JP2001007082A - Electrode plate for plasma etching - Google Patents

Electrode plate for plasma etching

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JP2001007082A
JP2001007082A JP11171811A JP17181199A JP2001007082A JP 2001007082 A JP2001007082 A JP 2001007082A JP 11171811 A JP11171811 A JP 11171811A JP 17181199 A JP17181199 A JP 17181199A JP 2001007082 A JP2001007082 A JP 2001007082A
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electrode plate
sic
silicon carbide
sintered body
plasma
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Japanese (ja)
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Yoichi Kamisuke
洋一 紙透
Akihiro Enomoto
聡洋 榎本
Masaaki Takada
雅章 高田
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Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode plate for plasma etchings, where the quantity of its wastage is small to make usable it over a long term and the generation of particles is reduced, by making specific the value of its opened porosity, and by forming it out of a silicon carbide sintered body having the main crystal structure of α-SiC of 6H-type. SOLUTION: The value of the opened porosity of an electrode plate for plasma etchings is 10-40% and is made of a silicon carbide sintered body, having a main crystal structure of 6H-type of α-SiC. The silicon carbide having the main crystal structure of 6H-type of α-SiC is used by the reason that 6H-type of α-SiC is especially superior in its plasma resistance. With the existence of the opened porosity, the base body of the electrode plate is made lightweight to improve its easy usability, and its many holes are prevented from clogging due to the reaction products of the plasma etching. The value of the opened porosity is 10-40%, preferably 15-30%. When the value of the opened porosity is very much smaller than 10%, the porous effect of the electrode plate is reduced, and its inner impurities are hard to be removed from it sufficiently, when cleaning it. When the value of the opened porosity is very much larger than 40%, the mechanical strength of the electrode plate becomes low for a base material, and its plasma resistance is also reduced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ発生装置
用電極板及びその製造方法に関し、より詳しくは半導体
ウエハのプラズマエッチング等に使用されるプラズマ発
生装置用電極板及びその製造方法に関する。
The present invention relates to an electrode plate for a plasma generator and a method for manufacturing the same, and more particularly to an electrode plate for a plasma generator used for plasma etching of a semiconductor wafer and the like and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路( 以下単に半導体
デバイスと称する。 )の集積度が増すにつれて、集積さ
れるデバイスの寸法がサブミクロン領域へと微細化し、
より高精度の微細加工技術が要求されている。半導体デ
バイスにおいては、基本的に基板上に金属、半導体及び
/又は絶縁体の薄膜を全面に形成し、これをレジストの
マスクパターンに従い選択的にエッチング除去して回路
( 配線 )等を形成する工程を繰り返し行うが、このエッ
チング工程としては、加工精度が高く、かつ微細加工が
可能であることから、薬液を使用するウエットエッチン
グの代わりに、エッチングガスを使用するドライエッチ
ングが主として使用されるようになっている。
2. Description of the Related Art In recent years, as the degree of integration of a semiconductor integrated circuit (hereinafter, simply referred to as a semiconductor device) increases, the size of a device to be integrated is reduced to a submicron region.
Higher precision micromachining technology is required. In a semiconductor device, a thin film of metal, semiconductor and / or insulator is basically formed on the entire surface of a substrate, and the thin film is selectively etched and removed according to a resist mask pattern.
The process of forming (wiring) and the like is repeatedly performed. In this etching process, dry etching using an etching gas is used instead of wet etching using a chemical solution because processing accuracy is high and fine processing is possible. Etching is mainly used.

【0003】具体的には、ドライエッチング工程は、典
型的には上部及び下部の二個の電極が対向する平行平板
型プラズマエッチング装置等により行われる。金属薄膜
等をCVDやスパッタにより形成したシリコンウエハー
上に、回路パターンに従いフォトレジストした後、これ
をその一つの電極上にセットし、チェンバー内に導入し
たエッチングガスを放電分解して発生させたガスプラズ
マによって、レジストがマスクされていない部分をエッ
チングし、微細な回路パターンを形成するものである。
Specifically, the dry etching step is typically performed by a parallel plate type plasma etching apparatus or the like in which two upper and lower electrodes face each other. A gas generated by photo-resisting a silicon thin film formed by CVD or sputtering on a silicon wafer in accordance with a circuit pattern, setting it on one of its electrodes, and discharging and decomposing the etching gas introduced into the chamber. The portion where the resist is not masked is etched by plasma to form a fine circuit pattern.

【0004】かかる現状において、半導体ウェハのエッ
チング工程においても、プラズマエッチング用電極板に
対する要求性能は一層高度になって来ている。特にエッ
チング時に、電極板の一部が剥離し、電極板の消耗が早
められたり、剥離物質がパーティクルとしてウエハ面に
落下してウエハを汚染し、所定パターンの形成を阻害す
ることが大きな問題となっている。
[0004] Under these circumstances, the required performance of an electrode plate for plasma etching has become more sophisticated even in the process of etching a semiconductor wafer. Particularly, during etching, a part of the electrode plate is peeled, and the consumption of the electrode plate is accelerated, or a peeling substance drops on the wafer surface as particles to contaminate the wafer and hinder the formation of a predetermined pattern. Has become.

