JP4145457B2

JP4145457B2 - Electrode plate for plasma etching equipment

Info

Publication number: JP4145457B2
Application number: JP2000030769A
Authority: JP
Inventors: 圭一後藤; 信川合; 和義田村
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-02-08
Filing date: 2000-02-08
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2020-02-08
Also published as: JP2001223204A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマエッチング装置用電極板に関し、特に、半導体デバイスの製造に好適に用いられるプラズマエッチング装置用電極板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造装置の１つとして、減圧下の活性ガスプラズマを利用して半導体ウエーハをエッチングするプラズマエッチング装置が知られている。図４は、このようなプラズマエッチング装置の一例を示した概略図である。この装置２０には、その反応室２９内に被処理物であるシリコンウエーハ２７が載置される下部電極板２３と、該下部電極２３と対向する位置に上部電極であるプラズマエッチング装置用電極板２１が設けられ、上部電極板２１には、多数のガス整流孔２２が穿設されている。
【０００３】
エッチング時には、プラズマ装置用電極板２１及び下部電極板２３には高周波電源２６から高周波電圧が印加され、またエッチングガスがガス供給系２４から内部ガス容器２８に供給される。エッチングガスは上部電極板２１のガス整流孔２２により整流されて、シリコンウエーハ２７に向けて噴出し、上部電極板２１とシリコンウエーハ２７との間にプラズマを発生させ、所望のドライエッチング処理が施されるようになっている。また、反応室内の余剰ガスは、ガス排出系２５により排出されるようになっている。
【０００４】
ところで、近年の半導体デバイスの高集積化、微細化に伴い、電極板に要求される性能も一段と厳しくなり、パーティクルやコンタミネーションの発生を低減するため、例えば、従来のカーボンやアルミニウム製の電極に代わり、ウエーハと同素材であるシリコンを材料とした電極板が開発されている。
【０００５】
プラズマエッチング装置２０は、前記のようにウエーハ２７と上部電極板２１間にプラズマを発生させてエッチング処理するものであるから、その原理上、ウエーハのみならず、上部電極板２１も徐々にエッチングされてしまう。そこで、前記のようにシリコンを材料として電極板を作製すれば、電極板がエッチングされてもコンタミネーションが発生しないため、電極板自身がデバイスに悪影響を及ぼすことは無くなり、生産性及び歩留りの向上に大きな役割を果たしている。
【０００６】
しかしながら、シリコンで電極板を作製した場合においても、ガス整流孔にプラズマが回り込むことにより、整流孔内壁やガス導入側表面に反応生成物が付着し、その反応生成物がチャージアップされることで異常放電が起こるという問題があるため、頻繁にクリーニングをする必要があった。
【０００７】
特開平１０−２７０４１８号には、このクリーニングを効率良く行えるように、ガスヘッド（上部電極板）のガス整流孔の開口径が一方の開口端で最大径を有し、内部または他方の開口端で縮小させた形状にする方法が開示されている。このような形状の整流孔を採用することにより、整流孔内部に付着した反応生成物をウエットクリーニングする際、最大径を有する開口端から整流孔へ洗浄液を注入すると、開口径の小さい方へ流れるにつれて圧力が上がり、流速が高められることによって、反応生成物を効率良く除去できるとしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際にクリーニングを行う際、ウエットクリーニングでは電極板を装置から着脱する必要があるため、反応生成物を除去することよりも、反応室を解放したり、装置の微調整にかかるロスの方が大きい。従って、効率だけでなく、クリーニングを行う回数をできるだけ減らすことが重要である。
【０００９】
前記特開平１０−２７０４１８号は、上部電極を装置に装着したままプラズマにより洗浄するドライクリーニングについて、最大径を有する開口端を反応室側に向けて装着しておくと、ラジカルの入射角が大きくなり、洗浄効率が向上するとしている。しかしながら、最大径を有する開口端を反応室側に向けて装着しておくと、実プロセスにおいても整流孔にプラズマが入り込み易くなり、反応生成物の付着も多くなってしまうため、クリーニングの頻度も上がってしまい、生産性の向上が得られないといった問題があった。さらに、最大径を有する開口端をむやみに大きくすると、電極板の機械的強度が保てないという問題もある。
