KR20050025079A - 포커스 링 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

포커스 링 및 플라즈마 처리 장치 Download PDF

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Abstract

처리의 면내 균일성을 향상시킬 수 있음과 동시에 반도체 웨이퍼의 주연부 이면측에 대한 데포지션의 발생을 종래에 비교해서 저감할 수 있는 포커스 링 및 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
진공 챔버(1)내에는 반도체 웨이퍼(W)가 탑재되는 탑재대(2)가 설치되어 있고, 이 탑재대(2)에 탑재된 반도체 웨이퍼(W)의 주위를 둘러싸도록 포커스 링(8)이 설치되어 있다. 포커스 링(8)은 유전체로 이루어지는 링형상의 하측부재(9)와 이 하측부재(9)의 상부에 배치되고, 도전성 재료로 이루어지는 링형상의 상측부재(10)로 구성되어 있고, 상측부재(10)는 그 상면의 외주측이 반도체 웨이퍼(W)의 피처리면보다 높은 평탄부(10a)로 되고, 이 평탄부(10a)의 내주부가 외주측이 내주측보다 높아지도록 경사하는 경사부(10b)로 되어 있다.

Description

포커스 링 및 플라즈마 처리 장치 {FOCUS RING AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 기판에 에칭 처리 등의 소정의 플라즈마 처리를 실시하기 위한 처리 챔버 내에 배치되는 포커스 링 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
종래부터, 에칭 처리 장치 등의 플라즈마 처리 장치는 예컨대 반도체 장치의 미세한 전기 회로의 제조 공정 등에서 많이 이용되고 있다.
이와 같은 플라즈마 처리 장치에서는 내부를 기밀하게 밀봉 가능하게 구성된 처리 챔버내에 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판을 배치하고, 이 처리 챔버내에 플라즈마를 발생시켜 이 플라즈마를 피처리 기판에 작용시킴으로써 에칭 등의 플라즈마 처리를 실시하도록 되어 있다.
또한, 이와 같은 플라즈마 처리 장치에는 피처리 기판인 반도체 웨이퍼의 주위를 둘러싸도록 포커스 링이라고 불리는 링 형상의 부재를 배치한 것이 있다. 이 포커스 링은 플라즈마를 가두는 것과 반도체 웨이퍼 면내의 바이어스 전위의 가장자리면 효과에 의한 불연속성을 완화하고, 반도체 웨이퍼의 중앙부와 마찬가지로 그 주연부에 있어서도 균일하고 양호한 처리를 실행할 수 있도록 하는 것 등을 목적으로 하여 설치된 것이다.
상기와 같이 포커스 링이 반도체 웨이퍼를 둘러싸고 유전체를 플라즈마에 접하도록 배치시켜 플라즈마를 상방 축방향으로 변위시켜서 하부 전극으로부터 플라즈마를 멀리 함으로써 플라즈마중의 반응종을 하부 전극 주변에 집속시키지 않도록 하고, 반도체 웨이퍼 주변부의 프로세스 속도를 감소시키도록 하는 것이 알려져 있다(예컨대 특허 문헌 1 참조).
또한, 상기와 같이, 포커스 링은 바이어스 전위의 불연속성을 완화하는 것을 목적의 하나로 하고 있는 것으로부터 포커스 링의 표면(상면)을 처리를 실행하는 반도체 웨이퍼의 처리면과 대략 동일면을 이루도록 하는 것, 즉 포커스 링의 표면(상면)과 반도체 웨이퍼의 처리면을 대략 동일 높이로 하는 것이 실행되고 있다. 또한, 포커스 링의 표면(상면)을 반도체 웨이퍼의 처리면보다 높게 하거나 또는 그 재질을 선택하는 것에 의해서 바이어스 전위의 불연속성을 완화하는 시도가 종래부터 실행되고 있다(예컨대 특허 문헌 2 참조).
[특허 문헌 1]
공표 특허 2001-516948호 공보(제 13 내지 41 페이지, 제 1 내지 7 도)
[특허 문헌 2]
공표 특허 2003-503841호 공보(제 12 내지 22 페이지, 제 2 내지 6 도)
상술한 바와 같이, 종래부터 플라즈마 처리 장치에 있어서는 포커스 링이 사용되고 있고, 이러한 포커스 링을 사용하는 것에 의해서 처리의 균일성의 향상 등이 도모되고 있다.
도 15는 종래의 포커스 링의 일례를 도시하는 것으로, 동 도면에 도시하는 바와 같이 하부 전극을 겸한 탑재대(100)상에는 피처리 기판으로서의 반도체 웨이퍼(W)의 주위를 둘러싸도록, 예컨대 실리콘 등의 도전성 재료로 링형상으로 형성된 포커스 링(101)이 배치되어 있다.
그리고, 도 15에 도시하는 예에서는 포커스 링(101)의 상면의 높이가 반도체 웨이퍼(W)의 처리면(표면)과 대략 동일 높이로 되고, 이 결과, 포커스 링(101)의 상방의 전계가 반도체 웨이퍼(W)의 표면 상방의 전계와 대략 동일해 지고 바이어스 전위의 가장자리면 효과에 의한 불연속성이 완화되어, 도면 중 점선으로 도시하는 바와 같이 반도체 웨이퍼(W)의 표면 상방과 포커스 링(101)의 상방에 대략 동일한 높이의 플라즈마 시스가 형성되어 있다. 이와 같은 플라즈마 시스에 의해서 도면 중 화살표로 도시하는 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W)의 가장자리부에 있어서도 이온이 반도체 웨이퍼(W) 표면에 대하여 수직으로 입사한다.
그러나, 상기 구성의 포커스 링(101)을 사용한 경우, 반도체 웨이퍼(W)의 주연부(엣지부)의 이면측에 CF계 폴리머 등으로 이루어지는 소망하지 않는 부착물이 부착하는 소위 데포지션이 발생하는 일이 있다.
이와 같은 데포지션의 원인을 상세히 조사한 결과, 상기 구성의 포커스 링(101)을 사용한 경우, 반도체 웨이퍼(W)와 포커스 링(101)이 대략 동전위로 되어 있기 때문에 도 16에 확대하여 도시하는 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W)의 주연부(엣지부)와 포커스 링(101)의 내주부와의 사이에 도면중 점선으로 그 전기력선을 나타내는 바와 같은 전계가 형성된다. 이 때문에, 도면 중 실선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W)의 주연부(엣지부)와 포커스 링(101)의 내주부와의 중간부분으로부터 플라즈마가 반도체 웨이퍼(W)의 이면측에 침입하기 쉬운 상태로 되어 있고, 이 반도체 웨이퍼(W)의 이면측에 침입한 플라즈마에 의해서 반도체 웨이퍼(W)의 주연부(엣지부)의 이면측에 데포지션이 발생하고 있는 것이라고 추측되었다.
본 발명은 이러한 종래의 사정에 대처하여 이루어진 것으로, 반도체 웨이퍼의 주연부에 있어서도 반도체 웨이퍼의 중앙부와 마찬가지로 양호하고 균일한 처리를 실행할 수 있고 처리의 면내 균일성을 향상시킬 수 있음과 동시에, 반도체 웨이퍼의 주연부 이면측에 대한 데포지션의 발생을 종래에 비교하여 저감할 수 있는 포커스 링 및 플라즈마 처리 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 피처리 기판을 수용하여 소정의 플라즈마 처리를 실시하기 위한 처리 챔버내의 상기 피처리 기판이 탑재되는 하부 전극상에, 또한, 상기 피처리 기판의 주위를 둘러싸도록 배치된 링형상의 포커스 링에 있어서 유전체로 이루어지는 하측부재와, 이 하측부재의 상부에 배치되고 도전성 재료로 이루어지는 상측부재를 구비하고, 상기 상측부재는 상면에 외주측이 내주측보다 높아지는 경사부가 형성되고, 또한, 해당 경사부의 외주측 단부는 적어도 상기 피처리 기판을 피처리면보다 높은 위치가 되도록 구성되고 상기 피처리 기판의 주연부와 소정 간격을 마련하여 배치되어 있다.
또한, 상기 포커스 링에 있어서, 상기 하부 전극과 상기 하측부재와의 사이에 도전성 부재가 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 포커스 링에 있어서, 상기 도전성 부재가 실리콘 또는 실리콘 고무로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 포커스 링에 있어서, 상기 경사부의 외주측이 상기 피처리 기판의 피처리면보다 높은 평탄부로 되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 포커스 링에 있어서, 상기 도전성 재료가 실리콘 또는 카본 또는 SiC인 것이 바람직하다.
또한, 상기 포커스 링에 있어서, 상기 피처리 기판의 피처리면에 대한 상기 경사부의 외주측의 높이 h가
0<h≤6㎜
의 범위가 되도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 포커스 링에 있어서, 상기 상측부재의 종단면에 있어서의 경사부의 수평 방향의 길이 l이
0.5㎜≤l≤9㎜
의 범위가 되도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 포커스 링에 있어서, 상기 상측부재와 상기 피처리 기판의 주연부와의 소정 간격 C1이
0.3㎜≤C1≤1.5㎜
의 범위가 되도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 포커스 링에 있어서, 상기 하측부재는 플라즈마와 상기 하부전극을 고주파 결합시키고, 또한 상기 하부 전극에 인가되는 고주파에 대하여 임피던스를 증가시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 피처리 기판을 수용하여 소정의 플라즈마 처리를 실시하기 위한 처리 챔버내의 상기 피처리 기판이 탑재되는 하부 전극상에, 또한 상기 피처리 기판의 주위를 둘러싸도록 배치된 링형상의 포커스 링에 있어서, 유전체로 이루어지는 하측부재와, 이 하측부재의 상부에 배치되어 도전성 재료로 이루어지는 상측부재를 구비하고, 상기 상측부재는 고주파 전력에 대하여 접지 전위에 접속되어 있다.