【0005】プラズマエッチング用電極板の材質として
は、従来よりアルミニウムなどの金属やカーボンが用い
られてきたが、これらは半導体ウエハ汚染の原因となる
ことから、最近では主に多結晶シリコンあるいは単結晶
シリコンが用いられている。しかしながら、シリコン
は、耐プラズマ耐性が充分でなくプラズマガスによる侵
食が生じ易く、電極板の消耗が速いという問題がある。
As materials for the electrode plate for plasma etching, metals such as aluminum and carbon have been conventionally used. However, since these materials cause contamination of semiconductor wafers, these materials have recently been mainly used for polycrystalline silicon or single crystal. Silicon is used. However, silicon has a problem in that plasma resistance is not sufficient, and erosion by plasma gas is apt to occur, and the electrode plate is quickly consumed.

【0006】これらの問題を解決するために、電極板と
して炭化ケイ素( SiC )焼結体を使用することが提案
されている。
In order to solve these problems, it has been proposed to use a silicon carbide (SiC) sintered body as an electrode plate.

【0007】例えば特開昭62−100477号は、β
型炭化ケイ素を電極板として使用するものであるが、β
型結晶構造の炭化ケイ素は、基本的に耐プラズマ耐性が
充分ではなく、また特開昭62−109317号や特開
平1−242411号では、単に炭化ケイ素を使用する
ことが記載されているだけでそもそも如何なる結晶性の
ものを使用するかについては全く考慮されていない。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-10047 discloses that β
Type silicon carbide is used as an electrode plate.
The silicon carbide having the type crystal structure basically has insufficient plasma resistance, and JP-A-62-109317 and JP-A-1-242411 only describe the use of silicon carbide. No consideration is given to what kind of crystallinity is used in the first place.

【0008】また特開平3−162593号では、不純
物の少ないCVD法によるβ型炭化ケイ素からなる電極
板を用いることが開示されているが、CVD法では1m
m以上の厚さを持つ電極板を作製することが困難で、コ
スト的にも不利である。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-162593 discloses the use of an electrode plate made of β-type silicon carbide by a CVD method containing a small amount of impurities.
It is difficult to manufacture an electrode plate having a thickness of m or more, which is disadvantageous in terms of cost.

【0009】一方特開平5−304114号に記載され
ている様に黒鉛材等のカーボン基材の表面上にβ型炭化
ケイ素被膜を形成し、グラファイト粉末の飛散を防止し
た場合には、β型炭化ケイ素被膜がプラズマガスにより
徐々にエッチングされるために、長時間の使用は困難で
あった。
On the other hand, as described in JP-A-5-304114, when a β-type silicon carbide film is formed on the surface of a carbon base material such as a graphite material to prevent the scattering of graphite powder, the β-type Since the silicon carbide film is gradually etched by the plasma gas, it has been difficult to use it for a long time.

【0010】さらに特開平07−211700号におい
ては、多孔性炭化ケイ素体の当該気孔内にシリコンを充
填せしめた電極板が用いられている。しかしながら、こ
のようにしてシリコンを含有せしめた多孔性体の場合
は、このシリコン部分が選択的にエッチングされ、プラ
ズマの発生が不安定になるという問題があった。
Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-211700, an electrode plate is used in which the pores of a porous silicon carbide body are filled with silicon. However, in the case of the porous body containing silicon as described above, there has been a problem that the silicon portion is selectively etched and the generation of plasma becomes unstable.

【0011】以上のごとく従来の多孔性炭化ケイ素焼結
体からなるプラズマエッチング用電極は、特性上充分満
足すべきものではなかった。
As described above, the conventional plasma etching electrode made of a porous silicon carbide sintered body has not been sufficiently satisfactory in characteristics.

【0012】また、半導体デバイスの微細化は継続的に
進行しており、現在では配線の最小線幅は0.2μm以
下が普通の状態となっている。このため、デバイス表面
に線幅の数分の一〜十分の一という極めて微細な微塵(
所謂パーティクル )が付着した場合であっても、容易に
断線等のパターン不整を招来し、デバイスの信頼性や歩
留りに直接深刻な影響を及ぼすようになっている。
Further, the miniaturization of semiconductor devices is continually progressing, and at present, the minimum line width of wiring is generally 0.2 μm or less. For this reason, extremely fine dust (a few tenths to one tenth of the line width) on the device surface
Even if so-called particles are attached, pattern irregularities such as disconnection are easily caused, and directly affect the reliability and yield of the device.

【0013】このような状況のため、従来の炭化ケイ素
焼結体からなる電極板において、耐プラズマ性が劣る部
分が脱落してパーティクルを発生させる問題について
も、早急、かつ、より完全な解決が求められている。
[0013] Due to such a situation, in the conventional electrode plate made of a silicon carbide sintered body, a problem that a portion having poor plasma resistance falls off and particles are generated has been solved promptly and more completely. It has been demanded.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、かく
して、消耗が少なく長時間使用可能であり、パーティク
ルの発生が少なく、かつ、安価で安定したプラズマを発
生させることができるプラズマエッチング用電極板及び
その製造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an electrode for plasma etching which can be used for a long time with little consumption, generates less particles, and can generate inexpensive and stable plasma. An object of the present invention is to provide a board and a method for manufacturing the board.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明に従えば、 (1)
ガス導入孔を有するプラズマエッチング用電極板であっ
て、開気孔率が10〜40%であり、結晶構造が6H型
のα−SiCを主体とする炭化ケイ素焼結体からなるこ
とを特徴とするプラズマエッチング用電極板、が提供さ
れる。
According to the present invention, (1)
An electrode plate for plasma etching having gas introduction holes, characterized in that it has an open porosity of 10 to 40% and has a crystal structure of 6H-type sintered silicon carbide mainly composed of α-SiC. An electrode plate for plasma etching is provided.

