JP5494405B2 - 半導体製造装置および半導体製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、低圧化された処理室内にて半導体ウエハの所定の部位を除去する半導体製造装置および半導体製造方法に関するものである。

従来、低圧化された処理室内にて半導体ウエハの所定の部位をドライエッチング等の加工により除去する際には、この加工等に起因して異物が発生する場合がある。このように発生した異物が処理室内に浮遊し半導体ウエハに付着すると、当該半導体ウエハの特性が劣化（変化）するため、上述のような異物を除去する必要がある。

そこで、下記特許文献１に開示されるプラズマ処理装置では、異物除去のための放電終了直前、プラズマを発生する処理室下部のマグネットコイルで磁場を発生させ、磁場の発生位置を移動することによりプラズマを移動させる手段を設けている。これにより、帯電した異物をプラズマで拘束し、処理室周辺へと移動し排出している。

また、下記特許文献２に開示されるドライエッチング装置では、半導体ウエハが処理面下向きのフェースダウン状態で上部電極部に保持されるとともに、半導体ウエハに対向してエッチング処理ガスを供給するガス供給電極板が下部電極部に設けられている。そして、両電極部の周辺から均等排気する主排気路と、下部電極部に下向きにテーパー状に傾斜した補助排気路とが設けられ、また補助排気路の口にメッシュ状の金属シールド材が配設され、主排気路と補助排気路の排気が下部電極部の直下に設置したターボ分子ポンプにより実施される。このように半導体ウエハ処理面が重力に対して下向きのフェースダウン状態であるために、半導体ウエハ上への異物の付着が抑制される。また、下部電極部が下電極保持部によってターボ分子ポンプ直上に設置されるため、ターポ分子ポンプまでの距離が短くなり、補助排気の排気量を向上させている。

また、下記特許文献３に開示されるプラズマエッチング装置では、被エッチング面を上面にした状態で基板を静電吸着方式により下部電極に保持し、プロセスガスを処理室内に導入し、高周波電圧を印加して減圧状態のプラズマガスを生成して基板をエッチング加工する。エッチング加工を終了する際、プロセスガスの供給を停止するとともにパージガスの処理室内への供給を開始し、該開始から所定時間経過後に高周波電圧の印加を停止する。これにより、高周波電圧を停止した瞬間に空中から落下し始める多数のパーティクル（異物）は、パージガス流れに沿って移送されて排出されるので、基板に到達して付着することが防止される。

また、下記特許文献４に開示される基板搬送装置のパーティクル除去方法では、基板搬送機構としての搬送アームは、チャンバの底面に配設されて該底面に対する垂直軸周りに回転自在な回転台と、該回転台に接続された棒状の第１の腕部材と、該第１の腕部材に接続された棒状の第２の腕部材と、該第２の腕部材の他端に接続された、基板を載置する載置部と、載置部の温度を制御する温度制御装置とを備えている。そして、この温度制御装置により、載置部に所定の温度勾配が形成される。このように、基板を載置する載置部に所定の温度勾配が形成されるので、基板とパーティクルとの界面に発生する熱応力によりパーティクルが基板から剥離され、基板から遠ざかる方向へ働く熱泳動力により該パーティクルが基板から除去される。

特開平０８−１８１１１４号公報 特開２０００−２４３５９６号公報 特開平１１−２７４１４０号公報 特開２００５−３５４０２５号公報

ところで、異物を除去するために、上記特許文献１のようにプラズマを使用したり、上記特許文献３のように高周波電圧を印加すると、静電気破壊等により半導体ウエハの加工状態が変化したり物理的破損が発生する可能性があり、この場合には、半導体ウエハに対する加工特性に影響がでるという問題がある。また、上記特許文献２のように半導体ウエハの加工面を下向きに配置すると、半導体ウエハが落下等して損傷した場合に、半導体ウエハに対する加工特性に影響がでる可能性がある。また、上記特許文献４のように載置部に対して所定の温度勾配を形成する場合でも、載置部の周囲に配置される各部材等との温度差によっては、上述した熱泳動力等が有効に機能せず、特に処理室内を浮遊している異物を十分に除去できないという問題がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、半導体ウエハに対する加工特性に影響することなく異物を好適に除去し得る半導体製造装置および半導体製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１の半導体製造装置では、対向して配置される一対の電極とこれら両電極が収容される処理室とを有し、前記両電極間に半導体ウエハを配置し、前記処理室内を低圧化するとともに当該処理室内に除去加工用ガスを第１流入手段により流入させた状態で前記両電極間に高周波電力を印加することで、前記半導体ウエハの所定の部位を除去する除去加工を実施する半導体製造装置において、前記処理室内の圧力を調整可能な圧力調整手段と、前記処理室内に流量が調整された排気用ガスを前記半導体ウエハの外周に向けて流入させる第２流入手段と、を備え、前記除去加工後に、前記圧力調整手段により前記処理室内の圧力を前記除去加工時における圧力よりも高くし、かつ、前記第２流入手段による前記処理室内へのガスの流量を、前記第１流入手段により前記処理室内に流入されているガスの流量よりも高くすることで、前記半導体ウエハの外周近傍に設けられる排気口を介した前記処理室内の排気を促進させることを特徴とする。

