JP3437026B2 - プラズマエッチング用電極板およびその製造方法 - Google Patents
プラズマエッチング用電極板およびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
製造工程において、ウエハ面のシリコン酸化膜をプラズ
マエッチングする方法に係り、とくに平行平板電極型プ
ラズマエッチング装置に用いられる電極板として有効な
ガラス状カーボン板で構成されたプラズマエッチング用
電極板およびその製造方法に関する。
製造工程において、ウエハ面のシリコン酸化膜をプラズ
マエッチングする方法に係り、とくに平行平板電極型プ
ラズマエッチング装置に用いられる電極板として有効な
ガラス状カーボン板で構成されたプラズマエッチング用
電極板およびその製造方法に関する。
【０００２】プラズマエッチング加工は、チャンバ内の
下部に設けたウエハ基板を載置する下部電極と、これに
対向するチャンバ内の上部に設けた多数のガス噴出用の
貫通小孔をもつ上部電極との一対の平行平面電極を設置
したエッチング装置にハロゲンガスやフレオンガスなど
の反応性ガスを上部電極側より導入しながら電極間に高
周波電力を印加して放電させ、生じたガスプラズマを用
いて基板のフォトレジストされていない部分をエッチン
グすることにより高精度で微細な回路パターンを形成す
る工程である。このプラズマエッチング加工に用いられ
る上部電極には、優れた導電性の他、ウエハを汚染しな
い高純度性ならびに容易にエッチングされない化学的安
定性が必要とされており、現状ではこれらの材質要件を
満たすものとしてガラス状カーボン材で形成された電極
板が有用されている。
下部に設けたウエハ基板を載置する下部電極と、これに
対向するチャンバ内の上部に設けた多数のガス噴出用の
貫通小孔をもつ上部電極との一対の平行平面電極を設置
したエッチング装置にハロゲンガスやフレオンガスなど
の反応性ガスを上部電極側より導入しながら電極間に高
周波電力を印加して放電させ、生じたガスプラズマを用
いて基板のフォトレジストされていない部分をエッチン
グすることにより高精度で微細な回路パターンを形成す
る工程である。このプラズマエッチング加工に用いられ
る上部電極には、優れた導電性の他、ウエハを汚染しな
い高純度性ならびに容易にエッチングされない化学的安
定性が必要とされており、現状ではこれらの材質要件を
満たすものとしてガラス状カーボン材で形成された電極
板が有用されている。
【０００３】ガラス状カーボン材は、熱硬化性樹脂を炭
化して得られる巨視的に無孔組織の硬質炭素物質で、高
強度、低化学反応性、ガス不透過性、自己潤滑性、堅牢
性などに優れ、不純物が少ない等の特性を有している
が、特にプラズマエッチング処理中にウエハーを汚損す
る原因となる微細パーティクルが組織から離脱し難い利
点がある。
化して得られる巨視的に無孔組織の硬質炭素物質で、高
強度、低化学反応性、ガス不透過性、自己潤滑性、堅牢
性などに優れ、不純物が少ない等の特性を有している
が、特にプラズマエッチング処理中にウエハーを汚損す
る原因となる微細パーティクルが組織から離脱し難い利
点がある。
【０００４】
【従来の技術】しかしながら、半導体集積度が増大する
に伴ってプラズマエッチング用の電極材にも厳しい材質
要求が課せられており、ウエハ面に付着するパーティク
ルレベルや消耗度合の低減化が厳しく要求されている。
このため、プラズマエッチング用のガラス状カーボン電
極を対象とする材質的改良の試みが数多く提案されてい
る。
に伴ってプラズマエッチング用の電極材にも厳しい材質
要求が課せられており、ウエハ面に付着するパーティク
ルレベルや消耗度合の低減化が厳しく要求されている。
このため、プラズマエッチング用のガラス状カーボン電
極を対象とする材質的改良の試みが数多く提案されてい
る。
【０００５】例えば、純度、気孔率、気孔径、結晶構造
などの性状を改良対象とするものとして、気孔率が０．
０００２〜０．００２０％で結晶子がＸ線回析で検出さ
れず、かつ不純物含有量が５ppm 以下のガラス状カーボ
ン材料からなるプラズマ装置用カーボン部材（特開平３
−33007 号公報）、最大気孔径１μm 以下、平均気孔径
０．７μm 以下で気孔率が１％以下の組織特性を有する
高純度ガラス状カーボンからなるプラズマエッチング用
電極板（特開平３−119723号公報）、高純度のガラス状
カーボンからなる厚さ２mm以上の板状体であり、表面お
よび内部組織に粒界が実質的に存在せず、最大気孔径が
１μm 以下のプラズマエッチング用電極板（特開平３−
285086号公報）、純度特性が総灰分５ppm 以下、金属不
純物２ppm 以下、総硫黄分３０ppm 以下で、結晶特性が
