JP2021039924A - プラズマ処理装置、処理方法、上部電極構造 - Google Patents

プラズマ処理装置、処理方法、上部電極構造 Download PDF

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Abstract

【課題】基板のエッジ領域において生じるチルティング形状の経時変化を抑制する。【解決手段】チャンバ１０と、前記チャンバ１０内で基板Ｗを載置する下部電極１４と、前記下部電極１４の周囲に配置されるエッジリングと、前記チャンバ１０内で前記下部電極１４に対向する上部電極３０の周囲に配置される部材５５と、前記部材５５と前記下部電極１４との間の処理空間に処理ガスを供給するガス供給部ＧＳと、前記処理ガスのプラズマを生成するための第１の高周波電力を前記下部電極１４又は前記上部電極３０に印加する高周波給電部６１と、を有し、前記部材５５は、内側部材５５ａと、前記内側部材５５ａの外側に位置する外側部材５５ｂとを有し、前記外側部材５５ｂは、前記エッジリングよりも径方向に外側に位置し、前記外側部材５５ｂの少なくとも一部が前記エッジリングの消耗に応じて上下方向に移動可能である、プラズマ処理装置１が提供される。【選択図】図１

Description

本開示は、プラズマ処理装置、処理方法、上部電極構造に関する。
フォーカスリングの消耗によりフォーカスリングと基板との境界付近にてシースに傾斜が生じると、イオンの入射が斜めになり、基板のエッジ領域においてエッチング形状が垂直にならずに傾斜する。傾斜したエッチング形状をチルティング形状ともいう。特許文献１は、チルティング形状を抑制する方法を提案する。
特開２０１７−２１２０５１号公報
基板のエッジ領域において生じるチルティング形状の経時変化がイールドを低下させる要因となる場合がある。
本開示は、基板のエッジ領域において生じるチルティング形状の経時変化を抑制するプラズマ処理装置、処理方法、上部電極構造を提供する。
本開示の一の態様によれば、チャンバと、前記チャンバ内で基板を載置する下部電極と、前記下部電極の周囲に配置されるエッジリングと、前記チャンバ内で前記下部電極に対向する上部電極の周囲に配置される部材と、前記部材と前記下部電極との間の処理空間に処理ガスを供給するガス供給部と、前記処理ガスのプラズマを生成するための第１の高周波電力を前記下部電極又は前記上部電極に印加する高周波給電部と、を有し、前記部材は、内側部材と、前記内側部材の外側に位置する外側部材とを有し、前記外側部材は、前記エッジリングよりも径方向に外側に位置し、前記外側部材の少なくとも一部が前記エッジリングの消耗に応じて上下方向に移動可能である、プラズマ処理装置が提供される。
一の側面によれば、基板のエッジ領域において生じるチルティング形状の経時変化を抑制することができる。
一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面模式図。 一実施形態に係る外側部材の厚さに応じたチルティング形状の一例を示す図。 一実施形態に係る外側部材の動作の一例を示す図。 一実施形態に係る外側部材の動作の一例を示す図。 一実施形態に係る外側部材の動作の一例を示す図。 一実施形態に係る処理方法の一例を示すフローチャート。
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
［プラズマ処理装置］
図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置１を概略的に示す図である。図１に示すプラズマ処理装置１は、容量結合型の装置である。プラズマ処理装置１は、チャンバ１０を有する。チャンバ１０は、その中に内部空間１０ｓを提供している。
チャンバ１０は、チャンバ本体１２を含んでいる。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。内部空間１０ｓは、チャンバ本体１２の内側に提供されている。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムから形成されている。チャンバ本体１２の内壁面上には、プラズマに対して耐腐食性を有する膜が設けられている。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウム、ムライトといったセラミックス、樹脂から形成された複層膜構造を有する。複層膜構造については後述する。
チャンバ本体１２の側壁には、通路１２ｐが形成されている。通路１２ｐは、ゲートバルブ１２ｇにより開閉可能となっている。ゲートバルブ１２ｇは、チャンバ本体１２の側壁に沿って設けられている。
基板Ｗは、内部空間１０ｓとチャンバ１０の外部との間で搬送されるときに、ゲートバルブ１２gを開き、通路１２pからチャンバ１０内に搬送される。
