(57)【要約】      （修正有）【課題】ガス孔が形成されている内側電極の交換が容易で、かつ、内側電極と外側電極を接合するろう材が、プラズマに晒され難い電極構造を提供する。【解決手段】複数のガス孔３を有する内側電極１は、外周面の一部に設けられる第１の当接面１３を有する。外側電極２は、内周面の一部に内側電極１の第１の当接面１３に対応して設けられた第２の当接面２２を有する。内側電極１と外側電極２は、第１の当接面１３と第２の当接面２２で相互に当接する。内側電極１と外側電極２の表側主面から前記両当接面に到達するろう材充填孔に、ろう材３０が充填され、内側電極１と外側電極２が接合される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理用のガスの流路を構成する複数のガス孔が形成された内側電極と、前記内側電極の外周で前記内側電極に接合される外側電極を有するプラズマ処理装置用電極であって、
前記内側電極は、前記内側電極の外周面の一部に設けられる第１の当接面を有し、
前記外側電極は、前記外側電極の内周面の一部に前記内側電極の第１の当接面に対応して設けられた第２の当接面を有し、
前記内側電極と前記外側電極は、前記第１の当接面と前記第２の当接面で相互に当接可能であり、前記内側電極と前記外側電極の表側主面から前記第１と第２の当接面に到達するろう材充填孔に充填されるろう材により接合可能であることを特徴とするプラズマ処理装置用電極。
【請求項２】
前記内側電極の第１の当接面は、所定テーパーの傾斜面を有し、
前記外側電極の第２の当接面は、前記内側電極の第１の当接面の傾斜面に対応した逆テーパーの傾斜面を有す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用電極。
【請求項３】
前記第１の当接面に隣接する前記内側電極の外周面の一部に、前記内側電極の内部側に向けて形成されるろう材溜を有することを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置用電極。
【請求項４】
前記内側電極の表側主面から前記ろう材溜に達する孔が、前記内側電極の外周部に設けられることを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置用電極。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置用電極を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記内側電極と前記外側電極の裏側主面が、前記プラズマ処理装置のプラズマ処理室側に対向して配置されることを特徴とする請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
複数のガス孔が形成され、外周面の一部に第１の当接面を備える内側電極を準備する工程と、
前記内側電極の前記第１の当接面に対応した第２の当接面を内周面の一部に備える外側電極を準備する工程と、
前記内側電極の前記第１の当接面と前記外側電極の前記第２の当接面の少なくとも一部を当接させる工程と、
前記内側電極と前記外側電極を当接させる工程で前記内側電極の外周面と前記外側電極の内周面間に形成されるろう材充填孔にろう材を充填する工程と、
を具備すること特徴とするプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【請求項８】
前記外側電極の第２の当接面側の裏側主面内周に沿って加圧する工程を具備することを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理装置用電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、プラズマ処理装置用電極とその製造方法、及びプラズマ処理装置
に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラズマ耐性を有する保護膜が表面に施された電極、並びに、その電極を備えたプラズマ処理装置が開示されている。プラズマ耐性の保護膜が施された電極であっても長期の使用により劣化する。特に、チャンバ内にフッ素系ガスや塩素系ガスを供給する為に電極に設けられたガス孔が劣化し易い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−６０１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一つの実施形態は、ガス孔が形成されている内側電極の交換が容易で、かつ、内側電極と外側電極を接合するろう材が、プラズマに晒され難い電極構造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】
【０００５】
