(57)【要約】【課題】エッチング処理等のプラズマ処理における反応生成物の処理特性への影響を相殺して、基板面内において均一な処理特性の得られるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供する。【解決手段】処理室内において、マスクを介してガスプラズマを用いて被処理基板を処理するプラズマ処理方法において、側壁保護膜の付着量を適正化し、該適正化された付着量を被処理基板の中央と端部との間で等しくし、側壁保護膜の面内均一性を維持しながらプラズマ処理する。【選択図】図５
2008166839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置の処理室内において、ガスプラズマを用いて基板載置電極上の被処理基板をエッチング処理するプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理装置は、前記基板載置電極に高周波バイアス電圧を印加する高周波電源と、前記被処理基板と前記基板載置電極の表面との間に伝熱用ガスを供給する手段と、前記被処理基板面内の温度分布を制御する制御手段を備えており、
前記基板載置電極は、静電吸着電極であり、かつ、該基板載置電極を冷却する媒体の通路を備えており、
前記基板載置電極の表面と前記被処理基板の間の複数の領域にそれぞれ独立したガス供給通路から供給される前記伝熱用ガスの圧力をそれぞれ独立して異なる圧力に調節することにより、前記被処理基板の中央部の温度を周辺部の温度よりも高くするように制御することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記基板載置電極の表面の中央付近の前記伝熱用ガスの圧力よりも周辺の前記伝熱用ガスの圧力を高くし周辺部の熱通過量が大きくなるように制御して、前記被処理基板の中央部の温度を周辺部の温度よりも高くすることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記処理室内を前記基板載置電極の下方側から排気する排気手段を備えており、前記エッチング処理によって発生する反応生成物の排気効率は、前記被処理基板の外周ほど効率が良く、前記反応生成物の再入射量分布は前記被処理基板の中央部が高く、周辺部が低い分布であり、
前記被処理基板に形成される側壁保護膜の面内均一性を維持するように制御することを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基板にエッチング処理等の処理を行うプラズマ処理に関し、被処理基板の中央部と周辺部の処理特性が均一になるようにしたプラズマ処理方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のプラズマ処理装置は、プラズマ密度（イオン電流値）やイオンエネルギー（高周波バイアス電圧）を基板（ウエハ）面内で均一化するとともに基板温度を均一にするため、種々の工夫が凝らされてきた。例えば、特許文献１には、平板状電極の基板支持面の絶縁物表面に凹凸面を形成し、この凹凸面の密度あるいは深さを絶縁物表面内で変化させて、静電吸着力に分布を与えることにより、基板内の温度分布の均一化を図るものが示されている。
【０００３】
ところが、基板サイズが大口径化しエッチングサイズが微細化するとともに、基板中央部と周辺部でのエッチング反応生成物の分布の影響が顕在化してきた。
【０００４】
図１５は、エッチング反応生成物の挙動を説明する図である。図に示すように、Ａｌ，Ｃｌ，Ｃ等のエッチング反応生成物は被処理基板２の表面でプラズマエッチングガス（イオンやラジカル）と反応して気相中に気化しＡｌ2Ｃｌ6等となるが、再度被処理基板に入射したり、あるいはプラズマ中で再解離してから入射するなど、複雑な挙動を示す。すなわち、基板の底面でエッチングされたＡｌは、反応生成物として気相中に放出されるが、その一部は、プラズマ中で再び解離し、基板２上へ再入射する。また、フォトレジスト２５も同じように、エッチングされるために、レジストの反応生成物も基板２上に再入射する。これらの反応生成物がプラズマ中で解離した内で電気的に中性な成分は、被エッチング部の側壁にも入射して付着する。このような成分や、あるいは底面でエッチングされて直接側壁に入射して付着した成分、または、入射イオンによって物理的に、あるいは化学的な要素も含んでスパッタされて側壁に入射した成分などが付着して側壁保護膜２６が形成される。
