JPS63260033A - プラズマ反応処理装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体ウェハーのエツチング或いはウェハー表
面に形成した有機膜の除去等に用いるプラズマ反応処理
装置に関する。

（従来の技術） 半導体集積回路の製造工程にあっては、シ、リコンウエ
ハー等の基板表面を選択的にエツチングしたり、’Ｊｅ
　ｔＲ的にエツチングする際のマスク材料としてウェハ
ー表面を覆っていた有機膜を除去する装置として、プラ
ズマを利用した反応処理装置が従来から使用されている
。

斯るプラズマ反応処理装置としては多数のウェハーを同
時に処理するバッチ式とウェハーを１枚毎ＩＡ理する枚
葉処理式とがあるが、バッチ式の反応処理装置はプラズ
マが多数のウェハーに均一に作用せず、特ドウエバー表
面に一部を残して有機膜を形成し、有機膜で覆われてい
ない一部にリン、ボロン等のイオンを高速で衝突させて
埋め込むイオン注入にあっては、注入後の有機膜が炭化
又は変質しているためバッチ式の反応処理装置では有機
膜の除去に時間がかかり、特にハイカレント、バイドー
ス等のイオン注入にあっては完全に除去できない。

そこで最近では枚葉処理式の反応処理装置が主流になり
つつある。

斯る枚葉処理式の装置としては特開昭５６−４８０９９
号公報に示すような平行平板型及び複数の半筒状の外部
電極を備え、かつ、ウェハー処環部とプラズマ発生部と
を分けた装置がある。

平行平板型の反応処理装置は第３図に示すように、底板
（１００）上にペルジャー型（釣鐘状）チャンバー（１
０１）を設け、このチャンバー（１０１）内に平板状の
上部電極（１０２）及び下部電極（１０３）を配置し、
これら上下の電極（１０２）　、　（１０３）間をプラ
ズマ発生室（１０４）　とし、底板（１００）には真空
引き用の排気口（１０５）を形成している。そして、下
部電極（１０３）上にウェハー（Ｗ）を載置し、排気口
（１０５）を介してチャンバー（１０１）を減圧し、上
下の電極（１０２）　、　（１０３）間でプラズマを発
生させ、ウェハー（Ｗ）を処理するようにしている。

また前記複数の半筒状の外部電極を備え、かつ、ウェハ
ー処理部とプラズマ発生部とを分けた装置としては、東
京応化工業社製プラズマアッシング装置ＴＣＡ−２３０
０（以下ＴＣＡ型という）があるが、該プラズマ反応処
理装置は第４図に示すように、チャンバー（１０１）上
部に一対の半筒状の電極（１０６）　、　（１０７）を
配置し、一方の電極（１０Ｂ）を高周波電源に、他方を
アースしてチャンバー（１０１）内の上部をプラズマ発
生室（１０４）　　とし、チャンバー（１０１）内の下
部をプラズマ反応処理室（１０８）とし、チャンバー（
１０１）内には下方からウェハー載置用のテーブル（１
０９）を臨ませている。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した平行平板型のプラズマ反応処理装置によると有
機膜の除去は有効に行えるのであるが、ウェハーを直接
プラズマ発生部内に晒らすため、プラズマ中に存在する
イオンや荷電粒子によってダメージを受けたり、ウェハ
ー自体の温度上昇を招いて不良品を生じることがある。

また、ＴＣＡ型のプラズマ反応処理装置によれば、ウェ
ハーをプラズマ発生室内にセットしないため、イオンや
荷電粒子によるダメージは少ないが、有機膜の除去或い
はエツチング等に時間がかかるという問題がある。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決すべく本発明は、アースされた下部電
極が臨むチャンバーの上部を２つの小チャンバーとし、
これら小チャンバーの一方には高周波電源に接続する筒
状電極を設け、他方の小チャンバーには高周波電源に接
続する半筒状の分割電極とアースされた半筒状の分割電
極を設けた。

（作用） 例えば有機膜の除去を行う場合には、処理の初期におい
ては筒状電極に高周波を印加し、下部電極と筒状電極間
をプラズマの主発生領域とし、この領域内にウェハーを
晒すことで、有機膜の変質した表層部の除去速度を高め
、所定時間経過後、スイッチを切替えることで半筒状の
一対の分割電極間に高周波を印加し、小チャンバー間を
プラズマの主発生領域とし、ウェハーのセット位置がイ
オンや荷電粒子によるダメージが少ない反応領域内に位
置するようにする。

（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係るプラズマ反応処理装置の仝イ太団
−ｒ−あり−＠灯／１１　　μ「けに霊キ静゛ツバ−（
２）が載置固定されている。チャンバー（２）　は約１
ｍ状をなす本体（３）とこの本体（３）上にＶ字状をな
すように一体的に形成された一対の小チャンバー　（４
）　、　（５）からなり、一方の小チャンバー（４）周
囲には筒状をなす電極（６）が巻回され、この電極（６
）はスイッチ（７）を介して高周波電源（８）に接続し
ている。また他方の小チャンバー（５）周囲には半筒状
をなす一対の分割電極（９）　、　（１０）が取り付け
られ、一方の分割電極（９）はスイッチ（７）　を介し
て高周波電源（８）に接続し、他方の分割電極（１０）
はアースされ、各小チャンバー（４）　、　（Ｓ）の頂
部には反応ガスの導入管（１１）、（１２）が接続され
ている。

また底板（１）　には開口（１３）が形成され、この開
口（１３）にはカラー（１４）を嵌着し、このカラー（
１４）内周面に沿ってテーブル状下部電極（１５）が昇
降するようにしている。この下部電極（１５）はアース
されるとともに下部には外側に延びるフランジ部（１５
ａ）が形成され、下部電極（１５）が上昇した際にフラ
ンジ部（１５ａ）上端が底板（１）下面に取り付けたシ
ール部材（１６）に圧接することでチャンバー（２）内
の気密性を確保するようにしている。

−芳チャンバー（２）内の底板（１）上には排気リング
（１７）を設けている。この排気リング（１７）は外周
面がチャンバー（２）の内周面に当接し、上面は上昇し
た下部電極（１５）と面一とされ、且つ内径は下部電極
（１５）の外径よりも大とされ、下部電極（１５）外周
に真空引き用の排気口（１８）を形成している。そして
排気口（１８）は排気リング（１７）とカラー（１４）
及び底板（１）との間に形成された排気通路（１９）を
介して底板（１）に形成した排気通路（２０）につなが
っている。

以上の如き構成のプラズマ反応処理装置を用いて、ウェ
ハー表面にイオンに注入する際に形成した有機膜を除去
する場合を例にとって説明する。

先ず下部電極（１５）を第１図に示す位置から下降させ
、下部電極（１５）上に表面に除去すべき有機膜が形成
されている半導体ウェハー（Ｗ）を載置し、再び下部電
極（１５）を上昇せしめてチャンバー（２）内を気密と
し、次いで排気口（１８）及び排気通路（１９）　、　
（２０）を介してチャンバー（２）内を吸引して減圧す
るとともに、一方の小チャンバー（４）の反応ガス導入
管（１１）からチャンバー（２）内へ反応ガス、例えば
ヘキサフルオロエタン５容量％、酸素を残部とした混合
ガスを導入し、スイッチ（７）を切り換えて筒状電極（
６）に高周波を印加する。

すると筒状電極（６）と下部電極（１５）との間、つま
りチャンバー（２）の本体（３）内において主としてプ
ラズマが発生し、ウェハー（Ｗ）はプラズマの主発生領
域内に晒され、ウェハー（Ｗ）の表面に形成されている
有機膜の変質した除去しにくい表層部が容易に除去され
る。

