專利名稱：硅制部件的制造方法和蝕刻處理裝置用的硅制部件的制作方法
技術領域：
本發明涉及硅制部件的制造方法和蝕刻處理裝置用的硅制部件。
背景技術：
在蝕刻處理裝置中，對硅制半導體晶片(以下稱為晶片)上的各種硅膜進行蝕刻處理。在配置于蝕刻處理裝置內的各種部件，恰當地選擇內的各種部件當中，以不影響到上述處理的方式使用硅制部件。例如，在蝕刻處理裝置內，硅制部件配置于包圍載置于載置臺上的晶片的聚焦環(focus ring)。并且，與載置臺相對設置的相對電極的電極板上，也配置了娃制部件。配置于蝕刻處理裝置內的硅制部件，在處理中，會暴露于等離子體中，于是，它會
不斷被消耗，劣化，其形狀會慢慢改變。如果按原樣繼續使用這種發生著變化的硅制部件，則處理的再現性會變差。因此，消耗到一定程度的劣化了的硅制部件會被看作到該時間點其壽命已盡，并當作エ業廢棄物扔棹。另ー方面，由于現有技術中使用于這種蝕刻處理裝置用的硅制部件的都是價格高昂的單晶硅，于是，這也成為了隨著蝕刻處理裝置的運行易耗品成本提高的原因之一。于是，近年來，已經改為在硅制部件中使用多晶硅材料。例如，專利文獻I中，提出了回收廢棄娃材料，并用回收的廢棄娃材料制造多晶娃的制造方法。專利文獻I :日本特開2011-71361號公報

發明內容
發明要解決的問題但是，通過上述制造方法制造多晶硅時，例如也使用了純度高達99. 999999999%(以下也可稱為11N)的高純度而且價格高昂的硅材料。于是，用多晶硅材料替代單晶硅制造硅制部件吋，材料成本的降低也是有限的。鑒于上述問題，本發明的目的在于，通過恰當地選擇使用在蝕刻處理裝置用的硅制部件中的廢棄硅材料，提供一種既能降低材料成本，又能夠有效地利用資源的蝕刻處理裝置用的娃制部件的制造方法和娃制部件。解決問題的技術手段為了解決上述問題，根據本發明的ー種方式，提供一種ー種硅制部件的制造方法，其為對配置于蝕刻處理裝置內的硅制部件進行由廢棄硅材料再生利用而制造的蝕刻處理裝置用的硅制部件的制造方法，該硅制部件的制造方法的特征在于，包含將上述廢棄硅材料或含該廢棄硅材料的材料投入到坩堝進行熔化的エ序；冷卻并凝固上述已熔化的材料的エ序；將包含上述凝固后的材料的至少上表面的部分切除，生成多晶硅的エ序；和由上述生成的多晶硅制造上述硅制部件的エ序。 可以將上述廢棄硅材料以規定的蝕刻溶液洗浄后，投入到坩堝中。將上述廢棄硅材料或含該廢棄硅材料的材料投入到在內壁涂敷有規定種類的脫模材料的上述坩堝中。切除上述凝固后的材料時，可以按照脫模材料的種類，將被切割部分控制在距表面20mm以下，切除上述材料的全部的面；或者將被切割部分控制在距表面15mm以下，切除上述材料的上表面的同時，對上表面以外的面進行噴射(blast，噴砂)處理。上述脫模材料可以Si3N4、SiC、SiO2, SiN中的任意ー種。含上述廢棄硅材料的材料包括上述廢棄硅材料的投入量、硅原料的投入量和雜質，通過測量回收的上述廢棄硅材料的雜質含有率并基于測出的雜質含量與最終制品的阻值的目標值，決定投入到上述坩堝的上述廢棄硅材料的投入量、上述硅原料的投入量和上述雜質的投入量。
