JP2013016534A - Plasma etching method and plasma etching device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマによりエッチングを行うプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置に関する。 The present invention relates to a plasma etching method and a plasma etching apparatus that perform etching using plasma.
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおいては、例えば半導体ウェハ等の基板に形成された所定の層に所定のパターンを形成するために、例えばレジスト層をマスクとしてプラズマによりエッチングするプラズマエッチングが多用されている。 For example, in a semiconductor device manufacturing process, for example, in order to form a predetermined pattern on a predetermined layer formed on a substrate such as a semiconductor wafer, for example, plasma etching is often used in which etching is performed with plasma using a resist layer as a mask.
このようなプラズマエッチングを行うためのプラズマエッチング装置として、種々のものが用いられているが、その中でも容量結合型平行平板プラズマエッチング装置が主流である。 Various plasma etching apparatuses for performing such plasma etching are used. Among them, a capacitively coupled parallel plate plasma etching apparatus is the mainstream.
容量結合型平行平板プラズマエッチング装置は、チャンバ内に設けられた、上部電極及び下部電極よりなる一対の平行平板電極を有する。そして、一方の電極例えば下部電極に基板を保持し、処理ガスをチャンバ内に導入するとともに、少なくとも一方の電極に高周波電力を供給して両電極間に高周波電界を印加し、印加した高周波電界により処理ガスをプラズマ化する。そして、プラズマ化した処理ガスにより、基板に形成された所定の層をエッチングする。 The capacitively coupled parallel plate plasma etching apparatus has a pair of parallel plate electrodes that are provided in a chamber and are composed of an upper electrode and a lower electrode. Then, the substrate is held on one electrode, for example, the lower electrode, and a processing gas is introduced into the chamber, and a high frequency electric power is applied to at least one of the electrodes to apply a high frequency electric field between both electrodes. Process gas is turned into plasma. Then, a predetermined layer formed on the substrate is etched by the plasma processing gas.
このような容量結合型平行平板プラズマエッチング装置として、上部電極の温度を設定温度に制御するものがある。例えば、上部電極の温度を所定の設定温度に調整するために必要な熱媒体の目標温度を算出し、基板をエッチングする際に、目標温度に基づいて温調した熱媒体を、上部電極の内部に形成された循環路を循環させる。このような方法によって、上部電極を設定温度に保持する制御を行うものがある（例えば、特許文献１参照。）。 As such a capacitively coupled parallel plate plasma etching apparatus, there is an apparatus that controls the temperature of the upper electrode to a set temperature. For example, the target temperature of the heat medium necessary for adjusting the temperature of the upper electrode to a predetermined set temperature is calculated, and when the substrate is etched, the heat medium adjusted based on the target temperature is Circulate the circulation path formed in There is one that performs control to maintain the upper electrode at a set temperature by such a method (see, for example, Patent Document 1).
ところが、上記したようなプラズマエッチング装置により基板に連続してプラズマエッチングを行う場合、経時変化に伴ってレジスト層のエッチング速度が低下するという問題がある。この経時変化に伴うレジスト層のエッチング速度の低下は、上部電極を新品部材に交換することにより回復するため、上部電極の経時変化に伴うものと考えられる。 However, when the plasma etching is continuously performed on the substrate by the plasma etching apparatus as described above, there is a problem that the etching rate of the resist layer is lowered with a change with time. The decrease in the etching rate of the resist layer due to the change with time is recovered by replacing the upper electrode with a new member, and is considered to be accompanied by the change with time of the upper electrode.
近時では、半導体デバイスの微細化に伴って、半導体デバイスの製造プロセスにおける各種のプロセス条件の変動が許容される範囲は小さくなる。従って、レジスト層のエッチング速度の低下が許容される範囲も小さくなる。そうすると、経時変化によって不良となった上部電極を新品部材へ交換する頻度が多くなり、上部電極の使用可能時間が短くなる。また、上部電極を新品部材へ交換する際には、プロセス条件を再調整しなくてはならず、連続して安定に装置を稼働することが難しくなる。 Recently, with the miniaturization of semiconductor devices, the range in which variations in various process conditions in the semiconductor device manufacturing process are allowed is reduced. Therefore, the allowable range for the decrease in the etching rate of the resist layer is also reduced. If it does so, the frequency which replaces | exchanges the upper electrode which became defective by time-dependent change with a new member will increase, and the usable time of an upper electrode will become short. Also, when replacing the upper electrode with a new member, the process conditions must be readjusted, making it difficult to operate the apparatus continuously and stably.
上部電極の温度が径時変化する場合には、例えば特許文献１に示す上部電極の設定温度のような各種のプロセス条件を変更することでエッチング速度の経時変化を抑制すればよいとも考えられる。しかし、上部電極の設定温度等のプロセス条件を変更すると、複数の基板を連続してプラズマエッチングする際に、例えば、最初の基板の処理と最後の基板の処理との間でレジスト層のエッチング速度が所望の値から変動するおそれがある。
When the temperature of the upper electrode changes with time, it is considered that the change in etching rate with time may be suppressed by changing various process conditions such as the set temperature of the upper electrode shown in
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、プロセス条件を変更することなく、経時変化に伴うレジストのエッチング速度の低下を抑制することができるプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置を提供する。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a plasma etching method and a plasma etching apparatus that can suppress a decrease in the etching rate of a resist accompanying a change with time without changing process conditions.
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる手段を講じたことを特徴とするものである。 In order to solve the above problems, the present invention is characterized by the following measures.
本発明の一実施例によれば、処理容器内に処理ガスを供給するとともに、前記処理容器内に設けられた、基板を保持する保持部、及び、前記保持部と対向するように設けられた電極板の少なくとも一方に高周波電力を供給することによって、プラズマを発生させ、発生したプラズマにより前記保持部に保持されている基板をエッチングするプラズマエッチング方法において、前記処理ガスが流れる流路内の圧力を計測して計測値を取得する取得ステップと、取得した前記計測値が、予め設定された基準値から所定の範囲内にあるか否かを判定する判定ステップと、前記計測値が前記所定の範囲内にないと判定されたときに、予め設定された、前記電極板を支持する電極支持体から前記電極板までの間隔と前記流路内の圧力との関係に基づいて、前記間隔の設定値を決定する決定ステップと、前記間隔を、決定された前記設定値に調整する調整ステップとを有する、プラズマエッチング方法が提供される。 According to an embodiment of the present invention, the processing gas is supplied into the processing container, and the holding part that is provided in the processing container and holds the substrate, and is provided so as to face the holding part. In a plasma etching method in which plasma is generated by supplying high-frequency power to at least one of the electrode plates, and the substrate held in the holding portion is etched by the generated plasma, the pressure in the flow path through which the processing gas flows An acquisition step of measuring the measured value to obtain a measurement value; a determination step of determining whether the acquired measurement value is within a predetermined range from a preset reference value; and the measurement value is the predetermined value When it is determined that it is not within the range, it is based on a preset relationship between the distance from the electrode support that supports the electrode plate to the electrode plate and the pressure in the flow path. A determination step of determining a set value of the interval, the interval was determined and an adjustment step of adjusting the set value, the plasma etching method is provided.
