JP2000228398A5 - 処理装置、これを用いる半導体装置の製造方法、半導体製造装置の構成部品ならびにフォーカスリング - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路等の製造工程に用いられる、半導体装置を製造するための処理を行う処理装置、これを用いる半導体装置の製造方法ならびに半導体製造装置の構成部品およびフォーカスリングに関する。特に、ドライエッチング装置、ＣＶＤ装置などのプラズマ処理装置に好適である処理装置、これを用いる半導体装置の製造方法ならびに半導体製造装置の構成部品およびフォーカスリングに関する。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路等の製造工程に用いられる、半導体装置を製造するための処理を行う処理装置、これを用いる半導体装置の製造方法ならびに半導体製造装置の構成部品およびフォーカスリングに関する。特に、ドライエッチング装置、ＣＶＤ装置などのプラズマ処理装置に好適である処理装置、これを用いる半導体装置の製造方法ならびに半導体製造装置の構成部品およびフォーカスリングに関する。
本発明は、上記の問題点を鑑み、反応生成物の付着層や装置表面のコーティングが剥がれるのを抑制し、チャンバー内のパーティクルを低下させ、製品、例えば半導体装置などの歩留りを維持したまま、あるいは向上させつつ、装置の稼働率を向上させることのできる、主として半導体装置製造のための処理装置、これを用いる半導体装置の製造方法ならびに半導体製造装置の構成部品およびフォーカスリングを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のような処理装置を提供する。
すなわち、本発明は、処理槽内に装着した半導体装置基板に半導体装置を製造するための処理を行う処理装置であって、該処理槽内の、前記装着された半導体装置基板を囲う内縁を有する構成部品の、前記処理によって付着物が堆積する前記内縁近傍のみの表面に、段差によって分割された複数の凸部小領域からなる段差加工部を有することを特徴とする処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のような処理装置を提供する。
すなわち、本発明は、処理槽内に装着した半導体装置基板に半導体装置を製造するための処理を行う処理装置であって、該処理槽内の、前記装着された半導体装置基板を囲う内縁を有する構成部品の、前記処理によって付着物が堆積する前記内縁近傍のみの表面に、段差によって分割された複数の凸部小領域からなる段差加工部を有することを特徴とする処理装置を提供するものである。
ここで、本発明は、処理槽内に装着した半導体装置基板にガスを供給しながら半導体装置を製造するための処理を行う処理装置であって、該処理槽内の、前記装着された半導体装置基板を囲う内縁を有する構成部品の、前記処理によって付着物が堆積する前記内縁近傍の表面に、前記付着物の剥離を防止するに十分な高さを有し、かつ、前記ガスの流れを乱さない範囲の高さの段差によって分割された複数の凸部小領域からなる段差加工部を有することを特徴とする処理装置を提供するものである。
ここで、前記構成部品の段差加工部は、前記処理装置内において対向する第２の構成部品との間にギャップを構成し、前記段差は、該ギャップの１５％以下の高さを有するのが好ましい。
また、前記段差の高さが３００μｍ以下であるのが好ましい。
さらに、前記構成部品の段差加工部が、前記複数の凸部小領域間に、すくなくとも１つの溝を有するのが好ましく、また、前記構成部品の段差加工部が、前記複数の凸部小領域間に、前記内縁に対して略垂直に配置される複数の溝を有するのが好ましい。
また、前記処理槽内には、プラズマを生成するための平行平板電極が設置され、前記構成部品は、前記構成部品は、前記平行平板電極間に該プラズマを集中させるものであるのが好ましい。
ここで、前記構成部品の段差加工部は、前記処理装置内において対向する第２の構成部品との間にギャップを構成し、前記段差は、該ギャップの１５％以下の高さを有するのが好ましい。
また、前記段差の高さが３００μｍ以下であるのが好ましい。
さらに、前記構成部品の段差加工部が、前記複数の凸部小領域間に、すくなくとも１つの溝を有するのが好ましく、また、前記構成部品の段差加工部が、前記複数の凸部小領域間に、前記内縁に対して略垂直に配置される複数の溝を有するのが好ましい。
また、前記処理槽内には、プラズマを生成するための平行平板電極が設置され、前記構成部品は、前記構成部品は、前記平行平板電極間に該プラズマを集中させるものであるのが好ましい。
また、本発明は、半導体装置を製造するために、処理槽内に装着した半導体装置基板を処理するに際し、前記処理槽内の、前記装着された被処理物を囲う内縁を有する構成部品の、前記処理によって付着物が堆積する前記内縁近傍のみの表面に、段差によって分割された複数の凸部小領域からなる段差加工部を設けることを特徴とする、半導体装置の製造方法を提供するものである。
また、本発明は、半導体装置を製造するために、処理槽内に装着した半導体装置基板をガスを供給しながら処理するに際し、前記処理槽内の、前記装着された被処理物を囲う内縁を有する構成部品の、前記処理によって付着物が堆積する前記内縁近傍の表面に、前記付着物の剥離を防止するに十分な高さを有し、かつ、前記ガスの流れを乱れさせない範囲の高さを有する段差によって分割された複数の凸部小領域からなる段差加工部を設けることを特徴とする、半導体装置の製造方法を提供するものである。
ここで、前記付着物の堆積は、前記構成部品表面のリング状の領域において生じ、該堆積した付着物が、前記段差によって該リング状領域の周方向に分割されるのが好ましい。
また、前記構成部品の複数の凸部小領域間に、少なくとも１つの溝を有するのが好ましい。
さらに、前記付着物の堆積は、前記構成部品表面のリング状の領域において生じ、前記段差加工部は、前記複数の凸部小領域間に、該リング状の領域の周方向に対して略垂直に配置される複数の溝を有するのが好ましい。
ここで、前記付着物の堆積は、前記構成部品表面のリング状の領域において生じ、該堆積した付着物が、前記段差によって該リング状領域の周方向に分割されるのが好ましい。
また、前記構成部品の複数の凸部小領域間に、少なくとも１つの溝を有するのが好ましい。
さらに、前記付着物の堆積は、前記構成部品表面のリング状の領域において生じ、前記段差加工部は、前記複数の凸部小領域間に、該リング状の領域の周方向に対して略垂直に配置される複数の溝を有するのが好ましい。
また、本発明は、半導体装置を製造するために、被処理半導体装置基板を装着して処理する処理槽内において、プラズマを生成する平行平板電極の間に前記プラズマを集中させる構成部品であって、前記処理によって付着物が堆積する内縁近傍のみの表面に、段差によって複数の凸部小領域に分割された段差加工部を有することを特徴とする、半導体製造装置の構成部品を提供するものである。
また、本発明は、半導体装置を製造するために被処理半導体装置基板を装着して処理する処理槽内において、プラズマを生成する平行平板電極の間に前記プラズマを集中させる構成部品であって、
前記処理によって付着物が堆積する内縁近傍の表面に、前記付着物の剥離を防止するに十分な高さを有し、かつ、前記処理のために前記被処理半導体装置基板に供給するガスの流れを乱さない範囲の高さを有する段差によって複数の凸部小領域に分割された段差加工部を有することを特徴とする、半導体製造装置の構成部品を提供するものである。
ここで、前記段差加工部が、前記複数の凸部小領域間に、少なくとも１つの溝を有するのが好ましく、また、前記段差加工部が、前記複数の凸部小領域間に、前記内縁に対して略垂直に配置される複数の溝を有するのが好ましい。
また、前記内縁が、前記装着した被処理半導体装置基板を囲うのが好ましい。
また、本発明は、半導体装置を製造するために被処理半導体装置基板を装着して処理する処理槽内において、プラズマを生成する平行平板電極の間に前記プラズマを集中させる構成部品であって、
前記処理によって付着物が堆積する内縁近傍の表面に、前記付着物の剥離を防止するに十分な高さを有し、かつ、前記処理のために前記被処理半導体装置基板に供給するガスの流れを乱さない範囲の高さを有する段差によって複数の凸部小領域に分割された段差加工部を有することを特徴とする、半導体製造装置の構成部品を提供するものである。
ここで、前記段差加工部が、前記複数の凸部小領域間に、少なくとも１つの溝を有するのが好ましく、また、前記段差加工部が、前記複数の凸部小領域間に、前記内縁に対して略垂直に配置される複数の溝を有するのが好ましい。
また、前記内縁が、前記装着した被処理半導体装置基板を囲うのが好ましい。
また、本発明は、半導体装置を製造するために、被処理半導体装置基板を装着して処理するプラズマ処理装置の、前記被処理半導体装置基板を囲うフォーカスリングであって、前記処理によって堆積物が付着する内縁近傍のみの表面に、段差によって複数の凸部小領域に分割された段差加工部を有することを特徴とする、フォーカスリングを提供するものである。
さらに、本発明は、半導体装置を製造するために、被処理半導体装置基板を装着して処理するプラズマ処理装置の、前記被処理半導体装置基板を囲うフォーカスリングであって、前記処理によって堆積物が付着する内縁近傍の表面に、前記付着物の剥離を防止するに十分な高さを有し、かつ、前記処理のために前記被処理半導体装置基板に供給するガスの流れを乱さない範囲の高さを有する段差によって、複数の凸部小領域に分割された段差加工部を有することを特徴とする、フォーカスリングを提供するものである。
ここで、前記段差加工部が、前記複数の凸部小領域間に、少なくとも１つの溝を有するのが好ましく、また、前記段差加工部が、前記複数の凸部小領域間に、前記内縁に対して略垂直に配置される複数の溝を有するのが好ましい。
また、前記フォーカスリングは、前記処理槽内に配置されたプラズマ生成のための平行平板電極の間に、該プラズマを集中させるものであることが好ましい。
さらに、本発明は、半導体装置を製造するために、被処理半導体装置基板を装着して処理するプラズマ処理装置の、前記被処理半導体装置基板を囲うフォーカスリングであって、前記処理によって堆積物が付着する内縁近傍の表面に、前記付着物の剥離を防止するに十分な高さを有し、かつ、前記処理のために前記被処理半導体装置基板に供給するガスの流れを乱さない範囲の高さを有する段差によって、複数の凸部小領域に分割された段差加工部を有することを特徴とする、フォーカスリングを提供するものである。
ここで、前記段差加工部が、前記複数の凸部小領域間に、少なくとも１つの溝を有するのが好ましく、また、前記段差加工部が、前記複数の凸部小領域間に、前記内縁に対して略垂直に配置される複数の溝を有するのが好ましい。
また、前記フォーカスリングは、前記処理槽内に配置されたプラズマ生成のための平行平板電極の間に、該プラズマを集中させるものであることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る処理装置、これを用いる半導体装置の製造方法ならびに半導体製造装置の構成部品およびフォーカスリングを添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、以下に詳細に説明する。
図１は、本発明に係る処理装置を適用したドライエッチング処理を行うプラズマ処理装置の一実施形態の概略構成を示す線図的断面図である。
【発明の実施の形態】
本発明に係る処理装置、これを用いる半導体装置の製造方法ならびに半導体製造装置の構成部品およびフォーカスリングを添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、以下に詳細に説明する。
図１は、本発明に係る処理装置を適用したドライエッチング処理を行うプラズマ処理装置の一実施形態の概略構成を示す線図的断面図である。
以上の下部石英治具２０を図１に示すプラズマ処理装置１０内に装着して反応性プラズマを発生させ、ウエハ２６のドライエッチング処理を実施した。本実験では、反応性プラズマをドライエッチング加工に用いた。ウエハ２６の構成は、図４に示すとおり、Ｓｉ基板３２上に二酸化シリコン膜３４が１．０μｍ成膜されており、さらに、その上にフォトレジスト３６によるマスクパターンを１．２μｍの厚みで形成した。マスクには０．３０μｍ径レベルのホール形状３８を開口したものを用いた。ドライエッチングのガスとしてはＣＦ4 、ＣＨＦ3 のエッチャントガスおよびＡｒの混合ガスを用いた。用いたプラズマの生成条件を表１に示す。
