JP3447023B2 - Electrode plate for plasma etching - Google Patents

Electrode plate for plasma etching

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JP3447023B2
JP3447023B2 JP16145995A JP16145995A JP3447023B2 JP 3447023 B2 JP3447023 B2 JP 3447023B2 JP 16145995 A JP16145995 A JP 16145995A JP 16145995 A JP16145995 A JP 16145995A JP 3447023 B2 JP3447023 B2 JP 3447023B2
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plasma etching
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元弘 山本
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Tokai Carbon Co Ltd
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/32Non-oxide glass compositions, e.g. binary or ternary halides, sulfides or nitrides of germanium, selenium or tellurium

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、ICやLSI等の半導
体集積回路の製造工程において、ウエハ面のポリシリコ
ン、酸化膜、窒化膜等をプラズマによりドライエッチン
グ加工する際に用いるプラズマエッチング用電極板に関
する。 【0002】 【従来の技術】プラズマエッチング加工は、一対の平行
平面電極を設置したRIE(ReactiveIon Etching)装置
内に反応性ガス(C, H,F原子含有ガス)を導入しな
がら電極間に高周波電力を印加して放電させ、生じたガ
スプラズマを用いてフオトレジストされていない部分を
エッチングして高精度で微細な回路パターンを形成する
処理工程である。このプラズマエッチング処理に用いら
れる平面電極には、優れた導電性のほか、ウエハを汚染
しない高純度性および容易にエッチングされない化学的
安定性が必要とされており、現状ではこれらの材質要件
を満たすものとしてガラス状カーボン製の電極板が有用
されている。 【0003】ガラス状カーボン材は、熱硬化性樹脂を炭
化して得られる巨視的に無孔組織の三次元網目構造を呈
するガラス質の硬質炭素質物で、高強度、化学的安定
性、ガス不透過性、耐摩耗性、自己潤滑性、堅牢性など
に優れ、不純物が少ない等の特性を有しており、特にプ
ラズマエッチング処理中にウエハを汚損する原因となる
微小なパーティクルが組織から剥落し難い利点がある。
しかしながら、近時、半導体集積度がますます増大する
傾向にあり、このためプラズマエッチング用の電極材に
もウエハ面に付着するパーティクルの個数レベルや消耗
度合の低減化に対する厳しい要求がなされている。 【0004】このため、プラズマエッチング用を目的と
するガラス状カーボン電極の材質改良に関する提案が数
多くなされている。例えば純度、気孔率、気孔径、結晶
構造その他の材質性状を対象とするものとして、気孔率
が0.0002〜0.0020%で結晶子がX線回折で
検出されず、かつ不純物含有量が5ppm 以下のガラス状
カーボン材料からなるプラズマ装置用カーボン部材(特
開平3−33007 号公報) 、最大気孔径1μm 以下、平均
気孔径0.7μm 以下で気孔率が1%以下の組織特性を
有する高純度ガラス状カーボンからなるプラズマエッチ
ング用電極板(特開平3−119723号公報)、高純度のガ
ラス状カーボンからなる厚さ2mm以上の板状体であり、
表面および内部組織に粒界が実質的に存在せず、最大気
孔径が1μm 以下のプラズマエッチング用電極板(特開
平3−285086号公報) 、純度特性が総灰分5ppm 以下、
金属不純物2ppm 以下、総硫黄分30ppm 以下で、結晶
特性が結晶面間隔(002) 0.375nm以下、結晶子(00
2) の大きさが1.3nm以上で、かつ材質特性が比重
1.50以上、曲げ強度が1100kg/cm2以上のガラス
状カーボンからなるプラズマエッチング用電極板(特開
平5−320955号公報)、格子定数Co(002)が6.990
オングストローム以下の結晶を有するガラス状炭素から
なるプラズマエッチング用電極板(特開平6−128761号
公報) 、プラズマにより消耗する部位の表面平滑度がR
max 6μm 以下であるガラス状炭素からなるプラズマエ
ッチング用電極板(特開平6−128762号公報) などが提
案されている。 【0005】また、原料樹脂を主要構成としたものとし
て、フェノール樹脂およびポリカルボジイミド樹脂を原
料として製造したガラス状炭素材からなるプラズマエッ
チング用電極板(特開平5−347276号公報) や、ポリカ
ルボジイミド樹脂を原料として製造したガラス状炭素材
からなるプラズマエッチング用電極板(特開平5−3472
78号公報) なども提案されている。 【0006】更に、近年では、ガラス状カーボン電極は
プラズマによって炭素原子がスパッタされてウエハを汚
染したり、材質内部の組織欠陥により微細パーティクル
が脱落する現象が避けられない問題を解消するため、純
度、化学的安定性および組織破壊等を招かないプラズマ
エッチング用電極材として、シリコン単結晶で構成した
ものが提案されている(特開平6−177076号公報、同6
−283469号公報)。ところが、Si単結晶は引上げサイ
