KR20130007457A - 실리콘제 부품의 제조 방법 및 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품 - Google Patents

실리콘제 부품의 제조 방법 및 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품 Download PDF

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KR20130007457A
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케이이치 나가쿠보
코스케 이마후쿠
타카히코 오오다이라
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품에 사용하는 실리콘 폐재의 선정을 적정화한다. 에칭 처리 장치 내에 배치되는 실리콘제 부품을 실리콘 폐재로부터 재생하여 제조하는 에칭 처리 장치(10)용의 실리콘제 부품의 제조 방법으로서, 상기 실리콘 폐재 또는 상기 실리콘 폐재를 포함한 재료를 도가니(55)에 투입하고, 용해하는 공정과, 상기 용해된 재료를 냉각하여 굳히는 공정과, 상기 굳어진 재료 중 적어도 상면을 포함한 부분을 절제하여 다결정 실리콘을 생성하는 공정과, 상기 생성된 다결정 실리콘으로부터 상기 실리콘제 부품을 제조하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘제 부품의 제조 방법이 제공된다.

Description

실리콘제 부품의 제조 방법 및 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품{METHOD FOR MANUFACTURING SILICON COMPONENT AND SILICON COMPONENT FOR ETCHING PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 실리콘제 부품의 제조 방법 및 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품에 관한 것이다.
에칭 처리 장치에서는, 실리콘제의 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 칭호) 상의 각종 실리콘막에 에칭 처리를 실행한다. 에칭 처리 장치 내에 배치되는 각종 부품에는, 상기 프로세스에 영향을 주지 않도록 실리콘제의 부품이 사용되고 있다. 예를 들면, 에칭 처리 장치 내에서는, 재치대 상에 재치된 웨이퍼를 둘러싸는 포커스 링에 실리콘제 부품이 배치되어 있다. 또한, 재치대와 대향하도록 설치된 대향 전극의 전극판에도 실리콘제 부품이 배치되어 있다.
에칭 처리 장치 내에 배치되는 실리콘제 부품은, 프로세스 중, 플라즈마에 노출되기 때문에, 소모, 열화하고, 서서히 그 형상이 변화한다. 변화가 진행된 실리콘제 부품을 그대로 계속 사용하면 프로세스의 재현성이 나빠진다. 따라서, 어느 정도 소모하고 열화한 실리콘제 부품은, 그 시점에서 수명이 다했다고 간주되어, 산업 폐기물로서 폐기된다. 한편, 이러한 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품에는, 종래, 고가의 단결정 실리콘이 사용되고 있었기 때문에, 에칭 처리 장치의 운용에 수반하는 소모품 비용을 높이는 한 요인으로도 되어 있었다.
따라서, 근래, 실리콘제 부품에 다결정 실리콘재가 사용되도록 되어 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는, 실리콘 폐재(廢材)를 회수하고, 회수한 실리콘 폐재로부터 다결정 실리콘을 제조하는 제조 방법이 제안되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본특허공개공보 2011-71361호
그러나, 상기 제조 방법에 의해 다결정 실리콘을 제조하는 경우에도, 예를 들면, 99.999999999%(이하, 11N이라고도 표기함)의 고순도인 한편 고가의 실리콘 재료가 사용되고 있었다. 따라서, 단결정을 대신하여 다결정 실리콘 재료를 사용하여 실리콘제 부품을 제조하는 경우에도 재료 비용의 절감에는 한계가 있었다.
상기 과제를 감안하여, 본 발명은, 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품에 사용하는 실리콘 폐재의 선정을 적정화함으로써, 재료 비용을 절감하고, 자원의 유효 활용을 도모하는 것이 가능한, 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품의 제조 방법 및 실리콘제 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 어느 태양에 의하면, 에칭 처리 장치 내에 배치되는 실리콘제 부품을 실리콘 폐재로부터 재생하여 제조하는 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품의 제조 방법으로서, 상기 실리콘 폐재 또는 상기 실리콘 폐재를 포함한 재료를 도가니에 투입하고, 용해하는 공정과, 상기 용해된 재료를 냉각하여 굳히는 공정과, 상기 굳어진 재료 중 적어도 상면을 포함한 부분을 절제하여 다결정 실리콘을 생성하는 공정과, 상기 생성된 다결정 실리콘으로부터 상기 실리콘제 부품을 제조하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘제 부품의 제조 방법이 제공된다.
