(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカガラス容器の少なくとも内表面をフッ化水素、フッ化アンモニウム、酢酸及び水を含有するシリカガラス表面処理液で処理する化学的エッチング処理し中心線平均粗さ（Ｒa）で０．０５〜０．４μｍの範囲に粗面化したことを特徴とするドライエッチング用シリカガラス容器。
【請求項２】
シリカガラス容器がベルジャーであることを特徴とする請求項１記載のドライエッチング用シリカガラス容器。
【請求項３】
フッ化水素、フッ化アンモニウム、酢酸及び水を含有するシリカガラス表面処理液でシリカガラス容器を処理するに当って、液表面がシリカガラス表面を５ｍｍ／ｓｅｃ以上で、かつ速度の揺らぎが±５％以内の速度で移動することを特徴とする請求項１又は２記載のドライエッチング用シリカガラス容器の製造方法。
【請求項４】
シリカガラス表面処理液の移動速度が５０ｍｍ／ｓｅｃ以上で、かつ速度の揺らぎが±５％以内であることを特徴とする請求項３記載のドライエッチング用シリカガラス容器の製造方法。
【請求項５】
請求項１記載のドライエッチング用シリカガラス容器を装着したことを特徴とするドライエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ドライエッチング用シリカガラス容器及びその製造方法、並びにドライエッチング用シリカガラス容器を備えたドライエッチング装置、さらに詳しくはシリコンウェーハをガスプラズマを利用してドライエッチングする装置にエッチング室として装着する内表面を粗面化したシリカガラス容器及びその製造方法、並びに該ドライエッチング用シリカガラス容器を備えたドライエッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、シリコンのような半導体ウェーハの素子表面のエッチングにガスプラズマを利用したドライエッチング処理、特にハロゲン元素化合物のエッチャントを減圧下でプラズマ化して処理するプラズマエッチング処理が多用されるようになってきた。前記ドライエッチング処理てはエッチング室内が高温になるところから、比較的耐熱性の高いシリカガラス容器が用いられているが、従来のシリカガラス容器ではエッチング速度を厳密に一定にすることが困難で高度のエッチング終点検出技術を必要としていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、シリカガラス容器の内表面を粗面化するとエッチング速度の安定化が図られることがわかり、シリカガラス容器の内表面を粗面化したドライエッチング用シリカガラス容器が提案された。しかしながら、従来のシリカガラスの粗面化にはサンドブラスト法が採用されているところから、粗面の下地にマイクロクラック層ができガラス容器の機械的強度を低下する欠点があった。そのためエッチング処理時の減圧下において安定した強度を保つように安全係数を大きくするため壁厚を厚くする必要があり製品コストを高いものにした。また、マイクロクラック層の存在はシリカガラス容器の洗浄に高度の洗浄技術を要とするなどの欠点もあった。
【０００４】
こうした現状に鑑み本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、シリカガラス容器の少なくとも内表面を化学的エッチング処理し粗面化することでマイクロクラック層のないドライエッチング用シリカガラス容器が得られ、それをエッチング室として使用することでガラスの壁厚に関して装置のデザインを変更することなく、エッチング速度を安定にできることを見出し、本発明を完成したものである。すなわち
【０００５】
本発明は、エッチング速度が一定で、エッチング終点の検出が容易なドライエッチング用シリカガラス容器を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明は、洗浄が容易で、壁厚を薄くできるドライエッチング用シリカガラス容器を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、上記ドライエッチング用シリカガラス容器の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
