JPS63260030A - プラズマ反応処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体ウェハーのエツチング、ウェハー表面に
形成した有機膜の除去等に用いるプラズ（従来の技術） 半導体集積回路の製造工程にあっては、シリコンウェハ
ー等の基板表面を選択的にエツチングしたり１選択的に
エツチングする際のマスク材料としてウェハー表面を覆
っていた有機膜を除去する装置として、プラズマを利用
した反応処理装置が従来から使用されている。

斯るプラズマ反応処理装置としては多数のウェハーを同
時に処理するバッチ式とウェハーを１枚毎処理する枚葉
処理式とがあるが、バッチ式の反応処理装置はプラズマ
が多数のウェハーに均一に作用せず、特にウェハー表面
に一部を残して有機膜を形成し、有機膜で覆われていな
い一部にリン、ボロン等のイオンを高速で衝突させて埋
め込むイオン注入にあっては、注入後の有！Ｒ膜は炭化
又は変質しており、複数枚のウェハーを一度に処理する
バッチ式の反応処理装置では有機膜の除去に時間がかか
り、特にハイカレント、バイドース等のイオン注入にあ
っては完全に除去できない。

そこで最近では枚葉処理式の反応処理装置が主流になり
つつある。

斯る枚葉処理式の装置としては特開昭５２−１１３１６
４号公報に示すような平行平板型及び特開昭５４−３２
７４０号公報に示すような一対の半筒状の外部電極を備
え、かつ、ウェハー処理部とプラズマ発生部とを有する
装置がある。平行平板型の反応処理装置は第４図に示す
ように、底板（１００）上にベルジャー型（釣鐘状）チ
ャンバー（１０１）を設け、このチャンバー（１０１）
内に平板状の上部電極（ｔｏ２）及び下部電極（１０３
）を配置し、これら上下の電極（１０２）、（１０３）
間をプラズマ発生室（１ｏ４）とし、底板Ｈｏｏ）には
真空引き用の排気口（１０５）を形成している。そして
、下部電極（＋０３）上につ、　バー　（Ｗ）を載置し
、排気口（１０５）を介してチャンバー（１０１）を減
圧し、上下の電極（１０２）　、（１０３）間でプラズ
マを発生させ、ウェハー（Ｗ）を処理するようにしてい
る。

また前記一対の半筒状の外部電極を備え、かつ、ウェハ
ー処理部とプラズマ発生部とを有する装置としては、東
京応化工業社製プラズマアッシング装置ＴＣＡ−２３０
０（以下ＴＣＡ型という）があるが、該プラズマ反応処
理装置は第５図に示すように、チャンバー（ｌｏｌ）上
部に一対の半筒状の電極（１ｏ８）　、　（１０？）を
配置し、一方の電極（１０ｆ３）を高周波電源に、他方
をアースしてチャンバー（１０１）内の上部をプラズマ
発生室（１０４）とし、チャンバー　１（１０１）内の
下部をプラズマ反応処理室（１０８）とし、チャンバー
（１０１）内には下方からウェハー蔵置用のテーブル（
１０９）を臨ませている。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した平行平板型のプラズマ反応処理装置によると有
ａ膜の除去は有効に行えるのであるが、ウェハーを直接
プラズマ発生室内にセットするため、プラズマ中に存在
するイオンや荷電粒子によってダメージを受けたり、ウ
ェハー自体の温度上昇を招いて不良品を生じることがあ
る。

また、ＴＣＡ型のプラズマ反応処理装置によれば、ウェ
ハーをプラズマ発生室内にセットしないため、イオンや
荷電粒子によるダメージは少ないが、有機１模の除去或
いはエツチング等に時間がかかるという問題がある。

更に上述した枚葉処理式の装置はいずれも底板（＋００
）に真空引き用の排気口（１０５）を形成しているが、
この排気口（１０５）が下部電極（１０３）又はテーブ
ル（１０９）から離れた位置にあるため１反応に寄与す
る酸素ラジカル等の活性種が側方に流れ、均一処理がで
きない、あるいは処理時間が長くなるという点で不充分
となっている。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決すべく本発明に係るプラズマ反応処理
装置は、枚葉処理式のプラズマ反応処理装置を前提とし
、ベルジャー型チャンバー上部ニ筒状上部電極を、チャ
ンバー下部にウェハー蔵置用の下部電極を設け、この下
部電極外周に近接した位置に排気口を形成した。

（作用） 従来の平行平板型と異なり、上部電極は下部電極から離
間し、上部によって囲まれる部分がプラズマの主発生領
域となるので、ウェハー表面がイふり＾０借餉ヱ１−μ
　−ＪＪ’　Ｊ　　−＋−，小−慮身上ブ酬入１を少な
くなり、更に下部電極上にウェハーを載置するため従来
のＴＣＡ型に比べ反応にあずかる活性種の密度が高くな
り、更に下部電極外周の近傍から真空引きするため活性
種が外側に流れることがないために１発生した活性種は
有効にウェハー上で処理される。

（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係るプラズマ反応処理装置の全体図で
あり、底板（１）上にはベルジャー型の石英チャンバー
（２）が蔵置固定されている。底板（１）には排気通路
（３）が形成され、また石英チャンバー（２）は上部を
小径部（２ａ）　、下部を大径部（２ｂ）とし、小径部
（２ａ）の上端には反応ガスの導入゛・管（４）を接続
し、小径部１２ａ）の外側には高周波電源（５）に接続
する筒状上部電極（６）を配設している。

また底板（１）には開口（７）が形成され、この間ｒ＋
（”１）ｔｖｒ↓−ｈ：　　１０）Ａｔ　Ｉ韮＃　ｋ　
　−Ｍ　Ｊ、　二（８）内周面に沿ってテーブル状下部
電極（８）が昇降するようにしている。この下部電極（
８）はアースされるとともに下部には外側に延びるフラ
ンジ部（９ａ）が形成され、下部電極（９）が上昇した
際にフランジ部（９ａ）上端が底板（１）下面に取付け
たシール部材（ｔｏ）に圧接することでチャンバー（２
）内の気密性を確保するようにしている。

一方チャンバー（２）内の底板（１）上には排気リング
（１１）を設けている。この排気リング（１１）は外周
面がチャンバー（２）の内周面に当接し、上面は下部電
極（９）と面一とされ、且つ内径は外径よりも大とされ
、下部電極（８）外周に真空引き用の排気口（１２）を
形成している。そして排気口（１２）は排気リング（１
１）とカラー（８）及び底板（１）との間に形成された
排気通路（１３）を介して底板（１）に形成した排気通
路（３）につながっている。

尚、上部電極（［１）についてはチャンバー（２）内に
設けてもよく、また下部電極（９）の外周に形成される
排気口（１２）については複数の開口を下部電極（９）
の周囲に等間隔で形成してもよい、そして、処理するウ
ェハー（Ｗ）のサイズがテーブル状下部７ヒ極（９）よ
りも小さすぎるような場合には、排気リング（１１）と
下部電極（９）とを面一とせずに排気リング（１１）を
ウェハー（Ｗ）の外周まで延ばして排気リング（１１）
と下部電極（９）との隙間、すなわち、排気口（１２）
と排気通路（１３）を介して排気するようにしてもよい
。

以上において、半導体ウェハー（Ｗ）表面に形成されて
いる有機膜の除去等を行うには、先ず下部電極（９）を
第１図に示す位置から降下させ、下部電極（θ）上にウ
ェハー（讐）をａ置し、再び下部電極（９）を上昇せし
めてチャンバー（２）内を気密とし、次いで排気口（１
２）を介して吸引することでチャンバー（２）内を減圧
するとともに反応ガス導入管（４）から例えばヘキサフ
ルオロエタン５容捕％、酸素を残部とした混合ガスを導
入し、上部電極（８）に高周波を印加する。

すると、上部電極（８）によって囲まれたチャンバー（
２）向上部で主としてプラズマが発生し、このプラズマ
の発生によって活性化した酸素ラジカルが排気口（１２
）からの吸引によってプラズマとともにウェハー（Ｗ）
に到達し、ウェハー（Ｗ）表面の有機膜と反応して有機
膜が除去される。

第２図及び第３図は別実施例に係るプラズマ反応装置の
全体図であり、第２図に示す装置にあっては上部電極（
６）をキャップ状とし、この上部電極（６）によってチ
ャンバー（２）の小径部（２ａ）全体を覆い、活性種の
発生が多くなるようにしている。

また第３図に示す装置にあっては、筒状上部電極（６）
を２つの半筒状電極（６ａ）、（Ｅｆｂ）に分け、一方
のみの電極（６ａ）を高周波電源（５）に接続し、他方
の電極（８ｂ）をスイッチ（１４）を介して高周波電源
（５）に接続するかアースするか選択し得るようにして
いる。

このような構成とすることで、例えば有ａ膜除去の初期
において電極（８ａ）　、（８ｂ）をともに高周波電源
（５）に接続することで反応速度を高めて炭化若しくは
変質した有機膜の上層を除去し、ある程度有機膜が除去
されたならば電極（６ｂ）をアースし、チャンバ−（２
）上部のみをプラズマ発生室とし、ウェハー（冒）がイ
オンや荷電粒子によってダメージを受けないようにする
ことができる。

（発明の効果） 本発明装置による有機膜除去と従来の平行平板装置によ
る有機膜除去とを同一条件で行った結果を以下に記す。

有機膜としては１０ｍＡ、　８０ｋｅＶにてリンをイオ
ン注入する際に用いたものとし、その厚みはｔｏｅｏ。

人であった。また反応ガスとしては酸素ガスを単独で１
００ｓｃｃ■の割合で供給し、チャンバー内圧は０．３
Ｔｏｒｒ　、印加電力は２５０豐、温度は１００℃とし
た。

この結果、本発明装置によると１分３０秒にて有４１！
膜の除去が完了したが従来装置によると　５分かかった
。即ち従来装置を用いた場合のアッシングレートは約２
１５ＯＡ／ｗｉｎであるのに対し、本発明装置によれば
約７０００人／■ｉｎに達することが確認できた。

また、アッシング後のウェハーにはダメージは殆ど発見
できず均一に除去されていた。尚、従来のＴＣＡ型の装
置による場合には全くアッシングできなかった。

以上のように本発明に係るプラズマ反応処理装置によれ
ば、ウェハーにダメージを与えることなく迅速且つ均一
に有機膜の除去或いはエツチング等の処理を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るプラズマ反応処理装置の全体図、
第２図及び第３図は別実施例に係るプラズマ反応処理装
置の全体図、第４図及び第５図は従来のプラズマ反応処
理装置を示す図である。 尚１図面中（２）はチャンバー、（３）、（１３）は排
気通路、（５）は高周波電源、（８）は上部電極、（９
）は下部電極、　（１１）は排気リング、（１２）は排
気口である。 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ベルジャー型チャンバーの上部外側又は内側に高
   周波が印加される筒状上部電極を配設し、チャンバー内
   下部にアースされたテーブル状下部電極を臨ませ、更に
   下部電極外周に近接した部分に真空引き用の排気口を開
   口せしめたことを特徴とするプラズマ反応処理装置。
2. （２）前記上部電極は半筒状に分割され、分割された一
   方の上部電極は高周波電源に接続され、他方の上部電極
   はアース及び高周波電源に選択的に接続されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラズマ反応処理
   装置。