JP3444089B2 - Plasma etching electrode - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩやＩＣなど
の半導体集積回路や光通信用の導波路を製造する際に使
用される平行平板型プラズマエッチングに用いられる電
極に関する。 【０００２】 【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】最近に
なって、半導体集積回路の微細化技術と高密度化技術の
進展に伴い、平行平板型電極を用いてウエハ上に微細な
パターンを高精度に形成することのできる平行平板型プ
ラズマエッチング技術の重要性が高まっている。 【０００３】この場合、この平行平板型プラズマエッチ
ングで用いる電極は、アルミニウム、グラファイト、ガ
ラス状カーボン、金属シリコン、石英などにより形成さ
れているが、エッチング時に電極がプラズマによって侵
食、消耗せしめられ、この際ウエハ表面上に電極からの
ダストが多数付着するという問題があった。 【０００４】このような問題を解決するため、特開平７
−２７３０９４号公報には、プラズマにより消耗する部
位の表面平滑度がＲｍａｘ１０μｍ以下であるシリコン
からなるプラズマエッチング用電極板が提案されてい
る。しかしながら、本発明者の検討によれば、ウエハ上
に微細なパターンを高精度に形成するには、なお十分で
はなく、更に電極からのダストをより確実に減少するこ
とが望まれる。 【０００５】本発明は上記要望に応えたもので、ダスト
の発生を顕著に減少させることができる平行平板型プラ
ズマエッチング電極を提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結
果、平行平板型プラズマエッチング電極の少なくともプ
ラズマにより消耗する部分の表面粗さを、Ｒａ０．００
１〜０．０１５μｍ、Ｒｍａｘ０．０１〜０．１５μｍ
とすることにより、電極が均一に消耗され、電極からの
ダストの発生が顕著に抑制されて、ウエハ上には殆ど微
小粒子の付着が生じないことを知見した。 【０００７】即ち、上述したように、特開平７−２７３
０９４号公報には、エッチング時にウエハ面に落下して
付着する粉末粒子の粒子数を少なくするために、電極表
面の平滑度をＲｍａｘ１０μｍ以下とすることが提案さ
れているが、その実施例では１０〜０．１８μｍの範囲
が良好であることが示されている。ところが、本発明者
が検討した結果では、ダストの発生、微小粒子の付着の
点からは、ＲｍａｘのみでなくＲａ（中心線表面粗さ）
が大きな影響を与えることを知見すると共に、Ｒｍａｘ
を０．０１〜０．１５μｍの範囲とし、かつＲａを０．
００１〜０．０１５μｍの範囲とすることにより、最も
良い結果を示すことを見出した。 【０００８】更に、上記電極材料としては、その少なく
ともプラズマにより消耗する部分をガラス状カーボン又
は金属シリコンで形成することが上記目的を達成する上
で有効であることを知見し、本発明をなすに至ったもの
である。 【０００９】従って、本発明は、平行平板型プラズマエ
ッチング電極の少なくともプラズマで消耗する部分がガ
ラス状カーボン又は金属シリコンにて形成され、表面粗
さがＲａ０．００１〜０．０１５μｍ、Ｒｍａｘ０．０
１〜０．１５μｍであることを特徴とするプラズマエッ
チング電極を提供する。 【００１０】以下、本発明につき更に詳しく説明する。 【００１１】本発明の平行平板型プラズマエッチング電
極は、上述したように、少なくともプラズマによって消
耗する部分の表面粗さが、Ｒａ０．００１〜０．０１５
μｍ、好ましくは０．００１〜０．０１μｍ、Ｒｍａｘ
０．０１〜０．１５μｍ、好ましくは０．０１〜０．１
μｍであるものである。Ｒａ，Ｒｍａｘのいずれか一方
でも上記上限値を超えると、電極表面の凹凸で異常放電
が発生し、均一に消耗されないため、処理するウエハ上
に発生したダストが付着してしまい、本発明の目的を達
成し得ない。また、Ｒａ，Ｒｍａｘを上記値より小さく
する場合は、その加工がコスト高になるばかりでそれ以
上の性能向上もなく、好ましくない。 【００１２】ここで、かかる粗さへの加工は、少なくと
もプラズマによって消耗する部分であればよく、勿論表
面全面を上記粗さに加工してもよい。 【００１３】なお、本発明において、表面粗さとはＪＩ
Ｓ−Ｂ０６０１で定義する表面粗さである。 【００１４】上記表面粗さを達成するには、通常の加工
方法を採用し得、例えば砥粒によるラップポリッシュ、
バフによるポリッシュ、電解研磨などにより加工するこ
とができるが、これに限定されるものではない。 【００１５】上記電極の材料は、公知の電極材料でよい
が、特に本発明の目的の上からはガラス状カーボン及び
金属シリコンが好ましい。ガラス状カーボンとしては、
セルロース、フルフリルアルコール、フェノール樹脂、
アセトン、ポリカルボジイミド樹脂、フラン樹脂、フル
フラール樹脂、その他の熱硬化樹脂、あるいはそれらの
混合樹脂を原料として得られるものを使用することがで
きる。また、金属シリコンとしては、単結晶シリコン、
多結晶シリコンのいずれでもよい。 【００１６】この場合、ガラス状カーボン又は金属シリ
コンで形成される部分は、電極全体をかかる材質として
もよいが、少なくともプラズマにより消耗する部分であ
ればよい。なお、後者の場合、ガラス状カーボン又は金
属シリコン形成部分以外の他の部分は、アルミニウム、
グラファイトなどにて形成することができるが、炭素材
料がガラス状カーボンで被覆された状態のものであるこ
とが好ましく、これによって電極コストを低減できる。 【００１７】本発明のプラズマエッチング電極には、反
応ガスがプラズマ中に円滑に流入するための貫通孔を適
宜数設けておくこともできる。このような貫通孔は、超
音波加工、放電加工、ドリル加工、レーザー加工、ウォ
ータージェット加工などを利用することで形成すること
ができる。 【００１８】本発明の平行平板型プラズマエッチング電
極は、通常の平行平板型プラズマエッチング法に従った
方法によって使用し得、かかる電極を用いたプラズマエ
ッチングは通常の条件で実施し得る。 【００１９】 【発明の効果】本発明のプラズマエッチング電極を用い
ることにより、粒子の脱落が極端に抑えられ、高精度で
汚染のないエッチング物を形成できる。 【００２０】 【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。 【００２１】〔実施例，比較例〕Ｐ型，ボロンをドーピ
ングしたシリコン単結晶を４ｍｍ厚にスライスし、３．
１７５ｍｍのピッチで０．８ｍｍ径の穴をドリル加工に
より開け、これをラップポリッシュマシンを使用して表
面加工し、表１に示す表面粗さの電極を作製した。 【００２２】また、不純物濃度２ｐｐｍの４ｍｍ厚のガ
ラス状カーボン板を上記と同様にして穴を開け、表面加
