專利名稱：耐熱性優(yōu)良的等離子腐蝕電極及使用它的干腐蝕裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造半導(dǎo)體裝置時(shí)使用的干腐蝕裝置用等離子腐蝕電極及使用它的干腐蝕裝置，進(jìn)而詳細(xì)地是涉及通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂系粘結(jié)劑接合至少由硅制電極板和支承該電極板的臺(tái)座構(gòu)成的2個(gè)以上部件的耐熱性優(yōu)良的等離子腐蝕電極及使用它的干腐蝕裝置。
背景技術(shù)：
隨著以計(jì)算機(jī)為代表的信息設(shè)備的發(fā)展，對(duì)于構(gòu)成這些設(shè)備的主要器件的半導(dǎo)體集成電路，進(jìn)一步強(qiáng)烈要求提高集成度。在半導(dǎo)體裝置的制造時(shí)，從確保性能角度看，原料極不希望在制造工序階段也混入雜質(zhì)，所以要在清潔室類的清凈環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)。當(dāng)然，對(duì)于構(gòu)成制造裝置的各部件也需要不產(chǎn)生雜質(zhì)。
離子注入、干腐蝕、濺射為代表的晶片的處理在稱為腔室的高真空中能夠減壓的反應(yīng)室內(nèi)進(jìn)行，但隨著半導(dǎo)體集成電路的集成度的提高，必須滿足更高水平的純度標(biāo)準(zhǔn)，即使對(duì)于腔室或構(gòu)成它的各部件也要求具有雜質(zhì)污染少的材料特性。
以干腐蝕為例，若用圖3說(shuō)明腔室內(nèi)部的各部件時(shí)，通常在腔室內(nèi)以相對(duì)的形式設(shè)置由上部電極和下部電極4構(gòu)成的一對(duì)電極，通過(guò)下部電極與高頻率電源7連接，在相對(duì)的電極間發(fā)生等離子。硅晶片5是通過(guò)搭載用材料置于下部電極的正上方，在等離子6氛圍下通過(guò)腐蝕氣進(jìn)行腐蝕處理。
以往，對(duì)含有上部電極的等離子腐蝕電極3，在裝置的結(jié)構(gòu)上有形狀復(fù)雜的類型，材質(zhì)大多使用玻璃狀碳或硅或碳化硅(SiC)，但是將這些材料成型為一體時(shí)，價(jià)格非常高。
為此，對(duì)于干腐蝕裝置的上部電極，使用在金屬或金屬氧化物制臺(tái)座(或支承環(huán))上接合硅制等的電極板，其接合是通過(guò)銦或銀釬焊等的金屬焊接來(lái)進(jìn)行的。金屬釬焊作為導(dǎo)電性及熱傳導(dǎo)性的材質(zhì)，是沒(méi)有特別問(wèn)題的。
可是，隨著等離子腐蝕裝置的性能提高同時(shí)，處理晶片的溫度上升，但對(duì)于以往的通過(guò)銦等的金屬焊接的接合，雖然具有粘結(jié)強(qiáng)度，但耐熱溫度低，即，例如，由于銦的熔點(diǎn)是156℃，所以擔(dān)心接合面超過(guò)此溫度時(shí)會(huì)剝落，另外，在制造工序的前處理，例如金屬膜的濺射等底層處理或在高溫作業(yè)時(shí)的煩雜，其結(jié)果存在著作業(yè)性和處理的費(fèi)用變高的問(wèn)題。
進(jìn)而，釬焊材料本身也成為對(duì)于晶片的污染的原因。因此，存在著得不到干腐蝕的良好的腐蝕特性，半導(dǎo)體裝置也就是硅晶片的成品率降低的問(wèn)題。
因此，為了解決上述問(wèn)題，在美國(guó)專利5,074,456號(hào)公開(kāi)了用含金屬環(huán)氧樹(shù)脂接合的上部電極或在美國(guó)專利6,073,577號(hào)公開(kāi)了用含金屬粒子的彈性材料接合的上部電極。
按照這些發(fā)明，由于粘結(jié)層的厚度均勻薄到金屬粒子的直徑，所以可高精度地接合電極板和臺(tái)座，可良好地保持上部電極和下部電極間的平行度的同時(shí)，也可除去雜質(zhì)污染。
可是，這些發(fā)明，在粘結(jié)層中可含有金屬填料，但是由于電極板和臺(tái)座間的熱傳導(dǎo)率比用釬焊接合時(shí)低，所以在電極板的周邊部和中央部存在不均勻，存在腐蝕特性降低的顧慮。
