JPH1161448A

JPH1161448A - ドライエッチング法

Info

Publication number: JPH1161448A
Application number: JP22153597A
Authority: JP
Inventors: Shingo Kadomura; 新吾門村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-08-18
Filing date: 1997-08-18
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】エッチングすべき材料である基体とエッチング
用ガスとの反応生成物がチャンバー壁に堆積することを
防止し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２０のチャンバー２１内に配置された基体載置ス
テージ１０上に基体４０を載置し、基体載置ステージ１
０の温度を２００乃至３００゜Ｃに保持し、且つ、チャ
ンバー壁２２の温度を基体載置ステージ１０の温度以上
に保持した状態で、基体４０のドライエッチングを行
う。尚、基体載置ステージ１０の温度をＴ₁゜Ｃ、チャ
ンバー壁２２の温度をＴ₂゜Ｃとしたとき、Ｔ₁≦Ｔ₂≦
（Ｔ₁＋２００）の関係を満足することが好ましい。

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。尚、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
理材の温度、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（より具体的には、半導体基板の温度）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１
５０゜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】プラズマ照射によっても被処理材である銅
薄膜の温度が上昇しないような構造を有する基体載置ス
テージを用いることができれば、例えばＣｌ₂ガスをエ
ッチング用ガスとして用いることによって、被処理材で
ある銅薄膜をエッチングすることは可能である。しかし
ながら、従来のエッチング装置においては、チャンバー
壁の温度は被処理材の温度よりも低い。従って、被処理
材とＣｌ₂エッチング用ガスとの反応生成物である銅の
塩化物は、エッチング装置に設けられた排気部に到達す
る以前に、チャンバー壁に堆積してしまう。そのため、
エッチングを繰り返すと、チャンバー壁に堆積した銅の
塩化物が剥がれ落ち、パーティクル源となる結果、パー
ティクルレベルが悪化するといった問題がある。

【０００９】平行平板の上部対向電極を備えたエッチン
グ装置を用いる場合には、この上部対向電極に、被処理
材とＣｌ₂エッチング用ガスとの反応生成物である銅の
塩化物が堆積する。そして、エッチングを繰り返すと、
上部対向電極に堆積した銅の塩化物が剥がれ落ち、パー
ティクル源となる結果、パーティクルレベルが悪化する
といった問題がある。

【００１０】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、被処
理材とエッチング用ガスとの反応生成物がエッチング装
置のチャンバー壁や上部対向電極に堆積することを防止
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。

【００１１】従って、本発明の目的は、エッチングすべ
き材料である基体とエッチング用ガスとの反応生成物が
チャンバー壁や上部対向電極に堆積することを防止し得
るドライエッチング法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の第１の態様に係る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３０
０゜Ｃ、好ましくは２３０乃至２７０゜Ｃに保持し、且
つ、チャンバー壁の温度を基体の温度以上に保持した状
態で、基体のドライエッチングを行うことを特徴とす
る。この場合、基体の温度をＴ₁゜Ｃ、チャンバー壁の
温度をＴ₂゜Ｃとしたとき、Ｔ₁＋≦Ｔ₂≦（Ｔ₁＋２０
０）、好ましくは（Ｔ₁＋５０）≦Ｔ₂≦（Ｔ₁＋２０
０）、一層好ましくは（Ｔ₁＋１００）≦Ｔ₂≦（Ｔ₁＋
２００）の関係を満足することが望ましい。

【００１３】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係るドライエッチング法は、平行平板の上部対
向電極を備えた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、且つ、上部対向電極の温度を基体の温度以
上に保持した状態で、基体のドライエッチングを行うこ
とを特徴とする。この場合、基体の温度をＴ₁゜Ｃ、上
部対向電極の温度をＴ₃゜Ｃとしたとき、Ｔ₁≦Ｔ₃≦
（Ｔ₁＋２００）、好ましくは（Ｔ₁＋５０）≦Ｔ₃≦
（Ｔ₁＋２００）、一層好ましくは（Ｔ₁＋１００）≦Ｔ
₃≦（Ｔ₁＋２００）の関係を満足することが望ましい。

【００１４】本発明の第１若しくは第２の態様に係るド
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
銅薄膜や、ＢＳＴ等の強誘電体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、
ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、Ｓｂ
ＳＧ、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。

【００１５】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、ＨＩガス及びＢＣｌ₃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。

【００１６】チャンバー壁は、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と、この母材
の表面に設けられたセラミックス層とから成る複合材料
から作製されていることが好ましい。尚、複合材料には
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。ヒータを複合材料の
外部に配設してもよいし、母材の内部に配設してもよ
く、後者の場合、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が好ましい。ここで、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。尚、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。

【００１７】あるいは又、上部対向電極は、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
と、この母材の表面に設けられたセラミックス層とから
成る複合材料から作製されていることが好ましい。ま
た、複合材料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。ヒ
ータを複合材料の外部に配設してもよいし、母材の内部
に配設してもよく、後者の場合、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が望ましい。

【００１８】更には、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、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
れた母材と、この母材の表面に設けられたセラミックス
層とから成る複合材料から作製されていることが好まし
い。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。尚、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。ヒータを複合材料の外部に配設してもよい
し、母材の内部に配設してもよく、後者の場合、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
とが好ましい。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。

