JP4849236B2 - Silicon electrode plate for plasma etching equipment with less particle generation - Google Patents
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Description
この発明は、パーティクル発生の少ないプラズマエッチング装置用シリコン電極板に関するものであり、このプラズマエッチング装置用シリコン電極板は、プラズマエッチング装置内のシールド支持電極により支持した状態で使用されるプラズマエッチング装置用シリコン電極板に関するものである。 The present invention relates to a silicon electrode plate for a plasma etching apparatus that generates less particles, and the silicon electrode plate for a plasma etching apparatus is used for a plasma etching apparatus that is used while being supported by a shield support electrode in the plasma etching apparatus. The present invention relates to a silicon electrode plate.
一般に、半導体集積回路を製造する工程でウエハをエッチングするためのプラズマエッチング装置が用いられている。このプラズマエッチング装置は、図5の断面概略説明図に示されるように、真空チャンバー8内にシリコン電極板2および上下動可能な架台3が間隔をおいて設けられており、シリコン電極板2は絶縁体13により真空チャンバー8と絶縁されている。架台3の上には静電チャック9が設けられており、静電チャック9の上に支持電極板1と共にウエハ4を載置し、エッチングガス7を拡散部材11を通したのちシリコン電極板2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源6によりシリコン電極板2と架台3の間に高周波電圧を印加することができるようになっている。
In general, a plasma etching apparatus for etching a wafer in a process of manufacturing a semiconductor integrated circuit is used. In this plasma etching apparatus, as shown in the schematic sectional view of FIG. 5, a
この高周波電圧が印加された状態で供給されたエッチングガス7は拡散部材11を通り、シリコン電極板2に設けられた貫通細孔5を通ってシリコン電極板2と架台3の間の空間でプラズマ10となり、このプラズマ10がウエハ4に当ってウエハ4の表面がエッチングされる。
前記発生したプラズマ10がウエハ4の中心部に集中したり、外周部への拡散するのを阻止して、シリコン電極板2とウエハ4との間に均一なプラズマを発生させ、ウエハの均一なエッチングを行うために、通常、プラズマ発生領域をシールド支持電極12で囲っている。支持電極板1は下部にウエハ4を支持するためのものであり、この支持電極板1はウエハ4を支持固定しやすくするために内段を有している(特許文献1参照)。
The
The generated
前記シリコン電極板2は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、柱状晶シリコンなどからなるシリコン板の厚さ方向に平行に貫通細孔5が設けられた構成を有している。その他に図5には図示されてはいないが大径部および小径部を有する鍔付きシリコン電極板があることも知られており、この鍔付き円板状シリコン電極板は鍔部にシールド支持電極12の支持突起部が接触するように嵌め込まれた状態で使用されている。
The
前記シリコン電極板2は、JISB0601に規定されている測定方法により測定した中心線表面粗さRaを1μm以下の鏡面とすることにより、ウエハに付着するパーティクルの数を極力少なくしている(特許文献2参照)。
プラズマエッチング装置用シリコン電極板の表面粗さを可及的に小さくして鏡面度を上げ、それによってパーティクルの発生を極力抑制しようとしているが、パーティクルの発生は依然として避けられず、特に長時間プラズマエッチングを行なうと、大量のパーティクルが発生するようになって不良品発生の確率を増加させるのでの好ましくない。 The surface roughness of the silicon electrode plate for plasma etching equipment is made as small as possible to increase the specularity, thereby trying to suppress the generation of particles as much as possible. Etching is not preferable because a large amount of particles are generated and the probability of occurrence of defective products is increased.
