JP3393118B2 - Plasma etching apparatus and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Plasma etching apparatus and method of manufacturing semiconductor device

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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はプラズマエッチング
装置および半導体装置の製造方法に係り、特に、半導体
ウェハの全面において均一なエッチングレートを確保す
るプラズマエッチング装置、並びにそのエッチング装置
を用いる半導体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma etching apparatus and a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a plasma etching apparatus for ensuring a uniform etching rate on the entire surface of a semiconductor wafer, and a semiconductor device using the etching apparatus. Regarding the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3(A)は、従来のプラズマエッチン
グ装置の概要を説明するための正面透視図を示す。ま
た、図3(B)は、図3(A)に示されるフォーカスリ
ングおよび半導体ウェハを平面視で表した図を示す。
2. Description of the Related Art FIG. 3A is a front perspective view for explaining the outline of a conventional plasma etching apparatus. 3B is a plan view of the focus ring and the semiconductor wafer shown in FIG. 3A.

【0003】図3(A)に示すように、従来のプラズマ
エッチング装置は、半導体ウェハ10に対してプラズマ
エッチングを施すための処理室12を備えている。処理
室12の内部には、半導体ウェハ10を保持する下部電
極14が配置されている。下部電極14の内部には、図
示しない直流電圧電源から所定の直流電圧の供給を受け
る静電吸着電極と、RF電源16からRF電力の供給を
受けるカソード電極とが内蔵されている(何れも図示せ
ず)。静電吸着電極は、直流電圧電源から直流電圧の供
給を受けることにより静電力を発生して半導体ウェハ1
0を吸着保持する。また、カソード電極は、RF電源1
6からRF電力の供給を受けることにより、処理室12
内部にプラズマを発生させるための磁場を生成する。
As shown in FIG. 3A, a conventional plasma etching apparatus has a processing chamber 12 for performing plasma etching on a semiconductor wafer 10. A lower electrode 14 that holds the semiconductor wafer 10 is disposed inside the processing chamber 12. Inside the lower electrode 14, an electrostatic adsorption electrode that receives a predetermined DC voltage supplied from a DC voltage power source (not shown) and a cathode electrode that receives RF power supplied from an RF power source 16 (both are shown in FIG. (Not shown). The electrostatic attraction electrode generates an electrostatic force by receiving a DC voltage from a DC voltage power supply to generate a semiconductor wafer 1
Hold 0 by adsorption. The cathode electrode is the RF power source 1.
By receiving the RF power from the processing chamber 6,
A magnetic field is generated to generate plasma inside.

【0004】下部電極14は、更に、図示しない冷却ガ
ス供給孔を備えている。この冷却ガス供給孔は、図示し
ない冷却ガス供給機構から供給されるヘリウムなどの冷
却ガスを半導体ウェハ10の裏面に導くための通路であ
る。従来のプラズマエッチング装置は、プラズマエッチ
ングの実行中に、上記の冷却ガス供給孔および冷却ガス
供給機構(冷却機構)を用いて半導体ウェハ10を冷却
することができる。
The lower electrode 14 is further provided with a cooling gas supply hole (not shown). The cooling gas supply hole is a passage for guiding a cooling gas such as helium supplied from a cooling gas supply mechanism (not shown) to the back surface of the semiconductor wafer 10. The conventional plasma etching apparatus can cool the semiconductor wafer 10 by using the cooling gas supply holes and the cooling gas supply mechanism (cooling mechanism) during execution of plasma etching.

【0005】処理室12の上部には、処理室12の内部
のエッチングガスを導入するためのガス供給部18が設
けられている。従来のプラズマエッチング装置は、ガス
供給部18によって処理室12内部にエッチングガスを
導入し、更に、RF電源16によってカソード電極にR
F電力を印加することにより、処理室12内部にプラズ
マを発生させる。
A gas supply unit 18 for introducing an etching gas inside the processing chamber 12 is provided above the processing chamber 12. In the conventional plasma etching apparatus, an etching gas is introduced into the processing chamber 12 by a gas supply unit 18, and an RF power source 16 is used to apply R to the cathode electrode.
By applying F power, plasma is generated inside the processing chamber 12.

