JPH0745594A

JPH0745594A - 半導体製造装置

Info

Publication number: JPH0745594A
Application number: JP5205665A
Authority: JP
Inventors: Hisaya Kuriyama; 尚也栗山; Takeshi Nagao; 健長尾
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1993-07-27
Filing date: 1993-07-27
Publication date: 1995-02-14

Abstract

(57)【要約】【目的】ウエハに均一な処理と半導体装置の生産性向
上を図れる半導体製造装置を提供すること。【構成】チャンバ２内にウエハ１０を搭載するための
第１電極３と、第１電極３と相対向する状態に第２電極
４とを配置し、第２電極４のウエハ１０との対向面側
に、ガスを噴出する複数の孔から成るガス噴出孔群５を
設けた半導体製造装置１で、第２電極４にガス噴出孔群
５の開孔数を調整する弁機構６を設ける。弁機構６とし
て、第２電極４の周縁部の一点を支点にした羽根を複数
枚取り付け、他点の作動によりその先端部分を可動させ
て孔の開閉を行うものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス雰囲気を形成する
チャンバ内に、一対の電極が配置されたドライエッチン
グ装置やＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置等の半導体製造装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】シリコン等のウエハ上に薄膜を形成する
ＣＶＤ装置や、シリコン等をエッチング除去するエッチ
ング装置等は、半導体素子の製造装置として広く使用さ
れているものである。このような半導体製造装置を図８
の断面図に基づいて説明する。すなわち、この半導体製
造装置１は、主に所定のガス雰囲気を形成するためチャ
ンバ２と、チャンバ２内に相対向して配置された第１電
極３と第２電極４とから構成される、いわゆる平行平板
型と呼ばれるものである。

【０００３】第１電極３上には、エッチングや成膜等の
処理を施すためのウエハ１０を搭載するようになってお
り、一方の第２電極のウエハ１０との対向面側には、所
定のガスを噴出する孔が多数形成されたガス噴出孔群５
が設けられている。また、チャンバ２には排気ポンプが
接続されており、チャンバ２内の気体を排気するととも
に、第２電極４のガス噴出孔群５から所定のガスを噴出
して、チャンバ２内を所定圧のガス雰囲気にしている。
第２電極４のガス噴出孔群５は、図９（ａ）および
（ｂ）に示すように、複数の孔５１が穿設されたものか
ら成り、導入孔４１からガスを導入して各孔５１から噴
出するものである。

【０００４】このような半導体製造装置１を用いて所定
の処理を行うには、先ず、第２電極４のガス噴出孔群５
から所定のガスを噴出してチャンバ２内にガス雰囲気を
形成する。そして、第１電極３と第２電極４との間に高
周波電源（ＲＦ電源）を供給する。これにより、チャン
バ２内をプラズマ状態にすることで、第１電極３上のウ
エハ１０にエッチング処理、または成膜処理を施す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな半導体製造装置には次のような問題がある。すなわ
ち、ガスの噴出する孔の個数や位置により、チャンバ内
のガスの流れに変化が生じてしまうため、ウエハに均一
な処理を施すのが困難となる。このため、処理条件に応
じて孔の個数や位置を変える必要があり、これに対応し
た第２電極をその都度交換しなければならず、この交換
作業により半導体装置の生産性の低下を招くことにな
る。よって、本発明は、ウエハに均一な処理と半導体装
置の生産性向上を図れる半導体製造装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために成された半導体製造装置である。す
なわち、この半導体製造装置は、内部が所定のガス雰囲
気となるチャンバ内に、処理を施すウエハを搭載するた
めの第１電極と、この第１電極と相対向する状態に第２
電極を配置し、第２電極のウエハと対向する面側に、ガ
スを噴出する孔が複数形成して成るガス噴出孔群を設け
たもので、この第２電極に、ガス噴出群の開孔数を調整
するための弁機構を設けたものである。この弁機構とし
て、第２電極の周縁部の一点を支点にした羽根を複数枚
取り付け、他点の作動によりその先端部分を可動させて
孔の開閉を行うものを用いる。

