JP2023027754A - Plasma processing apparatus and etching method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、プラズマ処理装置及びエッチング方法に関する。 The present disclosure relates to a plasma processing apparatus and an etching method.
特許文献1には、プラズマチャンバ内でエッジ領域におけるイオン束の方向性を制御するためのシステムが開示されている。このシステムは、RF信号を生成するように構成されたRF発生器と、RF信号を受信して修正RF信号を生成するためのインピーダンス整合回路と、プラズマチャンバとを含む。プラズマチャンバは、エッジリングと、修正RF信号を受信する結合リングとを含む。結合リングは、修正RF信号を受信する電極と、エッジリングとの間にキャパシタンスを生成してイオン束の方向性を制御する電極とを含む。 US Pat. No. 5,900,000 discloses a system for controlling ion flux directionality at the edge region in a plasma chamber. The system includes an RF generator configured to generate an RF signal, an impedance matching circuit for receiving the RF signal and generating a modified RF signal, and a plasma chamber. The plasma chamber includes an edge ring and a coupling ring that receives the modified RF signal. The coupling ring includes electrodes that receive the modified RF signal and electrodes that create capacitance with the edge ring to control the directionality of the ion flux.
本開示にかかる技術は、プラズマ処理において基板のエッジ領域に対するプラズマ中のイオンの入射角度を適切に制御する。 The technique according to the present disclosure appropriately controls the incident angle of ions in the plasma with respect to the edge region of the substrate in plasma processing.
本開示の一態様のプラズマ処理装置は、プラズマ処理チャンバと、前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基板支持体であり、前記基板支持体は、下部電極と、静電チャックと、前記静電チャック上に載置された基板を囲むように配置されるエッジリングとを含む、基板支持体と、前記エッジリングを縦方向に移動させるように構成される駆動装置と、前記基板支持体の上方に配置される上部電極と、前記プラズマ処理チャンバ内のガスからプラズマを生成するためにソースRF電力を前記上部電極又は前記下部電極に供給するように構成されるソースRF電源と、バイアスRF電力を前記下部電極に供給するように構成されるバイアスRF電源と、前記エッジリングと接触する少なくとも1つの導体と、前記少なくとも1つの導体を介して前記エッジリングに負極性の直流電圧を印加するように構成される直流電源と、前記少なくとも1つの導体と前記直流電源との間に電気的に接続され、少なくとも1つの可変受動素子(variable passive component)を含むRFフィルタと、前記駆動装置及び前記少なくとも1つの可変受動素子を制御して、前記静電チャック上に載置された基板のエッジ領域に対する前記プラズマ中のイオンの入射角度を調整するように構成される制御部と、備える。 A plasma processing apparatus according to one aspect of the present disclosure includes a plasma processing chamber and a substrate support arranged in the plasma processing chamber, wherein the substrate support includes a lower electrode, an electrostatic chuck, and the electrostatic chuck. a substrate support including an edge ring arranged to surround a substrate resting thereon; a drive configured to move the edge ring longitudinally; a top electrode disposed; a source RF power supply configured to supply source RF power to the top electrode or the bottom electrode to generate a plasma from gases in the plasma processing chamber; a bias RF power source configured to supply a bottom electrode; at least one conductor in contact with the edge ring; and configured to apply a negative DC voltage to the edge ring via the at least one conductor. an RF filter electrically connected between the at least one conductor and the DC power source and including at least one variable passive component; the driver and the at least one a controller configured to control a variable passive element to adjust the angle of incidence of ions in the plasma with respect to an edge region of a substrate placed on the electrostatic chuck.
本開示によれば、プラズマ処理において基板のエッジ領域に対するプラズマ中のイオンの入射角度を適切に制御することができる。 According to the present disclosure, it is possible to appropriately control the incident angle of ions in the plasma with respect to the edge region of the substrate in plasma processing.
半導体デバイスの製造工程では、半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という。)にエッチング等のプラズマ処理が行われる。プラズマ処理では、処理ガスを励起させることによりプラズマを生成し、当該プラズマによってウェハを処理する。 2. Description of the Related Art In a semiconductor device manufacturing process, a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”) is subjected to plasma processing such as etching. In plasma processing, plasma is generated by exciting a processing gas, and the wafer is processed with the plasma.
プラズマ処理は、プラズマ処理装置で行われる。プラズマ処理装置は、一般的に、チャンバ、ステージ、高周波(Radio Frequency:RF)電源を備える。一例では、高周波電源は、第1の高周波電源、及び第2の高周波電源を備える。第1の高周波電源は、チャンバ内のガスのプラズマを生成するために、第1の高周波電力を供給する。第2の高周波電源は、ウェハにイオンを引き込むために、バイアス用の第2の高周波電力を下部電極に供給する。ステージは、チャンバ内に設けられている。ステージは、下部電極及び静電チャックを有する。一例では、静電チャック上には、当該静電チャック上に載置されたウェハを囲むようにエッジリングが配置される。エッジリングは、ウェハに対するプラズマ処理の均一性を向上させるために設けられる。 Plasma processing is performed in a plasma processing apparatus. A plasma processing apparatus generally includes a chamber, a stage, and a radio frequency (RF) power supply. In one example, the radio frequency power supply comprises a first radio frequency power supply and a second radio frequency power supply. A first RF power supply provides first RF power to generate a plasma of the gas within the chamber. A second RF power supply supplies second RF power for biasing to the lower electrode to attract ions into the wafer. A stage is provided within the chamber. The stage has a lower electrode and an electrostatic chuck. In one example, an edge ring is arranged on the electrostatic chuck so as to surround the wafer placed on the electrostatic chuck. The edge ring is provided to improve plasma processing uniformity on the wafer.
エッジリングは、プラズマ処理が実施される時間の経過に伴い、消耗し、エッジリングの厚みが減少する。エッジリングの厚みが減少すると、エッジリング及びウェハのエッジ領域の上方においてシースの形状が変化する。このようにシースの形状が変化すると、ウェハのエッジ領域におけるイオンの入射方向が縦方向に対して傾斜する。その結果、ウェハのエッジ領域に形成される凹部が、ウェハの厚み方向に対して傾斜する。 The edge ring wears and the thickness of the edge ring decreases over time as the plasma treatment is performed. The reduced thickness of the edge ring changes the shape of the sheath above the edge ring and the edge region of the wafer. When the shape of the sheath changes in this way, the incident direction of ions in the edge region of the wafer is inclined with respect to the vertical direction. As a result, the recess formed in the edge region of the wafer is inclined with respect to the thickness direction of the wafer.
ウェハのエッジ領域においてウェハの厚み方向に延びる凹部を形成するためには、ウェハのエッジ領域へのイオンの入射方向の傾きを調整する必要がある。そこで、エッジ領域へのイオンの入射方向(イオン束の方向性)を制御するために、例えば特許文献1では上述したように、結合リングの電極とエッジリングとの間にキャパシタンスを生成することが提案されている。
In order to form a concave portion extending in the thickness direction of the wafer in the edge region of the wafer, it is necessary to adjust the inclination of the incident direction of ions to the edge region of the wafer. Therefore, in order to control the incident direction of ions (ion flux directionality) to the edge region, a capacitance can be generated between the electrode of the coupling ring and the edge ring, as described in
しかしながら、上記キャパシタンスを生成するだけで入射角度を制御しようとしても、その制御範囲には限界がある場合がある。また、消耗に伴うエッジリングの交換頻度を抑えることが望まれるが、上記キャパシタンスの生成だけではイオンの入射角度を十分に制御できない場合があり、かかる場合、エッジリングの交換頻度を改善しきれない。 However, even if an attempt is made to control the incident angle only by generating the above capacitance, the control range may be limited. In addition, it is desirable to suppress the replacement frequency of the edge ring due to wear, but there are cases where the incident angle of ions cannot be sufficiently controlled only by the generation of the above capacitance, and in such a case, the replacement frequency of the edge ring cannot be improved. .
本開示にかかる技術は、エッチングにおいて基板のエッジ領域においてイオンを垂直に入射させることにより、チルト角度を適切に制御する。 The technique according to the present disclosure appropriately controls the tilt angle by making ions perpendicularly incident on the edge region of the substrate during etching.
以下、本実施形態にかかるプラズマ処理装置としてのエッチング装置及びエッチング方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, an etching apparatus and an etching method as a plasma processing apparatus according to this embodiment will be described with reference to the drawings. In the present specification and drawings, elements having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, thereby omitting redundant description.
