电极板的通气孔形成方法

专利名称：电极板的通气孔形成方法
技术领域：
本发明涉及一种在等离子体处理装置用电极板上形成通气孔的方法。本申请基于2009年10月13日在日本申请的日本专利申请第2009-236694号主张优先权，并将其内容援用于本说明书中。
背景技术：
在基板上形成薄膜的等离子体CVD装置或制造半导体集成电路时对晶圆进行等离子体蚀刻的蚀刻装置等作为等离子体处理装置被广泛利用。等离子体处理装置具备真空容器和配置于该真空容器内的电极板。电极板由硅或碳化硅(SiC)构成，并设置有向厚度方向贯穿的多个通气孔。利用等离子体处理装置处理晶圆时，首先在真空容器中以电极板与晶圆对置的方式配置晶圆。接着，通过电极板的通气孔向这些电极板与晶圆之间供给气体。维持该状态的同时对电极板外加高频电压，由此在晶圆与电极板之间产生等离子体。在蚀刻处理装置中，能够通过供给蚀刻气体来作为所述气体的同时在晶圆与电极板之间产生等离子体来对晶圆进行蚀刻。近年来，利用等离子体蚀刻处理装置在晶圆上高精确度地形成微细的图案。例如如专利文献1所述，在厚度为4mm 5mm的硅板上通过钻头加工形成直径为 0. Imm 0. 5mm的贯穿孔(通气孔)来制造这种等离子体处理装置用电极板。通过以高精确度形成通气孔，可在具备该电极板的等离子体处理装置中均勻地供给气体。因此，形成于电极板上的贯穿孔(通气孔)的内面平滑度或加工精确度影响等离子体处理装置的处理精确度(晶圆的加工精确度)。例如，当为等离子体蚀刻处理装置时， 影响形成于晶圆上的图案的加工精确度等。在专利文献1中，提出有如下技术，即通过研磨装置或抛光装置对贯穿孔(通气孔)的内面进行表面加工来形成内面的表面粗糙度较小的通气孔。专利文献2中提出有如下贯穿孔的形成方法，其具有通过放电加工或激光加工以较高速度形成下孔的工序；及接着利用金刚石钻头等以较低速度对下孔的内面进行加工来除掉形成下孔时的加工损伤层的工序。该贯穿孔的形成方法中，能够有效地形成加工面的精确度良好的微细孔。专利文献3中提出有如下精加工精确度较高的通气孔的形成方法，其具有形成下孔的工序和通过对下孔的内面照射能量密度较大的皮秒激光来去除形成下孔时的热影响部的工序。如前述，在等离子体CVD装置或蚀刻装置等等离子体处理装置用电极板中，可通过以高精确度形成通气孔来均勻地供给气体。例如根据专利文献2或专利文献3所述的方法，能够形成开口径在电极板的表面和背面相等的通气孔。但是，需要2个工序，即形成下孔的工序和对下孔的内面进行加工的工序。因此，要求生产率更高的加工方法。专利文献1 日本专利公开平9489195号公报
专利文献2 日本专利公开平11-9四72号公报专利文献3 日本专利公开2008-5M78号公报

发明内容
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种在等离子体处理装置用电极板上以高生产率形成形状精确度良好的喷气用通气孔的加工方法。本发明的一个方式所涉及的电极板的通气孔形成方法，其具有粗糙化工序，对等离子体处理装置用电极板的表面进行粗糙化以使中心线平均粗糙度Ra为0. 2 μ m 30 μ m ； 及通气孔形成工序，对所述电极板中被粗糙化的所述表面照射波长为200nm 600nm的激光来在所述电极板上形成向厚度方向贯穿的通气孔，所述通气孔形成工序中，通过使所述激光的焦斑沿所述电极板的面方向回转来形成圆形照射区，使所述照射区向所述电极板的面方向做圆周运动，同时使所述激光的焦斑向所述电极板的厚度方向移动。其中，中心线平均粗糙度Ra为如下计算的值。从中心线折回被测定的粗糙度曲线，求出被该粗糙度曲线与中心线包围的区域的面积总和。该面积的总和除以测定长度后得到的值(单位μ m)为中心线平均粗糙度Ra。另外，粗糙度曲线通过接触式测定装置来测定。根据本发明的一个方式所涉及的电极板的通气孔形成方法，形成面积大于激光的焦斑的照射区。而且，通过使该照射区相对于电极板以螺旋状移动(以螺旋状向厚度方向前进)，由此以螺旋状穿孔电极板。通过以上，能够形成具有截面积大于焦斑的通气孔。因此，不需要通过钻头等形成下孔的工序，能够通过照射激光的1个工序形成通气孔。另外，通过预先对电极板的表面进行粗糙化，从而能够在通气孔形成工序中使电极板高效地吸收激光。作为电极板材质的一例可举出碳化硅。