JP2004200353A

JP2004200353A - Processing method and processing apparatus

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Publication number: JP2004200353A
Application number: JP2002366237A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Kikuchi; 秋広菊池; Yasuharu Sasaki; 康晴佐々木
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-18
Also published as: JP4108465B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a processing method and a processing apparatus by which the deposition of an unwanted substance at the end of a semiconductor wafer W can be prevented without an increase in the load of an exhaust system and rise in running cost. <P>SOLUTION: In a vacuum chamber 1, the semiconductor wafer W is set and a suscepter 2 which is also used as a lower electrode is also provided, and on the suscepter 2, a focus ring 4 is provided around the periphery of the semiconductor wafer W. In addition, a deposited substance removing gas supplying mechanism 30 is also provided to supply a kind of deposited substance removing gas (for example, O<SB>2</SB>or the like) for removing the substance deposited at the end of the back of the semiconductor wafer W mounted on the susceptor 2 having a function to chemically react with the substance deposited at the end on the rear surface side of the semiconductor wafer W set on the suscepter 2. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、プラズマエッチング等の所定の処理を半導体ウエハ等の被処理基板に施す処理方法及び処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体装置やＬＣＤの製造工程等では、半導体ウエハやＬＣＤ基板等の被処理基板に順次所定の処理、例えば、成膜処理やエッチング処理等を施して、製品の製造が行われている。
【０００３】
上記のような処理のうち、例えばプラズマエッチング処理では、被処理基板を真空チャンバ内に設けられサセプタ上に載置し、真空チャンバ内にプラズマを発生させ、このプラズマを被処理基板に作用させてエッチング処理を行う。
【０００４】
図１３は、このようなプラズマエッチング処理を行う平行平板型のエッチング装置の要部構成を示すもので、同図において符号９２は、サセプタを示している。このサセプタ９２は、下部電極を兼ねたものであり、導電性を有する材料、例えば、表面に陽極酸化被膜（アルマイト）が形成されたアルミニウム等から、略円板状に構成されている。
【０００５】
上記サセプタ９２の半導体ウエハＷの載置面には、静電チャック用電極９３ａを、絶縁性材料からなる絶縁膜９３ｂ中に介在させて構成された静電チャック９３が設けられている。また、サセプタ９２上には、半導体ウエハＷの周囲を囲むように、環状に構成されたフォーカスリング９４が載置されている。なお、上記のサセプタ９２等は、図示しない真空チャンバ内に配置されている。
【０００６】
サセプタ９２は、上述したとおりアルミニウム等から構成されているため、半導体ウエハＷの上方に形成されるプラズマに直接晒される部位があると、その部分がプラズマによってスパッタされ、半導体ウエハＷに不所望なアルミニウム等を含むスパッタ膜が形成される可能性がある。
【０００７】
このため、図１３に示すように、サセプタ９２のウエハ載置面（静電チャック９３が形成されている部分）の直径は、半導体ウエハＷの直径より僅かに（例えば４ｍｍ程度）小さくされている。そして、フォーカスリング９４の下側部分の内径を、半導体ウエハＷの直径より小さくすることによって、半導体ウエハＷの端部下側部分にまで、フォーカスリング９４の下側部分が延在するようにし、上側から見た場合に、サセプタ９２の上面に、直接露出している部位がないよう構成されている。
【０００８】
しかしながら、上記の構成の場合、反応性を有するガス等が、半導体ウエハＷの端部の裏面側にまで回り込み、半導体ウエハＷの端部の裏面側、特にベベル部（縁部の傾斜部）に、不所望な堆積物が堆積することがある。このように、半導体ウエハＷの端部の裏面側に堆積物が堆積すると、後工程においてこの堆積物が剥れてパーティクルの発生原因となったり、段差ができることによって、レジスト露光時にピントが合わなくなるというトラブルの原因となる。
【０００９】
このため、上記のような半導体ウエハＷの端部における不所望な堆積物の堆積は、できる限り防止することが必要となる。
【００１０】
なお、上記のような半導体ウエハＷの端部における不所望な堆積物の付着を防止するため、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ₂等の不活性ガスからなるパージガスを半導体ウエハの端部裏面側に、流量１０００ｓｃｃｍ程度でパージして、半導体ウエハの裏面側に反応性ガスが侵入しないようにしたＣＶＤ成膜装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１１】
また、Ｈｅガスやプロセスガスを、半導体ウエハの端部近傍に供給し、副生成物が侵入しないようにしてサセプタの端部側やフォーカスリング側に堆積物が付着することを防止するようにしたエッチング装置等も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１１−３６０７６号公報（第３−５頁、第１−３図）
【特許文献２】
特許第３２３６５３３号公報（第２−５頁、第１−４図）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したとおり、半導体ウエハＷの端部における不所望な堆積物の堆積は、できる限り防止することが必要とされている。また、半導体ウエハの端部近傍に、不活性ガス等のパージガスを供給し、反応性ガスや副生成物等の侵入を防止して堆積物の堆積を防止する方法では、ある程度大流量のパージガスを使用しなければならず、排気系の負担が増大したり、ランニングコストの上昇を招く等の問題がある。
【００１４】
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので、排気系の負担の増大や、ランニングコストの上昇を招くことなく、半導体ウエハＷの端部における不所望な堆積物の堆積を防止することのできる処理方法及び処理装置を提供しようとするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、被処理基板の表面に、所定の処理を行う処理方法において、前記所定の処理に伴って前記被処理基板の端部に堆積する堆積物と化学的に反応する作用を有する堆積物除去ガスを前記被処理基板の端部近傍に供給し、前記堆積物の堆積を防止することを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１記載の処理方法において、前記堆積物除去ガスは、前記所定の処理を行うための処理ガスとは異なることを特徴とする。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項２記載の処理方法において、前記被処理基板は、表面に有機系材料膜を有し、前記所定の処理は、前記有機系材料膜をマスク或いは被エッチング対象とするプラズマエッチング処理であり、前記堆積物は有機物を含むことを特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項３記載の処理方法において、前記堆積物除去ガスは、Ｏ₂ガスを含むガス、又は、Ｈ₂ガスを含むガス、或いはＮＨ₃ガスを含むガスのいずれか１つであることを特徴とする。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項４記載の処理方法において、前記堆積物除去ガスは、Ｏ₂ガスであることを特徴とする。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項５記載の処理方法において、前記Ｏ₂ガスの流量は、前記被処理基板の端部の単位長さあたり、０．０１６ｓｃｃｍ／ｃｍ〜０．１６ｓｃｃｍ／ｃｍであることを特徴とする。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項１〜６いずれか１項記載の処理方法において、前記堆積物除去ガスは、前記被処理基板の端部に沿って設けられた複数のガス供給部から供給されることを特徴とする。
【００２２】
請求項８の発明は、請求項７記載の処理方法において、前記堆積物除去ガスは、サセプタと当該サセプタ上に載置されたフォーカスリングとの間に形成されたガス供給路を通って供給されることを特徴とする。
【００２３】
請求項９の発明は、請求項７記載の処理方法において、前記堆積物除去ガスは、フォーカスリングに形成されたガス供給路を通って供給されることを特徴とする。
【００２４】
請求項１０の発明は、請求項８又は９記載の処理方法において、前記フォーカスリングに形成されたガス排出路を介して、前記被処理基板の端部近傍に供給された前記堆積物除去ガスの少なくとも一部を排出することを特徴とする。
【００２５】
請求項１１の発明は、請求項１０記載の処理方法において、前記堆積物除去ガスの供給と排出は、同時に行われることを特徴とする。
【００２６】
請求項１２の発明は、請求項８〜１１いずれか１項記載の処理方法において、前記フォーカスリングを、電気的力或いは物理的力で前記サセプタに押し付けることを特徴とする。
【００２７】
請求項１３の発明は、被処理基板の表面に、所定の処理を行う処理装置において、前記所定の処理に伴って前記被処理基板の端部に堆積する堆積物と化学的に反応する作用を有する堆積物除去ガスを前記被処理基板の端部近傍に供給し、前記堆積物の堆積を防止する堆積物除去ガス供給機構を具備したことを特徴とする。
【００２８】
請求項１４の発明は、請求項１３記載の処理装置において、前記堆積物除去ガス供給機構によって供給する前記堆積物除去ガスは、前記所定の処理を行うための処理ガスとは異なることを特徴とする。
【００２９】
請求項１５の発明は、請求項１４記載の処理装置において、前記被処理基板は、表面に有機系材料膜を有し、前記所定の処理は、前記有機系材料膜をマスク或いは被エッチング対象とするプラズマエッチング処理であり、前記堆積物は有機物を含むことを特徴とする。
【００３０】
請求項１６の発明は、請求項１５記載の処理装置において、前記堆積物除去ガス供給機構によって供給する前記堆積物除去ガスは、Ｏ₂ガスを含むガス、又は、Ｎ₂ガスを含むガス、或いはＮＨ₃ガスを含むガスのいずれか１つであることを特徴とする。
【００３１】
請求項１７の発明は、請求項１６記載の処理装置において、前記堆積物除去ガス供給機によって供給する前記堆積物除去ガスは、Ｏ₂ガスであることを特徴とする。
【００３２】
請求項１８の発明は、請求項１７記載の処理装置において、前記堆積物除去ガス供給機によって供給する前記Ｏ₂ガスの流量は、前記被処理基板の端部の単位長さあたり、０．０１６ｓｃｃｍ／ｃｍ〜０．１６ｓｃｃｍ／ｃｍであることを特徴とする。
【００３３】
請求項１９の発明は、請求項１３〜１８いずれか１項記載の処理装置において、前記堆積物除去ガス供給機構は、前記被処理基板の端部に沿って設けられた複数のガス供給部から前記堆積物除去ガスを供給することを特徴とする。
【００３４】
請求項２０の発明は、請求項１９記載の処理装置において、前記堆積物除去ガス供給機構は、サセプタと当該サセプタ上に載置されたフォーカスリングとの間に形成されたガス供給路を介して前記堆積物除去ガスを供給することを特徴とする。
【００３５】
請求項２１の発明は、請求項１９記載の処理装置において、前記堆積物除去ガス供給機構は、フォーカスリングに形成されたガス供給路を介して前記堆積物除去ガスを供給することを特徴とする。
【００３６】
請求項２２の発明は、請求項２０又は２１記載の処理装置において、前記フォーカスリングに形成されたガス排出路を介して、前記被処理基板の端部近傍に供給された前記堆積物除去ガスの少なくとも一部を排出するガス排出機構を具備したことを特徴とする。
【００３７】
請求項２３の発明は、請求項２２記載の処理装置において、前記堆積物除去ガス供給機構による前記堆積物除去ガスの供給と、前記ガス排出機構による前記堆積物除去ガスの排出は、同時に行われることを特徴とする。
【００３８】
請求項２４の発明は、請求項２０〜２３いずれか１項記載の処理装置において、前記フォーカスリングを電気的力或いは物理的力で前記サセプタに押し付ける機構を具備したことを特徴とする。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を、図面を参照して実施の形態について説明する。
【００４０】
図１は、本発明の実施の形態に係る処理装置（エッチング装置）全体の概略構成を模式的に示すもので、同図において、符号１は、材質が例えば表面に陽極酸化被膜（アルマイト）が形成されたアルミニウム等からなり、内部を気密に閉塞可能に構成された円筒状の真空チャンバを示している。
【００４１】
上記真空チャンバ１は、接地電位に接続されており、真空チャンバ１の内部には、材質が例えば表面に陽極酸化被膜（アルマイト）が形成されたアルミニウム等から略円板状に構成され、下部電極を兼ねたサセプタ（載置台）２が設けられている。
【００４２】
このサセプタ２の半導体ウエハＷ載置面には、静電チャック３が設けられている。この静電チャック３は、静電チャック用電極３ａを、例えば、ポリイミド等の絶縁性材料からなる絶縁膜３ｂ中に介在させた構成とされている。また、サセプタ２上には、半導体ウエハＷの周囲を囲むように、環状に形成されたフォーカスリング４が設けられている。
【００４３】
上記サセプタ２は、セラミックなどの絶縁板５を介して真空チャンバ１内に支持されており、静電チャック用電極３ａには直流電源６が接続されている。
【００４４】
また、サセプタ２の内部には、温度制御のための熱媒体としての絶縁性流体を循環させるための熱媒体流路７と、ヘリウムガス等の温度制御用のガスを半導体ウエハＷの裏面に供給するためのガス流路８が設けられている。
【００４５】
