(57)【要約】【課題】多結晶シリコンまたは一方向凝固柱状晶シリコンからなるパーティクル発生の少ないプラズマエッチング用シリコン電極板を提供する。【解決手段】多結晶シリコンまたは一方向凝固組織を有する柱状晶シリコンからなりガス穴部開口部２を有するシリコン電極基板１と、このガス穴部分開口部２に単結晶シリコンからなる貫通細孔ガス穴５を有するガス穴パーツ３をはめ込んでなるプラズマエッチング用シリコン電極板であって、前記ガス穴部開口部にはめ込まれた前記ガス穴パーツ３は交換可能であるプラズマエッチング用シリコン電極板。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス穴部開口部を有する多結晶シリコン電極基板と、このガス穴部分開口部に単結晶シリコンからなる貫通細孔ガス穴を有するガス穴パーツをはめ込んでなるプラズマエッチング用シリコン電極板であって、前記ガス穴部開口部にはめ込まれた前記ガス穴パーツは交換可能であることを特徴とするプラズマエッチング用シリコン電極板。
【請求項２】
ガス穴部開口部を有する一方向凝固柱状晶シリコン電極基板と、このガス穴部分開口部に単結晶シリコンからなる貫通細孔ガス穴を有するガス穴パーツをはめ込んでなるプラズマエッチング用シリコン電極板であって、前記ガス穴部開口部にはめ込まれた前記ガス穴パーツは交換可能であることを特徴とするプラズマエッチング用シリコン電極板。
【請求項３】
前記プラズマエッチング用シリコン電極板は直径：４００ｍｍ以上の大口径を有することを特徴とする請求項１または２記載のプラズマエッチング用シリコン電極板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多結晶シリコンまたは一方向凝固柱状晶シリコンからなるパーティクル発生の少ないプラズマエッチング用シリコン電極板に関するものであり、特に単結晶シリコン電極板では作製することが極めて困難な直径：４００ｍｍ以上の大口径を有するパーティクル発生の少ないプラズマエッチング用シリコン電極板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体集積回路を製造する際に、シリコンウエハ上に形成された層間絶縁膜をエッチングする必要があるが、この層間絶縁膜付きシリコンウエハ（以下、ウエハと呼ぶ）をエッチングするためにプラズマエッチング用シリコン電極板が使用されている。そのプラズマエッチング用シリコン電極板は、図７の一部断面概略説明図に示されるように、単結晶、多結晶、または一方向凝固柱状晶のシリコンからなるシリコン電極基板１１の厚さ方向に平行に貫通細孔ガス穴５が設けられた構造を有している。このプラズマエッチング用シリコン電極板９は真空容器（図示せず）内のほぼ中央に固定し、一方、架台６の上にシリコンウエハ４を載置し、エッチングガス７を貫通細孔ガス穴５を通してシリコンウエハ４に向って流しながら高周波電圧を印加することによりシリコン電極基板１１とシリコンウエハ４の間にプラズマ８を発生させ、このプラズマ８がウエハ４に作用してウエハ４の表面をエッチングするようになっている。かかるプラズマエッチング操作を行うとプラズマエッチング用シリコン電極板９も同時にエッチングされ、特にシリコン電極基板１１の厚さ方向に平行に設けられている貫通細孔ガス穴５のプラズマ８に接する面の貫通細孔ガス穴５が最も早く下広がりに拡大消耗し、そのためにプラズマエッチング用シリコン電極板９の交換を頻繁に行わなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、プラズマエッチング操作により大型のウエハをプラズマエッチングすることができるように、プラズマエッチング装置はますます大型化する傾向にある。この大型のプラズマエッチング装置に使用される電極板は単結晶シリコン電極基板で構成されることが好ましいが、単結晶シリコン電極基板の直径は単結晶シリコンインゴットを輪切りにして作られるところから単結晶シリコンインゴットの径によって制限される。ところが、民生用の単結晶シリコンインゴットの径は最大でも３００ｍｍであるところから、単結晶シリコンインゴットから作製される単結晶シリコン電極基板の直径も３００ｍｍ以下に制限され、それ以上の大きな直径を有する大型の単結晶シリコン電極基板を作ることはコスト的にも高くなって難しい。
【０００４】
