专利名称：干式蚀刻方法
技术领域：
本发明涉及干式蚀刻方法，特别是涉及使用设有特定的电极压紧 构件的电极进行的干式蚀刻方法。
背景技术：
在干式蚀刻工艺中，为了防护蚀刻中电极周边部分被蚀刻，在该 周边部分设置有外圆环那样的电极压紧构件。然而，由于在蚀刻中高
频(RF)也施加在该电极压紧构件上，所以该构件也会被蚀刻，蚀刻 生成物在真空室内飞散。其结果，对作为蚀刻对象的基板的面内均匀 性带来显著影响。
例如，在使用基于含有氟原子气体的蚀刻气体进行蚀刻工艺时， 作为电极压紧构件的所述外圆环由石英或硅等制作时，在蚀刻工艺中 不仅基板而且其外圆环都会被蚀刻而消耗。因此，来自外圆环的蚀刻 生成物从基板的外周附近大量排放，该生成物再入射到基板上，有引 起促进或者抑制蚀刻速度的问题。另外，因防碍由等离子源入射到基 板上的离子和自由基的入射，有引起抑制蚀刻速度的现象的问题。这 样的现象还与真空室、甚至于蚀刻装置的维修频率的增加等缺点相关。
另外，关于在基板台的周边部设置朝向基板支持用基板台而压紧 基板边缘的基板压紧已经周知(例如，参照专利文献1)。但是，关 于此时通过设基板压紧而防护基板台周边部被蚀刻的情况和基板压紧 材质的情况如何却没有公开。
专利文献l:特开平7-76774号公报(权利要求)
发明内容
发明要解决的课题
3本发明的目的在于，解决上述现有技术的问题，通过以特定的材 料构成作为外圆环的电极压紧构件，提供在蚀刻工艺中降低蚀刻生成 物、谋求改善作为蚀刻对象物的基板的面内均匀性的干式蚀刻方法。
解决课题的方法
技术领域：
本发明的干式蚀刻方法是将基板载置在设置于真空室内的电极 上，对该基板进行干式蚀刻的方法，其特征在于，使用在该电极的上 表面的周边部分设置至少具有由含钇氧化物构成的表面层的电极压紧 构件的电极而进行蚀刻。通过设置这样的电极压紧构件，可以控制来 自电极周边部分的蚀刻生成物，实施基板面内均匀性优良的干式蚀刻 工艺。
优选所述电极压紧构件由含钇氧化物构成或该构件的全部表面由 含钇氧化物膜覆盖。
优选所述电极压紧构件由石英、Ah03或AlN构成，而且其构件的 全部表面由含钇氧化物膜覆盖。
优选所述电极压紧构件用喷镀法、CVD法或者溅射法在电极压紧 构件的全部表面使含钇氧化物成膜。
优选所述电极压紧构件由含钇氧化物的烧结体构成。
优选所述含钇氧化物是钇氧化物，其纯度是99. 5 ~ 99. 9% 。
优选所述含钇氧化物是透明丫203等钇氧化物。
发明效果
根据本发明，在干式蚀刻工艺中，可以发挥降低来自电极周边部 分的蚀刻生成物、谋求作为蚀刻对象物的基板的面内均匀性的提高效 果。
图1是模式地表示设置在真空室内的电极和设在电极上表面周边 部分的电极压紧构件的关系的剖面图，(a)是具有由三氧化二钇构成 的电极压紧构件的情况，(b)是具有在表面具有三氧化二钇膜的电极 压紧构件的情况。图2是模式地表示可在本发明的干式蚀刻方法中使用的蚀刻装置 的一例的构成的构成图。
图3是表示由电极压紧构件的材质造成的蚀刻速度差异的曲线图。
图4是表示使用基于含有氟原子气体的蚀刻气体时的基板的面内 均匀性的图，(a)是使用由三氧化二钇块(bulk)构成的电极压紧构 件的情况，(b)是使用由合成石英构成的电极压紧构件的情况。
图5是表示使用基于含有氧原子气体的蚀刻气体时的基板的面内 均匀性的图，(a )是使用由三氧化二钇块构成的电极压紧构件的情况， (b)是使用由合成石英构成的电极压紧构件的情况。
图6是实施例2中蚀刻工艺结束后的电极压紧构件的表面的SEM 照片，(a-l )和(a-2 )分别是在一侧表面形成三氧化二钇喷镀膜的 情况，(b-l )和(b-2 )分别是在全部表面形成三氧化二钇喷镀膜的 情况。
具体实施例方式
