JP2009266911A

JP2009266911A - Method of etching ferroelectric substrate

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Publication number: JP2009266911A
Application number: JP2008112122A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Morikawa; 泰宏森川; Kokou Su; 紅コウ鄒
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2008-04-23
Publication date: 2009-11-12
Anticipated expiration: 2028-04-23
Also published as: JP5207365B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of etching a ferroelectric substrate that suppresses cracking of the substrate during a process. <P>SOLUTION: The method of etching the ferroelectric substrate includes mounting the substrate W made of a ferroelectric material on a stage 26 installed in a vacuum chamber 21a with a tray 32 interposed. A peripheral edge of the tray 32 is held at the stage 26 by a clamp mechanism 33. The substrate W is held on the tray 32 by generating electrostatic force between the substrate W and stage 26. The tray 32 is cooled by bringing cooling gas into contact with the tray 32. The substrate W is etched by generating plasma in the vacuum chamber. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、プラズマを利用して強誘電体からなる基板を適正にエッチングすることが可能な強誘電体基板のエッチング方法に関する。 The present invention relates to a ferroelectric substrate etching method capable of appropriately etching a ferroelectric substrate using plasma.

近年、例えば光導波路用の光変調器などにＬｉＮｂＯ_３（ニオブ酸リチウム）、ＬｉＴａＯ_３（タンタル酸リチウム）、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の焦電性材料でなる強誘電体基板が用いられている。この強誘電体基板をプラズマ中でエッチングする技術が、例えば特許文献１及び２に記載されている。 In recent years, ferroelectric substrates made of pyroelectric materials such as LiNbO ₃ (lithium niobate), LiTaO ₃ (lithium tantalate), and PZT (lead zirconate titanate) have been used for optical modulators for optical waveguides, for example. It has been. Techniques for etching this ferroelectric substrate in plasma are described in Patent Documents 1 and 2, for example.

特許文献１、２には、アルミニウムから成る基板トレーを用いて、基板電極上に焦電性高誘電材料の基板を装着し、冷却ガスを基板トレーの裏面側に沿って流しながら、プラズマによって基板をエッチングするエッチング装置及び方法が記載されている。 In Patent Documents 1 and 2, a substrate tray made of aluminum is used, a substrate made of pyroelectric high dielectric material is mounted on a substrate electrode, and a substrate is formed by plasma while flowing a cooling gas along the back side of the substrate tray. An etching apparatus and method for etching a film is described.

特許文献１、２に記載のエッチング方法においては、基板トレーの上に載置された基板の上面の周縁をクランプリングで押圧することで、基板及び基板トレーを基板電極の上に保持するようにしていた。 In the etching methods described in Patent Documents 1 and 2, the substrate and the substrate tray are held on the substrate electrode by pressing the peripheral edge of the upper surface of the substrate placed on the substrate tray with a clamp ring. It was.

特許第３６４０３８５号公報Japanese Patent No. 3640385 特許第３６４０３８６号公報Japanese Patent No. 3640386

焦電性を有する強誘電体基板は、温度変化が生じたときに、基板が有する焦電効果（パイロ電子効果）によって歪みが発生する。クランプリングによって基板を基板トレー上に保持する上記特許文献１、２に記載のエッチング方法においては、基板の周縁がクランプリングで拘束されているため、温度変化によってプロセス中に基板が割れる場合が多い。したがって、この種の強誘電体基板を適正にエッチングすることが困難であるという問題がある。 A ferroelectric substrate having pyroelectricity is distorted by a pyroelectric effect (pyroelectronic effect) of the substrate when a temperature change occurs. In the etching methods described in Patent Documents 1 and 2 in which the substrate is held on the substrate tray by the clamp ring, the substrate is often broken during the process due to a temperature change because the periphery of the substrate is restrained by the clamp ring. . Therefore, there is a problem that it is difficult to properly etch this type of ferroelectric substrate.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、プロセス中の基板の割れを抑制することができる強誘電体基板のエッチング方法を提供することにある。 In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a method for etching a ferroelectric substrate that can suppress cracking of the substrate during the process.

本発明の一形態に係る強誘電体基板のエッチング方法は、真空チャンバ内に設置されたステージの上にトレーを介して強誘電体材料でなる基板を載置することを含む。上記トレーの周縁は、クランプ機構によって上記ステージに保持される。上記基板は、当該基板と上記ステージの間に静電力を発生させることで、上記トレー上に保持される。上記トレーは、当該トレーに冷却ガスを接触させることで冷却される。上記基板は、上記真空チャンバ内にプラズマを発生させることでエッチングされる。 A ferroelectric substrate etching method according to an embodiment of the present invention includes placing a substrate made of a ferroelectric material on a stage installed in a vacuum chamber via a tray. The periphery of the tray is held on the stage by a clamp mechanism. The substrate is held on the tray by generating an electrostatic force between the substrate and the stage. The tray is cooled by bringing cooling gas into contact with the tray. The substrate is etched by generating plasma in the vacuum chamber.

