JP2000040689A - プラズマエッチング用電極板 - Google Patents

プラズマエッチング用電極板

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JP2000040689A
JP2000040689A JP20807898A JP20807898A JP2000040689A JP 2000040689 A JP2000040689 A JP 2000040689A JP 20807898 A JP20807898 A JP 20807898A JP 20807898 A JP20807898 A JP 20807898A JP 2000040689 A JP2000040689 A JP 2000040689A
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plasma
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plasma etching
wafer
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JP20807898A
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Shintaro Hironaka
慎太郎 弘中
Mitsuji Kamata
充志 鎌田
Takayuki Suzuki
孝幸 鈴木
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Showa Denko Materials Co Ltd
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Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体集積回路を製造する際のウェハのエッ
チング時にウェハ面に落下し付着する炭素粒子等の異物
の数の少ないガラス状炭素製のプラズマエッチング用電
極板を提供する。 【解決手段】 ガラス状炭素製基板の中央部に複数の貫
通小孔を有するプラズマエッチング用電極板において、
エッチング時にプラズマにより消耗する面の少なくとも
5ケ所で測定したJIS B 0601準拠のRaの最
大値を0.008〜0.09μmの範囲とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス状炭素から
なる、半導体デバイス製造工程のドライエッチング装置
等に好適に使用される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、電気伝導性などの性質を備えて
いるほか、ガス不透過性で硬度が高い、発塵性が少ない
などの特徴を有することから、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広範な用途に使用
されつつある。最近は、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ェハの
プラズマエッチング用電極板として使用されるようにな
ってきた。
【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、プラズマエッチング用電極板に関する要
求性能は一層高度になっており、特にエッチング時にウ
ェ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】本発明は半導体集積回
路を製造する際のウェハのエッチング時にウェハ面に落
下し付着する炭素粒子等の異物の数の少ないガラス状炭
素製のプラズマエッチング用電極板を提供することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス状炭素
製基板の中央部に複数の貫通小孔を有するプラズマエッ
チング用電極板において、エッチング時にプラズマによ
り消耗する面の少なくとも5ケ所で測定したJIS B
0601準拠のRaの最大値が0.008〜0.09
μmの範囲にあることを特徴とす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】プラズマ処理装置は、図1に示さ
れるように、真空容器1内に上部電極2及び下部電極3
が間隔を置いて設けられており、下部電極3の上に被処
理材としてシリコンウエハ4を載置している。上部電極
2はバックプレート5と電極板6とを有しており、それ
ぞれにエッチングガスを吹き出すための貫通小孔7が設
けられている。電極板6は図2に示されるように好まし
くは円板状の基板の中央部の好ましくは円形の範囲12
に複数の貫通小孔を有している。13は電極板を上部電
極2に固定するためのねじ取付け穴である。
【0007】エッチングガスを貫通小孔7を通してシリ
コンウエハ4に向かって流しながら、高周波電源8によ
り、上部電極2と下部電極3の間に高周波電力を印加す
るとプラズマ11が形成され、このプラズマによってシ
リコンウエハ4をエッチングし、所定のパターンの素子
を形成する。シールドリング9は、アルミナあるいは石
