(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密な処理容器内に配置された被処理体に対して，開口径が５ｍｍ以上の開口を形成するためのエッチング方法であって，
プラズマを用いたエッチングにより、前記開口の周縁部に仕切壁を残して前記開口の周縁部を囲むダミー開口を同時に形成することを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
気密な処理容器内に配置された被処理体に対して，開口径が５ｍｍ以上の開口を形成するためのエッチング方法であって，
プラズマによるエッチング時の前記処理容器内の圧力は，前記形成される開口底の周縁部の削れを生じさせないように１００ｍＴｏｒｒ以下とすることを特徴とするエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエッチング方法にかかり，特に開口径が５ｍｍ以上のパターンをエッチングする場合のエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，気密な処理容器内に下部電極と上部電極を対向配置すると共に，下部電極上に被処理体を載置し，その処理容器内に処理ガスを導入した後下部電極に高周波電力を印加してプラズマを励起し，このプラズマにより被処理体に対してエッチング処理を施す方法がある。
【０００３】
このエッチング方法は，半導体ウエハ，液晶表示装置用基板等に所定のパターンを形成させるために多く用いられており，その場合に形成されるパターンの大きさは，ミクロンオーダーのものが一般的である。
【０００４】
しかしながら，近年の技術の多様化に伴い，例えば集積回路作成用の治具を微細加工する際等に，ミリメートルオーダーの開口を作成することが要求される可能性が生まれてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図９は，ミリメートルオーダーの開口を従来のエッチング方法で形成した場合の模式断面図である。図９に示すように，被処理体１０は，半導体ウエハ１２上のフォトレジスト１４に所望のパターンを予め形成し，気密な容器内で，従来のエッチング方法によりエッチング処理を行ったものである。ここで，開口２０は略円筒形でその径Ｒは例えば１０〜３０ｍｍとする。
【０００６】
このように，ミリメートルオーダーの開口を従来のようにフォトレジスト１４などをマスクとしたエッチング方法で作成すると，開口２０底の周縁部２４が中央部２２に比べて削れて，特異な形状（以下，サブトレンチ形状という）を生ずる現象を起こす。
【０００７】
ところが，開口の底面は，平坦な平滑面であることが好ましい場合が多く，このようなサブトレンチ形状は，様々なデバイスにこのエッチング方法を応用する際に，加工精度の点で障害となってしまう。
【０００８】
本発明は，従来のエッチング方法が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，ミリメートルオーダーの開口を，開口底部の部分的な削れを生じないように形成できることの可能な，新規かつ改良されたエッチング方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明によれば，気密な処理容器内に配置された被処理体に対して，開口径が５ｍｍ以上の開口を形成するためのエッチング方法であって，被エッチング材と同一の材料で形成されたマスクを用いてエッチングするエッチング方法が提供される。
【００１０】
ここで，開口とは，エッチングにより形成される凹部をいい，開口径とは，開口入口部分の形状が略円状である場合は円の直径，略矩形である場合はその短辺，略楕円形である場合はその短径をいう。
【００１１】
また，形成する開口の周囲にダミー開口を同時に形成するエッチング方法，あるいは，エッチング時の処理容器内の圧力を，形成される開口底の周縁部の削れを生じさせないように所定の圧力以下とするエッチング方法でもよい。その所定の圧力は例えば１００ｍＴｏｒｒである。かかる方法によれば，ミリメートルオーダーの大きな開口を形成する際にも，開口底の周縁部が削れることなく，開口を形成することが可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかるエッチング方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１は，本発明を適用可能なエッチング装置１００を示す概略断面図である。図１に示すように，エッチング装置１００の処理容器１０２は，例えば表面に陽極酸化処理を施して酸化アルミニウム膜層が形成されたアルミニウムから成ると共に，接地されている。
【００１４】
処理容器１０２内には，被処理体，例えば半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」ともいう。）Ｗを載置する，サセプタを兼ねた下部電極１０４が配置されている。さらに，図１に示す例では，下部電極１０４の載置面以外の部分は，例えばセラミックスから成る絶縁部材１０５と，例えばアルミニウムから成る導電部材１０７によって覆われている。
