JPH08274069A - Silicon electrode device for plasma etching device - Google Patents
Silicon electrode device for plasma etching deviceInfo
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- JPH08274069A JPH08274069A JP7400695A JP7400695A JPH08274069A JP H08274069 A JPH08274069 A JP H08274069A JP 7400695 A JP7400695 A JP 7400695A JP 7400695 A JP7400695 A JP 7400695A JP H08274069 A JPH08274069 A JP H08274069A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエーハのエッ
チング加工に利用される各種プラズマエッチング装置に
使用されるシリコン電極装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon electrode device used in various plasma etching devices used for etching semiconductor wafers.
【０００２】[0002]
【従来技術】半導体ウエーハをエッチングする装置とし
ては、反応室内に電極を配設し、該電極に高周波を印加
して高周波誘電を利用したプラズマエッチング装置が採
用されている。電極は通常、カーボンあるいはアルミ等
の物質で形成されている。2. Description of the Related Art As an apparatus for etching a semiconductor wafer, a plasma etching apparatus in which an electrode is arranged in a reaction chamber and a high frequency is applied to the electrode to utilize high frequency dielectric is adopted. The electrodes are usually made of a material such as carbon or aluminum.
【０００３】しかし、カーボン等で電極が形成されてい
る場合は、カーボン電極材料自体に含まれるアルカリ金
属や重金属の不純物がプラズマ反応中にウエーハ内に注
入されてウエーハを汚染したり、ウエーハに付着したパ
ーティクル及びコンタミネーション等がマスクとなり、
このパーティクル及びコンタミネーションによってエッ
チング加工の不良が発生するという問題があった。However, when the electrode is made of carbon or the like, impurities such as alkali metal or heavy metal contained in the carbon electrode material itself are injected into the wafer during the plasma reaction to contaminate the wafer or adhere to the wafer. The particles and contamination that have become masks,
There is a problem that defective etching occurs due to the particles and contamination.
【０００４】この点、特開平４−７３９３６号公報は、
上記問題を解決できるものとして、電極をシリコン材で
形成したプラズマエッチング装置が開示されている。こ
の公報に記載されているプラズマエッチング装置は、図
１０に示すように、反応室の上方には、高周波が印加さ
れる上部電極が配設されている。上部電極はシリコンで
形成されていたり、或いはシリコンで形成された電極に
ホウ素又はリン等がドーピングされており、そしてセラ
ミックシールドによって上部基台に固定されている。ま
た、上部電極の上方の、上部基台の略中央部には、反応
ガスが導入されるガス供給口が形成されており、このガ
ス供給口から供給されたガスが、上部電極に形成された
多数の細孔（図示を省略）から反応室内に導入される。
この場合の上部電極には直径が２００ｍｍのものが使用
され、前記細孔は直径０．７ｍｍのものが約１７００個
形成されている。In this respect, Japanese Patent Laid-Open No. 4-73936 discloses
As a device capable of solving the above problems, a plasma etching apparatus in which electrodes are made of a silicon material is disclosed. In the plasma etching apparatus described in this publication, as shown in FIG. 10, an upper electrode to which a high frequency is applied is arranged above the reaction chamber. The upper electrode is made of silicon, or the electrode made of silicon is doped with boron, phosphorus or the like, and is fixed to the upper base by a ceramic shield. Further, above the upper electrode, a gas supply port for introducing a reaction gas is formed in a substantially central portion of the upper base, and the gas supplied from this gas supply port was formed in the upper electrode. It is introduced into the reaction chamber through a large number of pores (not shown).
In this case, the upper electrode having a diameter of 200 mm is used, and about 1700 pores having a diameter of 0.7 mm are formed.
【０００５】前記反応室の下方には、前記上部電極に対
向してウエーハが載置される下部電極が配設されてお
り、この下部電極はセラミックシールドによって下部基
台に固定されている。更に、下部電極には、ウエーハを
冷却するための冷却用ガスが流れる溝が形成されてお
り、この溝には冷却用ガス管が接続されている。また、
下部基台と下部電極との間には、当該下部電極を冷却す
るための、冷却水を導入する冷却水路が形成されてい
る。A lower electrode, on which a wafer is placed, is disposed below the reaction chamber so as to face the upper electrode, and the lower electrode is fixed to a lower base by a ceramic shield. Further, the lower electrode is formed with a groove through which a cooling gas for cooling the wafer flows, and a cooling gas pipe is connected to the groove. Also,
A cooling water passage for introducing cooling water for cooling the lower electrode is formed between the lower base and the lower electrode.
【０００６】前記セラミックシールドにはクランプが弾
発的に取付けられている。このクランプは、ウエーハが
載置される下部電極の上方に位置して配設されており、
ウエーハが下部電極上に載置されると、上部基台側の下
降によりウエーハにクランプが嵌合して、ウエーハが下
部電極上に固定されるものである。A clamp is elastically attached to the ceramic shield. This clamp is arranged above the lower electrode on which the wafer is placed,
When the wafer is placed on the lower electrode, the clamp is fitted to the wafer by the lowering of the upper base side, and the wafer is fixed on the lower electrode.
【０００７】前述した平行平板型プラズマエッチング装
置において、シリコン電極を用いたものと、カーボン電
極の場合を対比すると、次のような差異がある。When the parallel plate type plasma etching apparatus described above is compared with the case using a silicon electrode and the case using a carbon electrode, there are the following differences.
【０００８】すなわち、（１）パーティクルの発生は、
カーボン電極の場合は焼結体なのでカーボン粒子がパー
ティクルとなる（２０〜４０個）が、シリコン電極では
パーティクルの発生が小さい（ ０．３μｍ以上５個以
下）。That is, (1) particle generation is
In the case of a carbon electrode, since it is a sintered body, carbon particles become particles (20 to 40 particles), but in a silicon electrode, the generation of particles is small (0.3 μm or more and 5 or less).
【０００９】（２）汚染は、カーボン電極の場合は電極
自体に含まれる重金属等の不純物がウエーハを汚染し、
シリコン電極ではウエーハと同じ高純度なシリコンを用
いるため、ウエーハを汚染しない。(2) In the case of a carbon electrode, contamination is caused by impurities such as heavy metals contained in the electrode itself contaminating the wafer,
Since the silicon electrode uses the same high-purity silicon as the wafer, it does not contaminate the wafer.
