JPH05315292A - 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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JPH05315292A
JPH05315292A JP11505892A JP11505892A JPH05315292A JP H05315292 A JPH05315292 A JP H05315292A JP 11505892 A JP11505892 A JP 11505892A JP 11505892 A JP11505892 A JP 11505892A JP H05315292 A JPH05315292 A JP H05315292A
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JP
Japan
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active species
ashing
shower head
plasma
resist
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JP11505892A
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English (en)
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Kiyoko Nishikawa
清子 西川
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 ダウンフロー型のレジストアッシング装置に
関し、アッシング速度のウェーハ面内分布を小さくする
ことを目的とする。 【構成】 プラズマを発生するための発光室と,プラズ
マから流出する中性活性種に暴露してレジストをアッシ
ングするための反応室と,発光室と反応室との間に設け
られ,中性活性種を通過させイオンの通過を阻止する複
数の孔4aが開設された導電体板からなるシャワーヘッ
ド4とを有し,ダウンフロー型のアッシングをする半導
体製造装置において,シャワーヘッド4の厚さは,プラ
ズマから流出する中性活性種の流量に応じて,中性活性
種の流量が多い領域は厚く,中性活性種の流量が少ない
領域は薄く形成することを特徴として構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体製造装置に関し,
特にダウンフロー型のアッシング装置に関する。
【0002】酸素ガスプラズマから生成される酸素の活
性種を用いて有機レジストをアッシングするプラズマエ
ッチングは,ドライプロセスによく適用するため,また
とくにダウンフローアッシングは下地に与える損傷が少
ないため,半導体装置の製造工程に広く利用されてい
る。
【0003】かかるレジストのアッシング工程は,下地
の損傷を最小に留め,かつ確実にレジストを除去するこ
とが要求される。このため,レジストがウエーハ面内で
一様にアッシングされるようにアッシング速度のウェー
ハ面内分布が小さい半導体製造装置が要求されている。
【0004】
【従来の技術】ダウンフロー型のアッシング装置は,プ
ラズマを発生する発生室とレジストをアッシングする反
応室とを分離して設置するアッシング装置であり,プラ
ズマから発生する荷電粒子又は運動エネルギの高い粒子
からウェーハを遮蔽することで,アッシングの際にこれ
らの粒子の衝突により発生するウェーハ表面の損傷を避
けることができる。
【0005】かかるダウンフロー型のアッシング装置に
おいて,多数の孔が設けられた導電体板からなるシャワ
ーヘッドを発生室と反応室とを隔離するために装備した
ものは,荷電粒子の遮蔽に優れ,又プラズマを励起する
電界,例えばマイクロ波を十分に遮蔽する。このため,
ウェーハをプラズマに接近させて配置し活性種濃度の高
い流れに曝しても,ウェーハ表面に形成された半導体素
子が破壊されないことから半導体集積回路の製造に適し
た半導体製造装置として広く使用されている。
【0006】ところで,従来のシャワーヘッドには,荷
電粒子及び励起用電界を遮蔽することを目的として,シ
ャワーヘッドを表す従来例の部分構造図である図6を参
照して,均一な厚さの導電体の板,例えばアルミニュウ
ム板に活性種を含むガスが通過する孔4aを開設したも
のが用いられている。
【0007】しかし,プラズマ密度は励起用電界の強度
分布に強く依存し,マイクロ波の入力方向又は発光室の
形状,材質により著しく変化する。このため,プラズマ
密度は不均一となり,プラズマ中に発生してプラズマか
ら流出する活性種の濃度も又プラズマ密度に応じて不均
一になる。従って,シャワーヘッドを通過してウェーハ
に到達する活性種の濃度分布はウェーハ面内で不均一な
ものとなり,その結果,活性種によりウェーハ表面のレ
ジストをアッシングする場合に,アッシング速度のウェ
ーハ面内分布が不均一になるのである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述したように,従来
のシャワーヘッドを用いてアッシングする半導体製造装
置では,プラズマ密度の不均一性に起因して活性種濃度
が不均一に分布するため,アッシング速度のウェーハ面
内分布が不均一になるという欠点がある。
【0009】本発明は,シャワーヘッドの厚さによりシ
ャワーヘッドを通過する活性種の量を制御することで,
ウェーハに到達する活性種濃度分布を均一にし,ウェー
ハ面内で均一なアッシング速度分布を有する半導体製造
装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】図2は本発明の実施例装
置断面図であり,アッシング装置の主要部分の構成を表
している。図1は,本発明の第一実施例部分構成図であ
り,シャワーヘッドの構造を表している。
【0011】上記課題を解決するために,図1及び図2
を参照して,本発明の第一の構成は,ガスを電離してプ
ラズマ5を発生するための発光室2と,該プラズマ5か
ら流出する中性活性種にレジストを暴露して該レジスト
をアッシングするための反応室3と,該発光室2と該反
応室3との間に設けられ,該中性活性種を通過させイオ
ンの通過を阻止する複数の孔4aが開設された導電体板
からなるシャワーヘッド4とを有し,ダウンフロー型の
アッシングをする半導体製造装置において,該シャワー
ヘッド4の厚さは,該プラズマ5から流出する該中性活
性種の流量に応じて,該中性活性種の流量が多い領域は
厚く,該中性活性種の流量が少ない領域は薄く形成され
ることを特徴として構成し,及び,第二の構成は,第一
の構成の半導体製造装置において,該シャワーヘッド4
は,該発光室2側を平面に,該反応室3側に凹凸を設け
て形成されたアルミニュウム板からなることを特徴とし
て構成し,及び,第三の構成は,ガスを電離してプラズ
マ5を発生するための発光室2と,該プラズマ5から流
出する中性活性種にレジストを暴露して該レジストをア
ッシングするための反応室3と,該発光室2と該反応室
3との間に設けられ,該中性活性種を通過させイオンの
通過を阻止する複数の孔4aが開設された導電体板から
なるシャワーヘッド4とを有する半導体製造装置を用い
てするダウンフロー型のアッシング方法において,該シ
ャワーヘッド4が平行平板のときの該レジストのアッシ
ング速度分布を測定する工程と,測定された該アッシン
グ速度が速い領域については厚く,遅い領域については
薄く形成されたシャワーヘッド4を用いてアッシングす
る工程とを有することを特徴として構成する。
【0012】
【作用】本発明の構成の作用を図1,図2を参照して説
明する。プラズマから流出する活性種は,シャワーヘッ
ド4に開設された孔4aを通過する間に一部が消失する
ため,発光室2からシャワーヘッド4を通過して反応室
3に流入したガスの活性種濃度はシャワーヘッド4を通
過する間に減少する。
【0013】かかる活性種濃度の減少は,シャワーヘッ
ド4に開設された孔4aを通過するに要する距離,言い
換えればシャワーヘッド4の厚さに依存する。即ち,シ
ャワーヘッド4の厚さが厚いほど反応室に流入するガス
の活性種濃度は大きく減少する。
【0014】本発明はかかる事実に基づき考案された。
本発明の構成では,シャワーヘッドは,プラズマ密度が
高く大量の活性種を発生する所は厚く,フラズマ密度が
低く活性種の発生が少ない所は薄くなるように形成され
る。
【0015】従って,活性種が大量に発生する所から流
出するガスは,シュワーヘッド4の厚い部分に開設され
た孔4aを通過して反応室3に流入するため,ウェーハ
6表面では活性種濃度が大きく減少している。
【0016】逆に,活性種の発生が少ない所から流出す
るガスが通過する孔4aは薄い部分に開設されており,
このため,ウェーハ表面での活性種濃度の低下は少な
い。この結果,プラズマ濃度の不均一性に起因して発生
