專利名稱：聚焦環(huán)和等離子體處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及配置在用來(lái)對(duì)半導(dǎo)體晶片等的基板施行蝕刻處理等的規(guī)定的 等離子體處理的處理室內(nèi)的聚焦環(huán)和等離子體處理裝置。
背景技術(shù)：
以往，例如在半導(dǎo)體器件的微細(xì)的電路的制造工序中，多使用蝕刻處理 裝置等的等離子體處理裝置。在這樣的等離子體處理裝置中，在其構(gòu)成為可對(duì)內(nèi)部進(jìn)行氣密密封的處 理室內(nèi)配置半導(dǎo)體晶片等的被處理基板，使得在該處理室內(nèi)產(chǎn)生等離子體， 使該等離子體作用到被處理基板上，實(shí)施蝕刻等的等離子體處理，此外，在這樣的等離子體處理裝置內(nèi)，具有使得把作為被處理基板的半 導(dǎo)體晶片的周圍圍住那樣地，配置有被稱之為聚焦環(huán)的環(huán)狀的構(gòu)件的裝置。 該聚焦環(huán)的設(shè)置目的是為了把等離子體封閉起來(lái)，緩和因半導(dǎo)體晶片面內(nèi)的 偏置電位的邊緣面效應(yīng)而產(chǎn)生的不連續(xù)性，使得即便是在其邊緣部分處也能 夠和半導(dǎo)體晶片的中央部分一樣可以進(jìn)行均勻且良好的處理。人們知道(例如，參看專利文獻(xiàn)l)如上所述，由于聚焦環(huán)被配置為使之把 半導(dǎo)體晶片圍了起來(lái)，使介電物質(zhì)與等離子體相接，以及使等離子體在上方 軸方向上進(jìn)行位移以便使等離子體遠(yuǎn)離下部電極，故不能使等離子體中的反 應(yīng)物質(zhì)聚焦到下部電極周邊上，因而將減小半導(dǎo)體晶片周邊部分的處理速度。此外，如上所述，由于聚焦環(huán)的目的之一是緩和偏置電位的不連續(xù)性， 故應(yīng)作成為使得聚焦環(huán)的表面(上表面)與要進(jìn)行處理的半導(dǎo)體晶片的處理面 成為大體上同一平面，即進(jìn)行使得聚焦環(huán)的表面(上表面)與半導(dǎo)體晶片的處理面變成為同一高度這樣的處理。此外，歷來(lái)一直在進(jìn)行(例如，參看專利文 獻(xiàn)2)采用使聚焦環(huán)的表面(上表面)形成為比半導(dǎo)體晶片的處理面高，或者，
通過(guò)對(duì)其材質(zhì)進(jìn)行選擇，來(lái)緩和偏置電位的不連續(xù)性的嘗試。 [專利文獻(xiàn)1]特表2001-516948號(hào)公報(bào)(第13-41頁(yè)，圖1-7) [專利文獻(xiàn)2]特表2003-503841號(hào)公報(bào)(第12-22頁(yè)，圖2-6)如上所述，以往在等離子體處理裝置中，都使用聚焦環(huán)，并通過(guò)使用該 聚焦環(huán)而實(shí)現(xiàn)了處理的均勻性的提高等。圖15示出了現(xiàn)有的聚焦環(huán)的一個(gè)例子，如同圖所示，在兼做下部電極的 載置臺(tái)100上，配置有用硅等的導(dǎo)電性材料形成為環(huán)狀的聚焦環(huán)101，以便 圍住作為被處理基板的半導(dǎo)體晶片W的周圍。此外，在圖15所示的例子中，聚焦環(huán)101的上表面的高度，被作成為與 半導(dǎo)體晶片W的處理面(表面)大體上同一高度，其結(jié)果是聚焦環(huán)101的上方 的電場(chǎng)就變成為與半導(dǎo)體晶片W的表面上方的電場(chǎng)大體上相同，可以緩和由 偏置電位的邊緣面效應(yīng)所產(chǎn)生的不連續(xù)性，如圖中的虛線所示，在半導(dǎo)體晶 片W的表面上方和聚焦環(huán)101的上方，形成了大體上同一高度的等離子體層 (sheath)。通過(guò)這樣的等離子體層，如圖中用箭頭所示的那樣，即便是在半導(dǎo) 體晶片的邊緣部分處，離子也將相對(duì)于半導(dǎo)體晶片W表面垂直地入射。'但是，在使用上述構(gòu)成的聚焦環(huán)101的情況下，有時(shí)候在半導(dǎo)體晶片W 的周緣部分(邊緣部分)的背面一側(cè)，會(huì)產(chǎn)生由CF系聚合物等構(gòu)成的不希望的 附著物進(jìn)行附著的所謂的淀積。在詳細(xì)地查明這樣的淀積的原因時(shí)得知，在使用上述構(gòu)成的聚焦環(huán)101 的情況下，由于半導(dǎo)體晶片W和聚焦環(huán)101己變成為大體上同一電位，故就 如在圖16中放大示出的那樣，在半導(dǎo)體晶片W的周緣部分(邊緣部分)與聚 焦環(huán)101的內(nèi)周部分之間形成在圖中用虛線表示其電力線的那樣的電場(chǎng)。為 此，就如在圖中用實(shí)線所示的那樣，變成為等離子體易于從半導(dǎo)體晶片W的 周緣部分(邊緣部分)與聚焦環(huán)101的內(nèi)周部分之間的中間部分向半導(dǎo)體晶片 W的背面一側(cè)侵入的狀態(tài)，人們推測(cè)是通過(guò)己侵入到半導(dǎo)體晶片W的背面 一側(cè)的等離子體而在半導(dǎo)體晶片W的周緣部分(邊緣部分)的背面一側(cè)產(chǎn)生了 淀積。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明就是為應(yīng)對(duì)這樣的現(xiàn)有的事情而完成的，目的在于提供即便是在 半導(dǎo)體晶片的邊緣部分中，也可以與半導(dǎo)體晶片的中央部分同樣地進(jìn)行良好 且均勻的處理，在可以提高處理的面內(nèi)均勻性的同時(shí)，與現(xiàn)有技術(shù)比較，還 可以減小淀積對(duì)半導(dǎo)體晶片的周緣部分背面一側(cè)的發(fā)生的聚焦環(huán)和等離子體 處理裝置。就是說(shuō)，第l方面的發(fā)明，是一種被配置為使得在要載置用來(lái)收容被處 理基板以實(shí)施規(guī)定的等離子體處理的處理室內(nèi)的上述被處理基板的下部電極 上，而且要使得把上述被處理基板的周圍圍住的環(huán)狀的聚焦環(huán)，其特征在于 該聚焦環(huán)具備由介電物質(zhì)構(gòu)成的下側(cè)構(gòu)件，和配置在該下側(cè)構(gòu)件的上部，由 導(dǎo)電性材料構(gòu)成上側(cè)構(gòu)件，上述上側(cè)構(gòu)件在上表面上形成外周一側(cè)比內(nèi)周一 側(cè)更高的傾斜部分，而且被構(gòu)成為使得該傾斜部分的外周一側(cè)端部的位置至 少比上述被處理基板的被處理面更高，并設(shè)置與所述被處理基板的周緣部分 的規(guī)定間隔。此外，第2發(fā)明的發(fā)明，在上述第l方面所述的聚焦環(huán)中，其特征在于 在上述下部電極與上述下側(cè)構(gòu)件之間，設(shè)置有導(dǎo)電性構(gòu)件。此外，第3方面的發(fā)明，在第2方面所述的聚焦環(huán)中，其特征在于上 述導(dǎo)電性構(gòu)件由硅或硅橡膠構(gòu)成。此外，第4方面的發(fā)明，在第1 第3方面的發(fā)明中的任一項(xiàng)所述的聚 焦環(huán)中，其特征在于上述傾斜部分的外周一側(cè)被作成為比上述被處理基板 的被處理面高的平坦面。此外，第5方面的發(fā)明，在第1 第4方面的發(fā)明中的任一項(xiàng)所述的聚 焦環(huán)中，其特征在于上述導(dǎo)電性材料是硅或碳或SiC。此外，第6方面的發(fā)明，在第1 第5方面的發(fā)明中的任一項(xiàng)所述的聚焦環(huán)中，其特征在于其構(gòu)成為使得對(duì)于上述被處理基板的被處理面的上述傾斜部分的外周一側(cè)的高度h變成為以下的范圍， 0〈h芻6mm 。此外，第7方面的發(fā)明，在第1 第6方面的發(fā)明中的任一項(xiàng)所述的聚
