(57)【要約】【課題】重ね合わせ状態の電極板間の熱伝達特性を向上し、面内均一なプラズマ処理を行わせることができる電極板を提供する。【解決手段】複数枚の電極構成板２１，２２が積層して固着されるとともに、これら電極構成板２１，２２の貫通孔２３，２４が相互に連通してなるガス通過孔１１が複数形成された電極板３であって、各電極構成板２１，２２の積層面２５，２７間に、相互に係合される凹部２６と凸部２８とがガス通過孔１１を避けた状態で電極構成板２１，２２の面方向に分布して配設され、これら凹部２６の底面２６ａと凸部２８の先端面２８ａとの間に、各電極構成板２１，２２どうしを固着する導電性接着剤２９が介在されている。【選択図】      図１
2011003731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の電極構成板が積層して固着されるとともに、これら電極構成板の貫通孔が相互に連通してなるガス通過孔が複数形成された電極板であって、各電極構成板の積層面間に、相互に係合される凹部と凸部とが前記ガス通過孔を避けた状態で前記電極構成板の面方向に分布して配設され、これら凹部の底面と凸部の先端面との間に、各電極構成板どうしを固着する導電性接着剤が介在されていることを特徴とするプラズマ処理装置用電極板。
【請求項２】
前記複数の電極構成板のうち、放電面に向けられた電極構成板の孔が厚さ方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置用電極板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置においてプラズマ生成用ガスを通過させる貫通孔を有するプラズマ処理装置用電極板に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造プロセスに使用されるプラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置等のプラズマ処理装置は、チャンバー内に、高周波電源に接続される上部電極と下部電極とを例えば上下に対向配置し、下部電極の上に被処理基板を配置した状態として、上部電極に形成した貫通孔からガスを被処理基板に向かって流通させながら高周波電圧を印加することによりプラズマを発生させ、被処理基板にエッチング等の処理を行う構成とされている。このプラズマ処理装置に用いられる電極板は、例えば単結晶シリコンにより外径４００ｍｍ程度の円板状に形成され、その面全体に内径約０．５ｍｍのガス通過孔が８ｍｍ程度のピッチで多数貫通状態に形成される。また、この電極板の背面にはアルミニウム製の冷却板が設けられる。
【０００３】
この電極板において、一般にはガス通過孔は厚さ方向に沿って直線状に形成されるが、プラズマがガス通過孔を通して電極板の背面の冷却板まで入り込んで金属汚染されることを防止するために、ガス通過孔を屈曲させた状態に形成したものがある。
例えば、特許文献１記載の技術では、貫通孔の位置及び向きを変えた二枚の電極構成板を重ね合わせることにより、屈曲したガス通過孔を形成している。
また、このように複数枚の電極構成板を重ね合わせ状態に固定する場合、ねじ止めするのが一般的である（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２４６３７１号公報
【特許文献２】特開２００９−１６６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、複数枚の電極構成板を重ね合わせてねじ止めする構造であると、その重ね合わせ面を緊密接触状態とすることが難しく、その表面を高精度に仕上げたとしても部分的に隙間が生じ易い。この電極板は、その背面に冷却板が接触しており、プラズマ放射面で発生する熱を速やかに冷却板に逃す必要があるが、重ね合わせ状態の電極構成板の間に隙間があると、その部分では熱の伝達が阻害されることにより、プラズマ放射面に温度分布が生じるおそれがあり、面内均一なプラズマ処理を行うことが困難になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、重ね合わせ状態の電極板間の熱伝達特性を向上し、面内均一なプラズマ処理を行わせることができる電極板の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電極板は、複数枚の電極構成板が積層して固着されるとともに、これら電極構成板を貫通する孔が相互に連通してなるガス通過孔が複数形成された電極板であって、各電極構成板の積層面間に、相互に係合される凹部と凸部とが前記ガス通過孔を避けた状態で前記電極構成板の面方向に分布して配設され、これら凹部の底面と凸部の先端面との間に、各電極構成板どうしを固着する導電性接着剤が介在されていることを特徴とする。
【０００８】
導電性接着剤はシリコンよりも熱伝導性に優れるものであり、この導電性接着剤が凹部と凸部との間に介在していることにより、電極板全体としては、その内部に導電性接着剤が面方向に分布することになる。そして、プラズマ放電面で発生した熱は、この導電性接着剤による固着部分を経由して速やかに背面側に伝達され、背面から冷却板に放散される。したがって、凹部及び凸部が面方向に分散している程、面内均一に冷却される。
この導電性接着剤としては、銀、銅、アルミニウム、インジウム等の金属ろう、エポキシ樹脂等の接着剤に銀、アルミニウム、ニッケル、カーボン等の導電フィラーを混入した導電性接着剤などを用いることができる。
【０００９】
一方、この種の導電性接着剤はシリコンとは異なり不純物となるため、プラズマに接触するとプラズマ領域に不純物が混入して、プラズマ処理の品質を損なうことになるが、ガス通過孔に対して直交又は所定角度で交差する積層面においてガス通過孔から離れた位置の凹部と凸部との間に導電性接着剤が介在しているから、万一ガス通過孔内にプラズマが進入したとしても導電性接着剤までには到達することはない。
【００１０】
本発明の電極板において、前記複数の電極構成板のうち、放電面に向けられた電極構成板の孔が厚さ方向に対して傾斜している構成としてもよい。
放電面に露出する孔が厚さ方向に対して傾斜していることにより、その傾斜した孔からプラズマが進入しにくく、導電性接着剤による不純物の発生をより確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電極板によれば、プラズマ放電面で発生した熱が導電性接着剤による固着部分を経由して速やかに背面側に伝達して冷却板に放散されるとともに、その導電性接着剤による固着部分が面方向に分布しているので、面内均一に冷却され、均一なプラズマ処理を行わせることができる。しかも、電極構成板の積層面においてガス通過孔を避けた位置の凹部と凸部との間に導電性接着剤が設けられているから、万一ガス通過孔にプラズマが進入したとしても導電性接着剤による汚染の発生は防止される。これらの両作用により、高品質のプラズマ処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の電極板の一実施形態を示す要部の縦断面図である。
【図２】図１の電極板の平面図である。
【図３】図１の電極板の一方の電極構成板の積層面の一部を示す平面図である。
【図４】図１の電極板の他方の電極構成板の積層面の一部を示す平面図である。
【図５】図１の電極板が用いられるプラズマ処理装置の例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の電極板の実施形態を図面を参照しながら説明する。
まず、この電極板が用いられるプラズマ処理装置としてプラズマエッチング装置について説明する。
このプラズマエッチング装置１は、図５の概略断面図に示されるように、真空チャンバー２内の上部に電極板（上部電極）３が設けられるとともに、下部に上下動可能な架台（下部電極）４が電極板３と相互間隔をおいて平行に設けられている。この場合、上部の電極板３は絶縁体５により真空チャンバー２の壁に対して絶縁状態に支持されているとともに、架台４の上には、静電チャック６と、その周りを囲むシリコン製の支持リング７とが設けられており、静電チャック６の上に、支持リング７により周縁部を支持した状態でウエハ（被処理基板）８を載置するようになっている。また、真空チャンバー２の上部にはエッチングガス供給管９が設けられ、このエッチングガス供給管９から送られてきたエッチングガスは拡散部材１０を経由した後、電極板３に設けられたガス通過孔１１を通してウエハ８に向って流され、真空チャンバー２の側部の排出口１２から外部に排出される構成とされている。一方、電極板３と架台４との間には高周波電源１３により高周波電圧が印加されるようになっている。
【００１４】
また、電極板３は、シリコンによって円板状に形成されており、その背面には熱伝導性に優れるアルミニウム等からなる冷却板１４が固定され、この冷却板１４にも、電極板３のガス通過孔１１に連通するように、このガス通過孔１１と同じピッチで貫通孔１５が形成されている。この電極板３の構造については後述する。
【００１５】
このプラズマエッチング装置１では、高周波電源１３から高周波電圧を印加してエッチングガスを供給すると、このエッチングガスは拡散部材１０を経由して、電極板３に設けられたガス通過孔１１を通って電極板３と架台４との間の空間に放出され、この空間内でプラズマとなってウエハ８に当り、このプラズマによるスパッタリングすなわち物理反応と、エッチングガスの化学反応とにより、ウエハ８の表面がエッチングされる。
また、ウエハ８の均一なエッチングを行う目的で、発生したプラズマをウエハ８の中心部に集中させ、外周部へ拡散するのを阻止して電極板３とウエハ８との間に均一なプラズマを発生させるために、通常、プラズマ発生領域１６がシリコン製のシールドリング１７で囲われた状態とされている。
【００１６】
次に、図１から図４を参照しながら、電極板３の詳細構造について説明する。
この電極板３は、単結晶シリコン、柱状晶シリコン、又は多結晶シリコンにより、直径が例えば３８０ｍｍ、厚さが１０ｍｍの円板状に形成されており（図２参照）、ガス通過孔１１が図２の二点鎖線で示す直径３００ｍｍの円形範囲内に１０ｍｍピッチで例えば７０５個形成されている。各ガス通過孔１１の内径は０．５ｍｍとされる。
また、図１に示すように、この電極板３は、上下二枚の電極構成板２１，２２を積層して固着した構成とされている。この場合、ガス通過孔１１を構成する各電極構成板２１，２２の貫通孔２３，２４は、平面視においては縦横に整列したマトリクス状に配置されるが、上側電極構成板２１の貫通孔２３においては厚さ方向に平行に形成され、下側電極構成板２２の貫通孔２４においては厚さ方向に対して所定の角度（例えば５〜４５°）に傾斜して形成されている。
【００１７】
また、上側電極構成板２１には、下側電極構成板２２への積層面２５に、貫通孔２３から離間して凹部２６が形成されている。この凹部２６は、図３に示すように、各貫通孔２３の間を経由して縦横に形成された溝によって構成されており、貫通孔２３を避けて電極構成板２１の面（積層面２５）全体に広がる格子状に形成されている。この場合、凹部２６の横断面形状は、図１に示すように、その底面２６ａは電極構成板２１の積層面２５と平行に形成されるが、両側面２６ｂは、底面２６ａに向かうに従って漸次接近するように傾斜され、全体として台形状の横断面形状に形成されている。
【００１８】
一方、下側電極構成板２２は、上側電極構成板２１への積層面２７に、この上側電極構成板２１の凹部２６内に係合する凸部２８が形成されている。上側電極構成板２１の凹部２６が、溝を平面視格子状に組み合わせた形状に形成されているため、この凸部２８も、図４に示すように、リブを平面視格子状に連続して組み合わせた形状とされている。この凸部２８の横断面形状は、図１に示すように、その先端面２８ａから高さ方向に幅が変化しない矩形状に形成されている。特に限定するものではないが、凸部２８の幅は５ｍｍ、高さは２ｍｍとされる。
【００１９】
これら上側電極構成板２１と下側電極構成板２２とを重ね合わせ、これらの積層面２５，２７どうしを接触させると、上側電極構成板２１の凹部２６の底面２６ａと下側電極構成板２２の凸部２８の先端面２８ａとがわずかな隙間を開けて対向した状態となる。そして、この凹部２６の底面２６ａと凸部２８の先端面２８ａとの間の隙間の部分に、その隙間に相当する厚さで導電性接着剤２９が介在され、その際、両電極構成板２１，２２の積層面２５，２７間は緊密接触した状態となる。
【００２０】
なお、これら両電極構成板２１，２２は、その周縁部の適宜の位置でノックピンやインローなどの手段（図示略）で両者の位置決めがなされるようになっており、その位置決め手段により相互の貫通孔２３，２４が図１に示すように連通した状態に固定される。そして、上側電極構成板２３の背面が冷却板１４に接触状態に固定され、下側電極構成板２２の下面がプラズマ放射面３０とされる。
【００２１】
このように構成した電極板３においては、上下二枚の電極構成板２１，２２によってガス通過孔１１が屈曲した状態に形成されるので、その屈曲したガス通過孔１１を経由してプラズマが背面側に逆行することが防止され、冷却板１４の損傷、プラズマ領域の金属汚染の問題が生じにくいものである。
また、両電極構成板２１，２２の凹部２６と凸部２７との間に、導電性接着剤２９が設けられており、その凹部２６と凸部２７とが、図示例では縦横に延びる格子状に形成されていることにより、導電性接着剤２９も電極板３の内部にガス通過孔１１を避けるように縦横に延びて設けられ、電極板３全体にほぼ均等に分布して設けられる。したがって、プラズマ放射面３０で発生した熱は、電極板３の厚さ方向に伝導する際に、その途中に介在する導電性接着剤２９に速やかに伝達され、この導電性接着剤２９を通ってその延在方向（電極板３の面方向）に広がりながら、電極板３の背面側に伝わって冷却板１４に放散される。このため、この電極板３は、その放熱特性に優れ、面方向の温度分布が生じにくく、均一な温度に維持されることにより、面内均一で高品質なプラズマ処理を行うことができる。
【００２２】
一方、電極板３の表面で発生したプラズマは、対向するウエハ８に向けて放射されるが、その一部がガス通過孔１１内に進入する場合でも、このガス通過孔１１はプラズマ放電面３０に対して直交するのではなく、下側電極構成板２２の貫通孔２４により傾斜して形成されているので、ガス通過孔１１内の奥まで進入することは防止される。また、万一、ガス通過孔１１の内部までプラズマが進入したとしても、両電極構成板２１，２２の積層面２５，２７は、緊密接触状態とされているとともに、ガス通過孔１１に対して交差する方向に延在するので、ガス通過孔１１から積層面２５，２７間にプラズマが進入することは確実に防止される。この場合、導電性接着剤２９は、ガス通過孔１１からさらに離れた位置に設けられているので、プラズマによって浸食されることがなく、プラズマ領域への不純物の発生を確実に防止することができる。
したがって、前述した放熱特性による面内均一な温度による作用と相俟って、極めて品質の高いプラズマ処理を施すことができるものである。
【００２３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、実施形態では、両電極構成板の凹部と凸部とを平面視格子状に形成したが、ガス通過孔を避けた位置にスポット状に分散させてもよい。また、下側電極構成板２２の貫通孔２４を厚さ方向に対して傾斜させたが、本発明においては、上側電極構成板２１の貫通孔２３と同様に厚さ方向に沿って形成したものも含むものとする。さらに、三枚以上の電極構成板を重ね合わせた電極板としてもよい。
【符号の説明】
【００２４】
１  プラズマエッチング装置
２  真空チャンバ
３  電極板
１１  ガス通過孔
１３  高周波電源
１４  冷却板
１５  貫通孔
２１，２２  電極構成板
２３，２４  貫通孔
２５  積層面
２６  凹部
２６ａ  底面
２７  積層面
２８  凸部
２８ａ  先端面
２９  導電性接着剤
３０  プラズマ放電面
【図１】
2011003731.tif 000003
【図２】
2011003731.tif 000004
【図３】
2011003731.tif 000005
【図４】
2011003731.tif 000006
【図５】
2011003731.tif 000007