JP2516436B2 - Electrode plate for plasma etching - Google Patents
Electrode plate for plasma etchingInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ICやLSI等の半導体集積回路をプラズマエ
ッチング処理によって形成する際に使用するプラズマエ
ッチング用電極板に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plasma etching electrode plate used when a semiconductor integrated circuit such as an IC or an LSI is formed by a plasma etching process.
（従来の技術） プラズマエッチング装置は、図に示すように、円板形
状の陽極板（10）と、これと対向する陰極板（20）とを
反応チャンバー（30）内に備え、電極板（10）（20）間
に数十ボルトから数百ボルトの電位差の電場をつくり、
反応チャンバー（30）内にCF4等の反応ガスを供給して
プラズマ状態とし、陰極板（20）上に載置したウエハ
（40）にエッチング処理をほどこす構造となっている。(Prior art) As shown in the figure, a plasma etching apparatus includes a disk-shaped anode plate (10) and a cathode plate (20) facing the disk-shaped anode plate (20) inside a reaction chamber (30). 10) An electric field with a potential difference of tens to hundreds of volts is created between (20),
A reaction gas such as CF 4 is supplied into the reaction chamber (30) to form a plasma state, and the wafer (40) mounted on the cathode plate (20) is subjected to an etching process.
従来、このようなプラズマエッチング装置に用いられ
る電極としては、一般に高密度黒鉛よりなる円板が使用
されている。高密度黒鉛は、優れた導電性と化学的安定
性を備え、高密度化も容易であることから、プラズマエ
ッチング用電極としては特性的に極めて好適な電極材料
である。Conventionally, as an electrode used in such a plasma etching apparatus, a disk made of high-density graphite is generally used. High-density graphite has excellent conductivity and chemical stability, and since it is easy to increase the density, it is an electrode material that is characteristically very suitable as an electrode for plasma etching.
しかしながら、この高密度黒鉛は、コークスあるいは
カーボンの微粉をタールピッチなどのバインダー成分と
共に高密度に形成したのち焼成することにより黒鉛化し
たものであり、巨視的には黒鉛の粒体集合による組織構
造を有しているため、プラズマエッチングのような高エ
ネルギーを発生させるところでは、粒体脱落による消耗
が激しく、また、脱落した黒鉛粒子がウエハ上面を汚染
して所定パターンの形成を阻害する等の欠点を招く不都
合がある。この不都合を解消するものとして、特開昭62
-252942号公報に開示されているガラス状カーボンがあ
るが、このガラス状カーボンは、高密度黒鉛に比べ製造
歩留りが悪いうえに加工が困難であり、コスト高となる
という問題があった。However, this high-density graphite is graphitized by forming fine powder of coke or carbon with a binder component such as tar pitch at high density and then firing it. Macroscopically, it is a structural structure of graphite aggregates Therefore, in a place where high energy such as plasma etching is generated, consumption due to dropout of particles is severe, and the dropped graphite particles contaminate the upper surface of the wafer to prevent formation of a predetermined pattern. There is an inconvenience that causes drawbacks. As a means for eliminating this inconvenience, Japanese Patent Laid-Open No.
There is a glassy carbon disclosed in Japanese Patent Publication No. 252942, but this glassy carbon has a problem that the manufacturing yield is lower than that of high-density graphite, and that it is difficult to process, resulting in high cost.
（発明が解決しようとする課題） 本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、
その目的は、効率の良いプラズマエッチング処理がほど
こせるとともに、粒体脱落をなくすことにより、長寿命
でウエハを汚染することのないプラズマエッチング用電
極板を提供することにある。(Problems to be solved by the invention) The present invention has been made in view of such circumstances,
It is an object of the present invention to provide an electrode plate for plasma etching which is capable of performing an efficient plasma etching process and eliminating the dropout of particles so that the wafer has a long life and does not contaminate the wafer.
（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するため、本発明が採った手段は、 「高純度の熱分解炭素からなり、その全灰分を10ppm
としたことを特徴とするプラズマエッチング用電極板」 である。(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the means adopted by the present invention is “comprising high-purity pyrolytic carbon, and its total ash content is 10 ppm.
