JP2775290B2

JP2775290B2 - プラズマエッチング用電極板

Info

Publication number: JP2775290B2
Application number: JP11566889A
Authority: JP
Inventors: 誠司箕浦; 泰臣堀尾
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1989-05-08
Filing date: 1989-05-08
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: JPH02294030A

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製造する
際、特にこの半導体集積回路をプラズマエッチング処理
を施すことによって製造する場合に使用されるプラズマ
エッチング用電極板に関するものである。

（従来の技術）従来、プラズマエッチング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。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
密度に成形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子集合体の組織構造を有し
ているものであるため、プラズマ発生中に電極を構成し
ている微細な黒鉛粒子が脱落して消耗を早めたり、この
脱落した黒鉛粒子がウェハの上面を汚損して所定パター
ンの形成を阻害する等の欠点を招く不都合があった。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであ
り、その解決しようとする課題は、電極を構成している
粒子脱落などの組織崩壊である。

そして、本発明の目的とするところは、電極を構成し
ている粒子脱落などの組織崩壊を防いで、その寿命を長
くするとともに、組織崩壊に起因するウェハ上面の汚損
を防止することができるプラズマエッチング用電極板を
提供することにある。

（課題を解決するための手段）以上の課題を解決するために、本発明の採った手段
は、「高純度の炭素繊維強化複合材料からなるプラズマエ
ッチング用電極板」である。

すなわち、本発明に係るプラズマエッチング用電極板
は、その基材が高純度の炭素繊維強化複合材料から成る
ものであるが、この高純度の炭素繊維強化複合材料とし
ては、例えばフラン系樹脂や、フェノール系樹脂などの
熱硬化性樹脂を炭素繊維基材に含浸して成形硬化した
後、不活性雰囲気中で炭素化したものを適用することが
できるものである。

ここで、高純度の炭素繊維強化複合材料から成る基板
の表面は、高密度黒鉛のような粒子集合系とは異質な緻
密組織を呈している必要がある。

また、基材の「高純度」の条件としては、高純度の炭
素繊維強化複合材料から成る基材が含有する不純物の量
は約20ppm以下であることが必要である。

前記炭素繊維強化複合材料は、次のように形成され
る。すなわち、フラン系樹脂や、フェノール系樹脂など
の熱硬化性樹脂を炭素繊維基材に含浸して成形硬化した
後、これを不活性雰囲気中で炭素化する。さらに、これ
を緻密化するため、樹脂またはピッチ含浸および炭素化
工程を繰り返す。また、必要に応じて3000℃までの温度
で黒鉛化処理する。なお、炭素繊維基材には、フェルト
タイプ、２次元織物、３次元織物のいずれを用いてもよ
い。このようにして得られた炭素繊維強化複合材料は高
温下のハロゲンガスの中で処理して高純度化することに
より不純物を約20ppm以下にすることができる。

本発明の他の実施の態様としては、次のようなものが
ある。

（イ）プラズマエッチング用電極板を構成する高純度
の炭素繊維強化複合材料の表面に、熱分解炭素の被膜を
形成したものであること。

（ロ）プラズマエッチング用電極板を構成する高純度
の炭素繊維強化複合材料の表面に、熱硬化性樹脂由来の
緻密質炭素の被膜を形成したものであること。

（ハ）上記（ロ）の熱硬化性樹脂としては、ジビニル
ベンゼン樹脂、フラン樹脂、フェノール樹脂、または、
縮合多環芳香族化合物とヒドロキシメチル基、ハロメチ
ル基のいずれか少なくとも一種の基を二個以上有する一
環または二環以上の芳香環から成る芳香族架橋剤と、酸
触媒とを組合せて成る組成物（以下、コプナ樹脂とい
う）の中から選ばれる一種または二種以上であること。

以上の（ロ）及び（ハ）における熱分解炭素の被膜あ
るいは熱硬化性樹脂由来の緻密質炭素の被膜を、炭素繊
維強化複合材料基材の表面に形成すれば、この炭素繊維
強化複合材料基材の表面が緻密となり、使用時の組織崩
壊および過度の消耗を極めて効果的に防止するものであ
る。

