TWI241673B - Quartz glass jig for processing apparatus using plasma - Google Patents

Description

1241673 A7 B7 五、發明説明（1 ) 【產業上之利用】 本發明的係關於一種在利用了電漿的製程裝置內所使 用的石英玻璃夾具，更進一步說，石英玻璃夾具表面利用 機械性加工使之粗面化，此係關於一種在這種機械加工時 所被形成的微細開縫的深度很淺之石英玻璃夾具。 【以往之技術】 近年來，在矽晶圓等的半導體元件的表面處理上利用 電漿的處理方法被廣泛的運用。作爲前述利用電漿的處理 方法，係將氟素系、鹽系等的鹵素系腐蝕性氣體導入到例 如產生電漿的反應室中，另一方面，透過微波導入窗來導 入微波，將存在於內部的前述鹵素系腐蝕性氣體予以電漿 化來處理半導體元件的蝕刻法或者是在半導體元件的表面 上析出二氧化矽的方法等等都是可被舉出的方法。例如見 於曰本特開平8 - 1 0 6 9 9 4號公報或是日本特開平8 - 3 3 9 8 9 5號公報中所被使用的製程裝置，在該製程 裝置中作爲窗材或屏蔽用的環圈等被裝備有石英玻璃製的 夾具。作爲前述石英玻璃製的夾具的素材，以往，主要是 使用天然的石英玻璃，在與電漿接觸的面上利用機械加工 使之粗面化，目的在於使蝕刻速度的安定化或防止附著物 的剝離。在這種機械性的加工中，使用鑽石等的砥石來磨 削加工法或是使用二氧化矽粉、陶磁粉等的粉末所進行的 噴砂加工法等，雖然可以被使用在削取石英玻璃表面的加 工，不過，機械性的加工方法，會在使石英玻璃表面粗面 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -4 - ---------^-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,^τ ·線 1241673 A7 B7 五、發明説明（2 ) 化的同時產生微細開縫，這會對在電漿內所產生的游離基 造成衝擊，其缺點係會只在微細開縫的部位蝕刻而成長爲 異常的孔，最差的情況下石英玻璃夾具會從該部位裂開。 又，近年已證實，在電漿內離子或游離基會放出異常強烈 的紫外線或電子線，這會使石英玻璃夾具的表面劣化_，而 該劣化的部分又會成爲發生微粒的來源，可知會對矽晶圓 造成二度的不良影響。 再者，利用上述機械性加工所形成的微細開縫會帶進 不純物質，這種不純物質會在處理半導體晶圓時揮發，而 產生污染矽晶圓的問題。 【發明所欲解決之課題】 有鑑於這樣的現況，本發明者等專心重複硏究所得的 結果，係將石英玻璃夾具表面利用磨削加工或噴砂加工等 的機械性加工來做成表面粗細度R a爲2 //m〜0 · 05 //m，另一方面，微細開縫的深度爲5 0 //m以下，而不 會發生異常的蝕刻或微粒，且由不純物所造成對晶圓的污 染少的石英夾具。特別是發現到若是玻璃爲合成石英玻璃 的話可以製得更優越的夾具。再者，在前述磨削加工時所 形成的磨削痕若是爲筋狀磨削痕時，製作成其個數以相對 於垂直磨削痕的長度爲5 0條/m m以下，則發現到可以 進一步抑制由矽晶圓的不純物所造成的污染，此爲本發明 所完成解決的課題。 本發明的目的係提供一種即使使用到利用了電漿的製 木纸伕尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

1241673 A7 __B7_ 五、發明説明（3 ) 程裝置仍可減少異常蝕刻或微粒以及由不純物所造成的污 染而不會損害到半導體元件特性之石英玻璃夾具。 又’本發明的另一目的係提供一種較上述特性更優越 的由合成石英玻璃所組成的石英玻璃夾具。 【解決課題之手段】 爲了達成上述目的，本發明係針對利用了電漿的製程 裝置用之石英玻璃夾具，作爲本發明的第一項發明，夾具 表面係經磨削加工而使表面粗細度R a爲2 A m〜 0 · 0 5 // m之間，在該磨削加工時所被形成的磨削痕的 微細開縫的深度爲5 0 /zm以下的石英玻璃夾具，作爲本 發明的第一項發明，夾具表面係經噴砂加工而使表面粗細 度Ra爲2/zm〜0 · 〇5/zm之間，在該磨削加工時所 被形成的磨削痕的微細開縫的深度爲5 0 //m以下的石英 玻璃夾具。 本發明的石英玻璃夾具，係用天然或合成石英玻璃作 成的夾具，在與該電漿內接觸的內表面上，爲了使蝕刻的 速度安定化，或爲了防止附著物的剝離，而將表面粗細度 Ra製作爲2/zm〜0 . 0 5em的範圍內被粗面化的夾 具。表面粗細度R a若是超過2 //m的話，在電漿內所產 生的離子或是游離基就會局部地衝擊在粗面的凹部上，進 行異常的蝕刻。又，粗細度Ra若是不到0 . 05//m的 話，由電漿所生成的二次生成物（例如微粒等）就容易從 表面剝離，有損害到半導體元件特性的危險性。 泰紙ft尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝.

