[go: up one dir, main page]

TWI533395B - 電漿處理裝置及半導體裝置之製造方法 - Google Patents

電漿處理裝置及半導體裝置之製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI533395B
TWI533395B TW100111004A TW100111004A TWI533395B TW I533395 B TWI533395 B TW I533395B TW 100111004 A TW100111004 A TW 100111004A TW 100111004 A TW100111004 A TW 100111004A TW I533395 B TWI533395 B TW I533395B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
substrate
lower electrode
focus ring
electrical connection
mounting table
Prior art date
Application number
TW100111004A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201207987A (en
Inventor
山本高志
水上俊介
大谷龍二
樋口公博
Original Assignee
東京威力科創股份有限公司
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 東京威力科創股份有限公司 filed Critical 東京威力科創股份有限公司
Publication of TW201207987A publication Critical patent/TW201207987A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI533395B publication Critical patent/TWI533395B/zh

Links

Classifications

    • 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
    • H10P72/72—
    • 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
    • C23C16/50—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 using electric discharges
    • C23C16/505—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 using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/507—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 using electric discharges using radio frequency discharges using external electrodes, e.g. in tunnel type reactors
    • 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
    • C23C16/50—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 using electric discharges
    • C23C16/505—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 using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/509—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 using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
    • 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
    • C23C16/50—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 using electric discharges
    • C23C16/505—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 using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/509—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 using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
    • C23C16/5093—Coaxial electrodes
    • 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
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • 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
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32155—Frequency modulation
    • H01J37/32165—Plural frequencies
    • H10P72/0432—
    • H10P72/0434—

Landscapes

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

Description

電漿處理裝置及半導體裝置之製造方法
本發明關於電漿處理裝置及半導體裝置之製造方法。
習知於半導體裝置之製造工程，係使用電漿處理裝置使電漿作用於配置於處理腔室內之基板(例如半導體晶圓)而進行各種處理、例如蝕刻或成膜。
上述電漿處理裝置，習知例如有容量耦合型電漿處理裝置，其係在兼作為載置半導體晶圓之載置台(承受器)的下部電極，與和該下部電極呈對向配置的上部電極之間，施加高頻電力而產生之電漿。於此種電漿處理裝置，係於下部電極設置以靜電方式吸附半導體晶圓之靜電吸盤，以及為提高處理之均勻性，以包圍半導體晶圓周圍的方式，設置形成為環狀之聚焦環(例如參照專利文獻1)。
[習知技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：特開2008-306212號公報
於上述電漿處理裝置，暴露於電漿之半導體晶圓及聚焦環，最大會產生約2000V之負偏壓。另外，於靜電吸盤之電極被施加約2000～2500V之正電壓，在靜電吸盤之電極與構成下部電極之導電性金屬構成之基材之間會產生極化電荷。此情況下之極化電位，係由連接於下部電極之基材之高頻施加電路予以分壓，因此由高頻施加電路常數以及腔室電路常數來決定，最大成為約2000V之正電位。
因此，在半導體晶圓與下部電極之基材之間會產生最大約4000V之電位差，在半導體晶圓與下部電極之基材或其周邊構造物之間會產生放電(arcing)，形成於半導體晶圓上之半導體晶片有可能受到損傷。形成於半導體晶圓上之半導體晶片受到損傷時，導致製品良品率下降，生產性降低之問題。
此種放電，藉由提高半導體晶圓與下部電極之基材等之間之耐電壓、例如約5000V即可防止。但是，於下部電極設有：例如用於配置推升半導體晶圓之升降銷的孔，或氣體供給孔，用於對半導體晶圓背面與靜電吸盤表面之間供給導熱之He氣體，因此提高其耐電壓並非容易。
本發明為解決上述習知問題，目的在於提供可防止半導體晶圓等基板與下部電極之基材或其周邊構造物之間之放電發生，可提升良品率，提升生產性的電漿處理裝置及半導體裝置之製造方法。
本發明之電漿處理裝置之一態樣，具備：處理腔室；下部電極，設於上述處理腔室內，具有由被施加高頻電力之導電性金屬構成之基材，兼作為載置被處理基板之載置台；上部電極，設於上述處理腔室內，和上述下部電極呈對向配置；及聚焦環，於上述下部電極上，以包圍上述被處理基板周圍的方式被設置；其特徵為在上述下部電極之上述基材與上述聚焦環之間配設有，介由電流控制元件進行電連接、對應於電位差而產生直流電流的電氣連接機構。
本發明之半導體裝置之製造方法之一態樣，為使用電漿處理裝置對上述被處理基板進行電漿處理而製造半導體裝置者，該電漿處理裝置為具備：處理腔室；下部電極，設於上述處理腔室內，具有由被施加高頻電力之導電性金屬構成之基材，兼作為載置被處理基板之載置台；上部電極，設於上述處理腔室內，和上述下部電極呈對向配置；及聚焦環，於上述下部電極上，以包圍上述被處理基板周圍的方式被設置；其特徵為：在上述下部電極之上述基材與上述聚焦環之間配設有，介由電流控制元件進行電連接，對應於電位差而產生直流電流的電氣連接機構，透過該電氣連接機構使直流電流能夠流通於上述下部電極之上述基材與上述聚焦環之間之狀態下，進行電漿處理。
以下參照圖面說明本發明之實施形態。圖1表示作為本實施形態之電漿處理裝置的電漿蝕刻裝置之構成圖。
電漿蝕刻裝置具有：以氣密構成，電氣上設為接地電位的處理腔室1。處理腔室1設為圓筒形狀，由例如鋁等構成。於處理腔室1內設置載置台2，用於水平支撐被處理基板之半導體晶圓W。載置台2，其基材2a由導電性金屬例如鋁等構成，且具有作為下部電極之機能。該載置台2係介由絕緣板3被支撐於導體之支撐台4。另外，於載置台2之上方之外周，設有例如單晶矽形成之聚焦環5。另外，以包圍載置台2及支撐台4之周圍的方式，設置例如石英等構成之圓筒形狀內壁構件3a。
載置台2之基材2a，係介由第1匹配器11a連接於第1RF電源10a，另外，介由第2匹配器11b連接於第2RF電源10b。該第1RF電源10a，係用於產生電漿，由該第1RF電源10a對載置台2之基材2a供給特定頻率(27MHz以上之例如40MHz)之高頻電力。第2RF電源10b，係用於引入離子(偏壓用)者，由該第2RF電源10b對載置台2之基材2a供給較第1RF電源10a低的特定頻率(13.56MHz以上之例如3.2MHz)之高頻電力。另外，於載置台2之上方，以和載置台2平行呈對向的方式，設置具有作為上部電極機能之噴氣頭16，噴氣頭16與載置台2係作為一對電極(上部電極與下部電極)之機能。
於載置台2之上面設置靜電吸盤6用於靜電吸附半導體晶圓W。該靜電吸盤6，係在其和絕緣體6b之間介設著電極6a而構成，電極6a連接於直流電源12。藉由直流電源12對電極6a施加直流電壓，藉由庫倫力而吸附半導體晶圓W。
於支撐台4內部被形成冷媒流路4a，冷媒流路4a被連接於冷媒入口配管4b、冷媒出口配管4c。於冷媒流路4a中循環適當之冷媒例如冷卻水等，而可以控制支撐台4及載置台2成為特定溫度。另外，以貫穿載置台2等的方式設置背側氣體供給配管30，用於對半導體晶圓W之背面側供給He(氦)氣體等之冷熱傳導用氣體(背側氣體(back side gas))，該背側氣體供給配管30係連接於背側氣體供給源(未圖示)。藉由彼等構成，可將被靜電吸盤6吸附保持於載置台2之上面的半導體晶圓W控制成為特定溫度。
上述噴氣頭16係設於處理腔室1之天板部分。噴氣頭16係具備本體部16a及構成電極板之上部天板16b，介由絕緣性構件45被支撐於處理腔室1之上部。本體部16a，係由導電性材料例如表面施予陽極氧化處理之鋁構成，於其下部以可以自由裝拆的方式支撐上部天板16b而構成。
於本體部16a內部設置氣體擴散室16c，以位於此氣體擴散室16c下部的方式，於本體部16a之底部形成複數個氣體流通孔16d。另外，於上部天板16b，以貫穿該上部天板16b之厚度方向的方式，使氣體導入孔16e重疊於上述氣體流通孔16d而予以設置。藉由此一構成，被供給至氣體擴散室16c之處理氣體，會介由氣體流通孔16d及氣體導入孔16e以噴氣狀(shower)分散供給至處理腔室1內。另外，於本體部16a等設有循環冷媒之配管(未圖示)，於電漿蝕刻處理中可將噴氣頭16冷卻至所要溫度。
於上述本體部16a，形成將處理氣體導入氣體擴散室16c之氣體導入孔16f。於該氣體導入孔16f連接氣體供給配管15a，此氣體供給配管15a之另一端，係連接於供給蝕刻用處理氣體之處理氣體供給源15。於氣體供給配管15a，由上流側起依序設置流量控制器(MFC)15b、及開關閥V1。由處理氣體供給源15使電漿蝕刻用處理氣體介由氣體供給配管15a被供給至氣體擴散室16c，由氣體擴散室16c介由氣體流通孔16d及氣體導入孔16e以噴氣狀分散供給至處理腔室1內。
在作為上述上部電極之噴氣頭16，係介由低通濾波器(LPF)51電連接於可變直流電源52。此可變直流電源52，可藉由ON(導通)/OFF(非導通)開關53進行供電之ON/OFF。可變直流電源52之電流/電壓以及ON/OFF開關53之ON/OFF，係藉由如後述說明之控制部60進行控制。如後述說明，在由第1RF電源10a、第2RF電源10b對載置台2施加高頻而於處理空間產生電漿時，必要時可藉由控制部60設定ON/OFF開關53成為ON，對作為上部電極之噴氣頭16施加特定直流電壓。
由處理腔室1之側壁以朝噴氣頭16之高度位置更上方延伸的方式，設置圓筒狀接地導體1a。該圓筒狀接地導體1a係於其上部具有天壁。
於處理腔室1之底部形成排氣口71，該排氣口71係介由排氣管72連接於排氣裝置73。排氣裝置73，係具有真空泵，藉由動作該真空泵可將處理腔室1內減壓至特定真空度。另外，於處理腔室1之側壁設有晶圓W之搬出入口74，於搬出入口74設置柵閥75用於開/閉該搬出入口74。
圖中76、77為可自由裝拆之沈積物遮蔽構件。沈積物遮蔽構件76係沿處理腔室1內壁面設置，具有防止蝕刻副產物(沈積物)附著於處理腔室1之機能，在此沈積物遮蔽構件76之和半導體晶圓W大略同一高度位置，設有直流式接地之導電性構件(GND區塊)79，如此則可防止異常放電。
上述構成之電漿蝕刻裝置，係藉由控制部60統合控制其動作。於此控制部60設有：具備CPU，用於控制電漿蝕刻裝置之各部的製程控制器61，使用者介面62，及記憶部63。
使用者介面62，係由工程管理者管理電漿蝕刻裝置而進行指令之輸入操作的鍵盤；或顯示電漿蝕刻裝置之稼動狀況之顯示器等構成。
於記憶部63儲存著：使電漿蝕刻裝置執行之各種處理，在製程控制器61之控制下予以實現的控制程式(軟體)或記憶著處理條件資料等之配方(recipe)。必要時，可依據來自使用者介面62之指示等由記憶部63叫出任意配方，於製程控制器61執行，在製程控制器61之控制下進行電漿蝕刻裝置之所要處理。另外，控制程式或處理條件資料等之配方，可於記憶於電腦記憶媒體(例如硬碟、CD、軟碟、半導體記憶體等)之狀態下被使用，或由其他裝置例如介由專用線路隨時傳送而連線利用。
圖2表示上述構成之電漿蝕刻裝置之載置台2之部分構成之模式圖。在基材2a由鋁等導電性金屬構成之載置台2之上面，形成由溶射膜構成之絕緣體6b，於絕緣體6b之中配設靜電吸盤用電極6a。於此電極6a係連接於直流電源12。另外，聚焦環5被載置於半導體晶圓W之周圍之絕緣體6b之上，介由具有電流控制元件的電氣連接機構100，被電連接於導電性金屬構成之載置台2之基材2a。
如圖2所示，本實施形態中，使用電阻元件(如後述說明之溶射膜)104作為電氣連接機構100之電流控制元件。圖3表示電氣連接機構100之構成之模式圖。電氣連接機構100係由導電性構件構成，具備接觸於聚焦環5之背面的圓柱形狀之銷(接觸端子)101。該銷101，係於導電性構件所構成、形成為有底圓筒形狀之殼體102內，以前端部由該殼體102內突出的方式被收容，於長邊方向(圖3中的上下方向)可移動地被卡合。銷101，其直徑為約例如3mm，和直徑300mm之半導體晶圓W或配置於其外周之聚焦環5比較為微細之大小。
在銷101之後端部與殼體102內之底部之間，配置有線圈彈簧構成之彈性構件103，藉由該彈性構件103使銷101維持於彈推於前端側之狀態。因此，聚焦環5被載置於銷101上時，聚焦環5之重量使銷101朝下側後退，藉由彈性構件103之彈推使銷101之前端部按壓於聚焦環5之背面而予以抵接。如此則，可以確實進行銷101與聚焦環5之間之電連接。
另外，作為電流控制元件之電阻元件，係由形成於殼體102後端面之陶瓷之溶射膜、本實施形態為二氧化鈦之溶射膜104構成。溶射膜104之電阻元件，其相對於電連接聚焦環5與載置台2之電路全體之直流電流(DC)的電阻值，係設定為例如20MΩ～200MΩ之範圍。
於殼體102外側設置圓筒狀之絕緣材105，於圓筒狀之絕緣材105之更外側設置形成為容器形狀之外側絕緣材106。以貫穿外側絕緣材106底部而導出於外側的方式，設置連接器107。此連接器107係被插入，設於例如鋁等構成之真空螺栓110中央部之孔111內，電連接於真空螺栓110。如上述說明，藉由設為以絕緣材105、外側絕緣材106包圍微細之銷101之周圍的構造，則對於直流可發揮電阻之作用以外，對於電漿產生用而施加之高頻將具有極高阻抗，對於半導體晶圓W及聚焦環5之高頻透過阻抗(約數Ω)不會帶來影響。
上述真空螺栓110係用於緊固載置台2與如圖1所示支撐台4者，沿著載置台2之周緣部分以等間隔設置複數個(例如12個)。於彼等真空螺栓110全部設置電氣連接機構100亦可，或僅於1個真空螺栓110設置電氣連接機構100亦可。另外，亦可於真空螺栓110以外部分設置其他構造之電氣連接機構。
如上述說明，載置台2之基材2a係介由第1匹配器11a連接於第1RF電源10a，另外，介由第2匹配器11b連接於第2RF電源10b，於圖2係以等效電路表示彼等之電連接狀態。另外，於靜電吸盤6之電極6a於載置台2之基材2a之間會產生極化電荷，極化電位會藉由連接於基材2a之高頻施加電路而被分壓，因此由高頻施加電路常數以及腔室電路常數而予以決定。
如上述說明，本實施形態中，係藉由電氣連接機構100，介由電阻元件(溶射膜104)，將聚焦環5與載置台2之基材2a予以電連接。因此，對應於聚焦環5與載置台2之基材2a間之電位差，經由電氣連接機構100而流通直流電流。
電漿蝕刻處理中，曝露於電漿之半導體晶圓W與聚焦環5，係藉由自偏壓而成為大略同一電位(例如最大約負2000V)。另外，載置台2之基材2a，因為受到施加於靜電吸盤用電極6a之直流高電壓影響而成為正電位，但是，本實施形態中，藉由電氣連接機構100，介由電阻元件將聚焦環5與載置台2之基材2a予以電連接，因此直流電流會經由電氣連接機構100流通。
藉由該直流電流可以減少聚焦環5與載置台2之基材2a間之電位差，電位差可設為例如約500V。亦即，藉由直流電流之產生可使載置台2之基材2a之電位接近聚焦環5之電位。如此則，載置台2之基材2a與半導體晶圓W間之電位差亦減少，可防止半導體晶圓W與載置台2之基材2a或其周邊構造物之間之放電之產生，可提升良品率，可提升生產性。當然，亦可防止聚焦環5與載置台2之基材2a或其周邊構造物之間之放電之產生。
又，如上述說明，不存在電阻元件等之電流控制元件，直接電連接聚焦環5與載置台2之基材2a時，由電漿看到之阻抗，和半導體晶圓W之部分比較，聚焦環5之部分會變少，電漿於聚焦環5之上會形成為環狀，對電漿蝕刻處理會有影響。因此，使用作為電流控制元件之電阻元件時，較好是介由如上述說明之約20MΩ～200MΩ之範圍之電阻，將聚焦環5與載置台2之基材2a予以電連接。
圖4之圖形，係上述構造之電氣連接機構100僅設置1個時，電氣連接機構100於圓周方向以等間隔設置4個時，以及不設置電氣連接機構100時，實際進行矽氧化膜之電漿蝕刻時之蝕刻速率之面內均勻性調查結果。於圖4，上部所示圖形係表示在半導體晶圓W之X-Y方向之57點測定蝕刻速率之結果，下部所示圖形係表示在半導體晶圓W之周緣部沿圓周方向之64點測定蝕刻速率之結果。另外，圖4之中央下部所示圖形，係在相當於設置電氣連接機構100之部位的位置附加虛線之圓形箭頭者。
如彼等圖形所示，電氣連接機構100僅設置1個時，以及電氣連接機構100於圓周方向以等間隔設置4個時，蝕刻速率及其之面內均勻性均和不設置電氣連接機構100時大略同一。因此，藉由設置電氣連接機構100，可以確認不會產生電漿之偏離。
圖5表示使用和上述電氣連接機構100不同構成之電氣連接機構150之例。該電氣連接機構150係使用齊納二極體(Zener diode)151作為電流控制元件。使用齊納二極體151時，在聚焦環5與載置台2之基材2a間之電位差成為一定以上時，電流會藉由齊納二極體151流通，如此則，可將聚焦環5與載置台2之基材2a間之電位差控制於一定值(例如約500V)。另外，使用齊納二極體151時，對應於該齊納二極體151之容量亦有可能需要將電阻元件串聯連接於齊納二極體151。
如上述說明，可將聚焦環5與載置台2之基材2a間之電位差控制於一定值，因此，可防止半導體晶圓W與載置台2之基材2a或其周邊構造物間之放電之產生，同時，藉由彼等間之電位差之差異，可防止對於電漿蝕刻處理狀態之影響。
圖6表示使用和上述電氣連接機構100不同構成之電氣連接機構160之例。該電氣連接機構160，係在聚焦環5與載置台2之間被設置之導熱片161內，以點狀存在的方式設置複數個電氣連接部162之同時，和彼等電氣連接部162對應，而於絕緣體6b之中設置導電性構件163，而將聚焦環5與載置台2之基材2a予以電連接。
又，此情況下，可以調整電氣連接部162之電阻值，設定聚焦環5與載置台2之基材2a之間介由一定電阻予以電連接之狀態。另外，於電連接電氣連接部162與載置台2之基材2a的導電性構件163之部分，亦可設置電阻元件等。
另外，取代將聚焦環5與載置台2之基材2a之間予以電連接，改為如圖7所示，在載置台2之基材2a，介由電阻元件170連接直流電源171，藉由直接控制載置台2之基材2a之電位，可防止半導體晶圓W與載置台2之基材2a或其周邊構造物之間之放電之產生。但此情況下，須另設直流電源171。
以下說明於上述構成之電漿蝕刻裝置，對形成於半導體晶圓W之矽氧化膜等進行電漿蝕刻之順序。首先，柵閥75被打開，藉由搬送機械手臂(未圖示)等介由真空隔絕室(load lock chamber)(未圖示)，將半導體晶圓W由搬出入口74搬入處理腔室1內，載置於載置台2上。之後，使搬送機械手臂退避至處理腔室1外，關閉柵閥75。藉由排氣裝置73之真空泵，介由排氣口71使處理腔室1內被排氣。
處理腔室1內成為特定真空度之後，由處理氣體供給源15將特定之處理氣體(蝕刻氣體)導入處理腔室1內，將處理腔室1內保持於特定壓力，於此狀態下，由第1RF電源10a對載置台2供給例如40MHz之高頻電力。另外，為引入離子，而由第2RF電源10b對載置台2之基材2a供給例如3.2MHz之高頻電力(偏壓用)。此時，由直流電源12對靜電吸盤6之電極6a施加特定之直流電壓(例如正2500V之直流電壓)，半導體晶圓W藉由庫倫力被吸附於靜電吸盤6。
此情況下，如上述說明，於下部電極之載置台2被施加高頻電力，在上部電極之噴氣頭16與下部電極之載置台2之間形成電場。於半導體晶圓W存在之處理空間會產生放電，藉由依此而形成之處理氣體之電漿，對形成於半導體晶圓W上之矽氧化膜等進行蝕刻處理。於該電漿蝕刻中，如上述說明，本實施形態中，可防止半導體晶圓W與載置台2之基材2a或其周邊構造物之間之放電之產生。
又，如上述說明，電漿處理中可對噴氣頭16施加直流電壓，具有以下效果。亦即，對應於製程會要求高電子密度、而且低離子能量之電漿之情況。於此情況下，藉由使用直流電壓，可以抑制植入半導體晶圓W之離子能量之同時，增加電子密度，如此則，可以提升成為半導體晶圓W之蝕刻對象的膜之蝕刻速率，同時，可降低設於蝕刻對象上部之成為遮罩的膜之濺鍍速率，可提升選擇性。
上述蝕刻處理終了後，停止高頻電力之供給、直流電壓之供給及處理氣體之供給，依據上述順序之相反順序，將半導體晶圓W由處理腔室1內搬出。
如上述說明，依據本實施形態，可防止半導體晶圓與載置台(下部電極)之基材或其周邊構造物之間之放電之產生，可提升良品率，可提升生產性。另外，本發明不限定於上述實施形態，可做各種變形。
(發明效果)
依據本發明提供之電漿處理裝置及半導體裝置之製造方法，可防止半導體晶圓等基板與下部電極之基材或其周邊構造物之間之放電，可提升良品率，提升生產性。
W．．．半導體晶圓
2．．．載置台
5．．．聚焦環
6a．．．電極
6b．．．絕緣體
104．．．電阻元件
100．．．電氣連接機構
圖1表示本發明實施形態之電漿蝕刻裝置之概略構成之模式圖。
圖2表示圖1之電漿蝕刻裝置之重要部分構成之模式圖。
圖3表示圖2之電漿蝕刻裝置之電氣連接機構之例之模式圖。
圖4表示電氣連接機構對電漿蝕刻處理之影響調查結果之圖表。
圖5表示圖1之電漿蝕刻裝置之重要部分構成之另一例之模式圖。
圖6表示圖1之電漿蝕刻裝置之重要部分構成之另一例之模式圖。
圖7表示電漿蝕刻裝置之重要部分構成之參考例之模式圖。
1．．．處理腔室
1a．．．接地導體
2．．．載置台
2a．．．基材
3．．．絕緣板
3a．．．內壁構件
4．．．支撐台
4a．．．冷媒流路
4b．．．冷媒入口配管
4c．．．冷媒出口配管
5．．．聚焦環
6．．．靜電吸盤
6a．．．電極
6b．．．絕緣體
10a．．．第1RF電源
10b．．．第2RF電源
11a．．．第1匹配器
11b．．．第2匹配器
12．．．直流電源
15．．．處理氣體供給源
15a．．．氣體供給配管
15b．．．MFC
16．．．噴氣頭
16a．．．本體部
16b．．．上部天板
16c．．．氣體擴散室
16d．．．氣體流通孔
16e．．．氣體導入孔
16f．．．氣體導入孔
30．．．背側氣體供給配管
45．．．絕緣性構件
51．．．LPF
52．．．可變直流電源
53．．．ON/OFF開關
60．．．控制部
61．．．製程控制器
62．．．使用者介面
63．．．記憶部
71．．．排氣口
72．．．排氣管
73．．．排氣裝置
74．．．搬出入口
75．．．柵閥
76．．．沈積物遮蔽構件
77．．．沈積物遮蔽構件
79．．．導電性構件
W．．．半導體晶圓
V1．．．開關閥

Claims (6)

  1. 一種電漿處理裝置，具備：處理腔室；下部電極，設於上述處理腔室內，具有由被施加高頻電力之導電性金屬構成之基材，兼作為載置被處理基板之載置台；上部電極，設於上述處理腔室內，和上述下部電極呈對向配置；及聚焦環，於上述下部電極上，以包圍上述被處理基板周圍的方式被設置；其特徵為：在上述下部電極之上述基材與上述聚焦環之間配設有，介由電流控制元件進行電連接、對應於電位差而產生直流電流的電氣連接機構，上述電流控制元件係由電阻元件構成，上述電阻元件，係使上述下部電極之上述基材與上述聚焦環，具有20MΩ~200MΩ電阻值予以電連接而構成。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中上述電氣連接機構，係具有：接觸端子，其抵接於上述聚焦環之背面；及彈性構件，用於對上述接觸端子彈推而使朝向上述聚焦環側。
  3. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中上述電阻元件係由溶射膜構成。
  4. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中 上述電氣連接機構，係具備：熱傳導用薄片，介設於上述聚焦環背面與上述下部電極之上述基材之間；及複數個導電部，以點狀存在於上述熱傳導用薄片內。
  5. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中上述電流控制元件係由齊納二極體(Zener diode)構成。
  6. 一種半導體裝置之製造方法，係使用電漿處理裝置對上述被處理基板進行電漿處理而製造半導體裝置者，該電漿處理裝置為具備：處理腔室；下部電極，設於上述處理腔室內，具有由被施加高頻電力之導電性金屬構成之基材，兼作為載置被處理基板之載置台；上部電極，設於上述處理腔室內，和上述下部電極呈對向配置；及聚焦環，於上述下部電極上，以包圍上述被處理基板周圍的方式被設置；其特徵為：在上述下部電極之上述基材與上述聚焦環之間配設有，介由電流控制元件進行電連接，對應於電位差而產生直流電流的電氣連接機構，透過該電氣連接機構使直流電流能夠流通於上述下部電極之上述基材與上述聚焦環之間之狀態下，進行電漿處理。
TW100111004A 2010-03-30 2011-03-30 電漿處理裝置及半導體裝置之製造方法 TWI533395B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010077282A JP5563347B2 (ja) 2010-03-30 2010-03-30 プラズマ処理装置及び半導体装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201207987A TW201207987A (en) 2012-02-16
TWI533395B true TWI533395B (zh) 2016-05-11

Family

ID=44697094

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100111004A TWI533395B (zh) 2010-03-30 2011-03-30 電漿處理裝置及半導體裝置之製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9021984B2 (zh)
JP (1) JP5563347B2 (zh)
KR (1) KR101695037B1 (zh)
CN (1) CN102208322B (zh)
TW (1) TWI533395B (zh)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5951324B2 (ja) * 2012-04-05 2016-07-13 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP5886700B2 (ja) * 2012-07-09 2016-03-16 東京エレクトロン株式会社 伝熱シート貼付装置及び伝熱シート貼付方法
JP5982206B2 (ja) 2012-07-17 2016-08-31 東京エレクトロン株式会社 下部電極、及びプラズマ処理装置
US9875881B2 (en) 2013-02-20 2018-01-23 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and plasma processing method
US20150060433A1 (en) * 2013-08-29 2015-03-05 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. High temperature platen power contact
EP2854155B1 (en) * 2013-09-27 2017-11-08 INDEOtec SA Plasma reactor vessel and assembly, and a method of performing plasma processing
US10002744B2 (en) * 2013-12-17 2018-06-19 Tokyo Electron Limited System and method for controlling plasma density
CN105917457B (zh) * 2014-01-22 2019-05-14 株式会社爱发科 等离子体处理装置以及晶片搬送用托盘
JP6219227B2 (ja) 2014-05-12 2017-10-25 東京エレクトロン株式会社 ヒータ給電機構及びステージの温度制御方法
JP6292977B2 (ja) * 2014-05-22 2018-03-14 新光電気工業株式会社 静電チャック及び半導体・液晶製造装置
KR101670457B1 (ko) * 2014-11-28 2016-10-31 세메스 주식회사 지지 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치
JP6396822B2 (ja) 2015-02-16 2018-09-26 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置のサセプタの電位を制御する方法
GB201511282D0 (en) * 2015-06-26 2015-08-12 Spts Technologies Ltd Plasma etching apparatus
KR101842124B1 (ko) 2016-05-27 2018-03-27 세메스 주식회사 지지 유닛, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
JP6812224B2 (ja) * 2016-12-08 2021-01-13 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び載置台
TWI843457B (zh) * 2017-04-26 2024-05-21 日商東京威力科創股份有限公司 電漿處理裝置
JP6974088B2 (ja) * 2017-09-15 2021-12-01 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
US10964514B2 (en) * 2017-10-17 2021-03-30 Lam Research Corporation Electrode for plasma processing chamber
JP6518024B1 (ja) * 2017-10-30 2019-05-22 日本碍子株式会社 静電チャック及びその製法
JP7033441B2 (ja) * 2017-12-01 2022-03-10 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP7061889B2 (ja) * 2018-02-15 2022-05-02 東京エレクトロン株式会社 被処理体の載置装置及び処理装置
JP6846384B2 (ja) * 2018-06-12 2021-03-24 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装置の高周波電源を制御する方法
JP7145041B2 (ja) * 2018-11-08 2022-09-30 東京エレクトロン株式会社 基板支持器、プラズマ処理装置、及びフォーカスリング
JP7057442B2 (ja) * 2018-11-16 2022-04-19 株式会社アルバック 真空処理装置
US11289310B2 (en) * 2018-11-21 2022-03-29 Applied Materials, Inc. Circuits for edge ring control in shaped DC pulsed plasma process device
JP7308950B2 (ja) * 2018-12-11 2023-07-14 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 極低温静電チャック
JP2020147795A (ja) * 2019-03-13 2020-09-17 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
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
JP7349845B2 (ja) * 2019-08-13 2023-09-25 東京エレクトロン株式会社 基板処理システムにおける搬送方法
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
CN113496891B (zh) * 2020-04-03 2023-03-14 重庆超硅半导体有限公司 一种集成电路硅片表面氧化膜自适应均匀腐蚀方法
CN113838732B (zh) * 2020-06-08 2023-10-31 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种聚焦环升降机构、安装方法及等离子体处理装置
JP7527194B2 (ja) * 2020-12-23 2024-08-02 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP7638192B2 (ja) * 2021-10-20 2025-03-03 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
CN115692263B (zh) * 2022-10-31 2023-06-16 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺腔室及半导体工艺设备
JP7671929B1 (ja) * 2023-09-29 2025-05-02 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及び基板処理システム
WO2025069735A1 (ja) * 2023-09-29 2025-04-03 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

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5816506A (ja) * 1981-07-22 1983-01-31 株式会社東芝 抵抗体の形成方法
TW483037B (en) 2000-03-24 2002-04-11 Hitachi Ltd Semiconductor manufacturing apparatus and method of processing semiconductor wafer using plasma, and wafer voltage probe
TWI234417B (en) * 2001-07-10 2005-06-11 Tokyo Electron Ltd Plasma procesor and plasma processing method
US6677167B2 (en) 2002-03-04 2004-01-13 Hitachi High-Technologies Corporation Wafer processing apparatus and a wafer stage and a wafer processing method
JP2003309110A (ja) * 2002-04-17 2003-10-31 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
US7311784B2 (en) * 2002-11-26 2007-12-25 Tokyo Electron Limited Plasma processing device
TW200416801A (en) * 2003-01-07 2004-09-01 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus and focus ring
TWI488236B (zh) 2003-09-05 2015-06-11 東京威力科創股份有限公司 Focusing ring and plasma processing device
JP5274918B2 (ja) * 2008-07-07 2013-08-28 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置のチャンバー内部材の温度制御方法、チャンバー内部材及び基板載置台、並びにそれを備えたプラズマ処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP5563347B2 (ja) 2014-07-30
KR101695037B1 (ko) 2017-01-10
US9021984B2 (en) 2015-05-05
JP2011210958A (ja) 2011-10-20
CN102208322B (zh) 2015-03-11
US20110240221A1 (en) 2011-10-06
CN102208322A (zh) 2011-10-05
TW201207987A (en) 2012-02-16
KR20110110006A (ko) 2011-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI533395B (zh) 電漿處理裝置及半導體裝置之製造方法
TWI523099B (zh) 電漿處理裝置及半導體裝置之製造方法
TWI748009B (zh) 電漿處理裝置
KR102434559B1 (ko) 탑재대 및 플라즈마 처리 장치
CN101990353B (zh) 等离子处理装置和等离子处理方法
JP6994981B2 (ja) プラズマ処理装置及び載置台の製造方法
JP5219479B2 (ja) 弾道電子ビーム促進プラズマ処理システムにおける均一性制御方法及びシステム
KR101050641B1 (ko) 기판 처리 장치 및 샤워 헤드
TWI721062B (zh) 電漿處理方法及電漿處理裝置
JP5982206B2 (ja) 下部電極、及びプラズマ処理装置
JP2011187583A (ja) 半導体装置の製造方法
KR20120074210A (ko) 플라즈마 처리 장치
TWI533396B (zh) 電漿處理裝置
JP2019176030A (ja) プラズマ処理装置
US7767055B2 (en) Capacitive coupling plasma processing apparatus
JP7531641B2 (ja) 載置台及び基板処理装置
US20180122620A1 (en) Plasma processing apparatus
JP4566373B2 (ja) 酸化膜エッチング方法
JP2007250860A (ja) プラズマ処理装置用電極アッセンブリ及びプラズマ処理装置