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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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
【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＝Ｔ１）、および第２リング（厚さ＝Ｔ２、ただしＴ１＋Ｔ２＝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＝Ｔ１）、第２リング（厚さ＝Ｔ２）、および第３リング（厚さ＝Ｔ３ただしＴ１＋Ｔ２＋Ｔ３＝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
【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＝Ｔ１）、および第２リング（厚さ＝Ｔ２、ただしＴ１＋Ｔ２＝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＝Ｔ１）、第２リング（厚さ＝Ｔ２）、および第３リング（厚さ＝Ｔ３ただしＴ１＋Ｔ２＋Ｔ３＝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)
- 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＝Ｔ１）、および第２リング（厚さ＝Ｔ２、ただしＴ１＋Ｔ２＝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。
- 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＝Ｔ１）、第２リング（厚さ＝Ｔ２）、および第３リング（厚さ＝Ｔ３ただしＴ１＋Ｔ２＋Ｔ３＝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。
- 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002280068A JP2004079983A (ja) | 2002-08-20 | 2002-08-20 | シリコンフォーカスリングの再生使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002280068A JP2004079983A (ja) | 2002-08-20 | 2002-08-20 | シリコンフォーカスリングの再生使用方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004079983A true JP2004079983A (ja) | 2004-03-11 |
Family
ID=32025165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002280068A Pending JP2004079983A (ja) | 2002-08-20 | 2002-08-20 | シリコンフォーカスリングの再生使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004079983A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110034550A (ko) | 2009-09-28 | 2011-04-05 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 플라즈마 에칭 장치용 실리콘제 부품의 재생 방법 및 플라즈마 에칭 장치용 실리콘제 부품 |
| JP2017218360A (ja) * | 2016-06-10 | 2017-12-14 | 日本新工芯技株式会社 | 再生シリコン部材の製造方法 |
| WO2020250454A1 (ja) * | 2019-06-13 | 2020-12-17 | 株式会社アドマップ | 成膜構造体の再生方法および再生成膜構造体 |
| US11230762B2 (en) | 2019-06-13 | 2022-01-25 | Admap Inc. | Film structure reproduction method and reproduction film structure |
-
2002
- 2002-08-20 JP JP2002280068A patent/JP2004079983A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US11230762B2 (en) | 2019-06-13 | 2022-01-25 | Admap Inc. | Film structure reproduction method and reproduction film structure |
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