JP4453140B2 - 半導体製造装置用部品及び半導体製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は，プラズマを利用した半導体製造装置に使用される部品に関する。
【０００２】
【従来技術】
半導体の製造工程においては，プラズマを利用した半導体製造装置が用いられる。例えば，プラズマエッチング装置は，露光・現像工程を経たシリコンウェハをガスプラズマにさらすことにより，感光膜における感光領域のみを選択的に除去してシリコン面を露出させる処理を行う。
プラズマエッチング装置は，後述する図４に示すごとく，そのチャンバ５１内に配設された上下一対の電極５２，５３を備えてなり，上部電極５２から下部電極５３へ向けてガスプラズマが供給されるよう構成されている。そして，下部電極５３の上面に被処理材としてのシリコンウェハ８を載置してガスプラズマの照射を行うことにより，上記のシリコン面の露出処理を行うことができる。
【０００３】
シリコンウェハ８の外周部の周りには，ダミーリングを配置する必要がある。このダミーリングは，ガスプラズマがシリコンウェハの外周部においても均一に照射されるようにし，シリコンウェハのプラズマによる削れ量の面内バラツキを抑え均一なエッチングを行えるようにするためのものである。
【０００４】
【解決しようとする課題】
ところで，従来のダミーリングをはじめとして，半導体製造装置用部品は，プラズマ処理時にプラズマの照射を受けることにより，徐々に劣化していく。具体的には，プラズマが照射された部分が例えば粉状に分離されて飛散したり，ガス化し，徐々に消耗していく。また，反応生成物や飛散した粒子は，パーティクルとしてシリコンウェハに付着し，これを不良にしてしまう場合がある。
【０００５】
そこで，従来より，高純度炭化珪素焼結体を用いたもの，あるいは基材であるカーボン材料を高純度炭化珪素焼結体からなる厚さ数十μｍの膜で被覆したものが提案されている。
しかしながら，高純度炭化珪素焼結体は，アルミニウムやカーボン材料をそのまま用いる場合と比べると確かにパーティクルの発生は少ないが，長期にわたり使用していると，ガスプラズマの照射によって表層の結晶粒子が脱落し，それがパーティクルの発生原因となる。
【０００６】
また，図８に示すごとく，上記半導体製造装置用部品が基材９１とその表面に被覆した皮膜９２とよりなる場合においても，ダミーリング９のように，窪んだ隅部９５を有する場合には，この隅部９５の消耗が他の平坦な部分よりも多くなり，過剰消耗部９９が生じる場合がある。これは，プラズマが隅部９５に集中しやすい傾向にあるのではないかと考えられる。
そのため，上記隅部を含め，全体の耐消耗性に優れた半導体製造装置用部品の開発が望まれていた。
【０００７】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，従来よりもプラズマ照射を受けた際の耐久性に優れた半導体製造装置用部品及びこれを用いた半導体製造装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，プラズマを利用した半導体製造装置に使用される半導体製造装置用部品において，
該半導体製造装置用部品は，シリコンウェハの外周に配置されるダミーリングであり，リング形状を呈しその内周部に内方に窪んだ隅部を有するカーボン材料よりなる基材と，上記隅部を含めて上記基材の表面にＣＶＤ法により形成された炭化珪素よりなる皮膜とからなり，
かつ，上記基材の上記隅部には，円弧状であって角のない形状である丸みを形成してあることを特徴とする半導体製造装置用部品にある。
【０００９】
本発明において最も注目すべきことは，上記基材の隅部に丸みを形成すると共に，上記皮膜として上記のＣＶＤ法により形成された炭化珪素を用いていることである。
【００１０】
上記カーボン材料は，例えば，黒鉛に代表されるような炭素を用いた材料であって，特に等方性黒鉛材料やＣ／Ｃコンポジットが好ましい。そして，本発明では，上記基材の隅部には，上記のごとく丸みを形成する。
面取り又は丸みとは，例えばＪＩＳ−Ｂ０７０１にも示されているように，隅部の角度を和らげた形状にすることを意味する。
即ち，面取りとは，通称Ｃ面と呼ばれるもので，略直角の隅部に肉盛りをして鈍角の角部を２つ並べた形状とすることをいう。また，丸みとは，通称Ｒと呼ばれるもので，隅部を円弧状として角のない形状にすることをいう。
【００１１】
上記皮膜は，上記のごとくＣＶＤ法により形成した炭化珪素を用いる。この皮膜は，上記基材の表面に直接ＣＶＤ法により成膜して得ることができる。
