JPH11111682A

JPH11111682A - ドライエッチング法

Info

Publication number: JPH11111682A
Application number: JP21936497A
Authority: JP
Inventors: Shingo Kadomura; 新吾門村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-08-14
Filing date: 1997-08-14
Publication date: 1999-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】側壁保護膜を用いることなく、銅薄膜等の基体
の異方性加工を良好に行い得るドライエッチング法を提
供する。【解決手段】ドライエッチング法においては、エッチン
グ装置のチャンバー内に配置された基体載置ステージ上
に基体を載置し、基体の温度を２００乃至３００゜Ｃに
保持した状態で、基体のドライエッチングを行う。基体
載置ステージ１０は、温度調節ジャケット１１と静電チ
ャック１２から構成され、静電チャック１２は、誘電体
部材１３、誘電体部材１３の下側に配設された窒化アル
ミニウム板１５、誘電体部材１３と窒化アルミニウム板
１５との間に配設され、ロウ材にて形成された電極１
４、窒化アルミニウム板１５の下側に配設されたヒータ
１６、並びに、窒化アルミニウム板１５の下側に配設さ
れ、且つ、ヒータ１６の上側及び／又は下側に配設され
た金属板１７Ａ，１７Ｂから構成されていることが好ま
しい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば銅薄膜のド
ライエッチングに適したドライエッチング法に関し、更
に詳しくは、側壁保護膜を用いることなく例えば銅薄膜
を異方性加工することのできるドライエッチング法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年の超ＬＳＩにおいては、数ｍｍ角の
チップに数百万個以上の素子を集積することが要求され
ている。それ故、従来のような平面的な素子の微細化に
よってこのような高集積化を実現することは極めて困難
であり、配線を二重、三重に積み上げる多層配線技術が
不可欠である。一方、素子の高機能化、デバイスの動作
速度の高速化に対する要求も止まるところを知らず、こ
れらの要求を満たす半導体装置プロセス技術の整備が急
がれている。

【０００３】これらの要求を満たす技術の１つとして、
次世代以降の配線材料として銅（Ｃｕ）を用いる技術が
注目されて久しい。銅は、従来から使用されているアル
ミニウム系合金よりも抵抗値が低く、しかもエレクトロ
マイグレーションに対する耐性が高い等、半導体装置の
配線材料として優れた特性を有する。その反面、加工が
難しいことから、その実用化が遅れている。

【０００４】即ち、例えば、半導体基板上に設けられた
絶縁層上に形成された銅薄膜（以下、被処理材と呼ぶ場
合がある）をドライエッチングする場合、一般にドライ
エッチングに用いられるハロゲン系ガスと被処理材との
反応生成物の蒸気圧は低い。尚、以下、ドライエッチン
グを単にエッチングと呼ぶ場合がある。そのため、蒸気
圧の低い反応生成物を気化させるために、被処理材を高
温加熱しながらエッチングを行う必要がある。ここで、
エッチングを行う際には、エッチング装置のチャンバー
内に配置された基体載置ステージ（ウエハステージと呼
ばれる場合がある）上に半導体基板を載置・固定する。
そして、被処理材の加熱は、通常、基体載置ステージに
内蔵されたヒータによって行う。ところが、エッチング
が進行するに従い、被処理材へのプラズマ照射によって
被処理材に大きな入熱があり、その結果、被処理材、更
には半導体基板の温度が大幅に上昇する。そのため、従
来の技術においては、例えば２５０゜Ｃにて被処理材の
エッチングを実施する場合、プラズマ照射による被処理
材の温度上昇が１００゜Ｃであるとすれば、エッチング
開始時、この温度上昇分だけ被処理材の温度を下げた状
態で、即ち、基体載置ステージの設定温度を例えば１５
０゜Ｃに設定した状態で、エッチングを開始している。

【０００５】ところが、このように、被処理材の温度を
下げた状態（例えば１５０゜Ｃ）からエッチングを開始
すると、被処理材のエッチングを開始した後、被処理材
の表面に難エッチ層であるハロゲン化銅層が形成されて
しまう。このような難エッチ層が形成されると、それ以
降、被処理材のエッチングが進行しなくなる。一方、エ
ッチング開始前から半導体基板を設定温度（例えば２５
０゜Ｃ）に保持した場合には、プラズマからの入熱によ
ってエッチング中に被処理材の温度が上昇する。その結
果、被処理材とエッチング用ガスとの間の化学反応は進
行し易くなるものの、エッチングされた被処理材の形状
制御が困難となり、エッチング加工精度が大幅に低下す
るという問題がある。

【０００６】従って、従来の技術においては、被処理材
である銅薄膜のエッチング加工精度の大幅な低下を抑え
るために、ＳｉＣｌ₄にＮ₂を添加したエッチング用ガス
が用いられている。このエッチング用ガスを用いること
によって、ＳｉＣｌ₄とＮ₂との反応生成物であるＳｉ_X
Ｎ_Y系の物質がエッチングされつつある被処理材の側壁
等に堆積し、かかる物質が側壁保護膜として機能する。
これによって、被処理材の異方性加工を行うことができ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このエ
ッチング用ガスを用いたドライエッチング法によれば、
被処理材の異方性加工が実現できる反面、Ｓｉ_XＮ_Y系の
堆積物が被処理材上だけでなく、エッチング装置のチャ
ンバー内にも過剰に堆積する。その結果、この堆積物が
パーティクル源となってしまい、被処理材の加工を損な
う原因となっている。従って、このようなエッチング用
ガスを用いたエッチング法は、現状では、実際の半導体
製造プロセスに用いることが困難である。

【０００８】尚、以上においては、専ら半導体装置の製
造において銅薄膜を配線材料として用いる場合の問題点
を説明したが、上述の問題点を解決し得る技術、即ち、
側壁保護膜を用いるためにパーティクルが発生すること
を防止し得る技術が、種々の材料をドライエッチングす
る分野において強く要求されている。

【０００９】また、被処理材の温度制御を行いながら、
半導体基板上に設けられた絶縁層上に形成された被処理
材をドライエッチングする場合、半導体基板を基体載置
ステージに十分に密着させる必要がある。そのための簡
便な手段としてクランプがあるが、クランプを使用した
場合、クランプと接する部分の被処理材に対するエッチ
ングを行うことができない。また、半導体基板の周辺部
のみにおいて半導体基板を基体載置ステージに押し付け
るため、半導体基板の大口径化に伴い、半導体基板の中
央部と周辺部とでの均一なる基体載置ステージへの密着
が難しいといった問題を有する。

【００１０】半導体基板を基体載置ステージに十分に密
着させる別の手段として、静電チャックがある。この静
電チャックは、文字通り、静電吸着によって半導体基板
を基体載置ステージに吸着するための装置である。即
ち、静電チャックは、通常、基体載置ステージの表面に
設けられた誘電体部材から成り、この誘電体部材に直流
電圧を印加することによって誘電体部材に静電吸着力を
生じさせる。静電チャックを使用すれば、クランプを使
用した場合と異なり、半導体基板の全面を基体載置ステ
ージに確実に密着されることができる。

【００１１】ところで、従来の静電チャックを備えた基
体載置ステージを高温に加熱すると、基体載置ステージ
の線膨張率と誘電体部材の線膨張率との相違に起因し
て、誘電体部材にクラックが発生してしまい、静電チャ
ックとしての機能が失われてしまう。

【００１２】従って、本発明の目的は、側壁保護膜を用
いることなく、例えば銅薄膜といった基体の異方性加工
を良好に行うことのできるドライエッチング法を提供す
ることにある。本発明の更なる目的は、高温にて銅薄膜
といった基体の異方性加工を良好に且つ確実に行うこと
のできるドライエッチング法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明のドライエッチング法は、エッチング装置の
チャンバー内に配置された基体載置ステージ上に基体を
載置し、基体の温度を２００乃至３００゜Ｃ、好ましく
は２３０乃至２７０゜Ｃに保持した状態で、基体のドラ
イエッチングを行うことを特徴とする。

【００１４】このように、基体の温度を２００乃至３０
０゜Ｃに保持した状態で基体のドライエッチングを行え
ば、基体の被エッチング面に、基体とエッチング用ガス
との反応生成物である例えばハロゲン化合物から成る難
エッチ層が形成されず、エッチングの進行が妨げられる
ことがなくなり、エッチング加工精度の低下を抑えるこ
とができる。尚、基体の温度を２００゜Ｃ未満としたの
では、基体の被エッチング面に、基体とエッチング用ガ
スとの反応生成物から成る難エッチ層が形成され、エッ
チングの進行が妨げられる虞がある。一方、基体の温度
が３００゜Ｃを越えると、基体とエッチング用ガスとの
反応速度が早くなりすぎ、エッチングの進行の制御が困
難になる場合がある。

【００１５】本発明のドライエッチング法においては、
ドライエッチングすべき基体として、基板上に設けられ
た絶縁層上に形成された銅薄膜を挙げることができる。
あるいは又、例えばポリイミドフィルム等のプラスチッ
クフィルムである基板上に成膜あるいは積層された銅薄
膜等、半導体装置の製造分野以外の分野における材料を
挙げることができる。基板としては、シリコン半導体基
板、ＧａＡｓ基板等の化合物半導体若しくは半絶縁性基
板、ＳＯＩ構造を有する半導体基板、絶縁性基板を挙げ
ることができる。また、絶縁層しては、ＳｉＯ₂、ＢＰ
ＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳｂＳ
Ｇ、ＮＳＧ、ＳＯＧ、ＬＴＯ（Low Temperature Oxid
e、低温ＣＶＤ−ＳｉＯ₂）、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等の公知
の材料、あるいはこれらの材料を積層したものを例示す
ることができる。

