JP2005353812A - Device and method for plasma processing - Google Patents

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智聡 請井
Kimihiro Higuchi
公博 樋口
Tatsuo Matsudo
龍夫 松土
Kazuki Denpo
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make plasmatic a process gas in a process container by a high frequency power, and to optimize a plasma state when a board mounted on a mounting tray is subjected to a plasma process, whereby the board is subjected to the plasma process at a high in-plane uniformity. <P>SOLUTION: In this structure, the plasma process is performed in a state that a temperature difference is formed by a temperature adjusting mechanism so that the temperature at a ring provided so as to surround the periphery of the board is higher by 50°C or more than the temperature of the board on the mounting tray. Thus, as the density of the active seed of a plasma near the fringe of the board is apt to reduce, for example, even if the density of the active seed near the fringe of the board is increased by influences of an exhaust stream in the process container, the density difference of the active seed is suppressed small between a region near the fringe and the inside region. As a result, the board can be subjected to the plasma process at the high in-plane uniformity. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えば半導体ウエハなどの基板に対してプラズマにより所定の処理例えばエッチング処理を行うプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method for performing a predetermined process such as an etching process on a substrate such as a semiconductor wafer using plasma.

半導体デバイスの製造工程においては、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をするために、基板例えば半導体ウエハ(以下、「ウエハ」と呼ぶ)に対してプラズマによるドライエッチングや成膜処理が行われている。これらの処理を行う装置の一つに、上部電極及び下部電極の間に高周波電圧を印加してプラズマを発生させる枚葉式の平行平板型プラズマ処理装置が用いられる。   In the manufacturing process of semiconductor devices, for example, in order to separate capacitors and elements, or to form contact holes, dry etching or film formation processing by plasma is performed on a substrate such as a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”). Has been done. As one of apparatuses for performing these processes, a single-wafer type parallel plate type plasma processing apparatus that generates plasma by applying a high-frequency voltage between an upper electrode and a lower electrode is used.

図9は、この種のプラズマ装置の概略図を示してある。装置の概略について簡単に説明しておくと、真空チャンバをなす気密容器1の内部に、ガスシャワーヘッドを兼ねた上部電極11と、基板載置台を兼ねた下部電極12とが上下に設けられ、更に下部電極(載置台)12上に載置されたウエハ100の周囲を取り囲むように例えば石英からなるフォーカスリング13が設けられて構成されている。図中14は、ウエハ100を静電吸着するための静電チャックであり、この静電チャック14の内部には図示しない電源からのチャック電圧が印加される箔状の電極15が設けられている。そして、ガスシャワーヘッド(上部電極)11から処理の種類に応じて選択された所定の処理ガスをウエハ100に向かって噴射すると共に真空ポンプ16により真空排気を行って気密容器1内を所定の圧力に維持した状態にて、高周波電源17により上部電極11及び下部電極12の間に高周波電圧を印加すると、処理ガスがプラズマ化することによりウエハ100に対して所定の処理例えばエッチングが行われる。   FIG. 9 shows a schematic view of this type of plasma device. Briefly explaining the outline of the apparatus, an upper electrode 11 that also serves as a gas shower head and a lower electrode 12 that also serves as a substrate mounting table are provided vertically inside an airtight container 1 that forms a vacuum chamber. Further, a focus ring 13 made of quartz, for example, is provided so as to surround the periphery of the wafer 100 placed on the lower electrode (mounting table) 12. In the figure, reference numeral 14 denotes an electrostatic chuck for electrostatically adsorbing the wafer 100, and a foil-like electrode 15 to which a chuck voltage from a power source (not shown) is applied is provided inside the electrostatic chuck 14. . A predetermined processing gas selected according to the type of processing is injected from the gas shower head (upper electrode) 11 toward the wafer 100 and evacuated by the vacuum pump 16 so that the inside of the hermetic container 1 has a predetermined pressure. When a high-frequency voltage is applied between the upper electrode 11 and the lower electrode 12 by the high-frequency power source 17 in the state maintained in this state, a predetermined process such as etching is performed on the wafer 100 by converting the processing gas into plasma.

ここで、ガスシャワーヘッド(上部電極)11から噴射され、ウエハ100の表面付近に到達した処理ガスはウエハ100の周縁から外側下方に向かって排気されるので、ウエハ100の周縁部(周縁付近)と中央寄りの領域との間では処理ガスのガスの流れが異なり、そのためウエハ100の周縁部では処理ガスにおける予定の成分比のバランスが崩れてしまうし、またウエハ100が置かれている領域とその外側とではプラズマと下部電極12との間のインピーダンス成分やコンダクタンス成分などの値が異なる。具体的には、排気空間に近いウエハ100の周縁部側の方が、中央寄りの領域に比べて処理ガスの解離度が高く、従って周縁部近傍のプラズマ密度が高くなってしまい、結果としてウエハ100の面内でみると周縁部のエッチング速度が中央寄りの部位のエッチング速度に比べて大きくなる場合がある。   Here, since the processing gas sprayed from the gas shower head (upper electrode) 11 and has reached the vicinity of the surface of the wafer 100 is exhausted from the periphery of the wafer 100 outward and downward, the periphery of the wafer 100 (near the periphery). The gas flow of the processing gas is different between the region near the center and the region near the center, so that the balance of the predetermined component ratio in the processing gas is lost at the peripheral portion of the wafer 100, and the region where the wafer 100 is placed The values of impedance component, conductance component, etc. between the plasma and the lower electrode 12 are different from the outside. Specifically, the dissociation degree of the processing gas is higher on the peripheral side of the wafer 100 near the exhaust space than the region near the center, and thus the plasma density in the vicinity of the peripheral portion is increased, resulting in the wafer. When viewed in the plane of 100, the etching rate at the peripheral edge portion may be larger than the etching rate at the central portion.

一方、ウエハ100の利用率を高めるため、できるだけウエハ100の周縁に近い領域までデバイスを形成したいという要請が強いことから、ウエハ100の周縁近傍に至るまでエッチング速度について高い面内均一性を確保する必要がある。このためウエハ100の周囲を囲むように例えば導電体、半導体あるいは誘電体からなるフォーカスリング13を配置し、ウエハ100の周縁部上方のプラズマ密度を調整している。具体的には、処理ガスの種類やエッチングすべき膜の材質などに応じてフォーカスリング13の材質及び最適な形状を選定し、その処理に見合ったフォーカスリング13を設置するようにしている。   On the other hand, in order to increase the utilization rate of the wafer 100, there is a strong demand for forming a device as close to the periphery of the wafer 100 as possible, and thus high in-plane uniformity is ensured with respect to the etching rate up to the vicinity of the periphery of the wafer 100. There is a need. For this reason, a focus ring 13 made of, for example, a conductor, a semiconductor, or a dielectric is disposed so as to surround the periphery of the wafer 100, and the plasma density above the peripheral edge of the wafer 100 is adjusted. Specifically, the material and optimum shape of the focus ring 13 are selected according to the type of processing gas and the material of the film to be etched, and the focus ring 13 suitable for the processing is installed.

