JP2003297809A - プラズマエッチング装置用部材及びその製造方法 - Google Patents
プラズマエッチング装置用部材及びその製造方法Info
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Abstract
き異常なエッチングの発生がなく、長時間使用できるプ
ラズマエッチング装置用部材及びその製造方法を提供す
ること。 【解決手段】石英ガラス、アルミニウム、アルマイト又
はそれらの組み合わせからなる部材の表面に酸化イット
リウム又はYAGの被膜を形成したことを特徴とするプ
ラズマエッチング装置用部材及びその製造方法。
Description
ズマエッチング装置に用いる部材に関し、さらに詳しく
は酸化イットリウム又はYAGの被膜で被覆されたプラ
ズマエッチング装置用部材及びその製造方法に関するも
のである。
において、プラズマ内で発生したイオンやラジカルを利
用して、Siウェーハ表面の薄膜をエッチング処理する
ことが行なわれている。このプラズマエッチング処理で
はSiウェーハ表面の薄膜を化学的なエッチングメカニ
ズムで、又は物理的なエッチングメカニズムで、或はさ
らは電気的にイオンのスピードを加速させて、Siウェ
ーハ表面に引き寄せて薄膜を異方的にエッチングする方
法などがある。このプラズマエッチング処理に当たり、
石英ガラス、アルミ、アルマイトなどからなる部品や容
器(以下部材という)を利用することが行なわれるが、
その際、部材自体の表面もエッチングされ、パーティク
ルが発生し、半導体デバイスを汚染する問題があった。
そのため、部材表面にフッ素樹脂やエンジニアリングプ
ラスチック製のテープを簡易的に貼る方法や前記樹脂の
被膜を形成する方法が提案されている。しかし、テープ
を貼る方法では、テープ自体の膜厚が薄く、耐エッチン
グ性が十分でないことや、テープを貼ることによりつな
ぎ目が形成され、この部分の隙間にプラズマのイオンが
染み込んで生地を部分的にエッチングしたり、或は、テ
ープを均一に表面に貼るのが難しく、部分的に生地とテ
ープの間に隙間ができてしまい、この隙間により表面に
凹凸が形成され表面での電気的特性にムラが生じ、それ
が原因で部分的な絶縁破壊が起こり、テープにピンホー
ルが発生するなどの不具合があった。さらに、テープの
粘着材から汚染物質が放出され、Siウェーハの特性を
劣化させる欠点もあった。
グプラスチック被覆の部材にあっては、表面が粗れ易く
プラズマがうまく発生しなかったり、膜にピンホールが
形成されるなどの欠点があった。
などからなる部材の欠点を解決するため耐プラズマ性に
優れたセラミックからなる部材が特開2001−118
910号公報などで提案されている。しかし、前記セラ
ミックスからなる部材は、焼成時にクラックや反りが発
生し大型の部材の作製が困難な上に、高価でコスト高と
なるなどの問題があった。
本発明者等は、鋭意研究を重ねた結果、部材表面に酸化
イットリウム又はYAGの被膜を形成することで、耐プ
ラズマ性が高く維持でき部分的な電気的特性の変化によ
る異常エッチングがなく、長時間の使用が可能なプラズ
マエッチング装置用部材が得られること、特に12イン
チSiウェーハに対応できる大型の部材であっても耐プ
ラズマ性が高く維持でき部分的な電気的特性の変化によ
る異常エッチングがなく、長時間の使用が可能となるこ
とを見出して、本発明を完成したものである。すなわ
ち、
分的な電気的特性の変化による異常エッチングがなく、
長時間の使用が可能なプラズマエッチング装置用部材を
提供することを目的とする。
という大型の半導体デバイスにも対応できるプラズマエ
ッチング装置用部材を提供することを目的とする。
グ装置用部材の製造方法を提供することを目的とする。
明は、石英ガラス、アルミニウム、アルマイト又はそれ
らの組み合わせからなる部材の表面に酸化イットリウム
又はYAGの被膜を形成したことを特徴とするプラズマ
エッチング装置用部材及びその製造方法に係る。