上述最終制品的阻值(電導率)的目標值為cm范圍中的任意一個值。為了解決上述問題，在本發明的另外的形式中，提供了ー種蝕刻處理裝置用的硅制部件，其特征在于其由多晶硅制成，這種多晶硅為摻雜了硼的P型多晶硅，并且其通過對純度為99. 999%以上的廢棄硅材料或含有純度為99. 999%以上的廢棄硅材料的材料進行再生利用而生成。上述硅制部件，以使阻值為0. OflOO Q cm的方式，由再生利用廢棄硅材料或含有廢棄硅材料的材料而生成的多晶硅制造而成。上述硅制部件，以使阻值為f4Qcm的方式，由再生利用廢棄硅材料或含有廢棄硅材料的材料而生成的多晶硅制造而成。上述硅制部件，以使阻值為6(T90Qcm的方式，由再生利用廢棄硅材料或含有廢棄硅材料的材料而生成的多晶硅制造而成。上述硅制部件，以使阻值上限在0. 02 Q cm以下的方式，由再生利用廢棄硅材料或含有廢棄硅材料的材料而生成的多晶硅制造而成。〈發明效果〉如上面說明，根據本發明，通過恰當地選擇使用在蝕刻處理裝置用的硅制部件中的廢棄硅材料，能夠提供一種既能降低材料成本，又能夠有效地利用資源的蝕刻處理裝置用的硅制部件的制造方法和蝕刻處理裝置用的硅制部件。


圖I是表示構成本發明的ー實施方式的蝕刻處理裝置用的硅制部件的制造方法的流程圖。圖2是表示ー實施方式的制造方法中的測量處理的流程圖。圖3是表示ー實施方式的制造裝置的縱截面圖。圖4是用來說明ー實施方式的制造方法的附圖。圖5是表不一實施方式的多晶娃材料和多晶娃材料的阻值的圖。圖6是配置有ー實施方式的硅制部件的蝕刻處理裝置的縱截面圖。符號說明10蝕刻處理裝置11處理室
20載置臺21聚焦環22接地環30上部電極31電極板50制造裝置55 坩堝
60碳加熱器100 錠(鑄塊)C 腔室
具體實施例方式下面，參照附圖，詳細地說明本發明的優選實施方式。并且，在本說明書和附圖中，對于本質上具有相同的功能結構的結構要素，附上了相同的符號，不再重復說明。下面，對構成本發明的ー實施方式的蝕刻處理裝置用的硅制部件的制造方法，進行說明以后，再對使用該硅制部件的蝕刻處理裝置用進行說明。(首先)配置于蝕刻處理裝置內的各種部件，使用了硅制部件。例如，在如圖6所示的蝕刻處理裝置10內，包圍載置于載置臺20上的晶片W的聚焦環21、包圍絕緣板12的接地環22中使用了硅制部件。此外，與載置臺20相対的相對電極30的電極板31中也配置了硅制部件。在硅制部件當中會使用以多晶硅(Poly Si)為原材料的單晶或多晶。面向蝕刻處理裝置的多晶硅制造商，生產的大多數是99. 9999999 (9N) 99. 999999999(IlN)程度的純度的多晶。另ー方面，面向太陽能的多晶硅制造商，生產的則大多數是99. 9999 (5N) ^99. 9999999 (9N)程度的純度的多晶。一般來說，如果不使用廢棄硅材料則生成99. 9999 (6N)以上純度的多晶；如果使用了廢棄硅材料(回收再利用產品)則會生成99.999 (5N)以上純度的多晶。在以下的實施方式當中，使用的是摻雜了硼的P型多晶硅，通過再生利用純度在5N以上的廢棄硅材料或含有純度在5N以上的廢棄硅材料的材料生成多晶硅，并且會使用到蝕刻處理裝置用的硅制部件當中。蝕刻處理裝置用的硅制部件的制造方法當中能夠使用已用完的聚焦環21、接地環22、電極板31等廢棄硅材料。廢棄硅材料的具體例子可以舉出蝕刻處理裝置用的硅制部件的制造過程中產生的物體。例如，如圖4所不,可以使用制造娃淀(娃棒、娃鑄塊)時廣生的淀100的頂端(toptail) IOOa或底端(bottom tail) 100b、制造聚焦環21或接地環22時挖通的內側圓筒部分100c、錠100的外周部分110。此外也可以將制造過程中產生損壞或缺陷等損傷的物體、尺寸不合格的物體、阻值等電學特性不合格的物體作為廢棄硅材料使用。在本實施方式中，在如上述的回收再利用材料即廢棄硅材料中，使用混合了原始材料即硅原料的材料來制造硅制部件。通過參照圖I中的流程圖來說明其制造方法。