【００１０】
また、同一径の整流孔が形成されている従来の一般的なプラズマエッチング装置用電極板では、電極板自体の消耗に伴い、ガス噴出側で径が拡大してテーパ形状となり、次第にプラズマが入り込み易くなり、やはり反応生成物の付着量が多くなってしまうという問題があった。従って、このような同一径の整流孔を有する電極板も、結果的に寿命が短くなるという問題もある。
【００１１】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、エッチング処理中、ガス整流孔へのプラズマの侵入が抑えられ、孔内に反応生成物が付着し難く、クリーニングの回数を低減して、長期間使用することができるとともに、機械的強度も十分であるプラズマエッチング装置用電極板を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記問題を解決すべく検討した結果、プラズマエッチング装置の上部電極として使用される複数のガス整流孔が設けられた電極板であって、前記ガス整流孔の孔径が、ガス導入側の孔径をｄ１、ガス噴出側の孔径をｄ２、及び隣り合うガス整流孔の中心間距離をＬとしたとき、ｄ２＜ｄ１＜Ｌ／２となるように形成されていることを特徴とするプラズマエッチング装置用電極板を開発した。
【００１３】
このようにガス整流孔のガス噴出側の径（ｄ２）がガス導入側の径（ｄ１）より小さい（ｄ２＜ｄ１）形状とすることにより、ガス導入側よりガス噴出側で圧力が高くなるため、プラズマの入り込みを抑制することができ、ガス整流孔の内壁への反応生成物の付着量も減少する。
【００１４】
さらに、本発明のプラズマエッチング装置用電極板は、隣り合うガス整流孔の中心間距離（ピッチ）Ｌが、ｄ１＜Ｌ／２となるようにガス整流孔が形成されているため、隣り合う整流孔との間に十分な間隙が設けられ、機械的強度が保たれる。従って、電極板の表面がエッチングにより消耗しても隣り合う整流孔同士が接したり、それらの一部でつながってしまうこともなく、個々の整流孔におけるガスの噴出量が一定に保たれ、長期間使用することができる。
【００１５】
前記ガス整流孔の噴出側の孔径は、０．１〜１．５ｍｍであることが好ましい。
０．１ｍｍより小さい整流孔を形成すると、形成が困難で、コストがかかる上、反応生成物が孔内に付着して孔が塞がれ易い一方、クリーニングし難い。また、１．５ｍｍを超える整流孔を形成すると、本来のガス整流作用が薄れてしまう場合がある。
【００１６】
前記電極板は、シリコンからなることが好ましく、さらにその比抵抗が、０．００１〜５０Ω・ｃｍであることが好ましい。
このようにシリコンからなる電極板とすることにより、被処理物がシリコンウエーハである場合、コンタミネーションの発生とはならない。また、比抵抗が上記範囲内のものは、ウエーハとしても用いられるため、入手し易く、コストを低く抑えられるという利点もある。
【００１７】
さらに、本発明に係る電極板の厚さは、２〜２０ｍｍであることが好ましい。
電極板の厚さが、２ｍｍ未満であると電極板の強度が弱く、逆に２０ｍｍを超えると整流孔の形成が困難となることもある上、材料コストも上がるため、上記範囲内であることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１９】
本発明にかかる電極板には所定の間隔を設けて複数のガス整流孔が形成されている。本発明では、この整流孔の形状と、該整流孔の互いの間隔に特徴を有している。すなわち、本発明のプラズマエッチング装置用電極板においては、ガス整流孔の孔径が、ガス導入側の孔径をｄ１、ガス噴出側の孔径をｄ２、及び隣り合うガス整流孔の中心間距離をＬとしたとき、ｄ２＜ｄ１＜Ｌ／２となるように形成されている。
【００２０】
図１は、本発明に係るプラズマエッチング装置用電極板の一例の部分断面を概略的に示したものである。図示した電極板１では、ガス導入側で最大径（ｄ１）、ガス噴出側で最小径（ｄ２）を有するテーパ状のガス整流孔２が形成されている。内部ガス供給系から供給されたガスは、電極板１に設けられた多数のガス整流孔２から反応室内へと噴出される。
【００２１】
それぞれのガス整流孔２においては、最大径（ｄ１）の導入側から最小径（ｄ２）の噴出側へとガスが流れるため、導入側においてガスが侵入する圧力よりも高い圧力で噴出されることになる。従って、反応室内で生じたプラズマが、ガス整流孔２の噴出側から入り込むことを抑制できるため、孔内における反応生成物の付着を防ぐことができ、本来の整流作用も長時間保たれる。従って、電極板１のクリーニングの回数を減らすこともできる。また、このようにガス噴出側の径を小さくした形状であれば、長期間使用しても噴出側の径が大きくなり難いため、電極板１の寿命が長くなるという利点もある。