英のような絶縁物からなり、電極板6の取付用ビス10
をプラズマから保護するため、電極板6の外周部を覆う
ように設置されている。
【0008】本発明の電極板の大きさ及び形状として
は、特に制限されないが、好ましくは円形で、外径15
0〜400mm、厚さが3〜10mmのものが好まし
い。中央部の好ましくは円形の範囲に設けられている貫
通小孔の大きさはエッチング条件等により異なるが孔径
で0.3〜2.0mmが好ましく、孔数は100〜30
00個が好ましい。孔の加工は、機械加工、放電加工、
超音波加工等で行うことができる。
【0009】本発明のプラズマエッチング用電極板はエ
ッチング時にプラズマにより消耗する面の少なくとも5
ケ所で測定したJIS B 0601準拠のRaの最大
値が0.008〜0.09μmの範囲にあることを特徴
とする。ここで電極板のプラズマにより消耗する面と
は、ウェハと対向する面及びその反対側の面をいい、そ
の範囲は、前記貫通小孔を設けてある範囲の最も外側の
小孔に外接する円の直径より10mm大きい直径を有す
る円の範囲とする。一般にプラズマエッチング用電極板
の表面はほぼ均一であるので、前述のように少なくとも
5ケ所のRaを測定し、その最大値が前記範囲となれば
よいが、好ましくは、測定した箇所全てが前記範囲内と
なることが好ましい。更に本発明では、穿設された貫通
小孔の内面のRaも前記範囲内であることが異物数を減
らす上で好ましい。
【0010】ここで、JIS B 0601で定義する
Ra(中心線平均粗さ)は表面平滑度を表す値である。
本発明においては、少なくとも5ケ所でRaを測定し、
その最大値が0.008〜0.09μmの範囲にあるこ
とが必要である。ここでRaのカットオフ値は2.5μ
m、測定長さは2.5mmである。測定場所は特に制限
されないが、ウエハと対向する面及びその反対面におい
て、中心点と周辺4点を測定することができる。Raの
最大値が0.09μmを超えると、プラズマ化により発
生したイオンの衝撃などによりその部位が消耗するとき
に、粗い表面の凸部が均一に消耗されないため、ウェハ
面に付着する粉末粒子の数が多くなり好ましくない。ま
た、Raの最大値が0.008μmより小さいと、エッ
チング時に電極板に付着した沈着物がはがれやすいた
め、ウェハ面に付着する粉末粒子の数が多くなり好まし
くない。Raの最大値は0.01〜0.08μmの範囲
にあることが好ましい。また、このほか、JIS B
0601準拠のRmaxの少なくとも5ケ所で測定した
最大値が0.1〜1.0μm、より好ましくは0.13
〜0.96μm、同様にJIS B 0601準拠のR
zの少なくとも5ケ所で測定した最大値が0.1〜1.
0μm、より好ましくは0.11〜0.85μmの範囲
にあることが好ましい。Raと同様、全ての測定が前記
範囲にあることがより好ましい。なお、Rmax及びR
zにおける基準長さは2.5mmである。このような表
面平滑度は、基材のガラス状炭素の表面をダイヤモンド
ラップ法、バフ研磨法等により研磨して得られる。表面
平滑度は、研磨に用いるアルミナと粒の粒度を変えるこ
となどによって変化させることができる。例えば粒度#
2000のアルミナと粒で研磨することで前記範囲とす
ることができる。
【0011】ガラス状炭素製プラズマエッチング用電極
板は、例えば液状の熱硬化性樹脂を成形、硬化後、不活
性雰囲気中で炭化、及び高温処理することにより得られ
る。
【0012】熱硬化性樹脂を所定の温度で成形した後、
130〜200℃の温度で硬化処理する。熱硬化性樹脂
としては特に制限はないが、フラン樹脂、フェノール樹
脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン
樹脂、アルキッド樹脂、キシレン樹脂等を挙げることが
できる。また、上記の樹脂の混合物を用いても良い。好
ましくはフェノール樹脂及び/又はフラン樹脂である。
熱硬化性樹脂は、目的とする形状に応じて成形されるが
その成形方法に特に制限はない。
【0013】次いで、プラズマエッチング用電極板の形
状にするため所定の加工を行った後、高純度の治具、及
び炉を用いて不活性雰囲気中(通常、ヘリウム、アルゴ
ン等の不活性ガスや窒素、水素、ハロゲンガス等非酸化
性ガスの少なくとも1種類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、好ましくは80
0〜1200℃、例えば約1000℃の温度で焼成し、
炭化する。次いで、好ましくは1700℃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。
【0014】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原板を得た後、放電
加工あるいは超音波加工で所定のプラズマエッチング用
電極板に加工しても良い。面仕上げは両面研磨機で所定
の厚さまで行うことができ、最終的に前述の研磨法で所
定の表面平滑度とすることができる。
【0015】本発明に用いるガラス状炭素製プラズマエ
ッチング用電極板は、フッ硝酸などの半導体ウエハの洗
浄液への汚染を少なくするために、プラズマエッチング
用電極板の不純物量は50ppm以下が好ましい。更に
望ましくは20ppm以下が良い。不純物はJISの黒
