JPH10125651A - 多孔電極板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】プラズマガスによる半導体ウエーハのエッチン
グにおいて、多孔電極板のエッチングガス整流用貫通孔
内壁に凹凸がある場合（図３参照）、実際にエッチング
を行うと、この凹凸がエッチングガスにより削られてパ
ーティクルが発生し、ウエーハに不純物が混入したり、
ダメージを負わせるような問題点を解決した多孔電極板
を提供する。 【解決手段】プラズマ発生装置のガス整流用多孔電極板
において、該電極板の複数のガス整流用貫通孔の内壁の
表面粗さＲa が 0.001〜0.25μｍに研磨剤により研磨加
工されている多孔電極板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマガスおよ
び半導体ウエーハエッチングガス整流に用いられるプラ
ズマ発生装置の多孔電極板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体の製造プロセスは自動化、
ドライ化が進んでおり、また回路の微細化、高集積化に
伴い均一なエッチング、精度の良いパターニングが重要
視されてきている。そのため、電極板にはエッチングガ
スを整流し、被処理体（半導体ウエーハ）を均一にエッ
チングするための複数の貫通孔が設けられている。エッ
チングガスはこの貫通孔を通過することにより整流さ
れ、ウエーハの全面を均一にエッチングすることが可能
となる。また、不純物の混入やパーティクルが発生する
と、ウエーハに損傷を与えてしまうため、その低減も重
要視されており、これらを可能とする電極板の開発が急
務とされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】エッチングガス整流用
貫通孔内壁に凹凸がある場合（図２参照）、実際にエッ
チングを行うと、この凹凸がエッチングガスにより削ら
れ、パーテイクルの原因となり、半導体製造プロセス上
でウエーハにダメージを負わせてしまうという問題点が
あった。本発明は、このようなウエーハに不純物が混入
したり、パーティクルが発生するような問題点を解決し
た多孔電極板を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等はかかる課題
を解決するために、多孔電極板の材質、孔の内面状態と
エッチングガスの種類、ガス速度との関係を詳細に検討
して本発明を完成させたもので、その要旨は、プラズマ
発生装置のガス整流用多孔電極板において、該電極板の
複数のガス整流用貫通孔の内壁の表面粗さＲa が0.001
〜0.25μｍに研磨剤により研磨加工されていることを特
徴とする多孔電極板であり、多孔電極板（１）が多孔板
（２）とフランジ部（３）とから構成され、多孔板
（２）の材質がシリコンであり、フランジ部（３）の材
質がシリコン、アルミニウム、Ｓi Ｃおよびカーボンの
内から選択される１種から成っている。

【０００５】以下、本発明を詳細に説明する。本発明が
適用される多孔電極板を図１の縦断面図に示す。円板状
多孔電極板１は多数のガス整流用貫通孔４を持った多孔
板２とこの多孔板を装置に取り付けるフランジ部３とか
ら構成されているが、貫通孔４の内壁表面の加工精度に
ついては従来は厳密に検討されていなかった。本発明
は、プラズマガス整流用の複数の貫通孔の内壁を、表面
粗さＲa で0.001 〜0.25μｍの範囲に研磨剤で研磨加工
することにより、ガス流に対する抵抗低減およびパーテ
イクルの低減を可能とした、高性能、高品質の多孔電極
板を得た。この貫通孔内壁表面粗さＲa が 0.001μm 未
満では極めてコスト高で経済的でなく、0.25μｍを越え
るとパーティクルの発生が始まり好ましくない。

【０００６】この表面粗さは、研磨剤による研磨加工に
よって達成される。研磨剤は、砥粒を懸濁したスラリー
状のものがよく、砥粒の材質はダイヤモンド、炭化珪
素、シリカ、酸化セリウム、酸化アルミニウム、磁性砥
粒等がよく、中でも磁性砥粒が研磨仕上げ精度の点で好
ましい。磁性砥粒の材質は磁性体粒を酸化アルミニウム
でコーティングしたものがよい。砥粒の平均粒度は５〜
30μｍ、スラリー濃度は15〜30重量％のものが好適であ
る。

