Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP5893260B2 - Plasma processing apparatus and processing method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP5893260B2 - Plasma processing apparatus and processing method - Google Patents

Plasma processing apparatus and processing method Download PDF

Info

Publication number
JP5893260B2
JP5893260B2 JP2011092364A JP2011092364A JP5893260B2 JP 5893260 B2 JP5893260 B2 JP 5893260B2 JP 2011092364 A JP2011092364 A JP 2011092364A JP 2011092364 A JP2011092364 A JP 2011092364A JP 5893260 B2 JP5893260 B2 JP 5893260B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
plasma
ring
shaped member
processing apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
JP2011092364A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012227278A (en
JP2012227278A5 (en
Inventor
安井 尚輝
尚輝 安井
紀彦 池田
紀彦 池田
荒巻 徹
徹 荒巻
西森 康博
康博 西森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi High Technologies Corp
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 Hitachi High Technologies Corp filed Critical Hitachi High Technologies Corp
Priority to JP2011092364A priority Critical patent/JP5893260B2/en
Publication of JP2012227278A publication Critical patent/JP2012227278A/en
Publication of JP2012227278A5 publication Critical patent/JP2012227278A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5893260B2 publication Critical patent/JP5893260B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

本発明は、半導体素子基板等の被処理材を、プラズマを用いてエッチング処理を施すのに好適なプラズマ処理装置および処理方法に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus and a processing method suitable for performing an etching process on a material to be processed such as a semiconductor element substrate using plasma.

半導体製造工程では、一般にプラズマを用いたドライエッチングが行われている。ドライエッチングを行うためのプラズマ処理装置は様々な方式が使用されている。一般に、プラズマ処理装置は、真空処理室、これに接続されたガス供給装置、真空処理室内の圧力を所望の値に維持する真空排気系、ウエハ基板を載置する電極、真空処理室内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段などから構成されている。プラズマ発生手段によりシャワープレート等から真空処理室内に供給された処理ガスをプラズマ状態とすることで、ウエハ載置用電極に保持されたウエハ基板のエッチング処理が行われる。   In the semiconductor manufacturing process, dry etching using plasma is generally performed. Various types of plasma processing apparatuses for performing dry etching are used. In general, a plasma processing apparatus includes a vacuum processing chamber, a gas supply device connected to the vacuum processing chamber, a vacuum exhaust system for maintaining the pressure in the vacuum processing chamber at a desired value, an electrode on which a wafer substrate is placed, a plasma in the vacuum processing chamber. It comprises plasma generating means for generating. The processing gas supplied from the shower plate or the like into the vacuum processing chamber by the plasma generating means is changed to a plasma state, whereby the wafer substrate held by the wafer mounting electrode is etched.

近年の半導体デバイスの集積度の向上に伴い、微細加工つまり加工精度の向上が要求されるとともに、エッチングレートの面内均一性あるいはエッチング形状におけるCD値(Critical Dimension)の面内の均一性等の向上が要求されている。被エッチング材料の面内エッチングレートの均一性は、以下の影響を受けやすい。プラズマ密度分布、ラジカル分布、ガス流れ分布、被エッチング材料のエッチング処理中の面内温度分布、エッチング反応による反応生成物分布、処理室側壁の温度設定等。これらの分布の影響は各層膜の材料特性に依存し、プラズマエッチングの場合は、エッチング処理の条件(例えば、プラズマの励起電力、使用ガスの種類、使用ガスの混合比、ガス圧力、バイアスRF電力、電極あるいはリアクタ壁等の温度設定等)を各膜層の材料によって最適化する必要がある。よって多層膜のエッチングの完了時点でエッチングレートやエッチング形状(例えばCD)の高精度の面内均一性を得ることは難しくなっている。さらに最近の半導体加工においては微細化に伴いエッチング特性の均一性はナノメートルまたはサブナノメートルのオーダーで要求されている。   With the recent increase in the degree of integration of semiconductor devices, fine processing, that is, improvement in processing accuracy is required, and in-plane uniformity of the etching rate or in-plane uniformity of the CD value (Critical Dimension) in the etching shape, etc. Improvement is required. The uniformity of the in-plane etching rate of the material to be etched is susceptible to the following effects. Plasma density distribution, radical distribution, gas flow distribution, in-plane temperature distribution during etching of the material to be etched, reaction product distribution due to etching reaction, temperature setting of processing chamber side wall, etc. The influence of these distributions depends on the material properties of each layer film. In the case of plasma etching, the conditions of the etching process (for example, plasma excitation power, type of gas used, gas mixture ratio, gas pressure, bias RF power) It is necessary to optimize the temperature setting of the electrode or reactor wall etc. according to the material of each film layer. Therefore, it is difficult to obtain highly accurate in-plane uniformity of the etching rate and the etching shape (for example, CD) at the time when the etching of the multilayer film is completed. Further, in recent semiconductor processing, with the miniaturization, uniformity of etching characteristics is required on the order of nanometers or sub-nanometers.

前述のようなウエハ面内のエッチング均一性の課題において、特にウエハ外周部周辺における電磁気学的、熱力学的な要因によるエッチング処理の不均一のため、ウエハ外周部周辺で半導体デバイスを加工することが難しい場合がある。このような場合、一般的には半導体デバイスの加工が難しい領域にはデバイスを形成しないように設計する。このようなウエハ上のデバイス設計においてウエハ外周部周辺の不使用領域のことをエッジ・エクスクルージョン(E.E.)と称し、特にメモリデバイス分野においては、このE.E.領域の大きさが半導体価格を大きく左右する要因となっている。近年、特にE.E.領域の縮小化が求められており、E.E.領域2mm、さらにはE.E.領域1mmといった要求が強い。   Due to the non-uniformity of the etching process due to electromagnetic and thermodynamic factors around the periphery of the wafer, the semiconductor device is processed around the periphery of the wafer. May be difficult. In such a case, in general, the device is designed not to be formed in a region where it is difficult to process the semiconductor device. In such a device design on the wafer, the unused area around the outer periphery of the wafer is referred to as edge exclusion (EE). E. The size of the area is a factor that greatly affects the semiconductor price. In recent years, in particular E.I. E. There is a need to reduce the area. E. Area 2 mm, and even E.I. E. There is a strong demand for an area of 1 mm.

前述のE.E.領域を少しでも小さくし、1枚のウエハから取得できるチップ数を多くするため、プラズマ処理装置におけるウエハ面内均一性の改善については様々な検討がされている。このE.E.領域を縮小するため、ウエハ外周部周辺の電磁気学的課題、特にウエハ上に形成される等電位面の湾曲を改善する方法が提案されている。(特許文献1または特許文献2、参照)提案されている改善方法は、ウエハ外周に高周波エッジリングと呼ばれる部材を配置し、ウエハ上のシース分布を中心から外周まで均一とすることにより、均一なエッチング結果が得られる処理装置の構造となっている。   E. mentioned above. E. In order to reduce the area as much as possible and increase the number of chips that can be obtained from one wafer, various studies have been made on improving the uniformity within the wafer surface in the plasma processing apparatus. This E.I. E. In order to reduce the area, there has been proposed a method for improving the electromagnetic problem around the periphery of the wafer, particularly the curvature of the equipotential surface formed on the wafer. (Refer to Patent Document 1 or Patent Document 2) The proposed improvement method is a method in which a member called a high-frequency edge ring is arranged on the outer periphery of the wafer, and the sheath distribution on the wafer is made uniform from the center to the outer periphery. It has a structure of a processing apparatus that can obtain an etching result.