為此，在接合型的等離子腐蝕電極中，在其接合面上必須具有導(dǎo)電性、熱傳導(dǎo)性、耐熱性，強(qiáng)烈希望具有這些優(yōu)良性能的接合型的等離子腐蝕電極。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述以往的干腐蝕裝置的接合型等離子腐蝕電極所具有的問(wèn)題點(diǎn)，并提供沒(méi)有雜質(zhì)污染，在電極板和臺(tái)座(或支承環(huán))的接合面上具有良好的熱傳導(dǎo)性、導(dǎo)電性及耐熱性，其結(jié)果，腐蝕特性提高，硅晶片的成品率高的等離子腐蝕電極及使用它的干腐蝕裝置。
本發(fā)明者們?yōu)榱私鉀Q上述問(wèn)題，對(duì)于最適宜的干腐蝕裝置的等離子腐蝕電極的開(kāi)發(fā)進(jìn)行了精心的研究，其結(jié)果，發(fā)現(xiàn)作為臺(tái)座，采用不用擔(dān)心雜質(zhì)污染的石墨部件，且對(duì)臺(tái)座和硅晶片制電極板的接合用作為熱傳導(dǎo)性、導(dǎo)電性填料選擇碳粉末并含有聚碳化二亞胺的環(huán)氧樹(shù)脂系粘結(jié)劑進(jìn)行時(shí)，電極板和臺(tái)座的接合即使在高溫下也能堅(jiān)固，而且電極板和臺(tái)座間可以得到良好的熱傳導(dǎo)性和導(dǎo)電性的情況。本發(fā)明是基于這些見(jiàn)解而完成的。
即，按照本發(fā)明之1，提供具有優(yōu)良耐熱性的干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，是由硅制電極板和支持它的臺(tái)座構(gòu)成的，兩者是用粘結(jié)劑均勻且堅(jiān)固地接合的等離子腐蝕電極，其特征是，(a)作為臺(tái)座是使用了石墨制作的臺(tái)座，(b)作為粘結(jié)劑是使用包括含有聚碳化二亞胺樹(shù)脂的環(huán)氧樹(shù)脂和碳粉末的粘結(jié)劑。
按照本發(fā)明之2，提供干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，其特征是在第1發(fā)明中的粘結(jié)劑，對(duì)于環(huán)氧樹(shù)脂100重量份是配合聚碳化二亞胺樹(shù)脂5～20重量份、碳粉末12～440重量份。
按照本發(fā)明之3，提供干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，其特征是在第1發(fā)明中的粘結(jié)劑中，進(jìn)而含有固化劑和固化促進(jìn)劑。
按照本發(fā)明之4，提供干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，其特征是在第3發(fā)明中的固化劑是從胺系化合物、肼系化合物、酚系化合物或者酸酐系化合物中選擇出來(lái)的化合物，另一方面，固化促進(jìn)劑是從咪唑、叔胺、或者金屬絡(luò)合物中選擇出來(lái)的化合物。
按照本發(fā)明之5，提供干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，其特征是在第3發(fā)明中的固化劑或者固化促進(jìn)劑，對(duì)于環(huán)氧樹(shù)脂100重量份是配合1～150重量份。
按照本發(fā)明之6，提供干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，其特征是在第1發(fā)明中的聚碳化二亞胺樹(shù)脂是芳香族系化合物。
按照本發(fā)明之7，提供干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，其特征是在第1發(fā)明中的環(huán)氧樹(shù)脂是雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂。
按照本發(fā)明之8，提供干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，其特征是在第1發(fā)明中的碳粉末的楊氏模量是6×109～68×109N/m2。
按照本發(fā)明之9，提供干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，其特征是在第1發(fā)明中的臺(tái)座，除了與硅制電極板接合的部分，其表面是用玻璃狀的碳涂層。
按照本發(fā)明之10，提供干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，其特征是在第9發(fā)明中，涂層了的玻璃狀碳膜的厚度是1～3μm。
