TWI242245B - Component for plasma etching device and the making method - Google Patents

Description

1242245 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關半導體裝置之電漿蝕刻裝置所使用之構 件’更詳細者係有關以氧化釔、或YAG之被膜所被覆之 電漿蝕刻裝置用構件及其製造方法者。 【先前技術】 先行半導體裝置之製造過程中，利用發生於電漿內之 離子、自由基、使S i晶圓表面薄膜進行蝕刻處理者。做 爲此電漿蝕刻處理法者如：使Si晶圓表面之薄膜進行化學 蝕刻之機序、或物理蝕刻之機序、或更使電氣性離子之 速度進行加速後，於Si晶圓表面靠近後使薄膜進行異構 性蝕刻之方法者。電漿蝕刻處理時，通常利用石英玻璃 、鋁、耐酸鋁所成之部品、容器（以下稱部材）進行之 ’此時，構件本身表面亦被蝕刻，產生微粒，造成污染半 導體裝置之問題。因此，被提議於構件表面簡單粘著氟 樹脂、工程塑料製膠帶之方法，或，形成該樹脂被膜之方 法者。惟，粘著膠帶之方法中，其膠帶本身膜厚薄、耐 倉虫刻性不足，藉由粘著膠帶形成接縫，於此部份之間隙 其電漿離子滲染、部份質地被蝕刻，或無法使膠帶均勻 粘著於表面，部份質地與膠帶間出現間隙，藉此間隙於 袠面形成凹凸表面，產生電氣特性不均，因而造成部份 絕緣受損，於膠帶出現穿孔而不佳者。更由膠帶之粘著 材料釋放污染物質，使S i晶圓特性出現劣化之缺點。 -4 - (2) (2)1242245 另外’先行被覆氟樹脂、工程塑料之構件其表面易出 現粗劣、不易產生電漿、易於膜形成穿孔等缺點產生。 爲解決此石英玻璃、鋁、耐酸鋁等所成構件之缺點 ’被提議以耐電漿性佳之陶瓷所成構件取代之特開200 1 -1 1 8 9 1 0號公報等。惟，該陶瓷所成之構件於燒成時出現 裂化、變形、不易製作大型構件，且，價格昂貴提高成 本等問題產生。 【發明內容】 因此，本發明第1目的係爲提供一種高度耐電漿性、 且藉由部份電氣特性之變化不致出現異常蝕刻，可長時 間使用之電漿蝕刻裝置用構件者。 又，本發明第2目的係爲提供一種可對應12 inch Si 晶圓之大型半導體裝置之電漿蝕刻裝置用構件者。 本發明第3目的更爲提供一種該電漿蝕刻裝置用構件 之製造方法者。 本發明係有關於石英玻璃、鋁、耐酸鋁或其組合所成 之構件表面形成膜厚1 〇 μΐΏ以上、厚度不均度爲1 5 %以 下，更佳者面粗細度Ra爲1 μιη以下之氧化釔或釔鋁鎘 (以下稱YAG)之被膜的電漿蝕刻裝置用構件、及石英玻 璃、鋁、耐酸鋁或其組合所成之電漿蝕刻裝置用構件之 表面上使氧化釔、Y A G進電漿火焰噴塗之方法，以氫氧 火焰熔融氧化釔、YAG粉末，進行被覆之方法，進行塗 佈溶解釔、釔化合物、或Y A G之溶液後，以加熱熔融之 (3) 1242245 方法或此等組合之任意方法形成氧化紀或Y A G之被覆的 電漿蝕刻裝置用構件之製造方法者。 【實施方式】 [發明實施之最佳形態] 以下進行本發明更詳細之說明。 