さらに、本発明は、上記ドライエッチング用シリカガラス容器を備えたドライエッチンング装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、シリカガラス容器の少なくとも内表面を化学的エッチング処理し粗面化したことを特徴とするドライエッチング用シリカガラス容器及びその製造方法、並びに該ドライエッチング用シリカガラス容器を備えたドライエッチンング装置に係る。
【００１０】
本発明のドライエッチング用シリカガラス容器は、フッ化水素、フッ化アンモニウム、酢酸及び水を含有する表面処理液で処理し中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．０５〜０．４μｍの範囲に粗面化した容器でマイクロクラック層の発生がなく、かつドライエッチング処理におけるエッチング速度が安定したシリカガラス容器である。しかし、内表面が中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．４μｍを越えると、不純物による汚染が起こる。このようにマイクロクラック層をもたないところから、該層に起因する機械的強度劣化の補償が必要でなく、本発明のシリカガラス容器にあっては壁厚を薄いものに設計でき製品コストを低くできる。
【００１１】
上記シリカガラス容器としては椀状のベルジャー型が好適で、該ベルジャーの開口部を上に向けてエッチング処理のための表面処理液を満たし蓋をすれば内面の粗化を容易に行うことができる。この表面処理液としてはフッ化水素、フッ化アンモニウム、酢酸及び水を含有する表面処理液が使用されるが、特にフッ化水素、フッ化アンモニウム及び水を含有する主液と酢酸からなる補助液の２液型表面処理液は粗面の程度を任意にコントロールできるところから好適である。前記表面処理液の組成割合はフッ化水素とフッ化アンモニウムの合計含有量が１０重量％以上２５重量％未満、そのモル比がフッ化水素：フッ化アンモニウム＝０．５：１ないし２：１、酢酸の含有量が４０重量％ないし７５重量％であるのが好ましい。フッ化アンモニウム１モルに対してフッ化水素が２モルを超えると粗面化が起こらず、また０．５モル未満ではエッチングの進行が遅くて粗面化が起こっても凹凸が浅過ぎて実用的でない。さらにフッ化アンモニウムとフッ化水素の合計含有量が１０重量％未満では実用的に採用しやすい時間で粗面化が起こらず、２５重量％を超えると処理液自身が高価になり経済的でない。
【００１２】
上記表面処理液によるシリカガラス表面の粗面化次の理由によると考えられる。すなわちシリカガラス表面を前記表面処理液で処理するとガラス表面に微細な析出物が析出しシリカガラスの溶解を部分的に妨げ、その結果ガラス表面に凹凸が形成される。表面処理液の液表面とシリカガラス表面の接するメニスカス部では析出物の大きさが全く違うのでメニスカス部は異なる粗さとなる。均一な粗さに仕上げるには表面処理液にシリカガラス全体を浸けるのがよい。特にベルジャーの場合、容器内に表面処理液を満たすことで内側だけを処理できて好適であるが、その場合、開口部近くのメニスカス部に粗さの異なる鉢巻き状の部分が生じる。このような粗さの異なる鉢巻き状の部分であってもエッチングに影響がなく安定なエッチング処理ができるようにしておく必要がある。
【００１３】
上記表面処理液によるシリカガラス容器の処理に当たっては、処理液にシリカガラス容器を速やかに接触するのが肝要である。その際、表面処理液の液表面がシリカガラス表面を５ｍｍ／ｓｅｃ以上、好ましくは５０ｍｍ／ｓｅｃ以上で、かつ速度の揺らぎが±５％以内であるように接触させると均一な処理ができ好ましい。前記表面処理液面の上昇速度が５ｍｍ／ｓｅｃ未満では不均一な粗面となり、また液面の揺らぎが±５％の範囲を外れると予測できない粗さが部分的に発生する。
【００１４】
表面処理液による処理は１回で完了するのが好ましい。シリカガラス容器を一度処理液から取り出して、再度処理液に浸漬するとシリカガラス表面の粗さが不均一となったり、又は粗さが粗となり過ぎることが起こる。また、処理温度は２５℃以下、好ましくは２０℃以下がよいが、温度が低く過ぎると、析出物の発生が起こるので、３℃程度までにとどめ析出物による影響をなくするのがよい。さらに、処理時間は、表面粗さが処理時間に依存することが少ないので特に厳密に制御する必要はないが、経済性などを考慮し０．５〜１０時間とするのが好ましい。
【００１５】
本発明の処理法で得られた粗面は火炎で加熱することで容易に平滑とすることができる。それ故、部分的な平滑面を必要とする場合には、粗面化後に火炎処理を施すのがよい。前記平滑化には機械加工も適用できることはいうまでもない。
