JPH0945620A - プラズマｃｖｄ装置用カーボン電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カーボン電極の繰り返し洗浄による消耗を低
減すると共にピンの機械的強度を向上し、破損、摩耗に
よるウエハ保持機能の低下によるカーボン電極の寿命を
長くすることを提供する。 【解決手段】 ウエハ保持部がガラス状炭素からなるプ
ラズマＣＶＤ装置用カーボン電極。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマＣＶＤ装
置用カーボン電極（以下カーボン電極）の改良に関し、
なかでも半導体デバイス用シリコンウエハに薄膜を形成
するホットウォール型プラズマＣＶＤ装置等に用いられ
るカーボン電極に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のカーボン電極は、コークスを粉砕
したカーボン粉（骨材）とバインダー（ピッチ等）とを
混練した後、更に焼成、黒鉛化されて得られる一般的な
黒鉛材料を用いて、所定の形状に加工し、さらに高純度
化処理を実施して得られる。半導体デバイス用シリコン
ウエハ（以下ウエハ）をカーボン電極に載置し、ウエハ
に各種の膜（窒化物、酸化物等）を付ける。この場合、
ウエハ以外のカーボン電極にも膜が付く。この膜（窒化
物、酸化物等）は、使用途中において剥がれてウエハ上
に落下し異物となり、ウエハへの膜（窒化物、酸化物
等）形成の障害となる。

【０００３】そこでカーボン電極に付着している膜（窒
化物、酸化物等）を取り除くためにフレオンガス等を用
いて定期的にカーボン電極を洗浄する必要性があるが、
この洗浄の繰り返しにより、カーボン電極自身も消耗し
てしまう。特に、ウエハを保持する部分２（以下ピン）
は、他の部分よりその消耗が著しい。また、ウエハの脱
着によりピンが破損したり、局所的に摩耗してしまう。
従って、このようなピンの消耗、破損、局所的摩耗等に
よりウエハを保持することが不能となり、カーボン電極
の寿命となってしまうことがある。このような点を解決
するためのウエハ保持ピンとして、炭素繊維強化炭素材
料を用いることが知られている（特開平５−９８４４９
号公報）が、このピンもポアが多数存在するため、洗浄
の繰返しによる耐消耗性等の面で不充分である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するものであり、カーボン電極の繰り返し洗浄に
よる消耗を低減すると共にピンの機械的強度を向上し、
破損、摩耗によるウエハ保持機能の低下によるカーボン
電極の寿命を長くすることを提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ウエハ保持部
がガラス状炭素からなるプラズマＣＶＤ装置用カーボン
電極に関する。

【０００６】

【発明の実施の形態】プラズマＣＶＤ装置用カーボン電
極の一例を図１に示す。図１の（ａ）は正面図、（ｂ）
は側面図である。電極部１にはウエハ保持部（ピン）２
が設置される。ウエハ３はウエハ保持部２の上に置かれ
る。ウエハ保持部は、その形状に特に制限はないが、一
般に円柱状、円錐台状、円錐状等の形状、これらが組み
合わされた形状等のピンが用いられる。例えば図２に示
すような形状のものが用いられる。ウエハ保持部２は、
電極部１に設けられた挿入孔に打ちこみ、ねじこみ等に
より固定される。例えば図２の形状のものでは、図２の
左の方向に打ちこまれる。

【０００７】従来の黒鉛材によるウエハ保持部は、その
表面に気孔が多数存在する為、洗浄時にフレオンガス等
に接触する面積が大きくかつ中まで浸透することにより
消耗する。そこで、本発明では、表面気孔が無く高強度
であるガラス状炭素を使用する。ウエハ保持部に用いら
れるガラス状炭素は、不純物含有量がウエハに悪影響を
及ぼさないよう２０ppm以下であることが好ましい。

【０００８】本発明におけるウエハ保持部に用いられる
ガラス状炭素を得る方法としては、フラン樹脂、フェノ
ール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メ
ラミン樹脂、アルキッド樹脂、キシレン樹脂、これらの
混合物等を成形、硬化した後、炭化及びガラス状炭素化
する方法が用いられる。樹脂としてフラン樹脂、フェノ
ール樹脂又はこれらの混合物を用いたものが、緻密で高
強度で均質なガラス状炭素のピンとなるので好ましい。

