KR100980972B1 - Plasma processing apparatus and method of plasma processing - Google Patents

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고지 모리
히로요시 아오키
사토루 히라오카
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가와사키 마이크로 엘렉트로닉스 가부시키가이샤
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Abstract

플라즈마에 의한 침식이 진행된 포커스 링을 사용한 경우에 있어서도, 에칭특성을 유지하고, 또한 하부전극의 열화를 억제할 수 있는 플라즈마 처리장치, 및 플라즈마 처리방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

포커스 링의 재료보다도 플라즈마에 의한 침식속도가 낮은 세라믹으로 이루어지는, 측면 보호링을 하부전극의 측면에 구비하는 것에 의해, 하부전극 측면이 플라즈마에 의해서 손상하는 것을 방지할 수가 있어, 플라즈마에 의해 포커스 링의 침식이 진행된 경우이더라도, 에칭특성을 유지하고, 또한, 하부전극의 열화를 억제할 수가 있다.

Figure R1020050016139

Also in the case of using a focus ring subjected to erosion by plasma, it is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus capable of maintaining etching characteristics and suppressing deterioration of a lower electrode, and a plasma processing method.

By providing a side protective ring on the side of the lower electrode, which is made of ceramic having a lower rate of erosion by the plasma than the material of the focus ring, the lower electrode side surface can be prevented from being damaged by the plasma. Even in the case where erosion proceeds, the etching characteristics can be maintained and the degradation of the lower electrode can be suppressed.

Figure R1020050016139

Description

플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND METHOD OF PLASMA PROCESSING}Plasma processing apparatus and plasma processing method {PLASMA PROCESSING APPARATUS AND METHOD OF PLASMA PROCESSING}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 나타내는 플라즈마 처리장치에 있어서, 세라믹 링을 배치한 하부전극과 포커스 링과의 관계를 나타내는 확대도이다. FIG. 2 is an enlarged view showing a relationship between a focus ring and a lower electrode on which a ceramic ring is disposed in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1.

도 3은 종래의 플라즈마 처리장치에 있어서, 포커스 링의 침식량과 포커스 링의 누적 RF 방전시간과의 관계를 나타낸 그래프이다. 3 is a graph showing the relationship between the erosion amount of the focus ring and the cumulative RF discharge time of the focus ring in the conventional plasma processing apparatus.

도 4는 종래의 플라즈마 처리장치에 있어서, 웨이퍼 끝단부의 온도와 포커스 링의 누적 RF 방전시간과의 관계를 나타낸 그래프이다. 4 is a graph showing the relationship between the temperature of the wafer end and the cumulative RF discharge time of the focus ring in the conventional plasma processing apparatus.

도 5는 플라즈마 처리장치에서 처리되는 웨이퍼(W)의 구조를 나타낸 종단면도이다. 5 is a longitudinal sectional view showing the structure of the wafer W processed in the plasma processing apparatus.

도 6은 종래의 플라즈마 처리장치에 있어서, 웨이퍼 끝단부에서의 이산화 실리콘막의 에칭비율과 포커스 링 누적 RF 방전시간의 관계를 나타낸 그래프이다. 6 is a graph showing a relationship between an etching rate of a silicon dioxide film at a wafer end and a focus ring cumulative RF discharge time in a conventional plasma processing apparatus.

도 7은 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치에 있어서, 웨이퍼 끝단부에서의 이산화실리콘 에칭비율과 포커스 링 누적 RF 방전시간과의 관계를 나타낸 그래프이다. 7 is a graph showing the relationship between the silicon dioxide etching rate at the wafer end and the focus ring cumulative RF discharge time in the plasma processing apparatus according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치에 있어서, 웨이퍼 끝단부에서의 이산화 실리콘막의 에칭비율과 교대로 사용되는 두개의 포커스 링 누적 RF 방전시간과의 관계를 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing the relationship between the etching rate of the silicon dioxide film at the wafer end and the cumulative RF discharge time of two focus rings used alternately in the plasma processing apparatus according to the present invention.

도 9는 세라믹 링의 침식량과 세라믹 링의 누적 RF 방전시간과의 관계를 나타낸 그래프이다. 9 is a graph showing the relationship between the erosion amount of the ceramic ring and the cumulative RF discharge time of the ceramic ring.

도 10은 종래의 플라즈마 처리장치에 있어서, 침식을 받지 않은 포커스 링과 하부전극의 관계를 나타내는 확대도이다.10 is an enlarged view showing a relationship between a focus ring and an lower electrode which are not eroded in the conventional plasma processing apparatus.

도 11은 종래의 플라즈마 처리장치에 있어서, 침식된 포커스 링과 하부전극의 관계를 나타내는 확대도이다.11 is an enlarged view showing a relationship between an eroded focus ring and a lower electrode in the conventional plasma processing apparatus.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 플라즈마 처리장치 12 : 처리 챔버10 plasma processing apparatus 12 processing chamber

14 : 가스 도입구 16 : 상부전극 14 gas inlet port 16 upper electrode

18, 118 : 하부전극 20, 120 : 정전척18, 118: lower electrode 20, 120: electrostatic chuck

22 : 실드링 24, 124 : 포커스 링22: shield ring 24, 124: focus ring

26 : RF파워 스플리터 28 : RF전원26: RF power splitter 28: RF power

30 : 세라믹 링 W : 웨이퍼 30: ceramic ring W: wafer

H : 홀패턴 M : 포토레지스트 마스크패턴 H: hole pattern M: photoresist mask pattern

S1 : Si기판 S2 : 이산화 실리콘막 S1: Si substrate S2: silicon dioxide film

본 발명은, 플라즈마를 이용하여 기판 표면을 처리하는 플라즈마 처리장치 및 기판 표면을 처리하는 플라즈마 처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma processing apparatus for treating a substrate surface using plasma and a plasma processing method for treating a substrate surface.

드라이 에칭기술과 같은 플라즈마 처리기술이 반도체 집적회로 등의 반도체장치의 제조에 널리 사용되고 있다. 플라즈마 처리는 플라즈마에 의해 여기된 반응가스를 사용하여 반도체 웨이퍼와 같은 기판 표면에 형성된 다양한 박막을 처리한다. 드라이 에칭기술은, 리소그래피기술에 의해 형성한 포토레지스트패턴을 마스크로 사용하여 예를 들어 다양한 박막을 에칭하고 전극이나 배선 패턴 등의 미세 회로패턴을 형성한다.Plasma processing techniques such as dry etching techniques are widely used in the manufacture of semiconductor devices such as semiconductor integrated circuits. Plasma processing processes various thin films formed on the surface of a substrate, such as a semiconductor wafer, using a reaction gas excited by the plasma. The dry etching technique uses, for example, a photoresist pattern formed by a lithography technique as a mask to etch various thin films to form fine circuit patterns such as electrodes and wiring patterns.

플라즈마 처리의 응용방법에 관계없이, 플라즈마에 의해 여기된 반응가스가 처리 챔버내의 구성부품과 접촉하여 침식시키는 것을 피할 수 없다.특히, 실리콘 산화막의 처리를 위해서는 Si-O의 높은 결합에너지 때문에 높은 플라즈마 출력이 요구된다. 따라서, 실리콘 산화막의 처리는 플라즈마에 부품에 심한 손상을 일으킨다.Irrespective of the application method of the plasma treatment, the reaction gas excited by the plasma is inevitably in contact with the components in the processing chamber and erosion. In particular, for the treatment of the silicon oxide film, a high plasma due to the high bonding energy of Si-O is required. Output is required. Therefore, the treatment of the silicon oxide film causes severe damage to the components in the plasma.

일반적으로, 소위 평행 평판형 RIE(Reactive Ion Etcher)장치가 실리콘 산화막의 처리를 위해 드라이 에칭 장치로서 주로 사용된다. 평행 평판형 RIE 에서는, 평행하게 대향한 상부전극과 하부전극에 고주파 전력이 인가된다. 그와 같은 장치에서, 일반적으로 가동되는 웨이퍼는 하부 전극위에 놓여지고 플라즈마를 전극사이에 집중시켜 웨이퍼의 표면을 처리한다.In general, a so-called parallel plate type Reactive Ion Etcher (RIE) apparatus is mainly used as a dry etching apparatus for processing a silicon oxide film. In the parallel plate type RIE, high frequency power is applied to the upper and lower electrodes which face in parallel. In such an apparatus, a generally running wafer is placed on the bottom electrode and the plasma is concentrated between the electrodes to treat the surface of the wafer.

전극사이에 플라즈마를 집중시키기 위해, 상부전극, 하부전극의 주위는 예를 들어 석영재질의 고리 형상체에 의해 둘러싸인다. 이하, 상부전극을 둘러싸는 석영재질의 고리 형상체를 '실드링', 하부전극을 둘러싸는 석영지질의 고리 형상체를 '포커스 링'이라고 한다.In order to concentrate the plasma between the electrodes, the periphery of the upper electrode and the lower electrode is surrounded by, for example, a ring of quartz material. Hereinafter, a ring of quartz material surrounding the upper electrode is referred to as a "shield ring," and a ring of quartz lipid surrounding the lower electrode is called a "focus ring."

또한, 처리 정밀도를 향상시키기 위해 정전척이 플라즈마 처리 장치의 웨이퍼 재치면 위의 웨이퍼를 재치하는 수단으로서 널리 채용된다. 기계식 클램프와 비교하여 정전척은 웨이퍼의 표면온도의 균일성을 향상시켜, 처리 정밀도를 향상시킬 수 있다.In addition, in order to improve processing accuracy, an electrostatic chuck is widely employed as a means for placing a wafer on the wafer placing surface of the plasma processing apparatus. Compared with the mechanical clamp, the electrostatic chuck can improve the uniformity of the surface temperature of the wafer, thereby improving the processing accuracy.

정전척은 2종류로 나뉠 수 있다. 하나는 불화탄소계수지(fluorocarbon resin)로 이루어지는 것이고 다른 하나는 세라믹으로 이루어진다. 실리콘 산화막을 처리하는 드라이에칭장치에는 주로 불화탄소계수지 속에 도전성 박막이 삽입된 불화탄소계수지로 구성되는 정전척이 사용되고 있다. 도전성 박막에 직류 고전압을 인가하여, 도전성 박막과 웨이퍼 사이에 쿨롱력을 발생시켜, 웨이퍼를 정전척 상부면에 고정시킨다The electrostatic chuck can be divided into two types. One is made of fluorocarbon resin and the other is made of ceramic. BACKGROUND ART An electrostatic chuck composed mainly of a fluorocarbon resin in which a conductive thin film is inserted into a fluorocarbon resin is used in a dry etching apparatus for processing a silicon oxide film. A DC high voltage is applied to the conductive thin film to generate a coulomb force between the conductive thin film and the wafer to fix the wafer to the upper surface of the electrostatic chuck.

도 10은, 플라즈마 처리장치의 하부전극 주변을 나타내는 부분단면도이다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 하부전극(118)의 상부면(118a)에는, 예를 들면 불화탄소계수지막(120a)과, 그 속에 삽입된 도전성 박막(120b)으로 이루어지는 정전척(120)이 설치되어 있다. 불화탄소계수지막(120a)은 또한 하부전극(118)의 측면을 덮고 있다. 10 is a partial cross-sectional view showing the periphery of the lower electrode of the plasma processing apparatus. As shown in FIG. 10, an electrostatic chuck 120 made of, for example, a fluorocarbon resin film 120a and a conductive thin film 120b inserted therein is provided on the upper surface 118a of the lower electrode 118. It is. The fluorocarbon resin film 120a also covers the side surface of the lower electrode 118.

하부전극(118)의 주위를 둘러싸도록 포커스 링(124)이 착탈 가능하게 배치되어 있다. 처리되는 웨이퍼는 정전척(120)의 상부면에 배치되어 정전척에 의해 고정된다. 즉, 처리되는 웨이퍼(W)는 정전척(120)을 지나 하부전극(118)의 상부면(118a), 즉 웨이퍼 재치면 위에 재치된다.The focus ring 124 is detachably disposed to surround the lower electrode 118. The processed wafer is placed on the top surface of the electrostatic chuck 120 and fixed by the electrostatic chuck. That is, the wafer W to be processed is placed on the upper surface 118a of the lower electrode 118, that is, the wafer placing surface, past the electrostatic chuck 120.

상술한 실리콘 산화막의 처리를 위한 드라이에칭장치에서, 가장 플라즈마에 의한 손상이 심한 부품은 하부전극(118)을 둘러싸는 포커스 링(124)이다. 포커스 링을 처리장치에 계속 사용하면, 서서히 그 침식이 진행된다. 침식은 주로 포커스 링 안쪽둘레 부근의 단차부(124a)에서 수직방향으로 진행되어 홈이 형성된다. 즉, 침식은 주로 웨이퍼(W) 바깥둘레 부근에서 진행된다.In the dry etching apparatus for processing the silicon oxide film described above, the most severely damaged by plasma is the focus ring 124 surrounding the lower electrode 118. If the focus ring continues to be used in the processing apparatus, its erosion proceeds slowly. Erosion mainly proceeds in the vertical direction at the stepped portion 124a near the inner circumference of the focus ring to form a groove. That is, erosion proceeds mainly in the vicinity of the outer circumference of the wafer (W).