そして、熱媒体流路７内に所定温度に制御された絶縁性流体を循環させることによって、サセプタ２を所定温度に制御し、かつ、このサセプタ２と半導体ウエハＷの裏面との間にガス流路８を介して温度制御用のガスを供給してこれらの間の熱交換を促進し、半導体ウエハＷを精度良くかつ効率的に所定温度に制御することができるようになっている。
【００４６】
また、サセプタ２のほぼ中央には、高周波電力を供給するための給電線１０が接続されている。この給電線１０には整合器１１を介して、高周波電源（ＲＦ電源）１２が接続され、高周波電源１２からは、所定の周波数の高周波電力が供給されるようになっている。
【００４７】
また、上述したフォーカスリング４の外側には、環状に構成され、多数の排気孔が形成された排気リング１３が設けられており、この排気リング１３を介して、排気ポート１４に接続された排気系１５の真空ポンプ等により、真空チャンバ１内の処理空間の真空排気が行われるよう構成されている。
【００４８】
一方、サセプタ２の上方の真空チャンバ１の天壁部分には、シャワーヘッド１６が、サセプタ２と平行に対向する如く設けられており、このシャワーヘッド１６は接地されている。したがって、これらのサセプタ２およびシャワーヘッド１６は、一対の電極（上部電極と下部電極）として機能するようになっている。
【００４９】
上記シャワーヘッド１６は、その下面に多数のガス吐出孔１７が設けられており、且つその上部にガス導入部１８を有している。そして、その内部にはガス拡散用空隙１９が形成されている。ガス導入部１８にはガス供給配管２０が接続されており、このガス供給配管２０の他端には、ガス供給系２１が接続されている。このガス供給系２１は、ガス流量を制御するためのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２、例えばエッチング用の処理ガス等を供給するための処理ガス供給源２３等から構成されている。
【００５０】
一方、真空チャンバ１の外側周囲には、真空チャンバ１と同心状に、環状の磁場形成機構（リング磁石）２４が配置されており、サセプタ２とシャワーヘッド１６との間の処理空間に磁場を形成するようになっている。この磁場形成機構２４は、回転機構２５によって、その全体が、真空チャンバ１の回りを所定の回転速度で回転可能とされている。
【００５１】
さらに、本実施形態では、図２にも示すように、半導体ウエハＷの裏面側端部に堆積する堆積物と化学的に反応する作用を有する堆積物除去ガスを、半導体ウエハＷの裏面側端部近傍に供給する堆積物除去ガス供給機構３０が設けられている。この堆積物除去ガス供給機構３０は、サセプタ２に設けられた堆積物除去ガス供給孔３１と、フォーカスリング４の下面に設けられた堆積物除去ガス導出溝３２等から構成されている。
【００５２】
上記堆積物除去ガス供給孔３１は、図３に示すように、サセプタ２のフォーカスリング４が載置された部位の下側に位置するように、等間隔で複数（例えば、１６個）設けられている。また、上記堆積物除去ガス導出溝３２は、フォーカスリング４の全周に亙って形成された環状部３２ａと、この環状部３２ａから外周方向に向けて突出するように、かつ、上記堆積物除去ガス供給孔３１に対応して形成されたガス導入部３２ｂと、環状部３２ａから内周方向に向けて等間隔で複数（例えば、３２個）設けられた直線状のガス導出部３２ｃとから構成されている。
【００５３】
なお、堆積物除去ガス供給孔３１の直径は、例えば１ｍｍとされている。また、環状部３２ａ及びガス導出部３２ｃの溝幅は、例えば１ｍｍ、ガス導入部３２ｂの幅は、例えば３ｍｍ、これらの溝深さは、例えば０．５ｍｍとされている。さらに、図２に示されるフォーカスリング４の内周部とサセプタ２との間隔（堆積物除去ガスの通路となる部分の間隔）は、例えば０．２ｍｍとされている。
【００５４】
そして、堆積物除去ガス供給孔３１から供給された堆積物除去ガスを、堆積物除去ガス導出溝３２のガス導入部３２ｂ、環状部３２ａ、ガス導出部３２ｃを経由して、図２に矢印で示すように、フォーカスリング４の内周部から半導体ウエハＷの裏面側端部に供給するよう構成されている。
【００５５】
なお、上記堆積物除去ガス供給機構３０の堆積物除去ガス導出溝３２は、フォーカスリング４側ではなく、図４に示すように、サセプタ２側に設けることもできる。このような構成とすれば、消耗品であるフォーカスリング４は、従来のものをそのまま使用することができる。
【００５６】
また、図５に示すように、サセプタ２側に、静電チャック用電極３５ａを、絶縁膜３５ｂ中に介在させた静電チャック３５を設け、直流電源３６から静電チャック用電極３５ａに直流電圧を印加して、サセプタ２にフォーカスリング４を静電吸着するよう構成することもできる。なお、上記静電チャック３５を設ける代わりに、物理的にフォーカスリング４をサセプタ２に押圧するよう構成しても良い。
【００５７】
このように、フォーカスリング４を実質的にサセプタ２に向けて押圧する構成とすることにより、サセプタ２とフォーカスリング４との間から不所望な方向に堆積物除去ガスが漏洩することを防止することができる。また、このような構成とすることにより、サセプタ２とフォーカスリング４との熱伝導を良好にして、フォーカスリング４の温度を、サセプタ２及び半導体ウエハＷの温度と同様な温度に維持することが可能となる。
【００５８】
上記堆積物除去ガス供給機構３０によって供給する堆積物除去ガスは、半導体ウエハＷの裏面側端部に堆積する堆積物と化学的に反応する作用を有するものであるが、この堆積物が炭素を含む堆積物である場合は、例えば、Ｏ₂ガス、Ｏ₂ガスを含むガス（例えば、Ｏ₂＋Ｎ₂）、Ｈ₂ガスを含むガス（例えば、Ｈ₂＋Ｎ₂）、ＮＨ₃ガスを含むガス（例えば、ＮＨ₃＋Ｏ₂）等を使用することができる。なお、上記のような炭素を含む堆積物は、例えば、有機系材料膜を、マスク或いはエッチング対象とするエッチング処理を行った場合等に堆積する堆積物である。
【００５９】
堆積物除去ガス供給機構３０により、上記のような堆積物除去ガスを供給することにより、半導体ウエハＷの裏面側端部において、堆積物と堆積物除去ガスを化学的に反応させて、このような堆積物が半導体ウエハＷの裏面側端部に堆積することを防止することが可能となる。
【００６０】
図６は、縦軸を半導体ウエハＷの裏面側ベベル部（図中右側に示す）における堆積物量（厚さ）、横軸をＯ₂（堆積物除去ガス）の流量として、堆積物の量とＯ₂流量との関係を調査した結果を示すものである。また、図中三角形の印で示される上側の実線は、図２に示した構造の場合、図中菱形の印で示される下側の実線は、図５に示したフォーカスリング４を吸着する静電チャック３５を有する構造の場合を示している。
【００６１】
なお、エッチング処理に使用したエッチングガス及び流量は、Ｃ₄Ｆ₈／Ａｒ／Ｏ₂＝８／５００／３ｓｃｃｍ、圧力は８Ｐａ（６０ｍTorr）、高周波電力は１６００Ｗ、処理温度は天井部及び側壁部が６０℃、サセプタが２５℃、エッチング処理時間は２分、エッチング処理した半導体ウエハの径は２０ｃｍである。
【００６２】
図６に示されるように、どちらの構造の場合でも、堆積物除去ガスであるＯ₂ガスを流すことによって、堆積物の量を大幅に減少させることができる。また、同図に示されるように、堆積物除去ガス流量は、１ｃｃｍ以上とすることが好ましく、この場合、半導体ウエハＷの周縁部の単位長さ当たりの流量に換算すると、約０．０１６ｓｃｃｍ／ｃｍ以上である。
【００６３】
又、エッチング処理への影響を軽減するためには、上記堆積物除去ガス流量は、１０ｃｃｍ以下とすることが好ましく、半導体ウエハＷの周縁部の単位長さ当たりの流量に換算すると、約０．１６ｓｃｃｍ／ｃｍ以下である。
【００６４】
すなわち、上記堆積物除去ガス流量は、約０．０１６ｓｃｃｍ／ｃｍ以上、０．１６ｓｃｃｍ／ｃｍ以下とすることが好ましいが、例えば、０．１ｓｃｃｍすなわち約０．００１６ｓｃｃｍ／ｃｍ程度の微量な流量でも、ある程度の効果があるため、このような流量でも良い。なお、この例では、処理ガス（エッチングガス）がＣ₄Ｆ₈／Ａｒ／Ｏ₂の混合ガスであり、堆積物除去ガスは、この混合ガスである処理ガスとは異なったＯ₂ガス（単一のガス）である。
【００６５】
さらに、図６の堆積物除去ガス流量が０ｓｃｃｍの場合の堆積物量の値に示されるように、フォーカスリング４をサセプタ２に吸着する構成とするだけでも、堆積物の量を低減する効果がある。これは、フォーカスリング４をサセプタ２に吸着することにより、サセプタ２との接触がより密になって熱伝導が良好になり、フォーカスリング４の温度が、サセプタ２の温度に近くなるよう低下するためと推測される。すなわち、フォーカスリング４の温度が低下すると、堆積物がフォーカスリング４側に堆積し易くなり、堆積物の原料物質がフォーカスリング４への堆積によって消費され、相対的に半導体ウエハＷの裏面側に対する堆積物の量が減少するためと考えられる。
【００６６】
したがって、堆積物の量を減少させるためには、静電チャック３５或いは、他の物理的に押圧する手段等により、フォーカスリング４をサセプタ２に押圧する構成とすることも有効である。但し、図６に示されるように、静電チャック３５を設けない場合においても、堆積物除去ガス流量を３ｓｃｃｍ（約０．０４８ｓｃｃｍ／ｃｍ）程度とすることによって、堆積物の量を略ゼロとすることができる。
【００６７】
図７は、縦軸を堆積物量（厚さ）、横軸をウエハ位置として、上記静電チャック３５を設けた構成の場合について、半導体ウエハＷの裏面側に付着した堆積物の量を、図中右側に示すベベル部、ベベル部と水平部との境界部（０．０ｍｍ）、この境界部から０．５ｍｍ内側、境界部から１．０ｍｍ内側の４点で、Ｏ₂ガス流量（堆積物除去ガス流量）を、０，１，２，３，４ｓｃｃｍと変えた場合について測定した結果を示すものである。
【００６８】
同図に示されるとおり、本実施形態によれば、ベベル部のみでなく、これより内側の各部においても、堆積物の堆積量を減少させる効果がある。また、図中Ｏ₂流量を２ｓｃｃｍ以上とした場合の結果は、いずれも堆積物量が略ゼロとなっており、線が重なった状態で示されている。なお、エッチングプロセスの条件は、図６の場合と同様である。
【００６９】
また、比較のために、上記のＯ₂ガス（堆積物除去ガス）の代わりに、Ｎ₂ガスを流した場合の結果を図８に、Ｈｅガスを流した場合の結果を図９に、Ａｒガスを流した場合の結果を図１０に示す。
【００７０】
図８に示されるとおり、Ｎ₂ガスを流した場合、ガス流量を１０ｓｃｃｍから１５ｓｃｃｍに増加させても、特にベベル部において、堆積物の量を低下させる効果がほとんど見られないことが分かる。さらに、図９、図１０に示されるように、Ｈｅガス、Ａｒガスを流した場合も、ガス流量を４０ｓｃｃｍに増加させても、特にベベル部において、堆積物の量を低下させる効果がほとんど見られないことが分かる。
【００７１】
したがって、前述したＯ₂ガスを流した場合の効果は、ガス流によって物理的に堆積物を除去するものではなく、主として、Ｏ₂ガスの化学的な作用に起因するものであることが分かる。そして、かかる化学的な作用を利用するものであるため、前述したような微量なガス流量で、堆積物の堆積を確実に防止する効果を得ることができる。
【００７２】
次に、図１１、図１２を参照して、他の実施形態について説明する。この実施形態では、前述した堆積物除去ガス供給機構３０とともに、フォーカスリング４から、堆積物と反応した後の堆積物除去ガスを排出するガス排出機構４０を設けたものである。
【００７３】
図１１、図１２に示すように、本実施形態における堆積物除去ガス供給機構３０では、フォーカスリング４中に、サセプタ２側に設けられた堆積物除去ガス供給孔３１と連通する堆積物除去ガス供給路３７が設けられている。この堆積物除去ガス供給路３７は、上記堆積物除去ガス供給孔３１と連通される連通部３７ａと、フォーカスリング４の全周に亙って環状に形成された環状部３７ｂと、さらに、この環状部３７ｂから内周方向に向けて、等間隔で複数形成された直線状の導出部３７ｃとから構成されている。
【００７４】
また、ガス排出機構４０も、同様に構成されており、サセプタ２側に設けられたガス排出孔４１と連通して、フォーカスリング４内に排出路４７が設けられている。この排出路４７は、ガス排出孔４１と連通される連通部４７ａと、フォーカスリング４の全周に亙って環状に形成された環状部４７ｂ、この環状部４７ｂから内周方向に向けて等間隔で形成された直線状の導入部４７ｃとから構成されている。
【００７５】
上記ガス排出機構４０の環状部４７ｂ及び導入部４７ｃは、フォーカスリング４内において、堆積物除去ガス供給機構３０の環状部３７ｂ及び導出部３７ｃより上部に設けられている。
【００７６】
また、図１１に示すように、サセプタ２に設けられた堆積物除去ガス供給孔３１とフォーカスリング４側に設けられた堆積物除去ガス供給路３７との間には、Ｏリング５０が設けられている。このようなＯリング５０は、図示を省略したが、ガス排出孔４１と、排出路４７との間にも設けられている。
【００７７】
上記構成を採用し、堆積物除去ガス供給機構３０で半導体ウエハＷの端部裏面側にＯ₂等の堆積物除去ガスを供給するとともに、同時にガス排出機構４０によって堆積物等と反応した後の堆積物除去ガスを排出することにより、堆積物を除去するためのガスが、真空チャンバ１内に拡散することを抑制することができ、エッチング処理に与える影響を最小限に止めることができる。
【００７８】
なお、上記のように内部に堆積物除去ガス供給機構３０及びガス排出機構４０の流路が形成されたフォーカスリング４は、例えば、各層に溝を設けた３枚のリングを貼り合わせる方法、又は、流路となるべき形状を融点の低い材料もしくは特定溶剤に溶ける材料で製作し素材に埋め込んでおいて溶かして排出する方法、或いは、流路は樹脂製で製作し、外皮をモールドで固める方法等によって、製造することができる。
【００７９】
次に、上記のように構成されたエッチング装置によるエッチング処理の手順について説明する。
【００８０】
まず、真空チャンバ１に設けられた図示しないゲートバルブを開放し、このゲートバルブに隣接して配置されたロードロック室（図示せず）を介して、搬送機構（図示せず）により半導体ウエハＷを真空チャンバ１内に搬入し、サセプタ２上に載置する。そして、搬送機構を真空チャンバ１外へ退避させた後、ゲートバルブを閉じる。また、静電チャック用電極３ａに、直流電源６から所定電圧の直流電圧を印加することによって、半導体ウエハＷを吸着保持する。
【００８１】
この後、排気系１５の真空ポンプにより真空チャンバ１内を所定の真空度、例えば、１．３３Ｐａ〜１３３Ｐａに排気しつつ、処理ガス供給系２１から、真空チャンバ１内に所定の処理ガスを供給する。
【００８２】
そして、この状態で、高周波電源１２から整合器１１を介して、所定周波数、例えば、十数ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波を、サセプタ２に印加し、サセプタ２とシャワーヘッド（上部電極）１６との間に空間にプラズマを発生させ、プラズマによる半導体ウエハＷのエッチングが行う。この時、磁場形成機構２４によって形成される磁場により、プラズマが制御される。
【００８３】
また、この時、前述した堆積物除去ガス供給機構３０により、半導体ウエハＷの裏面側端部近傍に堆積物除去ガスが供給され、半導体ウエハＷの裏面側端部、特にベベル部等に堆積物が堆積することが防止される。
【００８４】
そして、所定のエッチング処理が実行されると、高周波電源１２からの高周波電力の供給を停止することによって、エッチング処理を停止し、上述した手順とは逆の手順で、半導体ウエハＷを真空チャンバ１外に搬出する。
【００８５】
なお、上記の実施形態では、本発明を半導体ウエハＷのプラズマエッチングに適用した場合について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、ＬＣＤ基板の処理や、成膜処理等の処理に適用できることは勿論である。
【００８６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、排気系の負担の増大や、ランニングコストの上昇を招くことなく、半導体ウエハＷの端部における不所望な堆積物の堆積を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の処理装置の概略構成を示す図。
【図２】図１の処理装置の要部概略構成を示す図。
【図３】図１の処理装置の要部概略構成を示す図。
【図４】図１の処理装置の要部概略構成の変形例を示す図。
【図５】図１の処理装置の要部概略構成の変形例を示す図。
【図６】ベベル部に対する堆積量とＯ₂流量の関係を示す図。
【図７】ウエハ端部の各部に対する堆積量とＯ₂流量の関係を示す図。
【図８】ウエハ端部の各部に対する堆積量とＮ₂流量の関係を示す図。
【図９】ウエハ端部の各部に対する堆積量とＨｅ流量の関係を示す図。
【図１０】ウエハ端部の各部に対する堆積量とＡｒ流量の関係を示す図。
【図１１】本発明の他の実施形態の処理装置の要部概略構成を示す図。
【図１２】図１１の処理装置の要部概略構成を示す図。
【図１３】従来の処理装置の要部概略構成を示す図。
【符号の説明】
Ｗ……半導体ウエハ、１……真空チャンバ、２……サセプタ、３……静電チャック、４……フォーカスリング、３０……堆積物除去ガス供給機構。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a processing method and a processing apparatus for performing a predetermined process such as plasma etching on a substrate to be processed such as a semiconductor wafer.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a manufacturing process of a semiconductor device or an LCD, a product is manufactured by sequentially performing a predetermined process, for example, a film forming process or an etching process, on a substrate to be processed such as a semiconductor wafer or an LCD substrate. .
[0003]
Among the above processes, for example, in a plasma etching process, a substrate to be processed is mounted on a susceptor provided in a vacuum chamber, plasma is generated in the vacuum chamber, and the plasma is applied to the substrate to be processed. Perform an etching process.
[0004]
FIG. 13 shows a main configuration of a parallel plate type etching apparatus for performing such a plasma etching process. In FIG. 13, reference numeral 92 denotes a susceptor. The susceptor 92 also serves as a lower electrode, and is formed in a substantially disc shape from a conductive material, for example, aluminum having an anodized film (alumite) formed on the surface.
[0005]
The mounting surface of the susceptor 92 on which the semiconductor wafer W is mounted is provided with an electrostatic chuck 93 having an electrostatic chuck electrode 93a interposed in an insulating film 93b made of an insulating material. An annular focus ring 94 is mounted on the susceptor 92 so as to surround the periphery of the semiconductor wafer W. The susceptor 92 and the like are arranged in a vacuum chamber (not shown).
[0006]
Since the susceptor 92 is made of aluminum or the like as described above, if there is a part directly exposed to the plasma formed above the semiconductor wafer W, the part is sputtered by the plasma, and the semiconductor wafer W is undesired. There is a possibility that a sputtered film containing aluminum or the like may be formed.
[0007]
For this reason, as shown in FIG. 13, the diameter of the wafer mounting surface (the portion where the electrostatic chuck 93 is formed) of the susceptor 92 is slightly (for example, about 4 mm) smaller than the diameter of the semiconductor wafer W. . By making the inner diameter of the lower part of the focus ring 94 smaller than the diameter of the semiconductor wafer W, the lower part of the focus ring 94 extends to the lower part of the end of the semiconductor wafer W. When viewed from above, the upper surface of the susceptor 92 is configured such that there is no directly exposed portion.
[0008]
However, in the case of the above configuration, the reactive gas or the like wraps around to the back surface of the end of the semiconductor wafer W, and is applied to the back surface of the end of the semiconductor wafer W, especially the bevel portion (inclined portion of the edge). , Undesired deposits may be deposited. As described above, when deposits are deposited on the back surface side of the end portion of the semiconductor wafer W, the deposits are peeled off in a later process, causing particles to be generated, or a step is formed, so that the focus cannot be adjusted during resist exposure. Cause trouble.
[0009]
For this reason, it is necessary to prevent the accumulation of undesired deposits at the end of the semiconductor wafer W as described above as much as possible.
[0010]
Note that, in order to prevent the undesired deposits from adhering to the ends of the semiconductor wafer W as described above, Ar, He, N _Two There has been known a CVD film forming apparatus in which a purge gas made of an inert gas such as the above is purged at a flow rate of about 1000 sccm on the back surface of the end of the semiconductor wafer so that the reactive gas does not enter the back surface of the semiconductor wafer. (For example, refer to Patent Document 1).
[0011]
In addition, He gas or process gas is supplied to the vicinity of the end of the semiconductor wafer to prevent by-products from entering, thereby preventing deposits from adhering to the end of the susceptor or the focus ring. An etching apparatus and the like are also known (for example, refer to Patent Document 2).
[0012]
[Patent Document 1]
JP-A-11-36076 (page 3-5, FIG. 1-3)
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 3236533 (Pages 2-5, Figures 1-4)
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, it is necessary to prevent the accumulation of undesired deposits at the end of the semiconductor wafer W as much as possible. Further, in a method of supplying a purge gas such as an inert gas to the vicinity of the end of the semiconductor wafer to prevent the invasion of a reactive gas or a by-product or the like and to prevent the deposition of deposits, a purge gas having a somewhat large flow rate is used. It has to be used, which causes problems such as an increase in the load on the exhaust system and an increase in running cost.
[0014]
The present invention has been made in view of such a conventional situation, and prevents the accumulation of undesired deposits at the end of the semiconductor wafer W without increasing the load on the exhaust system and increasing the running cost. It is an object of the present invention to provide a processing method and a processing apparatus which can perform the processing.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, in the processing method for performing a predetermined process on a surface of a substrate to be processed, an action of chemically reacting with a deposit deposited on an end of the substrate to be processed along with the predetermined process is provided. The deposit removing gas is supplied to the vicinity of the end of the substrate to be processed to prevent the deposit from being deposited.
[0016]
A second aspect of the present invention is the processing method according to the first aspect, wherein the deposit removing gas is different from a processing gas for performing the predetermined processing.
[0017]
According to a third aspect of the present invention, in the processing method according to the second aspect, the substrate to be processed has an organic material film on a surface, and the predetermined processing is performed by using the organic material film as a mask or an object to be etched. Wherein the deposit includes an organic substance.
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, in the processing method according to the third aspect, the deposit removing gas is O. _Two Gas containing gas or H _Two Gas containing gas or NH _Three It is characterized by being any one of gas including gas.
[0019]
According to a fifth aspect of the present invention, in the processing method of the fourth aspect, the deposit removing gas is O _Two It is a gas.
[0020]
The invention according to claim 6 is the processing method according to claim 5, wherein _Two The flow rate of the gas may be in the range of 0.016 sccm / cm to 0.16 sccm / cm per unit length of the edge of the substrate to be processed.
[0021]
According to a seventh aspect of the present invention, in the processing method according to any one of the first to sixth aspects, the deposit removing gas is supplied from a plurality of gas supply units provided along an end of the substrate to be processed. It is characterized by that.
[0022]
According to an eighth aspect of the present invention, in the processing method according to the seventh aspect, the deposit removing gas is supplied through a gas supply path formed between a susceptor and a focus ring placed on the susceptor. It is characterized by that.
[0023]
According to a ninth aspect of the present invention, in the processing method according to the seventh aspect, the deposit removing gas is supplied through a gas supply path formed in a focus ring.
[0024]
According to a tenth aspect of the present invention, in the processing method according to the eighth or ninth aspect, the deposit removal gas supplied to the vicinity of an end of the substrate to be processed is supplied through a gas discharge path formed in the focus ring. It is characterized by discharging at least a part.
[0025]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the processing method of the tenth aspect, the supply and discharge of the deposit removing gas are performed simultaneously.
[0026]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the processing method according to any one of the eighth to eleventh aspects, the focus ring is pressed against the susceptor by an electric force or a physical force.
[0027]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the processing apparatus for performing a predetermined process on a surface of a substrate to be processed, an action of chemically reacting with a deposit deposited on an end of the substrate to be processed along with the predetermined process is provided. A deposit removing gas supply mechanism for supplying the deposit removing gas having the deposit near the end of the substrate to be processed to prevent the deposit from being deposited.
[0028]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the processing apparatus according to the thirteenth aspect, the deposit removing gas supplied by the deposit removing gas supply mechanism is different from a processing gas for performing the predetermined processing. I do.
[0029]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the processing apparatus according to the fourteenth aspect, the substrate to be processed has an organic material film on a surface thereof, and the predetermined processing is performed by using the organic material film as a mask or an object to be etched. Wherein the deposit includes an organic substance.
[0030]
The invention according to claim 16 is the processing apparatus according to claim 15, wherein the deposit removing gas supplied by the deposit removing gas supply mechanism is O. _Two Gas containing gas or N _Two Gas containing gas or NH _Three It is characterized by being any one of gas including gas.
[0031]
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the processing apparatus according to the sixteenth aspect, the deposit removing gas supplied by the deposit removing gas supply device is O. _Two It is a gas.
[0032]
The invention according to claim 18 is the processing apparatus according to claim 17, wherein the O gas supplied by the deposit removing gas supply device. _Two The flow rate of the gas may be in the range of 0.016 sccm / cm to 0.16 sccm / cm per unit length of the edge of the substrate to be processed.
[0033]
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the processing apparatus according to any one of the thirteenth to eighteenth aspects, the deposit removing gas supply mechanism includes a plurality of gas supply units provided along an end of the substrate to be processed. The method is characterized in that the deposit removing gas is supplied.
[0034]
According to a twentieth aspect of the present invention, in the processing apparatus according to the nineteenth aspect, the deposit removing gas supply mechanism is provided via a gas supply path formed between a susceptor and a focus ring mounted on the susceptor. The method is characterized in that the deposit removing gas is supplied.
[0035]
According to a twenty-first aspect, in the processing apparatus according to the nineteenth aspect, the deposit removing gas supply mechanism supplies the deposit removing gas via a gas supply path formed in a focus ring. .
[0036]
According to a twenty-second aspect of the present invention, in the processing apparatus according to the twentieth or twenty-first aspect, the deposit removing gas supplied to the vicinity of an end of the substrate to be processed is supplied through a gas discharge path formed in the focus ring. A gas discharge mechanism for discharging at least a part thereof is provided.
[0037]
According to a twenty-third aspect of the present invention, in the processing apparatus according to the twenty-second aspect, the supply of the deposit removing gas by the deposit removing gas supply mechanism and the discharge of the deposit removing gas by the gas discharging mechanism are performed simultaneously. It is characterized by the following.
[0038]
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the processing apparatus according to any one of the twentieth to twenty-third aspects, a mechanism for pressing the focus ring against the susceptor by an electric force or a physical force is provided.
[0039]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0040]
FIG. 1 schematically shows the overall configuration of a processing apparatus (etching apparatus) according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a material having, for example, an anodized film (alumite) on its surface. The figure shows a cylindrical vacuum chamber made of aluminum or the like and configured so that the inside can be hermetically closed.
[0041]
The vacuum chamber 1 is connected to a ground potential, and the inside of the vacuum chamber 1 is made of, for example, aluminum having an anodic oxide film (alumite) formed on its surface in a substantially disk shape. A susceptor (mounting table) 2 which also functions as a susceptor is provided.
[0042]
An electrostatic chuck 3 is provided on the semiconductor wafer W mounting surface of the susceptor 2. The electrostatic chuck 3 has a configuration in which an electrode 3a for an electrostatic chuck is interposed in an insulating film 3b made of an insulating material such as polyimide. On the susceptor 2, an annular focus ring 4 is provided so as to surround the periphery of the semiconductor wafer W.
[0043]
The susceptor 2 is supported in the vacuum chamber 1 via an insulating plate 5 made of ceramic or the like, and a DC power supply 6 is connected to the electrostatic chuck electrode 3a.
[0044]
Further, inside the susceptor 2, a heat medium flow path 7 for circulating an insulating fluid as a heat medium for temperature control and a temperature control gas such as helium gas are supplied to the back surface of the semiconductor wafer W. A gas flow path 8 is provided.
[0045]
The susceptor 2 is controlled to a predetermined temperature by circulating an insulating fluid controlled to a predetermined temperature in the heat medium flow path 7, and a gas flow is generated between the susceptor 2 and the back surface of the semiconductor wafer W. A gas for temperature control is supplied through the passage 8 to promote heat exchange therebetween, so that the semiconductor wafer W can be accurately and efficiently controlled to a predetermined temperature.
[0046]
A power supply line 10 for supplying high-frequency power is connected to a substantially center of the susceptor 2. A high frequency power supply (RF power supply) 12 is connected to the power supply line 10 via a matching unit 11, and the high frequency power supply 12 supplies high frequency power of a predetermined frequency.
[0047]
On the outside of the focus ring 4 described above, there is provided an exhaust ring 13 which is formed in a ring shape and has a large number of exhaust holes. The exhaust ring 13 is connected to an exhaust port 14 via the exhaust ring 13. The processing space in the vacuum chamber 1 is evacuated by a vacuum pump or the like of the system 15.
[0048]
On the other hand, a shower head 16 is provided on the ceiling wall portion of the vacuum chamber 1 above the susceptor 2 so as to face the susceptor 2 in parallel, and the shower head 16 is grounded. Therefore, the susceptor 2 and the shower head 16 function as a pair of electrodes (an upper electrode and a lower electrode).
[0049]
The shower head 16 is provided with a large number of gas discharge holes 17 on its lower surface, and has a gas inlet 18 on its upper part. Further, a gas diffusion space 19 is formed therein. A gas supply pipe 20 is connected to the gas introduction unit 18, and a gas supply system 21 is connected to the other end of the gas supply pipe 20. The gas supply system 21 includes a mass flow controller (MFC) 22 for controlling a gas flow rate, for example, a processing gas supply source 23 for supplying a processing gas for etching and the like.
[0050]
On the other hand, an annular magnetic field forming mechanism (ring magnet) 24 is arranged around the outside of the vacuum chamber 1 concentrically with the vacuum chamber 1, and applies a magnetic field to the processing space between the susceptor 2 and the shower head 16. Is formed. The whole of the magnetic field forming mechanism 24 is rotatable around the vacuum chamber 1 at a predetermined rotation speed by a rotating mechanism 25.
[0051]
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, a deposit removing gas having a function of chemically reacting with a deposit deposited on the back side edge of the semiconductor wafer W is supplied to the back side edge of the semiconductor wafer W. A deposit removing gas supply mechanism 30 that supplies the deposit in the vicinity of the section is provided. The deposit removing gas supply mechanism 30 includes a deposit removing gas supply hole 31 provided on the susceptor 2, a deposit removing gas outlet groove 32 provided on the lower surface of the focus ring 4, and the like.
[0052]
As shown in FIG. 3, a plurality (for example, 16) of the deposit removing gas supply holes 31 are provided at equal intervals so as to be located below a portion where the focus ring 4 of the susceptor 2 is mounted. ing. The deposit removing gas outlet groove 32 has an annular portion 32 a formed over the entire circumference of the focus ring 4, and protrudes from the annular portion 32 a in the outer peripheral direction. A gas introduction portion 32b formed corresponding to the removal gas supply hole 31 and a plurality of (for example, 32) linear gas outlet portions 32c provided at equal intervals from the annular portion 32a toward the inner circumferential direction. It is configured.
[0053]
The diameter of the deposit removing gas supply hole 31 is, for example, 1 mm. The groove width of the annular portion 32a and the gas lead-out portion 32c is, for example, 1 mm, the width of the gas introduction portion 32b is, for example, 3 mm, and the depth of these grooves is, for example, 0.5 mm. Further, the interval between the inner peripheral portion of the focus ring 4 and the susceptor 2 shown in FIG. 2 (the interval between portions serving as passages for deposit removing gas) is, for example, 0.2 mm.
[0054]
Then, the deposit removing gas supplied from the deposit removing gas supply hole 31 is passed through the gas introducing portion 32b, the annular portion 32a, and the gas leading portion 32c of the deposit removing gas lead-out groove 32 as indicated by an arrow in FIG. As shown in the figure, the inner peripheral portion of the focus ring 4 is configured to supply the semiconductor wafer W to the rear surface side end.
[0055]
Note that the deposit removing gas outlet groove 32 of the deposit removing gas supply mechanism 30 may be provided not on the focus ring 4 side but on the susceptor 2 side as shown in FIG. With such a configuration, the conventional focus ring 4 that is a consumable can be used as it is.
[0056]
As shown in FIG. 5, an electrostatic chuck electrode 35a is provided on the susceptor 2 side with an electrostatic chuck 35 interposed in an insulating film 35b, and a DC voltage is applied from a DC power supply 36 to the electrostatic chuck electrode 35a. Is applied, the focus ring 4 is electrostatically attracted to the susceptor 2. Instead of providing the electrostatic chuck 35, the focus ring 4 may be physically pressed against the susceptor 2.
[0057]
As described above, the configuration in which the focus ring 4 is pressed substantially toward the susceptor 2 prevents the deposit removing gas from leaking from between the susceptor 2 and the focus ring 4 in an undesired direction. be able to. Further, with such a configuration, it is possible to improve the heat conduction between the susceptor 2 and the focus ring 4 and maintain the temperature of the focus ring 4 at the same temperature as the temperature of the susceptor 2 and the semiconductor wafer W. It becomes possible.
[0058]
