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    • 专利摘要:
    Eine gasdurchlässige Plasmaelektrode weist ein elektrisch leitfähiges Behältnis mit einem Boden, welcher eine Bohrung aufweist, und eine gasdurchlässige poröse elektrisch leitfähige Schicht auf, wobei die gasdurchlässige poröse elektrisch leitfähige Schicht im elektrisch leitfähigen Behältnis gegenüber dem Boden angeordnet ist und mit dem elektrisch leitfähigen Behältnis verbunden ist.
    公开号:DE102004029959A1
    申请号:DE200410029959
    申请日:2004-06-21
    公开日:2006-01-05
    发明作者:Markus Zimmermann
    申请人:Infineon Technologies AG；
    IPC主号:H05H1-46
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine gasdurchlässige Plasmaelektrode, einVerfahren zum Herstellen der gasdurchlässigen Plasmaelektrode undein Parallelplatten-Reaktor.
    [0002] Beider Herstellung von integrierten Schaltkreisen werden häufig sogenannte Plasmaelektroden verwendet. Beispielsweise werden dieseals Elektrode in so genannten Parallelplatten-Reaktoren verwendet, durch welche Elektrodehindurch bei einem Plasma Chemical Vapor Deposition Prozess (PCVD-Prozess)oder bei einer Plasma-TrockenätzungGase zugeführtwerden. Generell wird in eine Plasmaelektrode Gas eingeleitet undverteilt, welches dann beim Verlassen der Plasmaelektrode zum Plasmaionisiert wird.
    [0003] In 3 ist schematisch eine herkömmliche Plasmaelektrode 300 dargestellt.Die Plasmaelektrode 300 weist einen Hochfrequenzschild 301 ausKeramik auf, welcher teilweise einen topfförmigen Elektrodenkopf 302 umschließt, welcheraus einem leitfähigenMaterial besteht. Der topfförmigeElektrodenkopf 302 weist einen Bodenbereich und einen Randbereichauf. Der Bodenbereich des Elektrodenkopfs 302 weist inseinem Zentralbereich eine Öffnung 303 auf,durch welche ein Gas in die Plasmaelektrode 300 eintretenkann. Gegenüberdem Bodenbereich des topfförmigenElektrodenkopfes 302 ist eine so genannte Buffer-Platte 304 angeordnet,welche mehrere Öffnungen 305 aufweistund welche dazu verwendet wird, das durch die Öffnung 303 in diePlasmaelektrode 300 eintretende Gas über den ganzen Bereich derPlasmaelektrode 300 zu verteilen, um das Ausbilden einesso genannten Zentral- Spotszu verhindern. Ferner weist die Plasmaelektrode 300 eineperforierte so genannte Schauerplatte 306 auf, welche dazuverwendet wird, das durch die Buffer-Platte 304 hindurchtretendeGas gleichmäßig über diegesamte Flächeder Schauerplatte 306 aus der Plasmaelektrode 300 alsionisiertes Gas austreten zu lassen. Hierzu weist die Schauerplatte 306 einegroßeAnzahl kleiner Öffnungenauf, durch welche das Gas bzw. das zu einem Plasma ionisierte Gasaus der Plasmaelektrode 300 austritt. Die Buffer-Platte 304 unddie Schauerplatte 306 sind ebenso wie der Elektrodenkopf 302 auseinem leitfähigen Material,im Allgemeinen aus einem Metall, und sind mittels Schrauben 307 imRandbereich der Plasmaelektrode 300 fest miteinander verbunden.Durch die Schrauben 307 wird auch eine elektrische Kontaktierungdes Elektrodenkopfes 302, der Buffer-Platte 304 undder Schauerplatte 306 untereinander sichergestellt.
    [0004] DiePlasmaelektrode 300 wird wie bereits dargestellt in PCVD-Prozessen oder Plasma-Trockenätzprozessendazu verwendet Plasma in eine Prozesskammer zuzuführen undstellt mittels ihres Aufbaus sicher, dass das Plasma gleichmäßig verteilt zugeführt wird.In 3 ist mittels derPfeile 308, 309 und 310 schematisch derDurchtritt des Gases/Plasmas durch die Plasmaelektrode 300 dargestellt.Das Gas wird durch die zentrale Öffnung 303 desElektrodenkopfes 303 in die Plasmaelektrode 300 eingeleitet,was durch den Pfeil 308 schematisch angedeutet ist. Innerhalbeines ersten Hohlraumes 311, welcher durch den Randbereichdes Elektrodenkopfes 302 und der Buffer-Platte 304 gebildetwird, verteilt sich das Gas und tritt durch die Öffnungen 305 der Buffer-Platte 304 hindurch,was schematisch durch die Pfeile 309 dargestellt ist. DieSchauerplatte 306, welche sich im Pfad des Gases/Plasmasdurch die Plasmaelektrode 300 hindurch nach der Buffer-Platte 304 befindet,verteilt das Gas/Plasma nochmals gleichmäßiger über den gesamten Bereich derPlasmaelektrode 300. Hierzu wird durch die Buffer-Platte 304 unddie Schauerplatte 306 ein zweiter Hohlraum 312 gebildet.Ferner weist die Schauerplatte eine Vielzahl von Öffnungenauf, durch welche hindurch das ionisiert Gas, d.h. das Plasma, ausder Plasmaelektrode 300 austritt, was in 3 durch die Pfeile 310 schematischdargestellt ist.