結晶面間隔(002) ０．３７５nm以下、結晶子(002) の大
きさが１．３nm以上で、かつ材質特性が比重１．５０以
上、曲げ強度が１１００kg/cm2以上のガラス状カーボン
からなるプラズマエッチング用電極板（特開平５−3209
55号公報）、格子定数Ｃ0 が６．９９０オングストロー
ム以下の結晶を有するガラス状炭素からなるプラズマエ
ッチング用電極板（特開平６−128761号公報）等が提案
されている。
などの性状を改良対象とするものとして、気孔率が０．
０００２〜０．００２０％で結晶子がＸ線回析で検出さ
れず、かつ不純物含有量が５ppm 以下のガラス状カーボ
ン材料からなるプラズマ装置用カーボン部材（特開平３
−33007 号公報）、最大気孔径１μm 以下、平均気孔径
０．７μm 以下で気孔率が１％以下の組織特性を有する
高純度ガラス状カーボンからなるプラズマエッチング用
電極板（特開平３−119723号公報）、高純度のガラス状
カーボンからなる厚さ２mm以上の板状体であり、表面お
よび内部組織に粒界が実質的に存在せず、最大気孔径が
１μm 以下のプラズマエッチング用電極板（特開平３−
285086号公報）、純度特性が総灰分５ppm 以下、金属不
純物２ppm 以下、総硫黄分３０ppm 以下で、結晶特性が
結晶面間隔(002) ０．３７５nm以下、結晶子(002) の大
きさが１．３nm以上で、かつ材質特性が比重１．５０以
上、曲げ強度が１１００kg/cm2以上のガラス状カーボン
からなるプラズマエッチング用電極板（特開平５−3209
55号公報）、格子定数Ｃ0 が６．９９０オングストロー
ム以下の結晶を有するガラス状炭素からなるプラズマエ
ッチング用電極板（特開平６−128761号公報）等が提案
されている。
【０００６】このほか、表面性状を対象とするものとし
て、プラズマにより消耗する部位の表面平滑度がＲmax
６μm 以下であるガラス状炭素からなるプラズマエッチ
ング用電極板（特開平６−128762号公報）が、またガラ
ス状炭素の原料系を特定する技術としてはフェノール樹
脂およびポリカルボジイミド樹脂を原料として製造した
ガラス状炭素材からなるプラズマエッチング用電極板
（特開平５−347276号公報）や、ポリカルボジイミド樹
脂を原料として製造したガラス状炭素材からなるプラズ
マエッチング用電極板（特開平５−347278号公報）等が
提案されている。
て、プラズマにより消耗する部位の表面平滑度がＲmax
６μm 以下であるガラス状炭素からなるプラズマエッチ
ング用電極板（特開平６−128762号公報）が、またガラ
ス状炭素の原料系を特定する技術としてはフェノール樹
脂およびポリカルボジイミド樹脂を原料として製造した
ガラス状炭素材からなるプラズマエッチング用電極板
（特開平５−347276号公報）や、ポリカルボジイミド樹
脂を原料として製造したガラス状炭素材からなるプラズ
マエッチング用電極板（特開平５−347278号公報）等が
提案されている。
【０００７】更に、近年、半導体集積度が増大するにつ
れてプラズマエッチング加工における技術的要素の一つ
としてエッチング速度が重要視されており、加工精度を
高めるためにはこのエッチング速度の均一性を確保する
必要がある。エッチング速度の均一性とは、ウエハ内の
各部におけるエッチング深さの均一性の他にエッチング
処理毎のエッチング深さの均一性の両方を意味し、この
エッチング速度の均一化は反応部の温度、とくに電極板
表面の温度分布に著しく支配され、この表面温度に変動
があると均一かつ安定な速度でエッチングすることが困
難となる。このため、従来、プラズマ照射により発熱す
る電極板の温度を均一に保持するために電極板の裏面に
金属製の冷却板を密着した状態で均等に冷却する方法が
採られている。
れてプラズマエッチング加工における技術的要素の一つ
としてエッチング速度が重要視されており、加工精度を
高めるためにはこのエッチング速度の均一性を確保する
必要がある。エッチング速度の均一性とは、ウエハ内の
各部におけるエッチング深さの均一性の他にエッチング
処理毎のエッチング深さの均一性の両方を意味し、この
エッチング速度の均一化は反応部の温度、とくに電極板
表面の温度分布に著しく支配され、この表面温度に変動
があると均一かつ安定な速度でエッチングすることが困
難となる。このため、従来、プラズマ照射により発熱す
る電極板の温度を均一に保持するために電極板の裏面に
金属製の冷却板を密着した状態で均等に冷却する方法が
採られている。
【０００８】ところが、電極板と冷却板との間には僅か
な空隙部が生じ易く、この空隙部が生じると伝熱抵抗と
なって電極板の均等な冷却を阻害して、冷却効率を低下
させる現象を招く。そこで、特開平２−２９０９８４号