【００５１】
【実施例】
以下、本発明の処理装置、これを用いる半導体装置の製造方法ならびに半導体製造装置の構成部品およびフォーカスリングを実施例に基づいてより具体的に説明する。
（実施例１）
本発明の処理装置をドライエッチング装置として用いられるプラズマ処理装置に適用した実施例１およびその変形例について説明する。
図１に示すプラズマ処理装置１０をドライエッチング装置として用い、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す下部石英治具２０を用いて、図４に示す構造の半導体装置基板（ウエハ２６）の二酸化シリコン膜３４のドライエッチング加工を実施した。
上述したように下部石英治具２０の表面の内縁部の段差加工部３０として、１ｍｍ幅×１２ｍｍ長、深さ（段差）３００μｍの長方形溝３０ａをピッチ２ｍｍで放射状に配置した（パターンＤ：図３（ｅ）および（ｉ）参照）。また、上部電極１４周囲に設置する上部石英治具１８に対しても同様に上部石英治具１８の表面の内縁部の段差加工部３０として、１ｍｍ幅×１２ｍｍ長、深さ（段差）３００μｍの長方形溝３０ａをピッチ２ｍｍで放射状に配置した。
【実施例】
以下、本発明の処理装置、これを用いる半導体装置の製造方法ならびに半導体製造装置の構成部品およびフォーカスリングを実施例に基づいてより具体的に説明する。
（実施例１）
本発明の処理装置をドライエッチング装置として用いられるプラズマ処理装置に適用した実施例１およびその変形例について説明する。
図１に示すプラズマ処理装置１０をドライエッチング装置として用い、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す下部石英治具２０を用いて、図４に示す構造の半導体装置基板（ウエハ２６）の二酸化シリコン膜３４のドライエッチング加工を実施した。
上述したように下部石英治具２０の表面の内縁部の段差加工部３０として、１ｍｍ幅×１２ｍｍ長、深さ（段差）３００μｍの長方形溝３０ａをピッチ２ｍｍで放射状に配置した（パターンＤ：図３（ｅ）および（ｉ）参照）。また、上部電極１４周囲に設置する上部石英治具１８に対しても同様に上部石英治具１８の表面の内縁部の段差加工部３０として、１ｍｍ幅×１２ｍｍ長、深さ（段差）３００μｍの長方形溝３０ａをピッチ２ｍｍで放射状に配置した。
プラズマ処理装置４０は、狭ギャップの平行平板構造のドライエッチング装置であって、チャンバー１２と、ガス導入口１３を持つ上部電極１４と、下部電極１６と、上部電極１４の周囲にこれを覆うように配置されるアルミアルマイト治具４２と、このアルミアルマイト治具４２に対向してその下側に下部電極１６の周囲にこれを覆うように配置され、下部電極１６上に載置されたウエハ２６の外周部を上方から機械的にクランプするアルミアルマイト製クランプ（メカニカルクランプ）４４と、ＲＦパワースプリッター２２と、ＲＦ電源２４とを有する。
ここで、図示例のプラズマ処理装置４０においては、アルミアルマイト治具４２およびアルミアルマイト製クランプ４４の少なくとも一方は、本発明の特徴とする段差によって分割された複数の小領域からなる表面、例えば、段差によって区切られた凹部あるいは凸部に分割された部分（図２および図３参照）を上下部電極１４、１６の近傍に備えている。
ここで、図示例のプラズマ処理装置４０においては、アルミアルマイト治具４２およびアルミアルマイト製クランプ４４の少なくとも一方は、本発明の特徴とする段差によって分割された複数の小領域からなる表面、例えば、段差によって区切られた凹部あるいは凸部に分割された部分（図２および図３参照）を上下部電極１４、１６の近傍に備えている。
図１４に示すプラズマ処理装置５０は、同様に、狭ギャップの平行平板構造のドライエッチング装置であって、チャンバー１２と、チャンバー１２の上部中央に配設され、エッチングガスを導入可能なガス導入口５３と導入されたエッチングガスをチャンバー１２内に吹き出す複数のガス吹き出し穴５５とが配置されたアルミアルマイト製上部電極５２と、下部電極１６と、上部電極１４の周囲にこれを覆うように配置されるアルミアルマイト治具４２と、このアルミアルマイト治具４２に対向してその下側に下部電極１６の周囲にこれを覆うように配置され、下部電極１６上に載置されたウエハ２６の外周部を上方から機械的にクランプするアルミアルマイト製クランプ（メカニカルクランプ）４４と、上部電極５２にＲＦパワーを印加（供給）するＲＦ電源２４とを有する。
本発明に係る処理装置、これを用いる半導体装置の製造方法ならびに半導体製造装置の構成部品およびフォーカスリングについて、種々の実施例を挙げて詳細に説明したが、本発明は以上の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行なってよいのはもちろんである。
【００８５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、反応生成物の付着層や装置表面のコーティングが剥がれるのを抑制し、チャンバー内のパーティクルを低下させ、従来の性能、製品歩留まりを維持したまま、装置稼働率が向上し、ランニングコストも低減できる等の優れた効果を奏する。
従って、本発明の処理装置、これを用いる半導体装置の製造方法ならびに半導体製造装置の構成部品およびフォーカスリングは、産業上極めて有用である。
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、反応生成物の付着層や装置表面のコーティングが剥がれるのを抑制し、チャンバー内のパーティクルを低下させ、従来の性能、製品歩留まりを維持したまま、装置稼働率が向上し、ランニングコストも低減できる等の優れた効果を奏する。
従って、本発明の処理装置、これを用いる半導体装置の製造方法ならびに半導体製造装置の構成部品およびフォーカスリングは、産業上極めて有用である。
Claims (22)
- 処理槽内に装着した半導体装置基板に半導体装置を製造するための処理を行う処理装置であって、
該処理槽内の、前記装着された半導体装置基板を囲う内縁を有する構成部品の、前記処理によって付着物が堆積する前記内縁近傍のみの表面に、段差によって分割された複数の凸部小領域からなる段差加工部を有することを特徴とする処理装置。 - 処理槽内に装着した半導体装置基板にガスを供給しながら半導体装置を製造するための処理を行う処理装置であって、
該処理槽内の、前記装着された半導体装置基板を囲う内縁を有する構成部品の、前記処理によって付着物が堆積する前記内縁近傍の表面に、前記付着物の剥離を防止するに十分な高さを有し、かつ、前記ガスの流れを乱さない範囲の高さの段差によって分割された複数の凸部小領域からなる段差加工部を有することを特徴とする処理装置。 - 前記構成部品の段差加工部は、前記処理装置内において対向する第２の構成部品との間にギャップを構成し、前記段差は、該ギャップの１５％以下の高さを有することを特徴とする請求項２記載の処理装置。
- 前記段差の高さが３００μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の処理装置。
- 前記構成部品の段差加工部が、前記複数の凸部小領域間に、すくなくとも１つの溝を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の処理装置。
- 前記構成部品の段差加工部が、前記複数の凸部小領域間に、前記内縁に対して略垂直に配置される複数の溝を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の処理装置。
- 前記処理槽内には、プラズマを生成するための平行平板電極が設置され、前記構成部品は、前記平行平板電極間に該プラズマを集中させるものであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の処理装置。
- 半導体装置を製造するために、処理槽内に装着した半導体装置基板を処理するに際し、前記処理槽内の、前記装着された被処理物を囲う内縁を有する構成部品の、前記処理によって付着物が堆積する前記内縁近傍のみの表面に、段差によって分割された複数の凸部小領域からなる段差加工部を設けることを特徴とする、半導体装置の製造方法。