도 11에 나타내는 바와 같이 침식이 일정레벨에 달하면, 하부전극 측면(118b)이 플라즈마에 노출되게 된다. 비록 측면(118b)이 불화탄소계수지막(120a)으로 덮여있지만, 불화탄소계수지막(120a)은 얇다. 이후에, 플라즈마는 하부전극(118)의 재치면(118a)위에 정전척(120)에 의해 고정되어 있는 웨이퍼(W)의 온도에 영향을 미칠 수 있다.As shown in FIG. 11, when the erosion reaches a certain level, the lower electrode side surface 118b is exposed to the plasma. Although the side surface 118b is covered with the fluorocarbon resin film 120a, the fluorocarbon resin film 120a is thin. Thereafter, the plasma may affect the temperature of the wafer W fixed by the electrostatic chuck 120 on the mounting surface 118a of the lower electrode 118.

상술한 바와 같이, 미세패턴의 에칭에 있어서 웨이퍼 온도관리는 중요한 것으로 되고 있다. 그런데, 이전 문단에서 상술한 바와 같이 포커스 링(124)의 침식이 진행됨에 따라 하부전극(118)으로의 플라즈마 조사량이 증가하게 된다. 증가된 플라즈마 조사량은 웨이퍼(W) 표면온도, 특히 끝단부의 온도를 상승시킨다. 이에 따라 요구되는 에칭의 균일성을 유지하기가 어려워진다.As described above, wafer temperature management is important in etching fine patterns. However, as the erosion of the focus ring 124 proceeds as described above in the previous paragraph, the amount of plasma irradiation to the lower electrode 118 increases. The increased plasma dose increases the wafer W surface temperature, in particular the temperature at the end. This makes it difficult to maintain the required uniformity of etching.

게다가, 하부전극(118)의 플라즈마에의 노출은 열화를 가속시켜, 하부전극(118)의 수명을 단축시킨다. 정전척(120)이 고착된 하부전극(118)은 드라이 에칭장치에서 가장 고가인 부품 중의 하나이다. 따라서, 하부전극(118)의 수명단축은 장치의 동작 비용을 현저하게 증가시킨다.In addition, exposure of the lower electrode 118 to the plasma accelerates deterioration, which shortens the life of the lower electrode 118. The lower electrode 118 to which the electrostatic chuck 120 is fixed is one of the most expensive components in the dry etching apparatus. Thus, shortening the life of the lower electrode 118 significantly increases the operating cost of the device.

즉, 포커스 링(124)의 침식은 두가지 문제, 즉 에칭특성의 변화와 하부전극(118)의 빠른 열화를 초래한다. 따라서, 이전에 포커스 링(124)이 심하게 손상되기 전에 단기의 간격으로 포커스 링(124)을 교환, 및/또는 수리하였다. 그 결과, 포커스 링의 교환 및/또는 수리가 빈번하게 이루어져야 하였고, 처리장치에 의한 반도체장치제조의 비용과 스루풋이 나빠진다. 플라즈마에 의한 침식을 받는 포커스 링에 있어서는, 특허문헌에 개시된 것과 같은 여러 가지의 개선이 제시되었다. That is, erosion of the focus ring 124 causes two problems, namely, change in etching characteristics and rapid deterioration of the lower electrode 118. Thus, the focus ring 124 was exchanged and / or repaired at short intervals before the focus ring 124 was severely damaged. As a result, the exchange and / or repair of the focus ring has to be made frequently, and the cost and throughput of manufacturing the semiconductor device by the processing device become worse. In the focus ring subjected to erosion by plasma, various improvements as disclosed in the patent literature have been proposed.

특허문헌 1에는 안쪽부분과 바깥쪽부분으로 분할되는 전극커버가 개시되어 있다. 안쪽부분은 둘레방향으로 분할된 복수의 부분으로 나뉘어 지며, 하부전극의 측면을 둘러싼다. 바깥쪽부분은 안쪽부분의 바깥면에 고착된다. 따라서, 분할된 복수의 부분과 부분들은 결합하여 커버 또는 포커스 링을 형성하며, 하부전극의 측면에 가까이 둘러싸는 안둘레부를 가진다.Patent Literature 1 discloses an electrode cover divided into an inner part and an outer part. The inner part is divided into a plurality of parts divided in the circumferential direction and surrounds the side of the lower electrode. The outer part is fixed to the outer surface of the inner part. Thus, the plurality of divided portions and portions combine to form a cover or focus ring and have an inner circumference that surrounds the side of the lower electrode.

특허문헌 2에는 플라즈마의 침식에 높은 저항을 가지는 절연막으로 코팅된 석영부재 즉, 포커스 링이 개시되어 있다. 특히, 특허문헌 2는 플라즈마에 접하는 석영부재의 표면에 침식에 대해 높은 저항을 가지는 절연막층, 예를 들어 알루미나 세리믹층의 형성을 제안한다. Patent Document 2 discloses a quartz member coated with an insulating film having high resistance to erosion of plasma, that is, a focus ring. In particular, Patent Document 2 proposes the formation of an insulating film layer having a high resistance to erosion, for example, an alumina ceramic layer, on the surface of a quartz member in contact with plasma.

일본특허공개 제2-130823호(특허문헌 3)에는 내부 알루미늄링과 외부 불소첨가 수지링으로 구성되어 하부전극의 둘레를 덮기 위한 링이 개시되어 있다. 특히, 특허문헌 3에 개시된 알루미늄링은 하부전극의 측면을 덮고, 외부로 연장되어 처리되는 기판의 바깥둘레에 인접한 위치에서 알루미늄링의 일부가 플라즈마에 노출된다. 특허문헌 3은 불소첨가 수지링을 침식시키는 플라즈마가 알루미늄링을 침식시 키지 않으며, 알루미늄링은 장시간동안 에칭 균일성을 유지할 수 있다고 설명하고 있다.Japanese Patent Laid-Open No. 2-130823 (Patent Document 3) discloses a ring composed of an inner aluminum ring and an outer fluorinated resin ring to cover the periphery of a lower electrode. In particular, the aluminum ring disclosed in Patent Document 3 covers the side surface of the lower electrode, and a part of the aluminum ring is exposed to the plasma at a position adjacent to the outer circumference of the substrate to be processed outside. Patent document 3 explains that the plasma eroding the fluorinated resin ring does not erode the aluminum ring, and the aluminum ring can maintain the etching uniformity for a long time.

[특허문헌 1][Patent Document 1]

일본 특허공개 2003-100713Japanese Patent Publication 2003-100713

[특허문헌 2][Patent Document 2]

일본 특허공개 평성 8-339895Japanese Patent Publication Hei 8-339895

[특허문헌 3][Patent Document 3]

일본 특허공개 2003-130823Japanese Patent Publication 2003-130823

특허문헌 1에 기재된 포커스 링은 하부전극과 포커스 링 사이의 클리어런스를 감소시키는 것을 목적으로 한다. 그것은 포커스 링의 침식의 저감을 목적으로 한 것이 아니다. The focus ring described in Patent Document 1 aims to reduce the clearance between the lower electrode and the focus ring. It is not intended to reduce the erosion of the focus ring.

특허문헌 2에 기재된 석영부재에 있어서는, 높은 침식 저항을 가지는 절연막이 처리장치에 사용되기에 적합한 형태로 디자인된 석영부재의 표면에 코딩되어 있다. 따라서, 저항 코팅막의 두께가 제한되어 코팅막이 석영부재의 형태를 실질적으로 변경할 수 없다. 따라서, 침식 저항을 향상시키는 능력이 제한된다.In the quartz member described in Patent Document 2, an insulating film having a high erosion resistance is coded on the surface of the quartz member designed in a form suitable for use in a processing apparatus. Therefore, the thickness of the resistive coating film is limited so that the coating film cannot substantially change the shape of the quartz member. Thus, the ability to improve erosion resistance is limited.

게다가, 특허문헌 2에서는 처리되는 기판 표면에 수직 방향으로 가속되는 플라즈마내의 하전 입자가 절연막으로 방사된다. 유사하게, 특허문헌 3에서도 처리되는 기판 표면에 수직 방향으로 가속되는 플라즈마내의 하전 입자가 알루미늄링의 부분으로 입사된다. 따라서, 석영부재와 다른 2차 전자 방출 계수를 가지는 절연 막, 또는 불소첨가 수지링과 다른 2차 전자 방출 계수를 가지는 알루미늄링은 플라즈마 특성에 영향을 미치게 된다.In addition, in Patent Document 2, charged particles in the plasma accelerated in the direction perpendicular to the substrate surface to be treated are radiated to the insulating film. Similarly, in Patent Document 3, charged particles in the plasma accelerated in the direction perpendicular to the substrate surface to be treated are incident on the portion of the aluminum ring. Therefore, an insulating film having a secondary electron emission coefficient different from that of the quartz member, or an aluminum ring having a secondary electron emission coefficient different from the fluorinated resin ring affects the plasma characteristics.

그 결과, 특허문헌 2의 절연막 또는 특허문헌 3의 알루미늄링을 구비하지 않은 종래의 플라즈마 처리 장치에 사용되는 플라즈마 방전조건이 절연막 또는 알루미늄링이 처리장치에 부가되었을 때는 사용될 수 없다. 따라서, 특허문헌 2의 절연막 또는 특허문헌 3의 알루미늄링 중 어느 것도 예를 들어 현재 장치를 개장하는 수단으로서는 적합하지 않다.As a result, the plasma discharge conditions used in the conventional plasma processing apparatus without the insulating film of Patent Document 2 or the aluminum ring of Patent Document 3 cannot be used when the insulating film or the aluminum ring is added to the processing apparatus. Therefore, neither the insulating film of patent document 2 nor the aluminum ring of patent document 3 is suitable as a means to retrofit an apparatus, for example.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 플라즈마에 의해 포커스 링이 심하게 침식되었더라도 종래의 장치 및 방법에 사용되는 플라즈마 방전조건을 실질적으로 변화시키지 않은 채, 바람직한 에칭 특성을 유지하는 플라즈마 처리장치, 및 플라즈마 처리방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 포커스 링이 심하게 침식되었더라도 종래의 장치 및 방법에 사용되는 플라즈마 방전조건을 실질적으로 변화시키지 않은 채, 하부전극의 열화의 방지가 가능한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, in order to solve the above problems, an object of the present invention is to maintain a desirable etching characteristic without substantially changing the plasma discharge conditions used in the conventional apparatus and method even if the focus ring is severely eroded by the plasma. , And a plasma treatment method. Another object of the present invention is to provide an apparatus and method capable of preventing deterioration of the lower electrode without substantially changing the plasma discharge conditions used in the conventional apparatus and method even if the focus ring is severely eroded.

상술한 문제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 재치면(supporting surface)과 상기 재치면의 바깥둘레에 연결된 측면을 구비한 하부전극을 가지며, 상기 재치면에 재치된 피처리기판의 표면을 플라즈마에 의해서 처리하는 플라즈마 처리장치로서, 상기 재치면에 재치된 피처리기판의 주위를 덮고, 제 1의 재료로 이루어진 포커스 링과, 상기 하부전극의 측면을 덮고, 상기 제 1 재료와는 다른 세라믹재료로 이루어지며, 그 바깥둘레가 상기 재치면에 재치된 피처리기판의 바깥둘레의 안쪽 에 위치하는 측면 보호링을 구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention has a lower electrode having a supporting surface and a side surface connected to an outer circumference of the mounting surface, and the surface of the substrate to be mounted on the mounting surface is connected to the plasma. A plasma processing apparatus for processing by means of the present invention, comprising: a focus ring made of a first material, a focus ring made of a first material, and a side surface of the lower electrode, covered with a ceramic material different from the first material; It is made, and the outer periphery is provided with a plasma protection device characterized in that it has a side protective ring located inside the outer periphery of the substrate to be disposed on the mounting surface.

또한, 본 발명에 있어서는, 상기 제 1 재료와 상기 세라믹 재료가, 다른 2차전자 방출계수를 가지는 것이 전형적인 실시형태이다. 또한, 플라즈마에 의한 상기 세라믹재료의 침식속도가, 상기 제 1 재료의 침식속도에 비교하여 낮은 것이 바람직하다.Moreover, in this invention, it is typical embodiment that the said 1st material and the said ceramic material have a different secondary electron emission coefficient. In addition, it is preferable that the erosion rate of the ceramic material by plasma is lower than the erosion rate of the first material.