ットリウム又はYAGの被膜が形成された部材である
が、それを形成する素材としては石英ガラス、アルミニ
ウム、アルマイト又はそれらの組み合わせなどが挙げら
れる。そして、前記部材表面に形成される酸化イットリ
ウム又はYAGの被膜の膜厚は10μm以上、その面粗
さRaは1μm以下であるのがよい。さらに、被膜のば
らつきが10%以下であるのが望ましい。酸化イットリ
ウム又はYAG被膜の膜膜が10μm未満ではピンホー
ルが発生し易く、部材の稜部が極端に薄くなりクラック
が発生する。また、表面粗さRaが1μmを超えると、
被膜表面の電気特性に部分的な変化が生じ、異常なエッ
チングが起こる。さらに、膜厚のばらつきが10%を超
えると、被膜の表面粗さRaが1μm以下でも大きなう
ねりが生じ、このうねりにより被膜の電気的特性が劣化
し、プラズマによるピンホールの発生が容易となる。
は、予め酸化イットリウム又はYAGを1〜10重量%
の範囲で含有させその上に酸化イットリウム又はYAG
の被膜を形成すると、耐プラズマ性が一段と増大し、パ
ーティクルの発生が押えられ使用時間をより長くするこ
とができる。
部材の製造方法の態様を示すと、石英ガラス、アルミニ
ウム、アルマイト又はそれらの組み合わせからなる素材
を機械加工でプラズマエッチング装置用部材に形成し、
その表面に、(i)酸化イットリウム又はYAGをプラ
ズマ溶射する方法、(ii)酸化イットリウム又はYA
G粉を酸水素火炎中で溶融し、それで被覆する方法、
(iii)イットリウムやイットリウム化合物又はYA
Gを溶解する溶液を部材に塗布し、乾燥したのち、酸水
素火炎で加熱溶融する方法(以下溶液塗布法という)、
又はそれらの組合せからなる方法で、酸化イットリウム
又はYAGの被膜を形成する方法などが挙げられる。中
でも、溶液塗布法で酸化イットリウム又はYAGの被膜
を形成しその上に酸化イットリウム又はYAGをプラズ
マ溶射すると、膜厚が厚く均質な酸化イットリウム又は
YAG被膜が形成できて好ましい。前記酸化イットリウ
ム又はYAGの被膜は好ましくは膜厚が10μm以上、
面粗さRaが1μm以下であるのがよい。特に部材がア
ルミ、アルマイトで作製された場合には、耐熱性に劣る
のでプラズマ溶射又は溶液塗布法又はそれらの組合せで
被覆するのがよい。前記溶液塗布法で使用するイットリ
ウム化合物としては、水酸化物、硝酸塩、炭酸塩、硫酸
塩、シュウ酸塩などが挙げられる。前記イットリウムや
イットリウム化合物又はYAGを溶解する溶媒としては
純水又は有機溶媒などが挙げられ、それらの溶媒にイッ
トリウムやイットリウム化合物又はYAGを溶解して塗
布液を調製する。前記溶液塗布法においてはピンホール
が発生しないように3回以上塗布するのがよい。
際し、部材の稜部を丸め加工をするのがよい。この丸め
加工で被膜の薄化が防止できピンホールの発生が少なく
なる。前記まるめ加工はRが0.5mm以上に加工する
のがよく石英ガラスからなる部材の場合には、酸水素火
炎で稜部を加熱する方法、グラインダー等で稜部を機械
的に擦る方法、結晶質二酸化珪素粉、炭化珪素粉などを
稜部に吹きつける方法等が挙げられる。また、アルミニ
ウム、アルマイトからなる部材の場合には、前記グライ
ンダー等で機械的に擦る方法や結晶質二酸化珪素粉、炭
化珪素粉などを吹きつけ方法などが使用される。
石英ガラスからなる場合には、上記酸化イットリウム又
はYAG被覆の前に部材表面にフロスト処理を施して被
膜を滑りにくくし剥離を防ぐのがよい。前記フロスト処
理とは、物理的手段や化学的手段で石英ガラス表面に凹
凸を設けることをいうが、物理的手段としては、結晶質
二酸化珪素粉、炭化珪素粉等を加圧空気で吹きつけるい
わゆるサンドブラスト法、ブラシに結晶質二酸化珪素
粉、炭化珪素粉等をつけ、水で濡らして磨く方法などが
ある。また、化学的手段としてはフッ化水素、フッ化ア
ンモニウムの混合試薬に浸漬する薬液処理方法などがあ
る。特に化学的手段では表面にマイクロクラックの発生
がなく、表面での石英ガラスの機械的強度が低下しない
