專利名稱：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。
背景技術(shù)：
原來(lái)，在半導(dǎo)體的制造工序和液晶的制造工序中，使用了等離子體處理裝置。在等離子體處理裝置上設(shè)有把高頻電流供給RF電極(高頻電極)的供電部件，例如作為金屬導(dǎo)體的Ni棒(例如，參照專利文獻(xiàn)1-特開平11-26192號(hào)公報(bào))。
在對(duì)該供電部件施加高頻電壓時(shí)，因表面效應(yīng)，電流在供電部件的表面層(例如離供電部件的表面幾μm～幾十μm的深度范圍)集中流過(guò)，在徑向中央部幾乎沒(méi)有電流流過(guò)。
雖然供電體的電阻由以下的(1)式表示，但如前所述，由于因表面效應(yīng)供電體的徑向中央部幾乎沒(méi)有電流流過(guò)，所以有效的截面積S減小，結(jié)果電阻R上升。
(1)R＝L/σS(R電阻，L供電體的長(zhǎng)度，σ電導(dǎo)率，S截面積)另一方面，供電體的發(fā)熱量由以下的(2)式表示，電阻R上升的話，發(fā)熱量也增加。
(2)W＝RI2(W發(fā)熱量，R電阻，I電流)這樣，采用原來(lái)的等離子體處理裝置中的供電部件的話，因表面效應(yīng)導(dǎo)致的電阻的增加，供電部件發(fā)熱，結(jié)果，供電部件本身有可能會(huì)提前劣化。此外，因供電部件的發(fā)熱，有可能對(duì)在該供電部件附近配置的周圍部件產(chǎn)生損傷。并且，因供電部件的劣化導(dǎo)致的供電部件的電阻增加，等離子體處理裝置的電感增加，可能會(huì)導(dǎo)致等離子體不能正常產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
對(duì)此，本發(fā)明的目的是提供在對(duì)供電部件供給高頻電流時(shí)能夠減小供電部件的發(fā)熱量的等離子體處理裝置。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的等離子體處理裝置具備設(shè)有電極的基體和對(duì)上述電極供給高頻電流的供電部件，其特征在于上述供電部件具有供電主體部和在該供電主體部表面?zhèn)刃纬傻碾妼?dǎo)率比供電主體部的更高的高電導(dǎo)率金屬層。
本發(fā)明具有以下效果采用本發(fā)明的等離子體處理裝置的話，由于在供電部件上設(shè)置高電導(dǎo)率金屬層，所以，對(duì)供電部件施加高頻電壓時(shí)，流過(guò)供電主體部表面層的電流的一部分流過(guò)高電導(dǎo)率金屬層。這樣，在對(duì)供電部件施加高頻電壓時(shí)，通過(guò)降低供電部件表面層的電阻，能夠大幅度抑制供電部件的發(fā)熱量。


圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的供電部件的立體圖。
圖2是省略了圖1的供電部件中的高電導(dǎo)率金屬層的上部來(lái)表示的立體圖。
圖3是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的供電部件的立體圖。
圖4是省略了圖3的供電部件中的高電導(dǎo)率金屬層以及防擴(kuò)散金屬層的上部來(lái)表示的立體圖。
圖5是表示作為本發(fā)明的第3實(shí)施方式的等離子體處理裝置的基板加熱裝置的立體圖。
圖中1、11-供電部件；3-供電主體部；5-高電導(dǎo)率金屬層；11-供電部件；13-供電主體部；15-高電導(dǎo)率金屬層；17-防擴(kuò)散金屬層；21-基板加熱裝置(等離子體處理裝置)；23-陶瓷基體(基體)；27-高頻電極(電極)；29-電阻發(fā)熱體；35-高頻電極用供電部件(供電部件)；37-電阻發(fā)熱體用供電部件(供電部件)。
具體實(shí)施例方式
以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
第1實(shí)施方式首先，對(duì)本發(fā)明的第1實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施方式中，對(duì)在供電主體部的外周面(表面?zhèn)?形成有高電導(dǎo)率金屬層的供電部件進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的供電部件的立體圖。圖2是省略了圖1的供電部件中的高電導(dǎo)率金屬層的上部來(lái)表示的立體圖。
如圖1、2所示，供電部件1形成沿該圖的上下方向延伸的棒狀(細(xì)長(zhǎng)圓柱狀)，具有對(duì)產(chǎn)生等離子體的高頻電極供給高頻電流的作用。
供電部件1由形成細(xì)長(zhǎng)的棒狀的供電主體部3和形成于該供電主體部3外周面的大致呈圓筒狀的高電導(dǎo)率金屬層5構(gòu)成。