公報にはプラズマ生成用の電極の少なくとも一つを、複
数の導電板を接触積み重ねて構成したプラズマ装置にお
いて、上記導電板に柔軟な導電性シートを介在配置した
ことを特徴とするプラズマ装置が提案されている。
な空隙部が生じ易く、この空隙部が生じると伝熱抵抗と
なって電極板の均等な冷却を阻害して、冷却効率を低下
させる現象を招く。そこで、特開平２−２９０９８４号
公報にはプラズマ生成用の電極の少なくとも一つを、複
数の導電板を接触積み重ねて構成したプラズマ装置にお
いて、上記導電板に柔軟な導電性シートを介在配置した
ことを特徴とするプラズマ装置が提案されている。
【０００９】
【本発明が解決しようとする課題】前記の特開平２−２
９０９８４号公報で提案されているプラズマ装置は、ア
モルファスカーボン電極と導電性補強板との間に生じる
熱的抵抗となる空隙部に柔軟性を有する導電性シートを
介在させることにより効果的な放熱を確保しようとする
ものである。しかしながら、導電性シートとして例示さ
れているシリコンゴムシートは耐プラズマ性や耐蝕性に
劣り、また電導性を付与するために添加混合されている
導電性物質がエッチング時に脱落してパーティクルが発
生するなどの問題点がある。
９０９８４号公報で提案されているプラズマ装置は、ア
モルファスカーボン電極と導電性補強板との間に生じる
熱的抵抗となる空隙部に柔軟性を有する導電性シートを
介在させることにより効果的な放熱を確保しようとする
ものである。しかしながら、導電性シートとして例示さ
れているシリコンゴムシートは耐プラズマ性や耐蝕性に
劣り、また電導性を付与するために添加混合されている
導電性物質がエッチング時に脱落してパーティクルが発
生するなどの問題点がある。
【００１０】本発明者らは、プラズマエッチング用のガ
ラス状カーボン電極板の形状とエッチング速度の均一性
との関係について多角的に検討した結果、電極板と冷却
板との接触を均等に密着させて電極板の表面温度を均等
に保持するためには、ガラス状カーボン板の形状、特に
反りが大きく影響し、電極板の反りを一定限度以下に抑
制するとエッチング速度の均一性ならびに安定性が著し
く向上することを確認して本発明を完成するに至った。
ラス状カーボン電極板の形状とエッチング速度の均一性
との関係について多角的に検討した結果、電極板と冷却
板との接触を均等に密着させて電極板の表面温度を均等
に保持するためには、ガラス状カーボン板の形状、特に
反りが大きく影響し、電極板の反りを一定限度以下に抑
制するとエッチング速度の均一性ならびに安定性が著し
く向上することを確認して本発明を完成するに至った。
【００１１】したがって、本発明が目的とする課題は、
プラズマエッチング時のガラス状カーボン電極板表面の
温度分布を均等かつ安定化することによりエッチング速
度の均一性および安定性の向上を図り、長期間安定して
半導体ウエハのエッチング加工を行うことのできるガラ
ス状カーボン板からなるプラズマエッチング用電極板と
その製造方法を提供することにある。
プラズマエッチング時のガラス状カーボン電極板表面の
温度分布を均等かつ安定化することによりエッチング速
度の均一性および安定性の向上を図り、長期間安定して
半導体ウエハのエッチング加工を行うことのできるガラ
ス状カーボン板からなるプラズマエッチング用電極板と
その製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の請求項１によるプラズマエッチング用電極
板は、電極板を金属製の冷却板に密着させ均等に冷却す
る方式で使用するプラズマエッチング用電極板であっ
て、板面の反りが最大で０．１ｍｍ以下の平坦形状に研
磨加工されたガラス状カーボン板からなることを特徴と
する。但し、前記板面の反りは、ガラス状カーボン板を
定盤上に置き、該ガラス状カーボン板の中心部および外
周部を４〜１０等分した各点について定盤からの寸法お
よび各測定点におけるガラス状カーボン板の厚さを測定
し、その差から算出する。
めの本発明の請求項１によるプラズマエッチング用電極
板は、電極板を金属製の冷却板に密着させ均等に冷却す
る方式で使用するプラズマエッチング用電極板であっ
て、板面の反りが最大で０．１ｍｍ以下の平坦形状に研
磨加工されたガラス状カーボン板からなることを特徴と
する。但し、前記板面の反りは、ガラス状カーボン板を
定盤上に置き、該ガラス状カーボン板の中心部および外
周部を４〜１０等分した各点について定盤からの寸法お
よび各測定点におけるガラス状カーボン板の厚さを測定
し、その差から算出する。
【００１３】また、本発明の請求項１によるプラズマエ
ッチング用電極板の製造方法は、熱硬化性樹脂を板状に
