JP2010166006A - フォーカスリングの加熱方法、プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びコンピュータ記憶媒体 - Google Patents

フォーカスリングの加熱方法、プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びコンピュータ記憶媒体 Download PDF

Info

Publication number
JP2010166006A
JP2010166006A JP2009009321A JP2009009321A JP2010166006A JP 2010166006 A JP2010166006 A JP 2010166006A JP 2009009321 A JP2009009321 A JP 2009009321A JP 2009009321 A JP2009009321 A JP 2009009321A JP 2010166006 A JP2010166006 A JP 2010166006A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency power
focus ring
plasma etching
lower electrode
processing chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009009321A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5203986B2 (ja
Inventor
Hiroshi Tsujimoto
宏 辻本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2009009321A priority Critical patent/JP5203986B2/ja
Priority to US12/685,151 priority patent/US8328981B2/en
Publication of JP2010166006A publication Critical patent/JP2010166006A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5203986B2 publication Critical patent/JP5203986B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32522—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H01J37/32642—Focus rings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Abstract

【課題】ダミー基板を必要とすることなく、かつ、従来に比べて真空チャンバ内の部材の消耗を抑制することのできるフォーカスリングの加熱方法、プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びコンピュータ記憶媒体を提供する。
【解決手段】 真空処理チャンバと、真空処理チャンバ内に設けられ、基板を載置するための載置台を兼ねた下部電極と、下部電極と対向するように設けられた上部電極と、真空処理チャンバ内に処理ガスを供給するためのガス供給機構と、下部電極に高周波電力を供給して処理ガスのプラズマを発生させるための高周波電力供給機構と、下部電極上に、基板の周囲を囲むように設けられたフォーカスリングとを具備したプラズマエッチング装置において、真空処理チャンバ内にプラズマが発生しない条件で、高周波電力供給機構から下部電極に高周波電力を供給してフォーカスリングを加熱する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板等の基板を、プラズマを用いてエッチングするプラズマエッチング装置に設けられたフォーカスリングを加熱するためのフォーカスリングの加熱方法、プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びコンピュータ記憶媒体に関する。
従来から、半導体装置の製造工程等においては、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板等の基板を、プラズマを用いてエッチングするプラズマエッチング装置が使用されている。
上記のようなプラズマエッチング装置としては、例えば、真空処理チャンバ内に、基板が載置される載置台を兼ねた下部電極と、この下部電極と対向するように配置された上部電極とが配置され、下部電極に高周波電力を供給して処理ガスのプラズマを発生させる構成のものが知られている。また、このような構成のプラズマエッチング装置において、基板の処理の面内均一性を向上させるため、下部電極の上に、基板の周囲を囲むようにフォーカスリングを設けた構成とすることも知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−２０８３０２号公報