按照本發(fā)明之11，提供干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，其特征是在第1發(fā)明中的硅制電極板是由單晶硅構(gòu)成的，而且有貫通孔。
按照本發(fā)明之12，提供裝有發(fā)明1～11中任何一項(xiàng)的干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極的干式腐蝕裝置。
本發(fā)明如上所述，是涉及耐熱性優(yōu)良的干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，其是由硅制電極板和支持它的臺(tái)座構(gòu)成的，兩者是用粘結(jié)劑均勻且堅(jiān)固地接合的等離子腐蝕電極，其中，(a)作為臺(tái)座是使用了用石墨制作的臺(tái)座，(b)作為粘結(jié)劑是使用包括含有聚碳化二亞胺樹(shù)脂的環(huán)氧樹(shù)脂和碳粉末的粘結(jié)劑。其優(yōu)選的實(shí)施方式包括以下的內(nèi)容。
(1)發(fā)明中的等離子腐蝕電極是上部電極。
本發(fā)明的等離子腐蝕電極是由硅制電極板和支持它的臺(tái)座構(gòu)成的，兩者是用粘結(jié)劑堅(jiān)固地接合的等離子腐蝕電極，其特征是，(a)作為臺(tái)座是使用了用石墨制作的臺(tái)座，(b)作為粘結(jié)劑是使用包括含有聚碳化二亞胺樹(shù)脂的環(huán)氧樹(shù)脂和碳粉末。其具有優(yōu)良的耐熱性。
通過(guò)這樣的構(gòu)成，在以往的粘結(jié)電極中不能處理的高溫的溫度域內(nèi)也可以使用，導(dǎo)電性及耐熱性得到了提高。另外不用擔(dān)心雜質(zhì)的污染，可以得到良好的腐蝕特性。因此，能夠提高半導(dǎo)體裝置的成品率，進(jìn)而電極板和臺(tái)座的接合作業(yè)，在室溫下也可以，不需要襯底處理，所以可廉價(jià)地制造，降低了制造成本。


圖1是等離子腐蝕電極(上部電極)的模式圖。
圖2是等離子腐蝕電極(上部電極)的立體圖。
圖3是干腐蝕裝置的模式圖。
具體實(shí)施例方式
以下，對(duì)每個(gè)項(xiàng)目詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
1.等離子腐蝕電極本發(fā)明的等離子腐蝕電極，是由硅制電極板和支持它的臺(tái)座構(gòu)成的，兩者是用粘結(jié)劑堅(jiān)固地接合的等離子腐蝕電極，其特征是，(a)作為臺(tái)座是使用了用石墨制作的臺(tái)座，(b)作為粘結(jié)劑是使用包括含有聚碳化二亞胺樹(shù)脂的環(huán)氧樹(shù)脂和碳粉末的粘結(jié)劑。
所以其耐熱性優(yōu)良。
通常，等離子腐蝕電極(即上部電極)實(shí)際上是由二部分組成的，包括對(duì)與晶片相對(duì)的氣體起分散作用的部分和、固定在裝置上的部分。對(duì)與晶片相對(duì)的氣體起分散作用的部分是電極板，大多是由硅制成的。另外，固定在裝置上的部件(即臺(tái)座)，只要導(dǎo)電性和熱傳導(dǎo)性優(yōu)良就可以，可以從金屬、碳、陶瓷等中選擇。
進(jìn)而，說(shuō)明電極板和臺(tái)座、接合面。
(1)電極板本發(fā)明的等離子腐蝕電極，通常是使用硅制的電極板，該硅制電極板是在板面上具有多個(gè)腐蝕氣體噴出孔的圓板。而且，進(jìn)行腐蝕時(shí)，腐蝕氣體通過(guò)上部電極板的氣體噴出孔時(shí)被等離子化，其中的反應(yīng)性離子被吸引到置于下部電極上的硅晶片上進(jìn)行腐蝕。
作為電極板，對(duì)構(gòu)成基體的硅沒(méi)有特殊的限制，但是優(yōu)選的是高純度、高密度的單晶硅。作為這樣的硅可以舉出摻雜材料(摻雜劑)是硼(B)的P型的單晶硅等，該結(jié)晶方位是(100)。另外，電阻率，一般是1μΩ·cm～30Ω·cm的范圍。
(2)臺(tái)座本發(fā)明的等離子腐蝕電極中，作為與上述硅制電極板內(nèi)面接合的臺(tái)座(或支持環(huán))通常是使用石墨制的。石墨制的臺(tái)座，使用石墨制的臺(tái)座是因?yàn)樵诟g工序中不會(huì)對(duì)硅晶片產(chǎn)生雜質(zhì)污染，可以提高發(fā)生在上部電極的熱的冷卻效率(熱傳導(dǎo)率)。
