JPH11283973A - プラズマエッチング装置用電極の製造方法 - Google Patents
プラズマエッチング装置用電極の製造方法Info
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- JPH11283973A JPH11283973A JP10066098A JP10066098A JPH11283973A JP H11283973 A JPH11283973 A JP H11283973A JP 10066098 A JP10066098 A JP 10066098A JP 10066098 A JP10066098 A JP 10066098A JP H11283973 A JPH11283973 A JP H11283973A
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- plasma etching
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体製造のエッチング工程等で使用される
反応性イオンエッチング装置に好適に用いられるエッチ
ング活性ガスに対して、耐腐食性に優れたプラズマエッ
チング装置用電極の製造方法を提供する。 【解決手段】 ＳｉＯ2 素材を溶融Ａｌ中に浸積するこ
とにより実質的にＳｉＯ2 成分が残存しなくなるまでＡ
ｌと反応させてＡｌ−Ａｌ2 Ｏ3 複合材に転換し、前記
複合材を形状加工した後、その表面をドライエッチング
処理して表面に存在する前記反応で遊離生成したＳｉを
除去し、次いで該表面を陽極酸化処理することを特徴と
する。
反応性イオンエッチング装置に好適に用いられるエッチ
ング活性ガスに対して、耐腐食性に優れたプラズマエッ
チング装置用電極の製造方法を提供する。 【解決手段】 ＳｉＯ2 素材を溶融Ａｌ中に浸積するこ
とにより実質的にＳｉＯ2 成分が残存しなくなるまでＡ
ｌと反応させてＡｌ−Ａｌ2 Ｏ3 複合材に転換し、前記
複合材を形状加工した後、その表面をドライエッチング
処理して表面に存在する前記反応で遊離生成したＳｉを
除去し、次いで該表面を陽極酸化処理することを特徴と
する。
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
装置用電極の製造方法に関し、より詳細には半導体製造
のエッチング工程等で使用される反応性イオンエッチン
グ装置に好適に用いられる、エッチング活性ガスに対す
る耐腐食性に優れたプラズマエッチング装置用電極の製
造方法に関する。
装置用電極の製造方法に関し、より詳細には半導体製造
のエッチング工程等で使用される反応性イオンエッチン
グ装置に好適に用いられる、エッチング活性ガスに対す
る耐腐食性に優れたプラズマエッチング装置用電極の製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造工程のエッチングにおいて
は、平行平板型のプラズマ装置がしばしば用いられてい
る。この装置は、エッチング室内に一対の平行平板型電
極を配設し、その下方側電極上にウエハを載置し、それ
らの電極の一方、例えばウエハが載置されている側の電
極に高周波電源を接続し、他方の対向する電極を接地
し、この室内にＣＦ4、Ｏ2 混合ガス等の反応性ガスを
減圧下で流通させながら高周波電圧を印加して、反応性
ガスプラズマを発生させ、発生した中性活性種とガスイ
オンとの相乗効果でウエハをエッチングするものであ
る。このウエハ載置側電極の対極側電極には、従来、一
般に多数のガス吹き出し小孔を有するアルミニウム電極
が用いられ、該アルミニウム電極の表面には、耐食性向
上のために陽極酸化処理（アルマイト処理）が施されて
いる。
は、平行平板型のプラズマ装置がしばしば用いられてい
る。この装置は、エッチング室内に一対の平行平板型電
極を配設し、その下方側電極上にウエハを載置し、それ
らの電極の一方、例えばウエハが載置されている側の電
極に高周波電源を接続し、他方の対向する電極を接地
し、この室内にＣＦ4、Ｏ2 混合ガス等の反応性ガスを
減圧下で流通させながら高周波電圧を印加して、反応性
ガスプラズマを発生させ、発生した中性活性種とガスイ
オンとの相乗効果でウエハをエッチングするものであ
る。このウエハ載置側電極の対極側電極には、従来、一
般に多数のガス吹き出し小孔を有するアルミニウム電極
が用いられ、該アルミニウム電極の表面には、耐食性向
上のために陽極酸化処理（アルマイト処理）が施されて
いる。
【０００３】このエッチングプロセスにおいて、Ｓｉ、
ＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 等の材料をエッチングする場合に
