JPH03146680A - プラズマエッチング用電極板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ＩＣやＬＳＩ等の半導体集積回路をプラズマ
エツチング処理によって形成する際に使用するプラズマ
エツチング用電極板に関する。

（従来の技術） プラズマエツチング装置は、図に示すように、円板形状
の陽極板（１０）と、これと対向する陰極板（２０）と
を反応チャンバー（３０）内に備え、電極板（１０）（
２０）間に数十ボルトから数百ボルトの電位差の電場を
つくり、反応チャンバー（３０）内にＣＦ４等の反応ガ
スを供給してプラズマ状態とし、陰極板（ｚＯ）上に載
置したウェハ（４０）にエツチング処理をほどこす構造
となっている。

従来、このようなプラズマエツチング装置に用いられる
電極としては、一般に高密度黒鉛よりなる円板が使用さ
れている。高密度黒鉛は、優れた導電性と化学的安定性
を備え、高密度化も容易であることから、プラズマエツ
チング用電極としては特性的に極めて好適な電極材料で
ある。

し゛かじながら、この高密度黒鉛は、コークスあるいは
カーボンの微粉をタールピッチなどのバインダー成分と
共に高密度に形成したのち焼成することにより黒鉛化し
たものであり、巨視的には黒鉛の粒体集合による組織構
造を有しているため、プラズマエツチングのような高エ
ネルギーを発生させるところでは、粒体脱落による消耗
が激しく、また、脱落した黒鉛粒子がウェハ上面を汚染
して所定パターンの形成を阻害する等の欠点を招く不都
合がある。この不都合を解消するものとして、特開昭６
２−２５２９４２号公報に開示されているガラス状カー
ボンがあるが、このガラス状カーボンは、高密度黒鉛に
比べ製造歩留りか悪いうえに加工が困難であり、コスト
高となるという問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、そ
の目的は、効率の良いプラズマエツチング処理がほどこ
せるとともに、粒体脱落をなくすことにより、長寿命で
ウェハを汚染することのないプラズマエツチング用電極
板を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するため、本発明が採った手段は、 「高純度の熱分解炭素からなり、その全灰分を１０ｐｐ
ｍ以下としたことを特徴とするプラズマエツチング用電
極板」 である。

熱分解炭素によって電極板を形成する方法としては、各
種化学蒸着法により行なうことができる。

通常は、黒鉛基材を加熱し、メタン、プロパン等の炭化
水素ガスを高温（１２００℃〜２２００℃）の黒鉛基材
に接触させることにより反応させ、黒鉛基材の表面に熱
分解炭素を生成させる方法による。この場合、炭化水素
ガスの濃度調整、あるいはキャリアガスには水素ガスか
適している。また、反応は常圧もしくは減圧下で行なわ
れるが、被膜の均一性、平滑性を得るため減圧下で行な
うのが好ましく、３００ＴＯｒｒ以下で行なうのが望ま
しい。

以上のように、黒鉛基材上に積層させた熱分解炭素を独
立して取り出すためには、その全体を常温に急冷させれ
ばよい。黒鉛基材と熱分解炭素との熱膨張率は−１（２
５℃〜４００℃）それぞれ３〜６ｘ１０−’／’Ｃ１及
び１．７Ｘ１０−’／’Ｃであるから、両者の熱膨張率
の差によって、両者を剥すことができるのである。

また、形成される熱分解炭素層の厚さを、できるだけ厚
くすることにより、さらに黒鉛基材からの離脱が容易に
なる。

この場合、形成される層の厚みは０．５ｍｍ以上、好ま
しくは１ｍｍ以上が望ましい。

さらに、形成される基材の形成面の表面粗度を小さくす
ることによっても基材からの離脱が行ないやすい。基材
表面が粗いと熱分解炭素層が基材の凹凸部に入り込み、
層と基材との分離が困難となる。

この場合、形成される基材の表面粗度はＲｍａｘ＝２５
μｍ以下が望ましい。

勿論、以上のように形成した熱分解炭素それ自体は高純
度であるが、これを積層させるために使用した黒鉛基材
中に種々な不純物、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、
バナジウムが混入していることがあり、これらが熱分解
炭素側に残留することがある。熱分解炭素中に不純物が
混入する経路として考えられるのは、前述した黒鉛基材
中の不純物が、熱分解炭素形成中に拡散すること、及び
供給ガス中に不純物が混入していることがあげられる。

