JPH10107008A - プラズマエッチング用電極板の製造法及び該製造法で得られたプラズマエッチング用電極板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エッチング時にウエハ面に落下し付着する炭
素粒子などの異物の少ないプラズマエッチング用電極板
の製造法及び該製造法で得られたプラズマエッチング用
電極板を提供する。 【解決手段】 熱硬化性樹脂を成形、硬化後、不活性雰
囲気中で炭化及び高温処理するガラス状炭素製プラズマ
エッチング用電極板において、不純物含有量が１００pp
m以下の熱硬化性樹脂を用いることを特徴とするプラズ
マエッチング用電極板の製造法並びに上記の製造法で得
られ、かつ見掛け密度が１．４６〜１．５５g/cm³及び
気孔径が１００μｍ以下であるプラズマエッチング用電
極板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマエッチン
グ用電極板の製造法及び該製造法で得られたプラズマエ
ッチング用電極板に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス状炭素は、一般の炭素材料が有す
る軽量、耐熱性、耐食性、電気伝導性等の性質を備えて
いるほか、ガス不透過性で硬度が高い、発塵性が少ない
等の特徴を有するところから、エレクトロニクス産業、
原子力産業、航空産業等各種の分野での広範な用途に使
用されつつある。最近は、特開昭６２−２５２９４２号
公報に示されるように炭素粒子の脱落や付着がない性質
を利用して、半導体集積回路を製造する際のウエハのプ
ラズマエッチング加工用電極板として使用することが検
討されている。

【０００３】しかしながら近年の半導体集積回路は高性
能化が進み、従来問題とされなかったより微細なパーテ
ィクル（異物）の発生、さらにはエッチング速度の不安
定等の問題がある。プラズマエッチング用電極板に対す
る要求性能は一層高度になってきており、特にエッチン
グ時にウエハ面に落下し付着する炭素粒子等の異物の数
の少ないものが要求されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】請求項１記載の発明
は、エッチング時にウエハ面に落下し付着する炭素粒子
などの異物の数が少ないプラズマエッチング用電極板の
製造法を提供するものである。請求項２記載の発明は、
エッチング時にウエハ面に落下し付着する炭素粒子など
の異物の数が少ないプラズマエッチング用電極板を提供
するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、熱硬化性樹脂
を成形、硬化後、不活性雰囲気中で炭化及び高温処理す
るガラス状炭素製プラズマエッチング用電極板の製造法
において、熱硬化性樹脂として不純物含有量が１００pp
m以下の熱硬化性樹脂を用いることを特徴とするプラズ
マエッチング用電極板の製造法に関する。また、本発明
は、上記の製造法で得られ、かつ見掛け密度が１．４６
〜１．５５g/cm³及び気孔径が１００μｍ以下であるプ
ラズマエッチング用電極板に関する。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明に用いられる熱硬化性樹脂
としては特に制限はないが、フェノール樹脂、エポキシ
樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フラン樹脂、メラミン
樹脂、アルキッド樹脂、キシレン樹脂、フェノール・ホ
ルムアルデヒド樹脂等を挙げることができる。また、上
記の混合物を用いてもよい。好ましくはフラン樹脂、フ
ェノール樹脂又はフェノール・ホルムアルデヒド樹脂で
ある。また、熱硬化性樹脂としては、不純物含有量が１
００ppm以下、好ましくは７０ppm以下、より好ましくは
５０ppm以下の熱硬化性樹脂を用いることが必要とさ
れ、１００ppmを超えるものを用いると、得られるガラ
ス状炭素の微細組織が不均一となり結果的に異物数が多
くなる。

