CN113903647A

CN113903647A - 边缘环和蚀刻装置

Info

Publication number: CN113903647A
Application number: CN202110743919.XA
Authority: CN
Inventors: 石田寿文; 斋藤祐介
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2020-07-07
Filing date: 2021-07-01
Publication date: 2022-01-07
Also published as: US20220013338A1; US11887822B2; KR20220005994A

Abstract

本发明提供边缘环和蚀刻装置。提供能够抑制边缘环的内周部的消耗的边缘环。一种边缘环，其围绕在被等离子体处理腔室内的基板支承部支承着的被蚀刻物的外周，其中，所述边缘环具有自外周部朝向内周部去而变低的倾斜面，将位于所述倾斜面上的比距离所述边缘环的最内周和最外周为等距离的中间线靠内周部的地点Xa处的等离子体处理前的所述边缘环的厚度设为T1，将位于所述倾斜面上的比所述中间线靠外周的地点Xb处的等离子体处理前的所述边缘环的厚度设为T2，将所述地点Xa处的等离子体处理后的所述边缘环的厚度设为T3，将所述地点Xb处的等离子体处理后的所述边缘环的厚度设为T4，此时，满足T2/T1＞T4/T3的关系。

Description

边缘环和蚀刻装置

技术领域

本公开涉及一种边缘环和蚀刻装置。

背景技术

蚀刻等等离子体处理会造成作为在基板的附近配置的部件的边缘环的消耗。在由边缘环的消耗导致边缘环的厚度减小时，边缘环的上部的外鞘的形状变化，来自等离子体的离子的向基板的边缘区域入射的入射方向相对于垂直方向而向内倾斜(以下也称作“倾斜(Tilt)”)。该结果，等离子体处理的面内均匀性受损。由于边缘环的距基板的边缘区域较近的内周部的消耗会对倾斜造成较大的影响，因而，期望一种能够抑制内周部的消耗的边缘环。此外，边缘环也被称作聚焦环。

例如，专利文献1提供一种等离子体处理方法，该等离子体处理方法能够尽可能地降低由聚焦环的消耗引起的对蚀刻形状等处理结果的不良影响，并且能够使聚焦环的使用期间长期化。在专利文献1中，在聚焦环连接有直流电源，基于聚焦环的消耗程度、聚焦环上方的电场变化的检测结果、或已经实施的等离子体处理结果，来对聚焦环施加规定的直流电压。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-258417号公报

发明内容

发明要解决的问题

本公开提供一种能够抑制边缘环的内周部的消耗的边缘环。

用于解决问题的方案

根据本公开的一技术方案，提供一种边缘环，该边缘环围绕在被等离子体处理腔室内的基板支承部支承着的被蚀刻物的外周，其中，所述边缘环具有自外周部朝向内周部去而变低的倾斜面，将位于所述倾斜面上的比距离所述边缘环的最内周和最外周为等距离的中间线靠内周部的地点Xa处的等离子体处理前的所述边缘环的厚度设为T1，将位于所述倾斜面上的比所述中间线靠外周的地点Xb处的等离子体处理前的所述边缘环的厚度设为T2，将所述地点Xa处的等离子体处理后的所述边缘环的厚度设为T3，将所述地点Xb处的等离子体处理后的所述边缘环的厚度设为T4，此时，满足T2/T1＞T4/T3的关系。

发明的效果

根据一技术方案，能够提供一种能够抑制边缘环的内周部的消耗的边缘环。

附图说明

图1的(a)是表示参考例的边缘环的图，图1的(b)是表示实施方式的边缘环的图。

图2是表示实施方式的边缘环周边的一个例子的图。

图3是表示实施方式和参考例的边缘环的电场强度的图表。

图4的(a)和图4的(b)是表示实施方式和参考例的边缘环的内周部相对于外周部的电场强度比和消耗速率比之间的相关关系的图表。

图5是表示第1实施方式的边缘环的俯视图。

图6是表示第1实施方式的边缘环的剖视图(图5的A－A剖视图)。

图7是表示第2～4实施方式的边缘环的剖视图。

图8是表示实施方式的蚀刻装置的一个例子的剖面示意图。

具体实施方式

以下，参照附图说明用于实施本公开的方式。在各附图中，对相同结构部分标注相同的附图标记，有时省略重复的说明。

[边缘环]

首先，参照图1和图2说明实施方式的边缘环FR。图1的(a)是表示参考例的边缘环FR’的图，图1的(b)是表示实施方式的边缘环FR的图。图2是表示实施方式的边缘环FR及其周边的一个例子的图。

边缘环FR为以围绕在作为被蚀刻物的一个例子的基板(以下称作“晶圆W”)的外周的方式配置的环状构件，该基板被蚀刻装置10(参照图8)的等离子体处理腔室12内的基板支承部ST所支承。在一个例子中，边缘环FR由Si或SiC等具有导电性的材料形成。覆盖环14a为以围绕在边缘环FR的外周的方式配置的环状构件。在一个例子中，覆盖环14a由石英等具有绝缘性的材料形成。蚀刻装置10为对晶圆W上的被蚀刻物(蚀刻对象膜)进行等离子体处理(蚀刻)的装置。基板支承部ST包含基台16和静电卡盘18。对于蚀刻装置10的其他的结构，后述说明。

说明图1的(a)的参考例的边缘环FR’和图1的(b)的实施方式的边缘环FR(以下还表述为Taper FR)。参考例的边缘环FR’和实施方式的边缘环FR的上表面的形状不同，除此以外的形状相同。

图1的(a)所示的参考例的边缘环FR’的纵剖面为将内周侧面160b、外周侧面160d、将内周侧面160b的下端和外周侧面160d的下端连结的底面160e、将内周侧面160b的上端和外周侧面160d的上端连结的上表面160a沿边缘环FR’的半径方向切断时利用各切断线围起来的面。边缘环FR’的上表面160a包括面160a1、面160a2以及台阶部160c。

图1的(b)所示的实施方式的边缘环FR的纵剖面为将内周侧面60b、外周侧面60d、将内周侧面60b的下端和外周侧面60d的下端连结的底面60e、将内周侧面60b的上端和外周侧面60d的上端连结的上表面60a沿边缘环FR的半径方向切断时利用各切断线围起来的面。边缘环FR的上表面60a包括面60a1、面60a2、面60a3以及台阶部60c。此外，相对于沿水平方向观察时距离边缘环FR的内周侧面60b和外周侧面60d为等距离的中间线Ax，将其内侧的区域设为边缘环FR的内周部(FR内周部)，将其外侧的区域设为边缘环FR的外周部(FR外周部)。同样，相对于沿水平方向观察时距离边缘环FR’的内周侧面160b和外周侧面160d为等距离的未图示的中间线，将其内侧的区域设为边缘环FR’的内周部(FR’内周部)，将其外侧的区域设为边缘环FR’的外周部(FR’外周部)。

在被基台16和环状构件15支承着的边缘环FR’中，上表面160a中的面160a1和面160a2为水平面。另外，在被基台16和环状构件15支承着的边缘环FR中，上表面60a中的面60a2和面60a3为水平面，面60a1为自边缘环FR的外周部朝向内周部去而变低的倾斜面。底面160e和面160a1以及面160a2为大致平行的面。同样，底面60e和面60a2以及面60a3为大致平行的面。在本说明书中，上述各面为“水平面”是指，在将边缘环FR’、FR配置于基台16的环支承面16b之上时，面160a1以及面160a2、面60a2以及面60a3各面为水平面。同样，在本说明书中，“倾斜面”是指，在将边缘环FR配置于基台16的环支承面16b之上时，面60a1为自外周部朝向内周部去而变低的倾斜面。

基台16具有用于支承静电卡盘18的中央区域(中央支承面16a)和用于支承边缘环FR、FR’的环状区域(环支承面16b)。基台16的环支承面16b在俯视时包围中央支承面16a。静电卡盘18配置于基台16的中央支承面16a之上，边缘环FR、FR’配置于基台16的环支承面16b之上。

基台16包含导电性构件。基台16的导电性构件作为下部电极发挥功能。静电卡盘18的上表面具有基板支承面18a，晶圆W配置于基板支承面18a之上。边缘环FR、FR’以包围静电卡盘18之上的晶圆W的方式配置。

如图2所示，环组件14包括边缘环FR和覆盖环14a。边缘环FR的局部和覆盖环14a被环状构件15支承。环状构件15由石英等绝缘体形成。环状构件15以围绕在基台16的外周的方式构成。

边缘环FR的最外周的高度(厚度)与覆盖环14a的最内周的高度(厚度)大致相同。也就是说，边缘环FR的最外周的上表面与覆盖环14a的至少最内周的上表面没有高度差。覆盖环14a的下表面的外周侧比内周侧向下部呈环状突出，并与在环状构件15的上表面的外周侧形成的环状的凹部卡合。此外，基台16的环支承面16b也可以隔着传热薄片配置边缘环FR。

回到图1，边缘环FR、FR’以晶圆W的端部越过边缘环FR、FR’的内周侧面60b、160b而向外侧突出的方式构成。在边缘环FR、FR’的上表面60a、160a，在晶圆W的端部的附近且是比晶圆W的端部靠外侧的位置形成有台阶部60c、160c。边缘环FR、FR’的上表面60a、160a中的自最内周到台阶部60c、160c的面60a3、160a2为平坦的水平面。以下，将面60a3设为第1面。