【００１０】（３）エッチングガスとの反応は、カーボ
ン電極の場合はカーボンとエッチングガスが反応し、ウ
エーハ上に堆積して汚染の原因となる。また、発生した
ＣＯ2は完全には排気されにくい。シリコン電極ではＳi
Ｆ4 ガスが発生するが、揮発性なので排気されやすい。(3) In the case of the carbon electrode, the reaction with the etching gas causes the carbon and the etching gas to react with each other and deposit on the wafer to cause contamination. Further, the generated CO 2 is difficult to be completely exhausted. Si for silicon electrodes
Although F 4 gas is generated, it is volatile and easily exhausted.
【００１１】（４）電極材のエッチングによる消耗は、
カーボン電極の場合は、エッチングされやすいが、シリ
コン電極では装置がシリコンウエーハ上の酸化膜等のエ
ッチング用であるため、ウエーハと同材質のシリコン電
極はエッチングされにくい。(4) The consumption of the electrode material due to etching is
In the case of a carbon electrode, it is easily etched, but in the case of a silicon electrode, since the device is for etching an oxide film or the like on a silicon wafer, a silicon electrode made of the same material as the wafer is less likely to be etched.
【００１２】（５）寿命は、カーボン電極の場合は、約
０．０１ｍｍ／Ｈｒでエッチングされ、通常 約１５０
Ｈｒで交換されるが、シリコン電極ではカーボン電極に
比べて３倍以上の寿命がある。(5) In the case of a carbon electrode, the life is about 0.01 mm / Hr.
Although it is replaced with Hr, the silicon electrode has a life of three times or more that of the carbon electrode.
【００１３】（６）エッチングレートは、カーボン電極
の場合は６０００（オングストローム／ｍｉｎ）である
が、シリコン電極では５８００（オングストローム／ｍ
ｉｎ）とカーボン電極に比べてやや小さいが、条件の選
択により対応可能である。(6) The etching rate is 6000 (angstrom / min) for the carbon electrode, but 5800 (angstrom / m) for the silicon electrode.
in) and a little smaller than the carbon electrode, but it can be dealt with by selecting the conditions.
【００１４】（７）エッチング安定性は、シリコン電極
ではエッチングレートは１７００枚処理で変化がなく、
均一性は炭素と同様（±３〜４％）であり、選択比は１
７００枚処理で変化がない。(7) Regarding the etching stability, the etching rate of the silicon electrode does not change after processing 1700 sheets.
The homogeneity is the same as carbon (± 3-4%), and the selection ratio is 1
There is no change after processing 700 sheets.
【００１５】このように、電極をシリコン材で形成する
と、シリコン自体がもつ不純物濃度が極僅かであるた
め、カーボン製の電極等に比べて、とりわけウエーハ上
に落下するようなパーティクルを発生するようなことは
なく、電極自体がプラズマによってスパッタリングされ
にくいという効果を奏する。As described above, when the electrodes are made of a silicon material, since the impurity concentration of silicon itself is extremely small, particles that drop onto the wafer are generated as compared with carbon electrodes or the like. This is not the case, and there is an effect that the electrode itself is less likely to be sputtered by plasma.
【００１６】[0016]
【発明が解決しようとする課題】ところが、前述したシ
リコン電極を使用した場合、以下の問題を生じることが
判明した。However, it has been found that the following problems occur when the above-mentioned silicon electrode is used.
【００１７】すなわち、第１に、電極をシリコンで形成
する場合、通常、単結晶あるいは多結晶シリコンインゴ
ットをブレード等で切断してシリコン板材を切り出し、
ダイヤモンドツールなどで所望のサイズに切削加工し、
続いてプラズマエッチング用のガス流通孔を超音波加工
や研削加工等により複数個形成した後、該シリコン板材
の外表面をラッピング加工して鏡面とすることによりシ
リコン電極が製造される。That is, first, when the electrode is formed of silicon, usually, a single crystal or polycrystalline silicon ingot is cut with a blade or the like to cut out a silicon plate material,
Cutting to the desired size with a diamond tool,
Subsequently, a plurality of gas flow holes for plasma etching are formed by ultrasonic processing, grinding processing, or the like, and then the silicon plate is manufactured by lapping the outer surface of the silicon plate material to a mirror surface.
【００１８】そして、前述したように、シリコン電極は
セラミックシールドによって上部基台に固定されること
となるが、この固定は、図１１に示すように、シリコン
電極体１の外側の鍔部１ａをセラミックシールド６で上
部基台に押圧してなされるので、図１２に示すように、
シリコン電極体１の鍔部１ａの角部１ｂや、内側の角部
１ｃの部位に応力集中を生じ、脆性材料からなるシリコ
ン電極が、使用中に割れてしまう欠点があった。Then, as described above, the silicon electrode is fixed to the upper base by the ceramic shield. This fixing is performed by fixing the outer flange portion 1a of the silicon electrode body 1 as shown in FIG. Since it is made by pressing the upper base with the ceramic shield 6, as shown in FIG.
There is a defect that stress concentration occurs at the corners 1b of the flange 1a of the silicon electrode body 1 and the inner corners 1c, and the silicon electrode made of a brittle material is cracked during use.
【００１９】殊に、電極体１の前記角部１ｂが盛り上が
っている場合は、セラミックシールドの締め付けによっ
て、当該盛り上がり部のみに局所的に力が加わり、より
一層割れやすくなるものであった。In particular, when the corner portion 1b of the electrode body 1 is bulged, the ceramic shield is tightened to locally apply a force only to the bulged portion, so that it is more likely to be broken.