チャンバ本体１２の底部上には、支持部１７が設けられている。支持部１７は、絶縁材料から形成されている。支持部１７は、略円筒形状を有している。支持部１７は、内部空間１０ｓの中で、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。支持部１７上には、部材１５が設けられている。部材１５は、石英といった絶縁体から形成されている。部材１５は、略円筒形状を有し得る。或いは、部材１５は、環形状を有する板状体であり得る。
プラズマ処理装置１は、基板支持台、即ち一つの例示的実施形態に係る下部電極１４を更に備えている。下部電極１４は、支持部１７によって支持されている。下部電極１４は、内部空間１０ｓの中に設けられている。下部電極１４は、チャンバ１０内、即ち内部空間１０ｓの中で、基板Ｗを支持するように構成されている。
下部電極１４は、基台１８及び一つの例示的実施形態に係る静電チャック２０を有している。下部電極１４は、電極プレート１６を更に有し得る。電極プレート１６は、例えばアルミニウムといった導体から形成されており、略円盤形状を有している。基台１８は、電極プレート１６上に設けられている。基台１８は、例えばアルミニウムといった導体から形成されており、略円盤形状を有している。基台１８は、電極プレート１６に電気的に接続されている。基台１８の外周面及び電極プレート１６の外周面は、支持部１７によって囲まれている。
静電チャック２０は、基台１８上に設けられている。静電チャック２０には、電極が埋め込まれている。静電チャック２０の電極は、スイッチ２０ｓを介して直流電源２０ｐに接続されている。静電チャック２０の電極に直流電源２０ｐからの電圧が印加されると、静電チャック２０と基板Ｗとの間に静電引力が発生する。その静電引力により、基板Ｗが静電チャック２０に保持される。
静電チャック２０のエッジ及び基台１８の外周面は部材１５によって囲まれている。静電チャック２０は、基板Ｗ及び一つの例示的実施形態に係るエッジリング２６を支持する。エッジリング２６は、フォーカスリングとも呼ばれる。基板Ｗは、例えば略円盤形状を有し、静電チャック２０上に載置される。エッジリング２６は、基板Ｗのエッジを囲むように静電チャック２０上に搭載される。エッジリング２６の外縁部分は、部材１５上で延在し得る。
基台１８の内部には、流路１８ｆが設けられている。流路１８ｆには、チャンバ１０の外部に設けられているチラーユニット２２から配管２２ａを介して熱交換媒体（例えば冷媒）が供給される。流路１８ｆに供給された熱交換媒体は、配管２２ｂを介してチラーユニット２２に戻される。プラズマ処理装置１では、静電チャック２０上に載置された基板Ｗの温度が、熱交換媒体と基台１８との熱交換により調整される。
プラズマ処理装置１には、ガス供給ライン２４が設けられている。ガス供給ライン２４は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス（例えばＨｅガス）を静電チャック２０の上面と基板Ｗの裏面との間に供給する。
プラズマ処理装置１は、上部電極３０を更に備えている。上部電極３０は、下部電極１４の上方に設けられている。上部電極３０は、下部電極１４の対向電極である。上部電極３０は、部材３２を介して、チャンバ本体１２の上部に支持されている。部材３２は、石英等の絶縁性を有する材料から形成されている。上部電極３０と部材３２は、チャンバ本体１２の上部開口を閉じている。
上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含み得る。天板３４の下面は、内部空間１０ｓの側の下面であり、内部空間１０ｓを画成している。天板３４は、ジュール熱の少ない低抵抗の導電体又は半導体から形成され得る。天板３４には、複数のガス吐出孔３４ａが形成されている。複数のガス吐出孔３４ａは、天板３４をその板厚方向に貫通している。
なお、下部電極１４は、第２の高周波電源６２が接続される電極であり、基板を載置する載置台である。
支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持する。支持体３６は、アルミニウムといった導電性材料から形成される。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。支持体３６には、複数のガス孔３６ｂが形成されている。複数のガス孔３６ｂは、ガス拡散室３６ａから下方に延びている。複数のガス孔３６ｂは、複数のガス吐出孔３４ａにそれぞれ連通している。支持体３６には、ガス導入口３６ｃが形成されている。ガス導入口３６ｃは、ガス拡散室３６ａに接続している。ガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。
ガス供給管３８には、ガス供給部ＧＳが接続されている。ガス供給部ＧＳは、上部電極３０と下部電極１４との間の処理空間に処理ガスを供給する。ガス供給部ＧＳは、ガスソース群４０、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３を含む。ガスソース群４０は、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３を介して、ガス供給管３８に接続されている。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含んでいる。バルブ群４１及びバルブ群４３の各々は、複数の開閉バルブを含んでいる。流量制御器群４２は、複数の流量制御器を含んでいる。流量制御器群４２の複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群４０の複数のガスソースの各々は、バルブ群４１の対応の開閉バルブ、流量制御器群４２の対応の流量制御器、及びバルブ群４３の対応の開閉バルブを介して、ガス供給管３８に接続されている。