    [0005] Durchden beschriebenen Aufbau der Plasmaelektrode 300 wird sichergestellt,dass das Gas/Plasma gleichmäßig über einengrößeren Bereichverteilt wird. Die in 3 schematischdargestellte Plasmaelektrode 300 weist jedoch den Nachteilauf, dass der Herstellungsprozess teuer ist, da beispielsweise dieHerstellung der Schauerplatte mit ihrer großen Anzahl von kleinen Öffnungen,welche notwendig sind, um das Gas/Plasma möglichst gleichmäßig, zumBeispiel übereinen Wafer, zu verteilen, recht kostenintensiv ist. Ein weitererKostenfaktor sind beispielsweise auch die Schrauben, welche ausspeziellem antikorrosiven Stahl sind. Ferner führt die Verwendung der Schraubenauch zu einer im Allgemeinen schlechten, d.h. hohen, Impedanz dergesamten Plasmaelektrode, da der elektrische Kontakt zwischen demElektrodenkopf, der Bufferplatte und der Schauerplatte unbefriedigendist.
    [0006] DerErfindung liegt das Problem zugrunde, eine Plasmaelektrode, einVerfahren zum Herstellen einer Plasmaelektrode und ein Parallelplatten-Reaktorzu schaffen, wobei die Plasmaelektrode einfacher herzustellen istund eine verbesserte Impedanz aufweist.
    [0007] DasProblem wird durch die gasdurchlässige Plasmaelektrode,das Verfahren zum Herstellen der gasdurchlässigen Plasmaelektrode undden Parallelplatten-Reaktor mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
    [0008] EinegasdurchlässigePlasmaelektrode weist ein elektrisch leitfähiges Behältnis mit einem Boden, welchereine Bohrung aufweist, und eine gasdurchlässige poröse elektrisch leitfähige Schichtauf, wobei die gasdurchlässigeporöseelektrisch leitfähige Schichtim elektrisch leitfähigenBehältnisgegenüber demBoden angeordnet ist und mit dem elektrisch leitfähigen Behältnis verbundenist.
    [0009] Beieinem Verfahren zum Herstellen einer gasdurchlässigen Plasmaelektrode, wirdin einen elektrisch leitfähigenBehältnismit einem Boden, welcher eine Bohrung aufweist, eine gasdurchlässige poröse elektrischleitfähigeSchicht ausgebildet, welche mit dem elektrisch leitfähigen Behältnis verbundenwird. Vorzugsweise erfolgt das Ausbilden der gasdurchlässigen porösen elektrischleitfähigen Schichtmittels Ausbildens zumindest einer Schicht von elektrisch leitfähigen Körner, welchenachfolgend derart miteinander und mit dem elektrisch leitfähigen Behältnis verbundenwerden, dass die gasdurchlässigeporöseelektrisch leitfähigeSchicht ausgebildet wird.
    [0010] EinParallelplatten-Reaktor weist eine Druckkammer mit einer gasdurchlässigen Plasmaelektrode undeiner Ziehelektrode auf, wobei die Plasmaelektrode ein elektrischleitfähigesBehältnismit einem Boden, welcher eine Bohrung aufweist, und eine gasdurchlässige poröse elektrischleitfähigeSchicht aufweist, wobei die gasdurchlässige poröse elektrisch leitfähige Schichtim elektrisch leitfähigenBehältnis gegenüber demBoden angeordnet ist und mit dem elektrisch leitfähigen Behältnis verbundenist.
    [0011] EinAspekt der Erfindung kann anschaulich darin gesehen werden, dassmittels Verwendens einer gasdurchlässigen porösen elektrisch leitfähigen Schichteine Plasmaelektrode bereitgestellt werden kann, welche auf einfacheund kostengünstigeWeise hergestellt werden kann und einen homogenen Plasmaaustrittaus der Plasmaelektrode bewirkt. Anschaulich ersetzt die erfindungsgemäße gasdurchlässige poröse elektrischleitfähigeSchicht die Buffer-Platte und die Schauerplatte der Plasmaelektrode gemäß dem Standder Technik und wird dazu verwendet ein Gas, welches durch die Öffnung imBoden des Behältnissesin die Plasmaelektrode eintritt, gleichmäßig über die gesamte Fläche, d.h.die gesamte Ausdehnung der gasdurchlässigen porösen elektrisch leitfähigen Schicht,zu verteilen und aus dieser als ionisiertes Gas, d.h. als Plasma,austreten zu lassen. Die Ionisierung des Gases, d.h. das Ausbildendes Plasmas geschieht hierbei beim Austritt des Gases aus der Plasmaelektrode.Das elektrisch leitfähigeBehältniskann als im wesentlichen wannenförmigesoder topfförmigesBehältnisausgebildet sein und entspricht anschaulich den Elektrodenkopf derPlasmaelektrode gemäß dem Standder Technik.
    [0012] BevorzugteWeiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Die weiterenAusgestaltungen der Erfindung, die im Zusammenhang mit der Plasmaelektrodebeschrieben sind, gelten sinngemäß auch für das Verfahrenzum Herstellen der Plasmaelektrode und für den Parallelplatten-Reaktor.
    [0013] Ineiner Weiterbildung weist die gasdurchlässige poröse elektrisch leitfähige Schichtzumindest eine Lage von elektrisch leitfähigen Körnern auf, welche zumindestteilweise derart angeordnet, und vorzugsweise miteinander verbunden,sind, dass eine gasdurchlässigeSchicht ausgebildet ist.