【００２０】すなわち、従来のシリコン電極において
は、前記鍔部に若干の寸法違いが生じていると、セラミ
ックシールドの押圧固定によって局所的に力が加わり、
使用時に割れを生じるものである。そして、このような
割れを阻止するためには、とりわけ前記鍔部の加工精度
を上げなければならないが、当該部位は角部を有してい
て、前述した盛り上がり部を生じないように精度よく加
工することは、一般に困難である。これを解消するため
に精度よく加工するには、多額の製作費用を費やさなけ
ればならない。That is, in the conventional silicon electrode, if there is a slight dimensional difference in the collar portion, a force is locally applied by pressing and fixing the ceramic shield,
It causes cracks during use. And, in order to prevent such cracking, it is particularly necessary to improve the processing accuracy of the collar portion, but the portion has a corner portion and is processed with high precision so as not to cause the above-mentioned raised portion. It is generally difficult to do. In order to process it with high precision in order to solve this, a large amount of manufacturing cost must be spent.
【００２１】問題の第２は、前述したようなシリコン電
極の割れが生じない場合においても、次の理由により、
電極自体の寿命が短いという問題を有していた。The second problem is that, even when the silicon electrode is not cracked as described above, the reason is as follows.
There is a problem that the life of the electrode itself is short.
【００２２】すなわち、切断、切削、ラッピング加工時
において、シリコン材内に砥粒やダイヤモンドツール片
が混入する等のいわゆる加工ダメージ（加工歪み）層が
与えられ、これらの成分がプラズマエッチング用反応中
にパーティクルやコンタミネーションとしてウエーハに
付着するという問題がある。That is, at the time of cutting, cutting, or lapping, a so-called processing damage (processing strain) layer such as mixing of abrasive grains or diamond tool pieces into the silicon material is given, and these components are reacted during the plasma etching reaction. In addition, there is a problem that they adhere to the wafer as particles or contamination.
【００２３】一方、プラズマエッチング用のガス流通孔
である細孔の形状は、図１３に示すように、シリコン電
極体１の端縁に稜部２があって角２ａ形状を呈している
（図１３（１）参照）ため、細孔３，３に対してプラズ
マエッチング用のガスが侵入しにくく、細孔３から流出
するガスも該細孔の開口面積に相当する面積にしかウエ
ーハ４に接触しない（図１３（２）参照）ので、ウエー
ハ４に対するガス供給が均一に行なえないという問題が
あり、また、稜部２の角２ａがプラズマの異常放電の因
子となり、ウエーハのプラズマエッチング時にウエーハ
のエッチングむらを生じるという問題もある。On the other hand, as shown in FIG. 13, the shape of the pores, which are gas flow holes for plasma etching, is a corner 2a with a ridge portion 2 at the edge of the silicon electrode body 1 (see FIG. 13 (1)), the gas for plasma etching does not easily enter the pores 3, 3 and the gas flowing out from the pores 3 also contacts the wafer 4 only in the area corresponding to the opening area of the pores. (See FIG. 13B), there is a problem that the gas cannot be uniformly supplied to the wafer 4. Further, the corner 2a of the ridge portion 2 becomes a factor of abnormal plasma discharge, and the wafer is not etched during plasma etching of the wafer. There is also a problem that uneven etching occurs.
【００２４】特に、ガス流通孔である細孔に対して、プ
ラズマエッチング用のガスが均一に流れないことによる
電極自体の局所的な消耗や、前記のプラズマの異常放電
発生等により、電極自体の寿命が短いという問題を有し
ていた。Particularly, due to the local consumption of the electrode itself due to the fact that the gas for plasma etching does not flow uniformly to the pores which are the gas flow holes, the abnormal discharge of the plasma described above, etc. It had a problem of short life.
【００２５】本発明は、前記第１の問題点を解消するこ
とを目的とし、併せて、前記第２の問題点を解消するプ
ラズマエッチング装置用シリコン電極装置を提案するも
のである。The present invention aims to solve the first problem and proposes a silicon electrode device for a plasma etching apparatus, which solves the second problem.
【００２６】[0026]
【課題を解決するための手段】本願第１請求項の発明
は、プラズマエッチング用ガスが流通する複数の細孔を
備えたシリコン電極体と、このシリコン電極体を基台に
固定する支持部材を備えたプラズマエッチング装置用の
シリコン電極装置において、前記シリコン電極体は、前
記複数の細孔を穿設したガス孔円板であって、外周部が
円錐形状に形成され、前記支持部材は、内周部が前記シ
リコン電極体の外周部に嵌合する形状に形成されるプラ
ズマエッチング装置用シリコン電極装置である。The invention according to the first aspect of the present invention comprises a silicon electrode body having a plurality of fine holes through which a plasma etching gas flows, and a support member for fixing the silicon electrode body to a base. In the silicon electrode device for a plasma etching apparatus provided with, the silicon electrode body is a gas hole disc having the plurality of pores formed therein, and an outer peripheral portion is formed in a conical shape, and the support member is It is a silicon electrode device for a plasma etching apparatus in which a peripheral portion is formed in a shape to fit the outer peripheral portion of the silicon electrode body.
【００２７】本願第２請求項の発明は、プラズマエッチ
ング用ガスが流通する複数の細孔を備えたシリコン電極
体と、このシリコン電極体を基台に固定する支持部材を
備えたプラズマエッチング装置用のシリコン電極装置に
おいて、前記シリコン電極体は、前記複数の細孔を穿設
したガス孔円板であって、外周部が円錐形状に形成さ
れ、前記支持部材は、内周部が前記シリコン電極体の外
周部に嵌合する形状に形成され、更に、前記シリコン電
極体の前記ガス孔板を１０μｍ〜１００μｍの範囲でエ
ッチングして、前記細孔の端縁の稜部の角が除去されて
いるプラズマエッチング装置用シリコン電極装置であ
る。The invention of the second aspect of the present invention is for a plasma etching apparatus provided with a silicon electrode body having a plurality of pores through which a plasma etching gas flows and a support member for fixing the silicon electrode body to a base. In the silicon electrode device, the silicon electrode body is a gas hole disc having the plurality of pores formed therein, the outer peripheral portion of which is formed in a conical shape, and the support member has an inner peripheral portion of the silicon electrode body. The gas hole plate of the silicon electrode body is etched in a range of 10 μm to 100 μm so as to be fitted to the outer peripheral portion of the body, and the corners of the ridges of the edges of the pores are removed. It is a silicon electrode device for plasma etching equipment.