したがって、４００ｍｍ以上の大口径を有するプラズマエッチング用シリコン電極板は、通常は、溶融・凝固法により製造される多結晶シリコンインゴットまたは一方向凝固柱状晶インゴットを切断して多結晶シリコン電極基板または一方向凝固柱状晶シリコン電極基板を作製し、これら電極基板に穴あけ加工することにより作製していた。これら多結晶シリコン電極基板または一方向凝固柱状晶シリコン電極基板は比較的簡単に大口径のシリコン電極基板を作製することができるから、その価格は格段に安価である。
【０００５】
しかし、かかる多結晶シリコン電極基板で作製したプラズマエッチング用シリコン電極板は、図５の一部断面図に示されるように、多結晶シリコン電極基板１１に形成された貫通細孔ガス穴５の壁面に多結晶粒界１２が露出しているために、多結晶粒１３が粒界１２に沿って剥がれ落ち、それがパーティクル１４となるのでパーティクル発生率が高く、したがって、不良品発生率が高いという欠点がある。
また、一方向凝固柱状晶シリコン電極基板で作製したプラズマエッチング用シリコン電極板も、図６の一部断面図に示されるように、貫通細孔ガス穴５の壁面に柱状晶粒界１５が露出しているために、柱状晶１６が柱状晶粒界１５に沿って剥がれ落ち、それがパーティクル１４となるので不良品が発生するという欠点がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者等は、かかる観点から、大口径のプラズマエッチング用シリコン電極板であってもパーティクル発生の一層少ないプラズマエッチング用シリコン電極板を得るべく研究を行った。その結果、
（イ）図２の断面図に示されるように、ガス穴部開口部２を有する多結晶シリコン電極基板１を作製し、このガス穴部開口部２に単結晶シリコンからなる貫通細孔ガス穴５を有するガス穴パーツ３を着脱自在にはめ込んで図１の断面図に示されるプラズマエッチング用多結晶シリコン電極板を作製し、このプラズマエッチング用多結晶シリコン電極板を用いてウエハをプラズマエッチングすると、単結晶シリコンからなるガス穴パーツの貫通細孔ガス穴には結晶粒界が露出していないので、結晶粒界に沿って剥がれ落ちる結晶粒がなく、そのためにパーティクル発生が極めて少なくなる、
（ロ）図４の断面図に示されるように、ガス穴部開口部２を有する一方向凝固柱状晶シリコン電極基板１０を作製し、このガス穴部開口部２に単結晶シリコンからなる貫通細孔ガス穴５を有するガス穴パーツ３を着脱自在にはめ込んで図４の断面図に示されるプラズマエッチング用一方向凝固柱状晶シリコン電極板を作製し、このプラズマエッチング用一方向凝固柱状晶シリコン電極板を用いてウエハをプラズマエッチングすると、単結晶シリコンからなるガス穴パーツの貫通細孔ガス穴には結晶粒界が露出していないので、結晶粒界に沿って剥がれ落ちる結晶粒がなく、そのためにパーティクル発生が極めて少なくなる、
という知見を得たのである。
【０００７】
この発明は、かかる知見に基づいてなされたものであって、
多結晶シリコンまたは一方向凝固柱状晶シリコンからなりガス穴部開口部を有するシリコン電極基板と、このガス穴部分開口部に単結晶シリコンからなる貫通細孔ガス穴を有するガス穴パーツをはめ込んでなるプラズマエッチング用シリコン電極板であって、前記ガス穴部開口部にはめ込まれた前記ガス穴パーツは交換可能であるプラズマエッチング用シリコン電極板、に特徴を有するものである。
【０００８】
この発明のプラズマエッチング用シリコン電極板を図面に基づいて一層詳細に説明する。
図１は、この発明のプラズマエッチング用シリコン電極板の断面説明図であり、図２はその組立て前の断面説明図である。図２において、１は多結晶シリコン電極基板、２は多結晶シリコン電極基板１に形成されたガス穴部開口部、３はガス穴パーツであり、ガス穴パーツ３は単結晶シリコンで構成されている。多結晶シリコン電極基板１には、図２に示されるように、ガス穴部開口部２が形成されているがこのガス穴部開口部２は大径穴部２１と小径穴部２２が設けられている。
一方、ガス穴パーツ３は大径部３１と小径部３２からなり貫通細孔ガス穴５を有しているが、このガス穴パーツ３をガス穴部開口部２にはめ込むと、ガス穴パーツ３の大径部３１はガス穴部開口部２の大径穴部２１に嵌合し、ガス穴パーツ３の小径部３２はガス穴部開口部２の小径穴部２２に嵌合するようになっており、プラズマエッチング用シリコン電極板をプラズマエッチング装置に装着した場合に、ガス穴パーツ３が脱落しないようになっている。また、嵌合したガス穴パーツ３は消耗した場合に交換可能となっている。
【０００９】