而且，可以利用圖3所示的制造裝置50制造硅制部件。制造裝置50，在腔室C內內置了石英坩堝55，并且在其上部、下部及側部設置了碳加熱器60。含廢棄硅材料的多晶硅原料會投入到坩堝55中。碳加熱器60用于熔化多晶硅原材料。制造裝置50中也設置了沒有圖示的冷卻機構，以使得其能夠冷卻坩堝55內的原材料。(蝕刻處理裝置用的硅制部件的制造方法)〈I.廢棄材料回收エ序〉在本實施方式當中，首先，回收如上述的已用完的聚焦環21、接地環22、已用完的電極板31等廢棄娃材料(步驟105)。<2.洗凈エ序〉
然后，洗浄上述回收的廢棄硅材料(步驟110)。具體地，如果蝕刻溶液為酸，則使用HF、HNO3及CH3COOH混合溶液進行蝕刻；如果蝕刻溶液為堿，則使用KOH或者KOH和H2O2的混合溶液進行蝕刻。在進行酸蝕刻時，廢棄硅材料外側的污跡需要去掉60微米以上，而在進行堿蝕刻時，則需要去掉30微米以上。而且，如果使用的廢棄硅材料不是來自于已用完的硅制部件，而是在制造過程中產生的，則可以省略上述洗凈エ序。<3.測量エ序〉其后，測量已洗凈的廢棄硅材料的電學特性(本實施狀態中是指電阻)和質量，并進行求得廢棄硅材料中硼等雜質的含量的測量エ序(步驟115)。具體的測量處理過程如圖2所示。蝕刻處理裝置用的硅制部件當中，其部件性質決定的所需電學特性(例如電阻)會
有差異。例如，如圖5所示，如果是摻雜了硼的P型多晶硅材料的情況，則能夠適用于聚焦環21(FR)、電極板31 (CEL)、接地環22 (G-Ring)、環保護器件(Ring Protect)等幾乎所有的蝕刻處理裝置用的硅制部件的電阻目標值為0. OflOO Q cm (情況4)。其中，例如，如果是將硅制部件應用到聚焦環21 (FR)、電極板31 (CEL =O-CEL,I-CEL)的情況，則最終制品的電阻目標值也可以是f4Qcm (情況I)。此外，例如，如果是將硅制部件應用到聚焦環21 (FR)的情況，則最終制品的電阻目標值可以是大于0 Q cm并且在0. 02 Q cm以下(情況2)。此外，例如，如果是將硅制部件應用到電極板31 (CEL)的情況，最終制品的電阻目標值可以是6(T90Qcm (情況3)。如上，最好根據安裝到蝕刻處理裝置10的硅制部件的位置、功能來改變最優電阻值(目標值)。(測量方法)圖2中，首先，測量廢棄硅材料中雜質的含量(步驟205)。當按照每個蝕刻處理裝置用的硅制部件所需的電阻值等制造錠時，添加規定量的硼等雜質。上述測量エ序中，通過由四探針測量儀等測量電阻值、由精密秤等測量質量，求得此雜質的含量。然后，基于上述測量エ序中求出的雜質含量和最終制品的電學特性(本實施方式中指電阻)的目標值，可以決定廢棄硅材料的投入量、硅原料的投入量以及雜質的投入量(步驟210)。如前面所述的，蝕刻處理裝置用的硅制部件當中，其部件性質決定的所需電學特性會有差異。在以下的說明當中，如圖5中上圖所示，電阻值的目標值為f4Qcm范圍內的任ー值、純度在99. 999% (5N)以上、不含有Si3N4、SiC、Si02等包含物的，摻雜了硼的P型多晶硅，作為硅制部件被再生得到。基于此電阻的目標值，可以由廢棄硅材料的重量和雜質的含量決定廢棄硅材料的投入量、硅原料的投入量以及雜質的投入量。而且，在只由廢棄硅材料就能滿足硅的量的情況下，也有可能出現硅原料的投入量為零的情況。此外，在只由廢棄硅材料中所含的雜質就能夠滿足雜質的量的情況下，也有可能出現雜質投入量為零的情況。<3.投入、熔化工序〉回到圖1，下一歩，將已決定的投入量的廢棄硅材料、硅原料以及雜質(摻雜材料)投入到坩堝55中(步驟120 :參照圖4中的A)，并通過碳加熱器加熱到1400°C左右，熔化坩堝55內的材料(步驟125 :參照圖4中的B)。此后，由設置于制造裝置50的未圖示的冷卻機構，冷卻坩堝55內的材料(步驟