プラズマ処理装置１では、チャンバ本体１２の内壁面に沿って、デポシールド４６が着脱自在に設けられている。デポシールド４６は、支持部１７の外周にも設けられている。デポシールド４６は、チャンバ本体１２にエッチング副生物が付着することを防止する。デポシールド４６は、例えば、アルミニウムから形成された部材の表面に耐腐食性を有する膜を形成することにより構成される。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウムといったセラミックスから形成された膜であり得る。
支持部１７とチャンバ本体１２の側壁との間には、バッフルプレート４８が設けられている。バッフルプレート４８は、例えば、アルミニウムから形成された部材の表面に耐腐食性を有する膜を形成することにより構成される。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウムといったセラミックスから形成された膜であり得る。バッフルプレート４８には、複数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート４８の下方、且つ、チャンバ本体１２の底部には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、圧力調整弁及びターボ分子ポンプといった真空ポンプを有している。
プラズマ処理装置１は、第１の高周波電源６１を更に備えている。第１の高周波電源６１は、プラズマ生成用の第１の高周波電力を発生するように構成されている。第１の高周波電力の周波数は、例えば２７ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲内の周波数である。
第１の高周波電源６１は、整合器６３を介して基台１８に電気的に接続されている。整合器６３は、整合回路を有している。整合器６３の整合回路は、第１の高周波電源６１の負荷側（下部電極側）のインピーダンスを、第１の高周波電源６１の出力インピーダンスに整合させるよう構成されている。別の実施形態では、第１の高周波電源６１は、整合器６３を介して上部電極３０に電気的に接続されていてもよい。第１の高周波電源６１は、処理ガスのプラズマを生成するための高周波電力を下部電極もしく上部電極３０に印加する高周波給電部の一例である。第１の高周波電源６１は、処理ガスのプラズマを生成するための第１の高周波電力を下部電極１４もしく上部電極３０に印加する高周波給電部の一例である。
プラズマ処理装置１は、第２の高周波電源６２を更に備え得る。第２の高周波電源６２は、イオン引き込み用の第２の高周波電力を発生するように構成されている。つまり、第２の高周波電力は、主として正イオンを基板Ｗに引き込むことに適した周波数を有する。第２の高周波電力の周波数は、例えば４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数である。
第２の高周波電源６２は、整合器６４を介して基台１８に電気的に接続されている。整合器６４は、整合回路を有している。整合器６４の整合回路は、第２の高周波電源６２の負荷側のインピーダンスを、第２の高周波電源６２の出力インピーダンスに整合させるよう構成されている。
プラズマ処理装置１は、制御部８０を更に備え得る。制御部８０は、プロセッサ、メモリといった記憶部、入力装置、表示装置、信号の入出力インターフェイス等を備えるコンピュータであり得る。制御部８０は、プラズマ処理装置１の各部を制御する。制御部８０では、入力装置を用いて、オペレータがプラズマ処理装置１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、制御部８０では、表示装置により、プラズマ処理装置１の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、制御部８０の記憶部には、制御プログラム及びレシピデータが格納されている。制御プログラムは、プラズマ処理装置１で各種処理を実行するために、制御部８０のプロセッサによって実行される。制御部８０のプロセッサが、制御プログラムを実行し、レシピデータに従ってプラズマ処理装置１の各部を制御することにより、種々のプロセス、例えば処理方法がプラズマ処理装置１で実行される。
［上部電極構造］
上部電極構造は、上部電極３０と、上部電極３０の周囲に配置される部材５５とを有する。上部電極３０の周囲に配置される部材５５は、内側部材５５ａと、内側部材５５ａの外側に位置する外側部材５５ｂとを有する。