は、ＣＦ4 やＮＦ3 のようなフッ素系のガスが用いられ
る。これらのガスが、プラズマ中で活性化されて中性活
性種や反応性ガスイオンとなりウエハに対してエッチン
グ作用をなしているが、同時にこれらの中性活性種や反
応性ガスイオンは、電極に対しても作用し、電極に損傷
を与える。特に、陽極酸化処理（アルマイト処理）によ
り形成されたアルミニウム酸化被膜層は、一般に、その
厚さが数十μｍから最大でも百μｍと薄いうえに、その
酸化被膜表面には多数の微細孔や微細欠陥が存在し、上
記フッ素系ガス活性種の侵食に対して、充分な耐食性を
有するとは言えなかった。従って、フッ素系ガスのプラ
ズマに対して充分な耐食性を有し、材質劣化による処理
ウエハ汚染が回避され、長期間の使用に耐える電極の出
現が強く望まれていた。
ＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 等の材料をエッチングする場合に
は、ＣＦ4 やＮＦ3 のようなフッ素系のガスが用いられ
る。これらのガスが、プラズマ中で活性化されて中性活
性種や反応性ガスイオンとなりウエハに対してエッチン
グ作用をなしているが、同時にこれらの中性活性種や反
応性ガスイオンは、電極に対しても作用し、電極に損傷
を与える。特に、陽極酸化処理（アルマイト処理）によ
り形成されたアルミニウム酸化被膜層は、一般に、その
厚さが数十μｍから最大でも百μｍと薄いうえに、その
酸化被膜表面には多数の微細孔や微細欠陥が存在し、上
記フッ素系ガス活性種の侵食に対して、充分な耐食性を
有するとは言えなかった。従って、フッ素系ガスのプラ
ズマに対して充分な耐食性を有し、材質劣化による処理
ウエハ汚染が回避され、長期間の使用に耐える電極の出
現が強く望まれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前記
中性活性種や反応性ガスイオン等のプラズマ活性種を含
む腐食性ガスに対し充分な耐食性を有し、このような著
しく強い腐食性ガス雰囲気下においても電極としての機
能を長期間安定して果たすことのできる耐久性に優れた
プラズマエッチング装置用電極の製造方法を提供するこ
とにある。
中性活性種や反応性ガスイオン等のプラズマ活性種を含
む腐食性ガスに対し充分な耐食性を有し、このような著
しく強い腐食性ガス雰囲気下においても電極としての機
能を長期間安定して果たすことのできる耐久性に優れた
プラズマエッチング装置用電極の製造方法を提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ＳｉＯ
2 素材を溶融Ａｌ中に浸積することにより実質的にＳｉ
Ｏ2 成分が残存しなくなるまでＡｌと反応させてＡｌ−
Ａｌ2 Ｏ3 複合材に転換し、前記複合材を形状加工した
後、その表面をドライエッチング処理して表面に存在す
る前記反応で遊離生成したＳｉを除去し、次いで該表面
を陽極酸化処理することを特徴とするプラズマエッチン
グ装置用電極の製造方法が提供される。本発明の方法
は、ＳｉＯ2 素材の構成成分元素であるＳｉを、溶融Ａ
ｌとの反応によりＡｌに置換し、前記ＳｉＯ2 素材をＡ
ｌ−Ａｌ2 Ｏ3 複合材に転化させ、得られたＡｌ−Ａｌ
2 Ｏ3 複合材の表面を陽極酸化処理することにより、該
表面に、フッ素系プラズマに対して優れた耐食性を示
す、アルミナとアルミニウム陽極酸化被膜層から成る緻
密な組織の表面層を形成させる点が顕著な特徴である。
2 素材を溶融Ａｌ中に浸積することにより実質的にＳｉ
Ｏ2 成分が残存しなくなるまでＡｌと反応させてＡｌ−
Ａｌ2 Ｏ3 複合材に転換し、前記複合材を形状加工した
後、その表面をドライエッチング処理して表面に存在す
る前記反応で遊離生成したＳｉを除去し、次いで該表面
を陽極酸化処理することを特徴とするプラズマエッチン
グ装置用電極の製造方法が提供される。本発明の方法
は、ＳｉＯ2 素材の構成成分元素であるＳｉを、溶融Ａ
ｌとの反応によりＡｌに置換し、前記ＳｉＯ2 素材をＡ
ｌ−Ａｌ2 Ｏ3 複合材に転化させ、得られたＡｌ−Ａｌ
2 Ｏ3 複合材の表面を陽極酸化処理することにより、該
表面に、フッ素系プラズマに対して優れた耐食性を示
す、アルミナとアルミニウム陽極酸化被膜層から成る緻
密な組織の表面層を形成させる点が顕著な特徴である。
【０００６】金属アルミニウム材の表面を陽極酸化処理
して得られた、所謂アルマイト被覆層は、その表面に素
地金属（アルミニウム）に垂直な無数の細孔（１０9 〜
１０11ｃｍ-2）を有し、バリヤー層と呼ばれる椀形状の
極く薄い層がその細孔底部に存在する被膜構造を有す
る。アルマイト被覆層全体の厚さも通常数十μｍ程度、