成形し、１０℃／ｈｒ以下の昇温速度で１５０〜３００
℃の温度に加熱して硬化させた後、硬化樹脂成形板を熱
伝導率８０ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃以上、弾性率９００ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 以上の表面平滑な等方性黒鉛板の間に挟持
し１０℃／ｈｒ以下の昇温速度で８００℃以上の温度に
加熱して炭化焼成し、得られたガラス状カーボン板をハ
ロゲンガス雰囲気中１４００〜３０００℃の温度域で熱
処理し、次いで研磨加工を施すことを特徴とする。
ッチング用電極板の製造方法は、熱硬化性樹脂を板状に
成形し、１０℃／ｈｒ以下の昇温速度で１５０〜３００
℃の温度に加熱して硬化させた後、硬化樹脂成形板を熱
伝導率８０ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃以上、弾性率９００ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 以上の表面平滑な等方性黒鉛板の間に挟持
し１０℃／ｈｒ以下の昇温速度で８００℃以上の温度に
加熱して炭化焼成し、得られたガラス状カーボン板をハ
ロゲンガス雰囲気中１４００〜３０００℃の温度域で熱
処理し、次いで研磨加工を施すことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明のプラズマエッチング用電
極板は、熱硬化性樹脂を焼成炭化して得られる均一組織
を有するガラス状カーボン板からなることを前提とし、
純度特性として総灰分５ppm 以下、金属不純物２ppm 以
下、総硫黄分３０ppm 以下の高純度材質を有し、可及的
に表面平滑度の高い平面板であることが好ましい。
極板は、熱硬化性樹脂を焼成炭化して得られる均一組織
を有するガラス状カーボン板からなることを前提とし、
純度特性として総灰分５ppm 以下、金属不純物２ppm 以
下、総硫黄分３０ppm 以下の高純度材質を有し、可及的
に表面平滑度の高い平面板であることが好ましい。
【００１５】一般にガラス状カーボン板は、フェノール
系やフラン系などの炭化残留率の高い熱硬化性樹脂を所
定の形状に成形し、加熱硬化したのち非酸化性雰囲気中
で加熱して焼成炭化する方法で製造されている。熱硬化
性樹脂の硬化反応は熱硬化性樹脂初期縮合物の重縮合反
応により架橋構造を形成して進行するが、この過程で成
形体の収縮が生じるため、硬化反応を均等に進行させな
いと収縮率にばらつきが生じて成形体の形状精度が低下
する。また、ガラス質組織に転化する焼成炭化過程にお
いても大きな材質収縮を伴うために内部歪みが蓄積し
て、得られるガラス状カーボン材の形状精度が悪化す
る。特に、薄板形状のガラス状カーボン板においては反
りや凹凸が発生し易くなる。
系やフラン系などの炭化残留率の高い熱硬化性樹脂を所
定の形状に成形し、加熱硬化したのち非酸化性雰囲気中
で加熱して焼成炭化する方法で製造されている。熱硬化
性樹脂の硬化反応は熱硬化性樹脂初期縮合物の重縮合反
応により架橋構造を形成して進行するが、この過程で成
形体の収縮が生じるため、硬化反応を均等に進行させな
いと収縮率にばらつきが生じて成形体の形状精度が低下
する。また、ガラス質組織に転化する焼成炭化過程にお
いても大きな材質収縮を伴うために内部歪みが蓄積し
て、得られるガラス状カーボン材の形状精度が悪化す
る。特に、薄板形状のガラス状カーボン板においては反
りや凹凸が発生し易くなる。
【００１６】本発明は、このガラス状カーボン板面の反
りを最大で０．３mm以下に規制した平坦形状のガラス状
カーボン板でプラズマエッチング用電極板を構成する点
に特徴を有するものである。ガラス状カーボン板をプラ
ズマエッチング装置に装着する際には、プラズマを発生
するガラス状カーボン板表面（ウエハに対面する面）の
裏側すなわち裏面を冷却板に接触した状態に取り付けら
れるが、ガラス状カーボン板面に反りがあると、冷却板
面に均等かつ密着状態に取り付けることが困難となる。
したがって、ガラス状カーボン面を均等に安定して冷却
することができず、エッチング加工時において電極表面
部の温度分布が変動し、均一なエッチング速度で精密に
加工することができなくなる。
りを最大で０．３mm以下に規制した平坦形状のガラス状
カーボン板でプラズマエッチング用電極板を構成する点
に特徴を有するものである。ガラス状カーボン板をプラ
ズマエッチング装置に装着する際には、プラズマを発生
するガラス状カーボン板表面（ウエハに対面する面）の
裏側すなわち裏面を冷却板に接触した状態に取り付けら
れるが、ガラス状カーボン板面に反りがあると、冷却板
