專利名稱：等離子體處理裝置用電極及等離子體處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子體處理裝置用電極及等離子體處理裝置，更詳細(xì)地講，涉及例如用于在等離子體環(huán)境氣氛中蝕刻處理半導(dǎo)體處理基板的等離子體蝕刻處理用電極和等離子體蝕刻裝置。
背景技術(shù)：
包括等離子體蝕刻處理和等離子體CVD處理等的等離子體處理技術(shù)，在半導(dǎo)體裝置的制造和液晶顯示裝置的制造等中廣泛使用。并且，包括這些技術(shù)的典型的等離子體處理裝置，在處理室內(nèi)具備相對向配置的上部電極和下部電極，通過在上部電極上施加高頻電力而將處理室內(nèi)的處理氣體進(jìn)行等離子體化，對放置在下部電極上的被處理基板實施等離子體處理。另外，在上部電極，除了供給等離子體生成用的高頻電力和等離子體處理用的處理氣體之外，還供給將電極冷卻到希望的溫度用的冷卻水。
這里，參照例如圖8A～圖8C所示的示意圖說明用于現(xiàn)有的等離子體處理裝置的上部電極。如圖8A所示，上部電極1具有在整個面上分散形成有多個氣體孔2A的由例如石英構(gòu)成的電極板2；支持電極板2且與電極板2之間進(jìn)行熱交換的由例如鋁構(gòu)成的支持部件3；為了封閉電極板2和支持部件3的周邊部而配置的圓環(huán)狀的密封環(huán)4。
而且，在安裝上部電極1時，如圖8B所示，首先，使支持部件3的底面與電極板2的上面進(jìn)行面接觸之后，使用螺絲5固定該兩者2、3。之后，為了防止異常放電或金屬污染等，如圖8C所示，在電極板2的周圍配置密封環(huán)4，從而封閉從處理室內(nèi)露出的螺絲5的頭部。
但是，由于電極板2由石英等構(gòu)成，因強(qiáng)度和加工容易性等的問題，在電極板2上形成螺絲孔不好，但現(xiàn)有技術(shù)中，在電極板2的外緣附近設(shè)置貫通的孔2B，在由鋁等構(gòu)成的支持部件3側(cè)設(shè)置螺絲孔。因此，必須從處理室側(cè)(下部電極側(cè))向支持部件側(cè)的螺絲孔螺合螺絲5來接合電極板2和支持部件3，進(jìn)而，如上所述，需要在電極板2的周圍安裝密封環(huán)4而使螺絲5與等離子體隔離。
另外，為了既防止異常放電又實行所希望的處理，需要考慮在處理室內(nèi)盡可能不設(shè)置凹凸，為了滿足該要求，電極板2和支持部件3的接合部位的形狀進(jìn)一步復(fù)雜化，存在成本高的問題。而且，由于在電極板2的外緣部或其附近設(shè)置了插入螺絲5用的貫通孔2B，所以如上所述，存在形狀非常復(fù)雜、不能擴(kuò)大將處理氣體導(dǎo)入處理室內(nèi)的氣體孔2A的最外周徑(有效氣體孔徑)的制約。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以擴(kuò)大有效氣體孔徑、同時可使電極板的連接部件可靠地不與等離子體接觸、而且可低成本地平坦形成與等離子體接觸的面的新穎的等離子體處理裝置用電極及等離子體處理裝置。
所述目的由以下的等離子體處理裝置用電極及等離子體處理裝置來實現(xiàn)。即，該等離子體處理裝置用電極及等離子體處理裝置，包括支持部件，與保持被處理基板的電極相對向地配置；電極板，安裝于上述支持部件上，具備多個氣體排出孔和與上述支持部件相對向地開口的螺絲孔，從上述氣體排出孔向其與上述電極之間形成的處理空間內(nèi)供給處理氣體，在上述處理空間內(nèi)形成等離子體；連接部件，通過從上述支持部件側(cè)螺合于上述電極板的上述螺絲孔中，將上述電極板連接在上述支持部件上。


圖1是表示本發(fā)明的等離子體處理裝置的一實施方式的縱剖面圖。
圖2是表示圖1所示的等離子體處理裝置的上部電極的示意放大剖面圖。
圖3A是圖2所示的上部電極的電極板的平面圖。