本發明電漿蝕刻裝置是用構件係由石英玻璃、鋁、耐 酸鋁或其組合所成，於其表面形成膜厚爲1 〇 μιη以上，被膜 不均度爲15%以下，較佳者面粗細度Ra爲丨μηΊ以下之氧化 金乙或YAG被膜之構件者。當該氧化釔或yAG被膜之膜厚不 足10 μιη時，易產生穿孔、部材稜部極薄，出現裂化。表 面粗細度Ra超出1 μιη時，則被膜表面之電氣特性出現部 份變化’產生異常蝕刻。當膜厚不均度超出15%時，則即使 被膜表面粗細度Ra爲1 μηι以下仍出現大扭曲，此扭曲造 成被膜電氣特性低劣、易產生電漿之穿孔。較佳者使該構件 之稜部呈R 0.5 mm以上圓形加工後，被覆氧化釔或YAG被 膜即可。此圓形加工防止被膜之薄化，減少穿孔之產生。該 圓形加工爲石英玻璃所成構件時，以氫氧火焰進行加工稜部 之方法’以硏磨機等進行機械性擦拭棱部之方法，將結晶質 二氧化矽粉、碳化矽粉等噴塗於稜部之方法，而，鋁，耐酸 鋁所成構件時’以硏磨機等進行機械性擦拭之方法，結晶質 二氧化矽粉、碳化矽粉等之噴塗法等被採用之。 於該電漿蝕刻裝置用構件中，於石英玻璃所成構件上 形成氧化釔或YAG被膜者宜，更佳者預先於含有1〜10重 -6- (4) (4)1242245 量％氧化釔、或YAG之石英玻璃下作成構件，其上形成氧 化紀、或YAG被膜之構件者宜。藉此減少構件與氧化釔或 Y A G被膜相互熱膨脹係數之差，減少膜剝離，更增加耐電 漿性’亦控制微粒之產生可長期使用之。 以下代表本發明電漿蝕刻裝置用部材製造方法之形態 。亦即，以機械加工於電漿蝕刻裝置用構件形成石英玻璃 、鋁、耐酸鋁或其組合所成之基材，於其表面使（i)電漿 火焰噴塗氧化釔、或YAG之方法，（ii)於氫氧火焰中熔 融氧化釔或YAG粉，進行被覆之方法，（m)構件上塗佈 溶解釔、釔化合物或YAG之溶液後，乾燥之後，於氫氧火 焰進行加熱熔融之方法（以下稱溶液塗佈法），或此等組 合所成方法之任意方法下，形成氧化釔、或YAG被膜後進 行製造之方法。其中又以，以溶液塗佈法形成氧化釔或 YAG被膜後，其上進行電漿火焰噴塗氧化釔或YAG則膜厚 變厚，且可形成均質氧化釔或YAG被膜者。該氧化釔或 YAG被膜之膜厚爲10 μηι以上，被膜不均度爲15%以下，較 佳者面粗細度Ra爲1 μιη以下者。特別是，該構件爲鋁、 耐酸鋁所製作時，該構件之耐熱性不良，因此，以電漿火焰 噴塗、溶液塗佈法或此等組合進行被覆氧化釔或YAG者宜 。做爲該溶液塗法所使用之釔化合物者如：氫氧化物、硝酸 鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、草酸鹽等例。做爲溶解此紀、纟乙化合 物、或YAG之溶媒例者如：純水、或有機溶媒例者，於其溶 媒溶解釔、釔化合物、或YAG後被調製塗佈液。該溶液塗 佈法中，爲防止穿孔產生、以塗佈3次以上爲宜。 -7- (5) (5)1242245 該電漿蝕刻裝置用部材之部材由石英玻璃所成時，於 氧化釔或YAG被覆之前以弗羅斯特處理進行構件表面之粗 面化者宜。藉此，被膜不易滑溜、可防止膜剝離。該弗羅斯 特處理係指於石英玻璃表面以物理、化學方法設置凹凸者謂 之，一般做爲物理方法者係以加壓空氣進行噴塗結晶質二氧 化矽粉、碳化矽粉等之噴砂處理法，將結晶二氧化矽粉、碳 化矽粉沾於毛刷，以水沾濕硏磨之方法者。