JP3873277B2 - プラズマエッチング用多層シリコン電極板 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、スクラップとなるシリコン量の少ないプラズマエッチング用多層シリコン電極板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、半導体集積回路を製造する際に、ウエハをエッチングする必要があるが、このウエハをエッチングするためのプラズマエッチング用シリコン電極板として、近年、図3の一部断面説明図に示されるようなシリコン電極板1を冷却板3にボルト6で固定したプラズマエッチング用シリコン電極板9が用いられている。このシリコン電極板1は単結晶、多結晶、または柱状晶のシリコンからなるが、単結晶シリコンからなるシリコン電極板が最も好ましいとされ、最も多く使用されている。このシリコン電極板1を冷却板3にボルト6で固定してなるプラズマエッチング用シリコン電極板9を冷却板3の周囲に設けられた鍔部10により支持させることにより真空容器(図示せず)内のほぼ中央に固定し、一方、架台8の上にウエハ4を載置し、エッチングガス7をシリコン電極板1および冷却板3に設けられた貫通細孔5を通してウエハ4に向って流しながら高周波電圧を印加することによりシリコン電極板1とウエハ4の間にプラズマ11を発生させ、このプラズマ11がウエハ4に当ってウエハ4の表面をエッチングするようになっている。この時、シリコン電極板1の熱は冷却板3を通して放熱される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
シリコン電極板1は消耗によりウエハ4との間隔および貫通細孔5の径が大きく変化し、特に貫通細孔5のウエハ4に対抗する開口部はラッパ状に拡大するように変化する。したがって、プラズマ11の密度を均一に保持しウエハ4のエッチングレートを均一に保つことが要求される使用方法では、一枚のシリコン電極板を使用する時間が極めて短く限定されており、シリコン電極板1の消耗量が少ないにもかかわらず早期に交換される。そして交換したシリコン電極板はスクラップとなるためにシリコン電極板の大部分がスクラップとなる。近年、シリコン電極板の使用量の増加と共に一枚のシリコン電極板の厚さを厚くする傾向にあるところから、スクラップとなるシリコン量は益々増加しており、無駄な使い方がなされている。
一方、プラズマエッチング時間が極めて短い場合には薄いシリコン電極板を一枚使用することが考えられるが、薄いシリコン電極板を一枚使用してプラズマエッチングを行なうと、薄いシリコン電極板は加熱されてエッチングガス7の圧力に耐えられずに破損することがある、などの課題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者等は、かかる観点から、シリコン電極板の有効利用を図るべく研究を行った。その結果、
(イ)図1の断面図に示されるように、薄いシリコン電極板2,21,22を複数枚重ねて冷却板3にボルトで固定した多層シリコン電極板12を作製し、この多層シリコン電極板12は多層になっているので加熱されてもエッチングガスの圧力に対して十分な強度を有し、使用時間が短い場合にはウエハ4に最も近い薄いシリコン電極板2のみが消耗しているので、ウエハ4に最も近い薄いシリコン電極板2のみを交換することにより使用前の多層シリコン電極板と同じ状態にし、それによってプラズマの密度を均一に保持しウエハのエッチングレートを均一に保つことができ、また、薄いシリコン電極板2を一枚交換するだけでその他の薄いシリコン電極板21,22はそのまま利用できるので、スクラップとなるシリコン量を格段に少なくすることができる、
(ロ)また、シリコン電極板における貫通細孔の形成はシリコン電極板の厚さが厚くなるほど難しくなりコストも高くなり、例えば、ドリル加工の場合、シリコン電極板の厚さが厚くなるほど削りかすの排出が困難になり目詰まりを起こしやすいために穴あけ用のコストが高くなるが、薄いシリコン電極板は目詰まりを起こすことが極めて少なく、したがって穴あけコストは格段に安くなり、薄いシリコン電極板を複数枚重ねた多層シリコン電極板は従来の厚さの厚い1枚のシリコン電極板よりも穴あけコストが格段に安くなる、
(ハ)さらに、シリコン電極板における貫通細孔の形成に1穴でも失敗するとスクラップとなるので、厚いシリコン電極板の貫通細孔の形成に失敗した場合よりも薄いシリコン電極板の貫通細孔の形成に失敗した場合の方がスクラップとなるシリコン量が少なくなる、
(ニ)薄いシリコン電極板を複数枚重ねた多層シリコン電極板は、薄いシリコン電極板の枚数が多くなるほど取付け時にずれなどが生じて取扱い難くなるところから、図2に示されるように薄いシリコン電極板を複数枚重ねた多層シリコン電極板をケース13に収納したケース収納多層シリコン電極板14を作製し、このケース収納多層シリコン電極板14を冷却板3にボルト6で取り付けると、取り扱いが一層簡単になる、
などのという知見を得たのである。
【0005】
この発明は、かかる知見に基づいてなされたものであって、
(1)貫通細孔を有する複数枚の薄いシリコン電極板を重ねて貫通細孔を有する冷却板にボルトで固定してなるプラズマエッチング用多層シリコン電極板、
(2)貫通細孔を有する複数枚の薄いシリコン電極板を重ねてケースに収納したケース収納多層シリコン電極板を貫通細孔を有する冷却板にボルトで固定してなるプラズマエッチング用多層シリコン電極板、に特徴を有するものである。
【0006】
この発明のプラズマエッチング用シリコン電極板を図面に基づいて一層詳細に説明する。
