JP2006032965A - 半導体食刻装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ウェハ全面に亘って均一な食刻を行うことができる半導体食刻装置を提供する。
【解決手段】 プロセスチャンバー内でウェハを安着させる静電チャック１１０の外周縁上端部に段差を有するように形成されたリング安置部１１１に静電チャック１１０のエッジ部食刻を防止するためのエッジリング１２０を備える半導体食刻装置において、リング安置部１１１の垂直面１１２高さよりも厚い外側部１２１、及び外側部１２１の内周面からリング安置部１１１の垂直面１１２に近接するように突出し、上端部と下端部は外側部１２１の内周面上端部と下端部から同一な高さで下向及び上向の段差を有する内側部１２２からなるエッジリング部材１２０と、リング安置部１１１の水平面１１３に安着してエッジリング部材１２０の内側部１２２の底面を支持し、外側部１２１と内側部１２２の各段差に対応する厚さを有するリング形状のスペーサー部材１３０と、を備える。
【選択図】 図１
【解決手段】 プロセスチャンバー内でウェハを安着させる静電チャック１１０の外周縁上端部に段差を有するように形成されたリング安置部１１１に静電チャック１１０のエッジ部食刻を防止するためのエッジリング１２０を備える半導体食刻装置において、リング安置部１１１の垂直面１１２高さよりも厚い外側部１２１、及び外側部１２１の内周面からリング安置部１１１の垂直面１１２に近接するように突出し、上端部と下端部は外側部１２１の内周面上端部と下端部から同一な高さで下向及び上向の段差を有する内側部１２２からなるエッジリング部材１２０と、リング安置部１１１の水平面１１３に安着してエッジリング部材１２０の内側部１２２の底面を支持し、外側部１２１と内側部１２２の各段差に対応する厚さを有するリング形状のスペーサー部材１３０と、を備える。
【選択図】 図１
Description
本発明は、半導体食刻装置に係るものであり、詳しくは、ウェハエッジ部でのエッチレート、及び反応ガスのフローを制御することにより、ウェハ全面に亘って均一な食刻を行うことができる半導体食刻装置に関する。
一般に、半導体装置を製造するために用いられる食刻技術は半導体基板に形成された膜を所望のパターンに加工する技術であり、このような加工のために用いられるものが食刻装置である。
特に、食刻装置のなかでもプラズマを用いてパターンを形成する食刻装置をプラズマエッチング装置または乾式食刻装置といい、このような乾式食刻装置は０．１５μｍ以下のデザインルールを要する技術に主に用いられる。
特に、食刻装置のなかでもプラズマを用いてパターンを形成する食刻装置をプラズマエッチング装置または乾式食刻装置といい、このような乾式食刻装置は０．１５μｍ以下のデザインルールを要する技術に主に用いられる。
図１０は一般の乾式食刻装置を示した図である。この乾式食刻装置は、プロセスチャンバー１０の内部で上部と下部に互いに所定の高さ離隔して下部電極１２と上部電極１３を備え、前記下部電極１２の上部にはウェハＷが安着する静電チャック１１が備える。そして、上部電極１３を備えたプロセスチャンバー１０の上側または一側からは反応ガスが供給される。
そのため、静電チャック１１にウェハＷが安着した状態で内部に反応ガスが供給され、上部電極１３と下部電極１２にＲＦ電源が印加されると、ウェハＷの上方ではプラズマが発生し、そのプラズマがウェハＷの膜と衝突して食刻がなされる。
プラズマを用いてウェハＷを食刻する工程の実行中、静電チャック１１上のウェハＷは通常のトップリングといわれるフォーカスリング１４によりその周りが囲まれて、プラズマがウェハＷに集中的に集まる。
プラズマを用いてウェハＷを食刻する工程の実行中、静電チャック１１上のウェハＷは通常のトップリングといわれるフォーカスリング１４によりその周りが囲まれて、プラズマがウェハＷに集中的に集まる。
ところが、このような食刻工程実行に際して、ウェハ食刻の均一性が一番問題となる。通常、反応ガスの供給とＲＦ電源の印加とにより生成されるプラズマはウェハＷの上方で楕円形状に形成されるため、ウェハＷに衝突するプラズマイオンの垂直特性が中央部では良好であるが、周縁端部ほどその衝突角度が漸次緩慢となる。図１１にこのような周縁端部でのプラズマの衝突模様を例示する。
図示したように、静電チャック１１のウェハＷが安置する上部面は、ウェハＷの食刻の際に特にエッジ部の食刻を防止するため、ウェハＷの外径よりも小さく形成されるようにその外周部を内側へ下がらせて段差のあるように構成される。
静電チャック１１の段差のある部位にはウェハＷと同一な材質のエッジリング１５を備え、静電チャック１１とともにウェハＷのエッジ面を下方から支持する。
静電チャック１１の段差のある部位にはウェハＷと同一な材質のエッジリング１５を備え、静電チャック１１とともにウェハＷのエッジ面を下方から支持する。
