JP4087674B2 - 半導体製造装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスを導入してプラズマ処理を行う半導体製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図4は、従来の半導体製造装置の一例としてのプラズマエッチング装置を概略的に示す構成図である。
プラズマエッチング装置は真空容器101を有しており、この真空容器101の上部には蓋102が配置されている。真空容器101に蓋102をすることにより、該真空容器内にはエッチング室103が形成される。
【0003】
このエッチング室103内の下方にはウエハなどの被エッチング基板(図示せず)を載置固定するステージ電極104が配置されており、このステージ電極104はRF印加電極(カソード電極)としても作用する。このステージ電極104は例えば静電チャック方式により被エッチング基板を固定するようになっている。なお、静電チャック方式は、クーロン力によって被エッチング基板を吸引して固定する方式である。
【0004】
ステージ電極104の周囲及び下部はアースシールド105によってシールドされている。また、ステージ電極104は高周波電源106に電気的に接続されている。
【0005】
エッチング室103内の上方には、ステージ電極104に対向して平行の位置にガスシャワー電極107が配置されており、このガスシャワー電極107はアノード側に位置している。これらは一対の平行平板型電極である。ガスシャワー電極107の周囲及び上部はアースシールド108によってシールドされている。また、ガスシャワー電極107は接地電位に接続されている。
【0006】
ガスシャワー電極107の下方(ステージ電極上面側)には、被エッチング基板の表面側にシャワー状のエッチングガスを導入する複数の導入口(図示せず)が形成されている。ガスシャワー電極107の内部にはガス導入経路(図示せず)が設けられている。このガス導入経路の一方側は上記導入口に繋げられており、ガス導入経路の他方側はエッチングガスの供給機構(図示せず)に接続されている。また、真空容器101には、エッチング室103の内部を真空排気する排気口(図示せず)が設けられている。この排気口は排気ポンプ(図示せず)に接続されている。
【0007】
次に、上記プラズマエッチング装置を用いたエッチング方法について説明する。
被エッチング基板をプラズマエッチング装置のエッチング室103内に挿入し、このエッチング室内のステージ電極104上に被エッチング基板を載置する。
【0008】
次いで、この被エッチング基板をステージ電極104上に静電チャックにより固定し、真空容器101を蓋102で閉じ、排気ポンプで真空排気する。次いで、ガスシャワー電極107の導入口からシャワー状のエッチングガスをエッチング室103の被エッチング基板の表面側に導入する。これにより、所定の圧力、エッチングガス流量などのエッチング室内が所望の雰囲気となり、高周波電源106により高周波(RF)を印加し、プラズマを発生させることにより被エッチング基板のエッチングを行う。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のプラズマエッチング装置では、装置のサイズが比較的に大きく、装置の小型化及び軽量化の要望に十分に応えることができなかった。また、被エッチング基板の表面に導入したエッチングガスを一つの排気口から排気ポンプにより排気しているため、エッチング基板の表面からエッチングガスを均等に排気することができなかった。
【0010】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、装置を小型化及び軽量化した半導体製造装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、被処理基板の表面に導入したガスを該表面の外周に向けてほぼ均等に排気できる半導体製造装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る半導体製造装置は、真空容器と、この真空容器の上部に配置された、電極としての機能を有するチャンバー蓋と、このチャンバー蓋の内部に設けられたガス導入経路と、チャンバー蓋の下面にライナーを介して配置されたガス分散板と、このガス分散板に形成された複数の貫通孔と、真空容器内にチャンバー蓋に対向するように配置された、被処理基板を載置するステージ電極と、を具備し、ガス導入経路、複数の貫通孔を通してステージ電極上にシャワー状のガスを導入し、プラズマを発生させることにより被処理基板を処理することを特徴とする。
【0012】