상기 실리콘 폐재는 소정의 에칭 용액으로 세정 후, 도가니에 투입되어도 좋다.
상기 실리콘 폐재 또는 상기 실리콘 폐재를 포함한 재료는, 소정의 종류의 이형재(離型材)를 내벽에 도포시킨 상기 도가니에 투입되어도 좋다.
상기 굳어진 재료의 절제는, 이형재의 종류에 따라, 컷되는 부분이 표면으로부터 20 mm 이하가 되도록 상기 재료의 전면을 컷하거나, 또는, 컷되는 부분이 표면으로부터 15 mm 이하가 되도록 상기 재료의 상면을 컷하고 또한 상면 이외의 면을 블라스트 처리해도 좋다.
상기 이형재는, Si3N4, SiC, SiO2, SiN 중 어느 하나여도 좋다.
상기 실리콘 폐재를 포함한 재료는, 상기 실리콘 폐재의 투입량과 실리콘 원료의 투입량과 불순물로 이루어지고, 회수한 상기 실리콘 폐재의 불순물의 함유율을 측정하고, 측정된 불순물의 함유량과 최종 제품의 저항치의 목표치에 기초하여, 상기 도가니에 투입하는 상기 실리콘 폐재의 투입량과, 상기 실리콘 원료의 투입량과, 상기 불순물의 투입량을 결정해도 좋다.
상기 최종 제품의 저항치의 목표치는, 1~4 Ωcm의 범위 중 어느 하나의 값이어도 좋다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 태양에 의하면, 붕소를 도핑한 P형 타입의 다결정 실리콘으로서, 순도가 99.999% 이상의 실리콘 폐재 또는 순도가 99.999% 이상의 실리콘 폐재를 포함한 재료를 재생하여 생성된 다결정 실리콘으로부터 제조된 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품이 제공된다.
상기 실리콘제 부품은, 저항치가 0.01~100 Ωcm가 되도록 실리콘 폐재 또는 실리콘 폐재를 포함한 재료를 재생하여 생성된 다결정 실리콘으로부터 제조되어도 좋다.
상기 실리콘제 부품은, 저항치가 1~4 Ωcm가 되도록 실리콘 폐재 또는 실리콘 폐재를 포함한 재료를 재생하여 생성된 다결정 실리콘으로부터 제조되어도 좋다.
상기 실리콘제 부품은, 저항치가 60~90 Ωcm가 되도록 실리콘 폐재 또는 실리콘 폐재를 포함한 재료를 재생하여 생성된 다결정 실리콘으로부터 제조되어도 좋다.
상기 실리콘제 부품은, 저항치의 상한이 0.02 Ωcm 이하가 되도록 실리콘 폐재 또는 실리콘 폐재를 포함한 재료를 재생하여 생성된 다결정 실리콘으로부터 제조되어도 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품에 사용하는 실리콘 폐재의 선정을 적정화함으로써, 재료 비용을 절감하고, 자원의 유효 활용을 도모하는 것이 가능한, 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품의 제조 방법 및 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품의 제조 방법을 나타낸 흐름도다.
도 2는 일실시예에 따른 제조 방법에서의 측정 처리를 나타낸 흐름도다.
도 3은 일실시예에 따른 제조 장치를 도시한 종단면도이다.
도 4는 일실시예에 따른 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 다결정 실리콘재 및 다결정 실리콘재의 저항치를 나타낸 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 실리콘제 부품을 배치한 에칭 처리 장치의 종단면도이다.
이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 적합한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 가지는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품의 제조 방법에 대하여 설명한 후, 그 실리콘제 부품을 이용한 에칭 처리 장치용에 대하여 설명한다.
