(57)【要約】  第１の材料からなる第１の基板の表面に複数の基準孔を形成し、複数の柱状部材それぞれを、各柱状部材の少なくとも一部が第１の基板の表面から突出した状態となるよう、前記基準孔それぞれに嵌め入れる。この後、第１の基板の前記表面に、柱状部材それぞれの端部が表面に露出した状態となるように、第２の材料からなる電極表面層を形成し、この後、前記柱状部材を除去する。これにより、柱状部材の突出部分の断面形状に応じた断面の貫通孔を有する電極表面層を少なくとも有する基板状電極を得る。
2008146918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置に装着され、高周波電圧が印加されることでプラズマ生成容器内にプラズマを生成するために用いる、ガス放射孔を備えた基板状電極を製造する方法であって、
第１の材料からなる第１の基板の表面に複数の基準孔を形成する工程と、
複数の柱状部材それぞれを、各柱状部材それぞれの少なくとも一部が前記第１の基板の前記表面から突出した状態となるよう、前記基準孔に嵌め入れて前記第１の基板に配置する工程と、
前記第１の基板の前記表面に、前記柱状部材それぞれの端部が表面に露出するように、第２の材料からなる電極表面層を形成する工程と、
少なくとも前記柱状部材を除去することで、前記電極表面層に、前記柱状部材の突出部分の断面形状に応じた断面の第１の貫通孔が設けられた基板を、前記基板状電極として得る工程と、を有することを特徴とするプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項２】
前記柱状部材は、基体部と凸状部とを有し、
前記基体部は、前記基準孔の断面形状と略一致する断面形状を有し、前記凸状部は、前記第１の基板に配置された際、前記第１の基板の前記表面から突出した突出部分となり、さらに、前記基体部の断面積よりも小さい断面積を有する請求項1に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項３】
前記電極表面層を形成する工程では、
前記第１の基板の前記表面から突出した前記柱状部材の前記突出部分全体を覆うように前記第２の材料を用いてコーティングした後、コーティングした前記第２の材料の表面を加工して前記柱状部材の端部を表面に露出させて、前記電極表面層を形成する請求項１または２に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項４】
前記基準孔は、前記第１の基板を貫通する貫通孔であり、
前記基板状電極は、前記基準孔をもつ前記第１の基板と、前記第１の貫通孔が形成された前記電極表面層とを有して構成され、
前記基板状電極が備える前記ガス放射孔は、前記基準孔と前記第１の貫通孔とが連通して形成された孔であり、
前記基板状電極を得る工程では、前記柱状部材のみを除去して、前記基板状電極を得る請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項５】
前記電極表面層を形成する工程では、前記第１の基板の前記表面にＣＶＤ成膜工程を施し、ＣＶＤ−ＳｉＣからなる層を、前記電極表面層として形成する請求項４に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項６】
前記第１の材料は、焼結ＳｉＣである請求項４または５に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項７】
前記柱状部材は黒鉛またはカーボンからなる請求項４〜６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項８】
前記柱状部材を除去するとき、酸素含有雰囲気中で加熱して前記柱状部材を酸化させることで、前記柱状部材を分解除去する請求項７に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項９】
前記基板状電極は、前記電極表面層のみで構成され、
前記基板状電極を得る工程では、前記柱状部材ともに前記第１の基板を除去して、前記基板状電極を得る請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項１０】
前記電極表面層を形成する工程では、前記第１の基板の前記表面にＣＶＤ成膜処理を施し、ＣＶＤ−ＳｉＣからなる層を、前記電極表面層として形成する請求項９に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の基板および前記柱状部材は、いずれも黒鉛またはカーボンからなる請求項８または９に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項１２】
前記柱状部材を除去するとき、酸素含有雰囲気中で加熱して前記第１の基板および前記柱状部材を酸化させることで、前記第１の基板および前記柱状部材を分解除去する請求項１１に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項１３】
前記柱状部材の基体部の断面と凸状部の断面とが段差が生じないように滑らかに接続されている請求項１〜１２のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項１４】
プラズマ生成容器内にプラズマを生成するために用いられて厚さが薄くなったガス放射孔を備えた、摩耗した基板状電極を再生する方法であって、
前記基板状電極は、
第１の材料からなる第１の基板の表面に複数の基準孔を形成する工程と、
複数の柱状部材それぞれを、各柱状部材それぞれの少なくとも一部が前記第１の基板の前記表面から突出した状態となるよう、前記基準孔に嵌め入れて前記第１の基板に配置する工程と、
前記第１の基板の前記表面に、前記柱状部材それぞれの端部が表面に露出するように、第２の材料からなる電極表面層を形成する工程と、
少なくとも前記柱状部材を除去することで、前記電極表面層に、前記柱状部材の突出部分の断面形状に応じた断面の第１の貫通孔が設けられた基板を、前記基板状電極として得る工程と、を有する製造方法で製造されたものであり、
前記摩耗した基板状電極を再生するとき、前記基板状電極の前記基準孔および前記第１の貫通孔の少なくとも一方に、前記柱状部材を嵌め入れる工程と、
前記柱状部材を嵌め入れた前記基板状電極の前記電極表面層の表面に、前記第２の材料を用いてコーティングして、前記電極表面層の厚さを増加させる工程と、
少なくとも嵌め入れた前記柱状部材を除去する工程と、を有することを特徴とする摩耗した基板状電極を再生する方法。
【請求項１５】
前記製造方法で製造された前記基板状電極は、前記基準孔をもつ前記第１の基板と、前記第１の貫通孔が形成された前記電極表面層とを有して構成され、
前記基板状電極を再生するとき、前記基準孔と前記第１の貫通孔に前記柱状部材を嵌め入れ、前記柱状部材を除去するとき、前記柱状部材を除去し、前記第１の基板と前記電極表面層を残す請求項１４に記載の摩耗した基板状電極を再生する方法。
【請求項１６】
前記製造方法で製造された前記基板状電極は、前記第１の貫通孔が形成された前記電極表面層で構成され、
前記基板状電極を再生するとき、前記基準孔を有する前記第１の基板と同じ構成の第２の基板を容易し、この基板の基準孔と前記基板状電極の前記第１の貫通孔に前記柱状部材を嵌め入れ、前記柱状部材および前記第２の基板を除去する請求項１４に記載の摩耗した基板状電極を再生する方法。
【請求項１７】
プラズマ生成容器内にプラズマを生成するために用いられて厚さが薄くなったガス放射孔を備えた、摩耗した基板状電極を再生する方法であって、
前記基準電極は、
第１の材料からなる第１の基板の表面に複数の基準孔を形成する工程と、
複数の柱状部材それぞれを、各柱状部材それぞれの少なくとも一部が前記第１の基板の前記表面から突出した状態となるよう、前記基準孔に嵌め入れて前記第１の基板に配置する工程と、
前記第１の基板の前記表面に、前記柱状部材それぞれの端部が表面に露出するように、第２の材料からなる電極表面層を形成する工程と、
少なくとも前記柱状部材を除去することで、前記電極表面層に、前記柱状部材の突出部分の断面形状に応じた断面の第１の貫通孔が設けられた基板を、前記基板状電極として得る工程と、を有する製造方法で製造されたものであり、