また，上記皮膜は，上記基材表面の全面に設けてもよいが，プラズマが照射される部分に部分的に設けても勿論よい。
【００１２】
次に，本発明の作用につき説明する。
本発明の半導体製造装置用部品は，上記基材とその表面に設けた皮膜とよりなる。そのため，上記半導体製造装置用部品の耐久性は，上記皮膜の耐久性により左右される。ここで，本発明では，上記皮膜として，ＣＶＤ法により形成した炭化珪素（以下，ＣＶＤ−ＳｉＣという）を用いている。このＣＶＤ−ＳｉＣは，従来用いられていた高純度炭化珪素焼結体と比べると，高純度性，緻密性の点で優れたＳｉＣとすることができる。そのため，このＣＶＤ−ＳｉＣよりなる皮膜は，プラズマが照射された際の結晶粒子の脱落を従来よりも抑制することができ，パーティクルの発生を従来よりも低減することができる。
【００１３】
また，上記隅部においては，上記基材に丸みを設けてある。そのため，これらがない場合と比べて，隅部への皮膜の形成厚みを容易に厚くすることができる。即ち，隅部が略直角の場合には，上記ＣＶＤ法において供給される反応ガスが隅部に接触しにくく皮膜厚みが局部的に薄くなる場合があった。これに対し，基材の隅部に上記丸みを設けることによって，隅部での皮膜の成長を促進することができ，十分な厚みの皮膜を得ることができる。
【００１４】
それ故，隅部においても，上述したＣＶＤ−ＳｉＣの優れた作用効果を得ることができ，隅部の局部的な消耗を抑制するすることができる。
したがって，隅部を含めて皮膜全体の消耗による劣化が従来よりも抑制されるので，半導体製造装置用部品の耐久性を従来よりも向上させることができる。
【００１５】
次に，請求項２の発明のように，上記隅部には，丸みＲ寸法が０．１ｍｍ以上の丸みを形成してあることが好ましい。上記丸みＲ寸法が０．１ｍｍ未満の場合には，上述した隅部での皮膜形成促進効果が十分に得られないという問題がある。そのため，より好ましくは０．３ｍｍ以上がよい。
【００１６】
参考に，面取りＣ寸法とは，図６に示すごとく，隅部１５を構成する２つの壁面１５１，１５２を延長した交点Ａと面取り面１５３との交点Ｂとの距離をいう。また，丸みＲ寸法とは，図７に示すごとく，壁面１５１，１５２を結ぶ曲面の曲率半径Ｒをいう。なお，いずれの場合も壁面１５１，１５２のなす角度は９０°以外でもよい。
【００１７】
また，上記半導体製造装置用部品は，上記半導体製造装置においてシリコンウェハの外周に配置されるダミーリングである。この場合には，非常に耐久性に優れたダミーリングを得ることができ，これを用いることにより，品質に優れたシリコンウェハを製造することができる。
【００１８】
また，請求項３の発明は，上記半導体製造装置用部品を用いたことを特徴とする半導体製造装置にある。
本発明の半導体製造装置は，上記の優れた半導体製造装置用部品を用いているので，品質に優れたシリコンウェハを長期間安定して作製することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかる半導体製造装置用部品につき，図１〜図４を用いて説明する。
本例では，図４に示すごとく，半導体の製造工程において，露光・現像工程を経たシリコンウェハ８をガスプラズマにさらすことにより，感光膜における感光領域のみを選択的に除去してシリコン面を露出させる処理を行うためのプラズマエッチング装置５に用いる半導体製造装置用部品であるダミーリング１の例を示す。
【００２０】
本例のダミーリング１は，図１〜図３に示すごとく，カーボン材料よりなると共に内方に窪んだ隅部１５を有する基材１１と，隅部１５を含めて基材１１の表面にＣＶＤ法により形成された炭化珪素よりなる皮膜１２とからなる。そして，基材１１の隅部１５には，丸み１５０を形成してある。また，ダミーリング１の全体形状は，リング形状を有していると共に，その内周部上面にシリコンウェハ８を載置するための凹部１９を有ている。
【００２１】
このダミーリング１を製造するに当たっては，まず，等方性黒鉛材料（イビデン株式会社製，商品名Ｔ−４）を，外径φ２５０ｍｍ，内径φ１９０ｍｍ，厚み３ｍｍに旋盤加工し，次いで２０００℃ハロゲンガス雰囲気にて高純度化処理し，黒鉛よりなる基材１１を作製した。
また，上記凹部１９および隅部１５の丸み１５０は，切削加工により形成した。本例では丸みＲの寸法を０．３ｍｍとした。
【００２２】
次いで，基材１１の表面にＣＶＤ−ＳｉＣよりなる皮膜１２を直接形成する。
