JP3337240B2 - プラズマエッチング用電極板及び治具 - Google Patents
プラズマエッチング用電極板及び治具Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路の製造
に際し、ウエハのプラズマエッチング加工に用いるプラ
ズマエッチング用電極板及び治具に関するものである。
に際し、ウエハのプラズマエッチング加工に用いるプラ
ズマエッチング用電極板及び治具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近になって、半導体集積回路の微細化
技術と高密度化技術の発展と共に、平行平板形電極を使
用し、ウエハ上に微細なパターンを高精度に形成するこ
とのできるプラズマエッチング技術の重要性が高まって
いる。
技術と高密度化技術の発展と共に、平行平板形電極を使
用し、ウエハ上に微細なパターンを高精度に形成するこ
とのできるプラズマエッチング技術の重要性が高まって
いる。
【０００３】このプラズマエッチングに用いられる電極
板を形成するための素材には、導電性や化学的安定性等
が必要とされ、従来より、例えば黒鉛材料の使用が試み
られている。しかし、この黒鉛材料は、コークス或いは
カーボンの粉砕物をタールやピッチ等のバインダー成分
と混合した後、成形し、更に焼成して黒鉛化することに
よって製造されているものであって、緻密且つ均質な組
織を得ることが困難であるばかりか、プラズマエッチン
グ装置に装着してウエハのプラズマエッチング加工をす
る際に、組成を構成する粒体が脱落して消耗を早めた
り、ウエハを汚損してパターン形成を阻害する等の欠点
を有している。
板を形成するための素材には、導電性や化学的安定性等
が必要とされ、従来より、例えば黒鉛材料の使用が試み
られている。しかし、この黒鉛材料は、コークス或いは
カーボンの粉砕物をタールやピッチ等のバインダー成分
と混合した後、成形し、更に焼成して黒鉛化することに
よって製造されているものであって、緻密且つ均質な組
織を得ることが困難であるばかりか、プラズマエッチン
グ装置に装着してウエハのプラズマエッチング加工をす
る際に、組成を構成する粒体が脱落して消耗を早めた
り、ウエハを汚損してパターン形成を阻害する等の欠点
を有している。
【０００４】このような背景の中、等方性の組成を有し
高硬度であるガラス状炭素を、プラズマエッチング用電
極板として利用することが検討されており、現在、プラ
ズマエッチング用電極板としての利用或いはその検討が
なされているものには、例えば次の方法で製造されるガ
ラス状炭素がある。
高硬度であるガラス状炭素を、プラズマエッチング用電
極板として利用することが検討されており、現在、プラ
ズマエッチング用電極板としての利用或いはその検討が
なされているものには、例えば次の方法で製造されるガ
ラス状炭素がある。
【０００５】即ち、特開昭６２−２５２９４２号公報に
は、高純度のガラス状炭素からなるプラズマエッチング
用電極板が開示されているのであり、このガラス状炭素
は、液状フラン樹脂、フェノール樹脂又はこれらの混合
樹脂、若しくはこれらの液状樹脂に同一種類の硬化性樹
脂粉末を添加混合したものを平板状に硬化させ、その平
板状の硬化物を不活性雰囲気下で焼成することにより得
られるとされている。そして、このようにして製造され
たガラス状炭素の一例は、かさ比重１．４５ｇ／ｃ
ｍ3、気孔率３％、ショア硬さ７５、曲げ強度５８０ｋ
ｇｆ／ｃｍ2、弾性率２４３０ｋｇｆ／ｃｍ2という物性
を有すると記載されている。
は、高純度のガラス状炭素からなるプラズマエッチング
用電極板が開示されているのであり、このガラス状炭素
は、液状フラン樹脂、フェノール樹脂又はこれらの混合
樹脂、若しくはこれらの液状樹脂に同一種類の硬化性樹
脂粉末を添加混合したものを平板状に硬化させ、その平
板状の硬化物を不活性雰囲気下で焼成することにより得
られるとされている。そして、このようにして製造され
たガラス状炭素の一例は、かさ比重１．４５ｇ／ｃ
ｍ3、気孔率３％、ショア硬さ７５、曲げ強度５８０ｋ
