JPH10214819A - プラズマエッチング用電極板 - Google Patents

プラズマエッチング用電極板

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JPH10214819A
JPH10214819A JP1385097A JP1385097A JPH10214819A JP H10214819 A JPH10214819 A JP H10214819A JP 1385097 A JP1385097 A JP 1385097A JP 1385097 A JP1385097 A JP 1385097A JP H10214819 A JPH10214819 A JP H10214819A
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JP
Japan
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electrode plate
glassy carbon
particles
plasma etching
lattice constant
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JP1385097A
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English (en)
Inventor
Toru Fujiwara
徹 藤原
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パーティクルの発生がより少ないプラズマエ
ッチング用電極板を提供する。 【解決手段】 プラズマエッチング用電極板10は、含
有される黒鉛結晶子の(002)面に関する格子定数d
002 が3.450Å〜4.500Åの範囲であるガラス
状カーボンからなることを特徴とする。

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
グを行なうための装置(プラズマエッチャー)に用いら
れる電極板に関し、特に、パーティクルの発生が少ない
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
に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路の製造においてウェハま
たはウェハ表面上に形成された薄膜の全面または特定し
た場所を必要な厚さだけ食刻するため反応性ガスプラズ
マを利用したドライエッチング装置では、エッチング室
内等に電極板が装着されている。このプラズマエッチン
グ装置に用いられる電極板の材料には、(1)使用され
るエッチングガスと電極材料との反応物が揮発性である
こと、(2)電極材料が不純物の汚染源とならないこ
と、(3)電極自体がエッチングされていくとき均一に
エッチングされること、(4)電極材料がパーティクル
の発生源とならないこと等の特性が要求される。特に、
パーティクルがウェハ上に付着した場合、その部分がエ
ッチングに対して保護されてしまい、エッチングが不均
一となる結果、製品不良を生じさせてしまう。したがっ
て、パーティクルの発生源とならない電極材料を得るこ
とは、重要な課題である。
【0003】特開昭62−252942号公報は、プラ
ズマエッチング用電極板の材料として、高純度のガラス
状カーボンを用いることを開示する。同公報は、液状の
フラン系樹脂、フェノール系樹脂またはこれらの混合樹
脂、もしくはこれら液状樹脂に同一種類の硬化樹脂微粉
を添加混合したものを均一肉厚の平板状に成形硬化し、
次いで樹脂板を不活性雰囲気下に800℃程度の温度で
焼成炭化し、さらに必要に応じて3000℃までの温度
で黒鉛化処理し、このようにして得られたガラス状カー
ボンを高純度処理した後、電極板に使用することを記載
している。同公報は、製造されたガラス状カーボンから
なるプラズマエッチング用電極は、黒鉛とは異なる3次
元網目状ガラス構造の均質緻密組織を呈しており、高純
度、高精度、高化学的安定性などの適合物性を具備して
いる旨記載する。
【0004】特開平3−119723号公報は、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を開示する。同公報
の技術では、平均気孔径を0.7μm以下、最大気孔径
を1μm以下とし、気孔率を1%以下とすることによっ
て、発生するパーティクルの数を抑制しようとしてい
る。また、特開平6−128762号公報は、ガラス状
カーボン電極板の面粗さをRmax10μm以下に加工
することで発生するパーティクルの低減を図ろうとして
いる。
【0005】これらの従来の技術におけるパーティクル
の低減対策は、いずれも、ガラス状カーボン電極板から