ズに制約を受けるため大型寸法の円板についての生産性
は乏しく、また特開平6−283469号公報記載の発
明のように例えばSi単結晶の円板部とガラス状カーボ
ンのリング部を接合する構造にした場合には、両材質の
熱膨張率の差により使用過程で歪変形が生じる危惧があ
る。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、プラズ
マエッチング用電極板を構成するガラス状カーボン材の
組織改良について多角的に研究を進める過程で、ガラス
状カーボン材の組織中に一定量のSiを均一に分散含有
させると、パーティクルの発生が抑制されると共にエッ
チング処理時の電極消耗速度が減少し、かつ極めて均一
に消耗が進行する事実を確認した。 【0008】本発明は上記の知見に基づいて開発された
もので、その目的とするところは、電極消耗が少なく、
微細パーティクルの発生がない状態で均一なドライエッ
チング処理を行う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。 【0009】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるプラズマエッチング用電極板は、−O
−Si−O−で架橋された熱硬化性樹脂の成形体を焼成
炭化して得られた、原子レベルのSiがガラス状カーボ
ン組織中に0.1〜10重量%の範囲で均一な連続相と
して分散含有する組織性状を備えたSi含有ガラス状カ
ーボン材からなることを構成上の特徴とする。 【0010】本発明を構成するSi含有ガラス状カーボ
ン材は、ガラス状カーボン組織中に分散含有するSi成
分が原子レベルに分布する複合組織であることが好適で
あり、特に−O−Si−O−で架橋された熱硬化性樹脂
の成形体を焼成炭化して得られ、原子レベルのSiがガ
ラス状カーボン組織中に均一な連続相として分布する組
織性状を備える場合に優れた効果が発揮される。原子レ
ベルのSiがガラス状カーボン組織中に均一な連続相と
して分布する組織性状とは、実質的にSiとCとの粒界
が存在せず、透過型電子顕微鏡(TEM) の観察によってS
i成分が識別できない組織状態を指す。 【0011】ガラス状カーボン組織中に分散するSi
は、脆弱なガラス状カーボン組織を強化してパーティク
ルの脱落を防止すると共に、均一で進行速度の少ないエ
ッチング消耗度合を確保するために機能する成分で、そ
の含有量は0.1〜10重量%、好ましくは2〜8重量
%の範囲に設定する。このSi含有量が0.1重量%を
下回ると電極消耗量の低減化を図ることができず、また
10重量%を越えると原子レベルのSi分散状態を維持
できなくなって寧ろパーティクルの発生を増加させる原
因となる。 【0012】上記の組織性状を備えるSi含有ガラス状
カーボン材からなる本発明のプラズマエッチング用電極
板は、熱硬化性樹脂と1分子中に単一のSi原子を有す
るSiアルコキシドの加水分解物を有機溶媒中で撹拌混
合し、架橋反応により得られるゲル化物を板状体に硬化
成形したのち、板状成形体を非酸化性雰囲気下で800
℃以上の温度域で焼成炭化処理する方法で製造すること
ができる。具体的な製造プロセスは、以下のとおりであ
る。 【0013】ガラス状カーボンの原料となる熱硬化性樹
脂としては、例えばフェノール系樹脂、フラン系樹脂、
ポリイミド系樹脂、ポリカルボジイミド系樹脂、ポリア
クリロニトリル系樹脂、ピレン−フェナントレン系樹
脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、エポキシ系樹脂あるいはこ
れらの混合樹脂等が用いられる。特に樹脂を非酸化性雰
囲気下で800℃の温度により焼成したときに残留する
残炭率が45重量%以上のフェノール樹脂、フラン系樹
脂もしくはこれらの混合樹脂が好ましく使用される。 【0014】Si源として選択使用される1分子中に単
一のSi原子を有するSiアルコキシドは、一般式Si
(OR)n またはRn Si(OR)n (但し、Rはアル
キル基またはアリール基、nは1以上の整数を表す)で
示される化合物であれば種類に限定はないが、2個以上
のSi原子が結合するポリシラン、ポリシロキサン、ポ
リシラザン等の化合物は対象とならない。使用可能な単
一Si原子を有するSiアルコキシドとしては、例えば
メトキシシラン、エトキシシラン、ブトキシシラン、プ
ロポキシシラン、イソプロポキシシラン、ジエトキシシ
ラン、ジブトキシシラン、ジプロポキシシラン、トリメ
トキシシラン、トリエトキシシラン、トリブトキシシラ
ン、トリプロポキシシラン、テトラメトキシシラン、テ
トラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラプ
ロポキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチ
ルエトキシシラン、トリ−n−プロピルメトキシシラ
ン、トリ−n−プロピルエトキシシラン、トリ−n−ブ
チルメトキシシラン、トリ−iso−ブチルメトキシシ
ラン、トリシクロヘキシルメトキシシラン、トリシクロ
ヘキシルエトキシシラン、ビス(2−エチルヘキシル)
ジメトキシシラン、ビス(2−エチルヘキシル)ジエト
キシシラン等を挙げることができる。しかし、本発明の
目的には反応性の良好な低分子量のテトラメトキシシラ
ン〔Si(OCH3)4〕やテトラエトキシシラン〔Si(OC
2H5)4〕が好ましく、とくに後者のテトラエトキシシラ
ンが好適に使用される。 【0015】1分子中に単一のSi原子を有するSiア
ルコキシド(以下、単に「Siアルコキシド」という)
は、有機溶媒に対し50容量%以下の濃度になるように
添加し、予め適量の水(Siアルコキシドに対して1〜
2モル相当量)を加えて加水分解し、有機溶媒中で熱硬
化性樹脂と混合する。Siアルコキシドと熱硬化性樹脂
は、それぞれ無水アルコール系の有機溶媒に添加して十
分に撹拌したのち、さらに超音波分散処理を施してから