工し、表１に示す表面粗さの電極を作製した。 【００２３】次に、上記した電極をプラズマエッチング
装置にセットし、反応ガスであるトリフロロメタン、ア
ルゴン及び酸素の混合ガスを流し、プラズマを発生させ
た。６インチのシリコンウエハの酸化膜をエッチング
し、その時のウエハ表面に付着した０．３μｍ以上の粉
末粒子の個数をカウントした。結果を表１に示す。 【００２４】 【表１】 【００２５】表１の結果から明らかなように、本発明の
プラズマエッチング電極によれば、エッチング工程での
粒子を極端に減少させることができ、歩留まりよく、高
精度なプラズマエッチングが可能である。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a parallel plate type plasma etching used for manufacturing semiconductor integrated circuits such as LSIs and ICs and optical communication waveguides. It relates to the electrodes used. 2. Description of the Related Art Recently, along with the development of the technology for miniaturizing and increasing the density of semiconductor integrated circuits, microscopic devices on a wafer using parallel plate electrodes have been developed. The importance of a parallel plate type plasma etching technique capable of forming a pattern with high precision is increasing. In this case, the electrodes used in the parallel plate type plasma etching are formed of aluminum, graphite, glassy carbon, metallic silicon, quartz, or the like. However, the electrodes are eroded and consumed by the plasma during the etching. In this case, there is a problem that a large amount of dust from the electrodes adheres to the wafer surface. To solve such a problem, Japanese Patent Laid-Open No.
Japanese Patent Application No. 273094 proposes an electrode plate for plasma etching made of silicon in which the surface smoothness of a portion consumed by plasma is Rmax 10 μm or less. However, according to the study of the present inventor, it is still not enough to form a fine pattern on a wafer with high accuracy, and it is desired to further reliably reduce dust from the electrodes. An object of the present invention is to provide a parallel plate type plasma etching electrode capable of remarkably reducing the generation of dust. Means for Solving the Problems and Embodiments of the Invention The present inventors have made intensive studies to achieve the above object, and as a result, at least a portion of the parallel plate type plasma etching electrode which is consumed by plasma is measured. The surface roughness is Ra0.00
1 to 0.015 μm, Rmax 0.01 to 0.15 μm
By doing so, it was found that the electrodes were uniformly consumed, the generation of dust from the electrodes was significantly suppressed, and almost no fine particles adhered to the wafer. That is, as described above,
Japanese Unexamined Patent Publication No. 094 proposes that the smoothness of the electrode surface be set to Rmax 10 μm or less in order to reduce the number of powder particles that fall and adhere to the wafer surface during etching. It has been shown that the range of ０．１0.18 μm is good. However, as a result of the study by the present inventors, not only Rmax but also Ra (center line surface roughness) was considered from the viewpoint of dust generation and attachment of fine particles.
Has a significant effect on the Rmax
Is in the range of 0.01 to 0.15 μm, and Ra is 0.1.
