KR100900585B1 - Focus ring and plasma processing apparatus - Google Patents

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노리이키 마스다
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 종래에 비해 플라즈마 처리의 면내 균일성을 향상시킬 수 있는 포커스링 및 플라즈마 처리 장치를 제공한다. 포커스링(5)은 도전성 재료로 이루어지는 제 1 링 형상 부재(5a)와, 절연성 재료로 이루어지는 제 2 링 형상 부재(5b)로 구성되어 있다. 제 1 링 형상 부재(5a)의 내측 가장자리부에는 탑재대(2)에 탑재된 반도체 웨이퍼(30)의 하면보다 낮은 위치로 되는 단부(50)가 형성되고, 이 단부(50)가 반도체 웨이퍼(30)의 주연부 하측으로 연장하도록 구성되어 있다. 제 2 링 형상 부재(5b)는 제 1 링 형상 부재(5a)와 탑재대(2)의 사이에 개재하는 바와 같이 제 1 링 형상 부재(5a)의 하측에 배치되어 있다.The present invention provides a focusing ring and a plasma processing apparatus that can improve in-plane uniformity of plasma processing as compared with the prior art. The focus ring 5 is composed of a first ring-shaped member 5a made of a conductive material and a second ring-shaped member 5b made of an insulating material. At the inner edge portion of the first ring-shaped member 5a, an end portion 50 formed at a position lower than the lower surface of the semiconductor wafer 30 mounted on the mounting table 2 is formed, and the end portion 50 is formed of a semiconductor wafer ( 30) is configured to extend below the periphery. The second ring-shaped member 5b is disposed below the first ring-shaped member 5a as interposed between the first ring-shaped member 5a and the mounting table 2.

Description

포커스링 및 플라즈마 처리 장치{FOCUS RING AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}FOCUS RING AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 피처리 기판에 플라즈마 에칭 처리 등의 플라즈마 처리를 실시하기 위한 플라즈마 처리 장치에 배치되는 포커스링 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a focus ring and a plasma processing apparatus disposed in a plasma processing apparatus for performing plasma processing such as plasma etching processing on a substrate to be processed.

종래부터, 플라즈마 에칭 장치 등의 플라즈마 처리 장치는 예를 들면, 반도체 장치의 미세한 전기 회로의 제조공정 등에서 다용되고 있다. Conventionally, plasma processing apparatuses, such as a plasma etching apparatus, are used abundantly in the manufacturing process of the fine electric circuit of a semiconductor device, etc., for example.

이러한 플라즈마 처리 장치로서는 처리챔버내에 마련된 탑재대에 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판을 배치하고, 이 탑재대와, 대향 전극인 상부 전극과의 사이에 고주파 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시켜 처리를 실행하는 소위 평행평판 전극형의 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다.In such a plasma processing apparatus, a substrate to be processed, such as a semiconductor wafer, is disposed on a mounting table provided in the processing chamber, and a plasma is generated by applying high frequency power between the mounting table and the upper electrode serving as the counter electrode to perform the processing. So-called parallel plate electrode plasma processing apparatuses are known.

또한, 이러한 플라즈마 처리 장치에서는 탑재대에 피처리 기판의 주위를 둘러싸도록 링 형상으로 형성된 포커스링을 배치하여 플라즈마 처리의 면내 균일성을 향상시키는 것이 알려져 있다. 또한, 포커스링을, 링 형상의 도전성부재와, 이 링 형상의 도전성부재의 하부에 배치되는 링 형상의 절연성부재로 구성하고, 피처리 기판으로부터 링 형상의 도전성부재를 향하는 전계를 형성하는 것에 의해서, 플라즈마의 피처리 기판의 주연부 이면측으로의 돌아들어감을 방지하고, 이 부위에의 데포지션의 발생을 저감할 수 있도록 하는 기술도 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). Moreover, in such a plasma processing apparatus, it is known to arrange | position the focus ring formed in ring shape so that the circumference | surroundings of a to-be-processed substrate may be carried out on a mounting table, and to improve in-plane uniformity of a plasma process. In addition, the focus ring is composed of a ring-shaped conductive member and a ring-shaped insulating member disposed below the ring-shaped conductive member and forms an electric field from the substrate to be processed toward the ring-shaped conductive member. Also known is a technique for preventing the return of the plasma to the peripheral edge back side of the substrate to be treated and reducing the occurrence of deposition on this portion (see Patent Document 1, for example).

(특허문헌 1) 일본국 특허공개공보 제2005-277369호(Patent Document 1) Japanese Patent Laid-Open No. 2005-277369

상기한 종래 기술 중, 포커스링을, 링 형상의 도전성부재와, 이 링 형상의 도전성부재의 하부에 배치되는 링 형상의 절연성 부재로 구성하는 기술은 대향 전극 중, 상부전극에 플라즈마를 발생시키기 위한 더욱 주파수가 높은 고주파전력을 공급하고, 하부 전극(탑재대)에 이온을 인입하기 위한 더욱 주파수가 낮은 바이어스용 고주파 전력을 인가하는 타입의 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다. 즉, 이 종래 기술의 경우, 플라즈마의 발생은 상부 전극에 인가된 고주파에 의해서 실행되기 때문에, 하부 전극상에 탑재되는 포커스링을 조정하는 것에 의해서, 주로 피처리 기판 주연부에의 이온의 인입의 상태(이온의 인입 각도나 이면으로의 돌아들어감)를 제어하는 것이다.Among the above-mentioned prior arts, a technique in which the focus ring is composed of a ring-shaped conductive member and a ring-shaped insulating member disposed below the ring-shaped conductive member is used to generate a plasma at an upper electrode among the counter electrodes. The present invention relates to a plasma processing apparatus of a type for supplying a high frequency power of higher frequency and applying a lower frequency high frequency power for bias to draw ions into a lower electrode (mounting stage). That is, in this prior art, since the generation of plasma is performed by the high frequency applied to the upper electrode, by adjusting the focus ring mounted on the lower electrode, the state of introduction of ions mainly to the peripheral part of the substrate to be processed is adjusted. (Returning to the ion angle or back).

이에 대해, 상부 전극을 접지 전위로 하고, 하부 전극(탑재대)에 인가한 고주파 전력에 의해서 플라즈마를 발생시키는 타입의 플라즈마 처리 장치에서는 종래 다음과 같은 과제가 있는 것을 발견하였다. On the other hand, in the plasma processing apparatus of the type which generate | occur | produces a plasma by the high frequency electric power applied to the lower electrode (mounting stage) with an upper electrode as a ground potential, it discovered that the following subjects exist conventionally.

즉, 예를 들면, 플라즈마 에칭 처리에 의해 피처리 기판을 플라즈마 에칭한 경우, 동일한 포커스링 및 플라즈마 처리 장치를 사용한 경우에 있어서도, 에칭 가스의 종류 등에 따라, 피처리 기판의 주연부에서 에칭레이트가 높아지는 경우, 혹은 피처리 기판의 주연부에서 에칭레이트가 낮아지는 경우 등이 있으며, 에칭 처리의 면내 균일성이 악화된다고 하는 과제이다. 특히, 데포지션(퇴적물)이 발생하지 않는 에칭 가스계를 사용한 경우, 데포지션의 양을 조정하는 등의 프로세스에 의해 서 면내 균일성을 조정할 수가 없기 때문에, 하드웨어의 조정에 의해서 에칭 처리의 면내 균일성을 향상시킬 필요성이 생긴다. That is, for example, when the substrate to be processed is plasma-etched by the plasma etching process, even when the same focus ring and the plasma processing apparatus are used, the etching rate increases at the periphery of the substrate depending on the type of etching gas or the like. In some cases, or the etching rate is lowered at the periphery of the substrate to be processed, the problem is that in-plane uniformity of the etching process is deteriorated. In particular, in the case of using an etching gas system in which deposition (deposit) does not occur, in-plane uniformity cannot be adjusted by a process such as adjusting the amount of deposition, and thus in-plane uniformity of etching treatment by hardware adjustment. There is a need to improve sex.

