JPH05304114A - プラズマエッチング用電極板 - Google Patents
プラズマエッチング用電極板Info
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- JPH05304114A JPH05304114A JP10819592A JP10819592A JPH05304114A JP H05304114 A JPH05304114 A JP H05304114A JP 10819592 A JP10819592 A JP 10819592A JP 10819592 A JP10819592 A JP 10819592A JP H05304114 A JPH05304114 A JP H05304114A
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- glassy carbon
- silicon carbide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ウェーハへの不純物汚染がなく、非発塵性、
耐熱性、非熱変形、温度分布の均一性、耐熱衝撃性、耐
酸化性、耐食性に優れるプラズマエッチング用電極板を
提供する。 【構成】 高純度のガラス状炭素又は黒鉛材からなる基
材の表面に、β相の炭化珪素を被覆したプラズマエッチ
ング用電極板。
耐熱性、非熱変形、温度分布の均一性、耐熱衝撃性、耐
酸化性、耐食性に優れるプラズマエッチング用電極板を
提供する。 【構成】 高純度のガラス状炭素又は黒鉛材からなる基
材の表面に、β相の炭化珪素を被覆したプラズマエッチ
ング用電極板。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路におけ
るプラズマエッチング工程の装置に用いられる電極板に
関する。
るプラズマエッチング工程の装置に用いられる電極板に
関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路がＬＳＩから超ＬＳＩへ
と集積度及び集積密度が大きくなるにつれて、集積され
るデバイスの寸法はますます微細化することになる。プ
ラズマエッチング工程では、各種の反応ガスとの選択に
よって、ポリシリコン(Ｓi)、窒化珪素(Ｓi3Ｎ4)、石英
ガラス(ＳiＯ2)、燐珪酸塩ガラス（ＰＳＧ）等をエッチ
ングする。プラズマエッチング装置には種々の型があ
り、中でも電極板が反応室にある平行平板型は均一性の
良い微細なパターンの加工が可能になっている。しかし
ながら、反応室内に電極があるため、エッチングの選択
性、発生プラズマや微塵の落下によるパターンの損傷等
の問題があり、電極板にも解決すべき問題がある。半導
体集積回路の形成パターンの微細化が進むに従って、平
行平板型プラズマエッチング用電極板には、非発塵性、
化学的安定性、高純度、耐消耗性、形状安定性、発生プ
ラズマの均質性、非帯電性等の要求が高まってきた。
と集積度及び集積密度が大きくなるにつれて、集積され
るデバイスの寸法はますます微細化することになる。プ
ラズマエッチング工程では、各種の反応ガスとの選択に
よって、ポリシリコン(Ｓi)、窒化珪素(Ｓi3Ｎ4)、石英
ガラス(ＳiＯ2)、燐珪酸塩ガラス（ＰＳＧ）等をエッチ
ングする。プラズマエッチング装置には種々の型があ
り、中でも電極板が反応室にある平行平板型は均一性の
良い微細なパターンの加工が可能になっている。しかし
ながら、反応室内に電極があるため、エッチングの選択
性、発生プラズマや微塵の落下によるパターンの損傷等
の問題があり、電極板にも解決すべき問題がある。半導
体集積回路の形成パターンの微細化が進むに従って、平
行平板型プラズマエッチング用電極板には、非発塵性、
化学的安定性、高純度、耐消耗性、形状安定性、発生プ
ラズマの均質性、非帯電性等の要求が高まってきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の金属電極板は所
望の高純度（５０ppm以下）のものが得られず、かつ反
応ガスと化学反応を起し(特に塩素イオンと弗素イオ
ン)、化学的安定性に劣り、高純度高緻密黒鉛板は２〜
３種の原料を用いており、黒鉛化完了後の組織に粒界が
存在するため、粒子の脱落が発生し発塵の面で劣る。ま
た特開昭62−252942号公報に示されるガラス状炭素電極
板は、同様に反応ガスと化学反応を起し（特に酸素イオ
ンの存在下で）、化学的安定性に劣ってはいるが、非発
塵性に優れているためプラズマエッチング用電極板とし
