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KR20220005994A - 엣지 링 및 에칭 장치 - Google Patents

엣지 링 및 에칭 장치 Download PDF

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KR20220005994A
KR20220005994A KR1020210085892A KR20210085892A KR20220005994A KR 20220005994 A KR20220005994 A KR 20220005994A KR 1020210085892 A KR1020210085892 A KR 1020210085892A KR 20210085892 A KR20210085892 A KR 20210085892A KR 20220005994 A KR20220005994 A KR 20220005994A
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KR
South Korea
Prior art keywords
edge ring
inclined surface
edge
thickness
outer periphery
Prior art date
Application number
KR1020210085892A
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English (en)
Inventor
토시후미 이시다
유스케 사이토
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2021089366A external-priority patent/JP2022014879A/ja
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

엣지 링의 내주부의 소모를 억제할 수 있는 엣지 링을 제공한다. 플라즈마 처리 챔버 내의 기판 지지부에 지지된 피에칭물의 외주를 둘러싸는 엣지 링으로서, 상기 엣지 링은 외주부로부터 내주부를 향해 낮아지는 경사면을 가지고, 상기 엣지 링의 최내주와 최외주로부터 등거리에 있는 중간선보다 내주부의 상기 경사면 상에 위치하는 지점(Xa)에 있어서의 플라즈마 처리 전의 상기 엣지 링의 두께를 T1이라 하고, 상기 중간선보다 외주의 상기 경사면 상에 위치하는 지점(Xb)에 있어서의 플라즈마 처리 전의 상기 엣지 링의 두께를 T2라 하고, 상기 지점(Xa)에 있어서의 플라즈마 처리 후의 상기 엣지 링의 두께를 T3라 하고, 상기 지점(Xb)에 있어서의 플라즈마 처리 후의 상기 엣지 링의 두께를 T4라 할 때, T2 / T1 > T4 / T3의 관계를 충족하는, 엣지 링이 제공된다.

Description

엣지 링 및 에칭 장치 {EDGE RING AND ETCHING APPARATUS}
본 개시는 엣지 링 및 에칭 장치에 관한 것이다.
에칭 등의 플라즈마 처리는 기판의 근방에 배치되는 부품인 엣지 링의 소모를 초래한다. 엣지 링의 소모에 의해 엣지 링의 두께가 감소하면, 엣지 링의 상부의 시스의 형상이 변화하여, 플라즈마로부터의 이온의 기판의 엣지 영역에 대한 입사 방향이 수직 방향에 대하여 내향으로 경사진다(이하, '틸트(Tilt)'라고도 함). 그 결과, 플라즈마 처리의 면내 균일성이 손상된다. 기판의 엣지 영역에 가까운 엣지 링의 내주부의 소모가 틸트에 큰 영향을 주기 때문에, 내주부의 소모를 억제할 수 있는 엣지 링이 요망되고 있다. 또한, 엣지 링은, 포커스 링이라고도 불린다.
예를 들면, 특허 문헌 1은, 포커스 링의 소모에 기인하는 에칭 형상 등의 처리 결과에 대한 악영향을 최대한 저감하고, 또한 포커스 링의 사용 기간을 장기화하는 것이 가능한 플라즈마 처리 방법을 제공한다. 특허 문헌 1에서는, 포커스 링에 직류 전원이 접속되어 있고, 포커스 링의 소모도, 포커스 링 상방의 전계 변화의 검지 결과 또는 이미 실시된 플라즈마 처리 결과에 기초하여, 정해진 직류 전압이 포커스 링에 인가된다.
일본특허공개공보 2007-258417호
본 개시는 엣지 링의 내주부의 소모를 억제할 수 있는 엣지 링을 제공한다.
본 개시의 하나의 태양에 따르면, 플라즈마 처리 챔버 내의 기판 지지부에 지지된 피에칭물의 외주를 둘러싸는 엣지 링으로서, 상기 엣지 링은, 외주부로부터 내주부를 향해 낮아지는 경사면을 가지고, 상기 엣지 링의 최내주와 최외주로부터 등거리에 있는 중간선보다 내주부의 상기 경사면 상에 위치하는 지점(Xa)에 있어서의 플라즈마 처리 전의 상기 엣지 링의 두께를 T1이라 하고, 상기 중간선보다 외주의 상기 경사면 상에 위치하는 지점(Xb)에 있어서의 플라즈마 처리 전의 상기 엣지 링의 두께를 T2라 하고, 상기 지점(Xa)에 있어서의 플라즈마 처리 후의 상기 엣지 링의 두께를 T3라 하고, 상기 지점(Xb)에 있어서의 플라즈마 처리 후의 상기 엣지 링의 두께를 T4라 할 때, T2 / T1 ＞ T4 / T3의 관계를 충족하는, 엣지 링이 제공된다.
하나의 측면에 따르면, 엣지 링의 내주부의 소모를 억제할 수 있는 엣지 링을 제공할 수 있다.
도 1의 (a)는 참고예에 따른 엣지 링, 도 1의 (b)는 실시 형태에 따른 엣지 링을 나타내는 도이다.
도 2는 실시 형태에 따른 엣지 링 주변을 나타내는 일례의 도이다.
도 3은 실시 형태 및 참고예의 엣지 링의 전계 강도를 나타내는 그래프이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 실시 형태 및 참고예의 외주부에 대한 내주부의 엣지 링의 전계 강도비와 소모 레이트비의 상관을 나타내는 그래프이다.
도 5는 제 1 실시 형태에 따른 엣지 링을 나타내는 평면도이다.
도 6은 제 1 실시 형태에 따른 엣지 링을 나타내는 단면도(도 5의 A-A 단면도)이다.
도 7은 제 2 ~ 4 실시 형태에 따른 엣지 링을 나타내는 단면도이다.
도 8은 실시 형태에 따른 에칭 장치의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시를 실시하기 위한 형태에 대하여 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일 구성 부분에는 동일 부호를 부여하여, 중복되는 설명을 생략하는 경우가 있다.
[엣지 링]
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 실시 형태에 따른 엣지 링(FR)을 설명한다. 도 1의 (a)는 참고예에 따른 엣지 링(FR'), 도 1의 (b)는 실시 형태에 따른 엣지 링(FR)을 나타내는 도이다. 도 2는 실시 형태에 따른 엣지 링(FR) 및 그 주변을 나타내는 일례의 도이다.
엣지 링(FR)은, 에칭 장치(10)(도 8 참조)의 플라즈마 처리 챔버(12) 내의 기판 지지부(ST)에 지지된 피에칭물의 일례인 기판(이하, '웨이퍼(W)'라 함)의 외주를 둘러싸도록 배치된 환상 부재이다. 엣지 링(FR)은, 일례에서는, Si 또는 SiC 등의 도전성을 가지는 재료에 의해 형성되어 있다. 커버 링(14a)은, 엣지 링(FR)의 외주를 둘러싸도록 배치된 환상 부재이다. 커버 링(14a)은, 일례에서는, 석영 등의 절연성을 가지는 재료에 의해 형성되어 있다. 에칭 장치(10)는, 웨이퍼(W) 상의 피에칭물(에칭 대상막)을 플라즈마 처리(에칭)하는 장치이다. 기판 지지부(ST)는, 기대(16) 및 정전 척(18)을 포함한다. 에칭 장치(10)의 다른 구성에 대해서는 후술한다.
