三菱柱状晶硅部件通过采用石英砂作为形核材料，达成了细小晶粒垂直生长以形成柱状晶的效果。相较于常规多晶硅部件，其在结构上展现出显著优势，晶界数量明显增加，晶粒排列更为规整有序，这直接致使该部件的抗折强度得到了大幅度提升，在晶硅部件的性能表现方面实现了重要突破与改进。

高强度柱状结晶硅和由该高强度柱状结晶硅构成的等离子体蚀刻装置用部件

技术领域

[0001]本发明涉及具有高强度的柱状结晶硅，进而本发明涉及由所述具有高强度的柱状 结晶硅构成的聚焦环(focus ring)、上部电极板、屏蔽环(shield ring)等的等离子体蚀刻装置用部件。

[0002]本申请基于2007年8月1日申请的日本专利申请特愿2007-200965号、以及2008 年7月25日申请的特愿2008-192031号要求优先权，并在此引用其内容。

背景技术

[0003]通常，在制造半导体集成电路时，需要对晶片进行蚀刻，作为用于对该晶片进行蚀 刻的装置，近年来使用等离子体蚀刻装置。在该等离子体蚀刻装置中，如图1所示，在真空 腔室8内空开间隔设置有上部电极板2和能够上下移动的架台3。上部电极板2通过绝缘 体13与真空腔室8绝缘，还被屏蔽环12支撑。另一方面，在架台3上设置有静电卡盘9,在 静电卡盘9上与聚焦环1一起载置有晶片4。

[0004]在该等离子体蚀刻装置中，在使蚀刻气体7通过扩散构件11之后，一边使该蚀刻气体7通过设置在上部电极板2的贯通细孔5向晶片4流动，一边通过高频电源6对上部电极板2和架台3之间施加高频电压。由此，在上部电极板2和架台3之间的空间中使等离子体10产生。该等离子体10作用于晶片4,对晶片4的表面进行蚀刻。聚焦环1和屏蔽环12发挥如下作用，即阻止产生的等离子体10集中到Si 晶片4的中心部、或向外周部分散，使均匀的等离子体10产生，由此对Si  晶片4均匀地进行蚀刻。

[0005]在现有的聚焦环1、上部电极板2和屏蔽环12中，使用单晶硅、多晶硅、柱状结晶硅等，但其中使用单晶硅最多(参照下述的专利文献1)。

[0006]专利文献1:日本专利申请特开2006-128372号公报

[0007]本发明要解决的课题

[0008]近年来，被蚀刻的Si晶片4的直径变得越来越大，伴随于此，聚焦环1、上部电极板

2、屏蔽环12等的等离子体蚀刻装置用部件也需要更加大型化。可是，由单晶硅坯料制作更大的聚焦环1、上部电极板2、屏蔽环12等的等离子体蚀刻装置用部件，需要具有更大直径的单晶硅坯料。而且，制作具有更大直径的单晶硅坯料耗费成本。此外，不能够制作具有一定以上的大尺寸的单晶硅坯料。

[0009]另一方面，对硅材料进行铸造而制作的多晶硅坯料，即使直径变大也能够以低成本制作。可是，由多晶硅坯料制作的聚焦环和屏蔽环的强度低，进而在等离子体蚀刻时产生粒子较多，因此不优选。

[0010]所以，近年来有以下趋势，即由能够以比较低的成本制作具有大直径的坯料的柱状结晶硅坯料，制作的聚焦环、上部电极板、屏蔽环等的等离子体蚀刻装置用部件被使用的 情况较多。可是，现有的聚焦环、上部电极板、屏蔽环等的等离子体蚀刻装置用部件在大型 化时自重也变重，但其厚度必须与现有的聚焦环、上部电极板、屏蔽环等的等离子体蚀刻装置用部件的厚度成为大致相同的厚度。因此，即使聚焦环、上部电极板、屏蔽环等的等离子 体蚀刻装置用部件大型化，也不能够使其厚度相对地增厚来得到强度。因此，聚焦环、上部 电极板、屏蔽环等的等离子体蚀刻装置用部件越大型化，相对地强度越下降。