본 발명에 있어서는, 상기 세라믹 재료가 알루미나인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 1 재료가 석영인 것이 바람직하다. In this invention, it is preferable that the said ceramic material is alumina. It is also preferable that the first material is quartz.

또한, 상술한 문제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 재치면과 상기 재치면의 바깥둘레에 연결된 측면을 구비한 하부전극의, 상기 재치면에 재치된 피처리기판의 표면을, 상기 피처리기판의 표면이 면하는 공간에 플라즈마를 생성하는 것에 의해 처리하는 방법으로서, 상기 피처리기판의 주위를 제1의 재료로 이루어진 포커스 링으로 덮음과 동시에, 상기 하부전극의 측면을, 바깥둘레가 상기 재치면에 재치된 피처리기판의 바깥둘레의 안쪽에 위치하도록, 상기 제 1 재료와는 다른 세라믹재료로 이루어진 측면 보호링으로 덮고, 상기 측면 보호링에 의해서, 상기 플라즈마가 상기 하부전극의 측면에 접촉하는 것을 방지함과 동시에, 상기 피처리기판에 의해서, 상기 피처리기판의 표면에 대하여 수직 방향으로 가속된 하전입자가 상기 플라즈마로부터 상기 측면 보호링에 입사하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법을 제공한다.
본 발명에 있어서는, 상기 플라즈마에 의한 상기 포커스 링의 침식이 진행하기 이전에 있어서는, 상기 피처리기판 및 상기 포커스 링에 의해서, 상기 플라즈마가 상기 측면 보호링에 접촉하는 것을 방지하고, 상기 플라즈마에 의한 상기 포커스 링의 침식이 진행하여, 상기 피처리기판 및 포커스 링에 의해서 상기 플라즈마가 상기 측면 보호링에 접촉하는 것을 방지할 수 없게 된 후에 있어서도, 상기 측면 보호링에 의해서 상기 플라즈마가 상기 측면에 접촉하는 것을 방지하는 것이 전형적인 실시형태이다.
In addition, in order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides a surface of a substrate to be placed on the mounting surface of the lower electrode having a mounting surface and a side surface connected to an outer circumference of the mounting surface. A method of treating a plasma by generating a plasma in a space facing a surface of the substrate, wherein the periphery of the substrate is covered with a focus ring made of a first material, and a side surface of the lower electrode is surrounded by an outer circumference. Covered with a side protection ring made of a ceramic material different from the first material, the plasma contacts the side of the lower electrode so as to be located inside the outer periphery of the substrate to be placed on the tooth surface. And charged particles accelerated by the substrate to be perpendicular to the surface of the substrate from the plasma. It provides a plasma processing method characterized in that the incident to the side protection ring.
In the present invention, before the erosion of the focus ring by the plasma proceeds, the substrate and the focus ring prevent the plasma from contacting the side protection ring and prevent the plasma from contacting the side protection ring. Even after the erosion of the focus ring progresses and the substrate to be processed and the focus ring cannot prevent the plasma from contacting the side protection ring, the plasma comes into contact with the side surface by the side protection ring. It is a typical embodiment to prevent it.

상기 측면 보호링의 바깥둘레를, 상기 재치면에 재치된 피처리기판의 바깥둘레의 안쪽에 위치시키는 것이 바람직하다.Preferably, the outer circumference of the side protection ring is positioned inside the outer circumference of the substrate to be processed mounted on the mounting surface.

또한, 상기 피처리기판이 반도체기판이고, 상기 처리가 불화탄소계 플라즈마를 이용한 상기 반도체기판 표면의 절연막의 에칭인 것이 바람직하다. Further, it is preferable that the substrate to be processed is a semiconductor substrate, and the processing is etching of an insulating film on the surface of the semiconductor substrate using a fluorocarbon plasma.

[발명의 실시형태]Embodiment of the Invention

이하에, 첨부의 도면에 나타내는 다양한 바람직한 실시형태를 참조하여, 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법을 상세히 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the plasma processing apparatus and plasma processing method which concern on this invention are demonstrated in detail with reference to various preferable embodiment shown in an accompanying drawing.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리방법을 수행하기 위한 플라즈마 처리장치의 개략도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 처리장치(10)는 반도체장치 제조용 드라이에칭장치이다. 장치(10)는 좁은 틈의 평행평판구조를 갖고 고주파(radio frequency) 플라즈마를 이용하여 실리콘산화막 등의 산화막을 에칭한다.1 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus for performing a plasma processing method according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus 10 is a dry etching apparatus for semiconductor device manufacture. The device 10 has a narrow planar parallel plate structure and etches oxide films such as silicon oxide films using radio frequency plasma.

처리되는 기판인 웨이퍼(W)를 수용하는 처리 챔버(12)는 약 10-6 Torr (10-4Pa)정도의 압력까지 진공배출이 가능하다. 이 챔버(12)내에는 여러가지의 구성부품이 설치되어 있다.The processing chamber 12 containing the wafer W, which is the substrate to be processed, may be evacuated to a pressure of about 10 −6 Torr (10 −4 Pa). Various components are provided in this chamber 12.

챔버(12)내의 상부 중앙에는, 에칭가스를 도입 가능한 가스 도입구(14)가 접속된 상부전극(16)이 설치되어 있다. 또한, 챔버(12)내의 하부중앙에는, 하부전극(18)이 설치되어 있다. In the upper center of the chamber 12, the upper electrode 16 to which the gas inlet 14 which can introduce | transduce etching gas is connected is provided. In the lower center of the chamber 12, a lower electrode 18 is provided.

하부전극(18)은, 알루마이트 피복된 알루미늄으로 형성된다. 하부전극(18)의 상부면(18a) 즉, 웨이퍼 재치면은, 웨이퍼(W)의 치수와 대략 동일하거나, 또는 조금 작은 치수이다. 하부전극(18)의 내부에는, 챔버(12)의 외부에 설치된 냉각장치(도시하지 않음)로부터 공급되는 냉매를 순환시키는 순환로(도시하지 않음)가 구비되어 있다. 따라서, 하부전극(18)의 상부면(18a)을 원하는 온도로 유지할 수 있다. The lower electrode 18 is made of anodized aluminum. The upper surface 18a of the lower electrode 18, that is, the wafer placing surface, is approximately the same as the wafer W or slightly smaller. Inside the lower electrode 18, a circulation path (not shown) for circulating a refrigerant supplied from a cooling device (not shown) provided outside the chamber 12 is provided. Therefore, the upper surface 18a of the lower electrode 18 can be maintained at a desired temperature.

하부전극(18)의 상부면(18a)위에는 웨이퍼(W)를 고착하기 위한 정전척(20)이 설치되어 있다. 정전척(20)은, 금속박막이 삽입된 불화탄소계수지막으로 형성된다. 불화탄소계수지막은 정전척(20)을 형성하며 또한 하부전극(18)의 측면을 덮고 있다. An electrostatic chuck 20 for fixing the wafer W is provided on the upper surface 18a of the lower electrode 18. The electrostatic chuck 20 is formed of a fluorocarbon resin film into which a metal thin film is inserted. The fluorocarbon resin film forms the electrostatic chuck 20 and covers the side surface of the lower electrode 18.

챔버(12)의 외부에 설치된 외부고압 직류전원(도시하지 않음)으로부터 전압이 금속박막에 인가되면 금속박막과 웨이퍼(W)와의 사이에 쿨롱힘이 발생한다. 따라서, 웨이퍼(W)가 정전척(20)의 상부면에 고착된다. 즉, 웨이퍼(W)가 정전척(20)에 의해 하부전극(18)의 웨이퍼 재치면(18a)위에 고착된다. 포커스 링(24)의 상부면(24b)의 높이는 일반적으로 웨이퍼 재치면(18a)위에서 재치되는 웨이퍼(W)의 높이와 매칭된다.When a voltage is applied to the metal thin film from an external high voltage direct current power supply (not shown) provided outside the chamber 12, a coulomb force is generated between the metal thin film and the wafer (W). Thus, the wafer W is fixed to the upper surface of the electrostatic chuck 20. That is, the wafer W is fixed on the wafer placing surface 18a of the lower electrode 18 by the electrostatic chuck 20. The height of the upper surface 24b of the focus ring 24 is generally matched with the height of the wafer W placed on the wafer placing surface 18a.

또한, 하부전극(18)은 He가스를 공급하는 유로(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 정전척(20)위에 고착된 웨이퍼(W)의 이면에 대하여 He가스를 공급함으로써 웨이퍼(W)와 하부전극(18)과의 사이의 열전도효율을 높이는 것이 가능하다. 가스유로는 두개의 그룹으로 나누어지고 따라서, 웨이퍼(W)의 중심부와 외부에 공급되는 He가스 압력을 독립적으로 제어할 수 있다.In addition, the lower electrode 18 has a flow path (not shown) for supplying He gas. It is possible to increase the thermal conductivity between the wafer W and the lower electrode 18 by supplying He gas to the back surface of the wafer W fixed on the electrostatic chuck 20. The gas flow path is divided into two groups, and thus, the He gas pressure supplied to the center and the outside of the wafer W can be independently controlled.

하부전극(18)의 측면(18b)에는, 세라믹 재료로 형성된(이하'세라믹 링'이라고 한다) 측면 보호링(30)이 설치되어 있다. 즉, 세라믹 링(30)은 하부전극(18)의 측면(18b), 보다 정확하게는 하부전극(18)의 측면(18b)를 덮고 있는 불화탄소계수지막(20a)의 표면을 덮고 있다.The side surface 18b of the lower electrode 18 is provided with a side protective ring 30 formed of a ceramic material (hereinafter referred to as a 'ceramic ring'). That is, the ceramic ring 30 covers the surface of the fluorocarbon resin film 20a covering the side surface 18b of the lower electrode 18, more precisely, the side surface 18b of the lower electrode 18.

상부전극(16) 및 하부전극(18)의 주위는, 각각 실드링(22), 포커스 링(24)에 의해 덮여져 있다. 실드링(22) 및 포커스 링(24)은 함께 평행평판전극 사이에 플라즈마를 집중시키는 기능을 갖고 있다. 실드링(22) 및 포커스 링(24)는 예컨대 메카니컬 클리닝을 위해 착탈 가능하다.The circumference | surroundings of the upper electrode 16 and the lower electrode 18 are covered by the shield ring 22 and the focus ring 24, respectively. The shield ring 22 and the focus ring 24 together have a function of concentrating plasma between the parallel plate electrodes. The shield ring 22 and the focus ring 24 are removable for mechanical cleaning, for example.

RF 파워스플리터(26)와 RF전원(28)이 챔버(12) 외부에 설치되어 있다. RF전원(28)은 고주파(radio frequency)전력을 RF 파워스플리터(26)에 공급하고, RF 파워스플리터(26)는 하부전극(18) 및 상부전극(16)의 양쪽에 고주파전력(RF 파워)을 인가한다. 따라서, 챔버(12)내에 RF 플라즈마가 생성되어, 드라이에칭이 행하여진다.An RF power splitter 26 and an RF power source 28 are provided outside the chamber 12. The RF power source 28 supplies radio frequency power to the RF power splitter 26, and the RF power splitter 26 supplies high frequency power (RF power) to both the lower electrode 18 and the upper electrode 16. Is applied. Therefore, RF plasma is generated in the chamber 12 and dry etching is performed.

도 1에 도시된 플라즈마 처리장치(10)는 일 예로서 RF 파워스플리터(26)를 사용하는 스플리트 커플링 방식을 채용하고 있다. 그러나, 애노드 커플링방식, 캐소드 커플링방식, 스플리트 커플링방식 중 어느 하나의 방식이 선택될 수 있다.The plasma processing apparatus 10 shown in FIG. 1 employs a split coupling method using an RF power splitter 26 as an example. However, any one of an anode coupling method, a cathode coupling method, and a split coupling method may be selected.

다음에, 본 발명의 실시예에 따른 측면 보호링(세라믹 링)(30)에 대해서 설명한다. 도 2는, 본 발명에 관한 세라믹 링(30)을 배치한 하부전극(18)과 포커스 링(24)과의 관계를 나타내는 확대도이다. Next, the side protection ring (ceramic ring) 30 according to the embodiment of the present invention will be described. 2 is an enlarged view showing the relationship between the lower electrode 18 and the focus ring 24 in which the ceramic ring 30 according to the present invention is disposed.

세라믹 링(30)은 고리형상구조이고, 플라즈마에 의한 에칭비율이 포커스 링(24)을 형성하는 재료의 에칭비율보다 낮은 세라믹 재료로 형성되어 있다.The ceramic ring 30 has an annular structure and is formed of a ceramic material whose etching rate by plasma is lower than that of the material forming the focus ring 24.

