(57)【要約】本発明はプラズマ装置用シリコン素材の製造方法に係り、シリコンインゴットを設けるステップと、前記シリコンインゴットをコアリングして、中空状シリコン円筒と、シリコンインゴットの直径よりも小径を有するシリコン中心円柱を形成するステップと、前記シリコン円筒を切断して内部開口型の中空状シリコン板を形成し、前記シリコン中心円柱を切断してシリコン電極板を形成するステップと、前記中空状シリコン板を加工してシリコンリングを形成し、前記シリコン電極板を加工してシリコン電極を形成するステップと、を含むシリコン素材の製造方法を提供する。このようにスライス前のインゴット状態のシリコン円柱をコアリングして中空状シリコン円筒とシリコン中心円柱を製作し、これらを用いてシリコンリング及びシリコン電極などのシリコン素材を製作してシリコン素材の製作コストを節減することができる。  【選択図】図１
2010519763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンインゴットを設けるステップと、
前記シリコンインゴットをコアリングして、中空状シリコン円筒と、シリコンインゴットの直径よりも小径を有するシリコン中心円柱を形成するステップと、
前記シリコン円筒を切断して内部開口型の中空状シリコン板を形成し、前記シリコン中心円柱を切断してシリコン電極板を形成するステップと、
前記中空状シリコン板を加工してシリコンリングを形成し、前記シリコン電極板を加工してシリコン電極を形成するステップと、
を含むシリコン素材の製造方法。
【請求項２】
前記シリコンインゴットを設けるステップ後、
クロッピング工程を通じて前記シリコンインゴットの両端の一部を除去するステップを更に含む請求項１記載のシリコン素材の製造方法。
【請求項３】
前記シリコンインゴットを設けるステップ後、
ロッド研削工程を通じて前記シリコンインゴットの外径を加工するステップを含む請求項１又は請求項２記載のシリコン素材の製造方法。
【請求項４】
前記コアリングは、前記シリコンインゴットの上面、下面又は上下面にカーボン治具をボンディングし、前記カーボン治具のボンディングされた前記シリコンインゴットの中心部の一部を除去する請求項１又は請求項２記載のシリコン素材の製造方法。
【請求項５】
前記シリコンインゴットのコアリング前に、前記シリコンインゴットを多数のブロックに切断するステップを更に含む請求項１記載のシリコン素材の製造方法。
【請求項６】
前記シリコン電極を形成するステップは、
前記シリコン電極板を加工して複数の貫通孔を穿設するステップと、
前記複数の貫通孔を有する前記シリコン電極板の表面を研磨するステップと、
を含む請求項１記載のシリコン素材の製造方法。
【請求項７】
前記貫通孔は、ドリル又は超音波を用いた穿孔を通じて形成される請求項６記載のシリコン素材の製造方法。
【請求項８】
前記穿孔は、前記シリコン電極板を複数の領域に分離して各領域別に行う請求項７記載のシリコン素材の製造方法。
【請求項９】
前記複数の貫通孔を穿設するステップ前又はステップ後に、
前記シリコン電極板の外側面を加工してサイズを調節するステップを更に含む請求項６記載のシリコン素材の製造方法。
【請求項１０】
前記複数の貫通孔を穿設するステップ前に、
前記シリコン電極板の一部を除去してシリコン電極用胴体を製作するステップを更に含む請求項６記載のシリコン素材の製造方法。
【請求項１１】
複数の前記シリコン電極用胴体を組み合わせてシリコン電極を製作するステップを更に含む請求項１０記載のシリコン素材の製造方法。
【請求項１２】
熱処理工程を通じて前記シリコン電極板の抵抗を調節するステップを更に含む請求項６記載のシリコン素材の製造方法。
【請求項１３】
前記複数の貫通孔を穿設するステップ後に、
ダブルサイドグラインダを用いて前記シリコン電極板の上面及び下面を同時に研削するステップを更に含む請求項６記載のシリコン素材の製造方法。
【請求項１４】
前記研磨は、前記シリコン電極板の上面と下面を同時に研磨するダブルサイド研磨工程を用いて行う請求項６記載のシリコン素材の製造方法。
【請求項１５】
シリコン円柱を設けるステップと、
コアリング工程を通じて前記シリコン円柱の中心部に貫通孔を穿設するステップと、
前記シリコン円筒を切断して内部開口型の中空状シリコン板を形成するステップと、
前記中空状シリコン板の内外側面を加工してシリコンリング部材を形成するステップと、
前記シリコンリング部材の表面を研磨するステップと、
を含むシリコン素材の製造方法。
【請求項１６】
前記シリコン円柱を設けるステップは、
シリコン単結晶インゴットを成長させるステップと、
クロッピング工程を通じてシリコン単結晶インゴットの両端の一部を除去するステップと、
ロッド研削工程を通じて前記シリコン単結晶インゴットの外径を加工するステップと、
を含む請求項１５記載のシリコン素材の製造方法。
【請求項１７】
前記コアリング工程は、
前記シリコン円柱の上面、下面又は上下面にカーボン治具をボンディングするステップと、
前記カーボン治具のボンディングされた前記シリコン円柱の中心部の一部を除去するコアリングを行うステップと、
前記カーボン治具及び前記コアリング中に発生した不純物を除去するステップと、
を含む請求項１５記載のシリコン素材の製造方法。
【請求項１８】
前記研磨は、前記シリコンリング部材の上面と下面を同時に研磨するダブルサイド研磨工程を用いて行う請求項１５記載のシリコン素材の製造方法。
【請求項１９】
シリコンインゴットを設けるステップと、
前記シリコンインゴットの中心部に貫通孔を穿設するステップと、
前記貫通孔を有する前記シリコンインゴットを切断してシリコンリング部材を形成するステップと、
を含むシリコン素材の製造方法。
【請求項２０】