前記摩耗した基板状電極を再生するとき、前記基板状電極の前記基準孔の開口部を閉塞するために、前記基板状電極の一方の面にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層の形成された前記基板状電極の他方の面に、前記第２の材料を用いてコーティングして、前記電極表面層の厚さを増加させる工程と、
前記電極表面層の厚さを増加させた後、前記マスク層を除去するとともに、前記一方の面に残る前記基準孔を用いて、前記電極表面層の増加した部分に基準孔を形成する工程と、を有することを特徴とする摩耗した基板状電極を再生する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体製造プロセスにおいて用いるプラズマ処理装置に装着され、高周波電圧が印加されることでプラズマ生成容器内にプラズマを生成するために用いる、ガス放射孔を備えた基板状電極を製造する方法およびこの電極の再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスにおけるエッチング工程や成膜工程に用いるプラズマ処理装置において、プラズマ生成容器内にプラズマを生成するために、高周波電圧が印加される電極は、重要な部品である。例えば、一般的な平行平板電極型のプラズマ処理装置では、上下方向に対向して設けられた電極板の間に高周波電圧を印加して、この電極間にプラズマを生成し、この電極間に配置した処理対象基板に対してプラズマ処理（エッチング処理や成膜処理）を施す。平行平板電極型のプラズマ処理装置では、一般的に、下部電極にウエハを載置し、上部電極に設けられたガス放射孔から反応ガスや不活性ガスを放出させる。すなわち、プラズマ処理装置用電極は、ガスを放出するためのシャワーヘッドとしても機能し、基板の厚さ方向に貫通した複数のガス放射孔が設けられている。【０００３】
平行平板型のプラズマ処理装置では、電極板の表面の少なくとも一部は、生成したプラズマに曝される。特に処理対象基板にエッチング処理を行う過程では、電極間に生成したプラズマによって活性化された反応ガス活性種が電極表面に作用することで、電極表面は浸蝕（エッチング）されてしまう。電極表面が浸蝕されれば、生成するプラズマの安定性は低くなり、最終的にはプラズマの生成が不可能となってしまう。【０００４】
このように、プラズマ処理装置においてプラズマに曝される電極は消耗品であり、従来から、なるべく長い期間安定したプラズマが生成可能で、装置のランニングコストが低減できるよう、プラズマに曝された際の耐食性が比較的高い電極が望まれていた。そこで、プラズマに曝された際の耐食性が比較的高い電極として、少なくともプラズマに曝される表面がＳｉＣ（シリコンカーバイド；Ｓｉｉｃｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ）で構成された電極が提案されている。ＳｉＣは非常に高い硬度を有しており、耐食性（耐酸性など）および耐熱性に優れており、電極材料に限らず、半導体製造装置部品などのコーティング膜材料としても用いられている。ＳｉＣには大きく分けて、ＳｉＣ粉末を焼結させて比較的大きな構造体とする、いわゆる焼結法によって作成された焼結ＳｉＣと、化学気相成長法（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって作成されたＣＶＤ−ＳｉＣとがある。【０００５】
しかし、一方で、ＳｉＣを電極表面に用いると、その機械的な強度のため、ガス放射孔となる貫通孔を形成するためのコストや時間が多大なものとなってしまう。例えば、ＳｉＣに孔径が０．５ｍｍ以下の比較的細い貫通孔を形成しようとすると、超音波加工などのコストや手間のかかる手法を利用せざるを得なかった。このため、ＳｉＣを表面とした電極は、製造コスト自体が多大なものとなり、また、再生のためのコストも多大なものとなっていた。このため、従来は、ＳｉＣを電極表面に用いても、装置のランニングコストを十分に低減することができなかった。【０００６】
下記特許文献１には、内部に多数の連通した気孔を有する多孔質ＳｉＣと、多数の貫通孔（ガス放射孔）が形成されたＣＶＤ−ＳｉＣと、が積層され一体化されて構成されたプラズマ処理装置用電極が記載されている。下記特許文献１には、また、プラズマ処理装置用電極の製造方法も記載され、この製造方法では、ＣＶＤ−ＳｉＣを機械加工することなく、多数の貫通孔（ガス放射孔）を備えたＣＶＤ−ＳｉＣ層を形成することができると記載されている。下記特許文献１記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法では、まず、棒状体の一部に平板が接合されたＴ字型ピンの平板部分を、多孔質ＳｉＣ層となるグリーンシートの一方の表面に埋め込むように複数個配置して、グリーンシートを不活性雰囲気中で焼成する焼成工程を行い、多孔質ＳｉＣ層を製造している。次に、多孔質ＳｉＣ層のＴ字型ピンが形成された面上に、ＣＶＤ法を用いてＣＶＤ−ＳｉＣ被覆体を形成し、このＣＶＤ−ＳｉＣ被覆体の表面を研磨してＴ字型ピンの一部を露出させた後、酸化性雰囲気中で加熱してＴ字型ピンを分解除去することにより、上記構成のプラズマ処理装置用電極を製造している。【０００７】
【特許文献１】特開２００３−５９９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１記載のプラズマ処理装置用電極は、多孔質ＳｉＣと、多数の貫通孔（ガス放射孔）が形成されたＣＶＤ−ＳｉＣと、が積層され一体化されて構成されている。多孔質ＳｉＣでは、多孔質ＳｉＣを構成するＳｉＣ粒子が脱落し易い。このため、多孔質ＳｉＣ層を備えて構成された電極をプラズマ処理に用いた場合、緻密質ＳｉＣ（例えば焼結ＳｉＣのみ、またはＣＶＤ−ＳｉＣのみからなる、内部に気孔等を有さないＳｉＣ）のみから構成される電極を用いた場合に比べて、パーティクルが非常に発生しやすくなる（特許文献１の段落［００１７］など参照）。多孔質ＳｉＣをプラズマ処理装置用電極に用いることは、パーティクル発生の防止の点で、好ましくないといえる。【０００９】
また、特許文献１記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法では、棒状体の一部に平板が接合されたＴ字型ピンの平板部分を、多孔質ＳｉＣ層となるグリーンシートの一方の表面に埋め込むように複数個配置する必要がある。下記特許文献１記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法では、電極表面がプラズマに曝されてＣＶＤ−ＳｉＣ層の厚みが薄くなった状態では、Ｔ字型ピンを配置することができない。下記特許文献１記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法では、プラズマ処理装置においてプラズマに曝されて電極表面が浸蝕された場合、この浸蝕された分の厚みを再コーティングして元の状態の電極に回復させる（再生する）には、ＣＶＤ法を用いて表面を再コーティングすることで厚みを回復した後、ＣＶＤ−ＳｉＣ層に機械加工や超音波加工によって貫通孔（ガス放射孔）を形成する必要があった。すなわち、下記特許文献１記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法では、電極の再生のために多大なコストが必要で、長期的に見ると、装置のランニングコストが比較的多くかかっていた。【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、プラズマ処理中のパーティクル発生を十分に防止するとともに、プラズマ処理装置のランニングコストを十分に低減させることを可能とする、プラズマ処理装置用電極の製造方法およびこの電極の再生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、プラズマ処理装置に装着され、高周波電圧が印加されることでプラズマ生成容器内にプラズマを生成するために用いる、ガス放射孔を備えた基板状電極を製造する方法であって、第１の材料からなる第１の基板の表面に複数の基準孔を形成する工程と、複数の柱状部材それぞれを、各柱状部材それぞれの少なくとも一部が前記第１の基板の前記表面から突出した状態となるよう、前記基準孔に嵌め入れて前記第１の基板に配置する工程と、前記第１の基板の前記表面に、前記柱状部材それぞれの端部が表面に露出するように、第２の材料からなる電極表面層を形成する工程と、少なくとも前記柱状部材を除去することで、前記電極表面層に、前記柱状部材の突出部分の断面形状に応じた断面の第１の貫通孔が設けられた基板を、前記基板状電極として得る工程と、を有することを特徴とするプラズマ処理装置用電極の製造方法を提供する。【００１２】