由于作為冷卻用環(huán)使用了石墨制的臺(tái)座，所以優(yōu)選并需要熱傳導(dǎo)性好(即熱傳導(dǎo)率高)，與硅制的電極板的熱膨脹率的差是小的。如果熱傳導(dǎo)性差，熱膨脹率的差大，則在電極上，圓板的中心附近和周邊部產(chǎn)生溫度梯度，這成為造成腐蝕特性不均勻的一個(gè)原因。另外，也不能適應(yīng)硅晶片的大口徑化、處理溫度的高溫化、急熱、急冷處理的要求等。
作為石墨制的臺(tái)座，構(gòu)成基體的石墨沒(méi)有特殊的限制，但是因?yàn)槭窃诠杈g時(shí)的雜質(zhì)污染少，熱傳導(dǎo)率高，與硅制的電極板的熱膨脹率的差是小的，所以最好使用高純度的。作為這樣的石墨，可以舉出半導(dǎo)體級(jí)的，例如，市售的，爐碳社制的CX-2123、CX-2114、CX-2206、E+25和日本碳社制的EGF-262、EGF-264等。
另外，石墨制的臺(tái)座也可以是石墨和玻璃狀碳制的復(fù)合體。
進(jìn)而，石墨的表面，最好是用玻璃狀碳涂層的。被涂層的部位，至少是在干腐蝕時(shí)可與腐蝕氣體接觸的部位，也就是除與硅制電極板接合的部分的部位，例如，臺(tái)座的側(cè)面和內(nèi)面。
涂敷了的玻璃狀碳，其厚度通常是1～3μm，涂敷的方法沒(méi)有特別的限制，可以從以往的方法中適宜地選擇出，特別是在石墨上噴涂或含浸某種樹(shù)脂，例如聚碳化二亞胺、酚樹(shù)脂等，通過(guò)煅燒形成玻璃狀的碳被覆層。
含浸處理時(shí)，玻璃狀碳層，可以從臺(tái)座的表面向內(nèi)部形成，可以將玻璃狀碳層的厚度做成3μm以上。
該玻璃狀碳層是起到石墨保護(hù)層的作用，抑制石墨的粉塵的發(fā)生，對(duì)耐腐蝕性是有利的。特別是在干腐蝕時(shí)，可以抑制等離子氣氛中的來(lái)自石墨的氣體發(fā)生，另外，還可以防止構(gòu)成石墨表面的氧化層的剝離，附著在晶片上的粒子的產(chǎn)生。
作為玻璃狀碳是難以石墨化的碳或稱為硬碳的，只要是通過(guò)有機(jī)物質(zhì)的固相碳化而生成的，使用何種原料及制法都可以，對(duì)此沒(méi)有特殊的限制。作為原料，可以舉出賽路芬、糠醇等的熱固化樹(shù)脂及熱塑性樹(shù)脂，另外作為制法，以這些原料為基礎(chǔ)可以提出各種的制法。
(3)接合面(接合層)上述的2個(gè)以上的部件是用以下說(shuō)明的特定的環(huán)氧樹(shù)脂系粘結(jié)劑接合的，但是為了在裝入裝置時(shí)產(chǎn)生等離子，所以接合層需要有導(dǎo)電性。另外，為了冷卻與等離子直接接觸的晶片對(duì)向面，固定在裝置的部分雖然可以被冷卻，但是為了有效地進(jìn)行熱交換，接合層也需要具有熱傳導(dǎo)性。
另外，該接合層的氣體分散側(cè)有時(shí)可以上升到200℃，所以接合層需要具有耐熱性。
2.粘結(jié)劑如上所述，在2個(gè)以上的部件接合層上，需要具有導(dǎo)電性、熱傳導(dǎo)性及耐熱性。因此，在本發(fā)明中，用于接合的粘結(jié)劑，其特征是含有聚碳化二亞胺樹(shù)脂的環(huán)氧樹(shù)脂和碳粉末。
另外，在廉價(jià)地進(jìn)行接合時(shí)，作為耐熱性的粘結(jié)劑也可以考慮硅系粘結(jié)劑，但是，熱膨脹率是10-4/℃，所以作為接合材料的硅和石墨(熱膨脹率是10-6/℃)都使用在高溫下時(shí)，熱膨脹率的差也可以大到2位數(shù)字，有可能使接合部產(chǎn)生剝離，所以在本發(fā)明中沒(méi)有使用。另外，環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑，由于熱膨脹率是10-5/℃的單位，所以與硅粘結(jié)劑比較，熱膨脹率的差更小，剝離的可能性減少。
(1)聚碳化二亞胺樹(shù)脂作為聚碳化二亞胺樹(shù)脂，可以使用各種方法制造的產(chǎn)品，基本上是用以往的聚碳化二亞胺樹(shù)脂的制造方法(參照美國(guó)專利第2941956號(hào)說(shuō)明書(shū)、日本專利公告33279/1972等)，具體的是使用通過(guò)有機(jī)聚異氰酸酯的脫二氧化碳的縮合反應(yīng)(即脫碳酸縮合反應(yīng))來(lái)制造的、異氰酸酯末端聚碳酰二亞胺。