【００１９】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。

【００２０】このような複合材料からチャンバー壁、上
部対向電極あるいは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
ら作製されたチャンバー壁、上部対向電極あるいは基体
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、チ
ャンバー壁や上部対向電極を効率良く加熱することがで
き、あるいは又、基体載置ステージによって基体を効率
良く加熱することが可能である。更には、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。

【００２１】尚、このような母材は、例えば、（Ａ）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、（Ｂ）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。

【００２２】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程度の高温にて使用しても、母材の線膨張率
α₁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。

【００２３】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やＡｌＮとすることができる。尚、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。（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
るようになる。その結果、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。更に
は、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（Ａｌ）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。

【００２４】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（Ａ）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（焼
結）を行うことによって得ることができる。

【００２５】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
（焼結）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。後者の場合、焼成体（焼結体）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
粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物を８
００乃至１２００゜Ｃ、好ましくは８００乃至１１００
゜Ｃにて焼成（焼結）することが望ましい。また、セラ
ミックス部材の空孔率は２５乃至７５％、好ましくは５
０至７５％であることが望ましい。

【００２６】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。

【００２７】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や
ＡｌＮとすることができる。尚、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やＹ_xＯ_y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、４０／６
０乃至８０／２０、好ましくは６０／４０乃至７０／３
０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。

【００２８】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（Ａ）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
（焼結）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１００
μｍ、好ましくは１０乃至５０μｍ、一層好ましくは１
０乃至２０μｍであることが望ましい。

【００２９】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。ここで、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。

【００３０】本発明の第１の態様に係るドライエッチン
グ法と第２の態様に係るドライエッチング法とを組み合
わせてもよい。

【００３１】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乃至３００゜Ｃに保持し、且つ、チ
ャンバー壁あるいは上部対向電極の温度を基体の温度以
上に保持した状態で基体のドライエッチングを行うの
で、基体とエッチング用ガスの反応生成物がチャンバー
壁上あるいは上部対向電極上に堆積することを防止する
ことができ、パーティクルレベルが悪化するといった問
題の発生を回避することができる。尚、基体の温度を２
００゜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。

【００３２】従来のエッチング装置においては、チャン
バー壁や上部対向電極は、通常、ステンレススチールや
アルミニウムから作製されている。そして、例えばエッ
チング処理中に、これらがプラズマに直接曝されること
に起因した金属汚染の発生防止や、ハロゲンガスによる
チャンバー壁の腐蝕の発生防止のために、アルミニウム
から作製されたチャンバー壁や上部対向電極の表面にＡ
ｌ₂Ｏ₃層（アルマイト層）を形成している。また、ステ
ンレススチールからチャンバー壁が作製されている場合
には、Ａｌ₂Ｏ₃製のリフレクターをエッチング装置の内
部のチャンバー壁近傍に配設している。このような状態
でチャンバー壁や上部対向電極の高温加熱を行うと、チ
ャンバー壁や上部対向電極がアルミニウムから作製され
ている場合、アルミニウムとＡｌ₂Ｏ₃の線膨張率の差に
起因して、チャンバー壁や上部対向電極の表面に形成さ
れたＡｌ₂Ｏ₃層に割れ等が生じ易い。また、Ａｌ₂Ｏ₃製
のリフレクターをエッチング装置の内部のチャンバー壁
近傍に配設した場合、エッチング装置の外側からリフレ
クターを十分に加熱することは困難である。即ち、リフ
レクターに入射した反応生成物をリフレクターから全て
離脱させるような温度までリフレクターを加熱すること
は難しく、高々１００゜Ｃ程度までしかリフレクターを
加熱することができない。

【００３３】本発明において、チャンバー壁あるいは上
部対向電極を、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と、この母材の表面に設けら
れたセラミックス層とから成る複合材料から作製すれ
ば、反応生成物がチャンバー壁上あるいは上部対向電極
上に堆積することを防止する十分に高い温度にチャンバ
ー壁あるいは上部対向電極を保持しても、セラミックス
層に損傷が生じること無く、チャンバー壁あるいは上部
対向電極を確実に所望の温度に加熱することができる。

【００３４】

【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。

【００３５】（実施の形態１）実施の形態１は、本発明
の第１の態様に係るドライエッチング法に関する。即
ち、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もある）上
に基体を載置し、実施の形態１においては基体の温度を
２５０゜Ｃに保持し、且つ、チャンバー壁の温度を基体
の温度以上（実施の形態１においては３００゜Ｃ）に保
持した状態で、基体のドライエッチングを行う。尚、基
体の温度をＴ₁゜Ｃ、チャンバー壁の温度をＴ₂゜Ｃとし
たとき、Ｔ₁≦Ｔ₂≦（Ｔ₁＋２００）の関係を満足して
いる。実施の形態１においては、ドライエッチングすべ
き基体を、シリコン半導体基板４０上に設けられたＳｉ
Ｏ₂から成る絶縁層４１上に形成された銅薄膜４３とし
た（図５参照）。また、エッチング用ガスとしてＣｌ₂
ガスを使用した。

