JP3881290B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマ処理装置に係り、特にウエハ等の試料をウエハ面内において均一に処理するプラズマ処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
シリコンウエハなどの被加工板材(以下ウエハと表記する)を加工して半導体デバイスを製作する半導体製造装置として、プラズマCVD(化学蒸着)装置やプラズマエッチング装置などのプラズマ処理装置が広く使用されている。これらのプラズマ処理装置において、一般的にウエハの面内で均一な処理を行うことは非常に重要である。例えばプラズマCVD装置においては、ウエハ面内で可能な限り均一な成膜速度や膜組成が求められ、プラズマエッチング装置においては、ウエハ面内で可能な限り均一なエッチング速度や溝または穴の形状が求められる。もしも充分に均一な処理が実現できなければ、同一ウエハ内に形成される個々の半導体デバイスの性能にばらつきが生じたり、場合によっては不良を生じることになり、生産歩留まりの低下による半導体デバイスの価格上昇などにつながるおそれがある。
【0003】
このような不均一のうち、特にウエハ外周端部付近における機械的、電磁気的、あるいは熱的な特異性などの要因により生じるウエハ処理の不均一のために、ウエハ外周端部付近で半導体チップを製作することが困難となる場合がある。この場合、チップの製作困難な領域にはチップを形成しないように設計するが、このようなデザインルール上でのウエハ外周端付近の不使用領域のことをエッジ・エクスクルージョン(以下E.E.と表記する)と呼び、このE.E.が半導体価格を決定するひとつの要因となる。
【0004】
そこで、従来よりプラズマ処理装置における処理のウエハ面内均一性については様々な検討がなされている。例えば、特開平7−66174号公報には、ウエハを支持するペデスタルと共に使用され、プラズマシースがウエハの全表面にわたって均一となるように選択された「壁」と呼ばれている部分を有する絶縁または誘電性の材料からなる「輪」を用いることにより、ウエハ上における垂直でない電界線を無くすあるいは大幅に減らすことが述べられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平7−66174号公報に記載されたプラズマ処理装置は、バッチ型エッチング装置であって、ペデスタルと称するウエハステージにウエハを保持クリップにて斜め方向に機械的に固定する方式の装置において好適な発明であって、近年、一般的に用いられるようになった装置、つまり、ウエハを一枚毎、自動搬送手段により搬送し、試料保持手段上に水平に載置し、静電吸着して保持すると共に、試料保持手段にバイアス電位を与える方式の装置に適用するには様々な困難があることが判っている。
【0006】
また、特開平7−66174号公報以外にも、試料保持手段周辺に導体または誘電体のリングを設置し、ウエハ上の電界に何らか影響を与えているものとして、特開平11−74099号公報、特開2001−185542号公報等が知られている。しかし、何れの公報も、目的及び課題が異なっており、記載された構成を用いても、バイアス電位によるウエハ面に対して垂直でない電気力線をなくすか、または大幅に減らすことはできなかった。
【0007】
そこで、本発明の目的は、このような問題点に鑑みてなされたもので、ウエハにバイアス電位を与えた場合の電界強度の分布がウエハの外周端まで均一、つまり、電気力線がウエハの外周端までウエハ面に対して概略垂直を保つことにより、ウエハの外周端部への電界の集中を防止または緩和することで、ウエハ面内において、均一な処理を行うことのできるプラズマ処理装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決する為に次のような手段を採用した。
試料を処理する処理室と、前記処理室を減圧する真空排気手段と、前記処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、前記処理室内で処理される試料を保持する試料保持手段と、前記試料保持手段にバイアス電位を印加するバイアス印加手段と、前記試料保持手段に前記試料を静電吸着させる静電吸着手段と、前記処理室内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段とを有するプラズマ処理装置において、前記試料保持手段の上面は段差を有しており、最上段には前記試料が載置され、前記試料の載置面よりも低い面には前記バイアス電位が印加可能であって前記試料面上での電界強度分布を均一にするための導電体からなるリング状部材が設けられ、かつ、前記リング状部材の上面は前記試料の上面と同一かあるいは低く、前記リング状部材の上面を誘電体からなる部材が覆っていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施例について、図を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明をプラズマエッチング装置に適用した実施例を示すもので、当該プラズマエッチング装置の断面模式図である。
【0010】
図1において、処理室100は10000分の1Pa程度の圧力の真空を達成できる真空容器であり、その上部に電磁波を放射するアンテナ110を、下部にはウエハなどの試料Wを載置する下部電極130を備えている。アンテナ110と下部電極130は、平行して対向する形で設置される。処理室100の周囲には、例えば電磁コイルとヨークからなる磁場形成手段101が設置されている。そして、アンテナ110から放射される電磁波と磁場形成手段101で形成される磁場との相互作用により、処理室内部に導入された処理ガスをプラズマ化して、プラズマPを発生させ、試料Wを処理する。
【0011】
一方、処理室100は、真空排気手段106により真空排気され、圧力制御手段107により圧力が制御される。処理圧力は、0.1Pa以上10Pa以下の範囲に調整される。処理室100はアース電位となっている。
【0012】
アンテナ110は真空容器の一部としてのハウジング114に保持される。また、アンテナ110のプラズマに接する側の面にはシャワープレート115が設置される。試料のエッチング、成膜等の処理を行なう処理ガスは、図示しないガス供給手段から所定の流量と混合比をもって供給され、シャワープレート115に設けられた多数の孔を通して、所定の分布に制御されて、処理室100に供給される。
【0013】
アンテナ110には、アンテナ電源121、アンテナバイアス電源122が、それぞれマッチング回路・フィルタ系123、124を介して接続され、またフィルタ125を通してアースに接続される。アンテナ電源121は、300MHzから1GHzのUHF帯周波数の電力を供給する。本実施例では、アンテナ電源121の周波数を450MHzとしている。一方、アンテナバイアス電源122 は、アンテナ110に数十kHzから数十MHzの範囲の周波数のバイアス電力を印加している。本実施例では、周波数を13.56MHzとしている。また、試料Wは直径300mmのウエハとする。
【0014】
下部電極130には、例えば200kHzから13.56MHzの範囲のバイアス電力を供給するバイアス電源141がマッチング回路・フィルタ系142を介して接続されて試料Wに印加するバイアスを制御するとともに、フィルタ143を介してアースに接続される。本実施例では、バイアス電源141の周波数を400kHzとしている。
【0015】
下部電極130はウエハステージ131を有し、その上面に、すなわち試料載置面にウエハなどの試料Wを載置保持する。ウエハステージ131の材質はアルミニウムを母材としており、その上面に静電吸着用誘電体層(以下、静電吸着膜と略称する)が形成されている。ウエハステージ131に静電吸着用の直流電源144とフィルタ145から数100V〜数kVの直流電圧を印加することで静電吸着力を発生させ、ウエハなどの試料Wを吸着・保持する。静電吸着膜として、例えばアルミナやアルミナにチタニアを混合した誘電体を用いる。また、ウエハステージ131は、図示しない温度制御手段によりその表面が所定の温度に制御される。そして、ウエハステージ131の表面には、不活性ガス、例えばHeガスが所定の流量と圧力に設定されて供給されており、試料Wとの間の熱伝達性を高めている。これにより、試料Wの表面温度を、例えばおよそ20℃〜110℃の範囲に精度よく制御することが可能となる。ウエハステージ131の上面の直径は、試料Wの直径より1〜2mm程度小さい。これにより、ウエハステージ131上面の静電吸着膜は直接プラズマに曝されることがない、つまりプラズマによるダメージを防止できるため、長期間にわたる使用が保証される。
【0016】
ウエハステージ131の上面は段差を有しており、最上段には試料Wが載置され、試料の載置面よりも低い面には、バイアス電位が印加可能な導電体からなるリング状部材である導体リング132が設けられている。このリング状部材の上面は試料の上面と同一あるいは低くすることが望ましい。
【0017】
また、導体リング132の材質としてはアルミニウムを用いた。この理由としては、基本的にバイアス印加時に導体リング132の表面はウエハステージ131と同等の電位であることが必要であり、そのためウエハステージ131と導体リング132とは同等の電気的特性を有することが必要であるからである。また、ウエハステージ131及び導体リング132の温度が変化した場合、これらの部材の寸法は熱膨張あるいは収縮するが、もしもこれらが個別の材料から成り熱膨張係数が異なると、ウエハステージ131及び導体リング132の間に熱応力が発生し、不規則な変形を生じる可能性がある。導体リング132に不規則な変形が生じると、ウエハ外周部の電界の分布が変化する可能性があるので、導体リング132の材質はウエハステージ131と同程度の熱膨張係数を有する材質であることが好ましい。
【0018】
導体リング132の表面には、必要に応じて陽極酸化処理(いわゆるアルマイト)や、溶射等の表面処理(溶射被膜)などの誘電体の被膜にて覆うことにより、異常放電やショートなどを防止する。
【0019】
また、導体リング132の上面は、プラズマに曝され減肉することを防止する目的で、誘電体からなるカバーリング133によって覆われている。このカバーリング133はアルミナ等のセラミックや石英を用いるのが好適である。本実施例におけるカバーリング133には焼結により成形されたアルミナを用いた。
【0020】
ここで、カバーリング133の高さに関しては注意が必要である。カバーリング133の最上面はウエハWの上面と同一面か、または、ウエハWの上面よりも高いことが望まれる。しかもそれらの高さの差は2mm以下であることが好ましい。これはカバーリング133の最上面がウエハWの上面よりも低い場合、ウエハWの外周上部に電界の集中が生じる場合があるからである。また、2mmよりも高くなるとカバーリング133に付着した異物がウエハW上に落下する恐れがあるため好ましくない。