上述的制造方法中，作為聚碳化二亞胺的合成原料的有機(jī)聚異氰酸酯可以使用芳香族聚異氰酸酯、脂肪族聚異氰酸酯、脂環(huán)族聚異氰酸酯和這些的混合物，具體的可以舉出1，5-萘二異氰酸酯、4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、4，4’-二苯基二甲基甲烷二異氰酸酯、1，3-亞苯基二異氰酸酯、1，4-亞苯基二異氰酸酯、2，4-亞甲苯基二異氰酸酯、2，6-亞甲苯基二異氰酸酯、2，4-亞甲苯基二異氰酸酯和2，6-亞甲苯基二異氰酸酯的混合物、六亞甲基二異氰酸酯、環(huán)己烷-1，4-二異氰酸酯、亞二甲苯基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷-4，4’-二異氰酸酯、甲基環(huán)己烷二異氰酸酯、四甲基亞二甲苯基二異氰酸酯、2，6-二異丙基苯基異氰酸酯、1，3，5-三異丙基苯-2，4-二異氰酸酯等。
其中，本發(fā)明所使用的聚碳化二亞胺樹(shù)脂，優(yōu)選的是至少由1種的芳香族聚碳化二亞胺樹(shù)脂得到的(芳香族聚碳化二亞胺樹(shù)脂是指連接在芳香環(huán)上的異氰酸基在一個(gè)分子中存在2個(gè)以上的異氰酸酯)。
進(jìn)而，聚碳化二亞胺樹(shù)脂，可以舉出芳香族系、脂肪族系、脂環(huán)系化合物等，從耐熱性的觀點(diǎn)看，優(yōu)選的是芳香族化合物。
另外，上述有機(jī)二異氰酸酯，可以使用與一異氰酸酯等的碳化二亞胺化合物的末端異氰酸酯反應(yīng)的化合物，適當(dāng)?shù)乜刂凭酆隙榷玫降漠a(chǎn)品。
作為這樣鏈終止聚碳化二亞胺的末端而控制其聚合度的一異氰酸酯，可以舉出苯基異氰酸酯、甲苯基異氰酸酯、二甲基苯基異氰酸酯、環(huán)己基異氰酸酯、丁基異氰酸酯、萘基異氰酸酯等。
進(jìn)而，其他的，作為鏈終止劑，可與末端異氰酸酯反應(yīng)的化合物，可使用脂肪族化合物、芳香族化合物、指環(huán)族化合物，例如，(1)具有-OH基的甲醇、乙醇、苯酚、環(huán)己醇、N-甲基乙醇胺、聚乙二醇單甲基醚、聚丙二醇單甲基醚；(2)具有＝NH基的二乙基胺、二環(huán)己基胺等；(3)具有-NH2基的丁胺、環(huán)己胺等；(4)具有-COOH基的丙酸、苯甲酸、環(huán)己烷羧酸等；(5)具有-SH基的乙基硫醇、烯丙基硫醇、硫酚等和(6)具有環(huán)氧基等的化合物。
上述的有機(jī)二異氰酸酯的脫碳酸縮合反應(yīng)是在碳化二亞胺化催化劑的存在下進(jìn)行的，作為碳化二亞胺化催化劑，可以使用1-苯基-2-亞膦基-1-氧化物、3-甲基-1-苯基-2-亞膦基-1-氧化物、1-乙基-2-亞膦基-1-氧化物、3-甲基-2-亞膦基-1-氧化物或者這些的3-亞膦基異構(gòu)體等的亞膦基氧化物等，這些中，從反應(yīng)性面上看，優(yōu)選的是3-甲基-1-苯基-2-亞膦基-1-氧化物。
本發(fā)明所使用的聚碳化二亞胺樹(shù)脂，與是否使用上述的鏈終止劑無(wú)關(guān)，其凝膠滲透色譜(GPC)的聚乙烯換算的平均分子量，優(yōu)選的是3,000～50,000、更優(yōu)選的是10,000～30,000、最優(yōu)選的是15,000～25,000，數(shù)均分子量在3000以上，粘結(jié)劑可以得到充分的耐熱性，另一方面，超過(guò)50,000時(shí)，則合成時(shí)間加長(zhǎng)，不實(shí)用。
(2)環(huán)氧樹(shù)脂本發(fā)明所涉及的粘結(jié)劑，作為所使用的環(huán)氧樹(shù)脂可以使用一般公知的環(huán)氧樹(shù)脂系粘結(jié)劑中的環(huán)氧樹(shù)脂。具體的可以舉出雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂型環(huán)氧樹(shù)脂、甲酚醛樹(shù)脂型環(huán)氧樹(shù)脂為代表的縮水甘油基醚型的環(huán)氧樹(shù)脂、脂環(huán)式環(huán)氧樹(shù)脂、縮水甘油基酯型的環(huán)氧樹(shù)脂、縮水甘油基胺型的環(huán)氧樹(shù)脂、雜環(huán)式環(huán)氧樹(shù)脂、液體橡膠改性環(huán)氧樹(shù)脂等的、一個(gè)分子中具有2個(gè)以上環(huán)氧基的環(huán)氧樹(shù)脂的1種或這些的混合物。優(yōu)選的是雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂型環(huán)氧樹(shù)脂、甲酚醛樹(shù)脂型環(huán)氧樹(shù)脂等。其中最優(yōu)選的是雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂。另外，本發(fā)明所使用的環(huán)氧樹(shù)脂并不受這些限制，但是上述的聚碳化二亞胺樹(shù)脂最好作為固化劑使用。