The deposit removing gas supplied by the deposit removing gas supply mechanism 30 has a function of chemically reacting with deposits deposited on the rear surface side end of the semiconductor wafer W, and this deposit removes carbon. In the case of a deposit containing, for example, O _Two Gas, O _Two Gas containing gas (eg, O _Two + N _Two ), H _Two Gas containing gas (eg, H _Two + N _Two ), NH _Three Gas containing gas (eg, NH _Three + O _Two ) Etc. can be used. The deposit containing carbon as described above is, for example, a deposit that is deposited when an etching process is performed on an organic material film as a mask or an etching target.
[0059]
By supplying the above-described deposit removing gas by the deposit removing gas supply mechanism 30, the deposit and the deposit removing gas are chemically reacted at the rear surface side end of the semiconductor wafer W. It is possible to prevent such a deposit from accumulating on the rear side end of the semiconductor wafer W.
[0060]
In FIG. 6, the vertical axis represents the amount of deposit (thickness) in the bevel portion on the back side of the semiconductor wafer W (shown on the right side in the figure), and the horizontal axis represents O. _Two The amount of sediment and the amount of O _Two It shows the result of investigating the relationship with the flow rate. The solid line on the upper side indicated by a triangle mark in the drawing is the lower solid line indicated by a diamond-shaped mark on the structure shown in FIG. 2 in the case of the structure shown in FIG. The case of the structure having the electric chuck 35 is shown.
[0061]
The etching gas and the flow rate used for the etching process were C _Four F ₈ / Ar / O _Two = 8/500/3 sccm, pressure is 8 Pa (60 mTorr), high frequency power is 1600 W, processing temperature is 60 ° C. for ceiling and side walls, susceptor is 25 ° C., etching time is 2 minutes, diameter of semiconductor wafer after etching. Is 20 cm.
[0062]
As shown in FIG. 6, in both cases, O, which is a deposit removing gas, is used. _Two By flowing gas, the amount of sediment can be greatly reduced. Further, as shown in the figure, the flow rate of the deposit removing gas is preferably 1 ccm or more. In this case, the flow rate per unit length of the peripheral portion of the semiconductor wafer W is about 0.016 sccm /. cm or more.
[0063]
In order to reduce the influence on the etching process, the flow rate of the deposit removing gas is preferably set to 10 ccm or less, which is about 0.1 cm in terms of the flow rate per unit length of the peripheral portion of the semiconductor wafer W. It is 16 sccm / cm or less.
[0064]
That is, the flow rate of the deposit removing gas is preferably about 0.016 sccm / cm or more and 0.16 sccm / cm or less. For example, even a very small flow rate of about 0.1 sccm, that is, about 0.0016 sccm / cm, Since there is a certain effect, such a flow rate may be used. In this example, the processing gas (etching gas) is C _Four F ₈ / Ar / O _Two And the sediment removal gas is different from the processing gas which is the mixed gas. _Two Gas (single gas).
[0065]
Further, as shown in the value of the deposit amount when the flow rate of the deposit removing gas in FIG. 6 is 0 sccm, the structure in which the focus ring 4 is merely adsorbed to the susceptor 2 has an effect of reducing the amount of the deposit. . This is because the focus ring 4 is attracted to the susceptor 2, so that the contact with the susceptor 2 is made denser and the heat conduction is improved, and the temperature of the focus ring 4 is reduced to be close to the temperature of the susceptor 2. It is presumed to be. That is, when the temperature of the focus ring 4 decreases, the deposit tends to be deposited on the focus ring 4 side, and the raw material of the deposit is consumed by the deposition on the focus ring 4, and relatively to the back side of the semiconductor wafer W. This is probably because the amount of sediment decreases.
[0066]
Therefore, in order to reduce the amount of deposits, it is also effective to adopt a configuration in which the focus ring 4 is pressed against the susceptor 2 by the electrostatic chuck 35 or other means for physically pressing. However, as shown in FIG. 6, even when the electrostatic chuck 35 is not provided, by setting the flow rate of the deposit removing gas to about 3 sccm (about 0.048 sccm / cm), the amount of the deposit is reduced to substantially zero. can do.
[0067]
FIG. 7 is a graph showing the amount of deposits adhering to the back surface of the semiconductor wafer W in the case where the electrostatic chuck 35 is provided with the vertical axis representing the deposit amount (thickness) and the horizontal axis representing the wafer position. The bevel part shown on the middle right side, the boundary part (0.0 mm) between the bevel part and the horizontal part, 0.5 mm inside from this boundary part, and 1.0 point inside from the boundary part, O _Two It shows the measurement results when the gas flow rate (flow rate of the deposit removing gas) was changed to 0, 1, 2, 3, 4 sccm.
[0068]
As shown in the figure, according to the present embodiment, there is an effect of reducing the amount of deposits not only at the bevel portion but also at each portion inside the bevel portion. In the figure, O _Two The results when the flow rate is 2 sccm or more show that the deposit amount is substantially zero and the lines overlap each other. Note that the conditions of the etching process are the same as those in FIG.
[0069]
For comparison, the above O _Two N instead of gas (sediment removal gas) _Two FIG. 8 shows the result when the gas was flown, FIG. 9 shows the result when the He gas was flown, and FIG. 10 shows the result when the Ar gas was flown.
[0070]
As shown in FIG. _Two It can be seen that, when the gas is flowed, even if the gas flow rate is increased from 10 sccm to 15 sccm, the effect of reducing the amount of deposits is hardly observed particularly in the bevel portion. Further, as shown in FIGS. 9 and 10, even when He gas or Ar gas was flown, even when the gas flow rate was increased to 40 sccm, the effect of reducing the amount of deposits was found almost at the bevel part in particular. You can see that it can not be done.
[0071]
Therefore, the aforementioned O _Two The effect of flowing the gas is not to physically remove the deposits by the gas flow, but mainly to the O. _Two It can be seen that this is due to the chemical action of the gas. In addition, since such a chemical action is utilized, the effect of reliably preventing the deposition of the deposit can be obtained with the above-described minute gas flow rate.
[0072]
Next, another embodiment will be described with reference to FIGS. In this embodiment, a gas discharge mechanism 40 for discharging the deposit removing gas after reacting with the deposit from the focus ring 4 is provided together with the deposit removing gas supply mechanism 30 described above.
[0073]