圖3B是沿圖3A的3B-3B線的剖面圖。
圖4A是安裝于圖3所示的電極板容納部的插件(socket)的平面圖。
圖4B是圖4A的插件的側(cè)面圖。
圖5A是另一實施方式的電極板的平面圖。
圖5B是沿圖5A的5B-5B線的剖面圖。
圖6A是安裝在圖5所示的電極板的容納部的支撐件(holder)的平面圖。
圖6B是圖6A的支撐件的側(cè)面圖。
圖7A是安裝在圖6所示的支撐件上的插件的平面圖。
圖7B是圖7A的支撐件的側(cè)面圖。
圖8A是現(xiàn)有的上部電極的安裝狀態(tài)的縱剖面圖。
圖8B是表示現(xiàn)有的上部電極中在支持部件上安裝電極板的狀態(tài)的縱剖面圖。
圖8C是表示現(xiàn)有的上部電極中安裝了密封環(huán)的狀態(tài)的縱剖面圖。
具體實施例方式
下面，參照圖1～圖7B詳細(xì)地說明本發(fā)明的實施方式的等離子體處理裝置用電極板及等離子體處理裝置。
本實施方式的等離子體處理裝置，例如等離子體蝕刻處理裝置10，例如如圖1所示，具有由鋁等導(dǎo)電性材料構(gòu)成的處理容器11，在該處理容器11內(nèi)設(shè)置有由氣缸等的升降機(jī)構(gòu)12自由升降的下部電極13。下部電極13構(gòu)成為通過由鋁等構(gòu)成的多個部件來保持被處理基板W。在該下部電極13的內(nèi)部設(shè)置有冷卻套管等的溫度調(diào)整器件14?？捎稍摐囟日{(diào)整器件14將在下部電極13上保持的被處理基板W的處理面溫度設(shè)定為所希望的值。
溫度調(diào)整器件14具有使冷卻劑在冷卻套管內(nèi)循環(huán)用的導(dǎo)入管15和排出管16，由導(dǎo)入管15將調(diào)整為適當(dāng)溫度的冷卻劑供給至冷卻套管內(nèi)，由排出管16將熱交換后的冷卻劑向外部排出。另外，也可以代替冷卻套管，而在下部電極13內(nèi)設(shè)置加熱器或珀耳帖元件等來構(gòu)成。
在下部電極13的上面裝載吸附保持被處理基板W的靜電吸盤17。靜電吸盤17是在由燒結(jié)或噴鍍成形的陶瓷構(gòu)成的層之間夾著鎢電極層的構(gòu)成。并且，通過從可變電壓源18經(jīng)濾波器19及導(dǎo)線20向鎢電極層施加直流高壓，將在下部電極13上裝載的被處理基板W靜電吸附在陶瓷層上。
另外，配置環(huán)狀的聚焦環(huán)21，使其包圍在靜電吸盤17上所吸附保持的被處理基板W，該聚焦環(huán)21，根據(jù)工藝而選擇使用絕緣性或?qū)щ娦缘牟牧希鸬椒忾]反應(yīng)性離子或使之?dāng)U散的作用。而且，配置成為在下部電極13和處理容器11間設(shè)置了多個排氣孔的排氣環(huán)22位于下部電極13表面的下側(cè)，并且包圍下部電極13。通過該排氣環(huán)22，調(diào)整了排氣流的流量，同時，在下部電極13和后述的上部電極23之間合適地封入等離子體。
在下部電極13的上方，相隔例如5mm～150mm的間隔設(shè)置上部電極23，使得與其相對向。如上所述，下部電極13自由升降地構(gòu)成，使其與上部電極23接近或分離，所述間隔，可通過驅(qū)動升降機(jī)構(gòu)12，根據(jù)被處理基板W的被處理膜的性質(zhì)或組成等來自由地調(diào)整。另外，經(jīng)由包含隔直流電容器的阻抗匹配器24將高頻電源25連接到下部電極13，從高頻電源25對下部電極13施加例如2～13.56MHz的高頻電力(偏壓)。經(jīng)由包含隔直流電容器的阻抗匹配器26將高頻電源27連接到上部電極23，從高頻電源27對上部電極23施加例如13.56～100MHz的高頻電力。
