DE10296978B4

DE10296978B4 - Elektrodenteil für eine Plasmabehandlungsvorrichtung, Plasmabehandlungsvorrichtung und Plasmabehandlungsverfahren

Info

Publication number: DE10296978B4
Application number: DE10296978T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Arita; Tetsuhiro Iwai; Hiroshi Chikushino Haji; Shoji Ogoori Sakemi; Taiji Kitakyushu Matano; Nobuhiro Kitakyushu Satou
Original assignee: Panasonic Corp; Krosaki Harima Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2001-06-25
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2010-03-04
Anticipated expiration: 2022-06-25
Also published as: KR20040021617A; JP2003007682A; CN1302512C; TW559942B; US7138034B2; KR100845178B1; DE10296978T5; MY142898A; WO2003001557A1; US20020195202A1; CN1520604A

Abstract

Elektrodenteil (17) für eine Plasmabehandlungsvorrichtung (1), die eine Plasmaerzeugungselektrode (4) mit einem Gaszufuhranschluss zum Zuführen eines Gases für die Plasmaerzeugung zu einer Prozesskammer (2) aufweist, wobei das Elektrodenteil (17) an einer vorderen Oberfläche des Gaszufuhranschlusses (15b) anzubringen ist,
wobei das Elektrodenteil (17) eine dreidimensionale Netzstruktur aufweist, die durch Rahmenbereiche (18a) aus einer feinen keramischen gesinterten Substanz gebildet ist, wobei die feine keramische Substanz aus einem keramischen Pulver mit einer Korngröße von 0,5 bis 2 μm gebildet ist, sowie
eine Vielzahl von unregelmäßigen Wegen, die durch Zwischenräume (18b) der Rahmenbereiche (18a) festgelegt sind, durch die das Gas für die Plasmaerzeugung, das von dem Gaszufuhranschluss (15b) geliefert wird, durchgeleitet wird, wobei eine Durchschnittsgröße eines Zwischenraums (18b) in einem Bereich von 100 μm bis 300 μm festgelegt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektrodenteil für eine Plasmabehandlungsvorrichtung, das an die vordere Oberfläche des Gaszufuhranschlusses einer Elektrode für die Plasmaerzeugung in der Plasmabehandlungsvorrichtung anzubringen ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Plasmabehandlungsvorrichtung und ein Plasmabehandlungsverfahren, wobei das zuvor genannte Elektrodenteil verwendet ist.
Aus der US 6,086,710 A ist bereits eine PECVD-Anlage bekannt, wobei die obere Elektrode ein scheibenförmiges Dielektrikum aus keramischem Material (Al₂O₃) aufweist, die unter der Unterfläche der Elektrode angeordnet ist, wobei die Elektrode ebenfalls porös ist.
Aus der Druckschrift AT 386 316 B ist bereits ein Plasmareaktor zum Ätzen von Leiterplatten bekannt, der eine poröse Fritte auf einer Lochplatte zum Zuführen von Prozessgas aufweist.
Aus der Druckschrift JP 06002149 A ist bereits ein Plasmareaktor bekannt mit zwei gegenüberliegenden Elektroden zwischen denen ein Plasma gezündet werden kann. Die Elektroden weisen Öffnungen für Prozessgas auf. Ein poröser Körper aus dielektrischem Material ist auf der Oberfläche der Elektroden, an der die Öffnungen angeordnet sind, vorgesehen. Das Gas wird dem Reaktor über den porösen Körper zugeführt. Der poröse Körper weist Mikroporen einer Größe <500 μm auf.
Eine Plasmabehandlungsvorrichtung ist als eine Vorrichtung bekannt, um eine Oberflächenendbehandlung einer elektronischen Komponente, etwa eines Substrats oder eines Halbleiterbauteils, auszuführen. Die Plasmabehandlungsvorrichtung dient dazu, ein Plasma unter Vakuumatmosphäre zu erzeugen und um eine Behandlung auszuführen, etwa das Ätzen der Oberfläche eines physikalisch und chemisch durch das Plasma zu behandelnden Objekts. Das Plasma wird erzeugt, indem eine Hochfrequenzspannung an eine Elektrode in einer verschlossenen Prozesskammer angelegt wird. Ein Gas für die Plasmaerzeugung mit einem vorbestimmten Druck (das im Weiteren als ein „Gas” bezeichnet wird) wird in die Prozesskammer eingeführt.
Bei einer derartigen Plasmabehandlung ist es in einigen Fällen wünschenswert, dass ein Plasma mit hoher Dichte abhängig vom Zwecke der Behandlung erzeugt wird. In einer Plasmabehandlungsvorrichtung zum Ausführen einer Plasmaätzung auf einem Siliziumsubstrat, etwa einer Halbleiterscheibe, wird ein Verfahren zum Aufsprühen und Zuführen eines Gases mit einem vergleichsweise hohen Druck auf die Oberfläche einer Siliziumscheibe angewendet, um die Wirksamkeit der Behandlung zu steigern.