また、特許請求の範囲に記載の請求項２の半導体製造装置では、対向して配置される一対の電極とこれら両電極が収容される処理室とを有し、前記両電極間に半導体ウエハを配置し、前記処理室内を低圧化するとともに当該処理室内に除去加工用ガスを第１流入手段により流入させた状態で前記両電極間に高周波電力を印加することで、前記半導体ウエハの所定の部位を除去する除去加工を実施する半導体製造装置において、前記処理室内に流量が調整された排気用ガスを前記半導体ウエハの外周に向けて流入させる第２流入手段を備え、前記除去加工後に、前記第２流入手段による前記処理室内へのガスの流量を、前記第１流入手段により前記処理室に流入されているガスの流量よりも高くすることで、前記半導体ウエハの外周近傍に設けられる排気口を介した前記処理室内の排気を促進させることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の半導体製造装置において、前記半導体ウエハと前記処理室の内壁との温度をそれぞれ調整可能な温度調整手段を備え、前記排気時には、前記温度調整手段により前記半導体ウエハの温度を前記内壁の温度以上にすることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体製造装置において、前記除去加工は、ドライエッチングにより前記所定の部位を除去することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体製造装置において、前記半導体ウエハに対して静電気を帯電させることで前記両電極の一方に対して当該半導体ウエハを固定するとともにこの静電気を除去することで前記固定を解除する固定手段を備え、前記固定手段は、前記排気時には、前記半導体ウエハに対する静電気を除去することを特徴とする。

また、特許請求の範囲に記載の請求項６の半導体製造方法では、対向して配置される一対の電極間に半導体ウエハを配置し、これら両電極および半導体ウエハが収容される処理室内を低圧化するとともに前記両電極間に高周波電力を印加することで、前記半導体ウエハの所定の部位を除去する半導体製造方法において、前記半導体ウエハが配置された前記処理室内を低圧化するとともに当該処理室内に除去加工用ガスを第１流入手段により流入させた状態で前記両電極間に高周波電力を印加することで、前記所定の部位を除去する第１工程と、前記第１工程後に、前記処理室内の圧力を前記第２工程における前記処理室内の圧力よりも高くするとともに、前記半導体ウエハの外周に向けて流入させる排気用ガスの流量を、前記第１流入手段により前記処理室内に流入されているガスの流量よりも高くすることで、前記半導体ウエハの外周近傍に設けられる排気口を介した前記処理室内の排気を促進させる第２工程と、を備えることを特徴とする。

また、特許請求の範囲に記載の請求項７の半導体製造方法では、対向して配置される一対の電極間に半導体ウエハを配置し、これら両電極および半導体ウエハが収容される処理室内を低圧化するとともに前記両電極間に高周波電力を印加することで、前記半導体ウエハの所定の部位を除去する半導体製造方法において、前記半導体ウエハが配置された前記処理室内を低圧化するとともに当該処理室内に除去加工用ガスを第１流入手段により流入させた状態で前記両電極間に高周波電力を印加することで、前記所定の部位を除去する第１工程と、前記第１工程後に、前記半導体ウエハの外周に向けて流入させる排気用ガスの流量を、前記第１流入手段により前記処理室内に流入されているガスの流量よりも高くすることで、前記半導体ウエハの外周近傍に設けられる排気口を介した前記処理室内の排気を促進させる第２工程と、を備えることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項６または７に記載の半導体製造方法において、前記第２工程では、さらに、前記半導体ウエハの温度を前記処理室の内壁の温度以上にすることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項６〜８のいずれか一項に記載の半導体製造方法において、前記第１工程では、ドライエッチングにより前記所定の部位が除去されることを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項６〜９のいずれか一項に記載の半導体製造方法において、前記第１工程では、前記半導体ウエハに対して静電気を帯電させることで前記両電極の一方に対して当該半導体ウエハが固定され、前記第２工程では、前記半導体ウエハに対する静電気が除去されることを特徴とする。

請求項１の発明では、処理室内の圧力を調整可能な圧力調整手段と、処理室内に流量が調整された排気用ガスを半導体ウエハの外周に向けて流入させる第２流入手段とが設けられている。そして、除去加工後に、圧力調整手段により処理室内の圧力を除去加工時における処理室内の圧力よりも高くし、かつ、第２流入手段による処理室内へのガスの流量を、第１流入手段により処理室内に流入されているガスの流量よりも高くすることで、半導体ウエハの外周近傍に設けられる排気口を介した処理室内の排気が促進される。

また、請求項６の発明では、第１工程により、半導体ウエハが配置された処理室内が低圧化されるとともに当該処理室内に除去加工用ガスが第１流入手段により流入された状態で両電極間に高周波電力を印加することで、半導体ウエハの所定の部位が除去され、第２工程により、処理室内の圧力を第１工程における処理室内の圧力よりも高くするとともに、半導体ウエハの外周に向けて流入させる排気用ガスの流量を、第１流入手段により処理室内に流入されているガスの流量よりも高くすることで、半導体ウエハの外周近傍に設けられる排気口を介した処理室内の排気が促進される。

このように処理室内の圧力が高くなるとともに排気用ガスの流入ガス流量が高くなるため、排気用ガスの粒子が異物に衝突することで異物が弾き出される可能性が高まるので、半導体ウエハに付着した異物が処理室内の排気に応じて除去されやすくなる。特に、異物除去のためにプラズマ等を使用していないので、半導体ウエハに対する加工特性が低下することもない。
したがって、半導体ウエハに対する加工特性に影響することなく異物を好適に除去することができる。