    [0014] Mittelsdes Ausbildens einer gasdurchlässigenporösenelektrisch leitfähigenSchicht einer Plasmaelektrode aus miteinander verbundenen leitfähigen Körnern schafftes die Erfindung eine Plasmaelektrode bereitzustellen, welche aufeinfache und KostengünstigeWeise hergestellt werden kann und einen homogenen Plasmaaustrittaus der Plasmaelektrode bewirkt.
    [0015] Vorzugsweisesind die elektrisch leitfähigen Körner miteinanderversintert.
    [0016] DasVersintern der elektrisch leitfähigenKörnerstellt eine einfache Art des Herstellens der gasdurchlässigen porösen elektrischleitfähigenSchicht aus elektrisch leitfähigenKörnerndar. Insbesondere stellt das Sintern eine einfache Möglichkeitbereit, mittels welcher die gasdurchlässige porösen elektrisch leitfähigen Schichtmit dem leitfähigenBehältnisverbunden werden kann, ohne dass, wie im Stand der Technik, Schraubenverwendet werden müssen. Anschaulichwird die gasdurchlässigeporöseelektrisch leitfähigeSchicht beim Ausbilden aus den elektrisch leitfähigen Körnern mittels Sinterns festmit dem leitfähigenBehältnisverbunden. Somit entfallen gegenüberdem Stand der Technik die Schrauben, welche aus bestimmtem Materialausgebildet sein müssen.Ferner wird durch das feste miteinander Verbinden der gasdurchlässigen porösen elektrisch leitfähigen Schichtmit dem leitfähigenBehältnisdie Wahrscheinlichkeit gesenkt, dass sich die gasdurchlässige poröse elektrischleitfähigeSchicht von dem leitfähigenBehältnislöst, wiees bei Plasmaelektroden gemäß dem Standder Technik vorkommt, wenn sich die Schrauben im Laufe der Zeitlockern. Ferner wird auch der Nachteil der Plasmaelektrode gemäß dem Standder Technik, dass mit dem Lockern der Schrauben auch die Uniformität des Plasmaaustritts ausder Plasmaelektrode verringert wird und gleichzeitig die Impedanzder Plasmaelektrode erhöhtwird, durch das feste miteinander Verbinden der gasdurchlässigen porösen elektrischleitfähigenSchicht mit dem leitfähigenBehältnisumgangen.
    [0017] Dasfeste miteinander Verbinden der gasdurchlässigen porösen elektrisch leitfähigen Schicht mitdem leitfähigenBehältnishat ferner den Vorteil, dass Energie- und Teilchenverluste durchZündeneiner Bogenentladung verhindert werden können, welche Bogenentladungin Plasmaelektroden gemäß dem Standder Technik vorkommen, wenn sich die Schrauben lockern, welche dieBuffer-Platte bzw. die Schauerplatte an den Elektrodenkopf befestigen.
    [0018] Durchdas Sintern, d.h. das einer bestimmten Temperatur bei einem bestimmtenDruck Aussetzen, kann erreicht werden, dass die elektrisch leitfähigen Körner unddas leitfähigeBehältniseinen zusammenhängendenKörperausbilden, welcher eine im Wesentlichen glatte Oberfläche aufweist.Beim Sintern ist zu beachten, dass sichergestellt wird, dass eineausreichende Elastizitätund eine ausreichende Gasdurchlässigkeitder gasdurchlässigenporösen elektrischleitfähigenSchicht erreicht wird. Dies kann beispielsweise durch die Wahl desSinterdrucks und/oder der Temperatur beim Sintern sichergestellt werden.Beim Durchführendes Sinterns ist auch das Material der gasdurchlässigen porösen elektrisch leitfähigen Schichtzu beachten.
    [0019] Besondersbevorzugt weist die gasdurchlässigeporöseelektrisch leitfähigeSchicht eine Mehrzahl von gasdurchlässigen Teilschichten mit elektrischleitfähigenKörnernauf.
    [0020] Anschaulichbilden die Mehrzahl von gasdurchlässigen Teilschichten eine ArtporösenKörper aus,wobei die einzelnen Poren jedoch miteinander verbunden sind, sodass Gase durch den porösen Körper hindurchtretenkönnen.Durch das Vorsehen einer Mehrzahl von gasdurchlässigen Teilschichten aus elektrischleitfähigenKörnernist es möglich,eine mechanisch stabile gasdurchlässige poröse elektrisch leitfähige Schichtzu schaffen. Die gasdurchlässigeporöseelektrisch leitfähigeSchicht aus einer Mehrzahl von gasdurchlässigen Teilschichten bildet anschaulicheine Platte aus, welche neben einer guten elektrischen Leitfähigkeitauch eine gute Wärmeleitfähigkeitaufweist, wodurch ein Durchbiegen, d.h. eine mechanische Verformung,der gasdurchlässigenporösenelektrisch leitfähigenSchicht durch unterschiedliches Erwärmen verringert wird. Die Wärmeleitfähigkeitund die Impedanz der erfindungsgemäßen gasdurchlässigen porösen elektrischleitfähigenSchicht sind dabei annäherndso gut wie die Wärmeleitfähigkeitund Impedanz eines massiven leitfähigen Körpers. Das Ausbilden einesporösen Körpers istauch vorteilhaft, weil mittels diesem die Wahrscheinlichkeit einesZündenseines Mikroplasmas verringert wird gegenüber der Wahrscheinlichkeitdes Zündenseines Mikroplasmas in dem Hohlraum zwischen der Buffer-Platte undder Schauerplatte in der Plasmaelektrode gemäß dem Stande der Technik. DasZündeneines Mikroplasmas führtwiederum zu Energie- und Teilchenverlusten, welche mittels einererfindungsgemäßen Plasmaelektrode verringertwerden. Das Verhindern der Zündwahrscheinlichkeitin einer erfindungsgemäßen Plasraelektrodeist möglich,da die einzelnen Foren ein sehr viel kleineres Volumen als der einzelneHohlraum in der Plasmaelektrode gemäß dem Stand der Technik aufweisen.