本発明の他の形態に係る強誘電体基板のエッチング方法は、真空チャンバ内に設置されたステージの上にトレーを介して強誘電体材料でなる基板を載置することを含む。上記トレーおよび上記基板は、上記ステージに設置された静電チャックによって上記ステージに保持される。上記トレーは、上記トレーに冷却ガスを接触させることで冷却される。上記基板は、上記真空チャンバ内にプラズマを発生させることでエッチングされる。 A method for etching a ferroelectric substrate according to another aspect of the present invention includes placing a substrate made of a ferroelectric material on a stage installed in a vacuum chamber via a tray. The tray and the substrate are held on the stage by an electrostatic chuck installed on the stage. The tray is cooled by bringing cooling gas into contact with the tray. The substrate is etched by generating plasma in the vacuum chamber.

本発明の一実施形態に係る強誘電体基板のエッチング方法は、真空チャンバ内に設置されたステージの上にトレーを介して強誘電体材料でなる基板を載置することを含む。
上記トレーの周縁は、クランプ機構によって上記ステージに保持される。
上記基板は、当該基板と上記ステージの間に静電力を発生させることで、上記トレー上に保持される。
上記トレーは、当該トレーに冷却ガスを接触させることで冷却される。上記基板は、上記真空チャンバ内にプラズマを発生させることでエッチングされる。
上記エッチング方法において、トレー上の基板は、ステージとの間の静電力によって保持される。したがって、基板の位置決めにクランプ機構が不要となるため、プロセス中の温度変化に起因する基板の割れを抑制することが可能となる。これにより、強誘電体基板を適正にエッチングすることが可能となる。 A ferroelectric substrate etching method according to an embodiment of the present invention includes placing a substrate made of a ferroelectric material on a stage installed in a vacuum chamber via a tray.
The periphery of the tray is held on the stage by a clamp mechanism.
The substrate is held on the tray by generating an electrostatic force between the substrate and the stage.
The tray is cooled by bringing cooling gas into contact with the tray. The substrate is etched by generating plasma in the vacuum chamber.
In the etching method, the substrate on the tray is held by an electrostatic force between the stage. Therefore, since a clamping mechanism is not required for positioning the substrate, it is possible to suppress cracking of the substrate due to temperature changes during the process. Thereby, the ferroelectric substrate can be appropriately etched.

上記エッチング方法において、前記静電力は、前記ステージに高周波電力を印加することで前記基板と前記ステージの間に発生させられることができる。
上記高周波電力は、プラズマ中のイオンを基板側へ引き込むバイアス電力として機能させることができる。これにより、基板の保持機能とともにエッチングレートの向上も図れるようになる。 In the etching method, the electrostatic force can be generated between the substrate and the stage by applying high-frequency power to the stage.
The high frequency power can function as a bias power for drawing ions in the plasma toward the substrate. As a result, the etching rate can be improved together with the substrate holding function.

上記エッチング方法において、前記基板は、焦電性の強誘電体材料で構成することができる。
これにより、プロセス時における焦電効果による基板の割れを抑制して、焦電性の強誘電体基板を適正にエッチングすることが可能となる。 In the etching method, the substrate can be made of a pyroelectric ferroelectric material.
As a result, cracking of the substrate due to the pyroelectric effect during the process can be suppressed, and the pyroelectric ferroelectric substrate can be appropriately etched.

本発明の他の実施形態に係る強誘電体基板のエッチング方法は、真空チャンバ内に設置されたステージの上にトレーを介して強誘電体材料でなる基板を載置することを含む。
上記トレーおよび上記基板は、上記ステージに設置された静電チャックによって上記ステージに保持される。
上記トレーは、上記トレーに冷却ガスを接触させることで冷却される。
上記基板は、上記真空チャンバ内にプラズマを発生させることでエッチングされる。
上記エッチング方法において、トレー上の基板は、ステージに設置された静電チャックによって保持される。したがって、基板の位置決めにクランプ機構が不要となるため、プロセス中の温度変化に起因する基板の割れを抑制することが可能となる。これにより、強誘電体基板を適正にエッチングすることが可能となる。 A method for etching a ferroelectric substrate according to another embodiment of the present invention includes placing a substrate made of a ferroelectric material on a stage installed in a vacuum chamber via a tray.
The tray and the substrate are held on the stage by an electrostatic chuck installed on the stage.
The tray is cooled by bringing cooling gas into contact with the tray.
The substrate is etched by generating plasma in the vacuum chamber.
In the etching method described above, the substrate on the tray is held by an electrostatic chuck installed on the stage. Therefore, since a clamping mechanism is not required for positioning the substrate, it is possible to suppress cracking of the substrate due to temperature changes during the process. Thereby, the ferroelectric substrate can be appropriately etched.

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態による強誘電体基板のエッチング方法を実施するためのエッチング装置の概略構成図である。図示するエッチング装置は、ＮＬＤ（磁気中性線放電：magnetic Neutral Loop Discharge）型のプラズマエッチング装置として構成されている。 (First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an etching apparatus for carrying out a ferroelectric substrate etching method according to a first embodiment of the present invention. The illustrated etching apparatus is configured as an NLD (magnetic neutral loop discharge) type plasma etching apparatus.