在图1的(a)的参考例的边缘环FR’中，上表面160a具有自边缘环FR’的最内周到台阶部160c的面160a2和自台阶部160c到边缘环FR’的最外周的面160a1，面160a2自内周侧面160b的上端起为大约1～2mm的宽度。边缘环FR’的自边缘环FR’的内周侧面160b到台阶部160c的部分的厚度相同。另外，边缘环FR’的自台阶部160c到边缘环FR’的外周侧面160d的部分的厚度相同。边缘环FR’的自台阶部160c到边缘环FR’的外周侧面160d的部分的厚度厚于边缘环FR’的自边缘环FR’的内周侧面160b到台阶部160c的部分的厚度。也就是说，比台阶部160c靠外周侧的面160a1的高度高于比台阶部160c靠内周侧的面160a2的高度。

相对于此，在图1的(b)的实施方式的边缘环FR中，上表面60a包括自边缘环FR的内周侧面60b到台阶部60c的第1面60a3、位于台阶部60c的外周侧的倾斜面60a1以及第2面60a2，第1面60a3自内周侧面60b的上端起为大约1～2mm的宽度。第1面60a3和第2面60a2在该边缘环FR配置于基台16的环支承面16b之上时均为水平面，边缘环FR的自内周侧面60b到台阶部60c的部分的厚度相同。第2面60a2在该边缘环FR配置于基台16的环支承面16b之上时既可以是水平面，也可以是倾斜面。倾斜面60a1为第1面60a3与第2面60a2之间的面。第1面60a3、第2面60a2、倾斜面60a1各面均平坦。在倾斜面60a1的内周部，边缘环FR的比台阶部60c靠外侧的部分的厚度薄于边缘环FR的比台阶部60c靠内侧的部分的厚度，而在倾斜面60a1的外周部，边缘环FR的比台阶部60c靠外侧的部分的厚度厚于边缘环FR的比台阶部60c靠内侧的部分的厚度。

根据该结构，在图1的(a)的参考例的边缘环FR’中，边缘环FR’的比台阶部160c靠外周侧的部分的厚度相同。相对于此，在图1的(b)的实施方式的边缘环FR中，边缘环FR的比台阶部60c靠外周侧的部分的厚度朝向外侧去而变厚(倾斜面60a1)。

由此，边缘环FR、FR’的自内周侧面60b、160b到台阶部60c、160c的部分的厚度在各个边缘环FR、FR’中相同，但在台阶部60c、160c的外侧，相对于晶圆W的上表面的相对高度在边缘环FR和边缘环FR’中不同。即，在图1的(a)的参考例的边缘环FR’中，由于上表面160a在台阶部160c的外侧也为水平面，因而上表面160a的相对于晶圆W的上表面的相对高度相同。相对于此，在图1的(b)的实施方式的边缘环FR中，在上表面60a的位于台阶部60c的外侧的部分中的至少倾斜面60a1中，相对于晶圆W的上表面的相对高度自外周部朝向内周部去而变低。

如后所述，对边缘环FR、FR’而言，自第1高频电源HFS和/或第2高频电源LFS对基台16施加高频电力(参照图8)，而在边缘环FR、FR’流动有高频电流(RF电流)。

在相同条件的情况下，利用高频电流在边缘环FR、FR’之上形成的外鞘的电场强度整体上一定，例如无法使电场强度成为0。通过改变边缘环FR、FR’的上表面60a、160a的比台阶部60c、160c靠外周侧的部分的高度，从而能够相对地改变外周部和内周部的电场强度。

例如，在参考例的边缘环FR’中，在上表面160a的位于台阶部160c的外侧的部分，相对于晶圆W的上表面的相对高度相同。因此，流过边缘环FR’的表层的高频电流的比例在外周部和内周部大致相同。该结果，外鞘的电场强度也在外周部和内周部成为大致相同的值。

另外，在实施方式的边缘环FR中，在倾斜面60a1，内周部的相对于晶圆W的上表面的相对高度低于外周部的相对于晶圆W的上表面的相对高度。因此，流过边缘环FR的表层的高频电流相对地变化，而外鞘的FR外周部的电场强度高于外鞘的FR内周部的电场强度。

图3的图表表示将在以下的条件下由流过边缘环FR、FR’的高频电流产生的电场强度(纵轴)相对于作为横轴的边缘环FR、FR’的径向上的位置绘制而成的模拟结果。图表的150mm为与晶圆W的中心相距半径150mm的位置即晶圆W的端部A的位置，图表的180mm为与晶圆W的中心相距180mm的位置即边缘环FR、FR’的端部B的位置(参照图1的(a)和图1的(b))。

＜模拟条件＞

边缘环FR的倾斜面60a1相对于水平面的角度(倾斜角)：3°

边缘环FR’的面160a1相对于水平面的角度：0°

蚀刻气体：C₄F₆气体、O₂气体以及Ar气体的混合气体

压力：50mTorr(6.67Pa)