    [0021] Durchdas Ausbilden des porösenKörpers wirdauch die freie Wegstrecke des Gases/Plasmas durch die Plasmaelektrode verringert,wodurch eine Rückdiffusiondes Gases/Plasmas in die Plasmaelektrode verringert wird. Unterder freien Wegstrecke wird hierbei die Wegstrecke verstanden, welcheein Gas/Plasma ohne Streuung zurücklegt.Diese entspricht in Plasmaelektroden gemäß dem Stand der Technik imwesentlichen der Ausdehnung der Hohlräume, welche zwischen dem Elektrodenkopf,der Buffer-Platte und der Schauerplatte ausgebildet sind. DieseHohlräumesind wesentlich größer alsdie einzelnen Poren des porösenKörpersder erfindungsgemäßen Plasmaelektrode.
    [0022] Ineiner Weiterbildung weisen die elektrisch leitfähigen Körner jeder gasdurchlässigen Teilschicht einenunterschiedlichen Durchmesser auf.
    [0023] DieDurchmesser der elektrisch leitfähigen Körner inden einzelnen gasdurchlässigenTeilschichten könnenvom Boden des elektrisch leitfähigenBehältnissesher abnehmen.
    [0024] Durchdas Vorsehen von Teilschichten, welche elektrisch leitfähige Körner unterschiedlichen Durchmessers,d.h. unterschiedlicher Größe, aufweisen,wobei die Größe der elektrischleitfähigenKörnervom Boden des leitfähigenBehältnisses,durch welchen das Gas in die Plasmaelektrode eintritt, zu der entgegengesetztenSeite der gasdurchlässigen Schichtabnimmt, ist es möglicheinen Gradienten in der Porengröße zu erhalten.Unter Porengröße wird dieGröße der Löcher verstanden,welche beim miteinander Verbinden der einzelnen elektrisch leitfähigen Körner verbleiben,und welche die Gasdurchlässigkeitder einzelnen gasdurchlässigenTeilschichten und damit der gesamten gasdurchlässigen porösen elektrisch leitfähigen Schichtgewährleisten.
    [0025] UnterGradient der Porengröße wirdin der Anmeldung verstanden, dass die Porengröße von Teilschicht zu Teilschichtmonoton abnimmt oder zunimmt, d.h. ausgehend von einer ersten Teilschicht einein Richtung eines Gasdurchsatzes nachfolgende Teilschicht stetseine größere Porengröße aufweist,was einem positiven Gradienten entspricht, oder ausgehend von einerersten Teilschicht eine in Richtung eines Gasdurchsatzes nachfolgendeTeilschicht stets eine kleinere Porengröße aufweist, was einem negativenGradienten entspricht. Der negative Gradient, d.h. eine immer geringerwerdende Porengröße wirdbesonders bevorzugt, da hierdurch eine stabile gleichmäßige Gasdruckverteilungin der gasdurchlässigenSchicht erzielt werden kann. Erfindungsgemäß kann durch das Verwendenvon elektrisch leitfähigenKörnerngeringen Durchmessers erreicht werden, dass die Verteilung des Plasmasbei Austritt aus der Plasmaelektrode sehr homogen ist.
    [0026] Dieelektrisch leitfähigenKörnerweisen bevorzugt im wesentlichen Kugelform auf.
    [0027] Durchdas Verwenden von elektrisch leitfähigen Körnern, welche im wesentlichenkugelförmig sind,ist es möglicheine gleichmäßige, d.h.eine homogene Anordnung von Löchernan der Oberfläche dergasdurchlässigenporösenelektrisch leitfähigen Schichtauszubilden, durch welche Oberflächedas Plasma aus der Plasmaelektrode austritt. Dies führt zu einerhomogenen Zuführungdes Plasmas, beispielsweise übereinen Wafer hinweg, welcher in einem Parallelplatten-Reaktor mittelsPlasmaprozessen prozessiert wird. Beim Verwenden von kugelförmigen elektrischleitfähigenKörpernwerden durch ein miteinander Versintern der Kugeln im wesentlichenim Querschnitt dreieckige Löcherin der gasdurchlässigenporösenelektrisch leitfähigenSchicht erzeugt.
    [0028] Ineinem Ausführungsbeispielweist jede gasdurchlässigeTeilschicht eine Mehrzahl von Lagen von elektrisch leitfähigen Körnern auf.
    [0029] Durchdas Verwenden von mehreren Lagen von elektrisch leitfähigen Körnern für jede einzelne gasdurchlässige Teilschichtist es auf einfache Weise möglicheine mechanisch stabile gasdurchlässige poröse elektrisch leitfähige Schicht,anschaulich einen porösengasdurchlässigenKörper,auszubilden, was gleichzeitig das Ausbilden einen Gradienten des Gas-bzw. Plasmadruckes durch den porösenKörper bewirkt.Das Verwenden von mehreren Lagen von elektrisch leitfähigen Körnern führt zu einerdickeren gasdurchlässigenporösenelektrisch leitfähigen Schicht,wodurch die Wärmeleitfähigkeitund die elektrische Leitfähigkeitder gasdurchlässigenporösenelektrisch leitfähigenSchicht erhöhtwerden. Auch ist durch die größere Dickeeine festere Verbindung mit einem geringeren Kontaktwiderstand zwischender gasdurchlässigenporösenelektrisch leitfähigenSchicht und dem leitfähigenBehältnismöglich.