エッチング装置１１は、真空槽２１を備えている。真空槽２１の内部には、プラズマ形成空間２１ａを含む真空チャンバが形成されている。真空槽２１にはターボ分子ポンプ等の真空ポンプＰが接続され、真空槽２１の内部が所定の真空度に真空排気されている。 The etching apparatus 11 includes a vacuum chamber 21. Inside the vacuum chamber 21, a vacuum chamber including a plasma forming space 21a is formed. A vacuum pump P such as a turbo molecular pump is connected to the vacuum chamber 21, and the inside of the vacuum chamber 21 is evacuated to a predetermined degree of vacuum.

プラズマ形成空間２１ａの周囲は、真空槽２１の一部を構成する筒状壁２２によって区画されている。筒状壁２２は、石英等の透明絶縁材料で構成されている。筒状壁２２の外周側には、第１の高周波電源ＲＦ１に接続されたプラズマ発生用の高周波コイル（アンテナ）２３と、この高周波コイル２３の外周側に配置された三つの磁気コイル群２４（２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ）がそれぞれ配置されている。なお、高周波コイル２３は電場発生手段を構成し、磁気コイル群２４は磁場発生手段を構成している。 The periphery of the plasma forming space 21 a is partitioned by a cylindrical wall 22 that constitutes a part of the vacuum chamber 21. The cylindrical wall 22 is made of a transparent insulating material such as quartz. On the outer peripheral side of the cylindrical wall 22, a plasma generating high-frequency coil (antenna) 23 connected to the first high-frequency power source RF 1 and three magnetic coil groups 24 (on the outer peripheral side of the high-frequency coil 23) 24A, 24B, 24C) are respectively arranged. The high frequency coil 23 constitutes an electric field generating means, and the magnetic coil group 24 constitutes a magnetic field generating means.

磁気コイル２４Ａと磁気コイル２４Ｃにはそれぞれ同一方向に電流が供給され、磁気コイル２４Ｂには他の磁気コイル２４Ａ、２４Ｃと逆方向に電流が供給される。その結果、プラズマ形成空間２１ａにおいて、磁場ゼロとなる磁気中性線２５が環状に連続して形成される。そして、高周波コイル２３により磁気中性線２５に沿って誘導電場（高周波電場）が形成されることで、プラズマ形成空間２１ａに導入されたガスのプラズマが発生する。 A current is supplied to the magnetic coil 24A and the magnetic coil 24C in the same direction, and a current is supplied to the magnetic coil 24B in the opposite direction to the other magnetic coils 24A and 24C. As a result, in the plasma formation space 21a, the magnetic neutral line 25 having a magnetic field of zero is continuously formed in an annular shape. Then, an induction electric field (high-frequency electric field) is formed along the magnetic neutral line 25 by the high-frequency coil 23, thereby generating a plasma of the gas introduced into the plasma forming space 21 a.

特に、ＮＬＤ方式のプラズマエッチング装置においては、磁気コイル２４Ａ〜２４Ｃに流す電流の大きさによって、磁気中性線２５の形成位置および大きさを調整することができる。すなわち、磁気コイル２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃに流す電流をそれぞれＩ_Ａ、Ｉ_Ｂ、Ｉ_Ｃとしたとき、Ｉ_Ａ＞Ｉ_Ｃの場合は磁気中性線２５の形成位置は磁気コイル２４Ｃ側へ下がり、逆に、Ｉ_Ａ＜Ｉ_Ｃの場合は磁気中性線２５の形成位置は磁気コイル２４Ａ側へ上がる。また、中間の磁気コイル２４Ｂに流す電流Ｉ_Ｂを増していくと、磁気中性線２５のリング径は小さくなると同時に、磁場ゼロの位置での磁場の勾配が緩やかになる。これらの特性を利用することで、プラズマ密度分布の最適化を図ることができる。 In particular, in the NLD plasma etching apparatus, the formation position and size of the magnetic neutral wire 25 can be adjusted by the magnitude of the current flowing through the magnetic coils 24A to 24C. That is, when the currents flowing through the magnetic coils 24A, 24B, and 24C are I _A , I _B , and I _C , respectively, when I _A > I _C , the formation position of the magnetic neutral wire 25 is lowered to the magnetic coil 24C side, On the other hand, when I _A <I _C , the formation position of the magnetic neutral wire 25 goes up to the magnetic coil 24A side. Also, when gradually increasing the current I _B flowing through the intermediate magnetic coil 24B, at the same time when the ring diameter of the magnetic neutral line 25 becomes small, it becomes gentle gradient of the magnetic field at the position of the zero magnetic field. By utilizing these characteristics, it is possible to optimize the plasma density distribution.

