KR20120107514A - 에칭 방법, 에칭 장치 및 링 부재 - Google Patents

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

처리 용기 내에 기판을 반입해서 탑재대에 탑재하는 공정과, 적어도 표면부의 주성분이 기판의 피에칭막의 주성분과 동일한 재질인 링 부재를 기판을 둘러싸도록 배치한 상태에서, 기판에 대향하는 가스 공급부로부터 처리 가스를 샤워 형상으로 토출함과 아울러, 처리 가스를 플라즈마화해서 피에칭막을 에칭하는 공정과, 상기 처리 용기 내를 배기로를 거쳐서 진공 배기하는 공정을 포함하도록, 에칭을 실행한다. 이것에 의해, 기판의 둘레 가장자리 부근에서의 플라즈마의 활성종 분포의 불균일함을 억제한다.

Description

에칭 방법, 에칭 장치 및 링 부재 {ETCHING METHOD, ETCHING APPARATUS, AND RING MEMBER}
본 발명은 처리 가스를 플라즈마화해서 기판에 에칭을 실행하는 에칭 방법, 에칭 장치 및 상기 에칭 방법에 이용하는 링(ring) 부재에 관한 것이다．
반도체 장치의 다층 배선 구조를 형성하는 공정에 있어서, 예를 들면, Si(실리콘)로 이루어지는 반도체 웨이퍼 (이하 「웨이퍼」라 함) 상에 형성된 각종의 막에, 홈이나 비어 홀로 이루어지는 다마신(damascene) 구조의 오목부를 형성하는 플라즈마 에칭 처리를 실행하는 경우가 있다.
상기의 플라즈마 에칭 처리를 실행하는 장치는, 상기 웨이퍼를 탑재하는 탑재대와, 해당 탑재대에 탑재된 웨이퍼의 외주에 마련된 포커스 링(focus ring)을 구비하고 있다. 이 포커스 링은, 상기 웨이퍼 표면상에서 플라즈마를 균일성 높게 분포시키기 위해서 마련되는 것이다. 그리고, 플라즈마 분포가 높은 균일성을 얻기 위해서는, 해당 포커스 링의 전기 전도율 등의 전기적 특성이, 웨이퍼의 전기 전도율 등의 전기적 특성에 근사하도록 구성하는 것이 유효하다고 생각되고 있었다. 따라서, 상기 포커스 링은, 상기 웨이퍼를 구성하는 재질과 동일한 Si에 의해 균일하게 구성되는 경우가 있었다.
웨이퍼 표면에 노출하는 피에칭막의 재질은 다양하다. 그리고, 이 피에칭막을 구성하는 재질과, 포커스 링을 구성하는 재질이 다른 경우, 재질마다 플라즈마의 활성종의 반응도가 다르기 때문에, 웨이퍼와 포커스 링의 경계 부근에서는, 웨이퍼의 직경 방향 내측과 비교할때 플라즈마에 포함되는 활성종의 분포가 불균일해진다. 그 결과로서, 웨이퍼의 외연(外緣)부에 있어서의 에칭 레이트가, 웨이퍼의 중앙부에 있어서의 에칭 레이트에 비해 증가하거나, 감소해 버리는 것을 본 발명자는 밝혀냈다.
일본 공개 특허 공보 제2006-140423호 및 일본 공개 특허 공보 제2008-78208호에는 포커스 링을 구비한 플라즈마 에칭 장치에 대해서 기재되어 있지만, 상기의 문제에 대한 해결 수단에 대해서는 기재되어 있지 않다.
본 발명은, 처리 가스를 플라즈마화해서 기판 상의 피에칭막을 드라이 에칭함에 있어서，균일성이 높은 에칭 처리를 실행할 수 있는 기술을 제공한다.
본 발명의 에칭 방법은, 기판 상의 피에칭막을 드라이 에칭하는 방법에 있어서, 처리 용기 내에 기판을 반입해서 탑재대에 탑재하는 공정과, 적어도 표면부의 주성분이 피에칭막의 주성분과 동일한 재질인 링 부재를 기판을 둘러싸도록 배치한 상태에서, 기판에 대향하는 가스 공급부로부터 처리 가스를 샤워 형상으로 토출하고, 처리 가스를 플라즈마화해서 피에칭막을 에칭하는 공정과, 상기 처리 용기 내를 배기로를 거쳐서 진공 배기하는 공정을 포함하되, 상기 피에칭막은 실리콘막 및 실리콘 산화막을 제외한 막(즉, 실리콘막 및 실리콘 산화막이 아닌 막)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 에칭 방법은, 기판 상의 피에칭막을 드라이 에칭하는 방법에 있어서, 처리 용기 내의 탑재대에 탑재되는 기판을 둘러싸도록 마련되는 링 부재에 대하여 성막 가스를 공급하여, 해당 링 부재의 표면에, 앞으로 상기 처리 용기 내에서 에칭이 실행될 기판 상의 피에칭막의 주성분과 그 주성분이 동일한 재질의 막을 성막하는 공정과, 이어서 상기 처리 용기 내에 기판을 반입해서 탑재대에 탑재하는 공정과, 그 후, 상기 링 부재를 기판을 둘러싸도록 배치한 상태에서, 기판에 대향하는 가스 공급부로부터 처리 가스를 샤워 형상으로 토출하고, 처리 가스를 플라즈마화해서 피에칭막을 에칭하는 공정과, 처리 용기 내를 배기로를 거쳐서 진공 배기하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 링 부재의 표면에 성막하는 공정은, 예를 들면, 에칭을 실행하는 상기 처리 용기 내에서 실행되는 것을 특징으로 한다.