また、本発明の他の一実施例によれば、基板をプラズマによりエッチングするプラズマエッチング装置において、処理容器と、前記処理容器内に処理ガスを供給する供給部と、前記処理容器内に設けられた、基板を保持する保持部と、前記保持部と対向するように設けられた電極板と、前記保持部及び前記電極板の少なくとも一方に高周波電力を供給する高周波電源と、前記電極板を支持する電極支持体と、処理ガスが流れる流路内の圧力を計測する計測部と、前記電極板及び前記電極支持体のいずれか一方を他方に対して移動させることによって、前記電極支持体から前記電極板までの間隔を調整する間隔調整機構と、前記供給部、前記高周波電源、前記計測部及び前記間隔調整機構の動作を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記供給部により処理ガスを供給するとともに、前記高周波電源により高周波電力を供給することによって、プラズマを発生させ、発生したプラズマにより前記保持部に保持されている基板をエッチングするように制御するものであるとともに、前記計測部により、前記流路内の圧力を計測して計測値を取得し、取得した前記計測値が、予め設定された基準値から所定の範囲内にあるか否かを判定し、前記計測値が前記所定の範囲内にないと判定されたときに、予め設定された、前記間隔と前記流路内の圧力との関係に基づいて、前記間隔の設定値を決定し、前記間隔調整機構により、前記間隔を、決定された前記設定値に調整するように制御するものである、プラズマエッチング装置が提供される。 According to another embodiment of the present invention, in a plasma etching apparatus for etching a substrate with plasma, a processing container, a supply unit for supplying a processing gas into the processing container, and the processing container are provided. A holding unit for holding the substrate; an electrode plate provided to face the holding unit; a high-frequency power source for supplying high-frequency power to at least one of the holding unit and the electrode plate; and supporting the electrode plate. The electrode support, a measuring unit for measuring the pressure in the flow path through which the processing gas flows, and moving either one of the electrode plate and the electrode support relative to the other to move the electrode support from the electrode support. An interval adjustment mechanism that adjusts an interval to the electrode plate; and a control unit that controls operations of the supply unit, the high-frequency power source, the measurement unit, and the interval adjustment mechanism, and the control unit includes: A process gas is supplied from the supply unit and a high frequency power is supplied from the high frequency power source to generate plasma, and the generated plasma is controlled to etch the substrate held in the holding unit. In addition, the measurement unit measures the pressure in the flow path to acquire a measurement value, and determines whether the acquired measurement value is within a predetermined range from a preset reference value, When it is determined that the measured value is not within the predetermined range, a set value of the interval is determined based on a preset relationship between the interval and the pressure in the flow path, and the interval A plasma etching apparatus is provided that controls the interval to be adjusted to the determined set value by an adjustment mechanism.
本発明によれば、プロセス条件を変更することなく、経時変化に伴うレジストのエッチング速度の低下を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in the etching rate of the resist accompanying a change with time without changing the process conditions.
次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。
（実施の形態）
始めに、本発明の実施の形態に係るプラズマエッチング装置について説明する。
Next, a mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment)
First, a plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
図１は、本実施の形態に係るプラズマエッチング方法に好適なプラズマエッチング装置の構成を示す概略断面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a plasma etching apparatus suitable for the plasma etching method according to the present embodiment.
プラズマエッチング装置は、容量結合型平行平板プラズマエッチング装置として構成されており、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる略円筒状のチャンバ（処理容器）１０を有している。このチャンバ１０は保安接地されている。
The plasma etching apparatus is configured as a capacitively coupled parallel plate plasma etching apparatus, and has a substantially cylindrical chamber (processing vessel) 10 made of aluminum whose surface is anodized, for example. The
チャンバ１０の底部には、セラミックス等からなる絶縁板１２を介して円柱状のサセプタ支持台１４が配置され、このサセプタ支持台１４の上に例えばアルミニウムからなるサセプタ１６が設けられている。サセプタ１６は下部電極を構成するとともに、その上に被処理基板である半導体ウェハＷが載置される。
A
サセプタ１６の上面には、半導体ウェハＷを静電力で吸着保持する静電チャック１８が設けられている。この静電チャック１８は、導電膜からなる電極２０を一対の絶縁層または絶縁シートで挟んだ構造を有するものであり、電極２０には直流電源２２が電気的に接続されている。そして、直流電源２２からの直流電圧により生じたクーロン力等の静電力により半導体ウェハＷが静電チャック１８に吸着保持される。
On the upper surface of the
なお、サセプタ１６及び静電チャック１８は、本発明における保持部に相当する。
The
静電チャック１８（半導体ウェハＷ）の周囲でサセプタ１６の上面には、エッチングの均一性を向上させるための、例えばシリコンからなる導電性のフォーカスリング（補正リング）２４が配置されている。サセプタ１６およびサセプタ支持台１４の側面には、例えば石英からなる円筒状の内壁部材２６が設けられている。
A conductive focus ring (correction ring) 24 made of, for example, silicon is disposed on the upper surface of the
サセプタ支持台１４の内部には、例えば円周上に冷媒室２８が設けられている。この冷媒室２８には、外部に設けられた図示しないチラーユニットより配管３０ａ、３０ｂを介して所定温度の冷媒、例えば冷却水が循環供給され、冷媒の温度によってサセプタ上の半導体ウェハＷの処理温度を制御することができる。
Inside the
さらに、図示しない伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスがガス供給ライン３２を介して静電チャック１８の上面と半導体ウェハＷの裏面との間に供給される。
Further, a heat transfer gas, for example, He gas, from a heat transfer gas supply mechanism (not shown) is supplied between the upper surface of the