焦環(huán)中，其特征在于其構(gòu)成為使得上述上側(cè)構(gòu)件的縱剖面的傾斜部的水平 方向的長(zhǎng)度l變成為以下的范圍，0.5mm 1 S9mm。此外，第8方面的發(fā)明，在第1 第7方面的發(fā)明中的任一項(xiàng)所述的聚 焦環(huán)中，其特征在于其構(gòu)成為使得上述上側(cè)構(gòu)件與上述被處理基板的周緣 部分之間的規(guī)定的間隔Cl變成為以下的范圍，0.3mm芻C5mm。此外，第9方面的發(fā)明，在第1 第8方面的發(fā)明中的任一項(xiàng)所述的聚焦環(huán)中，其特征在于上述下側(cè)構(gòu)件使等離子體和上述下部電極進(jìn)行高頻耦合，而且，對(duì)要施加到上述下部電極上的高頻增加阻抗。此外，第IO方面的發(fā)明，是一種被配置為使得在要載置用來(lái)收容被處理基板以實(shí)施規(guī)定的等離子體處理的處理室內(nèi)的上述被處理基板的下部電極上，而且要使得把上述被處理基板的周圍圍住的環(huán)狀的聚焦環(huán)，其特征在于 具備由介電物質(zhì)構(gòu)成的下側(cè)構(gòu)件，和配置在該下側(cè)構(gòu)件的上部，由導(dǎo)電性材 料構(gòu)成的上側(cè)構(gòu)件，上述上側(cè)構(gòu)件相對(duì)于高頻電力已連接到接地電位上。此外，第ll方面的發(fā)明，在第10方面的發(fā)明所述的聚焦環(huán)中，其特征 在于上述上側(cè)構(gòu)件的構(gòu)成為對(duì)于高頻電力來(lái)說(shuō)，借助于由把絕緣層被覆 在表面上的導(dǎo)電性構(gòu)件構(gòu)成的高頻接地用構(gòu)件，連接到接地電位上，上述高 頻接地用構(gòu)件，通過(guò)上述絕緣層防止直流電流流動(dòng)。此外，第12方面的發(fā)明，在第10或第11方面的發(fā)明所述的聚焦環(huán)中， 其特征在于:在上述下部電極與上述高頻接地用構(gòu)件之間配置有絕緣性構(gòu)件。此外，第13方面的發(fā)明，在第10 第12方面的發(fā)明中的任一項(xiàng)所述的 聚焦環(huán)中，其特征在于在上述上側(cè)構(gòu)件的外周一側(cè)，配置有環(huán)狀的絕緣性 構(gòu)件。此外，第14方面的發(fā)明，在第10 第13方面的發(fā)明中的任一項(xiàng)所述的聚焦環(huán)中，其特征在于在上述上側(cè)構(gòu)件與上述下側(cè)構(gòu)件之間設(shè)置規(guī)定間隔。此外，第15方面的發(fā)明，在第14方面的發(fā)明中所述的聚焦環(huán)中，其特征在于上述上側(cè)構(gòu)件與上述下側(cè)構(gòu)件之間的規(guī)定間隔作成為大體上為0.5nim。
此外，第16方面的發(fā)明，在第15方面的發(fā)明中所述的聚焦環(huán)中，其特征在于上述上側(cè)構(gòu)件與上述下側(cè)構(gòu)件設(shè)置規(guī)定間隔、使相向的部位的徑向方向的長(zhǎng)度為5 10mm。此外，第17方面的發(fā)明，在第10 第16方面的發(fā)明中的任一項(xiàng)所述的 聚焦環(huán)中，其特征在于把上述上側(cè)構(gòu)件配置為使得上述上側(cè)構(gòu)件的下端， 比上述被處理基板的上表面高1.5 2.5mm。此外，第18方面的發(fā)明，在第10 第17方面的發(fā)明中任一項(xiàng)所述的聚 焦環(huán)中，其特征在于其構(gòu)成為使得上述上側(cè)構(gòu)件的溫度在等離子體處理中 將變成為大于等于25(TC。此外，第19方面的發(fā)明，在第10 第18方面的發(fā)明中的任一項(xiàng)所述的 聚焦環(huán)中，其特征在于其構(gòu)成為使得上述下側(cè)構(gòu)件的溫度在等離子體處理 中將變成為小于等于10(TC。此外，第20方面的發(fā)明的等離子體處理裝置，其特征在于具備用來(lái)收 容被處理基板并實(shí)施規(guī)定的等離子體處理的處理室；設(shè)置在上述處理室內(nèi)， 載置上述被處理基板的下部電極；為配置在上述下部電極上且被配置為使得 把上述被處理基板的周圍圍住的環(huán)狀的構(gòu)件的、由介電物質(zhì)構(gòu)成的下側(cè)構(gòu)件； 為被配置在上述下側(cè)構(gòu)件的上部、由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的環(huán)狀的構(gòu)件的，在上 表面上形成外周一側(cè)比內(nèi)周一側(cè)高的傾斜部分，而且其構(gòu)成為使得該傾斜部 分的外周一側(cè)端部的位置至少比上述被處理基板的被處理面高，且被配置為 與上述被處理基板的周緣部分之間設(shè)定規(guī)定間隔的上側(cè)構(gòu)件。此外，第21方面的發(fā)明，在第20方面的發(fā)明中所述的等離子體處理裝 置中，其特征在于在上述下部電極與上述下側(cè)構(gòu)件之間，設(shè)置有導(dǎo)電性構(gòu) 件。此外，第22方面的發(fā)明，在第21方面所述的等離子體處理裝置中，其 特征在于上述導(dǎo)電性構(gòu)件由硅或硅橡膠構(gòu)成。此外，第23方面的發(fā)明，在第20 第22方面的發(fā)明中的任一項(xiàng)所述的 等離子體處理裝置中，其特征在于上述上側(cè)構(gòu)件的上述傾斜部分的外周一 側(cè)被作成為比上述被處理基板的被處理面高的平坦面。此外，第24方面的發(fā)明，在第20 第23方面的發(fā)明中的任一項(xiàng)所述的
等離子體處理裝置中，其特征在于上述導(dǎo)電性材料是硅或碳或SiC。此外，第25方面的發(fā)明，在第20 第24方面的發(fā)明中的任一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置中，其特征在于其構(gòu)成為使得對(duì)上述被處理基板的被處理面的上述傾斜部分的外周一側(cè)的高度h變成為以下的范圍，(Kh當(dāng)6mm。此外，第26方面的發(fā)明，在第20 第25的發(fā)明中的任一項(xiàng)所述的等離 子體處理裝置中，其特征在于其構(gòu)成為使得上述上側(cè)構(gòu)件的縱剖面的傾斜 部的水平方向的長(zhǎng)度l變成為以下的范圍， 0.5mm^l^9mm。此外，第27的發(fā)明，在第20 26中的發(fā)明中的任一項(xiàng)所述的等離子體 處理裝置中，其特征在于其構(gòu)成為使得上述上側(cè)構(gòu)件與上述被處理基板的 周緣部分之間的規(guī)定的間隔Cl變成為以下的范圍，0.3mm^Cl當(dāng)1.5mm。此外，第28方面的發(fā)明，在第20 第27方面的發(fā)明中的任一項(xiàng)所述的 等離子體處理裝置中，其特征在于上述下側(cè)構(gòu)件使等離子體和上述下部電 極進(jìn)行高頻耦合，而且，對(duì)施加到上述下部電極上的高頻增加阻抗。此外，第29方面的發(fā)明的等離子體處理裝置，其特征在于具備用來(lái)收 容被處理基板以實(shí)施規(guī)定的等離子體處理的處理室；設(shè)置在上述處理室內(nèi)， 載置上述被處理基板的下部電極；為配置在上述下部電極上而且被配置為使 得把上述被處理基板的周圍圍住的環(huán)狀構(gòu)件的、由介電物質(zhì)構(gòu)成的下側(cè)構(gòu)件； 為配置在上述下側(cè)構(gòu)件的上部，由介電物質(zhì)構(gòu)成的環(huán)狀的構(gòu)件的、對(duì)于上述 高頻電力己連接到接地電位上的上側(cè)構(gòu)件。此外，第30方面的發(fā)明，在可減壓的處理室內(nèi)相向地配置上部電極和下 部電極，借助于高頻電力的供給在上述上部電極與下部電極之間產(chǎn)生等離子 體，對(duì)上述下部電極上的被處理基板進(jìn)行等離子體處理的等離子體處理裝置 中，其特征在于配置在上述下部電極上的被處理基板的周圍的聚焦環(huán)，具 有由介電物質(zhì)構(gòu)成的下側(cè)構(gòu)件，和配置在該下側(cè)構(gòu)件之上的由導(dǎo)電性材料構(gòu) 成的上側(cè)構(gòu)件，上述下側(cè)構(gòu)件被配置為設(shè)置不使上述被處理基板背面和上述 下部電極產(chǎn)生異常放電的規(guī)定間隔，上述上側(cè)構(gòu)件的構(gòu)成為使得與上述被處
理基板之間產(chǎn)生電場(chǎng)那樣地靠近并把該被處理基板圍住，而且，把從上述下 部電極供給來(lái)的高頻與上述上側(cè)構(gòu)件耦合。此外，第31方面的發(fā)明，在第30方面的發(fā)明中所述的等離子體處理裝置中，其特征在于上述下側(cè)構(gòu)件被配置從上述被處理基板的端面更往內(nèi)側(cè) 方向進(jìn)入，并隱藏在被處理基板中。 發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，即便是在半導(dǎo)體晶片的周緣部分處，也可以與半導(dǎo)體晶片 的中央部分同樣地進(jìn)行良好且均勻的處理，可以提高處理的面內(nèi)均勻性，同 時(shí)，與現(xiàn)有技術(shù)比還可以減小對(duì)半導(dǎo)體晶片的周緣部分背面一側(cè)的淀積的發(fā) 生。