そこで、本発明者等は、長時間プラズマエッチングを行なってもパーティクルの発生の少ないプラズマエッチング装置用シリコン電極板を得るべく研究を行った。その結果、
(イ)プラズマエッチング処理において、パーティクルはシリコン電極板を支持するシールド支持電極の支持突起部とシリコン電極板の接触部から発生すること、
(ロ)このシールド支持電極の支持突起部とシリコン電極板の接触部から発生するパーティクルの数を減らすには、シールド支持電極の支持突起部により覆われるシリコン電極板の接触面を、通常のシリコン電極板の表面粗さよりも粗くすると、前記接触面から発生するパーティクルの発生数が少なくなって、全体としてウエハに付着するパーティクルの数が少なくなること、
(ハ)大径部および小径部を有する鍔付きシリコン電極板の場合は、鍔部下面およびシリコン電極板の小径部外周側面の表面を通常のシリコン電極板の表面粗さよりも粗くすると、前記接触面から発生するパーティクルの発生数が少なくなって、全体としてウエハに付着するパーティクルの数が少なくなること、
(ニ)前記通常のシリコン電極板の表面粗さよりも粗くする範囲は、Ra:1μmを越え1.6μmの範囲内にあることが好ましいこと、
などの知見を得たのである。
Therefore, the present inventors have conducted research to obtain a silicon electrode plate for a plasma etching apparatus that generates less particles even after long-time plasma etching. as a result,
(A) In the plasma etching process, particles are generated from the contact portion between the support projection of the shield support electrode that supports the silicon electrode plate and the silicon electrode plate,
(B) In order to reduce the number of particles generated from the contact portion of the shield support electrode and the silicon electrode plate, the contact surface of the silicon electrode plate covered by the support protrusion portion of the shield support electrode is changed to normal silicon. When rougher than the surface roughness of the electrode plate, the number of particles generated from the contact surface is reduced, and the number of particles adhering to the wafer as a whole is reduced.
(C) In the case of a silicon electrode plate with a flange having a large-diameter portion and a small-diameter portion, if the surface of the bottom surface of the flange portion and the outer peripheral side surface of the small-diameter portion of the silicon electrode plate is made rougher than the surface roughness of a normal silicon electrode plate, the contact The number of particles generated from the surface is reduced, and the number of particles adhering to the wafer as a whole is reduced.
(D) It is preferable that the range to be rougher than the surface roughness of the normal silicon electrode plate is within a range of Ra: 1 μm and 1.6 μm.
I got the knowledge such as.
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)表面の中心線表面粗さRaが1μm以下の鏡面を有する円板状のシリコン電極板において、前記シリコン電極板の少なくともシールド支持電極の支持部上面により覆われる部分のシリコン電極板の中心線表面粗さRaを1μm越え〜1.6μmの粗面にしたパーティクル発生の少ないプラズマエッチング装置用シリコン電極板、
(2)表面の中心線面粗さRaが1μm以下の鏡面を有する大径部および小径部を有する鍔付き円板状のシリコン電極板において、前記シリコン電極板の鍔部下面および小径部外周側面の中心線表面粗さRaを1μm越え〜1.6μmにしたパーティクル発生の少ないプラズマエッチング装置用シリコン電極板、
(3)前記プラズマエッチング装置用シリコン電極板は、単結晶シリコン、多結晶シリコンおよび柱状晶シリコンの内のいずれかからなる前記(1)または(2)記載のパーティクル発生の少ないプラズマエッチング装置用シリコン電極板、に特徴を有するものである。
This invention has been made based on such knowledge,
(1) In the disk-shaped silicon electrode plate having a mirror surface with a surface center surface roughness Ra of 1 μm or less, the center of the silicon electrode plate that is covered by at least the upper surface of the support portion of the shield support electrode of the silicon electrode plate A silicon electrode plate for a plasma etching apparatus with less particle generation, having a surface roughness Ra exceeding 1 μm to a rough surface of 1.6 μm,
(2) A flanged disk-shaped silicon electrode plate having a large-diameter portion and a small-diameter portion having a mirror surface with a surface center line roughness Ra of 1 μm or less, and a bottom surface of the flange portion and a small-diameter outer peripheral surface of the silicon electrode plate A silicon electrode plate for plasma etching apparatus with less particle generation, having a center line surface roughness Ra of 1 μm to 1.6 μm,
(3) The silicon electrode plate for plasma etching apparatus according to (1) or (2), wherein the silicon electrode plate for plasma etching apparatus is made of any one of single crystal silicon, polycrystalline silicon, and columnar crystal silicon. The electrode plate has a feature.
この発明のプラズマエッチング装置用シリコン電極板を使用すると、パーティクル発生が少なく、コスト削減することができると共にプラズマエッチングによる半導体集積回路の不良品発生を大幅に減らすことができ、半導体装置産業の発展に大いに貢献しうるものである。 When the silicon electrode plate for plasma etching apparatus of the present invention is used, the generation of particles can be reduced, the cost can be reduced, and the generation of defective products of the semiconductor integrated circuit due to plasma etching can be greatly reduced. It can contribute greatly.
