JPH10218664A - Focus ring for plasma etching device - Google Patents

Focus ring for plasma etching device

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Publication number
JPH10218664A
JPH10218664A JP9037035A JP3703597A JPH10218664A JP H10218664 A JPH10218664 A JP H10218664A JP 9037035 A JP9037035 A JP 9037035A JP 3703597 A JP3703597 A JP 3703597A JP H10218664 A JPH10218664 A JP H10218664A
Authority
JP
Japan
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focus ring
glassy carbon
carbon material
plasma etching
plasma
Prior art date
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Pending
Application number
JP9037035A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiharu Uei
敏治 上井
Mitsuharu Nobata
光晴 野畑
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Tokai Carbon Co Ltd
Original Assignee
Tokai Carbon Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokai Carbon Co Ltd filed Critical Tokai Carbon Co Ltd
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Publication of JPH10218664A publication Critical patent/JPH10218664A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a focus ring for a plasma etching device comprising a vitrified carbon material little in consumption when etching and excellent in yield of products. SOLUTION: This focus ring for plasma etching device is composed of a vitrified carbon material satisfying the formula R>=(d002 -3.344)/0.135 in the relation between a relative intensity ratio R (IA/IB) of the spectrum intensity (IA) appearing in 1360±100cm<-1> band region and the spectrum intensity (IB) appearing in 1580±100cm<-1> band region in a Raman spectrum analysis by using argon laser beam of 5145 angstrom, and the average lattice spacing (d002 ) (angstrom) of graphite hexagonal net plane layer. Preferably, the relative intensity ratio R is regulated so as to be 1.0-2.0 and the average lattice spacing d002 is regulated so as to be 3.40-3.60.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、LSIに代表され
る半導体デバイスの製造工程において、プラズマエッチ
ング加工によりウエハ面に微細な回路パターンを形成す
る際に、ウエハの周囲に配置して使用されるフォーカス
リングに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used for forming a fine circuit pattern on a wafer surface by plasma etching in a process of manufacturing a semiconductor device typified by an LSI. Regarding focus ring.

【0002】[0002]

【従来の技術】プラズマエッチング装置は、一対の並行
平面電極を設置したエッチング装置内に反応性ガス(C
F4,Ar,O2等) を導入しながら上下両電極間に高周波電力
を印加して放電させ、生じたガスプラズマを用いて下部
電極上に載置したウエハ表面のフォトレジストされてい
ない部分をエッチングすることにより高精度で微細な回
路パターンを形成するものである。この場合、プラズマ
の拡散を防止して、プラズマ化された反応性ガスをウエ
ハの面上に効率よく入射させるために、電界補償リング
として機能するフォーカスリングがウエハの周囲に配置
されている。
2. Description of the Related Art In a plasma etching apparatus, a reactive gas (C) is provided in an etching apparatus provided with a pair of parallel flat electrodes.
(F 4 , Ar, O 2, etc.) while applying high frequency power between the upper and lower electrodes to discharge, and using the generated gas plasma, the non-photoresist part of the surface of the wafer placed on the lower electrode Is etched to form a fine circuit pattern with high accuracy. In this case, a focus ring functioning as an electric field compensation ring is arranged around the wafer in order to prevent the diffusion of plasma and efficiently cause the reactive gas converted into plasma to be incident on the surface of the wafer.

【0003】特開平7−245292号公報にはエッチ
ングレートの均一性の向上を図る目的でフォーカスリン
グを、表面の外周側部位にタングステン系部材が露出す
る状態に設けられているカーボン系部材とタングステン
系部材との複合構造としたプラズマエッチング装置が提
案されている。これは、タングステンシリサイド(WS
i)やタングステン(W)等のタングステン系膜のエッ
チング処理を行う場合プラズマ化された反応ガスとフォ
ーカスリングのタングステンとが反応してハロゲン化合
物が発生しウエハ周辺部のエッチングが抑制されるの
で、エッチングレートの均一性の向上を図ることができ
るとするものである。
[0003] Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-245292 discloses a focus ring for improving the uniformity of an etching rate. There has been proposed a plasma etching apparatus having a composite structure with a system member. This is tungsten silicide (WS
i) When etching a tungsten-based film such as tungsten (W) or the like, the reaction gas turned into plasma reacts with tungsten in the focus ring to generate a halogen compound, thereby suppressing the etching around the wafer. It is intended to improve the uniformity of the etching rate.