•1T .!·線 1241673 A7 B7 五、發明説明（4 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述粗面，使用鑽石等的砥石來磨削加工法或是使用 二氧化矽粉、陶磁粉等的粉末所進行的噴砂加工法等，雖 然可以被使用在削取石英玻璃表面的加工，不過，會使石 英玻璃表面產生微細開縫。重要的是所被形成的微細開縫 深度要在0 · 05/im以·下。微細開縫深度若是超過 0 · 0 5 //m的話石英玻離粒子就容易自石英玻璃的表面 剝離開來，在電漿處理中就更加容易發生微粒，而會明顯 地阻害到半導體的電氣特性。在磨削加工中磨削痕，特別 是使用鑽石爲砥石的磨削加工中會產生筋狀的磨削痕。前 述磨削痕個數係以相對於垂直磨削痕的長度爲5 0條/m m以下者爲佳。磨削痕係如第1圖所示可用顯微鏡觀察測 定，這種磨削痕若是超過5 0條/m m以上的話，在磨削 痕上就會被帶進許多的不純物，這些不純物質會在處理半 導體元件時被釋放出來，使半導體元件的特性明顯地降低 〇 又，爲了要消除掉如上述般的筋狀的磨削痕有時會在 會在表面上進行噴砂加工，在噴砂加工中雖然會使用綠條 帶、二氧化矽粉，陶磁粉等的粉末，不過，在這種情況下 ，夾具表面的粗細度Ra爲2//m〜0 · 05//m，而且 ，微細開縫的深度必須要在5 0 //m以下。用這種方法所 得到的石英玻璃夾具的微細開縫的深度若是超過5 0 //m 的話，在電漿內由產生的游離基所造成的蝕刻會加速進行 ，最壞的情況會引起夾具的損壞。 上述微細開縫的深度，是以棱角拋光法來測定的，而

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 7jZ 1241673 A7 _B7____ 五、發明説明（5 ) 該裝置的主要部位的槪略圖則示於第2圖中。在第2圖中 ，1是氣缸，2是活塞，3是硏磨材料，4是試料片。在 前述硏磨裝置的氣缸1上的前端部位插入被設有傾斜面的 活塞2，另一方面，在該活塞的傾斜面上將具有被機械性 加工過的微細開縫層之試料片4張貼上去。然後，將前述 微細開縫層以硏磨材4在角度0爲0 · 1〜3 0°的範圍內 加以稜角拋光，此時測定硏磨長度L，而硏磨深度D可以 從D = L t a n0#L s i n0式子中求出。前述稜角拋 光的角度0若不到0 · 1°的話誤差就會變大，又，若是角 度0超過3 0 °的話，就無法測到過淺的微細開縫。再者， 前述L係用附有平台微標尺的顯微鏡或顯微鏡照片等來測 得的。當應用該棱角拋光法之際，爲了能易於看出微細開 縫而事先用氫氟酸將微細開縫拉大，或是在拋光後用氫氟 酸將微細開縫拉大亦佳。 作爲製作本發明的石英玻璃夾具的素材，更理想的是 採用氣泡含量少，且均質性優越的合成石英纖維。氣泡會 對電漿中的游離基或離子成爲異常孔穴的前驅體，蝕刻會 進行得更快而形成更大的孔穴。又，均質性若低下的話就 無法進行均勻的蝕刻處理，而導致異常的蝕刻。 【發明的實施形態】 其次，舉出具體例，詳細說明本發明，不過，這些實 施例係以例示性地表示，本發明並非依此被限定。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝· 訂

