JP2002241946A - Plasma processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハに対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に関す
る。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a plasma processing apparatus for performing a plasma processing on a semiconductor wafer, for example.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、半導体集積回路を製造するため
には、半導体ウエハに対して、成膜、エッチング、酸化
拡散、アニール等の各種の熱処理が繰り返し施され、こ
の種の処理を行うプラズマ処理装置としては例えば特開
平8−339895号公報や特開平8−181107号
公報等に開示されている。例えばプラズマを用いて1枚
毎のウエハに対して膜を堆積させるCVD(Chemi
cal Vapor Deposition)装置にお
いては、加熱ヒータを内蔵したサセプタ等の載置台上に
半導体ウエハを載置し、これを所定の温度に加熱しなが
ら成膜用の処理ガスを供給し、そして、高周波電圧を上
部電極と載置台を兼ねる下部電極との間に印加してプラ
ズマを発生させて、ウエハ表面に膜を堆積させるように
なっている。これを図13を参照して説明する。2. Description of the Related Art In general, in order to manufacture a semiconductor integrated circuit, various heat treatments such as film formation, etching, oxidative diffusion, annealing, etc. are repeatedly performed on a semiconductor wafer, and a plasma process for performing this type of process is performed. The apparatus is disclosed in, for example, JP-A-8-339895 and JP-A-8-181107. For example, CVD (Chemi) for depositing a film on each wafer using plasma.
In a cal vapor deposition (cal vapor deposition) apparatus, a semiconductor wafer is mounted on a mounting table such as a susceptor having a built-in heater, and a processing gas for film formation is supplied while heating the semiconductor wafer to a predetermined temperature. Is applied between the upper electrode and the lower electrode also serving as a mounting table to generate plasma and deposit a film on the wafer surface. This will be described with reference to FIG.
【0003】図13は従来の一般的なプラズマ処理装置
を示す概略構成図であり、このプラズマ処理装置は真空
引き可能になされた略円筒体状の処理容器2を有してい
る。この処理容器2内には、上面の半導体ウエハWを載
置するための載置台を兼ねる下部電極4が設置されると
共に、これに対向する天井部には、処理容器2内に成膜
ガス等の処理ガスを供給するためのシャワーヘッド部を
兼ねる上部電極6が絶縁材8を介して設けられている。
そして、この上部電極6にはマッチング回路10を介し
て例えば450KHzの高周波電源12が接続されてい
る。FIG. 13 is a schematic structural view showing a conventional general plasma processing apparatus. This plasma processing apparatus has a substantially cylindrical processing vessel 2 which can be evacuated. A lower electrode 4 also serving as a mounting table for mounting the semiconductor wafer W on the upper surface is installed in the processing container 2, and a film forming gas or the like is provided in the processing container 2 on a ceiling facing the lower electrode 4. An upper electrode 6 also serving as a shower head for supplying the processing gas is provided via an insulating material 8.
A high-frequency power supply 12 of, for example, 450 KHz is connected to the upper electrode 6 via a matching circuit 10.
【0004】上記下部電極4の全体は例えばAlN(窒
化アルミニウム)等のセラミックスよりなり、この内部
に、例えばモリブデン線等の抵抗体よりなる加熱ヒータ
14が所定のパターン形状に配列して埋め込まれている
と共に、例えばモリブデン線をメッシュ状に配設した電
極本体16が埋め込まれている。そして、処理容器2内
に処理ガスを供給しつつ所定の圧力に真空引きし、上述
のように形成された下部電極4上にウエハWを直置き
し、加熱ヒータ14からの熱によりウエハWを加熱しつ
つ、上記上部電極6と下部電極4との間に、高周波電圧
を印加してプラズマを立てて成膜処理を行なう。The entire lower electrode 4 is made of ceramics such as AlN (aluminum nitride), for example, and a heater 14 made of a resistor such as a molybdenum wire is embedded in the inside thereof in a predetermined pattern. At the same time, for example, an electrode body 16 in which molybdenum wires are arranged in a mesh shape is embedded. Then, the processing gas is evacuated to a predetermined pressure while supplying the processing gas into the processing container 2, the wafer W is directly placed on the lower electrode 4 formed as described above, and the wafer W is heated by the heater 14. While heating, a high-frequency voltage is applied between the upper electrode 6 and the lower electrode 4 to generate a plasma to perform a film forming process.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、ウエハWに
対してプラズマCVDによる成膜処理を行なうに際して
は、膜厚の面内均一性を確保することが必要である。特
に、最近にあっては、線幅の更なる微細化及び膜厚の薄
膜化が要請されていることから、この膜厚の面内均一性
も更なる向上が望まれている。しかしながら、上述した
ような従来装置にあっては、処理容器2内に形成される
プラズマの分布の不均一性等に起因して、膜厚の面内均
一性を十分に向上させることができない、といった問題
があった。また、処理容器2内におけるプラズマの不均
一分布や堆積される膜厚の不均一分布等に起因して、ウ
エハ面内において過大な電位差が生じる場合があり、こ
れがためにウエハ表面にすでに形成されている絶縁膜等
に電気的な破壊が生じるという、いわゆるチャージアッ
プダメージが発生し、製品の歩留りを低下させる、とい
う問題もあつた。本発明は、以上のような問題点に着目
し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本
発明の目的は、プラズマ処理、例えばプラズマCVD処
理の膜厚の面内均一性の向上と、製品歩留りの向上を図
ることが可能なプラズマ処理装置を提供することにあ
る。By the way, when performing a film forming process by plasma CVD on the wafer W, it is necessary to ensure in-plane uniformity of the film thickness. In particular, recently, further miniaturization of the line width and thinning of the film thickness have been demanded, and further improvement in the in-plane uniformity of the film thickness has been desired. However, in the conventional apparatus as described above, the in-plane uniformity of the film thickness cannot be sufficiently improved due to the non-uniformity of the distribution of the plasma formed in the processing chamber 2 and the like. There was such a problem. In addition, due to the non-uniform distribution of plasma in the processing chamber 2 or the non-uniform distribution of the film thickness to be deposited, an excessive potential difference may be generated in the wafer surface. There is also a problem in that electrical breakdown occurs in the insulating film or the like, which is called charge-up damage, and the product yield is reduced. The present invention has been devised in view of the above problems and effectively solving them. An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of improving the in-plane uniformity of the film thickness of plasma processing, for example, plasma CVD processing, and improving the product yield.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者等は、処理空間
のプラズマ状態は、フォーカスリングの上面と上部電極
との間の静電容量と、このフォーカスリングの内側にお
ける載置台の表面の露出部分と上部電極との間の静電容
量との比に大きく影響される、という知見を得ることに
より、本発明に至ったものである。請求項1に規定する
発明は、真空引き可能になされた処理容器内に、被処理
体を載置する載置台を兼用する下部電極と、上部電極と
を設け、前記両電極間に高周波電圧を印加して前記被処
理体に対してプラズマ処理を施すようにしたプラズマ処
理装置において、前記下部電極の周縁部に、前記被処理
体の外周端面よりその外側に所定の間隔を離間させてフ
ォーカスリングを設け、前記所定の間隔を10〜27m
mの範囲内に設定するように構成する。これにより、処
理容器内の処理空間におけるプラズマの分布状態が適正
化され、プラズマ処理の面内均一性を向上させることが
できるのみならず、チャージアップダメージの発生を抑
制して製品の歩留りも向上させることが可能となる。According to the present inventors, the plasma state of the processing space depends on the capacitance between the upper surface of the focus ring and the upper electrode and the exposure of the surface of the mounting table inside the focus ring. The present invention has been achieved by obtaining the finding that the capacitance is greatly affected by the ratio between the capacitance between the portion and the upper electrode. The invention defined in claim 1 is to provide a lower electrode also serving as a mounting table for mounting an object to be processed and an upper electrode in a processing chamber which can be evacuated, and apply a high-frequency voltage between the two electrodes. In the plasma processing apparatus, the plasma processing apparatus is configured to apply the plasma processing to the processing target by applying a predetermined distance to a peripheral portion of the lower electrode outside a peripheral end surface of the processing target by a focus ring. And the predetermined interval is 10 to 27 m
It is configured to be set within the range of m. As a result, the distribution state of plasma in the processing space in the processing chamber is optimized, and not only the in-plane uniformity of the plasma processing can be improved, but also the occurrence of charge-up damage is suppressed and the product yield is improved. It is possible to do.