<エッチング装置>
先ず、本実施形態にかかるエッチング装置について説明する。図1は、エッチング装置1の構成の概略を示す縦断面図である。図2A及び図2Bはそれぞれ、エッジリング周辺の構成の概略を示す縦断面図である。エッチング装置1は、容量結合型のエッチング装置である。エッチング装置1では、基板としてのウェハWに対してエッチングを行う。
<Etching device>
First, an etching apparatus according to this embodiment will be described. FIG. 1 is a vertical sectional view showing the outline of the structure of the
図1に示すようにエッチング装置1は、略円筒形状のプラズマ処理チャンバとしてのチャンバ10を有している。チャンバ10は、その内部においてプラズマが生成される処理空間Sを画成する。チャンバ10は、例えばアルミニウムから構成されている。チャンバ10は接地電位に接続されている。
As shown in FIG. 1, the
チャンバ10の内部には、ウェハWを載置する基板支持体としてのステージ11が収容されている。ステージ11は、下部電極12、静電チャック13、及びエッジリング14を有している。なお、下部電極12の下面側には、例えばアルミニウムから構成される電極プレート(図示せず)が設けられていてもよい。
A
下部電極12は、導電性の材料、例えばアルミニウム等の金属で構成されており、略円板形状を有している。
The
なお、ステージ11は、静電チャック13、エッジリング14、及びウェハWのうち少なくとも1つを所望の温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、冷媒、伝熱ガスのような温調媒体が流れる。
Note that the
一例では、下部電極12の内部に、流路15aが形成される。流路15aには、チャンバ10の外部に設けられたチラーユニット(図示せず)から入口配管15bを介して温調媒体が供給される。流路15aに供給された温調媒体は、出口流路15cを介してチラーユニットに戻るようになっている。流路15aの中に温調媒体、例えば冷却水等の冷媒を循環させることにより、静電チャック13、エッジリング14、及びウェハWを所望の温度に冷却することができる。
In one example, a
静電チャック13は、下部電極12上に設けられている。一例では、静電チャック13は、ウェハWとエッジリング14の両方を静電力により吸着保持可能に構成された部材である。静電チャック13は、周縁部の上面に比べて中央部の上面が高く形成されている。静電チャック13の中央部の上面は、ウェハWが載置されるウェハ載置面となり、一例では、静電チャック13の周縁部の上面は、エッジリング14が載置されるエッジリング載置面となる。
The
一例では、静電チャック13の内部において中央部には、ウェハWを吸着保持するための第1の電極16aが設けられている。静電チャック13の内部において周縁部には、エッジリング14を吸着保持するための第2の電極16bが設けられている。静電チャック13は、絶縁材料からなる絶縁材の間に電極16a、16bを挟んだ構成を有する。
In one example, a
第1の電極16aには、直流電源(図示せず)からの直流電圧が印加される。これにより生じる静電力により、静電チャック13の中央部の上面にウェハWが吸着保持される。同様に、第2の電極16bには、直流電源(図示せず)からの直流電圧が印加される。一例では、これにより生じる静電力により、静電チャック13の周縁部の上面にエッジリング14が吸着保持される。
A DC voltage from a DC power source (not shown) is applied to the
なお、本実施形態において、第1の電極16aが設けられる静電チャック13の中央部と、第2の電極16bが設けられる周縁部とは一体となっているが、これら中央部と周縁部とは別体であってもよい。また、第1の電極16a及び第2の電極16bは、いずれも単極であってもよく、双極であってもよい。
In this embodiment, the central portion of the
また、本実施形態においてエッジリング14は、第2の電極16bに直流電圧を印加することで静電チャック13に静電吸着されるが、エッジリング14の保持方法はこれに限定されない。例えば、吸着シートを用いてエッジリング14を吸着保持してもよいし、エッジリング14をクランプして保持してもよい。あるいは、エッジリング14の自重によりエッジリング14が保持されてもよい。
In the present embodiment, the
エッジリング14は、静電チャック13の中央部の上面に載置されたウェハWを囲むように配置される、環状部材である。エッジリング14は、エッチングの均一性を向上させるために設けられる。このため、エッジリング14は、エッチングに応じて適宜選択される材料から構成されており、導電性を有し、例えばSiやSiCから構成され得る。
The
以上のように構成されたステージ11は、チャンバ10の底部に設けられた略円筒形状の支持部材17に締結される。支持部材17は、例えばセラミックや石英等の絶縁体により構成される。
The
ステージ11の上方には、ステージ11と対向するように、シャワーヘッド20が設けられている。シャワーヘッド20は、処理空間Sに面して配置される電極板21、及び電極板21の上方に設けられる電極支持体22を有している。電極板21は、下部電極12と一対の上部電極として機能する。後述するように第1の高周波電源50が下部電極12に電気的に結合されている場合には、シャワーヘッド20は、接地電位に接続される。なお、シャワーヘッド20は、絶縁性遮蔽部材23を介して、チャンバ10の上部(天井面)に支持されている。
A
電極板21には、後述のガス拡散室22aから送られる処理ガスを処理空間Sに供給するための複数のガス噴出口21aが形成されている。電極板21は、例えば、発生するジュール熱の少ない低い電気抵抗率を有する導電体又は半導体から構成される。
The
電極支持体22は、電極板21を着脱自在に支持する。電極支持体22は、例えばアルミニウム等の導電性材料の表面に耐プラズマ性を有する膜が形成された構成を有している。この膜は、陽極酸化処理によって形成された膜、又は、酸化イットリウムなどのセラミック製の膜であり得る。電極支持体22の内部には、ガス拡散室22aが形成されている。ガス拡散室22aからは、ガス噴出口21aに連通する複数のガス流通孔22bが形成されている。また、ガス拡散室22aには、後述するガス供給管33に接続されるガス導入孔22cが形成されている。
The
また、電極支持体22には、ガス拡散室22aに処理ガスを供給するガス供給源群30が、流量制御機器群31、バルブ群32、ガス供給管33、及びガス導入孔22cを介して接続されている。
A gas
ガス供給源群30は、エッチングに必要な複数種のガス供給源を有している。流量制御機器群31は複数の流量制御器を含み、バルブ群32は複数のバルブを含んでいる。流量制御機器群31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。エッチング装置1においては、ガス供給源群30から選択された一以上のガス供給源からの処理ガスが、流量制御機器群31、バルブ群32、ガス供給管33、及びガス導入孔22cを介してガス拡散室22aに供給される。そして、ガス拡散室22aに供給された処理ガスは、ガス流通孔22b及びガス噴出口21aを介して、処理空間S内にシャワー状に分散されて供給される。
The gas
チャンバ10の底部であって、チャンバ10の内壁と支持部材17との間には、バッフルプレート40が設けられている。バッフルプレート40は、例えばアルミニウム材に酸化イットリウム等のセラミックスを被覆することにより構成される。バッフルプレート40には、複数の貫通孔が形成されている。処理空間Sは当該バッフルプレート40を介して排気口41に連通されている。排気口41には例えば真空ポンプ等の排気装置42が接続され、当該排気装置42により処理空間S内を減圧可能に構成されている。
A
また、チャンバ10の側壁にはウェハWの搬入出口43が形成され、当該搬入出口43はゲートバルブ44により開閉可能となっている。
A loading/unloading
図1及び図2に示すように、エッチング装置1は、ソースRF電源としての第1の高周波電源50、バイアスRF電源としての第2の高周波電源51、及び整合器52を更に有している。第1の高周波電源50と第2の高周波電源51は、整合器52を介して下部電極12に結合されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
第1の高周波電源50は、プラズマ発生用のソースRF電力である高周波電力HFを発生して、当該高周波電力HFを下部電極12に供給する。高周波電力HFは、27MHz~100MHzの範囲内の周波数であってよく、一例においては40MHzである。第1の高周波電源50は、整合器52の第1の整合回路53を介して、下部電極12に結合されている。第1の整合回路53は、第1の高周波電源50の出力インピーダンスと負荷側(下部電極12側)の入力インピーダンスを整合させるための回路である。なお、第1の高周波電源50は、下部電極12に電気的に結合されていなくてもよく、第1の整合回路53を介して上部電極であるシャワーヘッド20に結合されていてもよい。また、第1の高周波電源50に代えて、高周波電力以外のパルス電圧を下部電極12に印加するように構成されたパルス電源を用いてもよい。このパルス電源は、後述する第2の高周波電源51に代えて用いられるパルス電源と同様である。
The first high-
第2の高周波電源51は、ウェハWにイオンを引き込むためのバイアスRF電力である高周波電力LFを発生して、当該高周波電力LFを下部電極12に供給する。高周波電力LFは、400kHz~13.56MHzの範囲内の周波数であってよく、一例においては400kHzである。第2の高周波電源51は、整合器52の第2の整合回路54を介して、下部電極12に結合されている。第2の整合回路54は、第2の高周波電源51の出力インピーダンスと負荷側(下部電極12側)の入力インピーダンスを整合させるための回路である。なお、第2の高周波電源51に代えて、高周波電力以外のパルス電圧を下部電極12に印加するように構成されたパルス電源を用いてもよい。ここで、パルス電圧とは、電圧の大きさが周期的に変化するパルス状の電圧である。パルス電源は、直流電源であってよい。パルス電源は、電源自体がパルス電圧を印加するように構成されてもよく、下流側に電圧をパルス化するデバイスを備えるように構成されてもよい。一例では、パルス電圧は、ウェハWに負の電位が生じるように下部電極12に印加される。パルス電圧は、矩形波であってもよく、三角波あってもよく、インパルスであってもよく、又はその他の波形を有していてもよい。パルス電圧の周波数(パルス周波数)は、100kHz~2MHzの範囲内の周波数であってよい。なお、上記高周波電力LF又はパルス電圧は、静電チャック13の内部に設けられたバイアス電極に供給又は印加されてもよい。
The second high-
エッチング装置1は、第1の可変受動素子60と第2の可変受動素子61を更に有している。第1の可変受動素子60と第2の可変受動素子61は、エッジリング14側からこの順で配置されている。第2の可変受動素子61は、接地電位に接続されている。すなわち、第2の可変受動素子61は、第1の高周波電源50と第2の高周波電源51のそれぞれに接続されていない。
The
一例においては、第1の可変受動素子60と第2の可変受動素子61の少なくとも一方は、インピーダンスが可変に構成されている。第1の可変受動素子60と第2の可変受動素子61は、例えばコイル(インダクタ)又はコンデンサ(キャパシタ)のいずれかであってもよい。また、コイル、コンデンサに限らず、ダイオード等の素子など可変インピーダンス素子であればどのようなものであっても同様の機能を達成できる。第1の可変受動素子60と第2の可変受動素子61の数や位置も、当業者が適宜設計することができる。さらに、素子自体が可変である必要はなく、例えば、インピーダンスが固定値の素子を複数備え、切替回路を用いて固定値の素子の組み合わせを切り替えることでインピーダンスを可変してもよい。なお、これら第1の可変受動素子60と第2の可変受動素子61の回路構成はそれぞれ、当業者が適宜設計することができる。
In one example, at least one of the first variable
図1、図2A及び図2Bに示すように、エッチング装置1は、エッジリング14を縦方向に移動させる駆動装置70を更に有している。駆動装置70は、エッジリング14を支持して縦方向に移動するリフターピン71、及びリフターピン71を縦方向に移動させる駆動源72を有している。
As shown in FIGS. 1, 2A and 2B, the
リフターピン71は、エッジリング14の下面から縦方向に延在し、静電チャック13、下部電極12、支持部材17、及びチャンバ10の底部を貫通して設けられている。リフターピン71とチャンバ10の間は、チャンバ10の内部を密閉するためにシールされている。リフターピン71は、少なくとも表面が絶縁材料で形成されてよい。
The lifter pins 71 extend vertically from the bottom surface of the
駆動源72は、チャンバ10の外部に設けられている。駆動源72は、例えばモータを内蔵し、リフターピン71を縦方向に移動させる。すなわち駆動装置70によって、エッジリング14は、図2Aに示すように静電チャック13に載置された状態と、図2Bに示すように静電チャック13から離間した状態との間で、縦方向に移動自在に構成されている。
The
以上のエッチング装置1には、制御部100が設けられている。制御部100は、例えばCPUやメモリ等を備えたコンピュータであり、プログラム格納部(図示せず)を有している。プログラム格納部には、エッチング装置1におけるエッチングを制御するプログラムが格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、当該記憶媒体から制御部100にインストールされたものであってもよい。また、上記記憶媒体は、一時的なものであっても非一時的なものであってもよい。
A
<エッチング方法>
次に、以上のように構成されたエッチング装置1を用いて行われるエッチングについて説明する。
<Etching method>
Next, etching performed using the
先ず、チャンバ10の内部にウェハWを搬入し、静電チャック13上にウェハWを載置する。その後、静電チャック13の第1の電極16aに直流電圧を印加することにより、ウェハWはクーロン力によって静電チャック13に静電吸着され、保持される。また、ウェハWの搬入後、排気装置42によってチャンバ10の内部を所望の真空度まで減圧する。
First, the wafer W is loaded into the
次に、ガス供給源群30からシャワーヘッド20を介して処理空間Sに処理ガスを供給する。また、第1の高周波電源50によりプラズマ生成用の高周波電力HFを下部電極12に供給し、処理ガスを励起させて、プラズマを生成する。この際、第2の高周波電源51によりイオン引き込み用の高周波電力LFを供給してもよい。そして、生成されたプラズマの作用によって、ウェハWにエッチングが施される。
Next, a processing gas is supplied from the gas
エッチングを終了する際には、先ず、第1の高周波電源50からの高周波電力HFの供給及びガス供給源群30による処理ガスの供給を停止する。また、エッチング中に高周波電力LFを供給していた場合には、当該高周波電力LFの供給も停止する。次いで、ウェハWの裏面への伝熱ガスの供給を停止し、静電チャック13によるウェハWの吸着保持を停止する。
When finishing the etching, first, the supply of the high frequency power HF from the first high
その後、チャンバ10からウェハWを搬出して、ウェハWに対する一連のエッチングが終了する。
After that, the wafer W is unloaded from the
なお、エッチングにおいては、第1の高周波電源50からの高周波電力HFを使用せず、第2の高周波電源51からの高周波電力LFのみを用いて、プラズマを生成する場合もある。
In etching, plasma may be generated by using only the high frequency power LF from the second high
<チルト角度制御方法>
次に、上述したエッチングにおいて、チルト角度を制御する方法について説明する。チルト角度は、ウェハWのエッジ領域において、エッチングにより形成される凹部のウェハWの厚み方向に対する傾き(角度)である。チルト角度は、ウェハWのエッジ領域へのイオンの入射方向の縦方向に対する傾き(イオンの入射角度)とほぼ同様の角度となる。なお、以下の説明では、ウェハWの厚み方向(縦方向)に対して径方向内側(中心側)の方向をインナー側といい、ウェハWの厚み方向に対して径方向外側の方向をアウター側という。
<Tilt angle control method>
Next, a method for controlling the tilt angle in the etching described above will be described. The tilt angle is the inclination (angle) of the recess formed by etching in the edge region of the wafer W with respect to the thickness direction of the wafer W. FIG. The tilt angle is substantially the same as the inclination of the incident direction of ions to the edge region of the wafer W with respect to the vertical direction (incident angle of ions). In the following description, the radially inner side (center side) with respect to the thickness direction (longitudinal direction) of the wafer W is referred to as the inner side, and the radially outer direction with respect to the thickness direction of the wafer W is referred to as the outer side. It says.