【００１６】銅薄膜をドライエッチングする場合、エッ
チング用ガスとして、Ｃｌ₂ガス、ＨＣｌガス、ＨＢｒ
ガス及びＨＩガスから成る群から選択された少なくとも
１種類のガスを使用することが好ましい。これらのエッ
チング用ガスは、単独で使用することもできるし、混合
して使用することもできる。このようなエッチング用ガ
スを用いることによって、ＳｉＣｌ₄にＮ₂を添加したエ
ッチング用ガスを用いた場合と異なり、側壁保護膜が形
成されることない。従って、エッチング装置のチャンバ
ー内でのパーティクルの発生を抑制することができる。

【００１７】基体載置ステージは、冷却手段に接続され
た温度調節ジャケットと、温度調節ジャケットの表面に
設けられた静電チャックから構成され、静電チャック
は、（Ａ）絶縁材料から成る誘電体部材、（Ｂ）誘電体
部材の下側に配設された窒化アルミニウム板、（Ｃ）誘
電体部材と窒化アルミニウム板との間に配設され、誘電
体部材と窒化アルミニウム板とを固定するためのロウ材
にて形成された電極、（Ｄ）窒化アルミニウム板の下側
に配設されたヒータ、並びに、（Ｅ）窒化アルミニウム
板の下側に配設され、且つ、ヒータの上側及び下側の少
なくとも一方に配設された金属板、から構成されている
形態（以下、第１の形態に係る基体載置ステージと呼ぶ
場合がある）とすることができる。

【００１８】このような形態の基体載置ステージを用い
れば、静電チャックにヒータが一体化されているので、
ヒータによる加熱によって熱が速やかに電極や誘電体部
材を介して誘電体部材に伝わり、これにより誘電体部材
上に載置・保持された基体が速やかに加熱される。ま
た、冷却手段に接続された温度調節ジャケットが静電チ
ャックの下に配設されているので、ヒータによって基体
を速やかに加熱することに加え、温度調節ジャケットに
よって静電チャックを介して基体の温度制御、即ち、基
体の冷却を行うことが可能となる。従って、このような
形態の基体載置ステージを用いることにより、プラズマ
発生の有無に影響されることなく、基体の温度を設定温
度、即ち２００〜３００゜Ｃの範囲内の所定温度に安定
させることが可能となる。

【００１９】あるいは又、基体載置ステージは、静電チ
ャック機能を有し、且つ、温度制御手段を備え、そし
て、（ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系
材料が充填された母材、及び、（ｂ）この母材の表面に
設けられたセラミックス層、から成る複合材料から作製
されていることが好ましい。尚、以下、このような基体
載置ステージを、第２の形態に係る基体載置ステージと
呼ぶ場合がある。この場合、基体載置ステージを電極と
して用い、セラミックス層は静電チャック機能としての
機能を発揮する。

【００２０】ここで、基体載置ステージには温度制御手
段が配設され、この温度制御手段はヒータから構成され
ていることが好ましい。この場合、ヒータは母材の内部
に配設されており、母材の線膨張率をα₁［単位：１０
^-6／Ｋ］としたとき、ヒータを構成する材料の線膨張率
α_H［単位：１０^-6／Ｋ］は（α₁−３）≦α_H≦（α₁＋
３）の関係を満足する形態とすることができる。尚、ヒ
ータを構成する材料とは、母材と接するヒータの部分
（例えば鞘管）を構成する材料を意味する。以下におい
ても同様である。更には、温度制御手段は、母材の内部
に配設された温度制御用熱媒体を流す配管から更に構成
されており、母材の線膨張率をα₁［単位：１０^-6／
Ｋ］としたとき、配管の線膨張率α_P［単位：１０^-6／
Ｋ］は（α₁−３）≦α_P≦（α₁＋３）の関係を満足す
ることが好ましい。一般に、線膨張率αは、物体の長さ
をＬ、０゜Ｃにおける物体の長さをＬ₀、θを温度とし
たとき、α＝（ｄＬ／ｄθ）／Ｌ₀で表すことができ、
単位はＫ^-1（１／Ｋ）であるが、本明細書では、１０^-6
／Ｋを単位として線膨張率を表現している。以下、線膨
張率を説明するとき、単位を省略して説明する場合もあ
る。

【００２１】母材の線膨張率α₁とヒータを構成する材
料や配管の線膨張率α_H，α_Pとがこれらの関係を満足す
ることによって、セラミックス層に損傷が発生すること
を効果的に防止することができる。

【００２２】このような複合材料から基体載置ステージ
を作製することによって、母材はセラミックス部材とア
ルミニウム系材料との中間的な性質を有するものとな
り、例えば線膨張率に関してもこれらの中間的な値に調
整することが可能となる。それ故、母材とセラミックス
層との熱膨張に起因したセラミックス層の損傷発生を回
避でき、複合材料から作製された基体載置ステージを高
温で確実に使用することが可能となる。しかも、母材は
高い熱伝導率を有しているので、基体を効率良く加熱す
ることが可能である。また、このような母材には電圧の
印加は勿論のこと、バイアスの印加も可能となる。しか
も、セラミックス層が設けられているので、金属汚染の
発生防止や、例えばハロゲンガス等のエッチング用ガス
による複合材料の腐蝕発生を防止することができる。

【００２３】尚、このような母材は、例えば、（イ）セ
ラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填
し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系
材料が充填された母材を作製する工程と、（ロ）この母
材の表面にセラミックス層を設ける工程に基づき作製す
ることができる。

【００２４】母材の線膨張率をα₁［単位：１０^-6／
Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α₂［単
位：１０^-6／Ｋ］は（α₁−３）≦α₂≦（α₁＋３）の
関係を満足することが好ましい。これによって、例えば
５００゜Ｃ程度の高温に加熱しても、母材の線膨張率α
₁とセラミックス層の線膨張率α₂の差に起因したセラミ
ックス層の損傷発生をほぼ確実に防止することが可能で
ある。

【００２５】この場合、母材を構成するセラミックス部
材の組成をコージエライトセラミックスとし、母材を構
成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａ
ｌ）及びケイ素（Ｓｉ）とし、セラミックス層を構成す
る材料をＡｌ₂Ｏ₃とすることができる。セラミックス層
を構成する材料には、セラミックス層の線膨張率や電気
特性を調整するために、例えばＴｉＯ₂を添加してもよ
い。尚、（α₁−３）≦α₂≦（α₁＋３）の関係を満足
するように、コージエライトセラミックスとアルミニウ
ム系材料との容積比を決定することが望ましい。あるい
は又、コージエライトセラミックス／アルミニウム系材
料の容積比を、２５／７５乃至７５／２５、好ましくは
２５／７５乃至５０／５０とすることが望ましい。この
ような容積比とすることによって、母材の線膨張率の制
御だけでなく、母材は、純粋なセラミックスの電気伝導
度や熱伝導度よりも金属に近づいた値を有するようにな
り、このような母材には電圧の印加は勿論のこと、バイ
アスの印加も可能となる。尚、アルミニウム系材料を基
準としたとき、アルミニウム系材料には、ケイ素が１２
乃至３５体積％、好ましくは１６乃至３５体積％、一層
好ましくは２０乃至３５体積％含まれていることが、
（α₁−３）≦α₂≦（α₁＋３）の関係を満足する上で
望ましい。尚、実際には、コージエライトセラミックス
から成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウム
（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）が充填され、アルミニウム
（Ａｌ）中にケイ素（Ｓｉ）が含まれているわけではな
いが、アルミニウム系材料におけるアルミニウム（Ａ
ｌ）とケイ素（Ｓｉ）の容積比を表すために、アルミニ
ウム系材料にはケイ素が含まれているという表現を用い
る。以下においても同様である。

【００２６】母材を構成するセラミックス部材の組成を
コージエライトセラミックスとし、母材を構成するアル
ミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）及びケイ
素（Ｓｉ）とする場合、上記の工程（イ）は、容器の中
に多孔質のコージエライトセラミックスを組成としたセ
ラミックス部材を配し、容器内に溶融したアルミニウム
とケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を流し込
み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム
系材料を充填する工程から成ることが好ましい。この場
合、セラミックス部材は、例えば、金型プレス成形法、
静水圧成形法（ＣＩＰ法あるいはラバープレス成形法と
も呼ばれる）、鋳込み成形法（スリップキャスティング
法とも呼ばれる）、あるいは泥漿鋳込み成形法によって
コージエライトセラミックスを成形した後、焼成を行う
ことによって得ることができる。

【００２７】尚、セラミックス部材を、コージエライト
セラミックス粉末を成形した後、焼成することにより作
製することができるが、コージエライトセラミックス粉
末とコージエライトセラミックス繊維との混合物を焼成
することにより作製することが、多孔質のセラミックス
部材を得る上で、また、母材作製の際にセラミックス部
材に損傷が発生することを防ぐ上で、好ましい。この場
合、焼成体におけるコージエライトセラミックス繊維の
割合は、１乃至２０体積％、好ましくは１乃至１０体積
％、一層好ましくは１乃至５体積％であることが望まし
い。また、コージエライトセラミックス粉末の平均粒径
は１乃至１００μｍ、好ましくは５乃至５０μｍ、一層
好ましくは５乃至１０μｍであり、コージエライトセラ
ミックス繊維の平均直径は２乃至１０μｍ、好ましくは
３乃至５μｍであり、平均長さは０．１乃至１０ｍｍ、
好ましくは１乃至２ｍｍであることが望ましい。更に
は、コージエライトセラミックス粉末、あるいは又、コ
ージエライトセラミックス粉末とコージエライトセラミ
ックス繊維との混合物を８００乃至１２００゜Ｃ、好ま
しくは８００乃至１１００゜Ｃにて焼成することが望ま
しい。尚、セラミックス部材の空孔率は２５乃至７５
％、好ましくは５０乃至７５％であることが望ましい。