【0006】従来のプラズマエッチング装置は、下部電
極14の上に、半導体ウェハ10の外周を取り巻くよう
なフォーカスリング20を備えている。フォーカスリン
グ20は、プラズマの発生および維持に関する条件が、
半導体ウェハ10の周縁付近とその中心付近とで大きく
異ならないように配置される部材である。従来のフォー
カスリング20は、石英で構成される第1リング22の
内周側に、シリコンで構成される第2リング24を組み
込むことにより形成されている。
The conventional plasma etching apparatus is provided with a focus ring 20 surrounding the outer circumference of the semiconductor wafer 10 on the lower electrode 14. The focus ring 20 has the following conditions regarding the generation and maintenance of plasma.
It is a member that is arranged so as not to differ greatly between the periphery of the semiconductor wafer 10 and the center thereof. The conventional focus ring 20 is formed by incorporating a second ring 24 made of silicon on the inner peripheral side of a first ring 22 made of quartz.

【0007】このようなフォーカスリング20によれ
ば、半導体ウェハ10の周縁付近におけるプラズマ条件
の急変を緩和することができる。従って、フォーカスリ
ング20は、半導体ウェハ10のエッチングレートを、
その全面において均一化するうえで有効である。
With such a focus ring 20, sudden changes in plasma conditions near the periphery of the semiconductor wafer 10 can be alleviated. Therefore, the focus ring 20 changes the etching rate of the semiconductor wafer 10 to
It is effective in making the entire surface uniform.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のプラズ
マエッチング装置では、図に示すように、半導体ウェ
ハ10の最外周付近におけるエッチングレートを、その
中央付近におけるレートに合わせることはできない。こ
こで、図は、従来のプラズマエッチング装置における
エッチングレートの不均一性を表す実験結果であり、そ
の縦軸がエッチングレート(縦軸)を表し、また、その
横軸が半導体ウェハの中心からの距離を表している。
尚、図において、data1およびdata2は、それぞれ第1
テストピースの測定結果と、第2テストピースの測定結
果を表している。
However, in the conventional plasma etching apparatus, as shown in FIG. 4 , the etching rate near the outermost periphery of the semiconductor wafer 10 cannot be matched with the rate near the center thereof. Here, FIG. 4 is an experimental result showing the nonuniformity of the etching rate in the conventional plasma etching apparatus, the vertical axis thereof represents the etching rate (vertical axis), and the horizontal axis thereof is from the center of the semiconductor wafer. Represents the distance.
Incidentally, in FIG. 4 , data1 and data2 are respectively the first
The measurement result of the test piece and the measurement result of the second test piece are shown.

【0009】図に示す測定結果より、従来のプラズマ
エッチング装置では、半導体ウェハ10のエッチングレ
ートが、その最外周付近で急激に低下することが判る。
この結果は、RF電力を4500Wとし、半導体ウェハ
10の冷却温度を−20℃とした場合の結果である。こ
の際、フォーカスリング20の温度は第2リング24の
位置(シリコンの位置)で250℃であり、一方、半導
体ウェハ10の温度は100℃であった。
From the measurement results shown in FIG. 4 , it can be seen that in the conventional plasma etching apparatus, the etching rate of the semiconductor wafer 10 drops sharply near the outermost periphery thereof.
These results are the results when the RF power was 4500 W and the cooling temperature of the semiconductor wafer 10 was −20 ° C. At this time, the temperature of the focus ring 20 was 250 ° C. at the position of the second ring 24 (silicon position), while the temperature of the semiconductor wafer 10 was 100 ° C.

【0010】このように、従来のプラズマエッチング装
置では、プラズマエッチングの実行中に、半導体ウェハ
10とフォーカスリング20の境界に大きな温度差が発
生する。このような温度差は、プラズマの発生および維
持に関する条件の均一性を乱す原因となる。従って、従
来のプラズマエッチング装置においては、上記の温度差
が、半導体ウェハ10の最外周付近でエッチングレート
を急激に低下させている原因の一つと考えられる。
As described above, in the conventional plasma etching apparatus, a large temperature difference occurs at the boundary between the semiconductor wafer 10 and the focus ring 20 during the plasma etching. Such a temperature difference becomes a cause of disturbing the uniformity of the conditions for generating and maintaining plasma. Therefore, in the conventional plasma etching apparatus, it is considered that the above-mentioned temperature difference is one of the reasons why the etching rate is drastically reduced near the outermost periphery of the semiconductor wafer 10.

