JP2003257935A

JP2003257935A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JP2003257935A
Application number: JP2002058833A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Tawara; 慈田原; Atsushi Oyabu; 淳大藪; Akira Koshiishi; 公輿石
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2003-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体ウエハをプラズマによりエッチングする
ときにウエハの周縁部領域とそれよりも内側領域との間
でエッチング速度の差が大きく、しかもその差がプロセ
ス圧力により変動し、プロセス圧力のマージンが小さ
い。【解決手段】載置台上のウエハを取り囲むように設けら
れた導電性の第１のリングにおいて、ウエハ周縁部領域
のプラズマ密度、プラズマ密度の均一性のプロセス圧力
による影響が、ウエハの周縁から前記リングの外周縁ま
での距離に依存していることに着目ウエハの周縁から前
記リングの外周縁までの距離を２２．５ｍｍ〜３０ｍｍ
に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハ等の基板に対してプラズマにより例えばエッチングを
行う装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造プロセスにおいては、
例えばキャパシタや素子の分離、あるいはコンタクトホ
ールの形成等のために、ドライエッチングが行われてい
る。この処理を行う装置の一つに平行平板型プラズマ処
理装置がある。この装置は図６に示すように、例えば気
密なチャンバ１内に、下部電極を兼用する載置台１１が
配設されると共に、載置台１１の上方にこれと対向して
ガス供給部を兼用する上部電極１２が配設されている。
１３は排気管である。

【０００３】このようなプラズマ処理装置では、先ず載
置台１１上にウエハＷを載置し、ガス供給部１２からエ
ッチングガスを導入すると共に、電極１１，１２間に高
周波電源部Ｅ１から高周波電力を印加してプラズマを発
生させ、このプラズマ中の反応性イオンにより半導体ウ
エハ（以下「ウエハ」という）Ｗのエッチングが行われ
る。なおこのとき下部電極１１には高周波電源部Ｅ２に
よりバイアスが印加される。

【０００４】このようなプロセスを行うにあたって、上
面が平らな導電性又は半導電性の第１のリング（第１の
リング）１４をウエハＷを取り囲むように設けると共
に、この第１のリング１４の周囲に絶縁体例えば石英
（ＳｉＯ2）よりなる第２のリング１５を設けている。
このようにリング１４、１５を配置すれば、ウエハＷの
周縁及びその近傍上のプラズマは、両リング１４、１５
の作用により均一性の高いプラズマが得られ、ウエハＷ
に対して均一なエッチングが行われる。第１のリング１
４は、その表面が概ねウエハＷの表面と同じ高さに設定
されると共にリング幅が１６．５ｍｍに設定され、その
内周縁がウエハＷの周縁から例えば１ｍｍ離れた状態で
配置されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の装
置によりウエハＷをエッチングすると、ウエハＷの周縁
部領域、例えばウエハＷの周縁から内側１０ｍｍに至る
までの領域のポリシリコン、窒化シリコンなどの被エッ
チング膜及びレジストのエッチング速度が当該領域の内
側領域よりも早くなるという現象がある。また前記周縁
部領域の被エッチング膜及びレジストのエッチング速度
がプロセス圧力を少し変化させただけで大きく変わって
しまうという現象もある。

【０００６】このように被エッチング膜及びレジスト膜
のエッチング速度がウエハの周縁部領域にて大きくなる
と、エッチングを終了したときに下地層の厚さの面内均
一性がわるくなるし、また当該周縁部領域におけるレジ
ストマスクの開口部がウエハ中央部よりも広げられてし
まうことになって線幅の均一性が低くなる。更にまたレ
ジスト膜が薄層化していることから、レジスト膜が無く
なって被マスク面が露出してしまう懸念もある。

【０００７】またウエハに形成するデバイス領域はエッ
チング速度の変化が小さい領域内に設定しなければなら
ないことから、既述のようにウエハの周縁部領域のエッ
チング速度が変化してしまうと、ウエハＷの周縁に近づ
けてデバイス領域を形成することが困難になり、ウエハ
Ｗの利用率が低くなってしまう。更にまたプロセス圧力
のわずかな変化によりウエハＷの周縁部領域のエッチン
グ速度が変化してしまうことからプロセス圧力のマージ
ンが小さくなる。このため例えばプロセス中に圧力のみ
を変化させて、レジストマスクと被エッチング膜とのエ
ッチング速度の選択比を調整したりする場合に、圧力に
対するウエハ周縁部領域のエッチング速度の変動が大き
くなり、それを修正するためのチューニングが更に必要
になり、運転管理がしづらいという課題があった。