또 다른 에칭 방법은, 기판 상의 피에칭막을 드라이 에칭하는 방법에 있어서, 처리 용기 내의 탑재대에 탑재되는 기판을 둘러싸도록 마련된 링 부재를, 적어도 표면부가, 앞으로 상기 처리 용기 내에서 에칭이 실행될 기판 상의 피에칭막의 주성분과 그 주성분이 동일한 재질인 링 부재와 교환하는 공정과, 이어서 상기 처리 용기 내에 기판을 반입해서 탑재대에 탑재하는 공정과, 그 후, 상기 교환된 링 부재를 기판을 둘러싸도록 배치한 상태에서, 기판에 대향하는 가스 공급부로부터 처리 가스를 샤워 형상으로 토출하고, 처리 가스를 플라즈마화해서 피에칭막을 에칭하는 공정과, 처리 용기 내를 배기로를 거쳐서 진공 배기하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 에칭 장치는, 기판 상의 피에칭막을 진공 분위기에서 드라이 에칭하는 장치에 있어서, 기판을 탑재하기 위한 탑재대가 그 내부에 마련된 처리 용기와, 상기 탑재대에 대향하고, 처리 가스를 샤워 형상으로 토출하는 가스 공급부와, 상기 처리 가스를 플라즈마화하기 위한 수단과, 상기 탑재대 상의 기판을 둘러싸도록 마련된 링 부재와, 상기 가스 공급부에 에칭용의 가스를 공급하는 에칭 가스 공급원과, 상기 링 부재의 표면에 기판 상의 피에칭막의 주성분과 그 주성분이 동일한 재질의 막을 성막하기 위한 가스를 가스 공급부에 공급하는 성막 가스 공급원과, 기판을 처리 용기 내에 반입하기 전에, 성막 가스 공급원으로부터 가스 공급부를 거쳐서 처리 용기 내에 성막 가스를 공급해서 상기 링 부재의 표면을 성막하도록 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 링 부재는, 기판을 둘러싸도록 배치하는 링 부재로서, 상술의 에칭 방법에 이용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면，표면부의 주성분이 기판의 피에칭막의 주성분과 동일한 재질인 링 부재를, 해당 기판을 둘러싸도록 배치하고, 처리 가스를 플라즈마화해서 피에칭막을 에칭하고 있다. 이에 따라, 기판의 중앙부와 기판의 외연부의 사이에서의 플라즈마의 활성종 분포의 불균임함을 억제할 수 있어, 균일성이 높은 에칭 처리를 실행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 에칭 장치의 종단 측면도이다.
도 2는 상기 플라즈마 에칭 장치로 에칭되는 웨이퍼 표면의 종단 측면도이다.
도 3은 상기 플라즈마 에칭 장치에서의 처리 순서를 나타내는 공정도이다.
도 4는 상기 플라즈마 에칭 장치에서의 처리 순서를 나타내는 공정도이다.
도 5는 웨이퍼(W) 및 포커스 링이 에칭되는 형태를 나타내는 설명도이다.
도 6은 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 평면도이다.
도 7은 상기 반도체 제조 장치에 마련되는 탑재대의 종단 측면도이다.
도 8은 상기 탑재대와 반송 수단의 사이에서 웨이퍼가 반입 반출되는 형태를 나타내는 설명도이다.
도 9는 상기 반도체 제조 장치에 마련되는 포커스 링 대기 모듈의 종단 측면도이다.
도 10은 포커스 링의 다른 구성 예를 나타내는 종단 측면도이다.
도 11은 시뮬레이션의 결과를 나타내는 설명도이다.
도 12는 시뮬레이션의 결과를 나타내는 설명도이다.
도 13은 시뮬레이션의 결과를 나타내는 설명도이다.
도 14는 시뮬레이션의 결과를 나타내는 설명도이다.
(제 １ 실시 형태)
본 발명에 따른 플라즈마 에칭 장치(1)에 대해서 이하에 설명한다. 이 플라즈마 에칭 장치(1)는 마그네트론(magnetron) 방식의 반응성 이온 에칭 장치이다. 도면 중 '10'은, 예를 들면, 알루미늄 등의 도전성 부재로 이루어지는 기밀한 처리 용기이며, 이 처리 용기(10)는 접지되어 있다. 또한, 해당 처리 용기(10)에는, 에칭을 실행하기 위한 처리 가스를 도입하기 위한 가스 공급부인 가스 샤워 헤드(shower head)를 겸한 상부 전극(2)과, 하부 전극을 겸한 탑재대(3)가 서로 대향해서 마련되어 있다. 탑재대(3)에는, 기판이며 실리콘으로 이루어지는 웨이퍼(W)가 탑재된다.
처리 용기(10)의 바닥부에는 배기관(11)이 접속되어 있고, 이 배기관(11)에는 진공 배기 수단, 예를 들면, 터보 분자 펌프(turbo molecular pump)나 드라이 펌프(dry pump) 등의 진공 펌프(12)가 접속되어 있다. 또한, 처리 용기(10)의 측벽에는, 개폐가 자유로운 게이트 밸브(gate valve)(13)를 구비한, 웨이퍼(W)를 반입 또는 반출하기 위한 개구부(13a)가 마련되어 있다.
상기 상부 전극(2)의 하면에는, 가스 공급로(21), 예를 들면, 배관과 버퍼실(buffer room)(21a)을 거쳐서 연통하는 다수의 가스 토출구(22)가 뚫려 있고, 상기 탑재대(3) 상에 탑재된 웨이퍼(W)를 향해서 소정의 처리 가스를 토출 가능하도록 구성되어 있다. 상기 가스 공급로(21)는 그 기단(基端)측이 가스 공급계(23)에 접속되어 있다. 가스 공급계(23)는, 후술하는 포커스 링(4)의 표면에 각종의 막을 성막하기 위한 성막용의 처리 가스의 공급원과, 웨이퍼(W)에 대하여 에칭을 실행하기 위한 에칭용의 처리 가스의 공급원을 구비하고 있다. 각 가스 공급원으로부터 공급되는 처리 가스에 대해서는, 나중에 자세하게 설명한다. 가스 공급계(23)는 밸브나 유량 조정부 등의 공급 제어 기기 등을 구비하고 있어, 각 처리 가스를 처리 용기(10) 내에 공급할 수 있다.
또한, 상부 전극(2)에는 정합기(25)를 거쳐서 고주파 전력을 공급하기 위한 고주파 전원부(26)가 접속되어 있다. 또, 상부 전극(2)은 처리 용기(10)의 측벽 부분과는 절연 부재(27)에 의해 절연되어 있다.
상기 탑재대(3)는, 도전성 부재, 예를 들면, 알루미늄 등으로 구성된 본체 부분(30)과, 이 본체 부분(30) 상에 마련된 정전 척(31)을 구비하고 있다. 이 정전 척(31)의 내부에는, 예를 들면, 포일(foil) 형상의 전극(31a)이 마련되어 있다. 이 전극(31a)에는 스위치(32)를 거쳐서 직류 전원(33)이 접속되어, 직류 전압(척 전압)을 인가함으로써, 정전력에 의해 웨이퍼(W)가 정전 척(31)의 표면에 정전 흡착된다. 본체 부분(30) 내에는 온도 조절을 실행하기 위한 온도 조절 수단(도시하지 않음)이 마련되어 있고, 이 온도 조절 수단의 온도 조절 작용과 플라즈마로부터의 열에 의해 웨이퍼(W)가 미리 설정한 온도로 유지되게 된다.
또한, 정전 척(31)의 표면에는, 탑재대(3)와 웨이퍼(W)의 사이에 형성된 약간의 틈 사이의 전열 효율을 높이기 위한 전열용 가스, 예를 들면, 헬륨 가스(He)를 웨이퍼(W)의 이면을 향해서 분사하고, 중앙부로부터 외부로 전열용 가스를 확산시키기 위한 다수의 토출구(34)가 뚫려 있다. 이들 토출구(34)는 탑재대(3) 내를 통과하는 전열용 가스 공급로(35)를 거쳐서 전열용 가스 공급부(36)에 연통하고 있다. 상기 탑재대(3)에는, 정합기(37)를 거쳐서 바이어스용의 전력을 인가하는 고주파 전원부(38)가 접속되어 있다. 또, 탑재대(3)의 내부에는, 도시하지 않는 반송 아암에 대해 웨이퍼(W)의 반입 반출을 행하는 것이 가능한 도시하지 않는 승강 핀(pin)이 마련되어 있다.
