JP2011049371A - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma etching apparatus and a plasma processing method, for uniform etching processes from the central part in a wafer plane to edge part, by solving the problem of degradation in rate in a wafer edge part. <P>SOLUTION: The plasma processing apparatus performs a plasma process with a substrate W placed on a sample stage by supplying fluorocarbon based gas in a vacuum vessel 1. It is equipped with: a focus ring 7 arranged on the periphery of the substrate W; and a first supply means 2B and a second supply 2A which supply different gasses to the central part and the peripheral part of the substrate W. Different kinds of fluorocarbon based gasses are supplied from the first supply means 2B and the second supply means 2A to the central part and the outer peripheral part of the substrate W. Such fluorocarbon based gas as has a lower rate between carbon and fluorine (C/F ratio) than the central part of the substrate W, is supplied to the outer peripheral part of the substrate W. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、プラズマ処理装置を用いたエッチング工程の中でも、層間絶縁膜のエッチングに用いられるドライエッチング装置（プラズマ処理装置）及びエッチング方法（プラズマ処理方法）に関し、特に被処理基板上のパターンが高アスペクト比のコンタクトホールである場合に、ウェハ端部でのエッチングレートの低下によるウェハ面内のエッチングレート均一性低下の防止に関する。   The present invention relates to a dry etching apparatus (plasma processing apparatus) and an etching method (plasma processing method) used for etching an interlayer insulating film among etching processes using a plasma processing apparatus. In the case of an aspect ratio contact hole, the present invention relates to prevention of a reduction in uniformity of the etching rate in the wafer surface due to a decrease in the etching rate at the wafer edge.

近年の半導体技術の中でDRAM（Dynamic Random Access Memory）などのメモリデバイスでは集積化が進むに従い、キャパシタ容量を維持するために高アスペクト比のホールを形成し、キャパシタの高さを大きくする方向へと進んでいる。国際半導体ロードマップでは２０１１年にアスペクト比は５０程度と大変高くなる。さらに、歩留まりを向上させるため、φ３００ｍｍ以上の大口径ウェハにおいては、ウェハの端部２ｍｍまでは均一に加工することが要求されることになる。今後の傾向としては恐らく、この２ｍｍという値は徐々に小さくなることが望まれ、究極の要求としてはウェハ端部０ｍｍまで良品を取ることが必要となるであろう。   In recent semiconductor technologies, memory devices such as DRAM (Dynamic Random Access Memory) are becoming more integrated, so that high aspect ratio holes are formed to increase the height of the capacitors in order to maintain the capacitor capacity. It is progressing. In the international semiconductor roadmap, the aspect ratio will be as high as 50 in 2011. Furthermore, in order to improve the yield, in a large diameter wafer having a diameter of 300 mm or more, it is required to uniformly process up to 2 mm at the end of the wafer. Perhaps as a future trend, the value of 2 mm is desired to be gradually reduced, and as the ultimate requirement, it is necessary to take a good product up to the wafer edge of 0 mm.

ウェハ端部までの均一な加工を施すため、ウェハ外周部（エッジ部）には、例えばSiからなるリング状のフォーカスリングが設置されている。フォーカスリングによって、ウェハ端部が電気的、あるいは化学的な界面であることが緩和され、処理の面内均一性が向上する。   In order to perform uniform processing up to the wafer end, a ring-shaped focus ring made of, for example, Si is installed on the outer periphery (edge) of the wafer. The focus ring alleviates the fact that the wafer edge is an electrical or chemical interface, and improves the in-plane uniformity of processing.

次にドライエッチング方法を説明する。ドライエッチングとは真空容器内に導入されたエッチングガスを外部から高周波電力を印加してプラズマ化し、プラズマ中で生成された反応性ラジカルやイオンをウェハ上で高精度に反応させることでレジストに代表されるマスク材料や、ビア、コンタクトホール、キャパシタ等の下にある配線層や下地基板に対して選択的に被加工膜をエッチングする技術である。   Next, a dry etching method will be described. Dry etching is representative of resists by etching high-frequency power from the outside into a vacuum vessel and turning it into plasma, and reacting reactive radicals and ions generated in the plasma with high precision on the wafer. This is a technique for selectively etching a film to be processed with respect to a mask material, a wiring layer under a via, a contact hole, a capacitor or the like or a base substrate.

ビアやコンタクトホール、前述のキャパシタ形成においては、プラズマガスとして、CF4、CHF3、C2F6、C3F6O、C4F8、C5F8、C4F6等のフロロカーボン（CF）系のガスにArに代表される希ガス、及び酸素等の混合ガスを導入し、０．５Paから１０Paの圧力領域でプラズマを形成し、ウェハに入射するイオンエネルギーを下部電極に印加される高周波バイアス電圧のピーク・トゥ・ピーク値（ウェハVpp）にて０．５ｋVから５．０ｋVまで加速する。 In the formation of vias, contact holes, and capacitors as described above, fluorocarbons such as CF 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , C 3 F 6 O, C 4 F 8 , C 5 F 8 , and C 4 F 6 are used as plasma gases. A rare gas typified by Ar and a mixed gas such as oxygen are introduced into a (CF) gas, plasma is formed in a pressure region of 0.5 Pa to 10 Pa, and ion energy incident on the wafer is applied to the lower electrode. Accelerate from 0.5 kV to 5.0 kV at the peak-to-peak value (wafer Vpp) of the high frequency bias voltage applied.