その際、前記柱状部材は、基体部と凸状部とを有し、前記基体部は、前記基準孔の断面形状と略一致する断面形状を有し、前記凸状部は、前記第１の基板に配置された際、前記第１の基板の前記表面から突出した突出部分となり、さらに、前記基体部の断面積よりも小さい断面積を有することが好ましい。【００１３】
また、前記電極表面層を形成する工程では、前記第１の基板の前記表面から突出した前記柱状部材の前記突出部分全体を覆うように前記第２の材料を用いてコーティングした後、コーティングした前記第２の材料の表面を加工して前記柱状部材の端部を表面に露出させて、前記電極表面層を形成することが好ましい。【００１４】
前記基準孔は、前記第１の基板を貫通する貫通孔であり、前記基板状電極は、前記基準孔をもつ前記第１の基板と、前記第１の貫通孔が形成された前記電極表面層とを有して構成され、前記基板状電極が備える前記ガス放射孔は、前記基準孔と前記第１の貫通孔とが連通して形成された孔であり、前記基板状電極を得る工程では、前記柱状部材のみを除去して、前記基板状電極を得ることが好ましい。【００１５】
その際、前記電極表面層を形成する工程では、前記第１の基板の前記表面にＣＶＤ成膜工程を施し、ＣＶＤ−ＳｉＣからなる層を、前記電極表面層として形成することが好ましい。また、前記第１の材料は、焼結ＳｉＣであることが好ましい。また、前記柱状部材は黒鉛またはカーボンからなることが好ましい。前記柱状部材を除去するとき、酸素含有雰囲気中で加熱して前記柱状部材を酸化させることで、前記柱状部材を分解除去することが好ましい。【００１６】
あるいは、前記基板状電極は、前記電極表面層のみで構成され、前記基板状電極を得る工程では、前記柱状部材ともに前記第１の基板を除去して、前記基板状電極を得ることも、同様に好ましい。【００１７】
その際、前記電極表面層を形成する工程では、前記第１の基板の前記表面にＣＶＤ成膜処理を施し、ＣＶＤ−ＳｉＣからなる層を、前記電極表面層として形成することが好ましい。前記第１の基板および前記柱状部材は、いずれも黒鉛またはカーボンからなることが好ましい。前記柱状部材を除去するとき、酸素含有雰囲気中で加熱して前記第１の基板および前記柱状部材を酸化させることで、前記第１の基板および前記柱状部材を分解除去することが好ましい。【００１８】
さらに、前記柱状部材の基体部の断面と凸状部の断面とが段差が生じないように滑らかに接続されていることが好ましい。【００１９】
さらに、本発明は、プラズマ生成容器内にプラズマを生成するために用いられて厚さが薄くなったガス放射孔を備えた、摩耗した基板状電極を再生する方法であって、
前記基板状電極は、第１の材料からなる第１の基板の表面に複数の基準孔を形成する工程と、複数の柱状部材それぞれを、各柱状部材それぞれの少なくとも一部が前記第１の基板の前記表面から突出した状態となるよう、前記基準孔に嵌め入れて前記第１の基板に配置する工程と、前記第１の基板の前記表面に、前記柱状部材それぞれの端部が表面に露出するように、第２の材料からなる電極表面層を形成する工程と、少なくとも前記柱状部材を除去することで、前記電極表面層に、前記柱状部材の突出部分の断面形状に応じた断面の第１の貫通孔が設けられた基板を、前記基板状電極として得る工程と、有する製造方法で製造されたものであり、
前記摩耗した基板状電極を再生するとき、前記基板状電極の前記基準孔および前記第１の貫通孔の少なくとも一方に、前記柱状部材を嵌め入れる工程と、前記柱状部材を嵌め入れた前記基板状電極の前記電極表面層の表面に、前記第２の材料を用いてコーティングして、前記電極表面層の厚さを増加させる工程と、少なくとも嵌め入れた前記柱状部材を除去する工程と、を有することを特徴とする摩耗した基板状電極を再生する方法を提供する。【００２０】
その際、前記製造方法で製造された前記基板状電極は、前記基準孔をもつ前記第１の基板と、前記第１の貫通孔が形成された前記電極表面層とを有して構成され、前記基板状電極を再生するとき、前記基準孔と前記第１の貫通孔に前記柱状部材を嵌め入れ、前記柱状部材を除去するとき、前記柱状部材を除去し、前記第１の基板と前記電極表面層を残すことが好ましい。
あるいは、前記製造方法で製造された前記基板状電極は、前記第１の貫通孔が形成された前記電極表面層で構成され、前記基板状電極を再生するとき、前記基準孔を有する前記第１の基板と同じ構成の第２の基板を容易し、この基板の基準孔と、前記基板状電極の前記第１の貫通孔に前記柱状部材を嵌め入れ、前記柱状部材および前記第２の基板を除去することも同様に好ましい。
また、本発明は、プラズマ生成容器内にプラズマを生成するために用いられて厚さが薄くなったガス放射孔を備えた、摩耗した基板状電極を再生する方法であって、
前記基準電極は、第１の材料からなる第１の基板の表面に複数の基準孔を形成する工程と、複数の柱状部材それぞれを、各柱状部材それぞれの少なくとも一部が前記第１の基板の前記表面から突出した状態となるよう、前記基準孔に嵌め入れて前記第１の基板に配置する工程と、前記第１の基板の前記表面に、前記柱状部材それぞれの端部が表面に露出するように、第２の材料からなる電極表面層を形成する工程と、少なくとも前記柱状部材を除去することで、前記電極表面層に、前記柱状部材の突出部分の断面形状に応じた断面の第１の貫通孔が設けられた基板を、前記基板状電極として得る工程と、を有する製造方法で製造されたものであり、
前記摩耗した基板状電極を再生するとき、前記基板状電極の前記基準孔の開口部を閉塞するために、前記基板状電極の一方の面にマスク層を形成する工程と、前記マスク層の形成された前記基板状電極の他方の面に、前記第２の材料を用いてコーティングして、前記電極表面層の厚さを増加させる工程と、前記電極表面層の厚さを増加させた後、前記マスク層を除去するとともに、前記一方の面に残る前記基準孔を用いて、前記電極表面層の増加した部分に基準孔を再形成する工程と、を有することを特徴とする摩耗した基板状電極を再生する方法を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法を利用することで、プラズマ処理中のパーティクル発生を十分に防止することができる、複数のガス放射孔を備えたプラズマ処理装置用電極を、十分に低いコストで製造することができる。本発明の製造方法を利用して製造したプラズマ処理装置用電極は、プラズマに曝された際の耐食性も十分に高く、長い期間安定したプラズマを生成することができる。また、電極表面がプラズマによって浸蝕されて厚さが低減し摩耗したプラズマ処理装置用基板であっても、本発明のプラズマ処理装置用電極の再生方法を利用することで、複数のガス放射孔を備えた形態を維持しつつ、電極を比較的低いコストで、上記基板を元の基板の厚さに再生することができる。このため、本発明の製造方法を利用することで、長期的なプラズマ処理装置のランニングコストを十分に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法によって作製されたプラズマ処理装置用電極を用いたプラズマ処理装置の一例を説明する概略断面図である。
【図２】図１に示すプラズマ処理装置が有する上部電極の概略斜視図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、図１および図２に示す上部電極の構成について説明する概略断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は、本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法の一例を説明する図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、柱状部材の概略斜視図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法を用いて行なう、プラズマ処理装置用電極の再生方法の一例を説明する図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は、本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法の一例を説明する図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は、本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法を用いて行なう、プラズマ処理装置用電極の再生方法の他の例を説明する図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、本発明のプラズマ処理装置用電極の再生方法の他の例を説明する図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  プラズマ処理装置
