JP4108465B2 - 処理方法及び処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、プラズマエッチング等の所定の処理を半導体ウエハ等の被処理基板に施す処理方法及び処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体装置やＬＣＤの製造工程等では、半導体ウエハやＬＣＤ基板等の被処理基板に順次所定の処理、例えば、成膜処理やエッチング処理等を施して、製品の製造が行われている。
【０００３】
上記のような処理のうち、例えばプラズマエッチング処理では、被処理基板を真空チャンバ内に設けられサセプタ上に載置し、真空チャンバ内にプラズマを発生させ、このプラズマを被処理基板に作用させてエッチング処理を行う。
【０００４】
図１３は、このようなプラズマエッチング処理を行う平行平板型のエッチング装置の要部構成を示すもので、同図において符号９２は、サセプタを示している。このサセプタ９２は、下部電極を兼ねたものであり、導電性を有する材料、例えば、表面に陽極酸化被膜（アルマイト）が形成されたアルミニウム等から、略円板状に構成されている。
【０００５】
上記サセプタ９２の半導体ウエハＷの載置面には、静電チャック用電極９３ａを、絶縁性材料からなる絶縁膜９３ｂ中に介在させて構成された静電チャック９３が設けられている。また、サセプタ９２上には、半導体ウエハＷの周囲を囲むように、環状に構成されたフォーカスリング９４が載置されている。なお、上記のサセプタ９２等は、図示しない真空チャンバ内に配置されている。
【０００６】
サセプタ９２は、上述したとおりアルミニウム等から構成されているため、半導体ウエハＷの上方に形成されるプラズマに直接晒される部位があると、その部分がプラズマによってスパッタされ、半導体ウエハＷに不所望なアルミニウム等を含むスパッタ膜が形成される可能性がある。
【０００７】
このため、図１３に示すように、サセプタ９２のウエハ載置面（静電チャック９３が形成されている部分）の直径は、半導体ウエハＷの直径より僅かに（例えば４ｍｍ程度）小さくされている。そして、フォーカスリング９４の下側部分の内径を、半導体ウエハＷの直径より小さくすることによって、半導体ウエハＷの端部下側部分にまで、フォーカスリング９４の下側部分が延在するようにし、上側から見た場合に、サセプタ９２の上面に、直接露出している部位がないよう構成されている。
【０００８】
しかしながら、上記の構成の場合、反応性を有するガス等が、半導体ウエハＷの端部の裏面側にまで回り込み、半導体ウエハＷの端部の裏面側、特にベベル部（縁部の傾斜部）に、不所望な堆積物が堆積することがある。このように、半導体ウエハＷの端部の裏面側に堆積物が堆積すると、後工程においてこの堆積物が剥れてパーティクルの発生原因となったり、段差ができることによって、レジスト露光時にピントが合わなくなるというトラブルの原因となる。
【０００９】
このため、上記のような半導体ウエハＷの端部における不所望な堆積物の堆積は、できる限り防止することが必要となる。
【００１０】
なお、上記のような半導体ウエハＷの端部における不所望な堆積物の付着を防止するため、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ2 等の不活性ガスからなるパージガスを半導体ウエハの端部裏面側に、流量１０００ｓｃｃｍ程度でパージして、半導体ウエハの裏面側に反応性ガスが侵入しないようにしたＣＶＤ成膜装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１１】
また、Ｈｅガスやプロセスガスを、半導体ウエハの端部近傍に供給し、副生成物が侵入しないようにしてサセプタの端部側やフォーカスリング側に堆積物が付着することを防止するようにしたエッチング装置等も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１１−３６０７６号公報（第３−５頁、第１−３図）
【特許文献２】
特許第３２３６５３３号公報（第２−５頁、第１−４図）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したとおり、半導体ウエハＷの端部における不所望な堆積物の堆積は、できる限り防止することが必要とされている。また、半導体ウエハの端部近傍に、不活性ガス等のパージガスを供給し、反応性ガスや副生成物等の侵入を防止して堆積物の堆積を防止する方法では、ある程度大流量のパージガスを使用しなければならず、排気系の負担が増大したり、ランニングコストの上昇を招く等の問題がある。
【００１４】
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので、排気系の負担の増大や、ランニングコストの上昇を招くことなく、半導体ウエハＷの端部における不所望な堆積物の堆積を防止することのできる処理方法及び処理装置を提供しようとするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、被処理基板の表面に、所定の処理を行う処理方法において、前記所定の処理に伴って前記被処理基板の端部に堆積する堆積物と化学的に反応する作用を有する堆積物除去ガスを前記被処理基板の端部近傍に、サセプタと当該サセプタ上に載置されたフォーカスリングとの間に形成されたガス供給路を通して供給し、前記堆積物の堆積を防止することを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１記載の処理方法において、前記フォーカスリングに形成されたガス排出路を介して、前記被処理基板の端部近傍に供給された前記堆積物除去ガスの少なくとも一部を排出することを特徴とする。
【００１７】
請求項３の発明は、被処理基板の表面に、所定の処理を行う処理方法において、前記所定の処理に伴って前記被処理基板の端部に堆積する堆積物と化学的に反応する作用を有する堆積物除去ガスを前記被処理基板の端部近傍に、フォーカスリングに形成されたガス供給路を通して供給して、前記堆積物の堆積を防止し、前記フォーカスリングに形成されたガス排出路を介して、前記被処理基板の端部近傍に供給された前記堆積物除去ガスの少なくとも一部を排出することを特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項２又は３記載の処理方法において、前記堆積物除去ガスの供給と排出は、同時に行われることを特徴とする。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項１〜４いずれか１項記載の処理方法において、前記堆積物除去ガスは、前記所定の処理を行うための処理ガスとは異なることを特徴とする。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項５記載の処理方法において、前記被処理基板は、表面に有機系材料膜を有し、前記所定の処理は、前記有機系材料膜をマスク或いは被エッチング対象とするプラズマエッチング処理であり、前記堆積物は有機物を含むことを特徴とする。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項６記載の処理方法において、前記堆積物除去ガスは、Ｏ 2 ガスを含むガス、又は、Ｈ 2 ガスを含むガス、或いはＮＨ 3 ガスを含むガスのいずれか１つであることを特徴とする。
【００２２】
請求項８の発明は、請求項７記載の処理方法において、前記堆積物除去ガスは、Ｏ 2 ガスであることを特徴とする。
【００２３】
請求項９の発明は、請求項８記載の処理方法において、前記Ｏ 2 ガスの流量は、前記被処理基板の端部の単位長さあたり、０．０１６ｓｃｃｍ／ｃｍ〜０．１６ｓｃｃｍ／ｃｍであることを特徴とする。
【００２４】
請求項１０の発明は、請求項１〜９いずれか１項記載の処理方法において、前記堆積物除去ガスは、前記被処理基板の端部に沿って設けられた複数のガス供給部から供給されることを特徴とする。
【００２６】
請求項１１の発明は、請求項１〜１０いずれか１項記載の処理方法において、前記フォーカスリングを、電気的力或いは物理的力で前記サセプタに押し付けることを特徴とする。
【００２７】