【0016】また本発明に従えば、 (2) 炭化ケイ素粉
末と結合材との混合物を成形する成形工程、得られた成
形体を焼結する焼結工程、及び、得られた焼結体にガス
導入孔を形成する穿孔工程からなることを特徴とする請
求項1〜3の何れかに記載のプラズマエッチング用電極
板の製造方法、が提供される。
Further, according to the present invention, there are provided (2) a molding step of molding a mixture of silicon carbide powder and a binder, a sintering step of sintering the obtained molded body, and The method for producing an electrode plate for plasma etching according to any one of claims 1 to 3, further comprising a perforation step of forming a gas introduction hole.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明のプラズマエッチング用電
極板は、基本的に開気孔率が10〜40%であり、結晶
構造が6H型のα−SiCを主体とする炭化ケイ素焼結
体からなる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The electrode plate for plasma etching of the present invention is basically made of a silicon carbide sintered body mainly composed of α-SiC having an open porosity of 10 to 40% and a crystal structure of 6H type. Become.

【0018】結晶構造が6H型のα−SiCを主体とす
る炭化ケイ素を使用することが、本発明の特徴の一つで
あるが、これは、特に6H型のα−SiCが耐プラズマ
性に優れるためである。
One of the features of the present invention is to use silicon carbide mainly composed of α-SiC having a crystal structure of 6H type. Because it is excellent.

【0019】ここに云う6H型のα−SiCを主体とす
る炭化ケイ素としては、具体的に炭化ケイ素焼結体中に
おける6H型のα−SiCの含有量が70重量%以上で
あることが好ましい。上記6H型のα−SiCのより好
ましい含有量は、80重量%以上、さらに好ましい含有
量は、90重量%以上である。
As the silicon carbide mainly composed of 6H-type α-SiC, the content of 6H-type α-SiC in the silicon carbide sintered body is preferably 70% by weight or more. . The more preferable content of the 6H-type α-SiC is 80% by weight or more, and the more preferable content is 90% by weight or more.

【0020】本発明において、炭化ケイ素焼結体中に6
H型のα−SiCの他に以下のα−SiCまたはβ−S
iCを含有していてもよい。
In the present invention, 6
In addition to H-type α-SiC, the following α-SiC or β-S
iC may be contained.

【0021】例えば、α−SiCとしては、4H型、8
H型、15R型、21R型、27R型、33R型、51
R型、75R型、84R型及び87R型等が挙げられ
る。
For example, as α-SiC, 4H type, 8
H type, 15R type, 21R type, 27R type, 33R type, 51
R-type, 75R-type, 84R-type and 87R-type are exemplified.

【0022】本発明における炭化ケイ素焼結体は、また
開気孔率が10〜40%である多孔体である。気孔の径
は特に指定するものではないが、10〜800μm、好
ましくは20〜600μm程度の平均気孔径のものであ
ることが望ましい。
The silicon carbide sintered body of the present invention is a porous body having an open porosity of 10 to 40%. The diameter of the pore is not particularly specified, but it is desirable that the pore has an average pore diameter of about 10 to 800 μm, preferably about 20 to 600 μm.

【0023】これら開気孔が存在することにより、基体
を軽量化して取扱いやすくするとともに反応生成物によ
る目詰まりを防止することができる。
The presence of these open pores makes it possible to reduce the weight of the substrate to make it easier to handle and to prevent clogging by reaction products.

【0024】開気孔率は10〜40%、好ましくは15
〜30%である。これよりあまり開気孔率が小さい場合
は、多孔性にした効果が少なく、また洗浄時に内部の不
純物が充分に除去されにくく、これよりあまり大きい場
合は、基材としての強度が低くなり、かつ、耐プラズマ
性が低くなる。
The open porosity is 10 to 40%, preferably 15
3030%. If the open porosity is much smaller than this, the effect of making it porous is small, and it is difficult to sufficiently remove impurities inside during washing.If it is too large, the strength as a base material will be low, and Plasma resistance decreases.

【0025】本発明の電極板は、例えば、以下のように
して得られる。すなわち、平均粒子径が0.2〜20μ
m、好ましくは0.5〜10μm程度の6H型のα−S
iCを原料SiC粉末とし、これにアクリル樹脂系水性
エマルション、PVA( ポリビニルアルコール )、メチ
ルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ワックス
等の結合材及び水若しくはアルコールやエーテル等の溶
媒を加えて混練し、まず成形用スラリーとする。
The electrode plate of the present invention is obtained, for example, as follows. That is, the average particle size is 0.2 to 20 μm
m, preferably about 0.5 to 10 μm, 6H type α-S
iC is used as raw material SiC powder, and a binder such as acrylic resin-based aqueous emulsion, PVA (polyvinyl alcohol), methylcellulose, carboxymethylcellulose, wax and a solvent such as water or alcohol or ether are added and kneaded. And

【0026】原料SiC粉末の平均粒径がこれよりあま
り大きいと、焼結体において個々の粒子が接点で接合す
る力が弱く、プラズマガスに曝された場合、粒子が脱落
しやすくなり、また平均粒径がこれよりあまり小さい場
合は、焼結体の重量が増加したり耐プラズマ性が悪くな
る。
If the average particle size of the raw material SiC powder is much larger than this, the force of bonding the individual particles at the contact point in the sintered body is weak, and when exposed to the plasma gas, the particles tend to fall off. If the particle size is too small, the weight of the sintered body increases and the plasma resistance deteriorates.