또한, 상기 포커스 링에 있어서, 상기 상측부재가 표면에 절연층이 코팅된 도전성 부재로 이루어지는 고주파 접지용 부재에 의해서, 고주파 전력에 대하여 접지전위에 접속되어 있고, 상기 고주파 접지용 부재는 상기 절연층에 의해서 직류전류가 흐르는 것을 방지하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 포커스 링에 있어서, 상기 하부 전극과 상기 고주파 접지용 부재와의 사이에 절연성 부재가 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 포커스 링에 있어서, 상기 상측부재의 외주측에 링형상의 절연성 부재가 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 포커스 링에 있어서, 상기 상측부재와 상기 하측부재의 사이에 소정 간격이 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 포커스 링에 있어서, 상기 상측부재와 상기 하측부재와의 사이의 소정 간격이 약 0.5㎜로 되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 포커스 링에 있어서, 상기 상측부재와, 상기 하측부재가 상기 소정 간격을 마련하여 대향하는 부위의 직경 방향의 높이가 5 내지 10㎜로 되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 포커스 링에 있어서, 상기 상측부재의 하단이 상기 피처리 기판의 상면으로부터 1.5 내지 2.5㎜ 높아지도록 상기 상측부재가 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 포커스 링에 있어서, 상기 상측부재의 온도가 플라즈마 처리중에 250℃ 이상이 되도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 포커스 링에 있어서, 상기 하측부재의 온도가 플라즈마 처리중에 100℃이하가 되도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 플라즈마 처리 장치는 피처리 기판을 수용하여 소정의 플라즈마 처리를 실시하기 위한 처리 챔버와, 상기 처리 챔버내에 마련되고, 상기 피처리 기판이 탑재되는 하부 전극과, 상기 하부 전극상에, 또한 상기 피처리 기판의 주위를 둘러싸도록 배치되는 링형상의 부재에 있어서, 유전체로 이루어지는 하측부재와, 상기 하측부재의 상부에 배치되고, 도전성 재료로 이루어지는 링형상의 부재에 있어서, 상면에 외주측이 내주측보다 높아지는 경사부가 형성되고, 또한 해당 경사부의 외주측 단부는 적어도 상기 피처리 기판의 피처리면보다 높은 위치가 되도록 구성되고, 상기 피처리 기판의 주연부와 소정 간격을 마련하여 배치되는 상측부재를 구비하고 있다.
또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 하부 전극과 상기 하측부재와의 사이에 도전성 부재가 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 도전성 부재가 실리콘 또는 실리콘 고무로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 상측부재의 상기 경사부의 외주측이 상기 피처리 기판의 피처리면보다 높은 평탄부로 되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 도전성 재료가 실리콘 또는 카본 또는 SiC인 것이 바람직하다.
또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 피처리 기판의 피처리면에 대한 상기 경사부의 외주측의 높이 h가,
0<h≤6㎜
의 범위가 되도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 상측부재의 종단면에 있어서의 경사부의 수평 방향의 길이 l이
0.5㎜<l≤9㎜
의 범위가 되도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 상측부재와 상기 피처리 기판의 주연부와의 소정 간격 C1이
0.3㎜≤C1≤1.5㎜
의 범위가 되도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 하측부재는 플라즈마와 상기 하부전극을 고주파 결합시키고, 또한 상기 하부전극에 인가되는 고주파에 대하여 임피던스를 증가시키는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 플라즈마 처리 장치는 피처리 기판을 수용하여 소정의 플라즈마 처리를 실시하기 위한 처리 챔버와, 상기 처리 챔버내에 설치되고, 상기 피처리 기판이 탑재되는 하부전극과, 상기 하부전극상에, 또한 상기 피처리 기판의 주위를 둘러싸도록 배치되는 링형상의 부재에 있어서, 유전체로 이루어지는 하측부재와, 상기 하측부재의 상부에 배치되고, 도전성 재료로 이루어지는 링형상의 부재에 있어서, 고주파 전력에 대하여 접지 전위에 접속된 상측부재를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 감압 가능한 처리실내에 상부 전극과 하부 전극을 대향하여 배치하고, 고주파 전력의 공급에 의해서 상기 상부 전극과 하부 전극의 사이에 플라즈마를 발생시키고, 상기 하부 전극상의 피처리 기판을 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 하부 전극상의 피처리 기판의 주위에 배치된 포커스 링이 유전체로 이루어지는 하측부재와, 이 하측부재의 위에 배치된 유전성 재료로 이루어지는 상측부재를 갖고, 상기 하측부재는 상기 피처리 기판 이면 및 상기 하부 전극에 이상 방전을 일으키지 않는 소정 간격을 마련하여 배치되고, 상기 상측부재는 상기 피처리 기판과의 사이에 전계를 발생시키도록 근접하여 해당 피처리 기판을 둘러싸고, 또한 상기 하부 전극으로부터 공급된 고주파가 상기 상측부재에 결합되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 피처리 기판의 단면으로부터 내측방향으로 상기 하측부재가 들어가고, 상기 피처리 기판에 숨겨지도록 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 상세한 설명을 도면을 참조하여 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 플라즈마 처리 장치(에칭 장치) 전체의 개략 구성을 모식적으로 도시하는 것으로, 동 도면에 있어서, 참조부호(1)는 재질이 예컨대 알루미늄 등으로 이루어지고, 내부를 기밀하게 폐색 가능하게 구성되고, 처리실을 구성하는 원통형상의 처리 챔버(진공 챔버)를 도시하고 있다.
상기 진공 챔버(1)의 내부에는 도전성 재료, 예컨대 알루미늄 등으로 블록 형상으로 구성되고, 하부 전극을 겸한 탑재대(2)가 설치되어 있다.
이 탑재대(2)는 세라믹 등의 절연판(3)을 거쳐서 진공 챔버(1)내에 지지되어 있고, 탑재대(2)의 반도체 웨이퍼(W) 탑재면에는 반도체 웨이퍼(W)를 흡착 유지하기 위한 도시하지 않은 정전 척이 설치되어 있다.
또한, 탑재대(2)의 내부에는 온도 제어를 위한 열매체로서의 절연성 유체를 순환시키기 위한 열매체 유로(4)와, 헬륨 가스 등의 온도 제어용 가스를 반도체 웨이퍼(W)의 이면으로 공급하기 위한 가스 유로(5)가 설치되어 있다.
그리고, 열매체 유로(4)내에 소정 온도로 제어된 절연성 유체를 순환시키는 것에 의해서, 탑재대(2)를 소정 온도로 제어하고, 또한 이 탑재대(2)와 반도체 웨이퍼(W)의 이면과의 사이에 가스 유로(5)를 거쳐서 온도 제어용 가스를 공급하여 이들의 사이의 열 교환을 촉진하고, 반도체 웨이퍼(W)를 높은 정밀도로 또한 효율적으로 소정 온도로 제어할 수 있도록 되어 있다.
또한, 탑재대(2)에는 정합기(6)를 거쳐서 고주파 전원(RF 전원)(7)이 접속되고, 고주파 전원(7)으로부터는 소정의 주파수의 고주파 전력이 공급되도록 되어 있다.
또한, 탑재대(2)의 상측 주연부에는 포커스 링(8)이 설치되어 있다. 이 포커스 링(8)은 유전체(예컨대, 석영, 알루미나 등의 세라믹스, vespel(등록 상표) 등의 수지 등)으로 이루어지는 링 형상의 하측부재(9)와, 이 하측부재(9)의 상부에 배치되고, 도전성 재료(예컨대 실리콘, 카본, SiC 등)으로 이루어지는 링형상의 상측 부재(10)로 구성되어 있고, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼(W)의 주위를 둘러싸도록 탑재되어 있다.
상기 상측부재(10)는 도 2에도 도시하는 바와 같이, 그 상면의 외주측이 반도체 웨이퍼(W)의 피처리면보다 높은 평탄부(10a)로 되고, 이 평탄부(10a)의 내주부가, 외주측이 내주측보다 높아지도록 경사하는 경사부(10b)로 되어 있다. 또한, 상측부재(10)와 반도체 웨이퍼(W)의 주연부와의 사이에는 간격(C1)이 형성되도록, 상측부재(10)가 배치되어 있다. 또한, 도 2에 있어서 도면 부호(P)는 플라즈마를 도시하고 있고, 포커스 링(8)의 부분에 있어서, 탑재대(하부 전극)(2)는 고주파 전원(7)으로부터 인가되는 고주파 전력에 대하여, 하측부재(9)를 거쳐서 고주파 결합(RF결합)되고, 또한 하측부재(9)(유전체)가 개재함으로써, 이 고주파에 대한 임피던스가 증가한다.
여기서, 포커스 링(8)이 상기 구성으로 되어 있는 이유에 대해서 설명한다. 전술한 바와 같이, 도 15, 16에 도시한 바와 같은 포커스 링(101)에서는 반도체 웨이퍼(W)와 포커스 링(101)이 대략 동전위로 되어 있기 때문에, 그 전계의 형태에 기인하여, 플라즈마가 반도체 웨이퍼(W)의 단부 이면측에 돌아 들어가기 쉽게 되어 있다.
그래서, 도 17에 도시하는 바와 같이, 유전체 링(111)의 상부에 도전성 링(112)을 탑재한 구성의 포커스 링(110)을 사용하고, 반도체 웨이퍼(W)와 도전성 링(112)의 사이에 전위차를 마련하고, 도면중에 점선의 화살표로 도시하는 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W)의 단부로부터 도전성 링(112)에 전기력선이 향하는 전계를 형성하도록 했다. 그러면, 이 전계에 의해서, 반도체 웨이퍼(W)의 단부 이면측으로의 플라즈마의 돌아 들어감을 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다.
그러나, 상기 구성의 포커스 링(110)을 사용한 경우, 도 17에 점선으로 도시하는 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W)의 상방에 생기는 플라즈마 시스와, 포커스 링(110)상에 형성되는 플라즈마 시스의 두께가 다르기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)의 주연부에 있어서 전계가 기울고, 상방으로부터 반도체 웨이퍼(W)의 면에 충돌하는 이온의 진입 각도에 기울어짐이 발생하고, 에칭이 비스듬히 진행하고, 에칭 처리의 균일성이 저하한다고 하는 문제가 발생했다.