상술한 바와 같이, 하부전극(18)의 측면(18b)에는 정전척(20)을 구성하는 불 화탄소계수지막(20a)이 덮여있고 그 주위에는 포커스 링(24)이 배치되어 있다. 세라믹 링(30)은 하부전극(18)의 측면(18b)을 덮고 있는 불화탄소계수지막(20a)과 포커스 링(24)의 안쪽면 사이에 삽입되어 있다. 즉, 하부전극(18)의 측면(18b)은 불화탄소계수지막(20a)에 의해 덮여져 있고, 거기에 세라믹 링(30)이 덮고 있으며, 그 후 포커스 링(24)에 의해 둘러싸여 있다. As described above, the fluorocarbon resin film 20a constituting the electrostatic chuck 20 is covered on the side surface 18b of the lower electrode 18, and a focus ring 24 is disposed around the fluorocarbon resin film 20a. The ceramic ring 30 is inserted between the fluorocarbon resin film 20a covering the side surface 18b of the lower electrode 18 and the inner surface of the focus ring 24. That is, the side surface 18b of the lower electrode 18 is covered by the fluorocarbon resin film 20a, which is covered by the ceramic ring 30, and is then surrounded by the focus ring 24.

도 2에 도시된 플라즈마 처리장치(10)에서는, 세라믹 링(30)은 소정의 두께(하부전극(18)의 측면(18b)에 수직인 치수)로 이루어져 웨이퍼(W)의 바깥둘레의 안쪽에 설치된다. In the plasma processing apparatus 10 shown in FIG. 2, the ceramic ring 30 has a predetermined thickness (dimensions perpendicular to the side surface 18b of the lower electrode 18) and is formed inside the outer circumference of the wafer W. FIG. Is installed.

포커스 링(24)의 침식이 소정 정도 진행됨에 따라 세라믹 링(30)은 직접 플라즈마에 노출된다. 따라서, 세라믹 링(30)은 내구성이나 기계적 강도의 향상을 위해 충분한 두께를 가지는 것이 바람직하다.As the erosion of the focus ring 24 proceeds to some extent, the ceramic ring 30 is directly exposed to the plasma. Therefore, the ceramic ring 30 preferably has a sufficient thickness to improve durability or mechanical strength.

그러나, 만일 세라믹 링(30)의 두께가 너무 두꺼우면 웨이퍼(W)의 바깥둘레로부터 연장되어 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 수직인 방향으로 가속된 하전입자가 플라즈마로부터 세라믹 링(30)의 표면에 입사하게 된다. 그 결과 세라믹 링(30)과 석영제 포커스 링(24)으로부터 생기는 2차전자 방출계수의 차이로부터, 플라즈마 특성이 변동한다. 그와 같은 플라즈마 특성의 변화는 에칭 조건을 변하게 한다. 또한, 에칭공정에 의존하여 세라믹 링(30)으로부터의 미소한 방출물이 반도체장치 자체의 전기특성을 이동시킬 수도 있다.  However, if the thickness of the ceramic ring 30 is too thick, charged particles which extend from the outer circumference of the wafer W and are accelerated in a direction perpendicular to the surface of the wafer W may form the surface of the ceramic ring 30 from the plasma. Will be entered. As a result, the plasma characteristics fluctuate from the difference in the secondary electron emission coefficient generated from the ceramic ring 30 and the quartz focus ring 24. Such a change in plasma properties causes the etching conditions to change. Further, depending on the etching process, minute emissions from the ceramic ring 30 may shift the electrical characteristics of the semiconductor device itself.

따라서, 하부전극(18)의 재치면(18a)의 치수를 웨이퍼(W)의 치수 보다 작게 하여, 세라믹 링(30)의 바깥둘레를 웨이퍼(W)의 바깥둘레에 대략 일치시키거나, 보다 바람직하게는 그 안쪽에 위치하도록 하는 것이 바람직하다. Therefore, the dimension of the mounting surface 18a of the lower electrode 18 is made smaller than the dimension of the wafer W so that the outer circumference of the ceramic ring 30 is approximately equal to the outer circumference of the wafer W, or more preferably. Preferably located inside.

본 발명의 다양한 실시예에 따라 하부전극(18) 측면(18b)의 불화탄소계수지막(20a)의 피복은 필수적이지 않다. 또한, 포커스 링(24)의 재료는 석영에 한정되는 것은 아니다. 포커스 링(24)를 형성하는 재료로서 예를 들어, 실리콘이 사용될 수 있다. 높은 동작 온도를 가지는 엔지니어링 플라스틱 (또한 수퍼 엔지니어링 플라스틱 불리우는) 종류가 사용될 수 있다. 예를 들어, DuPot사의 Vespel® Polymide 및 Celanese Advanced Material사의 Celazole® PolyzImidazole이 사용될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the coating of the fluorocarbon resin film 20a on the side surface 18b of the lower electrode 18 is not essential. In addition, the material of the focus ring 24 is not limited to quartz. As a material for forming the focus ring 24, for example, silicon may be used. Engineering plastics (also called super engineering plastics) with high operating temperatures can be used. For example, VePel® Polymide from DuPot and Celazole® PolyzImidazole from Celanese Advanced Material can be used.

측면 보호링(30)의 재료는 바람직하게 예를 들어 알루미나일 수 있지만, 다양한 세라믹 재료 중의 특정한 재료에 한정되는 것은 아니다. 질화 알루미늄, 질화 실리콘, 및 실리콘 카바이드와 같은 다른 세라믹 재료가 사용될 수 있다. 또한, 반도체 소자의 생산에서 BEOL(Back-end of the line)처리에 사용을 위해 적어도 처리 장치에 있어서는 지르코니아, 질화 티타늄, 및 YAG(Y3Al5012)가 사용될 수 있다. 게다가, 알루미나-실리카이트 고체용액, 알루미나-실리콘 고체용액 등과 같은 이들 재료의 하나 또는 그 이상을 포함하는 고체 용액이 사용될 수 있다. 이들 세라믹 재료는 또는 다양한 첨가물을 포함할 수 있다.The material of the side protection ring 30 may preferably be alumina, for example, but is not limited to a specific material among various ceramic materials. Other ceramic materials can be used, such as aluminum nitride, silicon nitride, and silicon carbide. In addition, at least zirconia, titanium nitride, and YAG (Y 3 Al 5 0 12 ) may be used in the processing apparatus for use in the back-end of the line (BEOL) treatment in the production of semiconductor devices. In addition, a solid solution comprising one or more of these materials such as alumina-silica solid solution, alumina-silicone solid solution and the like can be used. These ceramic materials can also include various additives.

포커스 링(24)을 위한 상기 언급한 재질들은 서로 다른 에칭비율을 가진다. 또한, 상기 언급한 세라믹 재질들은 서로 다른 에칭비율을 가진다. 에칭비율은 또한 처리 가스 및 플라즈마 방전 조건과 같은 다양한 조건에 의존하여 변한다. 또 한, 포커스 링(24) 및 세라믹 링(30)을 형성하는 재료의 실제 에칭비율은 또한 플라즈마 처리 장치(10)에 구비된 구성요소의 위치에 의존하여 변한다. The aforementioned materials for the focus ring 24 have different etching rates. In addition, the above-mentioned ceramic materials have different etching rates. Etch rates also vary depending on various conditions such as process gas and plasma discharge conditions. In addition, the actual etching rate of the material forming the focus ring 24 and the ceramic ring 30 also varies depending on the position of the components provided in the plasma processing apparatus 10.

그러나, 일반적으로 상술한 세라믹 재료는 포커스 링(24)을 위해 상기 언급한 재료의 에칭비율보다 작은 에칭비율을 가진다. In general, however, the above-mentioned ceramic material has an etching rate smaller than the etching rate of the above-mentioned material for the focus ring 24.

플라즈마 처리장치(10)를 이용하여 에칭을 수행하기 위해서는, 챔버(12)내를 소정의 압력으로 배기한 후, 가스 도입구(14)로부터 불화탄소계의 에칭가스를 도입하여, 전극(16, 18)사이의 공간에 일정한 압력의 에칭가스분위기를 형성한다. 이 일정한 압력의 에칭가스분위기에 대하여, RF 파워스플리터(26)로부터 양 전극(16, 18) 사이에 고주파전력을 공급함에 의해, 불화탄소계 플라즈마가 생성된다. 그 결과 이 플라즈마내의 하전입자가 하부전극(18)의 재치면(18a)위에 위치한 웨이퍼(W) 표면에 대하여 수직인 방향으로 가속되고, 웨이퍼(W) 표면이 에칭된다. In order to perform etching using the plasma processing apparatus 10, after exhausting the inside of the chamber 12 to a predetermined pressure, a carbon fluoride-based etching gas is introduced from the gas inlet 14, and the electrode 16, 18) Form an etching gas atmosphere of constant pressure in the space between them. The fluorocarbon plasma is generated by supplying high frequency power between the electrodes 16 and 18 from the RF power splitter 26 to this constant pressure etching gas atmosphere. As a result, charged particles in this plasma are accelerated in a direction perpendicular to the surface of the wafer W located on the mounting surface 18a of the lower electrode 18, and the surface of the wafer W is etched.

본 발명에 따른 다양한 실시예에서, 하부전극(18)의 측면은 포커스 링(24)의 재료의 에칭비율 보다 낮은 에칭비율을 가진 재료로 형성된 세라믹 링(30)에 의해 보호된다. 따라서, 플라즈마에 의해 포커스 링(24)이 심하게 침식된 후라도 하부전극(18)의 측면(18b)은 플라즈마에 노출되지 않아 손상되지 않는다. 그 결과 웨이퍼 끝단부의 표면온도의 상승을 억제할 수 있어, 에칭특성을 유지할 수 있다. In various embodiments according to the present invention, the side of the lower electrode 18 is protected by a ceramic ring 30 formed of a material having an etching rate lower than that of the material of the focus ring 24. Therefore, even after the focus ring 24 is eroded severely by the plasma, the side surface 18b of the lower electrode 18 is not exposed to the plasma and is not damaged. As a result, an increase in the surface temperature of the wafer end portion can be suppressed and the etching characteristics can be maintained.

또한, 포커스 링이 심하게 침식된 후 라도 원하는 에칭 특성이 유지될 수 있기 때문에 포커스 링(24)의 교환주기가 연장될 수 있다. 그 결과 유지 비용이 절감된다.In addition, the replacement cycle of the focus ring 24 can be extended because the desired etching characteristics can be maintained even after the focus ring is severely eroded. The result is lower maintenance costs.

또한, 세라믹 링(30)이 하부전극(18)의 측면(18b)을 보호하기 때문에 포커스 링(24)의 착탈 동안 하부전극(18)의 측면(18b)을 덮고 있는 불화탄소계수지막이 물리적 손상을 받는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the ceramic ring 30 protects the side 18b of the lower electrode 18, the carbon fluorocarbon resin film covering the side 18b of the lower electrode 18 during physical attachment and detachment of the focus ring 24 is physically damaged. You can prevent receiving.

본 실시형태의 플라즈마 처리장치에 있어서, 포커스 링(24)의 침식이 진행되기 이전에는, 웨이퍼(W) 및 포커스 링(24)은 플라즈마가 세라믹 링(30) 및 하부전극(18)의 측면(18b)이 플라즈마에 노출되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 세라믹 링(30)이 플라즈마에 노출되는 것을 방지할 수 없을 정도로 포커스 링(24)의 침식이 진행된 후에는, 세라믹 링(30)이 하부전극(18)의 측면(18b)이 플라즈마에 노출되는 것을 방지한다. In the plasma processing apparatus of the present embodiment, before the erosion of the focus ring 24 proceeds, the wafer W and the focus ring 24 have a plasma side surface of the ceramic ring 30 and the lower electrode 18. 18b) can be prevented from being exposed to the plasma. On the other hand, after erosion of the focus ring 24 proceeds to the extent that the ceramic ring 30 cannot be exposed to the plasma, the ceramic ring 30 is exposed to the plasma by the side surface 18b of the lower electrode 18. Prevent it.

즉, 포커스 링(24)이 홀로 하부전극(18)의 측면(18b)이 플라즈마에 노출되는 것을 방지할 수 없을 정도로 침식된 후라도, 세라믹 링(30)은 하부전극(18)의 측면(18b)이 플라즈마에 노출되는 것을 방지한다. That is, even after the focus ring 24 is eroded to such an extent that the side 18b of the lower electrode 18 can not be prevented from being exposed to the plasma, the ceramic ring 30 remains at the side 18b of the lower electrode 18. This is prevented from being exposed to the plasma.

게다가, 본 실시형태의 플라즈마 처리장치(10)에 있어서, 하부전극(18)의 재치면(18a)의 치수를 웨이퍼(W)의 치수에 비해 작게 하고 세라믹 링(30)의 바깥둘레를 웨이퍼(W)의 바깥둘레와 일치시키거나, 또는 안쪽에 위치시킨다. 따라서, 포커스 링(24)이 침식된 후에 웨이퍼(W) 표면에 대하여 수직인 방향으로 가속된 하전입자가 플라즈마로부터 세라믹 링(30)에 대하여 입사하는 것을 방지할 수가 있다.In addition, in the plasma processing apparatus 10 of the present embodiment, the dimension of the mounting surface 18a of the lower electrode 18 is made smaller than the dimension of the wafer W, and the outer circumference of the ceramic ring 30 is made into the wafer ( Either coincide with the outside circumference of W) or place it inside. Therefore, the charged particles accelerated in the direction perpendicular to the surface of the wafer W after the focus ring 24 is eroded can be prevented from entering the ceramic ring 30 from the plasma.

세라믹 링(30)의 바깥둘레가 웨이퍼(W) 바깥둘레의 안쪽에 위치할 때, 세라믹 링(30)의 전체 부분이 웨이퍼(W) 표면에 대하여 수직인 방향으로 가속된 플라즈마내의 하전입자에 의해 입사되는 것이 방지된다.When the outer circumference of the ceramic ring 30 is located inside the outer circumference of the wafer W, the entire portion of the ceramic ring 30 is caused by charged particles in the plasma accelerated in a direction perpendicular to the surface of the wafer W. Incident is prevented.

세라믹 링(30)의 바깥둘레가 웨이퍼 재치면(18a)위의 웨이퍼(W) 바깥둘레와 일치하도록 세라믹 링(30)의 치수가 설계 되었을 때, 세라믹 링(30)의 작은 부분은 의도하지 않은 치수의 변화 및 웨이퍼(W)와 세라믹 링(30)의 위치로 인해 웨이퍼(W)의 바깥둘레로부터 바깥방향으로 연장될 수 있다. 즉, 실제로 세라믹 링(30)의 바깥둘레는 웨이퍼(W)의 바깥둘레와 대략적으로 일치하도록 정렬된다. 세라믹 링(30)의 연장된 부분으로 가속된 하전입자가 입사된다. 그럼에도 불구하고, 세라믹 링(30) 잔여 부분으로는 가속된 하전 입자의 입사가 방지된다. 따라서, 가속된 하전입자에 의해 입사되는 세라믹 링(30) 부분의 면적은 세라믹 링(30)의 치수가 웨이퍼(W)의 바깥둘레로부터 바깥방향으로 연장되도록 설계된 경우보다 훨씬 작다.When the dimensions of the ceramic ring 30 are designed so that the outer circumference of the ceramic ring 30 coincides with the outer circumference of the wafer W on the wafer placing surface 18a, a small portion of the ceramic ring 30 is not intended. The change in dimensions and the position of the wafer W and the ceramic ring 30 may extend outwardly from the outer circumference of the wafer W. In other words, the outer circumference of the ceramic ring 30 is actually aligned so as to approximately coincide with the outer circumference of the wafer W. As shown in FIG. Accelerated charged particles enter the extended portion of the ceramic ring 30. Nevertheless, accelerated charged particles are prevented from entering the remaining portion of the ceramic ring 30. Thus, the area of the portion of the ceramic ring 30 incident by the accelerated charged particles is much smaller than when the dimensions of the ceramic ring 30 are designed to extend outwardly from the outer circumference of the wafer W.

그 결과, 비록 세라믹 링(30)의 형성을 위해 사용되는 세라믹 재료의 2차전자 방출계수가 포커스 링(24)을 형성하는 재료의 2차전자 방출계수와 다를지라도, 세라믹 링(30)은 실질적으로 플라즈마 특성에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 세라믹 링을 구비하지 않은 종래의 플라즈마 처리장치에 사용되는 플라즈마 방출조건이 세라믹 링(30)을 가진 처리장치(10)에서 본질적으로 바꾸지 않고 사용될 수 있다. As a result, although the secondary electron emission coefficient of the ceramic material used for forming the ceramic ring 30 is different from the secondary electron emission coefficient of the material forming the focus ring 24, the ceramic ring 30 is substantially This does not affect the plasma characteristics. Therefore, the plasma emission conditions used in the conventional plasma processing apparatus without the ceramic ring can be used without changing essentially in the processing apparatus 10 with the ceramic ring 30.

본 발명에 따른 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 플라즈마 처리장치는 기판 재치면을 구비한 전극을 포함하는 플라즈마 처리장치의 어떠한 타입일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치는 반도체기판의 표면처리를 위한 반도체장치 제조장치에 한정되지 않고, 다양한 다른 기판의 처리를 위한 다양한 장치일 수 있다. 또한, 불화탄소계 가스를 제외한 다양한 반응가스가 사용될 수 있다.The plasma processing apparatus and the plasma processing method according to the present invention are not limited to the above-described embodiment. For example, the plasma processing apparatus may be any type of plasma processing apparatus including an electrode having a substrate placing surface. In addition, the plasma processing apparatus according to the present invention is not limited to a semiconductor device manufacturing apparatus for surface treatment of a semiconductor substrate, but may be various apparatuses for processing various other substrates. In addition, various reaction gases except for fluorocarbon gas may be used.

[비교예 1] Comparative Example 1

본 실시형태의 플라즈마 처리장치(10)의 세라믹 링(30)의 효과를 확인하기 위한 비교예로서, 세라믹 링(30)을 장착하지 않는 종래의 형태의 플라즈마 처리장치를 사용하여 에칭을 실시하였다. As a comparative example for confirming the effect of the ceramic ring 30 of the plasma processing apparatus 10 of this embodiment, etching was performed using the plasma processing apparatus of the conventional form in which the ceramic ring 30 is not attached.

도 3은 종래 플라즈마 처리장치의 포커스 링(124)의 수직방향 즉, 웨이퍼 재치면(18a)위에 재치된 웨이퍼(W)의 표면에 수직방향의 침식량과 포커스 링(124)의 누적 RF 방전시간(즉, 동일한 포커스 링(124)을 사용하여 이루어지는 누적 RF 방전시간) 사이의 관계를 나타낸다.3 shows the amount of erosion in the vertical direction of the focus ring 124 of the conventional plasma processing apparatus, that is, the surface of the wafer W placed on the wafer placing surface 18a and the cumulative RF discharge time of the focus ring 124. (Ie, cumulative RF discharge time made using the same focus ring 124).

도 11은 침식량이 약 1mm 정도일 때 포커스 링(124)의 형태를 도시한다. 도 3은 누적 RF방전 300시간에 이르렀을 때 포커스 링(124)이 이와 같은 형태에 도달하는 것을 나타낸다. 포커스 링(124)이 도 11의 형태가 되면, 원하는 에칭특성을 유지할 수 없게 된다.11 shows the shape of the focus ring 124 when the erosion amount is about 1 mm. 3 shows that the focus ring 124 reaches this shape when the cumulative RF discharge reaches 300 hours. When the focus ring 124 is in the form of FIG. 11, desired etching characteristics cannot be maintained.

우선 처음에, 포커스 링(24)의 침식량과 웨이퍼(W) 표면의 온도와의 관계를 조사하기 위해서, 플라즈마가 발생되는 동안 웨이퍼 표면온도를 측정하였다. 특히, 웨이퍼 가장자리로부터 5mm 부위의 표면온도의 측정을 실시하였다. First, in order to examine the relationship between the erosion amount of the focus ring 24 and the temperature of the surface of the wafer W, the wafer surface temperature was measured while the plasma was generated. In particular, the surface temperature of 5 mm site | part was measured from the wafer edge.

드라이에칭용의 처리가스로서, 에칭가스(CF4, C4F8)와 CO 및 Ar과의 혼합가스를 사용하였다. 웨이퍼표면의 온도측정을 실시하였을 때의 플라즈마의 방전조건을 표 1에 나타낸다. 한편, 플라즈마 처리장치(10)는 도 2에 도시된 서로 다른 처리가스 및 서로 다른 플라즈마 방전조건을 가진 반도체 장치의 생산을 위해 사용된다.As a processing gas for dry etching, a mixed gas of etching gas (CF 4 , C 4 F 8 ), CO, and Ar was used. Table 1 shows the discharge conditions of the plasma when the temperature of the wafer surface is measured. Meanwhile, the plasma processing apparatus 10 is used for the production of semiconductor devices having different processing gases and different plasma discharge conditions shown in FIG. 2.

표 1TABLE 1

방전압력
[mTorr]
Discharge pressure
[mTorr]
RF파워밀도
[wcm-2]
RF power density
[wcm -2 ]
가스유량[sccm]      Gas flow rate [sccm] 냉매온도[℃]  Refrigerant temperature [℃] 이면He압력
[Torr]
He pressure
[Torr]
CF4 CF 4 C4F8 C 4 F 8 CO CO Ar Ar 상부전극 Upper electrode 하부전극 Bottom electrode 중앙center 끝단부Tip 150   150 4.65   4.65 10 10 8 8 120 120 350350 30   30 -10  -10 10  10 19  19

표 2TABLE 2

방전압력
[mTorr]
Discharge pressure
[mTorr]
RF파워밀도
[wcm-2]
RF power density
[wcm -2 ]

가스유량[sccm]

Gas flow rate [sccm]
냉매온도[℃]   Refrigerant temperature [℃] 이면He압력
[Torr]
He pressure
[Torr]
CF4 CF 4 CHF8 CHF 8 Ar Ar 상부
전극
Top
electrode
하부
전극
bottom
electrode
중앙 center 끝단부 Tip
300   300 4.65   4.65 40 40 30 30 500 500 30   30 -10  -10 10  10 22  22

이 측정결과를 도 4에 나타낸다. 도 4는, 포커스 링(124)의 누적 RF 방전시간에 관한 웨이퍼(W) 끝단부의 표면온도의 변화를 나타낸다. 도 4는 포커스 링(124)의 누적 RF 방전시간이 300시간을 초과하면, 하부전극(118) 측면(118b)으로의 증가된 플라즈마의 방사로 인해 웨이퍼(W) 끝단부의 표면온도가 상승한다. This measurement result is shown in FIG. 4 shows the change of the surface temperature of the end portion of the wafer W with respect to the cumulative RF discharge time of the focus ring 124. 4 shows that when the cumulative RF discharge time of the focus ring 124 exceeds 300 hours, the surface temperature of the end portion of the wafer W increases due to the increased radiation of the plasma to the side surface 118b of the lower electrode 118.

도 11에 도시한 바와 같이, 하부전극(118)의 측면(118b)은 불화탄소계수지막(120a)으로 덮여있다. 따라서, 하부전극(118)의 측면(118b)은 직접적으로 플라즈마에 노출되는 것이 아니라, 단지 불화탄소계수지막(120a)을 통해 플라즈마에 노출된다. 그러나, 불화탄소계수지막(120a)이 얇기 때문에 플라즈마로부터 전달받는 열 에너지는 쉽게 하부전극(18)에 전달된다.As shown in FIG. 11, the side surface 118b of the lower electrode 118 is covered with the carbon fluoride resin film 120a. Accordingly, the side surface 118b of the lower electrode 118 is not directly exposed to the plasma, but only through the carbon fluorocarbon resin film 120a. However, since the fluorocarbon resin film 120a is thin, heat energy received from the plasma is easily transferred to the lower electrode 18.

또한, 하부전극(118)에는 표 1에 나타내는 온도의 냉매를 순환시키고 있다. 측면과 순환경로와의 사이에는 어느 정도의 거리가 있기 때문에, 측면(118b)이 플라즈마에 노출되었을 때 측면(118b) 근처의 온도가 상승한다. 따라서, 웨이퍼(W) 끝단부의 온도가 상승한다. In addition, the lower electrode 118 is circulated with a refrigerant having a temperature shown in Table 1. Since there is some distance between the side and the circulation path, the temperature near the side 118b rises when the side 118b is exposed to the plasma. Therefore, the temperature of the end portion of the wafer W rises.

다음에, 포커스 링(124)의 누적 RF 방전시간의 증가에 따라 웨이퍼(W) 끝단 부에서의 미세 홀의 에칭비율의 변화를 조사하기 위해서, 드라이에칭이 수행되었다. 특히, 도 5에 도시된 웨이퍼(W) 표면은 표 1에 표시된 조건에 따라 에칭된다. Next, dry etching was performed to investigate the change in the etching rate of the fine holes at the end of the wafer W as the cumulative RF discharge time of the focus ring 124 increased. In particular, the wafer W surface shown in FIG. 5 is etched according to the conditions shown in Table 1.

그러나, 앞서 설명한 바와 같이 장치는 표 2에 표시된 조건으로 생산을 위해 사용된다. 여기서, 표 1의 조건은 미세한 홀의 에칭에 적합하지만, 웨이퍼(W)의 표면온도에 강하게 영향을 받는다.However, as described above, the device is used for production under the conditions shown in Table 2. Here, the conditions of Table 1 are suitable for etching fine holes, but are strongly influenced by the surface temperature of the wafer W.

도 5에 나타내는 웨이퍼(W)는, 실리콘 기판(S1)위에 이산화 실리콘막(S2)을 2.0㎛의 두께로 형성하여, 더욱 그 위에 포토레지스트에 의한 마스크패턴(M)을 1.2㎛의 두께로 형성한 것이다. 마스크에는, 0.30㎛의 홀(H)이 형성되어 있다. 드라이에칭용의 처리가스로서, 에칭가스(CF4, C4F8)와 CO 및 Ar의 혼합가스를 사용하였다. 에칭비율은 웨이퍼(W)의 가장 끝단부로부터 5mm의 영역에서 측정하였다. In the wafer W shown in FIG. 5, the silicon dioxide film S2 is formed to a thickness of 2.0 μm on the silicon substrate S1, and the mask pattern M by photoresist is formed to a thickness of 1.2 μm thereon. It is. A hole H of 0.30 mu m is formed in the mask. As a processing gas for dry etching, an etching gas (CF 4 , C 4 F 8 ), a mixed gas of CO and Ar was used. The etching rate was measured in the area of 5 mm from the extreme end of the wafer (W).

이 측정결과를, 도 6에 나타낸다. 도 6은, 포커스 링(124)의 누적 RF 방전시간에 대한 이산화 실리콘막의 에칭비율의 변화를 나타낸 것이다. 도 6은 포커스 링(124)의 누적 RF 방전시간이 300시간을 초과하면, 웨이퍼(W) 끝단부의 에칭비율이 현저히 저하하는 것을 보여준다.This measurement result is shown in FIG. 6 shows a change in the etching rate of the silicon dioxide film with respect to the cumulative RF discharge time of the focus ring 124. 6 shows that when the cumulative RF discharge time of the focus ring 124 exceeds 300 hours, the etching rate of the end portion of the wafer W decreases significantly.

이 결과는 1)포커스 링(124)의 누적 RF 방전시간이 300시간을 초과하면, 포커스 링(124)이 심하게 손상되고 하부전극(118) 측면(118b)에의 플라즈마 조사량이 증가하고, 2)그 결과, 웨이퍼(W) 끝단부 표면 온도가 상승하여 웨이퍼(W) 끝단부 근방의 에칭비율이 감소하는 것을 보여준다. 즉, 누적 RF 방전시간이 300시간을 초과하면, 원하는 에칭 특성을 유지하는 것은 불가능하다.The result is that 1) if the cumulative RF discharge time of the focus ring 124 exceeds 300 hours, the focus ring 124 is severely damaged and the amount of plasma irradiation to the side surface 118b of the lower electrode 118 increases, and 2) As a result, the wafer W end surface temperature is increased to show that the etching rate near the wafer W end is reduced. That is, if the cumulative RF discharge time exceeds 300 hours, it is impossible to maintain the desired etching characteristics.

또한, 종래의 플라즈마 처리장치에서는, 포커스 링(124)의 침식이 도 11에 도시된 형태가 되면, 또한 하부전극(118)이 손상된다. In addition, in the conventional plasma processing apparatus, when the erosion of the focus ring 124 becomes the shape shown in Fig. 11, the lower electrode 118 is further damaged.

하부전극(118)의 측면(118b)을 덮고 있는 불화탄소계수지막(120a)은 플라즈마에 강한 저항을 가지지는 않는다. 따라서, 도 11에 도시된 바와 같이 포커스 링(124)이 침식되면 하부전극(118)의 측면(118b)을 덮고 있는 불화탄소계수지막(120a)은 쉽게 변질될 수 있다. 또한, 종래의 플라즈마 처리장치에 있어서, 포커스 링(124)의 착탈 동안 측면(118b)위의 불화탄소계수지막(120a)의 손상을 방지하는 것은 어렵다.The fluorocarbon resin film 120a covering the side surface 118b of the lower electrode 118 does not have a strong resistance to the plasma. Therefore, as illustrated in FIG. 11, when the focus ring 124 is eroded, the fluorocarbon resin film 120a covering the side surface 118b of the lower electrode 118 may be easily deteriorated. In addition, in the conventional plasma processing apparatus, it is difficult to prevent damage to the fluorocarbon resin film 120a on the side surface 118b during attachment and detachment of the focus ring 124.

그 결과, 도 11에 도시된 바와 같이 포커스 링(124)이 심하게 침식되면, 불화탄소계수지(120a)가 적어도 하부전극(118)의 측면(118b)위에서 부분적으로 소실하여, 하부전극(118) 측면(118b)에 플라즈마가 직접 조사되게 된다. 플라즈마의 직접적인 조사는 하부전극(118) 측면(118b)위에 코팅된 알루마이트를 열화시키고, 절연이 파괴된 부분으로부터 비정상적인 방전, 또는 아킹을 야기시킨다.As a result, when the focus ring 124 is severely eroded as shown in FIG. 11, the carbon fluorocarbon resin 120a partially disappears at least on the side surface 118b of the lower electrode 118, thereby lowering the lower electrode 118. The plasma is directly irradiated on the side surface 118b. Direct irradiation of the plasma degrades the coated alumite on the side surface 118b of the lower electrode 118 and causes abnormal discharge or arcing from the portion where the insulation is broken.

이상방전이 발생하면 하부전극(118)은 더 이상 사용할 수 없다. 따라서, 장치를 정지하여 새로운 하부전극(118)으로 교환해야 한다.When the abnormal discharge occurs, the lower electrode 118 can no longer be used. Therefore, the device must be stopped and replaced with a new lower electrode 118.

이상으로 서술한 바와 같이, 세라믹 링(30)을 장착하지 않는 종래의 플라즈마 처리장치에서는, 포커스 링(124)이 침식되면 에칭비율이 변동하고 하부전극(118)이 손상된다. 따라서, 누적 RF 방전시간이 300시간을 초과하거나 눈으로 봐서는 수직방향으로 1mm 정도 침식된 상태이면, 포커스 링(124)은 교환을 해야 한다. 사용된 포커스 링(124)은 버려지거나 수리된다. As described above, in the conventional plasma processing apparatus in which the ceramic ring 30 is not mounted, when the focus ring 124 is eroded, the etching rate fluctuates and the lower electrode 118 is damaged. Therefore, if the cumulative RF discharge time exceeds 300 hours or is visually eroded by about 1 mm in the vertical direction, the focus ring 124 needs to be replaced. The focus ring 124 used is discarded or repaired.

[실시예 1] Example 1

도 1에 나타내는 플라즈마 처리장치(10)를 사용하여, 도 5에 나타내는 웨이퍼(W) 표면의 이산화 실리콘막(S2)의 드라이에칭을 실시하였다. 그리고, 에칭비율의 변화를 관측하였다. Dry etching of the silicon dioxide film S2 on the surface of the wafer W shown in FIG. 5 was performed using the plasma processing apparatus 10 shown in FIG. And the change of the etching rate was observed.

도 2에 나타내는 바와 같이, 세라믹 링(30)의 바깥둘레가 웨이퍼(W)의 바깥둘레의 안쪽에 위치하도록 하였다. 특히, 하부전극(18)의 재치면(18a)의 치수 또는 지름은 웨이퍼(W)의 치수 또는 지름 보다 약 6mm작게하고 세라믹 링(30)의 두께 또는 폭은 2mm로 하였다. 이에 따라, 세라믹 링(30)의 바깥둘레는 웨이퍼(W)의 바깥둘레로부터 약 1mm정도에 위치한다. 세라믹 링의 재료는 알루미나이다.As shown in FIG. 2, the outer periphery of the ceramic ring 30 was located inside the outer periphery of the wafer W. As shown in FIG. In particular, the dimension or diameter of the mounting surface 18a of the lower electrode 18 is made about 6 mm smaller than the dimension or diameter of the wafer W and the thickness or width of the ceramic ring 30 is 2 mm. Accordingly, the outer circumference of the ceramic ring 30 is located about 1 mm from the outer circumference of the wafer (W). The material of the ceramic ring is alumina.

실험에서는, 이미 심하게 침식된 포커스 링(24)을 사용하였다. 특히, 하부전극(18)을 향하는 안둘레측의 부근의 단차부(24a)에 수직방향으로 이미 3mm 깊이로 침식된 포커스 링(24)을 사용하였다. 이 침식량은 종래의 플라즈마 처리장치에 있어서 최대허용 침식깊이(1mm)의 3배에 해당한다. 즉, 누적 RF 방전시간이 약 900시간에 해당하는 것을 사용하였다. In the experiment, a heavily eroded focus ring 24 was used. In particular, the focus ring 24 eroded to a depth of 3 mm in the vertical direction to the stepped portion 24a near the inner side toward the lower electrode 18 was used. This erosion amount is three times the maximum allowable erosion depth (1 mm) in the conventional plasma processing apparatus. That is, a cumulative RF discharge time of about 900 hours was used.

에칭비율을 측정하기 위해 표 3에 표시된 플라즈마 방전조건을 사용하여 에칭을 수행하였다. 장치(10)는 또한 표 2에 표시된 조건을 이용하여 반도체 장치의 생산을 위해 사용된다.Etching was performed using the plasma discharge conditions shown in Table 3 to measure the etching rate. The device 10 is also used for the production of semiconductor devices using the conditions shown in Table 2.

표 3TABLE 3

방전압력
[mTorr]
Discharge pressure
[mTorr]
RF파워밀도
[wcm-2]
RF power density
[wcm -2 ]
가스유량[sccm]      Gas flow rate [sccm] 냉매온도[℃]  Refrigerant temperature [℃] 이면He압력
[Torr]
He pressure
[Torr]
CF4 CF 4 C4F8 C 4 F 8 CO CO Ar Ar 상부
전극
Top
electrode
하부
전극
bottom
electrode
중앙 center 끝단부Tip
150   150 4.65   4.65 10 10 8 8 120 120 350 350 30  30 -10 -10 10  10 16  16

여기서, 세라믹 링(30)을 하부전극(18)의 측면(18b)주위에 장착한 경우, 표 1의 방전조건에서는, 웨이퍼의 가장 끝단부로부터 5mm 정도까지의 영역에서, 표면온도가 약 5℃ 저하한다. 이것은, 종래의 상태와 비교하여 하부전극(18)의 측면에 플라즈마가 직접 조사되지 않은 것, 및, 세라믹 링(30)과 포커스 링(24)의 열전도율의 차가 기여하고 있다. 특히, 세라믹의 열전도율이 포커스 링(24)의 재료인 석영의 그것과 비교하여 20배 이상이기 때문에, 웨이퍼 끝단부의 냉각효과가 향상한다. Here, in the case where the ceramic ring 30 is mounted around the side surface 18b of the lower electrode 18, under the discharge conditions shown in Table 1, the surface temperature is about 5 ° C. in the region from the end of the wafer to about 5 mm. Lowers. This contributes to the fact that the plasma is not directly irradiated on the side surface of the lower electrode 18 as compared with the conventional state, and the difference in thermal conductivity between the ceramic ring 30 and the focus ring 24 is contributed. In particular, since the thermal conductivity of the ceramic is 20 times or more compared with that of quartz, which is the material of the focus ring 24, the cooling effect of the wafer end portion is improved.

따라서, 웨이퍼(W)의 표면온도를 균일하게 하기 위해, 표 3에 나타내는 조건을 사용하여 에칭비율을 측정하였다. 특히, 표 3에 나타낸 바와 같이 웨이퍼 이면 주위에 공급되는 He압력을 표 1의 나타난 조건과 비교하여 끝단부만 약 3Torr 내렸다. 그렇지 않다면 표 3에 나타난 조건은 표 1에 나타난 조건과 동일하다. Therefore, in order to make the surface temperature of the wafer W uniform, the etching rate was measured using the conditions shown in Table 3. In particular, as shown in Table 3, the He pressure supplied around the wafer backside was lowered by only about 3 Torr at the end compared with the conditions shown in Table 1. Otherwise, the conditions shown in Table 3 are the same as those shown in Table 1.

도 7은 이 때의 포커스 링(24)의 누적 RF 방전시간에 대한 이산화실리콘 에칭비율의 변화를 나타낸다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 수직방향의 침식량이 3mm의 포커스 링(24)을 더욱 400시간 사용하더라도, 0.30㎛ 홀의 에칭비율은 크게 변동하지 않았다. 7 shows the change of silicon dioxide etching rate with respect to the cumulative RF discharge time of the focus ring 24 at this time. As shown in FIG. 7, even if the vertical erosion amount of the 3 mm focus ring 24 was used for 400 hours, the etching rate of 0.30 micrometer hole did not change significantly.