図3A及び図3Bは、エッジリングの消耗によるシースの形状の変化及びイオンの入射方向の傾きの発生を示す説明図である。図3Aにおいて実線で示されるエッジリング14は、その消耗がない状態のエッジリング14を示している。点線で示されるエッジリング14は、その消耗が生じて厚みが減少したエッジリング14を示している。また、図3Aにおいて実線で示されるシースSHは、エッジリング14が消耗していない状態にあるときの、シースSHの形状を表している。点線で示されるシースSHは、エッジリング14が消耗した状態にあるときの、シースSHの形状を表している。さらに、図3Aにおいて矢印は、エッジリング14が消耗した状態にあるときの、イオンの入射方向を示している。
3A and 3B are explanatory diagrams showing changes in the shape of the sheath and occurrence of inclination of the incident direction of ions due to consumption of the edge ring. The
図3Aに示すように一例においては、エッジリング14が消耗していない状態にある場合、シースSHの形状は、ウェハW及びエッジリング14の上方においてフラットに保たれている。したがって、ウェハWの全面に略垂直な方向(縦方向)にイオンが入射する。したがって、チルト角度は0(ゼロ)度となる。
In one example, as shown in FIG. 3A, the shape of the sheath SH remains flat above the wafer W and the
一方、エッジリング14が消耗し、その厚みが減少すると、ウェハWのエッジ領域及びエッジリング14の上方において、シースSHの厚みが小さくなり、当該シースSHの形状が下方凸形状に変化する。その結果、ウェハWのエッジ領域に対するイオンの入射方向が縦方向に対して傾斜する。以下の説明では、イオンの入射方向が縦方向対して径方向内側(中心側)に傾斜した場合に、エッチングにより形成される凹部がインナー側に傾斜する現象を、インナーチルト(Inner Tilt)という。図3Bでは、イオンの入射方向は、インナー側に角度θ1だけ傾斜しており、凹部もインナー側にθ1だけ傾斜している。インナーチルトが発生する原因は、上述したエッジリング14の消耗に限定されない。例えば、エッジリング14に発生するバイアス電圧がウェハW側の電圧に比べて低い場合には、初期状態でインナーチルトとなる。また例えば、エッジリング14の初期状態において意図的にインナーチルトとなるように調整し、後述する駆動装置70の駆動量の調整によりチルト角度を補正する場合もある。
On the other hand, when the
なお、図4A及び図4Bに示すように、ウェハWの中央領域に対し、ウェハWのエッジ領域及びエッジリング14の上方において、シースSHの厚みが大きくなり、当該シースSHの形状が上方凸形状になる場合もあり得る。例えば、エッジリング14に発生するバイアス電圧が高い場合、シースSHの形状が上方凸形状になり得る。図4Aにおいて矢印は、イオンの入射方向を示している。以下の説明では、イオンの入射方向が縦方向に対して径方向外側に傾斜した場合に、エッチングにより形成される凹部がアウター側に傾斜する現象を、アウターチルト(Outer Tilt)という。図4Bでは、イオンの入射方向は、アウター側に角度θ2だけ傾斜しており、凹部もアウター側にθ2だけ傾斜している。
4A and 4B, the thickness of the sheath SH is greater in the edge region of the wafer W and above the
本実施形態のエッチング装置1では、チルト角度を制御する。具体的に、チルト角度の制御は、少なくとも駆動装置70の駆動源72の駆動量(エッジリング14の駆動量)、又は第2の可変受動素子61のインピーダンスを調整して、イオンの入射角度を制御することにより行う。なお、以下の実施形態では、第2の可変受動素子61のインピーダンスを調整する場合について説明するが、第1の可変受動素子60のインピーダンスを調整してもよいし、可変受動素子60、61の両方のインピーダンスを調整してもよい。
The tilt angle is controlled in the
[駆動量の調整]
先ず、駆動装置70の駆動量を調整する場合について説明する。図5は、駆動装置70の駆動量とチルト角度の補正角度(以下、「チルト補正角度」という。)の関係を示す説明図である。図5の縦軸はチルト補正角度を示し、横軸は駆動装置70の駆動量を示している。図5に示すように、駆動装置70の駆動量を大きくすると、チルト補正角度は大きくなる。
[Adjustment of drive amount]
First, the case of adjusting the driving amount of the driving
制御部100は、例えば予め定められた関数又はテーブルを用いてエッチングのプロセス条件(例えば処理時間)から推定されるエッジリング14の消耗量(エッジリング14の厚みの初期値からの減少量)から、駆動装置70の駆動量を設定する。すなわち、制御部100は、エッジリング14の消耗量を上記関数に入力するか、エッジリング14の消耗量を用いて上記テーブルを参照することにより、駆動装置70の駆動量を決定する。
The
なお、エッジリング14の消耗量は、ウェハWのエッチング時間、ウェハWの処理枚数、測定器によって測定されたエッジリング14の厚み、測定器によって測定されたエッジリング14の質量の変化、測定器によって測定されたエッジリング14の周辺の電気的特性(例えばエッジリング14の周辺の任意の点の電圧、電流値)の変化、又は測定器によって測定されたエッジリング14の電気的特性(例えばエッジリング14の抵抗値)の変化等に基づいて、推定されてもよい。また、エッジリング14の消耗量とは関係なく、ウェハWのエッチング時間やウェハWの処理枚数に応じて、駆動装置70の駆動量を大きくしてもよい。さらに、高周波電力によって重みづけしたウェハWのエッチング時間やウェハWの処理枚数に応じて、駆動装置70の駆動量を大きくしてもよい。
The amount of consumption of the
以上のように駆動装置70の駆動量を調整して、チルト角度を制御制御する具体的な方法について説明する。先ず、エッジリング14を静電チャック13上に設置する。この際、例えば、ウェハWのエッジ領域及びエッジリング14の上方において、シース形状がフラットになり、チルト角度が0(ゼロ)度になっている。
A specific method for controlling the tilt angle by adjusting the driving amount of the driving
次に、ウェハWに対してエッチングを行う。エッチングが実施される時間の経過に伴い、エッジリング14が消耗し、その厚みが減少する。そうすると、図3Aに示したように、ウェハWのエッジ領域及びエッジリング14の上方において、シースSHの厚みが小さくなり、チルト角度がインナー側に変化する。
Next, the wafer W is etched. As the etching is performed over time, the
そこで、駆動装置70の駆動量を調整する。具体的には、エッジリング14の消耗量に応じて、駆動装置70の駆動量の大きくして、エッジリング14を上昇させる。そうすると、図5に示したようにチルト補正角度が大きくなり、インナー側に傾斜したチルト角度をアウター側に変化させることができる。すなわち、エッジリング14及びウェハWのエッジ領域の上方におけるシースの形状が制御されて、ウェハWのエッジ領域へのイオンの入射方向の傾きが低減され、チルト角度が制御される。そして、上述したように制御部100で設定された駆動量に基づいてエッジリング14を上昇させると、チルト補正角度を目標角度θ3に調整して、当該チルト角度を0(ゼロ)度に補正することができる。その結果、ウェハWの全領域にわたって、当該ウェハWの厚み方向に略平行な凹部が形成される。
Therefore, the driving amount of the driving
[インピーダンスの調整]
次に、第2の可変受動素子61のインピーダンスを調整する場合について説明する。図6は、第2の可変受動素子61のインピーダンスとチルト補正角度の関係を示す説明図である。図6の縦軸はチルト補正角度を示し、横軸は第2の可変受動素子61のインピーダンスを示している。図6に示すように、第2の可変受動素子61のインピーダンスを大きくすると、チルト補正角度は大きくなる。なお、図6に示す例では、インピーダンスを大きくすることにより、チルト補正角度を大きくしているが、第2の可変受動素子61の構成によっては、インピーダンスを大きくすることにより、チルト補正角度を小さくすることも可能である。インピーダンスとチルト補正角度の関係性は、第2の可変受動素子61の設計に依存するため、限定されるものではない。
[Impedance adjustment]
Next, the case of adjusting the impedance of the second variable
制御部100は、上述した駆動装置70の駆動量の設定と同様に、エッジリング14の消耗量から、第2の可変受動素子61のインピーダンスを設定する。そして制御部100は、第2の可変受動素子61のインピーダンスを変更することで、エッジリング14に発生する電圧を変更する。
The
エッチング装置1では、エッジリング14が消耗すると、制御部100で設定されたインピーダンスに第2の可変受動素子61を制御する。これにより、エッジリング14及びウェハWのエッジ領域の上方におけるシースの形状が制御されて、ウェハWのエッジ領域へのイオンの入射方向の傾きが低減され、チルト角度が制御される。そうすると、図6のように、チルト補正角度を目標角度θ3に調整して、チルト角度を0(ゼロ)度にすることができる。
In the
[駆動量とインピーダンスの調整]
次に、駆動装置70の駆動量と第2の可変受動素子61のインピーダンスを組み合わせて調整する場合について説明する。図7は、駆動装置70の駆動量、第2の可変受動素子61のインピーダンス、及びチルト補正角度の関係を示す説明図である。図7の縦軸はチルト補正角度を示し、横軸は第2の可変受動素子61のインピーダンスを示している。
[Adjustment of driving amount and impedance]
Next, a case will be described in which the driving amount of the driving
図7に示すように、先ず、第2の可変受動素子61のインピーダンスを調整し、チルト角度を補正する。次に、インピーダンスが予め定められた値、例えば上限値に達すると、駆動装置70の駆動量を調整し、チルト補正角度を目標角度θ3に調整して、チルト角度を0(ゼロ)度にする。かかる場合、インピーダンスの調整と駆動量の調整の回数を少なくすることができ、チルト角度制御の運用を単純化することができる。
As shown in FIG. 7, first, the impedance of the second variable
ここで、インピーダンスの調整によるチルト角度補正の分解能と、駆動量の調整によるチルト角度補正の分解能は、それぞれ第2の可変受動素子61と駆動装置70の性能等に依存する。チルト角度補正の分解能とは、インピーダンス又は駆動量の1回の調整におけるチルト角度の補正量である。そして、例えば第2の可変受動素子61の分解能が駆動装置70の分解能より高い場合、本実施形態では第2の可変受動素子61のインピーダンスを調整してチルト角度を補正している分、全体としてのチルト角度補正の分解能を向上させることができる。
Here, the resolution of the tilt angle correction by adjusting the impedance and the resolution of the tilt angle correction by adjusting the driving amount depend on the performance of the second variable
以上のように本実施形態によれば、第2の可変受動素子61のインピーダンスの調整と駆動装置70の駆動量の調整を行うことで、チルト角度の調整範囲を大きくすることができる。したがって、チルト角度を適切に制御することができ、すなわち、イオンの入射方向を適切に調整することができるので、エッチングを均一に行うことができる。
As described above, according to this embodiment, the adjustment range of the tilt angle can be increased by adjusting the impedance of the second variable
また、例えば第2の可変受動素子61のインピーダンスのみでチルト角度を制御しようとする場合、インピーダンスが可変受動素子61の制御範囲の上限に達すると、エッジリング14を交換する必要があった。この点、本実施形態では、駆動装置70の駆動量の調整を行うことで、エッジリング14を交換することなく、チルト角度の調整範囲を大きくすることができる。したがって、エッジリング14の交換間隔を長くして、その交換頻度を抑えることができる。
Further, when the tilt angle is controlled only by the impedance of the second variable
しかも、本実施形態によれば、チルト角度制御の運用を単純化しつつ、チルト角度補正の分解能を向上させることができる。そして、チルト角度制御の運用のバリエーションを増やすことができる。 Moreover, according to the present embodiment, it is possible to improve the resolution of tilt angle correction while simplifying the operation of tilt angle control. In addition, it is possible to increase variations in the operation of tilt angle control.