鉛灰分測定法で測定することができる。
【0016】
【実施例】以下本発明を実施例に基づいて詳細に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0017】実施例 フラン樹脂(日立化成工業(株)製VF−303)10
0重量部にパラトルエンスルホン酸0.3重量部添加し
十分混合した後、該樹脂を型に注入し50℃で3日、7
0℃で3日、90℃で3日乾燥硬化した後、160℃ま
でを5℃/時間で昇温し、160℃で3日間保持し硬化
処理を行い厚さ5mmで1辺が285mmの円板状樹脂
成形体を得た。該成形体を環状炉に入れ窒素気流中で1
000℃の温度で焼成炭化した後、高純度の雰囲気炉を
用い不活性雰囲気下で2000℃の温度で高温処理を行
いガラス状炭素を得た。該ガラス状炭素に直径0.8m
mの貫通小孔を3mmピッチで500個穿孔し、ダイヤ
モンドラップマシンで厚さ4.0mmまで研磨し、プラ
ズマエッチング用電極板を得た。次にこの焼成炭化品の
表面と裏面の全面を表1に示すような種々の表面平滑度
にアルミナと粒(実施例1〜3では#2000、比較例
1では#2500、比較例2では#1000)を用いて
バフ研磨法による研磨機で研磨した。
【0018】次にこの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8インチのシリコンウェハの酸化膜エッチングを
行った。このときシリコンウェハの表面に付着した0.
3μm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。
【0019】表1から表面平滑度がRa0.008〜
0.09μmの実施例の電極板を使用した場合は、粒子
数が4〜5個と少量であるのに対し、表面平滑度がRa
0.008μmより小さい、又はRa0.09μmより
大きい比較例の電極板を使用した場合は、粒子数が10
〜20個と大きくなり、本発明によれば性能が大幅に改
善されることが示される。
【0020】また、実施例1〜3の各電極板を貫通小孔
に添って切断し、切断面に表れた貫通小孔のうち5ケの
側壁のRaについて測定したところ、全て0.01〜
0.08μmの範囲であった。
【0021】
【表1】 * 表面粗さ測定装置(触針先端寸法:半径5μmの
球、触針送り速度0.3mm/秒)を用いて、電極板の
表面及び裏面の中心点及び周辺4点の合計10点につい
て測定し、その最大値で表した。なお、実施例1〜3に
おいて測定した全てのRaは0.01〜0.08μm、
Rmaxは0.1〜0.96μm、Rzは0.1〜0.
85μmの範囲内であった。
【0022】
【発明の効果】本発明のプラズマエッチング用電極板に
よればエッチング時に発生する有害な炭素微粒子などの
異物の数を大幅に少なくすることができ、歩留りが良
く、高精度なプラズマエッチングが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電極板を用いたプラズマエッチング装
置の一例の断面図。
【図2】本発明のプラズマエッチング用電極板の一例の
平面図。
【符号の説明】
1 真空容器 2 上部電極 3 下部電極 4 シリコンウエハ 5 バックプレート 6 電極板 7 貫通小孔 8 高周波電源 9 シールドリング 10 取付用ビス 11 プラズマ 12 貫通小孔が存在する円形の範囲 13 ねじ取付け穴
───────────────────────────────────────────────────── 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 Fターム(参考) 5F004 BA06 DA16 DA23 DB03

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス状炭素製基板の中央部に複数の貫
    通小孔を有するプラズマエッチング用電極板において、
    エッチング時にプラズマにより消耗する面の少なくとも
    5ケ所で測定したJIS B 0601準拠のRaの最
    大値が0.008〜0.09μmの範囲にあることを特
    徴とするプラズマエッチング用電極板。
JP20807898A 1998-07-23 1998-07-23 プラズマエッチング用電極板 Pending JP2000040689A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8399795B2 (en) 2007-05-11 2013-03-19 Force Technology Enhancing plasma surface modification using high intensity and high power ultrasonic acoustic waves
US9089829B2 (en) 2004-08-13 2015-07-28 Force Technology Method and device for enhancing a process involving a solid object and a gas

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