JP4501201B2

JP4501201B2 - 半導体製造装置用部品及び半導体製造装置

Info

Publication number: JP4501201B2
Application number: JP2000013145A
Authority: JP
Inventors: 匡志野呂; 俊高木; 敬一阪下
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2000-01-21
Filing date: 2000-01-21
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2020-01-21
Also published as: JP2001200365A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は，プラズマを利用した半導体製造装置に使用される部品に関する。
【０００２】
【従来技術】
半導体の製造工程においては，プラズマを利用した半導体製造装置が用いられる。例えば，プラズマエッチング装置は，露光・現像工程を経たシリコンウェハをガスプラズマにさらすことにより，感光膜における感光領域のみを選択的に除去してシリコン面を露出させる処理を行う。
プラズマエッチング装置は，後述する図３に示すごとく，そのチャンバ５１内に配設された上下一対の電極５２，５３を備えてなり，上部電極５２から下部電極５３へ向けてガスプラズマが供給されるよう構成されている。そして，下部電極５３の上面に被処理材としてのシリコンウェハ８を載置してガスプラズマの照射を行うことにより，上記のシリコン面の露出処理を行うことができる。
【０００３】
シリコンウェハ８の外周部の周りには，ダミーリングを配置する必要がある。このダミーリングは，ガスプラズマがシリコンウェハの外周部においても均一に照射されるようにし，シリコンウェハのプラズマによる削れ量の面内バラツキを抑え均一なエッチングを行えるようにするためのものである。
【０００４】
【解決しようとする課題】
ところで，従来のダミーリングをはじめとして，半導体製造装置用部品は，プラズマ処理時にプラズマの照射を受けることにより，徐々に劣化していく。具体的には，プラズマが照射された部分が例えば粉状に分離されて飛散したり，ガス化し，徐々に消耗していく。また，反応生成物や飛散した粒子は，パーティクルとしてシリコンウェハに付着し，これを不良にしてしまう場合がある。
【０００５】
従って，この種の装置に用いられる部品については，近年，パーティクル等が発生しやすいアルミニウムやカーボン等の材料からパーティクルが発生しにくい別の材料への転換が図られつつある。
【０００６】
このような新たな材料としては，高純度炭化珪素焼結体やシリコン材料等が提案されている。しかしながら，これらの材料は，アルミニウムやカーボン材料に比べると確かにパーティクルの発生は少ないが，長期にわたり使用していると，ガスプラズマの照射によって表層の結晶粒子が脱落し，それがパーティクルの発生原因となる。
【０００７】
一方，上記ダミーリングのような半導体製造装置用部品においては，プラズマをシリコンウェハ面と同様に均一に受ける必要がある。そのため，耐久性に優れるだけではなく，プラズマを均一に受けうる電気的特性が必要である。
【０００８】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，従来よりもプラズマ照射を受けた際の耐久性に優れ，かつ，プラズマ処理に有利な電気的特性を有する半導体製造装置用部品及びこれを用いた半導体製造装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，プラズマを利用した半導体製造装置に使用される半導体製造装置用部品において，
該半導体製造装置用部品は，カーボン材料よりなる基材と，該基材の表面にＣＶＤ法により形成された炭化珪素よりなる皮膜とからなり，
かつ，上記基材の固有抵抗は１．０×１０^-3〜２．０×１０^-3Ω・ｃｍであり，上記皮膜の固有抵抗は１．０〜１．０×１０³Ω・ｃｍであり，上記半導体製造装置においてシリコンウェハの外周に配置されるダミーリングであることを特徴とする半導体製造装置用部品にある。
【００１０】
本発明において最も注目すべきことは，上記皮膜としてＣＶＤ法により形成された炭化珪素（ＣＶＤ−ＳｉＣという）を用い，かつ，上記基材と皮膜の固有抵抗がそれぞれ上記特定の範囲にあることである。
