JP2023543370A - プラズマエッチング用炭化ケイ素トレーの製造方法及び炭化ケイ素トレー - Google Patents
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Abstract
本願は、トレー技術分野に属し、具体的にはプラズマエッチング用炭化ケイ素トレーの製造方法及び炭化ケイ素トレーに関する。炭化ケイ素トレーの製造方法は、（１）固相焼結システムにおける炭化ケイ素造粒粉体を使用し、最初に乾式プレス、次に静水圧プレス又は直接静水圧プレスによって寸法要件を満たした炭化ケイ素ブランクを成形するブランク成形ステップと、（２）プラズマエッチングトレーの最終寸法及び高温焼結収縮率に基づき、外円、全体厚さ、表裏面溝深さに一定の焼結代を確保し、成形されたブランクを加工するブランク加工ステップと、（３）加工された炭化ケイ素トレーブランクを高温焼結する高温焼結ステップと、（４）最初にトレーの外円に対して精密研磨及び平面研磨を行い、その後、裏面溝深さを基準にしてトレーの裏面を加工し、更にトレーの全体厚さの要件を基準にしてトレーの表面を加工し、最後に溝深さの要件を満たす限り、ウェハスロットの精密研磨加工を行う仕上げ加工ステップとを含む。
【選択図】 図６
【選択図】 図６
Description
本願は、トレー技術分野に属し、具体的にはプラズマエッチング用炭化ケイ素トレーの製造方法及び炭化ケイ素トレーに関する。
ＩＣＰエッチング（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｅｔｃｈ）は、誘導結合プラズマエッチングである。高周波グロー放電効果により、反応ガスを原子又は遊離基などの活性粒子に活性化させ、これらの活性粒子は、エッチングを必要とする部位に拡散し、エッチングされる材料と反応し、揮発性反応物を形成して除去される。これは、エッチング速度が速く、同時に良好な物理的トポグラフィを得ることができるという利点がある。ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＡｓ、ＨｆＯｘ及びＺｎＯなどの半導体材料のドライエッチングに適用される。
ＩＣＰエッチングは、複数種の成分を含む複合ガスを使用することが多く、その中で最も重要なのは、エッチングされる材料と化学反応して揮発性生成物を生成するエッチング反応ガスである。例えば、Ｃｌ２、ＣＦ４、ＳＦ６などである。側壁にバリア層を形成し、高い各項の異方性エッチングを実行することができる抑制作用を果たすガスを更に含む。例えば、ＣＨＦ３、ＢＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＣＨ４などである。これら２種類のガスは、いずれも非常に強い腐食性を有する。
エッチング速度に対する温度の影響は、主に化学反応速度の変化にあるため、エッチング速度の均一性及び再現性を保証するために、基板温度を精度よく制御しなければならない。従って、トレーの熱伝導率が高く要求されることになる。
以上をまとめると、ＩＣＰエッチングは、トレー材料に対して、良好な熱伝導性、耐プラズマ衝撃性、低膨張係数、高比剛性及び熱均一性が求められ、炭化ケイ素セラミックスは、当該プロセスのトレー材料の最適な選択になっている。
現在、ＩＣＰプロセス用炭化ケイ素セラミックストレーの製造方法は、通常、以下の通りである。最初に材料供給業者によって一定の厚さを有する炭化ケイ素ディスクブランクを提供し、その後、加工業者によって外円加工、平面加工、裏面溝加工及び表面溝加工を行って一定の溝深さを有する炭化ケイ素トレーを得る。当該製造プロセスにおいて、材料供給業者と加工業者は、互いに意思疎通を円滑に行わないことが多いため、材料及び加工について十分に理解せず、加工時間が長く、加工コストが高く、エンドユーザに問題が発生した時に妥当な解決策を見つけることができない。従って、一体化された低コストの炭化ケイ素トレーの製造方法が急ぎ求められている。