【0004】このフォーカスリングにはプラズマ状態の
反応性ガスに腐食されない耐蝕性、耐プラズマ性、耐熱
性および導電性などに優れた材質特性が要求され、従来
からアモルファスカーボンが用いられているが耐プラズ
マ性が充分でないためにプラズマ照射による消耗が進行
して使用寿命が短いという欠点があり、更に消耗に伴っ
てパーティクルの発生を招くなどの難点がある。これら
の問題は、LSIの高集積度化が進むに伴いプラズマ密
度が増大し、要求される加工精度が高くなるに伴ってま
すます重要な問題点となってきている。
[0004] The focus ring is required to have excellent material properties such as corrosion resistance, plasma resistance, heat resistance, and conductivity which are not corroded by a reactive gas in a plasma state, and amorphous carbon has been conventionally used. Since the plasma properties are not sufficient, there is a drawback that the wear due to plasma irradiation progresses and the service life is short, and further, there is a drawback that particles are generated due to the wear. These problems have become more and more important as the degree of integration of LSIs has increased and the plasma density has increased and the required processing accuracy has increased.

【0005】ガラス状カーボン材は、熱硬化性樹脂を炭
化して得られる巨視的に無孔組織の硬質炭素物質で、高
強度、低化学反応性、ガス不透過性、自己潤滑性、堅牢
性などに優れ、不純物が少ない等の特性を有しており、
プラズマエッチング処理中にウエハーを汚損する原因と
なる微細パーティクルが組織から離脱し難い利点があ
る。
A glassy carbon material is a macroscopically nonporous hard carbon material obtained by carbonizing a thermosetting resin, and has high strength, low chemical reactivity, gas impermeability, self-lubricating property, and robustness. It has excellent properties such as low impurities.
There is an advantage that fine particles that cause soiling of the wafer during the plasma etching process are not easily separated from the tissue.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、フォー
カスリングを構成するガラス状カーボン材の組織性状と
耐プラズマ性との関係について検討した結果、バルクの
結晶性および表面構造を特定の範囲に設定制御したガラ
ス状カーボンが、プラズマへの耐性に優れ、またその消
耗がパーティクルの発生を伴わないものであることを見
出し、フォーカスリングとして好適な消耗形態を示すこ
とを確認した。
The present inventors have examined the relationship between the texture and the plasma resistance of the glassy carbon material constituting the focus ring, and found that the crystallinity and surface structure of the bulk were within a specified range. It was found that the glassy carbon controlled to be excellent in plasma was excellent in resistance to plasma, and its consumption was not accompanied by generation of particles, and it was confirmed that the carbonized carbon exhibited a suitable consumption form as a focus ring.

【0007】すなわち、ガラス状カーボンの表面構造
は、通常、処理温度条件や原料樹脂の配向度等に起因す
るバルクの結晶性に対応して変化するが、表面研磨等の
機械的処理や各種表面処理によって表層部が特異的な構
造変化を来し、この変化によってプラズマ雰囲気中にお
ける耐プラズマ性が向上し、フォーカスリングとしての
耐久性を向上させることが可能となる。
That is, the surface structure of the glassy carbon usually changes in accordance with the bulk crystallinity caused by the processing temperature conditions, the degree of orientation of the raw material resin, and the like. The treatment causes a specific structural change in the surface layer portion, and this change improves the plasma resistance in a plasma atmosphere and makes it possible to improve the durability as a focus ring.

【0008】本発明は、上記の知見に基づいて開発され
たもので、その目的とする解決課題は、プラズマによる
消耗が少なく、微細なパーティクルの発生を抑制するこ
とができるプラズマエッチング装置用フォーカスリング
を提供することにある。
The present invention has been developed on the basis of the above findings, and an object of the present invention is to provide a focus ring for a plasma etching apparatus capable of suppressing the generation of fine particles with less consumption by plasma. Is to provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明によるプラズマエッチング装置用フォーカス
リングは、波長5145オングストロームのアルゴンイ
オンレーザー光を用いたラマンスペクトル分析において
1360±100cm-1のバンド域に現出するスペクトル
強度(IA)と1580±100cm-1のバンド域に現出する
スペクトル強度(IB)の相対強度比R(IA/IB) と、黒鉛六
角網面層の平均格子面間隔d00 2 (単位;オングストロ
ーム)とが、下記(1) 式の関係を満たすガラス状カーボ
ン材からなることを構成上の特徴とする。 R≧ (d002 −3.344)/0.135 …(1)
A focus ring for a plasma etching apparatus according to the present invention for solving the above-mentioned problems has a band of 1360 ± 100 cm -1 in Raman spectrum analysis using an argon ion laser beam having a wavelength of 5145 angstroms. Intensity ratio (IR / IB) of the spectral intensity (IA) appearing in the band and the spectral intensity (IB) appearing in the band of 1580 ± 100 cm -1 and the average lattice spacing of the hexagonal graphite layer d 00 2 (unit: angstrom) is made of a vitreous carbon material satisfying the following expression (1). R ≧ (d 002 −3.344) /0.135… (1)

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明のプラズマエッチング装置
用フォーカスリングは、熱硬化性樹脂を焼成炭化して得
られる均一組織を有するガラス状カーボン材からなるこ
とを前提として、純度特性としては総灰分5ppm 以下、
金属不純物2ppm 以下、総硫黄分30ppm 以下の高純度
材質を有し、可及的に表面平滑度の高い平面板であるこ
とが好ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The focus ring for a plasma etching apparatus of the present invention is premised on being made of a glassy carbon material having a uniform structure obtained by calcining and carbonizing a thermosetting resin. 5ppm or less,
It is preferable that the flat plate is made of a high-purity material having a metal impurity content of 2 ppm or less and a total sulfur content of 30 ppm or less and having as high a surface smoothness as possible.

