JP2006278821A - 半導体製造装置、半導体装置の製造方法および半導体製造装置のクリーニング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマ放電を利用した半導体製造装置において、ウェハステージとフォーカスリングとの狭い隙間に付着した反応生成物を効果的に除去する。
【解決手段】プラズマチャンバー１内のウェハステージ２に半導体ウェハを載置し、チャンバー１内で発生させたプラズマを用いて、ウェハステージ２の外周のフォーカスリング４の制御によりプラズマ量の調整を行いながら半導体ウェハにプラズマ処理を行い、プラズマ処理後の半導体ウェハをチャンバー１から搬出する半導体製造装置において、半導体ウェハがプラズマチャンバー１内にない状態で、ウェハステージ２の外周面またはフォーカスリング４の内周面の露出度を増すために、ウェハステージ２とフォーカスリング４とを相対的に変位させる工程と、チャンバー１内にプラズマを発生させ、このプラズマをチャンバー１の内部に残留する反応生成物５と反応させ、ガス化した上で排気する工程とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマ放電を利用した半導体製造装置に関するものである。本発明の半導体製造装置は、プラズマを用いて半導体ウェハ上に形成された被エッチング膜をエッチングしパターンを形成する際に使用するドライエッチング装置、または、プラズマを用いて半導体ウェハ上に形成されたフォトレジストを除去する際に使用するアッシング装置、または、プラズマを用いて半導体ウェハ上に薄膜を形成する際に使用するＣＶＤ装置等を含むものである。

プラズマを用いた半導体製造装置は、半導体プロセスにおける微細加工のためのドライエッチング、フォトレジスト除去のためのアッシング、薄膜形成のためのＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）等の様々な分野で用いられている。これらの半導体製造装置においては、半導体素子の微細化やウェハの大口径化に伴い、パーティクルの低減、ウェハ面内のエッチング速度、あるいはアッシング速度、あるいは成膜速度の均一性の向上が課題となっている。

パーティクル低減に関しては、特許文献１に示されるように、ウェハステージ上に半導体ウェハがない状態でプラズマを利用してプラズマチャンバー内の反応生成物を除去している。

一方、ウェハ面内の均一性に関しては、ウェハステージの外周に同心状にフォーカスリングを設け、ウェハ周辺部のプラズマの量を制御している。フォーカスリングは、半導体ウェハ上の被エッチング膜に向かうラジカルの量をウェハ全面にわたって均一化するためのものである（均一化リングともいう）。例えばドライエッチング装置では、特許文献２に示されるように、フォーカスリングの上下動により、ウェハ表面へ流入するラジカル量を調整し、ドライエッチングにおけるウェハ面内のエッチング速度の均一性を向上している。

以下、図１１を参照して従来のドライエッチング装置を説明する。図１１（ａ）は半導体素子を有するウェハをドライエッチングしている状態を示し、図１１（ｂ）はドライエッチング後の状態を示し、図１１（ｃ）はプラズマを利用してプラズマチャンバー内の反応生成物を除去した後の状態を示す。図１１において、１０は半導体ウェハ、１１はプラズマチャンバー、１２はウェハステージ、１３は上部電極、１４はフォーカスリング、１５は反応生成物である。

真空に保持されるプラズマチャンバー１１の内部には、被エッチング試料である半導体ウェハ１０を保持するとともに下部電極となるウェハステージ１２が設けられている。また、ウェハステージ１２の上方に所定の間隔を隔てて上部電極１３が設けられている。ウェハステージ１２の外周に同心状にフォーカスリング１４が設けられ、半導体ウェハ１０の周辺のプラズマを制御している。プラズマチャンバー１１にはガス供給部（図示せず）と真空排気装置（図示せず）が接続されたガス排出部（図示せず）が設けられている。ウェハステージ１２および上部電極１３にはマッチングボックス（図示せず）を介して高周波電源（図示せず）が接続され、半導体ウェハ１０のエッチングを行う（図１１（ａ））。

