半導体ウエハダミー、その製造方法及び前記半導体ウエハダミーによるプラズマエッチングチャンバー内等の清浄方法
【目的】 従来技術の難点を解決し、加工も高純度化も可能で、粉体が脱落するという難点もなく、しかも安価に提供することのできるプラズマエッチングにおけるウエハダミーを提供することを目的とする。
【構成】 本発明のウエハダミーは、実質的にガラス状カーボンで構成されていることを特徴とするものであり、又、本発明のウエハダミーの製造方法の構成は、主として炭素化することによりガラス状カーボンを与える素材よりなる組成物をウエハダミーの形状に成形し、次いで炭素化することを特徴とするものであり、更に、本発明のプラズマエッチングチャンバー内等の清浄方法の構成は、プラズマエッチング装置のチャンバー内に、前記ウエハダミーを取り付け、次いで前記チャンバー内にプラズマを発生させることを特徴とする。
【構成】 本発明のウエハダミーは、実質的にガラス状カーボンで構成されていることを特徴とするものであり、又、本発明のウエハダミーの製造方法の構成は、主として炭素化することによりガラス状カーボンを与える素材よりなる組成物をウエハダミーの形状に成形し、次いで炭素化することを特徴とするものであり、更に、本発明のプラズマエッチングチャンバー内等の清浄方法の構成は、プラズマエッチング装置のチャンバー内に、前記ウエハダミーを取り付け、次いで前記チャンバー内にプラズマを発生させることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハダミー、その製造方法及びプラズマエッチングチャンバー内等の清浄方法に関するものであり、更に詳しくは、半導体集積回路を製造する際のウエハのプラズマエッチング工程で使用されるエッチングチャンバー内等を洗浄する工程に用いる半導体ウエハダミー、その製造方法及び前記ウエハダミーによるプラズマエッチングチャンバー内等の清浄方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】半導体による集積回路の徴細化と高集積化、高密度化が進展するに伴い、ウエハに高精度で微細なパターンを形成することのできるプラズマエッチング技術の重要性が高まっており、このプラズマエッチングは、電極間に高周波電力を印加してガスプラズマを発生させ、このガスプラズマによってシリコン製のウエハをエッチングするもので、プラズマ中に存在するハロゲン系ガスのフリーラジカルとイオンが、電極内の電界に引かれて対向電極上に置かれたウエハに入射し、ウエハを削っていくプロセスからなっている。
【０００３】従って、プラズマエッチング装置のチャンバー内で上記プロセスによるエッチングが繰り替えされると、チャンバー内や電極、ウエハホルダー等に、エッチングされたシリコンやその他の物質が堆積或いは付着してしまうので、このシリコン等を洗浄する必要が生ずるのであるが、現在では、この洗浄は人手に頼っており、例えば半導体用のクロス等を用いて前記シリコン等をぬぐいとる方法が一般的である。
【０００４】ところが、人手に頼り、半導体用のクロス等を用いてシリコン等をぬぐいとる方法では、洗浄作業に多大の時間を要するという難点があるばかりか、更には人の汗による二次汚染の可能性が高い等の問題があり、これらの理由から新しい洗浄方法の開発が望まれてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これらの問題を解決する方法として、プラズマエッチングされにくい材料をウエハの代りにダミーとしてチャンバー内にセットし、プラズマを発生させ、堆積したシリコン等のよごれをエッチングにより除去してしまう方法が考えられ、上記ダミーとして使用し得るプラズマエッチングされにくい材料としては、石英、炭化ケイ素及びグラファイト等が検討されてきた。
【０００６】しかしながら、石英は絶縁体であるために前記ダミーとして使用することはできず、炭化ケイ素は高価であり、しかも加工や高純度化が困難という難点があり、残るグラファイトは安価で加工も高純度化も可能である一方で、粉体が脱落するという致命的な難点があり、前記ダミーとして使用することができない。