【００１５】
下部電極１０４は，昇降軸１０６の駆動によって上下動自在に構成されている。さらに，導電部材１０７と処理容器１０２との間には，例えばステンレスから成るベローズ１０９が設けられている。ベローズ１０９と電気的に接触する導電部材１０７および処理容器１０２の表面は，酸化アルミニウム膜層が除去されているため，導電部材１０７は，ベローズ１０９と処理容器１０２を介して接地されている。さらに，導電部材１０７の側面およびベローズ１０９を囲うように，ベローズカバー１１１が設けられている。
【００１６】
また，図１に示すように，下部電極１０４の載置面には，高圧直流電源１０８に接続された静電チャック１１０が設けられていると共に，静電チャック１１０を囲うようにして，絶縁性のフォーカスリング１１２が配置されている。
【００１７】
下部電極１０４には，整合器１１６を介して高周波電力を出力する高周波電源１１８が接続されている。下部電極１０４の側方には，バッフル板１２０が配置されており，図示の例では，バッフル板１２０は，フォーカスリング１１２と導電部材１０７とによって挟持されると共に，導電性のネジ（図示せず）で導電部材１０７の上部に固定されている。
【００１８】
バッフル板１２０は，例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムなどの導電性材料から成ると共に，バッフル板１２０と導電部材１０７とが電気的に接触する部分に形成された酸化アルミニウム膜層は，バッフル板１２０および導電部材１０７とも除去されている。
【００１９】
上記構成により，バッフル板１２０は，導電部材１０７とベローズ１０９と処理容器１０２を介して接地されるので，バッフル板１２０と処理容器１０２内壁とを略同電位（接地電位）にすることができる。その結果，バッフル板１２０と，バッフル板１２０よりも上方の処理容器１０２内壁とが，下部電極１０４の対抗電極として機能するので，プラズマをバッフル板１２０の上部，すなわち後述の処理空間１２２内に閉じ込めることができる。
【００２０】
バッフル板１２０には，複数のスリット１２０ａが設けられている。さらに，バッフル板１２０により，処理容器１０２内は，ウエハＷが配置される処理空間１２２と後述する排気管１２８と連通する排気経路１２４に隔てられている。
【００２１】
また，下部電極１０４の載置面と対向する処理容器１０２内の内壁面には，上部電極１２６が設けられている。さらに，上部電極１２６には，多数のガス吐出孔１２６ａが設けられていると共に，ガス吐出孔１２６ａには，処理ガスを供給する不図示のガス供給源が接続されている。従って，処理ガスは，ガス吐出孔１２６ａを介して，処理空間１２２内に供給される。
【００２２】
また，処理容器１０２内の下方には，不図示の真空引き機構に接続された排気管１２８が接続されている。従って，処理空間１１２内は，バッフル板１２０のスリット１２０ａと，排気経路１２４と，排気管１２８を介して真空引きされる。また，処理容器１０２の外部には，下部電極１０４と上部電極１２６との間に形成されるプラズマ領域を囲うようにして，磁石１３０が配置されている。
【００２３】
次に，エッチング条件について説明すると，被処理体は，直径が例えば２００ｍｍのシリコン（Ｓｉ）から成るウエハを使用し，処理ガスは，ＳＦ６や,ＳＦ６とＯ２との混合ガスを用いることができる。流量が,２００〜１０００ｓｃｃｍ例えば８００ｓｃｃｍのＳＦ６と，３００ｓｃｃｍ以下,例えば１５０ｓｃｃｍのＯ２との混合ガスを使用することができる。処理容器内の圧力は２００〜４００ｍＴｏｒｒとし,下部電極１０４の載置面の温度は，−１５〜１０℃に調整した。さらに，下部電極１０４には，４０ＭＨｚで５００〜２０００Ｗの高周波電力を印加し，磁場強度は１７０Ｇａｕｓｓを印加する。
【００２４】
図２は，開口の理想的な断面を模式的に示した図である。図２に示すように，被処理体２００は，シリコンからなる半導体ウエハ２１２上に，予めパターンを形成したマスク２１４が設けられており，例えばエッチング装置１００においてエッチング処理を行った後，表面に略垂直な側壁と，底面２２２のように平坦な平滑面の底面を持つ開口２２０を形成することが好ましい。
【００２５】
図３は，従来のエッチング方法を説明する図であり，図３（ａ）は，従来の被処理体１０の平面概観図，同図（ｂ）は，被処理体１０の部分断面図である。このように，従来のエッチング方法においては，シリコンからなる半導体ウエハ１２に開口を形成する場合には，所望のパターン１６を予め形成したマスク材１４を半導体ウエハ１２上に形成する。ここでは，ポリイミド系の高分子材料からなるテープをマスク材１４とした。ここで，パターン１６は略正方形であり，１辺の長さＲ１は３０ｍｍ，マスク材１４の厚さＤは，２５μｍとした。
【００２６】
図４は，この被処理体１０をプラズマエッチング装置１００において，上記の条件でエッチング処理を行い，パターン１６の部分に開口２０を形成し，表面段差計で開口２０の形状を調べた結果を示す図である。
【００２７】
図４に示すように，横軸は図３のＸ方向であり，半導体ウエハの周縁部側から中心の方向へ測定した。このように，開口２０外端ではエッチングレートが５．６μｍ／ｍｉｎ．開口２０内端では６．８μｍ／ｍｉｎ．であるのに対し，中心部では３．６μｍ／ｍｉｎ．と，明らかにエッチングレートに差が出ており，これによりサブトレンチ形状が生じている。
【００２８】
これは，開口２０が大口径であるため，開口２０上部のプラズマはシリコンに影響され，マスク材１４に影響されるマスク材１４上部のプラズマとは状態が異なり，両者の境界部に，マスク材１４上部のプラズマの影響を受けてエッチングレートが速くなる領域が生じるためであると考えられる。
【００２９】
図５は，本実施の形態にかかるエッチング方法を説明する図である。図５（ａ）は，第１の実施の形態にかかる被処理体２００の平面概観図，同図（ｂ）は，被処理体２００の部分断面図である。
【００３０】
図５に示すように，被処理体２００において，シリコンからなる半導体ウエハ２１２に開口を形成する場合に，被処理体２００上部のプラズマを均一化するため，所望のパターン２１６を予め形成したマスク材には，半導体ウエハ２１２と同じ材料を用いることが好ましいと考えられる。
【００３１】
ここでは，従来のエッチング方法との比較のため，パターン以外の部分にまずポリイミド系の高分子材料からなるテープでマスク２１８を形成し，パターン２１６Ｘ方向の両端にシリコンチップ２１４を備える構成とし，Ｘ方向のみマスクが被エッチング材（ここではシリコン）と擬似的に同一の材料となるようにした。
【００３２】
ここで，パターン２１６は略正方形であり，１辺の長さＲ１は３０ｍｍ，マスク材２１８の厚さＤは２５μｍ，シリコンチップ２１４の厚さＨは７２５μｍ，幅Ｗは１０ｍｍとした。
【００３３】
図６は，この被処理体２００をプラズマエッチング装置１００において，上記の条件でエッチング処理を行い，パターン２１６の部分に開口２２０を形成し，表面段差計で開口２２０の形状を調べた結果を示す図である。特に図６（ａ）は，Ｘ方向，同図（ｂ）は，Ｙ方向の，被処理体２００周縁部から中心部に向かって測定したものである。
【００３４】
図６（ｂ）に示すように，擬似的に従来のエッチング方法と同じと考えられるＹ方向に関しては，開口２２０外端でのエッチングレートが４．７μｍ／ｍｉｎ．開口２０内端では５．７μｍ／ｍｉｎ．であるのに対し，中心部では２．９μｍ／ｍｉｎ．となり，サブトレンチ形状を生じさせている。
【００３５】
図６（ａ）に示すように，擬似的にマスク材を被エッチング材と同じシリコンにしたＸ方向では，サブトレンチ形状は発生せず，エッチングレートは開口２２０中心部で３．３μｍ／ｍｉｎ．と，従来のエッチング方法での中心部のエッチングレートと比べて有意な変化はない。
【００３６】
これは，マスクに被エッチング材と同一の材料を用いると，異なる材料のマスク材によるプラズマ状態の変化が開口部分に影響を及ぼすのを防止して，開口上のプラズマ状態を実質的に均一に保てるからであると考えられる。
【００３７】
以上のように，マスク材に被エッチング材と同一の材料を用いることで例えば１辺が３０ｍｍの４角柱型の開口を形成する際にサブトレンチ形状が生ずることを防止することができた。このように，ミリメートルオーダーの加工を行う際にも適用が可能なエッチング方法を提供できる。
【００３８】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態にかかるエッチング方法は，第１の実施の形態にかかるプラズマエッチング装置１００を用いて行うことが可能であるので，重複説明は省略する。
【００３９】
図７は，本実施の形態にかかるエッチング方法を説明する図であり，図７（ａ）は，第２の実施の形態にかかる被処理体３００の平面概観図，同図（ｂ）は，被処理体３００の部分断面図，図８は，第２の実施の形態にかかるエッチング方法によりエッチングを行った被処理体３００の模式的な断面図である。
【００４０】
第２の実施の形態にかかる被処理体３００においては，形成したい開口の周囲にダミー開口を設け，開口周縁部にダミー開口部分のシリコンに影響されたプラズマが形成されるようにし，開口上部のプラズマを均一化するように構成する。
【００４１】
図７に示すように，被処理体３００において，シリコンからなる半導体ウエハ３１２に開口を形成する場合に，被処理体３００上部のプラズマを均一化するため，パターン３１６の周囲にダミー開口部３２４が形成されるように，それ以外の部分にまずポリイミド系の高分子材料からなるテープでマスク３１４を形成する。
【００４２】
ここで，パターン３１６は略正方形であり，１辺の長さＲ１は３０ｍｍ，マスク材３１４および３１８の厚さＤは２５μｍ，ダミー開口部３２４の幅Ｗ２は，例えば５ｍｍ，マスク材３１８の幅Ｗ３は例えば１００μｍとした。