难以对由该碳化硅构成的电极板进行加工。因此，以往关于由碳化硅构成的电极板，很难进行通气孔的形成以及作为后工序的用于去除加工变质层的蚀刻处理。然而，本发明的一个方式中，由于利用短波长的激光，所以对由碳化硅构成的电极板也能够形成通气孔。另外，可轻松地进行精密的深孔加工，并且能够形成内壁面平滑且加工变质层较小的通气孔。所以，能够省略用于去除加工变质层的蚀刻处理。因此，本发明的一个方式所涉及的电极板的通气孔形成方法对很难进行通气孔的形成以及用于去除加工变质层的蚀刻处理的由碳化硅构成的电极板尤其有效。根据本发明的一个方式所涉及的等离子体处理装置用电极板的通气孔形成方法， 能够以较高的加工精确度形成内壁面平滑且加工变质层较小的通气孔。另外，不用形成下孔就能够以短工序形成这种通气孔，因此能够实现较高的生产率。


图1是表示本发明的一个方式所涉及的等离子体处理装置用电极板的通气孔形成方法的立体图。图2是表示通过本发明的一个方式所涉及的电极板的通气孔形成方法中的粗糙化工序被粗糙化的电极板的表面的立体图。图3是表示本发明的一个方式所涉及的电极板的通气孔形成方法中的激光的焦斑及照射区和通气孔的俯视图。图4是表示用于发明的一个方式所涉及的电极板的通气孔形成方法的激光的示意图。
具体实施例方式以下，对本发明的一个方式所涉及的等离子体处理装置用电极板的通气孔形成方法的实施方式进行说明。如图1所示，本发明的一个方式所涉及的电极板的通气孔形成方法为在等离子体处理装置用电极板10上形成向厚度方向贯穿的通气孔11的方法。该方法具有对电极板10 的表面IOa进行粗糙化以使中心线平均粗糙度Ra为0. 2 μ m 30 μ m的粗糙化工序(图2) 和对电极板10中被粗糙化的表面IOa照射波长为200nm 600nm的激光20来形成通气孔 11的通气孔形成工序(图1、图3)。作为电极板10可举出由硅或碳化硅(SiC)构成的电极板。例如作为电极板10禾Ij 用厚度为10mm、直径为300mm的碳化硅圆板，应用本发明的一个方式所涉及的通气孔形成方法时，能够以向厚度方向贯穿的方式形成通气孔11，以使直径为0. 3mm的通气孔11呈以数mm IOmm间距(例如8mm)纵横排列数百 1000个的状态。以下，对各工序进行详细说明。(粗糙化工序)电极板10的表面IOa为镜面时，激光20被表面IOa反射而难以被吸收，难以进行激光20加工。因此，首先通过平面磨床或研磨装置等对电极板10的表面IOa进行粗糙化。 详细而言，如图2所示，对电极板10的表面IOa进行粗糙化，以使中心线平均粗糙度Ra成力 0. 2 μ m 30 μ m。作为粗糙化工序中的加工方法，可举出基于砂轮的磨削加工、基于研磨的加工、基于砂纸的加工等。磨粒的种类或大小、加工时间等加工条件没有特别限定，可适当调整用以获得作为目标的中心线平均粗糙度Ra。通过使中心线平均粗糙度Ra为0. 2 μ m 30 μ m，能够抑制激光20的反射，并能够提高激光20的吸收效率，且提高基于激光的加工性。中心线平均粗糙度Ra不到0. 2 μ m时，上述基于激光的加工性无法充分提高。中心线平均粗糙度Ra超过30 μ m时，粗糙化处理需要较长时间，生产率低劣。另外，有可能导致电极板10的强度下降。(通气孔形成工序)接着，如图1所示，对被粗糙化的电极板10的表面IOa照射激光20，从而在电极板 10上形成向厚度方向贯穿的通气孔11。图3是表示激光20的焦斑21及照射区22和形成的通气孔11的俯视图。图4是表示通过激光20形成照射区22的状态的示意图。如图4所示，通过使激光20的焦斑21 沿电极板10的面方向回转来形成圆形照射区22。而且，形成照射区22的同时，如图3所示那样使照射区22向电极板10的面方向(xy方向)做圆周运动，并且使激光20的焦斑21 向电极板10的厚度方向(ζ方向)移动。在电极板10中，照射区22的激光20所接触的部位因激光20的热而被加热从而被蒸发去除。电极板10的蒸气通过吸引装置等(未图示) 迅速从照射区22的附近被除去。通过以上，在电极板10上形成通气孔11。激光20是波长为200nm 600nm的短波长脉冲激光，能量密度较高。因此，形成于被加工材料的热影响部较小，可进行精密的加工。