The electrode plate for plasma etching is characterized by the above. "
熱分解炭素によって電極板を形成する方法としては、
各種化学蒸着法により行なうことができる。通常は、黒
鉛基材を加熱し、メタン、プロパン等の炭化水素ガスを
高温（1200℃〜2200℃）の黒鉛基材に接触させることに
より反応させ、黒鉛基材の表面に熱分解炭素を生成させ
る方法による。この場合、炭化水素ガスの濃度調整、あ
るいはキャリアガスには水素ガスが適している。また、
反応は常圧もしくは減圧下で行なわれるが、被膜の均一
性、平滑性を得るため減圧下で行なうのが好ましく、30
0Torr以下で行なうのが望ましい。As a method of forming an electrode plate by pyrolytic carbon,
It can be performed by various chemical vapor deposition methods. Normally, a graphite base material is heated and a hydrocarbon gas such as methane or propane is brought into contact with the graphite base material at a high temperature (1200 ° C to 2200 ° C) to cause a reaction, thereby generating pyrolytic carbon on the surface of the graphite base material. It depends on the method. In this case, hydrogen gas is suitable for the concentration adjustment of the hydrocarbon gas or the carrier gas. Also,
The reaction is carried out under atmospheric pressure or reduced pressure, but it is preferable to carry out the reaction under reduced pressure in order to obtain uniformity and smoothness of the coating.
It is desirable to perform at 0 Torr or less.
以上のように，黒鉛基材上に積層させた熱分解炭素を
独立して取り出すためには、その全体を常温に急冷させ
ればよい。黒鉛基材と熱分解炭素との熱膨張率は、（25
℃〜400℃）それぞれ３〜６×10-6／℃、及び1.7×10-6
／℃であるから、両者の熱膨張率の差によって、両者を
剥すことができるのである。As described above, in order to independently take out the pyrolytic carbon laminated on the graphite base material, the whole thereof may be rapidly cooled to room temperature. The coefficient of thermal expansion of the graphite base material and pyrolytic carbon is (25
℃ ~ 400 ℃) 3 ~ 6 × 10 -6 / ℃, and 1.7 × 10 -6
Since it is / ° C, both can be peeled off due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the two.
また、形成される熱分解炭素層の厚さを、できるだけ
厚くすることにより、さらに黒鉛基材からの離脱が容易
になる。Further, by making the formed pyrolytic carbon layer as thick as possible, it becomes easier to separate from the graphite base material.
この場合、形成される層の厚みは0.5mm以上、好まし
くは1mm以上が望ましい。In this case, the thickness of the formed layer is 0.5 mm or more, preferably 1 mm or more.
さらに、形成される基材の形成面の表面粗度を小さく
することによっても基材からの離脱が行ないやすい。基
材表面が粗いと熱分解炭素層が基材の凹凸部に入り込
み、層と基材との分離が困難となる。Further, it is easy to separate from the base material by reducing the surface roughness of the formed surface of the base material to be formed. If the surface of the base material is rough, the pyrolytic carbon layer will enter the irregularities of the base material, and it will be difficult to separate the layer and the base material.
この場合、形成される基材の表面粗度はRmax＝25μｍ
以下が望ましい。In this case, the surface roughness of the formed substrate is Rmax = 25μm
The following is desirable.
勿論、以上のように形成した熱分解炭素それ自体は高
純度であるが、これを積層させるために使用した黒鉛基
材中に種々な不純物、例えば、鉄、ニッケル、コバル
ト、バナジウムが混入していることがあり、これらが熱
分解炭素側に残留することがある。熱分解炭素中に不純
物が混入する経路として考えられるのは、前述した黒鉛
基材中の不純物が、熱分解炭素形成中に拡散すること、
及び供給ガス中に不純物が混入していることがあげられ
る。これらの不純物は、高純度の黒鉛基材を用いる事及
び供給ガスの純度（ガス供給部品、供給管及び反応容器
等の構造、材質を選択する）により、熱分解炭素中に混
入しないようにすることができるものである。Of course, the pyrolytic carbon itself formed as described above has a high purity, but various impurities such as iron, nickel, cobalt, and vanadium are mixed in the graphite base material used for stacking the pyrolytic carbon. May remain on the pyrolysis carbon side. It is considered that impurities are mixed in the pyrolytic carbon by the impurities in the graphite base material described above being diffused during the pyrolytic carbon formation,
It is also possible that impurities are mixed in the supply gas. Do not mix these impurities into pyrolytic carbon due to the use of high-purity graphite base material and the purity of the supply gas (select the structure and material of the gas supply parts, supply pipe, reaction vessel, etc.) Is something that can be done.