請求項１２の発明は、被処理基板の表面に、所定の処理を行う処理装置において、前記所定の処理に伴って前記被処理基板の端部に堆積する堆積物と化学的に反応する作用を有する堆積物除去ガスを前記被処理基板の端部近傍に、サセプタと当該サセプタ上に載置されたフォーカスリングとの間に形成されたガス供給路を介して供給し、前記堆積物の堆積を防止する堆積物除去ガス供給機構を具備したことを特徴とする。
【００２８】
請求項１３の発明は、請求項１２記載の処理装置において、前記フォーカスリングに形成されたガス排出路を介して、前記被処理基板の端部近傍に供給された前記堆積物除去ガスの少なくとも一部を排出するガス排出機構を具備したことを特徴とする。
【００２９】
請求項１４の発明は、被処理基板の表面に、所定の処理を行う処理装置において、前記所定の処理に伴って前記被処理基板の端部に堆積する堆積物と化学的に反応する作用を有する堆積物除去ガスを前記被処理基板の端部近傍に、フォーカスリングに形成されたガス供給路を介して供給して、前記堆積物の堆積を防止する堆積物除去ガス供給機構と、前記フォーカスリングに形成されたガス排出路を介して、前記被処理基板の端部近傍に供給された前記堆積物除去ガスの少なくとも一部を排出するガス排出機構とを具備したことを特徴とする。
【００３０】
請求項１５の発明は、請求項１３又は１４記載の処理装置において、前記堆積物除去ガス供給機構による前記堆積物除去ガスの供給と、前記ガス排出機構による前記堆積物除去ガスの排出は、同時に行われることを特徴とする。
【００３１】
請求項１６の発明は、請求項１２〜１５いずれか１項記載の処理装置において、前記堆積物除去ガス供給機構によって供給する前記堆積物除去ガスは、前記所定の処理を行うための処理ガスとは異なることを特徴とする。
【００３２】
請求項１７の発明は、請求項１６記載の処理装置において、前記被処理基板は、表面に有機系材料膜を有し、前記所定の処理は、前記有機系材料膜をマスク或いは被エッチング対象とするプラズマエッチング処理であり、前記堆積物は有機物を含むことを特徴とする。
【００３３】
請求項１８の発明は、請求項１７記載の処理装置において、前記堆積物除去ガス供給機構によって供給する前記堆積物除去ガスは、Ｏ 2 ガスを含むガス、又は、Ｎ 2 ガスを含むガス、或いはＮＨ 3 ガスを含むガスのいずれか１つであることを特徴とする。
【００３４】
請求項１９の発明は、請求項１８記載の処理装置において、前記堆積物除去ガス供給機によって供給する前記堆積物除去ガスは、Ｏ 2 ガスであることを特徴とする。
【００３５】
請求項２０の発明は、請求項１９記載の処理装置において、前記堆積物除去ガス供給機によって供給する前記Ｏ 2 ガスの流量は、前記被処理基板の端部の単位長さあたり、０．０１６ｓｃｃｍ／ｃｍ〜０．１６ｓｃｃｍ／ｃｍであることを特徴とする。
【００３６】
請求項２１の発明は、請求項１２〜２０いずれか１項記載の処理装置において、前記堆積物除去ガス供給機構は、前記被処理基板の端部に沿って設けられた複数のガス供給部から前記堆積物除去ガスを供給することを特徴とする。
【００３８】
請求項２２の発明は、請求項１２〜２１いずれか１項記載の処理装置において、前記フォーカスリングを電気的力或いは物理的力で前記サセプタに押し付ける機構を具備したことを特徴とする。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を、図面を参照して実施の形態について説明する。
【００４０】
図１は、本発明の実施の形態に係る処理装置（エッチング装置）全体の概略構成を模式的に示すもので、同図において、符号１は、材質が例えば表面に陽極酸化被膜（アルマイト）が形成されたアルミニウム等からなり、内部を気密に閉塞可能に構成された円筒状の真空チャンバを示している。
【００４１】
上記真空チャンバ１は、接地電位に接続されており、真空チャンバ１の内部には、材質が例えば表面に陽極酸化被膜（アルマイト）が形成されたアルミニウム等から略円板状に構成され、下部電極を兼ねたサセプタ（載置台）２が設けられている。
【００４２】
このサセプタ２の半導体ウエハＷ載置面には、静電チャック３が設けられている。この静電チャック３は、静電チャック用電極３ａを、例えば、ポリイミド等の絶縁性材料からなる絶縁膜３ｂ中に介在させた構成とされている。また、サセプタ２上には、半導体ウエハＷの周囲を囲むように、環状に形成されたフォーカスリング４が設けられている。
【００４３】
上記サセプタ２は、セラミックなどの絶縁板５を介して真空チャンバ１内に支持されており、静電チャック用電極３ａには直流電源６が接続されている。
【００４４】
また、サセプタ２の内部には、温度制御のための熱媒体としての絶縁性流体を循環させるための熱媒体流路７と、ヘリウムガス等の温度制御用のガスを半導体ウエハＷの裏面に供給するためのガス流路８が設けられている。
【００４５】
そして、熱媒体流路７内に所定温度に制御された絶縁性流体を循環させることによって、サセプタ２を所定温度に制御し、かつ、このサセプタ２と半導体ウエハＷの裏面との間にガス流路８を介して温度制御用のガスを供給してこれらの間の熱交換を促進し、半導体ウエハＷを精度良くかつ効率的に所定温度に制御することができるようになっている。
【００４６】
また、サセプタ２のほぼ中央には、高周波電力を供給するための給電線１０が接続されている。この給電線１０には整合器１１を介して、高周波電源（ＲＦ電源）１２が接続され、高周波電源１２からは、所定の周波数の高周波電力が供給されるようになっている。
【００４７】
また、上述したフォーカスリング４の外側には、環状に構成され、多数の排気孔が形成された排気リング１３が設けられており、この排気リング１３を介して、排気ポート１４に接続された排気系１５の真空ポンプ等により、真空チャンバ１内の処理空間の真空排気が行われるよう構成されている。
【００４８】
一方、サセプタ２の上方の真空チャンバ１の天壁部分には、シャワーヘッド１６が、サセプタ２と平行に対向する如く設けられており、このシャワーヘッド１６は接地されている。したがって、これらのサセプタ２およびシャワーヘッド１６は、一対の電極（上部電極と下部電極）として機能するようになっている。
【００４９】
上記シャワーヘッド１６は、その下面に多数のガス吐出孔１７が設けられており、且つその上部にガス導入部１８を有している。そして、その内部にはガス拡散用空隙１９が形成されている。ガス導入部１８にはガス供給配管２０が接続されており、このガス供給配管２０の他端には、ガス供給系２１が接続されている。このガス供給系２１は、ガス流量を制御するためのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２、例えばエッチング用の処理ガス等を供給するための処理ガス供給源２３等から構成されている。
【００５０】
一方、真空チャンバ１の外側周囲には、真空チャンバ１と同心状に、環状の磁場形成機構（リング磁石）２４が配置されており、サセプタ２とシャワーヘッド１６との間の処理空間に磁場を形成するようになっている。この磁場形成機構２４は、回転機構２５によって、その全体が、真空チャンバ１の回りを所定の回転速度で回転可能とされている。
【００５１】
さらに、本実施形態では、図２にも示すように、半導体ウエハＷの裏面側端部に堆積する堆積物と化学的に反応する作用を有する堆積物除去ガスを、半導体ウエハＷの裏面側端部近傍に供給する堆積物除去ガス供給機構３０が設けられている。この堆積物除去ガス供給機構３０は、サセプタ２に設けられた堆積物除去ガス供給孔３１と、フォーカスリング４の下面に設けられた堆積物除去ガス導出溝３２等から構成されている。
【００５２】
上記堆積物除去ガス供給孔３１は、図３に示すように、サセプタ２のフォーカスリング４が載置された部位の下側に位置するように、等間隔で複数（例えば、１６個）設けられている。また、上記堆積物除去ガス導出溝３２は、フォーカスリング４の全周に亙って形成された環状部３２ａと、この環状部３２ａから外周方向に向けて突出するように、かつ、上記堆積物除去ガス供給孔３１に対応して形成されたガス導入部３２ｂと、環状部３２ａから内周方向に向けて等間隔で複数（例えば、３２個）設けられた直線状のガス導出部３２ｃとから構成されている。
【００５３】