【００２８】本願第３請求項の発明は、本願第１又は第
２請求項の発明で使用される支持部材がシリコン製であ
るプラズマエッチング装置用シリコン電極装置。The invention of claim 3 of the present application is a silicon electrode device for a plasma etching apparatus, wherein the supporting member used in the invention of claim 1 or 2 is made of silicon.
【００２９】[0029]
【作用】本願第１請求項の発明によれば、シリコン電極
装置が、外周部が円錐形状に形成されたシリコン電極体
と、内周部が前記シリコン電極体の外周部に嵌合する形
状に形成された支持部材で構成されているので、従来割
れを生じていた応力集中部位がなくなって、応力集中に
よる割れを回避することができる。すなわち、支持部材
の曲面形状の内周部でシリコン電極体の円錐形状の外周
部を保持するものであって、前記内周部と外周部の曲面
が一致するので、両者は面接触することとなり、応力が
分散されて従来のような点接触による応力集中を生じな
いから、割れを阻止できる。According to the first aspect of the present invention, the silicon electrode device has a silicon electrode body having an outer peripheral portion formed in a conical shape, and an inner peripheral portion fitted to the outer peripheral portion of the silicon electrode body. Since it is composed of the formed support member, the stress concentration portion that has conventionally caused cracking is eliminated, and cracking due to stress concentration can be avoided. That is, the conical outer circumference of the silicon electrode body is held by the curved inner circumference of the support member, and since the curved surfaces of the inner circumference and the outer circumference coincide with each other, the two come into surface contact. Since the stress is dispersed and stress concentration due to the point contact unlike the conventional case does not occur, cracking can be prevented.
【００３０】シリコン電極体は、外周部が円錐形状に形
成されるものであるから、加工性が向上する。すなわ
ち、従来のような角部を有する鍔部の製作をしないです
むので、加工が容易化される。Since the silicon electrode body has a conical outer peripheral portion, the workability is improved. That is, since it is not necessary to manufacture a collar portion having a corner as in the conventional case, the processing is facilitated.
【００３１】また、本願第２請求項の発明において、シ
リコン電極の製造過程で生じる加工ダメージは、該シリ
コン電極をエッチングすることにより除去でき、コンタ
ミネーションも同時に除去できる。前述したプラズマエ
ッチング用ガスが流通する複数の細孔内は、従来は加工
ダメージ及びコンタミネーションの除去がなされ得なか
ったが、本発明によれば、細孔内もエッチングがなされ
ることとなり、従って、細孔内の加工ダメージ及びコン
タミネーションの除去が可能である。Further, in the invention of the second aspect of the present application, the processing damage caused in the manufacturing process of the silicon electrode can be removed by etching the silicon electrode, and the contamination can be removed at the same time. In the plurality of pores through which the plasma etching gas described above circulates, conventionally, processing damage and contamination could not be removed, but according to the present invention, the inside of the pores are also etched, and therefore, It is possible to remove processing damage and contamination in the pores.
【００３２】１０μｍを下るエッチング量では加工ダメ
ージの除去が不完全であり、パーティクル汚染を生じや
すい。加工ダメージの除去の観点からは１０μｍ以上の
エッチングを行えばよいが、前記ガス流通孔の細孔の径
を一定サイズに保持すること及び、前記ガス流通孔の細
孔の端縁の稜部の角を除去することを考慮すると、１０
０μｍ以下のエッチングが要求される。とりわけパーテ
ィクル数の減少の観点からは３０μｍ以上のエッチング
が好ましく、また、エッチングのダレ防止の観点からは
７０μｍ以下のエッチング量が好ましい。When the etching amount is less than 10 μm, removal of processing damage is incomplete and particle contamination is likely to occur. From the viewpoint of removing processing damage, etching of 10 μm or more may be performed. However, maintaining the diameter of the pores of the gas flow holes at a constant size, and the ridge of the edge of the pores of the gas flow holes. Considering removing the corners, 10
Etching of 0 μm or less is required. In particular, from the viewpoint of reducing the number of particles, etching of 30 μm or more is preferable, and from the viewpoint of preventing sagging of etching, the etching amount of 70 μm or less is preferable.
【００３３】また、シリコン電極に上記エッチングを施
すことによって、前記ガス流通孔の端縁の稜部の角がエ
ッチングされ、アール部をもった流出入口の形状となる
ので、前記細孔に対してガスが流入しやすくなるととも
に、流出されるガスもウエーハに対して広がりをもって
接触するので、ウエーハ全域に対して均一にガス供給を
行なうことができ、稜部の角に起因するプラズマの異常
放電を生じることもなく、その結果、シリコン電極の寿
命が長くなる。Further, by subjecting the silicon electrode to the above-mentioned etching, the corners of the ridges of the edges of the gas flow holes are etched to form an outflow / outlet port having a rounded portion. The gas easily flows in and the gas that flows out contacts the wafer with a wide spread, so that the gas can be uniformly supplied to the entire wafer and abnormal plasma discharge caused by the corners of the ridge can be prevented. None, which results in a longer life of the silicon electrode.
【００３４】更に、本願第３請求項の発明によれば、支
持部材はシリコン製であり、従来のセラミックシールド
を使用しないので、従来の支持部材からの汚染を回避す
ることができる。Further, according to the third aspect of the present invention, since the supporting member is made of silicon and the conventional ceramic shield is not used, contamination from the conventional supporting member can be avoided.
【００３５】加えて、プラズマエッチングにより消耗す
るのはシリコン電極体であって支持部材は消耗しないの
で、必要に応じてシリコン電極体のみ交換すればよい。In addition, since the silicon electrode body is consumed by the plasma etching and the supporting member is not consumed, only the silicon electrode body may be replaced if necessary.
【００３６】[0036]
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。EXAMPLES The present invention will be described below based on examples.