이 때문에, 본 실시예에서는 상기 구성의 포커스 링(8)을 채용하는 것에 의해서, 반도체 웨이퍼(W)의 단부 이면측으로의 플라즈마의 돌아 들어감을 억제하면서, 반도체 웨이퍼(W)의 주연부에 있어서의 전계의 기울기를 억제하여, 에칭 처리의 균일성의 저하도 억제하는 것이다.
또한, 상술한 포커스 링(8)의 외측에는 링형상으로 구성되고, 다수의 배기구멍이 형성된 배기 링(11)이 설치되어 있고, 이 배기 링(11)을 거쳐서 배기 포트(12)에 접속된 배기계(13)의 진공 펌프 등에 의해서, 진공 챔버(1)내의 처리 공간의 진공 배기가 실행되도록 구성되어 있다.
한편, 탑재대(2)의 위쪽의 진공 챔버(1)의 천장벽 부분에는 샤워 헤드(14)가 탑재대(2)와 평행하게 대향하도록 설치되어 있고, 이들 탑재대(2) 및 샤워 헤드(14)는 한 쌍의 전극(상부 전극과 하부 전극)으로서 기능하도록 되어 있다. 또한, 이 샤워 헤드(14)에는 정합기(15)를 거쳐서 고주파 전원(16)이 접속되어 있다.
상기 샤워 헤드(14)는 그 하면에 다수의 가스 토출구멍(17)이 형성되어 있고, 또한 그 상부에 가스 도입부(18)를 갖고 있다. 그리고, 그 내부에는 가스 확산용 공극(19)이 형성되어 있다. 가스 도입부(18)에는 가스 공급 배관(20)이 접속되어 있고, 이 가스 공급 배관(20)의 다른쪽 단부에는 가스 공급계(21)가 접속되어 있다. 이 가스 공급계(21)는 가스 유량을 제어하기 위한 매스플로우컨트롤러(MFC)(22), 예컨대 에칭용 처리 가스 등을 공급하기 위한 처리 가스 공급원(23) 등으로 구성되어 있다.
다음에, 상기와 같이 구성된 에칭 장치에 의한 에칭 처리의 순서에 대해서 설명한다.
우선, 진공 챔버(1)에 설치된 도시하지 않은 게이트 밸브를 개방하고, 이 게이트 밸브에 인접하여 배치된 로드록실(도시하지 않음)을 거쳐서, 반송 기구(도시하지 않음)에 의해서 반도체 웨이퍼(W)를 진공 챔버(1)내로 반입하고, 탑재대(2)상에 탑재한다. 그리고, 반송 기구를 진공 챔버(1)밖으로 배출시킨 후, 게이트 밸브를 닫는다.
이 후, 배기계(13)의 진공 펌프에 의해서 배기 포트(12)를 통하여 진공 챔버(1)내를 소정의 진공도로 배기하면서, 처리 가스 공급원(23)으로부터 진공 챔버(1)내로 소정의 처리 가스를 공급한다.
그리고, 이 상태로 고주파 전원(7)으로부터 비교적 주파수가 낮은 소정의 고주파 전력, 고주파 전원(16)으로부터 비교적 주파수가 높은 소정의 고주파 전력을 공급하여, 플라즈마를 발생시키고, 플라즈마에 의한 반도체 웨이퍼(W)의 에칭을 실행한다.
그리고, 소정의 에칭 처리가 실행되면, 고주파 전원(7, 16)으로부터의 고주파 전력의 공급을 정지하는 것에 의해서, 에칭 처리를 정지하고, 상술한 순서와는 반대의 순서로, 반도체 웨이퍼(W)를 진공 챔버(1)밖으로 반출한다.
상술한 플라즈마에 의한 에칭 처리시에, 본 실시예에 있어서의 포커스 링(8)에서는 전술한 바와 같이, 유전체로 이루어지는 하측부재(9)가 탑재대(2)상에 탑재되고, 이 하측부재(9)의 위에 상측부재(10)가 배치되어 있는 것으로부터, 반도체 웨이퍼(W)에 비교하여, 상측부재(10)의 부분의 임피던스(탑재대(2)에 인가되는 고주파 전력에 대한 임피던스)가 높아지고, 이 결과 전위가 저하하여, 반도체 웨이퍼(W)와 상측부재(10)와의 사이에 전위차가 발생한다. 이 전위차에 의해서 형성되는 전계의 작용에 의해서, 반도체 웨이퍼(W)의 주연부 이면측에 플라즈마가 돌아 들어가는 것을 억제하고, 반도체 웨이퍼(W)의 주연부 이면측에 CF계 폴리머 등의 데포지션이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W)의 주연부 이면측의 수평부분의 단부(0.0㎜), 여기서부터 1.0㎜내측의 부분, 0.5㎜내측의 부분, 단면의 30°및 45°부분에 있어서의 데포지션의 양을 측정한 결과를 도 4a 및 4b에 도시한다. 도 4a에 있어서, 비교예는 도 15, 16에 도시한 구성의 포커스 링(101)을 사용한 경우의 경과를 도시하고, 실시예 1, 2는 도 1, 2에 도시한 상술한 구성의 포커스 링(8)을 사용한 경우를 도시하고 있고, 실시예 1은 애싱이 없는 경우, 실시예 2는 애싱이 있는 경우를 각각 도시하고 있다. 또한, 도 4b의 그래프는 종축이 데포지션량, 횡축이 반도체 웨이퍼(W)상의 위치를 도시하고 있고, 실선 A가 비교예, 점선 B가 실시예 1, 일점쇄선 C가 실시예 2를 도시하고 있다. 이 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 포커스 링(8)을 사용한 경우, 포커스 링(101)을 사용한 경우에 비교하여, 데포지션의 양을 대폭으로 저감할 수 있었다.
또한, 본 실시예에서는 상기와 같이 유전체로 이루어지는 하측부재(9)를 개재시킨 것에 의해서, 반도체 웨이퍼(W)와 상측부재(10)와의 사이에 전위차가 발생하고 있지만, 상측부재(10)의 상면에는 외주측이 내주측보다 높아지도록 경사하는 경사부(10b)가 형성되어 있고, 경사부(10b)의 외주측에는 반도체 웨이퍼(W)의 피처리면보다 높은 평탄부(10a)가 형성되어 있다. 이와 같이, 포커스 링(8)의 상면에 반도체 웨이퍼(W)의 피처리면보다 높은 부분이 존재하는 것에 의해서, 포커스 링(8)의 위쪽에 형성되는 플라즈마 시스의 경계부분의 높이를 반도체 웨이퍼(W)의 위쪽과 대략 동일 높이까지 상승시킬 수 있고, 반도체 웨이퍼(W)의 주연부에 있어서의 전계의 기울기를 억제할 수 있다.
또한, 상기 포커스 링(8)에서는 반도체 웨이퍼(W)의 피처리면보다 높은 위치가 되도록 형성된 상측부재(10)의 평탄부(10a)가 플라즈마 시스의 높이를 높게 하도록 작용하지만, 그 변화는 경사부(10b)가 존재하는 것에 의해서 완화되고, 이것에 의해서 반도체 웨이퍼(W)와 포커스 링(8)과의 경계부분에 있어서의 급격한 전계의 변화를 억제할 수 있고, 예컨대 전계가 도 17에 도시한 경우와 반대 방향으로 기울어지는 것 같은 것도 억제할 수 있다.
전계 시뮬레이션의 결과에서, 도 2에 도시하는 경사부(10b)의 높이 h는 0<h≤6㎜의 범위로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직한 범위는 2㎜≤h≤4㎜이다. 또한, 마찬가지로 도 2에 도시하는 경사부(10b)의 수평방향의 길이 l은 0.5㎜≤l≤9㎜의 범위로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직한 범위는 1㎜≤l≤6㎜이다. 이 경사부(10b)의 수평방향의 길이 l에 대해서는 반도체 웨이퍼(W) 단부와 포커스 링(8)과의 간격 C1에 따라서는 l=0으로 하는 것도 가능하다. 즉, 이 경우 경사부(10b)가 없는 형상이 되는데, 반도체 웨이퍼(W) 단부와 포커스 링(8)과의 간격 C1을 조절하는 것에 의해서 이 부분에 있어서의 급격한 전계의 변화를 억제할 수 있다. 또한, 도 2에 도시하는 경사부(10b)의 하측부의 높이 d는 0≤d≤1㎜정도로 하는 것이 바람직하다.
또한, 반도체 웨이퍼(W)와 포커스 링(8)과의 사이에는 전위차가 발생하고 있으므로, 반도체 웨이퍼(W)와 포커스 링(8)이 지나치게 근접하면 반도체 웨이퍼(W)에 아킹(arcing)이 발생할 가능성이 있다. 한편, 반도체 웨이퍼(W)와 포커스 링(8)을 지나치게 이간시키면 전술한 전계에 의한 반도체 웨이퍼(W) 이면측에 대한 플라즈마의 침입 방지 효과가 저하해버린다. 이 때문에, 도 2에 도시하는 반도체 웨이퍼(W) 단부와 포커스 링(8)과의 간격 C1은 0.3㎜≤C1≤1.5㎜의 범위로 하는 것이 바람직하고, 1.0㎜≤C1≤1.5㎜로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 도 2에 도시하는 반도체 웨이퍼(W)의 단부 이면과 포커스 링(8)과의 간격 C2에 대해서는 동일한 이상 방전이 발생하지 않도록 하기 위해서, 0.3㎜≤C2로 하는 것이 바람직하고, 또한 동일한 이유에 의해서 도 2에 도시하는 간격 C3에 대해서는 0.4㎜≤C3로 하는 것이 바람직하다.
도 5a 내지 5c는 반도체 웨이퍼(W)의 주연부에 있어서의 전계의 기울기를 조사한 결과를 도시하는 것으로, 도 5a의 그래프에 있어서의 종축은 전계의 각도(도 2에 도시하는 각도 θ), 횡축은 웨이퍼상의 위치(도 2에 도시하는 바와 같이 반도체 웨이퍼(W)의 단부를 10㎜로 하여 그 내주부의 위치)를 도시하고 있다.