Für ein derartiges Gaszufuhrverfahren ist ein konventionelles Verfahren bekannt, in welchem ein Gaszufuhranschluss an einer oberen Elektrode ausgebildet ist, die entgegengesetzt zu einer unteren Elektrode vorgesehen ist, die eine Siliziumscheibe trägt. Die obere Elektrode dient als eine Entladungselektrodenplatte und eine Gaseinführplatte. in diesem Falle weist die Entladungselektrodenplatte eine große Anzahl feiner Gaszufuhrlöcher auf und ist an der oberen Elektrode angebracht, wodurch gleichmäßig ein Gas der Oberfläche einer Siliziumscheibe zugeführt wird.
Wenn jedoch die Entladungselektrodenplatte eingesetzt wird, ergeben sich die folgenden Probleme. Beim Vorgang des Einführens und Zuführens eines Gases von einer Gaszufuhröffnung ist die gleichförmige Verteilung des zuzuführenden Gases begrenzt und die Menge des auf die Oberfläche einer Siliziumscheibe aufzusprühenden Gases ist nicht gleichförmig verteilt in einem Bereich, der unter der Zufuhröffnung vorgesehen ist, im Vergleich zu anderen Bereichen.
Aus diesem Grunde besteht die Möglichkeit, eine anormale Entladung hervorzurufen, in welcher Plasma in konvergenter Weise in der Nähe der Zufuhröffnung erzeugt wird, wodurch diverse Nachteile durch die anormale Entladung hervorgerufen werden. Genauer gesagt, das Ätzen wird in einem Bereich, in welchem die anormale Entladung erzeugt wird, in konvergenter Weise ausgeführt. Daher entsteht der Nachteil, dass die Qualität der Ätzung beeinflusst wird, wodurch beispielsweise eine Siliziumscheibe beschädigt wird oder ein Ätzergebnis eine Schwankung aufweist. Ferner ergibt sich ein Nachteil dahingehend, dass eine Entladungselektrodenplatte, die an der Gaszufuhröffnung vorgesehen ist, durch das Plasma abhängig von der Materialart der Entladungselektrodenplatte abgenutzt wird.
Es wurden poröse Keramikmaterialien mit Kristallkörnern mit einem Durchmesser von ungefähr 10 μm bis 50 μm, die als Aggregate vorgesehen und gesintert wurden, versuchsweise als Entladungselektrodenplatte verwendet. Da jedoch die Entladungselektrodenplatte auf Grund des Wärmeschockes, der durch die Hitze des Plasmas hervorgerufen wird, leicht bricht, kann das Material nicht als Entladungselektrode, die der Einwirkung des Plasmas unmittelbar auszusetzen ist, verwendet werden.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Elektrodenteil bzw. eine Plasmabehandlungsvorrichtung und ein Plasmabehandlungsverfahren bereitzustellen, die ein gleichförmiges, homogenes Einströmen des Prozessgases ermöglichen, wobei das Elektrodenteil gleichzeitig stabil ist und durch den Plasmaprozess nicht beschädigt wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1, 2 und 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird das Elektrodenteil mit der dreidimensionalen Netzstruktur, dessen Zwischenräume eine Vielzahl ungeordneter Pfade bilden, um das Gas für die Plasmaerzeugung hindurchzuleiten, als das an der vorderen Oberfläche des Gaszufuhranschlusses der Elektrode für die Plasmaerzeugung anzuordnende Elektrodenanteil verwendet. Folglich kann das zuzuführende Gas durch die ausrichtende Funktion der ungeordneten Pfade gleichförmig verteilt werden, um eine anormale Entladung zu verhindern, so dass ein gleichförmiges Ätzen ohne Schwankungen erreicht wird. Die richtende Funktion bedeutet, dass das zugeführte und in den ungeordneten Pfaden geleitete Gas in Hinblick auf den Einführdruck für die gesamte Oberfläche des Elektrodenteils gleichförmig gemacht wird, wobei die Einführrichtungen in den irregulären Pfaden so beeinflusst werden, dass diese eine ausgeglichene Flussverteilung über die gesamte Oberfläche des Elektrodenteils ergeben. Ferner ist die dreidimensionale Netzstruktur so vorgesehen, dass eine ausreichende Haltbarkeit auch an einer Stelle erreicht werden kann, die der Einwirkung des Plasmas unmittelbar ausgesetzt ist, d. h. einer Stelle, die einer großen thermischen Beanspruchung ausgesetzt ist.