一方、真空チャンバの内部には、強誘電体材料でなる基板Ｗ及び金属材料でなるトレー２３を支持するステージ２６が設置されている。本実施形態では、基板Ｗとしてニオブ酸リチウム基板が用いられている。ステージ２６は導電体で構成されており、コンデンサ２７を介して第２の高周波電源ＲＦ２に接続されている。 On the other hand, a stage 26 for supporting a substrate W made of a ferroelectric material and a tray 23 made of a metal material is installed inside the vacuum chamber. In this embodiment, a lithium niobate substrate is used as the substrate W. The stage 26 is made of a conductor, and is connected to the second high frequency power supply RF2 via the capacitor 27.

プラズマ形成空間２１ａの上部には、天板２８が設置されている。天板２８の近傍には、真空槽２１の内部にプロセスガスを導入するためのガス導入部材３０が設置されている。エッチング用のガス（エッチャント）としては、例えば、ＳＦ_６、ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、Ｃ_３Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_８、ＮＦ_３等のフッ素含有ガス、あるいは、これらフッ素含有ガスと不活性ガスとの混合ガスを用いることができる。エッチングガスにＣ_３Ｆ_８を用いることにより、比較的高いエッチングレートを得ることができる。 A top plate 28 is installed above the plasma forming space 21a. A gas introduction member 30 for introducing a process gas into the vacuum chamber 21 is installed in the vicinity of the top plate 28. Examples of the etching gas (etchant) include fluorine-containing gases such as SF ₆ , CF ₄ , CHF ₃ , C ₃ F ₈ , C ₄ F ₈ , and NF ₃ , or these fluorine-containing gases and inert gases. The mixed gas can be used. By using C ₃ F ₈ as an etching gas, a relatively high etching rate can be obtained.

図２は、ステージ２６の拡大断面図である。ステージ２６の上面には、トレー３２を位置決めするためのガイドリング３１が設置されている。ガイドリング３１は、例えばアルミナで構成されている。 FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the stage 26. A guide ring 31 for positioning the tray 32 is installed on the upper surface of the stage 26. The guide ring 31 is made of alumina, for example.

トレー３２は、例えばアルミニウムなどの金属材料でなり、その基板Ｗを支持する面内には複数の貫通孔３２ａが形成されている。トレー３２の下面とステージ２６の上面との間には所定の間隙Ｇが形成されている。間隙Ｇには、トレー３２及び基板Ｗを冷却するためのガスが導入される。間隙Ｇに導入された冷却ガスは、トレー３２の下面側から貫通孔３２ａを介して上面側へ至ることで、基板Ｗを冷却する。 The tray 32 is made of, for example, a metal material such as aluminum, and a plurality of through holes 32a are formed in a surface that supports the substrate W. A predetermined gap G is formed between the lower surface of the tray 32 and the upper surface of the stage 26. A gas for cooling the tray 32 and the substrate W is introduced into the gap G. The cooling gas introduced into the gap G reaches the upper surface side from the lower surface side of the tray 32 through the through hole 32a, thereby cooling the substrate W.

冷却ガスにはヘリウム（Ｈｅ）を用いることができる。冷却ガスは、ステージ２６に形成された通路２６ａを介して間隙Ｇへ導入される。通路２６ａは、ステージ２６の軸部を介してマスフローコントローラ３６及びガスボンベ３５に接続されている。マスフローコントローラ３６は、図示しない制御ユニットによって構成される。上記制御ユニットは、基板Ｗのエッチング時、プロセスの全期間にわたって常に同一の流量で冷却ガスを流すように構成されていてもよいし、エッチングの進行に応じて冷却ガスの導入量を変化させるように構成されていてもよい。 Helium (He) can be used as the cooling gas. The cooling gas is introduced into the gap G through a passage 26 a formed in the stage 26. The passage 26 a is connected to the mass flow controller 36 and the gas cylinder 35 via the shaft portion of the stage 26. The mass flow controller 36 is configured by a control unit (not shown). The control unit may be configured to always flow the cooling gas at the same flow rate during the entire process during the etching of the substrate W, or to change the introduction amount of the cooling gas according to the progress of the etching. It may be configured.

トレー３２の上面周縁部はクランプリング３３によって押圧されている。これにより、トレー３２は、ステージ２６の上面に機械的に保持される。クランプリング３３は、クランプ機構の一具体例であり、ステージ２６の上面に対して昇降自在に構成されている。クランプリング３３は、トレー３２の周縁全域にわたって押圧する構成でもよいし、トレー３２の周縁の複数箇所を部分的に押圧する構成でもよい。クランプリング３３は、アルミナ等の絶縁性の金属酸化物材料で構成されることにより、エッチングによる損耗が抑制される。 The peripheral edge of the upper surface of the tray 32 is pressed by the clamp ring 33. Thereby, the tray 32 is mechanically held on the upper surface of the stage 26. The clamp ring 33 is a specific example of a clamp mechanism, and is configured to be movable up and down with respect to the upper surface of the stage 26. The clamp ring 33 may be configured to press over the entire periphery of the tray 32, or may be configured to partially press a plurality of locations on the periphery of the tray 32. Since the clamp ring 33 is made of an insulating metal oxide material such as alumina, wear due to etching is suppressed.

