JP2004289003A

JP2004289003A - 石英リング、プラズマ処理装置および半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2004289003A
Application number: JP2003081225A
Authority: JP
Inventors: Masaya Imamura; 雅也今村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】ガスの流れが乱されることを抑制しつつ、デポ物の付着量を増加させる。
【解決手段】エッチング装置に設けられた上部電極２にシールドリング５を配置するとともに、静電チャック６にフォーカスリング１０を配置し、シールドリング５およびフォーカスリング１０の露出面の一部に粗面５ａ、１０ａをそれぞれ形成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は石英リング、プラズマ処理装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、ドライエッチング装置に用いられるシールドリングおよびフォーカスリングに適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプラズマ処理装置では、例えば、特許文献１に開示されているように、ドライエッチング装置内に設けられる石英リングの粗面加工を行うことにより、ドライエッチング装置内で生成されるデポ物を石英リングに付着させ、デポ物の落下を低減させることが行われている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１６３１８０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の石英リングは、石英リングの露出面全体に粗面加工が行われている。このため、石英リング上のガスの流れが乱され、ドライエッチングの均一性が損なわれるという問題があった。
そこで、本発明の目的は、ガスの流れが乱されることを抑制しつつ、デポ物の付着量を増加させることが可能な石英リング、プラズマ処理装置および半導体装置の製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る石英リングによれば、プラズマを閉じ込める開口部と、前記開口部の周囲の平坦面の一部の領域に形成された粗面とを備えることを特徴とする。
これにより、石英リングに形成される粗面の形成領域を限定することが可能となり、石英リング上を流れるガスの乱れを抑制しつつ、プラズマの近傍でデポ物の付着量を増加させることが可能となる。このため、プラズマ処理される対象物上にパーティクルが落下することを抑制しつつ、プラズマ処理の均一性を向上させることが可能となり、製品品質を向上させることが可能となる。
【０００６】
また、本発明の一態様に係る石英リングによれば、前記粗面は、前記プラズマ発生領域に対応して設けられていることを特徴とする。
これにより、デポ物が付着し易い領域に対応して粗面を形成することが可能となり、石英リング上を流れるガスの乱れを抑制しつつ、デポ物を効率よく付着させることが可能となる。
【０００７】
また、本発明の一態様に係る石英リングによれば、プラズマを閉じ込める開口部と、前記開口部の周囲に沿うようにして、半径方向または円周方向の少なくとも一方の方向に設けられたスリットとを備えることを特徴とする。
これにより、プラズマの発生領域の近傍で石英リングの表面積を増加させることが可能となり、石英リング上を流れるガスの乱れを抑制しつつ、プラズマの発生領域の近傍でデポ物の付着量を増加させることが可能となる。このため、プラズマ処理される対象物上にパーティクルが落下することを抑制しつつ、プラズマ処理の均一性を向上させることが可能となり、製品品質を向上させることが可能となる。
【０００８】
また、本発明の一態様に係るプラズマ処理装置によれば、反応ガスを導入するチャンバと、前記チャンバ内に設けられた上部電極と、前記チャンバ内に設けられ、前記上部電極に対向配置された下部電極と、前記上部電極に設置され、露出面の一部に粗面が形成されたシールドリングと、前記下部電極に設置され、露出面の一部に粗面が形成されたフォーカスリングとを備えることを特徴とする。
【０００９】
これにより、シールドリングおよびフォーカスリングに形成される粗面の形成領域を限定することが可能となり、シールドリングおよびフォーカスリング間を流れるガスの乱れを抑制しつつ、プラズマ発生領域の周囲でデポ物の付着量を増加させることが可能となる。このため、下部電極上に配置された処理対象物上にパーティクルが落下することを抑制しつつ、プラズマ処理の均一性を向上させることが可能となり、製品品質を向上させることが可能となる。
【００１０】
また、本発明の一態様に係るプラズマ処理装置によれば、反応ガスを導入するチャンバと、前記チャンバ内に設けられた上部電極と、前記チャンバ内に設けられ、前記上部電極に対向配置された下部電極と、前記上部電極に設置され、半径方向または円周方向の少なくとも一方の方向に沿ってスリットが設けられたシールドリングと、前記下部電極に設置され、半径方向または円周方向の少なくとも一方の方向に沿ってスリットが設けられたフォーカスリングとを備えることを特徴とする。
【００１１】
これにより、シールドリングおよびフォーカスリングの表面積をプラズマ発生領域の近傍で増加させることが可能となり、シールドリングおよびフォーカスリング間を流れるガスの乱れを抑制しつつ、プラズマ発生領域の近傍でデポ物の付着量を増加させることが可能となる。このため、下部電極上に配置された処理対象物上にパーティクルが落下することを抑制しつつ、プラズマ処理の均一性を向上させることが可能となり、製品品質を向上させることが可能となる。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、露出面の一部に粗面を有する石英リングが電極に設置されたエッチング装置内にウェハを搬入する工程と、前記エッチング装置内にエッチングガスを導入する工程と、前記電極に高周波電力を供給することで、前記エッチング装置内にプラズマを発生させる工程と、前記プラズマを前記ウェハに晒すことにより、前記ウェハのエッチング処理を行う工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
これにより、石英リング上を流れるガスの乱れを抑制しつつ、ウェハのエッチング処理を行うことが可能となるとともに、ウェハ近傍でデポ物の付着量を増加させることを可能として、ウェハ上にパーティクルが落下することを抑制することが可能となる。
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、スリットを有する石英リングが電極に設置されたエッチング装置内にウェハを搬入する工程と、前記エッチング装置内にエッチングガスを導入する工程と、前記電極に高周波電力を供給することで、前記エッチング装置内にプラズマを発生させる工程と、前記プラズマを前記ウェハに晒すことにより、前記ウェハのエッチング処理を行う工程とを備えることを特徴とする。
【００１４】
これにより、石英リング上を流れるガスの乱れを抑制しつつ、ウェハのエッチング処理を行うことが可能となるとともに、ウェハ近傍でデポ物の付着量を増加させることを可能として、ウェハ上にパーティクルが落下することを抑制することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
【００１６】
図１において、チャンバ１には、チャンバ１内を排気する排気管１ａが設けられるとともに、チャンバ１内には、プラズマＰを発生させる上部電極２およびウェハＷを静電吸着する静電チャック６が設けられている。ここで、上部電極２には、カップリングコンデンサ３を介してＲＦ電源４が接続され、静電チャック６には、直流電源７が接続されるとともに、カップリングコンデンサ８を介してＲＦ電源９が接続されている。また、上部電極２には、シールドリング５が配置されるとともに、静電チャック６には、シールドリング５に対向するようにして、フォーカスリング１０が配置されている。なお、シールドリング５およびフォーカスリング１０の素材としては、例えば、石英を用いることができる。そして、シールドリング５およびフォーカスリング１０の露出面の一部には、粗面５ａ、１０ａがそれぞれ形成されている。なお、粗面５ａ、１０ａはプラズマＰの発生領域に対応して設けることが好ましく、例えば、シールドリング５およびフォーカスリング１０の平坦面上の内周側に粗面５ａ、１０ａをそれぞれ設けることができる。
【００１７】
そして、ウェハＷのエッチング処理を行う場合、ウェハＷを静電チャック６上に載置する。そして、直流電源７をオンしてウェハＷを静電チャック６上に固定した後、チャンバ１内を排気し、上部電極２を介してエッチングガスＧをチャンバ１内に導入する。そして、ＲＦ電源４、９をそれぞれオンして、上部電極２および静電チャック６に高周波電力をそれぞれ印加し、チャンバ１内にプラズマＰを発生させる。
【００１８】
そして、チャンバ１内にプラズマＰが発生すると、ウェハＷがエッチングされるとともに、チャンバ１内にデポ物が生成され、シールドリング５およびフォーカスリング１０に付着する。また、上部電極２を介してチャンバ１内に導入されたエッチングガスＧは、シールドリング５およびフォーカスリング１０の間を通り、排気管１ａを介してチャンバ１外に排気される。
【００１９】
ここで、シールドリング５およびフォーカスリング１０の露出面の一部に粗面５ａ、１０ａをそれぞれ形成することにより、シールドリング５およびフォーカスリング１０に形成される粗面５ａ、１０ａの形成領域を限定することが可能となり、シールドリング５およびフォーカスリング１０間を流れるエッチングガスＧが粗面５ａ、１０ａにより乱されることを抑制することが可能となる。このため、シールドリング５およびフォーカスリング１０間を流れるエッチングガスＧの乱れを抑制しつつ、シールドリング５およびフォーカスリング１０に付着するデポ物の付着量を増加させることが可能となり、静電チャック６上に載置されたウェハＷ上にパーティクルが落下することを抑制しつつ、ウェハＷのエッチング処理の均一性を向上させることが可能となる。
【００２０】
図２（ａ）は、図１のフォーカスリング１０の概略構成を示す平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図、図２（ｃ）は、図１のフォーカスリングの一部を示す斜視図である。
図２において、フォーカスリング１０の内周面には、ウェハＷを載せる段差１１が形成されるとともに、フォーカスリング１０の内周側の露出面上には、フォーカスリング１０の内周に沿って粗面１０ａが形成されている。
【００２１】
ここで、フォーカスリング１０に形成された粗面１０ａの幅Ｂは、例えば、０．２〜５．０ｍｍ程度の範囲内に設定することが好ましい。また、シールドリング５についても同様に設定することができる。また、粗面１０ａの形成方法としては、例えば、粗面１０ａの形成領域以外を覆った状態でフォーカスリング１０のブラスト加工を行う方法を挙げることができる。
【００２２】
なお、上述した第１実施形態では、シールドリング５およびフォーカスリング１０の双方に粗面５ａ、１０ａをそれぞれ形成する方法について説明したが、シールドリング５またはフォーカスリング１０のいずれか一方に粗面５ａ、１０ａを形成するようにしてもよい。また、粗面５ａ、１０ａの代わりに微細孔をシールドリング５またはフォーカスリング１０に複数形成するようにしてもよい。また、本発明のプラズマ処理装置は、ドライエッチング装置の他、プラズマＣＶＤ装置などに適用してもよい。
【００２３】
図３（ａ）は、本発明の第２実施形態に係るフォーカスリングの概略構成を示す平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図、図３（ｃ）は、図３（ａ）のフォーカスリングの一部を示す斜視図である。
図３において、フォーカスリング２０の内周面には、ウェハを載せる段差２１が形成されるとともに、フォーカスリング２０の内周側の平坦面上には、スリット２０ａが半径方向に形成されている。
【００２４】
なお、スリット２０ａの幅Ｗ１は１．０±０．５ｍｍの範囲、スリット２０ａ同士の間隔Ｈ１は３．０±１．０ｍｍの範囲、スリット２０ａの長さＬ１は１３ｍｍ程度、スリット２０ａの深さＤ１は０．５〜１．０ｍｍの範囲に設定することが好ましい。ここで、エッチング条件によりデポ物の付き方が変わるので、スリット２０ａの長さＬ１は、エッチング条件により変更することが好ましい。また、フォーカスリング２０にスリット２０ａを形成する方法としては、例えば、エッチング加工、切削加工またはレーザ加工などを挙げることができる。
【００２５】
これにより、フォーカスリング２０の表面積をウェハの近傍で増加させることが可能となり、フォーカスリング２０上を流れるエッチングガスの乱れを抑制しつつ、デポ物の付着量をウェハの近傍で増加させることが可能となる。このため、エッチング処理されるウェハ上にパーティクルが落下することを抑制しつつ、ウェハのエッチング処理の均一性を向上させることが可能となる。
【００２６】
なお、上述した第２実施形態では、フォーカスリング２０にスリット２０ａを形成する方法について説明したが、シールドリングにスリットを半径方向に形成するようにしてもよい。また、フォーカスリング２０にスリット２０ａを形成するとともに、スリット２０ａの形成面に粗面を設けるようにしてもよい。
図４（ａ）は、本発明の第３実施形態に係るフォーカスリングの概略構成を示す平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＣ−Ｃ線で切断した断面図、図４（ｃ）は、図４（ａ）のフォーカスリングの一部を示す斜視図である。
【００２７】