본 발명은 상기 종래의 사정에 대처하여 이루어진 것으로써, 종래에 비해 플라즈마 처리의 면내 균일성을 향상시킬 수 있는 포커스링 및 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above conventional circumstances, and an object of the present invention is to provide a focusing ring and a plasma processing apparatus which can improve in-plane uniformity of plasma processing as compared with the prior art.

본 발명의 제1관점에 있어서의 포커스링은 피처리 기판을 탑재하는 탑재대에 고주파 전력을 인가하여, 해당 탑재대에 대향하여 마련되고 접지 전위로 된 상부 전극과의 사이에 플라즈마를 발생시켜 상기 피처리 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치의 상기 탑재대에, 상기 피처리 기판의 주위를 둘러싸도록 탑재되는 포커스링으로서, 내측 가장자리부에, 상기 탑재대에 탑재된 상기 피처리 기판의 하면보다 낮은 위치로 되는 단부를 갖고, 해당 단부가 상기 피처리 기판의 주연부 하측으로 연장하도록 구성된 도전성 재료로 이루어지는 제 1 링 형상 부재와, 상기 제 1 링 형상 부재와 상기 탑재대의 사이에 개재하는 바와 같이 상기 제 1 링 형상 부재의 하측에 배치되고, 절연성 재료로 이루어지는 제 2 링 형상 부재를 구비한 것을 특징으로 한다. The focus ring in the first aspect of the present invention applies high frequency power to a mounting table on which a substrate is to be processed, and generates plasma between the upper electrode provided opposite to the mounting table and brought to a ground potential. A focus ring mounted on the mounting table of the plasma processing apparatus that performs plasma processing on the substrate to be surrounded so as to surround the periphery of the substrate, and a lower surface of the substrate to be mounted on the mounting table at an inner edge portion thereof. As interposed between the first ring-shaped member and the mounting table, the first ring-shaped member made of a conductive material having an end portion at a lower position and the end portion extending below the periphery of the substrate to be processed. It is provided below the said 1st ring-shaped member, and is provided with the 2nd ring-shaped member which consists of an insulating material. Shall be.

상기 제 2 링 형상 부재가 알루미나로 이루어지는 것을 특징으로 한다. The second ring-shaped member is made of alumina.

상기 제 1 링 형상 부재가 실리콘 또는 카본 또는 SiC로 이루어지는 것을 특징으로 한다. The first ring-shaped member is made of silicon, carbon or SiC.

상기 제 1 링 형상 부재는 상기 단부보다 외측 부분의 상면이, 상기 탑재대에 탑재된 상기 피처리 기판의 표면보다 높은 위치로 되는 평탄부로 되어 있는 것을 특징으로 한다.The said 1st ring-shaped member is a flat part in which the upper surface of the outer part rather than the said end part becomes a position higher than the surface of the said to-be-processed board | substrate mounted in the said mounting base, It is characterized by the above-mentioned.

본 발명의 제 2관점에 있어서의 플라즈마 처리 장치는 피처리 기판을 수용하여 소정의 플라즈마 처리를 실시하기 위한 처리챔버와, 상기 처리챔버내에 마련되고 상기 피처리 기판이 탑재되는 탑재대와, 상기 탑재대에 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시키기 위한 고주파 전원과, 상기 탑재대에 대향하여 마련되고 접지 전위로 된 상부 전극과, 상기 탑재대에, 상기 피처리 기판의 주위를 둘러싸도록 탑재되는 포커스링으로서, 내측 가장자리부에, 상기 탑재대에 탑재된 상기 피처리 기판의 하면보다 낮은 위치로 되는 단부를 갖고, 해당 단부가 상기 피처리 기판의 주연부 하측으로 연장하도록 구성된 도전성 재료로 이루어지는 제 1 링 형상 부재와, 상기 제 1 링 형상 부재와 상기 탑재대의 사이에 개재하는 바와 같이 상기 제 1 링 형상 부재의 하측에 배치되고, 절연성 재료로 이루어지는 제 2 링 형상 부재를 갖는 포커스링을 구비한 것을 특징으로 한다. A plasma processing apparatus according to the second aspect of the present invention includes a processing chamber for accommodating a substrate to be processed and performing a predetermined plasma treatment, a mounting table provided in the processing chamber, on which the substrate to be processed is mounted, and the mounting table. A high frequency power supply for supplying a high frequency power to a table to generate a plasma, an upper electrode provided opposite the mounting table and having a ground potential, and a focus ring mounted on the mounting table to surround the substrate to be processed. A first ring shape having an end portion which is positioned at a lower position than a lower surface of the substrate to be mounted on the mounting table at an inner edge thereof, and the end portion of which is formed to extend below the periphery of the substrate. The lower portion of the first ring-shaped member as interposed between the member and the first ring-shaped member and the mounting table. It is arrange | positioned at the side, The focus ring which has a 2nd ring-shaped member which consists of insulating materials is characterized by the above-mentioned.

상기 제 2 링 형상 부재는 알루미나가 이루어지는 것을 특징으로 한다. The second ring-shaped member is characterized in that the alumina is made.

상기 제 1 링 형상 부재가 실리콘 또는 카본 또는 SiC로 이루어지는 것을 특징으로 한다. The first ring-shaped member is made of silicon, carbon or SiC.

상기 제 1 링 형상 부재는 상기 단부보다 외측 부분의 상면이, 상기 탑재대에 탑재된 상기 피처리 기판의 표면보다 높은 위치로 되는 평탄부로 되어 있는 것을 특징으로 한다. The said 1st ring-shaped member is a flat part in which the upper surface of the outer part rather than the said end part becomes a position higher than the surface of the said to-be-processed board | substrate mounted in the said mounting base, It is characterized by the above-mentioned.

본 발명에 따르면, 종래에 비해 플라즈마 처리의 면내 균일성을 향상시킬 수 있는 포커스링 및 플라즈마 처리 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a focus ring and a plasma processing apparatus which can improve the in-plane uniformity of plasma processing as compared with the prior art.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치로서의 플라즈마 에칭 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 플라즈마 에칭 장치는 기밀하게 구성되고, 전기적으로 접지 전위로 된 처리챔버(1)를 갖고 있다. 이 처리챔버(1)는 원통형상으로 되고, 예를 들면 알루미늄 등으로 구성되어 있다. 처리챔버(1)내에는 피처리 기판인 반도체 웨이퍼(30)가 대략 수평으로 탑재되는 탑재대(2)가 마련되어 있다. 이 탑재대(2)는 하부 전극을 겸한 것이며, 예를 들면 알루미늄 등의 도전성 재료로 구성되어 있고, 절연판(3)을 거쳐서 도체의 지지대(4)에 지지되어 있다. 또한, 탑재대(2)상의 외주 부분에는 반도체 웨이퍼(30)의 주위를 둘러싸도록, 환상으로 형성된 포커스링(5)이 마련되어 있다. 포커스링(5)은 도전성 재료로 이루어지는 제 1 링 형상 부재(5a)와, 이 제 1 링 형상 부재(5a)의 하측에 배치되는 절연성 재료로 이루어지는 제 2 링 형상 부재(5b)로 구성되어 있다. 이 포커스링(5)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described with reference to drawings. 1 is a diagram illustrating a configuration of a plasma etching apparatus as the plasma processing apparatus according to the present embodiment. The plasma etching apparatus is airtight and has a processing chamber 1 which is electrically grounded. The processing chamber 1 has a cylindrical shape and is made of, for example, aluminum. In the processing chamber 1, a mounting table 2 on which a semiconductor wafer 30 as a substrate to be processed is mounted substantially horizontally is provided. The mounting table 2 also serves as a lower electrode, and is made of a conductive material such as aluminum, for example, and is supported by the support 4 of the conductor via the insulating plate 3. The outer ring portion on the mounting table 2 is provided with an annular focus ring 5 so as to surround the semiconductor wafer 30. The focus ring 5 is comprised from the 1st ring-shaped member 5a which consists of electroconductive materials, and the 2nd ring-shaped member 5b which consists of an insulating material arrange | positioned under this 1st ring-shaped member 5a. . The detailed structure of this focus ring 5 is mentioned later.

