WO2011090109A1 - エッチング方法、エッチング装置及びリング部材 - Google Patents

エッチング方法、エッチング装置及びリング部材 Download PDF

Info

Publication number
WO2011090109A1
WO2011090109A1 PCT/JP2011/050960 JP2011050960W WO2011090109A1 WO 2011090109 A1 WO2011090109 A1 WO 2011090109A1 JP 2011050960 W JP2011050960 W JP 2011050960W WO 2011090109 A1 WO2011090109 A1 WO 2011090109A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
film
substrate
gas
etched
etching
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/050960
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
歩太 鈴木
松潤 康
剛 守屋
伸俊 寺澤
祥明 岡部
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東京エレクトロン株式会社 filed Critical 東京エレクトロン株式会社
Priority to CN2011800059160A priority Critical patent/CN102741986A/zh
Priority to KR1020127021262A priority patent/KR101439717B1/ko
Publication of WO2011090109A1 publication Critical patent/WO2011090109A1/ja
Priority to US13/554,582 priority patent/US8945413B2/en
Priority to US14/596,619 priority patent/US9441292B2/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4404—Coatings or surface treatment on the inside of the reaction chamber or on parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/14—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by plasma treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32467—Material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32477—Vessel characterised by the means for protecting vessels or internal parts, e.g. coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H01J37/32642—Focus rings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105—Etching inorganic layers
    • H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31127—Etching organic layers
    • H01L21/31133—Etching organic layers by chemical means
    • H01L21/31138—Etching organic layers by chemical means by dry-etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
    • H01L21/32136—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68757—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a coating or a hardness or a material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10S156/915—Differential etching apparatus including focus ring surrounding a wafer for plasma apparatus

