JP2001026465A - 半導体熱処理用反応装置の石英ガラス製蓋体およびその製造方法 - Google Patents
半導体熱処理用反応装置の石英ガラス製蓋体およびその製造方法Info
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Abstract
良好なエッチング処理や酸化膜形成処理が行える半導体
熱処理用反応装置の石英ガラス製蓋体及びその製造方法
を提供すること。 【解決手段】加熱ガスを噴射するための多数の細孔を有
し、その表面が鏡面仕上げされた半導体熱処理用反応装
置の石英ガラス製蓋体において、前記蓋体の細孔の直径
が0.1〜2mm、孔数が0.1個/cm2以上、表面
粗さが中心線平均粗さで0.1μm以下で、かつ残留酸
化希土類元素濃度が1ppm以下であることを特徴とす
る半導体熱処理用反応装置の石英ガラス製蓋体及びその
製造方法。
Description
置の石英ガラス製蓋体およびその製造方法に関し、さら
に詳しくは半導体を低温でエッチング処理、アッシング
処理、成膜処理するための半導体熱処理用反応装置に装
備する石英ガラス製蓋体およびその製造方法に関する。
処理、アッシング処理、成膜処理等においてイオンビー
ムやプラズマ等が用いられてきたが、これらのイオンビ
ームやプラズマは高エネルギーであることから、半導体
の表面を損傷したり、汚染を起こしたり、或は照射部の
温度を上昇させるなどして半導体の特性を低下させる不
具合があった。特に、近年、半導体のパターンがハーフ
ミクロン以下の超微細となるに従い、このイオンビーム
やプラズマ処理による損傷や汚染、或は温度上昇による
材質の変質は大きな問題となり、低エネルギービームに
よる処理が検討されだし、ハロゲン系ガス等の反応ガス
を加熱噴射し、それをエネルギーを有する光でプラズマ
化する低温熱処理方法が注目を集めている。この低温処
理方法にあっては、加熱噴出ガスとともに光の存在が必
要であるところから、該方法を実施する装置には光の透
過性に優れた石英ガラス板に多数の噴射孔を設けた石英
ガラス製蓋体が一般的に装備されている。しかし、石英
ガラスといえどもその表面に凹凸があると光が乱反射さ
れ光の透過量が少なくなりプラズマの発生が悪くなるこ
とから、石英ガラス製蓋体の表面は鏡面加工に仕上げら
れ、さらに鏡面加工時の残留研摩材を除去するため、弗
化水素酸水溶液による洗浄をするのが一般的である。し
かしながら、従来の弗化水素酸水溶液による洗浄では、
石英ガラスがエッチングされてまい、せっかく高精度に
鏡面研摩加工してもその面に傷が浮き出したり、或は荒
れてしまったりし、長時間の洗浄ができず、残留研摩材
の十分な除去ができず、半導体の特性の低下は避けがた
かった。
本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、石英ガラス製蓋体
に直径0.1〜2mmの細孔を0.1個/cm2以上設
ける一方、その表面粗さを中心線平均粗さ(Ra)で
0.1μm以下に仕上げることで良好なプラズマの発生
が達成できることを見出した。さらに、前記石英ガラス
製蓋体の残留研摩材濃度を1ppm以下とすることで、
残留研摩材に起因する不純物パーティクルの発生が低減
し、半導体が汚染されず、特性の低下も起こらないこと
を見出して、本発明を完成したものである。すなわち
つ半導体の特性を低下させることがない半導体熱処理用
反応装置の石英ガラス製蓋体を提供することを目的とす
る。
装置の石英ガラス製蓋体の製造方法を提供することを目
的とする。
明は、加熱ガスを噴射するための多数の細孔を有し、そ
の表面が鏡面仕上げされた半導体熱処理用反応装置の石
英ガラス製蓋体において、前記蓋体の細孔の直径が0.
1〜2mm、孔数が0.1個/cm2以上、表面粗さが
中心線平均粗さ(Ra)で0.1μm以下で、かつ残留
酸化希土類元素濃度が1ppm以下であることを特徴と
する半導体熱処理用反応装置の石英ガラス製蓋体および
その製造方法に係る。
体熱処理用反応装置の例を図1に示す。図1において、
1は石英ガラス製蓋体、2は細孔、3はウエーハ、4は
ウエーハ支持台、5はコイル、6は高周波発生器、7は
反応ガス導入口、8は導波室、9は反応室である。石英
ガラス製蓋体1は、図1に示す反応室9と導波室8との
境界に設置され、反応ガス導入口7から導入され、加熱
された反応ガスは前記蓋体1に設けた細孔2から反応室
9に噴射される一方、高周波発生器6で発生した高周波
は石英ガラス製蓋体1を介して反応室9に透過され、加
熱噴射ガスを励起してプラズマを発生する。本発明の石
英ガラス製蓋体1にあっては、前記細孔2の直径を0.
