JP2006128372A - プラズマエッチング装置用シリコン製リング - Google Patents
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Abstract
【課題】プラズマエッチング装置に使用するシリコン製スリングを提供する。
【解決手段】プラズマエッチング装置内で上部電極板と相対向する位置に設置される被エッチング物を支持するための内段14を有するシリコン製リングにおいて、前記シリコン製リングの内段14の少なくとも支持面21に耐エッチング性被膜24を形成したことを特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】プラズマエッチング装置内で上部電極板と相対向する位置に設置される被エッチング物を支持するための内段14を有するシリコン製リングにおいて、前記シリコン製リングの内段14の少なくとも支持面21に耐エッチング性被膜24を形成したことを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
この発明は、プラズマエッチング装置で発生するプラズマ発生領域が被エッチング物(主としてウエハ)の中心部に集中し過ぎたり外周部へ拡散し過ぎたりするのを阻止して、上部電極板と被エッチング物との間に均一なプラズマを発生させ、それによって被エッチング物の均一なエッチングを行うために使用するプラズマエッチング装置用シリコン製リングに関するものであり、特に長期間使用してもパーティクルが発生することの少ないのプラズマエッチング装置用シリコン製リングに関するものである。
一般に、半導体集積回路を製造する際に、ウエハをエッチングする必要があるが、このウエハをエッチングするための装置として、近年、プラズマエッチング装置が用いられている。このプラズマエッチング装置は、図7の断面概略説明図に示されるように、真空チャンバー8内に上部電極板2および上下動可能な架台3が間隔をおいて設けられており、上部電極板2は絶縁体13により真空チャンバー8と絶縁されている。架台3の上には静電チャック9が設けられており、静電チャック9の上にシリコン製リング1と共にウエハ4を載置し、エッチングガス7を拡散部材11を通したのち上部電極板2に設けられた貫通細孔5を通してウエハ4に向って流しながら高周波電源6により上部電極板2と架台3の間に高周波電圧を印加することができるようになっている。
この高周波電圧が印加された状態で供給されたエッチングガス7は拡散部材11を通り、上部電極板2に設けられた貫通細孔5を通って上部電極板2と架台3の間の空間でプラズマ10となり、このプラズマ10がウエハ4に当ってウエハ4の表面がエッチングされる。
前記発生したプラズマ10がウエハ4の中心部に集中したり、外周部への拡散するのを阻止して、上部電極2とウエハ4との間に均一なプラズマを発生させ、ウエハの均一なエッチングを行うために、通常、プラズマ発生領域をシールドリング12で囲い、さらにウエハ4をシリコン製リング1にはめ込んでプラズマエッチング装置にセットする。
従来のシリコン製リング1は、図6の断面図に示されているように、下部にウエハ4を支持するための内段14を有し、かつ上面15および下面16が平行な面で構成されており、その素材は単結晶シリコン、多結晶シリコン、柱状晶シリコンなどが使用されているが、その中でも単結晶シリコンが最も多く使われていることが知られている(特許文献1参照)。
特開2001−7090号公報
通常は、ウエハ4をシリコン製リング1にはめ込んでプラズマエッチング装置にセットし、プラズマ10を発生させてウエハ4をエッチングするが、ウエハ4をシリコン製リング1にはめ込む操作は一般にウエハ4を機械で搬送してシリコン製リング1に嵌め込まれることが多く、かかる機械でウエハをシリコン製リング1に容易に嵌めこむには、シリコン製リング1の内段径をウエハ4の外径よりも少し大きな寸法とすることが不可欠である。そのために、ウエハ4をシリコン製リング1にはめ込んだ状態では、図6の断面図に示されるように、シリコン製リング1の大径部内壁17とウエハ4の外周壁18の間に隙間19が形成される。