最大でも１００μｍ程度と極薄く、しかも、その組織は
必ずしも緻密でなく多くの微細欠陥を有し、その数は、
熱衝撃等により更に増加する。このような微細欠陥を有
するアルマイト被膜を、沸騰水中に浸漬したり、あるい
は加圧水蒸気と接触させる等の方法により封孔する所謂
封孔処理も、一般に実施されている。しかし、この封孔
処理は、アルミナ成分を前記沸騰水あるいは加圧水蒸気
で水和させてアルミナ水和物を生成させ、この時の被膜
の体積膨張で細孔を埋めて封孔するもので、その後の使
用期間中に水和劣化等の不具合を生じやすく、強力な腐
食性ガスの侵食に対して、必ずしも充分な耐食性を有す
るとは言い難い。しかも、一旦被膜が破られ侵食が始ま
ると、内部は極めて反応性に富むアルミニウム金属から
成るためその侵食は急速に進行し、たちまち使用に耐え
ない程度にまで劣化する。
して得られた、所謂アルマイト被覆層は、その表面に素
地金属（アルミニウム）に垂直な無数の細孔（１０9 〜
１０11ｃｍ-2）を有し、バリヤー層と呼ばれる椀形状の
極く薄い層がその細孔底部に存在する被膜構造を有す
る。アルマイト被覆層全体の厚さも通常数十μｍ程度、
最大でも１００μｍ程度と極薄く、しかも、その組織は
必ずしも緻密でなく多くの微細欠陥を有し、その数は、
熱衝撃等により更に増加する。このような微細欠陥を有
するアルマイト被膜を、沸騰水中に浸漬したり、あるい
は加圧水蒸気と接触させる等の方法により封孔する所謂
封孔処理も、一般に実施されている。しかし、この封孔
処理は、アルミナ成分を前記沸騰水あるいは加圧水蒸気
で水和させてアルミナ水和物を生成させ、この時の被膜
の体積膨張で細孔を埋めて封孔するもので、その後の使
用期間中に水和劣化等の不具合を生じやすく、強力な腐
食性ガスの侵食に対して、必ずしも充分な耐食性を有す
るとは言い難い。しかも、一旦被膜が破られ侵食が始ま
ると、内部は極めて反応性に富むアルミニウム金属から
成るためその侵食は急速に進行し、たちまち使用に耐え
ない程度にまで劣化する。
【０００７】これに対し、本発明の方法では、先ず、石
英ガラス等のＳｉＯ2 成形体を減圧あるいは不活性ガス
雰囲気中で高純度のＡｌ融液中に浸漬し、ＡｌとＳｉＯ
2 とを実質的にＳｉＯ2 成分が残存しなくなるまで反応
させてＡｌ2 Ｏ3 ーＡｌー（Ｓｉ）複合材とする。この
反応において、ＡｌがＳｉＯ2 と反応することによって
還元生成したＳｉは、浸漬時間が経過すると共にＡｌ融
液に溶解して融液相側に次第に移行するため反応完結時
には、複合材中に残存含有されるＳｉは比較的少量とな
る。このようにして得られた複合材は、三次元網目状構
造のＡｌ2 Ｏ3 マトリックスの間にＡｌと少量のＳｉの
固溶体が密に充填されて存在する三次元組織構造を有す
る。
英ガラス等のＳｉＯ2 成形体を減圧あるいは不活性ガス
雰囲気中で高純度のＡｌ融液中に浸漬し、ＡｌとＳｉＯ
2 とを実質的にＳｉＯ2 成分が残存しなくなるまで反応
させてＡｌ2 Ｏ3 ーＡｌー（Ｓｉ）複合材とする。この
反応において、ＡｌがＳｉＯ2 と反応することによって
還元生成したＳｉは、浸漬時間が経過すると共にＡｌ融
液に溶解して融液相側に次第に移行するため反応完結時
には、複合材中に残存含有されるＳｉは比較的少量とな
る。このようにして得られた複合材は、三次元網目状構
造のＡｌ2 Ｏ3 マトリックスの間にＡｌと少量のＳｉの
固溶体が密に充填されて存在する三次元組織構造を有す
る。
【０００８】次いで、このＡｌ2 Ｏ3 ーＡｌー（Ｓｉ）
複合材の表面に存在する少量の遊離Ｓｉをドライエッチ
ングにより除去し、処理表面を洗浄した後、複合体を硫
酸電解槽等の電解槽中に移し陽極酸化処理及び封孔処理
してプラズマエッチング装置用電極とする。この本発明
の方法で得られたプラズマエッチング装置用電極は、そ
の表面が、該表面の大部分を占めるＡｌ2 Ｏ3 マトリッ
クス露出部と表面に存在するＡｌ固溶体上に形成された
アルミニウム陽極酸化膜部とから成るため、表面組織が
緻密でフッ素プラズマに対し優れた耐食性を示す。更
に、仮に該酸化膜表面層が何らかの原因で損傷を受け破
れた場合にも、内部が三次元網目状構造のＡｌ2 Ｏ3 マ
トリックスの間にＡｌと少量のＳｉの固溶体が微細な島
状に密に充填されて存在する組織構造であるため、侵食
がＡｌ等の固溶体部分のみでとどまり、それ以上拡大進
行しない。従って、本発明の方法で作製されたプラズマ
エッチング装置用電極は、電極寿命が延びると共に電極
から発生するパーティクルが減り、デバイス製造工程に
おいて、メインテナンスコストの低減や素子歩留まりの
向上が図れる等の利点を有する。
複合材の表面に存在する少量の遊離Ｓｉをドライエッチ
ングにより除去し、処理表面を洗浄した後、複合体を硫
