JP2002176030A - プラズマエッチング装置、及びプラズマエッチング方法 - Google Patents
プラズマエッチング装置、及びプラズマエッチング方法Info
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Abstract
ハ外周部のエッチングレートを一定に保つ。 【解決手段】 フォーカスリング4が、下部電極2上の
半導体基板3の外周部に配置される。センサ5は、フォ
ーカスリング4の上面の位置を測定し、駆動機構6は、
フォーカスリング4を上下に駆動する。制御部7は、セ
ンサ5の測定結果に基づいて、駆動機構6を駆動させて
フォーカスリング4の上面の位置を所望の位置に調整す
る。
Description
係り、特にプラズマエッチング装置及びプラズマエッチ
ング方法に関する。
ハの外周近傍でのプラズマを制御するために、フォーカ
スリングが用いられている。これにより、ウェハ外周部
でのエッチングレートが制御される。また、ウェハ外周
部のエッチングレートは、フォーカスリングの高さに依
存することが知られている。
カスリングは、エッチング処理の間プラズマに曝されて
いる。このため、長時間にわたりエッチング装置を使用
した場合、フォーカスリングが、エッチングガスにより
削られて高さが変わってしまう。これにより、ウェハ外
周部でのエッチング特性が変わってしまい、エッチング
レートの面内均一性が悪くなってしまう問題があった。
理する毎に交換する必要があり、ドライエッチング装置
のランニングコストが上昇してしまう問題があった。
になされたもので、フォーカスリングを交換することな
く、ウェハ外周部のエッチングレートを一定に保つこと
を目的とする。
ズマエッチング装置は、半導体基板を保持する下部電極
と、前記半導体基板の外周部に配置されるフォーカスリ
ングと、前記フォーカスリングの上面の位置を測定する
センサと、前記フォーカスリングを上下に駆動する駆動
機構と、前記センサの測定結果に基づいて、前記駆動機
構を駆動させて前記フォーカスリングの上面の位置を調
整する制御部と、を備えることを特徴とするものであ
る。
装置は、請求項1に記載のプラズマエッチング装置にお
いて、前記センサは、前記フォーカスリングの複数の箇
所でその上面の位置を測定することができ、前記駆動機
構は、前記フォーカスリングの複数の箇所でその上面の
位置を変化させることができることを特徴とするもので
ある。
方法は、フォーカスリングの上面の位置を測定する測定
工程と、その測定結果に基づいて前記フォーカスリング
を上下に駆動させて、前記フォーカスリングの上面の位
置を調整する調整工程と、前記調整工程の終了後に、エ
ッチング処理を行うエッチング工程と、を含むことを特
徴とするものである。
方法は、請求項3に記載のプラズマエッチング方法にお
いて、前記測定工程は、前記フォーカスリングの複数箇
所でその上面の位置を測定する工程を含み、前記調整工
程は、前記測定工程の測定結果に基づいて、前記フォー
カスリングの複数箇所でその上面の位置を調整する工程
を含むことを特徴とするものである。
施の形態について説明する。図中、同一または相当する
部分には同一の符号を付してその説明を簡略化ないし省
略することがある。
態1によるプラズマエッチング装置及びプラズマエッチ
ング方法を説明するための概念図である。先ず、本実施
の形態1によるプラズマエッチング装置の構成について
説明する。図1において、参照符号1はエッチングチャ
ンバ、2は下部電極、3は半導体基板、4はフォーカス
リング、5はセンサ、6は駆動機構、7は制御部、8は
信号ケーブルを示している。
エッチング処理するための処理室である。下部電極2
は、エッチングチャンバ1内に設けられたカソードであ
り、その上面に半導体基板3を保持するためのものであ
る。半導体基板3は、例えば、シリコン基板(シリコン
ウェハ)、石英基板、セラミック基板等である。
周部に基板を取り囲むように配置され、半導体基板3の
外周近傍のプラズマを制御するためのものである。フォ
ーカスリング4は、石英やセラミックスにより形成され
ている。
に設けられ、フォーカスリング4の高さ、すなわちフォ
ーカスリング4の上面の位置を測定するためのものであ
る。センサ5は、信号ケーブル8を介して制御部7に接
続されており、測定結果を制御部7に出力する。
に駆動するものであり、例えば、フォーカスリング4の
下に配置されたリフト機構である。駆動機構6は、信号
ケーブル8を介して制御部7に接続されている。駆動機
構6は、制御部7から入力される制御信号に基づいて、
フォーカスリング4を上下に駆動する。
サ5及び駆動機構6にそれぞれ接続されている。制御部
7は、センサ5から入力された測定結果に基づいて、制
御信号を駆動機構6に出力して、フォーカスリング4の
上面の位置を所望の位置に制御するためのものである。
例えば、プラズマエッチング装置が長期間使用されるこ
とによって、フォーカスリング4が削られてその上面の
位置が低くなった場合、制御部7はセンサ5の測定結果
に基づいて、駆動機構6に制御信号を出力して駆動機構
6を駆動させる。これにより、フォーカスリング4の上
面の位置が、所望の位置に制御される。ここで、所望の
位置とは、当該プラズマエッチング装置において、最も
優れたエッチング特性が得られる位置をいう。
約すると、フォーカスリング4が、下部電極2上の半導
体基板3の外周部に配置される。センサ5は、フォーカ
スリング4の上面の位置を測定し、駆動機構6は、フォ
ーカスリング4を上下に駆動する。制御部7は、センサ
5の測定結果に基づいて、駆動機構6を駆動させてフォ
ーカスリング4の上面の位置を所望の位置に調整する。
いて説明する。半導体基板3をエッチング処理する前
に、次のようにしてフォーカスリング4の上面の位置を
調整する。先ず、センサ5が、フォーカスリング4の上
面の位置を測定し、その測定結果を制御部7に出力す
る。この時、フォーカスリング4の削れ量が測定され
る。次に、制御部7は、センサ5から入力された測定結
果に基づいて、駆動機構6に制御信号を出力する。そし
て、駆動機構6は、制御部7から入力された制御信号に
基づいて、フォーカスリングを上下何れかの方向に駆動
する。このようにして、フォーカスリング4の上面の位
置が、所望の位置に調整される。その後、上述のように
調整されたフォーカスリング4を用いて、半導体基板3
をエッチング処理する。
るプラズマエッチング装置、及びそのエッチング装置で
実行されるプラズマエッチング方法では、フォーカスリ
ング4がエッチングガスにより削られてその高さが変化
しても、フォーカスリング4の上面の位置を一定に保つ
ことができる。すなわち、半導体基板3の表面からフォ
ーカスリング4の上面までの高さを一定に保つことがで
きる。従って、ウェハ外周部でのエッチング特性を一定
に保つことができる。これにより、エッチングレートの
面内均一性を一定に保つことができる。
厚さが薄くなっても、そのフォーカスリング4を交換す
る必要がないため、フォーカスリング4を継続して長期
間使用することができる。従って、プラズマエッチング
装置のランニングコストを抑えることができる。
量、圧力、RF電力、レジスト開口率等)が異なる場合
に、その条件に合わせてフォーカスリング4の上面の位
置を変えることができる。すなわち、エッチング条件ご
とに、フォーカスリング4の高さを調整することができ
るため、エッチング工程のプロセスマージンが向上す
る。
ング装置では、エッチングチャンバ1の側面にセンサ5
が設置されているが、その設置位置はこれに限られな
い。例えば、エッチングチャンバ1の上面にセンサ5を
設置してもよい。
整は、エッチング処理の前ではなく、エッチング処理後
に行ってもよい。また、エッチング処理ごとではなく、
エッチング処理によりフォーカスリング4が削られる量
に応じて、フォーカスリング4の位置調整を行ってもよ
い。すなわち、所定の枚数を処理した後に、上記位置調
整を行ってもよい。
態2によるプラズマエッチング装置及びプラズマエッチ
ング方法を説明するための概念図である。
チング装置の構成について説明する。本実施の形態2に
よるプラズマエッチング装置と、前述の実施の形態1に
よるプラズマエッチング装置との相違点は、センサ5と
駆動機構6とにある。以下、この相違点を中心に説明す
る。
エッチング装置において、フォーカスリング4の複数の
箇所でその上面の位置を測定するため、複数のセンサ5
が、エッチングチャンバ1の上面に設けられている。こ
の複数のセンサ5は、信号ケーブル8を介して制御部7
にそれぞれ接続されており、測定結果を制御部7にそれ
ぞれ出力する。また、駆動機構6は、フォーカスリング
4の複数の箇所でその上面の位置を変化させる機能を有
している。例えば、駆動機構6は、複数の駆動部61に
より構成されている。各駆動部61は、信号ケーブル8
を介して制御部7にそれぞれ接続されており、制御部7
から入力される個別の制御信号に基づいて、それぞれ独
立してフォーカスリング4を上下に駆動する。
のセンサ5、及び駆動機構6を構成する複数の駆動部6
1にそれぞれ接続されている。制御部7は、複数のセン
サ5から入力された測定結果に基づいて、複数の駆動部
61に個別の制御信号をそれぞれ出力して、フォーカス
リング4の上面の位置を所望の位置に制御するためのも
のである。例えば、プラズマエッチング装置が長時間使
用されることによって、フォーカスリング4の一部分が
削られてフォーカスリング4の上面の位置が部分的に低
くなった場合であっても、制御部7はセンサ5の測定結
果に基づいて、各駆動部6にそれぞれ個別の制御信号を
出力して各駆動部6を独立して駆動させる。これによ