(3)碳粉末本發(fā)明所涉及的粘結(jié)劑中，所使用的碳粉末是用于混練在粘結(jié)劑中，是賦予、提高熱傳導(dǎo)性和電傳導(dǎo)性的，起到熱傳導(dǎo)性和電傳導(dǎo)性填料功能作用的。
作為導(dǎo)電性填料，通常知道的有使用銀、銅等金屬或碳粉、鍍銀的微粒子等，但是在本發(fā)明中，從熱穩(wěn)定性和彈性度調(diào)整觀點(diǎn)看，是使用碳粉(或石墨粉末)。
由于碳粉的形狀或大小、配合量對(duì)導(dǎo)電性的效果是不同的，但是優(yōu)選的是碳粉的粒徑是1～100μm，更優(yōu)選的是10～50μm，作為粒徑的分布希望是比較整齊的。
另外，碳粉優(yōu)選的是楊氏模量為6×109～68×109N/m2的。
(4)粘結(jié)劑的組成本發(fā)明中，通過(guò)至少混合含有聚碳化二亞胺樹(shù)脂的環(huán)氧樹(shù)脂和碳粉，而得到粘結(jié)劑。
本發(fā)明的粘結(jié)劑的組成中，聚碳化二亞胺樹(shù)脂的含有量，通常對(duì)于環(huán)氧樹(shù)脂100重量份，從粘結(jié)力的觀點(diǎn)看優(yōu)選的是5～20重量份。含有量低于5重量份時(shí)粘結(jié)力可能不堅(jiān)固，另一方面，超過(guò)20重量份時(shí)，其添加效果不能發(fā)揮。例如，在固化后的剪斷強(qiáng)度試驗(yàn)(JIS K6850)中，一般在不添加聚碳化二亞胺樹(shù)脂時(shí)，是15MPa(大約150kg/cm2)，隨著聚碳化二亞胺樹(shù)脂的添加，慢慢地剪斷強(qiáng)度上升，在含有量接近5～20重量份時(shí)，可達(dá)到最大的20MPa以上。
另外，作為碳粉的配合量，對(duì)于粘結(jié)劑整體100重量份是10～99重量份，即10～99重量％的范圍，特別是從電極本身的電阻考慮，優(yōu)選的是30～80重量份，即30～80重量％的范圍。換句話說(shuō)含有聚碳化二亞胺樹(shù)脂(聚碳化二亞胺+環(huán)氧樹(shù)脂)100重量份是使用11～400重量份，對(duì)于環(huán)氧樹(shù)脂100重量份是使用12～440重量份的范圍。從電極的電阻考慮，對(duì)于環(huán)氧樹(shù)脂100重量份碳粉的使用量是47～440為優(yōu)選的。
混合的手段雖然沒(méi)有特殊的限制，可以舉出用捏合機(jī)或熱輥的混合機(jī)的熔融混合，或者對(duì)聚碳化二亞胺樹(shù)脂及環(huán)氧樹(shù)脂適當(dāng)添加惰性的溶劑進(jìn)行的。
本發(fā)明所涉及的粘結(jié)劑中，在不損害本發(fā)明的效果范圍內(nèi)也可以含有以往粘結(jié)劑組合物所使用的各種添加劑和填充料。這樣的添加劑和填充料可以舉出纖維質(zhì)增強(qiáng)材料、粉末或結(jié)晶狀填充材料(例如，熔融硅)、顏料、促進(jìn)聚碳化二亞胺樹(shù)脂和環(huán)氧樹(shù)脂的反應(yīng)固化的固化劑或固化促進(jìn)劑。特別是含有促進(jìn)聚碳化二亞胺樹(shù)脂和環(huán)氧樹(shù)脂的反應(yīng)固化的固化劑或固化促進(jìn)劑更為優(yōu)選。作為固化劑或固化促進(jìn)劑的配合量，對(duì)于環(huán)氧樹(shù)脂100重量份是1～150重量份的范圍，根據(jù)使用的環(huán)氧樹(shù)脂的種類和固化劑的條件可以調(diào)節(jié)。
作為固化劑可以舉出二氰基二酰胺等的胺系化合物、肼系化合物、酚系化合物、酸酐系化合物等，另外作為固化促進(jìn)劑，可以舉出咪唑、叔胺、金屬絡(luò)合物等的、可以促進(jìn)環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑的反應(yīng)，而且自身也結(jié)合的化合物。
這樣的各種添加劑等可以在上述混合時(shí)的同時(shí)添加，也可以在上述混合后添加。另外，也可以配合在上述混合前的任何一種的樹(shù)脂中。
本發(fā)明所涉及的粘結(jié)劑通常加熱到80～200℃，優(yōu)選的是加熱到120～200℃時(shí)，可以變化成最終的固化物。
這種固化可以認(rèn)為在聚碳化二亞胺樹(shù)脂中的聚碳化二亞胺基和環(huán)氧基反應(yīng)產(chǎn)生交聯(lián)而引起的。
實(shí)施例以下對(duì)本發(fā)明通過(guò)使用圖的實(shí)施例，及比較例進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明，但是本發(fā)明不受這些實(shí)施例的限制。
實(shí)施例1～6[等離子腐蝕電極的概要和部件的接合]本發(fā)明的等離子腐蝕電極，即上部電極是硅晶片的干腐蝕裝置中的部件，其干腐蝕裝置的概要如圖3所示，上部電極的概要如圖1及2所示。
作為硅制電極板8，是使用下列的硅板，即對(duì)硅(Si)為單結(jié)晶、P型(B摻雜)、結(jié)晶方位(100)、電阻率15Ω·cm的硅板進(jìn)行加工，加工成直徑是223.5mm、厚度6.35mm的尺寸，氣體噴出孔11(直徑0.8mm)有3200個(gè)。
另外，作為石墨環(huán)(臺(tái)座)9使用對(duì)LE-CARBON E制E+25的石墨進(jìn)行加工，做成直徑223.5mm、厚度19mm的尺寸，并帶有固定在裝置上的緣部的形狀。
此硅制電極板8和石墨環(huán)9用粘結(jié)劑在接合面10接合，制作成等離子腐蝕電極1～6。上述粘結(jié)劑是通過(guò)以下制作的，即對(duì)于雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂100重量份，添加芳香族系聚碳化二亞胺樹(shù)脂(日清紡制‘カルボジライト10M-SP’(注冊(cè)商標(biāo)))10重量份和、作為固化劑的二氰基二酰胺10重量份和、作為固化促進(jìn)劑的咪唑2重量份，進(jìn)而，對(duì)于環(huán)氧樹(shù)脂100重量份添加石墨粉(川崎制鐵制HA2500F)12、47、73、110、257、440重量份后混練調(diào)整后得到的。
這樣制作的等離子腐蝕電極，作為硅晶片的干腐蝕裝置的電極部件，用于實(shí)際的晶片腐蝕。
干腐蝕裝置是LAMRESEARCH社制的Exel4250，作為評(píng)價(jià)項(xiàng)目，評(píng)價(jià)整體電阻值、腐蝕率、接合部的耐熱性(在2000W下，腐蝕晶片5分鐘，接著冷卻2分鐘的周期反復(fù)進(jìn)行6000次后，觀察有無(wú)剝離)。此外，整體的電阻是用三菱化學(xué)社制MCP-T600測(cè)定的。其評(píng)價(jià)結(jié)果如表1所示。
表1

比較例1～3與實(shí)施例1～6相同地使用硅制電極板8和石墨環(huán)9，在比較例1中，作為金屬釬焊接合，是通過(guò)銦(In)，在比較例2中，作為粘結(jié)劑是使用對(duì)于硅系粘結(jié)劑100重量份混練100重量份碳粉(石墨粉)，另外在比較例3中，作為粘結(jié)劑是在固化劑中使用了二氰基二胺的環(huán)氧樹(shù)脂系粘結(jié)劑中混練了碳粉的(石墨粉)(配合比，環(huán)氧樹(shù)脂∶二氰基二胺∶石墨粉為100∶10∶110重量份)，在接合面10粘結(jié)，與實(shí)施例1～6相同地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其結(jié)果表示在表2中。
表2

從表1和表2可以明顯地看出實(shí)施例1～6的電極接合部10耐熱性良好，沒(méi)有剝離，另一方面，比較例1、2的電極接合部10在實(shí)驗(yàn)中剝離，耐熱性不好。
因此，本發(fā)明的等離子腐蝕電極，可以提高得到的芯片的成品率，是優(yōu)良的。
另外，作為腐蝕率的規(guī)格最好是在6300±300的范圍，實(shí)施例2～6是符合上述規(guī)格范圍的。石墨粉的含有量超過(guò)440重量份時(shí)，由于粘度的問(wèn)題難以向接合部10涂敷，腐蝕率也與實(shí)施例6幾乎沒(méi)有變化。為此，從腐蝕率的點(diǎn)上看，含有碳化二亞胺的環(huán)氧樹(shù)脂系粘結(jié)劑的石墨粉的含有量，對(duì)于環(huán)氧樹(shù)脂100重量份最合適的是47～440的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有優(yōu)良耐熱性的干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，是由硅制電極板和支持它的臺(tái)座構(gòu)成的，兩者是用粘結(jié)劑均勻且堅(jiān)固地接合的等離子腐蝕電極，其特征是，(a)作為臺(tái)座是使用了石墨制作的臺(tái)座，(b)作為粘結(jié)劑是使用包括含有聚碳化二亞胺樹(shù)脂的環(huán)氧樹(shù)脂和碳粉末的粘結(jié)劑。
2.如權(quán)利要求1所述的干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，其特征是粘結(jié)劑，對(duì)于環(huán)氧樹(shù)脂100重量份是配合聚碳化二亞胺樹(shù)脂5～20重量份、碳粉末12～440重量份。
3.如權(quán)利要求1所述的干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，其特征是在粘結(jié)劑中，進(jìn)而含有固化劑和固化促進(jìn)劑。
4.如權(quán)利要求3所述的干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，其特征是固化劑是從胺系化合物、肼系化合物、酚系化合物或者酸酐系化合物中選擇出來(lái)的化合物，另一方面，固化促進(jìn)劑是從咪唑、叔胺、或者金屬絡(luò)合物中選擇出來(lái)的化合物。
5.如權(quán)利要求3所述的干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，其特征是固化劑或者固化促進(jìn)劑，對(duì)于環(huán)氧樹(shù)脂100重量份配合1～150重量份。
6.如權(quán)利要求1所述的干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，其特征聚碳化二亞胺樹(shù)脂是芳香族系化合物。
7.如權(quán)利要求1所述的干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，其特征是環(huán)氧樹(shù)脂是雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂。
8.如權(quán)利要求1所述的干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，其特征是碳粉末的楊氏模量是6×109～68×109N/m2。
9.如權(quán)利要求1所述的干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，其特征是臺(tái)座，除了與硅制電極板接合的部分，其表面是用玻璃狀的碳涂層。
10.如權(quán)利要求9所述的干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，其特征是涂層了的玻璃狀碳膜的厚度是1～3μm。
11.如權(quán)利要求1所述的干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，其特征是硅制電極板是由單晶硅構(gòu)成的，而且有貫通孔。
12.裝有權(quán)利要求1～11中任一項(xiàng)的干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極的干式腐蝕裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐熱性優(yōu)良的等離子腐蝕電極及使用它的干腐蝕裝置。一種具有優(yōu)良耐熱性的干式腐蝕裝置用的等離子腐蝕電極，是由硅制電極板和支持它的臺(tái)座構(gòu)成的，兩者是用粘結(jié)劑均勻且堅(jiān)固地接合的等離子腐蝕電極，其特征是，(a)作為臺(tái)座是使用了石墨制作的臺(tái)座，(b)作為粘結(jié)劑是使用包括含有聚碳化二亞胺樹(shù)脂的環(huán)氧樹(shù)脂和碳粉末的粘結(jié)劑。其結(jié)果，導(dǎo)電性及耐熱性得到了提高。不用擔(dān)心雜質(zhì)的污染，可以得到良好的腐蝕特性。因此，提高了硅晶片的成品率。
文檔編號(hào)H01J37/32GK1453830SQ0212699
公開(kāi)日2003年11月5日 申請(qǐng)日期2002年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月22日
發(fā)明者山口彰, 富田秀司 申請(qǐng)人:日清紡績(jī)株式會(huì)社