(도입)
에칭 처리 장치 내에 배치되는 각종 부품에는 실리콘제의 부품이 사용되고 있다. 예를 들면, 도 6에 도시한 바와 같이, 에칭 처리 장치(10) 내에서는, 재치대(20) 상에 재치된 웨이퍼(W)를 둘러싸는 포커스 링(21) 또는, 절연판(12)을 둘러싸는 그라운드 링(22)에 실리콘제 부품이 이용되고 있다. 또한, 재치대(20)에 대향하는 대향 전극(30)의 전극판(31)에도 실리콘제 부품이 배치되어 있다.
실리콘제 부품에는, 폴리 실리콘(Poly Si)을 원재료로 하는 단결정 또는 다결정이 이용된다. 에칭 처리 장치용 폴리 실리콘 메이커는, 99.9999999(9 N) ~ 99.999999999(11 N) 정도의 순도의 다결정을 형성하고 있는 것이 많다. 한편, 솔라용 폴리 실리콘 메이커는, 99.9999(5 N) ~ 99.9999999(9 N) 정도의 순도의 다결정을 형성하고 있는 것이 많다. 일반적으로는, 실리콘 폐재를 사용하지 않는 경우 99.9999(6 N) 이상, 실리콘 폐재를 사용할 경우(재활용품의 경우) 99.999(5 N) 이상의 순도의 다결정을 생성하고 있다.
이하의 실시예에서는, 붕소를 도핑한 P형 타입의 다결정 실리콘으로서, 순도가 5 N 이상의 실리콘 폐재, 또는 순도가 5 N 이상의 실리콘 폐재를 포함한 재료를 재생하여 다결정 실리콘을 생성하고, 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품에 이용한다.
에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품의 제조 방법에는, 사용 완료한 포커스 링(21), 그라운드 링(22), 전극판(31) 등의 실리콘 폐재를 이용할 수 있다.
실리콘 폐재의 구체예로서는, 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품의 제조 과정에서 발생한 것을 들 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시한 바와 같이, 실리콘 잉곳을 제조할 때에 생긴 잉곳(100)의 탑 테일(100a) 또는 보텀 테일(100b), 포커스 링(21) 또는 그라운드 링(22)을 제조할 때에 도려낸 내측의 원통 부분(100c), 잉곳(100)의 외주 부분(110)을 이용할 수 있다. 또한, 제조 도중에 흠집 또는 결흠 등의 손상이 발생한 것, 치수가 규격외가 된 것, 저항치 등의 전기 특성이 규격외가 된 것도 실리콘 폐재로서 이용할 수 있다.
본 실시예에서는, 상기와 같은 리사이클재인 실리콘 폐재에, 버진재인 실리콘 원료를 섞은 재료를 이용하여 실리콘제 부품을 제조한다. 그 제조 방법에 대하여, 도 1의 흐름도를 참조하여 설명한다.
또한 실리콘제 부품은, 도 3에 도시한 제조 장치(50)를 이용하여 제조할 수 있다. 제조 장치(50)는, 챔버(C) 내에 석영의 도가니(55)를 내장시키고, 그 상방, 하방 및 측방에 카본 히터(60)를 설치한 것이다. 도가니(55) 내에는 실리콘 폐재를 포함한 폴리 실리콘의 원료가 투입된다. 카본 히터(60)는 폴리 실리콘의 원재료를 용해하기 위하여 이용된다. 제조 장치(50)에는 도시하지 않은 냉각 기구도 설치되어 있어, 도가니(55) 내의 원재료를 냉각하도록 되어 있다.
(에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품의 제조 방법)
<1. 폐재 회수 공정>
본 실시예에서는, 우선, 상기와 같은 사용 완료한 포커스 링(21), 그라운드 링(22), 사용 완료한 전극판(31) 등의 실리콘 폐재를 회수한다(단계(105)).