【0007】この場合、例えば請求項2に規定するよう
に、前記フォーカスリングは絶縁材よりなり、その厚さ
は0.2〜5mmの範囲内に設定されている。請求項3
に規定する発明は、真空引き可能になされた処理容器内
にて被処理体に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理
装置において、上部電極と、前記被処理体を載置するた
めに第1の誘電体よりなる下部電極兼用の載置台と、前
記載置台の外周側に、前記被処理体の外周端よりも10
〜27mmの範囲内の所定の間隔を隔てて第2の誘電体
よりなる環状のフォーカスリングとを設けるように構成
したことを特徴とするプラズマ処理装置である。この場
合、例えば請求項4に規定するように、前記フォーカス
リングは、前記載置台とは別体で形成されて前記載置台
の周縁部に嵌装されている。或いは、例えば請求項5に
規定するように、前記載置台と前記フォーカスリング
は、同じ誘電率の誘電体よりなり、両者は一体的に成形
されている。また、例えば請求項6に規定するように、
前記載置台には、前記被処理体の外周端を位置決めする
凸状の位置決め突起部が設けられる。或いは、例えば請
求項7に規定するように、前記載置台には、前記被処理
体の外周端を位置決めする位置決め段部が設けられる。
また、例えば請求項8に規定するように、前記上部電極
は、前記処理容器内に所定のガスを導入するシャワーヘ
ッド部が兼用されている。In this case, for example, the focus ring is made of an insulating material, and its thickness is set in a range of 0.2 to 5 mm. Claim 3
The present invention provides a plasma processing apparatus for performing a plasma process on an object to be processed in a processing chamber capable of being evacuated, comprising: an upper electrode; and a first dielectric for mounting the object to be processed. A mounting table serving also as a lower electrode, which is formed of a body;
A plasma processing apparatus characterized in that an annular focus ring made of a second dielectric is provided at a predetermined interval within a range of up to 27 mm. In this case, for example, as defined in claim 4, the focus ring is formed separately from the mounting table and is fitted to a peripheral portion of the mounting table. Alternatively, for example, as set forth in claim 5, the mounting table and the focus ring are made of a dielectric having the same dielectric constant, and both are integrally formed. Also, for example, as defined in claim 6,
The mounting table is provided with a convex positioning protrusion for positioning an outer peripheral end of the object to be processed. Alternatively, for example, as set forth in claim 7, the mounting table is provided with a positioning step portion for positioning an outer peripheral end of the object to be processed.
Further, for example, as defined in claim 8, the upper electrode also serves as a shower head for introducing a predetermined gas into the processing container.
【0008】更に、例えば請求項9に規定するように、
前記プラズマ処理は、前記被処理体の表面に薄膜を堆積
させるプラズマCVD処理である。これによれば、プラ
ズマ処理としてプラズマCVDが行われるので、プラズ
マ分布状態が適正化されることにより、堆積膜の面内均
一性を向上させることができるのみならず、この場合に
もチャージアップダメージの発生を抑制して製品の歩留
りを向上させることが可能となる。また、請求項10に
規定するように、前記所定の間隔は、10〜27mmの
範囲内である。更に、請求項11に規定するように、前
記第1の誘電体の誘電率は、前記第2の誘電体の誘電率
よりも小さく設定されている。Further, for example, as defined in claim 9,
The plasma processing is a plasma CVD processing for depositing a thin film on the surface of the object. According to this, since plasma CVD is performed as a plasma process, not only the in-plane uniformity of the deposited film can be improved by optimizing the plasma distribution state, but also in this case, the charge-up damage can be improved. It is possible to improve the yield of products by suppressing the occurrence of cracks. Further, as defined in claim 10, the predetermined interval is in a range of 10 to 27 mm. Furthermore, the dielectric constant of the first dielectric is set to be smaller than the dielectric constant of the second dielectric.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るプラズマ処
理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図1
は本発明に係るプラズマ処理装置を示す断面構成図、図
2はフォーカスリングを示す斜視図、図3はプラズマ処
理装置の部分拡大断面図である。ここではプラズマ処理
装置としてプラズマCVD成膜装置を例にとって説明す
る。図示するように、このプラズマ処理装置としてのプ
ラズマCVD成膜装置20は、例えばアルミニウムによ
り円筒体状に成形された処理容器22を有している。こ
の処理容器22の天井部には、下面に多数のガス噴出口
24を有するシャワーヘッド部26が設けられており、
これにより処理ガスとして例えば成膜ガス等を処理容器
22内の処理空間Sへ導入できるようになっている。
尚、このシャワーヘッド部26内へ拡散板を設けるよう
にしてもよい。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Figure 1
FIG. 2 is a sectional view showing a plasma processing apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a focus ring, and FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of the plasma processing apparatus. Here, a plasma CVD film forming apparatus will be described as an example of the plasma processing apparatus. As shown in the figure, a plasma CVD film forming apparatus 20 as this plasma processing apparatus has a processing container 22 formed of, for example, aluminum into a cylindrical shape. A shower head 26 having a large number of gas outlets 24 on the lower surface is provided on the ceiling of the processing container 22.
Thereby, for example, a film forming gas or the like can be introduced into the processing space S in the processing container 22 as the processing gas.
Note that a diffusion plate may be provided in the shower head 26.