【0027】なお、原料SiC粉末としては、金属元素
含有量合計が40ppm以下、好ましくは30ppm以
下、さらに好ましくは20ppm以下、最も好ましくは
10ppm以下であるものを使用することが望ましい。
本発明においては、焼結体中の金属元素の大部分は原料
SiC粉末に由来するものであるから、このようにする
ことにより、焼結体中の含有金属元素の合計を40pp
m以下とすることができる。ここに云う金属元素とは、
Fe、Cu、Mg、V、Ni、Mn、Na、Al、Ca
等の金属不純物であり、ウエハに取り込まれ、半導体デ
バイスに対し、絶縁抵抗の低下やSiO2 の耐電圧低下
さらには、pn接合リーク不良等を引き起こす可能性の
ある有害な元素である。本発明においては、少なくとも
Fe、Cu、Mg、V、Ni、Mn、Na、Al、Ca
の合計を40ppm以下にすることができる。
It is desirable to use a raw material SiC powder having a total content of metal elements of 40 ppm or less, preferably 30 ppm or less, more preferably 20 ppm or less, and most preferably 10 ppm or less.
In the present invention, most of the metal elements in the sintered body are derived from the raw material SiC powder, so that the total of the metal elements contained in the sintered body is reduced to 40 pp.
m or less. The metal element referred to here is
Fe, Cu, Mg, V, Ni, Mn, Na, Al, Ca
Is a harmful element which is taken into a wafer and may cause a decrease in insulation resistance, a decrease in withstand voltage of SiO 2 , a pn junction leak failure, and the like for a semiconductor device. In the present invention, at least Fe, Cu, Mg, V, Ni, Mn, Na, Al, Ca
Can be reduced to 40 ppm or less.

【0028】金属元素含有量の少なく純度の高い原料S
iC粉末としては、種々の製造方法があり、従来から使
用されているアチソン法によってもよいが、例えば特開
平6−298515号に記載された方法で製造されたα
−SiCがより好ましく用いられる。この方法は、黒鉛
粉末やカーボンブラック等の炭素質原料及び金属シリコ
ンを炭化ケイ素製坩堝に充填し、これを圧力0.2mm
Hg以下の真空度で加熱して出発原料中の不純物を飛散
せしめた後、昇温してアルゴンやヘリウム等の不活性ガ
ス雰囲気中で2,000〜2,200℃の温度に保持し
て高純度のα−SiCを合成するものである。
High-purity raw material S having a low metal element content
There are various production methods for the iC powder, and the Acheson method conventionally used may be used. For example, αC produced by the method described in JP-A-6-298515 may be used.
-SiC is more preferably used. In this method, a carbonaceous raw material such as graphite powder or carbon black and metallic silicon are charged into a silicon carbide crucible and the pressure is 0.2 mm.
After heating at a degree of vacuum of Hg or less to disperse impurities in the starting material, the temperature is raised and the temperature is maintained at 2,000 to 2,200 ° C. in an inert gas atmosphere such as argon or helium. This is to synthesize α-SiC having a high purity.

【0029】また、原料の炭化ケイ素粉末としては、気
相合成やシリカとカーボンの反応などにより合成された
β−SiC粉末を用いることもできる。β−SiCは、
α−SiCよりも高純度のものを合成するのが容易であ
る。β−SiCを原料とした場合は、焼成のときの温度
を2,100℃以上とすることにより、α−SiCに変
換することができる。
As the raw material silicon carbide powder, β-SiC powder synthesized by vapor phase synthesis or reaction of silica and carbon can be used. β-SiC is
It is easy to synthesize a higher purity than α-SiC. When β-SiC is used as a raw material, it can be converted to α-SiC by setting the firing temperature to 2,100 ° C. or higher.

【0030】なお、原料とする原料SiC粉末の純度が
十分でない場合は、原料粉末をフッ酸と硝酸の混酸及び
純水で洗浄して、粉末中の不純物を溶出分離することに
より、純度を高めることができる。
If the purity of the raw material SiC powder is not sufficient, the raw material powder is washed with a mixed acid of hydrofluoric acid and nitric acid and pure water to elute and separate impurities in the powder, thereby increasing the purity. be able to.

【0031】この成形用スラリーを、石膏型等の多孔質
型を使用する鋳込み成形、押出し成形、射出成形等公知
の成形手段で成形して、成形体を形成し、これを好まし
くは乾燥・脱バインダーした後、非酸化性雰囲気下で焼
成して多孔質のSiC焼結体とする。また、混練したス
ラリーを乾燥・造粒し、これを500〜2,000kg
/cm2 程度のプレス圧力で冷間等方圧プレス( ラバー
プレス )や乾式プレス成形することも可能である。
This molding slurry is molded by a known molding means such as casting, extrusion molding, injection molding or the like using a porous mold such as a gypsum mold to form a molded body, which is preferably dried and demolded. After the binder, it is fired in a non-oxidizing atmosphere to obtain a porous SiC sintered body. Further, the kneaded slurry is dried and granulated, and this is 500 to 2,000 kg.
It is also possible to carry out cold isostatic pressing (rubber pressing) or dry press molding at a pressing pressure of about / cm 2 .