特に、処理室内への排気用ガスの流量を第１流入手段により処理室内に流入されているガスの流量よりも高くすることで、排気（第２工程）時における処理室内には、半導体ウエハの外周近傍の圧力が中央近傍の圧力よりも低くなる圧力勾配ができるため、半導体ウエハの外周近傍を通過する排気が促進されるので、異物を確実に除去することができる。

請求項２の発明では、処理室内に流量が調整された排気用ガスを半導体ウエハの外周に向けて流入させる第２流入手段が設けられている。そして、除去加工後に、第２流入手段による処理室内へのガスの流量を、第１流入手段により処理室に流入されているガスの流量よりも高くすることで、半導体ウエハの外周近傍に設けられる排気口を介した処理室内の排気を促進させる。

また、請求項７の発明では、第１工程により、半導体ウエハが配置された処理室内が低圧化されるとともに当該処理室内に除去加工用ガスが第１流入手段により流入された状態で両電極間に高周波電力を印加することで、半導体ウエハの所定の部位が除去され、第２工程により、第１工程後に、半導体ウエハの外周に向けて流入させる排気用ガスの流量を、第１流入手段により処理室内に流入されているガスの流量よりも高くすることで、半導体ウエハの外周近傍に設けられる排気口を介した処理室内の排気が促進される。

これにより、排気（第２工程）時における処理室内には、半導体ウエハの外周近傍の圧力が中央近傍の圧力よりも低くなる圧力勾配ができるため、半導体ウエハの外周近傍を通過する排気が促進されるので、半導体ウエハに対する加工特性に影響することなく異物を好適に除去することができる。

請求項３および請求項８の発明では、排気（第２工程）時には、半導体ウエハの温度が内壁の温度以上にされるため、処理室内の活性化した粒子や異物等が安定化するために温度が低い方、すなわち、内壁に引き寄せられることとなるので、半導体ウエハへの異物の付着を防止することができる。

請求項４および請求項９の発明では、除去加工（第１工程）は、ドライエッチングにより上記所定の部位が除去されるため、ドライエッチングのようにエッチングガスを用いて半導体ウエハをエッチングするために異物が発生しやすい除去加工であっても、異物を確実に除去することができる。

請求項５および請求項１０の発明では、排気（第２工程）時には、半導体ウエハを固定するための静電気が除去されるため、上記静電気のために処理室内の異物が半導体ウエハに吸着されることもないので、上述のように静電気を利用して半導体ウエハを固定する場合であっても、異物を確実に除去することができる。

第１実施形態に係るエッチング装置の構成を概略的に示す断面図である。 図１の２−２線相当の切断面を概略的に示す断面図である。 第１実施形態にて実施される加工フローを例示するフローチャートである。 排気時における排気圧力と異物指数との関係を示すグラフである。 排気時における処理室内に供給される不活性ガスの流入ガス流量と異物指数との関係を示すグラフである。 図６（Ａ）は、第２実施形態に係るエッチング装置の構成を概略的に示す断面図であり、図６（Ｂ）は、半導体ウエハ近傍での排気圧力の圧力勾配を示すグラフである。 第３実施形態に係るエッチング装置の構成を概略的に示す断面図である。 半導体ウエハおよび下部電極の温度変化と上部電極および内壁の温度変化とを示すグラフである。

［第１実施形態］
以下、本発明の半導体製造装置および半導体製造方法をエッチング装置１０に適用した第１実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係るエッチング装置１０の構成を概略的に示す断面図である。図２は、図１の２−２線相当の切断面を概略的に示す断面図である。

エッチング装置１０は、加工対象である半導体ウエハＷ等に対して所定の一部を除去する除去加工としてドライエッチングを実施する装置である。このエッチング装置１０には、図１に示すように、半導体ウエハＷに対してドライエッチングを実施する際に当該半導体ウエハＷが収容される処理室１１が備えられている。この処理室１１内には、一対の平行平板電極１２、１３が配置されており、この平行平板電極１２、１３は、ドライエッチングを施す半導体ウエハＷが載置されるステージとして機能する下部電極１２と、この下部電極１２と対向するように配置された上部電極１３とからなる。なお、上部電極１３は、図１に例示するように、処理室１１の上壁を兼ねるように構成されてもよく、この場合でも、上部電極１３は処理室１１内に収容されるものとする。

下部電極１２には、高周波電源（図示略）より例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力（ＲＦ電力）が印加できるようになっている。上部電極１３には、半導体ウエハＷと対向する側において等間隔に配置された複数のガス供給孔１３ａが形成されており、後述するエッチングガスが半導体ウエハＷの中央近傍に向かいシャワー状に流せるように構成されている。また、上部電極１３には、図１および図２に示すように、各ガス供給孔１３ａの周囲にて周方向等間隔に複数のガス供給孔１３ｂが形成されており、後述する不活性ガスが半導体ウエハＷの外周近傍を通過するように構成されている。これら下部電極１２および上部電極１３は、冷却用ガスライン１４等に通される冷却用媒体によって冷却可能となっている。