정전 척(31)의 주위에는, 해당 정전 척(31)에 흡착 유지된 웨이퍼(W)의 주위를 둘러싸도록, Si에 의해 구성된 포커스 링(4)이 마련되어 있다. 탑재대(3)의 본체 부분(30)의 상부에는, 조립체의 나사 등을 보호하기 위한 절연성의 보호 링(39)이 마련되어 있고, 포커스 링(4)은 이 보호 링(39) 및 본체 부분(30)을 거쳐서 이들 위에 마련되어 있고, 내주연부에 단부(段部)가 형성되어 있어서, 탑재대(3)보다도 외측으로 돌출되어 있는 웨이퍼 주연 부위의 하측으로 파인 형상으로 구성되어 있다.
처리 용기(10)의 내벽에는, 반응 생성물이 해당 내벽면에 부착되는 것을 방지하기 위해서 데포 실드(deposition shield) 등으로 불리는, 예를 들면, 석영 등으로 이루어지는 보호 케이스(51)가 마련되고, 또 탑재대(3)의 측면에도 반응 생성물의 부착을 방지하는 커버(cover)부재(52)가 마련되어 있다. '53'은 배플판(baffle plate)이며, 진공 배기의 균일화를 도모하는 것이다. 또한, 처리 용기(2)의 외주측에는, 처리 분위기에서 소정의 자장을 형성하기 위해서, 예를 들면, 다수의 영구 자석을 링 형상으로 배열해서 이루어져 있는 자석부(54, 55)가 상하에 마련되어 있다.
플라즈마 에칭 장치(1)는 각부의 동작을 제어하는 제어부(50)를 구비하고 있다. 제어부(50)는, 예를 들면, 도시하지 않는 CPU와 프로그램을 구비한 컴퓨터로 이루어지고, 프로그램에는 플라즈마 에칭 장치(1)에 의해 웨이퍼(W)에 에칭 처리를 실행하는데 필요한 동작, 예를 들면, 가스 공급계(23)로부터의 각 가스의 공급, 고주파 전원부(26, 38)로부터의 전력 공급에 관련되는 제어 등에 관한 스텝(명령)군이 조합되어 있다. 이 프로그램은, 예를 들면, 하드 디스크, 컴팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드 등의 기억 매체에 저장되어, 거기로부터 컴퓨터에 설치된다.
상기의 플라즈마 에칭 장치(1)의 작용에 대해서 설명한다. 여기에서는, 실리콘막이 형성된 웨이퍼(W)가 반입되고, 이 실리콘 막의 에칭이 실행된 후, 예를 들면, 유기막이 형성된 웨이퍼(W)가 반입되어, 상기 유기막이 에칭되는 프로세스에 대해서 나타낸다. 설명의 편의상, 상기 실리콘막이 에칭되는 웨이퍼(W)를 'W1'로서 나타내고, 상기 유기막이 에칭 되는 웨이퍼(W)를 'W2'로서 표시한다.
도 2의 (a), 도 2의 (b)에 웨이퍼(W1, W2) 각각의 표면의 종단 측면을 나타낸다. 웨이퍼(W1)의 표면에는 실리콘막(61)의 상방에 실리콘 산화막(62)과, SiN(질화 실리콘)막(63)이 하측부터 이 순서로 적층되어 있다. 이 실리콘 산화막(62)과 SiN막(63)에는, 볼록부(64)와 홈 형상의 개구부(65)가 형성되어 있다. 이 플라즈마 에칭 장치(1)에서는, 실리콘 산화막(62)과 SiN막(63)을 하드 마스크로 하여, 실리콘막(61)을 에칭하고, 소자 분리용의 산화막을 매설하기 위한 패턴을 형성한다.
웨이퍼(W2)의 표면에는, SiO2막(71), 탄소를 포함하는 유기막(72), SiO2막(73) 및 탄소를 포함하는 포토 레지스트(PR)막(74)이 아래부터 이 순서로 적층되어 있다. 포토 레지스트막(74)에는, 패턴(75)이 형성되어 있고, SiO2막(73)은 패턴(75)을 따라 에칭되어 있다. 이 플라즈마 에칭 장치(1)에서는, 유기막(72) 및 포토 레지스트막(74)을 에칭(애싱)하여, 유기막(72)에 마스크 패턴을 형성한다. 이 마스크 패턴은 SiO2막(71)을 에칭 하고, 콘택트 홀 등을 형성하기 위한 패턴이다.
도 ３ 및 도 ４는 탑재대(3) 및 포커스 링(4)의 표면이 변화되는 형태를 나타낸 설명도이며, 도 ５는 플라즈마에 의해 웨이퍼(W1, W2) 및 포커스 링(4)이 에칭되는 형태를 나타내는 설명도이다. 이들의 도 ３ ~ 도 5도 적절히 참조하면서 설명한다. 우선, 도 １의 게이트 밸브(13)를 개방하고, 웨이퍼(W1)를 도시하지 않는 반송 아암(arm)에 의해 처리 용기(10)내에 반입한다. 그리고, 도시하지 않는 승강 핀의 동작에 의해 탑재대(3)의 표면에 웨이퍼(W1)를 탑재하고, 정전 척(31)에 전압을 인가해서 웨이퍼(W1)를 정전 흡착한 후, 전열용 가스인 He 가스를 웨이퍼(W1)의 이면측에 공급한다.
게이트 밸브(13)를 닫고, 처리 용기(10) 내를 소정의 압력으로 유지하면서, 에칭용의 처리 가스로서, 예를 들면, CF4 가스, CO 가스, O2 가스 및 Ar 가스를 공급한다. 처리 용기(10) 내에 공급된 각 처리 가스는, 웨이퍼(W1)의 표면을 따라 직경 방향 외측을 향해서 흐르고, 탑재대(3)의 주위로부터 배기된다. 그 후, 고주파 전원부(26)를 온(ON)으로 해서 상부 전극(2)과 하부 전극인 탑재대(3)의 사이에 고주파 전압을 인가하여, 각 처리 가스를 플라즈마화시킨다(도 ３의 (a)). 또한, 고주파 전원부(38)를 온(ON)으로 해서 바이어스용의 전압이 웨이퍼(W1)에 인가됨으로써, 생성한 플라즈마(P1) 중의 활성종(66)이 웨이퍼(W1)에 높은 수직성을 갖고 충돌한다(도 ５의 (a)).