なお、堆積物除去ガス供給孔３１の直径は、例えば１ｍｍとされている。また、環状部３２ａ及びガス導出部３２ｃの溝幅は、例えば１ｍｍ、ガス導入部３２ｂの幅は、例えば３ｍｍ、これらの溝深さは、例えば０．５ｍｍとされている。さらに、図２に示されるフォーカスリング４の内周部とサセプタ２との間隔（堆積物除去ガスの通路となる部分の間隔）は、例えば０．２ｍｍとされている。
【００５４】
そして、堆積物除去ガス供給孔３１から供給された堆積物除去ガスを、堆積物除去ガス導出溝３２のガス導入部３２ｂ、環状部３２ａ、ガス導出部３２ｃを経由して、図２に矢印で示すように、フォーカスリング４の内周部から半導体ウエハＷの裏面側端部に供給するよう構成されている。
【００５５】
なお、上記堆積物除去ガス供給機構３０の堆積物除去ガス導出溝３２は、フォーカスリング４側ではなく、図４に示すように、サセプタ２側に設けることもできる。このような構成とすれば、消耗品であるフォーカスリング４は、従来のものをそのまま使用することができる。
【００５６】
また、図５に示すように、サセプタ２側に、静電チャック用電極３５ａを、絶縁膜３５ｂ中に介在させた静電チャック３５を設け、直流電源３６から静電チャック用電極３５ａに直流電圧を印加して、サセプタ２にフォーカスリング４を静電吸着するよう構成することもできる。なお、上記静電チャック３５を設ける代わりに、物理的にフォーカスリング４をサセプタ２に押圧するよう構成しても良い。
【００５７】
このように、フォーカスリング４を実質的にサセプタ２に向けて押圧する構成とすることにより、サセプタ２とフォーカスリング４との間から不所望な方向に堆積物除去ガスが漏洩することを防止することができる。また、このような構成とすることにより、サセプタ２とフォーカスリング４との熱伝導を良好にして、フォーカスリング４の温度を、サセプタ２及び半導体ウエハＷの温度と同様な温度に維持することが可能となる。
【００５８】
上記堆積物除去ガス供給機構３０によって供給する堆積物除去ガスは、半導体ウエハＷの裏面側端部に堆積する堆積物と化学的に反応する作用を有するものであるが、この堆積物が炭素を含む堆積物である場合は、例えば、Ｏ2 ガス、Ｏ2 ガスを含むガス（例えば、Ｏ2 ＋Ｎ2 ）、Ｈ2 ガスを含むガス（例えば、Ｈ2 ＋Ｎ2 ）、ＮＨ3 ガスを含むガス（例えば、ＮＨ3 ＋Ｏ2 ）等を使用することができる。なお、上記のような炭素を含む堆積物は、例えば、有機系材料膜を、マスク或いはエッチング対象とするエッチング処理を行った場合等に堆積する堆積物である。
【００５９】
堆積物除去ガス供給機構３０により、上記のような堆積物除去ガスを供給することにより、半導体ウエハＷの裏面側端部において、堆積物と堆積物除去ガスを化学的に反応させて、このような堆積物が半導体ウエハＷの裏面側端部に堆積することを防止することが可能となる。
【００６０】
図６は、縦軸を半導体ウエハＷの裏面側ベベル部（図中右側に示す）における堆積物量（厚さ）、横軸をＯ2 （堆積物除去ガス）の流量として、堆積物の量とＯ2 流量との関係を調査した結果を示すものである。また、図中三角形の印で示される上側の実線は、図２に示した構造の場合、図中菱形の印で示される下側の実線は、図５に示したフォーカスリング４を吸着する静電チャック３５を有する構造の場合を示している。
【００６１】
なお、エッチング処理に使用したエッチングガス及び流量は、Ｃ4 Ｆ8 ／Ａｒ／Ｏ2 ＝８／５００／３ｓｃｃｍ、圧力は８Ｐａ（６０ｍTorr）、高周波電力は１６００Ｗ、処理温度は天井部及び側壁部が６０℃、サセプタが２５℃、エッチング処理時間は２分、エッチング処理した半導体ウエハの径は２０ｃｍである。
【００６２】
図６に示されるように、どちらの構造の場合でも、堆積物除去ガスであるＯ2 ガスを流すことによって、堆積物の量を大幅に減少させることができる。また、同図に示されるように、堆積物除去ガス流量は、１ｃｃｍ以上とすることが好ましく、この場合、半導体ウエハＷの周縁部の単位長さ当たりの流量に換算すると、約０．０１６ｓｃｃｍ／ｃｍ以上である。
【００６３】
又、エッチング処理への影響を軽減するためには、上記堆積物除去ガス流量は、１０ｃｃｍ以下とすることが好ましく、半導体ウエハＷの周縁部の単位長さ当たりの流量に換算すると、約０．１６ｓｃｃｍ／ｃｍ以下である。
【００６４】
すなわち、上記堆積物除去ガス流量は、約０．０１６ｓｃｃｍ／ｃｍ以上、０．１６ｓｃｃｍ／ｃｍ以下とすることが好ましいが、例えば、０．１ｓｃｃｍすなわち約０．００１６ｓｃｃｍ／ｃｍ程度の微量な流量でも、ある程度の効果があるため、このような流量でも良い。なお、この例では、処理ガス（エッチングガス）がＣ4 Ｆ8 ／Ａｒ／Ｏ2 の混合ガスであり、堆積物除去ガスは、この混合ガスである処理ガスとは異なったＯ2 ガス（単一のガス）である。
【００６５】
さらに、図６の堆積物除去ガス流量が０ｓｃｃｍの場合の堆積物量の値に示されるように、フォーカスリング４をサセプタ２に吸着する構成とするだけでも、堆積物の量を低減する効果がある。これは、フォーカスリング４をサセプタ２に吸着することにより、サセプタ２との接触がより密になって熱伝導が良好になり、フォーカスリング４の温度が、サセプタ２の温度に近くなるよう低下するためと推測される。すなわち、フォーカスリング４の温度が低下すると、堆積物がフォーカスリング４側に堆積し易くなり、堆積物の原料物質がフォーカスリング４への堆積によって消費され、相対的に半導体ウエハＷの裏面側に対する堆積物の量が減少するためと考えられる。
【００６６】
したがって、堆積物の量を減少させるためには、静電チャック３５或いは、他の物理的に押圧する手段等により、フォーカスリング４をサセプタ２に押圧する構成とすることも有効である。但し、図６に示されるように、静電チャック３５を設けない場合においても、堆積物除去ガス流量を３ｓｃｃｍ（約０．０４８ｓｃｃｍ／ｃｍ）程度とすることによって、堆積物の量を略ゼロとすることができる。
【００６７】
図７は、縦軸を堆積物量（厚さ）、横軸をウエハ位置として、上記静電チャック３５を設けた構成の場合について、半導体ウエハＷの裏面側に付着した堆積物の量を、図中右側に示すベベル部、ベベル部と水平部との境界部（０．０ｍｍ）、この境界部から０．５ｍｍ内側、境界部から１．０ｍｍ内側の４点で、Ｏ2 ガス流量（堆積物除去ガス流量）を、０，１，２，３，４ｓｃｃｍと変えた場合について測定した結果を示すものである。
【００６８】
同図に示されるとおり、本実施形態によれば、ベベル部のみでなく、これより内側の各部においても、堆積物の堆積量を減少させる効果がある。また、図中Ｏ2 流量を２ｓｃｃｍ以上とした場合の結果は、いずれも堆積物量が略ゼロとなっており、線が重なった状態で示されている。なお、エッチングプロセスの条件は、図６の場合と同様である。
【００６９】
また、比較のために、上記のＯ2 ガス（堆積物除去ガス）の代わりに、Ｎ2 ガスを流した場合の結果を図８に、Ｈｅガスを流した場合の結果を図９に、Ａｒガスを流した場合の結果を図１０に示す。
【００７０】
図８に示されるとおり、Ｎ2 ガスを流した場合、ガス流量を１０ｓｃｃｍから１５ｓｃｃｍに増加させても、特にベベル部において、堆積物の量を低下させる効果がほとんど見られないことが分かる。さらに、図９、図１０に示されるように、Ｈｅガス、Ａｒガスを流した場合も、ガス流量を４０ｓｃｃｍに増加させても、特にベベル部において、堆積物の量を低下させる効果がほとんど見られないことが分かる。
【００７１】
したがって、前述したＯ2 ガスを流した場合の効果は、ガス流によって物理的に堆積物を除去するものではなく、主として、Ｏ2 ガスの化学的な作用に起因するものであることが分かる。そして、かかる化学的な作用を利用するものであるため、前述したような微量なガス流量で、堆積物の堆積を確実に防止する効果を得ることができる。
【００７２】
次に、図１１、図１２を参照して、他の実施形態について説明する。この実施形態では、前述した堆積物除去ガス供給機構３０とともに、フォーカスリング４から、堆積物と反応した後の堆積物除去ガスを排出するガス排出機構４０を設けたものである。
【００７３】
図１１、図１２に示すように、本実施形態における堆積物除去ガス供給機構３０では、フォーカスリング４中に、サセプタ２側に設けられた堆積物除去ガス供給孔３１と連通する堆積物除去ガス供給路３７が設けられている。この堆積物除去ガス供給路３７は、上記堆積物除去ガス供給孔３１と連通される連通部３７ａと、フォーカスリング４の全周に亙って環状に形成された環状部３７ｂと、さらに、この環状部３７ｂから内周方向に向けて、等間隔で複数形成された直線状の導出部３７ｃとから構成されている。