이 결과는 세라믹 링(30)을 장착함에 의해, 포커스 링(24)의 침식량에 관계없이, 웨이퍼(W) 표면온도를 항상 균일하게 유지할 수 있어 포커스 링(24)의 침식량에 상관없이 안정한 에칭비율을 확보할 수 있음을 보여준다. 즉, 포커스 링(24)이 심하게 침식된 후에도 세라믹 링(30)은 원하는 에칭 특성을 유지할 수 있다. 또한, 침식량에 상관없이 에칭비율이 안정되기 때문에 포커스 링(24)의 사용시간이 연장될 수 있다.The result is that by mounting the ceramic ring 30, regardless of the amount of erosion of the focus ring 24, the surface temperature of the wafer W can be kept uniform at all times, which is stable regardless of the amount of erosion of the focus ring 24. It shows that the etching rate can be obtained. That is, even after the focus ring 24 is severely eroded, the ceramic ring 30 can maintain desired etching characteristics. In addition, since the etching rate is stabilized regardless of the amount of erosion, the use time of the focus ring 24 can be extended.

또한, 상술한 바와 같이, 세라믹 링(30)을 사용할 때 실질적으로 에칭조건을 변경시키는 것은 필요하지 않다. 특히, 표 3에 나타난 에칭조건은 웨이퍼(W)의 이면으로 공급되는 He 압력이 조정되는 것을 제외하고는 표 1에 나타난 종래의 조건과 동일하므로 세라믹 링(30)을 이용하는 장치(10)에 사용될 수 있다. 이 결과는 세라믹 링(30)이 실질적으로 플라즈마 특성에 영향을 주지 않음을 보여준다. In addition, as described above, it is not necessary to substantially change the etching conditions when using the ceramic ring 30. In particular, the etching conditions shown in Table 3 are the same as those of the conventional conditions shown in Table 1 except that the He pressure supplied to the backside of the wafer W is adjusted, so that the apparatus 10 using the ceramic ring 30 can be used. Can be. This result shows that the ceramic ring 30 does not substantially affect the plasma properties.

본 실시예에서는, 처음부터 침식이 진행된 포커스 링(24)을 사용하고 있기 때문에, 세라믹 링(30)은 플라즈마에 노출되었다. 그러나, 세라믹 링(30)의 바깥둘레가 웨이퍼(W)의 바깥둘레의 안쪽에 위치하기 때문에, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 수직인 방향으로 가속된 하전입자가 플라즈마로부터 세라믹 링(30)에 입사하는 것은 방지된다. 따라서, 플라즈마 특성을 현저히 변동시키는 일은 없다.  In the present embodiment, since the focus ring 24 which has been eroded from the beginning is used, the ceramic ring 30 has been exposed to the plasma. However, since the outer circumference of the ceramic ring 30 is located inside the outer circumference of the wafer W, charged particles accelerated in a direction perpendicular to the surface of the wafer W are transferred from the plasma to the ceramic ring 30. Incident is prevented. Therefore, the plasma characteristics are not significantly changed.

[실시예 2][Example 2]

다음에, 도 1에 나타내는 플라즈마 처리장치를 사용하여, 도 5에 나타내는 구조를 구비한 다수의 웨이퍼(W)를 위해 에칭 처리를 수행하였다. 세라믹 링(30)의 두께는 2mm로 하였다. 또한, 열화가 없는 포커스 링(30)을 2개 준비하여, 포커스 링(30)을 교환하면서 러닝시험을 실시하였다. 즉, 장치(10)를 메카니컬 클리닝을 위해 RF의 인가시간이 50시간 경과할 때마다 정지시켰다. 메카니컬 클리닝 동안 포커스 링(24)은 다른 것으로 교체된다.Next, using the plasma processing apparatus shown in FIG. 1, etching treatment was performed for a plurality of wafers W having the structure shown in FIG. 5. The thickness of the ceramic ring 30 was 2 mm. Further, two focus rings 30 without deterioration were prepared, and a running test was conducted while replacing the focus rings 30. That is, the device 10 was stopped every 50 hours after the application time of the RF for mechanical cleaning. The focus ring 24 is replaced with another one during mechanical cleaning.

표 3에 나타난 플라즈마 방전조건을 사용하여 정해진 일정간격으로 0.30㎛ 지름 에칭비율 측정하였다. 장치는 표 2에 나타난 조건으로 다른 목적을 위해 사 용된다. Using the plasma discharge conditions shown in Table 3 was measured 0.30㎛ diameter etching rate at a predetermined interval. The device is used for other purposes under the conditions shown in Table 2.

도 8에, 포커스 링(24) 누적 RF 방전시간(즉, 두 개의 포커스 링(24)를 사용하여 이루어진 누적 RF 방전시간)에 관한 0.30㎛ 홀의 에칭비율의 변화를 나타낸다. 도 8은 포커스 링(24) 누적 RF 방전시간이 1200시간에 달한 경우, 즉 포커스 링(24)의 누적 RF 방전시간이 600시간에 달한 경우에 있어서도, 에칭비율의 변화는 작다는 것을 나타낸다.8 shows the change in the etching rate of 0.30 mu m hole with respect to the focus ring 24 cumulative RF discharge time (i.e., the cumulative RF discharge time made using two focus rings 24). 8 shows that even when the cumulative RF discharge time of the focus ring 24 reaches 1200 hours, that is, when the cumulative RF discharge time of the focus ring 24 reaches 600 hours, the change in the etching rate is small.

한편, 도 6에 도시한 바와 같이 종래의 장치에 있어서 포커스 링의 누적 RF 방전시간이 300시간에 달한 경우에 에칭비율의 변화는 크다. 따라서, 세라믹 링(30)을 채용함으로써 수명 즉, 포커스 링(24) 최대 이용 가능한 시간은 적어도 2배로 연장될 수 있다는 것을 알 수 있었다.On the other hand, in the conventional apparatus as shown in Fig. 6, when the cumulative RF discharge time of the focus ring reaches 300 hours, the change in the etching rate is large. Thus, it has been found that by employing the ceramic ring 30 the lifetime, i.e. the maximum usable time of the focus ring 24, can be extended at least twice.

러닝시험 동안, 하부전극(18)에 손상을 주는 일은 없었다. 이 시험에서 하부전극(18)과는 별도의 부품으로서 세라믹 링(30)을 준비하여 시험시작시에 하부전극(18)의 측면(18b)에 장착하였다. 세라믹 링(30)은 포커스 링(24)에 비교하여 바깥지름이 작고 경량이기 때문에, 하부전극(18)에 용이하게 장착될 수 있다. 따라서, 장착시에 하부전극(18) 측면(18b)의 불화탄소계수지막을 손상시키는 일은 없었다. 또한, 메커니컬 클리닝시에 세라믹 링(30)을 탈착할 필요도 없다.During the running test, the lower electrode 18 was not damaged. In this test, the ceramic ring 30 was prepared as a separate part from the lower electrode 18 and mounted on the side surface 18b of the lower electrode 18 at the start of the test. Since the ceramic ring 30 has a smaller outer diameter and a lighter weight than the focus ring 24, the ceramic ring 30 can be easily mounted on the lower electrode 18. Therefore, the fluorocarbon resin film on the side surface 18b of the lower electrode 18 was not damaged during mounting. In addition, it is not necessary to remove the ceramic ring 30 at the time of mechanical cleaning.

최종적으로, 도 9는 본 실시예에 의한 포커스 링(24) 누적 RF 방전시간, 또는 두 개의 포커스 링(24) 및 세라믹 링(30)을 사용한 누적 RF 방전시간의 변화에 대한 침식량 즉, 세라믹 링(30)의 두께(측면(18b)에 수직인 방향으로의 치수)감소량을 나타낸다. 특히, 도 9는 세라믹 링(30)의 끝단부 부근의 부분에서 측정된 최 대 침식량을 보여준다. 도 9는 누적 RF 방전시간이 1200시간이면 침식량이 약 1mm임을 보여준다. 즉, 예를 들어 세라믹 링(30)의 두께가 2mm이면, 적어도 누적 RF 방전시간이 1200시간이더라도 플라즈마가 하부전극(18)의 측면(18b)에 접촉하는 것을 방지하는 실드효과를 충분히 유지할 수 있는 것을 알 수 있다. Finally, FIG. 9 shows the amount of erosion to the change in the cumulative RF discharge time of the focus ring 24 or the cumulative RF discharge time using the two focus rings 24 and the ceramic ring 30 according to the present embodiment, that is, ceramics. The amount of reduction in the thickness of the ring 30 (dimension in the direction perpendicular to the side face 18b) is shown. In particular, FIG. 9 shows the maximum erosion measured at the portion near the end of the ceramic ring 30. 9 shows that the erosion amount is about 1 mm when the cumulative RF discharge time is 1200 hours. That is, for example, when the thickness of the ceramic ring 30 is 2 mm, even if the cumulative RF discharge time is at least 1200 hours, the shielding effect of preventing the plasma from contacting the side surface 18b of the lower electrode 18 can be sufficiently maintained. It can be seen that.

도 9는 약 300시간보다 작은 누적 RF 방전시간 전의 초기시간 동안 하부전극(18)의 측면(18b)에 수직인 방향으로 세라믹 링(30)의 침식량을 측정한 세라믹 재료의 에칭비율이 약 25nm/min 임을 보여준다. 같은 시간 동안 도 3은 수직인 방향 즉, 웨이퍼(W) 표면에 수직인 방향의 포커스 링의 침식량을 측정한 석영 에칭비율이 약 56nm/min 임을 보여준다. 즉, 하부전극(18)의 측면(18b)에 수직인 방향으로 세라믹 링(30)의 침식량을 측정한 세라믹 재료의 에칭비율은 웨이퍼(W) 표면에 수직인 방향의 포커스 링의 침식량을 측정한 석영 에칭비율의 절반보다 작다.9 shows the etching rate of the ceramic material measuring the erosion amount of the ceramic ring 30 in the direction perpendicular to the side surface 18b of the lower electrode 18 during the initial time before the cumulative RF discharge time of less than about 300 hours. shows / min During the same time, FIG. 3 shows that the quartz etch rate, which measured the erosion of the focus ring in the vertical direction, that is, the direction perpendicular to the surface of the wafer W, was about 56 nm / min. That is, the etching rate of the ceramic material in which the erosion amount of the ceramic ring 30 is measured in the direction perpendicular to the side surface 18b of the lower electrode 18 is the erosion amount of the focus ring in the direction perpendicular to the surface of the wafer W. It is smaller than half of the measured quartz etching rate.

또한, 도 9는 누적 RF 방전시간이 증가할 때 세라믹 링(30)의 침식량이 포화되는 것을 보여준다. 즉, 누적 RF 방전시간이 증가함에 따라 세라믹 링(30)의 에칭비율은 감소한다. 포커스 링(24)과 비교하여 보다 작은 에칭비율인 세라믹 링(30)은 포커스 링(24)이 심하게 침식된 이후라도 상당한 기간동안 사용이 가능하다.9 shows that the erosion amount of the ceramic ring 30 is saturated when the cumulative RF discharge time increases. That is, as the cumulative RF discharge time increases, the etching rate of the ceramic ring 30 decreases. The smaller etch rate compared to the focus ring 24, the ceramic ring 30 can be used for a considerable period of time even after the focus ring 24 is eroded badly.

에칭비율 및 도 3 및 도 9에 표시된 데이터로부터 계산된 그것의 비율은 재료 속성의 차이에 의한 것 뿐만 아니라 플라즈마 처리장치(10)내의 세라믹 링(30) 및 포커스 링(24)의 위치에 의해 결정됨을 주목하라. 실제로, 플라즈마 처리장치(10)의 웨이퍼 재치면(18a)위에 위치한 웨이퍼(W) 표면위의 알루미늄 산화막의 에칭비율로 측정된 알루미나의 에칭비율이 웨이퍼 재치면(18a)위에 위치한 웨이퍼(W) 표면위의 실리콘 산화막의 에칭비율로 측정된 석영 에칭비율보다 약 30배 작다는 것을 알 수 있다.The etch rate and its ratio calculated from the data shown in FIGS. 3 and 9 are determined not only by the difference in material properties but also by the position of the ceramic ring 30 and the focus ring 24 in the plasma processing apparatus 10. Notice. In fact, the etching rate of alumina measured by the etching rate of the aluminum oxide film on the wafer W surface located on the wafer placing surface 18a of the plasma processing apparatus 10 is the wafer W surface located on the wafer placing surface 18a. It can be seen that it is about 30 times smaller than the quartz etching rate measured by the etching rate of the silicon oxide film.

실제로, 처리장치(10)내에 장착된 세라믹 링(30)의 실제 에칭비율은 세라믹 링(30)의 수명을 결정한다.In practice, the actual etch rate of the ceramic ring 30 mounted within the processing apparatus 10 determines the life of the ceramic ring 30.

본 발명은, 기본적으로 이상과 같은 것이다. The present invention is basically as described above.

이상, 본 발명의 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법에 대해서 상세히 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 여러가지의 개량이나 변경을 하더라도 좋은 것은 물론이다. As mentioned above, although the plasma processing apparatus and plasma processing method of this invention were demonstrated in detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various improvement and change may be made in the range which does not deviate from the main point of this invention. Of course.

예컨대, 상기의 실시예에 있어서는, 종래의 플라즈마 처리장치와의 비교를 위해, 측면(18b)에 수지재료 중 우수한 플라즈마 저항을 가지는 불화탄소계수지막의 피복을 갖는 하부전극(18)을 사용하였다. 그러나, 측면의 불화탄소계수지막을 설치하지 않더라도, 세라믹 링(30)에 의해서, 포커스 링(24)의 침식이 진행된 경우에 있어서도 하부전극(18)의 측면에 플라즈마를 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 하부전극(18)의 측면(18b)에 불화탄소계수지막을 설치하지 않더라도, 설치한 경우와 같이 하부전극(18)의 수명을 실현할 수가 있다. For example, in the above embodiment, for comparison with the conventional plasma processing apparatus, the lower electrode 18 having the coating of the fluorocarbon resin film having the excellent plasma resistance in the resin material on the side surface 18b was used. However, even if the fluorocarbon resin film on the side surface is not provided, it is possible to prevent the plasma ring from contacting the side surface of the lower electrode 18 even when the focus ring 24 is eroded by the ceramic ring 30. . Therefore, even if the fluorocarbon resin film is not provided on the side surface 18b of the lower electrode 18, the life of the lower electrode 18 can be realized as in the case where the lower electrode 18 is provided.

또한, 상기 실시예에서는 불화탄소계수지에 의해 이루어지는 정전척(20)을 구비한 하부전극(18)을 이용하였다. 그러나, 세라믹에 의해 이루어지는 정전척을 구비한 하부전극(18)을 갖는 플라즈마 처리장치에 있어서도 마찬가지로 적용가능하다. 이 경우에도, 불화탄소계수지에 의해 이루어지는 정전척을 설치하는 경우와 같이, 하부전극(18)측면의 세라믹에 의한 피복은 필수적이지 않다. In the above embodiment, the lower electrode 18 having the electrostatic chuck 20 made of fluorocarbon resin was used. However, it is similarly applicable to a plasma processing apparatus having a lower electrode 18 having an electrostatic chuck made of ceramic. Also in this case, coating with ceramics on the lower electrode 18 side surface is not essential, as in the case of providing an electrostatic chuck made of a fluorocarbon resin.

그러나, 하부전극(18)의 측면(18)에 세라믹피복을 설치한 경우에는, 세라믹 링(30)에 의해서, 포커스 링(24)의 침식이 진행된 경우에 있어서도 하부전극 (18)의 측면에 플라즈마가 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 하부전극의 측면(18b)위에 형성된 세라믹 코팅과 다르며, 하부전극(18)으로 떨어져 준비된 세라믹 링(30)이 심하게 침식되었을 때 새로운 것으로 교체될 수 있다. 따라서, 세라믹 링(30)은 세라믹 코팅의 수명을 크게 연장시킬 수 있다.However, in the case where the ceramic coating is provided on the side surface 18 of the lower electrode 18, even when the focus ring 24 is eroded by the ceramic ring 30, plasma is applied to the side surface of the lower electrode 18. Can be prevented from contacting. It is also different from the ceramic coating formed on the side 18b of the lower electrode and can be replaced with a new one when the ceramic ring 30 prepared to fall off the lower electrode 18 is severely eroded. Thus, the ceramic ring 30 can greatly extend the life of the ceramic coating.

상기 실시예에서는, 세라믹 링(30)은 하부전극의 측면(18b)을 따라 전체 높이에 걸쳐 일정한 두께(하부전극(18)의 측면(18b)에 수직인 치수)를 가진다. 따라서, 세라믹 링(30)의 전체 부분은 재치면(18a)위에 재치된 웨이퍼(W)의 바깥둘레의 안쪽에 위치한다. 하지만, 특허문헌 3에서 개시된 알루미늄링의 경우처럼, 세라믹 링은 포커스 링(24) 아래로 연장될 수 있다. 포커스 링(24)은 만일 전체 두께가 침식되지 않는다면, 기판 표면에 수직 방향으로 가속되는 하전 입자가 그와 같은 연장된 부분으로 입사되는 것을 방지한다. 따라서, 세리막링(30)의 연장된 부분은 플라즈마에 영향을 미치지 않는다. In this embodiment, the ceramic ring 30 has a constant thickness (dimensions perpendicular to the side 18b of the bottom electrode 18) over the entire height along the side 18b of the bottom electrode. Thus, the entire portion of the ceramic ring 30 is located inside the outer circumference of the wafer W placed on the mounting surface 18a. However, as in the case of the aluminum ring disclosed in Patent Document 3, the ceramic ring may extend below the focus ring 24. The focus ring 24 prevents charged particles from accelerating in the direction perpendicular to the substrate surface from entering such extended portions unless the overall thickness is eroded. Thus, the extended portion of the serimak ring 30 does not affect the plasma.

따라서, 세라믹 링(30)의 부분은 포커스 링(24) 또는 다른 구성요소가 심하게 침식된 후라도 가속된 하전입자가 세라믹 링(30)의 부분으로 입사되는 것을 방지하기만 한다면 웨이퍼(W)의 바깥둘레의 바깥에 위치할 수 있다. 즉, 포커스 링(24) 또는 다른 구성요소가 심하게 침식되었을 때 플라즈마에 노출되는 세라믹 링(30)의 일부분이 바깥둘레가 웨이퍼(W)의 바깥둘레와 대략 일치하거나 안쪽에 위치 하고, 세라믹 링(30)의 다른 부분은 웨이퍼(W)의 바깥둘레의 바깥에 위치할 수 있다. Thus, the portion of the ceramic ring 30 is outside of the wafer W as long as it prevents accelerated charged particles from entering the portion of the ceramic ring 30 even after the focus ring 24 or other component is severely eroded. It can be located outside of the perimeter. That is, a portion of the ceramic ring 30 that is exposed to the plasma when the focus ring 24 or other component is severely eroded may have the outer circumference substantially coincident with or located in the outer circumference of the wafer W. The other part of 30 may be located outside of the outer circumference of the wafer (W).

본 발명의 플라즈마 처리장치에 의하면, 측면 보호링의 바깥둘레가 재치면 상에 재치되는 기판의 바깥둘레와 대략 일치하거나 안쪽에 위치한다. 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리방법에서는, 재치면 상에서 재치되는 기판 표면에 수직 방향으로 가속되는 플라즈마내의 하전 입자가 측면 보호링으로 입사되는 것을 방지한다. 따라서, 비록 포커스 링의 재료와 다른 재료로 형성된 측면 보호링이 하부 전극의 측면을 덮도록 사용하더라도, 측면 보호링은 실질적으로 플라즈마 특성을 변환시키지 않는다. 그 결과, 비록 포커스 링이 심하게 침식되더라도 종래의 장치 또는 방법에 사용되는 플라즈마 방전조건을 변경하지 않은 채, 바람직한 에칭 특성이 유지될 수 있다. 또한, 종래의 장치 또는 방법에 사용되는 플라즈마 방전조건을 변경하지 않은 채, 포커스 링의 교환주기도 연장될 수 있고, 그에 따라 포커스 링의 교체에 따른 비용을 줄일수 있다. According to the plasma processing apparatus of the present invention, the outer circumference of the side protection ring is substantially coincident with or located inward of the outer circumference of the substrate placed on the mounting surface. In the plasma processing method according to the embodiment of the present invention, charged particles in the plasma accelerated in a direction perpendicular to the substrate surface placed on the mounting surface are prevented from entering the side protection ring. Thus, even if the side protection ring formed of a material different from that of the focus ring is used to cover the side of the lower electrode, the side protection ring does not substantially change plasma characteristics. As a result, even if the focus ring is severely eroded, desirable etching characteristics can be maintained without changing the plasma discharge conditions used in the conventional apparatus or method. In addition, the replacement period of the focus ring can be extended without changing the plasma discharge conditions used in the conventional apparatus or method, thereby reducing the cost of replacing the focus ring.

Claims (9)

재치면(supporting surface)과, 상기 재치면의 바깥둘레에 연결된 측면을 구비한 하부전극을 가지며, 상기 재치면에 재치된 피처리기판의 표면을 플라즈마에 의해서 처리하는 플라즈마 처리장치로서,Claims [1] A plasma processing apparatus comprising: a lower electrode having a supporting surface and a side electrode connected to an outer circumference of the mounting surface, the plasma processing apparatus processing a surface of a substrate to be mounted on the mounting surface by plasma; 상기 재치면에 재치된 피처리기판의 주위를 덮고, 석영으로 이루어진 포커스 링과,A focus ring made of quartz covering the periphery of the substrate to be mounted on the mounting surface; 상기 하부전극의 측면을 덮고, 상기 석영과는 다른 세라믹재료로 이루어지며, 그 바깥둘레가 상기 재치면에 재치된 피처리기판의 바깥둘레의 안쪽에 위치하는 측면 보호링을 구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.Covering the side of the lower electrode, made of a ceramic material different from the quartz, the outer periphery is provided with a side protection ring located inside the outer periphery of the substrate to be placed on the mounting surface Plasma processing apparatus. 제 1 항에 있어서, 상기 석영과 상기 세라믹 재료가, 다른 2차전자 방출계수를 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.The plasma processing apparatus of claim 1, wherein the quartz and the ceramic material have different secondary electron emission coefficients. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 플라즈마에 의한 상기 세라믹재료의 침식속도가, 상기 석영의 침식속도에 비교하여 낮은 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.The plasma processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the erosion rate of the ceramic material by the plasma is lower than the erosion rate of the quartz. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 세라믹 재료가 알루미나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.The plasma processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the ceramic material is alumina. 삭제delete 재치면과, 상기 재치면의 바깥둘레에 연결된 측면을 구비한 하부전극의, 상기 재치면에 재치된 피처리기판의 표면을, 상기 피처리기판의 표면이 면하는 공간에 플라즈마를 생성하는 것에 의해 처리하는 방법으로서,By generating a plasma in a space of the lower electrode having a mounting surface and a side surface connected to an outer circumference of the mounting surface, the surface of the substrate to be mounted on the mounting surface facing the surface of the substrate to be processed. As a method of treatment, 상기 피처리기판의 주위를 석영으로 이루어진 포커스 링으로 덮음과 동시에,At the same time as covering the periphery of the substrate to be processed with a focus ring made of quartz, 상기 하부전극의 측면을, 바깥둘레가 상기 재치면에 재치된 피처리기판의 바깥둘레의 안쪽에 위치하도록, 상기 석영과는 다른 세라믹재료로 이루어진 측면 보호링으로 덮고, The side surface of the lower electrode is covered with a side protection ring made of a ceramic material different from the quartz so that the outer periphery is positioned inside the outer periphery of the substrate to be placed on the mounting surface, 상기 측면 보호링에 의해서, 상기 플라즈마가 상기 하부전극의 측면에 접촉하는 것을 방지함과 동시에,By the side protection ring, while preventing the plasma from contacting the side of the lower electrode, 상기 피처리기판에 의해서, 상기 피처리기판의 표면에 대하여 수직 방향으로 가속된 하전입자가 상기 플라즈마로부터 상기 측면 보호링에 입사하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법.And said substrate to prevent charged particles accelerated in a direction perpendicular to the surface of said substrate to enter said side protection ring from said plasma. 제 6 항에 있어서, 상기 플라즈마에 의한 상기 포커스 링의 침식이 진행하기 이전에 있어서는, 상기 피처리기판 및 상기 포커스 링에 의해서, 상기 플라즈마가 상기 측면 보호링에 접촉하는 것을 방지하고,7. The method of claim 6, wherein before the erosion of the focus ring by the plasma proceeds, the substrate and the focus ring prevent the plasma from contacting the side protection ring. 상기 플라즈마에 의한 상기 포커스 링의 침식이 진행하여, 상기 피처리기판 및 포커스 링에 의해서 상기 플라즈마가 상기 측면 보호링에 접촉하는 것을 방지할 수 없게 된 후에 있어서도, 상기 측면 보호링에 의해서 상기 플라즈마가 상기 측면에 접촉하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법.Even after the erosion of the focus ring by the plasma progresses and the substrate to be processed and the focus ring cannot prevent the plasma from contacting the side protection ring, the plasma is prevented by the side protection ring. Preventing the contact with the side surface. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 측면 보호링의 바깥둘레를, 상기 재치면에 재치된 피처리기판의 바깥둘레의 안쪽에 위치시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법.8. The plasma processing method according to claim 6 or 7, wherein the outer circumference of the side protection ring is positioned inside the outer circumference of the substrate to be processed mounted on the mounting surface. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 피처리기판이 반도체기판이고, 상기 처리가 불화탄소계 플라즈마를 이용한 상기 반도체기판 표면의 절연막의 에칭인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법. 8. The plasma processing method according to claim 6 or 7, wherein the substrate to be processed is a semiconductor substrate, and the processing is etching of an insulating film on the surface of the semiconductor substrate using a fluorocarbon plasma.
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