下部電極であるサセプタ１６の上方には、サセプタ１６と対向するように平行に上部電極３４が設けられている。そして、上部電極３４と下部電極であるサセプタ１６との間の空間がプラズマ生成空間となる。上部電極３４は、下部電極であるサセプタ１６上の半導体ウェハＷと対向してプラズマ生成空間と接する面、つまり対向面を形成する。
Above the
上部電極３４は、絶縁性遮蔽部材４２を介して、チャンバ１０の上部に支持されている。上部電極３４は、電極板３６と、電極支持体３８と間隔調整機構９０とを有する。
The
電極板３６は、サセプタ１６との対向面を構成するとともに、多数のガス吐出孔３７を有する。電極板３６は、ジュール熱の少ない低抵抗の導電体または半導体よりなることが好ましく、例えばシリコンやＳｉＣよりなることが好ましい。
The
電極支持体３８は、間隔調整機構９０により電極板３６を着脱自在に支持しており、導電性材料、例えばアルミニウムからなる水冷構造を有する。なお、間隔調整機構９０の構造、及び、電極板３６が間隔調整機構９０により電極支持体３８に支持される方法については、図２から図７を用いて後述する。
The
電極支持体３８の内部には、ガス拡散室４０が設けられ、このガス拡散室４０からはガス吐出孔３７に連通する多数のガス通流孔４１が下方に延びている。電極支持体３８には、ガス拡散室４０へ処理ガスを導くガス導入口４４が形成されており、このガス導入口４４にはガス供給管４５が接続され、ガス供給管４５には処理ガス供給源４６が接続されている。ガス供給管４５には、上流側から順にマスフローコントローラ（ＭＦＣ）４８及び開閉バルブ４９が設けられている。そして、処理ガス供給源４６から、処理ガスとして、例えばＣ４Ｆ８ガスのようなフルオロカーボンガス（ＣｘＦｙ）がガス供給管４５からガス拡散室４０に至り、ガス通流孔４１およびガス吐出孔３７を介してシャワー状にプラズマ生成空間に吐出される。すなわち、上部電極３４は処理ガスを供給するためのシャワーヘッドとして機能する。
A
ガス供給管４５の途中であって、ガス導入口４４とＭＦＣ４８との間には、圧力計５０が設けられている。圧力計５０は、ガス供給管４５の内部の圧力を計測することによって、ガス拡散室４０の内部の圧力をモニタするためのものである。圧力計５０として、例えばバラトロン真空計を用いることができる。なお、ガス拡散室４０の内部の圧力をモニタすることができればよく、圧力計５０は、ガス拡散室４０に直接連通するように設けてもよい。なお、ガス供給管４５及びガス拡散室４０は、本発明における流路に相当する。
A
また、図１に示すように、ガス拡散室４０は、例えばＯリングよりなる環状隔壁部材４３によって、中心側の第１ガス拡散室４０ａと、外周側の第２ガス拡散室４０ｂとに分離されていてもよい。このとき、ガス拡散室４０ａ、４０ｂへ処理ガスを導くガス導入口４４ａ、４４ｂが形成されている。そして、ガス導入口４４ａにはガス供給管４５ａが接続され、ガス導入口４４ｂにはガス供給管４５ｂが接続されている。ガス供給管４５ａ、４５ｂは、処理ガス供給源４６に接続されているガス供給管４５が分岐してなる。ガス供給管４５ａには、上流側から順にＭＦＣ４８ａ及び開閉バルブ４９ａが設けられており、ガス供給管４５ｂには、上流側から順にＭＦＣ４８ｂ及び開閉バルブ４９ｂが設けられている。
Further, as shown in FIG. 1, the
このときは、図１に示すように、圧力計は、５０ａとしてガス供給管４５ａの途中に設けることができる。また、圧力計は、５０ｂとしてガス供給管４５ｂの途中に設けられていてもよい。あるいは、圧力計は、５０ａ、５０ｂとしてガス供給管４５ａ、４５ｂの両方の途中に設けられていてもよい。
At this time, as shown in FIG. 1, the pressure gauge can be provided in the middle of the
また、電極支持体３８の内部には、例えばブラインよりなる熱媒体が流れるリング状の流路５２が形成されている。流路５２は、戻り流路５４、チラー５６及び供給流路５８とともに循環流路６０を構成しており、戻り流路５４及び供給流路５８の途中にはフローコントロールバルブユニット６２が設けられている。また、電極支持体３８の上部には、電極支持体３８を加熱するヒータ６６が設けられており、ヒータ６６には、電力を供給する電源６８が接続されている。更に、電極支持体３８の温度を検出する図示しない温度センサが設けられていてもよい。温度センサは、電極支持体３８に接触するように設けられていてもよく、あるいは、非接触で測定可能な例えば放射温度計よりなる温度センサを用いるときは、チャンバ１０に設けた観測窓を介してチャンバ１０の外側に設けられていてもよい。そして、後述する制御部１００は、温度センサにより検出した電極支持体３８の温度が設定温度に近づくように、フローコントロールバルブユニット６２の流量及び電源６８がヒータ６６に供給する電力を制御する。これにより、電極支持体３８の温度を所定の温度に制御することができる。
In addition, a ring-shaped
上部電極３４には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７０を介して第１の直流電源７３が電気的に接続されている。第１の直流電源７３は、負極が上部電極３４側となるように接続されており、上部電極３４に負（マイナス）の電圧を印加するようになっている。ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７０は後述する第１及び第２の高周波電源からの高周波をトラップするものであり、好適にはＬＲフィルタまたはＬＣフィルタで構成される。
A first
チャンバ１０の側壁から上部電極３４の高さ位置よりも上方に延びるように円筒状の接地導体１０ａが設けられている。
A
下部電極であるサセプタ１６には、第１の整合器７１を介して、プラズマ生成用の第１の高周波電源７２が電気的に接続されている。第１の高周波電源７２は、２７〜１００ＭＨｚの周波数、例えば４０ＭＨｚの高周波電力を出力する。
A first high-
下部電極であるサセプタ１６には、また、第２の整合器７８を介して第２の高周波電源７９も電気的に接続されている。この第２の高周波電源７９から下部電極であるサセプタ１６に高周波電力が供給されることにより、半導体ウェハＷにバイアスが印加され半導体ウェハＷにイオンが引き込まれる。第２の高周波電源７９は、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数、例えば３ＭＨｚの高周波電力を出力する。
A second high
第１の直流電源７３、第１の高周波電源７２、第２の高周波電源７９、第１の整合器７１および第２の整合器７８は、電源コントローラ８０に電気的に接続されており、これらは電源コントローラ８０により制御されるようになっている。
The first
なお、第１の高周波電源７２及び第２の高周波電源７９は、上部電極３４及び下部電極であるサセプタ１６の少なくともいずれか一方の高周波電力を供給するように設けられていればよい。従って、第１の高周波電源７２及び第２の高周波電源７９が、上部電極３４に高周波電力を供給するように設けられていてもよい。
Note that the first high-
チャンバ１０の底部には排気口８１が設けられ、この排気口８１に排気管８２を介して排気装置８４が接続されている。排気装置８４は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、チャンバ１０内を所望の真空度まで減圧可能となっている。また、チャンバ１０の側壁には半導体ウェハＷの搬入出口８５が設けられており、この搬入出口８５はゲートバルブ８６により開閉可能となっている。また、チャンバ１０の内壁に沿ってチャンバ１０にエッチング副生物（デポ）が付着することを防止するためのデポシールド１１が着脱自在に設けられている。すなわち、デポシールド１１がチャンバ壁を構成している。また、デポシールド１１は、内壁部材２６の外周にも設けられている。チャンバ１０の底部のチャンバ壁側のデポシールド１１と内壁部材２６側のデポシールド１１との間には排気プレート８３が設けられている。デポシールド１１および排気プレート８３としては、アルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆したものを好適に用いることができる。
An
デポシールド１１のチャンバ内壁を構成する部分のウェハＷとほぼ同じ高さの部分には、グランドに接地された導電性部材（ＧＮＤブロック）８７が設けられており、これにより異常放電防止効果を発揮する。なお、この導電性部材８７は、プラズマ生成領域に設けられていれば、その位置は図１の位置に限られず、例えばサセプタ１６の周囲に設ける等、サセプタ１６側に設けてもよく、また上部電極３４の外側にリング状に設ける等、上部電極近傍に設けてもよい。
A conductive member (GND block) 87 grounded to the ground is provided at a portion of the
プラズマ処理装置の各構成部、例えば電源系やガス供給系、駆動系、さらには電源コントローラ８０等は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）を含む制御部（全体制御装置）１００に接続されて制御される構成となっている。また、制御部１００には、オペレータがプラズマ処理装置を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマ処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザインターフェース１０１が接続されている。
Each component of the plasma processing apparatus, such as a power supply system, a gas supply system, a drive system, and a
さらに、制御部１００には、記憶部１０２が接続されている。記憶部１０２には、プラズマ処理装置で実行される各種処理を制御部１００の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわち処理レシピが格納されている。処理レシピは記憶部１０２の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。
Further, a
そして、必要に応じて、ユーザインターフェース１０１からの指示等にて任意の処理レシピを記憶部１０２から呼び出して制御部１００に実行させることで、制御部１００の制御下で、プラズマエッチング装置での所望の処理が行われる。なお、本発明の実施の形態に係るプラズマエッチング装置は、この制御部１００を含むものである。