Definitions

  • the present invention relates to an etching method for etching a substrate by converting a processing gas into plasma, an etching apparatus, and a ring member used for the etching method.
  • a damascene recess including grooves and via holes is formed in various films formed on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”) made of, for example, Si (silicon). Plasma etching may be performed.
  • the apparatus for performing the plasma etching process includes a mounting table on which the wafer is mounted, and a focus ring provided on the outer periphery of the wafer mounted on the mounting table.
  • This focus ring is provided in order to distribute plasma with high uniformity on the wafer surface.
  • the electrical characteristics such as the electrical conductivity of the focus ring to approximate the electrical characteristics such as the electrical conductivity of the wafer. It was considered effective. Therefore, the focus ring may be uniformly composed of the same Si as the material constituting the wafer.
  • Japanese Patent Laid-Open Nos. 2006-140423 and 2008-78208 describe a plasma etching apparatus provided with a focus ring, but do not describe means for solving the above problems.
  • the present invention provides a technique capable of performing highly uniform etching processing when dry etching a film to be etched on a substrate by converting a processing gas into plasma.
  • the etching method of the present invention is a method of dry etching a film to be etched on a substrate, a step of carrying the substrate into a processing container and placing it on a mounting table, and a main component of at least the surface portion of the film to be etched.
  • a step of etching a film to be etched by discharging a processing gas from a gas supply unit facing the substrate in a shower-like manner and turning the processing gas into plasma while a ring member made of the same material as the component is disposed so as to surround the substrate; Evacuating the inside of the processing chamber through an exhaust path, and the film to be etched is a film excluding a silicon film and a silicon oxide film (that is, a film that is neither a silicon film nor a silicon oxide film) It is characterized by.
  • the method includes a step of etching into a film to be etched by plasma, and a step of evacuating the inside of the processing container through an exhaust path.
  • the step of forming a film on the surface of the ring member is performed, for example, in the processing container in which etching is performed.
  • Still another etching method is a method of dry etching a film to be etched on a substrate, wherein at least a surface portion of the ring member provided so as to surround the substrate placed on the placing table in the processing container is The step of replacing the main component of the film to be etched on the substrate to be etched in the processing container with a ring member whose main component is the same material, and then carrying the substrate into the processing container and placing it on the mounting table And, after the replaced ring member is disposed so as to surround the substrate, the processing gas is discharged from the gas supply unit facing the substrate in a shower-like manner, and the processing gas is turned into plasma to form an etching target film. It includes a step of etching and a step of evacuating the inside of the processing container through an exhaust path.
  • the etching apparatus of the present invention is an apparatus for dry-etching a film to be etched on a substrate in a vacuum atmosphere, and a mounting table for mounting the substrate is disposed opposite to the processing vessel provided therein and the mounting table.
  • a gas supply unit that discharges the processing gas in a shower-like manner, means for converting the processing gas into plasma, a ring member that is provided so as to surround the substrate on the mounting table, and the gas supply unit for etching
  • An etching gas supply source for supplying a gas, and a gas for forming a film of the same material as the main component of the etching target film on the substrate on the surface of the ring member.
  • Control Characterized by comprising a control unit for outputting a degree.
  • a ring member whose surface portion is made of the same material as that of the substrate to be etched is disposed so as to surround the substrate, and the processing gas is turned into plasma to etch the film to be etched. ing. Accordingly, the uneven distribution of the active species of the plasma between the center portion of the substrate and the outer edge portion of the substrate can be suppressed, and an etching process with high uniformity can be performed.
  • 1 is a plan view of a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention. It is a vertical side view of the mounting base provided in the said semiconductor manufacturing apparatus. It is explanatory drawing which shows a mode that a wafer is delivered between the said mounting base and a conveyance means.
  • the plasma etching apparatus 1 is a magnetron type reactive ion etching apparatus.
  • reference numeral 10 denotes an airtight processing container made of a conductive member such as aluminum, and the processing container 10 is grounded.
  • an upper electrode 2 that also serves as a gas shower head, which is a gas supply unit for introducing a processing gas for performing etching, and a mounting table 3 that also serves as a lower electrode are opposed to each other. Is provided.
  • a high frequency power supply unit 26 for supplying high frequency power via the matching unit 25 is connected to the upper electrode 2.
  • the upper electrode 2 is insulated from the side wall portion of the processing vessel 10 by an insulating member 27.
  • the mounting table 3 includes a main body portion 30 made of a conductive member such as aluminum, and an electrostatic chuck 31 provided on the main body portion 30.
  • a foil-like electrode 31a is provided inside the electrostatic chuck 31, and a DC power source 33 is connected to the electrode 31a via a switch 32, and a static voltage is applied by applying a DC voltage (chuck voltage).
  • the wafer W is electrostatically attracted to the surface of the electrostatic chuck 31 by the electric power.
  • Temperature adjusting means (not shown) for adjusting the temperature is provided in the main body portion 30, and the wafer W is maintained at a preset temperature by the temperature adjusting action of the temperature adjusting means and the heat from the plasma. Will be.
  • a heat transfer gas such as helium gas (He) for increasing the heat transfer efficiency of a slight gap formed between the mounting table 3 and the wafer W is provided on the back surface of the wafer W on the surface of the electrostatic chuck 31.
  • a large number of discharge ports 34 are formed to inject toward the outside and spread the heat transfer gas from the center. These discharge ports 34 communicate with a heat transfer gas supply unit 36 through a heat transfer gas supply path 35 that passes through the mounting table 3.
  • the mounting table 3 is connected to a high frequency power supply unit 38 for applying bias power via a matching unit 37.
  • lifting pins capable of delivering the wafer W to a transfer arm (not shown) are provided inside the mounting table 3.
  • a focus ring 4 made of Si is provided around the electrostatic chuck 31 so as to surround the periphery of the wafer W attracted and held by the electrostatic chuck 31.
  • An insulating protective ring 39 for protecting screws and the like of the assembly is provided on the upper portion of the main body portion 30 of the mounting table 3, and the focus ring 4 extends over the protective ring 39 and the main body portion 30.
  • a step portion is formed on the inner edge, and is formed in a shape that bites into the lower side of the wafer peripheral portion protruding outward from the mounting table 3.
  • the plasma etching apparatus 1 includes a control unit 50 that controls the operation of each unit.
  • the control unit 50 includes, for example, a computer having a CPU and a program (not shown).
  • the program includes operations necessary for performing an etching process on the wafer W by the plasma etching apparatus 1, for example, each gas from the gas supply system 23.
  • a group of steps (commands) for control and the like related to supply and power supply from the high-frequency power supply units 26 and 38 is assembled.
  • This program is stored in a storage medium such as a hard disk, a compact disk, a magnetic optical disk, or a memory card, and installed in the computer therefrom.
  • a process is shown in which a wafer W on which a silicon film is formed is carried in, and after the silicon film is etched, for example, a wafer W on which an organic film is formed is carried in and the organic film is etched.
  • the wafer W on which the silicon film is etched is denoted as W1
  • the wafer W on which the organic film is etched is denoted as W2.
  • FIGS. 2 (a) and 2 (b) show the longitudinal side surfaces of the surfaces of the wafers W1 and W2.
  • a silicon oxide film 62 and a SiN (silicon nitride) film 63 are stacked in this order on the silicon film 61 from below.
  • the oxide film 62 and the SiN film 63 are formed with a convex portion 64 and a groove-shaped opening 65.
  • the silicon film 61 is etched using the silicon oxide film 62 and the SiN film 63 as a hard mask, and a pattern for embedding an oxide film for element isolation is formed.
  • an SiO 2 film 71, an organic film 72 made of carbon, an SiO 2 film 73, and a photoresist (PR) film 74 made of carbon are laminated in this order from the bottom.
  • a pattern 75 is formed on the photoresist film 74, and the SiO 2 film 73 is etched along the pattern 75.
  • the organic film 72 and the photoresist film 74 are etched (ashed) to form a mask pattern on the organic film 72.
  • This mask pattern is a pattern for etching the SiO 2 film 71 to form contact holes and the like.
  • FIG. 3 and 4 are explanatory views showing how the surfaces of the mounting table 3 and the focus ring 4 are changed
  • FIG. 5 is an explanatory view showing how the wafers W1 and W2 and the focus ring 4 are etched by plasma.
  • FIG. This will be described with reference to FIGS. 3 to 5 as appropriate.
  • the gate valve 13 of FIG. 1 is opened, and the wafer W1 is loaded into the processing container 10 by a transfer arm (not shown).
  • the wafer W1 is mounted on the surface of the mounting table 3 by an operation of a lifting pin (not shown), and a voltage is applied to the electrostatic chuck 31 to electrostatically attract the wafer W1, and then He gas, which is a heat transfer gas, is added. Supply to the back side of the wafer W1.
  • CF 4 gas, CO gas, O 2 gas, and Ar gas are supplied as etching process gases while closing the gate valve 13 and maintaining the inside of the processing vessel 10 at a predetermined pressure.
  • Each processing gas supplied into the processing container 10 flows radially outward along the surface of the wafer W ⁇ b> 1 and is exhausted from the periphery of the mounting table 3.
  • the high frequency power supply unit 26 is turned on, and a high frequency voltage is applied between the upper electrode 2 and the mounting table 3 which is the lower electrode, and each processing gas is turned into plasma (FIG. 3A).
  • the bias voltage is applied to the wafer W1 by turning on the high frequency power supply unit 38, so that the active species 66 in the generated plasma P1 collides with the wafer W1 with high perpendicularity (FIG. 5A). .
  • the etching target film 61 exposed on the surface of the wafer W1 and the surface of the focus ring 4 around the wafer W1 are made of the same Si. Therefore, as shown in FIG. 5A, the active species 66 of the plasma P1 etch the surface of the focus ring 4 in the same manner as the wafer W1. As a result, the uneven distribution of the active species 66 in the vicinity of the boundary between the focus ring 4 and the wafer W1 as described in the background art item can be suppressed. Therefore, the etching of the silicon film 61 proceeds with high uniformity over the entire surface of the wafer W1 by the active species 66.
  • the high frequency power supply units 26 and 38 are turned off, and the supply of each etching gas is stopped.
  • the gate valve 13 is opened, the transfer arm enters the processing container 10, and the wafer W1 is transferred to the transfer arm by the lift pins. Then, after the transfer arm moves out of the processing vessel 10 while holding the wafer W1, a dummy wafer A for protecting the mounting table 3 during film formation is mounted on the mounting table 3 by the transfer arm. Thereafter, the gate valve 13 is closed, and the processing vessel 10 is maintained at a predetermined pressure, for example, 50 mTorr, while Ar gas, CxHy gas (x and y are natural numbers), and O 2 gas are used as the processing gas for film formation. 10 is supplied.
  • the high-frequency power supply unit 26 is turned on to supply power to the upper electrode 2 at 1000 W, for example, to generate plasma, and the high-frequency power supply unit 38 is turned on to apply a bias voltage to the mounting table 3 (FIG. 3).
  • Active species of plasma P are deposited on the focus ring 4 of the mounting table 3, and the dummy wafer A and the focus ring 4 are covered with an organic (CxHyOz) film 60 as shown in FIG. (X, y, z are natural numbers)
  • the high frequency power supply units 26 and 38 are turned on, the high frequency power supply units 26 and 38 are turned off, and the supply of Ar gas, CxHy gas (x and y are natural numbers), and O 2 gas are stopped. To do. Then, the dummy wafer A is unloaded from the processing container 10 in the same manner as the wafer W1. Subsequently, similarly to the wafer W1, the wafer W2 is loaded into the processing container 10 and mounted on the mounting table 3. Thereafter, for example, Ar gas, O 2 gas, and CO gas are supplied into the processing container 10 as etching processing gases, and these processing gases are turned into plasma in the same procedure as when the wafer W1 is processed.
  • Ar gas, O 2 gas, and CO gas are supplied into the processing container 10 as etching processing gases, and these processing gases are turned into plasma in the same procedure as when the wafer W1 is processed.
  • the etched films 72 and 74 exposed on the surface of the wafer W2 and the surface of the focus ring 4 are made of the same carbon material. Accordingly, the O radical 76 that is the active species of the generated plasma P2 etches the organic film 60 formed on the surface of the focus ring 4 in the same manner as the photoresist film 74 and the organic film 72 that are the etching target films of the wafer W2. As a result, the uneven distribution of the O radical 76 in the vicinity of the boundary between the focus ring 4 and the wafer W2 is suppressed.
  • the O radical 76 has high uniformity over the entire surface of the wafer W2, and the organic film 72 and the photoresist film 74 Etching proceeds (FIG. 5B). Thereafter, the high-frequency power supply units 26 and 38 are turned off, the supply of the etching gas is stopped, and the wafer W2 is unloaded from the processing container 10 in the same manner as the wafer W1.
  • the material of the film formed on the surface of the focus ring 4 will be described for each of the etched films of the wafer W to be processed.
  • An example of an etching gas for etching each film to be etched is also shown.
  • the gas supply system 23 is a process gas for film formation (film formation gas) and a process gas for etching (etching gas) in the following cases.
  • the etching gas and the film forming gas can be supplied into the processing chamber 10 according to the film to be etched of the wafer W.
  • This organic film is a film containing carbon as a main component and elements such as hydrogen, oxygen, and fluorine as subcomponents.
  • the film to be formed on the focus ring 4 may be an organic film containing carbon as a main component in the same manner as the film to be etched, and may be CxHy in addition to the CxHyOz film mentioned in the above example. .
  • a mixed gas containing CH 4 gas and H 2 gas or a mixed gas containing C 2 H 2 gas and H 2 gas is supplied.
  • a mixed gas containing CH 4 gas, H 2 gas and O 2 gas may be supplied, or a mixed gas containing CH 4 and H 2 O may be supplied.
  • a mixed gas containing CH 4 and H 2 O may be supplied.
  • an O-based gas containing oxygen is used as the etching gas.
  • Case B Si film is a film to be etched
  • the surface of the focus ring 4 is made of Si as in the above example. Therefore, for example, the focus ring 4 in the bare state is used without forming a film as described above. Further, a film of a material containing Si as a main component and N as a subcomponent, for example, SiN, may be formed on the focus ring 4.
  • a fluorocarbon (CF) gas is used as the etching gas.
  • Case C When the SiO 2 film is a film to be etched
  • the film formed on the focus ring 4 is made of, for example, SiO 2 .
  • TEOS tetraethoxysilane
  • the surface of the focus ring 4 may be made of Si as in the case B. Therefore, the exposed focus ring 4 may be used as in the case where the Si film 61 of the wafer W1 is etched.
  • a film of a material containing Si as a main component and N as a subcomponent, for example, SiN may be formed on the focus ring 4.
  • the CF gas is used as the etching gas.
  • Case D SiN film is a film to be etched
  • the film formed on the focus ring 4 is made of, for example, SiN.
  • a mixed gas composed of HMDS (hexamethyldisilazane) gas and HN3 (hydrazoic acid) gas may be supplied, or SiH 4 (monosilane) gas and N 2 (nitrogen) gas. You may supply the mixed gas which consists of. Also, it may be supplied mixed gas of SiH 4 gas and NH 3 (ammonia) gas.
  • the surface of the focus ring 4 may be made of Si. Therefore, the exposed focus ring 4 may be used similarly to the cases B and C.
  • a film of a material containing Si as a main component and O as a subcomponent, for example, SiO 2 may be formed on the focus ring 4.
  • the CF gas is used as the etching gas.
  • Case F When Cu (copper) film is a film to be etched A film formed on the focus ring 4 is made of Cu, for example.
  • a Cl (chlorine) -based gas or a Br (bromine) -based gas is used.
  • Cu (hfac) TMVS gas is used.
  • a film of a material containing Cu as a main component and O as a subcomponent, for example, CuO (copper oxide) may be formed on the focus ring 4.
  • a Cl-based gas or a Br-based gas is used as an etching gas.
  • a film having the same main component as the film to be etched of the wafer W can be formed on the surface of the focus ring 4. Accordingly, when the film to be etched is etched, active species of plasma react between the film to be etched and the surface of the focus ring 4 in the same manner. As a result, the uneven distribution of the active species is suppressed in the vicinity of the boundary between the wafer W and the focus ring 4 and on the central portion side of the wafer W, so that etching processing with high uniformity is performed on the entire surface of the wafer W. be able to.
  • the focus ring 4 may be made of alumina or ceramics.
  • the focus ring 4 is made of Si having the same electrical characteristics as the wafer W, so that the electric field around the wafer W is increased. It can be controlled with high uniformity, and is preferable in order to prevent the uneven distribution of plasma more reliably.
  • the film forming process on the focus ring 4 and the plasma etching process on the wafer W are performed in the same processing container, but they may be performed in different processing containers.
  • the configuration of the semiconductor manufacturing apparatus 8 that performs the film formation and the etching separately as described above will be described with reference to FIG.
  • the semiconductor manufacturing apparatus 8 is a first transfer chamber 81, load lock chambers 82 and 83, and a vacuum transfer chamber module constituting a loader module for loading and unloading a wafer W, which is a substrate for manufacturing a semiconductor device.
  • a second transfer chamber 84 On the front surface of the first transfer chamber 81, a mounting table 85 on which a carrier C that stores a plurality of wafers W is mounted is provided.
  • An alignment chamber 94 for adjusting the orientation of the wafer W is provided on the side surface of the first transfer chamber 81.
  • the load lock chambers 82 and 83 are provided with a vacuum pump and a leak valve (not shown) so as to be switched between an air atmosphere and a vacuum atmosphere. That is, since the atmospheres of the first transfer chamber 81 and the second transfer chamber 84 are maintained in an air atmosphere and a vacuum atmosphere, the load lock chambers 82 and 83 transfer the wafer W between the transfer chambers. It has a role to adjust the atmosphere when doing.
  • G denotes a gate valve (a partition valve) that partitions between the load lock chambers 82 and 83 and the first transfer chamber 81 or the second transfer chamber 84, or between the second transfer chamber 84 and each module. It is. Normally, the gate valve G is closed and opened when the wafer W is transferred between the chambers and between the modules and the second transfer chamber 84.
  • first transfer means 86 and a second transfer means 87 are provided in the first transfer chamber 81 and the second transfer chamber 84, respectively.
  • the first transfer means 86 is an articulated transfer arm for transferring the wafer W between the carrier C and the load lock chambers 82 and 83 and between the first transfer chamber 81 and the alignment chamber 94.
  • the second transfer means 87 is an articulated transfer arm.
  • the second transfer means 87 has a role of delivering the wafer W between the load lock chambers 82 and 83 and each module and delivering the focus ring 4 between each module.
  • the semiconductor manufacturing apparatus 8 includes a control unit 80 configured in the same manner as the control unit 50 described above.
  • the control unit 80 can perform the plasma etching process and transfer of the wafer W, and can transfer the focus ring 4.
  • the operation of each part of the semiconductor manufacturing apparatus 8 is controlled so that it can be performed.
  • the wafer W is in the order of carrier C ⁇ first transfer chamber 81 ⁇ alignment chamber 2 ⁇ first transfer chamber 81 ⁇ load lock chamber 82 ⁇ second transfer chamber 84 ⁇ plasma etching module 91. Transported and subjected to plasma etching process. Thereafter, the wafer W is transferred from the plasma etching module 91 in the order of the second transfer chamber 84 ⁇ the load lock chamber 83 ⁇ the first transfer chamber 81 and returned to the carrier C.
  • the plasma etching module 91 is configured in substantially the same manner as the plasma etching apparatus 1 and will be described below with reference to FIG.
  • a ring-shaped electrostatic chuck 101 is provided on the main body portion 30 of the mounting table 3 of the plasma etching module 91.
  • an electrode 102 is provided inside the electrostatic chuck 101, and a DC power source 104 is connected to the electrode 102 via a switch 103. Then, by applying a DC voltage (chuck voltage) to the electrode 102, the focus ring 4 is electrostatically attracted to the surface of the electrostatic chuck 101 by an electrostatic force and fixed.
  • a DC voltage chuck voltage
  • three elevating pins 105 are provided so as to penetrate the electrostatic chuck 101 in the thickness direction (only two are shown in the figure), and the elevating mechanism 106 causes the elevating pins 105 to be connected to the electrostatic chuck 101. Project to the surface. In a state where the switch 103 is turned off and the attracting force by the electrostatic chuck 101 is lost, the elevating pin 105 is raised as shown in FIG.
  • the second transport means 87 can receive the focus ring 4 lifted in this way and transport it to another module.
  • the plasma etching module 91 includes a gas supply system for supplying various etching gases into the processing vessel 10 as in the plasma etching apparatus 1, and performs a plasma etching process on the wafer W as in the first embodiment. be able to.
  • the focus ring film forming module 92 is configured in the same manner as the plasma etching module 91, and the focus ring 4 is configured to be detachable from the mounting table 3.
  • the focus ring film forming module 92 includes a gas supply system that supplies various film forming gases into the processing vessel 10 as in the plasma etching apparatus 1. In a state where the focus ring 4 is attracted to the electrostatic chuck 101 of the mounting table 3, the film forming gas is supplied and the film forming gas is turned into plasma as in the first embodiment, and the film is formed on the focus ring 4. Processing is performed.
  • FIG. 9 shows a vertical side view of the focus ring standby module 93.
  • the focus ring standby module 93 is provided with a plurality of shelves 94 on which the focus ring 4 is placed.
  • the shelf 94 is provided with, for example, three support pins 95 that support the focus ring 4.
  • a shelf 94 on which the focus ring 4 is placed is determined in advance according to the film to be formed. Various films are formed in advance on each focus ring 4, and the shelf 94 corresponding to the film is placed on the shelf 94. It is placed and waits. Then, before the wafer W is carried into the second transfer chamber 84, the focus ring 4 on which a film corresponding to the film to be etched of the wafer W is formed is transferred from the focus ring standby module 83 to the second transfer means. 87. Thereafter, the second transfer means 87 carries the focus ring 4 into the plasma etching module 91, and the focus ring 4 is attached to the mounting table 3.
  • the focus ring 4 of the plasma etching module 91 is transferred from the mounting table 3 to the second transfer means 87. , Returned to the shelf 94. Then, the second transfer means 87 transfers another focus ring 4 from the shelf 94 to the mounting table 3 according to the film to be etched of the subsequent wafer W, and the focus ring 4 is attached to the mounting table 3. It is done.
  • the etching process is performed by forming a film having the same main component as the film to be etched of the wafer W on the focus ring 4, the etching is performed on the wafer W with high uniformity as in the first embodiment. Processing can be performed.
  • a film 111 may be attached to the surface of the focus ring 4 as shown in FIG. .
  • the materials described in the above cases A to F are used according to the film to be etched.
  • the film 111 is, for example, MSQ may be constituted by (methyl silsesquioxane).
  • the film 111 is made of, for example, HMDS.
  • the film 111 may be made of, for example, PMMA (polymethyl methacrylate resin) or SILK (polyarylene hydrocarbon).
  • a ring member 112 whose main component is the same as the film to be etched may be provided inside the focus ring 4.
  • the ring member 112 controls the reaction of the plasma active species in the vicinity of the peripheral edge of the wafer, and the focus ring 4 controls the electric field around the wafer W. Highly active species of plasma can be distributed.
  • the present invention can also be applied to a case where a rectangular substrate such as a flat panel is processed. That is, the ring member composed of the same main component as the main component of the film to be etched may be round or rectangular. Therefore, the member or the film 111 which is formed so as to surround the substrate by supplying the various film forming gases around the substrate may be circular or rectangular. Further, when the ring member 112 separate from the focus ring 4 is provided as described above, the ring member 112 is not limited to a circular shape, and may be a square shape.
  • the concentration distribution and flow (flux) of the O radicals in the processing vessel 11 are investigated by changing the reactivity ⁇ with respect to the O radicals on the surface of the focus ring 4. Further, the etching rate within the surface of the wafer W was examined for each reactivity ⁇ . When the reactivity ⁇ is 0, the surface of the focus ring 4 and the O radical do not react at all, and the O radical reacts with the surface of the focus ring 4 like the wafer W as the reactivity ⁇ approaches 1.
  • 11 (a) and 11 (b) show the distribution of O radicals with isoconcentration lines when the reactivity ⁇ is 0 and 0.25, respectively.
  • O radicals are distributed in the range of 0.50 ⁇ 10 ⁇ 5 mol / m 3 to 1.69 ⁇ 10 ⁇ 5 mol / m 3 .
  • the region R1 in which the concentration of O radical is 1.35 ⁇ 10 ⁇ 5 mol / m 3 or more is indicated by a mesh, which is lower than 1.35 ⁇ 10 ⁇ 5 mol / m 3 and is 1.24 ⁇ 10
  • the region R2 which is ⁇ 5 mol / m 3 or more is indicated by a number of points.
  • the region R3 in which the concentration of O radicals is lower than 1.24 ⁇ 10 ⁇ 5 mol / m 3 and is 1.02 ⁇ 10 ⁇ 5 mol / m 3 or more is shown with many points. The density of dots is smaller than that shown.
  • the region R4 in which the O radical concentration is lower than 1.02 ⁇ 10 ⁇ 5 mol / m 3 and 0.90 ⁇ 10 ⁇ 5 mol / m 3 or more is indicated by hatching.
  • the region R5 lower than 0.90 ⁇ 10 ⁇ 5 mol / m 3 is not hatched or dotted. 12A and 12B show the O radical concentration distribution when the reactivity ⁇ is 0.5 and 1, respectively, as in FIG.
  • the flux in each part in the processing container is calculated.
  • This flux is the unit area of O radicals and the amount of movement per time, and the unit is mol / m 2 ⁇ sec.
  • the calculated flux is indicated by an arrow in FIGS. 11 and 12, and the direction of the arrow indicates the direction in which the O radical flows.
  • the number of arrows is displayed smaller than the actually obtained simulation result.
  • the length of the arrow indicates the magnitude of the O radical flux value at each point, and the longer the length of the O radical, the greater the amount of movement of the O radical.
  • FIG. 14 is a graph showing the etching rate of the wafer W for each reactivity ⁇ obtained by simulation.
  • the vertical axis of the graph represents the etching rate (nm / min), and the horizontal axis represents the distance from the center of the wafer W. From this graph, it can be seen that the closer the reactivity due to O radicals in the focus ring 4 is to the reactivity due to O radicals in the wafer W, the higher the uniformity of the etching rate in the wafer W plane.
  • the present inventor improves the etching rate in the wafer W plane by arranging a ring member having the same main component as the film to be etched around the wafer W. I came up with the idea.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