ので好適である。前記フロスト処理で形成される表面粗
さRaは0.1〜10μmの範囲がよい。前記範囲を逸
脱すると、酸化イットリウム又はYAG被膜と石英ガラ
スとの密着性が十分に改善されず好ましくない。前記フ
ロスト処理による粗面化後の被覆であっても石英ガラス
の熱膨張係数が小さいことから酸化イットリウム又はY
AG被膜の厚みを厚くすることが困難であるので、石英
ガラスの製造時に酸化イットリウム又はYAG粉末を添
加し、予め酸化イットリウム又はYAGを1〜10重量
%の範囲で含有させ膨張係数を制御したのち前記酸化イ
ットリウム又はYAG被膜を形成するのがよい。
るが、これにより本発明は何ら限定されるものではな
い。
石英ガラスチャンバーを作成した。この石英ガラスチャ
ンバーの内表面に結晶質二酸化珪素粉を吹きつけて、チ
ャンバーの稜部をR2mmにまるめ加工を行った。さら
に、チャンバー内表面全体にも結晶質二酸化珪素粉(粒
径100〜300μm)を吹き付けて、表面粗さRa
2.5μm、Rmax20μmの凹凸面とした。得られ
た石英ガラスチャンバー内表面にY2O3をプラズマ溶射
し、厚さ40μmのY2O3被膜を形成した。その被膜の
表面粗さRaは0.2μmで、膜厚のばらつきは12%
であった。
O2のガスをプラズマ化して、12インチSiウェーハ
の酸化膜をエッチングした。5週間このチャンンバーを
使用したが、Y2O3被膜がエッチングされて石英ガラス
が露出することがなく、Siウェーハ表面にも異常なパ
ーティクルが発生することもなかった。
石英ガラスで作成した。このチャンバーの稜部を酸水素
火炎で加熱して、R1mmにまるめ加工を行った。さら
に、石英ガラスチャンバーをフッ酸とフッ化アンモニウ
ムとの薬液でエッチング処理を行ない、内表面にRa
1.5μm、Rmax13μmの凹凸面を形成した。こ
のチャンバー内表面にYAGをプラズマ溶射し、50μ
mのYAG被膜を形成した。このときのYAG被膜の表
面粗さRaは0.5μmで、膜厚のばらつきは8%であ
った。
O2のガスをプラズマ化して、12インチウェーハの酸
化膜をエッチングした。5週間このチャンンバーを使用
したが、YAG被膜がエッチングされて石英ガラスが露
出することがなく、Siウェーハ表面にも異常なパーテ
ィクルが発生することがなかった。
アルミカバーを作成した。アルミカバーの表面をアルマ
イト処理した。このカバーの稜部を、R1mmにまるめ
加工を行い、その外表面にY2O3を溶射して、200μ
mのY2O3被膜を形成した。このときのY2O3被膜の表
面粗さRaは0.1μmで、膜厚のばらつきは15%で
あった。
内で、CF4+O2のガスをプラズマ化して、12インチ
ウェーハの酸化膜をエッチングした。5週間このカバー
を使用したが、Y2O3被膜がエッチングされてアルミニ
ウムが露出することハなく、Siウェーハ表面にも異常
なパーティクルが発生することもなかった。
分に均一に混合した。この原料を酸水素火炎の中で溶融
し石英ガラスの塊を作製した。この母材から12インチ
のSiウェーハのドライエッチング装置用の石英ガラス
チャンンバーを作成した。このチャンバーの内表面に結
晶質二酸化珪素粉(100〜300μm)を吹き付け
て、表面粗さRa2.5μm、Rmax20μmの凹凸
面を形成した。得られたチャンバー内表面にY2O3をプ
ラズマ溶射し、厚さ150μmのY 2O3被膜を得た。該
被膜の表面粗さRaは0.5μm、膜厚のばらつきは1
0%であった。
O2のガスをプラズマ化して、12インチSiウェーハ
の酸化膜をエッチングした。12週間このチャンンバー
を使用したが、Y2O3被膜がエッチングされて石英ガラ
スが露出することがなく、Siウェーハ表面にも異常な
パーティクルが発生することもなかった。
石英ガラスチャンバーを作成した。このチャンバーの稜
部を酸水素火炎で加熱して、R1mmにまるめ加工を行
った。さらに、チャンバー内をフッ酸とフッ化アンモニ
ウムの薬液でエッチング処理を行い、表面粗さRa2.