なお、図7に示した例においては、インピーダンスの調整と駆動量の調整をそれぞれ1回行って、チルト補正角度を目標角度θ3に調整したが、これらインピーダンスの調整と駆動量の調整の回数はこれに限定されない。例えば図8に示すように、インピーダンスの調整と駆動量の調整をそれぞれ複数回行ってもよい。かかる場合でも、本実施形態と同様の効果を享受することができる。 In the example shown in FIG. 7, the impedance adjustment and the drive amount adjustment are each performed once to adjust the tilt correction angle to the target angle θ3. It is not limited to this. For example, as shown in FIG. 8, the impedance adjustment and the drive amount adjustment may each be performed multiple times. Even in such a case, the same effects as in the present embodiment can be obtained.
また、図7及び図8に示した例においては、第2の可変受動素子61のインピーダンスの調整を行った後、駆動装置70の駆動量の調整を行ったが、この順序は反対でもよい。かかる場合、先ず、駆動装置70の駆動量を調整し、チルト角度を補正する。この際、駆動装置70の駆動量を大きくし過ぎると、ウェハWとエッジリング14との間で放電が生じる。したがって、駆動装置70の駆動量には制限がある。そこで次に、駆動量が予め定められた値、例えば上限値に達すると、第2の可変受動素子61のインピーダンスを調整し、チルト補正角度を目標角度θ3に調整して、チルト角度を0(ゼロ)度にする。かかる場合でも、本実施形態と同様の効果を享受することができる。
In the examples shown in FIGS. 7 and 8, the impedance of the second variable
また、以上の実施形態では、第2の可変受動素子61のインピーダンスの調整と駆動装置70の駆動量の調整を個別に行ったが、インピーダンスの調整と駆動量の調整を同時に行ってもよい。
In the above embodiment, the impedance adjustment of the second variable
<他の実施形態>
ここで上述したように、第2の高周波電源51から供給される高周波電力(バイアスRF電力)LFの周波数は400kHz~13.56MHzであるが、5MHz以下がより好ましい。エッチングを行う際、ウェハWに対して高アスペクト比のエッチングを行う場合、エッチング後のパターンの垂直形状を実現するためには、高いイオンエネルギーが必要となる。そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、高周波電力LFの周波数を5MHz以下にすることで、高周波電界の変化に対するイオンの追従性が上がり、イオンエネルギーの制御性が向上することが分かった。
<Other embodiments>
As described above, the frequency of the high frequency power (bias RF power) LF supplied from the second high
一方、高周波電力LFの周波数を5MHz以下の低周波とすると、第2の可変受動素子61のインピーダンスを可変とした効果が低下する場合がある。すなわち、第2の可変受動素子61のインピーダンスの調整によるチルト角度の制御性が低下する場合がある。例えば図2A及び図2Bにおいて、エッジリング14と第2の可変受動素子61との電気的な接続が非接触又は容量結合である場合、第2の可変受動素子61のインピーダンスを調整しても、チルト角度を適切に制御できない。そこで本実施形態では、エッジリング14と第2の可変受動素子61を電気的に直接接続する。
On the other hand, if the frequency of the high-frequency power LF is set to a low frequency of 5 MHz or less, the effect of making the impedance of the second variable
エッジリング14と第2の可変受動素子61は、接続部を介して電気的に直接接続される。エッジリング14と接続部は接触し、当該接続部を直流電流が導通する。以下、接続部の構造(以下、「接触構造」という場合がある。)の一例について説明する。
The
図9に示すように導体としての接続部200は、導電性構造201と導電性弾性部材202を有している。導電性構造201は、導電性弾性部材202を介してエッジリング14と第2の可変受動素子61を接続する。具体的に導電性構造201は、その一端が第2の可変受動素子61に接続され、他端が下部電極12の上面にて露出し、導電性弾性部材202に接触する。
As shown in FIG. 9, the connecting
導電性弾性部材202は、例えばエッジリング14と静電チャック13の間に形成された空間に設けられる。導電性弾性部材202は、導電性構造201とエッジリング14の下面のそれぞれに接触する。また導電性弾性部材202は、例えば金属等の導体からなる。導電性弾性部材202の構成は特に限定されないが、図10A~図10Fのそれぞれに一例を示す。なお、図10A~図10Cは、導電性弾性部材202として、弾性体を用いた例である。
The conductive
図10Aに示すように導電性弾性部材202には、縦方向に付勢された板バネが用いられてもよい。図10Bに示すように導電性弾性部材202には、らせん状に巻かれつつ水平方向に延在するコイルスプリングが用いられてもよい。図10Cに示すように導電性弾性部材202には、らせん状に巻かれつつ縦方向に延在するバネが用いられてもよい。そして、これら導電性弾性部材202は弾性体であり、縦方向に弾性力が作用する。この弾性力によって、導電性弾性部材202は導電性構造201とエッジリング14の下面のそれぞれに所望の接触圧力で密着し、導電性構造201とエッジリング14が電気的に接続される。
As shown in FIG. 10A, the conductive
図10Dに示すように導電性弾性部材202には、駆動機構(図示せず)によって縦方向に移動するピンが用いられてもよい。かかる場合、導電性弾性部材202が上昇することによって、導電性弾性部材202は導電性構造201とエッジリング14の下面のそれぞれに密着する。そして、導電性弾性部材202の縦方向移動時に作用する圧力を調整することで、導電性弾性部材202は導電性構造201とエッジリング14の下面のそれぞれに、所望の接触圧力で密着する。
As shown in FIG. 10D, the conductive
図10Eに示すように導電性弾性部材202には、導電性構造201とエッジリング14を接続するワイヤが用いられてもよい。ワイヤは、その一端が導電性構造201に接合され、他端がエッジリング14の下面に接合される。このワイヤの接合は、導電性構造201又はエッジリング14の下面とオーミック接触となればよく、一例として、ワイヤは溶接又は圧着される。そして、このように導電性弾性部材202にワイヤを用いた場合、導電性弾性部材202は導電性構造201とエッジリング14の下面のそれぞれに接触し、導電性構造201とエッジリング14が電気的に接続される。
A wire connecting the
以上、図10A~図10Eに示したいずれの導電性弾性部材202を用いた場合でも、図9に示したように接続部200を介してエッジリング14と第2の可変受動素子61を電気的に直接接続することができる。したがって、高周波電力LFの周波数を5MHz以下の低周波とすることができ、イオンエネルギーの制御性を向上させることができる。
10A to 10E, the
また、駆動装置70の駆動量を調整してチルト角度を制御する場合には、接続部200を設けた分、調整する駆動量を小さく抑えることができる。その結果、ウェハWとエッジリング14との間で放電が生じるのを抑制することができる。更に、上述したように、駆動装置70の駆動量と第2の可変受動素子61のインピーダンスを調整することで、チルト角度の調整範囲を大きくして、チルト角度を所望の値に制御することができる。
Further, when the tilt angle is controlled by adjusting the drive amount of the
なお、以上の実施形態では、導電性弾性部材202として、図10Aに示した板バネ、図10Bに示したコイルスプリング、図10Cに示したバネ、図10Dに示したピン、図10Eに示したワイヤを例示したが、これらを組み合わせて用いてもよい。 10A, the coil spring shown in FIG. 10B, the spring shown in FIG. 10C, the pin shown in FIG. 10D, and the pin shown in FIG. Although wires are exemplified, these may be used in combination.