여기서, 웨이퍼(W1)의 표면에 노출하고 있는 피에칭막(61)과, 웨이퍼(W1)의 주위의 포커스 링(4)의 표면이 동일한 Si에 의해 구성되어 있다. 따라서, 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이, 플라즈마(P1)의 활성종(66)은 웨이퍼(W1)와 마찬가지로 포커스 링(4)의 표면을 에칭한다. 그 결과, 배경 기술의 항목에서 설명한 바와 같은, 포커스 링(4)과 웨이퍼(W1)의 경계 부근에 있어서의 활성종(66) 분포의 불균일함을 억제할 수 있다. 따라서, 이 활성종(66)에 의해 웨이퍼(W1)의 표면 전체에서 균일성 높게, 실리콘 막(61)의 에칭이 진행한다.
그 후, 고주파 전원부(26, 38)가 오프(OFF)로 되고, 각 에칭 가스의 공급이 정지된다. 게이트 밸브(13)를 개방하고, 반송 아암이 처리 용기(10) 내에 진입하여, 승강 핀에 의해 웨이퍼(W1)가 반송 아암에 반송된다. 그리고, 반송 아암이 웨이퍼(W1)을 유지한 상태로 처리 용기(10) 내로부터 퇴거한 후, 성막시에 탑재대(3)를 보호하기 위한 더미 웨이퍼(dummy wafer)(A)가 반송 아암에 의해 탑재대(3) 상에 탑재된다. 그 후, 게이트 밸브(13)를 닫고, 처리 용기(10) 내를 소정의 압력, 예를 들면, 50 mTorr로 유지하면서, 성막용의 처리 가스로서 Ar 가스, CxHy 가스(x, y는 자연수), O2 가스를 처리 용기(10) 내에 공급한다.
계속해서, 고주파 전원부(26)를 온(ON)으로 해서, 상부 전극(2)에, 예를 들면, 1000W로 전력을 공급하여 플라즈마화하고, 고주파 전원부(38)를 온(ON)으로 해서 바이어스용의 전압을 탑재대(3)에 인가한다(도 ３의 (b)). 플라즈마(P)의 활성종이 탑재대(3)의 포커스 링(4)에 퇴적되고, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 더미 웨이퍼(A) 및 포커스 링(4)이 유기(CxHyOz)(x, y, z는 자연수)막(60)으로 덮여진다.
고주파 전원부(26, 38)가 각각 온(ON)으로 되고 나서, 예를 들면, 180초 후에, 이들 고주파 전원부(26, 38)를 각각 오프(OFF)로 하고, Ar 가스, CxHy 가스(x, y는 자연수), O2 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 웨이퍼(W1)와 마찬가지의 순서로 더미 웨이퍼(A)를 처리 용기(10)로부터 반출한다. 계속해서, 웨이퍼(W1)와 마찬가지의 순서로 웨이퍼(W2)가 처리 용기(10) 내에 반입되어, 탑재대(3)에 탑재된다. 그 후, 에칭용의 처리 가스로서, 예를 들면, Ar 가스, O2 가스 및 CO 가스를 처리 용기(10) 내에 공급하고, 웨이퍼(W1)를 처리했을 때와 마찬가지의 순서로 이들의 처리 가스를 플라즈마화시킨다.
여기서, 웨이퍼(W2)의 표면에 노출하고 있는 피에칭막(72, 74)과, 포커스 링(4)의 표면이 동일한 탄소를 포함하는 재질에 의해 구성되어 있다. 따라서, 생성한 플라즈마(P2)의 활성종인 O 래디컬(76)이, 웨이퍼(W2)의 피에칭막인 포토 레지스트막(74) 및 유기막(72)과 마찬가지로 포커스 링(4)의 표면에 형성된 유기막(60)을 에칭한다. 그 결과로서, 포커스 링(4)과 웨이퍼(W2)의 경계 부근에 있어서의 O 래디컬(76) 분포의 불균일함을 억제할 수 있어, O 래디컬(76)에 의해 웨이퍼(W2)의 표면 전체에서 균일성 높게, 유기막(72) 및 포토 레지스트막(74)의 에칭이 진행된다(도 ５의 (b)). 그 후, 고주파 전원부(26, 38)를 각각 오프(OFF)로 하고, 에칭 가스의 공급을 정지하여, 웨이퍼(W1)과 마찬가지의 순서로 웨이퍼(W2)를 처리 용기(10)로부터 반출한다.
웨이퍼(W2)의 처리후, 추가로 웨이퍼(W)(설명의 편의상 웨이퍼(W3)라 함)의 처리를 실행할 경우는, 웨이퍼(W3)의 처리 용기(10) 내로의 반입 전에 해당 웨이퍼(W3)의 피에칭막에 따른，성막용의 처리 가스를 공급한다. 그리고, 웨이퍼(W2)를 처리할 경우와 마찬가지로, 상기 처리 가스를 플라즈마화하여, 포커스 링(4)의 표면에 성막을 실행한다. 이 포커스 링(4)에 형성되는 막의 주성분은 피에칭막을 구성하는 막의 주성분과 동일하다. 그 후, 상기 웨이퍼(W3)를 처리 용기(10) 내에 반입하여, 웨이퍼(W2)를 처리할 경우와 마찬가지로 플라즈마 에칭 처리를 실행한다.
계속해서, 상기한 바와 같이 양호한 플라즈마의 활성종 분포를 얻기 위해서, 포커스 링(4)의 표면에 성막되는 막의 재질을, 처리되는 웨이퍼(W)의 상기 피에칭막마다 설명한다. 또한, 각 피에칭막을 에칭하는 에칭 가스의 예도 나타낸다. 또한, 도 １에서는 일부의 가스의 기재를 생략하고 있지만, 가스 공급계(23)는 하기의 각 케이스에서, 성막용의 처리 가스(성막 가스) 및 에칭용의 처리 가스(에칭 가스)로서 설명하는 각 가스를 포함하고 있어, 웨이퍼(W)의 피에칭막에 따라서，처리 용기(10) 내에 에칭 가스 및 성막 가스를 공급할 수 있다.
케이스 A : 유기막이 피에칭막인 경우
이 유기막이란 탄소를 주성분으로 하고, 부성분으로서 수소, 산소, 불소 등의 원소를 포함하는 막이다. 그리고, 포커스 링(4)에 형성하는 막으로서는, 피에칭막과 마찬가지로 탄소를 주성분으로 하는 유기막이면 좋고, 상기의 예에서 든 CxHyOz막의 이외에, 예를 들면, CxHy막이여도 좋다. CxHy막을 형성하기 위해서는, CH4 가스 및 H2 가스를 포함하는 혼합 가스, 또는 C2H2 가스 및 H2 가스를 포함하는 혼합 가스가 공급된다. 또한, CxHyOz막을 형성하기 위해서는, CH4 가스, H2 가스 및 O2 가스를 포함하는 혼합 가스를 공급해도 좋고, CH4 및 H2O를 포함하는 혼합 가스를 공급해도 좋다. 이 케이스 A에서는, 에칭 가스로서, 산소를 포함한 Ｏ계의 가스가 이용된다.