更に、ウエハ間でのプラズマ処理の状態を安定化させるために、前記フォーカスリング13に相当する保護プレートに発熱体(ヒータ)をコーティングすると共に、温度センサを取り付けて、保護プレートのイオン衝撃による温度上昇に対応させて上記発熱体による加熱を調整し、保護プレートを一定の温度に保つ手法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。   Further, in order to stabilize the plasma processing state between the wafers, a heating plate (heater) is coated on the protection plate corresponding to the focus ring 13, and a temperature sensor is attached to the temperature of the protection plate due to ion bombardment. A method is known in which the heating by the heating element is adjusted in response to the rise and the protective plate is kept at a constant temperature (see, for example, Patent Document 1).

特開平7−310187号公報(段落0010の段末及び図5)JP 7-310187 A (the end of paragraph 0010 and FIG. 5)

しかしながらエッチングすべき膜種が異なれば処理ガスの種類も異なり、更に、近年のパターンの微細化の進行により、ウエハ100の面内処理についてより一層の面内均一性が要求されていることもあり、そのためフォーカスリング13によりウエハWの周縁部近傍にあるプラズマ密度の制御を行うには最適な材質、最適な形状などの条件出しをするのが益々難しくなる懸念がある。そこで、ウエハ100の周縁部近傍のプラズマの密度が内側領域よりも高くなることを抑えるための、更なる検討が必要である。   However, if the type of film to be etched is different, the type of processing gas is different, and further, in-plane uniformity of the in-plane processing of the wafer 100 may be required due to the recent progress of pattern miniaturization. Therefore, there is a concern that it is more difficult to determine conditions such as an optimal material and an optimal shape for controlling the plasma density in the vicinity of the peripheral edge of the wafer W by the focus ring 13. Therefore, further study is necessary to suppress the plasma density near the peripheral edge of the wafer 100 from becoming higher than that in the inner region.

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、基板と、この基板を囲むリング部との温度差を調整してプラズマの状態の最適化を図り、これにより基板に対し面内均一性の高いプラズマ処理をすることのできるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することにある。   The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to optimize the plasma state by adjusting the temperature difference between the substrate and the ring portion surrounding the substrate. An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method capable of performing plasma processing with high in-plane uniformity.

本発明のプラズマ処理装置は、処理容器内にて処理ガスを高周波電力によりプラズマ化し、載置台上に載置された基板に対してプラズマにより処理を行うプラズマ処理装置において、
前記載置台上の基板の周囲を囲むように設けられたリング部と、
前記基板よりもリング部の温度が50℃以上高くなるように温度差を形成するための温度調整機構と、を備えたことを特徴とする。
The plasma processing apparatus of the present invention is a plasma processing apparatus that converts a processing gas into a plasma with a high-frequency power in a processing container, and performs processing on the substrate placed on the mounting table with plasma.
A ring portion provided to surround the periphery of the substrate on the mounting table,
And a temperature adjustment mechanism for forming a temperature difference so that the temperature of the ring portion is higher than the substrate by 50 ° C. or more.

前記処理ガスは、例えば塩素ラジカルを発生させるものを用いてもよい。また前記温度調整機構は、リング部を加熱する加熱手段及び載置台を冷却する冷却手段の少なくとも一方である構成であってもよい。   For example, a gas that generates chlorine radicals may be used as the processing gas. Moreover, the structure which is at least one of the heating means which heats a ring part, and the cooling means which cools a mounting base may be sufficient as the said temperature adjustment mechanism.

他の発明のプラズマ処理装置は、処理容器内にて処理ガスを高周波電力によりプラズマ化し、載置台上に載置された基板に対してプラズマにより処理を行うプラズマ処理装置において、
前記載置台上の基板の周囲を囲むように設けられたリング部と、
前記基板よりもリング部の温度が50℃以上高くなるように温度差を形成するための温度調整機構と、
プロセス処理の種別毎に前記温度差を記憶し、選択されたプロセスに応じた温度差になるように温度調整機構を制御する手段と、を備えたことを特徴とする。
A plasma processing apparatus according to another invention is a plasma processing apparatus that converts a processing gas into a plasma with high-frequency power in a processing container, and performs processing on the substrate mounted on the mounting table with plasma.
A ring portion provided to surround the periphery of the substrate on the mounting table,
A temperature adjustment mechanism for forming a temperature difference so that the temperature of the ring part is 50 ° C. or higher than that of the substrate;
Means for storing the temperature difference for each type of process processing and controlling the temperature adjusting mechanism so as to obtain a temperature difference corresponding to the selected process.

本発明のプラズマ処理方法は、処理容器内の載置台を囲むようにリング部が設けられたプラズマ処理装置を用い、
前記載置台上に基板を載置する工程と、
次いで前記処理容器内に処理ガスを供給し、この処理ガスを高周波電力によりプラズマ化して基板に対してプラズマにより処理を行う工程と、
基板に対してプラズマにより処理を行っている間、前記リング部と基板との間にリング部の方が50℃以上高くなるように温度差を形成する工程と、を含むことを特徴とする。前記処理ガスは、例えば塩素ラジカルを発生させるものを用いてもよい。
The plasma processing method of the present invention uses a plasma processing apparatus provided with a ring part so as to surround a mounting table in a processing container,
A step of placing the substrate on the mounting table;
Next, supplying a processing gas into the processing container, converting the processing gas into plasma with high-frequency power and processing the substrate with plasma,
And a step of forming a temperature difference between the ring portion and the substrate so that the ring portion is higher by 50 ° C. or more while the substrate is being processed by plasma. For example, a gas that generates chlorine radicals may be used as the processing gas.

他の発明のプラズマ処理方法は、処理容器内の載置台を囲むようにリング部が設けられたプラズマ処理装置を用い、
前記載置台上にダミー用の基板を載置し、製品用の基板を処理するときにこの製品用の基板よりもリング部の温度が高くなるように、製品用の基板に対して行うプロセス処理よりも過酷な処理条件でプラズマを発生させてリング部を昇温する工程と、
続いて前記載置台上のダミー用の基板を製品用の基板と交換する工程と、
次いで前記処理容器内に処理ガスを供給し、この処理ガスを高周波電力によりプラズマ化して前記製品用の基板に対してプラズマにより処理を行う工程と、を含むことを特徴とする。
The plasma processing method of another invention uses a plasma processing apparatus provided with a ring portion so as to surround a mounting table in a processing container,
A process that is performed on the product substrate so that the temperature of the ring portion is higher than that of the product substrate when the dummy substrate is placed on the mounting table and the product substrate is processed. A step of raising the temperature of the ring by generating plasma under more severe processing conditions;
Subsequently, a step of replacing the dummy substrate on the mounting table with a product substrate,
Then, a process gas is supplied into the process container, and the process gas is converted into plasma by high-frequency power and the substrate for the product is processed by plasma.