【００３７】本実施例では、図１に示すように、シリコ
ンインゴットの切断切削加工によりシリコン円板（２０
０ｍｍφ、厚み１０ｍｍ）を切り出し、超音波加工によ
りシリコン円板にガス流通孔（０．８ｍｍφ）を１８０
０個形成し、続いて外表面をラッピングにより鏡面加工
を施してシリコン電極を作成した。このシリコン電極を
酸洗浄（弗酸、硝酸、氷酢酸の混合液）し、該電極表面
をエッチングした。酸洗浄液の各液の混合比率はシリコ
ン電極をエッチングする量に応じて適宜選定する。尚、
エッチングについては後に詳述する。In this embodiment, as shown in FIG. 1, a silicon disk (20) is formed by cutting and cutting a silicon ingot.
0 mmφ, thickness 10 mm) is cut out and 180 gas passage holes (0.8 mmφ) are formed in the silicon disk by ultrasonic processing.
Zero pieces were formed, and then the outer surface was mirror-finished by lapping to form a silicon electrode. This silicon electrode was washed with an acid (mixed solution of hydrofluoric acid, nitric acid, glacial acetic acid), and the electrode surface was etched. The mixing ratio of each solution of the acid cleaning solution is appropriately selected according to the amount of etching the silicon electrode. still,
The etching will be described later in detail.
【００３８】本実施例のシリコン電極は、図２に示すよ
うに、シリコン電極体１を、複数の細孔３，３を穿設し
たガス孔円板であって、外周部１１が円錐形状に形成さ
れている。この円錐形状のテーパ角度（垂直線に対する
外周部１１の傾き角度）は、シリコン電極体１の大きさ
により、１５゜から６０゜の間で形成される。発明者の
実施によると、テーパ角度は４０゜から６０゜の間が、
加工性及び組み立て性の観点で特に良好であることが判
明している。As shown in FIG. 2, the silicon electrode of the present embodiment is a silicon electrode body 1 which is a gas hole disk in which a plurality of pores 3 and 3 are formed, and the outer peripheral portion 11 has a conical shape. Has been formed. The taper angle of this conical shape (the inclination angle of the outer peripheral portion 11 with respect to the vertical line) is formed between 15 ° and 60 ° depending on the size of the silicon electrode body 1. According to the inventor's practice, the taper angle is between 40 ° and 60 °,
It has been found to be particularly good in terms of workability and assemblability.
【００３９】前記シリコン電極体１は、図３乃至図５に
示すように、支持部材１５によって基台に固定される。
支持部材１５は、シリコン製であって、内周部１６がシ
リコン電極体１の外周部１１に嵌合する形状に形成され
ている。The silicon electrode body 1 is fixed to the base by a supporting member 15, as shown in FIGS.
The support member 15 is made of silicon, and is formed in a shape in which the inner peripheral portion 16 fits into the outer peripheral portion 11 of the silicon electrode body 1.
【００４０】図３において、前記支持部材１５は、円環
状に形成され、そして、支持部材１５の前記内周部１６
をシリコン電極体１の前記外周部１１に当接して、支持
部材１５からボルト１７を挿通しシリコン電極体１を基
台に着脱可能に固定するものである。このようにして、
シリコン電極体１と、これを基台に着脱可能に固定する
支持部材１５によってシリコン電極体が構成される。In FIG. 3, the support member 15 is formed in an annular shape, and the inner peripheral portion 16 of the support member 15 is formed.
Is brought into contact with the outer peripheral portion 11 of the silicon electrode body 1, and the bolt 17 is inserted from the support member 15 to detachably fix the silicon electrode body 1 to the base. In this way,
The silicon electrode body 1 and the support member 15 that detachably fixes the silicon electrode body 1 to the base form a silicon electrode body.
【００４１】また、図５に示す支持部材１５は、シリコ
ン電極体１の外周に複数、例えば８箇所、配置するとと
もに、支持部材１５の前記内周部１６をシリコン電極体
１の前記外周部１１に当接して、支持部材１５からボル
ト１７を挿通しシリコン電極体１を基台に着脱可能に固
定するものである。A plurality of supporting members 15 shown in FIG. 5 are arranged on the outer periphery of the silicon electrode body 1, for example, at eight positions, and the inner peripheral portion 16 of the supporting member 15 is arranged on the outer peripheral portion 11 of the silicon electrode body 1. The silicon electrode body 1 is detachably fixed to the base by inserting the bolt 17 from the supporting member 15 into contact with the base member.
【００４２】前記各実施例においては、シリコン電極装
置が、外周部１１が円錐形状に形成されたシリコン電極
体１と、内周部１６が前記シリコン電極体１の外周部１
１に嵌合する形状に形成された支持部材１５で構成さ
れ、支持部材１５の内周部１６をシリコン電極体１の外
周部１１に当接して、支持部材１５でシリコン電極体１
を基台に固定しているので、従来割れを生じていた応力
集中部位がなくなって、応力集中による割れを回避する
ことができる。つまり、支持部材１５の曲面形状の内周
部１６でシリコン電極体１の円錐形状の外周部１１を保
持するものであって、内周部１６と外周部１１の曲面が
一致するので、両者は面接触することとなり、応力が分
散されて従来のような点接触による応力集中を生じない
から、割れを阻止できる。In each of the above embodiments, the silicon electrode device has a silicon electrode body 1 having an outer peripheral portion 11 formed in a conical shape, and an inner peripheral portion 16 having an outer peripheral portion 1 of the silicon electrode body 1.
1. The support member 15 is formed in a shape that fits in 1. The inner peripheral portion 16 of the support member 15 is brought into contact with the outer peripheral portion 11 of the silicon electrode body 1, and the support member 15 is used to form the silicon electrode body 1.
Since the base is fixed to the base, the stress concentration portion, which has conventionally caused cracking, is eliminated, and cracking due to stress concentration can be avoided. That is, the curved inner peripheral portion 16 of the support member 15 holds the conical outer peripheral portion 11 of the silicon electrode body 1, and since the curved surfaces of the inner peripheral portion 16 and the outer peripheral portion 11 coincide with each other, both Since the surface contact is made, the stress is dispersed and the stress concentration due to the point contact unlike the conventional case does not occur, so that the crack can be prevented.