【0011】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、半導体ウェハとフォーカスリング
の境界における温度差を抑制して、半導体ウェハのエッ
チングレートをその全面においてほぼ均一にすることの
できるプラズマエッチング装置を提供することを第1の
目的とする。また、本発明は、上記のプラズマエッチン
グ装置を用いて半導体装置を製造する製造方法を提供す
ることを第2の目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and suppresses the temperature difference at the boundary between the semiconductor wafer and the focus ring to make the etching rate of the semiconductor wafer substantially uniform over its entire surface. A first object of the present invention is to provide a plasma etching apparatus capable of doing the above. A second object of the present invention is to provide a manufacturing method for manufacturing a semiconductor device using the above plasma etching apparatus.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
処理室の中で半導体ウェハにプラズマエッチングを施す
装置であって、前記半導体ウェハを保持する静電吸着電
極と、前記静電吸着電極に直流電圧を供給する直流電源
と、前記静電吸着電極に保持された前記半導体ウェハの
裏面に冷却用ガスを導入する冷却機構と、前記半導体ウ
ェハの外縁に沿って設置される環状のフォーカスリング
と、前記処理室にエッチングガスを供給すると共に、そ
の内部圧力を制御するガス供給系と、前記処理室内部に
プラズマを発生させるプラズマ発生機構と、を備え、前
記フォーカスリングは、最も外周側に配置される石英製
の第1リングと、前記第1リングの内側に配置されるシ
リコン製の第2リングと、前記半導体ウェハの周縁と重
なるように、最も内周側に配置される第3リングとを含
み前記第3リングは、前記処理室の内部に前記プラズマ
が発生している状況下で、シリコンに比して緩やかな温
度上昇を示す所定材質で構成されることを特徴とする。
The invention according to claim 1 is
An apparatus for plasma etching a semiconductor wafer in a processing chamber, comprising: an electrostatic attraction electrode for holding the semiconductor wafer; a DC power supply for supplying a DC voltage to the electrostatic attraction electrode; and an electrostatic attraction electrode for the electrostatic attraction electrode. A cooling mechanism for introducing a cooling gas to the back surface of the held semiconductor wafer, an annular focus ring installed along the outer edge of the semiconductor wafer, an etching gas supplied to the processing chamber, and an internal pressure thereof. And a plasma generating mechanism for generating plasma in the processing chamber, wherein the focus ring is a quartz first ring arranged on the outermost peripheral side, and a first ring of the first ring. The third ring includes a second ring made of silicon arranged on the inner side and a third ring arranged on the innermost side so as to overlap the peripheral edge of the semiconductor wafer. , In situations where the plasma inside the processing chamber is occurring, characterized in that it is composed of a predetermined material showing a gradual increase in temperature as compared with silicon.

【0013】請求項2記載の発明は、請求項1記載のプ
ラズマエッチング装置であって、前記第3リングを構成
する所定材料は、フッ素系重合体であることを特徴とす
る。
According to a second aspect of the invention, there is provided the plasma etching apparatus according to the first aspect, wherein the predetermined material forming the third ring is a fluoropolymer.

【0014】請求項3記載の発明は、請求項2記載のプ
ラズマエッチング装置であって、前記フッ素系重合体
は、テフロンまたはベスペル(何れもデュポン社製)で
あることを特徴とする。
A third aspect of the invention is the plasma etching apparatus according to the second aspect, wherein the fluoropolymer is Teflon or Vespel (both manufactured by DuPont).

【0015】請求項4記載の発明は、請求項1乃至3の
何れか1項記載のプラズマエッチング装置であって、前
記第2リングは、第1の板厚を有する厚板環状部と、第
1の板厚に比して薄い第2の板厚を有する薄板環状部と
を備え、前記厚板環状部と前記薄板環状部とは、それら
の底面が同一面を形成し、前記厚板環状部が前記薄板環
状部の外周側に位置するように一体的に形成されてお
り、前記第3リングは、前記薄板環状部の上に、前記厚
板環状部の内壁と接するように配置されることを特徴と
する。
The invention according to claim 4 is the plasma etching apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the second ring has a thick plate annular portion having a first plate thickness, and A thin plate annular portion having a second plate thickness that is thinner than the first plate thickness, and the bottom surfaces of the thick plate annular portion and the thin plate annular portion form the same surface, and the thick plate annular portion A part is integrally formed so as to be located on the outer peripheral side of the thin plate annular part, and the third ring is arranged on the thin plate annular part so as to contact the inner wall of the thick plate annular part. It is characterized by

【0016】請求項5記載の発明は、請求項1乃至4の
何れか1項記載のプラズマエッチング装置であって、前
記第3リングは、0.5mm以上2.0mm以下の幅を有す
ることを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the plasma etching apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the third ring has a width of 0.5 mm or more and 2.0 mm or less. Characterize.

【0017】請求項6記載の発明は、プラズマエッチン
グ工程を含む半導体装置の製造方法であって、前記プラ
ズマエッチング工程は、請求項1乃至6の何れか1項記
載のプラズマエッチング装置を用いて行われることを特
徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device manufacturing method including a plasma etching step, wherein the plasma etching step is performed by using the plasma etching apparatus according to any one of the first to sixth aspects. It is characterized by being called.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。尚、各図において共通す
る要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that elements common to each drawing are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0019】実施の形態1.図1(A)は、本発明の実
施の形態1のプラズマエッチング装置の主要部の構造を
正面視で表した図を示す。また、図1(B)は、図1
(A)に示すフォーカスリング30および半導体ウェハ
10を平面視で表した図を示す。本実施形態のプラズマ
エッチング装置は、フォーカスリング30の構造を除
き、従来の装置(図3参照)と同様の構成を有してい
る。このため、ここでは、フォーカスリング30の構成
を主に説明し、本実施形態の装置のうち、従来の装置と
重複する部分については、その説明を省略または簡略す
る。
Embodiment 1. FIG. 1A is a front view showing the structure of the main part of the plasma etching apparatus according to the first embodiment of the present invention. In addition, FIG.
The figure which showed the focus ring 30 and semiconductor wafer 10 shown to (A) by planar view is shown. The plasma etching apparatus of this embodiment has the same configuration as the conventional apparatus (see FIG. 3) except for the structure of the focus ring 30. Therefore, here, the configuration of the focus ring 30 will be mainly described, and the description of the portions of the apparatus of the present embodiment that are the same as those of the conventional apparatus will be omitted or simplified.

【0020】図1(A)および図1(B)に示すよう
に、本実施形態において、フォーカスリング30は、第
1リング32、第2リング34、および第3リング36
を備えている。第1リング32は、石英により構成され
ており、フォーカスリング30の最外周に配置されてい
る。第2リング34は、シリコンにより構成されてお
り、第1リング32の内側に密着して配置されている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, in this embodiment, the focus ring 30 includes a first ring 32, a second ring 34, and a third ring 36.
Is equipped with. The first ring 32 is made of quartz and is arranged on the outermost periphery of the focus ring 30. The second ring 34 is made of silicon and is arranged in close contact with the inside of the first ring 32.

【0021】第3リング36は、本実施形態の主要部で
あり、処理室12の内部でプラズマエッチングの処理に
付された場合に、シリコンに比して低い温度上昇速度
(単位時間当たりの温度上昇幅)を示す材質により構成
されている。第3リング36は、例えば、フッ素系重合
体により、より具体的には、デュポン社製のテフロン或
いはベスペル(何れも商品名)により構成することがで
きる。
The third ring 36 is a main part of the present embodiment, and when subjected to the plasma etching process inside the processing chamber 12, the temperature rising speed (temperature per unit time) lower than that of silicon. It is made of a material showing a rising width). The third ring 36 can be made of, for example, a fluoropolymer, more specifically, Teflon or Vespel manufactured by DuPont (both are trade names).

【0022】図1(A)に示すように、第3リング36
は、その一部が半導体ウェハ10と重なるように構成さ
れている。すなわち、第3リング36は、半導体ウェハ
10の周縁部が第3リング上に位置するように形成され
ている。また、第3リング36は、0.5mm以上2.0
mm以下の任意の幅、より好ましくは1.0mmの幅を有す
るように構成されている。
As shown in FIG. 1A, the third ring 36
Are configured so that a part thereof overlaps the semiconductor wafer 10. That is, the third ring 36 is formed such that the peripheral portion of the semiconductor wafer 10 is located on the third ring. In addition, the third ring 36 is 0.5 mm or more and 2.0.
It is configured to have any width of less than or equal to mm, more preferably 1.0 mm.

【0023】上記の如く、プラズマエッチング処理の実
行中における第3リング36の温度上昇速度は、シリコ
ンの温度上昇速度、すなわち、第2リング34の温度上
昇速度に比して低速である。このため、本実施形態のプ
ラズマエッチング装置によれば、フォーカスリング30
と半導体ウェハ10の境界に生ずる温度差を、従来生じ
ていた温度差に比して小さくすることができる。
As described above, the temperature increase rate of the third ring 36 during the plasma etching process is lower than the temperature increase rate of silicon, that is, the temperature increase rate of the second ring 34. Therefore, according to the plasma etching apparatus of the present embodiment, the focus ring 30
The temperature difference that occurs at the boundary between the semiconductor wafer 10 and the semiconductor wafer 10 can be made smaller than the temperature difference that has conventionally occurred.

【0024】例えば、プラズマを生成するためのRF電
力が4500Wであり、半導体ウェハ10の冷却温度が
−20℃である場合、従来のプラズマエッチング装置で
は、上記の如く、フォーカスリング20(250℃)と
半導体ウェハ10(100℃)の境界に150℃の温度
差が発生する。これに対して、本実施形態では、上記の
条件の下では、第3リング36の温度が150℃程度に
抑えられる。このため、フォーカスリング30と半導体
ウェハ10の境界に生ずる温度差は、50℃程度とな
る。
For example, when the RF power for generating plasma is 4500 W and the cooling temperature of the semiconductor wafer 10 is −20 ° C., the focus ring 20 (250 ° C.) is used in the conventional plasma etching apparatus as described above. And a temperature difference of 150 ° C. occurs at the boundary between the semiconductor wafer 10 (100 ° C.). On the other hand, in the present embodiment, under the above conditions, the temperature of the third ring 36 is suppressed to about 150 ° C. Therefore, the temperature difference generated at the boundary between the focus ring 30 and the semiconductor wafer 10 is about 50 ° C.

【0025】プラズマの発生および維持に関する条件
は、フォーカスリング30と半導体ウェハ10の境界部
における温度差が小さいほど処理室12内部で均一とな
る。このため、本実施形態のプラズマエッチング装置に
よれば、半導体ウェハ10の周縁付近でエッチングレー
トが急激に低下するのを防止して、半導体ウェハ10の
エッチングレートをその全面においてほぼ均一とするこ
とができる。
The conditions regarding the generation and maintenance of plasma become more uniform inside the processing chamber 12 as the temperature difference at the boundary between the focus ring 30 and the semiconductor wafer 10 becomes smaller. Therefore, according to the plasma etching apparatus of the present embodiment, it is possible to prevent the etching rate from rapidly decreasing near the peripheral edge of the semiconductor wafer 10 and make the etching rate of the semiconductor wafer 10 substantially uniform over the entire surface. it can.

【0026】ところで、プラズマエッチングの実行中
は、半導体ウェハ10が削られることに伴って副生成物
が生成される。この副生成物は、比較的温度の低い部位
に堆積し易い特性を示す。このため、比較的温度の低い
第3リング36が過度に大きな幅を有していると、第3
リング36の近傍に副生成物が過剰に堆積するという不
都合が生ずる。一方、第3リング36の幅が不必要に狭
いと、第3リング36を設けたことによる効果を得るこ
とができない。
By the way, by-products are produced as the semiconductor wafer 10 is scraped during the plasma etching. This by-product has a characteristic that it is easily deposited on a site having a relatively low temperature. Therefore, if the third ring 36 having a relatively low temperature has an excessively large width, the third ring 36
There is a disadvantage that the by-products are excessively deposited in the vicinity of the ring 36. On the other hand, if the width of the third ring 36 is unnecessarily narrow, the effect of providing the third ring 36 cannot be obtained.

