JPH04291915A - 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体製造装置及び半導体装置の製造方法

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JPH04291915A
JPH04291915A JP5729091A JP5729091A JPH04291915A JP H04291915 A JPH04291915 A JP H04291915A JP 5729091 A JP5729091 A JP 5729091A JP 5729091 A JP5729091 A JP 5729091A JP H04291915 A JPH04291915 A JP H04291915A
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JP
Japan
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charged particle
particle trap
plasma
chamber
charged particles
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JP5729091A
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Toru Kobayashi
徹 小林
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Drying Of Semiconductors (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被エッチング体への荷
電粒子の到達量を制限する荷電粒子トラップを有し、帯
電防止や重金属汚染の防止が可能なプラズマアッシャー
などの半導体製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、図6(a)に示すように、パター
ニングの終わったウエハ7上のレジスト膜8を除去する
場合、プラズマアッシャを用いて、プラズマ化された酸
素ガスに被処理体たるレジスト膜8を曝し、プラズマ中
の酸素イオンや電子の作用により炭化したレジスト膜8
を除去している。
【0003】しかし、この場合レジスト膜8中に微量に
含まれる重金属元素がレジスト膜8のアッシングにより
放出され、更に、ウエハの半導体基板7内に入り込んで
素子特性に悪影響を及ぼす。また、近年、半導体装置の
高密度化、パターンの微細化・絶縁膜の薄膜化に伴い、
レジスト膜を除去するプラズマアッシャにおいては、プ
ラズマ中の荷電粒子を低減してレジスト膜及び絶縁膜の
帯電を防止し、素子の絶縁破壊を防ぐことも必要になっ
てきている。このため、図5(a),(b)に示すよう
に、プラズマアッシャのプラズマ発生部の近くに荷電粒
子トラップ5を設けて接地することにより、酸素イオン
や電子などの荷電粒子を捕獲し、電流に変換して接地に
流している。これにより、図6(b)に示すように、ウ
エハに到達する荷電粒子を大幅に低減し、主として、電
気的に中性のラジカル酸素粒子によりエッチングが行え
るようにしている。
【0004】図5(a),(b)は、このような従来例
のプラズマアッシャについて説明する構成図である。図
中符号1はチャンバ、2は酸素ガスをプラズマ化するた
めの、周波数13.56MHzの電圧/電流を供給する
交流電源、3は酸素ガスの導入口、4は排気口である。 また、5は円筒状のAl板からなる荷電粒子トラップで
、円筒板には網目状に貫通孔が形成されている。また、
荷電粒子トラップ5は接地されており、電気的に中性の
酸素ラジカルが貫通孔を通過し、プラズマ化された酸素
ガス中の酸素イオンや電子が捕獲され、電流に変換され
て接地に流される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に荷電粒子を低減すると、素子特性や素子の絶縁破壊は
改善されるが、アッシングレートが遅くなり、スループ
ットが低下するという問題がある。
【0006】また、酸素ガスを用いているので、処理を
続けて行うと、荷電粒子トラップ5の表面が酸化されて
抵抗が大きくなり、荷電粒子が捕獲されにくくなる。こ
のため、荷電粒子のウエハ7への到達量が増加するので
、アッシングレートが速くなってくるとともに、素子の
絶縁破壊や重金属汚染による素子特性の悪化が起こりや
すくなる。従って、定期的に、荷電粒子トラップ5の表
面処理を行い、酸化膜を除去しているが、洗浄直後には
荷電粒子トラップ5と接地との間の抵抗が小さくなるた
