JP3981967B2 - 放熱性を有するプラズマエッチング用シリコン電極板 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、放熱性を有するプラズマエッチング用シリコン電極板に関するものであり、従来よりも温度分布が均一となり、したがって従来よりも均一にエッチングを行うことができるプラズマエッチング用シリコン電極板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
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プラズマエッチング用シリコン電極板として、近年、図4の断面図に示されるようなシリコン電極板1をAlまたはAl合金からなる冷却板3にボルト6で固定したプラズマエッチング用シリコン電極板9が用いられている。このシリコン電極板1をAlまたはAl合金からなる冷却板3にボルト6で固定してなるプラズマエッチング用シリコン電極板9を真空容器(図示せず)内のほぼ中央に固定し、一方、架台8の上にウエハ4を載置し、エッチングガス7をシリコン電極板1およびAlまたはAl合金からなる冷却板3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圧を印加することによりシリコン電極板1とウエハ4の間にプラズマ11を発生させ、このプラズマ11がウエハ4に当ってウエハ4の表面をエッチングするようになっている。この時、シリコン電極板1の熱は冷却板3を通して放熱される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来のシリコン電極板1をAlまたはAl合金からなる冷却板3にボルト6で固定してなるプラズマエッチング用シリコン電極板9を用いてウエハ4をプラズマエッチングすると、エッチング中にプラズマエッチング用シリコン電極板9を構成するシリコン電極板1の温度が上昇すると共に、中心部と周辺部とに温度差が生じ、ウエハ4のエッチング深さが場所により異なってウエハ全体が均一にエッチングされない。
【0004】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者等は、かかる観点から、ウエハ全体を従来よりも一層均一にプラズマエッチングを行うことのできるプラズマエッチング用シリコン電極板を開発すべく研究を行った結果、
(イ)図1に示されるように、シリコン電極板1とAlまたはAl合金からなる冷却板3の間にAlまたはAl合金からなる冷却板よりも熱伝導性の優れた金属膜2を介在させると、プラズマエッチング中のシリコン電極板1の温度上昇が阻止されると共に、中心部と周辺部とに生じる温度差が少なくなり、ウエハ4のエッチング深さがウエハ全体として均一となる、
(ロ)図2に示されるように、前記シリコン電極板1とAlまたはAl合金からなる冷却板3の間に形成する熱伝導性の優れた金属膜2に設けられた貫通細孔15の径は、シリコン電極板1に設けられた貫通細孔5の径およびAlまたはAl合金からなる冷却板3に設けられた貫通細孔5´の径のいずれよりも大きい貫通細孔の径となるようにして熱伝導性の優れた金属膜が貫通細孔から離れるようにし、さらにシリコン電極板1に設けられた貫通細孔5、AlまたはAl合金からなる冷却板3に設けられた貫通細孔5´および熱伝導性の優れた金属膜2に設けられた貫通細孔15が同心円状になるようにし、金属膜のイオンによりウエハが汚染されるのを防止することが好ましい、
(ハ)前記熱伝導性の優れた金属膜2は、Cu、Ag、Auまたはこれらの合金からなることが好ましい、という知見を得たのである。
【0005】
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)貫通細孔を有するシリコン電極板を貫通細孔を有するAlまたはAl合金からなる冷却板にボルトで固定してなるプラズマエッチング用シリコン電極板において、シリコン電極板とAlまたはAl合金からなる冷却板の間にシリコン電極板に設けられた貫通細孔および冷却板に設けられた貫通細孔の径のいずれよりも大きい貫通細孔を有する熱伝導率の高いCu、Ag、Auまたはこれらの合金からなる金属膜を介在させて前記シリコン電極板、冷却板および熱伝導率の高い金属膜における各貫通細孔が同心円状になるようにボルトで固定してなる放熱性を有するプラズマエッチング用シリコン電極板、に特徴を有するものである。