탑재대(2)에는 매칭박스(11)를 거쳐서 RF 전원(10)이 접속되어 있다. RF 전 원(10)으로부터는 소정 주파수(예를 들면 13.56㎒)의 고주파 전력이 탑재대(2)에 공급되도록 되어 있다. 한편, 탑재대(2)에 대향하여 그 위쪽에는 샤워헤드(16)가 서로 평행하게 마련되어 있고, 이 샤워헤드(16)는 접지 전위로 되어 있다. 따라서, 이들 샤워 헤드(16)와 탑재대(2)는 한쌍의 대향 전극(상부 전극과 하부 전극)으로서 기능하도록 되어 있다. The RF power supply 10 is connected to the mounting table 2 via the matching box 11. From the RF power source 10, high frequency electric power of a predetermined frequency (for example, 13.56 MHz) is supplied to the mounting table 2. On the other hand, the shower head 16 is provided in parallel with each other above the mounting table 2, and this shower head 16 is at ground potential. Therefore, these shower heads 16 and the mounting table 2 function as a pair of counter electrodes (upper electrode and lower electrode).

탑재대(2)의 상면에는 반도체 웨이퍼(30)를 정전 흡착하기 위한 정전척(6)이 마련되어 있다. 이 정전척(6)은 절연체(6b)의 사이에 전극(6a)을 개재시켜서 구성되어 있고, 전극(6a)에는 직류 전원(12)이 접속되어 있다. 그리고 전극(6a)에 직류 전원(12)으로부터 직류 전압이 인가되는 것에 의해, 쿨롱력 등에 의해서 반도체 웨이퍼(30)가 흡착되도록 구성되어 있다. An electrostatic chuck 6 for electrostatically adsorbing the semiconductor wafer 30 is provided on the upper surface of the mounting table 2. The electrostatic chuck 6 is configured with an electrode 6a interposed between the insulators 6b, and a DC power supply 12 is connected to the electrode 6a. The direct current voltage is applied from the direct current power source 12 to the electrode 6a so that the semiconductor wafer 30 is adsorbed by the coulomb force or the like.

탑재대(2)의 내부에는 도시하지 않은 냉매유로가 형성되어 있고, 그 중에 적절한 냉매를 순환시키는 것에 의해서, 반도체 웨이퍼(30)를 소정의 온도로 제어 가능하게 되어 있다. 또한, 포커스링(5)의 외측에는 배기링(13)이 마련되어 있다. 배기링(13)은 지지대(4)를 통해 처리챔버(1)와 도통되어 있다. A coolant path (not shown) is formed inside the mounting table 2, and the semiconductor wafer 30 can be controlled to a predetermined temperature by circulating a suitable coolant therein. In addition, an exhaust ring 13 is provided outside the focus ring 5. The exhaust ring 13 is electrically connected to the processing chamber 1 via the support 4.

처리챔버(1)의 천정벽 부분에, 탑재대(2)에 대향하는 바와 같이 마련된 샤워헤드(16)에는 그 하면에 다수의 가스 토출 구멍(18)이 마련되어 있고, 또한 그 상부에 가스도입부(16a)가 마련되어 있다. 그리고, 그 내부에는 공간(17)이 형성되어 있다. 가스도입부(16a)에는 가스 공급 배관(15a)이 접속되어 있고, 이 가스 공급 배관(15a)의 타단부에는 플라즈마 에칭용의 처리 가스(에칭 가스)를 공급하는 처리 가스 공급계(15)가 접속되어 있다. The shower head 16 provided in the ceiling wall portion of the processing chamber 1 as opposed to the mounting table 2 is provided with a plurality of gas discharge holes 18 at its lower surface, and at the upper portion thereof with a gas introduction portion ( 16a) is provided. A space 17 is formed therein. A gas supply pipe 15a is connected to the gas introduction portion 16a, and a process gas supply system 15 for supplying a processing gas (etching gas) for plasma etching is connected to the other end of the gas supply pipe 15a. It is.

처리 가스 공급계(15)로부터 공급되는 처리 가스는 가스 공급 배관(15a), 가스 도입부(16a)를 거쳐서 샤워헤드(16) 내부의 공간(17)에 이르고, 가스 토출 구멍(18)으로부터 반도체 웨이퍼(30)를 향해서 토출된다. 처리 가스 공급계(15)로부터 공급되는 처리 가스의 예로서는 예를 들면, N2/O2의 혼합 가스, N2/H2의 혼합 가스 등이다. The processing gas supplied from the processing gas supply system 15 reaches the space 17 inside the showerhead 16 via the gas supply pipe 15a and the gas introduction portion 16a, and the semiconductor wafer from the gas discharge hole 18. It is discharged toward 30. Examples of the processing gas supplied from the process gas supply system 15 is, for example, N 2 / O 2 mixed gas, a mixed gas such as N 2 / H 2.

처리챔버(1)의 하부에는 배기 포트(19)가 형성되어 있고, 이 배기 포트(19)에는 배기계(20)가 접속되어 있다. 그리고 배기계(20)에 마련된 진공 펌프를 작동시키는 것에 의해 처리챔버(1)내를 소정의 진공도까지 감압할 수 있도록 되어 있다. 한편, 처리챔버(1)의 측벽에는 웨이퍼(30)의 반입출구를 개폐하는 게이트밸브(24)가 마련되어 있다. An exhaust port 19 is formed below the processing chamber 1, and an exhaust system 20 is connected to the exhaust port 19. By operating the vacuum pump provided in the exhaust system 20, the inside of the processing chamber 1 can be reduced to a predetermined degree of vacuum. On the other hand, at the side wall of the processing chamber 1, a gate valve 24 for opening and closing the inlet and outlet of the wafer 30 is provided.

한편, 처리챔버(1)의 주위에는 동심형상으로 링자석(21)이 배치되어 있어, 탑재대(2)와 샤워헤드(16)의 사이의 공간에 자계를 미치도록 하고 있다. 이 링자석(21)은 도시하지 않은 모터 등의 회전 수단에 의해 회전 가능하게 되어 있다. On the other hand, the ring magnet 21 is arranged concentrically around the processing chamber 1 so that a magnetic field is exerted on the space between the mounting table 2 and the shower head 16. The ring magnet 21 is rotatable by rotation means such as a motor (not shown).

상기 구성의 플라즈마 에칭 장치는 제어부(60)에 의해서 그 동작이 통괄적으로 제어된다. 이 제어부(60)에는 CPU를 구비하고 플라즈마 에칭 장치의 각 부를 제어하는 프로세스 콘트롤러(61)와, 사용자 인터페이스(62)와, 기억부(63)가 마련되어 있다. The operation of the plasma etching apparatus having the above configuration is controlled by the control unit 60 as a whole. This control part 60 is provided with the CPU, and is provided with the process controller 61 which controls each part of a plasma etching apparatus, the user interface 62, and the memory | storage part 63. FIG.