め、荷電粒子がよく捕獲され、荷電粒子のウエハ7への
到達量が減少する。その結果、アッシングレートが遅く
なる。このように、常時アッシングレートが変動し、エ
ッチング時間の調整が非常に難しいという問題がある。
【0007】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、荷電粒子トラップ表面への絶縁膜形成に
よる、荷電粒子のウエハへの到達量の変動を防止するこ
とができる半導体製造装置を提供することを目的とする
ものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題は、第1に、チ
ャンバと、該チャンバへの反応ガス導入口と、前記チャ
ンバ内の反応ガスをプラズマ化する手段と、被処理体の
載置手段と、前記プラズマ中の荷電粒子の前記被処理体
への到達量を調整する荷電粒子トラップとを有し、前記
荷電粒子トラップは、インダクタンスを調整することが
可能なコイル又は可変抵抗を介して接地されていること
を特徴とする半導体製造装置によって達成され、第2に
、プラズマ化された反応ガスのうち荷電粒子の被処理体
への到達量が荷電粒子トラップにより調整された反応ガ
スを用いて被処理体を処理する半導体装置の製造方法に
おいて、前記荷電粒子トラップと接地との間に流れる電
流を調整することにより、被処理体への荷電粒子の到達
量を調整することを特徴とする半導体装置の製造方法に
よって達成され、第3に、前記荷電粒子トラップと接地
との間にほぼ一定の電流が流れるように、或いは電流が
流れないように調整して前記被処理体の処理を開始し、
所定の時間経過した後、前記荷電粒子トラップと接地と
の間に流れる電流が大きくなるように、かつほぼ一定の
電流値を保持するように調整して更に処理を行うことを
特徴とする第2の発明に記載の半導体装置の製造方法に
よって達成される。
【0009】
【作用】本発明の半導体製造装置においては、荷電粒子
トラップは、インダクタンスを調整することが可能なコ
イル又は可変抵抗を介して接地されている。
【0010】従って、本発明の半導体装置の製造方法の
ように、荷電粒子トラップと荷電粒子トラップに接続さ
れた接地との間に流れる電流を調整することができるの
で、荷電粒子の捕獲量、即ち被処理体への荷電粒子の到
達量を調整することができる。これにより、例えばプラ
ズマアッシャに適用した場合、アッシングレートも調整
可能になる。
【0011】特に、本発明の半導体装置の製造方法のよ
うに、処理の前半に流れる電流に比べて、処理の後半に
流れる電流を増やし、かつほぼ一定になるように調整し
て更に処理を行うことにより、処理の全体にわたってア
ッシングレートが速くなるように、かつアッシングレー
トの再現性の改善を図るとともに、荷電粒子の帯電によ
る素子の絶縁破壊や重金属汚染による素子特性の悪化を
防止することができる。
【0012】即ち、処理の前半には荷電粒子トラップと
接地との間に流れる電流が小さく、ほぼ一定になるよう
に調整しているので、比較的多量で、かつ一定量の荷電
粒子を被処理体に到達させることができる。このため、
アッシングレートが速く、かつ一定になるように保持す
ることができる。また、処理の後半には荷電粒子の帯電
や重金属汚染を防止するために被処理体に到達する荷電
粒子を減らすべく、上記電流が大きくなるように調整し
ている。従って、結果的にはアッシングレートは遅くな
るが、処理の前半にアッシングレートが速くなるように
して、遅いアッシングレートを補っているので、処理の
全体にわたってはアッシングレートが速くなるようにす
ることが可能である。
【0013】また、設定した電流が一定になるように可
変抵抗等により調整しているので、アッシングレートの
変動を防止し、再現性の向上を図ることができる。更に
、荷電粒子トラップの表面酸化により抵抗が増加しても
、設定した電流が一定になるようにかなりの範囲で可変
抵抗等により調整することができ、この点においてもア
ッシングレートの変動を防止し、再現性の向上を図るこ
とができる。
【0014】
【実施例】(1)第1の実施例 図1(a)〜(f)は、本発明の第1の実施例のプラズ
マアッシャについて説明する構成図である。図中符号9
は円筒状の石英ガラス板からなる密封可能なチャンバ、
10はチャンバ9内の酸素ガスをプラズマ化するための
、周波数13.56MHzの電圧/電流を供給する交流
電源(反応ガスのプラズマ化手段)、11は酸素(O2
 )ガスの導入口、12は反応の終わったガスを排気す
るとともに、チャンバ9内を所定の圧力に保持するため
に排気する排気口、13は反応ガス放出口14とウエハ
保持具16に載置されたウエハ17との間に置かれた、
円筒状のAl板に網目状に貫通孔15が形成された荷電
粒子トラップで、プラズマ化された酸素ガス中の酸素イ