基板Ｗは、ステージ２６と基板Ｗとの間に発生する静電力によって、トレー３２上に保持される。本実施形態では、ステージ２６に第２の高周波電源ＲＦ２の高周波電力を供給することによって、強誘電体でなる基板Ｗに誘電分極を生じさせて、ステージ２６との間に所定の静電力を生じさせる。この静電力は、ステージ２６へ供給される高周波電力の大きさによって変化する。上記高周波電力の大きさは特に限定されず、基板Ｗの大きさ等に応じて適宜設定可能である。例えば、基板Ｗの直径が４インチ（約１０ｃｍ）の場合、８０Ｗ以上４００Ｗ以下のバイアスパワーとすることができる。 The substrate W is held on the tray 32 by an electrostatic force generated between the stage 26 and the substrate W. In the present embodiment, by supplying high-frequency power from the second high-frequency power source RF2 to the stage 26, dielectric polarization occurs in the substrate W made of a ferroelectric material, and a predetermined electrostatic force is generated between the stage 26 and the stage 26. Let This electrostatic force varies depending on the magnitude of the high frequency power supplied to the stage 26. The magnitude of the high-frequency power is not particularly limited, and can be set as appropriate according to the size of the substrate W or the like. For example, when the diameter of the substrate W is 4 inches (about 10 cm), the bias power can be 80 W or more and 400 W or less.

上述のように本実施形態では、基板Ｗは、ステージ２６へ印加されるバイアス電力によってトレー３２及びステージ２６の上面に保持される。これにより、基板Ｗは、クランプリング３３と接触することなく、トレー３２の上に保持される。 As described above, in this embodiment, the substrate W is held on the upper surface of the tray 32 and the stage 26 by the bias power applied to the stage 26. As a result, the substrate W is held on the tray 32 without contacting the clamp ring 33.

次に、以上のように構成されるエッチング装置１１を用いた強誘電体基板のエッチング方法について説明する。 Next, a method for etching a ferroelectric substrate using the etching apparatus 11 configured as described above will be described.

ステージ２６の上面にトレー３２が載置される。トレー３２は、ガイドリング３１のガイド機能によってステージ２６の上面の所定位置に配置される。その後、クランプリング３３によって、トレー３２の上面の周縁部がステージ２６に向けて押圧される。これにより、トレー３２は、ステージ２６の上面に保持される。 A tray 32 is placed on the upper surface of the stage 26. The tray 32 is disposed at a predetermined position on the upper surface of the stage 26 by the guide function of the guide ring 31. Thereafter, the periphery of the upper surface of the tray 32 is pressed toward the stage 26 by the clamp ring 33. As a result, the tray 32 is held on the upper surface of the stage 26.

基板Ｗは、トレー３２の上面に載置される。基板Ｗは、上述のようにしてステージ２６の上面に保持されたトレー３２の上に、図示しない基板搬送ロボットを介して載置することができる。あるいは、基板Ｗが載置されたトレー３２を上記基板搬送ロボットによってステージ２６の上に搬送するようにしてもよい。 The substrate W is placed on the upper surface of the tray 32. The substrate W can be placed on the tray 32 held on the upper surface of the stage 26 as described above via a substrate transport robot (not shown). Alternatively, the tray 32 on which the substrate W is placed may be transferred onto the stage 26 by the substrate transfer robot.

基板Ｗがトレー３２の上に載置された後、第２の高周波電源ＲＦ２からステージ２６へ所定の高周波電力が供給される。これにより、基板Ｗは誘電分極し、金属材料でなるトレー３２を介してステージ２６の上面に吸着される。 After the substrate W is placed on the tray 32, predetermined high frequency power is supplied from the second high frequency power supply RF2 to the stage 26. As a result, the substrate W is dielectrically polarized and is attracted to the upper surface of the stage 26 via the tray 32 made of a metal material.

次に、プラズマ形成空間２１ａ内が所定の真空度に真空排気される。その後、ガス導入部材３０を介してＣ_３Ｆ_８などのエッチングガスが導入される。そして、第１の高周波電源ＲＦ１から高周波コイル２３へ所定の高周波電力が供給されるとともに、磁気コイル群２４へ所定の大きさの電流が供給される。これにより、プラズマ形成空間２１ａに環状の磁気中性線２５が形成されるとともに、この磁気中性線２５に沿って誘導電場（高周波電場）が形成されることで、エッチングガスの放電プラズマが発生される。 Next, the plasma forming space 21a is evacuated to a predetermined degree of vacuum. Thereafter, an etching gas such as C ₃ F ₈ is introduced through the gas introduction member 30. Then, a predetermined high-frequency power is supplied from the first high-frequency power source RF 1 to the high-frequency coil 23 and a current having a predetermined magnitude is supplied to the magnetic coil group 24. As a result, an annular magnetic neutral line 25 is formed in the plasma forming space 21a, and an induction electric field (high-frequency electric field) is formed along the magnetic neutral line 25, thereby generating an etching gas discharge plasma. Is done.

プラズマ中の陽イオンは、ステージ２６へ印加される高周波バイアスを受けて、ステージ２６へ向けて周期的に引き付けられる。その結果、ステージ２６上の基板Ｗは、ステージ２６へ印加される高周波バイアスによってステージ２６上に保持されるとともに、プラズマ中のイオンの照射を受けて表面がエッチングされる。基板Ｗのエッチングには、基板Ｗの全面のエッチングのほか、図示しないエッチングマスクを介してのパターンエッチングが含まれる。 The positive ions in the plasma are periodically attracted toward the stage 26 under a high frequency bias applied to the stage 26. As a result, the substrate W on the stage 26 is held on the stage 26 by the high frequency bias applied to the stage 26, and the surface is etched by irradiation with ions in the plasma. The etching of the substrate W includes not only etching of the entire surface of the substrate W but also pattern etching through an etching mask (not shown).

エッチングプロセス中における基板Ｗの所定温度以上の加熱を抑制するため、基板Ｗは冷却ガスによって冷却される。冷却ガスは、ステージ２６とトレー３２の間の間隙Ｇに所定の流量で導入される。トレー３２は、冷却ガスとの接触により冷却される。また、基板Ｗは、冷却されたトレー３２との接触、及び、トレー３２の貫通孔３２ａを介して導入される冷却ガスとの接触によって、冷却される。 In order to suppress heating of the substrate W above a predetermined temperature during the etching process, the substrate W is cooled by a cooling gas. The cooling gas is introduced into the gap G between the stage 26 and the tray 32 at a predetermined flow rate. The tray 32 is cooled by contact with the cooling gas. Further, the substrate W is cooled by contact with the cooled tray 32 and contact with the cooling gas introduced through the through hole 32 a of the tray 32.

上述のように、本実施形態においては、基板Ｗは、ステージ２６との間で発生する静電力によってステージ２６の上に保持される。これにより、プロセス中に基板温度が変化したとしても、基板Ｗは分極の形態を異ならせて変形することが可能となる。したがって、プロセス中の温度変化に起因する基板Ｗの割れが抑制されて、焦電性を有する強誘電体基板を適正にエッチングすることが可能となる。 As described above, in the present embodiment, the substrate W is held on the stage 26 by the electrostatic force generated between the substrate 26 and the stage 26. Thereby, even if the substrate temperature changes during the process, the substrate W can be deformed with different polarization forms. Accordingly, cracking of the substrate W due to temperature change during the process is suppressed, and it becomes possible to appropriately etch the ferroelectric substrate having pyroelectricity.

図３は、比較例として示す基板の保持構造を示している。図３において、図２と対応する部分については同一の符号が付されている。図３に示す基板保持構造では、クランプリング３３Ａは基板Ｗの上面の周縁部を押圧することで、基板Ｗをトレー３２と共にステージ２６の上面に保持するようにしている。このような基板の保持方法においては、プロセス中に基板温度が変化した場合、クランプリング３３Ａの拘束力に抗して基板Ｗが焦電効果によって変形しようとする。その結果、基板Ｗの割れの発生が回避できなくなる。 FIG. 3 shows a substrate holding structure shown as a comparative example. 3, parts corresponding to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. In the substrate holding structure shown in FIG. 3, the clamp ring 33 </ b> A presses the peripheral edge portion of the upper surface of the substrate W to hold the substrate W together with the tray 32 on the upper surface of the stage 26. In such a substrate holding method, when the substrate temperature changes during the process, the substrate W tends to be deformed by the pyroelectric effect against the restraining force of the clamp ring 33A. As a result, the occurrence of cracks in the substrate W cannot be avoided.

また、ステージ２６へ印加する高周波バイアス（ＲＦ２）のパワーが大きくなるに従い、基板Ｗに対するイオンの入射エネルギーが高まることになる結果、基板Ｗのエッチングレートが向上する。しかしその反面、イオンとの衝突による基板Ｗの加熱量が増加する傾向にある。また、バイアスパワーの増加によって強誘電体基板の有する圧電特性によって基板Ｗの変形量が大きくなる。したがって、基板に作用するバイアス電力の大きさによっては、クランプリング３３Ａによる機械的拘束に起因して基板Ｗに割れが生じ易い。 Further, as the power of the high frequency bias (RF2) applied to the stage 26 increases, the incident energy of ions on the substrate W increases, and as a result, the etching rate of the substrate W improves. However, on the other hand, the heating amount of the substrate W due to collision with ions tends to increase. Further, the amount of deformation of the substrate W increases due to the piezoelectric characteristics of the ferroelectric substrate due to the increase in bias power. Therefore, depending on the magnitude of the bias power acting on the substrate, the substrate W is likely to be cracked due to mechanical restraint by the clamp ring 33A.