従来技術では、炭化ケイ素トレーの製造中に材料供給業者と加工業者が材料及び加工について十分に理解せず、加工時間が長く、加工コストが高く、エンドユーザに問題が発生した時に妥当な解決策を見つけることができないという問題、及び最終製品としての炭化ケイ素ディスクに溝を直接加工する時の加工応力が高く、溝深さが限られ、不良品率が高いという問題が存在する。上記問題を解決するために、本願は、炭化ケイ素材料の製造とトレー構造の加工を一体化し、炭化ケイ素材料の製造に伴ってトレー構造を段階的に加工し、生産効率を効果的に高め、生産コストを大幅に削減するプラズマエッチング用炭化ケイ素トレーの製造方法及び炭化ケイ素トレーを開示する。
第１の態様において、本願は、下記技術的解決手段を使用する炭化ケイ素マイクロ反応要素の製造方法を提供する。
プラズマエッチング用炭化ケイ素トレーの製造方法は、
（１）固相焼結システムにおける炭化ケイ素造粒粉体を使用し、最初に乾式プレス、次に静水圧プレス又は直接静水圧プレスによって寸法要件を満たした炭化ケイ素ブランクを成形するブランク成形ステップと、
（２）プラズマエッチングトレーの最終寸法及び高温焼結収縮率に基づき、外円、全体厚さ、表裏面溝深さに一定の焼結代を確保し、成形された炭化ケイ素ブランクに対してマシニングセンタによる加工を行うブランク加工ステップと、
（３）加工された炭化ケイ素トレーブランクを高温焼結する高温焼結ステップと、
（４）最初にトレーの外円に対して精密研磨及び平面研磨を行い、その後、裏面溝深さの要件を基準にしてトレーの裏面を加工し、更にトレーの全体厚さの要件を基準にしてトレーの表面を加工し、最後に溝深さの要件を満たす限り、ウェハスロットの精密研磨加工を行う仕上げ加工ステップとを含む。
プラズマエッチング用炭化ケイ素トレーの製造方法は、
（１）固相焼結システムにおける炭化ケイ素造粒粉体を使用し、最初に乾式プレス、次に静水圧プレス又は直接静水圧プレスによって寸法要件を満たした炭化ケイ素ブランクを成形するブランク成形ステップと、
（２）プラズマエッチングトレーの最終寸法及び高温焼結収縮率に基づき、外円、全体厚さ、表裏面溝深さに一定の焼結代を確保し、成形された炭化ケイ素ブランクに対してマシニングセンタによる加工を行うブランク加工ステップと、
（３）加工された炭化ケイ素トレーブランクを高温焼結する高温焼結ステップと、
（４）最初にトレーの外円に対して精密研磨及び平面研磨を行い、その後、裏面溝深さの要件を基準にしてトレーの裏面を加工し、更にトレーの全体厚さの要件を基準にしてトレーの表面を加工し、最後に溝深さの要件を満たす限り、ウェハスロットの精密研磨加工を行う仕上げ加工ステップとを含む。
好ましくは、前記ステップ（２）のブランク加工において、表面溝に溝の外部輪郭が加工され、溝内にステップ（３）の高温焼結中に支持作用を果たすための加工をして除去されていない支持部分が保留される。
好ましくは、前記支持部分は、表面溝と同心円の円環構造であり、前記円環構造は少なくとも１つである。
好ましくは、前記円環構造は、ステップ（２）のブランク加工で得られた表面溝を直径で均等に分割し、前記円環構造のリングの幅は５ｍｍ～１５ｍｍである。
好ましくは、前記ステップ（３）の高温焼結は、積層焼結である。
好ましくは、前記積層焼結は、加工された炭化ケイ素トレーブランクをグラファイト板の間に固定して高温焼結し、焼結歪みを制御する。
好ましくは、前記グラファイト板のトレーブランクに接触する面に排気溝が設けられており、前記グラファイト板の厚さは１０ｍｍ～１５ｍｍであり、前記排気溝の深さは０．２ｍｍ～３ｍｍである。