【0027】本実施形態では、上記の如く、第3リング
36の幅が0.5mm以上2.0mm以内に規制されてい
る。このような幅を有する第3リング36によれば、副
生成物の堆積に関して実質的な問題を発生させることな
く、処理室12内のエッチングレートの均一性を高める
ことができる。このため、本実施形態のプラズマエッチ
ング装置によれば、第3リング36を設けたことによる
不都合を伴うことなく、エッチングレートの均一性を高
めるという効果を得ることができる。
In the present embodiment, as described above, the width of the third ring 36 is restricted to 0.5 mm or more and 2.0 mm or less. According to the third ring 36 having such a width, it is possible to enhance the uniformity of the etching rate in the processing chamber 12 without causing a substantial problem regarding the deposition of by-products. Therefore, according to the plasma etching apparatus of the present embodiment, it is possible to obtain the effect of improving the uniformity of the etching rate without causing the disadvantage due to the provision of the third ring 36.

【0028】実施の形態2.次に、図2(A)および図
2(B)を参照して本発明の実施の形態2について説明
する。図2(A)は、本発明の実施の形態2のプラズマ
エッチング装置の主要部の構造を正面視で表した図を示
す。また、図2(B)は、図2(A)に示すフォーカス
リング40および半導体ウェハ10を平面視で表した図
を示す。本実施形態のプラズマエッチング装置は、フォ
ーカスリング40の構造を除き、実施の形態1の装置と
同様の構成を有している。このため、ここでは、フォー
カスリング40がフォーカスリング30と異なる点のみ
を説明する。
Embodiment 2. Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 (A) and 2 (B). FIG. 2A is a front view showing the structure of the main part of the plasma etching apparatus according to the second embodiment of the present invention. 2B shows a plan view of the focus ring 40 and the semiconductor wafer 10 shown in FIG. 2A. The plasma etching apparatus of this embodiment has the same configuration as the apparatus of Embodiment 1 except for the structure of the focus ring 40. Therefore, here, only the difference between the focus ring 40 and the focus ring 30 will be described.

【0029】図2(A)に示すように、本実施形態の装
置が備えるフォーカスリング40は、第1リング42
第2リング44、および第3リング46により構成され
ている。これらのリング42,44,46は、それぞ
れ、実施の形態1の場合と同様に、石英、シリコン、お
よびフッ素系重合体により構成されている。
As shown in FIG. 2A, the focus ring 40 included in the apparatus of this embodiment is a first ring 42 ,
It is composed of a second ring 44 and a third ring 46 . These rings 42 , 44 , and 46 are each made of quartz, silicon, and a fluoropolymer, as in the case of the first embodiment.

【0030】ここで、第2リング44は、第1の板厚を
有する厚板環状部48と、第1の板厚に比して薄い第2
の板厚を有する薄板環状部50とを備えている。厚板環
状部48と薄板環状部50とは、それらの底面が同一面
を形成し、更に、厚板環状部48が薄板環状部50の外
周側に位置するように一体的に形成されている。また、
第3リング46は、薄板環状部50の上に、厚板環状部
48の内壁と接するように配置されている。
Here, the second ring 44 has a thick plate annular portion 48 having a first plate thickness and a second plate portion thinner than the first plate thickness.
And a thin plate annular portion 50 having a plate thickness of. The thick plate annular portion 48 and the thin plate annular portion 50 are integrally formed such that their bottom surfaces form the same surface, and the thick plate annular portion 48 is located on the outer peripheral side of the thin plate annular portion 50. . Also,
The third ring 46 is arranged on the thin plate annular portion 50 so as to contact the inner wall of the thick plate annular portion 48.