【００１６】
本発明のシリカガラス容器は、ドライエッチング装置にエッチング室として装着されるが、該エッチング装置の例として図１で示すような装置が挙げられる。図１において、１はシリカガラス容器、２はウエーハ、３は試料台、４はマグネトロン、５はエッチングガス導入口、６はソレノイドコイル、７は導波管、８は高周波電源である。図１において試料台３に載置したウエーハ２をシリコンガラス容器内１に移動させる一方、マグネトロン４から発生したマイクロ波を導波管７を通してシリコンガラス容器１に導入し、マイクロ波の電場と、それに対して垂直方向に形成された磁場との相乗作用でプラズマ中の電子にサイクロトロン運動をさせ、イオンエネルギーをウエーハに照射しエッチング処理する。前記エッチング処理に使用されるエッチングガスは装置のエッチングガス導入口を通ってシリコンガラス容器に開口する細孔（図示せず）からシリコンガラス容器内１に導入される。前記エッチング装置において試料台３に高周波バイアス８を印加し、ウエーハに入射するイオンエネルギーをプラズマ生成と独立して制御することもできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施例について述べるがこれによって本発明はなんら限定されるものではない。
【００１８】
【実施例】
実施例１
フッ化アンモニウム（関東化学株式会社製、純度９７．０％以上）の粉体を純水に溶解し、４０重量％のフッ化アンモニウム水溶液を作成しそれに５０％フッ化水素酸を静かに加えて１３％フッ化水素、３０％フッ化アンモニウムの主液を調製した。前記調製時には容器を冷却し発熱による温度上昇を抑えた。容積比で主液４部に純度９９．７％、沸点１１８．１℃の酢酸補助液６部を加えて、表面処理液を調合した。
【００１９】
プラズマエッチング用にガラス細工された表面が平滑なシリカガラスベルジャーに上記調合した表面処理液を液面上昇速度が毎秒５０ｍｍで、揺らぎを±５％以内となるように満たし、２時間後処理液を排出し、純水で洗浄しクリーンルームで乾燥した。処理後のベルジャー内表面の粗さはＲa＝０．３μｍであった。前記石英ベルジャーを図１のプラズマエッチング装置に装着し、ドライエッチング装置を組み立て、試料台にシリコンウェーハを載置してしてドライエッチング処理を行ったところ、エッチング速度は安定し、不純物による汚染もなかった。
【００２０】
実施例２
実施例１と同様に処理したベルジャーの内表面の汚染を調べるために、２０％硝酸２００ｍｌを満たし、液を揺り動かしながら、２時間を経過させ、硝酸を分析したところ鉄元素は５ｐｐｂ未満、銅元素は１ｐｐｂ未満であった。
【００２１】
比較例１
実施例１のベルジャーより厚さを２０％増加したベルジャーを５００番の炭化珪素粉を用いてサンドブラストを行い内表面を粗面化し内表面粗さをＲa＝０．５μｍとした。前記ベルジャーを超音波洗浄したのち純水で洗浄し、クリーンルームで乾燥してから図１のドライエッチング装置に装着してウェーハのエッチング処理を行った。ウェーハには鉄元素による汚染と思われるキャリアー寿命の劣化がみられた。このベルジャーの内表面について実施例２と同様の方法で汚染を調べたところ、２０％硝酸２００ｍｌに抽出された不純物として、鉄元素は２２０ｐｐｂ、銅元素は２０ｐｐｂであり、著しく汚染されていることがわかった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明のドライエッチング用シリカガラス容器は、マイクロクラック層の発生がなく壁厚を薄く設計でき、しかも容器の表面粗さも任意にコントロールできる。かかるドライエッチング用シリカガラス容器は、少なくともその内表面を表面処理液で化学的にエッチングすることで容易に製造できその工業的価値は高いものがある。また、前記シリカガラス容器を装備したドライエッチング装置はエッチング速度を安定に操業できる上に、使い易い特徴をも有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ドライエッチング用シリカガラス容器を装着したドライエッチング装置の概略図である。
【符号の説明】
１  シリカガラス容器
２  ウエーハ
３  試料台
４  マグネトロン
５  エッチングガス導入口
６  ソレノイドコイル
７  導波管
８  高周波電源
【図１】
0004195916.tif 000002