1〜2mm、孔数を0.1個/cm2以上とすることを
必須とする。これにより良好な反応ガスの噴出ができ、
プラズマを良好に発生させることができる。前記細孔2
は円形でも角形でもよく、その例を図2〜4に示すこと
ができる。図2は円形の孔を設けた蓋体の例であり、蓋
体の厚さは(b)に示すように5mmであり、細孔の直
径は0.3mmである。また、図3は円錐形状の細孔を
有する石英ガラス製蓋体の例であり、蓋体の厚さは
(b)に示すように7mmであり、該蓋体に設けた細孔
は円錐形状で表面の直径が0.8mm、表面から深さ3
mmから直径0.3mmの円筒形状となっている。さら
に、図4は角形形状の細孔の例である。本発明の石英ガ
ラス製蓋体は前記要件に加えて表面粗さが中心線平均粗
さ(Ra)で0.1μm以下にすることを必須とする。
表面粗さが前記範囲を超えると光の透過量が不足しプラ
ズマの発生に悪影響を及ぼす。
留酸化希土類元素濃度が1ppm以下であり、さらに好
ましくは蓋体の厚さが2〜20mmの範囲とするのがよ
い。残留酸化希土類元素濃度が前記範囲を超えると、半
導体の熱処理時に残留酸化希土類元素が不純物パーティ
クルとなり半導体を汚染する。また、蓋体の厚さが2m
m未満では強度不足を起こし、20mmを超えると反応
室の圧力が高くなり過ぎて好ましくない。
法を説明すると、先ず、厚さ2〜20mmの範囲の石英
ガラス基板にレーザー加工で、直径0.1〜2mmの細
孔8を0.1個/cm2以上穿孔し、次いで粒度0.1
〜6μmの酸化希土類研摩材で、表面粗さが中心線平均
粗さ(Ra)で0.1μm以下に研摩する。得られた石
英ガラス製蓋体を純水中で超音波洗浄を15分以上行
い、次いで硝酸水溶液洗浄を5時間以上、さらに超音波
洗浄を15分以上行い残留酸化希土類元素濃度を1pp
m以下とする。研摩材の粒度が前記範囲未満では研摩に
時間がかかり過ぎ、前記範囲を超えると目的とする表面
粗さが得られない。また、洗浄条件が前記範囲を逸脱す
ると、残留酸化希土類元素濃度を1ppmにすることが
できない。使用する硝酸水溶液の濃度は1〜30重量%
の範囲がよく、濃度が1重量%未満では良好な洗浄がで
きず、30重量%を超える濃度では硝酸水溶液のコスト
が高くなるが処理効果の向上がみられず好ましくない。
また、硝酸水溶液洗浄が5時間未満では、残留酸化希土
類元素の除去が十分に行われない。
造にあっては酸化希土類元素研摩材が用いられるが、好
ましくは粒度0.1〜6μmの酸化セリウムを主要な成
分とする研摩材がよい。この研摩材を用いることで中心
線平均表粗さ(Ra)が0.1μm以下の鏡面を容易に
達成できる。より好ましくは酸化セリウム40〜90重
量%を含有する研摩材がよい。
明するが、本発明は、これらによって何ら限定されるも
のではない。
さ5mmの正方形の石英ガラス基板にレーザー加工で直
径0.3mmの円形の細孔を20個設け、図2(b)に
示す石英ガラス製蓋体1を得た。該蓋体を粒度0.1〜
6μmの酸化セリウムを主要な成分とする研摩材(Ce
O2を約52重量%、La2O3を約29重量%含有)を
用いて研摩し、表面粗さを中心線平均粗さ(Ra)で
0.05μmの鏡面に仕上げた。得られた石英ガラス製
蓋体を純水で濯ぎ洗いしたのち超音波洗浄を15分間行
い、次いで4%の硝酸水溶液に10時間浸漬し、さらに
超音波洗浄を15分間行い、純水で濯いだ。この石英ガ
ラス製蓋体の表層のセリウムの残存量をICP発光分光
分析法で測定したところ、セリウム元素は確認できなか
った。得られた石英ガラス製蓋体をプラズマエッチング
処理装置に設置し、ウエーハの酸化膜エッチング処理を
行ったところ、反応生成物の発生が抑えられ、低パーテ
ィクルで低コンタミネーションの良好なエッチング処理
を行うことができた。
mの正方形の石英ガラス基板にレーザー加工で表面から
表面直径0.8mm、厚さ3mmから直径0.3mmの
円錐形状の細孔20個を図3の(b)のように設けた。
この石英ガラス製蓋体を実施例1と同様に粒度分布0.