炭素粒子が脱離することによりパーティクルが発生する
ことを前提としたものである。しかし、本発明者は、検
討の結果、このような前提の下に改善を行なっても、パ
ーティクルの発生の低減について十分な効果が得られな
かった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、パー
ティクルの発生がより少ないプラズマエッチング用電極
板を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、パーティク
ルの発生原因について鋭意検討した結果、エッチングの
ための反応ガスとして使用されるトリフルオロメタン
(CHF3 )等のフッ素系ガスとガラス状カーボン電極
板との反応によって生成する炭化フッ素系高分子がパー
ティクルの発生に大きく寄与していることを突き止め
た。そして本発明者は、フッ素系反応ガスとの反応によ
って炭化フッ素系高分子を発生させにくいガラス状カー
ボン電極板を得るべく、鋭意研究を行なった結果、ガラ
ス状カーボンにおける黒鉛層状構造部分の格子定数d
002 がパーティクル発生の程度と関係することを見出
し、該格子定数の大きさを3.450Å〜4.500Å
の範囲にすればパーティクルの発生をより低減できるこ
とを突き止め、本発明を完成させるに至った。
【0008】すなわち本発明のプラズマエッチング用電
極板は、含有される結晶の(002)面に関する格子定
数d002 が3.450Å〜4.500Åの範囲であるガ
ラス状カーボンからなることを特徴とする。
【0009】格子定数d002 は、たとえば日本学術振興
会第117委員会で制定した方法により測定することが
できる。具体的には、電極板を構成するガラス状カーボ
ン材料を基準物質(シリコン)とともに所定の粒度まで
粉砕し、得られた混合粉末についてX線回折法により
(002)面に関する回折ピークを求め、得られたピー
クからの算定値を基準物質から求められた算定値により
補正して格子定数d002を求めることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】プラズマエッチャーの電極板にカ
ーボン材料が適用される理由は、プラズマエッチングの
ための反応性ガスを構成する元素(フッ素)と炭素とが
反応してできる生成物CF4 が揮発性であるためであ
る。しかし、炭素とフッ素の反応によって生成する反応
物の形態は、反応される炭素の結晶性によって異なって
くる。炭素が黒鉛相(高結晶性)の場合には、炭素とフ
ッ素の反応によって炭化フッ素系高分子も生成するよう
になる。ガラス状カーボンは、一般に微細な黒鉛結晶子
を含んでおり、非晶質のマトリックス中に黒鉛層状結晶
子が点在した構造を有している。この黒鉛層状結晶子の
層間にフッ素が侵入し、(CF)n や(CF2 n等の
炭化フッ素系高分子が形成され、この高分子がパーティ
クルとなることが見出された。
【0011】本発明者は、この黒鉛層状結晶子の格子定
数d002 (層間距離または面間隔)が3.450Åより
小さい場合、侵入したフッ素と黒鉛層状結晶子の炭素と
の反応が進みやすく、パーティクルが相対的に多く発生
することを見出す一方、この格子定数を3.450Å以
上とし、3.450Å〜4.500Åの範囲に設定した
ガラス状カーボンによってプラズマエッチング用電極板
を形成することにより、パーティクルの発生を低減させ
ることに成功した。一方、この格子定数が4.500Å
を超えるガラス状カーボンは、電気抵抗が過大になり電
極板として使用できなかった。
【0012】ガラス状カーボンを製造するための原料樹
脂には、フェノール樹脂およびフラン樹脂等を好ましく
用いることができる。フェノール樹脂を出発原料として
用いる場合、フェノール樹脂を成形・硬化した後、ガラ
ス状カーボンを得るために焼成を行なう温度を、150
0℃〜2000℃とすることが好ましい。また、フラン
樹脂を出発原料として用いる場合は、鋳込成形・硬化し
た後、フェノール樹脂の場合と同様に1500℃〜20
00℃で焼成することが好ましい。従来の技術のように
800℃程度の低い温度では、格子定数が相対的に高く
なりすぎて、電極板として機能しないものが得られやす
い。また、3000℃に近い温度まで焼成温度を上昇さ
せると、d002 は相対的に小さくなりすぎて、上述した
高分子のパーティクルが発生しやすいガラス状カーボン
が得られるようになる。
【0013】また本発明者は、実験の結果、パーティク
ルの発生を抑制するために、従来提案されていたような
ガラス状カーボンの気孔径や気孔率を低減することより
もむしろガラス状カーボンに含有される結晶の格子定数
002 を所定の範囲に収める方が重要であることを見出
した。すなわち、格子定数d002 が3.450Å〜4.
500Åの範囲であれば、気孔径および気孔率が比較的