將處理氣體供給管28連接到上部電極23，從處理氣體供給源29將例如臭氧系的處理氣體經(jīng)由流量控制裝置30及處理氣體供給管28供給至處理容器11內(nèi)。導(dǎo)入處理容器11內(nèi)的處理氣體，通過高頻電源27將處理氣體等離子體化，對被處理基板W實施蝕刻處理。而且，在處理容器11的側(cè)面?zhèn)冉?jīng)由箱體閥門31連接真空預(yù)備室32，通過驅(qū)動在該真空預(yù)備室32內(nèi)設(shè)置的搬送臂33，在真空預(yù)備室32和處理容器11之間進(jìn)行被處理基板W的授受。
下面，參照圖2詳細(xì)地描述本實施方式的上部電極23的細(xì)節(jié)。
例如，如圖2所示，上部電極23是從上開始按順序?qū)盈B上部部件34、冷卻板35和電極板36的結(jié)構(gòu)，而且，在這些部件和處理容器11之間設(shè)置由氧化鋁等形成為圓環(huán)狀的絕緣體37、38。上部部件34具有在其內(nèi)部從氣體供給管28向正下方延伸的氣體供給路39和在其內(nèi)部循環(huán)冷卻劑的冷卻套管40，經(jīng)冷卻板35將電極板36控制到所希望的溫度。氣體供給路39與在上部部件34的下面和冷卻板35的上面之間形成的空間41連通，在該空間41中，經(jīng)由氣體供給路39供給的處理氣體沿水平方向擴(kuò)散。
冷卻板35由例如陽極氧化處理后的鋁形成為圓盤狀。如圖2所示，在該冷卻板35中，在上下方向上形成與電極板36的各氣體排出孔36A連通的多個氣體供給線路35A。因此，在接合冷卻板35和電極板36的狀態(tài)中，經(jīng)由冷卻板35的各氣體供給線路35A及與其連通的電極板36的氣體排出孔36A，對處理容器11內(nèi)的被處理基板W均勻地供給在空間41內(nèi)擴(kuò)散的處理氣體。
因此，電極板36由石英等形成為圓盤狀，其外徑設(shè)定為與冷卻板35的底面大致相同，如上所述，可以經(jīng)由在其整個面上遍及大的范圍分散形成的多個氣體排出孔36A向處理容器11內(nèi)均勻地供給處理氣體。另外，在冷卻板35上沿著周方向形成位于氣體供給線路35A的外側(cè)的多個貫通孔35B，將由鋁或不銹鋼等形成的螺絲42(連接部件)插入各貫通孔35B中。通過將該螺絲42螺合到在電極板36上附加設(shè)置的后述的插件(螺絲孔)中，而構(gòu)成為牢固地接合冷卻板35和電極板36。即，冷卻板35起到支持電極板36的支持部件的功能。
參照圖3A～圖4B更詳細(xì)地描述上部電極23。如圖3A所示，在電極板36的外周緣部或其附近，設(shè)置多個從外周緣到最外周的氣體排出孔36A的附近沿著徑向延伸(在電極板36的周側(cè)端面進(jìn)行開口)的細(xì)長形狀的槽43(容納部)。如圖3B所示，該槽43具有在電極板36的上面開口的開口部43A和在該開口部43A的內(nèi)側(cè)寬幅度地形成的寬幅部43B，在其邊界部分形成階梯部43C。在這樣構(gòu)成的槽43中安裝圖4A及圖4B所示的插件44。
插件44由例如工程塑料、優(yōu)選為セラゾ一ル(商品名)等的聚苯并咪唑樹脂形成為細(xì)長形狀。如圖4A所示，插件44的一端(圖4A的下側(cè))形成為圓弧狀，另一端(圖4A的上側(cè))形成為直線狀。而且，在一端側(cè)設(shè)置螺絲孔44A。另外，如圖4A和圖4B所示，插件44在其兩側(cè)面在長度方向上連續(xù)形成凸緣部44B，正面形狀形成為倒T字狀。并且，通過將插件44插入電極板36的槽43中或從中拔出(在槽43內(nèi)，從其長度方向進(jìn)行插入拔出)，可裝卸地安裝在電極板36上。另外，插件44并不限于工程塑料，也可以由鋁或不銹鋼等構(gòu)成。
