JP2015164179A - プラズマ処理装置用電極板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シリコンインゴットをスライスして板状の素地板を形成するスライス工程と、シリコンインゴット又は素地板に1100℃の温度では8時間以上、1200℃の温度では4時間以上、1100℃から1200℃の間の温度では8時間から4時間の間で案分により定められる所定時間以上の熱処理を施す熱処理工程とを有するプラズマ処理装置用電極板の製造方法により、単結晶シリコンにより板状に形成され、その単結晶シリコンの素地中に長さ3μm以上の積層欠陥を2×105個/cm2以上有する電極板(プラズマ処理装置用電極板)を製造する。
【選択図】 図4
Description
ところが、例えばチョクラルスキー法においては、石英るつぼから溶け出した酸素が溶解したシリコン中に混入し、その溶け込んだ酸素が単結晶シリコンの成長とともに結晶内に混入する。このように酸素が混入したシリコンインゴットから形成された電極板においては、電極板がプラズマ処理中に500℃未満の温度で加熱されることにより、シリコン結晶内の酸素原子が集合して酸素ドナーを形成して(例えば特許文献1参照)、予め添加した不純物により決定されるはずの比抵抗値(抵抗率)に変動が生じる。この場合、電極板平面内において比抵抗値にばらつきが生じ、対向する被処理基板に面内均一なプラズマ処理を行うことが難しくなる。
なお、長さ3μm未満の積層欠陥は、格子欠陥であるエッチピットであり、これらエッチピットは比抵抗値の安定化に寄与するものではない。
なお、シリコンインゴットの状態で熱処理を施した場合には、熱処理により加工応力を緩和することができるので、後のスライス工程において、割れや欠け等が生じることを防止することができる。
シリコンインゴットに対して第一段階熱処理工程により熱処理を施した後に、スライス工程に移行して素地板を形成し、その素地板に対して第二段階熱処理工程による熱処理を施した場合であっても、第一段階熱処理工程と第二段階熱処理工程とを通じて、1000℃以下の加熱処理によって長さ3μm以上の積層欠陥を析出させることができる。
まず、このプラズマ処理装置用電極板(以下、電極板と称す。)が用いられるプラズマ処理装置として、プラズマエッチング装置100について説明する。
プラズマエッチング装置100は、図1に示すように、真空チャンバー2内の上側に電極板(上側電極)3が設けられるとともに、下側に上下動可能な架台(下側電極)4が電極板3と相互間隔をおいて平行に設けられる。この場合、上側の電極板3は絶縁体5により真空チャンバー2の壁に対して絶縁状態に支持されているとともに、架台4の上に、静電チャック6と、その周りを囲むシリコン製の支持リング7とが設けられており、静電チャック6上に支持リング7により周縁部を支持した状態でウエハ(被処理基板)8が載置されるようになっている。また、真空チャンバー2の上側には、エッチングガス供給管21が設けられ、このエッチングガス供給管21から送られてきたエッチングガスは、拡散部材9を経由した後、電極板3に設けられた通気孔31を通してウエハ8に向かって流され、真空チャンバー2の側部の排出口22から外部に排出される構成とされる。一方、電極板3と架台4との間には、高周波電源10により高周波電圧が印加されるようになっている。
スライス工程(S2)では、ダイヤモンドバンドソー等で略円板状に薄く切断して素地板を形成し、その後に、その素地板をアルゴン雰囲気中で1100℃の温度では8時間以上、1200℃の温度では4時間以上、1100℃から1200℃の間の温度では8時間から4時間の間で案分により定められる所定時間以上加熱することにより熱処理工程(S3)を施して、図4に示すように、単結晶シリコンの素地中に長さ3μm以上の積層欠陥33を析出させ、その副生成物である酸素析出(SiO2)を生じさせる。なお、熱処理工程(S3)において、所定の加熱温度に到達するまでの昇温速度は0.5℃/min〜2.0℃/minとされ、その後の降温速度(冷却温度)は0.25℃/min〜1.0℃/minとされる。
図2に示す第1実施形態、及び図3に示す第2実施形態の電極板の製造方法では、熱処理工程(S3)を設けていたが、図4に示す第3実施形態、及び図5に示す第4実施形態の電極板の製造方法では、第一段階熱処理工程(S11)と第二段階熱処理工程(S12)との二段階の熱処理を経ることにより、図6に示すように長さ3μm以上の積層欠陥33を析出させるとともに、その副生成物として、シリコン結晶中に不安定な状態で存在する酸素原子を酸素析出として固定している。
なお、第3実施形態及び第4実施形態の電極板の製造方法において、第一段階熱処理工程(S11)と第二段階熱処理工程(S12)とによる二段階の熱処理工程以外の工程、すなわちインゴット形成工程(S1)、スライス工程(S2)及び通気孔形成工程(S4)は、第1実施形態及び第2実施形態と同じ工程を経て施される。