130 :參照圖4中的C)。由于在坩堝55的內壁涂敷了脫模材料，當坩堝內硅材料凝固收縮時，坩堝55和硅材料變得容易分離。由此，可以防止硅材料凝固時的硅材料破裂。脫模材料可以選擇Si3N4、SiC、SiO2、SiN當中的任意ー個。脫模材料需要選擇在蝕刻處理裝置內不會成為顆粒(粒子)源的材料。其次，打破坩堝55并取出由廢棄硅材料再生得到的硅材料，切除其表面(步驟135 :參照圖4中的D)。在硅材料表面附近，由于脫模材料的作用，有可能含有Si3N4、SiC、Si02、SiN等材料。于是，為了讓再生得到的硅材料不含有成為顆粒源的包含物，需要切除表面，并且使得不使用坩堝55附近的硅材料多晶不被使用。由此，可以從再生得到的硅材料去除在制造エ序中摻進的，涂敷于坩堝55的脫模材料。在這里，為了去除脫模材料，將再生得到的硅材料的全部的面(六個面)各自切割20mm。對于凝固的硅材料的切除，較為理想的是，按照脫模材料的種類進行改變。例如，如果脫模材料的種類為Si3N4，則將硅材料全部的面都切除，使得被切割的部分距表面為20mm以下。此外，例如，如果脫模材料的種類為SiO2,則只切除硅材料上表面，使得在其上表面，被切割的部分距表面為15mm以下。如此，因為材料的上表面被污染而切割15mm，但是上表面以外的面則由噴射(blast，噴砂)處理切除30 ii (Um)0由此，能夠由廢棄硅材料生成純度在5N以上的多晶硅。并且，可以通過對此エ序中制造出的硅錠施行機械加工等讓其成為規定的形狀，就能夠制造新的蝕刻處理裝置用的硅制部件，例如，硅制聚焦環、硅制電極板等。如上述說明，在本實施方式中，通過恰當地選擇使用在蝕刻處理裝置用的硅制部件的廢棄硅材料，就可以再生得到能夠應用到蝕刻處理裝置的硅制部件。特別地，在本實施方式當中，可以通過再生利用現有技術中作為エ業廢棄物扔掉的已用完的蝕刻處理裝置用的硅制部件，就能制造出新的蝕刻處理裝置用的硅制部件。由此，由于原料中含有廢棄硅材料，能夠降低材料成本，也能夠有效地利用資源。于是，跟現有技術比起來，能夠降低蝕刻處理裝置的易耗品成本，也可以降低エ業廢棄物的產生量，也更加有益于環境。在現有技術中，用單晶能夠制造出的最大的大小大體上能到460mm。在以后，所要求的晶片大小的口徑會變大，其大小會超過以單晶就能夠生成的程度，此時，只能使用多晶。此外，多晶比單晶便宜。而且，在此實施方式當中，作為廢棄硅材料，不僅可以使用用于蝕刻處理裝置的多晶硅廢棄材料，而且也可以使用用于太陽能電池板的多晶硅材料。如此，通過擴大單晶硅以外的材料選擇范圍，就可以更加有效地利用回收再利用材料，更好地降低材料成本。(蝕刻處理裝置)最后，參照圖6說明安裝了新再生得到的硅制部件的蝕刻處理裝置的結構。圖6為蝕刻處理裝置的縱截面圖。蝕刻處理裝置10的結構為電極板上下平行相對并已連接等離子體產生電源的電容耦合型平行平板蝕刻裝置。蝕刻處理裝置10具有例如由表面經過陽極氧化處理的鋁等組成的圓筒狀的處理室11。處理室11已接地。在處理室11內的底部，通過陶瓷等絕緣板12，設置了用于載置 晶片W的大致圓狀的基座支撐臺13。在基座支撐臺13的上面設置了兼作下部電極的載置臺20。在基座支撐臺13的內部，設置了制冷劑室14，在制冷劑室14中會通過制冷劑導入管導入制冷劑，并通過循環，從制冷劑排出管道排出。并且，通過載置臺20，其冷熱會傳遞到晶片W，由此晶片W會調整到所希望的溫度。載置臺20，其上側中央部呈凸型圓板形狀，其上面，以圓形設置了與晶片W約同直徑的靜電卡盤15。