【0010】このシャワーヘッド部26の全体は、例え
ばニッケルやハステロイ(商品名)、アルミニウム、カ
ーボン、グラファイト等の導電体により形成されてお
り、上部電極を兼ねている。この上部電極であるシャワ
ーヘッド部26の外周側や上方側は、例えば石英やアル
ミナ(Al2 O3 )等よりなる絶縁体28により全体
が覆われており、上記シャワーヘッド部26はこの絶縁
体28を介して処理容器22側に絶縁状態で取り付け固
定されている。この場合、上記シャワーヘッド部26と
絶縁体28と処理容器22の各接合部間には、例えばO
リング等よりなるシール部材30がそれぞれ介在されて
おり、処理容器22内の気密性を維持するようになって
いる。そして、このシャワーヘッド部26には、例えば
450KHzの高周波電圧を発生する高周波電源34が
マッチング回路32を介して接続されており、上記上部
電極であるシャワーヘッド部26に必要に応じて高周波
電圧を印加するようになっている。尚、この高周波電圧
の周波数は450KHzに限定されず、他の周波数、例
えば13.56MHz等を用いてもよい。The entire shower head 26 is made of a conductor such as nickel, Hastelloy (trade name), aluminum, carbon, graphite, etc., and also serves as an upper electrode. The outer peripheral side and the upper side of the shower head 26 serving as the upper electrode are entirely covered with an insulator 28 made of, for example, quartz or alumina (Al 2 O 3 ), and the shower head 26 is made of this insulator. It is attached and fixed in an insulated state to the processing container 22 via 28. In this case, for example, O is provided between the joints of the shower head 26, the insulator 28, and the processing container 22.
A seal member 30 made up of a ring or the like is interposed therebetween so as to maintain airtightness in the processing container 22. A high-frequency power supply 34 for generating a high-frequency voltage of, for example, 450 KHz is connected to the shower head section 26 via a matching circuit 32. The high-frequency voltage is supplied to the shower head section 26 as the upper electrode as necessary. It is designed to be applied. The frequency of the high-frequency voltage is not limited to 450 KHz, and another frequency, for example, 13.56 MHz may be used.
【0011】そして、この処理容器22の側壁には、ウ
エハを搬出入するための搬出入口36が形成されてお
り、これにはゲートバルブ38が設けられて開閉可能に
なされている。このゲートバルブ38には、図示しない
ロードロック室やトランスファチャンバ等が接続され
る。また、この処理容器22の底部には、図示しない真
空ポンプ等に接続された排気口40が設けられており、
処理容器22内を必要に応じて真空引き可能としてい
る。そして、この処理容器22内には、被処理体として
の半導体ウエハWを載置するためにその底部より支柱4
2を介して起立された載置台44が設けられている。こ
の載置台44は下部電極を兼ねており、この下部電極で
ある載置台44と上記上部電極であるシャワーヘッド部
26との間の処理空間Sに高周波電圧によりプラズマを
立て得るようになっている。具体的には、この載置台4
4は、全体が第1の誘電体、例えば全体がAlN等のセ
ラミックスよりなり、この内部に例えばモリブデン線等
の抵抗体よりなる加熱ヒータ46が所定のパターン形状
に配列して埋め込まれている。この加熱ヒータ46に
は、ヒータ電源48が配線47を介して接続されてお
り、必要に応じて上記加熱ヒータ46に電力を供給する
ようになっている。更に、この載置台44の内部には、
例えばモリブデン線等をメッシュ状(網状)に網み込ん
でなる電極本体50が面内方向に略全域に亘って埋め込
まれている。そして、この電極本体50は配線52を介
して接地されている。尚、この電極本体50にバイアス
電圧として高周波電圧を印加するようにしてもよい。On the side wall of the processing container 22, there is formed a loading / unloading port 36 for loading / unloading a wafer, and a gate valve 38 is provided in the loading / unloading port 36 so as to be opened and closed. A load lock chamber and a transfer chamber (not shown) are connected to the gate valve 38. An exhaust port 40 connected to a vacuum pump or the like (not shown) is provided at the bottom of the processing container 22.
The inside of the processing container 22 can be evacuated as needed. In order to place a semiconductor wafer W as an object to be processed, the column 4
The mounting table 44 is provided upright through the mounting table 2. The mounting table 44 also serves as a lower electrode, and plasma can be generated by a high-frequency voltage in a processing space S between the mounting table 44 as the lower electrode and the shower head 26 as the upper electrode. . Specifically, the mounting table 4
Reference numeral 4 denotes a first dielectric, for example, a ceramic such as AlN, and a heater 46 made of a resistor, such as a molybdenum wire, is embedded and arranged in a predetermined pattern. A heater power supply 48 is connected to the heater 46 via a wiring 47 so as to supply electric power to the heater 46 as needed. Further, inside the mounting table 44,
For example, an electrode main body 50 in which a molybdenum wire or the like is meshed (meshed) is buried in substantially the entire area in the in-plane direction. The electrode body 50 is grounded via the wiring 52. Note that a high-frequency voltage may be applied to the electrode body 50 as a bias voltage.
【0012】そして、上記載置台44には、この上下方
向に貫通して複数のピン孔54が形成されており、各ピ
ン孔54には、下端が連結リング56に共通に連結され
た例えば石英製の押し上げピン58が遊嵌状態で収容さ
れている。そして、上記連結リング56は、容器底部に
貫通して上下移動可能に設けた出没ロッド60の上端に
連結されており、この出没ロッド60の下端はエアシリ
ンダ62に接続されている。これにより、上記各押し上
げピン58をウエハWの受け渡し時に各ピン孔54の上
端から上方へ出没させるようになっている。また、上記
出没ロッド60の容器底部に対する貫通部には、伸縮可
能になされたベローズ64が介設されており、上記出没
ロッド60が処理容器22内の気密性を維持しつつ昇降
できるようになっている。そして、下部電極であるこの
載置台44の周縁部に、上記半導体ウエハWの外周端面
よりその外側に所定の間隔L1(図3も参照)を離間さ
せて本発明の特徴とするフォーカスリング66が設けら
れている。具体的には、このフォーカスリング66は、
例えばアルミナ(Al2 O3 )、窒化アルミ(Al
N)或いは石英等の絶縁材料である第2の誘電体よりな
り、これは好ましくはアルミナが最良である。このフォ
ーカスリング66は、断面逆L字状になされて全体が図
2にも示すように円形リング状に成形されている。そし
て、このフォーカスリング66は、載置台44の上面の
周縁部の角部に略密接させて嵌装されている。The mounting table 44 has a plurality of pin holes 54 penetrating in the vertical direction. Each of the pin holes 54 has a lower end commonly connected to a connection ring 56, for example, quartz. Push-up pin 58 is accommodated in a loosely fitted state. The connecting ring 56 is connected to an upper end of a retractable rod 60 that penetrates the bottom of the container and is provided so as to be vertically movable. The lower end of the retractable rod 60 is connected to an air cylinder 62. Thus, each push-up pin 58 is made to protrude upward from the upper end of each pin hole 54 when the wafer W is transferred. An extendable bellows 64 is interposed at the penetrating portion of the retractable rod 60 with respect to the container bottom, so that the retractable rod 60 can move up and down while maintaining the airtightness in the processing container 22. ing. A focus ring 66, which is a feature of the present invention, is provided at a peripheral portion of the mounting table 44, which is a lower electrode, at a predetermined distance L1 (see also FIG. 3) outside the outer peripheral end surface of the semiconductor wafer W. Is provided. Specifically, this focus ring 66
For example, alumina (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (Al
N) or a second dielectric which is an insulating material such as quartz, preferably alumina. The focus ring 66 has an inverted L-shaped cross section, and is formed in a circular ring shape as shown in FIG. The focus ring 66 is fitted almost in close contact with the corner of the peripheral edge of the upper surface of the mounting table 44.
【0013】ここで、載置台44の直径は、これに対向
して配置される上記シャワーヘッド部26の直径と略同
じに設定されており、例えば処理するウエハサイズが8
インチ(20cm)の場合には、それぞれ共に260m
m程度に設定されている。ここで重要な点は、図3に示
すように、上記所定の間隔L1、すなわちウエハWの外
周端面70と上記フォーカスリング66の内側端面66
Aとの間の距離L1を10〜27mmの範囲内、好まし
くは15〜22mmの範囲内に設定している点である。
このように、下部電極を形成する載置台44の周縁部に
絶縁材料よりなるフォーカスリング66を嵌装させて、
載置台44の上面の露出面積を適正な大きさに制限する
ことにより、これと上方の上部電極26との間の処理空
間Sに適正な分布状態のプラズマを形成することが可能
となる。この場合、ウエハWが実際に載置される部分に
は、僅かな深さH1、例えばウエハの厚み程度、好まし
くは0〜0.75mm程度の範囲内、図3では0.6m
m程度だけ窪ませた載置凹部68が形成されており、ウ
エハWの正確な位置決めができるようになっている。こ
こで各部の寸法の一例を具体的に示すと、上記フォーカ
スリング66の厚さL2は、0.2〜5mm程度の範囲
内、好ましくは0.5〜3mm程度の範囲内、フォーカ
スリング66の水平部分の長さL3は、3〜20mm程
度の範囲内、好ましくは長さL1の距離を保持した点か
ら外周方向に延びてシャワーヘッド部26の端と同じ位
置まで延びる。ウエハWの厚さL4は略0.75mm程
度、載置台44の上面とシャワーヘッド部26の下面と
の間の距離L5は略14.25mm程度である。また、
シャワーヘッド部26の下面とウエハ表面との間の距離
L6は略13.56mm程度である。更に、シャワーヘ
ッド部26の下面とフォーカスリング66の上面との間
の距離L7は9〜14.05mm程度の範囲内、例えば
12.65mm程度である。また、シャワーヘッド部2
6と載置台44、ウエハ面、フォーカスリング66等と
の間の距離を変えてフォーカスリング66に関する上記
各長さL1、L3及びL1のサイズが適正化される。Here, the diameter of the mounting table 44 is set to be substantially the same as the diameter of the shower head section 26 arranged opposite thereto.
In the case of inch (20cm), both are 260m
m. The important point here is that, as shown in FIG. 3, the predetermined distance L1, ie, the outer peripheral end face 70 of the wafer W and the inner end face 66 of the focus ring 66,
The point is that the distance L1 from the distance A is set in a range of 10 to 27 mm, preferably in a range of 15 to 22 mm.
In this manner, the focus ring 66 made of an insulating material is fitted around the periphery of the mounting table 44 forming the lower electrode,
By limiting the exposed area of the upper surface of the mounting table 44 to an appropriate size, it is possible to form plasma in an appropriate distribution state in the processing space S between the mounting table 44 and the upper electrode 26 above. In this case, the portion where the wafer W is actually placed has a slight depth H1, for example, within a range of about the thickness of the wafer, preferably about 0 to 0.75 mm, and 0.6 m in FIG.
A mounting recess 68 recessed by about m is formed so that the wafer W can be accurately positioned. Here, an example of the dimensions of each part is specifically shown. The thickness L2 of the focus ring 66 is in the range of about 0.2 to 5 mm, preferably in the range of about 0.5 to 3 mm. The length L3 of the horizontal portion extends in the outer peripheral direction from a point within a range of about 3 to 20 mm, preferably a distance L1, and extends to the same position as the end of the shower head 26. The thickness L4 of the wafer W is approximately 0.75 mm, and the distance L5 between the upper surface of the mounting table 44 and the lower surface of the shower head 26 is approximately 14.25 mm. Also,
The distance L6 between the lower surface of the shower head 26 and the surface of the wafer is approximately 13.56 mm. Further, the distance L7 between the lower surface of the shower head unit 26 and the upper surface of the focus ring 66 is in a range of about 9 to 14.05 mm, for example, about 12.65 mm. Also, shower head 2
The size of each of the above-mentioned lengths L1, L3 and L1 with respect to the focus ring 66 is optimized by changing the distance between the mounting ring 6 and the mounting table 44, the wafer surface, the focus ring 66 and the like.
【0014】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、処理容器22の側壁に設
けたゲートバルブ38を開状態とし、図示しないロード
ロック室等から搬出入口36を介して未処理の半導体ウ
エハWをこの処理容器22内へ搬入し、これを押し上げ
ピン58に受け渡して降下させることによって、ウエハ
Wを下部電極である載置台44上に載置させる。次に、
処理容器22内を密閉状態とし、加熱ヒータ46への投
入電力を増して予め予熱状態になされている載置台44
の温度をプロセス温度まで昇温して維持する。そして、
これと共に上部電極であるシャワーヘッド部26から処
理ガスとして流量制御された成膜ガス等を処理容器22
内へ供給すると同時に、排気口40から処理容器22内
を真空引きして処理容器22内を所定のプロセス圧力に
維持する。上記成膜ガスとしては、Ti金属膜、或いは
Ti化合物金属膜の薄膜を堆積させる場合には、例えば
TiCl4 、He、Ar、H2 、N2 、NH3等を
用いる。Next, the operation of the embodiment constructed as described above will be described. First, the gate valve 38 provided on the side wall of the processing container 22 is opened, and an unprocessed semiconductor wafer W is loaded into the processing container 22 from a load lock chamber (not shown) via the loading / unloading port 36 and pushed up. The wafer W is mounted on the mounting table 44 serving as a lower electrode by being transferred to the pins 58 and lowered. next,
The inside of the processing container 22 is sealed, the power supplied to the heater 46 is increased, and the mounting table 44 that has been preheated in advance is set.
Temperature is raised to and maintained at the process temperature. And
At the same time, a film-forming gas or the like whose flow rate is controlled as a processing gas from the shower head 26 serving as an upper electrode is supplied to the processing vessel 22
At the same time, the inside of the processing container 22 is evacuated from the exhaust port 40 to maintain the inside of the processing container 22 at a predetermined process pressure. When depositing a thin film of a Ti metal film or a Ti compound metal film, for example, TiCl 4 , He, Ar, H 2 , N 2 , NH 3 or the like is used as the film forming gas.