또한, 동 도면에 있어서, 사각형의 기호로 도시되는 곡선 A는 도 15에 도시한 구성의 포커스 링의 경우, 원형의 기호로 도시되는 곡선 B는 도 17에 도시한 구성의 포커스 링의 경우, 삼각형의 기호로 도시되는 곡선 C 및 역삼각형의 기호로 도시되는 곡선 D는 본 실시예에 관한 구성의 포커스 링의 경우를 도시하고 있다. 또한, 삼각형의 기호는 도 2에 도시하는 l의 길이가 1㎜, h의 길이가 3.6㎜인 경우를 도시하고, 역삼각형의 기호는 도 2에 도시하는 l의 길이가 2㎜, h의 길이가 3.6㎜인 경우를 도시하고 있다.
도 5a, 5b에 도시하는 바와 같이, 도 17에 도시한 구성의 포커스 링을 사용한 경우, 반도체 웨이퍼(W)의 주연부에 있어서의 전계의 기울기가 커져, 최대로 θ가 82도 정도, 즉 내측을 향하는 기울기가 8도 정도 발생해버린다. 이것에 대하여, 본 실시예에서는 도 5a, 5c에 도시하는 바와 같이, 최대로도 θ가 88도 정도, 즉 내측을 향하는 기울기를 최대로도 2도 정도로 억제할 수 있다.
또한, 실제로 반도체 웨이퍼(W)에 에칭에 의해서 홀을 형성하고, 그 홀의 수직으로부터의 기울기를 측정했는데, 그 결과도 상기 전계의 기울기의 결과와 대략 일치했다.
이상과 같이, 본 실시예에 의하면, 반도체 웨이퍼의 주연부 이면측에 대한 데포지션의 발생을 종래에 비교하여 저감할 수 있음과 동시에, 반도체 웨이퍼의 주연부에 있어서의 전계의 기울기를 억제하는 것에 의해서, 반도체 웨이퍼의 주연부에 있어서도 대략 수직인 에칭을 실행할 수 있고, 처리의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.
그런데, 상기와 같이 포커스 링(8)을 경사부(10b)와 평탄부(10a)를 갖는 구조로 하는 것에 의해서, 포커스 링(8)의 수명을 장기화할 수 있다. 즉, 상기 구성을 채용하는 것에 의해서, 포커스 링(8)(상측부재(10))이 소모했을 때의, 포커스 링(8)의 위쪽에 있어서의 플라즈마 시스의 높이의 저하를 억제할 수 있고, 포커스 링(8)이 어느 정도 소모했을 경우에 있어서도, 반도체 웨이퍼(W)의 가장자리부에 있어서의 이온의 입사각을 수직 근방으로 유지할 수 있다.
이하, 포커스 링의 소모에 의한 플라즈마 시스로의 영향 및 이온의 반도체 웨이퍼(W) 표면으로의 입사각에 대한 영향을 조사한 결과에 대해서 설명한다.
우선, 도 6에 도시하는 바와 같이, 상면이 평탄한 포커스 링(101)에 대해서, 상면의 높이와 반도체 웨이퍼(W)의 가장자리부에 있어서의 이온의 입사각(도면중 점선의 화살표로 도시함)의 관계에 대해서 조사했다.
또한, 상기 조사의 대상으로 한 구체적인 프로세스는 콘택트 홀, 비아(via) 등을 형성하는 프로세스이고, 압력이 약 2 내지 11Pa, 고주파측의 RF 파워 밀도가 3 내지 5W, 저주파측의 RF 파워 밀도가 3 내지 5W, 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 80 내지 120℃, 전극간 거리가 25 내지 70㎜, 가스계가 C4F6 또는 C5F8/CXHYFZ(C2F6)/Ar/O 2:30 내지 50/10 내지 30/500 내지 1500/30 내지 50sccm 등의 프로세스이다.
상기의 프로세스에 있어서의 반도체 웨이퍼(W)(직경 200 내지 300㎜) 위쪽에 형성되는 플라즈마 시스의 두께는 약 3㎜로 되는 것에 의해서, 이온의 입사각은 두께 3㎜의 플라즈마 시스의 상단부에서 반도체 웨이퍼(W)의 가장자리로부터 1㎜의 위치로부터 웨이퍼로 입사하는 아르곤 이온에 대해서 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 있어서의 입사 위치, 즉 수직으로 입사한 경우를 원점으로 하여 원점으로부터의 직경 방향의 변위량에 의해서 평가했다. 또한, 도 6에 있어서, 도면중 좌측 방향으로의 변위를 마이너스, 우측방향으로의 변위를 플러스로 했다.
상기의 경우, 포커스 링 상면의 높이(반도체 웨이퍼(W)의 처리면(표면)의 높이를 원점으로 하고, 상방향을 플러스 방향, 하방향을 마이너스 방향으로 하여 나타냄)가 +0.3㎜에서 이온의 입사 위치의 변위량이 +0.03㎜로 되고, 포커스 링 상면의 높이가 -0.4㎜에서 이온의 입사 위치의 변위량이 -0.05㎜로 되었다.
이 때문에, 이온의 입사 위치의 변위량이 상기한 +0.03㎜ 내지 -0.05㎜로 되는 범위를 포커스 링의 수명이라고 가정하여 비교를 했다.
또한, 상기한 바와 같이, 상면이 평탄한 포커스 링(101)에서는 이온의 입사 위치의 변위량이 +0.03㎜ 내지 -0.05㎜로 되는 것은 포커스 링 상면의 높이가 +0.3㎜ 내지 -0.4㎜의 범위이므로, 초기 상태에서 포커스 링(101)의 높이를 +0.3㎜로 설정해 놓은 경우, 포커스 링 상면의 소모량이 0.7㎜로 된 시점에서 교환하는 것으로 된다.
다음에, 상술한 포커스 링(8)과 동일한 형상, 즉 상면이 평탄부와 경사부를 갖는 포커스 링에 대해서, 도 2에 도시한 l과, h를 변경하여, 포커스 링의 상면(평탄부의 표면)과 반도체 웨이퍼(W)의 피처리면과의 높이 t와 이온의 입사 위치의 변위량과의 관계를 조사한 결과에 대해서 설명한다. 또한, 포커스 링은 초기의 상태로부터 비슷한 형상으로 소모된다고 가정했다.
도 7은 상기한 l이 3㎜(플라즈마 시스 두께와 동일)에서, h를 0.5㎜(곡선 A), 1.0㎜(곡선 B), 1.5㎜(곡선 C), 2.0㎜(곡선 D), 2.5㎜(곡선 E), 3.0㎜(곡선 F)로 한 경우의 높이 t와 변위량과의 관계를 조사한 결과를 도시하는 것으로, 동 도면에 있어서, 종축은 이온의 입사 위치의 변위량(㎜), 횡축은 포커스 링 상면의 높이 t(㎜)를 나타내고 있다. 또한, 비교를 위해서, 상기한 상면이 평탄한 포커스 링(101)인 경우를 도면중에 점선으로 도시하고 있다.
동 도면에 도시하는 바와 같이, h가 깊을수록 곡선의 경사가 완만해지고, 포커스 링 상면의 높이가 변했을 때의 이온의 변위량의 변화가 적어진다. 따라서, 상기한 범위에서는 h가 깊을수록 포커스 링의 수명이 길어지고, 교환 주기를 장기화하는 것이 가능해진다. 또한, 도 7에 도시하는 결과를 수치로 나타내면,
h=0.5인 경우 높이 t의 허용 범위:-0.3 내지 +0.55㎜(0.85㎜)
h=1.0인 경우 높이 t의 허용 범위:-0.1 내지 +0.8㎜(0.9㎜)
h=1.5인 경우 높이 t의 혀용 범위:0 내지 +1.0㎜(1.0㎜)
h=2.0인 경우 높이 t의 허용 범위:0 내지 +1.1㎜(1.1㎜)
h=2.5인 경우 높이 t의 허용 범위:0 내지 +1.1㎜(1.1㎜)
h=3.0인 경우 높이 t의 허용 범위:0 내지 +1.2㎜(1.2㎜)이다.
상기와 같이, l을 플라즈마 시스 두께와 동일한 3㎜로 한 경우, h가 0.5㎜이더라고, 높이 t의 허용 범위가 0.85㎜로 되고, 상면이 평탄한 포커스 링인 경우(높이 t의 허용 범위가 0.7㎜)에 비교하여 명확한 효과가 보인다. 또한, h를 3.0㎜로 하는 것에 의해서, 높이 t의 허용 범위가 1.2㎜가 되고, 상면이 평탄한 포커스 링인 경우에 비교하여 높이 t의 허용 범위를 1.7배 정도로 확대할 수 있다.
또한, 상기 h가 3.0㎜인 경우, 초기의 포커스 링 상면의 높이 t=+1.2㎜이다. 따라서, 경사부의 가장 높이가 낮은 부분(내주측 단부)의 초기의 높이는 반도체 웨이퍼(W)의 처리면의 높이를 기준으로 한 경우, 1.2㎜-3.0㎜=-1.8㎜의 높이에 있고, 반도체 웨이퍼(W)의 처리면의 높이보다 낮은 위치가 된다.
도 8은 상기한 l이 6㎜(플라즈마 시스 두께의 2배)인 경우에 대하여, h를 0.5㎜(곡선 A), 1.0㎜(곡선 B), 1.5㎜(곡선 C), 2.0㎜(곡선 D), 2.5㎜(곡선 E), 3.0㎜(곡선 F)로 한 경우의 높이 t와 변위량과의 관계를 조사한 결과를 도시하는 것으로, 동 도면에 있어서, 종축은 이온의 입사 위치의 변위량(㎜), 횡축은 포커스 링 상면의 높이 t(㎜)를 도시하고 있다. 또한, 비교를 위해서, 상기한 상면이 평탄한 포커스 링(101)의 경우를 도면중에 점선으로 도시하고 있다.
