JP2001230307A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反応ガスおよび高周波電力を供給することに
よりウェハの表面を加工する半導体製造装置であって、
容易な構成で上部電極および下部電極の平行度を維持し
て品質性の高いウェハを製造することのできる半導体製
造装置を提供する。 【解決手段】 上蓋３および底壁１ｂを有するチャンバ
１と、このチャンバ１内にリフタ７によって昇降自在に
設置されたウェハ載置台２と、チャンバ１の上蓋３に設
けられた上部電極４とを備え、上部電極４と、下部電極
としての載置台２との間に高周波電力を供給することに
より、両者間に所定のプラズマを生成してウェハＷの表
面を加工するように構成された半導体製造装置であっ
て、チャンバ１の底壁１ｂに、上部電極４および載置台
２の表面が平行になるように、載置台２の傾きを調整す
る傾き調整機構１５が設けられた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、半導体デバイス
を製作するための半導体製造装置に関し、特にウェハの
表面に薄膜形成やエッチング等を行って半導体デバイス
を製作する半導体製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、トランジスタや集積回路等の
半導体デバイスを製作するプロセスにおいては、ウェハ
の表面に対して薄膜形成やエッチング等が行われる。薄
膜形成では、たとえばプラズマの励起化学反応によるプ
ラズマＣＶＤ（chemical vapordeposition ）法等が用
いられ、エッチングでは、たとえばウェハの表面にプラ
ズマを照射するドライエッチング法等が用いられる。上
記ドライエッチング法においては、チャンバ内に配置さ
れた一対の電極間にウェハを配し、チャンバ内に反応ガ
スを供給するとともに、電極間に高周波電力を印加する
ことによりプラズマを発生させる、いわゆる反応性イオ
ンエッチング法が広く用いられている。

【０００３】図５は、上記反応性イオンエッチング法が
適用される半導体製造装置の一例を示す図である。この
半導体製造装置は、上蓋３１を有する、たとえばアルミ
ニウム製のチャンバ３２が備えられ、チャンバ３２内に
は、ウェハＷを載置するための載置台３３が配されてい
る。載置台３３は、たとえばリフタ３４によって昇降自
在とされ、金属製のベローズ３５を介してチャンバ３２
の底壁３６に沿って設けられたベローズ支持板３７に接
続されている。ベローズ支持板３７には、支持部材３９
を介してリフタ支持板３８が複数設けられている。そし
て、載置台３３には、高周波電力を供給するための高周
波発振器４０が接続され、この場合、載置台３３が下部
電極として機能する。

【０００４】上蓋３１には、上記下部電極に対向して上
部電極４１が設けられている。また、上蓋３１には、チ
ャンバ３２内に反応ガスを導入するためのガス導入管４
２が接続され、上記上部電極４１を貫通する図示しない
ガス供給路を通じてチャンバ３２内に反応ガスが供給さ
れる。なお、図中、４３は、チャンバ1内を気密状態に
維持するためのＯリングを示す。

【０００５】上記の構成により、高周波発振器４０によ
って上部電極４１と下部電極としての載置台３３との間
に高周波電力が供給され、ガス導入管４２を通じて上部
電極からチャンバ３２内に反応ガスが放射されると、両
者４１，３３間において所定のプラズマが発生し、この
プラズマによりたとえばウェハＷの表面にエッチングが
行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記エッチ
ングは、ウェハＷの表面に形成された薄膜状の被エッチ
ング材に対して行われ、この場合、たとえば直径約２０
０ｍｍのウェハＷの表面全体に、均一なエッチングが行
なわれることが望ましいとされる。そのためには、反応
ガスや高周波信号がウェハＷの表面全体に対して万遍な
く行き渡らせることに加え、上部電極４１と載置台３３
とが表面全体にわたって平行に保たれることが必要とさ
れ、この場合、上部電極４１と載置台３３との平行度と
しては、ウェハＷの面内において、たとえば０．１ｍｍ
以内に調整されなければならない。