供電主體部3由Ni、Al、Cu、以及包含這些金屬的合金等形成。供電主體部3的形狀可采用棒狀、圓柱狀、電纜狀、板狀、軟線狀編織物、圓筒狀等各種形狀。
高電導(dǎo)率金屬層5采用在從室溫到900℃的環(huán)境下電導(dǎo)率比供電主體部3的更高的材料。例如，在供電主體部3的材質(zhì)為Ni時(shí)，高電導(dǎo)率金屬層5較好是由Au、Pt、Rh等貴金屬形成。
具體地說(shuō)，較好是高電導(dǎo)率金屬層5在室溫的體電阻值為Ni在室溫的體積電阻值6.8μΩ·cm的一半以下。此外，較好是高電導(dǎo)率金屬層5在900℃的體積電阻值為Ni在900℃的體積電阻值45.5μΩ·cm的一半以下。此外，高電導(dǎo)率金屬層5的厚度較好是2～30μm，更好是10μm～30μm。這樣的話，高電導(dǎo)率金屬層5在對(duì)供電主體部3施加10MHz以上的高頻電壓時(shí)，能夠使供電主體部3的表面電流的80％以上在高電導(dǎo)率金屬層5內(nèi)有效地流過(guò)。高電導(dǎo)率金屬層5是使用電鍍、噴鍍、焊接等方法形成于供電主體部3的表面(外周面)。
這樣，供電部件1通過(guò)在供電主體部3的表面形成電導(dǎo)率比供電主體部3的更高的高電導(dǎo)率金屬層5，在對(duì)供電部件1施加高頻電壓時(shí)，流過(guò)供電主體部3表面層的表面電流的一部分能夠流向高電導(dǎo)率金屬層5。這樣，減小了施加高頻電壓時(shí)供電主體部3的電阻，能夠減少供電體主體部3的發(fā)熱量。并且，通過(guò)該發(fā)熱量的減少，由于抑制了供電部件1的劣化，從而能夠抑制供電部件自身電阻的增加，可施加任意的等離子體功率。
第2實(shí)施方式其次，對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施方式中，對(duì)在供電主體部的外周面(表面?zhèn)?通過(guò)防擴(kuò)散金屬層形成高電導(dǎo)率金屬層的供電部件進(jìn)行說(shuō)明。
圖3是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的供電部件的立體圖，圖4是省略圖3的供電部件中的高電導(dǎo)率金屬層以及防擴(kuò)散金屬層來(lái)表示的立體圖。
本實(shí)施方式的供電部件11形成細(xì)長(zhǎng)的棒狀，具備配置于徑向中心的供電主體部13、形成于該供電主體部13外周面的防擴(kuò)散金屬層17、形成于防擴(kuò)散金屬層17外周面的高電導(dǎo)率金屬層15。即，在供電主體部13和高電導(dǎo)率金屬層15之間形成有防擴(kuò)散金屬層17。
防擴(kuò)散金屬層17是難以擴(kuò)散進(jìn)供電主體部13的金屬，較好是例如Cr、Rh等。此外，防擴(kuò)散金屬層17的厚度較好是0.1～5μm。防擴(kuò)散金屬層17通過(guò)電鍍、噴鍍、焊接等方法形成于供電主體部13的表面。防擴(kuò)散金屬層17也可以比供電主體部13的電導(dǎo)率更低。還有，高電導(dǎo)率金屬層15通過(guò)電鍍、噴鍍、焊接等方法形成于防擴(kuò)散金屬層17的表面。
這樣，采用本實(shí)施方式的供電部件11的話，通過(guò)在供電主體部13和高電導(dǎo)率金屬層15之間設(shè)置防擴(kuò)散金屬層17，在高溫環(huán)境下能夠防止高電導(dǎo)率金屬層15向供電主體部13擴(kuò)散。這樣，即使在高溫環(huán)境下，流過(guò)供電主體部13表面層的表面電流的一部分流向高電導(dǎo)率金屬層15，也能夠進(jìn)一步降低供電主體部13的發(fā)熱量。
第3實(shí)施方式其次，對(duì)作為本發(fā)明的第3實(shí)施方式的等離子體處理裝置的基板加熱裝置進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施方式的基板加熱裝置中具備上述第1實(shí)施方式或第2
圖5是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的基板加熱裝置的立體圖。
該基板加熱裝置21具備形成圓盤狀的陶瓷基體23、安裝在該陶瓷基體23背面33并支撐陶瓷基體23的軸25，在上述陶瓷基體23的內(nèi)部埋設(shè)有高頻電極27以及電阻發(fā)熱體29。該高頻電極27配置于比電阻發(fā)熱體29更上面的一側(cè)。
陶瓷基體23的上面形成于裝載以及保持基板(晶圓)的基板裝載面31，通過(guò)電阻發(fā)熱體29加熱，能夠加熱基板裝載面31上的基板。陶瓷基體23較好是用AlN、SN、SiC、氧化鋁等形成。
高頻電極27從后述供電部件35、37被供給高頻電流，產(chǎn)生等離子體。