内側部材５５ａ及び外側部材５５ｂは、リング状であってもよいし、複数に分割された円弧状であってもよいし、ステップ（踏み台）状であってもよい。また、内側部材５５ａ及び外側部材５５ｂがそれぞれ周方向に配置される位置は、上部電極３０の中心軸に対して略同心円状であれば、いずれであってもよい。
内側部材５５ａ及び外側部材５５ｂは、シリコンで形成されている。ただし、内側部材５５ａ及び外側部材５５ｂの材質は、これに限られず、ＳｉＣ等の半導体や導電性を有する部材であればよい。例えば、内側部材５５ａ及び外側部材５５ｂの材質は、アルミニウム等の金属であってもよいし、チャンバ１０内で使用可能な他の導電性のある部材であってもよい。本実施形態では、内側部材５５ａと外側部材５５ｂとは断面が矩形状であるが、断面がテーパ形状であってもよい。
上部電極３０と内側部材５５ａとの間は、石英の部材３２により電気的に絶縁されている。同様に、内側部材５５ａと外側部材５５ｂとの間は、部材３２により電気的に絶縁されている。上部電極３０と内側部材５５ａとの間、及び内側部材５５ａと外側部材５５ｂとの間は、真空空間により電気的に絶縁されてもよいし、石英以外の絶縁部材により電気的に絶縁されてもよい。
内側部材５５ａは部材３２に固定されている。外側部材５５ｂはエッジリング２６よりも径方向に外側に位置する。つまり、外側部材５５ｂは、エッジリング２６の端部から外側の領域に位置する（図３の領域Ｅ参照）。よって、外側部材５５ｂとエッジリング２６とは、平面視でオーバーラップしていない。
外側部材５５ｂは、エッジリング２６の消耗に応じて上下方向に移動可能となっている。具体的には、部材３２は、内側部材５５ａが埋め込まれた位置よりも外側に貫通孔を有する。貫通孔は、部材３２の下面に形成された、外側部材５５ｂが収容できる大きさの溝に連通する。溝の高さは、外側部材５５ｂの厚さにほぼ等しい。ただし、溝の高さは、外側部材５５ｂの厚さ以上の高さであってもよいし、外側部材５５ｂの厚さ以下の高さであってもよい。支持部材５６は外側部材５５ｂの上面に連結し、貫通孔を貫通し、チャンバ１０の外に突き出ている。支持部材５６は、駆動部５７に接続されている。駆動部５７は、外側部材５５ｂを、外側部材５５ｂの消耗量に応じて上下方向に移動させる。なお、駆動部５７は、分割された複数の外側部材５５ｂの少なくとも一部を、外側部材５５ｂの消耗量に応じて上下方向に移動させてもよい。
駆動部５７は、制御部８０の制御により支持部材５６を上下に駆動させることで、外側部材５５ｂの高さを調整する。外側部材５５ｂの高さ（位置、移動量）は、エッジリング２６の消耗量に応じて制御される。エッジリング２６の消耗量に応じた値と外側部材５５ｂの高さとの相関情報は予め測定され、制御部８０に設けられた記憶部に記憶されている。相関情報は、エッジリング２６の消耗量に応じて外側部材５５ｂを適正な高さに移動させることで、チルティング形状を補正し、基板のエッジ領域において形成されたエッチング形状を垂直にする又は垂直に近づけるような値に設定されている。
制御部８０は、予め記憶した相関情報に基づき駆動部５７の駆動量を制御する。これにより、駆動部５７は、エッジリング２６の消耗量に応じて外側部材５５ｂを適正な位置まで上下方向に移動させることができる。
エッジリング２６の消耗量に応じた値は、エッジリング２６が新品のときの厚さに対して消耗した厚さであってもよいし、エッジリング２６のその時点での厚さ自体であってもよいし、エッジリング２６の消耗量を間接的に示す値であってもよい。本実施形態では、エッジリング２６の消耗量を間接的に示す値として、プラズマ生成用の高周波電力ＨＦの印加時間を挙げて説明するが、これに限られない。
エッジリング２６は、プラズマに曝露されることにより消耗する。また、プラズマ生成用の高周波電力ＨＦが下部電極１４等に印加されることで、プラズマが生成される。よって、エッジリング２６の消耗量は、高周波電力ＨＦの印加時間に比例する。
以上から、高周波電力ＨＦの印加時間は、エッジリング２６の消耗量を間接的に示す値として使用できる。一例としては、高周波電力ＨＦの印加時間が、０〜２００ｈの間、外側部材５５ｂは初期状態、即ち、図１に示すように、外側部材５５ｂが内側部材５５ａよりも下に位置するように制御する。そして、高周波電力ＨＦの印加時間が、２００〜３００ｈの何れかのタイミングに外側部材５５ｂを上方に移動させ、３００〜４００ｈの何れかのタイミングに外側部材５５ｂを最も高い位置に移動させ、部材３２の溝内に収容してもよい。ただし、かかる高周波電力ＨＦの印加時間は、外側部材５５ｂを上下方向に移動させる制御タイミングの一例であり、これに限られない。
プラズマが生成されていると、チャンバ１０内の部材の移動によりプラズマはその影響を受ける。これに対して、外側部材５５ｂはチャンバ１０の壁面を介してグランドに繋がっている。このため、外側部材５５ｂを上下方向に移動させても、プラズマは、その影響を受けずに安定的に生成される。
［外側部材の高さと実験結果］
図２は、一実施形態に係る外側部材５５ｂの高さに応じて、エッチング対象膜に形成されたホールＨのチルティング形状が変化する一例を示す図である。図２の上段は、プラズマ処理装置１を使用したエッチングにより、基板のエッジから径方向に３ｍｍのエッジ領域に形成されたホールＨのエッチング形状（チルティング形状）の実験結果を示す。
図２の下段は、３パターンの上部電極構造を示す。実験の便宜上、図２の例では、外側部材５５ｂは部材３２の下面に固定し、その厚さを変えた。つまり、図２の（ａ）〜（ｃ）の上部電極構造は、外側部材５５ｂの高さが相違する点のみが異なる。具体的には、図２の（ａ）の外側部材５５ｂの厚さＴを基準として、図２の（ｂ）の外側部材５５ｂの厚さをＴ＋７．５ｍｍ、図２の（ｃ）の外側部材５５ｂの厚さをＴ＋１５ｍｍとした。
実験の結果、図２の（ａ）の外側部材５５ｂが厚さＴのとき、エッチング対象膜に形成されたホールＨの側壁の、垂直軸に対する傾きを示す「チルト角度θ」は、０．０２（ｄｅｇ）であった。図２の（ｂ）の外側部材５５ｂが厚さＴ＋７．５ｍｍのとき、チルト角度θは０．４９（ｄｅｇ）であった。図２の（ｃ）の外側部材５５ｂが厚さＴ＋１５ｍｍのとき、チルト角度θは１．００（ｄｅｇ）であった。以上から、外側部材５５ｂの下面の位置が低い程、チルト角度θが大きくなることが分かった。言い換えれば、外側部材５５ｂを上下方向に移動させ、外側部材５５ｂの下面が適正な位置にくるように制御することで、チルト角度θが０になる、又は０に近づくように制御できることがわかった。
エッジリング２６が消耗すると、基板上のシースよりもエッジリング２６上のシースが低くなるために、基板のエッジ領域においてイオンの入射角度が斜めになる。このために、基板のエッジ領域にてエッチング形状が斜めになる（チルティング形状の発生）。そして、エッジリング２６の消耗量が大きい程、イオンの入射角度がより斜めになるためにチルト角度が大きくなる。
以上の実験結果に基づき、エッジリング２６の消耗量に応じて外側部材５５ｂの位置を上下方向に移動させることで、基板のエッジ領域においてエッジリング２６の消耗に応じて発生するイオンの入射角度をより垂直にできる。これにより、エッチング形状を垂直にする又は垂直に近づくように制御できることがわかった。
そこで、上記実験結果から、エッジリング２６の消耗量が大きくなるほど、外側部材５５ｂを上方向に移動させる。これにより、エッジリング２６の消耗量に応じて、基板のエッジ領域へのイオンの入射角度が傾くことを抑制できる。この結果、エッジリング２６の消耗によるチルティング形状の経時変化を抑制することができる。
［処理方法］
次に、一実施形態に係る処理方法の一例について、図６を参照して説明する。図６は、一実施形態に係る処理方法の一例を示すフローチャートである。本処理が開始されると、制御部８０は、外側部材５５ｂを初期状態の高さに制御する（ステップＳ１）。一例としては、外側部材５５ｂを図３に示す初期状態の高さに制御する。ただし、図３は、初期状態の高さに制御された外側部材５５ｂの一例を示し、これに限られない。
図６において、次に、制御部８０は、プラズマ生成用の高周波電力ＨＦの印加時間が２００時間以上になったかを判定する（ステップＳ２）。制御部８０は、高周波電力ＨＦの印加時間が２００時間以上になるまで外側部材５５ｂの位置を動かさない。そして、制御部８０は、高周波電力ＨＦの印加時間が２００時間以上であると判定した場合、外側部材５５ｂを所定の高さまで上げる（ステップＳ３）。
一例としては、図４に示すように、外側部材５５ｂを図３の初期状態の高さと図５の最上位の高さとの間の高さに制御する。ただし、図４は、所定の高さに制御された外側部材５５ｂの一例であって、これに限られない。
図６において、次に、制御部８０は、高周波電力ＨＦの印加時間が３００時間以上になったかを判定する（ステップＳ４）。制御部８０は、高周波電力ＨＦの印加時間が３００時間以上になるまで外側部材５５ｂの位置を動かさない。そして、制御部８０は、高周波電力ＨＦの印加時間が３００時間以上であると判定した場合、外側部材５５ｂを最上位の高さまで上げ（ステップＳ５）、本処理を終了する。一例としては、外側部材５５ｂを図５に示す最上位の高さに制御する。だし、図５は、最上位の高さに制御された外側部材５５ｂの一例であって、これに限られない。
以上に説明したように、本実施形態のプラズマ処理装置１、処理方法、上部電極構造によれば、基板のエッジ領域において生じるチルティング形状の経時変化を抑制することができる。
ただし、図３〜図５に示すように、外側部材５５ｂの高さは、３段階で制御することに限られない。つまり、外側部材５５ｂの移動は、エッジリング２６の消耗に応じて外側部材５５ｂを上下方向に移動させる一例であって、これに限られない。
今回開示された一実施形態に係るプラズマ処理装置、処理方法、上部電極構造は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
本開示のプラズマ処理装置は、Atomic Layer Deposition(ALD)装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のいずれのタイプの装置でも適用可能である。
１ プラズマ処理装置
１０ チャンバ
１４ 下部電極
１６ 電極プレート
１８ 基台
２０ 静電チャック
１８f 流路