<2. 세정 공정>
이어서, 상기의 회수한 실리콘 폐재를 세정한다(단계(110)). 구체적으로는, 에칭 용액이 산인 경우, HF와 HNO3와 CH3COOH의 혼합 용액으로 에칭한다. 에칭 용액이 알칼리인 경우, KOH, 혹은 KOH와 H2O2의 혼합 용액으로 에칭한다. 실리콘 폐재의 외측의 오염은, 산에칭의 경우 60 미크론 이상 떨어뜨릴 필요가 있으며, 알칼리 에칭의 경우 30 미크론 이상 떨어뜨릴 필요가 있다.
또한, 사용하는 실리콘 폐재가, 사용 완료한 실리콘제 부품에서 유래하는 것이 아니고, 제조 도중에 발생한 실리콘 폐재의 경우에는, 상기 세정 공정을 생략할 수 있다.
<3. 측정 공정>
이어서, 세정한 실리콘 폐재의 전기 특성(본 실시예에서는 전기 저항)과 질량을 측정하고, 실리콘 폐재 중의 붕소 등의 불순물의 함유량을 구하는 측정 공정을 행한다(단계(115)). 구체적 측정 처리를 도 2에 나타낸다. 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품에서는, 그 부품의 성격으로부터 필요시되는 전기 특성(예를 들면 전기 저항치)에 상위(相違)가 있다.
예를 들면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 붕소를 도핑한 P형 타입의 다결정 실리콘재의 경우, 포커스 링(21)(FR) 또는 전극판(31)(CEL) 또는 그라운드 링(22)(GRing) 또는 링 프로텍트(Ring Protect) 등, 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품의 거의 모두에 적용할 수 있는 전기 저항의 목표치는, 0.01~100 Ωcm이다(케이스 4).
그 중에서 예를 들면, 포커스 링(21)(FR) 또는 전극판(31)(CEL: O-CEL, I-CEL)에 실리콘제 부품을 적용할 경우, 최종 제품의 전기 저항의 목표치는, 1~4 Ωcm여도 좋다(케이스 1).
또한, 예를 들면 포커스 링(21)(FR)에 실리콘제 부품을 적용할 경우, 최종 제품의 전기 저항의 목표치는, 0 Ωcm보다 크고 0.02 Ωcm이하여도 좋다(케이스 2).
또한, 예를 들면 전극판(31)(CEL)에 실리콘제 부품을 적용할 경우, 최종 제품의 전기 저항의 목표치는, 60~90 Ωcm여도 좋다(케이스 3).
이와 같이, 에칭 처리 장치(10)에 장착하는 실리콘제 부품의 위치나 기능에 따라 최량의 저항치(목표치)를 바꾸는 것이 바람직하다.
(측정 방법)
도 2에서는, 우선, 실리콘 폐재 중의 불순물의 함유량을 측정한다(단계(205)). 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품마다 필요시되는 전기 저항치 등에 따라 잉곳을 제조할 때에 붕소 등의 불순물이 소정량 첨가된다. 상기의 측정 공정에서는, 4 탐침 측정기 등에 의한 전기 저항치의 측정과 정밀 저울 등에 의한 질량의 측정을 행하여, 이 불순물의 함유량을 구한다.
이어서, 상기의 측정 공정에서 구한 불순물의 함유량과 최종 제품의 전기 특성(본 실시예에서는 전기 저항)의 목표치에 기초하여, 실리콘 폐재의 투입량과 실리콘 원료의 투입량과 불순물의 투입량을 결정한다(단계(210)).
전술한 바와 같이, 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품에서는, 그 부품의 위치 또는 기능으로부터 필요시되는 전기 저항치 등의 전기 특성에 상위가 있다. 이하의 설명에서는, 도 5의 상 도면에 나타낸 바와 같이, 붕소를 도핑한 P형 타입의 다결정 실리콘으로서, 저항치의 목표치가 1~4 Ωcm의 범위 중 어느 하나의 값, 순도가 99.999%(5 N) 이상, Si3N4, SiC, SiO2 등의 함유물을 포함하지 않는 다결정 실리콘이 실리콘제 부품으로서 재생된다.
