(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯＰの密度が１０4個／ｃｍ3以下の単結晶シリコンからなることを特徴と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。
【請求項２】
ＣＯＰの密度が１０4個／ｃｍ3以下の一方向凝固組織を有するシリコン鋳造体からなることを特徴と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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プラズマエッチング装置に使用するパーティクル発生の少ないシリコン電極板に関するものであり、特に半導体装置を構成する層間絶縁膜のエッチングに際してパーティクル発生が極めて少ない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、半導体装置を製造する工程の一つにＳｉウエハをエッチングする工程があり、Ｓｉウエハをエッチングするための装置として、プラズマエッチング装置が用いられている。さらに具体的に述べると、Ｓｉウエハの表面に酸化シリコンからなる層間絶縁膜を形成し、さらにその上にフォトレジスト膜を局部的に形成し、前記層間絶縁膜のフォトレジスト膜の無い部分をエッチング面としてエッチングすることが行なわれている。この時使用されるプラズマエッチング装置は、例えば図１に示されるように、真空容器１内に電極板２および架台３が間隔をおいて設けられており、架台３の上に層間絶縁膜（図示せず）を形成したＳｉ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Ｓｉ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することができるようになっている。
【０００３】
供給されたエッチングガス７はこの高周波電圧の印加によりシリコン電極板２と架台３の間の空間でプラズマ１０となり、このプラズマ１０がＳｉウエハに当ってＳｉウエハ４の表面がエッチングされる。前記シリコン電極板２は円盤状の単結晶シリコンで構成されており、この単結晶シリコン円盤の平面に対して直角方向に複数の貫通細孔５が設けられている。
【０００４】
ところが、従来の単結晶シリコンからなるシリコン電極板を用いてＳｉウエハをプラズマエッチングした場合、プラズマエッチングしたＳｉウエハ表面に粒径：０．５μｍ以上の粗大パーティクルが多数付着し、かかる粗大パーティクルが多数付着したＳｉウエハは不良品となり、プラズマエッチングしたＳｉウエハの歩留りの低下が問題点となっている。
【０００５】
この問題点を解決するために、従来は、図２（ａ）に示されるように、シリコン電極板２の貫通細孔５の端部に面取り８を施したり、または図２（ｂ）に示されるように、シリコン電極板２の貫通細孔５を成形するときに壁面から内部に向かって成長するマイクロクラック９の長さを１０μｍ以下に抑えたりして粒径：０．５μｍ以上の粗大パーティクルの発生を防止している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、半導体装置の高性能化に伴って、Ｓｉウエハ表面に付着するパーティクルをさらに少なくするよう求められており、前記従来の単結晶シリコン電極板を用いると、粒径：０．５μｍ以上の粗大パーティクルの発生は防止できるが、粒径：０．３μｍ以上のさらに微細なパーティクルの発生までも少なくすることはできない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者等は、プラズマエッチングしたＳｉウエハ表面に粗大パーティクルだけでなく、さらに微細なパーティクルの付着を防止すべく研究を行った結果、
一般に、従来の引き上げ法によって得られた単結晶シリコンインゴットにはＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ）欠陥、ＦＤＲ（フロー・パターン・デフェクト）欠陥、ＬＳＴＤ（赤外散乱体）欠陥などの成長欠陥（Ａｓ−ｇｒｏｗｎｎ欠陥）を含むことが知られており、この成長欠陥の中でもＣＯＰ欠陥の少ない単結晶シリコンで作製した電極板を用いてプラズマエッチングを行なうと、プラズマエッチングの際に発生するパーティクル数が少なくなり、ＣＯＰ欠陥の密度が１０4個／ｃｍ3を越えて含む単結晶シリコンからなる電極板を用いてプラズマエッチングを行うと、Ｓｉウエハ表面に付着する０．３μｍ以上のパーティクル数が急増する、などの研究結果が得られたのである。