面に均等かつ密着状態に取り付けることが困難となる。
したがって、ガラス状カーボン面を均等に安定して冷却
することができず、エッチング加工時において電極表面
部の温度分布が変動し、均一なエッチング速度で精密に
加工することができなくなる。
【００１７】また、プラズマを発生してエッチング加工
をする過程においてもガラス状カーボン板の表面はプラ
ズマ照射により次第に消耗していくが、温度分布の不均
一によって板面の反りは更に大きくなり、冷却板面との
均等な接触が損なわれて電極板面の温度分布が変動して
エッチング速度の不均一化が生じる。
をする過程においてもガラス状カーボン板の表面はプラ
ズマ照射により次第に消耗していくが、温度分布の不均
一によって板面の反りは更に大きくなり、冷却板面との
均等な接触が損なわれて電極板面の温度分布が変動して
エッチング速度の不均一化が生じる。
【００１８】本発明は、ガラス状カーボン板面の反りを
最大でも０．１ｍｍ以下の値に設定した平坦形状にする
ことによって冷却板面との均等な接触を可能とし、エッ
チング加工時において上部電極面を均等かつ安定に冷却
して、その表面温度分布の変動を抑制することにより均
一で安定したエッチング速度が確保される。
最大でも０．１ｍｍ以下の値に設定した平坦形状にする
ことによって冷却板面との均等な接触を可能とし、エッ
チング加工時において上部電極面を均等かつ安定に冷却
して、その表面温度分布の変動を抑制することにより均
一で安定したエッチング速度が確保される。
【００１９】本発明で特定するガラス状カーボン板面の
反りは、次の方法で測定される。ガラス状カーボン板を
定盤上に置き、ガラス状カーボン板の中心部および外周
部を４〜１０等分した各点についてダイヤルゲージによ
り定盤からの寸法および各測定点におけるガラス状カー
ボン板の厚さを測定し、その差から反りを算出する。な
お、ダイヤルゲージの代わりにレーザートレーサーなど
の電気計測器で測定することもできる。
反りは、次の方法で測定される。ガラス状カーボン板を
定盤上に置き、ガラス状カーボン板の中心部および外周
部を４〜１０等分した各点についてダイヤルゲージによ
り定盤からの寸法および各測定点におけるガラス状カー
ボン板の厚さを測定し、その差から反りを算出する。な
お、ダイヤルゲージの代わりにレーザートレーサーなど
の電気計測器で測定することもできる。
【００２０】本発明のガラス状カーボン板は、次の方法
で製造することができる。原料樹脂には予め精製処理し
た残炭率４０％以上のフェノール系樹脂、フラン系樹
脂、ポリイミド系樹脂、ポリカルボジイミド系樹脂ある
いはこれらを混合した熱硬化性樹脂が用いられ、これら
の樹脂は粉末状あるいは液状などの性状により、モール
ド成形、射出成形、遠心成形、注型成形など適宜な成形
手段により所定の板状に成形される。
で製造することができる。原料樹脂には予め精製処理し
た残炭率４０％以上のフェノール系樹脂、フラン系樹
脂、ポリイミド系樹脂、ポリカルボジイミド系樹脂ある
いはこれらを混合した熱硬化性樹脂が用いられ、これら
の樹脂は粉末状あるいは液状などの性状により、モール
ド成形、射出成形、遠心成形、注型成形など適宜な成形
手段により所定の板状に成形される。
【００２１】板状成形体は、大気中１５０〜３００℃の
温度に加熱して硬化処理する。硬化反応は発熱反応であ
るので硬化反応を均等に進行させるために加熱硬化時の
昇温速度はできるだけ緩徐に行う必要があり、１０℃／
hr以下、好ましくは５℃／hr以下、更に好ましくは２℃
／hr以下の昇温速度に設定される。硬化処理は所定の温
度に到達したのち、その温度に適宜時間保持することに
より行うが、硬化時間は樹脂組成や硬化剤、硬化温度な
どによって適宜調整する。
温度に加熱して硬化処理する。硬化反応は発熱反応であ
るので硬化反応を均等に進行させるために加熱硬化時の
昇温速度はできるだけ緩徐に行う必要があり、１０℃／
hr以下、好ましくは５℃／hr以下、更に好ましくは２℃
／hr以下の昇温速度に設定される。硬化処理は所定の温
度に到達したのち、その温度に適宜時間保持することに
より行うが、硬化時間は樹脂組成や硬化剤、硬化温度な
どによって適宜調整する。
【００２２】硬化後の樹脂成形体はフライス加工などの
機械研削や機械研磨により板面のうねりや凹凸を矯正し
たのち、非酸化性雰囲気に保持された加熱炉に詰め、８
００℃以上の温度に加熱して焼成炭化することによりガ
ラス状カーボン板が得られる。焼成炭化過程においては
成形体の収縮を伴うので均一に加熱処理することが重要
であり、また内部歪みを放出しその蓄積を防止するため
にも昇温速度は１０℃／hr以下、好ましくは５℃／hr以
下に設定する。また、焼成は硬化樹脂成形板を熱伝導率
