JP2002009042A - Plasma etching device and method - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明が属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
係り、特にエッチング処理を行うプラズマエッチング装
置及びプラズマエッチング方法に関する。The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly, to a plasma etching apparatus and a plasma etching method for performing an etching process.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体デバイスの高性能化やウェハの大
口径化に対応するため、高エッチレートで、且つエッチ
レートの均一性の優れたプラズマエッチング装置が要求
されている。そして、上記要求に対応するため、マグネ
トロンタイプ、ＥＣＲタイプ、ＩＣＰタイプ等のプラズ
マエッチング装置が開発されている。2. Description of the Related Art In order to cope with higher performance of semiconductor devices and larger wafer diameter, a plasma etching apparatus having a high etching rate and excellent uniformity of the etching rate is required. Then, in order to meet the above demand, a plasma etching apparatus of a magnetron type, an ECR type, an ICP type or the like has been developed.
【０００３】図４は、ＩＣＰタイプの従来のプラズマエ
ッチング装置を説明するための断面図である。図４
（ａ）に示すように、従来のプラズマエッチング装置
は、チャンバ１００、下部電極２、フォーカスリング４
０、ガスノズル５、導電コイル６、整合器７、高周波電
源８、スロットルバルブ９、排気ポート１０、ゲートバ
ルブ１１、ＴＭＰ(Turbo Molecular Pump)１２、搬送ポ
ート１３、スリットバルブ１４によって概略構成されて
いる。また、下部電極２の上に取り付けられたペデスタ
ル２０によってウェハ３が支持される。このエッチング
装置は、ガスノズル５からプロセスガスを導入し、スロ
ットルバルブ９の可動部９１の動作によりチャンバ１０
０内が所定圧力となったところで、高周波電源８から整
合器７を介して導電コイル６に高周波を印加して高密度
プラズマを発生させ、ウェハ３に形成された例えばWSi/
Poly Siからなるゲート配線等をエッチングする。FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a conventional plasma etching apparatus of the ICP type. FIG.
As shown in FIG. 1A, a conventional plasma etching apparatus includes a chamber 100, a lower electrode 2, and a focus ring 4.
0, a gas nozzle 5, a conductive coil 6, a matching device 7, a high-frequency power source 8, a throttle valve 9, an exhaust port 10, a gate valve 11, a TMP (Turbo Molecular Pump) 12, a transport port 13, and a slit valve 14. . Further, the wafer 3 is supported by a pedestal 20 mounted on the lower electrode 2. This etching apparatus introduces a process gas from the gas nozzle 5 and operates the movable portion 91 of the throttle valve 9 to operate the chamber 10.
When the internal pressure of the wafer becomes a predetermined pressure, a high frequency is applied to the conductive coil 6 from the high frequency power supply 8 via the matching unit 7 to generate high density plasma.
Etch gate wiring etc. made of Poly Si.
【０００４】従来のプラズマエッチング装置は、上述し
たように高密度プラズマを生成できるため、高エッチレ
ートでのエッチング処理を容易に実現できる。[0004] Since the conventional plasma etching apparatus can generate high-density plasma as described above, an etching process at a high etch rate can be easily realized.
【０００５】また、エッチレートの均一性を決める要因
としては、ウェハ外周近傍でのプラズマの変動や、チャ
ンバ内の排気ポート１０の設置位置等が考えられる。[0005] Factors that determine the uniformity of the etch rate include plasma fluctuation near the outer periphery of the wafer and the installation position of the exhaust port 10 in the chamber.
【０００６】ここで、ウェハ外周近傍でのプラズマの変
動については、図４（ａ）に示すように、ウェハ３の周
辺にフォーカスリング４０をペデスタル２０の上に載置
することによって抑制できることが知られている。上記
フォーカスリング４０は、図４（ｂ）に示すように、ウ
ェハ３の口径に対応する部分が中抜きされたリング状の
部材である。また、フォーカスリング４０の材質は、例
えばWSi/Poly Si等のゲート配線をエッチングする場
合、石英やセラミックス等が用いられる。Here, it is known that the fluctuation of the plasma near the outer periphery of the wafer can be suppressed by mounting a focus ring 40 on the pedestal 20 around the wafer 3 as shown in FIG. Have been. As shown in FIG. 4B, the focus ring 40 is a ring-shaped member in which a portion corresponding to the diameter of the wafer 3 is hollowed out. Further, as a material of the focus ring 40, for example, when etching a gate wiring such as WSi / Poly Si, quartz or ceramics is used.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記プラズマ
エッチング装置においては、ウェハ３及び下部電極２の
下方に、下部電極２を上下に可動させる機構等を有す
る。このため、排気ポート１０やＴＭＰ１２等の排気系
設備はチャンバ１００の片側に設置され、排気が均一に
行われない。However, the plasma etching apparatus has a mechanism for moving the lower electrode 2 up and down below the wafer 3 and the lower electrode 2. Therefore, the exhaust system equipment such as the exhaust port 10 and the TMP 12 is installed on one side of the chamber 100, and the exhaust is not performed uniformly.