根据本发明的干式蚀刻方法的一种实施方式，就可以使用来自等 离子源的蚀刻剂，控制蚀刻生成物地在基板上进行蚀刻；该基板通过 静电卡盘装置或卡紧装置载置在电极上，该电极具备使设置在真空室 内的电极上表面的周边部分被覆盖、不生成来自电极周边部分的蚀刻 生成物的电极压紧构件。
根据本发明，通过使用由含有透明丫203的氧化钇(三氧化二钇) 等含钇氧化物烧结体构成的电极压紧构件、或者使用在由选自石英、 Ah(h或A1N等的电介质构成的电极压紧构件的全部表面上形成含有三 氧化二钇膜等含钇氧化物膜的电极压紧构件来代替仅由选自石英、 Al力3或A1N中的电介质构成的现有的电极压紧构件，就可以减少来自
该电极和现有电极压紧构件生成的蚀刻生成物。此时，由三氧化二钇 烧结体构成的电极压紧构件的表面上也可以再形成三氧化二钇膜。另
外，代替三氧化二钇的含钇氧化物，例如也可以是3Y203 . 5A1^等复合氧化物。
所述的三氧化二钇烧结体也可以由公知的方法、例如特开平
11-189413号公报记栽的方法等制作，没有特别的限定。例如，也可 以是将碱性剂添加到含钇盐的溶液中生成氢氧化钇凝聚粒子，在其中 添加含有硫酸离子的化合物后，使煅烧该凝聚粒子形成的易烧结性粉 末成形，在规定的气氛下烧结而制作的烧结体。
所述三氧化二钇膜必须与电极压紧构件表面充分密合而形成，例 如可以用喷镀法、CVD法或溅射法在电极压紧构件的全部表面上形成。 优选该三氧化二钇膜的厚度是100 ~ 300 jam左右。只要是该范围内的 膜厚，在溅射中就不发生膜剥离。
用所述喷镀法的三氧化二钇膜可以由公知的方法例如特开 2003-166043号公报所述的方法等形成，没有特别的限定。例如，可 以根据公知的减压等离子喷镀法等的等离子喷镀法在规定的温度下以 规定的膜厚形成密合性良好的致密的三氧化二钇喷镀膜。
另外，采用所述CVD法或者溅射法的三氧化二钇膜可以在公知的 工艺条件下形成。
溅射法时，将基板载置在基板架上后，用真空泵排气至高真空状 态，从气体导入孔导入氩气直至6. 7 x 10—2Pa的压力，其后，起动RF 电源，发生高频电压，在三氧化二钇膜形成用靶上投入l.OkW的RF 溅射功率， 一边通过磁路在基板表面形成平行磁场， 一边进行RF磁控 溅射，可以以规定的膜厚在基板全部表面上形成密合性良好的致密的 三氧化二钇膜。在磁控减射中，优选使用基板加热用加热器使基板的 温度保持为27(TC左右。
CVD法时，例如，在作为前体材料使用Y(C H1902) 3 、作为载气使 用氮气(10sccm)、作为稀释气体使用02 ( 500 ~ 1000sccm)、基板温 度400 ~ 500°C、室内压力1 ~ 10Torr的条件下，可以以规定的膜厚在 基板全部表面上形成密合性良好的致密的三氧化二钇膜。
用于实施本发明的干式蚀刻方法的蚀刻装置只要是具有真空室的 公知的千式蚀刻装置就没有特别的限定，设置在该真空室内部的电极
6和设在电极上表面上的电极压紧构件的关系示于图1。如图1所示， 在电极1的上表面的周边部分上设有所述电极压紧构件2。该电极压
紧构件2既可以是由三氧化二钇块制作的烧结体(图1 ( a ))，也可 以是在由电介质构成的电极压紧构件2的全部表面用喷镀法、CVD法 或溅射法形成三氧化二钇膜的电极压紧构件(图1 (b))。在电极l 的上方，由静电卡盘装置4充分密合地栽置作为蚀刻对象物的基板3， 对该基板进行公知的干式蚀刻处理。
作为用于栽置具备所述电极压紧构件的电极的干式蚀刻装置，只 要是公知的干式蚀刻装置(特开2002-343775号公报等中所述的装置) 就行，例如可以举出图2所示的装置。