かかる隙間19を有する状態でウエハ4をシリコン製リング1にはめ込み、プラズマエッチング装置にセットし、プラズマ10を発生させてウエハ4をプラズマエッチングを繰り返し長時間行うと、図5のシリコン製リングおよびウエハの断面図に示されるように、内段14の支持面21が消耗して溝20が生成し、溝20にパーティクル22が集積し、かかるパーティクルの溝20に集積したシリコン製リングを使用してプラズマエッチングを行うと、集積したパーティクル22がエッチングガス流れによって舞い上がり、その舞い上がったパーティクル22がウエハ4の表面に付着し、不良品発生の確率が大きくなるので好ましくない。
かかる隙間19を有する状態でウエハ4をシリコン製リング1にはめ込み、プラズマエッチング装置にセットし、プラズマ10を発生させてウエハ4をプラズマエッチングを繰り返し長時間行うと、図5のシリコン製リングおよびウエハの断面図に示されるように、内段14の支持面21が消耗して溝20が生成し、溝20にパーティクル22が集積し、かかるパーティクルの溝20に集積したシリコン製リングを使用してプラズマエッチングを行うと、集積したパーティクル22がエッチングガス流れによって舞い上がり、その舞い上がったパーティクル22がウエハ4の表面に付着し、不良品発生の確率が大きくなるので好ましくない。
そこで、本発明者等は、かかる課題を解決すべく研究を行った結果、
(イ)図1の断面図に示されるように、シリコン製リング1の内段14の支持面21にエッチングされ難い被膜(以下、耐エッチング性被膜という)24を形成したシリコン製リング1をプラズマエッチング装置にセットしてプラズマエッチングを行うと、従来の図6に示されるようなシリコン製リング1に比べて、シリコン製リング1の内段14の支持面21に溝が生成しにくくなり、長時間プラズマエッチングを行ってもパーティクルの発生数が少ない、
(ロ)図2の断面図に示されるように、シリコン製リング1の内段14の支持面21および大径部内壁17に耐エッチング性被膜24を形成したシリコン製リング1をプラズマエッチング装置にセットしてプラズマエッチングを行うと、従来の図6に示されるようなシリコン製リング1に比べて、シリコン製リング1の内段14の支持面21に溝が生成しにくくなり、長時間プラズマエッチングを行ってもパーティクルの発生数が一層少なくなる、
(ハ)図3の断面図に示されるように、内段14の支持面21、シリコン製リング1の大径部内壁17およびシリコン製リング1の上面15に耐エッチング性被膜24を形成したシリコン製リング1をプラズマエッチング装置にセットしてプラズマエッチングを行うと、従来の図6に示されるようなシリコン製リング1に比べて、シリコン製リング1の内段14の上面21に溝が生成しにくくなり、長時間プラズマエッチングを行ってもパーティクルの発生数が少なくなる、
(ニ)図4の断面図に示されるように、内段14の支持面21、シリコン製リング1の大径部内壁17およびシリコン製リング1の上面15だけでなくシリコン製リング1の下面16およびシリコン製リング1の大径部外壁23を含むシリコン製リング1の全面に耐エッチング性被膜24を形成したシリコン製リング1をプラズマエッチング装置にセットしてプラズマエッチングを行うと、従来の図6に示されるようなシリコン製リング1に比べて、シリコン製リング1の内段14の上面21に溝が生成しにくくなり、長時間プラズマエッチングを行ってもパーティクルの発生数が少なくなる、という知見を得たのである。
(イ)図1の断面図に示されるように、シリコン製リング1の内段14の支持面21にエッチングされ難い被膜(以下、耐エッチング性被膜という)24を形成したシリコン製リング1をプラズマエッチング装置にセットしてプラズマエッチングを行うと、従来の図6に示されるようなシリコン製リング1に比べて、シリコン製リング1の内段14の支持面21に溝が生成しにくくなり、長時間プラズマエッチングを行ってもパーティクルの発生数が少ない、
(ロ)図2の断面図に示されるように、シリコン製リング1の内段14の支持面21および大径部内壁17に耐エッチング性被膜24を形成したシリコン製リング1をプラズマエッチング装置にセットしてプラズマエッチングを行うと、従来の図6に示されるようなシリコン製リング1に比べて、シリコン製リング1の内段14の支持面21に溝が生成しにくくなり、長時間プラズマエッチングを行ってもパーティクルの発生数が一層少なくなる、
(ハ)図3の断面図に示されるように、内段14の支持面21、シリコン製リング1の大径部内壁17およびシリコン製リング1の上面15に耐エッチング性被膜24を形成したシリコン製リング1をプラズマエッチング装置にセットしてプラズマエッチングを行うと、従来の図6に示されるようなシリコン製リング1に比べて、シリコン製リング1の内段14の上面21に溝が生成しにくくなり、長時間プラズマエッチングを行ってもパーティクルの発生数が少なくなる、