    [0030] Besondersbevorzugt weisen die elektrisch leitfähigen Körner der gasdurchlässigen porösen elektrischleitfähigenSchicht Graphit und/oder Aluminium auf.
    [0031] Graphitund Aluminium sind Materialien, welche besonders geeignet für die Ausbildungder elektrisch leitfähigenKörnersind, weil diese auf einfache Weise in Körnerform, welche anschaulichauch als Granulat bezeichnet werden kann, ausgebildet werden können. Fernerlassen sich diese Materialien auf einfache Weise miteinander undmit dem elektrisch leitfähigenBehältnisversintern, welches vurzugsweise aus dem gleichen Material ist,wie die elektrisch leitfähigenKörner.
    [0032] Ineiner Weiterbildung ist eine Oberfläche der gasdurchlässigen porösen elektrischleitfähigen Schicht,welche dem Boden des leitfähigenBehältnissesabgewandt ist, eloxiert.
    [0033] Durchdas Eloxieren wird eine Schutzschicht geschaffen, welche das Entstehenund Ablösenvon Partikeln von der Plasmaelektrode verhindern kann. Beispielsweisekann es beim Plasmareinigen mittels C2F6 zu einer Ausbildung von Aluminiumfluorid-Partikelnkommen, welche zu einer Verschmutzung führen können.
    [0034] Ineinem Ausführungsbeispielweist die gasdurchlässigeSchicht zumindest einen gasdurchlässigen Zwischenboden auf, welcherzwischen zwei gasdurchlässigenTeilschichten angeordnet ist.
    [0035] Mittelsdes Bereitstellens eines gasdurchlässigen Zwischenbodens ist esauf besonders einfache Art möglicheine ideale Anordnung der einzelnen elektrisch leitfähigen Körner, beispielsweise,falls kugelförmigeelektrisch leitfähigeKörnerverwendet werden, eine ideale Kugelpackung, zu erreichen. Durchden gasdurchlässigenZwischenboden, welcher anschaulich als ein Gitterrost angesehenwerden kann, könnendie einzelnen gasdurchlässigen Teilschichtenvoneinander getrennt werden. Vorzugsweise ist das Material des Zwischenbodensdas Gleiche wie das Material der elektrisch leitfähigen Körner.
    [0036] Zusammenfassendkann ein Aspekt der Erfindung darin gesehen werden, dass eine Plasmaelektrodeein Verfahren zum Herstellen der Plasmaelektrode und ein Parallelplatten-Reaktorgeschaffen wird, bei welchen die Buffer-Platte und die Schauerplatteeiner Plasmaelektrode gemäß dem Standder Technik durch einen porösengasdurchlässigenKörperersetzt wird. Der porösegasdurchlässigeKörper wirdvorzugsweise ausgebildet, indem in ein elektrisch leitfähiges Behältnis, welchesin seinem Boden eine zentrale Gasbohrung aufweist und welches als Materialz.B. Aluminium oder Graphit aufweist, einlagige oder mehrlagigeTeilschichten mit elektrisch leitfähigen Kugeln, z.B. aus Aluminiumoder Graphit, eingebracht werden. Vom Boden des elektrisch leitfähigen Behältnissesaus verringert sich hierbei der Kugeldurchmesser von Teilschichtzu Teilschicht. Die Kugeldurchmesser einzelner Teilschichten können hierbeizwischen 10 mm und 1 mm gewähltwerden, beispielsweise von 10 mm über 7 mm, 4 mm, 3 mm zu 1 mm.
    [0037] Nachfolgendwird das elektrisch leitfähige Behältnis mitden darin angeordneten Schichten von elektrisch leitfähigen Kugelngesintert, wobei sie zu einem thermisch und elektrisch leitendenporösen Festkörper versintern,welcher jedoch weiterhin gasdurchlässig ist. Die Kugeldurchmesserder letzten Teilschicht, d.h. der Teilschicht, welche am weitesten vondem Boden des elektrisch leitfähigenBehältnissesentfernt ist, oder anders ausgedrückt, durch welche Teilschichtdas Plasma, welches als Gas durch die Zentralbohrung in die Plasmaelektrodeeintritt, aus der Plasmaelektrode austritt, definiert hierbei die Größe der Gasaustrittsöffnungender Plasmaelektrode.
    [0038] Beidem Verwenden von elektrisch leitfähigen Kugeln ergeben sich imQuerschnitt annähernd dreieckigeGasaustrittsöffnungenund die Flächeder Plasmaelektrode, in welcher sich die Gasaustrittsöffnungenbefinden, die so genannte Elektrodenoberfläche, ist wellig rau. Dies führt jedochim Allgemeinen nicht zu Nachteilen bei der Verwendung der Plasmaelektrodebei Plasma Chemical Vapor Deposition Prozessen (PCVD-Prozzese) oderPlasmaätz-Prozessen.Unter bestimmten Umständenkann die wellige Rauhigkeit sogar ein Zündverhalten der Plasmaelektrodegünstigbeeinflussen. Alternativ kann die Elektrodenoberfläche beispielsweisemittels Schleifens geglättetwerden.
