JP2003518720A - プラズマリアクトルのための電極を製造する方法およびそのような電極 - Google Patents

プラズマリアクトルのための電極を製造する方法およびそのような電極

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バン・デン・クルイーセム、ショエルド
バン・レーウベン、ロベルトゥス・ヤコブス
ミコリウス、マルセル・マリア
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クシュカルブ・セラミックス・ビー・ブイ
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、プラズマリアクトルのための電極を製造する方法であって、支持リングと、スルーホールが設けられている電極板とを、収縮接続によって機械的および電気的に相互接続するステップを含んでいて、接続するステップが、電極板と支持リングとの間の接合インターフェイスに導電層を与えることをさらに含む方法に関する。さらに電極が用意され、前記支持リングおよび前記電極が、接合表面への連結部分を含み、接合表面に導電層が与えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマリアクトルのための電極を製造する方法であって、支持リ
ングと、スルーホールが設けられた電極板とを収縮接続によって機械的および電
気的に相互接続するステップを含む方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような方法および電極は、米国特許第5,674,367号から知られている。
【０００３】 従来技術の電極では、支持リングと電極板とは、収縮接続によって機械的に相
互接続される。そのために、電極と電極板との間の電気接触は、これらの当接部
分間の接合インターフェイスにおいてその当接部分によって与えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
とくに、従来技術の電極について電極と電極板との間の電気接触抵抗を改善す
ることができる。
【０００５】 本発明の目的は、従来技術の方法および電極を改善して、電極板と支持リング
との間の電気接触抵抗を相当に低減した電極を生成することである。
【０００６】 この目的を達成するために、本発明は、序文において参照したプラズマリアク
トルのための電極を製造する方法であって、接続するステップが、電極板と支持
リングとの間の接合インターフェイスへ導電層を与えることをさらに含むことを
特徴とする方法を提供する。
【０００７】 導電層を使用することと組合せて、収縮接続するステップを実行すると、電極
板と支持リングとの間の電気抵抗を１０００分の１に低減することができる。
【０００８】 本発明にしたがって、支持リングと電極の両者が相互接続される前に、支持リ
ングと電極の少なくとも一方へ導電層を与えることができる。
【０００９】 本発明のさらに別の実施形態では、電極板と支持リングとが相互接続された後
に、導電層を与えることができる。
【００１０】 導電層は、銀ペースト、炭素ペースト、またはニッケルペーストのような導電
性ペーストから成ることが好ましい。
【００１１】 本発明の好ましい実施形態では、導電層は耐熱性の組成から形成されており、
したがって導電層は、プラズマリアクトル内で使用されている温度では、外れな
いか、粒子を形成しないか、または剥がれない。
【００１２】 支持リングおよび電極板は連結部分（interlocking parts）を含み、導電層は
、好ましくは連結部分の何れか一方、または両方において、前記連結部分の角部
（corner area）に与えられる。
【００１３】 支持リングとしてグラファイトリングが使用されるとき、グラファイトリング
には熱膨張係数が大きいグラファイトが使用される。電極板はシリコン板でもよ
い。
【００１４】 電極の実施形態では、支持リングは垂直の環状部分を含み、電極板は垂直の中
心部分を含み、電極の垂直の中心部分は、支持リングの垂直の環状部分内に適切
に嵌まり合って装着される。
【００１５】 本発明の電極のさらに別の実施形態では、支持リングは垂直の環状部分を含み
、電極板は円盤形にされていて、電極板は支持リングの垂直の環状部分上に載っ
ている。
【００１６】 好ましい実施形態では、接続するステップは、機械的にロックするステップを
含み、ここでフランジおよびリセスは連結する。収縮接続するステップおよびロ
ックするステップは同時に行われることが好ましい。
【００１７】 １つの実施形態において、収縮接続するステップは、支持リングを加熱するス
テップ、電極板を支持リング内または支持リング上に位置付けるステップ、およ
び支持リングを冷却するステップを含む。
【００１８】 本発明にしたがう電極の実施形態では、電極板がその外周（outer circumfere
nce）上に形成されたフランジをもち、かつ支持リングの垂直の環状部分がその
内周(inner circumference)内に形成されたリセスをもっているか、または支持
リングの垂直環状部分がその外周上に形成されたフランジをもち、かつ電極板が