【０００７】上記した半導体製造装置の構成において
は、上部電極４１は、上蓋３１に固定され、載置台３３
は、リフタ３４により上下方向に移動自在とされてい
る。したがって、上記平行度を維持するためには、リフ
タ３４の載置台３３に対する移動精度が必要とされ、す
なわち、リフタ３４を構成する各部品の寸法精度や組み
立て精度等が必要とされる。しかしながら、上記のよう
な精密度を必要とするリフタは、一般に高価であり、こ
の半導体製造装置において高コスト化を招くおそれがあ
る。

【０００８】

【発明の開示】本願発明は、上記した事情のもとで考え
出されたものであって、反応ガスおよび高周波電力を供
給することによりウェハの表面を加工する半導体製造装
置であって、容易な構成で上部電極および下部電極の平
行度を維持して品質性の高いウェハを製造することので
きる半導体製造装置を提供することを、その課題とす
る。

【０００９】上記の課題を解決するため、本願発明で
は、次の技術的手段を講じている。

【００１０】本願発明によって提供される半導体製造装
置によれば、天井壁および底壁を有するチャンバと、こ
のチャンバ内に昇降機構によって昇降自在に設置された
ウェハ載置台と、チャンバの天井壁に設けられた上部電
極とを備え、上部電極と、下部電極としてのウェハ載置
台との間に高周波電力を供給することにより、両者間に
所定のプラズマを生成してウェハの表面を加工するよう
に構成された半導体製造装置であって、チャンバの底壁
に、上部電極およびウェハ載置台の表面が互いに平行に
なるように、ウェハ載置台の傾きを調整する傾き調整手
段が設けられたことを特徴とする。

【００１１】ここで、ウェハの表面全体に均一なエッチ
ングを行なう際には、チャンバの天井壁に設けられた上
部電極と、昇降機構によって昇降自在に設置された下部
電極としてのウェハ載置台とにおいて、互いの表面が平
行に維持されることが必要とされる。上記の構成によれ
ば、チャンバの底壁に、ウェハ載置台の傾きを調整する
傾き調整手段が設けられているので、上部電極および載
置台の表面が互いに平行になるようにされる。そのた
め、ウェハの表面全体をむらなく適性にエッチングする
ことが可能になり、品質性の高いウェハを製造すること
ができる。

【００１２】本願発明の好ましい実施の形態によれば、
傾き調整手段は、底壁の下面に沿って離間して配され、
かつ昇降機構に連設された傾き調整板と、底壁および傾
き調整板に螺合された一組の締結部材とから構成され
る。これによれば、傾き調整板および底壁に対して一組
の締結部材の螺合状態を変化させれば、底壁と傾き調整
板との間隔を調整することができる。そのため、傾き調
整板に連設された昇降機構の傾きを変えることができ、
結果的にウェハ載置台の傾きを調整することができる。
したがって、傾き調整板および一組の締結部材といった
容易な構成で、上部電極とウェハ載置台との平行度を調
整できる。

【００１３】また、本願発明の他の好ましい実施の形態
によれば、一組の締結部材は、底壁の周縁部に沿って複
数設けられる。このように、一組の締結部材が複数設け
られれば、あらゆる方向にウェハ載置台を傾けることが
できるので、上部電極とウェハ載置台との平行度を精度
よく調整することができる。

【００１４】本願発明のその他の特徴および利点は、添
付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より
明らかとなろう。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の好ましい実施の
形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。

【００１６】図１は、本願発明に係る半導体製造装置の
内部構成を示す断面図である。この半導体製造装置は、
反応ガスや高周波電力を供給してウェハの表面に薄膜形
成やエッチング等を行うための装置である。なお、以下
ではエッチングを行う場合について述べるが、下記に示
される構成はエッチングを行う場合に限るものではな
い。

【００１７】この半導体製造装置は、ウェハＷの製造ラ
イン上に固着された略円筒形状のチャンバ１内に、ウェ
ハＷを載置するための載置台２が配されている。チャン
バ１は、アルミニウム等の金属からなり、上面および下
面の一部が開放され、この状面には上蓋３が取り外し自
在に設けられている。なお、図１には示していないが、
チャンバ１の本体１ａには、チャンバ１内の圧力を調整
するための図示しない真空排気系が接続されている。

【００１８】上蓋３は、所定の厚みを有する略円盤状に
形成され、その下面には、略円柱状の金属等からなる上
部電極４が設けられ、上部電極４はアースに接続されて
いる。また、上蓋３には、たとえばＣＨＦ₃ ，ＣＦ₄
等の反応ガスをチャンバ１内に導入するためのガス導入
管５が接続されている。上部電極４には、その厚み方向
に貫通するように図示しないガス供給路が形成されてお
り、ガス供給路の上端は、上述したガス導入管５に接続
されている。また、上部電極４の下端面、すなわちチャ
ンバ１内に臨む面には、チャンバ１内に反応ガスを離散
的に供給するための複数のガス供給孔を有する図示しな
いシャワープレートが形成されている。ガス供給孔は、
上記上部電極４のガス供給路に連通されている。

【００１９】また、チャンバ1の側壁上端面およびそれ
に対向する上蓋３の周縁部の下面には、略リング状の溝
部がそれぞれ形成されており、上蓋３がチャンバ1内に
装着されるときに、チャンバ1内を気密状態に保持する
ためのＯリング６がこの溝部に嵌め込まれる。

【００２０】載置台２は、アルミニウム等の金属からな
り、略円柱形状に形成されている。載置台２は、その下
方に設けられたリフタ７によって支持され、リフタ７が
駆動されることにより、載置台２が昇降する。これによ
り、図示しない搬送アームとの間のウェハＷの移載が行
なわれ、チャンバ１へのウェハＷの搬入、搬出が可能で
ある。また、載置台２は、たとえば１３．５６ＭＨｚの
高周波信号を発生させる高周波電力を供給するための高
周波発振器８に接続されている。この載置台２は、チャ
ンバ１内に高周波電力が供給される際の下部電極として
機能する。

【００２１】載置台２の周縁近傍の下面には、載置台２
をチャンバ１内で気密状態にするためのベローズ９が接
続されている。ベローズ９は、ステンレス等からなる略
円筒形状に形成され、上端が上記載置台２に、下端がチ
ャンバ１の底壁１ｂに沿って設けられた略リング状のベ
ローズ支持板１０にそれぞれ接続されている。また、チ
ャンバ1の底壁１ｂの下面と、それに対向するベローズ
支持板１０の上面には、略リング状の溝部が形成されて
おり、この溝部にチャンバ1内を気密状態に保持するた
めのＯリング１１が嵌め込まれている。

【００２２】リフタ７は、その下方に備えられた略円盤
状のリフタ支持部１２によって支持されている。リフタ
支持部１２は、略平行に配された複数の支持板１３と、
各支持板１３の周縁部上面に立設された複数の支持部材
１４とからなる。そして、上側の支持部材１４の上部に
は、上記載置台２の傾きを調整するための傾き調整機構
１５が設けられている。

【００２３】傾き調整機構１５は、上記ベローズ支持板
１０に沿って離間して配された略リング状の傾き調整板
１６と、ベローズ支持板１０および傾き調整板１６に螺
合された一組の締結部材、すなわち高さ調整用ボルト１
８および固定用ボルト１９とによって構成される。一組
の締結部材は、傾き調整板１６の周縁部に、ほぼ均等な
間隔を有して適宜数（たとえば６組）配されている。こ
のように、一組の締結部材が複数設けられれば、あらゆ
る方向に載置台２を傾けることができるので、上部電極
４と載置台２との平行度を精度よく調整することができ
る。なお、一組の締結部材の配置数は、上記６組に限る
ものではなく、必要に応じて設けるようにすればよい。

【００２４】傾き調整機構１５をより具体的に説明する
と、図２に示すように、高さ調整用ボルト１８は、その
一端に頭部１８ａが形成され長手方向に沿ってねじ部１
８ｂが形成されている。そして、高さ調整用ボルト１８
は、傾き調整板１６に形成されたタップ孔１６ａの下方
から螺入され、先端がベローズ支持板１０の下面に当接
された状態でナット２０により締め付けられる。また、
固定用ボルト１９は、その一端に頭部１９ａが形成され
中間部から他端側にかけてねじ部１９ｂが形成されてい
る。そして、固定用ボルト１９は、傾き調整板１６に形
成された挿通孔１６ｂの下方から挿入され、ベローズ支
持板１０に形成されたタップ孔１０ａに上記ねじ部１９
ｂが螺入される。

【００２５】上記構成による高さ調整について説明する
と、傾き調整板１６とベローズ支持板１０との間の間隔
Ｄを、たとえば図２に示すような状態から図３に示すよ
うな広げられた状態にする場合、まず、固定用ボルト１
９を十分に緩めた後、ナット２０を十分に緩める。そし
て、高さ調整用ボルト１８を締め付ける方向に回転させ
ると、傾き調整板１６とベローズ支持板１０との間の間
隔Ｄが徐々に広がり、所望の間隔Ｄになる位置まで高さ
調整用ボルト１８を回転させる。その状態で、ナット２
０をそれが傾き調整板１６の下面に当接するまで締め付
けて、傾き調整板１６と高さ調整用ボルト１８とを十分
に固定する。次いで、固定用ボルト１９をその頭部１９
ａが傾き調整板１６の下面に当接するまで締め付けるこ
とにより、ねじ部１９ｂがベローズ支持板１０に螺入さ
れ、高さ調整用ボルト１８の先端がベローズ支持板１０
の下面と十分に接触される。これにより、傾き調整板１
６とベローズ支持板１０との間の間隔Ｄが、所望の長さ
に確保された状態で堅固に保持される。

【００２６】逆に、傾き調整板１６とベローズ支持板１
０との間の間隔Ｄを縮める場合、まずナット２０を十分
に緩める。その後、高さ調整用ボルト１８を緩める方向
に回転させると、傾き調整板１６とベローズ支持板１０
との間隔Ｄが徐々に狭まり、所望の間隔になる位置まで
高さ調整用ボルト１８を回転させる。その状態で、ナッ
ト２０をそれが傾き調整板１６の下面に当接するまで締
め付けた後、固定用ボルト１９をその頭部１９ａが傾き
調整板１６の下面に当接するまで締め付ける。これによ
り、傾き調整板１６とベローズ支持板１０との間の間隔
Ｄが、所望の長さに確保された状態で堅固に保持され
る。

【００２７】このようにして、傾き調整板１６の周縁部
に配された、いずれかの高さ調整用ボルト１８および固
定用ボルト１９の螺合状態を調整して、ベローズ支持板
１０と傾き調整板１６との間の間隔Ｄが設定されること
により、載置台２の傾きを調整することができる。すな
わち、いずれかの高さ調整用ボルト１８等が調整されれ
ば、その高さ調整用ボルト１８が設けられた傾き調整板
１６の周縁部側が傾く。これにより、傾き調整板１６に
連設されている上記リフト支持部１２およびリフタ７も
傾けられ、これに伴い、傾けられた傾き調整板１６の周
縁部側と同じ方向に位置する、載置台２の周縁部側が傾
くことになる。

【００２８】そのため、傾き調整板１６とベローズ支持
板１０との間の間隔Ｄを調整することにより、上部電極
４と載置台２とをそれらの表面全体において適性な平行
度に調整することができる。したがって、上記のような
容易な構成でかつ低コストで、上部電極４と載置台２と
の平行度を維持することができるので、載置台２を上下
させるためのリフタ７に高精度、すなわち高価なものを
用いる必要がない。また、エッチングむらのないウェハ
Ｗを製作することができることから、ウェハＷの品質性
をより高めることができる。

【００２９】次に、上記構成における作用について説明
する。この半導体製造装置を用いて、ウェハＷにエッチ
ングする際、上部電極４および載置台２の平行度を所定
の治具を用いて測定する。そして、上記治具により測定
しながら、上部電極４と載置台２との間隔Ｄを高さ調整
用ボルト１８等を用いて調整する。なお、この上部電極
４および載置台２の平行度の調整は、一度行なえばそれ
以後は特に実施する必要はなく、たとえば装置の部品等
を交換した場合等に必要に応じて行なえばよい。

【００３０】治具は、図４に示すように、適当な長さを
有する樹脂製のシャフト２１と、略円柱形状に形成さ
れ、外側面の一部に切り欠き２２ａを有するシャフト台
２２とからなり、シャフト台２２の孔２２ｂにシャフト
２１を差し込んで用いる。そして、この治具を複数準備
し、上蓋３を開放して載置台２上の適当な位置に、たと
えば３箇所載置する。この状態で、上蓋３をチャンバ１
に装着し、リフタ７を上昇させ、エッチングする場合の
所定位置に停止させる。このとき、シャフト２１の上端
が、上部電極によってシャフト台２２に押し込まれる。

【００３１】そして、一旦リフタ７を下降させて、上蓋
３を開き、シャフト２１およびシャフト台２２を取り出
し、複数のシャフト２１の長さをそれぞれ測定すること
により、上部電極４と載置台２との現状の平行度を測
定、確認することができる。このとき、上部電極４と載
置台２とが適性に平行でない場合は、平行になるよう
に、高さ調整用ボルト１８等を上述した要領で調整す
る。

【００３２】上記上部電極４および載置台２の平行度が
適正に調整された後、ウェハＷに対してエッチングが行
われる。すなわち、図示しない搬送アームを用いてウェ
ハＷの搬送が行なわれ、載置台２上にウェハＷが載置さ
れる。次いで、図示しない真空排気系によってチャンバ
１内が一定の圧力にされ、反応ガスがガス導入管５を辿
ってチャンバ１内に供給される。また、高周波発振器８
から高周波電力が供給され、下部電極としての載置台２
からたとえば１３．５６ＭＨｚの高周波信号がチャンバ
１の上蓋３に向かって発生されると、載置台２と上部電
極４との間において、グロー放電が起こり、チャンバ１
内にプラズマが発生する。このプラズマに存在するイオ
ン粒子がウェハＷに対して入射することにより、ウェハ
Ｗの表面に対してエッチングが行われる。

【００３３】上記のように、上部電極４と載置台２と
は、平行になるように調整されているため、反応ガスお
よび高周波信号はウェハＷの表面全体に均一に供給さ
れ、エッチングむらのない良好なエッチングが行なわれ
る。したがって、ウェハＷの製造において、ウェハＷの
品質性を向上させることができる。

【００３４】もちろん、この発明の範囲は上述した実施
の形態に限定されるものではない。たとえば、ベローズ
支持板１０と傾き調整板１６との間隔を調整する方法と
しては、上記のようにボルトを用いる方法に限定されな
い。たとえば、ばねやゴム等の弾性体を用い、それらを
収縮させて所望の間隔になるよう調整するようにしても
よい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係る半導体製造装置の内部構成を示
す図である。

【図２】傾き調整機構の構成を示す図である。

【図３】傾き調整機構の構成を示す図である。

【図４】治具の構成を示す斜視図である。

【図５】従来の半導体製造装置の内部構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ チャンバ １ｂ 底壁 ２ 載置台 ３ 上蓋 ４ 上部電極 ７ リフタ １５ 傾き調整機構 １６ 傾き調整板 Ｗ ウェハ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 天井壁および底壁を有するチャンバと、 このチャンバ内に昇降機構によって昇降自在に設置され
   たウェハ載置台と、 上記チャンバの天井壁に設けられた上部電極とを備え、 上記上部電極と、下部電極としての上記ウェハ載置台と
   の間に高周波電力を供給することにより、両者間に所定
   のプラズマを生成して上記ウェハの表面を加工するよう
   に構成された半導体製造装置であって、 上記チャンバの底壁に、上記上部電極およびウェハ載置
   台の表面が互いに平行になるように、上記ウェハ載置台
   の傾きを調整する傾き調整手段が設けられたことを特徴
   とする、半導体製造装置。
2. 【請求項２】 上記傾き調整手段は、上記底壁の下面に
   沿って離間して配され、かつ上記昇降機構に連設された
   傾き調整板と、上記底壁および上記傾き調整板に螺合さ
   れた一組の締結部材とから構成される、請求項１に記載
   の半導体製造装置。
3. 【請求項３】 上記一組の締結部材は、上記底壁の周縁
   部に沿って複数設けられた、請求項２に記載の半導体製
   造装置。