て使用している例が多い。しかしながら、ガラス状炭素
の電極板の吹きだし穴に未反応ガス等による副生成物が
付着・堆積し、数ミクロン以上の大きさに達した後、吹
きだし穴を通過してウエーハ上に落下し、配線パターン
を損傷させる問題がある。更に、特開平３−162593号公
報に示されるβ相炭化珪素単体の電極板では、非導電体
であり、プラズマを誘起するため、誘電の面で劣ってい
る。本発明は、上記した問題点を解消する材質を用いた
プラズマエッチング用電極板を提供することを目的とす
る。
望の高純度（５０ppm以下）のものが得られず、かつ反
応ガスと化学反応を起し(特に塩素イオンと弗素イオ
ン)、化学的安定性に劣り、高純度高緻密黒鉛板は２〜
３種の原料を用いており、黒鉛化完了後の組織に粒界が
存在するため、粒子の脱落が発生し発塵の面で劣る。ま
た特開昭62−252942号公報に示されるガラス状炭素電極
板は、同様に反応ガスと化学反応を起し（特に酸素イオ
ンの存在下で）、化学的安定性に劣ってはいるが、非発
塵性に優れているためプラズマエッチング用電極板とし
て使用している例が多い。しかしながら、ガラス状炭素
の電極板の吹きだし穴に未反応ガス等による副生成物が
付着・堆積し、数ミクロン以上の大きさに達した後、吹
きだし穴を通過してウエーハ上に落下し、配線パターン
を損傷させる問題がある。更に、特開平３−162593号公
報に示されるβ相炭化珪素単体の電極板では、非導電体
であり、プラズマを誘起するため、誘電の面で劣ってい
る。本発明は、上記した問題点を解消する材質を用いた
プラズマエッチング用電極板を提供することを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、高純度のガラ
ス状炭素又は黒鉛材からなる基材の表面に、β相の炭化
珪素を被覆したプラズマエッチング用電極板に関する。
ス状炭素又は黒鉛材からなる基材の表面に、β相の炭化
珪素を被覆したプラズマエッチング用電極板に関する。
【０００５】本発明において、導電部となる基材をガラ
ス状炭素又は黒鉛材とした理由は、金属電極と比較して
高純度処理によりあらかじめ不純物量を少なくすること
が出来、寸法精度に優れ、温度分布の均一性が図られ、
耐食性に優れ、導電性がありプラズマを誘起させ易いか
らである。導電部のガラス状炭素又は黒鉛材の表面にβ
相の炭化珪素を被覆する理由は、焼結体と比較してＣＶ
Ｄ法等により被覆させて高純度品を得ることが出来、熱
伝導に優れるので温度の均一化が図られ、反応ガス（特
に塩素イオンと弗素イオン）と化学反応を起こさず耐食
性に優れ、酸素イオンの存在下で耐酸化性に優れ、反応
ガスによる副生成物の発生が殆どないからである。ま
た、ＣＶＤ法により得られたβ相の炭化珪素は、ガラス
状炭素に比べて耐プラズマ性が８〜１０倍優れているか
らである（同一プラズマ装置、同一条件における一定時
間内の消耗量の比較）。
ス状炭素又は黒鉛材とした理由は、金属電極と比較して
高純度処理によりあらかじめ不純物量を少なくすること
が出来、寸法精度に優れ、温度分布の均一性が図られ、
耐食性に優れ、導電性がありプラズマを誘起させ易いか
らである。導電部のガラス状炭素又は黒鉛材の表面にβ
相の炭化珪素を被覆する理由は、焼結体と比較してＣＶ
Ｄ法等により被覆させて高純度品を得ることが出来、熱
伝導に優れるので温度の均一化が図られ、反応ガス（特
に塩素イオンと弗素イオン）と化学反応を起こさず耐食
性に優れ、酸素イオンの存在下で耐酸化性に優れ、反応
ガスによる副生成物の発生が殆どないからである。ま
た、ＣＶＤ法により得られたβ相の炭化珪素は、ガラス
状炭素に比べて耐プラズマ性が８〜１０倍優れているか
らである（同一プラズマ装置、同一条件における一定時
間内の消耗量の比較）。
【０００６】導電部のガラス状炭素又は黒鉛材と被覆す
る炭化珪素の熱膨張係数はほぼ等しいことが好ましい。
両者の熱膨張係数の差が大きいと、被覆された炭化珪素
にクラックが入ったり、全体が変形したりするからであ
る。導電部となるガラス状炭素は界面活性剤を添加した
熱硬化性樹脂（フェノール樹脂、フラン樹脂等）を所定
の厚みに熱成形する。次に、界面活性剤を添加した熱硬
化性樹脂の熱成形材料は、硬化処理、炭化焼成処理、黒
鉛化処理を実施する。黒鉛化処理後のガラス状炭素は、
所望の形状に機械加工した後、例えばハロゲンガスを用
いて精製し高純度化処理する。ガラス状炭素及び黒鉛材
の不純物量は５０ppm以下が好ましい。ＣＶＤ処理は公
知の方法によって行い、所定厚みの高純度炭化珪素を被
覆する。
る炭化珪素の熱膨張係数はほぼ等しいことが好ましい。
両者の熱膨張係数の差が大きいと、被覆された炭化珪素
にクラックが入ったり、全体が変形したりするからであ
る。導電部となるガラス状炭素は界面活性剤を添加した
熱硬化性樹脂（フェノール樹脂、フラン樹脂等）を所定
の厚みに熱成形する。次に、界面活性剤を添加した熱硬
化性樹脂の熱成形材料は、硬化処理、炭化焼成処理、黒
鉛化処理を実施する。黒鉛化処理後のガラス状炭素は、
所望の形状に機械加工した後、例えばハロゲンガスを用
いて精製し高純度化処理する。ガラス状炭素及び黒鉛材
の不純物量は５０ppm以下が好ましい。ＣＶＤ処理は公
知の方法によって行い、所定厚みの高純度炭化珪素を被
覆する。
【０００７】
【実施例】次に本発明の実施例を説明する。 実施例１ 界面活性剤｛花王(株)製、ペレックスＯＴ−Ｐ｝を重量
で２％添加した熱硬化性樹脂｛日立化成工業(株)製、Ｖ
Ｐ−１３Ｎ｝を、保温器で室温から毎時１０℃の昇温速
度で１６０℃まで昇温し、１６０℃で約５時間保持し、
硬化させて硬化樹脂板とした。この硬化樹脂板から所定
の形状に硬化樹脂を切り出し、所望の寸法に機械加工
し、その後窒素ガス雰囲気中で１０００℃まで焼成して
樹脂を炭化し、更に２８００℃で黒鉛化処理を実施し
た。得られたガラス状炭素は、厚さ約３mm、密度１．４
８ｇ／cm3、電気比抵抗５７００μΩ−cm、室温〜４０
０℃の熱膨張係数２．５×１０-6・deg-1であった。次
に、この黒鉛化処理したガラス状炭素を電気炉に入れ、
約２０００℃に加熱しつつＣＨ2Ｃl2ガスを通じて高純
度化処理を行って、不純物量１０ppm以下の精製品を得
た。この精製品を比較例の電極板とする。
で２％添加した熱硬化性樹脂｛日立化成工業(株)製、Ｖ
Ｐ−１３Ｎ｝を、保温器で室温から毎時１０℃の昇温速
度で１６０℃まで昇温し、１６０℃で約５時間保持し、
硬化させて硬化樹脂板とした。この硬化樹脂板から所定
の形状に硬化樹脂を切り出し、所望の寸法に機械加工
し、その後窒素ガス雰囲気中で１０００℃まで焼成して
樹脂を炭化し、更に２８００℃で黒鉛化処理を実施し
た。得られたガラス状炭素は、厚さ約３mm、密度１．４
８ｇ／cm3、電気比抵抗５７００μΩ−cm、室温〜４０
０℃の熱膨張係数２．５×１０-6・deg-1であった。次
に、この黒鉛化処理したガラス状炭素を電気炉に入れ、
約２０００℃に加熱しつつＣＨ2Ｃl2ガスを通じて高純
度化処理を行って、不純物量１０ppm以下の精製品を得
た。この精製品を比較例の電極板とする。
【０００８】次に、上記精製品をＣＶＤ炉に入れ、高周
波誘導で１５００℃に加熱し、ＣＶＤ炉内を２．６×１
０3Ｐa以下に減圧し、キャリアガスの水素を毎分７００
ｌの速度で通じながら、濃度が１．０８×１０-2mol／
ｌ・Ｈ2のＳiＣl4ガス及び３．２２×１０-3mol／ｌ・
Ｈ2のＣ3Ｈ8ガスを通じ、毎分約５μｍの蒸着速度で高
純度（約１０ppm以下）の炭化珪素をガラス状炭素板の
両面に被覆した。得られた電極板の炭化珪素被膜は厚さ
が約０．６mm（電極板全体の厚さは約４．２mm）、厚さ
の面内ばらつきは±０．０５mm、密度が３．１９ｇ／cm
3、電気比抵抗は１ＭΩ−cm、室温〜４００℃の熱膨張
係数は３．０×１０-6・deg-1であった。また、この炭
化珪素被膜を少量微粉砕し、蛍光Ｘ線回折装置を用いて
Ｘ線回折を行った結果、（１１１）、（２２０）及び
（３１１）の各面に強いピークを示す閃亜鉛鉱型の３Ｃ
−ＳiＣ（β相）であることが確認された。
波誘導で１５００℃に加熱し、ＣＶＤ炉内を２．６×１
０3Ｐa以下に減圧し、キャリアガスの水素を毎分７００
ｌの速度で通じながら、濃度が１．０８×１０-2mol／
ｌ・Ｈ2のＳiＣl4ガス及び３．２２×１０-3mol／ｌ・
Ｈ2のＣ3Ｈ8ガスを通じ、毎分約５μｍの蒸着速度で高
純度（約１０ppm以下）の炭化珪素をガラス状炭素板の
両面に被覆した。得られた電極板の炭化珪素被膜は厚さ
が約０．６mm（電極板全体の厚さは約４．２mm）、厚さ
の面内ばらつきは±０．０５mm、密度が３．１９ｇ／cm
3、電気比抵抗は１ＭΩ−cm、室温〜４００℃の熱膨張
係数は３．０×１０-6・deg-1であった。また、この炭
化珪素被膜を少量微粉砕し、蛍光Ｘ線回折装置を用いて
Ｘ線回折を行った結果、（１１１）、（２２０）及び
（３１１）の各面に強いピークを示す閃亜鉛鉱型の３Ｃ
−ＳiＣ（β相）であることが確認された。
【０００９】実施例２ 密度１．７９ｇ／cm3、電気比抵抗１２００μΩ−cm、
室温〜４００℃の熱膨張係数３．３×１０-6・deg-1及
びその異方比が１．０１のコークス系人造黒鉛材を所望
の形状・寸法に機械加工し、以下実施例１と同様にして
高純度化処理及びＣＶＤ処理を行って、不純物量１０pp
m以下の炭化珪素被覆黒鉛材の電極板を得た。
室温〜４００℃の熱膨張係数３．３×１０-6・deg-1及
びその異方比が１．０１のコークス系人造黒鉛材を所望
の形状・寸法に機械加工し、以下実施例１と同様にして
高純度化処理及びＣＶＤ処理を行って、不純物量１０pp
m以下の炭化珪素被覆黒鉛材の電極板を得た。
【００１０】前記比較例、実施例１及び実施例２で得ら
れた電極板をプラズマエッチング装置にセットして、反
応ガスＣＦ3Ｃl：ＣＦ4：Ｏ2をモル比で５０：４０：１
０の割合に混合したものを用い、反応チャンバ内のガス
圧が２６０Ｐa、電源周波数が４００ＫＨz、時間１回８
０秒の条件でシリコンウェーハのエッチングを行った。
エッチング可能な回数（エッチング速度の均質性を維持
できる回数）を寿命として評価したところ、比較例の炭
化珪素被覆のないガラス状炭素だけの電極板が約４５０
０回であったのに対し、実施例１及び２の電極板は共に
約６０００回であり、発生プラズマや微塵落下によるパ
ターンの損傷も見受けられなかった。
れた電極板をプラズマエッチング装置にセットして、反
応ガスＣＦ3Ｃl：ＣＦ4：Ｏ2をモル比で５０：４０：１
０の割合に混合したものを用い、反応チャンバ内のガス
圧が２６０Ｐa、電源周波数が４００ＫＨz、時間１回８
０秒の条件でシリコンウェーハのエッチングを行った。
エッチング可能な回数（エッチング速度の均質性を維持
できる回数）を寿命として評価したところ、比較例の炭
化珪素被覆のないガラス状炭素だけの電極板が約４５０
０回であったのに対し、実施例１及び２の電極板は共に
約６０００回であり、発生プラズマや微塵落下によるパ
ターンの損傷も見受けられなかった。
【００１１】
【発明の効果】本発明のプラズマエッチング用電極板
は、導電部となる高純度のガラス状炭素又は黒鉛材にβ
相の炭化珪素を被覆した材質からなるので、ウェーハへ
の不純物汚染がなくなる。更に非発塵性、耐熱性、非熱
変形、温度分布の均一性、耐熱衝撃性、耐酸化性（大気
中１２００℃まで酸化しない）を満足するものである。
また、腐食性ガスの存在下においても耐食性に優れる電
極板である。
は、導電部となる高純度のガラス状炭素又は黒鉛材にβ
相の炭化珪素を被覆した材質からなるので、ウェーハへ
の不純物汚染がなくなる。更に非発塵性、耐熱性、非熱
変形、温度分布の均一性、耐熱衝撃性、耐酸化性（大気
中１２００℃まで酸化しない）を満足するものである。
また、腐食性ガスの存在下においても耐食性に優れる電
極板である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年５月１４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】次に、上記精製品をＣＶＤ炉に入れ、高周
波誘導で１５００℃に加熱し、ＣＶＤ炉内を２．６×１
０3Ｐa以下に減圧し、キャリアガスの水素を毎分７００
ｌの速度で通じながら、濃度が１．０８×１０-2mol／
ｌ・Ｈ2のＳiＣl4ガス及び３.２２×１０-3mol／ｌ・Ｈ
2のＣ3Ｈ8ガスを通じ、毎分約５μｍの蒸着速度で不純
物量１０ppm以下の炭化珪素をガラス状炭素板の両面に
被覆した。得られた電極板の炭化珪素被膜は厚さが約
０．６mm（電極板全体の厚さは約４．２mm）、厚さの面
内ばらつきは±０．０５mm、密度が３．１９ｇ／cm3、
電気比抵抗は１ＭΩ−cm、室温〜４００℃の熱膨張係数
は３．０×１０-6・deg-1であった。また、この炭化珪
素被膜を少量微粉砕し、蛍光Ｘ線回折装置を用いてＸ線
回折を行った結果、（１１１）、（２２０）及び（３１
１）の各面に強いピークを示す閃亜鉛鉱型の３Ｃ−Ｓi
Ｃ（β相）であることが確認された。
波誘導で１５００℃に加熱し、ＣＶＤ炉内を２．６×１
０3Ｐa以下に減圧し、キャリアガスの水素を毎分７００
ｌの速度で通じながら、濃度が１．０８×１０-2mol／
ｌ・Ｈ2のＳiＣl4ガス及び３.２２×１０-3mol／ｌ・Ｈ
2のＣ3Ｈ8ガスを通じ、毎分約５μｍの蒸着速度で不純
物量１０ppm以下の炭化珪素をガラス状炭素板の両面に
被覆した。得られた電極板の炭化珪素被膜は厚さが約
０．６mm（電極板全体の厚さは約４．２mm）、厚さの面
内ばらつきは±０．０５mm、密度が３．１９ｇ／cm3、
電気比抵抗は１ＭΩ−cm、室温〜４００℃の熱膨張係数
は３．０×１０-6・deg-1であった。また、この炭化珪
素被膜を少量微粉砕し、蛍光Ｘ線回折装置を用いてＸ線
回折を行った結果、（１１１）、（２２０）及び（３１
