【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、真空の反応室内にてエッチングガスのプラズマを用いて被処理物をエッチングするドライエッチング装置に関し、特に、フォーカスリングの昇降時に発生する異物を防止したドライエッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程では、ウェーハの表面に形成された所定膜を除去するためにプラズマを用いたドライエッチング装置が用いられる。この装置の原理としては、エッチングガスをプラズマ雰囲気でイオンやラジカルに活性化し、所定膜と反応させ、反応生成物が気化することによりエッチングを行うものである。このような技術は、例えば、特開平２００１−４４１７７号公報に開示されている。
【０００３】
図５は従来の平行平板型のドライエッチング装置の構成を示す断面図である。図５に示すドライエッチング装置５１は、ＣＣＤカメラ５２ａ、不活性ガス噴射用ノズル５２ｂ、バルブ５３、ノズル移動用ロボットアーム５４、ケーブル５５、コンピュータ５６、装置のコントローラ５７、ケーブル５８、下部電極５９、フォーカスリング６０、上部電極６１、シールドリング６２、半導体ウェーハ６３、ＥＳＣステージ６４、ガス孔６５、冷却用Ｈｅガス導入配管６６を備えている。
【０００４】
ここで、フォーカスリング６０及びシールドリング６２は、エッチング時のプラズマを安定に保ち、半導体ウェーハ６３全体のエッチングレートの均一性を高める働きをするものであり、石英やセラミックなどの絶縁材料で作られている。
【０００５】
次に、このドライエッチング装置５１の動作を説明する。先ず、半導体ウェーハ６３をＥＳＣステージ６４に吸着保持し、処理時の半導体ウェーハ温度上昇防止のため、冷却用Ｈｅガスを下部電極５９下方から冷却用Ｈｅガス導入配管６６を通じて、半導体ウェーハ６３裏面へ供給する。エッチングガスを、上部電極６１に設けたガス孔６５から反応室へ供給する。下部電極５９に高周波電力を印加し、上部電極６１をグランド電位に接続する。発生するプラズマを、フォーカスリング６０及びシールドリング６２により安定化し、半導体ウェーハ６３上の薄膜をエッチング処理する。
【０００６】
各半導体ウェーハ６３がエッチング処理されてＥＳＣステージ６４から脱離する毎に、または連続して複数枚の半導体ウェーハ６３がエッチング処理されてＥＳＣステージ６４から脱離する毎に、ＥＳＣステージ６４を、反応室内に取り付けたＣＣＤカメラ５２ａを用いてスキャンする。ＣＣＤカメラ５２ａはケーブル５５によりコンユータ５６に接続されており、ＣＣＤカメラ５２ａが取り込んだ画像データはコンピュータ５６により処理され、後述の不活性ガス噴射の噴射の実行の合否が判定される。また、コンピュータ５６は、装置のコントローラ５７へケーブル５８により接続されており、コンピュータ５６で判定された信号は、装置のコントローラ５７へ送信される。装置のコントローラ５７は、判定された信号を受信後、バルブ５３を開け、ノズル移動用ロボットアーム５４を駆動させて、反応室に取り付けた不活性ガス噴射用ノズル５２ｂをＥＳＣステージ６４の上方に移動し、不活性ガス（例えば、Ｎ２ガスやＨｅなどの不活性ガス、Ｎｅ、Ａｒなどの希ガスなど）をＥＳＣステージ６４に１０秒以上連続して噴射する。次いで、不活性ガスの噴射が終了した後、再びＥＳＣステージ６４をＣＣＤカメラ５２ａを用いてスキャンし、異物がガスの噴射によりＥＳＣステージ５４から除去できたか否かを検査する。以上の動作を、異物がＥＳＣステージ６４上から検知されなくなるまで繰り返した後に、次の処理対象のウェーハ６３をＥＳＣステージ６４上へ搬送し、エッチングを開始する。複数回、ガス噴射を繰り返しても異物がＥＳＣステージ６４から除去されずにＣＣＤカメラ５２ａを用いて検知される時は、一定の回数まで繰り返した後に装置異常として装置を停止する。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−４４１７７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したドライエッチング装置５１は、ＥＳＣステージ６４上に落下した異物を自動的に検知して除去し、ステージ上の異物により発生する異常エッチングを未然に防止しエッチング処理の安定化を図ることを目的としている。そのため、ドライエッチング処理を行う反応室にＣＣＤカメラ５２ａを設置し、不活性ガス噴射用ノズル５２ｂおよび当該ノズルをＥＳＣステージ６３の上方へ移動させるためのノズル移動用ロボットアーム５４を当該反応室に隣接した室内に設置することにより、ＥＳＣステージ６４上に落下した異物を自動的に検知して除去するものであり、異物自身の発生について対策を講じたものではない。
【０００９】