【0011】ガラス状カーボン材をプラズマエッチング
装置用のフォーカスリングに用いた場合の消耗度合は、
用いるガラス状カーボンの純度、結晶構造、表面状態な
どが複雑に影響して微妙に変動する。一般に、炭素材を
ラマンスペクトル分析すると1360cm-1および158
0cm-1のバンド域に2つのピークが現出し、これらの相
対強度比は炭素の構造に含まれる結晶の欠陥量や格子の
不規則性に関係することが知られている。例えば、人造
黒鉛の場合は1360cm-1よりも1580cm-1バンドの
強度が強いが、ガラス状カーボンではこの逆に1360
cm-1バンドのピークが強くなる。しかし、ピークの分布
やバンド間の相対強度はガラス状カーボンの性状によっ
ても異なり、耐プラズマ性に変化が生じる。また、一般
的にガラス状カーボンのような難黒鉛化性炭素材のX線
回析で得られる格子定数C0 は、黒鉛網目結晶が発達し
たグラファイト構造の炭素材と比較して大きくなり、同
時に平均格子面間隔も黒鉛材に比べて相対的に広くなる
が、この結晶構造も耐プラズマ性や微細パーティクルの
発生に影響を与える。
The degree of wear when a glassy carbon material is used for a focus ring for a plasma etching apparatus is as follows:
The purity, crystal structure, surface state, and the like of the glassy carbon used vary intricately due to complex effects. In general, Raman spectrum analysis of carbon material shows 1360 cm -1 and 158
Two peaks appear in the band of 0 cm -1 , and it is known that the relative intensity ratio of these peaks is related to the amount of defects of the crystal contained in the carbon structure and the irregularity of the lattice. For example, in the case of the artificial graphite is strong, the strength of 1580 cm -1 band than 1360 cm -1, in the reverse glassy carbon 1360
The peak of the cm -1 band becomes strong. However, the distribution of peaks and the relative intensity between bands differ depending on the properties of the glassy carbon, and the plasma resistance changes. In addition, the lattice constant C 0 generally obtained by X-ray diffraction of a non-graphitizable carbon material such as glassy carbon is larger than that of a graphite material having a developed graphite network crystal. The average lattice spacing is also relatively wider than that of the graphite material, but this crystal structure also affects the plasma resistance and the generation of fine particles.

【0012】本発明で規制したR≧(d002 −3.344 )
/0.135 の関係式(1) は、プラズマエッチング装置用フ
ォーカスリングを構成するガラス状カーボン材の表面性
状がX線回折で測定される黒鉛六角網面層の平均格子間
隔d002 に対してラマンスペクトル分析における2バン
ドピークの相対強度比Rが一定範囲の水準以上にある非
晶質の炭素結晶組織を備えることにより特徴づけられ、
この性状がプラズマエッチング操作時のフォーカスリン
グの消耗速度を抑制し、同時に微細パーティクルの離脱
を発生させない材質組織を形成する。したがって、R≧
(d002 −3.344 )/0.135 の要件を満たすガラス状カ
ーボン材でプラズマエッチング装置用フォーカスリング
を構成すると、耐プラズマ性が著しく向上させることが
可能となる。
R ≧ (d 002 −3.344) regulated by the present invention
The relational expression (1) of /0.135 is a Raman spectrum for the average lattice spacing d 002 of the graphite hexagonal mesh layer whose surface properties of the glassy carbon material constituting the focus ring for the plasma etching apparatus are measured by X-ray diffraction. Characterized by having an amorphous carbon crystal structure in which the relative intensity ratio R of the two band peaks in the analysis is above a certain range of levels,
This property suppresses the consumption rate of the focus ring during the plasma etching operation, and at the same time, forms a material structure that does not cause detachment of fine particles. Therefore, R ≧
When the focus ring for a plasma etching apparatus is made of a glassy carbon material satisfying the requirement of (d 002 −3.344) /0.135, the plasma resistance can be significantly improved.