高くとも、パーティクルの発生が少ない電極板を提供で
きることが見出された。本発明によれば、プラズマエッ
チング用電極板を構成するガラス状カーボンは、1μm
を超える最大気孔径を有していてもよく、たとえば径が
20μm程度までの最大気孔を有していても格子定数d
002 が3.450Å〜4.500Åの範囲であれば、パ
ーティクルの発生は少ない。また、本発明によれば、電
極板を構成するガラス状カーボンの気孔率も1%を超え
ていてもよく、たとえば15%程度までの気孔率を有し
ていても格子定数d002 が3.450Å〜4.500Å
の範囲であれば、パーティクルの発生は少ない。
【0014】
【実施例】以下に実施例によって本発明をより詳細に説
明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
く、他の原料たとえばフラン樹脂等および他の製造方法
により、格子定数d002 の値が3.450Å〜4.50
0Åのガラス状カーボンを製造することによって本発明
の電極板を得ることが可能である。
【0015】実施例1〜4 出発原料としてフェノール樹脂を用い、これを平均粒径
15μmに粉砕し、200℃においてホットプレス成形
および硬化を行なった。得られた成形体を表1に示すそ
れぞれの温度で焼成を行ないガラス状カーボン素材を得
た。因に、ガラス状カーボン素材の気孔率は0.020
cc/g(約3%)以下であった。得られたそれぞれの
素材を直径200mm、厚さ3mmの円板状に加工し
た。得られた円板に直径0.8mmの貫通孔を1700
個形成し、さらに取付用穴を形成し、外表面をラッピン
グにより鏡面加工した後、塩素ガスにより純化処理を行
なって電極板を作製した。得られた電極板を図1に示
す。プラズマエッチング用電極板10は、円板形状であ
り、周辺部を除く円形の領域には、多数の貫通孔12が
形成されている。またその周辺部には、取付用穴14が
円周上に4個設けられている。
【0016】実施例5 出発原料としてフラン系樹脂を用い、鋳込み成形・硬化
処理を施した後、2000℃で焼成を行なって気孔率
0.095cc/g(約14%)のガラス状カーボン素
材を得た。ガラス状カーボン素材では、最大で約20μ
mの径を有する気孔が認められた。得られたガラス状カ
ーボン素材を実施例1〜4と同様の要領で加工し、プラ
ズマエッチング用電極板を作製した。
【0017】比較例1〜3 表1に示す温度でそれぞれ成形体を焼成した以外は、実
施例1〜4と同様にして電極板を作製した。
【0018】以上のようにして得られた電極板から試料
片を切取り、ガラス状カーボンについて格子定数d002
を日本学術振興会第117委員会で制定した方法に従っ
て測定した。その結果を表1に示す。また、得られた電
極板をそれぞれプラズマエッチング装置に装着し、CH
3 、CF4 およびArを混合した反応ガスを用いて1
0分間エッチング試験を行なった。エッチングには6イ
ンチシリコンウェハを用いた。10分間のエッチング操
作の後、ウェハ上に存在するパーティクルの数をパーテ
ィクルカウンタで測定した。その結果を表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】表1に示すように、結晶の格子定数d002
が本発明の範囲内にある実施例1〜5のパーティクル発
生数は、比較例1および2に比べて大幅に低減してい
る。なお、結晶の格子定数d002 が4.5Åよりも大き
な比較例3では、電極板の電気抵抗値が大きいため試験
を行なうことができなかった。
【0021】
【発明の効果】以上示してきたように、本発明によれ
ば、パーティクル発生がより少ないプラズマエッチング
用電極板を提供することができる。本発明の電極板は、
半導体装置の製造において安定で均一なエッチング加工
をもたらすことができ、製品不良の抑制に寄与し得るも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従うプラズマエッチング用電極板の一
具体例についてその形状を示す平面図である。
【符号の説明】
10 プラズマエッチング用電極板 12 貫通孔 14 取付用穴

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 含有される結晶の(002)面に関する
    格子定数d002 が3.450Å〜4.500Åの範囲で
    あるガラス状カーボン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。
JP1385097A 1997-01-28 1997-01-28 プラズマエッチング用電極板 Withdrawn JPH10214819A (ja)

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