因此，能够通过利用该激光20来抑制形成热影响部，并且能够以较高的加工精确度形成内壁面平滑且加工变质层(热影响部) 较小的通气孔11。因此，不需要如以往那样形成下孔的工序和对内面进行加工的工序，通过 1个工序就能够形成通气孔11，并能够实现较高的生产率。激光20的焦斑21能够通过利用楔形棱镜等的光学系统(未图示)回转。由此， 如图4所示，激光20的轨迹成为例如直径为200 μ m的平行射束。因此，能够形成无锥度的通气孔11。使照射区22通过光学系统回转，从而能够使照射区22相对于电极板10做圆周运动。另外，通过使固定有电极板10的工作台(未图示)向xy方向摆动，能够使照射区22 相对于电极板10做相对的圆周运动。通过使激光20的照射单元(未图示)相对于电极板10向ζ方向(相对于电极板 10的表面IOa垂直的方向)进退，从而能够使激光20的焦斑21向电极板10的厚度方向相对移动。另外，通过使固定有电极板10的工作台向ζ方向进退，也能够使激光20的焦斑 21向电极板10的厚度方向相对移动。这样，使电极板10和激光20相对移动，并使激光20的照射区22相对于电极板10 以螺旋状向厚度方向前进，由此能够形成通气孔11。根据以上说明的本发明的一个方式所涉及的通气孔形成方法，使呈平行射束状的激光20的照射区22相对于电极板10以螺旋状向厚度方向前进。由此，能够形成直径在电极板10的表面和背面大致相等的通气孔11 (激光22的入口侧与出口侧的直径差较小的精密的通气孔11)。另外，不用形成下孔就能够以短工序形成这种通气孔11。另外，本发明不限定于前述实施方式的结构，在细部结构中，在不脱离本发明宗旨的范围内可附加各种变更。例如，作为电极板10的材质，不限于碳化硅，能够利用单晶硅等。另外，按照电极板10的材质或厚度、欲形成的通气孔11的直径等适当地设定形成条件， 由此能够形成形状精确度良好的通气孔。尤其如上所述，优选适当地设定激光的前进速度和每单位时间的加工量等。产业上的可利用性根据本发明的一个方式所涉及的等离子体处理装置用电极板的通气孔形成方法， 由于利用激光，因此能够以较高的加工精确度形成内壁面平滑且加工变质层较小的通气孔。例如，通过等离子体蚀刻处理装置形成于晶圆的图案的加工精确度取决于搭载于等离子体蚀刻处理装置的电极板的通气孔的内面平滑度和加工精确度。因此，通过本发明的一个方式所涉及的通气孔形成方法形成有通气孔的电极板能够大大地有助于提高等离子体处理装置的加工精确度。另外，由于不用形成下孔就能够以短工序形成前述的内壁面平滑且加工变质层较小的通气孔，因此能够实现较高的生产率。因此，本发明的一个方式所涉及的电极板的通气孔形成方法能够有效地应用于等离子体处理装置用电极的制造工序中。
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符号说明10-电极板，IOa-表面，11-通气孔，20-激光，21-焦斑，22-照射区。
权利要求
1. 一种电极板的通气孔形成方法，其特征在于，具有粗糙化工序，对等离子体处理装置用电极板的表面进行粗糙化以使中心线平均粗糙度 Ra 为 0·2μπι 30μπι;及通气孔形成工序，对所述电极板中被粗糙化的所述表面照射波长为200nm 600nm的激光来在所述电极板上形成向厚度方向贯穿的通气孔，所述通气孔形成工序中，通过使所述激光的焦斑沿所述电极板的面方向回转来形成圆形照射区，使所述照射区向所述电极板的面方向做圆周运动，同时使所述激光的焦斑向所述电极板的厚度方向移动。
全文摘要
本发明提供一种电极板的通气孔形成方法，该电极板的通气孔形成方法具有粗糙化工序，对等离子体处理装置用电极板的表面进行粗糙化以使中心线平均粗糙度Ra为0.2μm～30μm；及通气孔形成工序，对所述电极板中被粗糙化的所述表面照射波长为200nm～600nm的激光来在所述电极板上形成向厚度方向贯穿的通气孔，所述通气孔形成工序中，通过使所述激光的焦斑沿所述电极板的面方向回转来形成圆形照射区，使所述照射区向所述电极板的面方向做圆周运动，同时使所述激光的焦斑向所述电极板的厚度方向移动。
文档编号H01L21/3065GK102473632SQ20108003365
公开日2012年5月23日 申请日期2010年10月6日 优先权日2009年10月13日
发明者松田厚, 藤田悟史 申请人:三菱综合材料株式会社