【０００８】本発明は、このような事情のもとになされ
たものであり、均一なプラズマ処理を行うことができ、
またプロセス圧力が変化しても安定したプラズマ処理を
行うことのできるプラズマ処理装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、載置台が内部
に設けられた導電性の処理容器と、前記載置台上の被処
理基板を取り囲むように設けられた導電性の第１のリン
グと、を備え、前記載置台上に載置された被処理基板を
プラズマにより処理するプラズマ処理装置を対象として
いる。そして本発明は、被処理基板の周縁部領域のプラ
ズマ密度、及び当該周縁部領域とそれよりも内側領域と
のプラズマ密度の均一性のプロセス圧力による影響が、
被処理基板の周縁から第１のリングの外周縁までの距離
に依存していることに着目してなされたものであり、前
記被処理基板の周縁から第１のリングの外周縁までの距
離を２２．５ｍｍ〜３０ｍｍに設定することを特徴とす
る。このように構成することにより、プラズマ密度の面
内均一性が高くなり、またその均一性に対するプロセス
圧力による影響が小さくなる。

【００１０】この発明において被処理基板の周縁と第１
のリングの内周縁との距離は、例えば０ｍｍ〜２ｍｍで
ある。また例えば第１のリングの外側には、当該第１の
リングを取り囲むように絶縁性の第２のリングが設けら
れる。またプラズマによる処理は、例えば表面にレジス
トマスクが形成された被処理基板に対するエッチングが
挙げられる。この発明は、例えば載置台は下部電極を兼
用し、前記載置台の上方には、当該載置台上の被処理基
板の略全面に対向するガス供給領域が形成されたガスシ
ャワーヘッドを兼用する上部電極が設けられ、この上部
電極及び下部電極間に電圧を印加して前記上部電極から
供給された処理ガスをプラズマ化する装置に適用するこ
とができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係るプラズマ処理
装置の実施の形態について図面を参照して説明する。図
１は本発明の一実施の形態に係るプラズマ処理装置を示
す概略断面図である。図中２は導電性の処理容器、例え
ばアルミニウムにより円筒状に形成された処理容器であ
り、接地されている。この処理容器２内には、ガス供給
部であるガスシャワーヘッドを兼用した上部電極３と、
被処理基板であるウエハＷの載置台を兼用する下部電極
４とが互いに対向して設けられている。

【００１２】前記上部電極（ガスシャワーヘッド）３
は、上部側にガス供給管３１が接続されると共にウエハ
Ｗの略全面に対向する領域に亘って多数のガス噴射孔３
２が形成されており、ガス供給管３１から供給された処
理ガスをガス拡散板３３により拡散してガス噴射孔３２
を介して処理雰囲気内に均一に供給するように構成され
ている。

【００１３】この上部電極３には後述のバイアス用の高
周波成分の侵入を阻止するためのローパスフィルタ３４
を介して、例えば６０ＭＨｚの周波数を有する電力を供
給するための高周波電源部３５に接続されている。上部
電極３の周囲には、環状の石英により構成されたシール
ドリング３６が上部電極３の外周部に嵌め込まれるよう
に設けられている。

【００１４】前記処理容器２の側壁部には被処理基板例
えば半導体ウエハＷ（以下「ウエハＷ」という）を搬入
及び搬出するために開口部２１，２２が形成されてお
り、これら開口部２１，２２の外側には、前記開口部２
１，２２を開閉するためのゲートバルブ２３，２４が夫
々設けられている。

【００１５】前記下部電極４は、例えばアルミニウムか
らなる円柱状の支持体４０と、この支持体４０の上面に
設けられた静電チャック４１と、を備えており、処理容
器２の下部に設けられた昇降機構４２により昇降自在に
構成されている。前記昇降機構４２の周囲と処理容器２
の底部の内壁との間にはベローズ体４３が設けられ、こ
れにより処理容器２内に発生したプラズマが下部電極４
の下に入り込まないようになっている。静電チャック４
１は、導電性のシート状の電極板４４と、電極板４４の
表面を狭持する誘電体であるポリイミド層４５とを有し
ており、電極板４４は、ウエハＷを仮保持するためのク
ーロン力を発生させる直流電源部４６に電気的に接続さ
れている。更にまた下部電極４は、上部電極３に印加さ
れる高周波成分の侵入を阻止するハイパスフィルタ４７
を介して例えば２ＭＨｚの周波数を有するバイアス用の
電圧を供給する高周波電源部４８に接続されている。こ
の例では前記電極板４４に高周波電源部４８からの電圧
供給線が接続されている。

【００１６】支持体４０の周囲には、例えば石英よりな
る環状のベース体５が、支持体４０と上面の高さ位置が
揃えられるように設けられており、前記下部電極４の上
面（詳しくは静電チャック４１の上面）のウエハＷの周
囲には、支持体４０とベース体５との両方に跨って、導
電体例えばシリコン（Ｓｉ）により形成された、環状の
第１のリング（内側リング）６が設けられている。この
第１のリング６は、ウエハＷの周縁及びその近傍の濃い
プラズマを拡散させ、プラズマの均一性を高めるための
ものであり、これにより第１のリング６としては電気伝
導性に優れる例えば２Ωのシリコンなどにより構成され
ることが望ましいが、導電性に限らず半導電性のものに
より構成してもよい。

【００１７】この第１のリング６の周囲には、当該第１
のリング６を取り囲むようにベース体５の上面に第２の
リング７が設けられており、これら第１のリング６及び
第２のリング７は、各々例えば下部電極４に載置された
ウエハＷと同心円状に配設されている。

【００１８】第２のリング７は、第１のリング６を下部
電極４及びベース体５に押さえ付けるカバーリングとし
ての役割を持つ他、第１のリング６により拡散されたプ
ラズマを少し内側に寄せることによりウエハ周縁から第
１のリング６の上方までのプラズマの均一性を高め、結
果としてウエハＷの周縁部領域のプラズマの均一性をよ
り高める役割を持っている。更に第２のリングは、後述
するように処理容器２内のガスの流れを調整する役割
と、第２のリング７が石英により構成されている場合に
は、後述するように石英がエッチングされることにより
発生する酸素ラジカルによりウエハのエッチングを助け
るという役割と、を有している。

【００１９】ここで図２を参照しながらウエハＷ、第１
のリング６及び第２のリング７に関連する寸法について
記載しておくと、ウエハＷは例えば８インチサイズであ
り、その直径ａ１は２００ｍｍである。また第１のリン
グ６の外径ａ２はこの実施の形態において重要な点であ
り、ウエハＷの周縁部領域のエッチング速度の面内均一
性を高くしかつその均一性が圧力変動に左右されにくく
するために当該外径ａ２は２４５ｍｍ〜２６０ｍｍに設
定される。ここでいう第１のリング６の外径ａ２とは、
プラズマ処理空間に晒されている空間、つまり既述のよ
うにウエハＷの周縁付近のプラズマを拡散させる役割を
果たす部分の領域の外径を指すものであり、カバーリン
グ７で覆われている部分は含まれない。

【００２０】このように本実施の形態においては、ウエ
ハＷの周縁から第１のリング６の外周縁までの距離ａ３
が２２．５ｍｍ〜３０ｍｍであることが必要である。そ
して第１のリング６はウエハＷに近接して設けられるも
のであり、それらの距離つまりウエハＷの周縁と第１の
リング６の内周縁との距離ｂは例えば０〜２ｍｍ例えば
１ｍｍである。従ってこの例では、第１のリング６のリ
ング幅ｃは、２１．５ｍｍ〜２９ｍｍに設定されること
になる。なお第２のリング７のリング幅ｄは例えば１０
ｍｍに設定される。このリング幅ｄとは、第２のリング
７において、プラズマを内側に寄せる役割を持つ部位例
えば平坦な上面の部位の幅を指す。

【００２１】前記処理容器２の例えば底壁のベローズ体
４３の外側には、排気管２５を介して真空排気手段であ
る真空ポンプ２６が接続されており、処理容器２内の処
理ガスは下部電極４の周囲から排気されるようになって
いる。この際第２のリング７の側面である傾斜面に沿っ
て排気流が流れていき、これにより下部電極４の周囲か
ら均一に排気され、このように第２のリング７は処理容
器２の内部のガスの流れを調整する役割を果たしてい
る。

【００２２】次に前記プラズマ処理装置の作用について
説明する。先ず例えばゲートバルブ２３を開放し、図示
しないロードロック室からウエハＷを処理容器２内に搬
入して、下部電極４の静電チャック５上に載置し、ゲー
トバルブ２３を閉じる。ウエハＷの受け渡しは、図示し
ないアームと下部電極４側に設けられた図示しない昇降
ピンとの協同作用により行われる。この際搬入されるウ
エハＷは、例えば表面のレジスト膜に所定のパターンが
形成されたレジストマスクが形成されたものであり、エ
ッチングされる膜は例えばシリコン酸化膜である。そし
て昇降機構４２により下部電極４を上昇させて上部電極
２に接近させる。

【００２３】次いで排気管４７を介して真空ポンプ４８
により処理容器２内を所定の真空雰囲気に排気する一
方、ガス供給管３１により処理ガスであるエッチングガ
ス例えばＣ5Ｈ8ガス、Ａｒガス及びＯ2ガスの混合ガス
を所定の流量で導入し、このエッチングガスを上部電極
３のガス噴射孔３２を介して均一に拡散させる。

【００２４】こうして処理容器２内を例えば数十ｍＴｏ
ｒｒの真空度に維持すると共に、上部電極３及び下部電
極４の間に高周波電源部３３から例えば６０ＭＨｚの高
周波電圧を与え、これによりエッチングガスをプラズマ
化する。更に例えばこの時点から１秒以下のタイミング
をあけて、下部電極４に高周波電源４８から例えば２Ｍ
Ｈｚのバイアス用の高周波電圧を印加する。

【００２５】一方発生したプラズマ中の反応性イオン
は、高周波バイアスのかかっているウエハＷ表面に高い
垂直性をもって入射し、これによりウエハ表面に形成さ
れたレジストマスク及びその下のシリコン酸化膜が所定
の選択比でエッチングされる。この際石英よりなる第２
のリング７はエッチングされて酸素ラジカルを発生し、
この酸素ラジカルはウエハ表面のレジストマスクのエッ
チングに利用される。

【００２６】またウエハＷの周縁付近の濃いプラズマが
第１のリング６に引き寄せられる状態で拡散し、更に第
２のリング７により、外側に拡散しようとするプラズマ
を内側に押し込めるため、ウエハＷの周縁から第１のリ
ング６の上方側までプラズマの密度がほぼ均一になる。

【００２７】この実施の形態は、ウエハＷの周縁部領
域、例えばウエハＷの周縁から内側１０ｍｍに至るまで
の領域のレジストのエッチング速度、及び当該エッチン
グ速度のプロセス圧力による影響が、ウエハＷの周縁か
ら第１のリング６の外周縁までの距離ａ３に依存してい
ることを見い出したことに基づいており、その好ましい
値として２２．５ｍｍ〜３０ｍｍに設定している。この
ように距離ａ３を設定することにより、後述の実験結果
から明らかなように、ウエハＷの周縁部領域とそれより
も内側の領域との間でレジストのエッチング速度が揃
い、このためレジストの開口部の大きさが面内で均一に
なるから、面内にてパターンの線幅が揃った均一性の高
いエッチング処理を行うことができる。またプロセス圧
力が変化しても、前記周縁部領域におけるエッチング速
度の圧力による変化と内側領域におけるエッチング速度
の圧力による変化との差異が小さくなるので、エッチン
グ速度の面内均一性に対する圧力の影響が小さくなる。
従ってプロセス圧力のマージンを大きくとれるので、例
えばプロセス中に圧力のみを変化させて、レジストマス
クと被エッチング膜とのエッチング速度の選択比を調整
することが容易になる。

