JPH0955373A - プラズマエッチング用電極板の製造法及び該製造法で得られたプラズマエッチング用電極板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エッチング時にウエハ面に落下し付着する炭
素粒子などの異物の数が少なく、消耗速度の遅いプラズ
マエッチング用電極板の製造法及び該製造法で得られた
プラズマエッチング用電極板を提供する。 【解決手段】 熱硬化性樹脂に可塑剤を加えて混合し、
成形、硬化後、不活性雰囲気中で炭化及び高温処理する
ガラス状炭素製プラズマエッチング用電極板の製造法並
びに上記の製造法で得られ、かつ見掛け密度が１．４８
〜１．５５g/cm³であるプラズマエッチング用電極板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマエッチン
グ用電極板の製造法及び該製造法で得られたプラズマエ
ッチング用電極板に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス状炭素は、一般の炭素材料が有す
る軽量、耐熱性、耐食性、電気伝導性等の性質を備えて
いるほか、ガス不透過性で硬度が高い、発塵性が少ない
等の特長を有するところから、エレクトロニクス産業、
原子力産業、航空産業等各種の分野での広範な用途に使
用されつつある。最近は、特開昭６２−２５２９４２号
公報に示されるように炭素粒子の脱落や付着がない性質
を利用して、半導体集積回路を製造する際のウエハーの
プラズマエッチング加工用電極板として使用することが
検討されている。

【０００３】しかしながら近年の半導体集積回路は高性
能化が進み、従来問題とされなかったより微細なパーテ
ィクル（異物）の発生、さらにはエッチング速度の不安
定等の問題がある。プラズマエッチング用電極板に対す
る要求性能は一層高度になってきており、特にエッチン
グ時にウエハ画に落下し付着する炭素粒子等の異物の数
の少ないものが要求されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】請求項１記載の発明
は、エッチング時にウエハ面に落下し付着する炭素粒子
などの異物の数が少なく、消耗速度の遅いプラズマエッ
チング用電極板の製造法を提供するものである。請求項
２記載の発明は、エッチング時にウエハ面に落下し付着
する炭素粒子などの異物の数が少なく、消耗速度の遅い
プラズマエッチング用電極板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、熱硬化性樹脂
に可塑剤を加えて混合し、成形、硬化後、不活性雰囲気
中で炭化及び高温処理するガラス状炭素製プラズマエッ
チング用電極板の製造法に関する。また、本発明は、上
記の製造法で得られ、かつ見掛け密度が１．４８〜１．
５５g/cm³であるプラズマエッチング用電極板に関す
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明に用いられる熱硬化性樹脂
としては特に制限はないが、フェノール樹脂、エポキシ
樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フラン樹脂、メラミン
樹脂、アルキッド樹脂、キシレン樹脂等を挙げることが
できる。また、上記の樹脂の混合物を用いてもよい。好
ましくはフラン樹脂及び／又はフェノール樹脂である。
可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジエチルフタレ
ート、ジプロピルフタレート等のジアルキルフタレート
類、グリセリン、エチレングリコール、トリアセチン等
の多価アルコール又はそま誘導体、ナフタレン、アニリ
ン、フタル酸ｎブチル等から選ばれた１種又はその混合
物が用いられる。可塑剤の量は、炭素粒子などの異物の
数、消耗速度等の点で熱硬化性樹脂１００重量部に対し
て０．３〜３０重量部が好ましい。

【０００７】本発明に用いられる熱硬化性樹脂は、硬化
前に目的とする形状に応じて成形されるが、その成形方
法については特に制限はない。所定の形状に成形した
後、更に１３０〜２００℃の温度で硬化処理する。次い
で、電極板の形状にするため所定の加工を行った後、高
純度の治具及び炉を用い不活性雰囲気中（通常、ヘリウ
ム、アルゴン等の不活性ガスや窒素、水素、ハロゲンガ
ス等の非酸化性ガスの少なくとも１種の気体からなる酸
素を含まない雰囲気、減圧又は真空下）において約１０
００℃の温度で焼成炭化する。更に１５００℃以上の温
度、好ましくは２０００℃以上の温度で高温処理しガラ
ス状炭素からなるプラズマエッチング用電極板が得られ
る。プラズマエッチング用電極板を得る方法は前記の方
法以外にガラス状炭素を得た後、放電加工あるいは超音
波加工で所定の形状のプラズマエッチング用電極板に加
工してもよい。可塑剤を加えて混合した熱硬化性樹脂の
成形、硬化は縮合水などが外部に抜け易い加熱条件及び
昇温速度で行うか又は硬化の為の触媒量を適正な量に設
定して安定した樹脂板を得る。ガラス状炭素の不純物含
有量はウエハを汚染するおそれがあるので２０ppm以下
が好ましい。