【００２８】また、容器内に溶融したアルミニウム系材
料を流し込む際のセラミックス部材の温度を５００乃至
１０００゜Ｃ、好ましくは７００乃至８００゜Ｃとし、
容器内に溶融したアルミニウム系材料を流し込む際のア
ルミニウム系材料の温度を７００乃至１０００゜Ｃ、好
ましくは７５０乃至９００゜Ｃとし、高圧鋳造法にてセ
ラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する際に
加える絶対圧を２００乃至１５００ｋｇｆ／ｃｍ²、好
ましくは８００乃至１０００ｋｇｆ／ｃｍ²とすること
が望ましい。

【００２９】あるいは又、母材を構成するセラミックス
部材の組成を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とし、母材を
構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａ
ｌ）とし、セラミックス層を構成する材料をＡｌ₂Ｏ₃と
することができる。セラミックス層を構成する材料に
は、セラミックス層の線膨張率や電気特性を調整するた
めに、例えば、ＴｉＯ₂を添加してもよい。この場合、
（α₁−３）≦α₂≦（α₁＋３）の関係を満足するよう
に、窒化アルミニウムとアルミニウムとの容積比を決定
することが好ましい。あるいは又、窒化アルミニウム／
アルミニウムの容積比を、４０／６０乃至８０／２０、
好ましくは６０／４０乃至７０／３０とすることが望ま
しい。このような容積比にすることによって、母材の線
膨張率の制御だけでなく、母材は、純粋なセラミックス
の電気伝導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値を有す
るようになり、このような母材には電圧の印加は勿論の
こと、バイアスの印加も可能となる。

【００３０】母材を構成するセラミックス部材の組成を
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とし、母材を構成するアル
ミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）とした場
合、前述の工程（イ）は、非加圧金属浸透法に基づき、
窒化アルミニウム粒子から成形されたセラミックス部材
に溶融したアルミニウムを組成としたアルミニウム系材
料を非加圧状態にて浸透させる工程から成ることが好ま
しい。尚、セラミックス部材は、例えば、金型プレス成
形法、静水圧成形法、鋳込み成形法、あるいは泥漿鋳込
み成形法によって成形した後、５００乃至１０００゜
Ｃ、好ましくは８００乃至１０００゜Ｃの温度で焼成を
行うことによって得ることができる。この場合、窒化ア
ルミニウム粒子の平均粒径は１０乃至１００μｍ、好ま
しくは１０乃至５０μｍ、一層好ましくは１０乃至２０
μｍであることが望ましい。

【００３１】セラミックス層は、溶射法にて母材の表面
に形成されており、あるいは又、ロウ付け法にて母材の
表面に取り付けられていることが好ましい。尚、ロウ材
の線膨張率［単位：１０^-6／Ｋ］も、母材の線膨張率を
α₁［単位：１０^-6／Ｋ］としたとき、（α₁−３）以
上、（α₁＋３）以下の範囲内にあることが望ましい。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、発明の実
施の形態（以下、実施の形態と略称する）に基づき本発
明を説明する。

【００３３】（実施の形態１）実施の形態１は、第１の
形態に係る基体載置ステージを組み込んだドライエッチ
ング装置を用いた本発明のドライエッチング法に関す
る。

【００３４】この第１の形態に係る基体載置ステージ
（ウエハステージと呼ばれる場合もある）１０の模式的
な断面図を図１に示す。この基体載置ステージ１０は、
冷却手段に接続された温度調節ジャケット１１と、静電
チャック１２から構成されている。静電チャック１２
は、温度調節ジャケット１１の表面に設けられている。
より具体的には、静電チャック１２は、温度調節ジャケ
ット１１上に固定、密着されている。

【００３５】アルミニウム製の温度調節ジャケット１１
の内部には、温度制御用熱媒体を流すための配管（図示
せず）が設けられている。この配管は、後述する冷却手
段（図１には図示せず）に接続されており、これによっ
て、その上に設けられた静電チャック１２の温度制御が
可能である。

【００３６】略円柱（円盤）状の静電チャック１２は、
絶縁材料から成る誘電体部材１３と、電極１４と、窒化
アルミニウム板１５と、ヒータ１６と、金属板１７Ａ，
１７Ｂから構成されている。

【００３７】略円板状の誘電体部材１３は、熱伝導率の
高い絶縁材料（実施の形態１においては、熱伝導率０．
２３５ｃａｌ／ｃｍ・秒・Ｋを有する窒化アルミニウ
ム）から作製されている。誘電体部材１３の厚さを約
０．２ｍｍとした。誘電体部材１３は、窒化アルミニウ
ム粉末を焼結した焼結体から成る。誘電体部材１３に
は、円板状の側周縁から下方に向かって延在する筒状部
分１３Ａが形成されている。また、円板状の誘電体部材
１３の部分には、誘電体部材１３上に載置・保持された
基体（図示せず）を押し上げるためのプッシャーピン
（図示せず）を誘電体部材１３の頂面上に突出させるた
めの貫通孔１３Ｂが形成されている。更に、誘電体部材
１３の下面の貫通孔１３Ｂの周辺部には、プッシャーピ
ンが電極１４と接しないように、電極１４の厚さと同じ
高さの筒部１３Ｃが形成されている。尚、誘電体部材１
３は、窒化アルミニウム以外にも、例えばサファイア
（熱伝導率：０．１ｃａｌ／ｃｍ・秒・Ｋ）やアルミナ
（熱伝導率：０．０５ｃａｌ／ｃｍ・秒・Ｋ）等のセラ
ミックス材料から作製することもできる。

【００３８】電極１４は、誘電体部材１３と窒化アルミ
ニウム板１５との間に配設され、誘電体部材１３と窒化
アルミニウム板１５とを固定するための厚さ約０．５ｍ
ｍのロウ材から形成されている。ロウ材として、具体的
には、チタン、スズ、アンチモン、マグネシウムから成
る合金等を挙げることができる。電極１４の側端は誘電
体部材１３の筒状部分１３Ａによって覆われている。ま
た、電極１４は、誘電体部材１３の筒部１３Ｃを避けて
設けられている。これによって、筒部１３Ｃを通るプッ
シャーピンと電極１４とは接触しない構造となってい
る。尚、電極１４は、高圧電源（図１には図示せず）に
配線を介して接続されており、電極１４に直流電圧が印
加されると誘電体部材１３が静電吸着力を発揮する。

【００３９】窒化アルミニウム板１５は、誘電体部材１
３の下側に配設されている。窒化アルミニウム板１５
は、実施の形態１においては、電極１４に当接する円盤
部１５Ａと、この円盤部１５Ａの側周縁より下方に向か
って延在した筒状部１５Ｂと、この筒状部１５Ｂの下端
縁より外方に向かって延在する鍔部１５Ｃから構成され
ており、全体が厚さ約２ｍｍに形成されている。窒化ア
ルミニウム板１５は高い熱伝導率（０．２３５ｃａｌ／
ｃｍ・秒・Ｋ）を有するので、窒化アルミニウム板１５
の下に配設されたヒータ１６から、基体載置ステージ１
０上に載置・固定された基体への熱伝導は速やかであ
る。

【００４０】ヒータ１６は、窒化アルミニウム板１５の
下側に配設され、基体載置ステージ１０上に載置・固定
された基体を加熱するために設けられている。ヒータ１
６は、実施の形態１においては、Ｆｅ，Ｃｒ及びＡｌか
ら成る合金であるヒートロイから作製されている。厚さ
約０．１ｍｍの薄膜のヒータ１６の平面形状は螺旋状で
あり、幅は約２〜３ｍｍである。ヒータ１６は、図１に
は図示しない電源に配線を介して接続されており、これ
によって２ｋＷ程度の発熱がなされる。また、螺旋状の
ヒータパターンの間隙には、絶縁材１８が埋め込まれて
いる。これによって、ヒータ１６は、絶縁材１８により
補強された状態の円盤形状を有する。尚、絶縁材１８と
しては、実施の形態１においては窒化アルミニウムを用
いた。

【００４１】円盤状の金属板１７Ａ，１７Ｂは、窒化ア
ルミニウム板１５の下側に配設されており、且つ、ヒー
タ１６の上下両側に配設されている。即ち、隙間に絶縁
材１８が埋め込まれた円盤形状のヒータ１６の上面には
金属板１７Ａが、下面には金属板１７Ｂがそれぞれ貼設
されている。金属板１７Ａ，１７Ｂは、ヒータ１６から
の熱を速やかに基体へと伝えるため、あるいは又、温度
調節ジャケット１１からの熱を速やかに基体へと伝える
ため、熱伝導率の高い金属あるいは合金から作製するこ
とが好ましい。実施の形態１においては、厚さ約２ｍｍ
のモリブデン（Ｍｏ）板を使用した。尚、金属板１７
Ａ，１７Ｂのヒータ１６側の面には、酸化膜等から成る
絶縁被膜（図示せず）が設けられている。これによっ
て、ヒータ１６から金属板１７Ａ，１７Ｂに電流が流れ
ることが防止される。また、上方の金属板１７Ａは窒化
アルミニウム板１５にロウ付けによって接合されてい
る。一方、下方の金属板１７Ｂは温度調節ジャケット１
１にロウ付けによって接合されている。金属板１７Ａ，
１７Ｂのロウ付けに用いられるロウ材としては、具体的
には、電極１４を構成するロウ材と同様に、チタン、ス
ズ、アンチモン、マグネシウムから成る合金等を挙げる
ことができる。金属板１７Ａ，１７Ｂに挟着されたヒー
タ１６は、金属板１７Ａ，１７Ｂと共に、窒化アルミニ
ウム板１５の筒状部１５Ｂ内に隙間なく納められてい
る。

【００４２】尚、静電チャック１２には、前述したよう
に誘電体部材１３上に載置・保持された基体を押し上げ
るためのプッシャーピン（図示せず）が埋設され、更に
は、プッシャーピンを誘電体部材１３の頂面上に突出さ
せあるいは頂面下に埋没させる機構（図示せず）が取り
付けられている。