【００３６】実施の形態１での使用に適したＩＣＰ（In
ductive Coupled Plasma）型のドライエッチング装置２
０（以下、単にエッチング装置２０と略称する）の概念
図を図１に示す。また、エッチング装置２０に備えられ
たチャンバー２１のチャンバー壁２２の模式的な断面図
を、図２の（Ａ）に示す。このチャンバー壁２２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１２と、この母材１２の表面に設けられたセラ
ミックス層１３とから成る複合材料１１から作製されて
いる。

【００３７】実施の形態１における複合材料１１は、具
体的には、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）から成るアルミニウム系材料が充填された母
材１２と、この母材１２の表面（チャンバー２１側の
面）に設けられたＡｌ₂Ｏ₃から成るセラミックス層１３
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。母材１２の形状は中空円筒形である。こ
こで、コージエライトセラミックスとは、ＭｇＯが約１
３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。

【００３８】尚、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１２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は
約１／１であるが故に、母材１２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１２から作製されたチャ
ンバー壁２２は、セラミックスのみから作製されたチャ
ンバー壁よりも高い熱伝導性を有する。

【００３９】セラミックス層１３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１３は、溶射法にて母
材１２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１３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１３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。

【００４０】チャンバー壁２２の内部には、公知のシー
ズヒータから成るヒータ１４が配設されている（図２の
（Ａ）参照）。ヒータ１４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）から構成されている。そして、
ヒータ１４は、配線を介して電源２３（図１参照）に接
続されている。ヒータ１４の熱膨張は、チャンバー壁２
２に影響を与える。従って、母材１２やセラミックス層
１３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１４を構成する材料（母材１２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１４の本体の線膨張率は、チャンバー
壁２２に影響を与えることがないので、特に制限されな
い。場合によっては、ヒータ１４を配設すると同時に、
後述する配管１１５と同様の配管をチャンバー壁２２の
内部に配設してもよいし、ヒータ１４を配設する代わり
に、配管をチャンバー壁２２の内部に配設してもよい。

【００４１】エッチング装置２０のチャンバー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が配設されている。実施の形態１に
おける基体載置ステージ１０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１０は複合材料
１１１から構成されている。複合材料１１１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１１２（温度調節ジャケットに相当する）と、この
母材１１２の表面に設けられたセラミックス層１１３と
から成る。母材１１２の形状は円盤である。この基体載
置ステージ１０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１１３は静電チャック機能を有する。ま
た、母材１２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１１４、及び温
度制御用熱媒体を流す配管１１５から構成されている。
尚、基体載置ステージ１０には、セラミックス層１１３
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１１３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。

【００４２】複合材料１１１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とから構成されてお
り、チャンバー壁２２を構成する複合材料と同じ複合材
料を使用した。従って、母材１１２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。それ故、このような母材１１２から作製された
基体載置ステージ１０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。

【００４３】尚、Ａｌ₂Ｏ₃にＴｉＯ₂を約２．５重量％
添加することによって、セラミックス層１１３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１１３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１１３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１
１３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１１３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１１３
が１０¹¹Ω／□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１１３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１１３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。

【００４４】ヒータ１１４として、母材１１２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１１４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１１４は、配線を介して電源３２（図１参照）に
接続されている。ヒータ１１４の熱膨張は、基体載置ス
テージ１０に影響を与える。従って、母材１１２やセラ
ミックス層１１３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１１４を構成する材料（母材１
１２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１１４の本体の線
膨張率は、基体載置ステージ１０に影響を与えることが
ないので、特に制限されない。

【００４５】基体載置ステージ１０の母材１１２内に配
設された配管１１５は、配管３３Ａ，３３Ｂを介して温
度制御用熱媒体供給装置３５（図１参照）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３５から供給された温度制御
用熱媒体を基体載置ステージ１０内の配管１１５に流す
ことによって、基体載置ステージ１０の温度制御を行う
ことができる。配管１１５の熱膨張も、基体載置ステー
ジ１０に影響を与える。従って、母材１１２やセラミッ
クス層１１３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〜１２×１
０^-6／Ｋの材料から作製された配管１１５を用いること
が好ましい。即ち、配管１１５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。

【００４６】温度制御用熱媒体供給装置３５は、シリコ
ンオイル等の温度制御用熱媒体を、配管３３Ａを介して
基体載置ステージ１０の配管１１５に供給し、配管３３
Ｂを介して配管１１５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
に加熱あるいは冷却する。場合によっては、温度制御用
熱媒体供給装置３５にチラーを組み込み、配管３３Ａ，
１１５，３３Ｂ内に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）を流してもよい。この
ように、温度制御用熱媒体を配管１１５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
れた基体の温度制御を行う。温度制御用熱媒体供給装置
３５に接続された配管３３Ａには、高温での動作が可能
な制御バルブ３４が配設されている。一方、配管３３Ａ
と配管３３Ｂとの間のバイパス配管３３Ｃにも制御バル
ブ３４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３４の開閉度を制御することによって、
配管１１５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３６で検知された温度を制御
装置（ＰＩＤコントローラ）３７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３７によって決定される。

【００４７】エッチング装置２０は、更に、ＲＦアンテ
ナ２５を備えている。ＲＦアンテナ２５は、チャンバー
２１の天板２４（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２６を介して電源
２７に接続されている。また、チャンバー２１内のガス
を排気するための排気口２８が、真空ポンプ等の負圧手
段（図示せず）に接続されている。