この発明のプラズマエッチング装置用シリコン電極板を図面に基づいて具体的に説明する。
図1は、この発明の円板状シリコン電極板21および通常のシールド支持電極12を示す断面図である。この発明の円板状シリコン電極板21は、従来から知られている中心線表面粗さ:1μm以下の円板状シリコン電極板の下面外周部に中心線表面粗さ:1μmを越え〜1.6μmの粗面Aを形成したものであり、プラズマエッチングに際して、この粗面Aを有するこの発明の円板状シリコン電極板21は、図2に示されるように、シールド支持電極12の支持部14の上面aで支持するようにセットされる。
図3は、この発明の大径部および小径部を有する鍔付き円板状シリコン電極板22および通常のシールド支持電極12を示す断面図である。この発明の大径部および小径部を有する鍔付き円板状シリコン電極板22は、その小径部側面が粗面Aとなっている。この発明の大径部および小径部を有する鍔付き円板状シリコン電極板22は、プラズマエッチングに際して、図4に示されるように、鍔付き円板状シリコン電極板22の鍔部15がシールド支持電極12の支持部14の上面aにより支持され、かつ小径部側面の粗面Aが支持部14の内周先端面bに対向するように鍔付き円板状シリコン電極板22をセットする。
A silicon electrode plate for a plasma etching apparatus according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a disc-shaped
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a flanged disk-like
実施例1
市販のプラズマエッチング装置を用意した。さらに、外径:300mm、厚さ:5mmを有し、中心線表面粗さRa:0.2μmに鏡面仕上げされた単結晶シリコンからなる市販の円板状シリコン電極板を用意した。前記市販のプラズマエッチング装置のシールド支持電極12の支持部14の上面aに接触するシリコン電極板21の下面外周を粗く研削することにより表1に示される中心線表面粗さを有する粗面Aを形成し、本発明シリコン電極板1〜3および比較シリコン電極板1を作製した。
Example 1
A commercially available plasma etching apparatus was prepared. Further, a commercially available disc-shaped silicon electrode plate made of single crystal silicon having an outer diameter of 300 mm, a thickness of 5 mm, and mirror-finished with a centerline surface roughness Ra of 0.2 μm was prepared. A rough surface A having a center line surface roughness shown in Table 1 is obtained by roughly grinding the outer periphery of the lower surface of the
この本発明シリコン電極板1〜3を、図2に示されるように、シールド支持電極12の支持部14の上面aで覆うようにセットし、さらにSiウエハを載置し、
チャンバー内圧力:10−1Torr、
エッチングガス組成:90sccmCHF3+4sccmO2 +150sccmHe、
高周波電力:2kW、
周波数:20kHz、
の条件で、500時間プラズマエッチングを行ない、エッチング開始から1時間、10時間、150時間、200時間、250時間、300時間、400時間、450時間、500時間経過した時点でのSiウエハ上のパーティクル数を測定し、その結果を表1に示した。前記パーティクル数の測定は、トプコン製のパーティクルカウンター(WM−3000)を使用し、ウエハ表面をレーザ光により走査し、付着したパーティクルからの光散乱強度を測定することによりパーティクルの位置と大きさを認識することにより行った。
As shown in FIG. 2, the
Chamber internal pressure: 10 −1 Torr,
Etching gas composition: 90 sccm CHF 3 +4 sccm O 2 +150 sccm He,
High frequency power: 2kW
Frequency: 20kHz,
Under the conditions, plasma etching is performed for 500 hours, and particles on the Si wafer when 1 hour, 10 hours, 150 hours, 200 hours, 250 hours, 300 hours, 400 hours, 450 hours, and 500 hours have elapsed from the start of etching The numbers were measured and the results are shown in Table 1. The number of particles is measured using a TOPCON particle counter (WM-3000), the wafer surface is scanned with laser light, and the light scattering intensity from the adhered particles is measured to determine the position and size of the particles. Done by recognizing.