混合することが好ましく、この撹拌混合と超音波分散処
理を順次に施すことにより凝集している構成分子を効果
的に解体することが可能となる。このため、その後の操
作段階におけるSiアルコキシド相互の反応および凝集
化が抑制され、安定した単分子の分散状態が保持され
る。 【0016】Siアルコキシドと熱硬化性樹脂の混合
は、加水分解したSiアルコキシド溶液を撹拌しなが
ら、熱硬化性樹脂液に徐々に添加する方法で行われる。
この際、熱硬化性樹脂の添加量は、最終的にガラス状カ
ーボン組織に占めるSiの含有量が0.1〜10重量%
になる量比に調整する。混合時、溶液がアルカリ性であ
ると急激に重縮合が進行して球状ポリマーを形成するた
め、例えば無水化したアルコール可溶性の有機酸を用い
て溶液のpHを酸性側に調整することが好ましい。 【0017】Siアルコキシド溶液と熱硬化性樹脂液を
混合すると、熱硬化性樹脂中のC−OH基と加水分解さ
れたSiアルコキシドのシラノール基(Si-OH) 間で架橋
反応が起こり、次第にゲル化する。この架橋反応は、シ
ラノール間の脱水縮合反応に比べて極めて速いため、容
易に熱硬化性樹脂を−O−Si−O−で架橋した状態の
ゲル化物が得られる。したがって、成形体はSiアルコ
キシド溶液と熱硬化性樹脂液の混合液がゲル化する前に
型枠に流し込み、必要に応じて真空脱泡処理を施したの
ち室温から70℃に加温し、ゲル化と同時に硬化させる
方法により形成することが好ましい。成形手段として
は、このほか遠心成形、射出成形、トランスファー成
形、圧縮成形、積層成形など適宜な方法を採用すること
ができる。 【0018】ついで、硬化成形体を黒鉛坩堝に詰める
か、黒鉛板で挟持した状態で、窒素、アルゴン等の不活
性雰囲気に保たれた電気炉、あるいはリードハンマー炉
に詰めて800℃以上の温度域、好ましくは1000〜
2500℃の温度範囲で焼成炭化処理し、熱硬化性樹脂
成分をガラス状カーボンに転化する。この焼成炭化段階
で脱酸素反応が進行し、Siが0.1〜10重量%の範
囲でガラス状カーボン組織中に原子レベルの均一な連続
相として分布する組織性状となる。 【0019】なお、電極板に設ける貫通小孔は、焼成炭
化前の成形体に予め炭化時の寸法収縮率を見込んで穿設
するか、焼成後の炭素板に放電加工により穿設するかの
いずれかの方法で行うことができる。 【0020】 【作用】本発明に係るプラズマエッチング用電極板は、
ガラス状カーボン組織中のSiを0.1〜10重量%の
範囲で分散含有する複合組成、特に好適には−O−Si
−O−が架橋された熱硬化性樹脂の成形体を焼成炭化し
て得られる原子レベルのSiがガラス状カーボン組織中
に均一な連続相として分布する組織性状を備えている。
この組織性状は、Si成分が微粒子状態で分散する組織
とは異なり、組織内にSiとCとの粒界が存在しないア
ロイ状の連続固溶相を呈しており、巨視的にはガラス状
カーボン単独の組織構造と実質的に相違は認められない
が、微視的にはガラス状カーボン組織の一部のCがSi
に置換して−C−Si−C−で結合された連続相を有す
る特有の複合形態を呈している。 【0021】ガラス状カーボン板をプラズマエッチング
用電極に用いた場合の消耗度合は、用いるガラス状カー
ボンの純度、結晶構造、表面状態などが複雑に影響して
微妙に変動するが、消耗過程の表面状態は組織粒子が球
状となり、使用時におけるパーティクルの発生やエッチ
ングレートの不均一化はこのような組織粒子が大きな単
位で球状消耗したり、組織に局部的な不均質部分が存在
する場合に生じ易い。本発明のプラズマエッチング用電
極板は、上記のようにガラス状カーボン組織中に一定量
のSiが原子レベルで均一な連続相として分布してお
り、このSiが微細な空隙を充填結合して消耗過程でガ
ラス状カーボン組織が球状粒となる現象を効果的に抑制
する機能を営む。かかる作用に基づいて、消耗度合が少
なく、パーティクルの発生がない状態で均一消耗速度に
よる安定なエッチング加工が可能となる。 【0022】 【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して具
体的に説明するが、本発明の実施態様はこれら実施例に
限定されるものではない。 【0023】実施例1〜5、比較例1〜2 テトラエトキシシラン〔Si(OC2H5)4〕を濃度が50容量
%になるように無水のエタノールに溶解し、スターラー
で30分間撹拌したのち超音波振動装置により2時間分
散処理を施した。この溶液にテトラエトキシシランに対
して0.03モル相当量の無水化した酢酸と1モル相当
量の水を滴下し、スターラーで1時間撹拌混合してテト
ラエトキシシランを加水分解させた。ついで、加水分解
後のテトラエトキシシランを撹拌しながら、予め無水の
エタノールに溶解しスターラーで30分間撹拌したのち
超音波振動装置により2時間分散処理を施したフェノー
ル樹脂液を徐々に添加し、引き続きスターラーで1時間
撹拌して均一になるまで混合した。この混合液を型枠に
流し込み、真空装置内で脱泡処理して室温から70℃ま
で加温して、架橋反応により生成したゲル化物を硬化し
た。得られた硬化成形体を窒素雰囲気に保持された加熱
炉に移し、10℃/hrの昇温速度で2000℃まで加
熱して焼成炭化した。このようにしてSi含有量の異な
るSi含有ガラス状カーボン材(直径280mm、厚さ4
mm) を製造した。 【0024】製造された板状の各Si含有ガラス状カー
ボン材に2mm間隔で直径0.5mmの貫通孔を放電加工法
で形成し、ついで研磨材粒度 #800を用いて表面を平
滑にバフ研磨してプラズマエッチング用電極板を得た。 【0025】次に、製造した各電極板をプラズマエッチ
ング装置にセットし、反応ガス;CF4 、キャリアーガ
ス;Ar、反応チャンバー内のガス圧;1Torr、電源周
波数;13.5MHz の条件で8インチのSiウエハー酸
化膜のプラズマエッチング処理を行い、100時間経過
後の電極板の肉厚減少量を測定した。また、パーティク
ルの発生状況およびウエハのエッチング状況を観察評価
し、その結果をガラス状カーボン組織中のSi含有量と
対比させて表1に示した。なお、パーティクルの発生状
況は、1エッチング中にウエハ面に落下した0.3μm
以上のカーボン粒子の有無で判定した。 【0026】比較例3 テトラエトキシシランを混合せず、フェノール樹脂のみ
を原料として実施例1に準じてガラス状カーボン材から
なるプラズマエッチング用電極板を製造した。この電極
板につき、実施例1と同様にエッチング処理を行った結
果を表1に併載した。 【0027】 【表1】 【0028】表1の結果から、実施例による電極板のプ
ラズマエッチング消耗量はいずれも0.5mm以下と少な
く、パーティクルの発生がなく、電極消耗も均一であっ
た。これに対し、Si含有量が0.1未満のガラス状カ
ーボン材では電極消耗量が大きくなり、またSi含有量
が12重量%の比較例2ではパーティクルが発生し、電
極消耗も不均一となることが認められた。 【0029】 【発明の効果】以上のとおり、本発明によればガラス状
カーボン組織中に一定量のSiが分散含有するSi含有
ガラス状カーボン材を選択することにより、消耗が少な
いうえ、パーティクル発生がなく均一なエッチングレー
トで操業することができる高性能のプラズマエッチング
用電極板を提供することができる。したがって、安定し
たエッチング加工が保証されるうえ、電極板の耐用寿命
が大幅に延長されて交換回数が減少するから、エッチン
グのランニングコストを低減化する効果がもたらされ
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a process for manufacturing a semiconductor integrated circuit such as an IC or an LSI by drying a polysilicon, an oxide film or a nitride film on a wafer surface by plasma. The present invention relates to an electrode plate for plasma etching used for etching. 2. Description of the Related Art In plasma etching, a reactive gas (C, H, F atom-containing gas) is introduced into an RIE (Reactive Ion Etching) apparatus provided with a pair of parallel plane electrodes while a high frequency is applied between the electrodes. This is a processing step of forming a high-precision fine circuit pattern by applying electric power to discharge and etching a non-photoresist part using generated gas plasma. The planar electrodes used in this plasma etching process need to have excellent conductivity, high purity that does not contaminate the wafer, and chemical stability that is not easily etched, and currently meet these material requirements. As such, an electrode plate made of glassy carbon is useful. [0003] A glassy carbon material is a vitreous hard carbonaceous material having a macroscopically non-porous three-dimensional network structure obtained by carbonizing a thermosetting resin and having high strength, chemical stability, and gas resistance. Excellent properties such as permeability, abrasion resistance, self-lubricating property, and robustness, and low impurity content.Especially, minute particles that cause soiling of the wafer during the plasma etching process are separated from the tissue. There are difficult advantages.