도 1의 (a)의 참고예에 따른 엣지 링(FR') 및 도 1의 (b)의 실시 형태에 따른 엣지 링(FR)(이하, Taper FR이라고도 표기함)에 대하여 설명한다. 참고예에 따른 엣지 링(FR') 및 실시 형태에 따른 엣지 링(FR)은, 상면의 형상이 상이하고, 그 이외의 형상은 동일하다.
도 1의 (a)에 나타내는 참고예에 따른 엣지 링(FR')의 종단면은, 내주 측면(160b)과, 외주 측면(160d)과, 내주 측면(160b)과 외주 측면(160d)의 하단을 연결하는 저면(160e)과, 내주 측면(160b)과 외주 측면(160d)의 상단을 연결하는 상면(160a)을 엣지 링(FR')의 반경 방향으로 절단했을 때 각 절단선에 의해 둘러싸인 면이다. 엣지 링(FR')의 상면(160a)은, 면(160a1), 면(160a2) 및 단차부(160c)로 구성된다.
도 1의 (b)에 나타내는 실시 형태에 따른 엣지 링(FR)의 종단면은, 내주 측면(60b)과, 외주 측면(60d)과, 내주 측면(60b)과 외주 측면(60d)의 하단을 연결하는 저면(60e)과, 내주 측면(60b)과 외주 측면(60d)의 상단을 연결하는 상면(60a)을 엣지 링(FR)의 반경 방향으로 절단했을 때 각 절단선에 의해 둘러싸인 면이다. 엣지 링(FR)의 상면(60a)은, 면(60a1), 면(60a2), 면(60a3) 및 단차부(60c)로 구성된다. 또한, 엣지 링(FR)의 내주 측면(60b) 및 외주 측면(60d)으로부터 수평 방향으로 봤을 때 등거리에 있는 중간선(Ax)에 대하여 그 내측의 영역을 엣지 링(FR)의 내주부(FR 내주부)라 하고, 외측의 영역을 엣지 링(FR)의 외주부(FR 외주부)라 한다. 마찬가지로 엣지 링(FR)의 내주 측면(160b) 및 외주 측면(160d)으로부터 수평 방향으로 봤을 때 등거리에 있는 도시하지 않는 중간선에 대하여 그 내측의 영역을 엣지 링(FR)의 내주부(FR 내주부)라 하고, 외측의 영역을 엣지 링(FR)의 외주부(FR 외주부)라 한다.
기대(16) 또는 환상 부재(15)에 지지된 엣지 링(FR’)에 있어서, 상면(160a) 중 면(160a1) 및 면(160a2)은 수평면이다. 또한, 기대(16) 또는 환상 부재(15)에 지지된 엣지 링(FR)에 있어서, 상면(60a) 중 면(60a2) 및 면(60a3)은 수평면이며, 면(60a1)은 엣지 링(FR)의 외주부로부터 내주부를 향해 낮아지는 경사면이다. 저면(160e)과 면(160a1) 및 면(160a2)은 대략 평행한 면이다. 마찬가지로, 저면(60e)과 면(60a2) 및 면(60a3)은 대략 평행한 면이다. 본 명세서 중에 있어서 상기 각 면이 '수평면'이라는 것은, 엣지 링(FR’, FR)이 기대(16)의 링 지지면(16b) 상에 배치되었을 때에, 면(160a1) 및 면(160a2)과, 면(60a2) 및 면(60a3)의 각 면이 수평면이 되는 것을 의미한다. 마찬가지로 본 명세서 중에 있어서 '경사면'이란, 엣지 링(FR)이 기대(16)의 링 지지면(16b) 상에 배치되었을 때에, 면(60a1)이 외주부로부터 내주부를 향해 낮아지는 경사면이 되는 것을 의미한다.
기대(16)는, 정전 척(18)을 지지하기 위한 중앙 영역(중앙 지지면(16a))과, 엣지 링(FR, FR’)을 지지하기 위한 환상 영역(링 지지면(16b))을 가진다. 기대(16)의 링 지지면(16b)은, 평면에서 봤을 때 중앙 지지면(16a)을 둘러싸고 있다. 정전 척(18)은, 기대(16)의 중앙 지지면(16a) 상에 배치되고, 엣지 링(FR, FR')은, 기대(16)의 링 지지면(16b) 상에 배치된다.
기대(16)는 도전성 부재를 포함한다. 기대(16)의 도전성 부재는 하부 전극으로서 기능한다. 정전 척(18)의 상면은, 기판 지지면(18a)을 가지고, 웨이퍼(W)는 기판 지지면(18a) 상에 배치된다. 엣지 링(FR, FR')은, 정전 척(18) 상의 웨이퍼(W)를 둘러싸도록 배치된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 링 어셈블리(14)는, 엣지 링(FR)과 커버 링(14a)에 의해 구성되어 있다. 엣지 링(FR)의 일부와 커버 링(14a)은, 환상 부재(15)에 의해 지지되어 있다. 환상 부재(15)는, 석영 등의 절연체로 형성되어 있다. 환상 부재(15)는, 기대(16)의 외주를 둘러싸도록 구성된다.
엣지 링(FR)의 최외주의 높이(두께)와 커버 링(14a)의 최내주의 높이(두께)는 대략 동일하다. 즉, 엣지 링(FR)의 최외주의 상면과 커버 링(14a)의 적어도 최내주의 상면은 단차가 없다. 커버 링(14a)의 하면은, 외주측이 내주측보다 하부에 링 형상으로 돌출되고, 환상 부재(15)의 상면의 외주측에 형성된 링 형상의 오목부에 계합되어 있다. 또한, 기대(16)의 링 지지면(16b)은, 전열 시트를 개재하여 엣지 링(FR)을 배치해도 된다.
도 1로 돌아와, 웨이퍼(W)의 단부가 엣지 링(FR, FR')의 내주 측면(60b, 160b)을 넘어 외측으로 튀어나오도록 엣지 링(FR, FR')이 구성되어 있다. 엣지 링(FR, FR')의 상면(60a, 160a)에는, 웨이퍼(W)의 단부의 근방으로서 웨이퍼(W)의 단부보다 외측에 단차부(60c, 160c)가 형성되어 있다. 엣지 링(FR, FR')의 상면(60a, 160a) 중 최내주로부터 단차부(60c, 160c)까지의 면(60a3, 160a2)은 평탄한 수평면이다. 이하, 면(60a3)은 제 1 면이라 한다.