この際、前述のCF系のガスよりなるプラズマ中で炭素（以下Cと記す）とフッ素(以下Fと記す)よりなる多種の生成物（ラジカル、イオン等）が生成する。被エッチング材料はSiO2であって、テトラエトキシシラン（TEOS）を原料として成膜したものや、ガラス膜（PSG、あるいはBPSG）である。SiO2の表面に、高い密度のラジカル束の入射と、加速されたイオン衝撃により、Si、C、F、Oよりなる層が形成される。 At this time, various products (radicals, ions, etc.) made of carbon (hereinafter referred to as C) and fluorine (hereinafter referred to as F) are generated in the plasma composed of the above-described CF-based gas. The material to be etched is SiO 2 , which is formed by using tetraethoxysilane (TEOS) as a raw material, or a glass film (PSG or BPSG). A layer made of Si, C, F, and O is formed on the surface of SiO 2 by incidence of a high-density radical bundle and accelerated ion bombardment.

この条件下では、特許文献１に示されるように、用いるガスのCとFの比率（C/F比）により、エッチングが進行するか、カーボンあるいはポリマーの薄膜が成長するかが決まる。即ち、C/F比が低く、Fが多いガスを用いると、プラズマ中のFラジカルの量が多く、エッチングが進行する。逆にC/F比が高く、Cが多いガスを用いると、カーボンあるいはポリマーの薄膜が成長し、エッチングレートが低下、あるいはエッチングが停止してしまう。   Under this condition, as shown in Patent Document 1, the ratio of C to F of the gas used (C / F ratio) determines whether etching proceeds or a carbon or polymer thin film grows. That is, when a gas having a low C / F ratio and a large amount of F is used, the amount of F radicals in the plasma is large and etching proceeds. Conversely, if a gas having a high C / F ratio and a large amount of C is used, a carbon or polymer thin film grows, and the etching rate decreases or the etching stops.

特開２０００−７７３９６号公報JP 2000-77396 A

上記のようにC/F比が変化するとエッチングレートが不均一となるので、特許文献１では高C/F比ガスに低C/F比ガスを混合することにより、均一化を図ろうとしている。   Since the etching rate becomes non-uniform when the C / F ratio changes as described above, Patent Document 1 attempts to achieve uniformity by mixing a high C / F ratio gas with a low C / F ratio gas. .

しかしながら、前述のような高アスペクト比のホールの加工は、下部電極に印加するバイアス電圧を高くすることで、高速、かつ異方性の高い加工を実現しているが、ウェハエッジ部に置かれたSiによりなるフォーカスリングは、高いバイアス電圧によって３００℃以上の高温に加熱される。フォーカスリングが高温になると、SiとFの純化学的な反応の増大や、フォーカスリング表面に付着する堆積物（デポ）が薄くなることにより、フォーカスリング周辺でFが消費される。従って、フォーカスリング周辺のウェハエッジ部（ウェハ外周部）では、Fの減少によりC/F比がウェハ中心よりも高くなってしまい、エッチングレートの低下、デポの付着などが起こり易くなる。   However, high-aspect-ratio hole processing as described above has realized high-speed and highly anisotropic processing by increasing the bias voltage applied to the lower electrode, but it was placed on the wafer edge. The focus ring made of Si is heated to a high temperature of 300 ° C. or higher by a high bias voltage. When the focus ring reaches a high temperature, F is consumed around the focus ring due to an increase in the pure chemical reaction between Si and F and the deposit (depot) adhering to the focus ring surface becoming thinner. Accordingly, at the wafer edge portion (wafer outer peripheral portion) around the focus ring, the C / F ratio becomes higher than that at the wafer center due to the decrease in F, and the etching rate and deposits are likely to occur.

このように、ウェハエッジ部でのエッチングレートがウェハ中心部に比べて低下すると、ウェハ面内のエッチング加工にばらつきが生じ、ひいては歩留まりが悪化してしまという問題が生じる。   Thus, when the etching rate at the wafer edge portion is lower than that at the wafer center portion, there arises a problem that the etching process within the wafer surface is varied and the yield is deteriorated.

本発明は、上記従来技術に鑑み、ウェハエッジ部でのレート低下を解消し、ウェハ面内の中心部からエッジ部にわたって均一なエッチング加工を可能にするプラズマエッチング装置及び、プラズマ処理方法を提供することを目的とする。   In view of the above-described prior art, the present invention provides a plasma etching apparatus and a plasma processing method that eliminate the rate reduction at the wafer edge portion and enable uniform etching processing from the center portion to the edge portion in the wafer surface. With the goal.

本発明は、真空容器内にフロロカーボン系のガスを供給して試料台に載置された被処理基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置において、
前記被処理基板の周辺に配置されたフォーカスリングと、
前記被処理基板の中心部と外周部にそれぞれ別々のガスを供給する第１供給手段と第２供給手段を備え、
前記被処理基板の中心部と外周部に前記第１供給手段と第２供給手段から異なる種類のフロロカーボン系のガスを供給することを特徴とする。 The present invention provides a plasma processing apparatus for supplying a fluorocarbon-based gas into a vacuum vessel and performing plasma processing on a substrate to be processed placed on a sample stage.
A focus ring disposed around the substrate to be processed;
A first supply means and a second supply means for supplying different gases to the central portion and the outer peripheral portion of the substrate to be processed,
Different types of fluorocarbon-based gases are supplied from the first supply unit and the second supply unit to the center and the outer periphery of the substrate to be processed.

また、前記のプラズマ処理装置において、前記被処理基板の中心部に供給するフロロカーボン系のガスに対して、炭素とフッ素の比率（C/F比）の低いフロロカーボン系のガスを前記第２供給手段から前記被処理基板の外周部に供給することを特徴とする。   In the plasma processing apparatus, the second supply means supplies a fluorocarbon-based gas having a low carbon / fluorine ratio (C / F ratio) to the fluorocarbon-based gas supplied to the center of the substrate to be processed. To the outer periphery of the substrate to be processed.

また、前記のプラズマ処理装置において、前記第２供給手段はフォーカスリングの上方に配置され、プラズマ処理に用いるフロロカーボン系のガスに対して炭素とフッ素の比率（C/F比）の低いフロロカーボン系のガスを前記被処理基板の外周部に上方から供給することを特徴とする。   Further, in the plasma processing apparatus, the second supply means is disposed above the focus ring, and a fluorocarbon-based gas having a low carbon / fluorine ratio (C / F ratio) to a fluorocarbon-based gas used for the plasma processing. Gas is supplied to the outer peripheral portion of the substrate to be processed from above.

また、前記のプラズマ処理装置において、前記第２供給手段はフォーカスリングの下方あるいは側面に配置され、プラズマ処理に用いるフロロカーボン系のガスに対して炭素とフッ素の比率（C/F比）の低いフロロカーボン系のガスを前記被処理基板の外周部に下方あるいは側方から供給することを特徴とする。
また、本発明は、真空容器内にフロロカーボン系のガスを供給して試料台に載置された被処理基板をプラズマ処理するプラズマ処理方法において、
前記被処理基板の周辺にフォーカスリングが配置され、前記被処理基板の中心部と外周部に異なる種類のフロロカーボン系のガスを供給することを特徴とする。 In the plasma processing apparatus, the second supply means is disposed below or on the side of the focus ring, and has a low carbon to fluorine ratio (C / F ratio) to a fluorocarbon-based gas used for plasma processing. A system gas is supplied to the outer peripheral portion of the substrate to be processed from below or from the side.
Further, the present invention provides a plasma processing method for supplying a fluorocarbon-based gas into a vacuum vessel and performing plasma processing on a substrate to be processed placed on a sample stage.
A focus ring is disposed around the substrate to be processed, and different types of fluorocarbon-based gases are supplied to a central portion and an outer peripheral portion of the substrate to be processed.

また、前記のプラズマ処理方法において、前記被処理基板の中心部に供給するフロロカーボン系のガスに対して、炭素とフッ素の比率（C/F比）の低いフロロカーボン系のガスを前記被処理基板の外周部に供給することを特徴とする。   Further, in the plasma processing method, a fluorocarbon-based gas having a low carbon / fluorine ratio (C / F ratio) to a fluorocarbon-based gas supplied to a central portion of the substrate to be processed is used. It supplies to an outer peripheral part.

また、前記のプラズマ処理方法において、プラズマ処理に用いるフロロカーボン系のガスに対して、炭素とフッ素の比率（C/F比）の低いフロロカーボン系のガスを前記被処理基板の外周部に上方から供給することを特徴とする。   Further, in the plasma processing method, a fluorocarbon gas having a low carbon to fluorine ratio (C / F ratio) is supplied to the outer periphery of the substrate to be processed from above with respect to the fluorocarbon gas used for the plasma processing. It is characterized by doing.

また、前記のプラズマ処理方法において、プラズマ処理に用いるフロロカーボン系のガスに対して、炭素とフッ素の比率（C/F比）の低いフロロカーボン系のガスを前記被処理基板の外周部に下方あるいは側方から供給することを特徴とする。
また、本発明は、ウェハ中心部とウェハ端部のフォーカスリング周辺部のそれぞれに、C/F比の異なるCF系のガスを供給することにより、ウェハエッジ部でのエッチングレート低下を解消したものである。即ち、ウェハエッジ部ではフォーカスリングとフッ素の反応によりウェハ中心部と比べて、カーボンの比率が高くなってしまうため、ウェハエッジ部には、ウェハ中心部よりもC/F比の低いCF系のガスを供給することで、ウェハエッジ部と中心部のC/F比を同じにすることが出来る。この結果、エッジ部で部分的にC/F比が高くなることはなく、エッチングレートの低下を解消することが出来る。 Further, in the above plasma processing method, a fluorocarbon gas having a low carbon to fluorine ratio (C / F ratio) with respect to the fluorocarbon gas used for the plasma processing is provided below or on the outer periphery of the substrate to be processed. It is characterized by supplying from the side.
In addition, the present invention eliminates the etching rate drop at the wafer edge by supplying CF gas having a different C / F ratio to each of the wafer center and the focus ring periphery of the wafer edge. is there. In other words, the carbon ratio at the wafer edge is higher than that at the wafer center due to the reaction between the focus ring and fluorine. Therefore, CF gas with a lower C / F ratio is used at the wafer edge. By supplying, the C / F ratio of the wafer edge part and the center part can be made the same. As a result, the C / F ratio does not partially increase at the edge portion, and the etching rate can be reduced.

ウェハ端部のフォーカスリング周辺部へのCF系ガスの供給方法として、通常のエッチングガスと同様にウェハに対向する、シャワープレートからエッジ部のみに供給しても良い。あるいは、フォーカスリングの上方にのみガスを供給する専用のガス孔を開けたシャワープレートを使用しても良い。あるいは、フォーカスリングが載置される下部電極から供給しても良い。   As a method for supplying the CF-based gas to the peripheral portion of the focus ring at the wafer end, it may be supplied only from the shower plate facing the wafer to the edge portion in the same manner as a normal etching gas. Alternatively, a shower plate having a dedicated gas hole for supplying gas only above the focus ring may be used. Or you may supply from the lower electrode in which a focus ring is mounted.

本発明によれば、ウェハ外周部でのエッチングレートの低下を抑え、ウェハ面内での加工均一性を向上することが出来、歩留まりを向上することが出来る。   According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in the etching rate at the outer peripheral portion of the wafer, improve the processing uniformity within the wafer surface, and improve the yield.

本発明の第一の実施例のプラズマ処理装置の縦断面図。1 is a longitudinal sectional view of a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. ウェハ中心部とエッジ部のエッチング結果の従来例の説明図。Explanatory drawing of the prior art example of the etching result of a wafer center part and an edge part. 本発明の第一の実施例のウェハ中心部とエッジ部のエッチング結果の説明図。Explanatory drawing of the etching result of the wafer center part and edge part of 1st Example of this invention. 本発明の第二の実施例のプラズマ処理装置の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the plasma processing apparatus of the 2nd Example of this invention. 本発明の第三の実施例のプラズマ処理装置の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the plasma processing apparatus of the 3rd Example of this invention.

以下、図を用いて本発明の実施例を説明する。本実施例ではC/F比の異なるCF系ガスをシャワープレートからウェハ中心部とエッジ部に供給することで、エッジ部でのエッチングレートの低下を抑止する方法を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, a method of suppressing a decrease in the etching rate at the edge portion by supplying CF gas having different C / F ratios from the shower plate to the wafer center portion and the edge portion will be described.

以下、第１の実施例で用いるプラズマ処理装置（エッチング装置）の装置構成の概略を図１で説明する。図１はプラズマエッチング装置の縦断面図である。プラズマ処理装置は真空容器１内にシャワープレート２と、上部電極３と、ウェハ（被処理基板）を載置する試料台を兼ねた下部電極４を備える。上部電極３にはプラズマ生成用の高周波電力が高周波電源５より供給される。下部電極４にはウェハ電力が高周波バイアス電源６より供給される。   The outline of the apparatus configuration of the plasma processing apparatus (etching apparatus) used in the first embodiment will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a plasma etching apparatus. The plasma processing apparatus includes a shower plate 2, an upper electrode 3, and a lower electrode 4 that also serves as a sample stage on which a wafer (substrate to be processed) is placed in a vacuum container 1. The upper electrode 3 is supplied with high frequency power for plasma generation from a high frequency power source 5. Wafer power is supplied to the lower electrode 4 from a high frequency bias power source 6.

本実施例では真空容器１に原料ガスをシャワープレート２を介して導入し、上部電極３を介して高周波電源５より２００MHｚの高周波電力を供給してプラズマＰを発生させる。ここでシャワープレート２は、例えばシリコンからなり、ガスを上方から下方のウェハに吹き出す複数の孔を持つ円盤状の部材であり、ウェハと対向して設置される。また、シャワープレート２は外側シャワープレート２Ａ（第２供給手段）と内側のシャワープレート２Ｂ（第１供給手段）の二つに分割されており、内側と外側には異なる２種類のＣＦ系ガスがそれぞれガス導入管９（第１供給手段）と１０（第２供給手段）を介して供給される。内外の境界として、こでは半径r=120mmの位置とした。好ましくは内外の境界が半径r=100〜200mmであることが望ましい。   In this embodiment, a raw material gas is introduced into the vacuum vessel 1 through the shower plate 2 and a plasma P is generated by supplying high frequency power of 200 MHz from the high frequency power source 5 through the upper electrode 3. Here, the shower plate 2 is made of, for example, silicon, and is a disk-shaped member having a plurality of holes for blowing gas from the upper side to the lower wafer, and is installed facing the wafer. The shower plate 2 is divided into two parts, an outer shower plate 2A (second supply means) and an inner shower plate 2B (first supply means). They are supplied through gas introduction pipes 9 (first supply means) and 10 (second supply means), respectively. In this case, the radius r = 120 mm was set as the inner / outer boundary. Preferably, the inner and outer boundaries have a radius r = 100 to 200 mm.

被処理基板（ウェハ）Ｗは下部電極４上に載置されており、この下部電極４には４MHｚの高周波バイアス電源６が接続されており、ウェハＷ上に発生するウェハVppによりイオンを引きこんでエッチングを行う。本実施例では原料ガスとしてＡｒとＯ２、ＣＦ系ガスの混合ガスを真空容器内に導入して、図示しない真空排気系と圧力制御手段により圧力を４Ｐａに制御し、シリコン酸化膜、例えばＴＥＯＳや、ガラス膜(ＰＳＧ、ＢＰＳＧ)のエッチングを行う。ここではエッチング対象膜としてＴＥＯＳ、マスク材料として、ＡＣＬ(Amorphous Carbon Liner)を用いた場合を述べる。 A substrate (wafer) W to be processed is placed on the lower electrode 4, and a high frequency bias power source 6 of 4 MHz is connected to the lower electrode 4, and ions are attracted by the wafer Vpp generated on the wafer W. Etching is performed. In this embodiment, a mixed gas of Ar, O 2 and CF gas is introduced into the vacuum vessel as a raw material gas, and the pressure is controlled to 4 Pa by a vacuum exhaust system and pressure control means (not shown), and a silicon oxide film such as TEOS is used. Alternatively, the glass film (PSG, BPSG) is etched. Here, a case will be described in which TEOS is used as an etching target film and ACL (Amorphous Carbon Liner) is used as a mask material.

試料台兼下部電極４の中央部にはウェハＷを保持するための図示しないチャック部（半導体ウェハ保持機構）が設けられる。チャック機構として例えば静電チャックが設けられる。この静電チャックはウェハを保持する面は例えば窒化アルミニウムなどからなるセラミック薄膜と、その下のアルミニウム基材から構成されており、その基材に上記高周波バイアス電源６からの電力と、図示しないチョークコイルなどから構成された低周波通過フィルタを介した、直流電圧電源からのＤＣ電圧を印加するようになっている。また、この静電チャックは図示しない電熱ガス供給孔が設けられており、例えばＨｅガスを流すことにより下部電極４とウェハＷの熱伝達効率を向上させることが出来る。   A chuck portion (semiconductor wafer holding mechanism) (not shown) for holding the wafer W is provided at the center of the sample table / lower electrode 4. For example, an electrostatic chuck is provided as the chuck mechanism. This electrostatic chuck has a wafer holding surface made of a ceramic thin film made of, for example, aluminum nitride and an aluminum base material thereunder, and power from the high-frequency bias power source 6 and a choke (not shown) on the base material. A DC voltage from a DC voltage power source is applied through a low-frequency pass filter composed of a coil or the like. The electrostatic chuck is provided with an electrothermal gas supply hole (not shown). For example, the heat transfer efficiency between the lower electrode 4 and the wafer W can be improved by flowing He gas.

また下部電極４へ印加した電力が外部へ漏れないようにするために、絶縁体からなるサセプタ８が設置される。さらに上記下部電極４の周囲にはフォーカスリング７が配置されている。フォーカスリング７は導電性または絶縁性の材料からなり、ここではシリコンによって構成されている。   Further, a susceptor 8 made of an insulator is provided so that the power applied to the lower electrode 4 does not leak outside. Further, a focus ring 7 is disposed around the lower electrode 4. The focus ring 7 is made of a conductive or insulating material, and is made of silicon here.

まず、従来の方法として、内側シャワープレート２Ａと外側シャワープレート２Ｂから同じ種類のCF系ガスを供給した場合について述べる。即ち、CF系ガス１とCF系ガス２は同じ種類（同じC/F比）である。また、図示しないCF系以外のガスは、ウェハ面内で均一になるように内側と外側よりそれぞれ供給する。   First, a case where the same type of CF gas is supplied from the inner shower plate 2A and the outer shower plate 2B will be described as a conventional method. That is, the CF gas 1 and the CF gas 2 are of the same type (the same C / F ratio). Further, gases other than the CF system (not shown) are supplied from the inside and the outside so as to be uniform within the wafer surface.

図２はシャワープレート２の内側と外側からC4F6を上方から供給した場合の実験結果である。ウェハ中心部とウェハエッジ部（ウェハ外周部）（ウェハエッジから2mm）では、マスク材料のＡＣＬの残りは同程度であるが、ＴＥＯＳのエッチングレートは中心部の方がエッジ部より早く、孔が深くなっている。この状態ではウェハ全体のエッチングレート均一性が悪く、エッジ部まで良品を取ることは難しく、歩留まりが悪い。この原因は、エッジ部ではFとフォーカスリング(Si)の反応により、中心部に比べてCが豊富な状況になっているためである。Cが豊富な状況では、ポリマーが形成されやすく、デポが豊富になるためエッチングレートが低下してしまう。 FIG. 2 shows the experimental results when C 4 F 6 is supplied from the inside and outside of the shower plate 2 from above. At the wafer center and wafer edge (outer periphery of the wafer) (2 mm from the wafer edge), the remainder of the mask material ACL is about the same, but the etching rate of TEOS is faster at the center than at the edge and the hole becomes deeper. ing. In this state, the etching rate uniformity of the entire wafer is poor, and it is difficult to obtain a good product up to the edge portion, and the yield is poor. This is because the edge portion is richer in C than the central portion due to the reaction between F and the focus ring (Si). In a situation where C is abundant, a polymer is easily formed, and the deposition rate is abundant, so that the etching rate is lowered.

この問題を解消するには、例えば、外周の酸素を増加させても良いが、その際にはエッジ部のACLの均一性が犠牲となるトレードオフが発生してしまう。   In order to solve this problem, for example, oxygen on the outer periphery may be increased, but at that time, a tradeoff occurs at the sacrifice of the uniformity of the ACL at the edge.

そこで、本実施例では、内側シャワープレート２ＡからCF系ガス１としてC4F6をウェハ中心部（被処理基板の中心部）に上方から供給し、外側シャワープレート２BからはCF系ガス２としてCF4を上方からウェハエッジ部（被処理基板の外周部）に供給する。外側から供給するCF4は、C4F6に比べて１つの分子内でのCがFに比べて少なく、C/F比が低い。そのため、フォーカスリングとの反応によりFが消費されることによりC/F比が高くなり、C4F6が供給される中心部と同等のC/F比となる。 Therefore, in the present embodiment, C 4 F 6 is supplied from the upper side to the wafer central portion (center portion of the substrate to be processed) as the CF gas 1 from the inner shower plate 2A, and as CF gas 2 from the outer shower plate 2B. CF 4 is supplied from above to the wafer edge (outer periphery of the substrate to be processed). CF 4 supplied from the outside has less C in one molecule than C 4 F 6 and a lower C / F ratio than C 4 F 6 . Therefore, the C / F ratio is increased by the consumption of F due to the reaction with the focus ring, and the C / F ratio is the same as that of the central portion to which C 4 F 6 is supplied.

このときの実験結果を図３に示す。図２と同様に中心部とエッジ部でACLの残りは同程度であるが、TEOSのエッチングレートは、中心部とエッジ部で同程度となり、図２と比べて均一性が向上している。   The experimental results at this time are shown in FIG. Similar to FIG. 2, the remainder of the ACL is the same at the center and the edge, but the etching rate of TEOS is the same at the center and the edge, and the uniformity is improved compared to FIG.

このように本実施例を用いれば、通常の方法ではエッチングレートが低下してしまうエッジ部の形状を中心部と同等にして、ウェハ面内での加工の均一性を向上させることが出来る。本実施例では内側と外側に異なるCF系ガスを導入する方法を説明したが、内側と外側に同じCF系ガスを供給しつつ、外側のみにC/F比の低いCF系ガスを添加しても同様の結果が得られる。この場合、C/F比の低いCF系ガスを添加により、外側がC/F比の低いCF系ガスの雰囲気となる。   As described above, when this embodiment is used, it is possible to improve the uniformity of processing within the wafer surface by making the shape of the edge portion, which would decrease the etching rate by the usual method, equal to the central portion. In this embodiment, the method of introducing different CF gas on the inner side and the outer side has been described. While supplying the same CF gas on the inner side and the outer side, a CF gas having a low C / F ratio is added only on the outer side. Gives the same result. In this case, by adding a CF-based gas having a low C / F ratio, the outside becomes an atmosphere of a CF-based gas having a low C / F ratio.

第二の実施例では、シャワープレートの最外周の孔からのみC/F比の低いCF系ガスを供給する方法を述べる。図４は第二の実施例で用いる装置の縦断面図である。図４の装置では、CF系ガス２のみが外側ガス導入管１０を介して外側シャワープレート２Ａに繋がっている。シャワープレート２Ａの位置は、望ましくは半径r=100〜200ｍｍであり、より望ましくは半径r=150mmであることが望ましい。プラズマを生成するCF系ガス１と他のガスは、内側ガス導入管９を介して内側シャワープレート２Ｂに繋がっている。このような装置でも、第一の実施例と同様に、CF系ガス２として、CF系ガス１よりもC/F比の低いCF系ガスを用いることで、実施例１で述べたのと同様にエッチングレートのウェハ面内均一性を向上させることが出来る。   In the second embodiment, a method of supplying a CF gas having a low C / F ratio only from the outermost peripheral hole of the shower plate will be described. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of an apparatus used in the second embodiment. In the apparatus of FIG. 4, only the CF gas 2 is connected to the outer shower plate 2 </ b> A through the outer gas introduction pipe 10. The position of the shower plate 2A is desirably a radius r = 100 to 200 mm, and more desirably a radius r = 150 mm. The CF-based gas 1 that generates plasma and other gases are connected to the inner shower plate 2B via the inner gas introduction pipe 9. Even in such an apparatus, as in the first embodiment, a CF gas having a C / F ratio lower than that of the CF gas 1 is used as the CF gas 2 as in the case of the first embodiment. In addition, the uniformity of the etching rate within the wafer surface can be improved.

次に第三の実施例として、フォーカスリング下部からC/F比の異なるガスを供給する方法を説明する。図５は第三の実施例で用いる装置の縦断面図である。図１の装置と同様の構造に加えて、フォーカスリングの下部あるいは側面にガスを供給するためのガス導入管１１（第２供給手段）を持っている。ガス導入管１１から導入されたガスは、フォーカスリングの下方あるいは側面から、すなわち、フォーカスリングの内外周からウェハエッジ部に供給される。   Next, a method for supplying gases having different C / F ratios from the lower part of the focus ring will be described as a third embodiment. FIG. 5 is a longitudinal sectional view of an apparatus used in the third embodiment. In addition to the structure similar to the apparatus of FIG. 1, it has a gas introduction pipe 11 (second supply means) for supplying gas to the lower part or side surface of the focus ring. The gas introduced from the gas introduction pipe 11 is supplied to the wafer edge portion from the lower side or side surface of the focus ring, that is, from the inner and outer circumferences of the focus ring.

本構造では、シャワープレート２は図１、図４のように内外（第１、第２供給手段）に分かれていてもよいし、分かれていなくてもよい。本実施例では、第１供給手段のシャワープレート２からは、CF系ガス１としてC/F比が高いC6F6を供給し、第２供給手段のガス導入管１１からは、CF系ガス２としてC/F比が低いC4F8を供給することで、第一の実施例で述べたのと同様にエッチングレートのウェハ面内均一性を向上させることが出来る。このときガス導入の方法として、フォーカスリング７の下部に開けたガス孔から供給しても良いし、フォーカスリングの側面にあるサセプタ８との隙間から導入しても良い。 In this structure, the shower plate 2 may be divided into the inside and outside (first and second supply means) as shown in FIGS. 1 and 4, or may not be divided. In this embodiment, C 6 F 6 having a high C / F ratio is supplied as the CF gas 1 from the shower plate 2 of the first supply means, and the CF gas is supplied from the gas introduction pipe 11 of the second supply means. By supplying C 4 F 8 having a low C / F ratio as 2, it is possible to improve the in-wafer uniformity of the etching rate in the same manner as described in the first embodiment. At this time, as a gas introduction method, the gas may be supplied from a gas hole formed in the lower portion of the focus ring 7 or may be introduced from a gap with the susceptor 8 on the side surface of the focus ring.

１…真空容器、２…シャワープレート、２Ａ…外側シャワープレート（第２供給手段）、２Ｂ…内側シャワープレート（第１供給手段）、３…アンテナ、４…下部電極、５…プラズマ生成用高周波電源、６…バイアス用高周波電源、７…フォーカスリング、８…サセプタ、９…内側ガス導入管（第１供給手段）、１０…外側ガス導入管（第２供給手段）、１１…フォーカスリング下部ガス導入管（第２供給手段）。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum container, 2 ... Shower plate, 2A ... Outer shower plate (2nd supply means), 2B ... Inner shower plate (1st supply means), 3 ... Antenna, 4 ... Lower electrode, 5 ... High frequency power supply for plasma generation , 6 ... high frequency power supply for bias, 7 ... focus ring, 8 ... susceptor, 9 ... inner gas introduction pipe (first supply means), 10 ... outer gas introduction pipe (second supply means), 11 ... focus ring lower gas introduction Tube (second supply means).

Claims (8)

真空容器内にフロロカーボン系のガスを供給して試料台に載置された被処理基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置において、
前記被処理基板の周辺に配置されたフォーカスリングと、
前記被処理基板の中心部と外周部にそれぞれ別々のガスを供給する第１供給手段と第２供給手段を備え、
前記被処理基板の中心部と外周部に前記第１供給手段と第２供給手段から異なる種類のフロロカーボン系のガスを供給することを特徴とするプラズマ処理装置。 In a plasma processing apparatus for supplying a fluorocarbon gas into a vacuum vessel and performing plasma processing on a substrate to be processed placed on a sample stage,
A focus ring disposed around the substrate to be processed;
A first supply means and a second supply means for supplying different gases to the central portion and the outer peripheral portion of the substrate to be processed,
A plasma processing apparatus, wherein different types of fluorocarbon-based gases are supplied from the first supply unit and the second supply unit to a central portion and an outer peripheral portion of the substrate to be processed. 請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記被処理基板の中心部に供給するフロロカーボン系のガスに対して、炭素とフッ素の比率（C/F比）の低いフロロカーボン系のガスを前記第２供給手段から前記被処理基板の外周部に供給することを特徴とするプラズマ処理装置。   2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the second supply of a fluorocarbon-based gas having a low carbon to fluorine ratio (C / F ratio) with respect to a fluorocarbon-based gas supplied to a central portion of the substrate to be processed. A plasma processing apparatus, wherein the plasma processing apparatus supplies the outer peripheral portion of the substrate to be processed from the means. 請求項１または２に記載のプラズマ処理装置において、前記第２供給手段はフォーカスリングの上方に配置され、プラズマ処理に用いるフロロカーボン系のガスに対して炭素とフッ素の比率（C/F比）の低いフロロカーボン系のガスを前記被処理基板の外周部に上方から供給することを特徴とするプラズマ処理装置。   3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the second supply unit is disposed above the focus ring and has a ratio of carbon to fluorine (C / F ratio) with respect to a fluorocarbon-based gas used for plasma processing. A plasma processing apparatus, wherein a low fluorocarbon-based gas is supplied to an outer peripheral portion of the substrate to be processed from above. 請求項１または２に記載のプラズマ処理装置において、前記第２供給手段はフォーカスリングの下方あるいは側面に配置され、プラズマ処理に用いるフロロカーボン系のガスに対して炭素とフッ素の比率（C/F比）の低いフロロカーボン系のガスを前記被処理基板の外周部に下方あるいは側方から供給することを特徴とするプラズマ処理装置。   3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the second supply unit is disposed below or on a side surface of the focus ring, and a ratio of carbon to fluorine (C / F ratio) with respect to a fluorocarbon-based gas used for plasma processing. ) Low fluorocarbon gas is supplied to the outer periphery of the substrate to be processed from below or from the side. 真空容器内にフロロカーボン系のガスを供給して試料台に載置された被処理基板をプラズマ処理するプラズマ処理方法において、
前記被処理基板の周辺にフォーカスリングが配置され、前記被処理基板の中心部と外周部に異なる種類のフロロカーボン系のガスを供給することを特徴とするプラズマ処理方法。 In a plasma processing method of supplying a fluorocarbon-based gas into a vacuum vessel and performing plasma processing on a substrate to be processed placed on a sample stage,
A plasma processing method, wherein a focus ring is disposed around the substrate to be processed, and different types of fluorocarbon-based gases are supplied to a central portion and an outer peripheral portion of the substrate to be processed. 請求項５記載のプラズマ処理方法において、前記被処理基板の中心部に供給するフロロカーボン系のガスに対して、炭素とフッ素の比率（C/F比）の低いフロロカーボン系のガスを前記被処理基板の外周部に供給することを特徴とするプラズマ処理方法。   6. The plasma processing method according to claim 5, wherein a fluorocarbon-based gas having a low carbon to fluorine ratio (C / F ratio) relative to a fluorocarbon-based gas supplied to a central portion of the substrate to be processed is the substrate to be processed. The plasma processing method characterized by supplying to the outer peripheral part of this. 請求項５または６に記載のプラズマ処理方法において、プラズマ処理に用いるフロロカーボン系のガスに対して、炭素とフッ素の比率（C/F比）の低いフロロカーボン系のガスを前記被処理基板の外周部に上方から供給することを特徴とするプラズマ処理方法。   7. The plasma processing method according to claim 5 or 6, wherein a fluorocarbon gas having a low carbon to fluorine ratio (C / F ratio) is used as an outer peripheral portion of the substrate to be processed with respect to a fluorocarbon gas used for the plasma processing. A plasma processing method characterized in that the plasma processing method is supplied from above. 請求項５または６に記載のプラズマ処理方法において、プラズマ処理に用いるフロロカーボン系のガスに対して、炭素とフッ素の比率（C/F比）の低いフロロカーボン系のガスを前記被処理基板の外周部に下方あるいは側方から供給することを特徴とするプラズマ処理方法。   7. The plasma processing method according to claim 5 or 6, wherein a fluorocarbon gas having a low carbon to fluorine ratio (C / F ratio) is used as an outer peripheral portion of the substrate to be processed with respect to a fluorocarbon gas used for the plasma processing. A plasma processing method characterized in that the plasma is supplied from below or from the side.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10158844A (en) * 1996-11-26 1998-06-16 Siemens Ag Gas distributing plate for reaction chamber
JP2002217171A (en) * 2001-01-17 2002-08-02 Sony Corp Etching equipment
JP2006165399A (en) * 2004-12-09 2006-06-22 Tokyo Electron Ltd Gas supply device, substrate processor, and method of setting gas to be supplied

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10158844A (en) * 1996-11-26 1998-06-16 Siemens Ag Gas distributing plate for reaction chamber
JP2002217171A (en) * 2001-01-17 2002-08-02 Sony Corp Etching equipment
JP2006165399A (en) * 2004-12-09 2006-06-22 Tokyo Electron Ltd Gas supply device, substrate processor, and method of setting gas to be supplied

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190086845A (en) * 2018-01-15 2019-07-24 삼성전자주식회사 Plasma processing apparatus
KR102443036B1 (en) * 2018-01-15 2022-09-14 삼성전자주식회사 Plasma processing apparatus

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