好ましくは、前記ステップ（３）の高温焼結後、トレー裏面の加工代は０．０５ｍｍ～０．２ｍｍであり、トレー表面の加工代は０．２ｍｍ～０．３ｍｍであり、
前記ステップ（４）のトレー裏面を加工することは、トレー裏面に対して０．０５ｍｍ～０．２ｍｍの平面加工を行うことであり、トレー表面を加工することは、トレー表面に対して０．２ｍｍ～０．３ｍｍの平面加工を行うことであり、ウェハスロットの精密研磨加工は、トレー表面の溝に対して０．１ｍｍ～０．２ｍｍの精密研磨加工を行うことであり、
前記ステップ（４）でトレー裏面を加工した後、トレー裏面の溝深さは０．１５ｍｍ～０．２ｍｍである。
前記ステップ（４）のトレー裏面を加工することは、トレー裏面に対して０．０５ｍｍ～０．２ｍｍの平面加工を行うことであり、トレー表面を加工することは、トレー表面に対して０．２ｍｍ～０．３ｍｍの平面加工を行うことであり、ウェハスロットの精密研磨加工は、トレー表面の溝に対して０．１ｍｍ～０．２ｍｍの精密研磨加工を行うことであり、
前記ステップ（４）でトレー裏面を加工した後、トレー裏面の溝深さは０．１５ｍｍ～０．２ｍｍである。
好ましくは、前記プラズマエッチング用炭化ケイ素トレーの製造方法は、加工されたトレーに対してアルカリ液による洗浄、水洗及び真空包装を行う（５）包装洗浄ステップを更に含む。
第２の態様において、本願は、下記技術的解決手段を使用する炭化ケイ素トレーを提供する。
炭化ケイ素トレーは、前記プラズマエッチング用炭化ケイ素トレーの製造方法によって製造される。
炭化ケイ素トレーは、前記プラズマエッチング用炭化ケイ素トレーの製造方法によって製造される。
本願は、以下の有益な効果を有する。
（１）本願のプラズマエッチング用炭化ケイ素トレーの製造方法は、炭化ケイ素材料の製造とトレー構造の加工を一体化し、炭化ケイ素材料の製造に伴ってトレー構造を段階的に加工し、加工時間を短縮し、加工時間を従来の製造方法の３０時間を１０時間程度に短縮し、生産効率を効果的に高めながら、生産コストを大幅に削減する。
（１）本願のプラズマエッチング用炭化ケイ素トレーの製造方法は、炭化ケイ素材料の製造とトレー構造の加工を一体化し、炭化ケイ素材料の製造に伴ってトレー構造を段階的に加工し、加工時間を短縮し、加工時間を従来の製造方法の３０時間を１０時間程度に短縮し、生産効率を効果的に高めながら、生産コストを大幅に削減する。
（２）本願のブランク加工中に、表面溝に溝の外部輪郭が加工され、溝内に加工して除去されていない支持部分が保留され、当該支持部分は、高温焼結中に効果的な支持作用を果たし、表面溝の溝底からトレー裏面までの厚さが小さ過ぎることで焼結歪み量が大き過ぎ、更に裏面溝の寸法に影響を与えることを回避することができ、これに基づき、後のトレー裏面の加工中、裏面溝に対して研磨加工を行う必要がなく、裏面溝深さのみを基準にしてトレー裏面に対して仕上げ加工を行うことができる。
（３）本願の表面溝の加工中に加工して除去されていない支持部分は、表面溝と同心円の円環構造であり、丸形ケーキ構造の代わりに円環構造を設定すると、より小さい加工代を有することができ、後の仕上げ加工中に対応する円環部分を加工して除去するだけでよく、加工量を減少し、加工効率を高め、表面溝の直径が小さい場合（例えば、１００ｍｍ程度又は１００ｍｍ以内）、１つの同心的な円環構造を設置するだけで良好な支持作用を果たすことができ、表面溝の直径が大きい場合（例えば、１５０ｍｍ程度又は１５０ｍｍ以上）、１つの同心的な円環構造が効果的な支持作用を果たすことができず、高温焼結中に効果的な支持作用を果たすために、２つ又はそれ以上の同心的な円環構造を設置する必要がある。