【0013】この場合、ラマンスペクトル分析における
相対強度比Rは、1.0〜2.0の範囲にあることが好
ましい。R値が、1.0未満では結晶組織がガラス状カ
ーボン特有のアモルファスではなくなって消耗度合いの
均一性が低下し、また、R値が2.0を越えると炭素化
が不足して消耗速度が大きくなるためである。より好ま
しいR値の範囲は1.2〜1.9の範囲である。
In this case, the relative intensity ratio R in the Raman spectrum analysis is preferably in the range of 1.0 to 2.0. If the R value is less than 1.0, the crystal structure is not amorphous specific to glassy carbon, and the uniformity of the degree of wear is reduced. If the R value exceeds 2.0, carbonization is insufficient and the consumption rate is reduced. It is because it becomes big. A more preferable range of the R value is a range of 1.2 to 1.9.

【0014】更に、X線回折によりC(002) 回折線から
求めた黒鉛六角網面層の平均格子面間隔d002 の値が
3.40〜3.60オングストロームの範囲にあること
が好ましい。平均格子面間隔d002 の値が3.40オン
グストローム未満であると黒鉛化が進み、結晶構造がガ
ラス状カーボン特有のアモルファス組織を示さなくなっ
て微細パーティクルの離脱発生が多くなり、一方3.6
0オングストロームを越えると消耗度合いが不均一にな
り、消耗速度も大きくなるためである。
Further, it is preferable that the value of the average lattice spacing d 002 of the hexagonal reticular layer of graphite determined from the C (002) diffraction line by X-ray diffraction is in the range of 3.40 to 3.60 angstroms. If the value of the average lattice spacing d 002 is less than 3.40 angstroms, the graphitization proceeds, the crystal structure does not show an amorphous structure specific to glassy carbon, and the generation of fine particles is increased.
If the thickness exceeds 0 Å, the degree of wear becomes non-uniform, and the speed of wear increases.

【0015】上記の性状を備えたガラス状カーボン材か
らなる本発明のプラズマエッチング装置用フォーカスリ
ングは、次のようにして製造することができる。まず、
材質の高密度化及び高純度化を図るため、原料として予
め精製処理した残炭率が少なくとも40%以上のフェノ
ール系、フラン系またはポリイミド系あるいはこれらを
混合または化合物とした熱硬化性樹脂を選択使用する。
これら原料樹脂は、通常、粉状や液状を呈しているた
め、その形態に応じてモールド成形、射出成形あるいは
注型成形など最適な成形手段を用いて所定の板状に成形
する。成形体は、引き続き大気中で100〜180℃の
温度で硬化処理を施す。焼成炭化処理は、硬化した樹脂
成形体を黒鉛坩堝に詰めるか、黒鉛板で挟持した状態
で、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気に保たれた電気
炉、あるいはリードハンマー炉に詰め、800〜100
0℃に加熱することにより行われる。更に炭化処理した
焼成体を雰囲気置換可能な真空炉に入れ、ハロゲン系の
精製ガスを流しながら、1500℃以上、好ましくは1
800℃以上の温度で熱処理して高純度化処理を施す。
次いで、焼成体の表面を機械研磨処理して表面平滑度を
高めることにより、ガラス状カーボン材の表層部分の構
造性状を所定性状に変化させる。なお、この表面処理は
焼成炭化処理工程と高純度化処理工程との間で行っても
よい。
The focus ring for a plasma etching apparatus of the present invention comprising the glassy carbon material having the above properties can be manufactured as follows. First,
In order to increase the density and purity of the material, select a phenol-based, furan-based, or polyimide-based thermosetting resin with a residual carbon ratio of at least 40% or a mixture or compound of these as a raw material. use.
Since these raw material resins are usually in a powdery or liquid state, they are molded into a predetermined plate shape using an optimal molding means such as molding, injection molding, or casting according to the form. The molded body is subsequently subjected to a curing treatment at a temperature of 100 to 180 ° C. in the atmosphere. In the calcination treatment, the cured resin molded body is packed in a graphite crucible, or in a state sandwiched by graphite plates, and packed in an electric furnace maintained in an inert atmosphere such as nitrogen or argon, or a lead hammer furnace.
This is done by heating to 0 ° C. Furthermore, the carbonized fired body is placed in a vacuum furnace capable of replacing the atmosphere, and while flowing a halogen-based purified gas, at 1500 ° C. or higher, preferably 1 ° C.
A heat treatment is performed at a temperature of 800 ° C. or more to perform a high-purity treatment.
Next, the surface property of the glassy carbon material is changed to a predetermined property by mechanically polishing the surface of the fired body to increase the surface smoothness. This surface treatment may be performed between the calcination treatment step and the high-purification treatment step.