【０００５】
このうち、反応生成物の再入射に関しては、基板面内での入射量の不均一が発生しやすい。なぜならば、気相中にエッチングされて放出された反応生成物はガスとしてエッチング室から排気されることになるが、反応生成物の排気は、基板の外周程効率が良い。従って、図１６に示すように、気相中の反応生成物の密度分布、すなわち反応生成物の再入射量分布は、基板中央が高く、周辺部で低いという分布にならざるを得ない。このように、反応生成物の量は基板周辺部では、エッチングガスとともに排気されるため基板中央部に比較して少なくなっている。メタルエッチングの場合、側壁保護膜が多い（厚い）と、イオンアシスト反応による側壁のエッチング速度が遅くなる。そのため、例えば溝の加工を例にとると、被エッチング部の形状はエッチング深さが増す程幅が狭くなる、いわゆるテーパ状の形状となる。逆に側壁保護膜が薄すぎると、側壁がエッチングされ、被エッチング部の幅が目標寸法よりも広くなってしまう。従って、被エッチング部として垂直形状を得るためには、側壁保護膜の付着量を、厚くもなく薄くもない厚さに適正化して、側壁が太ったり、細ったりすることのないようにしなければならない。
【０００６】
一方、エッチングサイズの微細化が進むとともに、被処理寸法の加工精度に対する要求が厳しくなってきた。例えば、設計寸法の約１／１０が許容レベルとした場合、０．５μｍでは許容レベルが±０．０５μｍであったものが、０．２５μｍ、０．１３μｍと微細化が進むにつれ、許容レベルは±０．０２５μｍ、±０．０１３μｍとなる。このような要求仕様を達成するためには、加工寸法に影響を及ぼす因子を明らかにし、それらを制御しなければならない。
【０００７】
また、エッチングサイズの微細化に伴い、微細パターンとそれほど密ではない疎なパターンが混在する疎密パターンにおいても、被処理寸法の加工精度に対する要求は厳しくなってきた。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１８４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、エッチング等のプラズマ処理における反応生成物の処理特性への影響を相殺して、基板面内において均一な処理特性の得られるプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、エッチング等のプラズマ処理時における反応生成物の影響を考慮し、処理形状の基板面内での均一性を向上したプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、疎密パターンで加工寸法のバラツキの無いエッチング処理特性の得られるプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の特徴は、処理室内において、マスクを介してガスプラズマを用いて被処理基板をエッチング処理するプラズマ処理方法において、前記被処理基板の被エッチング部の側壁に形成される側壁保護膜の面内均一性を維持しながらプラズマ処理することにある。
【００１３】
本発明の他の特徴は、処理室内において、マスクを介してガスプラズマを用いて被処理基板を処理するプラズマ処理方法において、前記被処理基板に形成される側壁保護膜の付着量を被処理基板の中央と端部との間で等しくし、側壁保護膜の面内均一性を維持しながらプラズマ処理することにある。
【００１４】
本発明の他の特徴は、処理室内において、レジストをマスクとしてガスプラズマを用いて被処理基板を処理するプラズマ処理方法において、前記被処理基板とプラズマとの反応によって発生した反応生成物が前記被処理基板に入射して付着する付着量の均一性を前記被処理基板の面内で維持しながら、前記被処理基板のプラズマ処理を行い、前記被処理基板に面内均一な側壁保護膜を形成することにある。
【００１５】
本発明の他の特徴は、処理室内において、レジストをマスクとしてガスプラズマを用いて被処理基板をプラズマ処理するプラズマ処理方法において、前記被処理基板の温度を制御することにより前記被処理基板に形成される側壁保護膜の面内均一性を維持しながらプラズマ処理することにある。
【００１６】
本発明の他の特徴は、前記処理室内のプロセスガスの圧力、流量及び混合比を調整しなが前記被処理基板をプラズマ処理することにある。
【００１７】
