JPH0611346U - ドライエッチング装置用ポリベンゾイミダゾール製物品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ドライエッチング装置内又はその周辺で用い
られる各種物品の劣化を防ぎ、長寿命化、破損等に伴う
メンテナンス作業の合理化、ひいてはエッチング装置そ
のものの長寿命化、合理化及び性能を改善する。 【構成】 ドライエッチング装置のチャンバー内又はそ
の周辺で使用される物品であって、少なくとも表面部分
がポリベンゾイミダゾールから成ることを特徴とするも
の。例えば、ボルト、ナット、ブシュ軸受又は被エッチ
ング部材固定用治具がある。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、半導体処理装置としてのエッチング装置、特にプラズマエッチング 装置等のドライエッチング装置に使用される物品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

エレクトロニクス用半導体を製造する工程においては、基板となるシリコンウ エハーの表面よりリン、ホウ素、砒素等の不純物を添加するために、所望の部分 の酸化膜を除去したり、或いは、表面に蒸着した金属膜を加工し電極や配線を作 る操作が行われる。かかる操作は、一般にエッチングと呼ばれている。

【０００３】 エッチングには、大別すると、ウエットエッチングとドライエッチングとがあ る。ウエットエッチングとは、除去しようとする材料を化学物質によって溶解さ せる方法である。例えば、二酸化ケイ素はフッ化水素酸に溶解するが、シリコン は殆ど溶解しないことを利用して、酸化膜の除去には酸化剤とフッ化水素酸から 成るエッチング液を用いることができる。

【０００４】 一方、ドライエッチングとは、リソグラフィーによりパターン形成したシリコ ンウエハーにガスを供給し、反応を起こさせ、蒸気圧の高い物質又は揮発性の高 い物質を生成せしめることによって、エッチングを行う方法である。ドライエッ チングは、手法によりプラズマエッチングとリアクティブイオンエッチング（Ｒ ＩＥ）とに分類される。ドライエッチングは、ウエットエッチングに比して、よ り微細な加工ができるので、半導体素子の高集積化、高機能化の流れと共に、微 細加工プロセスに対する要求水準が益々高度化する現在では、ドライエッチング が、エッチング法の主流となっている。

【０００５】 ドライエッチング装置内において用いられるボルトやナット等の物品の材質と しては、絶縁性や耐蝕性等の理由により、合成樹脂、セラミックス又は石英が使 用されている。特に、プラズマエッチングの場合には、操作条件が高温であり、 且つプラズマにも侵されやすいので、耐熱性、絶縁性及び耐プラズマ性の高い樹 脂、例えばポリイミドが使用されている。また、ドライエッチング装置の周辺で 使用される物品も、部分的ではあるがエッチング環境にさらされるので、絶縁性 及び耐熱性が要求される。

【０００６】 しかしながら、従来ドライエッチング装置に用いられてきたポリイミド等の樹 脂では、耐熱性、耐プラズマ性又は機械的強度が不十分なため、かかる樹脂をド ライエッチング装置のボルト、ナット、ブシュ軸受又は固定用治具等の材料とし て用いた場合、過熱による消耗、プラズマによる浸蝕、強度劣化による破壊が起 きる等の諸問題があった。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

上記問題点に鑑み、本考案は、ドライエッチング装置内又はその周辺で用いら れる各種物品の劣化を防ぎ、長寿命化、破損等に伴うメンテナンス作業の合理化 、ひいてはエッチング装置そのものの長寿命化、合理化及び性能を改善すること を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決すべく、本考案によれば、ドライエッチング装置のチャンバー 内又はその周辺で使用される物品であって、少なくとも表面部分がポリベンゾイ ミダゾール（以下「ＰＢＩ」ともいう）から成ることを特徴とするものが提供さ れる。