半導体ウェハ１０のエッチングが終了すると、プラズマチャンバー１１の側面に設置されたウェハ搬入出部（図示せず）から半導体ウェハ１０がプラズマチャンバー１１外に搬出される。プラズマチャンバー１１の内周面にはエッチングで生じた反応生成物１５が付着している。この状態で反応生成物１５を除去するためのＳＦ₆ 等のガスを導入し、上部電極１３に高周波電力を印加する。これにより、Ｆラジカル等の反応性の高い反応種（プラズマ）が発生し、プラズマチャンバー１１の内周面に付着した反応生成物１５と反応し、反応ガスがプラズマチャンバー１１外へ排出され、プラズマチャンバー１１の内周面がクリーンに保たれる。その結果、処理中に反応生成物１５がプラズマチャンバー１１の内周面から剥がれ落ちることがないため、プラズマチャンバー１１内のパーティクルを低減できる（図１１（ｂ））。
特開平４−２４９３１８号公報（第３頁、第１図） 特開平１０−２８０１７３号公報（第５−７頁、第１図）

しかしながら、上記従来の構成では、ウェハステージ１２とフォーカスリング１４との間隔が相当に狭い（２ｍｍ程度）ものであり、また、フォーカスリング１４の上下動はわずかなものであるため、Ｆラジカル等の反応性の高いプラズマ（反応種）を含むガスが充分回り込めず、両者間に付着した反応生成物とプラズマとの反応が不充分になる。また、反応生成物とプラズマとが反応の結果の反応ガスがスムーズに排気できず、再付着が生じる。その結果として、反応生成物１５を充分に除去できない（図１１（ｃ））。

本発明は、付着した反応生成物の除去を効果的に進めることができる半導体製造装置、半導体装置の製造方法および半導体製造装置のクリーニング方法を提供することを目的としている。

本発明による半導体製造装置のクリーニング方法は、
ウェハをチャンバー内に搬入し、前記チャンバー内のウェハステージに前記ウェハを載置する工程と、
前記チャンバー内に設置されたプラズマ供給部より前記ウェハにプラズマを供給する工程と、
前記プラズマを照射した後、前記ウェハを前記チャンバーから搬出する工程と、
前記ウェハを搬出した後、前記ウェハが前記チャンバー内にない状態で、前記ウェハステージと前記フォーカスリングとを軸方向に沿って相対的に変位させる工程と、
前記チャンバー内にプラズマを供給し、前記チャンバーの内部に残留する反応生成物と反応させ、ガス化した上で排気する工程とを有するものである。

この方法において、ウェハステージの外周面とフォーカスリングの内周面との狭い隙間に付着残留した反応生成物をプラズマとの反応で除去するに際して、ウェハステージとフォーカスリングとを相対的に変位させることにより、ウェハステージの外周面またはフォーカスリングの内周面を積極的に露出させ、そこに付着残留している反応生成物に対するプラズマの接触を効果的なものとし、反応生成物の除去を充分なものにすることができる。

上記において、次のようないくつかの好ましい態様がある。

上記において好ましくは、前記相対的変位の工程では、前記ウェハステージを上動させて、このウェハステージの外周面を前記フォーカスリングの上端より上方に露出させ、前記プラズマと前記反応生成物との反応の工程では、前記露出させた前記ウェハステージの外周面に付着残留の反応生成物を反応のターゲットにするものとする。ウェハステージの外周面の露出が大きいと、反応ガスの排気がスムーズになり、反応が促進されるとともに、反応生成物の再付着を抑制するため、反応生成物の除去を効率的なものにすることができる。

また、上記において好ましくは、前記相対的変位の工程では、前記ウェハステージを下動させて、結果的に前記フォーカスリングの内周面を前記ウェハステージの上面より上方に露出させ、前記プラズマと前記反応生成物との反応の工程では、前記露出させた前記フォーカスリングの内周面に付着残留の反応生成物を反応のターゲットにするものとする。下動したウェハステージは上方のプラズマ発生領域から遠ざかりプラズマに曝される割合が小さくなるので、ウェハステージのプラズマによる損傷を低減できる。

また、上記において好ましくは、前記相対的変位の工程では、前記フォーカスリングを上動させて、前記フォーカスリングの内周面を前記ウェハステージの上面より上方に露出させ、前記プラズマと前記反応生成物との反応の工程では、前記露出させた前記フォーカスリングの内周面に付着残留の反応生成物を反応のターゲットにするものとする。上動したフォーカスリングはプラズマとの接触割合が増えるため、反応生成物の除去を効率的なものにすることができる。