【0016】機械研磨処理は、各種研磨材を使用しての
ラッピング処理、バフ研磨などのポリッシング処理など
であり、砥粒としては、例えばAl2 3 砥粒のような
金属酸化物、SiC砥粒のような炭化物、TiB2 砥粒
のようなほう化物、BN4 砥粒のような窒化物のほか、
ダイヤモンドのような単体の砥粒などが用いられる。な
お、砥粒は順次に粒径の大きいものから小さいものへ移
行して表面平滑度を高くすることが好ましい。このよう
な表面研磨を行うと、砥粒とガラス状炭素材の表面には
圧縮、剪断、摩擦等の機械的エネルギーが加えられ、砥
粒とガラス状カーボン材との間に起こる温度上昇、圧縮
力の発生、歪みエネルギーの蓄積、構造欠陥の発生など
の現象が複合的に作用して表面のメカノケミストリー変
化が誘起され、その結果消耗形態の改善、向上を図るこ
とが可能となる。
The mechanical polishing process includes a lapping process using various abrasives, a polishing process such as a buffing process, and the like. Examples of the abrasive particles include metal oxides such as Al 2 O 3 abrasives, and SiC abrasives. In addition to carbides such as grains, borides such as TiB 2 abrasives, nitrides such as BN 4 abrasives,
A single abrasive such as diamond is used. In addition, it is preferable that the abrasive grains are sequentially shifted from a larger one to a smaller one to increase the surface smoothness. When such surface polishing is performed, mechanical energy such as compression, shearing, and friction is applied to the surfaces of the abrasive grains and the glassy carbon material, and the temperature rise and compression occurring between the abrasive grains and the glassy carbon material are reduced. Phenomena such as generation of force, accumulation of strain energy, and generation of structural defects act in combination to induce a mechanochemical change on the surface, and as a result, it is possible to improve and improve the consumption mode.

【0017】このように、本発明のプラズマエッチング
装置用フォーカスリングは、ガラス状カーボン材の表層
部の組織構造を特定範囲に制御することにより、フォー
カスリングとした際に耐プラズマ性が改善されて消耗特
性が著しく向上し、パーティクルの発生も効果的に抑制
することができる。また、これらの組織性状は、精製し
た原料樹脂の選定、焼成炭化および精製処理時の昇温速
度などの温度条件、表面研磨時の条件などを適宜に制御
することにより、目的とするガラス状炭素の性状を確保
することができる。
As described above, in the focus ring for a plasma etching apparatus of the present invention, by controlling the structure of the surface layer of the glassy carbon material within a specific range, the plasma ring resistance is improved when the focus ring is formed. The wear characteristics are significantly improved, and the generation of particles can be effectively suppressed. In addition, these textures can be obtained by appropriately controlling the selection of the purified raw resin, the temperature conditions such as the heating rate during the calcination and the refining treatment, and the conditions during the surface polishing. Properties can be ensured.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して具
体的に説明するが、本発明の実施態様はこれら実施例に
限定されるものではない。
EXAMPLES Examples of the present invention will be specifically described below in comparison with comparative examples, but the embodiments of the present invention are not limited to these examples.

【0019】実施例1 (1) フォーカスリングの製造 減圧蒸留により精製したフェノールおよびホルマリンを
常法に従って縮合し、フェノール樹脂初期縮合物を調製
した。この原料樹脂液を400mm角のポリプロピレン製
バットに流し込み、10Torr以下の減圧下で3時間脱気
処理を行ったのち、80℃の電気オーブンに入れ一昼夜
放置して板状に成形した。成形板をバットから取り出
し、1時間当たり10℃の昇温速度で180℃まで昇温
し、24時間硬化処理を行った。成形硬化した樹脂成形
板を高純度黒鉛板で挟み付けた状態で電気炉にセット
し、周囲を総灰分100ppm 未満の黒鉛粉で被包して2
℃/hrの昇温速度で1000℃まで昇温し、焼成炭化処
理を施した。
Example 1 (1) Production of Focus Ring Phenol and formalin purified by distillation under reduced pressure were condensed according to a conventional method to prepare a phenol resin precondensate. The raw resin solution was poured into a 400 mm square polypropylene vat, degassed under a reduced pressure of 10 Torr or less for 3 hours, and then placed in an electric oven at 80 ° C. and left for 24 hours to form a plate. The molded plate was taken out of the vat, and the temperature was raised to 180 ° C. at a rate of 10 ° C. per hour, followed by a curing treatment for 24 hours. The molded resin sheet was set in an electric furnace while sandwiched between high-purity graphite sheets, and the surroundings were covered with graphite powder having a total ash content of less than 100 ppm.
The temperature was raised to 1000 ° C. at a rate of temperature increase of 1000 ° C./hr, and calcined and carbonized.

