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
【０００１】
【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
【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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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003289064A JP2003289064A (ja) | 2003-10-10 |
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ID=29236263
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| JP (1) | JP3873277B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| KR20230122546A (ko) | 2022-02-14 | 2023-08-22 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 플라즈마 처리 장치 |
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| JP5019256B2 (ja) * | 2007-07-06 | 2012-09-05 | 三菱マテリアル株式会社 | プラズマエッチング用凸型シリコン電極板 |
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-
2002
- 2002-03-28 JP JP2002091091A patent/JP3873277B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230122546A (ko) | 2022-02-14 | 2023-08-22 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 플라즈마 처리 장치 |
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| JP2003289064A (ja) | 2003-10-10 |
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