（４）本願の表面溝の加工中に加工して除去されていない円環構造は、ステップ（２）のブランク加工で得られた表面溝を直径で均等に分割し（即ち、１つの同心的な円環構造を設置する場合、当該円環構造の外径は、表面溝の内径の半分±１０ｍｍ程度であり、２つの同心的な円環構造を設置する場合、最内周の円環構造の外径は、表面溝の内径の三分の一±１０ｍｍ程度であり、外側の円環構造の外径は、表面溝の内径の三分の二±１０ｍｍ程度である）、円環構造のリングの幅は５ｍｍ～１５ｍｍであり、発明者らは、正確な計算及び多くの試験により、このように設置された円環構造が支持部分として最も良好な支持効果を果たし、焼結歪み量を最大限に減少することができると最終的に分かった。
（５）本願の炭化ケイ素トレーの表裏面溝は、焼結後に得られたトレーが非常に安い加工代のみとなるように、高温焼結前のブランク加工中に一定の焼結代を確保することで加工して得られ、その後、仕上げ加工中にそれぞれ裏面の溝深さ及びトレーの全体厚さを基準にして厚さの加工を行い、更に表面溝に対して精密研磨加工を行い、溝深さの要件を満たす。従来のトレーでの溝の加工は、最終製品としての炭化ケイ素ディスクで直接行われるため、高い加工応力を有し、加工難易度が大きく、溝深さが限られ、通常は０．６ｍｍ程度のみに達するが、本願は、表裏面溝の予備加工を高温焼結前のブランク加工ステップに配置し、この場合、ブランクの硬さが低く、加工を容易にし、加工時間を短縮できるだけでなく、加工可能な溝深さがより大きくなり、１．２ｍｍに達することができ、従来の加工方法で得られたトレー溝深さの２倍に大きくなり、トレーの使用寿命が顕著に向上する。
（６）従来の加工方法では最終製品としての炭化ケイ素ディスクを直接使用して加工するため、高い加工応力を有し、加工難易度を高め、加工中にディスクを破損させやすく、不良品率が高く、且つトレー内の応力が大きいため、使用寿命が低い。それに対して、本願は、ブランクに溝を予備加工し、後に高温焼結し、厚さに微量な余裕を有するトレーが得られ、その後、それぞれ裏面及び表面の平面加工、並びに表面溝の精密研磨加工を行えばよく、この過程には、トレー裏面のみに対して平面加工を行うため、トレーの加工応力を大幅に低減させ、破損率を効果的に減少することができ、トレー寿命の延長に役立つ。
（７）本願の高温焼結は積層焼結であり、焼結されるトレーを排気溝を有するグラファイト板の間に配置し、排気溝によって剥離及び排気を行うことができ、内外温度差をより小さくし、応力歪みを小さくし、トレーの厚さを制御可能にする。
以下、実施例に合わせて本願を更に詳細に説明する。
炭化ケイ素材料は、高温焼結中に各方向にも約２０％の体積収縮が生じるため、高温焼結後に得られたトレーの外円、全体厚さ、表裏面溝深さが設計寸法と比べて微量な余裕のみを有するように、ブランク加工中に、収縮率に応じて具体的な加工パラメータを計算することができる。
実施例１
製造される炭化ケイ素トレーのパラメータは、直径が３８０ｍｍで、全体厚さが４．４ｍｍで、裏面溝深さが０．１５ｍｍで、裏面溝幅が５ｍｍで、表面溝深さが１．２ｍｍで、表面溝直径が１０１ｍｍである。
製造される炭化ケイ素トレーのパラメータは、直径が３８０ｍｍで、全体厚さが４．４ｍｍで、裏面溝深さが０．１５ｍｍで、裏面溝幅が５ｍｍで、表面溝深さが１．２ｍｍで、表面溝直径が１０１ｍｍである。
製造方法は、以下の通りである。
（１）ブランク成形：固相焼結システムにおける炭化ケイ素造粒粉体を使用し、最初に乾式プレス、次に静水圧プレス又は直接静水圧プレスによって寸法要件を満たした炭化ケイ素ブランクを成形する。
（１）ブランク成形：固相焼結システムにおける炭化ケイ素造粒粉体を使用し、最初に乾式プレス、次に静水圧プレス又は直接静水圧プレスによって寸法要件を満たした炭化ケイ素ブランクを成形する。
（２）ブランク加工：プラズマエッチングトレーの最終寸法及び高温焼結収縮率に基づき、外円、全体厚さ、表裏面溝深さに一定の焼結代を確保し、成形された炭化ケイ素ブランクに対してマシニングセンタによる加工を行う。このステップで加工された炭化ケイ素ブランクは、直径が４６４．８ｍｍで、全体厚さが５．８ｍｍで、裏面溝深さが０．４ｍｍで、裏面溝幅が６．１ｍｍで、表面溝深さが１．６ｍｍで、表面溝直径が１１９．３ｍｍで、表面溝内の円環構造の外径が６３．１５ｍｍで、リングの幅が７ｍｍである。図２及び図３は、それぞれブランク加工後に得られたトレーブランクの表裏面の写真である。
（３）高温焼結：加工された炭化ケイ素トレーブランクを排気溝２を有するグラファイト板１の間に固定して高温焼結し、焼結歪みを制御し、高温焼結の条件は、２１００℃～２１５０℃、０．５ｈであり、高温焼結後に得られたトレーのパラメータは、直径が３８３ｍｍで、全体厚さが４．８ｍｍで、裏面溝深さが０．３ｍｍで、裏面溝幅が５ｍｍで、表面溝深さが１．３ｍｍで、表面溝直径が９７．２ｍｍである。図４及び図５は、それぞれ高温焼結後に得られたトレーの正裏面の写真である。
（４）仕上げ加工：最初に、トレーの直径が３８０ｍｍになるように、トレーの外円に対して精密研磨及び平面研磨を行い、その後、裏面溝深さが０．１５ｍｍになるように、裏面溝深さの要件を基準にしてトレーの裏面に対して平面加工を行い、更に、トレーの全体厚さが４．４ｍｍになるように、トレーの全体厚さの要件を基準にしてトレーの表面に対して平面加工を行い、最後に、トレーのウェハスロットの溝深さが１．２ｍｍになり、溝直径が１０１ｍｍになるように、表面溝内の円環構造を加工して除去し、ウェハスロットの精密研磨加工を行う。図６及び図７は、それぞれ仕上げ加工後に得られたトレーの正裏面の写真である。図６に示す表面溝の縁部に外向きに延伸する小溝は、トレーに設けられた、キャリアシートを取りやすくする構造であり、仕上げ加工中に対応の部分を加工すればよい。
実施例２
製造される炭化ケイ素トレーのパラメータは、直径が３８０ｍｍで、全体厚さが４．４ｍｍで、裏面溝深さが０．２ｍｍで、裏面溝幅が５ｍｍで、表面溝深さが１．２ｍｍで、表面溝直径が１０２ｍｍである。
製造される炭化ケイ素トレーのパラメータは、直径が３８０ｍｍで、全体厚さが４．４ｍｍで、裏面溝深さが０．２ｍｍで、裏面溝幅が５ｍｍで、表面溝深さが１．２ｍｍで、表面溝直径が１０２ｍｍである。
製造方法は、以下の通りである。
（１）ブランク成形：固相焼結システムにおける炭化ケイ素造粒粉体を使用し、最初に乾式プレス、次に静水圧プレス又は直接静水圧プレスによって寸法要件を満たした炭化ケイ素ブランクを成形する。
（１）ブランク成形：固相焼結システムにおける炭化ケイ素造粒粉体を使用し、最初に乾式プレス、次に静水圧プレス又は直接静水圧プレスによって寸法要件を満たした炭化ケイ素ブランクを成形する。
（２）ブランク加工：プラズマエッチングトレーの最終寸法及び高温焼結収縮率に基づき、外円、全体厚さ、表裏面溝深さに一定の焼結代を確保し、成形された炭化ケイ素ブランクに対してマシニングセンタによる加工を行う。このステップで加工された炭化ケイ素ブランクは、直径が４６３．８ｍｍで、全体厚さが５．８ｍｍで、裏面溝深さが０．４５ｍｍで、裏面溝幅が６．１ｍｍで、表面溝深さが１．６ｍｍで、表面溝直径が１２０．５ｍｍで、表面溝内の円環構造の外径が６２．７５ｍｍで、リングの幅が５ｍｍである。
（３）高温焼結：加工された炭化ケイ素トレーブランクを排気溝２を有するグラファイト板１の間に固定して高温焼結し、焼結歪みを制御し、高温焼結の条件は、２１００℃～２１５０℃、１ｈであり、高温焼結後に得られたトレーのパラメータは、直径が３８２ｍｍで、全体厚さが４．８ｍｍで、裏面溝深さが０．３５ｍｍで、裏面溝幅が５ｍｍで、表面溝深さが１．３ｍｍで、表面溝直径が９８ｍｍである。