【００４８】基体載置ステージ１０（より具体的には母
材１１２）には、基体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３０が接続され、更には、温度
調節ジャケットに相当する母材１１２にはセラミックス
層１１３に静電吸着力を発揮させるための直流電源３１
が接続されている。従って、基体載置ステージ１０を電
極として用いることにより、セラミックス層１１３が静
電チャックとして機能する。また、基体載置ステージ１
０の母材１１２内に配設されたヒータ１１４は、電源３
２に接続されている。更には、基体の温度を計測するた
めの蛍光ファイバ温度計３６が、エッチング装置２０に
は備えられている。

【００４９】尚、図４の（Ａ）に示した基体載置ステー
ジ１０においては、基体の設定温度にも依るが、通常
は、ヒータ１１４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１０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、更には基体
載置ステージ１０が受ける結果、ヒータ１１４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
なる場合がある。このような場合、ヒータ１１４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の温度制御用
熱媒体を配管１１５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。尚、図１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。

【００５０】複合材料１１によって構成されるチャンバ
ー壁２２の作製方法を、以下、説明する。複合材料１１
は、（Ａ）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、
（Ｂ）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１においては、この工程（Ａ）
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。

【００５１】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
１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。

【００５２】チャンバー壁２２を作製するには、先ず、
所定の形状（環状）に成形された複数のファイバーボー
ドを用意する。尚、ファイバーボードには、必要に応じ
て各種の配管等を取り付けるためのフランジや孔部を設
けておく。また、ヒータ１４を配設するための溝を設け
ておく。そして、これらの環状のファイバーボードを容
器（鋳型）内に積み上げる。尚、環状のファイバーボー
ドと環状のファイバーボードとの間には、必要に応じて
ヒータ１４を配置する。そして、ファイバーボードを約
８００゜Ｃに予備加熱しておき、続いて、容器（鋳型）
内に約８００゜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・固化することによって、母材１
２が作製される。

【００５３】次いで、中空円筒形の母材１２の内面を研
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。
これによって、厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層１３
を溶射法にて形成することができる。尚、セラミックス
層１３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％Ａ
ｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上にセラミックス
層１３を溶射法にて形成してもよい。

【００５４】このようにして得られたチャンバー壁２２
にあっては、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材料で母材１２が
構成されており、母材１２の線膨張率α₁はセラミック
ス層１３の線膨張率α₂に近い値となっている。従っ
て、チャンバー壁２２の加熱・冷却による母材１２とセ
ラミックス層１３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チャンバー壁２２を戻
したときにセラミックス層１３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。また、複合材料
１１は優れた熱伝導性を有するので、ヒータ１４によっ
てチャンバー壁２２を効率良く加熱することができる。

【００５５】基体載置ステージ１０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１１４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１
１５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
１１４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１１５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。

【００５６】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゜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１１２が作製される。

【００５７】次いで、母材１１２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
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。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１１３
を溶射法にて形成することができる。尚、セラミックス
層１１３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％Ａ
ｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上にセラミックス
層１１３を溶射法にて形成してもよい。

【００５８】このようにして得られた基体載置ステージ
１０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）１１２によって構成さ
れており、母材１１２の線膨張率α₁はセラミックス層
１１３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１０の加熱・冷却による母材１１２と
セラミックス層１１３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１０を戻したときにセラミックス層１１３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。

【００５９】また、チャンバー壁２２及び基体載置ステ
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。

【００６０】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、チャンバー壁２２や
基体載置ステージ１０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、セラミックス層に割れが発生する確率が高くな
る。

【００６１】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１０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。

【００６２】次に、エッチング装置２０を用いたプラズ
マエッチング法を、図５の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して
説明する。尚、このプラズマエッチング法においては、
主に銅（Ｃｕ）薄膜４３が基体に相当する。

【００６３】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、更にその上にス
パッタ法にてＴｉＮ膜４４を形成した。そして、このＴ
ｉＮ膜４４の上にＳｉＯ₂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ＳｉＯ₂
膜をパターニングし、ＳｉＯ₂膜から成るマスクパター
ン４５を形成した。この状態を、図５の（Ａ）の模式的
な一部断面図に示す。

【００６４】次いで、マスクパターン４５を形成したシ
リコン半導体基板４０を図１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、セラミックス
層１１３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・固定する。そし
て、ヒータ１１４の作動及び温度制御用熱媒体を配管１
１５に流すことによって基体載置ステージ１０の加熱を
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。また、チ
ャンバー壁２２内のヒータ１４の作動により、チャンバ
ー壁２２を以下の表１に示す設定温度に調整した。そし
て、マスクパターン４５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、ＴｉＮ膜４４、基体で
ある銅薄膜４３、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５の（Ｂ）の模式的な一部断面図に
示す。

【００６５】

【表１】エッチングガス：Ｃｌ₂＝５sccm 圧力：０．０５Ｐａ電源２７からのパワー（ＲＦアンテナ２５）：１．５ｋＷ電源３０からのＲＦバイアス：３００Ｗ（２ＭＨｚ）シリコン半導体基板温度（Ｔ₁）：２５０゜Ｃチャンバー壁温度（Ｔ₂）：３００゜Ｃ