図４は、図２に示した本実施形態の基板保持構造と図３に示した比較例の基板保持構造との各々について、ステージ２６へ印加するバイアスパワーと基板の割れの有無の関係を調べた一実験結果を示している。用いた基板サンプルは、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）基板であり、その大きさは４インチ（約１０ｃｍ）とした。 FIG. 4 shows the relationship between the bias power applied to the stage 26 and the presence or absence of cracks in the substrate for each of the substrate holding structure of this embodiment shown in FIG. 2 and the substrate holding structure of the comparative example shown in FIG. One experimental result is shown. The substrate sample used was a lithium niobate (LN) substrate, and its size was 4 inches (about 10 cm).

図４の結果から明らかなように、バイアスパワーが８０Ｗ、１５０Ｗの場合、本実施形態及び比較例のいずれの基板保持構造においても基板の割れは認められなかった。しかし、バイアスパワーが３５０Ｗ以上になると、比較例に係る基板保持構造では基板の割れが認められた。一方、本実施形態の基板保持構造によれば、バイアスパワーを４００Ｗに上昇させても、基板の割れは認められなかった。 As is clear from the results of FIG. 4, when the bias power is 80 W and 150 W, no substrate cracking was observed in any of the substrate holding structures of this embodiment and the comparative example. However, when the bias power was 350 W or more, the substrate was cracked in the substrate holding structure according to the comparative example. On the other hand, according to the substrate holding structure of the present embodiment, no substrate cracking was observed even when the bias power was increased to 400 W.

以上のように、本実施形態によれば、基板Ｗの位置決めにクランプ機構が不要となるため、プロセス中の温度変化に起因する基板の割れを抑制することが可能となる。これにより、強誘電体材料でなる基板Ｗを適正にエッチングすることができるとともに、エッチングレートの向上を図ることが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, the clamping mechanism is not required for positioning the substrate W, so that it is possible to suppress the cracking of the substrate due to the temperature change during the process. As a result, the substrate W made of a ferroelectric material can be properly etched and the etching rate can be improved.

また、本実施形態においては、ステージ２６へ高周波電力を印加し、基板Ｗとステージ２６の間に所定の静電力を発生させることで、基板Ｗをステージ２６の上に吸着、保持するようにしている。この静電力は、基板Ｗの裏面側に導入される冷却ガスの漏れを抑制する機能をも果たす。 In the present embodiment, high-frequency power is applied to the stage 26 and a predetermined electrostatic force is generated between the substrate W and the stage 26 so that the substrate W is attracted and held on the stage 26. Yes. This electrostatic force also functions to suppress leakage of the cooling gas introduced to the back side of the substrate W.

図５は、図２に示した本実施形態の基板保持構造におけるある条件下において測定した冷却ガス（Ｈｅガス）の漏れ量の一例を示している。図５に示したように、ステージ２６へ印加する高周波電力（ＲＦ２）がオフの場合の漏れ量に比べて、当該高周波電力（ＲＦ２）がオンの場合の漏れ量の方が格段に少ないことがわかる。 FIG. 5 shows an example of the amount of cooling gas (He gas) leakage measured under certain conditions in the substrate holding structure of the present embodiment shown in FIG. As shown in FIG. 5, the amount of leakage when the high-frequency power (RF2) is on is significantly smaller than the amount of leakage when the high-frequency power (RF2) applied to the stage 26 is off. Recognize.

（第２の実施の形態）
図６は、本発明の第２の実施の形態による強誘電体基板のエッチング方法を実施するためのエッチング装置の概略構成図である。図において上述の第１の実施の形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。図示するエッチング装置４１は、上述の第１の実施の形態と同様、ＮＬＤ型のプラズマエッチング装置として構成されている。 (Second Embodiment)
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an etching apparatus for carrying out the ferroelectric substrate etching method according to the second embodiment of the present invention. In the figure, portions corresponding to those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The illustrated etching apparatus 41 is configured as an NLD type plasma etching apparatus, as in the first embodiment described above.

本実施の形態では、真空チャンバ２１ａ内に設置されたステージ４２の上にトレー３２を介して強誘電体材料でなる基板Ｗが載置される。トレー３２および基板Ｗは、ステージ４２に設置された静電チャック４３によって上記ステージに保持される。トレー３２は、冷却ガスとの接触によって冷却される。基板Ｗは、プラズマ形成空間２１ａ内にプラズマを発生させることでエッチングされる。 In the present embodiment, a substrate W made of a ferroelectric material is placed on a stage 42 installed in the vacuum chamber 21a via a tray 32. The tray 32 and the substrate W are held on the stage by an electrostatic chuck 43 installed on the stage 42. The tray 32 is cooled by contact with the cooling gas. The substrate W is etched by generating plasma in the plasma forming space 21a.