本発明の他の特徴は、前記処理室内からの前記反応生成物の排気量を制限しながら前記被処理基板をプラズマ処理することにある。
【００１８】
本発明の他の特徴は、前記プロセスガスの種類又は処理室内でのプロセスガスの圧力を調整しながら前記被処理基板をプラズマ処理することにある。
【００１９】
本発明の他の特徴は、前記被処理基板の面内における反応生成物の付着量のバラツキを±１０％以内に維持することにある。
【００２０】
本発明の他の特徴は、前記被処理基板の口径が２００ｍｍ以上であり、前記被処理基板に形成されるパターンが０．３５μｍ以下であることにある。
【００２１】
本発明の他の特徴は、被処理基板をガスプラズマを用いてエッチング等のプラズマ処理をするプラズマ処理装置において、被処理基板を載置して基板温度を制御する基板載置電極が、該基板の中央部と周辺部の温度に高低差を有し、前記被処理基板の面内における反応生成物の付着量の面内均一性を維持する機能を備えていることにある。
【００２２】
エッチングの場合は、通常、マスクを介して加工寸法を忠実にかつ垂直にエッチングすることが要求される。この際、エッチング方向に垂直な方向へのエッチング、すなわち、側壁部のエッチングが加工寸法に影響を及ぼす。側壁部のエッチングにおいて、エッチング圧力が高い場合は入射イオンもエッチングに寄与するが、エッチング圧力が十分低くなるとイオン入射がほとんど無視できる。このようなイオン入射をほとんど無視できる状況では、側壁部のエッチングは、側壁とラジカルの化学反応に大きく依存する。化学反応は、温度や入射して付着しているラジカル密度、種類に依存するが、エッチングの場合は、化学反応を抑制する反応生成物が側壁に付着し、この付着量の多少、すなわち側壁保護膜の厚さが、側壁エッチングの速度を決めていると言って良い。換言すると、側壁保護膜の膜厚制御が、加工精度向上のキーとなる。
【００２３】
従って、反応生成物の影響が大きくなってきている微細パターンのエッチングにおいては、特に、気相中での反応生成物が基板の面内で不均一であり基板の外周部で少なくなるという分布特性を考慮し、その影響を相殺して側壁保護膜の基板の面内分布が均一となる様なプラズマ分布や基板温度分布にする必要がある。
【００２４】
本発明によれば、処理室内においてマスクを介してガスプラズマを用いて被処理基板を処理するプラズマ処理方法において、被処理基板がこの被処理基板に形成される側壁保護膜の面内均一性を維持しながらプラズマ処理される。このように、被処理基板の側壁保護膜の面内均一性を維持することにより、イオンアシスト反応による側壁のエッチング速度が均一になるため、微細パターンであっても、被エッチング部の垂直形状を得ることが容易になる。
【００２５】
被処理基板に形成される側壁保護膜の面内均一性を維持するために、例えば、基板面内の温度分布を制御する。基板に再入射する反応生成物がエッチング等の処理部の側壁に付着する確率は基板温度が高いほど小さい。すなわち、基板温度が一定であれば、基板面内での反応生成物の付着確率が一定となるから、処理部側壁への付着量すなわち側壁保護膜の厚さは反応生成物の再入射量に比例する。したがって、基板中央部での処理部側壁への反応生成物付着量が多くなり、基板周辺部との処理形状差が生ずる。
【００２６】
これを解決し被処理基板の側壁保護膜の面内均一性を維持するために、プラズマ処理時に、例えば、基板中央部の温度が周辺部に比較して高くなるように制御する。基板中央部の温度が高と反応生成物の付着確率が低くなるので、反応生成物の再入射量が多くても処理部側壁に付着する反応生成物の量は少なくなる。基板温度は、基板面内における処理部側壁への反応生成物付着量が同じになるように、基板面の内外で高低差を有する特性に調節する。これにより、基板面内での処理特性を均一にすることが可能となる。
【００２７】
なお、基板温度が変化すると、反応生成物の付着確率が変わるばかりでなく、エッチングガスプラズマ（特にラジカル）の付着確率も変化する。また、エッチング反応そのものの速度も変化する。したがって、反応生成物の生成量も変化するので、エッチング等のプラズマ処理条件に応じて基板温度分布を制御することが必要である。
【００２８】
側壁保護膜の面内均一性を維持するために、基板面内の温度分布を制御する方法としては種々の方法がある。例えば、電極表面を基板の裏面に接触する部分と接触しない部分（溝部）に分け、接触部と溝部の熱通過率が違うことを利用して基板の面内温度を制御することができる。また、溝部の深さを変えることで、熱通過率変化させることもできる。