【００６６】このようにしてプラズマエッチング処理を
行ったところ、基体である銅薄膜とエッチング用ガスで
あるＣｌ₂の反応生成物である銅の塩化物がチャンバー
壁２２に堆積することがなく、安定して銅薄膜の異方性
加工を行うことができた。しかも、エッチング処理中に
おいてもプラズマからの入熱に起因するシリコン半導体
基板４０等の温度上昇が殆ど認められず、エッチング処
理中、シリコン半導体基板４０、更には銅薄膜４３を設
定温度の近傍（２５０〜２６０゜Ｃ）に安定して保つこ
とができた。そして、このように銅薄膜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の加工を良好に行うことが
できた。また、このようなエッチング処理を繰り返して
行った後、メンテナンス時などにチャンバー２１内を常
温に戻しても、チャンバー壁２２や基体載置ステージ１
０のセラミックス層１３，１１３の割れ等の破損は全く
認められなかった。

【００６７】尚、図２の（Ｂ）の模式的な断面図に示す
ように、チャンバー壁２２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１２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Ａｌ
₂Ｏ₃製セラミックス環状部材から成るセラミックス層１
６を、例えば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇ
ｅ系のロウ材１７を用いたロウ付け法にて母材１２の表
面に取り付ければよい。また、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１０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１１２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１１６を、例えば、約６００゜Ｃの温度に
てＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ材１１７を用いたロウ付け
法にて母材１１２の表面に取り付ければよい。尚、ロウ
材としては、その他、チタン、錫、アンチモン、マグネ
シウムから成る合金を挙げることができる。

【００６８】あるいは又、図３の（Ａ）や（Ｂ）の模式
的な断面図に示すように、ヒータ１４を母材１２に埋設
する代わりに、チャンバー壁２２の外面（チャンバー２
１と面する面とは反対側の面）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）から成るヒータ１
４’を取り付けてもよい。

【００６９】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、ＢＣｌ₃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。

【００７０】

【表２】エッチングガス：ＨＢｒ＝１０sccm 圧力：０．５Ｐａ電源２７からのパワー（ＲＦアンテナ２５）：２．５ｋＷ電源３０からのＲＦバイアス：３００Ｗシリコン半導体基板温度（Ｔ₁）：２５０゜Ｃチャンバー壁温度（Ｔ₃）：３００゜Ｃ

【００７１】（実施の形態２）実施の形態２は実施の形
態１の変形である。実施の形態２が実施の形態１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とした点にあ
る。

【００７２】複合材料によって構成されるチャンバー壁
２２Ａの構造は、図７の（Ａ）に模式的な一部断面図を
示すように、実質的には図４の（Ａ）に示した構造と同
じである。このチャンバー壁２２Ａも複合材料１１Ａか
ら構成されている。この複合材料１１Ａ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
１２Ａと、この母材１２Ａの表面に設けられたセラミッ
クス層１３Ａとから成る。母材１２Ａの形状は中空円筒
形である。また、母材１２Ａの外面（チャンバー２１と
面する面とは反対側の面）にはヒータ１４Ａが取り付け
られている。

【００７３】実施の形態２においては、母材１２Ａ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１２Ａの線膨張率
は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、８．７×１
０^-6／Ｋである。即ち、α₁＝８．７である。セラミッ
クス層１３Ａ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１３Ａ
は、溶射法にて母材１２Ａ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９×１
０^-6／Ｋ（α₂＝約９）となり、母材１２Ａの線膨張率
α₁とほぼ同じ値となる。これによって、母材１２Ａ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
１３Ａに割れ等の損傷が発生することを効果的に防止し
得る。

【００７４】実施の形態２におけるヒータ１４Ａは、約
４００゜Ｃまでの加熱が可能なＰＢＮヒータである。ヒ
ータ１４Ａを母材１２Ａの外側表面に取り付けることに
より、母材１２Ａ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。

【００７５】複合材料１１Ａによって構成されるチャン
バー壁２２Ａの作製方法を例にとり、以下、説明する
が、基体載置ステージも実質的には同様の方法で作製す
ることができる。複合材料１１Ａは、基本的には、実施
の形態１と同様に、（Ａ）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、（Ｂ）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（Ａ）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。

【００７６】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１２Ａを作製することができる。次いで、
母材１２Ａを成形加工して中空円筒形状とする。次い
で、このようにして得られた母材１２Ａの内面を研磨す
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１２Ａの外面、即ちセラミックス層１３Ａ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１４Ａを取り付け、チャンバー壁２２Ａを得る。尚、
セラミックス層１３Ａ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１３Ａを溶射法にて形成してもよい。

【００７７】このようにして作製されたチャンバー壁２
２Ａにあっては、セラミックス層１３Ａの線膨張率α₂
が母材１２Ａの線膨張率α₁とほぼ同じ値となってい
る。それ故、母材１２Ａ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１３Ａに割れ等の損傷は発
生しない。即ち、チャンバー壁の温度変化に起因するセ
ラミックス層１３Ａの割れ等の損傷発生を効果的に防止
することができる。尚、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１３Ａにおけ
るＴｉＯ₂の添加率を調整することによって、母材１２
Ａの線膨張率α₁とセラミックス層１３Ａ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。