케이스 B : Si막이 피에칭막인 경우
이런 경우는 상기의 예와 같이, 포커스 링(4)의 표면이 Si에 의해 구성된다. 따라서, 예를 들면, 상기한 바와 같이, 막이 형성되지 않고, 노출된 상태의 포커스 링(4)이 이용된다. 또한, Si를 주성분으로 하고, 부성분으로서 N을 포함하는 재질, 예를 들면, SiN의 막을 포커스 링(4)에 형성해도 좋다. 이 케이스 B에서는, 에칭 가스로서, 예를 들면, 플루오로 카본(CF)계 가스가 이용된다.
케이스 C : SiO2막이 피에칭막인 경우
포커스 링(4)에 형성하는 막은, 예를 들면, SiO2에 의해 구성된다. 이 SiO2막을 형성하기 위해서는, TEOS(테트라 에톡시 실란)를 공급한다. 또한, 이 케이스 C에서는 케이스 B와 마찬가지로, 이 포커스 링(4)의 표면을 Si에 의해 구성해도 좋고, 따라서 웨이퍼(W1)의 Si막(61)을 에칭했을 경우와 마찬가지로, 노출된 포커스 링(4)을 이용해도 좋다. 또한, Si를 주성분으로 하고, 부성분으로서 N을 포함하는 재질, 예를 들면, SiN의 막을 포커스 링(4)에 형성해도 좋다. 이 케이스 C에서는, 에칭 가스로서, 예를 들면, 상기 CF계 가스가 이용된다.
케이스 D : SiN막이 피에칭막인 경우
포커스 링(4)에 형성하는 막은, 예를 들면, SiN에 의해 구성된다. 이 SiN막을 형성하기 위해서는, HMDS(hexamethyldisilazane : 헥사메틸디실라젠) 가스 및 HN3(hydrazoic acid : 히드라조산) 가스로 이루어지는 혼합 가스를 공급해도 좋고, SiH4(모노실란) 가스 및 N2(질소) 가스로 이루어지는 혼합 가스를 공급해도 좋다. 또한, SiH4 가스 및 NH3(암모니아) 가스로 이루어지는 혼합 가스를 공급해도 좋다. 또한, 케이스 B, C와 마찬가지로, 포커스 링(4)의 표면을 Si에 의해 구성해도 좋고, 따라서 케이스 B, C와 마찬가지로, 노출된 포커스 링(4)을 이용해도 좋다. 또한, Si를 주성분으로 하고, 부성분으로서 O를 포함하는 재질, 예를 들면, SiO2의 막을 포커스 링(4)에 형성해도 좋다. 이 케이스 D에서는, 에칭 가스로서, 예를 들면, 상기 CF계 가스가 이용된다.
케이스 E : Al(알루미늄)막이 피에칭막인 경우
포커스 링(4)에 형성하는 막은, 예를 들면, Al에 의해 구성된다. Al막을 형성하기 위해서는, DMAH(dimethyl aluminum hydride : 디메틸알루미늄하이드라이드) 가스 혹은 TMA(trimethylaluminum : 트리메틸알루미늄) 가스가 이용된다. 또한, Al을 주성분으로 하고 부성분으로서 N을 포함하는 재질, 예를 들면, AlN(질화알루미늄)의 막을 포커스 링(4)에 형성해도 좋다. 이 케이스 E에서는, 에칭 가스로서, Cl(염소)계 가스나 Br(취소)계 가스가 이용된다.
케이스 F : Cu(구리)막이 피에칭막인 경우
포커스 링(4)에 형성하는 막은, 예를 들면, Cu에 의해 구성된다. 에칭 가스로서는, Cl(염소)계 가스나 Br(취소)계 가스가 이용된다. Cu막을 형성하기 위해서는, Cu(hfac) TMVS(hexafluoroacetylacetonato copper(I) trimethyl-vinylsilane)가스가 이용된다. 또한, Cu를 주성분으로 하고 부성분으로서 O를 포함하는 재질, 예를 들면, CuO(산화구리)의 막을 포커스 링(4)에 형성해도 좋다. 이 케이스 F에서는, 에칭 가스로서, Cl계 가스나 Br계 가스가 이용된다.
제 1 실시 형태의 플라즈마 에칭 장치(1)에 의하면， 웨이퍼(W)의 피에칭막과 주성분이 동일한 막을 포커스 링(4)의 표면에 성막할 수 있다. 따라서, 상기 피에칭막을 에칭할 때에, 해당 피에칭막 뿐만아니라 포커스 링(4)의 표면에서도 플라즈마의 활성종이 반응한다. 그 결과로서, 웨이퍼(W)와 포커스 링(4)의 경계 부근과, 웨이퍼(W)의 중앙부측에서 상기 활성종 분포의 불균일함을 억제할 수 있으므로, 웨이퍼(W)의 면내 전체에서 균일성 높은 에칭 처리를 실행할 수 있다.
그래서, 포커스 링(4)은, 알루미나나 세라믹스에 의해 구성해도 좋지만, 배경 기술의 항목에서 설명한 바와 같이, 웨이퍼(W)와 동일한 전기적 특성을 가지는 Si에 의해 구성한 쪽이, 웨이퍼(W)의 주위의 전기장을 균일성 높게 제어할 수 있고, 보다 확실하게 플라즈마의 분포의 불균임함을 막기 때문에 바람직하다.
(제 2 실시 형태)
제 1 실시 형태에서는, 포커스 링(4)의 성막 처리와, 웨이퍼(W)의 플라즈마 에칭 처리를 동일한 처리 용기 내에서 실행하고 있지만, 이들을 별개의 처리 용기에서 실행해도 좋다. 이렇게 상기 성막과 상기 에칭을 별개로 실행하는 반도체 제조 장치(8)의 구성에 대해서 도 ６을 참조하면서 설명한다. 반도체 제조 장치(8)는, 반도체 장치 제조용의 기판인 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 실행하는 로더 모듈(loader module)을 구성하는 제 １ 반송실(81)과, 로드록(load-lock) 실(82, 83)과, 진공 반송실 모듈인 제 ２ 반송실(84)을 구비하고 있다. 제 １ 반송실(81)의 정면에는 복수의 웨이퍼(W)를 수납하는 캐리어(carrier)(C)가 탑재되는 탑재대(85)가 마련되어 있다.
제 １ 반송실(81)의 정면벽에는, 상기 캐리어(C)가 접속되어서 캐리어(C)의 커버와 함께 개폐되는 게이트 도어(gate door)(GT)가 마련되어 있다. 그리고, 제 ２ 반송실(84)에는, 플라즈마 에칭 모듈(91, 91), 포커스 링 성막 모듈(92) 및 포커스 링 대기 모듈(93)이 기밀하게 접속되어 있다.