オンや電子を捕獲し、電流に変換して接地に流している
【0015】18は荷電粒子トラップ13と接地との間
に設けられた可変抵抗で、捕獲された荷電粒子による電
流を調整することができるようになっている。なお、チ
ャンバ9の外側には、ウエハ17を加熱するための不図
示のヒータが設けられている。
【0016】以上のように、本発明の半導体製造装置に
よれば、荷電粒子トラップ13は、可変抵抗を介して接
地されており、従って、荷電粒子トラップ13と接地と
の間に流れる電流を調整することができるので、荷電粒
子の捕獲量、即ちウエハ17への荷電粒子の到達量を調
整することができる。これにより、アッシングレートも
調整可能になる。
【0017】なお、第1の実施例では、電流制限手段と
して可変抵抗18を用いているが、プラズマ化のための
電力は交流が用いられるので、インダクタンスLを変え
ることができるコイル19を用いることもできる(図2
(a),(b))。
【0018】(2)第2の実施例 次に、本発明の第2の実施例の、図1(a)〜(c)に
示すプラズマアッシャを用いてウエハ上のレジスト膜を
除去する方法について図1(a)〜(c),図3(a)
〜(c),図4(a),(b)を参照しながら説明する
【0019】まず、パターニングされたレジスト膜(被
処理体)18をマスクとして絶縁膜等をエッチングする
。続いて、図1(a)〜(c)のプラズマアッシャを用
いてウエハ17上のレジスト膜18を除去するため、複
数のウエハ17をウエハ保持具16にセットするととも
に、可変抵抗18を介して荷電粒子トラップ13を接地
する。
【0020】次に、ウエハ保持具16をチャンバ9内の
円筒状の荷電粒子トラップ13の内側に設置する。続い
て、排気口12から排気し、所定の圧力に達した後、O
2 ガスを流量1000SCCMでチャンバ9内に導入
し、1〜2Torrの圧力に保持する。所定の圧力に達
した後、不図示のヒータによりウエハ17を加熱し、ウ
エハ17の温度を150 ℃に保持する。
【0021】次いで、交流電源(反応ガスのプラズマ化
手段)10により周波数13.56MHz,電力1kW
の高周波電力を印加し、電界によるエネルギーを反応ガ
スに与えると、反応ガスから電子/酸素イオン/中性の
ラジカル酸素粒子とが形成される。これらの粒子のうち
電子と酸素イオンとは荷電粒子トラップ13により捕獲
される。 その捕獲量は、インピーダンス(Z) R/√(1+(ωCR)2 ) に制限されて荷電粒子トラップ13と接地との間に流れ
る電流による。なお、電流制限のためには可変抵抗Rの
みでもよい。
【0022】そして、アッシングの初期に、可変抵抗R
を大きくし、殆ど電流を流さないようにしておく。従っ
て、電子/酸素イオンの荷電粒子の殆どが捕獲されずに
中性のラジカル酸素粒子とともにウエハ17上に到達す
る(図4(a))ので、アッシングレートは大きい(図
3(a))。電流が一定になるように可変抵抗Rを調整
しながら、レジスト膜18の残存膜厚が初期膜厚の数分
の1程度になるまでこのような状態を保持する(図3(
b))。
【0023】次いで、可変抵抗Rを小さくし、大きい電
流が流れるようにすると、電子/酸素イオンの荷電粒子
の殆どが荷電粒子トラップ13に捕獲され、中性のラジ
カル酸素粒子だけがウエハ17上に到達する(図4(b
))ので、アッシングレートは小さくなる。ところが、
荷電粒子が少ないので、レジスト膜18からの重金属イ
オンの放出が抑制され、かつウエハ17表面の帯電が防
止される。電流が一定になるように可変抵抗Rを調整し
ながら、レジスト膜18が消失するまでこのような状態
を保持すると、アッシングが完了する(図3(c))。
【0024】以上のように、本発明の第2の実施例のレ
ジスト膜の除去方法によれば、アッシング処理の前半に
、荷電粒子トラップ13と接地との間に流れる電流を小
さくしてアッシングレートが速くなるように調整し、ア
ッシング処理の後半に、重金属イオン汚染や帯電を防止
すべく、流れる電流を増やしている。従って、アッシン
グ処理の後半には、結果的にアッシングレートが遅くな
るが、アッシング処理の前半にアッシングレートを速く
なるようにして、遅いエッチングレートを補っているの
で、アッシング処理の全体にわたってはアッシングレー
トが速くなるようにすることが可能である。これにより
、重金属イオン汚染や帯電を防止しつつ、スループット
を確保することができる。
【0025】また、設定した電流が一定になるように可
変抵抗Rにより調整しているので、アッシングレートの
再現性の改善を図ることができる。更に、荷電粒子トラ
ップ13の表面酸化により抵抗が増加しても、設定した
電流が一定になるようにかなりの範囲で可変抵抗Rによ
り調整することができ、この点においてもアッシングレ