However, recently, the degree of integration of semiconductors has been increasing more and more, and therefore strict requirements have been placed on the electrode material for plasma etching to reduce the number level and the degree of wear of particles adhering to the wafer surface. [0004] For this reason, many proposals have been made regarding improvement of the material of a glassy carbon electrode for plasma etching. For example, assuming that the purity, porosity, pore diameter, crystal structure and other material properties are the targets, the porosity is 0.0002 to 0.0020%, the crystallite is not detected by X-ray diffraction, and the impurity content is A carbon member for a plasma device made of a glassy carbon material of 5 ppm or less (Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-33007) has a structure having a maximum porosity of 1 μm or less, an average porosity of 0.7 μm or less, and a porosity of 1% or less. An electrode plate for plasma etching made of high-purity glassy carbon (Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-119723), a plate made of high-purity glassy carbon and having a thickness of 2 mm or more;
An electrode plate for plasma etching having substantially no grain boundaries on the surface and internal structure and having a maximum pore diameter of 1 μm or less (Japanese Patent Laid-Open No. 3-285086);
When the metal impurities are 2 ppm or less, the total sulfur content is 30 ppm or less, the crystal characteristics are (002) 0.375 nm or less, and the crystallite (00
2) An electrode plate for plasma etching made of glassy carbon having a size of 1.3 nm or more, a material property of specific gravity of 1.50 or more, and a bending strength of 1100 kg / cm 2 or more (JP-A-5-320955) , The lattice constant Co (002) is 6.990.
An electrode plate for plasma etching made of glassy carbon having a crystal of Å or less (Japanese Patent Laid-Open No. 6-128761).
An electrode plate for plasma etching made of glassy carbon having a maximum of 6 μm or less (Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-128762) has been proposed. [0005] Further, as a material mainly composed of a raw material resin, an electrode plate for plasma etching made of a glassy carbon material produced from a phenol resin and a polycarbodiimide resin (JP-A-5-347276), Electrode plate for plasma etching made of glassy carbon material manufactured from resin (JP-A-5-3472)
No. 78 gazette). Further, in recent years, the glassy carbon electrode has a high purity because it eliminates the problem that the carbon atoms are sputtered by plasma to contaminate the wafer and that the fine particles fall off due to the structure defect inside the material. In addition, as an electrode material for plasma etching that does not cause chemical stability and tissue destruction, a material composed of silicon single crystal has been proposed (JP-A-6-177076 and JP-A-6-177076).