동 도면에 도시하는 바와 같이, l을 6㎜로 한 경우에도, l을 3㎜로 한 경우와 마찬가지로, h가 깊을수록 곡선의 경사가 완만해져, 포커스 링 상면의 높이가 변했을 때의 이온의 변위량의 변화가 적어진다.
또한, 도 8에 도시하는 결과를 수치로 나타내면,
h=0.5인 경우 높이 t의 허용 범위:-0.3 내지 +0.65㎜(0.95㎜)
h=1.0인 경우 높이 t의 허용 범위:0 내지 +1.0㎜(1.0㎜)
h=1.5인 경우 높이 t의 허용 범위:+0.2 내지 +1.3㎜(1.1㎜)
h=2.0인 경우 높이 t의 허용 범위:+0.3 내지 +1.6㎜(1.3㎜)
h=2.5인 경우 높이 t의 허용 범위:+0.4 내지 +2.0㎜(1.6㎜)
h=3.0인 경우 높이 t의 허용 범위:+0.5 내지 +2.1㎜(1.6㎜)이다.
상기한 바와 같이, l을 플라즈마 시스 두께의 2배인 6㎜로 한 경우, h가 0.5㎜이더라도, 높이 t의 허용 범위가 0.95㎜로 되고, 상면이 평탄한 포커스 링인 경우(높이 t의 허용 범위가 0.7㎜)에 비교하여 명확한 효과가 보인다. 또한, h를 2.5 내지 3.0㎜로 하는 것에 의해서, 높이 t의 허용 범위가 1.6㎜로 되어, 상면이 평탄한 포커스 링인 경우에 비하여 높이 t의 허용 범위를 2배 이상으로 확대할 수 있다.
또한, 종래에서는 예컨대 처리 시간의 적산 시간이 400시간 정도에서, 포커스 링의 교환을 실행하고 있다. 따라서, 이와 같은 포커스 링의 교환 주기를 800시간 이상 정도로 장기화할 수 있다.
도 9는 종축을 포커스 링(F/R)의 소모 허용 범위△(㎜), 횡축을 h(테이퍼 컷 깊이)(㎜)로 하여, 상술한 l이 3㎜인 경우(도면중 사각형의 표시로 나타냄)과 6㎜인 경우(도면중에 원형의 표시로 나타냄) 및 이것으로부터 추정되는 테이퍼 컷 위치 l가 9㎜인 경우(도면중 점선으로 나타냄)의 이들의 관계를 도시한 것이다.
동 도면에 도시하는 바와 같이, h는 어느 정도 깊은 쪽이 포커스 링의 소모 허용 범위△는 커지지만, 2.5 내지 3.0㎜ 정도로 포화하는 경향에 있다.
또한, l은 긴 쪽이 포커스 링의 소모 허용 범위△가 커지는 경향이 있고, 적어도 플라즈마 시스의 두께와 동일한 정도(3㎜) 이상으로 하는 것이 바람직하고, 또한, 플라즈마 시스의 두께의 2배 정도(6㎜) 이상으로 하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 경사부와 평탄부를 갖는 형상의 포커스 링으로 함으로써, 포커스 링의 소모 허용 범위 △를 크게 할 수 있다. 이것에 의해서, 종래에 비교하여 포커스 링의 교환 사이클을 장기화할 수 있고, 러닝 코스트의 저감과 장치 가동율의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 포커스 링 수명의 장기화라는 관점으로부터는 그 재질로서 CVD-SiC를 사용하는 것이 바람직하고, 특히 Si의 저항율(1 내지 30Ω)와 동등한 저항율을 갖는 CVD-SiC를 제조하는 것이 가능해지고 있는 것으로부터, 이와 같은 저항율을 갖는 CVD-SiC를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 CVD-SiC를 사용하여 포커스 링을 구성하면, Si를 사용한 경우와 동일한 전기적 특성을 얻을 수 있고, 또한 Si를 사용한 경우에 비교하여 2 내지 3배의 수명으로 할 수 있다.
그런데, 상술한 구성의 포커스 링(8)에서는 이 포커스 링(8)의 부분의 임피던스에 최적인 범위가 있고, 임피던스의 값을 이 최적인 범위로 조정하는 것이 바람직하다. 그리고, 포커스 링(8)에서는 유전체로 이루어지는 하측부재(9)의 재질을 선택하고, 그 유전율을 변화시키거나, 또는 그 두께를 바꾸는 것에 의해서, 임피던스를 조절할 수 있다. 즉, 임피던스 Z는 하측부재(9)를 사이에 끼움으로써 형성되는 커패시턴스 C의 값을 바꾸는 것에 의해서, 조정할 수 있다. 따라서, 예컨대 도 10에 도시되는 포커스 링(8)과 같이, 두께를 얇게 한 하측부재(9)를 사용하고, 그 아래에 도전성부재(30)를 설치함으로써, 커패시턴스 C를 변화시키고, 임피턴스 Z를 소망하는 값으로 조정할 수 있다. 또한, 이와 같이 하측부재(9)와 탑재대(2)와의 사이에 도전성부재(30)를 개재시키는 것에 의해서, 하측부재(9)와 탑재대(2)와의 사이의 열 전도성을 개선할 수 있어, 하측부재(9)를 소정 온도로 제어하여, 과열되어 프로세스에 악영향을 부여하는 것 등을 방지할 수 있다. 이 경우, 도전성부재(30)로서는 열전도성이 양호한 재질인 실리콘을 재료로서 선택하여, 예컨대 환형상의 실리콘 기판 또는 실리콘 고무 시트 등을 선택하는 것이 바람직하다.
여기서, 반도체 웨이퍼(W)의 하측부분에도 실제로는 정전 척을 구성하기 위한 절연성부재 등(두께 예컨대 0.6㎜)가 설치되어 있고, 이 절연성부재의 영향에 의해서 상술한 것과 동일한 임피던스가 발생하고 있다. 이 반도체 웨이퍼(W)의 부분의 임피던스를 Z0으로 하고,
(Z/Z0)=60
정도가 되도록, 임피던스 Z의 값을 조정하고자 하면, 하측부재(9)의 상면(또는 하면)의 면적을 S, 두께를 D, 비유전율을 ε, 진공의 유전율을 ε0으로 하여,
Z=(wC)-1= [w· ε0· ε·(S/D)]-1 [w:각주파수]
가 되므로, 하측부재(9)의 재질이 석영이고, 내경이 약 300㎜, 외경이 약 360㎜인 경우, 그 두께를 5 내지 10㎜ 정도로 하는 것이 바람직하고, 7 내지 9㎜로 하는 것이 더욱 바람직하다.
다음에, 다른 실시예에 대해서 설명한다. 도 11은 이 실시예의 포커스 링의 단면 구성을 모식적으로 도시하는 것이다. 전술한 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W)가 탑재되는 탑재대(2)는 절연판(3)에 의해서 지지되어 있고, 탑재대(2)에는 고주파 전원(7)이 접속되어 있다.
또한, 탑재대(2)의 상측 주연부에는 포커스 링(50)이 설치되어 있다. 이 포커스 링(50)은 유전체(예컨대 석영, 알루미나 등의 세라믹스, vespel(등록 상표) 등의 수지 등)으로 이루어지는 링 형상의 하측부재(51)와, 이 하측부재(51)의 상부에 배치되고, 도전성 재료(예컨대 실리콘, 카본, SiC 등)으로 이루어지는 링형상의 상측부재(52)로 구성되어 있고, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼(W)의 주위를 둘러싸도록 탑재되어 있다.
상기 상측부재(52)는 예컨대 알루미늄 등의 도전성 재료로 이루어지고, 표면을 세라믹스의 용사막(예컨대 Al/Al2O3, Y2O3 등의 FCC(fine ceramics coat)) 등의 절연층(절연막)에 의해서 코팅된 고주파 접지용 부재(53)를 거쳐서, 고주파 전력에 대하여 접지전위에 접속되어 있다. 이 절연층은 고주파 접지용 부재(53)를 플라즈마로부터 보호하는 것과, 직류 전류가 흐르는 것을 방지하는 것을 목적으로 하여 형성된 것이다. 즉, 절연층은 직류 전류를 통과시키지 않는 충분한 두께를 갖고, 직류 전류는 이 절연층에 저지되어 전파하지 않는다. 한편으로 표면파로서 고체 표면을 전파할 수 있는 고주파(RF)는 고주파 접지용 부재(53)의 표면층을 전파하는 것이 가능하고, 해당 고주파 접지용 부재(53)는 고주파의 그라운드 경로로서 작용한다. 또한, 고주파 접지용 부재(53)와 어스와의 사이에는 고주파의 리턴을 저해하기 위해서 플라즈마 생성을 위해서 인가되는 고주파 전력의 주파수에 따라서 바이패스 필터 또는 로우패스필터 등의 주파수 컷 필터, 주파수 감쇄 필터 등을 개재시켜도 좋다. 또한, 고주파 접지용 부재(53)와 어스와의 사이에는 스위치 수단을 설치하고, 프로세스 레시피와 연동하여 소정의 타이밍시에 고주파를 그라운도로 떨어뜨리는 것/떨어뜨리지 않는 것을 제어하는 것도 가능하다. 이 고주파 접지용 부재(53)와 탑재대(2)와의 사이 및 상측부재(52)의 외주측(고주파 접지용 부재(53)의 상측)에는 링형상으로 형성된 유전체(예컨대 석영, 알루미나 등의 세라믹스, vespel(등록 상표) 등의 수지 등)으로 이루어지는 절연부재(54, 55)가 배치되어 있다. 이 중 절연부재(54)는 탑재대(2)로부터 직류 전압 성분이 외측으로 새지 않도록 하기 위한 것이다. 또한, 절연부재(55)는 플라즈마가 외주 방향을 향해서 지나치게 퍼지지 않도록 하는 작용이 있어, 플라즈마가 지나치게 퍼져서 배기 배플(도시하지 않음)로부터 배기측으로 새버리는 것을 방지하도록 전계를 규제한다.