前記シリコンリング部材を加工及び研磨するステップを更に含む請求項１９記載のシリコン素材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマ処理装置用シリコン素材の製造方法に係り、更に詳しくは、プラズマ処理装置に用いられるシリコンリング（即ち、フォーカスリング）とシリコン電極板を単一の単結晶シリコンインゴットとして製作することにより、シリコンリングとシリコン電極板の製作コストを削減することのできるプラズマ処理装置用シリコン素材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体素子は、半導体基板（即ち、シリコンウェーハ）の上に半導体性薄膜、導電性薄膜又は絶縁性薄膜を成膜し、これらの一部をエッチングして製作する。近年、薄膜の成膜工程とエッチング工程に際し、プラズマ技術を用いて工程効率を高めている。エッチング工程を例に取ると、プラズマエッチングチャンバーに反応ガスを供給し、チャンバーに高周波電源を印加して反応ガスを励起されたプラズマの状態にする。このように反応ガスをプラズマ化させてウェーハ上の薄膜との反応性を高めるだけではなく、プラズマ化された反応ガスの物理的な衝突により薄膜が除去されることにより薄膜の除去能を高めることができる。
【０００３】
プラズマ処理装置は、ウェーハが載置される下部電極と、ウェーハのエッジ領域に設けられたシリコンリングと、前記下部電極の上側に設けられてシャワーヘッド機能を有する上部電極と、を備えている。ここで、シリコンリングと上部電極はシリコンを用いて製作する。
【０００４】
特に、プラズマ処理装置の場合、ウェーハの上部に形成されるプラズマの分布が均一に維持される必要があるという不都合がある。このため、ウェーハの周縁部に円形のリングを配設してウェーハ上のプラズマ分布の均一度を高めていた。即ち、プラズマをウェーハの外側まで拡散させてウェーハ上側のプラズマ均一度を高めることができた。
【０００５】
以下、この種の従来のシリコンリングの製作方法を簡略に説明する。
【０００６】
シリコンインゴットを切断して円形のシリコン板を製作する。この後、円形のシリコン板の中心に中心孔を穿設し、ロータリー研削機などを用いてシリコン板の表面を研削し、枚葉式単面研磨により研磨してシリコンリングを製作する。このとき、中心孔の穿設のために切り欠かれたシリコン板の一部は廃棄される。
【０００７】
また、従来の上部電極の製作方法を簡略に説明すれば、下記の通りである。
【０００８】
シリコンインゴットを切断して円形のシリコン板を製作する。円形のシリコン板の上に複数の貫通孔を均一に穿設する。この後、研削機などにより複数の貫通孔が穿設されたシリコン板を研削し、単面研磨により研磨してシリコン上部電極を製作する。
【０００９】
このようにプラズマ処理装置に用いられる従来のシリコンリングと、シリコン電極板の製作時に廃棄される単結晶シリコンの量が多くてこれらの製作コストが高くなるという不都合がある。
【００１０】
研削後の研磨はワックス工程を利用する枚葉式単面研磨であるため、シリコンリング表面の平坦度が悪く、且つ、生産性が低下するという不都合が発生する。また、シリコンリングの表面が均一ではないため、エッチング工程時にウェーハに比べて一層多くのパーティクルを生成するパーティクル源として働くという不都合が発生する。なお、このようにして製作された従来のシリコンリングの場合、切り代が１ｍｍ以上と大きくて生産コストが高いという欠点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本発明は、上記の不都合を解消するために、単結晶シリコンインゴットをコアリング（コア掘り）してシリコンリング製作のためのシリコン円筒を製作し、コアリングを通じて切り欠かれたインゴットの中心領域、即ち、シリコン中心円柱をシリコン電極の製作のために用いて生産コストを削減することができ、前記シリコンリング及びシリコン電極の表面にウェーハと略同一の鏡面を持たせてパーティクル発生源を低減させ、切り代を１ｍｍ以下に減少できて生産コストを節減可能なシリコンリングの製造方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明は、シリコンインゴットを設けるステップと、前記シリコンインゴットをコアリングして、中空状シリコン円筒と、シリコンインゴットの直径よりも小径を有するシリコン中心円柱を形成するステップと、前記シリコン円筒を切断して内部開口型の中空状シリコン板を形成し、前記シリコン中心円柱を切断してシリコン電極板を形成するステップと、前記中空状シリコン板を加工してシリコンリングを形成し、前記シリコン電極板を加工してシリコン電極を形成するステップと、を含むシリコン素材の製造方法を提供する。
【００１３】
好ましくは、前記シリコンインゴットを設けるステップ後、クロッピング工程を通じて前記シリコンインゴットの両端の一部を除去するステップを更に含む。
【００１４】
また、好ましくは、前記シリコンインゴットを設けるステップ後、ロッド研削工程を通じて前記シリコンインゴットの外径を加工するステップを含む。
【００１５】
更に、好ましくは、前記コアリングは、前記シリコンインゴットの上面、下面又は上下面にカーボン治具をボンディングし、前記カーボン治具のボンディングされた前記シリコンインゴットの中心部の一部を除去する。
【００１６】
更に、好ましくは、前記シリコンインゴットのコアリング前に、前記シリコンインゴットを多数のブロックに切断するステップを更に含む。
【００１７】
更に、好ましくは、前記シリコン電極を形成するステップは、前記シリコン電極板を加工して複数の貫通孔を穿設するステップと、前記複数の貫通孔を有する前記シリコン電極板の表面を研磨するステップと、を含む。
【００１８】
更に、好ましくは、前記貫通孔は、ドリル又は超音波を用いた穿孔を通じて形成される。
【００１９】