사용자 인터페이스(62)는 공정 관리자가 플라즈마 에칭 장치를 관리하기 위해 커맨드의 입력조작을 실행하는 키보드나, 플라즈마 에칭 장치의 가동상황을 가 시화해서 표시하는 디스플레이 등으로 구성되어 있다. The user interface 62 is composed of a keyboard on which the process manager executes a command input operation for managing the plasma etching apparatus, a display for visualizing and displaying the operation status of the plasma etching apparatus.

기억부(63)에는 플라즈마 에칭 장치에서 실행되는 각종 처리를 프로세스 콘트롤러(61)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램(소프트웨어)이나 처리 조건 데이터 등이 기억된 레시피가 저장되어 있다. 그리고, 필요에 따라서, 사용자 인터페이스(62)로부터의 지시 등으로 임의의 레시피를 기억부(63)로부터 호출하여 프로세스 콘트롤러(61)에 실행시킴으로써, 프로세스 콘트롤러(61)의 제어하에서, 플라즈마 에칭 장치에서의 원하는 처리가 실행된다. 또한, 제어 프로그램이나 처리 조건 데이터 등의 레시피는 컴퓨터로 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체(예를 들면, 하드 디스크, CD, 플렉시블 디스크, 반도체 메모리 등) 등에 저장된 상태의 것을 이용하거나, 혹은 다른 장치로부터, 예를 들면 전용회선을 거쳐서 수시로 전송시켜 온라인에서 이용하거나 하는 것도 가능하다. The storage unit 63 stores recipes in which control programs (software), processing condition data, and the like are stored for realizing various processes executed in the plasma etching apparatus under the control of the process controller 61. Then, if necessary, an arbitrary recipe is called from the storage unit 63 by the instruction from the user interface 62 and executed by the process controller 61, so that the plasma etching apparatus is controlled under the control of the process controller 61. The desired processing of is executed. In addition, recipes, such as a control program and processing condition data, use the thing stored in computer-readable computer storage media (for example, a hard disk, CD, a flexible disk, a semiconductor memory, etc.), etc., or from another apparatus, for example, For example, it is also possible to use it online from time to time via a dedicated line.

다음에, 상기 구성의 플라즈마 에칭 장치에서, 반도체 웨이퍼(30)를 플라즈마 에칭하는 과정에 대해 설명한다. 우선, 게이트밸브(24)가 열려, 반도체 웨이퍼(30)가 도시하지 않은 반송로봇 등에 의해, 도시하지 않은 로드록실(load lock chamber)을 거쳐서 처리챔버(1)내에 반입되고, 탑재대(2)상에 탑재된다. 그 후, 반송로봇을 처리챔버(1) 외에 퇴피시키고, 게이트밸브(24)를 닫는다. 그리고, 배기계(20)의 진공 펌프에 의해 배기 포트(19)를 거쳐서 처리챔버(1)내가 배기된다. Next, a process of plasma etching the semiconductor wafer 30 in the plasma etching apparatus having the above configuration will be described. First, the gate valve 24 is opened, and the semiconductor wafer 30 is loaded into the processing chamber 1 via a load lock chamber (not shown) by a carrier robot (not shown) and the mounting table 2. It is mounted on. Thereafter, the transfer robot is retracted out of the processing chamber 1 and the gate valve 24 is closed. Then, the inside of the processing chamber 1 is exhausted through the exhaust port 19 by the vacuum pump of the exhaust system 20.

처리챔버(1)내가 소정의 진공도로 된 후, 처리챔버(1)내에는 처리 가스 공급계(15)로부터 소정의 처리 가스(에칭 가스)가 도입되고, 처리챔버(1)내가 소정의 압력, 예를 들면 8.0Pa로 유지되며, 이 상태에서 RF 전원(10)으로부터 탑재대(2) 에, 주파수가 예를 들면 13.56㎒, 파워가 예를 들면 100∼5000W인 고주파 전력이 공급된다. 이 때, 직류 전원(12)으로부터 정전척(6)의 전극(6a)에 소정의 직류 전압이 인가되고, 반도체 웨이퍼(30)는 쿨롱력에 의해 흡착된다. After the inside of the processing chamber 1 has a predetermined vacuum degree, a predetermined processing gas (etching gas) is introduced into the processing chamber 1 from the processing gas supply system 15, and the processing chamber 1 has a predetermined pressure, For example, it is maintained at 8.0 Pa. In this state, high frequency power is supplied from the RF power supply 10 to the mounting table 2 with a frequency of 13.56 MHz and a power of 100 to 5000 W, for example. At this time, a predetermined DC voltage is applied from the DC power supply 12 to the electrode 6a of the electrostatic chuck 6, and the semiconductor wafer 30 is attracted by the Coulomb force.

이 경우에, 상술한 바와 같이 해서 하부 전극인 탑재대(2)에 고주파 전력이 인가되는 것에 의해, 상부 전극인 샤워헤드(16)와 하부 전극인 탑재대(2)의 사이에는 전계가 형성된다. 한편, 처리챔버(1)의 상부(1a)에는 링자석(21)에 의해 수평자계가 형성되어 있기 때문에, 반도체 웨이퍼(30)가 존재하는 처리공간에는 전자의 드리프트에 의해 마그네트론 방전이 발생하고, 그것에 의해서 형성된 처리 가스의 플라즈마에 의해, 반도체 웨이퍼(30)가 에칭 처리된다. In this case, high frequency electric power is applied to the mounting table 2 serving as the lower electrode as described above, so that an electric field is formed between the showerhead 16 serving as the upper electrode and the mounting table serving as the lower electrode. . On the other hand, since the horizontal magnetic field is formed in the upper portion 1a of the processing chamber 1 by the ring magnet 21, magnetron discharge is generated in the processing space in which the semiconductor wafer 30 exists due to electron drift, The semiconductor wafer 30 is etched by the plasma of the processing gas formed thereby.

그리고, 소정의 에칭 처리가 종료하면, 고주파 전력의 공급 및 처리 가스의 공급이 정지되어, 상기한 수순과는 반대의 수순으로, 반도체 웨이퍼(30)가 처리챔버(1)내로부터 반출된다. Then, when the predetermined etching process is completed, the supply of the high frequency power and the supply of the processing gas are stopped, and the semiconductor wafer 30 is carried out from the process chamber 1 in a procedure opposite to that described above.

다음에, 도 2를 참조하여 포커스링(5)의 구성을 설명한다. 도 2는 포커스링(5)이 탑재된 탑재대(2)의 부분의 주요부 단면 구성을 모식적으로 나타낸 도면이며, 이 도면에서는 각 구성부재의 형상을 이해하기 쉽게 하기 위해 각 구성부재간에 간격을 두고 도시하고 있지만, 실제로는 이들 부재끼리(반도체 웨이퍼(30)와 포커스링(5)의 사이는 제외함) 맞닿아 있다. 동일 도면에 나타내는 바와 같이, 포커스링(5)은 제 1 링 형상 부재(5a)와, 이 제 1 링 형상 부재(5a)의 하측에 배치되는 제 2 링 형상 부재(5b)로 구성되어 있다. Next, the configuration of the focus ring 5 will be described with reference to FIG. 2. FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross-sectional configuration of the main part of the portion of the mounting table 2 on which the focus ring 5 is mounted. In this figure, the intervals between the components are provided for easy understanding of the shapes of the components. Although shown in the figure, these members actually contact each other (except between the semiconductor wafer 30 and the focus ring 5). As shown in the same figure, the focus ring 5 is comprised from the 1st ring-shaped member 5a and the 2nd ring-shaped member 5b arrange | positioned under this 1st ring-shaped member 5a.