１１  処理室
１２  下部電極機構
１３  上部電極機構
１４  制御装置
１５  排気口
１６、１６Ａ  第１の高周波電源第１の整合器
１８、１８Ａ  第２の高周波電源
１７  電源部
２２  下部電極
２４  フォーカスリング
３２  上部電極
３３  ガス放射孔
３４  外部拡散室用部材
３６  内部拡散室用部材
３８  外側供給管
３９  内側供給管
４２  土台層
４４  電極表面層
５２  基準孔
５４  貫通孔
６０  柱状部材
６２  基体部
６４  凸状部
７０  第１組立体
７４  カバー層
８０、９６  使用済電極基板
９０  ベース基板
９２  貫通孔
９４  黒鉛体
９６  使用済電極基板
９８  マスク層
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明のプラズマ処置装置用電極の製造方法について説明する。図１は、プラズマ処理装置の一実施形態を説明する概略断面図である。この図に示すプラズマ処理装置は、本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法によって作製されたプラズマ処理装置用電極の一実施形態を用いて構成されている。
図１に示すプラズマ処理装置１０は、対向する２つの平板電極それぞれに、それぞれ異なる周波数の高周波電圧を印加し、プラズマの生成と入射するイオンのエネルギーを独立に制御する、いわゆる二周波励起容量結合式プラズマ処理装置である。【００２５】
本実施形態のプラズマ処理装置１０は、図１に示すように、アルミニウム等の導電性材料からなる処理室１１と、電源部１７と、を備えている。処理室１１には、下部電極機構１２と上部電極機構１３とが配置されている。電源部１７は、第１の高周波電源１６、第１の整合器１６Ａ、第２の高周波電源１８、第２の整合器１８Ａ、および制御装置１４とを有している。【００２６】
下部電極機構１２は、被処理体としてのウエハＷを載置する下部電極２２と、ウエハＷの外周を囲むように、下部電極２２の上面外周縁部に設けられたフォーカスリング２４とを有している。下部電極２２には第１の高周波電源１６が整合器１６Ａを介して接続されている。下部電極２２には、高周波電源１６から整合器１６Ａを介して高周波電圧が印加される。フォーカスリング２４は、ウエハＷの中央部付近とエッジ部分との、プラズマ処理速度の不均一性を是正するための公知のフォーカスリングである。なお、下部電極機構１２には、図示しない冷却システム及び加熱システムが内蔵され、これらの冷却システム及び加熱システムによって、ウエハＷを所定の温度に調整可能となっている。また、図示しない昇降機構を介して下部電極２２が昇降し、プラズマ処理の種類に応じて、ウエハＷと上部電極との隙間を適宜設定できるようになっている。【００２７】
上部電極機構１３は、上部電極３２と、外部拡散室用部材３４と、内部拡散室用部材３６とを有している。上部電極３２には第２の高周波電源１８が整合器１８Ａを介して接続されている。上部電極３２には、高周波電源１８から整合器１８Ａを介して高周波電圧が印加される。外部拡散室用部材３４は、その下面に開口部が形成された筐体状の部材であり、この開口部を閉塞するように上部電極３２が配置されている。内部拡散室用部材３６は、外部拡散室用部材３４内に設けられた筐体状の部材であり、その下面の開口部が、上部電極３２によって閉塞されるよう配置されている。外部拡散室用部材３４内には、図示しないガスボンベやマスフローコントローラ等を有して構成された図示しないガス供給装置と接続されている外側供給管３８を通じて、第１のガスが供給される。また、内部拡散室用部材３６内には、同様に図示しないガス供給装置と接続されている内側供給管３９を通じて、第２のガスが供給される。外側供給管３８および外部拡散室用部材３４で画される空間Ｓ1と、内側供給管３９および内部拡散室用部材３６で画される空間Ｓ2とは、空間的に分離しており、第１のガスと第２のガスとが、各供給管および各拡散室内では混合されない構成となっている。【００２８】
図２は、上部電極３２の概略斜視図である。上部電極３２は、円形基板形状の部材であり、上部電極３２の上面側から下面側まで貫通したガス放射孔３３が複数設けられている。なお、本発明によって製造される電極の基板面の形状は、特に限定されない。空間Ｓ1内に供給された第１のガスは、上部電極３２の比較的外縁周側に設けられているガス放射孔３３を通じて、上部電極３２と下部電極２２とに挟まれたプラズマ生成領域Ｐに供給される。また空間Ｓ2内に供給された第２のガスは、上部電極３２の比較的中心側に設けられているガス放射孔３３を通じて、プラズマ生成領域Ｐに供給される。プラズマ処理装置１０では、このように、第１のガスと第２のガスとを、上部電極３２のそれぞれ異なる領域にあるガス放射孔３３から、別々に、プラズマ生成領域Ｐに供給している。プラズマ処理に供する複数種類のガスを、基板状電極のそれぞれ異なる領域にあるガス放射孔から、それぞれ別々に供給することで、例えば、プラズマ生成領域Ｐに至るまでに各ガスが気相反応することを防止し、余分なパーティクルが発生することを防ぐことができる。【００２９】
処理室１１の底面には排気口１５が形成されており、排気口１５に接続された、ロータリーポンプやターボ分子ポンプなどの図示しない排気装置によって、処理室１１内のガス等が排気される構成となっている。なお、処理室１１には、処理室１１内の圧力を計測するための、図示しない圧力計が備えられている。【００３０】
制御装置１４は、プラズマ処理装置１０におけるプラズマ処理動作全体を制御する。制御装置１４は、第１の高周波電源１６、第１の整合器１６Ａ、第２の高周波電源１８、第２の整合器１８Ａに加え、上述したガス供給装置や排気装置、圧力計などとも接続されており、処理室１１内の雰囲気を、所定の圧力の処理用ガス雰囲に制御することが可能となっている。制御装置１４は、処理室１１内の処理用ガス雰囲気を所定の圧力に制御した状態で，第１の高周波電源１４から下部電極１２に例えば２ＭＨｚの第１の高周波電力を印加させ、同時に第２の高周波電源１５から上部電極１３に例えば６０ＭＨｚの第２高周波電力を印加させる。このように高周波電力が印加されると、第２の高周波電力の働きで、下部電極２２と上部電極３２の間の領域に、処理用ガスのプラズマが発生する。またプラズマＰが生成されるとともに、第１の高周波電力の働きで下部電極２２にセルフバイアス電位が発生する。これにより、下部電極２２上のウエハＷに対して、例えば反応性イオンエッチング等やＣＶＤ成膜等の、プラズマ処理が施される。【００３１】
近年、図１に示す装置１０のように、電極表面のそれぞれ異なる領域から、異なる種類のガスをそれぞれ別々にプラズマ生成領域に供給するプラズマ処理装置が提案されている。電極表面の異なる領域から、異なる種類のガスをそれぞれ別々にプラズマ生成領域に供給するためには、基板状の電極に、電極の上面側から下面側まで貫通した複数のガス放射孔を備えている必要がある。例えば、上記特許文献１記載のプラズマ処理装置用電極のように、２層構造の電極の一方の層が貫通孔を有さず、この層が多孔質ＳｉＣで構成されていると、この多孔質ＳｉＣ層内で各種ガスが混合してしまうことになる。上記特許文献１に記載のプラズマ処理装置用電極は、電極表面のそれぞれ異なる領域から、異なる種類のガスをそれぞれ別々にプラズマ生成領域に供給するプラズマ処理装置には、用いることができない。本願発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法は、一方の基板面から他方の基板面まで貫通したガス放射孔が複数設けられているプラズマ処理装置用電極を製造するための方法である。この製造方法により、プラズマ処理中のパーティクル発生を十分に防止するとともに、プラズマ処理装置のランニングコストを十分に低減させることを可能とする、ガス放射孔が複数設けられているプラズマ処理装置用電極を提供する。【００３２】