제 １ 반송실(81)의 측면에는, 웨이퍼(W)의 방향을 조정하기 위한 얼라인먼트(alignment) 실(94)이 마련되어 있다. 로드록 실(82, 83)에는, 도시하지 않는 진공 펌프와 리크 밸브(leak valve)가 마련되고 있어, 대기 분위기와 진공 분위기를 전환하도록 구성되어 있다. 즉, 제 １ 반송실(81) 및 제 ２ 반송실(84)의 분위기가 각각 대기 분위기 및 진공 분위기로 유지되어 있기 때문에, 로드록 실(82, 83)은, 각각의 반송실 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 때에 분위기를 조정하는 역할을 가진다.
도면 중 'G'는, 로드록 실(82, 83)과 제 １ 반송실(81) 또는 제 ２ 반송실(84)의 사이, 혹은 제 ２ 반송실(84)과 각 모듈의 사이를 차단하는 게이트 밸브(Sluice Valve : 슬루스 밸브)이다. 보통, 게이트 밸브(G)는 닫혀 있고, 각 실 사이 및 각 모듈과 제 ２ 반송실(84)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 때에 열린다.
제 １ 반송실(81) 및 제 ２ 반송실(84)에는, 각각 제 １ 반송 수단(86) 및 제 ２ 반송 수단(87)이 마련되어 있다. 제 １ 반송 수단(86)은, 캐리어(C)와 로드록 실(82, 83)의 사이 및 제 １ 반송실(81)과 얼라인먼트 실(94)의 사이에서 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 행하기 위한 다관절의 반송 아암이다. 제 ２ 반송 수단(87)은 다관절의 반송 아암이다. 이 제 ２ 반송 수단(87)은, 로드록 실(82, 83)과 각 모듈과의 사이에서 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 행하고, 각 모듈 사이에서 포커스 링(4)의 반입 및 반출을 행하는 역할을 가지고 있다.
반도체 제조 장치(8)는 상술의 제어부(50)와 마찬가지로 구성되는 제어부(80)를 구비하고 있고, 제어부(80)는 웨이퍼(W)의 플라즈마 에칭 처리 및 반송을 실행하고, 포커스 링(4)의 반송을 실행할 수 있도록, 반도체 제조 장치(8)의 각부의 동작을 제어한다.
이 반도체 제조 장치(8)에 있어서, 웨이퍼(W)는 캐리어(C)→제 1 반송실(81)→얼라인먼트 실(2)→제 １ 반송실(81)→로드록 실(82)→제 ２ 반송실(84)→플라즈마 에칭 모듈(91)의 순으로 반송되어, 웨이퍼(W)에 플라즈마 에칭 처리가 실시된다. 그 후, 웨이퍼(W)는, 플라즈마 에칭 모듈(91)로부터 제 ２ 반송실(84)→로드록 실(83)→제 １ 반송실(81)의 순으로 반송되어, 캐리어(C)에 되돌려진다.
계속해서, 플라즈마 에칭 모듈(91)에 대해서 설명한다. 이 플라즈마 에칭 모듈(91)은, 플라즈마 에칭 장치(1)와 거의 마찬가지로 구성되어 있고, 이하에서는 플라즈마 에칭 장치(1)와의 차이점을 중심으로 도 ７을 이용하여 설명한다. 플라즈마 에칭 모듈(91)의 탑재대(3)의 본체 부분(30)에는 링 형상의 정전 척(101)이 마련되어 있다. 이 정전 척(101)의 내부에는, 예를 들면, 전극(102)이 마련되어 있고, 이 전극(102)에는 스위치(103)를 거쳐서 직류 전원(104)이 접속되어 있다. 그리고, 직류 전압(척 전압)을 전극(102)에 인가함으로써, 정전력에 의해 포커스 링(4)이 정전 척(101)의 표면에 정전 흡착되어 고정된다.
또한, 정전 척(101)을 두께 방향으로 관통하도록, 예를 들면, 3개의 승강 핀(105)이 마련되어 있고(도면에서는 2개만 나타내고 있다), 승강 기구(106)에 의해 승강 핀(105)이 정전 척(101)의 표면에 돌출한다. 스위치(103)가 오프(OFF)로 되어 정전 척(101)에 의한 흡착력이 없어진 상태에서, 도 ８에 도시하는 바와 같이, 승강 핀(105)이 상승하고, 포커스 링(4)을 들어 올린다. 그리고, 제 ２ 반송 수단(87)이 어 올려진 포커스 링(4)을 수취하여, 다른 모듈에 반송할 수 있다.
이 플라즈마 에칭 모듈(91)은, 플라즈마 에칭 장치(1)와 마찬가지로, 처리 용기(10) 내에 각종의 에칭 가스를 공급하는 가스 공급계를 구비하고 있어, 제 １ 실시 형태와 마찬가지로, 웨이퍼(W)에 플라즈마 에칭 처리를 실행할 수 있다.
포커스 링 성막 모듈(92)은, 플라즈마 에칭 모듈(91)과 마찬가지로 구성되고 있고, 포커스 링(4)이 탑재대(3)로부터 장착 및 분리 자유롭게 구성되어 있다. 또한, 포커스 링 성막 모듈(92)은, 플라즈마 에칭 장치(1)와 마찬가지로, 처리 용기(10) 내에 각종의 성막 가스를 공급하는 가스 공급계를 구비하고 있다. 포커스 링(4)이 탑재대(3)의 정전 척(101)에 흡착된 상태에서, 제 １ 실시 형태와 마찬가지로, 성막 가스가 공급됨과 아울러, 성막 가스가 플라즈마화되어 포커스 링(4)에 성막 처리가 실행된다.
도 ９는 포커스 링 대기 모듈(93)의 종단 측면도를 나타내고 있다. 이 포커스 링 대기 모듈(93)에는, 포커스 링(4)을 탑재하는 복수의 선반(94)이 마련되어 있다. 선반(94)에는 포커스 링(4)을 지지하는, 예를 들면, 3개의 지지 핀(95)이 마련되어 있다. 포커스 링 대기 모듈(93) 내에 진입한 제 ２ 반송 수단(87)이 승강함으로써, 선반(94)에 마련된 지지 핀(95)과 제 ２ 반송 수단(87)의 사이에서 포커스 링(4)이 반송된다.
예를 들면, 성막되는 막에 따라서, 포커스 링(4)이 탑재되는 선반(94)이 미리 결정되어 있고, 각 포커스 링(4)에는 미리 각종의 막이 성막되어, 그 막에 대응하는 선반(94)에 탑재되어서 대기한다. 그리고, 웨이퍼(W)가 제 ２ 반송실(84)에 반입되기 전에, 해당 웨이퍼(W)의 피에칭막에 따른 막이 성막된 포커스 링(4)이, 포커스 링 대기 모듈(83)로부터 제 ２ 반송 수단(87)에 의해 취출된다. 이후, 제 ２ 반송 수단(87)이, 이 포커스 링(4)을 플라즈마 에칭 모듈(91)에 반입하고, 해당 포커스 링(4)이 탑재대(3)에 부착된다.