제 1 링 형상 부재(5a)는 실리콘, 카본, SiC 등의 도전성 재료로 이루어진 다. 이 제 1 링 형상 부재(5a)의 내측 가장자리부에는 탑재대(2)에 탑재된 반도체 웨이퍼(30)의 하면보다 낮은 위치로 되는 단부(50)가 형성되어 있고, 이 단부(50)가 반도체 웨이퍼(30)의 주연부 하측으로 연장하도록 구성되어 있다. 또한, 단부(50)로부터 외측 부분은 상면이 평탄한 평탄부(51)로 되어 있다. 다시 말하면, 단부(50)은 하부의 내직경이 반도체 웨이퍼(30) 보다 작고 상부의 내직경이 반도체 웨이퍼(30)보다 크도록 되어 있다. 단부(50)가 설치된 경우, 단부(50)의 하부는 탑재대(2)에 탑재된 반도체웨이퍼(30)의 주연부의 바로 아래에 위치하게 된다. 이 평탄부(51)는 단부(50)보다 높아지도록 구성되어 있고, 적어도 이 제 1 링 형상 부재(5a)의 사용 개시전의 초기 상태에 있어서는 평탄부(51)의 상면이 탑재대(2)에 탑재된 반도체 웨이퍼(30)의 표면보다 높은 위치로 되도록 구성되어 있다. 또, 이 제 1 링 형상 부재(5a)의 평탄부(51)는 플라즈마에 노출되는 것에 의해서 서서히 소모되고, 그 높이가 점차 낮아진다. 본 실시형태에 있어서, 제 1 링 형상 부재(5a)의 두께(도 2 중에 나타내는 d)는 수 밀리정도 예를 들면 4㎜, 단부(50)의 두께(도 2 중에 나타내는 c)는 예를 들면 2.5㎜, 단부(50)의 직경 방향 길이(도 2중에 나타내는 e)는 예를 들면 2㎜정도로 되어 있다. The first ring-shaped member 5a is made of a conductive material such as silicon, carbon, SiC, or the like. At the inner edge portion of the first ring-shaped member 5a, an end portion 50 formed at a position lower than the lower surface of the semiconductor wafer 30 mounted on the mounting table 2 is formed, and the end portion 50 is a semiconductor. It is comprised so that it may extend below the periphery of the wafer 30. Moreover, the outer part from the edge part 50 becomes the flat part 51 which is flat in the upper surface. In other words, the end 50 has a lower inner diameter than the semiconductor wafer 30 and an upper inner diameter larger than the semiconductor wafer 30. When the end part 50 is provided, the lower part of the end part 50 is located just below the periphery of the semiconductor wafer 30 mounted in the mounting table 2. This flat part 51 is comprised so that it may become higher than the edge part 50, and the upper surface of the flat part 51 is at the mounting table 2 at least in the initial state before starting use of this 1st ring-shaped member 5a. It is comprised so that it may become a position higher than the surface of the mounted semiconductor wafer 30. Moreover, the flat part 51 of this 1st ring-shaped member 5a is consumed gradually by exposure to a plasma, and the height becomes low gradually. In this embodiment, the thickness (d shown in FIG. 2) of the first ring-shaped member 5a is about several millimeters, for example, 4 mm, and the thickness (c shown in FIG. 2) of the end portion 50 is, for example. The radial direction length (e shown in FIG. 2) of 2.5 mm and the edge part 50 is about 2 mm, for example.

제 2 링 형상 부재(5b)는 예를 들면, 알루미나, 석영 등의 절연성 재료로 이루어진다. 이 제 2 링 형상 부재(5b)는 제 1링 형상 부재(5a)와 탑재대(2)의 사이에 개재하는 바와 같이 제 1 링 형상 부재(5a)의 하측에 배치되어 있다. 즉, 제 2 링 형상 부재(5b)는 탑재대(2)의 위에 직접 제 1 링 형상 부재(5a)가 탑재되는 일이 없도록 구성되어 있고, 본 실시형태에서는 제 1 링 형상 부재(5a)의 직경 방향 길이(도 2중에 나타내는 a)와, 동일한 직경 방향 길이(도 2중에 나타내는 b)를 갖도록 구성되어 있다. 또한, 제 2 링 형상 부재(5b)의 두께(도 2중에 나타내는 f)는 수 밀리정도, 예를 들면 3㎜로 되어 있다. 또, 도 2에 있어서, ‘40’은 석영 등으로 이루어지는 인클로저이며, ‘41’은 석영 등으로 이루어지는 인슐레이터 링이다. 본 실시형태에 있어서, 포커스링(5)이 상기의 구성으로 되어 있는 것은 이하의 이유에 의한다. 즉, 탑재대(2)(하부 전극)에 고주파 전력을 인가하고, 접지 전위로 된 샤워헤드(16)(상부 전극)와의 사이에서 플라즈마를 발생시키는 타입의 플라즈마 에칭 장치의 경우, 상기 구성의 포커스링(5)을 이용하는 것에 의해서, 포커스링(5)의 상부의 공간에 형성되는 플라즈마의 강도(밀도)를 종래에 비해 저감시킬 수 있다. 이것에 의해서, 탑재대(2)에 탑재된 반도체 웨이퍼(30)의 상부의 공간에 플라즈마를 집중시킬 수 있고, 이 부분에 형성되는 플라즈마의 강도(밀도)를 종래에 비해 더욱 높일 수 있음과 동시에, 포커스링(5)의 상부의 공간에 형성되는 플라즈마와의 상대적인 강도(밀도)의 차를 마련할 수 있다. 그 결과, 반도체 웨이퍼(30)에 있어서의 전체적인 에칭레이트를 높일 수 있음과 동시에, 반도체 웨이퍼(30)의 에지부에 있어서의 에칭레이트의 증가나 감소 등이 발생하는 것을 억제할 수 있으며, 플라즈마 에칭 처리의 면내 균일성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 또, 반도체 웨이퍼(30)의 상부의 공간에 형성되는 플라즈마와, 포커스링(5)의 상부의 공간에 형성되는 플라즈마의 경계 부분에 있어서의 플라즈마의 변화를 완만히 하기 위해, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제 1 링 형상 부재(5a) 및 제 2 링 형상 부재(5b)가 모두 반도체 웨이퍼(30)의 주연부 하측으로 연장하도록 구성되어 있다. The second ring-shaped member 5b is made of an insulating material such as alumina or quartz, for example. The second ring-shaped member 5b is disposed below the first ring-shaped member 5a as interposed between the first ring-shaped member 5a and the mounting table 2. That is, the 2nd ring-shaped member 5b is comprised so that the 1st ring-shaped member 5a may not be mounted directly on the mounting table 2. In this embodiment, the 1st ring-shaped member 5a It is comprised so that it may have the radial length (a shown in FIG. 2), and the same radial length (b shown in FIG. 2). In addition, the thickness (f shown in FIG. 2) of the 2nd ring-shaped member 5b is about several millimeters, for example, 3 mm. In Fig. 2, '40' is an enclosure made of quartz or the like, and '41' is an insulator ring made of quartz or the like. In the present embodiment, the focus ring 5 is configured as described above for the following reasons. That is, in the case of the plasma etching apparatus of the type which applies a high frequency electric power to the mounting table 2 (lower electrode), and generates a plasma between the showerhead 16 (upper electrode) which became the ground potential, the focus of the said structure is focused. By using the ring 5, the intensity (density) of the plasma formed in the space above the focus ring 5 can be reduced as compared with the past. As a result, the plasma can be concentrated in the space above the semiconductor wafer 30 mounted on the mounting table 2, and the intensity (density) of the plasma formed in this portion can be further increased as compared with the prior art. The difference in intensity (density) with the plasma formed in the space above the focus ring 5 can be provided. As a result, the overall etching rate in the semiconductor wafer 30 can be increased, and the increase or decrease of the etching rate in the edge portion of the semiconductor wafer 30 can be suppressed, and the plasma etching can be suppressed. It is because in-plane uniformity of a process can be improved. In addition, in order to smoothly change the plasma at the boundary between the plasma formed in the upper space of the semiconductor wafer 30 and the plasma formed in the upper space of the focus ring 5, as shown in FIG. 2. The first ring-shaped member 5a and the second ring-shaped member 5b are both configured to extend below the periphery of the semiconductor wafer 30.

실시예 1로서, 상기 구성의 포커스링(5)을 사용하여, 이하의 조건에서 유기계 레지스트 마스크의 플라즈마 에칭을 실행하였다. As Example 1, plasma etching of an organic resist mask was performed on the following conditions using the focus ring 5 of the said structure.

에칭 가스: N2/O2=200/22 sccm Etching Gas: N 2 / O 2 = 200/22 sccm

압력: 2.26 Pa(17mTorr)Pressure: 2.26 Pa (17 mTorr)

고주파 전력: 300 W High frequency power: 300 W

갭 (하부전극과 상부전극 사이): 40 ㎜ Gap (between the lower and upper electrodes): 40 mm

온도 (탑재대): 60℃Temperature (mounting stand): 60 ℃

이면헬륨 압력(에지/센터): 931/3325 Pa(7/25Torr)Helium pressure (edge / center): 931/3325 Pa (7 / 25Torr)

상기 실시예 1의 결과, 석영제의 제 2 링 형상 부재(5b)를 사용한 경우, 에칭레이트의 평균값은 153.1 ㎚/min, 면내에 있어서의 에칭레이트의 편차는 ±2.3%로 되었다. 또한, 알루미나(A12O3)제의 제 2 링 형상 부재(5b)를 사용한 경우, 에칭레이트의 평균값은 147.4 ㎚/min, 면내에 있어서의 에칭레이트의 편차는 ±1.8%로 되었다. As a result of the said Example 1, when the quartz 2nd ring-shaped member 5b was used, the average value of the etching rate became 153.1 nm / min, and the deviation of the etching rate in surface became +/- 2.3%. In addition, when the 2nd ring-shaped member 5b made from alumina (A1 2 O 3 ) was used, the average value of the etching rate was 147.4 nm / min, and the variation of the etching rate in the surface became ± 1.8%.

비교예 1로서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제 2 링 형상 부재(5b)를 갖지 않는 일체형의 종래의 포커스링(500)을 사용하여, 다른 에칭 조건을 상기 실시예 1과 동일하게 해서 플라즈마 에칭을 실행한 결과, 에칭레이트의 평균값은 144.0 ㎚/min, 면내에 있어서의 에칭레이트의 편차는 ± 4.5%로 되었다. 또, 이 비교예 1에 있어서는 반도체 웨이퍼(30)의 에지부에서 에칭레이트가 높아지는 방향으로 불균일하게 되어 있고, 이 경향이 실시예 1에서는 완화되어 있었다. 또한, 알루미나 제의 제 2 링 형상 부재(5b)를 사용한 경우 쪽이 석영제의 제 2 링 형상 부재(5b)를 사용한 경우보다 한층 에칭레이트의 면내 균일성이 개선되었다. 그러나, 에칭레이트의 평균값은 석영제의 제 2 링 형상 부재(5b)를 사용한 경우 쪽이 높아졌다. 이와 같이, 제 2 링 형상 부재(5b)의 재질이 다른 경우, 유전율이나 유전손실 등의 특성의 차이에 따라서 고주파에 대한 임피던스가 변화하기 때문에, 작용 효과에 차이가 생긴다. 이 때문에, 적절한 절연재료를 선택하는 것이 바람직하다.As a comparative example 1, as shown in FIG. 4, plasma etching is carried out using the conventional conventional focus ring 500 having no second ring-shaped member 5b in the same manner as in Example 1 above. As a result of this, the average value of the etching rates was 144.0 nm / min, and the variation of the etching rates in the plane became + 4.5%. Moreover, in this comparative example 1, it became nonuniform in the direction which an etching rate becomes high in the edge part of the semiconductor wafer 30, and this tendency was alleviated in Example 1. FIG. In addition, in the case of using the second ring-shaped member 5b made of alumina, the in-plane uniformity of the etching rate was further improved compared to the case of using the second ring-shaped member 5b made of quartz. However, the average value of the etching rate was higher when the second ring-shaped member 5b made of quartz was used. As described above, when the material of the second ring-shaped member 5b is different, the impedance with respect to the high frequency varies according to the difference in characteristics such as the dielectric constant and dielectric loss, so that there is a difference in the effect. For this reason, it is preferable to select an appropriate insulating material.

실시예 2로서, 상기 구성의 포커스링(5)을 사용하고, 이하의 조건에서 유기계 레지스트 마스크의 플라즈마 에칭을 실행하였다. As Example 2, using the focus ring 5 of the said structure, plasma etching of the organic resist mask was performed on condition of the following.

에칭 가스: N2/H2= 200/600 sccm Etching Gas: N 2 / H 2 = 200/600 sccm

압력: 7.98 Pa(60mTorr)Pressure: 7.98 Pa (60 mTorr)

고주파 전력: 700 W High frequency power: 700 W

갭 (하부전극과 상부전극 사이): 40 ㎜ Gap (between the lower and upper electrodes): 40 mm

온도 (탑재대): 20℃ Temperature (mounting stand): 20 ℃

이면헬륨 압력(에지/센터): 931/3325 Pa(7/25Torr)Helium pressure (edge / center): 931/3325 Pa (7 / 25Torr)

상기 실시예 2의 결과, 석영제의 제 2 링 형상 부재(5b)를 사용한 경우, 에칭레이트의 평균값은 150.7 ㎚/min, 면내에 있어서의 에칭레이트의 편차는 ±4.8%로 되었다. 또한, 알루미나(Al2O3)제의 제 2 링 형상 부재(5b)를 사용한 경우, 에칭레이트의 평균값은 145.7 ㎚/min, 면내에 있어서의 에칭레이트의 편차는 ±3.2%로 되었다. As a result of the said Example 2, when the quartz 2nd ring-shaped member 5b was used, the average value of the etching rate became 150.7 nm / min, and the deviation of the etching rate in surface became +/- 4.8%. Further, alumina (Al 2 O 3) when used for the second ring-like member (5b) of the first, the average value of the etching rate is variation in the etching rate in the plane 145.7 ㎚ / min, was a ± 3.2%.

비교예 2로서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제 2 링 형상 부재(5b)를 갖지 않는 일체형의 종래의 포커스링(500)을 사용하여, 다른 에칭 조건을 상기 실시예 2와 동일하게 해서 플라즈마 에칭을 실행한 결과, 에칭레이트의 평균값은 134.7 ㎚/min, 면내에 있어서의 에칭레이트의 편차는 ±5.5%로 되었다. 또, 이 비교예 2에 있어서는 반도체 웨이퍼(30)의 에지부에서 에칭레이트가 저하하는 방향으로 불균일하게 되어 있고, 이 경향이 실시예 2에서는 완화되어 있었다. 또한, 알루미나제의 제 2 링 형상 부재(5b)를 사용한 경우 쪽이, 석영제의 제 2 링 형상 부재(5b)를 사용한 경우보다 한층 에칭레이트의 면내 균일성이 개선되었다. 그러나, 에칭레이트의 평균값은 석영제의 제 2 링 형상 부재(5b)를 사용한 경우 쪽이 높아졌다. 상기 실시예의 결과를 표 1에 나타낸다. As a comparative example 2, as shown in FIG. 4, plasma etching is carried out using the conventional conventional focus ring 500 having no second ring-shaped member 5b in the same manner as in the second embodiment. As a result, the average value of the etching rates was 134.7 nm / min, and the variation of the etching rates in the plane became ± 5.5%. Moreover, in this comparative example 2, it became nonuniform in the direction which an etching rate falls in the edge part of the semiconductor wafer 30, and this tendency was alleviated in Example 2. As shown in FIG. In addition, in the case of using the second ring-shaped member 5b made of alumina, the in-plane uniformity of the etching rate was further improved compared to the case of using the second ring-shaped member 5b made of quartz. However, the average value of the etching rate was higher when the second ring-shaped member 5b made of quartz was used. Table 1 shows the results of the above examples.