図３（ａ）および（ｂ）は、図１および図２に示す上部電極３２の構成について説明する概略断面図であり、（ａ）および（ｂ）は、それぞれ別々の実施形態を示している。なお、以降の各図において、形状や材質など、構造や機能が同様な部位については、各図それぞれにおいて同様な符号を用いて示す。図３（ａ）に示す例では、上部電極３２は、焼結ＳｉＣからなる土台層（第１の基板）４２の表面に、ＣＶＤ−ＳｉＣからなる電極表面層４４が設けられた二層構造となっている。図３（ａ）に示す例では、土台層４２に設けられている基準孔５２と、電極表面層４４に設けられている細径貫通孔（第２の貫通孔）５４とが連通してなるガス放射孔３３が、複数設けられた構成となっている。一方、図３（ｂ）に示す例では、上部電極３２は、ＣＶＤ−ＳｉＣからなる電極表面層４４のみの一層構造である。図３（ａ）および（ｂ）のいずれの例でも、プラズマに曝される側の表面がＣＶＤ−ＳｉＣであり、プラズマによる電極表面の浸蝕は比較的少なく、長期間にわたって安定してプラズマを生成することができる。また、図３（ａ）および（ｂ）のいずれの例でも、ガス放射孔３３は、電極の上面側から下面側まで貫通した複数のガス放射孔３３を備えている。図３（ａ）および（ｂ）いずれのプラズマ処理装置用電極も、異なる種類のガスをそれぞれ別々にプラズマ生成領域に供給するプラズマ処理装置に、好適に用いることができる。【００３３】
以下、本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法について、詳述する。図４（ａ）〜（ｅ）は、本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法の一例について説明する図であり、図３（ａ）に示す形態の上部電極３２を製造する例について示している。【００３４】
まず、焼結ＳｉＣからなる基板である土台層４２の表面に複数の基準孔５２を形成する（図４（ａ））。土台層４２は、例えば厚みが１０ｍｍの焼結ＳｉＣ基板である。この土台層４２に、例えば孔径が０．８ｍｍの複数の貫通孔（基準孔５２）を、機械加工によって、所定の位置に形成する。本実施形態では、基準孔５２の断面形状は円形状である。機械加工としては、例えば、ドリル加工、超音波加工、レーザ加工といった公知の加工方法を用いればよい。焼結ＳｉＣは、ＣＶＤ−ＳｉＣに比べると物理的な強度も化学的な強度も比較的低いが、例えば孔径が０．５ｍｍ以下程度の極端に細い径の貫通孔を一度に大量に形成するには、機械加工では手間が大きくなり、孔径の誤差など加工精度も低下する。なお、超音波加工法といった、機械加工よりも精度の高い工法を用いることもできるが、この場合、製造コストが増加してしまう。しかし、孔径が０．８ｍｍ程度ならば、手間やコストをそれほど大きくすることなく、焼結ＳｉＣに対して、複数の貫通孔（基準孔）を一度に大量に形成することができる。【００３５】
次に、土台層４２の各基準孔５２に、黒鉛からなる複数の柱状部材６０をそれぞれ配置する（図４（ｂ））。図５（ａ）および（ｂ）は、柱状部材６０の概略斜視図であり、（ａ）と（ｂ）とで、それぞれ異なる実施形態を示している。まず、図５（ａ）について説明すると、柱状部材６０は、基準孔５２の断面形状と略一致する断面形状をもつ基体部６２と、基体部６２の断面積よりも小さい断面積を有する凸状部６４とを備えている。基体部６２の断面形状は、土台層４２の基準孔５２に対応しており、直径約０．８ｍｍの円形状となっている。なお、本願発明において、柱状部材６０の基体部６２および凸状部６４の各部の断面形状は、円形状であることに限定されない。また、基体部６２の高さＨ１は、土台層４２の厚みと対応しており、Ｈ１は約１０ｍｍとなっている。また、柱状部材６０の凸状部６４の断面形状は、直径０．５ｍｍの円形状となっている。凸状部６４の高さＨ２は、例えば、５．０ｍｍとなっている。凸状部６４の高さＨ２は、最終的な上部電極における電極表面層（ＣＶＤ−ＳｉＣ層からなる層）の設定膜厚以上の厚さとなっている（なお、後述するが、本実施形態では、最終的な電極表面層４４の設定膜厚を４．０ｍｍとしている）。黒鉛は硬度が低く加工性が良好であり、直径が０．５ｍｍ程度の断面形状をもつ円柱状の凸状部ならば、高い形状精度で比較的安価に作製することができる。また、黒鉛のように硬度が低く加工性が良好な材料ならば、断面形状が例えば０．１ｍｍ程度と小さい凸状部を有する柱状部材を形成することもできる。【００３６】
図５（ｂ）の例では、凸状部６４の断面積が、基体部６２に近付くにしたがって大きくなっており、基体部６２の側面と凸状部６４の側面とが、段差が生じないように滑らかにつながっている。いうなれば、凸状部６４の側面形状は流線形状となっている。後述する図４〜図８の各図においては、柱状部材６０の形状として、図５（ａ）に示す形状を例示している。柱状部材が図５（ａ）に示す形態であっても、図５（ｂ）に示す形態であっても、各図に示す工程自体は特に違いはない。図５（ｂ）のように、柱状部材６０の凸状部６４の側面形状が流線形状となっていることの特有の効果については、後述する。【００３７】
柱状部材６０は、柱状部材６０の基体部６２が基準孔５２それぞれに嵌め入れられることで、土台層４２に配置される。この配置状態で、土台層４２の表面から柱状部材６０の凸状部６４が突出した、第１組立体７０を構成する。柱状部材６０の基体部６２を基準孔５２に固定するために、必要に応じて接着剤や公知の硬化性樹脂を用いてもよい。【００３８】
次に、凸状部６４が突出した状態の第１組立体７０を、公知のＣＶＤ装置に導入し、第１組立体７０の表面に、ＣＶＤ−ＳｉＣからなるカバー層７４を形成する。ＣＶＤ法は、成膜対象基板表面の凹凸に対して、ステップカバレッジ性が良好である。カバー層７４は、土台層４２の表面から突出した凸状部６４も含めて、第１組立体７０の表面全体を被覆する（図４（Ｃ））。この際、カバー層７４の、土台層４２の表面部分からカバー層７４の表面までの膜厚が、最終的な上部電極における電極表面層（ＣＶＤ−ＳｉＣ層からなる層）の設定膜厚以上の厚さとなるよう、カバー層７４を成膜する。本実施形態では、土台層４２の表面部分からカバー層７４の表面までの膜厚Ｈ３が４．０ｍｍ〜４．５ｍｍとなるよう、カバー層７４を成膜する。【００３９】
次に、第１組立体７０表面を被覆したカバー層７４を平坦化処理をする。この平坦化処理により、カバー層７４の厚さを、最終的な上部電極における電極表面層（ＣＶＤ−ＳｉＣ層からなる層）の設定膜厚まで低減させることで、凸状部６４の端部が表面に露出した状態にある、ＣＶＤ−ＳｉＣ層からなる電極表面層４４を形成する（図４（ｄ））。本実施形態では、最終的な電極表面層４４の設定膜厚を４．０ｍｍとしており、カバー層７４の厚さがこの設定膜厚となるよう、カバー層７４の厚さを平坦化する。平坦化処理は、機械研磨など、公知である各種方法を用いて行なえばよい。【００４０】
次に、電極表面層４４が形成された状態の第１組立体７０を、酸化性雰囲気中に配置して加熱することで、黒鉛からなる柱状部材６０を酸化させて分解除去する（図４（ｅ））。例えば、電極表面層４４が形成された状態の第１組立体７０を、酸素が供給されている加熱炉内に配置し、例えば１０００℃程度の高温に加熱する。これにより、焼結ＳｉＣからなる土台層４２の表面にＣＶＤ−ＳｉＣからなる電極表面層４４が設けられた、二層構造の基板状の上部電極３２を得る。以上の工程を経て作製された上部電極３２には、基準孔５２と細径貫通孔５４とが連通してなるガス放射孔３３も形成される。【００４１】
いうまでもないが、細径貫通孔５４は、柱状部材６０の凸状部６４に応じた形状の貫通孔であり、孔径は０．５ｍｍとなっている。ＣＶＤ−ＳｉＣは、機械的な強度が非常に高いため、これほど小さい径の孔を形成するには、超音波加工などの特殊な工法を利用する必要があり、大変な手間とコストが必要であった。本願発明のプラズマ処理装置用電極基板の製造方法によると、例えばＣＶＤ−ＳｉＣなど、機械的強度が比較的強い材料からなる電極表面層であっても、例えば０．５ｍｍといった小さな径の貫通孔を、比較的低いコストで製造することができる。また、黒鉛は硬度が低く加工性が良好であり、断面形状が例えば０．１ｍｍ程度と小さい凸状部を有する柱状部材を形成することもできる。すなわち、本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法を用いれば、例えば、孔径が０．１ｍｍといった、機械加工や超音波加工では達成できない程度まで小さい径のガス供給孔を備えた、ＣＶＤ−ＳｉＣ層からなる電極表面層を形成することができる。【００４２】