【０００８】図５は、Poly Siのエッチレートの排気依
存性について説明するための図である。図中のＸ軸は、
ウェハの中心を０としてウェハ面内を横断した測定ポイ
ントを示しており、図中右側は排気方向（排気ポート１
０側）である。また、Ｙ軸は、Poly Siのエッチレート
を示している。図５において、Poly Siのエッチレート
は、排気に依存した右下がりの分布である。これは、ウ
ェハ３面内において、排気ポート１０に近い箇所ほど排
気速度が高く、イオン及びラジカル密度が低くなるため
である。また、WSiのエッチレートの場合も同様の分布
が得られる。すなわち、WSiのエッチレートも排気依存
性を有する。FIG. 5 is a view for explaining the exhaust rate dependence of the etch rate of Poly Si. The X axis in the figure is
The measurement points traversing the wafer plane with the center of the wafer as 0 are shown.
0 side). The Y-axis indicates the etch rate of Poly Si. In FIG. 5, the etch rate of Poly Si has a downward-sloping distribution depending on the exhaust gas. This is because the exhaust speed is higher and the ion and radical densities are lower at a position closer to the exhaust port 10 in the surface of the wafer 3. A similar distribution can be obtained for the WSi etch rate. That is, the etch rate of WSi also has exhaust dependence.
【０００９】このように、プラズマエッチング装置のチ
ャンバ１００における排気ポート１０の位置によって、
ウェハ３上の排気速度に偏りが生じていた。従って、ウ
ェハ面内のイオン密度及びラジカル密度を均一に制御で
きないため、エッチレートの均一性が悪くなってしまう
問題があった。また、排気ポート１０の位置を変更して
均一性を改善しようとすれば、プラズマエッチング装置
がレイアウトの変更によって大型化してしまう問題があ
った。As described above, depending on the position of the exhaust port 10 in the chamber 100 of the plasma etching apparatus,
The pumping speed on the wafer 3 was biased. Therefore, there is a problem that the uniformity of the etch rate is deteriorated because the ion density and the radical density in the wafer surface cannot be controlled uniformly. Further, if the uniformity is improved by changing the position of the exhaust port 10, there is a problem that the plasma etching apparatus becomes large due to a change in the layout.
【００１０】また、大口径ウェハ（300mmウェハ）に対
応するエッチング装置では、上記制御がさらに難しくな
り、均一性がさらに悪くなる可能性があった。In an etching apparatus for a large-diameter wafer (300 mm wafer), the above control becomes more difficult, and the uniformity may be further deteriorated.
【００１１】ところで、上記プラズマエッチング装置に
よって、例えばWSi/Poly Siからなる２層構造のゲート
配線をエッチングする際には、Cl2/N2/CF4/O2混合ガス
が用いられる。ここで、Cl2（塩素）はエッチングガス
であり、N2（窒素）は側壁保護の目的で添加したガスで
ある。また、CF4（四フッ化炭素）は側壁保護膜のチュ
ーニングのために添加したガスであり、O2（酸素）はCl
2の反応性を制御するためのガスである。そして、以下
の条件で、WSiのエッチレート（以下、WSiエッチレート
とする）、及びPoly Siのエッチレート（以下、Poly Si
エッチレートとする）を測定した。すなわち、O2の流量
のみを4〜12(sccm)と変化させて、WSi及びPoly Siエッ
チレートをそれぞれ測定して、各エッチレートの酸素流
量依存性を調べた。 ［エッチング条件］ Cl2/N2/CF4/O2=200/20/20/4〜12(sccm) RF=1400(W) Pressure=0.5(Pa) 図６は、WSiエッチレートの酸素流量依存性を説明する
ための図であり、図７は、Poly Siエッチレートの酸素
流量依存性を説明するための図である。図６に示すよう
に、O2の流量を増加させると、WSiエッチレートは低く
なった。また、上記WSiの場合とは対照的に、図７に示
すように、O2の流量を増加させると、Poly Siエッチレ
ートは高くなった。By the way, when etching a gate wiring having a two-layer structure made of, for example, WSi / Poly Si by the above-mentioned plasma etching apparatus, a mixed gas of Cl 2 / N 2 / CF 4 / O 2 is used. Here, Cl 2 (chlorine) is an etching gas, and N 2 (nitrogen) is a gas added for the purpose of protecting the side wall. CF 4 (carbon tetrafluoride) is a gas added for tuning the sidewall protective film, and O 2 (oxygen) is Cl 2
2 is a gas for controlling the reactivity. Then, under the following conditions, the WSi etch rate (hereinafter referred to as WSi etch rate) and the Poly Si etch rate (hereinafter referred to as Poly Si
Etch rate) was measured. That is, while changing only the flow rate of O 2 to 4 to 12 (sccm), the WSi and Poly Si etch rates were respectively measured, and the oxygen flow rate dependence of each etch rate was examined. [Etching conditions] Cl 2 / N 2 / CF 4 / O 2 = 200/20/20/4 ~ 12 (sccm) RF = 1400 (W) Pressure = 0.5 (Pa) Fig. 6 shows the oxygen flow rate of the WSi etch rate. FIG. 7 is a diagram for explaining the dependency, and FIG. 7 is a diagram for explaining the oxygen flow rate dependency of the PolySi etch rate. As shown in FIG. 6, when the flow rate of O 2 was increased, the WSi etch rate was lowered. Further, in contrast to the case of WSi, as shown in FIG. 7, when the flow rate of O 2 was increased, the Poly Si etch rate was increased.
【００１２】このエッチレート測定により、WSi及びPol
y Siエッチレートは、酸素流量依存性を有することが分
かる。[0012] By this etch rate measurement, WSi and Pol
It can be seen that the y Si etch rate has an oxygen flow rate dependency.
【００１３】本発明は、上記従来の課題を解決するため
になされたものであり、フォーカスリングから酸素を放
出させることによって、エッチレートの均一性を改善す
ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to improve the uniformity of the etch rate by releasing oxygen from a focus ring.
【００１４】[0014]
【課題を解決する為の手段】請求項１の発明にかかるプ
ラズマエッチング装置は、処理室内に、エッチング処理
されるウェハを支持するペデスタルと、前記ペデスタル
上で前記ウェハの外周に載置され、前記ペデスタル上の
ウェハの中心に対して非対称な分布で所定の成分を含む
フォーカスリングと、を備えることを特徴とするもので
ある。According to a first aspect of the present invention, there is provided a plasma etching apparatus, comprising: a pedestal for supporting a wafer to be etched in a processing chamber; and a pedestal mounted on an outer periphery of the wafer on the pedestal; And a focus ring containing a predetermined component in an asymmetric distribution with respect to the center of the wafer on the pedestal.
【００１５】請求項２の発明にかかるプラズマエッチン
グ装置は、請求項１に記載のプラズマエッチング装置に
おいて、前記フォーカスリングは、プラズマが照射され
た際に、前記所定の成分を、前記非対称な分布で放出す
ることを特徴とするものである。According to a second aspect of the present invention, in the plasma etching apparatus according to the first aspect, when the plasma is irradiated, the focus ring causes the predetermined component to be distributed in the asymmetric distribution. It is characterized by releasing.
【００１６】請求項３の発明にかかるプラズマエッチン
グ装置は、請求項１または２に記載のプラズマエッチン
グ装置において、前記所定の成分が酸素であることを特
徴とするものである。According to a third aspect of the present invention, in the plasma etching apparatus according to the first or second aspect, the predetermined component is oxygen.
【００１７】請求項４の発明にかかるプラズマエッチン
グ装置は、請求項３に記載のプラズマエッチング装置に
おいて、前記フォーカスリングは、前記所定の成分とし
ての酸化物がコーティングされたものであることを特徴
とするものである。A plasma etching apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the plasma etching apparatus according to the third aspect, wherein the focus ring is coated with an oxide as the predetermined component. Is what you do.
【００１８】請求項５の発明にかかるプラズマエッチン
グ装置は、請求項４に記載のプラズマエッチング装置に
おいて、前記フォーカスリングの半周程度に、前記酸化
物がコーティングされたことを特徴とするものである。A plasma etching apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the plasma etching apparatus according to the fourth aspect, wherein the oxide is coated on about half a circumference of the focus ring.
【００１９】請求項６の発明にかかるプラズマエッチン
グ装置は、請求項５に記載のプラズマエッチング装置に
おいて、前記ペデスタルの側方に排気ポートを更に備え
ることを特徴とするものである。A plasma etching apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the plasma etching apparatus according to the fifth aspect, further comprising an exhaust port on a side of the pedestal.
【００２０】請求項７の発明にかかるプラズマエッチン
グ装置は、請求項６に記載のプラズマエッチング装置に
おいて、前記酸化物が前記排気ポート側に位置するよう
に、前記フォーカスリングを載置することを特徴とする
ものである。According to a seventh aspect of the present invention, in the plasma etching apparatus according to the sixth aspect, the focus ring is mounted so that the oxide is located on the exhaust port side. It is assumed that.
【００２１】請求項８の発明にかかるプラズマエッチン
グ装置は、請求項６に記載のプラズマエッチング装置に
おいて、前記酸化物が前記排気ポートの反対側に位置す
るように、前期フォーカスリングを載置することを特徴
とするものである。In a plasma etching apparatus according to an eighth aspect of the present invention, in the plasma etching apparatus according to the sixth aspect, the focus ring is mounted so that the oxide is located on the opposite side of the exhaust port. It is characterized by the following.
【００２２】請求項９の発明にかかるプラズマエッチン
グ装置は、請求項１から８の何れかに記載のプラズマエ
ッチング装置において、前記フォーカスリングは、前記
ペデスタル上で回転して載置可能であることを特徴とす
るものである。According to a ninth aspect of the present invention, in the plasma etching apparatus according to any one of the first to eighth aspects, it is preferable that the focus ring is rotatable and mountable on the pedestal. It is a feature.
【００２３】請求項１０の発明にかかるプラズマエッチ
ング方法は、所定の成分を含む部材を、ウェハを支持す
るペデスタル近傍に載置し、エッチング処理中に前記部
材にプラズマが照射されると、前記ウェハの中心に対し
て非対称な分布で、前記所定の成分が放出されることを
特徴とするものである。According to a tenth aspect of the present invention, in the plasma etching method, a member including a predetermined component is placed near a pedestal supporting a wafer, and when the member is irradiated with plasma during the etching process, the wafer is removed. Wherein the predetermined component is emitted in an asymmetric distribution with respect to the center of the target.
【００２４】請求項１１の発明にかかるプラズマエッチ
ング装置は、請求項１０に記載のプラズマエッチング方
法において、前記所定の成分が酸素であることを特徴と
するものである。An eleventh aspect of the present invention is directed to the plasma etching method according to the tenth aspect, wherein the predetermined component is oxygen.
【００２５】[0025]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形
態によるプラズマエッチング装置を説明するための断面
図である。図１（ａ）において、１は処理室としてのチ
ャンバを示している。そして、このチャンバ１は、被処
理体であるウェハ３を水平に支持するための下部電極２
を備えている。詳細には、下部電極２の上部に取り付け
られたペデスタル（静電チャック）２０によって、ウェ
ハ３が水平に吸着支持される。また、ペデスタル２０上
でウェハ３の外周に、フォーカスリング４が載置されて
いる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view for explaining a plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1A, reference numeral 1 denotes a chamber as a processing chamber. The chamber 1 is provided with a lower electrode 2 for horizontally supporting a wafer 3 to be processed.
It has. Specifically, the wafer 3 is horizontally sucked and supported by a pedestal (electrostatic chuck) 20 attached to the upper part of the lower electrode 2. The focus ring 4 is mounted on the pedestal 20 around the wafer 3.
【００２６】ここで、上記フォーカスリング４について
説明する。フォーカスリング４は、図１（ｂ）に示すよ
うに、ウェハ３の口径に対応する開口部４３を中心に有
するセラミックスのリングであり、その半分程度に酸化
物としてのSiO2膜がコーティングされたものである。す
なわち、フォーカスリング４は、半分のセラミックス４
１と、その他の半分の酸化物４２とからなるものと仮に
みなすことができる。Here, the focus ring 4 will be described. The focus ring 4 is a ceramic ring having an opening 43 corresponding to the diameter of the wafer 3 as a center, as shown in FIG. 1B, and a half of the ring is coated with an SiO 2 film as an oxide. Things. That is, the focus ring 4 is made up of the half ceramic 4
1 and the other half of the oxide 42.
【００２７】ここで、フォーカスリング４にプラズマが
照射されると、酸化物４２から酸素がプラズマ中に放出
される。これにより、酸化物４２近傍のプラズマ中の酸
素ラジカルや酸素イオン等の密度が変化する。Here, when the focus ring 4 is irradiated with plasma, oxygen is released from the oxide 42 into the plasma. Thus, the density of oxygen radicals, oxygen ions, and the like in the plasma near the oxide 42 changes.
【００２８】また、図１（ａ）において、下部電極２
は、絶縁部材を介して金属製の支持台（図示省略）に固
定されている。さらに、下部電極２及び支持台は、図示
しない昇降機構によって、昇降可能に設けられている。In FIG. 1A, the lower electrode 2
Is fixed to a metal support base (not shown) via an insulating member. Further, the lower electrode 2 and the support base are provided so as to be able to move up and down by a lifting mechanism (not shown).
【００２９】５はガスノズルであり、ウェハ３に対して
対称な位置である４ヶ所に設けられている。また、チャ
ンバ１の上部に渦巻き状に設置された導電コイル６は、
整合器７を介して高周波電源８に接続されている。Reference numeral 5 denotes gas nozzles, which are provided at four positions symmetrical with respect to the wafer 3. Moreover, the conductive coil 6 installed in a spiral shape on the upper part of the chamber 1
It is connected to a high frequency power supply 8 via a matching unit 7.
【００３０】９はスロットルバルブであり、排気ポート
１０の上方に設置されている。スロットルバルブ９は、
可動部９１を上下移動させて排気インダクタンスを調整
し、チャンバ１内を設定された圧力に制御するものであ
る。１０はペデスタル２０の側方に位置する排気ポー
ト、１１は排気ポート１０を開閉するゲートバルブ、１
２はＴＭＰ(Turbo Molecular Pump)である。また、１３
は搬送ポート、１４は搬送ポート１３を開閉するスリッ
トバルブである。Reference numeral 9 denotes a throttle valve, which is installed above the exhaust port 10. The throttle valve 9 is
The exhaust inductance is adjusted by moving the movable portion 91 up and down, and the inside of the chamber 1 is controlled to a set pressure. 10 is an exhaust port located on the side of the pedestal 20, 11 is a gate valve for opening and closing the exhaust port 10, 1
2 is a TMP (Turbo Molecular Pump). Also, 13
Denotes a transport port, and 14 denotes a slit valve for opening and closing the transport port 13.
【００３１】以上説明したプラズマエッチング装置につ
いて、その特徴部分を要約すると、処理室としてのチャ
ンバ１内に、エッチング処理されるウェハ３を支持する
ペデスタル２０を備え、ウェハ３の中心に対して非対称
な分布で所定の成分としての酸素を含むフォーカスリン
グ４を、ペデスタル２０上でウェハ３の外周に載置し
た。また、チャンバ内において、ペデスタル２０の側方
に排気ポート１０を備えた。ここで、フォーカスリング
４は、その半周程度に、所定の成分としての酸化物がコ
ーティングされたものである。To summarize the features of the plasma etching apparatus described above, a pedestal 20 for supporting a wafer 3 to be etched is provided in a chamber 1 as a processing chamber, and is asymmetric with respect to the center of the wafer 3. A focus ring 4 containing oxygen as a predetermined component in distribution is placed on the outer periphery of the wafer 3 on the pedestal 20. In the chamber, an exhaust port 10 was provided on the side of the pedestal 20. Here, the focus ring 4 is formed by coating an oxide as a predetermined component on about half a circumference thereof.
【００３２】次に、図１を参照して、プラズマエッチン
グ方法について説明する。先ず、スリットバルブ１４が
開き、図示しない搬送ロボットによりウェハ３がペデス
タル２上に搬送される。そして、下部電極２が所定のプ
ロセスポジションまで上昇した後、各ガスノズル５から
プロセスガスがチャンバ１内に導入される。Next, a plasma etching method will be described with reference to FIG. First, the slit valve 14 is opened, and the wafer 3 is transferred onto the pedestal 2 by a transfer robot (not shown). Then, after the lower electrode 2 has been raised to a predetermined process position, a process gas is introduced into the chamber 1 from each gas nozzle 5.
【００３３】次に、スロットルバルブ９の可動部９１の
上下動作により、チャンバ１の圧力が所定の圧力に制御
されると、高周波電源８から整合器７を介して導電コイ
ル６に高周波が印加され、プラズマが発生する。Next, when the pressure in the chamber 1 is controlled to a predetermined pressure by the vertical movement of the movable portion 91 of the throttle valve 9, a high frequency is applied from the high frequency power supply 8 to the conductive coil 6 via the matching device 7. , And plasma is generated.
【００３４】そして、下部電極２に図示しない高周波電
源から整合器を介して高周波が印加されると、ペデスタ
ル２０上のウェハ３にプラズマが照射されて、ウェハ３
のエッチング処理が行われる。この時、ウェハ３だけで
なくフォーカスリング４にもプラズマが照射され、フォ
ーカスリング４の酸化物４２（図１（ｂ）参照）からプ
ラズマ中に、所定の成分としての酸素が放出される。When a high frequency is applied to the lower electrode 2 from a high frequency power supply (not shown) via a matching device, the wafer 3 on the pedestal 20 is irradiated with plasma,
Is performed. At this time, not only the wafer 3 but also the focus ring 4 is irradiated with plasma, and oxygen as a predetermined component is released from the oxide 42 (see FIG. 1B) of the focus ring 4 into the plasma.
【００３５】従って、エッチング処理中において、フォ
ーカスリング４の酸化物４２付近のプラズマは、酸素イ
オン及び酸素ラジカルの密度が高くなる。これにより、
エッチレートに酸素流量依存性を有する場合、そのエッ
チレート均一性が改善される（後述）。Accordingly, during the etching process, the plasma near the oxide 42 of the focus ring 4 has a high density of oxygen ions and oxygen radicals. This allows
When the etch rate has an oxygen flow rate dependency, the etch rate uniformity is improved (described later).
【００３６】以上説明したプラズマエッチング方法につ
いて、その特徴部分を要約すると、所定の成分としての
酸素を含む部材であるフォーカスリング４を、ウェハ３
を支持するペデスタル２０の上に載置し、エッチング処
理中に部材４にプラズマが照射されると、ウェハ３の中
心に対して非対称な分布で、酸素が放出される。The features of the plasma etching method described above can be summarized as follows. The focus ring 4, which is a member containing oxygen as a predetermined component, is attached to the wafer 3.
When the member 4 is placed on the pedestal 20 supporting the substrate 3 and the member 4 is irradiated with plasma during the etching process, oxygen is released in an asymmetric distribution with respect to the center of the wafer 3.
【００３７】次に、本発明によるエッチレートの均一性
改善の概念について説明する。図２は、WSiエッチレー
トの均一性改善について説明するための図である。先
ず、図２（ｂ）に示すように、セラミックス４１が排気
方向側（排気ポート側）、酸化物４２が排気方向とは反
対側に位置するように、フォーカスリング４をウェハ３
の外周に載置した。Next, the concept of improving the uniformity of the etch rate according to the present invention will be described. FIG. 2 is a diagram for describing improvement in uniformity of the WSi etch rate. First, as shown in FIG. 2B, the focus ring 4 is placed on the wafer 3 such that the ceramics 41 are located on the exhaust direction side (exhaust port side) and the oxide 42 is located on the opposite side to the exhaust direction.
Was mounted on the outer periphery.
【００３８】そして、エッチング処理中にプラズマが上
記フォーカスリング４に照射されると、排気方向とは反
対側に位置する酸化物４２から酸素がプラズマ中に放出
される。すなわち、排気方向とは反対側で、プラズマ中
の酸素イオン密度及び酸素ラジカル密度が高くなる。When the plasma is irradiated on the focus ring 4 during the etching process, oxygen is released into the plasma from the oxide 42 located on the side opposite to the exhaust direction. That is, on the side opposite to the exhaust direction, the oxygen ion density and oxygen radical density in the plasma increase.
【００３９】ここで、酸素流量が多くなるとWSiエッチ
レートは低くなるため（図６参照）、図２（ａ）におい
て点線Ａで示すように、排気方向の反対側ではWSiエッ
チレートに対する寄与が小さくなる。Since the WSi etch rate decreases as the oxygen flow rate increases (see FIG. 6), the contribution to the WSi etch rate is small on the opposite side of the exhaust direction as shown by the dotted line A in FIG. Become.
【００４０】また、図２（ａ）において、破線Ｂは、排
気のWSiエッチレートに対する寄与を示している。これ
は、従来のWSiエッチレートの分布を示している。In FIG. 2A, the broken line B indicates the contribution of the exhaust to the WSi etch rate. This shows the distribution of the conventional WSi etch rate.
【００４１】そして、点線Ａと破線Ｂで示した寄与分を
相殺すると、実線Ｃで示すような効果が得られる。すな
わち、排気方向の反対側でフォーカスリング４から酸素
を放出させることによって、その近傍のWSiエッチレー
トが低くなり、WSiエッチレートの均一性が改善され
る。ここで、WSiエッチレートは、少し低下する。When the contributions indicated by the dotted line A and the broken line B are offset, the effect indicated by the solid line C is obtained. That is, by releasing oxygen from the focus ring 4 on the side opposite to the exhaust direction, the WSi etch rate in the vicinity is reduced, and the uniformity of the WSi etch rate is improved. Here, the WSi etch rate decreases slightly.
【００４２】図３は、Poly Siエッチレート均一性改善
について説明するための図である。先ず、図３（ｂ）に
示すように、セラミックス４１が排気方向（排気ポート
側）とは反対側に、酸化物４２が排気方向側に位置する
ように、フォーカスリング４をウェハ３の外周に載置し
た。この載置の仕方は、上記WSiの場合とは正反対であ
る。FIG. 3 is a diagram for describing the improvement in the uniformity of the poly-Si etch rate. First, as shown in FIG. 3B, the focus ring 4 is placed on the outer periphery of the wafer 3 such that the ceramics 41 are located on the side opposite to the exhaust direction (exhaust port side) and the oxide 42 is located on the exhaust direction side. Placed. This mounting method is exactly opposite to the case of WSi.
【００４３】そして、エッチング処理中にプラズマがフ
ォーカスリング４に照射されると、排気方向側に位置す
る酸化物４２から酸素がプラズマ中に放出される。すな
わち、排気方向側で、プラズマ中の酸素イオン密度及び
酸素ラジカル密度が高くなる。When the focus ring 4 is irradiated with plasma during the etching process, oxygen is released into the plasma from the oxide 42 located on the exhaust direction side. That is, the oxygen ion density and oxygen radical density in the plasma increase on the exhaust direction side.
【００４４】ここで、酸素流量が多くなるとPoly Siエ
ッチレートは高くなるため（図７参照）、図３（ａ）に
おいて点線Ｄで示すように、排気方向側ではPoly Siエ
ッチレートに対する寄与が大きくなる。Here, since the Poly Si etch rate increases as the oxygen flow rate increases (see FIG. 7), as shown by the dotted line D in FIG. 3A, the contribution to the Poly Si etch rate is large on the exhaust direction side. Become.
【００４５】また、図３（ａ）において、破線Ｅは、排
気のPoly Siエッチレートに対する寄与を示している。
これは、従来のPoly Siエッチレートの分布を示してい
る。In FIG. 3A, a broken line E indicates the contribution of the exhaust gas to the Poly Si etch rate.
This shows the distribution of the conventional Poly Si etch rate.
【００４６】そして、点線Ｄと破線Ｅで示した寄与分を
相殺すると、実線Ｆで示すような効果が得られる。すな
わち、排気方向側でフォーカスリング４から酸素を放出
させることによって、その近傍のPoly Siエッチレート
が高くなり、Poly Siエッチレートの均一性が改善され
る。When the contributions indicated by the dotted line D and the broken line E are canceled out, the effect shown by the solid line F is obtained. That is, by releasing oxygen from the focus ring 4 on the exhaust direction side, the Poly Si etch rate in the vicinity thereof is increased, and the uniformity of the Poly Si etch rate is improved.
【００４７】以上説明したように、本実施の形態のプラ
ズマエッチング装置及びプラズマエッチング方法によれ
ば、ウェハ３の外周に載置されるフォーカスリング４の
半周程度に、酸化物４２をコーティングした。そして、
エッチング処理中に、フォーカスリング４にプラズマが
照射されると、酸化物４２から酸素が放出され、プラズ
マ中の酸素イオン密度や酸素ラジカル密度が高くなっ
た。すなわち、ウェハ３の中心に対して非対称な分布
で、酸素イオン密度や酸素ラジカル密度が高くなった。As described above, according to the plasma etching apparatus and the plasma etching method of the present embodiment, the oxide 42 is coated on about half the circumference of the focus ring 4 mounted on the outer circumference of the wafer 3. And
When the focus ring 4 was irradiated with plasma during the etching process, oxygen was released from the oxide 42, and the oxygen ion density and oxygen radical density in the plasma increased. That is, the oxygen ion density and the oxygen radical density increased with an asymmetric distribution with respect to the center of the wafer 3.
【００４８】また、WSiをエッチングする場合には、セ
ラミックス４１が排気方向側（排気ポート側）、酸化物
４２が排気方向とは反対側に位置するように、フォーカ
スリング４をウェハ３の外周に載置した。一方、Poly S
iをエッチングする場合には、セラミックス４１が排気
方向（排気ポート側）とは反対側に、酸化物４２が排気
方向側に位置するように、フォーカスリング４をウェハ
３の外周に載置した。このように、被エッチング物であ
るWSiまたはPoly Siの酸素流量依存性を考慮して、フォ
ーカスリング４を載置することにより、WSiエッチレー
ト及びPoly Siエッチレートの均一性を改善した。When WSi is etched, the focus ring 4 is placed on the outer periphery of the wafer 3 so that the ceramics 41 is located on the exhaust side (exhaust port side) and the oxide 42 is located on the opposite side to the exhaust direction. Placed. Meanwhile, Poly S
When etching i, the focus ring 4 was placed on the outer periphery of the wafer 3 so that the ceramics 41 was located on the side opposite to the exhaust direction (exhaust port side) and the oxide 42 was located on the exhaust direction side. As described above, the uniformity of the WSi etch rate and the PolySi etch rate is improved by placing the focus ring 4 in consideration of the oxygen flow rate dependence of the WSi or PolySi to be etched.
【００４９】なお、本実施の形態において、フォーカス
リング４に含まれる所定の成分は酸素としたが、他の元
素または成分であってもよい。ただし、その元素または
成分の流量依存を有するエッチング処理に限られる。ま
た、酸化物の種類は任意であって、酸素を含有している
もので、且つウェハ３に対して悪影響を与えないもので
あればよい。In this embodiment, the predetermined component contained in the focus ring 4 is oxygen, but may be another element or component. However, it is limited to an etching process having a flow rate dependence of the element or the component. The type of the oxide is arbitrary, as long as it contains oxygen and does not adversely affect the wafer 3.
【００５０】また、酸化物のコーティングをフォーカス
リング４の半周程度としたが、そのコーティング面積
は、プロセス条件に応じて任意に変更できる。これによ
り、酸素の放出範囲を制御し、その範囲のエッチレート
を制御できる。また、コーティング以外の方法で、フォ
ーカスリング４に所定の成分を含有させてもよい。Although the coating of the oxide is made about half the circumference of the focus ring 4, the coating area can be arbitrarily changed according to the process conditions. This makes it possible to control the oxygen release range and control the etch rate in that range. Further, a predetermined component may be contained in the focus ring 4 by a method other than the coating.
【００５１】また、フォーカスリング４をペデスタル２
０上で回転させて載置可能な機構を設けることにより、
フォーカスリング４に形成された酸化物４２の位置が移
動する。従って、同一のフォーカスリング４を用いて、
酸素の放出範囲を短時間で変更できる。これにより、例
えばWSiとPoly Siを、共に優れた均一性で連続してエッ
チング処理を実行できる。Further, the focus ring 4 is connected to the pedestal 2.
By providing a mechanism that can be rotated and placed on 0,
The position of the oxide 42 formed on the focus ring 4 moves. Therefore, using the same focus ring 4,
The oxygen release range can be changed in a short time. Thereby, for example, both WSi and Poly Si can be continuously etched with excellent uniformity.
【００５２】[0052]
【発明の効果】請求項１または２の発明によれば、ウェ
ハの中心に対して非対称な分布で、フォーカスリングか
ら所定の成分を放出できる。According to the first or second aspect of the present invention, a predetermined component can be emitted from the focus ring with an asymmetric distribution with respect to the center of the wafer.
【００５３】請求項３の発明によれば、ウェハの中心に
対して非対称な分布で、フォーカスリングから酸素を放
出できる。According to the third aspect of the present invention, oxygen can be released from the focus ring with an asymmetric distribution with respect to the center of the wafer.
【００５４】請求項４の発明によれば、フォーカスリン
グにコーティングされた酸化物から酸素を放出できる。According to the fourth aspect of the present invention, oxygen can be released from the oxide coated on the focus ring.
【００５５】請求項５の発明によれば、フォーカスリン
グの半周程度にコーティングされた酸化物から酸素を放
出できる。According to the fifth aspect of the present invention, oxygen can be released from the oxide coated on about half the circumference of the focus ring.
【００５６】請求項６の発明によれば、排気ポートが側
方にあり、排気が不均一であるプラズマエッチング装置
に適用できる。According to the sixth aspect of the present invention, the present invention can be applied to a plasma etching apparatus having an exhaust port on a side and an uneven exhaust.
【００５７】請求項７の発明によれば、排気ポート側に
酸素を放出できる。According to the seventh aspect of the present invention, oxygen can be released to the exhaust port side.
【００５８】請求項８の発明によれば、排気ポートの反
対側に酸素を放出できる。According to the invention of claim 8, oxygen can be released to the side opposite to the exhaust port.
【００５９】請求項９の発明によれば、フォーカスリン
グを回転させることによって、酸素の放出位置を制御で
きる。According to the ninth aspect of the present invention, the position of oxygen release can be controlled by rotating the focus ring.
【００６０】請求項１０の発明によれば、部材から所定
の成分を放出させながら、エッチング処理できる。According to the tenth aspect, the etching process can be performed while releasing a predetermined component from the member.
【００６１】請求項１１の発明によれば、部材から酸素
を放出させながら、エッチング処理できる。According to the eleventh aspect, etching can be performed while releasing oxygen from the member.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】 本発明の実施の形態によるプラズマエッチン
グ装置を説明するための断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】 WSiのエッチレート均一性改善について説明
するための図である。FIG. 2 is a diagram for describing improvement in etch rate uniformity of WSi.
【図３】 Poly Siのエッチレート均一性改善について
説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for describing an improvement in etch rate uniformity of Poly Si.
【図４】 従来のプラズマエッチング装置を説明するた
めの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a conventional plasma etching apparatus.
【図５】 Poly Siのエッチレートの排気依存性を説明
するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the exhaust rate dependence of the etch rate of Poly Si.
【図６】 WSiのエッチレートの酸素流量依存性を説明
するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining an oxygen flow rate dependency of an etch rate of WSi.
【図７】 Poly Siのエッチレートの酸素流量依存性を
説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining an oxygen flow rate dependency of an etch rate of Poly Si.
１ 処理室（チャンバ）、２ 下部電極、３ ウェハ、
４ フォーカスリング、５ ガスノズル、６ 導電コイ
ル、７ 整合器、８ 高周波電源、９ スロットルバル
ブ、１０ 排気ポート、１１ ゲートバルブ、１２ Ｔ
ＭＰ、１３ 搬送ポート、１４ スリットバルブ、２０
ペデスタル、４１ セラミックス、４２酸化物、４３
開口部、９１ 可動部。1 processing chamber (chamber), 2 lower electrodes, 3 wafers,
4 focus ring, 5 gas nozzle, 6 conductive coil, 7 matching device, 8 high frequency power supply, 9 throttle valve, 10 exhaust port, 11 gate valve, 12 T
MP, 13 transport port, 14 slit valve, 20
Pedestal, 41 ceramics, 42 oxide, 43
Opening, 91 movable part.
Claims (11)
ハを支持するペデスタルと、 前記ペデスタル上で前記ウェハの外周に載置され、前記
ペデスタル上のウェハの中心に対して非対称な分布で所
定の成分を含むフォーカスリングと、 を備えることを特徴とするプラズマエッチング装置。A pedestal for supporting a wafer to be etched in a processing chamber; and a predetermined component mounted on an outer periphery of the wafer on the pedestal and having an asymmetric distribution with respect to a center of the wafer on the pedestal. A focus ring including: and a plasma etching apparatus comprising:
射された際に、前記所定の成分を、前記非対称な分布で
放出することを特徴とする請求項１に記載のプラズマエ
ッチング装置。2. The plasma etching apparatus according to claim 1, wherein the focus ring emits the predetermined component in the asymmetric distribution when plasma is irradiated.
とする請求項１または２に記載のプラズマエッチング装
置。3. The plasma etching apparatus according to claim 1, wherein the predetermined component is oxygen.
分としての酸化物がコーティングされたものであること
を特徴とする請求項３に記載のプラズマエッチング装
置。4. The plasma etching apparatus according to claim 3, wherein the focus ring is coated with an oxide as the predetermined component.
記酸化物がコーティングされたことを特徴とする請求項
４に記載のプラズマエッチング装置。5. The plasma etching apparatus according to claim 4, wherein the oxide is coated on about half a circumference of the focus ring.
に備えることを特徴とする請求項５に記載のプラズマエ
ッチング装置。6. The plasma etching apparatus according to claim 5, further comprising an exhaust port on a side of the pedestal.
るように、前記フォーカスリングを載置することを特徴
とする請求項６に記載のプラズマエッチング装置。7. The plasma etching apparatus according to claim 6, wherein the focus ring is mounted so that the oxide is located on the exhaust port side.
位置するように、前期フォーカスリングを載置すること
を特徴とする請求項６に記載のプラズマエッチング装
置。8. The plasma etching apparatus according to claim 6, wherein the focus ring is mounted so that the oxide is located on a side opposite to the exhaust port.
ル上で回転して載置可能であることを特徴とする請求項
１から８の何れかに記載のプラズマエッチング装置。9. The plasma etching apparatus according to claim 1, wherein the focus ring is rotatable and mountable on the pedestal.
持するペデスタル近傍に載置し、 エッチング処理中に前記部材にプラズマが照射される
と、前記ウェハの中心に対して非対称な分布で、前記所
定の成分が放出されることを特徴とするプラズマエッチ
ング方法。10. A member containing a predetermined component is placed in the vicinity of a pedestal supporting a wafer. When the member is irradiated with plasma during an etching process, the member has an asymmetric distribution with respect to the center of the wafer. A plasma etching method, wherein the predetermined component is released.
徴とする請求項１０に記載のプラズマエッチング方法。11. The plasma etching method according to claim 10, wherein said predetermined component is oxygen.
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