上記のプラズマエッチング装置では、複数の基板を連続的にプラズマエッチングする際、最初は常温であったフォーカスリングの温度が、プラズマに曝されることによって、次第に上昇する。このため、何等かの対策を講じないと、最初にプラズマエッチングを行う1枚目の基板の処理状態と、2枚目以降の基板の処理状態が異なることになる。このような事態が生じることを防止するため、従来は、基板の処理を開始する前に、下部電極上にダミー基板を載置した状態で、真空処理チャンバ内にプラズマを発生させ、このプラズマによってフォーカスリングを加熱することが行われている。
なお、ダミー基板を載置しない状態で真空処理チャンバ内にプラズマを発生させると、基板を静電吸着するために下部電極上に設けられた静電チャックの表面がプラズマによるダメージを受けるため、上記のように、下部電極上にダミー基板を載置した状態で、真空処理チャンバ内にプラズマを発生させている。
しかしながら、上記のように真空チャンバ内にプラズマを発生させてフォーカスリングを加熱すると、フォーカスリングを含めた真空処理チャンバ内の部材が消耗するという問題がある。また、このようにしてフォーカスリングを加熱すると、ダミー基板の使用回数等の管理が必要になるとともに、ダミー基板を収容するための収容部（スロット）が必要になるという問題もある。
本発明は、上記従来の事情に対処してなされたもので、ダミー基板を必要とすることなく、かつ、従来に比べて真空チャンバ内の部材の消耗を抑制することのできるフォーカスリングの加熱方法、プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びコンピュータ記憶媒体を提供しようとするものである。
請求項１記載のフォーカスリングの加熱方法は、真空処理チャンバと、前記真空処理チャンバ内に設けられ、基板を載置するための載置台を兼ねた下部電極と、前記下部電極と対向するように設けられた上部電極と、前記真空処理チャンバ内に処理ガスを供給するためのガス供給機構と、前記下部電極に高周波電力を供給するための高周波電力供給機構と、前記下部電極上に、前記基板の周囲を囲むように設けられたフォーカスリングとを具備したプラズマエッチング装置の前記フォーカスリングを加熱する方法であって、前記真空処理チャンバ内にプラズマが発生しない条件で、前記高周波電力供給機構から前記下部電極に高周波電力を供給して前記フォーカスリングを加熱することを特徴とする。
請求項２記載のフォーカスリングの加熱方法は、請求項1記載のフォーカスリングの加熱方法であって、前記真空処理チャンバ内の圧力を４Ｐａ以下とした状態で、前記高周波電力供給機構から前記下部電極に高周波電力を供給して前記フォーカスリングを加熱することを特徴とする。
請求項３記載のフォーカスリングの加熱方法は、請求項１又は２記載のフォーカスリングの加熱方法であって、前記下部電極に前記基板が載置されていない状態で、前記高周波電力供給機構から前記下部電極に高周波電力を供給して前記フォーカスリングを加熱することを特徴とする。
請求項４記載のプラズマエッチング方法は、真空処理チャンバと、前記真空処理チャンバ内に設けられ、基板を載置するための載置台を兼ねた下部電極と、前記下部電極と対向するように設けられた上部電極と、前記真空処理チャンバ内に処理ガスを供給するためのガス供給機構と、前記下部電極に高周波電力を供給するための高周波電力供給機構と、前記下部電極上に、前記基板の周囲を囲むように設けられたフォーカスリングとを具備したプラズマエッチング装置を用いて前記基板のプラズマエッチングを行うプラズマエッチング方法であって、前記真空処理チャンバ内にプラズマが発生しない条件で、前記高周波電力供給機構から前記下部電極に高周波電力を供給して前記フォーカスリングを加熱した後、前記真空処理チャンバ内にプラズマを発生させ、当該プラズマによって前記基板をプラズマエッチングすることを特徴とする。
請求項５記載のプラズマエッチング方法は、請求項４記載のプラズマエッチング方法であって、前記真空処理チャンバ内の圧力を４Ｐａ以下とした状態で、前記高周波電力供給機構から前記下部電極に高周波電力を供給して前記フォーカスリングを加熱することを特徴とする。
請求項６記載のプラズマエッチング方法は、請求項４又は５記載のプラズマエッチング方法であって、前記下部電極に前記基板が載置されていない状態で、前記高周波電力供給機構から前記下部電極に高周波電力を供給して前記フォーカスリングを加熱することを特徴とする。