これらの不純物は、高純度の黒鉛基材を用いる事及び供
給ガスの純度（ガス供給部品、供給管及び反応容器等の
構造、材質を選択する）により、熱分解炭素中に混入し
ないようにすることができるものである。

このような方法によって、当該熱分解炭素からなるプラ
ズマエツチング用電極板（１０）（２０）の全灰分（鉄
等の不純物）の量を１０ｐｐｍ以下とすることができる
のである。

（発明の作用） 以上のように構成した、本発明に係るプラズマエツチン
グ用電極板（１０）（２０）においては、これを熱分解
炭素によって構成したから、次のような作用を有してい
る。

まず、この電極板（１０）　（２０）においては、その
熱分解炭素の層方向と一致する方向に配置することによ
り、両者を構成している熱分解炭素の層方向がプラズマ
エツチングガスの流れる方向と直交している。すなわち
、各電極板（１０）及び（２０）の対向面方向と平行に
熱分解炭素の層が位置しているため、画電極板（１０）
及び（２０）に電圧を印加した場合に、両者はその対向
面全体において均等に帯電するのである。これにより、
これらの電極板（１０）及び（２０）においては、プラ
ズマガスが均等に流動し、ウェハ（４０）に対して正確
かつ効率の良いエツチングを行なうのである。

また、これら、の電極板（１０）及び（２０）は、その
全体を熱分解炭素によって構成しであるから、粒体集合
系からなる高密度黒鉛とは異なって緻密組織のものとな
っており、プラズマエツチングのように高エネルギーを
発生させたとしても、これによっては粒体脱落を生じる
ことはない。従って、これらの電極板（１０）　（２０
）によってウェハ（４０）を汚染することはないのであ
る。また、ウェハー（４０）との対抗面に熱分解炭素の
層方向が位置するため、エツチングに対する高耐蝕性を
示し、電極の高寿命化を図ることができる。

さらに、これらの電極板（１０）及び（２０）は、その
熱分解炭素の全灰分が１０ｐｐｍ以下であるため、これ
によってもウェハ（４０）の汚染が防止されるのである
。

（実施例） 次に、以上のようなプラズマエツチング用電極板（１０
）　（２０）を、その製造方法を中心にした実施例に従
って説明する。

まず、高純度の黒鉛基材（熱膨張係数５，２×１０−’
／’Ｃ１基材面粗度Ｒｍａｘ＝１６μｍ）を炉中に配置
した。そして、この炉によって黒鉛基材の表面側が常に
２２００℃となるように加熱して、原料ガスを注入した
。

原料ガスとしては、不純物を十分除去したメタン、プロ
パンあるいはベンゼン等の炭化水素ガスを用い、その濃
度の調整をも行なうキャリアガスとして水素ガスを使用
した。これにより、原料ガスは、高温になっている黒鉛
基材の表面で、分解、結合などにより、熱分解炭素とな
って基材表面に沈積した。

以上のようにして、熱分解炭素が黒鉛基材表面に５ｍｍ
以上沈積させた後、これを常温状態にして熱分解炭素を
黒鉛基材から剥離した。この熱分解炭素を加工すること
により、電極板（１０）又は（２０）とした。

（発明の効果） 以上、説明した通り、本発明においては、「高純度の熱
分解炭素からなり、その全灰分を１０ｐｐｍ以下とした
ことを特徴とするプラズマエツチング用電極板」 にその特徴があり、これにより、効率の良いプラズマエ
ツチング処理がほどこせるとともに、粒体脱落をなくす
ことにより、長寿命でウェハを汚染することのないプラ
ズマエツチング用電極板を提供することができるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

図はプラズマエツチング装置の概要を示す断面図である
。 符号の説明 １０・・・陽極板、２０・・・陰極板、３ｏ・・・反応
チャンバー４０・・・ウェハ。 以　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高純度の熱分解炭素からなり、その全灰分を１０ｐｐｍ
   以下としたことを特徴とするプラズマエッチング用電極
   板。