前記エッジリング１５の外側にはフォーカスリング１４が装着され、該フォーカスリング１４とエッジリング１５はその底部で下部電極１２の外周縁上部面に安着したシャドーリング１６に安置される。
然るに、ウェハＷの上方で楕円形状に分布されるプラズマは、特にウェハＷのエッジ部で衝突角度が緩慢になって、ウェハＷには図１２に示すように傾斜した食刻パターンを形成するとともに、必要とする深さ食刻しない。従って、開口部の形成が不完全というパターン不良がエッジ部で多く発生するとの問題がある。
このような多数の不良発生は半導体収率を低下させ、且つ生産性及び製品の信頼性を悪化させるとの問題がある。
そこで、本発明の目的は、ウェハのエッジ部でエッジリングの長さをより外側に拡張させて、ウェハの上方から発生するプラズマの形成範囲をより外側に拡張させることにより、ウェハエッジ部でのプラズマイオンの衝突の垂直特性を向上させて、ウェハ全面に亘って均一な食刻率を得ることができる半導体食刻装置を提供することにある。
そこで、本発明の目的は、ウェハのエッジ部でエッジリングの長さをより外側に拡張させて、ウェハの上方から発生するプラズマの形成範囲をより外側に拡張させることにより、ウェハエッジ部でのプラズマイオンの衝突の垂直特性を向上させて、ウェハ全面に亘って均一な食刻率を得ることができる半導体食刻装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、返して使用することにより、使用寿命を延長することができる半導体食刻装置を提供することにある。
本発明のまた他の目的は、プラズマに電界または磁界をかけてプラズマイオンの衝突速度を一層加速させることにより、所望のパターンの深さに正確な食刻を行うことができる半導体食刻装置を提供することにある。
本発明のまた他の目的は、プラズマに電界または磁界をかけてプラズマイオンの衝突速度を一層加速させることにより、所望のパターンの深さに正確な食刻を行うことができる半導体食刻装置を提供することにある。
本発明のまた他の目的は、プラズマに電界または磁界をかけてウェハエッジ部でのプラズマイオン衝突速度を増加させることにより、ウェハエッジ部でのプラズマイオン衝突による垂直特性を向上させることができる半導体食刻装置を提供することにある。
このような目的を達成するための本発明の半導体食刻装置は、プロセスチャンバーの内部でウェハが安着するように具備される静電チャックの外周縁上端部を内側へ下がらせることにより段差を有するように形成されたリング安置部に、前記静電チャックのエッジ部食刻を防止するためのエッジリングを備える半導体食刻装置において、前記静電チャックのリング安置部の垂直面高さよりも厚く形成された外側部、ならびに該外側部の内周面から内側へ前記リング安置部の垂直面に近接するように突出し、上端部及び下端部が前記外側部の内周面の上端部及び下端部から同一な高さで下向及び上向の段差を有するように形成されている内側部からなるエッジリング部材と、前記静電チャックのリング安置部の水平面に安着して前記エッジリング部材の内側部の底面を支持し、前記外側部及び前記内側部の各段差に対応する厚さを有するリング形状のスペーサー部材と、を備えることを特徴とする。
また、本発明は、外側へ面積を拡張させたエッジリング部材とスペーサー部材により、ウェハの上方に形成されるプラズマの形成範囲が拡張されるとともに、このようなプラズマに電界または磁界がかけられ、ウェハに衝突するプラズマイオンの衝突速度を最小限ウェハのエッジ部のみでも加速させることができることを特徴とする。
本発明は、ウェハと同一な材質であるエッジリング部材を一層外側に延長して、ウェハの上部で形成されるプラズマの形成範囲を拡張することにより、プラズマイオンによる衝突角度の垂直特性を増大させる。それとともに、プラズマイオンに下向の電界または電界をかけながら最小限ウェハエッジ部位側のプラズマイオンの衝突速度を加速させて、ウェハエッジ部位でパターンの垂直特性を向上させ、且つ所望の深さに食刻を行って正確なパターン形成を提供することができる。
また、ウェハＷ全面に亘って均等なエッチング効率を提供することにより、製品の生産性を大幅に向上させるとともに、製品に対する信頼性を増大させるとの経済的な利点を提供する。
以下、本発明の好ましい実施例を添付図を用いて詳しく説明する。
（第１実施例）
図１は本発明の第１実施例による要部構成を分離した状態を示す拡大断面図であり、図２は本実施例の要部構成を示す拡大断面図で、図３は本実施例のエッジリング部材及びスペーサー部材を示す斜視図である。
（第１実施例）
図１は本発明の第１実施例による要部構成を分離した状態を示す拡大断面図であり、図２は本実施例の要部構成を示す拡大断面図で、図３は本実施例のエッジリング部材及びスペーサー部材を示す斜視図である。
