WO2008032627A1 - Procédé de décapage à sec - Google Patents

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WO2008032627A1
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electrode
etching
yttrium
substrate
dry etching
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Inventor
Yasuhiro Morikawa
Koukou Suu
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Ulvac, Inc.
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    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching

Definitions

  • the present invention relates to a dry etching method, and more particularly to a dry etching method performed using an electrode provided with a specific electrode pressing member.
  • an electrode pressing member such as an outer peripheral ring is provided in the peripheral portion in order to protect the peripheral portion of the electrode from being etched during etching.
  • a high frequency (RF) is also applied to the electrode pressing member during etching, the member is also etched, and the etching product is scattered in the vacuum chamber. As a result, the in-plane uniformity with respect to the substrate that is the etching target is greatly affected.
  • the etching process is performed using an etching gas based on a fluorine atom-containing gas
  • the outer peripheral ring as the electrode pressing member is made of quartz, silicon, or the like, Not only this outer ring is etched but also worn out. Therefore, a large amount of etching products from the outer ring is released from the vicinity of the outer periphery of the substrate, and there is a problem that the product re-enters the substrate and causes a phenomenon of supporting or suppressing the etching rate.
  • Another problem is that the etching rate is suppressed by preventing the incidence of ions and radicals incident on the substrate from the plasma source. Such a phenomenon also leads to disadvantages such as an increase in the maintenance frequency of the vacuum chamber and consequently the etching apparatus.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 7-76774 (Claims)
  • An object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art, and the etching product in the etching process is reduced by configuring the electrode pressing member, which is the outer peripheral ring, with a specific material.
  • Another object of the present invention is to provide a dry etching method for improving in-plane uniformity with respect to a substrate which is an object to be etched.
  • a substrate is placed on an electrode installed in a vacuum chamber, and the substrate is dry-etched.
  • a peripheral portion of the upper surface of the electrode contains yttrium.
  • Etching is performed using an electrode provided with an electrode pressing member having at least a surface layer made of oxide.
  • the electrode pressing member is composed of an yttrium-containing oxide! /, A force that is, or the entire surface of the member is covered with an yttrium-containing oxide film. It is preferable.
  • the electrode pressing member is made of quartz, Al 2 O or A1N, and the member
  • the entire surface is preferably covered with an yttrium-containing oxide film.
  • the electrode pressing member is preferably formed by depositing an yttrium-containing oxide on the entire surface of the electrode pressing member by a thermal spraying method, a CVD method or a sputtering method!
  • the electrode pressing member is preferably made of a sintered body of an yttrium-containing oxide.
  • the yttrium-containing oxide is yttrium oxide, and its purity is 99.5-99.9.
  • the yttrium-containing oxide is preferably yttrium oxide such as transparent Y 2 O.
  • the etching product from the electrode peripheral portion is reduced, and the in-plane uniformity with respect to the substrate that is the object to be etched is improved. There is an effect that is.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the relationship between an electrode installed in a vacuum chamber and an electrode pressing member provided on a peripheral portion of the upper surface, wherein (a) is an electrode composed of yttria In the case of having a pressing member, (b) is the case of having an electrode pressing member having an yttria film on the surface.
  • FIG. 2 is a configuration diagram schematically showing an example of the configuration of an etching apparatus that can be used in the dry etching method of the present invention.
  • FIG. 3 is a graph showing the difference in etching rate depending on the material of the electrode pressing member.
  • FIG. 4 is a diagram showing in-plane uniformity of a substrate when an etching gas based on a fluorine atom-containing gas is used, and (a) is a case where an electrode holding member composed of yttria-balta is used. (B) shows a case where an electrode holding member made of synthetic quartz is used.
  • FIG. 5 is a diagram showing the in-plane uniformity of the substrate when an oxygen atom-containing gas-based etching gas is used, where (a) shows the case where an electrode pressing member made of yttria-balta is used, (B) shows a case where an electrode pressing member made of synthetic quartz is used.
  • FIG. 6 SEM photographs of the surface of the electrode pressing member after completion of the etching process in Example 2, wherein (a-1) and (a-2) are respectively obtained when an yttria sprayed film is formed on one side.
  • (B-1) and (b-2) are cases where an yttria sprayed film is formed on the entire surface.