８０kcal／m.h.℃以上、弾性率９００ kgf／mm2 以上の
表面平滑な等方性黒鉛板の間に挟持し、所定温度に加熱
処理することにより行われる。
機械研削や機械研磨により板面のうねりや凹凸を矯正し
たのち、非酸化性雰囲気に保持された加熱炉に詰め、８
００℃以上の温度に加熱して焼成炭化することによりガ
ラス状カーボン板が得られる。焼成炭化過程においては
成形体の収縮を伴うので均一に加熱処理することが重要
であり、また内部歪みを放出しその蓄積を防止するため
にも昇温速度は１０℃／hr以下、好ましくは５℃／hr以
下に設定する。また、焼成は硬化樹脂成形板を熱伝導率
８０kcal／m.h.℃以上、弾性率９００ kgf／mm2 以上の
表面平滑な等方性黒鉛板の間に挟持し、所定温度に加熱
処理することにより行われる。
【００２３】焼成炭化して得られたガラス状カーボン板
は、更に高純度化処理される。高純度化処理は、例えば
雰囲気置換可能な電気式加熱炉に入れて精製したハロゲ
ン系のガスを流通させながら１４００〜３０００℃の温
度で加熱処理することにより行われる。高純度化処理し
たガラス状カーボン板は表面をバフ研磨あるいはダイヤ
モンドラッピングなどにより研磨し、表面平滑度を高め
て本発明のプラズマエッチング用の電極板が得られる。
なお、研磨後に高純度化処理する方法では高純度化処理
時の温度分布の不均一や焼成品内部に蓄積された内部歪
みにより、反りが大きくなり本発明のプラズマエッチン
グ用電極板を得ることが非常に困難となる。
は、更に高純度化処理される。高純度化処理は、例えば
雰囲気置換可能な電気式加熱炉に入れて精製したハロゲ
ン系のガスを流通させながら１４００〜３０００℃の温
度で加熱処理することにより行われる。高純度化処理し
たガラス状カーボン板は表面をバフ研磨あるいはダイヤ
モンドラッピングなどにより研磨し、表面平滑度を高め
て本発明のプラズマエッチング用の電極板が得られる。
なお、研磨後に高純度化処理する方法では高純度化処理
時の温度分布の不均一や焼成品内部に蓄積された内部歪
みにより、反りが大きくなり本発明のプラズマエッチン
グ用電極板を得ることが非常に困難となる。
【００２４】また、電極板に設ける反応性ガス導入用の
貫通小孔は、樹脂成形段階の硬化樹脂成形板に予め焼成
炭化時の寸法収縮率を見込んで穿設するか、焼成炭化し
たガラス状カーボン板に放電加工により穿設するかのい
ずれかの方法で行う。
貫通小孔は、樹脂成形段階の硬化樹脂成形板に予め焼成
炭化時の寸法収縮率を見込んで穿設するか、焼成炭化し
たガラス状カーボン板に放電加工により穿設するかのい
ずれかの方法で行う。
【００２５】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して具
体的に説明するが、本発明の実施態様はこれら実施例に
限定されるものではない。
体的に説明するが、本発明の実施態様はこれら実施例に
限定されるものではない。
【００２６】実施例１〜５
原料樹脂として精製処理したフラン樹脂初期縮合物を用
い、この原料樹脂１００重量部に対して硬化剤（パラト
ルエンスルホン酸）０．６重量部を添加混合して原料樹
脂液を調製した。この原料樹脂液をポリプロピレン製の
バットに流し込み、１０Torr以下の減圧下で３時間脱気
処理したのち、８０℃の電気オーブンに入れて一昼夜放
置した。この成形物をバットから取り出して直径２５０
mmの円板を得た。
い、この原料樹脂１００重量部に対して硬化剤（パラト
ルエンスルホン酸）０．６重量部を添加混合して原料樹
脂液を調製した。この原料樹脂液をポリプロピレン製の
バットに流し込み、１０Torr以下の減圧下で３時間脱気
処理したのち、８０℃の電気オーブンに入れて一昼夜放
置した。この成形物をバットから取り出して直径２５０
mmの円板を得た。
【００２７】次いで、大気中２００℃の温度で２４時間
加熱して硬化処理したのち、この硬化樹脂成形体をフラ
イス旋盤で厚さ５mmに平面加工した。このようにして得
られた直径２５０mm、厚さ５mmの樹脂成形体に超硬質金
属材料からなるドリルにより２．５mmの等間隔で直径
１．０mmの貫通小孔を穿設した。次いで、不純物５ppm
以下、熱伝導率１１０kcal／m.h.℃、弾性率１１００kg
f ／mm2 の表面平滑な黒鉛板〔東海カーボン（株）製、
Ｇ347 〕に挟持した状態でカンタル焼成炉にセットし、
Ｎ2 ガスを送入しながら２℃／hrの昇温速度により１０
００℃の温度に加熱して焼成炭化処理した。
加熱して硬化処理したのち、この硬化樹脂成形体をフラ
イス旋盤で厚さ５mmに平面加工した。このようにして得
られた直径２５０mm、厚さ５mmの樹脂成形体に超硬質金
属材料からなるドリルにより２．５mmの等間隔で直径