１）の各面に強いピークを示す閃亜鉛鉱型の３Ｃ−Ｓi
Ｃ（β相）であることが確認された。
Claims (1)
- 【請求項１】 高純度のガラス状炭素又は黒鉛材からな
る基材の表面に、β相の炭化珪素を被覆したプラズマエ
ッチング用電極板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10819592A JPH05304114A (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | プラズマエッチング用電極板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10819592A JPH05304114A (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | プラズマエッチング用電極板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05304114A true JPH05304114A (ja) | 1993-11-16 |
Family
ID=14478426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10819592A Pending JPH05304114A (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | プラズマエッチング用電極板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05304114A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR970070243A (ko) * | 1996-04-22 | 1997-11-07 | 모치즈키 아키히로 | 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 장치용 보호부재 |
| US5879450A (en) * | 1997-08-13 | 1999-03-09 | City University Of Hong Kong | Method of heteroepitaxial growth of beta silicon carbide on silicon |
| JP2001338915A (ja) * | 2000-05-30 | 2001-12-07 | Shin Etsu Chem Co Ltd | シリコン部品 |
| JP2008252045A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | プラズマ処置装置用電極 |
| CN111348821A (zh) * | 2018-12-21 | 2020-06-30 | 财团法人工业技术研究院 | 用于玻璃塑形的石墨模具及其制造方法 |
-
1992
- 1992-04-28 JP JP10819592A patent/JPH05304114A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR970070243A (ko) * | 1996-04-22 | 1997-11-07 | 모치즈키 아키히로 | 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 장치용 보호부재 |
| US5879450A (en) * | 1997-08-13 | 1999-03-09 | City University Of Hong Kong | Method of heteroepitaxial growth of beta silicon carbide on silicon |
| JP2001338915A (ja) * | 2000-05-30 | 2001-12-07 | Shin Etsu Chem Co Ltd | シリコン部品 |
| JP2008252045A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | プラズマ処置装置用電極 |
| CN111348821A (zh) * | 2018-12-21 | 2020-06-30 | 财团法人工业技术研究院 | 用于玻璃塑形的石墨模具及其制造方法 |
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