【００２２】
本発明に係るプラズマエッチング装置用電極板は、前記関係（ｄ１＜Ｌ／２）を満たすように複数のガス整流孔が十分間隔を設けて形成されている。具体的に説明すると、図１に示した電極板１では、隣接する整流孔２ａ、２ｂの中心間距離Ｌは、Ｌ＝Ｓ＋ｄ１で表される。従って、ｄ１＜Ｌ／２の関係は、ｄ１＜Ｓという関係と等しく、つまり、整流孔２ａ、２ｂが、導入側の径ｄ１より大きい間隔Ｓを設けて形成されている。このように十分間隔を設けて整流孔を形成させれば、多数の整流孔を設けても機械的強度が十分保たれる。また、長時間使用して電極板自体が多少エッチングされても整流孔同士が接したり、それらの一部でつながってしまうことがなく、各整流孔において整流作用が長期間に及んで安定し、ガス噴出量も均一に保たれる。
【００２３】
図２は、本発明に係るプラズマエッチング装置用電極板の他の一例の部分断面を概略的に示したものである。
図２の電極板１１では、前記図１に示した電極板１と同様に、ｄ２＜ｄ１＜Ｌ／２の関係を満たすように複数のガス整流孔１２が形成されているが、ガス導入側と噴出側とで径の大きさが異なる２段の円筒状の整流孔１２が形成されている。このような態様においても、導入側から噴出側へ高い圧力でガスが噴出されるため、反応室内のプラズマがガス整流孔１２に入り込むことが抑制される。従って、孔内における反応生成物の付着を防ぐことができ、クリーニングの回数が減少するほか、電極板の寿命も長い。
【００２４】
また、隣接するガス整流孔の間隔に関しても図１に示した態様と同様、ｄ２＜ｄ１＜Ｌ／２の関係となるように十分間隔を設けて形成されている。従って、機械的強度が十分保たれ、長時間使用しても整流作用が安定し、ガス噴出量も均一に保たれる。
なお、ガス整流孔の形状及び隣り合う整流孔の間隔は、前記図１及び図２のものに限定されず、例えば、テーパ形状と円筒形状とを組み合わせた形状とすることもできる。
【００２５】
前記図１及び図２で例示したような本発明にかかる電極板のガス整流孔の具体的な大きさに関しては、噴出側の孔径が、０．１〜１．５ｍｍとすることが好ましい。前記したように、０．１ｍｍより小さい整流孔を形成すると、コストがかかる上、形成が困難であり、また、反応生成物が孔内に付着して孔が塞がれ易い。一方、１．５ｍｍを超える整流孔を形成すると、本来のガス整流作用が薄れてしまうおそれがある。
【００２６】
電極板の材質に関しては特に限定されないが、被処理物の材質と同じ物から作製されれば、電極板がエッチングされて生じたパーティクルが被処理物に付着しても、被処理物と同質であるためコンタミネーションを効果的に防ぐことができる。従って、例えばシリコンウエーハをエッチング処理する場合、シリコン製の電極板とすることが好ましい。
【００２７】
また、このようにシリコン製の電極板とする場合、その比抵抗が、０．００１〜５０Ω・ｃｍであることが好ましく、特に０．００１〜１０Ω・ｃｍであることが好ましい。被処理物であるシリコンウエーハは、その比抵抗が上記範囲内にある場合が多いため、電極板と処理されるウエーハは、材質のみならず、電気的性質も非常に近くなり、電極板自体がエッチングされてもコンタミネーションがより効果的に抑えられる。
また、処理されるウエーハは、通常シリコンインゴットをスライスして得られるが、このようなインゴットを電極板用の厚さに切断することでウエーハと同じ性質を持つ電極板を低コストで容易に得ることができる。
【００２８】
電極板の厚さは、２〜２０ｍｍであることが好ましい。板厚が２ｍｍ未満にすると、機械的強度が不十分となり、長期間使用することができなくなるおそれがある。また、２０ｍｍを超える板厚とすると、整流孔の形成が困難となって整流孔を形成するコストが高くなる上、これ以上厚くしても整流作用が向上する等の利点は無いため、単に材料費が無駄になる。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例及び比較例）
半導体インゴットを切断して６ｍｍ厚のシリコン円板を得た。外周研削した後、ダイヤモンドドリルにより図１に示すようなテーパ上のガス整流孔を形成し、さらに表面研磨加工を施して径２８０ｍｍ、板厚５ｍｍの電極板を作製した。なお、ダイヤモンドドリルにより形成したガス整流孔は、ピッチを７ｍｍ、ガス導入側の開口径を１ｍｍ、噴出側の開口径を０．５ｍｍとした（実施例１）。
【００３０】
同様の方法により、ガス導入側の開口径のみをそれぞれ１．５ｍｍ（実施例２）、０．８ｍｍ（実施例３）として、計３種類の電極板を用意した。
一方、比較例として従来のガス導入側と噴出側の開口径が同一であるストレートの整流孔（径０．５ｍｍ、ピッチ７ｍｍ）を有する電極板を比較例として用いた。
【００３１】