【００２８】本発明では、シリコン酸化膜をエッチング
することに限るものではなく、ポリシリコンあるいは窒
化シリコンをエッチングする場合にも適用できる。

【００２９】

【実施例】次に本発明の効果を裏付けるためのデータに
ついて述べる。（実施例１）Ａ．実験条件図１に示した装置を用い、第１のリング６の外径ａ２を
２１５ｍｍ、２３５ｍｍ、２４５ｍｍ、２５０ｍｍ、２
６０ｍｍ、２８０ｍｍの６通りに設定し、各条件毎に、
圧力を１５ｍＴｏｒｒ、２５ｍＴｏｒｒ、３５ｍＴｏｒ
ｒ、５０ｍＴｏｒｒの４通りに設定した。また第１のリ
ング６の外周縁よりも内側の領域における単位面積当た
りのバイアス電力を一定にするために、上記の各外径ａ
２に対応してバイアス電力は、夫々１４００Ｗ、１５５
０Ｗ、１５８５Ｗ、１６５０Ｗ、１８００Ｗ、１９５０
Ｗに設定した。Ｂ．実験結果各条件において、ウエハＷの周縁から１０ｍｍ以内の領
域において１６点のエッチング速度を調べると共に当該
領域よりも内側の領域において２１点のエッチング速度
を調べ、エッチング速度（エッチレート）の均一性を調
べた。この均一性とは、（最大値−最小値）×１００／
平均値の式で表される。第１のリング６の外径ａ２とエ
ッチング速度の均一性との関係は、図３に示す通りであ
る。図３において黒菱形は１５ｍＴｏｒｒ、白四角は２
５ｍＴｏｒｒ、黒三角は３５ｍＴｏｒｒ、白丸は５０ｍ
Ｔｏｒｒに夫々対応するプロットである。エッチング速
度の均一性の＋側は、ウエハＷの周縁部領域の方が内側
の領域よりもエッチング速度が大きいことを示してお
り、エッチング速度の均一性の−側は、ウエハＷの周縁
部領域の方が内側の領域よりもエッチング速度が小さい
ことを示している。Ｃ．考察第１のリング６の外径ａ２が２１５ｍｍ、２３５ｍｍの
場合には、前記均一性がいずれの圧力においても＋１０
％を越えており、また前記外径ａ２が２８０ｍｍの場合
には、前記均一性が−１０％よりも悪くなっている。こ
れに対して、圧力が２４５ｍｍ、２５０ｍｍ、２６０ｍ
ｍの場合には、前記均一性が圧力によっては１０％より
も悪いものもあるが、全体として０％に寄っており、し
かも圧力に対する前記均一性のばらつきが小さくなって
いる。従って前記外径ａ２が２４５ｍｍ〜２６０ｍｍの
範囲が好適であり、２５０ｍｍ〜２６０ｍｍの範囲がよ
り一層好適であることが理解される。（実施例２）次にウエハＷ面内における電束密度のモデ
ルを設定し、このモデルに基づいて上記の図３に示す実
験結果が得られた理由について検討する。

【００３０】ウエハＷの周縁から１０ｍｍ以内の領域
（周縁部領域）に入射する電束の密度をＮとすると、
（１）式が成り立つ。２π・ｒ0・ｈ・Ｄ・Ｎ＝Γ1＋Γ2 （１）ただしｒ0：ウエハＷの半径、ｈ：プラズマの厚さ、
Ｄ：拡散係数、Γ1：第１のリングに向かう電束の密
度、Γ2：処理容器の側壁に向かう電束の密度である。
またΓ1、Γ2は夫々（２）、（３）式で表される。

【００３１】 Γ1＝２π・ｒ0・ｈ・Ｄ・Ｂ・ｎp （２） Γ2＝２π・ｒ0・ｈ・Ｄ・(δｎ／δｒ)0 （３）ただしＢは移動度であり、Ｂ0をイニシャル位置（ウエ
ハの周縁）での移動度とすると、Ｂ＝Ｂ0（ｒ^２ −ｒ0
^２）で表される。またｎpは各圧力におけるウエハＷ
の周縁（中心から１００ｍｍの位置）での電子密度の実
測値である。ｎはウエハＷの中心位置から径方向にｒだ
け離れた位置における電子密度であり、ｎは（４）式で
表される。

【００３２】ｎ＝ｎ0（１−ｋｒ^２）（４）ただしｎ0はウエハＷの周縁での電子密度の実測値であ
り、ｋは定数である。

【００３３】上記の（１）、（２）、（３）式からＮを
求めると、Ｎは（５）式で表される。

【００３４】Ｎ＝Ｂ・ｎp＋(δｎ／δｒ)0 （５）ここでｎpは、プラズマ中の径方向の電子密度を複数点
測定して、ウエハＷ中心部からの径方向距離と電子密度
との関係を示す近似式を求めこの近似式に基づいて求め
ることができる。また(δｎ／δｒ)0の値もこの近似式
に基づいて求めることができ、こうして各圧力（１５ｍ
Ｔｏｒｒ、３５ｍＴｏｒｒ、５０ｍＴｏｒｒ）毎に、径
方向の位置と前記周縁部領域に入射する電束の密度Ｎと
の関係を調べた。結果は図５に示すとおりである。図
中、黒三角、黒丸、黒四角は夫々１５ｍＴｏｒｒ、３５
ｍＴｏｒｒ、５０ｍＴｏｒｒに対応するデータである。
計算をするにあたって、１５ｍＴｏｒｒ、３５ｍＴｏｒ
ｒ、５０ｍＴｏｒｒの各圧力に対応するプラズマの抵抗
は、夫々５Ωｍ、１０Ωｍ、３０Ωｍとしている。また
縦軸の電束密度比とは、ウエハＷ中心部から２５０ｍｍ
の位置において、圧力が１５ｍＴｏｒｒのときの電束密
度ｎ15に対する比であり、（Ｎ−ｎ15）／ｎ15×１００
［％］で表している。

【００３５】ウエハＷの周縁部領域の電束密度の圧力依
存の程度と第１のリング６の外径ａ２との関連性につい
て、図５に基づいてその傾向を見てみると、前記リング
６の外径ａ２が小さいときには電束密度が圧力によりば
らついているが、リング６の外径ａ２を大きくしていく
につれてそのばらつきが小さくなる。更に圧力と電束密
度との関連については、圧力が大きいほど電束密度は大
きくなっている。そしてリング６の外径ａ２がある値
（２５０ｍｍ）を越えると圧力による電束密度のばらつ
きが再び大きくなっている。また電束密度は圧力が大き
いほど小さくなり、両者の関係が逆転している。

【００３６】従って図３に示す実際の実験結果と図５に
示すシミュレーション結果とは、その傾向において概ね
一致している。ここで何故このような傾向にあるのかと
いう点について考察してみる。リング６の外径ａ２が小
さいときは、ウエハの周縁部領域に入射する電束の密度
Ｎに与えるΓ1の影響が小さく、Γ2の影響が大きい。こ
のため前記電束密度Ｎは圧力によって変動する。そして
リング６の外径ａ２が大きくなるにつれてΓ2の影響が
小さくなり、圧力によるＮの値の変動の程度は小さくな
り、各圧力におけるＮの値は収束してくる。リング６の
外径ａ２がある値を超えて更に大きくなると、今度はΓ
1の影響が大きくなり、圧力によるＮの値の変動が大き
くなる。また圧力によるＮの値の変動の要因は、Γ1よ
りもΓ2の方が小さいと考えられる。従って第１のリン
グ６の外径ａ２が２４５ｍｍ〜２６０ｍｍの範囲であれ
ば、Γ1及びΓ2がＮの値に及ぼす影響が小さく、結果と
して上述の効果が得られると推測される。（実施例３）図１の装置を用い、第１のリング６の外径
ａ２を２３５ｍｍ及び２６０ｍｍに設定し、表面に窒化
シリコン膜が形成された８インチサイズのウエハＷに対
してエッチングを行い、エッチング速度の面内均一性を
調べた。処理ガスとしてはＣ5Ｆ8ガス、Ａｒガス及びＯ
2ガスの混合ガスを用い、圧力を３０ｍＴｏｒｒ（３９
９０ｋＰａ）に設定し、上部電極に印加する高周波電力
を１５３０ｋｗ、下部電極に印加する高周波電力を外径
ａ２が２３５ｍｍの場合には１３５０ｋｗ、外径ａ２が
２６０ｍｍの場合には１６００ｋｗに設定した。

【００３７】エッチング速度の面内均一性は、前記外径
ａ２が２３５ｍｍの場合には１６．０％であり、外径ａ
２が２６０ｍｍの場合には１０．８％であった。従って
ポリシリコンのエッチング速度の面内均一性が、前記外
径ａ２を調整することにより改善されることが分かる。

【００３８】以上において、本発明ではプラズマ処理と
してエッチング処理を例に挙げて説明したが、例えばレ
ジストを灰化するアッシング処理にも適用することがで
きる。またプラズマの発生手法としては本発明の構成に
限らず、コイル型の高周波アンテナにより高周波電力を
印加することによりプラズマを発生させるものであって
もよい。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、均一なプラズマ処理を
行うことができ、またプロセス圧力が変化しても安定し
たプラズマ処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプラズマ処理装置の一実施の形態
における全体構造を示す概略断面図である。

【図２】前記プラズマ処理装置の要部の寸法を示すため
の説明図である。

【図３】第１のリングの外径とエッチング速度の面内均
一性との関係を示す特性図である。

【図４】上記のプラズマ処理装置の動作をシミュレーシ
ョンするためのモデルを示す説明図である。

【図５】第１のリングの外径とウエハ周縁部領域の電束
密度との関係を示す特性図である。

【図６】従来のプラズマ処理装置を説明するための断面
図である。

【符号の説明】

２処理容器２６真空ポンプ３上部電極３１ガス供給管３５高周波電源部４下部電極４０支持体４１静電チャック６第１のリング７第２のリング

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【手続補正書】

【提出日】平成１４年３月１２日（２００２．３．１
２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】従って図３に示す実際の実験結果と図５に
示すシミュレーション結果とは、その傾向において概ね
一致している。ここで何故このような傾向にあるのかと
いう点について考察してみる。リング６の外径ａ２が小
さいときは、ウエハの周縁部領域に入射する電束の密度
Ｎに与えるΓ1の影響が小さく、Γ2の影響が大きい。こ
のため前記電束密度Ｎは圧力によって変動する。そして
リング６の外径ａ２が大きくなるにつれてΓ2の影響が
小さくなり、圧力によるＮの値の変動の程度は小さくな
り、各圧力におけるＮの値は収束してくる。リング６の
外径ａ２がある値を超えて更に大きくなると、今度はΓ
1の影響が大きくなり、圧力によるＮの値の変動が大き
くなる。また圧力によるＮの値の変動の要因は、Γ1よ
りもΓ2の方が小さいと考えられる。従って第１のリン
グ６の外径ａ２が２４５ｍｍ〜２６０ｍｍの範囲であれ
ば、Γ1及びΓ2がＮの値に及ぼす影響が小さく、結果と
して上述の効果が得られると推測される。（実施例３）図１の装置を用い、第１のリング６の外径
ａ２を２３５ｍｍ及び２６０ｍｍに設定し、表面に窒化
シリコン膜が形成された８インチサイズのウエハＷに対
してエッチングを行い、エッチング速度の面内均一性を
調べた。処理ガスとしてはＣ5Ｆ8ガス、Ａｒガス及びＯ
2ガスの混合ガスを用い、圧力を３０ｍＴｏｒｒ（３９
９０ｋＰａ）に設定し、上部電極に印加する高周波電力
を１５３０Ｗ、下部電極に印加する高周波電力を外径ａ
２が２３５ｍｍの場合には１３５０Ｗ、外径ａ２が２６
０ｍｍの場合には１６００Ｗに設定した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者輿石公東京都港区赤坂五丁目３番６号ＴＢＳ放送センター東京エレクトロン株式会社Ｆターム(参考） 5F004 AA02 BA04 BA06 BA09 BB11 BB18 BB22 BC08 BD03 CA05 CA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】載置台が内部に設けられた導電性の処理
容器と、前記載置台上の被処理基板を取り囲むように設
けられた導電性の第１のリングと、を備え、前記載置台
上に載置された被処理基板をプラズマにより処理するプ
ラズマ処理装置において、前記被処理基板の周縁から第１のリングの外周縁までの
距離を２２．５ｍｍ〜３０ｍｍに設定することを特徴と
するプラズマ処理装置。
【請求項２】被処理基板の周縁と第１のリングの内周
縁との距離が０ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請
求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】第１のリングを取り囲むように絶縁性の
第２のリングを設けたことを特徴とする請求項１または
２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】プラズマによる処理は表面にレジストマ
スクが形成された被処理基板に対するエッチングである
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の
プラズマ処理装置。
【請求項５】載置台は下部電極を兼用し、前記載置台
の上方には、当該載置台上の被処理基板の略全面に対向
するガス供給領域が形成されたガスシャワーヘッドを兼
用する上部電極が設けられ、この上部電極及び下部電極
間に電圧を印加して前記上部電極から供給された処理ガ
スをプラズマ化することを特徴とする請求項１ないし４
のいずれかに記載のプラズマ処理装置。