従来例1
一方、先に用意した市販のシリコン電極板をそのまま従来シリコン電極板1として使用し、これを実施例1で用意した市販のプラズマエッチング装置にセットし、実施例1と同様にしてプラズマエッチングを行ない、エッチング開始からエッチング開始から1時間、10時間、150時間、200時間、250時間、300時間、400時間、450時間、500時間経過した時点でのSiウエハ上のパーティクル数を測定し、その結果を表1に示した。
Conventional Example 1
On the other hand, the commercially available silicon electrode plate prepared in advance is used as it is as the conventional
表1に示される結果から、従来シリコン電極板1および表面粗さがこの発明の範囲から越えている比較シリコン電極板1は、300時間の使用でパーティクル数が100個を越えているのに対し、本発明シリコン電極板1〜3は400時間までパーティクル数は低いことから、本発明シリコン電極板1〜3は従来シリコン電極板1および比較シリコン電極板1に比べて電極の使用寿命が格段に延びていることが分かる。
From the results shown in Table 1, the conventional
実施例2
全表面粗さRa:0.2μmの鏡面仕上げされた単結晶シリコンからなる図3に示される市販の鍔付きシリコン電極板を用意し、この市販の鍔付きシリコン電極板の小径部側面を粗く研削することにより表2に示される中心線表面粗さを有する粗面Aを形成し本発明シリコン電極板4〜6および比較シリコン電極板2を作製した。
Example 2
A commercially available ridged silicon electrode plate shown in FIG. 3 made of single-crystal silicon having a mirror finished surface with a total surface roughness Ra of 0.2 μm is prepared, and the small-diameter side surface of this commercially available ridged silicon electrode plate is roughly ground. By doing so, the rough surface A having the center line surface roughness shown in Table 2 was formed, and the
この本発明シリコン電極板4〜6の鍔部15を図4に示されるようにプラズマエッチング装置のシールド支持電極12の支持部14の上面aに接触するようにかつ鍔付き円板状シリコン電極板22の小径部の粗面Aが支持部14の内周先端面bに対向するように鍔付き円板状シリコン電極板22をセットした。さらにSiウエハを載置し、
チャンバー内圧力:10−1Torr、
エッチングガス組成:90sccmCHF3+4sccmO2 +150sccmHe、
高周波電力:2kW、
周波数:20kHz、
の条件で、500時間プラズマエッチングを行ない、エッチング開始から1時間、10時間、150時間、200時間、250時間、300時間、400時間、450時間、500時間経過した時点でのSiウエハ上のパーティクル数を測定し、その結果を表1に示した。前記パーティクル数の測定は、トプコン製のパーティクルカウンター(WM−3000)を使用し、ウエハ表面をレーザ光により走査し、付着したパーティクルからの光散乱強度を測定することによりパーティクルの位置と大きさを認識することにより行った。
As shown in FIG. 4, the
Chamber internal pressure: 10 −1 Torr,
Etching gas composition: 90 sccm CHF 3 +4 sccm O 2 +150 sccm He,
High frequency power: 2kW
Frequency: 20kHz,
Under the conditions, plasma etching is performed for 500 hours, and particles on the Si wafer when 1 hour, 10 hours, 150 hours, 200 hours, 250 hours, 300 hours, 400 hours, 450 hours, and 500 hours have elapsed from the start of etching The numbers were measured and the results are shown in Table 1. The number of particles is measured using a TOPCON particle counter (WM-3000), the wafer surface is scanned with laser light, and the light scattering intensity from the adhered particles is measured to determine the position and size of the particles. Done by recognizing.
従来例2
一方、先に用意した市販の鍔付きシリコン電極板をそのまま従来シリコン電極板2として使用し、これを実施例2で用意した市販のプラズマエッチング装置にセットし、実施例2と同様にしてプラズマエッチングを行ない、エッチング開始からエッチング開始から1時間、10時間、150時間、200時間、250時間、300時間、400時間、450時間、500時間経過した時点でのSiウエハ上のパーティクル数を測定し、その結果を表2に示した。
Conventional example 2
On the other hand, the commercially available silicon electrode plate with a hook previously prepared is used as the conventional
表2に示される結果から、従来シリコン電極板2および表面粗さがこの発明の範囲から越えている比較シリコン電極板2は、300時間の使用でパーティクル数が100個を越えているのに対し、本発明シリコン電極板4〜6は400時間までパーティクル数は低いことから、本発明シリコン電極板4〜6は従来シリコン電極板2および比較にシリコン電極板2に比べて電極の寿命が格段に延びていることが分かる。
From the results shown in Table 2, the conventional
1:支持電極板、2:シリコン電極板、3:架台、4:ウエハ、5:貫通細孔、6:高周波電源、7:プラズマエッチングガス、8:真空チャンバー、9:静電チャック、10:ブラズマ、11:拡散部材、12:シールド支持電極、13:絶縁体、14:支持部、15:鍔部、A:粗面、 1: support electrode plate, 2: silicon electrode plate, 3: mount, 4: wafer, 5: through-hole, 6: high-frequency power source, 7: plasma etching gas, 8: vacuum chamber, 9: electrostatic chuck, 10: Plasma: 11: Diffusion member, 12: Shield support electrode, 13: Insulator, 14: Support part, 15: Saddle part, A: Rough surface,
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