    [0039] DieGefahr einer Rückdiffusionvon Plasma in die Plasmaelektrode ist zu vernachlässigen,solange der Gasversorgungsdruck der Plasmaelektrode groß gegenüber demDruck ist, welcher in einer Kammer herrscht, in welche das Plasmanach Durchtritt durch die Plasmaelektrode hineintritt, beispielsweise eineVakuumkammer, in welcher ein Wafer einem PCVD-Prozess oder einemPlasmaätzschrittunterzogen wird. Wird das Material des Granulats, d.h. das Materialder elektrisch leitfähigenKörner,gleich wie das Material des elektrisch leitfähigen Behältnisses gewählt, kannauch die Deposition von Oxiden oder Nitriden in der Plasmaelektrode,d.h. in den Poren des porösenKörpers,verringert werden, wohingegen es bei Plasmaelektroden gemäß dem Standder Technik zu Depositionen von Oxiden und Nitriden an der relativkalten Buffer-Platte kommt. Auch kann erfindungsgemäß der poröse Körper geheiztwerden, um die Gefahr der Deposition weiter zu senken. Die kleinenPoren oder Hohlräumein der Plasmaelektrode verringern auch die Wahrscheinlichkeit desAusbildens eines depositionsbegünstigendenPlasmas in der Plasmaelektrode.
    [0040] Ausführungsbeispieleder Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Weiterennäher erläutert.
    [0041] Eszeigen:
    [0042] 1 eineschematische Darstellung einer Plasmaelektrode gemäß einemAusführungsbeispiel derErfindung;
    [0043] 2 eineschematische Darstellung eines Parallelplatten-Reaktors mit einer erfindungsgemäßen Plasmaelektrode;und
    [0044] 3 eineschematische Darstellung einer Plasmaelektrode gemäß dem Standder Technik.
    [0045] Bezugnehmendauf die Figuren werden Ausführungsbeispieleder Erfindung nähererläutert.
    [0046] 1 zeigtschematisch eine Plasmaelektrode 100 gemäß einemAusführungsbeispielder Erfindung. Die Plasmaelektrode 100 weist einen Hochfrequenzschild 101 ausKeramik auf, welcher ein Behältnis,oder anschaulich ausgedrückteinen topf- oder wannenförmigenElektrodenkopf 102 aufweist, welcher aus einem leitfähigen Materialbesteht, vorzugsweise Aluminium oder Graphit. Der Elektrodenkopf 102 weisteinen Bodenbereich und einen Randbereich auf. Der Bodenbereich desElektrodenkopfes 102 weist in seinem Zentralbereich eine Öffnung 103 auf,durch welche Gas in die Plasmaelektrode 100 eintreten kann.
    [0047] Gegenüber demBodenbereich des Elektrodenkopfes 102 ist eine gasdurchlässige Schicht 104 ausgebildet,welches eine poröseelektrisch leitfähige Schichtist und welche aus mehreren gasdurchlässigen Teilschichten 105, 106 und 107 ausgebildetist. In 1 weist die gasdurchlässige poröse elektrisch leitfähige Schicht 104 dreigasdurchlässigeTeilschichten auf, erfindungsgemäß kann dieZahl der gasdurchlässigenTeilschichten jedoch größer oder kleinersein. Die gasdurchlässigeSchicht 104 weist Kugeln auf, welche aus einem elektrischleitfähigen Material,vorzugsweise Aluminium oder Graphit sind. Die Kugeln der einzelnengasdurchlässigenTeilschichten 105, 106 und 107 weiseneinen unterschiedlichen Kugeldurchmesser auf. Die Kugeln der erstengasdurchlässigen Teilschicht 105 weiseneinen Kugeldurchmesser von 10 mm auf, die Kugeln der zweiten gasdurchlässigen Teilschicht 106 weisen einenKugeldurchmesser von 4 mm auf und die Kugeln der dritten gasdurchlässigen Teilschicht 107 weiseneinen Kugeldurchmesser von 1 mm auf.
    [0048] Dieeinzelnen Kugeln der gasdurchlässigen Schicht 104 werdenunter Verwendung von Wärme undDruck gesintert, wobei ein poröserKörperentsteht, welcher gasdurchlässigist, und welcher die gasdurchlässigeSchicht 104 ausbildet. Ferner wird beim Sintern eine festeVerbindung zwischen der gasdurchlässigen Schicht 104 unddem Elektrodenkopf 102 ausgebildet. Das Ausbilden der festenVerbindung wird unterstützt,indem fürden Elektrodenkopf 102 und die Kugeln der gasdurchlässigen Schichtdas gleiche Material verwendet werden. Die gasdurchlässige Schicht 104 oderder poröseKörper weisthierbei, beginnend von dem Boden des Elektrodenkopfes 102 aus,eine abnehmende Kugelgröße auf,wodurch sich ein Gradient in der Porengröße oder anders ausgedrückt in derGröße der Zwischenräume zwischenden Kugeln einer einzelnen gasdurchlässigen Teilschicht ergibt.
    [0049] DiePlasmaelektrode 100 wird wie bereits dargestellt in PCVD-Prozessen oder Plasma-Trockenätzprozessendazu verwendet Plasma zuzuführenund stellt mittels ihres Aufbaus sicher, dass das Plasma gleichmäßig verteiltzugeführtwird. In 1 ist mittels der Pfeile 108 und 109 schematischder Durchtritt des Gases/Plasmas durch die Plasmaelektrode 100 dargestellt.Das Gas wird durch die zentrale Öffnung 103 desElektrodenkopfes 102 in die Plasmaelektrode 100 eingeleitet,was durch den Pfeil 108 schematisch angedeutet ist, undtritt, in der in 1 dargestellten Plasmaelektrode 100,durch eine Vielzahl von Öffnungender dritten gasdurchlässigenTeilschicht als ionisiertes Gas, d.h. als Plasma, aus der Plasmaelektrode 100 aus,was durch eine Mehrzahl von Pfeilen 109 dargestellt ist.