Then, if necessary, an arbitrary processing recipe is called from the
次に、間隔調整機構９０の構造、電極支持体３８の電極板３６の支持方法について説明する。
Next, the structure of the
図２は、電極支持体３８と電極板３６の近傍を拡大して示す断面図である。図３は、電極支持体３８と電極板３６との間にシールドスパイラル９４が挟まれている状態を示す一部断面を含む斜視図である。図４は、電極支持体３８と電極板３６との間にシールドスパイラル９４が挟まれている状態を示す断面図である。なお、図２においては、図示を容易にするために、電極支持体３８の内部に形成されている流路５２及びヒータ６６の図示を省略している。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the
前述したように、電極板３６は、間隔調整機構９０により電極支持体３８に支持されている。間隔調整機構９０は、クランプ部材９１、連結部９２及びトルク制御部９３を有する。間隔調整機構９０は、図４を用いて後述するように、電極支持体３８と電極板３６との間隔ｄを調整するためのものである。
As described above, the
クランプ部材９１は、リング形状を有し、電極板３６の外周に接するように設けられていてもよい。電極板３６として、例えば外周下側に切欠部３６ａが形成されてなるとともに、外周上側に突出部３６ｂが形成されてなるものを用いることができる。このとき、クランプ部材９１として、電極板３６の外周下側に形成された切欠部３６ａに対応して、内周下端に内周方向に突出した突出部９１ａが形成されており、周方向から視たときに断面Ｌ字形状を有するものを用いることができる。クランプ部材９１は、連結部９２により電極支持体３８又はトルク制御部９３に連結されていてもよく、電極支持体３８とクランプ部材９１の突出部９１ａとの間に電極板３６の突出部３６ｂを挟んで支持するように設けられていてもよい。
The
連結部９２は、例えばネジ部材９２ａとナット部材９２ｂとよりなるものを用いることができる。ネジ部材９２ａの下端部９２ｃは、ネジ部材９２ａの本体部９２ｄよりも直径が大きくなっており、クランプ部材９１の内部に、回転自在であるとともにクランプ部材９１から抜けないように、取り付けられていてもよい。ナット部材９２ｂは、電極支持体３８に取り付けられており、ネジ部材９２ａはナット部材９２ｂに螺合するように設けられていてもよい。
As the connecting
トルク制御部９３は、回転駆動部９３ａとトルク検出部９３ｂとを有する。回転駆動部９３ａの回転軸は、ネジ部材９２ａと一体で回転可能に設けられている。回転駆動部９３ａとして、例えばモータを用いることができる。トルク制御部９３は、トルク検出部９３ｂによりトルクを検出しながら回転駆動部９３ａにより所定のトルクになるようにネジ部材９２ａをネジ止めすることができる。
The
間隔調整機構９０は、クランプ部材９１に回転自在に取り付けられたネジ部材９２ａを回転駆動させることで、電極支持体３８に固定されたナット部材９２ｂに対する上下方向の相対位置を変化させることができる。これにより、電極支持体３８に対する電極板３６の上下方向の相対位置を変化させることができる。
The
あるいは、ネジ部材９２ａの下端部がクランプ部材９１に取り付けられたナット部材に螺合するように設けられていてもよい。そして、電極支持体３８には、ネジ部材９２ａが軸方向に摺動可能及び周方向に回転可能になるように、ナット部材９２ｂに代えボールスプラインが設けられていてもよい。
Alternatively, the lower end portion of the
また、電極支持体３８と電極板３６との間には、弾性部材９４が挟まれている。弾性部材９４として、例えばシールドスパイラルを用いることができる。
Further, an
図２及び図３に示すように、例えば電極板３６の上面に溝部３６ｃが形成されており、溝部３６ｃに螺旋形状を有するシールドスパイラル９４が嵌め込まれている。溝部３６ｃの深さは、シールドスパイラル９４の外径よりも小さくなっており、図４に示すように、電極板３６の上面と電極支持体３８の下面とは直接接触せず、シールドスパイラル９４を介して接触するようになっている。また、シールドスパイラル９４として、ＥＭＩ（Electro Magnetic Interference）シールドスパイラルを用いることができる。
As shown in FIGS. 2 and 3, for example, a
また、電極板３６の上面と電極支持体３８の下面との間であって、シールドスパイラル９４よりも内周側には、ガス吐出孔３７とガス通流孔４１の気密性を確保するために、リング形状を有する気密シール部材が設けられていてもよい。気密シール部材として、例えばＯリングを用いることができ、弾性部材９４としての役割を持たせる事も可能である。
Further, in order to ensure the gas tightness of the
このように構成された間隔調整機構９０によれば、連結部９２例えばネジ部材９２ａを締め付けるトルクＴｒを調整することによって、電極板３６を電極支持体３８に押し付ける力Ｆを調整することができる。この押し付け力Ｆの強さとシールドスパイラル９４の弾性力とのバランスにより、電極支持体３８と電極板３６との間隔ｄを調整することができる。
According to the
なお、間隔調整機構９０は、電極支持体３８と電極板３６との間隔ｄを調整することができるものであればよく、間隔調整機構９０の構造として種々の変更が可能である。図５は、間隔調整機構として別の例９０Ａを用いた場合における、電極支持体３８と電極板３６の近傍を拡大して示す断面図である。図５に示すように、クランプ部材を設けず、ネジ部材９２ａの下端部９２ｃが、電極板３６の内部に、回転自在であるとともに電極板３６から抜けないように、取り付けられていてもよい。なお、図５においては、図示を容易にするために、電極支持体３８の内部に形成されている流路５２及びヒータ６６の図示を省略している。
The
また、トルク制御部９３は、電極板３６及び電極支持体３８の外周に沿って、複数の箇所に設けられていてもよい。そして、複数のトルク制御部９３が設けられているときは、それぞれのトルク制御部９３は、独立してトルク制御可能に設けられていてもよく、あるいは、以下のように、それぞれのトルク制御が連動して行なわれるように構成されていてもよい。
Further, the
図６及び図７は、それぞれ複数のトルク制御部９３が連動するように設けられている例の構成を示す断面図及び上面図である。なお、図６においては、図示を容易にするために、電極支持体３８の内部に形成されている流路５２及びヒータ６６の図示を省略している。
FIGS. 6 and 7 are a cross-sectional view and a top view, respectively, showing a configuration of an example in which a plurality of
図６及び図７に示すように、例えば中央に設けられた駆動ギヤ９５と、駆動ギヤ９５の外周に沿って複数の箇所に設けられた被駆動ギヤ９６とが設けられており、駆動ギヤ９５が１つのトルク制御部９３に接続されているとともに、それぞれの被駆動ギヤ９６がそれぞれの連結部９２と一体で回転可能に設けられていてもよい。
As shown in FIGS. 6 and 7, for example, a
次に、本実施の形態に係るプラズマエッチング方法について説明する。 Next, the plasma etching method according to the present embodiment will be described.
図８は、本実施の形態に係るプラズマエッチング方法における各工程の手順を示すフローチャートである。図９は、トルクＴｒと間隔ｄとの関係を模式的に示すグラフである。図１０は、間隔ｄと圧力Ｐとの関係を模式的に示すグラフである。 FIG. 8 is a flowchart showing the procedure of each step in the plasma etching method according to the present embodiment. FIG. 9 is a graph schematically showing the relationship between the torque Tr and the distance d. FIG. 10 is a graph schematically showing the relationship between the distance d and the pressure P. As shown in FIG.
予め、電極支持体３８から電極板３６までの間隔ｄと、供給される処理ガスが流れる流路内の圧力Ｐとの関係を設定するためのデータを準備する（ステップＳ１１）。
Data for setting the relationship between the distance d from the
まず、ネジ部材９２ａのトルクＴｒと間隔ｄとの関係を設定するためのデータを準備する。例えば電極支持体３８から電極板３６までの間隔ｄをネジ部材９２ａにより調整するものであるときは、ネジ部材９２ａを回転するトルクＴｒを調整することによって、間隔ｄを調整することができる。従って、トルクＴｒと間隔ｄとの関係を設定するためのデータを準備しておく。トルクＴｒと間隔ｄとの関係としては、図９に示すように、トルクＴｒの増加に伴って間隔ｄが減少するような関係を有するものとすることができる。
First, data for setting the relationship between the torque Tr of the
次に、間隔ｄと圧力Ｐとの関係を設定するためのデータを準備する。間隔ｄと圧力Ｐとは、図１０に示すように、間隔ｄの減少に伴って圧力Ｐも減少するような関係を有する。 Next, data for setting the relationship between the distance d and the pressure P is prepared. As shown in FIG. 10, the distance d and the pressure P have a relationship such that the pressure P also decreases as the distance d decreases.