【０００８】プラズマエッチング用電極板は、見掛け密
度が１．４８〜１．５５g/cm³の範囲とされ、上記の範
囲から外れると異物数が増加し、また消耗速度が速くな
り、実質上の特性向上は実現しなくなるおそれがある。
本発明においては、さらに比抵抗が３８〜４５μΩｍ、
曲げ強さが１２０〜２３０ＭＰａ及び気孔径が１０μｍ
以下であれば、異物数が少なく、消耗速度が遅くなるの
で好ましい。上記における見掛け密度はＪＩＳ Ｒ ２
７０１に準じる方法により求めた値、比抵抗はＪＩＳ
Ｒ ７２０２に準じる方法により求めた値、曲げ強さは
ＪＩＳ Ｒ ７２２２に準じる方法により求めた値及び
気孔径は１cm²中に含まれる気孔の平均径から求めた値
である。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を実施例にて詳細に説明する。 実施例１ フラン樹脂（日立化成工業(株)製、商品名ＶＦ−３０
３）１００重量部にパラトルエンスルホン酸０．６重量
部、フタル酸ｎブチル１０重量部及びエチレングリコー
ル５重量部を添加し、十分混合した後、該混合物を成形
型に注入し５０℃で３日、７０℃で３日及び９０℃で３
日間保持して乾燥硬化した後、１６０℃までを５℃／時
間で昇温し、１６０℃で３日間保持し硬化処理を行い厚
さが４mmで直径が２８５mmの円板状樹脂成形体を得た。

【００１０】該成形体を環状炉に入れ窒素気流中で１３
００℃の温度で１０日間焼成炭化した後、高純度の治具
及び雰囲気炉を用い窒素気流中で２０００℃の温度で４
０時間高温処理を行いガラス状炭素を得た。次いで該ガ
ラス状炭素に直径が０．８mmの貫通小孔を３mmのピッチ
で多数穿孔しプラズマエッチング用電極板を得た。得ら
れたプラズマエッチング用電極板の性状を表１に示す。
表１において酸化減量は１０×１０mmで、厚さが２mmの
試験片を６００℃の大気中に３０分さらしたときの毎
分、１cm³当たりの減量を示す。

【００１１】次に得られたプラズマエッチング用電極板
をプラズマエッチング装置にセツトし、反応ガス：トリ
フロロメタン（ＣＨＦ₃）、キャリアガス：アルゴン
（Ａｒ）、反応チャンバー内のガス圧：１Torr、電源周
波数：１３．５MHzの条件で直径６インチのシリコンウ
エハの酸化膜エッチングを行った。このときシリコンウ
エハの表面に付着した０．１５μｍ以上の粉末粒子（異
物数）の個数を数えた。また上記と同じ条件で酸化膜エ
ッチングを行い消耗速度を求めた。この結果を表２に示
す。表２に示されるように、本発明になるプラズマエッ
チング用電極板の異物数は３５個で、消耗速度が９．７
μｍ／時間と、消耗量の少ないことが示される。なお、
表２において気孔径は金属顕微鏡で観察して求めた値を
示し、消耗速度は次式により求めた（以下同じ）。

【００１２】

【数１】

【００１３】実施例２ フラン樹脂（日立化成工業(株)製、商品名ＶＦ−３０
３）１００重量部にパラトルエンスルホン酸０．６重量
部、フタル酸ｎブチル１０重量部及びエチレングリコー
ル１０重量部を添加し、十分混合し、以下実施例１と同
様の工程を経てプラズマエッチング用電極板を得た。得
られたプラズマエッチング用電極板の性状を表１に及び
電極特性を表２に示す。表２に示されるように、本発明
になるプラズマエッチング用電極板の異物数は１５個
で、消耗速度が８．４μｍ／時間と、消耗量の少ないこ
とが示される。

【００１４】実施例３ フラン樹脂（日立化成工業(株)製、商品名ＶＦ−３０
３）７０重量部及びフェノール樹脂（日立化成工業(株)
製、商品名ＶＰ−１１２Ｎ）３０重量部を５０℃の温度
で十分混合した後、３０℃まで冷却した。次いで該混合
物１００重量部に対し、パラトルエンスルホン酸０．６
重量部、フタル酸ｎブチル５重量部及びエチレングリコ
ール２０重量部を添加し、十分混合し、以下実施例１と
同様の工程を経てプラズマエッチング用電極板を得た。
得られたプラズマエッチング用電極板の性状を表１に及
び電極特性を表２に示す。表２に示されるように、本発
明になるプラズマエッチング用電極板の異物数は３０個
で、消耗速度が８．７μｍ／時間と、消耗量の少ないこ
とが示される。

