(57)【要約】【課題】  プラズマエッチングによって生じる表面の凹凸を抑制し、均一なエッチングが可能になるプラズマエッチング用シリコン電極板を提供すること。【解決手段】  ＢとＦｅとがドーパントとして添加され５００〜８００℃で熱処理された単結晶シリコンで構成されている。このプラズマエッチング用シリコン電極板では、単結晶シリコンの電気特性が面内で均一化され、プラズマエッチングにおいて表面が消耗する際に凹凸を極めて少なくすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＢとＦｅとがドーパントとして添加され５００〜８００℃で熱処理された単結晶シリコンで構成されてい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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プラズマエッチングの面内均一性が向上する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。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体集積回路を製造する工程において使用するシリコンウエハをエッチングするためのプラズマエッチング装置は、図２に示されるように、真空容器１内にシリコン電極板２および架台３が間隔をおいて設けられており、架台３の上にシリコンウエハ４を載置し、エッチングガス７をシリコン電極板２に設けられた貫通細孔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源６により電極板２と架台３の間に高周波電圧を印加し、高周波電圧の印加によりシリコン電極板２と架台３の間の空間にプラズマ１０を発生させ、このプラズマ１０による物理反応と、シリコン−エッチングガス７による化学反応により、シリコンウエハ４の表面をエッチングする装置であることは知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
シリコン電極板２はカーボンで構成された電極板が使用されたこともあったが、近年、主として単結晶シリコン、多結晶シリコンまたは柱状晶シリコンからなるシリコン電極板が使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−５１４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
従来のシリコン電極板では、プラズマエッチング時に対向する被エッチング物との間に生じたプラズマによって表面が徐々に消耗して凹凸が生じ、この凹凸によって異常放電が生じるおそれがあった。異常放電が生じると、エッチングの均一性が悪化してしまうという不都合がある。
このようなプラズマエッチングによる表面の凹凸は、平面内において比抵抗値にバラツキが存在しているため、対向する被エッチング物との間のプラズマ密度が不均一になって生じると考えられる。したがって、表面の凹凸を抑えるためには、比抵抗値の面内バラツキを抑える必要があるが、ドーパント含有量に面内差があるため、比抵抗値の面内バラツキを抑えることは困難であった。特に、高比抵抗値では、ドーパント含有量の面内差が大きく影響するため、比抵抗値の面内バラツキを抑えることが難しい。このように従来では、被エッチング物との間のプラズマ密度を均一に保持することが困難なため、被エッチング物であるウエハ面内のエッチングレートを均一化させることが難しいという問題があった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、プラズマエッチングによって生じる表面の凹凸を抑制し、均一なエッチングが可能になるプラズマエッチング用シリコン電極板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、比抵抗値の面内均一性が良好でプラズマエッチングに際してエッチングレートの面内均一性が向上するシリコン電極板を得るべく研究を行った。その結果、シリコン中にＦｅをドーピングしたものを特定の温度で熱処理することで、表面に凹凸がほとんど生じずにプラズマエッチングが可能になることを見出した。
【０００８】
したがって、本発明は、上記知見から得られたものであり、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明のプラズマエッチング用シリコン電極板は、Ｂ（ボロン）とＦｅとがドーパントとして添加され５００〜８００℃で熱処理された単結晶シリコンで構成されていることを特徴とする。
【０００９】
このプラズマエッチング用シリコン電極板では、ＢとＦｅとがドーパントとして添加され５００〜８００℃で熱処理された単結晶シリコンで構成されているので、単結晶シリコンの電気特性が面内で均一化され、プラズマエッチングにおいて表面が消耗する際に凹凸を極めて少なくすることができる。これは、ドーピングしたＦｅとＢとが結合して生じたＦｅ−Ｂペアが、熱処理により解離し、拡散係数の大きいドナーとしてのＦｅが面内に不均一に分布していたアクセプターのＢに対してキャリアの補償を行い、面内の比抵抗値を均一化させていると考えられる。このように比抵抗値の面内均一性が向上したことにより、被エッチング物との間のプラズマ密度が均一化して、表面の消耗状態も均一化されて凹凸がほとんど生じないことから、異常放電の発生を抑制してエッチングの均一化を図ることができる。