図３は、この発明のプラズマエッチング用シリコン電極板における多結晶シリコン電極板１に設けることのできるガス穴部開口部２０およびガス穴パーツ３０の別の形状構造を有する断面説明図である。このガス穴部開口部２０は上広がりテーパを有しており、このテーパを有するガス穴部開口部２０に、ガス穴部開口部２０とは逆のテーパを有する単結晶シリコンからなるガス穴パーツ３０を嵌合させたものである。このガス穴パーツ３０はこの発明のプラズマエッチング用シリコン電極板にも適用することができ、その作用は先に図１または２で説明したのと同じであるからその説明は省略する。
【００１０】
図４は、この発明のプラズマエッチング用一方向凝固柱状晶シリコン電極板の断面説明図であり、このプラズマエッチング用一方向凝固柱状晶シリコン電極板は一方向凝固柱状晶シリコンインゴットから作製した一方向凝固柱状晶シリコン電極基板１０が使用されている。この一方向凝固柱状晶シリコン電極基板１０にはガス穴部開口部２が設けられており、このガス穴部開口部２に貫通細孔ガス穴５を有し単結晶シリコンで構成されているガス穴パーツ３が装着されている。図４におけるこの発明のプラズマエッチング用シリコン電極板を構成する一方向凝固柱状晶シリコン電極基板１０に設けられたガス穴部開口部２は図１及び図２で説明したガス穴部開口部２および貫通細孔ガス穴５を有し単結晶シリコンで構成されているガス穴パーツ３と形状及び構造は同じであるから、その作用についての説明は省略する。
【００１１】
このようにして作製したプラズマエッチング用多結晶シリコン電極板およびプラズマエッチング用一方向凝固柱状晶シリコン電極板は、貫通細孔ガス穴を有するガス穴パーツはパーティクル発生の少ない単結晶シリコンにより作られているために、シリコン電極基板が多結晶シリコンまたは一方向凝固柱状晶シリコンで構成されていてもパーティクル発生の少ないプラズマエッチング用シリコン電極板が得られるのである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施例１
直径：４４０ｍｍを有する多結晶シリコンインゴットを用意し、このインゴットをダイヤモンドソーにより切り出した後、研削加工およびポリッシング加工を施して直径：４２０ｍｍ、厚さ：５ｍｍを有する多結晶シリコン電極基板１を作製した。この多結晶シリコン電極基板１に図２に示されるように直径：４ｍｍの大径穴部２１と直径：２ｍｍの小径穴部２２からなるガス穴部開口部２を形成した。
さらに、細い直径：１５０ｍｍの単結晶シリコンインゴットを用意し、この単結晶シリコンインゴットから切り出して直径：４ｍｍの大径部３１と直径：２ｍｍの小径部３２を有し、中心部に直径：０．５ｍｍの貫通細孔ガス穴５を形成した単結晶シリコンからなるガス穴パーツ３を作製した。
【００１３】
このようにして得られた単結晶シリコンからなるガス穴パーツ３を図１に示されるようにガス穴部開口部２にはめ込むことにより本発明プラズマエッチング用シリコン電極板（以下、本発明電極板１という）を作製した。
【００１４】
従来例１
さらに、先に作製した直径：４２０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有する多結晶シリコン電極基板に直径：０．５ｍｍの貫通細孔ガス穴を形成することにより従来プラズマエッチング用多結晶シリコン電極板（以下、従来電極板１という）を作製した。
さらに、予めＣＶＤ法によりＳｉＯ２　層を表面に形成した直径：２００ｍｍのウエハを用意した。
【００１５】
この本発明電極板１および従来電極板１をそれぞれプラズマエッチング装置にセットし、さらにＳｉＯ２　層を形成したウエハをプラズマエッチング装置にセットし、
チャンバー内圧力：１０−１Ｔｏｒｒ、
エッチングガス組成：９０ｓｃｃｍＣＨＦ３　＋４ｓｃｃｍＯ２　＋１５０ｓｃｃｍＨｅ、
高周波電力：２ｋＷ、
周波数：２０ｋＨｚ、
の条件で、ウエハ表面のＳｉＯ２　層のプラズマエッチングを行ない、３００時間経過後のそれぞれの時点でのウエハに付着した直径：０．２μｍ以上の大きさのパーティクル発生数を測定し、その結果を表１に示した。
【００１６】
【表１】
2004079961.tif 000003
【００１７】
表１に示される結果から、本発明電極板１を使用してウエハ表面に形成されたパーティクルの数は従来電極板１を使用してウエハ表面に形成されたパーティクルの数に比べて格段に少ないことが分かる。
【００１８】
実施例２