圖1示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的等離子體處理裝置的概略構(gòu)成。圖2放大示出了圖1的等離子體處理裝置的聚焦環(huán)的主要部分。圖3是用來(lái)說(shuō)明淀積的測(cè)定部位的說(shuō)明圖。圖4示出了圖3的測(cè)定部位上的淀積的測(cè)定結(jié)果。圖5示出了晶片上的各個(gè)位置上的電場(chǎng)的角度。圖6是用來(lái)說(shuō)明離子的入射角的位移量的評(píng)價(jià)方法的說(shuō)明圖。圖7示出了離子的入射角的位移量與聚焦環(huán)的高度之間的關(guān)系。圖8示出了離子的入射角的位移量與聚焦環(huán)的高度之間的關(guān)系。圖9示出了錐形切削深度與聚焦環(huán)的消耗量允許范圍之間的關(guān)系。圖IO是用來(lái)說(shuō)明阻抗的調(diào)整方法的說(shuō)明圖。圖11示出了另外的實(shí)施例的聚焦環(huán)的構(gòu)成。圖12示出了各個(gè)部分的淀積的周期變動(dòng)的情況。圖13示出了測(cè)定聚合物對(duì)晶片的坡口部分的附著量的測(cè)定結(jié)果。圖M示出了另外的實(shí)施例的聚焦環(huán)的構(gòu)成。圖15示出了現(xiàn)有的聚焦環(huán)的構(gòu)成。圖16是用來(lái)說(shuō)明圖15的聚焦環(huán)的電場(chǎng)的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖17示出了使用介電物質(zhì)的聚焦環(huán)的電場(chǎng)和等離子體層的狀態(tài)。
具體實(shí)施方式
以下，參看附圖對(duì)實(shí)施方式說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)情況。圖1模式性地示出了本發(fā)明的實(shí)施方式的等離子體處理裝置(蝕刻裝置) 全體的概略構(gòu)成，在該圖中，標(biāo)號(hào)l表示材質(zhì)例如由鋁等構(gòu)成，并構(gòu)成為可 使內(nèi)部氣密地閉塞，構(gòu)成處理室的圓筒狀的處理室(真空室)。在上述真空室l的內(nèi)部，設(shè)置有由導(dǎo)電性材料例如鋁等塊狀地構(gòu)成，兼做下部電極的載置臺(tái)2。該載置臺(tái)2，通過(guò)陶瓷等的絕緣板3被支持在真空室1內(nèi)，在載置臺(tái)2 的半導(dǎo)體晶片W的載置面上，設(shè)置有用來(lái)吸附保持半導(dǎo)體晶片W的未畫(huà)出 來(lái)的靜電吸盤(pán)。此外，在載置臺(tái)2的內(nèi)部，設(shè)置有用來(lái)使目的為進(jìn)行溫度控制的熱媒體 的絕緣性流體進(jìn)行循環(huán)的熱媒體流路4，和用來(lái)向半導(dǎo)體晶片W的背面供給 氦氣等的溫度控制用的氣體的氣體流路5。因此，通過(guò)使已控制到規(guī)定溫度的絕緣性流體在熱媒體流路4內(nèi)進(jìn)行循 環(huán)，就可以把載置臺(tái)2控制成規(guī)定溫度，而且通過(guò)氣體流路5向該載置臺(tái)2 與半導(dǎo)體晶片W的背面之間供給溫度控制用的氣體，以促進(jìn)它們之間的熱交 換，使得可以精度良好而且效率良好地把半導(dǎo)體晶片W控制成規(guī)定溫度。此夕卜，還可以通過(guò)匹配器6，把高頻電源(RF電源)7連接到載置臺(tái)2上， 并從高頻電源7向載置臺(tái)2供給規(guī)定的頻率的高頻電力。再有，在載置臺(tái)2的上側(cè)周緣部分上，還設(shè)置有聚焦環(huán)8。該聚焦環(huán)8， 由介電物質(zhì)(例如，石英、氧化鋁等陶瓷、VESPEL(注冊(cè)商標(biāo))等的樹(shù)脂等)構(gòu) 成的環(huán)狀的下側(cè)構(gòu)件9，和配置在該下側(cè)構(gòu)件9的上部，由導(dǎo)電性材料(例如 硅、碳、SiC等)構(gòu)成的環(huán)狀的上側(cè)構(gòu)件10構(gòu)成，并載置為使得把作為被處 理基板的半導(dǎo)體晶片W的周圍圍住。上述上側(cè)構(gòu)件IO，如圖2所示，其上表面的外周一側(cè)被作成為比半導(dǎo)體 晶片W的被處理面高的平坦部分10a，該平坦部分10a的內(nèi)周部分則被作成 為使得外周一側(cè)比內(nèi)周一側(cè)高地進(jìn)行傾斜的傾斜部分10b。此外，還把上側(cè) 構(gòu)件10配置為使得在上側(cè)構(gòu)件10和半導(dǎo)體晶片W的周緣部分之間形成間隔Cl。另外，在圖2中P表示等離子體，在聚焦環(huán)8的部分中，載置臺(tái)(下部 電極)2，對(duì)于要從高頻電源7施加的高頻電力，可通過(guò)下側(cè)構(gòu)件9進(jìn)行高頻 耦合(RF耦合)，而且，借助于中間存在著下側(cè)構(gòu)件9(介電物質(zhì))而增加對(duì)該 高頻的阻抗。在這里，對(duì)把聚焦環(huán)8作成為上述構(gòu)成的理由進(jìn)行說(shuō)明。如上所述，如 圖15、 16所示，在聚焦環(huán)101中，由于半導(dǎo)體晶片W和聚焦環(huán)101己變成 為大體上相同的電位，故起因于其電場(chǎng)的形狀而使得等離子體易于繞回到半 導(dǎo)體晶片W的端部背面一側(cè)去。于是，如圖17所示，使用已把導(dǎo)電性環(huán)112載置到介電物質(zhì)環(huán)1U的上 部的構(gòu)成的聚焦環(huán)110，在半導(dǎo)體晶片W與導(dǎo)電性環(huán)112之間設(shè)置電位差， 如在圖中用虛線的箭頭所示的那樣，形成電力線從半導(dǎo)體晶片W的端部朝向 導(dǎo)電性環(huán)112前進(jìn)的電場(chǎng)。這樣一來(lái)，可知可以借助于該電場(chǎng)抑制等離子體 向半導(dǎo)體晶片W的端部背面一側(cè)的繞回。但是，在使用上述構(gòu)成的聚焦環(huán)110的情況下，如在圖17中用虛線所示 的那樣，由于在半導(dǎo)體晶片W的上方形成的等離子體層，和在聚焦環(huán)110 上形成的等離子體層的厚度不同，故存在著在半導(dǎo)體晶片W的周緣部分中電 場(chǎng)傾斜，在從上方碰撞到半導(dǎo)體晶片W的面上的離子的進(jìn)入角度上產(chǎn)生傾 斜，蝕刻斜向地前進(jìn)，蝕刻處理的均勻性降低的問(wèn)題。為此，在本實(shí)施方式中，通過(guò)采用上述構(gòu)成的聚焦環(huán)8，在抑制等離子 體向半導(dǎo)體晶片W的端部背面一側(cè)的繞回的同時(shí)，也抑制半導(dǎo)體晶片W的 周緣部分的電場(chǎng)的傾斜，抑制蝕刻處理的均勻性的降低。此外，在上述的聚焦環(huán)8的外側(cè)，設(shè)置構(gòu)成為環(huán)狀、形成了多個(gè)排氣孔 的排氣環(huán)ll，并通過(guò)該排氣環(huán)ll，借助于已連接到排氣端口 12上的排氣系 統(tǒng)13的真空泵等，構(gòu)成為使得可以進(jìn)行真空室1內(nèi)的處理空間的真空排氣。 另一方面，載置臺(tái)2的上方的真空室1的頂壁部分上，使得與載置臺(tái)2 平行地相向那樣地設(shè)置噴頭14，這些載置臺(tái)2和噴頭14，起著一對(duì)電極(上 部電極和下部電極)的作用。此夕卜，高頻電源16通過(guò)匹配器15連接到該噴頭 14上。上述噴頭14，在其下表面上設(shè)置有多個(gè)氣體排出孔17，而且在其上部具
有氣體導(dǎo)入部18。此外，在其內(nèi)部形成有氣體擴(kuò)散用空隙19。氣體供給管道 20被連接到氣體導(dǎo)入部分18上，氣體供給系統(tǒng)21則連接到該氣體供給管道 20的另一端上。該氣體供給系統(tǒng)21，由用來(lái)控制氣體流量的質(zhì)量流量控制器 (MFC)22，用來(lái)供給例如蝕刻用的處理氣體的處理氣體供給源23等構(gòu)成。 其次，對(duì)用如上所述地構(gòu)成的蝕刻裝置進(jìn)行的蝕刻處理的步驟進(jìn)行說(shuō)明。 首先，打開(kāi)設(shè)置在真空室1內(nèi)的未畫(huà)出來(lái)的門(mén)閥，通過(guò)與該門(mén)閥相鄰接 地配置的鎖存室(未畫(huà)出來(lái))，借助于搬運(yùn)機(jī)構(gòu)(未畫(huà)出來(lái))把半導(dǎo)體晶片W搬 運(yùn)到真空室l內(nèi)，載置到載置臺(tái)2上。然后，在使搬運(yùn)機(jī)構(gòu)退避到真空室1 外邊后，關(guān)閉門(mén)閥。然后，借助排氣系統(tǒng)13的真空泵通過(guò)排氣端口 12使真空室1內(nèi)向排氣 到規(guī)定的真空度，同時(shí)從處理氣體供給源23向真空室1內(nèi)供給規(guī)定的處理氣 體。