그래서, 반도체 제조 장치(8)에 반입되는 웨이퍼(W)의 로트(lot)가 전환되고, 피에칭막의 재질이 변하면, 플라즈마 에칭 모듈(91)의 포커스 링(4)은, 탑재대(3)로부터 제 ２ 반송 수단(87)으로 반송되어, 상기 선반(94)에 되돌려진다. 그리고, 제 ２ 반송 수단(87)은, 후속의 웨이퍼(W)의 피에칭막에 따라서，선반(94)으로부터 다른 포커스 링(4)을 상기 탑재대(3)에 반송하고, 이 포커스 링(4)이 상기 탑재대(3)에 부착된다.
제 ２ 실시 형태에 있어서도, 포커스 링(4)에 웨이퍼(W)의 피에칭막과 주성분이 동일한 막을 형성해서 에칭 처리를 실행하므로, 제 １ 실시 형태와 마찬가지로, 균일성 높게 웨이퍼(W)에 에칭 처리를 실행할 수 있다.
상기의 제 1 및 제 ２ 실시 형태에 있어서, 포커스 링(4)에 처리 가스를 이용하여 성막하는 대신에, 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이, 포커스 링(4)의 표면에 필름(111)을 부착해도 좋다. 이 필름(111)의 재질로서는, 피에칭막에 따라서, 상기의 케이스 A?F에서 설명한 각 재질이 이용된다. 또한, 처리 가스에 의해 SiO2막을 성막하는 대신에, 이러한 필름(111)을 이용하는 경우, 해당 필름(111)은, 예를 들면, MSQ(methylsilsesquioxane : 메틸실세스키옥세인)에 의해 구성되어도 좋다. 또한, SiN막을 성막하는 대신에 필름(111)을 이용하는 경우, 해당 필름(111)은, 예를 들면, HMDS에 의해 구성된다. CHxOy막을 성막하는 대신에, 필름(111)을 이용하는 경우, 해당 필름(111)은, 예를 들면, PMMA(폴리메타크릴산 메틸수지: poly(methylmethacrylate)resin)나 SILK(폴리알릴렌 하이드로카본: polyarylene hydrocarbon)에 의해 구성해도 좋다.
또한, 포커스 링(4)에 성막하는 대신에, 예를 들면, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 포커스 링(4)의 내측에 피에칭막과 주성분이 동일한 링 부재(112)를 마련해도 좋다. 이러한 경우도, 링 부재(112)에 의해 웨이퍼의 둘레 가장자리 부근에서의 플라즈마 활성종의 반응이 제어되고, 포커스 링(4)에 의해 웨이퍼(W) 주위의 전기장이 제어되므로, 웨이퍼(W)의 면내에서 균일성 높게 플라즈마의 활성종을 분포시킬 수 있다.
웨이퍼(W)를 처리하는 경우에 대해서 설명해 왔지만, 본 발명은, 예를 들면, 플랫 패널과 같은 직사각형의 기판을 처리할 경우에도 적용할 수 있다. 즉, 피에칭막의 주성분과 동일한 주성분에 의해 구성되는 링 부재는 원형이여도 각형이여도 좋다. 따라서, 기판의 주위에 해당 기판을 둘러싸도록 마련되고, 상기의 각종의 성막 가스를 공급해서 성막되는 부재나 상기 필름(111)은 원형이여도 각형이여도 좋다. 또한, 상기한 바와 같이, 포커스 링(4)과는 별도의 링 부재(112)를 마련하는 경우, 해당 링 부재(112)는 원형인 것에 한정되지 않고, 각형이여도 좋다.
(평가 시험)
계속해서, 발명자가 본 발명의 지견을 얻기 위해 행한 시뮬레이션에 의한 실험에 대해서 설명한다. 이 시뮬레이션에서는, 상술의 제 １ 실시 형태에서 나타낸 플라즈마 에칭 장치와 거의 동일한 장치를 사용했다. 이 장치의 탑재대(3)에는 피에칭막으로서 유기막인 (CH2)n이 형성된 웨이퍼(W)가 탑재되어 있는 것으로서 설정했다. 상기 웨이퍼(W)의 직경은 300 mm이다. 그리고, 상부 전극(2)으로부터는 O2 가스, CO 가스, Ar 가스가 각각 60 sccm, 100 sccm, 450 sccm으로 공급되는 것으로서 설정했다. 배기함으로써 얻을 수 있는 처리 용기(10) 내의 압력은 2.0 Pa로 했다.
유기막에 대한 에칭에서는 O(산소) 래디컬의 기여가 크므로, 포커스 링(4)의 표면의 O 래디컬에 대한 반응도(γ)를 변화시켜서, 처리 용기(11) 내의 O 래디컬의 농도 분포 및 흐름(플럭스: flux)을 조사하고, 추가로 반응도(γ) 마다 웨이퍼(W)의 면내에 있어서의 에칭 레이트(etching rate)를 조사했다. 이 반응도(γ)가 0인 경우는, 포커스 링(4)의 표면과 O 래디컬이 전혀 반응하지 않는 것을 나타내고, 반응도(γ)가 1에 가까울수록 O 래디컬이 웨이퍼(W)뿐만 아니라 포커스 링(4)의 표면과 반응한다.
도 11의 (a) 및 도 11의 (b)는 반응도(γ)가 각각 0, 0.25일 때의 O 래디컬의 분포를 등농도선으로 나타내고 있다. 각 실험에 있어서, O 래디컬은 0.50× 10-5mol/m3?1.69×10-5mol/m3의 범위로 분포하고 있다. 도면 중 O 래디컬의 농도가 1.35×10-5mol/m3 이상인 영역(R1)은 그물망으로 나타내고 있고, 1.35×10-5mol/m3 보다 낮고, 1.24×10-5mol/m3이상인 영역(R2)에는 다수의 점을 부여해서 나타내고 있다. O 래디컬의 농도가 1.24×10-5mol/m3 보다 낮고, 1.02×10-5mol/m3 이상인 영역(R3)에도 다수의 점을 부여해서 나타내고 있지만, R2 보다도 점의 밀도를 작게 해서 나타내고 있다. O 래디컬의 농도가 1.02×10-5mol/m3 보다 낮고, 0.90×10 -5mol/m3 이상인 영역(R4)에는 사선을 부여해서 나타내고 있고, 0.90×10-5mol/m3 보다 낮은 영역(R5)에는 사선이나 점을 부여하지 않고 있다. 도 12의 (a) 및 도 12의 (b)는 반응도(γ)가 각각 0.5, 1일 때의 O 래디컬의 농도 분포를 도 11과 같이 나타내고 있다.