１．０mmの貫通小孔を穿設した。次いで、不純物５ppm
以下、熱伝導率１１０kcal／m.h.℃、弾性率１１００kg
f ／mm2 の表面平滑な黒鉛板〔東海カーボン（株）製、
Ｇ347 〕に挟持した状態でカンタル焼成炉にセットし、
Ｎ2 ガスを送入しながら２℃／hrの昇温速度により１０
００℃の温度に加熱して焼成炭化処理した。
【００２８】次いで、雰囲気調整可能な電気式加熱炉に
移し、精製した塩素ガス（Cl2/Arのモル比:5/95 ）を５
リットル／分の割合で供給しながら２０００℃の温度に
加熱して高純度化処理を行ったのち、ダイヤモンド砥粒
を用いて研磨し表面を平滑処理した。このようにして反
りの程度が異なる直径２００mm、厚さ４mmで多数の貫通
小孔を有する総灰分２ppm の高純度のガラス状カーボン
板を製造した。
移し、精製した塩素ガス（Cl2/Arのモル比:5/95 ）を５
リットル／分の割合で供給しながら２０００℃の温度に
加熱して高純度化処理を行ったのち、ダイヤモンド砥粒
を用いて研磨し表面を平滑処理した。このようにして反
りの程度が異なる直径２００mm、厚さ４mmで多数の貫通
小孔を有する総灰分２ppm の高純度のガラス状カーボン
板を製造した。
【００２９】これらのガラス状カーボン板を定盤上に置
き、その中心部および外周部を８等分した各測定点につ
いて、ダイヤルゲージにより定盤からの寸法と各測定点
におけるガラス上カーボン板の厚さを測定し、その差か
ら各測定点における反りを算出して、反りの最大値を求
めた。
き、その中心部および外周部を８等分した各測定点につ
いて、ダイヤルゲージにより定盤からの寸法と各測定点
におけるガラス上カーボン板の厚さを測定し、その差か
ら各測定点における反りを算出して、反りの最大値を求
めた。
【００３０】このようにして得られた各ガラス状カーボ
ン板からなる電極板をプラズマエッチング装置にセット
し、プラズマ反応ガスとしてトリクロロメタン、キャリ
アガスにアルゴンを用い、反応チャンバ内のガス圧１To
rr、電源周波数１３．５MHZの条件で６インチのシリコ
ンウエハ酸化膜のプラズマエッチング処理を行った。エ
ッチング処理を５０時間および１００時間行った後にお
けるウエハ内の９箇所のエッチングされた深さ及びその
ばらつきを測定して、エッチング速度および均一性を評
価し、その結果を表１に示した。
ン板からなる電極板をプラズマエッチング装置にセット
し、プラズマ反応ガスとしてトリクロロメタン、キャリ
アガスにアルゴンを用い、反応チャンバ内のガス圧１To
rr、電源周波数１３．５MHZの条件で６インチのシリコ
ンウエハ酸化膜のプラズマエッチング処理を行った。エ
ッチング処理を５０時間および１００時間行った後にお
けるウエハ内の９箇所のエッチングされた深さ及びその
ばらつきを測定して、エッチング速度および均一性を評
価し、その結果を表１に示した。
【００３１】比較例１〜４
実施例１〜５と同一の原料樹脂を用い、実施例１〜５と
同一の方法により硬化処理および焼成炭化処理したの
ち、ダイヤモンド砥粒を用いて研磨し、表面を平滑処理
した。次いで、実施例１〜５と同一の方法により高純度
化処理して反りの程度が異なる直径２００mm、厚さ４mm
で多数の貫通小孔を有する総灰分２ppm の高純度のガラ
ス状カーボン板を製造した。得られたガラス状カーボン
板について実施例１〜５と同一の方法により反りの最大
値を求め、また実施例１〜５と同一の方法によりプラズ
マエッチング処理を行って、エッチング速度および均一
性を評価して、その結果を表１に併載した。
同一の方法により硬化処理および焼成炭化処理したの
ち、ダイヤモンド砥粒を用いて研磨し、表面を平滑処理
した。次いで、実施例１〜５と同一の方法により高純度
化処理して反りの程度が異なる直径２００mm、厚さ４mm
で多数の貫通小孔を有する総灰分２ppm の高純度のガラ
ス状カーボン板を製造した。得られたガラス状カーボン
板について実施例１〜５と同一の方法により反りの最大
値を求め、また実施例１〜５と同一の方法によりプラズ
マエッチング処理を行って、エッチング速度および均一
性を評価して、その結果を表１に併載した。
【００３２】
【表１】
（表注）*1 オングストローム／hr、 *2 オングストローム
【００３３】表１の結果から、反りが小さくその最大値
が０．１ｍｍ以下の本発明のプラズマエッチング用電極
板は、５０時間および１００時間エッチング処理後のエ
ッチング深さのばらつきが、反りの最大値が０．１ｍｍ
を超える電極板に比べて小さく、エッチング速度の均一
性が高いことが判る。なお、１００時間エッチング処理
した後のウエハーの状況から比較例においては中央部の
エッチング速度が外周に比較して速いことが認められ