【０００７】

【作用】チャンバ内に配置された第２電極のガス噴出孔
群に弁機構が設けられているため、チャンバ内のガス圧
力に応じてガスの噴出を行う孔の開閉をして、その開孔
数を制御することができる。第２電極の周縁部分に複数
枚の羽根を取り付け、その先端部分を可動することで、
ガスの噴出を行う孔の開閉を行うとともに、ガス噴出孔
群のどの位置からガスを噴出するかを制御できることに
なる。すなわち、各羽根の先端部分を第２電極の周縁に
配置すれば開放状態となり、ガス噴出孔群の全体からガ
スが噴出することになる。一方、各羽根の先端部分を第
２電極の中央方向に向けて配置すれば絞り込み状態とな
り、ガス噴出孔群の中央付近のみからガスが噴出するこ
とになる。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明の半導体製造装置の実施例を
図に基づいて説明する。図１は、本発明の半導体製造装
置を説明する断面図である。すなわち、この半導体製造
装置１は、内部に所定のガス雰囲気を形成するためのチ
ャンバ２と、チャンバ２内に相対向する状態で配置され
た第１電極３と第２電極４とから成るもので、第２電極
４の第１電極３と対向する面側に、ガスを噴出する孔が
複数設けられたガス噴出孔群５が設けられている。

【０００９】さらに、この第２電極４には、ガス噴出孔
群５の孔の開閉を行うための弁機構６が設けられてお
り、チャンバ２内のガス圧力に応じてガス噴出孔群５の
開孔数を制御するようになっている。

【００１０】この半導体製造装置１を使用して、例えば
エッチング処理を施すには、先ず、第１電極３上に処理
を施すウエハ１０を搭載し、チャンバ２に連通する排気
ポンプによりチャンバ２内を排気するとともに、第２電
極４のガス噴出孔群５から四フッ化炭素（ＣＦ₄）等の
ガスを導入する。この際、チャンバ２内のガス圧力に応
じて第２電極４の弁機構６を可動して、ガスの噴出する
孔数およびガスの噴出位置を制御する。この状態で第１
電極３と第２電極４との間に高周波（ＲＦ）電源を接続
して高周波電界を印加することでチャンバ２内にプラズ
マを生成する。そして、このプラズマ状態を利用して第
１電極３上のウエハ１０をエッチング処理する。

【００１１】次に、チャンバ２内に所定のガスを導入す
る第２電極４を図２の断面図に基づいて説明する。すな
わち、第２電極４は内部が中空構造と成っているもの
で、パイプ等から成るガスの導入口４１が第２電極４の
内部に挿入されている。また、第２電極４には、ガスの
噴出用の孔５１を複数設けて成るガス噴出孔群５が形成
されている。さらに、このガス噴出孔群５の孔５１の開
孔数を調整する弁機構６が設けられており、この弁機構
６の可動により周縁側の孔５１がふさがれるようになっ
ている（図中２点鎖線参照）。

【００１２】この弁機構６として、図３の平面図に示す
ように、第２電極４の周縁部分に複数の羽根６１を配置
した、いわゆる絞り機構を用いたものがある。各羽根６
１は一点を支点６１ａにして第２電極４の周縁部と接続
されており、この支点６１ａを中心として回転動作可能
となっている。羽根６１の先端部６２が一方の隣の羽根
６１上に重なるように配置されており、孔５１をガス噴
出孔群５（図２参照）の周囲を囲む状態に取り付けられ
ている。

【００１３】各羽根６１には、動作点６１ｂがそれぞれ
設けられており、各動作点６１ｂを同時に動かすことで
全ての羽根６１が同時に可動するようになっている。す
なわち、この動作点６１ｂを内側に移動することで、羽
根６１が支点６１ａを中心にして回転し、先端部６２が
内側に向くことになる（図中２点鎖線参照）。これによ
り、各羽根６１が絞り込まれ、外側に配置された孔５１
がふさがれることになり、ガスが噴出する孔数が制限さ
れることになる。また、各羽根６１の絞り具合を調節し
てガスの噴出位置を第２電極４の中央付近に集中させた
り、第２電極４の全体から噴出するようにしたりするこ
とで、ウエハ全体に均一な処理が施せるよう制御でき
る。

【００１４】次に、このような第２電極４を備えた半導
体製造装置１を用いてエッチング処理を施した場合の具
体例を説明する。すなわち、６インチのシリコンから成
るウエハ１０に酸化シリコン膜（以下、ＳｉＯ₂とす
る）を生成し、ポジ型レジストを用いて図４の断面図に
示すようなホールパターン１１をエッチング処理にて形
成して、ホールパターン１１の底部寸法Ｘとプロファイ
ル傾斜角度ψとを測定するものである。