另外，做爲化學 方法者係浸漬於氟化氫、氟化銨混合試驗之藥液處理方法者 。特別於化學方法中，表面未出現微裂化，未降低表面石英 玻璃之機械性強度爲較佳者。於該弗羅斯特處理所形成之表 面粗細度Ra以0.1〜1〇 μιη者宜。超出此範圍時，則氧化釔 或YAG被膜與石英玻璃相互密合性將不足，而不理想。 以下，以實施例爲基準，進行本發明之具體說明，惟， 本發明未受限於此。 [實施例1] 作成12 inch矽晶圓之乾蝕刻裝置用石英玻璃室。 此石英玻璃室之內表面進行噴塗結晶質二氧化矽粉，使 室之稜部進行呈R 2mm圓形加工。更於整體室內表面進 行噴塗結晶質二氧化矽粉（粒徑100〜3 00 μηι)，做成表 面粗細度Ra 2.5mm、Rmax 20 μη)之凹凸面。所取得石英 玻璃室內表面進行Υ203之電漿火焰噴塗，形成厚度4〇 μηΐ之Υ2〇3被膜。其被膜之表面粗細度Ra爲〇·2 μιτι ’膜 厚不均度爲]2 %。 (6) (6)1242245 該石英玻璃室內，進行CF4 + 〇2之氣體電漿化後，使12 inch矽晶圓之氧化膜進行蝕刻。此室使用5週後，其Υ2〇3 被膜被蝕刻後，未露出石英玻璃，S i晶圓表面亦未出現異 常微粒。 [實施例2] 與實施例1同法，以石英玻璃作成1 2 inch石英玻璃 室。以氫氧火焰進行此室稜部之加熱，進行呈R 1 mm之 圓形加工。更以氟酸與氟化銨之藥液進行石英玻璃室之 触刻處理’於內表面形成Ra 1.5 μιη、Rmax 13 μιη之凹凸 面。於此室內表面進行ΥAG之電漿火焰噴塗後，形成5 Ο μιη之YAG被膜。此時YAG被膜之表面粗細度Ra爲0.5 μιη，膜厚不均度爲8%者。 該石英玻璃室內，進行CF4 + Ch之氣體電漿化，進行12 inch晶圓氧化膜之蝕刻。使用該室5週之後，YAG被膜被 蝕刻後，未露出石英玻璃，S i晶圓表面亦未出現異常微粒 [實施例3] 作成1 2吋矽晶圓之乾蝕刻裝置用鋁蓋。鋁蓋表面進 行耐酸鋁處理。將此蓋之綾部進行呈R 1 mm之圓形加工 ，於其外表面進行Y2〇3之火焰噴塗後，形成200 μιτι之 Υ2〇3被膜。此時Υ2〇3被膜表面粗細度Ra爲0.1 μηι，膜 厚不均度爲15%者。 -9- (7) (7)1242245 於備有該鋁蓋之蝕刻裝置內，進行cf4 + o2氣體之電 漿化’使1 2吋晶圓之氧化膜進行蝕刻。使用此蓋5週後 ’ Y 2 〇 3被膜被蝕刻後，未露出銘、S i晶圓表面亦未出現 異常微粒。 [實施例4 ] 石英粉中混合5重量％之Y2 0 3粉後，以球磨器充份 均勻混合之。於氫氧火焰中熔融此原料後作成石英玻璃 塊。由此母材做成1 2吋矽晶圓之乾蝕刻裝置用石英玻璃 室。於此室內表面噴塗結晶質二氧化矽粉 （100〜3 0 0 μηι) ，形成表面粗細度Ra 2·5 μιη' Rmax 20 μπι之凹凸面。於 取得室內表面進行Υ2〇3之火焰噴塗後，取得厚度150 μπι 之Υ2〇3被膜。該被膜表面粗細度Ra爲0·5 μιη、膜厚之 不均度爲1 0 %。 於該石英玻璃室內，進行C F 4 + Ο 2氣體之電漿化，使 1 2吋矽晶圓氧化膜進行蝕刻。