【0006】
この発明のプラズマエッチング用シリコン電極板は、貫通細孔が設けられているシリコン電極板と貫通細孔が設けられているAlまたはAl合金からなる冷却板の間に貫通細孔が設けられている熱伝導性の優れたCu、Ag、Auまたはこれらの合金からなる金属膜を挟んでボルトで固定しても良いが、図3に示されるように、あらかじめシリコン電極板1の片面の貫通細孔のない部分にスクリーン印刷、ペースト焼き付けしてCu、Ag、Auまたはこれらの合金からなる金属膜2を形成しておき、これをCu、Ag、Auまたはこれらの合金からなる金属膜のあるシリコン電極板の面にAlまたはAl合金からなる冷却板を重ねてボルトでシリコン電極板と前記冷却板を固定しても良い。
【0007】
したがって、この発明は、
(2)貫通細孔を有するシリコン電極板の表面にシリコン電極板に設けられた貫通細孔およびCu、Ag、Auまたはこれらの合金からなる冷却板に設けられた貫通細孔の径のいずれよりも大きくかつシリコン電極板の貫通細孔と同心円状に形成された貫通細孔を有する熱伝導率の高いCu、Ag、Auまたはこれらの合金からなる金属膜を被覆したシリコン電極板と、この熱伝導率の高いCu、Ag、Auまたはこれらの合金からなる金属膜を挟むように貫通細孔を有するAlまたはAl合金からなる冷却板をシリコン電極板にボルトで固定してなる放熱性を有するプラズマエッチング用シリコン電極板、に特徴を有するものである。
【0008】
この発明のプラズマエッチング用シリコン電極板を図面に基づいて一層詳細に説明する。
【0009】
図1は、この発明のプラズマエッチング用シリコン電極板の断面図であり、図1において、1はシリコン電極板、2は熱伝導率の高いCu、Ag、Auまたはこれらの合金から なる金属膜、3は鍔部10を有するAlまたはAl合金からなる冷却板である。また、図2は、この発明のプラズマエッチング用シリコン電極板の貫通細孔部分の拡大断面図であり、図2において、1はシリコン電極板、2は熱伝導率の高いCu、Ag、Auまたはこれらの合金からなる金属膜、3はAlまたはAl合金からなる冷却板、5はシリコン電極板1に設けられた貫通細孔、5´はAlまたはAl合金からなる冷却板に設けられた貫通細孔、15は金属膜に設けられた貫通細孔である。
【0010】
図2に示されるように、この発明のプラズマエッチング用シリコン電極板のCu、Ag、Auまたはこれらの合金からなる金属膜2に設けられた貫通細孔15の径は、シリコン電極板1に設けられた貫通細孔5およびAlまたはAl合金からなる冷却板3に設けられた貫通細孔5´の径のいずれよりも大きい貫通細孔の径となるようになっており、Cu、Ag、Auまたはこれらの合金からなる金属膜2がシリコン電極板1に設けられた貫通細孔5およびAlまたはAl合金からなる冷却板3に設けられた貫通細孔5´から突出しないようになっている。その理由はCu、Ag、Auまたはこれらの合金からなる金属膜2が貫通細孔5、5´の内部に突出すると金属膜2のイオンがエッチングガスにより運ばれてウエハが汚染される恐れがあるためである。なお、金属膜2は、厚さが100〜200μmの範囲内にあることが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】
実施例1
直径:280mm、厚さ:5mmの寸法を有し、直径:0.5mmの貫通細孔を設けたシリコン電極板、
直径:280mm、厚さ:27mmの寸法を有し、直径:1mmの貫通細孔を設けた鍔部を有するAl製冷却板、
直径:250mm、厚さ:0.1mmの寸法を有し、直径:3mmの貫通細孔を設けた純Cu膜、
を用意し、前記純Cu膜をシリコン電極板とAl製冷却板の間に挟み、純Cu膜、シリコン電極板およびAl製冷却板に設けられた貫通細孔が同心円状になるようにボルト6で固定して図1に示される構造の本発明プラズマエッチング用シリコン電極板(以下、本発明電極という)1を作製した。
【0012】
この本発明電極1をプラズマエッチング装置にセットし、周波数:13.5MHz,出力:800W,プラズマ発生ガス:Arガスの条件で40秒間プラズマを発生させ、本発明電極1の中心部の温度および周辺部の温度を測定し、その結果を表1に示した。