り、フォーカスリング4の上面の位置が、所望の位置に
制御される。
いて説明する。半導体基板3をエッチング処理する前
に、次のようにしてフォーカスリング4の上面の位置を
調整する。先ず、複数のセンサ5が、フォーカスリング
4の複数の箇所でその上面の位置を測定し、その測定結
果を制御部7にそれぞれ出力する。次に、制御部7は、
複数のセンサ5から入力された測定結果に基づいて、駆
動機構6を構成する複数の駆動部61に個別に制御信号
を出力する。そして、各駆動部61は、制御部7から入
力された制御信号に基づいて、フォーカスリングの所定
の位置を上下何れかの方向に駆動する。すなわち、駆動
機構6は、フォーカスリング4の複数の箇所でその上面
の位置を調整する。このようにして、フォーカスリング
4の上面の位置が、所望の位置に調整される。その後、
上述のように調整されたフォーカスリング4を用いて、
半導体基板3をエッチング処理する。
るプラズマエッチング装置、及びそのエッチング装置で
実行されるプラズマエッチング方法では、フォーカスリ
ング4の複数箇所でその上面の位置を一定に保つことが
できる。従って、長期間の使用により例えばフォーカス
リング4が部分的に削られた場合であっても、フォーカ
スリング4の上面の位置を一定に保つことができる。こ
れにより、フォーカスリング4を交換することなく、半
導体基板3の外周部のエッチングレートを一定に保つこ
とができ、エッチングレートの面内均一性を一定に保つ
ことができる。
ング4であっても、そのフォーカスリング4を交換する
ことなく継続して使用することができるため、プラズマ
エッチング装置のランニングコストを抑えることができ
る。
その上面の位置を調整することにより、その箇所におけ
るエッチング特性を変化させることができる。すなわ
ち、部分的にフォーカスリング4の上面の位置を変える
ことにより、半導体基板3の外周部におけるプラズマ状
態が部分的に変化する。これにより、例えばエッチャン
トの供給量や、排気特性が変化するため、エッチング特
性が変化する。
チング装置では、エッチングチャンバ1の上面に複数の
センサ5が設置されているが、その設置位置はこれに限
られない。例えば、エッチングチャンバ1の側面に複数
のセンサ5を設置してもよい。また、複数のセンサ5を
設けるのではなく、1つのセンサ5を順次スキャンさせ
てフォーカスリング4の複数の箇所でその上面の位置を
測定するようにしてもよい。この場合、センサ5のスキ
ャンは、制御部7により制御される。
1によって構成されるものに限られず、例えば3点で支
持され、フォーカスリング4を載置する支持面を、所望
の角度及び高さに調整できる一体的な機構であってもよ
い。
換することなく、フォーカスリングの上面の位置を一定
に保つことができる。従って、半導体基板の外周部のエ
ッチングレートを一定に保つことができる。
ング装置及びプラズマエッチング方法を説明するための
概念図である。
ング装置及びプラズマエッチング方法を説明するための
概念図である。
板、4 フォーカスリング、5 センサ、6 駆動機
構、61 駆動部、7 制御部、8 信号ケーブル。
Claims (4)
- 【請求項1】 半導体基板を保持する下部電極と、 前記半導体基板の外周部に配置されるフォーカスリング
と、 前記フォーカスリングの上面の位置を測定するセンサ
と、 前記フォーカスリングを上下に駆動する駆動機構と、 前記センサの測定結果に基づいて、前記駆動機構を駆動
させて前記フォーカスリングの上面の位置を調整する制
御部と、 を備えることを特徴とするプラズマエッチング装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載のプラズマエッチング装
置において、 前記センサは、前記フォーカスリングの複数の箇所でそ
の上面の位置を測定することができ、 前記駆動機構は、前記フォーカスリングの複数の箇所で
その上面の位置を変化させることができることを特徴と
するプラズマエッチング装置。 - 【請求項3】 フォーカスリングの上面の位置を測定す
る測定工程と、 その測定結果に基づいて前記フォーカスリングを上下に
駆動させて、前記フォーカスリングの上面の位置を調整
する調整工程と、 前記調整工程の終了後に、エッチング処理を行うエッチ
ング工程と、 を含むことを特徴とするプラズマエッチング方法。 - 【請求項4】 請求項3に記載のプラズマエッチング方
法において、 前記測定工程は、前記フォーカスリングの複数箇所でそ
の上面の位置を測定する工程を含み、 前記調整工程は、前記測定工程の測定結果に基づいて、
前記フォーカスリングの複数箇所でその上面の位置を調
整する工程を含むことを特徴とするプラズマエッチング
方法。
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