更に、好ましくは、前記穿孔は、前記シリコン電極板を複数の領域に分離して各領域別に行う。
【００２０】
更に、好ましくは、前記複数の貫通孔を穿設するステップ前又はステップ後に、前記シリコン電極板の外側面を加工してサイズを調節するステップを更に含む。
【００２１】
更に、好ましくは、前記複数の貫通孔を穿設するステップ前に、前記シリコン電極板の一部を除去してシリコン電極用胴体を製作するステップを更に含む。
【００２２】
更に、好ましくは、複数の前記シリコン電極用胴体を組み合わせてシリコン電極を製作するステップを更に含む。
【００２３】
更に、好ましくは、熱処理工程を通じて前記シリコン電極板の抵抗を調節するステップを更に含む。
【００２４】
更に、好ましくは、前記複数の貫通孔を穿設するステップ後に、ダブルサイドグラインダを用いて前記シリコン電極板の上面及び下面を同時に研削するステップを更に含む。
【００２５】
更に、好ましくは、前記研磨は、前記シリコン電極板の上面と下面を同時に研磨するダブルサイド研磨工程を用いて行う。
【００２６】
また、上記の目的を達成するために、本発明は、シリコン円柱を設けるステップと、コアリング工程を通じて前記シリコン円柱の中心部に貫通孔を穿設してシリコン円筒を設けるステップと、前記シリコン円筒を切断して内部開口型の中空状シリコン板を形成するステップと、前記中空状シリコン板の内外側面を加工してシリコンリング部材を形成するステップと、前記シリコンリング部材の表面を研磨するステップと、を含むシリコン素材の製造方法を提供する。
【００２７】
また、好ましくは、前記シリコン円柱を設けるステップは、シリコン単結晶インゴットを成長させるステップと、クロッピング工程を通じてシリコン単結晶インゴットの両端の一部を除去するステップと、ロッド研削工程を通じて前記シリコン単結晶インゴットの外径を加工するステップと、を含む。
【００２８】
更に、好ましくは、前記コアリング工程は、前記シリコン円柱の上面、下面又は上下面にカーボン治具をボンディングするステップと、前記カーボン治具のボンディングされた前記シリコン円柱の中心部の一部を除去するコアリングを行うステップと、前記カーボン治具及び前記コアリング中に発生した不純物を除去するステップと、を含む。
【００２９】
更に、好ましくは、前記研磨は、前記シリコンリング部材の上面と下面を同時に研磨するダブルサイド研磨工程を用いて行う。
【００３０】
更に、上記の目的を達成するために、本発明は、シリコンインゴットを設けるステップと、前記シリコンインゴットの中心部に貫通孔を穿設するステップと、前記貫通孔を有する前記シリコンインゴットを切断してシリコンリング部材を形成するステップと、を含むシリコン素材の製造方法を提供する。
【００３１】
また、好ましくは、前記シリコンリング部材を加工及び研磨するステップを更に含む。
【発明の効果】
【００３２】
本発明は、スライス前のインゴット状態のシリコン円柱をコアリングして中空状シリコン円筒とシリコン中心円柱を製作し、これらを用いてシリコンリング及びシリコン電極などのシリコン素材を製作することにより、シリコン素材の製作コストを節減することができる。
【００３３】
また、本発明は、シリコンリングとシリコン電極の表面特性がウェーハと略同一の特性を有するようにしてウェーハ上側領域のプラズマ均一度を高めることができる。
【００３４】
更に、本発明は、シリコンリング及びシリコン電極の切り代を１ｍｍ以下に加工可能であることから、コスト節減を図ることができる。
【００３５】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、相異なる種々の形態で実現可能である。即ち、上記の実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を持った者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明の範囲は本願の特許請求の範囲により理解さるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】は、本発明の一実施形態によるシリコン素材の製造方法を説明するためのフローチャート。
【図２】は、本発明の一実施形態によるシリコン素材の製造方法を説明するための図。
【図３】は、本発明の一実施形態によるシリコン素材の製造方法を説明するための図。
【図４】は、本発明の一実施形態によるシリコン素材の製造方法を説明するための図。
【図５】は、本発明の一実施形態によるシリコン素材の製造方法を説明するための図。
【図６】は、本発明の一実施形態によるシリコン素材の製造方法を説明するための図。
【図７】は、本発明の一実施形態によるシリコン素材の製造方法を説明するための図。
【図８】は、本発明の一実施形態によるシリコン素材の製造方法を説明するための図。
【図９】は、本発明の一実施形態によるシリコン素材の製造方法を説明するための図。
【図１０】は、本発明の一実施形態の変形例によるシリコン電極の製造方法を説明するための図。
【図１１】は、本発明の一実施形態の変形例によるシリコン電極の製造方法を説明するための図。
【図１２】は、本発明の一実施形態によるコアリング工程を説明するためのフローチャート。
【図１３】は、 本発明の一実施形態による研磨工程を説明するためのフローチャート。
【図１４】は、上述した実施形態の製作方法に従い製造されたシリコン素材を備えるプラズマエッチング装置の断面概念図。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態を詳述する。しかしながら、本発明は後述する実施形態に限定されるものではなく、相異なる種々の形態で実現可能であり、これらの実施形態は単に本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を持った者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。図中の同一符号は同一要素を示す。