이 전기 저항의 목표치에 기초하여, 실리콘 폐재의 중량과 불순물의 함유량으로부터 실리콘 폐재의 투입량, 실리콘 원료의 투입량, 불순물의 투입량이 결정된다. 또한, 실리콘 폐재만으로 실리콘의 양이 충족될 경우에는, 실리콘 원료의 투입량이 영이 되는 경우도 있다. 또한, 실리콘 폐재에 포함되는 불순물만으로 불순물의 양이 충족될 경우에는, 불순물의 투입량이 영이 되는 경우도 있다.
<3. 투입, 용해 공정>
도 1로 되돌아가서, 이어서, 결정된 투입량의 실리콘 폐재와 실리콘 원료와 불순물(도핑재)을 도가니(55)에 투입하고(단계(120) : 도 4의 A 참조), 카본 히터에 의해 1400℃ 정도로 가열하여, 도가니(55) 내의 재료를 용융한다(단계(125) : 도 4의 B 참조).
이어서, 제조 장치(50)에 설치된 도시하지 않은 냉각 기구에 의해, 도가니(55) 내의 재료를 냉각한다(단계(130) : 도 4의 C 참조). 도가니(55)의 내벽에는 이형재를 도포시키고 있으므로, 도가니 내의 실리콘 재료가 굳어져 수축할 때, 도가니(55)와 실리콘 재료를 분리하기 쉽게 되어 있다. 이에 따라, 실리콘 재료가 고형화할 때의 실리콘 재료의 분열을 방지할 수 있다. 이형재는, Si3N4, SiC, SiO2, SiN 중 어느 하나로부터 선택될 수 있다. 이형재는, 에칭 처리 장치 내에서 파티클원이 되지 않는 것을 선택할 필요가 있다.
이어서, 도가니(55)를 부수어 실리콘 폐재로부터 재생된 실리콘 재료를 취출하고, 그 표면을 컷한다(단계(135) : 도 4의 D 참조). 실리콘 재료의 표면 근방에는, 이형재의 작용에 의해 Si3N4, SiC, SiO2, SiN 등이 함유되어 있을 가능성이 있다. 따라서, 재생된 실리콘 재료에 파티클원이 되는 함유물을 포함하지 않도록, 표면을 컷하고, 도가니(55) 근처의 실리콘 재료의 다결정은 사용하지 않도록 한다. 이에 따라, 제조 공정에서 혼입하는, 도가니(55)에 도포되어 있던 이형재를, 재생된 실리콘 재료로부터 제거할 수 있다.
여기서는, 이형재를 취하기 위하여, 재생된 실리콘 재료의 전면(6 면)을 각각 20 mm 컷한다. 굳어진 실리콘 재료의 절제는, 이형재의 종류에 따라 바꾸는 것이 바람직하다. 예를 들면, 이형재의 종류가 Si3N4인 경우, 컷되는 부분이 표면으로부터 20 mm 이하가 되도록 실리콘 재료의 전면을 컷한다.
또한, 예를 들면 이형재의 종류가 SiO2인 경우, 실리콘 재료의 상면에서는, 컷되는 부분이 표면으로부터 15 mm 이하가 되도록 실리콘 재료의 상면만 컷한다. 이와 같이 재료의 상면은 오염되어 있기 때문에 15 mm 컷하지만, 상면 이외의 면은 블라스트 처리에 의해 30μ 깎는다.
이에 의해, 실리콘 폐재로부터 순도 5 N 이상의 다결정 실리콘을 생성할 수 있다. 그리고, 이 공정으로 제조한 실리콘 잉곳에 기계 가공 등을 실시하여 소정 형상으로 함으로써, 새로운 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품, 예를 들면 실리콘제 포커스 링 또는 실리콘제 전극판 등을 제조할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품에 사용하는 실리콘 폐재의 선정 및 제조 방법을 적정화함으로써, 에칭 처리 장치용에 적용 가능한 실리콘제 부품을 재생할 수 있다.