【００４３】このような構成の実施の形態１の基体載置
ステージ１０にあっては、静電チャック１２とヒータ１
６とが一体化されているので、ヒータ１６による加熱に
よって熱が速やかに電極１４、誘電体部材１３を介し
て、基体載置ステージ１０上に載置・保持された基体に
速やかに伝わり、基体を速やかに加熱することができ
る。また、冷却手段に接続された温度調節ジャケット１
１が静電チャック１２の下に配設されているので、ヒー
タ１６によって基体を速やかに加熱することに加え、温
度調節ジャケット１１によって静電チャック１２を介し
て基体の冷却を行うことができる。

【００４４】しかも、静電チャック１２においては、金
属板１７Ａ，１７Ｂとしてモリブデン板を用いている。
モリブデンの線膨張率は５．７×１０^-6／Ｋであり、誘
電体部材１３や窒化アルミニウム板１５の線膨張率
（５．１×１０^-6／Ｋ）に近い値である。しかも、モリ
ブデンの熱伝導率は０．３７０ｃａｌ／ｃｍ・秒・Ｋで
ある。従って、基体載置ステージ１０が温度変化に伴う
熱ストレスを受けても、この熱ストレスに起因して、誘
電体部材１３や窒化アルミニウム板１５に割れや剥離が
生じることを抑制することができるし、速やかに基体の
加熱・冷却を行うことができる。

【００４５】更に、温度調節ジャケット１１と金属板１
７Ｂとの間、金属板１７Ａと窒化アルミニウム板１５と
の間、更には、窒化アルミニウム板１５と誘電体部材１
３との間を全てロウ付けで接合している。これらのロウ
材の線膨張率を、窒化アルミニウムの線膨張率とモリブ
デンの線膨張率との間の値となるように、あるいは又、
これらに近い値となるように調整することにより、基体
載置ステージ１０の温度変化に伴う熱ストレスの影響を
より確実に緩和することができる。また、特に温度調節
ジャケット１１と金属板１７Ｂとの間、即ち、温度調節
ジャケット１１と静電チャック１２との間をロウ付けに
て接合しているので、温度調節ジャケット１１と静電チ
ャック１２との間の熱交換を速やかに行うことができ、
これにより基体の温度制御性を高めることができる。

【００４６】また、電極１４の側端は、誘電体部材１３
の筒状部分１３Ａによって覆われており、更に、窒化ア
ルミニウム板１５の上面と誘電体部材１３との間におい
ては筒部１３Ｃによってプッシヤーピンと電極１４とは
絶縁されている。それ故、基体載置ステージ１０を例え
ばプラズマエッチング装置によるプラズマエッチング処
理に用いたとき、プラズマによって電極１４にリーク電
流が発生することを確実に防止することができる。

【００４７】このような基体載置ステージ１０を組み込
んだ実施の形態１のドライエッチング装置２０（以下、
エッチング装置と略称する）の概念図を、図２に示す。
エッチング装置２０は、更に、チャンバー２１と、ＲＦ
アンテナ２２，２３と、マルチポール磁石２４を備えて
いる。尚、このエッチング装置２０においては、ドライ
エッチングすべき基体として、シリコン半導体基板４０
上に設けられた絶縁層上に形成された銅薄膜を例にとり
説明する。

【００４８】２つのＲＦアンテナ２２は、チャンバー２
１の上部に設けられた直径３５０ｍｍの円筒状石英菅か
ら成るベルジャー２５の外側を周回して配設され、Ｍ＝
１モードのプラズマを生成するアンテナ形状を有し、マ
ッチングネットワーク２７を介してヘリコン波プラズマ
発生源２８に接続されている。これらのＲＦアンテナ２
２の外側には、内周コイルと外周コイルとから構成され
たソレノイドコイル・アッセンブリ２６が配設されてい
る。このソレノイドコイル・アッセンブリ２６のうち、
内周コイルはヘリコン波の伝搬に寄与し、外周コイルは
生成したプラズマの輸送に寄与する。ＲＦアンテナ２３
は、チャンバー２１の天板１２１（石英製である）の上
にループ状に設置されており、マッチングネットワーク
２９を介して電源３０に接続されている。マルチポール
磁石２４は、チャンバー２１の下部外側に設けられてお
り、エレクトロンがチャンバー２１の側壁にて消失する
ことを抑制するためのカスプ磁場を形成する。

【００４９】チャンバー２１内には、シリコン半導体基
板４０を保持・固定するための基体載置ステージ１０
（図１の（Ａ）参照）が配設されている。更に、チャン
バー２１内のガスを排気するための排気口３１が、真空
ポンプ等の負圧手段（図示せず）に接続されている。基
体載置ステージ１０には、シリコン半導体基板４０への
入射イオンエネルギーを制御するためのバイアス電源３
２が接続され、更には、誘電体部材１３に静電吸着力を
発揮させるための直流電源３３が接続されている。ま
た、基体載置ステージ１０のヒータ１６は、電源３４に
接続されている。更には、シリコン半導体基板４０の温
度を計測するための蛍光ファイバ温度計３７が、エッチ
ング装置２０には備えられている。

【００５０】冷却手段は、配管３５Ａ，３５Ｂ、温度制
御用熱媒体供給装置３６及び制御バルブ３８から構成さ
れている。基体載置ステージ１０の温度調節ジャケット
１１内に配設された配管（図示せず）は、配管３５Ａ，
３５Ｂを介して温度制御用熱媒体供給装置３６に接続さ
れている。温度制御用熱媒体供給装置３６は、フロンガ
ス等の低温（例えば０゜Ｃ）の温度制御用熱媒体（冷
媒）を供給するチラーから構成されている。温度制御用
熱媒体供給装置３６は、温度制御用熱媒体を、配管３５
Ａを介して基体載置ステージ１０の温度調節ジャケット
１１に供給し、配管３５Ｂを介して温度調節ジャケット
１１から送り出された温度制御用熱媒体を受け入れ、更
に、この温度制御用熱媒体を所定温度に冷却する。この
ように、温度制御用熱媒体を温度調節ジャケット１１内
に循環させることによって、基体載置ステージ１０上に
保持・固定されたシリコン半導体基板４０の温度制御を
行うことができる。温度制御用熱媒体供給装置３６に接
続された配管３５Ａには、高温での動作が可能な制御バ
ルブ３８が配設されている。一方、配管３５Ａと配管３
５Ｂとの間のバイパス配管３５Ｃにも制御バルブ３８が
配設されている。そして、このような構成のもと、制御
バルブ３８の開閉度を制御することによって、温度調節
ジャケット１１への温度制御用熱媒体の供給量を制御す
る。基体の冷却の度合いは、温度制御用熱媒体供給装置
３６から供給される温度制御用熱媒体の流量によって制
御される。即ち、基体載置ステージ１０の温度調節ジャ
ケット１１を冷却して基体の温度を所望の温度に調整す
るためには、蛍光ファイバ温度計３７で検知された温度
を制御装置（ＰＩＤコントローラ）３９で検出し、予め
設定された基体の温度との差から、予め実験や計算によ
って決定された供給量となるように、温度制御用熱媒体
の供給量が制御装置３９によって決定される。尚、図２
においては、エッチングガス導入部、ゲートバルブ等の
エッチング装置の細部については、その図示を省略し
た。

【００５１】次に、エッチング装置２０を用いたドライ
エッチング法（具体的にはプラズマエッチング法）を、
図３の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。尚、この
ドライエッチング法においては、主に銅（Ｃｕ）薄膜４
３が基体に相当する。

【００５２】先ず、シリコン半導体基板４０の上に形成
されたＳｉＯ₂から成る下地絶縁層４１の上に、銅薄膜
を形成する。具体的には、先ず、シリコン半導体基板４
０の上に公知の方法で形成された下地絶縁層４１の上
に、密着層としてＴｉＮ膜４２をスパッタ法によって形
成した。続いて、ＴｉＮ膜４２の上にスパッタ法によっ
て基体に相当する銅薄膜４３を形成し、更にその上にＳ
ｉＮ膜を形成し、更に公知のリソグラフィ技術及びエッ
チング技術によってこのＳｉＮ膜をパターニングし、Ｓ
ｉＮ膜から成るマスクパターン４４を形成した。この状
態を、図３の（Ａ）の模式的な一部断面図に示す。

【００５３】次いで、マスクパターン４４を形成したシ
リコン半導体基板４０を図２に示したエッチング装置２
０内の基体載置ステージ１０上に載置し、誘電体部材１
３に静電吸着力を発揮させてシリコン半導体基板４０を
基体載置ステージ１０上に保持・固定した。そして、ヒ
ータ１６の作動及び温度制御用熱媒体を温度調節ジャケ
ット１１に流すことによって基体載置ステージ１０の温
度制御を行い、基体である銅薄膜４３を含むシリコン半
導体基板４０を以下の表１に示す設定温度に調整した。
ここで、シリコン半導体基板４０の加熱調整について
は、静電チャック１２中のヒータ１６によってシリコン
半導体基板４０が２５０゜Ｃを超えるように加熱すると
同時に、この越える分の熱量を相殺するように温度制御
用熱媒体供給装置３６から温度制御用熱媒体（冷媒）を
温度調節ジャケット１１に供給することによって行う。

【００５４】そして、マスクパターン４４をエッチング
用マスクとして、以下の表１に例示する条件にて、銅薄
膜４３及びＴｉＮ膜４２に対してプラズマエッチング処
理を行い、銅薄膜４３から構成された配線を得た。この
状態を、図３の（Ｂ）の模式的な一部断面図に示す。

【００５５】

【表１】エッチングガス：Ｃｌ₂＝１０sccm 圧力：０．１Ｐａ電源２８からのパワー（ＲＦアンテナ２２）：２．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）電源３０からのパワー（ＲＦアンテナ２３）：２．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：３００Ｗシリコン半導体基板温度：２５０゜Ｃ

【００５６】プラズマエッチング処理においては、プラ
ズマの発生によって基体（更にはシリコン半導体基板４
０）に大きな入熱がある。しかしながら、蛍光ファイバ
温度計３７で検知された温度を制御装置（ＰＩＤコント
ローラ）３９で検出し、この検出値に基づいて温度制御
用熱媒体（冷媒）の流量を調整することにより、温度調
節ジャケット１１に送る温度制御用熱媒体（冷媒）を多
くすることによってプラズマ発生によるシリコン半導体
基板４０への入熱分を相殺し、シリコン半導体基板４０
の温度を設定温度に維持した。このように、基体である
銅薄膜４３を含むシリコン半導体基板４０の温度を高精
度で安定させることができたため、エッチングガスとし
てＣｌ₂を単独で用いたにも拘わらず、良好な異方性形
状を有する配線を形成することができ、銅薄膜４３の異
方性加工を良好に行うことができた。

【００５７】尚、従来のヒータ加熱のみによる温度制御
方式では、プラズマからの入熱で１００゜Ｃ近い温度上
昇がシリコン半導体基板に生じるため、このような温度
上昇分を見込んで予め基体載置ステージによる加熱の度
合いを低くしておく必要があった。然るに、実施の形態
１においては、ドライエッチング当初から、シリコン半
導体基板４０を設定温度（２５０゜Ｃ）に調整した状態
でドライエッチング処理を行った。そして、このような
基体載置ステージ１０を用いた温度制御方式において
は、プラズマ発生前から発生後までにかけてのシリコン
半導体基板４０の最大温度上昇分ΔＴを約１０゜Ｃに抑
えることができた。

【００５８】即ち、基体載置ステージ１０を用いた銅薄
膜のプラズマエッチングの例では、従来の技術のよう
に、予め設定温度を低くしておきエッチングを開始する
必要がない。従って、エッチング開始直後に銅薄膜４３
表面に銅の塩化物から成る難エッチ層が形成されること
がなく、エッチングの進行が妨げられるといった不都合
を回避することができた。また、シリコン半導体基板４
０の温度を設定温度にした後、プラズマ発生による入熱
を無視してエッチングを進行させた場合、エッチング進
行の制御が十分に行えずに所望の形状加工が行えなくな
るといった、従来の技術における問題も解消することが
できた。それ故、従来の技術のように、側壁保護膜を形
成するエッチング用ガスを用いる結果、チャンバー２１
内にパーティクルの発生を招くといった不都合をも回避
することができた。

【００５９】銅薄膜のドライエッチング処理において
は、エッチング用ガスとして、Ｃｌ₂以外にも、ＨＣ
ｌ、ＨＢｒ、ＨＩといったガスを単独で若しくは混合し
て用いることができる。ＨＢｒを使用したときの銅薄膜
のドライエッチング条件を、以下の表２に例示する。

【００６０】

【表２】エッチングガス：ＨＢｒ＝１０sccm 圧力：０．１Ｐａ電源２８からのパワー（ＲＦアンテナ２２）：２．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）電源３０からのパワー（ＲＦアンテナ２３）：２．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：３００Ｗシリコン半導体基板温度：２５０゜Ｃ

【００６１】このようなプラズマエッチングにおいて
も、プラズマ発生による基体を含むシリコン半導体基板
４０への入熱分を温度制御用熱媒体（冷媒）の流量調整
によって相殺し、基体を含むシリコン半導体基板４０の
温度を設定温度に維持することができ、良好な異方性形
状の銅薄膜のパターニングを行うことができた。尚、プ
ラズマ発生前から発生後までにかけてのシリコン半導体
基板４０の最大温度上昇分ΔＴを約１０゜Ｃに抑えるこ
とができた。従って、難エッチ層が形成されてエッチン
グの進行が妨げられるといった不都合を回避することが
でき、また、側壁保護膜が形成されるエッチング用ガス
を用いる結果、チャンバー２１内にパーティクルの発生
を招くといった不都合をも回避することができた。

【００６２】このような本発明の基体のドライエッチン
グ法にあっては、基体載置ステージ１０によって基体の
温度を２００〜３００゜Ｃの範囲に保持しつつ基体をド
ライエッチングするので、被エッチング面に例えばハロ
ゲン化合物から成る難エッチ層が形成されない。それ
故、エッチング加工精度の低下を抑えることができ、良
好な異方性形状のパターンを形成することができる。し
かも、側壁保護膜が形成されるエッチング用ガスを用い
る必要がないので、チャンバー２１内にパーティクルが
発生し、これに起因して基体の加工が損なわれるといっ
た問題を解決することもできる。

【００６３】（実施の形態２）実施の形態２は、第２の
形態に係る基体載置ステージを組み込んだドライエッチ
ング装置を用いた本発明のドライエッチング法に関す
る。この基体載置ステージ１０Ａの模式的な断面図を図
４の（Ａ）に示す。この基体載置ステージ１０Ａは複合
材料５１から構成されている。複合材料５１は、セラミ
ックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された
母材５２（温度調節ジャケットに相当する）と、この母
材５２の表面に設けられたセラミックス層５３（実施の
形態１における誘電体部材に相当する）とから成る。母
材５２の形状は円盤である。この基体載置ステージ１０
Ａは、静電チャック機能を有し、且つ、温度制御手段を
備えている。具体的には、誘電体層であるセラミックス
層５３は静電チャック機能を有する。また、母材５２の
内部には温度制御手段が配設され（埋め込まれ）、この
温度制御手段は、ヒータ５４、及び温度制御用熱媒体を
流す配管５５から構成されている。尚、基体載置ステー
ジ１０Ａには、セラミックス層５３上に載置・保持され
た例えばシリコン半導体基板４０を押し上げるためのプ
ッシャーピン（図示せず）が埋設されている。また、こ
のプッシャーピンには、プッシャーピンをセラミックス
層５３の頂面上に突出させあるいは頂面下に埋没させる
機構（図示せず）が取り付けられている。

【００６４】複合材料５１は、コージエライトセラミッ
クスから成るセラミックス部材の組織中に、アルミニウ
ム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）から成るアルミニウム系
材料が充填された母材５２と、この母材の表面に設けら
れたＡｌ₂Ｏ₃から成るセラミックス層５３とから構成さ
れている。また、アルミニウム系材料を基準として、ア
ルミニウム系材料にはケイ素が２０体積％含まれてい
る。ここで、コージエライトセラミックスとは、ＭｇＯ
が約１３重量％、ＳｉＯ₂が約５２重量％、Ａｌ₂Ｏ₃が
約３５重量％となる組成比に調整されたセラミックスで
ある。コージエライトセラミックスの線膨張率は０．１
×１０^-6／Ｋである。

【００６５】セラミックス部材は、コージエライトセラ
ミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混
合物の焼成体（焼結体）であり、この焼成体におけるコ
ージエライトセラミックス繊維の割合を５体積％とし
た。ここで、コージエライトセラミックス粉末の平均粒
径は１０μｍであり、コージエライトセラミックス繊維
の平均直径は５μｍであり、平均長さは２ｍｍである。
セラミックス部材の空孔率は約５０％であり、空孔径は
約１乃至２μｍである。従って、コージエライトセラミ
ックス／アルミニウム系材料の容積比は約１／１であ
る。このような構成の母材５２の線膨張率は、１００〜
３００゜Ｃにおける平均値で、約１０．６×１０^-6／Ｋ
である。即ち、α₁＝１０．６である。また、コージエ
ライトセラミックス／アルミニウム系材料の容積比が約
１／１であるが故に、母材５２は、純粋なセラミックス
の電気伝導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値を有す
る。従って、このような母材５２から作製された基体載
置ステージ１０Ａは、セラミックスのみから作製された
基体載置ステージよりも高い熱伝導性を有する。また、
このような母材５２から作製された基体載置ステージ１
０Ａには、電圧の印加は勿論のこと、バイアスの印加も
可能である。

【００６６】セラミックス層５３を構成する材料を、Ｔ
ｉＯ₂が約２．５重量％添加されたＡｌ₂Ｏ₃とした。厚
さ約０．２ｍｍのセラミックス層５３は、溶射法にて母
材５２の表面に形成されている。このような組成のセラ
ミックス層５３の線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにお
ける平均値で、約９×１０^-6／Ｋである。従って、α₂
は約９であり、セラミックス層５３の線膨張率α₂は
（α₁−３）≦α₂≦（α₁＋３）の関係を満足してい
る。尚、Ａｌ₂Ｏ₃それ自体の線膨張率は約８×１０^-6／
Ｋである。Ａｌ₂Ｏ₃にＴｉＯ₂を約２．５重量％添加す
ることによって、高温領域でのセラミックス層５３の体
積固有抵抗値を１０¹¹Ω／□オーダーに調整することが
できる。これによって、セラミックス層５３は誘電体と
して作用し、静電チャックとしての機能を発揮すること
ができる。このように体積固有抵抗値を調整する理由
は、セラミックス層５３が１０¹¹Ω／□オーダーを越え
ると、静電チャックとして用いた場合にセラミックス層
５３の吸着力が弱くなりすぎ、シリコン半導体基板４０
をセラミックス層５３に充分吸着させることが困難とな
る虞があるからである。一方、セラミックス層５３が１
０¹¹Ω／□オーダーを下回ると、基体載置ステージ１０
を高温で用いた際、セラミックス層５３の抵抗値が更に
低くなり、シリコン半導体基板４０とセラミックス層５
３との界面で電流が生じる虞がある。尚、使用条件によ
るが、一般的には、セラミックス層の体積固有抵抗値を
１０¹¹〜１０¹⁶Ω／□とすることが望ましい。

【００６７】ヒータ５４として、母材５２の面積（底面
積）に応じた大型で大容量のシーズヒータを使用した。
ヒータ５４は、ヒータ本体（図示せず）と、ヒータ本体
の外側に配設されそしてヒータ本体を保護する鞘管（図
示せず）から構成された公知のヒータである。ヒータ５
４は、配線を介して電源３４（図２参照）に接続されて
いる。ヒータ５４の熱膨張は、基体載置ステージ１０Ａ
に影響を与える。従って、母材５２やセラミックス層５
３の線膨張率α₁，α₂に近い値を有する材料を用いるこ
とが好ましい。具体的には、チタンやステンレススチー
ル等、線膨張率が９×１０^-6／Ｋ〜１２×１０^-6／Ｋの
材料から作製された鞘管を用いることが好ましい。即
ち、ヒータ５４を構成する材料（母材５２と接する鞘管
の材料）の線膨張率α_H［単位：１０^-6／Ｋ］は、（α₁
−３）≦α_H≦（α₁＋３）の関係を満足することが好ま
しい。尚、ヒータ５４の本体の線膨張率は、基体載置ス
テージ１０Ａに影響を与えることがないので、特に制限
されない。

【００６８】基体載置ステージ１０Ａの母材５２内に配
設された配管５５は、配管３５Ａ，３５Ｂ介して温度制
御用熱媒体供給装置３６（図２参照）に接続されてい
る。そして、金属あるいは合金から作製されている。温
度制御用熱媒体供給装置３６から供給された温度制御用
熱媒体を基体載置ステージ１０Ａ内の配管５５に流すこ
とによって、基体載置ステージ１０Ａの温度制御を行う
ことができる。配管５５の熱膨張も、基体載置ステージ
１０Ａに影響を与える。従って、母材５２やセラミック
ス層５３の線膨張率α₁，α₂に近い値を有する材料を用
いることが好ましい。具体的には、チタンやステンレス
スチール等、線膨張率が９×１０^-6／Ｋ〜１２×１０^-6
／Ｋの材料から作製された配管５５を用いることが好ま
しい。即ち、配管５５を構成する材料の線膨張率α
_P［単位：１０^-6／Ｋ］は、（α₁−３）≦α_P≦（α₁＋
３）の関係を満足することが好ましい。

【００６９】温度制御用熱媒体供給装置３６は、フロン
ガス等の低温（例えば０゜Ｃ）の温度制御用熱媒体（冷
媒）を、配管３５Ａを介して基体載置ステージ１０Ａの
配管５５に供給し、配管３５Ｂを介して配管５５から送
り出された温度制御用熱媒体を受け入れ、更に、この温
度制御用熱媒体を所定温度に冷却する。このように、温
度制御用熱媒体を配管５５内に循環させることによっ
て、基体載置ステージ１０Ａ上に保持・固定された基体
の温度制御を行うことができる。温度制御用熱媒体供給
装置３６に接続された配管３５Ａには、高温での動作が
可能な制御バルブ３８が配設されている。一方、配管３
５Ａと配管３５Ｂとの間のバイパス配管３５Ｃにも制御
バルブ３８が配設されている。そして、このような構成
のもと、制御バルブ３８の開閉度を制御することによっ
て、配管５５への温度制御用熱媒体の供給量を制御す
る。また、蛍光ファイバ温度計３７で検知された温度を
制御装置（ＰＩＤコントローラ）３９で検出し、予め設
定された基体の温度との差から、予め実験や計算によっ
て決定された供給量となるように、温度制御用熱媒体の
供給量が制御装置３９によって決定される。

【００７０】図４の（Ａ）に示した基体載置ステージ１
０Ａにおいては、基体の設定温度にも依るが、通常は、
ヒータ５４による加熱によって主たる温度制御がなされ
る。そして、温度制御用熱媒体による基体載置ステージ
１０Ａの温度制御は、基体の温度安定のための補助的な
温度制御である。即ち、プラズマエッチング処理等を行
った場合、プラズマからの入熱を基体、更にはシリコン
半導体基板４０が受ける結果、ヒータ５４による加熱だ
けでは基体を設定温度に維持しておくことが困難とな
る。このような場合、ヒータ５４の加熱に加えて、基体
を設定温度に保つべくプラズマからの入熱を相殺するよ
うに設定温度より低い温度（例えば０゜Ｃ）の温度制御
用熱媒体を配管５５に流す。これによって、基体を設定
温度に安定させることができる。

【００７１】複合材料５１によって構成される基体載置
ステージ１０Ａの作製方法を、以下、説明する。複合材
料５１は、（イ）セラミックス部材の組織中にアルミニ
ウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中
にアルミニウム系材料が充填された母材を作製する工程
と、（ロ）母材の表面にセラミックス層を設ける工程か
ら作製される。実施の形態２においては、この工程
（イ）は、容器の中に多孔質のコージエライトセラミッ
クスを組成としたセラミックス部材を配し、容器内に溶
融したアルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウ
ム系材料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材
中にアルミニウム系材料を充填する工程から成る。

【００７２】多孔質のコージエライトセラミックスを組
成としたセラミックス部材は、セラミックス部材を作製
する際の焼結過程において多孔質化される。実施の形態
２においては、多孔質のコージエライトセラミックスと
して、コージエライトセラミックス粉体とコージエライ
トセラミックス繊維とを焼結して得られる焼結体である
多孔質のコージエライトセラミックス・ファイバーボー
ド（以下、ファイバーボードと略称する）を用いた。一
般的な粉体焼結セラミックスが約１２００゜Ｃで高温焼
結されるのに対して、ファイバーボードは約８００゜Ｃ
で低温焼結されたものであり、コージエライトセラミッ
クス繊維の周りにコージエライトセラミックス粉体がバ
インダーを介して密着するように焼結され、多孔質化さ
れている。従って、例えば、コージエライトセラミック
ス粉体とコージエライトセラミックス繊維との容積比を
変えることによって、得られる多孔質のコージエライト
セラミックスを組成としたセラミックス部材の空孔率や
空孔径を調整することが可能である。

【００７３】基体載置ステージ１０Ａを作製するには、
先ず、所定の円盤形状に成形された第１のファイバーボ
ードを用意する。尚、第１のファイバーボードには、ヒ
ータ５４を配設するための溝を加工しておく。また、第
１のファイバーボードとは別の第２のファイバーボード
を用意する。この第２のファイバーボードには、配管５
５を配設するための溝を加工しておく。そして、容器
（鋳型）の底部に第１のファイバーボードを配し、更
に、第１のファイバーボードに設けられた溝内にヒータ
５４を配置する。次に、第１のファイバーボード上に第
２のファイバーボードを乗せ、第２のファイバーボード
に設けられた溝内に配管５５を配置する。そして、更
に、この第２のファイバーボード上に第３のファイバー
ボードを乗せる。尚、これらのファイバーボードには、
プッシャーピン等を埋設するための孔を予め加工してお
く。

【００７４】次いで、これらのファイバーボードから成
るセラミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱してお
き、続いて、容器（鋳型）内に約８００〜８５０゜Ｃに
加熱して溶融状態としたアルミニウム系材料（Ａｌ８０
体積％−Ｓｉ２０体積％）を流し込む。そして、容器
（鋳型）内に約１トン／ｃｍ²の高圧を加える高圧鋳造
法を実行する。その結果、多孔質のファイバーボードに
は、即ち、セラミックス部材の組織中には、アルミニウ
ム系材料が充填される。そして、アルミニウム系材料を
冷却・固化させることによって、母材５２が作製され
る。

【００７５】次いで、母材５２の上面、即ち、ヒータ側
の面を研磨する。その後、この研磨面に、Ａｌ₂Ｏ₃にＴ
ｉＯ₂を約２．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混
合粉末を真空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化
させる。これによって、体積固有抵抗値が１０¹¹Ω／□
オーダーの厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層５３を溶
射法にて形成することができる。尚、セラミックス層５
３の形成の前に、溶射下地層として例えばアルミニウム
を約５重量％含んだニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）を
溶射しておき、この溶射下地層上にセラミックス層５３
を溶射法にて形成してもよい。

【００７６】このようにして得られた基体載置ステージ
１０Ａは、多孔質のコージエライトセラミックス・ファ
イバーボードから成るセラミックス部材にＡｌ８０体積
％−Ｓｉ２０体積％のアルミニウム系材料を充填して得
られた母材（温度調節ジャケット）５２によって構成さ
れており、母材５２の線膨張率α₁はセラミックス層５
３の線膨張率α₂に近い値となっている。従って、基体
載置ステージ１０Ａの加熱・冷却による母材５２とセラ
ミックス層５３の伸縮の度合いは殆ど同じである。それ
故、これらの材料間の線膨張率α₁，α₂の差に起因し
て、高温加熱時や、高温から常温に基体載置ステージ１
０Ａを戻したときに、セラミックス層５３に割れ等の損
傷が発生することを確実に回避することができる。

【００７７】また、基体載置ステージ１０の作製方法に
あっては、特に、多孔質のコージエライトセラミックス
・ファイバーボードを用いているが、高圧鋳造時にアル
ミニウム系材料がその空孔内に入り込む際の衝撃にファ
イバーボードは耐え得る。その結果、ファイバーボード
に割れが生じることを抑制することができる。即ち、通
常の粉末焼結法によって得られる多孔質のコージエライ
トセラミックスから成るセラミックス部材においては、
高圧鋳造時に割れが起こり易い。然るに、多孔質のコー
ジエライトセラミックス・ファイバーボードを用いるこ
とによって、高圧鋳造時におけるセラミックス部材の割
れ発生を抑えることができる。

【００７８】そして、高圧鋳造時にファイバーボードに
割れ等が発生することを回避できるので、母材の表面に
設けられたセラミックス層にクラック等の損傷が生じる
ことを一層確実に防止することができる。即ち、ファイ
バーボードに割れが発生したとしても、ファイバーボー
ドから成るセラミックス部材の組織中にアルミニウム系
材料を充填したとき、アルミニウム系材料が一種の接着
材として働く結果、母材を得ることはできる。しかしな
がら、このようにして得られた母材においては、ファイ
バーボードに発生した割れ等の隙間にアルミニウム系材
料から成る層が形成されてしまう。その結果、母材の表
面に設けられたセラミックス層が、基体載置ステージ１
０Ａの使用時、温度変化に追従できなくなり、セラミッ
クス層に割れが生じ易くなる。つまり、セラミックス層
は、粒径が約１０μｍの混合粉末が溶射されそして母材
と同化されているので、ファイバーボードにおける１〜
２μｍの空孔内に充填されたアルミニウム系材料そのも
のの熱膨張からは殆ど影響を受けない。しかしながら、
ファイバーボードの割れた部分の隙間に存在するアルミ
ニウム系材料から成る層は、セラミックス層を形成する
粒子の径より大きい長さや幅を有する。従って、アルミ
ニウム系材料から成るかかる層の熱膨張によるセラミッ
クス層への影響は無視できないものとなり、セラミック
ス層５３に割れが発生する確率が高くなる。

【００７９】また、セラミックス層を母材上に溶射法に
て形成するので、母材とセラミックス層とがより一層一
体化する。これによって、母材とセラミックス層との間
の応力緩和が図れると共に、母材からセラミックス層へ
の熱伝導が速やかとなり、基体載置ステージ１０Ａを構
成するセラミックス層に保持・固定された基体（あるい
はシリコン半導体基板）の温度制御を迅速に且つ確実に
行うことが可能となる。

【００８０】この基体載置ステージ１０を用いた本発明
のドライエッチング法は、実施の形態１にて説明した方
法と実質的には同様とすることができるので、詳細な説
明は省略する。銅薄膜のドライエッチング条件を、以下
の表３に例示する。

【００８１】

【表３】エッチングガス：Ｃｌ₂＝１０sccm 圧力：０．１Ｐａ電源２８からのパワー（ＲＦアンテナ２２）：１．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）電源３０からのパワー（ＲＦアンテナ２３）：１．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス：３００Ｗシリコン半導体基板温度：２３０゜Ｃ

【００８２】尚、図４の（Ｂ）の模式的な断面図に示す
ように、基体載置ステージ１０Ｂにおいては、セラミッ
クス層を溶射法でなくロウ付け法によって母材５２の表
面に設けてもよい。この場合には、焼結法にて作製され
たＡｌ₂Ｏ₃製セラミックス板から成るセラミックス層５
６を、例えば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇ
ｅ系のロウ材５７を用いたロウ付け法にて母材５２の表
面に取り付ければよい。また、場合によっては、図４の
（Ｃ）の模式的な断面図に示す基体載置ステージ１０Ｃ
のように、配管５５を省略してもよい。更には、ヒータ
を母材５２に埋設する代わりに、母材の下面に取り付け
てもよい。あるいは又、図６の（Ａ）に示すと同様に、
母材５２の下面に、例えばＰＢＮヒータ（パイロリティ
ック・ボロン・ナイトライド・パイロリティック・グラ
ファイト・ヒータ）を取り付けてもよい。

【００８３】（実施の形態３）実施の形態３は、実施の
形態２の変形である。実施の形態３が実施の形態２と相
違する点は、複合材料における母材を構成するセラミッ
クス部材の組成を窒化アルミニウム（ＴｉＮ）とし、母
材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム
（Ａｌ）とした点にある。

【００８４】実施の形態３における基体載置ステージ１
０Ｄの模式的な断面図を、図６の（Ａ）に示す。この基
体載置ステージ１０Ｄも複合材料５１Ａから構成されて
いる。この複合材料５１Ａは、セラミックス部材の組織
中にアルミニウム系材料が充填された母材５２Ａ（温度
調節ジャケットに相当する）と、この母材５２Ａの表面
に設けられたセラミックス層５３Ａ（実施の形態１にお
ける誘電体部材に相当する）とから成る。母材５２Ａの
形状は円盤である。また、実施の形態２と異なり、母材
５２Ａの底面には、ＰＢＮヒータから成るヒータ５４Ａ
が取り付けられている。

【００８５】実施の形態３においては、母材５２Ａを構
成するセラミックス部材の組成を窒化アルミニウム（Ａ
ｌＮ）とした。尚、窒化アルミニウムの線膨張率は５．
１×１０^-6／Ｋであり、熱伝導率は０．２３５ｃａｌ／
ｃｍ・秒・Ｋである。また、母材を構成するアルミニウ
ム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）とした。（α₁
−３）≦α₂≦（α₁＋３）の関係を満足するように窒化
アルミニウムとアルミニウムとの容積比は決定されてお
り、具体的には、窒化アルミニウム／アルミニウムの容
積比は７０／３０である。尚、母材５２Ａの線膨張率
は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で８．７×１０
^-6／Ｋである。即ち、α₁は８．７である。セラミック
ス層５３Ａを構成する材料を、ＴｉＯ₂が約２．５重量
％添加されたＡｌ₂Ｏ₃とした。セラミックス層５３Ａ
は、溶射法にて母材５２Ａの表面に形成されている。Ａ
ｌ₂Ｏ₃にＴｉＯ₂を添加することによって、その線膨張
率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で約９×１０
^-6／Ｋ（α₂＝約９）となり、母材５２Ａの線膨張率α₁
とほぼ同じ値となる。これによって、母材５２Ａの高温
加熱などによる温度変化によってもセラミックス層５３
Ａに割れ等の損傷が発生することを効果的に防止し得
る。また、Ａｌ₂Ｏ₃にＴｉＯ₂を添加することにより、
セラミックス層５３Ａの体積固有抵抗値を１０¹¹Ω／□
のオーダーに調整することができる。これによって、セ
ラミックス層５３Ａが静電チャックとしての機能を効果
的に発揮する。即ち、基体載置ステージ１０Ａの母材５
２Ａに配線（図示せず）を介して直流電圧を電源から印
加すれば、母材５２Ａを電極として用いることができ、
セラミックス層５３Ａが静電チャックとして機能する。
尚、この基体載置ステージ１０Ａには、セラミックス層
５３Ａ上に載置・保持された例えばシリコン半導体基板
を押し上げるためのプッシャーピン（図示せず）が埋設
されている。また、このプッシャーピンには、プッシャ
ーピンをセラミックス層５３Ａの頂面上に突出させある
いは頂面下に埋没させる機構（図示せず）が取り付けら
れている。

【００８６】実施の形態３におけるヒータ５４Ａは、約
４００゜Ｃまでの加熱が可能なＰＢＮヒータである。ヒ
ータ５４Ａを母材５２Ａの外側表面に取り付けることに
より、母材５２Ａを常温から約４００゜Ｃまでの範囲内
で温度制御することが可能となる。

【００８７】複合材料５１Ａによって構成される基体載
置ステージ１０Ｄの作製方法を、以下、説明する。複合
材料５１Ａは、基本的には、実施の形態２と同様に、
（イ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料
を充填し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニ
ウム系材料が充填された母材を作製する工程と、（ロ）
母材の表面にセラミックス層を設ける工程から作製され
る。実施の形態３においては、この工程（イ）は、非加
圧金属浸透法に基づき、窒化アルミニウム粒子から成形
されたセラミックス部材に溶融したアルミニウムを組成
としたアルミニウム系材料を非加圧状態にて浸透させる
工程から成る。

【００８８】具体的には、平均粒径１０μｍのＡｌＮ粒
子を泥漿鋳込み成形法にて成形した後、約１０００゜Ｃ
の温度で焼成（焼結）を行うことによって、ＡｌＮ粒子
を成形したプリフォームであるセラミックス部材を作製
した。そして、このセラミックス部材を約８００゜Ｃに
予備加熱しておき、約８００゜Ｃに加熱して溶融したア
ルミニウムを非加圧でセラミックス部材に浸透させる。
これによって、ＡｌＮ７０体積％−Ａｌ体積３０％の構
成の母材５２Ａを作製することができる。次いで、母材
５２Ａを成形加工して円盤状とする。次いで、このよう
にして得られた母材５２Ａの頂面を研磨する。その後、
この研磨面に、Ａｌ₂Ｏ₃にＴｉＯ₂を約２．５重量％混
合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真空溶射法によっ
て溶融状態で吹き付け、固化させる。その後、母材５２
Ａの下面、即ちセラミックス層５３Ａが設けられた面と
反対側の面にＰＢＮヒータから成るヒータ５４Ａを取り
付け、基体載置ステージ１０Ｄを得る。尚、セラミック
ス層５３Ａの形成の前に、溶射下地層として例えばアル
ミニウムを約５重量％含んだニッケル（Ｎｉ−５重量％
Ａｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上にセラミック
ス層５３Ａを溶射法にて形成してもよい。

【００８９】このようにして作製された基体載置ステー
ジ１０Ｄにあっては、セラミックス層５３Ａの線膨張率
α₂が母材５２Ａの線膨張率α₁とほぼ同じ値となってい
る。それ故、母材５２Ａの高温加熱などによる温度変化
によっても、セラミックス層５３Ａに割れ等の損傷は発
生しない。また、窒化アルミニウムとアルミニウムとの
容積比を調整することによって、更には、必要に応じ
て、Ａｌ₂Ｏ₃から成るセラミックス層５３ＡにおけるＴ
ｉＯ₂の添加率を調整することによって、母材５２Ａの
線膨張率α₁とセラミックス層５３Ａの線膨張率α₂を、
（α₁−３）≦α₂≦（α₁＋３）の関係を満足する関係
とすることができる。その結果、基体載置ステージ１０
Ｄの温度変化に起因するセラミックス層５３Ａの割れ等
の損傷発生を、効果的に防止することができる。

【００９０】また、セラミックス層５３Ａを母材５２Ａ
上に溶射法にて形成するので、母材５２Ａとセラミック
ス層５３Ａとがより一層一体化する。これによって、母
材５２Ａとセラミックス層５３Ａとの間の応力緩和が図
れると共に、母材５２Ａからセラミックス層５３Ａへの
熱伝導が速やかとなる。

【００９１】複合材料５１Ａによって構成される基体載
置ステージ１０Ｄを備えた実施の形態３のエッチング装
置２０Ａは、図５に概念図を示すように、配管３５Ａ等
及びこれに関連する設備を除き、実質的には実施の形態
１にて説明したドライエッチング装置と同様とすること
ができるので、詳細な説明は省略する。また、実施の形
態３におけるドライエッチング装置を用いたドライエッ
チング法は、実質的には、実施の形態２にて説明したド
ライエッチング法と同様とすることができるので、詳細
な説明は省略する。尚、基体載置ステージ１０Ｄの温度
制御は、蛍光ファイバ温度計３７で検知された温度を制
御装置（ＰＩＤコントローラ）３９で検出し、ヒータ５
４Ａへ電力を供給するための電源３４を制御することに
よって行うことができる。

【００９２】尚、図６の（Ｂ）の模式的な断面図に示す
ように、基体載置ステージ１０Ｅにおいては、セラミッ
クス層を溶射法でなくロウ付け法によって母材５２Ａの
表面に設けてもよい。この場合には、焼結法にて作製さ
れたＡｌ₂Ｏ₃製セラミックス板から成るセラミックス層
５６Ａを、例えば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ
−Ｇｅ系のロウ材５７Ａを用いたロウ付け法にて母材５
２Ａの表面に取り付ければよい。あるいは又、実施の形
態２における基体載置ステージと同様に母材に配管を埋
設してもよい。

【００９３】この基体載置ステージ１０Ｄを用いた本発
明のドライエッチング法は、実施の形態１にて説明した
方法と実質的には同様とすることができるので、詳細な
説明は省略する。銅薄膜のドライエッチング条件は、例
えば表３に例示した条件と同様とすることができる。

【００９４】以上、発明の実施の形態に基づき本発明を
説明したが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。発明の実施の形態においては、基体を２５０゜Ｃあ
るいは２３０゜Ｃに設定してドライエッチングを行った
が、本発明のドライエッチング法においては、基体の温
度を２００〜３００゜Ｃの範囲内とすればよい。また、
エッチング用ガスとしてＣｌ₂及びＨＢｒを用いた例を
示したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、
例えばＨＣｌやＨＩ、更には、これらの混合ガスを用い
ることもできる。また、発明の実施の形態にて説明した
ドライエッチング装置の構造は例示であり、適宜設計変
更することができるし、発明の実施の形態にて説明した
各種の加工条件も例示であり、適宜変更することができ
る。更には、複合材料の組成、コージエライトセラミッ
クス・ファイバーボードの物性も例示であり、適宜変更
することができる。

【００９５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明のドライ
エッチング法は、基体載置ステージによって基体の温度
を２００〜３００゜Ｃの範囲に保持しつつ基体をエッチ
ングするので、ドライエッチング処理の際、被エッチン
グ面に例えばハロゲン化合物から成る難エッチ層が形成
されない。それ故、基体のエッチング加工精度の低下を
抑えることができ、良好な異方性形状を有する基体パタ
ーンを形成することができる。しかも、側壁保護膜が形
成されるエッチング用ガスを用いる必要がないので、エ
ッチング装置のチャンバー内にパーティクルが発生する
こともなく、基体の加工が損なわれるといった不都合を
回避することもできる。従って、このように基体の加工
を良好に行えることから、本発明のドライエッチング法
を例えばＬＳＩにおける多層配線構造の形成に適用する
ことにより、配線の低抵抗化や耐エレクトロマイグレー
ション性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の形態に係る基体載置ステージの模式的な
断面図である。

【図２】図１に示した基体載置ステージを組み込んだ発
明の実施の形態１におけるドライエッチング装置の概念
図である。

【図３】発明の実施の形態１のドライエッチング法を説
明するための半導体基板等の模式的な一部断面図であ
る。

【図４】第２の形態に係る基体載置ステージの模式的な
断面図である。

【図５】図６に示す基体載置ステージを組み込んだ発明
の実施の形態３におけるドライエッチング装置の概念図
である。

【図６】第３の形態に係る基体載置ステージの模式的な
断面図である。

【符号の説明】

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ・・・
基体載置ステージ、１１・・・温度調節ジャケット、１
２・・・静電チャック、１３・・・誘電体部材、１３Ａ
・・・筒状部分、１３Ｂ・・・貫通孔、１３Ｃ・・・筒
部、１４・・・電極、１５・・・窒化アルミニウム板、
１５Ａ・・・円盤部、１５Ｂ・・・筒状部、１５Ｃ・・
・鍔部、１６・・・ヒータ、１７Ａ，１７Ｂ・・・金属
板、１８・・・絶縁材、２０，２０Ａ・・・ドライエッ
チング装置、２１・・・チャンバー、１２１・・・チャ
ンバーの天板、２２，２３・・・ＲＦアンテナ、２４・
・・マルチポール磁石、２５・・・ベルジャー、２６・
・・ソレノイドコイル・アッセンブリ、２７・・・マッ
チングネットワーク、２８・・・ヘリコン波プラズマ発
生源、２９・・・マッチングネットワーク、３０・・・
電源、３１・・・排気口、３２・・・バイアス電源、３
３・・・直流電源、３４・・・電源、３５Ａ，３５Ｂ，
３５Ｃ・・・配管、３６・・・温度制御用熱媒体供給装
置、３７・・・蛍光ファイバ温度計、３８・・・制御バ
ルブ、３９・・・制御装置（ＰＩＤコントローラ）、４
０・・・シリコン半導体基板、４１・・・下地絶縁層、
４２・・・ＴｉＮ膜、４３・・・銅（Ｃｕ）薄膜、４４
・・・マスクパターン、５１，５１Ａ・・・複合材料、
５２，５２Ａ・・・母材、５３，５３Ａ，５６，５６Ａ
・・・セラミックス層、５４，５４Ａ・・・ヒータ、５
５・・・配管、５７，５７Ａ・・・ロウ材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エッチング装置のチャンバー内に配置され
た基体載置ステージ上に基体を載置し、基体の温度を２
００乃至３００゜Ｃに保持した状態で、基体のドライエ
ッチングを行うことを特徴とするドライエッチング法。
【請求項２】ドライエッチングすべき基体は、基板上に
設けられた絶縁層上に形成された銅薄膜であることを特
徴とする請求項１に記載のドライエッチング法。
【請求項３】エッチング用ガスとして、Ｃｌ₂ガス、Ｈ
Ｃｌガス、ＨＢｒガス及びＨＩガスから成る群から選択
された少なくとも１種類のガスを使用することを特徴と
する請求項２に記載のドライエッチング法。
【請求項４】基体載置ステージは、冷却手段に接続され
た温度調節ジャケットと、温度調節ジャケットの表面に
設けられた静電チャックから構成され、静電チャックは、（Ａ）絶縁材料から成る誘電体部材、（Ｂ）誘電体部材の下側に配設された窒化アルミニウム
板、（Ｃ）誘電体部材と窒化アルミニウム板との間に配設さ
れ、誘電体部材と窒化アルミニウム板とを固定するため
のロウ材にて形成された電極、（Ｄ）窒化アルミニウム板の下側に配設されたヒータ、
並びに、（Ｅ）窒化アルミニウム板の下側に配設され、且つ、ヒ
ータの上側及び下側の少なくとも一方に配設された金属
板、から構成されていることを特徴とする請求項１に記
載のドライエッチング法。
【請求項５】基体載置ステージは、静電チャック機能を
有し、且つ、温度制御手段を備え、そして、（ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料
が充填された母材、及び、（ｂ）該母材の表面に設けられたセラミックス層、から
成る複合材料から作製されていることを特徴とする請求
項１に記載のドライエッチング法。
【請求項６】基体載置ステージを電極として用い、セラ
ミックス層は静電チャック機能を有することを特徴とす
る請求項５に記載のドライエッチング法。
【請求項７】基体載置ステージには温度制御手段が配設
され、該温度制御手段はヒータから構成されていること
を特徴とする請求項５に記載のドライエッチング法。
【請求項８】ヒータは母材の内部に配設されており、母
材の線膨張率をα₁［単位：１０^-6／Ｋ］としたとき、
ヒータを構成する材料の線膨張率α_H［単位：１０^-6／
Ｋ］は（α₁−３）≦α_H≦（α₁＋３）の関係を満足す
ることを特徴とする請求項７に記載のドライエッチング
法。
【請求項９】温度制御手段は、母材の内部に配設された
温度制御用熱媒体を流す配管から更に構成されており、母材の線膨張率をα₁［単位：１０^-6／Ｋ］としたと
き、配管の線膨張率α_P［単位：１０^-6／Ｋ］は（α₁−
３）≦α_P≦（α₁＋３）の関係を満足することを特徴と
する請求項７に記載のドライエッチング法。
【請求項１０】母材の線膨張率をα₁［単位：１０^-6／
Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α₂［単
位：１０^-6／Ｋ］は（α₁−３）≦α₂≦（α₁＋３）の
関係を満足することを特徴とする請求項５に記載のドラ
イエッチング法。
【請求項１１】母材を構成するセラミックス部材の組成
はコージエライトセラミックスであり、母材を構成する
アルミニウム系材料の組成はアルミニウム及びケイ素で
あり、セラミックス層を構成する材料はＡｌ₂Ｏ₃である
ことを特徴とする請求項１０に記載のドライエッチング
法。
【請求項１２】母材を構成するセラミックス部材の組成
は窒化アルミニウムであり、母材を構成するアルミニウ
ム系材料の組成はアルミニウムであり、セラミックス層
を構成する材料はＡｌ₂Ｏ₃であることを特徴とする請求
項１０に記載のドライエッチング法。
【請求項１３】セラミックス層は、溶射法にて母材の表
面に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載
のドライエッチング法。
【請求項１４】セラミックス層は、ロウ付け法にて母材
の表面に取り付けられていることを特徴とする請求項１
０に記載のドライエッチング法。