【００７８】また、セラミックス層１３Ａを母材１２Ａ
上に溶射法にて形成するので、母材１２Ａとセラミック
ス層１３Ａとがより一層一体化する。これによって、母
材１２Ａとセラミックス層１３Ａとの間の応力緩和が図
れると共に、母材１２Ａからセラミックス層１３Ａへの
熱伝導が速やかとなる。

【００７９】実施の形態２における基体載置ステージ１
０Ａの模式的な断面図を、図８の（Ａ）に示す。この基
体載置ステージ１０Ａも複合材料１１１Ａから構成され
ている。この複合材料１１１Ａ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１１２Ａ
（温度調節ジャケットに相当する）と、この母材１１２
Ａの表面に設けられたセラミックス層１１３Ａとから成
る。母材１１２Ａの形状は円盤である。また、実施の形
態１と異なり、母材１１２Ａの底面には、ＰＢＮヒータ
から成るヒータ１１４Ａが取り付けられている。

【００８０】実施の形態２においては、複合材料１１１
Ａの構成を、実質的にはチャンバー壁２２Ａの構成と同
様とした。尚、Ａｌ₂Ｏ₃にＴｉＯ₂を添加することによ
り、セラミックス層１１３Ａの体積固有抵抗値を１０¹¹
Ω／□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１１３Ａが静電チャックとしての機
能を効果的に発揮する。また、ＰＢＮヒータから成るヒ
ータ１１４Ａを母材１１２Ａである温度調節ジャケット
の裏面に取り付けることにより、母材１１２Ａ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。そして、基体載置ステージ１０Ａの母材１１２
Ａに配線（図示せず）を介して直流電圧を電源３１（図
１参照）から印加すれば、母材１１２Ａを電極として用
いることができ、セラミックス層１１３Ａ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１１３Ａ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１１３Ａ
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。

【００８１】複合材料１１Ａ，１１１Ａによって構成さ
れるチャンバー壁２２Ａ及び基体載置ステージ１０Ａを
備えた実施の形態２のエッチング装置２０Ｂは、図６に
概念図を示すように、配管１１５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２におけるドライエ
ッチング装置を用いた本発明の第１の態様に係るプラズ
マエッチング法も、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１０
Ａの温度制御は、蛍光ファイバ温度計３６で検知された
温度を制御装置（ＰＩＤコントローラ）３７で検出し、
ヒータ１１４Ａへ電力を供給するための電源３２を制御
することによって行うことができる。

【００８２】チャンバー壁２２Ａにおいては、図７の
（Ｂ）の模式的な断面図に示すように、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１２Ａ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Ａ
ｌ₂Ｏ₃製セラミックス環状部材から成るセラミックス層
１６Ａを、例えば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ
−Ｇｅ系のロウ材１７Ａを用いたロウ付け法にて母材の
表面（チャンバー２１側の面）に取り付ければよい。ま
た、図８の（Ｂ）の模式的な断面図に示すように、基体
載置ステージ１０Ａ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１１２Ａの表面（チャ
ンバー２１側の面）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１１６Ａを、例えば、約６００゜Ｃの温
度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ材１１７Ａを用いたロ
ウ付け法にて母材１１２Ａの表面に取り付ければよい。

【００８３】実施の形態２において、実施の形態１にて
説明した基体載置ステージ１０を備えたドライエッチン
グ装置を使用してもよいし、逆に、実施の形態１におい
て、実施の形態２にて説明した基体載置ステージ１０Ａ
を備えたドライエッチング装置を使用してもよい。

【００８４】（実施の形態３）実施の形態３は、本発明
の第２の態様に係るドライエッチング法に関する。即
ち、平行平板の上部対向電極を備えたエッチング装置の
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、実施の形態２においては基体の温度を２５０゜
Ｃに保持し、且つ、上部対向電極の温度を基体の温度以
上（実施の形態２においては３００゜Ｃ）に保持した状
態で、基体のドライエッチングを行う。尚、基体の温度
をＴ₁゜Ｃ、上部対向電極の温度をＴ₃゜Ｃとしたとき、
Ｔ₁≦Ｔ₃≦（Ｔ₁＋２００）の関係を満足している。実
施の形態２においても、ドライエッチングすべき基体
を、シリコン半導体基板４０上に設けられたＳｉＯ₂か
ら成る絶縁層４１上に形成された銅薄膜４３とした（図
５参照）。また、エッチング用ガスとしてＣｌ₂ガスを
使用した。

【００８５】複合材料によって平行平板の上部対向電極
が構成された実施の形態２のドライエッチング装置２０
Ｂ（以下、単にエッチング装置２０Ｂと略称する）の概
念図を図９に示す。また、上部対向電極の模式的な断面
図を図１０の（Ａ）に示す。

【００８６】このエッチング装置２０Ｂにおいては、下
部電極に相当する基体載置ステージ１０と対向して、チ
ャンバー２１内の上方に平行平板の上部対向電極５０が
配置されている。この上部対向電極５０は、ＲＦ電源５
１に接続されている。尚、チャンバー２１のチャンバー
壁２２Ｂ及び天板２４Ａは、実施の形態１と同様に、複
合材料１１から構成されている。場合によっては、チャ
ンバー２１のチャンバー壁２２Ｂ及び天板２４Ａは、実
施の形態２と同様に、複合材料１１１から構成してもよ
い。また、基体載置ステージとして、実施の形態１にて
説明した基体載置ステージ１０を用いたが、場合によっ
ては、実施の形態２にて説明した基体載置ステージ１０
Ａを用いてもよい。