これらの電極板をプラズマエッチング装置に取りつけてシリコンウエーハのエッチングを行い、反応生成物が整流孔内に付着、剥離することにより発生するパーティクル数と装置稼動時間を比較した。その結果を図３に示した（なお、パーティクルのスペックは１６個までとしている）。
【００３２】
図３の結果から明らかなように、従来のガス導入側と噴出側の開口径が同一の径である電極板（比較例）を使用した場合では、パーティクルが増加してスペックを外れるのが約３５時間後であるのに対し、実施例１〜３の電極板を使用した場合では、それぞれ６０、５０、７０時間後といずれも長くなっている。この結果から、実施例１〜３の電極板では、電極板のクリーニングが必要になるまでの稼動時間が長く取れることがわかる。
【００３３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００３４】
本発明に係るプラズマエッチング装置用電極板は、前記したように形状とその間隔の特徴により反応生成物の付着が抑制されて結果的にコンタミネーションを防ぐことができる。従って、例えばシリコンウエーハをエッチング処理する場合でも電極板の材質は特に限定されず、従来使用されているカーボン、アルミニウム、炭化ケイ素等も使用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明に係る電極板は、前記したように整流孔の形状と、該整流孔の互いの間隔に特徴を有し、ガス整流孔が、ガス導入側の孔径（ｄ１）と、ガス噴出側の孔径（ｄ２）と、隣り合うガス整流孔の中心間距離（Ｌ）との関係が、ｄ２＜ｄ１＜Ｌ／２となるように形成されている。このようにガス整流孔を形成させることで、ガス整流孔にプラズマが入り込むことを抑制され、孔内への反応生成物の付着が効果的に防止される上、電極板の機械的強度等も長期間保たれる。
【００３６】
従って、プラズマエッチング装置において本発明にかかる電極板を使用すれば、電極板のクリーニングの回数が大幅に減少し、電極板自体が徐々にエッチングされて消耗しても長期間使用できる。さらに、電極板のガス導入側で径が大きいため、ガス噴出側で径が大きくなり難く、整流作用が長期間に及んで安定し、ガス噴出量も均一に保たれ、ひいては生産性を向上することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプラズマエッチング装置用電極板の一例の部分断面概略図である。
【図２】本発明に係るプラズマエッチング装置用電極板の他の一例の部分断面概略図である。
【図３】装置稼動時間と発生したパーティクル数の関係を示すグラフである。
【図４】プラズマエッチング装置の一例を示した概略図である。
【符号の説明】
１，１１，２１…プラズマ装置用電極板（上部電極板）、
２，２ａ，２ｂ，１２，２２…ガス整流孔、２０…プラズマエッチング装置、
２３…下部電極板、２４…ガス供給系、２５…ガス排出系、
２６…高周波電圧源、２７…シリコンウエーハ、２８…内部ガス容器、
２９…反応室。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrode plate for a plasma etching apparatus, and more particularly to an electrode plate for a plasma etching apparatus that is suitably used for manufacturing a semiconductor device.
[0002]
[Prior art]
As one of semiconductor device manufacturing apparatuses, a plasma etching apparatus that etches a semiconductor wafer using active gas plasma under reduced pressure is known. FIG. 4 is a schematic view showing an example of such a plasma etching apparatus. The apparatus 20 includes a lower electrode plate 23 on which a silicon wafer 27 as a processing object is placed in a reaction chamber 29, and an electrode plate for a plasma etching apparatus that is an upper electrode at a position facing the lower electrode 23. 21 is provided, and a number of gas rectifying holes 22 are formed in the upper electrode plate 21.