通過將所希望的直流電壓加到配置于絕緣材料之間的電極，靜電卡盤15就可以通過如庫倫力，用靜電吸附晶片W。在絕緣板12、基座支撐臺13、載置臺20、靜電卡盤15中，在晶片W的背面，形成有用于供給傳熱介質(例如He氣體等)的氣體通道16，通過此傳熱介質，載置臺20的冷熱能夠傳到晶片W，并且晶片W可以維持規定的溫度。在載置臺20的上端外緣部，配置了環狀的聚焦環21，以使得其能夠包圍載置于靜電卡盤15的晶片W。此外，在絕緣板12的外周配置了接地環22。聚焦環21、接地環22由硅制造，硅制聚焦環21、接地環22是本實施方式中再生方法適用的蝕刻處理裝置用的硅制部件之在載置臺20的上方，與載置臺20平行地相對設置有上部電源30。上部電源30支撐在處理室11的上部。上部電源由電極板31和支撐電極板31的由導電材料構成的電極支撐體32構成。電極板31則具有多個吐出孔，并且形成載置臺20的相對面。蝕刻處理裝置10中，此電極板31是硅制的，并且此硅制電極板31是本實施方式中再生方法適用的蝕刻處理裝置用的硅制部件之一。并且，上部電極30接通了未圖示的直流電源。直流電源供給的直流電流會加到上部電極30，并通過接地環22流向地面。在上部電極30中的電極支撐體32的中央，設置了氣體導入口，在氣體導入口接通有處理氣體供給源33。從處理氣體供給源33供給用于等離子體蝕刻處理的蝕刻氣體等。在處理室11的底部，通過排氣管34接通有排氣裝置35。排氣裝置35具備了渦輪分子泵等真空泵，并且其結構能夠將處理室11的內部抽真空到規定降壓條件，例如抽真空到IPa以下的規定壓力。此外，處理室11的側壁，設置有閘閥36，在該閘閥36開啟的狀態下，可以在相鄰的加載互鎖真空(load-lock)室(未圖示)之間運送晶片W。上部電極30已接通了第一高頻電源40，在其供電線之間接入有整合器41。第一高頻電源40具有例如27 150MHz范圍的頻率。如此，通過施加高頻的高頻電力，可以在處理室11內產生處于優選離解狀態且高密度的等離子體。作為下部電極的載置臺20接通有第二高頻電源50，在其供電線之間接入有整合器51。第二高頻電源50，具有比第一高頻電源40低的頻率范圍。通過施加如此范圍的頻率的高頻電力，能夠不對作為被處理基板的晶片W造成損害地施加適當的離子作用。第二高頻電源50的頻率較為理想的是，例如f 20MHz范圍。以上對安裝有由再生得到的多晶硅形成的硅制聚焦環21、硅制接地環22、硅制電極板31等的蝕刻處理裝置10的ー個例子進行了說明。以上，參照附圖對本發明的優選實施方式進行了詳細的說明，但是本發明不只限于所述的例子。作為具備了本發明所屬的技術領域的普通知識的人，在權利要求范圍內所述的技術思想范疇中，很明顯地能夠想到各種變更例或修改例，對于此類的例子，當然，也認為是屬于本發明的技術范圍內的。
例如，在上述實施方式中，對蝕刻處理裝置用的硅制部件為硅制聚焦環、硅制接地環、硅制電極板的情況進行了說明，但是對于這些以外的蝕刻處理裝置用的硅制部件，本發明也同樣適用。此外，上述實施方式中，通過測量電阻和質量求出了雜質的含量，但是，也可以用其它的電學特性求出雜質的含量。此外，對于利用廢棄硅材料的硅制部件的再生利用來說，溯源性管理非常重要。例如，在制造エ序中，用洗凈廢棄硅材料后的廢棄硅材料的識別信息和硅原料的識別信息，能夠確定使用的是哪ー種廢棄硅材料(回收再利用材料)和哪ー種硅原料(原始材料)。
權利要求