【0013】
実施例2
直径:250mm、厚さ:0.1mmの寸法を有し、直径:3mmの貫通細孔を設けた純Ag膜を用意し、この純Ag膜を実施例1の純Cu膜に代えて使用し、実施例1と同様にして本発明電極2を作製し、実施例1と同じ条件で40秒間プラズマを発生させ、本発明電極2の中心部の温度および周辺部の温度を測定し、その結果を表1に示した。
【0014】
従来例1
実施例1で用意した電極板とAl製冷却板をボルトで結合し、従来プラズマエッチング用電極(以下、従来電極という)1を作製し、この従来電極を使用し、実施例1と同じ条件で40秒間プラズマを発生させ、従来電極1の中心部の温度および周辺部の温度を測定し、その結果を表1に示した。
【0015】
【表1】
【0016】
【発明の効果】
表1に示される結果から、純Cu膜を挟んだ本発明電極1および純Ag膜を挟んだ本発明電極2を使用して40秒間チャージしてプラズマを発生させた場合と金属膜を挾まない従来電極1を使用して40秒間チャージしてプラズマを発生させた場合を比較すると、いずれも同一条件で40秒間チャージしてプラズマを発生させたにもかかわらず、従来電極1では中心部の温度が225℃まで上がるに対し、本発明電極1では中心部の温度が88℃までしか上がらず、また本発明電極2では中心部の温度が78℃までしか上がらず、さらに本発明電極1および本発明電極2の中心部と周辺部の温度差が従来電極1の温度差に比べて格段に小さいところから、ウエハのエッチングの均一性が一段と改善されることが分かる。
【0017】
なお、この実施例では単結晶シリコンからなるシリコン電極板を使用したが、多結晶シリコンからなるシリコン電極板についても同じ結果が得られた。
【0018】
上述のように、この発明のプラズマエッチング用シリコン電極板によると、従来よりもウエハを均一にむらなくエッチングでき、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の放熱性を有するプラズマエッチング用シリコン電極板を説明するための一部断面説明図である。
【図2】 この発明の放熱性を有するプラズマエッチング用シリコン電極板の貫通細孔部の一部断面説明図である。
【図3】 シリコン電極板の表面にあらかじめ熱伝導率の高い金属膜を形成したシリコン電極板の断面説明図である。
【図4】 従来のプラズマエッチング用シリコン電極板の使用状態を説明するための説明図である。
【符号の説明】
1 シリコン電極板
2 Cu、Ag、Auまたはこれらの合金からなる金属膜
3 AlまたはAl合金からなる冷却板
4 ウエハ
5 貫通細孔
5´ 貫通細孔
15 貫通細孔
6 ボルト
7 エッチングガス
8 架台
9 プラズマエッチング用シリコン電極板
10 鍔
11 プラズマ
Claims (2)
- 貫通細孔を有するシリコン電極板を貫通細孔を有するAlまたはAl合金からなる冷却板にボルトで固定してなるプラズマエッチング用シリコン電極板において、
シリコン電極板とAlまたはAl合金からなる冷却板の間にシリコン電極板に設けられた貫通細孔およびAlまたはAl合金からなる冷却板に設けられた貫通細孔の径のいずれよりも大きい貫通細孔を有する熱伝導率の高いCu、Ag、Auまたはこれらの合金からなる金属膜を介在させて前記シリコン電極板、冷却板および熱伝導率の高い金属膜における各貫通細孔が同心円状になるようにボルトで固定してなることを特徴とする放熱性を有するプラズマエッチング用シリコン電極板。 - 貫通細孔を有するシリコン電極板の表面にシリコン電極板に設けられた貫通細孔およびAlまたはAl合金からなる冷却板に設けられた貫通細孔の径のいずれよりも大きくかつシリコン電極板の貫通細孔と同心円状に形成された貫通細孔を有する熱伝導率の高いCu、Ag、Auまたはこれらの合金からなる金属膜を被覆したシリコン電極板と、この熱伝導率の高い金属膜を挟むように貫通細孔を有するAlまたはAl合金からなる冷却板をシリコン電極板にボルトで固定してなることを特徴とする放熱性を有するプラズマエッチング用シリコン電極板。
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