然后，在該狀態(tài)下，從高頻電源7供給頻率比較低的規(guī)定的高頻電力， 從高頻電源16供給頻率比較高的規(guī)定的高頻電力，使等離子體產(chǎn)生，進(jìn)行基 于等離子體的半導(dǎo)體晶片W的蝕刻。然后，通過(guò)在執(zhí)行了規(guī)定的蝕刻處理后，停止來(lái)自高頻電源7、 16的高 頻電力的供給的辦法，停止蝕刻處理，并用與上述順序相反的順序，把半導(dǎo) 體晶片W搬運(yùn)到真空室1的外邊來(lái)。在進(jìn)行上述基于等離子體的蝕刻處理時(shí)，在本實(shí)施方式的聚焦環(huán)8中， 如上所述，由于把由介電物質(zhì)構(gòu)成的下側(cè)構(gòu)件9載置到載置臺(tái)2上，上側(cè)構(gòu) 件10配置到該下側(cè)構(gòu)件9的上，故與半導(dǎo)體晶片W比較，上側(cè)構(gòu)件10的部 分的阻抗(對(duì)施加到載置臺(tái)2上的高頻電力的阻抗)增高，其結(jié)果是，電位降 低，在半導(dǎo)體晶片W和上側(cè)構(gòu)件10之間產(chǎn)生電位差。借助于由該電位差形 成的電場(chǎng)的作用，就可以抑制等離子體向半導(dǎo)體晶片W的周緣部分背面一側(cè) 的繞回，可以抑制在半導(dǎo)體晶片W的周緣部分背面一側(cè)CF系聚合物的淀積 的產(chǎn)生。圖4示出了如圖3所示的半導(dǎo)體晶片W的周緣部分背面一側(cè)的水平部分 的端部(O.Omm)，從這里開(kāi)始算起l.Omm內(nèi)側(cè)的部分，0.5mm內(nèi)側(cè)的部分， 端面的30度和45度的部分處的淀積量的測(cè)定結(jié)果。在圖4(a)中，比較例示 出了使用圖15、 16所示的構(gòu)成的聚焦環(huán)101的情況下的結(jié)果，實(shí)施例l、 2， 示出了使用上述的構(gòu)成的聚焦環(huán)8的情況，實(shí)施例1和實(shí)施例2分別示出了 沒(méi)有灰化和有灰化的情況。此外，圖4(b)的曲線，縱軸為淀積量，橫軸為半 導(dǎo)體晶片W上的位置，實(shí)線A是比較例，虛線B是實(shí)施例1， 一點(diǎn)鎖線C 是實(shí)施例2。如該圖4所示，在使用聚焦環(huán)8的情況下，與使用聚焦環(huán)101 的情況下比較，可以大幅度地減小淀積的量。此外，在本實(shí)施方式中，由于如上所述中間存在著由介電物質(zhì)構(gòu)成的下 側(cè)構(gòu)件9，故雖然在半導(dǎo)體晶片W與上側(cè)構(gòu)件10之間產(chǎn)生了電位差，但是， 在上側(cè)構(gòu)件10的上表面上，形成有外周一側(cè)比內(nèi)周一側(cè)高那樣地進(jìn)行傾斜的 傾斜部分10b，在傾斜部分10b的外周一側(cè)形成有比半導(dǎo)體晶片W的被處理 面高的平坦部分10a，如上所述，由于在聚焦環(huán)8的上表面上存在著比半導(dǎo) 體晶片W的被處理面高的部分，故可以使在聚焦環(huán)8的上方形成的等離子體 層的邊界部分的高度一直上升到與半導(dǎo)體晶片W的上方大體上同一高度，從 而可以抑制半導(dǎo)體晶片W的周緣部分處的電場(chǎng)的傾斜。此外，在上述的聚焦環(huán)8中，以成為比半導(dǎo)體晶片W的被處理面還高的 位置的方式形成上側(cè)構(gòu)件10的平坦部分10a，雖然起著使等離子體層的高度 增高的作用，但是，其變化卻會(huì)因存在著傾斜部分10b而被緩和，借助于此， 就可以抑制半導(dǎo)體晶片W與聚焦環(huán)8之間的邊界部分上的急劇的電場(chǎng)的變 化，還可以抑制例如電場(chǎng)與在圖17所示的情況下在逆方向上傾斜之類的情 況。在電場(chǎng)模擬的結(jié)果中，圖2所示的傾斜部分10b從半導(dǎo)體晶片W的被處 理面算起的高度h，優(yōu)選為0<h^6mm的范圍，更為優(yōu)選的范圍是2mm^h S4mm。此外，同樣地，圖2所示的傾斜部分10b的水平方向的長(zhǎng)度l，優(yōu) 選的是作成為0.5mm^l^9mm的范圍，更為優(yōu)選的范圍是lmm^l^6mm。 就該傾斜部分10b的水平方向的長(zhǎng)度1來(lái)說(shuō)，根據(jù)半導(dǎo)體晶片W端部和聚焦 環(huán)8之間的間隔C1，也可以作成為l-O。就是說(shuō)，在該情況下雖然傾斜部分 10b變成為沒(méi)有形狀，但是卻可以通過(guò)調(diào)節(jié)半導(dǎo)體晶片W的端部與聚焦環(huán)8 之間的間隔C1，來(lái)抑制在該部分中的急劇的電場(chǎng)的變化。另外，圖2所示的 傾斜部分10b的下側(cè)端部的高度d，優(yōu)選的是為0^d^lmm左右。 此外，由于在半導(dǎo)體晶片W與聚焦環(huán)8之間，產(chǎn)生了電位差，故當(dāng)半導(dǎo)體晶片W與聚焦環(huán)8靠得過(guò)近時(shí)則存在著在半導(dǎo)體晶片W上產(chǎn)生擊穿的可 能性。另一方面，如果半導(dǎo)體晶片W與聚焦環(huán)8離開(kāi)得間隔過(guò)大，則上述的 電場(chǎng)所產(chǎn)生的對(duì)半導(dǎo)體晶片W背面一側(cè)的等離子體的侵入防止效果就會(huì)降 低。為此，圖2所示的半導(dǎo)體晶片W端部與聚焦環(huán)8之間的間隔C1，優(yōu)選 為0.3mm^C1^1.5mm的范圍。更為優(yōu)選的是作成為l.Omm^Cl ^ 1.5mm 的范圍。另外，就圖2所示的半導(dǎo)體晶片W的端部背面與聚焦環(huán)8之間的間 隔C2來(lái)說(shuō)，為了不產(chǎn)生同樣的異常放電，優(yōu)選的是作成為0.3mmSC2，此 夕卜，出于同樣的理由，就圖2所示的間隔C3來(lái)說(shuō)，優(yōu)選為0.4mmgC3。圖5示出了對(duì)半導(dǎo)體晶片W的周緣部分中電場(chǎng)的傾斜進(jìn)行研究的結(jié)果， 圖5(a)的曲線中縱軸為電場(chǎng)的角度(圖2所示的角度0)，橫軸是晶片上的位 置(如圖2所示，把半導(dǎo)體晶片W的端部設(shè)為10mm時(shí)其內(nèi)周部分的位置)。 此外，在同圖中，用四方形的記號(hào)表示的曲線A，示出的是圖15所示的 構(gòu)成的聚焦環(huán)的情況，用圓形的記號(hào)表示的曲線B，示出的是圖17所示的構(gòu) 成的聚焦環(huán)的情況，用三角形的記號(hào)表示的曲線C和用倒三角形示出的曲線 D是本實(shí)施方式的構(gòu)成的聚焦環(huán)的情況。另外，三角形的記號(hào)，示出的是圖 2所示的長(zhǎng)度l為lmm， h的長(zhǎng)度為3.6mm的情況，倒三角形的記號(hào)示出的 是圖2所示的1的長(zhǎng)度為2mm，h的長(zhǎng)度為3.6mm的情況。如圖5(a)、 (b)所示，在使用圖17所示的構(gòu)成的聚焦環(huán)的情況下，半導(dǎo)體 晶片W的周緣部分處的電場(chǎng)的傾斜變大，在最大處e為82度左右，即朝向 內(nèi)側(cè)的傾斜產(chǎn)生為8度左右。相對(duì)于此，在本實(shí)施方式中，如圖5(a)、 (c)所 示，即便是在最大處e也可以抑制到88度左右，即，即便是最大也可以把朝 向內(nèi)側(cè)的傾斜抑制到2度左右。另外，雖然實(shí)際上通過(guò)蝕刻在半導(dǎo)體晶片W上形成孔，然后測(cè)定從該孔 的垂直算起的傾斜的，但是其結(jié)果也與上述電場(chǎng)的傾斜的結(jié)果大體上一致。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，與現(xiàn)有技術(shù)比可以減小對(duì)半導(dǎo)體晶片的周 緣部分背面一側(cè)的淀積的發(fā)生，同時(shí)，通過(guò)抑制半導(dǎo)體晶片的周緣部分的電 場(chǎng)的傾斜，即便是在半導(dǎo)體晶片的周
然而，如上所述，通過(guò)采用把聚焦環(huán)8作成為具有傾斜部分10b和平坦部分10a的構(gòu)造，可以使聚焦環(huán)8的壽命長(zhǎng)期化。就是說(shuō)，由于采用上述構(gòu) 成，故可以抑制在聚焦環(huán)8(上側(cè)構(gòu)件IO)已消耗的情況下的、聚焦環(huán)8的上 方的等離子體層的高度的降低，即便是在聚焦環(huán)8已某種程度地消耗的情況 下，也可以把半導(dǎo)體晶片W的邊緣部分的離子的入射角保持在垂直附近。以下，對(duì)由聚焦環(huán)的消耗所產(chǎn)生的對(duì)等離子體層的影響和對(duì)離子向半導(dǎo) 體晶片W表面的入射角的影響進(jìn)行調(diào)査的結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。首先如圖6所示，對(duì)上表面平坦的聚焦環(huán)101，對(duì)上表面的高度與半導(dǎo) 體晶片W的邊緣部分處的離子的入射角(用圖中的虛線箭頭表示)之間的關(guān) 系，進(jìn)行了調(diào)査。另外，作為上述的調(diào)查的對(duì)象的具體的工藝，是形成接觸孔、通路(匕' 7)等的工藝，是壓力約為2 llPa，高頻一側(cè)的FR功率密度為3 5W， 低頻一側(cè)的RF功率密度為3 5W，半導(dǎo)體晶片W的溫度為80 120°C，電 極間距離為25 70mm，氣體系為C4F6或C5F8/ CXHYFZ(C2F6) / Ar / 02: 30 50 / 10 30 / 500 1500 / 30 50sccm等的工藝。由于要在上述工藝中的半導(dǎo)體晶片W(直徑約200 300mm)的上方形成 的等離子體層的厚度變成為約3mm，故離子的入射角，就從厚度3mm的等 離子體層的上端部，向距半導(dǎo)體晶片W的邊緣1 mm的位置上入射的氬離子 來(lái)說(shuō)，用半導(dǎo)體晶片W的表面上的入射位置，g卩，以垂直地入射的情況為原 點(diǎn)，通過(guò)距原點(diǎn)的徑向的位移量進(jìn)行評(píng)價(jià)。另外，在圖6中，把向圖中左側(cè) 方向進(jìn)行的位移定為負(fù)，把向右側(cè)進(jìn)行的位移定為正。在上述的情況下，在聚焦環(huán)上表面的高度(半導(dǎo)體晶片W的處理面(表面) 的高度為原點(diǎn)，把上方向表示為正方向，把下方向表示為負(fù)方向)為+0.3mm 處，離子的入射位置的位移量變成為+0.03mm，而在聚焦環(huán)上表面的高度為 -0.4mm處，離子的入射位置的位移量則變成為-0.05mm。為此，就把離子的入射位置的位移量為上述的+0.03mm -0.05mm的范圍假定為聚焦環(huán)的壽命，進(jìn)行比較。另外，如上所述，在上表面平坦的聚焦環(huán)IOI中，離子的入射位置的位 移量變成為+0.03mm -0.05mm是將聚焦環(huán)上表面的高度設(shè)定為+0.3mm -0.4mm的范圍的情況，故在初始狀態(tài)下，把聚焦環(huán)101的高度預(yù)先設(shè)定為 +0.3mm的情況下，在聚焦環(huán)上表面的消耗量為0.7mm時(shí)進(jìn)行交換。其次，對(duì)與上述聚焦環(huán)具有同樣的形狀，即上表面具有平坦部和傾斜部 的聚焦環(huán)，改變圖2所示的1和h，對(duì)調(diào)查聚焦環(huán)(平坦部的表面)半導(dǎo)體 晶片W的處理面的高度t與離子的入射角度的位移量的關(guān)系的結(jié)果加以說(shuō) 明。另外，聚焦環(huán)假定從初期狀態(tài)消耗至相似形狀。圖7示出了上述的1為3mm(與等離子體層厚度相同)，h為0.5mm(曲線 A)， 1 .Omm(曲線B)， 1 5mm(曲線C)， 2.0mm(曲線D)， 2.5mm(曲線E)， 3.Omm(曲 線F)的情況下的高度t與位移量之間的關(guān)系，在同圖中，縱軸是離子的入射 位置的位移量(mm)，橫軸是聚焦環(huán)上表面的高度t(mm)。另外，為了進(jìn)行比 較，在圖中用虛線示出了上述上表面平坦的聚焦環(huán)101的情況。如同圖所示，h越深，則曲線的傾斜越緩，在聚焦環(huán)的上表面的高度改 變時(shí)的位移量的變化越小。因此，在上述的范圍內(nèi)，h越深則聚焦環(huán)的壽命 就越長(zhǎng)，使交換周期長(zhǎng)期化就成為可能。另外，如果用數(shù)值表示圖7所示的 結(jié)果，則在hi.5的情況下，高度t的允許范圍-0.3 +0.55mm(0.85mm) 在h二1.0的情況下，高度t的允許范圍-0.1 +0.8mm(0.9mm) 在h二1.5的情況下，高度t的允許范圍0 +1.0mm(1.0mm) 在h-2.0的情況下，高度t的允許范圍0 +l.lmm(Umm) 在11=2.5的情況下，高度t的允許范圍0 +l.lmm(Umm) 在11=3.0的情況下，高度t的允許范圍0 +1.2mm(1.2mm) 如上所述，在把l設(shè)為與等離子體層同一的3mm的情況下，即便是h為 0.5mm，高度t的允許范圍也變成為0.85mm，與上表面平坦的聚焦環(huán)的情況 下(高度t允許范圍為0.7mm)比較表現(xiàn)出了明顯的效果。此外，通過(guò)使h為 3.0mm，高度t的允許范圍變?yōu)?.2mm，與上表面平坦的聚焦環(huán)的情況下比 較，高度t的允許范圍可以放大到1.7倍左右。另外，在上述的h為3.0mm的情況下，初始的聚焦環(huán)上表面的高度 t=+1.2mm。因此，傾斜部分的高度最低的部分(內(nèi)周一側(cè)端部)的初始的高度， 在以半導(dǎo)體晶片W的處理面的高度為基準(zhǔn)的情況下，處于 1.2mm-3.0mm=-1.8mm的高度，位于較半導(dǎo)體晶片W的處理面的高度更低的 位置。圖8示出的是對(duì)上述的1為6mm(等離子體層厚度的2倍)的情況，把h 作成為0.5mm(曲線A)， l.Omm(曲線B)， 1.5mm(曲線C)， 2.0mm(曲線D)， 2.5mm(曲線E)， 3.0mm(曲線F)的情況下的高度與位移量之間的關(guān)系進(jìn)行調(diào) 查的結(jié)果，在同圖中，縱軸是離子的入射位置的位移量(mm)，橫軸是聚焦環(huán) 上表面的高度t(mm)。另外，為了進(jìn)行比較，在圖中用虛線示出了上述上表 面平坦的聚焦環(huán)101的情況。如同圖所示，在把H乍成為5mm的情況下，也與把l作成為3mm的情 況下同樣，h越深，則曲線的傾斜越緩，在聚焦環(huán)的上表面的高度改變時(shí)的 離子的位移量的變化越小。另外，如果用數(shù)值表示圖8所示的結(jié)果，則 在hi.5的情況下，高度t的允許范圍-0.3 +0.65mm(0.95mm) 在h-1.0的情況下，高度t的允許范圍0 +1.0mm(1.0mm) 在h-1.5的情況下，高度t的允許范圍+0.2 +1.3mm(Umm) 在h-2.0的情況下，高度t的允許范圍+0.3 +1.6mm(1.3mm) 在h-2.5的情況下，高度t的允許范圍+0.4 +2.0mm(1.6mm) 在h-3.0的情況下，高度t的允許范圍+0.5 +2.1mm(1.6mm) 如上所述，在把l作成為等離子體層厚度的2倍的6mm的情況下，即便 是h為0.5mm，高度t的允許范圍也將變成為0.95mm，與上表面平坦的聚焦 環(huán)的情況(高度t允許范圍為0.7mm)比較表現(xiàn)出了明顯的效果。此外，通過(guò) 把h為2.5 3.0mm，高度t的允許范圍為1.6mm，與上表面平坦的聚焦環(huán)的 情況下比較，高度t的允許范圍可以放大到2倍以上。另外，在現(xiàn)有技術(shù)中，在處理時(shí)間的累計(jì)時(shí)間為400個(gè)小時(shí)左右，進(jìn)行 聚焦環(huán)的交換。因此，可以使這樣的聚焦環(huán)的交換周期長(zhǎng)期化到大于等于800 個(gè)小時(shí)。圖9示出了在設(shè)縱軸為聚焦環(huán)(F/R)的消耗允許范圍為A (mm)，橫軸為 h(錐形切削深度)(mm)，上述1為3mm的情況下(用圖中的四方形的符號(hào)表示) 和6mm的情況下(用圖中的圓形的符號(hào)表示)以及可由此推測(cè)的錐形切削位置
1為9mm的情況下(用圖中的虛線表示)的它們的關(guān)系。如同圖所示，雖然h某種程度深的一方聚焦環(huán)的消耗允許范圍A變大， 但是卻具有在2.5 3.0mm左右就要飽和的傾向。此外，1長(zhǎng)的一方具有聚焦環(huán)的消耗允許范圍A變大的傾向，優(yōu)選的是 至少要為大于等于等離子體層的厚度同一程度(3mm)，更為優(yōu)選的是要作成 為大于等于等離子體層的厚度的2倍左右(6mm)。如上所述，由于作成為具有傾斜部分和平坦部分的形狀的聚焦環(huán)，故可 以增大聚焦環(huán)的消耗允許范圍A。借助于此，與現(xiàn)有技術(shù)比，就可以使聚焦 環(huán)的交換周期長(zhǎng)期化，就可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行成本的降低和裝置工作率的提高。此 夕卜，從聚焦環(huán)的壽命的長(zhǎng)期化的觀點(diǎn)看，作為其材質(zhì)，優(yōu)選的是使用CVD-SiC , 特別是由于可以制造具有與Si的電阻率(1 30Q)同等的電阻率的CVD-SiC , 故優(yōu)選的是使用具有這樣的電阻率的CVD-SiC。倘使用這樣的CVD-SiC構(gòu) 成聚焦環(huán)，則可以得到與使用Si的情況下同樣的電學(xué)特性，而且，與使用 Si的情況下比較還可以變成為2~3倍的壽命。然而，在上述構(gòu)成的聚焦環(huán)8中，對(duì)于聚焦環(huán)8的部分的阻抗存在著一 個(gè)最佳范圍，優(yōu)選的是要把阻抗的值調(diào)整為該最佳范圍內(nèi)。此外，在聚焦環(huán) 8中，通過(guò)選擇由介電物質(zhì)構(gòu)成的下側(cè)構(gòu)件9的材質(zhì)，并使其介電系數(shù)變化， 或者，改變其厚度，就可以對(duì)阻抗進(jìn)行調(diào)節(jié)。就是說(shuō)，阻抗Z通過(guò)改變采用 把下側(cè)構(gòu)件9夾在中間的辦法形成的電容器C的值，就可以進(jìn)行調(diào)整。因此， 例如，就如圖10所示的聚焦環(huán)8那樣，通過(guò)使用使厚度d變薄的下側(cè)構(gòu)件9， 在其下邊設(shè)置導(dǎo)電性構(gòu)件30，就可以使電容器C變化，把阻抗Z調(diào)節(jié)成所 希望的值。此外，通過(guò)像這樣地使導(dǎo)電性構(gòu)件30存在于下側(cè)構(gòu)件9與載置臺(tái) 2之間，就可以改善下側(cè)構(gòu)件9與載置臺(tái)2之間的熱傳導(dǎo)性，就可以把下側(cè) 構(gòu)件9控制為規(guī)定溫度，防止因過(guò)熱而給工藝造成壞影響。在該情況下，作 為導(dǎo)電性構(gòu)件30，優(yōu)選的是選擇熱傳導(dǎo)性良好的材質(zhì)，例如選擇硅或硅橡膠 等的材質(zhì)。在這里，在半導(dǎo)體晶片W的下側(cè)部分上，實(shí)際上也設(shè)置有用來(lái)構(gòu)成的靜 電吸盤(pán)的絕緣性構(gòu)件等(厚度例如為0.6mm)，由于該絕緣性構(gòu)件的影響，產(chǎn) 生了與上述同樣的阻抗。若設(shè)該半導(dǎo)體晶片W的部分的阻抗為ZO，則當(dāng)把
阻抗Z的值調(diào)整為(Z/ Z0)=60左右時(shí)，設(shè)下側(cè)構(gòu)件9的上表面(或下表面)的面積為S，厚度為d,比介 電系數(shù)為e，真空的介電系數(shù)為e0，由于Z將變成為 Z= e 0 e (S/d)故在下側(cè)構(gòu)件9的材質(zhì)為石英且內(nèi)徑約為300mm、外徑約為360mm的 情況下，優(yōu)選的是把其厚度作成為5 10mm左右，作成為7 9mm則更為 優(yōu)選。其次，對(duì)另外的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖ll模式性地示出了本實(shí)施方式的 聚焦環(huán)的剖面構(gòu)成。如上所述，載置半導(dǎo)體晶片W的載置臺(tái)2，由絕緣板3 進(jìn)行支持，在載置臺(tái)2上連接有高頻電源7。再有，在載置臺(tái)2的上側(cè)周緣部上，設(shè)置有聚焦環(huán)50。該聚焦環(huán)50，由 介電物質(zhì)(例如，石英、氧化鋁等的陶瓷、VESPEL (注冊(cè)商標(biāo))等的樹(shù)脂等) 構(gòu)成的環(huán)狀的下側(cè)構(gòu)件51，和配置在該下側(cè)構(gòu)件51的上部、由導(dǎo)電性材料(例 如硅、碳、SiC等)構(gòu)成的環(huán)狀的上側(cè)構(gòu)件52構(gòu)成，并載置為使得把作為被 處理基板的半導(dǎo)體晶片W的周圍圍住。上述上側(cè)構(gòu)件52，例如，由鋁等的導(dǎo)電性材料構(gòu)成，通過(guò)陶瓷的溶射膜 (例如，A1/A1203、 Y203等的FCC(精細(xì)陶瓷涂膜))等的絕緣層(絕緣膜)，利用 形成了涂層的高頻接地用構(gòu)件53，對(duì)于高頻電力連接到接地電位上。該絕緣 層是為了保護(hù)高頻接地用構(gòu)件53免受等離子體影響，防止直流電流流動(dòng)而形 成的。就是說(shuō)，絕緣層具有不使直流電流通過(guò)的充分的厚度，直流電流受阻 而不在絕緣層中傳播。另一方面，可以作為表面波在固體表面上傳播的高頻 (RF)則可以在高頻接地用構(gòu)件53的表面層上傳播，該高頻接地用構(gòu)件53就 起著高頻的接地路徑的作用。此外，在高頻接地用構(gòu)件53與大地之間，為了 阻止高頻的返回，也可以根據(jù)為了產(chǎn)生等離子體而施加的高頻電力的頻率， 設(shè)置高通濾波器、低通濾波器等的頻率切除濾波器，頻率衰減濾波器等。此 外，在高頻接地用構(gòu)件53與大地之間，還可以設(shè)置開(kāi)關(guān)裝置，以與工藝處方 相連動(dòng)地在規(guī)定的定時(shí)處對(duì)使高頻落地/不落地進(jìn)行控制。在該高頻接地用構(gòu) 件53與載置臺(tái)2之間和上側(cè)構(gòu)件52的外周一側(cè)(高頻接地用構(gòu)件53的上側(cè))
上，配置有被形成為環(huán)狀的由介電物質(zhì)(例如，石英、氧化鋁等的陶瓷、VESPEL (注冊(cè)商標(biāo))等的樹(shù)脂等)構(gòu)成的絕緣構(gòu)件54、 55。其中，絕緣構(gòu)件54是用來(lái) 使直流電壓成分不會(huì)從載置臺(tái)2向外側(cè)泄漏的構(gòu)件。此外，絕緣構(gòu)件55，具 有使等離子體不會(huì)向外周方向過(guò)分?jǐn)U展的作用，把電場(chǎng)限制為使得不會(huì)因等 離子體過(guò)分?jǐn)U展而從排氣閥門(mén)(未畫(huà)出來(lái))向排氣一側(cè)泄漏。以縱軸為電壓，橫軸為時(shí)間周期的圖12的曲線圖，示出了半導(dǎo)體晶片 W與聚焦環(huán)50以及等離子體的電位(電壓)的時(shí)間性的變換的情景。就如在同 圖中用曲線A所示的那樣，半導(dǎo)體晶片W的電位，與從高頻電源7施加的 高頻的頻率(例如，2MHz)相對(duì)應(yīng)地變化。另一方面，聚焦環(huán)50的上側(cè)構(gòu)件52，由于對(duì)于高頻電力已變成為接地 電位，故其電位就如用直線B所示的那樣變成恒定。為此，高頻的周期不論 是在正側(cè)時(shí)還是在負(fù)側(cè)時(shí)，就如在圖中用箭頭所示的那樣，可以把半導(dǎo)體晶 片W與上側(cè)構(gòu)件52之間的電位差變大。另外，在同圖中，曲線C示出了等離子體電位的變化，曲線D則示出了 圖2所示的聚焦環(huán)8的上側(cè)構(gòu)件10的電位的變化。就如曲線D所示的那樣， 在圖2所示的聚焦環(huán)8的情況下，在高頻的周期變成為正側(cè)時(shí)，半導(dǎo)體晶片 W與上側(cè)構(gòu)件10之間的電位差就將減小。可以通過(guò)如上所述使上側(cè)構(gòu)件52 對(duì)于高頻電力變成為接地電位，抑制這樣的高頻的振動(dòng)所伴隨的電位差的變 動(dòng)。以縱軸為聚合物厚度，橫軸為坡口(bevel)電位的圖13(A)的曲線圖，示出 了圖13(B)所示的半導(dǎo)體晶片的坡口部分的0， 30， 45， 90度的位置上的聚 合物的附著量的測(cè)定結(jié)果。在圖13(A)中，實(shí)線E示出的是使用圖15所示的 現(xiàn)有的聚焦環(huán)101的情況，實(shí)線F示出的是使用圖2所示的聚焦環(huán)8的情況， 實(shí)線G示出的是使用圖11所示的聚焦環(huán)50的情況。就如該曲線圖所示，在 使用聚焦環(huán)50的情況下，可以提高半導(dǎo)體晶片W與聚焦環(huán)之間的電場(chǎng)強(qiáng)度， 借助于此，由于可以防止等離子體的回繞，可以減少其間的自由基的量，故 可以減少晶片坡口部分上的聚合物的淀積的量。另外，在上述的實(shí)施方式中，雖然說(shuō)明的是通過(guò)高頻接地用構(gòu)件53把上 側(cè)構(gòu)件52對(duì)于高頻電力連接到接地電位上的情況，但是，也可以不使用這樣
的構(gòu)造的高頻接地用構(gòu)件53，而用別的方法把上側(cè)構(gòu)件52對(duì)于高頻電力連接到接地電位上。圖14(a)模式性地示出了另外的實(shí)施方式的聚焦環(huán)60的剖面構(gòu)成。如上 所述，配置半導(dǎo)體晶片W的載置臺(tái)2，由絕緣板30進(jìn)行支持，在載置臺(tái)2 上連接有高頻電源7。此外，在載置臺(tái)2的上側(cè)周緣部分上，還設(shè)置有聚焦環(huán)60。該聚焦環(huán)60， 由介電物質(zhì)(例如，石英、氧化鋁等的陶瓷、VESPEL(注冊(cè)商標(biāo))等的樹(shù)脂等) 構(gòu)成的環(huán)狀的下側(cè)構(gòu)件61，和配置在該下側(cè)構(gòu)件61的上部、由導(dǎo)電性材料(例 如硅、碳、SiC等)構(gòu)成的環(huán)狀的上側(cè)構(gòu)件62構(gòu)成，并載置為使被處理基板 的半導(dǎo)體晶片W的周圍圍住。上述上側(cè)構(gòu)件62，例如，由鋁等的導(dǎo)電性材料構(gòu)成，通過(guò)陶瓷的溶射膜 (例如，A1/A1203、 Y203等的FCC(精細(xì)陶瓷涂膜))等的絕緣層(絕緣膜)，通過(guò) 形成了涂層的高頻接地用構(gòu)件63，對(duì)于高頻電力連接到接地電位上。該絕緣 層是為了保護(hù)高頻接地用構(gòu)件63免受等離子體影響，防止直流電流流動(dòng)而形 成的。就是說(shuō)，絕緣層具有不使直流電流通過(guò)的充分的厚度，直流電流受阻 擾而不在絕緣層中傳播。另一方面，可以作為表面波在固體表面上傳播的高 頻(RF)，則可以在高頻接地用構(gòu)件63的表面層上傳播，該高頻接地用構(gòu)件 63就起著高頻的接地路徑的作用。此外，在高頻接地用構(gòu)件63與載置臺(tái)2 之間以及在上側(cè)構(gòu)件62的外周一側(cè)(高頻接地用構(gòu)件63的上側(cè))上，配置有 被形成為環(huán)狀的由介電物質(zhì)(例如，石英、氧化鋁等的陶瓷、VESPEL (注冊(cè) 商標(biāo))等的樹(shù)脂等)構(gòu)成的絕緣構(gòu)件64、 65。其中，絕緣構(gòu)件64是用來(lái)使直流 電壓成分不會(huì)從載置臺(tái)2向外側(cè)泄漏的構(gòu)件。此外，絕緣構(gòu)件65，具有使等 離子體不會(huì)向外周方向過(guò)分?jǐn)U展的作用，把電場(chǎng)限制為使得不會(huì)因等離子體 過(guò)分?jǐn)U展而從排氣閥門(mén)(未畫(huà)出來(lái))向排氣一側(cè)泄漏。此外，在本實(shí)施方式中，在下側(cè)構(gòu)件61與上側(cè)構(gòu)件62之間，設(shè)置有規(guī) 定間隔D，該規(guī)定間隔D被作成大體上為0.5mm。此外，空出該間隔D、把 下側(cè)構(gòu)件61與上側(cè)構(gòu)件62相向的部位的徑向的長(zhǎng)度L設(shè)為5 10mm。此外， 上側(cè)構(gòu)件62的下端，被構(gòu)成為比半導(dǎo)體晶片W的上表面高1.5 2.5mm(圖 中的H)的位置，之所以作成為這樣的構(gòu)成，是因?yàn)橐韵碌睦碛伞?就是說(shuō)，為了減少上述那樣的半導(dǎo)體晶片的坡口部分(圖13的90度、45 度、30度的地方)以及半導(dǎo)體晶片端部背面(圖13(B)的0度的地方)的聚合物 的附著量，在等離子體處理中，使下側(cè)構(gòu)件61的溫度保持為比較低的溫度， 例如優(yōu)選的是保持為低于IOO'C的溫度，更為優(yōu)選的是作成為70'C以下的溫 度。另一方面，上側(cè)構(gòu)件62,在等離子體處理中，優(yōu)選的是要保持為比較高 的溫度，例如，保持大于等于25(TC。其理由在于，通過(guò)使上側(cè)構(gòu)件62的溫 度大于等于25(TC，就可以促進(jìn)氟自由基與Si之間的結(jié)合，以減少氟自由基 的量，借助于此，可以抑制光刻膠或SiN等的化學(xué)反應(yīng)性強(qiáng)的蝕刻應(yīng)用中的 蝕刻速率在半導(dǎo)體晶片的周緣部分處上升的現(xiàn)象。如上所述，為了把下側(cè)構(gòu) 件61的溫度和上側(cè)構(gòu)件62的溫度維持為不同的溫度，故要在下側(cè)構(gòu)件61 與上側(cè)構(gòu)件62之間設(shè)置規(guī)定間隔D。此外，為了使上側(cè)構(gòu)件62的溫度上升， 就需要如在圖中用箭頭所示的那樣，提高從載置臺(tái)2通過(guò)下側(cè)構(gòu)件61、上側(cè) 構(gòu)件62和高頻接地用構(gòu)件63這樣的一條路徑流動(dòng)的高頻(頻率例如為2MHz) 施加電壓，并借助于焦耳熱加熱上側(cè)構(gòu)件62。為此，就需要降低上述路徑的 阻抗。為了滿足這樣的條件，間隔D優(yōu)選的是作成為大體上0.5mm左右。艮P，之所以說(shuō)為了滿足這樣的條件間隔D優(yōu)選為0.5mm左右，是因?yàn)?有這樣的觀點(diǎn)在施加2MHz的高頻電力時(shí)，為了把上側(cè)構(gòu)件62加熱到規(guī) 定溫度即加熱到大于等于25(TC，對(duì)于等離子體阻抗Zp來(lái)說(shuō)，至少需要3 IO倍的阻抗。于是，由于高頻是交流的，故負(fù)載效應(yīng)不僅僅是對(duì)于電阻，對(duì) 于靜電電容(電容器)或電感器(線圈)，也必須考慮，此外，如果作為把它們綜 合起來(lái)的阻抗(對(duì)于交流的電流對(duì)抗成分)考慮，則可以說(shuō)明如下。設(shè)上側(cè)構(gòu) 件62與高頻接地用構(gòu)件63之間的接合部分的阻抗為Zl，設(shè)間隔D為阻抗 Z2， Z2為至少具有Z1的IO倍的阻抗的高電阻，從控制性的效率的觀點(diǎn)看 是優(yōu)選的，故若設(shè)Z2》Z1,Z2^10XZ1則如圖14(b)所示，進(jìn)行控制使該式Zl+Z2>Zp成立，則可以根據(jù)阻抗[Q]: Z=eOS/D
(￡0=真空的介電系數(shù)，S-面積[m2]，D-間隔[m])來(lái)求。下側(cè)構(gòu)件61的表面積，由于在200mm晶片和300mm晶片的情況下， 各不相同，故倘在上述式內(nèi)導(dǎo)入所希望下側(cè)構(gòu)件61的表面積，則可以直接決 定間隔D。即，并不限于半導(dǎo)體晶片，即便是在要對(duì)面積更大的LCD基板等 進(jìn)行等離子體處理的基板處理裝置的下側(cè)構(gòu)件中也可以應(yīng)用。借助于此，由 于上側(cè)構(gòu)件62與下側(cè)構(gòu)件61是非接觸的，故在可以得到不傳熱的構(gòu)成的同 時(shí)，還可以根據(jù)靜電感應(yīng)原理把作為從高頻電源7發(fā)生的表面波的高頻通過(guò) 電容(間隔D)傳達(dá)給上側(cè)構(gòu)件62。此外，如果把隔熱構(gòu)件夾在間隔D的部位 內(nèi)，則雖然該部位的介電系數(shù)將受到隔熱構(gòu)件的材料的介電系數(shù)的限制，但 是，如果像本申請(qǐng)那樣構(gòu)成真空電容器，由于可通過(guò)控制處理室內(nèi)的真空度， 可變控制介電系數(shù)e ，故即便是在控制性這一點(diǎn)上也是優(yōu)秀的。另外，為了減少熱傳導(dǎo)，防止熱逃逸，也可以在上側(cè)構(gòu)件62與高頻接地 用構(gòu)件63之間設(shè)置間隔。此外，如果可以把下側(cè)構(gòu)件61和上側(cè)構(gòu)件62控制 為上述的溫度，則也可以采用其它的構(gòu)成。此外，為了控制半導(dǎo)體晶片的周緣部分的電場(chǎng)，并如上所述地大體上垂 直地進(jìn)行蝕刻，如上所述，上側(cè)構(gòu)件62的下端構(gòu)成為使得比半導(dǎo)體晶片W 的上表面高1.5到2.5mm(圖中的H)的位置。根據(jù)上述構(gòu)成的本實(shí)施方式，則在可以減少晶片的坡口部分處的聚合物 的淀積的量的同時(shí)，還可以抑制光刻膠的蝕刻速率在半導(dǎo)體晶片的周緣部分 處上升的現(xiàn)象，而且，即便是在半導(dǎo)體晶片的周緣部分處，也可以進(jìn)行大體 上垂直地進(jìn)行蝕刻，可以提高處理的面內(nèi)均勻性。工業(yè)上利用的可能性本發(fā)明的聚焦環(huán)和等離子體處理裝置，可以在半導(dǎo)體器件的制造工業(yè)中 利用。因此，具有在工業(yè)上的利用可能性。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)狀的聚焦環(huán)，被配置在下部電極上且將所述被處理基板的周圍圍住，下部電極載置用來(lái)收容被處理基板以實(shí)施規(guī)定的等離子體處理的處理室內(nèi)的所述被處理基板，其特征在于，具備由介電物質(zhì)構(gòu)成的的下側(cè)構(gòu)件，和配置在該下側(cè)構(gòu)件的上部、由導(dǎo)電性材料構(gòu)成上側(cè)構(gòu)件，所述上側(cè)構(gòu)件相對(duì)于高頻電力連接到接地電位上，其構(gòu)成為所述上側(cè)構(gòu)件，相對(duì)于高頻電力，通過(guò)由把絕緣層被覆在表面上的導(dǎo)電性構(gòu)件構(gòu)成的高頻接地用構(gòu)件，連接到接地電位上，所述高頻接地用構(gòu)件，通過(guò)所述絕緣層防止直流電流流動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚焦環(huán)，其特征在于在所述下部電極與所述 高頻接地用構(gòu)件之間配置有絕緣性構(gòu)件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚焦環(huán)，其特征在于在所述上側(cè)構(gòu)件的 外周一側(cè)，配置有環(huán)狀的絕緣性構(gòu)件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2中的任一項(xiàng)所述的聚焦環(huán)，其特征在于 在所述上側(cè)構(gòu)件與所述下側(cè)構(gòu)件之間設(shè)置規(guī)定間隔。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚焦環(huán)，其特征在于所述上側(cè)構(gòu)件與所述下側(cè)構(gòu)件之間的規(guī)定間隔作成為大體上是0.5mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚焦環(huán)，其特征在于所述上側(cè)構(gòu)件與所述下 側(cè)構(gòu)件設(shè)置規(guī)定間隔，使相向的部位的徑向方向的長(zhǎng)度作成為5 10mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚焦環(huán)，其特征在于把所述上側(cè)構(gòu)件配 置為使得所述上側(cè)構(gòu)件的下端，比所述被處理基板的上表面高1.5 2.5mm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚焦環(huán)，其特征在于其構(gòu)成為使得所述上側(cè)構(gòu)件的溫度在等離子體處理中變成為大于等于250。C。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚焦環(huán)，其特征在于其構(gòu)成為使得所述下側(cè)構(gòu)件的溫度在等離子體處理中變成為小于等于IO(TC。
10. —種等離子體處理裝置，其特征在于，具備 用來(lái)收容被處理基板以實(shí)施規(guī)定的等離子體處理的處理室； 設(shè)置在所述處理室內(nèi)，載置所述被處理基板的下部電極； 為配置在所述下部電極上且將所述被處理基板的周圍圍住的環(huán)狀構(gòu)件的、由介電物質(zhì)構(gòu)成的下側(cè)構(gòu)件；為配置在所述下側(cè)構(gòu)件的上部由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的環(huán)狀的構(gòu)件的、相對(duì) 于所述高頻電力連接到接地電位上的上側(cè)構(gòu)件。
11. 一種等離子體處理裝置，在可減壓的處理室內(nèi)相向地配置上部電極 和下部電極，借助于高頻電力的供給在所述上部電極與下部電極之間產(chǎn)生等 離子體，對(duì)所述下部電極上的被處理基板進(jìn)行等離子體處理，其特征在于配置在所述下部電極上的被處理基板的周圍的聚焦環(huán)具有 由介電物質(zhì)構(gòu)成的下側(cè)構(gòu)件，和配置在該下側(cè)構(gòu)件的上的由導(dǎo)電性材料 構(gòu)成的上側(cè)構(gòu)件，所述下側(cè)構(gòu)件被配置為設(shè)置不與所述被處理基板背面和所述下部電極產(chǎn) 生異常放電的規(guī)定間隔，所述上側(cè)構(gòu)件的構(gòu)成為使得與所述被處理基板之間產(chǎn)生電場(chǎng)那樣地靠近 并把該被處理基板圍住，而且，把從所述下部電極供給來(lái)的高頻與所述上側(cè)構(gòu)件耦合。
12.根據(jù)權(quán)利要求ll所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述下側(cè) 構(gòu)件被配置為從所述被處理基板的端面更往內(nèi)側(cè)方向進(jìn)入，并隱藏在被處理 基板中。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的聚焦環(huán)，其特征在于其構(gòu)成為所述上側(cè)構(gòu)件，相對(duì)于高頻電力，通過(guò)由把絕緣層被覆在表 面上的導(dǎo)電性構(gòu)件構(gòu)成的高頻接地用構(gòu)件，連接到接地電位上， 所述高頻接地用構(gòu)件，通過(guò)所述絕緣層防止直流電流流動(dòng)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10或13所述的聚焦環(huán)，其特征在于在所述下部電 極與所述高頻接地用構(gòu)件之間配置有絕緣性構(gòu)件。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10或13所述的聚焦環(huán)，其特征在于在所述上側(cè)構(gòu) 件的外周一側(cè)，配置有環(huán)狀的絕緣性構(gòu)件。
16. 根據(jù)權(quán)利要求IO或13所述的聚焦環(huán)，其特征在于 在所述上側(cè)構(gòu)件與所述下側(cè)構(gòu)件之間設(shè)置規(guī)定間隔。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的聚焦環(huán)，其特征在于所述上側(cè)構(gòu)件與所述下側(cè)構(gòu)件之間的規(guī)定間隔作成為大體上是0.5mm。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的聚焦環(huán)，其特征在于所述上側(cè)構(gòu)件與所述 下側(cè)構(gòu)件設(shè)置規(guī)定間隔，使相向的部位的徑向方向的長(zhǎng)度作成為5 10mm。
19. 根據(jù)權(quán)利要求10或13所述的聚焦環(huán)，其特征在于把所述上側(cè)構(gòu) 件配置為使得所述上側(cè)構(gòu)件的下端，比所述被處理基板的上表面高1.5 2.5mm。
20. 根據(jù)權(quán)利要求10或13所述的聚焦環(huán)，其特征在于其構(gòu)成為使得 所述上側(cè)構(gòu)件的溫度在等離子體處理中變成為大于等于25(TC。
21. 根據(jù)權(quán)利要求10或13所述的聚焦環(huán)，其特征在于其構(gòu)成為使得 所述下側(cè)構(gòu)件的溫度在等離子體處理中變成為小于等于IO(TC。
全文摘要
提供一種聚焦環(huán)和等離子體處理裝置，在可以提高處理的面內(nèi)均勻性的同時(shí)，與現(xiàn)有技術(shù)比較，還可以減小淀積對(duì)半導(dǎo)體晶片的周緣部分背面一側(cè)的發(fā)生。在真空室(1)內(nèi)，設(shè)置有載置半導(dǎo)體晶片W的載置臺(tái)(2)，以把載置到該載置臺(tái)(2)上的半導(dǎo)體晶片W的周圍圍住的方式設(shè)置聚焦環(huán)(8)。聚焦環(huán)(8)由由介電物質(zhì)構(gòu)成的環(huán)狀的下側(cè)構(gòu)件(9)、和配置在該下側(cè)構(gòu)件(9)的上部，由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的環(huán)狀的上側(cè)構(gòu)件(10)構(gòu)成，上側(cè)構(gòu)件(10)的上表面的外周一側(cè)被作成為比半導(dǎo)體晶片W的被處理面還高的平坦部分(10a)，該平坦部分(10a)內(nèi)周部分被作成為使得外周一側(cè)變成為比內(nèi)周一側(cè)還高那樣地進(jìn)行傾斜的傾斜部分(10b)。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101162689SQ20071019460
公開(kāi)日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2004年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月5日
發(fā)明者三輪智典, 岡山信幸, 大藪淳, 宮川正章, 廣瀨潤(rùn), 林大輔, 水上俊介, 清水涉, 田中秀朗, 若木俊克, 輿石公 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社