直径：５００ｍｍの一方向凝固柱状晶シリコンインゴットを用意し、このインゴットをダイヤモンドハンドソーにより厚さ：５ｍｍに輪切り切断した後、研削加工およびポリッシング加工を施して直径：４８０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有する一方向凝固柱状晶シリコン電極基板を作製し、この一方向凝固柱状晶シリコン電極基板に、実施例１と同様にして直径：４ｍｍの大径穴部２１と直径：２ｍｍの小径穴部２２からなるガス穴部開口部２を形成した。
【００１９】
さらに、実施例１で用意した直径：４ｍｍの大径部３１と直径：２ｍｍの小径部３２からなり直径：０．５ｍｍの貫通細孔ガス穴５を形成してなる単結晶シリコンで構成されたガス穴パーツ３を作製した。このガス穴パーツ３をガス穴部開口部２にはめ込むことにより本発明プラズマエッチング用一方向凝固柱状晶シリコン電極板（以下、本発明電極板２という）を作製した。
【００２０】
さらに、先に作製した直径：４８０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有する一方向凝固柱状晶シリコン電極基板に直径：０．５ｍｍの貫通細孔ガス穴を形成することにより従来プラズマエッチング用一方向凝固柱状晶シリコン電極板（以下、従来電極板２という）を作製した。
さらに、予めＣＶＤ法によりＳｉＯ２　層を表面に形成した直径：２００ｍｍのウエハを用意した。
【００２１】
この本発明電極板２および従来電極板２をそれぞれプラズマエッチング装置にセットし、さらにＳｉＯ２　層を形成したウエハをプラズマエッチング装置にセットし、
チャンバー内圧力：１０−１Ｔｏｒｒ、
エッチングガス組成：９０ｓｃｃｍＣＨＦ３　＋４ｓｃｃｍＯ２　＋１５０ｓｃｃｍＨｅ、
高周波電力：２ｋＷ、
周波数：２０ｋＨｚ、
の条件で、ウエハ表面のＳｉＯ２　層のプラズマエッチングを行ない、３００時間経過後のそれぞれの時点でのウエハウエハに付着した直径：０．２μｍ以上の大きさのパーティクル発生数を測定し、その結果を表２に示した。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
表２に示される結果から、本発明電極板２を使用してウエハ表面に形成されたパーティクルの数は従来電極板２を使用してウエハ表面に形成されたパーティクルの数に比べて格段に少ないことが分かる。
【００２４】
【発明の効果】
上述の実施例１および２からも明らかなように、この発明の大口径を有しかつパーティクル発生が少ないプラズマエッチング用シリコン電極板を使用すると、大口径を有するところから大型のウエハをエッチングすることができ、さらに単結晶プラズマエッチング用シリコン電極板とほぼ同じ程度に不良品発生率を減らすことができ、さらにガス穴パーツは小口径の安価な単結晶インゴットから作製することができ、さらにガス穴パーツが消耗したら交換することができるのでコストを安く抑えることができるところから、半導体装置産業の発展に大いに貢献しうるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のプラズマエッチング用シリコン電極板を説明するための断面説明図である。
【図２】この発明のプラズマエッチング用シリコン電極板の製造方法を説明するための断面説明図である。
【図３】別の形状構造を有するガス穴開口部およびガス穴パーツの断面説明図である。
【図４】この発明のプラズマエッチング用シリコン電極板を説明するための断面説明図である。
【図５】従来のプラズマエッチング用シリコン電極板の貫通細孔ガス穴における消耗状態を説明するための断面説明図である。
【図６】従来のプラズマエッチング用シリコン電極板の貫通細孔ガス穴における消耗状態を説明するための断面説明図である。
【図７】プラズマエッチング用シリコン電極板の使用状態を説明するための断面説明図である。
【符号の説明】
１　多結晶シリコン電極基板
２　ガス穴部開口部
２１　大径穴部
２２　小径穴部
３　ガス穴パーツ
３０　ガス穴パーツ
４　ウエハ
５　貫通細孔ガス穴
６　架台
７　エッチングガス
８　プラズマ
９　プラズマエッチング用シリコン電極板
１０　一方向凝固柱状晶シリコン電極基板
１１　シリコン電極基板
１２　多結晶粒界
１３　多結晶粒
１４　パーティクル
１５　柱状晶粒界
１６　柱状晶
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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