【０００９】 本考案の物品に用いられるＰＢＩは、安定な複素環式ポリマーであり、その製 造方法は多数の米国特許、例えば米国再発行特許第２６,０６５号、米国特許第 ３,３１３,７８３、３,５０９,１０８、３,５１８,２３４、３,５５５,３８９、 ３,４３３,７７２、３,４０８,３３６、３,５７８,６４４、３,５４９,６０３、 ３,７０８,４３９、４,１５４,９１９、４,３１２,９７６、４,３７７,５４６、 ４,５４９,３８８号に記載されている。また、ＰＢＩの製造方法はＪ.Ｐ.Ｃｒｉ ｔｃｈｌｅｙ、Ｇ.Ｊ.ＫｎｉｇｈｔおよびＷ.Ｗ.Ｗｒｉｇｈｔ著「耐熱性ポリマ ー−技術的に有用な材料(Ｈｅａｔ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ−Ｔ ｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｌｙ Ｕｓｅｆｕｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ)」Ｐｌｅｎ ｕｍ Ｐｒｅｓｓ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ(１９８３)、第２５９〜３２２頁にも解説さ れている。

【００１０】 本考案の物品に好ましく用いられるＰＢＩは以下の構造式で示されるポリ−２ ,２'−(ｍ−フェニレン)−５,５'−ビベンゾイミダゾールである。

【００１１】 本考案において用いられるＰＢＩの数平均分子量は２,０００〜１００,０００ である。好ましくはＰＢＩの数平均分子量は５,０００〜３０,０００である。ま たＰＢＩの焼結体の製造方法は特開平１−９９,８１８号等に開示されている。 その焼結体は、例えばＨｏｅｃｈｓｔ Ｃｅｌａｎｅｓｅ社のＣｅｌａｚｏｌｅ (登録商標)として市販されており、またＰＢＩを溶媒に溶解させた液状体も開発 されている。Ｃｅｌａｚｏｌｅは、熱変形温度が４３５℃と非常に高く、且つ、 耐薬品性や耐放射線性に優れているので、耐熱性や耐プラズマ性が要求されるド ライエッチング装置内又はその周辺で使用される部品の材質としては非常に好適 である。

【００１２】 本考案においてＰＢＩが施される物品には、広くドライエッチング装置のチャ ンバー内又はその周辺で使用される物品が包含され、例えば、ボルト、ナット、 ブシュ軸受又は被エッチング部材固定用治具、及びそれらに類似する物品がある 。被エッチング部材とは、ドライエッチングによってエッチング処理を受ける部 材のことをいい、例えば、半導体ウエハーがある。

【００１３】 また、本考案において、ドライエッチング装置のチャンバー内とは、エッチン グ環境にさらされる反応場をいい、また、その周辺とは、例えば、チャンバーと 該チャンバーを外部から覆う石英管とを固定する部分等をいう。

【００１４】 本考案において、ドライエッチング装置とは、上述のようにリソグラフィーに よりパターン形成したシリコンウエハーにガスを供給し、反応を起こさせ、蒸気 圧の高い物質又は揮発性の高い物質を生成せしめることによって、エッチングを 行う装置をいう。好ましくは、本考案の部品が使用されるドライエッチング装置 は、プラズマエッチング装置である。

【００１５】 本考案に従うＰＢＩから成る物品の作製方法には特に制限はない。例えば、Ｐ ＢＩの粉末を所望の形状に焼結成形するか、または焼結させたＰＢＩを所望の形 状に切削加工した後に、表面を研磨布、バフ等で研磨して切削加工表面を滑らか に仕上げてもよい。

【００１６】 また、ＰＢＩを溶媒に溶解させたものを、例えばポリイミドから成る上記物品 の表面にコーティングすることによって製造することもできる。すなわち、ＰＢ Ｉを溶媒に溶解させた液をポリイミドから成る部品の表面にディッピングするか 、または静電塗装することによって、上記ポリイミドから成る物品の表面にＰＢ Ｉを付与し、その後溶媒を乾燥させることによって目的とする、少なくとも表面 がＰＢＩから成る物品を得ることができる。上記溶媒としてはＮ,Ｎ−ジメチル アセトアミド、Ｎ,Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドおよびＮ −メチル−２−ピロリドンをはじめとする、ＰＢＩの乾式紡糸液の生成において 一般に用いられる溶媒から選択することができる。特に好ましい溶媒はＮ,Ｎ− ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドンである。