【００２９】
さらに、この溝部にフィルムを貼付して熱通過率を制御することも可能である。さらには、溝部に貼付るフィルムの種類や厚さを調節することで温度をプロセスに合わせて変えることができる。また、フィルムを再貼付することで容易に清掃することができる。なお、フィルムはプラスチックスである必要はない。金属やセラミックスでもよい。ただし、薄いことが必要である。また、これらのフィルムを基板裏面と接触する部分に貼付して基板の温度制御を行うことも可能である。 本発明によれば、プラズマ処理における反応生成物のエッチング特性への影響を相殺して、基板面内において均一な処理特性の得られるプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、プラズマ処理における反応生成物のエッチング特性への影響を相殺して、基板面内において均一な処理特性の得られるプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置を提供することができる。
【００３１】
また、本発明によれば、基板面内の温度を変化させる等の簡単な方法でプラズマ処理特性の面内分布を均一にすることができるので、デバイスの生産歩留まりが向上するという効果がある。また、基板温度をプロセスに合わせて変えることができるので、エッチング等の処理において種々の仕様に対応できるという利点もある。
【００３２】
本発明によれば、さらに、疎密パターンで加工寸法のバラツキの無いエッチング処理特性の得られるプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について詳細に述べる。まず、図１７は本発明が適用されるプラズマ処理装置の模式図である。図１７の装置はマイクロ波による電子サイクロトロン共鳴を利用したプラズマ発生方法を採用したエッチング装置であるが、本発明の適用装置はプラズマ処理装置であれば他の方式のものでも良く、図１７の装置に特に限定されるものではない。
【００３４】
図１７において、１はエッチング室、２は電極３の上に載置された基板である。４は基板にＲＦバイアスを印加するための高周波電源である。５はマイクロ波をエッチング室１に導く導波管、６は石英窓である。７はマイクロ波に磁場を加えてエッチング室内に電子サイクロトロン共鳴領域を生成するための電磁コイル、８は真空ポンプ、９は圧力調節弁、１０は圧力などのセンサーである。
【００３５】
電極３は静電吸着電極であり、該電極表面の一部が基板２の裏面と接触する静電吸着面となっている。図２、図３に示すように、静電吸着電極３の環状の静電吸着面３１，３２、３３の間には、凹部３４，３５，３６が形成されている。なお、３８は基板裏面へ伝熱ガスの供給口、３９は電極を冷却する媒体の通路である。静電吸着電極３の中央から外側に向かって、凹部３４，３５，３６の深さｄが、ｄ３＞ｄ２＞ｄ１のように、順次浅くなっている。凹部の代わりに、静電吸着面に溝が形成される場合も、静電吸着電極３の中央から外側に向かって、深さを順次浅くすれば良い。
【００３６】
このように、静電吸着電極３の中央から外側に向かって、凹部３４，３５，３６の深さｄが順次浅くなっていることにより、静電吸着電極３は、図１に示したように、エッチング処理時における基板中央部の温度を基板周辺部に比較して高く維持する機能がある。エッチング処理時に、基板中央部の温度が高いと、反応生成物の付着確率が低くなるので、反応生成物の再入射量が多くてもエッチング部側壁に付着する反応生成物の量は少なくなる。基板温度の高低差はエッチング部側壁への反応生成物付着量が同じになるように調節する。これにより、以下に説明するように、基板面内でのエッチング特性を均一にすることが可能となる。
【００３７】
ここで、プラズマ処理のメカニズムをアルミニウム配線のエッチングを例にとり説明する。
【００３８】
図４は、アルミニウム配線をエッチングしている途中の模式図である。アルミニウム配線として、下地のＳｉＯ２酸化膜２１の上に、バリアと称する拡散防止用の膜２２が形成され、その上に、アルミニウム配線膜２３が形成されている。バリア２２は、ＴｉやＴｉＮから成り、アルミニウム配線はＡｌ−ＣｕやＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕの合金が使用される。ＣｕやＳｉ、Ｃｕの組成比は、通常０．５〜１．５％程度となっている。