図示したように本実施例では、ウェハＷが安着する静電チャック１１０の外周面上端部は内側へ所定の深さを有するように下がらせることにより、上部面がウェハＷの直径よりも小さく形成される。このとき、静電チャック１１０の段差のあるリング安置部１１１には通常静電チャック１１０のエッジ部が食刻されないようにするためのエッジリング部材１２０が備えられ、これは従来の食刻装置の構成と殆ど類似である。
但し、本実施例では、図示したように、静電チャック１１０の外周縁上端部をカバーするように具備されたエッジリングと、該エッジリングを支持する一連の構造とを改善させることをその特徴とする。
即ち、本実施例は、静電チャック１１０の外周縁上端面に形成したリング安置部１１１にエッジリング部材１２０及びスペーサー部材１３０が安置される構成である。前記エッジリング部材１２０はまた、その厚さを異にするリング形状の外側部１２１及び内側部１２２が一体に連結される構成であり、前記スペーサー部材１３０はエッジリング部材１２０の内側部１２２の底面を支持しながら、エッジリング部材１２０が恒常的に一定した高さを維持できるようにする。
即ち、本実施例は、静電チャック１１０の外周縁上端面に形成したリング安置部１１１にエッジリング部材１２０及びスペーサー部材１３０が安置される構成である。前記エッジリング部材１２０はまた、その厚さを異にするリング形状の外側部１２１及び内側部１２２が一体に連結される構成であり、前記スペーサー部材１３０はエッジリング部材１２０の内側部１２２の底面を支持しながら、エッジリング部材１２０が恒常的に一定した高さを維持できるようにする。
エッジリング部材１２０の外側部１２１は静電チャック１１０の外周縁上端部に形成したリング安置部１１１の垂直面１１２の高さよりもその厚さを厚く形成し、その内径をリング安置部１１１の外径と同一、またはそれよりも大きく形成する。エッジリング部材１２０の内側部１２２は外側部１２１の内周面から内側へリング安置部１１１の垂直面１１２に近接するように突出させた構成であり、内側部１２２の上端部と下端部は外側部１２１の内周面上端部と下端部から同一な高さを有して下向及び上向の段差があるようにそれぞれ形成される。
言い換えれば、エッジリング部材１２０の外側部１２１と内側部１２２は外側部１２１の内周面から内側へ所定の長さだけ延長され、外側部１２１の上端部と下端部からそれぞれ同一な高さを有するように下向及び上向にその厚さを縮小させたものである。即ち、より縮小された厚さを有するように内側部１２２が形成される。従って、エッジリング部材１２０において外側部１２１の上端部と内側部１２２の上端部との間の高さは外部側１２１の下端部と内側部１２２の下端部との間の高さと同一である。
このとき、外側部１２１の底面から内側部１２２の上部面に至る高さはリング安置部１１１の垂直面１１２と同一な高さにし、内側部１２２の内周面は静電チャック１１０の垂直面１１２と殆ど接触するように近接する程度の直径で形成する。
エッジリング部材１２０において外側部１２１の幅は８．０〜１４．０ｍｍに形成し、内側部１２２の幅は０．５〜２．５ｍｍに形成することが好ましい。
エッジリング部材１２０において外側部１２１の幅は８．０〜１４．０ｍｍに形成し、内側部１２２の幅は０．５〜２．５ｍｍに形成することが好ましい。
そして、エッジリング部材１２０の内側部１２２は上部面と底面が鏡面加工され、外側部１２１の上部面と底面はラッピング加工により粗く加工される。
エッジリング部材１２０の内側部１２２の底面に具備されるスペーサー部材１３０はその厚さがエッジリング部材１２０の外側部１２１と内側部１２２の段差だけの高さを有するように形成され、静電チャック１１０でリング安置部１１１の水平面１１３に安着する平板の構成である。
スペーサー部材１３０は内側の終端部、即ち、内周面が静電チャック１１０の垂直面１１２に近接する大きさを有し、このようなスペーサー部材１３０は幅が０．２〜２．５ｍｍに形成することが一番好ましい。
エッジリング部材１２０の内側部１２２の底面に具備されるスペーサー部材１３０はその厚さがエッジリング部材１２０の外側部１２１と内側部１２２の段差だけの高さを有するように形成され、静電チャック１１０でリング安置部１１１の水平面１１３に安着する平板の構成である。
スペーサー部材１３０は内側の終端部、即ち、内周面が静電チャック１１０の垂直面１１２に近接する大きさを有し、このようなスペーサー部材１３０は幅が０．２〜２．５ｍｍに形成することが一番好ましい。
（第２実施例）
図４と図５は本発明による第２実施例を示し、以後の実施例で前述の実施例と同一な構成は同一符号を付す。
ウェハＷが安着する静電チャック１１０の外周縁上端部は内側へ所定の深さを有するように下がらせることにより、上部面がウェハＷの直径よりも小さく形成される。このとき、内側へ下がらせた静電チャック１１０の段差のあるリング安置部１１１には通常静電チャック１１０のエッジ部が食刻されないようにするためのエッジリングが具備され、このような構成は従来の食刻装置とほとんど類似である。