  • the peripheral portion of the upper surface of the electrode installed in the vacuum chamber is covered, and no etching product is generated from the peripheral portion of the electrode.
  • a substrate placed by an electrostatic chuck means, a clamp means, or the like on an electrode having an electrode holding member for controlling the etching is controlled by using an etchant from a plasma source to control etching products. is there.
  • the dielectric is selected from the group consisting of quartz, Al 2 O, and A1N.
  • an electrode holding member made of an oxide sintered body containing yttrium such as (yttria) Or composed of a dielectric selected from the group consisting of quartz, Al 2 O, A1N, etc.
  • an electrode pressing member in which an yttrium-containing oxide film such as an yttria film is formed on the entire surface of the electrode pressing member, etching products generated from this electrode and the conventional electrode pressing member can be reduced.
  • an yttria film may be further formed on the surface of the electrode pressing member formed of the yttria sintered body.
  • an yttrium-containing oxide for example, a double oxide such as 3Y O-5A1 O
  • the yttria sintered body may be one produced by a known method, for example, the method described in JP-A-11 189413, and is not particularly limited.
  • a base agent is added to a yttrium salt-containing solution to form yttrium hydroxide aggregated particles, a sulfate ion-containing compound is added thereto, and then the aggregated particles are calcined to form an easily sintered powder.
  • a sintered body produced by firing in a predetermined atmosphere may be used.
  • the yttria film needs to be formed in close contact with the surface of the electrode pressing member.
  • the yttria film may be formed on the entire surface of the electrode pressing member by a thermal spraying method, a CVD method, or a sputtering method. it can.
  • the film thickness of the yttria film is preferably about 100 to 300 111. If the film thickness is within this range, film peeling does not occur during sputtering.
  • the yttria film formed by the above thermal spraying method can be formed by a known method, for example, a method described in JP-A-2003-166043, and is not particularly limited.
  • a known plasma spraying method such as a low-pressure plasma spraying method
  • a dense yttria sprayed film having good adhesion can be formed at a predetermined film thickness at a predetermined temperature.
  • the yttria film by the CVD method or the sputtering method can be formed under known process conditions.
  • the substrate is evacuated to a high vacuum state by a vacuum pump, and argon gas is introduced from the gas introduction hole to a pressure of 6.7 X 10 — 2 Pa.
  • the RF power supply is activated to generate a high-frequency voltage, 1.
  • OkW RF sputtering power is applied to the target for forming the yttria film, and RF magnetron sputtering is performed while forming a parallel magnetic field on the substrate surface by the magnetic circuit. Dense it with good adhesion on the entire surface of the board
  • the rear film can be formed with a predetermined film thickness.
  • magnetron sputtering it is preferable to use a substrate heating heater and maintain the substrate temperature at about 270 ° C.
  • a dense yttria film with good adhesion can be formed with a predetermined film thickness on the entire surface of the substrate under the conditions of C, chamber pressure 1 to;! OTorr.
  • An etching apparatus for carrying out the dry etching method of the present invention is not particularly limited as long as it is a known dry etching apparatus having a vacuum chamber.
  • Figure 1 shows the relationship with the electrode holding member.
  • the electrode pressing member 2 described above is provided in the peripheral portion of the upper surface of the electrode 1.
  • This electrode holding member 2 is a sintered body (Fig. 1 (a)) made of yttria-balta, or is applied to the entire surface of the electrode holding member 2 made of a dielectric by a thermal spraying method, CVD It may be the one in which an yttria film is formed by the sputtering method or the sputtering method (Fig. 1 (b)).
  • a substrate 3 that is an object to be etched is placed in close contact with the electrostatic chuck means 4 above the electrode 1, and a known dry etching process is performed on the substrate.
  • the dry etching apparatus for mounting the electrode including the electrode pressing member described above may be a known dry etching apparatus (apparatus described in JP 2002-343775 A).
  • the apparatus shown in FIG. 2 can be mentioned.
  • reference numeral 20 denotes a vacuum chamber, which includes an upper plasma generation unit 20a and a lower substrate electrode unit 20b.
  • the substrate electrode unit 20b is provided with an exhaust port 20c. Connected to a suitable exhaust system.
  • the plasma generating unit 20a includes a cylindrical dielectric side wall 201. Three magnetic fields constituting magnetic field generating means for forming a magnetic neutral line in the vacuum chamber 20 are formed outside the dielectric side wall 201. Coils 202, 203, and 204 are provided, and these magnetic field coils form a magnetic neutral line 205 in the plasma generation unit 20 a in the upper part of the vacuum chamber 20.
  • a substrate electrode 206 is provided below the vacuum chamber 20 via an insulator member 207, and this substrate electrode 206 is connected via a blocking capacitor 208 to a high frequency power source 209 that applies an RF bias.
  • the top plate 213 of the plasma generating unit 20a in the upper part of the vacuum chamber 20 is hermetically fixed to the upper flange of the dielectric side wall 201 via the insulator 214, and is configured as a counter electrode.
  • the top plate 213 is made of a carbon material as an inner wall material.
  • the top plate 213 functioning as a counter electrode is branched from the middle of the power supply path from the high frequency power supply 212 for plasma generation to the high frequency antenna coil 210 via the variable capacitor 211, and the high frequency power via the capacitor 215. Is applied so that a self-bias is generated in the counter electrode.
  • a gas introduction port 216 for introducing an etching gas into the vacuum chamber 20 is provided in the plasma generation unit 20a at the upper part of the vacuum chamber 20, and this gas introduction port 216 is shown in FIG. , Na! / Are connected to the etching gas supply source through a gas supply passage and a gas flow rate control device for controlling the flow rate of the etching gas.
  • the electrode 1 provided with the electrode pressing member (member constituted by yttria-balter) 2 shown in Fig. 1 (a) is installed in the vacuum chamber 1, the electrode 1
  • the quartz substrate 3 was placed in close contact with the electrostatic chuck means and etched as follows under the etching process conditions based on a fluorine atom-containing gas.
  • the plasma generation high frequency power supply (13 ⁇ 56MHz) power is 1500W (antenna power) and the substrate bias high frequency power supply (12 ⁇ 56MHz) power is 500W (bias power).
  • CHF 10/116 (sccm) was introduced, under the pressure of 0
  • the substrate was etched by discharging for a predetermined time at a plate set temperature o ° c.
  • etching was performed as follows under etching process conditions based on an oxygen atom-containing gas.
  • Etching gas 1200 W (antenna power) for the plasma generation high frequency power supply (13.56 MHz) and 600 W (bias power) for the substrate bias high frequency power supply (12 ⁇ 56 MHz).
  • bias power bias high frequency power supply (12 ⁇ 56 MHz).
  • sccm 0 ⁇ 67P
  • the substrate was etched by discharging for a predetermined time at a substrate set temperature of 10 ° C under the pressure of a.
  • V is etched in the same manner under the etching process conditions of the above-described fluorine atom-containing gas base and oxygen atom-containing gas base. Went.
  • etching is performed using a fluorine atom-containing gas base and an oxygen atom-containing gas base etching gas, respectively.
  • the results are shown in Fig. 3.
  • the vertical axis represents the etching rate (A / min).
  • FIG. 4 shows the in-plane uniformity of the substrate when a fluorine atom-containing gas-based etching gas is used.
  • Fig. 4 (a) shows the in-plane uniformity when using an electrode holding member made of yttria-balta
  • Fig. 4 (b) shows the electrode holding member made of synthetic quartz. The in-plane uniformity when used is shown.
  • Figure 5 shows the in-plane uniformity of the substrate when an oxygen atom-containing gas-based etching gas is used.
  • Fig. 5 (a) shows the in-plane uniformity when an electrode holding member made of yttria-balta is used
  • Fig. 5 (b) shows an electrode holding member made of synthetic quartz. The in-plane uniformity is shown when using.
  • the in-plane uniformity was ⁇ 4.99%, and the in-plane uniformity when using an oxygen-containing gas-based etching gas was ⁇ 2.31%. This Thus, it can be seen that excellent substrate in-plane uniformity can be achieved by using an electrode pressing member made of yttria-balta.
  • electrode holding members both sides of electrode holding members made of synthetic quartz (all surfaces including the surface touching the electrode) and one side (contacting the electrode! /, N! /, Only the surface)
  • an electrode holding member having a 100 m yttria film formed by a known low pressure plasma spraying method was used, and the same fluorine-containing gas-based etching gas as described in Example 1 was used.
  • FIG. 6 shows an SEM photograph of the surface of the electrode pressing member after the etching process is completed.
  • Figures 6 (& -1) and (& -2) show SEM photographs of the upper surface part of the electrode holding member (part A in Figure 1 (b)) when the yttria sprayed film is formed on one side.
  • Figures 6 (b-1) and (b2) show SEM photographs of the upper surface of the electrode holding member (part A in Figure 1 (b)) when the yttria sprayed film is formed on the entire surface. .
  • the force on which cracks are generated when a sprayed film is formed on one surface It can be seen that cracks are not generated when the sprayed film is formed on the film.
  • the etching product in the dry etching process can be reduced and the in-plane uniformity with respect to the object to be etched can be improved, so the present invention can be used in the technical field of dry etching such as the semiconductor technical field. It is.

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Description

明 細 書
ドライエッチング方法
技術分野
[0001] 本発明は、ドライエッチング方法に関し、特に特定の電極押さえ部材を設けた電極 を用いて行うドライエッチング方法に関する。
背景技術
[0002] ドライエッチングプロセスにおいて、エッチング中に電極周辺部分がエッチングされ るのを防護するために、この周辺部分に外周リングのような電極押さえ部材が設けら れる。しかるに、この電極押さえ部材にもエッチング中に高周波 (RF)は印加されるの で、この部材もエッチングされてしまい、エッチング生成物が真空チャンバ一内に飛 散する。その結果、エッチング対象物である基板に対する面内均一性に大きな影響 を及ぼすことになる。
[0003] 例えば、エッチングプロセスがフッ素原子含有ガスベースのエッチングガスを用い て行われる場合、電極押さえ部材である上記外周リングが石英やシリコン等で作製さ れていると、エッチングプロセス中に、基板のみならずこの外周リングもエッチングさ れて、消耗していく。そのため、外周リングからのエッチング生成物が基板の外周近 傍から大量に放出されることになり、その生成物が基板に再入射してエッチング速度 を支援若しくは抑制する現象を引き起こすという問題がある。あるいはまた、プラズマ 源から基板に入射するイオンやラジカルの入射を妨げることでエッチング速度を抑制 する現象を引き起こすという問題がある。このような現象は、真空チャンバ一、ひいて はエッチング装置のメンテナンス頻度の増加等のデメリットにもつながる。
[0004] なお、基板支持用基板台に向けて基板の縁を押さえつける基板押さえを基板台の 周辺部に設けることについては知られている (例えば、特許文献 1参照)。しかし、この 場合、基板押さえを設けることにより基板台周辺部がエッチングされるのを防護するこ とについて、また、基板押さえの材質については何ら開示されていない。
[0005] 特許文献 1：特開平 7— 76774号公報 (特許請求の範囲）
発明の開示 発明が解決しょうとする課題
[0006] 本発明の目的は、上述の従来技術の問題点を解決することにあり、外周リングであ る電極押さえ部材を特定の材料で構成することにより、エッチングプロセスにおけるェ ツチング生成物を低減させ、エッチング対象物である基板に対する面内均一性の向 上を図るドライエッチング方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0007] 本発明のドライエッチング方法は、真空チャンバ一内に設置された電極上に基板を 載置し、この基板をドライエッチングする方法において、この電極の上表面の周辺部 分に、イットリウム含有酸化物からなる表面層を少なくとも有する電極押さえ部材を設 けた電極を用いてエッチングを行うことを特徴とする。このような電極押さえ部材を設 けることにより、電極周辺部分からのエッチング生成物を制御して、基板面内均一性 に優れたドライエッチングプロセスを実施することができる。
[0008] 前記電極押さえ部材は、イットリウム含有酸化物で構成されて!/、るものである力、、又 はその部材の全表面がイットリウム含有酸化物膜で覆われているものであることが好 ましい。
[0009] 前記電極押さえ部材は、石英、 Al O又は A1Nで構成されており、かつその部材の
2 3
全表面がイットリウム含有酸化物膜で覆われているものであることが好まし。
[0010] 前記電極押さえ部材は、イットリウム含有酸化物を、電極押さえ部材の全表面に対 して溶射法、 CVD法又はスパッタリング法で成膜したものであることが好まし!/、。
[0011] 前記電極押さえ部材は、イットリウム含有酸化物の燒結体で構成されていることが 好ましい。
[0012] 前記イットリウム含有酸化物はイットリウム酸化物であり、その純度は 99. 5-99. 9
%であることが好ましい。
[0013] 前記イットリウム含有酸化物は、透明 Y O等のイットリウム酸化物であることが好まし
2 3
い。
発明の効果
[0014] 本発明によれば、ドライエッチングプロセスにおいて、電極周辺部分からのエツチン グ生成物を低減させ、エッチング対象物である基板に対する面内均一性の向上が図 れるという効果を奏する。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]真空チャンバ一内に設置する電極とその上表面周辺部分に設ける電極押さえ 部材との関係を模式的に示す断面図であって、（a)はイットリアで構成された電極押さ え部材を有する場合、（b)は表面にイットリア膜を有する電極押さえ部材を有する場合 である。
[図 2]本発明のドライエッチング方法で用いることができるエッチング装置の一例の構 成を模式的に示す構成図である。
[図 3]電極押さえ部材の材質によるエッチング速度の相違を示すグラフである。
[図 4]フッ素原子含有ガスベースのエッチングガスを用いた場合の基板の面内均一 性を示す図であって、（a)はイットリアバルタで構成された電極押さえ部材を用いた場 合であり、（b)は合成石英で構成された電極押さえ部材を用いた場合である。
[図 5]酸素原子含有ガスベースのエッチングガスを用いた場合の基板の面内均一性 を示す図であって、（a)はイットリアバルタで構成された電極押さえ部材を用いた場合 であり、（b)は合成石英で構成された電極押さえ部材を用いた場合である。
[図 6]実施例 2におけるエッチングプロセス終了後の電極押さえ部材の表面の SEM 写真であって、（a— 1)及び (a— 2)は、それぞれ、片面にイットリア溶射膜を形成した 場合、（b— 1)及び (b— 2)は、それぞれ、全表面にイットリア溶射膜を形成した場合で ある。
発明を実施するための最良の形態
[0016] 本発明に係るドライエッチング方法の一実施の形態によれば、真空チャンバ一内に 設置された電極の上表面の周辺部分をカバーして、電極の周辺部分からエッチング 生成物が生じないようにするための電極押さえ部材を備えた電極上に静電チャック 手段やクランプ手段等により載置された基板を、プラズマ源からのエツチャントを用い て、エッチング生成物を制御してエッチングするものである。
[0017] 本発明によれば、石英、 Al O及び A1Nからなる群から選ばれた誘電体で構成さ
2 3
れているだけの従来の電極押さえ部材の代わりに、透明 Y oを含む酸化イットリウム
2 3
(イットリア)等のイットリウム含有酸化物燒結体で構成されている電極押さえ部材を用 いるか、又は石英、 Al O及び A1N等からなる群から選ばれた誘電体で構成されて
2 3
いる電極押さえ部材の全表面にイットリア膜等のイットリウム含有酸化物膜を形成した 電極押さえ部材を用いることにより、この電極及び従来の電極押さえ部材から生じる エッチング生成物を減少させることができる。この場合、イットリア燒結体で構成されて いる電極押さえ部材の表面にさらにイットリア膜を形成しても良い。また、イットリアの 代わりにイットリウム含有酸化物、例えば、 3Y O - 5A1 O等の複酸化物であっても
2 3 2 3
良い。
[0018] 前記イットリア燒結体は、公知の方法、例えば特開平 11 189413号公報記載の 方法等で作製したものでも良ぐ特に制限されるものではない。例えば、イットリウム塩 含有溶液に塩基剤を添加して水酸化イットリウム凝集粒子を生成せしめ、これに硫酸 イオン含有化合物を添加した後、この凝集粒子を仮焼して形成した易燒結性粉末を 成形し、所定の雰囲気下で焼成して作製された燒結体でも良い。
[0019] 前記イットリア膜は、電極押さえ部材表面に十分に密着して形成されることが必要 であり、例えば電極押さえ部材の全表面に対して溶射法、 CVD法又はスパッタリング 法で形成することができる。このイットリア膜の膜厚は、 100〜300 111程度であること が好ましい。この範囲内の膜厚であれば、スパッタリング中に膜剥離が生じることもな い。
[0020] 上記溶射法によるイットリア膜は、公知の方法、例えば特開 2003 166043号公 報記載の方法等で形成でき、特に制限されるものではない。例えば、公知の減圧プ ラズマ溶射法等のプラズマ溶射法に従って、所定の温度で、密着性の良い緻密なィ ットリア溶射膜を所定の膜厚で形成することができる。
[0021] また、上記 CVD法又はスパッタ法によるイットリア膜は、公知のプロセス条件で形成 できる。
[0022] スパッタ法の場合、基板ホルダー上に基板を載置した後、真空ポンプによって高真 空状態まで排気し、ガス導入孔からアルゴンガスを 6. 7 X 10_2Paの圧力まで導入し 、その後、 RF電源を起動して高周波電圧を発生させ、イットリア膜形成用ターゲット に 1. OkWの RFスパッタ電力を投入し、磁気回路によって基板表面に平行磁場を形 成しながら RFマグネトロンスパッタを行い、基板全表面に密着性の良い緻密なイット リア膜を所定の膜厚で形成することができる。マグネトロンスパッタ中は、基板加熱用 ヒータを用い、基板の温度を 270°C程度に保つことが好ましい。
[0023] CVD法の場合、例えば、前駆体材料として Y(C H O ) ,キャリアガスとして窒素 (
11 19 2 3
lOsccm)ゝ希釈ガスとして〇（500〜： LOOOsccm)を用！/ヽ、基板温度 400
2 〜500。C、 チャンバ圧力 1〜； !OTorrの条件で、基板全表面に密着性の良い緻密なイットリア膜 を所定の膜厚で形成することができる。
[0024] 本発明のドライエッチング方法を実施するためのエッチング装置は、真空チャンバ 一を有する公知のドライエッチング装置であれば特に制限はなぐこの真空チャンバ 一内部に設置する電極とその上表面に設ける電極押さえ部材との関係を第 1図に示 す。第 1図に示すように、電極 1の上表面の周辺部分には、上記した電極押さえ部材 2が設けられている。この電極押さえ部材 2は、イットリアバルタで作製された燒結体（ 第 1(a)図)であっても、また、誘電体で構成された電極押さえ部材 2の全表面に対して 溶射法、 CVD法又はスパッタリング法でイットリア膜を形成したもの (第 1(b)図)であつ ても良い。電極 1の上方に、エッチング対象物である基板 3を静電チャック手段 4によ り十分に密着して載置し、この基板に対して公知のドライエッチング処理を行う。
[0025] 上記した電極押さえ部材を備えた電極を載置するためのドライエッチング装置とし ては、公知のドライエッチング装置 (特開 2002— 343775号公報等に記載された装 置)であれば良ぐ例えば、第 2図に示す装置を挙げることができる。
[0026] 第 2図に示すエッチング装置において、 20は真空チャンバ一で、上部のプラズマ 発生部 20aと下部の基板電極部 20bとを備えている、基板電極部 20bには排気口 2 0cが設けられ、適当な排気系に接続される。プラズマ発生部 20aは円筒形の誘電体 側壁 201を備え、誘電体側壁 201の外側には、真空チャンバ一 20内に磁気中性線 を形成するための磁場発生手段を構成している三つの磁場コイル 202、 203、 204 が設けられ、これらの磁場コイルは真空チャンバ一 20の上部のプラズマ発生部 20a 内に磁気中性線 205を形成する。真空チャンバ一 20の下部には、基板電極 206が 絶縁体部材 207を介して設けられ、この基板電極 206はブロッキングコンデンサ 208 を介して RFバイアスを印加する高周波電源 209に接続されている。
[0027] 中間の磁場コイル 203と誘電体側壁 201の外側との間にはプラズマ発生用の二つ の高周波コイル 210が配置され、これらの高周波コイル 210は可変コンデンサ 211を 介して高周波電源 212に接続され、上記三つの磁場コイルによって真空チャンバ一 20の上部のプラズマ発生部 20a内に形成された磁気中性線 205に沿って交番電場 を加えてこの磁気中性線に放電プラズマを発生するようにしている。
[0028] 真空チャンバ一 20の上部のプラズマ発生部 20aの天板 213は絶縁体 214を介して 誘電体側壁 201の上部フランジに密封固着され、対向電極として構成されている。ま たこの天板 213は内壁材料として炭素材を用いて構成されている。そして対向電極と して機能する天板 213には、プラズマ発生用高周波電源 212から可変コンデンサ 21 1を介して高周波アンテナコイル 210へ至る給電路の途中から分岐してコンデンサ 2 15を介して高周波電力が印加されるようにし、この対向電極に自己バイアスを発生 するように構成されている。
[0029] さらに、真空チャンバ一 20の上部のプラズマ発生部 20aには、真空チャンバ一 20 内へエッチングガスを導入するガス導入口 216が設けられ、このガス導入口 216は、 図示して!/、な!/、がガス供給通路及びエッチングガスの流量を制御するガス流量制御 装置を介してエッチングガス供給源に接続される。
実施例 1
[0030] 真空チャンバ一内に、第 1(a)図に示す電極押さえ部材 (イットリアバルタで構成され た部材) 2を備えた電極 1を設置した第 2図に示すエッチング装置を用い、電極 1上に 石英基板 3を静電チャック手段により密着して載置し、フッ素原子含有ガスベースの エッチングプロセス条件で、以下の通りエッチングを行った。
[0031] プラズマ発生用高周波電源 (13· 56MHz)の電力を 1500W (アンテナパワー)、基 板バイアス高周波電源 (12· 56MHz)の電力を 500W (バイアスパワー)の条件下で、 エッチングガス (C F /CHF = 10/116(sccm》を導入し、 0· 67Paの圧力下、基
4 8 3
板設定温度 o°cで所定の時間放電し、基板のエッチングを行った。
[0032] また、比較のために、酸素原子含有ガスベースのエッチングプロセス条件で以下の 通りエッチングを行った。プラズマ発生用高周波電源 (13. 56MHz)の電力を 1200 W (アンテナパワー)、基板バイアス高周波電源 (12· 56MHz)の電力を 600W (バイァ スパワー)の条件下で、エッチングガス (O /CF = 95/5(sccm》を導入し、 0· 67P aの圧力下、基板設定温度 10°Cで所定の時間放電し、基板のエッチングを行った
[0033] さらに、比較のために、合成石英で構成された電極押さえ部材を用いた場合につ V、て、上記したフッ素原子含有ガスベース及び酸素原子含有ガスベースのエツチン グプロセス条件で同様にエッチングを行った。
[0034] イットリアバルタで構成された電極押さえ部材及び合成石英で構成された電極押さ え部材を用いた場合について、それぞれ、フッ素原子含有ガスベース及び酸素原子 含有ガスベースのエッチングガスを用いてエッチングを行った結果を第 3図に示す。 第 3図において、縦軸はエッチング速度 (A/min)を示す。
[0035] 第 3図から明らかなように、イットリアバルタで構成された電極押さえ部材を用いた場 合には、いずれのガスベースのエッチングであっても、合成石英で構成された電極押 さえ部材を用いた場合と比べて、ほとんどエッチングされておらず、ドライエッチング プロセスにおけるエッチング生成物が低減できることが分かる。
[0036] 第 4図にフッ素原子含有ガスベースのエッチングガスを用いた場合の基板の面内 均一性を示す。第 4(a)図は、イットリアバルタで構成された電極押さえ部材を用いた 場合についての面内均一性を示し、また、第 4(b)図は、合成石英で構成された電極 押さえ部材を用いた場合についての面内均一性を示す。さらに、第 5図に酸素原子 含有ガスベースのエッチングガスを用いた場合の基板の面内均一性を示す。第 5(a) 図は、イットリアバルタで構成された電極押さえ部材を用いた場合についての面内均 一性を示し、また、第 5(b)図は、合成石英で構成された電極押さえ部材を用いた場 合についての面内均一性を示す。
[0037] 第 4(a)図及び第 5(a)図から明らかなように、イットリアバルタで構成された電極押さ え部材を用いた場合は、フッ素原子含有ガスベースのエッチングガスを用いた時の 面内均一性は ± 0. 96%であり、酸素原子含有ガスベースのエッチングガスを用い た時の面内均一性は ± 1. 47%であった。また、第 4(b)図及び第 5(b)図から明らかな ように、合成石英で構成された電極押さえ部材を用いた場合は、フッ素原子含有ガス ベースのエッチングガスを用いた時の面内均一性は ± 4. 99%であり、酸素原子含 有ガスベースのエッチングガスを用いた時の面内均一性は ± 2. 31 %であった。この ことから、イットリアバルタで構成された電極押さえ部材を用いれば、優れた基板面内 均一性を達成できることが分かる。
[0038] 第 4及び 5図を比較すると、合成石英で構成された電極押さえ部材を用いた場合、 基板の周辺部分のエッチング速度が遅い傾向があることが分かる。これは、プラズマ 源で生成したエツチャントが基板周辺部分の石英で消耗され、周辺部分でのエッチ ヤント量の不足を引き起こし、その結果、周辺部分のエッチング速度が遅くなつたもの と考えられる。一方、イットリアバルタで構成された電極押さえ部材の場合には、基板 の周辺部分でのエッチング速度の低下は起こらず、面内均一性が ± 1 %前後という 極めて低!/、均一エッチングが実現できた。
実施例 2
電極押さえ部材として、合成石英で構成された電極押さえ部材の両面 (電極に接し てレ、る面も含めて全表面)及び片面 (電極に接して!/、な!/、表面のみ)のそれぞれに公 知の減圧プラズマ溶射法により 100 mのイットリア膜を形成した電極押さえ部材を 用い、実施例 1記載のフッ素原子含有ガスベースのエッチングガスを用いて、同様の
Figure imgf000010_0001
[0040] エッチングプロセスの終了後の電極押さえ部材の表面の SEM写真を第 6図に示す 。第6(&—1)及び(&ー2)図は、片面にイットリア溶射膜を形成した場合の電極押さえ 部材の上表面部分 (第 1(b)図における A部分)の SEM写真を示し、第 6(b— 1)及び (b 2)図は、全表面にイットリア溶射膜を形成した場合の電極押さえ部材の上表面部 分 (第 1(b)図における A部分)の SEM写真を示す。第 6(a— 1)、（a— 2)、（b— 1)及び (b 2)図から明らかなように、片面に溶射膜を形成した場合にはクラックが発生してい る力 全表面に溶射膜を形成した場合にはクラックが発生していないことが分かる。 産業上の利用可能性
[0041] 本発明によれば、ドライエッチングプロセスにおけるエッチング生成物を低減させ、 エッチング対象物に対する面内均一性の向上が図れるので、本発明は半導体技術 分野等のドライエッチングの技術分野で利用可能である。

Claims

請求の範囲
真空チャンバ一内に設置された電極上に基板を載置し、この基板をドライエッチング する方法において、前記電極の上表面の周辺部分に、イットリウム含有酸化物からな る表面層を少なくとも有する電極押さえ部材を設けた電極を用いてエッチングを行う
Figure imgf000011_0001
[2] 前記電極押さえ部材が、イットリウム含有酸化物で構成されて!/、るものである力、、又は その部材の全表面がイットリウム含有酸化物膜で覆われているものであることを特徴 とする請求項 1記載のドライエッチング方法。
[3] 前記電極押さえ部材が、石英、 Al O又は A1Nで構成されており、かつその部材の
2 3
全表面がイットリウム含有酸化物膜で覆われているもの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方法。
[4] 前記電極押さえ部材が、イットリウム含有酸化物を、電極押さえ部材の全表面に対し て溶射法、 CVD法又はスパッタリング法で成膜したものであることを特徴とする請求 項 1〜3のいずれかに記載のドライエッチング方法。
[5] 前記電極押さえ部材が、イットリウム含有酸化物の燒結体で構成されていることを特 徴とする請求項 1記載のドライエッチング方法。
[6] 前記イットリウム含有酸化物がイットリウム酸化物であり、その純度が 99. 5-99. 9% であることを特徴とする請求項 1〜5のいずれかに記載のドライエッチング方法。
[7] 前記イットリウム含有酸化物が透明 Y Oであることを特徴とする請求項 1 いず
2 3 〜6の れかに記載のドライエッチング方法。
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