[0003]
At the time of etching, a high frequency voltage is applied to the plasma device electrode plate 21 and the lower electrode plate 23 from a high frequency power source 26, and an etching gas is supplied from the gas supply system 24 to the internal gas container 28. The etching gas is rectified by the gas rectifying hole 22 of the upper electrode plate 21 and is jetted toward the silicon wafer 27 to generate plasma between the upper electrode plate 21 and the silicon wafer 27 to perform a desired dry etching process. It has come to be. In addition, surplus gas in the reaction chamber is discharged by a gas discharge system 25.
[0004]
By the way, with the recent high integration and miniaturization of semiconductor devices, the performance required for electrode plates has become more severe, and in order to reduce the generation of particles and contamination, for example, conventional carbon and aluminum electrodes are used. Instead, an electrode plate made of silicon, which is the same material as the wafer, has been developed.
[0005]
Since the plasma etching apparatus 20 performs the etching process by generating plasma between the wafer 27 and the upper electrode plate 21 as described above, not only the wafer but also the upper electrode plate 21 is gradually etched in principle. End up. Therefore, if the electrode plate is made of silicon as described above, contamination does not occur even if the electrode plate is etched, so that the electrode plate itself does not adversely affect the device, and productivity and yield are improved. Plays a big role.
[0006]
However, even when the electrode plate is made of silicon, the reaction product adheres to the inner wall of the rectifying hole or the gas introduction side surface due to the plasma flowing into the gas rectifying hole, and the reaction product is charged up. Due to the problem of abnormal discharge, frequent cleaning was necessary.
[0007]
In Japanese Patent Laid-Open No. 10-270418, the opening diameter of the gas rectifying hole of the gas head (upper electrode plate) has a maximum diameter at one opening end so that this cleaning can be efficiently performed, The method of making it the shape reduced by this is disclosed. By adopting such a shape of the rectifying hole, when the reaction product adhering to the inside of the rectifying hole is wet-cleaned, if the cleaning liquid is injected into the rectifying hole from the opening end having the maximum diameter, it flows to the smaller opening diameter. As the pressure increases and the flow rate is increased, the reaction product can be removed efficiently.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when performing actual cleaning, it is necessary to detach the electrode plate from the apparatus in wet cleaning. Therefore, the loss associated with opening the reaction chamber or making fine adjustments to the apparatus is better than removing the reaction products. Is big. Therefore, it is important to reduce not only the efficiency but also the number of cleanings as much as possible.
[0009]
In JP-A-10-270418, when dry cleaning is performed with plasma while the upper electrode is mounted on the apparatus, if the opening end having the maximum diameter is mounted toward the reaction chamber, the incident angle of the radical is increased. Thus, the cleaning efficiency is improved. However, if the opening end having the maximum diameter is attached to the reaction chamber side, it becomes easier for plasma to enter the rectifying hole even in the actual process, and the adhesion of reaction products increases, so the frequency of cleaning is also high. There was a problem that productivity could not be improved. Furthermore, if the opening end having the maximum diameter is increased excessively, there is a problem that the mechanical strength of the electrode plate cannot be maintained.
[0010]
In addition, in a conventional general plasma etching apparatus electrode plate in which rectifying holes of the same diameter are formed, as the electrode plate itself is consumed, the diameter increases on the gas ejection side to become a tapered shape, and plasma gradually enters. There was a problem that the amount of the reaction product deposited was increased. Therefore, the electrode plate having the rectifying holes having the same diameter also has a problem that the life is shortened as a result.
[0011]
The present invention has been made in view of the above problems, and during the etching process, the invasion of plasma into the gas rectifying hole is suppressed, the reaction product hardly adheres in the hole, and the number of cleanings is reduced. An object of the present invention is to provide an electrode plate for a plasma etching apparatus that can be used for a long period of time and has sufficient mechanical strength.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
As a result of studying to solve the above problem, the present inventors are an electrode plate provided with a plurality of gas rectifying holes used as an upper electrode of a plasma etching apparatus, wherein the diameter of the gas rectifying holes is a gas It is characterized in that d2 <d1 <L / 2 where d1 is a hole diameter on the introduction side, d2 is a hole diameter on the gas ejection side, and L is a distance between centers of adjacent gas rectifying holes. An electrode plate for plasma etching equipment was developed .