（４）仕上げ加工：最初に、トレーの直径が３８０ｍｍになるように、トレーの外円に対して精密研磨及び平面研磨を行い、その後、裏面溝深さが０．２ｍｍになるように、裏面溝深さの要件を基準にしてトレーの裏面に対して平面加工を行い、更に、トレーの全体厚さが４．４ｍｍになるように、トレーの全体厚さの要件を基準にしてトレーの表面に対して平面加工を行い、最後に、トレー表面のウェハスロットの溝深さが１．２ｍｍになり、溝直径が１０２ｍｍになるように、表面溝内の円環構造を加工して除去し、ウェハスロットの精密研磨加工を行う。
実施例３
製造される炭化ケイ素トレーのパラメータは、直径が３８０ｍｍで、全体厚さが３．２ｍｍで、裏面溝深さが０．１５ｍｍで、裏面溝幅が５ｍｍで、表面溝深さが１ｍｍで、表面溝直径が１００．５ｍｍである。
製造される炭化ケイ素トレーのパラメータは、直径が３８０ｍｍで、全体厚さが３．２ｍｍで、裏面溝深さが０．１５ｍｍで、裏面溝幅が５ｍｍで、表面溝深さが１ｍｍで、表面溝直径が１００．５ｍｍである。
製造方法は、以下の通りである。
（１）ブランク成形：固相焼結システムにおける炭化ケイ素造粒粉体を使用し、最初に乾式プレス、次に静水圧プレス又は直接静水圧プレスによって寸法要件を満たした炭化ケイ素ブランクを成形する。
（１）ブランク成形：固相焼結システムにおける炭化ケイ素造粒粉体を使用し、最初に乾式プレス、次に静水圧プレス又は直接静水圧プレスによって寸法要件を満たした炭化ケイ素ブランクを成形する。
（２）ブランク加工：プラズマエッチングトレーの最終寸法及び高温焼結収縮率に基づき、外円、全体厚さ、表裏面溝深さに一定の焼結代を確保し、成形された炭化ケイ素ブランクに対してマシニングセンタによる加工を行う。このステップで加工された炭化ケイ素ブランクは、直径が４６３．８ｍｍで、全体厚さが４．４ｍｍで、裏面溝深さが０．４ｍｍで、裏面溝幅が６．１ｍｍで、表面溝深さが１．４ｍｍで、表面溝直径が１１９ｍｍで、表面溝内の円環構造の外径が６４．５ｍｍで、リングの幅が１０ｍｍである。
（３）高温焼結：加工された炭化ケイ素トレーブランクを排気溝２を有するグラファイト板１の間に固定して高温焼結し、焼結歪みを制御し、高温焼結の条件は、２１００℃～２１５０℃、１．５ｈであり、高温焼結後に得られたトレーのパラメータは、直径が３８２ｍｍで、全体厚さが３．６ｍｍで、裏面溝深さが０．３ｍｍで、裏面溝幅が５ｍｍで、表面溝深さが１．１５ｍｍで、表面溝直径が９７ｍｍである。
（４）仕上げ加工：最初に、トレーの直径が３８０ｍｍになるように、トレーの外円に対して精密研磨及び平面研磨を行い、その後、裏面溝深さが０．１５ｍｍになるように、裏面溝深さの要件を基準にしてトレーの裏面に対して平面加工を行い、更に、トレーの全体厚さが３．２ｍｍになるように、トレーの全体厚さの要件を基準にしてトレーの表面に対して平面加工を行い、最後に、トレー表面のウェハスロットの溝深さが１ｍｍになり、溝直径が１００．５ｍｍになるように、表面溝内の円環構造を加工して除去し、ウェハスロットの精密研磨加工を行う。
実施例４
製造される炭化ケイ素トレーのパラメータは、直径が３８０ｍｍで、全体厚さが４ｍｍで、裏面溝深さが０．２ｍｍで、裏面溝幅が５ｍｍで、表面溝深さが１．４ｍｍで、表面溝直径が１０１ｍｍである。
製造される炭化ケイ素トレーのパラメータは、直径が３８０ｍｍで、全体厚さが４ｍｍで、裏面溝深さが０．２ｍｍで、裏面溝幅が５ｍｍで、表面溝深さが１．４ｍｍで、表面溝直径が１０１ｍｍである。
製造方法は、以下の通りである。
（１）ブランク成形：固相焼結システムにおける炭化ケイ素造粒粉体を使用し、最初に乾式プレス、次に静水圧プレス又は直接静水圧プレスによって寸法要件を満たした炭化ケイ素ブランクを成形する。
（１）ブランク成形：固相焼結システムにおける炭化ケイ素造粒粉体を使用し、最初に乾式プレス、次に静水圧プレス又は直接静水圧プレスによって寸法要件を満たした炭化ケイ素ブランクを成形する。
（２）ブランク加工：プラズマエッチングトレーの最終寸法及び高温焼結収縮率に基づき、外円、全体厚さ、表裏面溝深さに一定の焼結代を確保し、成形された炭化ケイ素ブランクに対してマシニングセンタによる加工を行う。このステップで加工された炭化ケイ素ブランクは、直径が４６３．８ｍｍで、全体厚さが５．３５ｍｍで、裏面溝深さが０．４ｍｍで、裏面溝幅が６．１ｍｍで、表面溝深さが１．９１ｍｍで、表面溝直径が１１９．１ｍｍで、表面溝内の円環構造の外径が６３．５５ｍｍで、リングの幅が８ｍｍである。
（３）高温焼結：加工された炭化ケイ素トレーブランクを排気溝２を有するグラファイト板１の間に固定して高温焼結し、焼結歪みを制御し、高温焼結の条件は、２１００℃～２１５０℃、２ｈであり、高温焼結後に得られたトレーのパラメータは、直径が３８２ｍｍで、全体厚さが４．４ｍｍで、裏面溝深さが０．３ｍｍで、裏面溝幅が５ｍｍで、表面溝深さが１．５５ｍｍで、表面溝直径が９７ｍｍである。
（４）仕上げ加工：最初に、トレーの直径が３８０ｍｍになるように、トレーの外円に対して精密研磨及び平面研磨を行い、その後、裏面溝深さが０．２ｍｍになるように、裏面溝深さの要件を基準にしてトレーの裏面に対して平面加工を行い、更に、トレーの全体厚さが４ｍｍになるように、トレーの全体厚さの要件を基準にしてトレーの表面に対して平面加工を行い、最後に、トレー表面のウェハスロットの溝深さが１．４ｍｍになり、溝直径が１０１ｍｍになるように、表面溝内の円環構造を加工して除去し、ウェハスロットの精密研磨加工を行う。
積層焼結中に、焼結される炭化ケイ素トレーブランクを排気溝２を有するグラファイト板１の間に固定し、通常、炭化ケイ素トレーブランクの数は、１０枚～１５枚に制御され、グラファイト板１の厚さは１０ｍｍ～１５ｍｍであり、排気溝２の深さは０．２ｍｍ～３ｍｍである。この方法は、トレーの焼結歪みを制御するのに役立ち、排気溝２によって剥離及び排気を行うことができ、内外温度差をより小さくし、応力歪みを小さくし、トレーの厚さを制御可能にする。
プラズマエッチング中に、プラズマエッチングを行おうとするＳｉキャリアシート又はサファイアキャリアシートをトレー表面の溝に置き、エッチングチャンバに送り込み、エッチングガス下で、ガスは、キャリアシート両側に高い部分を徐々にエッチングし、即ち、溝深さよりも高い部分は、徐々にエッチングされる。溝深さがキャリアシートを適切に位置決めできない場合、通常、溝深さが０．２ｍｍ以内に減少するときであり、トレーは、続けて使用できなくなる。これにより、溝深さは、寿命に正比例することがわかった。本願のトレーの表面溝深さは、従来の０．６ｍｍ程度（使用寿命が約３０００回）から１．２ｍｍ（使用寿命が約６０００回）に増加し、溝深さが２倍になり、トレー寿命も２倍になる。特にエッチングガスによる腐食がひどい場合、溝深さが小さいため、トレーの使用寿命が非常に短くなり、溝深さを大きくする必要があり、本願が実際の適用をより良く満足できる。
この具体的な実施例は、本願の解釈のために過ぎず、本願を制限するものではなく、当業者は、以上の説明内容により、本願の技術的思想の範囲から逸脱しない限り、様々な変更や修正を行うことができる。本願の技術的範囲は、明細書の内容に限定されず、特許請求の範囲に基づいてその技術的範囲を決定しなければならない。
１ グラファイト板
２ 排気溝
２ 排気溝
Claims (10)
- （１）固相焼結システムにおける炭化ケイ素造粒粉体を使用し、最初に乾式プレス、次に静水圧プレス又は直接静水圧プレスによって寸法要件を満たした炭化ケイ素ブランクを成形するブランク成形ステップと、
（２）プラズマエッチングトレーの最終寸法及び高温焼結収縮率に基づき、外円、全体厚さ、表裏面溝深さに一定の焼結代を確保し、成形された炭化ケイ素ブランクに対してマシニングセンタによる加工を行うブランク加工ステップと、
（３）加工された炭化ケイ素トレーブランクを高温焼結する高温焼結ステップと、
（４）最初にトレーの外円に対して精密研磨及び平面研磨を行い、その後、裏面溝深さの要件を基準にしてトレーの裏面を加工し、更にトレーの全体厚さの要件を基準にしてトレーの表面を加工し、最後に溝深さの要件を満たす限り、ウェハスロットの精密研磨加工を行う仕上げ加工ステップと、を含むことを特徴とするプラズマエッチング用炭化ケイ素トレーの製造方法。 - 前記ステップ（２）のブランク加工において、表面溝に溝の外部輪郭が加工され、溝内にステップ（３）の高温焼結中に支持作用を果たすための加工をして除去されていない支持部分が保留されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング用炭化ケイ素トレーの製造方法。
- 前記支持部分は、表面溝と同心円の円環構造であり、前記円環構造は少なくとも１つであることを特徴とする請求項２に記載のプラズマエッチング用炭化ケイ素トレーの製造方法。
- 前記円環構造は、ステップ（２）のブランク加工で得られた表面溝を直径で均等に分割し、前記円環構造のリングの幅は５ｍｍ～１５ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載のプラズマエッチング用炭化ケイ素トレーの製造方法。
- 前記ステップ（３）の高温焼結は積層焼結であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング用炭化ケイ素トレーの製造方法。
- 前記積層焼結は、加工された炭化ケイ素トレーブランクをグラファイト板の間に固定して高温焼結し、焼結歪みを制御することを特徴とする請求項５に記載のプラズマエッチング用炭化ケイ素トレーの製造方法。
- 前記グラファイト板のトレーブランクに接触する面に排気溝が設けられており、前記グラファイト板の厚さは１０ｍｍ～１５ｍｍであり、前記排気溝の深さは０．２ｍｍ～３ｍｍであることを特徴とする請求項６に記載のプラズマエッチング用炭化ケイ素トレーの製造方法。
- 前記ステップ（３）の高温焼結後、トレー裏面の加工代は０．０５ｍｍ～０．２ｍｍであり、トレー表面の加工代は０．２ｍｍ～０．３ｍｍであり、
前記ステップ（４）のトレー裏面を加工することは、トレー裏面に対して０．０５ｍｍ～０．２ｍｍの平面加工を行うことであり、トレー表面を加工することは、トレー表面に対して０．２ｍｍ～０．３ｍｍの平面加工を行うことであり、ウェハスロットの精密研磨加工は、トレー表面の溝に対して０．１ｍｍ～０．２ｍｍの精密研磨加工を行うことであり、
前記ステップ（４）でトレー裏面を加工した後、トレー裏面の溝深さは０．１５ｍｍ～０．２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング用炭化ケイ素トレーの製造方法。 - 加工されたトレーに対してアルカリ液による洗浄、水洗及び真空包装を行う（５）包装洗浄ステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング用炭化ケイ素トレーの製造方法。
- 請求項１～９の何れか一項に記載のプラズマエッチング用炭化ケイ素トレーの製造方法によって製造されることを特徴とする炭化ケイ素トレー。
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