1 ist eine Schnittansicht, die eine Plasmabehandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2a ist eine Schnittansicht, die ein Elektrodenteil entsprechend der Ausführungsform der Erfindung darstellt;
2b ist eine vergrößerte Schnittansicht, die das Elektrodenteil aus 2 zeigt;
3 ist ein Flussdiagramm zur Herstellung des Elektrodenteils gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
4a und 4b zeigen ein Verfahren zur Herstellung des Elektrodenteils gemäß der Ausführungsform der Erfindung und
5 ist eine Ansicht, die die Gasflussverteilung der Plasmabehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben.
Zunächst wird die Plasmabehandlungsvorrichtung mit Bezug 1 beschrieben. In 1 befindet sich innerhalb einer Vakuumkammer 1 eine Prozesskammer 2 zum Ausführen einer Plasmabehandlung. Eine untere Elektrode 3 (eine erste Elektrode) und eine obere Elektrode 4 (eine zweite Elektrode) sind vertikal einander gegenüberliegend in der Prozesskammer angeordnet. Die untere Elektrode 3 umfasst einen Elektrodenkörper 5, der an der Vakuumkammer 1 mittels eines Isolators 9, der aus Polytetrafluorethylen hergestellt ist, mittels eines Haltebereichs 5a, der sich nach unten erstreckt, befestigt ist. Ein Haltebereich 6, der aus einem thermisch gut leitendem Material, beispielsweise Aluminium, rostfreiem Stahl oder einem anderen geeigneten Material hergestellt ist, ist an der oberen Oberfläche des Elektrodenkörpers 5 angebracht, und eine Siliziumscheibe 7 (eine Substrat auf Siliziumbasis), das mit einem Schaltungsmuster versehen ist, ist auf der oberen Oberfläche des Haltebereichs 6 montiert. Die Vakuumkammer 1 und der Elektrodenkörper 5 sind aus Aluminium, rostfreiem Stahl oder einem anderen geeigneten Material hergestellt. Der Haltebereich 6 ist mit einer Keramikbeschichtung auf einer Oberfläche aus Aluminium, rostfreiem Stahl oder einem anderen geeigneten Material ausgebildet.
Die Siliziumscheibe 7 liegt in einem Zustand vor, der erhalten wir, nachdem unmittelbar zuvor die Rückseitenoberfläche zur Ausbildung eines Schaltungsmusters mittels mechanischem Polieren oder Schleifen gedünnt wurde, und es ist eine schadhafte Schicht einschließlich eines Mikrorisses auf einer polierten Oberfläche ausgebildet. Ein Schutzstreifen 7a (siehe 5) ist an der Oberfläche zur Herstellung des Schaltungsmusters der Siliziumscheibe 7 angebracht und befindet sich mit dem Haltebereich 6 in Kontakt. Die polierte Oberfläche (die Rückseitenoberfläche zur Herstellung des Schaltungsmusters), die zu behandeln ist, ist nach oben gerichtet. Die schadhafte Schicht der polierten Oberfläche wird durch die Plasmabehandlung abgetragen (geätzt).
Es sind eine große Anzahl von Sauglöchern 6a, die zu einer oberen Oberfläche geöffnet sind, in dem Haltebereich 6 vorgesehen und kommunizieren mit einem Ansaugpfad 5d, der sich durch den Haltebereich 5a des Elektrodenkörpers 5 erstreckt. Der Ansaugweg 5b ist mit einem Vakuumansaugbereich 11 verbunden und es wird ein Vakuum mittels des Vakuumpumpbereichs 11 mit der auf der oberen Oberfläche des Haltebereichs 6 montierten Siliziumscheibe 7 erzeugt, so dass die Siliziumscheibe 7 durch das ansaugende Vakuum in dem Haltebereich 6 gehalten wird.
Kühlmitteldurchführungen 6b und 6c zum Kühlen sind an dem Haltebereich 6 vorgesehen und mit Leitungen 5b und 5c, die sich durch den Haltebereich 5a erstrecken, verbunden. Die Leitungen 5b und 5c sind mit einem Kühlmittelzirkulierungsbereich 10 verbunden. Durch Ansteuern des Kühlmittelzirkulierungsbereichs 10 wird ein Kühlmittel, etwa Kühlwasser, in den Kühlmitteldurchgängen 6b und 6c zirkuliert. Folglich wird der Haltebereich 6, der durch die während der Plasmabehandlung erzeugten Wärme aufgeheizt wird, gekühlt.