　処理容器内に基板を搬入して載置台に載置する工程と、少なくとも表面部の主成分が基板の被エッチング膜の主成分と同じ材質であるリング部材を基板を囲むように配置した状態で、基板に対向するガス供給部から処理ガスをシャワー状に吐出すると共に処理ガスをプラズマ化して被エッチング膜をエッチングする工程と、前記処理容器内を排気路を介して真空引きする工程と、を含むようにエッチングを行う。それによって基板の周端部付近におけるプラズマの活性種の分布の偏りを抑える。

Description

エッチング方法、エッチング装置及びリング部材
　本発明は、処理ガスをプラズマ化して基板にエッチングを行うエッチング方法、エッチング装置及び前記エッチング方法に用いるリング部材に関する。
　半導体装置の多層配線構造を形成する工程において、例えばＳｉ（シリコン）からなる半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）上に形成された各種の膜に、溝やビアホールからなるダマシン構造の凹部を形成するプラズマエッチング処理を行う場合がある。
　上記のプラズマエッチング処理を行う装置は、前記ウエハを載置する載置台と、当該載置台に載置されたウエハの外周に設けられたフォーカスリングと、を備えている。このフォーカスリングは、前記ウエハ表面上でプラズマを均一性高く分布させるために設けられるものである。そして、そのようにプラズマ分布の高い均一性を得るためには、当該フォーカスリングの電気伝導率などの電気的特性が、ウエハの電気伝導率などの電気的特性に近似するように構成することが有効であると考えられていた。従って、前記フォーカスリングは、前記ウエハを構成する材質と同じＳｉにより均一に構成される場合があった。
　ウエハ表面に露出する被エッチング膜の材質は様々である。そして、この被エッチング膜を構成する材質と、フォーカスリングを構成する材質とが異なる場合、材質毎にプラズマの活性種の反応度が異なるため、ウエハとフォーカスリングとの境界付近では、ウエハの径方向内側に対してプラズマに含まれる活性種の分布が不均一になる。その結果として、ウエハの外縁部におけるエッチングレートが、ウエハの中央部におけるエッチングレートに対して増大したり、減少してしまうことを本発明者は突き止めた。
　特開２００６－１４０４２３号公報および特開２００８－７８２０８号公報にはフォーカスリングを備えたプラズマエッチング装置について記載されているが、上記の問題について解決する手段については記載されていない。
　本発明は、処理ガスをプラズマ化して基板上の被エッチング膜をドライエッチングするにあたり、均一性の高いエッチング処理を行うことができる技術を提供する。
　本発明のエッチング方法は、基板上の被エッチング膜をドライエッチングする方法において、処理容器内に基板を搬入して載置台に載置する工程と、少なくとも表面部の主成分が被エッチング膜の主成分と同じ材質であるリング部材を基板を囲むように配置した状態で、基板に対向するガス供給部から処理ガスをシャワー状に吐出すると共に処理ガスをプラズマ化して被エッチング膜をエッチングする工程と、前記処理容器内を排気路を介して真空引きする工程と、を含み、前記被エッチング膜はシリコン膜及びシリコン酸化膜を除く膜（すなわち、シリコン膜及びシリコン酸化膜でもない膜）であることを特徴とする。
　本発明の他のエッチング方法は、基板上の被エッチング膜をドライエッチングする方法において、処理容器内の載置台に載置される基板を囲むように設けられるリング部材に対し成膜ガスを供給して、当該リング部材の表面に、これから前記処理容器内にてエッチングを行う基板上の被エッチング膜の主成分とその主成分が同じ材質の膜を成膜する工程と、次いで前記処理容器内に基板を搬入して載置台に載置する工程と、その後、前記リング部材を基板を囲むように配置した状態で、基板に対向するガス供給部から処理ガスをシャワー状に吐出すると共に処理ガスをプラズマ化して被エッチング膜をエッチングする工程と、処理容器内を排気路を介して真空引きする工程と、を含むことを特徴とする。前記リング部材の表面に成膜する工程は、例えばエッチングを行う前記処理容器内にて行われることを特徴とする。
　更に他のエッチング方法は、基板上の被エッチング膜をドライエッチングする方法において、処理容器内の載置台に載置される基板を囲むように設けられたリング部材を、少なくとも表面部が、これから前記処理容器内にてエッチングを行う基板上の被エッチング膜の主成分とその主成分が同じ材質であるリング部材と交換する工程と、次いで前記処理容器内に基板を搬入して載置台に載置する工程と、その後、前記交換されたリング部材を基板を囲むように配置した状態で、基板に対向するガス供給部から処理ガスをシャワー状に吐出すると共に処理ガスをプラズマ化して被エッチング膜をエッチングする工程と、処理容器内を排気路を介して真空引きする工程と、を含むことを特徴とする。
　本発明のエッチング装置は、基板上の被エッチング膜を真空雰囲気にてドライエッチングする装置において、基板を載置するための載置台がその内部に設けられた処理容器と、前記載置台に対向し、処理ガスをシャワー状に吐出するガス供給部と、前記処理ガスをプラズマ化するための手段と、前記載置台上の基板を囲むように設けられたリング部材と、前記ガス供給部にエッチング用のガスを供給するエッチングガス供給源と、　前記リング部材の表面に基板上の被エッチング膜の主成分とその主成分が同じ材質の膜を成膜するためのガスをガス供給部に供給する成膜ガス供給源と、基板を処理容器内に搬入する前に、成膜ガス供給源からガス供給部を介して処理容器内に成膜ガスを供給して前記リング部材の表面を成膜するように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする。
　本発明のリング部材は、基板を囲むように配置するリング部材において、上述のエッチング方法に用いられることを特徴とする。
　本発明によれば、表面部の主成分が基板の被エッチング膜の主成分と同じ材質であるリング部材を、当該基板を囲むように配置し、処理ガスをプラズマ化して被エッチング膜をエッチングしている。それによって、基板の中央部と基板の外縁部との間におけるプラズマの活性種の分布の偏りが抑えられ、均一性の高いエッチング処理を行うことができる。
本発明に係るプラズマエッチング装置の縦断側面図である。 前記プラズマエッチング装置でエッチングされるウエハ表面の縦断側面図である。 前記プラズマエッチング装置での処理手順を示す工程図である。 前記プラズマエッチング装置での処理手順を示す工程図である。 ウエハＷ及びフォーカスリングがエッチングされる様子を示す説明図である。 本発明に係る半導体製造装置の平面図である。 前記半導体製造装置に設けられる載置台の縦断側面図である。 前記載置台と搬送手段との間でウエハが受け渡される様子を示す説明図である。 前記半導体製造装置に設けられるフォーカスリング待機モジュールの縦断側面図である。 フォーカスリングの他の構成例を示す縦断側面図である。 シミュレーションの結果を示す説明図である。 シミュレーションの結果を示す説明図である。 シミュレーションの結果を示す説明図である。 シミュレーションの結果を示す説明図である。
（第１の実施形態）
　本発明に係るプラズマエッチング装置１について以下に説明する。このプラズマエッチング装置１は、マグネトロン方式の反応性イオンエッチング装置である。図中１０は例えばアルミニウムなどの導電性部材からなる気密な処理容器であり、この処理容器１０は接地されている。また当該処理容器１０には、エッチングを行うための処理ガスを導入するためのガス供給部であるガスシャワーヘッドを兼ねた上部電極２と、下部電極を兼ねた載置台３とが互いに対向するようにして設けられている。載置台３には基板であり、シリコンからなるウエハＷが載置される。
　処理容器１０の底部には排気管１１が接続されており、この排気管１１には真空排気手段例えばターボ分子ポンプやドライポンプなどの真空ポンプ１２が接続されている。更に処理容器１０の側壁には、開閉自在なゲートバルブ１３を備えた、ウエハＷを搬入又は搬出するための開口部１３ａが設けられている。
　前記上部電極２の下面には、ガス供給路２１例えば配管とバッファ室２１ａを介して連通する多数のガス吐出口２２が穿設されており、前記載置台３上に載置されたウエハＷに向かって所定の処理ガスを吐出可能なように構成されている。前記ガス供給路２１は、その基端側がガス供給系２３に接続されている。ガス供給系２３は、後述するフォーカスリング４の表面に各種の膜を成膜するための成膜用の処理ガスの供給源と、ウエハＷに対してエッチングを行うためのエッチング用の処理ガスの供給源と、を備えている。各ガス供給源から供給される処理ガスについては、後に詳しく述べる。ガス供給系２３は、バルブや流量調整部などの供給制御機器などを備えており、各処理ガスを処理容器１０内に供給することができる。
　また、上部電極２には、整合器２５を介して高周波電力を供給するための高周波電源部２６が接続されている。なお、上部電極２は処理容器１０の側壁部分とは、絶縁部材２７により絶縁されている。
　前記載置台３は、導電性部材例えばアルミニウムなどから構成された本体部分３０と、この本体部分３０の上に設けられた静電チャック３１とを備えている。この静電チャック３１の内部には例えば箔状の電極３１ａが設けられており、この電極３１ａにはスイッチ３２を介して直流電源３３が接続され、直流電圧（チャック電圧）を印加することで静電力によりウエハＷが静電チャック３１の表面に静電吸着されることとなる。本体部分３０内には温調を行うための温調手段（図示せず）が設けられており、この温調手段の温調作用とプラズマからの熱とによりウエハＷが予め設定した温度に維持されることになる。
　また、静電チャック３１の表面には、載置台３とウエハＷとの間に形成されたわずかな隙間の伝熱効率を高めるための伝熱用ガス例えばヘリウムガス（Ｈｅ）をウエハＷの裏面に向かって噴射し、中央部から外に伝熱用ガスを広げるための多数の吐出口３４が穿設されている。これら吐出口３４は載置台３内を通過する伝熱用ガス供給路３５を介して伝熱用ガス供給部３６に連通している。前記載置台３には、整合器３７を介してバイアス用の電力を印加する高周波電源部３８が接続されている。なお、載置台３の内部には、図示しない搬送アームに対してウエハＷの受け渡しを行うことが可能な図示しない昇降ピンが設けられている。
　静電チャック３１の周囲には、当該静電チャック３１に吸着保持されたウエハＷの周囲を囲むようにＳｉにより構成されたフォーカスリング４が設けられている。載置台３の本体部分３０の上部には、組み立て体のネジなどを保護するための絶縁性の保護リング３９が設けられており、フォーカスリング４はこの保護リング３９及び本体部分３０に跨ってこれらの上に設けられていると共に、内縁に段部が形成されていて、載置台３よりも外側に突出しているウエハ周縁部位の下側に食い込んだ形状に構成されている。
　処理容器１０の内壁には、反応生成物が当該内壁面に付着するのを防止するためにデポシールドなどと呼ばれている例えば石英などからなる保護筒５１が設けられ、また載置台３の側面にも反応生成物の付着を防止するカバー体５２が設けられている。５３はバッフル板であり、真空排気の均一化を図るものである。更に処理容器２の外周側には、処理雰囲気に所定の磁場を形成するために例えば多数の永久磁石をリング状に配列してなるからなる磁石部５４、５５が上下に設けられている。
　プラズマエッチング装置１は、各部の動作を制御する制御部５０を備えている。制御部５０は例えば図示しないＣＰＵとプログラムとを備えたコンピュータからなり、プログラムにはプラズマエッチング装置１によってウエハＷへのエッチング処理を行うのに必要な動作、例えばガス供給系２３からの各ガスの供給、高周波電源部２６、３８からの電力供給に係る制御等についてのステップ（命令）群が組まれている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
　上述のプラズマエッチング装置１の作用について説明する。ここではシリコン膜が形成されたウエハＷが搬入され、このシリコン膜のエッチングが行われた後、例えば有機膜が形成されたウエハＷが搬入され、前記有機膜がエッチングされるプロセスについて示す。説明の便宜上、前記シリコン膜がエッチングされるウエハＷをＷ１として示し、前記有機膜がエッチングされるウエハＷをＷ２として表示する。
　図２（ａ）、（ｂ）にウエハＷ１、Ｗ２夫々の表面の縦断側面を示す。ウエハＷ１ではシリコン膜６１の上方にシリコン酸化膜６２と、ＳｉＮ（窒化シリコン）膜６３とが下側からこの順番で積層されている。この酸化膜６２とＳｉＮ膜６３とには、凸部６４と溝状の開口部６５とが形成されている。このプラズマエッチング装置１では、シリコン酸化膜６２とＳｉＮ膜６３とをハードマスクとして、シリコン膜６１をエッチングし、素子分離用の酸化膜を埋め込むためのパターンを形成する。
　ウエハＷ２では、ＳｉＯ２膜７１、炭素からなる有機膜７２、ＳｉＯ２膜７３及び炭素からなるフォトレジスト（ＰＲ）膜７４が下からこの順に積層されている。フォトレジスト膜７４には、パターン７５が形成されており、ＳｉＯ２膜７３はパターン７５に沿ってエッチングされている。このプラズマエッチング装置１では、有機膜７２及びフォトレジスト膜７４をエッチング（アッシング）して、有機膜７２にマスクパターンを形成する。このマスクパターンはＳｉＯ２膜７１をエッチングし、コンタクトホールなどを形成するためのパターンである。
　図３及び図４は、載置台３及びフォーカスリング４の表面が変化する様子を示した説明図であり、図５は、プラズマによりウエハＷ１、Ｗ２及びフォーカスリング４がエッチングされる様子を示す説明図である。これらの図３～図５も適宜参照しながら説明する。先ず、図１のゲートバルブ１３を開放し、ウエハＷ１を図示しない搬送アームにより処理容器１０内に搬入する。そして、図示しない昇降ピンの動作により載置台３の表面にウエハＷ１を載置し、静電チャック３１に電圧を印加してウエハＷ１を静電吸着した後、伝熱用ガスであるＨｅガスをウエハＷ１の裏面側に供給する。
　ゲートバルブ１３を閉じ、処理容器１０内を所定の圧力に維持しながら、エッチング用の処理ガスとして例えばＣＦ４ガス、ＣＯガス、Ｏ２ガス及びＡｒガスを供給する。処理容器１０内に供給された各処理ガスは、ウエハＷ１の表面に沿って径方向外方に向かって流れ、載置台３の周囲から排気される。しかる後、高周波電源部２６をオンにして上部電極２と、下部電極である載置台３との間に高周波電圧を印加して、各処理ガスをプラズマ化させる（図３（ａ））。さらに、高周波電源部３８をオンにしてバイアス用の電圧がウエハＷ１に印加されることで、生成したプラズマＰ１中の活性種６６がウエハＷ１に高い垂直性をもって衝突する（図５（ａ））。
　ここで、ウエハＷ１の表面に露出している被エッチング膜６１と、ウエハＷ１の周囲のフォーカスリング４の表面とが同じＳｉにより構成されている。従って、図５（ａ）に示すようにプラズマＰ１の活性種６６はウエハＷ１と同様にフォーカスリング４の表面をエッチングする。その結果、背景技術の項目で説明したような、フォーカスリング４とウエハＷ１との境界付近における活性種６６の分布の偏りが抑えられる。従って、この活性種６６によりウエハＷ１の表面全体で均一性高く、シリコン膜６１のエッチングが進行する。
　その後、高周波電源部２６、３８がオフになり、各エッチングガスの供給が停止する。ゲートバルブ１３を開放し、搬送アームが処理容器１０内に進入して、昇降ピンによりウエハＷ１が搬送アームに受け渡される。そして、搬送アームがウエハＷ１を保持した状態で処理容器１０内から退去した後、成膜時に載置台３を保護するためのダミーウエハＡが搬送アームにより載置台３上に載置される。その後、ゲートバルブ１３が閉じられ、処理容器１０内を所定の圧力例えば５０ｍＴｏｒｒに維持しながら、成膜用の処理ガスとしてＡｒガス、ＣｘＨｙガス（ｘ，ｙは自然数）、Ｏ２ガスで処理容器１０内に供給する。
　続いて、高周波電源部２６をオンにして、上部電極２に例えば１０００Ｗで電力を供給し、プラズマ化すると共に高周波電源部３８をオンにしてバイアス用の電圧を載置台３に印加する（図３（ｂ））。プラズマＰの活性種が載置台３のフォーカスリング４に堆積し、図４（ａ）に示すように、ダミーウエハＡ及びフォーカスリング４が有機（ＣｘＨｙＯｚ）膜６０に覆われる。（ｘ、ｙ、ｚは自然数）
　高周波電源部２６、３８が各々オンになってから例えば１８０秒後にこれら高周波電源部２６、３８を各々オフにして、Ａｒガス、ＣｘＨｙガス（ｘ，ｙは自然数）、Ｏ２ガスの供給が停止する。そして、ウエハＷ１と同様にダミーウエハＡを処理容器１０から搬出する。続いて、ウエハＷ１と同様にウエハＷ２が処理容器１０内に搬入されて、載置台３に載置される。その後、エッチング用の処理ガスとして例えばＡｒガス、Ｏ２ガス及びＣＯガスを処理容器１０内に供給し、ウエハＷ１を処理した時と同様の手順でこれらの処理ガスをプラズマ化させる。
　ここで、ウエハＷ２の表面に露出している被エッチング膜７２、７４と、フォーカスリング４の表面とが同じ炭素からなる材質により構成されている。従って、生成したプラズマＰ２の活性種であるＯラジカル７６が、ウエハＷ２の被エッチング膜であるフォトレジスト膜７４及び有機膜７２と同様にフォーカスリング４表面に形成された有機膜６０をエッチングする。その結果として、フォーカスリング４とウエハＷ２との境界付近におけるＯラジカル７６の分布の偏りが抑えられ、このＯラジカル７６によりウエハＷ２の表面全体で均一性高く、有機膜７２及びフォトレジスト膜７４のエッチングが進行する（図５（ｂ））。その後、高周波電源部２６、３８を各々オフにし、エッチングガスの供給を停止して、ウエハＷ１と同様にウエハＷ２を処理容器１０から搬出する。
　ウエハＷ２の処理後、さらにウエハＷ（説明の便宜上ウエハＷ３とする）の処理を行う場合は、ウエハＷ３の処理容器１０内への搬入前に当該ウエハＷ３の被エッチング膜に応じて、成膜用の処理ガスを供給する。そして、ウエハＷ２を処理する場合と同様に前記処理ガスをプラズマ化して、フォーカスリング４の表面に成膜を行う。このフォーカスリング４に形成される膜の主成分は、被エッチング膜を構成する膜の主成分と同じである。その後、前記ウエハＷ３を処理容器１０内に搬入して、ウエハＷ２を処理する場合と同様にプラズマエッチング処理を行う。
　続いて、上記のように良好なプラズマの活性種分布を得るために、フォーカスリング４表面に成膜する膜の材質を、処理されるウエハＷの前記被エッチング膜毎に説明する。また、各被エッチング膜をエッチングするエッチングガスの例も示す。なお、図１では一部のガスの記載を省略しているが、ガス供給系２３は下記の各ケースで、成膜用の処理ガス（成膜ガス）及びエッチング用の処理ガス（エッチングガス）として説明する各ガスを含んでおり、ウエハＷの被エッチング膜に応じて、処理容器１０内にエッチングガス及び成膜ガスを供給することができる。
　ケースＡ：有機膜が被エッチング膜である場合
　この有機膜とは炭素を主成分とし、副成分として水素、酸素、フッ素等の元素を含む膜である。そして、フォーカスリング４に形成する膜としては、被エッチング膜と同様に炭素を主成分とする有機膜であればよく、上記の例で挙げたＣｘＨｙＯｚ膜の他に、例えばＣｘＨｙであってもよい。ＣｘＨｙ膜を形成するためには、ＣＨ４ガス及びＨ２ガスを含む混合ガス、あるいはＣ２Ｈ２ガス及びＨ２ガスを含む混合ガスが供給される。また、ＣｘＨｙＯｚ膜を形成するためには、ＣＨ４ガス、Ｈ２ガス及びＯ２ガスを含む混合ガスを供給してもよいし、ＣＨ４及びＨ２Ｏを含む混合ガスを供給してもよい。このケースＡでは、エッチングガスとして、酸素を含んだＯ系のガスが用いられる。
　ケースＢ：Ｓｉ膜が被エッチング膜である場合
　この場合は上記の例のようにフォーカスリング４の表面がＳｉにより構成される。従って、例えば上記のように膜が形成されず、むき出しの状態のフォーカスリング４が用いられる。また、Ｓｉを主成分とし、副成分としてＮを含む材質例えばＳｉＮの膜をフォーカスリング４に形成してもよい。このケースＢでは、エッチングガスとして、例えばフルオロカーボン（ＣＦ）系ガスが用いられる。
　ケースＣ：ＳｉＯ２膜が被エッチング膜である場合
　フォーカスリング４に形成する膜は、例えばＳｉＯ２により構成される。このＳｉＯ２膜を形成するためには、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を供給する。また、このケースＣではケースＢと同様、フォーカスリング４の表面をＳｉにより構成してもよく、従ってウエハＷ１のＳｉ膜６１をエッチングした場合と同様、むき出しのフォーカスリング４を用いてもよい。また、Ｓｉを主成分とし、副成分としてＮを含む材質例えばＳｉＮの膜をフォーカスリング４に形成してもよい。このケースＣでは、エッチングガスとして、例えば前記ＣＦ系ガスが用いられる。
　ケースＤ：ＳｉＮ膜が被エッチング膜である場合
　フォーカスリング４に形成する膜は、例えばＳｉＮにより構成される。このＳｉＮ膜を形成するためには、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）ガス及びＨＮ３（ヒドラゾ酸）ガスからなる混合ガスを供給してもよいし、ＳｉＨ４（モノシラン）ガス及びＮ２（窒素）ガスからなる混合ガスを供給してもよい。また、ＳｉＨ４ガス及びＮＨ３（アンモニア）ガスからなる混合ガスを供給してもよい。また、ケースＢ、Ｃと同様、フォーカスリング４の表面をＳｉにより構成してもよく、従ってケースＢ、Ｃと同様にむき出しのフォーカスリング４を用いてもよい。また、Ｓｉを主成分とし、副成分としてＯを含む材質例えばＳｉＯ２の膜をフォーカスリング４に形成してもよい。このケースＤでは、エッチングガスとして、例えば前記ＣＦ系ガスが用いられる。
　ケースＥ：Ａｌ（アルミニウム）膜が被エッチング膜である場合
　フォーカスリング４に形成する膜は、例えばＡｌにより構成される。Ａｌ膜を形成するためには、ＤＭＡＨ（ジメチルアルミニウムハイドライド）ガスあるいはＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガスが用いられる。また、Ａｌを主成分とし、副成分としてＮを含む材質例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）の膜をフォーカスリング４に形成してもよい。このケースＥでは、エッチングガスとして、Ｃｌ（塩素）系ガスやＢｒ（臭素）系ガスが用いられる。
　ケースＦ：Ｃｕ（銅）膜が被エッチング膜である場合
　フォーカスリング４に形成する膜は、例えばＣｕにより構成される。エッチングガスとしては、Ｃｌ（塩素）系ガスやＢｒ（臭素）系ガスが用いられる。Ｃｕ膜を形成するためには、Ｃｕ（ｈｆａｃ）ＴＭＶＳガスが用いられる。また、Ｃｕを主成分とし、副成分としてＯを含む材質例えばＣｕＯ（酸化銅）の膜をフォーカスリング４に形成してもよい。このケースＦでは、エッチングガスとして、Ｃｌ系ガスやＢｒ系ガスが用いられる。
　この第１の実施形態のプラズマエッチング装置１によれば、ウエハＷの被エッチング膜と主成分が同じ膜をフォーカスリング４の表面に成膜することができる。従って、前記被エッチング膜をエッチングする際に、当該被エッチング膜とフォーカスリング４の表面とで同様にプラズマの活性種が反応する。その結果として、ウエハＷとフォーカスリング４との境界付近と、ウエハＷの中央部側とで前記活性種の分布の偏りが抑えられるので、ウエハＷの面内全体で均一性高いエッチング処理を行うことができる。
　ところで、フォーカスリング４は、アルミナやセラミックスにより構成してもよいが、背景技術の項目で説明したようにウエハＷと同じ電気的特性を有するＳｉにより構成した方が、ウエハＷの周囲の電界を均一性高く制御でき、より確実にプラズマの分布の偏りを防ぐために好ましい。
（第２の実施形態）
　第１の実施形態では、フォーカスリング４への成膜処理と、ウエハＷへのプラズマエッチング処理とを同じ処理容器内で行っているが、これらを別々の処理容器で行ってもよい。このように前記成膜と前記エッチングとを別々に行う半導体製造装置８の構成について図６を参照しながら説明する。半導体製造装置８は、半導体装置製造用の基板であるウエハＷのロード、アンロードを行うローダモジュールを構成する第１の搬送室８１と、ロードロック室８２、８３と、真空搬送室モジュールである第２の搬送室８４と、を備えている。第１の搬送室８１の正面には複数のウエハＷを収納するキャリアＣが載置される載置台８５が設けられている。
　第１の搬送室８１の正面壁には、前記キャリアＣが接続されてキャリアＣの蓋と一緒に開閉されるゲートドアＧＴが設けられている。そして第２の搬送室８４には、プラズマエッチングモジュール９１、９１、フォーカスリング成膜モジュール９２及びフォーカスリング待機モジュール９３が気密に接続されている。
　第１の搬送室８１の側面には、ウエハＷの向きを調整するためのアライメント室９４が設けられている。ロードロック室８２、８３には、図示しない真空ポンプとリーク弁とが設けられており、大気雰囲気と真空雰囲気とを切り替えられるように構成されている。つまり、第１の搬送室８１及び第２の搬送室８４の雰囲気がそれぞれ大気雰囲気及び真空雰囲気に保たれているため、ロードロック室８２、８３は、夫々の搬送室間において、ウエハＷを搬送する時に雰囲気を調整する役割を有する。
　図中Ｇは、ロードロック室８２、８３と第１の搬送室８１または第２の搬送室８４との間、あるいは第２の搬送室８４と各モジュールとの間を仕切るゲートバルブ（仕切り弁）である。通常、ゲートバルブＧは閉じられており、各室間及び各モジュールと第２の搬送室８４との間でウエハＷを搬送するときに開かれる。
　第１の搬送室８１及び第２の搬送室８４には、それぞれ第１の搬送手段８６及び第２の搬送手段８７が設けられている。第１の搬送手段８６は、キャリアＣとロードロック室８２，８３との間及び第１の搬送室８１とアライメント室９４との間でウエハＷの受け渡しを行うための多関節の搬送アームである。第２の搬送手段８７は、多関節の搬送アームである。この第２の搬送手段８７は、ロードロック室８２，８３と、各モジュールとの間でウエハＷの受け渡しを行うと共に各モジュール間でフォーカスリング４の受け渡しを行う役割を有している。
　半導体製造装置８は、上述の制御部５０と同様に構成される制御部８０を備えており、制御部８０は、ウエハＷのプラズマエッチング処理及び搬送を行うと共にフォーカスリング４の搬送を行うことができるように、半導体製造装置８の各部の動作を制御する。
　この半導体製造装置８において、ウエハＷはキャリアＣ→第１の搬送室８１→アライメント室２→第１の搬送室８１→ロードロック室８２→第２の搬送室８４→プラズマエッチングモジュール９１の順で搬送され、プラズマエッチング処理を受ける。その後、ウエハＷは、プラズマエッチングモジュール９１から第２の搬送室８４→ロードロック室８３→第１の搬送室８１の順で搬送され、キャリアＣに戻される。
　続いて、プラズマエッチングモジュール９１について説明する。このプラズマエッチングモジュール９１は、プラズマエッチング装置１と略同様に構成されており、以下にプラズマエッチング装置１との差異点を中心に図７を用いて説明する。プラズマエッチングモジュール９１の載置台３の本体部分３０にはリング状の静電チャック１０１が設けられている。この静電チャック１０１の内部には例えば電極１０２が設けられており、この電極１０２にはスイッチ１０３を介して直流電源１０４が接続されている。そして、直流電圧（チャック電圧）を電極１０２に印加することで、静電力によりフォーカスリング４が静電チャック１０１の表面に静電吸着されて、固定される。
　また、静電チャック１０１を厚さ方向に貫通するように例えば３本の昇降ピン１０５が設けられており（図では２本のみ示している）、昇降機構１０６により昇降ピン１０５が静電チャック１０１表面に突出する。スイッチ１０３がオフになり、静電チャック１０１による吸着力が無くなった状態で、図８に示すように昇降ピン１０５が上昇し、フォーカスリング４を持ち上げる。そして、第２の搬送手段８７がこのように持ち上がったフォーカスリング４を受け取り、他のモジュールに搬送することができる。
　このプラズマエッチングモジュール９１は、プラズマエッチング装置１と同様に処理容器１０内に各種のエッチングガスを供給するガス供給系を備えており、第１の実施形態と同様にウエハＷにプラズマエッチング処理を行うことができる。
　フォーカスリング成膜モジュール９２は、プラズマエッチングモジュール９１と同様に構成されており、フォーカスリング４が載置台３から着脱自在に構成されている。また、フォーカスリング成膜モジュール９２は、プラズマエッチング装置１と同様に処理容器１０内に各種の成膜ガスを供給するガス供給系を備えている。フォーカスリング４が載置台３の静電チャック１０１に吸着された状態で、第１の実施形態と同様に成膜ガスが供給されると共に成膜ガスがプラズマ化され、フォーカスリング４への成膜処理が行われる。
　図９はフォーカスリング待機モジュール９３の縦断側面図を示している。このフォーカスリング待機モジュール９３には、フォーカスリング４を載置する複数の棚９４が設けられている。棚９４にはフォーカスリング４を支持する例えば３本の支持ピン９５が設けられている。フォーカスリング待機モジュール９３内に進入した第２の搬送手段８７が昇降することにより、棚９４に設けられた支持ピン９５と、第２の搬送手段８７との間でフォーカスリング４が受け渡される。
　例えば成膜される膜に応じて、フォーカスリング４が載置される棚９４が予め決められており、各フォーカスリング４には予め各種の膜が成膜され、その膜に対応する棚９４に載置されて待機する。そして、ウエハＷが第２の搬送室８４に搬入される前に、当該ウエハＷの被エッチング膜に応じた膜が成膜されたフォーカスリング４が、フォーカスリング待機モジュール８３から第２の搬送手段８７により取り出される。然る後、第２の搬送手段８７が、このフォーカスリング４をプラズマエッチングモジュール９１に搬入し、当該フォーカスリング４が載置台３に取り付けられる。
　そして、半導体製造装置８に搬入されるウエハＷのロットが切り替わり、被エッチング膜の材質が変わると、プラズマエッチングモジュール９１のフォーカスリング４は、載置台３から第２の搬送手段８７に受け渡され、前記棚９４に戻される。そして、第２の搬送手段８７は、後続のウエハＷの被エッチング膜に応じて、棚９４から他のフォーカスリング４を前記載置台３に搬送し、このフォーカスリング４が前記載置台３に取り付けられる。
　この第２の実施形態においても、フォーカスリング４にウエハＷの被エッチング膜と主成分が同じ膜を形成してエッチング処理を行うので、第１の実施形態と同様に均一性高くウエハＷにエッチング処理を行うことができる。
　上記の第１及び第２の実施形態において、フォーカスリング４に処理ガスを用いて成膜する代わりに、図１０（ａ）に示すようにフォーカスリング４の表面にフィルム１１１を貼付してもよい。このフィルム１１１の材質としては、被エッチング膜に応じて、上記のケースＡ～Ｆで説明した各材質が用いられる。また、処理ガスによりＳｉＯ２膜を成膜する代わりにこのようなフィルム１１１を用いる場合、当該フィルム１１１は、例えばＭＳＱ（メチルシスセスキオキサン）により構成されてもよい。また、ＳｉＮ膜を成膜する代わりにフィルム１１１を用いる場合、当該フィルム１１１は例えばＨＭＤＳにより構成される。ＣＨｘＯｙ膜を成膜する代わりにフィルム１１１を用いる場合、当該フィルム１１１は、例えばＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）やＳＩＬＫ（ポリアリレンハイドロカーボン）により構成してもよい。
　また、フォーカスリング４に成膜する代わりに、例えば図１０（ｂ）に示すように、フォーカスリング４の内側に被エッチング膜と主成分が同一であるリング部材１１２を設けてもよい。このような場合もリング部材１１２によりウエハの周端付近でのプラズマ活性種の反応が制御されると共に、フォーカスリング４によりウエハＷ周囲の電界が制御されるので、ウエハＷの面内で均一性高くプラズマの活性種を分布させることができる。
　ウエハＷを処理する場合について説明してきたが、本発明は例えばフラットパネルのような矩形の基板を処理する場合にも適用することができる。つまり、被エッチング膜の主成分と同じ主成分により構成されるリング部材は丸形であっても角形であってもよい。従って、基板の周りに上記の各種の成膜ガスを供給して当該基板を囲むように成膜される部材や上記フィルム１１１は、円形であっても角形であってもよい。また、上記のようにフォーカスリング４とは別体のリング部材１１２を設ける場合、当該リング部材１１２は円形であることに限られず、角形であってもよい。
　（評価試験）
　続いて、発明者が本発明の知見を得るに至ったシミュレーションによる実験について説明する。このシミュレーションでは、上述の第１の実施形態で示したプラズマエッチング装置と略同様の装置を設定した。この装置の載置台３には被エッチング膜として有機膜である（ＣＨ２）ｎが形成されたウエハＷが載置されているものとして設定した。前記ウエハＷの直径は３００ｍｍである。そして、上部電極２からはＯ２ガス、ＣＯガス、Ａｒガスが夫々６０ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ、４５０ｓｃｃｍで供給されるものとして設定した。排気されることにより得られる処理容器１０内の圧力は２．０Ｐａとした。
　有機膜に対するエッチングではＯ（酸素）ラジカルの寄与が大きいので、フォーカスリング４表面のＯラジカルに対する反応度γを変化させて、処理容器１１内のＯラジカルの濃度分布及び流れ（フラックス）を調べ、さらに反応度γ毎にウエハＷの面内におけるエッチングレートを調べた。この反応度γが０の場合は、フォーカスリング４の表面とＯラジカルとが全く反応せず、反応度γが１に近づくほどＯラジカルがウエハＷと同様にフォーカスリング４の表面と反応する。
　図１１（ａ）、（ｂ）は反応度γが夫々０、０．２５であるときのＯラジカルの分布を等濃度線で示している。各実験において、Ｏラジカルは０．５０×１０－５mol/m3～１．６９×１０－５mol/m3の範囲で分布している。図中Ｏラジカルの濃度が、１．３５×１０－５mol/m3以上である領域Ｒ１は網目により示しており、１．３５×１０－５mol/m3より低く、１．２４×１０－５mol/m3以上である領域Ｒ２には多数の点を付して示している。Ｏラジカルの濃度が１．２４×１０－５mol/m3より低く、１．０２×１０－５mol/m3以上である領域Ｒ３にも多数の点を付して示しているが、Ｒ２よりも点の密度を小さくして示している。Ｏラジカルの濃度が、Ｏラジカルの濃度が１．０２×１０－５mol/m3より低く、０．９０×１０－５mol/m3以上である領域Ｒ４には斜線を付して示しており、０．９０×１０－５mol/m3より低い領域Ｒ５には斜線や点を付していない。図１２（ａ）、（ｂ）は反応度γが夫々０．５、１であるときのＯラジカルの濃度分布を図１１と同様に示している。　
　このシミュレーションでは、処理容器内の各部におけるフラックスを算出している。このフラックスは、Ｏラジカルの単位面積、時間あたりの移動量であり、単位はｍｏｌ／ｍ２・秒である。この算出されたフラックスを、図１１、図１２では矢印で表示しており、矢印の向きがＯラジカルの流れる方向を示している。ただし、これらの図１１、図１２では図示の便宜上、実際に得られたシミュレーション結果よりも、矢印の数は少なく表示している。γ＝０、γ＝０．２５、γ＝０．５のときのウエハＷ付近の前記矢印について、図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に夫々より明確に表示している。この図１３で矢印の長さは、前記Ｏラジカルフラックス値の各点での大小を示しており、長いほどＯラジカルの移動量が大きい。
　図１１～図１３に示されるようにγ＝０の場合には、ウエハＷの外縁部にＯラジカルが流れこんでおり、ウエハＷの中央部と外縁部とでＯラジカルの濃度分布が異なっている。しかしγ＝０．２５、０．５及び１の場合にはフォーカスリング４へのＯラジカルの流れ込みが増える代わりにウエハＷの外縁部へのＯラジカルの流れ込みが抑えられる。そして、ウエハＷの中央部と外縁部とでＯラジカルの濃度分布の均一性が高くなっている。
　図１４は、シミュレーションにより得られた、反応度γ毎のウエハＷのエッチングレートを示すグラフである。グラフの縦軸はエッチングレート（ｎｍ／分）を示し、横軸はウエハＷの中心からの距離を示している。このグラフより、フォーカスリング４でのＯラジカルによる反応度が、ウエハＷでのＯラジカルによる反応度に近いほど、ウエハＷ面内におけるエッチングレートの均一性が高くなることが分かる。図１１～図１４に示したシミュレーションの結果から、本発明者は、被エッチング膜と主成分が同一であるリング部材をウエハＷの周囲に配置することで、ウエハＷ面内のエッチングレートを改善することに思い至った。

Claims (6)

  1. 　基板上の被エッチング膜をドライエッチングする方法において、
    　処理容器内に基板を搬入して載置台に載置する工程と、
    　少なくとも表面部の主成分が被エッチング膜の主成分と同じ材質であるリング部材を基板を囲むように配置した状態で、基板に対向するガス供給部から処理ガスをシャワー状に吐出すると共に処理ガスをプラズマ化して被エッチング膜をエッチングする工程と、
    　前記処理容器内を排気路を介して真空引きする工程と、を含み、
    　前記被エッチング膜はシリコン膜及びシリコン酸化膜を除く膜であることを特徴とするエッチング方法。
  2. 　基板上の被エッチング膜をドライエッチングする方法において、
    　処理容器内の載置台に載置される基板を囲むように設けられるリング部材に対し成膜ガスを供給して、当該リング部材の表面に、これから前記処理容器内にてエッチングを行う基板上の被エッチング膜の主成分とその主成分が同じ材質の膜を成膜する工程と、
    　次いで前記処理容器内に基板を搬入して載置台に載置する工程と、
    　その後、前記リング部材を基板を囲むように配置した状態で、基板に対向するガス供給部から処理ガスをシャワー状に吐出すると共に処理ガスをプラズマ化して被エッチング膜をエッチングする工程と、
    　処理容器内を排気路を介して真空引きする工程と、
    を含む特徴とするエッチング方法。
  3. 　前記リング部材の表面に成膜する工程は、エッチングを行う前記処理容器内にて行われることを特徴とする請求項２記載のエッチング方法。
  4. 　基板上の被エッチング膜をドライエッチングする方法において、
    　処理容器内の載置台に載置される基板を囲むように設けられたリング部材を、少なくとも表面部が、これから前記処理容器内にてエッチングを行う基板上の被エッチング膜の主成分とその主成分が同じ材質であるリング部材と交換する工程と、
    　次いで前記処理容器内に基板を搬入して載置台に載置する工程と、
    　その後、前記交換されたリング部材を基板を囲むように配置した状態で、基板に対向するガス供給部から処理ガスをシャワー状に吐出すると共に処理ガスをプラズマ化して被エッチング膜をエッチングする工程と、
    　処理容器内を排気路を介して真空引きする工程と、
    を含むことを特徴とするエッチング方法。
  5. 　基板上の被エッチング膜を真空雰囲気にてドライエッチングする装置において、
    　基板を載置するための載置台がその内部に設けられた処理容器と、
    　前記載置台に対向し、処理ガスをシャワー状に吐出するガス供給部と、
    　前記処理ガスをプラズマ化するための手段と、
    　前記載置台上の基板を囲むように設けられたリング部材と、
    　前記ガス供給部にエッチング用のガスを供給するエッチングガス供給源と、
    　前記リング部材の表面に基板上の被エッチング膜の主成分とその主成分が同じ材質の膜を成膜するためのガスをガス供給部に供給する成膜ガス供給源と、
    　基板を処理容器内に搬入する前に、成膜ガス供給源からガス供給部を介して処理容器内に成膜ガスを供給して前記リング部材の表面を成膜するように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とするエッチング装置。
  6. 　基板を囲むように配置するリング部材において、
    　請求項１に記載のエッチング方法に用いられることを特徴とするリング部材。
PCT/JP2011/050960 2010-01-22 2011-01-20 エッチング方法、エッチング装置及びリング部材 WO2011090109A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011800059160A CN102741986A (zh) 2010-01-22 2011-01-20 蚀刻方法、蚀刻装置和环部件
KR1020127021262A KR101439717B1 (ko) 2010-01-22 2011-01-20 에칭 방법, 에칭 장치 및 링 부재
US13/554,582 US8945413B2 (en) 2010-01-22 2012-07-20 Etching method, etching apparatus, and ring member
US14/596,619 US9441292B2 (en) 2010-01-22 2015-01-14 Etching method, etching apparatus, and ring member

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010012407A JP2011151263A (ja) 2010-01-22 2010-01-22 エッチング方法、エッチング装置及びリング部材
JP2010-012407 2010-01-22

Related Child Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US13554582 A-371-Of-International 2011-01-20
US13/554,582 Continuation US8945413B2 (en) 2010-01-22 2012-07-20 Etching method, etching apparatus, and ring member
US14/596,619 Continuation US9441292B2 (en) 2010-01-22 2015-01-14 Etching method, etching apparatus, and ring member

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011090109A1 true WO2011090109A1 (ja) 2011-07-28

Family

ID=44306909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/050960 WO2011090109A1 (ja) 2010-01-22 2011-01-20 エッチング方法、エッチング装置及びリング部材

Country Status (6)

Country Link
US (2) US8945413B2 (ja)
JP (1) JP2011151263A (ja)
KR (1) KR101439717B1 (ja)
CN (1) CN102741986A (ja)
TW (1) TWI523098B (ja)
WO (1) WO2011090109A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115852315A (zh) * 2022-12-20 2023-03-28 安徽纯源镀膜科技有限公司 一种用于提高退膜效率的设备及工艺

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011151263A (ja) * 2010-01-22 2011-08-04 Tokyo Electron Ltd エッチング方法、エッチング装置及びリング部材
JP5948026B2 (ja) * 2011-08-17 2016-07-06 東京エレクトロン株式会社 半導体製造装置及び処理方法
US8993422B2 (en) * 2012-11-09 2015-03-31 Infineon Technologies Ag Process tools and methods of forming devices using process tools
JP6331452B2 (ja) * 2014-02-19 2018-05-30 愛知製鋼株式会社 有機膜のエッチング方法
JP6667400B2 (ja) * 2016-08-12 2020-03-18 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング方法およびプラズマエッチングシステム
US10655224B2 (en) * 2016-12-20 2020-05-19 Lam Research Corporation Conical wafer centering and holding device for semiconductor processing
KR102538550B1 (ko) * 2017-01-27 2023-05-30 아익스트론 에스이 운반 링
CN108426758B (zh) * 2017-02-14 2020-10-30 无锡华瑛微电子技术有限公司 晶圆局部处理方法
DE102017124682B4 (de) * 2017-10-23 2019-06-27 RF360 Europe GmbH Wafer-Träger, Verfahren zum Abtragen von Material von einer Oberseite eines Wafers und Verfahren zum Hinzufügen von Material zu einem Wafer
US10950483B2 (en) * 2017-11-28 2021-03-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Systems and methods for fixed focus ring processing
US20190272983A1 (en) * 2018-03-01 2019-09-05 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Substrate halo arrangement for improved process uniformity
JP7045883B2 (ja) * 2018-03-07 2022-04-01 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP7145625B2 (ja) * 2018-03-07 2022-10-03 東京エレクトロン株式会社 基板載置構造体およびプラズマ処理装置
JP6910319B2 (ja) * 2018-04-23 2021-07-28 東京エレクトロン株式会社 有機領域をエッチングする方法
JP6920244B2 (ja) * 2018-04-23 2021-08-18 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法
JP7175160B2 (ja) * 2018-11-05 2022-11-18 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置
JP7210266B2 (ja) * 2018-12-21 2023-01-23 株式会社アルバック ドライエッチング方法、ドライエッチング装置
KR102647177B1 (ko) 2019-02-11 2024-03-15 삼성전자주식회사 플라즈마 처리 장치
JP7357513B2 (ja) * 2019-11-12 2023-10-06 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US11804368B2 (en) * 2020-03-02 2023-10-31 Tokyo Electron Limited Cleaning method and plasma processing apparatus
JP7454976B2 (ja) * 2020-03-24 2024-03-25 東京エレクトロン株式会社 基板支持台、プラズマ処理システム及びエッジリングの交換方法
JP7409976B2 (ja) * 2020-06-22 2024-01-09 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理システム、プラズマ処理装置及びエッジリングの交換方法
US12106943B2 (en) 2021-05-25 2024-10-01 Applied Materials, Inc. Substrate halo arrangement for improved process uniformity

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07245292A (ja) * 1994-03-03 1995-09-19 Tokyo Electron Ltd プラズマエッチング装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03237715A (ja) 1990-02-15 1991-10-23 Fujitsu Ltd エッチング方法
JP2000311859A (ja) * 1999-04-27 2000-11-07 Shin Etsu Chem Co Ltd フォーカスリングおよびその製造方法
JP2002009048A (ja) * 2000-06-20 2002-01-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd プラズマ処理装置のフォーカスリング
JP2003068718A (ja) * 2001-08-28 2003-03-07 Hitachi Ltd プラズマ処理装置
US7618515B2 (en) 2004-11-15 2009-11-17 Tokyo Electron Limited Focus ring, plasma etching apparatus and plasma etching method
JP4645167B2 (ja) 2004-11-15 2011-03-09 東京エレクトロン株式会社 フォーカスリング、プラズマエッチング装置及びプラズマエッチング方法。
JP2006196691A (ja) 2005-01-13 2006-07-27 Toshiba Corp 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法
JP4783094B2 (ja) * 2005-09-02 2011-09-28 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理用環状部品、プラズマ処理装置、及び外側環状部材
US7578258B2 (en) * 2006-03-03 2009-08-25 Lam Research Corporation Methods and apparatus for selective pre-coating of a plasma processing chamber
JP2008078208A (ja) * 2006-09-19 2008-04-03 Tokyo Electron Ltd フォーカスリング及びプラズマ処理装置
US20080066868A1 (en) * 2006-09-19 2008-03-20 Tokyo Electron Limited Focus ring and plasma processing apparatus
JP2008078252A (ja) 2006-09-20 2008-04-03 Sony Corp 基板処理装置および基板処理方法
JP2011151263A (ja) * 2010-01-22 2011-08-04 Tokyo Electron Ltd エッチング方法、エッチング装置及びリング部材

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07245292A (ja) * 1994-03-03 1995-09-19 Tokyo Electron Ltd プラズマエッチング装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115852315A (zh) * 2022-12-20 2023-03-28 安徽纯源镀膜科技有限公司 一种用于提高退膜效率的设备及工艺

Also Published As

Publication number Publication date
KR101439717B1 (ko) 2014-09-12
JP2011151263A (ja) 2011-08-04
US20130186858A1 (en) 2013-07-25
CN102741986A (zh) 2012-10-17
US9441292B2 (en) 2016-09-13
US20150206763A1 (en) 2015-07-23
US8945413B2 (en) 2015-02-03
TWI523098B (zh) 2016-02-21
TW201140689A (en) 2011-11-16
KR20120107514A (ko) 2012-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2011090109A1 (ja) エッチング方法、エッチング装置及びリング部材
CN107154370B (zh) 衬底处理装置、半导体器件的制造方法
US20080286491A1 (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
US11784054B2 (en) Etching method and substrate processing system
CN112259457B (zh) 等离子体蚀刻方法、等离子体蚀刻装置和基板载置台
US20160284581A1 (en) Method of Manufacturing Semiconductor Device
US20200234970A1 (en) Film etching method for etching film
JP2001148378A (ja) プラズマ処理装置、クラスターツールおよびプラズマ制御方法
US20090301516A1 (en) Substrate transfer device and cleaning method thereof and substrate processing system and cleaning method thereof
US20090194237A1 (en) Plasma processing system
US8303719B2 (en) Deposit removing method and substrate processing method
CN107731681A (zh) 等离子体蚀刻方法和等离子体蚀刻系统
JP2008226891A (ja) プラズマ処理方法
JP5410794B2 (ja) 基板処理装置
JP5975128B2 (ja) 基板処理装置、基板処理方法
US9922841B2 (en) Plasma processing method
TW202220030A (zh) 被處理體之處理方法及電漿處理裝置
JP6280408B2 (ja) 処理ガス流量の決定方法
US10998223B2 (en) Method for processing target object
JP2003163206A (ja) プラズマ処理装置、プラズマ処理方法及びマルチチャンバシステム
JP7540867B2 (ja) 窒化シリコン膜の成膜方法及び成膜装置
JP2009130225A (ja) 基板処理装置
TW202405870A (zh) 電漿處理設備
KR20240012439A (ko) 클리닝 방법 및 플라스마 처리 방법
JP2022154234A (ja) プラズマ処理システム、搬送アーム及び環状部材の搬送方法

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201180005916.0

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11734715

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20127021262

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11734715

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1