[0013]
Since the diameter (d2) on the gas ejection side of the gas rectifying hole is smaller than the diameter (d1) on the gas introduction side (d2 <d1), the pressure is higher on the gas ejection side than on the gas introduction side. Intrusion of plasma can be suppressed, and the amount of reaction product attached to the inner wall of the gas rectifying hole is also reduced.
[0014]
Further, in the electrode plate for a plasma etching apparatus of the present invention, the gas rectifying holes are formed such that the distance (pitch) L between the centers of the adjacent gas rectifying holes satisfies d1 <L / 2. A sufficient gap is provided between the holes and the mechanical strength is maintained. Therefore, even if the surface of the electrode plate is consumed by etching, adjacent rectifying holes do not come into contact with each other or are not connected by a part of them, and the gas ejection amount in each rectifying hole is kept constant and long. Can be used for a period.
[0015]
The diameter of the gas rectifying hole on the ejection side is preferably 0.1 to 1.5 mm .
When the rectifying hole smaller than 0.1 mm is formed, it is difficult to form and costs, and the reaction product is likely to adhere to the hole and close the hole, but is difficult to clean. Moreover, when the rectifying hole exceeding 1.5 mm is formed, the original gas rectifying action may be weakened.
[0016]
The electrode plate is preferably made of silicon , and the specific resistance is preferably 0.001 to 50 Ω · cm .
By using the electrode plate made of silicon in this way, when the object to be processed is a silicon wafer, contamination does not occur. Moreover, since the thing with a specific resistance in the said range is also used as a wafer, it is easy to acquire and there also exists an advantage that cost can be restrained low.
[0017]
Furthermore, the thickness of the electrode plate according to the present invention is preferably 2 to 20 mm .
If the thickness of the electrode plate is less than 2 mm, the strength of the electrode plate is weak. Conversely, if the thickness exceeds 20 mm, the formation of rectifying holes may be difficult, and the material cost will increase, so it is within the above range. Is preferred.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
[0019]
A plurality of gas rectifying holes are formed in the electrode plate according to the present invention at predetermined intervals. The present invention is characterized by the shape of the rectifying holes and the interval between the rectifying holes. That is, in the electrode plate for a plasma etching apparatus of the present invention, the gas rectifying hole has a hole diameter of d1, a gas introduction side hole diameter of d1, a gas ejection side hole diameter of d2, and a center distance between adjacent gas rectification holes of L2. Then, d2 <d1 <L / 2 is formed.
[0020]
FIG. 1 schematically shows a partial cross section of an example of an electrode plate for a plasma etching apparatus according to the present invention. In the illustrated electrode plate 1, a tapered gas rectifying hole 2 having a maximum diameter (d1) on the gas introduction side and a minimum diameter (d2) on the gas ejection side is formed. The gas supplied from the internal gas supply system is jetted into the reaction chamber from a number of gas rectifying holes 2 provided in the electrode plate 1.
[0021]
In each gas rectifying hole 2, gas flows from the introduction side of the maximum diameter (d1) to the injection side of the minimum diameter (d2), so that it is ejected at a pressure higher than the pressure at which the gas enters on the introduction side. become. Therefore, since the plasma generated in the reaction chamber can be prevented from entering from the ejection side of the gas rectifying hole 2, the reaction product can be prevented from adhering in the hole, and the original rectifying action can be maintained for a long time. Accordingly, the number of cleanings of the electrode plate 1 can be reduced. In addition, if the gas ejection side diameter is reduced in this way, the ejection side diameter does not easily increase even when used for a long period of time, so that there is an advantage that the life of the electrode plate 1 is extended.
[0022]
In the electrode plate for a plasma etching apparatus according to the present invention, a plurality of gas rectifying holes are formed with sufficient intervals so as to satisfy the relationship (d1 <L / 2). More specifically, in the electrode plate 1 shown in FIG. 1, the distance L between the centers of the adjacent rectifying holes 2a and 2b is represented by L = S + d1. Therefore, the relationship of d1 <L / 2 is equal to the relationship of d1 <S, that is, the rectifying holes 2a and 2b are formed with a gap S larger than the introduction-side diameter d1. If the rectifying holes are formed with sufficient intervals as described above, the mechanical strength is sufficiently maintained even if a large number of rectifying holes are provided. In addition, even if the electrode plate itself is somewhat etched after using for a long time, the rectifying holes do not touch each other or are not connected by a part of them, and the rectifying action is stable over a long period of time in each rectifying hole, The gas ejection amount is also kept uniform.