ｇｆ／ｃｍ2、弾性率２４３０ｋｇｆ／ｃｍ2という物性
を有すると記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
製造方法により得られるガラス状炭素においては、成形
時に形成される空隙がそのまま残ったり、熱処理時に揮
発成分が散逸すること等により、大きな径（例えば約２
μｍ）の気孔が多数発生してしまうという難点のあるこ
とが指摘されている（特開平３−２８５０８６号公報参
照）。
製造方法により得られるガラス状炭素においては、成形
時に形成される空隙がそのまま残ったり、熱処理時に揮
発成分が散逸すること等により、大きな径（例えば約２
μｍ）の気孔が多数発生してしまうという難点のあるこ
とが指摘されている（特開平３−２８５０８６号公報参
照）。
【０００７】又、特開平３−２８５０８６号公報には、
変成フラン樹脂等の熱硬化性樹脂を脱泡処理した後、板
状に硬化させ、その後に不活性雰囲気中で焼成するとい
う、基本的に前記特開昭６２−２５２９４２号公報に開
示されている方法と同様の製造方法により得られるガラ
ス状炭素が開示されているが、この方法により製造され
たガラス状炭素も、やはり０．０２〜０．２％の気孔率
を示すものとなってしまう。
変成フラン樹脂等の熱硬化性樹脂を脱泡処理した後、板
状に硬化させ、その後に不活性雰囲気中で焼成するとい
う、基本的に前記特開昭６２−２５２９４２号公報に開
示されている方法と同様の製造方法により得られるガラ
ス状炭素が開示されているが、この方法により製造され
たガラス状炭素も、やはり０．０２〜０．２％の気孔率
を示すものとなってしまう。
【０００８】尚、上記特開平３−２８５０８６号公報に
は気孔率以外の物性の記載はないが、原料及び製造方法
が基本的に前記特開昭６２−２５２９４２号公報と同様
であるため、気孔率以外の物性その他も特開昭６２−２
５２９４２号に開示されているガラス状炭素とほぼ同程
度と考えられる。
は気孔率以外の物性の記載はないが、原料及び製造方法
が基本的に前記特開昭６２−２５２９４２号公報と同様
であるため、気孔率以外の物性その他も特開昭６２−２
５２９４２号に開示されているガラス状炭素とほぼ同程
度と考えられる。
【０００９】このように、従来のガラス状炭素の製造方
法では、フェノール系樹脂やフラン系樹脂を用いるた
め、硬化反応させる際に脱水反応で縮合水が発生し、従
って硬化後の樹脂を焼成した場合に気孔の発生を避ける
ことができない。そして、この発生した気孔は、得られ
るガラス状炭素をプラズマエッチング用電極板として使
用した場合、比表面積が増大し、且つ、酸化特性や強度
が低下するなどの不都合が生じる原因になってしまうの
である。
法では、フェノール系樹脂やフラン系樹脂を用いるた
め、硬化反応させる際に脱水反応で縮合水が発生し、従
って硬化後の樹脂を焼成した場合に気孔の発生を避ける
ことができない。そして、この発生した気孔は、得られ
るガラス状炭素をプラズマエッチング用電極板として使
用した場合、比表面積が増大し、且つ、酸化特性や強度
が低下するなどの不都合が生じる原因になってしまうの
である。
【００１０】又、従来方法により得られるガラス状炭素
にあっては、硬化後の樹脂そのものの強度不足に加え、
脱水反応で生じる上記気孔が、力学特性に限界を与えて
しまう。
にあっては、硬化後の樹脂そのものの強度不足に加え、
脱水反応で生じる上記気孔が、力学特性に限界を与えて
しまう。
【００１１】本発明は、上記従来技術の難点を解決する
ためになされたものであり、高精度なエッチング加工を
行うことができ、しかも耐久性に優れたプラズマエッチ
ング用電極板及び治具を提供することを目的とする。
ためになされたものであり、高精度なエッチング加工を
行うことができ、しかも耐久性に優れたプラズマエッチ
ング用電極板及び治具を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が採用したプラズマエッチング用電極板の構成
は、ポリカルボジイミド樹脂を原料として製造し、その
