TWI734185B - 電漿處理裝置 - Google Patents

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TWI734185B
TWI734185B TW108131630A TW108131630A TWI734185B TW I734185 B TWI734185 B TW I734185B TW 108131630 A TW108131630 A TW 108131630A TW 108131630 A TW108131630 A TW 108131630A TW I734185 B TWI734185 B TW I734185B
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佐藤浩平
中本和則
横川賢悦
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日商日立全球先端科技股份有限公司
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Abstract

[課題]電漿處理裝置中，直至被處理晶圓之外周部附近為止提升電漿處理之均勻性，從1片晶圓能夠製造的良品元件之數量可以更多。 [解決手段]電漿處理裝置具備：真空容器；載置台，其具備在該真空容器之內部用於載置被處理試料的電極基材，及覆蓋該電極基材之外周部分的由絕緣性之材料形成的承受器環，及被該承受器環覆蓋且以圍繞電極基材之外周的方式被配置，在上面及與電極基材之外周對置之面之一部分形成有薄膜電極的絕緣環；對該載置台之電極基材施加第1高頻電力的第1高頻電力施加部；對形成於絕緣環的薄膜電極施加第2高頻電力的第2高頻電力施加部；於真空容器之內部在載置台之上部產生電漿的電漿產生手段；及對第1高頻電力施加部、第2高頻電力施加部、及電漿產生手段進行控制的控制部。

Description

電漿處理裝置
本發明關於電漿處理裝置，特別是關於產生電漿對半導體基板等進行蝕刻處理的電漿處理裝置。
伴隨著半導體元件之集積度之提升，電路構造變微細化，製程複雜化。在這樣的狀況下，為了抑制半導體元件之單價之上升，要求提高從1片晶圓能夠獲取的半導體元件之產量，要求直至被處理晶圓之外周緣能夠以高良品率製造性能良好的半導體元件。
應對這樣的要求，在電漿處理裝置中，要求藉由電漿處理裝置進行處理而在被處理晶圓上形成的半導體元件之性能，在被處理晶圓之面內從中心至周邊部成為均勻。
電漿處理裝置亦即蝕刻裝置中，伴隨著電路圖案之微細化，要求奈米、次奈米等級之加工均勻性之精度。為了在遍及被處理晶圓之全面能夠確保這樣的奈米、次奈米等級之加工均勻性之精度，將加工精度容易降低的被處理晶圓之外周部附近中的電漿處理之精度進行提升成為重要。
蝕刻處理裝置中，在被處理晶圓之外周部附近，基於電磁學、熱力學的因素，相對於被處理晶圓之中央部分，在外周部附近之部分，其之被處理的圖案之加工形狀精度等之蝕刻處理之特性之偏差容易變大。此一現象隨著被處理晶圓之尺寸(外徑)變大而越發顯著。其結果，基於電漿蝕刻處理的被處理晶圓之外周部附近之加工形狀相對於中央部附近之加工精度超出偏差之容許範圍，而發生形成於被處理晶圓之外周部附近的半導體元件無法作為製品出廠之情況。
作為防止這樣的被處理晶圓之外周部附近之加工形狀相對於中央部附近之加工精度超出偏差之容許範圍之手段，於專利文獻1記載有，在載置被處理晶圓的基板電極之周圍，設置與基板電極為同一電位之高頻環，減低高頻偏壓電力之變更之影響，改善被處理晶圓之外周部附近之加工特性而可以提升處理之均勻性的電漿處理裝置。