ートの変動を防止し、再現性の向上を図ることができる
【0026】なお、第2の実施例では電流制限手段とし
て可変抵抗Rを用いているが、インダクタンスLを変え
ることができるコイル19を用いることも可能である(
図2(a),(b))。
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明の半導体製造装置
においては、荷電粒子トラップは、インダクタンスを調
整することが可能なコイル又は可変抵抗を介して接地さ
れている。
【0028】従って、本発明の半導体装置の製造方法の
ように、荷電粒子トラップと荷電粒子トラップに接続さ
れた接地との間に流れる電流を調整することができるの
で、荷電粒子トラップへの荷電粒子の捕獲量、即ち被処
理体への荷電粒子の到達量を調整することにより、例え
ばプラズマアッシャに適用した場合、アッシングレート
も調整可能になる。
【0029】特に、本発明の半導体装置の製造方法のよ
うに、処理の前半に流れる電流に比べて、処理の後半に
流れる電流を増やし、かつほぼ一定になるように調整し
て更に処理を行うことにより、処理の全体にわたってア
ッシングレートが速くなるように、かつアッシングレー
トが被処理体間、或いは同一の被処理体の処理中に変動
しないようにするとともに、荷電粒子の帯電による素子
の絶縁破壊や重金属汚染による素子特性の悪化を防止す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例のプラズマアッシャにつ
いて説明する構成図である。
【図2】本発明の第1の実施例のプラズマアッシャに用
いられる荷電粒子トラップについて説明する構成図であ
る。
【図3】本発明の第2の実施例のレジスト膜の除去方法
について説明する断面図である。
【図4】本発明の第2の実施例に用いられるプラズマア
ッシャの操作方法について説明する構成図である。
【図5】従来例のプラズマアッシャについて説明する構
成図である。
【図6】従来例のレジスト膜の除去方法について説明す
る断面図である。
【符号の説明】
1,9  チャンバ、 2  交流電源、 3,11  ガス導入口、 3a,14  反応ガス放出口、 4,12  排気口、 5,13  荷電粒子トラップ、 5a,15  貫通孔、 6,16  ウエハ保持具、 7,17  ウエハ、 8  レジスト膜、 10  交流電源(反応ガスのプラズマ化手段)、18
  可変抵抗(R)、 19  コイル(L)。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  チャンバと、該チャンバへの反応ガス
    導入口と、前記チャンバ内の反応ガスをプラズマ化する
    手段と、被処理体の載置手段と、前記プラズマ中の荷電
    粒子の前記被処理体への到達量を調整する荷電粒子トラ
    ップとを有し、前記荷電粒子トラップは、インダクタン
    スを調整することが可能なコイル又は可変抵抗を介して
    接地されていることを特徴とする半導体製造装置。
  2. 【請求項2】  プラズマ化された反応ガスのうち荷電
    粒子の被処理体への到達量が荷電粒子トラップにより調
    整された反応ガスを用いて被処理体を処理する半導体装
    置の製造方法において、前記荷電粒子トラップと接地と
    の間に流れる電流を調整することにより、被処理体への
    荷電粒子の到達量を調整することを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
  3. 【請求項3】  前記荷電粒子トラップと接地との間に
    ほぼ一定の電流が流れるように、或いは電流が流れない
    ように調整して前記被処理体の処理を開始し、所定の時
    間経過した後、前記荷電粒子トラップと接地との間に流
    れる電流が大きくなるように、かつほぼ一定の値を保持
    するように調整して更に処理を行うことを特徴とする請
    求項2記載の半導体装置の製造方法。
JP5729091A 1991-03-20 1991-03-20 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH04291915A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2003096765A3 (en) * 2002-05-06 2003-12-24 Lam Res Corp Apparatus and methods for minimizing arcing in a plasma processing chamber
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