また、上記において好ましくは、前記相対的変位の工程では、前記フォーカスリングを下動させて、結果的に前記ウェハステージの外周面を前記フォーカスリングの上端より上方に露出させ、前記プラズマと前記反応生成物との反応の工程では、前記露出させた前記ウェハステージの外周面に付着残留の反応生成物を反応のターゲットにするものとする。下動したフォーカスリングは上方のプラズマ発生領域から遠ざかりプラズマに曝される割合が小さくなるので、フォーカスリングのプラズマによる損傷を低減できる。

また、上記において好ましくは、前記相対的変位の工程が少なくとも２回あり、
１回目の相対的変位の工程では、前記ウェハステージを上動させて、このウェハステージの外周面を前記フォーカスリングの上端より上方に露出させ、続いての前記プラズマと前記反応生成物との反応の工程では、前記露出させた前記ウェハステージの外周面に付着残留の反応生成物を反応のターゲットにし、
２回目の相対的変位の工程では、前記ウェハステージを下動させて、結果的に前記フォーカスリングの内周面を前記ウェハステージの上面より上方に露出させ、続いての前記プラズマと前記反応生成物との反応の工程では、前記露出させた前記フォーカスリングの内周面に付着残留の反応生成物を反応のターゲットにするものとする。

あるいは、前記ウェハステージの上下動につき、上動が先で下動が後、に代えて、前記ウェハステージを、前記１回目の相対的変位の工程において下動させ、前記２回目の相対的変位の工程で上動させるのでもよい。

また、上記において好ましくは、前記相対的変位の工程が少なくとも２回あり、
１回目の相対的変位の工程では、前記フォーカスリングを上動させて、このフォーカスリングの内周面を前記ウェハステージの上面より上方に露出させ、続いての前記プラズマと前記反応生成物との反応の工程では、前記露出させた前記フォーカスリングの内周面に付着残留の反応生成物を反応のターゲットにし、
２回目の相対的変位の工程では、前記フォーカスリングを下動させて、結果的に前記ウェハステージの外周面を前記フォーカスリングの上端より上方に露出させ、続いての前記プラズマと前記反応生成物との反応の工程では、前記露出させた前記ウェハステージの外周面に付着残留の反応生成物を反応のターゲットにするものとする。

あるいは、前記フォーカスリングの上下動につき、上動が先で下動が後、に代えて、前記フォーカスリングを、前記１回目の相対的変位の工程において下動させ、前記２回目の相対的変位の工程で上動させるのでもよい。

このように、ウェハステージの外周面とフォーカスリングの内周面の両方において反応生成物を効果的に除去することができる。

なお、前記ウェハステージの外周のフォーカスリングの制御によりプラズマ量の調整を行いながら前記半導体ウェハに行うプラズマ処理としては、ドライエッチングを行う場合や、アッシングを行う場合や、ＣＶＤによる薄膜形成を行う場合などがある。

なお、前記プラズマチャンバーは、ドライエッチング用のプラズマチャンバーであってもよいし、アッシング用のプラズマチャンバーであってもよいし、ドライエッチング用のプラズマチャンバーとアッシング用のプラズマチャンバーとを兼ね備えているのでもよいし、ＣＶＤによる薄膜形成用のプラズマチャンバーであってもよい。

また、本発明による半導体製造装置は、
ウェハに供給するプラズマを供給するためのプラズマチャンバーと、
前記プラズマチャンバー内に設けられ、前記ウェハを載置するウェハステージと、
前記プラズマチャンバー内において、前記ウェハステージの外周に同心状に配置されたフォーカスリングとを備え、
前記ウェハステージと前記フォーカスリングとは相対的に上下動可能に構成されているものである。

上記において、次のようないくつかの好ましい態様がある。

前記ウェハステージについては、そのホームポジションから上方に変位可能に構成されているのでもよいし、ホームポジションから下方に変位可能に構成されているのでもよいし、あるいは、ホームポジションから上方および下方に変位可能に構成されているのでもよい。