특히, 본 실시예에서는, 종래 산업 폐기물로서 폐기되었던 사용 완료한 에칭 처리 장치용 실리콘제 부품 등을 재생하여 새로운 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품을 제조할 수 있다. 이에 의하면, 원료에 실리콘 폐재를 포함하기 때문에, 재료 비용을 절감하고, 자원의 유효 활용을 도모할 수 있다. 따라서, 종래에 비해 에칭 처리 장치의 소모품 비용을 절감할 수 있고 또한, 산업 폐기물의 발생량을 절감할 수 있어 환경을 보다 좋게 할 수 있다.
현재, 단결정으로 제조 가능한 사이즈는 거의 460 mm까지이다. 장래적으로는 요구되는 웨이퍼 사이즈가 대구경이 되어, 단결정으로 생성 가능한 사이즈보다 커지고, 이 경우, 다결정을 사용하지 않을 수 없다. 또한, 다결정은 단결정보다 저렴하다. 또한 본 실시예에서는, 실리콘 폐재로서, 에칭 처리 장치용의 폴리 실리콘의 폐재뿐만 아니라, 솔라 패널용의 폴리 실리콘의 폐재를 이용할 수 있다. 이와 같이 단결정 실리콘 이외의 재료 선택 범위의 확대에 의해, 보다 리사이클재의 유효 활용과 재료 비용의 절감을 도모할 수 있다.
(에칭 처리 장치)
마지막으로, 새롭게 재생된 실리콘제 부품을 장착한 에칭 처리 장치의 구성에 대하여 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은, 에칭 처리 장치의 종단면도이다. 에칭 처리 장치(10)는, 전극판이 상하 평행하게 대향하고, 플라즈마 형성용 전원이 접속된 용량 결합형 평행 평판 에칭 장치로서 구성되어 있다.
에칭 처리 장치(10)는, 예를 들면 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄 등으로 이루어지고 원통 형상으로 성형된 처리실(11)을 가지고 있다. 처리실(11)은 접지되어 있다. 처리실(11) 내의 저부에는 세라믹스 등의 절연판(12)을 개재하여, 웨이퍼(W)를 재치하기 위한 대략 원기둥 형상의 서셉터 지지대(13)가 설치되어 있다. 서셉터 지지대(13) 상에는 하부 전극을 겸한 재치대(20)가 설치되어 있다.
서셉터 지지대(13)의 내부에는 냉매실(14)이 설치되어 있고, 냉매실(14)에는 냉매가 냉매 도입관을 개재하여 도입되어 순환하고 냉매 배출관으로부터 배출된다. 그리고, 그 냉열이 재치대(20)를 개재하여 웨이퍼(W)에 대하여 전열되고, 이에 따라 웨이퍼(W)가 원하는 온도로 조정된다.
재치대(20)는, 그 상측 중앙부가 볼록 형상의 원판 형상으로 성형되고, 그 위에 원형으로 웨이퍼(W)와 대략 동일 직경의 정전 척(15)이 설치되어 있다. 정전 척(15)은, 절연재의 사이에 배치된 전극에 원하는 직류 전압을 인가함으로써, 예를 들면 쿨롱력에 의해 웨이퍼(W)를 정전 흡착한다.
절연판(12), 서셉터 지지대(13), 재치대(20), 정전 척(15)에는, 웨이퍼(W)의 이면에, 전열 매체(예를 들면 He 가스 등)를 공급하기 위한 가스 통로(16)가 형성되어 있고, 이 전열 매체를 개재하여 재치대(20)의 냉열이 웨이퍼(W)에 전달되고 웨이퍼(W)가 소정의 온도로 유지되도록 되어 있다.
재치대(20)의 상단 주연부에는, 정전 척(15) 상에 재치된 웨이퍼(W)를 둘러싸도록, 환상(環狀)의 포커스 링(21)이 배치되어 있다. 또한, 절연판(12)의 외주에는 그라운드 링(22)이 배치되어 있다. 포커스 링(21), 그라운드 링(22)은 실리콘제로 되어 있고, 실리콘제의 포커스 링(21), 그라운드 링(22)은, 본 실시예에서의 재생 방법이 적용되는 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품 중 하나이다.
