なお、母材9に溶湯金属を含浸させた金属基複合材8は、金属と同等の導電性を有すると共に母材9が持つ強度を保持していることから金属ベースとして用いられる。
A method for manufacturing the upper electrode 7 will be specifically described with reference to FIGS. First, a
また、この例では母材9として炭化珪素を、導体板82としてCVD−炭化珪素を、溶湯金属としてシリコンを用いて上部電極7(プラズマ発生用の電極)を構成しているが、上部電極7における材質の組合せはこれに限られるものではない。なお、他の組合せについては後述する。
In this example, the upper electrode 7 (electrode for generating plasma) is configured by using silicon carbide as the base material 9, CVD-silicon carbide as the
続いて上部電極7に形成されるガス吐出孔71の形成方法の一例について説明する。この方法では上部電極7を切削工具例えばドリルを用いて切削することで例えば口径0.5〜1mmのガス吐出孔71が形成されるが、上部電極7を構成する金属基複合材8、接合層81及び導体板82は硬度が互いに異なるため、各材質毎にその材質を切削するのに適したドリルに代えながら切削を行う。即ち、金属基複合材8、接合層81、導体板82とこの順にドリルを代えながら孔を開けて、上部電極7にガス吐出孔71が形成される。なお、この方法以外で上部電極7にガス吐出孔71を形成する方法については後述する。
Then, an example of the formation method of the
次にこのように構成されたプラズマエッチング装置を用いて、ウエハWの表面に形成された所定の膜をプラズマによりエッチングする処理について説明を行う。先ず、ゲートバルブ24を開いてウエハWを搬入出口23から処理容器2内に搬入し、支持テーブル3に載置した後、真空ポンプ22により排気ポート21を介して処理容器2内を所定の真空度まで排気する。
Next, a process for etching a predetermined film formed on the surface of the wafer W with plasma using the plasma etching apparatus configured as described above will be described. First, the
そして処理ガス供給系75から処理ガス例えばフッ素(F)等がガス供給配管74、ガス導入口72を介してシャワーヘッド6の空間73に至り、ガス吐出孔71から吐出され、処理容器2内のガス圧力を例えば13〜1333Pa(100mTorr〜10Torr)にし、その状態で第1の高周波電源26から支持テーブル3に例えば100MHzの高周波電力を供給する。この高周波は、支持テーブル3から上部電極7の導体板82及び金属基複合材8を介して処理容器2に流れ、アースに落ち、こうして処理雰囲気に高周波電界が形成される。
Then, a processing gas such as fluorine (F) from the processing
また第2の高周波電源27からは、プラズマのイオンエネルギーをコントロールするために例えば3.2MHzの高周波電力が供給される。この際、ウエハWは、直流電源35から静電チャック34の電極34aに所定の電圧が印加されることにより例えばクーロン力により静電チャック34に吸着保持されると共に、上部電極7と下部電極である支持テーブル3との間に高周波電界が形成される。またシャワーヘッド6と支持テーブル3との間にはダイポールリング磁石25a,25bにより水平磁界が形成されているので、ウエハWが存在する電極間の処理空間には直交電磁界が形成され、これによって生じた電子のドリフトによりマグネトロン放電が形成される。そしてこのマグネトロン放電により処理ガスがプラズマ化し、このプラズマによりウエハWの表面に形成された所定の膜がエッチングされる。
Further, from the second high
上述の実施の形態によれば、多孔質セラミックスである炭化珪素からなる母材9に金属であるシリコン(本発明では半導体も金属として取り扱うものとする)を含浸させた金属基複合材8により金属ベースを構成し、この金属基複合材8を耐プラズマ性の材質であるCVD−炭化珪素からなる導体板82に溶湯接合して上部電極7(プラズマ発生用の電極)を構成しているので、金属基複合材8と導体板82とが面内で均一に接合される。従って導体板82の周縁部をネジ止めする場合のように熱膨張寸法差に基づく局部的な過大応力の発生がないため、導体板82の破壊のおそれが小さい。そして金属基複合材8と導体板82との接合面は溶湯金属(シリコン)で満たされているため、図4に示すように高周波の電気導通及びプラズマからの入熱等による熱の伝達が良好であると共にそれらが面内で均一になり、上部電極7の個体差も発生しにくい。この結果、導体板82の電位及び温度が面内で均一性の高いものとなり、下部電極である支持テーブル3上に載置されているウエハWと平行な面内において均一性の高いプラズマが得られ、このため、ウエハWに対して面内均一性の高いプラズマ処理を行うことができる。更に機械的接触部(摩擦部)がないため、熱膨張、収縮による両者の擦れが起こらないのでダストの発生も抑えられる。
According to the above-described embodiment, the
そして多孔質のセラミックスである母材9及び導体板82として炭化珪素を用いると共に、溶湯金属としてシリコンを用いれば、金属ベースに相当する金属基複合材8と導体板82との接合面における線膨張率の差を可成りゼロに近づけることができ、導体板の破損を確実に防止することができる。
If silicon carbide is used as the base material 9 and the
また上述した実施の形態において、母材9としては炭化珪素の他に、例えば窒化珪素(Si3N4)、アルミナ(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)等を用いてもよい。また導体板82としては炭化珪素の他に、例えばシリコン(Si)等を用いてもよい。また前記母材9に含浸させる溶湯金属としてはシリコンの他に、例えばアルミニウム(Al)等を用いてもよい。
In the above-described embodiment, as the base material 9, for example, silicon nitride (Si3N4), alumina (Al2O3), aluminum nitride (AlN) or the like may be used in addition to silicon carbide. In addition to silicon carbide, for example, silicon (Si) or the like may be used as the
さらに上部電極7にガス吐出孔71を形成する方法としては、図5に示すように溶湯接合を行う前に母材9及び導体板82を貫通する孔83を予め形成しておき(図5(a))、母材9と導体板82とを溶湯接合することで前記孔83を溶湯金属84により塞ぎ(図5(b))、次いで孔83を塞いでいる溶湯金属84をドリルで切削することで、溶湯金属84にガス吐出孔71を形成してもよい(図5(c))。
Further, as a method of forming the
さらにまた図6に示すように溶湯接合を行う前に母材9及び導体板82を貫通する孔を予め形成しておき、この孔に棒材85を挿入して(図6(a))、この状態で溶湯接合を行うことで母材9に含浸させる溶湯金属によって母材9、導体板82、棒材85の各々が接合され(図6(b))、金属基複合材8及び導体板82に接合された棒材85を切削工具例えばドリルを用いて切削することでスリーブ構造を持ったガス吐出孔71を形成する(図6(c))ようにしてもよい。この場合、前記棒材(スリーブ)85としては、例えば炭化珪素(SiC)及び酸化イットリウム(Y2O3)等の脆性材系材料が好ましい。