請求項７記載のプラズマエッチング装置は、真空処理チャンバと、前記真空処理チャンバ内に設けられ、基板を載置するための載置台を兼ねた下部電極と、前記下部電極と対向するように設けられた上部電極と、前記真空処理チャンバ内に処理ガスを供給するためのガス供給機構と、前記下部電極に高周波電力を供給するための高周波電力供給機構と、前記下部電極上に、前記基板の周囲を囲むように設けられたフォーカスリングと、を具備したプラズマエッチング装置であって、前記真空処理チャンバ内にプラズマが発生しない条件で、前記高周波電力供給機構から前記下部電極に高周波電力を供給して前記フォーカスリングを加熱した後、前記真空処理チャンバ内にプラズマを発生させ、当該プラズマによって前記基板をプラズマエッチングするよう構成されたことを特徴とする。
請求項８記載のプラズマエッチング装置は、請求項７記載のプラズマエッチング装置であって、前記真空処理チャンバ内の圧力を４Ｐａ以下とした状態で、前記高周波電力供給機構から前記下部電極に高周波電力を供給して前記フォーカスリングを加熱することを特徴とする。
請求項９記載のプラズマエッチング装置は、請求項７又は８記載のプラズマエッチング装置であって、前記下部電極に前記基板が載置されていない状態で、前記高周波電力供給機構から前記下部電極に高周波電力を供給して前記フォーカスリングを加熱することを特徴とする。
請求項１０記載のコンピュータ記憶媒体は、コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に請求項４から請求項６いずれか１項記載のプラズマエッチング方法が行われるようにプラズマエッチング装置を制御することを特徴とする。
本発明によれば、ダミー基板を必要とすることなく、かつ、従来に比べて真空チャンバ内の部材の消耗を抑制することのできるフォーカスリングの加熱方法、プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びコンピュータ記憶媒体を提供することができる。
本発明の一実施形態に係るプラズマエッチング装置の構成を示す図。 図１のプラズマエッチング装置の要部構成を拡大して示す図。 プラズマの非着火及び着火の条件を確認した結果を説明するための図。 実施形態における高周波印加時間とフォーカスリング温度の関係を調べた結果を示す図。 本発明のプラズマ処理方法の一実施形態の工程を示すフローチャート。
以下、本発明の詳細を、図面を参照して実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るプラズマエッチング装置の構成を示すものである。まず、図１を参照してプラズマエッチング装置の構成について説明する。
プラズマエッチング装置１は、電極板が上下平行に対向し、プラズマ形成用電源が接続された容量結合型平行平板エッチング装置として構成されている。
プラズマエッチング装置１は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等からなり円筒形状に成形された真空処理チャンバ２を有しており、この真空処理チャンバ２は接地されている。真空処理チャンバ２内の底部にはセラミックなどの絶縁板３を介して、被処理基板、例えば半導体ウエハＷを載置するための略円柱状のサセプタ支持台４が設けられている。さらに、このサセプタ支持台４の上には、下部電極を構成するサセプタ（載置台）５が設けられている。このサセプタ５には、ハイパスフィルター（ＨＰＦ）６が接続されている。
サセプタ支持台４の内部には、冷媒室７が設けられており、この冷媒室７には、冷媒が冷媒導入管８を介して導入されて循環し冷媒排出管９から排出される。そして、その冷熱がサセプタ５を介して半導体ウエハＷに対して伝熱され、これにより半導体ウエハＷが所望の温度に制御される。
サセプタ５は、その上側中央部が凸状の円板状に成形され、その上に半導体ウエハＷと略同形の静電チャック１１が設けられている。静電チャック１１は、絶縁材の間に電極１２を配置して構成されている。そして、電極１２に接続された直流電源１３から例えば１．５ｋＶの直流電圧が印加されることにより、例えばクーロン力によって半導体ウエハＷを静電吸着する。
絶縁板３、サセプタ支持台４、サセプタ５、静電チャック１１には、半導体ウエハＷの裏面に、伝熱媒体（例えばＨｅガス等）を供給するためのガス通路１４が形成されており、この伝熱媒体を介してサセプタ５の冷熱が半導体ウエハＷに伝達され半導体ウエハＷが所定の温度に維持されるようになっている。
サセプタ５の上端周縁部には、静電チャック１１上に載置された半導体ウエハＷを囲むように、環状のフォーカスリング１５が配置されている。このフォーカスリング１５は、例えば、シリコン等から構成されており、エッチングの面内均一性を向上させる作用を有する。
サセプタ５の上方には、このサセプタ５と平行に対向して上部電極２１が設けられている。この上部電極２１は、絶縁材２２を介して、真空処理チャンバ２の上部に支持されている。上部電極２１は、電極板２４と、この電極板２４を支持する導電性材料からなる電極支持体２５とによって構成されている。電極板２４は、例えば、導電体または半導体で構成され、多数の吐出孔２３を有する。この電極板２４は、サセプタ５との対向面を形成する。