自第1高频电源HFS输出的RF(HF)：100MHz

自第2高频电源LFS输出的RF(LF)：3.2MHz

设定为向下部电极供给自第1高频电源HFS输出的RF(HF)即100MHz和自第2高频电源LFS输出的RF(LF)即3.2MHz。

图3的图表中的曲线S表示图1的(a)所示的参考例的边缘环FR’的径向上的自晶圆W的端部A到边缘环FR’的端部B的各位置处的电场强度。在曲线S中，在比大约153mm附近的台阶部160c靠外周侧的位置，在径向上与晶圆W的中心相距大约153mm～大约175mm的范围内，电场强度大致相同。

图3的图表中的曲线T表示图1的(b)所示的实施方式的边缘环FR(Taper FR)的径向上的各位置处的电场强度。在曲线T中，在比大约153mm附近的台阶部60c靠外周侧的位置，在径向上与晶圆W的中心相距大约153mm～大约175mm的范围内，外周部的电场强度与内周部的电场强度产生高低差。特别是，在边缘环FR中，在与晶圆W的中心相距大约153mm～大约160mm的范围内，内周部的电场强度比边缘环FR’低，在与晶圆W的中心相距大约170mm～大约180mm的范围内，外周部的电场强度比边缘环FR’高。

根据以上的结果，在实施方式的边缘环FR中，由于在上表面60a以在径向上内周部低于外周部的方式具有倾斜面60a1，因而，在边缘环FR的径向上，能够使外鞘的FR外周部的电场强度高于外鞘的FR内周部的电场强度。也就是说，如图1的(b)所示，对于边缘环FR，利用自FR外周部朝向FR内周部去而变低的倾斜面60a1，能够使内周部的电场强度相对地小于外周部的电场强度。由此，向外鞘内入射的离子的能量在电场强度相对较低的FR内周部小于在电场强度相对较高的FR外周部。由此，能够使边缘环FR的消耗速率在FR内周部低于在FR外周部。

如此，在图1的(b)所示的实施方式的边缘环FR中，由于具有在上表面60a以内周部低于外周部的方式带有倾斜的构造，因而使边缘环FR的外周侧和内周侧产生电场强度差。由此，能够有意地控制边缘环FR的局部的消耗速率。

如图2所示的位置Xa、Xb的一个例子，上表面60a上的相对于中间线Ax位于内周部的位置Xa的相对高度低于上表面60a上的相对于中间线Ax位于外周部的位置Xb的相对高度。例如，在图3的图表的曲线T所示的实施方式的边缘环FR中，在内周部的位置Xa(例如与晶圆W的中心相距大约153mm)处，能够使电场强度相对地低于外周部的位置Xb(例如与晶圆W的中心相距大约176mm)处的电场强度。另外，在图3的图表的曲线S所示的参考例的边缘环FR’中，内周部的位置Xa和外周部的位置Xb的电场强度大致相同。

接着，关于边缘环FR’、FR的消耗，在以下的实验条件下进行了实验。

＜实验条件＞

边缘环FR的倾斜面60a1相对于水平面的角度(倾斜角)：3°；

边缘环FR’的面160a1相对于水平面的角度：0°；

被蚀刻物(蚀刻对象膜)：SiO₂；

蚀刻气体：C₄F₆气体、O₂气体以及Ar气体的混合气体；

在本实验中，累积200个小时，对基板W进行了蚀刻。

作为实验的结果，在将边缘环FR’的消耗速率标准化为1时，在与边缘环FR’、FR的最内周相距3mm的位置、即与晶圆W的中心相距153mm的位置处，边缘环FR的消耗速率相对于边缘环FR’的消耗速率之比为大约0.6倍，在与边缘环FR’、FR的最外周相距4mm的位置、即与晶圆W的中心相距176mm的位置处，边缘环FR的消耗速率相对于边缘环FR’的消耗速率之比为大约0.9倍。在将上述的＜实验条件＞中的边缘环FR的倾斜面相对于水平面的倾斜角度θ设为7°并使除此以外的条件相同的情况下，在内周部，边缘环FR的消耗速率相对于边缘环FR’的消耗速率之比为大约0.5倍，在外周部，边缘环FR的消耗速率相对于边缘环FR’的消耗速率之比为大约1.0倍。在任一情况下，内周部的消耗量(消耗速率)均小于外周部的消耗量(消耗速率)。

在实施方式的边缘环FR中，使上表面的外周部的高度高于内周部的高度。由此，相比于上表面的高度相同的平坦的参考例的边缘环FR’，能够减少晶圆W附近的内周部的消耗量(变化量)。即，根据实施方式的边缘环FR，能够使边缘环FR的消耗速率在FR内周部低于在FR外周部。也就是说，将地点Xa处的等离子体处理前的边缘环FR的厚度设为T1，将上表面60a上的位于倾斜面60a1上的比中间线Ax靠外周部的地点Xb处的等离子体处理前的边缘环FR的厚度设为T2，将该地点Xa处的等离子体处理后的边缘环FR的厚度设为T3，将该地点Xb处的等离子体处理后的边缘环FR的厚度设为T4，此时，内周部的消耗量(消耗速率)能够表示为T1－T3，外周部的消耗量(消耗速率)能够表示为T2－T4，(T1－T3)＜(T2－T4)的关系成立。另外，能够抑制倾斜，而在晶圆W的边缘也能够垂直地进行蚀刻。由此，蚀刻的面内均匀性提高。另外，通过有意地控制边缘环FR的局部的消耗速率，从而使边缘环FR的寿命延长，还具有成本方面的优势。而且，能够改善倾斜量在第n(n≥1)张晶圆W和第n+1张晶圆W之间的偏差。

图4的(a)和图4的(b)表示使用了图1的(b)所示的上表面60a中仅倾斜面60a1倾斜而第2面60a2为水平面的实施方式的边缘环FR和图1的(a)所示的上表面160a平坦的参考例的边缘环FR’的、图3所示的模拟结果与上述的实验结果的相关关系。

图4的(a)在横轴表示内周部与外周部的由流过边缘环FR、FR’的高频电流产生的电场强度的电场强度比的模拟结果(图3)，在纵轴表示消耗速率比，图4的(a)是将该相关关系做成图表而成的图。此外，内周部为与晶圆W的中心相距153mm的位置，外周部为与晶圆W的中心相距176mm的位置。将图1的(a)所示的参考例的边缘环FR’的外周部的消耗量标准化为消耗速率比“1”，将边缘环FR’的外周部的电场强度标准化为电场强度比“1”。F1－inner表示边缘环FR’的内周部，F1－outer表示边缘环FR’的外周部，T1－inner表示边缘环FR的内周部，T1－outer表示边缘环FR的外周部。

如图4的(a)和图4的(b)所示，在参考例的边缘环FR’中，内周部(F1－inner)相对于外周部(F1－outer)的电场强度比和消耗速率比大致相同。相对于此，在实施方式的边缘环FR中，外周部(T1－outer)的电场强度与边缘环FR’的外周部(F1－outer)的电场强度相同，但边缘环FR的内周部(T1－inner)相对于边缘环FR’的外周部(F1－outer)以及边缘环FR的外周部(T1－outer)的电场强度比为0.7倍。实施方式的边缘环FR的消耗速率比在外周部(T1－outer)相对于边缘环FR’的外周部(F1－outer)为0.9倍，在内周部(T1－inner)相对于边缘环FR’的外周部(F1－outer)为0.6倍。即，在边缘环FR中，边缘环FR相对于晶圆W的相对高度之比越小，则消耗速率比越小。另外，在边缘环FR中，内周部(inner)处的边缘环FR的相对于晶圆W的相对高度低于外周部处的边缘环FR的相对于晶圆W的相对高度，边缘环FR的内周部相对于外周部的电场强度比减小，而消耗速率比下降。由上所述，通过改变边缘环FR相对于晶圆W的相对高度之比，从而能够改变内周部相对于外周部的电场强度比和消耗速率比，由此，能够降低边缘环FR的内周部的消耗量。

[边缘环的第1～第4实施方式]

(第1实施方式)

接着，参照图5和图6说明第1实施方式的边缘环FR。图5是表示第1实施方式的边缘环FR的俯视图。图6是表示第1实施方式的边缘环FR的剖视图(图5的A－A剖视图)。

如图5所示，在第1实施方式中，以围绕在半径为大致150mm的晶圆W的外周的方式配置有边缘环FR。边缘环FR相对于晶圆W的中心轴线O共用轴线，以大致同心圆状配置。

边缘环FR的内径I为大约300mm～大约305mm，边缘环FR的外径J为大约360～365mm，边缘环FR的径向上的宽度C为大约28mm～32mm。边缘环FR的自最内周到台阶部60c为止的径向上的宽度E为大约1mm以上且大约2mm以下即可。

边缘环FR的上表面60a在台阶部60c的外侧具有倾斜面60a1和第2面60a2。边缘环FR的上表面60a在台阶部60c的内侧具有第1面60a3。第1面60a3、倾斜面60a1以及第2面60a2平坦。上表面60a既可以局部为倾斜面，也可以整体为倾斜面。也就是说，第2面60a2既可以是倾斜面，也可以是水平面。在表示图5的A－A剖面的图6的例子中，第2面60a2为水平面。

第2面60a2具有自边缘环FR的最外周向内侧在径向上为大约5mm以上且大约7mm以下的宽度G。倾斜面60a1的径向上的宽度也可以为大约20mm以上且大约30mm以下。在本公开中，倾斜面60a1可以是自外周部朝向内周部以相对于水平面的倾斜角度θ(°)成为2.5°以上且10°以下的方式均匀地变低的平坦的面。当倾斜角度θ(°)小于2.5°时，FR内周部的消耗降低的效果并不充分，当倾斜角度θ(°)超过10°时，可能导致基板处理的初期(边缘环的外周部消耗之前)的面内均匀性劣化(难以抑制倾斜)。当角度变大时，外鞘的下端的变形变大，难以控制倾斜(向基板边缘外侧的倾斜(外倾)变大。)，因而需要设为10°以下。若考虑倾斜控制性和边缘环的内周部的消耗降低程度这两个观点，则更优选倾斜角度θ(°)为3°以上且7°以下。即，通过将倾斜角度θ(°)设为3°以上，从而使流过FR内周部的高频电流相对于流过FR外周部的高频电流的比例进一步下降，而能够充分地得到内周部的消耗降低的效果。另外，通过将倾斜角度θ(°)设为7°以下，从而能够防止在晶圆W的边缘向外侧倾斜(外倾)的倾斜量变大，能够包含晶圆W的边缘在内地在晶圆W的面内进行垂直形状的蚀刻。

边缘环FR的最内周的厚度D为大约3mm。边缘环FR的最外周的厚度H的最大值为大约3.5mm以上且大约7.0mm以下。台阶部60c的高度F为大约0.2mm。

由图6的虚线所示的倾斜面60a1表示边缘环FR的等离子体处理前的高度，由实线所示的倾斜面60a1为表示边缘环FR的等离子体处理后的高度的一个例子。等离子体处理前的边缘环FR也可以是指未使用(新品)的边缘环FR。另外，等离子体处理后边缘环FR也可以是指使用完的边缘环FR、即经过等离子体处理而消耗后的(例如更换时)的边缘环FR。

将上表面60a上的位于倾斜面60a1上的比沿水平方向观察时距离边缘环FR的最内周和最外周为等距离的中间线Ax靠内周部的地点设为Xa，将地点Xa处的等离子体处理前的边缘环FR的厚度设为T1。将上表面60a上的位于倾斜面60a1上的比中间线Ax靠外周部的地点Xb处的等离子体处理前的边缘环FR的厚度设为T2。

将该地点Xa处的等离子体处理后的边缘环FR的厚度设为T3，将该地点Xb处的等离子体处理后的边缘环FR的厚度设为T4。此时，T2/T1＞T4/T3的关系成立。

(第2～4实施方式)

接着，参照图7说明第2～4实施方式的边缘环FR。图7是表示第2～4实施方式的边缘环FR的剖视图。在第2～4实施方式中，与第1实施方式不同的方面为边缘环FR的上表面60a所具有的倾斜面60a1不是平坦的面这一方面。边缘环FR的其他的结构与第1实施方式相同。也就是说，在第2～4实施方式中，倾斜面60a1可以是凹面、凸面以及曲面中的至少任一者。

在图7的(a)的第2实施方式中，倾斜面60a1成为凹面。在图7的(b)的第3实施方式中，倾斜面60a1成为凸面。在图7的(c)的第4实施方式中，倾斜面60a1的外周部成为凸面，内周部成为凹面。

在第2～4实施方式中，将与倾斜面60a1中的边缘环FR的到倾斜面60a1为止的高度成为最大值Hmax和最小值Hmin处的位置对应的水平面的位置Xmax、Xmin之间的径向上的距离设为(Xmax－Xmin)。由tanθ表示最大值与最小值的高度之差(Hmax－Hmin)相对于距离(Xmax－Xmin)的相对量。第1～4实施方式的边缘环FR构成为tanθ(＝(Hmax－Hmin)/(Xmax－Xmin))为9/210以上且37/210以下。

[蚀刻装置]

最后，参照图8说明配置有实施方式的边缘环FR的蚀刻装置10的一个例子。图8是表示实施方式的蚀刻装置10的一个例子的剖面示意图。实施方式的蚀刻装置10通过将晶圆W暴露于处理气体(蚀刻气体)的等离子体而对蚀刻对象膜进行蚀刻。由此，在蚀刻对象膜形成孔这样的形状。

蚀刻装置10为电容耦合型等离子体蚀刻装置，包括大致圆筒状的等离子体处理腔室12。等离子体处理腔室12例如由其表面进行了阳极氧化处理的铝构成。该等离子体处理腔室12安全接地。

在等离子体处理腔室12的底部之上配置有由绝缘材料构成的圆筒状的环状构件15。该环状构件15在其内壁面对基台16进行支承。在环状构件15的上部配置有环组件14。基台16例如由铝这样的金属构成，具有大致圆盘形状。

在基台16经由匹配器MU1连接有第1高频电源HFS。第1高频电源HFS为产生等离子体生成用的高频电力的电源，产生27MHz～100MHz的范围内的频率，在一个例子中，产生100MHz的高频。匹配器MU1具有用于使第1高频电源HFS的输出阻抗与负荷侧(基台16侧)的输入阻抗匹配的电路。

另外，在基台16经由匹配器MU2连接有第2高频电源LFS。第2高频电源LFS产生用于向晶圆W引入离子的高频电力(高频偏置电力)，并将该高频偏置电力向基台16供给。高频偏置电力的频率为400kHz～13.56MHz的范围内的频率，在一个例子中，为3.2MHz。匹配器MU2具有用于使第2高频电源LFS的输出阻抗与负荷侧(基台16侧)的输入阻抗匹配的电路。

但是，第1高频电源HFS和第2高频电源LFS并不限定于与基台16(下部电极)连接的结构。也可以是第1高频电源HFS与后述的上部电极30连接而第2高频电源LFS与下部电极连接的结构。

在基台16之上设有静电卡盘18。基板支承部ST包含下部电极和静电卡盘18。静电卡盘18与基台16一起构成用于支承晶圆W的载置台。静电卡盘18具有将作为导电膜的电极20配置于一对绝缘层或绝缘片之间的构造。在电极20电连接有直流电源22。静电卡盘18能够利用由来自直流电源22的直流电压产生的库仑力等静电力吸附保持晶圆W。

在基台16的上表面且是静电卡盘18的周围配置有本公开的聚焦环FR。在图8中，示意性地示出聚焦环FR的形状。

在基台16的内部设有流路24。自设于外部的冷却单元经由配管26a、26b向流路24循环供给规定温度的调温介质、例如冷却水。通过控制这样循环的调温介质的温度，从而控制载置于静电卡盘18之上的晶圆W的温度。

另外，在蚀刻装置10设有气体供给线路28。气体供给线路28将来自传热气体供给机构的传热气体、例如He气体向静电卡盘18的上表面与晶圆W的背面之间供给。

另外，蚀刻装置10包括上部电极30。该上部电极30在基台16的上方与该基台16相对配置，基台16和上部电极30互相大致平行地设置。在该上部电极30与基台16之间划分出用于对晶圆W进行等离子体蚀刻的处理空间S。

上部电极30借助绝缘性遮蔽构件32支承于等离子体处理腔室12的上部。上部电极30能够包含电极板34和电极支承体36。电极板34面向处理空间S，该电极板34划分出多个气体喷出孔34a。该电极板34能够由焦耳热较少的低电阻的导电体或半导体构成。

电极支承体36用于将电极板34支承为装卸自如，例如能够由铝这样的导电性材料构成。该电极支承体36能够具有水冷构造。在电极支承体36的内部设有气体扩散室36a。自该气体扩散室36a向下方延伸有与气体喷出孔34a连通的多个气体流通孔36b。另外，在电极支承体36形成有用于向气体扩散室36a引导处理气体的气体导入口36c，在该气体导入口36c连接有气体供给管38。

在气体供给管38经由阀组42和流量控制器组44连接有气体源组40。气体源组40包含多个气体源。流量控制器组44包含多个流量控制器，这些多个流量控制器分别能够为质量流量控制器。阀组42包含多个阀，这些多个阀分别连接于各个流量控制器。

在蚀刻装置10中，来自气体源中的被选择了的气体源的气体经由对应的流量控制器和阀以进行了流量控制的状态向气体供给管38供给。供给到气体供给管38的气体到达气体扩散室36a，并经由气体流通孔36b和气体喷出孔34a向处理空间S喷出。

另外，蚀刻装置10还能够包括接地导体12a。接地导体12a为大致圆筒状的接地导体，以自等离子体处理腔室12的侧壁向比上部电极30的高度位置靠上方的位置延伸的方式设置。

另外，在蚀刻装置10中，沿着等离子体处理腔室12的内壁装卸自如地设有沉积物遮挡件46。另外，沉积物遮挡件46还设于环状构件15的外周。沉积物遮挡件46用于防止蚀刻副产物(沉积物)在等离子体处理腔室12附着，该沉积物遮挡件46能够通过在铝材覆盖Y₂O₃等陶瓷而构成。

在等离子体处理腔室12的底部侧，在等离子体处理腔室12的内壁与环状构件15之间设有排气板48。排气板48例如能够通过在铝材覆盖Y₂O₃等陶瓷而构成。在该排气板48的下方，在等离子体处理腔室12设有排气口12e。在排气口12e借助排气管52连接有排气装置50。排气装置50具有涡轮分子泵等真空泵，能够将等离子体处理腔室12内减压到期望的真空度。另外，在等离子体处理腔室12的侧壁设有晶圆W的送入送出口12g，该送入送出口12g能够利用闸阀54开闭。

另外，在等离子体处理腔室12的内壁设有导电性构件(GND模块)56。导电性构件56以在高度方向上位于与晶圆W大致相同的高度的方式安装于等离子体处理腔室12的内壁。该导电性构件56直流地接地，发挥防止异常放电的效果。

另外，蚀刻装置10还能够包括控制部Cnt。该控制部Cnt为包括处理器、存储部、输入装置、显示装置等的计算机，控制蚀刻装置10的各部分。在该控制部Cnt中，能够使用输入装置进行命令的输入操作等，以使操作者对蚀刻装置10进行管理，另外，能够利用显示装置可视化地显示蚀刻装置10的运行状况。而且，在控制部Cnt的存储部存储有用于利用处理器控制蚀刻装置10所执行的各种处理的控制程序、用于根据处理条件使蚀刻装置10的各结构部执行处理的程序即处理制程。

实施方式的边缘环FR能够配置于蚀刻装置10。等离子体处理装置(蚀刻装置)的除了边缘环FR附近的结构以外的结构能够使用例如图8所示的日本特开2015-41624(对应美国US2015056808.A1)所记载的装置。但是，并不限定于此，本公开的蚀刻装置10还能够应用于Inductively Coupled Plasma(ICP：电感耦合等离子体)、Radial Line Slot Antenna(RLSA：径向线缝隙天线)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR：电子回旋共振等离子体)、Helicon Wave Plasma(HWP：螺旋波等离子体)中的任一类型的装置。

如以上说明那样，根据本公开的边缘环FR和蚀刻装置10，相比于边缘环FR的距晶圆W的边缘区域较近的内周部的电场强度，相对地提高边缘环FR的外周部的电场强度。由此，相对地降低边缘环FR的内周部的电场强度。由此，在边缘环FR的电场强度相对较低的内周部，离子能量减小，边缘环FR的消耗速率降低。具体而言，通过使边缘环FR的外周部厚于边缘环FR的内周部，从而能够抑制边缘环FR的位于晶圆W附近的内周部的消耗，提高倾斜控制性。

另外，公开的实施方式还包含以下附记的形态。

(附记1)一种边缘环，该边缘环围绕在被等离子体处理腔室内的基板支承部支承着的被蚀刻物的外周，其中，

所述边缘环具有自外周部朝向内周部去而变低的倾斜面，

将位于所述倾斜面上的比距离所述边缘环的最内周和最外周为等距离的中间线靠内周部的地点Xa处的等离子体处理前的所述边缘环的厚度设为T1，

将位于所述倾斜面上的比所述中间线靠外周的地点Xb处的等离子体处理前的所述边缘环的厚度设为T2，

将所述地点Xa处的等离子体处理后的所述边缘环的厚度设为T3，

将所述地点Xb处的等离子体处理后的所述边缘环的厚度设为T4，此时，

满足(T1－T3)＜(T2－T4)的关系。

(附记2)根据(附记1)所记载的边缘环，其中，所述倾斜面的相对于水平面的角度为3°～7°。

应该认为，此次公开了的实施方式的边缘环和蚀刻装置在所有方面均为例示，并不是限制性的。实施方式能够在不脱离权利要求书及其主旨的范围内以各种各样的形态进行变形和改良。上述多个实施方式所记载的事项也能够在不产生矛盾的范围内采取其他的结构，另外，能够在不产生矛盾的范围内进行组合。

Claims

1.一种边缘环，该边缘环围绕在被等离子体处理腔室内的基板支承部支承着的被蚀刻物的外周，其中，

所述边缘环具有自外周部朝向内周部去而变低的倾斜面，

满足T2/T1＞T4/T3的关系。

2.根据权利要求1所述的边缘环，其中，

所述等离子体处理前的边缘环为在蚀刻装置内未使用的边缘环，

所述等离子体处理后的边缘环为在所述蚀刻装置内使用完的边缘环。

3.根据权利要求1或2所述的边缘环，其中，

所述边缘环的上表面的比台阶部靠外侧的局部或整体为倾斜面。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的边缘环，其中，

所述边缘环由Si或SiC形成。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的边缘环，其中，

所述被蚀刻物保持于所述基板支承部之上，

所述被蚀刻物的端部以越过所述边缘环的内周侧面而向外侧突出的方式构成，

所述倾斜面位于比所述被蚀刻物的端部靠外侧的位置。

6.一种边缘环，该边缘环围绕在被等离子体处理腔室内的基板支承部支承着的被蚀刻物的外周，其中，

所述边缘环具有自外周部朝向内周部去而变低的倾斜面，

所述倾斜面的倾斜角度θ以相对于所述边缘环的底面为2.5°以上且10°以下的方式构成。

7.根据权利要求6所述的边缘环，其中，

所述倾斜面为平坦的面。

8.根据权利要求6或7所述的边缘环，其中，

所述倾斜面的倾斜角度θ相对于所述边缘环的底面为3°以上且7°以下。

9.一种蚀刻装置，该蚀刻装置具有：

等离子体处理腔室；

基板支承部，其配置于所述等离子体处理腔室内；以及

边缘环，其围绕在被所述基板支承部支承着的被蚀刻物的外周，其中，

所述边缘环具有自外周部朝向内周部去而变低的倾斜面，

满足T2/T1＞T4/T3的关系。