ここで、間隔ｄと圧力Ｐとの関係は、以下のように、間隔ｄと圧力Ｐと電極板３６の温度Ｔ１との関係により説明することができる。
Here, the relationship between the distance d and the pressure P can be explained by the relationship between the distance d, the pressure P, and the temperature T1 of the
図１１は、電極板３６と電極支持体３８とが間隔ｄで対向している状態を模式的に示す図である。
FIG. 11 is a diagram schematically showing a state where the
図１１に示すように、電極板３６と電極支持体３８とが間隔ｄで対向しているものとする。そして、電極板３６の温度がＴ１に、電極支持体３８の温度がＴ２（Ｔ１＞Ｔ２）に保たれているとする。そして、Ｔ１とＴ２の温度差をΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）とするとき、定常状態における電極板３６と電極支持体３８との間の熱流束ｑは、下記式（１）
ｑ＝κ・ΔＴ／ｄ （１）
に示される。ここで、κは、気体の熱伝導率である。
As shown in FIG. 11, it is assumed that the
q = κ · ΔT / d (1)
Shown in Here, κ is the thermal conductivity of the gas.
式（１）を変形すると、熱伝導効率ｑ／ΔＴは、
ｑ／ΔＴ＝κ／ｄ （２）
となる。
By transforming equation (1), the heat conduction efficiency q / ΔT is
q / ΔT = κ / d (2)
It becomes.
また、圧力Ｐが相対的に低く、間隔ｄが平均自由行程λよりも十分大きい場合（λ＜＜ｄ）には、熱伝導率κは、圧力Ｐに略比例する。これは、例えば、以下のクヌーセン数Ｋｎの圧力依存を用いて説明することができる。クヌーセン数Ｋｎは、下記式（３） When the pressure P is relatively low and the distance d is sufficiently larger than the mean free path λ (λ << d), the thermal conductivity κ is approximately proportional to the pressure P. This can be explained, for example, using the following Knudsen number Kn pressure dependence. Knudsen number Kn is expressed by the following formula (3).
式（３）に示すように、クヌーセン数Ｋｎは、圧力Ｐの逆数に比例する。また、圧力Ｐが相対的に低く、間隔ｄ（代表長さＬ）が平均自由行程λよりも十分大きい場合（λ＜＜ｄ）には、熱伝導率κは、クヌーセン数Ｋｎの逆数に略比例する。従って、圧力Ｐの減少に伴って、熱伝導率κも減少する。 As shown in the equation (3), the Knudsen number Kn is proportional to the reciprocal of the pressure P. When the pressure P is relatively low and the distance d (representative length L) is sufficiently larger than the mean free path λ (λ << d), the thermal conductivity κ is approximately the reciprocal of the Knudsen number Kn. Proportional. Therefore, as the pressure P decreases, the thermal conductivity κ also decreases.
以上の関係により、間隔ｄを増加させると、熱伝導効率ｑ／ΔＴも減少し、電極支持体３８の温度Ｔ２が一定のとき、電極板３６の温度Ｔ１は上昇する。また、圧力Ｐを減少させると熱伝導率κも減少するため、熱伝導効率ｑ／ΔＴも減少し、電極支持体３８の温度Ｔ２が一定のとき、電極板３６の温度Ｔ１は上昇する。よって、間隔ｄと圧力Ｐとは、図１０に示すように、間隔ｄの減少に伴って圧力Ｐも減少するような関係を有する。
From the above relationship, when the distance d is increased, the heat conduction efficiency q / ΔT is also decreased, and the temperature T1 of the
次いで、ウェハＷをエッチングする際に、処理ガスが流れる流路内の圧力を計測して計測値を取得する（ステップＳ１２）。なお、ステップＳ１２は、本発明における取得ステップに相当する。 Next, when the wafer W is etched, the pressure in the flow path through which the processing gas flows is measured to obtain a measured value (step S12). Step S12 corresponds to an acquisition step in the present invention.
例えば、ウェハＷのエッチングを開始する前に、圧力計５０により、ガス供給管４５内の圧力を計測し、計測した計測値を制御部１００が取得する。また、複数のウェハＷを連続してエッチングするときは、例えばこれから処理するウェハＷの前のウェハＷをプラズマエッチングしている間に、圧力計５０により、ガス供給管４５内の圧力を計測してもよい。
For example, before the etching of the wafer W is started, the pressure in the
次いで、取得した計測値が、予め設定された基準値から所定の範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１３）。なお、ステップＳ１３は、本発明における判定ステップに相当する。 Next, it is determined whether or not the acquired measurement value is within a predetermined range from a preset reference value (step S13). Step S13 corresponds to a determination step in the present invention.
ステップＳ１２で取得した計測値が図１０に示すＰ１であるときは、ステップＳ１３において計測値Ｐ１が基準値Ｐ０から所定の範囲内にあると判定する。このときは、間隔ｄを変更せず、後述するプラズマエッチングを行うステップ（ステップＳ１６）に進む。 When the measured value acquired in step S12 is P1 shown in FIG. 10, it is determined in step S13 that the measured value P1 is within a predetermined range from the reference value P0. At this time, the interval d is not changed, and the process proceeds to a step of performing plasma etching (step S16) described later.
一方、ステップＳ１２で取得した計測値が図１０に示すＰ２であるときは、ステップＳ１３において計測値Ｐ２が基準値Ｐ０から所定の範囲内にないと判定する。このときは、ステップＳ１１で予め設定された、間隔ｄと圧力Ｐとの関係、すなわち図１０に示す関係と、計測値Ｐ２とに基づいて、間隔ｄの設定値ｄ２を決定する（ステップＳ１４）。次いで、図１０に示すように、間隔ｄを、現在値、例えば基準値Ｐ０に対応したｄ０から決定された設定値ｄ２に調整する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５では、ネジ部材９２ａを回転させるトルクＴｒを、図９に示す間隔ｄ０に対応したトルクＴｒ０から、図９に示すトルクＴｒと間隔ｄとの関係と、間隔ｄの設定値ｄ２とに基づいて定まるトルクＴｒ２に調整する。これにより、間隔ｄを、決定された間隔ｄの設定値ｄ２に調整する。
On the other hand, when the measured value acquired in step S12 is P2 shown in FIG. 10, it is determined in step S13 that the measured value P2 is not within the predetermined range from the reference value P0. At this time, the set value d2 of the interval d is determined based on the relationship between the interval d and the pressure P set in advance in step S11, that is, the relationship shown in FIG. 10 and the measured value P2 (step S14). . Next, as shown in FIG. 10, the interval d is adjusted to the set value d2 determined from the current value, for example, d0 corresponding to the reference value P0 (step S15). In step S15, the torque Tr for rotating the
なお、ステップＳ１４は、本発明における決定ステップに相当し、ステップＳ１５は、本発明における調整ステップに相当する。 Step S14 corresponds to the determination step in the present invention, and step S15 corresponds to the adjustment step in the present invention.
また、ステップＳ１３において、計測値が所定の範囲内にないと判定されたときに、例えば制御部１００が、計測値が所定の範囲内にないことを示す信号を出力するようにしてもよい。そして、ステップＳ１３で信号が出力されたときに、ステップＳ１４において間隔ｄの設定値を決定するようにしてもよい。
In Step S13, when it is determined that the measured value is not within the predetermined range, for example, the
このようにして、ステップＳ１３で計測値が基準値から所定の範囲内にあると判定した後、又は、ステップＳ１３で計測値が基準値から所定の範囲内にないと判定し、かつ、ステップＳ１４及びステップＳ１５を行って間隔ｄを設定値ｄ２に調整した後、ウェハＷをプラズマエッチングする（ステップＳ１６）。 Thus, after determining that the measured value is within the predetermined range from the reference value in step S13, or determining that the measured value is not within the predetermined range from the reference value in step S13, and step S14. And after performing step S15 and adjusting the space | interval d to the setting value d2, the wafer W is plasma-etched (step S16).
ここでは、例えば後述する図１７に示すように、シリコン層１１１よりなるウェハＷ上にフォトリソグラフィによりパターン化されたレジスト（例えばＡｒＦレジスト）よりなるレジスト層１１２がエッチングマスクとして形成された構造のウェハＷを準備し、ウェハＷにプラズマエッチングを施す。なお、シリコン層１１１上に例えばＳｉＯｘよりなる絶縁膜が形成され、絶縁膜上にレジスト層１１２が形成されたものでもよい。
Here, for example, as shown in FIG. 17 described later, a wafer having a structure in which a resist
まず、ゲートバルブ８６を開状態とし、搬入出口８５を介して上記構成の半導体ウェハＷをチャンバ１０内に搬入し、サセプタ１６上に載置する。この状態でゲートバルブ８６を閉じ、排気装置８４によりチャンバ１０内を排気しながら、処理ガス供給源４６から処理ガスを所定の流量でガス拡散室４０へ供給し、ガス通流孔４１およびガス吐出孔３７を介してチャンバ１０内へ供給しつつ、その中の圧力を例えば０．１〜１５０Ｐａの範囲内の設定値とする。そして、所定の高周波電力と直流電圧を印加してウェハＷに対してプラズマエッチングを行う。このとき、半導体ウェハＷは、直流電源２２から静電チャック１８の電極２０に直流電圧を印加することにより静電チャック１８に固定されている。
First, the
ここで、処理ガスとしては、従来用いられている種々のものを採用することができ、例えばＣ４Ｆ８ガスのようなフルオロカーボンガス（ＣｘＦｙ）に代表されるハロゲン元素を含有するガスを好適に用いることができる。さらに、ＡｒガスやＯ２ガス等の他のガスが含まれていてもよい。 Here, as the processing gas, various conventionally used gases can be employed. For example, a gas containing a halogen element typified by a fluorocarbon gas (C x F y ) such as C 4 F 8 gas. Can be suitably used. Furthermore, other gases such as Ar gas and O 2 gas may be contained.
そして、下部電極であるサセプタ１６に第１の高周波電源７２から２７〜１００ＭＨｚの周波数、例えば４０ＭＨｚの比較的高い周波数のプラズマ生成用の高周波電力を印加する。また、第２の高周波電源７９から４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの周波数、例えば３ＭＨｚのプラズマ生成用の高周波電力よりも低い周波数のイオン引き込み用の高周波電力を連続的に印加する。更に、上部電極３４に第１の直流電源７３から所定の直流電圧を連続的に印加する。
Then, a high frequency power for plasma generation with a frequency of 27 to 100 MHz, for example, a relatively high frequency of 40 MHz, is applied from the first high
上部電極３４の電極板３６に形成されたガス吐出孔３７から吐出された処理ガスは、高周波電力により生じた上部電極３４と下部電極であるサセプタ１６間のグロー放電中でプラズマ化し、このプラズマで生成される正イオンやラジカルによって、レジスト層１１２をマスクとしてウェハＷのシリコン層１１１がエッチングされる。
The processing gas discharged from the
本実施の形態では、前述したように、ステップＳ１６を行う前に、ステップＳ１３で圧力Ｐの計測値が基準値から所定の範囲内にあるか否か判定する。そして、計測値が基準値から所定の範囲内にないと判定したときは、ステップＳ１４及びステップＳ１５を行って間隔ｄを新たな間隔に変更する。これにより、上部電極の経時変化に伴うレジストのエッチング速度の低下を抑制することができる。 In the present embodiment, as described above, before performing step S16, it is determined in step S13 whether or not the measured value of the pressure P is within a predetermined range from the reference value. When it is determined that the measured value is not within the predetermined range from the reference value, step S14 and step S15 are performed to change the interval d to a new interval. Thereby, the fall of the etching rate of the resist accompanying the time-dependent change of an upper electrode can be suppressed.
次に、本実施の形態に係るプラズマエッチング方法によれば、プロセス条件を変更することなく、上部電極の経時変化に伴うレジストのエッチング速度の低下を抑制することができることを、比較例を参照しながら説明する。 Next, referring to the comparative example, the plasma etching method according to the present embodiment can suppress a decrease in the etching rate of the resist due to the temporal change of the upper electrode without changing the process conditions. While explaining.
図１２から図１４は、間隔ｄの変更を行わない場合を比較例としたときに、比較例におけるそれぞれレジスト層のエッチング速度、圧力Ｐ、及び電極板３６の温度の経時変化を実際に計測したデータの一例である。
12 to 14, when the case where the interval d is not changed is taken as a comparative example, the etching rate of the resist layer, the pressure P, and the temperature of the
図１２及び図１３に示すように、間隔ｄの変更を行わないときは、使用時間の増加に伴って、エッチング速度、圧力Ｐが減少する。また、図１４に示すように、間隔ｄの変更を行わないときは、使用時間の増加に伴って、電極板３６の温度が増加する。このような変化の理由について、一例として、図１５から図１８を用いて説明することができる。
As shown in FIGS. 12 and 13, when the interval d is not changed, the etching rate and the pressure P decrease as the usage time increases. As shown in FIG. 14, when the interval d is not changed, the temperature of the
図１５及び図１６は、使用時間の増加に伴って電極板３６のガス吐出孔３７の形状の変化の様子を模式的に示す断面図である。図１７は、比較例においてシリコン層をエッチングして形成される穴部の形状を模式的に示す断面図である。図１８は、比較例におけるレジスト層のエッチング速度の経時変化を模式的に示すグラフである。図１９は、本実施の形態においてシリコン層をエッチングして形成される穴部の形状を模式的に示す断面図である。図２０は、本実施の形態におけるレジスト層のエッチング速度の経時変化を模式的に示すグラフである。
15 and 16 are cross-sectional views schematically showing how the shape of the
使用時間の増加に伴って、図１５及び図１６に示すように、例えば電極板３６のガス吐出孔３７の内径がＤＩ０からＤＩ１に増加し、ガス吐出孔３７を流れるガスの流れ易さ、すなわちコンダクタンスが増加する。すると、電極板３６と、電極支持体３８との間の空間が排気装置８４により排気されやすくなり、電極板３６と、電極支持体３８との間の空間における圧力が減少する。そして、前述したように、空間における圧力が減少すると、電極板３６が電極支持体３８との間の熱伝導効率が減少する。
As the usage time increases, as shown in FIGS. 15 and 16, for example, the inner diameter of the
一方、下部電極であるサセプタ１６には、第１の高周波電源７２又は第２の高周波電源７９を介して高周波電力が供給される。上部電極３４である電極板３６は、シールドスパイラル９４、電極支持体３８、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７０及び第１の直流電源７３を介して接地されているため、サセプタ１６に供給された高周波電力は電極板３６にも供給される。そして、供給された高周波電力により処理ガスがプラズマ化してプラズマが発生すると、プラズマにより電極板３６が加熱される。このとき、電極板３６が電極支持体３８との間の熱伝導効率が減少していると、電極板３６が電極支持体３８により冷却されにくくなり、電極板３６の温度が上昇することになる。
On the other hand, high frequency power is supplied to the
電極板３６の温度が上昇すると、エッチングの際に電極板３６の表面に堆積する堆積物の量が減少する一方、レジスト層１１２の表面に堆積する堆積物１１３が増加し、レジスト層のエッチング速度が低下する。また、堆積物１１３は、レジスト層１１２の表面とともに、レジストパターンの側壁にも堆積する。従って、図１７に示すように、シリコン層１１１をエッチングして形成される穴部の内径ＤＨ０は、相対的に小さくなる。
When the temperature of the
このように、レジスト層のエッチング速度は、エッチングして形成される穴部の形状を決定する重要なパラメータであるため、所定の許容範囲内にあることが好ましい。従って、図１８に示すように、エッチング速度が低下して許容範囲内の下限値に等しくなるときに、上部電極３４（電極板３６）を交換しなくてはならず、上部電極３４を新品部材へ交換する頻度が多くなり、上部電極３４の使用可能時間が短くなる。また、上部電極３４を新品部材へ交換する際には、プロセス条件を再調整しなくてはならず、連続して安定に装置を稼働することが難しくなる。
As described above, the etching rate of the resist layer is an important parameter for determining the shape of the hole formed by etching, and thus is preferably within a predetermined allowable range. Therefore, as shown in FIG. 18, when the etching rate decreases and becomes equal to the lower limit within the allowable range, the upper electrode 34 (electrode plate 36) must be replaced, and the
一方、本実施の形態では、処理ガスの流路内の圧力Ｐを計測して計測値を取得し、取得した計測値が基準値から所定の範囲内にあるか否かを判定し、所定の範囲内にないと判定されたときに、予め設定された、電極板３６と電極支持体３８との間隔ｄと圧力Ｐとの関係と、取得した計測値とに基づいて、間隔ｄを変更する。このとき、圧力Ｐの減少に伴って間隔ｄも減少するように変更するため、電極板３６と電極支持体３８との間の熱伝導効率の変化を防止できる。従って、電極板３６の温度が所定の範囲を超えて上昇すること、及び、エッチングの際に電極板３６の表面に堆積する堆積物の量が減少することを防止できる。従って、図１８に示すように、シリコン層１１１をエッチングして形成される穴部の内径ＤＨ１は、相対的に小さくならず、所定の範囲内の値とすることができる。
On the other hand, in the present embodiment, the measured value is obtained by measuring the pressure P in the flow path of the processing gas, and it is determined whether or not the obtained measured value is within a predetermined range from the reference value. When it is determined that the distance d is not within the range, the distance d is changed based on a preset relationship between the distance d between the
また、使用時間の増加に伴ってレジスト層のエッチング速度が低下して許容範囲内の下限値に等しくなったときに、図２０に示すように、間隔ｄを変更することによって、レジスト層のエッチング速度を例えば許容範囲内の上限値になるように調整することができる。従って、エッチング速度が低下して許容範囲内の下限値に等しくなったときに、上部電極３４（電極板３６）を交換する必要はなく、上部電極３４を新品部材へ交換する頻度を少なくすることができ、上部電極３４の使用可能時間を長くすることができる。また、上部電極３４を新品部材へ交換する際に必要な、プロセス条件の再調整の回数も減らすことができ、より連続して安定に装置を稼働することができる。
Further, when the etching rate of the resist layer decreases with the increase in use time and becomes equal to the lower limit within the allowable range, the resist layer is etched by changing the interval d as shown in FIG. For example, the speed can be adjusted to be an upper limit value within an allowable range. Therefore, it is not necessary to replace the upper electrode 34 (electrode plate 36) when the etching rate decreases and becomes equal to the lower limit within the allowable range, and the frequency of replacing the
図２１は、複数のウェハを連続してプラズマエッチングする際に、電極板３６の温度の経時変化を実際に計測したデータの一例である。図２１では、７枚のウェハを連続して処理した例を示している。
FIG. 21 is an example of data obtained by actually measuring a change with time of the temperature of the
電極板３６の温度が径時変化する場合、例えば電極支持体３８の設定温度のような、各種のプロセス条件を予め調節することでエッチング速度の経時変化を抑制すればよいとも考えられる。しかし、電極支持体３８の設定温度等のプロセス条件を変更すると、複数のウェハを連続してプラズマエッチングする際に、図２１に示すように、１枚のウェハの処理の開始時と終了時との間でプロセス条件が変動することがある。あるいは、最初のウェハの処理と最後のウェハの処理との間でプロセス条件が変動するおそれがある。
When the temperature of the
一方、本実施の形態では、処理ガスの流路内の圧力Ｐを計測して計測値を取得し、取得した計測値が基準値から所定の範囲内にあるか否かを判定し、所定の範囲内にないと判定されたときに、予め設定された、電極板３６と電極支持体３８との間隔ｄと圧力Ｐとの関係と、取得した計測値とに基づいて、間隔ｄを変更する。従って、電極支持体３８の温度が経時変化することを防止するために、例えば電極支持体３８の設定温度等のプロセス条件を変更する必要がない。よって、複数のウェハを連続してプラズマエッチングする際に、図２１に示すように、１枚のウェハの処理の開始時と終了時との間でのプロセス条件の変動を抑制できる。あるいは、最初のウェハの処理と最後のウェハの処理との間でのプロセス条件の変動を抑制することができる。
On the other hand, in the present embodiment, the measured value is obtained by measuring the pressure P in the flow path of the processing gas, and it is determined whether or not the obtained measured value is within a predetermined range from the reference value. When it is determined that the distance d is not within the range, the distance d is changed based on a preset relationship between the distance d between the
次に、実施例として、本実施の形態に係るネジ部材９２ａを用いた場合において、ネジ部材９２ａをネジ止めするトルクＴｒを変えた場合において、レジスト層のエッチング速度を測定した結果について説明する。トルクＴｒ以外の条件は、下記の通りである。
（実施例）
成膜装置内圧力 ：３０ｍＴｏｒｒ
高周波電源パワー（上部電極／下部電極）：１７００／６０００Ｗ
処理ガス ：Ｃ４Ｆ８／Ｃ４Ｆ８／ＣＦ４／Ｏ２
図２２から図２４は、それぞれトルクＴｒを１０、８、５ｋｇｆ・ｃｍと変えた場合における、レジスト層のエッチング速度のウェハ面内分布を測定した結果である。
Next, as an example, the results of measuring the etching rate of the resist layer when the
(Example)
Pressure inside the film forming apparatus: 30 mTorr
High frequency power supply (upper electrode / lower electrode): 1700 / 6000W
Process gas: C 4 F 8 / C 4 F 8 / CF 4 /
22 to 24 show the results of measuring the in-wafer distribution of the etching rate of the resist layer when the torque Tr is changed to 10, 8, and 5 kgf · cm, respectively.
図２２から図２４に示すように、トルクの減少に伴って、レジスト層のエッチング速度の面内分布を示すプロファイルが、縦方向において徐々に下方に下がっている。また、それぞれのプロファイルから求めたエッチング速度の平均値は、５７．４、５５．３、５３．９ｎｍ／ｍｉｎと変化し、徐々に減少している。従って、トルクＴｒを調整することでレジスト層のエッチング速度を自在に調整できることが示された。 As shown in FIGS. 22 to 24, the profile indicating the in-plane distribution of the etching rate of the resist layer gradually decreases downward in the vertical direction as the torque decreases. Moreover, the average value of the etching rate calculated | required from each profile changed with 57.4, 55.3, 53.9 nm / min, and has decreased gradually. Therefore, it was shown that the etching rate of the resist layer can be freely adjusted by adjusting the torque Tr.