図４と図５は本発明による第２実施例を示し、以後の実施例で前述の実施例と同一な構成は同一符号を付す。
ウェハＷが安着する静電チャック１１０の外周縁上端部は内側へ所定の深さを有するように下がらせることにより、上部面がウェハＷの直径よりも小さく形成される。このとき、内側へ下がらせた静電チャック１１０の段差のあるリング安置部１１１には通常静電チャック１１０のエッジ部が食刻されないようにするためのエッジリングが具備され、このような構成は従来の食刻装置とほとんど類似である。
そして、静電チャック１１０の外周縁上端部に形成したリング安置部１１１にはエッジリング部材１２０及びスペーサー部材１３０からなるエッジリングが安置され、その構成は前述の第１実施例と同一である。
即ち、エッジリング部材１２０は互いにその厚さを異にするリング形状の外側部１２１と内側部１２２が一体に連結された構成であり、スペーサー部材１３０はエッジリング部材１２０の内側部１２２の底面を支持しながら、エッジリング部材１２０が恒常的に一定な高さを維持できるようにする。
即ち、エッジリング部材１２０は互いにその厚さを異にするリング形状の外側部１２１と内側部１２２が一体に連結された構成であり、スペーサー部材１３０はエッジリング部材１２０の内側部１２２の底面を支持しながら、エッジリング部材１２０が恒常的に一定な高さを維持できるようにする。
エッジリング部材１２０の外側部１２１は静電チャック１１０の外周縁上端部に形成したリング安置部１１１の垂直面１１２の高さよりもその厚さを厚く形成し、内径をリング安置部１１１の外径と同一、またはそれよりも大きく形成する。エッジリング部材１２０の内側部１２２は外側部１２１の内周面から内側へリング安置部１１１の垂直面１１２に近接するように突出させた構成であり、内側部１２２の上端部と下端部は外側部１２１の内周面上端部と下端部から同一な高さを有して下向及び上向の段差があるようにする。これにより、エッジリング部材１２０の外側部１２１上端部と内側部１２２上端部との間の高さは外側部１２１下端部と内側部１２２下端部との間の高さと同一である。
一方、外側部１２１の底面から内側部１２２の上部面に至る高さはリング安置部１１１の垂直面１１２と同一な高さにし、内側部１２２の内周面は静電チャック１１０の垂直面１１２と殆ど接触するように近接する程度の直径で形成する。
エッジリング部材１２０で外側部１２１の幅は８．０〜１４．０ｍｍに形成し、内側部１２２の幅は０．５〜２．５ｍｍに形成することが好ましい。
エッジリング部材１２０で外側部１２１の幅は８．０〜１４．０ｍｍに形成し、内側部１２２の幅は０．５〜２．５ｍｍに形成することが好ましい。
そして、エッジリング部材１２０の内側部１２２は上部面と底面が鏡面加工され、外側部１２１の上部面と底面はラッピング加工により粗く加工される。
スペーサー部材１３０はエッジリング部材１２０の外側部１２１と内側部１２２の段差だけの高さをその厚さとして形成され、静電チャック１１０でリング安置部１１１の水平面に安着する平板の構成であり、スペーサー部材１３０は内側の終端部、即ち、内周面が静電チャック１１０の垂直面１１２に近接する大きさになるようにし、このようなスペーサー部材１３０はその幅を０．２〜２．５ｍｍに形成することが好ましい。
スペーサー部材１３０はエッジリング部材１２０の外側部１２１と内側部１２２の段差だけの高さをその厚さとして形成され、静電チャック１１０でリング安置部１１１の水平面に安着する平板の構成であり、スペーサー部材１３０は内側の終端部、即ち、内周面が静電チャック１１０の垂直面１１２に近接する大きさになるようにし、このようなスペーサー部材１３０はその幅を０．２〜２．５ｍｍに形成することが好ましい。
このように静電チャック１１０のリング安置部にエッジリング部材１２０及びスペーサー部材１３０を備えた構成は第１実施例の構成と同一であるが、本実施例はこのようなエッジリングとともにウェハＷの上方、特にプラズマ形成部位よりも上方のプロセスチャンバー１００の外壁に、リング形状の鉄芯にコイルを巻いた電磁石部材２００が備えられることをその特徴とする。
この電磁石部材２００は上述のようにプロセスチャンバー１００の外周面にそってカバーする構成であり、リング形状の鉄芯に外周面にそって電磁石コイル２１０を多数巻いた形状であり、この電磁石部材２００はプロセスチャンバー１００のプラズマ形成高さよりも上側に位置する外壁に固定設置される。
このような電磁石部材２００に電源を印加して図面の矢印方向に電流が流れるようにすると、ファラデー原理により電界は下向の方向性を有するため、ウェハＷの上方に形成されるプラズマイオンの衝突速度を一層増加させる。
このとき、プラズマイオンが加速されるため、中心部だけでなくウェハＷのエッジ部位でも食刻特性が向上する。