【0032】非酸化性雰囲気とは、真空若しくは減圧下
又はアルゴン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気であり、
この雰囲気下に成形体を1,500〜2,300℃、好
ましくは1,500〜2,100℃、さらに好ましくは
1,500〜2,000の温度条件で10〜600分、
好ましくは120〜500分、さらに好ましくは300
〜400分程度加熱焼成して焼結体とする。焼結のため
の炉としては、通常使用される抵抗加熱炉が好適に用い
られる。
The non-oxidizing atmosphere is an atmosphere under a vacuum or reduced pressure, or an inert gas atmosphere such as argon and helium.
Under this atmosphere, the molded body is heated at a temperature of 1,500 to 2,300 ° C, preferably 1,500 to 2,100 ° C, more preferably 1,500 to 2,000 for 10 to 600 minutes.
Preferably 120-500 minutes, more preferably 300
A sintered body is obtained by heating and firing for about 400 minutes. As a furnace for sintering, a commonly used resistance heating furnace is suitably used.

【0033】なお、ここで焼結とは、原料のSiC粉末
の各粒子が、その接触点または接触面を通しての拡散(
物質移動 )を通じて、互いに変形しながら新しい界面を
形成する過程であり、上記温度に加熱することにより、
原子の充分な拡散過程が達成され、この新しい界面の形
成により粒子の表面積が減少して系の自由エネルギーが
減少する。
Here, sintering means that each particle of the raw material SiC powder is diffused through its contact point or contact surface (
Mass transfer), is a process of forming a new interface while deforming each other, by heating to the above temperature,
A sufficient diffusion process of atoms is achieved, and the formation of this new interface reduces the surface area of the particles and reduces the free energy of the system.

【0034】以上の如くして得られた焼結体は、原料S
iC粒子の充填空隙が基本的に支承され、多孔性の焼結
体が形成されると考えられる。すなわちすでに述べたよ
うに、出発原料粒子として、粒子径0.2〜20μm、
好ましくは0.5〜10μmのものを使用することによ
り、開気孔率10〜40%程度のものが得られる。
The sintered body obtained as described above is used as raw material S
It is considered that the filling voids of the iC particles are basically supported, and a porous sintered body is formed. That is, as described above, the starting material particles have a particle size of 0.2 to 20 μm,
Preferably, those having an open porosity of about 10 to 40% are obtained by using those having a diameter of 0.5 to 10 μm.

【0035】この焼結体をセラミックスの公知の切削加
工手段により電極板に適した所望の形状とする。形状は
方形状でもよいが、直径100〜300mmφ、好まし
くは150〜250mmφで、厚み1〜5mmt、好ま
しくは2〜4mmtの円板形状とする。
The sintered body is formed into a desired shape suitable for an electrode plate by a known cutting means for ceramics. The shape may be a square shape, but a disk shape having a diameter of 100 to 300 mmφ, preferably 150 to 250 mmφ and a thickness of 1 to 5 mmt, preferably 2 to 4 mmt.

【0036】本発明の電極板は、上記のようにした得ら
れた形状の焼結体に、穿孔工程によりガス導入孔を形成
したものである。
The electrode plate of the present invention is obtained by forming gas inlet holes in a sintered body having the obtained shape as described above by a perforation process.

【0037】半導体ウエハを均一にエッチング処理する
ためには、供給されたエッチングガスをガス導入孔から
一様に噴出させなければならず、そのためには同じ直径
で、しかも高密度に導入孔が形成された電極を使用する
ことが望ましい。
In order to uniformly etch the semiconductor wafer, the supplied etching gas must be uniformly ejected from the gas introduction holes. For this purpose, introduction holes having the same diameter and high density are formed. It is desirable to use a shaped electrode.

【0038】したがってガス導入孔は、小さな円筒形状
であることが好ましく、エッチング用ガスを円滑かつ均
一にチェンバー内に噴出供給させ、かつ、強放電の発生
を防止するため、その直径が0.1〜1.0mmφ、好
ましくは0.2〜0.7mmφ程度のものであることが
望ましい。また導入孔は、基体表面ほぼ全面に多数形成
されていることが望ましく、例えば三角配置、千鳥配
置、ごばん配置等の形状で均一に配置する。
Accordingly, the gas introduction hole is preferably of a small cylindrical shape, and has a diameter of 0.1 in order to smoothly and uniformly eject and supply the etching gas into the chamber and to prevent the occurrence of strong discharge. It is desirably about 1.0 to 1.0 mmφ, preferably about 0.2 to 0.7 mmφ. In addition, it is desirable that a large number of introduction holes are formed on substantially the entire surface of the substrate, and are uniformly arranged in a shape such as a triangular arrangement, a staggered arrangement, and a dust arrangement.