【００１５】実施例４ フラン樹脂（日立化成工業(株)製、商品名ＶＦ−３０
３）７０重量部及びフェノール樹脂（日立化成工業(株)
製、商品名ＶＰ−１１２Ｎ）３０重量部を５０℃の温度
で十分混合した後、３０℃まで冷却した。次いで該混合
物１００重量部に対し、パラトルエンスルホン酸０．６
重量部、フタル酸ｎブチル１５重量部及びエチレングリ
コール２０重量部を添加し、十分混合し、以下実施例１
と同様の工程を経てプラズマエッチング用電極板を得
た。得られたプラズマエッチング用電極板の性状を表１
に及び電極特性を表２に示す。表２に示されるように、
本発明になるプラズマエッチング用電極板の異物数は３
５個で消耗速度が７．６μｍ／時間と、消耗量の少ない
ことが示される。

【００１６】実施例５ フラン樹脂（日立化成工業(株)製、商品名ＶＦ−３０
３）１００重量部に対し、パラトルエンスルホン酸０．
３重量部及びエチレングリコール５重量部を添加し、十
分混合し、以下実施例１と同様の工程を経てプラズマエ
ッチング用電極板を得た。得られたプラズマエッチング
用電極板の性状を表１に及び電極特性を表２に示す。表
２に示されるように、本発明になるプラズマエッチング
用電極板の異物数は３２個で消耗速度が８．９μｍ／時
間と、消耗量の少ないことが示される。

【００１７】実施例６ フラン樹脂（日立化成工業(株)製、商品名ＶＦ−３０
３）１００重量部に対し、パラトルエンスルホン酸０．
３重量部及びエチレングリコール１．５重量部を添加
し、十分混合し、以下実施例１と同様の工程を経てプラ
ズマエッチング用電極板を得た。得られたプラズマエッ
チング用電極板の性状を表１に及び電極特性を表２に示
す。表２に示されるように、本発明になるプラズマエッ
チング用電極板の異物数は３８個で消耗速度が７．８μ
ｍ／時間と、消耗量の少ないことが示される。

【００１８】実施例７ フラン樹脂（日立化成工業(株)製、商品名ＶＦ−３０
３）１００重量部に対し、パラトルエンスルホン酸０．
３重量部及びエチレングリコール０．３重量部を添加
し、十分混合し、以下実施例１と同様の工程を経てプラ
ズマエッチング用電極板を得た。得られたプラズマエッ
チング用電極板の性状を表１に及び電極特性を表２に示
す。表２に示されるように、本発明になるプラズマエッ
チング用電極板の異物数は２５個で消耗速度が８．１μ
ｍ／時間と、消耗量の少ないことが示される。

【００１９】比較例１ フラン樹脂（日立化成工業(株)製、商品名ＶＦ−３０
３）１００重量部に対し、パラトルエンスルホン酸５０
重量％水溶液１重量部を加え、十分混合し、以下実施例
１と同様の工程を経てプラズマエッチング用電極板を得
た。得られたプラズマエッチング用電極板の性状を表１
に及び電極特性を表２に示す。表２に示されるように、
比較例のプラズマエッチング用電極板の異物数は７０個
と多く、また消耗速度は１２．５μｍ／時間で消耗量が
多い、即ち消耗速度が速いことが示される。

【００２０】比較例２ フラン樹脂（日立化成工業(株)製、商品名ＶＦ−３０
３）１００重量部に対し、パラトルエンスルホン酸０．
３重量部及びエチレングリコール０．２重量部を添加
し、十分混合し、以下実施例１と同様の工程を経てプラ
ズマエッチング用電極板を得た。得られたプラズマエッ
チング用電極板の性状を表１に及び電極特性を表２に示
す。表２に示されるように、比較例のプラズマエッチン
グ用電極板の異物数は８０個と多く、また消耗速度は１
２．８μｍ／時間と消耗量が多い、即ち消耗速度が速い
ことが示される。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】

【発明の効果】請求項１における方法により得られるプ
ラズマエッチング用電極板は、エッチング時に発生する
有害な炭素微粒子などの異物の数を大幅に少なくするこ
とができ、消耗速度が遅く、長時間の使用が可能であ
る。従ってトラブルがなく安定なエッチング加工を行う
ことが可能である。請求項２におけるプラズマエッチン
グ用電極板は、エッチング時に発生する有害な炭素微粒
子などの異物の数を大幅に少なくすることができ、消耗
速度が遅く、長時間の使用が可能である。従ってトラブ
ルがなく安定なエッチング加工を行うことが可能であ
り、また機械的強度に優れ、取付け時の破損を極めて少
なくすることが可能である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱硬化性樹脂に可塑剤を加えて混合し、
   成形、硬化後、不活性雰囲気中で炭化及び高温処理する
   ことを特徴とするガラス状炭素製プラズマエッチング用
   電極板の製造法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の製造法で得られ、かつ見
   掛け密度が１．４８〜１．５５g/cm³であるプラズマエ
   ッチング用電極板。