【００７４】
また、ガス排出機構４０も、同様に構成されており、サセプタ２側に設けられたガス排出孔４１と連通して、フォーカスリング４内に排出路４７が設けられている。この排出路４７は、ガス排出孔４１と連通される連通部４７ａと、フォーカスリング４の全周に亙って環状に形成された環状部４７ｂ、この環状部４７ｂから内周方向に向けて等間隔で形成された直線状の導入部４７ｃとから構成されている。
【００７５】
上記ガス排出機構４０の環状部４７ｂ及び導入部４７ｃは、フォーカスリング４内において、堆積物除去ガス供給機構３０の環状部３７ｂ及び導出部３７ｃより上部に設けられている。
【００７６】
また、図１１に示すように、サセプタ２に設けられた堆積物除去ガス供給孔３１とフォーカスリング４側に設けられた堆積物除去ガス供給路３７との間には、Ｏリング５０が設けられている。このようなＯリング５０は、図示を省略したが、ガス排出孔４１と、排出路４７との間にも設けられている。
【００７７】
上記構成を採用し、堆積物除去ガス供給機構３０で半導体ウエハＷの端部裏面側にＯ2 等の堆積物除去ガスを供給するとともに、同時にガス排出機構４０によって堆積物等と反応した後の堆積物除去ガスを排出することにより、堆積物を除去するためのガスが、真空チャンバ１内に拡散することを抑制することができ、エッチング処理に与える影響を最小限に止めることができる。
【００７８】
なお、上記のように内部に堆積物除去ガス供給機構３０及びガス排出機構４０の流路が形成されたフォーカスリング４は、例えば、各層に溝を設けた３枚のリングを貼り合わせる方法、又は、流路となるべき形状を融点の低い材料もしくは特定溶剤に溶ける材料で製作し素材に埋め込んでおいて溶かして排出する方法、或いは、流路は樹脂製で製作し、外皮をモールドで固める方法等によって、製造することができる。
【００７９】
次に、上記のように構成されたエッチング装置によるエッチング処理の手順について説明する。
【００８０】
まず、真空チャンバ１に設けられた図示しないゲートバルブを開放し、このゲートバルブに隣接して配置されたロードロック室（図示せず）を介して、搬送機構（図示せず）により半導体ウエハＷを真空チャンバ１内に搬入し、サセプタ２上に載置する。そして、搬送機構を真空チャンバ１外へ退避させた後、ゲートバルブを閉じる。また、静電チャック用電極３ａに、直流電源６から所定電圧の直流電圧を印加することによって、半導体ウエハＷを吸着保持する。
【００８１】
この後、排気系１５の真空ポンプにより真空チャンバ１内を所定の真空度、例えば、１．３３Ｐａ〜１３３Ｐａに排気しつつ、処理ガス供給系２１から、真空チャンバ１内に所定の処理ガスを供給する。
【００８２】
そして、この状態で、高周波電源１２から整合器１１を介して、所定周波数、例えば、十数ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波を、サセプタ２に印加し、サセプタ２とシャワーヘッド（上部電極）１６との間に空間にプラズマを発生させ、プラズマによる半導体ウエハＷのエッチングが行う。この時、磁場形成機構２４によって形成される磁場により、プラズマが制御される。
【００８３】
また、この時、前述した堆積物除去ガス供給機構３０により、半導体ウエハＷの裏面側端部近傍に堆積物除去ガスが供給され、半導体ウエハＷの裏面側端部、特にベベル部等に堆積物が堆積することが防止される。
【００８４】
そして、所定のエッチング処理が実行されると、高周波電源１２からの高周波電力の供給を停止することによって、エッチング処理を停止し、上述した手順とは逆の手順で、半導体ウエハＷを真空チャンバ１外に搬出する。
【００８５】
なお、上記の実施形態では、本発明を半導体ウエハＷのプラズマエッチングに適用した場合について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、ＬＣＤ基板の処理や、成膜処理等の処理に適用できることは勿論である。
【００８６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、排気系の負担の増大や、ランニングコストの上昇を招くことなく、半導体ウエハＷの端部における不所望な堆積物の堆積を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の処理装置の概略構成を示す図。
【図２】図１の処理装置の要部概略構成を示す図。
【図３】図１の処理装置の要部概略構成を示す図。
【図４】図１の処理装置の要部概略構成の変形例を示す図。
【図５】図１の処理装置の要部概略構成の変形例を示す図。
【図６】ベベル部に対する堆積量とＯ2 流量の関係を示す図。
【図７】ウエハ端部の各部に対する堆積量とＯ2 流量の関係を示す図。
【図８】ウエハ端部の各部に対する堆積量とＮ2 流量の関係を示す図。
【図９】ウエハ端部の各部に対する堆積量とＨｅ流量の関係を示す図。
【図１０】ウエハ端部の各部に対する堆積量とＡｒ流量の関係を示す図。
【図１１】本発明の他の実施形態の処理装置の要部概略構成を示す図。
【図１２】図１１の処理装置の要部概略構成を示す図。
【図１３】従来の処理装置の要部概略構成を示す図。
【符号の説明】
Ｗ……半導体ウエハ、１……真空チャンバ、２……サセプタ、３……静電チャック、４……フォーカスリング、３０……堆積物除去ガス供給機構。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、プラズマエッチング等の所定の処理を半導体ウエハ等の被処理基板に施す処理方法及び処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体装置やＬＣＤの製造工程等では、半導体ウエハやＬＣＤ基板等の被処理基板に順次所定の処理、例えば、成膜処理やエッチング処理等を施して、製品の製造が行われている。
【０００３】
上記のような処理のうち、例えばプラズマエッチング処理では、被処理基板を真空チャンバ内に設けられサセプタ上に載置し、真空チャンバ内にプラズマを発生させ、このプラズマを被処理基板に作用させてエッチング処理を行う。
【０００４】
図１３は、このようなプラズマエッチング処理を行う平行平板型のエッチング装置の要部構成を示すもので、同図において符号９２は、サセプタを示している。このサセプタ９２は、下部電極を兼ねたものであり、導電性を有する材料、例えば、表面に陽極酸化被膜（アルマイト）が形成されたアルミニウム等から、略円板状に構成されている。
【０００５】
上記サセプタ９２の半導体ウエハＷの載置面には、静電チャック用電極９３ａを、絶縁性材料からなる絶縁膜９３ｂ中に介在させて構成された静電チャック９３が設けられている。また、サセプタ９２上には、半導体ウエハＷの周囲を囲むように、環状に構成されたフォーカスリング９４が載置されている。なお、上記のサセプタ９２等は、図示しない真空チャンバ内に配置されている。
【０００６】
サセプタ９２は、上述したとおりアルミニウム等から構成されているため、半導体ウエハＷの上方に形成されるプラズマに直接晒される部位があると、その部分がプラズマによってスパッタされ、半導体ウエハＷに不所望なアルミニウム等を含むスパッタ膜が形成される可能性がある。
【０００７】
このため、図１３に示すように、サセプタ９２のウエハ載置面（静電チャック９３が形成されている部分）の直径は、半導体ウエハＷの直径より僅かに（例えば４ｍｍ程度）小さくされている。そして、フォーカスリング９４の下側部分の内径を、半導体ウエハＷの直径より小さくすることによって、半導体ウエハＷの端部下側部分にまで、フォーカスリング９４の下側部分が延在するようにし、上側から見た場合に、サセプタ９２の上面に、直接露出している部位がないよう構成されている。
【０００８】
しかしながら、上記の構成の場合、反応性を有するガス等が、半導体ウエハＷの端部の裏面側にまで回り込み、半導体ウエハＷの端部の裏面側、特にベベル部（縁部の傾斜部）に、不所望な堆積物が堆積することがある。このように、半導体ウエハＷの端部の裏面側に堆積物が堆積すると、後工程においてこの堆積物が剥れてパーティクルの発生原因となったり、段差ができることによって、レジスト露光時にピントが合わなくなるというトラブルの原因となる。