また、前記フォーカスリングについては、そのホームポジションから上方に変位可能に構成されているのでもよいし、ホームポジションから下方に変位可能に構成されているのでもよいし、あるいは、ホームポジションから上方および下方に変位可能に構成されているのでもよい。

さらには、前記ウェハステージと前記フォーカスリングがともに上下動可能に構成され、前記ウェハステージの動き方向と前記フォーカスリングの動き方向とが互いに逆に構成されているのでもよい。

上記のように構成された半導体製造装置によれば、プラズマチャンバー内に付着残留した反応生成物を効率良く除去することができる。

また、本発明による半導体装置の製造方法は、
ウェハステージと、プラズマ供給部と、前記ウェハステージの外周に同心状に配置されたフォーカスリングとを備えるチャンバーにおいて、
ウェハを前記チャンバーに搬入する工程と、
前記ウェハステージに設置された前記ウェハに対して前記プラズマ供給部よりプラズマを供給しエッチングを行う工程と、
エッチング後の前記ウェハを前記チャンバーから取り出す工程と、
前記チャンバー内のエッチング反応性生物を除去する工程と、を有し、
前記反応生成物の除去は、前記ウェハステージと前記フォーカスリングが異なる位置になるように設置し、前記チャンバー内にプラズマを供給することにより行われることを特徴とするものである。

これによれば、反応生成物の除去が充分に行われたチャンバーを用いて半導体装置を製造するので、性状に優れた高品質の半導体装置を製造することができる。

上記の半導体装置の製造方法については、次のようないくつかの態様がある。

前記ウェハステージと前記フォーカスリングが異なる位置になるように設置する場合、前記ウェハステージ、または前記フォーカスリングのいずれか一方を移動することにより行うものとする。

あるいは、前記ウェハステージと前記フォーカスリングが異なる位置になるように設置する場合、前記ウェハステージ及び前記フォーカスリングを移動することにより行うのでもよい。

また、前記ウエハステージは、前記フォーカスリングより高い位置に設置されているものとする。

あるいは、前記ウエハステージは、前記フォーカスリングより低い位置に設置されているのでもよい。

また、前記プラズマ供給部は、ドライエッチング用のプラズマ供給部、またはアッシング用のプラズマ供給部の機能を合わせて有しているものとする。

あるいは、前記プラズマ供給部は、前記ウェハ上にプラズマ粒子を供給し、膜を形成する機能を有しているものとする。

本発明によれば、ウェハステージの外周面とフォーカスリングの内周面との狭い隙間に付着残留した反応生成物をプラズマとの反応で除去するに際して、ウェハステージとフォーカスリングとの相対的変位により、ウェハステージの外周面またはフォーカスリングの内周面を積極的に露出させることにより、そこに付着残留している反応生成物に対するプラズマの接触を効果的なものとし、反応生成物の除去を充分なものにすることができる。

以下、本発明にかかわる半導体製造装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下では、半導体製造装置としてドライエッチング装置を取り上げて説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における半導体製造装置の概略構成および半導体製造装置のクリーニング方法の工程を示す断面図である。図１において、１はプラズマチャンバー、２はウェハステージ、３は上部電極、４はフォーカスリング、５は反応生成物である。本実施の形態においては、ウェハステージ２が上下動自在に構成されている。クリーニング時にウェハステージ２を、ホームポジション（初期位置）より上動させるようになっている。ここでは、材質その他の条件により、フォーカスリング４に比べてウェハステージ２の方により多くの反応生成物５が付着残留しやすい場合を想定している。

真空に保持されるプラズマチャンバー１の内部には、被エッチング試料である半導体ウェハ（図示せず）を保持するとともに下部電極となるウェハステージ２が設けられており、このウェハステージ２の上方に所定の間隔を隔てて上部電極３が設けられている。ウェハステージ２の外周に同心状にフォーカスリング４が設けられ、半導体ウェハの周辺のプラズマを制御している。プラズマチャンバー１にはガス供給部（図示せず）と真空排気装置（図示せず）に接続されたガス排出部（図示せず）が設置されている。ウェハステージ２および上部電極３にはマッチングボックス（図示せず）を介して高周波電源（図示せず）が接続され、半導体ウェハのエッチングを行う。

