JP2001176846A - プラズマエッチング電極板及びその製造法 - Google Patents

プラズマエッチング電極板及びその製造法

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JP2001176846A
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electrode plate
plasma
plasma etching
polishing
silicon wafer
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Mitsuji Kamata
充志 鎌田
Yoshimitsu Watanabe
善光 渡辺
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Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 デバイスの歩留まり向上を図るため上記の異
物発生を極力少なくすることが可能なプラズマエッチン
グ電極板及びデバイスの歩留まり向上を図るため上記の
異物発生を極力少なくすることが可能なプラズマエッチ
ング電極板の製造法を提供する。 【解決手段】 プラズマ面側の表面又は両表面が超鏡面
であるプラズマエッチング電極板6及び表面を研磨して
得られるプラズマエッチング電極板において、プラズマ
面側の表面又は両表面の50μm以上をポリッシュ研磨
してなるプラズマエッチング電極板の製造法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス製
造工程のドライエッチング装置に好適に使用されるプラ
ズマエッチング電極板及びその製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイス製造工程の一つに、シリ
コンウエハに回路パターンを形成するエッチングの工程
がある。このエッチングを行う装置として、プラズマエ
ッチング装置が用いられている。プラズマエッチング装
置は、図1に示されるように、真空容器1内に上部電極
2及び下部電極3が間隔を置いて設けられており、下部
電極3の上に被処理材としてシリコンウエハ4を載置し
ている。上部電極2はバックプレート5とプラズマエッ
チング電極板6とで構成されており、それぞれにエッチ
ングガスを吹き出すための貫通孔7が設けられている。
【0003】エッチングガスを貫通孔7を通してシリコ
ンウエハ4に向かって流しながら、高周波電源8によ
り、上部電極2と下部電極3の間に高周波電力を印加し
てプラズマ10を形成する。このプラズマ10によって
シリコンウエハ4をエッチングし、所定のパターンの素
子を形成する。シールドリング9は、アルミナ又は石英
のような絶縁物からなり、プラズマエッチング電極板6
の取付用ビスをプラズマ10から保護するため、プラズ
マエッチング電極板6の外周部を覆うように設置されて
いる。
【0004】プラズマエッチング電極板6は、使用する
に従いプラズマが発生している部分、つまり対向してい
るシリコンウエハ4とほぼ同じ面積の部分が、プラズマ
によってエッチングされる。このようにプラズマによる
エッチングにより電極自身がエッチングされるか又はエ
ッチングガスによる反応推積物が剥離することにより異
物がシリコンウエハ上に落下し、所望のエッチングパタ
ーンが形成されずに配線不良を引き起こしたり、デバイ
スの動作不良を引き起こしたりする。また、デバイスの
歩留り低下を引き起こす。このため、プラズマエッチン
グ電極板は、異物の発生を極力少なくすることが要求さ
れる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】請求項1記載の発明
は、デバイスの歩留まり向上を図るため上記の異物発生
を極力少なくすることが可能なプラズマエッチング電極
板を提供するものである。請求項2、3及び4記載の発
明は、デバイスの歩留まり向上を図るため上記の異物発
生を極力少なくすることが可能なプラズマエッチング電
極板の製造法を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、プラズマ面側
の表面又は両表面が超鏡面であるプラズマエッチング電
極板に関する。また、本発明は、表面を研磨して得られ
るプラズマエッチング電極板において、プラズマ面側の
表面又は両表面の50μm以上をポリッシュ研磨してな
るプラズマエッチング電極板の製造法に関する。また、
本発明は、ラップ研磨した後、ポリッシュ研磨してなる
前記のプラズマエッチング電極板の製造法に関する。さ
らに、本発明は、プラズマエッチング電極板の材質が、
ガラス状炭素、単結晶シリコン、多結晶シリコン又は炭
化硅素である前記のプラズマエッチング電極板の製造法
に関する。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明になるプラズマエッチング
電極板のプラズマ面側の表面、即ち、シリコンウエハに
対向する面又は両表面、即ち、シリコンウエハに対向す
る面及びバックプレートに接する面を超鏡面にするに
は、50μm以上を、アルミナ、酸化セリウム、Si