【００３８】
図１は、本発明の一実施形態によるシリコン素材の製造方法を説明するためのフローチャートであり、図２から図９は、本発明の一実施形態によるシリコン素材の製造方法を説明するための図であり、図１０及び図１１は、本発明の一実施形態の変形例によるシリコン電極の製造方法を説明するための図であり、図１２は、本発明の一実施形態によるコアリング工程を説明するためのフローチャートであり、図１３は、 本発明の一実施形態による研磨工程を説明するためのフローチャートであり、図１４は、上述した実施形態の製作方法に従い製造されたシリコン素材を備えるプラズマエッチング装置の断面概念図である。
【００３９】
以下、図１のフローチャートと図２から図９を結び付けて説明する。
【００４０】
先ず、図２に示すように、大口径（８インチ以上）のインゴット１１０を製作する（Ｓ１１０）。インゴット１１０はチョクラルスキー（Czochralski；ＣＺ）法を用いて成長されることが好ましい。もちろん、本発明はこれに限定されるものではなく、溶融帯域（Float Zone；ＦＺ）法などの種々の製作方法により大口径のインゴットを成長させることができる。
【００４１】
インゴット１１０の製作は、先ず、石英ルツボ内に多結晶シリコンを含む原副資材を入れ、前記ルツボを加熱する。約１４１２℃以上の温度にルツボを加熱してルツボ内の原副資材を溶融させる。好ましくは、１４００〜１５００℃の温度にルツボを加熱して原副資材を溶融させる。次いで、目標とする結晶方向と同じ結晶方向を有する単結晶種を溶融液表面の中心部に接触させる。種を徐々に引き上げてシリコン単結晶インゴット１１０を成長させる。このとき、種と石英ルツボを反対方向に回転させる。種が単結晶溶融液の上側に引き上げられる場合、種と溶融液表面との間には表面張力が発生する。これにより、シリコン溶融液が種の表面に持続的にくっつくことになる。そして、これと同時にシリコン溶融液は冷却される。シリコン溶融液が種表面において冷却される間に、溶融液中のシリコン原子は種と同方向の結晶方向性を有することになる。
【００４２】
ここで、溶融液の流れを円滑化且つ安定化させるために、インゴット製作装置に磁場を印加することもできる。この実施形態においては、大面積のインゴットを成長させるために水平磁場を印加することが好ましい。水平磁場とは、インゴットの成長方向と垂直な方向に印加された磁場のことを言う。前記水平磁場として１０００ガウス以上の磁場を使用する。
【００４３】
図３に示すように、クロッピングを通じて単結晶インゴット上下部の不要な部分を切断する。これにより、インゴット１１０は円柱状に製作される（Ｓ１２０）。即ち、図２に示すように、チョクラルスキー法により成長された単結晶インゴット１１０は、上下部が尖った柱状に製作される。ここにクロッピング工程を行うことでインゴット１１０の上下部の突出部を切断して円形単結晶シリコン円柱１２０ａを製作する。これは後続加工を容易ならしめる。
【００４４】
もちろん、このとき、単結晶インゴットを複数のブロック単位に切断することもできる。そして、クロッピング工程は必要に応じて省略可能である。
【００４５】
次いで、ロッド研削工程を通じてインゴット１１０の外側面を加工してインゴット１１０の外径を調節する。このとき、インゴット１１０の外径は製作しようとするシリコンエッジリングの外径と略同一であることが好ましい。この実施形態においては、インゴット１１０の外径を、後続する研磨工程と研削工程により除去される厚さを考慮して、目標とするシリコンリングの外径よりも大き目に製作する。例えば、シリコンリングの最大の外径を１としたとき、円柱状のインゴット１１０（即ち、単結晶シリコン円柱１２０ａ）の外径は１．０１〜１．１０であることが好ましい。このとき、前記範囲から外れる場合には研削及び研磨工程の工程条件の調節が困難になるという不都合が発生する。ロッド研削工程は必要に応じて省略可能であり、ロッド研削工程を省略する場合、後続工程時に使用するＣＮＣ（Computer Numerical Control）設備を用いて外径加工を行うことができる。
【００４６】
ロッド研削工程後、単結晶シリコン円柱１２０ａの品質を検査する。この品質検査では、単結晶シリコン円柱１２０ａの外径評価及びエッジチップ評価などを行う。
【００４７】
図４及び図５に示すように、コアリング工程を通じて中空状シリコン円筒１２０ｂを製作し、シリコン中心円柱１２０ｃを製作する（Ｓ１３０）。
【００４８】
図４はコアリング工程を説明するための断面図であり、図５Ａはコアリング工程後の中空状シリコン円筒の斜視図であり、図５Ｂはコアリング工程後のシリコン中心円柱の斜視図である。
【００４９】
この実施形態においては、単結晶シリコン円柱１２０ａをコアリングして、シリコンリング製作のための中空状シリコン円筒１２０ｂと、シリコン電極製作のためのシリコン中心円柱１２０ｃを同時に製作する。
【００５０】
コアリング工程を通じて製作されるシリコン中心円柱１２０ｃの直径と、シリコン円筒１２０ｂの貫通孔１２１の直径は製作しようとするシリコンリングの内径によって調節されることが好ましい。シリコンリングの場合、相異なる直径を有する複数の内径を有することがある。このため、前記貫通孔１２１の直径は、製作しようとするシリコンリングの最小内径と略同じ値を有することが好ましい。即ち、シリコンリングの最小内径を１としたとき、シリコン円筒１２０ｂの貫通孔１２１の直径は０．９０〜０．９９であることが好ましい。これは、後続する研削工程及び内径研磨工程が行われる場合に内径の一部が増大するおそれがあるためである。そして、前記範囲から外れる場合、研削工程及び研磨工程の工程条件の調節が困難になるおそれがある。前記貫通孔１２１はインゴットの成長方向に沿って形成される。即ち、単結晶シリコン円柱１２０ａの長手方向と平行な方向に設けられる。そして、シリコン中心円柱１２０ｃの直径は、貫通孔１２１の直径よりも約０．１〜１０％ほど小さい。これは、コアリングにより除去される領域が存在するためである。