本実施形態では、半導体ウエハＷを下部電極１２に対して固定するために、下部電極１２に載置された半導体ウエハＷに対して静電気を帯電させている。また、このように帯電させた静電気を除去することで、下部電極１２に対する半導体ウエハＷの固定が解除される。なお、下部電極１２に対する半導体ウエハＷの固定およびその解除を固定治具等を用いて物理的な実施してもよい。また、静電気を利用して下部電極１２に対する半導体ウエハＷの固定・解除を実施する構成は、特許請求の範囲に記載の「固定手段」の一例に相当し得る。

また、エッチング装置１０には、エッチングガス（除去加工用ガス）として採用される各種ガスを処理室１１内に供給するためのガス供給源１５ａが設けられている。このガス供給源１５ａには上部電極１３の各ガス供給孔１３ａに連通するガス導入管１６ａが上部電極１３の上方に配置されており、ガス導入管１６ａより供給された各種ガスが各ガス供給孔１３ａを通じて処理室１１内に供給されるようになっている。また、ガス導入管１６ａには、処理室１１内に流入するガスの流量（以下、流入ガス流量Ｑａともいう）を調整するためのマスフローコントローラ１７ａが備えられている。なお、本実施形態では、各種ガスとして、例えば、ＣＨＦ_３ガス、ＣＦ_４ガス、Ａｒガス等が採用されている。

また、エッチング装置１０には、排気用ガスとして採用される質量が比較的大きな不活性ガスを処理室１１内に供給するためのガス供給源１５ｂが設けられている。このガス供給源１５ｂには上部電極１３の各ガス供給孔１３ｂに連通するガス導入管１６ｂが上部電極１３の上方に配置されており、ガス導入管１６ｂより供給された不活性ガスが各ガス供給孔１３ｂを通じて処理室１１内に供給されるようになっている。また、ガス導入管１６ｂには、処理室１１内に流入する不活性ガスの流量（以下、流入ガス流量Ｑｂともいう）を調整するためのマスフローコントローラ１７ｂが備えられている。なお、本実施形態では、不活性ガスとして、例えば、Ｎ２ガス、Ａｒガス等が採用されている。なお、ガス供給源１５ｂおよびマスフローコントローラ１７ｂ等は、特許請求の範囲に記載の「第２流入手段」の一例に相当し得る。

また、処理室１１の下部には、下部電極１２の外周近傍に設けられた排気口１８ａに連通する排気管１８が接続されている。処理室１１内のガスは、ガス導入管１６ｂおよび各ガス供給孔１３ｂを通じて供給される不活性ガスにより、排気口１８ａを通じて排気管１８に排気されることとなる。また、この排気管１８を通じて、処理室１１内を真空ポンプ等の圧力調整手段１９によって減圧できるようになっている。このような構成により、ガス供給源１５ａから各種ガスを供給した状態で、処理室１１内を例えば１Ｐａ〜１０Ｐａ程度の真空度に保持でき、ガス供給源１５ｂから不活性ガスを供給した状態で、処理室１１内を例えば１５Ｐａ程度の真空度に保持できるようになっている。

このように構成されるエッチング装置１０にて実施されるエッチング工程および排気工程を含めた加工フローについて図３に示すフローチャートを用いて説明する。図３は、第１実施形態にて実施される加工フローを例示するフローチャートである。
まず、図３のステップＳ１０１の半導体ウエハ搬入工程に応じて、所定の状態まで加工された半導体ウエハＷを処理室１１内に収容するとともに下部電極１２上に載置する。このとき、半導体ウエハＷは、上述のように静電気を帯電させることで、下部電極１２に対して固定されている。

次に、ステップＳ１０３の真空化工程に応じて、圧力調整手段１９によって処理室１１内のガス圧力を所定の値、例えば、５Ｐａ程度に調整する。

続いて、ステップＳ１０５の流入工程に応じて、処理室１１内にガス供給源１５ａからエッチングガスを導入する。このとき、マスフローコントローラ１７ａによって処理室１１内に供給されるエッチングガスの流入ガス流量を所定の値、例えば、１４０ｍｌ／ｍｉｎ程度に調整する。

そして、ステップＳ１０７のエッチング工程に応じて、上部電極１３をアース電位にし、高周波電源より例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を下部電極１２に印加し、ＲＦパワーが例えば２．５ｋＷとなるようにする。これにより、処理室１１内の気体がグロー放電を起こして上部電極１３と下部電極１２との間にプラズマが発生し、プラズマによって各種ガスがイオンやラジカル、電子に分解され、半導体ウエハＷの所定の酸化膜がドライエッチングされる。

このドライエッチングは、上部電極１３と下部電極１２との電位差によって、上記荷電イオンが加速されて上記所定の酸化膜の表面に衝突して物理的に当該所定の酸化膜を除去することにより行われたり、化学的に極めて活性なラジカルが所定の酸化膜の表面に引き込まれて当該所定の酸化膜と反応することにより行われたりする。なお、ステップＳ１０３〜Ｓ１０７における工程は、特許請求の範囲に記載の「第１工程」の一例に相当し得る。

上述のようにエッチング工程が終了すると、ステップＳ１０９の排気工程に応じて、処理室１１内の排気が実施される。なお、この排気工程では、半導体ウエハＷに対する静電気が解除されている。この工程では、処理室１１内の圧力をエッチング工程時における圧力（例えば５Ｐａ）よりも高くし、かつ、不活性ガスの流入ガス流量Ｑｂをドライエッチング時におけるエッチングガスの流入ガス流量Ｑａ（例えば１４０ｍｌ／ｍｉｎ）よりも高くした状態で、処理室１１内の排気が実施される。

具体的には、マスフローコントローラ１７ｂにより各ガス供給孔１３ｂを通じて処理室１１内に供給される不活性ガスの流入ガス流量Ｑｂが５００ｍｌ／ｍｉｎ程度に調整された状態で、圧力調整手段１９によって処理室１１内の圧力が１５Ｐａ程度に調整される。これにより、処理室１１内のガスは、排気口１８ａを通じて排気管１８に排気されることとなる。このような排気工程が１０秒程度なされる。なお、排気状況に応じて排気時間を１０秒より長くしてもよい。また、ステップＳ１０９における工程は、特許請求の範囲に記載の「第２工程」の一例に相当し得る。

ここで、このような排気工程を実施する理由について図４および図５を用いて説明する。図４は、排気時における処理室１１内の圧力（以下、排気圧力Ｐ１ともいう）と異物指数Ｘ１との関係を示すグラフである。図５は、排気時における処理室１１内に供給される不活性ガスの流入ガス流量Ｑｂと異物指数Ｘ２との関係を示すグラフである。なお、異物指数Ｘ１は、排気圧力Ｐ１が５Ｐａであるときに半導体ウエハＷに付着する異物数を１として、排気圧力Ｐ１に応じて半導体ウエハＷに付着する異物数を示す指数である。また、異物指数Ｘ２は、流入ガス流量Ｑｂが１４０ｍｌ／ｍｉｎであるときに半導体ウエハＷに付着する異物数を１として、流入ガス流量Ｑｂに応じて半導体ウエハＷに付着する異物数を示す指数である。

図４からわかるように、排気圧力Ｐ１が大きくなるほど異物指数Ｘ１が小さくなっている。特に、排気圧力Ｐ１が１０Ｐａを超えると、異物指数Ｘ１が特に小さくなっている。これは、処理室１１内の圧力が高くなると、不活性ガスの密度が増えて、不活性ガスの粒子が半導体ウエハＷに付着している異物に衝突することで異物が弾き出される可能性が高まるからである。

また、図５からわかるように、流入ガス流量Ｑｂが大きくなるほど異物指数Ｘ２が小さくなっている。特に、流入ガス流量Ｑｂが３００ｍｌ／ｍｉｎを超えると、異物指数Ｘ１が特に小さくなっている。これは、処理室１１内への不活性ガスの流入ガス流量が高くなると、不活性ガスの粒子が半導体ウエハＷに付着している異物に衝突しやすくなり、異物が弾き出される可能性が高まるからである。

このように、エッチング工程後に、排気圧力Ｐ１および流入ガス流量Ｑｂを大きくした状態で排気工程が実施されることで、処理室１１内の排気が促進され、処理室１１内に浮遊している異物や付着していた半導体ウエハＷから弾き出された異物が、処理室１１から好適に除去されることとなる。

そして、ステップＳ１１１の半導体ウエハ搬出工程に応じて、上述のようにエッチングされた半導体ウエハＷが処理室１１から搬出することで、本加工フローが終了する。

以上説明したように、本実施形態に係るエッチング装置１０では、処理室１１内の圧力を調整可能な圧力調整手段１９と、処理室１１内に流量が調整された不活性ガスを流入させるガス供給源１５ｂおよびマスフローコントローラ１７ｂとが設けられている。そして、ドライエッチング後に、圧力調整手段１９により処理室１１内の排気圧力Ｐをドライエッチング時における処理室１１内の圧力よりも高くし、かつ、マスフローコントローラ１７ｂによりガス供給源１５ｂからの不活性ガスの流入ガス流量Ｑｂをドライエッチング時におけるエッチングガスの流入ガス流量Ｑａよりも高くすることで、処理室１１内の排気が促進される。

また、エッチング工程等により、半導体ウエハＷが配置された処理室１１内が低圧化されるとともに当該処理室１１内にエッチングガスが流入された状態で両電極１２，１３間に高周波電力を印加することで、半導体ウエハＷの所定の部位が除去され、排気工程により、処理室１１内の排気圧力Ｐをエッチング工程における処理室１１内の圧力よりも高くするとともに、不活性ガスをその流入ガス流量Ｑｂがエッチング工程におけるエッチングガスの流入ガス流量Ｑａよりも高くして処理室１１内に流入させることで、処理室１１内の排気が促進される。

このように処理室１１内の排気圧力Ｐが高くなるとともに不活性ガスをその流入ガス流量Ｑｂが高くなるため、質量が比較的大きな不活性ガスの粒子が異物に衝突することで異物が弾き出される可能性が高まるので、半導体ウエハＷに付着した異物が処理室１１内の排気に応じて除去されやすくなる。特に、異物除去のためにプラズマ等を使用していないので、半導体ウエハＷに対する加工特性が低下することもない。
したがって、半導体ウエハＷに対する加工特性に影響することなく異物を好適に除去することができる。