As shown in FIGS. 11 and 12, in the deposit removing gas supply mechanism 30 in the present embodiment, the deposit removing gas communicating with the deposit removing gas supply hole 31 provided on the susceptor 2 side in the focus ring 4. A supply path 37 is provided. The deposit removing gas supply passage 37 includes a communicating portion 37a that communicates with the deposit removing gas supply hole 31, an annular portion 37b formed in an annular shape over the entire circumference of the focus ring 4, and A plurality of linear lead-out portions 37c are formed at regular intervals from the annular portion 37b toward the inner circumferential direction.
[0074]
The gas discharge mechanism 40 has the same configuration, and a discharge path 47 is provided in the focus ring 4 so as to communicate with a gas discharge hole 41 provided on the susceptor 2 side. The discharge path 47 includes a communication portion 47a communicating with the gas discharge hole 41, an annular portion 47b formed in an annular shape over the entire circumference of the focus ring 4, and an inner circumferential direction from the annular portion 47b. And a linear introduction portion 47c formed at intervals.
[0075]
The annular portion 47b and the introduction portion 47c of the gas discharge mechanism 40 are provided above the annular portion 37b and the lead-out portion 37c of the deposit removing gas supply mechanism 30 in the focus ring 4.
[0076]
As shown in FIG. 11, an O-ring 50 is provided between the deposit removing gas supply hole 31 provided on the susceptor 2 and the deposit removing gas supply passage 37 provided on the focus ring 4 side. ing. Although not illustrated, such an O-ring 50 is also provided between the gas discharge hole 41 and the discharge path 47.
[0077]
The above configuration is adopted, and O is applied to the back surface of the end of the semiconductor wafer W by the deposit removing gas supply mechanism 30. _Two The gas for removing the deposit is supplied into the vacuum chamber 1 by supplying the deposit removing gas such as, and simultaneously discharging the deposit removing gas after reacting with the deposit and the like by the gas discharging mechanism 40. Diffusion can be suppressed, and the effect on the etching process can be minimized.
[0078]
The focus ring 4 in which the flow paths of the deposit removing gas supply mechanism 30 and the gas discharge mechanism 40 are formed as described above is, for example, a method of bonding three rings having grooves in each layer, or A method in which the shape to be a flow path is made of a material having a low melting point or a material that is soluble in a specific solvent and is embedded in the material and dissolved and discharged, or a method in which the flow path is made of resin and the outer skin is solidified by a mold. And the like.
[0079]
Next, the procedure of the etching process performed by the etching apparatus configured as described above will be described.
[0080]
First, a gate valve (not shown) provided in the vacuum chamber 1 is opened, and the semiconductor wafer W is transferred by a transfer mechanism (not shown) via a load lock chamber (not shown) arranged adjacent to the gate valve. Is loaded into the vacuum chamber 1 and placed on the susceptor 2. Then, after the transfer mechanism is retracted out of the vacuum chamber 1, the gate valve is closed. The semiconductor wafer W is attracted and held by applying a predetermined DC voltage from the DC power supply 6 to the electrostatic chuck electrode 3a.
[0081]
Thereafter, a predetermined processing gas is supplied into the vacuum chamber 1 from the processing gas supply system 21 while the inside of the vacuum chamber 1 is evacuated to a predetermined degree of vacuum, for example, 1.33 Pa to 133 Pa by a vacuum pump of the exhaust system 15. I do.
[0082]
Then, in this state, a predetermined frequency, for example, a high frequency of tens of MHz to 100 MHz is applied to the susceptor 2 from the high-frequency power supply 12 via the matching unit 11, and the susceptor 2 and the shower head (upper electrode) 16 are applied. Then, plasma is generated in the space, and the semiconductor wafer W is etched by the plasma. At this time, the plasma is controlled by the magnetic field formed by the magnetic field forming mechanism 24.
[0083]
At this time, the deposit removing gas supply mechanism 30 supplies the deposit removing gas to the vicinity of the rear end of the semiconductor wafer W, and deposits the deposit on the rear end of the semiconductor wafer W, especially the bevel portion. Is prevented from accumulating.
[0084]
When a predetermined etching process is performed, the supply of the high-frequency power from the high-frequency power supply 12 is stopped to stop the etching process, and the semiconductor wafer W is removed from the vacuum chamber 1 in a procedure reverse to the procedure described above. Take it out.
[0085]
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the plasma etching of the semiconductor wafer W has been described. However, the present invention is not limited to such an embodiment. Of course, it can be applied to processing such as film processing.
[0086]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to prevent the accumulation of undesired deposits at the end of the semiconductor wafer W without increasing the load on the exhaust system and increasing the running cost. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a main part of the processing apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a main part of the processing apparatus of FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram showing a modification of the schematic configuration of a main part of the processing apparatus of FIG. 1;
FIG. 5 is a diagram showing a modification of the schematic configuration of a main part of the processing apparatus of FIG. 1;
FIG. 6 shows the amount of deposition and O on the bevel portion. _Two The figure which shows the relationship of a flow rate.
FIG. 7 shows the deposition amount and O for each part of the wafer edge. _Two The figure which shows the relationship of a flow rate.
FIG. 8 shows the deposition amount and N for each part of the wafer edge. _Two The figure which shows the relationship of a flow rate.
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a deposition amount and a He flow rate for each part of a wafer edge.
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a deposition amount and an Ar flow rate with respect to each part of a wafer edge.
FIG. 11 is a diagram illustrating a schematic configuration of a main part of a processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the processing apparatus of FIG. 11;
FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration of a main part of a conventional processing apparatus.
[Explanation of symbols]
W: semiconductor wafer, 1 ... vacuum chamber, 2 ... susceptor, 3 ... electrostatic chuck, 4 ... focus ring, 30 ... deposit removing gas supply mechanism.

Claims

In a processing method of performing a predetermined processing on the surface of the substrate to be processed,
A deposit removing gas having a function of chemically reacting with a deposit deposited on an edge of the substrate to be processed in accordance with the predetermined processing is supplied to the vicinity of the edge of the substrate to be deposited, and the deposition of the deposit is performed. A processing method characterized by preventing the following.

The processing method according to claim 1,
The processing method according to claim 1, wherein the deposit removing gas is different from a processing gas for performing the predetermined processing.

The processing method according to claim 2,
The substrate to be processed has an organic material film on a surface, the predetermined process is a plasma etching process using the organic material film as a mask or an etching target, and the deposit contains an organic material. Characteristic processing method.

The processing method according to claim 3,
The processing method according to claim 1, wherein the deposit removing gas is one of a gas containing O ₂ gas, a gas containing H ₂ gas, and a gas containing NH ₃ gas.

The processing method according to claim 4,
The method according to claim 1, wherein the deposit removing gas is O ₂ gas.

The processing method according to claim 5,
The flow rate of O ₂ gas, the process wherein said per unit length of the end portion of the substrate, a 0.016sccm / cm~0.16sccm / cm.

The processing method according to any one of claims 1 to 6,
The processing method, wherein the deposit removing gas is supplied from a plurality of gas supply units provided along an end of the substrate to be processed.

The processing method according to claim 7,
The processing method, wherein the deposit removing gas is supplied through a gas supply path formed between a susceptor and a focus ring placed on the susceptor.

The processing method according to claim 7,
The method according to claim 1, wherein the deposit removing gas is supplied through a gas supply path formed in a focus ring.

The processing method according to claim 8 or 9,
A processing method, comprising: discharging at least a part of the deposit removing gas supplied in the vicinity of an end of the substrate to be processed through a gas discharge path formed in the focus ring.

The processing method according to claim 10,
The supply method and the discharge method of the deposit removing gas are performed simultaneously.

The processing method according to any one of claims 8 to 11,
A processing method, wherein the focus ring is pressed against the susceptor with an electric force or a physical force.

In a processing apparatus that performs a predetermined process on the surface of the substrate to be processed,
A deposit removing gas having a function of chemically reacting with a deposit deposited on an edge of the substrate to be processed in accordance with the predetermined processing is supplied to the vicinity of the edge of the substrate to be deposited, and the deposition of the deposit is performed. A processing apparatus comprising a deposit removing gas supply mechanism for preventing the occurrence of a gas.

The processing device according to claim 13,
The processing apparatus, wherein the deposit removing gas supplied by the deposit removing gas supply mechanism is different from a processing gas for performing the predetermined processing.

The processing device according to claim 14,
The substrate to be processed has an organic material film on a surface, the predetermined process is a plasma etching process using the organic material film as a mask or an etching target, and the deposit contains an organic material. Characteristic processing device.

The processing device according to claim 15,
The deposit removing gas supplied by the deposit removing gas supply mechanism is one of a gas containing O ₂ gas, a gas containing N ₂ gas, and a gas containing NH ₃ gas. Processing equipment.

The processing device according to claim 16,
The processing apparatus according to claim 1, wherein the deposit removing gas supplied by the deposit removing gas supply device is O ₂ gas.

The processing device according to claim 17,
The flow rate of the O ₂ gas supplied by the deposit removing gas supply device is 0.016 sccm / cm to 0.16 sccm / cm per unit length of an end portion of the substrate to be processed. apparatus.

The processing apparatus according to any one of claims 13 to 18,
The processing apparatus according to claim 1, wherein the deposit removing gas supply mechanism supplies the deposit removing gas from a plurality of gas supply units provided along an edge of the substrate to be processed.

The processing device according to claim 19,
The processing apparatus according to claim 1, wherein the deposit removing gas supply mechanism supplies the deposit removing gas via a gas supply path formed between a susceptor and a focus ring mounted on the susceptor.

The processing device according to claim 19,
The processing apparatus according to claim 1, wherein the deposit removing gas supply mechanism supplies the deposit removing gas via a gas supply path formed in a focus ring.

The processing apparatus according to claim 20, wherein:
A process comprising a gas exhaust mechanism for exhausting at least a part of the deposit removing gas supplied near the end of the substrate to be processed through a gas exhaust path formed in the focus ring. apparatus.

23. The processing device according to claim 22,
The processing apparatus, wherein the supply of the deposit removing gas by the deposit removing gas supply mechanism and the discharge of the deposit removing gas by the gas discharging mechanism are performed simultaneously.

The processing apparatus according to any one of claims 20 to 23,
A processing apparatus comprising: a mechanism for pressing the focus ring against the susceptor with an electric force or a physical force.