JP5754083B2 - ドライエッチング装置 - Google Patents

Description

本発明は、エッチング装置に関する。

処理基板（例えば、ガラス、樹脂、金属、シリコンなど）に特定の微細パターンを形成したパターン形成体が広範に用いられている。例えば、半導体デバイス、光学素子、配線回路、記録デバイス（ハードディスクやＤＶＤなど）、医療検査用チップ（ＤＮＡ分析用途など）、ディスプレイパネル、マイクロ流路などが挙げられる。

このようなパターン形成体を形成する方法として、フォトリソグラフィや電子線リソグラフィによって、レジストパターンを形成し、該レジストパターンをエッチングマスクとして、露出された部分の処理基板をドライエッチングすることが提案されている（特許文献１参照）。

ドライエッチングは、真空引きされたチャンバ内にガスを導入し、一定圧力に保持して、チャンバ内に設けられた電極にＲＦ電力を印加することでプラズマを発生させ、生じた活性種であるイオン・ラジカル等の作用により基板の表面をエッチングするものである。

特表平７−５０３８１５号公報

しかしながら、従来のドライエッチング装置では、プラズマ密度は処理基板中心部が高く、外周部が低い特性があり、処理基板中心部と外周部とではエッチング速度に差が生じる（ローディング効果）。前記ローディング効果により、処理基板中心部と外周部とで微細パターンにおいて線幅にばらつきが生じ、微細パターンの面内均一性が損なわれ、寸法精度が低下する。

最終的に所望するパターン形成体はドライエッチング処理により形成されるため、パターン形成体の寸法精度の向上を目指すには、ドライエッチング処理において、基材の処理面側のプラズマ密度の偏りを抑制することが望ましい。

そこで、本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、ローディング効果を抑制することの出来るエッチング装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態は、
真空引きされたチャンバ内で、陽極側電極に対向して設けた陰極側電極上に処理基板を載せて、前記チャンバ内にガスを導入し、一定圧力に保持して、チャンバ内に設けられた電極にＲＦ電力を印加することでプラズマを発生させ、生じた活性種であるイオン・ラジカル等の作用により前記処理基板の表面をエッチングするドライエッチング装置において、
前記処理基板と前記陽極側電極との間に障害物を設け、
前記障害物は前記陽極側電極側に複数の開口部を有し、
前記障害物は前記処理基板の全面を覆っており、
前記障害物は前記陽極側電極側に対向する面が面内の一点を頂点とし周辺部位に向けて傾斜しており、
前記処理基板の中心部ほどガスおよびプラズマが到達するための抵抗を大きくし、前記処理基板面内中心部のプラズマ密度は低減するように、前記複数の開口部でガスおよびプラズマを透過させること
を特徴とするドライエッチング装置である。

また、前記障害物は、メッシュ構造の部材であってもよい。

また、前記障害物は、前記処理基板側に対向する面が平面であってもよい。

また、前記障害物は、前記処理基板側に対向する面が前記陽極側電極側に対向する面に沿って傾斜していてもよい。

また、前記障害物は、前記陽極側電極側に対向する面が面内の一点から周辺部位に向けて直線で結ばれた円錐形状であってもよい。

また、前記障害物は、前記陽極側電極側に対向する面が面内の一点から周辺部位に向けて曲線で結ばれたドーム形状であってもよい。

本発明のエッチング装置は、障害物が、前記陽極側電極側に複数の開口部を有し、前記処理基板の全面を覆っており、前記陽極側電極側に対向する面が面内の一点を頂点とし周辺部位に向けて傾斜していることにより、処理基板面内中心部のプラズマ密度を低減させることが出来る。このため、処理基板において、中心部と外周部のプラズマ密度の偏りを抑制することが出来ることから、ローディング効果を抑制することが出来る。

本発明のエッチング装置の一例を示す概略図である。 本発明のエッチング装置の処理基板近傍の部位を拡大した概略図である。 本発明のエッチング装置における障害物の一例を示す概略図である。 本発明のエッチング装置における障害物の一例を示す概略図である。