【0039】ガス導入孔の密度は1cm2 当たり1〜1
00個、好ましくは1〜50個、さらに好ましくは1〜
30個程度形成する。これより少ない場合は、エッチン
グガスの均一噴出が困難であり、これより多い場合は、
加工が困難であるのみならず基体としての強度が極端に
低下するため好ましくない。
The density of gas introduction holes is 1 to 1 / cm 2.
00, preferably 1 to 50, more preferably 1 to
About 30 pieces are formed. If it is less than this, it is difficult to jet out the etching gas uniformly, and if it is more than this,
Not only is processing difficult, but the strength of the substrate is extremely reduced, which is not preferable.

【0040】導入孔を形成する穿孔工程は、ボール盤に
よりドリルで切削して機械的に穿孔してもよいし、レー
ザー加工機や超音波加工機等を使用して非機械的に穿孔
してもよい。
In the drilling step for forming the introduction hole, the drilling may be performed by drilling with a drilling machine and mechanically drilled, or non-mechanically drilled using a laser processing machine, an ultrasonic processing machine or the like. Good.

【0041】本発明においては、ガス導入孔の穿孔工程
後に、焼結体を再度加熱処理することが好ましい。
In the present invention, it is preferable that the sintered body is heated again after the step of piercing the gas introduction holes.

【0042】この穿孔された焼結体の加熱処理は、真空
若しくは減圧下又はアルゴン、ヘリウム等の不活性ガス
雰囲気において、1,500〜2,300℃、好ましく
は1,500〜2,100℃、さらに好ましくは1,5
00〜2,000℃の温度条件で、10〜600分、好
ましくは120〜500分、さらに好ましくは300〜
400分程度実施されることが望ましい。
The heat treatment of the perforated sintered body is performed at 1,500 to 2,300 ° C., preferably 1,500 to 2,100 ° C. under vacuum or reduced pressure or in an atmosphere of an inert gas such as argon or helium. , More preferably 1,5
Under a temperature condition of 00 to 2,000 ° C., 10 to 600 minutes, preferably 120 to 500 minutes, and more preferably 300 to 500 minutes.
It is desirable to carry out for about 400 minutes.

【0043】穿孔された焼結体をこのようにして加熱処
理することにより、ブラズマエッチグ時の、パーティク
ルの発生を極めて少なくするか、実質的に零にすること
ができる。おそらくこれは、穿孔工程におけるガス導入
口の形成時に、穿孔のために印加される局部的な剪断エ
ネルギーや振動エネルギーのため、孔部内表面またはそ
の近傍の結晶粒子の結合力すなわち結晶の粒界の結合力
が弱まってしまい、プラズマガスに曝された時にこの弱
体化した粒界部分がエッチングされて剥離し、パーティ
クル発生の原因となると考えられる。従って穿孔された
焼結体を加熱処理することにより、特に孔内壁部の当該
弱体化した粒界部分を再焼結させ、結晶粒子の結合力を
強化することができると推定される。
By subjecting the perforated sintered body to the heat treatment in this manner, the generation of particles during plasma etching can be extremely reduced or substantially eliminated. Presumably, this is due to the local shear energy or vibration energy applied for drilling during the formation of the gas inlet in the drilling process, due to the bonding force of the crystal grains at or near the inner surface of the hole, that is, the grain boundary of the crystal. It is considered that the bonding force is weakened, and the weakened grain boundary portion is etched and peeled off when exposed to the plasma gas, thereby causing generation of particles. Therefore, it is presumed that the heat treatment of the perforated sintered body can re-sinter the weakened grain boundary portion particularly on the inner wall of the hole, thereby enhancing the bonding force of the crystal grains.

【0044】かくして、穿孔後このようにして加熱処理
された本発明の電極板は、耐プラズマ性が充分高めら
れ、エッチング時にほとんどパーティクルを発生させる
ことが無いと云うすぐれた作用効果を奏する。
Thus, the electrode plate of the present invention, which has been subjected to the heat treatment after the perforation, has an excellent effect that plasma resistance is sufficiently enhanced and almost no particles are generated during etching.

【0045】電極板の比抵抗率としては、プラズマを安
定に発生させるためには、10Ω・cm以下が好まし
く、より好ましくは1Ω・cm以下である。なお、上記
比抵抗率を制御するために、電極板表面にAl膜等を蒸
着してもよい。
The specific resistivity of the electrode plate is preferably 10 Ω · cm or less, more preferably 1 Ω · cm or less, for stably generating plasma. In order to control the specific resistivity, an Al film or the like may be deposited on the surface of the electrode plate.

【0046】なお、本発明におけるプラズマエッチング
用電極板は、その表面平滑度として、最大表面粗さRm
axが5μm以下であることが望ましい。Rmaxが5
μmを越えると、プラズマ化により発生したイオンの衝
撃等によりその部位が消耗するときに、粗い表面の凸部
が均一に消耗されないため、脱落してウエハ面に付着す
る粉末粒子の数が多くなり好ましくない。
The plasma etching electrode plate according to the present invention has a maximum surface roughness Rm as its surface smoothness.
ax is desirably 5 μm or less. Rmax is 5
If the thickness exceeds μm, the number of powder particles that fall off and adhere to the wafer surface increases because the projections on the rough surface are not consumed evenly when the part is consumed due to the impact of ions generated by the plasma. Not preferred.