[0023]
FIG. 2 schematically shows a partial cross section of another example of the electrode plate for a plasma etching apparatus according to the present invention.
In the electrode plate 11 of FIG. 2, a plurality of gas rectifying holes 12 are formed so as to satisfy the relationship d2 <d1 <L / 2, as in the electrode plate 1 shown in FIG. Two-stage cylindrical rectifying holes 12 having different diameters are formed on the ejection side and the ejection side. Even in such an embodiment, since the gas is ejected at a high pressure from the introduction side to the ejection side, the plasma in the reaction chamber is suppressed from entering the gas rectifying hole 12. Therefore, it is possible to prevent the reaction product from adhering in the holes, the number of cleanings is reduced, and the life of the electrode plate is also long.
[0024]
In addition, as with the embodiment shown in FIG. 1, the interval between adjacent gas rectifying holes is formed with a sufficient interval so as to satisfy the relationship d2 <d1 <L / 2. Therefore, the mechanical strength is sufficiently maintained, the rectifying action is stable even when used for a long time, and the gas ejection amount is also kept uniform.
Note that the shape of the gas rectifying holes and the interval between the adjacent rectifying holes are not limited to those shown in FIGS. 1 and 2, and may be, for example, a combination of a tapered shape and a cylindrical shape.
[0025]
Regarding the specific size of the gas rectifying hole of the electrode plate according to the present invention as exemplified in FIGS. 1 and 2, the hole diameter on the ejection side is preferably 0.1 to 1.5 mm. As described above, if the rectifying hole smaller than 0.1 mm is formed, it is expensive and difficult to form, and the reaction product adheres to the hole and the hole is easily blocked. On the other hand, if the rectifying hole exceeding 1.5 mm is formed, the original gas rectifying action may be diminished.
[0026]
The material of the electrode plate is not particularly limited, but if the electrode plate is made of the same material as the material to be processed, even if particles generated by etching the electrode plate adhere to the material to be processed, the material is the same as the material to be processed. Therefore, contamination can be effectively prevented. Therefore, for example, when etching a silicon wafer, it is preferable to use a silicon electrode plate.
[0027]
Moreover, when it is set as a silicon electrode plate in this way, it is preferable that the specific resistance is 0.001-50 ohm * cm, and it is especially preferable that it is 0.001-10 ohm * cm. Since silicon wafers to be processed often have a specific resistance within the above range, the electrode plate and the wafer to be processed are very close in terms of electrical properties as well as the material, and the electrode plate itself Contamination is more effectively suppressed even when etched.
The wafer to be processed is usually obtained by slicing a silicon ingot. By cutting such an ingot into a thickness for the electrode plate, an electrode plate having the same properties as the wafer can be easily obtained at low cost. be able to.
[0028]
The thickness of the electrode plate is preferably 2 to 20 mm. If the plate thickness is less than 2 mm, the mechanical strength becomes insufficient, and there is a possibility that it cannot be used for a long time. Further, if the plate thickness exceeds 20 mm, the formation of the rectifying hole becomes difficult and the cost of forming the rectifying hole becomes high, and there is no advantage of improving the rectifying action even if it is thicker than this, so it is simply a material. Expense is wasted.
[0029]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to these.
(Examples and Comparative Examples)
The semiconductor ingot was cut to obtain a 6 mm thick silicon disk. After peripheral grinding, a gas rectifying hole with a taper as shown in FIG. 1 was formed by a diamond drill, and surface polishing was further performed to produce an electrode plate having a diameter of 280 mm and a plate thickness of 5 mm. The gas rectifying holes formed by the diamond drill had a pitch of 7 mm, an opening diameter on the gas introduction side of 1 mm, and an opening diameter on the ejection side of 0.5 mm (Example 1).
[0030]
In the same manner, a total of three types of electrode plates were prepared with only the opening diameter on the gas introduction side being 1.5 mm (Example 2) and 0.8 mm (Example 3), respectively.
On the other hand, as a comparative example, a conventional electrode plate having straight straightening holes (diameter 0.5 mm, pitch 7 mm) having the same opening diameter on the gas introduction side and ejection side was used.