上記半導体製造装置によれば、チャンバー蓋を真空容器の蓋としての機能だけでなくガスシャワー電極としての機能も持たせている。チャンバー蓋の内部にガス導入経路を設け、この経路を通ってチャンバー蓋の下面にガスを導入し、この導入したガスをガス分散板により細かく分散させることにより、シャワー状のガスを貫通孔から噴出させる。このような構成としているため、ガスシャワー電極としてのチャンバー蓋のサイズを従来のものより小型化及び軽量化することができる。それにより、半導体製造装置全体のサイズの小型化と軽量化が可能となる。
【0013】
本発明に係る半導体製造装置は、真空容器と、この真空容器の上部に配置されたチャンバー蓋と、真空容器内にガスを導入するガス導入機構と、真空容器内に配置された、被処理基板を載置するステージ電極と、真空容器内に設けられ、ステージ電極の外周側に位置する溝と、この溝の底部上に等排気板用カラーを介して配置された等排気板と、この等排気板に形成された複数の貫通孔と、溝の底部からガスを排気する排気手段と、を具備し、ガス導入機構によりステージ電極上にガスを導入し、プラズマを発生させることにより被処理基板を処理し、上記ステージ電極上に導入したガスを上記複数の貫通孔を通して排気手段により溝の底部から排気することを特徴とする。
【0014】
上記半導体製造装置によれば、真空容器内のステージ電極の外周側に溝を設け、この溝に等排気板を配置し、この等排気板の複数の貫通孔を通して排気手段により溝の底部から排気している。これにより、ステージ電極上の被処理基板表面から該表面の外周に向けてガスをほぼ均等に排気することができる。したがって、面内均一性の良い処理が可能となる。
【0015】
本発明に係る半導体製造装置は、真空容器と、この真空容器の上部に配置されたチャンバー蓋と、真空容器内にガスを導入するガス導入機構と、真空容器内に配置された、被処理基板を載置するステージ電極と、真空容器内に設けられ、ステージ電極の外周側に位置する溝と、この溝の底部上に第1等排気板用カラーを介して配置された第1等排気板と、第1等排気板に形成された複数の貫通孔と、第1等排気板上に第2等排気板用カラーを介して配置された第2等排気板と、第2等排気板に形成され、第1等排気板の貫通孔の数より多く形成された複数の貫通孔と、溝の底部からガスを排気する排気手段と、を具備し、ガス導入機構によりステージ電極上にガスを導入し、プラズマを発生させることにより被処理基板を処理し、上記ステージ電極上に導入したガスを第2等排気板の貫通孔を通し、第1等排気板の貫通孔を通して排気手段により溝の底部から排気することを特徴とする。
【0016】
上記半導体製造装置によれば、真空容器内のステージ電極の外周側に溝を設け、この溝に第1等排気板及び第2等排気板を配置し、第2等排気板の貫通孔の数を第1等排気板のそれより多く形成している。つまり、第2等排気板、第1等排気板の順にガスを通過させる貫通孔の数を少なくしている。これにより、ステージ電極上の被処理基板表面から該表面の外周に向けてガスをほぼ均等に排気することができる。したがって、面内均一性の良いエッチング処理が可能となる。
【0017】
本発明に係る半導体製造装置は、真空容器と、この真空容器の上部に配置された、電極としての機能を有するチャンバー蓋と、このチャンバー蓋の内部に設けられたガス導入経路と、チャンバー蓋の下面にライナーを介して配置されたガス分散板と、このガス分散板に形成された複数の貫通孔と、真空容器内にチャンバー蓋に対向するように配置された、被処理基板を載置するステージ電極と、真空容器内に設けられ、ステージ電極の外周側に位置する溝と、この溝の底部上に等排気板用カラーを介して配置された等排気板と、この等排気板に形成された複数の貫通孔と、溝の底部からガスを排気する排気手段と、を具備し、ガス導入経路、ガス分散板の貫通孔を通してステージ電極上にシャワー状のガスを導入し、プラズマを発生させることにより被処理基板を処理し、上記ステージ電極上に導入したガスを等排気板の貫通孔を通して排気手段により溝の底部から排気することを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施の形態による半導体製造装置の一例としてのプラズマエッチング装置を概略的に示す構成断面図である。図2は、図1に示すガスシャワー電極部を分解して示す斜視図である。図3は、図1に示す等排気・RF印加電極部を分解して示す斜視図である。
【0019】
図1に示すプラズマエッチング装置はガスシャワー電極部及び等排気・RF印加電極部を備えている。等排気・RF印加電極部は真空容器(反応チャンバー)1を有しており、ガスシャワー電極部はチャンバー蓋2を有している。真空容器1の上部にはチャンバー蓋2が配置されている。真空容器1にチャンバー蓋2を固定することにより、真空容器1内にはエッチング室3が形成される。
【0020】