このような方法によって、当該熱分解炭素からなるプ
ラズマエッチング用電極板（10）（20）の全灰分（鉄等
の不純物）の量を10ppm以下とすることができるのであ
る。By such a method, the amount of total ash (impurities such as iron) of the plasma etching electrode plates (10) (20) made of the pyrolytic carbon can be reduced to 10 ppm or less.
（発明の作用） 以上のように構成した、本発明に係るプラズマエッチ
ング用電極板（10）（20）においては、これを熱分解炭
素によって構成したから、次のような作用を有してい
る。(Operation of the Invention) The plasma etching electrode plates (10) and (20) according to the present invention configured as described above have the following effects because they are made of pyrolytic carbon. .
まず、この電極板（10）（20）においては、その熱分
解炭素の層方向と一致する方向に配置することにより、
両者を構成している熱分解炭素の層方向がプラズマエッ
チングガスの流れる方向と直交している。すなわち、各
電極板（10）及び（20）の対向面方向と平行に熱分解炭
素の層が位置しているため、両電極板（10）及び（20）
に電圧を印加した場合に、両者はその対向面全体におい
て均等に帯電するのである。これにより、これらの電極
板（10）及び（20）においては、プラズマガスが均等に
流動し、ウエハ（40）に対して正確かつ効率の良いエッ
チングを行なうのである。First, by arranging the electrode plates (10) (20) in a direction that coincides with the layer direction of the pyrolytic carbon,
The layer direction of the pyrolytic carbon that constitutes both is orthogonal to the flowing direction of the plasma etching gas. That is, since the layer of pyrolytic carbon is positioned parallel to the facing surface direction of each electrode plate (10) and (20), both electrode plates (10) and (20)
When a voltage is applied to the both, they are uniformly charged on the entire opposing surface. As a result, in these electrode plates (10) and (20), the plasma gas flows evenly, and the wafer (40) is etched accurately and efficiently.
また、これらの電極板（10）及び（20）は、その全体
を熱分解炭素によって構成してあるから、粒体集合系か
らなる高密度黒鉛とは異なって緻密組織のものとなって
おり、プラズマエッチングのように高エネルギーを発生
させたとしても、これによっては粒体脱落を生じること
はない。従って、これらの電極板（10）（20）によって
ウエハ（40）を汚染することはないのである。また、ウ
エハー（40）との対抗面に熱分解炭素の層方向が位置す
るため、エッチングに対する高耐蝕性を示し、電極の高
寿命化を図ることができる。Moreover, since the whole of these electrode plates (10) and (20) are composed of pyrolytic carbon, they have a dense structure, unlike high-density graphite composed of a granular aggregate system, Even if high energy is generated as in plasma etching, this does not cause particle dropout. Therefore, the wafer (40) is not contaminated by these electrode plates (10) (20). Moreover, since the layer direction of the pyrolytic carbon is located on the surface facing the wafer (40), it exhibits high corrosion resistance against etching, and the life of the electrode can be extended.
さらに、これらの電極板（10）及び（20）は、その熱
分解炭素の全灰分が10ppm以下であるため、これによっ
てもウエハ（40）の汚染が防止されるのである。Furthermore, since the total ash content of the pyrolytic carbon of these electrode plates (10) and (20) is 10 ppm or less, the contamination of the wafer (40) is prevented also by this.
（実施例） 次に、以上のようなプラズマエッチング用電極板（1
0）（20）を、その製造方法を中心にした実施例に従っ
て説明する。(Example) Next, the electrode plate for plasma etching (1
0) and (20) will be described according to examples centered on the manufacturing method.