【０００７】多孔電極板１の材質としては、多孔板２お
よびフランジ部３を共にシリコン（Ｓi ）とした一体型
が好ましいが、フランジ部３の材質をアルミニウム（Ａ
l ）等の金属、Ｓi Ｃ等のセラミックス、カーボン
（Ｃ）から選択される１種に置き換えてもよい。これら
の材質は、整流するガスの種類、貫通孔内のガス速度、
フランジ部内のガス速度、電極材料の耐食性、耐電圧
性、耐熱性等を考慮して決定される。また、この研磨仕
上した多孔電極板はエッチングに限らず、アッシャーの
灰化用電極、スパッタリングの放電用電極等にも用いる
ことができ、エッチング用と同様の整流、パーティクル
低減効果を挙げることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の作用は、多孔電極板の貫
通孔の内壁を表面粗さＲa で 0.001〜0.25μｍに研磨加
工したことにより、ガスの流通抵抗が軽減されて整流効
果が向上すると共に、内壁がガス流によって摩耗する度
合いが極端に低減し、パーティクルの発生が殆どなくな
り、ウエーハの損傷が飛躍的に低減した。

【０００９】

【実施例】次に、本発明の実施の形態を実施例と比較例
を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定さ
れるものではない。 （表面粗さＲa の測定方法）JIS B0601-82に準拠し、表
面粗さ計（ミツトヨ製）で測定した。 （パーティクル数の測定方法）多孔電極板上からガスを
流し、パーティクルカウンターにて測定した。

【００１０】（実施例１）シリコンインゴットからφ25
0mm ×６mmt の円板にスライスし、外周研削を行い、シ
リコン製電極板の母材を作製した。次いて、この母材に
φ 200mmの範囲にガス整流用のφ0.8mm の貫通孔を1000
個窄孔し、研磨剤としてコロイダルシリカと水を３：10
の重量割合で混合したスラリーを充填し、孔に蓋をして
振とう機にセットし、ストローク50mm、60サイクル／分
で１時間振とうさせて孔の内面を研磨した。表面粗さＲ
a は0.23μｍであった。次にこのシリコン電極板をプラ
ズマドライエッチング装置に取付け、貫通孔を介してエ
ッチング用ＣＦ₄ ガスを噴出させた後、φ６”シリコン
ウエーハ上のパーテイクルの数を測定したところ、表１
の結果を得た。

【００１１】（実施例２）磁性研磨剤を使用した以外は
実施例１と同様の材料と研磨条件で貫通孔内壁の表面粗
さＲa が0.02μｍのもの（実施例２Ａ）と、0.10μｍの
もの（実施例２Ｂ）と、0.17μｍのもの（実施例２Ｃ）
に研磨加工し、さらに両表面にミラーポリッシュ仕上げ
加工を施した３種類のシリコン電極板を作製した。次に
このシリコン電極板をプラズマドライエッチング装置に
取付け、貫通孔を介してエッチング用ＣＦ₄ ガスを噴出
させた後、φ６”シリコンウエーハ上のパーテイクルの
数を測定したところ、表１の結果を得た。

【００１２】（比較例１〜３）電極板貫通孔の表面粗さ
Ｒa が8.33μｍのもの（比較例１）と、 2.01 μｍのも
の（比較例２）と、0.41μｍのもの（比較例３）とを作
製して試験に供した以外は実施例１と同一条件で研磨
し、エッチングガスを流し、パーティクル数を測定し、
その結果を表１に併記した。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば、パーテイクルの発生を
飛躍的に低減することができるので、ウエーハのダメー
ジを解消することができ、半導体製造プロセスにおける
利用価値は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多孔電極板の一例を示す縦断面図であ
る。

【図２】本発明の研磨加工後のガス整流用貫通孔の縦断
面写真（×１００）である。

【図３】研磨加工前のガス整流用貫通孔の縦断面写真
（×６０）である。

【符号の説明】

１ 多孔電極板 ２ 多孔板 ３ フランジ部 ４ ガス整流用貫通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保田 芳宏 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラズマ発生装置のガス整流用多孔電極板
   において、該電極板の複数のガス整流用貫通孔の内壁の
   表面粗さＲa が0.001 〜0.25μｍに研磨剤により研磨加
   工されていることを特徴とする多孔電極板。
2. 【請求項２】多孔電極板（１）が多孔板（２）とフラン
   ジ部（３）とから構成され、多孔板（２）の材質がシリ
   コンであり、フランジ部（３）の材質がシリコン、アル
   ミニウム、Ｓi Ｃおよびカーボンの内から選択される１
   種から成る請求項１記載の多孔電極板。