【０００９】
このため、上記のような半導体ウエハＷの端部における不所望な堆積物の堆積は、できる限り防止することが必要となる。
【００１０】
なお、上記のような半導体ウエハＷの端部における不所望な堆積物の付着を防止するため、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ2 等の不活性ガスからなるパージガスを半導体ウエハの端部裏面側に、流量１０００ｓｃｃｍ程度でパージして、半導体ウエハの裏面側に反応性ガスが侵入しないようにしたＣＶＤ成膜装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１１】
また、Ｈｅガスやプロセスガスを、半導体ウエハの端部近傍に供給し、副生成物が侵入しないようにしてサセプタの端部側やフォーカスリング側に堆積物が付着することを防止するようにしたエッチング装置等も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１１−３６０７６号公報（第３−５頁、第１−３図）
【特許文献２】
特許第３２３６５３３号公報（第２−５頁、第１−４図）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したとおり、半導体ウエハＷの端部における不所望な堆積物の堆積は、できる限り防止することが必要とされている。また、半導体ウエハの端部近傍に、不活性ガス等のパージガスを供給し、反応性ガスや副生成物等の侵入を防止して堆積物の堆積を防止する方法では、ある程度大流量のパージガスを使用しなければならず、排気系の負担が増大したり、ランニングコストの上昇を招く等の問題がある。
【００１４】
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので、排気系の負担の増大や、ランニングコストの上昇を招くことなく、半導体ウエハＷの端部における不所望な堆積物の堆積を防止することのできる処理方法及び処理装置を提供しようとするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、被処理基板の表面に、所定の処理を行う処理方法において、前記所定の処理に伴って前記被処理基板の端部に堆積する堆積物と化学的に反応する作用を有する堆積物除去ガスを前記被処理基板の端部近傍に、サセプタと当該サセプタ上に載置されたフォーカスリングとの間に形成されたガス供給路を通して供給し、前記堆積物の堆積を防止することを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１記載の処理方法において、前記フォーカスリングに形成されたガス排出路を介して、前記被処理基板の端部近傍に供給された前記堆積物除去ガスの少なくとも一部を排出することを特徴とする。
【００１７】
請求項３の発明は、被処理基板の表面に、所定の処理を行う処理方法において、前記所定の処理に伴って前記被処理基板の端部に堆積する堆積物と化学的に反応する作用を有する堆積物除去ガスを前記被処理基板の端部近傍に、フォーカスリングに形成されたガス供給路を通して供給して、前記堆積物の堆積を防止し、前記フォーカスリングに形成されたガス排出路を介して、前記被処理基板の端部近傍に供給された前記堆積物除去ガスの少なくとも一部を排出することを特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項２又は３記載の処理方法において、前記堆積物除去ガスの供給と排出は、同時に行われることを特徴とする。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項１〜４いずれか１項記載の処理方法において、前記堆積物除去ガスは、前記所定の処理を行うための処理ガスとは異なることを特徴とする。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項５記載の処理方法において、前記被処理基板は、表面に有機系材料膜を有し、前記所定の処理は、前記有機系材料膜をマスク或いは被エッチング対象とするプラズマエッチング処理であり、前記堆積物は有機物を含むことを特徴とする。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項６記載の処理方法において、前記堆積物除去ガスは、Ｏ 2 ガスを含むガス、又は、Ｈ 2 ガスを含むガス、或いはＮＨ 3 ガスを含むガスのいずれか１つであることを特徴とする。
【００２２】
請求項８の発明は、請求項７記載の処理方法において、前記堆積物除去ガスは、Ｏ 2 ガスであることを特徴とする。
【００２３】
請求項９の発明は、請求項８記載の処理方法において、前記Ｏ 2 ガスの流量は、前記被処理基板の端部の単位長さあたり、０．０１６ｓｃｃｍ／ｃｍ〜０．１６ｓｃｃｍ／ｃｍであることを特徴とする。
【００２４】
請求項１０の発明は、請求項１〜９いずれか１項記載の処理方法において、前記堆積物除去ガスは、前記被処理基板の端部に沿って設けられた複数のガス供給部から供給されることを特徴とする。
【００２６】
請求項１１の発明は、請求項１〜１０いずれか１項記載の処理方法において、前記フォーカスリングを、電気的力或いは物理的力で前記サセプタに押し付けることを特徴とする。
【００２７】
請求項１２の発明は、被処理基板の表面に、所定の処理を行う処理装置において、前記所定の処理に伴って前記被処理基板の端部に堆積する堆積物と化学的に反応する作用を有する堆積物除去ガスを前記被処理基板の端部近傍に、サセプタと当該サセプタ上に載置されたフォーカスリングとの間に形成されたガス供給路を介して供給し、前記堆積物の堆積を防止する堆積物除去ガス供給機構を具備したことを特徴とする。
【００２８】
請求項１３の発明は、請求項１２記載の処理装置において、前記フォーカスリングに形成されたガス排出路を介して、前記被処理基板の端部近傍に供給された前記堆積物除去ガスの少なくとも一部を排出するガス排出機構を具備したことを特徴とする。
【００２９】
請求項１４の発明は、被処理基板の表面に、所定の処理を行う処理装置において、前記所定の処理に伴って前記被処理基板の端部に堆積する堆積物と化学的に反応する作用を有する堆積物除去ガスを前記被処理基板の端部近傍に、フォーカスリングに形成されたガス供給路を介して供給して、前記堆積物の堆積を防止する堆積物除去ガス供給機構と、前記フォーカスリングに形成されたガス排出路を介して、前記被処理基板の端部近傍に供給された前記堆積物除去ガスの少なくとも一部を排出するガス排出機構とを具備したことを特徴とする。
【００３０】
請求項１５の発明は、請求項１３又は１４記載の処理装置において、前記堆積物除去ガス供給機構による前記堆積物除去ガスの供給と、前記ガス排出機構による前記堆積物除去ガスの排出は、同時に行われることを特徴とする。
【００３１】
請求項１６の発明は、請求項１２〜１５いずれか１項記載の処理装置において、前記堆積物除去ガス供給機構によって供給する前記堆積物除去ガスは、前記所定の処理を行うための処理ガスとは異なることを特徴とする。
【００３２】
請求項１７の発明は、請求項１６記載の処理装置において、前記被処理基板は、表面に有機系材料膜を有し、前記所定の処理は、前記有機系材料膜をマスク或いは被エッチング対象とするプラズマエッチング処理であり、前記堆積物は有機物を含むことを特徴とする。
【００３３】
請求項１８の発明は、請求項１７記載の処理装置において、前記堆積物除去ガス供給機構によって供給する前記堆積物除去ガスは、Ｏ 2 ガスを含むガス、又は、Ｎ 2 ガスを含むガス、或いはＮＨ 3 ガスを含むガスのいずれか１つであることを特徴とする。
【００３４】
請求項１９の発明は、請求項１８記載の処理装置において、前記堆積物除去ガス供給機によって供給する前記堆積物除去ガスは、Ｏ 2 ガスであることを特徴とする。
【００３５】
請求項２０の発明は、請求項１９記載の処理装置において、前記堆積物除去ガス供給機によって供給する前記Ｏ 2 ガスの流量は、前記被処理基板の端部の単位長さあたり、０．０１６ｓｃｃｍ／ｃｍ〜０．１６ｓｃｃｍ／ｃｍであることを特徴とする。
【００３６】
請求項２１の発明は、請求項１２〜２０いずれか１項記載の処理装置において、前記堆積物除去ガス供給機構は、前記被処理基板の端部に沿って設けられた複数のガス供給部から前記堆積物除去ガスを供給することを特徴とする。