した活性種濃度の不均一性が補償され緩和されるため,
シャワーヘッドを通過して反応室に流入するガスは均一
な濃度で活性種を含むものとなる。
【0017】従って,有機レジストのアッシング速度は
ウェーハ面内で均一になる。なお,シャワーヘッドをア
ルミニュウムで製作し,その発光室側を平面とすると,
シャワーヘッドの形状を変更してもプラズマの発生及び
維持の条件には影響しないから,従来の装置をそのまま
本発明に適用できるという利点がある。
【0018】かかる活性種濃度の分布は,シュワーヘッ
ドに対向して置かれたウェーハ表面に塗布したレジスト
のアッシング速度により観測することができる。即ち,
均一な厚さのシャワーヘッドを用いてされたときのアッ
シング速度分布は,フラズマから流出する活性種濃度の
分布に対応する。
【0019】従って,アッシング工程に先立ち,均一な
厚さのシャワーヘッドを用いてアッシング速度分布を測
定し,その速度分布に応じた厚さのシャワーヘッドをも
ちいることによりウェーハ面内均一性の良好なアッシン
グが実現される。
【0020】
【実施例】本発明を実施例を参照して詳細に説明する。
本実施例は図2にその主要部を示したダウンフロー型の
アッシング装置によりなされた。
【0021】この装置は,図2を参照して,真空を保つ
ためのチャンバ1を,上部から順に,マイクロ波の導波
管8と接続する部分と,その部分と石英板からなるマイ
クロ波透過窓9により気密を維持して隔離され,シャワ
ーヘッド4でその下の反応室3と分離された発光室と,
及びアッシングすべきウェーハ6が置かれる反応室3と
に分割される。
【0022】発光室2には,側壁に設けられたアッシン
グガス導入口10からアッシングガスとして酸素が導入
され,マイクロ波透過窓9を透過したマイクロ波により
励起されてプラズマ5が形成される。
【0023】ガス流はプラズマ5から流出する酸素の活
性種を含み,シャワーヘッドの孔4aを通過して反応室
3に流入して,反応室内のウェーハステージ7に水平に
置かれたウェーハ6表面上のレジストをアッシングす
る。
【0024】アッシング後,ガスは反応室の下部から真
空排気装置により排気される。本発明の第一実施例で
は,シャワーヘッドは,図1を参照して,発光室側が平
面で,反応室側に同心円の段差が中央が凸になるように
形成される。かかる断面形状は,図1(b)を参照し
て,例えば中央部の厚さが3.5mm,端部で3mmであ
る。
【0025】なお,活性種を通す孔4aは従来のものと
同様の位置に同様の大きさのもの,例えば直径5mmの孔
を設けることができる。図3は第一実施例の効果説明図
であり,アッシング速度のウェーハ面内分布を表してい
る。
【0026】直径10センチのシリコンウェーハ上にノ
ボラック系のポジ型レジストを塗布したものをアッシン
グして,ウェーハ中央,ウェーハの前後及びウェーハの
左右の位置のアッシング速度を測定した。
【0027】図3はその結果であり,図3(a)は前後
方向,図3(b)は左右方向について,本発明の第一実
施例の結果を同図中のイで,従来の装置によるものをロ
で表している。
【0028】本発明によるとき,アッシング速度の面内
分布は±6.2%であり,これは従来の装置によるとき
の±18.6%の略1/3である。かかる如く,本発明
によれば均一なアッシングを実現することができる。
【0029】なお,本実施例におけるアッシング条件
は,アッシングガスとして流量500sccmの酸素を流
し,反応室3内気圧は1.0Toor,励起用マイクロ波の
周波数は2450MHz ,そのパワーは1.5kW,ウェー
ハ温度180℃,アッシング時間は30秒である。
【0030】図4は本発明の第二実施例部分構造図であ
り,シャワーヘッドの構造を表している。本実施例で
は,シャワーヘッドは平凸形に形成される。シャワーヘ
ッドに開設された孔4aの位置大きさは第一実施例のも
のと同様である。
【0031】このシュワーヘッドは,シャワーヘッドの
厚さが滑らかに変わるのでアッシング速度の面内分布の
なかに急変する箇所を生じないという利点がある。図5
は本発明の第三実施例断面図であり,シャワーヘッドを
表している。
【0032】本実施例のシャワーヘッドの形状は,平凸
型をしており,その凸の中心位置がシャワーヘッドの中
心から偏心して形成される。このため,マイクロ波の導
入口近くに密度の高いプラズマを生ずる場合,厚い部分
をマイクロ波の導入口方向に向けて設定することによ
り,均一なエッチング速度を得ることができる。
【0033】
【発明の効果】上述したように本発明によれば,プラズ
マ密度の不均一な分布により活性種濃度の分布を生じて
も,厚さ分布のあるシャワーヘッドを通過した活性種濃
度は均一になるから,ウェーハに到達する活性種濃度分
布は均一であり,ウェーハ面内で均一なアッシング速度
分布を有する半導体製造装置を提供できるから,半導体
装置の性能向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第一実施例部分構造図
【図2】 本発明の実施例装置断面図
【図3】 第一実施例の効果説明図
【図4】 本発明の第二実施例部分構造図
【図5】 本発明の第三実施例断面図
【図6】 従来例の部分構造図
【符号の説明】
1 チャンバ 2 発光室 3 反応室 4 シャワーヘッド 4a 孔 5 プラズマ 6 ウェーハ 7 ウェーハステージ 8 導波管 9 マイクロ波透過窓 10 アッシングガス導入口

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスを電離してプラズマ(5)を発生す
    るための発光室(2)と,該プラズマ(5)から流出す
    る中性活性種にレジストを暴露して該レジストをアッシ
    ングするための反応室(3)と,該発光室(2)と該反
    応室(3)との間に設けられ,該中性活性種を通過させ
    イオンの通過を阻止する複数の孔(4a)が開設された
    導電体板からなるシャワーヘッド(4)とを有し,ダウ
    ンフロー型のアッシングをする半導体製造装置におい
    て,該シャワーヘッド(4)の厚さは,該プラズマ
    (5)から流出する該中性活性種の流量に応じて,該中
    性活性種の流量が多い領域は厚く,該中性活性種の流量
    が少ない領域は薄く形成されることを特徴とする半導体
    製造装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体製造装置におい
    て,該シャワーヘッド(4)は,該発光室(2)側を平
    面に,該反応室(3)側に凹凸を設けて形成されたアル
    ミニュウム板からなることを特徴とする半導体製造装
    置。
  3. 【請求項3】 ガスを電離してプラズマ(5)を発生す
    るための発光室(2)と,該プラズマ(5)から流出す
    る中性活性種にレジストを暴露して該レジストをアッシ
    ングするための反応室(3)と,該発光室(2)と該反
    応室(3)との間に設けられ,該中性活性種を通過させ
    イオンの通過を阻止する複数の孔(4a)が開設された
    導電体板からなるシャワーヘッド(4)とを有する半導
    体製造装置を用いてするダウンフロー型のアッシング方
    法において,該シャワーヘッド(4)が平行平板のとき
    の該レジストのアッシング速度分布を測定する工程と,
    測定された該アッシング速度が速い領域については厚
    く,遅い領域については薄く形成されたシャワーヘッド
    (4)を用いてアッシングする工程とを有することを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
JP11505892A 1992-05-08 1992-05-08 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH05315292A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11251091A (ja) * 1998-03-02 1999-09-17 Foi:Kk プラズマ発生装置
US7648610B2 (en) * 1999-12-24 2010-01-19 Tokyo Electron Limited Baffle plate, apparatus for producing the same, method of producing the same, and gas processing apparatus containing baffle plate
CN102903592A (zh) * 2011-07-25 2013-01-30 Psk有限公司 挡板和包含该挡板的衬底处理装置

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Effective date: 19990803