【0020】得られた厚さ2.5mmの平板状ガラス状カ
ーボン板に、研磨材としてSiC砥粒を用い、研磨材粒
度 #800で35分間、研磨材粒度 #2000で25分
間の順でラッピング処理して表面の平滑処理を行った。
次いで雰囲気置換が可能な真空炉〔東海高熱(株)製、
TP300 〕に移し、炉内にCl2 /He(モル比:5/9
5)の精製ガスを5リットル/分の供給速度で流入しな
がら2000℃まで昇温して高純度化処理を施した。こ
の高純度化処理品について、ダイヤモンド切削工具にて
外径300mm、内径200mmのリング形状に加工し、更
にSiC研磨材粒度 #4000で25分間、SiC研磨
材粒度 #8000で35分間の順でバフ研磨して仕上げ
研磨を行って、フォーカスリングを得た。
The obtained flat glassy carbon plate having a thickness of 2.5 mm was wrapped in the order of 35 minutes at an abrasive particle size of # 800 and 25 minutes at an abrasive particle size of # 2000 using SiC abrasive grains as an abrasive. The surface was smoothed.
Next, a vacuum furnace capable of replacing the atmosphere [manufactured by Tokai High Heat Co., Ltd.
TP300] and Cl 2 / He (molar ratio: 5/9) in the furnace.
The purified gas of 5) was heated at a temperature of 2000 ° C. while flowing at a supply rate of 5 liters / minute to perform a high-purity treatment. This highly purified product is processed into a ring shape with an outer diameter of 300 mm and an inner diameter of 200 mm using a diamond cutting tool, and is further buffed with a SiC abrasive particle size of # 4000 for 25 minutes and a SiC abrasive particle size of # 8000 for 35 minutes. Polishing and final polishing were performed to obtain a focus ring.

【0021】(2) 材質特性の測定 このようにして製造したガラス状カーボン材からなるプ
ラズマエッチング装置用フォーカスリングについて、X
線回析測定を行ってC(002) 回析線から平均格子面間隔
002 を測定した。更に、フォーカスリングの表面に波
長5145オングストロームのアルゴンイオンレーザー
光を照射してラマンスペクトル分析を行い、1360±
100cm-1と1580±100cm-1の両バンドにおける
相対強度比Rを算定した。その結果は本発明の特性要件
を満たすものであった。
(2) Measurement of Material Properties Regarding the focus ring for the plasma etching apparatus made of the glassy carbon material manufactured as described above,
An average lattice spacing d 002 was measured from a C (002) diffraction line by performing a line diffraction measurement. Further, the surface of the focus ring was irradiated with argon ion laser light having a wavelength of 5145 angstroms to perform Raman spectrum analysis, and 1360 ±
The relative intensity ratio R in both bands of 100 cm -1 and 1580 ± 100 cm -1 was calculated. The results satisfied the characteristic requirements of the present invention.

【0022】(3) 性能の評価 次に、このフォーカスリングをプラズマエッチング装置
のウエハ積載部の外周にセットし、反応ガス;CF4
キャリアーガス;アルゴン、反応チャンバー内のガス
圧;0.5Torr、電源周波数;13.5MHz の条件で8
インチのシリコンウエハー酸化膜のプラズマエッチング
処理を行った。200時間処理後のフォーカスリングの
肉厚減少量(消耗量)および処理後のウエハから64 Mビ
ットDRAMを製造したときの製品歩留りをガラス状カーボ
ン材の性状と対比させて表1に示した。
(3) Evaluation of Performance Next, this focus ring was set on the outer periphery of the wafer loading portion of the plasma etching apparatus, and the reaction gas: CF 4 ,
Carrier gas; argon, gas pressure in reaction chamber: 0.5 Torr, power supply frequency: 13.5 MHz, 8
An inch silicon wafer oxide film was plasma etched. Table 1 shows the amount of reduction in the thickness of the focus ring after 200 hours of processing (the amount of consumption) and the product yield when a 64-Mbit DRAM was manufactured from the processed wafer, in comparison with the properties of the glassy carbon material.

【0023】実施例2 実施例1の製造工程において、高純度化処理の温度を2
100℃に変え、その他の条件は全て実施例1と同一に
してガラス状カーボン材のフォーカスリングを製造し
た。得られたガラス状カーボン材は、本発明の特性要件
を満たすものであった。このフォーカスリングにつき実
施例1と同様にその性能を評価し、結果を表1に併載し
た。
Example 2 In the manufacturing process of Example 1, the temperature of the high-purification treatment was set to 2
The temperature was changed to 100 ° C., and the other conditions were all the same as in Example 1 to produce a focus ring of a glassy carbon material. The obtained glassy carbon material satisfied the characteristic requirements of the present invention. The performance of this focus ring was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

【0024】実施例3 実施例1の製造工程において、高純度化処理時の温度を
2100℃に変え、高純度化処理後の表面仕上げ研磨を
SiC研磨材粒度 #6000で45分間のみとした他
は、全て実施例1と同一の条件でガラス状カーボン材か
らなるフォーカスリングを製造した。得られたガラス状
カーボン材は、本発明の特性要件を満たすものであっ
た。このフォーカスリングにつき実施例1と同様に性能
評価し、その結果を表1に併載した。
Example 3 In the manufacturing process of Example 1, the temperature during the high-purification treatment was changed to 2100 ° C., and the surface finish polishing after the high-purification treatment was performed only for 45 minutes with a SiC abrasive particle size of # 6000 for 45 minutes. Manufactured a focus ring made of a glassy carbon material under the same conditions as in Example 1. The obtained glassy carbon material satisfied the characteristic requirements of the present invention. The performance of this focus ring was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