[0031]
These electrode plates were attached to a plasma etching apparatus to etch a silicon wafer, and the number of particles generated by reaction products adhering to and peeling from the rectifying holes and the apparatus operating time were compared. The results are shown in FIG. 3 (note that the particle specification is limited to 16).
[0032]
As is apparent from the results of FIG. 3, when an electrode plate (comparative example) having the same opening diameter on the gas introduction side and the ejection side is used, the number of particles increases and falls outside the specifications. Whereas after 35 hours, when the electrode plates of Examples 1 to 3 were used, the lengths were longer after 60, 50, and 70 hours, respectively. From this result, it can be seen that in the electrode plates of Examples 1 to 3, the operation time until the electrode plate needs to be cleaned can be long.
[0033]
The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is merely an example, and the present invention has the same configuration as that of the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
[0034]
As described above, the electrode plate for a plasma etching apparatus according to the present invention suppresses the adhesion of reaction products due to the features of the shape and the distance between the electrode plates, thereby preventing contamination. Therefore, for example, even when a silicon wafer is etched, the material of the electrode plate is not particularly limited, and conventionally used carbon, aluminum, silicon carbide, and the like can also be used.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, the electrode plate according to the present invention is characterized by the shape of the rectifying holes and the distance between the rectifying holes, and the gas rectifying holes have a hole diameter (d1) on the gas introduction side and a gas blowing side. The relationship between the hole diameter (d2) and the center distance (L) between adjacent gas rectifying holes is formed so that d2 <d1 <L / 2. By forming the gas rectifying hole in this way, it is possible to suppress the plasma from entering the gas rectifying hole, effectively preventing the reaction product from adhering to the hole, and the mechanical strength of the electrode plate, etc. It is kept for a long time.
[0036]
Therefore, if the electrode plate according to the present invention is used in a plasma etching apparatus, the number of cleanings of the electrode plate is greatly reduced, and the electrode plate itself can be used for a long time even if it is gradually etched and consumed. Furthermore, since the diameter is large on the gas introduction side of the electrode plate, it is difficult to increase the diameter on the gas ejection side, the rectification action is stable over a long period of time, the gas ejection amount is kept uniform, and thus productivity is improved. You can also.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional schematic view of an example of an electrode plate for a plasma etching apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional schematic view of another example of an electrode plate for a plasma etching apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the apparatus operating time and the number of generated particles.
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a plasma etching apparatus.
[Explanation of symbols]
1,11,21 ... Plasma device electrode plate (upper electrode plate),
2, 2a, 2b, 12, 22 ... gas rectifying holes, 20 ... plasma etching apparatus,
23 ... Lower electrode plate, 24 ... Gas supply system, 25 ... Gas discharge system,
26 ... high frequency voltage source, 27 ... silicon wafer, 28 ... internal gas container,
29 ... Reaction room.

Claims

プラズマエッチング装置の上部電極として使用される複数のガス整流孔が設けられた１枚のシリコン板からなる電極板であって、前記ガス整流孔の孔径が、ガス導入側の孔径をｄ１、ガス噴出側の孔径をｄ２、及び隣り合うガス整流孔の中心間距離をＬとしたとき、ｄ２＜ｄ１＜Ｌ／２となるように形成されていることを特徴とするプラズマエッチング装置用電極板。An electrode plate made of a single silicon plate provided with a plurality of gas rectifying holes used as an upper electrode of a plasma etching apparatus, wherein the diameter of the gas rectifying holes is d1 as a gas introducing side diameter. An electrode plate for a plasma etching apparatus, wherein d2 <d1 <L / 2, where d2 is a hole diameter on the side and L is a distance between centers of adjacent gas rectifying holes.

前記ガス整流孔の噴出側の孔径が、０．１〜１．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング装置用電極板。 2. The electrode plate for a plasma etching apparatus according to claim 1, wherein a hole diameter on the ejection side of the gas rectifying hole is 0.1 to 1.5 mm.

前記電極板の比抵抗が、０．００１〜５０Ω・ｃｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマエッチング装置用電極板。The electrode plate for a plasma etching apparatus according to claim 1 or 2 , wherein a specific resistance of the electrode plate is 0.001 to 50 Ω · cm.

前記電極板の厚さが、２〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のプラズマエッチング装置用電極板。The thickness of the said electrode plate is 2-20 mm, The electrode plate for plasma etching apparatuses of any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned.