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JP5264231B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

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JP5264231B2 JP2008073376A JP2008073376A JP5264231B2 JP 5264231 B2 JP5264231 B2 JP 5264231B2 JP 2008073376 A JP2008073376 A JP 2008073376A JP 2008073376 A JP2008073376 A JP 2008073376A JP 5264231 B2 JP5264231 B2 JP 5264231B2
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Description

本発明は、被処理基板にプラズマ処理を施す技術に係り、特に容量結合型のプラズマ処理装置に関する。
半導体デバイスやFPD(Flat Panel Display)の製造プロセスにおけるエッチング、堆積、酸化、スパッタリング等の処理では、処理ガスに比較的低温で良好な反応を行わせるためにプラズマがよく利用されている。従来より、枚葉式のプラズマ処理装置では、大口径プラズマを容易に実現できる容量結合型のプラズマ処理装置が主流となっている。
一般に、容量結合型のプラズマ処理装置は、真空チャンバとして構成される処理容器内に上部電極と下部電極とを平行に配置し、下部電極の上に被処理基板(半導体ウエハ、ガラス基板等)を載置し、両電極間に高周波を印加する。そうすると、両電極の間で高周波電界によって加速された電子、電極から放出された電子、あるいは加熱された電子が処理ガスの分子と電離衝突を起こして、処理ガスのプラズマが発生し、プラズマ中のラジカルやイオンによって基板表面に所望の微細加工たとえばエッチング加工が施される。
ここで、高周波を印加される側の電極は整合器内のブロッキングキャパシタを介して高周波電源に接続されるため、カソード(陰極)として働く。基板を載置する下部電極に高周波を印加してこれをカソードとするカソードカップル方式は、下部電極に生じる自己バイアス電圧を利用してプラズマ中のイオンを基板にほぼ垂直に引き込むことにより、方向性にすぐれた異方性エッチングを可能としている。
ところで、近年、半導体デバイス等の製造プロセスにおけるデザインルールが益々微細化し、特にプラズマエッチングでは、より高い寸法精度が求められており、エッチングにおけるマスクや下地に対する選択比や面内均一性をより高くすることが求められている。そのため、チャンバ内のプロセス領域の低圧力化、低イオンエネルギー化が指向され、そのために40MHz以上といった従来よりも格段に高い周波数の高周波が用いられつつある。
ここで問題となるのは、チャンバの処理空間内(特に半径方向)でプラズマ密度を均一にするのが難しくなることである。すなわち、プラズマ生成用高周波の周波数が高くなると、チャンバ内に定在波が形成される波長効果や電極表面で高周波が中心部に集中する表皮効果等によって、概して基板上で中心部が極大になってエッジ部が最も低くなるような山形のプロファイルでプラズマの密度が不均一になる。基板上でプラズマ密度が不均一であれば、プラズマプロセスも不均一になり、デバイスの製造歩留まりは下がる。
かかる問題に対しては、これまでも電極構造に様々な工夫が試みられている。たとえば、特許文献1に開示されるプラズマ処理装置は、処理空間と向き合う電極の主面に誘電体を埋め込んで、電極主面より処理空間に放射される高周波に対するインピーダンスを相対的に電極中心部で大きく電極エッジ部で小さくなるようにして、プラズマ密度分布の均一性を向上させるようにしている。
特開2004−363552
上記のように電極の主面に誘電体を埋め込む手法は、被処理基板上のプラズマ密度分布が基板中心部で最も高く基板エッジ部に向かって次第に低くなるような山形のプロファイルをフラット(均一)化するのに有効である。しかしながら、使用するRF周波数を段々高くしていくと、それに比例してプラズマ密度分布の変動幅(山形分布の高低差)も大きくなり、フラット化するのが難くなる。さらに、カソードカップル方式のプラズマ処理装置において、一層厄介なのは、RF周波数が大体80MHzを超えると、あるRFパワー領域でプラズマ密度分布が基板上の中心部とエッジ部が高くて中間部が落ち込むW形のプロファイルを示すようになる。このようなW形のプロファイルは、山形プロファイルをフラット化する手法では対応できない。
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、広いRF周波数領域で、かつ広いRFパワー領域でプラズマプロセスの面内均一性を改善できるようにしたプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明のプラズマ処理装置は、真空排気可能な処理容器と、前記処理容器内で被処理基板を載置する下部電極と、前記処理容器内で前記下部電極と平行に向かい合う上部電極と、前記上部電極と前記下部電極との間の処理空間に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、高周波放電によって前記処理ガスのプラズマを生成するための第1高周波を前記下部電極に印加する第1高周波給電部と、前記下部電極の周辺部より半径方向外側に向かって放出される高周波を受け入れて接地ラインへ導くために前記下部電極の周辺部を覆い、かつその表面が絶縁膜で覆われている導電性の高周波接地部材と、前記下部電極と前記高周波接地部材との間に挟まれている誘電体と、前記処理空間を前記処理容器の底部に設けられる排気口につなげるために、前記高周波接地部材と前記処理容器の内壁との間で環状に形成される排気路と、前記排気路の上部に前記処理空間から拡散してくるプラズマの消滅を促進するための鉛直方向に延びる接地された導電性のフィン部材とを有する。
上記の装置構成においては、第1高周波給電部からの第1高周波が下部電極の表層を伝って電極主面(上面)へ回り込む際に、その一部が電極上面の周辺部より外へ放射されても、高周波接地部材がそれを受け入れて接地ラインへ導くので、処理ガスの放電つまりプラズマ生成に寄与することはない。これにより、処理空間内のプラズマ生成領域を被処理基板の直上およびその付近に限定し、基板上のプラズマ密度分布のプロファイルを安定化させることができる。さらに、フィン部材のプラズマ消滅促進機能によって、排気路の入口付近ないしその上方に存在するプラズマを少なくして、相対的にウエハ直上領域のプラズマ密度を高くするとともに、プラズマ密度分布の高低差を小さくすることができる。
好ましくは、フィン部材は、排気路の上部に環状に設けられる導電性の排気リングに一体に形成または取付されてよく、その表面は絶縁膜で覆われていてよい。また、フィン部材は、排気路の周回方向に一定間隔を置いて放射状に多数配置されてよい。
また、上記高周波接地部材により広いRFパワー領域で基板上のプラズマ密度分布を概して山形のプロファイルに揃えることができるので、よりフラットなプロファイルに補正するために、好適な一態様として、下部電極の上面に、あるいは上部電極の下面に、電極中心部で最も厚く電極周辺部で最も薄くなる厚さ分布で誘電体が設けられてよい。
本発明によれば、第1高周波の周波数を80MHz以上に設定しても、広いRFパワー領域でプラズマ密度ないしプラズマプロセスの面内均一性を向上させることができる。また、主として下部電極上の基板にプラズマ中のイオンを引き込むための第2高周波を第2高周波給電部より下部電極に印加してもよい。
本発明のプラズマ処理装置によれば、上記のような構成および作用により、広いRF周波数領域で、かつ広いRFパワー領域でプラズマプロセスの面内均一性を向上させることができる。
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
図1に、本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す。このプラズマ処理装置は、下部電極に2つの高周波を印加するカソードカップル方式(下部2周波印加方式)の容量結合型プラズマエッチング装置として構成されており、たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属製の円筒型チャンバ(処理容器)10を有している。チャンバ10は保安接地されている。
チャンバ10内には、被処理基板としてたとえば半導体ウエハAを載置する円板状の下部電極またはサセプタ12が設けられている。このサセプタ12は、導体たとえばアルミニウムからなり、絶縁体たとえばアルミナからなる円筒状保持部14を介してチャンバ10の底壁に支持されている。
サセプタ12の側面と上面の周辺部(エッジ部)は、誘電体16を挟んで、チャンバ10の底壁から垂直上方に延びるRF接地部材18によって覆われている。誘電体16は、たとえば石英からなり、その下端が絶縁性円筒状保持部14の上端部に接続され、その上端部はサセプタ中心に向かって略直角に屈曲してサセプタ12の上面エッジ部に被さっている。RF接地部材18は、表面をたとえば陽極酸化膜あるいはY23等の絶縁皮膜で覆われたアルミニウムからなり、その下端はチャンバ10の底壁に接続され、その上端部はサセプタ中心に向かって略直角に屈曲してサセプタ12の上面エッジ部に誘電体16を介して被さっている。
RF接地部材18とチャンバ10の内壁との間には排気路20が環状に形成され、この排気路20の入口付近または上部にコニカル形状の排気リング(バッフル板)22が環状に取り付けられるとともに、排気路20の底部に排気口24が設けられている。この排気口24に排気管26を介して排気装置28が接続されている。排気装置28は、真空ポンプを有しており、チャンバ10内の処理空間を所定の真空度まで減圧することができる。チャンバ10の外壁には、半導体ウエハAの搬入出口を開閉するゲートバルブ30が取り付けられている。
サセプタ12には、高周波放電用の第1高周波電源32が第1整合器34および給電棒36を介して電気的に接続されている。この第1高周波電源32は、プラズマ生成に適した比較的高い周波数たとえば100MHzの第1高周波を下部電極つまりサセプタ12に印加する。チャンバ10の天井部には、後述するシャワーヘッド38が接地電位の上部電極として設けられている。これにより、第1高周波電源32からの第1の高周波はサセプタ12とシャワーヘッド38との間に容量的に印加される。
また、サセプタ12には、第2高周波電源70が第2整合器72および給電棒36を介して電気的に接続されている。この第2高周波電源70は、イオンの引き込みに適した比較的低い周波数たとえば3.2MHzの第2高周波を出力する。
サセプタ12の上面には半導体ウエハAを静電吸着力で保持するための静電チャック40が設けられている。この静電チャック40はシート状またはメッシュ状の導電体からなる電極を絶縁膜の中に挟み込んだものであり、該電極には直流電源42がスイッチ43および電線を介して電気的に接続されている。直流電源42からの直流電圧により、クーロン力で半導体ウエハAをチャック上に吸着保持することができる。
サセプタ12の内部には、たとえば円周方向に延在する冷媒室44が設けられている。この冷媒室44には、チラーユニット46より配管48、50を介して所定温度の冷媒たとえば冷却水が循環供給される。冷媒の温度によって静電チャック40上の半導体ウエハAの処理温度を制御できる。さらに、伝熱ガス供給部52からの伝熱ガスたとえばHeガスが、ガス供給ライン54を介して静電チャック40の上面と半導体ウエハAの裏面との間に供給される。
天井部のシャワーヘッド38は、多数のガス通気孔56aを有する下面の電極板56と、この電極板56を着脱可能に支持する電極支持体58とを有する。電極支持体58の内部にバッファ室60が設けられ、このバッファ室60のガス導入口60aには処理ガス供給部62からのガス供給配管64が接続されている。
チャンバ10の周囲には、環状または同心状に延在する2つのリング磁石66a,66bが配置されており、サセプタ12と上部電極38との間の処理空間PSの周囲に磁界を形成するようになっている。このリング磁石66a,66bは、図示しない回転機構により回転可能に設けられている。
制御部68は、このプラズマエッチング装置内の各部たとえば排気装置28、第1高周波電源32、第1整合器34、静電チャック用のスイッチ43、チラーユニット46、伝熱ガス供給部52、処理ガス供給部62、第2高周波電源70および第2整合器72等の動作を制御するもので、ホストコンピュータ(図示せず)等とも接続されている。
このプラズマエッチング装置において、エッチングを行うには、先ずゲートバルブ30を開状態にして加工対象の半導体ウエハAをチャンバ10内に搬入して、静電チャック40の上に載置する。そして、処理ガス供給部62よりエッチングガス(一般に混合ガス)を所定の流量でチャンバ10内に導入し、排気装置28によりチャンバ10内の圧力を設定値にする。さらに、第1高周波電源32より所定のパワーで第1高周波をサセプタ12に供給すると同時に、第2高周波電源70からも所定のパワーで第2高周波をサセプタ12に供給する。また、直流電源42より直流電圧を静電チャック40の電極に印加して、半導体ウエハAを静電チャック40上に固定する。シャワーヘッド38より吐出されたエッチングガスは両電極12,38間で第1の高周波の放電によってプラズマ化し、このプラズマで生成されるラジカルやイオンによって半導体ウエハAの主面が所望のパターンにエッチングされる。
このプラズマエッチング装置では、第1高周波電源32からサセプタ(下部電極)12に対して従来よりも格段に高い周波数領域(好ましくは80MHz以上)の第1の高周波を印加することにより、プラズマを好ましい解離状態で高密度化し、より低圧の条件下でも高密度プラズマを形成することができる。それと同時に、サセプタ12に3.2MHzというイオン引き込みに適した比較的低い周波数の第2高周波を印加することにより、半導体ウエハWの被加工膜に対して選択性の高い異方性のエッチングを施すことができる。もっとも、プラズマ生成用の第1高周波は如何なるプラズマプロセスでも必ず使用されるが、イオン引き込み用の第2高周波はプロセスによっては使用されないことがある。
この容量結合型プラズマエッチング装置における主たる特徴は、図2に拡大して示すように、サセプタ12の側面と上面周辺部とを誘電体16を介して覆う導電性のRF接地部材18を有している構成にある。
ここで、図3につき、RF接地部材18の作用を説明する。なお、第2高周波によるイオンの引き込みは、RF接地部材18の作用とは特に関係しないため、第2高周波電源70は図示していない。
図3において、第1高周波電源32より出力された第1高周波RFは、給電棒36の外周面表層を伝ってサセプタ12の下面中心部に入り、そこからサセプタ下面表層を伝って放射状に半径方向外側へ伝播し、サセプタ外周面(側面)を回ってサセプタ上面に辿り着く。そして、サセプタ12の上面で、第1高周波RFは、周辺部から中心部に向かって半径方向内側へ逆放射状に伝播しながら、半導体ウエハAを抜けて処理空間PSへ放射され、処理ガスの分子と衝突してガス分子を電離または解離させる。ここで、第1高周波RFの周波数が大体80MHzを超えると、第1高周波RFの中で半導体ウエハAの下に辿り着く前にサセプタ12の外周面(側面)や上面周辺部から外へ飛び出る割合が無視できない位に増大する。
この実施形態では、サセプタ12の外周面(側面)や上面周辺部から飛び出た第1高周波RF'は、図3に示すように、誘電体16を通り抜けた直後にRF接地部材18に入り、RF接地部材18の内側面表層を伝ってチャンバ10の底壁へ導かれ、そこから接地ラインへ流れる。こうして、サセプタ12に供給された第1高周波RFの中で、サセプタ12の上面から半導体ウエハAを通って処理空間PSへ放射されるものだけが処理ガスの電離または解離つまりプラズマ生成に有効に寄与し、処理空間PS内のプラズマ生成領域が理想的には半導体ウエハAの直上に限定される。つまり、処理空間PSにおいて半導体ウエハAの直上領域よりも半径方向外側の領域でのプラズマ生成が極度に制限され、プラズマ密度分布に関して周辺領域からウエハ直上領域への影響が抑制される。これにより、サセプタ12に載置されている半導体ウエハA上でプラズマ密度分布が中心部だけでなくエッジ部でも高くなって中間部が落ち込むというW形のプロファイルが生じ難くなる。
さらに、この容量結合型プラズマエッチング装置は、プラズマ密度分布特性を改善するうえで、排気路20の入口付近に配置されるバッフル板22に鉛直方向の板面を有する板状のフィン部材25を一体に形成または取付している構成も特徴の一つとしている。図4に示すように、フィン部材25は、バッフル板222の周回方向に一定間隔を置いて放射状に多数配置されている。なお、バッフル板22の底壁には多数の通気孔22aが形成されている。フィン部材25およびバッフル板22のいずれも導体たとえばアルミニウムからなり、その表面は陽極酸化膜またはY23等の絶縁膜で覆われており、電気的にはチャンバ10あるいはRF接地部材18を介して接地されている。
フィン部材25は、バッフル板22の本来的な機能(真空排気安定化機能ないし処理空間圧力制御機能)に影響を及ぼさずに、処理空間PS側から排気路20側へ拡散してくるプラズマの消滅を促進する機能を有している。このフィン部材25のプラズマ消滅促進機能によって、排気路20の入口付近ないしその上方に存在するプラズマを少なくして、相対的にウエハ直上領域のプラズマ密度を高くするとともに、山形プロファイルの高低差を小さくすることができる。
図6に、一実施例として、実施形態のプラズマエッチング装置(図1)によるエッチングプロセスで得られたエッチングレートの面内分布特性を示す。主なエッチング条件は、下記のとおりである。
ウエハ口径: 300mm
被エッチング膜: フォトレジスト(ブランケット膜)
処理ガス: O2 100scm
チャンバ内の圧力: 5mTorr
高周波電力: 100MHz/3.2MHz=500〜2000/0W
温度: 上部電極/チャンバ側壁/下部電極=60/60/20℃
伝熱ガス(Heガス)供給圧力: センター部/エッジ部=10/50Torr
図7に、比較例として、図1のプラズマエッチング装置においてRF接地部材18およびフィン部材25を備えない構成、つまりサセプタ12回りを図5に示すような構成とした場合に、上記と同一のエッチング条件の下で得られたエッチングレートの面内分布特性を示す。
図5において、誘電体16'は、サセプタ12の上面周辺部に被さるとともに、上部電極38あるいはチャンバ10の天井または内壁に面して露出している。サセプタ12の上面でウエハ載置領域の周囲には、誘電体16'の上に載るようにしてたとえばSi,SiC等からなるフォーカスリング80が取り付けられる。誘電体16'の側面を覆う接地された円筒状の導体82は、排気路20の壁を形成するものであり、サセプタ12ないし誘電体16'の上面にまで覆い被さるものではない。
図7に示すように、RF接地部材18およびフィン部材25を備えない場合には、プラズマ生成用の第1高周波(100MHz)のパワーを500Wから,1000W,2000Wに上げると、エッチングレートの面内均一性が±28.8%から±39.6%、±46.5%と顕著に低下する。一方で、500Wの低パワー領域においては、エッチングレート分布が基板上の中心部だけでなくエッジ部でも高くなって中間部が落ち込むというW形のプロファイルになっている。
これに対して、図6に示すように、実施例では、第1高周波(100MHz)のパワーを500Wから,1000W,2000Wと上げても、エッチングレートの面内均一性は±15.8%から±20.7%、±20.1%とさほど変化せず安定している。また、いずれのパワー領域でも、高低差の違いはあっても一様に山形のプロファイルに揃っており、W形のプロファイルは生じていない。
一般にフォトレジストのエッチングレートは電子密度に依存するので、図6および図7のエッチングレート分布特性は電子密度分布特性に置き換えて評価することができる。
上記のように、本発明によれば、プラズマ生成用の高周波に相当高い周波数(大体80MHz以上)を用いても、広いRFパワー領域で電子密度分布の面内均一性を安定化できるうえ、電子密度分布プロファイルの変則的な変化(特にW形の発生)を防止することもできる。よって、プラズマエッチングの面内均一性を向上させることができる。
また、上記実施形態のプラズマエッチング装置では、上述したようにいずれのRFパワー領域でも電子密度分布が山形のプロファイルに揃うので、フラットなプロファイルに補正するために、図8に示すようにサセプタ12の上面に誘電体84を埋め込む構成を好適に用いることができる。この場合、誘電体84の厚さは、サセプタ12の中心部で最も大きく、サセプタ12のエッジ部に向かって次第に(あるいは途中から)小さくなるように設定されてよい。
同様の目的で、図9に示すように、上部電極38の下面に誘電体86を埋め込む構成も可能である。この場合も、誘電体86の厚さは、サセプタ12の中心部で最も大きく、サセプタ12のエッジ部に向かって次第に(あるいは途中から)小さくなるように設定されてよい。
以上、本発明の好適な一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでは決してなく、種々の変形が可能である。特に、RF接地部材18およびフィン部材25の構成については装置内の他の機構と最適に組み合わさるように種々の選択・変形を行うことができる。
たとえば、図9に示すように、サセプタ12の上面において、半導体ウエハWのエッジとRF接地部材18との間に適当な隙間を設定し、そこに適当な材質(たとえばSi,SiC等)からなるカバー88を電気的にフローティング状態で載せる構成も可能である。この場合は、サセプタ12の上面から誘電体16およびカバー88を通って処理空間PSに高周波が放射され、カバー88の上方でもプラズマが生成される。また、バッフル板22をコニカル形状以外の形状たとえば水平形状に構成することも可能であり、フィン部材25の上面を斜めにする構成等も可能である。図示省略するが、フィン部材25をバッフル板22から分離独立して設ける構成も可能である。
さらには、図10に示すように、RF接地部材18の上面にカバー90を被せる構成も可能である。
また、本発明は、上記実施形態のような下部2周波印加方式への適用に限定されるものではなく、たとえばサセプタ(下部電極)に単一の高周波を印加する下部一周波印加方式や、上部電極にプラズマ生成用の高周波を印加するタイプにも適用可能である。
さらに、図示省略するが、上部電極にプラズマ生成用の高周波を印加するタイプの装置において、上部電極周辺部に上記実施形態で説明したRF接地部材18と同様の構成および機能を有するRF接地部材を設けてもよい。上部電極の側面と下面の周辺部分とを覆うRF接地部材を設けることで、上部電極に印加された高周波の一部が上部電極側面や上部電極下面周辺部より半径方向外側に向かって放射されても、RF接地部材がそれを受け入れて接地ラインに導くようにできるので、処理空間内のプラズマ生成領域を被処理基板の直上およびその付近に限定することができる。
本発明は、プラズマエッチング装置に限定されず、プラズマCVD、プラズマ酸化、プラズマ窒化、スパッタリングなどの他のプラズマ処理装置にも適用可能である。また、本発明における被処理基板は半導体ウエハに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ用の各種基板や、フォトマスク、CD基板、プリント基板等も可能である。
本発明の一実施形態における容量結合型プラズマエッチング装置の構成を示す縦断面図である。 実施形態の容量結合型プラズマエッチング装置における要部の構成を拡大して示す部分拡大断面図である。 実施形態におけるRF接地部材の作用を説明するための図である。 実施形態におけるフィン部材の構成例を示す斜視図である。 比較例として、図1のプラズマエッチング装置においてRF接地部材およびフィン部材を備えない構成の要部を示す部分拡大断面図である。 実施形態の装置構成で得られた一実施例のエッチングレート分布特性を示す図である。 図5の装置構成で得られた比較例のエッチングレート分布特性を示す図である。 実施形態のプラズマエッチング装置における一変形例の要部の構成を示す部分拡大断面図である。 実施形態のプラズマエッチング装置における別の変形例の要部の構成を示す部分拡大断面図である。 実施形態のプラズマエッチング装置における別の変形例の要部の構成を示す部分拡大断面図である。
符号の説明
10 チャンバ(処理容器)
12 サセプタ(下部電極)
16 誘電体
18 RF接地部材
20 排気路
22 バッフル板
25 フィン部材
28 排気装置
32 第1高周波電源
38 上部電極(シャワーヘッド)
62 処理ガス供給部
70 第2高周波電源
88,90 カバー部材

Claims (8)

  1. 真空排気可能な処理容器と、
    前記処理容器内で被処理基板を載置する下部電極と、
    前記処理容器内で前記下部電極と平行に向かい合う上部電極と、
    前記上部電極と前記下部電極との間の処理空間に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
    高周波放電によって前記処理ガスのプラズマを生成するための第1高周波を前記下部電極に印加する第1高周波給電部と、
    前記下部電極の周辺部より半径方向外側に向かって放出される高周波を受け入れて接地ラインへ導くために前記下部電極の周辺部を覆い、かつその表面が絶縁膜で覆われている導電性の高周波接地部材と、
    前記下部電極と前記高周波接地部材との間に挟まれている誘電体と、
    前記処理空間を前記処理容器の底部に設けられる排気口につなげるために、前記高周波接地部材と前記処理容器の内壁との間で環状に形成される排気路と、
    前記排気路の上部に前記処理空間から拡散してくるプラズマの消滅を促進するための鉛直方向に延びる接地された導電性のフィン部材と
    を有するプラズマ処理装置。
  2. 前記フィン部材が、前記排気路の上部に環状に設けられる導電性の排気リングに一体に形成または取付される請求項1に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記フィン部材の表面が絶縁膜で覆われている請求項に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記フィン部材が、前記排気路の周回方向に一定間隔を置いて放射状に配置される請求項のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  5. 前記下部電極の上面に、電極中心部で最も厚く電極周辺部で最も薄くなる厚さ分布で誘電体が設けられる請求項1〜のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  6. 前記上部電極の下面に、電極中心部で最も厚く電極周辺部で最も薄くなる厚さ分布で誘電体が設けられる、請求項1〜のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記第1高周波が80MHz以上の周波数を有する、請求項1〜のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  8. 前記下部電極上の前記基板にプラズマ中のイオンを引き込むための第2高周波を前記下部電極に印加する第2高周波給電部を有する、請求項1〜のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
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Families Citing this family (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7987814B2 (en) * 2008-04-07 2011-08-02 Applied Materials, Inc. Lower liner with integrated flow equalizer and improved conductance
JP5102706B2 (ja) * 2008-06-23 2012-12-19 東京エレクトロン株式会社 バッフル板及び基板処理装置
CN101736326B (zh) * 2008-11-26 2011-08-10 中微半导体设备(上海)有限公司 电容耦合型等离子体处理反应器
JP5350043B2 (ja) * 2009-03-31 2013-11-27 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP5424744B2 (ja) * 2009-07-01 2014-02-26 株式会社フェローテック 分割環状リブ型プラズマ処理装置
CN102056395B (zh) * 2009-10-27 2014-05-07 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置和等离子体处理方法
JP5582823B2 (ja) * 2010-02-26 2014-09-03 東京エレクトロン株式会社 自動整合装置及びプラズマ処理装置
JP5567392B2 (ja) * 2010-05-25 2014-08-06 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
CN102810770B (zh) * 2011-05-31 2015-03-04 中微半导体设备(上海)有限公司 实现等离子体刻蚀腔体与阴极之间电连接的接地器件
US10103018B2 (en) * 2012-07-31 2018-10-16 Semes Co., Ltd. Apparatus for treating substrate
US9132436B2 (en) 2012-09-21 2015-09-15 Applied Materials, Inc. Chemical control features in wafer process equipment
US10256079B2 (en) 2013-02-08 2019-04-09 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing systems having multiple plasma configurations
WO2015023435A1 (en) * 2013-08-12 2015-02-19 Applied Materials, Inc. Recursive pumping for symmetrical gas exhaust to control critical dimension uniformity in plasma reactors
JP6204869B2 (ja) * 2014-04-09 2017-09-27 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
KR101503255B1 (ko) 2014-10-10 2015-03-18 (주) 일하하이텍 기판 처리 장치 및 방법
US11637002B2 (en) 2014-11-26 2023-04-25 Applied Materials, Inc. Methods and systems to enhance process uniformity
US20160225652A1 (en) 2015-02-03 2016-08-04 Applied Materials, Inc. Low temperature chuck for plasma processing systems
KR102424818B1 (ko) * 2015-05-27 2022-07-25 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치 및 포커스 링
JP2016225506A (ja) * 2015-06-01 2016-12-28 東京エレクトロン株式会社 表面改質装置、接合システム、表面改質方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
US9741593B2 (en) 2015-08-06 2017-08-22 Applied Materials, Inc. Thermal management systems and methods for wafer processing systems
US10504700B2 (en) 2015-08-27 2019-12-10 Applied Materials, Inc. Plasma etching systems and methods with secondary plasma injection
JP6492287B2 (ja) * 2015-10-01 2019-04-03 パナソニックIpマネジメント株式会社 素子チップの製造方法および電子部品実装構造体の製造方法
US10504754B2 (en) 2016-05-19 2019-12-10 Applied Materials, Inc. Systems and methods for improved semiconductor etching and component protection
CN109075007B (zh) * 2016-06-21 2021-07-06 应用材料公司 Rf返回条带屏蔽盖罩
US9865484B1 (en) 2016-06-29 2018-01-09 Applied Materials, Inc. Selective etch using material modification and RF pulsing
US10546729B2 (en) 2016-10-04 2020-01-28 Applied Materials, Inc. Dual-channel showerhead with improved profile
US11276590B2 (en) 2017-05-17 2022-03-15 Applied Materials, Inc. Multi-zone semiconductor substrate supports
US11276559B2 (en) 2017-05-17 2022-03-15 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing chamber for multiple precursor flow
JP7176860B6 (ja) 2017-05-17 2022-12-16 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 前駆体の流れを改善する半導体処理チャンバ
US10297458B2 (en) 2017-08-07 2019-05-21 Applied Materials, Inc. Process window widening using coated parts in plasma etch processes
US10964514B2 (en) * 2017-10-17 2021-03-30 Lam Research Corporation Electrode for plasma processing chamber
JP2019109980A (ja) * 2017-12-15 2019-07-04 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
US11328909B2 (en) 2017-12-22 2022-05-10 Applied Materials, Inc. Chamber conditioning and removal processes
US10964512B2 (en) 2018-02-15 2021-03-30 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing chamber multistage mixing apparatus and methods
US10319600B1 (en) 2018-03-12 2019-06-11 Applied Materials, Inc. Thermal silicon etch
JP2019183192A (ja) * 2018-04-03 2019-10-24 株式会社アルバック スパッタリング装置
KR102600470B1 (ko) * 2018-05-02 2023-11-13 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치의 제조장치 및 표시 장치의 제조방법
US11532458B2 (en) * 2018-05-30 2022-12-20 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Active gas generation apparatus
JP6965313B2 (ja) 2018-08-13 2021-11-10 エスケーシー ソルミックス カンパニー,リミテッド エッチング装置用リング状部品及びこれを用いた基板のエッチング方法
US11049755B2 (en) 2018-09-14 2021-06-29 Applied Materials, Inc. Semiconductor substrate supports with embedded RF shield
US11062887B2 (en) 2018-09-17 2021-07-13 Applied Materials, Inc. High temperature RF heater pedestals
US11417534B2 (en) 2018-09-21 2022-08-16 Applied Materials, Inc. Selective material removal
US11682560B2 (en) 2018-10-11 2023-06-20 Applied Materials, Inc. Systems and methods for hafnium-containing film removal
US11121002B2 (en) 2018-10-24 2021-09-14 Applied Materials, Inc. Systems and methods for etching metals and metal derivatives
US11437242B2 (en) 2018-11-27 2022-09-06 Applied Materials, Inc. Selective removal of silicon-containing materials
JP7224192B2 (ja) * 2019-01-22 2023-02-17 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
CN112017936B (zh) * 2019-05-28 2024-05-31 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置
WO2020255319A1 (ja) * 2019-06-20 2020-12-24 株式会社日立ハイテク プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP7308711B2 (ja) * 2019-09-26 2023-07-14 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
KR102777849B1 (ko) * 2020-09-01 2025-03-11 삼성디스플레이 주식회사 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법
KR102352039B1 (ko) 2020-11-30 2022-01-18 주식회사 글텍 정전척의 에지링 제조방법 및 이로부터 제조된 에지링을 포함하는 정전척
CN114695041B (zh) * 2020-12-25 2025-04-08 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种等离子体反应器
KR102903206B1 (ko) * 2021-02-12 2025-12-22 램 리써치 코포레이션 C-슈라우드의 기계적 강도 또는 수명에 영향을 주지 않고 플라즈마 균일성을 위한 c-슈라우드 조정
CN113737181B (zh) * 2021-09-27 2024-01-26 绍兴华立电子有限公司 一种弹片的蚀刻加工装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970003885B1 (ko) * 1987-12-25 1997-03-22 도오교오 에레구토론 가부시끼 가이샤 에칭 방법 및 그 장치
WO1992007377A1 (en) * 1990-10-23 1992-04-30 Genus, Inc. Sacrificial metal etchback system
JP3343629B2 (ja) * 1993-11-30 2002-11-11 アネルバ株式会社 プラズマ処理装置
US5736021A (en) * 1996-07-10 1998-04-07 Applied Materials, Inc. Electrically floating shield in a plasma reactor
US5879523A (en) * 1997-09-29 1999-03-09 Applied Materials, Inc. Ceramic coated metallic insulator particularly useful in a plasma sputter reactor
US6051100A (en) * 1997-10-24 2000-04-18 International Business Machines Corporation High conductance plasma containment structure
JP2002231703A (ja) * 2001-01-30 2002-08-16 Anelva Corp プラズマ処理装置
US6984288B2 (en) * 2001-08-08 2006-01-10 Lam Research Corporation Plasma processor in plasma confinement region within a vacuum chamber
CN101818334B (zh) * 2002-01-17 2012-12-12 松德沃技术公司 Ald装置和方法
US6744212B2 (en) * 2002-02-14 2004-06-01 Lam Research Corporation Plasma processing apparatus and method for confining an RF plasma under very high gas flow and RF power density conditions
JP4472372B2 (ja) * 2003-02-03 2010-06-02 株式会社オクテック プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置用の電極板
JP4255747B2 (ja) * 2003-05-13 2009-04-15 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP4640922B2 (ja) * 2003-09-05 2011-03-02 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
WO2005055298A1 (ja) * 2003-12-03 2005-06-16 Tokyo Electron Limited プラズマ処理装置及びマルチチャンバシステム
JP4959118B2 (ja) * 2004-04-30 2012-06-20 株式会社アルバック スパッタリング装置及びスパッタリング装置用のターゲット
JP5323303B2 (ja) * 2004-12-03 2013-10-23 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US7767055B2 (en) * 2004-12-03 2010-08-03 Tokyo Electron Limited Capacitive coupling plasma processing apparatus
US7837825B2 (en) * 2005-06-13 2010-11-23 Lam Research Corporation Confined plasma with adjustable electrode area ratio
US20070032081A1 (en) * 2005-08-08 2007-02-08 Jeremy Chang Edge ring assembly with dielectric spacer ring
JP4877747B2 (ja) * 2006-03-23 2012-02-15 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング方法
JP4753306B2 (ja) * 2006-03-29 2011-08-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置

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