【００５１】
以下、図４及び図１２に基づき、コアリング工程を詳述する。
【００５２】
クロッピング工程及びロッド研削工程と検査の完了した単結晶シリコン円柱１２０ａの下側面及び／又は上側面にカーボン治具３０をボンディングする（Ｓ２００）。図４を参照すると、シリコン円柱１２０ａの下側面にカーボン治具３０を取り付けている。カーボン治具３０は略四角板の形状を有する。前記カーボン治具３０をコアリング工程を行うための装備のステージ１０上に固定部材２０を用いて固定する。このようにカーボン治具３０をシリコン円柱１２０ａに取り付けてコアリング工程時にシリコン円柱１２０ａを自由に移動させることができる。なお、シリコン円柱１２０ａをコアリング装置に固定することができ、コアリング工程の遂行能力を高めることができる。
【００５３】
カーボンボンディングされたシリコン円柱１２０ａの内側中心の一部を除去するコアリングを行う（Ｓ２１０）。
【００５４】
コアリングは、図４に示すように、その先端に円形帯状の切断部材（例えば、ダイアモンド）を備えるコアリングホイール４０を回転させる。回転するコアリングホイール４０をシリコン円柱１２０ａの方向に下降させる。これにより、図４に示すように、回転するコアリングホイール４０の先端の切断部材によりシリコン円柱１２０ａの内側中心の単結晶シリコンの一部が除去されながら、その中空状シリコン円筒１２０ｂと、インゴットよりも小径の中心円柱１２０ｃが製作される。図４中のコアリングホイール４０の長さＴは、シリコン円柱１２０ａによって種々に可変可能である。そして、コアリングホイール４０（切断部材）の厚さＷ（又は幅）は、０．１ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましい。これは、切断部材の厚さＷが厚くなる場合にシリコン円柱１２０ａが除去される量が大きくなり、コアリングを通じて製作された中心円柱１２０ａの直径が小さくなる。また、切断部材の厚さＷが薄い場合に強度が減少されてコアリングホイール４０の取扱いが困難になることがある。
【００５５】
前記コアリング時に、シリコン円柱１２０ａの下側に設けられたカーボン治具３０の一部も一緒に除去される。そして、コアリング前に切断工程を通じてシリコン円柱１２０ａを複数のブロックに切断した後、各シリコンブロック別にコアリングを行うこともできる。そして、シリコン円柱１２０ａの上面から下面まで一気にコアリングすることができる。もちろん、本発明はこれに限定されるものではなく、シリコン円柱１２０ａの上面から下面に向かって１次コアリングを行った後、シリコン円柱１２０ａをひっくり返して下面から上面に向かって２次コアリングを行うこともできる。これは、シリコン円柱１２０ａ（又は、シリコンブロック）の長さとコアリングホイール４０の長さによって種々に可変可能である。
【００５６】
コアリング工程を通じて中空状シリコン円筒１２０ｂとシリコン中心円柱１２０ｃを形成した後、カーボン除去工程を行うことによりシリコン円筒１２０ｂとシリコン中心円柱１２０ｃにボンディングされたカーボン治具３０を除去する（Ｓ２２０）。そして、洗浄工程を通じてコアリング工程時に発生したパーティクル及び異物を除去する。このとき、カーボン除去工程と洗浄工程が単一の工程により行われることも可能である。
【００５７】
このように、この実施形態においては、スライスされる前のインゴット状態（即ち、シリコン円柱１２０ａの状態）において、その中央にリング製作のための内部貫通孔１２１を穿設してコストを節減するという効果がある。そして、コアリング工程を通じて残留するインゴット中央領域の中心円柱を再利用することができ、シリコン素材の生産コストを一層節減することができる。即ち、従来にはインゴットがスライスされた複数の円板をそれぞれコアリングして中央の貫通孔を穿設していた。例えば、単一のインゴット（即ち、シリコン柱）から１００枚のシリコン円板が製作される場合、従来には１００枚のシリコン円板のそれぞれにコアリングを行っていた。即ち、１００回のコアリング工程を行っていた。しかしながら、この実施形態においては、スライスされる前のシリコン円柱１２０ａをコアリングするため、１回のコアリング工程だけで１００回に相当する円板コアリング工程を代行することが可能になる。このため、従来に比べてコアリング工数を削減することができる。
【００５８】
また、従来には薄い円板を使用していたため、コアリング工程後に切り欠かれた円板中心部（即ち、中心円板）は廃棄される。しかしながら、この実施形態の場合、シリコン円柱１２０ａのコアリングを通じて切り欠かれた中心部が小径のシリコン中心円柱となり、これを他の用途に再利用することが可能になる。例えば、シリコンウェーハ、シリコン電極又は小さなシリコンリングとして使用可能である。この実施形態においては、このようなシリコン中心円柱を用いてシリコン電極を製作する。
【００５９】
図６に示すように、コアリングにより中心が空いているシリコン円筒１２０ｂ（中心に円形の貫通孔１２１が設けられる）を切断して中空状シリコン板１３０を製作し、シリコン中心円柱１２０ｃを切断してシリコン電極板を製作する（Ｓ１４１、Ｓ１５１）。
【００６０】