종축을 전압, 횡축을 시간 주기로 한 도 12의 그래프는 반도체 웨이퍼(W)와 포커스 링(50) 및 플라즈마의 포텐셜(전압)의 시간적인 변화의 모습을 나타내는 것이다. 동 도면에 곡선 A로 도시하는 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W)의 포텐셜은 고주파 전원(7)으로부터 인가되는 고주파의 주파수(예컨대 2㎒)에 따라서 변화한다.
한편, 포커스 링(50)의 상측부재(52)는 고주파 전력에 대하여 접지 전위로 되어 있는 것으로부터, 그 포텐셜은 직선(B)으로 도시하는 바와 같이 일정해진다. 이 때문에, 고주파의 사이클이 플러스측일 때에도 마이너스측일 때에도 도면 중 화살표로 도시하는 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W)와 상측부재(52)와의 전위차를 크게 취할 수 있다.
또한, 동 도면에 있어서 곡선 C는 플라즈마 포텐셜의 변화, 곡선 D는 도 2에 도시한 포커스 링(8)의 상측부재(10)의 포텐셜의 변화를 도시하는 것이다. 이 곡선 D에 도시되는 바와 같이, 도 2에 도시한 포커스 링(8)의 경우, 고주파의 사이클이 플러스측으로 되었을 때에, 반도체 웨이퍼(W)와 상측부재(10)와의 전위차가 작아져버린다. 이와 같은 고주파의 진동에 따른 전위차의 변동을 상기와 같이 상측부재(52)를 고주파 전력에 대해서 접지 전위로 하는 것에 의해서 억제할 수 있다.
종축을 폴리머 두께, 횡축을 베벨 포지션으로 한 도 13a의 그래프는 도 13b에 도시하는 반도체 웨이퍼의 베벨부의 0, 30, 45, 90도의 위치에 있어서의 폴리머의 부착량을 측정한 결과를 나타내는 것이다. 도 13a에 있어서, 실선 E는 도 15에 도시한 종래의 포커스 링(101)을 사용한 경우, 실선 F는 도 2에 도시한 포커스 링(8)을 사용한 경우, 실선 G는 도 11에 도시한 포커스 링(50)을 사용한 경우에 대해서 도시하고 있다. 이 그래프에 도시되는 바와 같이, 포커스 링(50)을 사용한 경우, 반도체 웨이퍼와 포커스 링 사이의 전계 강도를 높게 할 수 있고, 이것에 의해서 플라즈마의 돌아 들어감을 방지하고, 이 사이에 있어서의 래디컬의 양을 저감할 수 있으므로, 포커스 링(8)을 사용한 경우보다 더욱 웨이퍼 베벨부에 있어서의 폴리머의 데포지션의 양을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는 고주파 접지용 부재(53)에 의해서 상측부재(52)를 고주파 전력에 대하여 접지 전위에 접속한 경우에 대해서 설명했지만, 이와 같은 구조의 고주파 접지용 부재(53)를 사용하지 않고 다른 방법으로 상측부재(52)를 고주파 전력에 대하여 접지 전위에 접속해도 좋다.
도 14a는 다른 실시예에 관한 포커스 링(60)의 단면 구성을 모식적으로 도시하는 것이다. 전술한 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W)가 탑재되는 탑재대(2)는 절연판(3)에 의해서 지지되어 있고, 탑재대(2)에는 고주파 전원(7)이 접속되어 있다.
또한, 탑재대(2)의 상측 주연부에는 포커스 링(60)이 설치되어 있다. 이 포커스 링(60)은 유전체(예컨대 석영, 알루미나 등의 세라믹스, vespel(등록 상표) 등의 수지 등)로 이루어지는 링 형상의 하측부재(61)와, 이 하측부재(61)의 상부에 배치되고, 도전성 재료(예컨대 실리콘, 카본, SiC 등)으로 이루어지는 링형상의 상측부재(62)로 구성되어 있고, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼(W)의 주위를 둘러싸도록 탑재되어 있다.
상기 상측부재(62)는 예컨대 알루미늄 등의 도전성재료로 이루어지고, 표면을 세라믹의 용사막(예컨대, Al/Al2O3, Y2O3 등의 FCC(fine ceramics coat)) 등의 절연층(절연막)에 의해서 코팅된 고주파 접지용 부재(63)를 거쳐서, 고주파 전력에 대하여 접지 전위에 접속되어 있다. 이 절연층은 고주파 접지용 부재(63)를 플라즈마로부터 보호하는 것과, 직류 전류가 흐르는 것을 방지하는 것을 목적으로 하여 형성된 것이다. 즉, 절연층은 직류 전류를 통과시키지 않는 충분한 두께를 갖고, 직류 전류는 이 절연층에 저지되어 전파하지 않는다. 한편으로 표면파로서 고체 표면을 전파할 수 있는 고주파(RF)는 고주파 접지용 부재(63)의 표면층을 전파하는 것이 가능하고, 해당 고주파 접지용 부재(63)는 고주파의 그라운드 경로로서 작용한다. 이 고주파 접지용 부재(63)와 탑재대(2)와의 사이 및 상측부재(62)의 외주측(고주파 접지용 부재(63)의 상측)에는 링형상으로 형성된 유전체(예컨대, 석영, 알루미나 등의 세라믹스, vespel(등록 상표) 등의 수지 등)으로 이루어지는 절연부재(64, 65)가 배치되어 있다. 이 중 절연부재(64)는 탑재대(2)로부터 직류 전압 성분이 외측으로 새지 않도록 하기 위한 것이다. 또한, 절연부재(65)는 플라즈마가 외주방향을 향하여 지나치게 퍼지지 않도록 하는 작용이 있고, 플라즈마가 지나치게 퍼져서, 배기 배플(도시하지 않음)으로부터 배기측으로 새어버리는 것을 방지하도록 전계를 규제한다.
또한, 본 실시예에서는 하측부재(61)와 상측부재(62)의 사이에, 소정 간격 D가 마련되어 있고, 이 소정 간격 D가 약 0.5㎜로 되어 있다. 또한, 이 간격 D를 띄우고 하측부재(61)와 상측부재(62)가 대향하는 부위의 직경 방향의 길이 L이 5 내지 10㎜로 되어 있다. 또한, 상측부재(62)의 하단이 반도체 웨이퍼(W)의 상면보다 1.5 내지 2.5㎜(도면중의 H) 높은 위치가 되도록 구성되어 있다. 이와 같은 구성으로 되어 있는 것을 이하와 같은 이유에 의한다.
즉, 전술한 바와 같은 반도체 웨이퍼의 베벨부(도 13b의 90°, 45°, 30°의부분) 및 반도체 웨이퍼 단부 이면(도 13b의 0°의 부분)의 폴리머의 부착량을 감소시키기 위해서는 플라즈마 처리중에 하측부재(61)의 온도를 비교적 낮은 온도로 유지하고, 예컨대 100℃보다 낮게 유지하는 것이 바람직하고, 더 나아가서는 70℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 상측부재(62)는 플라즈마 처리중에 비교적 높은 온도, 예컨대 250℃ 이상으로 유지하는 것이 바람직하다. 그 이유는 상측부재(62)의 온도를 250℃ 이상으로 하는 것에 의해서, 불소 래디컬과 Si와의 결합을 촉진하여 불소 래디컬의 양을 감소시킬 수 있고, 이것에 의해서 포토 레지스트 또는 SiN 등의 화학 반응성이 강한 에칭 어플리케이션에 있어서의 에칭 레이트가 반도체 웨이퍼의 주연부에서 상승하는 현상을 억제할 수 있기 때문이다. 이와 같이, 하측부재(61)의 온도와, 상측부재(62)의 온도를 다른 온도로 유지하기 때문에, 하측부재(61)와 상측부재(62)의 사이에 소정 간격 D를 마련한다. 또한, 상측부재(62)의 온도를 상승시키기 위해서는 도면 중에 화살표로 도시하는 바와 같이 탑재대(2)로부터 하측부재(61), 상측부재(62), 고주파 접지용 부재(63)라는 경로를 통해서 흐르는 고주파(주파수가 예컨대 2㎒) 인가 전압을 높게 하여, 줄 열에 의해서 상측부재(62)를 가열할 필요가 있다. 이 때문에, 상기 경로의 임피던스를 낮게 할 필요가 있다. 이와 같은 조건을 만족시키도록 하기 위해서, 간격 D는 약 0.5㎜ 정도로 하는 것이 바람직하다.
즉, 이와 같은 조건을 만족시키기 위해서 간격 D가 0.5㎜ 정도로 하는 것이 바람직하다고 하는 것은 2㎒의 고주파 전력을 인가할 때에, 소정 온도 즉 250℃ 이상으로 상측부재(62)를 가열하기 위해서는 Z1+Z2 가 플라즈마 임피던스 Zp에 대하여, 적어도 3 내지 10배가 필요하다는 지견을 얻을 수 있었다. 또한, 고주파는 교류이므로, 부하 효과는 저항뿐만 아니라, 정전 용량(콘덴서)나 인덕턴스(코일)에 대해서도 배려가 필요해지고, 그리고 이들을 종합한 임피던스(교류에 대한 전류 대항 성분)로 고려하면 이하와 같이 설명할 수 있다. 상측부재(62)와 고주파 접지용 부재(63)와의 접합부분의 임피던스를 Z1으로 하고, 간격 D는 진공 분위기중에 있어서 콘덴서:C2 로서 작용한다. 이 간격 D부근의 임피던스를 Z2로 하고, Z2는 적어도 Z1의 10배의 임피던스가 있으면 고저항이 되고, 제어성의 관점으로부터 바람직하다.
Z2≥10×Z1 이고,
도 14b에서 3Zp≤Z1+Z2≤10Zp 이며,
식이 성립되도록 제어하기 위해서는 D의 값을
임피던스[Ω]:Z2=(wC)-1= [w·ε0·ε(S/D)]-1
(ε0=진공의 유전율, S=면적[㎡], D=간격[m])
의 식으로부터 구할 수 있다.
하측부재(61)의 표면적은 200㎜ 웨이퍼 및 300㎜ 웨이퍼에서는 각각 다르므로, 상기 식에 소망하는 하측부재(61)의 표면적을 도입하면, 해당 간격 D를 결정하는 것이 가능하다. 즉, 반도체 웨이퍼에 한하지 않고, 보다 면적이 커지는 LCD 기판 등을 플라즈마 처리하는 기판 처리 장치의 하측부재에 있어서도 적응 가능하다. 이것에 의해서, 상측부재(62)와 하측부재(61)는 비접촉이므로 전열하지 않는 구성을 취하는 것이 가능함과 동시에, 고주파 전원(7)으로부터 발생하는 표면파인 고주파는 정전 유도 원리에 의해서 커패시턴스(간격 D)를 통하여 상측부재(62)에 전달된다. 또한, 간격 D의 부분에 단열재를 사이에 끼우면 해당 부분의 유전율은 단열재의 재료의 유전율에 의해서 제한되어 버리지만, 본건과 같이 진공 커패시턴스를 구성하면 처리실내의 진공도를 제어함으로써 유전율 ε을 가변 제어할 수 있는 것으로부터 제어성이라는 점에 있어서도 우수하다.
또한, 열전도를 감소시키고, 열이 도망하는 것을 방지하기 위해서는 상측부재(62)와 고주파 접지용 부재(63)와의 사이에 간격을 마련해도 좋다. 또한, 하측부재(61)와 상측부재(62)를 상기한 온도로 제어할 수 있으면, 다른 구성을 채용해도 좋다.
또한, 반도체 웨이퍼의 주연부의 전계를 제어하여, 전술한 바와 같이 대략 수직으로 에칭을 실행하기 위해서, 상기한 바와 같이, 상측부재(62)의 하단이 반도체 웨이퍼(W)의 상면보다 1.5 내지 2.5㎜(도면중의 H) 높은 위치가 되도록 구성되어 있다.
상기 구성의 본 실시예에 의하면, 웨이퍼 베벨부에 있어서의 폴리머의 데포지션의 양을 감소시킬 수 있음과 동시에, 포토 레지스트의 에칭 레이트가 반도체 웨이퍼의 주연부에서 상승하는 현상을 억제할 수 있고, 또한 반도체 웨이퍼의 주연부에 있어서도 대략 수직인 에칭을 실행할 수 있어, 처리의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 반도체 웨이퍼의 주연부에 있어서도, 반도체 웨이퍼의 중앙부와 마찬가지로 양호하고 균일한 처리를 실행할 수 있고, 처리의 면내 균일성을 향상시킬 수 있음과 동시에, 반도체 웨이퍼의 주연부 이면측에 대한 데포지션의 발생을 종래에 비교하여 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 도면,
도 2는 도 1의 플라즈마 처리 장치의 포커스 링의 주요부를 확대하여 도시하는 도면,
도 3은 데포지션의 측정부위를 설명하기 위한 도면,
도 4a 및 4b는 도 3의 측정부위에 있어서의 데포지션의 측정 결과를 도시하는 도면,
도 5a 내지 5c는 웨이퍼상의 각 위치에 있어서의 전계의 각도를 도시하는 도면,
도 6은 이온의 입사각의 변위량의 평가 방법을 설명하기 위한 도면,
도 7은 이온의 입사각의 변위량과 포커스 링의 높이의 관계를 도시하는 도면,
도 8은 이온의 입사각의 변위량과 포커스 링의 높이의 관계를 도시하는 도면,
도 9는 테이퍼 컷 깊이와 포커스 링의 소모량 허용 범위와의 관계를 도시하는 도면,
도 10은 임피던스의 조정 방법을 설명하기 위한 도면,
도 11은 다른 실시예에 관한 포커스 링의 구성을 도시하는 도면,
도 12는 각부의 포텐셜의 주기 변동의 모습을 도시하는 도면,
도 13a 및 13b는 웨이퍼의 베벨부에 대한 폴리머의 부착량을 측정한 결과를 도시하는 도면,
도 14a 및 14b는 다른 실시예에 관한 포커스링의 구성을 도시하는 도면,
도 15는 종래의 포커스 링의 구성을 도시하는 도면,
도 16은 도 15의 포커스 링에 있어서의 전계의 상태를 설명하기 위한 도면,
도 17은 유전체를 사용한 포커스 링에 있어서의 전계 및 플라즈마 시스의 상태를 도시하는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
W : 반도체 웨이퍼 1 : 진공 챔버
2 : 탑재대 8 : 포커스 링
9 : 하측부재 10 : 상측부재
10a : 평탄부 10b : 경사부
14 : 샤워 헤드

Claims (31)

  1. 피처리 기판을 수용하여 소정의 플라즈마 처리를 실시하기 위한 처리 챔버내의 상기 피처리 기판이 탑재되는 하부 전극상에, 또한 상기 피처리 기판의 주위를 둘러싸도록 배치된 링형상의 포커스 링에 있어서,
    유전체로 이루어지는 하측부재와, 이 하측부재의 상부에 배치되고 도전성 재료로 이루어지는 상측부재를 구비하고,
    상기 상측부재는 상면에 외주측이 내주측보다 높아지는 경사부가 형성되고, 또한 해당 경사부의 외주측 단부는 적어도 상기 피처리 기판의 피처리면보다 높은 위치가 되도록 구성되고 상기 피처리 기판의 주연부와 소정 간격을 마련하여 배치되는 것을 특징으로 하는
    포커스 링.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 전극과 상기 하측부재와의 사이에 도전성 부재가 설치된 것을 특징으로 하는
    포커스 링.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 도전성 부재가 실리콘 또는 실리콘 고무로 구성된 것을 특징으로 하는
    포커스 링.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경사부의 외주측이 상기 피처리 기판의 피처리면보다 높은 평탄부로 되어 있는 것을 특징으로 하는
    포커스 링.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 재료가 실리콘 또는 카본 또는 SiC인 것을 특징으로 하는
    포커스 링.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피처리 기판의 피처리면에 대한 상기 경사부의 외주측의 높이 h가
    0<h≤6㎜
    의 범위가 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는
    포커스 링.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상측부재의 종단면에 있어서의 경사부의 수평 방향의 길이 l이
    0.5㎜≤l≤9㎜
    의 범위가 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는
    포커스 링.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상측부재와 상기 피처리 기판의 주연부와의 소정 간격 C1이
    0.3㎜≤C1≤1.5㎜
    의 범위가 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는
    포커스 링.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하측부재는 플라즈마와 상기 하부 전극을 고주파 결합시키고, 또한 상기 하부 전극에 인가되는 고주파에 대하여 임피던스를 증가시키는 것을 특징으로 하는
    포커스 링.
  10. 피처리 기판을 수용하여 소정의 플라즈마 처리를 실시하기 위한 처리 챔버내의 상기 피처리 기판이 탑재되는 하부 전극상에, 또한 상기 피처리 기판의 주위를 둘러싸도록 배치된 링형상의 포커스 링에 있어서,
    유전체로 이루어지는 하측부재와, 이 하측부재의 상부에 배치되어 도전성 재료로 이루어지는 상측부재를 구비하고,
    상기 상측부재는 고주파 전력에 대하여, 접지 전위에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는
    포커스 링.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 상측부재가 표면에 절연층이 코팅된 도전성 부재로 이루어지는 고주파 접지용 부재에 의해서, 고주파 전력에 대하여 접지 전위에 접속되어 있고, 상기 고주파 접지용 부재는 상기 절연층에 의해서 직류 전류가 흐르는 것을 방지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는
    포커스 링.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 하부 전극과 상기 고주파 접지용 부재와의 사이에 절연성 부재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    포커스 링.
  13. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 상측부재의 외주측에, 링형상의 절연성 부재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    포커스 링.
  14. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 상측부재와, 상기 하측부재와의 사이에 소정 간격이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
    포커스 링.
  15. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 상측부재의 하단이 상기 피처리 기판의 상면보다 1.5 내지 2.5㎜ 높아지도록 상기 상측부재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    포커스 링.
  16. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 상측부재의 온도가 플라즈마 처리중에 250℃ 이상이 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는
    포커스 링.
  17. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 하측부재의 온도가 플라즈마 처리중에 100℃ 이상이 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는
    포커스 링.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 상측부재와 상기 하측부재와의 사이의 소정 간격이 약 0.5㎜로 되어 있는 것을 특징으로 하는
    포커스 링.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 상측 부재와, 상기 하측부재가 상기 소정 간격을 마련하여 대향하는 부위의 직경 방향의 길이가 5 내지 10㎜로 되어 있는 것을 특징으로 하는
    포커스 링.