【０００７】本発明に用いられる熱硬化性樹脂は、硬化
前に目的とする形状に応じて成形されるが、その成形方
法については特に制限はない。所定の形状に成形した
後、更に１３０〜２００℃の温度で硬化処理する。次い
で、電極板の形状にするため所定の加工を行った後、高
純度の治具及び炉を用い不活性雰囲気中（通常、ヘリウ
ム、アルゴン等の不活性ガスや窒素、水素、ハロゲンガ
ス等の非酸化性ガスの少なくとも１種の気体からなる酸
素を含まない雰囲気、減圧又は真空下）において約１０
００℃の温度で焼成炭化する。更に１２００℃以上の温
度、好ましくは２０００℃以上の温度で高温処理しガラ
ス状炭素からなるプラズマエッチング用電極板が得られ
る。プラズマエッチング用電極板を得る方法は前記の方
法以外にガラス状炭素を得た後、放電加工あるいは超音
波加工で所定の形状のプラズマエッチング用電極板に加
工してもよい。熱硬化性樹脂の成形、硬化は縮合水など
が外部に抜け易い加熱条件及び昇温速度で行うか又は硬
化の為の触媒量を適正な量に設定して安定した樹脂板を
得る。ガラス状炭素の不純物含有量はウエハを汚染する
おそれがあるので２０ppm以下が好ましい。不純物含有
量はＪＩＳの黒鉛灰分測定法で測定することができる。

【０００８】プラズマエッチング用電極板は、見掛け密
度が１．４６〜１．５５g/cm³、好ましくは１．５０〜
１．５５g/cm³の範囲とされ、上記の範囲から外れると
異物数が増加し、実質上の特性向上は実現しなくなるお
それがある。本発明においては、さらに気孔径が１００
μｍ以下、好ましくは８０μｍ以下とされ、１００μｍ
を超えると気孔のエッジ部が選択的にプラズマに損傷さ
れ異物数が増加する。

【０００９】上記における熱硬化性樹脂の不純物含有量
は、熱硬化性樹脂を十分硬化したものをＪＩＳ−Ｒ−７
２２２−１９７９に準じる方法で灰化した値、見掛け密
度は、ＪＩＳ−Ｒ−７２２２−１９７９に準じる方法に
より求めた値、気孔径は、製品の不特定の断面における
任意の位置の厚み方向を金属顕微鏡又は電子顕微鏡で測
定した最大の気孔径の値である。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を実施例にて詳細に説明する。 実施例１ アルカリ触媒としてアンモニアを用いて、７０℃の加熱
下１時間フェノール９４０重量部とホルムアルデヒド３
６０重量部を反応させて平均分子量が２７０ＭＮ及び粘
度が０．１１Pa・sのフェノール・ホルムアルデヒド樹脂
を得た。次いで、ろ過器及びイオン交換器を用いて不純
物の除去を行い不純物含有量が３５ppmのフェノール・
ホルムアルデヒド樹脂とした。該フェノール・ホルムア
ルデヒド樹脂を成形型に入れ、５０℃で３日、７０℃で
３日及び９０℃で３日間保持して乾燥硬化した後、１６
０℃までを５℃／時間の速度で昇温し、１６０℃で３日
間保持し硬化処理を行い厚さが４mmで直径が２８５mmの
円盤状樹脂成形体を得た。

【００１１】該成形体を環状炉に入れ窒素気流中で１０
００℃まで１℃／時間の速度で昇温し、１０００℃の温
度で６時間保持して焼成炭化した後、高純度の雰囲気炉
を用い窒素雰囲気中で２０００℃まで６０℃／時間の速
度で昇温し、２０００℃の温度で６時間保持して高温処
理を行いガラス状炭素を得た。次いで該ガラス状炭素に
直径が０．８mmの貫通小孔を３mmのピッチで多数穿孔し
プラズマエッチング用電極板を得た。得られたプラズマ
エッチング用電極板の不純物含有量は１１ppmであっ
た。

【００１２】次に得られたプラズマエッチング用電極板
をプラズマエッチング装置にセットし、反応ガス：トリ
フロロメタン（ＣＨＦ₃）、キャリアガス：アルゴン
（Ａｒ）、反応チャンバー内のガス圧：１Torr、電源周
波数：１３．５MHzの条件で直径６インチのシリコンウ
エハの酸化膜エッチングを行った。このときシリコンウ
エハの表面に付着した０．１５μｍ以上の粉末粒子（異
物数）の個数を数えた。この結果を表１に示す。表１に
示されるように、本発明になるプラズマエッチング用電
極板の異物数は５５個と少ないことが示される。