에칭레이트 (㎚/min)Etching Rate (nm / min) 편차(%)Deviation(%) 실시예 1Example 1 석영quartz 153.1153.1 2.32.3 알루미나Alumina 147.4147.4 1.81.8 비교예 1Comparative Example 1 144144 4.54.5 실시예 2Example 2 석영quartz 150.7150.7 4.84.8 알루미나 Alumina 145.7145.7 3.23.2 비교예 2Comparative Example 2 134.7134.7 5.55.5

상기 실시예 1, 2의 결과에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는 포커스링(5)의 상부의 공간에 형성되는 플라즈마의 강도(밀도)를 저감시키는 것에 의해서, 반도체 웨이퍼(30)의 상부의 공간에 플라즈마를 집중시킬 수 있고, 이 부분에 형성되는 플라즈마의 강도(밀도)를 종래에 비해 더욱 높이는 것에 의해서 에칭레이트를 높일 수 있었다. 또한, 포커스링(5)의 상부의 공간에 형성되는 플라즈마의 영향을 저감하는 것에 의해서, 반도체 웨이퍼(30)의 에지부에 있어서의 에칭레이트 의 불균일성을 개선하여 에칭레이트의 면내 균일성을 향상시킬 수 있었다. 이 경우, 반도체 웨이퍼(30)의 에지부에 있어서의 에칭레이트가 저하하는 경향에 있는 경우, 증가하는 경향에 있는 경우의 쌍방에 대해 개선 효과가 보였다.  As shown in the results of the first and second embodiments, in the present embodiment, the space above the semiconductor wafer 30 is reduced by reducing the intensity (density) of the plasma formed in the space above the focus ring 5. Plasma can be concentrated in this area, and the etching rate can be increased by further increasing the intensity (density) of the plasma formed in this portion. Further, by reducing the influence of the plasma formed in the space above the focus ring 5, the non-uniformity of the etching rate in the edge portion of the semiconductor wafer 30 can be improved to improve the in-plane uniformity of the etching rate. Could. In this case, when the etching rate in the edge part of the semiconductor wafer 30 tends to fall, the improvement effect was exhibited with respect to both when it tends to increase.

또, 실시예 2와 같이 에칭 가스로서 N2/H2를 이용한 경우, 데포지션이 발생하기 때문에, 포커스링(5)의 상부의 플라즈마 강도를 저하시키는 것에 의해서, 반도체 웨이퍼(30)의 에지부의 에칭레이트를 높이는 방향으로 제어할 수 있다. 한편, 실시예 1과 같이 데포지션이 발생하지 않는 가스계를 이용한 경우에는 포커스링(5)의 상부의 플라즈마 강도를 저하시키는 것에 의해서, 반도체 웨이퍼(30)의 에지부의 에칭레이트를 저하시키는 방향으로 제어할 수 있다. In addition, when N 2 / H 2 is used as the etching gas as in Example 2, since deposition occurs, the edge portion of the semiconductor wafer 30 is reduced by lowering the plasma intensity of the upper portion of the focus ring 5. It can control in the direction which raises an etching rate. On the other hand, in the case of using a gas system in which no deposition occurs as in the first embodiment, the plasma intensity of the upper portion of the focus ring 5 is lowered, thereby reducing the etching rate of the edge portion of the semiconductor wafer 30. Can be controlled.

상기한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서, 포커스링(5)에 의한, 그 상부의 공간에 형성되는 플라즈마의 강도(밀도)의 저감 효과를 확인하기 위해, 플라즈마를 발생시키고 나서 5분 경과후의 포커스링(5)(제 2 링 형상 부재(5b)는 석영제) 표면의 온도를 5개의 지점에서 측정하여 평균한 결과, 온도는 140℃이었다. 한편, 비교예에 사용한 포커스링(500)에서 마찬가지의 측정을 실행한 결과, 평균··온도는 176℃로 되었다. 이 결과로부터, 포커스링(5)에 의한, 그 상부의 공간에 형성되는 플라즈마의 강도(밀도)의 저감 효과를 확인할 수 있었다. As described above, in this embodiment, in order to confirm the effect of reducing the intensity (density) of the plasma formed in the upper space by the focus ring 5, the focus after 5 minutes has elapsed since the plasma was generated. As a result of measuring and averaging the temperature of the surface of the ring 5 (second ring-shaped member 5b made of quartz) at five points, the temperature was 140 ° C. On the other hand, as a result of performing the same measurement in the focus ring 500 used for the comparative example, the average temperature was 176 ° C. From this result, the effect of reducing the intensity (density) of the plasma formed in the upper space by the focus ring 5 was confirmed.

또한, 도 4(a), (b)에 나타내는 바와 같이 포커스링(500)은 사용에 의해서 그 표면이 에칭되어 점차 소모되고, 그 높이가 점차 낮아진다(도 4(b)). 이 때문에, 반도체 웨이퍼(30)상에 형성되는 플라즈마의 상태도 이 포커스링(500)의 소모 에 의해서 변동한다. 일예로서, 포커스링(500)을 사용하여, KrF 레지스트를 마스크로 해서 에칭을 실행하여 라인형상의 SiO2층을 형성한 결과, 도 4(a)에 나타내는 초기 상태에 있어서의 선폭이 130㎚이었던 것에 반해, 210시간 포커스링(500)을 사용한 후의 도 4(b)의 상태에 있어서의 선폭은 131.9㎚로 되어, 약 2㎚의 CD 시프트가 발생하였다. 이러한 CD 시프트는 초기 상태에서 포커스링(500)의 위쪽에 형성되어 있던 플라즈마가, 포커스링(500)의 소모에 수반해서 반도체 웨이퍼(30)의 위쪽으로 점차 이행하여 반도체 웨이퍼(30)상에 형성되는 플라즈마가 변동하기 때문으로 추측된다. As shown in Figs. 4A and 4B, the surface of the focus ring 500 is etched by use and is gradually consumed, and its height is gradually lowered (Fig. 4B). For this reason, the state of the plasma formed on the semiconductor wafer 30 also changes with the consumption of this focus ring 500. As an example, using the focus ring 500 to form a line SiO 2 layer by etching using a KrF resist as a mask, the line width in the initial state shown in Fig. 4A was 130 nm. In contrast, the line width in the state of FIG. 4B after using the focus ring 500 for 210 hours was 131.9 nm, and a CD shift of about 2 nm occurred. In the CD shift, the plasma formed above the focus ring 500 in the initial state gradually moves upward of the semiconductor wafer 30 with the consumption of the focus ring 500 and is formed on the semiconductor wafer 30. It is assumed that the plasma to be varied.