재치대(20)의 상방에는, 재치대(20)와 평행하게 대향하여 상부 전극(30)이 설치되어 있다. 상부 전극(30)은, 처리실(11)의 상부에 지지되어 있다. 상부 전극(30)은, 전극판(31)과 전극판(31)을 지지하는 도전성 재료로 이루어지는 전극 지지체(32)에 의해 구성되어 있다. 전극판(31)은, 다수의 토출홀을 가지고, 재치대(20)와의 대향면을 형성한다. 에칭 처리 장치(10)에서, 이 전극판(31)은 실리콘제로 되어 있고, 이 실리콘제의 전극판(31)은, 본 실시예에서의 재생 방법이 적용되는 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품 중 하나이다. 또한, 상부 전극(30)에는 도시하지 않은 직류 전원이 접속되어 있다. 직류 전원으로부터 공급된 직류 전류는 상부 전극(30)에 인가되고, 그라운드 링(22)을 통과하여 접지에 흐르도록 되어 있다.
상부 전극(30)에서의 전극 지지체(32)의 중앙에는 가스 도입구가 형성되고, 가스 도입구에는 처리 가스 공급원(33)이 접속되어 있다. 처리 가스 공급원(33)으로부터 플라즈마 에칭 처리를 위한 에칭 가스 등이 공급된다.
처리실(11)의 저부에는, 배기관(34)을 개재하여 배기 장치(35)가 접속되어 있다. 배기 장치(35)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 구비하고 있고, 처리실(11) 내를 소정의 감압 분위기, 예를 들면 1 Pa 이하의 소정의 압력까지 진공 배기 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 처리실(11)의 측벽에는 게이트 밸브(36)가 설치되어 있고, 이 게이트 밸브(36)를 연 상태로, 웨이퍼(W)를 인접하는 로드록실(도시하지 않음)과의 사이에서 반송(搬送)한다.
상부 전극(30)에는, 제 1 고주파 전원(40)이 접속되어 있고, 그 급전선에는 정합기(41)가 개재 삽입되어 있다. 제 1 고주파 전원(40)은, 예를 들면 27 ~ 150 MHz의 범위의 주파수를 가지고 있다. 이와 같이 높은 주파수의 고주파 전력을 인가함으로써 처리실(11) 내에 바람직한 해리 상태이고 또한 고밀도의 플라즈마를 형성할 수 있다.
하부 전극으로서의 재치대(20)에는, 제 2 고주파 전원(52)이 접속되어 있고, 그 급전선에는 정합기(51)가 개재 삽입되어 있다. 제 2 고주파 전원(52)은, 제 1 고주파 전원(40)보다 낮은 주파수의 범위를 가지고 있다. 이러한 범위의 주파수의 고주파 전력을 인가함으로써, 피처리 기판인 웨이퍼(W)에 대하여 데미지를 주지 않고 적절한 이온 작용을 줄 수 있다. 제 2 고주파 전원(52)의 주파수는, 예를 들면 1 ~ 20 MHz의 범위가 바람직하다.
이상, 재생된 다결정 실리콘으로부터 형성된 실리콘제의 포커스 링(21), 실리콘제의 그라운드 링(22), 실리콘제의 전극판(31) 등이 장착된 에칭 처리 장치(10)의 일례를 설명했다.
이상, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시예에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술의 분야에서의 통상의 지식을 가진 자라면, 특허 청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주에, 각종의 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하며, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
예를 들면, 상기 실시예에서는, 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품이, 실리콘제 포커스 링, 실리콘제 그라운드 링, 실리콘제 전극판의 경우에 대하여 설명했지만, 이들 이외의 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다. 또한 상기 실시예에서는, 전기 저항과 질량의 측정에 의해 불순물의 함유량을 구했지만, 다른 전기 특성으로부터 불순물의 함유량을 구해도 좋다.
또한, 실리콘 폐재를 이용한 실리콘제 부품의 재생에 있어서는, 트레이서빌리티(traceability) 관리가 중요하다. 예를 들면, 제조 공정에서는, 실리콘 폐재를 세정한 후의 실리콘 폐재의 식별 정보와 실리콘 원료의 식별 정보를 가지고 있고, 어느 실리콘 폐재(리사이클재)와 어느 실리콘 원료(버진재)를 사용하고 있는지를 특정할 수 있도록 되어 있다.