その内周内に形成されたリセスをもっていて、外周のフランジと内周のリセスと
が互いに係合している。
【００１９】 導電層は、内周のリセスと外周のフランジとに隣接して位置付けられているこ
とが好ましい。
【００２０】 ここで本発明をさらに詳しく添付の図面を参照して記載することにする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
例えば、ある特定の半導体生成装置のプラズマリアクトルでは、英語圏で“シ
ャワーヘッド（shower-head）”と呼ばれている電極が使用されている。電極は
グラファイトリングから成り、その上にはホールパターン（hole pattern）が設
けられているシリコン板が配置されている。全体は、プラズマリアクトル内にク
ランプ留めされ、実行されることになるプラズマプロセスにおいて電極として機
能する。ホールパターンを介して下に位置するシリコンウエーハにガスを通して
、イオン化ガスによりシリコンウエーハから１つの層を取除く。電極は、多数の
要件を満たさなければならない。電極は、使用されるプロセスガスに対して耐性
があることに加えて、電極として機能できるように適切な導電性をもたなければ
ならない。これに加えて、グラファイトリングとシリコン板との間の機械的接続
または接着は、電気接触抵抗を最小にして、かつシリコン板がグラファイトリン
グから外れるのを防ぐために、非常に適切でなければならない。
【００２２】 本発明にしたがって、機械的接続は、いわゆる焼ばめによって行われる。その
ために、熱膨張係数が大きいタイプのグラファイトが使用される。グラファイト
リングは、そのグラファイトリングに適合する形状をもつシリコン板を、その中
で焼ばめできるような寸法をもつ。そのためにグラファイトリングを高温度（例
えば、４５０ないし５５０℃）まで加熱し、シリコン板をグラファイトリング内
へ位置付け、全体を冷却して、電極を非常に適切に接続する。グラファイトリン
グをシリコン板内で焼ばめすることもできる。
【００２３】 グラファイトリングを適合させ、シリコン板も適合させることによって、さら
に改良することができる。英語圏でいわゆる“機械的連結（mechanical interlo
cking）”と呼ばれているものの結果として、シリコン板およびグラファイトリ
ングを適合させることによって、機械的接続はさらに改良される。
【００２４】 両方の場合において、焼ばめの温度は、適用温度（application temperatures
）よりも十分に高いので、シリコン板およびグラファイトリングは使用の際に互
いから外れなくなる。
【００２５】 グラファイトリングは、焼ばめを行った後で、グラファイトリングの下側がシ
リコン板の表面に平行になるような寸法をもつ。
【００２６】 機械的接続に加えて、電気接続も焼ばめによって行われる。本発明にしたがっ
て、焼ばめが完了する前または後、あるいはこの両者において、シリコン板とグ
ラファイトリングとの間の接合表面に導電層を与えることによって、さらに改良
することができる。プロセスガスに耐性のある導電層を与えることにより、電気
抵抗は１０００分の１になることができる。導電層の組成については、プロセス
に影響を与えず、粒子を生成せず、かつ適用温度、すなわちその処理中にプラズ
マリアクトル内にいきわたっている温度に耐えることができるような組成を選択
しなければならない。例えば、導電層は、銀ペースト、炭素ペースト、またはニ
ッケルペーストのような導電性のペーストである。導電層が外れるか、粒子を形
成するか、または剥がれた状態で、導電層の接着が危険にさらされないようなや
り方で、導電層を与えなければならない。導電層は、例えば射出システムまたは
エアブラシシステムによって与えることができる。
【００２７】 図１および２において、参照符号１および２は、それぞれ支持リングおよび電
極板を示している。電極板２にはスルーホール３が設けられている。支持リング
１および電極板２は機械的および電気的に接続されて、プラズマリアクトルのた
めの電極を形成している。図１および２の支持リング１および電極板２は、収縮
接続（焼ばめ）によって機械的および電気的に接続されている。図２では、さら
に機械的にロックする係合が使用され、これは収縮接続と同時に行うことができ
る。
【００２８】 導電層９は、電極板２と支持リング１との間の角部（corner）12に与えられる
ことが好都合である。
【００２９】 収縮接続するステップは、支持リング１を加熱するステップと、電極板２を支
持リング１内に位置付けるステップと、支持リング１を冷却するステップとを含
む。
【００３０】 支持リング１には、熱膨張係数の大きい材料が使用される。支持リングの材料
はグラファイトであってもよく、電極板２の材料はシリコンであってもよい。
【００３１】 図１および２に示されているように、プラズマリアクトルの電極は、支持リン
グ１と、スルーホール３が設けられている電極板２とを含み、これらは機械的お
よび電気的に接続されていて、支持リング１は垂直の環状部分４を含んでいる。
従来の電極とは異なり、電極板２は垂直の中心部分５をさらに含み、電極板２の
この垂直の中心部分５は支持リング１の垂直の環状部分４内に適切に嵌まり合っ
て装着されている。