C、ダイヤモンド等の砥粒を用いて20〜60min-1
度の回転数でポリッシュ研磨を行うことにより達成する
ことができ、このように超鏡面に仕上げればエッチング
消耗による異物の発生を抑え、反応推積物を低減すると
共にこの反応推積物が剥離してシリコンウエハに落下す
ることを防止することができる。
【0008】本発明において研磨は、ポリッシュ研磨の
みを行ってもよく、またラップ研磨を行った後に、前記
と同様のポリッシュ研磨を行っても、エッチング消耗に
よる異物の発生を抑え、反応推積物を低減すると共にこ
の反応推積物が剥離してシリコンウエハに落下すること
を防止することができる。なお、ラップ研磨は、ポリッ
シュ研磨に比較して面の粗い研磨機を使用するため短時
間で研磨することができる。従って研磨を行う前のプラ
ズマエッチング電極板の表面の凹凸が激しい場合は、最
初ラップ研磨を行い、その後ポリッシュ研磨を行えば効
率よく研磨できるので好ましい。
【0009】ポリッシュ研磨する場合の研磨量は50μ
m以上、好ましくは100μm以上で、上限については
制限はないが、ある程度研磨すれば本発明の効果が得ら
れるので150μm程度研磨すればよい。特にポリッシ
ュ研磨のみ行う場合は、100μm以上研磨することが
好ましい。研磨量が50μm未満では異物の発生を抑え
る効果が少なく、反応推積物を低減することができない
ため、該反応推積物が剥離してシリコンウエハに落下す
ることがある。またラップ研磨する厚さについては特に
制限はなく、砥粒もポリッシュ研磨に用いるものと同じ
物が使用できる。
【0010】本発明のプラズマエッチング電極板の形状
は、プラズマエッチング装置の構造に応じて決められ、
特に制限されないが、一般的には円盤状である。その材
質は、好ましくはガラス状炭素、単結晶シリコン、多結
晶シリコン又は炭化硅素からなる材質のものが用いら
れ、より好ましくはガラス状炭素からなるものが用いら
れる。
【0011】ガラス状炭素は、熱硬化性樹脂硬化物を、
炭化、高温処理して得られる炭素材料であり、用いられ
る熱硬化性樹脂としては特に制限はないが、フェノール
樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フラン
樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、キシレン樹脂等
を挙げることができる。また、これら樹脂の混合物を用
いてもよい。好ましくはフラン樹脂及び/又はフェノー
ル樹脂あるいはこれらの混合樹脂である。
【0012】熱硬化性樹脂の種類に応じて、硬化剤が用
いられる。硬化剤としては、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸
等の無機酸、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン
酸等の有機スルホン酸、酢酸、トリクロロ酢酸、トリフ
ロロ酢酸等のカルボン酸などが挙げられる。硬化剤は熱
硬化性樹脂に対して0.001〜20重量%使用するこ
とが好ましい。
【0013】前記熱硬化性樹脂は、必要に応じて前記硬
化剤を添加した後、目的とする形状に応じて各種成形方
法で成形した後、硬化処理する。この硬化は60〜20
0℃、より好ましくは70〜100℃の温度で熱処理し
て行うことが好ましい。
【0014】必要に応じさらにプラズマエッチング電極
板としての所定の加工を行った後、高度に純化された治
具及び炉を用い不活性雰囲気中(通常、ヘリウム、アル
ゴン等の不活性ガスや窒素、水素、ハロゲンガス等の非
酸化性ガスの少なくとも一種の気体からなる酸素を含ま
ない雰囲気又は真空下)において、好ましくは800〜
3000℃、より好ましくは1100〜2800℃の温
度で焼成し、炭化する。次いで好ましくは1300〜3
500℃の温度で高温処理しガラス状炭素を得ることが
できる。
【0015】本発明のプラズマエッチング電極板の大き
さ及び形状としては、特に制限されないが、外径150
〜400mm、厚さが3〜10mmの円盤状のものが好まし
い。電極板をプラズマエッチング装置に取付けるための
外周部の取付け穴は、8〜24個設けることが好まし
い。エッチングガスをシャワー状に分散させるためのエ
ッチングガスを吹出すための貫通孔は、取付け穴より内
周部に設けることが好ましい。この貫通孔の大きさはエ
ッチング条件等により異なるが孔径で0.3〜2.0mm
が好ましく、孔数は100〜3000個が好ましい。孔
の加工は、機械加工、放電加工、超音波加工等で行うこ
とができる。
【0016】プラズマエッチング装置は、プラズマエッ
チング電極板として上記のものを使うこと以外は特に制
限はない。その装置の一例としては、前述した図1に示
されるものが挙げられ、図1のプラズマエッチング装置
において、プラズマエッチング電極板6として上記の本
発明のプラズマエッチング電極板を用いればよい。
【0017】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0018】実施例1〜8、比較例1〜3 フラン樹脂(日立化成工業(株)製、商品名VF−30
2)100重量部に、パラトルエンスルホン酸0.3重
量部及びエチレングリコール(和光純薬工業(株)製)