【００４３】シリコン電極体１は、外周部１１が円錐形
状に形成されるものであるから、加工性が向上する。す
なわち、従来のような角部を有する鍔部の製作をしない
ですむので、加工が容易化される。Since the outer peripheral portion 11 of the silicon electrode body 1 is formed in a conical shape, the workability is improved. That is, since it is not necessary to manufacture a collar portion having a corner as in the conventional case, the processing is facilitated.
【００４４】また、支持部材１５はシリコン製であり、
従来のセラミックシールドを使用しないので、従来の支
持部材からの汚染を回避することができる。The support member 15 is made of silicon,
Since no conventional ceramic shield is used, contamination from conventional support members can be avoided.
【００４５】加えて、プラズマエッチングにより消耗す
るのはシリコン電極体１であって支持部材１５は消耗し
ないので、必要に応じてシリコン電極体１のみ交換すれ
ばよい。In addition, since the silicon electrode body 1 is consumed by the plasma etching and the support member 15 is not consumed, only the silicon electrode body 1 may be replaced if necessary.
【００４６】更に、シリコン電極体１の外径と支持部材
１５の内径サイズに多少の誤差を有する場合でも、外周
部１１と内周部１６のテーパ角度が同一である限り、外
周部１１と内周部１６は相互に密に面接触するので、応
力集中を生じず、シリコン電極体１の割れを生じること
がない。Further, even if the outer diameter of the silicon electrode body 1 and the inner diameter size of the support member 15 have some errors, as long as the taper angles of the outer peripheral portion 11 and the inner peripheral portion 16 are the same, the inner peripheral portion 11 and the inner peripheral portion 16 have the same taper angle. Since the peripheral portions 16 are in close surface contact with each other, stress concentration does not occur and the silicon electrode body 1 does not crack.
【００４７】図６は、エッチング量とシリコン電極をプ
ラズマエッチング装置に用いた場合の、６インチウエー
ハ上のパーティクル数を示すもので、電極素材であるシ
リコンを成形加工したときに生じる加工変質層が、シリ
コン電極使用中にその表面から離脱してパーティクル発
生の原因となる。図６から、エッチング量が１０μｍか
らパーティクル数が大幅に減少し、２０μｍのエッチン
グを超えて極端に減少し、３０μｍを超えると減少パー
ティクル数が安定することが解る。FIG. 6 shows the etching amount and the number of particles on a 6-inch wafer when a silicon electrode is used in a plasma etching apparatus. During the use of the silicon electrode, the silicon electrode is detached from the surface and causes particles. It can be seen from FIG. 6 that the number of particles is significantly reduced when the etching amount is 10 μm, is extremely reduced over the etching amount of 20 μm, and the reduced number of particles is stable when the etching amount is over 30 μm.
【００４８】図７は、エッチング量と８インチウエーハ
用のシリコン電極表面の重金属汚染の関係を示す図であ
る。シリコン電極は、研削加工時に素材であるシリコン
と工具との接触により、電極の表面近傍が汚染される。
そこで、エッチング量とシリコン電極の汚染をＩＣＰ質
量分析法により測定した。図７から、１０μｍ以上のエ
ッチングが必要であることが解る。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the etching amount and the heavy metal contamination on the silicon electrode surface for an 8-inch wafer. In the silicon electrode, the vicinity of the surface of the electrode is contaminated by the contact between the material silicon and the tool during the grinding process.
Therefore, the etching amount and the contamination of the silicon electrode were measured by ICP mass spectrometry. From FIG. 7, it can be seen that etching of 10 μm or more is necessary.
【００４９】ところで、シリコン電極のガス孔の加工
は、通常、超音波加工又はダイヤモンド工具による機械
加工で行う。成形加工後は、図８（１）に示すように、
シリコン電極体１の開口端の稜部２の面取りがなく、稜
部２が角２ａ形状を呈している。By the way, the processing of the gas holes of the silicon electrode is usually carried out by ultrasonic processing or mechanical processing with a diamond tool. After the molding process, as shown in FIG.
There is no chamfer on the ridge 2 at the opening end of the silicon electrode body 1, and the ridge 2 has a corner 2a shape.
【００５０】面取り加工は、機械加工で成形することは
勿論可能であるが、シリコン電極には数１００〜数１０
００のガス孔が必要であるため、加工コストが高くな
る。また、シリコンは非常にチッピングが入り易い素材
であり、多数のガス孔の１つにでもチッピングがはいる
と、製品として使うことができない。また、ガス孔内に
は機械加工ダメージが残存したままであり、プラズマエ
ッチング時、パーティクルの発生を生じる。The chamfering can of course be performed by machining, but the silicon electrode has several hundreds to several tens.
Since 00 gas holes are required, the processing cost becomes high. Also, silicon is a material that is very susceptible to chipping, and if one of many gas holes has chipping, it cannot be used as a product. Further, mechanical processing damage remains in the gas holes, and particles are generated during plasma etching.
【００５１】エッチング処理を施すと、機械加工ほど正
確ではないが、エッチングのだれによりガス孔の端部に
面取り加工と同じような成形がなされる。When the etching process is performed, it is not as accurate as the machining process, but the edge of the gas hole is shaped like the chamfering process due to the dripping of the etching.
【００５２】そこで、次に、ガス孔の面取りの効果を調
べる実験を行った。試験材は、図４に示すように、 Ａ：エッチングなしシリコン電極：（図８（１）） Ｂ：成形加工時ガス孔両端に０．０８Ｒの面取りを実
施：（図８（２）） Ｃ：成形加工後エッチング４０μｍ（孔径はエッチング
後０．８φとなるように加工）：（図８（３）） を用いた。前記Ｂ及びＣの試験材は、稜部２の角がエッ
チングされ、アール部２ｂを備えている。Then, next, an experiment was conducted to examine the effect of chamfering the gas holes. As shown in FIG. 4, the test material is: A: Silicon electrode without etching: (FIG. 8 (1)) B: Chamfering 0.08R on both ends of the gas hole during molding: (FIG. 8 (2)) C : Etching after forming processing 40 μm (processing so that the hole diameter is 0.8φ after etching): (FIG. 8 (3)) was used. In the B and C test materials, the corners of the ridge portion 2 are etched and are provided with the rounded portions 2b.
