TWI492808B - 電極板之通氣孔形成方法 - Google Patents

Description

電極板之通氣孔形成方法

本發明係關於在電漿處理裝置用之電極板形成通氣孔之方法。

本發明根據2009年10月13日於日本提出申請之特願2009-236694號專利申請案來主張優先權，於此處援用其內容。

作為電漿處理裝置，廣泛利用在基板形成薄膜的電漿CVD裝置，或是在製造半導體積體電路時進行電漿蝕刻晶圓的蝕刻裝置等。電漿處理裝置，具備真空容器，與被配置於此真空容器內的電極板。電極板，由矽或碳化矽(SiC)所構成，設有貫通於厚度方向的多數通氣孔。

使用電漿處理裝置處理晶圓時，首先以電極板與晶圓對向的方式於真空容器之中配置晶圓。接著，在這些電極板與晶圓之間，通過電極板的通氣孔供給氣體。維持此狀態的狀況下，藉由對電極板施加高頻電壓，使在晶圓與電極板之間產生電漿。

於蝕刻處理裝置，可以作為前述氣體，在供給蝕刻氣體的同時在晶圓與電極板之間產生電漿，而蝕刻晶圓。近年來，使用電漿蝕刻處理裝置，於晶圓上進形高精度地形成細微的圖案。

這樣的電漿處理裝置用的電極板，例如記載於專利文獻1那樣，於厚度4mm～5mm的矽板，藉由鑽孔加工形成而製造直徑0.1mm～0.5mm的貫通孔(通氣孔)。

藉由以高的精度形成通氣孔，於具備此電極板的電漿處理裝置，可以均勻地供給氣體。因此，被形成於電極板的貫通孔(通氣孔)的內面之平滑度或加工精度，影響到電漿處理裝置的處理精度(晶圓的加工精度)。例如，電漿蝕刻處理裝置的場合，影響到被形成於晶圓的圖案的加工精度等。

於專利文獻1，提議了藉由研磨機或拋光機，對貫通孔(通氣孔)的內面進行表面加工，形成內面的表面粗糙度很小的通氣孔。

於專利文獻2，被提議了具有藉由放電加工或雷射加工，以比較高的速度形成下穴的步驟，與接著使用鑽石鑽頭等以比較低的速度加工下穴的內面，而取除下穴形成時之加工損傷層的步驟之貫通孔的形成方法。在此貫通孔的形成方法，可以效率佳地形成加工面的精度良好的細微孔。

在專利文獻3，被提議了具有形成下穴的步驟，與把能量密度大的皮秒(pico second)雷射光照射下穴的內面除去下穴形成時之熱影響部的步驟之完工精度很高的通氣孔之形成方法。

如前所述，於電漿CVD裝置或蝕刻裝置等之電漿處理裝置用的電極板，藉由高精度地形成通氣孔，可以使氣體均勻地供給。例如根據記載於專利文獻2或專利文獻3的方法，於電極板的表背面可以形成開口徑相等的通氣孔。但是，有必要形成下穴之步驟，與加工下穴的內面的步驟等2道步驟。因此，被尋求著生產性更高的加工方法。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開平9-289195號公報

[專利文獻2]日本專利特開平11-92972號公報

[專利文獻3]日本專利特開2008-55478號公報

本發明係有鑑於這樣的情形而完成之發明，目的在於提供在電漿處理裝置用之電極板生產性佳地形成形狀精度良好的氣體噴出用通氣孔的加工方法。

相關於本發明之一樣態的電極板之通氣孔形成方法，具有：使電漿處理裝置用的電極板的表面粗面化，使中心線平均粗糙度Ra為0.2μm～30μm之粗面化步驟，及對前述電極板之被粗面化的前述表面照射波長200nm～600nm的雷射光，於前述電極板，形成貫通厚度方向的通氣孔之通氣孔形成步驟；於前述通氣孔形成步驟，藉由使前述雷射光之焦點斑沿著前述電極板之面方向旋轉形成圓形的照射區域，使前述照射區域於前述電極板之面方向進行圓運動，同時使前述雷射光的焦點斑移動於前述電極板的厚度方向。

此處，中心線平均粗糙度Ra係由以下的方式算出之值。使測定的粗糙度曲線由中心線折返，求取以該粗糙度曲線與中心線所圍起的區域的面積之總和。將此面積的總和除以測定長度之值(單位：μm)為中心線平均粗糙度Ra。又，粗糙度曲線，係藉由接觸式測定裝置來測定的。

根據相關於本發明之一樣態的電極板之通氣孔形成方法，形成比雷射光的焦點斑面積更大的照射區域。接著，藉由使該照射區域對電極板螺旋狀地移動(於厚度方向上螺旋狀地前進)，而螺旋狀地穿孔電極板。藉由以上，可以形成具有比焦點斑更大的剖面積的通氣孔。