【００８７】実施の形態３においては、実施の形態１と
同様に、上部対向電極５０の母材２１２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
た。また、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（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）である。実施
の形態３においても、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。尚、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２１２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は
約１／１であるが故に、母材２１２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２１２から作製された
上部対向電極５０には、高周波も問題なく印加すること
ができる。

【００８８】セラミックス層２１３を構成する材料を、
ＴｉＯ₂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２１３は、溶射法に
て母材２１２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２１３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２１３の線膨張
率α₂は（α₁−３）≦α₂≦（α₁＋３）の関係を満足し
ている。

【００８９】上部対向電極５０の内部には、公知のシー
ズヒータから成るヒータ２１４が配設されている。ヒー
タ２１４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）から構成されている。そして、ヒータ２１４は、
図示しない配線を介して電源５２（図９参照）に接続さ
れている。ヒータ２１４の熱膨張は、上部対向電極５０
に影響を与える。従って、母材２１２やセラミックス層
２１３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２１４を構成する材料（母材２１２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２１４の本体の線膨張率
は、上部対向電極５０に影響を与えることがないので、
特に制限されない。

【００９０】複合材料２１１によって実施の形態３にお
ける上部対向電極５０の作製方法を、以下、説明する。
複合材料２１１は、（Ａ）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、（Ｂ）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（Ａ）は、容器（鋳型）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（鋳型）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。

【００９１】実施の形態３においても、セラミックス部
材である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
の環状のファイバーボードを用いた。尚、ファイバーボ
ードは、実施の形態１と同様のものを使用した。上部対
向電極５０を作製するには、先ず、所定の形状（直方
形）に成形された第１のファイバーボードを用意する。
この第１のファイバーボードには、ヒータ２１４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２１４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る。そし
て、ファイバーボードを約８００゜Ｃに予備加熱してお
き、続いて、容器（鋳型）内に約８００゜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
することによって、母材２１２が作製される。

【００９２】次いで、直方形の母材２１２の表面を研磨
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。こ
れによって、厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層２１３
を溶射法にて形成することができる。尚、セラミックス
層２１３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％Ａ
ｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上にセラミックス
層２１３を溶射法にて形成してもよい。

【００９３】尚、図１０の（Ｂ）の模式的な断面図に示
すように、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２１２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２１６を、例えば、約６００゜Ｃ
の温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ材２１７を用いた
ロウ付け法にて母材２１２の表面に取り付ければよい。

【００９４】このようにして得られた上部対向電極５０
にあっては、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材料で母材２１２
が構成されており、母材２１２の線膨張率α₁はセラミ
ックス層２１３の線膨張率α₂に近い値となっている。
従って、上部対向電極５０の加熱・冷却による母材２１
２とセラミックス層２１３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上部対向電極
５０を戻したときにセラミックス層２１３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。ま
た、複合材料２１１は優れた熱伝導性を有するので、ヒ
ータ２１４によって上部対向電極５０を効率良く加熱す
ることができる。

【００９５】実施の形態３においても、銅薄膜のドライ
エッチングを行った。ドライエッチング条件を、以下の
表３に例示する条件とした。ヒータ２１４及びヒータ１
４によって上部対向電極５０及びチャンバー壁２２Ｂ、
天板２４Ａの温度を３００゜Ｃとした。

【００９６】

【表３】エッチングガス：Ｃｌ₂＝５sccm 圧力：０．０５ａ電源５１からのパワー：２．５ｋＷ電源３０からのパワー：９００Ｗ（２ＭＨｚ）シリコン半導体基板温度（Ｔ₁）：２５０゜Ｃ上部対向電極の温度（Ｔ₃）：３００゜Ｃチャンバー壁及び天板の温度（Ｔ₂）：３００゜Ｃ

【００９７】このようにしてプラズマエッチング処理を
行ったところ、基体である銅薄膜とエッチング用ガスで
あるＣｌ₂の反応生成物である銅の塩化物が上部対向電
極５０やチャンバー壁２２Ｂ、天板２４Ａに堆積するこ
とがなく、安定して銅薄膜の異方性加工を行うことがで
きた。また、上部対向電極５０及びチャンバー壁２２
Ｂ、天板２４Ａ、基体載置ステージ１０を構成するセラ
ミックス層２１３，１３，１１３に割れ等の損傷が発生
することはなかった。

【００９８】尚、上部対向電極は、実施の形態２におい
て説明した複合材料の製造方法に基づき、母材を構成す
るセラミックス部材の組成が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がアルミニウ
ムであり、セラミックス層を構成する材料がＡｌ₂Ｏ₃で
ある複合材料から作製することもできる。

【００９９】以上、本発明を、発明の実施の形態に基づ
き説明したが、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。また、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、
複合材料の組成や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。

