JP2009010017A - Focus ring for plasma etching apparatus generating fewer particles - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、プラズマエッチング装置内のウエハの周囲に設置してプラズマエッチング時にウエハ周囲のプラズマの形状を調整し、ウエハのエッチングを均一に行う役割を果たすパーティクル発生の少ないプラズマエッチング装置用フォーカスリングに関するものである。 The present invention relates to a focus ring for a plasma etching apparatus with less generation of particles, which is installed around a wafer in a plasma etching apparatus, adjusts the shape of plasma around the wafer during plasma etching, and plays a role of uniformly etching the wafer. Is.
一般に、半導体集積回路を製造する工程の中にウエハをエッチングする工程があり、このウエハをエッチングするにはプラズマエッチング装置が用いられている。このプラズマエッチング装置は、図5の断面概略説明図に示されるように、真空チャンバー8内にシリコン電極板2および上下動可能な架台3が間隔をおいて設けられており、シリコン電極板2は絶縁体13により真空チャンバー8と絶縁されて設けられており、さらに前記架台3の上には静電チャック9およびフォーカスリング1が設置されている構造を有している。
かかるプラズマエッチング装置内の静電チャック9の上でかつフォーカスリング1の内側にウエハ4を載置したのち、エッチングガス7を拡散部材11を通しさらにシリコン電極板2に設けられた貫通細孔5を通してウエハ4に向って流しながら高周波電源6によりシリコン電極板2と架台3の間に高周波電圧を印加してプラズマ10を発生させ、この発生したプラズマ10がウエハ4に当ってウエハ4の表面がエッチングされるようになっている。
Generally, there is a process of etching a wafer in the process of manufacturing a semiconductor integrated circuit, and a plasma etching apparatus is used to etch the wafer. In this plasma etching apparatus, as shown in a schematic cross-sectional explanatory view of FIG. 5, a
After the
前記発生したプラズマ10がウエハ4の中心部に集中したり、外周部への拡散するのを阻止して、シリコン電極板2とウエハ4との間に均一なプラズマを発生させ、ウエハの均一なエッチングを行うために、通常、プラズマ発生領域をシールド支持電極12で囲っている。
The generated
また、図5に示されるフォーカスリング1はウエハ4を支持固定すると同時にウエハ周囲のプラズマの形状を調整してウエハのエッチングを均一に行う役割を果たしている。前記フォーカスリング1は、一般に、石英などの絶縁材で構成されており、その構造は図3の断面図に示されているように平面部18を有するリングで構成されており、この前記フォーカスリング1は表面全体が中心線表面粗さRa:1μm以下に鏡面仕上げされている。しかし、近年、図3の断面図に示されているように、平面部18の内側領域f1を鏡面仕上し、外側領域f2を中心線表面粗さRa:3.2μm以下に砂ずり仕上げしたものが提案されており、内側領域f1を鏡面仕上げとすることによりパーティクルの発生を抑え、一方、外側領域f2の表面平均粗さを粗くすることにより反応性生物の捕捉堆積を促進して反応性生物がプラズマ領域へ飛散することを阻止し、それによってパーティクルの発生を抑えることができるとされている(特許文献1参照)。
The focus ring 1 shown in FIG. 5 plays a role of uniformly etching the wafer by supporting and fixing the
さらに、図4に示されるように、フォーカスリング1の外周側壁14に鍔17を形成したフォーカスリングも提案されており、プラズマエッチング時にこの鍔17を押え治具16によって押えて使用している。
しかし、フォーカスリング1の平面の内側領域f1を鏡面仕上げの平滑にし、一方、外側領域f2を粗くしたフォーカスリングを使用してウエハをプラズマエッチングしても、パーティクルの発生を十分に抑えることができず、さらに一層パーティクル発生の少ないフォーカスリングが求められていた。 However, even if the wafer is plasma etched using a focus ring in which the inner region f1 of the plane of the focus ring 1 is mirror-finished and the outer region f2 is roughened, the generation of particles can be sufficiently suppressed. In addition, there has been a demand for a focus ring with even less particle generation.
そこで、本発明者等は、さらに一層パーティクルの発生の少ないプラズマエッチング装置用フォーカスリングを得るべく研究を行った。その結果、
(イ)プラズマエッチングに際して発生する反応性生物は、フォーカスリングの外周側壁14にも付着し、この付着した反応生成物が剥離してパーティクルとなること、
(ロ)したがって、図1に示されるように、フォーカスリング1の外周側壁14の表面を粗くしてフォーカスリングの外周側壁14に付着した反応生成物を捕捉確保して飛散しないようにすることによりウエハに付着するパーティクルの数を一層少なくすることができること、
(ハ)フォーカスリングの外周側壁14の中心線表面粗さは、Ra:1μmを越え1.6μmの範囲内にあることが好ましいこと、などの知見を得たのである。
Accordingly, the present inventors have conducted research to obtain a focus ring for a plasma etching apparatus that generates even less particles. as a result,
(A) Reactive organisms generated during plasma etching adhere to the outer
(B) Therefore, as shown in FIG. 1, by roughening the surface of the outer
(C) The center line surface roughness of the outer
この発明は、かかる知見に基づいてなされたものであって、
(1)表面の中心線表面粗さRaが1μm以下の鏡面を有するフォーカスリングにおいて、前記フォーカスリングの少なくとも外周側壁を中心線表面粗さRa:1μm越え〜1.6μmの粗面にしたパーティクル発生の少ないプラズマエッチング装置用フォーカスリング、
(2)前記フォーカスリングの少なくとも外周側壁は、フォーカスリングの平面部の一部および外周側壁である前記(1)記載のパーティクル発生の少ないプラズマエッチング装置用フォーカスリング、に特徴を有するものである。
This invention has been made based on such knowledge,
(1) In a focus ring having a mirror surface with a centerline surface roughness Ra of 1 μm or less on the surface, particles are generated in which at least the outer peripheral side wall of the focus ring has a centerline surface roughness Ra of 1 μm to 1.6 μm. Focus ring for plasma etching equipment with less
(2) At least the outer peripheral side wall of the focus ring is characterized by the focus ring for a plasma etching apparatus with less particle generation described in (1), which is a part of a flat portion of the focus ring and the outer peripheral side wall.
図2に示されるフォーカスリング1の外周側壁14にさらに鍔17を形成したフォーカスリングもすでに知られているが、このフォーカスリングでは外周側壁14およびに鍔の平面部15を粗面とすることが好ましく、その粗面は中心線表面粗さRa:1μm越え〜1.6μmの範囲内にあることが一層好ましい。したがって、この発明は、
(3)前記フォーカスリングの少なくとも外周側壁は、フォーカスリングの平面部の一部、外周側壁および鍔の平面部である前記(1)または(2)記載のパーティクル発生の少ないプラズマエッチング装置用フォーカスリング、に特徴を有するものである。
A focus ring in which a
(3) The focus ring for a plasma etching apparatus with less generation of particles according to (1) or (2), wherein at least the outer peripheral side wall of the focus ring is a part of the flat part of the focus ring, the outer peripheral side wall, and the flat part of the flange. , Has characteristics.
この発明のプラズマエッチング装置用フォーカスリングを図面に基づいて詳細に説明する。図1は、この発明のフォーカスリングの一部断面説明図である。この発明は、図3に示される従来のフォーカスリングにおいて、外周側壁14の表面を中心線表面粗さRa:1μm越え〜1.6μmの粗面にしたことを特徴とするものである。
A focus ring for a plasma etching apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial cross-sectional explanatory view of the focus ring of the present invention. The present invention is characterized in that, in the conventional focus ring shown in FIG. 3, the surface of the outer
図2は、この発明の別の実施形態のフォーカスリングの一部断面説明図であり、図4に示される従来のフォーカスリングにおいて、外周側壁14の表面を中心線表面粗さRa:1μm越え〜1.6μmの粗面にし、さらにフォーカスリング1の外周側壁14に形成されている鍔17の平面部15の表面を中心線表面粗さRa:1μm越え〜1.6μmの粗面に形成したものである。この鍔の平面部15の表面を中心線表面粗さRa:1μm越え〜1.6μmの粗面にすることにより外周側壁14と押え治具16の内側壁面とで形成された溝の中に溜まった反応生成物が飛散することがないように捕獲堆積させることができる。
外周側壁14の表面および鍔の平面部15の表面における中心線表面粗さRaの上限をいずれも1.6μmにしたのは、1.6μmを越えて粗くするとかえってパーティクルの発生が多くなるので好ましくないからである。
FIG. 2 is a partial cross-sectional explanatory view of a focus ring of another embodiment of the present invention. In the conventional focus ring shown in FIG. 4, the surface of the outer
It is preferable that the upper limit of the center line surface roughness Ra on the surface of the outer
この発明のプラズマエッチング装置用フォーカスリングを使用すると、パーティクル発生が一層少なくなり、コスト削減することができると共にプラズマエッチングによる半導体集積回路の不良品発生を大幅に減らすことができ、半導体装置産業の発展に大いに貢献しうるものである。 When the focus ring for a plasma etching apparatus of the present invention is used, the generation of particles can be further reduced, the cost can be reduced, and the generation of defective products of the semiconductor integrated circuit due to the plasma etching can be greatly reduced. It can greatly contribute to.
実施例1
市販のプラズマエッチング装置を用意した。さらに、外径:350mm、内径:295mm、厚さ:5mmの寸法を有し、全表面が中心線表面粗さRa:0.1μmに鏡面仕上げされた石英からなる市販のフォーカスリングを用意した。
この市販のフォーカスリングの平面部18の外径から内径に向かって幅:10mmに亘り砂ずり加工して表1に示される中心線表面粗さRaに仕上げることにより粗面の外側領域f2を形成し、従来フォーカスリング1を作製した。
この従来フォーカスリング1の外周側壁14の表面をさらに表1に示される中心線表面粗さRaとなるように砂ずり加工することにより本発明フォーカスリング1〜3および比較フォーカスリング1〜2を作製した。
Example 1
A commercially available plasma etching apparatus was prepared. Further, a commercially available focus ring made of quartz having dimensions of an outer diameter of 350 mm, an inner diameter of 295 mm, and a thickness of 5 mm and having a mirror-finished entire surface with a centerline surface roughness Ra of 0.1 μm was prepared.
An outside region f2 of the rough surface is formed by sand-grinding the width: 10 mm from the outer diameter to the inner diameter of the
By subjecting the surface of the outer
この本発明フォーカスリング1〜3を、図5に示されるようにセットし、さらにSiウエハを載置し、
チャンバー内圧力:10−1Torr、
エッチングガス組成:90sccmCHF3+4sccmO2 +150sccmHe、
高周波電力:2kW、
周波数:20kHz、
の条件で、500時間プラズマエッチングを行ない、エッチング開始から150時間、200時間、250時間、300時間、400時間、450時間、500時間経過した時点でのウエハ上のパーティクル数を測定し、その結果を表1に示した。前記パーティクル数の測定は、トプコン製のパーティクルカウンター(WM−3000)を使用し、ウエハ表面をレーザ光により走査し、付着したパーティクルからの光散乱強度を測定することによりパーティクルの位置と大きさを認識することにより行った。
Set the focus rings 1 to 3 of the present invention as shown in FIG.
Chamber internal pressure: 10 −1 Torr,
Etching gas composition: 90 sccm CHF 3 +4 sccm O 2 +150 sccm He,
High frequency power: 2kW
Frequency: 20kHz,
The plasma etching is performed for 500 hours under the conditions, and the number of particles on the wafer is measured when 150 hours, 200 hours, 250 hours, 300 hours, 400 hours, 450 hours, and 500 hours have elapsed from the start of etching. Are shown in Table 1. The number of particles is measured by using a particle counter (WM-3000) manufactured by Topcon, scanning the wafer surface with laser light, and measuring the light scattering intensity from the adhered particles to determine the position and size of the particles. Done by recognizing.
表1に示される結果から、従来フォーカスリング1および表面粗さがこの発明の範囲から外れている比較フォーカスリング1〜2は、300時間の使用でパーティクル数が100個を越えているのに対し、本発明フォーカスリング1〜3は400時間までパーティクル数は低いことから、本発明フォーカスリング1〜3は従来フォーカスリング1および比較フォーカスリング1〜2に比べてパーティクルを発生させることなく長時間使用できることが分かる。 From the results shown in Table 1, the conventional focus ring 1 and comparative focus rings 1 and 2 whose surface roughness is out of the scope of the present invention have more than 100 particles after 300 hours of use. Since the focus rings 1 to 3 of the present invention have a low number of particles up to 400 hours, the focus rings 1 to 3 of the present invention can be used for a long time without generating particles compared to the conventional focus ring 1 and the comparative focus rings 1 and 2 I understand that I can do it.
実施例2
図2に示されるように、外径:360mm、内径:295mm、厚さ:5mmを有し、さらに外周側壁14の周囲に鍔17を有する全表面が中心線表面粗さRa:0.1μmに鏡面仕上げされた石英からなる市販のフォーカスリングを用意した。
このフォーカスリングの外径から内径に向かって幅:10mmを砂ずり加工して表2に示される中心線表面粗さRaを有する粗面の外側領域f2を形成し、従来フォーカスリング2を作製した。この従来フォーカスリング2の外周側壁14および鍔17の平面部15の表面をさらに表2に示される中心線表面粗さRaの粗面に仕上げることにより本発明フォーカスリング4〜6および比較フォーカスリング1〜2を作製した。
Example 2
As shown in FIG. 2, the entire surface having an outer diameter: 360 mm, an inner diameter: 295 mm, a thickness: 5 mm, and further having
A
この本発明フォーカスリング4〜6の鍔17を押え治具16により押えてフォーカスリング1をセットし、さらにSiウエハを載置し、
チャンバー内圧力:10−1Torr、
エッチングガス組成:90sccmCHF3+4sccmO2 +150sccmHe、
高周波電力:2kW、
周波数:20kHz、
の条件で、500時間プラズマエッチングを行ない、エッチング開始から150時間、250時間、300時間、400時間、450時間、500時間経過した時点でのウエハ上のパーティクル数を実施例1と同様にして測定し、その結果を表2に示した。
The focus ring 1 is set by pressing the
Chamber internal pressure: 10 −1 Torr,
Etching gas composition: 90 sccm CHF 3 +4 sccm O 2 +150 sccm He,
High frequency power: 2kW
Frequency: 20kHz,
Plasma etching is performed for 500 hours under the conditions described above, and the number of particles on the wafer when 150 hours, 250 hours, 300 hours, 400 hours, 450 hours, and 500 hours have elapsed from the start of etching is measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
表2に示される結果から、従来フォーカスリング2および表面粗さがこの発明の範囲から越えている比較フォーカスリング3〜4は、300時間の使用でパーティクル数が100個を越えているのに対し、本発明フォーカスリング4〜6は400時間までパーティクル数は低いことから、本発明フォーカスリング4〜6は従来フォーカスリング2および比較にフォーカスリング3〜4に比べてパーティクルを発生させることなく長時間使用できることが分かる。
From the results shown in Table 2, the
1:フォーカスリング、2:シリコン電極板、3:架台、4:ウエハ、5:貫通細孔、6:高周波電源、7:プラズマエッチングガス、8:真空チャンバー、9:静電チャック、10:ブラズマ、11:拡散部材、12:シールド支持電極、13:絶縁体、14:外周側壁、15:鍔の平面部、16:押え治具、17:鍔、18:平面部 1: focus ring, 2: silicon electrode plate, 3: mount, 4: wafer, 5: through-hole, 6: high frequency power supply, 7: plasma etching gas, 8: vacuum chamber, 9: electrostatic chuck, 10: plasma 11: Diffusion member, 12: Shield support electrode, 13: Insulator, 14: Outer peripheral side wall, 15: Plane portion of ridge, 16: Holding jig, 17: ridge, 18: Plane portion
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