亦即，不需要藉由鑽頭等形成下穴的步驟，藉由照射雷射光之1道步驟，可以形成通氣孔。此外，藉由預先粗面化電極板的表面，於通氣孔形成步驟，可以使雷射光效率佳地被電極板吸收。

作為電極板的材質之一例可以舉出碳化矽。由此碳化矽構成的電極板的加工是很困難的。因此，從前關於由碳化矽構成的電極板，在通氣孔的形成，或後步驟地除去加工變質層之蝕刻處理是困難的。然而，在本發明之一樣態，使用短波長的雷射光，所以對於由碳化矽所構成的電極板也可以形成通氣孔。進而，可以容易進行精密的深孔加工，同時可以形成內壁面為平滑，且加工變質層很小的通氣孔。因此，可以省略供除去加工變質層之用的蝕刻處理。亦即，相關於本發明之一樣態的電極板之通氣孔形成方法，對於通氣孔的形成或供除去加工變質層之蝕刻處理相當困難的炭化系所構成的電極板而言，特別有效。

根據相關於本發明之一樣態之電漿處理裝置用的電極板之通氣孔形成方法，可以高的加工精度形成內壁面平滑，且加工變質層很小的通氣孔。進而，可以不形成下穴而以短工程形成這樣的通氣孔，所以可達成很高的生產性。

以下針對相關於本發明之一樣態的電漿處理裝置用的電極板之通氣孔形成方法之實施形態進行說明。

相關於本發明之一樣態的電極板之通氣孔形成方法，係如圖1所示於電漿處理裝置用的電極板10形成貫通厚度方向的通氣孔11的方法。此方法，具有使電極板10的表面10a粗面化，使中心線平均粗糙度Ra為0.2～30μm之粗面化步驟(圖2)，及對電極板10之被粗面化的表面10a照射波長200nm～600nm的雷射光20而形成通氣孔11的通氣孔形成步驟(圖1，3)。

作為電極板10，可以舉出由矽或者碳化矽(SiC)所構成者。例如作為電極板10，可以使用厚度10mm、直徑300mm的碳化矽圓板，適用相關於本發明之一樣態的通氣孔形成方法的場合，直徑0.3mm之通氣孔11以數mm～10mm間距(例如8mm)數百～1000個，成為縱橫排列的方式，以在厚度方向上貫通通氣孔11的方式形成。

以下，詳細說明各步驟。

(粗面化步驟)

電極板10的表面10a為鏡面的場合，雷射光20在表面10a被反射而難被吸收，藉由雷射光20進行加工是困難的。因此，首先藉由平面研削機或者研磨機等，粗面化電極板10的表面10a。詳細地說，如圖2所示以使中心線平均粗糙度Ra成為0.2μm～30μm的方式，粗面化電極板10的表面10a。

粗面化步驟之加工方法，可以舉出以磨石進行研削加工，根據研磨之加工，根據砂紙的加工等。

磨粒的種類與大小、加工時間等加工條件沒有特別限制，以可得目標之中心線平均粗糙度Ra的方式來適當調整。

藉由使中心線平均粗糙度Ra成為0.2μm～30μm，可以抑制雷射光20的反射，提高雷射光20的吸收效率，提高根據雷射之加工性。

中心線平均粗糙度Ra未滿0.2μm時，根據前述的雷射之加工性無法充分提高。中心線平均粗糙度Ra超過30μm時，粗面化處理需要長時間，生產性很差。此外，有招致電極板10的強度降低之虞。

(通氣孔形成步驟)

其次，如圖1所示，對被粗面化的電極板10的表面10a照射雷射光20，於電極板10，形成貫通於厚度方向的通氣孔11。

圖3係顯示雷射光20的焦點斑21及照射區域22，與被形成的通氣孔11之平面圖。圖4係顯示藉由雷射光20形成照射區域22的狀態之模式圖。如圖4所示，使雷射光20的焦點斑21沿著電極板10的面方向旋轉形成圓形的照射區域22。接著，形成照射區域22同時如圖3所示，使照射區域22圓運動於電極板10的面方向(xy方向)同時使雷射光20的焦點斑21移動於電極板10的厚度方向(z方向)。於電極板10，照射區域22之被照射到雷射光20的部位，藉由雷射光20的熱而被加熱蒸發，被除去。電極板10的蒸汽，藉由抽吸裝置等(未圖示)迅速地由照射區域22的附近除去。藉由以上，於電極板10上形成通氣孔11。