た。
が０．１ｍｍ以下の本発明のプラズマエッチング用電極
板は、５０時間および１００時間エッチング処理後のエ
ッチング深さのばらつきが、反りの最大値が０．１ｍｍ
を超える電極板に比べて小さく、エッチング速度の均一
性が高いことが判る。なお、１００時間エッチング処理
した後のウエハーの状況から比較例においては中央部の
エッチング速度が外周に比較して速いことが認められ
た。
【００３４】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば板面の反
りが最大で０．１ｍｍ以下の平坦形状のガラス状カーボ
ン板をプラズマエッチング用電極板に用いるものである
から、冷却板との均等かつ密接な接触が図られて均等に
冷却することができる。したがって、電極板の表面温度
は安定化し、その結果エッチング速度の均一性が向上し
て、安定したウエハー歩留りが保証されるとともに、電
極板の使用寿命も向上する。また、本発明の製造方法に
よれば反りが少ない平坦形状のガラス状カーボン板を製
造することができ、プラズマエッチング用電極板の製造
方法としてきわめて有用である。
りが最大で０．１ｍｍ以下の平坦形状のガラス状カーボ
ン板をプラズマエッチング用電極板に用いるものである
から、冷却板との均等かつ密接な接触が図られて均等に
冷却することができる。したがって、電極板の表面温度
は安定化し、その結果エッチング速度の均一性が向上し
て、安定したウエハー歩留りが保証されるとともに、電
極板の使用寿命も向上する。また、本発明の製造方法に
よれば反りが少ない平坦形状のガラス状カーボン板を製
造することができ、プラズマエッチング用電極板の製造
方法としてきわめて有用である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−169749（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−16907（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−128762（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−290984（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−320955（ＪＰ，Ａ)
実開 昭57−43962（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【請求項１】 電極板を金属製の冷却板に密着させ均等
に冷却する方式で使用するプラズマエッチング用電極板
であって、板面の反りが最大で０．１ｍｍ以下の平坦形
状に研磨加工されたガラス状カーボン板からなることを
特徴とするプラズマエッチング用電極板。但し、前記板
面の反りは、ガラス状カーボン板を定盤上に置き、該ガ
ラス状カーボン板の中心部および外周部を４〜１０等分
した各点について定盤からの寸法および各測定点におけ
るガラス状カーボン板の厚さを測定し、その差から算出
する。 - 【請求項２】 熱硬化性樹脂を板状に成形し、１０℃／
ｈｒ以下の昇温速度で１５０〜３００℃の温度に加熱し
て硬化させた後、硬化樹脂成形板を熱伝導率８０ｋｃａ
ｌ／ｍ・ｈ・℃以上、弾性率９００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上
の表面平滑な等方性黒鉛板の間に挟持し１０℃／ｈｒ以
下の昇温速度で８００℃以上の温度に加熱して炭化焼成
し、得られたガラス状カーボン板をハロゲンガス雰囲気
中１４００〜３０００℃の温度域で熱処理し、次いで研
磨加工を施すことを特徴とする請求項１記載のプラズマ
エッチング用電極板の製造方法。
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| KR0129663B1 (ko) * | 1988-01-20 | 1998-04-06 | 고다까 토시오 | 에칭 장치 및 방법 |
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- 1996-02-15 JP JP05246696A patent/JP3437026B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 1997-02-12 TW TW086101569A patent/TW403954B/zh not_active IP Right Cessation
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