使用此室1 2週後，γ2 〇3 被膜被蝕刻後未露出石英玻璃，S i晶圓表面亦未出現異 常之微粒。 [實施例5] 作成1 2吋晶圓之乾蝕刻裝置用石英玻璃室。此室之 稜部於氫氧火焰進行加熱後，進行呈R 1 mm圓形加工。 更室內以氟酸與氟化銨之藥液進行蝕刻處理，形成表面 粗細度Ra 2.5 μΐΏ、Rmax 20 μιτι之凹凸面。於取得室內表 -10 - (8) (8)1242245 面進行4次塗佈硝酸釔之溶液，乾燥後於氫氧火焰進行 加熱熔融後，取得50 μιη之Y2〇3被膜。該被膜表面粗細 度Ra爲0.5 μπι、膜厚不均度爲8%。 於該石英玻璃室內進行CF4 + 02氣體之電漿化後，進 行1 2吋矽晶圓氧化膜之蝕刻。使用此室1 2週後，Y2 0 3 被膜被蝕刻後，未露出石英玻璃，矽晶圓表面亦未出現 異常之微粒產生。 [比較例1 ] 作成1 2吋矽晶圓之乾蝕刻裝置用石英玻璃室。此石 英玻璃室內，進行C F 4 + 0 2氣體之電漿化後，使1 2吋矽 晶圓氧化膜進行蝕刻。使用此室2週後，矽晶圓表面出 現異常微粒之產生，於1週被中止使用。 [比較例2] 作成1 2吋矽晶圓之乾蝕刻裝置用鋁蓋。其表面進行 耐酸鋁處理。於此鋁蓋之外表面貼附1 2 5 μιη聚醯亞胺膠 帶，於使用此鋁蓋之蝕刻裝置下，進行CF4 + 02氣體之電 漿化後，進行8吋晶圓氧化膜之蝕刻。使用2週後，其 聚醯亞胺空隙出現異常蝕刻露出鋁，且，表面出現凹凸 ’部份被加速蝕刻，於聚醯亞胺膠帶出現穿孔。2週後， 剝離聚醯亞胺膠帶後，再度於貼附聚醯亞胺膠帶之裝置 進行固定後，晶圓出現異常污染，被中止使用。 -11 - (9) (9)1242245 [比較例3] 作成1 2吋矽晶圓之乾蝕刻裝置用鋁蓋。此鋁蓋表面 進行耐酸鋁處理。於使用此鋁蓋之蝕刻裝置中進行 C F4 + 0 2氣體之電漿化後，使1 2吋矽晶圓之氧化膜進行蝕 刻。使用此蓋2週後，1週時出現剝離耐酸鋁，於晶圓表 面出現微粒產生、被中止使用。 [產業上可利用性] 本發明電漿蝕刻裝置用構件具有高度耐電漿性、且， 部份電氣特性之變化仍未出現異常蝕刻，可長期使用之 。特別是對應1 2吋矽之大型構件仍維持該特性，可長期 使用之。此電漿蝕刻裝置用構件以Y2〇3、YAG之火焰噴 塗方法、塗佈釔、YAG化合物溶液後，以氫氧火焰進行 氧化之方法，或熔融 Υ2〇3、YAG粉後進行被覆之方法， 或此寺組合之任思方法％’簡便方法下可製造之’工業 價値亦極高者。 -12-

Claims (1)

1. (1) 1242245 拾、申請專利範圍 第92 1 25680號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國94年3月18日修正 1 · 一種電漿蝕刻裝置用構件，其特徵係於石英玻璃、 鋁、耐酸鋁或此等組合所成之構件表面形成膜厚爲1 〇 μηι 以上、被膜厚度不均度爲15%以下之氧化釔、或YAG被 膜者。 2 ·如申請專利範圍第1項之電漿蝕刻裝置用構件，其 中該氧化釔、或YAG被膜面粗糙度Ra更爲1 μιη以下者 〇 3 ·如申請專利範圍第1項或第2項之電漿蝕刻裝置用 構件，其中該構件由石英玻璃所成者。 