JP5513104B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
前記処理容器内に設けられ、所望の誘電体から形成された基材に、該基材と同じ材質の誘電体を嵌め込み、前記基材と前記誘電体との間を導電性接着層により接着固定し、前記導電性接着層と電気的に接続され、前記導電性接着層とほぼ同電位の金属層が前記基材を覆うように設けられることにより形成されることを特徴とするプラズマ処理装置用の電極が提供される。
まず、本発明の第1実施形態に係る電極構造を有したプラズマ処理装置について説明する。
図1に第1実施形態に係る電極を用いたRIEプラズマエッチング装置(平行平板型プラズマ処理装置)を示す。RIEプラズマエッチング装置10は、所望のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置の一例である。
以下、本実施形態に係る電極構造について図3(a)を参照しながらさらに詳しく説明する。上述したように、上部電極105は、上部基材105a、誘電体205、導電性接着層210aを有する。上部基材105aは、アルミナ(Al2O3)から形成されている。しかしながら、上部基材105aは、これに限られず、窒化珪素(Si3N4)、窒化アルミニウム(AlN)のいずれかの誘電体であってもよい。上部基材105aがアルミナ(Al2O3)の場合、熱伝導の観点から熱伝導率は約30W/(m・K)以上必要である。同様に、上部基材105aが窒化珪素(Si3N4)の場合、熱伝導率は30〜70W/(m・K)程度必要であり、上部基材105aが窒化アルミニウム(AlN)の場合、熱伝導率は約150W/(m・K)以上必要である。
次に、上部基材105a及び誘電体205に設けられたガス経路について、図4を参照しながら説明する。上部基材105a及び誘電体205は、一体接合後にガス経路が形成される。具体的には、ガス経路形成用セラミックチューブ305により上部基材105a及び誘電体205に貫通経路を形成する。ガス経路形成用セラミックチューブ305は、上部基材105a及び誘電体205に均等に複数配置される。これにより、上部電極105にガス導入管が形成される。ガス導入管は、ガス拡散部105bと連通している。ガス拡散部105bにて拡散されたガスは、ガス導入管を通って複数のガス孔105cからプラズマ側に向けて均一にガスが導入される。上部基材105a及び誘電体205には、一体接合前にガス経路が形成されていてもよい。
次に、本発明の第2実施形態に係る電極の構造について、図5を参照しながら説明する。本実施形態に係る電極も、第1実施形態にて説明したRIEプラズマエッチング装置10の上部電極105に適用することができる。
本実施形態においても、上部基材105aと誘電体205は同一素材で形成されている。よって、熱膨張差が発生せず、応力によるクラックやチャンバ内の汚染は生じない。また、導電性接着層210a、210bは、グラウンド層として機能する金属層215と接続されているためグラウンド電位となっている。かかる構成によれば、上部基材105aをあたかも金属板として機能させることができ、これにより高周波電力のパワーを誘電体205に基づき変化させ、高周波電界を均一にさせて均一なプラズマを生成することができる。
次に、本発明の第2実施形態の変形例に係る電極の構造について、図6を参照しながら説明する。本変形例に係る電極の金属層215a、215bはメタライズにより形成される。メタライズでは、ロー材を上部基材105aの表面に塗り、高炉に入れて形成する。高炉に入れたロー材は高温により溶解する。そのため、メタライズにより金属層215a、215bを形成するためにはロー材を何らかの部材で挟み込まなければならない。
(1)天板接着層400により消耗天板部405を金属層215aに着脱可能に接着する。
(2)金属層215aの上面及び側面、誘電体205のテーパ面及び上面にロー材を塗る。
(3)ロー材を上部基材105aにて挟み込む。上部基材105aには、基材の外周側にて予め等間隔に貫通口が設けられている。
(4)上部基材105aに設けられた貫通口と同形状の導電柱460を貫通口に差し込む。
(5)上部基材105a及び導電柱460の上面にロー材を塗る。
(6)ロー材を金属層215bにて挟み込む。
(7)この状態で高炉に入れる。
次に、本発明の第3実施形態に係る電極の構造について、図8を参照しながら説明する。本実施形態に係る電極も第1実施形態にて説明したRIEプラズマエッチング装置10の上部電極105に適用することができる。
本実施形態においても、上部基材105aと誘電体205は同一素材で形成されている。よって、熱膨張差が発生せず、応力によるクラックやチャンバ内の汚染は生じない。また、導電性接着層210a、210b及び金属層215はグラウンド電位である。よって、高周波電力のパワーを誘電体205の位置に基づき変化させ、上部電極105下の高周波電界を均一にすることができる。
100 処理容器
105 上部電極
105a 上部基材
105b ガス拡散部
110 下部電極
205 誘電体
210a、210b 導電性接着層
215,215a、215b 金属層
305 ガス経路形成用セラミックチューブ
310 セラミックチューブ接着層
315 表面溶射層
400 天板接着層
405 消耗天板部
500 ガス経路形成用セラミックチューブ一体プレート
500a セラミックチューブ
500b セラミック板
E 電界強度
Claims (16)
- 減圧可能な処理容器内に第1の電極を設け、前記処理容器内に処理ガスを導入して高周波電力のパワーによりプラズマを生成し、前記プラズマによって被処理体に所望のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
前記第1の電極は、
所望の誘電体から形成された基材に、該基材と同じ材質の誘電体を嵌め込み、前記基材と前記誘電体との間を導電性接着層により接着固定し、
前記基材を覆い、前記導電性接着層と電気的に接続され、前記導電性接着層とほぼ同電位の金属層を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記導電性接着層をグラウンド電位にすることにより、前記高周波電力のパワーを前記誘電体の位置に基づき変化させることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記導電性接着層を所望の電位にすることにより、前記高周波電力のパワーを前記誘電体の位置に基づき変化させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のプラズマ処理装置。
- 前記導電性接着層の抵抗率は、10−6〜10−2Ωcmであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記基材及び前記誘電体は、アルミナ(Al2O3)、窒化珪素(Si3N4)、窒化アルミニウム(AlN)のいずれかから形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記誘電体は、プラズマ密度が高くなる位置にパターン化されて配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記誘電体は、その中心が前記基材の中心と一致するように配置されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記誘電体の厚さは、内側が厚く外側が薄いことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記誘電体は、テーパ状であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記処理容器の内部にて前記第1の電極に対向して配置される第2の電極を備え、
前記第1及び第2の電極のいずれかに、前記高周波電力が供給され、
前記第1及び第2の電極のいずれかに、被処理体が載置されることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第1の電極のプラズマ側の面は、交換可能な消耗天板部によりカバーされていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の電極は、上部電極であり、
前記上部電極には、複数のガス導入管が貫通している請求項1〜11のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 - 前記上部電極の誘電体上方には、前記複数のガス導入管と連通し、ガスを拡散するガス拡散部が設けられている請求項12に記載のプラズマ処理装置。
- 前記金属層は、基材の上面及び下面をそれぞれ覆い、前記基材を貫通する導電柱に電気的に接続されている請求項1〜13のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記金属層は、基材の上面及び下面をそれぞれ覆い、前記基材の外周側面側から前記基材を前記処理容器に固定するクランプに電気的に接続されている請求項1〜13のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 減圧可能な処理容器内に処理ガスを導入して高周波電力のパワーによりプラズマを生成し、前記プラズマによって被処理体に所望のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置用の電極であって、
前記電極は、
前記処理容器内に設けられ、所望の誘電体から形成された基材に、該基材と同じ材質の誘電体を嵌め込み、前記基材と前記誘電体との間を導電性接着層により接着固定し、
前記導電性接着層と電気的に接続され、前記導電性接着層とほぼ同電位の金属層が前記基材を覆うように設けられることにより形成されることを特徴とするプラズマ処理装置用の電極。
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