具体的には，上記基材１１を図示しないＣＶＤ装置内にセットし，温度１３５０℃，真空度１５０Ｔｏｒｒの条件下，反応ガスとしてメチルクロロシラン，キャリアガスとして水素を供給し，熱分解させることにより皮膜１２を形成した。
これにより，平均膜厚が２００μｍの皮膜１２が基材１１の表面に形成された。
また，図３に示すごとく，隅部１５における皮膜１２は，その中央部分が周囲の壁面部部よりも若干厚い程度に成長していた。
【００２３】
次に，このダミーリング１を用いるプラズマエッチング装置５につき，図４を用いて簡単に説明する。
本例のプラズマエッチング装置５は，同図に示すごとく，円筒状のチャンバ５１内に配設された上下一対の電極５２，５３を備えてなり，上部電極５２から下部電極５３へ向けてガスプラズマが供給されるよう構成されている。また，チャンバー５１の側面には，内部を真空引きするための排気口５１４を設けてある。
【００２４】
上電極５２は，導電性のＳｉＣ，シリコン，アルミニウム，カーボン等の材料よりなり構成されており，上方から供給されるガスを電極間に導くための貫通穴５２１を多数設けてなる。また，上電極５２は，チャンバー５１から内方へ突出させた支持リング５１２に係合させて配置してある。
【００２５】
下電極５３は，ステージ５４の上方に配設されており，中央に凸部５３１を設け，その周囲に上記ダミーリング１を配置するための窪み部５３２をリング状に設けてある。
そして，上記ダミーリング１は，上記凸部５３１を囲うように上記窪み部５３２にセットして使用する。また，シリコンウェハ８は，図２，図４に示すごとく，ダミーリング１の凹部１９に載置する。
【００２６】
次に，上記プラズマエッチング装置５を用いて，実際にシリコンウェハ８を処理し，ダミーリング１の耐久性および得られたシリコンウェハ８の品質について評価した。
その結果，従来と同様の条件でプラズマエッチング処理を行ったところ，ダミーリング１の消耗の進行は遅く，優れた耐久性を示し，かつ，得られるシリコンウェハ８の品質も，パーティクル等のない優れたものであった。
特に，上記隅部１５においても局部的な消耗はほとんど見られず，優れた耐久性が得られた。
【００２７】
参考例１
本例は，実施形態例１における隅部１５の形状を，丸み１５０に代えて面取り面１５３を設けた例である。また，本例では面取りＣ寸法は０．３ｍｍとした。その他は実施形態例１と同様である。
本例においても実施形態例１と同様の作用効果が得られる。
【００２８】
【発明の効果】
上述のごとく，本発明によれば，従来よりもプラズマ照射を受けた際の耐久性に優れた半導体製造装置用部品及びこれを用いた半導体製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態例１における，半導体製造装置用部品（ダミーリング）の断面図。
【図２】 実施形態例１における，半導体製造装置用部品（ダミーリング）およびシリコンウェハの斜視図。
【図３】 実施形態例１における，半導体製造装置用部品の隅部の断面形状を示す説明図。
【図４】 実施形態例１における，プラズマエッチング装置の構成を示す説明図。
【図５】 参考例１における，半導体製造装置用部品の隅部の断面形状を示す説明図。
【図６】 隅部の面取りＣ寸法を示す説明図。
【図７】 隅部の丸みＲ寸法を示す説明図。
【図８】 従来例における，半導体製造装置用部品の隅部の断面形状を示す説明図。
【符号の説明】
１．．．半導体製造装置用部品（ダミーリング），
１１．．．基材，
１２．．．皮膜，
１５．．．隅部，
１５０．．．丸み，
１５１，１５２．．．壁面，
１５３．．．面取り面，
５．．．プラズマエッチング装置，
８．．．シリコンウェハ，

Claims (3)

1. プラズマを利用した半導体製造装置に使用される半導体製造装置用部品において，
   該半導体製造装置用部品は，シリコンウェハの外周に配置されるダミーリングであり，リング形状を呈しその内周部に内方に窪んだ隅部を有するカーボン材料よりなる基材と，上記隅部を含めて上記基材の表面にＣＶＤ法により形成された炭化珪素よりなる皮膜とからなり，
   かつ，上記基材の上記隅部には，円弧状であって角のない形状である丸みを形成してあることを特徴とする半導体製造装置用部品。
2. 請求項１において，上記隅部には，丸みＲ寸法が０．１ｍｍ以上の丸みを形成してあることを特徴とする半導体製造装置用部品。
3. 請求項１又は２に記載の半導体製造装置用部品を用いたことを特徴とする半導体製造装置。

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