本発明によれば、基板の温度よりもリング部の温度が高くなるように設定したことにより、基板の周縁部近傍にあるプラズマの活性種の密度がその内側領域にある活性種の密度よりも小さくなろうとする。このため例えば排気流の影響によって基板の周縁部近傍の活性種の密度がその内側領域の活性種の密度よりも大きくなろうとしても、前記温度差を設けたことにより相殺されてその密度差が小さく抑えられる。その結果、基板に対し面内均一性の高いプラズマ処理をすることができる。   According to the present invention, by setting the temperature of the ring portion to be higher than the temperature of the substrate, the density of active species of plasma in the vicinity of the peripheral portion of the substrate is higher than the density of active species in the inner region. Try to get smaller. For this reason, for example, even if the density of active species in the vicinity of the peripheral edge of the substrate becomes larger than the density of active species in the inner region due to the influence of the exhaust flow, the density difference is canceled by providing the temperature difference. Can be kept small. As a result, plasma processing with high in-plane uniformity can be performed on the substrate.

またプラズマ処理の種別に応じて前記温度差を設定することにより、各プロセス処理において、基板に対して面内均一性の高い処理を行うことができる。更にまた、ダミー用の基板を用いて過酷な条件下でプラズマを発生させてリング部の温度を昇温させてから製品用の基板に対して処理を行うようにすれば、前記温度差を設けるための専用の温度調整機構が不要になる。   Further, by setting the temperature difference according to the type of plasma processing, it is possible to perform processing with high in-plane uniformity on the substrate in each process processing. Furthermore, if the dummy substrate is used to generate plasma under severe conditions to raise the temperature of the ring portion and then the processing is performed on the product substrate, the temperature difference is provided. This eliminates the need for a dedicated temperature adjustment mechanism.

本発明に係るプラズマ処理装置をエッチング装置に適用した実施の形態について図1を参照しながら説明する。図中2は例えばアルミニウムなどの導電性部材からなる気密に形成された処理容器である。当該処理容器2の底部には排気口21が設けられており、この排気口21は排気路21aを介して真空排気手段例えばターボ分子ポンプやドライポンプなどの真空ポンプ22と接続されている。更に処理容器2の側壁には、開閉自在なゲートバルブ23を備えたウエハ搬送口24が設けられている。   An embodiment in which a plasma processing apparatus according to the present invention is applied to an etching apparatus will be described with reference to FIG. In the figure, 2 is a hermetically formed processing container made of a conductive member such as aluminum. An exhaust port 21 is provided at the bottom of the processing container 2, and the exhaust port 21 is connected to a vacuum pump 22 such as a vacuum molecular pump or a dry pump through an exhaust path 21 a. Further, a wafer transfer port 24 having a gate valve 23 that can be opened and closed is provided on the side wall of the processing chamber 2.

前記処理容器2の内部には、所定の処理ガス例えばエッチングガスを導入するためのガス供給部であるガスシャワーヘッドを兼ねた上部電極3が設けられている。当該上部電極3の下面側には多数のガス拡散孔31が穿設されており、処理ガス供給源32から供給路33を介して送られてくる処理ガスを、下方側に位置するウエハ100の表面全体に亘って供給可能なように構成されている。また上部電極3の周囲を囲むように例えば石英からなる絶縁部材34が設けられており、これにより上部電極3は処理容器2の側壁から電気的に絶縁された状態にされている。   An upper electrode 3 that also serves as a gas shower head, which is a gas supply unit for introducing a predetermined processing gas, for example, an etching gas, is provided inside the processing container 2. A large number of gas diffusion holes 31 are formed on the lower surface side of the upper electrode 3, and the processing gas sent from the processing gas supply source 32 through the supply path 33 is supplied to the wafer 100 located on the lower side. It is configured to be able to supply over the entire surface. Further, an insulating member 34 made of, for example, quartz is provided so as to surround the upper electrode 3, so that the upper electrode 3 is electrically insulated from the side wall of the processing vessel 2.

更に処理容器2の内部には、前記上部電極3と対向するようにして基板載置台(載置台)4が設けられている。なお当該基板載置台4と処理容器2との間に絶縁部材40を介在させてもよい。また基板載置台4は導電性部材例えばアルミニウムなどからなる下部電極を兼ねた例えば円柱状の支持部41を備えており、この支持部41の上端面にはウエハ100が置かれる載置プレート42が設けられている。この載置プレート42は、誘電体例えば窒化アルミニウムなどのセラミックスからなる誘電体プレートとして形成されており、その内部には上面側に箔状の電極(静電チャック用電極)43が設けられ、下面側にはウエハ100の温度を調整するための第1の温度調整部例えば加熱手段である例えばメッシュ状のヒータ44が設けられている。   Further, a substrate mounting table (mounting table) 4 is provided inside the processing container 2 so as to face the upper electrode 3. An insulating member 40 may be interposed between the substrate mounting table 4 and the processing container 2. The substrate mounting table 4 is provided with, for example, a columnar support portion 41 that also serves as a lower electrode made of a conductive member such as aluminum. A mounting plate 42 on which the wafer 100 is placed is placed on the upper end surface of the support portion 41. Is provided. The mounting plate 42 is formed as a dielectric plate made of a dielectric material such as ceramics such as aluminum nitride, and a foil-like electrode (electrostatic chuck electrode) 43 is provided on the upper surface side inside the mounting plate 42. On the side, a first temperature adjustment unit for adjusting the temperature of the wafer 100, for example, a mesh heater 44 as a heating means is provided.

また更に、載置プレート42の表面の例えば中央部には、その表面上に置かれたウエハ100の温度を検出するための第1の温度検出器45例えば蛍光式光ファイバ温度計が設けられている。また、図中46は、ウエハ100の周縁部から周方向に均一に処理ガスが排気されるようにするための、その表面に多数の通流孔が穿設された排気リングである。なお、図示は省略するが、ウエハ100を裏面側から支持した状態で昇降可能な基板支持ピンが基板載置台4の表面から突没自在に設けられており、装置外部から進入してくるウエハ移載アームと当該基板支持ピンとの協働作用により基板載置台4へのウエハ100の受け渡しが行われるように構成されている。   Furthermore, a first temperature detector 45 such as a fluorescent optical fiber thermometer for detecting the temperature of the wafer 100 placed on the surface of the mounting plate 42 is provided, for example, at the center. Yes. Reference numeral 46 in the figure denotes an exhaust ring having a large number of through holes formed on the surface thereof so that the processing gas is uniformly exhausted from the peripheral portion of the wafer 100 in the circumferential direction. Although illustration is omitted, substrate support pins that can be raised and lowered while supporting the wafer 100 from the back side are provided so as to be able to project and retract from the surface of the substrate mounting table 4, so that the wafer transfer entering from the outside of the apparatus can be carried out. The wafer 100 is transferred to the substrate mounting table 4 by the cooperative action of the mounting arm and the substrate support pins.