シリコン板１３０とシリコン電極板１４０は、ワイヤーを用いたソーイング工程を通じてシリコン円筒１２０ｂとシリコン中心円柱１２０ｃを薄い板に切断して製作される。もちろん、本発明はこれに限定されるものではなく、ダイアモンドを用いた切断方法を採用することもできる。この実施形態においては、シリコン板１３０とシリコン電極板１４０の厚さを種々に調節することができ、これにより種々の製品のシリコンリングとシリコン電極を製作することができる。即ち、従来には複数の円板が同じ厚さを有するため、種々の製品に対応し難いという不都合があった。しかしながら、この実施形態においては、シリコン円筒１２０ｂとシリコン中心円柱１２０ｃの切断時に厚さ調節が可能になる。このため、様々な厚さのシリコン板１３０とシリコン電極板１４０を製作することができる。
【００６１】
即ち、単一のシリコン円筒１２０ｂ及びシリコン中心円柱１２０ｃから同じ厚さのシリコン板１３０とシリコン電極板１４０が製作されるだけではなく、様々な厚さのシリコン板１３０とシリコン電極板１４０が製作可能である。そして、シリコン板１３０の製作のための切断工程前に、上述したコアリング工程と同様に、シリコン筒の外周面にカーボン治具をボンディングすることが好ましい。
【００６２】
図７に示すように、それぞれ平坦化工程を行うことでシリコン板１３０の表面を平坦化させ、シリコン電極板１４０の表面を平坦化させる（Ｓ１４２、Ｓ１５２）。
【００６３】
ワイヤーを通じて切断されたシリコン板１３０とシリコン電極板１４０の上面と下面を研削して表面を平坦化させる。上述した平坦化工程は、グラインダを用いた研削工程を含む。即ち、研削工程を通じてワイヤーソーイングによるソーマーク（saw-mark）を除去し、表面平坦度を高めることができる。ここで、シリコン板１３０の場合、その内側面と外側面が一緒に研削されることが好ましい。
【００６４】
研削工程は粗研削ホイールと精密研削ホイールを装着可能な２軸グラインダを用いて行うことが好ましい。粗研削ホイールの場合には２００〜４００メッシュを有し、精密研削ホイールの場合には１０００〜３０００メッシュを有することが好ましい。
【００６５】
このとき、粗研削ホイールによる研削はワイヤーソーマーク及び平坦度の向上効果があり、精密研削ホイールによる研削は表面粗さを減らして後続工程を容易ならしめる。もちろん、本発明はこれに限定されるものではなく、研削工程のためにウェーハ加工時に用いられる種々のグラインダが使用可能である。研削工程後、研削工程時に発生したパーティクル及び汚泥を除去するための不純物除去洗浄工程を更に行うことができる。このとき、不純物除去洗浄工程はダブルスクラーバ工程を用いて行うことが好ましい。即ち、上下部領域にブラシが設けられたダブルスクラーバ装備を用いてシリコン板１３０又はシリコン電極板１４０の上下面の不純物を同時に除去することができる。
【００６６】
研削工程後に、研削ダメージを除去するためのエッチング工程を行う。エッチング工程としては、ウェットエッチングを行う。ウェットエッチングのケミカルとしては、ＫＯＨ及び／又はＮａＯＨを含むアルカリ系ケミカルを使用することが好ましい。もちろん、ＨＮＯ3などの酸性ケミカルを使用することもできる。
【００６７】
以下、切断された単一のシリコン板１３０とシリコン電極板１４０を基準とし、シリコンリングとシリコン電極の製作について説明する。先ず、以下、中空状シリコン板１３０を用いてシリコンリングを製作する方法を説明する。
【００６８】
図８に示すように、シリコン板１３０の内側壁面及び／又は外側壁面を加工してシリコンリング部材１５０を製作する（Ｓ１４３）。
【００６９】
シリコンリングの使用用途に応じて種々の加工工程が行われる。この実施形態においては、シリコン板１３０の内側壁面の一部を除去して階段状の段差（図８のＡ領域参照）付きシリコンリング部材１５０を製作した。即ち、シリコンリング部材１５０は、その内側中央に第１の直径を有する貫通孔と、貫通孔の上側に第１の直径よりも大きな第２の直径を有する溝を含む。もちろん、本発明はこれに限定されるものではなく、加工工程により、シリコンリング部材１５０は、必要に応じて、延長突起、凹溝をはじめとする種々のパターンを備えていてもよい。
【００７０】
中空状シリコン板１３０の内外側面の加工は研削工程を通じて行われることが好ましい。このとき、シリコン板１３０の加工はＣＮＣ装備又はＭＣＴ（Machining Center Tool）装備を用いて行うことが好ましい。
【００７１】
そして、加工工程後に、加工工程時に発生したパーティクル及び汚泥を除去するための洗浄工程を行うことができる。なお、加工工程後に、製作されたシリコンリング部材１５０の不良検査を行うこともできる。
【００７２】
前記加工工程後に、加工工程のダメージを除去するためのエッチング工程を行う。エッチング工程は、ＫＯＨ及び／又はＮａＯＨを含むアルカリ系ケミカル又はＨＮＯ3などの酸性ケミカルを用いて行う。エッチング工程後には、ＤＩ又はＳＣ１（ＮＨ4Ｏ＋Ｈ2Ｏ2＋Ｈ2Ｏ）を用いた洗浄工程を行うことにより、シリコンリング部材１５０の表面に吸着されている不純物とケミカルを除去することが好ましい。加工工程後に行われるエッチング工程と洗浄工程は、微細ホコリが発生しないクリーンルーム内において行われることが好ましい。これは、後続する工程がクリーンルーム内において行われるためである。もちろん、前記エッチングと洗浄工程が一般ルームにおいて行われることもできる。
【００７３】
次いで、ドナーキリング工程を行うことにより、シリコンリング部材１５０内の抵抗を安定化させる（Ｓ１４４）。
【００７４】
即ち、ドナーキリング工程は、シリコンリング部材１５０の熱処理を通じてシリコンリング部材１５０内のドーパントを除去する工程である。熱処理時にはファーネス型又はオーブン型及びベルト型をはじめとする熱処理器具が使用可能である。そして、熱処理は４００℃以上の温度、好ましくは、４００〜１０００℃の温度において行う。このとき、熱処理時に不純物の浸透を遮断してシリコンリング部材１５０が汚れることを防止することが効果的である。
【００７５】