【０１００】

【発明の効果】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乃至３００゜Ｃに保持し、且
つ、チャンバー壁あるいは上部対向電極の温度を基体の
温度以上に保持した状態で基体のドライエッチングを行
うので、基体とエッチング用ガスの反応生成物がチャン
バー壁上あるいは上部対向電極上に堆積することを防止
することができ、パーティクルレベルが悪化するといっ
た問題の発生を回避することができる。

【０１０１】また、本発明において、チャンバー壁ある
いは上部対向電極を複合材料から作製すれば、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が可能となる。それ故、反応生成物
がチャンバー壁上あるいは上部対向電極上に堆積するこ
とを防止し得る十分に高い温度にチャンバー壁あるいは
上部対向電極を保持しても、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
る。即ち、セラミックス層に損傷が生じること無く、チ
ャンバー壁あるいは上部対向電極を確実に加熱すること
ができる。しかも、母材は高い熱伝導率を有しているの
で、効率良く加熱することが可能である。更には、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による複合材料の腐蝕発生を効
果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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２】発明の実施の形態１のドライエッチング装置に
おけるチャンバー壁の模式的な一部断面図である。

【図３】発明の実施の形態１のドライエッチング装置に
おけるチャンバー壁の模式的な一部断面図である。

【図４】発明の実施の形態１のドライエッチング装置に
おける基体載置ステージの模式的な断面図である。

【図５】発明の実施の形態１におけるドライエッチング
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６】発明の実施の形態２におけるドライエッチング
装置の概念図である。

【図７】発明の実施の形態２のドライエッチング装置に
おけるチャンバー壁の模式的な一部断面図である。

【図８】発明の実施の形態２のドライエッチング装置に
おける基体載置ステージの模式的な断面図である。

【図９】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１０】発明の実施の形態３のドライエッチング装置
における平行平板の上部対向電極の模式的な断面図であ
る。

【符号の説明】

１０，１０Ａ・・・基体載置ステージ、１１，１１Ａ・
・・複合材料、１２，１２Ａ・・・母材、１３，１３
Ａ，１６，１６Ａ・・・セラミックス層、１４，１４Ａ
・・・ヒータ、１５・・・配管、１７，１７Ａ・・・ロ
ウ材、２０，２０Ａ，２０Ｂ・・・ドライエッチング装
置、２１・・・チャンバー、２２，２２Ａ，２２Ｂ・・
・チャンバー壁、２３・・・電源、２４，２４Ａ・・・
チャンバーの天板、２５・・・ＲＦアンテナ、２６・・
・マッチングネットワーク、２７・・・電源、２８・・
・排気口、３０・・・バイアス電源、３１・・・直流電
源、３２・・・電源、３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ・・・配
管、３４・・・制御バルブ、３５・・・温度制御用熱媒
体供給装置、３６・・・蛍光ファイバ温度計、３７・・
・制御装置（ＰＩＤコントローラ）、４０・・・シリコ
ン半導体基板、４１・・・下地絶縁層、４２，４４・・
・ＴｉＮ膜、４３・・・銅薄膜、４５・・・マスクパタ
ーン、５０・・・上部対向電極、５１，５２・・・電源

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、且つ、チャンバー壁の温
度を基体の温度以上に保持した状態で、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】基体の温度をＴ₁゜Ｃ、チャンバー壁の温
度をＴ₂゜Ｃとしたとき、Ｔ₁≦Ｔ₂≦（Ｔ₁＋２００）の
関係を満足す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】平行平板の上部対向電極を備えたエッチン
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、且つ、上部対向電極の温度を基体の温度以上に
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４】基体の温度をＴ₁゜Ｃ、上部対向電極の温
度をＴ₃゜Ｃとしたとき、Ｔ₁≦Ｔ₃≦（Ｔ₁＋２００）の
関係を満足することを特徴とする請求項３に記載のドラ
イエッチング法。
【請求項５】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又は請求項３に記載のドライエッチン
グ法。
【請求項６】エッチング用ガスとして、Ｃｌ₂ガス、Ｈ
Ｃｌガス、ＨＢｒガス、ＨＩガス及びＢＣｌ₃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５に記載のドライエッチング
法。
【請求項７】チャンバー壁は、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と、該母材の
表面に設けられたセラミックス層と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８】複合材料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７に記載のドライエッチング法。
【請求項９】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α₁×１０^-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８に記載のドライエッチング法。
【請求項１０】上部対向電極は、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と、該母材
の表面に設けられたセラミックス層とから成る複合材料
から作製されていることを特徴とする請求項３に記載の
ドライエッチング法。
【請求項１１】複合材料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１０に記載のドライエッチング法。
【請求項１２】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１１に記載のドライエッ
チング法。
【請求項１３】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、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
材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層とから
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又は請求項３に記載のドライエッチング法。
【請求項１４】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１３に記載のドライエッチング法。
【請求項１５】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１３に記載のドライエッチング
法。
【請求項１６】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１５に記載のドライエッ
チング法。
【請求項１７】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１５に記載のドライエッチング法。
【請求項１８】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７、請求項１０
及び請求項１３のいずれか１項に記載のドライエッチン
グ法。
【請求項１９】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１８に記載のドライエッチング
法。
【請求項２０】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１８に記載のドライエッチング法。
【請求項２１】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１８に記載
のドライエッチング法。
【請求項２２】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
８に記載のドライエッチング法。