    [0050] Durchden beschriebenen Aufbau der Plasmaelektrode 100 wird sichergestellt,dass das Gas/Plasma gleichmäßig über einengroßenBereich verteilt wird, d.h. überden gesamten Bereich der gasdurchlässigen Schicht 104,welche eine Elektrodenoberflächebildet. Insbesondere wenn die Kugeln der gasdurchlässigen Schicht 104 ausAluminium sind, wird die Elektrodenoberfläche eloxiert, wodurch die Elektrodenoberfläche härter undgegenüber äußeren Einflüssen unempfindlicherwird.
    [0051] EinegasdurchlässigeSchicht einer Plasmaelektrode gemäß der Erfindung kann beispielsweise fünf gasdurchlässige Teilschichtenaufweisen und mittels des nachfolgend dargestellten Verfahrens hergestelltwerden.
    [0052] Ineinen Elektrodenkopf 102 aus Aluminium oder Graphit wirdeine erste Teilschicht aus mehreren Lagen von elektrisch leitfähigen Kugelnmit einem Durchmesser von 10 mm auf den Boden des Elektrodenkopfesangeordnet. Auf die erste Teilschicht wird eine zweite Teilschichtaus mehreren Lagen von elektrisch leitfähigen Kugeln mit einem Kugeldurchmesservon 7 mm angeordnet. Auf die zweite Teilschicht wird eine dritteTeilschicht aus mehreren Lagen von elektrisch leitfähigen Kugelnmit einem Kugeldurchmesser von 4 mm angeordnet. Auf die dritte Teilschichtwird eine vierte Teilschicht aus mehreren Lagen von elektrisch leitfähigen Kugelnmit einem Kugeldurchmesser von 2 mm angeordnet. Auf die vierte Teilschichtwird eine fünfteTeilschicht aus mehreren Lagen von elektrisch leitfähigen Kugelnmit einem Kugeldurchmesser von 1 mm angeordnet. Das Material derKugeln aller Teilschichten ist hierbei das gleiche Material wiedas des Elektrodenkopfes 102, d.h. Aluminium bzw. Graphit.Zum Verbessern der Homogenitätder Kugelpackung innerhalb der einzelnen Teilschichten können gasdurchlässige Zwischenböden zwischeneiner oder mehrerer Teilschichten angeordnet werden.
    [0053] Nachfolgendwird der Elektrodenkopf 102 zusammen mit den Teilschichtenaus Kugeln erwärmt und/oderunter Druck gesetzt, wodurch die einzelnen Kugeln miteinander versinternund ein porösergasdurchlässigerKörper,d.h. die gasdurchlässige Schicht 104 ausgebildetwird. Ferner sintert gleichzeitig der poröse Körper an den Elektrodenkopf 102, wodurcheine feste Verbindung dieser beiden Elemente entsteht, welche sowohleine großemechanische Stabilitätals auch füreine gute elektrische Leitfähigkeitund Wärmeleitfähigkeitbewirkt.
    [0054] 2 zeigteine schematische Darstellung eines Parallelplatten-Reaktors, inwelchem eine erfindungsgemäße Plasmaelektrodeverwendet werden kann.
    [0055] EinParallelplatten-Reaktor 200 weist eine Vakuumkammer 201 auf.Innerhalb der Vakuumkammer 201 ist eine Plasmaelektrode 202 angeordnet, welcheeine Gaseintrittsöffnung 203 aufweist.In der 2 unterhalb der Plasmaelektrode 202 istin der Vakuumkammer 201 eine Gegenelektrode 204 angeordnet,welche als Ziehelektrode bezeichnet wird. Auf der Ziehelektrode 204 sindin 2 schematisch zwei Wafer 205 dargestellt,welche mittels des Parallelplatten-Reaktors 200 in einemPlasmaätzschritt odereinem PCVD-Prozessschritt prozessiert werden. Die Vakuumkammer 201 weistferner Plasmaaustrittsöffnungen 206 auf,durch welche das ionisierte Gas, d.h. das Plasma, welches als Gasdurch die Gaseintrittsöffnung 203 unddie Plasmaelektrode 202 in die Vakuumkammer 201 eingeleitetwird, aus der Vakuumkammer 201 geleitet wird. Ferner weistder Parallelplatten-Reaktor 200 einen Hochfrequenzgenerator 207 auf,welcher einerseits mit der Plasmaelektrode 202 gekoppeltist und andererseits mit der Ziehelektrode 204 gekoppeltist.
    [0056] Zusammenfassendkann ein Aspekt der Erfindung darin gesehen werden, dass eine Plasmaelektrodeein Verfahren zum Herstellen der Plasmaelektrode und ein Parallelplatten-Reaktorgeschaffen wird, bei welchen die Buffer-Platte und die Schauerplatteeiner Plasmaelektrode gemäß dem Standder Technik durch einen porösengasdurchlässigenKörperersetzt wird. Der porösegasdurchlässigeKörper wirdvorzugsweise ausgebildet, indem in ein elektrisch leitfähiges Behältnis, welchesin seinem Boden eine zentrale Gasbohrung aufweist und welches als Materialz.B. Aluminium oder Graphit aufweist, einlagige oder mehrlagigeTeilschichten mit elektrisch leitfähigen Kugeln, z.B. aus Aluminiumoder Graphit, eingebracht werden. Vom Boden des elektrisch leitfähigen Behältnissesaus verringert sich hierbei der Kugeldurchmesser von Teilschichtzu Teilschicht.