이 시뮬레이션에서는, 처리 용기 내의 각부분에 있어서의 플럭스를 산출하고 있다. 이 플럭스는, O 래디컬의 단위 면적 및 시간당의 이동량이며, 단위는 mol/m2?초이다. 이 산출된 플럭스를, 도 11, 도 12에서는 화살표로 표시하고 있고, 화살표의 방향이 O 래디컬의 흐름 방향을 나타내고 있다. 단지, 이들의 도 11, 도 12에서는 도시의 편의상, 실제로 얻을 수 있는 시뮬레이션 결과보다도, 화살표의 수는 적게 표시하고 있다. γ=0, γ=0.25, γ=0.5일 때의 웨이퍼(W) 부근의 상기 화살표에 대해서, 도 13의 (a), 도 13의 (b), 도 13의 (c)에 각각 보다 명확히 표시하고 있다. 이 도 13에서 화살표의 길이는, 상기 O 래디컬 플럭스의 값의 각 점에서의 크기를 나타내고 있고, 길이가 긴 만큼 O 래디컬의 이동량이 크다.
도 11?도 13에 표시되는 바와 같이, γ=0의 경우에는, 웨이퍼(W)의 외연부에 O 래디컬이 유입되고, 웨이퍼(W)의 중앙부와 외주연부에서 O 래디컬의 농도 분포가 다르다. 그러나, γ=0.25, 0.5 및 1의 경우에는 포커스 링(4)에의 O 래디컬의 유입이 증가하는 대신에 웨이퍼(W)의 외주연부에의 O 래디컬의 유입을 억제할 수 있다. 그래서, 웨이퍼(W)의 중앙부와 외주연부에서 O 래디컬의 농도 분포의 균일성이 높아지고 있다.
도 14는 시뮬레이션에 의해 얻어진, 반응도(γ)마다의 웨이퍼(W)의 에칭 레이트를 나타내는 그래프이다. 그래프의 세로축은 에칭 레이트(nm/분)를 나타내고, 가로축은 웨이퍼(W)의 중심으로부터의 거리를 나타내고 있다. 이 그래프로부터, 포커스 링(4)에서의 O 래디컬에 의한 반응도가, 웨이퍼(W)에서의 O 래디컬에 의한 반응도에 가까울수록, 웨이퍼(Ｗ)의 면내에 있어서의 에칭 레이트의 균일성이 높아지는 것을 안다. 도 11?도 14에 나타낸 시뮬레이션의 결과로부터, 본 발명자는, 피에칭막과 주성분이 동일한 링 부재를 웨이퍼(W)의 주위에 배치함으로써, 웨이퍼(Ｗ)의 면내의 에칭 레이트를 개선하는 것에 생각이 미쳤다.

Claims (6)

  1. 기판 상의 피에칭막을 드라이 에칭하는 방법에 있어서,
    처리 용기 내에 기판을 반입해서 탑재대에 탑재하는 공정과,
    적어도 표면부의 주성분이 피에칭막의 주성분과 동일한 재질인 링 부재가 기판을 둘러싸도록 배치된 상태에서, 기판에 대향하는 가스 공급부로부터 처리 가스를 샤워 형상으로 토출하고, 상기 처리 가스를 플라즈마화해서 피에칭막을 에칭하는 공정과,
    상기 처리 용기 내를 배기로를 통해서 진공 배기하는 공정
    을 포함하되,
    상기 피에칭막은 실리콘 막 및 실리콘 산화막 이외의 막인 것
    을 특징으로 하는 에칭 방법.
  2. 기판 상의 피에칭막을 드라이 에칭하는 방법에 있어서,
    처리 용기 내의 탑재대에 탑재되는 기판을 둘러싸도록 마련되는 링 부재에 대하여 성막 가스를 공급하여, 해당 링 부재의 표면에, 앞으로 상기 처리 용기 내에서 에칭이 실행될 기판 상의 피에칭막의 주성분과 그 주성분이 동일한 재질의 막을 성막하는 공정과,
    이어서 상기 처리 용기 내에 기판을 반입해서 상기 탑재대에 탑재하는 공정과,
    그 후, 상기 링 부재가 기판을 둘러싸도록 배치된 상태에서, 기판에 대향하는 가스 공급부로부터 처리 가스를 샤워 형상으로 토출하고, 상기 처리 가스를 플라즈마화해서 피에칭막을 에칭하는 공정과,
    상기 처리 용기 내를 배기로를 통해서 진공 배기하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 링 부재의 표면에 성막하는 공정은, 에칭을 실행하는 상기 처리 용기 내에서 실행되는 것을 특징으로 하는 에칭 방법.
  4. 기판 상의 피에칭막을 드라이 에칭하는 방법에 있어서,
    처리 용기 내의 탑재대에 탑재되는 기판을 둘러싸도록 마련된 링 부재를, 적어도 표면부가, 앞으로 상기 처리 용기 내에서 에칭이 실행될 기판 상의 피에칭막의 주성분과 그 주성분이 동일한 재질인 링 부재와 교환하는 공정과,
    이어서 상기 처리 용기 내에 기판을 반입해서 상기 탑재대에 탑재하는 공정과,
    그 후, 상기 교환된 링 부재가 기판을 둘러싸도록 배치된 상태에서, 기판에 대향하는 가스 공급부로부터 처리 가스를 샤워 형상으로 토출하고, 상기 처리 가스를 플라즈마화해서 피에칭막을 에칭하는 공정과,
    상기 처리 용기 내를 배기로를 통해서 진공 배기하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 방법.
  5. 기판 상의 피에칭막을 진공 분위기에서 드라이 에칭하는 장치에 있어서,
    기판을 탑재하기 위한 탑재대가 그 내부에 마련된 처리 용기와,
    상기 탑재대에 대향하고, 처리 가스를 샤워 형상으로 토출하는 가스 공급부와,
    상기 처리 가스를 플라즈마화하기 위한 수단과,
    상기 탑재대 상의 기판을 둘러싸도록 마련된 링 부재와,
    상기 가스 공급부에 에칭용의 가스를 공급하는 에칭 가스 공급원과,
    상기 링 부재의 표면에 기판 상의 피에칭막의 주성분과 그 주성분이 동일한 재질의 막을 성막하기 위한 가스를 가스 공급부에 공급하는 성막 가스 공급원과,
    기판을 상기 처리 용기 내에 반입하기 전에, 성막 가스 공급원으로부터 가스 공급부를 통해서 상기 처리 용기 내에 성막 가스를 공급해서 상기 링 부재의 표면을 성막하도록 제어 신호를 출력하는 제어부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  6. 기판을 둘러싸도록 배치하는 링 부재에 있어서,
    청구항 1에 기재된 에칭 방법에 이용되는 것을 특징으로 하는 링 부재.
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