半導体ウェハのエッチングが終了すると、プラズマチャンバー１の側面に設置されたウェハ搬入出部（図示せず）から半導体ウェハがプラズマチャンバー１外に搬出される。プラズマチャンバー１の内周面とウェハステージ２の外周面にはエッチングで生じた反応生成物５が付着する（図１（ａ））。

次に、ウェハステージ２を上動してフォーカスリング４より高い位置に移動し、反応生成物５を除去するためのＳＦ₆ 等のガスを導入する。例えば、ＳＦ₆ の流量を２００ｍｌ／ｍｉｎ、圧力を１０Ｐａとする（図１（ｂ））。

上部電極３に高周波電力を印加する。例えば６００Ｗを印加する。これにより、Ｆラジカル等の反応性の高いプラズマ（反応種）が発生し、プラズマチャンバー１の内周面およびウェハステージ２の外周面に付着した反応生成物５とプラズマが反応し、反応結果の反応ガスがプラズマチャンバー１外へ排出される。

上動したウェハステージ２の反応生成物５が付着している外周面部分がフォーカスリング４よりも上位にきて、ウェハステージ２の外周面部分が大きく露出されるため、プラズマとの接触が効率良く行われる。また、反応ガスの排気がスムーズになり、反応が促進され、再付着も抑制される。その結果として、ウェハステージ２の外周面は、プラズマチャンバー１の内周面と同様にクリーンに保たれる（図１（ｃ））。クリーニングが完了すると、ウェハステージ２は下動されてホームポジションに復帰する。

図２にプラズマチャンバー内パーティクル数について実施の形態１と従来例との比較を示す。本実施の形態によれば、プラズマチャンバー１内のパーティクルを効率良く低減できる。一例では、従来例に比べて約５０％の低減を達成できた。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における半導体製造装置の概略構成および半導体製造装置のクリーニング方法の工程を示す断面図である。図３において、実施の形態１の図１におけるのと同じ符号は同一構成要素を指しているので、詳しい説明は省略する。本実施の形態においては、クリーニング時にウェハステージ２を、ホームポジションより下動させるようになっている。ここでは、材質その他の条件により、ウェハステージ２に比べてフォーカスリング４の方により多くの反応生成物５が付着残留しやすい場合を想定している。その他の構成については、実施の形態１と同様である。

図３（ａ）の状態は、実施の形態１の場合の図１（ａ）と同じように処理が終わって半導体ウェハを搬出した状態である。ただし、ここでは、フォーカスリング４の内周面に反応生成物５が付着している。

次に、ウェハステージ２を下動してフォーカスリング４より低い位置に移動させ、次いで、ＳＦ₆ 等のガスを導入する（図３（ｂ））。そして、上部電極３に高周波電力を印加してＦラジカル等のプラズマ（反応種）を発生させ、プラズマチャンバー１の内周面およびフォーカスリング４の内周面に付着した反応生成物５にプラズマを反応させ、反応結果の反応ガスをプラズマチャンバー１外へ排出する。

フォーカスリング４の反応生成物５が付着している内周面部分に対して、下動したウェハステージ２が下位にきて、フォーカスリング４の内周面部分が大きく露出されるため、プラズマとの接触が効率良く行われる。また、反応ガスの排気がスムーズになり、反応が促進される。その結果として、フォーカスリング４の内周面は、プラズマチャンバー１の内周面と同様にクリーンに保たれる（図３（ｃ））。クリーニングが完了すると、ウェハステージ２は上動されてホームポジションに復帰する。

下動したウェハステージ２は、上部電極３でのプラズマ発生領域から遠ざかるため、プラズマに曝される割合が実施の形態１の場合よりも小さくなり、ウェハステージ２のプラズマによる損傷を低減できる。

図４にプラズマチャンバー内パーティクル数について実施の形態２と従来例との比較を示す。本実施の形態によれば、プラズマチャンバー１内のパーティクルを効率良く低減できる。一例では、従来例に比べて約６０％の低減を達成できた。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における半導体製造装置の概略構成および半導体製造装置のクリーニング方法の工程を示す断面図である。図５において、実施の形態１の図１におけるのと同じ符号は同一構成要素を指しているので、詳しい説明は省略する。本実施の形態においては、フォーカスリング４が上下動自在に構成され、クリーニング時にフォーカスリング４を、ホームポジションより上動させるようになっている。ここでは、材質その他の条件により、ウェハステージ２に比べてフォーカスリング４の方により多くの反応生成物５が付着残留しやすい場合を想定している。その他の構成については、実施の形態１と同様である。

図５（ａ）の状態は、実施の形態２の場合の図３（ａ）と同じ状態であり、フォーカスリング４の内周面に反応生成物５が付着している。

次に、フォーカスリング４を上動してウェハステージ２より高い位置に移動させ、次いで、ＳＦ₆ 等のガスを導入する（図５（ｂ））。そして、上部電極３に高周波電力を印加してＦラジカル等のプラズマ（反応種）を発生させ、プラズマチャンバー１の内周面およびフォーカスリング４の内周面に付着した反応生成物５にプラズマを反応させ、反応結果の反応ガスをプラズマチャンバー１外へ排出する。

上動したフォーカスリング４の反応生成物５が付着している内周面部分がウェハステージ２よりも上位にきて、フォーカスリング４の内周面部分が大きく露出されるため、プラズマとの接触が効率良く行われる。その結果として、フォーカスリング４の内周面は、プラズマチャンバー１の内周面と同様にクリーンに保たれる（図５（ｃ））。クリーニングが完了すると、フォーカスリング４は下動されてホームポジションに復帰する。

上動したフォーカスリング４は、流入するプラズマとの接触割合が増えるため、実施の形態２の場合よりも効率的に反応生成物５を除去できる。

図６にプラズマチャンバー内パーティクル数について実施の形態３と従来例との比較を示す。本実施の形態によれば、プラズマチャンバー１内のパーティクルを効率良く低減できる。一例では、従来例に比べて約４０％の低減を達成できた。

（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４における半導体製造装置の概略構成および半導体製造装置のクリーニング方法の工程を示す断面図である。図７において、実施の形態１の図１におけるのと同じ符号は同一構成要素を指しているので、詳しい説明は省略する。本実施の形態においては、フォーカスリング４が上下動自在に構成され、クリーニング時にフォーカスリング４を、ホームポジションより下動させるようになっている。ここでは、材質その他の条件により、フォーカスリング４に比べてウェハステージ２の方により多くの反応生成物５が付着残留しやすい場合を想定している。その他の構成については、実施の形態１と同様である。

図７（ａ）の状態は、実施の形態１の場合の図１（ａ）と同じように処理が終わって半導体ウェハを搬出した状態である。ただし、ここでは、ウェハステージ２の外周面に反応生成物５が付着している。

次に、フォーカスリング４を下動してウェハステージ２より低い位置に移動させ、次いで、ＳＦ₆ 等のガスを導入する（図７（ｂ））。

そして、上部電極３に高周波電力を印加してＦラジカル等のプラズマ（反応種）を発生させ、プラズマチャンバー１の内周面およびウェハステージ２の外周面に付着した反応生成物５にプラズマを反応させ、反応結果の反応ガスをプラズマチャンバー１外へ排出する。

ウェハステージ２の反応生成物５が付着している外周面部分がフォーカスリング４よりも上位にきて、ウェハステージ２の外周面部分が大きく露出されるため、プラズマとの接触が効率良く行われる。その結果として、ウェハステージ２の外周面は、プラズマチャンバー１の内周面と同様にクリーンに保たれる（図７（ｃ））。クリーニングが完了すると、フォーカスリング４は下動されてホームポジションに復帰する。

下動したフォーカスリング４は、上部電極３でのプラズマ発生領域から遠ざかるため、プラズマに曝される割合が実施の形態３の場合よりも小さくなり、フォーカスリング４のプラズマによる損傷を低減できる。

図８にプラズマチャンバー内パーティクル数について実施の形態４と従来例との比較を示す。本実施の形態によれば、プラズマチャンバー１内のパーティクルを効率良く低減できる。一例では、従来例に比べて約６７％の低減を達成できた。

（実施の形態５）
図９は、本発明の実施の形態５における半導体製造装置の概略構成および半導体製造装置のクリーニング方法の工程を示す断面図である。図９において、実施の形態１の図１におけるのと同じ符号は同一構成要素を指しているので、詳しい説明は省略する。本実施の形態においては、クリーニング時にウェハステージ２を、ホームポジションより上動および下動させるようになっている。ここでは、材質その他の条件により、反応生成物５が付着残留がウェハステージ２とフォーカスリング４とで同等の場合を想定している。その他の構成については、実施の形態１と同様である。

図９（ａ）の状態は、実施の形態１の場合の図１（ａ）と同じように処理が終わって半導体ウェハを搬出した状態である。ただし、ここでは、ウェハステージ２の外周面およびフォーカスリング４の内周面に反応生成物５が付着している。

次に、ウェハステージ２を上動してフォーカスリング４より高い位置に移動させ、次いで、ＳＦ₆ 等のガスを導入する（図９（ｂ））。

そして、上部電極３に高周波電力を印加してＦラジカル等のプラズマ（反応種）を発生させ、プラズマチャンバー１の内周面およびウェハステージ２の外周面に付着した反応生成物５にプラズマを反応させ、反応結果の反応ガスをプラズマチャンバー１外へ排出する。この場合、上動したウェハステージ２の反応生成物５が付着している外周面部分がフォーカスリング４よりも上位にきて、ウェハステージ２の外周面部分が大きく露出されるため、プラズマとの接触が効率良く行われる（図９（ｃ））。

次いで、ウェハステージ２は下動され、ホームポジションを通ってさらに下動してフォーカスリング４より低い位置に移動させ、次いで、ＳＦ₆ 等のガスを導入する（図９（ｄ））。そして、上部電極３に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、フォーカスリング４の内周面に付着した反応生成物５にプラズマを反応させ、反応結果の反応ガスをプラズマチャンバー１外へ排出する。この場合、フォーカスリング４の反応生成物５が付着している内周面部分に対して、下動したウェハステージ２が下位にきて、フォーカスリング４の内周面部分が大きく露出されるため、プラズマとの接触が効率良く行われる（図９（ｅ））。

以上の結果、ウェハステージ２の外周面およびフォーカスリング４の内周面は、プラズマチャンバー１の内周面と同様にクリーンに保たれる。クリーニングが完了すると、ウェハステージ２は上動されてホームポジションに復帰する。

図１０にプラズマチャンバー内パーティクル数について実施の形態５と従来例との比較を示す。本実施の形態によれば、プラズマチャンバー１内のパーティクルを効率良く低減できる。一例では、従来例に比べて約８３％の低減を達成できた。

本実施の形態５の場合、ウェハステージをフォーカスリングより高い位置に移動するステップと、ウェハステージをフォーカスリングより低い位置に移動するステップを有するため、ウェハステージの外周面に付着した反応生成物およびフォーカスリングの外周面に付着した反応生成物の両方を除去できる。すなわち、プラズマチャンバー内のパーティクルを大幅に低減することができる。

なお、フォーカスリングの方をホームポジションをまたいで上下動するように構成してもよいし、あるいは、ウェハステージとフォーカスリングの両方をホームポジションをまたいで上下動するように構成してもよい。いずれも上記同様の効果が得られる。

なお、上記では、ドライエッチング装置の場合について説明したが、アッシング装置あるいはＣＶＤ装置などでも同様の効果が期待できる。

本発明は、プラズマ放電を利用したドライエッチング装置、アッシング装置、ＣＶＤ装置などの半導体製造装置において、プラズマ処理の過程でプラズマチャンバーの各部に付着残留する反応生成物を効果的に除去する技術として有用である。

本発明の実施の形態１における半導体製造装置の概略構成および半導体製造装置のクリーニング方法の工程を示す断面図 本発明の実施の形態１において、プラズマチャンバー内パーティクル数について実施の形態１と従来例との比較を示す図 本発明の実施の形態２における半導体製造装置の概略構成および半導体製造装置のクリーニング方法の工程を示す断面図 本発明の実施の形態２において、プラズマチャンバー内パーティクル数について実施の形態２と従来例との比較を示す図 本発明の実施の形態３における半導体製造装置の概略構成および半導体製造装置のクリーニング方法の工程を示す断面図 本発明の実施の形態３において、プラズマチャンバー内パーティクル数について実施の形態３と従来例との比較を示す図 本発明の実施の形態４における半導体製造装置の概略構成および半導体製造装置のクリーニング方法の工程を示す断面図 本発明の実施の形態４において、プラズマチャンバー内パーティクル数について実施の形態４と従来例との比較を示す図 本発明の実施の形態５における半導体製造装置の概略構成および半導体製造装置のクリーニング方法の工程を示す断面図 本発明の実施の形態５において、プラズマチャンバー内パーティクル数について実施の形態５と従来例との比較を示す図 従来技術における半導体製造装置の概略構成および半導体製造装置のクリーニング方法の工程を示す断面図

符号の説明

１ プラズマチャンバー
２ ウェハステージ
３ 上部電極
４ フォーカスリング
５ 反応生成物

Claims (12)

1. ウェハに供給するプラズマを供給するためのプラズマチャンバーと、
   前記プラズマチャンバー内に設けられ、前記ウェハを載置するウェハステージと、
   前記プラズマチャンバー内において、前記ウェハステージの外周に同心状に配置されたフォーカスリングとを備え、
   前記ウェハステージと前記フォーカスリングとは相対的に上下動可能に構成されている半導体製造装置。
2. 前記プラズマチャンバーは、ドライエッチング用のプラズマチャンバー、またはアッシング用のプラズマチャンバーである請求項１に記載の半導体製造装置。
3. 前記プラズマチャンバーは、ＣＶＤによる薄膜形成用のプラズマチャンバーである請求項１に記載の半導体製造装置。
4. ウェハステージと、プラズマ供給部と、前記ウェハステージの外周に同心状に配置されたフォーカスリングとを備えるチャンバーにおいて、
   ウェハを前記チャンバーに搬入する工程と、
   前記ウェハステージに設置された前記ウェハに対して前記プラズマ供給部よりプラズマを供給しエッチングを行う工程と、
   エッチング後の前記ウェハを前記チャンバーから取り出す工程と、
   前記チャンバー内のエッチング反応性生物を除去する工程と、を有し、
   前記反応生成物の除去は、前記ウェハステージと前記フォーカスリングが異なる位置になるように設置し、前記チャンバー内にプラズマを供給することにより行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 前記ウェハステージと前記フォーカスリングが異なる位置になるように設置する場合、前記ウェハステージ、または前記フォーカスリングのいずれか一方を移動することにより行う請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記ウェハステージと前記フォーカスリングが異なる位置になるように設置する場合、前記ウェハステージ及び前記フォーカスリングを移動することにより行う請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記ウエハステージは、前記フォーカスリングより高い位置に設置されている請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記ウエハステージは、前記フォーカスリングより低い位置に設置されている請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記プラズマ供給部は、ドライエッチング用のプラズマ供給部、またはアッシング用のプラズマ供給部の機能を合わせて有している請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記プラズマ供給部は、前記ウェハ上にプラズマ粒子を供給し、膜を形成する機能を有している請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
11. ウェハをチャンバー内に搬入し、前記チャンバー内のウェハステージに前記ウェハを載置する工程と、
    前記チャンバー内に設置されたプラズマ供給部より前記ウェハにプラズマを供給する工程と、
    前記プラズマを照射した後、前記ウェハを前記チャンバーから搬出する工程と、
    前記ウェハを搬出した後、前記ウェハが前記チャンバー内にない状態で、前記ウェハステージと前記フォーカスリングとを軸方向に沿って相対的に変位させる工程と、
    前記チャンバー内にプラズマを供給し、前記チャンバーの内部に残留する反応生成物と反応させ、ガス化した上で排気する工程とを有する半導体製造装置のクリーニング方法。
12. 前記相対的変位の工程において、前記ウェハステージを上動させて、このウェハステージの外周面を前記フォーカスリングの上端より上方に露出させる請求項１１に記載の半導体製造装置のクリーニング方法。

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