前記ドナーキリング工程によりシリコンリング部材１５０の抵抗を安定化させた後、シリコンリング部材１５０の抵抗を測定する。シリコンリングの履歴管理のためにレーザーマーキングを行う。
【００７６】
次いで、研磨工程を通じてシリコンリング部材１５０の外部表面を平坦化させ、表面粗さを低減させてシリコンリングを製作する（Ｓ１４５）。
【００７７】
図１３に基づき、研磨工程を説明する。
【００７８】
研磨工程は、先ず、段差研磨工程を通じてシリコンリング部材１５０の段付き領域を研磨する（Ｓ３００）。これにより段付き領域の平坦度を高めることができ、表面粗さを５Å以下にすることができる。即ち、シリコンリング部材１５０の内側面及び段差表面（貫通孔と溝領域）を研磨する。この後、洗浄工程を行う（Ｓ３１０）。
【００７９】
洗浄工程後に、ダブルサイド研磨工程を通じてシリコンリング部材１５０の上側面（表面）と下側面（裏面）を同時に研磨する（Ｓ３２０）。
【００８０】
ダブルサイド研磨を行う装備は、下部研磨パッド部と、上部パッド部と、これらの間に配設され、所定の貫通孔を有し、貫通孔の内側にシリコンリング部材１５０を位置させてその離脱を防止する複数のキャリアと、を備える。このとき、下部研磨パッドと上部パッドがそれぞれ異なる方向に回転しながらシリコンリング部材１５０の上下面を同時に研磨する。そして、複数のキャリアも回転することが好ましい。
【００８１】
更に、ダブルサイド研磨工程用装備は、シリコンリング部材１５０のサイズ及び厚さとは無関係に、キャリアだけを変更して研磨を行うことができるため、研磨工程を容易ならしめる。また、研磨工程時に注入されるスラリー及び界面活性剤を調節してシリコンリング部材１５０の上側面及び下側面の表面粗さを制御することができる。即ち、通常の研磨は片面研磨であり、シリコン板の片面にワックスをコーティングし、ワックスのコーティングされたシリコン板を研磨ヘッドに貼り付けて使用していた。これにより、ワックスコーティングの均一度によって平坦度が異なってくるおそれがあった。しかしながら、ダブルサイド研磨の場合、ワックスコーティング工程を行わない。これは、加工しようとするシリコンリング部材１５０の厚さに合うキャリアを製作し、シリコンリング製品のサイズに合うようにキャリア孔を穿孔して工程を行うためである。
【００８２】
このようなダブルサイド研磨工程を通じてシリコンリング部材１５０の上側面と下側面の平坦度を高めることができ、表面粗さを５Å以下に維持することができる。表面粗さを１〜５Åに維持してシリコンウェーハの表面粗さである２Åと略同一に維持することができる。このようにシリコンリングの表面粗さをウェーハの表面粗さと略同一にしてウェーハ上側のプラズマ均一度を高めることにより、プラズマ処理効率を高めることができる。
【００８３】
ダブルサイド研磨工程後に洗浄工程を行うことで、スラリー及びパーティクルを除去する（Ｓ３３０）。これにより、この実施形態によるシリコンリングを製作する。
【００８４】
次いで、出来上がったシリコンリングの規格を測定し、最終的な洗浄を行う。シリコンリングの規格測定のために３Ｄインスペクションを行うことが好ましい。そして、最終的な洗浄後に目視検査を行う。目視検査では表面検査及びエッジチッピング検査を行い、これによりパーティクル及びディープスクラッチを検査することができる。
【００８５】
以下、シリコン電極板を用いたシリコン電極の製作方法を説明する。このとき、シリコン電極の製作方法のうち前記シリコンリングの製作方法と重複する内容の説明は省略する。
【００８６】
図９に示すように、穿孔を通じてシリコン電極板１４０に複数の貫通孔１４１を穿設する（Ｓ１５３）。
【００８７】
前記穿孔前にシリコン電極板１４０の外径を規格に合うように研削することが好ましい。これは、先行のコアリングにより製作されたシリコン中心円柱１２０ｃの外径はシリコンリングにより制限されるため、所望の外径、即ち、規格に合うようにシリコン電極板の外径を再加工することが好ましい。もちろん、シリコン電極板１４０の外径の研削はコアリング工程後にシリコン中心円柱１２０ｃレベルにおいて行われることもできる。このとき、シリコン電極板１４０の外径の加工はＣＮＣ装備を用いて行うことが好ましい。そして、外径の加工後にシリコン電極板１４０を洗浄し、検査を行うことができる。
【００８８】
次いで、シリコン電極板１４０の外径加工後、シリコン電極板１４０を穿孔装備の基板上にボンディングする。即ち、穿孔のための基板上にシリコン電極板１４０をボンディングする。そして、ドリル又は超音波を用いた穿孔を通じて複数の貫通孔１４１を形成する。ここで、超音波を用いた穿孔工程は数百個以上の孔を同時に穿孔することができるため、生産性を高めることができる。更に、穿孔工程を通じて前記シリコン電極板１４０の全体に孔を形成することができる。もちろん、シリコン電極板１４０の直径が大きい場合にはシリコン電極板１４０を複数の領域に分割した後、各領域別に穿孔工程を行うことができる。
【００８９】
次いで、穿孔工程後にシリコン電極板１４０にボンディングされた基板を除去した後、シリコン電極板１４０を洗浄する。貫通孔１４１の真円度及び同心度を目視又はマイクロスコープ及びビジョンなどの器具により検査する。ダブルサイドスライドを行うことで、シリコン電極板１４０の表面及び裏面に発生する孔のチッピングを除去する。このとき、ダブルサイドスライドは、ダブルサイドグラインダを用いて行う（Ｓ１５４）。このとき、ダブルサイドグラインダは２軸以上の軸を有しており、少なくとも一方の軸は粗研削を行い、他方の軸は精密研削を行う。これにより、シリコン電極板１４０の表面及び裏面の粗さを高めることができる。ここで、粗研削は２００〜１０００メッシュを示し、精密研削は１０００〜３０００メッシュを示す。好ましくは、粗研削は２５０〜４００メッシュを示し、精密研削は１５００〜２５００メッシュを示す。
【００９０】