高頻電極27的形狀能夠采用網(wǎng)眼狀、平板狀等各種形狀。還有，高頻電極27也可以通過(guò)在陶瓷基板23上印刷導(dǎo)電膠來(lái)形成。高頻電極27具有導(dǎo)電性，能夠由例如W、Mo、WMo、WC等導(dǎo)電性高熔點(diǎn)材料形成。
電阻發(fā)熱體29的形狀能夠采用網(wǎng)眼狀、線圈狀等各種形狀。電阻發(fā)熱體29也可以通過(guò)在陶瓷基板23上印刷導(dǎo)電膠來(lái)形成。電阻發(fā)熱體29具有導(dǎo)電性，能夠由例如W、Mo、WMo、WC等導(dǎo)電性高熔點(diǎn)材料形成。
軸25形成空心的圓筒狀，能夠以陶瓷、金屬等形成。
在軸25的內(nèi)周側(cè)設(shè)有高頻電極用供電部件35以及電阻發(fā)熱體用供電部件37。
高頻電極用供電部件35利用鉚接、焊接、釬焊、錫焊等方法與高頻電極27接合。此外，電阻發(fā)熱體用供電部件37利用鉚接、焊接、釬焊、錫焊等方法與電阻發(fā)熱體29接合。
這些高頻電極用供電部件35以及電阻發(fā)熱體用供電部件37使用在上述第1實(shí)施方式和第2實(shí)施方式說(shuō)明過(guò)的供電部件1、11。
即，作為高頻電極用供電部件35，可以用在供電主體部3的外周面形成有高電導(dǎo)率金屬層5的供電部件(參照?qǐng)D1、2)、以及通過(guò)防擴(kuò)散金屬層在供電主體部13的外周面形成有高電導(dǎo)率金屬層15的供電部件(參照?qǐng)D3、4)中的任一個(gè)。
并且，作為電阻發(fā)熱體用供電部件37，可以用在供電主體部3的外周面形成有高電導(dǎo)率金屬層5的供電部件(參照?qǐng)D1、2)、以及通過(guò)防擴(kuò)散金屬層在供電主體部13的外周面形成有高電導(dǎo)率金屬層15的供電部件(參照?qǐng)D3、4)中的任一個(gè)。
還有，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，可以有各種變更。例如，在作為等離子體處理裝置的上述基板加熱裝置21中，在陶瓷基體23的內(nèi)部埋設(shè)電阻發(fā)熱體29，軸25與陶瓷基體23的背面33接合。但是，也可以不設(shè)置電阻發(fā)熱體29，或者也可以不設(shè)置軸25。
實(shí)施例其次，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更具體的說(shuō)明。
實(shí)施例1作為實(shí)施例1，制作了圖3以及圖4所示的供電部件11。
具體地說(shuō)，首先，準(zhǔn)備由長(zhǎng)200mm的Ni棒做成的供電主體部。其次，作為防擴(kuò)散金屬層，在供電主體部的外周面電鍍上厚0.5μm的Rh。然后，作為高電導(dǎo)率金屬層，在防擴(kuò)散金屬層的外周面上電鍍上厚20μm的金，做成了實(shí)施例1的供電部件。
實(shí)施例2作為實(shí)施例2，制作了圖1以及圖2所示的供電部件1。
具體地說(shuō)，首先，準(zhǔn)備由長(zhǎng)200mm的Ni棒做成的供電主體部。其次，不形成防擴(kuò)散金屬層，在供電主體部的外周面電鍍上厚20μm的Au，做成了實(shí)施例3～實(shí)施例6以與上述實(shí)施例1、2同樣的順序，用以下的表1所示的內(nèi)容分別制作了實(shí)施例3～6的供電部件。
表1


比較例1作為比較例1，準(zhǔn)備由長(zhǎng)200mm的Ni棒做成的供電主體部。在該供電部件上不設(shè)置防擴(kuò)散金屬層以及高電導(dǎo)率金屬層。
評(píng)估1(在室溫的電阻值)測(cè)量了在室溫20℃下對(duì)上述實(shí)施例1～6以及比較例1的供電部件施加13.56MHz高頻電壓時(shí)的電阻值。
結(jié)果，在實(shí)施例3中，即使在防擴(kuò)散金屬層上只形成2μm作為高電導(dǎo)率金屬層的Au，相對(duì)于沒(méi)有形成高電導(dǎo)率金屬層的比較例1，能夠使在13.56MHz的電阻值R減半。此外，根據(jù)在上述背景技術(shù)中說(shuō)明過(guò)的(2)式可判斷出實(shí)施例3的供電部件相對(duì)于比較例1的供電部件能夠使施加高頻電壓時(shí)的發(fā)熱量也減半。
此外，判斷出在實(shí)施例4中，使高電導(dǎo)率金屬層的厚度為10μm的話，能夠使施加13.56MHz高頻電壓時(shí)的電阻值R相對(duì)于比較例1降低到20％以下。同樣，在實(shí)施例1、2、5、6中，使高電導(dǎo)率金屬層的厚度為20μm以上的話，能夠使施加13.56MHz高頻電壓時(shí)的電阻值R相對(duì)于比較例1降低到10％以下。
評(píng)估2(保持在1000℃后的體電阻值)此外，如以下的表2所示，在1000℃的大氣環(huán)境氣體中保持供電部件4小時(shí)后，同樣在室溫，分別測(cè)量了施加了13.56MHz高頻電壓時(shí)的各電阻值R。
表2