前記下部電極である支持部41には例えば給電棒50aの一端が接続されており、この給電棒50aの他端は高周波電源5と接続され、更にその途中には整合回路51が設けられている。更に、静電チャック用電極43には例えば給電棒50bの一端が接続されており、この給電棒50bの他端は直流電源52と接続され、更にその途中にはスイッチ53が設けられている。即ち、静電チャック用電極43及びその上部の誘電体部分はウエハ100を静電吸着するための静電チャックを構成する。また更に、ヒータ44は例えば導電棒54を介してヒータ電源部55と接続されている。   For example, one end of a power supply rod 50a is connected to the support portion 41 which is the lower electrode, the other end of the power supply rod 50a is connected to the high frequency power source 5, and a matching circuit 51 is provided in the middle thereof. . Further, for example, one end of a power feeding rod 50b is connected to the electrostatic chuck electrode 43, the other end of the power feeding rod 50b is connected to a DC power source 52, and a switch 53 is provided in the middle thereof. That is, the electrostatic chuck electrode 43 and the upper dielectric portion constitute an electrostatic chuck for electrostatically attracting the wafer 100. Furthermore, the heater 44 is connected to the heater power source 55 via a conductive rod 54, for example.

前記載置プレート42の表面に吸着保持されたウエハ100の周囲を全周に亘って囲むように、例えば石英、アルミナ、酸化イットリウムなどの絶縁部材からなる例えば上面の幅が55mmに設定されたプラズマ制御用のリング部であるフォーカスリングと呼ばれるリング部材6が設けられている。このリング部材6の内部には例えば周方向に沿って第2の温度調整部例えば加熱手段であるヒータ61が設けられており、このヒータ61は例えば導電棒62を介してヒータ電源部63と接続されている。更にリング部材6の表面には、当該リング部材6の表面温度を検出するための第2の温度検出器64が設けられている。この例ではヒータ61は、ウエハ100に対してプロセス処理を行うときにリング部材6がウエハ100よりも所定温度例えば50℃以上高くなるように、ウエハ100とリング部材6との間に温度差を形成する温度調整機構を構成する。   Plasma whose upper surface width is set to 55 mm, for example, made of an insulating member such as quartz, alumina, yttrium oxide so as to surround the entire circumference of the wafer 100 adsorbed and held on the surface of the mounting plate 42 described above. A ring member 6 called a focus ring which is a control ring portion is provided. Inside the ring member 6, for example, a heater 61 as a second temperature adjusting unit, for example, a heating unit is provided along the circumferential direction. The heater 61 is connected to the heater power source unit 63 through, for example, a conductive rod 62. Has been. Further, a second temperature detector 64 for detecting the surface temperature of the ring member 6 is provided on the surface of the ring member 6. In this example, the heater 61 creates a temperature difference between the wafer 100 and the ring member 6 so that the ring member 6 is higher than the wafer 100 by a predetermined temperature, for example, 50 ° C. or higher when the wafer 100 is processed. A temperature adjusting mechanism to be formed is configured.

前記リング部材6はウエハ100の外周縁にできるだけ接近して設けるのが好ましく、ウエハ100の外周縁から例えば1mm以内になるように設けられている。またリング部材6の表面は、ウエハ100の表面と同じ高さか又はウエハ100の表面よりも例えば2.5〜7mm高い位置に設定されている。   The ring member 6 is preferably provided as close to the outer peripheral edge of the wafer 100 as possible, and is provided within 1 mm from the outer peripheral edge of the wafer 100, for example. The surface of the ring member 6 is set at the same height as the surface of the wafer 100 or at a position higher by 2.5 to 7 mm, for example, than the surface of the wafer 100.

また、図中7は制御部である。この制御部7は前記した高周波電源部5、スイッチ53、真空ポンプ55、図示しない基板支持ピン、処理ガス供給部32、ヒータ電源部63,55などの動作を制御する機能を有している。更に、制御部6は例えば図示しないコンピュータを備えており、ウエハ100の温度を検出する温度検出器45の温度検出値と、リング部材6の温度を検出する温度検出器64の温度検出値との温度差を監視し、温度検出器64の温度検出値が温度検出器45の温度検出値よりも前記所定の温度例えば50℃以上に高くなるように、例えばヒータ電源部63を介してリング部材6の温度を制御する機能を有している。   Reference numeral 7 in the figure denotes a control unit. The control unit 7 has a function of controlling operations of the high-frequency power supply unit 5, the switch 53, the vacuum pump 55, a substrate support pin (not shown), the processing gas supply unit 32, the heater power supply units 63 and 55, and the like. Further, the control unit 6 includes a computer (not shown), for example, and includes a temperature detection value of the temperature detector 45 that detects the temperature of the wafer 100 and a temperature detection value of the temperature detector 64 that detects the temperature of the ring member 6. The temperature difference is monitored, and the ring member 6 is connected via, for example, the heater power source 63 so that the temperature detection value of the temperature detector 64 is higher than the temperature detection value of the temperature detector 45 to the predetermined temperature, for example, 50 ° C. or more. It has a function to control the temperature of.

続いて上述のエッチング装置を用いて基板例えばウエハ100を例えば塩素系の処理ガスによりエッチングする手法について説明する。図2はゲート電極のメタル層(キャップ層)8をエッチングする様子を示す図である。80aはシリコン層、80bは例えばSiO膜からなるゲート絶縁膜、80cはゲート電極層であるポリシリコン層であり、メタル層8はポリシリコン層の上面に積層されていて例えばタングステン(W)又はタングステンシリサイド(WSi)層により形成されている。81は所定の回路パターンに形成された例えばレジストからなるマスクパターンである。この例のように塩素系のガスから発生するプラズマ活性種例えば塩素ラジカルを主のエッチャントとする場合(つまりエッチングの促進が塩素ラジカルのエッチング作用により律速される場合)、後述する実施例からも明らかなように、ウエハ100とリング部材6との温度差は例えば50℃以上に設定される。 Next, a method of etching the substrate, for example, the wafer 100 using, for example, a chlorine-based processing gas using the above-described etching apparatus will be described. FIG. 2 is a view showing how the metal layer (cap layer) 8 of the gate electrode is etched. 80a is a silicon layer, 80b is a gate insulating film made of, for example, an SiO 2 film, 80c is a polysilicon layer that is a gate electrode layer, and the metal layer 8 is laminated on the upper surface of the polysilicon layer, for example, tungsten (W) or A tungsten silicide (WSi) layer is formed. Reference numeral 81 denotes a mask pattern made of, for example, a resist formed in a predetermined circuit pattern. As in this example, when plasma active species generated from a chlorine-based gas, for example, chlorine radicals are used as the main etchant (that is, when etching acceleration is controlled by the etching action of chlorine radicals), it is also apparent from the examples described later. As described above, the temperature difference between the wafer 100 and the ring member 6 is set to 50 ° C. or more, for example.

なお、ここではW層又はWSi層により形成されたメタル層8のエッチングの一例としてゲート電極の生成の例を挙げたが、本発明は配線層と層間絶縁膜との間に介在するメタル層をなすW層又はWSi層をエッチングする場合などにも適用される。但し、本発明のエッチング対象はW層又はWSi層に限定にされることはなく、例えばポリシリコンのエッチングにも適用することができる。   Here, an example of generation of the gate electrode is given as an example of etching of the metal layer 8 formed of the W layer or the WSi layer. However, the present invention provides a metal layer interposed between the wiring layer and the interlayer insulating film. The present invention is also applied to the case where the W layer or WSi layer formed is etched. However, the etching object of the present invention is not limited to the W layer or the WSi layer, and can be applied to, for example, polysilicon etching.