【００３８】
請求項２２の発明は、請求項１２〜２１いずれか１項記載の処理装置において、前記フォーカスリングを電気的力或いは物理的力で前記サセプタに押し付ける機構を具備したことを特徴とする。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を、図面を参照して実施の形態について説明する。
【００４０】
図１は、本発明の実施の形態に係る処理装置（エッチング装置）全体の概略構成を模式的に示すもので、同図において、符号１は、材質が例えば表面に陽極酸化被膜（アルマイト）が形成されたアルミニウム等からなり、内部を気密に閉塞可能に構成された円筒状の真空チャンバを示している。
【００４１】
上記真空チャンバ１は、接地電位に接続されており、真空チャンバ１の内部には、材質が例えば表面に陽極酸化被膜（アルマイト）が形成されたアルミニウム等から略円板状に構成され、下部電極を兼ねたサセプタ（載置台）２が設けられている。
【００４２】
このサセプタ２の半導体ウエハＷ載置面には、静電チャック３が設けられている。この静電チャック３は、静電チャック用電極３ａを、例えば、ポリイミド等の絶縁性材料からなる絶縁膜３ｂ中に介在させた構成とされている。また、サセプタ２上には、半導体ウエハＷの周囲を囲むように、環状に形成されたフォーカスリング４が設けられている。
【００４３】
上記サセプタ２は、セラミックなどの絶縁板５を介して真空チャンバ１内に支持されており、静電チャック用電極３ａには直流電源６が接続されている。
【００４４】
また、サセプタ２の内部には、温度制御のための熱媒体としての絶縁性流体を循環させるための熱媒体流路７と、ヘリウムガス等の温度制御用のガスを半導体ウエハＷの裏面に供給するためのガス流路８が設けられている。
【００４５】
そして、熱媒体流路７内に所定温度に制御された絶縁性流体を循環させることによって、サセプタ２を所定温度に制御し、かつ、このサセプタ２と半導体ウエハＷの裏面との間にガス流路８を介して温度制御用のガスを供給してこれらの間の熱交換を促進し、半導体ウエハＷを精度良くかつ効率的に所定温度に制御することができるようになっている。
【００４６】
また、サセプタ２のほぼ中央には、高周波電力を供給するための給電線１０が接続されている。この給電線１０には整合器１１を介して、高周波電源（ＲＦ電源）１２が接続され、高周波電源１２からは、所定の周波数の高周波電力が供給されるようになっている。
【００４７】
また、上述したフォーカスリング４の外側には、環状に構成され、多数の排気孔が形成された排気リング１３が設けられており、この排気リング１３を介して、排気ポート１４に接続された排気系１５の真空ポンプ等により、真空チャンバ１内の処理空間の真空排気が行われるよう構成されている。
【００４８】
一方、サセプタ２の上方の真空チャンバ１の天壁部分には、シャワーヘッド１６が、サセプタ２と平行に対向する如く設けられており、このシャワーヘッド１６は接地されている。したがって、これらのサセプタ２およびシャワーヘッド１６は、一対の電極（上部電極と下部電極）として機能するようになっている。
【００４９】
上記シャワーヘッド１６は、その下面に多数のガス吐出孔１７が設けられており、且つその上部にガス導入部１８を有している。そして、その内部にはガス拡散用空隙１９が形成されている。ガス導入部１８にはガス供給配管２０が接続されており、このガス供給配管２０の他端には、ガス供給系２１が接続されている。このガス供給系２１は、ガス流量を制御するためのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２、例えばエッチング用の処理ガス等を供給するための処理ガス供給源２３等から構成されている。
【００５０】
一方、真空チャンバ１の外側周囲には、真空チャンバ１と同心状に、環状の磁場形成機構（リング磁石）２４が配置されており、サセプタ２とシャワーヘッド１６との間の処理空間に磁場を形成するようになっている。この磁場形成機構２４は、回転機構２５によって、その全体が、真空チャンバ１の回りを所定の回転速度で回転可能とされている。
【００５１】
さらに、本実施形態では、図２にも示すように、半導体ウエハＷの裏面側端部に堆積する堆積物と化学的に反応する作用を有する堆積物除去ガスを、半導体ウエハＷの裏面側端部近傍に供給する堆積物除去ガス供給機構３０が設けられている。この堆積物除去ガス供給機構３０は、サセプタ２に設けられた堆積物除去ガス供給孔３１と、フォーカスリング４の下面に設けられた堆積物除去ガス導出溝３２等から構成されている。
【００５２】
上記堆積物除去ガス供給孔３１は、図３に示すように、サセプタ２のフォーカスリング４が載置された部位の下側に位置するように、等間隔で複数（例えば、１６個）設けられている。また、上記堆積物除去ガス導出溝３２は、フォーカスリング４の全周に亙って形成された環状部３２ａと、この環状部３２ａから外周方向に向けて突出するように、かつ、上記堆積物除去ガス供給孔３１に対応して形成されたガス導入部３２ｂと、環状部３２ａから内周方向に向けて等間隔で複数（例えば、３２個）設けられた直線状のガス導出部３２ｃとから構成されている。
【００５３】
なお、堆積物除去ガス供給孔３１の直径は、例えば１ｍｍとされている。また、環状部３２ａ及びガス導出部３２ｃの溝幅は、例えば１ｍｍ、ガス導入部３２ｂの幅は、例えば３ｍｍ、これらの溝深さは、例えば０．５ｍｍとされている。さらに、図２に示されるフォーカスリング４の内周部とサセプタ２との間隔（堆積物除去ガスの通路となる部分の間隔）は、例えば０．２ｍｍとされている。
【００５４】
そして、堆積物除去ガス供給孔３１から供給された堆積物除去ガスを、堆積物除去ガス導出溝３２のガス導入部３２ｂ、環状部３２ａ、ガス導出部３２ｃを経由して、図２に矢印で示すように、フォーカスリング４の内周部から半導体ウエハＷの裏面側端部に供給するよう構成されている。
【００５５】
なお、上記堆積物除去ガス供給機構３０の堆積物除去ガス導出溝３２は、フォーカスリング４側ではなく、図４に示すように、サセプタ２側に設けることもできる。このような構成とすれば、消耗品であるフォーカスリング４は、従来のものをそのまま使用することができる。
【００５６】
また、図５に示すように、サセプタ２側に、静電チャック用電極３５ａを、絶縁膜３５ｂ中に介在させた静電チャック３５を設け、直流電源３６から静電チャック用電極３５ａに直流電圧を印加して、サセプタ２にフォーカスリング４を静電吸着するよう構成することもできる。なお、上記静電チャック３５を設ける代わりに、物理的にフォーカスリング４をサセプタ２に押圧するよう構成しても良い。
【００５７】
このように、フォーカスリング４を実質的にサセプタ２に向けて押圧する構成とすることにより、サセプタ２とフォーカスリング４との間から不所望な方向に堆積物除去ガスが漏洩することを防止することができる。また、このような構成とすることにより、サセプタ２とフォーカスリング４との熱伝導を良好にして、フォーカスリング４の温度を、サセプタ２及び半導体ウエハＷの温度と同様な温度に維持することが可能となる。
【００５８】
上記堆積物除去ガス供給機構３０によって供給する堆積物除去ガスは、半導体ウエハＷの裏面側端部に堆積する堆積物と化学的に反応する作用を有するものであるが、この堆積物が炭素を含む堆積物である場合は、例えば、Ｏ2 ガス、Ｏ2 ガスを含むガス（例えば、Ｏ2 ＋Ｎ2 ）、Ｈ2 ガスを含むガス（例えば、Ｈ2 ＋Ｎ2 ）、ＮＨ3 ガスを含むガス（例えば、ＮＨ3 ＋Ｏ2 ）等を使用することができる。なお、上記のような炭素を含む堆積物は、例えば、有機系材料膜を、マスク或いはエッチング対象とするエッチング処理を行った場合等に堆積する堆積物である。
【００５９】
堆積物除去ガス供給機構３０により、上記のような堆積物除去ガスを供給することにより、半導体ウエハＷの裏面側端部において、堆積物と堆積物除去ガスを化学的に反応させて、このような堆積物が半導体ウエハＷの裏面側端部に堆積することを防止することが可能となる。
【００６０】
図６は、縦軸を半導体ウエハＷの裏面側ベベル部（図中右側に示す）における堆積物量（厚さ）、横軸をＯ2 （堆積物除去ガス）の流量として、堆積物の量とＯ2 流量との関係を調査した結果を示すものである。また、図中三角形の印で示される上側の実線は、図２に示した構造の場合、図中菱形の印で示される下側の実線は、図５に示したフォーカスリング４を吸着する静電チャック３５を有する構造の場合を示している。