【０００９】本発明におけるウエハ保持部は例えば次の
ように製造される。まず、樹脂を均一肉厚の平板状又は
丸棒状に成形し硬化して樹脂硬化物とするする。硬化条
件は特に制限されないが、１２０〜１６０℃で６〜１２
時間行うのが好ましい。次いで、樹脂硬化物を各種加工
装置を用いて所定の形状に加工する。その後、不活性雰
囲気（好ましくはヘリウム、アルゴン、窒素、水素、ハ
ロゲンガス等の雰囲気下又は真空雰囲気下）で好ましく
は８００〜１５００℃、特に好ましくは９００℃付近の
温度で、好ましくは５〜１２時間焼成炭化する。さら
に、予め高純度に処理した黒鉛化炉及び治具を用いて、
好ましくは１５００〜３０００℃、特に好ましくは２０
００℃付近の温度で、好ましくは５〜１０時間処し、ガ
ラス状炭素とする。なお、樹脂硬化物を加工する代わり
又はその加工と合わせて、ガラス状炭素とした後に所望
の形状に加工してもよい。

【００１０】ウエハ保持部に用いられるガラス状炭素の
見掛け密度は、１，４８０kg/m³以上のものが強度及び
耐消耗性に優れるので好ましい。また、上限は特にない
が、１，５５０kg/m³以下のものが好ましい。見掛け密
度はガラス状炭素の重量を体積で除することにより求め
ることができる。また、曲げ強さは、１３０MPa以上の
ものが強度及び耐消耗性に優れるので好ましく、ショア
ー硬度は、１１０以上のものが強度及び耐消耗性に優れ
るので好ましい。これらの測定法はいずれもＪＩＳ（日
本工業規格）に規定されている。

【００１１】一方、電極部１の材質には特に制限はない
が、性能及びコストの面で、一般の黒鉛基材を用いるの
が好ましい。これは、ピッチ等の結合材にてコークス等
の炭素微粉を混練した後、粉砕、成形、焼成炭化及び黒
鉛化を行って得られる、等方性又は異方性の黒鉛を用い
て所定の形状に加工して得ることができる。なお、この
表面にさらに強度を向上させるために、熱硬化性樹脂組
成物を充填し、ガラス状炭素化したものを用いてもよ
い。

【００１２】

【実施例】以下本発明を実施例にて詳細に説明する。 実施例 見掛け密度１，４９０kg/m³、電気比抵抗４５μΩｍ、
曲げ強さ１６０MPa、ショアー硬度１２０、不純物含有
量２０ppm以下の特性を持つガラス状炭素（日立化成工
業(株)製、商品名 ＰＸＧ−３）を加工し、厚さ７mmの
図２に示す形状のウエハ保持ピンを得た。一方、人造等
方性黒鉛材料（日立化成工業(株)製、商品名 ＰＤ−６
００）を加工し、直径１８０mm、厚さ４mmの図１に示す
形状の電極部を製造した。これに前記ウエハ保持ピンを
図２の矢印方向に打ち込んで図１に示すプラズマＣＶＤ
装置用カーボン電極を得た。このプラズマＣＶＤ装置用
カーボン電極をプラズマＣＶＤ装置（商品名 ＰＸＪ−
２００、日本ＡＳＭ社製）に搭載し半導体デバイス用シ
リコンウエハをＣＶＤ処理した結果、５００回の処理が
できた。

【００１３】比較例 電極部と同じ材質（日立化成工業(株)製、商品名 ＰＤ
−６００）で製作したウエハ保持ピンを取付けたカーボ
ン電極を用いて半導体デバイス用シリコンウエハをＣＶ
Ｄ処理した結果、３００回の処理ができた。

【００１４】

【発明の効果】本発明のプラズマＣＶＤ装置用カーボン
電極は、ウエハ保持部の消耗を低減でき、その寿命が伸
ばされたものであり、シリコンウエハの生産効率の向上
及び生産コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラズマＣＶＤ電極の一例を示し、
（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

【図２】本発明のプラズマＣＶＤ電極におけるウエハ保
持部（ピン）の側面図である。

【符号の説明】

１…電極部 ２…ウエハ保持部（ピン） ３…シリコンウエハ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハ保持部がガラス状炭素からなるプ
   ラズマＣＶＤ装置用カーボン電極。