以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Can be modified or changed.
１０ チャンバ（処理容器）
１６ サセプタ
３４ 上部電極
３６ 電極板
３８ 電極支持体
４０ ガス拡散室
４５ ガス供給管
４６ 処理ガス供給源
５０ 圧力計
７２ 第１の高周波電源
７９ 第２の高周波電源
９０、９０Ａ 間隔調整機構
９２ 連結部
９２ａ ネジ部材
９３ トルク制御部
９４ シールドスパイラル（弾性部材）
１００ 制御部
10 chamber (processing vessel)
16
100 Control unit
Claims (8)
前記処理ガスが流れる流路内の圧力を計測して計測値を取得する取得ステップと、
取得した前記計測値が、予め設定された基準値から所定の範囲内にあるか否かを判定する判定ステップと、
前記計測値が前記所定の範囲内にないと判定されたときに、予め設定された、前記電極板を支持する電極支持体から前記電極板までの間隔と前記流路内の圧力との関係に基づいて、前記間隔の設定値を決定する決定ステップと、
前記間隔を、決定された前記設定値に調整する調整ステップと
を有する、プラズマエッチング方法。 A process gas is supplied into the processing container, and high-frequency power is supplied to at least one of the holding part for holding the substrate and the electrode plate provided to face the holding part provided in the processing container. In the plasma etching method of generating plasma and etching the substrate held in the holding unit by the generated plasma,
An acquisition step of measuring a pressure in a flow path through which the processing gas flows to acquire a measurement value;
A determination step of determining whether or not the acquired measurement value is within a predetermined range from a preset reference value;
When it is determined that the measured value is not within the predetermined range, a predetermined relationship between the distance from the electrode support that supports the electrode plate to the electrode plate and the pressure in the flow path is set. A determination step for determining a set value of the interval based on;
An adjusting step of adjusting the interval to the determined set value.
前記決定ステップは、前記信号が出力されたときに、前記設定値を決定するものである、請求項１に記載のプラズマエッチング方法。 The determination step outputs a signal indicating that the measurement value is not within the predetermined range when it is determined that the measurement value is not within the predetermined range;
The plasma etching method according to claim 1, wherein the determining step determines the set value when the signal is output.
前記調整ステップは、前記連結部が、前記電極板及び前記電極支持体のいずれか一方を前記弾性部材を介して他方に押し付ける力を調整することによって、前記間隔を、決定された前記設定値に調整するものである、請求項３に記載のプラズマエッチング方法。 The spacing adjustment mechanism includes a connecting portion that connects the electrode plate to the electrode support, and an elastic member sandwiched between the electrode support and the electrode plate,
The adjusting step adjusts the force by which the connecting portion presses one of the electrode plate and the electrode support against the other via the elastic member, thereby setting the interval to the determined set value. The plasma etching method according to claim 3, which is to be adjusted.
前記調整ステップは、前記ネジ部材を回転させるトルクを調整することによって、前記間隔を、決定された前記設定値に調整するものである、請求項４に記載のプラズマエッチング方法。 The connecting portion includes a screw member that screws one of the electrode plate and the electrode support to the other,
The plasma etching method according to claim 4, wherein the adjusting step adjusts the interval to the determined set value by adjusting a torque for rotating the screw member.
処理容器と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する供給部と、
前記処理容器内に設けられた、基板を保持する保持部と、
前記保持部と対向するように設けられた電極板と、
前記保持部及び前記電極板の少なくとも一方に高周波電力を供給する高周波電源と、
前記電極板を支持する電極支持体と、
処理ガスが流れる流路内の圧力を計測する計測部と、
前記電極板及び前記電極支持体のいずれか一方を他方に対して移動させることによって、前記電極支持体から前記電極板までの間隔を調整する間隔調整機構と、
前記供給部、前記高周波電源、前記計測部及び前記間隔調整機構の動作を制御する制御部と
を有し、
前記制御部は、
前記供給部により処理ガスを供給するとともに、前記高周波電源により高周波電力を供給することによって、プラズマを発生させ、発生したプラズマにより前記保持部に保持されている基板をエッチングするように制御するものであるとともに、
前記計測部により、前記流路内の圧力を計測して計測値を取得し、取得した前記計測値が、予め設定された基準値から所定の範囲内にあるか否かを判定し、前記計測値が前記所定の範囲内にないと判定されたときに、予め設定された、前記間隔と前記流路内の圧力との関係に基づいて、前記間隔の設定値を決定し、前記間隔調整機構により、前記間隔を、決定された前記設定値に調整するように制御するものである、プラズマエッチング装置。 In a plasma etching apparatus for etching a substrate with plasma,
A processing vessel;
A supply unit for supplying a processing gas into the processing container;
A holding part for holding a substrate provided in the processing container;
An electrode plate provided to face the holding portion;
A high frequency power source for supplying high frequency power to at least one of the holding part and the electrode plate;
An electrode support for supporting the electrode plate;
A measurement unit for measuring the pressure in the flow path through which the processing gas flows;
A distance adjusting mechanism for adjusting a distance from the electrode support to the electrode plate by moving one of the electrode plate and the electrode support with respect to the other;
A controller that controls operations of the supply unit, the high-frequency power source, the measurement unit, and the interval adjustment mechanism;
The controller is
A process gas is supplied from the supply unit and a high-frequency power is supplied from the high-frequency power source to generate plasma, and the generated plasma is controlled to etch the substrate held in the holding unit. As well as
The measurement unit measures the pressure in the flow path to acquire a measurement value, determines whether the acquired measurement value is within a predetermined range from a preset reference value, and measures the measurement When it is determined that the value is not within the predetermined range, a setting value of the interval is determined based on a preset relationship between the interval and the pressure in the flow path, and the interval adjustment mechanism The plasma etching apparatus is configured to control the interval to be adjusted to the determined set value.
前記制御部は、前記連結部が、前記電極板及び前記電極支持体のいずれか一方を前記弾性部材を介して他方に押し付ける力を調整することによって、前記間隔を、決定された前記設定値に調整するように制御するものである、請求項６に記載のプラズマエッチング装置。 The spacing adjustment mechanism includes a connecting portion that connects the electrode plate to the electrode support, and an elastic member sandwiched between the electrode support and the electrode plate,
The control unit adjusts the force by which the connecting unit presses one of the electrode plate and the electrode support against the other through the elastic member, thereby setting the interval to the determined set value. The plasma etching apparatus according to claim 6, which is controlled so as to be adjusted.
前記制御部は、前記ネジ部材を回転させるトルクを調整することによって、前記間隔を、決定された前記設定値に調整するように制御するものである、請求項７に記載のプラズマエッチング装置。 The connecting portion includes a screw member that screws one of the electrode plate and the electrode support to the other,
The plasma etching apparatus according to claim 7, wherein the control unit controls the interval to be adjusted to the determined set value by adjusting a torque for rotating the screw member.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011146242A JP2013016534A (en) | 2011-06-30 | 2011-06-30 | Plasma etching method and plasma etching device |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016107225A (en) * | 2014-12-09 | 2016-06-20 | 株式会社豊田中央研究所 | Gas filtration apparatus and gas filtration method |
-
2011
- 2011-06-30 JP JP2011146242A patent/JP2013016534A/en not_active Withdrawn
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