10 : 에칭 처리 장치
11 : 처리실
20 : 재치대
21 : 포커스 링
22 : 그라운드 링
30 : 상부 전극
31 : 전극판
50 : 제조 장치
55 : 도가니
60 : 카본 히터
100 : 잉곳
C : 챔버

Claims (12)

  1. 에칭 처리 장치 내에 배치되는 실리콘제 부품을 실리콘 폐재로부터 재생하여 제조하는 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품의 제조 방법으로서,
    상기 실리콘 폐재 또는 상기 실리콘 폐재를 포함한 재료를 도가니에 투입하고, 용해하는 공정과,
    상기 용해된 재료를 냉각하여 굳히는 공정과,
    상기 굳어진 재료 중 적어도 상면을 포함한 부분을 절제하여 다결정 실리콘을 생성하는 공정과,
    상기 생성된 다결정 실리콘으로부터 상기 실리콘제 부품을 제조하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘제 부품의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘 폐재는 소정의 에칭 용액으로 세정 후, 상기 도가니에 투입되는 것을 특징으로 하는 실리콘제 부품의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 실리콘 폐재 또는 상기 실리콘 폐재를 포함한 재료는, 소정의 종류의 이형재(離型材)를 내벽에 도포시킨 상기 도가니에 투입되는 것을 특징으로 하는 실리콘제 부품의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 굳어진 재료의 절제는, 이형재의 종류에 따라, 컷되는 부분이 표면으로부터 20 mm 이하가 되도록 상기 재료의 전면을 컷하거나, 또는, 컷되는 부분이 표면으로부터 15 mm 이하가 되도록 상기 재료의 상면을 컷하고 또한 상면 이외의 면을 블라스트 처리하는 것을 특징으로 하는 실리콘제 부품의 제조 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 이형재는, Si3N4, SiC, SiO2, SiN 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 실리콘제 부품의 제조 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 실리콘 폐재를 포함한 재료는, 상기 실리콘 폐재의 투입량과 실리콘 원료의 투입량과 불순물로 이루어지고,
    회수한 상기 실리콘 폐재의 불순물의 함유량을 측정하고, 측정된 불순물의 함유량과 최종 제품의 저항치의 목표치에 기초하여, 상기 도가니에 투입하는 상기 실리콘 폐재의 투입량과, 상기 실리콘 원료의 투입량과, 상기 불순물의 투입량을 결정하는 것을 특징으로 하는 실리콘제 부품의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 최종 제품의 저항치의 목표치는, 1~4 Ωcm의 범위 중 어느 하나의 값인 실리콘제 부품의 제조 방법.
  8. 붕소를 도핑한 P형 타입의 다결정 실리콘으로서, 순도가 99.999% 이상의 실리콘 폐재 또는 순도가 99.999% 이상의 실리콘 폐재를 포함한 재료를 재생하여 생성된 다결정 실리콘으로부터 제조된 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 실리콘제 부품은, 저항치가 0.01~100 Ωcm가 되도록 상기 실리콘 폐재 또는 상기 실리콘 폐재를 포함한 재료를 재생하여 생성된 다결정 실리콘으로부터 제조된 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 실리콘제 부품은, 저항치가 1~4 Ωcm가 되도록 상기 실리콘 폐재 또는 상기 실리콘 폐재를 포함한 재료를 재생하여 생성된 다결정 실리콘으로부터 제조된 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 실리콘제 부품은, 저항치가 60~90 Ωcm가 되도록 상기 실리콘 폐재 또는 상기 실리콘 폐재를 포함한 재료를 재생하여 생성된 다결정 실리콘으로부터 제조된 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 실리콘제 부품은, 저항치의 상한이 0.02 Ωcm 이하가 되도록 상기 실리콘 폐재 또는 상기 실리콘 폐재를 포함한 재료를 재생하여 생성된 다결정 실리콘으로부터 제조된 에칭 처리 장치용의 실리콘제 부품.
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