酸電解槽等の電解槽中に移し陽極酸化処理及び封孔処理
してプラズマエッチング装置用電極とする。この本発明
の方法で得られたプラズマエッチング装置用電極は、そ
の表面が、該表面の大部分を占めるＡｌ2 Ｏ3 マトリッ
クス露出部と表面に存在するＡｌ固溶体上に形成された
アルミニウム陽極酸化膜部とから成るため、表面組織が
緻密でフッ素プラズマに対し優れた耐食性を示す。更
に、仮に該酸化膜表面層が何らかの原因で損傷を受け破
れた場合にも、内部が三次元網目状構造のＡｌ2 Ｏ3 マ
トリックスの間にＡｌと少量のＳｉの固溶体が微細な島
状に密に充填されて存在する組織構造であるため、侵食
がＡｌ等の固溶体部分のみでとどまり、それ以上拡大進
行しない。従って、本発明の方法で作製されたプラズマ
エッチング装置用電極は、電極寿命が延びると共に電極
から発生するパーティクルが減り、デバイス製造工程に
おいて、メインテナンスコストの低減や素子歩留まりの
向上が図れる等の利点を有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下本発明を更に詳細に説明す
る。本発明の方法においては、先ず、図１に例示されて
いるように、例えば減圧下あるいは不活性雰囲気下で、
坩堝３中に溶融した金属アルミニウム融液２中に板状の
電極用ＳｉＯ2 素材１を浸漬してＳｉＯ2 とＡｌを反応
させる。尚、図１中、符号４は坩堝３を加熱するための
ヒ−タを示している。このとき、下記式（１）で示され
るように、 ４Ａｌ＋３ＳｉＯ2 → ２Ａｌ2 Ｏ3 ＋３Ｓｉ … （１） 素材を構成するＳｉＯ2 のＳｉとＡｌとの置換反応が進
行する。本発明の方法においては、この反応は、実質的
に素材のＳｉＯ2 成分が残存しなくなるまで浸漬を継続
して完結させる。浸漬時間が経過して反応が進行するに
従い、Ａｌにより還元されたＳｉが素材中に生成する
が、ＳｉはＡｌ融液に溶けるため、その大部分は素材か
ら融液相側に溶出移行する。従って、反応完結時には該
ＳｉＯ2 素材は、三次元網目状構造のＡｌ2 Ｏ3 マトリ
ックスの間にＡｌの固溶体と極少量のＳｉの固溶体とが
密に充填されて存在する組織構造のＡｌーＡｌ2 Ｏ3 複
合材に転化される。
る。本発明の方法においては、先ず、図１に例示されて
いるように、例えば減圧下あるいは不活性雰囲気下で、
坩堝３中に溶融した金属アルミニウム融液２中に板状の
電極用ＳｉＯ2 素材１を浸漬してＳｉＯ2 とＡｌを反応
させる。尚、図１中、符号４は坩堝３を加熱するための
ヒ−タを示している。このとき、下記式（１）で示され
るように、 ４Ａｌ＋３ＳｉＯ2 → ２Ａｌ2 Ｏ3 ＋３Ｓｉ … （１） 素材を構成するＳｉＯ2 のＳｉとＡｌとの置換反応が進
行する。本発明の方法においては、この反応は、実質的
に素材のＳｉＯ2 成分が残存しなくなるまで浸漬を継続
して完結させる。浸漬時間が経過して反応が進行するに
従い、Ａｌにより還元されたＳｉが素材中に生成する
が、ＳｉはＡｌ融液に溶けるため、その大部分は素材か
ら融液相側に溶出移行する。従って、反応完結時には該
ＳｉＯ2 素材は、三次元網目状構造のＡｌ2 Ｏ3 マトリ
ックスの間にＡｌの固溶体と極少量のＳｉの固溶体とが
密に充填されて存在する組織構造のＡｌーＡｌ2 Ｏ3 複
合材に転化される。
【００１０】次いで、該ＡｌーＡｌ2 Ｏ3 複合材を引き
上げて取り出し、その表面に付着した金属Ａｌを除去す
る。この表面付着金属Ａｌを除去する方法として、必ず
しもこれに限定されるものではないが、例えば、該複合
材をＡｌ融液温度よりも３０乃至２００℃高い温度で、
減圧あるいは不活性ガス雰囲気中に加熱処理し、複合体
に付着している過剰のＡｌを揮散させると共に、該複合
体に生じた残留歪みを除去する方法を用いることが好ま
しい。
上げて取り出し、その表面に付着した金属Ａｌを除去す
る。この表面付着金属Ａｌを除去する方法として、必ず
しもこれに限定されるものではないが、例えば、該複合
材をＡｌ融液温度よりも３０乃至２００℃高い温度で、
減圧あるいは不活性ガス雰囲気中に加熱処理し、複合体
に付着している過剰のＡｌを揮散させると共に、該複合
体に生じた残留歪みを除去する方法を用いることが好ま
しい。
【００１１】その後、この板状ＡｌーＡｌ2 Ｏ3 複合材
を、研削加工及び放電加工等により所定の電極形状に加
工する。前記研削加工及び放電加工等によるＡｌーＡｌ
2 Ｏ3 複合材１０の電極形状加工としては、例えば図３
に示すように、円板状等の盤面中心部１１にエッチング
ガス流出用の多数の小さな貫通孔１３を密に設穿され、
盤面周辺部１２には所定間隔にプラズマエッチング装置
への取り付けのためのネジ孔１４を形成すること等がな
される。
を、研削加工及び放電加工等により所定の電極形状に加