【００１１】
上記基材としてのカーボン材料は，例えば，黒鉛に代表されるような炭素を用いた材料であって，特に等方性黒鉛材料やＣ／Ｃコンポジットが好ましい。
上記皮膜は，上記のごとくＣＶＤ法により形成した炭化珪素を用いる。この皮膜は，上記基材の表面に直接ＣＶＤ法により成膜して得ることができる。
また，上記皮膜は，上記基材表面の全面に設けてもよいが，プラズマが照射される部分に部分的に設けても勿論よい。
【００１２】
また，上記のごとく，上記基材の固有抵抗は１．０×１０^-3〜２．０×１０^-3Ω・ｃｍであり，かつ，上記皮膜の固有抵抗は１．０〜１．０×１０³Ω・ｃｍである。
上記基材の固有抵抗が１．０×１０^-3Ω・ｃｍ未満あるいは皮膜の固有抵抗が１．０Ω・ｃｍ未満の場合には，半導体製造装置においてプラズマ処理をした場合に上記半導体製造装置用部品にプラズマ集まりすぎるという問題がある。一方，上記基材の固有抵抗が２．０×１０^-3Ω・ｃｍを超える場合あるいは皮膜の固有抵抗が１．０×１０³Ω・ｃｍを超える場合には，半導体製造装置においてプラズマ処理をした場合に上記半導体製造装置用部品にプラズマを導くことが困難となるという問題がある。
【００１３】
次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明の半導体製造装置用部品は，上記基材とその表面に設けた皮膜とよりなる。そのため，上記半導体製造装置用部品の耐久性は，上記皮膜の耐久性により左右される。ここで，本発明では，上記皮膜として，ＣＶＤ法により形成した炭化珪素（以下，ＣＶＤ−ＳｉＣという）を用いている。このＣＶＤ−ＳｉＣは，従来用いられていた高純度炭化珪素焼結体と比べると，高純度性，緻密性の点で優れたＳｉＣとすることができる。そのため，このＣＶＤ−ＳｉＣよりなる皮膜は，プラズマが照射された際の結晶粒子の脱落を従来よりも抑制することができ，パーティクルの発生を従来よりも低減することができる。
また，このように皮膜の消耗による劣化が従来よりも抑制されるので，この優れた皮膜を備えた半導体製造装置用部品全体の耐久性を向上させることができる。
【００１４】
さらに，本発明では，上記のごとく，基材と皮膜の固有抵抗を上記特定の範囲内におさめてある。そのため，この半導体製造装置用部品を半導体製造装置内にセットしてプラズマ処理を行った場合，上記半導体製造装置用部品上に適度にプラズマを導くことができる。それ故，この半導体製造装置用部品を用いれば，均一性に優れたプラズマ処理を行うことができる。
【００１５】
次に，上記半導体製造装置用部品は，上記半導体製造装置においてシリコンウェハの外周に配置されるダミーリングである。これにより，非常に耐久性に優れたダミーリングを得ることができ，これを用いることにより，品質に優れたシリコンウェハを製造することができる。
【００１６】
また，請求項２の発明は，請求項１に記載の半導体製造装置用部品を用いたことを特徴とする半導体製造装置にある。
本発明の半導体製造装置は，上記の優れた半導体製造装置用部品を用いているので，品質に優れたシリコンウェハを長期間安定して作製することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施形態例
本発明の実施形態例にかかる半導体製造装置用部品につき，図１〜図３を用いて説明する。
本例では，図３に示すごとく，半導体の製造工程において，露光・現像工程を経たシリコンウェハ８をガスプラズマにさらすことにより，感光膜における感光領域のみを選択的に除去してシリコン面を露出させる処理を行うためのプラズマエッチング装置５に用いる半導体製造装置用部品であるダミーリング１の例を示す。
【００１８】
本例のダミーリング１は，図１，図２に示すごとく，カーボン材料よりなる基材１１と，基材１１の表面にＣＶＤ法により形成された炭化珪素（ＣＶＤ−ＳｉＣ）よりなる皮膜１２とからなる。全体形状は，リング形状を有していると共に，その内周部上面にシリコンウェハ８を載置するための凹部１９を有ている。そして，本例のダミーリング１は，上記基材１１の外表面全体を上記ＣＶＤ−ＳｉＣの皮膜１２により被覆してある。
そして，本例のダミーリング１は，基材１１の固有抵抗が１．０×１０^-3〜２．０×１０^-3Ω・ｃｍであり，皮膜の固有抵抗が１．０〜１．０×１０³Ω・ｃｍである。
【００１９】