【００１７】 以下、実施例によって本考案を更に詳述する。

【００１８】

【実施例１】 図１に示す形状及び寸法を有する、６インチシリコンウエハーの固定用治具を 、超硬バイトＴＨ１０（東芝タンガロイ社製）を用いた旋盤加工によって作製し た。該固定治具の材料として、ポリ−２,２'−(ｍ−フェニレン)−５,５'−ビ ベンゾイミダゾール焼結体（ＰＢＩ）、並びに比較例としてアルミナ（９９． ９９９％Ａｌ_２Ｏ_３）、石英（ＳｉＯ_２）及びポリイミドを用いた。

【００１９】 該固定用治具を、プラズマエッチング装置内に実装し、エッチング操作を行い 、可使用寿命を比較した。可使用寿命は、該治具にクラック、消耗、汚れ等が生 じ、交換又は洗浄が必要か否かを目視にて判別した。その結果、上記の材料の寿 命は表１の通りとなった。

【００２０】

【００２１】

【実施例２】 ポリ−２,２'−(ｍ−フェニレン)−５,５'−ビベンゾイミダゾールの焼結体を 、実施例１の加工装置を用いて旋盤加工して、Ｍ６のメートル並目ネジを作製し た。このネジの詳細寸法を図２（ａ）に示す。図２（ｂ）に示すように、このネ ジ１０をプラズマエッチング装置のチャンバー１４とそれを覆う石英管１２との 固定に用い、耐薬品性、耐摩耗性及び機械強度劣化を観察した。チャンバー１４ 内で使用した薬品はテトラフルオロメタンであった。その結果、使用後６カ月経 過しても、ネジ１０の物性に変化はなかった。

【００２２】

【実施例３】 実施例１の加工装置を用いてポリイミドを旋盤加工し、実施例２と同様のネジ を作製した。一方、固形分１０重量部のポリ−２,２'−(ｍ−フェニレン)−５, ５'−ビベンゾイミダゾールをジメチルアセトアミド９０重量部に溶解し、これ を塗工液とした。ポリイミド製のネジの表面にかかる塗工液をディッピング法に より塗布した。これを温度１７０℃にて８時間加熱乾燥して、ジメチルアセトア ミドを脱気した。その結果、膜厚５μｍのＰＢＩ被覆ネジが得られた。このよう にして得られたネジを実施例２と同様の方法にて使用し、該ネジの耐薬品性、耐 摩耗性及び機械強度劣化を観察した。その結果、使用後６カ月経過しても、ネジ の物性に変化はなかった。

【００２３】

【比較例２】 ポリイミドを材料として、実施例２と同様の寸法を有するネジを作製した。こ のネジを実施例２と同様の部分に用い、実施例２と同様の条件下で耐薬品性、耐 摩耗性及び機械強度劣化を観察した。その結果、使用後６週間で、クラック、摩 耗等の著しい変化が生じ、使用不能となった。

【００２４】

【考案の効果】

ＰＢＩをドライエッチング装置のチャンバー内又はその周辺で使用される物品 に用いることにより、かかる物品のプラズマ等による劣化を防ぎ、長寿命化、破 損等に伴うメンテナンス作業の合理化、ひいてはエッチング装置そのものの長寿 命化、合理化および性能改善が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】プラズマエッチング装置内で使用されるウエハ
ー固定用治具を表す図である。

【図２】本考案のネジ及びその装着状態を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ ネジ １２ 石英管 １４ チャンバー １６ ブシュ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドライエッチング装置のチャンバー内又
   はその周辺で使用される物品であって、少なくとも表面
   部分がポリベンゾイミダゾールから成ることを特徴とす
   るもの。
2. 【請求項２】 ボルト、ナット、ブシュ軸受又は被エッ
   チング部材固定用治具である、請求項１に記載の物品。