【００１５】エッチング条件としては、チャンバ内のガ
スの圧力２５０ｍＴ、ガス流量はＣＨＦ₃２００ｃｍ³
／分、ＣＦ₄２０ｃｍ³／分、Ａｒ４００ｃｍ³／分、
ウエハ１０の裏面温度−１０℃、ＲＦ電源８００Ｗであ
り、この際、図３に示す第２電極４を用いた場合の孔５
１の開孔数と底部寸法Ｘ、およびプロファイル傾斜角度
ψとの関係を図５に示す。図中の○および△は開孔数に
対する底部寸法Ｘを示したもので、●および▲は開孔数
に対するプロファイル傾斜角度ψを示したものである。
また、○と●はウエハ中央部分の各測定値、△と▲はウ
エハ周縁部分の各測定値を示している。

【００１６】これらの関係から、開孔数２５個から２９
個の間でウエハ中央部分と周縁部分の底部寸法Ｘが等し
く成るところが存在しており、この際のプロファイル傾
斜角度ψは８５度±１度となっている。すなわち、図３
に示すような各羽根６１を可動して孔５１の開孔数を調
節することで、チャンバ２内のガスの流れが変わり、ウ
エハ１０上のエッチング処理が均一に行える最適条件を
選択することができる。

【００１７】また、ＣＶＤ装置にてウエハ１０上に成膜
処理を行う場合には、孔５１の開孔数と膜厚との関係を
グラフ等を用いて予め求めておき、ウエハ中央部分と周
縁部分との膜厚が等しくなるような開孔数にすることで
均一な成膜を施すことができる。

【００１８】なお、本実施例で説明した弁機構６は、こ
れに限定されるものではなく、孔５１の開閉を行えるも
のであればよい。例えば、図６の部分断面図に示すよう
なニードル弁７を用いたものや、図７の部分断面図に示
すようなバルブ８を上下動して孔５１の開閉を行うもの
でもよい。また、このようなニードル弁７やバルブ８を
各孔５１に取り付けて、第２電極４からのガスの噴出位
置を制御してもよい。このガスの噴出位置を制御するこ
とで、さらに均一な処理を施すことができるようにな
る。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体製
造装置を用いれば次のような効果がある。すなわち、チ
ャンバ内に形成するガス雰囲気の諸条件に応じてガスが
噴出する孔の個数や噴出位置を変えることができるた
め、ウエハに均一な処理を施すことが可能となる。ま
た、第２電極に設けられた羽根等から成る弁機構によ
り、孔の開孔数を調節できるため、処理条件に応じて第
２電極を交換する必要が無くなり、ＬＳＩ等の半導体装
置の生産性を向上することができる。これらにより、半
導体装置の生産歩留り向上やコストダウンを図ることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体製造装置を説明する断面図であ
る。

【図２】第２電極を説明する断面図である。

【図３】第２電極を説明する平面図である。

【図４】測定ウエハの断面図である。

【図５】開孔数に対する底部寸法およびプロファイル傾
斜角度を示す図である。

【図６】他の弁機構を説明する断面図（その１）であ
る。

【図７】他の弁機構を説明する断面図（その２）であ
る。

【図８】従来の半導体製造装置を説明する断面図であ
る。

【図９】従来の第２電極を説明する図で（ａ）は断面
図、（ｂ）は平面図である。

【符号の説明】

１半導体製造装置２チャンバ３第１電極４第２電極５ガス噴出孔群６弁機構１０ウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０５Ｈ 1/46 9014−2Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に所定のガス雰囲気が形成されるチ
ャンバと、前記チャンバ内に配置され、かつ処理を施すウエハが搭
載される第１電極と、前記チャンバ内で前記第１電極と相対向する状態に配置
される第２電極と、前記第２電極の前記ウエハと対向する面側に設けられ、
前記ガスを噴出する孔が複数形成されて成るガス噴出孔
群とから成る半導体製造装置において、前記第２電極には、前記ガス噴出群の開孔数を調整する
ための弁機構が設けられていることを特徴とする半導体
製造装置。
【請求項２】前記弁機構として、前記第２電極の周縁
部の一点を支点にして取り付けられ、他点の作動により
その先端部分が可動する羽根を、前記周縁部を取り囲む
状態に複数枚配置して前記孔の開閉を行うことを特徴と
する請求項１記載の半導体製造装置。