도 1의 (a)의 참고예의 엣지 링(FR')에서는, 상면(160a)은, 엣지 링(FR')의 최내주로부터 단차부(160c)까지의 면(160a2)과, 단차부(160c)로부터 엣지 링(FR')의 최외주까지의 면(160a1)을 가지고, 면(160a2)은 내주 측면(160b)의 상단으로부터 약 1 ~ 2 mm의 폭이다. 엣지 링(FR')의 내주 측면(160b)으로부터 단차부(160c)까지의 엣지 링(FR')의 두께는 동일하다. 또한, 단차부(160c)로부터 엣지 링(FR')의 외주 측면(160d)까지의 엣지 링(FR')의 두께는 동일하다. 단차부(160c)로부터 엣지 링(FR')의 외주 측면(160d)까지의 엣지 링(FR')의 두께는, 엣지 링(FR')의 내주 측면(160b)으로부터 단차부(160c)까지의 엣지 링(FR')의 두께보다 두껍다. 즉, 단차부(160c)보다 외주측의 면(160a1)의 높이는, 단차부(160c)보다 내주측의 면(160a2)의 높이보다 높다.
이에 대하여, 도 1의 (b)의 실시 형태의 엣지 링(FR)에서는, 상면(60a)은, 엣지 링(FR)의 내주 측면(60b)으로부터 단차부(60c)까지의 제 1 면(60a3)과, 단차부(60c)의 외주측을 향하는 경사면(60a1)과 제 2 면(60a2)으로 이루어지고, 제 1 면(60a3)은 내주 측면(60b)의 상단으로부터 약 1 ~ 2 mm의 폭이다. 제 1 면(60a3) 및 제 2 면(60a2)은 각각 기대(16)의 링 지지면(16b) 상에 배치되었을 때에 수평면이며, 내주 측면(60b)으로부터 단차부(60c)까지의 엣지 링(FR)의 두께는 동일하다. 제 2 면(60a2)은, 기대(16)의 링 지지면(16b) 상에 배치되었을 때에 수평면이어도 되고, 경사면이어도 된다. 경사면(60a1)은, 제 1 면(60a3)과 제 2 면(60a2)의 사이의 면이다. 각각 제 1 면(60a3), 제 2 면(60a2), 경사면(60a1)의 각 면은 평탄하다. 단차부(60c)보다 외측의 엣지 링(FR)의 두께는, 단차부(60c)보다 내측의 엣지 링(FR)의 두께에 대하여 경사면(60a1)의 내주부에서 얇아지고, 외주부에서 두꺼워진다.
이러한 구성에 의해, 도 1의 (a)의 참고예의 엣지 링(FR')에서는, 단차부(160c)보다 외주측의 엣지 링(FR')의 두께는 동일하게 된다. 이에 대하여, 도 1의 (b)의 실시 형태의 엣지 링(FR)에서는, 단차부(60c)보다 외주측의 엣지 링(FR)의 두께는 외측을 향해 두꺼워진다(경사면(60a1)).
이에 의해, 엣지 링(FR, FR')의 내주 측면(60b, 160b)으로부터 단차부(60c, 160c)까지의 두께는 각각의 엣지 링(FR, FR')에서 동일하지만, 단차부(60c, 160c)의 외측에서는 웨이퍼(W)의 상표면으로부터의 상대적인 높이가 엣지 링(FR)과 엣지 링(FR')에서 상이하다. 즉, 도 1의 (a)의 참고예의 엣지 링(FR')에서는, 단차부(160c)의 외측에 있어서도 상면(160a)은 수평면이기 때문에, 웨이퍼(W)의 상표면으로부터의 상면(160a)의 상대적인 높이는 동일하다. 이에 대하여, 도 1의 (b)의 실시 형태의 엣지 링(FR)에서는, 단차부(60c)의 외측의 상면(60a) 중 적어도 경사면(60a1)에 있어서 웨이퍼(W)의 상표면으로부터의 상대적인 높이는 외주부로부터 내주부를 향해 낮아진다.
엣지 링(FR, FR')에는, 후술하는 바와 같이 기대(16)에 제 1 고주파 전원(HFS) 및/또는 제 2 고주파 전원(LFS)으로부터 고주파 전력이 인가되고(도 8 참조), 엣지 링(FR, FR')에 고주파 전류(RF 전류)가 흐른다.
동일 조건의 경우, 고주파 전류에 의해 엣지 링(FR, FR') 상에 형성되는 시스에 있어서의 전계 강도는, 전체로서는 일정하며, 예를 들면 전계 강도를 0으로 하는 것은 불가능하다. 엣지 링(FR, FR')의 단차부(60c, 160c)보다 외주측의 상면(60a, 160a)의 높이를 바꿈으로써, 외주부 및 내주부의 전계 강도를 상대적으로 바꿀 수 있다.
예를 들면, 참고예의 엣지 링(FR')에서는, 단차부(160c)의 외측의 상면(160a)에 있어서 웨이퍼(W)의 상표면으로부터의 상대적인 높이가 동일하다. 이 때문에, 엣지 링(FR')의 표층을 흐르는 고주파 전류의 비율은 외주부 및 내주부에서 대략 동일하다. 그 결과, 시스에 있어서의 전계 강도도 외주부 및 내주부에 있어서 대략 동일한 값이 된다.
한편, 실시 형태의 엣지 링(FR)에서는, 경사면(60a1)에 있어서 내주부는 외주부보다 웨이퍼(W)의 상표면으로부터의 상대적인 높이가 낮다. 이 때문에, 엣지 링(FR)의 표층을 흐르는 고주파 전류가 상대적으로 변화하고, 시스에 있어서의 FR 외주부의 전계 강도는 FR 내주부의 전계 강도보다 높아진다.
도 3의 그래프는, 이하의 조건으로 엣지 링(FR, FR’)을 흐르는 고주파 전류에 의해 발생하는 전계 강도(종축)를, 횡축의 엣지 링(FR, FR')의 직경 방향의 위치에 대하여 플롯한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 그래프의 150 mm는, 웨이퍼(W)의 중심으로부터 반경 150 mm의 위치인 웨이퍼(W)의 단부 A의 위치이며, 180 mm는, 웨이퍼(W)의 중심으로부터 180 mm의 위치인 엣지 링(FR, FR')의 단부 B의 위치이다(도 1의 (a) 및 (b) 참조).
<시뮬레이션 조건>
엣지 링(FR)의 경사면(60a1)의 수평면에 대한 각도(경사각) : 3°
엣지 링(FR')의 면(160a1)의 수평면에 대한 각도 : 0°
에칭 가스 : C4F6 가스, O2 가스 및 Ar 가스의 혼합 가스
압력 : 50 mTorr(6.67 Pa)
제 1 고주파 전원(HFS)으로부터 출력하는 RF(HF) : 100 MHz
제 2 고주파 전원(LFS)으로부터 출력하는 RF(LF) : 3.2 MHz
제 1 고주파 전원(HFS)으로부터 출력하는 RF(HF) : 100 MHz 및 제 2 고주파 전원(LFS)으로부터 출력하는 RF(LF) : 3.2 MHz은 하부 전극에 공급하는 설정으로 했다.
도 3의 그래프 중의 곡선 S는, 도 1의 (a)에 나타내는 참고예의 엣지 링(FR')의 직경 방향의 웨이퍼(W)의 단부 A로부터 엣지 링(FR')의 단부 B까지의 각 위치에 있어서의 전계 강도를 나타낸다. 곡선 S에서는, 약 153 mm 부근의 단차부(160c)보다 외주측에 있어서 직경 방향으로 웨이퍼(W)의 중심으로부터 약 153 mm ~ 약 175 mm의 범위에서 전계 강도가 대략 동일하게 되었다.