한편, 본 실시형태의 포커스링(5)을 사용하여 마찬가지의 플라즈마 에칭을 실행한 결과, 도 3(a)에 나타내는 초기 상태에 있어서의 선폭이 130.2㎚이었던 것에 반해, 210시간 포커스링(5)을 사용한 후의 도 3(b)의 상태에 있어서의 선폭은 129.8㎚로 되어, CD 시프트를 0.4㎚로 저감할 수 있었다. 그 이유는 포커스링(5)을 사용한 경우, 초기 상태에 있어서 포커스링(5)의 위쪽에 형성되는 플라즈마의 강도가 낮기 때문에, 포커스링(5)이 소모되어 포커스링(5)의 위쪽에 형성된 플라즈마의 강도가 변화해도, 반도체 웨이퍼(30)의 위쪽의 플라즈마에 주는 영향이 적기 때문으로 추측된다. 이와 같이, 본 실시형태의 포커스링(5)에서는 소모에 의한 CD 시프트를 저감하는 효과도 얻어진다.On the other hand, as a result of performing the same plasma etching using the focus ring 5 of the present embodiment, the line width in the initial state shown in Fig. 3A was 130.2 nm, whereas the focus ring 5 was 210 hours. The line width in the state of FIG. 3 (b) after using was set to 129.8 nm, and the CD shift could be reduced to 0.4 nm. The reason is that when the focus ring 5 is used, since the intensity of the plasma formed above the focus ring 5 in the initial state is low, the focus ring 5 is consumed and formed above the focus ring 5. Even if the intensity of plasma changes, it is assumed that the influence on the plasma above the semiconductor wafer 30 is small. In this way, the focus ring 5 of the present embodiment also obtains the effect of reducing the CD shift due to consumption.

또, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 각종 변형이 가능하다. 예를 들면, 플라즈마 에칭 장치는 도면에 나타낸 평행평판형의 하부 1주파 인가형에 한정되지 않으며, 하부 2주파 인가형의 플라즈마 에칭 장치에도 적용할 수 있다.In addition, this invention is not limited to said embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, the plasma etching apparatus is not limited to the lower flat frequency applying type of the parallel flat type shown in the figure, and can be applied to the lower flat frequency applying type plasma etching device.

[도 1] 본 발명의 1실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치의 개략 구성을 모식적으로 나타내는 도면. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure which shows schematic structure of the plasma processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention.

[도 2] 도 1의 주요부 단면구성을 모식적으로 나타내는 도면. FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a main part of FIG. 1. FIG.

[도 3] 포커스링의 소모 상태를 설명하기 위한 도면. 3 is a diagram for explaining a consumption state of a focus ring.

[도 4] 종래의 포커스링의 소모 상태를 설명하기 위한 도면. 4 is a diagram for explaining a consumption state of a conventional focus ring.

Claims (8)

피처리 기판을 탑재하는 탑재대에 고주파 전력을 인가하여, 해당 탑재대에 대향하여 마련되고 접지 전위로 된 상부 전극과 탑재대의 사이에 플라즈마를 발생시켜 상기 피처리 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치의 상기 탑재대에, 상기 피처리 기판의 주위를 둘러싸도록 탑재되는 포커스링으로서, Plasma treatment in which high frequency power is applied to a mounting table on which a substrate is to be processed, plasma is generated between the upper electrode and the mounting table provided opposite to the mounting table and brought to a ground potential, thereby performing plasma treatment on the substrate. As a focus ring mounted on the mounting table of the device to surround the substrate to be processed, 내측 가장자리부에, 상기 탑재대에 탑재된 상기 피처리 기판의 하면보다 낮은 위치로 되는 단부를 갖고, 해당 단부가 상기 피처리 기판의 주연부 하측으로 연장하도록 구성된 도전성 재료로 이루어지는 제 1 링 형상 부재와, A first ring-shaped member having an end portion which is lower than a lower surface of the substrate to be mounted on the mounting table and having an end portion extending from the periphery of the substrate to be disposed; , 상기 제 1 링 형상 부재와 상기 탑재대의 사이에 개재하는 바와 같이 상기 제 1 링 형상 부재의 하측에 배치되고, 절연성 재료로 이루어지는 제 2 링 형상 부재를 구비하며,It is provided below the said 1st ring-shaped member, and interposed between the said 1st ring-shaped member and the said mounting board, and is provided with the 2nd ring-shaped member which consists of an insulating material, 상기 제 2 링형상 부재는 알루미나로 이루어지는 것을 특징으로 하는The second ring-shaped member is made of alumina, characterized in that 포커스링.Focus ring. 삭제delete 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제 1 링형상 부재가 실리콘 또는 카본 또는 SiC로 이루어지는 것을 특징으로 하는 The first ring-shaped member is made of silicon, carbon or SiC 포커스링.Focus ring. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제 1 링 형상 부재는 상기 단부보다 외측 부분의 상면이, 상기 탑재대에 탑재된 상기 피처리 기판의 표면보다 높은 위치로 되는 평탄부로 되어 있는 것을 특징으로 하는 The said 1st ring-shaped member becomes a flat part in which the upper surface of the outer part rather than the said end part becomes a position higher than the surface of the said to-be-processed board | substrate mounted in the said mounting base, It is characterized by the above-mentioned. 포커스링. Focus ring. 피처리 기판을 수용하여 소정의 플라즈마 처리를 실시하기 위한 처리챔버와, 상기 처리챔버 내에 마련되고 상기 피처리 기판이 탑재되는 탑재대와, A processing chamber for accommodating a substrate to be subjected to a predetermined plasma treatment, a mounting table provided in the processing chamber and on which the substrate to be processed is mounted; 상기 탑재대에 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시키기 위한 고주파 전원과, A high frequency power supply for supplying high frequency power to the mount to generate plasma; 상기 탑재대에 대향하여 마련되고 접지 전위로 된 상부 전극과, An upper electrode provided opposite the mounting table and having a ground potential; 상기 탑재대에, 상기 피처리 기판의 주위를 둘러싸도록 탑재되는 포커스링으로서, 내측 가장자리부에, 상기 탑재대에 탑재된 상기 피처리 기판의 하면보다 낮은 위치로 되는 단부를 갖고, 해당 단부가 상기 피처리 기판의 주연부 하측으로 연장하도록 구성된 도전성재료로 이루어지는 제 1 링 형상 부재와, 상기 제 1 링 형상 부재와 상기 탑재대의 사이에 개재하는 바와 같이 상기 제 1 링 형상 부재의 하측에 배치되고, 절연성 재료로 이루어지는 제 2 링 형상 부재를 갖는 포커스링을 구비하며,A focus ring mounted on the mounting table so as to surround the substrate to be processed, the inner edge portion having an end portion which is lower than a lower surface of the substrate to be mounted on the mounting table, and the end portion of the focusing ring is disposed on the mounting table. A first ring-shaped member made of a conductive material configured to extend below the periphery of the substrate to be processed, and is disposed below the first ring-shaped member as interposed between the first ring-shaped member and the mounting table and is insulating. A focus ring having a second ring-shaped member made of a material, 상기 제 2 링 형상 부재는 알루미나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 The second ring-shaped member is made of alumina, characterized in that 플라즈마 처리 장치.Plasma processing apparatus. 삭제delete 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, wherein 상기 제 1 링 형상 부재가 실리콘 또는 카본 또는 SiC로 이루어지는 것을 특징으로 하는 The first ring-shaped member is made of silicon, carbon or SiC 플라즈마 처리 장치.Plasma processing apparatus. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, wherein 상기 제 1 링 형상 부재는 상기 단부보다 외측 부분의 상면이, 상기 탑재대에 탑재된 상기 피처리 기판의 표면보다 높은 위치로 되는 평탄부로 되어 있는 것을 특징으로 하는 The said 1st ring-shaped member becomes a flat part in which the upper surface of the outer part rather than the said end part becomes a position higher than the surface of the said to-be-processed board | substrate mounted in the said mounting base, It is characterized by the above-mentioned. 플라즈마 처리 장치. Plasma processing apparatus.
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