真空容器1内の下方にはウエハなどの被エッチング基板(図示せず)を載置固定するステージ電極4が配置されており、このステージ電極4はRF印加電極(カソード電極)として作用する。ステージ電極4は、図3に示すように円盤形状部とそれを支える支持部とからなっている。このステージ電極4は例えば静電チャック方式により被エッチング基板を固定するようになっている。なお、静電チャック方式は、クーロン力によって被エッチング基板を吸引して固定する方式である。
【0021】
ステージ電極4の下部には絶縁スリーブ5が配置されており、この絶縁スリーブ5によって真空容器1とステージ電極4は電気的に絶縁されている。また、ステージ電極4の下部は固定ナット6により真空容器1に固定されており、この固定ナット6と真空容器1との間には両者を絶縁する絶縁カラー8が配置されている。また、ステージ電極4は高周波電源(図示せず)に電気的に接続されている。
【0022】
チャンバー蓋2は、真空容器1の上方(即ちエッチング室3内の上方)であってステージ電極4に対向して平行の位置に配置されている。チャンバー蓋2の内部には、被エッチング基板の表面側にエッチングガスを導入するガス導入経路9が設けられている。このガス導入経路9の一端はチャンバー蓋2の側面側に配置されており、該一端はエッチングガスの供給機構(図示せず)に接続されている。ガス導入経路9の他端はチャンバー蓋2の下面中央部(ステージ電極表面中央部に対向する位置)に配置されている。
【0023】
チャンバー蓋2の下面にはライナー10aを介して第1ガス分散板11が配置されており、この第1ガス分散板11の下にはライナー10bを介して第2ガス分散板12が配置されている。ライナー10aはチャンバー蓋2の下面と第1ガス分散板11との間隔をあけるためのものであり、ライナー10bは第1ガス分散板11と第2ガス分散板12との間隔をあけるためのものである。ライナー10a、第1ガス分散板11、ライナー10b及び第2ガス分散板12は、固定ネジ13によりチャンバー蓋2に固定されており、エッチング室3の上方に位置している。
【0024】
図2に示すように、チャンバー蓋2は円盤形状を有しており、ライナー10a,10bはリング形状を有している。第1ガス分散板11には複数の貫通孔が設けられており、これらの貫通孔をエッチングガスが通過することによりエッチングガスを分散させるようになっている。第2ガス分散板12には複数の貫通孔が設けられている。第2ガス分散板12の貫通孔の大きさは第1ガス分散板11の貫通孔より小さく形成されている。これにより、第2ガス分散板12をエッチングガスが通過することにより、さらにエッチングガスを細かく分散させるようになっている。このようにしてエッチングガスをエッチング室3内にガスシャワー状に導入することができる。
【0025】
チャンバー蓋2、ライナー10a,10b、第1ガス分散板11、第2ガス分散板12及び固定ネジ13などによりガスシャワー電極部が構成されている。ガスシャワー電極部はアノード側に位置している。ガスシャワー電極部とステージ電極4は一対の平行平板型電極である。また、ガスシャワー電極部は接地電位に接続されている。
【0026】
図1に示す真空容器1の下部の内側面側であってステージ電極4の外周側には、略円周上にお堀のような溝14が設けられている。この溝14には等排気機構が配置されている。等排気機構は、ガスシャワー電極部から被エッチング基板表面に導入したシャワー状のエッチングガスを被エッチング基板の外周にほぼ均等に排気する機構である。
【0027】
等排気機構は第1等排気板15を有しており、第1等排気板15はステージ電極4の表面とほぼ同じ高さか又はやや低く配置されている。第1等排気板15の下には等排気板用カラー16aを介して第2等排気板17が配置されており、第2等排気板17の下には等排気板用カラー16bを介して第3等排気板18が配置されている。第3等排気板18の下には等排気板用カラー16cが配置されている。等排気板用カラー16aは第1等排気板15と第2等排気板17との間隔をあけるためのものであり、等排気板用カラー16bは第2等排気板17と第3等排気板18との間隔をあけるためのものであり、等排気板用カラー16cは第3等排気板18と真空容器1の底面との間隔をあけるためのものである。
【0028】
図3に示すように、第1等排気板15は、リング形状を有しており、それには8個の貫通孔が設けられている。したがって、第1等排気板15の8個の貫通孔は、第1等排気板15と第2等排気板17との間の空間に繋がっている。また、第2等排気板17は、リング形状を有しており、それには4個の貫通孔が設けられている。したがって、第2等排気板17の4個の貫通孔は、第2等排気板17と第3等排気板18との間の空間に繋がっている。また、第3等排気板18は、リング形状を有しており、それには2個の貫通孔が設けられている。したがって、第3等排気板18の2個の貫通孔は、第3等排気板18と真空容器1の底面との間の空間に繋がっている。
【0029】
また、真空容器1には、エッチング室3の内部を真空排気する排気口(図示せず)が設けられている。この排気口は、第3等排気板18と真空容器1の底面との間の空間に繋がっている。また、この排気口はエッチング室3の内部を真空排気する排気ポンプ(図示せず)に接続されている。
【0030】
エッチング室3内の処理後のエッチングガスを、第1等排気板15の8個の貫通孔を通過させ、第2等排気板17の4個の貫通孔を通過させ、第3等排気板18の2個の貫通孔を通過させ、真空容器1の排気口から排気ポンプにより排気する。このようにエッチングガスが通過するごとに貫通孔の数を少なくすることにより、処理後のエッチングガスの等排気が可能となる。
【0031】
次に、上記プラズマエッチング装置を用いたエッチング方法について説明する。
被エッチング基板をプラズマエッチング装置のエッチング室3内に挿入し、このエッチング室内のステージ電極4上に被エッチング基板を載置する。
【0032】
次いで、この被エッチング基板をステージ電極4上に静電チャックにより固定し、真空容器1をチャンバー蓋2で閉じ、排気ポンプで真空排気する。次いで、ガスシャワー電極部からシャワー状のエッチングガスをエッチング室3の被エッチング基板の表面側に導入する。これにより、所定の圧力、エッチングガス流量などのエッチング室内が所望の雰囲気となり、高周波電源により高周波(RF)を印加し、プラズマを発生させることにより被エッチング基板のエッチングを行う。
【0033】
上記実施の形態によれば、チャンバー蓋2を真空容器1の蓋としての機能だけでなくガスシャワー電極としての機能も持たせている。チャンバー蓋2の内部にガス導入経路9を設け、この経路9を通ってチャンバー蓋2の下面中央部にエッチングガスを導入し、この導入したエッチングガスを第1ガス分散板11及び第2ガス分散板12により細かく分散させることにより、シャワー状のエッチングガスを第2ガス分散板12の貫通孔から噴出させる。このような構成としているため、チャンバー蓋を備えたガスシャワー電極部のサイズを小型化及び軽量化することができる。それにより、プラズマエッチング装置全体のサイズの小型化と軽量化が可能となる。また設置面積の縮小化も可能となり、装置の低価格化も可能となる。
【0034】
また、本実施の形態では、真空容器1の下部の側面側に略円周上のお堀のような溝14を設け、この溝に等排気機構を配置している。第1等排気板15、第2等排気板17、第3等排気板18の順にガスを通過させる貫通孔の数を少なくすることにより、ステージ電極上の被エッチング基板表面から該表面の外周に向けて処理後のエッチングガスをほぼ均等に排気することができる。したがって、面内均一性の良いエッチング処理が可能となる。
【0035】
また、成膜チャンバー21を構成する底部21aと上部21bの形状や大きさは、実施の形態で説明したものに必ずしも限定されることものではなく、上部と底部を繋ぐ面が基板表面より小さいものであれば、他の形状や大きさとすることも可能である。
【0036】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、等排気板の貫通孔の数及びガス分散板の貫通孔の数を適宜変更することも可能である。
【0037】
また、上記実施の形態では、本発明をプラズマエッチング装置に適用しているが、これに限定されるものではなく、CVD(chemical vapor deposition)装置、スパッタリング装置などの他の半導体製造装置に本発明を適用することも可能である。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、装置を小型化及び軽量化した半導体製造装置を提供することができる。また、他の本発明によれば、被処理基板の表面に導入したガスを該表面の外周に向けてほぼ均等に排気できる半導体製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による半導体製造装置の一例としてのプラズマエッチング装置を概略的に示す構成断面図である。
【図2】図1に示すガスシャワー電極部を分解して示す斜視図である。
【図3】図1に示す等排気・RF印加電極部を分解して示す斜視図である。
【図4】従来の半導体製造装置の一例としてのプラズマエッチング装置を概略的に示す構成図である。
【符号の説明】
1,101…真空容器
2…チャンバー蓋
3,103…エッチング室
4,104…ステージ電極
5…絶縁スリーブ
6…固定ナット
8…絶縁カラー
9…ガス導入経路
10a,10b…ライナー
11…第1ガス分散板
12…第2ガス分散板
13…固定ネジ
14…溝
15…第1等排気板
16a〜16c…等排気板用カラー
17…第2等排気板
18…第3等排気板
102…蓋
105,108…アースシールド
106…高周波電源
107…ガスシャワー電極

Claims (3)

  1. 真空容器と、
    上記真空容器の上部に配置された、電極としての機能を有するチャンバー蓋と、
    上記チャンバー蓋の内部に設けられたガス導入経路であって、一端が上記チャンバー蓋の側面に配置され、他端が上記チャンバー蓋の下面に配置されたガス導入経路と、
    上記チャンバー蓋の下面に第1のライナーを介して配置された第1のガス分散板と、
    上記第1のガス分散板の下に第2のライナーを介して配置された第2のガス分散板と、
    上記第1のガス分散板に形成された複数の第1の貫通孔と、
    上記第2のガス分散板に形成され、上記第1の貫通孔より大きさの小さい複数の第2の貫通孔と、
    上記真空容器内に上記チャンバー蓋に対向するように配置された、被処理基板を載置するステージ電極と、
    を具備し、
    上記ガス導入経路の一端から導入したガスを、上記ガス導入経路を通して上記ガス導入経路の他端から上記真空容器内に導入し、複数の第1の貫通孔及び複数の第2の貫通孔を通して上記ステージ電極上にシャワー状のガスとして導入し、プラズマを発生させることにより上記被処理基板を処理することを特徴とする半導体製造装置。
  2. 真空容器と、
    上記真空容器の上部に配置されたチャンバー蓋と、
    上記真空容器内にガスを導入するガス導入機構と、
    上記真空容器内に配置された、被処理基板を載置するステージ電極と、
    上記真空容器内に設けられ、上記ステージ電極の外周側に位置し且つ上記ステージ電極を囲むように配置された溝と、
    上記溝内に配置され、上記溝の底部を覆うように配置され、上記溝の底部上に第1等排気板用カラーを介して配置された第1等排気板と、
    上記第1等排気板に形成され、上記ステージ電極を等間隔に囲むように配置された複数の第1の貫通孔と、
    上記溝内に配置され、上記第1の等排気板を覆うように配置され、上記第1等排気板上に第2等排気板用カラーを介して配置された第2等排気板と、
    上記第2等排気板に形成され、上記ステージ電極を等間隔に囲むように配置され、上記第1の貫通孔の数より多く形成された複数の第2の貫通孔と、
    上記溝の底部からガスを排気する排気手段と、
    を具備し、
    上記ガス導入機構により上記ステージ電極上にガスを導入し、プラズマを発生させることにより上記被処理基板を処理し、上記ステージ電極上に導入したガスを、上記第2等排気板の第2の貫通孔を通した後上記第1等排気板の上記第1の貫通孔を通して、上記排気手段により上記溝の底部から排気することを特徴とする半導体製造装置。
  3. 真空容器と、
    上記真空容器の上部に配置された、電極としての機能を有するチャンバー蓋と、
    上記チャンバー蓋の内部に設けられたガス導入経路であって、一端が上記チャンバー蓋の側面に配置され、他端が上記チャンバー蓋の下面に配置されたガス導入経路と、
    上記チャンバー蓋の下面に第1のライナーを介して配置された第1のガス分散板と、
    上記第1のガス分散板の下に第2のライナーを介して配置された第2のガス分散板と、
    上記第1のガス分散板に形成された複数の第1の貫通孔と、
    上記第2のガス分散板に形成され、上記第1の貫通孔より大きさの小さい複数の第2の貫通孔と、
    上記真空容器内に上記チャンバー蓋に対向するように配置された、被処理基板を載置するステージ電極と、
    上記真空容器内に設けられ、上記ステージ電極の外周側に位置し且つ上記ステージ電極を囲むように配置された溝と、
    上記溝内に配置され、上記溝の底部を覆うように配置され、上記溝の底部上に第1等排気板用カラーを介して配置された第1等排気板と、
    上記第1等排気板に形成され、上記ステージ電極を等間隔に囲むように配置された複数の第1の貫通孔と、
    上記溝内に配置され、上記第1の等排気板を覆うように配置され、上記第1等排気板上に第2等排気板用カラーを介して配置された第2等排気板と、
    上記第2等排気板に形成され、上記ステージ電極を等間隔に囲むように配置され、上記第1の貫通孔の数より多く形成された複数の第2の貫通孔と、
    上記溝の底部からガスを排気する排気手段と、
    を具備し、
    上記ガス導入経路の一端から導入したガスを、上記ガス導入経路を通して上記ガス導入経路の他端から上記真空容器内に導入し、上記第1のガス分散板の複数の第1の貫通孔及び上記第2のガス分散板の複数の第2の貫通孔を通して上記ステージ電極上にシャワー状のガスとして導入し、プラズマを発生させることにより上記被処理基板を処理し、上記ステージ電極上に導入したガスを、上記第2等排気板の第2の貫通孔を通した後、上記第1等排気板の上記第1の貫通孔を通して、上記排気手段により上記溝の底部から排気することを特徴とする半導体製造装置。
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