-283469). However, the productivity of large-sized disks is poor because the Si single crystal is restricted by the pulling size, and for example, as in the invention described in JP-A-6-283469, the disk portion of Si single crystal and In the case of a structure in which the carbon ring portions are joined, there is a concern that strain deformation may occur during the use process due to the difference in thermal expansion coefficient between the two materials. SUMMARY OF THE INVENTION The inventors of the present invention have been conducting various researches on the improvement of the structure of the glassy carbon material constituting the electrode plate for plasma etching, and have found that the structure of the glassy carbon material has not been improved. It has been confirmed that, when a certain amount of Si is uniformly dispersed and contained, the generation of particles is suppressed, the electrode consumption rate during the etching process is reduced, and the consumption proceeds extremely uniformly. [0008] The present invention has been developed based on the above findings, and its object is to reduce electrode wear,
An object of the present invention is to provide an electrode plate for plasma etching that can perform a uniform dry etching process without generating fine particles. In order to achieve the above object, an electrode plate for plasma etching according to the present invention comprises -O
Atomic level Si obtained by calcining and carbonizing a molded article of a thermosetting resin cross-linked with —Si—O— in a glassy carbon structure having a uniform continuous phase in a range of 0.1 to 10% by weight. It is characterized in that it is composed of a Si-containing glassy carbon material having a texture property of being dispersed and contained. The Si-containing glassy carbon material constituting the present invention is preferably a composite structure in which the Si component dispersed and contained in the glassy carbon structure is distributed at the atomic level, particularly -O-Si-O. -An excellent effect is exhibited when the molded product of the thermosetting resin cross-linked in-is obtained by calcining and carbonizing, and has a structural property in which atomic-level Si is distributed as a uniform continuous phase in a glassy carbon structure. You. The microstructure in which Si at the atomic level is distributed as a uniform continuous phase in the glassy carbon microstructure means that there is substantially no grain boundary between Si and C, and the microstructure is determined by observation with a transmission electron microscope (TEM).
Refers to a tissue state in which the i component cannot be identified. Si dispersed in glassy carbon structure
Is a component that functions to strengthen the fragile glassy carbon structure to prevent the particles from falling off, and to ensure a uniform and low progress rate of etching consumption. The content is 0.1 to 10% by weight. , Preferably in the range of 2 to 8% by weight. If the Si content is less than 0.1% by weight, it is not possible to reduce the amount of electrode consumption, and if it exceeds 10% by weight, it is not possible to maintain an atomic Si dispersion state, but rather, the generation of particles increases. This can cause The electrode plate for plasma etching of the present invention comprising the Si-containing glassy carbon material having the above-mentioned structural properties comprises a thermosetting resin and a hydrolyzate of a Si alkoxide having a single Si atom in one molecule. After stirring and mixing in an organic solvent, the gelled product obtained by the cross-linking reaction is cured and molded into a plate, and then the plate is molded under a non-oxidizing atmosphere for 800 minutes.
It can be produced by a method of performing a carbonization treatment in a temperature range of not less than ° C. The specific manufacturing process is as follows. The thermosetting resin used as the raw material of the glassy carbon includes, for example, a phenol resin, a furan resin,
Polyimide-based resins, polycarbodiimide-based resins, polyacrylonitrile-based resins, pyrene-phenanthrene-based resins, polyvinyl chloride-based resins, epoxy-based resins, and mixed resins thereof are used. In particular, a phenol resin, a furan-based resin or a mixed resin thereof having a residual carbon ratio of 45% by weight or more when the resin is fired at a temperature of 800 ° C. in a non-oxidizing atmosphere is preferably used. The Si alkoxide having a single Si atom in one molecule selected and used as the Si source is represented by the general formula Si
(OR) n or R n Si (OR) n (where R represents an alkyl group or an aryl group, and n represents an integer of 1 or more). Compounds such as polysilane, polysiloxane, and polysilazane to which Si atoms are bonded are not included. Examples of usable Si alkoxides having a single Si atom include methoxysilane, ethoxysilane, butoxysilane, propoxysilane, isopropoxysilane, diethoxysilane, dibutoxysilane, dipropoxysilane, trimethoxysilane, and triethoxysilane. , Tributoxysilane, tripropoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrabutoxysilane, tetrapropoxysilane, trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, tri-n-propylmethoxysilane, tri-n-propylethoxysilane, tri- -N-butylmethoxysilane, tri-iso-butylmethoxysilane, tricyclohexylmethoxysilane, tricyclohexylethoxysilane, bis (2-ethylhexyl)
Examples thereof include dimethoxysilane and bis (2-ethylhexyl) diethoxysilane. However, for the purpose of the present invention, low-molecular-weight tetramethoxysilane [Si (OCH 3 ) 4 ] or tetraethoxysilane [Si (OC
2 H 5) 4] are preferred, particularly the latter tetraethoxysilane are preferably used. Si alkoxide having a single Si atom in one molecule (hereinafter simply referred to as "Si alkoxide")
Is added so as to have a concentration of 50% by volume or less with respect to the organic solvent, and an appropriate amount of water (1 to
(Equivalent to 2 mol) and hydrolyze, and mixed with a thermosetting resin in an organic solvent. It is preferable that the Si alkoxide and the thermosetting resin are each added to an anhydrous alcohol-based organic solvent, sufficiently stirred, and then subjected to an ultrasonic dispersion treatment and then mixed. Sequential application makes it possible to effectively dissolve aggregated constituent molecules. For this reason, the reaction and agglomeration of the Si alkoxide in the subsequent operation stage are suppressed, and a stable unimolecular dispersion state is maintained. The mixing of the Si alkoxide and the thermosetting resin is performed by a method in which the hydrolyzed Si alkoxide solution is gradually added to the thermosetting resin liquid while stirring.