【００４３】
図８に示すように，プラズマエッチング装置１００において被処理体３００をエッチング処理すると，ダミー開口部３３０の底３３２においては，マスク材３１４に影響されたプラズマにより，周縁部のエッチングレートが高くなり，傾斜が形成されてしまう。
【００４４】
しかしながら，マスク材３１８の幅は十分狭く，プラズマに対する影響は十分小さいため，開口３２０上部においては均一なプラズマが形成され，底３２２でサブトレンチ形状が起こることはない。
【００４５】
以上のように，形成する開口の周囲にダミー開口を設けることでサブトレンチ形状が生ずることを防止し，例えば１辺が３０ｍｍの４角柱型の開口を形成するなど，ミリメートルオーダーの加工を行う際にも適用が可能なエッチング方法を提供できる。
【００４６】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態にかかるエッチング方法は，第１の実施の形態にかかるプラズマエッチング装置１００を用いて行うことが可能であるので，装置構成の重複説明は省略する。
【００４７】
第３の実施の形態においては，サブトレンチ形状が生ずるのを防止するために，エッチング処理時の処理容器内の圧力を下げるようにする。すなわち，第１および第２の実施の形態では，処理容器１０２内の圧力を２００〜４００ｍＴｏｒｒとしていたが，これを１００ｍＴｏｒｒ以下，例えば３６ｍＴｏｒｒとする。その他の処理条件は第１および第２の実施の形態にかかるエッチング条件と同様である。
【００４８】
また，本実施の形態にかかる被処理体には，被処理体１０のように，一般の樹脂などによるマスク材を用いることができる。上記処理条件で樹脂などをマスク材とする被処理体をエッチング処理すると，側壁は表面に略垂直な平滑面，底面は平坦な平滑面を有する開口が形成できる。なお，マスク材に従来の被処理体と同一の材料を用いることができるので，マスク材にパターンを作成するにあたり，従来の技術を用いることができ，有利である。
【００４９】
上記のように，通常よりも低い圧力でエッチング処理を行うと，処理空間１２２のプラズマ密度を下げることになり，プラズマ密度が高い場合に比べて，下地の影響によるエッチングレートの差がでにくくなり，平坦な平滑面を底面に持つ開口が形成できると考えられる。
【００５０】
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかるエッチング方法の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５１】
例えば，サブトレンチ形状を防止するためのエッチング方法として，１辺が３０ｍｍの４角柱型の開口を形成する場合を例にして説明したが，形成する開口の形状及び大きさはこれに限定されない。円の直径，楕円の短径または長方形の短辺例えば５ｍｍ以上の開口を形成するためのエッチング方法に適用することは本発明の範囲である。
【００５２】
また，被エッチング材がシリコンの場合について説明したが，これに限定されず，ミリメートルオーダーの開口形成を行うエッチングであれば，他の材料にも適用が可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，ミリメートルオーダー，例えば５ｍｍ以上の開口を形成する際にも，開口底面の形状が平坦な平滑面状になるようにエッチング処理が可能なエッチング方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用可能なエッチング装置１００を示す概略断面図である。
【図２】開口の理想的な断面を模式的に示した図である。
【図３】従来のエッチング方法を説明する図である。
【図４】表面段差計で開口２０の形状を調べた結果を示す図である。
【図５】第１の実施の形態にかかるエッチング方法を説明する図である。
【図６】表面段差計で開口２２０の形状を調べた結果を示す図である。
【図７】第２の実施の形態にかかるエッチング方法を説明する図である。
【図８】第２の実施の形態にかかるエッチング方法によりエッチングを行った被処理体３００の模式的な断面図である。
【図９】ミリメートルオーダーの開口を従来のエッチング方法で形成した場合の模式断面図である。
【符号の説明】
２００  被処理体
２１２  半導体ウエハ
２１４  シリコンチップ
２１６  パターン
２１８  マスク材
【図１】
0004417600.tif 000002
【図２】
0004417600.tif 000003
【図３】
0004417600.tif 000004
【図４】
0004417600.tif 000005
【図５】
0004417600.tif 000006
【図６】
0004417600.tif 000007
【図７】
0004417600.tif 000008
【図８】
0004417600.tif 000009
【図９】
0004417600.tif 000010