5μm、Rmax20μmの凹凸面を形成した。得られ
たチャンバー内表面に硝酸イットリウムの溶液を4回塗
布し、乾燥したのち酸水素火炎で加熱溶融して、50μ
mのY2O3被膜を得た。該被膜の表面粗さRaは0.5
μm、膜厚のばらつきは8%であった。
O2のガスをプラズマ化して、12インチSiウェーハ
の酸化膜をエッチングした。12週間このチャンンバー
を使用したが、Y2O3被膜がエッチングされて石英ガラ
スが露出することがなく、Siウェーハ表面にも異常な
パーティクルが発生することもなかった。
石英ガラスチャンバーを作成した。この石英ガラスチャ
ンバー内で、CF4+O2のガスをプラズマ化して、12
インチSiウェーハの酸化膜をエッチングした。2週間
このチャンバーを使用したところ、Siウェーハ表面に
異常なパーティクルが発生し、1週間で使用を中止し
た。
アルミカバーを作成した。その表面をアルマイト処理し
た。このアルミカバーの外表面に125μmのポリイミ
ドのテープを貼り付け、このアルミカバーを使用したエ
ッチング装置で、CF4+O2のガスをプラズマ化して、
8インチウェーハの酸化膜をエッチングした。2週間使
用したところ、ポリイミドテープの隙間が異常にエッチ
ングされてアルミが露出し、また表面に凹凸ができ部分
的にエッチングが加速され、ポリイミドテープにピンホ
ールが発生した。2週間後、ポリイミドテープを剥離し
て、再度ポリイミドテープを貼り付け装置にセッテング
したところ、異常な汚染がウェーハに認められ、使用を
を中止した。
アルミカバーを作成した。このアルミカバーの表面をア
ルマイト処理した。このアルミカバーを使用したエッチ
ング装置で、CF4+O2のガスをプラズマ化して、12
インチSiウェーハの酸化膜をエッチングした。2週間
このカバーを使用したところ、1週間後からアルマイト
が剥離して、ウェーハ表面にパーティクルの発生が認め
られ、使用を中止した。
は、プラズマに対する耐エッチング性が高く維持でき、
異常なエッチングの発生がなく長時間使用できる。特
に、12インチSiに対応できる大型の部材であっても
長時間の使用ができる。この部材は、Y2O3やYAGを
溶射、イトリウムやYAG化合物の溶液を塗布し後酸水
素火炎で酸化する、又はY2O3やYAG粉を溶融しそれ
で被覆するなど簡便な方法で製造でき、その工業的価値
は高いものがある。
Claims (11)
- 【請求項1】石英ガラス、アルミニウム、アルマイト又
はそれらの組み合わせからなる部材の表面に酸化イット
リウム又はYAGの被膜を形成したことを特徴とするプ
ラズマエッチング装置用部材。 - 【請求項2】被膜の膜厚が10μm以上、面粗さRaが
1μm以下であることを特徴とする請求項1記載のプラ
ズマエッチング装置用部材。 - 【請求項3】被膜の厚さのばらつきが10%以下である
ことを特徴とする請求項1又は2記載のプラズマエッチ
ング装置用部材。 - 【請求項4】部材が石英ガラスからなることを特徴とす
る請求項1ないし3のいずれか1記載のプラズマエッチ
ング装置用部材。 - 【請求項5】石英ガラス部材が酸化イットリウム又はY
AGを1〜5重量%含有することを特徴とする請求項4
記載のプラズマエッチング装置用部材。 - 【請求項6】石英ガラス、アルミニウム、アルマイト又
はそれらの組み合わせからなるプラズマエッチング装置
用部材の製造方法において、前記部材表面に、酸化イッ
トリウムやYAGをプラズマ溶射する方法、酸化イット
リウムやYAG粉末を酸水素火炎で溶融し、被覆する方
法、イットリウムやイットリウム化合物又はYAGを溶
解する溶液を塗布し、加熱溶融する方法又はそれらの組
合せのいずれか1の方法で酸化イットリウム又はYAG
の被膜を形成することを特徴とするプラズマエッチング
装置用部材の製造方法。 - 【請求項7】酸化イットリウム又はYAG被膜の形成に
おいて、イットリウムやイットリウム化合物又はYAG
を溶解する溶液を塗布し、加熱溶融して酸化イットリウ
ム又はYAG被膜を形成したのち、さらに酸化イットリ
ウムやYAGをプラズマ溶射することを特徴とする請求
項6記載のプラズマエッチング装置用部材の製造方法。 - 【請求項8】部材の稜部をR0.5mm以上に丸め加工
したのち、酸化イットリウム又はYAGの被膜を形成す
ることを特徴とする請求項6又は7記載のプラズマエッ
チング装置用部材の製造方法。 - 【請求項9】石英ガラスからなるプラズマエッチング装
置用部材の表面をフロスト処理したのち、酸化イットリ
ウム又はYAGの被膜を形成することを特徴とする請求
項6ないし8のいずれか1記載のプラズマエッチング装
置用部材の製造方法。 - 【請求項10】フロスト処理が薬液による表面処理であ
ることを特徴とする請求項9記載のプラズマエッチング
装置用部材。 - 【請求項11】石英ガラスらなるプラズマエッチング装
置用部材の製造方法において、予め石英ガラス部材に酸
化イットリウム又はYAGを1〜10重量%含有せしめ
ることを特徴とする請求項6ないし10のいずれか1記
載プラズマエッチング装置用部材の製造方法。
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