Der Elektrodenkörper 5 ist elektrisch mit einem Hochfrequenzerzeugungsbereich 12 verbunden, und der Hochfrequenzerzeugungsbereich 12 legt eine Hochfrequenzspannung zwischen der unteren Elektrode 3 und der oberen Elektrode 4 an. Des weiteren ist die Prozesskammer 2 in der Vakuumkammer 1 mit einem Drucksteuerbereich 13 verbunden. Der Drucksteuerbereich 13 führt eine Druckreduzierung in der Prozesskammer 2 und einen Angleich an den atmosphärischen Druck beim Zusammenbruch des Vakuums in der Prozesskammer 2 aus.
Die obere Elektrode 4 ist an einer gegenüberliegenden Position zu der unteren Elektrode 3 vorgesehen und umfasst einen Elektrodenkörper 15, der aus Aluminium, rostfreiem Stahl oder einem anderen geeigneten Material hergestellt und mittels eines Erdungsbereichs 20 geerdet ist. Der Elektrodenkörper 15 ist an der Vakuumkammer 1 mittels eines Isolators, der aus Polytetrafluorethylen hergestellt ist, mittels einer Halterung 15a, die sich nach oben erstreckt, angebracht. Der Elektrodenkörper 15 ist eine Elektrode für die Plasmaerzeugung und für das Zuführen eines Gases für die Plasmaerzeugung in die Prozesskammer 2 und weist ferner eine untere Oberfläche auf, die mit einem Gaszufuhranschluss 15b versehen ist, der mit einem sich durch den unteren Haltbereich 15a erstreckenden Gaszufuhrpfad 15c in Verbindung steht. Der Gaszufuhrpfad 15c ist mit einem Gaszufuhrbereich 19 verbunden, der eine Gasmischung mit einem Gas auf Fluorbasis, etwa Kohlenstofftetrafluorid (CF₄) oder Schwefelhexafluorid (SF₆) als das Gas für die Plasmaerzeugung bereitstellt.
Ein Elektrodenteil 17 ist an der vorderen Oberfläche des Gaszufuhranschlusses 15b angebracht. Das Elektrodenteil 17 ist ein scheibenförmiges Teil, das eine keramische poröse Substanz aufweist. Wie in 2 gezeigt ist, besitzt die keramische poröse Substanz eine dreidimensionale Netzstruktur, in der ein Rahmenbereich 18a der Keramik zusammenhängend als ein dreidimensionales Netz ausgebildet ist und eine große Anzahl von Lochbereichen 18b (Zwischenräume) darin ausgebildet aufweist. Eine durchschnittliche Größe der Lochbereiche 18b liegt bei ungefähr 100 μm bis 300 μm im Durchmesser. Die Lochbereiche 18b mit der dreidimensionalen Netzstruktur bilden eine Vielzahl ungeordneter Pfade, so dass das Gas von dem Gaszufuhranschluss 15b durch das Elektrodenteil 17 strömen kann. Das Elektrodenteil 17 besitzt eine Dicke, die größer als 5 mm ist.
Ein Verfahren zur Herstellung des Elektrodenteils 17 wird nunmehr mit Bezug zu den 3 und 4 beschrieben. Das Elektrodenteil 17 wird hergestellt, indem ein Keramikmaterial auf einem Polyurethanschaum als Basismaterial aufgebracht wird. Zunächst wird ein plattenförmiger Urethanschaum 22 vorbereitet (ST1) und wird so ausgeschnitten, dass eine vorbestimmte Form einer Scheibe erhalten wird, um damit ein Basismaterial 23 herzustellen, wie dies in 4a gezeigt ist (ST2). Der Urethanschaum 22 besitzt eine Struktur derart, dass ein Kern 22a zusammenhängend als ein dreidimensionales Netz entsteht und ein Hohlraumbereich 22b mit einer hohen Porosität darin ausgebildet ist.
Gleichzeitig wird Aluminiumoxidpulver als ein keramisches Material vorbereitet (ST3) und Wasser und ein Oberflächenmittel, um dem Aluminiumoxidpulver eine Fluidität zu verleihen, werden hinzugefügt, wodurch eine Breilösung 24 gebildet wird (ST4).
Wie in 4b gezeigt ist, wird dann das Basismaterial 23 in die Breilösung 24 eingetaucht (ST5) und überschüssige Breilösung wird von dem Basismaterial 23 nach dem Herausziehen entfernt (ST6). Anschließend wird das Basismaterial 23 getrocknet, um den Wasseranteil zu entfernen (ST7). Nachfolgend wird eine Erwärmung ausgeführt, um das Keramikmaterial auszuhärten, so dass ein Elektrodenteil mit der keramischen porösen Substanz mit der dreidimensionalen Netzstruktur fertiggestellt ist (ST8). Das Basismaterial 23 verschwindet bei dem Verbrennen von Urethan bei dem Erwärmungsschritt. Daher wird ein Elektrodenteil erhalten, das lediglich das keramische Material enthält. Die Schritte (ST5) bis (ST7) werden bei Bedarf mehrere Male wiederholt.