【００３２】 図１および２にさらに示されているように、支持リング１の垂直の環状部分４
のフリーな上方表面６は、垂直の中心部分５を取り囲んでいる電極板２の環状部
分８の表面７に平行している。
【００３３】 電極板２の環状部分８の表面７は垂直の中心部分５を取り囲んでいて、垂直の
中心部分５は支持リング１の垂直の環状部分４のフリーな表面６と接触しており
、表面７には導電層９が与えられている。
【００３４】 図２に示されている実施形態では、フランジ10は電極板２の垂直の中心部分５
の外周上に形成されていて、リセス11は支持リング１の垂直の環状部分４の内周
内に形成されていて、フランジ10とリセス11とは互いに係合している。
【００３５】 図３は、本発明にしたがう電極の第３の実施形態を示していて、この電極はス
ルーホール３を設けられているほぼ円盤形の電極板15と、垂直の環状部分４を設
けられた支持リング16とを含んでおり、電極板15は環状部分４上に載っている。
【００３６】 図３に示した実施形態において、環状の支持リング16の垂直の環状部分４は、
その外周上に形成されたフランジ17をもち、円盤形の電極板15は、その内周内に
形成されたリセス18をもち、外周のフランジ17と内周のリセス18とは、収縮接続
によって互いに係合している。
【００３７】 図４は、図３に示した電極における、収縮接続されている、外周のフランジ17
および内周のリセス18の拡大図である。
【００３８】 導電層は、参照符号21によって示されているように電極板15と環状部分４とが
向かい合っている部分の間か、または参照符号22によって示されているように、
外周のフランジ17と内周のリセス18との間に延在している。角部23は、ペースト
、等のような導電層から離れたままである。
【００３９】 当業者には、図４に示されているように、電極板15にはフランジが設けられて
いて、そのフランジは、それぞれ点線19および20で示されているように、支持リ
ング16の垂直の環状部分４内の環状のリセス内で係合してもよいことが分かるで
あろう。同じことが、同様のやり方で、図２の実施形態にも応用されており、垂
直の環状部分４が外周のフランジ10を含み、電極板が関係する内周のリセス11を
含んでもよい。
【００４０】 プラズマリアクトル内の図１および２の電極の動作は、従来の電極の動作と同
じであり、さらに図１および２の電極を嵌め合わせる方法も従来の方法であって
もよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の電極の第１の実施形態の模式的な断面図。
【図２】 本発明の電極の第２の実施形態の模式的な断面図。
【図３】 本発明の電極の第３の実施形態の模式的な断面図。
【図４】 図３の第３の実施形態の一部の模式的な拡大図。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年３月２２日（２００２．３．２２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ミコリウス、マルセル・マリア オランダ国、エヌエル−5646 ジェイディ ー・アイントホーフェン、カヌンニケンス ベン ５ Ｆターム(参考） 4K030 FA01 GA02 KA17 KA18 KA46

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プラズマリアクトルのための電極を製造する方法であって、
    支持リングと、スルーホールが設けられている電極板とを、収縮接続によって機
    械的および電気的に相互接続するステップを含んでいて、前記接続するステップ
    が、電極板と支持リングとの間の接合インターフェイスに導電層を与えることを
    さらに含むことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記支持リングと前記電極板とが相互接続される前に、前記
    導電層が前記支持リングと前記電極板との少なくとも一方へ与えられることを特
    徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 電極板と支持リングとが相互接続された後に、前記導電層が
    与えられることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記導電層が、銀ペースト、炭素ペースト、またはニッケル
    ペーストのような導電性ペーストから成ることを特徴とする請求項１ないし３の
    何れか１項記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記導電層が、射出システムまたはエアブラシシステムによ
    って与えられることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記導電層が耐熱性の組成から形成されていて、その結果前
    記導電層がプラズマリアクトル内で使用されている温度で、外れないか、粒子を
    形成しないか、または剥がれないことを特徴とする請求項１ないし５の何れか１
    項記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記支持リングおよび前記電極板が連結部分を含み、前記導