雷射光20，係波長為200nm～600nm之短波長脈衝雷射，能量密度很高。因此，形成於被加工材的熱影響部很小，可以進行精密的加工。亦即，藉由使用此雷射光20，可以抑制熱影響部的形成，同時可以高的加工精度形成加工變質層(熱影響部)很小的通氣孔11。因此，不需要如從前那樣形成下穴的步驟或加工內面的步驟，可以藉由1這步驟形成通氣孔11，可達成很高的生產性。

雷射光20的焦點斑21，可以藉由使用楔形稜鏡等之光學系(未圖示)來使其旋轉。藉此，如圖4所示，雷射光20的軌跡，例如成為直徑200μm之平行光束。因此，可以形成沒有錐度之通氣孔11。

藉由使照射區域22藉著光學系來旋轉，可以使照射區域22對電極板10進行圓運動。此外，藉由使被固定電極板10的桌(未圖示)在xy方向搖動，可以使照射區域22對電極板10進行相對的圓運動。

藉由對電極板10使雷射光20的照射單元(未圖示)對z方向(對電極板10的表面10a垂直方向)進退，可以使雷射光20的焦點斑21相對移動於電極板10的厚度方向。此外，藉由使被固定電極板10的桌在z方向進退，也可以使雷射光20的焦點斑21相對移動於電極板10的厚度方向。

如此般，使電極板10與雷射光20相對移動，藉由使雷射光20的照射區域22對電極板10在厚度方向上螺旋狀地前進，可以形成通氣孔11。

根據相關於以上說明之本發明之一樣態的通氣孔形成方法，使成為平行光束狀的雷射光20的照射區域22對電極板10在厚度方向上螺旋狀地前進。藉此，可以形成在電極板10的表背面直徑幾乎相等的通氣孔11(雷射光22的入口側與出口側的直徑差很小的精密的通氣孔11)。進而，可以不形成下穴而以短步驟形成這樣的通氣孔11。

又，本發明並不以前述實施型態的構成者為限定，於細部構成，在不逸脫本發明的趣旨的範圍可加以種種變更。例如，作為電極板10的材質，不限於碳化矽，可以使用單晶矽等。此外，藉由因應於電極板10的材質或厚度，所要形成的通氣孔11的直徑等，而適切地設定形成條件，可以形成形狀精度良好的通氣孔。特別是如前述般，以適切地設定雷射光的前進速度或單位時間的加工量等是較佳的。

[產業上利用可能性]

根據相關於本發明之一樣態之電漿處理裝置用的電極板之通氣孔形成方法，因為使用雷射，所以可以高的加工精度形成內壁面平滑且加工變質層很小的通氣孔。例如，藉由電漿蝕刻處理裝置被形成於晶圓的圖案的加工精度，是由被搭載於電漿蝕刻處理裝置的電極板的通氣孔的內面之平滑度或加工精度來決定的。因此，藉由相關於本發明之一樣態的通氣孔形成方法形成通氣孔的電極板，對於電漿處理裝置的加工精度的提高有很大的貢獻。

進而，可以不形成下穴而以短步驟形成前述之內壁面為平滑且加工變質層很小的通氣孔，所以可達成很高的生產性。

亦即，相關於本發明之一樣態的電極板之通氣孔形成方法，可以適切地適用於電漿處理裝置用的電極之製造步驟。

10．．．電極板

10a．．．表面

11．．．通氣孔

20．．．雷射光

21．．．焦點斑

22．．．照射區域

圖1係顯示相關於本發明之一樣態的電漿處理裝置用的電極板之通氣孔形成方法之立體圖。

圖2係顯示藉由相關於本發明之一樣態的電極板之通氣孔形成方法之粗面化工程來粗面化的電極板的表面之立體圖。

圖3係顯示相關於本發明之一樣態的電極板之通氣孔形成方法之雷射光的焦點斑及照射區域、與通氣孔之平面圖。

圖4係顯示使用於相關本發明之一樣態的電極板之通氣孔形成方法的雷射光之模式圖。

10．．．電極板

10a．．．表面

11．．．通氣孔

20．．．雷射光

21．．．焦點斑

22．．．照射區域

Claims (1)

1. 一種電極板之通氣孔形成方法，其特徵為具有：使電漿處理裝置用的電極板的表面粗面化，使中心線平均粗糙度Ra為0.2μm～30μm之粗面化步驟，及對前述電極板之被粗面化的前述表面照射波長200nm～600nm的雷射光，於前述電極板，形成貫通厚度方向的通氣孔之通氣孔形成步驟；於前述通氣孔形成步驟，藉由使前述雷射光之焦點斑沿著前述電極板之面方向旋轉形成圓形的照射區域，使前述照射區域於前述電極板之面方向進行圓運動，同時使前述雷射光的焦點斑移動於前述電極板的厚度方向。