Das auf diese Weise hergestellte Elektrodenteil 17 weist die folgenden Eigenschaften auf. Zunächst wird der Rahmenbereich 18a, der den Lochbereich 18b bildet, gegossen, indem Keramikmaterial am Rand des Kerns 22a des Urethanschaums 22 festgemacht wird. Daher ist es möglich, eine poröse Substanz mit einer gleichförmigen Porengröße und Verteilung des Lochbereichs 18b zu erhalten. Eine mittlere Porengröße liegt vorzugsweise bei 800 μm oder weniger, um eine Konzentration des Plasmas (eine anormale Entladung) zu vermeiden. Noch besser liegt eine durchschnittliche Porengröße bei 100 μm bis 300 μm.
Bei dem Elektrodenteil 17, das die keramische poröse Substanz gemäß der Ausführungsform aufweist, ist eine Porosität hauptsächlich durch die Kern-Dichte des Kerns 22a in dem Urethanschaum 22, der als ein Basismaterial verwendet wird, bestimmt. Folglich ist es möglich, Keramikmaterial mit kleinen kristallinen Körnern am Rand des Kerns 22a festzumachen und das keramische Material bei hoher Temperatur zu sintern, wodurch der Rahmenbereich 18a, der durch eine feine keramische gesinterte Substanz gebildet ist, mit hoher Festigkeit, hoher Wärmewiderstandsfähigkeit und einer hohen Wärmeschockwiderstandsfähigkeit gebildet wird. Die Korngröße des keramischen Pulvers, das in der Erfindung verwendet wird, liegt bei ungefähr 0.5 μm bis 2.0 μm.
Das Elektrodenteil 17 mit einer keramischen porösen Substanz, die auf diese Weise hergestellt ist, wird gebildet, indem, ähnlich wie das dreidimensionale Netz, der Rahmenbereich 18a zusammenhängend mit einer derartigen Struktur bereitgestellt wird, so dass die kleinen Kristalle des Aluminiumoxids mit hoher Dichte miteinander verbunden sind. Daher sind die Wärmewiderstandsfähigkeit und die Wärmeschockwiderstandsfähigkeit ausgezeichnet. Genauer gesagt, selbst wenn das Elektrodenteil 17 an einer exponierten Stelle verwendet wird, die unmittelbar einem Plasma in der Plasmabehandlungsvorrichtung ausgesetzt ist, ist der Rahmenbereich 18a mit den gegenseitig stark gebunden kristallinen Körnern zusammenhängend in Form einer dreidimensionalen isotropen Struktur ausgebildet. Daher wird kein Riss oder Bruch durch einen thermischen Schock hervorgerufen. Somit kann eine ausreichende Haltbarkeit auch an einer Stelle erreicht werden, die unmittelbar der Einwirkung des Plasmas ausgesetzt ist.
Im Allgemeinen ist ein keramisches Material mit hoher Festigkeit nur schwer mechanisch zu bearbeiten und kann nur schwer zu einer Komponente mit einer gewünschten Form gearbeitet werden. Das Elektrodenteil 17 kann jedoch in einfacher Weise so hergestellt werden, dass es eine gewünschte Form aufweist, indem der Urethanschaum 22 zuvor durch Schneiden in eine vorbestimmte Form gebracht wird.
Die Plasmabehandlungsvorrichtung weist die zuvor beschriebene Ausbildung auf und die Plasmabehandlung (das Ätzen), das an der Siliziumscheibe 7 auszuführen ist, wird im Anschluss mit Bezug zu 5 beschrieben. Zunächst wird die Siliziumscheibe 7 auf dem Haltebereich 6 mit dem Schutzstreifen nach oben weisend montiert. Der Druck in der Prozesskammer 2 wird mittels des Drucksteuerbereichs 13 (1) reduziert und anschließend wird der Gaszufuhrbereich 19 angesteuert. Daher wird ein Gas von dem Elektrodenteil 17, das an der oberen Elektrode 4 angebracht ist, nach unten eingeführt.
Es wird nun die Gasverteilung dabei beschrieben. Gas von dem Gaszufuhrbereich 19 kann mit mittels des Elektrodenteils 17 daran gehindert werden, in freier Weise in dem Gaszufuhranschluss 15b zu strömen. Daher bleibt das Gas zeitweilig in dem Gaszufuhranschluss 15b, so dass eine Druckverteilung des Gases darin nahezu gleichförmig ist.