３０ 上部電極
３２ 部材
３４ 天板
３６ 支持体
３８ ガス供給管
４０ ガスソース群
４６ デポシールド
４８ バッフルプレート
５５ 部材
５５ａ 内側部材
５５ｂ 外側部材
５７ 駆動部
８０ 制御部
ＧＳ ガス供給部

Claims (9)

  1. チャンバと、
    前記チャンバ内で基板を載置する下部電極と、
    前記下部電極の周囲に配置されるエッジリングと、
    前記チャンバ内で前記下部電極に対向する上部電極の周囲に配置される部材と、
    前記部材と前記下部電極との間の処理空間に処理ガスを供給するガス供給部と、
    前記処理ガスのプラズマを生成するための第１の高周波電力を前記下部電極又は前記上部電極に印加する高周波給電部と、を有し、
    前記部材は、
    内側部材と、前記内側部材の外側に位置する外側部材とを有し、
    前記外側部材は、前記エッジリングよりも径方向に外側に位置し、
    前記外側部材の少なくとも一部が前記エッジリングの消耗に応じて上下方向に移動可能である、プラズマ処理装置。
  2. 前記外側部材と前記エッジリングとは、平面視でオーバーラップしていない、
    請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記外側部材と前記内側部材との間は電気的に絶縁されている、
    請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記外側部材は、前記エッジリングが消耗する程、上方向に移動する、
    請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  5. 前記内側部材は、固定されている、
    請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  6. 前記外側部材は、グランドに繋がっている、
    請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  7. チャンバと、
    前記チャンバ内で基板を載置する下部電極と、
    前記下部電極の周囲に配置されるエッジリングと、
    前記チャンバ内で前記下部電極に対向する上部電極の周囲に配置される部材と、
    前記部材と前記下部電極との間の処理空間に処理ガスを供給するガス供給部と、
    前記処理ガスのプラズマを生成するための高周波電力を前記下部電極又は前記上部電極に印加する高周波給電部と、を有するプラズマ処理装置における処理方法であって、
    前記部材は、
    内側部材と、前記内側部材の外側に位置する外側部材とを有し、
    前記外側部材は、前記エッジリングよりも径方向に外側に位置し、
    前記外側部材の少なくとも一部が前記エッジリングの消耗に応じて上下方向に移動可能であり、
    前記外側部材の消耗に応じた値に対応させて前記外側部材の少なくとも一部を上下方向に移動させる工程を有する、処理方法。
  8. 前記外側部材の消耗に応じた値は、第１の高周波電力の印加時間である、
    請求項７に記載の処理方法。
  9. 上部電極と、前記上部電極の周囲に配置される部材とを備え、
    前記部材は、
    内側部材と、前記内側部材の外側に位置する外側部材とを有し、
    前記外側部材は、前記上部電極に対向する下部電極の周囲に配置されたエッジリングよりも径方向に外側に位置し、
    前記外側部材の少なくとも一部が前記エッジリングの消耗に応じて上下方向に移動可能である、上部電極構造。
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KR1020200110508A KR20210029100A (ko) 2019-09-05 2020-08-31 플라즈마 처리 장치, 처리 방법 및 상부 전극 구조
CN202010905300.XA CN112447484A (zh) 2019-09-05 2020-09-01 等离子体处理装置、处理方法及上部电极构造

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023043091A1 (ko) * 2021-09-14 2023-03-23 주식회사 티이엠 조립형 프로파일 상부 전극 및 이를 포함하는 플라즈마 처리 장치

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7296829B2 (ja) * 2019-09-05 2023-06-23 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置、処理方法、上部電極構造
JP7378276B2 (ja) * 2019-11-12 2023-11-13 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US20210195726A1 (en) * 2019-12-12 2021-06-24 James Andrew Leskosek Linear accelerator using a stacked array of cyclotrons