ダブルサイドスライド工程後に、洗浄工程を行う。このとき、ダブルスクラーバを用いる場合にパーティクル及び汚泥除去効果を高めることができる。
【００９１】
上述した穿孔工程とシリコン電極板１４０の外径及び表面加工時に発生したダメージを除去するために、エッチング工程を行う。エッチング後には、ＤＩ又はＳＣ１を用いた洗浄工程を行う。
【００９２】
次いで、ドナーキリング工程を行うことでシリコン電極板１４０内の抵抗を安定化させる（Ｓ１５５）。そして、研磨工程を通じてシリコン電極板１４０の外部表面を平坦化させ、表面粗さを減らしてシリコン電極を製作する（Ｓ１５６）。
【００９３】
研磨工程としてダブルサイド研磨工程を行う。ダブルサイド研磨工程を通じてシリコン電極板１４０の上側面（表面）と下側面（裏面）を同時に研磨する。ダブルサイド研磨工程を通じてシリコン電極板１４０の上側面と下側面の平坦度を高めることができる。
【００９４】
ダブルサイド研磨工程後に洗浄工程を行うことで、スラリー及びパーティクルを除去する。これにより、この実施形態によるシリコン電極を製作する。
【００９５】
次いで、出来上がったシリコン電極の規格を測定し、最終的な洗浄を行う。そして、最終的な洗浄後に、ダークルームにおいてシリコン電極に対する目視検査を行う。
【００９６】
もちろん、この実施形態によるシリコン電極はこれに限定されるものではなく、シリコン電極の全体直径が前記シリコン中心円柱の直径よりも大きい場合には複数の胴体を用いてシリコン電極を製作することができる。例えば、シリコン電極を４本の胴体を組み合わせて製作する場合、上述したシリコン電極板を用いてシリコン電極用胴体を製作することができる。即ち、図１０及び図１１に示すように、、シリコン電極板１４０をシリコン電極用胴体１４０ｂの形状に加工する。そして、穿孔工程を通じてシリコン電極用胴体１４０ｂに複数の貫通孔１４１を形成する。この後、図示しないが、製作された複数のシリコン電極用胴体１４０ｂを組み合わせて所望のサイズのシリコン電極を製作する。
【００９７】
上述したシリコンリングとシリコン電極の場合、切り代を１ｍｍ以下に加工することができてコストを削減することができる。この実施形態においては、２００μｍ下に加工することが効果的である。切り代を１０〜２００μｍに加工することが好ましい。
【００９８】
図１４は、上述したこの実施形態の製作方法により製造されたシリコン素材を備えるプラズマエッチング装置の断面概念図である。
【００９９】
プラズマエッチング装置は、シリコン素材として、上述した製作方法により製作されたシリコンリング２２０とシリコン上部電極２３０を備える。
【０１００】
図１４に示すように、プラズマエッチング装置は、チャンバー２００と、ウェーハ２０１が載置される下部電極２１０と、下部電極２１０の上に載置されたウェーハ２０１の周縁領域に設けられたシリコンリング２２０と、下部電極２１０の上側に設けられ、シャワーヘッド一体型のシリコン上部電極２３０と、下部電極２１０とシリコン上部電極２３０に電源を供給する第１及び第２の電源供給部２４０、２５０と、を備える。
【０１０１】
シリコンリング２２０は、リングの中心に設けられたウェーハ２０１の上側にプラズマを均一に位置させる。更に、この実施形態においては、前記シリコンリング２２０の上側面の粗さをウェーハ２０１の上側面の粗さと略同一にしてプラズマの均一度を一層高めることができる。これにより、ウェーハ２０１のエッジ領域のエッチング均一度を高めることができる。そして、前記シリコンリング１５０を行うことにより、下部電極２１０がプラズマに露出されて汚染されることを防止することができる。下部電極２１０として静電チャックを使用することができ、上部電極２３０は反応ガスを供給されて提供するシャワーヘッドと一体化されて製作されることが好ましい。そして、シリコン上部電極２３０の表面粗さをウェーハの表面粗さと略同一にしてプラズマの均一度を一層高めるだけではなく、パーティクルの発生を極力抑えることができる。
【０１０２】
この実施形態の製作方法に従い製造されたシリコンリング２２０及びシリコン上部電極２３０は、その使用先が上述したエッチング装置に限定されることなく、種々のプラズマ処理装置に適用可能である。
【０１０３】
そして、以上においては、シリコンリング２２０がプラズマ処理装置においてウェーハ上部のプラズマを均一にするフォーカスリングとして使用されると説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、シリコンリング２２０の内外側面の加工により様々な機能を有するリングとして使用可能である。例えば、基板を固定する固定リングなどとして使用可能である。
【図１】
2010519763.tif 000003
【図２】
2010519763.tif 000004
【図３】
2010519763.tif 000005
【図４】
2010519763.tif 000006
【図５（ａ）】
2010519763.tif 000007
【図５（ｂ）】
2010519763.tif 000008
【図６（ａ）】
2010519763.tif 000009
【図６（ｂ）】
2010519763.tif 000010
【図７（ａ）】
2010519763.tif 000011
【図７（ｂ）】
2010519763.tif 000012
【図８】
2010519763.tif 000013
【図９】
2010519763.tif 000014
【図１０】
2010519763.tif 000015
【図１１】
2010519763.tif 000016
【図１２】
2010519763.tif 000017
【図１３】
2010519763.tif 000018
【図１４】
2010519763.tif 000019
【国際調査報告】
2010519763.tif 000020
2010519763.tif 000021