先ず、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搬送口24を介して処理容器2内にウエハ100が搬入され、図示しない基板昇降ピンを介してヒータ44により所定の温度に加熱されている載置プレート42上にウエハ100を載置する。このときリング部材6もヒータ61により加熱されている。その後、スイッチ53をオンにしてチャック電圧である直流電圧を静電チャック用電極43に印加し、これによりウエハ100を載置プレート42の表面に静電吸着する。   First, the gate valve 23 is opened, the wafer 100 is loaded into the processing container 2 from the load lock chamber (not shown) via the wafer transfer port 24, and heated to a predetermined temperature by the heater 44 via a substrate lift pin (not shown). The wafer 100 is mounted on the mounting plate 42. At this time, the ring member 6 is also heated by the heater 61. Thereafter, the switch 53 is turned on to apply a DC voltage, which is a chuck voltage, to the electrostatic chuck electrode 43, thereby electrostatically adsorbing the wafer 100 onto the surface of the mounting plate 42.

ここでヒータ44は、ウエハ100に対して適切なプラズマ処理ができる程度、例えばウエハ100の中央部において所定のエッチング速度が得られる温度にウエハ100を加熱するように制御される。この温度設定値は、ウエハ100をプラズマに曝したときにプラズマから入熱され、ウエハ100はその入熱分とヒータ44からの熱により加熱されることになるが、予めヒータ44の発熱量を調整してウエハ100の適切な温度を求めておくことにより決定される。一方、ヒータ61は、ウエハ100の温度に対して(ウエハ100の温度は殆ど面内で分布がない)リング部材6の温度が例えば50℃以上高くになるように発熱量が制御される。   Here, the heater 44 is controlled so as to heat the wafer 100 to such a temperature that a suitable plasma process can be performed on the wafer 100, for example, a temperature at which a predetermined etching rate can be obtained in the central portion of the wafer 100. This temperature set value is input from the plasma when the wafer 100 is exposed to the plasma, and the wafer 100 is heated by the heat input and the heat from the heater 44. It is determined by adjusting and obtaining an appropriate temperature of the wafer 100. On the other hand, the amount of heat generated by the heater 61 is controlled such that the temperature of the ring member 6 is higher than the temperature of the wafer 100 (the temperature of the wafer 100 has almost no distribution in the plane) by, for example, 50 ° C. or more.

続いて、ゲートバルブ23を閉じて処理容器2を気密な状態にした後、例えば処理ガスである塩素(Cl)ガス及び酸素(O)ガスを含み、例えば各々の流量が150sccm及び10sccmに夫々設定されたエッチングガスをガス拡散孔31を介してウエハ100の表面に向けて噴射する一方で、真空ポンプ22により処理容器2内を真空排気して、処理容器2内を例えば5mTorr〜100mTorr(約0.67〜13.3Pa)の真空度に維持する。なおこの例のエッチャントを形成するガスは塩素ガスであり、酸素ガスは側壁保護膜形成を促進されるための添加ガスである。このガス拡散孔31を介してウエハ100に向かって噴射されたエッチングガスは、ウエハ100の表面に沿って径方向外方に向かって流れる気流を形成し、排気リング46の通気抵抗を利用した分散作用により基板載置台4の周囲から周方向に均一に排気される。 Subsequently, after the gate valve 23 is closed to make the processing vessel 2 airtight, for example, chlorine (Cl 2 ) gas and oxygen (O 2 ) gas, which are processing gases, are included, and the flow rates thereof are set to 150 sccm and 10 sccm, for example. While etching gas set in each direction is sprayed toward the surface of the wafer 100 through the gas diffusion holes 31, the inside of the processing container 2 is evacuated by the vacuum pump 22, and the inside of the processing container 2 is, for example, 5 mTorr to 100 mTorr ( Maintain a vacuum of about 0.67 to 13.3 Pa). The gas forming the etchant in this example is chlorine gas, and the oxygen gas is an additive gas for promoting the formation of the sidewall protective film. The etching gas sprayed toward the wafer 100 through the gas diffusion holes 31 forms an airflow that flows radially outward along the surface of the wafer 100 and is dispersed using the ventilation resistance of the exhaust ring 46. Due to the action, air is exhausted uniformly from the periphery of the substrate mounting table 4 in the circumferential direction.

続いて、高周波電源5から整合回路51を通じ、給電棒50aを介して下部電極41に例えば100MHzの高周波電圧を例えば250〜500Wで印加すると、上部電極3と載置プレート42上のウエハ100との間に高周波電圧(高周波電力)が印加されてエッチングガスがプラズマ化され、これによりエッチャントであるプラズマの活性種例えば塩素ラジカルが発生する。このとき、ウエハ100とリング部材6との間では例えば50℃の温度差が形成されているため、これら各々の表面近傍にある雰囲気にもその温度差に応じた分の温度差が生じる(ただ実際には、処理容器2内は真空排気されて伝熱作用が小さく、またプラズマからの入熱をうけるため、雰囲気の温度差は50℃と異なる)。つまりリング部材6の表面近傍にある雰囲気はウエハ100の表面近傍にある雰囲気よりも温度が高くなり、これにより温度が高い分においてリング部材6の表面近傍にあるガス種はその内側領域のガス種よりも密度が小さくなる。そしてプラズマ中の活性種はウエハ100の表面に向かって入射し、メタル膜8がレジスト81に対して高い選択比をもってエッチングされる(図2(b)参照)。   Subsequently, when a high frequency voltage of 100 MHz, for example, is applied to the lower electrode 41 from the high frequency power source 5 through the matching circuit 51 and the power supply rod 50a at 250 to 500 W, for example, the upper electrode 3 and the wafer 100 on the mounting plate 42 are connected. A high-frequency voltage (high-frequency power) is applied between them to turn the etching gas into plasma, thereby generating active species of plasma as an etchant, such as chlorine radicals. At this time, since a temperature difference of, for example, 50 ° C. is formed between the wafer 100 and the ring member 6, a temperature difference corresponding to the temperature difference also occurs in the atmosphere in the vicinity of each surface (only Actually, the processing container 2 is evacuated to have a small heat transfer action and receives heat from the plasma, so the temperature difference in the atmosphere is different from 50 ° C.). That is, the atmosphere in the vicinity of the surface of the ring member 6 has a higher temperature than the atmosphere in the vicinity of the surface of the wafer 100, and as a result, the gas species near the surface of the ring member 6 become higher in the inner region. The density is smaller than. The active species in the plasma are incident on the surface of the wafer 100, and the metal film 8 is etched with a high selectivity with respect to the resist 81 (see FIG. 2B).

しかる後、例えば所定の時間が経過すると、高周波電源5からの高周波電圧の印加及びエッチングガスの導入を停止し、例えば図示しない給気手段から窒素などの不活性ガスを処理容器2内に導入すると共に真空ポンプ22の真空排気を停止する。その後、スイッチ53を切り替えてチャック用電圧の印加を停止して吸着状態からウエハ100を開放する。更にその後、ゲートバルブ23が開かれてウエハ100は装置の外部に搬出されてエッチング処理を終了する。   Thereafter, for example, when a predetermined time elapses, the application of the high-frequency voltage from the high-frequency power source 5 and the introduction of the etching gas are stopped, and an inert gas such as nitrogen is introduced into the processing container 2 from, for example, an air supply means (not shown). At the same time, evacuation of the vacuum pump 22 is stopped. Thereafter, the switch 53 is switched to stop the application of the chucking voltage, and the wafer 100 is released from the suction state. Thereafter, the gate valve 23 is opened, and the wafer 100 is unloaded from the apparatus to complete the etching process.