CN114242554B (zh) * 2021-12-20 2024-01-05 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺设备及射频回路中阻抗的补偿方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015162558A (ja) * 2014-02-27 2015-09-07 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及び被処理体を処理する方法
JP2017112275A (ja) * 2015-12-17 2017-06-22 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置
JP2017134950A (ja) * 2016-01-26 2017-08-03 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置および制御方法
JP2018160666A (ja) * 2017-03-22 2018-10-11 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5138973A (en) * 1987-07-16 1992-08-18 Texas Instruments Incorporated Wafer processing apparatus having independently controllable energy sources
US4857132A (en) * 1987-07-16 1989-08-15 Texas Instruments Incorporated Processing apparatus for wafers
US4882028A (en) * 1988-01-22 1989-11-21 Micron Technology, Inc. R-F electrodes for removably providing electrical energy to an apparatus during R-F energy reactive treatment processes
US5310453A (en) * 1992-02-13 1994-05-10 Tokyo Electron Yamanashi Limited Plasma process method using an electrostatic chuck
CN100418187C (zh) * 2003-02-07 2008-09-10 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置、环形部件和等离子体处理方法
JP4354243B2 (ja) * 2003-04-21 2009-10-28 東京エレクトロン株式会社 被処理体の昇降機構及び処理装置
JP5404984B2 (ja) * 2003-04-24 2014-02-05 東京エレクトロン株式会社 プラズマモニタリング方法、プラズマモニタリング装置及びプラズマ処理装置
US8475624B2 (en) * 2005-09-27 2013-07-02 Lam Research Corporation Method and system for distributing gas for a bevel edge etcher
KR101418438B1 (ko) * 2007-07-10 2014-07-14 삼성전자주식회사 플라즈마 발생장치
US8679288B2 (en) * 2008-06-09 2014-03-25 Lam Research Corporation Showerhead electrode assemblies for plasma processing apparatuses
JP5643528B2 (ja) * 2009-03-30 2014-12-17 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置
KR20170125419A (ko) * 2009-08-31 2017-11-14 램 리써치 코포레이션 무선 주파수 (ｒｆ) 접지 복귀 장치들
KR101723253B1 (ko) * 2009-08-31 2017-04-04 램 리써치 코포레이션 국부 플라즈마 한정 및 압력 제어 장치 및 방법
CN102656952B (zh) * 2009-09-28 2016-10-12 朗姆研究公司 组合式约束环装置及其方法
JP5759718B2 (ja) * 2010-12-27 2015-08-05 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP2012175001A (ja) * 2011-02-23 2012-09-10 Toshiba Corp 制御装置、プラズマ処理装置、及び制御方法