It has been found that the best results are obtained by setting the range of 001 to 0.015 μm. Further, the present inventors have found that forming at least a portion of the electrode material, which is consumed by plasma, with glassy carbon or metallic silicon is effective in achieving the above object. It has been reached. Therefore, according to the present invention, at least a portion of the parallel plate type plasma etching electrode which is consumed by plasma is formed of glassy carbon or metal silicon, and has a surface roughness of Ra 0.001 to 0.015 μm and R max of 0.0
Provided is a plasma etching electrode having a thickness of 1 to 0.15 μm. Hereinafter, the present invention will be described in more detail. As described above, the parallel plate type plasma etching electrode of the present invention has a surface roughness of at least Ra 0.001 to 0.015 at a portion consumed by plasma.
μm, preferably 0.001 to 0.01 μm, Rmax
0.01-0.15 μm, preferably 0.01-0.1
μm. If any one of Ra and Rmax exceeds the above upper limit, abnormal discharge occurs due to unevenness of the electrode surface, and the electrode is not uniformly consumed. Cannot be achieved. On the other hand, if Ra and Rmax are smaller than the above-mentioned values, the processing is not only expensive but also does not improve the performance further, which is not preferable. Here, the processing to such a roughness may be at least a portion that is consumed by the plasma, and, of course, the entire surface may be processed to the above-described roughness. In the present invention, the surface roughness is defined as JI
This is the surface roughness defined by S-B0601. In order to achieve the above surface roughness, a usual processing method can be adopted, for example, lap polishing with abrasive grains,
Polishing by buffing, electrolytic polishing, or the like can be used, but the present invention is not limited to this. The material for the electrode may be a known electrode material, but glassy carbon and metallic silicon are particularly preferred for the purpose of the present invention. As glassy carbon,
Cellulose, furfuryl alcohol, phenolic resin,
Acetone, polycarbodiimide resin, furan resin, furfural resin, other thermosetting resins, or those obtained from a resin mixture thereof can be used. In addition, as metal silicon, single crystal silicon,
Any of polycrystalline silicon may be used. In this case, the portion formed of glassy carbon or metallic silicon may be made of such a material for the entire electrode, but may be at least a portion that is consumed by plasma. In the latter case, the other parts other than the glassy carbon or metal silicon formation part are aluminum,
Although it can be formed of graphite or the like, it is preferable that the carbon material is in a state of being coated with glassy carbon, whereby the electrode cost can be reduced. The plasma etching electrode of the present invention may be provided with an appropriate number of through holes for allowing a reaction gas to smoothly flow into the plasma. Such a through hole can be formed by using ultrasonic processing, electric discharge processing, drill processing, laser processing, water jet processing, or the like. The parallel plate type plasma etching electrode of the present invention can be used by a method according to a usual parallel plate type plasma etching method, and the plasma etching using such an electrode can be carried out under normal conditions. By using the plasma etching electrode of the present invention, particles are extremely suppressed from falling off, and an etching product with high precision and no contamination can be formed. EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples. Example, Comparative Example A silicon single crystal doped with P-type and boron was sliced to a thickness of 4 mm.
Holes with a diameter of 0.8 mm were drilled at a pitch of 175 mm, and the surfaces were processed using a lap polish machine to produce electrodes having a surface roughness shown in Table 1. Further, a 4 mm-thick glassy carbon plate having an impurity concentration of 2 ppm was perforated and processed in the same manner as described above to produce electrodes having the surface roughness shown in Table 1. Next, the above-described electrode was set in a plasma etching apparatus, and a mixed gas of trifluoromethane, argon and oxygen, which was a reaction gas, was flowed to generate plasma. The oxide film of the 6-inch silicon wafer was etched, and the number of powder particles of 0.3 μm or more adhering to the wafer surface at that time was counted. Table 1 shows the results. [Table 1] As is clear from the results shown in Table 1, according to the plasma etching electrode of the present invention, particles in the etching step can be extremely reduced, and high-precision plasma etching can be performed with high yield.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 彰 東京都足立区西新井栄町１−18−１ 日 清紡績株式会社 東京研究センター内 (56)参考文献 特開 平６−300908（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−273094（ＪＰ，Ａ)   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Akira Yamaguchi               1-18-1 Nishiarai Sakaecho, Adachi-ku, Tokyo Sun               Seibo Co., Ltd. Tokyo Research Center                (56) References JP-A-6-300908 (JP, A)                 JP-A-7-273094 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 平行平板型プラズマエッチング電極の少
なくともプラズマで消耗する部分がガラス状カーボン又
は金属シリコンにて形成され、表面粗さがＲａ０．００
１〜０．０１５μｍ、Ｒｍａｘ０．０１〜０．１５μｍ
であることを特徴とするプラズマエッチング電極。(57) [Claim 1] At least a portion of a parallel plate type plasma etching electrode which is consumed by plasma is formed of glassy carbon or metal silicon, and has a surface roughness of Ra0.00.
1 to 0.015 μm, Rmax 0.01 to 0.15 μm
A plasma etching electrode characterized by the following.