在图2所示的蚀刻装置中，20是真空室，具备上部的等离子发生 部20a和下部的基板电极部20b，在基板电极部20b上设排气口 20c， 与适当的排气系统连接。等离子发生部20a具备圆筒形电介质侧壁 201，在电介质侧壁201的外侧设置构成用于在真空室20内形成磁中 性线的磁场发生装置的3个磁场线圈202、 203、 204，这些磁场线圏 在真空室20的上部的等离子发生部20a内形成磁中性线205。在真空 室20的下部，隔着绝缘构件207设置基板电极206，该基板电极206 隔着隔直流电容器208与施加RF偏压的高频电源209连接。
在中间的磁场线圏203和电介质侧壁201的外侧之间配置等离子 发生用的2个高频线圈210，这些高频线圈210隔着可变电容器211 与高频电源212连接，沿着通过上述3个磁场线圈在真空室20的上部 的等离子发生部20a内形成的磁中性线205施加交变电场，在该磁中 性线上发生放电等离子。
真空室20的上部的等离子发生部20a的顶板213隔着绝缘体214 与电介质側壁201的上部的凸缘密封粘着，作为对向电极而构成。另 外，该顶板213作为内壁材料使用碳材料而构成。而且，高频功率从 等离子发生用高频电源212使可变电容211介于之间由达至高频天线 线圏210的给电路的途中分歧而使电容器215介于之间而施加到具有 对向电极功能的顶板213上，使该对向电极发生自偏压。另外，在真空室20的上部的等离子发生部20a内设有向真空室 20内导入蚀刻气体的气体导入口 216,虽然未图示，但该气体导入口 216使气体供给通路和控制蚀刻气体流量的气体流量控制装置介于之 间地与蚀刻气体供给源连接。 (实施例1)
使用在真空室内设置具备图1 (a)所示的电极压紧构件(由三氧 化二钇块构成的构件)2的电极1的图2所示的蚀刻装置，用静电卡 盘装置将石英基板3密合载置在电极1上，在基于含氟原子气体的蚀 刻工艺条件下，进行以下的蚀刻。
在等离子发生用高频电源(13.56MHz)的功率为1500W(天线功 率)、基板偏压高频电源(12.56MHz)的功率为500W(偏压功率)的 条件下，导入蚀刻气体(CJVCHF3= 10/116 ( sccra))，在0. 67Pa的 压力下、基板设定温度O'C下放电规定的时间，进行基板的蚀刻。
另外，为了比较，在基于含氧原子气体的蚀刻工艺条件下进行以 下的蚀刻。在等离子发生用高频电源(13. 56MHz)的功率为1200W(天 线功率)、基板偏压高频电源(12.56MHz)的功率为600W(偏压功率) 的条件下，导入蚀刻气体(02/CF4 = 95/5 ( sccra))，在0. 67Pa的压 力下、基板设定温度-10。C下放电规定的时间，进行基板的蚀刻。
另外，为了比较，对于使用由合成石英构成的电极压紧构件的情 况，在上述的基于含氟原子气体和基于含氧原子气体的蚀刻工艺条件 下进行同样的蚀刻。
将对于使用由三氧化二钇块构成的电极压紧构件和由合成石英构 成的电极压紧构件的情况分别使用基于含氟原子气体和基于含氧原子 气体的蚀刻气体进行蚀刻的结果示于图3。在图3中，纵轴表示蚀刻 速度(A/min)。
如由图3表明的那样，使用由三氧化二钇块构成的电极压紧构件 时，无论是哪一种气体基体的蚀刻，与使用由合成石英构成的电极压 紧构件时相比，几乎不被蚀刻，显然，可以降低干式蚀刻工艺中的蚀 刻生成物。图4表示使用基于含氟原子气体的蚀刻气体时的基板的面内均匀 性。图4 (a)表示使用由三氧化二钇块构成的电极压紧构件时的面内 均匀性，另外，图4 (b)表示使用由合成石英构成的电极压紧构件时 的面内均匀性。另外，图5表示使用基于含氧原子气体的蚀刻气体时 的基板的面内均匀性。图5 (a)表示使用由三氧化二钇块构成的电极 压紧构件时的面内均匀性，另外，图5 (b)表示使用由合成石英构成 的电极压紧构件时的面内均勻性。