【００１３】実施例２ アルカリ触媒としてアンモニアを用いて、８０℃の加熱
下１．５時間フェノール９４０重量部とホルムアルデヒ
ド３６０重量部を反応させて平均分子量が３４０ＭＮ及
び粘度が０．３２Pa・sのフェノール・ホルムアルデヒド
樹脂を得た。次いで、ろ過器及びイオン交換器を用いて
不純物の除去を行い不純物含有量が５５ｐｐｍのフェノ
ール・ホルムアルデヒド樹脂とした。該フェノール・ホ
ルムアルデヒド樹脂を成形型に入れ、以下実施例１と同
様の工程を経てプラズマエッチング用電極板を得た。得
られたプラズマエッチング用電極板の不純物含有量は１
３ppmであった。また得られたプラズマエッチング用電
極板の特性を表１に示す。表１に示されるように、本発
明になるプラズマエッチング用電極板の異物数は４０個
と少ないことが示される。

【００１４】実施例３ フラン樹脂（日立化成工業(株)製、商品名ＶＦ−３０
３）６０重量部及びフェノール樹脂（日立化成工業(株)
製、商品名ＶＰ−１１２Ｎ）４０重量部を３０℃の温度
で十分混合した後３０℃まで冷却した。次いでろ過器及
びイオン交換器を用いて不純物の除去を行い不純物含有
量が８５ppmの混合樹脂を得た。該混合樹脂１００重量
部に対し、パラトルエンスルホン酸５０重量％水溶液を
０．９重量部添加し、十分混合した後成形型に入れ、以
下実施例１と同様の工程を経てプラズマエッチング用電
極板を得た。得られたプラズマエッチング用電極板の不
純物含有量は８ppmであった。また得られたプラズマエ
ッチング用電極板の特性を表１に示す。表１に示される
ように、本発明になるプラズマエッチング用電極板の異
物数は３０個と少ないことが示される。

【００１５】実施例４ 不純物含有量が１５ppmのフラン樹脂（日立化成工業
(株)製、商品名ＶＦ−３０２）１００重量部に１５重量
％硫酸水溶液を３重量部添加して十分混合した後成形型
に入れ、以下実施例１と同様の工程を経てプラズマエッ
チング用電極板を得た。得られたプラズマエッチング用
電極板の不純物含有量は１２ppmであった。また得られ
たプラズマエッチング用電極板の特性を表１に示す。表
１に示されるように、本発明になるプラズマエッチング
用電極板の異物数は１０個と少ないことが示される。

【００１６】実施例５ 不純物含有量が９０ppmのフラン樹脂（日立化成工業
(株)製、商品名ＶＦ−３０３）１００重量部に５０重量
％フェノールスルホン酸水溶液を１重量部添加して十分
混合した後成形型に入れ、以下実施例１と同様の工程を
経てプラズマエッチング用電極板を得た。得られたプラ
ズマエッチング用電極板の不純物含有量は７ppmであっ
た。また得られたプラズマエッチング用電極板の特性を
表１に示す。表１に示されるように、本発明になるプラ
ズマエッチング用電極板の異物数は４０個と少ないこと
が示される。

【００１７】比較例１ 実施例１の不純物の除去工程を省いて不純物含有量が１
４０ppmのフェノール・ホルムアルデヒド樹脂を用いた
以外は実施例１と同様の工程を経てプラズマエッチング
用電極板を得た。得られたプラズマエッチング用電極板
の不純物含有量は１０ppmであった。また得られたプラ
ズマエッチング用電極板の特性を表１に示す。表１に示
されるように、比較例のプラズマエッチング用電極板の
異物数は１５０個と多いことが示される。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【発明の効果】請求項１における方法により得られるプ
ラズマエッチング用電極板は、エッチング時にウエハ面
に落下し付着する炭素粒子などの異物の数を少なくする
ことができ、長時間の使用が可能である。請求項２にお
けるプラズマエッチング用電極板は、エッチング時にウ
エハ面に落下し付着する炭素粒子などの異物の数を少な
くすることができ、長時間の使用が可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 孝幸 茨城県日立市鮎川町三丁目３番１号 日立 化成工業株式会社山崎工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱硬化性樹脂を成形、硬化後、不活性雰
   囲気中で炭化及び高温処理するガラス状炭素製プラズマ
   エッチング用電極板の製造法において、熱硬化性樹脂と
   して不純物含有量が１００ppm以下の熱硬化性樹脂を用
   いることを特徴とするプラズマエッチング用電極板の製
   造法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の製造法で得られ、かつ見
   掛け密度が１．４６〜１．５５g/cm³及び気孔径が１０
   ０μｍ以下であるプラズマエッチング用電極板。