上部電極２１における電極支持体２５の中央にはガス導入口２６が設けられ、このガス導入口２６には、ガス供給管２７が接続されている。さらにこのガス供給管２７には、バルブ２８、並びにマスフローコントローラ２９を介して、処理ガス供給源３０が接続されている。処理ガス供給源３０から、プラズマエッチング処理のための処理ガスが供給される。
真空処理チャンバ２の底部には排気管３１が接続されており、この排気管３１には排気装置３５が接続されている。排気装置３５はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、真空処理チャンバ２内を所定の減圧雰囲気、例えば１Ｐａ以下の所定の圧力まで真空引き可能なように構成されている。また、真空処理チャンバ２の側壁にはゲートバルブ３２が設けられており、このゲートバルブ３２を開いた状態で半導体ウエハＷが隣接するロードロック室（図示せず）との間で搬送されるようになっている。
上部電極２１には、第１の高周波電源４０が接続されており、その給電線には整合器４１が介挿されている。また、上部電極２１にはローパスフィルター（ＬＰＦ）４２が接続されている。この第１の高周波電源４０は、例えば、５０〜１５０ＭＨｚの範囲の周波数を有している。このように周波数の高い高周波電力を印加することにより、真空処理チャンバ２内に好ましい解離状態でかつ高密度のプラズマを形成することができる。
下部電極としてのサセプタ５には、第２の高周波電源５０が接続されており、その給電線には整合器５１が介挿されている。この第２の高周波電源５０は、第１の高周波電源４０より低い周波数の範囲を有しており、このような範囲の周波数の高周波電力を印加することにより、被処理基板である半導体ウエハＷに対してダメージを与えることなく適切なイオン作用を与えることができる。第２の高周波電源５０の周波数としては、２０ＭＨｚ以下の程度のものが用いられる（本実施形態では１３．５６ＭＨｚ）。
上記構成のプラズマエッチング装置１は、制御部６０によって、その動作が統括的に制御される。この制御部６０には、ＣＰＵを備えプラズマエッチング装置１の各部を制御するプロセスコントローラ６１と、ユーザインターフェース部６２と、記憶部６３とが設けられている。
ユーザインターフェース部６２は、工程管理者がプラズマエッチング装置１を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、プラズマエッチング装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。
記憶部６３には、プラズマエッチング装置１で実行される各種処理をプロセスコントローラ６１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、ユーザインターフェース部６２からの指示等にて任意のレシピを記憶部６３から呼び出してプロセスコントローラ６１に実行させることで、プロセスコントローラ６１の制御下で、プラズマエッチング装置１での所望の処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読取り可能なコンピュータ記憶媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用したり、或いは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。
上記構成のプラズマエッチング装置１によって、半導体ウエハＷのプラズマエッチングを行う場合、まず、半導体ウエハＷは、ゲートバルブ３２が開放された後、図示しないロードロック室から真空処理チャンバ２内へと搬入され、静電チャック１１上に載置される。そして、直流電源１３から直流電圧が印加されることによって、半導体ウエハＷが静電チャック１１上に静電吸着される。次いで、ゲートバルブ３２が閉じられ、排気装置３５によって、真空処理チャンバ２内が所定の真空度まで真空引きされる。
その後、バルブ２８が開放されて、処理ガス供給源３０から所定の処理ガスが、マスフローコントローラ２９によってその流量を調整されつつ、処理ガス供給管２７、ガス導入口２６を通って上部電極２１の中空部へと導入され、さらに電極板２４の吐出孔２３を通って、図１の矢印に示すように、半導体ウエハＷに対して均一に吐出される。
そして、真空処理チャンバ２内の圧力が、所定の圧力に維持される。その後、第１の高周波電源４０から所定の周波数の高周波電力が上部電極２１に印加される。これにより、上部電極２１と下部電極としてのサセプタ５との間に高周波電界が生じ、処理ガスが解離してプラズマ化する。
他方、第２の高周波電源５０から、上記の第１の高周波電源４０より低い周波数の高周波電力が下部電極であるサセプタ５に印加される。これにより、プラズマ中のイオンがサセプタ５側へ引き込まれ、イオンアシストによりエッチングの異方性が高められる。
そして、所定のプラズマエッチング処理が終了すると、高周波電力の供給及び処理ガスの供給が停止され、上記した手順とは逆の手順で、半導体ウエハＷが真空処理チャンバ２内から搬出される。
図２は、上記説明のプラズマエッチング装置１のサセプタ５及びフォーカスリング１５の部分を拡大して示すものである。図２に示すように、フォーカスリング１５は、下部電極を構成するサセプタ５上に、半導体ウエハＷの周囲を囲むように載置されている。なお、図２において、１５１，１５２は、サセプタ５及びフォーカスリング１５の周囲を囲むように配置されたクォーツ等からなる部材である。
上記構成のフォーカスリング１５は、半導体ウエハＷのプラズマエッチングを行う際に、真空処理チャンバ２内にプラズマを発生させると、このプラズマに曝される。このため、半導体ウエハＷのプラズマエッチングを行う場合、最初は常温であったフォーカスリング１５が、プラズマによって加熱され、次第に高温となる。
また、複数枚の半導体ウエハＷを連続的にプラズマエッチングする場合は、１枚目の半導体ウエハＷのプラズマエッチング処理を開始する前は、フォーカスリング１５の温度は常温であるが、１枚目の半導体ウエハＷのプラズマエッチング処理の開始によってフォーカスリング１５の加熱が開始され、その温度が次第に上昇する。
そして、１枚目の半導体ウエハＷのプラズマエッチング処理が終了し、１枚目の半導体ウエハＷが真空処理チャンバ２からアンロードされ、２枚目の半導体ウエハＷが真空処理チャンバ２内にロードされてプラズマエッチング処理が開始されるまでの間に、フォーカスリング１５はある程度冷却される。
この後、２枚目の半導体ウエハＷのプラズマエッチング処理の開始によって、再度フォーカスリング１５の加熱が開始される。このようなフォーカスリング１５の加熱及び冷却過程が数回繰り返されることによって、フォーカスリング１５の温度は、ある一定の範囲の温度となる。
上記のように、プラズマエッチング処理の開始に伴って、フォーカスリング１５の温度が変化するため、何等対策を講じなかった場合、特に、１枚目の半導体ウエハＷと、２枚目以降の半導体ウエハＷの処理状態が、フォーカスリング１５の温度の相違に起因して変化してしまう。
このため、従来においては、半導体ウエハＷの処理を開始する前に、ダミーウエハを真空処理チャンバ２内にロードし、サセプタ５の上にダミーウエハを載置した状態で、真空処理チャンバ２内にプラズマを発生させて、フォーカスリング１５等を加熱することが行われていた。なお、サセプタ５の上にダミーウエハを載置しない状態でプラズマを発生させると、サセプタ５の上に設けられた静電チャック１１の表面が、プラズマにより損傷されるため、ダミーウエハを用いている。
しかしながら、このようにしてフォーカスリング１５を加熱すると、フォーカスリング１５を含めた真空処理チャンバ２内の部材が、プラズマに曝されて消耗するという問題がある。また、このようにしてフォーカスリング１５を加熱すると、ダミーウエハが必要となるだけでなく、ダミーウエハの使用回数等の管理が必要になるとともに、ダミーウエハを収容するための収容部（スロット）が必要になるという問題もある。
そこで、本実施形態では、例えば、１枚目の半導体ウエハＷの処理を開始する前に、真空処理チャンバ２内にプラズマが発生しない条件で、第２の高周波電源５０から下部電極を構成するサセプタ５に高周波電力を供給して一定時間フォーカスリング１５を加熱する。そして、このようにしてフォーカスリング１５を加熱した後、半導体ウエハＷのプラズマエッチング処理を開始する。
上記のように、本実施形態では、プラズマが発生していない状態でフォーカスリング１５を加熱するので、ダミーウエハを用いる必要がない。また、フォーカスリング１５を加熱する際に、フォーカスリング１５を含めた真空処理チャンバ２内の部材が、プラズマに曝されて消耗することもない。なお、フォーカスリング１５の加熱は、サセプタ５上に半導体ウエハＷが載置された状態で行ってもよく、サセプタ５上に半導体ウエハＷが載置されていない状態で行ってもよい。
図３は、真空処理チャンバ２内にプラズマが発生しない（着火しない）条件を調べた結果を示すもので、目視による確認と、図３の下部に示すように分光器による確認によってプラズマが発生しているか否かを確認した。なお、プラズマが発生していない場合、分光器には測定光の波形が現れないが、図３の下部の右側端部に示すように、プラズマが発生している場合、分光器には測定光のスペクトルの波形が現れ、プラズマによる発光が確認できた。
図３に示すように、第２の高周波電源５０からサセプタ５に、周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波を、電力が２５０Ｗ、５００Ｗ、７５０Ｗ、１０００Ｗ、３８００Ｗとなるように印加して、プラズマが発生しない条件を確認した。また、真空処理チャンバ２内に、Ｏ２ガスを１００ｓｃｃｍ流した場合、Ａｒガスを１００ｓｃｃｍ流した場合、Ｎ２ガスを１００ｓｃｃｍ流した場合について、夫々確認を行い、これらの場合について、夫々真空処理チャンバ２内の圧力を、０Ｐａ（０ｍTorr）、１．３Ｐａ（１０ｍTorr）、4Ｐａ（３０ｍTorr）、６．７Ｐａ（５０ｍTorr）として確認を行った。なお、この際、第１の高周波電源４０からの高周波電力の供給は行っていない。