嵩密度が１．５３乃至１．５５ｃｍ 3 であるガラス状炭
素材からなることを特徴とするとするものである。
に本発明が採用したプラズマエッチング用電極板の構成
は、ポリカルボジイミド樹脂を原料として製造し、その
嵩密度が１．５３乃至１．５５ｃｍ 3 であるガラス状炭
素材からなることを特徴とするとするものである。
【００１３】即ち、本発明の発明者らは、プラズマエッ
チング用電極板として利用することのできるガラス状炭
素材について種々検討した結果、硬化段階で付加反応を
起こし、且つ、焼成後の強度にも優れたポリカルボジイ
ミド樹脂に注目し、検討を行った結果、ポリカルボジイ
ミド樹脂を焼成したガラス状炭素材が気孔を有しておら
ず、しかもプラズマエッチング用電極板として要求され
る特性並びに実用性能を十分に満足し得ることを見い出
し、本発明を完成したのである。
チング用電極板として利用することのできるガラス状炭
素材について種々検討した結果、硬化段階で付加反応を
起こし、且つ、焼成後の強度にも優れたポリカルボジイ
ミド樹脂に注目し、検討を行った結果、ポリカルボジイ
ミド樹脂を焼成したガラス状炭素材が気孔を有しておら
ず、しかもプラズマエッチング用電極板として要求され
る特性並びに実用性能を十分に満足し得ることを見い出
し、本発明を完成したのである。
【００１４】以下に本発明を詳細に説明する。
【００１５】本発明において使用するポリガルボジイミ
ド樹脂は、例えば特開昭５１−６１５９９号公報に開示
されている方法、或いは、特開平２−２９２３１６号公
報に開示されている方法などによって製造することがで
きるものであって、例えば有機ジイソシアネートの脱二
酸化炭素を伴う縮合反応により容易に製造することがで
きる。
ド樹脂は、例えば特開昭５１−６１５９９号公報に開示
されている方法、或いは、特開平２−２９２３１６号公
報に開示されている方法などによって製造することがで
きるものであって、例えば有機ジイソシアネートの脱二
酸化炭素を伴う縮合反応により容易に製造することがで
きる。
【００１６】上記ポリカルボジイミド樹脂の製造に使用
される有機ジイソシアネートとしては、脂肪族系、脂環
式系、芳香族系或いは芳香−脂肪族系等のいずれのタイ
プのものであってもよく、これらは単独で用いても、或
いは、２種類以上を組み合わせて共重合体として使用し
てもよい。
される有機ジイソシアネートとしては、脂肪族系、脂環
式系、芳香族系或いは芳香−脂肪族系等のいずれのタイ
プのものであってもよく、これらは単独で用いても、或
いは、２種類以上を組み合わせて共重合体として使用し
てもよい。
【００１７】更に具体的には、２，４−トリレンジイソ
シアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、２，
４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレンジイ
ソシアネートの混合物、粗トリレンジイソシアネート、
キシレンジイソシアネート、ｍ−フェニルジイソシアネ
ート、ナフチレン−１，５−ジイソシアネート、４，
４’−ビフェニレンジイソシアネートや３，３’−ジメ
トキシ−４，４’−ビフェニルジイソシアネート、或い
はこれらの混合物を上記有機ジイソシアネートとして例
示することができる。
シアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、２，
４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレンジイ
ソシアネートの混合物、粗トリレンジイソシアネート、
キシレンジイソシアネート、ｍ−フェニルジイソシアネ
ート、ナフチレン−１，５−ジイソシアネート、４，
４’−ビフェニレンジイソシアネートや３，３’−ジメ
トキシ−４，４’−ビフェニルジイソシアネート、或い
はこれらの混合物を上記有機ジイソシアネートとして例
示することができる。
【００１８】従って、本発明で使用するポリカルボジイ
ミド樹脂には、式 −Ｒ−Ｎ＝Ｃ＝Ｎ− で示される少なくとも１種の繰り返し単位からなる単独