At this time, the addition amount of the thermosetting resin is such that the Si content in the glassy carbon structure is finally 0.1 to 10% by weight.
Adjust the amount ratio so that At the time of mixing, if the solution is alkaline, polycondensation proceeds rapidly to form a spherical polymer. Therefore, it is preferable to adjust the pH of the solution to an acidic side using, for example, an anhydrous alcohol-soluble organic acid. When the Si alkoxide solution and the thermosetting resin liquid are mixed, a cross-linking reaction occurs between the C-OH group in the thermosetting resin and the silanol group (Si-OH) of the hydrolyzed Si alkoxide, and gradually the gel is formed. Become Since this crosslinking reaction is much faster than the dehydration condensation reaction between silanols, a gelled product in a state where the thermosetting resin is easily crosslinked with -O-Si-O- can be obtained. Therefore, the molded article is poured into a mold before the mixture of the Si alkoxide solution and the thermosetting resin liquid gels, and if necessary, subjected to vacuum defoaming treatment, and then heated from room temperature to 70 ° C. It is preferably formed by a method of curing simultaneously with the formation. As the molding means, an appropriate method such as centrifugal molding, injection molding, transfer molding, compression molding, and lamination molding can be adopted. Then, the cured molded body is packed in a graphite crucible or sandwiched between graphite plates, and then packed in an electric furnace or a lead hammer furnace kept in an inert atmosphere of nitrogen, argon or the like, and heated to a temperature of 800 ° C. or more. Range, preferably 1000-
A calcining treatment is performed in a temperature range of 2500 ° C. to convert the thermosetting resin component into glassy carbon. The deoxygenation reaction proceeds in this calcined carbonization stage, and Si has a texture characteristic of being distributed as a uniform continuous phase at the atomic level in the glassy carbon structure in the range of 0.1 to 10% by weight. The small through-holes provided in the electrode plate are formed in the compact before firing and carbonization in consideration of the dimensional shrinkage ratio during carbonization in advance, or are formed in the carbon plate after firing by electric discharge machining. This can be done in either way. The electrode plate for plasma etching according to the present invention comprises:
A composite composition containing Si in a glassy carbon structure in a range of 0.1 to 10% by weight, particularly preferably -O-Si
Atomic level Si obtained by calcining and carbonizing a molded product of a thermosetting resin in which —O— has been crosslinked is provided with a structural property in which the Si at an atomic level is distributed as a uniform continuous phase in a glassy carbon structure.
This structure characteristic is different from the structure in which the Si component is dispersed in the state of fine particles, and exhibits an alloy-like continuous solid solution phase in which there is no grain boundary between Si and C in the structure. Although there is no substantial difference from the single structure, microscopically, a part of C in the glassy carbon structure is Si
To form a unique composite morphology having a continuous phase bonded by -C-Si-C-. When a glassy carbon plate is used as an electrode for plasma etching, the degree of consumption varies slightly depending on the purity, crystal structure, surface condition, etc. of the glassy carbon used. The condition is that the tissue particles become spherical, and the generation of particles during use and unevenness of the etching rate occur when such tissue particles are spherically consumed in large units or when there is a local heterogeneous part in the tissue. easy. In the electrode plate for plasma etching of the present invention, as described above, a certain amount of Si is distributed in the glassy carbon structure as a uniform continuous phase at the atomic level, and this Si fills and bonds fine voids and is consumed. It functions to effectively suppress the phenomenon that the glassy carbon structure becomes spherical grains in the process. Based on this effect, a stable etching process with a uniform consumption rate can be performed in a state where the degree of wear is small and no particles are generated. EXAMPLES Examples of the present invention will be specifically described below in comparison with comparative examples, but the embodiments of the present invention are not limited to these examples. Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 2 Tetraethoxysilane [Si (OC 2 H 5 ) 4 ] was dissolved in anhydrous ethanol so as to have a concentration of 50% by volume, and stirred with a stirrer for 30 minutes. After that, dispersion treatment was performed for 2 hours by an ultrasonic vibration device. To this solution, 0.03 mol equivalent of anhydrous acetic acid and 1 mol equivalent of water were added dropwise to tetraethoxysilane, and the mixture was stirred and mixed with a stirrer for 1 hour to hydrolyze tetraethoxysilane. Then, while stirring the hydrolyzed tetraethoxysilane, the phenol resin liquid previously dissolved in anhydrous ethanol, stirred for 30 minutes with a stirrer, and then subjected to a dispersion treatment for 2 hours by an ultrasonic vibrator was gradually added. Stir for 1 hour with a stirrer and mix until uniform. The mixed solution was poured into a mold, defoamed in a vacuum device, and heated from room temperature to 70 ° C. to harden a gel formed by the crosslinking reaction. The obtained cured molded body was transferred to a heating furnace maintained in a nitrogen atmosphere, and heated to 2000 ° C. at a rate of 10 ° C./hr to carbonize by firing. In this way, the Si-containing glassy carbon material having a different Si content (diameter 280 mm, thickness 4
mm). Through holes having a diameter of 0.5 mm are formed at intervals of 2 mm in each of the manufactured plate-shaped Si-containing glassy carbonaceous materials by an electric discharge machining method, and then the surface is buff-polished smoothly using an abrasive particle size of # 800. Thus, an electrode plate for plasma etching was obtained. Next, each of the manufactured electrode plates was set in a plasma etching apparatus, and the reaction gas was 8 inches under the following conditions: CF 4 , carrier gas; Ar, gas pressure in the reaction chamber: 1 Torr, power supply frequency: 13.5 MHz. Was subjected to plasma etching of the silicon wafer oxide film, and the thickness reduction of the electrode plate after 100 hours was measured. Further, the state of generation of particles and the state of etching of the wafer were observed and evaluated, and the results are shown in Table 1 in comparison with the Si content in the glassy carbon structure. In addition, the generation state of the particles was 0.3 μm which fell on the wafer surface during one etching.
The determination was made based on the presence or absence of the above carbon particles. Comparative Example 3 An electrode plate for plasma etching made of a glassy carbon material was produced according to Example 1 using only phenol resin as a raw material without mixing tetraethoxysilane. Table 1 also shows the results of etching the electrode plate in the same manner as in Example 1. [Table 1] From the results shown in Table 1, the amount of plasma etching consumption of the electrode plates according to the examples was as small as 0.5 mm or less, no particles were generated, and the electrode consumption was uniform. On the other hand, a glassy carbon material having a Si content of less than 0.1 causes a large amount of electrode consumption, and a comparative example 2 having a Si content of 12% by weight generates particles and nonuniform electrode consumption. It was recognized that. As described above, according to the present invention, by selecting a Si-containing glassy carbon material in which a certain amount of Si is dispersed and contained in a glassy carbon structure, consumption is reduced and particles are generated. A high-performance electrode plate for plasma etching that can be operated at a uniform etching rate without any problem can be provided. Therefore, stable etching is ensured, and the useful life of the electrode plate is greatly extended, and the number of replacements is reduced. Therefore, the effect of reducing the etching running cost is brought about.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 元弘 東京都港区北青山一丁目2番3号 東海 カーボン株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−64961(JP,A) 特開 平2−26867(JP,A) 特開 平5−347276(JP,A) 特開 平5−123923(JP,A) 特開 昭59−162175(JP,A) 特開 昭56−44732(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 C23F 4/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Motohiro Yamamoto, Inventor 1-2-3 Kitaaoyama, Minato-ku, Tokyo Tokai Carbon Co., Ltd. (56) References JP-A-6-64961 (JP, A) JP-A-2 JP-A-26867 (JP, A) JP-A-5-347276 (JP, A) JP-A-5-123923 (JP, A) JP-A-59-162175 (JP, A) JP-A-56-44732 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/3065 C23F 4/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 −O−Si−O−で架橋された熱硬化性
樹脂の成形体を焼成炭化して得られた、原子レベルの
iがガラス状カーボン組織中に0.1〜10重量%の範
囲で均一な連続相として分散含有する組織性状を備えた
Si含有ガラス状カーボン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。
(57) [Claims 1] Thermosetting crosslinked with -O-Si-O-
Atomic level S obtained by firing and carbonizing a resin molded product
An electrode plate for plasma etching, wherein i is made of a Si-containing glassy carbon material having a texture characteristic of being dispersed and contained as a uniform continuous phase in a range of 0.1 to 10% by weight in a glassy carbon structure .
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