言い換えれば、エッジリング部材１２０によってプラズマの形成範囲を一層拡張させながら、前記プラズマに電界をかけてウェハ方向にプラズマを加速させることにより、特にウェハＷのエッジ部位での垂直且つ十分な深さの食刻が可能になる。
このとき、プラズマイオンが加速されるため、中心部だけでなくウェハＷのエッジ部位でも食刻特性が向上する。
言い換えれば、エッジリング部材１２０によってプラズマの形成範囲を一層拡張させながら、前記プラズマに電界をかけてウェハ方向にプラズマを加速させることにより、特にウェハＷのエッジ部位での垂直且つ十分な深さの食刻が可能になる。
（第３実施例）
図６と図７は本発明の第３実施例の構成を示す。本実施例では、ウェハＷが安着する静電チャック１１０の外周縁上端部は内側へ所定深さを有するように下がらせることにより、上部面がウェハＷの直径よりも小さく形成され、内側へ下がらせた静電チャック１１０の段差のあるリング安置部１１１にはエッジリングが具備され、リング安置部１１１にはエッジリング部材１２０及びスペーサー部材１３０からなるエッジリングが安置される。この構成は、前述の第１実施例及び第２実施例と同一である。
図６と図７は本発明の第３実施例の構成を示す。本実施例では、ウェハＷが安着する静電チャック１１０の外周縁上端部は内側へ所定深さを有するように下がらせることにより、上部面がウェハＷの直径よりも小さく形成され、内側へ下がらせた静電チャック１１０の段差のあるリング安置部１１１にはエッジリングが具備され、リング安置部１１１にはエッジリング部材１２０及びスペーサー部材１３０からなるエッジリングが安置される。この構成は、前述の第１実施例及び第２実施例と同一である。
エッジリング部材１２０は互いにその厚さを異にするリング形状の外側部１２１と内側部１２２が一体に連結された構成であり、エッジリング部材１２０の外側部１２１は静電チャック１１０の外周縁上端部に形成したリング安置部１１１の垂直面１１２高さよりもその厚さを厚く形成し、内径をリング安置部１１１の外径と同一、またはそれよりも大きく形成した形状である。エッジリング部材１２０の内側部１２２は外側部１２１の内周面から内側へリング安置部１１１の垂直面１１２に近接するように突出させた構成であり、内側部１２２の上端部と下端部は外側部１２１の内周面の上端部と下端部から同じ高さを有して下向及び上向の段差があるように形成される。これにより、エッジリング部材１２０の外側部１２１の上端部と内側部１２２の上端部との間の高さは外側部１２１の下端部と内側部１２２の下端部との間の高さと同一である。
一方、外側部１２１の底面から内側部１２２の上部面に至る高さはリング安置部１１１の垂直面１１２と同一な高さにし、内側部１２２の内周面は静電チャック１１０の垂直面１１２と殆ど接触するように近接する程度の直径で形成する。
エッジリング部材１２０において外側部１２１の幅は８．０〜１４．０ｍｍに形成し、内側部１２２の幅は０．５〜２．５ｍｍに形成することが好ましい。
エッジリング部材１２０において外側部１２１の幅は８．０〜１４．０ｍｍに形成し、内側部１２２の幅は０．５〜２．５ｍｍに形成することが好ましい。
そして、エッジリング部材１２０の内側部１２２は上部面と底面が鏡面加工され、外側部１２１の上部面と底面はラッピング加工により粗く加工される。
スペーサー部材１３０はエッジリング部材１２０の内側部１２２の底面を支持しながら、エッジリング部材１２０が恒常的に一定な高さを維持できるように具備される。
スペーサー部材１３０はエッジリング部材１２０の内側部１２２の底面を支持しながら、エッジリング部材１２０が恒常的に一定な高さを維持できるように具備される。
スペーサー部材１３０はその厚さがエッジリング部材１２０の外側部１２１と内側部１２２の段差だけの高さを有するように形成され、静電チャック１１０でリング安置部１１１の水平面に安着する平板の構成であり、内側の終端部、即ち、内周面が静電チャック１１０の垂直面１１２に近接する大きさを有し、幅は０．２〜２．５ｍｍに形成することが好ましい。
本実施例では、プロセスチャンバー１００のプラズマ形成部位よりも上方の外壁にそって複数のマグネット部材３００が具備される。
このとき、マグネット部材３００にはＮ、Ｓ極が互いに対応して形成されるため、プロセスチャンバー１００の外壁にそって同一な順序に配列され、平面的にみたときに左側にはＮ極が、右側にはＳ極がそれぞれ位置する。
このとき、マグネット部材３００にはＮ、Ｓ極が互いに対応して形成されるため、プロセスチャンバー１００の外壁にそって同一な順序に配列され、平面的にみたときに左側にはＮ極が、右側にはＳ極がそれぞれ位置する。
このようにＮ極とＳ極を外壁にそって形成すると、Ｎ極とＳ極との間で発生する磁界により下向の方向性を有する磁力が形成されるため、この磁力をプラズマにかけるようにする。
このようにマグネット部材３００が具備されると、前述の第２実施例のようにファラデー原理によりプラズマイオンをウェハＷに向けて加速させることができる。