【0047】なお、Rmaxは、電子式表面粗さ計を用
いてJISB−0601に従って測定した値である。
Note that Rmax is a value measured according to JIS B-0601 using an electronic surface roughness meter.

【0048】[0048]

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。なお、焼結体の特性は以下の方法により測定した。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to embodiments. The characteristics of the sintered body were measured by the following methods.

【0049】開気孔率:水中重量法( アルキメデス法
) 結晶構造:X線回折 重金属含有濃度:ICP( 誘導結合プラズマ )発光分
析法 比抵抗率:銀電極を形成し4端子法による。
Open porosity: Underwater gravimetric method (Archimedes method)
) Crystal structure: X-ray diffraction Heavy metal content concentration: ICP (inductively coupled plasma) emission spectroscopy Specific resistivity: by silver electrode formation and 4 terminal method.

【0050】( I )SiC焼結体の作製 〔実施例1〕平均粒子径2μmの6H型の結晶構造を持
つα−SiC粉末を準備した。そして、この炭化ケイ素
粉末に対して4重量%のPVA水溶液を3.0重量%、
ワックスを3重量%添加して湿式混合を行い、その後乾
燥・造粒を行った。
(I) Production of SiC Sintered Body Example 1 An α-SiC powder having an average particle diameter of 2 μm and having a 6H-type crystal structure was prepared. Then, a 4% by weight aqueous PVA solution was 3.0% by weight based on the silicon carbide powder,
3% by weight of wax was added, wet-mixed, and then dried and granulated.

【0051】次にこの造粒粉末を外径250mm、厚さ
10mmのラバープレス用金型に充填して、1,500
kg/cm2 の圧力でプレス成形して成型体を得た。
Next, this granulated powder was filled into a rubber press mold having an outer diameter of 250 mm and a thickness of 10 mm, and
Press molding was performed at a pressure of kg / cm 2 to obtain a molded body.

【0052】この成型体を真空下、1,800℃、2時
間の条件で加熱焼成を行った。得られた焼結体を切削加
工して、外径200mm、厚さ3mmの円板形状にし、
電極板を形成するための焼結体の基体を得た。
The molded body was fired under vacuum at 1,800 ° C. for 2 hours. The obtained sintered body was cut into a disk shape with an outer diameter of 200 mm and a thickness of 3 mm,
A sintered body base for forming an electrode plate was obtained.

【0053】この円板状の基体をレーザー加工による穿
孔工程を行い、ガス導入孔を形成した。ガス導入孔の直
径は0.5mm、個数は1cm2 当り4個とした。
The disk-shaped substrate was subjected to a drilling step by laser processing to form gas introduction holes. The diameter of the gas introduction holes was 0.5 mm, and the number was 4 per 1 cm 2 .

【0054】引続き、穿孔工程後の基体を真空下で1,
900℃、2時間の条件で加熱処理した。
Subsequently, the substrate after the perforation step was placed under vacuum for 1,
Heat treatment was performed at 900 ° C. for 2 hours.

【0055】得られた基体の開気孔率は、25%であっ
た。また、結晶構造が6H型のα−SiC100%であ
った。含有金属元素合計は32ppmであった( なお、
原料α−SiC粉末の金属元素含量は33ppmであっ
た。 )。比抵抗率は0.3Ω・cmであった。
The open porosity of the obtained substrate was 25%. The crystal structure was 6H-type α-SiC 100%. The total metal element content was 32 ppm (
The metal element content of the raw material α-SiC powder was 33 ppm. ). The specific resistivity was 0.3 Ω · cm.

【0056】〔比較例1〕ホウ素を含有した厚さ3mm
の単結晶シリコン基体に、直径0.5mmのガス導入孔
を実施例1と同様にして設け、プラズマエッチング用電
極板とした。
[Comparative Example 1] 3 mm thick containing boron
A gas introduction hole having a diameter of 0.5 mm was provided in the single-crystal silicon substrate in the same manner as in Example 1 to obtain an electrode plate for plasma etching.

【0057】〔比較例2〕出発原料として平均粒径2.
5μmのβ型炭化ケイ素原料を用いた以外は、実施例1
と同様の製造方法でプラズマエッチング用電極板を作製
した。
[Comparative Example 2] The average particle size was 2.
Example 1 except that a 5 μm β-type silicon carbide raw material was used.
An electrode plate for plasma etching was manufactured by the same manufacturing method as that described above.

【0058】( II )エッチング試験 次に、実施例、比較例で作成した電極板を、平行平板型
プラズマエッチング装置の上部電極板としてそれぞれ処
理室( チェンバー )内に配設した。エッチング試験用の
半導体ウエハをその被エッチング面を上面にして、下部
電極板上に載置した。この半導体ウエハは、Si基板上
に酸化膜が形成されており、この酸化膜の上に所定のパ
ターンを有するフォトレジストが塗布されているもので
ある。
(II) Etching Test Next, the electrode plates prepared in Examples and Comparative Examples were respectively disposed in a processing chamber (chamber) as upper electrode plates of a parallel plate type plasma etching apparatus. A semiconductor wafer for an etching test was placed on a lower electrode plate with the surface to be etched facing upward. In this semiconductor wafer, an oxide film is formed on a Si substrate, and a photoresist having a predetermined pattern is applied on the oxide film.