【0031】第3リング46を構成するフッ素系重合体
と第2リング44を構成するシリコンとは、電気的に異
なる特性を示す。また、第3リング46は、従来のフォ
ーカスリング20では用いられていなかった構成要素で
ある。従って、第3リング46を新たにフォーカスリン
グ40の構成要素とすると、第3リング46の影響が何
らかの形で半導体ウェハ10に及ぶことが考えられる。
The fluorine-containing polymer forming the third ring 46 and the silicon forming the second ring 44 have electrically different characteristics. The third ring 46 is a component that is not used in the conventional focus ring 20. Therefore, if the third ring 46 is newly used as a constituent element of the focus ring 40, it is considered that the influence of the third ring 46 reaches the semiconductor wafer 10 in some way.

【0032】フォーカスリング40は、第3リング46
の下に第2リングの薄板環状部50(シリコン)を残存
させることにより、実施の形態1のフォーカスリング3
0に比して従来のフォーカスリング20に近い構成を維
持しつつ、そのフォーカスリング30と同じ表面状態を
実現している。このため、本実施形態のプラズマエッチ
ング装置によれば、従来のフォーカスリング20によっ
て得られる効果を多大に残しつつ、エッチングレートの
均一化に関する効果を得ることができる。
The focus ring 40 is the third ring 46.
By leaving the thin plate annular portion 50 (silicon) of the second ring underneath, the focus ring 3 of the first embodiment
Compared with 0, the same surface state as that of the focus ring 30 is realized while maintaining the configuration close to that of the conventional focus ring 20. Therefore, according to the plasma etching apparatus of the present embodiment, it is possible to obtain the effect related to the uniformization of the etching rate while leaving the effect obtained by the conventional focus ring 20 to a great extent.

【0033】上述の如く、実施の形態1または2のプラ
ズマエッチング装置によれば、半導体ウェハ上のエッチ
ングレートの均一性を高めることができる。このため、
それらの装置を用いた半導体製造方法によれば、一枚の
半導体ウェハから得ることのできる有効なチップ数を増
大させて、半導体装置の歩留まりを高めることができ
る。
As described above, according to the plasma etching apparatus of the first or second embodiment, the uniformity of the etching rate on the semiconductor wafer can be improved. For this reason,
According to the semiconductor manufacturing method using these devices, it is possible to increase the number of effective chips that can be obtained from one semiconductor wafer and increase the yield of semiconductor devices.

【0034】[0034]

【発明の効果】上述の如く、本発明のプラズマエッチン
グ装置によれば、フォーカスリングと半導体ウェハの境
界に生ずる温度差を抑制して、半導体ウェハ上のエッチ
ングレートの均一性を高めることができる。更に、本発
明の半導体装置の製造方法によれば、上記のプラズマエ
ッチング装置を用いることにより、半導体装置の歩留ま
りを高めることができる。
As described above, according to the plasma etching apparatus of the present invention, the temperature difference at the boundary between the focus ring and the semiconductor wafer can be suppressed, and the uniformity of the etching rate on the semiconductor wafer can be improved. Furthermore, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the yield of semiconductor devices can be increased by using the above plasma etching apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施の形態1のプラズマエッチング
装置の主要部を表す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a main part of a plasma etching apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態2のプラズマエッチング
装置の主要部を表す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a main part of a plasma etching apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図3】 従来のプラズマエッチング装置の構成を表す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional plasma etching apparatus.

【図4】 従来のプラズマエッチング装置の問題点を説
明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a problem of a conventional plasma etching apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体ウェハ 12 処理室 14 下部電極 16 RF電源 18 ガス供給部 30;40 フォーカスリング 32;42 第1リング 34;44 第2リング 36;46 第3リング 48 厚板環状部 50 薄板環状部 10 Semiconductor wafer 12 Processing room 14 Lower electrode 16 RF power supply 18 Gas supply section 30; 40 Focus ring 32; 42 1st ring 34; 44 second ring 36; 46 Third Ring 48 thick plate annular part 50 Thin plate annular part

