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