如上所述，由于在插件44的一端側(cè)的上面形成了螺絲孔44A，所以可在電極板36的槽43(容納部)中安裝了插件44的狀態(tài)下，從電極板36的開口部43A確認(rèn)螺絲孔44A。換言之，本實施方式的上部電極23構(gòu)成為，將形成了螺絲孔44A的插件44安裝在電極板36而在電極板36上附加設(shè)置螺絲孔44A。另外，插件具有一個或一個以上的螺絲孔，包括所有容納在相當(dāng)于電極板的對置部件的槽和孔等的容納部中的部件。
并且，在將電極板36安裝于冷卻板35的情況下，首先，使冷卻板35的貫通孔35B和在電極板36的開口部43A內(nèi)容納的插件44的螺絲孔44A，在平面視圖中彼此一致。在該狀態(tài)下，一邊使電極板36的上面和冷卻板35的底面進(jìn)行面接觸，一邊從冷卻板35的上面?zhèn)认蜇炌?5B中插入螺絲42(連接部件)。通過將該螺絲42與插件44的螺絲孔44A螺合，而可以接合冷卻板35和電極板36。
這樣，由于其結(jié)構(gòu)是，在電極板36的上面?zhèn)乳_設(shè)螺絲孔44A，將插件44安裝在電極板36上，在不露在處理空間(等離子體空間)的區(qū)域中螺合螺絲42，所以可以使螺絲42(連接部件)與等離子體空間隔離。并且，通過直接地將插件44的凸緣部44B和電極板36的階梯部43C卡合，可以由冷卻板35可靠地支持電極板36。
參照圖5A～圖7B詳細(xì)地描述本發(fā)明的另一實施方式。另外，對于與上述實施方式相同或類似的部分標(biāo)注相同符號，而以本實施方式的特征為中心進(jìn)行說明。
本實施方式中的電極板36與圖3A及圖3B所示的上述實施方式的電極板36相同，由石英等形成為圓盤狀，具有用于向處理容器11內(nèi)供給處理氣體的氣體排出孔36A。并且，如圖5A及圖5B所示，在電極板36的外緣附近設(shè)置多個在平面視圖上大致圓形狀的孔45。如圖5B所示，該孔45具有圓形狀的開口部45A和在直徑方向上比開口部45A寬幅度(橢圓形狀)地形成的寬幅部45B。并且，在該開口部45A和寬幅部45B的邊界部分形成階梯部45C。在這樣構(gòu)成的孔45中分別安裝圖6A及圖6B所示的支撐件46和圖7A及圖7B所示的插件47。即，孔45起到容納插件47的容納部的功能。
支撐件46由例如工程塑料、優(yōu)選為セラゾ一ル(商品名)等的聚苯并咪唑樹脂形成。如圖6A及圖6B所示，該支撐件46由第一部件461和第二部件462構(gòu)成。第一、第二部件461、462形成為平面地來看為圓弧狀，且彼此左右對稱。分別在第一、第二部件461、462的外周側(cè)形成凸緣部461A、462A，分別在內(nèi)周側(cè)形成由階梯部461B、462B和雌螺絲構(gòu)成的卡合部461C、462C。并且，在使第一部件461的端面461D、第二部件462的端面462D彼此面對面的狀態(tài)下，將支撐件46插入電極板36的孔45中，將圖7A及圖7B所示的插件47插入第一、第二部件461、462所圍成的空間48內(nèi)。
插件47由與支撐件46相同的材料、即例如工程塑料、優(yōu)選為セラゾ一ル(商品名)等的聚苯并咪唑樹脂一體地形成。如圖7A及圖7B所示，插件47具有凸緣部47A和螺絲部47B，形成為大致圓筒形狀。該插件47經(jīng)螺絲部47B與由第一、第二部件461、462的各卡合部461C、462C構(gòu)成的螺絲孔螺合。
即，將插件47插入空間部48(螺絲孔)中，使螺絲刀等工具與插件47的槽47C卡合，向其軸心方向施加旋轉(zhuǎn)力，由此，支撐件46(第一部件和第二部件)在孔45內(nèi)沿寬度方向移動而定位。然后，插件47的螺絲部47B與由支撐件46的卡合部461C、462C構(gòu)成的螺絲孔卡合(螺合)，并且凸緣部47A與階梯部461B、462B接觸，可在電極板36上固定支撐件46及插件47。
這樣，插件47構(gòu)成為隔著支撐件46間接地容納在電極板36的孔45(容納部)內(nèi)。另外，支撐件46及插件47并不限于工程塑料，當(dāng)然也可由鋁或不銹鋼等構(gòu)成。