なお、以上の実施形態の接続部200において、図10Fに示すように導電性弾性部材202と接続部200の導電性弾性部材202とエッジリング14との間には、導電膜203が設けられていてもよい。導電膜203には、例えば金属膜が用いられる。導電膜203は、エッジリング14の下面において少なくとも導電性弾性部材202が接触する部分に設けられる。導電膜203はエッジリング14の下面全面に設けられてもよいし、或いは複数の導電膜203が全体で環状に近い形状に設けられていてもよい。いずれの場合も、導電膜203によって、導電性弾性部材202の接触による抵抗を抑制することができ、エッジリング14と第2の可変受動素子61を適切に接続することができる。
In the
以上の実施形態の接続部200は、駆動装置70によってエッジリング14を上昇させた際、導電性弾性部材202がプラズマから保護される構成を有するのが好ましい。図11A~図11Gはそれぞれ、導電性弾性部材202のプラズマ対策の一例を示す。
The connecting
図11Aに示すようにエッジリング14の下面に、当該下面から下方に突起する突起部14a、14bを設けてもよい。図示の例においては、突起部14aは導電性弾性部材202の径方向内側に設けられ、突起部14bは導電性弾性部材202の径方向外側に設けられる。すなわち、導電性弾性部材202は、突起部14a、14bで形成される凹部に設けられる。かかる場合、突起部14a、14bによって、プラズマが導電性弾性部材202の方に回り込むのを抑制することができ、導電性弾性部材202を保護することができる。
As shown in FIG. 11A, the lower surface of the
なお、図11Aの例においては、エッジリング14の下面に突起部14a、14bを設けたが、プラズマの回り込みを抑制する形状はこれに限定されず、エッチング装置1に応じて決定すればよい。また、エッジリング14が駆動装置70によって適切に縦方向に移動できるように、エッジリング14の形状を決定すればよい。
In the example of FIG. 11A, the
図11Bに示すようにエッジリング14と静電チャック13の間において導電性弾性部材202の内側に、追加エッジリング210を設けてもよい。追加エッジリング210は、絶縁材料で形成される。追加エッジリング210は、下部電極12とは別体として設けられ、例えば円環状を有している。かかる場合、追加エッジリング210によって、プラズマが導電性弾性部材202の方に回り込むのを抑制することができ、導電性弾性部材202を保護することができる。
An
図11Cに示すように、図11Aに示したエッジリング14の突起部14aと、図11Bに示した追加エッジリング210とを両方設けてもよい。かかる場合、突起部14aと追加エッジリング210によって、プラズマの回り込みを更に抑制することができ、導電性弾性部材202を保護することができる。
As shown in FIG. 11C, both the
図11Dに示すように、図11Aに示したエッジリング14の突起部14a、14bと、図11Bに示した追加エッジリング210とを両方設けてもよい。導電性弾性部材202は、突起部14bと接触する。また。追加エッジリング210は、突起部14a、14bの間に設けられる。かかる場合、突起部14a、14bと追加エッジリング210によってラビリンス構造が形成され、プラズマの回り込みを更に抑制することができ、導電性弾性部材202を保護することができる。
As shown in FIG. 11D, both the
図11Eに示すようにエッジリング14を、上部エッジリング140と下部エッジリング141に分割してもよい。上部エッジリング140は本開示におけるエッジリングに相当し、下部エッジリング141は本開示における追加エッジリングに相当する。上部エッジリング140は、駆動装置70によって縦方向に移動自在に構成されている。下部エッジリング141は縦方向に移動しない。導電性弾性部材202は、上部エッジリング140の下面と下部エッジリング141の上面に接触して設けられている。導電性構造201は、下部エッジリング141に接続されている。かかる場合、上部エッジリング140と第2の可変受動素子61は、導電性弾性部材202、下部エッジリング141、及び導電性構造201を介して、電気的に直接接続される。
The
上部エッジリング140の下面において最外周部には、当該下面から下方に突起する突起部140aが設けられている。下部エッジリング141の上面において最内周部には、当該上面から上方に突起する突起部141aが設けられている。かかる場合、突起部140a、141aによって、プラズマが導電性弾性部材202の方に回り込むのを抑制することができ、導電性弾性部材202を保護することができる。
A
図11Fは、図11Eの変形例である。図11Eに示す例において、導電性構造201は下部エッジリング141に接続されていたが、図11Fに示す例では、導電性構造201の一端は下部電極12の上面にて露出し、導電性弾性部材220に接触する。導電性弾性部材220は、静電チャック13の径方向外側に下部エッジリング141の下面と下部電極12の上面との間に形成された空間に設けられている。すなわち、導電性弾性部材220は、下部エッジリング141の下面と導電性構造201に接触する。かかる場合、上部エッジリング140と第2の可変受動素子61は、導電性弾性部材202、下部エッジリング141、導電性弾性部材220、及び導電性構造201を介して、電気的に直接接続される。そして、本例においても、突起部140a、141aによって、プラズマが導電性弾性部材202の方に回り込むのを抑制することができ、導電性弾性部材202を保護することができる。
FIG. 11F is a modification of FIG. 11E. In the example shown in FIG. 11E, the
図11Gは、図11Eの変形例である。図11Eに示す例において、導電性弾性部材202は下部エッジリング141の上面に設けられていたが、図11Gに示す例では、導電性弾性部材202は下部電極12の上面に設けられている。導電性弾性部材202は、上部エッジリング140の下面と導電性構造201に接触する。導電性構造201は、その一端が静電チャック13の上面にて露出し、導電性弾性部材202に接触する。かかる場合、上部エッジリング140と第2の可変受動素子61は、導電性弾性部材202、及び導電性構造201を介して、電気的に直接接続される。そして、本例においても、突起部140a、141aによって、プラズマが導電性弾性部材202の方に回り込むのを抑制することができ、導電性弾性部材202を保護することができる。
FIG. 11G is a modification of FIG. 11E. In the example shown in FIG. 11E, the conductive
なお、以上の実施形態において、図11A~図11Gに示した構成を組み合わせて用いてもよい。また、接続部200において、導電性弾性部材202の表面のエッジリング14と接触する部分以外に、耐プラズマコーティングを施してもよい。かかる場合、導電性弾性部材202をプラズマから保護することができる。
In addition, in the above embodiments, the configurations shown in FIGS. 11A to 11G may be used in combination. Also, in the
次に、導電性弾性部材202の平面視における配置について説明する。図12A~図12Cはそれぞれ、導電性弾性部材202の平面配置の一例を示す。図12A及び図12Bに示すように、接続部200は導電性弾性部材202を複数備え、複数の導電性弾性部材202はエッジリング14と同心円上に等間隔に設けられていてもよい。図12Aの例において導電性弾性部材202は8箇所に設けられ、図12Bにおいて導電性弾性部材202は24箇所に設けられている。また、図12Cに示すように導電性弾性部材202は、エッジリング14と同心円上に環状に設けられていてもよい。
Next, the arrangement of the conductive
エッチングを均一に行い、シースの形状を均一にする観点(プロセス均一化の観点)からは、図12Cに示したようにエッジリング14に対して導電性弾性部材202を環状に設け、エッジリング14に対する接触を円周上で均一に行うのが好ましい。また、同じくプロセス均一化の観点から、図12A及び図12Bに示すように複数の導電性弾性部材202を設ける場合でも、これら複数の導電性弾性部材202をエッジリング14の周方向に等間隔に配置し、エッジリング14に対する接触点を点対称に設けるのが好ましい。更に言えば、図12Aの例に比べて図12Bの例のように導電性弾性部材202の数を多くして、図12Cに示したように環状に近づける方が良い。なお、導電性弾性部材202の数は特に限定されないが、対称性を確保するためには、3個以上が好ましく、例えば3個~36個としてよい。
From the viewpoint of performing uniform etching and uniformizing the shape of the sheath (from the viewpoint of process uniformity), as shown in FIG. It is preferred that the contact with the is made uniformly on the circumference. Also, from the viewpoint of process uniformity, even when a plurality of conductive
但し、装置構成上、他の部材との干渉を回避するため、導電性弾性部材202を環状にしたり、導電性弾性部材202の数を多くするのは難しい場合がある。したがって、導電性弾性部材202の平面配置は、プロセス均一化の条件や装置構成上の制約条件などを鑑みて、適宜設定してよい。
However, it may be difficult to make the conductive
次に、接続部200と、第1の可変受動素子60及び第2の可変受動素子61との関係について説明する。図13A~図13Cはそれぞれ、接続部200、第1の可変受動素子60及び第2の可変受動素子61の構成の一例を模式的に示す。
Next, the relationship between the connecting
図13Aに示すように、例えば8個の導電性弾性部材202に対して第1の可変受動素子60と第2の可変受動素子61がそれぞれ1個設けられている場合、接続部200は中継部材230を更に有していてもよい。なお、図13Aでは、図12Aに示した接続部200において中継部材230を設けた場合について図示するが、図12B又は図12Cのいずれに示した接続部200においても中継部材230を設けることができる。また、中継部材230は複数設けられていてもよい。
As shown in FIG. 13A, for example, when one first variable
中継部材230は、導電性弾性部材202と第2の可変受動素子61の間の導電性構造201において、エッジリング14と同心円上に環状に設けられている。中継部材230は、導電性弾性部材202と導電性構造201aで接続されている。すなわち、中継部材230から8本の導電性構造201aが平面視において放射状に延在し、8個の導電性弾性部材202のそれぞれに接続される。また中継部材230は、第1の可変受動素子60を介して第2の可変受動素子61と導電性構造201bで接続されている。
The
かかる場合、例えば第2の可変受動素子61がエッジリング14の中心に配置されていない場合であっても、中継部材230における電気的特性(任意の電圧、電流値)を円周上で均一に行うことができ、更に8個の導電性弾性部材202のそれぞれに対する電気的特性を均一にすることができる。その結果、エッチングを均一に行い、シースの形状を均一にすることができる。
In such a case, for example, even if the second variable
図13Bに示すように、例えば8個の導電性弾性部材202に対して、第1の可変受動素子60が複数、例えば8個設けられ、第2の可変受動素子61が1個設けられていてもよい。このように導電性弾性部材202の数に対して、第1の可変受動素子60の個数は適宜設定することができる。なお、図13Bの例においても、中継部材230が設けられていてもよい。
As shown in FIG. 13B, for example, eight conductive
図13Cに示すように、例えば8個の導電性弾性部材202に対して、第1の可変受動素子60が複数、例えば8個設けられ、第2の可変受動素子61が複数、例えば8個設けられていてもよい。このように導電性弾性部材202の数に対して、インピーダンスが可変の第2の可変受動素子61の個数は適宜設定することができる。図13Cの例においても、中継部材230が設けられていてもよい。
As shown in FIG. 13C, for example, eight conductive
なお、インピーダンスが可変の第2の可変受動素子61を複数設けることで、複数の導電性弾性部材202に対して個別に独立して電気的特性を制御することが可能となる。その結果、複数の導電性弾性部材202のそれぞれに対する電気的特性を均一にすることができ、プロセスの均一性を向上させることができる。
By providing a plurality of second variable
次に、エッジリング14に対する接触構造として、上記図9、図10A~図10Fに示した例以外の例について説明する。図14A~図14D、図15A~図15Dはそれぞれ、接続部の構成の他の例を示す。
Next, as a contact structure for the
図14A~図14Dはそれぞれ、駆動装置70のリフターピン300が絶縁材料で形成され、当該リフターピン300の内部に導体としての接続部310が設けられた例である。
14A to 14D each show an example in which the
図14Aに示すように、駆動装置70は、上記実施形態のリフターピン71に代えて、リフターピン300を有していてもよい。リフターピン300は、エッジリング14の下面から縦方向に延在し、静電チャック13、下部電極12、支持部材17、及びチャンバ10の底部を貫通して設けられている。リフターピン300とチャンバ10の間は、チャンバ10の内部を密閉するためにシールされている。リフターピン300は、絶縁材料で形成される。また、リフターピン300は、チャンバ10の外部に設けられた駆動源72によって縦方向に移動自在に構成されている。
As shown in FIG. 14A, the
リフターピン300の内部には、縦方向に延在する導電性ワイヤである接続部310が設けられている。接続部310は、エッジリング14とリフターピン300を直接接続し、エッジリング14と第2の可変受動素子61を接続する。具体的に接続部310は、その一端が第2の可変受動素子61に接続され、他端がリフターピン300の上面にて露出し、エッジリング14の下面に接触する。
Inside the
図14B及び図14Cに示すように、リフターピン300の内部に設けられた接続部310は、導電性構造311と導電性弾性部材312を有していてもよい。導電性構造311は、導電性弾性部材312を介してエッジリング14と第2の可変受動素子61を接続する。具体的に導電性構造311は、その一端が第2の可変受動素子61に接続され、他端がリフターピン300の内部の上部空間にて露出し、導電性弾性部材312に接触する。
As shown in FIGS. 14B and 14C, the connecting
導電性弾性部材312は、リフターピン300の内部の上部空間に設けられる。導電性弾性部材312は、導電性構造311とエッジリング14の下面のそれぞれに接触する。また導電性弾性部材312は、例えば金属等の導体からなる。導電性弾性部材312の構成は特に限定されないが、例えば図14Bに示すように縦方向に付勢された弾性を有する板バネが用いられてもよいし、図14Cに示すように導電性構造311とエッジリング14を接続するワイヤが用いられてもよい。或いは、導電性弾性部材312には、図10Bに示したコイルスプリング、図10Cに示したバネ、図10Dに示したピン等が用いられてもよい。かかる場合、エッジリング14と第2の可変受動素子61は、導電性弾性部材312と導電性構造311を介して、電気的に直接接続される。
The conductive
図14Dに示すように、リフターピン300は上下面が開口した中空の円筒形状を有し、当該リフターピン300の内部に設けられる接続部310は、導電性構造(第1の導電性構造)311と導電性弾性部材312に加えて、他の導電性構造(第2の導電性構造)313を有していてもよい。導電性構造313は、リフターピン300の内側面に設けられる。導電性構造313は、例えば金属膜であってもよいし、金属製の円筒であってもよい。
As shown in FIG. 14D , the
導電性構造311は、導電性構造313の下端に接続される。導電性弾性部材312は、導電性構造313の上端に接続される。かかる場合、エッジリング14と第2の可変受動素子61は、導電性弾性部材312、導電性構造313、及び導電性構造311を介して、電気的に直接接続される。
以上、図14A~図14Dに示したいずれの接続部310を用いた場合でも、接続部310を介してエッジリング14と第2の可変受動素子61を電気的に直接接続することができる。したがって、高周波電力LFの周波数を5MHz以下の低周波とすることができ、イオンエネルギーの制御性を向上させることができる。
14A to 14D, the
なお、以上の実施形態の接続部310は、絶縁材料で形成されるリフターピン300の内部に設けられているため、プラズマから保護される構成を有さなくてもよい。
In addition, since the
図15A~図15Dはそれぞれ、駆動装置70のリフターピン400が導電材料で形成され、当該リフターピン400自体が接続部を構成する例である。
15A to 15D each show an example in which the lifter pins 400 of the driving
図15Aに示すように、駆動装置70は、上記実施形態のリフターピン71、300に代えて、リフターピン400を有していてもよい。リフターピン400は、エッジリング14の下面から縦方向に延在し、静電チャック13、下部電極12、支持部材17、及びチャンバ10の底部を貫通して設けられている。リフターピン400とチャンバ10の間は、チャンバ10の内部を密閉するためにシールされている。リフターピン400は、導電材料で形成される。また、リフターピン400は、チャンバ10の外部に設けられた駆動源72によって縦方向に移動自在に構成されている。
As shown in FIG. 15A, the
リフターピン400の下端には、導電性構造410が接続されている。導電性構造410は、第2の可変受動素子61に接続される。かかる場合、エッジリング14と第2の可変受動素子61は、リフターピン400と導電性構造410を介して、電気的に直接接続される。
A
上記リフターピン400は、駆動装置70によってエッジリング14を上昇させた際、プラズマから保護される構成を有するのが好ましい。図15B~図15Cはそれぞれ、リフターピン400のプラズマ対策の一例を示す。
The lifter pins 400 preferably have a structure that protects them from plasma when the
図15Bに示すように、下部電極12の上面においてリフターピン400の内側に、図11Bに示した追加エッジリング210を設けてもよい。かかる場合、追加エッジリング210によって、プラズマがリフターピン400側に回り込むのを抑制することができ、リフターピン400を保護することができる。なお、プラズマの回り込みを抑制する構成はこれに限定されず、図11A、図11C~図11Gのいずれかの構成を適用してもよい。
As shown in FIG. 15B, an
図15Cに示すように、リフターピン400の外側面に、耐プラズマ性を有する絶縁部材401を設けてもよい。絶縁部材401は、例えば絶縁体の膜であってもよいし、絶縁体製の円筒であってもよい。かかる場合、絶縁部材401によって、プラズマからリフターピン400を保護することができる。なお、図15Bの構成において、図15Cに示した絶縁部材401を更に設けてもよい。
As shown in FIG. 15C, the outer surface of the
以上、図15A~図15Cに示したいずれの場合でも、リフターピン400を介してエッジリング14と第2の可変受動素子61を電気的に直接接続することができる。したがって、高周波電力LFの周波数を5MHz以下の低周波とすることができ、イオンエネルギーの制御性を向上させることができる。
In any case shown in FIGS. 15A to 15C, the
なお、図15A~15Cではリフターピン400自体が接続部を構成していたが、図15Dに示すようにリフターピン400の内部に、さらに導体としての接続部420を設けてもよい。接続部420は、導電性構造421と導電性弾性部材422を有していてもよい。導電性構造421は、導電性弾性部材422を介してエッジリング14と第2の可変受動素子61を接続する。具体的に導電性構造421は、その一端が第2の可変受動素子61に接続され、他端がリフターピン400の内部の上部空間にて露出し、導電性弾性部材422に接触する。なお、上記導電性構造410は、導電性構造421に含まれる。
15A to 15C, the
導電性弾性部材422は、リフターピン400の内部の上部空間に設けられる。導電性弾性部材422は、導電性構造421とエッジリング14の下面のそれぞれに接触する。また導電性弾性部材422は、例えば金属等の導体からなる。導電性弾性部材422の構成は特に限定されないが、例えば図10Aに示した縦方向に付勢された板バネが用いられてもよい。或いは、図10Bに示したコイルスプリング、図10Cに示したバネ、図10Dに示したピン、図10Eに示したワイヤ等が用いられてもよい。かかる場合、エッジリング14と第2の可変受動素子61は、リフターピン400に加えて、導電性弾性部材422と導電性構造421を介して、電気的に直接接続される。また、リフターピン400と導電性弾性部材422の接触による抵抗を抑制することができるので、エッジリング14と第2の可変受動素子61を更に適切に接続することができる。
The conductive
<他の実施形態>
以上の実施形態のエッチング装置1において、図16に示すように直流(DC:Direct Current)電源62、切替ユニット63、第1のRFフィルタ64、及び第2のRFフィルタ65が更に設けられていてもよい。第1のRFフィルタ64と第2のRFフィルタ65はそれぞれ、第1の可変受動素子60と第2の可変受動素子61に代えて設けられる。第1のRFフィルタ64、第2のRFフィルタ65、切替ユニット63、及び直流電源62は、エッジリング14側からこの順で配置されている。すなわち、直流電源62は、切替ユニット63、第2のRFフィルタ65、及び第1のRFフィルタ64を介して、エッジリング14に電気的に接続されている。なお、本実施形態では、直流電源62が接地電位に接続される。
<Other embodiments>
In the
直流電源62は、エッジリング14に印加される負極性の直流電圧を発生する電源である。また、直流電源62は、可変直流電源であり、直流電圧の高低を調整可能である。
The
切替ユニット63は、エッジリング14に対する直流電源62からの直流電圧の印加を停止可能に構成されている。なお、切替ユニット63の回路構成は、当業者が適宜設計することができる。
The switching
第1のRFフィルタ64と第2のRFフィルタ65はそれぞれ、高周波電力を減衰するフィルタである。第1のRFフィルタ64は、例えば第1の高周波電源50からの40MHzの高周波電力を減衰する。第2のRFフィルタ65は、例えば第2の高周波電源51からの400kHzの高周波電力を減衰する。
The
一例においては、第2のRFフィルタ65は、インピーダンスが可変に構成されている。すなわち、第2のRFフィルタ65は少なくとも1つの可変受動素子を含み、インピーダンスが可変になっている。可変受動素子は、例えばコイル(インダクタ)又はコンデンサ(キャパシタ)のいずれかであってもよい。また、コイル、コンデンサに限らず、ダイオード等の素子など可変インピーダンス素子であればどのようなものであっても同様の機能を達成できる。可変受動素子の数や位置も、当業者が適宜設計することができる。さらに、素子自体が可変である必要はなく、例えば、インピーダンスが固定値の素子を複数備え、切替回路を用いて固定値の素子の組み合わせを切り替えることでインピーダンスを可変してもよい。なお、この第2のRFフィルタ65及び上記第1のRFフィルタ64の回路構成はそれぞれ、当業者が適宜設計することができる。
In one example, the
また、エッチング装置1は、エッジリング14の自己バイアス電圧(又は、下部電極12もしくはウェハWの自己バイアス電圧)を測定する測定器(図示せず)を更に有していてもよい。なお、測定器の構成は、当業者が適宜設計することができる。
The
次に、本実施形態のエッチング装置1を用いて、チルト角度を制御する方法について説明する。本実施形態では、上記実施形態における駆動装置70の駆動量の調整と第2のRFフィルタ65のインピーダンスの調整に加えて、直流電源62からの直流電圧を調整する。すなわち、少なくとも駆動装置70の駆動量、第2のRFフィルタ65のインピーダンス及び直流電源62からの直流電圧からなる群から選択される2つを調整して、チルト角度を制御する。図17と図18はそれぞれ、本実施形態におけるチルト角度の制御方法の一例を示す。
Next, a method of controlling the tilt angle using the
図17に示す例においては、先ず、第2のRFフィルタ65のインピーダンスを調整し、チルト角度を補正する。次に、インピーダンスが予め定められた値、例えば上限値に達すると、直流電源62からの直流電圧を調整し、チルト補正角度を目標角度θ3に調整して、チルト角度を0(ゼロ)度にする。
In the example shown in FIG. 17, first, the impedance of the
直流電源62では、エッジリング14に印加する直流電圧が、自己バイアス電圧Vdcの絶対値と設定値ΔVの和をその絶対値として有する負極性の電圧、すなわち、-(|Vdc|+ΔV)に設定される。自己バイアス電圧Vdcは、ウェハWの自己バイアス電圧であり、一方又は双方の高周波電力が供給されており、且つ、直流電源62からの直流電圧が下部電極12に印加されていないときの下部電極12の自己バイアス電圧である。設定値ΔVは、制御部100によって与えられる。
In the
制御部100は、上記実施形態における駆動装置70の駆動量の設定、第2のRFフィルタ65のインピーダンスの設定と同様に、エッジリング14の消耗量から、第2のRFフィルタ65のインピーダンスを設定する。設定値ΔVを決定する。
The
制御部100は、設定値ΔVの決定において、エッジリング14の初期の厚みと、例えばレーザ測定器やカメラなどの測定器を用いて実測されたエッジリング14の厚みとの差を、エッジリング14の消耗量として用いてもよい。また、例えば質量計などの測定器によって測定されたエッジリング14の質量の変化から、エッジリング14の消耗量を推定してもよい。或いは、制御部100は、設定値ΔVの決定のために、予め定められた別の関数又はテーブルを用いて、特定のパラメータから、エッジリング14の消耗量を推定してもよい。この特定のパラメータは、自己バイアス電圧Vdc、高周波電力HF又は高周波電力LFの波高値Vpp、負荷インピーダンス、エッジリング14又はエッジリング14の周辺の電気的特性等のうちのいずれかであり得る。エッジリング14又はエッジリング14の周辺の電気特性は、エッジリング14又はエッジリング14の周辺の任意の箇所の電圧、電流値、エッジリング14を含む抵抗値等のうちいずれかであり得る。別の関数又はテーブルは、特定のパラメータとエッジリング14の消耗量の関係を定めるように予め定められている。エッジリング14の消耗量を推定するために、実際のエッチングの実行前又はエッチング装置1のメンテナンス時に、消耗量を推定するための測定条件、すなわち、高周波電力HF、高周波電力LF、処理空間S内の圧力、及び、処理空間Sに供給される処理ガスの流量等の設定の下で、エッチング装置1が動作される。そして、上記特定のパラメータが取得され、この当該特定のパラメータを上記別の関数に入力することにより、或いは、当該特定のパラメータを用いて上記テーブルを参照することにより、エッジリング14の消耗量が特定される。
In determining the set value ΔV, the
エッチング装置1では、エッチング中、すなわち、高周波電力HF及び高周波電力LFのうち一方又は双方の高周波電力が供給される期間において、直流電源62からエッジリング14に直流電圧が印加される。これにより、エッジリング14及びウェハWのエッジ領域の上方におけるシースの形状が制御されて、ウェハWのエッジ領域へのイオンの入射方向の傾きが低減され、チルト角度が制御される。その結果、ウェハWの全領域にわたって、当該ウェハWの厚み方向に略平行な凹部が形成される。
In the
より詳細には、エッチング中、測定器(図示せず)によって自己バイアス電圧Vdcが測定される。また、直流電源62からエッジリング14に直流電圧が印加される。エッジリング14に印加される直流電圧の値は、上述したように-(|Vdc|+ΔV)である。|Vdc|は、直前に測定器によって取得された自己バイアス電圧Vdcの測定値の絶対値であり、ΔVは制御部100によって決定された設定値である。このようにエッチング中に測定された自己バイアス電圧Vdcからエッジリング14に印加される直流電圧が決定される。そうすると、自己バイアス電圧Vdcに変化が生じても、直流電源62によって発生される直流電圧が補正され、チルト角度が適切に補正される。
More specifically, during etching, the self-bias voltage Vdc is measured by a meter (not shown). A DC voltage is applied to the
また、図17に示す例において、第2のRFフィルタ65のインピーダンスに代えて、駆動装置70の駆動量を調整してもよい。すなわち、駆動装置70の駆動量と直流電源62からの直流電圧を調整して、チルト角度を補正してもよい。
Further, in the example shown in FIG. 17, instead of the impedance of the
図18に示す例においては、先ず、第2のRFフィルタ65のインピーダンスを調整し、チルト角度を補正する。次に、インピーダンスが予め定められた値、例えば上限値に達すると、直流電源62からの直流電圧を調整し、チルト角度を補正する。
In the example shown in FIG. 18, first, the impedance of the
ここで、直流電圧の絶対値を高くし過ぎると、ウェハWとエッジリング14との間で放電が生じる。したがって、エッジリング14に印加できる直流電圧には制限があり、直流電圧の調整だけでチルト角度を制御しようとしても、その制御範囲には限界がある。
Here, if the absolute value of the DC voltage is too high, discharge will occur between the wafer W and the
そこで、直流電圧の絶対値が予め定められた値、例えば上限値に達すると、駆動装置70の駆動量を調整し、チルト補正角度を目標角度θ3に調整して、チルト角度を0(ゼロ)度にする。
Therefore, when the absolute value of the DC voltage reaches a predetermined value, for example, the upper limit value, the drive amount of the
以上のように本実施形態によれば、第2のRFフィルタ65のインピーダンスの調整と駆動装置70の駆動量の調整に加えて、直流電源62からの直流電圧の調整を行うことで、チルト角度の調整範囲を大きくすることができる。したがって、チルト角度を適切に制御することができ、すなわち、イオンの入射方向を適切に調整することができるので、エッチングを均一に行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, in addition to adjusting the impedance of the
なお、チルト角度を制御するにあたり、第2のRFフィルタ65のインピーダンスの調整、駆動装置70の駆動量の調整、直流電源62からの直流電圧の組み合わせは任意に設計することができる。
In controlling the tilt angle, the adjustment of the impedance of the
また、第2のRFフィルタ65のインピーダンスの調整、駆動装置70の駆動量の調整、直流電源62からの直流電圧はそれぞれ個別に行ったが、これら調整を同時に行ってもよい。
Also, although the adjustment of the impedance of the
以上の実施形態では、直流電源62は、切替ユニット63、第2のRFフィルタ65、及び第1のRFフィルタ64を介して、エッジリング14に接続されていたが、エッジリング14に直流電圧を印加する電源系はこれに限定されない。例えば、直流電源62は、切替ユニット63、第2のRFフィルタ65、第1のRFフィルタ64、及び下部電極12を介して、エッジリング14に電気的に接続されていてもよい。かかる場合、下部電極12とエッジリング14は直接電気的に結合し、エッジリング14の自己バイアス電圧は下部電極12の自己バイアス電圧と同じになる。
In the above embodiment, the
ここで、下部電極12とエッジリング14が直接電気的に結合している場合、例えばハード構造で決定されるエッジリング14下の容量等により、エッジリング14上のシース厚みを調整できず、直流電圧を印加していないにも関わらずアウターチルトの状態が起こり得る。この点、本開示では、直流電源62からの直流電圧と、第2のRFフィルタ65のインピーダンスと、駆動装置70の駆動量とを調整して、チルト角度を制御することができるので、当該チルト角度をインナー側に変化させることで、チルト角度を0(ゼロ)度に調整することができる。
Here, when the
なお、以上の実施形態では、第2のRFフィルタ65のインピーダンスを可変にしたが、第1のRFフィルタ64のインピーダンスを可変にしてもよいし、RFフィルタ64、65の両方のインピーダンスを可変にしてもよい。かかる場合、第1のRFフィルタ64は、少なくとも1つの可変受動素子を含む。また、以上の実施形態では、直流電源62に対して2つのRFフィルタ64、65を設けたが、RFフィルタの数はこれに限定されず、例えば1つであってもよい。また、以上の実施形態では、第2のRFフィルタ65(第1のRFフィルタ64)は少なくとも1つの可変受動素子を含むことでインピーダンスを可変としたが、インピーダンスを可変とする構成はこれに限定されない。例えば、インピーダンス可変又は固定のRFフィルタに、当該RFフィルタのインピーダンスを可能可能なデバイスを接続してもよい。すなわち、インピーダンスが可変のRFフィルタは、RFフィルタと、このRFフィルタと接続し、このRFフィルタのインピーダンスを変可能なデバイスとによって構成されてもよい。また、RFフィルタは少なくとも1つの可変受動素子を含むことでインピーダンスを可変としたが、RFフィルタにはインピーダンスが可変でないものを用いて、RFフィルタの外部に可変受動素子を設けてもよい。
Although the impedance of the
<他の実施形態>
以上の実施形態では、エッジリング14の消耗量に応じて、駆動装置70の駆動量の調整、第2の可変受動素子61(第2のRFフィルタ65)のインピーダンスの調整、直流電源62からの直流電圧の調整を行ったが、駆動量、インピーダンス、直流電圧の調整タイミングはこれに限定されない。例えばウェハWの処理時間に応じて、駆動量、インピーダンス、直流電圧の調整を行ってもよい。或いは、例えばウェハWの処理時間と、例えば高周波電力等の予め定められたパラメータとを組み合わせて、駆動量、インピーダンス、直流電圧の調整タイミングを判断してもよい。
<Other embodiments>
In the above embodiment, according to the wear amount of the
<他の実施形態>
以上の実施形態のエッチング装置1は容量結合型のエッチング装置であったが、本開示が適用されるエッチング装置はこれに限定されない。例えばエッチング装置は、誘導結合型のエッチング装置であってもよい。
<Other embodiments>
Although the
今回開示された実施形態はすべての点で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、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive. The embodiments described above may be omitted, substituted, or modified in various ways without departing from the scope and spirit of the appended claims.
本開示の実施形態は、以下の態様をさらに含む。 Embodiments of the present disclosure further include the following aspects.
(付記1)
プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基板支持体であり、前記基板支持体は、下部電極と、静電チャックと、前記静電チャック上に載置された基板を囲むように配置されるエッジリングとを含む、基板支持体と、
前記エッジリングを縦方向に移動させるように構成される駆動装置と、
前記基板支持体の上方に配置される上部電極と、
前記プラズマ処理チャンバ内のガスからプラズマを生成するためにソースRF電力を前記上部電極又は前記下部電極に供給するように構成されるソースRF電源と、
バイアスRF電力を前記下部電極に供給するように構成されるバイアスRF電源と、
前記エッジリングと接触する少なくとも1つの導体と、
前記少なくとも1つの導体を介して前記エッジリングに負極性の直流電圧を印加するように構成される直流電源と、
前記少なくとも1つの導体と前記直流電源との間に電気的に接続され、少なくとも1つの可変受動素子を含むRFフィルタと、
前記駆動装置及び前記少なくとも1つの可変受動素子を制御して、前記静電チャック上に載置された基板のエッジ領域に対する前記プラズマ中のイオンの入射角度を調整するように構成される制御部と、
備える、プラズマ処理装置。
(Appendix 1)
a plasma processing chamber;
A substrate support disposed within the plasma processing chamber, the substrate support including a lower electrode, an electrostatic chuck, and an edge ring disposed to surround the substrate placed on the electrostatic chuck. a substrate support comprising
a drive configured to move the edge ring longitudinally;
a top electrode positioned above the substrate support;
a source RF power supply configured to supply source RF power to the upper electrode or the lower electrode to generate a plasma from gases in the plasma processing chamber;
a bias RF power supply configured to supply bias RF power to the bottom electrode;
at least one conductor in contact with the edge ring;
a DC power supply configured to apply a negative DC voltage to the edge ring via the at least one conductor;
an RF filter electrically connected between the at least one conductor and the DC power source and comprising at least one variable passive element;
a controller configured to control the drive and the at least one variable passive element to adjust the angle of incidence of ions in the plasma with respect to an edge region of a substrate mounted on the electrostatic chuck; ,
plasma processing apparatus.
(付記2)
前記駆動装置は、
前記エッジリングを支持するように構成されるリフターピンと、
前記リフターピンを縦方向に移動させるように構成される駆動源と、を備える、付記1に記載のプラズマ処理装置。
(Appendix 2)
The driving device
lifter pins configured to support the edge ring;
2. The plasma processing apparatus of
(付記3)
前記リフターピンは、少なくとも表面が絶縁材料で形成される、付記2に記載のプラズマ処理装置。
(Appendix 3)
The plasma processing apparatus according to appendix 2, wherein at least the surface of the lifter pin is made of an insulating material.
(付記4)
前記少なくとも1つの導体は、前記リフターピン内で縦方向に延在する導電性ワイヤを含み、
前記導電性ワイヤの一端は、前記エッジリングと接触している、付記3に記載のプラズマ処理装置。
(Appendix 4)
the at least one conductor comprises a conductive wire extending longitudinally within the lifter pin;
4. The plasma processing apparatus of Claim 3, wherein one end of the conductive wire is in contact with the edge ring.
(付記5)
前記少なくとも1つの導体は、前記エッジリングと接触する導電性弾性部材を含む、付記3に記載のプラズマ処理装置。
(Appendix 5)
4. The plasma processing apparatus according to appendix 3, wherein the at least one conductor includes a conductive elastic member in contact with the edge ring.
(付記6)
前記導電性弾性部材は、前記リフターピン内に配置される、付記5に記載のプラズマ処理装置。
(Appendix 6)
6. The plasma processing apparatus according to appendix 5, wherein the conductive elastic member is arranged within the lifter pin.
(付記7)
前記導電性弾性部材は、前記エッジリングと前記静電チャックとの間に配置される、付記5に記載のプラズマ処理装置。
(Appendix 7)
6. The plasma processing apparatus according to appendix 5, wherein the conductive elastic member is arranged between the edge ring and the electrostatic chuck.
(付記8)
前記エッジリングと前記静電チャックとの間に配置される追加のエッジリングをさらに備える、付記7に記載のプラズマ処理装置。
(Appendix 8)
Clause 8. The plasma processing apparatus of
(付記9)
前記追加のエッジリングは、絶縁材料で形成され、前記導電性弾性部材よりも内側に配置される、付記8に記載のプラズマ処理装置。
(Appendix 9)
9. The plasma processing apparatus according to appendix 8, wherein the additional edge ring is made of an insulating material and arranged inside the conductive elastic member.
(付記10)
前記エッジリングは、その下面に突起部を有する、付記9に記載のプラズマ処理装置。
(Appendix 10)
10. The plasma processing apparatus according to appendix 9, wherein the edge ring has a protrusion on its lower surface.
(付記11)
前記追加のエッジリングは、導電性材料で形成され、
前記導電性弾性部材は、前記エッジリングと前記追加のエッジリングとの間に配置される、付記8に記載のプラズマ処理装置。
(Appendix 11)
the additional edge ring is made of a conductive material;
9. The plasma processing apparatus according to appendix 8, wherein the conductive elastic member is arranged between the edge ring and the additional edge ring.
