JPH09186137A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のブランケットメタル技術等のウエハ処
理技術をそのまま利用して、経済的で歩留り、信頼性お
よび生産性の高い半導体製造装置を提供する。 【解決手段】 ウエハ４を処理するチャンバー１の内壁
に反応生成物を付着させる剥離可能な薄膜フィルム８を
設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
関し、特にウエハ処理後にチャンバーの内壁等に付着す
る反応生成物を除去するための改良に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の高集績化および高密度化に
伴い、ウエハに多層配線を施す技術が必須となってい
る。この多層配線を実現する際、各配線層間の層間絶縁
膜に電気的導通穴（コンタクトホール）を開口する処理
（ブランケットメタル技術）や層間絶縁膜を平坦化する
処理が行われる。

【０００３】このような処理は、層間絶縁膜をエッチン
グして行うが、前者の電気的導通穴を開口する処理にお
いては、この穴の側壁に炭素系ポリマーを堆積させてこ
の側壁をエッチングガスから保護し、垂直方向への異方
性を実現してまっすぐに深い穴を開けるため、チャンバ
ー内にエッチングガスとは別に、デポジットによる成膜
用の炭素系ポリマーを生成しやすいガス、例えばＣＨＦ
3 等の炭化水素系ガスが導入される。

【０００４】また、後者の平坦化する処理においては、
凹凸のあるＳｉＯ2 等の層間絶縁膜の表面を直接エッチ
ングするため、エッチングガス自体が炭素系ポリマーを
生成しやすいエッチングガスが導入される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体製造装置においては、処理中に炭素系ポリマーが
チャンバーの内壁やフォーカスリング等にも付着する。
したがって、エッチング工程を繰り返すと、チャンバー
の内壁等に炭素系ポリマーが堆積し、このチャンバーの
内壁等に一旦堆積した炭素系ポリマーが剥離し、ダスト
となってウエハに付着して歩留り低下を招いたり、再付
着しないまでも次工程での成膜に影響し、信頼性を著し
く悪化させていた。

【０００６】そこで、この問題点を解決するために、従
来では、生産を一旦停止して、クリーニングメンテナン
ス工程を設け、チャンバー内壁等に堆績した炭素系ポリ
マーを剥離してダストとなる前に薬液で洗浄したり、或
いは機械的に剥ぎ落として清掃していた。しかしなが
ら、このクリーニング作業は面倒であり、時間のかかる
ものであって、生産性を低下させる原因となっていた。

【０００７】本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みなさ
れたものであって、従来のブランケットメタル技術等の
ウエハ処理技術をそのまま利用して、経済的で歩留り、
信頼性、生産性の高い半導体製造装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、ウエハを処理するチャンバーの内壁に
反応生成物を付着させる剥離可能な薄膜フィルムを設け
たことを特徴とする半導体製造装置を提供する。

【０００９】チャンバー内でウエハ処理中に発生した反
応生成物は、薄膜フィルム上に付着する。この薄膜フィ
ルムを剥がすことにより、チャンバー内壁のクリーニン
グが容易に行われる。

【００１０】即ち、チャンバー内で炭素系ポリマー等の
成膜をしながらエッチング等のウエハを処理するとき、
炭素系ポリマー等の反応生成物がチャンバーの内壁やフ
ォーカスリングに堆積されるが、本発明ではチャンバー
の内壁等は薄膜フイルムで被覆されているため、反応生
成物は薄膜フイルムに付着する。したがって、処理工程
を繰り返し、薄膜フィルムに反応生成物がある程度堆積
したら、堆積した反応生成物が剥離してダストとなる前
に、薄膜フィルムを剥がして、廃棄するか、或いはフィ
ルムの状態で薬液洗浄し、再使用に供すれば良い。この
ように反応生成物に対するチャンバー等のクリーニング
のメンテナンスがきわめて簡単になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】好ましい実施形態においては、前
記ウエハの処理は、層間絶縁膜にエッチングにより電気
的導通穴を開口する処理であつて、チャンバー内にエッ
チングガスとともに成膜用炭化水素系ガスを導入して前
記電気的導通穴の側壁に炭素系ポリマーを堆績させなが
らエッチングを行うことを特徴としている。

【００１２】別の好ましい実施形態においては、前記ウ
エハの処理は、チャンバー内に炭素系ポリマーを生成し
やすいエッチングガスを導入して層間絶縁膜をエッチン
グする平坦化処理であることを特徴とすしている。

【００１３】さらに別の好ましい実施形態においては、
前記薄膜フィルムを炭素系またはシリコン系の絶縁性ポ
リマーとしたことを特徴としている。

【００１４】さらに別の好ましい実施形態においては、
前記薄膜フィルムとともに電熱線を設けたことを特徴と
している。

【００１５】さらに別の好ましい実施形態においては、
前記ウエハの処理面にプラズマを閉じ込めるためのフォ
ーカスリングを有し、このフォーカスリングの表面に前
記薄膜フィルムを設けたことを特徴としている。

【００１６】

【実施例】以下図面に基づき本発明の実施例について説
明する。

【００１７】図１は、本発明の半導体製造装置をドライ
エッチング装置とした場合の基本構成を示す説明図であ
る。

【００１８】このドライエッチング装置は、チャンバー
１の上部に、反応ガスの導入口２を有する上部電極３
と、これに対向し、ウエハ４を載置する下部電極５とを
備える。この装置においては、エッチング処理中には、
チャンバー１内が真空雰囲気にされ、上部電極３と下部
電極５との間に高周波バイアス電圧が印加されて、上部
電極３のガス供給口１０からチャンバー１内に導入され
た反応ガスがプラズマ状態にされる。処理中又は処理後
の反応ガスは、排気穴７より排出される。

【００１９】このプラズマはウエハ４の上方のフォーカ
スリング６によって、ウエハ４の処理面上に閉じ込めら
れ、ウエハをエッチング処理する。例えばブランケット
メタル処理によるコンタクトプラグ形成工程において
は、ウエハ４上にブランケットメタルを形成する前に層
間絶縁膜をエッチングして、層間絶縁膜にコンタクトホ
ールを開口し、この開口した電気的導通穴にメタルプラ
グを形成する。この電気的導通穴（コンタクトホール）
はＲＩＥ等のエッチングにより形成される。

【００２０】以下に、ウエハ４上に多層配線構造を実現
する際、上記ドライエッチング装置で層間絶縁膜に電気
的導通穴を開口するまでのウエハの処理工程について説
明する。

【００２１】まず、Ｓｉウエハ４に下層配線を形成す
る。この下層配線は、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−ＳｉーＣｕあ
るいはＡｌ−Ｃｕ等のＡｌ系合金の配線層をスパッタ法
により成膜し、さらに光感光性レジストを用いて配線回
路パターンを形成し（以降この工程をリソグラフィと呼
ぶ）、そのパターンに沿ってＣｌ系ガス等を用いてエッ
チングし、その後不要になったレジストを徐去すること
により形成される。

【００２２】つぎに、下層配線上に層感絶縁膜としてＳ
ｎＯ2 酸化膜を形成する。このＳｎＯ2 酸化膜は、供給
電力２００〜４００Ｗ、成膜温度３００〜４００℃、使
用ソースガスＴＥＯＳ系ガス或いはＳｉＨ4 系ガス、ガ
ス流量５０ｓｃｃｍの成膜条件で、ＰＥ−ＣＶＤ法（プ
ラズマエンハンスト法）により２００〜５００ｎｍの厚
さに形成される。

【００２３】次に、層感絶縁膜としてのＳｎＯ2 酸化膜
に電気的導通孔を開口する。この電気的導通孔は、Ｓｎ
Ｏ2 酸化膜にリソグラフィ法によりレジスト開口パター
ンを形成し、その開口部分のＳｎＯ2 酸化膜を、反応ガ
スＣＦ4 ／ＣＨＦ3 ／Ａｒ、ガス流量２０〜３０ｓｃｃ
ｍ／２０〜３０ｓｃｃｍ／２００ｓｃｃｍ、供給電力８
００Ｗ、真空圧２５０〜６００ｍＴｏｒｒのエッチング
条件で、前記ドライエッチング装置のプラズマによりエ
ッチングして開口する。なお、ポリマー系のガスＣＨＦ
3 とエッチング系のガスＣＦ4 のガス流量比率を変化さ
せることで、電気的導通穴の形状を任意に制御すること
ができる。

【００２４】上記のような電気的導通穴の開口処理にお
いては、この穴の側壁をエッチングから保護するため、
その側壁に炭素系ポリマーを堆積させながらエッチング
する。 即ち、アスペクト比の大きいコンタクトホール
を形成する場合、水平方向のエッチングを抑え、穴の拡
がりを抑えながら深さ方向にエッチングを進行させるた
めに穴の側壁に炭素系ポリマーを形成する。

【００２５】この炭素系ポリマーは、コンタクトホール
の側壁だけでなく、チャンバーの内壁やフォーカスリン
グの表面その他のチャンバー内部材に付着する。

【００２６】本発明の特徴は、炭素系ポリマーを生成し
やすいガスが回り込み接触するであろうと考えられる箇
所、特にチャンバーの内壁及びフォーカスリング６の表
面に、予め炭素系又はシリコン系の絶縁性ポリマーから
なる薄膜フィルム８を例えば接着剤で貼り、剥がせるよ
うにしたことである。

【００２７】これによれば、エッチング工程を繰り返
し、チャンバー１の内壁及びフォーカスリング６の表面
に貼った薄膜フィルム８に炭素系ポリマーがある程度堆
積したら、堆積した炭素系ポリマーが剥離してダストと
なる前に、薄膜フィルム８を剥がすことができる。した
がって、炭素系ポリマーの付着に伴うチャンバー内壁の
クリーニング等のメンテナンスが不要となり、生産性が
向上する。

【００２８】図２は、図１のドライエッチング装置の薄
膜フィルム８内に電熱線８を埋め込んだ変形例の構成を
示す。この例では、電熱線９が付加されているため、薄
膜フィルム８の温度を調節することができ、約４０℃前
後に調節すれば、炭素系ポリマーの生成が抑制される。
従って、ポリマー形成用ガスは、ポリマー化してチャン
バー１の内壁等に貼られた薄膜フィルム８に付着する前
に昇華し、ポリマーの生成そのものを抑えることがで
き、薄膜フィルム８を剥がす頻度を減らすことができ
る。このような電熱線９は、薄膜フィルム８の内部に埋
設してもよいし、あるいはフィルム表面に貼付してもよ
い。また、電熱線９は特にポリマーが堆積しやすい場所
等を選んで部分的に設けてもよい。

【００２９】薄膜フィルム８自体及びその他の構成及び
その作用効果は前記図１の実施例と同様である。

【００３０】なお、上記実施例では、層間絶縁膜に電気
的導通穴を開口する処理の場合の説明をしたが、本発明
は、ＲＩＥ等のエッチングによるＳｎＯ2 の層間絶縁膜
平坦化処理の場合にも適用できる。このようなエッチン
グ処理においては、エッチングガスとしてＣＨ系ポリマ
ーを生成するガスを用いている。また、ＳＯＧのエッチ
バック処理やレジストのエッチバック処理においても、
同様にＣＨ系ポリマーを生成するガスをエッチングガス
として用いている。従って、前述の本発明に係る薄膜フ
ィルムを設けることにより、ＣＨ系ポリマーのクリーニ
ングの手間を軽減することができる。

【００３１】また、本発明はエッチング処理装置に限ら
ず、チャンバー内でウエハを処理し、反応生成物を生ず
る半導体製造装置や薄膜形成装置、例えばＣＶＤ装置、
スパッタ装置あるいは蒸着装置等に適用可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、チャ
ンバー内壁に薄膜フィルムを剥離可能に貼付しておくと
いう簡単な構成により、チャンバー内でウエハ処理中に
発生したポリマー等の反応生成物は、薄膜フィルム上に
付着し、この薄膜フィルムを剥がすことにより、チャン
バー内壁のクリーニングが容易に行われ、ポリマー剥離
によるダストの発生を未然に防止することができる。こ
れにより、半導体の品質の向上が図られ信頼性が向上し
歩留りが高められる。

【００３３】また、装置を停止して行うチャンバー内ク
リーニングの手間が大幅に軽減され、装置稼働率が高ま
り生産性が向上するとともにコストを低減させ効率的な
半導体製造プロセスを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係るプラズマエッチング装
置の構成説明図である。

【図２】 本発明の別の実施例に係るプラズマエッチン
グ装置の構成説明図である。

【符号の説明】

１：チャンバー、２：反応ガス導入口、３：上部電極、
４：ウエハ、５：下部電極、６：フォーカスリング、
７：排気穴、８：薄膜フィルム、９：電熱線、１０：ガ
ス供給口。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハを処理するチャンバーの内壁に反
   応生成物を付着させる剥離可能な薄膜フィルムを設けた
   ことを特徴とする半導体製造装置。
2. 【請求項２】 前記ウエハの処理は、層間絶縁膜にエッ
   チングにより電気的導通穴を開口する処理であつて、チ
   ャンバー内にエッチングガスとともに成膜用炭化水素系
   ガスを導入して前記電気的導通穴の側壁に炭素系ポリマ
   ーを堆積させながらエッチングを行うことを特徴とする
   請求項１に記載の半導体製造装置。
3. 【請求項３】 前記ウエハの処理は、チャンバー内に炭
   素系ポリマーを生成しやすいエッチングガスを導入して
   層間絶縁膜をエッチングする平坦化処理であることを特
   徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
4. 【請求項４】 前記薄膜フィルムは炭素系またはシリコ
   ン系の絶縁性ポリマーからなることを特徴とする請求項
   １に記載ん半導体製造装置。
5. 【請求項５】 前記薄膜フィルムとともに電熱線を設け
   たことを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
6. 【請求項６】 前記ウエハの処理面にプラズマを閉じ込
   めるためのフォーカスリングを有し、このフォーカスリ
   ングの表面に前記薄膜フィルムを設けたことを特徴とす
   る請求項１に半導体製造装置。