另外，由于在插件47的中心部形成了螺絲孔47D，所以在將支撐件46及插件47安裝在電極板36的孔45內(nèi)的狀態(tài)下，可以在電極板36的上面?zhèn)?冷卻板35側(cè))確認(rèn)螺絲孔47D。
使在冷卻板35上設(shè)置的貫通孔35B和電極板36的孔45(插件47的螺絲孔47D)在平面視圖中彼此一致。并且，一邊使安裝了支撐件46及插件47的電極板36的上面與冷卻板35的底面進(jìn)行面接觸，一邊從冷卻板35的上面?zhèn)?安裝了冷卻板35一側(cè))向貫通孔35B中插入規(guī)定的連接部件(螺絲)。通過將該連接部件向螺絲孔47D擰上螺絲，而將冷卻板35和電極板36接合。
并且，通過將支撐件46的凸緣部461A、462A和電極板36的階梯部45C相互卡合、即、將插件47和電極板36的階梯部45C間接地卡合，可以由冷卻板35可靠地支持電極板36。
如上所說明，根據(jù)上述各實施方式，在電極板36上設(shè)置容納插件44、47的容納部43、45，使該容納部43、45容納形成了螺絲孔44A、47D的插件44、47，由此可附加地形成螺絲孔，而不在電極板36自身上設(shè)置螺絲孔。因此，由于可構(gòu)成為從支持部件側(cè)(與等離子體空間相反一側(cè))安裝螺絲的結(jié)構(gòu)，所以不用擔(dān)心螺絲暴露在等離子體空間的危險，不需要如現(xiàn)有技術(shù)那樣，考慮設(shè)置封閉螺絲的部件(密封環(huán))，不用在處理容器內(nèi)形成凹凸那樣復(fù)雜的形狀。因此，實現(xiàn)了實際上是簡單結(jié)構(gòu)和低成本化，同時，形成氣體排出孔直到電極板的外緣附近，可以擴(kuò)大有效氣體孔徑。
另外，上述各實施方式中，雖然舉例說明了在電極板36上設(shè)置細(xì)長形狀的槽43或圓形狀的孔45來作為容納部、使該容納部容納插件44、47的結(jié)構(gòu)，但只要是安裝具有螺絲孔的插件、使其向安裝了支持部件(冷卻板)側(cè)開設(shè)螺絲孔的結(jié)構(gòu)，則容納部的形狀和數(shù)目以及插件的形狀和構(gòu)造等不限于上述的實施方式。
另外，上述各實施方式中，雖然舉例說明了將上部部件、支持部件(冷卻板)及電極板疊層為層狀的結(jié)構(gòu)的上部電極，但是并不限于此，例如，當(dāng)然也可一體地構(gòu)成上部部件和支持部件。
而且，上述各實施方式中，雖然舉例說明了將保持被處理基板的電極和與此相對向的電極板(上部電極)沿上下方向平行地設(shè)置的情形，但并不限于此，本發(fā)明也可適用于例如沿水平方向分開配置兩個電極的處理裝置。另外，雖然舉例說明了分別向上部電極及下部電極施加高頻電力的結(jié)構(gòu)的處理裝置，但還可適用于向其中一個電極(例如下部電極)施加高頻電力的處理裝置。
另外，上述各實施方式中，雖然舉例說明了平行平板型的等離子體蝕刻裝置，但本發(fā)明并不限于這種結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還可適用于磁控管型和電感耦合型等的各種等離子體處理裝置。另外，本發(fā)明不僅適用于進(jìn)行蝕刻處理的裝置，還可適用于進(jìn)行灰化(ashing)處理和成膜處理等的各種等離子體處理的裝置。另外，本發(fā)明還可適用于對LCD用玻璃基板實施處理的裝置。
權(quán)利要求