また、半導体ウエハＷに対して所定の一部を除去する除去加工として、ドライエッチングにより上記所定の部位が除去されるため、ドライエッチングのようにエッチングガスを用いて半導体ウエハＷをエッチングするために異物が発生しやすい除去加工であっても、上述のように異物を確実に除去することができる。

さらに、排気工程時には、半導体ウエハＷを固定するための静電気が除去されるため、上記静電気のために処理室１１内の異物が半導体ウエハＷに吸着されることもないので、上述のように静電気を利用して半導体ウエハＷを下部電極１２に固定する場合であっても、異物を確実に除去することができる。

なお、不活性ガスは、ガス導入管１６ｂが各ガス供給孔１３ａに連通することで、各ガス供給孔１３ａから処理室１１内に供給されてもよい。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る半導体製造装置および半導体製造方法について図６を参照して説明する。図６（Ａ）は、第２実施形態に係るエッチング装置１０ａの構成を概略的に示す断面図であり、図６（Ｂ）は、半導体ウエハＷ近傍での排気圧力Ｐの圧力勾配を示すグラフである。

本第２実施形態に係るエッチング装置１０ａは、マスフローコントローラ１７ｂに代えて、大流量を制御可能なマスフローコントローラ２０が採用される点が、上記第１実施形態に係るエッチング装置と主に異なる。

マスフローコントローラ２０は、上述したマスフローコントローラ１７ｂにて調整可能な流入ガス流量Ｑｂよりも大きな流量を制御可能な装置であって、例えば、２０００ｍｌ／ｍｉｎの流入ガス流量Ｑｂを調整可能に構成されている。そして、図６（Ａ）に示すように、上部電極１３のガス供給孔１３ｂには、マスフローコントローラ２０にて調整された大流量の不活性ガスをガス導入管１６ｂを介して処理室１１内に供給するための複数のガス噴射用ノズル２１がそれぞれ設けられている。各ガス噴射用ノズル２１は、大流量の不活性ガスが半導体ウエハＷの外周近傍を通過するように配置されている。

これにより、上述した排気工程では、マスフローコントローラ２０により、流入ガス流量Ｑｂを２０００ｍｌ／ｍｉｎに調整された不活性ガスが処理室１１内に供給される。このとき、大流量の不活性ガスは、半導体ウエハＷの外周近傍を通過するようにして排気口１８ａを介して排気管１８から排気される。なお、本実施形態では、処理室１１内の排気圧力Ｐが圧力調整手段１９により１５Ｐａ程度に調整されている。

このため、図６（Ｂ）に例示するように、半導体ウエハＷの外周近傍の排気圧力Ｐが中央近傍の排気圧力Ｐよりも低くなる圧力勾配ができるので、中央近傍から外周近傍への流れができ、半導体ウエハＷの外周近傍を通過する排気が促進されることとなる。

以上説明したように、本実施形態に係るエッチング装置１０ａでは、処理室１１内に流量が調整された不活性ガスを流入させるガス供給源１５ｂおよびマスフローコントローラ２０が設けられている。そして、ドライエッチング後に、マスフローコントローラ２０および各ガス噴射用ノズル２１により、不活性ガスを、半導体ウエハＷの外周近傍を通過することで排気される流入ガス流量Ｑｂが中央近傍に向かう流入ガス流量Ｑｂよりも高くなるように処理室１１内に流入させることで、処理室１１内の排気が促進される。

また、本実施形態に係るエッチング方法としては、排気工程により、エッチング工程後に、不活性ガスを、半導体ウエハＷの外周近傍を通過することで排気される流入ガス流量Ｑｂが中央近傍に向かう流入ガス流量Ｑｂよりも高くなるように処理室１１内に流入させることで、処理室１１内の排気が促進される。

これにより、排気工程時における処理室１１内には、半導体ウエハＷの外周近傍の排気圧力Ｐが中央近傍の排気圧力Ｐよりも低くなる圧力勾配ができるため、半導体ウエハＷの外周近傍を通過する排気が促進されるので、半導体ウエハＷに対する加工特性に影響することなく異物を好適に除去することができる。

特に、処理室１１内の排気圧力Ｐをエッチング工程時における圧力よりも高くし、かつ、不活性ガスの流入ガス流量Ｑｂをドライエッチング時におけるエッチングガスの流入ガス流量Ｑａよりも高くした状態で、上記排気工程がなされることとなるので、上記第１実施形態の効果も奏する。

なお、排気工程における処理室１１内の排気圧力Ｐは、圧力調整手段１９により１５Ｐａ程度に調整されることに限らず、例えば、１５Ｐａ以上に調整されてもよいし、エッチング工程時における圧力（例えば５Ｐａ）程度に調整されてもよい。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る半導体製造装置および半導体製造方法について図７および図８を参照して説明する。図７は、第３実施形態に係るエッチング装置１０ｂの構成を概略的に示す断面図である。図８は、半導体ウエハＷおよび下部電極１２の温度変化Ｔ１と内壁１１ａおよび上部電極１３の温度変化Ｔ２とを示すグラフである。なお、図７では、便宜上、各ガス供給孔１３ａ，１３ｂを省略して図示している。

本第３実施形態に係るエッチング装置１０ｂでは、半導体ウエハＷおよび下部電極１２の温度変化と処理室１１を構成する内壁１１ａおよび上部電極１３の温度変化とが制御可能に構成されている点が、上記第１実施形態に係るエッチング装置と主に異なる。

具体的には、図７に示すように、内壁１１ａ内および上部電極１３内には、加熱用媒体を通すための加熱用ライン３１と冷却用媒体を通すための冷却用ライン４１とがそれぞれ設けられている。また、下部電極１２内には、加熱用媒体を通すための加熱用ライン３２と冷却用媒体を通すための冷却用ライン４２とが設けられている。また、下部電極１２には、半導体ウエハＷが載置される載置面に、加熱用ガスを供給するための加熱用ガスライン３３と冷却用ガスを供給するための冷却用ガスライン４３とが設けられている。

そして、加熱用ライン３１、３２は、調整弁３１ａ，３２ａにより流量等が調整された加熱用媒体が供給されるように加熱用媒体供給源３０にそれぞれ連結されている。また、冷却用ライン４１、４２は、調整弁４１ａ，４２ａにより流量等が調整された冷却用媒体が供給されるように冷却用媒体供給源４０にそれぞれ連結されている。なお、加熱用ライン３１、３２、冷却用ライン４１、４２等は、特許請求の範囲に記載の「温度調整手段」の一例に相当し得る。

このように構成されるエッチング装置１０ｂにおいて、上記エッチング工程では、内壁１１ａおよび上部電極１３を加熱するとともに、下部電極１２および半導体ウエハＷを冷却した状態で、上述のようにドライエッチングを実施する。具体的には、加熱用ライン３１に所定量の加熱用媒体を通すように調整弁３１ａを制御することで内壁１１ａおよび上部電極１３を加熱する。また、冷却用ライン４２に所定量の冷却用媒体を通すように調整弁４２ａを制御するとともに、冷却用ガスライン４３に所定量の冷却用ガスを供給することで、下部電極１２および半導体ウエハＷを冷却する。

そして、上記排気工程では、内壁１１ａおよび上部電極１３を冷却するとともに、下部電極１２および半導体ウエハＷを加熱した状態で、上述のように処理室１１内の排気を実施する。具体的には、冷却用ライン４１に所定量の冷却用媒体を通すように調整弁４１ａを制御することで内壁１１ａおよび上部電極１３を冷却する。また、加熱用ライン３２に所定量の加熱用媒体を通すように調整弁３２ａを制御するとともに、加熱用ガスライン３３に所定量の加熱用ガスを供給することで、下部電極１２および半導体ウエハＷを加熱する。

すなわち、図８に示すように、エッチング工程では、半導体ウエハＷの温度を内壁１１ａや上部電極１３の温度未満にし、排気工程では、半導体ウエハＷの温度を内壁１１ａや上部電極１３の温度以上にする。なお、図８では、半導体ウエハＷおよび下部電極１２の温度変化をＴ１にて示し、内壁１１ａおよび上部電極１３の温度変化をＴ２にて示す。

このように、本実施形態では、排気工程にて、半導体ウエハＷの温度が内壁１１ａや上部電極１３の温度以上にされるため、処理室１１内の活性化した粒子や異物等が安定化するために温度が低い方、すなわち、内壁１１ａや上部電極１３に引き寄せられることとなるので、半導体ウエハＷへの異物の付着を防止することができる。

特に、処理室１１内の排気圧力Ｐをエッチング工程時における圧力よりも高くし、かつ、不活性ガスの流入ガス流量Ｑｂをドライエッチング時におけるエッチングガスの流入ガス流量Ｑａよりも高くした状態で、上述した排気工程を実施することで、上記第１実施形態の効果も奏する。

さらに、不活性ガスを、半導体ウエハＷの外周近傍を通過することで排気される流入ガス流量Ｑｂが中央近傍に向かう流入ガス流量Ｑｂよりも高くした状態で、上述した排気工程を実施することで、上記第２実施形態の効果も奏する。

なお、本実施形態では、冷却用ライン４１に所定量の冷却用媒体を通すように調整弁４１ａを制御することのみ、加熱用ライン３２に所定量の加熱用媒体を通すように調整弁３２ａを制御することのみ、または、加熱用ガスライン３３に所定量の加熱用ガスを供給することのみで、排気工程時における半導体ウエハＷの温度を内壁１１ａや上部電極１３の温度以上にしてもよい。また、排気工程時における半導体ウエハＷの温度を内壁１１ａや上部電極１３の温度に等しくなるようにしてもよい。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよい。
（１）本発明の半導体製造装置および半導体製造方法は、ドライエッチングを実施するエッチング装置１０に適用されることに限らず、処理室１１内を低圧化するとともに当該処理室１１内に除去加工用ガスを流入させた状態で両電極１２，１３間に高周波電力を印加することで、半導体ウエハＷの所定の部位を除去する除去加工を実施する製造装置および製造方法に適用されてもよい。

（２）排気工程では、処理室１１内に不活性ガスを供給することに限らず、例えば、クラスタガス等を排気用ガスとして供給してもよい。

１０，１０ａ，１０ｂ…エッチング装置（半導体製造装置）
１１…処理室
１１ａ…内壁
１２…下部電極
１３…上部電極
１３ａ，１３ｂ…ガス供給孔
１５ａ，１５ｂ…ガス供給源（流入手段）
１７ａ，１７ｂ…マスフローコントローラ（流入手段）
１８…排気管
１９…圧力調整手段
２０…マスフローコントローラ（流入手段）
３０…加熱用媒体供給源（温度調整手段）
３１，３２…加熱用ライン（温度調整手段）
４０…冷却用媒体供給源（温度調整手段）
４１，４２…冷却用ライン（温度調整手段）
Ｐ…排気圧力
Ｑａ，Ｑｂ…流入ガス流量
Ｘ１，Ｘ２…異物指数
Ｗ…半導体ウエハ