上述した母材9、導体板82及び溶湯金属の材質において、本発明者が上部電極7における材質の好ましい組合せについて検討した結果を図7に示しておく。また図7に示すガス穴加工方法のAとは、先の実施の形態に述べたように金属基複合材8、接合層81、導体板82とをこの順にドリルを代えながら孔を開けて、上部電極7にガス吐出孔71を形成する方法であり、Bとは図5を用いて説明したガス穴加工方法であり、Cとは図6を用いて説明したガス穴加工方法である。図7において、上部電極7を構成する母材9、導体板82及び溶湯金属の各々について、選択された材料に対応する箇所に○が記されている。上部電極7を構成する母材9、導体板82及び溶湯金属の組合せをP1〜P12で示すと、例えばP2では、母材8としてSiC、導体板82としてSi、溶湯金属としてAlが選択されている。図7では、プラズマに露出する部位においては、金属汚染防止の観点からアルミニウムをできるだけ避けるという意図から組合せを決めているが、シリコンを導体板82として用いる場合には、シリコンよりも融点の低い材質という点からアルミニウムを溶湯金属として用いている。この場合、溶湯金属としてアルミニウムを用いるため、金属汚染の懸念は殆どないと言える。スリーブ85の材質については、Al2O3、AlN、SiO2、SiN、Y2O3、SiC等を挙げることができるが、Al2O3及びAlNは金属汚染防止の観点から用いることができず、SiO2は強度に問題があり、SiNは非常に高価である。このためアルミニウム含有素材を避け、また強度が大きく、低コストの点からすれば、Y2O3及びSiCが好ましいと言える。
Furthermore, as shown in FIG. 6, a hole penetrating the base material 9 and the
FIG. 7 shows a result of the present inventors examining a preferable combination of materials for the upper electrode 7 in the above-described base material 9,
また上部電極7を作製する際に、母材9と導体板82との間の熱膨張による寸法差が30%以内に抑えられるように母材9及び導体板82の材質を選択することが好ましい。
Further, when the upper electrode 7 is manufactured, it is preferable to select the material of the base material 9 and the
また、本発明における基板としては、上述の実施の形態のようにウエハに限られるものではなく、液晶ディスプレイ若しくはプラズマディスプレイなどに用いられるフラットパネル用のガラス基板、あるいはセラミックス基板等であってもよい。 The substrate in the present invention is not limited to a wafer as in the above-described embodiment, and may be a glass substrate for a flat panel used in a liquid crystal display or a plasma display, or a ceramic substrate. .
W ウエハ
2 処理容器
3 支持テーブル
4 絶縁板
5 支持台
6 シャワーヘッド
7 上部電極
71 ガス吐出孔
8 金属基複合材
81 接合層
82 導体板
83 孔
84 溶湯金属
85 棒材(スリーブ)
9 母材
9 Base material
Claims (11)
多孔質セラミックスからなる母材に金属を含浸させ、少なくとも基板の被処理面の全面と対向する接合面を備えた金属基複合材と、
この金属基複合材の接合面に金属により溶湯接合された耐プラズマ性の材質からなる導体板と、を備えたことを特徴とするプラズマ発生用の電極。 In the electrode for plasma generation provided to face the processing surface of the substrate in order to perform plasma processing on the substrate,
A metal matrix composite material comprising a base material made of porous ceramics and impregnated with metal, and having a bonding surface facing at least the entire surface to be processed of the substrate;
An electrode for plasma generation, comprising: a conductor plate made of a plasma-resistant material joined to a joining surface of the metal matrix composite material by a molten metal with a metal.
前記金属基複合材、スリーブ及び導体板との各々の間は金属により溶湯接合されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一に記載のプラズマ発生用の電極。 Gas holes for discharging a processing gas into the processing atmosphere of the substrate are formed by a large number of sleeves penetrating the metal matrix composite and the conductor plate,
The electrode for generating plasma according to any one of claims 1 to 6, wherein the metal matrix composite material, the sleeve, and the conductor plate are melt-bonded by metal.
An airtight processing container, a mounting table provided inside the processing container and also serving as an electrode for holding a substrate, and a processing table provided inside the processing container so as to face the mounting table. 10. A high-frequency electric field is formed between the electrode according to any one of 10, a gas supply unit for introducing a processing gas into the processing container, the mounting table and the electrode facing the processing table, and the processing. And a plasma generating means for converting the gas into plasma, and processing the substrate with plasma.
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