また、異物を除去するためにＣＣＤカメラ５２ａ、不活性ガス噴射用ノズル５２ｂ及びノズル移動用ロボットアーム５４などを設けているので、装置が大型化し、また高価になる。
【００１０】
発明者は、ドライエッチング装置５１における異物の発生原因を詳細に調査し、その結果、次のことが異物発生の主要因であると判明した。このことについて説明する。図６（ａ）、（ｂ）は、従来のドライエッチング装置５１におけるフォーカスリング６０の昇降動作を示す断面図であり、説明のために、新たにアーム６７と、支柱６８と、カソードカバー６９を追記している。その他の構成は図５と同様であるので、同一符号を付して説明は省略する。
【００１１】
アーム６７は、フォーカスリング６０と一体化されたセラミック材あるいは石英ガラスで構成され、エッチングが終了してフォーカスリング６０が下降した際に、フォーカスリング６０を支柱６８に固定する役目をする。カソードカバー６９は、下部電極５９の異常放電を防止するものであり、フォーカスリング６０と同様のセラミック材料で構成される。
【００１２】
図６（ａ）はエッチングポジションを示す図で、フォーカスリング６０が上昇してアーム６７が支柱６８から浮いている状態である。また、図６（ｂ）は搬送ポジションを示す図で、フォーカスリング６０が下降してアーム６７が支柱６８に固定されている状態である。
【００１３】
より分かりやすくするために、図７（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図７（ａ）、（ｂ）は、図６（ａ）、（ｂ）における従来のドライエッチング装置５１の半導体ウェーハ６３、ＥＳＣステージ６４、フォーカスリング６０、アーム６７、支柱６８及びカソードカバー６９の拡大斜視図である。図７（ａ）に示すように、フォーカスリング６０には、周囲に４本のアーム６７が一体化されて設けられており、アーム６７の先端には略円形状の孔６７ａが形成されている。この孔６７ａは、支柱６８先端のテーパ部に嵌め込まれ、フォーカスリング６０を支柱６８に固定できるようになっている。エッチング時には、図７（ａ）に示すようにフォーカスリング６０がＥＳＣステージ６４とともにエッチングポジションまで上昇し、支柱６８から浮いた状態になる。エッチングが終了すると、図７（ｂ）に示すようにフォーカスリング６０がＥＳＣステージ６４とともに下降し、フォーカスリング６０は支柱６８先端のテーパー部に嵌め込まれて固定される。このとき、フォーカスリング６０とカソードカバー６９の間にスペースができるので、エッチングの終了した半導体ウェーハ６３は、下部に設けたリフトピン（図示せず）により突き上げられ、搬送アーム（図示せず）がこのスペース部分を移動して、半導体ウェーハ６３を反応室外へ搬送する。
【００１４】
以上、説明したように、エッチングポジションから搬送ポジションへの移行の際に、フォーカスリング６０のアーム６７の孔６７ａと支柱６８が擦れ合うので、支柱６８のテーパー部に堆積したエッチングガスの反応副生成物や未反応物などが剥がれ落ち、半導体ウェーハ６３やＥＳＣステージ６４上に異物として付着する。これが、異物発生の主要因であることが判明した。これにより、半導体ウェーハ６３とＥＳＣステージ６４との密着性が低下したり、エッチング不良が多発して、製品歩留りを低下させる原因になる。また、発生した異物を除去するために、装置のクリーニング頻度が増えて、生産性を低下させる。
【００１５】
本発明は、上記問題を解決するために考えられたもので、フォーカスリングの昇降時に発生する異物を防止したドライエッチング装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載のドライエッチング装置は、反応室に少なくとも上部電極、下部電極、ガス導入孔、フォーカスリング及び支柱があり、前記ガス導入孔からエッチングガスが前記反応室に導入され、前記上部電極と前記下部電極の間に高周波電力が印加されることにより前記エッチングガスがプラズマ化し、エッチング時には前記フォーカスリングが上昇してプラズマを安定化し、エッチング終了時には前記フォーカスリングが下降して前記支柱に固定される構成のドライエッチング装置において、前記支柱の先端部を凹状とし、前記フォーカスリングのアームの先端を前記支柱の内径より小さい凸状とすることを特徴とする。この構成によれば、フォーカスリングのアームと支柱が擦れても、異物が半導体ウェーハやＥＳＣステージに落下することがない。従って、エッチング不良による半導体ウェーハの歩留りを低下させることがない。
【００１７】
また、請求項２記載のドライエッチング装置は、請求項１記載のドライエッチング装置であって、前記支柱の先端部に位置センサーが設けられていることを特徴とする。この構成によれば、エッチングが終了して、フォーカスリングのアームの先端が正確に支柱の凹部に収まっているかを電気信号により確認できるので、エッチングの終了した半導体ウェーハを搬送する際に、半導体ウェーハがフォーカスリングに接触するなどのトラブルがなくなる。
【００１８】
また、請求項３記載のドライエッチング装置は、請求項１記載のドライエッチング装置であって、前記支柱の先端部に吸引孔が設けられていることを特徴とする。この構成により、支柱の先端に堆積したエッチングガスの反応副生成物や未反応物などを、吸引孔から吸引除去できる。従って、装置のクリーニング頻度が減少して、生産性が大幅に向上する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施例であるドライエッチング装置の構成を示す断面図である。
【００２０】
本発明のドライエッチング装置１は、反応室内に半導体ウェーハ２を吸着保持するＥＳＣステージ３と、ＥＳＣステージ３下に設けた下部電極４と、半導体ウェーハ２上方に配置される上部電極５と、エッチングガスを半導体ウェーハ２に均一に導くために上部電極５に設けた複数のガス導入孔６と、プラズマを安定化するために上部電極５と下部電極４を取り囲むように設けたシールドリング７及びフォーカスリング８と、フォーカスリング８と一体化されたアーム９と、フォーカスリング８を固定する支柱１０と、ＥＳＣステージ３上に設けたカソードカバー１１とから構成される。
【００２１】
また、下部電極４下には絶縁基板１２が設けられ、図示しない昇降手段によって昇降可能となっている。半導体ウェーハ２の裏面に一定圧力の冷却用Ｈｅガスを供給する冷却用Ｈｅガス導入配管１３が設けられている。
【００２２】
次に、本発明のドライエッチング装置１で半導体ウェーハ２をエッチングする手順を説明する。先ず、図１（ａ）に示すように、半導体ウェーハ２、ＥＳＣステージ３、下部電極４、フォーカスリング８、アーム９及びカソードカバー１１を昇降手段（図示せず）によって上昇させ、エッチングポジションまで移動させる。次に、上部電極５に設けた複数のガス導入孔６を通して、エッチングガスを半導体ウェーハ２へ供給する。そしてエッチングガスの供給と真空ポンプ（図示せず）の排気速度が釣り合うようにして、エッチングガスの圧力を一定に保つ。エッチングガスの圧力が安定した後、下部電極４に高周波電力を加え、エッチングガスをプラズマ化する。このとき、プラズマが安定するように上部電極５及び反応室はアースされるとともに、シールドリング７とフォーカスリング８により、エッチングガスの流れを整えてエッチング時のプラズマの均一性を高める。
【００２３】
高周波電力を加えると、半導体ウェーハ２上の薄膜はエッチングガスのプラズマと反応して気化し、次第に薄くなって除去される。エッチングすべき膜の材質に応じてエッチングガスの種類を選べば、選択的にエッチングができる。
【００２４】
エッチングが終了すると、図１（ｂ）に示すように、半導体ウェーハ２、ＥＳＣステージ３、下部電極４、フォーカスリング８、アーム９及びカソードカバー１１を昇降手段（図示せず）によって下降させ、搬送ポジションまで移動させる。
【００２５】
より分かりやすくするために、図２（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図２（ａ）、（ｂ）は、本発明のドライエッチング装置１の半導体ウェーハ２、ＥＳＣステージ３、フォーカスリング８、アーム９、支柱１０及びカソードカバー１１の拡大斜視図である。本発明のフォーカスリング８のアーム９の先端形状は下に凸型であって、支柱１０の形状は上に凹型である。エッチング時には、図２（ａ）に示すようにフォーカスリング８がＥＳＣステージ３とともにエッチングポジションまで上昇し、支柱１０から浮いた状態になって安定なプラズマ領域を確保する。エッチングが終了すると、図２（ｂ）に示すようにフォーカスリング８がＥＳＣステージ３とともに下降し、フォーカスリング８のアーム９の先端の凸部９ａが、支柱１０の凹部１０ａに収まって固定される。このとき、フォーカスリング８とカソードカバー１１の間にスペースができるので、エッチングの終了した半導体ウェーハ２は、下部に設けたリフトピン（図示せず）により突き上げられ、搬送アーム（図示せず）がこのスペース部分を移動して、半導体ウェーハ２を反応室外へ搬送する。
【００２６】
本発明では、フォーカスリング８のアーム９の先端の形状を支柱１０の内径より小さい凸状にしておく。また、支柱１０の先端をテーパー状から凹状にする。このようにすれば、エッチングポジションから搬送ポジションへの移行の際に、フォーカスリング８のアーム９の凸部９ａが支柱１０の凹部１０ａに収まるので、フォーカスリング８のアーム９と支柱９が擦れても、異物が半導体ウェーハ２やＥＳＣステージ３に落下することがない。従って、エッチング不良による半導体ウェーハの歩留りを低下させることがない。また、支柱は取外し可能であり、定期的にクリーニングできる。
【００２７】
次に、本発明の第２実施例であるドライエッチング装置３１について、図３の構成を示す断面図を用いて説明する。なお、図３において第１実施例と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。この実施例において前述した第１実施例と相違するところは、支柱１０の凹部１０ａに近接センサや光電センサ等の位置センサー１４を設けて、フォーカスリング８のアーム９先端の凸部９ａが、正確に支柱１０の凹部１０ａに収まっているかを電気信号により確認できるようにしたことである。
【００２８】
位置センサー１４が４つとも動作してから、半導体ウェーハ２が半導体ウェーハ搬送用ロボット（図示せず）により反応室外へ搬送されるようにしておく。このようにすれば、エッチングの終了した半導体ウェーハ２を搬送する際に、半導体ウェーハ２や半導体ウェーハ搬送用ロボットが、誤ってフォーカスリング８に接触する等の搬送トラブルを回避することができる。異常時には、ブザーやランプによりオペレータに知らせるようにしてもよい。また、位置センサ１４は、フォーカスリング８のアーム９先端の凸部９ａに設けるようにしてもよい。
【００２９】
次に、本発明の第３実施例であるドライエッチング装置４１について、図４の構成を示す断面図を用いて説明する。なお、図４において第１実施例と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。この実施例において前述した第１実施例と相違するところは、支柱１０の底部に吸引孔１５を設けて、エッチングガスの反応副生成物や未反応物などの異物を吸引して除去するようにしたことである。このようにすれば、支柱１０の凹部１０ａに堆積した異物が、吸引孔１５より吸引除去されるので、装置のクリーニング頻度が減少して、生産性が大幅に向上する。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のドライエッチング装置によれば、支柱の先端部を凹状とし、フォーカスリングのアームの先端を支柱の内径より小さい凸状としたので、フォーカスリングのアームを支柱に固定する際に、両者が擦れ合うことによって発生する異物を防止することができる。従って、装置コストを増やすことなく、異物がウェーハ又はステージ上に落下して起こす不具合を解消でき、製品歩留りが向上し、また生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のドライエッチング装置の構成を示す断面図
【図２】本発明の第１実施例のドライエッチング装置の半導体ウェーハ、ＥＳＣステージ、フォーカスリング、アーム、支柱及びカソードカバーの拡大斜視図
【図３】本発明の第２実施例のドライエッチング装置の構成を示す断面図
【図４】本発明の第３実施例のドライエッチング装置の構成を示す断面図
【図５】従来のドライエッチング装置の構成を示す断面図
【図６】従来のドライエッチング装置におけるフォーカスリングの昇降動作を示す断面図
【図７】従来のドライエッチング装置の半導体ウェーハ、ＥＳＣステージ、フォーカスリング、アーム、支柱及びカソードカバーの拡大斜視図
【符号の説明】
１ 本発明の第１実施例のドライエッチング装置
２ 半導体ウェーハ
３ ＥＳＣステージ
４ 下部電極
５ 上部電極
６ ガス導入孔
７ シールドリング
８ フォーカスリング
９ アーム
９ａ 凸部
１０ 支柱
１０ａ 凹部
１１ カソードリング
１２ 絶縁基板
１３ 冷却用Ｈｅガス導入配管
１４ 位置センサ
１５ 吸引孔
３１ 本発明の第２実施例のドライエッチング装置
４１ 本発明の第３実施例のドライエッチング装置
５１ 従来のドライエッチング装置
５２ａ ＣＣＤカメラ
５２ｂ 不活性ガス噴射用ノズル
５３ バルブ
５４ ノズル移動用ロボットアーム
５５ ケーブル
５６ コンピュータ
５７ 装置のコントローラ
５８ ケーブル
５９ 下部電極
６０ フォーカスリング
６１ 上部電極
６２ シールドリング
６３ 半導体ウェーハ
６４ ＥＳＣステージ
６５ ガス導入孔
６６ 冷却用Ｈｅガス導入配管[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a dry etching apparatus for etching an object to be processed using plasma of an etching gas in a vacuum reaction chamber, and more particularly to a dry etching apparatus for preventing foreign matter generated when a focus ring is moved up and down.
[0002]
[Prior art]
In a manufacturing process of a semiconductor device, a dry etching apparatus using plasma is used to remove a predetermined film formed on a surface of a wafer. The principle of this apparatus is that an etching gas is activated into ions and radicals in a plasma atmosphere, reacts with a predetermined film, and performs etching by vaporizing a reaction product. Such a technique is disclosed in, for example, JP-A-2001-44177.
[0003]
FIG. 5 is a sectional view showing the configuration of a conventional parallel plate type dry etching apparatus. 5 includes a CCD camera 52a, an inert gas injection nozzle 52b, a valve 53, a nozzle moving robot arm 54, a cable 55, a computer 56, an apparatus controller 57, a cable 58, a lower electrode 59, A focus ring 60, an upper electrode 61, a shield ring 62, a semiconductor wafer 63, an ESC stage 64, a gas hole 65, and a cooling He gas introduction pipe 66 are provided.
[0004]
Here, the focus ring 60 and the shield ring 62 serve to keep plasma during etching stable and increase the uniformity of the etching rate of the entire semiconductor wafer 63, and are made of an insulating material such as quartz or ceramic. ing.
[0005]
Next, the operation of the dry etching apparatus 51 will be described. First, the semiconductor wafer 63 is sucked and held on the ESC stage 64, and a cooling He gas is supplied from below the lower electrode 59 to the back surface of the semiconductor wafer 63 from below the lower electrode 59 through a cooling He gas introducing pipe 66 in order to prevent the semiconductor wafer temperature from rising during processing. I do. An etching gas is supplied to the reaction chamber through a gas hole 65 provided in the upper electrode 61. High-frequency power is applied to the lower electrode 59, and the upper electrode 61 is connected to the ground potential. The generated plasma is stabilized by the focus ring 60 and the shield ring 62, and the thin film on the semiconductor wafer 63 is etched.
[0006]
Each time each semiconductor wafer 63 is etched and detached from the ESC stage 64, or each time a plurality of semiconductor wafers 63 are etched and detached from the ESC stage 64, the ESC stage 64 reacts. Scanning is performed using the CCD camera 52a installed in the room. The CCD camera 52a is connected to a computer 56 by a cable 55, and the image data captured by the CCD camera 52a is processed by the computer 56, and it is determined whether or not the execution of the inert gas injection described later is successful. The computer 56 is connected to a controller 57 of the apparatus by a cable 58, and a signal determined by the computer 56 is transmitted to the controller 57 of the apparatus. After receiving the determined signal, the controller 57 of the apparatus opens the valve 53, drives the robot arm 54 for nozzle movement, and moves the inert gas injection nozzle 52b attached to the reaction chamber above the ESC stage 64. Then, an inert gas (for example, an inert gas such as N 2 gas or He, a rare gas such as Ne or Ar, etc.) is continuously injected into the ESC stage 64 for 10 seconds or more. Next, after the injection of the inert gas is completed, the ESC stage 64 is again scanned using the CCD camera 52a, and it is inspected whether or not the foreign matter has been removed from the ESC stage 54 by the gas injection. After repeating the above operation until no foreign matter is detected from above the ESC stage 64, the next wafer 63 to be processed is transferred onto the ESC stage 64 and etching is started. If the foreign matter is detected using the CCD camera 52a without being removed from the ESC stage 64 even if the gas injection is repeated a plurality of times, the apparatus is stopped as an apparatus abnormality after repeating the predetermined number of times.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2001-44177 A
[Problems to be solved by the invention]
The above-described dry etching apparatus 51 aims to automatically detect and remove foreign matter that has fallen on the ESC stage 64, prevent abnormal etching caused by foreign matter on the stage, and stabilize the etching process. And Therefore, a CCD camera 52a is installed in the reaction chamber for performing the dry etching process, and the inert gas injection nozzle 52b and the nozzle moving robot arm 54 for moving the nozzle above the ESC stage 63 are adjacent to the reaction chamber. By installing it in a room that has been set up, foreign matter that has fallen onto the ESC stage 64 is automatically detected and removed, and no measures are taken against the generation of foreign matter itself.
[0009]
Further, since the CCD camera 52a, the inert gas injection nozzle 52b, the nozzle moving robot arm 54, and the like are provided for removing foreign matter, the apparatus becomes large and expensive.
[0010]
The inventor investigated in detail the cause of the generation of foreign matter in the dry etching apparatus 51, and as a result, the following was found to be the main cause of foreign matter generation. This will be described. FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views showing the operation of raising and lowering the focus ring 60 in the conventional dry etching apparatus 51. For explanation, an arm 67, a support 68, and a cathode cover 69 are newly added. I have added. Other configurations are the same as those in FIG. 5, and thus the same reference numerals are given and the description is omitted.
[0011]
The arm 67 is made of a ceramic material or quartz glass integrated with the focus ring 60, and serves to fix the focus ring 60 to the support 68 when the focus ring 60 is lowered after etching is completed. The cathode cover 69 prevents abnormal discharge of the lower electrode 59, and is made of the same ceramic material as the focus ring 60.
[0012]
FIG. 6A shows an etching position, in which the focus ring 60 is raised and the arm 67 is floating from the support 68. FIG. 6B shows the transfer position, in which the focus ring 60 is lowered and the arm 67 is fixed to the support 68.
[0013]
For easier understanding, description will be made with reference to FIGS. 7 (a) and 7 (b). FIGS. 7A and 7B show the semiconductor wafer 63, the ESC stage 64, the focus ring 60, the arm 67, the support 68, and the cathode cover 69 of the conventional dry etching apparatus 51 shown in FIGS. 6A and 6B. It is an expansion perspective view. As shown in FIG. 7A, the focus ring 60 is provided with four arms 67 integrally therearound, and a substantially circular hole 67a is formed at the tip of the arm 67. . The hole 67 a is fitted into a tapered portion at the tip of the column 68 so that the focus ring 60 can be fixed to the column 68. At the time of etching, the focus ring 60 moves up to the etching position together with the ESC stage 64 as shown in FIG. When the etching is completed, the focus ring 60 is lowered together with the ESC stage 64 as shown in FIG. 7B, and the focus ring 60 is fitted into and fixed to the tapered portion at the tip of the support 68. At this time, a space is formed between the focus ring 60 and the cathode cover 69, so that the etched semiconductor wafer 63 is pushed up by lift pins (not shown) provided at a lower portion, and the transfer arm (not shown) is moved up. By moving the space portion, the semiconductor wafer 63 is transferred outside the reaction chamber.
[0014]
As described above, at the time of transition from the etching position to the transfer position, the hole 67a of the arm 67 of the focus ring 60 rubs against the support 68, so that a reaction by-product of the etching gas deposited on the tapered portion of the support 68 is formed. And unreacted substances are peeled off and adhere as foreign matter on the semiconductor wafer 63 and the ESC stage 64. This has been found to be the main factor in the generation of foreign matter. As a result, the adhesion between the semiconductor wafer 63 and the ESC stage 64 is reduced, and etching failures frequently occur, which causes a reduction in product yield. Further, in order to remove the generated foreign matter, the frequency of cleaning the apparatus is increased, and the productivity is reduced.
[0015]
The present invention has been conceived in order to solve the above-described problem, and has as its object to provide a dry etching apparatus that prevents foreign matter generated when a focus ring is moved up and down.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a dry etching apparatus according to claim 1 of the present invention has at least an upper electrode, a lower electrode, a gas introduction hole, a focus ring, and a support in a reaction chamber, and an etching gas is supplied from the gas introduction hole. Introduced into the reaction chamber, the etching gas is turned into plasma by applying high-frequency power between the upper electrode and the lower electrode, the focus ring rises during etching to stabilize the plasma, and at the end of etching, In a dry etching apparatus having a configuration in which a focus ring is lowered and fixed to the support, the tip of the support is formed in a concave shape, and the end of the arm of the focus ring is formed in a convex shape smaller than the inner diameter of the support. I do. According to this configuration, even if the arm of the focus ring and the support rub, the foreign matter does not fall on the semiconductor wafer or the ESC stage. Therefore, the yield of the semiconductor wafer due to defective etching does not decrease.
[0017]
A dry etching apparatus according to a second aspect is the dry etching apparatus according to the first aspect, wherein a position sensor is provided at a tip portion of the support. According to this configuration, after the etching is completed, it is possible to confirm by an electric signal whether or not the tip of the focus ring arm is accurately set in the concave portion of the column. Trouble such as contact with the focus ring is eliminated.
[0018]
A dry etching apparatus according to a third aspect is the dry etching apparatus according to the first aspect, wherein a suction hole is provided at a tip end of the support. With this configuration, reaction by-products, unreacted substances, and the like of the etching gas deposited on the tips of the columns can be removed by suction from the suction holes. Therefore, the frequency of cleaning the apparatus is reduced, and the productivity is greatly improved.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a dry etching apparatus according to a first embodiment of the present invention.
[0020]
The dry etching apparatus 1 according to the present invention includes an ESC stage 3 for adsorbing and holding a semiconductor wafer 2 in a reaction chamber, a lower electrode 4 provided below the ESC stage 3, an upper electrode 5 disposed above the semiconductor wafer 2, A plurality of gas introduction holes 6 provided in the upper electrode 5 for uniformly guiding the gas to the semiconductor wafer 2, a shield ring 7 provided to surround the upper electrode 5 and the lower electrode 4 for stabilizing plasma, and a focus. It comprises a ring 8, an arm 9 integrated with the focus ring 8, a column 10 for fixing the focus ring 8, and a cathode cover 11 provided on the ESC stage 3.
[0021]
Further, an insulating substrate 12 is provided below the lower electrode 4, and can be moved up and down by an elevating means (not shown). A cooling He gas introduction pipe 13 for supplying a cooling He gas at a constant pressure is provided on the back surface of the semiconductor wafer 2.
[0022]
Next, a procedure for etching the semiconductor wafer 2 by the dry etching apparatus 1 of the present invention will be described. First, as shown in FIG. 1A, the semiconductor wafer 2, the ESC stage 3, the lower electrode 4, the focus ring 8, the arm 9, and the cathode cover 11 are raised by a lifting means (not shown) and moved to an etching position. Let it. Next, an etching gas is supplied to the semiconductor wafer 2 through a plurality of gas introduction holes 6 provided in the upper electrode 5. Then, the pressure of the etching gas is kept constant by balancing the supply of the etching gas with the evacuation speed of a vacuum pump (not shown). After the pressure of the etching gas is stabilized, high frequency power is applied to the lower electrode 4 to convert the etching gas into plasma. At this time, the upper electrode 5 and the reaction chamber are grounded so that the plasma is stabilized, and the flow of the etching gas is adjusted by the shield ring 7 and the focus ring 8 to improve the uniformity of the plasma at the time of etching.
[0023]
When high-frequency power is applied, the thin film on the semiconductor wafer 2 reacts with the plasma of the etching gas and evaporates, and is gradually thinned and removed. If the type of etching gas is selected according to the material of the film to be etched, selective etching can be performed.
[0024]
When the etching is completed, as shown in FIG. 1B, the semiconductor wafer 2, the ESC stage 3, the lower electrode 4, the focus ring 8, the arm 9, and the cathode cover 11 are lowered by a lifting / lowering means (not shown) and transported. Move to position.
[0025]
For easier understanding, description will be made with reference to FIGS. FIGS. 2A and 2B are enlarged perspective views of the semiconductor wafer 2, the ESC stage 3, the focus ring 8, the arm 9, the support 10, and the cathode cover 11 of the dry etching apparatus 1 of the present invention. The distal end of the arm 9 of the focus ring 8 of the present invention has a downward convex shape, and the column 10 has an upward concave shape. At the time of etching, as shown in FIG. 2A, the focus ring 8 moves up to the etching position together with the ESC stage 3 and floats from the support 10 to secure a stable plasma region. When the etching is completed, the focus ring 8 moves down together with the ESC stage 3 as shown in FIG. 2B, and the projection 9a at the tip of the arm 9 of the focus ring 8 is fixed in the recess 10a of the support post 10. . At this time, a space is formed between the focus ring 8 and the cathode cover 11, so that the etched semiconductor wafer 2 is pushed up by lift pins (not shown) provided at a lower portion, and a transfer arm (not shown) is moved up. The semiconductor wafer 2 is transported outside the reaction chamber by moving the space.