如由图4 (a)和图5 (a)表明的那样，在使用由三氧化二钇块构 成的电极压紧构件时，使用基于含氟原子气体的蚀刻气体时的面内均 匀性是± 0. 96 % ，使用基于含氧原子气体的蚀刻气体时的面内均匀性 是±1.47%。另外，如由图4 (b)和图5 (b)表明的那样，在使用由 合成石英构成的电极压紧构件时，使用基于含氟原子气体的蚀刻气体 时的面内均匀性是土4. 99%,使用基于含氧原子气体的蚀刻气体时的 面内均匀性是土2. 31%。由此明显看出，只要使用由三氧化二钇块构 成的电极压紧构件，就可以达到优良的基板面内均匀性。
比较图4和图5可以明显看出，使用由合成石英构成的电极压紧 构件时，基板的周边部分的蚀刻速度有减緩的倾向。可以认为，这是 由于由等离子源生成的蚀刻剂被基板周边部分的石英消耗，导致在周 边部分的蚀刻剂量不足，其结果周边部分的蚀刻速度变緩。另一方面， 使用由三氧化二钇块构成的电极压紧构件时，在基板的周边部分的蚀 刻速度不降低，可以实现面内均匀性为±10/。左右的极低的均匀蚀刻。
(实施例2)
作为电极压紧构件使用由公知的减压等离子喷镀法在由合成石英 构成的电极压紧构件的两面(包括与电极连接的面的全部表面)和一 侧表面(只是不与电极连接的那一側表面)分别形成lOOjum的三氧化 二钇膜的电极压紧构件，使用实施例1所述的基于含氟原子气体的蚀 刻气体，在同样的条件下重复蚀刻工艺。
将蚀刻工艺结束后的电极压紧构件的表面的SEM照片示于图6。 图6 (a-l)和(a-2)表示在一侧表面形成三氧化二钇喷镀膜时的电极压紧构件的上表面部分(图1 (b)中的A部分)的SEM照片，图6 (b-l)和(b-2)表示在全部表面形成三氧化二钇喷镀膜时的电极压
紧构件的上表面部分(图1 (b)中的A部分)的SEM照片。如由图6 (a-l) 、 (a-2) 、 (b-1)和(b-2 )表明的那样，显然，在一側表
面形成喷镀膜时发生裂紋，但在全部表面形成喷镀膜时不发生裂紋。
产业实用性
根据本发明，由于在干式蚀刻工艺中可以降低蚀刻生成物，谋求 改善蚀刻对象物的面内均匀性，所以本发明可以在半导体技术领域等 干式蚀刻的技术领域中被利用。
权利要求
1. 干式蚀刻方法，是将基板载置在设置于真空室内的电极上，对该基板进行干式蚀刻的方法，其特征在于，使用在所述电极的上表面的周边部分设置至少具有由含钇氧化物构成的表面层的电极压紧构件的电极而进行蚀刻。
2. 权利要求1所述的干式蚀刻方法，其特征在于，所述电极压紧 构件由含钇氧化物构成或该构件的全部表面由含钇氧化物膜覆盖。
3. 权利要求1所述的干式蚀刻方法，其特征在于，所述电极压紧 构件由石英、Ah03或AlN构成，而且该构件的全部表面由含钇氧化物膜 覆盖。
4. 权利要求1~ 3任一项所述的干式蚀刻方法，其特征在于，对所 述电极压紧构件釆用喷镀法、CVD法或者溅射法，在电极压紧构件的全 部表面使含钇氧化物成膜。
5. 权利要求1所述的干式蚀刻方法，其特征在于，所述电极压紧 构件由含钇氧化物的烧结体构成。
6. 权利要求1~5任一项所述的干式蚀刻方法，其特征在于，所述 含钇氧化物是钇氧化物，其纯度是99.5~99. 9%。
7. 权利要求l ~ 6任一项所述的干式蚀刻方法，其特征在于，所述 含钇氧化物是透明丫203。
全文摘要
本发明提供在干式蚀刻工艺中可以降低蚀刻生成物、谋求改善蚀刻对象物的面内均匀性的干式蚀刻方法。使用在电极的上表面的周边部分设置至少具有由含钇氧化物构成的表面层的电极压紧构件的电极，将基板载置在电极上，控制来自电极周边部分的蚀刻生成物而进行干式蚀刻。
文档编号H01L21/3065GK101512736SQ20078003365
公开日2009年8月19日 申请日期2007年9月5日 优先权日2006年9月11日
发明者森川泰宏, 邹红罡 申请人:株式会社爱发科