【００５３】図９は、前記Ａ〜Ｃのシリコン電極をプラ
ズマエッチング装置に組込んで寿命を比較したもので、
シリコン電極をプラズマエッチング装置に装備した場合
に、基本的には、面取りのある方が、電極自身の寿命が
長いことが解る。FIG. 9 shows a comparison of the life of the silicon electrodes A to C incorporated in a plasma etching apparatus.
When a plasma etching apparatus is equipped with a silicon electrode, it is basically understood that chamfering has a longer life of the electrode itself.
【００５４】更に、面取りのあるものでも、エッチング
を施したものの方が、電極自身の寿命が長いことが解
る。尚、シリコン電極は、６インチウエーハ処理用で、
２００ｍｍφ、厚み１０ｍｍ、ガス孔は、孔径０．８φ
ｍｍで、孔数１８００個である。Further, it can be seen that even if the chamfered one is etched, the life of the electrode itself is longer. The silicon electrode is for 6 inch wafer processing,
200mmφ, thickness 10mm, gas hole is 0.8φ
In mm, the number of holes is 1800.
【００５５】また、発明者の実験によれば、ガス孔端部
（稜部）の面取りは、ガス孔直径の１０％前後の寸法の
アール面取り加工が望しく、他方、エッチング加工で
は、０．５φ〜１．０φｍｍのガス孔に対して、３０〜
７０μｍのエッチング処理で前記と同様の寿命効果が得
られている。Further, according to the experiment by the inventor, it is desired that the chamfering of the end portion (ridge portion) of the gas hole is a round chamfering process having a size of about 10% of the diameter of the gas hole, while the chamfering process of 0. 30 ~ for gas holes of 5φ ~ 1.0φmm
The same life effect as described above is obtained by the 70 μm etching process.
【００５６】[0056]
【発明の効果】以上説明したように、本願第１請求項の
発明は、シリコン電極装置が、外周部が円錐形状に形成
されたシリコン電極体と、内周部が前記シリコン電極体
の外周部に嵌合する形状に形成された支持部材で構成さ
れ、支持部材の前記内周部をシリコン電極体の前記外周
部に当接して、支持部材でシリコン電極体を基台に固定
しているので、従来割れを生じていた応力集中部位がな
くなって、応力集中による割れを回避することができ
る。すなわち、支持部材の曲面形状の内周部でシリコン
電極体の円錐形状の外周部を保持するものであって、前
記内周部と外周部の曲面が一致するので、両者は面接触
することとなり、応力が分散されて従来のような点接触
による応力集中を生じないから、割れを阻止できる。As described above, in the invention of the first claim of the present application, the silicon electrode device has a silicon electrode body whose outer peripheral portion is formed in a conical shape and an inner peripheral portion of which is an outer peripheral portion of the silicon electrode body. It is composed of a supporting member formed in a shape that fits into the above. Since the inner peripheral portion of the supporting member is in contact with the outer peripheral portion of the silicon electrode body, the silicon electrode body is fixed to the base by the supporting member. Thus, the stress concentration portion, which has conventionally been cracked, is eliminated, and cracking due to stress concentration can be avoided. That is, the conical outer circumference of the silicon electrode body is held by the curved inner circumference of the support member, and since the curved surfaces of the inner circumference and the outer circumference coincide with each other, the two come into surface contact. Since the stress is dispersed and stress concentration due to the point contact unlike the conventional case does not occur, cracking can be prevented.
【００５７】シリコン電極体は、外周部が円錐形状に形
成されるものであるから、加工性が向上し、また、従来
のような角部を有する鍔部の製作をしないですむので、
加工が容易化される。Since the outer periphery of the silicon electrode body is formed in a conical shape, the workability is improved, and since it is not necessary to manufacture a flange portion having a corner as in the conventional case,
Processing is facilitated.
【００５８】本願第２請求項の発明は、更に、前記シリ
コン電極体を１０μｍ〜１００μｍの範囲でエッチング
して、前記細孔の端縁の稜部の角が除去されているプラ
ズマエッチング装置用シリコン電極であり、シリコン電
極に前記エッチングを施すことによって、前記ガス流通
孔の端縁の稜部の角がエッチングされ、アール部をもっ
た流出入口の形状となるので、前記細孔に対してガスが
流入しやすくなるとともに、流出されるガスもウエーハ
に対して広がりをもって接触するので、ウエーハ全域に
対して均一にガス供給を行なうことができ、稜部の角に
起因するプラズマの異常放電を生じることも回避でき
る。According to a second aspect of the present invention, the silicon electrode body is further etched in the range of 10 μm to 100 μm to remove the corners of the ridges of the edges of the pores. It is an electrode, and by performing the etching on the silicon electrode, the corners of the ridges of the edges of the gas flow holes are etched, and the shape of the inflow / outflow port having a rounded portion is formed. Gas flows in easily, and the gas that flows out contacts the wafer with a wide spread, so that it is possible to supply gas uniformly over the entire wafer, and abnormal discharge of plasma occurs due to the corners of the ridge. It can also be avoided.
【００５９】更に、従来においては、プラズマエッチン
グ用ガスが流通する複数の細孔内は加工ダメージ及びコ
ンタミネーションの除去がなされ得なかったが、本発明
によれば、細孔内もエッチングがなされることとなり、
従って、細孔内の加工ダメージ及びコンタミネーション
の除去が可能となるものである。Furthermore, in the past, processing damage and contamination could not be removed in the plurality of pores through which the plasma etching gas flows, but according to the present invention, etching is also performed in the pores. That means
Therefore, it is possible to remove processing damage and contamination in the pores.
【００６０】本願第３請求項の発明は、支持部材はシリ
コン製であり、従来のセラミックシールドを使用しない
ので、従来の支持部材からの汚染を回避することができ
る。According to the third aspect of the present invention, since the supporting member is made of silicon and the conventional ceramic shield is not used, contamination from the conventional supporting member can be avoided.