そして、所定時間経過して有機膜の変質した表層部が除
去されたならば、スイッチ（７）を再び切り換えて他方
の小チャンバー（５）の分割電極（９）に高周波を印加
する。尚、この場合、反応ガス導入管（１２）から小チ
ャンバー（５）内へ前記同様の反応ガスを導入する。す
ると、プラズマの主発生領域はチャンバ一本体（３）内
から小チャンバー（５）内へと移行し、ウェハー（Ｗ）
表面には小チャンバー（５）内で発生したプラズマによ
って活性化した酸素ラジカルが作用し、ウェハー（Ｗ）
表面に残った有機膜が除去される。この場合、ウェハー
（Ｗ）が直接プラズマ中に晒されないため、ウェハー（
Ｗ）表面がダメージを受けることがなく、また除去しに
くい変買層は除去されているので、アッシング速度も速
い。

第２図は別実施例に係るプラズマ反応処理装置を示す図
であり、前記実施例と同一の部材には同一の番号を付し
ている。

即ち、この実施例にあっては石英チャンバー（２）を釣
鐘状本体（３）　と、この本体（３）上にＴ字状をなす
ように一体的に形成される一対の小チャンバー（４）　
、　（５）によって構成し、一方の小チャンバー（４）
にはスイッチ（７）　を介して高周波電源（８）に接続
する筒状電極（６）を、他方の小チャンバー（５）には
スイッチ（７）を介して高周波電源（８）に接続する半
筒状の分割電極（９）及びこの分割電８ｉ（９）に対向
配置されるアースされた分割電極（ｌＯ）を設けている
。

このように構成したプラズマ反応処理装置においても前
記同様の作用をなすことができる。

尚、実施例にあっては有機膜の除去について説明したが
本発明に係る装置はこれに限らず他の処理例えばエツチ
ング等にも使用することができる。

（発明の効果） 以上に説明した如く本発明に係るプラズマ処理装置によ
れば、チャンバ一本体に２つの小チャンバーを付設し、
一方の小チャンバーには高周波電源に接続する筒状電極
を、他方の小チャンバーには高周波電源に接続する分割
電極及びアースされる分割電極を設けたので、スイッチ
を切り換える等の操作により、プラズマの主発生領域を
１つのチャンバー内において変化させることができ、し
たがって例えば表層部が変質した有機膜の除去を処理時
間を短くしてウェハーにダメージを与えることなく行え
、またエツチングにあってはエツチング速度を速くして
且つ選択性を高めることができる。

更に、本発明に係る装置によれば、各小チャンバーに反
応ガスの導入管を接続しているため、１つのチャンバー
によって異なる条件で連続的な処理も行える等の効果も
発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に係るプラズマ処理装置の全
体図、第３図及び第４図は従来のプラズマ処理装置を示
す図である。 尚、図面中（１）は底板、（２）はチャンバー、（３）
はチャンバ一本体、（４）　、　（５）は小チャンバー
、（６）は筒状電極、（７）はスイッチ、（８）は高周
波電源、（９）　、　（１０）は分割電極、（１１）　
、　（１２）は反応ガス導入管、（１５）は下部電極、
（Ｗ）は半導体ウェハーである。 特　許　出　願　人　　東京電子化学株式会社代　理　
人　弁理士　　　下　　１）　容−即問　　　　弁理士
　　　　大　　橋　　邦　　音間　　　弁理士　　　小
　　山　　　　右同　　　弁理士　　　野　　１）　　
　茂第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　アースされた下部電極が臨むチャンバーの上部に２つ
   の小チャンバーを形成し、これら小チャンバーの一方に
   は高周波電源に接続する筒状電極を設け、他方の小チャ
   ンバーには半筒状をなす一対の分割電極を設け、一方の
   分割電極は高周波電源に接続し、他方の分割電極はアー
   スしたことを特徴とするプラズマ反応処理装置。