【００１０】
なお、上記熱処理の温度範囲を５００〜８００℃とした理由は、５００℃未満では、内在する酸素原子がドナー化し、狙いの比抵抗値から変動してしまうと共に、比抵抗値の面内分布が悪化してしまうためであり、８００℃を超えると、Ｆｅ原子のゲッタリング現象が生じ、Ｆｅを添加した効果が消失してしまうためである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るプラズマエッチング用シリコン電極板によれば、ＢとＦｅとがドーパントとして添加され５００〜８００℃で熱処理された単結晶シリコンで構成されているので、単結晶シリコンの電気特性が面内で均一化され、プラズマエッチングによって生じる表面の凹凸を極めて少なくすることができる。したがって、本発明の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採用することによって、異常放電を抑制することができ、面内均一性の高いプラズマエッチングが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るプラズマエッチング用シリコン電極板の実施例および比較例において、プラズマエッチング後の表面状態を示す拡大写真である。
【図２】従来のプラズマエッチング装置の断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係るプラズマエッチング用シリコン電極板の一実施形態を、その製造方法と共に説明する。
【００１４】
まず、本実施形態のプラズマエッチング用シリコン電極板の製造方法について以下に具体的に説明する。
例えば、直径：３００ｍｍの単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バンドソーにより厚さ：４ｍｍに輪切り切断して円盤状の単結晶シリコン基板を作製する。上記単結晶シリコンインゴットは、Ｂ（ボロン）が２×１０１４ｃｍ−３〜３×１０１４ｃｍ−３のドーパント濃度で添加されていると共に、Ｆｅが２×１０１３ｃｍ−３〜３×１０１３ｃｍ−３のドーパント濃度で添加されて結晶成長されたものである。なお、全体としてｐ型となるようにＢとＦｅとのドーパント濃度が調整されている。
【００１５】
次に、この単結晶シリコン基板を、大気雰囲気中において、５００〜８００℃で１〜２時間の熱処理を施し、急冷する。
さらに、この単結晶シリコン基板の上下面を平面研削し、反りを除去して厚みを整えた後、取付穴および貫通細孔を加工する。例えば、内径：０．５ｍｍの貫通細孔を孔間ピッチ：８ｍｍで形成する。この後、さらに平面研削を施して製品の所定厚みとする。
【００１６】
なお、本実施形態では、ドーパントのＦｅを予め結晶成長時に添加して単結晶シリコンインゴットを得ているが、Ｂのみ結晶成長時に添加した単結晶シリコンインゴットから切断し上記加工を行ったシリコン基板に、Ｆｅを含有したＦｅ含有塗料を表面に塗布した後、上記熱処理を施すことで、Ｆｅ含有塗料中のＦｅをシリコン基板内に拡散させて結晶中に添加しても構わない。なお、この際のＦｅ含有塗料は、Ｆｅ以外の成分として、熱処理中にシリコン基板中に拡散せずに蒸発するものが採用され、例えばＣ（炭素）とＦｅとの混合塗料等が採用される。
【００１７】
このように作製した本実施形態のプラズマエッチング用シリコン電極板では、ＢとＦｅとがドーパントとして添加され５００〜８００℃で熱処理された単結晶シリコンで構成されているので、単結晶シリコンの電気特性が面内で均一化され、プラズマエッチングにおいて表面が消耗する際に凹凸を極めて少なくすることができる。したがって、プラズマエッチング時に表面の消耗状態も均一化されて凹凸がほとんど生じないことから、異常放電の発生を抑制してエッチングの均一化を図ることができる。
【実施例】
【００１８】
次に、上記本実施形態に基づいて実際に作製したシリコン電極板の実施例を、プラズマエッチング装置にセットし、以下の条件でプラズマエッチングを行った。なお、被エッチング物としては、シリコンウエハを用いた。また、比較例として、Ｆｅが添加されておらず、Ｂのみ添加されたシリコン電極板を採用して同様にプラズマエッチングを行った。
【００１９】
＜エッチング条件＞
チャンバー内圧力：１３Ｐａ
エッチングガス組成：９０sccmＣＨＦ3 ＋４sccmＯ2 ＋１５０sccmＨｅ
高周波電力：２ｋＷ
周波数：２０ｋＨｚ
【００２０】
このプラズマエッチング後に、本実施例および比較例の両シリコン電極板の表面を観察した拡大写真を、図２に示す。
これらの拡大写真からわかるように、Ｆｅが添加されていない比較例では、プラズマエッチングにより表面に多数の穴が形成されて多くの凹凸が生じているのに対し、Ｆｅを添加した本実施例では、表面に穴がほとんどなく、エッチング後も平坦面を維持している。
【００２１】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態および上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００２２】
１…真空容器、２…電極板、３…架台、４…シリコンウエハ、５…貫通細孔、６…高周波電源、７…プラズマエッチングガス、１０…ブラズマ
【図２】
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【図１】
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