JPH0878402A

JPH0878402A - 半導体装置の製造装置、半導体装置の製造方法、処理室の減圧方法、反応生成物の除去方法および反応生成物の堆積抑制方法

Info

Publication number: JPH0878402A
Application number: JP16665895A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hasegawa; 誠長谷川; Atsuo Mita; 淳夫三田; Haruhiko Nomura; 晴彦野村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1996-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】ワークを加熱せずに、ワークから反応生成物を
除去できる半導体装置の製造装置、および半導体装置の
製造方法を提供する。【構成】ロードロックチャンバ３の中に設置された半導
体ウェーハ（ワーク）１１１を支持する支持台１２２
と、この支持台１２２に取り付けられた超音波振動子１
３１と、この超音波振動子１３１から超音波を発生させ
るための電気信号を発振する発振器１４２を含む超音波
発生装置１４１とを持ち、支持台１２２に置かれている
半導体ウェーハ１１１に、この支持台１２２を介して超
音波を与えることで、プラズマエッチング中にウェーハ
１１１に付着した反応生成物、例えば塩素を、ウェーハ
１１１から除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の製造に
係わり、特にウェーハプロセス中に、化学反応によって
生成される、望ましくない反応生成物の除去、およびそ
の堆積の抑制、さらにはウェーハプロセスの高速化に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩなどの半導体装置は、半導体ウェ
ーハに、ホトレジストの塗布、ホトレジストの現像、エ
ッチング、イオン注入、ホトレジストの剥離、膜の堆積
など、様々な処理および加工を施すことで作られる。特
に、エッチングおよび堆積は、プロセスチャンバの中
に、様々な半導体プロセス用ガスを導入し、チャンバの
中で化学反応を起こさせて行う。このような化学反応を
利用する工程では、反応生成物、例えば塩素（Ｃｌ₂ ）
などが、ウェーハの上に残留することがしばしばであ
る。反応生成物は、一般に望ましいものではなく、工程
が終了次第、ウェーハの上から直ちに除去する。反応生
成物が半導体装置に与える影響は、ショートサーキッ
ト、コンタミネーション、およびコロージョンなどが、
代表的である。

【０００３】現在、反応生成物を除去する方法として
は、ウェーハを加熱し、蒸発させる方法がある。さらに
ウェーハの加熱方式には、赤外線ランプによる加熱、お
よびヒータによる加熱がある。

【０００４】図１４は、赤外線ランプによる加熱方式を
利用した装置の構成図である。図１４に示すように、図
示せぬ真空ポンプ装置に接続された真空予備室（ロード
ロックチャンバ）４０１がある。図示せぬプロセスチャ
ンバにて処理されたウェーハ１１１は、ゲートバルブ４
０２を介して、ロードロックチャンバ４０１に搬入され
る。ウェーハ１１１がロードロックチャンバ４０１に搬
入されたとき、ロードロックチャンバ４０１の中の圧力
は、図示せぬ真空ポンプ装置によって真空引きされ、下
げられている。ウェーハ１１１は、減圧下で、赤外線ラ
ンプ４０３により加熱される。ウェーハ１１１の上に付
着している反応生成物１１２は、この加熱によって蒸発
する。反応生成物１１２が除去された後、ロードロック
チャンバ４０１は、図示せぬ換気装置によって大気開放
され、その中の圧力は、大気圧に戻される。この後、ウ
ェーハ１１１は、ゲートバルブ４０４を介して、ロード
ロックチャンバ４０１から搬出される。

【０００５】図１５は、ヒータによる加熱方式を利用し
た装置の構成図である。図１５に示すように、図示せぬ
真空ポンプ装置に接続されたロードロックチャンバ５０
１がある。図示せぬプロセスチャンバにて処理されたウ
ェーハ１１１は、ゲートバルブ５０２を介して、ロード
ロックチャンバ５０１に搬入される。ウェーハ１１１が
ロードロックチャンバ５０１に搬入されたとき、ロード
ロックチャンバ５０１の中の圧力は、下げられている。
ゲートバルブ５０２が閉じられた後、ロードロックチャ
ンバ５０１は、大気開放され、その中の圧力は、大気圧
に戻される。この後、ウェーハ１１１は、ゲートバルブ
５０３を介して、ポストトリートメントチャンバ（後処
理室）５０４に搬入される。ウェーハ１１１は、大気圧
下で、ヒータ５０５により加熱される。反応生成物１１
２は、この加熱によってウェーハ１１１から蒸発する。
反応生成物１１２が除去された後、ウェーハ１１１は、
ゲートバルブ５０６を介して、ポストトリートメントチ
ャンバ５０４から搬出される。

【０００６】ウェーハを加熱して反応生成物を除去する
方法では、その除去効果を高めるために、非常に高い温
度まで、ウェーハを加熱する必要がある。このような加
熱には、以下のような短所がある。

【０００７】例えばホトレジストをケミカルドライエッ
チング（ＣＤＥ）によって現像した後に、ウェーハを加
熱すると、現像されたホトレジストが、熱によって劣化
する。劣化したホトレジストは、もはやマスキング材と
しての機能を果たさなくなる。

【０００８】また、ホトレジストをマスクに用いて、Ｃ
ＤＥによって膜、あるいはウェーハをエッチングした後
に、ウェーハを加熱すると、残存しているホトレジスト
が、熱によって変質する。この変質した部分は、次のホ
トレジストを剥離するための工程において、剥離しきれ
ず、ウェーハの上に残留することがある。

【０００９】また、赤外線ランプによる加熱は、図１４
に示すように減圧下で行われ、一方、ヒータによる加熱
は、図１５に示すように大気圧下で行われる。減圧下で
は、大気圧下よりも反応生成物が除去しやすい。反応生
成物が、蒸発しやすいためである。しかし、赤外線ラン
プによる加熱は、熱が、輻射によりウェーハに伝わるの
で、ウェーハが充分に高い温度になるまでに、非常に時
間がかかる。

【００１０】この点、ヒータによる加熱は、熱が、熱伝
導性が良好な金属を介して、ウェーハに伝わるので、ウ
ェーハが、比較的短い時間で、充分に高い温度になる。
しかし、大気圧下では、反応生成物を充分に蒸発させる
ために、ウェーハを、長い時間、高い温度のままにして
おかなければならず、時間がかかってしまう。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、ウェー
ハを加熱して反応生成物を除去する方法は、ホトレジス
トを劣化および変質を招くなど、半導体装置の製造を困
難にする。また、反応生成物のリムーブに長い時間を要
し、スループットを低下させ、生産性を悪化させる。

【００１２】この発明は、上記の点に鑑みて為されたも
ので、その第１の目的は、ワークを加熱せずに、ワーク
から反応生成物を除去できる半導体装置の製造装置、お
よび半導体装置の製造方法を提供することにある。

【００１３】さらに、第２の目的は、処理時間を短縮で
きる半導体装置の製造装置、半導体装置の製造方法、お
よび処理室の減圧方法を提供することにある。さらに、
第３の目的は、処理室の壁など、反応生成物が付着され
得る面から反応生成物を除去する反応生成物の除去方
法、および上記反応生成物が付着され得る面への、反応
生成物の堆積を抑制する反応生成物の堆積抑制方法を提
供することにある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記第１の目的を達成
するために、この発明に係る半導体装置の製造装置、お
よび半導体装置の製造方法では、処理後、ワークに音波
を与える。上記第２の目的を達成するために、この発明
に係る半導体装置の製造装置、および半導体装置の製造
方法では、ワークに音波を与えながら、処理を施す。

【００１５】さらに第２の目的を達成するために、この
発明に係る処理室の減圧方法では、処理室の壁に音波を
与えながら、処理室の中の圧力を下げる。上記第３の目
的を達成するために、この発明に係る反応生成物の除去
方法では、処理室の中でワークに処理を施した後、少な
くとも処理室の壁に音波を与える。

【００１６】さらに上記第３の目的を達成するために、
この発明に係る反応生成物の堆積抑制方法では、少なく
とも処理室の壁に音波を与えながら、処理室の中でワー
クに処理を施す。

【００１７】

【作用】上記第１の目的を達成するための半導体装置の
製造装置、および半導体装置の製造方法によれば、処理
後、ワークに音波を与えることで、ワークを加熱せず
に、処理中にワークに付着した反応生成物を、ワークか
ら除去することができる。

【００１８】上記第２の目的を達成するための半導体装
置の製造装置、および半導体装置の製造方法によれば、
ワークに音波を与えながら、処理を施すことで、ワーク
への反応生成物の堆積が抑制されながら処理が進むよう
になり、結果、処理時間を短縮することができる。

【００１９】さらに上記第２の目的を達成するための処
理室の減圧方法によれば、処理室の壁に音波を与えなが
ら、処理室の中の圧力を下げることで、処理室の壁に付
着している付着物の気化が促進され、結果、処理室の中
の圧力を、急速に下げることができる。

【００２０】上記第３の目的を達成するための反応生成
物の除去方法によれば、処理室の中でワークに処理を施
した後、少なくとも処理室の壁に音波を与えることで、
処理中に少なくとも処理室の壁に付着した反応生成物を
除去することができる。

【００２１】さらに上記第３の目的を達成するための反
応生成物の堆積抑制方法によれば、少なくとも処理室の
壁に音波を与えながら、処理室の中でワークに処理を施
すことで、処理中、少なくとも処理室の壁に反応生成物
が付着することが抑制され、その堆積を抑制することが
できる。

【００２２】

【実施例】以下、この発明を実施例により説明する。
尚、この説明において、全図にわたり、共通の部分につ
いては、共通の参照符号を付し、重複する説明は避ける
ことにする。

【００２３】なお、この発明は、エッチング装置、ある
いはエッチング装置に組み込んで、あるいはＣＶＤ装
置、あるいはＣＶＤ装置に組み込んで、あるいはアッシ
ング装置、あるいはアッシング装置に組み込んで、ある
いはポストトリートメント（後処理）装置として、半導
体装置の製造装置の全般に使用できるものであるが、好
適な態様として、プラズマエッチング装置に組み込んだ
例を、説明する。

【００２４】図１は、この発明の第１の実施例に係るプ
ラズマエッチング装置の構成図である。図１に示すよう
に、この実施例に係るプラズマエッチング装置は、第１
のロードロックチャンバ（真空予備室）１、プロセスチ
ャンバ（エッチング処理室）２、および第２のロードロ
ックチャンバ（真空予備室）３を有する。チャンバ１、
２、３はそれぞれ、互いに壁により仕切られている。第
１のロードロックチャンバ１はゲートバルブ４を介して
装置の外部に通じる。第２のロードロックチャンバ３は
ゲートバルブ５を介して装置の外部に通じる。プロセス
チャンバ２はゲートバルブ６を介して第１のロードロッ
クチャンバ１に通じるとともに、ゲートバルブ７を介し
て第２のロードロックチャンバ３に通じる。

【００２５】ウェーハ１１１は、最初に、ゲートバルブ
４を介して第１のロードロックチャンバ１に搬入され、
この後、順次、ゲートバルブ６を介してプロセスチャン
バ２、ゲートバルブ７を介して第２のロードロックチャ
ンバ３に搬入される。最後に、ウェーハ１１１は、ゲー
トバルブ５を介して第２のロードロックチャンバ３から
搬出される。

【００２６】第１のロードロックチャンバ１には、チャ
ンバ１の中の圧力を下げるための第１の真空ポンプ装置
２１が排気口１１を介して接続されている。プロセスチ
ャンバ２には、チャンバ２の中の圧力を下げるための第
２の真空ポンプ装置２２が排気口１２を介して接続され
ている。第２のロードロックチャンバ３には、チャンバ
３の中の圧力を下げるための第３の真空ポンプ装置２３
が排気口１３を介して接続されている。真空ポンプ装置
２１、２２、２３はおのおの、ターボモレキュラポンプ
２４と、ターボモレキュラポンプ２４に接続されたドラ
イバキュームポンプ２５とを含んでいる。

【００２７】第１のロードロックチャンバ１には、チャ
ンバ１の中を換気するための第１の換気装置３１が換気
口１４を介して接続されている。第２のロードロックチ
ャンバ３にも同様に、チャンバ３の中のを換気するため
の第２の換気装置３２が換気口１５を介して接続されて
いる。換気装置３１、３２はそれぞれ、チャンバ１、３
へ、窒素ガスなどの不活性ガスを供給する窒素ガス供給
機３３と、チャンバ１、３へ、大気を供給するベンチレ
ータ３４とを含んでいる。

【００２８】また、プロセスチャンバ２には、チャンバ
２の中へ、プロセスガスを導入するためのプロセスガス
供給装置４１が導入口１６を介して接続されている。プ
ロセスガス供給装置４１は、ガスが溜められているリザ
ーバ、あるいはボンベ４２と、流量調整機４３と、バル
ブ４４と、これらを互いに継なぐガスライン４５とを有
している。これら、ボンベ４２、流量調整機４３、バル
ブ４４を含むガス供給系統は、ガスの種類ごとに設けら
れている。

【００２９】その他の周辺機器としては、圧力計５１
が、第１のロードロックチャンバ１、プロセスチャンバ
２、第２のロードロックチャンバ３それぞれに取り付け
られており、さらにプロセスチャンバ２にはポート５２
が取り付けられている。このポート５２には、質量分析
装置が取り付けられている。なお、ポート５２は、第１
のロードロックチャンバ１、第２のロードロックチャン
バ３にも設けられることもある。

【００３０】次に、ウェーハを搬送し、処理するための
ラインについて説明する。第１のロードロックチャンバ
１には、ウェーハ１１１を載置する第１の載置台６１及
びウェーハ１１１を搬送する第１の搬送機７１が設置さ
れている。

【００３１】プロセスチャンバ２には、一対の平行平板
型の上部電極８１及び下部電極８２が設置されている。
下部電極８２には、ウェーハ１１１を固定するための、
図示せぬ静電チャックが取り付けられている。また、ウ
ェーハ１１１を、静電チャックによって下部電極８２に
固定したときには、ウェーハ１１１の裏面と下部電極８
２との間に隙間を生じさせるのが良い。そして、この隙
間に、ヘリウム又は窒素ガスを少量注入することで、ウ
ェーハ１１１と下部電極８２との熱接触性を良くでき、
ウェーハ１１１を、所望の温度に制御することを、容易
にできる。上部電極８１は接地電位に接続されており、
下部電極８２は、ブロッキングコンデンサ９１を介し
て、Ｒ．Ｆジェネレータ９２に接続されている。Ｒ．Ｆ
ジェネレータ９２は、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波
電力を発生させる。１３．５６ＭＨｚの高周波電力は、
下部電極８２に、ブロッキングコンデンサ９１を介し
て、印加される。さらに、下部電極８２には、この下部
電極８２を冷却するための冷却水が流れる冷却管１７が
接触されている。冷却管１７は、冷却水供給装置１０１
に含まれている冷却水供給機１０２に接続されている。

【００３２】第２のロードロックチャンバ３には、ウェ
ーハ１１１を載置する第２の載置台６２、ウェーハ１１
１を搬送する第２の搬送機７２およびクランプ１２１を
有する支持台１２２が設置されている。この支持台１２
２には超音波振動子１３１が取り付けられている。超音
波振動子１３１は、超音波発生用の電気信号を発生させ
る発生機１４１に含まれている発振器１４２に接続され
ている。超音波振動子１３１は、発振器１４２から発振
された電気信号を受けることで振動し、この振動によっ
て、超音波を発生させる。超音波振動子１３１は、例え
ば支持台１２２の中に埋め込まれる。支持台１２２の材
質は、例えばアルミナを母材としたメタル、あるいはス
テンレスなどを母材としたメタルなど、半導体に有害と
ならないメタルから選ばれている。超音波による振動
は、アルミナ、あるいはステンレスなどのメタルを介し
てウェーハ１１１に伝えられる。

【００３３】次に、装置の動作の一つの例を説明する。
上記構成において、まず、ゲートバルブ４を開け、ウェ
ーハ１１１を第１のロードロックチャンバ１にロード
し、第１の載置台６１の上に載置する。ゲートバルブ４
を閉じた後、チャンバ１の中の圧力を、第１の真空ポン
プ装置２１を用いて下げる。

【００３４】次に、ゲートバルブ６を開け、同様に、中
の圧力が下げられていたプロセスチャンバ２にウェーハ
１１１を搬送機７１を用いて搬入し、下部電極８２の上
に固定する。ゲートバルブ６を閉じた後、プロセスチャ
ンバ２の中に、導入口１６から所定のエッチングガス、
例えば塩素（Ｃｌ₂ ）ガスを一定の流量によって導入す
る。そして、Ｒ．Ｆジェネレータ９２を用いて、下部電
極８２に高周波電力を印加し、プロセスチャンバ２の中
の塩素ガスをプラズマ化する。これにより、ウェーハ１
１１には所定の処理、例えばポリシリコンのエッチング
処理が行われる。この際、ウェーハ１１１の表面には、
処理による多量の反応生成物として、残留した塩素１１
２が付着する。

【００３５】処理が終了した後、ゲートバルブ７を開
け、ウェーハ１１１を、中の圧力が下げられている第２
のロードロックチャンバ３に搬送機７２を用いて搬入
し、載置台６２の上に載置する。ゲートバルブ７を閉じ
た後、換気口１５から窒素ガス、例えばドライな窒素ガ
スを供給し、ロードロックチャンバ３の中の雰囲気を、
窒素（Ｎ₂ ）に置換する。次に、ウェーハ１１１を、搬
送機７２を用いて、支持台１２２の上に置き、クランプ
１２１により固定する。次に、チャンバ−３を大気解放
し、中の雰囲気を大気に置換し、かつ圧力を大気圧に戻
す。次に、電気信号を、発振器１４２から発振させ、４
５ｋＨｚの周波数を持つ超音波を、超音波振動子１３１
により、１分間発生させる。この超音波は、支持台１２
２を介して、ウェーハ１１１に伝えられる。この結果、
反応生成物である残留した塩素１１２は、ウェーハ１１
１から除去される。

【００３６】なお、ウェーハ１１１がクランプ１２１に
より固定されるのは、超音波による振動を、ウェーハ１
１１に効率良く伝えるためである。図２は、ウェーハか
ら抽出された残留塩素の濃度を示す図である。

【００３７】図２の（ａ）欄には、塩素（Ｃｌ₂ ）によ
るプラズマ処理が行われたウェーハから抽出された残留
塩素が、また、図４の（ｂ）欄には、塩素（Ｃｌ₂ ）に
よるプラズマ処理が行われ、その後、超音波処理が１分
間行われたウェーハから抽出された残留塩素が示されて
いる。図４に示す残留塩素の濃度は、残留塩素を純水中
に抽出して、定量化を行って得たもので、単位は、ＰＰ
ｂ（Ｐart Ｐer Ｂillion）である。

【００３８】図２に示すように、塩素によるプラズマ処
理が行われた後、ウェーハを超音波処理を行わない場合
では、ウェーハから、５５０ｐｐｂの残留塩素が抽出さ
れた。これに対し、塩素によるプラズマ処理が行われた
後、さらに超音波処理が１分間行われたウェ−ハでは、
１８０ｐｐｂの残留塩素しか抽出されなかった。

【００３９】このように、超音波処理が行われたウェー
ハでは、無処理のウェーハに比べて、残留塩素の量が３
分の１程度まで減少される、という結果が得られた。以
上のように、第１の実施例に係るプラズマエッチング装
置によれば、第２のロードロックチャンバ３に、超音波
振動子１３１が取り付けられている支持台１２２を設
け、ここにウェーハ１１１を固定して、超音波を与え
る。

【００４０】このような装置および方法では、ウェーハ
１１１を、高い温度に加熱せずに、反応生成物１１２
を、ウェーハ１１１から除去できる。この利点から、ウ
ェーハ１１１に、ホトレジストによるマスクパターンが
形成された後でも、このパターンを劣化させずに、ウェ
ーハ１１１から反応生成物１１２を除去することができ
る。したがって、反応生成物１１２を除去した後に、精
度の高いイオン注入、あるいは精度の高いエッチング
を、ウェーハ１１１に施すことができる。

【００４１】また、ホトレジストによるマスクパターン
を使用した後でも、ホトレジストを変質させずに、ウェ
ーハ１１１から反応生成物１１２を除去することができ
る。したがって、反応生成物１１２を除去した後に、ホ
トレジストを、残らずにウェーハ１１１の上から除去す
ることができる。

【００４２】さらに、上記装置および方法では、短時間
で反応生成物１１２が除去される。このため、スル−プ
ットの低下を防止することができる。なお、上記第１の
実施例に係るプラズマエッチング装置およびそのエッチ
ング方法は、以下に説明するような変形も可能である。

【００４３】まず、超音波振動子１３１が取り付けられ
ている支持台１２２を、例えばプロセスチャンバ２に設
けて、このプロセスチャンバ２の中でウェーハ１１１か
ら反応生成物１１２を除去するようにしても良い。

【００４４】また、超音波振動子１３１が取り付けられ
ている支持台１２２を、プロセスチャンバ２内に設けら
れている下部電極８２の上に設けるようにしても良い。
また、大気圧下で、超音波をウェーハ１１１に与えてい
るが、減圧下で、超音波をウェーハ１１１に与えても良
い。特に減圧下で、超音波をウェーハ１１１に与えたと
きには、反応生成物１１２の気化が、より活発になると
考えられるので、反応生成物１１２を除去する効果の向
上が、さらに期待できる。

【００４５】また、大気中で、超音波をウェーハ１１１
に与えているが、窒素などの不活性ガス中で、超音波を
ウェーハ１１１に与えても良い。このようにしても、ウ
ェーハ１１１から反応生成物１１２を除去することがで
きる。

【００４６】また、エッチングガスとして、Ｃｌ₂ ガス
を用いている。Ｃｌ₂ ガスは、ポリシリコンのエッチン
グガスの一つである。この発明は、ポリシリコンなど、
シリコン系の膜をエッチングした後の、ポストトリート
メントだけでなく、モリブデン、モリブデンシリサイ
ド、タングステン、タングステンシリサイド、アルミニ
ウムなどに代表されるメタル系の膜をエッチングした後
の、ポストトリートメントにも使うことができる。

【００４７】また、エッチングガスについても、Ｃｌ₂
ガスに限るものではなく、四フッ化炭素ガス（ＣＦ₄ 、
フロン14）、四塩化炭素ガス（ＣＣｌ₄ ）、臭化水素ガ
ス（ＨＢｒ）など様々なガスが使用されて良い。

【００４８】さらに、第１の実施例に係る発明は、エッ
チングプロセスのポストトリートメントばかりでなく、
反応により生成物が発生するような、例えばＣＶＤプロ
セス、あるいはアッシングプロセスなどの、ポストトリ
ートメントにも用いることができる。

【００４９】例えばＣＶＤプロセスに、この発明を用い
るとき、ＣＶＤ装置の、膜を堆積させるためのプロセス
チャンバ（反応処理室）、あるいはこのプロセスチャン
バにゲートバルブを介して接続されているロードロック
チャンバのいずれかに、図１に示した超音波振動子１３
１が取り付けられている支持台１２２を設ける。

【００５０】また、アッシングプロセスに、この発明を
用いるときも同様で、アッシング装置の、ホトレジスト
を灰化させるためのプロセスチャンバ（アッシング処理
室）、あるいはこのプロセスチャンバにゲートバルブを
介して接続されているロードロックチャンバのいずれか
に、図１に示した超音波振動子１３１が取り付けられて
いる支持台１２２が設けられる。

【００５１】さらに、この発明は、プラズマエッチング
に限らず、別のドライエッチングの後の、ポストトリー
トメントにも使うことができる。また、この発明によ
り、除去できる反応生成物１１２は、塩素、塩素系化合
物の他、フッ素（Ｆ）系化合物、臭素（Ｂｒ）系化合
物、ヨウ素（Ｉ）系化合物がある。即ち、反応生成物１
１２が、少なくとも一つ以上のハロゲン元素を含む単
体、又はその化合物であれば、この発明によって、ウェ
ーハ１１１から除去することが可能である。

【００５２】さらに、炭化水素（Ｃ_n Ｈ_m ）、炭化水素
系化合物、フッ化炭素（Ｃ_x Ｆ_y ）、フッ化炭素系化合
物なども除去できる。次に、この発明の第２の実施例に
係るプラズマエッチング装置について説明する。

【００５３】我々は、ウェーハを加熱せずに、反応生成
物を除去しようとする一つの目的を達成する過程から、
別の新規なプラズマエッチング装置を得た。この新規な
プラズマエッチング装置からは、ウェーハのエッチング
時間を短縮できる、および均一なエッチングを施せるな
どの有用な効果が得られた。即ち、この発明の第２の実
施例に係るプラズマエッチング装置は、ウェーハに超音
波を与えながら、プラズマエッチングを施すことで、そ
の処理の際中に、ウェーハの上への反応生成物の堆積が
抑制される。

【００５４】図３は、この発明の第２の実施例に係るプ
ラズマエッチング装置の構成図である。図３に示すよう
に、そのプラズマエッチング装置は、超音波振動子１３
１を有する下部電極８２を有している。超音波振動子１
３１は、超音波発生用の電気信号を発生させる発生機１
４１に含まれている発振器１４２に接続されている。超
音波振動子１３１は、発振器１４２から発振された電気
信号を受けることで振動し、この振動によって、超音波
を発生させる。超音波振動子１３１は、例えば下部電極
８２の中に埋め込まれる。下部電極８２の材質は、例え
ばアルミニウムを母材としたメタルである。この下部電
極８２の、ウェーハ１１１との接触面を除いた面は、不
活性なアルミナ膜８３により、コートされている。超音
波による振動は、アルミニウムなどのメタルを介してウ
ェーハ１１１に伝えられる。

【００５５】次に、装置の動作の一つの例を説明する。
上記構成において、まず、ゲートバルブ６を開け、プロ
セスチャンバ２に、ウェーハ１１１を、図１に示したよ
うな搬送機７１を用いて搬入し、下部電極８２の上に固
定する。その固定の方式の一つの例は、静電チャックで
ある。ゲートバルブ６を閉じた後、電気信号を、発振器
１４２から発振させ、４５ｋＨｚの周波数を持つ超音波
を、超音波振動子１３１により発生させる。この超音波
は、下部電極８２を介して、ウェーハ１１１に伝えられ
る。次に、プロセスチャンバ２の中の雰囲気を排気し、
中の圧力を下げる。次に、プロセスチャンバ２の中に、
導入口１６から所定のエッチングガス、例えば塩素（Ｃ
ｌ₂ ）ガスを一定の流量によって導入する。次に、Ｒ．
Ｆジェネレータ９２を用いて、下部電極８２に高周波電
力を印加し、プロセスチャンバ２内の塩素ガスをプラズ
マ化する。これにより、ウェーハ１１１には所定の処
理、例えばポリシリコンのドライエッチング処理が行わ
れる。処理が終了した後、超音波の発生を止める。

【００５６】図４は、ポリシリコンがエッチングされる
速度を示す図である。図４の（ａ）欄には、従来のプラ
ズマエッチング装置を用いて、ポリシリコンをエッチン
グしたときのエッチング速度が示され、（ｂ）欄には、
図３に示すプラズマエッチング装置を用いて、ポリシリ
コンをエッチングしたときのエッチング速度が示されて
いる。

【００５７】図４に示すように、超音波をウェーハに与
えずにエッチングしたときには、ポリシリコンがエッチ
ングされる速度は、２５０ｎｍ／ｍｉｎであった。これ
に対し、超音波をウェーハに与えながらエッチングした
ときには、ポリシリコンがエッチングされる速度が、３
７０ｎｍ／ｍｉｎであった。このように、超音波をウェ
ーハに与えながらエッチングすることで、エッチングさ
れる速度が、約１．５倍程度向上した。

【００５８】さらに、図３に示すプラズマエッチング装
置を用いることで、ウェーハの上で、エッチングが均一
に行われる、という効果があることが分かった。図５
は、タングステンシリサイドがエッチングされる速度
の、ウェーハ上の分布を示す図である。

【００５９】図５の縦軸は、タングステンシリサイドが
エッチングされる速度を示し、横軸は、ウェーハの中心
からの距離を示している。カーブ（ａ）は、従来のプラ
ズマエッチング装置を用いて、タングステンシリサイド
をエッチングしたときの、エッチング速度の面内分布で
あり、カーブ（ｂ）は、図３に示すプラズマエッチング
装置を用いて、タングステンシリサイドをエッチングし
たときの、エッチング速度の面内分布である。

【００６０】図５に示すように、超音波をウェーハに与
えずにエッチングしたときには、カーブ（ａ）に示すよ
うに、ウェーハの中ほどにあるタングステンシリサイド
がエッチングされる速度と、縁の部分にあるタングステ
ンシリサイドがエッチングされる速度との差が大きい。
これに対して、超音波をウェーハに与えながらエッチン
グしたときには、カーブ（ｂ）に示すように、特にウェ
ーハの中ほどにあるタングステンシリサイドがエッチン
グされる速度が速くなり、縁の部分にあるタングステン
シリサイドがエッチングされる速度との差が小さくな
る。しかも、タングステンシリサイドがエッチングされ
る速度は、ウェーハの全域で向上する。

【００６１】この現象について、我々は、以下のように
考える。まず、反応生成物が堆積される量が、ウェーハ
面内で不均一である。具体的には、反応生成物が、ウェ
ーハの縁の部分に比べて、中ほどの部分に、より多く堆
積される。このような不均一な反応生成物の堆積によっ
て、ウェーハの中ほどにあるタングステンシリサイドの
エッチングが妨げられ、この部分にあるタングステンシ
リサイドがエッチングされる速度が、縁の部分のそれよ
りも遅くなる。

【００６２】さらに、反応生成物の不均一な堆積につい
て、我々は、以下のように説明する。タングステンシリ
サイドＷＳｉ_X （_X =2.0〜3.0)は、例えばハロゲン系の
ガスを使用することによってプラズマ処理され、エッチ
ングされる。この際、ウェーハの上には、非常に蒸気圧
の低い反応生成物、例えばＷＣｌ_x などの生成物が発生
する。プロセスチャンバ内に供給されたハロゲン系のガ
スは、ウェーハの処理されている面の中央にめがけて吹
き当てられ、そこからウェーハの縁へと広がるように流
れ、最後に排気口から排気される。このとき、上記反応
生成物も排気される。ウェーハの上の反応生成物は、排
気口に近いほど、活発に排気される。排気口は、ウェー
ハの縁に近い。これに対し、ウェーハの中ほどの部分
は、排気口から遠く、この部分に発生した反応生成物は
排気されにくい。排気されなかった反応生成物は、ウェ
ーハの処理されている面の上に堆積される。

【００６３】このように考えれば、反応生成物は、ウェ
ーハの縁の部分に堆積されにくい一方で、ウェーハの中
ほどの部分に堆積されやすい、という結論に至り、反応
生成物の不均一な堆積が説明される。

【００６４】したがって、従来のプラズマエッチング装
置を用いたとき、タングステンシリサイドがエッチング
される速度は、図５のカーブ（ａ）に示す通り、ウェー
ハの縁の部分で速く、ウェーハの中ほどの部分で遅い、
という結論づけることができる。

【００６５】これに対して、図３に示すプラズマエッチ
ング装置を用いて、超音波をウェーハに与えながら、プ
ラズマ処理を行えば、処理の際中、発生した反応生成物
の、ウェーハの処理面の上への堆積が抑制される。特に
排気口から遠いウェーハの中ほどの部分において、反応
生成物の堆積を抑制することができる。ウェーハの中ほ
どの部分への、反応生成物の堆積が抑制されれば、その
部分にあるタングステンシリサイドがエッチングされる
速度は、急激に向上させられる。

【００６６】したがって、図３に示すプラズマエッチン
グ装置を用いて、超音波をウェーハに与えながら、タン
グステンシリサイドをエッチングしたとき、そのエッチ
ングされる速度は、図５のカーブ（ｂ）に示す通り、ウ
ェーハの中ほどの部分で速くなり、ウェーハの縁の部分
との速度差が縮まる。速度差が縮まれば、ウェーハの処
理面上の、エッチング速度分布を均一にすることができ
る。

【００６７】また、超音波をウェーハに与えながら処理
することで、ウェーハの縁の部分においても、反応生成
物の堆積が抑制される。結果として、タングステンシリ
サイドがエッチングされる速度は、ウェーハの全域で向
上する。

【００６８】図６は、タングステンシリサイドがエッチ
ングされる速度、およびエッチングの均一性を示す図で
ある。図６の（ａ）欄には、従来のプラズマエッチング
装置を用いて、タングステンシリサイドをエッチングし
たときのエッチング速度およびエッチングの均一性を表
現する値が示され、（ｂ）欄には、図３に示すプラズマ
エッチング装置を用いて、タングステンシリサイドをエ
ッチングしたときのエッチング速度およびエッチングの
均一性を表現する値が示されている。

【００６９】図６に示すように、超音波をウェーハに与
えずにエッチングしたときには、タングステンシリサイ
ドがエッチングされる速度は、１５０ｎｍ／ｍｉｎ（平
均値）であった。これに対し、超音波をウェーハに与え
ながらエッチングしたときには、タングステンシリサイ
ドがエッチングされる速度が、２５０ｎｍ／ｍｉｎ（平
均値）まで向上した。

【００７０】また、エッチングが終了した後の、残って
いるタングステンシリサイドの厚みを調べたところ、従
来のプラズマエッチング装置では、目標とする厚みから
±３０％のバラツキが認められたが、図３に示すプラズ
マエッチング装置では、バラツキが±５％まで抑えられ
た。

【００７１】なお、上記第２の実施例に係るプラズマエ
ッチング装置、およびそのエッチング方法は、処理中
の、プロセスチャンバ２の中の圧力が、反応によって生
成される反応生成物の蒸気圧と同等もしくはそれより高
い状態になっているときに、より大きい効果が得られ
る。

【００７２】なぜならば、処理中の、プロセスチャンバ
２の中の圧力が、反応生成物の蒸気圧よりも低ければ、
反応生成物は気体になるので、反応生成物は、ウェーハ
の上に、ほとんど堆積しない。

【００７３】このような事項を鑑みると、上記第２の実
施例に係るプラズマエッチング装置、およびそのエッチ
ング方法は、蒸気圧が低くて、気化しにくい反応生成物
の堆積を抑制できる、という大きな利点がある。

【００７４】また、上記第２の実施例に係るプラズマエ
ッチング装置、およびそのエッチング方法は、以下に説
明するような変形も可能である。まず、超音波がウェー
ハ１１１に印加された後に、プラズマエッチングを開始
し、プラズマエッチングが終了した後に、超音波の印加
を停止している。これを、プラズマエッチングを開始
し、任意の時間が経過した後に、超音波をウェーハ１１
１に印加し、超音波がウェーハ１１１に印加されてか
ら、さらに任意の時間が経過した後に、超音波の印加を
停止し、この後、プラズマエッチングを終了させるよう
にしても良い。

【００７５】また、第２の実施例では、ポリシリコン、
およびタングステンシリサイド（ＷＳｉ）を、プラズマ
エッチングした例について説明したが、エッチングする
材料としては、シリコン系に限定されるものでなく、モ
リブデン、モリブデンシリサイド、タングステン、タン
グステンシリサイド、アルミニウムなどに代表されるメ
タル系の膜をエッチングすることもできる。

【００７６】さらに、第２の実施例に係る発明は、エッ
チングプロセスばかりでなく、アッシングプロセスにも
適用することが可能である。次に、この発明の第３の実
施例に係る、半導体装置の製造に使用できるチャンバに
ついて説明する。

【００７７】さらに我々は、新規なチャンバを得た。こ
の新規なチャンバからは、チャンバの中に残留している
水分を排気しやすい、などの効果を得ることができた。
図７は、この発明の第３の実施例に係る、半導体装置の
製造に使用できるチャンバの構成図である。

【００７８】図７に示すように、チャンバ１５１があ
る。我々が製作したチャンバ１５１は、サイズが小さい
ものである。しかし、このチャンバ１５１の構成は、そ
のサイズを大きくして、その中にエッチング装置を設置
すれば、エッチング処理が可能なプロセスチャンバにな
り得る。また、ＣＶＤ装置を設置すれば、ＣＶＤ処理が
可能なプロセスチャンバになり得る。また、アッシング
装置を設置すれば、アッシング処理が可能なプロセスチ
ャンバになり得る。また、単に、ロードロックチャンバ
（真空予備室）としても使える。

【００７９】チャンバ１５１には、周辺機器として、真
空ポンプ装置２２、プロセスガス供給装置４１、圧力計
５１、質量分析装置が取り付けられたポート５２がそれ
ぞれ、接続されている。

【００８０】プロセスチャンバ１５１を形づくるため
の、ハウジング１５２には、超音波振動子１３１が取り
付けられている。超音波振動子１３１は、超音波発生用
の電気信号を発生させる発生機１４１に含まれている発
振器１４２に接続されている。超音波振動子１３１は、
発振器１４２から発振された電気信号を受けることで振
動し、この振動によって、超音波を発生させる。超音波
振動子１３１は、例えば分散されてハウジング１５２の
中に埋め込まれ、分散された超音波振動子１３１はそれ
ぞれ、互いに接続されている。超音波振動子１３１の配
置の一つの例としては、ハウジング１５２の各壁および
天井などである。ハウジング１５２の材質は、例えばア
ルミニウムなどを母材としたメタル、あるいはステンレ
スなどを母材としたメタルである。また、ハウジング１
５２の、処理雰囲気にさらされる部分は、不活性なアル
ミナ膜１５３により、コートされている。超音波による
振動は、上記メタルを介して、ハウジング１５２に全体
的に伝えられる。また、ハウジング１５２の外側には、
ヒータ１６１が設けられている。ヒータ１６１は、チャ
ンバ１５１の中を、ハウジング１５２を介して、任意の
温度に熱する。

【００８１】次に、そのチャンバを動作させる方法の一
つの例を説明する。チャンバ１５１の中に、導入口１６
からドライ窒素を供給し、チャンバ１５１の中の圧力を
大気圧にする。次に、電気信号を、発振器１４２から発
振させ、４５ｋＨｚの周波数を持つ超音波を、超音波振
動子１３１により発生させる。この超音波は、ハウジン
グ１５２の全体に伝えられる。この状態のまま、タ−ボ
モレキュラポンプ２４、およびドライバキュームポンプ
２５を用いて、チャンバ１５１の中を真空引きする。

【００８２】我々は、図７に示すチャンバ１５１を用い
て、チャンバ１５１の中に残留した水分の減り方に関し
て比較実験を行った。この比較実験の手順は、次の通り
である。

【００８３】（１）ハウジング１５２の、チャンバ１
５１に対向する面（アルミナ膜１５３により、コートさ
れた面、以下、内壁面という）を、純水で湿らせた布で
拭く。

【００８４】（２）比較に際して、チャンバ１５１の
中の環境を揃えるため、チャンバ１５１の中の雰囲気
を、真空引きしてから、チャンバ１５１の中に、ドライ
窒素を供給し、雰囲気を窒素にするとともに、圧力を大
気圧に戻す。

【００８５】（３）チャンバ１５１の中が摂氏８０度
に保持されるようにヒータ１６１を制御しながら、チャ
ンバ１５１の中の圧力を、タ−ボ分子ポンプ２４及びド
ライバキュームポンプ２５を用いて下げる。

【００８６】（３´）ハウジング１５２に超音波を与え
ながら、チャンバ１５１の中の圧力を、タ−ボ分子ポン
プ２４及びドライバキュームポンプ２５を用いて、下げ
る。図８は、チャンバの中の圧力と時間との関係を示す
図である。

【００８７】図８の縦軸はチャンバの中の圧力を示し、
横軸は時間を示す。なお、チャンバの中の圧力は、チャ
ンバの中に存在している、あらゆる物質の量を表すの
で、チャンバの中の圧力が低いほど、チャンバ１５１の
中に残留している水分の量は少ない、と考えることがで
きる。

【００８８】図８の、カーブ（ａ）は、ステップ
（１）、ステップ（２）、ステップ（３）の順に行われ
た実験の結果を示し、カーブ（ｂ）は、ステップ
（１）、ステップ（２）、ステップ（３´）の順に行わ
れた実験の結果を示している。

【００８９】図８に示すように、チャンバ１５１の中を
熱しながら、真空引きする方法では、カーブ（ａ）に示
すように、チャンバ１５１の中の圧力が１×１０^-4Ｐａ
に達するまでに、約１２０分を要した。これに対して、
超音波をハウジング１５２に与えながら真空引きする方
法では、カーブ（ｂ）に示すように、チャンバ２´の中
の圧力は、約４０分で、１×１０^-4Ｐａに達した。

【００９０】このように、超音波をハウジング１５２に
与えながら真空引きする方法では、チャンバ１５１の中
を熱しがら、真空引きする方法に比べて、チャンバ１５
１の中の圧力が１×１０^-4Ｐａになるまでの時間が、約
３分の１に短縮された。

【００９１】この差について、我々は、次のように考え
ている。外からチャンバ１５１に熱を加える方法では、
まず、ハウジング１５２の内壁面が温まるまでに時間が
かかる。そして、内壁面に付着している水の分子は、内
壁面が充分に温まってからでないと、蒸発しにくい。

【００９２】これに対して、ハウジング１５２に超音波
を与えると、ハウジング１５２の内壁面が、振動する。
内壁面に付着している水の分子も、ともに振動する。水
の分子が振動すると、振動していないときに比べて、水
の分子は、蒸発しやすい状態になる。気化した水の分子
は、液体のままの水の分子に比べて、チャンバ１５１の
外へ排気しやすい。よって、ハウジング１５２に超音波
を与えると、より短い時間で、チャンバ１５１の中に残
留している水分を排気することができる。

【００９３】さらに我々は、図７に示すチャンバ１５１
を用いて、チャンバ１５１の中に残留した水分の減り方
に関して、さらに別の比較実験を行った。別の比較実験
の手順は、次の通りである。

【００９４】（１）チャンバ１５１の中を大気に開放
し、大気に開放した状態で、１時間放置する。（１´）チャンバ１５１の中を大気に開放し、大気に開
放した状態で、ハウジング１５２に超音波を与えなが
ら、１時間放置する。

【００９５】（２）１時間放置した後、チャンバ１５
１の中を真空引きする。図９は、チャンバの中に残留し
ている水分と時間との関係を示す図である。図９の縦軸
はチャンバの中に残留している水分の量を示し、横軸は
時間を示す。横軸の“ゼロ”の点は、１時間の放置が終
了した時点を示している。また、横軸の“１”、
“２”、“３”の点は、真空引きを開始してからの経過
時間である。縦軸に示す水分の量は、質量分析装置によ
って測定したものである。なお、分析装置は、電流の強
弱によって、チャンバ１５１の中に存在する水の質量を
表す。我々は、電流の強弱を、残留した水分の量と置き
換えて、図９の縦軸に示した。なお、図９の水分の量の
単位は、電流の単位から換算していないため、任意単位
（Ａarbitrary Ｕnit ：Ａ．Ｕ）になっているが、図９
には、放置した後の水分の量および水分が減る傾向は、
明確に示されている。

【００９６】図９の、カーブ（ａ）は、ステップ
（１）、ステップ（２）の順に行った実験の結果を示
し、カーブ（ｂ）は、ステップ（１´）、ステップ
（２）の順に行った実験の結果を示している。

【００９７】図９のカーブ（ｂ）に示すように、ハウジ
ング１５２に超音波を与えると、与えない場合（カーブ
（ａ））に比べて、チャンバ１５１の中に残留している
水分の量が約３分の１程度になる。特に“０”時間のと
きである。この後、チャンバ１５１を真空引きすると、
チャンバ１５１の中から水分が、さらに排気される。

【００９８】この実験から、チャンバ１５１が大気に開
放されている状態で、ハウジング１５２に超音波を与え
ることでも、チャンバ１５１の中の水分の量が減ること
が分かった。

【００９９】この現象について、我々は、次のように考
えている。ハウジング１５２に超音波を与えることで、
ハウジング１５２の内壁面が振動し、この内壁面に大気
中の水分が付着しにくくなる。又は大気中の水分が内壁
面に付着したとしても、内壁面が振動しているので、す
ぐに離脱してしまう。このようにして、内壁面に水分が
付着せず、チャンバ１５１の中への水分の残留が抑制さ
れる。

【０１００】図７に示すチャンバ１５１によれば、ハウ
ジング１５２に超音波を与えながら、真空引きする、あ
るいは大気に開放することで、チャンバ１５１の中に残
留している水分を、より短い時間で除去することができ
る。

【０１０１】また、圧力が、より急速に下げられること
から、真空引き時間の短縮、という効果も得ることがで
きる。したがって、第３の実施例に係るチャンバを用い
て、エッチング装置、ＣＶＤ装置、アッシング装置、そ
の他の半導体装置を製造するための製造装置を製作すれ
ば、真空引き時間、処理時間などを含めた全体の工程時
間を短くすることが可能な製造装置を得ることができ
る。工程時間が短くなると、スループットを向上させる
ことができ、半導体装置の生産性が、さらに上がる。

【０１０２】また、図７に示すチャンバ１５１は、サイ
ズが小さく、熱容量が小さい。しかし、実際の製造装置
のサイズは、図７に示すチャンバ１５１のサイズよりも
大きく、熱容量が大きい。したがって、実際の製造装置
では、図８および図９に示した効果よりも、さらに大き
い効果が期待される。具体的には、図８に示されるよう
に、チャンバの中の圧力が１×１０^-4Ｐａに下がるまで
にかかる時間を、３分の１に短縮できたが、これを、４
分の１、５分の１、それ以上に短くすることができる。

【０１０３】また、ハウジング１５２に超音波を与える
方法を用いたチャンバ（製造装置）では、ヒ−タのよう
な加熱装置を取り付け、かつこの加熱装置から作業者を
保護するために、加熱装置にカバ−をかけるなどの安全
対策が不要である。さらには、高価な耐熱性部品を使用
せずにチャンバ１５１、あるいはその周辺機器を作るこ
とができる、という別の利点も得られる。

【０１０４】また、加熱装置を持つ製造装置では、チャ
ンバの中を加熱したままで、あるいはハウジングの温度
が高いままで、ハウジングの内壁面、あるいはハウジン
グの外壁面を洗浄することができない。洗浄作業を行う
作業者が、危険にさらされるためである。

【０１０５】この点、図７に示すチャンバ（製造装置）
では、ハウジングに超音波を与えながら、ハウジングの
内壁面、あるいはハウジングの外壁面を洗浄しても、作
業者は高い熱にさらされることはない。ハウジングに超
音波を与えながら、ハウジングの内壁面、あるいはハウ
ジングの外壁面を洗浄すれば、洗浄効果の向上が期待さ
れる。

【０１０６】なお、第３の実施例に係るチャンバは、次
のような変形も可能である。図７に示すチャンバでは、
超音波振動子１３１をハウジング１５２の中に埋め込ん
だが、これを、ハウジング１５２の内壁面、あるいは外
壁面のいずれかに取り付けるようにしても良い。

【０１０７】また、ヒータなど、チャンバの中を加熱す
るための装置から除く必要はなく、図７に示すように、
チャンバの中を加熱するための装置と、超音波を与える
ための装置とを設けることが、望ましい。さらに、チャ
ンバの中に熱を加えながら、ハウジングに超音波を与え
て、チャンバの中に残留した水分を除去すると、ハウジ
ングに超音波を与えるだけの方法に比べて、さらに良い
効果を得ることができる。

【０１０８】また、第３の実施例に係るチャンバでは、
チャンバの中の水分を排気しやすい、という効果だけで
なく、ハウジング１５２に超音波を与えることで、ハウ
ジング１５２の内壁面の上に付着している物質を除去で
きる、あるいはその付着を抑制できる効果があること
は、第１の実施例の説明、および第２の実施例の説明か
ら、明らかである。

【０１０９】次に、この発明の第４の実施例に係るプラ
ズマエッチング装置について説明する。この第４の実施
例に係るプラズマエッチング装置は、第３の実施例に係
る発明により説明したチャンバが用いられているロード
ロックチャンバ、プロセスチャンバを有している。その
結果、バーキュムに要する時間の短縮、プロセスチャン
バの中への反応生成物の残留の抑制、およびハウジング
に付着した反応生成物の除去の容易化などの効果を得る
ことができた。

【０１１０】図１０は、この発明の第４の実施例による
プラズマエッチング装置の構成図である。図１０に示さ
れているプラズマエッチング装置は、図１に示したプラ
ズマエッチング装置と、同様の構成を有している。異な
るところは、図１０に示されているプラズマエッチング
装置が、チャンバ１、２、３を形づくるハウジングに、
第３の実施例のように、超音波振動子１３１が設けられ
ていることである。

【０１１１】図１０に示すように、超音波振動子１３１
は、超音波発生用の電気信号を発生させる発生機１４１
に含まれている発振器１４２に接続されている。超音波
振動子１３１は、発振器１４２から発振された電気信号
を受けることで振動し、この振動によって、超音波を発
生させる。超音波振動子１３１は、例えば分散されてハ
ウジングの中に埋め込まれ、分散された超音波振動子１
３１はそれぞれ、互いに接続されている。分散された超
音波振動子１３１は、チャンバ１と外界とを仕切るため
の壁１７１、チャンバ１とチャンバ２とを仕切るための
壁１７２、チャンバ２とチャンバ３とを仕切るための壁
１７３、チャンバ３と外界とを仕切るための壁１７４、
チャンバ１の天井１７５、チャンバ２の天井１７６およ
びチャンバ２の天井１７７それぞれに、配置される。な
お、ハウジングの材質は、例えばアルミニウムを母材と
したメタル、あるいは、ステンレスを母材としたメタル
であり、ハウジングの処理雰囲気にさらされる部分は、
図７に、参照符号１５３によって示された不活性なアル
ミナ膜により、コートされている。超音波による振動
は、上記メタルを介して、ハウジングに全体的に伝えら
れる。

【０１１２】次に、装置の動作の一つの例を説明する。
この一つの例では、ホトレジスト層のパタ−ンをマスク
に用いて、シリコンウェーハ１１１上にシリコンを熱酸
化して形成した、厚さが１０００ｎｍのＳｉＯ₂ 膜をエ
ッチングする。ホトレジストは、ノボラック樹脂をベー
スとした光感応レジストである。

【０１１３】また、ガス供給装置４１の、ボンベ４２
ａ、流量調整機４３ａ、バルブ４４ａおよびガスライン
４５ａは、フロン14の供給系統であり、同様に、ボンベ
４２ｂ、流量調整機４３ｂ、バルブ４４ｂおよびガスラ
イン４５ｂは、フロン23の供給系統、ボンベ４２ｃ、流
量調整機４３ｃ、バルブ４４ｃおよびガスライン４５ｃ
は、酸素の供給系統である。ＳｉＯ₂ 膜を、エッチング
するためのエッチングガスには、これらのガスのうち、
フロン23（ＣＨＦ₃ ）と、酸素（Ｏ₂ ）とを用いた。

【０１１４】まず、ウェーハ１１１を、ロードロックチ
ャンバ１にゲートバルブ４を介して搬入し、載置台６１
の上に載置する。ゲートバルブ４を閉じた後、電気信号
を、発振器１４２から発振させ、４５ｋＨｚの周波数を
持つ超音波を、超音波振動子１３１により発生させる。
これにより、ハウジングの、特にロードロックチャンバ
１、プロセスチャンバ２およびロードロックチャンバ３
に向かう面を振動させる。同時に、真空ポンプ装置２
１、２２、２３を用いて、ロードロックチャンバ１、プ
ロセスチャンバ２およびロードロックチャンバ３の中の
圧力を下げる。次に、ゲートバルブ６を開き、搬送機７
１を用いて、ウェーハ１１１をプロセスチャンバ２に搬
入し、下部電極８２の上に載置する。そして、ウェーハ
１１１を下部電極８２の上に静電チャックを用いて固定
する。次に、フロン23（ＣＨＦ₃ ）ガスと、酸素（Ｏ
₂ ）ガスとを、ガスライン４５ｂおよび４５ｃを介し
て、プロセスチャンバ２に、同時に供給する。フロン23
ガスは、５０SCCMの一定の流量でプロセスチャンバ２に
供給され、酸素ガスも同様に、５０SCCMの一定の流量で
プロセスチャンバ２に供給される。このとき、プロセス
チャンバ２の中の圧力は、真空ポンプ装置２２を用い
て、プロセスチャンバ２を真空引きしながら、フロン23
（ＣＨＦ₃ ）ガスと酸素（Ｏ₂ ）ガスとを一定の流量で
流し続けることで、４０mmTorrに保つ。次に、Ｒ．Ｆジ
ェネレータ９２を用いて、１３．５６ＭＨｚの周波数を
持つ、４００Ｗの高周波電力を、下部電極８２に印加す
る。これにより、上部電極８１と下部電極８２との間に
放電現象が発生し、プロセスチャンバ２の中に存在する
フロン23（ＣＨＦ₃ ）および酸素（Ｏ₂ ）がプラズマ化
されて、ウェーハ１１１の上に存在する、図示せぬＳｉ
Ｏ₂ 膜がエッチングされる。このとき、エッチング生成
物として、フロロカ−ボン（ＣＦ_X ）が発生する。この
フロロカ−ボンは、我々の調査によれば、ウェーハの上
に、０．１μｍ／min の速度で付着していく。また、こ
のフロロカ−ボンは、ハウジングの、プロセスチャンバ
２の中の処理雰囲気にさらされている面の上にも、３３
ｎｍ／min の速度で付着していく。

【０１１５】エッチングが終了した後、ウェーハ１１１
を、搬送機７２を用いてゲ−トバルブ７を介してロード
ロックチャンバ３に搬入し、載置台６２の上に載置す
る。この後、ロードロックチャンバ３の中の圧力を、大
気圧に戻す。この後、超音波の発生を止め、ウェーハ１
１１を、ゲートバルブ５を介してロードロックチャンバ
３から搬出する。

【０１１６】図１１は、ハウジングの、プロセスチャン
バ２の中の処理雰囲気にさらされている面の上に堆積さ
れるフロロカーボンの厚みを示す図である。図１１の
（ａ）欄には、ハウジングに超音波を与えないでエッチ
ング処理したときに、堆積されるフロロカーボンの厚み
が示され、図１１の（ｂ）欄には、ハウジングに超音波
を与えてエッチング処理したときに、堆積されるフロロ
カーボンの厚みが示されている。

【０１１７】なお、図１１に示すフロロカーボンの厚み
は、図１０に示したプラズマエッチング装置を用いて、
１０００枚のウェーハをエッチング処理した後に、測定
したものである。

【０１１８】さらに、図１１の（ａ）欄、参照符号２０
１に示す値は、上部電極８１（即ち、ハウジングの天井
１７６）に堆積したフロロカーボンの厚み、および参照
符号２０２に示す値は、壁１７２、１７３に堆積したフ
ロロカーボンの厚みである。同様に、図１１の（ｂ）
欄、参照符号２０３に示す値は、上部電極８１（即ち、
ハウジングの天井１７６）に堆積したフロロカーボンの
厚み、および参照符号２０４に示す値は、壁１７２、１
７３に堆積したフロロカーボンの厚みである。

【０１１９】図１１に示すように、ハウジングに超音波
を与えることで、エッチング処理の際中に生成される生
成物の、ハウジングの、プロセスチャンバ２に対した面
（内壁面）への付着を抑制できる。図１１によれば、ハ
ウジングに超音波を与えることで、与えない場合に比べ
て、内壁面の上に堆積するフロロカーボンの厚みが３分
の１に低減されている。

【０１２０】この理由は、第３の実施例の中で説明し
た、内壁面の上への水分の付着が抑制される理由と同様
である。即ち、ハウジングに超音波を与えることで、ハ
ウジングの内壁面が振動して、フロロカーボンが付着し
にくくなる。

【０１２１】図１０に示すプラズマエッチング装置によ
れば、プロセスチャンバ２を形づくるハウジングに超音
波を与えながら、ウェーハ１１１をエッチングすること
で、エッチング中に生成された生成物が、ハウジングの
チャンバ２に対向した面に付着することを抑制できる。

【０１２２】また、チャンバ３を形づくるハウジングに
超音波を与えながら、エッチングされた後のウェーハ１
１１をチャンバ３へ搬入し、かつ搬入された後でも、引
き続いて超音波を与え続けておくことによって、チャン
バ３の中で、ウェーハ１１１の上に付着していた反応生
成物が気化しても、気化した生成物が、ハウジングのチ
ャンバ２に対向した面に付着することを抑制できる。

【０１２３】また、ハウジングに超音波を与えながら、
チャンバ１、２、３を真空引きすることにより、チャン
バ１、２、３それぞれの中の圧力を、短時間で下げるこ
とができる。図７に示したチャンバと同様に、ハウジン
グの内壁面への水分の付着が抑制されるためである。

【０１２４】また、ハウジングの内壁面に付着した生成
物は、ハウジングに、超音波を与えることで、上記面か
ら除去することができる。これは、メンテナンスの簡素
化を実現する。

【０１２５】なお、第４の実施例に係るプラズマエッチ
ング装置は、次のような変形も可能である。図１０に示
すプラズマエッチング装置では、超音波振動子１３１を
ハウジングの中に埋め込んだが、これを、ハウジングの
内壁面、あるいは外壁面のいずれかに取り付けるように
しても良い。

【０１２６】また、図１２に示すようにガスラインの管
材３０１の中に、また、図１３に示すようにガスライン
の管材３０２の中に、超音波振動子１３１を設けるよう
にしても良い。そして、図１０に示すハウジングと同様
に、管材を、超音波振動子１３１によって振動させれ
ば、管材の内壁面への反応生成物の残留の抑制、および
管材の内壁面に付着した反応生成物の除去を容易化でき
る。管材は、アルミニウムを母材としたメタル、あるい
はステンレスを母材としたメタルであり、プロセスガ
ス、あるいは排気ガスにさらされる部分には、図９に参
照符号１５３により示した不活性なアルミナ膜などでコ
ートされている。

【０１２７】また、図１２に示す管材３０１は、プロセ
スガス供給装置４１とチャンバ２とを接続するための、
プロセスガス供給用のガスラインである。また、図１４
に示す管材３０２は、真空ポンプ装置２１とチャンバ１
を接続する、あるいは真空ポンプ装置２２とチャンバ２
を接続する、あるいは真空ポンプ装置２３とチャンバ１
を接続する、真空引き用のガスラインである。

【０１２８】また、第４の実施例に係る発明は、プラズ
マエッチング装置だけでなく、反応により生成物が発生
するような、例えばＣＶＤ装置、あるいはアッシング装
置、あるいはプラズマエッチング以外の、別のドライエ
ッチング装置などにも使うことができる。

【０１２９】以上のように、この発明を、第１、第２、
第３、第４の実施例により、説明してきたが、第１、第
２、第３、第４の実施例に係る発明をそれぞれ、組み合
わせて使うこともできる。第１、第２、第３、第４の実
施例に係る発明をそれぞれ、組み合わせて使ったとして
も、その効果が減ずることはなく、例えば処理時間を例
にとれば、真空引きに要する時間が短くなる、エッチン
グなどの反応処理に要する時間が短くなる、ポストトリ
ートメントの時間が短くなるなど、全ての効果が加わる
ために、その効果は、むしろ増す。

【０１３０】また、超音波の周波数は、４５ｋＨｚのみ
を示しているが、ｋＨｚオーダ−の可聴帯域にある音波
から、ＭＨｚオーダーの、より周波数の高い領域まで、
変更することが可能である。

【０１３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ワークを加熱せずに、ワークから反応生成物を除去
できる半導体装置の製造装置、および半導体装置の製造
方法と、処理時間を短縮できる半導体装置の製造装置、
半導体装置の製造方法、および処理室の減圧方法と、処
理室の壁など、反応生成物が付着され得る面から反応生
成物を除去する反応生成物の除去方法、および上記反応
生成物が付着され得る面への、反応生成物の堆積を抑制
する反応生成物の堆積抑制方法とを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の第１の実施例に係るプラズマ
エッチング装置の構成図。

【図２】図２は抽出された塩素の濃度を示す図。

【図３】図３はこの発明の第２の実施例に係るプラズマ
エッチング装置の構成図。

【図４】図４はポリシリコンのエッチング速度を示す
図。

【図５】図５はタングステンシリサイドのエッチング速
度の分布図。

【図６】図６はタングステンシリサイドのエッチング速
度、および均一性を示す図。

【図７】図７はこの発明の第３の実施例に係る半導体装
置の製造に使用できるチャンバの構成図。

【図８】図８は圧力の減り方を示す図。

【図９】図９は残留水分の減り方を示す図。

【図１０】図１０はこの発明の第４の実施例に係るプラ
ズマエッチング装置の構成図。

【図１１】図１１はフロロカーボンの堆積膜厚を示す
図。

【図１２】図１２はこの発明の第４の実施例に係るプラ
ズマエッチング装置の変形例の構成図。

【図１３】図１３はこの発明の第４の実施例に係るプラ
ズマエッチング装置の別の変形例の構成図。

【図１４】図１４は赤外線ランプによる加熱方式を利用
した装置の構成図。

【図１５】図１５はヒータによる加熱方式を利用した装
置の構成図。

【符号の説明】

１…第１のロードロックチャンバ、２…プロセスチャン
バ、３…第２のロードロックチャンバ、２２…真空ポン
プ装置、２４…ターボモレキュラポンプ、２５…ドライ
バキュームポンプ、８１…上部電極、８２…下部電極、
１３１…超音波振動子、１４１…発生機、１４２…発振
器、１２１…クランプ、１２２…支持台、１５１…チャ
ンバ、１５２…ハウジング、１７１、１７２、１７３、
１７４…仕切るための壁、１７５、１７６、１７７…天
井、３０１、３０２…パイプ。

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｈ０１Ｌ 21/205 21/304 ３４１Ｍ 21/31 Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワークを支持する支持体と、前記支持体に接続された、前記支持体を介して前記ワー
クに音波を供給する音波供給機とを具備することを特徴
とする半導体装置の製造装置。
【請求項２】前記音波の周波数の範囲は、ｋＨｚオー
ダーからＭＨｚオーダーであることを特徴とする請求項
１に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項３】前記音波は、超音波であることを特徴と
する請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項４】前記支持体は、前記ワークをクランプす
るクランパを有することを特徴とする請求項１乃至請求
項３いずれか一項に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項５】前記支持体は、処理後の前記ワークに後
処理を施すための後処理部であることを特徴とする請求
項１乃至請求項４いずれか一項に記載の半導体装置の製
造装置。
【請求項６】ワークを支持する支持体と、前記支持体に高周波電力を供給する高周波電力供給機
と、前記支持体に接続された、前記支持体を介して前記ワー
クに音波を供給する音波供給機とを具備することを特徴
とする半導体装置の製造装置。
【請求項７】前記音波の周波数の範囲は、ｋＨｚオー
ダーからＭＨｚオーダーであることを特徴とする請求項
６に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項８】前記音波は、超音波であることを特徴と
する請求項６に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項９】前記支持体は、前記ワークに処理を施す
ための処理部であることを特徴とする請求項６乃至請求
項８いずれか一項に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項１０】ワークに処理を施すための処理室と、前記処理室に接続された、前記処理室の壁に音波を供給
する音波供給機とを具備することを特徴とする半導体装
置の製造装置。
【請求項１１】前記処理室に排気管が接続されてお
り、この排気管に音波を供給する音波供給機を具備する
ことを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造
装置。
【請求項１２】前記処理室にプロセスガス導入管が接
続されており、このプロセスガス導入管に音波を供給す
る音波供給機を具備することを特徴とする請求項１０お
よび請求項１１いずれかに記載の半導体装置の製造装
置。
【請求項１３】前記音波の周波数の範囲は、ｋＨｚオ
ーダーからＭＨｚオーダーであることを特徴とする請求
項１０乃至請求項１２いずれか一項に記載の半導体装置
の製造装置。
【請求項１４】前記音波は、超音波であることを特徴
とする請求項１０乃至請求項１２いずれか一項に記載の
半導体装置の製造装置。
【請求項１５】半導体装置の製造装置に、ワークを搬
入する工程と、前記製造装置の中で、前記ワークを処理する工程と、前記製造装置の中で、前記ワークに音波を供給すること
によって前記ワークを洗浄する工程と、前記製造装置から、ワークを搬出する工程とを具備する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】前記音波の周波数の範囲は、ｋＨｚオ
ーダーからＭＨｚオーダーであることを特徴とする請求
項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】前記音波は、超音波であることを特徴
とする請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】前記洗浄する工程は、前記ワークを処
理する工程において生成される反応生成物を、前記ワー
クから除去する工程であることを特徴とする請求項１５
乃至請求項１７いずれか一項に記載の半導体装置の製造
方法。
【請求項１９】前記ワークを処理する工程は、プラズ
マエッチング、プラズマＣＶＤ、プラズマアッシングの
いずれかの処理を含むことを特徴とする請求項１５乃至
請求項１８いずれか一項に記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項２０】半導体装置の製造装置に、ワークを搬
入する工程と、前記製造装置の中で、前記ワークに音波を供給しなが
ら、前記ワークを処理する工程と、前記製造装置から、ワークを搬出する工程とを具備する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２１】前記音波の周波数の範囲は、ｋＨｚオ
ーダーからＭＨｚオーダーであることを特徴とする請求
項２０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２２】前記音波は、超音波であることを特徴
とする請求項２１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２３】前記洗浄する工程は、前記ワークを処
理する工程において生成される反応生成物を、前記ワー
クから除去する工程であることを特徴とする請求項２０
乃至請求項２２いずれか一項に記載の半導体装置の製造
方法。
【請求項２４】前記ワークを処理する工程は、プラズ
マエッチングの処理を含むことを特徴とする請求項２０
乃至請求項２３いずれか一項に記載の半導体装置の製造
方法。
【請求項２５】処理室の壁に音波を与える工程と、前記処理室の壁に音波を与えながら、この処理室の中の
圧力を下げる工程とを具備することを特徴とする処理室
の減圧方法。
【請求項２６】前記音波の周波数の範囲は、ｋＨｚオ
ーダーからＭＨｚオーダーであることを特徴とする請求
項２５に記載の処理室の減圧方法。
【請求項２７】前記音波は、超音波であることを特徴
とする請求項２５に記載の処理室の減圧方法。
【請求項２８】処理室の中でワークに処理を施す工程
と、前記処理後、前記処理室の壁に音波を与え、この処理室
の壁に付着した反応生成物を除去する工程とを具備する
ことを特徴とする反応生成物の除去方法。
【請求項２９】前記音波の周波数の範囲は、ｋＨｚオ
ーダーからＭＨｚオーダーであることを特徴とする請求
項２８に記載の反応生成物の除去方法。
【請求項３０】前記音波は、超音波であることを特徴
とする請求項２８に記載の反応生成物の除去方法。
【請求項３１】処理室の中にワークを搬入する工程
と、前記処理室の壁に音波を与えながら、処理室の中でワー
クに処理を施す工程とを具備することを特徴とする反応
生成物の堆積抑制方法。
【請求項３２】前記音波の周波数の範囲は、ｋＨｚオ
ーダーからＭＨｚオーダーであることを特徴とする請求
項３１に記載の反応生成物の除去方法。
【請求項３３】前記音波は、超音波であることを特徴
とする請求項３１に記載の反応生成物の除去方法。