まず、高純度の黒鉛基材（熱膨張係数5.2×10-6／
℃、基材面粗度Rmax＝16μｍ）を炉中に配置した。そし
て、この炉によって黒鉛基材の表面側が常に2200℃とな
るように加熱して、原料ガスを注入した。First, a high-purity graphite base material (coefficient of thermal expansion: 5.2 × 10 -6 /
C, substrate surface roughness Rmax = 16 μm) was placed in a furnace. Then, the furnace was heated so that the surface side of the graphite substrate was always 2200 ° C., and the raw material gas was injected.
原料ガスとしては、不純物を十分除去したメタン、プ
ロパンあるいはベンゼン等の炭化水素ガスを用い、その
濃度の調整をも行なうキャリアガスとして水素ガスを使
用した。これにより、原料ガスは、高温になっている黒
鉛基材の表面で、分解、結合などにより、熱分解炭素と
なって基材表面に沈積した。A hydrocarbon gas such as methane, propane or benzene from which impurities were sufficiently removed was used as a raw material gas, and hydrogen gas was used as a carrier gas for adjusting the concentration thereof. As a result, the source gas became pyrolytic carbon on the surface of the graphite base material, which was at a high temperature, due to decomposition and bonding, and was deposited on the surface of the base material.
以上のようにして、熱分解炭素が黒鉛基材表面に5mm
以上沈積させた後、これを常温状態にして熱分解炭素を
黒鉛基材から剥離した。この熱分解炭素を加工すること
により、電極板（10）又は（20）とした。As described above, pyrolytic carbon is 5 mm on the surface of the graphite substrate.
After depositing as described above, the pyrolytic carbon was separated from the graphite base material by keeping it at room temperature. The electrode plate (10) or (20) was obtained by processing this pyrolytic carbon.
（発明の効果） 以上、説明した通り、本発明においては、「高純度の
熱分解炭素からなり、その全灰分を10ppm以下としたこ
とを特徴とするプラズマエッチング用電極板」 にその特徴があり、これにより、効率の良いプラズマエ
ッチング処理がほどこせるとともに、粒体脱落をなくす
ことにより、長寿命でウエハを汚染することのないプラ
ズマエッチング用電極板を提供することができるのであ
る。(Effects of the Invention) As described above, in the present invention, "a plasma etching electrode plate characterized by comprising high-purity pyrolytic carbon and having a total ash content of 10 ppm or less" has its characteristics. As a result, it is possible to provide an electrode plate for plasma etching having a long life and not contaminating the wafer, because efficient plasma etching treatment can be performed, and elimination of particles is eliminated.
図はプラズマエッチング装置の概要を示す断面図であ
る。 符号の説明 10……陽極板、20……陰極板、30……反応チャンバー、
40……ウエハ。The figure is a sectional view showing the outline of a plasma etching apparatus. Explanation of symbols 10 …… Anode plate, 20 …… Cathode plate, 30 …… Reaction chamber,
40 ... wafer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−222010（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−206472（ＪＰ，Ａ) 実公 昭63−36047（ＪＰ，Ｙ２) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-63-222010 (JP, A) JP-A-63-206472 (JP, A) Jikken-Sho 63-36047 (JP, Y2)
Claims (1)
を10ppm以下としたことを特徴とするプラズマエッチン
グ用電極板。1. An electrode plate for plasma etching, which is made of high-purity pyrolytic carbon and has a total ash content of 10 ppm or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1284373A JP2516436B2 (en) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | Electrode plate for plasma etching |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1284373A JP2516436B2 (en) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | Electrode plate for plasma etching |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03146680A JPH03146680A (en) | 1991-06-21 |
| JP2516436B2 true JP2516436B2 (en) | 1996-07-24 |
Family
ID=17677742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1284373A Expired - Lifetime JP2516436B2 (en) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | Electrode plate for plasma etching |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2516436B2 (en) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6336047U (en) * | 1986-08-26 | 1988-03-08 | ||
| JPS63206472A (en) * | 1987-02-24 | 1988-08-25 | Hitachi Chem Co Ltd | Production of high-density thermally decomposed carbon film |
| JPH0635659B2 (en) * | 1987-03-10 | 1994-05-11 | 三菱重工業株式会社 | Method for producing super hard amorphous carbon |
-
1989
- 1989-10-31 JP JP1284373A patent/JP2516436B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03146680A (en) | 1991-06-21 |
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