Auf Grund des Druckes erreicht das Gas die untere Oberfläche des Elektrodenteils 17 aus dem Gaszufuhranschluss 15b durch die Lochbereiche 18b (2), der keramischen porösen Substanz, die das Elektrodenteil 17 bildet, und das Gas wird in Richtung der Oberfläche der Siliziumscheibe 7, die darunter angebracht ist, gesprüht. Dabei sind eine große Anzahl von Lochbereichen 18b in einer ungeordneten Anordnung in dem Elektrodenteil 17 ausgebildet. Daher wird die Verteilung des Flusses des Gases, das nach unten von der unteren Oberfläche des Elektrodenteils 17 herauszusprühen ist, einheitlich, ohne dass eine Abweichung über nahezu den gesamten Bereich des Gaszufuhranschlusses 15b auftritt.
In diesem Zustand wird der Hochfrequenzerzeugungsbereich 12 angesteuert, um eine Hochfrequenzspannung an den Elektrodenkörper 5 der unteren Elektrode 3 anzulegen.
Folglich wird eine Plasmaentladung in einem Raumbereich erzeugt, der zwischen der oberen Elektrode 4 und der unteren Elektrode 3 liegt. Eine Plasmaätzung wird über der oberen Oberfläche der Siliziumscheibe 7, die auf dem Haltebereich 6 montiert ist, mittels des durch die Plasmaentladung erzeugten Plasmas erreicht. Wenn in dieser Ausführungsform eine schadhafte Schicht mit einem Mikroriss geätzt wird, kann eine Ätzrate von 2 μm/Minute erreicht werden. Erfindungsgemäß kann eine Ätzrate von mehr als 1 μm/Minute erreicht werden.
Bei der Plasmaätzbehandlung wird die Verteilung des Flusses des Gases, das auf die Oberfläche der Siliziumscheibe 7 aufzusprühen ist, über den gesamten Bereich mittels des Elektrodenteils 17, das eine richtende Funktion aufweist, gleichförmig gemacht. Daher ist es möglich, das Entstehen einer anormalen Entladung auf Grund der Konzentration der Plasmaentladung über einen Bereich hinweg, in welchem das Gas teilweise eine hohe Dichte aufweist, zu verhindern.
Ferner umfasst das Elektrodenteil 17 gemäß der Ausführungsform den Rahmenbereich 18a mit den gegenseitig stark gebundenen Kristallkörnern, der zusammenhängend mit der dreidimensionalen isotropen Struktur (der dreidimensionalen Netzstruktur) versehen ist. Selbst wenn das Elektrodenteil 17 an einer exponierten Stelle verwendet wird, die direkt der Einwirkung des Plasmas ausgesetzt ist, wird ein Riss oder ein Bruch durch thermischen Schock vermieden. Wenn daher eine richtende Platte zur Erzeugung einer gleichförmigen Verteilung des Gasflusses in dem Gaszufuhranschluss vorzusehen ist, ist es konventioneller Weise erforderlich, eine richtende Platte separat zu der Entladungselektrodenplatte, die dem Plasma auszusetzen ist, vorzusehen. In der Ausführungsform kann jedoch das gleiche Elektrodenteil 17 als die Entladungselektrodenplatte und die richtende Platte dienen.
Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform können diverse Änderungen durchgeführt werden. Beispielsweise ist es möglich, obwohl Aluminiumoxid als ein Beispiel des Materials für das Elektrodenteil 17 aufgezeigt wurde, Keramiken auf Aluminiumoxidbasis und Keramiken auf Aluminiumbasis zusätzlich zu Aluminiumoxid zu verwenden. In diesem Falle ist es wichtig, ein Material auszuwählen, das kaum mit dem für die Erzeugung des Plasmas zu verwendenden Gas reagiert, etwa keramische Materialien, die eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Ferner kann Borosilikatglas, das ein Alkalin eines Seltenerdmetalls ist, ebenso als ein Material für das Elektrodenteil verwendet werden. Für Fluorgas, das in der Ausführungsform verwendet wird, ist es vorteilhaft, ein Metallfluorid mit einem hohen Siedepunkt und einem niedrigen Dampfdruck in Vakuum, wie es beispielsweise durch Oxide, Nitride und Karbide mit Alkalimetall erreicht werden kann, zusätzlich zu dem Material auf Aluminiumoxidbasis zu verwenden.
Obwohl das Beispiel beschrieben ist, in welchem eine Urethanschaustruktur für die dreidimensionale Netzstruktur verwendet wurde, kann anstelle des Urethanschaums 22 die dreidimensionale netzartige Struktur (die dreidimensionale Netzstruktur) eines Stoffes, einer linearen Faser oder eines Metalls verwendet werden.