Claims (10)

1. 対向して配置される一対の電極とこれら両電極が収容される処理室とを有し、
   前記両電極間に半導体ウエハを配置し、前記処理室内を低圧化するとともに当該処理室内に除去加工用ガスを第１流入手段により流入させた状態で前記両電極間に高周波電力を印加することで、前記半導体ウエハの所定の部位を除去する除去加工を実施する半導体製造装置において、
   前記処理室内の圧力を調整可能な圧力調整手段と、
   前記処理室内に流量が調整された排気用ガスを前記半導体ウエハの外周に向けて流入させる第２流入手段と、を備え、
   前記除去加工後に、前記圧力調整手段により前記処理室内の圧力を前記除去加工時における圧力よりも高くし、かつ、前記第２流入手段による前記処理室内へのガスの流量を、前記第１流入手段により前記処理室内に流入されているガスの流量よりも高くすることで、前記半導体ウエハの外周近傍に設けられる排気口を介した前記処理室内の排気を促進させることを特徴とする半導体製造装置。
2. 対向して配置される一対の電極とこれら両電極が収容される処理室とを有し、
   前記両電極間に半導体ウエハを配置し、前記処理室内を低圧化するとともに当該処理室内に除去加工用ガスを第１流入手段により流入させた状態で前記両電極間に高周波電力を印加することで、前記半導体ウエハの所定の部位を除去する除去加工を実施する半導体製造装置において、
   前記処理室内に流量が調整された排気用ガスを前記半導体ウエハの外周に向けて流入させる第２流入手段を備え、
   前記除去加工後に、前記第２流入手段による前記処理室内へのガスの流量を、前記第１流入手段により前記処理室に流入されているガスの流量よりも高くすることで、前記半導体ウエハの外周近傍に設けられる排気口を介した前記処理室内の排気を促進させることを特徴とする半導体製造装置。
3. 前記半導体ウエハと前記処理室の内壁との温度をそれぞれ調整可能な温度調整手段を備え、
   前記排気時には、前記温度調整手段により前記半導体ウエハの温度を前記内壁の温度以上にすることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体製造装置。
4. 前記除去加工は、ドライエッチングにより前記所定の部位を除去することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体製造装置。
5. 前記半導体ウエハに対して静電気を帯電させることで前記両電極の一方に対して当該半導体ウエハを固定するとともにこの静電気を除去することで前記固定を解除する固定手段を備え、
   前記固定手段は、前記排気時には、前記半導体ウエハに対する静電気を除去することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体製造装置。
6. 対向して配置される一対の電極間に半導体ウエハを配置し、これら両電極および半導体ウエハが収容される処理室内を低圧化するとともに前記両電極間に高周波電力を印加することで、前記半導体ウエハの所定の部位を除去する半導体製造方法において、
   前記半導体ウエハが配置された前記処理室内を低圧化するとともに当該処理室内に除去加工用ガスを第１流入手段により流入させた状態で前記両電極間に高周波電力を印加することで、前記所定の部位を除去する第１工程と、
   前記第１工程後に、前記処理室内の圧力を前記第２工程における前記処理室内の圧力よりも高くするとともに、前記半導体ウエハの外周に向けて流入させる排気用ガスの流量を、前記第１流入手段により前記処理室内に流入されているガスの流量よりも高くすることで、前記半導体ウエハの外周近傍に設けられる排気口を介した前記処理室内の排気を促進させる第２工程と、
   を備えることを特徴とする半導体製造方法。
7. 対向して配置される一対の電極間に半導体ウエハを配置し、これら両電極および半導体ウエハが収容される処理室内を低圧化するとともに前記両電極間に高周波電力を印加することで、前記半導体ウエハの所定の部位を除去する半導体製造方法において、
   前記半導体ウエハが配置された前記処理室内を低圧化するとともに当該処理室内に除去加工用ガスを第１流入手段により流入させた状態で前記両電極間に高周波電力を印加することで、前記所定の部位を除去する第１工程と、
   前記第１工程後に、前記半導体ウエハの外周に向けて流入させる排気用ガスの流量を、前記第１流入手段により前記処理室内に流入されているガスの流量よりも高くすることで、前記半導体ウエハの外周近傍に設けられる排気口を介した前記処理室内の排気を促進させる第２工程と、
   を備えることを特徴とする半導体製造方法。
8. 前記第２工程では、さらに、前記半導体ウエハの温度を前記処理室の内壁の温度以上にすることを特徴とする請求項６または７に記載の半導体製造方法。
9. 前記第１工程では、ドライエッチングにより前記所定の部位が除去されることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の半導体製造方法。
10. 前記第１工程では、前記半導体ウエハに対して静電気を帯電させることで前記両電極の一方に対して当該半導体ウエハが固定され、
    前記第２工程では、前記半導体ウエハに対する静電気が除去されることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の半導体製造方法。

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