    100 Plasmaelektrode 101 Hochfrequenzschild 102 Elektrodenkopf 103 Öffnung 104 gasdurchlässige Schicht 105 erstegasdurchlässigeTeilschicht 106 zweitegasdurchlässigeTeilschicht 107 drittegasdurchlässigeTeilschicht 108 Pfeil(Gasfluss) 109 Pfeile(Gas/Plasmafluss) 200 Parallelplatten-Reaktor 201 Vakuumkammer 202 Plasmaelektrode 203 Gaseintrittsöffnung 204 Ziehelektrode 205 Wafer 206 Plasmaaustrittsöffnung 207 Hochfrequenzgenerator 300 Plasmaelektrode 301 Hochfrequenzschild 302 Elektrodenkopf 303 Öffnung 304 Buffer-Platte 305 Öffnungen 306 Schauerplatte 307 Schrauben 308 Pfeil(Gasfluss) 309 Pfeile(Gasfluss) 310 Pfeile(Gas/Plasmafluss) 311 ersterHohlraum 312 zweiterHohlraum
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] GasdurchlässigePlasmaelektrode aufweisend: – ein elektrisch leitfähiges Behältnis miteinem Boden, welcher eine Bohrung aufweist; und – eine gasdurchlässige poröse elektrischleitfähige Schicht, – wobeidie gasdurchlässigeporöseelektrisch leitfähigeSchicht im elektrisch leitfähigenBehältnisgegenüberliegenddem Boden angeordnet ist und mit dem elektrisch leitfähigen Behältnis verbundenist.
    [2] GasdurchlässigePlasmaelektrode gemäß Anspruch1, bei welcher die gasdurchlässigeporöse elektrischleitfähigeSchicht zumindest eine Lage von elektrisch leitfähigen Körnern aufweist, welche zumindestteilweise derart angeordnet sind, dass eine gasdurchlässige Schichtausgebildet ist.
    [3] GasdurchlässigePlasmaelektrode gemäß Anspruch2, bei welcher die elektrisch leitfähigen Körner miteinander versintertsind.
    [4] GasdurchlässigePlasmaelektrode gemäß Anspruch2 oder 3, bei welcher die gasdurchlässige Schicht eine Mehrzahlvon gasdurchlässigenTeilschichten mit elektrisch leitfähigen Körnern aufweist.
    [5] GasdurchlässigePlasmaelektrode gemäß Anspruch4, bei welcher die elektrisch leitfähigen Körner jeder gasdurchlässigen Teilschichteinen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen.
    [6] GasdurchlässigePlasmaelektrode gemäß Anspruch5, bei welcher die Durchmesser der elektrisch leitfähigen Körner inden einzelnen gasdurchlässigen Teilschichtenvom Boden des elektrisch leitfähigen Behältnissesher abnehmen.
    [7] GasdurchlässigePlasmaelektrode gemäß einemder Ansprüche2 bis 6, bei welcher die elektrisch leitfähigen Körner im wesentlichen Kugelformaufweisen.
    [8] GasdurchlässigePlasmaelektrode gemäß einemder Ansprüche2 bis 7, bei welcher jede gasdurchlässige Teilschicht eine Mehrzahlvon Lagen von elektrisch leitfähigenKörnernaufweist.
    [9] GasdurchlässigePlasmaelektrode gemäß einemder Ansprüche2 bis 8, bei welcher die elektrisch leitfähigen Körner der gasdurchlässigen SchichtGraphit und/oder Aluminium aufweisen.
    [10] GasdurchlässigePlasmaelektrode gemäß einemder Ansprüche1 bis 9, bei welcher eine Oberflächeder gasdurchlässigenporösenelektrisch leitfähigenSchicht, welche dem Boden des elektrisch leitfähigen Behältnisses abgewandt ist, eloxiertist.
    [11] GasdurchlässigePlasmaelektrode gemäß einemder Ansprüche4 bis 10, bei welcher die gasdurchlässige poröse elektrisch leitfähige Schichtzumindest einen gasdurchlässigenZwischenboden aufweist, welcher zwischen zwei gasdurchlässigen Teilschichtenangeordnet ist.
    [12] Verfahren zum Herstellen einer gasdurchlässigen Plasmaelektrode,bei dem in einen elektrisch leitfähigen Behältnis mit einem Boden, welchereine Bohrung aufweist, eine gasdurchlässige poröse elektrisch leitfähige Schichtausgebildet wird, welche mit dem elektrisch leitfähigen Behältnis verbundenwird.
    [13] Parallelplatten-Reaktor weist eine Druckkammer miteiner gasdurchlässigenPlasmaelektrode und einer Ziehelektrode, wobei die Plasmaelektrode – ein elektrischleitfähigesBehältnismit einem Boden, welcher eine Bohrung aufweist; und – eine gasdurchlässige poröse elektrischleitfähige Schicht, – wobeidie gasdurchlässigeporöseelektrisch leitfähigeSchicht im elektrisch leitfähigenBehältnisgegenüberliegenddem Boden angeordnet ist und mit dem elektrisch leitfähigen Behältnis verbundenist.
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    同族专利:
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2006-01-05| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2011-02-17| 8364| No opposition during term of opposition|
    2022-01-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
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