【００３９】
さらに、アルミニウム配線の上には、ＴｉＮなどから成るキャップ層２４が形成される。キャップ層は、その上に、レジスト２５を有している。キャップ層２４は、微細パターンをリソグラフィーにより露光する際に、アルミニウム配線のままだと反射光が強く、露光の解像度が減少するのを防ぐために設けられた反射防止膜である。
【００４０】
アルミのエッチングは、塩素ガスを用いて実施される。通常は、アルミの自然酸化膜のエッチングも必要になるため、ＢＣｌ3／Ｃｌ2の混合ガスが使用される。アルミと塩素は、Ａｌ2Ｃｌ6なって気化するが、この反応は常温でも生じ易く、塩素ガスとＡｌが接するだけでも進行する。
【００４１】
従って、図４のように、レジストをマスクとして異方性で垂直な形状を得ようとする場合は、アルミの側壁がエッチングされるのを防止しなければならない。ところが、プラズマエッチングでは、ＢＣｌ3／Ｃｌ2がプラズマ状態となるため、Ｃｌイオン等の他に、Ｃｌラジカルのような中性の活性種が発生する。中性活性種は、電場や磁場の影響を受けないために、エッチング室内をランダムな方向に飛び交っており、側壁へも多数突入する。従って、これらのＣｌラジカルとアルミの側壁の反応を防止しなければならない。この役目を果たすのが、側壁保護膜２６である。
【００４２】
ＣｌとＡｌはラジカル同士でも反応するが、垂直形状を得るためと、より高速でエッチングするために、基板２に高周波電源４でＲＦバイアスを印加し、イオンを基板に垂直な方向に入射させる。イオンは、ＲＦバイアスにより加速されて高エネルギー状態となり、アルミニウム配線のエッチング底面に入射する。イオンの入射により、エッチング底面に吸着しているＣｌはＡｌと速やかに反応する。イオンの運動エネルギーがエッチング底面でＣｌとＡｌの反応に転換されるエッチングは、イオンアシストエッチングと呼ばれている。
【００４３】
底面でエッチングされたアルミは、反応生成物として気相中に放出されるが、その一部は、プラズマ中で再び解離し、基板上へ再入射する。また、レジストも同じように、エッチングされるために、レジストの反応生成物も基板上に再入射する。これらの反応生成物がプラズマ中で解離したうちで電気的に中性な成分は、被エッチング部の側壁にも入射して付着する。このような成分や、あるいは底面でエッチングされて直接側壁に入射して付着した成分、または、入射イオンによって物理的に、あるいは化学的な要素も含んでスパッタされて側壁に入射した成分などが付着して側壁保護膜が形成される。このうち、反応生成物の再入射に関しては、基板面内での不均一が発生しやすい。なぜならば、気相中にエッチングされて放出された反応生成物はガスとしてエッチング室から排気されることになるが、図１６で述べたように、反応生成物の排気は、基板外周程効率が良い。従って、基板の温度分布が面内で均一な場合、気相中の反応生成物の密度分布は、基板中央が高く、周辺部で低いという分布にならざるを得ない。
【００４４】
そこで、本発明では、図１のように基板中央の温度を高くすることにより、図５に示したように反応生成物の付着確率を基板面内で変え、側壁保護膜となる反応生成物の付着量を基板面内で均一にするものである。すなわち、反応生成物の付着確率を基板面内の中央部で小さく、周辺部で大きくする。その結果、側壁保護膜の厚さ分布特性を、図５のように基板面内で均一にすることができる。
【００４５】
基板中央の温度を基板外周部に比べて高くする特性を得るためには、例えば、静電吸着電極３の中央から外側に向かって、凹部３４，３５，３６（あるいは溝）の深さｄを順次浅する。
【００４６】
次に図７に、基板裏面の圧力Ｐａとガス分子による熱通過率（Ｗ／ｍ2・Ｋ）の関係を示す。図７から、裏面圧力が高いほど熱通過率は大きくなることが分かる。これにより、圧力を一定としたときの、基板裏面と電極表面の距離（ｄ）とガス分子による熱通過率の関係が、図８のように求まる。
【００４７】
従って、図８の特性を利用することにより、静電吸着電極表面の凹部３４，３５，３６（あるいは溝）の深さｄをの中央から外側に向かって変化させて設定することにより、図１に示すような基板面内の温度分布を得ることができる。
【００４８】
実用上は、基板の面内における反応生成物の付着量を、±１０％の面内均一性に維持出来るように、静電吸着電極表面の凹部３４，３５，３６（あるいは溝）の深さｄを設定すれば良い。