又，專利文獻2記載有，在載置被處理晶圓的試料台之基材之周圍，在與試料台之基材電氣絕緣之狀態下設置導體環，從與對試料台之基材施加的高頻電力不同的電源對導體環供給高頻電力的構成。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開2014-17292號公報 [專利文獻2]特開2016-225376號公報
[發明所欲解決之課題]
於蝕刻處理裝置中，藉由電漿處理被處理晶圓時，在載置被處理晶圓的基板電極之外周部附近所形成的電場之形狀影響到電漿處理之均勻性。專利文獻1記載的方法中，基板電極與高頻環為同一電位，因此施加於基板電極的高頻電力在某一條件之情況下即使將基板電極之外周部附近所形成的電場調整為理想狀態時，變化施加於基板電極的高頻電力之條件之情況下，藉由高頻環來調整基板電極之外周部附近所形成的電場是困難的，對被處理晶圓直至外周部附近實施均勻的處理是困難的。
另一方面，晶圓外周部之電場失真時，晶圓之表面與其上之電漿區域之境界的鞘區域中形成的電場之等電位面會發生不均勻或形狀之傾斜。鞘區域中，離子在相對於等電位面為直角的方向受力，因此若等電位面相對於晶圓之面傾斜，則射入晶圓的離子在接受到與等電位面之傾斜對應的傾斜方向之力的狀態下射入晶圓。其結果存在有如在晶圓上所形成的圖案之形狀產生分布，或晶圓外周部之由絕緣體形成的環之消耗被加速等之問題。
相對於此，專利文獻2記載的構成中，為了對試料台之基材(基板電極)之外周部所產生的鞘區域中的電場之傾斜進行補正，在試料台之基材之外周部所配置的絕緣體之環之上配置導體環(高頻環電極)，對該導體環施加和施加於試料台之基材的高頻電力為不同控制的高頻電力之構成。
但是，夾持著介質而對試料台之基材與導體環分別從不同的電源施加高頻電力之情況下，基於試料台之基材與導體環之間產生的容量耦合，施加於試料台之基材的高頻電力與施加於導體環的高頻電力之間會產生干擾，電力比較小的施加於導體環的高頻電力變為無法控制，試料台之基材所載置的晶圓外周部之電場有可能失真。
本發明為了解決上述習知技術之課題，目的在於提供即使變化施加於基板電極的高頻電力之情況下，亦能夠穩定地控制施加於高頻環電極的高頻電力，減少基板電極之外周部附近之鞘區域所形成的電場之形狀對電漿處理之均勻性帶來的影響，直至被處理晶圓之外周部附近之範圍提升電漿處理之均勻性，使從1片晶圓能夠製造的良品元件之數量更多的技術。 [解決課題之手段]
為了解決上述課題，本發明中，電漿處理裝置構成為具備：真空容器；載置台，其具備在該真空容器之內部用於載置被處理試料的電極基材，及覆蓋該電極基材之外周部分的由絕緣性之材料形成的承受器環，及被該承受器環覆蓋且以圍繞電極基材之外周的方式被配置，在上面和與電極基材之外周對置之面之一部分形成有薄膜電極的絕緣環；第1高頻電力施加部，對該載置台之電極基材施加第1高頻電力；第2高頻電力施加部，對形成於絕緣環的薄膜電極施加第2高頻電力；電漿產生手段，於真空容器之內部在載置台之上部產生電漿；及控制部，對第1高頻電力施加部與第2高頻電力施加部與電漿產生手段進行控制。 [發明效果]
依據本發明，可以從被處理晶圓之中心部分至外周部附近為止提升電漿處理之均勻性，從1片晶圓可以取得的良品元件之數(良品之良品率)可以更多。
又，依據本發明，可以延長配置於晶圓外周部的環狀構件之壽命，減少部品交換之頻度提升電漿處理裝置之裝置運轉率。
本發明中，為了提升以圍繞基板電極之周圍的方式設置的環電極之控制性，因此使環電極，在介質之表面藉由薄膜形成且將其與基板電極之距離盡可能設為較大，而可以縮小基板電極與環電極之間產生的容量耦合。其結果，對基板電極與環電極從不同之電源分別施加高頻電力時，可以縮小距離比較近的基板電極與環電極之間產生的容量耦合造成的高頻電力之干擾之程度，可以提升基於環電極的表面電位之控制性。
據此，可以縮小基板電極之外周部附近所形成的鞘區域對電漿處理之均勻性帶來的影響，直至被處理晶圓之外周部附近可以均勻地進行電漿處理，從1片晶圓可以取得的良品元件之數量可以更多。
又，本發明中，為了盡可能增大基板電極與環電極之間之距離，減少2個電極之間之容量耦合，因此將環電極，在卷繞基板電極之由絕緣性之材料形成的環狀構件之表面藉由熔射導電性之膜而形成，但是為了防止電漿處理中基於該導電性之熔射膜而產生異常放電，而在該導電性之熔射膜之上熔射絕緣性材料之膜而形成，構成為以該絕緣性材料之膜覆蓋導電性之熔射膜的構造。
又，該環電極，不僅在絕緣環之表面之試料台、與晶圓平行的面，亦延伸至設置於晶圓外周部的絕緣性之環及與晶圓對置的傾斜之部分為其特徵。
藉由這樣的構造，可以減少晶圓外周部之鞘區域之電場之失真，直至被處理晶圓之外周部附近可以提升電漿處理之均勻性，從1片晶圓能夠製造的良品元件之數量可以更多。
以下，依據圖面詳細說明本發明之實施形態。對本實施形態進行說明之全圖中具有同一功能者附加同一符號，原則上省略其重複之說明。
但是，本發明不限定解釋為以下所示實施形態之記載內容。在不脫離本發明之思想至趣旨之範圍內，變更其具體構成為業者能容易理解者。 [實施例1]
圖1示出作為本實施例的電漿處理裝置，在滿足ECR(Eectron Cyclotron Resonance)條件的磁場中供給微波產生高密度之電漿對被處理晶圓進行處理的電漿處理裝置亦即電漿蝕刻裝置100之例。電漿蝕刻裝置100具備：於內部具有形成電漿的處理室104之真空容器101，及將該真空容器101之上部密閉的介質窗103，在被介質窗103密封的真空容器101之內部形成處理室104。介質窗103由石英等形成。
在真空容器101之下部配置有排氣口110，與未圖示的真空排氣手段連接。另一方面，在將真空容器101之上部密閉的介質窗103之下方，設置有構成處理室104之天井的圓板狀之噴淋板102。在介質窗103與噴淋板102之間配置有從未圖示的氣體供給手段供給蝕刻處理用之氣體的氣體供給部102a。於噴淋板102形成有將從氣體供給部102a供給的蝕刻處理用之氣體供給至處理室104之複數個氣體導入孔102b。噴淋板102例如由石英等之介質形成。
又，於真空容器101之外部安裝有，產生供給至真空容器101之內部的微波電力之微波電源106；及將該微波電源106與真空容器101之上部連接，並形成將微波電源106產生的微波搬送至真空容器101的搬送路徑之導波管105。作為微波電源106產生的微波，例如使用頻率2.45GHz之微波。
在真空容器101之外部，於真空容器101之上方及在真空容器101之外周設置有介質窗103的部分之周邊分別配置有形成磁場的磁場產生線圈107。磁場產生線圈107連接於磁場產生線圈用電源107a。
在真空容器101之內部，於處理室104之下部設置有形成試料台的晶圓載置用電極(第1電極)120。晶圓載置用電極120藉由未圖示的懸架手段被真空容器101之內部支撐。
晶圓載置用電極120之詳細如圖2所示。晶圓載置用電極120成為由導電性之材料形成的電極基材108、由介質材料形成的絕緣板151、及由導電性之材料形成的接地板152疊層之狀態。電極基材108之上面，周邊部分相對於中央部分低1段，相對於中央部分之上面120a，在低1段的周邊部分形成有面120b。
電極基材108與絕緣板151之周圍及電極基材108之面120b，係被由介質材料形成的下部承受器環113、上部承受器環138、及絕緣環139覆蓋。上部承受器環138覆蓋設置於電極基材108之面120b的絕緣環139之上面及側面。
作為形成絕緣板151、下部承受器環113、上部承受器環138及絕緣環139的介質材料，可以使用陶瓷或者石英等。
電極基材108之上面120a被介質膜140被覆，介質膜140之表面成為載置處理對象亦即試料(半導體晶圓)109的載置面140a。載置面140a，如圖1所示，與噴淋板102及介質窗103呈對向。
在晶圓載置用電極120之上面120a所形成的介質膜140之內部，如圖3所示，形成有複數個靜電吸附用電極(導電體膜)111。該靜電吸附用電極111，係藉由供電線1261，經由真空容器101之外部所配置的高頻濾波器125連接於直流電源126。供電線1261，在接地板152之部分中通過絕緣管1262之內部，在電極基材108之部分中通過絕緣管1263之內部，而與接地板152及電極基材108絕緣。
圖3所示構成中，靜電吸附用電極111係經由高頻濾波器125而與一個直流電源126連接的單極之構成，但使用複數個直流電源126對複數個靜電吸附用電極(導電體膜)111供給不同極性之電位的雙極之構成亦可。
晶圓載置用電極120之電極基材108，係藉由供電線1241，經由匹配器129連接於第1高頻電源124。第1高頻電源124之一端被接地。供電線1241，在接地板152之部分中通過絕緣管1242之內部，而與接地板152被絕緣。
又，於電極基材108之內部，使為了對電極基材108進行冷卻而流通有從未圖示的冷媒供給手段供給的冷媒之冷媒流路153，在電極基材108之中心軸周圍以螺旋狀形成。於冷媒流路153，從未圖示的冷媒供給手段經由配管154進行冷媒之供給及回收，據此，使冷媒在冷媒流路153之內部循環。
晶圓載置用電極120之上面120a(電極基材108之上面)之外徑，形成為比載置於載置面140a的試料(半導體晶圓)109之外徑尺寸稍少。其結果，如圖2及圖3所示，將試料(半導體晶圓)109載置於載置面140a的狀態下，試料(半導體晶圓)109之外周部分稍微從載置面140a溢出。
又，晶圓載置用電極120之上面120a之周圍之外周部之面120b，形成為比上面120a低一段。於該外周部之面120b，如圖2所示，載置有上部承受器環138與絕緣環139。又，從晶圓載置用電極120之側面遍及其下側之絕緣板151之側面，係被下部承受器環113覆蓋。藉由上部承受器環138與下部承受器環113，將電極基材108之外周面與外周部之面120b覆蓋。
又，在被上部承受器環138與絕緣環139包圍的區域，絕緣環139在晶圓載置用電極120之外周部之面120b上，以圍繞晶圓載置用電極120之側面的方式被配置。在絕緣環139之上面與內側之面之一部分形成有環電極170。
環電極170之詳細如圖4所示。環電極170，係由在絕緣環139之上面及面對基材電極108之側的內側之面之一部分被形成的薄膜電極171，及覆蓋該薄膜電極171之表面的介質膜172之薄膜構成。薄膜電極171，係藉由供電線1271，如圖2及圖3所示，經由負荷阻抗可變盒130與匹配器128連接於第2高頻電源127。供電線1271，在接地板152之部分中通過絕緣管1272之內部，在電極基材108之部分中通過絕緣管1273之內部，而與接地板152及電極基材108絕緣。
微波電源106、磁場產生線圈用電源107a、第1高頻電源124、直流電源126、第2高頻電源127分別連接於控制部160，依據記憶於控制部160的程式進行控制。
這樣的構成中，首先，使用未圖示的試料供給手段，將試料(半導體晶圓)109載置於晶圓載置用電極120之上面120a。接著，在真空容器101密閉的狀態下，藉由控制部160作動未圖示的排氣手段從排氣口110對真空容器101之內部實施真空排氣。
藉由真空排氣使真空容器101之內部到達規定之壓力後，藉由控制部160作動未圖示的氣體供給手段，從氣體供給部102a以規定之流量對介質窗103與噴淋板102之間之空間供給蝕刻處理用之氣體。被供給至介質窗103與噴淋板102之間之空間的蝕刻處理用之氣體，係通過形成於噴淋板102的複數個氣體導入孔102b，流入處理室104。
接著，在被供給有蝕刻處理用之氣體且處理室104之內部維持於規定之壓力之狀態下，藉由控制部160對直流電源126進行控制，經由供電線1261對靜電吸附用電極(導電體膜)111施加直流之電壓。據此，在覆蓋靜電吸附用電極(導電體膜)111的介質膜140之表面(載置面140a)產生靜電氣，試料(半導體晶圓)109被靜電吸附於介質膜140之表面(載置面140a)。
在試料(半導體晶圓)109被靜電吸附於介質膜140之表面(載置面140a)的狀態下，未圖示的氣體供給手段經由控制部160進行控制，在晶圓載置用電極120之表面所形成的介質膜140之表面(載置面140a)與試料(半導體晶圓)109之間，從晶圓載置用電極120之側供給導熱用之氣體(例如氦(He)等)。
又，藉由控制部160對未圖示的冷媒供給手段進行控制並從配管154使冷媒供給、回收於冷媒流路153中而使冷媒循環於冷媒流路153之內部，據此，使電極基材108冷卻。
在該冷卻的電極基材108之上被載置的試料(半導體晶圓)109被靜電吸附於介質膜140之表面，蝕刻處理用之氣體被供給且處理室104之內部成為規定之壓力之狀態下，藉由控制部160對磁場產生線圈用電源107a進行控制，於處理室104之內部產生所要之磁場。進一步，藉由控制部160對微波電源106進行控制使產生微波，使該產生的微波經由導波管105供給至真空容器101之內部。
於此，藉由磁場產生線圈用電源107a在處理室104之內部產生的磁場，相對於從微波電源106供給的微波係以滿足ECR條件的方式之強度被形成。據此，供給至處理室104之內部的蝕刻處理用之氣體被激發，生成蝕刻處理用之氣體之高密度的電漿。
另一方面，藉由控制部160對第1高頻電源124進行控制而產生高頻電力，經由匹配器129對電極基材108施加第1高頻電力，據此，相對於電漿116而在電極基材108產生偏壓電位。藉由控制部160對第1高頻電源124進行控制而對產生於電極基材108的偏壓電位進行調整，據此，可以從比較高的密度之電漿116對吸引至電極基材108之側的離子化的蝕刻氣體等之荷電粒子之能量進行控制。
基於該被控制能量的蝕刻處理用之氣體的荷電粒子與電極基材108之上載置的試料(半導體晶圓)109之表面碰撞。於此，試料(半導體晶圓)109之表面中，藉由與蝕刻處理用之氣體不反應的材料或者難反應的材料形成有遮罩圖案，試料(半導體晶圓)109之表面之未被該遮罩圖案覆蓋的部分被蝕刻。
蝕刻處理中，導入處理室104之內部的蝕刻處理用之氣體或因為蝕刻處理而產生的反應性生物之粒子，係藉由未圖示的真空排氣手段從排氣口110排出至外部。
又，蝕刻處理中，基於蝕刻處理用之氣體的荷電粒子與表面碰撞後的試料109會產生熱。試料109產生的熱，係藉由在晶圓載置用電極120之表面形成的介質膜140與試料109之間從未圖示的氣體供給手段供給的導熱用之氣體，而從試料109之背面之側，傳導至藉由流過冷媒流路153之內部的冷媒被冷卻了的電極基材108之側。據此，試料109之溫度被調節成為所要之溫度範圍內。於該狀態下，藉由對試料109之表面進行蝕刻處理，而在對試料109不賦予熱損傷之情況下於試料109之表面形成所要之圖案。
該試料109之表面之蝕刻處理中，若從電漿116射入試料109之表面的蝕刻處理用之氣體等之荷電粒子之射入量及射入方向遍及試料109之表面全體均勻的話，則試料109之表面大致均勻地被進行處理。
但是，實際上，晶圓載置用電極120，為了不使導電性之材料形成的電極基材108暴露於電漿116，因此電極基材108之外周部分被介質材料形成的下部承受器環113、上部承受器環138、絕緣環139披覆，在電極基材108之中央部分與外周部分中，在與電漿116之間形成的鞘區域117之形狀或電場之分布產生差異。
如此般，在電極基材108之中央部分與外周部分藉由鞘區域117之形狀或電場之分布產生差異，據此，在晶圓載置用電極120所載置的試料109之上面，在比較遠離上部承受器環138的中央部與比較接近上部承受器環138的周邊部，在試料109與電漿116之間之鞘區域117所產生的電場變為不一樣，而產生分布。其結果，在試料109之中心部附近與周邊部附近蝕刻處理之條件(荷電粒子之射入量及射入方向)不同而無法進行均勻的蝕刻處理，於試料109之面內，蝕刻處理產生分布。
相對於此，本實施例中，如圖4所示，在電極基材108之周圍所配置的絕緣環139之表面之上面與內側之面之一部分形成有薄膜電極171，從第2高頻電源127經由匹配器128與負荷阻抗可變盒130對薄膜電極171施加高頻電力，據此，而使試料109之表面之中央部與周邊部產生的電場之分布之差異盡可能減小。
第2高頻電源127係和對電極基材108施加高頻電力的第1高頻電源124為不同的電源，對薄膜電極171施加和施加於電極基材108的高頻電力為獨立的電力。
於此，於專利文獻2記載有，從高頻電源對表面被由介質形成的承受器環披覆的導體環施加高頻電力，據此而對晶圓之外周部分或者外周緣部有效地貢獻高頻。
但是，導體環與金屬製之基材之間會產生容量耦合。因為該導體環與基材之間之容量耦合而產生的耦合電容C，會受到介於其間的絕緣體之介電常數及厚度而變化，導體環被賦予某一程度之厚度而形成，因此導體環在高度方向之位置被限定之情況下，介於其間的絕緣體之厚度不得不被削薄和導體環之厚度相當的量。因此，在減少導體環與基材之間之耦合電容C上受到源自於絕緣體之厚度的限制。
其結果，專利文獻2之構成中，對導體環與電極亦即基材從不同之高頻電源獨立施加高頻電力之情況下，施加於導體環的比較小的高頻電力，因為導體環與基材之間之容量耦合而受到施加於電極亦即基材的比較大的高頻電力之影響，形成於導體環之周圍的電場之控制性降低，有可能無法獲得所要之電場分布。
相對於此，本實施例中，如圖4所示，和專利文獻2記載之導體環相當的功能，係由在介質形成的絕緣環139之表面所形成的環電極170來實現。亦即，本實施例中設為，在絕緣環139之表面，作為環電極170而形成薄膜電極171並將其表面以介質膜172披覆之構成，據此，則相對於專利文獻2記載的構成，本實施例之構成中，與電極基材108之外周部之面120b間之間隔可以增大和專利文獻2之導體環之厚度相當的部分之量。
據此，本實施例中的薄膜電極171與電極基材108之外周部之面120b之間之耦合電容C，相較於專利文獻2記載的構成中的導體環與基材之相當於本實施例中的面120b的部分之間之耦合電容可以減小。
其結果，本實施例中，從各自之高頻電源對薄膜電極171與電極基材108獨立施加高頻電力之情況下，施加於薄膜電極171的比較小的高頻電力中，受到基於薄膜電極171與電極基材108之間之容量耦合而施加於電極基材108的比較大的高頻電力之影響可以減小，因此形成於薄膜電極171之周圍的電場可以穩定地進行控制。
又，藉由介質膜172披覆薄膜電極171之表面，於處理室104之內部產生電漿，從第1高頻電源127對薄膜電極171施加第2高頻電力時，可以防止薄膜電極171中產生異常放電，可以防止試料109之周邊部中的鞘區域之形狀或鞘區域之電場之分布產生紊亂。
薄膜電極171，係於絕緣環139之表面熔射鎢(W)而形成鎢之薄膜。又，介質膜172係以披覆絕緣環139之表面之熔射有鎢之薄膜之部分的方式熔射氧化鋁而藉由氧化鋁之薄膜來形成。
又，將絕緣環139之上面與在該上面連接的內側之側面所交接的部分173，如圖4所示設為去角部的帶圓弧的R形狀。將薄膜電極171形成於，包含該去角部而設為帶圓弧的R形狀之部分且在絕緣環139之上面與該上面連接的內側之側面，據此，對薄膜電極171施加高頻電力時，可以防止電場集中於該去角部而設為R形狀之部分。如此般藉由防止電場之集中，對於試料109之周邊部中的鞘區域之形狀或鞘區域之電場之分布不會造成影響，或者可以減少影響。
藉由控制部160控制第2高頻電源127，經由負荷阻抗可變盒130與匹配器128藉由供電線1271對如此般形成的環電極170之薄膜電極171施加第2高頻電力。同時，從第1高頻電源124經由匹配器129藉由供電線1241對電極基材108施加第1高頻電力。
於此，藉由薄膜電極171與電極基材108之外周部之面120b之間之容量耦合所產生的耦合電容C，係和與電極基材108之外周部之面120b對向的薄膜電極171之面積呈比例，且和電極基材108之外周部之面120b與薄膜電極171之間之間隔呈反比例。
圖4所示環電極170之構成中，於絕緣環139之左側側面1391之上部亦形成有薄膜電極171，該部分中薄膜電極171與電極基材108之側面對置之部分之面積，相比於與電極基材108之外周部之面120b對置之部分之面積為充分小，因此薄膜電極171與電極基材108之間所形成的容量耦合，可以視為由薄膜電極171與電極基材108之外周部之面120b之間之容量耦合引起的耦合電容C所支配。
依據這樣的構成，藉由控制部160對第2高頻電源127進行控制，如圖5所示，在晶圓載置用電極120之外周部附近中，在從試料109之周邊部遍及上部承受器環138的部分之電漿116區域與試料109之間所形成的鞘區域117，可以減少鞘區域117受到第1高頻電力之影響而導致的形狀隨時間的變化，可以穩定地形成。
又，薄膜電極171係形成於包含絕緣環139之去角部之部分在內的絕緣環139之上面與內側之面，因此不會發生電場集中，可以減少晶圓載置用電極120載置的試料109之外周部附近電場之失真。其結果，試料109之上面所形成的電漿116之鞘區域117之電場分布，從試料109之中心部分至周邊部分可以設為大致均勻。
據此，從電漿116射入自試料109之中心部分至周邊部分的荷電粒子之射入方向可以成為大致同一方向，試料109上被蝕刻形成的圖案之形狀在試料109中心部附近與周邊部附近產生之偏差可以被抑制。
又，藉由消除電場之集中，不會發生上部承受器環138之局部性消耗，可以延長上部承受器環138之壽命。其結果，可以減少上部承受器環138之交換之頻度，可以提升電漿蝕刻裝置100之裝置運轉率。
上述實施例中說明，使環電極170，在由介質形成的絕緣環139之表面，熔射鎢(W)而形成導體薄膜，並於其上熔射氧化鋁而形成介質膜172的構成，但作為熔射鎢(W)而形成的導體薄膜之替換，可以使用沿著絕緣環139之表面成形的薄的金屬之板，於其表面熔射氧化鋁而成者。
依據本實施例，至晶圓外周部為止能夠均勻地實施電漿處理，因此在晶圓之面內可以均勻地實施處理，可以實現半導體素子之良品率提升。
又，在配置於晶圓載置用電極120之電極基材108之外周部而直接暴露於電漿的上部承受器環138中，可以防止電場之集中，因此上部承受器環138之壽命可以延長。
以上，依據實施例具體說明本發明者完成的發明，但本發明不限定於上述實施例，在不脫離其要旨範圍內可以進行各種變更。例如上述實施例係為了容易理解本發明而詳細說明者，但未必限定於具備說明的全部構成。又，針對實施例之構成之一部分，可以進行公知之構成之追加・削除・置換。
100:電漿蝕刻裝置 101:真空容器 102:噴淋板 102a:氣體供給部 103:介質窗 104:處理室 106:微波電源 107:磁場產生線圈 107a:磁場產生線圈用電源 108:電極基材 109:試料 110:排氣口 111:靜電吸附用電極 113:下部承受器環 120:晶圓載置用電極 124:第1高頻電源 127:第2高頻電源 138:上部承受器環 139:絕緣環 140:介質膜 160:控制部 170:環電極 171:薄膜電極 172:介質膜
[圖1]表示本發明之實施例的電漿處理裝置之概略構成的方塊圖。 [圖2]表示本發明之實施例的電漿處理裝置之晶圓載置用電極之構成的剖面圖。 [圖3]經由本發明之實施例的電漿處理裝置之晶圓載置用電極之周邊部之詳細構成的剖面圖。 [圖4]經由本發明之實施例的電漿處理裝置之晶圓載置用電極之絕緣環與環電極之構成的剖面圖。 [圖5]經由本發明之實施例的電漿處理裝置之晶圓載置用電極之周邊部中的電漿鞘之狀態的晶圓載置用電極之周邊部之剖面圖。
100:電漿蝕刻裝置
101:真空容器
102:噴淋板
102a:氣體供給部
102b:氣體導入孔
103:介質窗
105:導波管
106:微波電源
107:磁場產生線圈
107a:磁場產生線圈用電源
108:電極基材
109:試料
110:排氣口
113:下部承受器環
116:電漿
117:鞘區域
120:晶圓載置用電極
124:第1高頻電源
125:高頻濾波器
126:直流電源
127:第2高頻電源
128、129:匹配器
130:負荷阻抗可變盒
138:上部承受器環
139:絕緣環
140:介質膜
151:絕緣板
152:接地板
160:控制部

Claims (8)

  1. 一種電漿處理裝置，其特徵為具備： 真空容器； 載置台，其具備：在上述真空容器之內部用於載置被處理試料的電極基材；覆蓋上述電極基材之外周部分的由絕緣性之材料形成的承受器環；及被上述承受器環覆蓋且以圍繞上述電極基材之外周的方式被配置，在上面和與上述電極基材之外周對置之面之一部分形成有薄膜電極的絕緣環； 第1高頻電力施加部，對上述載置台之上述電極基材施加第1高頻電力； 第2高頻電力施加部，對形成於上述絕緣環的上述薄膜電極施加第2高頻電力； 電漿產生手段，於上述真空容器之內部在上述載置台之上部產生電漿；及 控制部，對上述第1高頻電力施加部、上述第2高頻電力施加部、及上述電漿產生手段進行控制。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中 上述薄膜電極，其表面被介質之膜披覆。
  3. 如申請專利範圍第2項之電漿處理裝置，其中 上述薄膜電極由鎢之膜形成，上述介質之膜由氧化鋁形成。
  4. 如申請專利範圍第3項之電漿處理裝置，其中 上述薄膜電極之上述鎢之膜，係藉由將鎢熔射於上述絕緣環之表面而成形者。
  5. 如申請專利範圍第3項之電漿處理裝置，其中 覆蓋上述薄膜電極之表面的上述氧化鋁之膜，係藉由將上述絕緣環之形成有上述鎢之膜的部分覆蓋並熔射氧化鋁而成形者。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之電漿處理裝置，其中 上述絕緣環之形成有上述薄膜電極的部分之中上述絕緣環之上面與上述電極基材之外周所對置之面交接的部分，係以帶圓弧之面連接。
  7. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中 上述載置台中，相對於中央部分，周邊部分為具有凹陷之段差形狀，上述絕緣環在被搭載於上述載置台之周邊部之凹陷之段差形狀部分的狀態下被上述承受器環覆蓋。
  8. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中 上述電漿產生手段具備： 在上述真空容器之上部面對上述載置台而配置且由介質材料形成的介質窗； 從上述真空容器之上部經由上述介質窗對上述真空容器之內部供給高頻電力的電力供給部；及 配置於上述真空容器之外部，且對上述真空容器之內部產生磁場的磁場產生部。
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