本発明の一つの実施形態によれば、処理用のガスの流路を構成する複数のガス孔が形成された内側電極と、前記内側電極の外周で接合される外側電極を有する。前記内側電極は、外周面の一部に設けられる第１の当接面を有し、前記外側電極は、内周面の一部に前記内側電極の第１の当接面に対応して設けられた第２の当接面を有する。前記内側電極と前記外側電極は、前記第１の当接面と第２の当接面で相互に当接する。前記内側電極と前記外側電極の主表面から前記当接面に到達するろう材充填孔に充填されるろう材により接合されることを特徴とするプラズマ処理装置用電極が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１の実施形態のプラズマ処理装置用電極の製造工程を模式的に示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態のプラズマ処理装置用電極の製造工程の一部を詳細に説明するための図である。
【図３】図３は、第２の実施形態のプラズマ処理装置用電極を模式的に示す図である。
【図４】図４は、第３の実施形態のプラズマ処理装置用電極の製造工程を模式的に示す図である。
【図５】図５は、第４の実施形態のプラズマ処理装置用電極の製造工程の途中段階を模式的に示す図である。
【図６】図６は、第５の実施形態のプラズマ処理装置用電極を模式的に示す図である。
【図７】図７は、第６の実施形態のプラズマ処理装置を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかるプラズマ処理装置用電極とその製造方法、及びプラズマ処理装置を詳細に説明する。なお、これら実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態のプラズマ処理装置用電極の製造工程を模式的に示す図である。まず、第１図（Ａ）に示す如く、所定の機械加工が施され、複数のガス孔（３）を有する内側電極（１）が準備される。内側電極（１）は、所定のテーパーの傾斜面（１１）を有する。傾斜面（１１）には、ろう材を充填するためのろう材充填孔（図示せず）が設けられるが、説明の便宜上、ろう材充填孔は省略している。ろう材充填孔を備えた形態については、後述する。併せて、内側電極（１）の傾斜面（１１）に対応した逆テーパーの傾斜を有する接合面（２１）を備えた外側電極（２）を準備する。内側電極（１）及び外側電極は、例えば、アルミニウム製である。
【０００９】
次に、内側電極（１）と外側電極（２）の位置合せが行われる（図１（Ｂ））。
【００１０】
次に、内側電極（１）と外側電極（２）の嵌め合わせが行われる（図１（Ｃ））。嵌め合わせの後、内側電極（１）と外側電極（２）の接合面間に形成されるろう材充填孔（図示せず）にろう材を充填する。ろう材充填孔に所定のろう材棒（図示せず）を押し付け、加熱することでろう材を溶融して、ろう材充填孔に充填する。ろう材は、毛細管現象の原理で、ろう材充填孔に充填される。充填されたろう材により、内側電極（１）と外側電極（２）が接合される。ろう材としては、内側電極と外側電極の材料であるアルミニウムよりも融点の低い合金が選ばれる。
【００１１】
次に、陽極酸化により、内側電極（１）と外側電極（２）にアルマイト膜（４）を形成する（図１（Ｄ））。電極の耐食性の向上の為である。
【００１２】
次に、溶射により、アルマイト膜（４）上にイットリア膜（５）を形成する（図１（Ｅ））。イットリア膜（５）を形成することにより、プラズマに対する耐食性が向上する。
【００１３】
ろう材を用いて内側電極（１）と外側電極（２）を接合することにより、内側電極と外側電極を溶融することなく接合させることが出来る。従って、内側電極（１）と外側電極（２）の形状を維持した状態で両電極の接合が可能である。ろう材を加熱して溶融させ、内側電極（１）を取り外し、新規の内側電極を用いて図１で説明した工程を実施することにより、内側電極の更新を行うことが出来る。劣化しやすいガス孔を有する内側電極（１）のみを更新することが出来る為、外側電極（２）を含めた電極全体を更新する場合に比べて、経済的である。尚、内側電極の更新にあたっては、更新前の内側電極の材質とは異なる改善された材質の内側電極を採用することも可能である。また、内側電極の表面に、所定の保護膜を形成した後に、外側電極（２）と結合させることも可能である。
【００１４】
図２を用いて、図１で説明した電極の製造工程の一部を詳述する。電極の一部の断面を模式的に示している。図２（Ａ）は、図１（Ｂ）の工程に相当する。複数のガス孔（３）が設けられた内側電極（１）は、傾斜面（１１）上に第１の当接面（１３）を有する。図１では、内側電極（１）は傾斜面（１１）で接合する如く説明したが、実際には、傾斜面（１１）から、点線で囲まれた加工部（１４）だけ内側に入り込んだ位置に接合面（１５）を有する。第１の当接面（１３）に隣接してろう材溜（１２）が設けられている。外側電極（２）は、接合面（２１）上に、内側電極（１）の第一の当接面（１３）に対応した第２の当接面（２２）を備える。外側電極（２）の第２の当接面（２２）は、内側電極（１）の第１の当接面（１３）のテーパーに応じた逆テーパーを有する。
【００１５】