重合体又は共重合体が包含される（尚、式中のＲは有機
ジイソシアネート残基を示す）。
ミド樹脂には、式 −Ｒ−Ｎ＝Ｃ＝Ｎ− で示される少なくとも１種の繰り返し単位からなる単独
重合体又は共重合体が包含される（尚、式中のＲは有機
ジイソシアネート残基を示す）。
【００１９】有機ジイソシアネート分子から２つのイソ
シアネート基（ＮＣＯ）を除いた残りの部分である上記
有機ジイソシアネート残基は、好適には芳香族ジイソシ
アネート残基である。
シアネート基（ＮＣＯ）を除いた残りの部分である上記
有機ジイソシアネート残基は、好適には芳香族ジイソシ
アネート残基である。
【００２０】又、上記ポリカルボジイミド樹脂は、その
分子量を、モノイソシアネートの一種以上を用いて重縮
合を停止させる等して低下させたものでもよい。このよ
うにポリカルボジイミドの端末を封止してその分子量を
制御するためのモノイソシアネートしては、フェニルイ
ソシアネート、（オルト、メタ、パラ）−トリルイソシ
アネート、ジメチルフェニルイソシアネート、シクロヘ
キシルイソシアネート、メチルイソシアネート等を例示
することができる。
分子量を、モノイソシアネートの一種以上を用いて重縮
合を停止させる等して低下させたものでもよい。このよ
うにポリカルボジイミドの端末を封止してその分子量を
制御するためのモノイソシアネートしては、フェニルイ
ソシアネート、（オルト、メタ、パラ）−トリルイソシ
アネート、ジメチルフェニルイソシアネート、シクロヘ
キシルイソシアネート、メチルイソシアネート等を例示
することができる。
【００２１】このポリカルボジイミド樹脂を板状に硬化
させた後、好ましくは不活性雰囲気下、例えば１０００
℃以上の温度で炭化し、本発明で使用するガラス状炭素
を得る。
させた後、好ましくは不活性雰囲気下、例えば１０００
℃以上の温度で炭化し、本発明で使用するガラス状炭素
を得る。
【００２２】尚、ポリカルボジイミド樹脂の成形方法、
硬化時間及び焼成時間は適宜選択することができるが、
硬化及び焼成は緩やかに行う方が好ましい。
硬化時間及び焼成時間は適宜選択することができるが、
硬化及び焼成は緩やかに行う方が好ましい。
【００２３】このようにして得られたガラス状炭素材は
気孔を全く乃至は殆ど含んでおらず、従って気孔率は０
乃至０．０２％である。そして、この極めて低い気孔率
と、硬化後のポリカルボジイミド樹脂自体の強度によ
り、本発明で使用するガラス状炭素は、例えば曲げ強度
１３００乃至１９００ｋｇｆ／ｃｍ2、嵩密度１．５３
乃至１．５５ｇ／ｃｍ3という物性を示すものである。
気孔を全く乃至は殆ど含んでおらず、従って気孔率は０
乃至０．０２％である。そして、この極めて低い気孔率
と、硬化後のポリカルボジイミド樹脂自体の強度によ
り、本発明で使用するガラス状炭素は、例えば曲げ強度
１３００乃至１９００ｋｇｆ／ｃｍ2、嵩密度１．５３
乃至１．５５ｇ／ｃｍ3という物性を示すものである。
【００２４】尚、プラズマエッチング用電極板として使
用するには、上記ガラス状炭素材に含まれる不純物は５
ｐｐｍ以下であることが要求される。又、上記ガラス状
炭素材は、プラズマエッチング用電極板としてのみなら
ずプラズマエッチング治具としても広く使用することが
できる。
用するには、上記ガラス状炭素材に含まれる不純物は５
ｐｐｍ以下であることが要求される。又、上記ガラス状
炭素材は、プラズマエッチング用電極板としてのみなら
ずプラズマエッチング治具としても広く使用することが
できる。
【００２５】
【実施例】以下に本発明を実施例により更に詳細に説明
する。
する。
【００２６】実施例１ ２，４−トリレンジイソシアネート／２，６−トリレン
ジイソシアネートの混合物（８０：２０）［ＴＤ１］５
４ｇを、テトラクロロエチレン５００ｍｌ中で、カルボ
ジイミド化触媒（１−フェニル−３−メチルホスフォレ
ンオキサイド）０．１２ｇと共に、１２０℃で５時間反
応させ、ポリカルボジイミド溶液を得た。ガラスシャー
レーに反応液を流し、６０℃で２０時間、１２０℃で２