(ニ)図4の断面図に示されるように、内段14の支持面21、シリコン製リング1の大径部内壁17およびシリコン製リング1の上面15だけでなくシリコン製リング1の下面16およびシリコン製リング1の大径部外壁23を含むシリコン製リング1の全面に耐エッチング性被膜24を形成したシリコン製リング1をプラズマエッチング装置にセットしてプラズマエッチングを行うと、従来の図6に示されるようなシリコン製リング1に比べて、シリコン製リング1の内段14の上面21に溝が生成しにくくなり、長時間プラズマエッチングを行ってもパーティクルの発生数が少なくなる、という知見を得たのである。
この発明は、かかる知見に基づいてなされたものであって、
(1)プラズマエッチング装置内で上部電極板と相対向する位置に設置される被エッチング物を支持するための内段を有するシリコン製リングにおいて、前記シリコン製リングの内段の少なくとも支持面に耐エッチング性被膜を形成したプラズマエッチング装置用シリコン製リング、に特徴を有するものである。
(1)プラズマエッチング装置内で上部電極板と相対向する位置に設置される被エッチング物を支持するための内段を有するシリコン製リングにおいて、前記シリコン製リングの内段の少なくとも支持面に耐エッチング性被膜を形成したプラズマエッチング装置用シリコン製リング、に特徴を有するものである。
ここで、耐エッチング性被膜は、シリコンウエハよりも耐エッチング性に優れた材質の膜で構成されており、具体的なものとして炭化ケイ素、窒化ケイ素、サイアロン(Si−Al−O−N系化合物群)またはダイヤモンドライクカーボンの内のいずれかであり、これら耐エッチング性被膜はスパッタリング法、物理蒸着法、化学蒸着法、気相合成法などの通常知られている方法で形成することができる。したがって、この発明は、
(2)前記耐エッチング性被膜は、炭化ケイ素、窒化ケイ素、サイアロン(Si−Al−O−N系化合物群)またはダイヤモンドライクカーボンの内のいずれからなる被膜である前記(1)記載のプラズマエッチング装置用シリコン製リング、に特徴を有するものである。
(2)前記耐エッチング性被膜は、炭化ケイ素、窒化ケイ素、サイアロン(Si−Al−O−N系化合物群)またはダイヤモンドライクカーボンの内のいずれからなる被膜である前記(1)記載のプラズマエッチング装置用シリコン製リング、に特徴を有するものである。
この発明のシリコン製リングを使用すると、プラズマエッチングを長期間行ってもパーティクル発生が少なく、コスト削減することができると共にプラズマエッチングによる半導体集積回路の不良品発生を大幅に減らすことができ、半導体装置産業の発展に大いに貢献しうるものである。
直径:250mm単結晶シリコンインゴットを用意し、このインゴットをダイヤモンドバンドソーにより厚さ:6mmに輪切り切断し、輪切り切断した単結晶シリコン円板を作製し、この単結晶シリコン円板を切削加工することにより図6に示される内側下部にウエハを支持するための内段14を有する単結晶シリコン製リングを作製した。この単結晶シリコン製リングの寸法は、外径:240mm、厚さ:5mmを有し、内段の内径:195mm、内段の厚さ:4mmを有している。
実施例1
この単結晶シリコン製リングの内段14の支持面21に化学蒸着法により厚さ:5μmを有するSiC膜を形成することにより図1に示される本発明単結晶シリコン製リング(以下、本発明シリコン製リングという)1を作製した。
この本発明シリコン製リング1の内段の支持面に、用意したSiウエハを載置し、これをエッチング装置にセットし、
チャンバー内圧力:10−1Torr、
エッチングガス組成:90sccmCHF3+4sccmO2 +150sccmHe、
高周波電力:2kW、
周波数:20kHz、
の条件で、Siウエハ表面のプラズマエッチングを行ない、エッチング開始から100時間、150時間、200時間、250時間、300時間、400時間、500時間経過した時点でのSiウエハ上のパーティクル数を測定し、その結果を表1に示した。
この単結晶シリコン製リングの内段14の支持面21に化学蒸着法により厚さ:5μmを有するSiC膜を形成することにより図1に示される本発明単結晶シリコン製リング(以下、本発明シリコン製リングという)1を作製した。
この本発明シリコン製リング1の内段の支持面に、用意したSiウエハを載置し、これをエッチング装置にセットし、