Bei dem Verfahren zur Herstellung des Elektrodenteils 17 mit der dreidimensionalen Netzstruktur ist es ferner auch möglich, ein Verfahren zum Mischen und Sintern feiner Teilchen keramischer und perlenförmiger Harzteilchen zu verwenden. In diesem Falle werden die Harzteilchen durch die Hitze während des Sinterns verbrannt und ein Raumbereich, der durch das Verbrennen entsteht, wird zu einem ungeordneten Pfad, wobei eine restliche Struktur den Rahmenbereich 18a bildet, der die dreidimensionale Netzstruktur ergibt.
Die Erfindung ist nicht auf die Siliziumscheibe 7 eingeschränkt, obwohl in dem Beispiel die Siliziumscheibe 7 als das Halbleiterbauelement für ein Substrat auf Siliziumbasis beschrieben ist, das für die Plasmabehandlung vorgesehen ist. Beispielsweise kann eine Quarzplatte, die für einen Quarzoszillator zu verwenden ist, und welche für ein Material mit Silizium vorgesehen ist, auch mit dieser Erfindung zusammen verwendet werden.
Erfindungsgemäß wird das Elektrodenteil mit der dreidimensionalen Netzstruktur, deren Zwischenräume ungeordnete Wege bilden, so dass ein Gas für die Plasmaerzeugung durch diese Wege hindurchgeht, als das Elektrodenteil verwendet, das an der vorderen Oberfläche des Gaszufuhranschlusses der Elektrode für die Plasmaerzeugung anzubringen ist. Somit kann die Verteilung des zuzuführenden Gases gleichförmig gestaltet werden, um eine anormale Entladung zu verhindern, so dass ein gleichmäßiges Ätzen ohne Schwankungen ausgeführt werden kann. Ferner kann die dreidimensionale Netzstruktur eine ausreichende Haltbarkeit erzeugen, selbst an einer Stelle, die direkt der Einwirkung des Plasmas ausgesetzt ist.

Claims

Elektrodenteil (17) für eine Plasmabehandlungsvorrichtung (1), die eine Plasmaerzeugungselektrode (4) mit einem Gaszufuhranschluss zum Zuführen eines Gases für die Plasmaerzeugung zu einer Prozesskammer (2) aufweist, wobei das Elektrodenteil (17) an einer vorderen Oberfläche des Gaszufuhranschlusses (15b) anzubringen ist, wobei das Elektrodenteil (17) eine dreidimensionale Netzstruktur aufweist, die durch Rahmenbereiche (18a) aus einer feinen keramischen gesinterten Substanz gebildet ist, wobei die feine keramische Substanz aus einem keramischen Pulver mit einer Korngröße von 0,5 bis 2 μm gebildet ist, sowie eine Vielzahl von unregelmäßigen Wegen, die durch Zwischenräume (18b) der Rahmenbereiche (18a) festgelegt sind, durch die das Gas für die Plasmaerzeugung, das von dem Gaszufuhranschluss (15b) geliefert wird, durchgeleitet wird, wobei eine Durchschnittsgröße eines Zwischenraums (18b) in einem Bereich von 100 μm bis 300 μm festgelegt ist.
Plasmabehandlungsvorrichtung (1) mit: einer Prozesskammer (2); einer ersten Elektrode (3) mit einem Haltebereich (6) zum Halten eines Werkstückes in der Prozesskammer (2); einer zweiten Elektrode (4), die an einer Stelle gegenüberliegend zu der ersten Elektrode (3) angeordnet ist und einen Gaszufuhranschluss (15b) zum Zuführen eines Gases für die Plasmaerzeugung zu der Prozesskammer (3) aufweist; einem Drucksteuerbereich (13) zum Reduzieren eines Druckes in der Prozesskammer; einem Gaszufuhrbereich (19) zum Zuführen des Gases für die Plasmaerzeugung zu der Prozesskammer (2) durch den Gaszufuhranschluss (15b); einem Hochfrequenzerzeugungsbereich (12) zum Anlegen einer Hochfrequenzspannung zwischen der ersten Elektrode (3) und der zweiten Elektrode (4); und einem Elektrodenteil (17), das an einer vorderen Oberfläche des Gaszufuhranschlusses anzubringen ist; wobei das Elektrodenteil (17) eine dreidimensionale Netzstruktur aufweist, die durch Rahmenbereiche (18a) aus einer feinen keramischen gesinterten Substanz gebildet ist, wobei die feine keramische Substanz aus einem keramischen Pulver mit einer Korngröße von 0,5 bis 2 μm gebildet ist, sowie eine Vielzahl von unregelmäßigen Wegen, die durch Zwischenräume (18b) der Rahmenbereiche (18a) festgelegt sind, durch die das Gas für die Plasmaerzeugung, das von dem Gaszufuhranschluss (15b) geliefert wird, durchgeleitet wird, wobei eine Durchschnittsgröße eines Zwischenraums (18b) in einem Bereich von 100 μm bis 300 μm festgelegt ist.
Plasmabehandlungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Haltebereich (6) eine große Anzahl von Sauglöchern (6a), die zu einer oberen Oberfläche hin geöffnet sind, aufweist, die mit einem Ansaugweg (5d), der durch den Haltebereich (6) des Elektrodenkörpers hindurchgeht, in Verbindung steht, wobei der Ansaugweg (5d) mit einem Vakuumpumpbereich (11) verbunden ist.
Plasmabehandlungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Haltebereich (6) Kühlmitteldurchgänge (6b) zum Kühlen aufweist, die mit einem Kühlmittelzirkulierungsbereich (10) verbunden sind.
Plasmabehandlungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Material, das die dreidimensionale Netzstruktur bildet, Aluminiumoxid enthält.
Plasmabehandlungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Werkstück ein Substrat auf Siliziumbasis ist.
Plasmabehandlungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Werkstück ein Substrat auf Siliziumbasis ist mit einer geschädigten Schicht, die durch mechanischen Polieren oder Schleifen gebildet ist, und wobei die geschädigte Schicht durch Plasmaätzen entfernt wird.
Plasmabehandlungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Werkstück eine Halbleiterscheibe mit einem Schaltungsmuster ist, das auf einer Oberflächenseite ausgebildet ist, und wobei eine geschädigte Schicht auf einer Rückseite der Halbleiterscheibe ausgebildet ist, um durch eine Plasmaätzung entfernt zu werden.
Plasmabehandlungsverfahren in einer Plasmabehandlungsvorrichtung, die umfasst: eine Prozesskammer, eine erste Elektrode mit einem Haltebereich zum Halten eines Werkstückes in der Prozesskammer, eine zweite Elektrode, die an einer zu der ersten Elektrode gegenüberliegenden Position vorgesehen ist und einen Gaszufuhranschluss zum Zuführen eines Gases für die Plasmaerzeugung zu der Prozesskammer aufweist, einen Drucksteuerbereich zum Reduzieren eines Druckes in der Prozesskammer, einen Gaszufuhrbereich zum Zuführen des Gases für die Plasmaerzeugung zu der Plasmakammer durch den Gaszufuhranschluss, einen Hochfrequenzerzeugungsbereich zum Anlegen einer Hochfrequenzspannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, und ein Elektrodenteil, wobei das Elektrodenteil (17) eine dreidimensionale Netzstruktur aufweist, die durch Rahmenbereiche (18a) aus einer feinen keramischen gesinterten Substanz gebildet ist, wobei die feine keramische Substanz aus einem keramischen Pulver mit einer Korngröße von 0,5 bis 2 μm gebildet ist, sowie eine Vielzahl von unregelmäßigen Wegen, die durch Zwischenräume (18b) der Rahmenbereiche (18a) festgelegt sind, durch die das Gas für die Plasmaerzeugung, das von dem Gaszufuhranschluss (15b) geliefert wird, durchgeleitet wird, wobei eine Durchschnittsgröße eines Zwischenraums (18b) in einem Bereich von 100 μm bis 300 μm festgelegt ist, mit den Schritten: Anbringen eines Schutzstreifens auf einer ein Schaltungsmuster aufweisenden Oberfläche einer Halbleiterscheibe; Halten der Halbleiterscheibe auf dem Haltebereich so, dass eine hintere Oberfläche der Halbleiterscheibe nach oben zeigt; Anlegen einer Hochfrequenzspannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, während das Gas für die Plasmaerzeugung von einem ungeordneten Weg versprüht wird, der durch einen Zwischenraum der dreidimensionalen Netzstruktur gebildet ist, wodurch ein Plasma erzeugt wird; und Ätzen der Halbleiterscheibe, die in der ersten Elektrode gehalten wird, mittels des erzeugten Plasmas.
Plasmabehandlungsverfahren nach Anspruch 9, wobei das Werkstück ein Substrat auf Siliziumbasis ist.
Plasmabehandlungsverfahren nach Anspruch 9, wobei das Werkstück ein Substrat auf Siliziumbasis ist mit einer geschädigten Schicht, die durch mechanisches Polieren oder Schleifen gebildet ist, und wobei die geschädigte Schicht durch Plasmaätzen entfernt wird.
Plasmabehandlungsverfahren nach Anspruch 9, wobei das Werkstück eine Halbleiterscheibe mit einem Schaltungsmuster ist, das auf einer Oberflächenseite ausgebildet ist, und wobei eine geschädigte Schicht, die auf einer Rückseite der Halbleiterscheibe gebildet ist, durch Plasmaätzen entfernt wird.
Elektrodenteil nach Anspruch 1, wobei eine Durchschnittsgröße des Zwischenraums (18b) in einem Bereich von 100 bis 200 μm liegt.