０時間乾燥した後、１℃／時間の昇温速度で２００℃ま
で加熱し、硬化した板を得た。得られた硬化板を、２℃
／時間の昇温速度で１０００℃まで昇温した。その後、
この厚さ３ｍｍの平板に、２ｍｍの等間隔で直径０．５
ｍｍの貫通孔を放電加工により開けた後、２３００℃に
てハロゲンガスを流して高純度化を行い、ガラス状炭素
板を得た。
ジイソシアネートの混合物（８０：２０）［ＴＤ１］５
４ｇを、テトラクロロエチレン５００ｍｌ中で、カルボ
ジイミド化触媒（１−フェニル−３−メチルホスフォレ
ンオキサイド）０．１２ｇと共に、１２０℃で５時間反
応させ、ポリカルボジイミド溶液を得た。ガラスシャー
レーに反応液を流し、６０℃で２０時間、１２０℃で２
０時間乾燥した後、１℃／時間の昇温速度で２００℃ま
で加熱し、硬化した板を得た。得られた硬化板を、２℃
／時間の昇温速度で１０００℃まで昇温した。その後、
この厚さ３ｍｍの平板に、２ｍｍの等間隔で直径０．５
ｍｍの貫通孔を放電加工により開けた後、２３００℃に
てハロゲンガスを流して高純度化を行い、ガラス状炭素
板を得た。
【００２７】次に、このようにして得られたガラス状炭
素板を電極板としてエッチング装置に取付け、ＣＦ4、
Ａｒ、Ｏ2の混合ガスを流してプラズマを発生させ、シ
リコンウエハをエッチングした。初期厚みを３ｍｍと
し、残留厚みが０．５ｍｍになった点をライフとした。
本発明プラズマエッチング用電極板の物性値及び測定値
を表１に示す。
素板を電極板としてエッチング装置に取付け、ＣＦ4、
Ａｒ、Ｏ2の混合ガスを流してプラズマを発生させ、シ
リコンウエハをエッチングした。初期厚みを３ｍｍと
し、残留厚みが０．５ｍｍになった点をライフとした。
本発明プラズマエッチング用電極板の物性値及び測定値
を表１に示す。
【００２８】比較例１ 液状フェノール樹脂を用い、実施例１と同様な方法によ
りガラス状炭素を得、実施例１と同様に試験を行った。
この結果を表１に示す。
りガラス状炭素を得、実施例１と同様に試験を行った。
この結果を表１に示す。
【００２９】比較例２特開平３−２８５０８６号公報の実施例１〜３の記載に
従い、 フルフリルアルコールにｐ−トルエンスルホン酸
を０．４重量部加え、混合した。この重合物を脱泡処理
した後、ガラスシャーレーにあけ、実施例１と同様の方
法によりガラス状炭素板を得、実施例１と同様に試験を
行った。その結果を表１に示す。
従い、 フルフリルアルコールにｐ−トルエンスルホン酸
を０．４重量部加え、混合した。この重合物を脱泡処理
した後、ガラスシャーレーにあけ、実施例１と同様の方
法によりガラス状炭素板を得、実施例１と同様に試験を
行った。その結果を表１に示す。
【００３０】比較例３ フルフリルアルコールにｐ−トルエンスルホン酸を０．
４重量部加え、混合した。この重合物を脱泡処理した
後、ガラスシャーレーにあけ、２００℃まで１℃／時間
の条件で硬化させた。次に、これを粉砕して平均粒形３
０〜７０μｍの粉末を得た。この粉末に同種のフラン樹
脂を混合し、再度、実施例１と同様の条件によりガラス
状炭素板を得、実施例１と同様に試験を行った。その結
果を表１に示す。
４重量部加え、混合した。この重合物を脱泡処理した
後、ガラスシャーレーにあけ、２００℃まで１℃／時間
の条件で硬化させた。次に、これを粉砕して平均粒形３
０〜７０μｍの粉末を得た。この粉末に同種のフラン樹
脂を混合し、再度、実施例１と同様の条件によりガラス
状炭素板を得、実施例１と同様に試験を行った。その結
果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】本発明は以上のとおりであり、本発明のプ
ラズマエッチング用電極板は高精度なエッチング加工を
行うことができ、しかも耐久性に優れている。
ラズマエッチング用電極板は高精度なエッチング加工を
行うことができ、しかも耐久性に優れている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 C23F 4/00
Claims (4)
- 【請求項１】 ポリカルボジイミド樹脂を原料として製