【００４９】
本発明の方法は、基板の口径が２００ｍｍ以上、基板に形成されるパターンが０．３５μｍ以下のものに、特に有効に適用可能である。
【００５０】
なお、静電吸着電極表面の凹部３４，３５，３６（あるいは溝）の深さｄをの中央から外側に向かって変化させて設定するために、図９に示したように、凹部の深さを予め等しくしておき、厚さの異なるスペーサ３７を配置して深さを調節しても良い。
【００５１】
また、スペーサ３７の厚みを代える代わりに、電極表面と基板とのギャップ（溝）にポリイミドフィルムなどを貼付して熱伝導特性を変化させて、所定の基板面内の温度分布を得るようにしても良い。さらに、フィルムの種類や厚さを調節することで温度をプロセスに合わせて変えることができる。また、フィルムを再貼付することで容易に清掃することができる。なお、フィルムはプラスチックスである必要はない。金属やセラミックスでもよい。
【００５２】
また、図１０に示すように、静電吸着電極表面の凹部３４，３５，３６（あるいは溝）の幅Ｗ（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３）を電極の中央から外側に向かって順次狭くなるように変化させて、図１に示すような基板面内の温度分布を得ることもできる。さらに、図１１に示すように、静電吸着電極表面の凹部３４，３５，３６（あるいは溝）の深さｄ（ｄ１，ｄ２，ｄ３，）と幅Ｗ（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３）の双方を電極の中央から外側に向かって順次変化させて、図５に示すような基板面内の温度分布を得ることもできる。
【００５３】
あるいはまた、図１２に示すように、基板２の温度をセンサー４２、４３、４４で計測し、この温度に基づいて基板２と電極３の間に通路３８を介して供給される伝熱用ガスの圧力をコントローラ４５を介してバルブ４６で制御することにより、図１に示すような基板面内の温度分布を得ることもできる。
【００５４】
伝熱用ガスの基板裏面の圧力は、伝熱用ガスの流量を増せば増加させることができる。一方、裏面圧力と熱通過量との間には、図１３に示すような関係がある。また、静電吸着電極３の凹部（もしくは溝）の深さと電極裏面における圧力損失（Ｐａ）との間には、図６のような関係がある。図６から、溝深さｄが深くなるほど圧力損失ΔＰａが小さくなることが分かる。したがって、各凹部３４，３５，３６を連通する放射状の凹部または溝の形状によって圧力損失が生じるように、伝熱用ガスの供給圧力を調節して、各凹部３４，３５，３６の伝熱用ガスの圧力を適宜調節することにより、図１に示すような基板面内の温度分布を得ることが可能となる。
【００５５】
なお、各凹部３４，３５，３６内に供給される伝熱用ガスの圧力をそれぞれに調節可能になるように、各凹部３４，３５，３６それぞれに独立した伝熱用ガスの供給要の通路を設けても良い。
【００５６】
さらに、本発明の他の実施例として、図１４に示したように、処理室１内からの反応生成物の排気量を排気手段５０で制限しながら基板２をエッチング処理することにより、反応生成物の付着量を基板面内で均一にすることもできる。
【００５７】
次に、エッチング中に反応生成物の付着量を基板面内で均一にするためにプロセスガスを調整する方法について述べる。すなわち、以下の範囲、方法でパラメータを変化させプロセスガスを調整する。
【００５８】
（１）ガス種BCl3,Cl2,添加ガスとしてCHF3,CF4,CH2F2,Ar+CH4
（２）ガス流量 BCl3；10ml/min〜100 ml/min
Cl2；50ml/min〜400 ml/min
（３）ガス圧力；0.1Pa〜6Pa
（４）マイクロ波(2.45GHz)出力 ２００Ｗ〜２０００Ｗ
（５）ＲＦ出力 １０Ｗ〜５００Ｗ(使用周波数100KHz〜13.56MHz)
（６）基板温度範囲；50℃〜100℃
（７）マスクはレジストを使用。
【００５９】
上記条件の調整範囲で、面内反応生成物密度分布差を（基板中央高、周辺低い）低く（小さい）する方向としては、
（１）ガス圧力を低くする（０.1Pa〜１Pa）
ガス圧力を下げ、ガス滞在時間を短縮、生成物の揮発性をあげることによりエッチング後の反応生成物再付着回数を少なくする。このような状況では、反応生成物が排気されるまでに基板の中央でも外周部でも、他のガス分子と衝突する回数が少ないために、基板の中央と外周部における排気速度の差が発生しにくい。これにより、基板面内における反応生成物の付着量分布のバラツキを低減する。