この結果、真空処理チャンバ２内の圧力が、4Ｐａ（３０ｍTorr）以下の場合は、各ガス種及び各電力値の場合について、プラズマは発生しなかった。一方、真空処理チャンバ２内の圧力を６．７Ｐａ（５０ｍTorr）とした場合、各ガス種及び各電力値の場合について、プラズマが発生した。したがって、真空処理チャンバ２内の圧力を、4Ｐａ（３０ｍTorr）以下とすることによって、プラズマが発生しない条件とすることができることが確認できた。すなわち、真空処理チャンバ２内の圧力を、一定の圧力以下の低圧にすれば、第２の高周波電源５０からサセプタ５に高周波電力を供給しても、プラズマが発生しない。
図４は、縦軸を温度、横軸を加熱時間として、上記のようにプラズマが発生しない条件で、第２の高周波電源５０からサセプタ５に、周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加してフォーカスリング１５を加熱した場合の、フォーカスリング１５の温度と加熱時間との関係を調査した結果を示している。なお、この調査では、真空処理チャンバ２内に、Ｏ２ガスを流量１００ｓｃｃｍで流し、真空処理チャンバ２内の圧力を１．３Ｐａ（１０ｍTorr）とし、高周波電力の値が５００Ｗの場合と、１０００Ｗの場合についてフォーカスリング１５の温度を測定した。
図４に示されるように、高周波電力が５００Ｗ、１０００Ｗのいずれの場合も、高周波電力の印加によって、フォーカスリング１５の温度が上昇していることを確認できた。また、加熱時の高周波電力の電力値を増加させることによって、フォーカスリング１５の温度上昇も早くなり、高周波電力が５００Ｗの場合、５分程度の加熱でフォーカスリング１５の温度が１１０℃程度となり、高周波電力が１０００Ｗの場合、５分程度の加熱でフォーカスリング１５の温度が１６０℃程度となった。この結果から、さらに、高周波電力の電力値を増加させることによって、より短時間でフォーカスリング１５の温度を所望温度にまで上昇させることができると推測される。
図５は、本実施形態におけるプラズマエッチング装置１によるプラズマエッチング処理の工程を示すフローチャートである。同図に示すように、プラズマエッチング装置１では、プラズマエッチング処理を開始する際に、まず、真空処理チャンバ２内の状態を、第２の高周波電源５０からサセプタ５に高周波電力を印加してもプラズマが発生しない条件、例えば、圧力を４Ｐａ以下とするように設定する（１０１）。
次に、上記のプラズマが発生しない条件を維持した状態で、第２の高周波電源５０からサセプタ５に高周波電力を印加してフォーカスリング１５の加熱を開始する（１０２）。
そして、フォーカスリング１５が所望の温度に到達するように、予め設定された所定時間第２の高周波電源５０からのサセプタ５への高周波電力の印加を継続し（１０３）、所定時間経過後にサセプタ５への通電を停止する（１０４）。
この後、真空処理チャンバ２内に半導体ウエハＷを搬入して半導体ウエハＷのプラズマエッチング処理を開始し（１０５）、所定枚数の半導体ウエハＷのプラズマエッチング処理を行った後（１０６）、プラズマエッチング処理を終了する。この際、予め半導体ウエハＷをサセプタ５に配置した状態で上記したフォーカスリング１５の加熱を行ってもよい。
なお、上記のプラズマエッチング装置１によるプラズマエッチング処理は、例えば、記憶部６３に収容された制御プログラムがプロセスコントローラ６１に読み込まれ、プロセスコントローラ６１がプラズマエッチング装置１の各部の動作を制御することによって実現される。
以上のようにして、プラズマエッチング処理を行えば、ダミーウエハ等を用いることなく、予めフォーカスリング１５を加熱しておくことができるので、従来に比べてプラズマエッチング処理の手順を簡素化することができる。また、プラズマを用いることなくフォーカスリング１５を加熱するので、フォーカスリング１５や真空処理チャンバ２内の他の部材のプラズマによる消耗も抑制することができる。そして、予めフォーカスリング１５が所望温度となっていることにより、各半導体ウエハＷに均一なプラズマエッチング処理を施すことができる。
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。例えば、プラズマエッチング装置は、図１に示した平行平板型の上下部高周波印加型に限らず、下部電極にのみ１又は２周波の高周波電力を印加するタイプのプラズマエッチング装置等を使用することができる。
１…プラズマエッチング装置、２……真空処理チャンバ、５……サセプタ、１５……フォーカスリング、Ｗ……半導体ウエハ。