【０００７】本発明は、上述した従来技術の難点を解消し、加工も高純度化も可能で、粉体が脱落するという難点もなく、しかも安価に提供することのできるプラズマエッチングにおける半導体ウエハダミーを提供することを主たる目的としてなされた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本発明が採用した半導体ウエハダミーの構成は、実質的にガラス状カーボンで構成されていることを特徴とするものであり、又、本発明が採用した半導体ウエハダミーの製造方法の構成は、主として炭素化することによりガラス状カーボンを与える素材よりなる組成物をウエハダミーの形状に成形し、次いで炭素化することを特徴とするものであり、更に、本発明が採用したプラズマエッチングチャンバー内等の清浄方法の構成は、プラズマエッチング装置のチャンバー内に、前記ウエハダミーを取り付け、次いで前記チャンバー内にプラズマを発生させることを特徴とするものである。
【０００９】即ち、本発明の発明者らは、上記のような特性を有するプラズマエッチングにおける半導体ウエハダミーを提供するために、エッチング速度が遅い炭素材料について注目し、更に検討を重ねた結果、本発明を完成するに至ったものである。
【００１０】次に本発明を詳細に説明する。
【００１１】本発明で半導体ウエハダミーを構成するガラス状カーボンとしては、一般にそのような概念に属するものであれば制限がなく、例えば熱硬化性樹脂を炭素化して得られるガラス状カーボン；共重合や共縮合等により熱硬化するように変成された樹脂を炭素化して得られたガラス状カーボン；硬化あるいは炭素化の過程で化学処理により結晶化を著しく妨げることにより得られるガラス状カーボン；メタン、エチレン、ベンゼン等の低分子量炭化水素類を気相で熱分解して得られるガラス状カーボン等を挙げることができる。
【００１２】具体的には、ポリアクリロニトリル系、レーヨン系、ピッチ系、リグニン系、フェノール系、フラン系、アルキッド系、不飽和ポリエステル系、キシレン系、ポリアミド系、ポリカルボジイミド系のガラス状カーボンを例示することができる。
【００１３】上記ガラス状カーボンは、安価であることの他に、緻密な加工や高純度化が容易であり、かつ表面が滑らかで対象物を傷つける恐れがなく、しかも粉体が発生しにくく、又、導電性のために帯電してごみを吸着したりしないし、更に化学的安定性にも非常に優れ、耐熱性も高いという特徴を有している。
【００１４】本発明の半導体ウエハダミーは、すでに述べたように、実質的に上記ガラス状カーボンで構成されているものであり、このようなウエハダミーは、主として炭素化することにより上記ガラス状カーボンを与える素材よりなる組成物を、ウエハダミーの形状に成形し、次いで炭素化する本発明の製造方法により得ることができる。
【００１５】上記組成物の成形は、圧縮、注型、押し出し、真空成形等の一股的方法をとることができ、成形したものの形状としては特に制限はないが、例えばウエハ類似の形状を挙げることができる。尚、成形した後に予備加熱に付しても差し支えない。
【００１６】そして、ウエハダミーの形状に成形した後の炭素化工程は、例えば真空中やアルゴンガス、窒素ガス中等の不活性雰囲気中で行うものとし、その際の最終焼成温度としては、好ましくはｌ０００℃及至３０００℃である。
【００１７】上記のようにして得られた本発明の半導体ウエハダミーによりプラズマエッチングチャンバー内等を清浄するには、プラズマエッチング装置のチャンバー内に、このウエハダミーを取り付け、次いで、通常のプラズマエッチングと同様に前記チャンバー内にプラズマを発生させればよい。
【００１８】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【００１９】実施例１フェノール樹脂をウエハダミーの形状に対応する金属型に注型し、６０℃で１２時間、８０℃で１２時間熱処理し、その後型から取り出し、更に１２０℃で１０時間熱処理を加えた。これを窒素中にて２０００℃まで昇温し、６インチの半導体ウエハダミーを得た。このウエハダミーを構成するガラス状カーボンの物性は、見かけ比重１．５３、ショアー硬度１１０、曲げ強度１５００ｋｇ／ｃｍ2、気孔率０．２％、灰分２ｐｐｍであった。
【００２０】プラズマエッチング装置（東京エレクトロン製）を用い、下記の条件で、まずシリコンウエハを１００枚エッチング処理した。