1〜6μmの酸化セリウムを主要な成分とする研摩材で
研摩し表面粗さを中心線平均粗さ(Ra)で0.08μ
mの鏡面に仕上げた。次いで、純水中の超音波洗浄を1
5分間、20%硝酸水溶液による洗浄を10時間行い、
さらに超音波洗浄を15分間行った。得られた石英ガラ
ス製蓋体の残存セリウムの量を、実施例1と同様にIC
P発光分光分析法で測定したところ、セリウム元素は確
認できなかった。
ぎ洗いしたのち、超音波洗浄を15分間、3%の弗化水
素酸水溶液による洗浄を30秒間行い、さらに超音波洗
浄を15分間行い、純水で濯ぎ洗いを行った。得られた
石英ガラス製蓋体の残存セリウムの量を、実施例1と同
様にICP発光分光分析法で測定したところ、セリウム
元素が300ppm確認された。
ぎ洗いしたのち、超音波洗浄を30分行い、さらに純水
で濯ぎ石英ガラス製蓋体を得た。得られた石英ガラス製
蓋体の残存セリウムの量を、実施例1と同様にICP発
光分光分析法で測定したところ、セリウム元素が300
ppm確認された。
ぎ洗いしたのち、4%の硝酸水溶液に10時間浸漬し、
純水で濯ぎ洗いを行った。得られた石英ガラス製蓋体の
残存セリウムの量を、実施例1と同様にICP発光分光
分析法で測定したところ、セリウム元素が6ppm確認
された。
ぎ洗いしたのち、超音波洗浄を15分間、4%の硝酸水
溶液に1時間浸漬し、さらに超音波洗浄を15分間行っ
たのち純水で濯ぎ石英ガラス製蓋体を得た。得られた石
英ガラス製蓋体の残存セリウムの量を、実施例1と同様
にICP発光分光分析法で測定したところ、セリウム元
素が2ppm確認された。
1〜2mmの細孔を0.1個/cm2以上有し、表面粗
さが中心線平均粗さ(Ra)で0.1μm以下の鏡面に
仕上げられ、かつ残存酸化希土類元素研摩材が1ppm
以下である。この石英ガラス製蓋体を装備した半導体熱
処理用反応装置を用いて半導体を加熱処理すると、反応
生成物の発生が抑えられ、パーティクルやコンタミネー
ションが低減されるため、良好なエッチング処理や酸化
膜形成処理ができ、半導体の特性が低下することもな
い。しかも前記石英ガラス製蓋体は、石英ガラス基板を
レーザー加工で穿孔したのち特定の研摩材で鏡面仕上げ
し、それを特定の洗浄方法で洗浄することで容易に製造
でき、工業的価値が高い。
応装置の概略図である。
体の斜視図であり、(b)はその細孔の断面図である。
体の斜視図であり、(b)はその細孔の断面図である。
視図であり、(b)はその細孔の断面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】加熱ガスを噴射するための多数の細孔を有
し、その表面が鏡面仕上げされた半導体熱処理用反応装
置の石英ガラス製蓋体において、前記蓋体の細孔の直径
が0.1〜2mm、孔数が0.1個/cm2以上、表面
粗さが中心線平均粗さ(Ra)で0.1μm以下で、か
つ残留酸化希土類元素濃度が1ppm以下であることを
特徴とする半導体熱処理用反応装置の石英ガラス製蓋
体。 - 【請求項2】石英ガラス基板にレーザー加工で直径0.
1〜2mmの細孔を0.1個/cm2以上穿孔したの
ち、酸化希土類系研磨材で研摩し表面粗さを中心線平均
粗さで0.1μm以下に仕上げ、次いで純水中で超音波
洗浄、硝酸水溶液洗浄を行うことを特徴とする半導体熱
処理用反応装置の石英ガラス製蓋体の製造方法。 - 【請求項3】酸化希土類系研磨材が粒度が0.1〜6μ
mの酸化セリウムを主要な成分とする研摩材であること
を特徴とする請求項2記載の半導体熱処理用反応装置の
石英ガラス製蓋体の製造方法。 - 【請求項4】純水中での超音波洗浄を15分以上行うこ
とを特徴とする請求項2記載の半導体熱処理用反応装置
の石英ガラス製蓋体の製造方法。 - 【請求項5】硝酸水溶液の濃度が1〜30重量%である
ことを特徴とする請求項2記載の半導体熱処理用反応装
置の石英ガラス製蓋体の製造方法。
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JP19853999A JP4890668B2 (ja) | 1999-07-13 | 1999-07-13 | 半導体熱処理用反応装置の石英ガラス製蓋体およびその製造方法 |
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ID=16392850
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19853999A Expired - Lifetime JP4890668B2 (ja) | 1999-07-13 | 1999-07-13 | 半導体熱処理用反応装置の石英ガラス製蓋体およびその製造方法 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004111297A1 (ja) * | 2003-06-10 | 2004-12-23 | Tokyo Electron Limited | 処理ガス供給機構、成膜装置および成膜方法 |
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JP2010070416A (ja) * | 2008-09-18 | 2010-04-02 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | ガラス基板の製造方法 |
-
1999
- 1999-07-13 JP JP19853999A patent/JP4890668B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JP2007505509A (ja) * | 2003-05-30 | 2007-03-08 | ラム リサーチ コーポレーション | 石英ガラス面の仕上げ方法及びその方法により製造された部品 |
JP4709158B2 (ja) * | 2003-05-30 | 2011-06-22 | ラム リサーチ コーポレーション | 石英ガラス面の仕上げ方法及びその方法により製造された部品 |
US8318035B2 (en) | 2003-05-30 | 2012-11-27 | Lam Research Corporation | Methods of finishing quartz glass surfaces and components made by the methods |
WO2004111297A1 (ja) * | 2003-06-10 | 2004-12-23 | Tokyo Electron Limited | 処理ガス供給機構、成膜装置および成膜方法 |
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