造し、その嵩密度が１．５３乃至１．５５ｃｍ 3 である
ガラス状炭素材からなることを特徴とするプラズマエッ
チング用電極板。 - 【請求項２】 ガラス状炭素材は、その気孔率が０乃至
０．０２％である請求項１に記載のプラズマエッチング
用電極板。 - 【請求項３】 ガラス状炭素材は、その曲げ強度が１３
００乃至１９００ｋｇｆ／ｃｍ2である請求項１に記載
のプラズマエッチング用電極板。 - 【請求項４】 ポリカルボジイミド樹脂を原料として製
造し、その嵩密度が１．５３乃至１．５５ｃｍ 3 である
ガラス状炭素材からなることを特徴とするプラズマエッ
チング用治具。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17925692A JP3337240B2 (ja) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | プラズマエッチング用電極板及び治具 |
| US08/071,399 US5871609A (en) | 1992-06-12 | 1993-06-04 | Electrode plate and jig for use in plasma etching |
| EP93109028A EP0573915A1 (en) | 1992-06-12 | 1993-06-04 | Electrode plate and jig for use in plasma etching |
| CA002098162A CA2098162A1 (en) | 1992-06-12 | 1993-06-10 | Electrode plate and jig for use in plasma etching |
| KR1019930010736A KR100287332B1 (ko) | 1992-06-12 | 1993-06-12 | 플라즈마 에칭용 전극판 및 지그 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17925692A JP3337240B2 (ja) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | プラズマエッチング用電極板及び治具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05347278A JPH05347278A (ja) | 1993-12-27 |
| JP3337240B2 true JP3337240B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=16062674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17925692A Expired - Fee Related JP3337240B2 (ja) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | プラズマエッチング用電極板及び治具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3337240B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10130055A (ja) * | 1996-10-24 | 1998-05-19 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置用電極板の製造方法 |
-
1992
- 1992-06-12 JP JP17925692A patent/JP3337240B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05347278A (ja) | 1993-12-27 |
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