エッチング条件キャリアーガス 窒素エッチングガス ＣＦ2 Ｏ2 混合ガス真空度 ０．８Ｔｏｒｒ温度 ２５０℃ＲＦパワー １３．５６ＭＨｚ、３．５Ａ
【００２１】その後、上記のようにして作成したウエハダミーをシリコンウエハの代りにセットし、洗浄のためのエッチング処理を１分間行った。その後、シリコンウエハを更に１００枚処理し、この際のダスト数及び転移欠陥を測定した。結果を表１に示す。尚、ダスト数は０．１６μｍ以上のものの平均値を、転移欠陥は１００枚処理したうちの欠陥が発見された枚数で示した（以下、同様である）。
【００２２】実施例２ポリカルボジイミド樹脂をウエハダミーの形状に対応する金属型に注入し、６０℃で２０時間、１２０℃で１０時間加熱して成形し、型から取り出した。その後、２００℃で１０時間熱処理し、これを窒素中にて２０００℃まで昇温し、６インチの半導体ウエハダミーを得た。このウエハダミーを構成するガラス状カーボンの物性は、見かけ比重１．５５、ショアー硬度１２５、曲げ強度２０００ｋｇ／ｃｍ2、気孔率０．０１％、灰分２ｐｐｍであった。このウエハダミーを用い、実施例１と同様の試験を行った。結果を表１に示す。
【００２３】比較例ｌ実施例１で、半導体ウエハダミーを用いた洗浄工程を行わず、その他は実施例１と同様に処理を行い、実施例１と同様に試験を行った。結果を表１に示す。
【００２４】比較例２実施例１で、半導体ウエハダミーを用いた洗浄工程を行わず、半導体用クロスを用い、メタノールで拭とることで洗浄を行った。その後、実施例１と同様に処理を行い、実施例１と同様に試験を行った。結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【発明の効果】このように、本発明の半導体ウエハダミーは、実質的にガラス状カーボンで構成されているので、ダストが発生することもなく、又、ウエハの汚染即ち転移欠陥の発生しにくい良好なウエハダミーということができる。
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハダミー、その製造方法及びプラズマエッチングチャンバー内等の清浄方法に関するものであり、更に詳しくは、半導体集積回路を製造する際のウエハのプラズマエッチング工程で使用されるエッチングチャンバー内等を洗浄する工程に用いる半導体ウエハダミー、その製造方法及び前記ウエハダミーによるプラズマエッチングチャンバー内等の清浄方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】半導体による集積回路の徴細化と高集積化、高密度化が進展するに伴い、ウエハに高精度で微細なパターンを形成することのできるプラズマエッチング技術の重要性が高まっており、このプラズマエッチングは、電極間に高周波電力を印加してガスプラズマを発生させ、このガスプラズマによってシリコン製のウエハをエッチングするもので、プラズマ中に存在するハロゲン系ガスのフリーラジカルとイオンが、電極内の電界に引かれて対向電極上に置かれたウエハに入射し、ウエハを削っていくプロセスからなっている。
【０００３】従って、プラズマエッチング装置のチャンバー内で上記プロセスによるエッチングが繰り替えされると、チャンバー内や電極、ウエハホルダー等に、エッチングされたシリコンやその他の物質が堆積或いは付着してしまうので、このシリコン等を洗浄する必要が生ずるのであるが、現在では、この洗浄は人手に頼っており、例えば半導体用のクロス等を用いて前記シリコン等をぬぐいとる方法が一般的である。
【０００４】ところが、人手に頼り、半導体用のクロス等を用いてシリコン等をぬぐいとる方法では、洗浄作業に多大の時間を要するという難点があるばかりか、更には人の汗による二次汚染の可能性が高い等の問題があり、これらの理由から新しい洗浄方法の開発が望まれてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これらの問題を解決する方法として、プラズマエッチングされにくい材料をウエハの代りにダミーとしてチャンバー内にセットし、プラズマを発生させ、堆積したシリコン等のよごれをエッチングにより除去してしまう方法が考えられ、上記ダミーとして使用し得るプラズマエッチングされにくい材料としては、石英、炭化ケイ素及びグラファイト等が検討されてきた。