도 3의 그래프 중의 곡선 T는, 도 1의 (b)에 나타내는 실시 형태의 엣지 링(FR)(Taper　FR)의 직경 방향의 각 위치에 있어서의 전계 강도를 나타낸다. 곡선 T에서는, 약 153 mm 부근의 단차부(60c)보다 외주측에 있어서 직경 방향으로 웨이퍼(W)의 중심으로부터 약 153 mm ~ 약 175 mm의 범위에서 외주부의 전계 강도와 내주부의 전계 강도에 고저가 생겼다. 특히, 엣지 링(FR)에서는, 엣지 링(FR')보다 웨이퍼(W)의 중심으로부터 약 153 mm ~ 약 160 mm의 범위에서 내주부의 전계 강도가 낮아지고, 약 170 mm ~ 약 180 mm의 범위에서 외주부의 전계 강도가 높아졌다.
이상의 결과로부터, 실시 형태에 따른 엣지 링(FR)에서는, 상면(60a)에 직경 방향으로 내주부가 외주부보다 낮아지도록 경사면(60a1)을 가짐으로써 엣지 링(FR)의 직경 방향에 대하여 시스에 있어서의 FR 외주부의 전계 강도를 FR 내주부의 전계 강도보다 높게 할 수 있다. 즉, 도 1의 (b)에 나타내는 바와 같이, 엣지 링(FR)은, FR 외주부로부터 FR 내주부를 향해 낮아지는 경사면(60a1)에 의해, 내주부의 전계 강도를 외주부의 전계 강도보다 상대적으로 작게 할 수 있다. 이에 의해, 전계 강도가 상대적으로 낮은 FR 내주부에서는, 전계 강도가 상대적으로 높은 FR 외주부보다 시스 내에 입사하는 이온의 에너지가 작아진다. 이에 의해, FR 내주부에서 FR 외주부보다 엣지 링(FR)의 소모 레이트를 낮게 할 수 있다.
이와 같이 하여, 도 1의 (b)에 나타내는 실시 형태에 따른 엣지 링(FR)에서는, 상면(60a)에 내주부가 외주부보다 낮아지도록 경사를 부여하는 구조를 가짐으로써, 엣지 링(FR)의 외주측과 내주측에서 전계 강도차를 발생시킨다. 이에 의해, 의도적으로 엣지 링(FR)의 부분의 소모 레이트를 제어할 수 있다.
도 2에 위치 Xa, Xb의 일례를 나타내는 바와 같이, 중간선(Ax)에 대하여 내주부에 있는 상면(60a) 상의 위치 Xa는, 중간선(Ax)에 대하여 외주부에 있는 상면(60a) 상의 위치 Xb보다 상대적인 높이가 낮다. 예를 들면, 도 3의 그래프의 곡선 T에 나타내는 실시 형태에 따른 엣지 링(FR)에서는, 내주부의 위치 Xa(예를 들면 웨이퍼(W)의 중심으로부터 약 153 mm)에서는, 외주부의 위치 Xb(예를 들면 웨이퍼(W)의 중심으로부터 약 176 mm)보다 전계 강도를 상대적으로 낮출 수 있다. 한편, 도 3의 그래프의 곡선 S에 나타내는 참고예에 따른 엣지 링(FR')에서는, 내주부의 위치 Xa와 외주부의 위치 Xb의 전계 강도는 대략 동일하다.
이어서, 엣지 링(FR’, FR)의 소모에 대하여 이하의 실험 조건으로 실험을 행했다.
<실험 조건>
엣지 링(FR)의 경사면(60a1)의 수평면에 대한 각도(경사각) : 3°
엣지 링(FR')의 면(160a1)의 수평면에 대한 각도 : 0°
피에칭물(에칭 대상막) : SiO2
에칭 가스 : C4F6 가스, O2 가스 및 Ar 가스의 혼합 가스
본 실험에서는, 누적 200시간, 기판(W)을 에칭했다.
실험의 결과, 엣지 링(FR')의 소모 레이트를 1로서 규격화했을 때, 엣지 링(FR')의 소모 레이트에 대한 엣지 링(FR)의 소모 레이트비는, 엣지 링(FR’, FR)의 최내주로부터 3 mm의 위치, 즉 웨이퍼(W)의 중심으로부터 153 mm의 위치에 있어서 약 0.6 배가 되고, 엣지 링(FR’, FR)의 최외주로부터 4 mm의 위치, 즉 웨이퍼(W)의 중심으로부터 176 mm의 위치에 있어서 약 0.9 배가 되었다. 상기한 <실험 조건> 중, 엣지 링(FR)의 경사면의 수평면에 대한 경사 각도(θ)를 7°로 하고, 그 이외의 조건을 동일하게 한 경우, 엣지 링(FR')의 소모 레이트에 대한 엣지 링(FR)의 소모 레이트의 비는, 내주부에서 약 0.5 배, 외주부에서 약 1.0 배가 되었다. 어떤 경우라도, 내주부의 소모량(소모 레이트)은 외주부의 소모량(소모 레이트)보다 작아진다.
실시 형태에 따른 엣지 링(FR)에서는, 상면의 외주부의 높이를 내주부의 높이보다 높게 한다. 이에 의해, 상면의 높이가 동일한 평탄한 참고예의 엣지 링(FR')보다 웨이퍼(W)의 근방의 내주부의 소모량(변화량)을 감소시킬 수 있다. 즉, 실시 형태에 따른 엣지 링(FR)에 의하면, FR 내주부에서 FR 외주부보다 엣지 링(FR)의 소모 레이트를 낮게 할 수 있다. 즉, 지점(Xa)에 있어서의 플라즈마 처리 전의 엣지 링(FR)의 두께를 T1이라 하고, 중간선(Ax)보다 외주부의 경사면(60a1) 상에 위치하는 상면(60a) 상의 지점(Xb)에 있어서의 플라즈마 처리 전의 엣지 링(FR)의 두께를 T2라 하고, 당해 지점(Xa)에 있어서의 플라즈마 처리 후의 엣지 링(FR)의 두께를 T3라 하고, 당해 지점(Xb)에 있어서의 플라즈마 처리 후의 엣지 링(FR)의 두께를 T4라 했을 때, 내주부의 소모량(소모 레이트)은, T1 - T3라고, 외주부의 소모량(소모 레이트)은 T2 - T4라고 나타낼 수 있고, (T1 - T3) < (T2 - T4)의 관계가 성립한다. 또한, 틸트를 억제하고, 웨이퍼(W)의 엣지에 있어서도 수직인 에칭을 가능하게 한다. 이에 의해, 에칭의 면내 균일성이 향상된다. 또한, 의도적으로 엣지 링(FR)의 부분의 소모 레이트를 제어함으로써 엣지 링(FR)의 수명을 늘려, 코스트면의 메리트도 가진다. 또한, n(n ≥ 1) 매째의 웨이퍼(W)와 n ＋ 1 매째의 웨이퍼(W)에서 틸트량의 불균일을 개선할 수 있다.
도 4의 (a) 및 (b)는, 도 1의 (b)에 나타내는 상면(60a) 중 경사면(60a1)만 경사지고, 제 2 면(60a2)이 수평면인 실시 형태에 따른 엣지 링(FR)과, 도 1의 (a)에 나타내는 상면(160a)이 평탄한 참고예의 엣지 링(FR')을 이용한 도 3에 나타내는 시뮬레이션 결과와 상기의 실험 결과의 상관 관계를 나타낸다.
도 4의 (a)는 엣지 링(FR, FR’)을 흐르는 고주파 전류에 의해 발생하는 전계 강도의 내주부와 외주부와의 전계 강도비의 시뮬레이션 결과(도 3)를 횡축에 나타내고, 소모 레이트비를 종축에 나타내고, 그 상관 관계를 그래프로 한 도이다. 또한 내주부는 웨이퍼(W)의 중심으로부터 153 mm의 위치, 외주부는 웨이퍼(W)의 중심으로부터 176 mm의 위치이다. 도 1의 (a)에 나타내는 참고예의 엣지 링(FR')의 외주부의 소모량을 소모 레이트비 '1'이라 규격화하고, 엣지 링(FR')의 외주부의 전계 강도를 전계 강도비 '1'이라 규격화했다. F1-inner는 엣지 링(FR')의 내주부를 나타내고, F1-outer는 엣지 링(FR')의 외주부를 나타내고, T1-inner는 엣지 링(FR)의 내주부를 나타내고, T1-outer는 엣지 링(FR)의 외주부를 나타낸다.
도 4의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 참고예의 엣지 링(FR')에서는, 외주부(F1-outer)에 대한 내주부(F1-inner)의 전계 강도비 및 소모 레이트비는 거의 동일했다. 이에 대하여, 실시 형태의 엣지 링(FR)에서는, 외주부(T1-outer)의 전계 강도는, 엣지 링(FR')의 외주부(F1-outer)의 전계 강도와 동일했지만, 엣지 링(FR)의 내주부(T1-inner)의, 엣지 링(FR')의 외주부(F1-outer) 및 엣지 링(FR)의 외주부(T1-outer)에 대한 전계 강도비는 약 0.7 배였다. 실시 형태의 엣지 링(FR)의 소모 레이트비는, 외주부(T1-outer)에서 엣지 링(FR')의 외주부(F1-outer)에 대하여 0.9 배이며, 내주부(T1-inner)에서 엣지 링(FR')의 외주부(F1-outer)에 대하여 0.6 배였다. 즉, 엣지 링(FR)에서는, 웨이퍼(W)로부터의 엣지 링(FR)의 상대적인 높이의 비가 작아질수록 소모 레이트비가 내려갔다. 또한, 엣지 링(FR)에서는, 내주부(inner)는 외주부보다 웨이퍼(W)로부터의 엣지 링(FR)의 상대적인 높이가 낮아지고, 엣지 링(FR)의 외주부에 대한 내주부의 전계 강도비가 작아지고, 소모 레이트비가 내려갔다. 이상으로부터, 웨이퍼(W)에 대한 엣지 링(FR)의 상대적인 높이의 비를 바꿈으로써 외주부에 대한 내주부의 전계 강도비 및 소모 레이트비를 바꿀 수 있고, 이에 의해, 엣지 링(FR)의 내주부에 있어서의 소모량을 저감시킬 수 있었다.
[엣지 링의 제 1 ~ 제 4 실시 형태]
(제 1 실시 형태)
이어서, 제 1 실시 형태에 따른 엣지 링(FR)에 대하여, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다. 도 5는 제 1 실시 형태에 따른 엣지 링(FR)을 나타내는 평면도이다. 도 6은 제 1 실시 형태에 따른 엣지 링(FR)을 나타내는 단면도(도 5의 A-A 단면도)이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시 형태에서는, 반경이 대략 150 mm인 웨이퍼(W)의 외주를 둘러싸도록 엣지 링(FR)이 배치되어 있다. 엣지 링(FR)은, 웨이퍼(W)의 중심축(O)에 대하여 축을 공통으로 하여, 대략 동심원 형상으로 배치된다.
엣지 링(FR)의 내경(I)은 약 300 mm ~ 약 305 mm이며, 엣지 링(FR)의 외경(J)은 약 360 ~ 365 mm이며, 엣지 링(FR)의 직경 방향의 폭(C)은 약 28 mm ~ 32 mm이다. 엣지 링(FR)의 최내주로부터 단차부(60c)까지의 직경 방향의 폭(E)은 약 1 mm 이상 약 2 mm 이하여도 된다.
엣지 링(FR)의 상면(60a)은, 단차부(60c)의 외측에 경사면(60a1) 및 제 2 면(60a2)을 가진다. 엣지 링(FR)의 상면(60a)은, 단차부(60c)의 내측에 제 1 면(60a3)을 가진다. 제 1 면(60a3), 경사면(60a1) 및 제 2 면(60a2)은 평탄하다. 상면(60a)은, 일부가 경사면이어도 되고, 전부가 경사면이어도 된다. 즉, 제 2 면(60a2)은, 경사면이어도 되고, 수평면이어도 된다. 도 5의 A-A 단면을 나타내는 도 6의 예에서는, 제 2 면(60a2)은 수평면이다.
제 2 면(60a2)은, 엣지 링(FR)의 최외주로부터 내측에 직경 방향으로 약 5 mm 이상 약 7 mm 이하의 폭(G)을 가진다. 경사면(60a1)의 직경 방향의 폭은 약 20 mm 이상 약 30 mm 이하여도 된다. 본 개시에서는, 경사면(60a1)은, 외주부로부터 내주부를 향해 수평면에 대한 경사 각도(θ)(°)가 2.5° 이상 10° 이하가 되도록 일률적으로 낮아지는 평탄한 면이어도 된다. 경사 각도(θ)(°)가 2.5° 미만에서는, FR 내주부의 소모 저감의 효과가 충분하다고는 할 수 없고, 10°를 초과하면 기판 처리의 초기(엣지 링의 외주부가 소모되기 전)에 있어서의 면내 균일성이 악화될 우려가 있다(틸트를 억제하는 것이 어려워진다). 각도가 커지면 시스의 하단의 일그러짐이 커져, 틸트의 제어가 어려워지기(기판 엣지 외측에 대한 틸트(아우터 틸트)가 커지기) 때문에, 10° 이하로 할 필요가 있다. 틸트 제어성 및 엣지 링의 내주부의 소모 저감 정도의 2 개의 관점을 고려하면, 경사 각도(θ)(°)는 3° 이상 7° 이하인 것이 보다 바람직하다. 즉, 경사 각도(θ)(°)를 3° 이상으로 함으로써, FR 외주부를 흐르는 고주파 전류에 대하여 FR 내주부를 흐르는 고주파 전류의 비율을 보다 저하시켜, 내주부에 있어서의 소모 저감의 효과를 충분히 얻을 수 있다. 또한, 경사 각도(θ)(°)를 7° 이하로 함으로써, 웨이퍼(W)의 엣지에 있어서 외측으로 틸트(아우터 틸트)하는 틸트량이 커지는 것을 방지할 수 있어, 웨이퍼(W)의 엣지를 포함하여, 웨이퍼(W)의 면내에 있어서 수직 형상의 에칭이 가능해진다.
엣지 링(FR)의 최내주의 두께(D)는, 약 3 mm이다. 최외주의 엣지 링(FR)의 두께(H)의 최대값은 약 3.5 mm 이상 약 7.0 mm 이하이다. 단차부(60c)의 높이(F)는 약 0.2 mm이다.
도 6의 파선으로 나타내는 경사면(60a1)은, 엣지 링(FR)의 플라즈마 처리 전의 높이를 나타내고, 실선으로 나타내는 경사면(60a1)은, 엣지 링(FR)의 플라즈마 처리 후의 높이를 나타내는 일례이다. 플라즈마 처리 전의 엣지 링(FR)은, 미사용(신품)의 엣지 링(FR)을 의미해도 된다. 또한, 플라즈마 처리 후의 엣지 링(FR)은, 사용이 끝난 엣지 링(FR), 즉, 플라즈마 처리를 거쳐 소모 후(예를 들면 교환시)의 엣지 링(FR)을 의미해도 된다.
엣지 링(FR)의 최내주와 최외주로부터 수평 방향으로 봤을 때 등거리에 있는 중간선(Ax)보다 내주부의 경사면(60a1) 상에 위치하는 상면(60a) 상의 지점을 Xa라 하고, 지점(Xa)에 있어서의 플라즈마 처리 전의 엣지 링(FR)의 두께를 T1이라 한다. 중간선(Ax)보다 외주부의 경사면(60a1) 상에 위치하는 상면(60a) 상의 지점(Xb)에 있어서의 플라즈마 처리 전의 엣지 링(FR)의 두께를 T2라 한다.
당해 지점(Xa)에 있어서의 플라즈마 처리 후의 엣지 링(FR)의 두께를 T3라 하고, 당해 지점(Xb)에 있어서의 플라즈마 처리 후의 엣지 링(FR)의 두께를 T4라 한다. 이 때, T2 / T1 > T4 / T3의 관계가 성립한다.
(제 2 ~ 4 실시 형태)
이어서, 도 7을 참조하여, 제 2 ~ 4 실시 형태에 따른 엣지 링(FR)에 대하여 설명한다. 도 7은 제 2 ~ 4 실시 형태에 따른 엣지 링(FR)을 나타내는 단면도이다. 제 1 실시 형태와 상이한 점은, 제 2 ~ 4 실시 형태에서는, 엣지 링(FR)의 상면(60a)이 가지는 경사면(60a1)이 평탄한 면이 아니라는 점이다. 그 외의 엣지 링(FR)의 구성은 제 1 실시 형태와 동일하다. 즉, 제 2 ~ 4 실시 형태에서는, 경사면(60a1)은, 오목면, 볼록면 및 곡면 중 적어도 어느 것이어도 된다.
도 7의 (a)의 제 2 실시 형태에서는, 경사면(60a1)이 오목면으로 되어 있다. 도 7의 (b)의 제 3 실시 형태에서는, 경사면(60a1)이 볼록면으로 되어 있다. 도 7의 (c)의 제 4 실시 형태에서는, 경사면(60a1)의 외주부가 볼록면으로 되어 있고, 내주부가 오목면으로 되어 있다.
제 2 ~ 4 실시 형태에 있어서, 엣지 링(FR)의 경사면(60a1)까지의 높이가 최대값(Hmax) 및 최소값(Hmin)이 되는 경사면(60a1)의 위치에 대응하는 수평면의 위치 Xmax, Xmin의 직경 방향의 거리를 (Xmax - Xmin)로 한다. 거리(Xmax - Xmin)에 대한 최대값과 최소값의 높이의 차분(Hmax - Hmin)은 tanθ로 나타내진다. 제 2 ~ 4 실시 형태의 엣지 링(FR)은, tanθ(= (Hmax - Hmin) / (Xmax - Xmin))가 9 / 210 이상 37 / 210 이하이도록 구성된다.
[에칭 장치]
　마지막으로, 실시 형태에 따른 엣지 링(FR)이 배치되는 에칭 장치(10)의 일례에 대하여, 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8은 실시 형태에 따른 에칭 장치(10)의 일례를 나타내는 단면 모식도이다. 실시 형태에 따른 에칭 장치(10)는, 웨이퍼(W)를 처리 가스(에칭 가스)의 플라즈마에 노출시켜, 에칭 대상막을 에칭한다. 이에 의해, 에칭 대상막에 홀과 같은 형상을 형성한다.
에칭 장치(10)는, 용량 결합형 플라즈마 에칭 장치이며, 대략 원통 형상의 플라즈마 처리 챔버(12)를 구비하고 있다. 플라즈마 처리 챔버(12)는, 예를 들면, 그 표면은 양극 산화 처리된 알루미늄으로 구성되어 있다. 이 플라즈마 처리 챔버(12)는 보안 접지되어 있다.
플라즈마 처리 챔버(12)의 저부 상에는, 절연 재료로 구성된 원통 상의 환상 부재(15)가 배치되어 있다. 이 환상 부재(15)는, 그 내벽면에 있어서, 기대(16)를 지지하고 있다. 환상 부재(15)의 상부에 링 어셈블리(14)가 배치되어 있다. 기대(16)는, 예를 들면 알루미늄과 같은 금속으로 구성되어 있고, 대략 원반 형상을 가지고 있다.
기대(16)에는, 정합기(MU1)를 개재하여 제 1 고주파 전원(HFS)이 접속되어 있다. 제 1 고주파 전원(HFS)은, 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 발생시키는 전원이며, 27 ~ 100 MHz의 범위 내의 주파수, 일례에 있어서는 100 MHz의 고주파를 발생시킨다. 정합기(MU1)는, 제 1 고주파 전원(HFS)의 출력 임피던스와 부하측(기대(16)측)의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 가지고 있다.
또한, 기대(16)에는, 정합기(MU2)를 개재하여 제 2 고주파 전원(LFS)이 접속되어 있다. 제 2 고주파 전원(LFS)은, 웨이퍼(W)에 이온을 인입하기 위한 고주파 전력(고주파 바이어스 전력)을 발생시켜, 당해 고주파 바이어스 전력을 기대(16)에 공급한다. 고주파 바이어스 전력의 주파수는, 400 kHz ~ 13.56 MHz의 범위 내의 주파수이며, 일례에 있어서는 3.2 MHz이다. 정합기(MU2)는, 제 2 고주파 전원(LFS)의 출력 임피던스와 부하측(기대(16)측)의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 가지고 있다.
단, 제 1 고주파 전원(HFS) 및 제 2 고주파 전원(LFS)은, 기대(16)(하부 전극)에 결합되는 구성에 한정되지 않는다. 제 1 고주파 전원(HFS)은, 후술하는 상부 전극(30)에 결합되고, 제 2 고주파 전원(LFS)은 하부 전극에 결합되는 구성이어도 된다.
기대(16) 상에는, 정전 척(18)이 마련되어 있다. 기판 지지부(ST)는, 하부 전극 및 정전 척(18)을 포함한다. 정전 척(18)은, 기대(16)와 함께 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 배치대를 구성하고 있다. 정전 척(18)은, 도전막인 전극(20)을 한 쌍의 절연층 또는 절연 시트 간에 배치하는 구조를 가지고 있다. 전극(20)에는, 직류 전원(22)이 전기적으로 접속되어 있다. 정전 척(18)은, 직류 전원(22)으로부터의 직류 전압에 의해 발생한 쿨롱력 등의 정전력에 의해 웨이퍼(W)를 흡착 유지할 수 있다.
기대(16)의 상면으로서, 정전 척(18)의 주위에는, 본 개시의 포커스 링(FR)이 배치되어 있다. 도 8에서는 포커스 링(FR)의 형상을 모식적으로 나타내고 있다.
기대(16)의 내부에는, 유로(24)가 마련되어 있다. 유로(24)에는, 외부에 마련된 칠러 유닛으로부터 배관(26a, 26b)을 거쳐 정해진 온도의 온조(溫調) 매체, 예를 들면 냉각수가 순환 공급된다. 이와 같이 순환되는 온조 매체의 온도를 제어함으로써, 정전 척(18) 상에 배치된 웨이퍼(W)의 온도가 제어된다.
또한, 에칭 장치(10)에는, 가스 공급 라인(28)이 마련되어 있다. 가스 공급 라인(28)은, 전열 가스 공급 기구로부터의 전열 가스, 예를 들면 He 가스를, 정전 척(18)의 상면과 웨이퍼(W)의 이면과의 사이로 공급한다.
또한, 에칭 장치(10)는, 상부 전극(30)을 구비하고 있다. 이 상부 전극(30)은, 기대(16)의 상방에 있어서, 당해 기대(16)와 대향 배치되어 있고, 기대(16)와 상부 전극(30)은 서로 대략 평행하게 마련되어 있다. 이들 상부 전극(30)과 기대(16)와의 사이에는, 웨이퍼(W)에 플라즈마 에칭을 행하기 위한 처리 공간(S)이 구획 형성된다.
상부 전극(30)은, 절연성 차폐 부재(32)를 개재하여, 플라즈마 처리 챔버(12)의 상부에 지지되어 있다. 상부 전극(30)은, 전극판(34) 및 전극 지지체(36)를 포함할 수 있다. 전극판(34)은, 처리 공간(S)에 면하고 있고, 복수의 가스 토출홀(34a)이 형성되어 있다. 이 전극판(34)은, 줄열이 적은 저전기 저항의 도전체 또는 반도체로 구성될 수 있다.
전극 지지체(36)는, 전극판(34)을 착탈 가능하게 지지하는 것이며, 예를 들면 알루미늄과 같은 도전성 재료로 구성될 수 있다. 이 전극 지지체(36)는, 수냉 구조를 가질 수 있다. 전극 지지체(36)의 내부에는, 가스 확산실(36a)이 마련되어 있다. 이 가스 확산실(36a)로부터는, 가스 토출홀(34a)에 연통하는 복수의 가스 통류홀(36b)이 하방으로 연장되어 있다. 또한, 전극 지지체(36)에는 가스 확산실(36a)로 처리 가스를 도입하는 가스 도입구(36c)가 형성되어 있고, 이 가스 도입구(36c)에는, 가스 공급관(38)이 접속되어 있다.
가스 공급관(38)에는, 밸브군(42) 및 유량 제어기군(44)을 개재하여 가스 소스군(40)이 접속되어 있다. 가스 소스군(40)은, 복수의 가스 소스를 포함하고 있다. 유량 제어기군(44)은, 복수의 유량 제어기를 포함하고, 이들 복수의 유량 제어기의 각각은, 매스 플로우 컨트롤러일 수 있다. 밸브군(42)은, 복수의 밸브를 포함하고, 이들 복수의 밸브의 각각은, 유량 제어기의 각각에 접속되어 있다.
에칭 장치(10)에서는, 가스 소스 중 선택된 가스 소스로부터의 가스가, 대응하는 유량 제어기 및 밸브를 거쳐, 유량 제어된 상태로, 가스 공급관(38)으로 공급된다. 가스 공급관(38)으로 공급된 가스는, 가스 확산실(36a)에 이르러, 가스 통류홀(36b) 및 가스 토출홀(34a)을 거쳐 처리 공간(S)에 토출된다.
또한, 에칭 장치(10)는, 접지 도체(12a)를 더 구비할 수 있다. 접지 도체(12a)는, 대략 원통 형상의 접지 도체이며, 플라즈마 처리 챔버(12)의 측벽으로부터 상부 전극(30)의 높이 위치보다 상방으로 연장되도록 마련되어 있다.
또한, 에칭 장치(10)에서는, 플라즈마 처리 챔버(12)의 내벽을 따라 퇴적물 실드(46)가 착탈 가능하게 마련되어 있다. 또한, 퇴적물 실드(46)는, 환상 부재(15)의 외주에도 마련되어 있다. 퇴적물 실드(46)는, 플라즈마 처리 챔버(12)에 에칭 부생물(퇴적물)이 부착하는 것을 방지하는 것이며, 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복함으로써 구성될 수 있다.
플라즈마 처리 챔버(12)의 저부측에 있어서는, 환상 부재(15)와 플라즈마 처리 챔버(12)의 내벽과의 사이에 배기 플레이트(48)가 마련되어 있다. 배기 플레이트(48)는, 예를 들면, 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복함으로써 구성될 수 있다. 이 배기 플레이트(48)의 하방에 있어서 플라즈마 처리 챔버(12)에는, 배기구(12e)가 마련되어 있다. 배기구(12e)에는, 배기관(52)을 개재하여 배기 장치(50)가 접속되어 있다. 배기 장치(50)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 가지고 있어, 플라즈마 처리 챔버(12) 내를 원하는 진공도까지 감압할 수 있다. 또한, 플라즈마 처리 챔버(12)의 측벽에는 웨이퍼(W)의 반입반출구(12g)가 마련되어 있고, 이 반입반출구(12g)는 게이트 밸브(54)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다.
또한, 플라즈마 처리 챔버(12)의 내벽에는, 도전성 부재(GND 블록)(56)가 마련되어 있다. 도전성 부재(56)는, 높이 방향에 있어서 웨이퍼(W)와 대략 동일한 높이에 위치하도록, 플라즈마 처리 챔버(12)의 내벽에 장착되어 있다. 이 도전성 부재(56)는, 그라운드에 DC적으로 접속되어 있고, 이상 방전 방지 효과를 발휘한다.
또한, 에칭 장치(10)는, 제어부(Cnt)를 더 구비할 수 있다. 이 제어부(Cnt)는 프로세서, 기억부, 입력 장치, 표시 장치 등을 구비하는 컴퓨터이며, 에칭 장치(10)의 각 부를 제어한다. 이 제어부(Cnt)에서는, 입력 장치를 이용하여, 오퍼레이터가 에칭 장치(10)를 관리하기 위하여 커멘드의 입력 조작 등을 행할 수 있고, 또한, 표시 장치에 의해, 에칭 장치(10)의 가동 상황을 가시화하여 표시할 수 있다. 또한, 제어부(Cnt)의 기억부에는, 에칭 장치(10)에서 실행되는 각종 처리를 프로세서에 의해 제어하기 위한 제어 프로그램, 및 처리 조건에 따라 에칭 장치(10)의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉, 처리 레시피가 저장된다.
실시 형태의 엣지 링(FR)은, 에칭 장치(10)에 배치할 수 있다. 엣지 링(FR) 근방의 구성 이외의 플라즈마 처리 장치(에칭 장치)의 구성은 예를 들면, 도 8에 나타낸 일본특허공개공보 2015-41624(대응 미국 US2015056808 A1)에 기재된 장치를 이용할 수 있다. 단, 이에 한정되지 않고, 본 개시의 에칭 장치(10)는 Inductively Coupled Plasma(ICP), Radial Line Slot Antenna(RLSA), Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR), Helicon Wave Plasma(HWP)의 어느 타입의 장치에서도 적용 가능하다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 개시의 엣지 링(FR) 및 에칭 장치(10)에 의하면, 웨이퍼(W)의 엣지 영역에 가까운 엣지 링(FR)의 내주부의 전계 강도보다 엣지 링(FR)의 외주부에 있어서의 전계 강도를 상대적으로 올린다. 이에 의해, 엣지 링(FR)의 내주부에 있어서의 전계 강도를 상대적으로 낮춘다. 이에 의해, 전계 강도가 상대적으로 낮은 엣지 링(FR)의 내주부에 있어서 이온 에너지가 작아지고, 엣지 링(FR)의 소모 레이트가 낮아진다. 구체적으로, 엣지 링(FR)의 내주부보다 외주부를 두껍게 함으로써, 웨이퍼(W) 근방의 엣지 링(FR)의 내주부의 소모를 억제하여, 틸트 제어성을 향상시킬 수 있다.
또한, 개시하는 실시 형태는 이하의 부기의 태양을 더 포함한다.
(부기 1) 플라즈마 처리 챔버 내의 기판 지지부에 지지된 피에칭물의 외주를 둘러싸는 엣지 링으로서,
상기 엣지 링은, 외주부로부터 내주부를 향해 낮아지는 경사면을 가지고,
상기 엣지 링의 최내주와 최외주로부터 등거리에 있는 중간선보다 내주부의 상기 경사면 상에 위치하는 지점(Xa)에 있어서의 플라즈마 처리 전의 상기 엣지 링의 두께를 T1이라 하고,
상기 중간선보다 외주의 상기 경사면 상에 위치하는 지점(Xb)에 있어서의 플라즈마 처리 전의 상기 엣지 링의 두께를 T2라 하고,
　상기 지점(Xa)에 있어서의 플라즈마 처리 후의 상기 엣지 링의 두께를 T3라 하고,
　상기 지점(Xb)에 있어서의 플라즈마 처리 후의 상기 엣지 링의 두께를 T4라 할 때,
(T1 - T3) < (T2 - T4)의 관계를 충족한다.
(부기 2) 상기 경사면의 수평면에 대한 각도는, 3° ~ 7°인 (부기 1)에 기재된 엣지 링.
금회 개시된 실시 형태에 따른 엣지 링 및 에칭 장치는, 모든 점에 있어서 예시로서 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 실시 형태는, 첨부한 청구의 범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시 형태에 기재된 사항은, 모순되지 않는 범위에서 다른 구성도 취할 수 있고, 또한, 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.

Claims (9)

  1. 플라즈마 처리 챔버 내의 기판 지지부에 지지된 피에칭물의 외주를 둘러싸는 엣지 링으로서,
    상기 엣지 링은 외주부로부터 내주부를 향해 낮아지는 경사면을 가지고,
    상기 엣지 링의 최내주와 최외주로부터 등거리에 있는 중간선보다 내주부의 상기 경사면 상에 위치하는 지점(Xa)에 있어서의 플라즈마 처리 전의 상기 엣지 링의 두께를 T1이라 하고,
    상기 중간선보다 외주의 상기 경사면 상에 위치하는 지점(Xb)에 있어서의 플라즈마 처리 전의 상기 엣지 링의 두께를 T2라 하고,
    상기 지점(Xa)에 있어서의 플라즈마 처리 후의 상기 엣지 링의 두께를 T3라 하고,
    상기 지점(Xb)에 있어서의 플라즈마 처리 후의 상기 엣지 링의 두께를 T4라 할 때,
    T2 / T1 > T4 / T3의 관계를 충족하는,
    엣지 링.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리 전의 엣지 링은 에칭 장치 내에서 미사용의 엣지 링이며,
    상기 플라즈마 처리 후의 엣지 링은 상기 에칭 장치 내에서 사용이 끝난 엣지 링인,
    엣지 링.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 엣지 링의 상면의 단차부보다 외측의 일부 또는 전부가 경사면인,
    엣지 링.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엣지 링은 Si 또는 SiC에 의해 형성되어 있는,
    엣지 링.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피에칭물은 상기 기판 지지부 상에 유지되고,
    상기 피에칭물의 단부는, 상기 엣지 링의 내주 측면을 넘어 외측으로 돌출되도록 구성되고,
    상기 경사면은 상기 피에칭물의 단부보다 외측에 위치하는,
    엣지 링.
  6. 플라즈마 처리 챔버 내의 기판 지지부에 지지된 피에칭물의 외주를 둘러싸는 엣지 링으로서,
    상기 엣지 링은 외주부로부터 내주부를 향해 낮아지는 경사면을 가지고,
    상기 경사면의 경사 각도는 상기 엣지 링의 저면에 대하여 2.5° 이상 10° 이하이도록 구성되는 엣지 링.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 경사면은 평탄한 면인,
    엣지 링.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 경사면의 경사 각도는 상기 엣지 링의 저면에 대하여 3° 이상 7° 이하인 엣지 링.
  9. 플라즈마 처리 챔버와,
    상기 플라즈마 처리 챔버 내에 배치된 기판 지지부와,
    상기 기판 지지부에 지지된 피에칭물의 외주를 둘러싸는 엣지 링을 가지는 에칭 장치로서,
    상기 엣지 링은 외주부로부터 내주부를 향해 낮아지는 경사면을 가지고,
    상기 엣지 링의 최내주와 최외주로부터 등거리에 있는 중간선보다 내주부의 상기 경사면 상에 위치하는 지점(Xa)에 있어서의 플라즈마 처리 전의 상기 엣지 링의 두께를 T1이라 하고,
    상기 중간선보다 외주의 상기 경사면 상에 위치하는 지점(Xb)에 있어서의 플라즈마 처리 전의 상기 엣지 링의 두께를 T2라 하고,
    상기 지점(Xa)에 있어서의 플라즈마 처리 후의 상기 엣지 링의 두께를 T3라 하고,
    상기 지점(Xb)에 있어서의 플라즈마 처리 후의 상기 엣지 링의 두께를 T4라 할 때,
    T2 / T1 > T4 / T3의 관계를 충족하도록 구성되는, 에칭 장치.
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