[0026]
In the present invention, the shape of the distal end of the arm 9 of the focus ring 8 is set to a convex shape smaller than the inner diameter of the column 10. Further, the tip of the column 10 is changed from a tapered shape to a concave shape. In this way, the projection 9a of the arm 9 of the focus ring 8 fits into the recess 10a of the column 10 when shifting from the etching position to the transfer position, so that the arm 9 of the focus ring 8 and the column 9 are rubbed. Also, no foreign matter falls on the semiconductor wafer 2 or the ESC stage 3. Therefore, the yield of the semiconductor wafer due to defective etching does not decrease. Also, the struts are removable and can be cleaned periodically.
[0027]
Next, a dry etching apparatus 31 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to a cross-sectional view of FIG. In FIG. 3, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. This embodiment is different from the first embodiment in that a position sensor 14 such as a proximity sensor or a photoelectric sensor is provided in a concave portion 10a of a column 10 so that a convex portion 9a at the tip of an arm 9 of a focus ring 8 is accurately positioned. That is, it can be confirmed by an electric signal whether or not it is accommodated in the concave portion 10a of the column 10.
[0028]
After all four position sensors 14 operate, the semiconductor wafer 2 is transported outside the reaction chamber by a semiconductor wafer transport robot (not shown). In this way, when the semiconductor wafer 2 after the etching is transferred, a transfer trouble such as the semiconductor wafer 2 or the semiconductor wafer transfer robot accidentally contacting the focus ring 8 can be avoided. In the event of an abnormality, the operator may be notified by a buzzer or a lamp. Further, the position sensor 14 may be provided on the projection 9 a at the tip of the arm 9 of the focus ring 8.
[0029]
Next, a dry etching apparatus 41 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to a cross-sectional view showing the configuration of FIG. In FIG. 4, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. This embodiment is different from the first embodiment in that a suction hole 15 is provided at the bottom of the column 10 to remove foreign substances such as reaction by-products and unreacted substances of the etching gas by suction. That was done. In this way, the foreign matter deposited on the concave portion 10a of the column 10 is removed by suction through the suction hole 15, so that the frequency of cleaning the apparatus is reduced, and the productivity is greatly improved.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the dry etching apparatus of the present invention, the tip of the column is concave, and the tip of the arm of the focus ring has a convex shape smaller than the inner diameter of the column, so that the arm of the focus ring is fixed to the column. In doing so, it is possible to prevent foreign matter generated due to friction between the two. Therefore, it is possible to eliminate the problem that the foreign matter falls on the wafer or the stage without increasing the apparatus cost, thereby improving the product yield and the productivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of a dry etching apparatus according to a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a sectional view showing a semiconductor wafer, an ESC stage, a focus ring, an arm, a support, and the like of the dry etching apparatus according to the first embodiment of the present invention; FIG. 3 is an enlarged perspective view of a cathode cover. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a dry etching apparatus according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a dry etching apparatus according to a third embodiment of the present invention. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional dry etching apparatus. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the raising / lowering operation of a focus ring in the conventional dry etching apparatus. FIG. 7 is a semiconductor wafer, an ESC stage, and a focus ring of the conventional dry etching apparatus. , Arm, support and cathode cover enlarged perspective view
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dry etching apparatus 1 of the first embodiment of the present invention 2 Semiconductor wafer 3 ESC stage 4 Lower electrode 5 Upper electrode 6 Gas introduction hole 7 Shield ring 8 Focus ring 9 Arm 9a Convex part 10 Support 10a Concave part 11 Cathode ring 12 Insulating substrate 13 Cooling He gas introduction pipe 14 Position sensor 15 Suction hole 31 Dry etching apparatus 41 of the second embodiment of the present invention Dry etching apparatus 51 of the third embodiment of the present invention Conventional dry etching apparatus 52a CCD camera 52b Inert gas injection Nozzle 53 Valve 54 Nozzle moving robot arm 55 Cable 56 Computer 57 Device controller 58 Cable 59 Lower electrode 60 Focus ring 61 Upper electrode 62 Shield ring 63 Semiconductor wafer 64 ESC stage 65 Gas introduction hole 66 For cooling e gas introduction pipe
