JPH02215126A - 半導体ウェハのドライプロセス処理方法および処理装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、プラズマ放電を利用した半導体ウェハのドラ
イプロセス処理方法および装置に関する。

（従来の技術） 半導体集積回路の高集積化、高速化には、素子および配
線の微細化が必須である。微細パターンの集積回路を形
成するに当たっては、半導体つ子ハ環境のダスト低減が
極めて重要である。また最近の微細加工技術では、ウェ
ットエツチングに代ってプラズマ放電を利用したドライ
エッチジグが一般的になっている。

ところがドライエツチング工程では、反応ガスと被エツ
チング物による反応生成物がプラズマ処理容器内壁に付
着し、これがその後の大気解放や真空引き時に剥がれ、
ダスト増加の原因となっている。従来はこのダスト対策
として、掃除機等を用いて定期的に処理容器のクリーニ
ングを行う他、ウェハ処理時にはその前処理として、ウ
ェハを処理容器内にセットする前に予め空放電を行なっ
ていた。

しかしながら従来の空放電を利用した前処理では、ダス
トレベルを低い値に低減させるのにかなりの時間を要し
、また長時間空放電を行なっても十分低いダストレベル
を得ることはできないという問題があった。これは、集
積回路の歩留りの向上を阻害し、また−層の素子の微細
化、高集積化を困難にしている大きな原因となっている
。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように従来のプラズマ放電を利用したドライプロ
セス処理装置では、プラズマ処理容器内のダストを十分
低レベルにすることが難しいという問題があった。

本発明は、この様な問題を解決した半導体ウェハのドラ
イプロセス処理方法および処理装置を提供することを目
的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の方法は、プラズマ処理容器に半導体ウェハをセ
ットする際の処理容器に対する前処理として、冷却処理
を挟んで２回以上の空放電処理を繰返すことを特徴とす
る。

本発明の装置は、上記の前処理による効果を十分なもの
とするため、プラズマ処理容器がステンレスよりも熱伝
導の良好な材料により構成され、また処理容器に備えら
れた冷却手段はプラズマ放電のオン、オフと同期して冷
却媒体の供給がオフ。

オン制御されるようになっていることを特徴とする。

（作用） 本発明の方法によれば、冷却処理を挟んで空放電処理を
複数回繰返すことにより、効果的に処理室内壁に付着し
ているダストを除去することができる。空放電を長い時
間行なうよりも、短時間の空放電を冷却処理を挟んで繰
返した方が、結果的に短時間でしかも低いダストレベル
を得ることができる。特に放電時は冷却水を流さず、放
電停止と同時に冷却水を流すというように冷却水の供給
をプラズマ放電と同期させて制御することにより、大き
な効果が得られる。放電による加熱と冷却の間の急激な
温度サイクルが処理室内壁に付着したダスト除去に有効
に作用しているものと思われる。

本発明の装置によれば、上記した前処理を、放電による
加熱と冷却の間で急激な温度変化を伴う温度サイクルと
して行なうことができ、従ってダストレベルの極めて低
い状態でエツチングなどのウェハ処理を行なうことがで
きる。これにより、各種半導体装置を歩留り良く製造す
ることが可能になり、また集積回路の一層の高集積化、
微細化が可能となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、一実施例にかかる平行平板型のプラズマエツ
チング装置である。処理容器１内には、上部電極２と、
基板支持台を兼ねる下部電極３が相対向して配置され、
ガス導入管および排気管が接続されている。上部電極２
には、高周波電源４から高周波電力が印加されるように
なっている。

処理容器１は、ＳＵＳよりも熱伝導の良好な材料例えば
Ｗ、Ｃｕ、Ａｆｉ等により構成されている。

中でもＷ、Ｃｕがよい。処理容器１の外周および下部電
極３内部には冷却バイブ５および６が配設されている。

冷却バイブ５および６には、ウェハエツチングの工程で
ウェハ処理容器１内および下部電極３の温度をプラズマ
放電により得られる温度より低い値に保つ必要がある場
合に、冷却水が流される。

またこの冷却バイブ５および６には、ウエノ１処理の前
処理として容器１内のクリーニングを行なう際にも冷却
水が流される。この前処理は、被処理ウェハを容器１内
にセットしない状態で容器１内にプラズマを立てる空放
電処理と冷却処理のサイクルを繰返すことにより行われ
るが、その際、空放電を開始する時には冷却水の供給を
停止し、空放電処理を停止すると同時に冷却水の供給を
開始する、という同期処理が行われるように制御される
。