    電層が前記連結部分の一方または両方へ与えられることを特徴とする請求項１な
    いし６の何れか１項記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記導電層が、前記連結部分の角部に与えられることを特徴
    とする請求項７記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記接続するステップが、機械的にロックするステップを含
    むことを特徴とする請求項１ないし８の何れか１項記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記機械的にロックするステップが、フランジおよびリセ
    スを連結することを含むことを特徴とする請求項１ないし９の何れか１項記載の
    方法。
  11. 【請求項１１】 前記収縮接続するステップおよび前記ロックするステップ
    が同時に実行されることを特徴とする請求項９または１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記収縮接続するステップが、支持リングを加熱するステ
    ップ、支持リング内に電極板を位置付けるステップ、および支持リングを冷却す
    るステップを含むことを特徴とする請求項９ないし１１の何れか１項記載の方法
    。
  13. 【請求項１３】 支持リングがグラファイトリングであり、電極板がシリコ
    ン板であり、前記グラファイトリングには、熱膨張係数が大きいグラファイトが
    使用されることを特徴とする請求項１ないし１２の何れか１項記載の方法。
  14. 【請求項１４】 請求項１ないし１３の何れか１項記載の方法にしたがって
    製造されるプラズマリアクトルのための電極。
  15. 【請求項１５】 支持リングが垂直の環状部分を含み、電極板が垂直の中心
    部分を含み、電極板の垂直の中心部分が支持リングの垂直の環状部分内に適切に
    嵌まり合って装着されることを特徴とする請求項１４記載の電極。
  16. 【請求項１６】 支持リングの垂直の環状部分のフリーな表面が、垂直の中
    心部分の表面を取り囲んでいる電極板の環状部分の表面に平行していることを特
    徴とする請求項１５記載の電極。
  17. 【請求項１７】 前記導電層が、支持リングの垂直の環状部分と電極板の中
    心部分との間の接合インターフェイスへ与えられる請求項１５または１６の何れ
    か１項記載の電極。
  18. 【請求項１８】 電極板の垂直の環状部分が、その外周上に形成されたフラ
    ンジをもち、支持リングの垂直の環状部分が、その内周内に形成されたリセスを
    もち、前記外周のフランジと前記内周のリセスとが互いに係合していることを特
    徴とする請求項１５ないし１７の何れか１項記載の電極。
  19. 【請求項１９】 電極板の垂直の中心部分が、その内周内に形成されたリセ
    スをもち、支持リングの垂直の環状部分が、その外周上に形成されたフランジを
    もち、前記外周のフランジと前記内周のリセスとが互いに係合していることを特
    徴とする請求項１５ないし１７の何れか１項記載の電極。
  20. 【請求項２０】 支持リングが垂直の環状部分を含み、電極板が実質的に円
    盤形であり、電極板が支持リングの垂直の環状部分上に載っていることを特徴と
    する請求項１４記載の電極。
  21. 【請求項２１】 支持リングの垂直の環状部分が、その外周上に形成された
    フランジをもち、円盤形の電極板が、その内周内に形成されたリセスをもち、前
    記外周のフランジと前記内周のリセスとが互いに係合していることを特徴とする
    請求項２０記載の電極。
  22. 【請求項２２】 支持リングの垂直の環状部分が、その内周内に形成された
    リセスをもち、円盤形の電極板がその内周内に形成されたリセスをもち、前記内
    周のリセスと前記外周のフランジとが互いに係合していることを特徴とする請求
    項２０記載の電極。
  23. 【請求項２３】 前記導電層が、前記内周のリセスおよび前記外周のフラン
    ジの上部か、または隣接して存在していることを特徴とする請求項１８ないし２
    １の何れか１項記載の電極。
JP2001548416A 1999-12-24 2000-12-22 プラズマリアクトルのための電極を製造する方法およびそのような電極 Pending JP2003518720A (ja)

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NL1013954 1999-12-24
NL1013954A NL1013954C2 (nl) 1999-12-24 1999-12-24 Werkwijze voor het vervaardigen van een elektrode voor een plasmareactor en een dergelijke elektrode.
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