[0011]用于解决课题的方法

[0012]因此，本发明者们为了开发强度更优越的由柱状结晶硅构成的聚焦环、上部电极 板、屏蔽环等的等离子体蚀刻装置用部件，进行了研究。结果，得到了以下的研究结果，即柱状结晶硅中包含的晶格间氧浓度对柱状结晶硅的强度较大地造成影响，与市场销售的柱状结晶硅(市场销售的柱状结晶硅的晶格间氧浓度是1×10¹⁷-1×10¹⁸atoms/cm³未满)相比使晶格间氧浓度增多的、晶格间氧浓度在1×10¹⁸-2×10¹⁸atoms/cm³的范围内的柱状结晶硅的强度更加提高，由该晶格间氧浓度在1×10¹⁸-2×10*atoms/cm³的范围内的高强度柱状结晶硅坯料制作的聚焦环、上部电极和屏蔽环等的等离子体蚀刻装置用部件，不增大厚度就能够使其直径更加增大。

[0013]本发明是基于上述研究结果而完成的。即、

[0014](1)晶格间氧浓度在1×10¹⁸-2×10¹⁸atoms/cm³的范围内的高强度柱状结晶硅，

[0015](2)所述(1)记述的高强度柱状结晶硅构成的等离子体蚀刻装置用部件，

[0016](3)所述(1)记述的高强度柱状结晶硅构成的等离子体蚀刻用高强度屏蔽环，

[0017](4)所述(1)记述的高强度柱状结晶硅构成的等离子体蚀刻用高强度聚焦环，

[0018](5)所述(1)记述的高强度柱状结晶硅构成的等离子体蚀刻用高强度上部电极 板。

[0019]将本发明的高强度柱状结晶硅的晶格间氧浓度限定在1×10¹⁸-2×10¹⁸atoms/  cm³的范围内的理由，是晶格间氧浓度在不足1×10¹⁸atoms/cm³时不能够得到充分的抗折 强度，另一方面，晶格间氧浓度超过2×10¹⁸atoms/cm³的浓度在熔化中氧作为SiO气体而释放，难以进行制造。

[0020]本发明的使晶格间氧浓度增多的高强度柱状结晶硅能够通过以下方法制作，即在高纯度硅中添加二氧化硅，将其在坩埚内熔化之后，使其在一个方向凝固来制作。

[0021]发明的效果

[0022]本发明的晶格间氧浓度在1×10¹⁸-2×10¹⁸atoms/cm³的范围内的柱状结晶硅，具有比通常的柱状结晶硅高的强度，因此使用该高强度柱状结晶硅能够制作更大直径的聚焦环、上部电极板和屏蔽环等的等离子体蚀刻装置用部件，能够对半导体装置产业的发展做出巨大贡献。

附图说明

[0023]图1是现有的等离子体蚀刻装置的概略剖面图。

[0024]附图标记说明

[0025]1聚焦环

[0026]2上部电极板

[0027]3架台

[0028]4Si晶片

[0029]5贯通细孔

[0030]6高频电源

[0031]7蚀刻气体

[0032]8真空腔室

[0033]9静电卡盘

[0034]10等离子体

[0035]11扩散构件

[0036]12屏蔽环

[0037]13绝缘体

具体实施方式

[0038]准备市场销售的高纯度硅原料和高纯度二氧化硅原料，将其配合为下述的表1中表示的比率并混合，在坩埚中熔化。然后，通过使得到的溶液在一个方向凝固，制作柱状结晶硅坯料。通过金刚石带锯在相对于坯料的柱状结晶生长方向的直角方向上切断该柱状结晶硅坯料，制作具有厚度10mm的本发明的柱状结晶硅板(表1中的件号：1～6),和现有的柱状结晶硅板(件号：7)。

[0039]进而，通过金刚石带锯切断市场销售的单晶硅坯料，制作具有厚度10mm的现有的单晶硅板(件号：8)。

[0040]由以该方式制作的本发明的柱状结晶硅板(件号：1～6)、现有的柱状结晶硅板 (件号：7)、和现有的单晶硅板(件号：8)制作抗折试验片，基于JISZ2248 进行抗折试验。其结果在表1中表示。

[0041][表1]

[0042]

[0043]根据表1中表示的结果，可知本发明的柱状结晶硅板(件号：1～6)比起现有的柱状结晶硅板(件号：7)、和现有的单晶硅板(件号：8)具有优越的抗折强度。

[0044]以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。 在不脱离本发明的主旨的范围中，能够进行结构的附加、省略、置换以及其它的变更。本发明并不被上述的说明所限定，仅被本发明的技术方案的范围所限定。

[0045]产业上的利用可能性

[0046]本发明涉及晶格间氧浓度在1×10¹⁸~2×10¹⁸atoms/cm³ 的范围内的高强度柱状 结晶硅。本发明的柱状结晶硅与通常的柱状结晶硅相比具有高强度，因此能够对半导体装 置产业的发展做出巨大贡献。