また、図５（ｂ）のように、柱状部材６０の凸状部６４の側面形状が流線形状である場合、基準孔５２の側から細径貫通孔５４を通過するガスの流れに、乱流が発生することを抑制することができる。プラズマ処理装置でのプラズマ処理の最中における、ガスの流れのコントロール性を向上させるためには、図５（ｂ）のように、柱状部材の凸状部の側面形状が流線形状であることが好ましい。ただし、黒鉛の加工にかかるコストの面では、図５（ａ）に示す形状の方が図５（ｂ）に示す形状に比べて有利である（コストが少ない）。柱状部材６０の形状は、プラズマ処理に求められているガスコントロール性や、装置を運用する上でのコストなど、各種要請のバランスに応じて適宜設定すればよい。【００４３】
本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法を用いれば、表面がプラズマによって浸蝕されて基板厚が低減した電極を、比較的低いコストで元の状態に再生させることができる。具体的には、表面がプラズマによって浸蝕されて電極表面層の厚さが低減した電極を、低いコストで、電極表面層の厚さを元の厚さに回復させることができる。【００４４】
図６（ａ）〜（ｅ）は、本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法を用いて行なう、プラズマ処理装置用電極の再生方法について説明する図である。図６（ａ）〜（ｅ）に示す処理では、予めプラズマ処理装置に装着されてプラズマの生成に用いられることで、プラズマ処理装置に装着された最初の時点に比べて電極表面層４４の厚さが減少した使用済電極基板８０について、電極表面層の厚さを元の厚さまで回復させている。図６（ａ）〜（ｅ）に示す方法の処理対象となる使用済電極基板８０は、図４（ａ）〜（ｅ）に示す方法で製造された二層構造の上部電極であり、予め装置１０に装着されてプラズマに曝されることで、表面電極層の厚さが製造時点に比べて減少している。例えば、プラズマに繰り返しされることで、製造時点において（装置１０に装着された時点）において４．０ｍｍだった電極表面層の厚さが、例えば３．０ｍｍまで低減している。【００４５】
まず、図６（ａ）に示すような、使用済電極基板８０に設けられたガス放射孔３３に、黒鉛からなる上述の柱状部材６０を嵌め入れて配置する（図６（ｂ））。基準孔５２と細径貫通孔５４とからなるガス放射孔３３は、柱状部材６０を用いて作製されたものであり、特に細径貫通孔５４は柱状部材６０の形状に応じた形状となっている。使用済電極基板８０に設けられたガス放射孔３３に対しては、黒鉛からなる上述の柱状部材６０を、容易に嵌め入れて配置することができる。【００４６】
次に、この状態で公知のＣＶＤ装置に導入し、厚さが減少している電極表面層４４の表面に、ＣＶＤ−ＳｉＣからなるカバー層７４を形成する。この際、図４（ｃ）に示す場合と同様、土台層４２の表面部分に対応する部分の膜厚が、最終的な上部電極における電極表面層（ＣＶＤ−ＳｉＣ層からなる層）の設定膜厚以上の厚さとなるよう、カバー層７４を成膜する。【００４７】
この後、図６（ｄ）に示すように、図４（ｄ）と同様の方法で、成膜したカバー層７４を平坦化処理して、カバー層７４の厚さを、最終的な上部電極における電極表面層（ＣＶＤ−ＳｉＣ層からなる層）の設定膜厚まで低減させることで、凸状部６４の端部が表面に露出させる。この状態で、図６（ｅ）に示すように、酸化性雰囲気中に配置して加熱することで、黒鉛からなる柱状部材６０を酸化させて分解除去する。図６（ａ）〜（ｅ）に示す製造方法を用いることで、予めプラズマ処理装置に装着されてプラズマの生成に用いられることで、プラズマ処理装置に装着された時点に比べて電極表面層４４の厚さが減少した使用済電極基板８０について、電極表面層の厚さを元の厚さに回復させることができる。【００４８】
次に、本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法の、他の実施形態について説明する。詳述する。図７（ａ）〜（ｅ）は、本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法の一例について説明する図であり、図３（ｂ）に示す実施形態の上部電極３２を製造する例について示している。【００４９】
まず、表面に複数の貫通孔（第２の貫通孔）９２が形成されている、黒鉛からなるベース基板（第１の基板）９０を用意する（図７（ａ））。ベース基板９０は、例えば厚みが１０ｍｍの黒鉛基板である。ベース基板９０には、例えば孔径が０．８ｍｍの貫通孔である複数の貫通孔９２が、機械加工によって、所定の位置に形成されている。貫通孔９２は、柱状部材６０の基体部６２と対応する形状となっている。【００５０】
このベース基板９０の貫通孔９２に、黒鉛からなる複数の柱状部材６０をそれぞれ配置する（図７（ｂ））。この柱状部材６０の配置は、図４（ｂ）に示す方法と同様に行なえばよい。柱状部材６０は、柱状部材６０の基体部６２を貫通孔９２それぞれに嵌め入れることで、ベース基板９０に配置される。この配置状態で、ベース基板９０の表面から柱状部材６０の凸状部６４が突出した黒鉛体９４を構成する。柱状部材６０の基体部６０を基準孔５２に固定するために、必要に応じて接着剤や公知の硬化性樹脂を用いてもよい。【００５１】
次に、凸状部６４が突出した状態の黒鉛体９４を、公知のＣＶＤ装置に導入し、黒鉛体９４の表面に、ＣＶＤ−ＳｉＣからなるカバー層７４を形成する（図７（ｃ））。ＣＶＤ法は、成膜対象基板表面の凹凸に対して、ステップカバレッジ性が良好である。カバー層７４は、ベース基板９０の表面から突出した凸状部６４も含めて、黒鉛体９４の表面全体を被覆する。この際、図４（ｃ）に示す方法と同様、カバー層７４の、ベース基板９０の表面部分からカバー層７４の表面までの膜厚が、最終的な上部電極における電極表面層（ＣＶＤ−ＳｉＣ層からなる層）の設定膜厚以上の厚さとなるよう、カバー層７４を成膜する。【００５２】
次に、黒鉛体９４表面を被覆したカバー層７４を平坦化処理する。これにより、カバー層７４の厚さを、最終的な上部電極における電極表面層（ＣＶＤ−ＳｉＣ層からなる層）の設定膜厚まで低減させることで、凸状部６４の端部が表面に露出した状態の、ＣＶＤ−ＳｉＣ層からなる電極表面層４４を形成する（図７（ｄ））。【００５３】
次に、電極表面層４４が形成された状態にある黒鉛体９４を、酸化性雰囲気中に配置して加熱することで、黒鉛からなる黒鉛体９４全体を酸化させて分解除去する（図７（ｅ））。黒鉛体９４の分解除去は、図４（ｅ）に示す、柱状部材６０の分解除去と同様に行なえばよい。本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法を用いれば、例えば、孔径が０．１ｍｍといった、機械加工や超音波加工では達成できない程度まで小さい径のガス供給孔を備えた、ＣＶＤ−ＳｉＣ層のみからなる基板状電極３２を得ることができる。【００５４】
このＣＶＤ−ＳｉＣ層のみからなる基板状電極についても、本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法を用いれば、また、表面がプラズマによって浸蝕されて基板の厚さが低減した電極を、比較的低いコストで元の状態に再生させることができる。具体的には、表面がプラズマによって浸蝕されて電極表面層の厚さが低減した電極を、低いコストで、電極表面層の厚さを元の厚さまで回復させることができる。【００５５】
図８（ａ）〜（ｅ）は、本発明のプラズマ処理装置用電極の再生方法の他の例について説明する図である。図８（ａ）〜（ｅ）では、予めプラズマ処理装置に装着されてプラズマの生成に用いられることで、プラズマ処理装置に装着された時点に比べて板厚が減少して摩耗した、ＣＶＤ−ＳｉＣのみからなる使用済電極基板９６について、電極の基板厚を元の厚さに回復させている。図８（ａ）〜（ｅ）に示す方法の処理対象となる使用済電極基板９６は、図７（ａ）〜（ｅ）に示す方法で作製されたＣＶＤ−ＳｉＣのみからなる上部電極であり、予め装置１０に装着されてプラズマに曝されることで、厚さが製造時点に比べて減少している。例えば、プラズマに繰り返し曝されることで、製造終了時点において（装置１０に装着された時点）において４．０ｍｍだった使用済電極基板９６の厚さが、例えば３．０ｍｍまで低減している。【００５６】