【０００６】しかしながら、石英は絶縁体であるために前記ダミーとして使用することはできず、炭化ケイ素は高価であり、しかも加工や高純度化が困難という難点があり、残るグラファイトは安価で加工も高純度化も可能である一方で、粉体が脱落するという致命的な難点があり、前記ダミーとして使用することができない。
【０００７】本発明は、上述した従来技術の難点を解消し、加工も高純度化も可能で、粉体が脱落するという難点もなく、しかも安価に提供することのできるプラズマエッチングにおける半導体ウエハダミーを提供することを主たる目的としてなされた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本発明が採用した半導体ウエハダミーの構成は、実質的にガラス状カーボンで構成されていることを特徴とするものであり、又、本発明が採用した半導体ウエハダミーの製造方法の構成は、主として炭素化することによりガラス状カーボンを与える素材よりなる組成物をウエハダミーの形状に成形し、次いで炭素化することを特徴とするものであり、更に、本発明が採用したプラズマエッチングチャンバー内等の清浄方法の構成は、プラズマエッチング装置のチャンバー内に、前記ウエハダミーを取り付け、次いで前記チャンバー内にプラズマを発生させることを特徴とするものである。
【０００９】即ち、本発明の発明者らは、上記のような特性を有するプラズマエッチングにおける半導体ウエハダミーを提供するために、エッチング速度が遅い炭素材料について注目し、更に検討を重ねた結果、本発明を完成するに至ったものである。
【００１０】次に本発明を詳細に説明する。
【００１１】本発明で半導体ウエハダミーを構成するガラス状カーボンとしては、一般にそのような概念に属するものであれば制限がなく、例えば熱硬化性樹脂を炭素化して得られるガラス状カーボン；共重合や共縮合等により熱硬化するように変成された樹脂を炭素化して得られたガラス状カーボン；硬化あるいは炭素化の過程で化学処理により結晶化を著しく妨げることにより得られるガラス状カーボン；メタン、エチレン、ベンゼン等の低分子量炭化水素類を気相で熱分解して得られるガラス状カーボン等を挙げることができる。
【００１２】具体的には、ポリアクリロニトリル系、レーヨン系、ピッチ系、リグニン系、フェノール系、フラン系、アルキッド系、不飽和ポリエステル系、キシレン系、ポリアミド系、ポリカルボジイミド系のガラス状カーボンを例示することができる。
【００１３】上記ガラス状カーボンは、安価であることの他に、緻密な加工や高純度化が容易であり、かつ表面が滑らかで対象物を傷つける恐れがなく、しかも粉体が発生しにくく、又、導電性のために帯電してごみを吸着したりしないし、更に化学的安定性にも非常に優れ、耐熱性も高いという特徴を有している。
【００１４】本発明の半導体ウエハダミーは、すでに述べたように、実質的に上記ガラス状カーボンで構成されているものであり、このようなウエハダミーは、主として炭素化することにより上記ガラス状カーボンを与える素材よりなる組成物を、ウエハダミーの形状に成形し、次いで炭素化する本発明の製造方法により得ることができる。
【００１５】上記組成物の成形は、圧縮、注型、押し出し、真空成形等の一股的方法をとることができ、成形したものの形状としては特に制限はないが、例えばウエハ類似の形状を挙げることができる。尚、成形した後に予備加熱に付しても差し支えない。
【００１６】そして、ウエハダミーの形状に成形した後の炭素化工程は、例えば真空中やアルゴンガス、窒素ガス中等の不活性雰囲気中で行うものとし、その際の最終焼成温度としては、好ましくはｌ０００℃及至３０００℃である。
【００１７】上記のようにして得られた本発明の半導体ウエハダミーによりプラズマエッチングチャンバー内等を清浄するには、プラズマエッチング装置のチャンバー内に、このウエハダミーを取り付け、次いで、通常のプラズマエッチングと同様に前記チャンバー内にプラズマを発生させればよい。
【００１８】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【００１９】実施例１フェノール樹脂をウエハダミーの形状に対応する金属型に注型し、６０℃で１２時間、８０℃で１２時間熱処理し、その後型から取り出し、更に１２０℃で１０時間熱処理を加えた。これを窒素中にて２０００℃まで昇温し、６インチの半導体ウエハダミーを得た。このウエハダミーを構成するガラス状カーボンの物性は、見かけ比重１．５３、ショアー硬度１１０、曲げ強度１５００ｋｇ／ｃｍ2、気孔率０．２％、灰分２ｐｐｍであった。