チャンバー内圧力:10−1Torr、
エッチングガス組成:90sccmCHF3+4sccmO2 +150sccmHe、
高周波電力:2kW、
周波数:20kHz、
の条件で、Siウエハ表面のプラズマエッチングを行ない、エッチング開始から100時間、150時間、200時間、250時間、300時間、400時間、500時間経過した時点でのSiウエハ上のパーティクル数を測定し、その結果を表1に示した。
実施例2
先に作製した単結晶シリコン製リングの内段14の支持面21およびシリコン製リングの大径部内壁17に化学蒸着法により厚さ:5μmを有するSiN膜を形成することにより図2に示される本発明シリコン製リング2を作製した。
この本発明シリコン製リング2の内段の支持面にSiウエハを載置し、これをエッチング装置にセットし、実施例1と同じ条件でSiウエハ表面のプラズマエッチングを行ない、エッチング開始から100時間、150時間、200時間、250時間、300時間、400時間、500時間経過した時点でのウエハ上のパーティクル数を測定し、その結果を表1に示した。
先に作製した単結晶シリコン製リングの内段14の支持面21およびシリコン製リングの大径部内壁17に化学蒸着法により厚さ:5μmを有するSiN膜を形成することにより図2に示される本発明シリコン製リング2を作製した。
この本発明シリコン製リング2の内段の支持面にSiウエハを載置し、これをエッチング装置にセットし、実施例1と同じ条件でSiウエハ表面のプラズマエッチングを行ない、エッチング開始から100時間、150時間、200時間、250時間、300時間、400時間、500時間経過した時点でのウエハ上のパーティクル数を測定し、その結果を表1に示した。
実施例3
先に作製した単結晶シリコン製リングの内段14の支持面21、シリコン製リングの大径部内壁17およびシリコン製リング1の上面15に化学蒸着法により厚さ:5μmを有するサイアロン膜を形成することにより図3に示される本発明シリコン製リング3を作製した。
この本発明シリコン製リング3の内段の支持面にSiウエハを載置し、これをエッチング装置にセットし、実施例1と同じ条件でSiウエハ表面のプラズマエッチングを行ない、エッチング開始から100時間、150時間、200時間、250時間、300時間、400時間、500時間経過した時点でのSiウエハ上のパーティクル数を測定し、その結果を表1に示した。
先に作製した単結晶シリコン製リングの内段14の支持面21、シリコン製リングの大径部内壁17およびシリコン製リング1の上面15に化学蒸着法により厚さ:5μmを有するサイアロン膜を形成することにより図3に示される本発明シリコン製リング3を作製した。
この本発明シリコン製リング3の内段の支持面にSiウエハを載置し、これをエッチング装置にセットし、実施例1と同じ条件でSiウエハ表面のプラズマエッチングを行ない、エッチング開始から100時間、150時間、200時間、250時間、300時間、400時間、500時間経過した時点でのSiウエハ上のパーティクル数を測定し、その結果を表1に示した。
実施例4
先に作製した単結晶シリコン製リングの全表面に気相合成法により厚さ:5μmを有するダイヤモンドライクカーボン膜を形成することにより図4に示される本発明シリコン製リング4を作製した。
この本発明シリコン製リング3の内段の支持面にSiウエハを載置し、これをエッチング装置にセットし、実施例1と同じ条件でSiウエハ表面のプラズマエッチングを行ない、エッチング開始から100時間、150時間、200時間、250時間、300時間、400時間、500時間経過した時点でのSiウエハ上のパーティクル数を測定し、その結果を表1に示した。
先に作製した単結晶シリコン製リングの全表面に気相合成法により厚さ:5μmを有するダイヤモンドライクカーボン膜を形成することにより図4に示される本発明シリコン製リング4を作製した。
この本発明シリコン製リング3の内段の支持面にSiウエハを載置し、これをエッチング装置にセットし、実施例1と同じ条件でSiウエハ表面のプラズマエッチングを行ない、エッチング開始から100時間、150時間、200時間、250時間、300時間、400時間、500時間経過した時点でのSiウエハ上のパーティクル数を測定し、その結果を表1に示した。
従来例1
先に作製した単結晶シリコン製リングの内段の支持面にSiウエハを載置し、これをエッチング装置にセットし、実施例1と同じ条件でSiウエハ表面のプラズマエッチングを行ない、エッチング開始から100時間、150時間、200時間、250時間、300時間、400時間、500時間経過した時点でのSiウエハ上のパーティクル数を測定し、その結果を表1に示した。