【００６１】
なお、エッチング処理に使用したエッチングガス及び流量は、Ｃ4 Ｆ8 ／Ａｒ／Ｏ2 ＝８／５００／３ｓｃｃｍ、圧力は８Ｐａ（６０ｍTorr）、高周波電力は１６００Ｗ、処理温度は天井部及び側壁部が６０℃、サセプタが２５℃、エッチング処理時間は２分、エッチング処理した半導体ウエハの径は２０ｃｍである。
【００６２】
図６に示されるように、どちらの構造の場合でも、堆積物除去ガスであるＯ2 ガスを流すことによって、堆積物の量を大幅に減少させることができる。また、同図に示されるように、堆積物除去ガス流量は、１ｃｃｍ以上とすることが好ましく、この場合、半導体ウエハＷの周縁部の単位長さ当たりの流量に換算すると、約０．０１６ｓｃｃｍ／ｃｍ以上である。
【００６３】
又、エッチング処理への影響を軽減するためには、上記堆積物除去ガス流量は、１０ｃｃｍ以下とすることが好ましく、半導体ウエハＷの周縁部の単位長さ当たりの流量に換算すると、約０．１６ｓｃｃｍ／ｃｍ以下である。
【００６４】
すなわち、上記堆積物除去ガス流量は、約０．０１６ｓｃｃｍ／ｃｍ以上、０．１６ｓｃｃｍ／ｃｍ以下とすることが好ましいが、例えば、０．１ｓｃｃｍすなわち約０．００１６ｓｃｃｍ／ｃｍ程度の微量な流量でも、ある程度の効果があるため、このような流量でも良い。なお、この例では、処理ガス（エッチングガス）がＣ4 Ｆ8 ／Ａｒ／Ｏ2 の混合ガスであり、堆積物除去ガスは、この混合ガスである処理ガスとは異なったＯ2 ガス（単一のガス）である。
【００６５】
さらに、図６の堆積物除去ガス流量が０ｓｃｃｍの場合の堆積物量の値に示されるように、フォーカスリング４をサセプタ２に吸着する構成とするだけでも、堆積物の量を低減する効果がある。これは、フォーカスリング４をサセプタ２に吸着することにより、サセプタ２との接触がより密になって熱伝導が良好になり、フォーカスリング４の温度が、サセプタ２の温度に近くなるよう低下するためと推測される。すなわち、フォーカスリング４の温度が低下すると、堆積物がフォーカスリング４側に堆積し易くなり、堆積物の原料物質がフォーカスリング４への堆積によって消費され、相対的に半導体ウエハＷの裏面側に対する堆積物の量が減少するためと考えられる。
【００６６】
したがって、堆積物の量を減少させるためには、静電チャック３５或いは、他の物理的に押圧する手段等により、フォーカスリング４をサセプタ２に押圧する構成とすることも有効である。但し、図６に示されるように、静電チャック３５を設けない場合においても、堆積物除去ガス流量を３ｓｃｃｍ（約０．０４８ｓｃｃｍ／ｃｍ）程度とすることによって、堆積物の量を略ゼロとすることができる。
【００６７】
図７は、縦軸を堆積物量（厚さ）、横軸をウエハ位置として、上記静電チャック３５を設けた構成の場合について、半導体ウエハＷの裏面側に付着した堆積物の量を、図中右側に示すベベル部、ベベル部と水平部との境界部（０．０ｍｍ）、この境界部から０．５ｍｍ内側、境界部から１．０ｍｍ内側の４点で、Ｏ2 ガス流量（堆積物除去ガス流量）を、０，１，２，３，４ｓｃｃｍと変えた場合について測定した結果を示すものである。
【００６８】
同図に示されるとおり、本実施形態によれば、ベベル部のみでなく、これより内側の各部においても、堆積物の堆積量を減少させる効果がある。また、図中Ｏ2 流量を２ｓｃｃｍ以上とした場合の結果は、いずれも堆積物量が略ゼロとなっており、線が重なった状態で示されている。なお、エッチングプロセスの条件は、図６の場合と同様である。
【００６９】
また、比較のために、上記のＯ2 ガス（堆積物除去ガス）の代わりに、Ｎ2 ガスを流した場合の結果を図８に、Ｈｅガスを流した場合の結果を図９に、Ａｒガスを流した場合の結果を図１０に示す。
【００７０】
図８に示されるとおり、Ｎ2 ガスを流した場合、ガス流量を１０ｓｃｃｍから１５ｓｃｃｍに増加させても、特にベベル部において、堆積物の量を低下させる効果がほとんど見られないことが分かる。さらに、図９、図１０に示されるように、Ｈｅガス、Ａｒガスを流した場合も、ガス流量を４０ｓｃｃｍに増加させても、特にベベル部において、堆積物の量を低下させる効果がほとんど見られないことが分かる。
【００７１】
したがって、前述したＯ2 ガスを流した場合の効果は、ガス流によって物理的に堆積物を除去するものではなく、主として、Ｏ2 ガスの化学的な作用に起因するものであることが分かる。そして、かかる化学的な作用を利用するものであるため、前述したような微量なガス流量で、堆積物の堆積を確実に防止する効果を得ることができる。
【００７２】
次に、図１１、図１２を参照して、他の実施形態について説明する。この実施形態では、前述した堆積物除去ガス供給機構３０とともに、フォーカスリング４から、堆積物と反応した後の堆積物除去ガスを排出するガス排出機構４０を設けたものである。
【００７３】
図１１、図１２に示すように、本実施形態における堆積物除去ガス供給機構３０では、フォーカスリング４中に、サセプタ２側に設けられた堆積物除去ガス供給孔３１と連通する堆積物除去ガス供給路３７が設けられている。この堆積物除去ガス供給路３７は、上記堆積物除去ガス供給孔３１と連通される連通部３７ａと、フォーカスリング４の全周に亙って環状に形成された環状部３７ｂと、さらに、この環状部３７ｂから内周方向に向けて、等間隔で複数形成された直線状の導出部３７ｃとから構成されている。
【００７４】
また、ガス排出機構４０も、同様に構成されており、サセプタ２側に設けられたガス排出孔４１と連通して、フォーカスリング４内に排出路４７が設けられている。この排出路４７は、ガス排出孔４１と連通される連通部４７ａと、フォーカスリング４の全周に亙って環状に形成された環状部４７ｂ、この環状部４７ｂから内周方向に向けて等間隔で形成された直線状の導入部４７ｃとから構成されている。
【００７５】
上記ガス排出機構４０の環状部４７ｂ及び導入部４７ｃは、フォーカスリング４内において、堆積物除去ガス供給機構３０の環状部３７ｂ及び導出部３７ｃより上部に設けられている。
【００７６】
また、図１１に示すように、サセプタ２に設けられた堆積物除去ガス供給孔３１とフォーカスリング４側に設けられた堆積物除去ガス供給路３７との間には、Ｏリング５０が設けられている。このようなＯリング５０は、図示を省略したが、ガス排出孔４１と、排出路４７との間にも設けられている。
【００７７】
上記構成を採用し、堆積物除去ガス供給機構３０で半導体ウエハＷの端部裏面側にＯ2 等の堆積物除去ガスを供給するとともに、同時にガス排出機構４０によって堆積物等と反応した後の堆積物除去ガスを排出することにより、堆積物を除去するためのガスが、真空チャンバ１内に拡散することを抑制することができ、エッチング処理に与える影響を最小限に止めることができる。
【００７８】
なお、上記のように内部に堆積物除去ガス供給機構３０及びガス排出機構４０の流路が形成されたフォーカスリング４は、例えば、各層に溝を設けた３枚のリングを貼り合わせる方法、又は、流路となるべき形状を融点の低い材料もしくは特定溶剤に溶ける材料で製作し素材に埋め込んでおいて溶かして排出する方法、或いは、流路は樹脂製で製作し、外皮をモールドで固める方法等によって、製造することができる。
【００７９】
次に、上記のように構成されたエッチング装置によるエッチング処理の手順について説明する。
【００８０】
まず、真空チャンバ１に設けられた図示しないゲートバルブを開放し、このゲートバルブに隣接して配置されたロードロック室（図示せず）を介して、搬送機構（図示せず）により半導体ウエハＷを真空チャンバ１内に搬入し、サセプタ２上に載置する。そして、搬送機構を真空チャンバ１外へ退避させた後、ゲートバルブを閉じる。また、静電チャック用電極３ａに、直流電源６から所定電圧の直流電圧を印加することによって、半導体ウエハＷを吸着保持する。
【００８１】
この後、排気系１５の真空ポンプにより真空チャンバ１内を所定の真空度、例えば、１．３３Ｐａ〜１３３Ｐａに排気しつつ、処理ガス供給系２１から、真空チャンバ１内に所定の処理ガスを供給する。
【００８２】