【００２０】プラズマエッチング装置（東京エレクトロン製）を用い、下記の条件で、まずシリコンウエハを１００枚エッチング処理した。
エッチング条件キャリアーガス 窒素エッチングガス ＣＦ2 Ｏ2 混合ガス真空度 ０．８Ｔｏｒｒ温度 ２５０℃ＲＦパワー １３．５６ＭＨｚ、３．５Ａ
【００２１】その後、上記のようにして作成したウエハダミーをシリコンウエハの代りにセットし、洗浄のためのエッチング処理を１分間行った。その後、シリコンウエハを更に１００枚処理し、この際のダスト数及び転移欠陥を測定した。結果を表１に示す。尚、ダスト数は０．１６μｍ以上のものの平均値を、転移欠陥は１００枚処理したうちの欠陥が発見された枚数で示した（以下、同様である）。
【００２２】実施例２ポリカルボジイミド樹脂をウエハダミーの形状に対応する金属型に注入し、６０℃で２０時間、１２０℃で１０時間加熱して成形し、型から取り出した。その後、２００℃で１０時間熱処理し、これを窒素中にて２０００℃まで昇温し、６インチの半導体ウエハダミーを得た。このウエハダミーを構成するガラス状カーボンの物性は、見かけ比重１．５５、ショアー硬度１２５、曲げ強度２０００ｋｇ／ｃｍ2、気孔率０．０１％、灰分２ｐｐｍであった。このウエハダミーを用い、実施例１と同様の試験を行った。結果を表１に示す。
【００２３】比較例ｌ実施例１で、半導体ウエハダミーを用いた洗浄工程を行わず、その他は実施例１と同様に処理を行い、実施例１と同様に試験を行った。結果を表１に示す。
【００２４】比較例２実施例１で、半導体ウエハダミーを用いた洗浄工程を行わず、半導体用クロスを用い、メタノールで拭とることで洗浄を行った。その後、実施例１と同様に処理を行い、実施例１と同様に試験を行った。結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【発明の効果】このように、本発明の半導体ウエハダミーは、実質的にガラス状カーボンで構成されているので、ダストが発生することもなく、又、ウエハの汚染即ち転移欠陥の発生しにくい良好なウエハダミーということができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 実質的にガラス状カーボンで構成されていることを特徴とする半導体ウエハダミー。
【請求項２】 主として炭素化することによりガラス状カーボンを与える素材よりなる組成物をウエハダミーの形状に成形し、次いで炭素化することを特徴とする半導体ウエハダミーの製造方法。
【請求項３】 プラズマエッチング装置のチャンバー内に、実質的にガラス状カーボンで構成されているウエハダミーを取り付け、次いで前記チャンバー内にプラズマを発生させることを特徴とするプラズマエッチングチャンバー内等の清浄方法。
【請求項１】 実質的にガラス状カーボンで構成されていることを特徴とする半導体ウエハダミー。
【請求項２】 主として炭素化することによりガラス状カーボンを与える素材よりなる組成物をウエハダミーの形状に成形し、次いで炭素化することを特徴とする半導体ウエハダミーの製造方法。
【請求項３】 プラズマエッチング装置のチャンバー内に、実質的にガラス状カーボンで構成されているウエハダミーを取り付け、次いで前記チャンバー内にプラズマを発生させることを特徴とするプラズマエッチングチャンバー内等の清浄方法。
【公開番号】特開平７−２４０４０１
【公開日】平成７年（１９９５）９月１２日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平６−５４６４５
【出願日】平成６年（１９９４）２月２８日
【出願人】（０００００４３７４）日清紡績株式会社 (370)
【公開日】平成７年（１９９５）９月１２日
【国際特許分類】
【出願日】平成６年（１９９４）２月２８日
【出願人】（０００００４３７４）日清紡績株式会社 (370)
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