本実施形態においては、静電チャック４３によって強誘電体基板でなる基板Ｗ及び金属製のトレー３２をステージ４２上に保持するようにしている。これにより、基板Ｗをクランプリング３３によって機械的に保持する構成と異なり、エッチングプロセス中における強誘電体材料でなる基板の割れを効果的に抑制することが可能となる。 In the present embodiment, the electrostatic chuck 43 holds the substrate W made of a ferroelectric substrate and the metal tray 32 on the stage 42. Thereby, unlike the configuration in which the substrate W is mechanically held by the clamp ring 33, it is possible to effectively suppress the cracking of the substrate made of the ferroelectric material during the etching process.

静電チャック４３は単極型でもよいし双極型でもよい。静電チャック４３による基板保持作用を確実にするために、基板Ｗの裏面にアルミニウム等の金属膜を形成するようにしてもよい。 The electrostatic chuck 43 may be a monopolar type or a bipolar type. In order to ensure the substrate holding action by the electrostatic chuck 43, a metal film such as aluminum may be formed on the back surface of the substrate W.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば以上の実施の形態では、強誘電体基板としてニオブ酸リチウム基板を用いたが、これに限られず、タンタル酸リチウム（ＬＴ）基板やチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）基板などの他の強誘電体基板を用いても同様の効果を得ることができる。 For example, in the above embodiment, a lithium niobate substrate is used as the ferroelectric substrate. However, the present invention is not limited to this, and other ferroelectrics such as a lithium tantalate (LT) substrate and a lead zirconate titanate (PZT) substrate are used. Even if a body substrate is used, the same effect can be obtained.

また、以上の実施の形態では、ＮＬＤ型のエッチング装置を例に挙げて説明したが、勿論これに限られず、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）型エッチング装置、ＣＣＰ（容量結合プラズマ）型エッチング装置、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）型エッチング装置などの他のプラズマエッチング装置を用いて本発明を実施してもよい。 In the above embodiment, the NLD type etching apparatus has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, but an ICP (inductively coupled plasma) type etching apparatus, a CCP (capacitive coupling plasma) type etching apparatus, and an ECR. You may implement this invention using other plasma etching apparatuses, such as an (electron cyclotron resonance) type etching apparatus.

さらに、ステージ２６へ直流バイアスを印加することで強誘電体基板を保持することも可能である。 Furthermore, the ferroelectric substrate can be held by applying a DC bias to the stage 26.

本発明の第１の実施の形態において用いられるエッチング装置の概略側断面図である。It is a schematic sectional side view of the etching apparatus used in the 1st Embodiment of this invention. 図１のエッチング装置における要部の拡大図である。It is an enlarged view of the principal part in the etching apparatus of FIG. 比較例に係る基板保持構造を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the board | substrate holding structure which concerns on a comparative example. 本発明の一実施形態に係る基板保持構造と比較例に係る基板保持構造とにおけるステージバイアスパワーと基板の割れの有無との関係を比較して示す一実験結果である。It is one experimental result which compares and shows the relationship between the stage bias power and the presence or absence of a crack of a board | substrate in the board | substrate holding structure which concerns on one Embodiment of this invention, and the board | substrate holding structure which concerns on a comparative example. 本発明の一実施形態に係る基板保持構造におけるステージバイアスの有無と冷却ガスの漏れ量との関係を示す一実験結果である。It is one experimental result which shows the relationship between the presence or absence of a stage bias in the board | substrate holding structure which concerns on one Embodiment of this invention, and the leakage amount of a cooling gas. 本発明の第２の実施の形態において用いられるエッチング装置の概略側断面図である。It is a schematic sectional side view of the etching apparatus used in the 2nd Embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１１、４１エッチング装置
２１真空槽
２１ａプラズマ形成空間
２３高周波コイル
２４磁気コイル群
２５磁気中性線
２６ステージ
３２トレー
３３クランプリング
４２ステージ
４３静電チャック DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 41 Etching apparatus 21 Vacuum chamber 21a Plasma formation space 23 High frequency coil 24 Magnetic coil group 25 Magnetic neutral wire 26 Stage 32 Tray 33 Clamp ring 42 Stage 43 Electrostatic chuck

Claims

A substrate made of a ferroelectric material is placed on a stage placed in a vacuum chamber via a tray,
Holding the periphery of the tray on the stage by a clamping mechanism;
By generating an electrostatic force between the substrate and the stage, the substrate is held on the tray,
Cooling the tray by bringing cooling gas into contact with the tray;
A method for etching a ferroelectric substrate, wherein the substrate is etched by generating plasma in the vacuum chamber.

A method for etching a ferroelectric substrate according to claim 1, comprising:
The method of etching a ferroelectric substrate, wherein the electrostatic force is generated between the substrate and the stage by applying high-frequency power to the stage.

A method for etching a ferroelectric substrate according to claim 2, comprising:
The method for etching a ferroelectric substrate, wherein the substrate is made of a pyroelectric ferroelectric material.

A substrate made of a ferroelectric material is placed on a stage placed in a vacuum chamber via a tray,
Holding the tray and the substrate on the stage by an electrostatic chuck installed on the stage,
Cooling the tray by bringing cooling gas into contact with the tray;
A method for etching a ferroelectric substrate, wherein the substrate is etched by generating plasma in the vacuum chamber.