特許第3881290号公報Japanese Patent No. 3881290 特開2005−260011号公報JP 2005-260011 A

特許文献1や2の構成について検討した結果、ウエハ外周部周辺においてある程度の均一性の向上が認められるものの、限界のあることが分かった。そこで、その理由について更に検討した。その結果、下記のことが分かった。   As a result of examining the configurations of Patent Documents 1 and 2, it has been found that there is a limit, although some improvement in uniformity is recognized around the periphery of the wafer. Therefore, the reason was further examined. As a result, the following was found.

特許文献1、2の構造では、ウエハ外周に配置された高周波エッジリングの上面高さがいずれもウエハ載置用電極の最上面より低い。本構造は、ウエハ載置用電極に印加されるバイアス電力がウエハ載置用電極の外周部に設けられるカバーリングを介してプラズマと結合することが前提として述べられている。つまりカバーリングを介してバイアス電力がプラズマと結合し、カバーリング上面で厚みのある高周波シースを形成することでウエハ外周部周辺の等電位面の湾曲を補正しようとする構造となっている。近年の実際のプラズマエッチング装置では、カバーリングはその製作加工性と寿命の観点から、ある有限の厚みをもって形成され、ウエハ載置用電極の外周部に設けられる。近年のほとんどのプラズマエッチング装置では、印加されたバイアス電力がある有限の厚みをもって形成されたカバーリングを透過することができず、プラズマと結合しシースを形成することは難しい。よって、特許文献1、2のような構造を用いても実際にはウエハ外周周辺部の等電位面の湾曲を十分に修正することは困難であることが分かった。つまりE.E.部のエッチングレートの均一性を十分に改善することはできず、このままでは近年のデバイスメーカーの要求であるE.E.領域2mmまたはE.E.領域1mmといった性能を満足することはできない。前記特許文献1、2を含め、いずれの公表された公報を用いてもE.E領域2mmまたはE.E.領域1mmと規定されたウエハ外周部周辺の等電位面の湾曲を修正することはできなかった。   In the structures of Patent Documents 1 and 2, the upper surface height of the high-frequency edge ring disposed on the outer periphery of the wafer is lower than the uppermost surface of the wafer mounting electrode. This structure is described on the premise that the bias power applied to the wafer mounting electrode is coupled to the plasma through a cover ring provided on the outer periphery of the wafer mounting electrode. In other words, the bias power is combined with the plasma through the cover ring, and a thick high frequency sheath is formed on the upper surface of the cover ring to correct the curvature of the equipotential surface around the outer periphery of the wafer. In an actual plasma etching apparatus in recent years, the cover ring is formed with a certain finite thickness from the viewpoint of manufacturing processability and life, and is provided on the outer peripheral portion of the wafer mounting electrode. Most plasma etching apparatuses in recent years cannot pass through a cover ring formed with a finite thickness with an applied bias power, and it is difficult to form a sheath by combining with plasma. Therefore, it has been found that even if the structures as in Patent Documents 1 and 2 are used, it is actually difficult to sufficiently correct the curvature of the equipotential surface at the periphery of the wafer. That is, E.I. E. The uniformity of the etching rate of the portion cannot be sufficiently improved, and E.E. E. Area 2 mm or E.I. E. The performance of the area of 1 mm cannot be satisfied. Any published gazette including the above-mentioned Patent Documents 1 and 2 can be used for E. coli. E region 2 mm or E.I. E. It was impossible to correct the curvature of the equipotential surface around the outer periphery of the wafer, which was defined as an area of 1 mm.

本発明の目的は、エッチング特性が不均一となるエッジ・エクスクルージョン(E.E.)領域を低減可能なプラズマ処理装置および処理方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus and a processing method capable of reducing an edge exclusion (EE) region where etching characteristics are non-uniform.

本発明では、ウエハを保持する台は、その上部に凸部及びその外周側に配置された段差部を有し、前記凸部の径はウエハの径より小さくされその上面にはウエハが載置され、前記段差部には前記凸部に備えられウエハを保持する台にバイアス電位を形成するための高周波電力が印加される電極と同電位になるようにされると共にかつその上面がウエハの上面より高くされた導体製のリング状部材が前記凸部の外側に配置され、誘電体材料から構成され、前記リング状部材の上方を覆って当該リング状部材に印加された前記高周波電力がウエハの処理中に前記処理室内の前記プラズマに印加されないように構成されたカバーを備えたことで、ウエハ外周部周辺の等電位面の湾曲を改善し、ウエハ外周部周辺の等電位面をウエハと平行にすることでウエハに入射するイオンの軌道をウエハに垂直方向とし、E.E部のエッチングレートを高精度に均一化できる。
In the present invention, the stage for holding the wafer has a convex part on the upper part and a step part arranged on the outer peripheral side thereof, the diameter of the convex part is smaller than the diameter of the wafer, and the wafer is placed on the upper surface thereof. The step portion is provided with the convex portion so as to have the same potential as an electrode to which a high-frequency power for forming a bias potential is applied to a stage for holding the wafer, and the upper surface thereof is the upper surface of the wafer. A higher ring-shaped member made of a conductor is disposed on the outside of the convex portion and is made of a dielectric material. The high-frequency power applied to the ring-shaped member covering the upper portion of the ring-shaped member is by having the above processing said consists so as not to be applied to the plasma cover chamber during processing to improve the curvature of the equipotential surfaces near the wafer outer peripheral portion, and the wafer equipotential surface surrounding the wafer outer peripheral portion Parallel And vertical trajectory of the ions incident on the wafer to the wafer, E. The etching rate of the E portion can be made uniform with high accuracy.

本発明によれば、ウエハ保持手段の上面高さよりも高く、それと同電位となるように設けたリングをその外周部に配置することにより、エッチング特性が不均一となるエッジ・エクスクルージョン(E.E.)領域を低減可能なプラズマ処理装置および処理方法を提供することができる。   According to the present invention, the edge exclusion (E) in which the etching characteristics become non-uniform by disposing the ring provided at the outer peripheral portion so as to be higher than the upper surface height of the wafer holding means and at the same potential. E.) It is possible to provide a plasma processing apparatus and a processing method capable of reducing the region.

本発明の一実施例であるマイクロ波ECRエッチング装置の縦断面図。1 is a longitudinal sectional view of a microwave ECR etching apparatus that is an embodiment of the present invention. 従来例におけるウエハの外周部付近の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the outer peripheral part vicinity of the wafer in a prior art example. 本実施例におけるウエハの外周部付近の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the outer peripheral part vicinity of the wafer in a present Example. 本実施例におけるウエハの外周部のエッチングレート分布。The etching rate distribution of the outer peripheral portion of the wafer in this example.

以下、本発明の一実施例であるマイクロ波ECR(Electron Cyclotron Resonance)エッチング装置を図1により説明する。上部が開放された真空容器101の上部に、真空容器101内にエッチングガスを封入するための誘電体窓103(例えば石英製)を設置することにより処理室104を形成する。真空容器101の上部には、真空容器101内にエッチングガスを導入するためのシャワープレート102(例えば石英製)を設置し、シャワープレート102にはエッチングガスを流すためのガス供給装置117が接続される。また、真空容器101には真空排気口106を介し真空排気装置108が接続されている。プラズマを生成するための電力を処理室104に伝送するため、誘電体窓103の上方には電磁波を放射する導波管107(またはアンテナ)が設けられる。導波管107(またはアンテナ)へ伝送される電磁波は電磁波発生用電源109から発振させる。電磁波の周波数は特に限定されないが、本実施例では2.45GHzのマイクロ波を使用する。処理室104の外周部には、磁場を形成する磁場発生コイル110が設けてあり電磁波発生用電源109より発振された電力は、形成された磁場との相互作用により処理室104内に高密度プラズマを生成する。   A microwave ECR (Electron Cyclotron Resonance) etching apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. A processing chamber 104 is formed by installing a dielectric window 103 (for example, made of quartz) for enclosing an etching gas in the vacuum vessel 101 on the upper portion of the vacuum vessel 101 whose top is opened. A shower plate 102 (for example, made of quartz) for introducing an etching gas into the vacuum container 101 is installed on the upper part of the vacuum container 101, and a gas supply device 117 for flowing the etching gas is connected to the shower plate 102. The A vacuum exhaust device 108 is connected to the vacuum vessel 101 through a vacuum exhaust port 106. A waveguide 107 (or an antenna) that radiates electromagnetic waves is provided above the dielectric window 103 in order to transmit power for generating plasma to the processing chamber 104. The electromagnetic wave transmitted to the waveguide 107 (or antenna) is oscillated from the electromagnetic wave generating power source 109. The frequency of the electromagnetic wave is not particularly limited, but a microwave of 2.45 GHz is used in this embodiment. A magnetic field generating coil 110 that forms a magnetic field is provided on the outer periphery of the processing chamber 104, and the electric power oscillated from the electromagnetic wave generation power source 109 is high-density plasma in the processing chamber 104 due to the interaction with the formed magnetic field. Is generated.

また、誘電体窓103に対向して真空容器101の下部にはウエハ載置用電極111が設けられる。ウエハ載置用電極111は電極表面が溶射膜(図示省略)で被覆されており、高周波フィルター回路115を介して直流電源116が接続されている。さらに、ウエハ載置用電極111には、マッチング回路113を介して高周波電源114が接続される。処理室104内に搬送されたウエハ112は、直流電源116から印加される直流電圧の静電気力でウエハ載置用電極111上に吸着され、処理室104内に所望のエッチングガスを供給した後、真空容器101内を所定の圧力とし、処理室104内にプラズマを発生させる。ウエハ載置用電極111に接続された高周波電源114から高周波電力を印加することにより、プラズマからウエハへイオンを引き込み、ウエハ112がエッチング処理される。なお、符号105はカバーリングである。   Further, a wafer mounting electrode 111 is provided below the vacuum vessel 101 so as to face the dielectric window 103. The wafer mounting electrode 111 has an electrode surface covered with a sprayed film (not shown), and is connected to a DC power source 116 via a high frequency filter circuit 115. Further, a high frequency power supply 114 is connected to the wafer mounting electrode 111 via a matching circuit 113. The wafer 112 transferred into the processing chamber 104 is adsorbed on the wafer mounting electrode 111 by the electrostatic force of the DC voltage applied from the DC power supply 116, and after supplying a desired etching gas into the processing chamber 104, The inside of the vacuum chamber 101 is set to a predetermined pressure, and plasma is generated in the processing chamber 104. By applying a high frequency power from a high frequency power source 114 connected to the wafer mounting electrode 111, ions are drawn from the plasma into the wafer, and the wafer 112 is etched. Reference numeral 105 denotes a cover ring.

図2に従来のエッチング装置におけるウエハ周辺部の構造を示す。従来のエッチング装置では、ウエハ載置用電極111の上面の直径は、ウエハ112の直径より数mm程度小さくしてある。よって、ウエハ載置用電極111の上面外周側は段差形状を有する。また図2に示す通り、前記段差部とウエハ載置用電極111の外周側面とがプラズマに接することを防止するため、誘電体材料で構成されたカバーリング105をウエハ載置用電極111の前記段差部に設けている。前記構造により、ウエハ載置用電極111は直接プラズマに接することがなくなり、プラズマ起因の表面反応による電極表面のダメージや電極表面の消耗を抑制している。前記カバーリングは、プラズマをウエハ112に集中化させるフォーカシングの効果を持った一般的なフォーカスリングとは異なる。   FIG. 2 shows the structure of the periphery of the wafer in a conventional etching apparatus. In the conventional etching apparatus, the diameter of the upper surface of the wafer mounting electrode 111 is smaller than the diameter of the wafer 112 by several millimeters. Therefore, the upper surface outer peripheral side of the wafer mounting electrode 111 has a step shape. Further, as shown in FIG. 2, in order to prevent the stepped portion and the outer peripheral side surface of the wafer mounting electrode 111 from coming into contact with plasma, a cover ring 105 made of a dielectric material is attached to the wafer mounting electrode 111. It is provided at the step. With this structure, the wafer mounting electrode 111 is not in direct contact with the plasma, and the damage to the electrode surface and the consumption of the electrode surface due to the surface reaction caused by the plasma are suppressed. The cover ring is different from a general focus ring having a focusing effect for concentrating plasma on the wafer 112.

前記カバーリング105は、ウエハ112の搬送時のガイド、ウエハ112の搬送時のセンタリングの機能を有するようにウエハ112周辺部をテーパ形状としている。前記カバーリング105は、一般的には石英材料やアルミナ等のセラミック材料、イットリア材料(Y)を用いる。 The cover ring 105 has a taper shape around the wafer 112 so as to have a function of guiding when the wafer 112 is transferred and a function of centering when the wafer 112 is transferred. The cover ring 105 is generally made of a quartz material, a ceramic material such as alumina, or a yttria material (Y 2 O 3 ).

図2に、ウエハ112上に形成される電界の等電位面201と前記電界により引き込まれたイオンの軌道202を示す。一般的にプラズマと接する物質の表面にはプラズマシースと呼ばれる空間電荷層が形成される。図2に示した等電位面201は、ウエハ112にウエハ載置用電極111を介して接続された高周波電源114から供給された高周波電力により形成された電界におけるある時間瞬間の状況を示している。図2に示すような従来のカバーリング105を用いた場合、ウエハ112を支持するウエハ載置用電極111の凸部直径がウエハ112より小さく、前記段差部がウエハ112およびウエハ載置用電極111の凸部(ウエハ112の静電吸着面)の高さより低い構造となっているため、ウエハ112上の等電位面がウエハ112外周部で湾曲するという問題がある。図2より、ウエハ112の中心側(外周部以外の領域)では等電位面201がウエハに対して平行に保たれており、ウエハ112に入射するイオンの軌道202もウエハに垂直であることが分かる。しかし、ウエハ112の外周部(E.E.部)では等電位面201が湾曲し、これによりウエハ112に入射するイオンの軌道202もウエハに対して垂直ではなく、大きく傾いている。よって、ウエハ112の中心側(外周部以外の領域)と比べ、ウエハ112の外周部(E.E.部)に入射するイオンの個数が多くなり、ウエハ112の外周部(E.E.部)のエッチングレートが急増するという問題が発生する。つまりウエハ112の外周部(E.E.部)でのエッチングレートの均一性が低下し、前記外周部での半導体デバイスの電気的特性や性能が劣化、歩留まりを低下させるという課題がある。また、ウエハ112の外周部ではイオンが垂直にウエハ112に入射せず、ある角度をもってウエハ112に入射するため、エッチング形状が垂直形状を維持できない。エッチング形状を高精度に制御できないため、前記外周部での半導体デバイスの電気的特性や性能が劣化、歩留まりを低下させるという課題も発生する。   FIG. 2 shows the equipotential surface 201 of the electric field formed on the wafer 112 and the ion trajectory 202 drawn by the electric field. In general, a space charge layer called a plasma sheath is formed on the surface of a substance in contact with plasma. The equipotential surface 201 shown in FIG. 2 shows a situation at a certain moment in the electric field formed by the high frequency power supplied from the high frequency power supply 114 connected to the wafer 112 via the wafer mounting electrode 111. . When the conventional cover ring 105 as shown in FIG. 2 is used, the diameter of the convex portion of the wafer mounting electrode 111 that supports the wafer 112 is smaller than that of the wafer 112, and the stepped portion is the wafer 112 and the wafer mounting electrode 111. Therefore, there is a problem in that the equipotential surface on the wafer 112 is curved at the outer peripheral portion of the wafer 112. 2, the equipotential surface 201 is kept parallel to the wafer on the center side (region other than the outer peripheral portion) of the wafer 112, and the ion trajectory 202 incident on the wafer 112 is also perpendicular to the wafer. I understand. However, the equipotential surface 201 is curved at the outer peripheral portion (EE portion) of the wafer 112, so that the ion trajectory 202 incident on the wafer 112 is not perpendicular to the wafer but is greatly inclined. Therefore, the number of ions incident on the outer peripheral portion (EE portion) of the wafer 112 is increased compared to the center side (region other than the outer peripheral portion) of the wafer 112, and the outer peripheral portion (EE portion) of the wafer 112 is increased. ) Will increase the etching rate. That is, there is a problem that the uniformity of the etching rate at the outer peripheral portion (EE portion) of the wafer 112 is lowered, the electrical characteristics and performance of the semiconductor device at the outer peripheral portion are deteriorated, and the yield is lowered. Further, since the ions do not enter the wafer 112 vertically at the outer peripheral portion of the wafer 112 but enter the wafer 112 at a certain angle, the etching shape cannot be maintained. Since the etching shape cannot be controlled with high accuracy, the electrical characteristics and performance of the semiconductor device at the outer peripheral portion are deteriorated, and there is a problem that the yield is reduced.

次に、図3に本実施例におけるウエハ周辺部の構造を示す。本実施例では、上面が円形(図示せず)の凸部を有するウエハ載置用電極111の外周側面の段差部に凸部を囲うように高周波リング303が設置される。高周波リング303の材質は金属導体を用い、例えばアルミニウムを用いることができる。必要に応じて陽極酸化処理(アルマイト等)や、溶射等の表面処理(溶射被膜)などの誘電体の被覆にて覆うことにより、プラズマ起因の表面反応や異常放電等を抑制することができる。またウエハ載置用電極111と高周波リング303は同電位とする。ウエハ載置用電極111と高周波リング303を同電位とするには、例えば、ウエハ載置用電極111と高周波リング303をメタルタッチさせる、高周波リング303をウエハ載置用電極111に導電性ボルト等で締結させる等、複数の方法が考えられる。また高周波リング303を別部品とすることなく、ウエハ載置用電極111の形状を最初から図3に示すような形状とし、一体部品としてもよい。この高周波リング303には、プラズマから高周波リング303を保護するためにカバーリング105が取り付けられている。カバーリング105は、高周波リング303の内径側と上面の他、外径側を覆っている。前記構造により、ウエハ載置用電極111と高周波リング303は直接プラズマに接することがなくなり、プラズマ起因の表面反応による表面のダメージや表面の消耗を抑制している。前記カバーリング105は、ウエハ112の搬送時のガイド、ウエハ112の搬送時のセンタリングの機能を有するようにウエハ112周辺部をテーパ形状としている。前記カバーリング105は、一般的には石英材料やアルミナ等のセラミック材料、イットリア材料(Y)を用いる。 Next, FIG. 3 shows the structure of the wafer periphery in this embodiment. In the present embodiment, the high frequency ring 303 is installed so as to surround the convex portion on the step portion on the outer peripheral side surface of the wafer mounting electrode 111 having a convex portion whose upper surface is circular (not shown). The material of the high frequency ring 303 is a metal conductor, for example, aluminum. Covering with a dielectric coating such as anodic oxidation treatment (anodized or the like) or surface treatment such as thermal spraying (thermal spray coating) as necessary can suppress plasma-induced surface reactions, abnormal discharge, and the like. The wafer mounting electrode 111 and the high frequency ring 303 are set to the same potential. In order to set the wafer mounting electrode 111 and the high frequency ring 303 to the same potential, for example, the wafer mounting electrode 111 and the high frequency ring 303 are metal-touched. The high frequency ring 303 is connected to the wafer mounting electrode 111 with a conductive bolt or the like. A plurality of methods are conceivable, such as fastening with a screw. Further, the wafer mounting electrode 111 may be formed as shown in FIG. 3 from the beginning without forming the high-frequency ring 303 as a separate part, and may be an integral part. A cover ring 105 is attached to the high frequency ring 303 in order to protect the high frequency ring 303 from plasma. The cover ring 105 covers the outer diameter side as well as the inner diameter side and the upper surface of the high frequency ring 303. With this structure, the wafer mounting electrode 111 and the high-frequency ring 303 are not in direct contact with plasma, and surface damage and surface wear due to surface reactions caused by plasma are suppressed. The cover ring 105 has a taper shape around the wafer 112 so as to have a function of guiding when the wafer 112 is transferred and a function of centering when the wafer 112 is transferred. The cover ring 105 is generally made of a quartz material, a ceramic material such as alumina, or a yttria material (Y 2 O 3 ).

ここで、高周波リング303の上面の高さは、ウエハ載置用電極111の上面高さより高くしなければならない。できれば高周波リング303の上面の高さは、ウエハ112の上面高さより高くした方がよい。ウエハ112の上面より高周波リング303の上面高さを高く設けることにより、ウエハ112の外周部付近での等電位面がウエハ112と平行になるよう改善される。実際にはウエハ112の外周部付近での等電位面の湾曲を抑制し、ウエハ112と平行になるようにするには、ウエハ載置用電極111の上面より高周波リング303の上面の高さは、0.0mm以上5.0mm以下とする必要がある。高周波リング303の上面がウエハ112の上面より低い場合、ウエハ112の外周部付近での等電位面の湾曲の抑制効果は小さくなり、ウエハ112最外周において、ウエハ112と前記等電位面を平行にすることは困難となる。また高周波リング303の内径は、ウエハの外径により近くすることで、ウエハ112の外周部付近での等電位面の湾曲を抑制することができる。ただしウエハ112と高周波リングが近すぎると異常放電等が発生するため、ウエハ112の外径と高周波リング303の内径は1.0mm以上離し隙間を設けてもよい。前記隙間にはカバーリング105等の誘電体を挿入しておくことが望ましい。よって高周波リング303の内径とウエハの外径の隙間間隔は、1.0mm以上10mm以下が望ましい。また前記誘電体材料の厚みは、1.0mm以上5.0mm以下の範囲が望ましい。厚み1.0mm以下は誘電体材料の製作加工性とバイアス電力の透過の観点から望ましくなく、5.0mm以上では、エッチング処理に伴いウエハから発生する反応生成物の滞留といった問題が発生しやすい。よってウエハ搭置用電極111の上面よりカバーリング105の上面の高さは、10mm以下がよい。   Here, the height of the upper surface of the high frequency ring 303 must be higher than the height of the upper surface of the wafer mounting electrode 111. If possible, the height of the upper surface of the high frequency ring 303 should be higher than the height of the upper surface of the wafer 112. By providing the upper surface height of the high frequency ring 303 higher than the upper surface of the wafer 112, the equipotential surface near the outer periphery of the wafer 112 is improved to be parallel to the wafer 112. Actually, in order to suppress the curvature of the equipotential surface in the vicinity of the outer peripheral portion of the wafer 112 and make it parallel to the wafer 112, the height of the upper surface of the high-frequency ring 303 is higher than the upper surface of the wafer mounting electrode 111. , 0.0 mm or more and 5.0 mm or less. When the upper surface of the high-frequency ring 303 is lower than the upper surface of the wafer 112, the effect of suppressing the curvature of the equipotential surface in the vicinity of the outer peripheral portion of the wafer 112 is reduced, and the wafer 112 and the equipotential surface are parallel in the outermost periphery of the wafer 112. It will be difficult to do. Further, by making the inner diameter of the high-frequency ring 303 closer to the outer diameter of the wafer, it is possible to suppress the curvature of the equipotential surface in the vicinity of the outer peripheral portion of the wafer 112. However, if the wafer 112 and the high frequency ring are too close to each other, abnormal discharge or the like occurs. Therefore, the outer diameter of the wafer 112 and the inner diameter of the high frequency ring 303 may be separated from each other by 1.0 mm or more. It is desirable to insert a dielectric such as the cover ring 105 into the gap. Therefore, the gap interval between the inner diameter of the high frequency ring 303 and the outer diameter of the wafer is preferably 1.0 mm or more and 10 mm or less. The thickness of the dielectric material is preferably in the range of 1.0 mm to 5.0 mm. A thickness of 1.0 mm or less is not desirable from the viewpoint of fabrication workability of the dielectric material and transmission of bias power, and a thickness of 5.0 mm or more tends to cause a problem of retention of reaction products generated from the wafer during the etching process. Therefore, the height of the upper surface of the cover ring 105 from the upper surface of the wafer mounting electrode 111 is preferably 10 mm or less.

上述のように図3に示すようなウエハ周辺部の構造とすることで、ウエハ112の外周部付近の等電位面の湾曲をより抑制することができ、ウエハ112の処理において中心付近と外周付近とでより均一なプラズマ処理を実施できる。   As described above, the structure of the wafer peripheral portion as shown in FIG. 3 can further suppress the curvature of the equipotential surface near the outer peripheral portion of the wafer 112, and the vicinity of the center and the outer periphery in the processing of the wafer 112. And more uniform plasma treatment can be performed.

図3に、ウエハ112上に形成される電界の等電位面301と前記電界により引き込まれたイオンの軌道302を示す。一般的にプラズマと接する物質の表面にはプラズマシースと呼ばれる空間電荷層が形成される。図3に示した等電位面301は、ウエハ112にウエハ載置用電極111を介して接続された高周波電源114から供給された高周波電力により形成された電界におけるある時間瞬間の状況を示している。本実施例である図3に示すような高周波リング303とカバーリング105を用いた場合、ウエハ112上の等電位面がウエハ112外周部でも湾曲せず、ウエハ112と平行にすることができる。図3に示すように、ウエハ112の中心部から外周部にかけて等電位面301がウエハに対して平行に保たれており、ウエハ112の外周部付近に入射するイオンの軌道302もウエハに垂直であることが分かる。よって、ウエハ112の中心部から外周部に入射するイオンの個数を均一にすることができ、ウエハ112の面内でエッチングレートを均一にできる。つまり、ウエハ112の中心部から外周部(E.E.部)でのエッチングレートの均一性が改善し、特にウエハ112の外周部の半導体デバイスの電気的特性や性能が劣化せず、歩留まりを向上させるという効果がある。また、ウエハ112の外周部でもイオンが垂直にウエハ112に入射し、エッチング形状が垂直形状となる。エッチング形状を高精度に制御でき、前記外周部での半導体デバイスの電気的特性や性能が劣化することなく、歩留まりを向上させるという効果がある。   FIG. 3 shows an equipotential surface 301 of an electric field formed on the wafer 112 and an ion trajectory 302 drawn by the electric field. In general, a space charge layer called a plasma sheath is formed on the surface of a substance in contact with plasma. The equipotential surface 301 shown in FIG. 3 shows a situation at a certain moment in the electric field formed by the high-frequency power supplied from the high-frequency power supply 114 connected to the wafer 112 through the wafer mounting electrode 111. . When the high-frequency ring 303 and the cover ring 105 as shown in FIG. 3 according to the present embodiment are used, the equipotential surface on the wafer 112 is not curved at the outer peripheral portion of the wafer 112 and can be made parallel to the wafer 112. As shown in FIG. 3, the equipotential surface 301 is kept parallel to the wafer from the center to the outer periphery of the wafer 112, and the ion trajectory 302 incident near the outer periphery of the wafer 112 is also perpendicular to the wafer. I understand that there is. Therefore, the number of ions incident on the outer peripheral portion from the central portion of the wafer 112 can be made uniform, and the etching rate can be made uniform within the surface of the wafer 112. In other words, the uniformity of the etching rate from the central portion of the wafer 112 to the outer peripheral portion (EE portion) is improved, and in particular, the electrical characteristics and performance of the semiconductor devices on the outer peripheral portion of the wafer 112 are not deteriorated and the yield is improved. effective. In addition, ions also enter the wafer 112 vertically at the outer periphery of the wafer 112, and the etching shape becomes a vertical shape. The etching shape can be controlled with high accuracy, and there is an effect of improving the yield without deteriorating the electrical characteristics and performance of the semiconductor device at the outer peripheral portion.

また図3に示すようなウエハ周辺部の構造により、ウエハ112上の電位と高周波リング303の表面電位はいつも等しくなり、ウエハ112に対するプロセス条件(特にウエハバイアス電力)が変化してもウエハ112外周部の等電位面の湾曲が抑制できる。つまりプロセス条件が変化しても高周波リング303の寸法をその都度最適化しなくても、ウエハ112外周部付近の等電位面をウエハ112に平行にすることができ、プラズマ処理の効率が向上する。   Further, due to the structure of the periphery of the wafer as shown in FIG. 3, the potential on the wafer 112 and the surface potential of the high frequency ring 303 are always equal, and even if the process conditions (especially wafer bias power) for the wafer 112 change, The curvature of the equipotential surface of the part can be suppressed. That is, even if the process conditions change, the equipotential surface in the vicinity of the outer periphery of the wafer 112 can be made parallel to the wafer 112 without optimizing the dimensions of the high frequency ring 303 each time, and the efficiency of plasma processing is improved.

次に図4で実際のエッチングレート結果を示す。本実施例においては、被エッチング材料を窒化シリコン膜とし、エッチングガスとして例えば、四フッ化メタンガス、酸素ガス、トリフルオロメタンガスを用いられる。曲線401は、図2に示すような従来のウエハ周辺部の構造によりエッチングした場合のエッチングレートの面内分布、特にウエハ外周部(E.E.部)を示す。曲線402は、本実施例である図3に示す高周波リング303を設けた構造によりエッチングした場合のエッチングレートの面内分布、特にウエハ外周部(E.E.部)を示す。   Next, FIG. 4 shows an actual etching rate result. In this embodiment, the material to be etched is a silicon nitride film, and for example, tetrafluoromethane gas, oxygen gas, or trifluoromethane gas is used as an etching gas. A curve 401 shows the in-plane distribution of the etching rate when etching is performed with the conventional structure of the peripheral portion of the wafer as shown in FIG. 2, particularly the wafer outer peripheral portion (EE portion). A curve 402 shows the in-plane distribution of the etching rate, particularly the wafer outer peripheral portion (EE portion) when etching is performed with the structure provided with the high frequency ring 303 shown in FIG.

曲線401が示すように、従来のウエハ周辺部の構造によりエッチングした場合、ウエハ112の周辺部のエッチングレートが急増し、ウエハ112面内の均一性が低下している。これに対して、曲線402が示すように本実施例である図3のようなウエハ周辺部の構造を設けることで、ウエハ112の周辺部のエッチングレートの急増が抑制され、ウエハ112面内のエッチングレート均一性が改善される。これは前述の通り、図3に示すような高周波リング303とカバーリング105を用いた場合、ウエハ112上の等電位面がウエハ112外周部でも湾曲せず、ウエハ112と平行にすることができ、ウエハ112の中心部から外周部にかけて等電位面がウエハに対して平行に保たれ、ウエハ112の外周部付近に入射するイオンの軌道をウエハに垂直にすることができ、E.E.領域2mm、E.E.領域1mmにおけるウエハ外周部でのエッチング特性(加工形状やエッチングレート等)を高均一化できる(E.E.領域の低減)。よって、ウエハ112の中心側から外周部に入射するイオンの個数を面内で均一にすることができ、ウエハ面内のエッチングレートを均一にできる。つまり、ウエハ112の中心部から外周部(E.E.部)でのエッチングレートの均一性が改善し、特にウエハ112の外周部の半導体デバイスの電気的特性や性能が劣化せず、歩留まりを向上させるという効果がある。また、ウエハ112の外周部でもイオンが垂直にウエハ112に入射し、エッチング形状が垂直形状となる。エッチング形状を高精度に制御でき、前記外周部において半導体デバイスの電気的特性や性能が劣化しない領域が拡大され、歩留まりを向上させる効果がある。   As indicated by the curve 401, when etching is performed with the conventional structure of the peripheral portion of the wafer, the etching rate of the peripheral portion of the wafer 112 increases rapidly, and the uniformity within the surface of the wafer 112 decreases. On the other hand, by providing the structure of the wafer peripheral portion as shown in FIG. 3 according to the present embodiment as indicated by the curve 402, the rapid increase in the etching rate of the peripheral portion of the wafer 112 is suppressed, Etch rate uniformity is improved. As described above, when the high-frequency ring 303 and the cover ring 105 as shown in FIG. 3 are used, the equipotential surface on the wafer 112 is not curved at the outer periphery of the wafer 112 and can be made parallel to the wafer 112. The equipotential surface is kept parallel to the wafer from the center to the outer periphery of the wafer 112, and the trajectory of ions incident near the outer periphery of the wafer 112 can be made perpendicular to the wafer. E. Area 2 mm, E.I. E. Etching characteristics (processed shape, etching rate, etc.) at the outer periphery of the wafer in an area of 1 mm can be made highly uniform (reduction of the EE area). Therefore, the number of ions incident on the outer peripheral portion from the center side of the wafer 112 can be made uniform within the surface, and the etching rate within the wafer surface can be made uniform. In other words, the uniformity of the etching rate from the central portion of the wafer 112 to the outer peripheral portion (EE portion) is improved, and in particular, the electrical characteristics and performance of the semiconductor device on the outer peripheral portion of the wafer 112 are not deteriorated, and the yield is improved. There is an effect of improving. In addition, ions also enter the wafer 112 vertically at the outer periphery of the wafer 112, and the etching shape becomes a vertical shape. The etching shape can be controlled with high accuracy, and the region where the electrical characteristics and performance of the semiconductor device are not deteriorated is expanded in the outer peripheral portion, and the yield is improved.

また図2に示すような従来のウエハ周辺部の構造を用いた場合、ウエハ112の外周部に入射するイオンの軌道がウエハ112中心方向に曲げられることを前述した。これら軌道を曲げられたイオンは、ウエハ外周部に入射するだけでなく、カバーリング105の内径周辺部、つまりウエハ112最外周近傍のカバーリング105の表面にも入射する。このカバーリング105の内径周辺部の表面に入射するイオンは、図2のような従来のウエハ周辺部の構造を用いた場合、ウエハ中心方向に曲げられるため、カバーリング105の内径周辺部は、ウエハ112中心方向へ向かって消耗する。つまりカバーリング105の内径周辺部は、垂直方向には消耗せず、水平方向に消耗していく。よってウエハ載置用電極111の前記段差部の径によって、カバーリング105の寿命が決定されてしまう。ウエハ載置用電極111の前記段差部は、プラズマ起因の表面反応を抑制するためその径をウエハ112より小さくすることが望ましいが、その径を小さくすることにより、ウエハ112のエッチング処理中の温度制御性の低下や吸着力の低下を招く。よってウエハ載置用電極111の前記段差部の直径は、その最適直径より小さくすることができず、図2に示すような従来のウエハ周辺部の構造を用いた場合、カバーリング105の寿命を長期化することが困難であった。対して、図3に示すような高周波リング303とカバーリング105を用いた構造とした場合、前述の通りウエハ112の外周部に入射するイオンの軌道はウエハ112対して垂直方向とすることができる。よって図3のような本実施例のウエハ周辺部の構造を用いた場合、カバーリング105の内径周辺部の表面に入射するイオンは、ウエハと垂直方向に入射し、カバーリング105の内径周辺部は、垂直方向に消耗する。つまりカバーリング105の内径周辺部は、ウエハ112の中心へ向けた水平方向には消耗せず、垂直方向にのみ消耗していく。よって、ウエハ載置用電極111の前記段差部の径によらず、カバーリング105の厚みによってカバーリングの寿命を決定することができる。具体的には、本実施例である図3のようなウエハ周辺の構造により、カバーリング105の寿命を長期化できる効果がある。これにより、プラズマ処理装置のメンテナンス時間の低減、部品の交換回数を低減することができ、半導体デバイスの生産性の向上や半導体デバイスを削減できるという効果がある。   As described above, when the conventional wafer peripheral structure as shown in FIG. 2 is used, the trajectory of ions incident on the outer periphery of the wafer 112 is bent toward the center of the wafer 112. These ions whose bent trajectories are incident not only on the outer periphery of the wafer but also on the inner periphery of the cover ring 105, that is, on the surface of the cover ring 105 near the outermost periphery of the wafer 112. Since the ions incident on the inner peripheral surface of the cover ring 105 are bent toward the wafer center when the conventional wafer peripheral structure as shown in FIG. 2 is used, the inner peripheral portion of the cover ring 105 is The wafer 112 is consumed toward the center. That is, the inner peripheral portion of the cover ring 105 is not consumed in the vertical direction but is consumed in the horizontal direction. Therefore, the life of the cover ring 105 is determined by the diameter of the step portion of the wafer mounting electrode 111. The step portion of the wafer mounting electrode 111 preferably has a diameter smaller than that of the wafer 112 in order to suppress plasma-induced surface reaction. However, by reducing the diameter, the temperature during the etching process of the wafer 112 is reduced. The controllability and the adsorptive power are reduced. Therefore, the diameter of the stepped portion of the wafer mounting electrode 111 cannot be made smaller than the optimum diameter. When the conventional structure of the peripheral portion of the wafer as shown in FIG. It was difficult to prolong. On the other hand, when the structure using the high frequency ring 303 and the cover ring 105 as shown in FIG. 3 is used, the trajectory of ions incident on the outer periphery of the wafer 112 can be perpendicular to the wafer 112 as described above. . Therefore, when the structure of the peripheral portion of the wafer of this embodiment as shown in FIG. 3 is used, ions incident on the surface of the peripheral portion of the inner diameter of the cover ring 105 are incident in a direction perpendicular to the wafer, and the peripheral portion of the inner diameter of the cover ring 105 Is consumed in the vertical direction. That is, the inner peripheral portion of the cover ring 105 is not consumed in the horizontal direction toward the center of the wafer 112 but is consumed only in the vertical direction. Therefore, the life of the cover ring can be determined by the thickness of the cover ring 105 regardless of the diameter of the step portion of the wafer mounting electrode 111. Specifically, the structure around the wafer as shown in FIG. 3 according to the present embodiment has an effect of extending the life of the cover ring 105. As a result, the maintenance time of the plasma processing apparatus can be reduced, the number of parts replacements can be reduced, and the productivity of semiconductor devices can be improved and the number of semiconductor devices can be reduced.

本実施例では、被エッチング材料を窒化シリコン膜とし、エッチングガスとして例えば、前述の四フッ化メタンガス、酸素ガス、トリフルオロメタンガスを用いたが、被エッチング材料としては、窒化シリコン膜だけでなく、ポリシリコン膜、フォトレジスト膜、反射防止有機膜、反射防止無機膜、有機系材料、無機系材料、シリコン酸化膜、窒化シリコン酸化膜、窒化シリコン膜、Low−k 材料、High−k 材料、アモルファスカーボン膜、Si 基板、メタル材料等においても同等の効果が得られる。またエッチングを実施するガスとしては、例えば、例えば、塩素ガス、臭化水素ガス、四フッ化メタンガス、三フッ化メタン、二フッ化メタン、アルゴンガス、ヘリウムガス、酸素ガス、窒素ガス、二酸化炭素、一酸化炭素、水素、アンモニア、八フッ化プロパン、三フッ化窒素、六フッ化硫黄ガス、メタンガス、四フッ化シリコンガス、四塩化シリコンガス、塩素ガス、臭化水素ガス、四フッ化メタンガス、三フッ化メタン、二フッ化メタン、アルゴンガス、ヘリウムガス、酸素ガス、窒素ガス、二酸化炭素、一酸化炭素、水素、アンモニア、八フッ化プロパン、三フッ化窒素、六フッ化硫黄ガス、メタンガス、四フッ化シリコンガス、四塩化シリコンガスヘリウムガス、ネオンガス、クリプトンガス、キセノンガス、ラドンガス等が使用できる。   In this embodiment, the material to be etched is a silicon nitride film, and the above-described tetrafluoromethane gas, oxygen gas, and trifluoromethane gas are used as an etching gas, but the material to be etched is not only a silicon nitride film, Polysilicon film, photoresist film, antireflection organic film, antireflection inorganic film, organic material, inorganic material, silicon oxide film, silicon nitride oxide film, silicon nitride film, low-k material, high-k material, amorphous The same effect can be obtained with carbon films, Si substrates, metal materials, etc. Etching gas may be, for example, chlorine gas, hydrogen bromide gas, tetrafluoromethane gas, trifluoromethane, difluoride methane, argon gas, helium gas, oxygen gas, nitrogen gas, carbon dioxide. , Carbon monoxide, hydrogen, ammonia, propane octafluoride, nitrogen trifluoride, sulfur hexafluoride gas, methane gas, silicon tetrafluoride gas, silicon tetrachloride gas, chlorine gas, hydrogen bromide gas, tetrafluoromethane gas , Methane trifluoride, methane difluoride, argon gas, helium gas, oxygen gas, nitrogen gas, carbon dioxide, carbon monoxide, hydrogen, ammonia, propane octafluoride, nitrogen trifluoride, sulfur hexafluoride gas, Used by methane gas, silicon tetrafluoride gas, silicon tetrachloride gas, helium gas, neon gas, krypton gas, xenon gas, radon gas, etc. Kill.

以上の実施例ではマイクロ波ECR放電を利用したエッチング装置を例に説明したが、他の放電(有磁場UHF放電、容量結合型放電、誘導結合型放電、マグネトロン放電、表面波励起放電、トランスファー・カップルド放電)を利用したドライエッチング装置においても同様の作用効果がある。また上記各実施例では、エッチング装置について述べたが、プラズマ処理を行うその他のプラズマ処理装置、例えばプラズマCVD装置、アッシング装置、表面改質装置等についても同様の作用効果がある。   In the above embodiments, an etching apparatus using microwave ECR discharge has been described as an example, but other discharges (magnetic field UHF discharge, capacitively coupled discharge, inductively coupled discharge, magnetron discharge, surface wave excited discharge, The same effect can be obtained in a dry etching apparatus using a coupled discharge). In each of the above embodiments, the etching apparatus has been described. However, other plasma processing apparatuses that perform plasma processing, such as a plasma CVD apparatus, an ashing apparatus, and a surface modification apparatus, have similar operational effects.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。   In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.

101・・・真空容器、102・・・シャワープレート、103・・・誘電体窓、104・・・処理室、105・・・カバーリング、106・・・真空排気口、107・・・導波管、108・・・真空排気装置、109・・・電磁波発生用電源、110・・・磁場発生コイル、111・・・ウエハ載置用電極、112・・・ウエハ、113・・・マッチング回路、114・・・高周波電源、115・・・高周波フィルター回路、116・・・直流電源、117・・・ガス供給装置、201・・・等電位面、202・・・イオン軌道、301・・・等電位面、302・・・イオン軌道、303・・・高周波リング、401・・・エッチングレート(従来)、402・・・エッチングレート(本発明)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Vacuum container, 102 ... Shower plate, 103 ... Dielectric window, 104 ... Processing chamber, 105 ... Covering, 106 ... Vacuum exhaust port, 107 ... Waveguide Tube ... 108 ... Vacuum evacuation device, 109 ... Electromagnetic wave generation power supply, 110 ... Magnetic field generation coil, 111 ... Wafer mounting electrode, 112 ... Wafer, 113 ... Matching circuit, 114 ... high frequency power supply, 115 ... high frequency filter circuit, 116 ... DC power supply, 117 ... gas supply device, 201 ... equipotential surface, 202 ... ion orbit, 301 ... etc. Potential plane, 302 ... ion orbit, 303 ... high frequency ring, 401 ... etching rate (conventional), 402 ... etching rate (present invention).

Claims (6)

真空排気装置が接続され内部を減圧可能な処理室と、前記処理室内へガスを供給する装置と、前記処理室内部で処理される被処理材を保持する台と、前記処理室内部にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記被処理材を保持する台にバイアス電位を形成するための高周波電力の大きさを可変に供給可能に構成された高周波電源とを有するプラズマ処理装置において、
前記台は、その上部に凸部及びその外周側に配置された段差部を有し、前記凸部の径は前記被処理材の径より小さくされその上面には前記被処理材が載置され、前記段差部には前記凸部に備えられ前記高周波電力が印加される電極と同電位になるようにされると共にかつその上面が前記被処理材の上面より高くされた導体製のリング状部材が前記凸部の外側に配置され、誘電体材料から構成され、前記リング状部材の上方を覆って当該リング状部材に印加された前記高周波電力が前記被処理材の処理中に前記処理室内の前記プラズマに印加されないように構成されたカバーを備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
A processing chamber to which an evacuation apparatus is connected and whose inside can be depressurized, a device for supplying gas into the processing chamber, a table for holding a material to be processed in the processing chamber, and plasma in the processing chamber In a plasma processing apparatus having plasma generating means for generating and a high-frequency power source configured to be able to variably supply the magnitude of high-frequency power for forming a bias potential on a stage holding the material to be processed,
The base has a convex part on the upper part and a step part arranged on the outer peripheral side thereof, the diameter of the convex part is smaller than the diameter of the material to be processed, and the material to be processed is placed on the upper surface thereof. The stepped portion has a ring-shaped member made of a conductor having the same potential as an electrode to which the high-frequency power is applied, and having an upper surface higher than the upper surface of the material to be processed. Is disposed on the outside of the convex portion, is made of a dielectric material, and the high-frequency power applied to the ring-shaped member so as to cover the upper portion of the ring-shaped member is generated in the processing chamber during the processing of the material to be processed. the plasma processing apparatus characterized by comprising a structure made a cover so as not to be applied to the plasma.
請求項1に記載のプラズマ処理装置において、
前記リング状部材の上面が前記被処理材の上面より高く5.0mm以下の範囲の高さに配置されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
The plasma processing apparatus according to claim 1,
The plasma processing apparatus, wherein an upper surface of the ring-shaped member is disposed at a height in a range of 5.0 mm or less higher than an upper surface of the processing object.
請求項1に記載のプラズマ処理装置において、
前記リング状部材の上面の内径は、前記被処理材の外径より1.0mm以上10mm以
下の範囲で大きいことを特徴とするプラズマ処理装置。
The plasma processing apparatus according to claim 1,
The plasma processing apparatus, wherein an inner diameter of an upper surface of the ring-shaped member is larger in a range of 1.0 mm to 10 mm than an outer diameter of the processing object.
請求項1に記載のプラズマ処理装置において、
前記リング状部材と前記台とは同一部品として構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
The plasma processing apparatus according to claim 1,
The plasma processing apparatus, wherein the ring-shaped member and the base are configured as the same part.
請求項1乃至4の何れかに記載のプラズマ処理装置において、
前記被処理材の処理中に当該被処理材の上面上方に形成されるプラズマシース内の等電位面の高さが前記リング状部材上面上方に形成されるプラズマシース内の等電位面の高さと等しいことを特徴とするプラズマ処理装置。
The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 4 ,
The height of the equipotential surface in the plasma sheath formed above the top surface of the material to be treated during the processing of the material to be treated is the same as the height of the equipotential surface in the plasma sheath formed above the top surface of the ring-shaped member. A plasma processing apparatus characterized by being equal .
減圧された処理室内部の台上に被処理材を載せて保持し、前記処理室内にガスを供給して該処理室内部にプラズマを発生させ、高周波電源から前記台にバイアス電位形成用の高周波電力を印加して前記被処理材を処理するプラズマ処理方法において、
前記高周波電源は前記高周波電力の大きさを可変に調節可能であって、前記台は、その上部に凸部及びその外周側に配置された段差部を有し、前記凸部の径は前記被処理材の径より小さくされその上面には前記被処理材が載置されるものであって、前記凸部の外側の段差部にその上面が前記被処理材の上面より高くされた導体製のリング状部材および当該リング状部材の上方を覆う誘電体材料から構成されたカバーが配置され、前記リング状部材が前記台に備えられ前記高周波電力が印加される電極と同電位になるようにされると共に前記リング状部材に印加された前記高周波電力が前記処理室内の前記プラズマに印加されない状態で前記被処理材の処理を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。
A material to be processed is placed on and held on a base in the processing chamber whose pressure has been reduced, a gas is supplied into the processing chamber to generate plasma in the processing chamber, and a high frequency for forming a bias potential from a high frequency power source to the base. In the plasma processing method of processing the material to be processed by applying electric power,
The high-frequency power source is capable of variably adjusting the magnitude of the high-frequency power, and the platform has a convex part on the upper part and a step part arranged on the outer peripheral side thereof, and the diameter of the convex part is the covered part. It is made of a conductor that is smaller than the diameter of the treatment material and on which the treatment material is placed, and whose upper surface is higher than the upper surface of the treatment material on the step portion outside the convex portion . cover made of a dielectric material covering the upper ring-shaped member and the ring-shaped member is disposed, said high frequency power the ring-shaped member is provided in the table are such that the electrodes at the same potential applied And processing the material to be processed in a state in which the high-frequency power applied to the ring member is not applied to the plasma in the processing chamber.
JP2011092364A 2011-04-18 2011-04-18 Plasma processing apparatus and processing method Active JP5893260B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011092364A JP5893260B2 (en) 2011-04-18 2011-04-18 Plasma processing apparatus and processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011092364A JP5893260B2 (en) 2011-04-18 2011-04-18 Plasma processing apparatus and processing method

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2012227278A JP2012227278A (en) 2012-11-15
JP2012227278A5 JP2012227278A5 (en) 2014-05-29
JP5893260B2 true JP5893260B2 (en) 2016-03-23

Family

ID=47277131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011092364A Active JP5893260B2 (en) 2011-04-18 2011-04-18 Plasma processing apparatus and processing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5893260B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6539113B2 (en) 2015-05-28 2019-07-03 株式会社日立ハイテクノロジーズ Plasma processing apparatus and plasma processing method
KR101893035B1 (en) * 2017-09-27 2018-08-30 비씨엔씨 주식회사 Cover ring assembly of plasma processing chamber
WO2020231612A1 (en) * 2019-05-15 2020-11-19 Applied Materials, Inc. Bevel peeling and defectivity solution for substrate processing
JP7333712B2 (en) 2019-06-05 2023-08-25 東京エレクトロン株式会社 Electrostatic chuck, support table and plasma processing equipment
JP7612537B2 (en) * 2021-08-25 2025-01-14 キオクシア株式会社 Plasma processing apparatus and method for manufacturing semiconductor device

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3260168B2 (en) * 1991-07-23 2002-02-25 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing equipment
JPH07135200A (en) * 1993-11-11 1995-05-23 Tokyo Electron Ltd Etching equipment
US5942039A (en) * 1997-05-01 1999-08-24 Applied Materials, Inc. Self-cleaning focus ring
JP4686867B2 (en) * 2001-02-20 2011-05-25 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing equipment
JP3881290B2 (en) * 2002-08-20 2007-02-14 株式会社日立ハイテクノロジーズ Plasma processing equipment
JP2005260011A (en) * 2004-03-12 2005-09-22 Hitachi High-Technologies Corp Method and device for wafer processing
JP2007324186A (en) * 2006-05-30 2007-12-13 Hitachi High-Technologies Corp Plasma processing equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012227278A (en) 2012-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5970268B2 (en) Plasma processing apparatus and processing method
US10418224B2 (en) Plasma etching method
JP5264231B2 (en) Plasma processing equipment
JP6539113B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
KR101317018B1 (en) Plasma treatment apparatus
US20090126871A1 (en) Plasma processing apparatus
WO2001045134A9 (en) Method and apparatus for producing uniform process rates
JP2012049376A (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP7329131B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
US20160300738A1 (en) Plasma Generation and Control Using a DC Ring
CN113903647B (en) Edge Ring and Etching Device
JP5893260B2 (en) Plasma processing apparatus and processing method
WO2002058125A1 (en) Plasma processing device and plasma processing method
US20080142159A1 (en) Plasma Processing Apparatus
KR101200743B1 (en) Multi inductively coupled plasma reactor and method thereof
KR101139829B1 (en) Apparatus for multi supplying gas and plasma reactor with apparatus for multi supplying gas
JP2005079416A (en) Plasma processing equipment
TW202220017A (en) Inductively coupled plasma apparatus and method for operating the same
TWI917025B (en) Lower electrode assembly and plasma treatment device
JP2008166844A (en) Plasma processing equipment
JP2005079603A (en) Plasma processing equipment
JP4059570B2 (en) Plasma etching apparatus, plasma etching method, and plasma generation method
JP2004356459A (en) Plasma processing equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140416

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140416

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20141113

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20141118

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150115

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150512

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150709

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160202

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160224

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5893260

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350