このダミーリング１を製造するに当たっては，まず，等方性黒鉛材料（イビデン株式会社製，商品名Ｔ−４）を，外径φ２５０ｍｍ，内径φ１９０ｍｍ，厚み３ｍｍに旋盤加工し，次いで２０００℃ハロゲンガス雰囲気にて高純度化処理し，黒鉛よりなる基材１１を作製した。
この基材１１の表面にＣＶＤ法によりＣＶＤ−ＳｉＣよりなる皮膜１２を直接形成する。
【００２０】
具体的には，上記基材１１を図示しないＣＶＤ装置内にセットし，温度１３５０℃，真空度１５０Ｔｏｒｒの条件下，反応ガスとしてメチルクロロシラン，キャリアガスとして水素を供給し，熱分解させることにより皮膜１２を形成した。
これにより，膜厚が２００μｍの皮膜１２が基材１１の表面に均一に形成された。
【００２１】
また，本例では，得られた基材１１と皮膜１２の固有抵抗を測定した。測定方法は，４端子法により行った。
測定の結果，基材１１の固有抵抗は１．４×１０^-3Ω・ｃｍであり，皮膜１２の固有抵抗は２×１０²Ω・ｃｍであった。
【００２２】
次に，このダミーリング１を用いるプラズマエッチング装置５につき，図３を用いて簡単に説明する。
本例のプラズマエッチング装置５は，同図に示すごとく，円筒状のチャンバ５１内に配設された上下一対の電極５２，５３を備えてなり，上部電極５２から下部電極５３へ向けてガスプラズマが供給されるよう構成されている。また，チャンバー５１の側面には，内部を真空引きするための排気口５１４を設けてある。
【００２３】
上電極５２は，導電性のＳｉＣ，シリコン，アルミニウム，カーボン等の材料よりなり構成されており，上方から供給されるガスを電極間に導くための貫通穴５２１を多数設けてなる。また，上電極５２は，チャンバー５１から内方へ突出させた支持リング５１２に係合させて配置してある。
【００２４】
下電極５３は，ステージ５４の上方に配設されており，中央に凸部５３１を設け，その周囲に上記ダミーリング１を配置するための窪み部５３２をリング状に設けてある。
そして，上記ダミーリング１は，上記凸部５３１を囲うように上記窪み部５３２にセットして使用する。また，シリコンウェハ８は，図２，図３に示すごとく，ダミーリング１の凹部１９に保持される。
【００２５】
次に，上記プラズマエッチング装置５を用いて，実際にシリコンウェハ８を処理し，ダミーリング１の耐久性および得られたシリコンウェハ８の品質について評価した。
その結果，従来と同様の条件でプラズマエッチング処理を行ったところ，ダミーリング１の消耗の進行は遅く，優れた耐久性を示し，かつ，得られるシリコンウェハ８の品質も，パーティクル等のない優れたものであった。
【００２６】
さらに，処理をしたシリコンウェハ８の処理状態を調べた。具体的には，シリコンウェハ８表面のプラズマによるエッチング量の面内バラツキを測定する方法で調査した。
【００２７】
その結果，本例により処理したシリコンウェハ８は，その表面全面にわたって非常に均一にプラズマエッチング処理がなされていることがわかった。即ち，上記ダミーリング１は，プラズマを適度に導く役割を十分に果たしており，適正な電気的特性を有していることがわかった。
【００２８】
【発明の効果】
上述のごとく，本発明によれば，従来よりもプラズマ照射を受けた際の耐久性に優れ，かつ，プラズマ処理に有利な電気的特性を有する半導体製造装置用部品及びこれを用いた半導体製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例における，半導体製造装置用部品（ダミーリング）の断面図。
【図２】実施形態例における，半導体製造装置用部品（ダミーリング）およびシリコンウェハの斜視図。
【図３】実施形態例における，プラズマエッチング装置の構成を示す説明図。
【符号の説明】
１．．．半導体製造装置用部品（ダミーリング），
１１．．．基材，
１２．．．皮膜，
５．．．プラズマエッチング装置，
８．．．シリコンウェハ，

Claims

プラズマを利用した半導体製造装置に使用される半導体製造装置用部品において，
該半導体製造装置用部品は，カーボン材料よりなる基材と，該基材の表面にＣＶＤ法により形成された炭化珪素よりなる皮膜とからなり，
かつ，上記基材の固有抵抗は１．０×１０^-3〜２．０×１０^-3Ω・ｃｍであり，上記皮膜の固有抵抗は１．０〜１．０×１０³Ω・ｃｍであり，上記半導体製造装置においてシリコンウェハの外周に配置されるダミーリングであることを特徴とする半導体製造装置用部品。
請求項１に記載の半導体製造装置用部品を用いたことを特徴とする半導体製造装置。