以下、本発明のエッチング装置について具体的に説明を行なう。

図１に、本発明のエッチング装置の一例を示す概略図を示す。
図１のエッチング装置では、真空チャンバ１の内部に、陰極側電極３、ステージ７上に配置した処理基板１１、処理基板１１を覆う障害物９、陽極側電極５の順に配置し、真空チャンバ１内にガスを導入するガス導入口１３、真空チャンバ１内からガスを排出するガス排気口１５、陰極側電極３に印加するＲＦ電源１７を設置している。
ガス導入口１３からエッチングガスを導入するとともに、ＲＦ電源１７でプラズマを発生させ、イオンやラジカルなど反応種を励起活性化し、陰極側電極３の上部に載せられた処理基板１１をエッチングする。

図２に、本発明のエッチング装置の処理基板近傍の部位を拡大した概略図を示す。
図２において、陰極側電極２３上のステージ２１に処理基板２５を設置し、処理基板２５の全面を覆うように、障害物１９を設置する。障害物１９には、開口部が形成されており、該開口部でガスおよびプラズマを透過させる。
障害物１９は、陽極側電極側に対向する面が面内の一点を頂点とし周辺部位に向けて傾斜していることから、処理基板２５にガスおよびプラズマが到達するにあたり、処理基板２５の中心部ほどガスおよびプラズマが到達するための抵抗がおおきく、処理基板面内中心部のプラズマ密度は低減する。このため、中心部と外周部のプラズマ密度の偏りを抑制することが出来、ローディング効果を抑制することが出来る。

障害物１９に用いる材料は、エッチングに用いるガスに応じて適宜選択してよい。例えば、アルミ系材質、ガラス系材質、などを用いても良い。また、複数種の材料を組み合わせた複合材料であってもよい。

また、障害物１９は、メッシュ構造の部材を用いても良い。メッシュ構造の部材を用いた場合、陽極側電極側の開口部を面内で均質に設置することが出来、メッシュの厚みを制御することで好適に処理基板２５の中心部に到達するガスおよびプラズマの抵抗を制御することが出来る。

図３に、本発明のエッチング装置における障害物の一例を示す。
図３（ａ）は障害物の上面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示すＡ−Ａ´における障害物の断面図である。図３に示す障害物２７は、開口部２９、３１を備える。図３では、障害物２７は前記陽極側電極側に対向する面が面内の一点から周辺部位に向けて直線で結ばれた円錐形状である。また、障害物２７は、前記処理基板側に対向する面が前記陽極側電極側に対向する面に沿って傾斜している。

図４の左側に、本発明のエッチング装置における障害物の一例を示す。
図４の左上の図は障害物の上面図であり、図４の左下の図は図４左上に示すＡ−Ａ´における障害物の断面図である。図４に示す障害物３３は、開口部３５、３７を備える。図４左の図では、障害物３３は前記陽極側電極側に対向する面が面内の一点から周辺部位に向けて直線で結ばれた円錐形状である。また、障害物２７は、処理基板側に対向する面が平面である。

図４の右側に、本発明のエッチング装置における障害物の一例を示す。
図４の右上は障害物の上面図であり、図４の右下は、図４右上（ａ）に示すＡ−Ａ´における障害物の断面図である。図４右図に示す障害物３９は、開口部４１，４３を備える。図４右図では、障害物は、前記陽極側電極側に対向する面が面内の一点から周辺部位に向けて曲線で結ばれたドーム形状である。また、障害物３９は、前記処理基板側に対向する面が前記陽極側電極側に対向する面に沿って傾斜している。