【0025】実施例4 実施例1の製造工程において、高純度化処理時の温度を
2500℃に変え、高純度化処理後の表面仕上げ研磨を
SiC研磨材粒度 #3000で45分間のみとした他
は、全て実施例1と同一の条件でガラス状カーボン材か
らなるフォーカスリングを製造した。得られたガラス状
カーボン材は、本発明の特性要件を満たすものであっ
た。このフォーカスリングにつき実施例1と同様に性能
評価し、その結果を表1に併載した。
Example 4 In the manufacturing process of Example 1, the temperature during the high-purification treatment was changed to 2500 ° C., and the surface finish polishing after the high-purification treatment was performed only for 45 minutes with a SiC abrasive particle size of # 3000. Manufactured a focus ring made of a glassy carbon material under the same conditions as in Example 1. The obtained glassy carbon material satisfied the characteristic requirements of the present invention. The performance of this focus ring was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

【0026】実施例5 実施例1の製造工程において、高純度化処理の温度を1
500℃に変え、その他の条件は全て実施例1と同一に
してガラス状カーボン材のフォーカスリングを製造し
た。得られたガラス状カーボン材は、本発明の特性要件
を満たすものであった。このフォーカスリングにつき実
施例1と同様にその性能を評価し、結果を表1に併載し
た。
Example 5 In the manufacturing process of Example 1, the temperature of the purification treatment was set to 1
The temperature was changed to 500 ° C., and all other conditions were the same as in Example 1 to produce a focus ring of a glassy carbon material. The obtained glassy carbon material satisfied the characteristic requirements of the present invention. The performance of this focus ring was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

【0027】実施例6 実施例1の製造工程において、高純度化処理時の温度を
3000℃に変え、高純度化処理後の表面仕上げ研磨を
SiC研磨材粒度 #3000で10分間のみとした他
は、全て実施例1と同一の条件でガラス状カーボン材か
らなるフォーカスリングを製造した。得られたガラス状
カーボン材は、本発明の特性要件を満たすものであっ
た。このフォーカスリングにつき実施例1と同様に性能
評価し、その結果を表1に併載した。
Example 6 In the manufacturing process of Example 1, the temperature during the high-purification treatment was changed to 3000 ° C., and the surface finish polishing after the high-purification treatment was performed only for 10 minutes with the SiC abrasive particle size # 3000. Manufactured a focus ring made of a glassy carbon material under the same conditions as in Example 1. The obtained glassy carbon material satisfied the characteristic requirements of the present invention. The performance of this focus ring was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

【0028】比較例1 実施例1の製造工程において、1000℃で焼成炭化処
理後の表面処理の条件にSiC研磨材粒度 #3000で
25分間、粒度 #8000で35分間の研磨を加え、高
純度化処理後の仕上げ研磨をやめて、その他の条件は全
て実施例1と同一にしてガラス状カーボン材からなるフ
ォーカスリングを製造した。得られたガラス状カーボン
材は、本発明の特性要件を外れるものであった。このフ
ォーカスリングにつき実施例1と同様に性能評価し、そ
の結果を表1に併載した。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 In the production process of Example 1, polishing was performed for 25 minutes at a grain size of # 3000 and for 35 minutes at a grain size of # 8000 for surface treatment after firing and carbonizing at 1000.degree. Finish polishing after the chemical treatment was stopped, and a focus ring made of a glassy carbon material was manufactured under the same conditions as in Example 1 except for all other conditions. The obtained glassy carbon material deviated from the characteristic requirements of the present invention. The performance of this focus ring was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

【0029】比較例2 実施例1の製造工程において、高純度処理時の温度を1
200℃に変え、その他の条件は全て実施例1と同一に
してガラス状カーボン材からなるプラズマエッチング装
置用フォーカスリングを製造した。得られたガラス状カ
ーボン材は、本発明の特性要件を外れるものであった。
このフォーカスリングにつき実施例1と同様に性能評価
し、その結果を表1に併載した。
Comparative Example 2 In the manufacturing process of Example 1, the temperature during the high-purity treatment was set to 1
The temperature was changed to 200 ° C., and all other conditions were the same as in Example 1, to produce a focus ring for a plasma etching apparatus made of a glassy carbon material. The obtained glassy carbon material deviated from the characteristic requirements of the present invention.
The performance of this focus ring was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