上述の実施の形態によれば、ウエハ100の表面温度よりもリング部材6の表面温度が高くなるように設定したことにより、リング部材6の表面近傍(つまりウエハ100の周縁部近傍)にあるプラズマ雰囲気の温度がその内側領域の温度よりも高くなり、これによりウエハ100の周縁部近傍にある活性種の密度がその内側領域にある活性種の密度よりも小さくなろうとする。このため、例えば排気流の影響により周縁部近傍にあるガス種の解離が促進されて、仮に温度差の制御が行われなければ図3(a)示すように前記周縁部近傍におけるラジカル密度が高くなるが、この温度差を設けて活性種の密度を制御することにより相殺されて図3(b)に示すように前記周縁部近傍のラジカル密度の跳ね上がりが抑えられるので、結果としてウエハ100に対し面内均一性の高いエッチングレートでエッチングを行うことができる。なお、図3では作図の便宜上、電極44、ヒータ44,61、温度検出器45,64の記載は省略してある。   According to the above-described embodiment, since the surface temperature of the ring member 6 is set to be higher than the surface temperature of the wafer 100, the plasma in the vicinity of the surface of the ring member 6 (that is, in the vicinity of the peripheral portion of the wafer 100). The temperature of the atmosphere becomes higher than the temperature of the inner region, so that the density of the active species in the vicinity of the peripheral edge of the wafer 100 tends to be smaller than the density of the active species in the inner region. For this reason, for example, dissociation of gas species in the vicinity of the peripheral portion is promoted by the influence of the exhaust flow, and if the temperature difference is not controlled, the radical density in the vicinity of the peripheral portion is high as shown in FIG. However, this temperature difference is offset by controlling the density of the active species, and as shown in FIG. 3B, the radical density jumping up in the vicinity of the peripheral edge can be suppressed. Etching can be performed at an etching rate with high in-plane uniformity. In FIG. 3, for convenience of drawing, the electrode 44, the heaters 44 and 61, and the temperature detectors 45 and 64 are not shown.

なお互いに種類の異なる処理ガスを用いて互いに種類の異なるプロセスをウエハ100に対し行う場合には、次のように構成してもよい。即ち、制御部7は、例えば図4に示すようにコンピュータ90を備えており、このコンピュータ90の記憶部91例えばメモリには複数のプロセスレシピが記憶されている。このプロセスレシピには例えばウエハ100の表面のエッチングすべき膜の種類に対応づけたプロセス処理条件、例えばウエハ100とリング部材6との間の温度差、プロセス圧力、ウエハ100の温度、エッチングガスの種類、温度および供給流量などの設定値の情報が記憶されている。また92はエッチングすべき膜の種類に対応するプロセスレシピを、例えばオペレータが選択するためのレシピ選択手段である。便宜上第1の処理および第2の処理を示したが、プロセスレシピは必要に応じて第3の処理、第4の処理、…、に対応して用意するようにしてもよく、この場合、各処理毎にウエハ100とリング部材6との間の温度差の設定値などの条件が決められている。   In the case where different types of processes are performed on the wafer 100 using different types of processing gases, the following configuration may be used. That is, the control unit 7 includes a computer 90 as shown in FIG. 4, for example, and a plurality of process recipes are stored in a storage unit 91 of the computer 90, for example, a memory. This process recipe includes, for example, process processing conditions corresponding to the type of film to be etched on the surface of the wafer 100, such as a temperature difference between the wafer 100 and the ring member 6, a process pressure, a temperature of the wafer 100, an etching gas Information on set values such as type, temperature and supply flow rate is stored. Reference numeral 92 denotes a recipe selection means for the operator to select a process recipe corresponding to the type of film to be etched, for example. Although the first process and the second process are shown for convenience, the process recipe may be prepared corresponding to the third process, the fourth process,... Conditions such as a set value of a temperature difference between the wafer 100 and the ring member 6 are determined for each process.

そして選択されたプロセスレシピの情報に基づいて温度検出器64の温度検出値と温度検出器45の温度検出値との間で所定の温度差が形成されるように、例えばヒータ電源部63を介してリング部材6の温度を制御する。載置プレート42を加熱するヒータ44は、ウエハ100のプロセス温度を設定するものであるが、その設定値の許容範囲が広い場合などにおいては、ヒーター61と共にあるいはヒータ61に代えてヒータ44の発熱量を調整して前記温度差の設定を行ってもよい。なお図中93はCPUであり、Bはバスである。本例によれば、互いに種類の異なる複数の処理の各々に対し好適な温度差で処理を行うことができるので、よりきめの細かい活性種の密度の制御を行うことができる。即ち、各プロセス処理において、ウエハ100に対して面内均一性の高い処理を行うことができる。   Then, based on the information of the selected process recipe, a predetermined temperature difference is formed between the temperature detection value of the temperature detector 64 and the temperature detection value of the temperature detector 45, for example, via the heater power supply unit 63. To control the temperature of the ring member 6. The heater 44 that heats the mounting plate 42 sets the process temperature of the wafer 100. When the allowable range of the set value is wide, the heater 44 generates heat together with or in place of the heater 61. The temperature difference may be set by adjusting the amount. In the figure, 93 is a CPU and B is a bus. According to this example, each of a plurality of different types of processes can be processed with a suitable temperature difference, so that the finer density of active species can be controlled. That is, in each process processing, processing with high in-plane uniformity can be performed on the wafer 100.

続いて本発明の他の実施の形態に係るプラズマ装置をエッチング装置に適用した例を図5を参照しながら説明する。本例のエッチング装置は、リング部材6を加熱するためのヒータ61を備えておらず、以下に説明するプレヒーティングを行ってウエハ100とリング部材6との間に所定の温度差を形成することを除いて図1記載の装置と同じ構成を採用している(同じ構成のところについては同じ符号を付すことにより詳しい説明を省略する)。   Next, an example in which a plasma apparatus according to another embodiment of the present invention is applied to an etching apparatus will be described with reference to FIG. The etching apparatus of this example does not include the heater 61 for heating the ring member 6, and performs a preheating described below to form a predetermined temperature difference between the wafer 100 and the ring member 6. Except for this, the same configuration as that of the apparatus shown in FIG. 1 is adopted (the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted).

前記プレヒーティングにおいては、例えばベアウエハからなるダミー用の基板であるダミーウエハを用意しておき、製品用の基板であるプロセスウエハ(ウエハ100)に対しプロセス処理を行う前にこのダミーウエハに対して処理することでリング部材6の温度を所定の温度に調整する。具体的には、製品用の基板であるプロセスウエハに対して行うプラズマ処理よりも過酷な条件でプラズマを発生させる。例えば実際のプロセス時に印加する高周波電圧よりも高い電圧を高周波電源5により印加して実際のプロセスよりも高い温度でプラズマを発生させることにより、処理容器2内のプラズマに曝される部材が昇温され、これによりリング部材6の温度も上昇する。   In the preheating, a dummy wafer which is a dummy substrate made of, for example, a bare wafer is prepared, and the dummy wafer is processed before the process wafer (wafer 100) which is a product substrate is processed. Thus, the temperature of the ring member 6 is adjusted to a predetermined temperature. Specifically, plasma is generated under conditions more severe than plasma processing performed on a process wafer that is a product substrate. For example, by applying a voltage higher than the high-frequency voltage applied during the actual process by the high-frequency power source 5 to generate plasma at a temperature higher than that in the actual process, the temperature of the member exposed to the plasma in the processing chamber 2 is increased. As a result, the temperature of the ring member 6 also rises.

しかる後、実際のプロセス時に設定されるプロセスウエハの温度に対して所定の温度差が形成される温度までリング部材6の温度が昇温されると、つまり既述の例に当てはめると、プロセス時のウエハ100の温度設定値が例えば76℃、温度差が50℃以上であるからリング部材6の温度が126℃以上になるようにリング部材6が昇温された後、高周波電圧をプロセス設定値に設定すると共に、ダミーウエハに代えてプロセスウエハを装置に搬入して処理を行う。このような構成であっても上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。更に、本例によれば前記温度差を設けるための専用の温度調整機構が不要になる。   Thereafter, when the temperature of the ring member 6 is raised to a temperature at which a predetermined temperature difference is formed with respect to the temperature of the process wafer set during the actual process, that is, when applied to the above-described example, Since the temperature setting value of the wafer 100 is 76 ° C. and the temperature difference is 50 ° C. or more, for example, the temperature of the ring member 6 is increased so that the temperature of the ring member 6 is 126 ° C. or more. In addition to the dummy wafer, the process wafer is carried into the apparatus for processing. Even if it is such a structure, the effect similar to the above-mentioned embodiment can be acquired. Furthermore, according to this example, a dedicated temperature adjustment mechanism for providing the temperature difference is not necessary.

更に、本発明においては、リング部材6を加熱して温度差を形成する構成に限られず、例えば載置プレート42の内部にヒータ44に代えて冷却手段例えばペルチェ素子を設けておき、これによりウエハWを冷却して温度差を形成するようにしてもよい。この場合、ヒータ61によりリング部材6をある所定の温度に設定しておくか、あるいはヒータ61で加熱しないでプラズマからの入熱によって温度が上昇したリング部材6に対して前記所定の温度差が形成されるように、前記冷却手段でウエハWの温度を調整する構成とする。このような構成であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。   Further, the present invention is not limited to the configuration in which the ring member 6 is heated to form a temperature difference. For example, a cooling means such as a Peltier element is provided in the mounting plate 42 in place of the heater 44, thereby W may be cooled to form a temperature difference. In this case, the ring member 6 is set to a predetermined temperature by the heater 61, or the predetermined temperature difference with respect to the ring member 6 whose temperature is increased by heat input from the plasma without being heated by the heater 61. The temperature of the wafer W is adjusted by the cooling means so as to be formed. Even if it is such a structure, the effect similar to the above-mentioned case can be acquired.

続いて本発明の効果を確認するために行った実施例について説明する。
(実施例1)
本例は、図5記載の装置を用いて上述のプレヒーティングを行うことでウエハ100とリング部材6との間で50℃の温度差を形成した実施例である。詳しいプロセス条件を以下に列挙する。エッチング処理前後のウエハ100の膜厚についてウエハWの中心から等分に割り当てたX軸、Y軸、V軸およびW軸の各軸に沿って間隔をおいて測定し、各測定点におけるエッチング速度を計算により求めた結果を図6に示す。
・エッチング対象;タングステンシリサイド
・エッチングガス;Cl(150sccm)及びO(10sccm)
・圧力;5mTorr
・HF/LFパワー(プラズマ発生用/バイアス用);250W/200W
・磁場強度;56G
・温度差;50℃(リング部材6=126℃,ウエハ100=76℃)
Next, examples performed to confirm the effects of the present invention will be described.
(Example 1)
In this example, a temperature difference of 50 ° C. is formed between the wafer 100 and the ring member 6 by performing the above-described preheating using the apparatus shown in FIG. Detailed process conditions are listed below. The film thickness of the wafer 100 before and after the etching process is measured at intervals along the X, Y, V, and W axes assigned equally from the center of the wafer W, and the etching rate at each measurement point is measured. FIG. 6 shows the result obtained by calculation.
Etching object: tungsten silicide Etching gas: Cl 2 (150 sccm) and O 2 (10 sccm)
・ Pressure: 5 mTorr
・ HF / LF power (for plasma generation / bias); 250W / 200W
・ Magnetic field strength: 56G
Temperature difference: 50 ° C. (ring member 6 = 126 ° C., wafer 100 = 76 ° C.)

(比較例1)
本例は、リング部材6の温度を81℃に設定して5℃の温度差を形成したことを除いて実施例1と同じ処理を行った比較例である。エッチングレートの計算結果を図7に示す。
(Comparative Example 1)
This example is a comparative example in which the same processing as in Example 1 was performed except that the temperature of the ring member 6 was set to 81 ° C. and a temperature difference of 5 ° C. was formed. The calculation result of the etching rate is shown in FIG.

(比較例2)
本例は、リング部材6の温度を93℃に設定して17℃の温度差を形成したことを除いて実施例1と同じ処理を行った比較例である。エッチングレートの計算結果を図8に示す。
(Comparative Example 2)
This example is a comparative example in which the same processing as in Example 1 was performed except that the temperature of the ring member 6 was set to 93 ° C. and a temperature difference of 17 ° C. was formed. The calculation result of the etching rate is shown in FIG.

(実施例1、比較例1及び比較例2の結果と考察)
図6〜図8に示す結果から明らかなように、実施例1では、EE3mmの偏差が±27.38%、EE30mmの偏差が±13.5%であった。これに対し比較例1では、EE3mmの偏差が±46.39%、EE30mmの偏差が±29.8%であり、比較例2では、EE3mmの偏差が±32.88%、EE30mmの偏差が±17.38%であった。なお、EE3mmとはウエハ100のエッジ部から内側3mmに亘る領域の測定値の平均値を意味し、EE30mmとはウエハ100のエッジ部から内側30mmに亘る領域の測定値の平均値を意味する。即ち、ウエハ100とリング部材6との温度差を小さく設定した比較例1のエッチングレートの跳ね上がりが最も大きく、ウエハ100とリング部材6との温度差を大きく設定した実施例1のエッチングレートの跳ね上がりが最も小さい。つまり50℃の温度差において跳ね上がりが格段に小さくなっている。
(Results and discussion of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2)
As is apparent from the results shown in FIGS. 6 to 8, in Example 1, the deviation of EE 3 mm was ± 27.38%, and the deviation of EE 30 mm was ± 13.5%. In contrast, in Comparative Example 1, the deviation of EE 3 mm is ± 46.39% and the deviation of EE 30 mm is ± 29.8%. In Comparative Example 2, the deviation of EE 3 mm is ± 32.88% and the deviation of EE 30 mm is ±±. It was 17.38%. Note that EE 3 mm means an average value of a measured value in a region extending from the edge portion of the wafer 100 to the inner side 3 mm, and EE 30 mm means an average value of a measured value in a region extending from the edge portion of the wafer 100 to the inner side 30 mm. That is, the jump of the etching rate of Comparative Example 1 in which the temperature difference between the wafer 100 and the ring member 6 is set to be small is the largest, and the jump of the etching rate of Example 1 in which the temperature difference between the wafer 100 and the ring member 6 is set to be large. Is the smallest. That is, the jumping is remarkably reduced at a temperature difference of 50 ° C.

以上の結果から、ウエハ100とリング部材6との間で50℃の温度差を形成したことにより、ウエハ100の周縁部のエッチングレートが跳ね上がるのを抑えることができることが確認された。更に温度差の設定値を大きくしていくことでエッチングレートの跳ね上がりは小さくなる傾向にあるので、50℃以上の温度差に設定すればエッチングレートが跳ね上がるのを抑えることができることが分かる。   From the above results, it was confirmed that the formation of a temperature difference of 50 ° C. between the wafer 100 and the ring member 6 can suppress the jumping of the etching rate at the peripheral portion of the wafer 100. Further, since the jump of the etching rate tends to be reduced by increasing the set value of the temperature difference, it can be understood that the jump of the etching rate can be suppressed by setting the temperature difference to 50 ° C. or more.

本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the plasma processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 上記のプラズマ処理装置を用いてエッチングするウエハの表面の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mode of the surface of the wafer etched using said plasma processing apparatus. ウエハの表面近傍にあるラジカルの分布と温度を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically distribution and temperature of the radical in the surface vicinity of a wafer. 上記プラズマ処理装置の有する制御系の他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of the control system which the said plasma processing apparatus has. 本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置の他の例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the other example of the plasma processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the result of the Example performed in order to confirm the effect of this invention. 本発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the result of the Example performed in order to confirm the effect of this invention. 本発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the result of the Example performed in order to confirm the effect of this invention. 従来のプラズマ処理装置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the conventional plasma processing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

2 処理容器
22 真空ポンプ
3 上部電極
4 基板載置台
42 載置プレート
41 下部電極
43 静電チャック用電極
44 ヒータ
45 第1の温度検出器
6 リング部材
61 ヒータ
64 第2の温度検出器
7 制御部
2 Processing Container 22 Vacuum Pump 3 Upper Electrode 4 Substrate Placement Table 42 Placement Plate 41 Lower Electrode 43 Electrostatic Chuck Electrode 44 Heater 45 First Temperature Detector 6 Ring Member 61 Heater 64 Second Temperature Detector 7 Control Unit

Claims (7)

処理容器内にて処理ガスを高周波電力によりプラズマ化し、載置台上に載置された基板に対してプラズマにより処理を行うプラズマ処理装置において、
前記載置台上の基板の周囲を囲むように設けられたリング部と、
前記基板よりもリング部の温度が50℃以上高くなるように温度差を形成するための温度調整機構と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
In a plasma processing apparatus that converts a processing gas into plasma with high-frequency power in a processing container and performs processing on the substrate mounted on the mounting table with plasma,
A ring portion provided to surround the periphery of the substrate on the mounting table,
And a temperature adjusting mechanism for forming a temperature difference so that the temperature of the ring portion is 50 ° C. or more higher than that of the substrate.
前記処理ガスは、塩素ラジカルを発生させるもの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。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the processing gas generates chlorine radicals. 前記温度調整機構は、リング部を加熱する加熱手段及び載置台を冷却する冷却手段の少なくとも一方であることを特徴とする請求項1又は2記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the temperature adjusting mechanism is at least one of a heating unit that heats the ring portion and a cooling unit that cools the mounting table. 処理容器内にて処理ガスを高周波電力によりプラズマ化し、載置台上に載置された基板に対してプラズマにより処理を行うプラズマ処理装置において、
前記載置台上の基板の周囲を囲むように設けられたリング部と、
前記基板よりもリング部の温度が50℃以上高くなるように温度差を形成するための温度調整機構と、
プロセス処理の種別毎に前記温度差を記憶し、選択されたプロセスに応じた温度差になるように温度調整機構を制御する手段と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
In a plasma processing apparatus that converts a processing gas into plasma with high-frequency power in a processing container and performs processing on the substrate mounted on the mounting table with plasma,
A ring portion provided to surround the periphery of the substrate on the mounting table,
A temperature adjustment mechanism for forming a temperature difference so that the temperature of the ring part is 50 ° C. or higher than that of the substrate;
A plasma processing apparatus comprising: means for storing the temperature difference for each type of process processing, and controlling a temperature adjustment mechanism so as to obtain a temperature difference according to a selected process.
処理容器内の載置台を囲むようにリング部が設けられたプラズマ処理装置を用い、
前記載置台上に基板を載置する工程と、
次いで前記処理容器内に処理ガスを供給し、この処理ガスを高周波電力によりプラズマ化して基板に対してプラズマにより処理を行う工程と、
基板に対してプラズマにより処理を行っている間、前記リング部と基板との間にリング部の方が50℃以上高くなるように温度差を形成する工程と、を含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
Using a plasma processing apparatus in which a ring portion is provided so as to surround the mounting table in the processing container,
A step of placing the substrate on the mounting table;
Next, supplying a processing gas into the processing container, converting the processing gas into plasma with high-frequency power and processing the substrate with plasma,
And a step of forming a temperature difference between the ring portion and the substrate so that the ring portion is higher by 50 ° C. or more while the substrate is being processed with plasma. Processing method.
前記処理ガスは、塩素ラジカルを発生させるものであることを特徴とする請求項5記載のプラズマ処理方法。   The plasma processing method according to claim 5, wherein the processing gas generates chlorine radicals. 処理容器内の載置台を囲むようにリング部が設けられたプラズマ処理装置を用い、
前記載置台上にダミー用の基板を載置し、製品用の基板を処理するときにこの製品用の基板よりもリング部の温度が高くなるように、製品用の基板に対して行うプロセス処理よりも過酷な処理条件でプラズマを発生させてリング部を昇温する工程と、
続いて前記載置台上のダミー用の基板を製品用の基板と交換する工程と、
次いで前記処理容器内に処理ガスを供給し、この処理ガスを高周波電力によりプラズマ化して前記製品用の基板に対してプラズマにより処理を行う工程と、を含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
Using a plasma processing apparatus in which a ring portion is provided so as to surround the mounting table in the processing container,
A process that is performed on the product substrate so that the temperature of the ring portion is higher than that of the product substrate when the dummy substrate is placed on the mounting table and the product substrate is processed. A step of raising the temperature of the ring by generating plasma under more severe processing conditions;
Subsequently, a step of replacing the dummy substrate on the mounting table with a product substrate,
And a step of supplying a processing gas into the processing container, converting the processing gas into plasma with high-frequency power, and processing the substrate for the product with plasma.
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