図４において、フォーカスリング３０の内周面には、ウェハを載せる段差３１が形成されるとともに、フォーカスリング３０の内周側の平坦上には、スリット３０ａが同心円状に形成されている。なお、スリット３０ａの幅Ｗ２は１．０±０．５ｍｍの範囲、スリット３０ａの深さＤ２は０．５〜１．０ｍｍの範囲に設定することが好ましい。また、フォーカスリング３０にスリット３０ａを形成する方法としては、例えば、エッチング加工、切削加工またはレーザ加工などを挙げることができる。
【００２８】
これにより、フォーカスリング３０の表面積をウェハの近傍で増加させることが可能となり、フォーカスリング３０上を流れるエッチングガスの乱れを抑制しつつ、デポ物の付着量をウェハの近傍で増加させることが可能となる。このため、エッチング処理されるウェハ上にパーティクルが落下することを抑制しつつ、ウェハのエッチング処理の均一性を向上させることが可能となる。
【００２９】
なお、上述した第３実施形態では、２本のスリット３０ａをフォーカスリング３０に同心円状に形成する方法について説明したが、１本または３本以上のスリットをフォーカスリング３０に同心円状に形成するようにしてもよい。また、上述した第３実施形態では、フォーカスリング３０にスリット３０ａを形成する方法について説明したが、シールドリングにスリットを同心円状に形成するようにしてもよい。また、フォーカスリング３０にスリット３０ａを形成するとともに、スリット３０ａの形成面に粗面を設けるようにしてもよい。また、同心円状に配置されたスリット３０ａおよび半径方向に配置されたスリットの双方をフォーカスリング３０に形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図。
【図２】図１のフォーカスリングの概略構成を示す図。
【図３】第２実施形態に係るフォーカスリングの概略構成を示す図。
【図４】第３実施形態に係るフォーカスリングの概略構成を示す図。
【符号の説明】
１チャンバ、１ａ排気管、２上部電極、３、８カップリングコンデンサ、４、９ＲＦ電源、５シールドリング、５ａ、１０ａ、２０ａ、３０ａ粗面、６静電チャック、７直流電源、１０、２０、３０フォーカスリング、１１、２１、３１段差、Ｗウェハ、Ｐプラズマ、Ｇエッチングガス

Claims

プラズマを閉じ込める開口部と、
前記開口部の周囲の平坦面の一部の領域に形成された粗面とを備えることを特徴とする石英リング。
前記粗面は、前記プラズマ発生領域に対応して設けられていることを特徴とする請求項１記載の石英リング。
プラズマを閉じ込める開口部と、
前記開口部の周囲に沿うようにして、半径方向または円周方向の少なくとも一方の方向に設けられたスリットとを備えることを特徴とする石英リング。
反応ガスを導入するチャンバと、
前記チャンバ内に設けられた上部電極と、
前記チャンバ内に設けられ、前記上部電極に対向配置された下部電極と、
前記上部電極に設置され、露出面の一部に粗面が形成されたシールドリングと、
前記下部電極に設置され、露出面の一部に粗面が形成されたフォーカスリングとを備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
反応ガスを導入するチャンバと、
前記チャンバ内に設けられた上部電極と、
前記チャンバ内に設けられ、前記上部電極に対向配置された下部電極と、
前記上部電極に設置され、半径方向または円周方向の少なくとも一方の方向に沿ってスリットが設けられたシールドリングと、
前記下部電極に設置され、半径方向または円周方向の少なくとも一方の方向に沿ってスリットが設けられたフォーカスリングとを備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
露出面の一部に粗面を有する石英リングが電極に設置されたエッチング装置内にウェハを搬入する工程と、
前記エッチング装置内にエッチングガスを導入する工程と、
前記電極に高周波電力を供給することで、前記エッチング装置内にプラズマを発生させる工程と、
前記プラズマを前記ウェハに晒すことにより、前記ウェハのエッチング処理を行う工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
スリットを有する石英リングが電極に設置されたエッチング装置内にウェハを搬入する工程と、
前記エッチング装置内にエッチングガスを導入する工程と、
前記電極に高周波電力を供給することで、前記エッチング装置内にプラズマを発生させる工程と、
前記プラズマを前記ウェハに晒すことにより、前記ウェハのエッチング処理を行う工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。