【0030】比較例3 実施例1の製造工程において、高純度処理時の温度を2
500℃に変え、高純度化処理後の仕上げ研磨を行わな
かった他は全て実施例1と同一の条件でガラス状カーボ
ン材からなるフォーカスリングを製造した。得られたガ
ラス状カーボン材は、本発明の特性要件を外れるもので
あった。このフォーカスリングにつき実施例1と同様に
性能評価し、その結果を表1に併載した。
Comparative Example 3 In the production process of Example 1, the temperature during the high-purity treatment was set to 2
A focus ring made of a glassy carbon material was manufactured under the same conditions as in Example 1 except that the temperature was changed to 500 ° C., and the finish polishing after the high-purification treatment was not performed. The obtained glassy carbon material deviated from the characteristic requirements of the present invention. The performance of this focus ring was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

【0031】[0031]

【表1】 (表注)*1 相対強度比R *2 黒鉛六角網面層の平均格子面間隔で単位はオングストローム[Table 1] (Table note) * 1 Relative intensity ratio R * 2 Average lattice spacing of hexagonal graphite layer in angstrom

【0032】表1の結果から、本発明の特性要件を満た
す実施例のガラス状カーボン材からなるフォーカスリン
グは比較例に比べていずれも消耗量が少なく、製品歩留
りも高いことが判る。しかし、ガラス状カーボン材の相
対強度比Rが1.0〜2.0の範囲を外れる実施例5、
6、または平均格子面間隔d002 が3.40〜3.60
オングストロームの範囲を外れる実施例5、6では消耗
量がやや多く、製品歩留りも若干低位にあることが認め
られる。
From the results shown in Table 1, it can be seen that all of the focus rings made of the glassy carbon material of the examples satisfying the characteristic requirements of the present invention consume less amount and have higher product yield than the comparative examples. However, in Example 5, the relative strength ratio R of the glassy carbon material was out of the range of 1.0 to 2.0.
6, or the average lattice spacing d 002 is 3.40 to 3.60.
In Examples 5 and 6 out of the angstrom range, it is recognized that the consumption amount is slightly large and the product yield is slightly lower.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上のとおり、本発明によればラマンス
ペクトル分析により出現する2つの特定バンド域の相対
強度比とX線回析により求めた黒鉛六角網面層の平均格
子面間隔d002 が特定範囲にある性状のガラス状カーボ
ン材を選択することにより、消耗量が少なく、微細パー
ティクルの発生が少ない製品歩留りの高いフォーカスリ
ングを提供することが可能となる。したがって、常に安
定したエッチング加工が可能になる上、フォーカスリン
グの寿命を大幅に延長することができる。
As described above, according to the present invention, the relative intensity ratio of two specific bands appearing by Raman spectrum analysis and the average lattice spacing d 002 of the hexagonal reticular layer of graphite obtained by X-ray diffraction are obtained. By selecting a glassy carbon material having properties within a specific range, it is possible to provide a focus ring with a small amount of consumption and a high product yield with less generation of fine particles. Therefore, stable etching can be performed at all times, and the life of the focus ring can be significantly extended.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 波長5145オングストロームのアルゴ
ンイオンレーザー光を用いたラマンスペクトル分析にお
いて1360±100cm-1のバンド域に現出するスペク
トル強度(IA)と1580±100cm-1のバンド域に現出
するスペクトル強度(IB)の相対強度比R(IA/IB) と、黒
鉛六角網面層の平均格子面間隔d00 2(単位;オングス
トローム)とが、下記(1) 式の関係を満たすガラス状カ
ーボン材からなることを特徴とするプラズマエッチング
装置用フォーカスリング。 R≧ (d002 −3.344)/0.135 …(1)
1. A Raman spectrum analysis using an argon ion laser beam having a wavelength of 5145 angstroms shows a spectral intensity (IA) appearing in a band of 1360 ± 100 cm −1 and a band appearing in a band of 1580 ± 100 cm −1. the relative intensity ratio of the spectral intensity (IB) R (IA / IB), the average lattice spacing d 00 2 graphite hexagonal plane layer (unit: angstrom), but, glassy carbon satisfying the following relationship (1) A focus ring for a plasma etching apparatus, comprising a material. R ≧ (d 002 −3.344) /0.135… (1)
【請求項2】 相対強度比Rが、1.0〜2.0の範囲
にあるガラス状カーボン材から構成される請求項1記載
のプラズマエッチング装置用フォーカスリング。
2. A focus ring for a plasma etching apparatus according to claim 1, wherein said relative ring has a relative intensity ratio R of 1.0 to 2.0.
【請求項3】 黒鉛六角網面層の平均格子面間隔d002
が、3.40〜3.60オングストロームの範囲にある
ガラス状カーボン材から構成される請求項1又は2記載
のプラズマエッチング装置用フォーカスリング。
3. The average lattice spacing d 002 of the hexagonal reticular layer of graphite.
3. A focus ring for a plasma etching apparatus according to claim 1, wherein said focus ring is made of a glassy carbon material in a range of 3.40 to 3.60 angstroms.
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