【0015】そして、上記操作と同時に、上記高周波電
源34を駆動することにより、上部電極であるシャワー
ヘッド部26と下部電極である載置台44との間に例え
ば450KHzの高周波電圧を印加し、これにより、処
理空間Sにプラズマを立ててこの時に発生する活性種に
よってTiCl4 ガスを分解し、ウエハWの表面に薄
膜を堆積させる。このような成膜処理を行っている場合
において、本実施例にあっては、載置台44の周縁部
に、その寸法サイズ等が最適化された絶縁材料よりなる
フォーカスリング66を設けてあるので、処理空間Sに
おけるプラズマの分布を最適な状態にでき、これによ
り、プラズマ処理の面内均一性、すなわちここでは堆積
膜の膜厚の面内均一性の向上を図ることができるのみな
らず、ウエハ表面上に大きな電位差が発生することも防
止できるので、チャージアップダメージの発生も抑制し
て歩留り向上を図ることが可能となる。At the same time as the above operation, the high-frequency power supply 34 is driven to apply a high-frequency voltage of, for example, 450 KHz between the shower head 26 as the upper electrode and the mounting table 44 as the lower electrode. As a result, a plasma is set up in the processing space S, the TiCl 4 gas is decomposed by the active species generated at this time, and a thin film is deposited on the surface of the wafer W. In the case where such a film forming process is performed, in the present embodiment, the focus ring 66 made of an insulating material whose size and size is optimized is provided on the peripheral portion of the mounting table 44. In addition, the plasma distribution in the processing space S can be set to an optimum state, whereby not only the in-plane uniformity of the plasma processing, that is, the in-plane uniformity of the thickness of the deposited film can be improved, but also Since a large potential difference can be prevented from being generated on the wafer surface, the occurrence of charge-up damage can be suppressed, and the yield can be improved.
【0016】この場合、フォーカスリング66の最適な
サイズは、前述したように、ウエハWの外周端面70と
このフォーカスリング66の内側端面66Aとの間の距
離L1が10〜27mmの範囲内であり、このように設
定することにより、プラズマの分布密度が最適化されて
上記したような膜厚の面内均一性の向上及び歩留りの向
上を図ることが可能となる。ここで、フォーカスリング
66の寸法サイズを種々変更して上記距離L1を変えた
時の堆積膜の膜厚均一性を実際にTi金属膜を堆積して
求めた。その時の評価結果について説明する。尚、ここ
では載置台44としては誘電率が7〜9のAlNを用
い、フォーカスリング66としては誘電率が8〜10の
Al2 O3 を用いた。また、加熱した状態では、更に
誘電率が低下し、特にAlNの場合は半分程度まで低下
し、Al2 O3 はそれほど低下しない。従って、Al
NとAl2O3 との間の誘電率が差が更に大きくな
り、よりプラズマ密度の均一性の向上効果を高めること
ができる。図4はウエハ外周端面とフォーカスリング内
周端面との間の距離L1と膜厚の面内均一性との関係を
示すグラフである。ここで、他の部分の寸法サイズは図
1及び図3に示した場合と同一であり、ウエハサイズは
8インチ(20cm)を用いた。また、膜厚の面内均一
性は、これに依存するシート抵抗を計測することにより
求めた。図4に示すグラフから明らかなように、距離L
1を30mm(フォーカスリングを設置しない状態)か
ら次第にフォーカスリングの上面をウエハ側に大きくし
て距離L1を小さくして行くと、膜厚の面内均一性も次
第に小さくなって行き、距離L1が18mm程度の時に
膜厚の面内均一性が最も良好な値(略5%)を示す。そ
して、更に距離L1を小さくして行くと、膜厚の面内均
一性は今度は次第に増加に転じて行くことになる。In this case, the optimum size of the focus ring 66 is, as described above, such that the distance L1 between the outer peripheral end surface 70 of the wafer W and the inner end surface 66A of the focus ring 66 is within the range of 10 to 27 mm. By setting as described above, the distribution density of the plasma is optimized, and the in-plane uniformity of the film thickness and the yield can be improved as described above. Here, the thickness uniformity of the deposited film when the distance L1 was changed by variously changing the size and size of the focus ring 66 was obtained by actually depositing a Ti metal film. The evaluation result at that time will be described. Here, AlN having a dielectric constant of 7 to 9 was used as the mounting table 44, and Al 2 O 3 having a dielectric constant of 8 to 10 was used as the focus ring 66. Further, in the heated state, the dielectric constant further decreases, especially in the case of AlN, to about half, and Al 2 O 3 does not decrease so much. Therefore, Al
The difference in the dielectric constant between N and Al 2 O 3 is further increased, and the effect of improving the uniformity of the plasma density can be enhanced. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the distance L1 between the outer peripheral end surface of the wafer and the inner peripheral end surface of the focus ring and the in-plane uniformity of the film thickness. Here, the dimensions of the other parts were the same as those shown in FIGS. 1 and 3, and the wafer size was 8 inches (20 cm). Further, the in-plane uniformity of the film thickness was obtained by measuring a sheet resistance depending on this. As is clear from the graph shown in FIG.
When the distance L1 is gradually reduced by increasing the upper surface of the focus ring toward the wafer side from 30 mm (in a state where the focus ring is not installed), the in-plane uniformity of the film thickness also gradually decreases, and the distance L1 is reduced. When the thickness is about 18 mm, the in-plane uniformity of the film thickness shows the best value (about 5%). If the distance L1 is further reduced, the in-plane uniformity of the film thickness will gradually increase.
【0017】従って、膜厚の面内均一性の上限値を10
%とすると、距離L1の適正な範囲は、10〜27mm
の範囲内であり、最適な値は15〜22.5mm程度
(膜厚の面内均一性が6%以内)であることが判明し
た。また、距離L1を20mmに設定して製品歩留りを
求めたところ、従来装置では不良率が45%程度であっ
たが、本発明装置では不良率が0%程度になり、製品歩
留りを大幅に改善できることが判明した。ここで、上記
距離L1を種々変更した時のプラズマの分布状態につい
て模式的に説明する。図5は距離L1を種々変更した時
のプラズマの分布状態とウエハ上の膜厚との関係を模式
的に示す図である。図中、距離L1は10、20、25
及び30mm(フォーカスリングを設置しない状態)に
それぞれ設定しており、図5(A)は距離L1が25及
び30mm、図5(B)は距離L1が20mm、図5
(C)は距離L1が10mmである。また、図中、Pは
プラズマの分布状態を示し、80は堆積膜を示し、Tは
膜厚の最大値と最小値の差を示している。Therefore, the upper limit of the in-plane uniformity of the film thickness is set to 10
%, The appropriate range of the distance L1 is 10 to 27 mm
It has been found that the optimum value is about 15 to 22.5 mm (in-plane uniformity of film thickness is within 6%). When the product yield was determined by setting the distance L1 to 20 mm, the defect rate was about 45% in the conventional apparatus, but the defect rate was about 0% in the apparatus of the present invention, and the product yield was greatly improved. It turns out that it can be done. Here, the distribution state of the plasma when the distance L1 is variously changed will be schematically described. FIG. 5 is a diagram schematically showing the relationship between the plasma distribution state and the film thickness on the wafer when the distance L1 is variously changed. In the figure, the distance L1 is 10, 20, 25.
5A and 30 mm (in a state where the focus ring is not installed). FIG. 5A shows a case where the distance L1 is 25 and 30 mm, and FIG. 5B shows a case where the distance L1 is 20 mm.
In (C), the distance L1 is 10 mm. In the drawing, P indicates the distribution state of the plasma, 80 indicates the deposited film, and T indicates the difference between the maximum value and the minimum value of the film thickness.
【0018】図5(A)及び図5(C)に示すように距
離L1が25mm及び30mmのように大き過ぎても、
或いは10mmのように小さ過ぎても膜厚差Tは共に大
きくなって膜厚の面内均一性からは好ましくない。これ
に対して、図5(B)に示すように距離L1が20mm
のように最適な場合には、膜厚差Tは非常に小さくなっ
て膜厚の面内均一性が大幅に向上している。これは、プ
ラズマPの分布領域が大き過ぎるのでもなく、また、小
さ過ぎるのでもなく、適正な分布領域になっているから
であると考えられる。As shown in FIGS. 5A and 5C, even if the distance L1 is too large, such as 25 mm and 30 mm,
Alternatively, even if the thickness is too small such as 10 mm, the thickness difference T increases together, which is not preferable from the viewpoint of in-plane uniformity of the film thickness. On the other hand, as shown in FIG. 5B, the distance L1 is 20 mm.
In this case, the film thickness difference T is very small, and the in-plane uniformity of the film thickness is greatly improved. It is considered that this is because the distribution region of the plasma P is not too large or too small, but is an appropriate distribution region.
【0019】また、上記距離L1を種々変更してこの近
傍と上部電極26との間に形成される静電容量を変えた
時の膜厚の面内均一性に対するシミュレーションを行っ
たので、その評価結果についても説明する。ここで、上
記シミュレーションを行った理由は、以下の通りであ
る。まず、上記のプラズマPの分布に影響を与える要素
として、載置台44の距離L1の露出部と距離L3に対
応するフォーカスリング66の部材の誘電率が関係して
いると考えられる。ここで、例えば載置台44の材料を
AlNとすると、露出部であるAlNの誘電率は7〜
9、距離L3のフォーカスリング66の材料をAl2
O3 と仮定すると、この誘電率は8〜10である。A simulation was performed on the in-plane uniformity of the film thickness when the distance L1 was variously changed and the capacitance formed between the vicinity and the upper electrode 26 was changed. The results are also described. Here, the reason for performing the above simulation is as follows. First, it is considered that the factor affecting the distribution of the plasma P is related to the exposed portion of the mounting table 44 at the distance L1 and the dielectric constant of the member of the focus ring 66 corresponding to the distance L3. Here, for example, when the material of the mounting table 44 is AlN, the dielectric constant of the exposed portion of AlN is 7 to
9. The material of the focus ring 66 at the distance L3 is Al 2
Assuming O 3, the dielectric constant of 8-10.
【0020】一般的に、誘電率が高い部材上でのプラズ
マ状態は、キャパシタンスが小さくなるので、電圧が高
くなり、電荷が多く生成されてプラズマが立ち易くな
る。これに対して、誘電率が低い部材上でのプラズマ状
態は、キャパシタンスが高くなるので、電圧が低くな
り、電荷が少なく生成されてプラズマが立ち難くなる。
そして、このプラズマ状態は、単に部材の誘電率の高低
で定まるものではなく、更に誘電体の表面積、対向電
極、処理室の形状等が複雑に関係してくる。そこで、こ
こでは誘電体の誘電率と、この誘電体の表面積と対向電
極との間に形成される静電容量(キャパシタンス)に着
目し、この静電容量をシミュレーションによるモデルで
概略計算して、プラズマPの分布領域の均一性(膜厚の
面内均一性)と距離L1、L3のサイズの最適化を行っ
た。Generally, in a plasma state on a member having a high dielectric constant, since the capacitance is small, the voltage is high, a large amount of electric charge is generated, and the plasma is easily generated. On the other hand, in a plasma state on a member having a low dielectric constant, the capacitance is increased, so that the voltage is reduced, the charge is reduced, and the plasma is difficult to start.
The plasma state is not simply determined by the level of the dielectric constant of the member, but is further complicated by the surface area of the dielectric, the counter electrode, the shape of the processing chamber, and the like. Therefore, here, focusing on the dielectric constant of the dielectric, and the capacitance (capacitance) formed between the surface area of the dielectric and the counter electrode, the capacitance is roughly calculated by a simulation model. The uniformity of the distribution region of the plasma P (in-plane uniformity of the film thickness) and the sizes of the distances L1 and L3 were optimized.
【0021】ここで、シミュレーションを行った時のモ
デルについて図6(A)、(B)に示す。各部材の寸法
は、図3において説明した各寸法と同じである。尚、載
置台44の部材としてはAlN(誘電率:ε=8)を用
い、フォーカスリング66の材料としてはAl2 O3
(誘電率:ε=9)を用いている。図6において、載置
台44の露出部(距離L1の部分)の面積S1と上部電
極26との間で形成される静電容量をC1とし、フォー
カスリング66の上面と上部電極26との間で形成され
る静電容量をC2とする。ここで、一般的に静電容量C
は、以下の式で与えられる。 C=ε・S/d ここでεは誘電体の誘電率、Sは誘電体の平面積(S
1、S2)、dはシャワーヘッドと誘電体との間の距離
(L5、L7)である。FIGS. 6A and 6B show a model obtained by performing a simulation. The dimensions of each member are the same as the dimensions described in FIG. In addition, AlN (dielectric constant: ε = 8) is used as a member of the mounting table 44, and Al 2 O 3 is used as a material of the focus ring 66.
(Dielectric constant: ε = 9). 6, the capacitance formed between the area S1 of the exposed portion (the portion of the distance L1) of the mounting table 44 and the upper electrode 26 is C1, and the capacitance between the upper surface of the focus ring 66 and the upper electrode 26 is C1. The formed capacitance is C2. Here, generally, the capacitance C
Is given by the following equation. C = ε · S / d where ε is the dielectric constant of the dielectric, and S is the plane area of the dielectric (S
1, S2) and d are distances (L5, L7) between the showerhead and the dielectric.
【0022】このシミュレーションによる計算モデルの
結果を図7に示す。そして、両静電容量の比C1/C2
と膜厚の面内均一性との関係を図8に示し、距離L1と
両静電容量の比C1/C2との関係を図9に示す。図8
より、膜厚の面内均一性を10%以内とするには、両静
電容量の比を10以内に設定するのがよく、そのために
は、図9より、両静電容量の比を10以内にするために
は、距離L1を27mm以内に設定するのが最良である
ことが判明する。この点は、先に図4を参照して説明し
た場合と同じ結果である。尚、ここで距離L1を10m
mよりも小さく設定すると、図8から予測されるように
膜厚の面内均一性が急激に上昇してしまうので好ましく
ない。上記実施例では、第1の誘電体よりなる載置台4
4と第2の誘電体よりなるフォーカスリング66をそれ
ぞれ別体で形成して、このフォーカスリング66を載置
台44の周縁部に嵌合させた場合を例にとって説明した
が、これに限定されず、両部材を同一の誘電体で一体的
に成形するようにしてもよい。FIG. 7 shows the result of the calculation model obtained by this simulation. Then, the ratio C1 / C2 of the two capacitances
FIG. 8 shows the relationship between the distance L1 and the in-plane uniformity of the film thickness, and FIG. 9 shows the relationship between the distance L1 and the ratio C1 / C2 of the two capacitances. FIG.
In order to keep the in-plane uniformity of the film thickness within 10%, it is better to set the ratio between the two capacitances to be within 10. For this purpose, FIG. It is found that setting the distance L1 to be within 27 mm is the best for keeping the distance L1 within the range. This is the same result as the case described above with reference to FIG. Here, the distance L1 is 10 m
Setting the value smaller than m is not preferable because the in-plane uniformity of the film thickness sharply increases as predicted from FIG. In the above embodiment, the mounting table 4 made of the first dielectric is used.
Although the focus ring 66 made of the fourth and second dielectrics is formed separately from each other, and the focus ring 66 is fitted to the periphery of the mounting table 44 as an example, the present invention is not limited to this. Alternatively, both members may be integrally formed of the same dielectric.
【0023】図10は本発明の第1の変形例の部分拡大
図を示しており、ここでは、円筒ブロック状の誘電体の
上面の内側を2段階に段部をつけて凹部状に座ぐること
によって、図2に示したと同様な上面形状となるよう
に、載置台44、フォーカスリング66及び載置凹部6
8を形成している。ここで、載置凹部68の外周側は一
段高くなされて位置決め段部82となっている。この場
合、位置決め段部82の座ぐり分がフォーカスリング6
6の厚さL2となる。FIG. 10 is a partially enlarged view of the first modified example of the present invention. In this case, the inside of the upper surface of the cylindrical block-shaped dielectric is stepped in two steps and seated in a concave shape. As a result, the mounting table 44, the focus ring 66 and the mounting recess 6 are formed so as to have the same upper surface shape as shown in FIG.
8 are formed. Here, the outer peripheral side of the mounting concave portion 68 is raised one step to form a positioning step portion 82. In this case, the counterbore of the positioning step 82 is the focus ring 6.
6 is obtained.
【0024】図11は本発明の第2の変形例の部分拡大
図を示しており、ここでは図10の場合と同様に載置台
44とフォーカスリング66とを同一の誘電体で一体的
に形成しており、この場合には位置決め段部82に代え
て、凸状の位置決め突起部84を形成してウエハの位置
決めを行っている。この位置決め突起84は、載置台4
4の周方向に沿ってリング状に形成してもよいし、或い
は例えば等間隔で離散させて複数個設けるようにしても
よい。尚、この位置決め突起84を、図2に示す装置例
において採用するようにしてもよい。図12は本発明の
第3の変形例の部分拡大図を示しており、ここでは図1
0の場合と同様に載置台44とフォーカスリング66と
を同一の誘電体で一体的に形成している。この場合は、
図10に示す位置決め段部82を設けておらず、載置台
44の内側上面を完全な同一レベルの平面としている。
この場合は、座ぐり量がフォーカスリング66の厚さL
2となる。FIG. 11 is a partially enlarged view of a second modification of the present invention. Here, as in the case of FIG. 10, the mounting table 44 and the focus ring 66 are integrally formed of the same dielectric. In this case, instead of the positioning step 82, a convex positioning projection 84 is formed to position the wafer. The positioning projection 84 is mounted on the mounting table 4.
4 may be formed in the shape of a ring along the circumferential direction, or may be provided at a plurality of discrete intervals, for example. Note that the positioning projection 84 may be employed in the example of the apparatus shown in FIG. FIG. 12 is a partially enlarged view of a third modification of the present invention, and FIG.
As in the case of 0, the mounting table 44 and the focus ring 66 are integrally formed of the same dielectric. in this case,
The positioning step 82 shown in FIG. 10 is not provided, and the upper surface on the inside of the mounting table 44 is a plane of completely the same level.
In this case, the counterbore amount is the thickness L of the focus ring 66.
It becomes 2.
【0025】尚、上記実施例では、上部電極と下部電極
とを設けた、いわゆる平行平板型のプラズマ処理装置を
例にとって説明したが、これに限定されず、螺旋状のコ
イルを用いたICP(Inductively Cou
pled Plasma)型のプラズマ処理装置、RI
E(Reactive Ion Etching)型の
プラズマ処理装置、ECR(Electoron Cy
clotron Resonance)型のプラズマ処
理装置等にも本発明を適用できるのは勿論である。In the above embodiment, a so-called parallel plate type plasma processing apparatus provided with an upper electrode and a lower electrode has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and an ICP using a spiral coil is used. Inductively Cou
Pled Plasma) type plasma processing apparatus, RI
E (Reactive Ion Etching) type plasma processing apparatus, ECR (Electron Cy)
Needless to say, the present invention can be applied to a plasma processing apparatus of a clotron resonance type.
【0026】また、プラズマ処理としては、ここではプ
ラズマCVD処理を例にとって説明したが、これに限定
されず、プラズマエッチング処理、プラズマアッシング
処理等の他のプラズマ処理にも本発明を適用することが
できる。また、本実施例では、被処理体として半導体ウ
エハを例にとって説明したが、これに限定されず、LC
D基板、ガラス基板等を処理する場合にも本発明を適用
できるのは勿論である。Although the plasma CVD process has been described as an example of the plasma process, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to other plasma processes such as a plasma etching process and a plasma ashing process. it can. Further, in the present embodiment, a semiconductor wafer has been described as an example of an object to be processed, but the present invention is not limited to this.
Of course, the present invention can be applied to the case of processing a D substrate, a glass substrate, and the like.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のプラズマ
処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮す
ることができる。請求項1〜8、10、11に係る発明
によれば、処理容器内の処理空間におけるプラズマの分
布状態が適正化され、プラズマ処理の面内均一性を向上
させることができるのみならず、チャージアップダメー
ジの発生を抑制して製品の歩留りも向上させることがで
きる。請求項9に係る発明によれば、プラズマ処理とし
てプラズマCVDが行われるので、プラズマ分布状態が
適正化されることにより、堆積膜の面内均一性を向上さ
せることができるのみならず、この場合にもチャージア
ップダメージの発生を抑制して製品の歩留りを向上させ
ることができる。As described above, according to the plasma processing apparatus of the present invention, the following excellent operational effects can be exhibited. According to the first to eighth, tenth, and eleventh aspects of the present invention, the distribution state of the plasma in the processing space in the processing container is optimized, and not only the in-plane uniformity of the plasma processing can be improved, but also the charge It is also possible to suppress the occurrence of up damage and improve the product yield. According to the ninth aspect of the present invention, since plasma CVD is performed as plasma processing, not only the in-plane uniformity of the deposited film can be improved by optimizing the plasma distribution state, but in this case, In addition, it is possible to suppress the occurrence of charge-up damage and improve the product yield.
【図1】本発明に係るプラズマ処理装置を示す断面構成
図である。FIG. 1 is a sectional view showing a plasma processing apparatus according to the present invention.
【図2】フォーカスリングを示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a focus ring.
【図3】プラズマ処理装置の部分拡大断面図である。FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view of the plasma processing apparatus.
【図4】ウエハ外周端面とフォーカスリング内周端面と
の間の距離L1と膜厚の面内均一性との関係を示すグラ
フである。FIG. 4 is a graph showing a relationship between a distance L1 between an outer peripheral end surface of a wafer and an inner peripheral end surface of a focus ring and in-plane uniformity of a film thickness.
【図5】距離L1を種々変更した時のプラズマの分布状
態とウエハ上の膜厚との関係を模式的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a relationship between a plasma distribution state and a film thickness on a wafer when a distance L1 is variously changed.
【図6】ミュレーションを行った時のモデルを示す図で
ある。FIG. 6 is a diagram showing a model when a simulation is performed.
【図7】シミュレーションによる計算モデルの結果を示
す図である。FIG. 7 is a diagram showing a result of a calculation model by simulation.
【図8】静電容量の比C1/C2と膜厚の面内均一性と
の関係を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the relationship between the capacitance ratio C1 / C2 and the in-plane uniformity of the film thickness.
【図9】距離L1と静電容量の比C1/C2との関係を
示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing a relationship between a distance L1 and a capacitance ratio C1 / C2.
【図10】本発明の第1の変形例の部分拡大図を示す図
である。FIG. 10 is a diagram showing a partially enlarged view of a first modified example of the present invention.
【図11】本発明の第2の変形例の部分拡大図を示す図
である。FIG. 11 is a diagram showing a partially enlarged view of a second modified example of the present invention.
【図12】本発明の第3の変形例の部分拡大図を示す図
である。FIG. 12 is a diagram showing a partially enlarged view of a third modified example of the present invention.
【図13】従来の一般的なプラズマ処理装置を示す概略
構成図である。FIG. 13 is a schematic configuration diagram showing a conventional general plasma processing apparatus.
20 プラズマCVD成膜装置(プラズマ処理装置) 22 処理容器 26 シャワーヘッド部(上部電極) 28 絶縁体 34 高周波電源 44 載置台(下部電極) 46 加熱ヒータ 50 電極本体 66 フォーカスリング 66A 内周端面 68 載置凹部 70 外周端面 W 半導体ウエハ(被処理体) DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Plasma CVD film-forming apparatus (plasma processing apparatus) 22 Processing container 26 Shower head part (upper electrode) 28 Insulator 34 High frequency power supply 44 Mounting table (lower electrode) 46 Heater 50 Electrode main body 66 Focus ring 66A Inner peripheral end surface 68 Mounting Mounting recess 70 Outer peripheral end surface W Semiconductor wafer (workpiece)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G075 AA24 AA30 BC01 BC04 BC06 CA02 CA25 CA47 CA65 EB01 EC21 EE02 FB02 FB04 FC15 4K030 CA04 CA12 FA03 GA02 JA03 KA30 KA46 5F004 AA01 BA04 BB18 BB23 BB26 BB28 5F045 AA08 BB02 DP03 DQ10 EF05 EH05 EH06 EH13 EK07 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4G075 AA24 AA30 BC01 BC04 BC06 CA02 CA25 CA47 CA65 EB01 EC21 EE02 FB02 FB04 FC15 4K030 CA04 CA12 FA03 GA02 JA03 KA30 KA46 5F004 AA01 BA04 BB18 BB23 BB26 BB28 5F045 A03 DP05A05 EH06 EH13 EK07
Claims (11)
被処理体を載置する載置台を兼用する下部電極と、上部
電極とを設け、前記両電極間に高周波電圧を印加して前
記被処理体に対してプラズマ処理を施すようにしたプラ
ズマ処理装置において、 前記下部電極の周縁部に、前記被処理体の外周端面より
その外側に所定の間隔を離間させてフォーカスリングを
設け、前記所定の間隔を10〜27mmの範囲内に設定
するように構成したことを特徴とするプラズマ処理装
置。Claims: 1. In a processing vessel made evacuable,
A plasma processing apparatus having a lower electrode also serving as a mounting table on which a target object is mounted, and an upper electrode, and applying a high-frequency voltage between the two electrodes to perform a plasma process on the target object. In the peripheral portion of the lower electrode, a focus ring is provided at a predetermined interval outside the outer peripheral end surface of the object to be processed, and the predetermined interval is set within a range of 10 to 27 mm. A plasma processing apparatus characterized in that:
り、その厚さは0.2〜5mmの範囲内に設定されてい
ることを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein said focus ring is made of an insulating material, and a thickness thereof is set in a range of 0.2 to 5 mm.
被処理体に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置
において、 上部電極と、 前記被処理体を載置するために第1の誘電体よりなる下
部電極兼用の載置台と、 前記載置台の外周側に、前記被処理体の外周端よりも半
径方向外方へ所定の間隔を隔てて第2の誘電体よりなる
環状のフォーカスリングとを設けるように構成したこと
を特徴とするプラズマ処理装置。3. A plasma processing apparatus for performing plasma processing on an object to be processed in a processing chamber capable of being evacuated, comprising: an upper electrode; and a first dielectric for mounting the object to be processed. A mounting table serving also as a lower electrode, and an outer peripheral side of the mounting table, an annular focus ring made of a second dielectric material spaced a predetermined distance radially outward from an outer peripheral end of the object to be processed. A plasma processing apparatus characterized by comprising:
は別体で形成されて前記載置台の周縁部に嵌装されてい
ることを特徴とする請求項3記載のプラズマ処理装置。4. The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the focus ring is formed separately from the mounting table, and is fitted around an edge of the mounting table.
同じ誘電率の誘電体よりなり、両者は一体的に成形され
ていることを特徴とする請求項3記載のプラズマ処理装
置。5. The mounting table and the focus ring,
4. The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the plasma processing apparatus is made of a dielectric having the same dielectric constant, and both are integrally formed.
を位置決めする凸状の位置決め突起部が設けられること
を特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のプラズ
マ処理装置。6. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the mounting table is provided with a convex positioning projection for positioning an outer peripheral end of the object to be processed.
を位置決めする位置決め段部が設けられることを特徴と
する請求項1乃至5のいずれかに記載のプラズマ処理装
置。7. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the mounting table is provided with a positioning step for positioning an outer peripheral end of the object to be processed.
のガスを導入するシャワーヘッド部が兼用されているこ
とを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のプラ
ズマ処理装置。8. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the upper electrode is also used as a shower head for introducing a predetermined gas into the processing chamber.
面に薄膜を堆積させるプラズマCVD処理であることを
特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載のプラズマ
処理装置。9. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing is a plasma CVD processing for depositing a thin film on a surface of the object.
範囲内であることを特徴とする請求項3乃至9のいずれ
かに記載のプラズマ処理装置。10. The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the predetermined interval is in a range of 10 to 27 mm.
2の誘電体の誘電率よりも小さく設定されていることを
特徴とする請求項3乃至10のいずれかに記載のプラズ
マ処理装置。11. The plasma processing according to claim 3, wherein the dielectric constant of the first dielectric is set smaller than the dielectric constant of the second dielectric. apparatus.
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