図1は、この発明のプラズマエッチング用シリコン電極板の断面説明図であり、図1において、2、21、22は薄いシリコン電極板である。この薄いシリコン電極板2、21、22を重ねてこの発明の多層シリコン電極板12を構成する。その他の符号は先に図3で説明したのと同じであるからその他の符号の説明は省略する。薄いシリコン電極板は図1では3枚重ねているが、薄いシリコン電極板の重ね枚数は特に限定されるものではない。また、薄いシリコン電極板は単結晶からなることが好ましいが、多結晶、または柱状晶のシリコンで構成しても良い。前記多層シリコン電極板12はボルト6により冷却板3に固定されてこの発明のプラズマエッチング用シリコン電極板が作られる。
【0007】
図2は、この発明におけるその他のプラズマエッチング用シリコン電極板の断面説明図であり、図2において、13は2、21,22は薄いシリコン電極板を収納するためのケースである。ケース13の中に薄いシリコン電極板2、21、22を重ねて装入し、ケース収納多層シリコン電極板14を構成している。その他の符号は先に図1および図3で説明したのと同じであるから、符号の説明は省略する。ケース収納多層シリコン電極板14は図2に示されるように薄いシリコン電極板を3枚重ねてケース13に収納してボルト6により冷却板3に固定されているので運搬が容易である。薄いシリコン電極板の重ね枚数は特に限定されるものではない。薄いシリコン電極板2、21,22およびケース13はいずれも単結晶、多結晶、または柱状晶のシリコンからなるものである。
【0008】
多層シリコン電極板を構成する薄いシリコン電極板2、21,22の内でも被エッチング物であるウエハに最も近い薄いシリコン電極板2が最も早く消耗するので最も頻繁に交換される。また薄いシリコン電極板2にはボルト6の頭が入るザグリ穴15を設けることが好ましい。
また、図示はされていないが、均一な厚さの薄いシリコン電極板2、21,22を重ねると所望の厚さよりも厚くなったりまたは所望の厚さよりも薄くなることがある。このような場合にこの発明のプラズマエッチング用シリコン電極板では厚さの異なったスペーサを挿入して厚さを調整し、所定の厚さの多層シリコン電極板を作ることもできる。
【0009】
【発明の実施の形態】
実施例1
直径:250mm、厚さ:2.5mmの寸法を有し、直径:0.5mmの貫通細孔を設けた薄いシリコン電極板を4枚用意した。さらに直径:3mmの貫通細孔を設けた鍔部を有するAl製冷却板を用意した。
前記薄いシリコン電極板とAl製冷却板を貫通細孔が一致するようにボルトで固定して図1に示される構造の本発明プラズマエッチング用多層シリコン電極板を作製した。
【0010】
この本発明プラズマエッチング用シリコン多層電極板をプラズマエッチング装置にセットし、さらにウエハをセットし、周波数:13.5MHz,出力:800W,プラズマ発生ガス:Arガスの条件でプラズマを発生させプラズマエッチングを行った。50時間経過後、プラズマに不均一なところが発生したので本発明プラズマエッチング用シリコン多層電極板の内のウエハに最も近い薄いシリコン電極板を交換したところ、不均一なプラズマの発生がなくなった。
【0011】
実施例2
外径:290mm、内径:250mm、底部厚さ:10mm、キャビティの深さ:10mmの寸法を有する単結晶製のケースを用意し、実施例1で用意した4枚の薄いシリコン電極板をケースに収納してケース収納多層シリコン電極板を作製し、このケース収納多層シリコン電極板を、直径:3mmの貫通細孔を設けた鍔部を有するAl製冷却板にボルトで固定して図2に示される構造の本発明プラズマエッチング用多層シリコン電極板を作製した。
【0012】
この本発明プラズマエッチング用多層シリコン電極板をプラズマエッチング装置にセットし、さらにウエハをセットし、周波数:13.5MHz,出力:800W,プラズマ発生ガス:Arガスの条件でプラズマを発生させプラズマエッチングを行った。50時間経過後、プラズマに不均一なところが発生したので本発明プラズマエッチング用シリコン多層電極板の内のウエハに最も近い薄いシリコン電極板を交換したところ、不均一なプラズマの発生がなくなった。
【0013】
【発明の効果】
上述のように、この発明のプラズマエッチング用多層シリコン電極板によりウエハを均一にむらなくエッチングするに際し、プラズマに不均一なところが発生した場合、ただちに一枚の薄いシリコン電極板を交換することにより不均一なプラズマの発生がなくなり、一枚の薄いシリコン電極板がスクラップになるだけであるからスクラップになるシリコン量を格段に少なくすることができ、コストが削減できて、半導体装置産業の発展に大いに貢献しうるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のプラズマエッチング用多層シリコン電極板を説明するための断面説明図である。
【図2】この発明のプラズマエッチング用多層シリコン電極板を説明するための断面説明図である。
【図3】従来のプラズマエッチング用シリコン電極板の使用状態を説明するための一部断面側面説明図である。
【符号の説明】
1 シリコン電極板
2 薄いシリコン電極板
21 薄いシリコン電極板
22 薄いシリコン電極板
3 冷却板
4 ウエハ
5 貫通細孔
6 ボルト
7 エッチングガス
8 架台
9 プラズマエッチング用シリコン電極板
10 鍔
11 プラズマ
12 多層シリコン電極板
13 ケース
14 ケース収納多層シリコン電極板
Claims (2)
- 貫通細孔を有する薄いシリコン電極板を複数枚重ね合わせて貫通細孔を有する冷却板にボルトで固定してなることを特徴とするプラズマエッチング用多層シリコン電極板。
- 貫通細孔を有する薄いシリコン電極板を複数枚重ね合わせてケースに収納したケース収納多層シリコン電極板を貫通細孔を有する冷却板にボルトで固定してなることを特徴とするプラズマエッチング用多層シリコン電極板。
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