【００６０】
（２）ガス流量を多くし且つ塩素流量比率を大きくする。（＞８０％）
流量増加によるガス滞在時間を短縮することにより、生成物の揮発性をあげエッチング後の反応生成物再付着回数を少なくする。且つ質量の大きいＢＣｌ３イオンを少なくすることにより、イオンアタックによるレジストからのサイドウオール付着物の量を低減し面内反応生成物付着密度分布のバラツキを低減する。
【００６１】
（３）基板全体の温度を高くする。(70℃〜100℃)
基板全体の温度を上げることにより再付着回数を低減できる。基板温度を高くすること自体は、面内バラツキには直接寄与しない。しかし、基板内の温度を制御する、例えば、基板温度を高くすれば、入射した反応生成物の付着確率が小さくなるので、面内反応生成物の付着量そのものが少なくなり、基板面内での反応生成物の付着密度分布のバラツキの絶対値を低減できる。
【００６２】
（４）プラズマ密度を低くする（マイクロ波出力を低くする）
プラズマを低密度化することにより反応生成物量を抑制し面内反応生成物付着密度分布のバラツキを低減する。
【００６３】
（５）基板に入射するイオンエネルギーを低くする。（ＲＦ出力を低くする）
ＲＦ出力を下げることによりイオンアタックによるレジストからの側壁付着物の量を低減し面内反応生成物付着密度分布のバラツキを低減する。
【００６４】
上記パラメータを最適化することにより、種々の被エッチング面積、好ましくは基板の口径が２００ｍｍ以上でかつ基板に形成されるパターンが０．３５μｍ以下の、半導体の配線加工に適用することにより、基板の面内で加工寸法のバラツキの無いエッチングを行うことができる。
【００６５】
また、基板のほぼ同じ場所で微細なパターンとそれほど微細でない疎なパターンとが混在している所謂粗密パターンにおいも、加工寸法のバラツキを改善できる。すなわち、パターンが微細になるほど、入射粒子がパターン内の深いところまで進入して側壁に付着する確率が減少し、側壁保護膜も薄くなるが、本発明によれば、粗密パターン内での均一性も、基板面内での側壁保護膜の均一化と同様な理由で達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明における基板の面内温度の制御特性の一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施例になるプラズマエッチング装置おける電極の要部を示す縦断面図である。
【図３】図２の電極の要部平面図である。
【図４】本発明の方法により、アルミニウム配線をエッチングしている途中の模式図である。
【図５】本発明における、プラズマエッチング時の基板温度と反応生成物の発生量、再入射分布の関係を示す図である。
【図６】静電吸着電極の凹部（もしくは溝）の深さと電極裏面における圧力損失（Ｐａ）の関係を示す図である。
【図７】基板裏面の圧力Ｐａとガス分子による熱通過率（Ｗ／ｍ２・Ｋ）の関係を示す図である。
【図８】圧力を一定としたときの、基板裏面と電極表面の距離（ｄ）とガス分子による熱通過率の関係を示す図である。
【図９】本発明の他の実施例になる電極の縦断面図である。
【図１０】本発明の他の実施例になる電極の説明図である。
【図１１】本発明の他の実施例になる電極の説明図である。
【図１２】本発明の他の実施例になる基板面内の温度制御方法を説明する図である。
【図１３】基板の裏面圧力と熱通過量と関係を示す図である。
【図１４】本発明の他の実施例になるエッチング処理方法の説明図である。
【図１５】従来例におけるプラズマエッチング時のエッチング反応生成物の挙動を説明する図である。
【図１６】従来例におけるプラズマエッチング時の基板温度と反応生成物の発生量、再入射分布の関係を示す図である。
【図１７】本発明が適用されるプラズマエッチング装置の模式図である。
【符号の説明】
【００６７】
１…エッチング室、２…基板、３…電極、４…高周波電源、５…導波管、６…石英窓、７…電磁コイル、８…真空ポンプ、９…圧力調節弁、１０…センサー、３１，３２、３３…静電吸着面、３４，３５，３６…凹部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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