1.一種等離子體處理裝置用電極，其特征在于，包括支持部件，與保持被處理基板的電極相對向地配置；電極板，安裝于所述支持部件上，具備多個氣體排出孔和與所述支持部件相對向地開口的螺絲孔，從所述氣體排出孔向其與所述電極之間形成的處理空間內(nèi)供給處理氣體，在所述處理空間內(nèi)形成等離子體；連接部件，通過從所述支持部件側(cè)螺合于所述電極板的所述螺絲孔中，將所述電極板連接在所述支持部件上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置用電極，其特征在于所述電極板包括容納部，該容納部具有與所述支持部件相對向地開口的開口部，在所述容納部中容納具有在所述開口部開口的所述螺絲孔的插件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體處理裝置用電極，其特征在于在所述容納部中形成有與所述插件直接或間接地卡合的階梯部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體處理裝置用電極，其特征在于所述容納部是形成于所述電極板的外周、并且在所述電極板的周側(cè)端面開口的長槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子體處理裝置用電極，其特征在于所述插件在所述長槽內(nèi)沿其長方向進(jìn)行插入脫離。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體處理裝置用電極，其特征在于所述容納部是在所述電極板的外周形成的大致圓形的孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置用電極，其特征在于所述電極板包括容納部，該容納部具有與所述支持部件相對向地開口的開口部，在所述容納部中隔著支撐件容納具有在所述開口部開口的所述螺絲孔的插件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的等離子體處理裝置用電極，其特征在于所述支撐件由在其間形成容納所述插件的容納空間的兩個部件構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的等離子體處理裝置用電極，其特征在于在所述容納部中形成與所述支撐件卡合的階梯部。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子體處理裝置用電極，其特征在于形成所述支撐件的所述兩個部件，在形成所述容納空間的面上具有螺合所述插件的螺紋部。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的等離子體處理裝置用電極，其特征在于通過將所述插件螺合到所述螺紋部，使形成所述支撐件的兩個部件一體化，在所述容納部內(nèi)將所述支撐件定位。
12.一種等離子體處理裝置，其特征在于具有權(quán)利要求1～11中任一項所述的等離子體處理裝置用電極。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述電極板與保持被處理基板的所述電極在上下方向上分開配置。
全文摘要
本發(fā)明的等離子體處理裝置用電極(23)包括支持部件(35)，與保持被處理基板(W)的電極(13)相對向地配置；電極板(36)，安裝于支持部件(35)上，具備多個氣體排出孔(36A)和與支持部件(35)相對向地開口的螺絲孔(44A)，從氣體排出孔(36A)向其與電極(13)之間形成的處理空間內(nèi)供給處理氣體，在上述處理空間內(nèi)形成等離子體；連接部件(42)，通過從支持部件(35)側(cè)螺合于電極板(36)的螺絲孔(44A)中，將電極板(36)連接在支持部件(35)上。
文檔編號C23F1/00GK1643666SQ03806899
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月29日
發(fā)明者松島圭一, 鈴木隆司, 古家元 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社