【0059】このプラズマエッチング装置を圧力1To
rrに設定し、処理室にArをキャリヤーとしてCHF
3 ガスを供給し、高周波電源から上部電極に13.6M
Hzの高周波電界を印加することにより、レジストのパ
ターンに従い酸化膜をエッチングした。
This plasma etching apparatus is operated at a pressure of 1 To.
rr, and CHF in the processing chamber with Ar as a carrier.
Supply 3 gases, 13.6M from high frequency power supply to upper electrode
By applying a high frequency electric field of Hz, the oxide film was etched according to the pattern of the resist.

【0060】1回あたりのエッチングの処理時間を80
秒とし、エッチング可能回数( エッチング速度の均一性
を保持できる回数 )を寿命として測定した。
The processing time for one etching is 80
The number of etchings (the number of times that uniformity of the etching rate can be maintained) was measured as the life.

【0061】また、一枚のウエハに前記と同じ条件でエ
ッチングを2時間行った後、ウエハの表面の0.2μm
以上のパーティクル数を測定した。なお、パーティクル
数は、レーザビームをウエハ表面に照射し、ウエハ全面
をスキャンすることにより測定した。エッチング可能回
数及びパーティクル数の測定結果を表1に示す。
After etching one wafer under the same conditions as described above for 2 hours, the surface of the wafer was
The above number of particles was measured. The number of particles was measured by irradiating the surface of the wafer with a laser beam and scanning the entire surface of the wafer. Table 1 shows the measurement results of the number of etching times and the number of particles.

【0062】[0062]

【表1】 [Table 1]

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明のプラズマエッチング用電極板
は、開気孔率が10〜40%、結晶構造が特に共有結合
性の高い6H型のα−SiCを主体とする炭化ケイ素焼
結体で形成されているので、耐プラズマ性に優れ、電極
板の長寿命化が図れる。
The electrode plate for plasma etching of the present invention is formed of a silicon carbide sintered body mainly composed of 6H-type α-SiC having an open porosity of 10 to 40% and a crystal structure having a particularly high covalent bond. Therefore, the plasma resistance is excellent, and the life of the electrode plate can be extended.

【0064】また、本発明のプラズマエッチング用電極
板は、好ましくはガス導入孔の穿孔工程後焼結体が加熱
処理され安定化されているので、パーティクルの発生が
実質的に防止される。
Further, in the electrode plate for plasma etching of the present invention, since the sintered body is preferably heat-treated and stabilized after the step of piercing the gas introduction holes, generation of particles is substantially prevented.

フロントページの続き (72)発明者 高田 雅章 兵庫県高砂市梅井5丁目6番1号 旭硝子 株式会社内 Fターム(参考) 4G001 BA22 BB22 BB71 BC12 BC13 BC17 BC54 BC71 BC73 BD22 BE02 BE33 4K057 DD03 DE06 DM02 DM10 DN01 5F004 BA04 BB13 BB32 DA16 DA23Continued on the front page (72) Inventor Masaaki Takada 5-6-1 Umai, Takasago-shi, Hyogo Asahi Glass Co., Ltd. F-term (reference) 4G001 BA22 BB22 BB71 BC12 BC13 BC17 BC54 BC71 BC73 BD22 BE02 BE33 4K057 DD03 DE06 DM02 DM10 DN01 5F004 BA04 BB13 BB32 DA16 DA23

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガス導入孔を有するプラズマエッチング
用電極板であって、開気孔率が10〜40%であり、結
晶構造が6H型のα−SiCを主体とする炭化ケイ素焼
結体からなることを特徴とするプラズマエッチング用電
極板。
1. An electrode plate for plasma etching having gas introduction holes, having an open porosity of 10 to 40% and a crystal structure of 6H-type silicon carbide sintered body mainly composed of α-SiC. An electrode plate for plasma etching, characterized in that:
【請求項2】 上記炭化ケイ素焼結体が、ガス導入孔が
形成された後、加熱処理されているものである請求項1
記載の電極板。
2. The heat treatment of the silicon carbide sintered body after the gas introduction holes are formed.
The electrode plate as described.
【請求項3】 含有金属元素の合計が40ppm以下で
ある請求項1又は2記載の電極板。
3. The electrode plate according to claim 1, wherein the total of the contained metal elements is 40 ppm or less.
【請求項4】 炭化ケイ素粉末と結合材との混合物を成
形する成形工程、得られた成形体を焼結する焼結工程、
及び、得られた焼結体にガス導入孔を形成する穿孔工程
からなることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載
のプラズマエッチング用電極板の製造方法。
4. A molding step of molding a mixture of silicon carbide powder and a binder, a sintering step of sintering the obtained molded body,
The method for producing an electrode plate for plasma etching according to any one of claims 1 to 3, further comprising a perforation step of forming gas introduction holes in the obtained sintered body.
【請求項5】 穿孔工程後の焼結体をさらに加熱処理す
る加熱工程を有する請求項4記載の電極板の製造方法。
5. The method for manufacturing an electrode plate according to claim 4, further comprising a heating step of further heating the sintered body after the perforating step.
【請求項6】 加熱処理を1,500〜2,300℃で
行なう請求項4又は5記載の電極板の製造方法。
6. The method for producing an electrode plate according to claim 4, wherein the heat treatment is performed at 1,500 to 2,300 ° C.
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