前記熱分解炭素の被膜を、炭素繊維強化複合材料表面
に形成する方法としては、通常用いられる各種化学蒸着
法（CVD）により行うことができる。例えば、炭素繊維
強化複合材料の基材を800〜2600℃に加熱しておき、こ
れを炭化水素あるいはハロゲン化炭化水素を水素ガス共
存下で基材と接触させ、基材上に熱分解炭素の緻密な層
を形成させる。これらの反応は常圧もしく減圧下で行な
われるが、熱分解炭素被膜の均一性、平滑性を考える
と、特に300Torr以下の減圧下で行うことが望ましい。
また、熱分解炭素表面層の厚みは、10μｍ〜500μｍが
望ましい。その理由は、10μｍ以下では十分な耐消耗性
が得られないからであり、500μｍ以上では基材との熱
膨張差により被膜にクラックを生じる可能性が大きいか
らである。

また、熱硬化性樹脂由来の緻密質炭素の被膜を炭素繊
維強化複合材料の基材表面に形成させる方法としては、
ジビニルベンゼン樹脂・フラン樹脂・フェノール樹脂・
コプナ樹脂などの溶液をカーボン基材表面に含浸あるい
は刷毛塗り、スプレー等によって塗布し、乾燥後、不活
性ガス雰囲気下で800〜2000℃で加熱処理する。緻密質
炭素表面層の厚みは１μｍ〜200μｍが望ましい。

（発明の作用）本発明にいう炭素繊維強化複合材料から成るプラズマ
エッチング用電極板は、熱硬化性樹脂組成物由来の炭素
が炭素繊維との間で極めて強固に結合していることか
ら、炭素の脱落がなくウェハ上面の汚損を防止するとと
もに該プラズマエッチング用電極の寿命を長くすること
ができる。また、高純度化により、不純物によるウェハ
の汚損を防止することができる。

（実施例）次に、本発明を、各実施例に従って詳細に説明する。

実施例１かさ密度1.60g/cm³、ショア硬度90、曲げ強度1600Kgf
/cm²、固有抵抗2500μΩcmの物理特性を有するフェルト
タイプの炭素繊維強化複合材料をプラズマエッチング用
電極板の形状に加工した後、約2500℃の高温化で塩素ガ
スを用いて高純度下処理を行った。このときの不純物含
有量は、5ppm以下であった。

上記電極板をプライズマエッチング装置にセットし、
反応ガスにCF₄と0₂を用い、反応チャンバー内で高周波
電力を印加してシリコンウェハのエッチングを行なっ
た。

その結果、電極の組織の崩壊は認められず、また、消
耗の度合は高密度黒鉛電極板の1/5程度であった。

実施例２実施例１と同様の炭素繊維強化複合材料を使用し、こ
れを反応炉に入れ、2000℃に加熱し水素ガスをキャリア
として、メタン炉内に供給し基材上に厚さ50μｍの熱分
解炭素被膜を形成させた、プラズマエッチング用電極板
を作製した。

実施例１と同様にして、シリコンウェハのエッチング
を行った。その結果、電極の組織の崩壊は認められず、
また消耗の度合は高密度黒鉛の1/10程度であった。

実施例３実施例１と同様の炭素繊維強化複合材料を使用し、溶
剤に溶解したコプナ樹脂をスプレーで塗布し、180℃で
硬化させた後、Ar雰囲気下で2000℃に加熱処理し、基材
上に５μｍの緻密質炭素被膜を形成させた、プラズマエ
ッチング用電極板を作製した。使用したコブラ樹脂は、
石油系ピッチ（軟化点80℃）とＰ−キシレングリコール
をモリ比1:2の割合で混合し、1wt％のＰ−トルエンスル
ホン酸を加え、130℃で40分反応させて合成した。

（発明の効果）以上の通り、本発明のプラズマエッチング用電極板に
よれば、粒体脱落などの組織崩壊を防いで、該プラズマ
エッチング用電極板の寿命を長くするとともに、組織崩
壊に起因するウェハ上面の汚損を防止することができ
る。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高純度の炭素繊維強化複合材料からなるプ
ラズマエッチング用電極板。