結(jié)果可判斷出，如從實(shí)施例2所清楚的，對(duì)于沒(méi)有設(shè)置防擴(kuò)散金屬層的供電部件，保持在高溫環(huán)境下的話，體積電阻值大幅度增加。這是因?yàn)椋诟邷叵?，作為高電?dǎo)率金屬層的Au擴(kuò)散到供電主體部。因此，通過(guò)對(duì)供電部件設(shè)置防擴(kuò)散金屬層，由于防止作為高電導(dǎo)率金屬層的Au擴(kuò)散到供電主體部，所以，即使在高溫環(huán)境下保持供電部件的場(chǎng)合也完全沒(méi)有變化。
還有，如實(shí)施例1、6所示，在防擴(kuò)散金屬層的材質(zhì)為Cr時(shí)，也得到了與Rh幾乎相同的效果。
評(píng)估3(周邊部件的損傷度)再有，使用保持在1000℃之前和之后的各供電部件做成等離子體處理裝置，在對(duì)供電部件施加13.56MHz、2000W高頻電壓時(shí)，對(duì)周邊部件是否受到損傷進(jìn)行檢查。表1、2表示其結(jié)果。在產(chǎn)生了損傷時(shí)給與×，沒(méi)產(chǎn)生時(shí)給與○。
如表1、2所示，在比較例1中，對(duì)于在1000℃高溫環(huán)境氣體中保持之前和之后的供電部件都在施加高頻電壓時(shí)對(duì)周邊部件產(chǎn)生損傷。
此外，如實(shí)施例2所示，沒(méi)有設(shè)置防擴(kuò)散金屬層時(shí)，雖然在保持于1000℃高溫環(huán)境氣體中之前的供電部件中在施加高頻電壓時(shí)對(duì)周邊部件沒(méi)產(chǎn)生損傷，但在保持于1000℃高溫環(huán)境氣體中之后的施加高頻電壓時(shí)則產(chǎn)生損傷。這樣，可知設(shè)有防擴(kuò)散金屬層的較好。
權(quán)利要求
1.一種等離子體處理裝置，具備具有被施加高頻電壓的電極的基體和對(duì)上述電極供給高頻電流的供電部件，其特征在于上述供電部件具有供電主體部和在供電主體部表面?zhèn)刃纬傻碾妼?dǎo)率比供電主體部的更高的高電導(dǎo)率金屬層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于在上述供電部件的供電主體部和上述高電導(dǎo)率金屬層之間設(shè)有防止高電導(dǎo)率金屬層向供電主體部擴(kuò)散的防擴(kuò)散金屬層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的等離子體處理裝置，其特征在于在上述基體設(shè)有電阻發(fā)熱體，在該電阻發(fā)熱體上設(shè)有供給電流的上述供電部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2任何一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置，其特征在于上述高電導(dǎo)率金屬層的厚度為2μm～30μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2任何一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置，其特征在于上述供電部件的供電主體部由Ni、Al、Cu、以及包含它們的合金之中的至少一種做成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2任何一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置，其特征在于上述高電導(dǎo)率金屬層由貴金屬或包含該貴金屬的合金做成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2任何一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置，其特征在于上述防擴(kuò)散金屬層由Cr、Rh的至少一種形成。
全文摘要
本發(fā)明提供在對(duì)供電部件供給高頻電流時(shí)能夠減小供電部件的發(fā)熱量的等離子體處理裝置。作為等離子體處理裝置的基板加熱裝置(21)具備設(shè)有高頻電極(27)的陶瓷基體(23)、對(duì)高頻電極(27)供給高頻電流的高頻電極用供電部件(35)，高頻電極用供電部件(35)具有供電主體部和在供電主體部外周面形成的電導(dǎo)率比供電主體部的更高的高電導(dǎo)率金屬層。
文檔編號(hào)H01L21/3065GK1882217SQ20061008469
公開日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2006年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月31日
發(fā)明者富田泰光, 海野豐 申請(qǐng)人:日本礙子株式會(huì)社