4·如申請專利範圍第3項之電漿蝕刻裝置用構件，其 中該石央玻璃構件爲含有1〜15重量％之氧化纪、或yag 者。 5 · —種電漿蝕刻裝置用構件之製造方法，其特徵係於 石英玻璃、鋁、耐酸鋁或此等組合所成之電漿蝕刻裝置 用構件之表面上’以進行氧化釔、YAG之電漿火焰噴塗 法、以氫氧火焰熔融氧化釔、Y A G粉末進行被覆之方法 、塗佈溶解釔、釔化合物或 YAG之溶液後，進行加熱熔 融之方法，或此等組合之任意方法下，形成膜厚爲1 〇 μ m 以上、被膜膜厚不均度爲]5 %以下之氧化釔或Y A G被膜 1242245 (2) 者。 6 . —種電漿蝕刻裝置用構件之製造方法，其特徵爲， 於石央玻璃、銘、耐酸銘或此等組合所成構件表面上塗 佈溶解釔、釔化合物或YAG之溶液，加熱熔融而形成氧 化釔或YAG被膜之後，更進行氧化釔、yaG之電漿火焰 噴塗，形成膜厚爲1 〇 μηι以上、被膜膜厚不均度爲1 5 % 以下之氧化釔或Y A G被膜者。 7.如申請專利範圍第5項或第6項之電漿蝕刻裝置用 構件之製造方法’其係使構件之稜部呈R 0.5 mm以上之圓 形加工後，形成氧化釔、YAG之被膜者。 8·如申請專利範圍第5項或第6項之電漿蝕刻裝置用 構件之製造方法，其進而使氧化釔、或YAG被膜之面粗糙 度Ra爲1 μιη以下者。 9.如申請專利範圍第5項或第6項之電漿蝕刻裝置用 構件之製造方法，其係將石英玻璃所成電漿裝置用構件之 表面進行弗羅特處理後，來形成氧化釔、或Y A G被膜者。 1 0 ·如申請專利範圍第9項之電漿蝕刻裝置用構件之製 造方法，其中，弗羅特處理係藥液所致之表面處理者。 1 1 ·如申請專利範圍第5項之電漿蝕刻裝置用構件之製 造方法，其係預先於含有1〜1〇重量％之氧化釔或YaG之 石英玻璃構件表面進行氧化釔或YAG之電漿火焰噴塗法 、以氫氧火焰熔融氧化釔或YAG粉末進行被覆之方法、 塗佈溶解釔、釔化合物或Y A G之溶液，進行加熱熔融之 方法，或此等組合之任意方法下，形成膜厚爲1 Ο μηι以 -2- 1242245 (3) 上、被膜膜厚不均度爲1 5%以下之氧化釔或YAG被膜賓 〇 1 2.如申請專利範圍第6項之電漿蝕刻裝置用構件之製 造方法，其係預先於含有1〜10重量％之氧化釔或YAG之 石英玻璃構件表面，塗佈溶解釔、釔化合物或Y A G之溶 液後，進行加熱熔融來形成氧化釔、或YAG被膜後，進 而’將氧化釔、或YAG被膜予以電漿溶射，形成膜厚爲 1 0 μιη以上、被膜膜厚不均度爲1 5 %以下之氧化釔或 YAG被膜者者。 1 3 ·如申請專利範圍第丨丨項或第1 2項之電漿蝕刻裝 置用構件之製造方法，其係使構件之棱部呈R 0.5 mm以上 之圓形加工後，形成氧化釔、yag之被膜者。 1 4 ·如申請專利範圍第1丨項或第1 2項之電漿蝕刻裝 置用構件之製造方法，其進而使氧化釔、或yag被膜之面 粗糙度Ra爲1 μηι以下者。 1 5 ·如申請專利範圍第丨丨項或第1 2項之電漿蝕刻裝 置用構件之製造方法，其係預先於含有1〜丨〇重量％之氧化 |乙或YAG之石英玻璃構件表面上進行弗羅特處理後，形成 氧化釔、或YAG被膜者。 Ϊ 6 ·如申請專利範圍第1 5項之電漿蝕刻裝置用構件之 製造方法’其中’弗羅特處理係藥液所致之表面處理者。