JPH0387387A - プラズマエッチング用電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体集積回路を製造するに際し、ウェハのプ
ラズマエツチング加工に用いる電極に関する。

従来技術及びその課題 半導体集積回路の微細化と高密度化技術の発展とともに
、高精度で微細パターンを形成できる平行平板形電極を
使用するプラズマエツチング技術の重要性が高まってい
る。

平行平板形の電極を使用するプラズマエツチングは、上
下に対向する一組の平滑板状の電極間に高周波電力を印
加して発生させたガスプラズマによってウェハをエツチ
ングする方法であり、該プラズマ中に存在するハロゲン
系反応ガスのフリーラジカルとイオンが電極内の電界に
引かれて下部電極上に置かれたウェハに垂直に入射し、
フォトレジストのない部分を食刻していくプロセス機構
からなっている。

このプラズマエツチングに用いられる電極には、導電性
、化学的安定性等の特性が必要とされ、しかも高純度の
ものが要求されている。従来、プラズマエツチング用電
極としては、主に金属質の円板が用いられていたが、金
属質の電極は、化学的安定性が不十分であるうえに高純
度にすることが困難であるという問題点があった。

そこで、これに代わる電極材として黒鉛が試みられてい
る。黒鉛は優れた導電性と化学的安定性を備え、高純度
化も容易であることから特性的には極めて好適な電極材
料である。しかしながら、この材料は、コークスあるい
はカーボンの粉砕物をタールピッチ等のバインダー成分
と共に混合再粉砕した後に底形、焼成、黒鉛化すること
により製造されており、２戊分系であるため、密度を高
め難く、緻密かつ均質な組織を得ることが困難である。

このため、ガスの透過性が不均質となったり、組織を構
成する粒体が脱落して、消耗を早めたり、更にウェハの
上面を汚損して所定パターンの形成を阻害する等の欠点
を招く恐れがある。

またガラス状カーボンも、電極材として使用されている
が、ガス透過性がほとんどないため、電極板に多数の貫
通小孔を設ける等の対策を行わないと良好なエツチング
速度が得られず、また貫通小孔は電極板に機械的に設け
られるために、穴の数及び穴の大きさにも制約があり、
ガスの均一な分散を行ないにくい等の問題がある。

課題を解決、するための手段 本発明は、エツチング加工を高精度かつ高速度で行い得
、しかも耐久性に優れたプラズマエツチング用電極を提
供することを目的とする。

すなわち、本発明は、メソカーボンマイクロビーズを原
料とする高純度化等方性高密度炭素材からなることを特
徴とするプラズマエツチング用電極に係るものである。

本発明者の研究によれば、メソカーボンマイクロビーズ
を原料として得られる高純度の炭素材は、均質な組織を
有しており、該炭素材を電極に用いたとき、プラズマエ
ツチング用電極としての要求特性ならびに実用性能を十
分に満足し得ることが見出された。本発明は、これら知
見に基づいて完成されたものである。

本発明にいうメソカーボンマイクロビーズは、黒鉛類似
の構造を有する７球形の炭素材であリラメラ構造を持つ
物質である。本発明では、上記メンカーボンマイクロビ
ーズの平均粒径０．５〜２００μｍ程度のものを使用す
ることができる。

この球形粒子をランダムに配列させることによって、均
質で、かつ異方比の極めて小さい組織構造を有する炭素
材になる。またメソカーボンマイクロビーズは、粒径も
非常に良くそろっているため、得られる炭素材は緻密で
あるとともに、微細気孔を有し、その気孔径分布も非常
にシャープなものとなる。

本発明電極の製造は、電極を製造するに際し用いられる
公知方法に比べて簡素化することができる。例えばメソ
カーボンマイクロビーズを、バインダーレスで底形、焼
成し、さらに必要であれば黒鉛化する。上記のようにし
て、かさ密度１．９０ｇ／ａｍ３程度以上、曲げ強度９
００ｋｇｆ／ｃｏ＋２程度以上の高密度且つ高強度の等
方性炭素材を得る。次に、この炭素材をハロゲン、フロ
ン等の精製ガスによって高温下で高純度化処理し、さら
に洗浄を行なえばよい。上記高純度化処理により、炭素
材は、灰分（不純物）の量が約１１００ｐｐから５　ｐ
ｐｍ程度以下までとなり、プラズマエツチング用電極に
適したものなる。

上記のようにして製造されるプラズマエツチング用電極
は、高純度、高精度、高化学的安定性等の適合物性を具
備しているものである。また、均質な組織で直径０．０
１〜１μｍ程度の微細気孔を有し、その気孔径分布がシ
ャープであるため、従来課題とされていたプラズマ中へ
の反応ガスの流入も均質になる。

発明の効果 本発明のプラズマエツチング用電極は、均質な組織構造
並びに物性が総合的に作用して、使用時の組織崩壊およ
び過度の消耗を極めて効果的に抑制する。

また、本発明電極は、−元系原料よりなる緻密且つ均質
な組織構造であるため、プラズマ中への反応ガスの流入
が円滑かつ均一となり、エツチング速度を速めるととも
に、エツチングパターンを高精度に形成するために有効
に機能する。

実施例 以下、実施例により本発明の特徴とするところを一層明
確にする。

実施例１ 平均粒径１５μｍのメソカーボンマイクロビーズをゴム
モールド内に充填し、１０００　ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力
で静水圧成形機にて成形した後、不活性雰囲気中１００
０℃で焼成し、さらに２５００℃で黒鉛化して等方性炭
素ブロックを作製した。その後所定の電極形状に加工し
、高純度化処理及び洗浄を行った。得られた電極の特性
を第１表に示す。

この電極をプラズマエツチング装置にセットし、従来か
ら使用されているコークスとコールタールピッチの２成
分系からなる黒鉛電極との性能の比較テストを行なった
。結果を従来品を１００とした場合の相対値として第２
表に示す。その結果、電極板は長時間の使用によっても
組織の崩落現象は全く認められず、放電異物の数も極端
に減少している。また、消耗の度合も、従来黒鉛電極の
１７２程度であり、ガスの流入も円滑で非常に均一であ
るため得られたエツチングパターンも高精度のものであ
った。

以上のように、本発明の電極は、一般カーボン材の電極
の使用時に起こる粒体脱落などの組織崩壊および過度の
消耗現象を効果的に抑制することが出来るために、長期
間にわたり安定した高精度の加工が保証され、プラズマ
エツチング用電極として優れていることは明らかである
。

（以　上）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　メソカーボンマイクロビーズを原料とする高純
   度化等方性高密度炭素材からなることを特徴とするプラ
   ズマエッチング用電極。