工する。前記研削加工及び放電加工等によるＡｌーＡｌ
2 Ｏ3 複合材１０の電極形状加工としては、例えば図３
に示すように、円板状等の盤面中心部１１にエッチング
ガス流出用の多数の小さな貫通孔１３を密に設穿され、
盤面周辺部１２には所定間隔にプラズマエッチング装置
への取り付けのためのネジ孔１４を形成すること等がな
される。
【００１２】次いで、例えば、放電室分離型ドライエッ
チング装置で、ＣＦ4 と少量のＯ2の混合ガスを用いた
ダウンフローエッチング等のドライエッチング処理によ
り、該形状加工された素材電極板表面の遊離Ｓｉを除去
する。更に、この素材電極板表面を例えば微量のグルコ
ン酸ナトリウムを添加した５％水酸化ナトリウム水溶液
により洗浄して表面の不純物層を除去し、純水で充分に
洗浄する。
チング装置で、ＣＦ4 と少量のＯ2の混合ガスを用いた
ダウンフローエッチング等のドライエッチング処理によ
り、該形状加工された素材電極板表面の遊離Ｓｉを除去
する。更に、この素材電極板表面を例えば微量のグルコ
ン酸ナトリウムを添加した５％水酸化ナトリウム水溶液
により洗浄して表面の不純物層を除去し、純水で充分に
洗浄する。
【００１３】その後、例えば、図２に示したように、硫
酸電解槽等の電解槽に移し、この素材電極板表面を陽極
酸化処理する。この電極板形状のＡｌーＡｌ2 Ｏ3 複合
体表面の陽極酸化処理は、通常の所謂アルミニウム金属
のアルマイト処理とほぼ同様に処理される。即ち、例え
ば、図２に示したように、硫酸、シュウ酸、燐酸等の酸
性溶液７中でＡｌーＡｌ2 Ｏ3 複合体を陽極５、白金プ
レート等を陰極６として両電極間に通電（電源９）し、
複合体表面のＡｌ金属部分を酸化してアルミニウム酸化
物被膜をその表面に形成させる。尚、図２中、符号８
は、前記処理を空気吹き込み攪拌しながら行うために設
けられた空気供給管である。
酸電解槽等の電解槽に移し、この素材電極板表面を陽極
酸化処理する。この電極板形状のＡｌーＡｌ2 Ｏ3 複合
体表面の陽極酸化処理は、通常の所謂アルミニウム金属
のアルマイト処理とほぼ同様に処理される。即ち、例え
ば、図２に示したように、硫酸、シュウ酸、燐酸等の酸
性溶液７中でＡｌーＡｌ2 Ｏ3 複合体を陽極５、白金プ
レート等を陰極６として両電極間に通電（電源９）し、
複合体表面のＡｌ金属部分を酸化してアルミニウム酸化
物被膜をその表面に形成させる。尚、図２中、符号８
は、前記処理を空気吹き込み攪拌しながら行うために設
けられた空気供給管である。
【００１４】本発明においては、浴液として硫酸を用い
る場合、好適には、濃度１０乃至１５重量％の硫酸水溶
液を用いて、温度２０乃至２５℃、Ａｌ3+濃度３乃至１
０ｇ／ｌ、電流密度０．７乃至１．５Ａ／ｄｍ2 の処理
条件で、空気吹き込み攪拌下に、６０乃至２５０分程度
電解酸化処理するのが好ましい。その後、この陽極酸化
処理品を充分水洗した後、沸騰水処理あるいは水蒸気処
理による表面酸化被膜部分の封孔処理を行いプラズマエ
ッチング装置用電極とする。
る場合、好適には、濃度１０乃至１５重量％の硫酸水溶
液を用いて、温度２０乃至２５℃、Ａｌ3+濃度３乃至１
０ｇ／ｌ、電流密度０．７乃至１．５Ａ／ｄｍ2 の処理
条件で、空気吹き込み攪拌下に、６０乃至２５０分程度
電解酸化処理するのが好ましい。その後、この陽極酸化
処理品を充分水洗した後、沸騰水処理あるいは水蒸気処
理による表面酸化被膜部分の封孔処理を行いプラズマエ
ッチング装置用電極とする。
【００１５】本発明において、プラズマエッチング装置
電極の製造に用いるＳｉＯ2 素材としては、高純度で、
かつある程度の大きさの盤状形状のものが容易に得られ
ること及び所定形状に加工し易いこと等の観点から石英
ガラスの使用が好ましいが、他のＳｉＯ2 素材でもかま
わまい。但し、Ａｌとの反応性を考慮すると非晶質であ
ることが好ましい。素材の純度は、該素材がプラズマエ
ッチング装置の電極製造用に用いられるものであるとこ
ろからできる限り高純度のものが好ましく、不純物濃度
１００ｐｐｍ以下のものを使用することが好ましい。ま
た溶融Ａｌとして用いる金属Ａｌは、これも純度９９％
以上、より好ましくは９９．９％以上の高純度アルミニ
ウムを用いることが好ましい。該ＳｉＯ2 素材とＡｌ融
液との反応は、通常９００乃至１２００℃、好ましくは
１０００乃至１１５０℃で実施される。反応温度が９０
０℃より低い場合は、素材が脆い緻密質になり亀裂が生
じ易くなるため好ましくない。一方、反応温度が１２０
０℃より高い場合には、素材が変形しがちで、所望の形
状のものが得られにくい。
電極の製造に用いるＳｉＯ2 素材としては、高純度で、
かつある程度の大きさの盤状形状のものが容易に得られ
ること及び所定形状に加工し易いこと等の観点から石英
ガラスの使用が好ましいが、他のＳｉＯ2 素材でもかま
わまい。但し、Ａｌとの反応性を考慮すると非晶質であ
ることが好ましい。素材の純度は、該素材がプラズマエ
ッチング装置の電極製造用に用いられるものであるとこ
ろからできる限り高純度のものが好ましく、不純物濃度
１００ｐｐｍ以下のものを使用することが好ましい。ま
た溶融Ａｌとして用いる金属Ａｌは、これも純度９９％
以上、より好ましくは９９．９％以上の高純度アルミニ
ウムを用いることが好ましい。該ＳｉＯ2 素材とＡｌ融
液との反応は、通常９００乃至１２００℃、好ましくは
１０００乃至１１５０℃で実施される。反応温度が９０
０℃より低い場合は、素材が脆い緻密質になり亀裂が生
じ易くなるため好ましくない。一方、反応温度が１２０
０℃より高い場合には、素材が変形しがちで、所望の形
状のものが得られにくい。
【００１６】既に上述したように、本発明の方法におい
ては、素材ＳｉＯ2 が実質的に全てＡｌ2 Ｏ3 に転換さ
れた時点で反応を終了する。この反応で得られる転化Ａ
ｌーＡｌ2 Ｏ3 複合体の組成は、Ａｌが２０乃至３５
％、Ａｌ2 Ｏ3 が６５乃至８０％の範囲にあることが好
ましい。Ａｌが２０％より少ない場合（Ａｌ2 Ｏ3 が多
い場合）は電極としての電気抵抗が高く成りすぎ、又内
部気孔やＳｉＯ2 等の未反応物が増加する傾向を有し好
ましくない。一方、Ａｌが３５％より多い場合（Ａｌ2
Ｏ3 が少ない場合）は複合体表面のＡｌ露出面積の割合
が大きくなり、該表面に形成される陽極酸化被膜の面積
割合が増加するため欠陥が増加する傾向を有し、耐食性
が若干低下する。また、Ａｌの還元作用により生ずる遊
離Ｓｉは可能な限り少量であることが好ましいが、通常
４％以下であれば耐食性を含めた電極としての性能上そ
れほど大きな影響はなく許容される。
ては、素材ＳｉＯ2 が実質的に全てＡｌ2 Ｏ3 に転換さ
れた時点で反応を終了する。この反応で得られる転化Ａ
ｌーＡｌ2 Ｏ3 複合体の組成は、Ａｌが２０乃至３５
％、Ａｌ2 Ｏ3 が６５乃至８０％の範囲にあることが好
ましい。Ａｌが２０％より少ない場合（Ａｌ2 Ｏ3 が多
い場合）は電極としての電気抵抗が高く成りすぎ、又内
部気孔やＳｉＯ2 等の未反応物が増加する傾向を有し好
ましくない。一方、Ａｌが３５％より多い場合（Ａｌ2
Ｏ3 が少ない場合）は複合体表面のＡｌ露出面積の割合
が大きくなり、該表面に形成される陽極酸化被膜の面積
割合が増加するため欠陥が増加する傾向を有し、耐食性
が若干低下する。また、Ａｌの還元作用により生ずる遊
離Ｓｉは可能な限り少量であることが好ましいが、通常
４％以下であれば耐食性を含めた電極としての性能上そ
れほど大きな影響はなく許容される。
【００１７】
【実施例】「電極の製造」ＳｉＯ2 円盤（Φ８インチ、
厚さ５．５ｍｍ）を、図１に示した反応炉内の坩堝上に
支持して予熱しながら、下方の坩堝中の金属Ａｌを加熱
溶融した。溶融Ａｌの温度が約１０５０℃に達したと
き、ＳｉＯ2 素材を溶融Ａｌ中に浸漬し、素材のＳｉＯ
2 とＡｌを反応させた。素材ＳｉＯ2 のＳｉがほぼ全量
Ａｌと置換反応し、反応が完結した時点（反応時間５時
間）で、溶融Ａｌの湯中から引き上げて取り出し、表面
に付着した金属Ａｌを取り除いた。次いで、Ａｌ−Ａｌ
2 Ｏ3 複合材料に転化させた前記円盤素材に、ガス透過
孔やネジ孔を形成すると共に平面研削加工及び研磨加工
により、目的とする電極形状に仕上げた。この電極形状
に加工したＡｌ−Ａｌ2 Ｏ3 複合体を放電室分離型ドラ
イエッチング装置にセットし、ＣＦ4 １５０ｓｃｃｍ、
Ｏ2 ７５ｓｃｃｍの混合ガスを用いてドライエッチング
（ダウンフローエッチング）し、表面の遊離Ｓｉを除去
した。続いて、液温５０℃の水酸化ナトリウム５％、グ
ルコン酸ナトリウム０．１％の混合水溶液中で揺動させ
ながら約１分間浸漬してエッチングし、表面の付着フッ
化物や油脂を完全に取り除いた。
厚さ５．５ｍｍ）を、図１に示した反応炉内の坩堝上に
支持して予熱しながら、下方の坩堝中の金属Ａｌを加熱
溶融した。溶融Ａｌの温度が約１０５０℃に達したと
き、ＳｉＯ2 素材を溶融Ａｌ中に浸漬し、素材のＳｉＯ
2 とＡｌを反応させた。素材ＳｉＯ2 のＳｉがほぼ全量
Ａｌと置換反応し、反応が完結した時点（反応時間５時
間）で、溶融Ａｌの湯中から引き上げて取り出し、表面
に付着した金属Ａｌを取り除いた。次いで、Ａｌ−Ａｌ
2 Ｏ3 複合材料に転化させた前記円盤素材に、ガス透過
孔やネジ孔を形成すると共に平面研削加工及び研磨加工
により、目的とする電極形状に仕上げた。この電極形状
に加工したＡｌ−Ａｌ2 Ｏ3 複合体を放電室分離型ドラ
イエッチング装置にセットし、ＣＦ4 １５０ｓｃｃｍ、
Ｏ2 ７５ｓｃｃｍの混合ガスを用いてドライエッチング
（ダウンフローエッチング）し、表面の遊離Ｓｉを除去
した。続いて、液温５０℃の水酸化ナトリウム５％、グ
ルコン酸ナトリウム０．１％の混合水溶液中で揺動させ
ながら約１分間浸漬してエッチングし、表面の付着フッ
化物や油脂を完全に取り除いた。
【００１８】次いで、この複合材電極を図２に示したよ
うに硫酸電解槽にセットし、下記表１に記載した条件
で、陽極酸化処理を実施した。このときの陽極酸化処理
は、硫酸濃度１０重量％、温度２０℃、Ａｌ3+５ｇ／
ｌ、電流密度１．０Ａ／ｄｍ2 とし、空気吹き込み攪拌
しながら、１００分電解処理を行った。そして、得られ
た電極を充分水洗した後、沸騰水による封孔処理に付
し、本発明品の平行平板型プラズマエッチング装置用電
極を得た。
うに硫酸電解槽にセットし、下記表１に記載した条件
で、陽極酸化処理を実施した。このときの陽極酸化処理
は、硫酸濃度１０重量％、温度２０℃、Ａｌ3+５ｇ／
ｌ、電流密度１．０Ａ／ｄｍ2 とし、空気吹き込み攪拌
しながら、１００分電解処理を行った。そして、得られ
た電極を充分水洗した後、沸騰水による封孔処理に付
し、本発明品の平行平板型プラズマエッチング装置用電
極を得た。
【００１９】「エッチング実験」本発明の方法で製作し
た上記の電極と従来のアルマイト処理アルミニウム電極
（アルマイト層の厚さ１０μｍ）とを、それぞれ平行平
板型プラズマエッチング装置にセットし、それらの性能
比較試験を実施した。実験に使用した装置は、平行平板
型反応性イオンエッチング装置で、下記の実験条件（反
応性イオンエッチング条件）で電極に放電を起こさせ、
ダミーウエハを用いてその表面上に付着堆積したパーテ
ィクルを、ウエハ表面検査装置を用いて測定した。
た上記の電極と従来のアルマイト処理アルミニウム電極
（アルマイト層の厚さ１０μｍ）とを、それぞれ平行平
板型プラズマエッチング装置にセットし、それらの性能
比較試験を実施した。実験に使用した装置は、平行平板
型反応性イオンエッチング装置で、下記の実験条件（反
応性イオンエッチング条件）で電極に放電を起こさせ、
ダミーウエハを用いてその表面上に付着堆積したパーテ
ィクルを、ウエハ表面検査装置を用いて測定した。
【００２０】 「反応性イオンエッチング条件」 ガス： ＣＦ4 ＋Ｈ2 混合ガス（水素ガス混合比１５ｖｏｌ％）４０ｓｃｃｍ 高周波： １３．５６ＭＨｚ １ｋｗ ガス圧： ２５ｍＴｏｒｒ 使用ウエハ： Φ６インチガラス状カーボンダミーウエハ エッチング時間： １００ｍｉｎ／ｐｃ（枚）× ２５ｐｃ（枚）
【００２１】ダミーウエハ上のパーティクルについて測
定した結果、ダミーウエハ２５枚の平均で）本発明品
（表面陽極酸化処理ＡｌーＡｌ2 Ｏ3 複合材）のパーテ
ィクル数が３４個であったのに対して、従来品（アルマ
イト処理アルミニウム）のパーティクル数は１２４個で
あった。このように、本発明品では従来品に比べ電極か
らの発塵が少なく、電極の使用中の劣化がほとんど無い
ことがみとめられた。
定した結果、ダミーウエハ２５枚の平均で）本発明品
（表面陽極酸化処理ＡｌーＡｌ2 Ｏ3 複合材）のパーテ
ィクル数が３４個であったのに対して、従来品（アルマ
イト処理アルミニウム）のパーティクル数は１２４個で
あった。このように、本発明品では従来品に比べ電極か
らの発塵が少なく、電極の使用中の劣化がほとんど無い
ことがみとめられた。
【００２２】
【発明の効果】上記したように、本発明の方法によって
作製されたプラズマエッチング装置用電極は、３次元的
に均質なアルミナマトリックス骨格を有する高純度のＡ
ｌーＡｌ2 Ｏ3 複合体表面を陽極酸化したものであるた
め、酸化被膜に発生する欠陥の存在確率が、従来品と比
較して極めて少なく、フッ素プラズマに対する耐食性、
耐久性に優れている。従って、寿命が長く長期使用が可
能であると共にパーティクルの発生が少ないため、半導
体製造プロセスにおける歩留まり向上にも寄与する。
作製されたプラズマエッチング装置用電極は、３次元的
に均質なアルミナマトリックス骨格を有する高純度のＡ
ｌーＡｌ2 Ｏ3 複合体表面を陽極酸化したものであるた
め、酸化被膜に発生する欠陥の存在確率が、従来品と比
較して極めて少なく、フッ素プラズマに対する耐食性、
耐久性に優れている。従って、寿命が長く長期使用が可
能であると共にパーティクルの発生が少ないため、半導
体製造プロセスにおける歩留まり向上にも寄与する。
【図１】図１は、本発明の方法で用いるＳｉＯ2 素材と
溶融Ａｌとの反応を行わせる反応炉の概略図である。
溶融Ａｌとの反応を行わせる反応炉の概略図である。
【図２】図２は、本発明の方法で用いる陽極酸化処理槽
の概略図である。
の概略図である。
【図３】図３は、本発明のプラズマエッチング装置用電
極の形状の一例を示す平面図である。
極の形状の一例を示す平面図である。
１ ＳｉＯ2 素材 ２ 金属アルミニウム融液 ３ 坩堝 ４ ヒータ ５ 陽極 ６ 陰極 ７ 酸性溶液 ８ 空気供給管 ９ 電源 １０ ＡｌーＡｌ2 Ｏ3 複合材 １１ 盤面中心部 １２ 盤面周辺部 １３ 貫通孔 １４ ネジ孔
Claims (6)
- 【請求項１】 ＳｉＯ2 素材を溶融Ａｌ中に浸積するこ
とにより実質的にＳｉＯ2 成分が残存しなくなるまでＡ
ｌと反応させてＡｌ−Ａｌ2 Ｏ3 複合材に転換し、前記
複合材を形状加工した後、その表面をドライエッチング
処理して表面に存在する前記反応で遊離生成したＳｉを
除去し、次いで該表面を陽極酸化処理することを特徴と
するプラズマエッチング装置用電極の製造方法。 - 【請求項２】 前記ＳｉＯ2 素材が板状石英ガラスであ
ることを特徴とする請求項１に記載されたプラズマエッ
チング装置用電極の製造方法。 - 【請求項３】 前記Ａｌ−Ａｌ2 Ｏ3 複合材化反応にお
ける反応温度が、９００乃至１２００℃であることを特
徴とする請求項１または請求項２に記載されたプラズマ
エッチング装置用電極の製造方法。 - 【請求項４】 前記Ａｌ−Ａｌ2 Ｏ3 複合材の材質組成
が、Ａｌが２０乃至３５重量％、Ａｌ2 Ｏ3 が６５乃至
８０重量％の範囲にあることを特徴とする請求項１乃至
請求項３のいずれかに記載されたプラズマエッチング装
置用電極の製造方法。 - 【請求項５】 前記陽極酸化処理が、濃度１０乃至１５
重量％硫酸溶液を用いた硫酸電解浴中で、空気吹き込み
攪拌下に、温度２０乃至２５℃で実施されることを特徴
とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載されたプ
ラズマエッチング装置用電極の製造方法。 - 【請求項６】 前記電極形状加工されたＡｌ−Ａｌ2 Ｏ
3 複合材が陽極酸化処理後更に、沸騰水封孔処理される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記
載されたプラズマエッチング装置用電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10066098A JPH11283973A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | プラズマエッチング装置用電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10066098A JPH11283973A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | プラズマエッチング装置用電極の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11283973A true JPH11283973A (ja) | 1999-10-15 |
Family
ID=14279968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10066098A Pending JPH11283973A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | プラズマエッチング装置用電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11283973A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7138034B2 (en) | 2001-06-25 | 2006-11-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrode member used in a plasma treating apparatus |
-
1998
- 1998-03-27 JP JP10066098A patent/JPH11283973A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7138034B2 (en) | 2001-06-25 | 2006-11-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrode member used in a plasma treating apparatus |
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