【0021】
次に、本実施例の装置を用いた場合のウエハ上における電界分布均一化の効果について、具体的に説明する。
【0022】
図2は、図1におけるウエハWの外周部付近の拡大図である。図2におけるウエハWの上面までの高さHwと導体リング132の上面までの高さHfとの差Hw−Hfは、2.6mmであり、導体リング内径Dfとウエハステージ131の最上段の外径Dsとの差Df−Dsは、0.3mmである。また、導体リング132の表面にはアルマイト処理がなされている。これは、導体リング132の内周部分がプラズマと接し、エッチングされることを防止するためである。また、図2においてカバーリング133の内部にアースEを設置したが、アースの位置は必ずしもカバーリングの内部である必要はなく、カバーリングの外側に設置しても良い。また、同図における下部電極130のバイアスは、ウエハステージ131と導体リング132を一体と見なした導体に印加される。
【0023】
図3は、この時のバイアス電位が形成する電界の分布を解析により求めた結果である。図3から明らかなように、バイアス電位が形成する等電位面は中心付近からウエハWの外周端に至るまでウエハWの上面に対して概略平行となっている。
【0024】
一方、図4は従来例であって、導体リングを用いない場合のウエハWの外周部付近の拡大図を示す。さらに、図5には、図4の構成においてバイアス電位が形成する電界の分布を解析により求めた結果を示す。図5から明らかなように、バイアス電位が形成する等電位面の間隔はウエハWの外周端付近で狭くなっており、電界が集中して強くなっていることが分かる。
【0025】
このような電界分布の不均一は、図6及び図7のグラフよりさらに明確にすることができる。図6は、ウエハWの中心からの距離rと、ウエハ上1mmの高さの位置における電気力線とウエハ面のなす角度θとの関係を解析により求めた結果を示す図である。導体リング132を用いた場合の電気力線の角度はウエハ表面に対してほぼ直角であることが判る。一方、導体リングを用いない場合の電気力線の角度はウエハ外周端(150mm)に近付くにつれて小さくなり、ウエハ外周端付近では約66°となる。
【0026】
また、図7はウエハWの中心からの距離rと、ウエハ上1mmの高さの位置における電界強度Eの関係を解析により求めた結果を示す図である。導体リング132を用いた場合の電界強度Eは、ウエハの最外周に至るまでほぼ一定であることが判る。一方、導体リングを用いない場合の電界強度Eは、ウエハ外周端(150mm)に近付くにつれて、明らかに上昇変化していることが判る。このように、本発明を適用すれば、バイアス電位が形成する電気力線の角度を、ウエハ外周部においてもウエハ表面に対してほぼ直角にすることができるため、プラズマ中の帯電粒子を直角に引き込むことができる。これにより、ウエハ全面にわたってエッチング後の側壁形状が均一となることが判る。また、バイアス電位が形成する電界強度が、ウエハ外周部においても均一であるということは、プラズマ中の帯電粒子の運動エネルギーも均一となるため、エッチング速度に偏差を生じることはない。従って、本発明を適用すれば、E.E.の対象となる領域を低減できることが判る。
【0027】
実際に、図2に示した導体リング132を用いたエッチング装置において、シリコンウエハのエッチングを行った。エッチング後に形成された溝の側壁形状及び溝の深さ、すなわちエッチング速度を検証した結果、ウエハ中央部から外周端部付近に至るまで非常に均一性の高いエッチングを達成することができた。
【0028】
次に、本発明の第2の実施例について、図を用いて詳細に説明する。
図8は、実施例1とは下部電極130の導体リング132及びカバーリング133の形状が異なる。図8におけるHw−Hfの差は0.6mmであり、Df−Dsの差は3.5mmである。図9は、この時のバイアス電位が形成する電界の分布を解析により求めた結果である。図9から明らかなように、バイアス電位が形成する等電位面は中心付近からウエハWの外周端に至るまでウエハWの上面に対して概略平行となる。この結果は図2に示した導体リング132を用いた場合の、図3に示した等電位面とほぼ同等である。
【0029】
図10は、ウエハWの中心からの距離rと、ウエハ上1mmの高さの位置における電気力線とウエハ面のなす角度θとの関係を解析により求めた結果を示す図である。導体リング1321を用いた場合の電気力線の角度はウエハ端部に至るまでウエハ表面に対してほぼ直角であり、導体リングを用いない場合における、電気力線の角度がウエハ端部で顕著に小さくなる傾向とは明確に異なる。また、図11はウエハWの中心からの距離rと、ウエハ上1mmの高さの位置における電界強度Eとの関係を解析により求めた結果を示す図である。導体リング1321を用いた場合の電界強度は、ウエハの最外周に至るまでほぼ一定であるが、一方で、導体リングを用いない場合の電界強度Eは、ウエハ外周部で明らかに上昇する。
【0030】
図8に示した導体リング1321を用いたエッチング装置で実際にシリコンウエハのエッチングを行った。エッチング後に形成された溝の側壁形状及び溝の深さ、すなわちエッチング速度を検証した結果、ウエハ中央部から外周端部付近に至るまで非常に均一性の高いエッチングを達成することができた。
【0031】
次に、本発明の他の実施例について、図を用いて簡単に説明する。
図12及び図13は、実施例1とは下部電極130の導体リング132及びカバーリング133の形状が異なる。図12におけるHw−Hfの差は6mmであり、Df−Dsの差は0.6mmである。また、図13におけるHw−Hfの差は1.6mmであり、Df−Dsの差は8mmである。これらの実施例において、実際にシリコンウエハのエッチングを行い、エッチング後に形成された溝の側壁形状及び溝の深さ、すなわちエッチング速度を検証した結果、ウエハ中央部から外周端部付近に至るまで非常に均一性の高いエッチングを達成することができた。
【0032】
次に、Hw−Hfの差及びDf−Dsの差の許容値について、更なる検討を行った。
図14は、Hw−Hfの差と、Df−Dsの差と、電気力線とウエハ面のなす角度θとの関係を示す図である。また、別に実施した詳細な実験における測定結果から、直径300mmのウエハにおいて、ウエハ中心からの距離rが149mmで、ウエハ上1mmの点のθが85°以上95°以下の時、エッチング結果が良好となることがわかっている。そこで、図14において、θが85°以上95°以下の範囲となるHw−Hf及びDf−Dsの範囲を検討すると、Hw−Hf≦7かつDf−Ds≦10となる範囲が好適な範囲であることが判った。
【0033】
上述の通り、本発明を適用すれば、ウエハを一枚毎、自動搬送手段により搬送し、試料保持手段上に水平に載置し、静電吸着して保持すると共に、試料保持手段にバイアス電位を与える方式の装置に対し、ウエハ上の電界強度の分布がウエハの外周端まで均一、となり、ウエハ面内において、均一な処理を行うことのできるプラズマ処理装置を提供することができる。また、本発明の構成によれば、従来技術において用いられていた、ウエハ上面よりも高い位置にある「壁」を有していないため、「壁」に付着した異物がウエハ上に落下するという不具合も低減できる。
【0034】
なお、本発明は、上述した実施例1乃至実施例3に記載されたプラズマエッチング装置への適用に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したプラズマエッチング装置の断面模式図。
【図2】図1におけるウエハWの外周部付近の拡大図。
【図3】図2の構成においてバイアス電位が形成する電界の分布を解析により求めた結果を示す図。
【図4】従来例におけるウエハWの外周部付近の拡大図。
【図5】図4の構成においてバイアス電位が形成する電界の分布を解析により求めた結果を示す図。
【図6】ウエハ中心からの距離と、電気力線とウエハ面のなす角度θとの関係を示す図。
【図7】ウエハ中心からの距離と、電界強度Eとの関係を示す図。
【図8】本発明の他の実施例を適用したプラズマエッチング装置のウエハWの外周部付近の拡大図。
【図9】図8の構成においてバイアス電位が形成する電界の分布を解析により求めた結果を示す図。
【図10】ウエハ中心からの距離と、電気力線とウエハ面のなす角度θとの関係を示す図。
【図11】ウエハ中心からの距離と、電界強度との関係を示す図。
【図12】本発明の他の実施例を適用したプラズマエッチング装置のウエハWの外周部付近の拡大図。
【図13】本発明の他の実施例を適用したプラズマエッチング装置のウエハWの外周部付近の拡大図。
【図14】Hw−Hfと、Df−Dwと、電気力線とウエハ面のなす角度θとの関係を示す図。
【符号の説明】
100…処理室、106…真空排気手段、110…アンテナ、121…アンテナ電源、122…アンテナバイアス電源、130…下部電極、131…ウエハステージ、132…導体リング、133…カバーリング、141…下部電極用バイアス電源、144…静電吸着用直流電源。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly to a plasma processing apparatus for processing a sample such as a wafer uniformly within a wafer surface.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Plasma processing apparatuses such as a plasma CVD (chemical vapor deposition) apparatus and a plasma etching apparatus are widely used as a semiconductor manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor device by processing a processed plate material such as a silicon wafer (hereinafter referred to as a wafer). . In these plasma processing apparatuses, it is generally very important to perform uniform processing within the wafer surface. For example, in a plasma CVD apparatus, a film forming speed and film composition that are as uniform as possible within a wafer surface are required. In a plasma etching apparatus, an etching speed that is as uniform as possible within a wafer surface and the shape of a groove or hole is required. Desired. If a sufficiently uniform process cannot be realized, the performance of individual semiconductor devices formed on the same wafer will vary, and in some cases, defects will occur, and the price of semiconductor devices due to a decrease in production yield. There is a risk of rising.
[0003]
Among these non-uniformities, the semiconductor chip is located near the outer edge of the wafer due to non-uniformity in wafer processing caused by factors such as mechanical, electromagnetic or thermal singularities near the outer edge of the wafer. It may be difficult to manufacture. In this case, the chip is designed so that the chip is not formed in an area where it is difficult to manufacture the chip, but the unused area near the outer peripheral edge of the wafer according to such a design rule is referred to as edge exclusion (hereinafter referred to as EE). .) And this E.E. E. Is one factor that determines semiconductor prices.
[0004]
Therefore, various studies have been made on the in-plane uniformity of processing in a plasma processing apparatus. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-66174 discloses an insulation or portion having a portion called a “wall” that is used with a pedestal that supports a wafer and the plasma sheath is selected to be uniform across the entire surface of the wafer. It is stated that the use of a “ring” made of a dielectric material eliminates or significantly reduces non-vertical field lines on the wafer.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the plasma processing apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-66174 is a batch type etching apparatus in which a wafer is mechanically fixed to a wafer stage called a pedestal in an oblique direction with a holding clip. This is a preferred invention, which is an apparatus that has become commonly used in recent years, that is, wafers are transferred one by one by an automatic transfer means, placed horizontally on a sample holding means, and electrostatically adsorbed. In addition, it has been found that there are various difficulties in applying to a device that applies a bias potential to the sample holding means.
[0006]
In addition to Japanese Laid-Open Patent Publication No. 7-66174, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 11-74099 discloses that a conductor or dielectric ring is provided around the sample holding means and has some influence on the electric field on the wafer. JP-A-2001-185542 is known. However, each publication has a different purpose and problem, and even if the described configuration is used, the lines of electric force that are not perpendicular to the wafer surface due to the bias potential cannot be eliminated or greatly reduced. .
[0007]
Accordingly, an object of the present invention has been made in view of such problems, and the distribution of the electric field strength when a bias potential is applied to the wafer is uniform up to the outer peripheral edge of the wafer. A plasma processing apparatus capable of performing uniform processing within a wafer surface by preventing or mitigating concentration of an electric field on the outer periphery edge of the wafer by maintaining the surface substantially perpendicular to the wafer surface to the outer periphery edge. It is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
A processing chamber for processing a sample, an evacuation unit for depressurizing the processing chamber, a processing gas supply unit for supplying a processing gas to the processing chamber, a sample holding unit for holding a sample to be processed in the processing chamber, A plasma processing apparatus comprising bias applying means for applying a bias potential to the sample holding means, electrostatic adsorption means for electrostatically adsorbing the sample to the sample holding means, and plasma generating means for generating plasma in the processing chamber The upper surface of the sample holding means has a step, the sample is placed on the uppermost stage, and the bias potential can be applied to a surface lower than the placement surface of the sample. ring-shaped member made of a conductor for a uniform electric field intensity distribution on the surface is provided, and the upper surface of the ring-shaped member is equal to or lower and the upper surface of the specimen, the ring The plasma processing apparatus, wherein a member made the upper surface of the member from the dielectric covering.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a plasma etching apparatus, and is a schematic sectional view of the plasma etching apparatus.
[0010]
In FIG. 1, a
[0011]
On the other hand, the
[0012]
The
[0013]
An
[0014]
For example, a
[0015]
The
[0016]
The upper surface of the
[0017]
The
[0018]
If necessary, the surface of the
[0019]
In addition, the upper surface of the
[0020]
Here, care should be taken regarding the height of the
[0021]
Next, the effect of uniforming the electric field distribution on the wafer when the apparatus of this embodiment is used will be specifically described.
[0022]
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the outer periphery of the wafer W in FIG. The difference Hw−Hf between the height Hw to the upper surface of the wafer W and the height Hf to the upper surface of the
[0023]
FIG. 3 shows the result of analysis of the distribution of the electric field formed by the bias potential at this time. As is clear from FIG. 3, the equipotential surface formed by the bias potential is substantially parallel to the upper surface of the wafer W from the vicinity of the center to the outer peripheral edge of the wafer W.
[0024]
On the other hand, FIG. 4 is a conventional example, and shows an enlarged view of the vicinity of the outer peripheral portion of the wafer W when a conductor ring is not used. Further, FIG. 5 shows a result obtained by analyzing the distribution of the electric field formed by the bias potential in the configuration of FIG. As can be seen from FIG. 5, the interval between equipotential surfaces formed by the bias potential is narrow near the outer peripheral edge of the wafer W, and the electric field concentrates and becomes stronger.
[0025]
Such non-uniformity of the electric field distribution can be made clearer than the graphs of FIGS. FIG. 6 is a diagram showing a result of analysis obtained for the relationship between the distance r from the center of the wafer W and the electric field lines at the height of 1 mm above the wafer and the angle θ formed by the wafer surface. It can be seen that the angle of the lines of electric force when the
[0026]
FIG. 7 is a diagram showing a result obtained by analysis of the relationship between the distance r from the center of the wafer W and the electric field strength E at a
[0027]
Actually, the silicon wafer was etched in the etching apparatus using the
[0028]
Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
8 differs from the first embodiment in the shapes of the
[0029]
FIG. 10 is a diagram showing a result of analysis obtained for the relationship between the distance r from the center of the wafer W and the electric field lines at the height of 1 mm above the wafer and the angle θ formed by the wafer surface. The angle of the electric lines of force when the
[0030]
The silicon wafer was actually etched by the etching apparatus using the
[0031]
Next, another embodiment of the present invention will be briefly described with reference to the drawings.
12 and 13 are different from the first embodiment in the shapes of the
[0032]
Next, further studies were made on the allowable values of the difference of Hw−Hf and the difference of Df−Ds.
FIG. 14 is a diagram illustrating the relationship between the difference of Hw−Hf, the difference of Df−Ds, and the angle θ formed between the lines of electric force and the wafer surface. In addition, from the measurement results in a detailed experiment conducted separately, in a wafer with a diameter of 300 mm, when the distance r from the wafer center is 149 mm and θ at a point of 1 mm on the wafer is 85 ° to 95 °, the etching result is good I know that Therefore, in FIG. 14, when the range of Hw−Hf and Df−Ds in which θ is in the range of 85 ° to 95 ° is examined, the range in which Hw−Hf ≦ 7 and Df−Ds ≦ 10 is a preferable range. It turns out that there is.
[0033]
As described above, when the present invention is applied, the wafers are transferred one by one by the automatic transfer means, placed horizontally on the sample holding means, held by electrostatic adsorption, and the sample holding means is biased. Thus, the plasma processing apparatus capable of performing uniform processing within the wafer surface can be provided, in which the electric field intensity distribution on the wafer is uniform up to the outer peripheral edge of the wafer. Further, according to the configuration of the present invention, since there is no “wall” at a position higher than the upper surface of the wafer, which has been used in the prior art, foreign matter attached to the “wall” falls on the wafer. Problems can also be reduced.
[0034]
The present invention is not limited to application to the plasma etching apparatus described in the first to third embodiments.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a plasma etching apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of an outer peripheral portion of a wafer W in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a result obtained by analyzing a distribution of an electric field formed by a bias potential in the configuration of FIG. 2;
FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of an outer peripheral portion of a wafer W in a conventional example.
5 is a diagram showing a result obtained by analyzing a distribution of an electric field formed by a bias potential in the configuration of FIG. 4;
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the distance from the wafer center and the angle θ formed between the lines of electric force and the wafer surface.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the distance from the wafer center and the electric field intensity E.
FIG. 8 is an enlarged view of the vicinity of the outer periphery of a wafer W of a plasma etching apparatus to which another embodiment of the present invention is applied.
9 is a diagram showing a result obtained by analyzing a distribution of an electric field formed by a bias potential in the configuration of FIG.
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the distance from the wafer center and the angle θ between the electric lines of force and the wafer surface.
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the distance from the wafer center and the electric field strength.
FIG. 12 is an enlarged view of the vicinity of the outer periphery of a wafer W of a plasma etching apparatus to which another embodiment of the present invention is applied.
FIG. 13 is an enlarged view of the vicinity of the outer periphery of a wafer W of a plasma etching apparatus to which another embodiment of the present invention is applied.
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between Hw−Hf, Df−Dw, and the angle θ formed between the lines of electric force and the wafer surface.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記試料保持手段の上面は段差を有しており、最上段には前記試料が載置され、前記試料の載置面よりも低い面には前記バイアス電位が印加可能であって前記試料面上での電界強度分布を均一にするための導電体からなるリング状部材が設けられ、かつ、前記リング状部材の上面は前記試料の上面と同一かあるいは低く、前記リング状部材の上面を誘電体からなる部材が覆っていることを特徴とするプラズマ処理装置。A processing chamber for processing a sample, an evacuation unit for depressurizing the processing chamber, a processing gas supply unit for supplying a processing gas to the processing chamber, a sample holding unit for holding a sample to be processed in the processing chamber, A plasma processing apparatus comprising bias applying means for applying a bias potential to the sample holding means, electrostatic adsorption means for electrostatically adsorbing the sample to the sample holding means, and plasma generating means for generating plasma in the processing chamber In
The top surface of the sample holding means has a step, is placed on the upper is placed the sample, the lower surface than the mounting surface of the sample on the sample surface a said bias potential can be applied A ring-shaped member made of a conductor for making the electric field intensity distribution in the substrate uniform , and the upper surface of the ring-shaped member is the same as or lower than the upper surface of the sample, and the upper surface of the ring-shaped member is a dielectric A plasma processing apparatus characterized in that a member made of is covered.
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