本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8- 1241673 A7 B7 經濟部^.¾时4¾肖工消費合汴11印製 五、發明説明（6 )【實施例1】 用鑽石粒徑爲1 0 0 //m的砥石來加工石英玻璃的表 面，可得到表面粗細度r a爲1 //m的石英玻璃製屏蔽用 的環圈。用顯微鏡觀察這種屏蔽用的環圈處則如第1圖中 所示的磨削痕2 〇條/m m可以被確認。另，在第1圖中 前述屏蔽用的環圈表面的1〇〇倍的顯微照片中’ （a) 是夾具的內周側，（b)是夾具的中央部’ （c)是夾具 的外周側。就進行了同樣的加工後的樣本在用1 5%的 HF在經過3 0分鐘的洗淨之後，貼附在第2圖所示的硏 磨裝置的活塞的前端部上，先將樣品的表面傾斜5 °硏磨再 將微細開縫層5如第3圖一般地顯露出來。此時的顯微鏡 照片如第4圖所示。在第4圖中，右方的白色的部分是棱 角拋光後的部分，左邊是玻璃的表面（未稜角拋光的部分 )。在稜角拋光部（透明部）中雖然筋以鬚狀地伸進，不 過，係藉由氫氟酸的蝕刻所拉大的微細開縫。如此一來深 度方向上的微細開縫從上方就可以輕易地觀察到了，而這 種鬚狀的筋的長度L，可以從透明部和表面部（鬚狀集合 的部份）的境界處起求得，微細開縫的深度（D)計算後 爲2 0 //m。將前述石英玻璃製屏蔽用環圈，以輸出功率 1 KW而氣體種類爲C F4/〇2的電漿裝置來加以使用。 使用一個月之後沒有發生任何問題。【比較例1】 用鑽石粒徑爲3 0 0 /zm的砥石來加工石英玻璃的表 H— ! I - I m. - - n ϋ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 衣紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） -9 - 1241673 A7 ___B7___ 五、發明説明（7 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 面，可得到表面粗細度R a爲3 //m的石英玻璃製屏蔽用 的環圈。用顯微鏡觀察這種屏蔽用的環圈處則磨削痕2 0 條/m m可以被確認。同樣地，針對利用鑽石砥石進行加 工的石英玻璃樣本，在用1 5%的HF在經過3 0分鐘的 洗淨之後，將樣品的表面傾斜5 °硏磨。所得到的樣本用稜 角拋光法如實施例1 一般測定微細開縫的深度爲 1 0 0 //m。將該石英玻璃夾具當作電漿裝置的屏蔽用環 圈來使用時，在使用一週後在屏蔽用環圈的表面上發生異 常蝕刻的部分，無法處理晶圓。 【實施例2】 ^濟部智达时—苟貞工:^骨多泎rl印^ 將在比較例1中表面上筋狀磨削痕被確認爲2 0 0條 /mm的石英玻璃密封用的環圈，以# 2 4 0綠條帶進行 噴砂之後，再用# 4 0 0的綠條帶加以噴砂。在比較例1 中，表面粗細度R a爲3 //m，而微細開縫的深度爲 1 0 0 //m，不過在經過# 4 0 0的綠條帶噴砂之後，筋 狀的磨削痕即使在顯微鏡下也觀察不到。又，表面粗細度 Ra爲1 · 7;/m，而微細開縫的深度爲40//m。將該 石英玻璃夾具，當做是電漿裝置的密封用環圈來使用後， 在經過3週的使用之後，雖然有發生若干微粒，不過都在 公司內部的允收値內故沒有問題，可以使用一個月。 【發明之效果】 本發明之石英玻璃夾具，係表面粗細度R a爲2 //m 本纸張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） :1〇- ~ 1241673 A7 B7 五、發明説明（8 ) 〜0 · 0 5 // m之間，利用機械性加工所被形成的磨削痕 的微細開縫的深度爲5 0 //m以下的夾具，利用將這種夾 具當作電漿製程裝置用的夾具來使用，可以避免異常蝕刻 或微粒的發生，和不會有由不純物所造成的對半導體元件 污染，可以以低成本製造出高品質的半導體元件。 【圖式之簡單說明】 第1圖係第1實施例中的石英玻璃夾具表面的顯微鏡 照片，（a)是夾具的內周側，（b)是夾具的中央部， (c )是夾具的外周側。 第2圖係在棱角拋光法中的硏磨裝置的主要部份的槪 略圖。 第3圖是用第2圖中的硏磨裝置所硏磨的試料片的擴 大剖面圖。 第4圖是鬚狀的微細開縫的示意圖，白色的部分是沒 有進行稜角拋光的部分，黑色的鬚狀的筋進入的部分係棱 角拋光後的部分。 【符號說明】 1、氣缸^ 2、活塞。3、硏磨材料。4、試料片。 5、微細開縫層。0、硏磨角度。L、硏磨長度。 本纸張尺度適用中國國家標率（CNS)A4規格（210X297公釐） - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 ·線 i

Claims (1)

1. [24162^替换；R

   A8 B8 C8 D8 胃利範圍 第90 1 1 8829號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國94年4月27日修正 1 . 一種石英玻璃夾具，係利用了電漿的製程裝置用 之石英玻璃夾具，其特徵爲：該夾具表面經磨削加工所形 成之筋狀的磨削痕個數，相對於垂直磨削痕的長度爲 5 0條/mm以下，且表面粗細度r 3爲2 0 . 0 5 // m之間，磨削痕的微細開縫的深度爲5 〇 # m 以下。 2 .如申請專利範圍第1項所記載的石英玻璃夾具，其 中在磨削加工之後更進一步經噴砂加工而使表面粗細度 R a爲2 // m〜〇 · 〇 5 // m之間，磨削痕的微細開縫的 深度爲5 0 //m以下。 3 _如專利申請範圍第1或2項所記載之石英玻璃夾具 ，其中，石英玻璃係合成石英玻璃。 ------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇χ297公釐）