乾式蝕刻方法
2023-09-17 06:50:20 1
專利名稱：乾式蝕刻方法
技術領域：
本發明涉及乾式蝕刻方法，特別是涉及使用設有特定的電極壓緊 構件的電極進行的乾式蝕刻方法。
背景技術：
在乾式蝕刻工藝中，為了防護蝕刻中電極周邊部分被蝕刻，在該 周邊部分設置有外圓環那樣的電極壓緊構件。然而，由於在蝕刻中高
頻(RF)也施加在該電極壓緊構件上，所以該構件也會被蝕刻，蝕刻 生成物在真空室內飛散。其結果，對作為蝕刻對象的基板的面內均勻 性帶來顯著影響。
例如，在使用基於含有氟原子氣體的蝕刻氣體進行蝕刻工藝時， 作為電極壓緊構件的所述外圓環由石英或矽等製作時，在蝕刻工藝中 不僅基板而且其外圓環都會被蝕刻而消耗。因此，來自外圓環的蝕刻 生成物從基板的外周附近大量排放，該生成物再入射到基板上，有引 起促進或者抑制蝕刻速度的問題。另外，因防礙由等離子源入射到基 板上的離子和自由基的入射，有引起抑制蝕刻速度的現象的問題。這 樣的現象還與真空室、甚至於蝕刻裝置的維修頻率的增加等缺點相關。
另外，關於在基板臺的周邊部設置朝向基板支持用基板臺而壓緊 基板邊緣的基板壓緊已經周知(例如，參照專利文獻1)。但是，關 於此時通過設基板壓緊而防護基板臺周邊部被蝕刻的情況和基板壓緊 材質的情況如何卻沒有公開。
專利文獻l:特開平7-76774號公報(權利要求)
發明內容
發明要解決的課題
3本發明的目的在於，解決上述現有技術的問題，通過以特定的材 料構成作為外圓環的電極壓緊構件，提供在蝕刻工藝中降低蝕刻生成 物、謀求改善作為蝕刻對象物的基板的面內均勻性的乾式蝕刻方法。
解決課題的方法
技術領域：
本發明的乾式蝕刻方法是將基板載置在設置於真空室內的電極 上，對該基板進行乾式蝕刻的方法，其特徵在於，使用在該電極的上 表面的周邊部分設置至少具有由含釔氧化物構成的表面層的電極壓緊 構件的電極而進行蝕刻。通過設置這樣的電極壓緊構件，可以控制來 自電極周邊部分的蝕刻生成物，實施基板面內均勻性優良的乾式蝕刻 工藝。
優選所述電極壓緊構件由含釔氧化物構成或該構件的全部表面由 含釔氧化物膜覆蓋。
優選所述電極壓緊構件由石英、Ah03或AlN構成，而且其構件的 全部表面由含釔氧化物膜覆蓋。
優選所述電極壓緊構件用噴鍍法、CVD法或者濺射法在電極壓緊 構件的全部表面使含釔氧化物成膜。
優選所述電極壓緊構件由含釔氧化物的燒結體構成。
優選所述含釔氧化物是釔氧化物，其純度是99. 5 ~ 99. 9% 。
優選所述含釔氧化物是透明丫203等釔氧化物。
發明效果
根據本發明，在乾式蝕刻工藝中，可以發揮降低來自電極周邊部 分的蝕刻生成物、謀求作為蝕刻對象物的基板的面內均勻性的提高效 果。
圖1是模式地表示設置在真空室內的電極和設在電極上表面周邊 部分的電極壓緊構件的關係的剖面圖，(a)是具有由三氧化二釔構成 的電極壓緊構件的情況，(b)是具有在表面具有三氧化二釔膜的電極 壓緊構件的情況。圖2是模式地表示可在本發明的乾式蝕刻方法中使用的蝕刻裝置 的一例的構成的構成圖。
圖3是表示由電極壓緊構件的材質造成的蝕刻速度差異的曲線圖。
圖4是表示使用基於含有氟原子氣體的蝕刻氣體時的基板的面內 均勻性的圖，(a)是使用由三氧化二釔塊(bulk)構成的電極壓緊構 件的情況，(b)是使用由合成石英構成的電極壓緊構件的情況。
圖5是表示使用基於含有氧原子氣體的蝕刻氣體時的基板的面內 均勻性的圖，(a )是使用由三氧化二釔塊構成的電極壓緊構件的情況， (b)是使用由合成石英構成的電極壓緊構件的情況。
圖6是實施例2中蝕刻工藝結束後的電極壓緊構件的表面的SEM 照片，(a-l )和(a-2 )分別是在一側表面形成三氧化二釔噴鍍膜的 情況，(b-l )和(b-2 )分別是在全部表面形成三氧化二釔噴鍍膜的 情況。
具體實施例方式
根據本發明的乾式蝕刻方法的一種實施方式，就可以使用來自等 離子源的蝕刻劑，控制蝕刻生成物地在基板上進行蝕刻；該基板通過 靜電卡盤裝置或卡緊裝置載置在電極上，該電極具備使設置在真空室 內的電極上表面的周邊部分被覆蓋、不生成來自電極周邊部分的蝕刻 生成物的電極壓緊構件。
根據本發明，通過使用由含有透明丫203的氧化釔(三氧化二釔) 等含釔氧化物燒結體構成的電極壓緊構件、或者使用在由選自石英、 Ah(h或A1N等的電介質構成的電極壓緊構件的全部表面上形成含有三 氧化二釔膜等含釔氧化物膜的電極壓緊構件來代替僅由選自石英、 Al力3或A1N中的電介質構成的現有的電極壓緊構件，就可以減少來自
該電極和現有電極壓緊構件生成的蝕刻生成物。此時，由三氧化二釔 燒結體構成的電極壓緊構件的表面上也可以再形成三氧化二釔膜。另
外，代替三氧化二釔的含釔氧化物，例如也可以是3Y203 . 5A1^等複合氧化物。
所述的三氧化二釔燒結體也可以由公知的方法、例如特開平
11-189413號公報記栽的方法等製作，沒有特別的限定。例如，也可 以是將鹼性劑添加到含釔鹽的溶液中生成氫氧化釔凝聚粒子，在其中 添加含有硫酸離子的化合物後，使煅燒該凝聚粒子形成的易燒結性粉 末成形，在規定的氣氛下燒結而製作的燒結體。
所述三氧化二釔膜必須與電極壓緊構件表面充分密合而形成，例 如可以用噴鍍法、CVD法或濺射法在電極壓緊構件的全部表面上形成。 優選該三氧化二釔膜的厚度是100 ~ 300 jam左右。只要是該範圍內的 膜厚，在濺射中就不發生膜剝離。
用所述噴鍍法的三氧化二釔膜可以由公知的方法例如特開 2003-166043號公報所述的方法等形成，沒有特別的限定。例如，可 以根據公知的減壓等離子噴鍍法等的等離子噴鍍法在規定的溫度下以 規定的膜厚形成密合性良好的緻密的三氧化二釔噴鍍膜。
另外，採用所述CVD法或者濺射法的三氧化二釔膜可以在公知的 工藝條件下形成。
濺射法時，將基板載置在基板架上後，用真空泵排氣至高真空狀 態，從氣體導入孔導入氬氣直至6. 7 x 10—2Pa的壓力，其後，起動RF 電源，發生高頻電壓，在三氧化二釔膜形成用靶上投入l.OkW的RF 濺射功率， 一邊通過磁路在基板表面形成平行磁場， 一邊進行RF磁控 濺射，可以以規定的膜厚在基板全部表面上形成密合性良好的緻密的 三氧化二釔膜。在磁控減射中，優選使用基板加熱用加熱器使基板的 溫度保持為27(TC左右。
CVD法時，例如，在作為前體材料使用Y(C H1902) 3 、作為載氣使 用氮氣(10sccm)、作為稀釋氣體使用02 ( 500 ~ 1000sccm)、基板溫 度400 ~ 500°C、室內壓力1 ~ 10Torr的條件下，可以以規定的膜厚在 基板全部表面上形成密合性良好的緻密的三氧化二釔膜。
用於實施本發明的乾式蝕刻方法的蝕刻裝置只要是具有真空室的 公知的千式蝕刻裝置就沒有特別的限定，設置在該真空室內部的電極
6和設在電極上表面上的電極壓緊構件的關係示於圖1。如圖1所示， 在電極1的上表面的周邊部分上設有所述電極壓緊構件2。該電極壓
緊構件2既可以是由三氧化二釔塊製作的燒結體(圖1 ( a ))，也可 以是在由電介質構成的電極壓緊構件2的全部表面用噴鍍法、CVD法 或濺射法形成三氧化二釔膜的電極壓緊構件(圖1 (b))。在電極l 的上方，由靜電卡盤裝置4充分密合地栽置作為蝕刻對象物的基板3， 對該基板進行公知的乾式蝕刻處理。
作為用於栽置具備所述電極壓緊構件的電極的乾式蝕刻裝置，只 要是公知的乾式蝕刻裝置(特開2002-343775號公報等中所述的裝置) 就行，例如可以舉出圖2所示的裝置。
在圖2所示的蝕刻裝置中，20是真空室，具備上部的等離子發生 部20a和下部的基板電極部20b，在基板電極部20b上設排氣口 20c， 與適當的排氣系統連接。等離子發生部20a具備圓筒形電介質側壁 201，在電介質側壁201的外側設置構成用於在真空室20內形成磁中 性線的磁場發生裝置的3個磁場線圈202、 203、 204，這些磁場線圏 在真空室20的上部的等離子發生部20a內形成磁中性線205。在真空 室20的下部，隔著絕緣構件207設置基板電極206，該基板電極206 隔著隔直流電容器208與施加RF偏壓的高頻電源209連接。
在中間的磁場線圏203和電介質側壁201的外側之間配置等離子 發生用的2個高頻線圈210，這些高頻線圈210隔著可變電容器211 與高頻電源212連接，沿著通過上述3個磁場線圈在真空室20的上部 的等離子發生部20a內形成的磁中性線205施加交變電場，在該磁中 性線上發生放電等離子。
真空室20的上部的等離子發生部20a的頂板213隔著絕緣體214 與電介質側壁201的上部的凸緣密封粘著，作為對向電極而構成。另 外，該頂板213作為內壁材料使用碳材料而構成。而且，高頻功率從 等離子發生用高頻電源212使可變電容211介於之間由達至高頻天線 線圏210的給電路的途中分歧而使電容器215介於之間而施加到具有 對向電極功能的頂板213上，使該對向電極發生自偏壓。另外，在真空室20的上部的等離子發生部20a內設有向真空室 20內導入蝕刻氣體的氣體導入口 216,雖然未圖示，但該氣體導入口 216使氣體供給通路和控制蝕刻氣體流量的氣體流量控制裝置介於之 間地與蝕刻氣體供給源連接。 (實施例1)
使用在真空室內設置具備圖1 (a)所示的電極壓緊構件(由三氧 化二釔塊構成的構件)2的電極1的圖2所示的蝕刻裝置，用靜電卡 盤裝置將石英基板3密合載置在電極1上，在基於含氟原子氣體的蝕 刻工藝條件下，進行以下的蝕刻。
在等離子發生用高頻電源(13.56MHz)的功率為1500W(天線功 率)、基板偏壓高頻電源(12.56MHz)的功率為500W(偏壓功率)的 條件下，導入蝕刻氣體(CJVCHF3= 10/116 ( sccra))，在0. 67Pa的 壓力下、基板設定溫度O'C下放電規定的時間，進行基板的蝕刻。
另外，為了比較，在基於含氧原子氣體的蝕刻工藝條件下進行以 下的蝕刻。在等離子發生用高頻電源(13. 56MHz)的功率為1200W(天 線功率)、基板偏壓高頻電源(12.56MHz)的功率為600W(偏壓功率) 的條件下，導入蝕刻氣體(02/CF4 = 95/5 ( sccra))，在0. 67Pa的壓 力下、基板設定溫度-10。C下放電規定的時間，進行基板的蝕刻。
另外，為了比較，對於使用由合成石英構成的電極壓緊構件的情 況，在上述的基於含氟原子氣體和基於含氧原子氣體的蝕刻工藝條件 下進行同樣的蝕刻。
將對於使用由三氧化二釔塊構成的電極壓緊構件和由合成石英構 成的電極壓緊構件的情況分別使用基於含氟原子氣體和基於含氧原子 氣體的蝕刻氣體進行蝕刻的結果示於圖3。在圖3中，縱軸表示蝕刻 速度(A/min)。
如由圖3表明的那樣，使用由三氧化二釔塊構成的電極壓緊構件 時，無論是哪一種氣體基體的蝕刻，與使用由合成石英構成的電極壓 緊構件時相比，幾乎不被蝕刻，顯然，可以降低乾式蝕刻工藝中的蝕 刻生成物。圖4表示使用基於含氟原子氣體的蝕刻氣體時的基板的面內均勻 性。圖4 (a)表示使用由三氧化二釔塊構成的電極壓緊構件時的面內 均勻性，另外，圖4 (b)表示使用由合成石英構成的電極壓緊構件時 的面內均勻性。另外，圖5表示使用基於含氧原子氣體的蝕刻氣體時 的基板的面內均勻性。圖5 (a)表示使用由三氧化二釔塊構成的電極 壓緊構件時的面內均勻性，另外，圖5 (b)表示使用由合成石英構成 的電極壓緊構件時的面內均勻性。
如由圖4 (a)和圖5 (a)表明的那樣，在使用由三氧化二釔塊構 成的電極壓緊構件時，使用基於含氟原子氣體的蝕刻氣體時的面內均 勻性是± 0. 96 % ，使用基於含氧原子氣體的蝕刻氣體時的面內均勻性 是±1.47%。另外，如由圖4 (b)和圖5 (b)表明的那樣，在使用由 合成石英構成的電極壓緊構件時，使用基於含氟原子氣體的蝕刻氣體 時的面內均勻性是土4. 99%,使用基於含氧原子氣體的蝕刻氣體時的 面內均勻性是土2. 31%。由此明顯看出，只要使用由三氧化二釔塊構 成的電極壓緊構件，就可以達到優良的基板面內均勻性。
比較圖4和圖5可以明顯看出，使用由合成石英構成的電極壓緊 構件時，基板的周邊部分的蝕刻速度有減緩的傾向。可以認為，這是 由於由等離子源生成的蝕刻劑被基板周邊部分的石英消耗，導致在周 邊部分的蝕刻劑量不足，其結果周邊部分的蝕刻速度變緩。另一方面， 使用由三氧化二釔塊構成的電極壓緊構件時，在基板的周邊部分的蝕 刻速度不降低，可以實現面內均勻性為±10/。左右的極低的均勻蝕刻。
(實施例2)
作為電極壓緊構件使用由公知的減壓等離子噴鍍法在由合成石英 構成的電極壓緊構件的兩面(包括與電極連接的面的全部表面)和一 側表面(只是不與電極連接的那一側表面)分別形成lOOjum的三氧化 二釔膜的電極壓緊構件，使用實施例1所述的基於含氟原子氣體的蝕 刻氣體，在同樣的條件下重複蝕刻工藝。
將蝕刻工藝結束後的電極壓緊構件的表面的SEM照片示於圖6。 圖6 (a-l)和(a-2)表示在一側表面形成三氧化二釔噴鍍膜時的電極壓緊構件的上表面部分(圖1 (b)中的A部分)的SEM照片，圖6 (b-l)和(b-2)表示在全部表面形成三氧化二釔噴鍍膜時的電極壓
緊構件的上表面部分(圖1 (b)中的A部分)的SEM照片。如由圖6 (a-l) 、 (a-2) 、 (b-1)和(b-2 )表明的那樣，顯然，在一側表
面形成噴鍍膜時發生裂紋，但在全部表面形成噴鍍膜時不發生裂紋。
產業實用性
根據本發明，由於在乾式蝕刻工藝中可以降低蝕刻生成物，謀求 改善蝕刻對象物的面內均勻性，所以本發明可以在半導體技術領域等 乾式蝕刻的技術領域中被利用。
權利要求
1. 乾式蝕刻方法，是將基板載置在設置於真空室內的電極上，對該基板進行乾式蝕刻的方法，其特徵在於，使用在所述電極的上表面的周邊部分設置至少具有由含釔氧化物構成的表面層的電極壓緊構件的電極而進行蝕刻。
2. 權利要求1所述的乾式蝕刻方法，其特徵在於，所述電極壓緊 構件由含釔氧化物構成或該構件的全部表面由含釔氧化物膜覆蓋。
3. 權利要求1所述的乾式蝕刻方法，其特徵在於，所述電極壓緊 構件由石英、Ah03或AlN構成，而且該構件的全部表面由含釔氧化物膜 覆蓋。
4. 權利要求1~ 3任一項所述的乾式蝕刻方法，其特徵在於，對所 述電極壓緊構件釆用噴鍍法、CVD法或者濺射法，在電極壓緊構件的全 部表面使含釔氧化物成膜。
5. 權利要求1所述的乾式蝕刻方法，其特徵在於，所述電極壓緊 構件由含釔氧化物的燒結體構成。
6. 權利要求1~5任一項所述的乾式蝕刻方法，其特徵在於，所述 含釔氧化物是釔氧化物，其純度是99.5~99. 9%。
7. 權利要求l ~ 6任一項所述的乾式蝕刻方法，其特徵在於，所述 含釔氧化物是透明丫203。
全文摘要
本發明提供在乾式蝕刻工藝中可以降低蝕刻生成物、謀求改善蝕刻對象物的面內均勻性的乾式蝕刻方法。使用在電極的上表面的周邊部分設置至少具有由含釔氧化物構成的表面層的電極壓緊構件的電極，將基板載置在電極上，控制來自電極周邊部分的蝕刻生成物而進行乾式蝕刻。
文檔編號H01L21/3065GK101512736SQ20078003365
公開日2009年8月19日 申請日期2007年9月5日 優先權日2006年9月11日
發明者森川泰宏, 鄒紅罡 申請人:株式會社愛發科