まず、図８（ａ）に示すような、使用済電極基板９６に設けられたガス放射孔３３に、ベース基板（第２の基板）９０と柱状部材６０からなる黒鉛体９４を嵌め入れて配置する。すなわち、基準孔５２を有する土台層（第１の基板）４２と同じ構成のベース基板９０を用意し、このベース基板９０の基準孔と、使用済電極基板９６のガス放射孔３３に黒鉛体９４を構成する柱状部材６０を嵌め入れる。（図８（ｂ））。使用済電極基板９６のガス放射孔３３は柱状部材６０を用いて作製されたものであり、ガス放射孔３３は、柱状部材６０の凸状部６４の形状に応じた形状となっている。使用済電極基板９６に設けられたガス放射孔３３には、容易に、黒鉛からなる上述の柱状部材６０を嵌め入れて配置することができる。【００５７】
次に、この状態で公知のＣＶＤ装置に導入し、厚さが減少している使用済電極基板９６の表面に、ＣＶＤ−ＳｉＣからなるカバー層７４を形成する（図８（ｃ））。この際、図６（ｃ）に示す場合と同様、土台層４２の表面部分から最表面までの膜厚が、最終的な上部電極における電極表面層（ＣＶＤ−ＳｉＣ層からなる層）の設定膜厚以上の厚さとなるよう、カバー層７４を成膜する。本実施形態では、使用済電極基板９６の表面部分に対応する部分の膜厚Ｈ３が４．０ｍｍとなるよう、カバー層７４を成膜する。【００５８】
この後、図８（ｄ）に示すように、図６（ｄ）に示す方法と同様、成膜したカバー層７４を平坦化処理して、カバー層７４の厚さを、最終的な上部電極における電極表面層（ＣＶＤ−ＳｉＣ層からなる層）の設定膜厚まで低減させる。これにより、凸状部６４の端部を表面に露出させる（図８（ｄ））。この状態で、酸化性雰囲気中に配置して加熱することで、黒鉛からなる黒鉛体９４を酸化させて分解除去する（図８（ｅ））。予めプラズマ処理装置に装着されプラズマの生成に用いられて、プラズマ処理装置に装着された時点に比べて電極表面層４４の厚さが減少した使用済電極基板９６について、図８（ａ）〜（ｅ）に示す再生方法を用いることにより、電極表面層の厚さを元の厚さに回復させることができる。【００５９】
さらに、本発明では、図９（ａ）〜（ｃ）に示すような再生方法を行うこともできる。図８（ｂ）に示す方法、すなわちベース基板９０と柱状部材６０からなる黒鉛体９４を用いて、柱状部材６０を、使用済電極基板９６の基準孔に嵌め入れる方法の替わりに、図９（ａ）に示すようなマスク層９８を、カバー層７４を設ける側と反対側の面に形成し、このマスク層９８により反対側の基準孔の開口部を閉塞する。
この後、使用済電極基板９６の膜厚が設定膜厚以上の厚さとなるよう、ＣＶＤ−ＳｉＣからなるカバー層７４を成膜する（図９（ｂ）参照）。このとき、基準孔にカバー層７４は形成されない。この後、図８（ｄ）と同様に、成膜したカバー層７４を平坦化処理して、カバー層７４の厚さを、最終的な上部電極における電極表面層（ＣＶＤ−ＳｉＣ層からなる層）の設定膜厚まで低減させる。さらに、マスク層９８を除去し、マスク層９８の除去後に残る基準孔を用いて基準孔が基板を貫通するように機械加工や超音波加工により再形成する（図９（ｃ）参照）。
マスク層９８の形成され除去された側の基板面には、既存の基準孔が残るので、この基準孔をトレースしてカバー層７４の部分の基準孔を容易に形成することができる。これにより、基準孔を最初から形成する場合に比べてコスト削減および孔の精度が維持できる。【００６０】
以上、本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法を利用することで、プラズマ処理中のパーティクル発生を十分に防止することができる、複数のガス放射孔を備えたプラズマ処理装置用電極を、十分に低いコストで製造することができる。例えば、ＣＶＤ−ＳｉＣ層を表面とする基板状電極に対して、孔径が０．５ｍｍ以下程度の極端に細い径の貫通孔を一度に大量に形成するには、機械加工では手間が大きくなり、孔径の誤差など加工精度も低下する。なお、超音波加工法といった、機械加工よりも精度の高い工法を用いることもできるが、例えば超音波加工法であっても、機械加工の約５０％程度の製造コストは必要であった。これらの製造方法に対し、本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法を利用すると、孔径が０．５ｍｍ以下程度の極端に細い径の貫通孔を、例えば機械加工での製造コストの約２０％といった著しく低い製造コストで、一度に大量に形成することが可能である。また、機械加工法や超音波加工法では達成できなかった、孔径が約０．１ｍｍ以下の微細な貫通孔であっても、本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法を利用すれば、精度良く形成することができる。【００６１】
また、機械加工や超音波加工では、機構上、形成しようとする孔の孔径が小さければ小さいほど、孔の内壁面に加工キズが形成されたり、また微細な削りカスが基板に付着し残存する。このような削りカスや加工キズを有するガス放射孔を備える電極を用い、プラズマ処理装置においてプラズマ処理を行うと、加工キズや削りカスが原因となり、プラズマ処理中に比較的多くのパーティクルが発生してしまう。本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法では、予め作製した、滑らかな表面の柱状部材を用い、この柱状部材の表面形状に従った内面形状を成した貫通孔からなるガス放射孔を有するプラズマ処理装置用電極を形成することができる。本発明の製造方法によって作製したプラズマ処理装置用電極を用いれば、プラズマ処理の最中に余分なパーティクルが発生することがない。【００６２】
本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法を利用して製造したプラズマ処理装置用電極は、プラズマに曝された際の耐食性も十分に高く、長い期間安定したプラズマを生成することができる。また、電極表面がプラズマによって浸蝕されて基板厚が低減した場合も、本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法を利用することで、複数のガス放射孔を備えた状態で、元の基板厚に、比較的低いコストで再生することができる。すなわち、本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法を利用することで、プラズマ処理装置のランニングコストを十分に低減させることができる。【００６３】
なお、上記の各実施形態では、本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法によって製造するプラズマ処理装置用電極として、生成したプラズマに曝される電極表面層の材質がＣＶＤ−ＳｉＣである例について記載した。本願発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法によって製造するプラズマ処理装置用電極は、生成したプラズマに曝される電極表面層の材質（第２の材料）がＣＶＤ−ＳｉＣであることに限定されない。例えば、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮなどであってもよく。なお、第１の材料や、柱状部材の材料についても特に限定されず、各種公知の材料を適宜用いればよい。【００６４】
また、柱状部材の除去についても、柱状部材を酸化させて分解除去することに限定されない。例えば、薬品に浸すことで柱状部材のみを限定的に溶解除去してもよい。例えば、第１の材料と第２の材料とは残しつつ、柱状部材のみを除去できるよう、第１の材料や柱状部材などの材質と、柱状部材の除去方法との組み合わせについて、適宜設定すればよい。【００６５】
以上、本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法および再生方法について説明したが、本発明のプラズマ処理装置用電極の製造方法は上記実施例に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【図１】
2008146918.tif 000003
【図２】
2008146918.tif 000004
【図３】
2008146918.tif 000005
【図４】
2008146918.tif 000006
【図５】
2008146918.tif 000007
【図６】
2008146918.tif 000008
【図７】
2008146918.tif 000009
【図８】
2008146918.tif 000010
【図９】
2008146918.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成21年3月25日(2009.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置に装着され、高周波電圧が印加されることでプラズマ生成容器内にプラズマを生成するために用いる、ガス放射孔を備えた基板状電極を製造する方法であって、
第１の材料からなる第１の基板の表面に複数の基準孔を形成する工程と、
複数の柱状部材それぞれを、各柱状部材それぞれの少なくとも一部が前記第１の基板の前記表面から突出した状態となるよう、前記基準孔に嵌め入れて前記第１の基板に配置する工程と、
前記第１の基板の前記表面に、前記柱状部材それぞれの端部が表面に露出するように、第２の材料からなる電極表面層を形成する工程と、
少なくとも前記柱状部材を除去することで、前記電極表面層に、前記柱状部材の突出部分の断面形状に応じた断面を持ち、前記基準孔より細径の第１の貫通孔が設けられた基板を、前記基板状電極として得る工程と、を有することを特徴とするプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項２】
前記柱状部材は、基体部と凸状部とを有し、
前記基体部は、前記基準孔の断面形状と略一致する断面形状を有し、前記凸状部は、前記第１の基板に配置された際、前記第１の基板の前記表面から突出した突出部分となり、さらに、前記基体部の断面積よりも小さい断面積を有する請求項1に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項３】
前記電極表面層を形成する工程では、
前記第１の基板の前記表面から突出した前記柱状部材の前記突出部分全体を覆うように前記第２の材料を用いてコーティングした後、コーティングした前記第２の材料の表面を加工して前記柱状部材の端部を表面に露出させて、前記電極表面層を形成する請求項１または２に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項４】
前記基準孔は、前記第１の基板を貫通する貫通孔であり、
前記基板状電極は、前記基準孔をもつ前記第１の基板と、前記第１の貫通孔が形成された前記電極表面層とを有して構成され、
前記基板状電極が備える前記ガス放射孔は、前記基準孔と前記第１の貫通孔とが連通して形成された孔であり、
前記基板状電極を得る工程では、前記柱状部材のみを除去して、前記基板状電極を得る請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項５】
前記電極表面層を形成する工程では、前記第１の基板の前記表面にＣＶＤ成膜工程を施し、ＣＶＤ−ＳｉＣからなる層を、前記電極表面層として形成する請求項４に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項６】
前記第１の材料は、焼結ＳｉＣである請求項４または５に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項７】
前記柱状部材は黒鉛またはカーボンからなる請求項４〜６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項８】
前記柱状部材を除去するとき、酸素含有雰囲気中で加熱して前記柱状部材を酸化させることで、前記柱状部材を分解除去する請求項７に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項９】
前記基板状電極は、前記電極表面層のみで構成され、
前記基板状電極を得る工程では、前記柱状部材ともに前記第１の基板を除去して、前記基板状電極を得る請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項１０】
前記電極表面層を形成する工程では、前記第１の基板の前記表面にＣＶＤ成膜処理を施し、ＣＶＤ−ＳｉＣからなる層を、前記電極表面層として形成する請求項９に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の基板および前記柱状部材は、いずれも黒鉛またはカーボンからなる請求項８または９に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項１２】
前記柱状部材を除去するとき、酸素含有雰囲気中で加熱して前記第１の基板および前記柱状部材を酸化させることで、前記第１の基板および前記柱状部材を分解除去する請求項１１に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項１３】
前記柱状部材の基体部の断面と凸状部の断面とが段差が生じないように滑らかに接続されている請求項１〜１２のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項１４】
プラズマ生成容器内にプラズマを生成するために用いられて厚さが薄くなったガス放射孔を備えた、摩耗した基板状電極を再生する方法であって、
前記基板状電極は、
第１の材料からなる第１の基板の表面に複数の基準孔を形成する工程と、
複数の柱状部材それぞれを、各柱状部材それぞれの少なくとも一部が前記第１の基板の前記表面から突出した状態となるよう、前記基準孔に嵌め入れて前記第１の基板に配置する工程と、
前記第１の基板の前記表面に、前記柱状部材それぞれの端部が表面に露出するように、第２の材料からなる電極表面層を形成する工程と、
少なくとも前記柱状部材を除去することで、前記電極表面層に、前記柱状部材の突出部分の断面形状に応じた断面の第１の貫通孔が設けられた基板を、前記基板状電極として得る工程と、を有する製造方法で製造されたものであり、
前記摩耗した基板状電極を再生するとき、前記基板状電極の前記基準孔および前記第１の貫通孔の少なくとも一方に、前記柱状部材を嵌め入れる工程と、
前記柱状部材を嵌め入れた前記基板状電極の前記電極表面層の表面に、前記第２の材料を用いてコーティングして、前記電極表面層の厚さを増加させる工程と、
少なくとも嵌め入れた前記柱状部材を除去する工程と、を有することを特徴とする摩耗した基板状電極を再生する方法。
【請求項１５】
前記製造方法で製造された前記基板状電極は、前記基準孔をもつ前記第１の基板と、前記第１の貫通孔が形成された前記電極表面層とを有して構成され、
前記基板状電極を再生するとき、前記基準孔と前記第１の貫通孔に前記柱状部材を嵌め入れ、前記柱状部材を除去するとき、前記柱状部材を除去し、前記第１の基板と前記電極表面層を残す請求項１４に記載の摩耗した基板状電極を再生する方法。
【請求項１６】
前記製造方法で製造された前記基板状電極は、前記第１の貫通孔が形成された前記電極表面層で構成され、
前記基板状電極を再生するとき、前記基準孔を有する前記第１の基板と同じ構成の第２の基板を用意し、この基板の基準孔と前記基板状電極の前記第１の貫通孔に前記柱状部材を嵌め入れ、前記柱状部材および前記第２の基板を除去する請求項１４に記載の摩耗した基板状電極を再生する方法。
【請求項１７】
プラズマ生成容器内にプラズマを生成するために用いられて厚さが薄くなったガス放射孔を備えた、摩耗した基板状電極を再生する方法であって、
前記基準電極は、
第１の材料からなる第１の基板の表面に複数の基準孔を形成する工程と、
複数の柱状部材それぞれを、各柱状部材それぞれの少なくとも一部が前記第１の基板の前記表面から突出した状態となるよう、前記基準孔に嵌め入れて前記第１の基板に配置する工程と、
前記第１の基板の前記表面に、前記柱状部材それぞれの端部が表面に露出するように、第２の材料からなる電極表面層を形成する工程と、
少なくとも前記柱状部材を除去することで、前記電極表面層に、前記柱状部材の突出部分の断面形状に応じた断面の第１の貫通孔が設けられた基板を、前記基板状電極として得る工程と、を有する製造方法で製造されたものであり、
前記摩耗した基板状電極を再生するとき、前記基板状電極の前記基準孔の開口部を閉塞するために、前記基板状電極の一方の面にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層の形成された前記基板状電極の他方の面に、前記第２の材料を用いてコーティングして、前記電極表面層の厚さを増加させる工程と、
前記電極表面層の厚さを増加させた後、前記マスク層を除去するとともに、前記一方の面に残る前記基準孔を用いて、前記電極表面層の増加した部分に基準孔を形成する工程と、を有することを特徴とする摩耗した基板状電極を再生する方法。
【国際調査報告】
2008146918.tif 000012
2008146918.tif 000013