このようにマグネット部材３００が具備されると、前述の第２実施例のようにファラデー原理によりプラズマイオンをウェハＷに向けて加速させることができる。
このとき、プロセスチャンバー１００の外壁に隣接する部分に形成される磁界はプロセスチャンバー１００の中心部に形成される磁界に比べて大きいため、ウェハＷのエッジ部位でのプラズマの直進性を高めることができる。
従って、エッジリング部材１２０によってプラズマの形成範囲を一層拡張させながら、このプラズマに磁界をかけると、プラズマイオンがウェハＷ側に加速され、特にウェハＷのエッジ部位での垂直且つ十分な深さの食刻を可能にする。
従って、エッジリング部材１２０によってプラズマの形成範囲を一層拡張させながら、このプラズマに磁界をかけると、プラズマイオンがウェハＷ側に加速され、特にウェハＷのエッジ部位での垂直且つ十分な深さの食刻を可能にする。
一方、プロセスチャンバー１００の外壁に具備されるマグネット部材３００は自体に磁界が形成されるが、隣接するマグネット部材３００とも磁界を形成することができる。しかし、隣接のマグネット部材３００と形成する磁界は自体に形成する磁界とは正反対の方向性を有す。従って、マグネット部材３００同士は、マグネット部材３００間の磁界形成がマグネット部材３００自体に形成される磁界に影響を与えないように十分な距離で離隔されることが好ましい。
（第４実施例）
図８と図９は本発明による第４実施例を示す。本実施例では、ウェハＷが安着する静電チャック１１０の外周縁上端部は内側へ所定の深さを有するように下がらせることにより、上部面がウェハＷの直径よりも小さく形成され、内側へ下がらせた静電チャック１１０の段差のあるリング安置部１１１にはエッジリングが具備され、リング安置部１１１にはエッジリング部材１２０及びスペーサー部材１３０からなるエッジリングが安置される。
図８と図９は本発明による第４実施例を示す。本実施例では、ウェハＷが安着する静電チャック１１０の外周縁上端部は内側へ所定の深さを有するように下がらせることにより、上部面がウェハＷの直径よりも小さく形成され、内側へ下がらせた静電チャック１１０の段差のあるリング安置部１１１にはエッジリングが具備され、リング安置部１１１にはエッジリング部材１２０及びスペーサー部材１３０からなるエッジリングが安置される。
エッジリング部材１２０は互いにその厚さを異にするリング形状の外側部１２１と内側部１２２が一体に連結された構成であり、エッジリング部材１２０の外側部１２１は静電チャック１１０の外周縁上端部に形成したリング安置部１１１の垂直面１１２の高さよりもその厚さを厚く形成し、内径をリング安置部１１１の外径と同一、またはそれよりも大きく形成した形状である。エッジリング部材１２０の内側部１２２は外側部１２１の内周面から内側へリング安置部１１１の垂直面１１２に近接するように突出させた構成であり、内側部１２２の上端部と下端部は外側部１２１の内周面上端部と下端部からそれぞれ同一な高さで下向及び上向の段差を有する。これにより、エッジリング部材１２０の外側部１２１の上端部と内側部１２２の上端部との間の高さは外側部１２１の下端部と内側部１２２の下端部との間の高さと同一である。
一方、外側部１２１の底面から内側部１２２の上部面に至る高さはリング安置部１１１の垂直面１２２と同一な高さであり、内側部１２２の内周面は静電チャック１１０の垂直面１１２とほとんど接触するように近接する直径で形成する。
エッジリング部材１２０で外側部１２１の幅は８．０〜１４．０ｍｍに形成し、内側部１２２の幅は０．５〜２．５ｍｍに形成することが好ましい。
エッジリング部材１２０で外側部１２１の幅は８．０〜１４．０ｍｍに形成し、内側部１２２の幅は０．５〜２．５ｍｍに形成することが好ましい。
そして、エッジリング部材１２０の内側部１２２は上部面と底面が鏡面加工され、外側部１２１の上部面と底面はラッピング加工により粗く加工される。
スペーサー部材１３０はエッジリング部材１２０の内側部１２２底面を支持しながら、エッジリング部材１２０が恒常的に一定した高さを維持できるように具備される。
スペーサー部材１３０はエッジリング部材１２０の内側部１２２底面を支持しながら、エッジリング部材１２０が恒常的に一定した高さを維持できるように具備される。
スペーサー部材１３０はその厚さがエッジリング部材１２０の外側部１２１と内側部１２２の段差だけの高さを有するように形成され、静電チャック１１０でリング安置部１１１の水平面に安着する平板の構成であり、内側の終端部、即ち、内周面が静電チャック１１０の垂直面１１２に近接する大きさを有し、その幅は０．２〜２．５ｍｍに形成することが好ましい。
このような構成は上述の実施例のエッジリング構成と同一である。
但し、本実施例ではプロセスチャンバー１００の外壁にプラズマの形成部位を基準に長方形の電磁石部材４００が複数具備されることをその特徴とする。