【０００８】
この発明は、かかる研究結果に基づいてなされたものであって、
（１）ＣＯＰ欠陥の密度が１０4個／ｃｍ3以下の単結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、に特徴を有するものである。
【０００９】
前記ＣＯＰ欠陥密度が１０4個／ｃｍ3以下の単結晶シリコン製電極板を製造するには、単結晶シリコンインゴットをシリコン融液から引き上げる際に、全長に亘って従来の温度域（９００〜１１００℃）よりも高い１２００〜１４００℃の温度域に１時間以上単結晶シリコンインゴットを保持することによりＣＯＰ欠陥密度が１０4個／ｃｍ3以下の単結晶シリコンインゴットを作製し、このようにして得られたＣＯＰ欠陥密度が１０4個／ｃｍ3以下の単結晶シリコンインゴットを切断して単結晶シリコンの円板を作製し、この単結晶シリコン円板に貫通細孔を形成することにより得られる。
【００１０】
単結晶シリコンに含まれるＣＯＰ欠陥の数を測定するには、ＳＣ１洗浄液（ＲＣＡ標準１液＝ＮＨ４ＯＨ／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ）を用いて単結晶シリコンの表面を繰り返し洗浄することにより単結晶シリコンの表面に現れるエッチピットを拡大化し、この拡大化したエッチピットをパーティクルカウンター（たとえばＳＳ６２００）で検出し測定する。ＣＯＰ欠陥は微細であっても、繰り返し洗浄することにより拡大化されたエッチピットとして現れるために検出が可能となるのである。
【００１１】
さらに、本発明者らは、
（ａ）一方向凝固組織を有する鋳造体シリコンインゴットは通常の鋳造体シリコンインゴットと比べて純度が高くかつＣＯＰ欠陥密度が少なくすることができ、ＣＯＰ欠陥密度が１０4個／ｃｍ3以下の一方向凝固組織を有する鋳造体シリコンインゴットから作製したシリコン電極板を用いてプラズマエッチングを行なうと、プラズマエッチングの際に発生するパーティクル数が少なくなる、
（ｂ）このＣＯＰ欠陥密度が１０4個／ｃｍ3以下の一方向凝固組織を有する鋳造体シリコンインゴットは、凝固方向の温度勾配をＧ（ｍｍ／時）、一方向凝固の凝固速度をＲ：（Ｋ／ｍｍ）とすると、ＧＲ（Ｋ／時）を１〜２０の範囲内に小さくし、さらにＧ／Ｒ（ｍｍ2／Ｋ・時）を１０〜１０００の範囲に制御することにより得られる、などの研究結果が得られたのである。
【００１２】
したがって、この発明は、
（２）ＣＯＰの密度が１０4個／ｃｍ3以下の一方向凝固組織を有するシリコン鋳造体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、に特徴を有するものである。
前記ＣＯＰ欠陥を全くなくすことはコストがかかりすぎるのでコスト的に見てＣＯＰ欠陥密度の一層好ましい範囲は１０〜１０3個／ｃｍ3である。
【００１３】
一方向凝固組織を有する高純度シリコン鋳造体に含まれるＣＯＰ欠陥を測定するには、前記単結晶におけるＣＯＰ欠陥の測定と同じ方法でエッチングし、カウントの際に粒界によるものを除去することにより検出することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施例１
単結晶シリコンインゴットをシリコン融液から引き上げる際に、全長に亘って表１に示される温度および時間に単結晶シリコンインゴットを保持することにより、直胴部の直径：３００mm、長さ：３００mmを有し、全長：６００mmの寸法を有する単結晶シリコンインゴットを作製し、これら単結晶シリコンインゴットの直胴部をダイヤモンドハンドソーにより厚さ：７mmに切断し、研摩加工して直径：２８０mm、厚さ：４．５mmの寸法を有する単結晶シリコン板を作製し、この単結晶シリコン板にドリル加工により直径：０．４５mmの貫通細孔を形成することにより、本発明プラズマエッチング用シリコン電極板（以下、本発明電極板という）１〜６および従来プラズマエッチング用シリコン電極板（以下、従来電極板という）１を作製した。
【００１５】