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 処理室の中で半導体ウェハにプラズマエ
ッチングを施す装置であって、 前記半導体ウェハを保持する静電吸着電極と、 前記静電吸着電極に直流電圧を供給する直流電源と、 前記静電吸着電極に保持された前記半導体ウェハの裏面
に冷却用ガスを導入する冷却機構と、 前記半導体ウェハの外縁に沿って設置される環状のフォ
ーカスリングと、 前記処理室にエッチングガスを供給すると共に、その内
部圧力を制御するガス供給系と、 前記処理室内部にプラズマを発生させるプラズマ発生機
構と、を備え、 前記フォーカスリングは、 最も外周側に配置される石英製の第1リングと、 前記第1リングの内側に配置されるシリコン製の第2リ
ングと、 前記半導体ウェハの周縁と重なるように、最も内周側に
配置される第3リングとを含み前記第3リングは、前記
処理室の内部に前記プラズマが発生している状況下で、
シリコンに比して緩やかな温度上昇を示す所定材質で構
成されることを特徴とするプラズマエッチング装置。
1. An apparatus for performing plasma etching on a semiconductor wafer in a processing chamber, comprising: an electrostatic attraction electrode for holding the semiconductor wafer; a DC power supply for supplying a DC voltage to the electrostatic attraction electrode; A cooling mechanism for introducing a cooling gas to the back surface of the semiconductor wafer held by the electrostatic attraction electrode, an annular focus ring installed along the outer edge of the semiconductor wafer, and an etching gas supplied to the processing chamber. Together with a gas supply system that controls the internal pressure thereof, and a plasma generation mechanism that generates plasma inside the processing chamber, the focus ring is a quartz first ring arranged on the outermost peripheral side, A second ring made of silicon arranged inside the first ring, and a third ring arranged on the innermost side so as to overlap the peripheral edge of the semiconductor wafer. The third ring comprises, under the situation that the plasma inside the processing chamber is occurring,
A plasma etching apparatus comprising a predetermined material that exhibits a gradual temperature rise compared to silicon.
【請求項2】 前記第3リングを構成する所定材料は、
フッ素系重合体であることを特徴とする請求項1記載の
プラズマエッチング装置。
2. The predetermined material forming the third ring is
The plasma etching apparatus according to claim 1, wherein the plasma etching apparatus is a fluoropolymer.
【請求項3】 前記フッ素系重合体は、テフロンまたは
ベスペル(何れもデュポン社製)であることを特徴とす
る請求項2記載のプラズマエッチング装置。
3. The plasma etching apparatus according to claim 2, wherein the fluoropolymer is Teflon or Vespel (both manufactured by DuPont).
【請求項4】 前記第2リングは、第1の板厚を有する
厚板環状部と、第1の板厚に比して薄い第2の板厚を有
する薄板環状部とを備え、 前記厚板環状部と前記薄板環状部とは、それらの底面が
同一面を形成し、前記厚板環状部が前記薄板環状部の外
周側に位置するように一体的に形成されており、 前記第3リングは、前記薄板環状部の上に、前記厚板環
状部の内壁と接するように配置されることを特徴とする
請求項1乃至3の何れか1項記載のプラズマエッチング
装置。
4. The second ring comprises a thick plate annular portion having a first plate thickness and a thin plate annular portion having a second plate thickness that is thinner than the first plate thickness, The plate annular portion and the thin plate annular portion are integrally formed such that their bottom surfaces form the same surface, and the thick plate annular portion is located on the outer peripheral side of the thin plate annular portion, and the third 4. The plasma etching apparatus according to claim 1, wherein the ring is arranged on the thin plate annular portion so as to be in contact with the inner wall of the thick plate annular portion.
【請求項5】 前記第3リングは、0.5mm以上2.0
mm以下の幅を有することを特徴とする請求項1乃至4の
何れか1項記載のプラズマエッチング装置。
5. The third ring is 0.5 mm or more and 2.0 or more.
The plasma etching apparatus according to claim 1, wherein the plasma etching apparatus has a width of not more than mm.
【請求項6】 プラズマエッチング工程を含む半導体装
置の製造方法であって、 前記プラズマエッチング工程は、請求項1乃至6の何れ
か1項記載のプラズマエッチング装置を用いて行われる
ことを特徴とする製造方法。
6. A method of manufacturing a semiconductor device including a plasma etching step, wherein the plasma etching step is performed by using the plasma etching apparatus according to any one of claims 1 to 6. Production method.
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