図２（Ｂ）は、内側電極（１）と外側電極（２）の嵌め合わせを行った状態を示しており、図１（Ｃ）の状態に相当する。内側電極（１）と外側電極（２）は、第１の当接面（１３）と第２の当接面（２２）により、一点鎖線（４０）で示す部分で当接する。内側電極（１）と外側電極（２）の表側主面（第１の当接面（１３）と第２の当接面（２２）を有する側とは反対側の主面を言う。以下同じ。）と裏側主面（第１の当接面（１３）と第２の当接面（２２）を有する側の主面を言う。以下同じ）が、夫々、一つの電極面を構成する電極構造が提供される。内側電極（１）と外側電極（２）の嵌め合わせにより、内側電極（１）の外周面を構成する接合面（１５）と外側電極（２）の内周面を構成する接合面（２１）の間に、内側電極（１）と外側電極（２）の表側主面から、第１の当接面（１３）と第２の当接面（１３）に到達するろう材充填孔（２０）が形成される。溶融した所定のろう材（３０）が、ろう材充填孔（２０）に充填される（図２（Ｃ））。
【００１６】
内側電極（１）と外側電極（２）は、所定のテーパーを有する第１と第２の当接面（１３，２２）で当接し、ろう材（３０）は、当接面に隣接して設けられるろう材溜（１２）まで充填される。従って、ろう材（３０）が、プラズマに晒され難い構造が提供され、ろう材中に存在する汚染源、例えば、鉄や銅等の重金属がプラズマ処理装置内に拡散することを抑制することができる。また、第１と第２の当接面（１２，２２）は所定のテーパーを有する為、内側電極（１）の第１の当接面（１３）が外側電極の第２の当接面（２２）に当接するまで内側電極（１）を挿入して嵌め合わせれば良く、両電極の位置合せも容易である。
【００１７】
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態のプラズマ処理装置用電極の一部の断面を模式的に示す図である。本実施形態においては、ろう材溜（１２）に達する気泡抜孔（５０）が、内側電極（１）の表側主表面の外周部に形成されている。ろう材をろう材充填孔（２０）に充填する際、ろう材充填孔内に存在する気泡（図示せず）によりろう材がろう材充填孔（２０）に行渡らないといった不都合を解消することが出来る。気泡抜孔（５０）は、ガス孔（３）の形成に合せ、ドリル加工で形成することが出来る。図３（Ｂ）は、気泡抜孔（５０）の形成された様子を模式的に示す斜視図である。内側電極（１）の表側主面外周部に所定間隔で気泡抜孔（５０）が形成される。内側電極（１）に形成されるガス孔は省略している。気泡抜孔（５０）は、ろう材充填後、所定の処理により塞がれる。例えば、気泡抜孔（５０）の周辺を加圧して塑性変形させる処理により、塞ぐことが出来る。ろう材による接合の後、電極表面には、所定の保護膜、例えば、アルマイト膜とイットリア膜が形成されるが、省略する。
【００１８】
（第３の実施形態）
図４は、第３の実施形態のプラズマ処理装置用電極の製造工程を模式的に示す図である。図２及び図３で説明した構成要素と対応する構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。図４（Ａ）は、内側電極（１）と外側電極（２）の一部の断面を模式的に示しており、嵌め合わせが悪く、内側電極（１）の第１の当接面（１３）と外側電極（２）の第２の当接面（２２）間に隙間（５１）が生じた状態を示す。かかる隙間（５１）を塞ぐ為、所定の加熱・加圧処理加工を行う。
【００１９】
図４（Ｂ）は、加圧処理加工の実施形態の一例を示す。便宜上、プラズマ処理装置（図示せず）のプラズマ処理室側に対向する電極面側を上側にして示している。内側電極（１）には、ガス孔が形成されているが、省略している。第２の当接面（２２）を備える側の外側電極（２）の裏側主表面内周に沿って、加圧ローラ（５２）により加圧する。加圧ローラ（５２）は、例えば、球状の加圧ボール（５３）を有しており、加圧ボール(５３)と外側電極（２）との接点に加えられる圧力により、外側電極（２）の裏側主表面内周周辺の表面を加圧する。加圧により外側電極(２)の裏側主表面内周周辺の一部を塑性変形させて、隙間（５１）を塞ぐことが出来る。これにより、ろう材（３０）がプラズマに晒されることが無くなり、プラズマ処理装置のチャンバが汚染される事態を防止することが出来る。この際、加圧ボール(５３)を加熱することで、より効率的に隙間（５１）を塞ぐことが出来る。
【００２０】
（第４の実施形態）
図５は、第４の実施形態のプラズマ処理装置用電極の製造工程の途中段階を模式的に示す図である。電極の一部の断面を模式的に示している。第１乃至第３の実施形態の構成要素に対応する構成要素については、同一符号を付し、説明を省略する。本実施形態においては、内側電極（１）は、所定のテーパーを有する傾斜面（１１）上に存在する第１の当接面（１３）を有する。第１の当接面（１３）に隣接して、ろう材溜（１２）が設けられる。ろう材溜（１２）に向かって、内側電極（１）の表側主面に対して垂直に伸びる接合面（１６）を有する。表側主面に対して垂直に伸びる接合面(１６)を有する電極構造である。内側電極（１）の傾斜面（１１）に対し、点線で示す加工部（１４）だけ内側に入り込んだ位置に、内側電極（１）の接合面（１６）が形成される。外側電極（２）は、内側電極（１）の接合面（１６）に対応して、表側主面に対して垂直に伸びる接合面（２３）を有する。後の内側電極（１）と外側電極（２）の嵌め合わせ工程により、内側電極（１）の接合面（１６）と、外側電極（２）の接合面（２３）間にろう材充填孔（図示せず）が形成され、ろう材が充填される。ろう材の充填による接合の後に、電極表面に所定の保護膜、例えば、アルマイト膜とイットリア膜が形成されるが、省略する。
【００２１】
本実施形態においても、所定のテーパーを有する内側電極（１）の第１の当接面（１３）と、この第１の当接面（１３）のテーパーに対応した逆テーパーの傾斜面を有する外側電極（２）の第２の当接面(２２)で両電極が当接する為、ろう材充填孔に充填されるろう材が、プラズマに晒され難い構造が提供される。尚、第１及び第２の当接面（１３，２２）での両電極の当接を確実に行うため、図４で説明した加圧ローラによる加圧工程を、外側電極（２）の第２の当接面（２２）側の裏側主面内周周辺に実施することも可能である。
【００２２】
（第５の実施形態）
図６は、第５の実施形態のプラズマ処理装置用電極を模式的に示す図である。電極の一部の断面を模式的に示している。第１乃至第４の実施形態の構成要素に対応する構成要素については、同一符号を付し、説明を省略する。本実施形態においては、内側電極（１）の第１の当接面（１７）は、内側電極の表側主面に対して垂直な面を有する。外側電極（２）の第２の当接面（２４）も、内側電極の第１の当接面（１７）に対応して、外側電極（２）の表側主面に対して垂直な面を有する。内側電極（１）と外側電極（２）の嵌め合わせを行い、内側電極（１）と外側電極（２）は、第１の当接面（１７）と第２の当接面（２４）により、一点鎖線（６０）で示す部分で当接する。内側電極（１）の接合面（１６）と外側電極（２）の接合面（２３）間に形成されるろう材充填孔（２０）にろう材（図示せず）が充填される。ろう材による接合の後、所定の保護膜、例えばアルマイト膜とイットリア膜が、内側電極（１）と外側電極（２）の表面に形成されるが、省略する。本実施形態においても、ろう材は、ろう材溜(１２)まで充填され、両電極は、両電極に形成される第１及び第２の当接面（１７，２４）で当接する構成となる為、ろう材がプラズマに晒され難い構造となる。
【００２３】
（第６の実施形態）
図７は、第６の実施形態のプラズマ処理装置を模式的に示す断面図である。プラズマ処理装置として、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置を例示している。プラズマ処理装置（１００）は、気密に構成されたチャンバ（６１）を有する。チャンバ（６１）は、接地される。チャンバ（６１）内には、支持テーブル（６７）が備えられる。支持テーブル（６７）上には、被処理対象物である半導体ウェハ（８０）が載置される。支持テーブル（６７）は、絶縁リング（６８）を介して、支持部（６６）に支持される。絶縁リング（６８）とチャンバ（６１）間には、ガス排出孔（７１）を有するバッフル板（７０）が配置される。支持テーブル（６７）には、供給線（６９）を介して高周波電源（９０）が接続される。支持テーブル（６７）は、下部電極として機能する。
【００２４】
下部電極として機能する支持テーブル（６７）に対向して、支持テーブルの上部に、前述した内側電極（１）と外側電極（２）を有する電極構造が、上部電極として配置される。当接面が形成された裏側主面が、プラズマ処理室（６２）側に対向するように配置される。ガス供給口（６４）からフッ素系、あるいは塩素系の所定のガスがガス供給室（６３）に供給される。供給されたガスは、上部電極のガス孔（３）からプラズマ処理室（６２）に供給される。チャンバ（６１）は、ガス排気口（６５）を有する。
【００２５】
本実施形態のプラズマ処理装置の上部電極として、ろう材がプラズマに晒され難い構造を採用している為、ろう材中の含有物、例えば、鉄、銅等の重金属により、チャンバ内が汚染することを回避することが出来る。
【００２６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２７】
１  内側電極、２  外側電極、３  ガス孔、４  アルマイト膜、５  イットリア膜、１１  傾斜面、１２  ろう材溜、１３及び１７  第１の当接面、１４  加工部、１５及び１６  接合面、２０  ろう材充填孔、２１及び２３  接合面、２２及び２４  第２の当接面、３０  ろう材、５０  気泡抜孔、５１  隙間、６１  チャンバ、６２  プラズマ処理室、６３  ガス供給室、６４  ガス供給口、６５  ガス排気口、６６  支持部、６７  支持テーブル、６８  絶縁リング、６９  供給線、７０  バッフル板、７１  ガス排出孔、９０  高周波電源、１００  プラズマ処理装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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