0.3重量部を添加し、十分混合した後、該樹脂を型に
注入し50℃で3日、70℃で3日、90℃で3日乾燥
硬化した後160℃までを5℃/時間で昇温し、160
℃で3日間保持し硬化処理を行い厚さが5mmで、直径が
400mmの円盤状樹脂成形体Aを得た。
【0019】該円盤状樹脂成形体Aを予め焼成の寸法収
縮(20%収縮)を見込んだ大きさの形状に加工した
後、160℃までを5℃/時間で昇温し、160℃で3
日間保持し硬化処理を行い厚さが4mmで、直径が285
mmの円盤状樹脂成形体Bを得た。該成形体Bを電気炉に
入れ、窒素気流中で1000℃の温度で焼成炭化した
後、高純度に処理した治具及び雰囲気炉を用い、不活性
雰囲気下で2000℃の温度で高温処理を行いガラス状
炭素を得た。該ガラス状炭素に直径が0.8mmの貫通小
孔を3mmのピッチで多数穿孔した。
【0020】次に、遊離砥粒としてアルミナ、2000
#を用いて、40min-1の回転数でシリコンウエハに対
向する面をラップ研磨(スピードファム社製の研磨機使
用)した後、さらに遊離砥粒として酸化セリウムを用い
て、40min-1の回転数で表1及び表2に示す研磨量と
なるようにポリッシュ研磨(浜井産業(株)製の研磨機使
用)を行いプラズマエッチング電極板を製作した。
【0021】次に、このプラズマエッチング電極板から
65mm×65mm×4mmの評価サンプルを製作し、電極板
のサンプル評価用のプラズマエッチング装置に取付け、
酸素、アルゴン、フロロカーボンガスの混合ガスを反応
ガスとして流し、反応チャンバー内のガス圧:1Torr、
電源周波数:13.5MHzでプラズマを発生させ、下部
電極に積載した8インチシリコンウエハに落下した異物
を測定した。その結果を合わせて表1及び表2に示す。
【0022】実施例9 実施例1〜8及び比較例1〜3で得た円盤状樹脂成形体
Aを予め焼成の寸法収縮(20%収縮)を見込んだ大き
さの形状に加工した後、160℃までを5℃/時間で昇
温し、160℃で3日間保持し硬化処理を行い厚さが4
mmで、直径が285mmの円盤状樹脂成形体Cを得た。該
円盤状樹脂成形体Cを電気炉に入れ、窒素気流中で10
00℃の温度で焼成炭化した後、高純度に処理した治具
及び雰囲気炉を用い、不活性雰囲気下で2000℃の温
度で高温処理を行いガラス状炭素を得た。該ガラス状炭
素に直径が0.5mmの貫通小孔を3mmのピッチで多数穿
孔した。
【0023】次に、ラップ研磨を行わず遊離砥粒として
酸化セリウムを用いて、40min-1の回転数で表1に示
す研磨量となるようにポリッシュ研磨(浜井産業(株)製
の研磨機使用)のみを行ってプラズマエッチング電極板
を製作した。以下実施例1〜8及び比較例1〜3と同様
の工程を経て、下部電極に積載した8インチシリコンウ
エハに落下した異物を測定した。その結果を合わせて表
1に示す。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】表1及び表2に示されるように、本発明に
なるプラズマエッチング電極板は、比較例のプラズマエ
ッチング電極板に比較してシリコンウエハに落下する異
物の数が少ないことが明らかである。
【0027】
【発明の効果】請求項1におけるプラズマエッチング電
極板は、プラズマエッチング装置によるエッチングの際
に、シリコンウエハに落下する異物を低減することがで
き、半導体デバイス製造における歩留り低下を抑えるこ
とが可能になるため、産業上きわめて有益である。請求
項2、3及び4における方法により得られるプラズマエ
ッチング電極板は、プラズマエッチング装置によるエッ
チングの際に、シリコンウエハに落下する異物を低減す
ることができ、半導体デバイス製造における歩留り低下
を抑えることが可能になるため、産業上きわめて有益で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】プラズマエッチング装置の概略断面図である。
【符号の説明】
1 真空容器 2 上部電極 3 下部電極 4 シリコンウエハ 5 バックプレート 6 プラズマエッチング電極板 7 貫通孔 8 高周波電源 9 シールドリング 10 プラズマ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラズマ面側の表面又は両表面が超鏡面
    であるプラズマエッチング電極板。
  2. 【請求項2】 表面を研磨して得られるプラズマエッチ
    ング電極板において、プラズマ面側の表面又は両表面の
    50μm以上をポリッシュ研磨してなるプラズマエッチ
    ング電極板の製造法。
  3. 【請求項3】 ラップ研磨した後、ポリッシュ研磨して
    なる請求項2記載のプラズマエッチング電極板の製造
    法。
  4. 【請求項4】 プラズマエッチング電極板の材質が、ガ
    ラス状炭素、単結晶シリコン、多結晶シリコン又は炭化
    硅素である請求項2又は3記載のプラズマエッチング電
    極板の製造法。
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Cited By (4)

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