JP5921964B2 (ja) * 2012-06-11 2016-05-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプローブ装置
US9184030B2 (en) * 2012-07-19 2015-11-10 Lam Research Corporation Edge exclusion control with adjustable plasma exclusion zone ring
JP6030994B2 (ja) * 2013-05-15 2016-11-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング装置及びプラズマエッチング方法
JP6438320B2 (ja) * 2014-06-19 2018-12-12 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP6643950B2 (ja) 2016-05-23 2020-02-12 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法
KR102535916B1 (ko) * 2017-04-26 2023-05-23 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치
JP2019053924A (ja) * 2017-09-15 2019-04-04 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP6966286B2 (ja) * 2017-10-11 2021-11-10 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置、フォーカスリングの昇降制御方法およびフォーカスリングの昇降制御プログラム
US11121010B2 (en) * 2018-02-15 2021-09-14 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus
JP7055054B2 (ja) * 2018-04-11 2022-04-15 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置、プラズマ制御方法、及びプラズマ制御プログラム
JP7061918B2 (ja) * 2018-04-23 2022-05-02 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング方法及びプラズマ処理装置
JP6995008B2 (ja) * 2018-04-27 2022-01-14 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置
JP7296829B2 (ja) * 2019-09-05 2023-06-23 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置、処理方法、上部電極構造
US20210280399A1 (en) * 2020-03-06 2021-09-09 Applied Materials, Inc. Capacitive sensors and capacitive sensing locations for plasma chamber condition monitoring
JP2021150424A (ja) * 2020-03-18 2021-09-27 キオクシア株式会社 エッジリング及びプラズマ処理装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015162558A (ja) * 2014-02-27 2015-09-07 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及び被処理体を処理する方法
JP2017112275A (ja) * 2015-12-17 2017-06-22 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置
JP2017134950A (ja) * 2016-01-26 2017-08-03 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置および制御方法
JP2018160666A (ja) * 2017-03-22 2018-10-11 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023043091A1 (ko) * 2021-09-14 2023-03-23 주식회사 티이엠 조립형 프로파일 상부 전극 및 이를 포함하는 플라즈마 처리 장치

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