JP2004079983A - シリコンフォーカスリングの再生使用方法 - Google Patents

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辰巳 良昭
Kinya Miyashita
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Abstract

使用済みシリコンフォーカスリングに機械加工を施して得られた第1リング▲4▼、および第2リング▲7▼を組み合わせることにより、使用前のシリコンフォーカスリングと形状互換性のある組み合わせ型のシリコンフォーカスリング▲9▼を構成するシリコンフォーカスリングの再生使用方法。
【選択図】図5

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造用プラズマエッチング装置用いられるフォーカスリングの再生使用方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体製造に用いられるプラズマエッチング装置においては、プラズマエッチング処理の均一性を高める目的でフォーカスリングが使用されている。このフォーカスリングに対して求められる性能は、使用する反応ガスの種類やプラズマ放電の発生方法などに応じて異なり、その素材としては、石英、セラミックス、シリコンなどの様々な高純度材料が用いられている。このうちシリコンは、被処理物であるシリコンウェハーと同じ材料であるため、材料入手が比較的容易で、かつ被エッチング時の不純物発生などの危険が少ないので、多くのエッチングプロセスにおいて使用されている。
【0003】
一般的なシリコン製のフォーカスリングは、バルク材料から研削加工により一体的に削り出されたリング形状のものである。フォーカスリングの設置位置は、静電チャックのウエハー載置面外周のフランジ面であるので、フォーカスリングの内径は静電チャックのウェハー載置面直径よりも若干大きく、かつ、シリコンフォーカスリングの表面が静電チャックウェハー載置面よりも若干低くなるようになっている。
【0004】
このシリコンフォーカスリングを用いてシリコンウェハーのエッチングをおこなうと、当然のことながらシリコンフォーカスリングのプラズマ曝露面もエッチングされるので、使用時間の経過に伴いシリコンフォーカスリングの厚さは徐々に薄くなっていく。このシリコンフォーカスリングの厚さ変化は、チャンバー内のインピーダンス変化となって、プラズマの放電状態を変化させる要因となる。よって、シリコンフォーカスリングの運用においては、プロセスの均一性と安定性を維持する目的から許容される厚さ変化量が予め定められており、一定量の厚さが減少する毎に新しいにものに交換されている。使用されるプロセスによって違いはあるが、一般的な交換周期は100〜300時間となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この交換周期を迎えて装置から取り外されたシリコンフォーカスリングは、初期に比べて厚さ寸法が0.5〜2mm程度減少しているが、これらは素材リサイクルされることも無くそのまま廃棄品として処分されている。
また、シリコンフォーカスリングに用いられるシリコン素材は、高純度に精製された高価な材料であり、一方、シリコンフォーカスリングの加工においては、コストダウンのために様々な方法が試みられてきたが、現在の機械加工技術の枠内ではどれも大差が無く、加工方法の改善によるコストダウンはほぼ限界に達している。つまり、シリコンフォーカスリングは形状が単純で加工コストは極めて安価であるため、素材コストがシリコンフォーカスリングの製造コストの大部分を占めているのが実状であり、これ以上製造コスト低減するには素材コストを低減していく以外には解決手段が無くなっている。
しかし、先に述べた通り素材であるシリコンが高純度に精製された高価な材料であるため、これを安価に入手することも極めて難しいので、事実上コスト低減はほぼ限界に達している。
【0006】
また、最近では、半導体デバイスのデザインルールの狭小化に伴ってプラズマの高い均一性が求められるようになっているので、厚さ減少量の限界値もより一層小さくなっている。よって、半導体デバイスの進歩に伴いシリコンフォーカスリングの交換周期を短くせざるを得ず、当然、このことは半導体デバイスの製造コストを引き上げる大きな要因となっている。
【0007】
【問題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決すべく考案されたものである。
本発明に関わる発明者らは、使用済みフォーカスリングがまだ使用できる未消耗部を多く残したまま廃棄されていることに着目した。本発明は、現在のシリコンフォーカスリングの運用において、その素材利用効率が著しく低く、かつ省資源の観点から見て大きな無駄がおこなわれていることに鑑み、使用済み品を再生使用することによって材料コストを低減すること目標とした。
【0007】
本発明は、以下のような技術的手段により構成される。
すなわち、本発明の主張するシリコンフォーカスリングは、第1リング、第2リングを重ね合わせることによって、現行使用されているシリコンフォーカスリングとの互換使用が可能なる1枚のシリコンフォーカスリングを構成するものであり、さらに第1リング、第2リングの素材として現行のシリコンフォーカスリングの使用済み廃棄品を使用することを特徴とし、詳しくは次に述べるような技術的手段により構成される。
まず、現行のシリコンフォーカスリング(厚さ=T)の使用済み廃棄品を再加工することによって得られた第1リング(厚さ=T)、および第2リング(厚さ=T、ただしT+T=T)を重ね合わせることにより、新たに2分割型のシリコンフォーカスリングとして再使用する。
【0008】
または、現行のシリコンフォーカスリング(厚さ=T)の使用済み廃棄品を再加工することによって得られた第1リング(厚さ=T)、第2リング(厚さ=T)、および第3リング(厚さ=TただしT+T+T=T)を重ね合わせることにより、新たに3分割型のシリコンフォーカスリングとして再使用する。
【0009】
さらに、第1リング、第2リング、および第3リングにおいて、それらの重ね合わせ面の各外周縁部に凹凸のハメ合わせ部を設け、各リングを重ね合わせる際の位置合わせ基準とする
以上の技術的手段により、従来は廃棄処分されていた使用済みシリコンフォーカスリングを新たな素材として再生使用できるので、従来よりも遥かに安価なシリコンフォーカスリングを提供することが可能になった。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を示しながら説明する。
本例では、東京エレクトロン社製プラズマエッチング装置(Unity85DD)のシリコンフォーカスリングを用いた。
【0010】
現行使用されているシリコンフォーカスリング▲1▼の設計寸法は図1に示す通り外形260mm、内径196.4mm、厚さ3.5mmである。また、これは装置搭載時にシリコンウェハーとの接触を避けるため、内径には凹状段加工が施されており、段部直径203mm、段部高さ1.0mmである。
【0011】
このシリコンフォーカスリングを実機上にて100時間使用して廃棄となったものを2枚用意し使用済み品A▲2▼、使用済み品B▲5▼とした。各使用済みシリコンフォーカスリングは、いずれも上面がエッチングされて寸法が減少していた。使用済み品A▲2▼の場合、図2に示す通り0.5mmだけ厚さが減少していたが、その他の部位においては再使用の障害となる欠損などは無かった。使用済み品B▲5▼も使用済み品A▲2▼と同様にエッチングによる厚さ寸法減少がおこっていたが、再使用の障害は無かった。
【0012】
これら使用済み品A▲2▼、および使用済み品B▲5▼に機械加工を施し、使用済み品A▲2▼を第1リング▲4▼へ、また図4に示す通り使用済みリングB▲5▼を第2リング▲7▼へと改造した。
まず第1リング▲4▼の加工過程につき説明する。図3に示すとおり使用済み品A▲2▼を研磨加工により厚さを2mmの平円板▲3▼にし、その後、上面を研削加工して外周縁部に沿って幅1mm、高さ0.5mmの凸状の段を設けた。また、内外径は加工せずそのまま使用した。
次に第2リング▲7▼の加工過程につき説明する。図4に示す通り、使用済み品B▲5▼を研磨加工により厚さを2mmの平円板▲6▼にし、その後、上面内周部を直径203mm、深さ1.0mm彫り込んで凹状段部、すなわち元のシリコンフォーカスリングが有していたのと同じシリコンウェハーとの接触回避を避けるための凹状段部を設けた。さらに下面外周縁部に沿って幅1mm、高さ0.5mmの凹状段加工を施した。また、内外径をそのまま使用した。
【0013】
このようにして得た第1リング▲4▼と第2リング▲7▼を重ね合わせると、図5に示す通り現行使用されているシリコンフォーカスリング▲1▼と形状互換性のある組み合わせ型のシリコンフォーカスリング▲9▼を構成することが出来た。
そして、このようにして得られたシリコンフォーカスリング▲9▼を実際のプラズマエッチング装置(東京エレクトロン社製Unity85DD)に搭載し、その性能を確認したところ、現行使用品の場合と同じプロセス特性にてウェハーを処理することができた。また、寿命においても現行使用品と同等の100時間を達成することができた。
【0014】
【発明の効果】
シリコンフォーカスリングの製造において、その素材として使用済みシリコンフォーカスリングを再生使用方法することにより、従来よりも遥かに安価なシリコンフォーカスリングを提供することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】現行使用されているシリコンフォーカスリングの断面図
【図2】使用済みシリコンフォーカスリングの断面図
【図3】使用済みシリコンフォーカスリングAを再加工して第1リングを製作する過程を示す説明図
【図4】使用済みシリコンフォーカスリングBを再加工して第2リングを製作する過程を示す説明図
【図5】第1リングと第2リングを組み合わせた様子を示す説明図
【符号の説明】
▲1▼現行使用されているシリコンフォーカスリング ▲2▼使用済み品A ▲3▼平円板▲4▼第1リング ▲5▼使用済み品B ▲6▼平円板▲7▼第2リング ▲7▼第2リング ▲9▼本発明による分割型シリコンフォーカスリング

Claims (3)

  1. プラズマエッチング装置に用いられるシリコンフォーカスリングの再生使用方法であって、現行のシリコンフォーカスリング(厚さ=T)の使用済み廃棄品を再加工することによって得られた第1リング(厚さ=T)、および第2リング(厚さ=T、ただしT+T=T)を重ね合わせることにより、新たに2分割型のシリコンフォーカスリングとして再使用することを特徴とするシリコンフォーカスリングの再生使用方法。
  2. 該シリコンフォーカスリングの再生使用方法は、現行のシリコンフォーカスリング(厚さ=T)の使用済み廃棄品を再加工することによって得られた第1リング(厚さ=T)、第2リング(厚さ=T)、および第3リング(厚さ=TただしT+T+T=T)を重ね合わせることにより、新たに3分割型のシリコンフォーカスリングとして再使用することを特徴とするシリコンフォーカスリングの再生使用方法。
  3. 第1リング、第2リング、および第3リングにおいて、それらの重ね合わせ面の各外周縁部に凹凸のハメ合わせ部を設けたことを特徴とするシリコンフォーカスリングの再生使用方法。
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