これら本発明電極板１〜６および従来電極板１の表面を鏡面研磨したのち、８５℃に加熱したＳＣ１洗浄液に４０分間浸漬することによりＳＣ１洗浄を行なった。このとき使用するＳＣ１洗浄液は、Ｈ2Ｏ2水溶液（比重１．１）、ＮＨ4ＯＨ（比重０．９）、およびＨ2ＯをＨ2Ｏ：Ｈ2Ｏ2：ＮＨ4ＯＨ＝５：１：１の容積比で混合することにより作製した。かかる本発明電極板１〜６および従来電極板１の鏡面研磨表面をＳＣ１洗浄液で３回洗浄すると、ＣＯＰ欠陥がエッチピットとして顕在化し、この顕在化したエッチピットの数をパーティクルカウンターにより測定し、本発明電極板１〜６および従来電極板１に含まれるＣＯＰ欠陥密度を求め、その結果を表１に示した。
【００１６】
一方、ＣＶＤによりＳｉＯ2の積層を施した直径：２００mmのＳｉウエハを用意し、これをプラズマエッチング装置にセットし、本発明電極板１〜６および従来電極板１を用いて、
チャンバー内圧力：５０Ｐａ、
ガス流量比：Ａｒ／ＣＨＣｌＦ3／ＣＨ4 ＝３００／１５／１５（ＳＣＣｍ）、
高周波電力：１．５ＫＷ、
エッチング時間：２min.、
の条件でプラズマエッチングを行ない、Ｓｉウエハ表面に付着する直径：０．３μｍ以上のパーティクル数を測定し、その結果を表１に示した。
【００１７】
【表１】
0004117438.tif 000002
【００１８】
表１に示される結果から、本発明電極板１〜６を用いてプラズマエッチングを行った場合と従来電極板１を用いてプラズマエッチングを行った場合を比較すると、本発明電極板１〜６を用いてプラズマエッチングを行った場合にＳｉウエハ表面に付着する０．３μｍ以下のパーティクル発生数は格段に少ないことがわかる。
【００１９】
実施例２
一方向凝固鋳型の縦方向の温度勾配をＧ（ｍｍ／ｈ）、一方向凝固速度をＲ（Ｋ／ｍｍ）を表１に示される値となるようにし、冷却速度ＧＲ（Ｋ／ｈ）およびＧ／Ｒ（ｍｍ２／Ｋｈ）の値が表１に示される値となるように制御しながら一方向凝固させることにより、一方向凝固組織を有し、直径：３００mm、長さ：３００mmmの寸法を有する円柱状鋳造体シリコンインゴットを作製し、胴部をダイヤモンドハンドソーにより厚さ：７mmに切断し、研摩加工して直径：２８０mm、厚さ：４．５mmの寸法を有する一方向凝固組織を有する鋳造体シリコン板を作製し、この一方向凝固組織を有する鋳造体シリコン板にドリル加工により直径：０．４５mmの貫通細孔を形成し、本発明電極板７〜１１および従来電極板２を作製した。
【００２０】
これら本発明電極板７〜１１および従来電極板２の表面を鏡面研磨したのち、８５℃に加熱したＳＣ１洗浄液に４０分間浸漬することによりＳＣ１洗浄を行なった。このとき使用するＳＣ１洗浄液は、実施例１で使用したＳＣ１洗浄液と同じＳＣ１洗浄液を使用した。本発明電極板７〜１１および従来電極板２の表面をＳＣ１洗浄液で洗浄すると、ＣＯＰ欠陥がエッチピットとして顕在化すると同時に結晶粒界も顕在化するところから、結晶粒界のカウント数を除いた補正値をエッチピットの数としてパーティクルカウンターにより測定し、本発明電極板７〜１１および従来電極板２に含まれるＣＯＰ欠陥密度を求め、その結果を表２に示した。
【００２１】
このようにして得られた本発明電極板７〜１１および従来電極板２を実施例１で用意したプラズマエッチング装置にセットし、実施例１と同じ条件でプラズマエッチングを行ない、Ｓｉウエハ表面に付着する直径：０．３μｍ以上のパーティクル数を測定し、その結果を表２に示した。
【００２２】
【表２】
0004117438.tif 000003
【００２３】
表２に示される結果から、本発明電極板７〜１１を用いてプラズマエッチングを行った場合と従来電極板２を用いてプラズマエッチングを行った場合を比較すると、Ｓｉウエハ表面に付着する０．３μｍ以下のパーティクル発生数は格段に少ないことがわかる。
【００２４】
【発明の効果】
上述のように、この発明のシリコン電極板を用いてＳｉウエハをプラズマエッチングすると、パーティクル発生による不良品発生を大幅に減らすことができ、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】従来のプラズマエッチング装置の断面説明図である。
【図２】従来のシリコン電極板における貫通細孔の断面説明図である。
【符号の説明】
１  真空容器
２  シリコン電極板
３  架台
４  Ｓｉ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
８  面取り
９  マイクロクラック
１０  プラズマ
【図１】
0004117438.tif 000004
【図２】
0004117438.tif 000005