スライス工程(S2)では、ダイヤモンドバンドソー等で略円板状に薄く切断して素地板を形成する。そして、その素地板をアルゴン雰囲気中において600℃から800℃の温度で4時間以上の加熱をする第一段階熱処理工程(S11)を施し、さらに第一段階熱処理工程(S11)を施した素地板に、900℃の温度では16時間以上、1000℃の温度では8時間以上、1200℃の温度では1時間以上、、900℃から1000℃の間の温度では8時間から16時間の間で案分により定められる所定時間以上、1000℃から1200℃の間の温度では1時間から8時間の間で案分により定められる所定時間以上の加熱をする第二段階熱処理工程(S12)を施すことにより、図6に示すように、単結晶シリコンの素地中に長さ3μm以上の積層欠陥33を析出させ、その副生成物である酸素析出(SiO2)を生じさせる。
そして、最後に、単結晶シリコンの素地中に積層欠陥33及び酸素析出が形成された各素地板に対し、素地板の一方の表面側から厚さ方向に平行にドリルを下降させる、またはレーザ照射を行うことにより、通気孔31を1つずつ加工して電極板3を仕上げる(通気孔形成工程:S4)。
各電極板の試料1〜28は、熱処理工程又は第一段階熱処理工程前の比抵抗値が70〜80Ω・cm、外径450mm、厚さ12の単結晶シリコンの円板を用いて作製し、試料1〜28ごとに、熱処理の条件(温度と時間)をそれぞれ変化させて、アルゴン雰囲気中で熱処理を行った。試料2〜9の電極板は、熱処理工程を経て製造したものであり、試料10〜28は、二段階の熱処理(第一段階熱処理工程及び第二段階熱処理工程)を経て製造した。そして、それぞれの熱処理後の各試料1〜28について、鏡面研磨、エッチングを施した後、図7又は図8に示すように、電極板表面の一部を撮影倍率500倍で撮影し、その視野内に存在する長さ3μm以上の積層欠陥の個数を計測した。この測定を、撮影位置を変えて複数個所で行い、各視野の計測結果の平均値から単位面積当たりの積層欠陥の個数(積層欠陥密度)を算出した。なお、試料1の電極板については、熱処理を行わなかったため、熱処理条件の項目の「温度」と「時間」を、「―」で表記した。エッチングは、HFの50wt%水溶液(100cc)と、K2Cr2O7の0.15モル水溶液(50cc)の混合液に、常温で、各試料を30秒浸漬して実施した。
試験結果を表1及び表2に示す。
一方、熱処理を行わなかった試料1、及び熱処理を施したが長さ3μm以上の積層欠陥が確認されなかった試料2〜4,6,10〜12,14,18,20,22,24,26,28においては、予め添加した不純物により決定されるはずの比抵抗値が、400℃加熱試験の経過時間が長くなるとともに上昇し、比抵抗値の変動が生じる結果となった。
3 電極板(プラズマ処理装置用電極板)
4 架台
5 絶縁体
6 静電チャック
7 支持リング
8 ウエハ(被処理基板)
9 拡散部材
10 高周波電源
11 冷却板
12 貫通孔
21 エッチングガス供給管
22 排出口
31 通気孔
33 積層欠陥
100 プラズマエッチング装置(プラズマ処理装置)
Claims (4)
- 単結晶シリコンにより板状に形成され、該単結晶シリコンの素地中に長さ3μm以上の積層欠陥を2×105個/cm2以上有することを特徴とするプラズマ処理装置用電極板。
- 単結晶シリコンのシリコンインゴットをスライスして板状の素地板を形成するスライス工程と、
前記シリコンインゴット又は前記素地板に1100℃の温度では8時間以上、1200℃の温度では4時間以上、1100℃から1200℃の間の温度では8時間から4時間の間で案分により定められる所定時間以上の熱処理を施す熱処理工程とを有することを特徴とするプラズマ処理装置用電極板の製造方法。 - 単結晶シリコンのインゴットをスライスして板状の素地板を形成するスライス形成工程と、
前記シリコンインゴット又は前記素地板に、600℃から800℃の温度で4時間以上の熱処理を施す第一段階熱処理工程と、
前記第一段階熱処理工程を施した前記シリコンインゴット又は前記素地板に、900℃の温度では16時間以上、1000℃の温度では8時間以上、1200℃の温度では1時間以上、900℃から1000℃の間の温度では8時間から16時間の間で案分により定められる所定時間以上、1000℃から1200℃の間の温度では1時間から8時間の間で案分により定められる所定時間以上の熱処理を施す第二段階熱処理工程とを有することを特徴とするプラズマ処理装置用電極板の製造方法。 - 前記スライス工程は、前記第一段階熱処理工程と前記第二段階熱処理工程との間に行うことを特徴とする請求項3に記載のプラズマ処理装置用電極板の製造方法。
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