Claims (10)

  1. 真空処理チャンバと、
    前記真空処理チャンバ内に設けられ、基板を載置するための載置台を兼ねた下部電極と、
    前記下部電極と対向するように設けられた上部電極と、
    前記真空処理チャンバ内に処理ガスを供給するためのガス供給機構と、
    前記下部電極に高周波電力を供給するための高周波電力供給機構と、
    前記下部電極上に、前記基板の周囲を囲むように設けられたフォーカスリングとを具備したプラズマエッチング装置の前記フォーカスリングを加熱する方法であって、
    前記真空処理チャンバ内にプラズマが発生しない条件で、前記高周波電力供給機構から前記下部電極に高周波電力を供給して前記フォーカスリングを加熱する
    ことを特徴とするフォーカスリングの加熱方法。
  2. 請求項１記載のフォーカスリングの加熱方法であって、
    前記真空処理チャンバ内の圧力を４Ｐａ以下とした状態で、前記高周波電力供給機構から前記下部電極に高周波電力を供給して前記フォーカスリングを加熱する
    ことを特徴とするフォーカスリングの加熱方法。
  3. 請求項１又は２記載のフォーカスリングの加熱方法であって、
    前記下部電極に前記基板が載置されていない状態で、前記高周波電力供給機構から前記下部電極に高周波電力を供給して前記フォーカスリングを加熱する
    ことを特徴とするフォーカスリングの加熱方法。
  4. 真空処理チャンバと、
    前記真空処理チャンバ内に設けられ、基板を載置するための載置台を兼ねた下部電極と、
    前記下部電極と対向するように設けられた上部電極と、
    前記真空処理チャンバ内に処理ガスを供給するためのガス供給機構と、
    前記下部電極に高周波電力を供給するための高周波電力供給機構と、
    前記下部電極上に、前記基板の周囲を囲むように設けられたフォーカスリングとを具備したプラズマエッチング装置を用いて前記基板のプラズマエッチングを行うプラズマエッチング方法であって、
    前記真空処理チャンバ内にプラズマが発生しない条件で、前記高周波電力供給機構から前記下部電極に高周波電力を供給して前記フォーカスリングを加熱した後、前記真空処理チャンバ内にプラズマを発生させ、当該プラズマによって前記基板をプラズマエッチングすることを特徴とするプラズマエッチング方法。
  5. 請求項４記載のプラズマエッチング方法であって、
    前記真空処理チャンバ内の圧力を４Ｐａ以下とした状態で、前記高周波電力供給機構から前記下部電極に高周波電力を供給して前記フォーカスリングを加熱する
    ことを特徴とするプラズマエッチング方法。
  6. 請求項４又は５記載のプラズマエッチング方法であって、
    前記下部電極に前記基板が載置されていない状態で、前記高周波電力供給機構から前記下部電極に高周波電力を供給して前記フォーカスリングを加熱する
    ことを特徴とするプラズマエッチング方法。
  7. 真空処理チャンバと、
    前記真空処理チャンバ内に設けられ、基板を載置するための載置台を兼ねた下部電極と、
    前記下部電極と対向するように設けられた上部電極と、
    前記真空処理チャンバ内に処理ガスを供給するためのガス供給機構と、
    前記下部電極に高周波電力を供給するための高周波電力供給機構と、
    前記下部電極上に、前記基板の周囲を囲むように設けられたフォーカスリングと、
    を具備したプラズマエッチング装置であって、
    前記真空処理チャンバ内にプラズマが発生しない条件で、前記高周波電力供給機構から前記下部電極に高周波電力を供給して前記フォーカスリングを加熱した後、前記真空処理チャンバ内にプラズマを発生させ、当該プラズマによって前記基板をプラズマエッチングするよう構成されたことを特徴とするプラズマエッチング装置。
  8. 請求項７記載のプラズマエッチング装置であって、
    前記真空処理チャンバ内の圧力を４Ｐａ以下とした状態で、前記高周波電力供給機構から前記下部電極に高周波電力を供給して前記フォーカスリングを加熱する
    ことを特徴とするプラズマエッチング装置。
  9. 請求項７又は８記載のプラズマエッチング装置であって、
    前記下部電極に前記基板が載置されていない状態で、前記高周波電力供給機構から前記下部電極に高周波電力を供給して前記フォーカスリングを加熱する
    ことを特徴とするプラズマエッチング装置。
  10. コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、
    前記制御プログラムは、実行時に請求項４から請求項６いずれか１項記載のプラズマエッチング方法が行われるようにプラズマエッチング装置を制御することを特徴とするコンピュータ記憶媒体。
JP2009009321A 2009-01-19 2009-01-19 フォーカスリングの加熱方法、プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びコンピュータ記憶媒体 Expired - Fee Related JP5203986B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009009321A JP5203986B2 (ja) 2009-01-19 2009-01-19 フォーカスリングの加熱方法、プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びコンピュータ記憶媒体
US12/685,151 US8328981B2 (en) 2009-01-19 2010-01-11 Method for heating a focus ring in a plasma apparatus by high frequency power while no plasma being generated