本実施例での電磁石部材４００は長方形のリング形状の鉄芯に電磁石コイルを巻いた形状であり、このような電磁石部材４００は中間ほどの高さの部分がプロセスチャンバー１００のプラズマが形成される部位に位置するようにプロセスチャンバー１００の外壁にそって具備される。
但し、本実施例ではプロセスチャンバー１００の外壁にプラズマの形成部位を基準に長方形の電磁石部材４００が複数具備されることをその特徴とする。
本実施例での電磁石部材４００は長方形のリング形状の鉄芯に電磁石コイルを巻いた形状であり、このような電磁石部材４００は中間ほどの高さの部分がプロセスチャンバー１００のプラズマが形成される部位に位置するようにプロセスチャンバー１００の外壁にそって具備される。
長方形の電磁石部材４００に電源を印加すると、電磁石部材４００を通じてプラズマの外側部に電界がかけられ、プラズマイオンがウェハＷ方向に加速される。
これにより、ウェハＷのエッジ部でプラズマイオンが加速されてウェハＷに衝突すると、パターンの垂直特性がよくなるだけでなく、十分な深さを有するパターンを形成することができる。
これにより、ウェハＷのエッジ部でプラズマイオンが加速されてウェハＷに衝突すると、パターンの垂直特性がよくなるだけでなく、十分な深さを有するパターンを形成することができる。
このような実施例から分かるように、本発明では簡単なエッジリングの構造改善を通して、ウェハの上部に形成されるプラズマの形成範囲を一層拡張させてウェハのエッジ部位でのプラズマ衝突角度が垂直に近い特性を有するようにさせることにより、パターンの垂直特性が改善され、また、少なくともウェハエッジ部位でのプラズマ衝突速度を加速させることにより、優れた垂直特性を有するとともに必要とされる深さまで十分に食刻を行うことができ、開口部の形成が不完全という誤謬の発生を未然に防止することができる。
一方、上述の説明で多くの事項を具体的に記載したが、それらは発明の範囲を限定するものでなく、好ましい実施例の例示として解釈されるべきである。
従って、本発明の範囲は説明された実施例により定められるものでなく、特許請求範囲に記載された技術的思想により定められるべきである。
従って、本発明の範囲は説明された実施例により定められるものでなく、特許請求範囲に記載された技術的思想により定められるべきである。
１００ プロセスチャンバー、１１０ 静電チャック、１１１ リング安置部、１１２ 垂直面、１１３ 水平面、１２０ エッジリング部材、１２１ 外側部、１２２ 内側部、１３０ スペーサー部材、２００、４００ 電磁石部材、３００ マグネット部材、Ｗ ウェハ
Claims (19)
- プロセスチャンバーの内部でウェハが安着するように設置される静電チャックの外周縁上端部を内側へ下がらせることにより段差を有するように形成されたリング安置部に、前記静電チャックのエッジ部食刻を防止するためのエッジリングを備える半導体食刻装置において、
前記静電チャックのリング安置部の垂直面高さよりも厚く形成された外側部と、該外側部の内周面から内側へ前記リング安置部の垂直面に近接するように突出し、上端部及び下端部が前記外側部の内周面の上端部及び下端部から同一な高さで下向及び上向の段差を有するように形成されている内側部とからなるエッジリング部材と、
前記静電チャックのリング安置部の水平面に安着して前記エッジリング部材の内側部の底面を支持し、前記外側部及び前記内側部の各段差に対応する厚さを有するリング形状のスペーサー部材と、
を備えることを特徴とする半導体食刻装置。 - 前記エッジリング部材は、前記外側部の底面から前記内側部の上部面に至る高さが前記リング安置部の垂直面の高さと同一であることを特徴とする請求項１に記載の半導体食刻装置。
- 前記エッジリング部材の内側部は、内周面が前記静電チャックのリング安置部側垂直面とほぼ接触するように近接する程度の直径を有するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体食刻装置。
- 前記スペーサー部材は、内周面が前記静電チャックのリング安置部側垂直面に近接することを特徴とする請求項１に記載の半導体食刻装置。
- プロセスチャンバーの内部でウェハが安着するように設置される静電チャックの外周縁上端部を内側へ下がらせることにより段差を有するように形成されたリング安置部に、前記静電チャックのエッジ部食刻を防止するためのエッジリングを備える半導体食刻装置において、
前記静電チャックのリング安置部の垂直面高さよりも厚く形成された外側部と、該外側部の内周面から内側へ前記リング安置部の垂直面に近接するように突出し、上端部及び下端部が前記外側部の内周面の上端部及び下端部から同一な高さで下向及び上向の段差を有するように形成されている内側部とが一体に形成されるエッジリング部材と、