この様な処理装置を用いた具体的なウェハ処理プロセス
を、次に第２図を用いて説明する。前処理として、エツ
チングすべき半導体ウェハをセットする前に、容器１に
短時間の空放電処理を行なう（第２図（ａ））、具体的
には、２０ｃｃ／ｌｉｎのＣＦ４ガスと１０　ｃｃ／　
ｗｉｎのＨ２ガスを容器１内に導入し、圧力１０Ｐａ、
印加高周波電力２００Ｗ〜３００Ｗの条件で空放電を行
なう。空放電時間は、１〜５分程度とする。この空放電
の条件は、実際のエツチング処理時に比べてプラズマ放
電エネルギーが高い。この空放電の間、冷却水は流さな
い。次に高周波電力印加を止めて空放電を停止し、ガス
は流したまま、冷却バイブ５および６に冷却水を流す（
第２図（ｂ））。冷却水を流す時間は、空放電時間と同
程度とする。そして冷却水を止め、再度空放電処理を行
なう。

以上の空放電／冷却のサイクルを、少なくとも２回以上
、例えば２〜３回繰返す。この前処理によって、処理容
器１内のダストレベルは極めて低いものとなる。

こうして前処理を行なった後、処理容器１内に半導体ウ
ェハをセットしてプラズマエツチングを行なう。即ち第
２図（ｃ）に示すように容器１内の下部電極３上に、Ｓ
ｉＯ２膜で覆われたシリコンウェハ７をセットし、ＣＦ
４ガスを２０ｃｃ／ｓｌｎ、Ｈ２ガスを１０　ｃｃ／　
ｗｉｎ流し、圧力１０Ｐａ、印加高周波電力１５０Ｗの
条件でＳｔ、２膜エツチングを行なう。こうして、ダス
トレベルが極めて低い状態でエツチングができ、微細パ
ターンを歩留り良く加工することができる。

この実施例の有効性を示すデータを第３図に示す。第３
図は、各種条件での前処理時間と得られた容器内ダスト
レベルを示している。容器内ダストレベルの実際の測定
は、容器内にシリコンウェハ（５インチφ）をセットし
た状態でそれぞれの処理を行なって、そのウェハ上のダ
ストを測定するという方法によった。第３図の従来例は
、冷却なしで一回の空放電を行なった場合のデータであ
り、横軸の処理時間は各試験における連続空放電時間に
対応する。実施例２は、空放電２．　５ｓｉｎ／冷却２
．５ｍＩｎを単位サイクルとして、これを１サイクル（
処理時間５１ｎ）行なった場合、２サイクル°（処理時
間１０ｍ１ｎ）行なった場合、というように前処理試験
を行なってデータを取ったものである。実施例２は、空
放電１．５ｓｉｎ／冷却１．５　ａ＋Ｉｎを単位サイク
ルとして同様の前処理試験を行なった場合である。この
結果から、本実施例のように空放電／冷却のサイクルを
繰返すことによって、ダストレベルは短い処理時間で急
激に低下し、また飽和ダストレベルも従来法に比べ。

て非常に小さいものとなることが分る。３サイクルの処
理でほぼ飽和ダストレベルが得られるから、前処理は２
〜４サイクルの範囲で適当に選択すれば良い。

実施例ではエツチング装置を説明したが、本発明はこれ
に限られるものではなく、プラズマ放電を利用した他の
ドライプロセス処理装置、例えばＣＶＤ装置やスパッタ
装置等、およびこれらの装置を用いたプロセス処理方法
に同様に適用することが可能である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、半導体ウェハのドラ
イプロセス処理装置の前処理として、空放電と冷却の繰
返し処理を行なうことにより、極めて短時間で効果的に
処理装置内ダストレベルを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかるプラズマエツチング
装置を示す図、第２図＜ａ）〜（ｃ）はその装置の処理
プロセスを説明するための図、第３図はこの実施例によ
るダストレベル低減の様子を従来例と比較して示す図で
ある。 １・・・処理容器、２・・・上部電極（高周波電極）、
３・・・下部電極（兼ウェハ支持台）　４・・・高周波
電源、 ５゜ ６・・・冷却パイプ、 ７・・・シリ コンウェハ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラズマ処理容器内に半導体ウェハをセットし、
   プラズマ放電を利用して半導体ウェハに所定の処理を施
   すに際し、半導体ウェハを挿入する前に前記プラズマ処
   理容器に対して、２回以上の空放電処理を、間に冷却処
   理を挟んで繰返す前処理を行なうことを特徴とする半導
   体ウェハのドライプロセス処理方法。
2. （２）前記前処理時の冷却処理は、空放電処理の停止と
   同期して処理容器外周およびウェハ支持台に設けられた
   冷却パイプに冷却媒体を流して行なうことを特徴とする
   請求項１記載の半導体ウェハのドライプロセス処理方法
   。
3. （３）冷却手段を有するプラズマ処理容器内に半導体ウ
   ェハをセットし、プラズマ放電を利用して半導体ウェハ
   に所定の処理を施す半導体ウェハのドライプロセス処理
   装置において、前記プラズマ処理容器が熱伝導の良好な
   材料により構成され、且つプラズマ放電のオン、オフと
   同期して冷却媒体の供給がオフ、オン制御されることを
   特徴とする半導体ウェハのドライプロセス処理装置。