そして、この状態で、高周波電源１２から整合器１１を介して、所定周波数、例えば、十数ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波を、サセプタ２に印加し、サセプタ２とシャワーヘッド（上部電極）１６との間に空間にプラズマを発生させ、プラズマによる半導体ウエハＷのエッチングが行う。この時、磁場形成機構２４によって形成される磁場により、プラズマが制御される。
【００８３】
また、この時、前述した堆積物除去ガス供給機構３０により、半導体ウエハＷの裏面側端部近傍に堆積物除去ガスが供給され、半導体ウエハＷの裏面側端部、特にベベル部等に堆積物が堆積することが防止される。
【００８４】
そして、所定のエッチング処理が実行されると、高周波電源１２からの高周波電力の供給を停止することによって、エッチング処理を停止し、上述した手順とは逆の手順で、半導体ウエハＷを真空チャンバ１外に搬出する。
【００８５】
なお、上記の実施形態では、本発明を半導体ウエハＷのプラズマエッチングに適用した場合について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、ＬＣＤ基板の処理や、成膜処理等の処理に適用できることは勿論である。
【００８６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、排気系の負担の増大や、ランニングコストの上昇を招くことなく、半導体ウエハＷの端部における不所望な堆積物の堆積を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の処理装置の概略構成を示す図。
【図２】図１の処理装置の要部概略構成を示す図。
【図３】図１の処理装置の要部概略構成を示す図。
【図４】図１の処理装置の要部概略構成の変形例を示す図。
【図５】図１の処理装置の要部概略構成の変形例を示す図。
【図６】ベベル部に対する堆積量とＯ2 流量の関係を示す図。
【図７】ウエハ端部の各部に対する堆積量とＯ2 流量の関係を示す図。
【図８】ウエハ端部の各部に対する堆積量とＮ2 流量の関係を示す図。
【図９】ウエハ端部の各部に対する堆積量とＨｅ流量の関係を示す図。
【図１０】ウエハ端部の各部に対する堆積量とＡｒ流量の関係を示す図。
【図１１】本発明の他の実施形態の処理装置の要部概略構成を示す図。
【図１２】図１１の処理装置の要部概略構成を示す図。
【図１３】従来の処理装置の要部概略構成を示す図。
【符号の説明】
Ｗ……半導体ウエハ、１……真空チャンバ、２……サセプタ、３……静電チャック、４……フォーカスリング、３０……堆積物除去ガス供給機構。
Claims (22)
- 被処理基板の表面に、所定の処理を行う処理方法において、
前記所定の処理に伴って前記被処理基板の端部に堆積する堆積物と化学的に反応する作用を有する堆積物除去ガスを前記被処理基板の端部近傍に、サセプタと当該サセプタ上に載置されたフォーカスリングとの間に形成されたガス供給路を通して供給し、前記堆積物の堆積を防止することを特徴とする処理方法。 - 請求項１記載の処理方法において、
前記フォーカスリングに形成されたガス排出路を介して、前記被処理基板の端部近傍に供給された前記堆積物除去ガスの少なくとも一部を排出することを特徴とする処理方法。 - 被処理基板の表面に、所定の処理を行う処理方法において、
前記所定の処理に伴って前記被処理基板の端部に堆積する堆積物と化学的に反応する作用を有する堆積物除去ガスを前記被処理基板の端部近傍に、フォーカスリングに形成されたガス供給路を通して供給して、前記堆積物の堆積を防止し、前記フォーカスリングに形成されたガス排出路を介して、前記被処理基板の端部近傍に供給された前記堆積物除去ガスの少なくとも一部を排出することを特徴とする処理方法。 - 請求項２又は３記載の処理方法において、
前記堆積物除去ガスの供給と排出は、同時に行われることを特徴とする処理方法。 - 請求項１〜４いずれか１項記載の処理方法において、
前記堆積物除去ガスは、前記所定の処理を行うための処理ガスとは異なることを特徴とする処理方法。 - 請求項５記載の処理方法において、
前記被処理基板は、表面に有機系材料膜を有し、前記所定の処理は、前記有機系材料膜をマスク或いは被エッチング対象とするプラズマエッチング処理であり、前記堆積物は有機物を含むことを特徴とする処理方法。 - 請求項６記載の処理方法において、
前記堆積物除去ガスは、Ｏ2 ガスを含むガス、又は、Ｈ2 ガスを含むガス、或いはＮＨ3 ガスを含むガスのいずれか１つであることを特徴とする処理方法。 - 請求項７記載の処理方法において、
前記堆積物除去ガスは、Ｏ2 ガスであることを特徴とする処理方法。 - 請求項８記載の処理方法において、
前記Ｏ2 ガスの流量は、前記被処理基板の端部の単位長さあたり、０．０１６ｓｃｃｍ／ｃｍ〜０．１６ｓｃｃｍ／ｃｍであることを特徴とする処理方法。 - 請求項１〜９いずれか１項記載の処理方法において、
前記堆積物除去ガスは、前記被処理基板の端部に沿って設けられた複数のガス供給部から供給されることを特徴とする処理方法。 - 請求項１〜１０いずれか１項記載の処理方法において、
前記フォーカスリングを、電気的力或いは物理的力で前記サセプタに押し付けることを特徴とする処理方法。 - 被処理基板の表面に、所定の処理を行う処理装置において、
前記所定の処理に伴って前記被処理基板の端部に堆積する堆積物と化学的に反応する作用を有する堆積物除去ガスを前記被処理基板の端部近傍に、サセプタと当該サセプタ上に載置されたフォーカスリングとの間に形成されたガス供給路を介して供給し、前記堆積物の堆積を防止する堆積物除去ガス供給機構を具備したことを特徴とする処理装置。 - 請求項１２記載の処理装置において、
前記フォーカスリングに形成されたガス排出路を介して、前記被処理基板の端部近傍に供給された前記堆積物除去ガスの少なくとも一部を排出するガス排出機構を具備したことを特徴とする処理装置。 - 被処理基板の表面に、所定の処理を行う処理装置において、
前記所定の処理に伴って前記被処理基板の端部に堆積する堆積物と化学的に反応する作用を有する堆積物除去ガスを前記被処理基板の端部近傍に、フォーカスリングに形成されたガス供給路を介して供給して、前記堆積物の堆積を防止する堆積物除去ガス供給機構と、
前記フォーカスリングに形成されたガス排出路を介して、前記被処理基板の端部近傍に供給された前記堆積物除去ガスの少なくとも一部を排出するガス排出機構と
を具備したことを特徴とする処理装置。 - 請求項１３又は１４記載の処理装置において、
前記堆積物除去ガス供給機構による前記堆積物除去ガスの供給と、前記ガス排出機構による前記堆積物除去ガスの排出は、同時に行われることを特徴とする処理装置。 - 請求項１２〜１５いずれか１項記載の処理装置において、
前記堆積物除去ガス供給機構によって供給する前記堆積物除去ガスは、前記所定の処理を行うための処理ガスとは異なることを特徴とする処理装置。 - 請求項１６記載の処理装置において、
前記被処理基板は、表面に有機系材料膜を有し、前記所定の処理は、前記有機系材料膜をマスク或いは被エッチング対象とするプラズマエッチング処理であり、前記堆積物は有機物を含むことを特徴とする処理装置。 - 請求項１７記載の処理装置において、
前記堆積物除去ガス供給機構によって供給する前記堆積物除去ガスは、Ｏ2 ガスを含むガス、又は、Ｎ2 ガスを含むガス、或いはＮＨ3 ガスを含むガスのいずれか１つであることを特徴とする処理装置。 - 請求項１８記載の処理装置において、
前記堆積物除去ガス供給機によって供給する前記堆積物除去ガスは、Ｏ2 ガスであることを特徴とする処理装置。 - 請求項１９記載の処理装置において、
前記堆積物除去ガス供給機によって供給する前記Ｏ2 ガスの流量は、前記被処理基板の端部の単位長さあたり、０．０１６ｓｃｃｍ／ｃｍ〜０．１６ｓｃｃｍ／ｃｍであることを特徴とする処理装置。 - 請求項１２〜２０いずれか１項記載の処理装置において、
前記堆積物除去ガス供給機構は、前記被処理基板の端部に沿って設けられた複数のガス供給部から前記堆積物除去ガスを供給することを特徴とする処理装置。 - 請求項１２〜２１いずれか１項記載の処理装置において、
前記フォーカスリングを電気的力或いは物理的力で前記サセプタに押し付ける機構を具備したことを特徴とする処理装置。
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