1.一種硅制部件的制造方法，其為對配置于蝕刻處理裝置內的硅制部件進行由廢棄硅材料再生利用而制造的蝕刻處理裝置用的娃制部件的制造方法，該娃制部件的制造方法的特征在于，包含 將所述廢棄硅材料或含該廢棄硅材料的材料投入到坩堝進行熔化的工序； 冷卻并凝固所述已熔化的材料的工序； 將包含所述凝固后的材料的至少上表面的部分切除， 生成多晶硅的工序；和 由所述生成的多晶硅制造所述硅制部件的工序。
2.如權利要求I所述的硅制部件的制造方法，其特征在于 將所述廢棄硅材料以規定的蝕刻溶液洗凈后，投入到坩堝中。
3.如權利要求I或權利要求2所述的硅質部件的制造方法，其特征在于 將所述廢棄硅材料或含該廢棄硅材料的材料投入到在內壁涂敷有規定種類的脫模材料的所述坩堝中。
4.如權利要求3所述的硅制部件的制造方法，其特征在于 所述凝固后的材料的切除是，根據脫模材料的種類，以使被切割部分距離表面為20mm以下的方式切割所述材料的全部的面，或者以使被切割部分距離表面為15mm以下的方式切割所述材料的上表面，并且對上表面以外的面進行噴射處理。
5.如權利要求3所述的硅制部件的制造方法，其特征在于 所述脫模材料是Si3N4、SiC、SiO2, SiN中的任意一種。
6.如權利要求I或2所述的硅制部件的制造方法，其特征在于 含所述廢棄硅材料的材料包括所述廢棄硅材料的投入量、硅原料的投入量和雜質，通過測量回收的所述廢棄硅材料的雜質含有率并基于測出的雜質含量與最終制品的阻值的目標值，決定投入到所述坩堝的所述廢棄硅材料的投入量、所述硅原料的投入量和所述雜質的投入量。
7.如權利要求6所述的硅制部件的制造方法，其特征在于 所述最終制品的阻值的目標值為Γ4 Ω cm范圍中的任意一個值。
8.一種蝕刻處理裝置用的硅制部件，其特征在于 其由多晶娃制成， 這種多晶硅為摻雜了硼的P型多晶硅，并且其通過對純度為99. 999%以上的廢棄硅材料或含有純度為99. 999%以上的廢棄硅材料的材料進行再生利用而生成。
9.如權利要求8所述的蝕刻處理裝置用的硅制部件，其特征在于 所述硅制部件，以使阻值為O. OflOO Ω Cm的方式，由再生利用廢棄硅材料或含有廢棄硅材料的材料而生成的多晶硅制造而成。
10.如權利要求8所述的蝕刻處理裝置用的硅制部件，其特征在于 所述硅制部件，以使阻值為f4Qcm的方式，由再生利用廢棄硅材料或含有廢棄硅材料的材料而生成的多晶硅制造而成。
11.如權利要求8所述的蝕刻處理裝置用的硅制部件，其特征在于 所述硅制部件，以使阻值為6(T90Qcm的方式，由再生利用廢棄硅材料或含有廢棄硅材料的材料而生成的多晶硅制造而成。
12.如權利要求8所述的蝕刻處理裝置用的硅制部件，其特征在于所 述硅制部件，以使阻值上限在O. 02 Ω Cm以下的方式，由再生利用廢棄硅材料或含有廢棄硅材料的材料而生成的多晶硅制造而成。
全文摘要
本發明提供一種硅制部件的制造方法和蝕刻處理裝置用的硅制部件，其恰當地選擇使用在蝕刻處理裝置用的硅制部件中的廢棄硅材料。該硅制部件的制造方法為對配置于蝕刻處理裝置內的硅制部件進行由廢棄硅材料再生利用而制造的蝕刻處理裝置(10)用的硅制部件的制造方法，該硅制部件的制造方法的特征在于，包含將上述廢棄硅材料或含該廢棄硅材料的材料投入到坩堝(55)進行熔化的工序；冷卻并凝固上述已熔化的材料的工序；將包含上述凝固后的材料的至少上表面的部分切除，生成多晶硅的工序；和由上述生成的多晶硅制造上述硅制部件的工序。
文檔編號C01B33/021GK102856145SQ20121022841
公開日2013年1月2日 申請日期2012年7月2日 優先權日2011年6月30日
發明者長久保啟一, 今福光祐, 大平貴彥 申請人:東京毅力科創株式會社