先に作製した単結晶シリコン製リングの内段の支持面にSiウエハを載置し、これをエッチング装置にセットし、実施例1と同じ条件でSiウエハ表面のプラズマエッチングを行ない、エッチング開始から100時間、150時間、200時間、250時間、300時間、400時間、500時間経過した時点でのSiウエハ上のパーティクル数を測定し、その結果を表1に示した。
表1に示される結果から、この発明の実施例1〜4で得られた本発明シリコン製リング1〜4を使用してウエハ表面をプラズマエッチングすると、400時間からパーティクル数が増加するに対し、従来シリコン製リング1を使用してウエハ表面をプラズマエッチングすると250時間からパーティクル数が増加するところから、本発明シリコン製リング1〜4は従来シリコン製リング1に比べて格段にシリコン製リングの寿命が長いことが分かる。
1:シリコン製リング、2:上部電極板、3:架台、4:ウエハ、5:貫通細孔、6:高周波電源、7:プラズマエッチングガス、8:真空チャンバー、9:静電チャック、10:ブラズマ、11:拡散部材、12:シールドリング、13:絶縁体、14:内段、15:上面、16:下面、17:大径部内壁、18:ウエハの外周壁、19:隙間、20:溝、21:支持面、22:パーティクル、23:大径部外壁、24:耐エッチング性被膜
Claims (2)
- プラズマエッチング装置内で上部電極板と相対向する位置に設置される被エッチング物を支持するための内段を有するシリコン製リングにおいて、前記シリコン製リングの内段の少なくとも支持面に耐エッチング性被膜を形成することを特徴とするプラズマエッチング装置用シリコン製リング。
- 前記耐エッチング性被膜は、炭化ケイ素、窒化ケイ素、サイアロン(Si−Al−O−N系化合物群)またはダイヤモンドライクカーボンの内のいずれかであることを特徴とする請求項1記載のプラズマエッチング装置用シリコン製リング。
Priority Applications (1)
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JP2004314017A JP2006128372A (ja) | 2004-10-28 | 2004-10-28 | プラズマエッチング装置用シリコン製リング |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008251639A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Mitsubishi Materials Corp | プラズマエッチング用フォーカスリングおよびシールドリング |
JP2009152232A (ja) * | 2007-12-18 | 2009-07-09 | Mitsubishi Materials Corp | ウエハを支持するためのプラズマエッチング装置用複合シリコンリング |
KR100989961B1 (ko) | 2007-03-19 | 2010-10-26 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 플라즈마 반응기 부품들을 제조하는 방법 |
-
2004
- 2004-10-28 JP JP2004314017A patent/JP2006128372A/ja not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100989961B1 (ko) | 2007-03-19 | 2010-10-26 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 플라즈마 반응기 부품들을 제조하는 방법 |
JP2008251639A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Mitsubishi Materials Corp | プラズマエッチング用フォーカスリングおよびシールドリング |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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