【００６１】加えて、プラズマエッチングにより消耗す
るのはシリコン電極体であって支持部材は消耗しないの
で、必要に応じてシリコン電極体のみ交換すればよいか
ら便利である。In addition, since it is the silicon electrode body that is consumed by plasma etching and the support member is not consumed, it is convenient because only the silicon electrode body needs to be replaced if necessary.
【００６２】このように、本発明によれば、第１に、シ
リコン電極の応力集中による割れを回避することがで
き、第２に、プラズマの異常放電発生を回避できて、シ
リコン電極の寿命を長くすることができるとともに、加
工ダメージ及びコンタミネーションの除去も可能とな
り、第３に、支持部材からの汚染も回避できる優れた効
果を奏するものである。As described above, according to the present invention, firstly, cracking of the silicon electrode due to stress concentration can be avoided, and secondly, abnormal discharge of plasma can be avoided and the life of the silicon electrode can be shortened. In addition to being able to increase the length, it is possible to remove processing damage and contamination, and thirdly, there is an excellent effect that contamination from the support member can be avoided.
【図１】本発明に係るシリコン電極の製造工程図であ
る。FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a silicon electrode according to the present invention.
【図２】本発明に係るシリコン電極体の外観斜視図であ
る。FIG. 2 is an external perspective view of a silicon electrode body according to the present invention.
【図３】本発明に係る支持部材の外観斜視図である。FIG. 3 is an external perspective view of a support member according to the present invention.
【図４】本発明に係るシリコン電極装置の縦断面図であ
る。FIG. 4 is a vertical sectional view of a silicon electrode device according to the present invention.
【図５】本発明に係るシリコン電極装置の外観斜視図で
ある。FIG. 5 is an external perspective view of a silicon electrode device according to the present invention.
【図６】エッチング量とシリコン電極をプラズマエッチ
ング装置に用いた場合の、６インチウエーハ上のパーテ
ィクル数を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an etching amount and the number of particles on a 6-inch wafer when a silicon electrode is used in a plasma etching apparatus.
【図７】エッチング量と８インチウエーハ用のシリコン
電極表面の重金属汚染の関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a relationship between an etching amount and heavy metal contamination on a silicon electrode surface for an 8-inch wafer.
【図８】シリコン電極の各試験材を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing each test material of a silicon electrode.
【図９】試験材をプラズマエッチング装置に組込んで寿
命を比較した図である。FIG. 9 is a diagram in which the test materials are incorporated in a plasma etching apparatus and their lives are compared.
【図１０】プラズマエッチング装置を示す構成図であ
る。FIG. 10 is a configuration diagram showing a plasma etching apparatus.
【図１１】従来のシリコン電極を示す外観斜視図であ
る。FIG. 11 is an external perspective view showing a conventional silicon electrode.
【図１２】従来のシリコン電極を示す縦断面図である。FIG. 12 is a vertical sectional view showing a conventional silicon electrode.
【図１３】シリコン電極体の細孔の形状を示す図であ
る。FIG. 13 is a diagram showing the shape of pores of a silicon electrode body.
１ シリコン電極体 １ａ 鍔部 １ｂ 角部 １ｃ 角部 ２ 稜部 ２ａ 角 ２ｂ アール部 ３ 細孔 ４ ウエーハ ６ セラミックシールド １１ 外周部 １５ 支持部材 １６ 内周部 １７ ボルト DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon electrode body 1a Collar part 1b Corner part 1c Corner part 2 Ridge part 2a Corner 2b Earl part 3 Pore 4 Wafer 6 Ceramic shield 11 Outer peripheral part 15 Support member 16 Inner peripheral part 17 Bolt
Claims (3)
の細孔を備えたシリコン電極体と、このシリコン電極体
を基台に固定する支持部材を備えたプラズマエッチング
装置用のシリコン電極装置において、 前記シリコン電極体は、前記複数の細孔を穿設したガス
孔円板であって、外周部が円錐形状に形成され、 前記支持部材は、内周部が前記シリコン電極体の外周部
に嵌合する形状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シリコン電極装置。1. A silicon electrode device for a plasma etching apparatus, comprising: a silicon electrode body having a plurality of fine holes through which a plasma etching gas circulates; and a support member for fixing the silicon electrode body to a base. The silicon electrode body is a gas hole disc having the plurality of pores formed therein, the outer peripheral portion of which is formed into a conical shape, and the support member has an inner peripheral portion fitted to the outer peripheral portion of the silicon electrode body. A silicon electrode device for a plasma etching device, which is formed into a shape.
の細孔を備えたシリコン電極体と、このシリコン電極体
を基台に固定する支持部材を備えたプラズマエッチング
装置用のシリコン電極装置において、 前記シリコン電極体は、前記複数の細孔を穿設したガス
孔円板であって、外周部が円錐形状に形成され、 前記支持部材は、内周部が前記シリコン電極体の外周部
に嵌合する形状に形成され、 更に、前記シリコン電極体の前記ガス孔板を１０μｍ〜
１００μｍの範囲でエッチングして、前記細孔の端縁の
稜部の角が除去されていることを特徴とするプラズマエ
ッチング装置用シリコン電極装置。2. A silicon electrode device for a plasma etching apparatus, comprising: a silicon electrode body having a plurality of pores through which a plasma etching gas flows; and a support member for fixing the silicon electrode body to a base. The silicon electrode body is a gas hole disc having the plurality of pores formed therein, the outer peripheral portion of which is formed into a conical shape, and the support member has an inner peripheral portion fitted to the outer peripheral portion of the silicon electrode body. And the gas hole plate of the silicon electrode body is
A silicon electrode device for a plasma etching device, characterized in that a corner of a ridge portion of an end edge of the pore is removed by etching in a range of 100 μm.
徴とする請求項１又は２記載のプラズマエッチング装置
用シリコン電極装置。3. The silicon electrode device for a plasma etching device according to claim 1, wherein the supporting member is made of silicon.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7400695A JPH08274069A (en) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | Silicon electrode device for plasma etching device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7400695A JPH08274069A (en) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | Silicon electrode device for plasma etching device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08274069A true JPH08274069A (en) | 1996-10-18 |
Family
ID=13534567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7400695A Pending JPH08274069A (en) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | Silicon electrode device for plasma etching device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08274069A (en) |
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