  20. 피처리 기판을 수용하여 소정의 플라즈마 처리를 실시하기 위한 처리 챔버와,
    상기 처리 챔버내에 설치되고, 상기 피처리 기판이 탑재되는 하부 전극과,
    상기 하부 전극상에, 또한 상기 피처리 기판의 주위를 둘러싸도록 배치되는 링형상의 부재에 있어서, 유전체로 이루어지는 하측부재와,
    상기 하측부재의 상부에 배치되고, 도전성 재료로 이루어지는 링형상의 부재에 있어서, 상면에 외주측이 내주측보다 높아지는 경사부가 형성되고, 또한 해당 경사부의 외주측 단부는 적어도 상기 피처리 기판의 피처리면보다 높은 위치가 되도록 구성되고, 상기 피처리 기판의 주연부와 소정 간격을 마련하여 배치되는 상측부재를 구비한 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 하부 전극과 상기 하측부재와의 사이에 도전성 부재가 설치된 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 도전성부재가 실리콘 또는 실리콘 고무로 구성된 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  23. 제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상측부재의 상기 경사부의 외주측이 상기 피처리 기판의 피처리면보다 높은 평탄부로 된 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  24. 제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 재료가 실리콘 또는 카본 또는 SiC인 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  25. 제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피처리 기판의 피처리면에 대한 상기 경사부의 외주측의 높이 h가
    0<h≤6㎜
    의 범위가 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  26. 제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상측부재의 종단면에 있어서의 경사부의 수평 방향의 길이 l이
    0.5㎜≤l≤9㎜
    의 범위가 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  27. 제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상측부재와 상기 피처리 기판의 주연부와의 소정 간격 C1이
    0.3㎜≤C1≤1.5㎜
    의 범위가 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  28. 제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하측부재는 플라즈마와 상기 하부 전극을 고주파 결합시키고, 또한 상기 하부 전극에 인가되는 고주파에 대하여 임피던스를 증가시키는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  29. 피처리 기판을 수용하여 소정의 플라즈마 처리를 실시하기 위한 처리 챔버와,
    상기 처리 챔버내에 설치되고, 상기 피처리 기판이 탑재되는 하부 전극과,
    상기 하부 전극상에, 또한 상기 피처리 기판의 주위를 둘러싸도록 배치되는 링형상의 부재에 있어서, 유전체로 이루어지는 하측부재와,
    상기 하측부재의 상부에 배치되고, 도전성 재료로 이루어지는 링형상의 부재에 있어서, 고주파 전력에 대하여 접지 전위에 접속된 상측부재를 구비한 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  30. 감압 가능한 처리실내에 상부 전극과 하부 전극을 대향하여 배치하고, 고주파 전력의 공급에 의해서 상기 상부 전극과 하부 전극의 사이에 플라즈마를 발생시키고, 상기 하부 전극 상의 피처리 기판을 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,
    상기 하부 전극상의 피처리 기판의 주위에 배치된 포커스 링이
    유전체로 이루어지는 하측부재와, 이 하측부재의 위에 배치된 도전성 재료로 이루어지는 상측부재를 갖고,
    상기 하측부재는 상기 피처리 기판 이면 및 상기 하부 전극에 이상 방전을 일으키지 않는 소정 간격을 마련하여 배치되고,
    상기 상측부재는 상기 피처리 기판과의 사이에 전계를 발생시키도록 근접하여 상기 피처리 기판을 둘러싸고,
    또한, 상기 하부 전극으로부터 공급된 고주파가 상기 상측부재에 결합되도록 구성된 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 피처리 기판의 단면으로부터 내측 방향으로 상기 하측부재가 들어가고, 상기 피처리 기판에 숨도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100959706B1 (ko) * 2006-03-17 2010-05-25 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치, 포커스링, 포커스링 부품 및 플라즈마처리 방법
US7988814B2 (en) 2006-03-17 2011-08-02 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus, plasma processing method, focus ring, and focus ring component
KR20150100558A (ko) * 2014-02-25 2015-09-02 코바렌트 마테리얼 가부시키가이샤 포커스 링
US11587770B2 (en) 2019-06-27 2023-02-21 Semes Co., Ltd. Apparatus and method for treating substrate
KR20230038612A (ko) * 2021-02-12 2023-03-20 램 리써치 코포레이션 C-슈라우드의 기계적 강도 또는 수명에 영향을 주지 않고 플라즈마 균일성을 위한 c-슈라우드 조정

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI234417B (en) * 2001-07-10 2005-06-11 Tokyo Electron Ltd Plasma procesor and plasma processing method
US20070032081A1 (en) 2005-08-08 2007-02-08 Jeremy Chang Edge ring assembly with dielectric spacer ring
CN101447394B (zh) * 2007-11-28 2012-01-11 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 一种改善半导体制程中加工件背面污染的方法
JP5274918B2 (ja) * 2008-07-07 2013-08-28 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置のチャンバー内部材の温度制御方法、チャンバー内部材及び基板載置台、並びにそれを備えたプラズマ処理装置
US8147648B2 (en) * 2008-08-15 2012-04-03 Lam Research Corporation Composite showerhead electrode assembly for a plasma processing apparatus
US20100101729A1 (en) * 2008-10-28 2010-04-29 Applied Materials, Inc. Process kit having reduced erosion sensitivity
JP2010278166A (ja) * 2009-05-27 2010-12-09 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理用円環状部品、及びプラズマ処理装置
JP5563347B2 (ja) * 2010-03-30 2014-07-30 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及び半導体装置の製造方法
JP5741124B2 (ja) * 2011-03-29 2015-07-01 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US20130000848A1 (en) * 2011-07-01 2013-01-03 Novellus Systems Inc. Pedestal with edge gas deflector for edge profile control
JP5970268B2 (ja) * 2012-07-06 2016-08-17 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置および処理方法
WO2014209492A1 (en) * 2013-06-26 2014-12-31 Applied Materials, Inc. Single ring design for high yield, substrate extreme edge defect reduction in icp plasma processing chamber
JP2015115421A (ja) * 2013-12-10 2015-06-22 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びフォーカスリング
WO2015116244A1 (en) 2014-01-30 2015-08-06 Applied Materials, Inc. Corner spoiler for improving profile uniformity
WO2015116245A1 (en) * 2014-01-30 2015-08-06 Applied Materials, Inc. Gas confiner assembly for eliminating shadow frame
CN103811247B (zh) * 2014-02-17 2016-04-13 清华大学 用于等离子体刻蚀的聚焦环及具有其的等离子体刻蚀装置
CN106920725B (zh) * 2015-12-24 2018-10-12 中微半导体设备(上海)有限公司 一种聚焦环的温度调整装置及方法
JP6888007B2 (ja) * 2016-01-26 2021-06-16 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ ウェハエッジリングの持ち上げに関する解決
CN108369922B (zh) 2016-01-26 2023-03-21 应用材料公司 晶片边缘环升降解决方案
JP6586394B2 (ja) * 2016-03-28 2019-10-02 東京エレクトロン株式会社 静電容量を表すデータを取得する方法
US10910195B2 (en) * 2017-01-05 2021-02-02 Lam Research Corporation Substrate support with improved process uniformity
WO2018183245A1 (en) * 2017-03-31 2018-10-04 Mattson Technology, Inc. Material deposition prevention on a workpiece in a process chamber
JP6278498B1 (ja) * 2017-05-19 2018-02-14 日本新工芯技株式会社 リング状部材の製造方法及びリング状部材
US20180334746A1 (en) * 2017-05-22 2018-11-22 Lam Research Corporation Wafer Edge Contact Hardware and Methods to Eliminate Deposition at Wafer Backside Edge and Notch
JP6797079B2 (ja) * 2017-06-06 2020-12-09 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置、プラズマ制御方法、及びプラズマ制御プログラム
JP6974088B2 (ja) * 2017-09-15 2021-12-01 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
KR102215873B1 (ko) * 2017-10-17 2021-02-16 가부시키가이샤 아루박 피처리체의 처리 장치
US11201037B2 (en) 2018-05-28 2021-12-14 Applied Materials, Inc. Process kit with adjustable tuning ring for edge uniformity control
JP6846384B2 (ja) * 2018-06-12 2021-03-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置の高周波電源を制御する方法
US11935773B2 (en) 2018-06-14 2024-03-19 Applied Materials, Inc. Calibration jig and calibration method
US11289310B2 (en) 2018-11-21 2022-03-29 Applied Materials, Inc. Circuits for edge ring control in shaped DC pulsed plasma process device
US12009236B2 (en) 2019-04-22 2024-06-11 Applied Materials, Inc. Sensors and system for in-situ edge ring erosion monitor
JP7278160B2 (ja) * 2019-07-01 2023-05-19 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法及びプラズマ処理装置
CN113348732B (zh) * 2019-12-18 2024-02-09 株式会社日立高新技术 等离子处理装置
JP7365912B2 (ja) * 2020-01-10 2023-10-20 東京エレクトロン株式会社 エッジリング及び基板処理装置
TWI824722B (zh) * 2022-09-16 2023-12-01 鴻揚半導體股份有限公司 聚焦環及半導體晶圓加工方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5529657A (en) * 1993-10-04 1996-06-25 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus
US6284093B1 (en) * 1996-11-29 2001-09-04 Applied Materials, Inc. Shield or ring surrounding semiconductor workpiece in plasma chamber
WO1999014788A1 (en) * 1997-09-16 1999-03-25 Applied Materials, Inc. Shield or ring surrounding semiconductor workpiece in plasma chamber
JP3531511B2 (ja) * 1998-12-22 2004-05-31 株式会社日立製作所 プラズマ処理装置
JP2000208492A (ja) * 1999-01-18 2000-07-28 Sony Corp タングステンプラズマエッチング方法とタングステンプラズマエッチング装置
US7030335B2 (en) * 2000-03-17 2006-04-18 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with overhead RF electrode tuned to the plasma with arcing suppression
US6391787B1 (en) * 2000-10-13 2002-05-21 Lam Research Corporation Stepped upper electrode for plasma processing uniformity
US6554954B2 (en) * 2001-04-03 2003-04-29 Applied Materials Inc. Conductive collar surrounding semiconductor workpiece in plasma chamber
TWI234417B (en) * 2001-07-10 2005-06-11 Tokyo Electron Ltd Plasma procesor and plasma processing method
AU2002366921A1 (en) * 2001-12-13 2003-07-09 Tokyo Electron Limited Ring mechanism, and plasma processing device using the ring mechanism
JP2008017090A (ja) * 2006-07-05 2008-01-24 Casio Comput Co Ltd 撮像装置、及び電子ズーム方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100959706B1 (ko) * 2006-03-17 2010-05-25 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치, 포커스링, 포커스링 부품 및 플라즈마처리 방법
US7988814B2 (en) 2006-03-17 2011-08-02 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus, plasma processing method, focus ring, and focus ring component
KR20150100558A (ko) * 2014-02-25 2015-09-02 코바렌트 마테리얼 가부시키가이샤 포커스 링
US11587770B2 (en) 2019-06-27 2023-02-21 Semes Co., Ltd. Apparatus and method for treating substrate
KR20230038612A (ko) * 2021-02-12 2023-03-20 램 리써치 코포레이션 C-슈라우드의 기계적 강도 또는 수명에 영향을 주지 않고 플라즈마 균일성을 위한 c-슈라우드 조정
CN116114047A (zh) * 2021-02-12 2023-05-12 朗姆研究公司 在不影响c形护罩的机械强度或使用寿命的情况下为等离子体均匀性进行c形护罩修改

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Publication number Publication date
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CN1591793A (zh) 2005-03-09
KR100576399B1 (ko) 2006-05-03

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