本発明のエッチング装置によれば、ローディング効果を抑制することが出来ることから、微細パターンを形成したとき寸法精度の面内均一性を高めることが出来る。特にフォトマスクを製造するにあたり、微細パターンの面内均一性が求められることから、本発明のエッチング装置は、フォトマスクの製造に好適に用いることが出来る。一般的にフォトマスクは、ガラス、モリブデン、クロム、タンタル、タングステン、シリコンからなる群から選ばれた一つ以上の材料を含む処理基板をエッチングすることにより製造される。

＜実施例１＞
まず、石英ガラス基板に遮光膜としてクロムが積層されたフォトマスク基板を用意した。

次に、フォトマスク基板の遮光膜側に、レジストを塗布し、電子線露光によりパターン形成し、レジストパターンを形成した。

次に、前記レジストパターンをマスクとして遮光膜のエッチングを行い、遮光膜のパターニングを行なった。このとき、フォトマスク基板を覆うように以下のような障害物を設置した。
障害物半径 ： １５ｃｍ
障害物高さ ： １０ｃｍ
開口部ピッチ ： 隣り合う開口部が３ｍｍピッチで配置
開口部半径 ： 円錐頂点より外周にかけて半径５ｃｍの範囲では開口部半径０．３ｍｍ
それ以降は開口部半径０．５ｍｍ

＜参考例１＞
実施例１と同様に遮光膜のパターニングを行なった。ただし、遮光膜のエッチングに際し、障害物を設置しなかった。

＜評価＞
実施例１では、パターン線幅の面内分布が前記障害物を用いることで、レンジが４．８ｎｍ、３σが３．２ｎｍになった。
また、参考例１では、レンジが７．３ｎｍ、３σが４．５ｎｍであった。
したがって、障害物を設置することにより面内均一性の改善が見られた。

本発明のエッチング装置は微細加工が求められる種々の分野に応用が期待出来る。例えば、インプリントモールド、フォトマスク、半導体デバイス、光学素子（反射防止膜、偏光板）、配線回路（光導波路、デュアルダマシン構造の配線回路など）、パターンドメディア（ハードディスクや光学メディアなど）、医療検査用チップ（ＤＮＡ分析用途など）、ディスプレイ（拡散板、導光板など）、バイオチップ、細胞培養シート、マイクロ流路などの製造工程において好適に利用することが期待出来る。

１・・・真空チャンバ
３、２３・・・陰極側電極
５・・・陽極側電極
７、２１・・・ステージ
９、１９・・・障害物
１１、２５・・・処理基板
１３・・・ガス導入口
１５・・・ガス排気口
１７・・・RF電源
１００・・・開口部

Claims (3)

1. 真空引きされたチャンバ内で、陽極側電極に対向して設けた陰極側電極上に処理基板を載せて、前記チャンバ内にガスを導入し、一定圧力に保持して、チャンバ内に設けられた電極にＲＦ電力を印加することでプラズマを発生させ、生じた活性種であるイオン・ラジカル等の作用により前記処理基板の表面をエッチングするドライエッチング装置において、
   前記処理基板と前記陽極側電極との間に障害物を設け、
   前記障害物は前記陽極側電極側に複数の開口部を有し、
   前記障害物は前記処理基板の全面を覆っており、
   前記障害物は前記陽極側電極側に対向する面が面内の一点を頂点とし周辺部位に向けて傾斜しており、
   前記処理基板の中心部ほどガスおよびプラズマが到達するための抵抗を大きくし、前記処理基板面内中心部のプラズマ密度は低減するように、前記複数の開口部でガスおよびプラズマを透過させる構造であり、
   前記障害物は、前記処理基板側に対向する面が前記陽極側電極側に対向する面に沿って傾斜していること
   を特徴とするドライエッチング装置。
2. 前記障害物は、前記陽極側電極側に対向する面が面内の一点から周辺部位に向けて直線で結ばれた円錐形状であること
   を特徴とする請求項１記載のドライエッチング装置。
3. 前記障害物は、前記陽極側電極側に対向する面が面内の一点から周辺部位に向けて曲線で結ばれたドーム形状であること
   を特徴とする請求項１記載のドライエッチング装置。