- 半導体装置を製造するために、処理槽内に装着した半導体装置基板をガスを供給しながら処理するに際し、前記処理槽内の、前記装着された被処理物を囲う内縁を有する構成部品の、前記処理によって付着物が堆積する前記内縁近傍の表面に、前記付着物の剥離を防止するに十分な高さを有し、かつ、前記ガスの流れを乱させない範囲の高さを有する段差によって分割された複数の凸部小領域からなる段差加工部を設けることを特徴とする、半導体装置の製造方法。
- 前記付着物の堆積は、前記構成部品表面のリング状の領域において生じ、該堆積した付着物が、前記段差によって該リング状領域の周方向に分割されることを特徴とする請求項８または９に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記構成部品の複数の凸部小領域間に、少なくとも１つの溝を有することを特徴とする請求項８または９に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記付着物の堆積は、前記構成部品表面のリング状の領域において生じ、前記段差加工部は、前記複数の凸部小領域間に、該リング状の領域の周方向に対して略垂直に配置される複数の溝を有することを特徴とする、請求項８ないし９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 半導体装置を製造するために被処理半導体装置基板を装着して処理する処理槽内において、プラズマを生成する平行平板電極の間に前記プラズマを集中させる構成部品であって、
前記処理によって付着物が堆積する内縁近傍のみの表面に、段差によって複数の凸部小領域に分割された段差加工部を有することを特徴とする、半導体製造装置の構成部品。 - 半導体装置を製造するために被処理半導体装置基板を装着して処理する処理槽内において、プラズマを生成する平行平板電極の間に前記プラズマを集中させる構成部品であって、
前記処理によって付着物が堆積する内縁近傍の表面に、前記付着物の剥離を防止するに十分な高さを有し、かつ、前記処理のために前記被処理半導体装置基板に供給するガスの流れを乱さない範囲の高さを有する段差によって複数の凸部小領域に分割された段差加工部を有することを特徴とする、半導体製造装置の構成部品。 - 前記段差加工部が、前記複数の凸部小領域間に、少なくとも１つの溝を有することを特徴とする請求項１３または１４に記載の半導体製造装置の構成部品。
- 前記段差加工部が、前記複数の凸部小領域に、前記内縁に対して略垂直に配置される複数の溝を有することを特徴とする請求項１３または１４に記載の半導体製造装置の構成部品。
- 前記内縁が、前記装着した被処理半導体装置基板を囲うことを特徴とする請求項１３ないし１６のいずれかに記載の半導体製造装置の構成部品。
- 半導体装置を製造するために、被処理半導体装置基板を装着して処理するプラズマ処理装置の、前記被処理半導体装置基板を囲うフォーカスリングであって、
前記処理によって堆積物が付着する内縁近傍のみの表面に、段差によって複数の凸部小領域に分割された段差加工部を有することを特徴とする、フォーカスリング。 - 半導体装置を製造するために、被処理半導体装置基板を装着して処理するプラズマ処理装置の、前記被処理半導体装置基板を囲うフォーカスリングであって、
前記処理によって堆積物が付着する内縁近傍の表面に、前記付着物の剥離を防止するに十分な高さを有し、かつ、前記処理のために前記被処理半導体装置基板に供給するガスの流れを乱さない範囲の高さを有する段差によって、複数の凸部小領域に分割された段差加工部を有することを特徴とする、フォーカスリング。 - 前記段差加工部が、前記複数の凸部小領域間に、少なくとも１つの溝を有することを特徴とする請求項１８または１９に記載のフォーカスリング。
- 前記段差加工部が、前記複数の凸部小領域間に、前記内縁に対して略垂直に配置される複数の溝を有することを特徴とする請求項１８または１９に記載のフォーカスリング。
- 前記処理内に配置されたプラズマ生成のための平行平板電極の間に、該プラズマを集中させるものであることを特徴とする請求項１８ないし２１のいずれかに記載のフォーカス リング。
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