(付記12)
前記エッジリングは、前記少なくとも1つの導体と接触する少なくとも1つの導電膜を有する、付記1~11のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
(Appendix 12)
12. The plasma processing apparatus according to any one of
(付記13)
前記少なくとも1つの導体は、平面視で前記エッジリングの周方向に沿って等間隔に配置される複数の導体を含む、付記1~11のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
(Appendix 13)
12. The plasma processing apparatus according to any one of
(付記14)
前記エッジリングは、導電性を有する、付記1~11のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
(Appendix 14)
12. The plasma processing apparatus according to any one of
(付記15)
プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基板支持体であり、前記基板支持体は、静電チャックと、前記静電チャック上に載置された基板を囲むように配置されるエッジリングとを含む、基板支持体と、
前記エッジリングを縦方向に移動させるように構成される駆動装置と、
前記プラズマ処理チャンバ内のガスからプラズマを生成するためにRF電力を生成するように構成されるRF電源と、
前記エッジリングと接触する少なくとも1つの導体と、
前記少なくとも1つの導体に電気的に接続される少なくとも1つの可変受動素子と、
前記駆動装置及び前記少なくとも1つの可変受動素子を制御して、前記静電チャック上に載置された基板のエッジ領域に対する前記プラズマ中のイオンの入射角度を調整するように構成される制御部と、
備える、プラズマ処理装置。
(Appendix 15)
a plasma processing chamber;
a substrate support disposed within the plasma processing chamber, the substrate support including an electrostatic chuck and an edge ring disposed to surround a substrate mounted on the electrostatic chuck; a substrate support;
a drive configured to move the edge ring longitudinally;
an RF power supply configured to generate RF power to generate a plasma from gases in the plasma processing chamber;
at least one conductor in contact with the edge ring;
at least one variable passive element electrically connected to the at least one conductor;
a controller configured to control the drive and the at least one variable passive element to adjust the angle of incidence of ions in the plasma with respect to an edge region of a substrate mounted on the electrostatic chuck; ,
plasma processing apparatus.
(付記16)
前記駆動装置は、
前記エッジリングを支持するように構成されるリフターピンと、
前記リフターピンを縦方向に移動させるように構成される駆動源と、を備える、付記15に記載のプラズマ処理装置。
(Appendix 16)
The driving device
lifter pins configured to support the edge ring;
16. The plasma processing apparatus of Clause 15, comprising a drive source configured to move the lifter pins longitudinally.
(付記17)
前記リフターピンは、少なくとも表面が絶縁材料で形成される、付記16に記載のプラズマ処理装置。
(Appendix 17)
17. The plasma processing apparatus according to appendix 16, wherein at least a surface of the lifter pin is made of an insulating material.
(付記18)
前記少なくとも1つの導体は、前記リフターピン内で縦方向に延在する導電性ワイヤを含み、
前記導電性ワイヤの一端は、前記エッジリングと電気的且つ物理的に接続される、付記17に記載のプラズマ処理装置。
(Appendix 18)
the at least one conductor comprises a conductive wire extending longitudinally within the lifter pin;
18. The plasma processing apparatus of
(付記19)
プラズマ処理装置を用いたエッチング方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基板支持体であり、前記基板支持体は、静電チャックと、前記静電チャック上に載置された基板を囲むように配置されるエッジリングとを含む、基板支持体と、
前記エッジリングと電気的且つ物理的に接続される少なくとも1つの導体と、
前記少なくとも1つの導体に電気的に接続される少なくとも1つの可変受動素子と、
を備え、
前記エッチング方法は、
(a)基板を前記静電チャック上に載置する工程と、
(b)前記プラズマ処理チャンバ内のガスからプラズマを生成する工程と、
(c)生成されたプラズマで前記基板をエッチングする工程と、
(d)前記基板のエッジ領域に対する前記プラズマ中のイオンの入射角度を調整する工程であり、前記調整する工程は、
(d1)前記エッジリングを縦方向に移動させる工程と、
(d2)前記少なくとも1つの可変受動素子を調整する工程と、
を含む、工程と、
を含む、エッチング方法。
(Appendix 19)
An etching method using a plasma processing apparatus,
The plasma processing apparatus is
a plasma processing chamber;
a substrate support disposed within the plasma processing chamber, the substrate support including an electrostatic chuck and an edge ring disposed to surround a substrate mounted on the electrostatic chuck; a substrate support;
at least one conductor electrically and physically connected to the edge ring;
at least one variable passive element electrically connected to the at least one conductor;
with
The etching method is
(a) placing a substrate on the electrostatic chuck;
(b) generating a plasma from gases in the plasma processing chamber;
(c) etching the substrate with the generated plasma;
(d) adjusting an incident angle of ions in the plasma with respect to an edge region of the substrate, the adjusting step comprising:
(d1) moving the edge ring vertically;
(d2) tuning the at least one variable passive element;
a step comprising
A method of etching, comprising:
1 エッチング装置
10 チャンバ
11 ステージ
12 下部電極
13 静電チャック
14 エッジリング
21 電極板
50 第1の高周波電源
51 第2の高周波電源
62 直流電源
64 第1のRFフィルタ
65 第2のRFフィルタ
70 駆動装置
100 制御部
200 接続部
310 接続部
420 接続部
W ウェハ
1
Claims (19)
前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基板支持体であり、前記基板支持体は、下部電極と、静電チャックと、前記静電チャック上に載置された基板を囲むように配置されるエッジリングとを含む、基板支持体と、
前記エッジリングを縦方向に移動させるように構成される駆動装置と、
前記基板支持体の上方に配置される上部電極と、
前記プラズマ処理チャンバ内のガスからプラズマを生成するためにソースRF電力を前記上部電極又は前記下部電極に供給するように構成されるソースRF電源と、
バイアスRF電力を前記下部電極に供給するように構成されるバイアスRF電源と、
前記エッジリングと接触する少なくとも1つの導体と、
前記少なくとも1つの導体を介して前記エッジリングに負極性の直流電圧を印加するように構成される直流電源と、
前記少なくとも1つの導体と前記直流電源との間に電気的に接続され、少なくとも1つの可変受動素子を含むRFフィルタと、
前記駆動装置及び前記少なくとも1つの可変受動素子を制御して、前記静電チャック上に載置された基板のエッジ領域に対する前記プラズマ中のイオンの入射角度を調整するように構成される制御部と、
備える、プラズマ処理装置。 a plasma processing chamber;
A substrate support disposed within the plasma processing chamber, the substrate support including a lower electrode, an electrostatic chuck, and an edge ring disposed to surround the substrate placed on the electrostatic chuck. a substrate support comprising
a drive configured to move the edge ring longitudinally;
a top electrode positioned above the substrate support;
a source RF power supply configured to supply source RF power to the upper electrode or the lower electrode to generate a plasma from gases in the plasma processing chamber;
a bias RF power supply configured to supply bias RF power to the bottom electrode;
at least one conductor in contact with the edge ring;
a DC power supply configured to apply a negative DC voltage to the edge ring via the at least one conductor;
an RF filter electrically connected between the at least one conductor and the DC power source and comprising at least one variable passive element;
a controller configured to control the drive and the at least one variable passive element to adjust the angle of incidence of ions in the plasma with respect to an edge region of a substrate mounted on the electrostatic chuck; ,
plasma processing apparatus.
前記エッジリングを支持するように構成されるリフターピンと、
前記リフターピンを縦方向に移動させるように構成される駆動源と、を備える、請求項1に記載のプラズマ処理装置。 The driving device
lifter pins configured to support the edge ring;
and a drive source configured to move the lifter pins longitudinally.
前記導電性ワイヤの一端は、前記エッジリングと接触している、請求項3に記載のプラズマ処理装置。 the at least one conductor comprises a conductive wire extending longitudinally within the lifter pin;
4. The plasma processing apparatus of claim 3, wherein one end of said conductive wire is in contact with said edge ring.
前記導電性弾性部材は、前記エッジリングと前記追加のエッジリングとの間に配置される、請求項8に記載のプラズマ処理装置。 the additional edge ring is made of a conductive material;
9. The plasma processing apparatus according to claim 8, wherein said conductive elastic member is arranged between said edge ring and said additional edge ring.
前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基板支持体であり、前記基板支持体は、静電チャックと、前記静電チャック上に載置された基板を囲むように配置されるエッジリングとを含む、基板支持体と、
前記エッジリングを縦方向に移動させるように構成される駆動装置と、
前記プラズマ処理チャンバ内のガスからプラズマを生成するためにRF電力を生成するように構成されるRF電源と、
前記エッジリングと接触する少なくとも1つの導体と、
前記少なくとも1つの導体に電気的に接続される少なくとも1つの可変受動素子と、
前記駆動装置及び前記少なくとも1つの可変受動素子を制御して、前記静電チャック上に載置された基板のエッジ領域に対する前記プラズマ中のイオンの入射角度を調整するように構成される制御部と、
備える、プラズマ処理装置。 a plasma processing chamber;
a substrate support disposed within the plasma processing chamber, the substrate support including an electrostatic chuck and an edge ring disposed to surround a substrate mounted on the electrostatic chuck; a substrate support;
a drive configured to move the edge ring longitudinally;
an RF power supply configured to generate RF power to generate a plasma from gases in the plasma processing chamber;
at least one conductor in contact with the edge ring;
at least one variable passive element electrically connected to the at least one conductor;
a controller configured to control the drive and the at least one variable passive element to adjust the angle of incidence of ions in the plasma with respect to an edge region of a substrate mounted on the electrostatic chuck; ,
plasma processing apparatus.
前記エッジリングを支持するように構成されるリフターピンと、
前記リフターピンを縦方向に移動させるように構成される駆動源と、を備える、請求項15に記載のプラズマ処理装置。 The driving device
lifter pins configured to support the edge ring;
16. The plasma processing apparatus of claim 15, comprising a drive source configured to move the lifter pins longitudinally.
前記導電性ワイヤの一端は、前記エッジリングと電気的且つ物理的に接続される、請求項17に記載のプラズマ処理装置。 the at least one conductor comprises a conductive wire extending longitudinally within the lifter pin;
18. The plasma processing apparatus of claim 17, wherein one end of said conductive wire is electrically and physically connected to said edge ring.
前記プラズマ処理装置は、
プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基板支持体であり、前記基板支持体は、静電チャックと、前記静電チャック上に載置された基板を囲むように配置されるエッジリングとを含む、基板支持体と、
前記エッジリングと電気的且つ物理的に接続される少なくとも1つの導体と、
前記少なくとも1つの導体に電気的に接続される少なくとも1つの可変受動素子と、
を備え、
前記エッチング方法は、
(a)基板を前記静電チャック上に載置する工程と、
(b)前記プラズマ処理チャンバ内のガスからプラズマを生成する工程と、
(c)生成されたプラズマで前記基板をエッチングする工程と、
(d)前記基板のエッジ領域に対する前記プラズマ中のイオンの入射角度を調整する工程であり、前記調整する工程は、
(d1)前記エッジリングを縦方向に移動させる工程と、
(d2)前記少なくとも1つの可変受動素子を調整する工程と、
を含む、工程と、
を含む、エッチング方法。 An etching method using a plasma processing apparatus,
The plasma processing apparatus is
a plasma processing chamber;
a substrate support disposed within the plasma processing chamber, the substrate support including an electrostatic chuck and an edge ring disposed to surround a substrate mounted on the electrostatic chuck; a substrate support;
at least one conductor electrically and physically connected to the edge ring;
at least one variable passive element electrically connected to the at least one conductor;
with
The etching method is
(a) placing a substrate on the electrostatic chuck;
(b) generating a plasma from gases in the plasma processing chamber;
(c) etching the substrate with the generated plasma;
(d) adjusting an incident angle of ions in the plasma with respect to an edge region of the substrate, the adjusting step comprising:
(d1) moving the edge ring vertically;
(d2) tuning the at least one variable passive element;
a step comprising
A method of etching, comprising:
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