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009009321A JP5203986B2 (ja) 2009-01-19 2009-01-19 フォーカスリングの加熱方法、プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びコンピュータ記憶媒体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010166006A true JP2010166006A (ja) 2010-07-29
JP5203986B2 JP5203986B2 (ja) 2013-06-05

Family

ID=42336117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009009321A Expired - Fee Related JP5203986B2 (ja) 2009-01-19 2009-01-19 フォーカスリングの加熱方法、プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びコンピュータ記憶媒体

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8328981B2 (ja)
JP (1) JP5203986B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021130864A (ja) * 2020-02-21 2021-09-09 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及び部材温度判定方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5658928B2 (ja) * 2010-07-02 2015-01-28 株式会社Ihi 多室型熱処理装置
JP5709505B2 (ja) * 2010-12-15 2015-04-30 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置、プラズマ処理方法、および記憶媒体
WO2013078098A1 (en) * 2011-11-23 2013-05-30 Lam Research Corporation Multi zone gas injection upper electrode system
JP7012518B2 (ja) * 2017-11-24 2022-01-28 昭和電工株式会社 ＳｉＣエピタキシャル成長装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001156051A (ja) * 1999-09-13 2001-06-08 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置
JP2007294905A (ja) * 2006-03-30 2007-11-08 Hitachi High-Technologies Corp 半導体製造方法およびエッチングシステム
JP2008159931A (ja) * 2006-12-25 2008-07-10 Tokyo Electron Ltd 基板処理装置、フォーカスリングの加熱方法及び基板処理方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5529657A (en) * 1993-10-04 1996-06-25 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus
US5571366A (en) * 1993-10-20 1996-11-05 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus
US5900103A (en) * 1994-04-20 1999-05-04 Tokyo Electron Limited Plasma treatment method and apparatus
TW295677B (ja) * 1994-08-19 1997-01-11 Tokyo Electron Co Ltd
JP3257328B2 (ja) * 1995-03-16 2002-02-18 株式会社日立製作所 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2814370B2 (ja) * 1995-06-18 1998-10-22 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US5997962A (en) * 1995-06-30 1999-12-07 Tokyo Electron Limited Plasma process utilizing an electrostatic chuck
JPH09129612A (ja) * 1995-10-26 1997-05-16 Tokyo Electron Ltd エッチングガス及びエッチング方法
JP4151749B2 (ja) * 1998-07-16 2008-09-17 東京エレクトロンＡｔ株式会社 プラズマ処理装置およびその方法
JP3411539B2 (ja) * 2000-03-06 2003-06-03 株式会社日立製作所 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP4590031B2 (ja) * 2000-07-26 2010-12-01 東京エレクトロン株式会社 被処理体の載置機構
US7541283B2 (en) 2002-08-30 2009-06-02 Tokyo Electron Limited Plasma processing method and plasma processing apparatus
US20040261946A1 (en) * 2003-04-24 2004-12-30 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus, focus ring, and susceptor
US8941037B2 (en) * 2006-12-25 2015-01-27 Tokyo Electron Limited Substrate processing apparatus, focus ring heating method, and substrate processing method
JP2008243937A (ja) * 2007-03-26 2008-10-09 Tokyo Electron Ltd 基板処理装置及び基板処理方法
JP4642809B2 (ja) 2007-05-15 2011-03-02 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP2010118549A (ja) * 2008-11-13 2010-05-27 Tokyo Electron Ltd プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置
US8486221B2 (en) * 2009-02-05 2013-07-16 Tokyo Electron Limited Focus ring heating method, plasma etching apparatus, and plasma etching method
JP5657262B2 (ja) * 2009-03-27 2015-01-21 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP2010232476A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
JP5519329B2 (ja) * 2010-02-26 2014-06-11 東京エレクトロン株式会社 半導体製造装置の処理チャンバ内パーツの加熱方法及び半導体製造装置
JP2011187758A (ja) * 2010-03-10 2011-09-22 Tokyo Electron Ltd 温度制御システム、温度制御方法、プラズマ処理装置及びコンピュータ記憶媒体

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001156051A (ja) * 1999-09-13 2001-06-08 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置
JP2007294905A (ja) * 2006-03-30 2007-11-08 Hitachi High-Technologies Corp 半導体製造方法およびエッチングシステム
JP2008159931A (ja) * 2006-12-25 2008-07-10 Tokyo Electron Ltd 基板処理装置、フォーカスリングの加熱方法及び基板処理方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021130864A (ja) * 2020-02-21 2021-09-09 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及び部材温度判定方法
JP7437965B2 (ja) 2020-02-21 2024-02-26 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及び部材温度判定方法

Also Published As

Publication number Publication date
US8328981B2 (en) 2012-12-11
JP5203986B2 (ja) 2013-06-05
US20100181294A1 (en) 2010-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4663368B2 (ja) プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置、制御プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP2010045200A (ja) フォーカスリング、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2011035266A (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2001156051A (ja) プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置
JP2011187758A (ja) 温度制御システム、温度制御方法、プラズマ処理装置及びコンピュータ記憶媒体
JP2007005377A (ja) プラズマエッチング方法、制御プログラム、コンピュータ記憶媒体及びプラズマエッチング装置
KR101898079B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
JP5203986B2 (ja) フォーカスリングの加熱方法、プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びコンピュータ記憶媒体
WO2009110366A1 (ja) プラズマ処理装置
JP2010199475A (ja) プラズマ処理装置のクリーニング方法及び記憶媒体
US20150004794A1 (en) Method of controlling temperature and plasma processing apparatus
US7351665B2 (en) Plasma etching method, plasma etching apparatus, control program, computer recording medium and recording medium having processing recipe recorded thereon
JP5432629B2 (ja) バッフル板及びプラズマ処理装置
JP6976352B2 (ja) プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置
TWI831956B (zh) 清潔處理方法及電漿處理裝置
JP4684924B2 (ja) プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びコンピュータ記憶媒体
JP2007116031A (ja) 半導体装置の製造方法、半導体装置の製造装置、制御プログラム及びコンピュータ記憶媒体
US7655572B2 (en) Semiconductor device manufacturing method, semiconductor device manufacturing apparatus, control program and computer storage medium
JP7160291B2 (ja) エッチング方法、及びエッチング装置
JP4800077B2 (ja) プラズマエッチング方法
JP2010108997A (ja) プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びコンピュータ記憶媒体
JP5047644B2 (ja) プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置、制御プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP5058478B2 (ja) 半導体装置の製造方法、プラズマ処理方法、半導体装置の製造装置、制御プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP2008181996A (ja) 半導体装置の製造方法、半導体装置の製造装置、制御プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP2022178406A (ja) 温度制御方法及び温度制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120116

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120911

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120918

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121109

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130212

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130214

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5203986

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160222

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees