JPH0878392A - プラズマ処理装置及び半導体ウエハの成膜加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体エッチング装置において、反応生成物
の付着及びウエハへの金属汚染の防止をでき、クリーニ
ングが簡素化できるプラズマ処理装置及び半導体ウエハ
の成膜方法を得る。 【構成】 反応容器２内にインナーチャンバー１を設置
し、そのインナーチャンバー１を高温ガスあるいはヒー
ターにより加熱することで、反応生成物のインナーチャ
ンバー１への付着を防止し、反応容器２内をインナーチ
ャンバー１で分離する構造で反応容器２からの金属汚染
を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウエハの微細
加工に用いるプラズマ処理装置、特にエッチング装置の
改良を図ると共に、そのプラズマ処理装置を用いて半導
体ウエハの微細加工を行う際、例えば成膜する際のプラ
ズマ処理装置及び半導体ウエハの成膜加工方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来のプラズマ処理装置としての
エッチング装置を示す断面図である。図７において、１
ａ及び１ｂは反応容器２内に設置されたチャンバー内
壁、２は半導体ウエハを収容する反応容器、３は半導体
ウエハ、４は半導体ウエハ３を載置する下電極部、５は
下電極部４に対向する上電極部、６は上電極部５内に設
けたガス導入口、７はガス導入口６からの反応ガスを排
気するための排気口、８は排気ポンプ、９は上電極部５
と下電極部４との間にプラズマを生成するための高周波
を印加する高周波電源である。

【０００３】次に動作について説明する。まず、反応容
器２内の下電極部４上に半導体ウエハ３を載置する。次
に、ガス導入口６から反応ガスを導入し、ある一定圧力
になるまで排気口７から排気ポンプ８により排気する。
ある一定圧力に到達した時点で、上電極部５と下電極部
４の間に接続されている高周波電源９により高周波を印
加させ、反応ガスを励起させプラズマを生成する。次
に、プラズマ化された反応ガスにより、半導体ウエハ３
上に形成されたパターンをエッチングする。なお、チャ
ンバー内壁１ａ及び１ｂは、プラズマ化された反応ガス
により、反応容器２の構成材料である金属の排出を幾分
防止すると共に、半導体ウエハ３への金属汚染を防止す
るようになされ、このチャンバー内壁１ａ及び１ｂに
は、半導体ウエハ３をエッチングすることによる反応生
成物が付着する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のエッチング装置
は以上のように構成されているので、プラズマ化された
反応ガスによる反応容器２からの半導体ウエハ３への金
属汚染を防止しなければならず、チャンバー内壁１ａ及
び１ｂへの反応生成物の付着を防止することが必要であ
る。また、反応生成物の除去の際、各部材のクリーニン
グに時間がかかるなどの問題点があった。

【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、半導体ウエハへの金属汚染の防
止ができるとともに、反応生成物の付着防止ができ、ク
リーニングが簡素化できるプラズマ処理装置及び半導体
ウエハの成膜加工方法を得ることを目的とする

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係るプラズマ
処理装置は、反応ガスを励起させプラズマを生成するこ
とにより半導体ウエハ表面の微細加工を行うプラズマ処
理装置において、反応容器内にインナーチャンバーを設
けたことを特徴とするものである。

【０００７】また、上記インナーチャンバーを高温ガス
により加熱することを特徴とするものである。

【０００８】また、上記インナーチャンバーをヒーター
により加熱することを特徴とするものである。

【０００９】また、上記反応容器と上記インナーチャン
バーとを２重容器構造とすることを特徴とするものであ
る。

【００１０】さらに、この発明に係る半導体ウエハの成
膜加工方法は、反応容器のワーク搬出入口及び該反応容
器内に設置されたインナーチャンバーのワーク搬出入口
を開放して上記インナーチャンバー内の下電極部上に半
導体ウエハを載置した後、上記各ワーク搬出入口を密閉
する第１の工程と、上記インナーチャンバーを加熱する
第２の工程と、上記インナーチャンバー内の真空度を所
定値に保持した後、該インナーチャンバー内に反応ガス
を注入し、上記下電極部とこれに対向配置される上電極
部との間に高周波を印加することにより、上記反応ガス
を励起させてプラズマを生成しプラズマ化された反応ガ
スにより上記半導体ウエハ表面の成膜加工を行う第３の
工程と、上記高周波の印加を停止させ、上記インナーチ
ャンバー内の排気を行った後に、上記反応容器及び上記
インナーチャンバーの各ワーク搬出入口を開放して上記
インナーチャンバー内の半導体ウエハを搬出する第４の
工程からなるものである。

【００１１】

【作用】この発明におけるプラズマ処理装置は、反応容
器内にインナーチャンバーを設けたことにより、そのイ
ンナーチャンバーを加熱することで、プラズマ化された
反応ガスによる反応容器からの半導体ウエハへの金属汚
染を防止すると共に、インナーチャンバー内の反応生成
物の付着を防止し、クリーニングを簡素化することを可
能にする。

【００１２】また、上記インナーチャンバーを高温ガス
により加熱することにより、インナーチャンバーを一定
温度に保ち、反応生成物のインナーチャンバーへの付着
を防止する。

【００１３】また、上記インナーチャンバーをヒーター
により加熱することにより、インナーチャンバーを一定
温度に保ち、反応生成物のインナーチャンバーへの付着
を防止する。

【００１４】また、上記反応容器と上記インナーチャン
バーとを２重容器構造とすることにより、反応容器とイ
ンナーチャンバーとの間の層を排気あるいは真空断熱す
ることでインナーチャンバーの加熱を均一化しインナー
チャンバーの熱効率を上げることを可能にする。

【００１５】さらに、この発明における半導体ウエハの
成膜加工方法は、第１の工程により、反応容器のワーク
搬出入口及び該反応容器内に設置されたインナーチャン
バーのワーク搬出入口を開放して上記インナーチャンバ
ー内の下電極部上に半導体ウエハを載置した後、上記各
ワーク搬出入口を密閉し、第２の工程により、上記イン
ナーチャンバーを加熱し、第３の工程により、上記イン
ナーチャンバー内の真空度を所定値に保持した後、該イ
ンナーチャンバー内に反応ガスを注入し、上記下電極部
とこれに対向配置される上電極部との間に高周波を印加
することにより、上記反応ガスを励起させてプラズマを
生成しプラズマ化された反応ガスにより上記半導体ウエ
ハ表面の成膜加工を行い、さらに、第４の工程により、
上記高周波の印加を停止させ、上記インナーチャンバー
内の排気を行った後に、上記反応容器及び上記インナー
チャンバーの各ワーク搬出入口を開放して上記インナー
チャンバー内の半導体ウエハを搬出することにより、半
導体ウエハ製造時の半導体ウエハの金属汚染を防止し、
インナーチャンバー内の反応生成物の付着が防止され
る。

【００１６】

【実施例】以下、この発明を図示実施例に基づいて説明
する。 実施例１．図１は実施例１に係るプラズマ処理装置とし
てのエッチング装置を示す断面図である。図１におい
て、１は反応容器２内に設置された一体型の耐プラズマ
性インナーチャンバー、２は半導体ウエハを収容する反
応容器、３は半導体ウエハ、４は半導体ウエハ３を載置
する下電極部、５は下電極部４に対向する上電極部、６
は上電極部５内に設けた反応ガスのガス導入口、７はガ
ス導入口６からの反応ガスを排気するための排気口、８
は排気ポンプ、９は上電極部５と下電極部４との間にプ
ラズマを生成するための高周波を印加する高周波電源、
１０は加熱されたガスの高温ガス導入口、１１は高温ガ
スを排気するための排気口、１２はインナーチャンバー
１用のＯリングである。１４、１５は反応ガスによる電
極や反応室の腐食を防止すると共に、半導体ウエハ３の
金属汚染を防止するために露出部を覆うカバーで、アウ
トガスの少ないテフロン、セラミックス、石英等の材料
からなる。

【００１７】上記のように構成されたエッチング装置に
おいて、高温ガス導入口１０より高温ガスが導入され、
それによりインナーチャンバー１が加熱される。そし
て、インナーチャンバー１が加熱することでインナーチ
ャンバー１内のプラズマ化された反応ガスにより半導体
ウエハ３のエッチングにともなう反応生成物のインナー
チャンバー１への付着がなくなる。例えばアルミ合金膜
のエッチング工程での反応生成物は、主に“ＡｌＣｌ”
であるため、その蒸気圧特性は、図２に示すように、蒸
気圧１×１０¹ （ｐａ）において約８０℃以上であれば
気相となるが（アルバック・コーポレートセンター、
「真空ハンドブック改訂版」、１９８９．８．３１）、
この反応生成物のインナーチャンバー１への付着が防止
できる。

【００１８】また、高温ガスを反応容器２とインナーチ
ャンバー１との間に導入させ、高温ガス排気口１１より
排気させることにより、高温ガスに一定の流れを作るこ
とでインナーチャンバー１の温度も一定とすることがで
きる。さらに、インナーチャンバー１を設置すること
で、プラズマ化された反応ガスによる反応容器２からの
半導体ウエハへ３の金属汚染を防止すると共に、さらに
はインナーチャンバー１をワンタッチ方式の着脱方式に
することで、チャンバー内クリーニングが簡素化でき、
クリーニング周期が長くなり稼動率が上げるという効果
がある。なお、インナーチャンバー１の材料は、石英ガ
ラス、セラミックでもよい。

【００１９】実施例２．上記実施例１では、インナーチ
ャンバー１の加熱方法として高温ガスを利用したが、図
３に示すように、図１に示す高温ガス導入口１０及び排
気口１１を取り外し、インナーチャンバー１の外側にヒ
ーター１３を取り付け加熱してもよい。

【００２０】実施例３．また、図４に示すように、イン
ナーチャンバー１の外側にヒーター１３を取り付け、イ
ンナーチャンバー１と反応容器２間の層を排気口１１に
より真空排気あるいは真空断熱することで、真空槽を作
り反応容器２からの熱放出を防ぎ、インナーチャンバー
１の加熱を均一化しインナーチャンバー１の熱効率を上
げることができる。

【００２１】実施例４．さらに、図５に示すように、イ
ンナーチャンバー１の加熱を高温ガス導入口１０からの
高温ガスとヒーター１３を合せて用いてもよい。

【００２２】実施例５．次に、図６は半導体ウエハの成
膜加工方法を説明するフローチャートである。図６に示
す半導体ウエハの成膜方法は、まず、反応容器２のワー
ク搬出入口及び該反応容器２内に設置されたインナーチ
ャンバー１のワーク搬出入口を開放して上記インナーチ
ャンバー１内の下電極部４上に半導体ウエハ３を載置し
た後、上記各ワーク搬出入口を密閉する（ステップＳ６
０〜Ｓ６６４）。次に、上記インナーチャンバー１を加
熱すると共に（ステップＳ６５）、インナーチャンバー
１内の真空度を所定値に保持した後、該インナーチャン
バー１内に反応ガスを注入する（ステップＳ６６〜Ｓ６
９）。

【００２３】さらに、上記下電極部４とこれに対向配置
される上電極部５との間に高周波を印加することによ
り、上記反応ガスを励起させてプラズマを生成しプラズ
マ化された反応ガスにより上記半導体ウエハ３表面の成
膜加工を行い（ステップＳ７０、Ｓ７１）、その後、上
記高周波の印加を停止させ、上記インナーチャンバー１
内の排気を行った後に、上記反応容器２及び上記インナ
ーチャンバー１の各ワーク搬出入口を開放して上記イン
ナーチャンバー１内の半導体ウエハ３を搬出する（ステ
ップＳ７２〜Ｓ７７）。このようにすることにより、半
導体ウエハ製造時の半導体ウエハ３の金属汚染を防止
し、インナーチャンバー１内の反応生成物の付着が防止
されるという効果がある。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、この発明のプラズマ処理
装置によれば、反応容器内にインナーチャンバーを設け
たことにより、そのインナーチャンバーを加熱すること
で、プラズマ化された反応ガスによる反応容器からの半
導体ウエハへの金属汚染を防止すると共に、インナーチ
ャンバー内の反応生成物の付着を防止し、クリーニング
を簡素化することができるという効果がある。

【００２５】また、上記インナーチャンバーを高温ガス
により加熱することにより、インナーチャンバーを一定
温度に保ち、反応生成物のインナーチャンバーへの付着
を防止することができる。

【００２６】また、上記インナーチャンバーをヒーター
により加熱することにより、インナーチャンバーを一定
温度に保ち、反応生成物のインナーチャンバーへの付着
を防止することができる。

【００２７】また、上記反応容器と上記インナーチャン
バーとを２重容器構造とすることにより、反応容器とイ
ンナーチャンバーとの間の層を排気あるいは真空断熱す
ることでインナーチャンバーの加熱を均一化しインナー
チャンバーの熱効率を上げることができる。

【００２８】さらに、この発明における半導体ウエハの
成膜加工方法は、第１の工程により、反応容器のワーク
搬出入口及び該反応容器内に設置されたインナーチャン
バーのワーク搬出入口を開放して上記インナーチャンバ
ー内の下電極部上に半導体ウエハを載置した後、上記各
ワーク搬出入口を密閉し、第２の工程により、上記イン
ナーチャンバーを加熱し、第３の工程により、上記イン
ナーチャンバー内の真空度を所定値に保持した後、該イ
ンナーチャンバー内に反応ガスを注入し、上記下電極部
とこれに対向配置される上電極部との間に高周波を印加
することにより、上記反応ガスを励起させてプラズマを
生成しプラズマ化された反応ガスにより上記半導体ウエ
ハ表面の成膜加工を行い、さらに、第４の工程により、
上記高周波の印加を停止させ、上記インナーチャンバー
内の排気を行った後に、上記反応容器及び上記インナー
チャンバーの各ワーク搬出入口を開放して上記インナー
チャンバー内の半導体ウエハを搬出することにより、半
導体ウエハ製造時の半導体ウエハの金属汚染を防止し、
インナーチャンバー内の反応生成物の付着が防止される
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１に係るプラズマ処理装置
としてのエッチング装置を示す断面図である。

【図２】 反応生成物の蒸気圧特性を示す説明図であ
る。

【図３】 この発明の実施例２に係るプラズマ処理装置
としてのエッチング装置を示す断面図である。

【図４】 この発明の実施例３に係るプラズマ処理装置
としてのエッチング装置を示す断面図である。

【図５】 この発明の実施例４に係るプラズマ処理装置
としてのエッチング装置を示す断面図である。

【図６】 この発明の実施例５に係る半導体ウエハの成
膜加工方法を説明するフローチャートである。

【図７】 従来例のプラズマ処理装置としてのエッチン
グ装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１ インナーチャンバー、２ 反応容器、３ 半導体ウ
エハ、４ 下電極部、５ 上電極部、６ ガス導入口、
７ ガス排気口、８ 排気ポンプ、９ 高周波電源、１
０ 高温ガス導入口、１１ 排気口、１３ ヒーター。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応ガスを励起させプラズマを生成する
   ことにより半導体ウエハ表面の微細加工を行うプラズマ
   処理装置において、反応容器内にインナーチャンバーを
   設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 【請求項２】 上記インナーチャンバーを高温ガスによ
   り加熱することを特徴とする請求項１記載のプラズマ処
   理装置。
3. 【請求項３】 上記インナーチャンバーをヒーターによ
   り加熱することを特徴とする請求項１または２記載のプ
   ラズマ処理装置。
4. 【請求項４】 上記反応容器と上記インナーチャンバー
   とを２重容器構造とすることを特徴とする請求項１ない
   し３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
5. 【請求項５】 反応容器のワーク搬出入口及び該反応容
   器内に設置されたインナーチャンバーのワーク搬出入口
   を開放して上記インナーチャンバー内の下電極部上に半
   導体ウエハを載置した後、上記各ワーク搬出入口を密閉
   する第１の工程と、上記インナーチャンバーを加熱する
   第２の工程と、上記インナーチャンバー内の真空度を所
   定値に保持した後、該インナーチャンバー内に反応ガス
   を注入し、上記下電極部とこれに対向配置される上電極
   部との間に高周波を印加することにより、上記反応ガス
   を励起させてプラズマを生成しプラズマ化された反応ガ
   スにより上記半導体ウエハ表面の成膜加工を行う第３の
   工程と、上記高周波の印加を停止させ、上記インナーチ
   ャンバー内の排気を行った後に、上記反応容器及び上記
   インナーチャンバーの各ワーク搬出入口を開放して上記
   インナーチャンバー内の半導体ウエハを搬出する第４の
   工程からなる半導体ウエハの成膜加工方法。