前記静電チャックのリング安置部の水平面に安着して前記エッジリング部材の内側部の底面を支持し、前記外側部及び前記内側部の各段差に対応する厚さを有するリング形状のスペーサー部材と、
プラズマ形成領域よりも上方で前記プロセスチャンバーの外壁にそって設けられ、円筒形状の鉄芯にコイルが巻かれ、前記ウェハの上方で形成されるプラズマに電磁気力を加える電磁石部材と、
を備えることを特徴とする半導体食刻装置。 - 前記エッジリング部材は、前記外側部の底面から前記内側部の上部面に至る高さが前記リング安置部の垂直面の高さと同一であることを特徴とする請求項５に記載の半導体食刻装置。
- 前記エッジリング部材は、前記内側部の内周面が前記静電チャックのリング安置部側垂直面とほぼ接触するように近接する程度の直径を有するように形成されることを特徴とする請求項５に記載の半導体食刻装置。
- 前記スペーサー部材は、内周面が前記静電チャックのリング安置部側垂直面に近接することを特徴とする請求項５に記載の半導体食刻装置。
- 前記電磁石部材には電界が下向の方向性を有するように電流が流されることを特徴とする請求項５に記載の半導体食刻装置。
- プロセスチャンバーの内部でウェハが安着するように設置される静電チャックの外周縁上端部を内側へ下がらせることにより段差を有するように形成されたリング安置部に、前記静電チャックのエッジ部食刻を防止するためのエッジリングを備える半導体食刻装置において、
前記静電チャックのリング安置部の垂直面高さよりも厚く形成される外側部と、該外側部の内周面から内側へ前記内周面の上端部及び下端部から同一な高さで下向及び上向の段差を有するように形成される内側部とが一体に形成されるエッジリング部材と、
前記静電チャックのリング安置部の水平面に安着して前記エッジリング部材の内側部の底面を支持し、前記外側部及び前記内側部の各段差に対応する厚さを有するリング形状のスペーサー部材と、
プラズマ形成領域よりも上方で前記プロセスチャンバーの外壁にそって配列され、同一な極性が同一な方向を有するように複数配列され、前記ウェハの上方で形成されるプラズマに磁気力を加えるマグネット部材と、
を備えることを特徴とする半導体食刻装置。 - 前記エッジリング部材は、前記外側部の底面から前記内側部の上部面に至る高さが前記リング安置部の垂直面の高さと同一になるように形成されることを特徴とする請求項１０に記載の半導体食刻装置。
- 前記エッジリング部材は、前記内側部の内周面が前記静電チャックのリング安置部側垂直面とほぼ接触するように近接する程度の直径を有するように形成されることを特徴とする請求項１０に記載の半導体食刻装置。
- 前記スペーサー部材は、内周面が前記静電チャックのリング安置部側垂直面に近接することを特徴とする請求項１０に記載の半導体食刻装置。
- 前記マグネット部材は、平面的にみたときに左側にＮ極が位置し、右側にＳ極が位置し、磁界が下向の方向性を有することを特徴とする請求項１０に記載の半導体食刻装置。
- プロセスチャンバーの内部でウェハが安着するように設置される静電チャックの外周縁上端部を内側へ下がらせることにより段差を有するように形成されたリング安置部に、前記静電チャックのエッジ部食刻を防止するためのエッジリングを備える半導体食刻装置において、
前記静電チャックのリング安置部の垂直面高さよりも厚く形成される外側部と、該外側部の内周面から内側へ前記リング安置部の垂直面に近接するように突出し、上端部及び下端部が前記外側部の内周面の上端部及び下端部から同一な高さで下向及び上向の段差を有するように形成された内側部とが一体に形成されるエッジリング部材と、
前記静電チャックのリング安置部の水平面に安着して前記エッジリング部材の内側部の底面を支持し、前記外側部及び前記内側部の各段差に対応する厚さを有するリング形状のスペーサー部材と、
長方形のリング状鉄芯に電磁石コイルが巻かれ、前記プロセスチャンバー内のプラズマ形成領域に中間部が位置し、前記プロセスチャンバーの外壁に沿って複数具備されてプラズマに電磁気力を加える電磁石部材と、
を備えることを特徴とする半導体食刻装置。 - 前記エッジリング部材は、前記外側部の底面から前記内側部の上部面に至る高さが前記リング安置部の垂直面の高さと同一になるように形成されることを特徴とする請求項１５に記載の半導体食刻装置。
- 前記エッジリング部材は、前記内側部の内周面が前記静電チャックのリング安置部側垂直面とほぼ接触するように近接する程度の直径を有するように形成されることを特徴とする請求項１５に記載の半導体食刻装置。
- 前記スペーサー部材は、内周面が前記静電チャックのリング安置部側垂直面に近接することを特徴とする請求項１５に記載の半導体食刻装置。
- 前記電磁石部材には電界が下向の方向性を有するように電流が流されることを特徴とする請求項１５に記載の半導体食刻装置。
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