(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハが安着されるチャックが内部に備えられ、プラズマによるエッチング工程が行われる工程チャンバーと、
前記工程チャンバーの上部をカバーして前記工程チャンバーを密封し、前記チャックが形成する水平面との間の離隔距離が、内部に形成されるプラズマの密度が低い領域よりもプラズマの密度が高い領域でさらに遠くなるように形成される下部面を有する絶縁窓と、
前記絶縁窓の上側に近接して位置し、前記工程チャンバー内にプラズマを形成するためのパワーソースと連結されるコイルと、
を備え、
前記絶縁窓の上部面は平坦で、前記下部面は中心部に向けて凹むように形成されていることを特徴とする半導体素子製造用乾式エッチング装置。
【請求項２】
前記絶縁窓の縁部位は１８ｍｍ以上、２２ｍｍ以下の厚さで形成され、中心部は１４ｍｍ以上、１６ｍｍ以下の厚さで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子製造用乾式エッチング装置。
【請求項３】
ウェーハが安着されるチャックが内部に備えられ、プラズマによるエッチング工程が行われる工程チャンバーと、
前記工程チャンバーの上部をカバーして前記工程チャンバーを密封し、前記チャックが形成する水平面との間の離隔距離が、内部に形成されるプラズマの密度が低い領域よりもプラズマの密度が高い領域でさらに遠くなるように形成される下部面を有する絶縁窓と、
前記絶縁窓の上側に近接して位置し、前記工程チャンバー内にプラズマを形成するためのパワーソースと連結されるコイルと、
を備え、
前記絶縁窓の上部面及び下部面は全てその中心部に向けて凹むように形成されていることを特徴とする半導体素子製造用乾式エッチング装置。
【請求項４】
前記絶縁窓の縁部位は１８ｍｍ以上、２２ｍｍ以下の厚さで形成され、中心部は９ｍｍ以上、１１ｍｍ以下の厚さで形成されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体素子製造用乾式エッチング装置。
【請求項５】
前記下部面の形状は流線型であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体素子製造用乾式エッチング装置。
【請求項６】
ウェーハが安着されるチャックが内部に備えられ、プラズマによるエッチング工程が行われる工程チャンバーと、
前記工程チャンバーの上部をカバーして前記工程チャンバーを密封し、前記チャックが形成する水平面との間の離隔距離が、内部に形成されるプラズマの密度が低い領域よりもプラズマの密度が高い領域でさらに遠くなるように形成される下部面を有する絶縁窓と、
前記絶縁窓の上側に近接して位置し、前記工程チャンバー内にプラズマを形成するためのパワーソースと連結されるコイルと、
前記下部面の形状は中心部に向けて前記チャックがなす水平面からさらに離隔されるように階段型で形成されていることを特徴とする半導体素子製造用乾式エッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子製造用乾式エッチング装置に関するもので、より詳しくは工程チャンバー内に形成されるプラズマの密度に対応して絶縁窓の形状を改善させた半導体製造用乾式エッチング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体素子はウェーハ上に絶縁膜または伝導体膜などの薄膜などを多層に形成させながら薄膜を好ましい半導体素子の特性によってパターン化させることで製造される。
【０００３】
一般に、パターン化は薄膜上にフォトレジストを塗布した後、露光及び現像によってフォトレジストパターンを形成した後、これをエッチングマスクとしてその下部の薄膜をエッチングすることからなる。
【０００４】
エッチング工程は、半導体素子の高集積化の趨勢により、ケミカルを利用する湿式エッチング工程から工程ガスのプラズマを利用する乾式エッチング工程に発達する趨勢である。
【０００５】
乾式エッチング工程に用いられる最近の乾式エッチング装置には、プラズマの効率を向上させるためにプラズマを形成させるプラズマソースとして磁場及びマイクロウェーブを用いるＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）装置、または誘導コイルなどを用いるＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）装置と、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）装置などがある。
【０００６】
ここで、ＴＣＰ装置は一般的に下部にウェーハが安着されるチャックを備えるプラズマによるエッチング工程が遂行される工程チャンバー、工程チャンバーの上部をカバーして工程チャンバーを密封する絶縁窓及び絶縁窓に近接して工程チャンバーの外部に位置し、工程チャンバー内にプラズマを形成するためのパワーソースと連結された螺旋状の誘導コイルなどを含めてなるもので、アメリカ合衆国特許第５，７３１，５６５号に開示されている。
【０００７】
図１及び図２でみるように、絶縁窓１は所定の厚さを有する板状の形態で、エッチング工程が行われる間に誘導コイルを工程チャンバー内に形成されたプラズマと分離させる役割をするもので石英材質からなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した構成でなるＴＣＰ装置を使用するエッチング工程の遂行時、ポリマーなどの副産物が発生し、このような副産物は絶縁窓下部面に吸着される。
【０００９】
ポリマーは絶縁窓１の縁部位より中心部分にさらに多く蒸着され、また、アメリカ合衆国特許第５，４０１，３５０号に開示されているように、均一なプラズマの分布のために誘導コイルを中心部分より縁部分がさらに稠密であるように配列したものもあるが、ポリマーは絶縁窓１の中心部分にさらに多く吸着される。また、前記絶縁窓１は前記プラズマに暴露される下部面の表面がプラズマによってエッチングされてその形態が変形されることもある。
【００１０】
ここで、絶縁窓１の下部面にポリマーなどのような副産物の吸着は、誘導コイルに提供される高周波のパワーがキャパシティブカップリング（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を起こすことでポリマーなどのような副産物が絶縁窓の下部面にスパッタリングされるからである。
【００１１】
これにより、反復されるエッチング工程の遂行によって絶縁窓の下部面に吸着されたポリマーなどのような副産物及び絶縁窓自体のエッチングによるパーティクルは前記工程チャンバー内の下部に装着されているウェーハＷなどに落下することでパーティクルソースとして作用し、乾式エッチング装置の寿命にも直接的な影響を与え、半導体素子の製造による生産性を低下させるという問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、乾式エッチング工程の遂行時、ポリマーなどのような副産物が絶縁窓の下部面に吸着されることを最小化することで、後続される工程でパーティクルの発生を減らし半導体素子の信頼性及び生産性を向上させる半導体素子製造用乾式エッチング装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、プラズマによる絶縁窓自体のエッチングを最小化することで絶縁窓の寿命を向上させる半導体素子製造用乾式エッチング装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１，３，６記載の半導体素子製造用乾式エッチング装置は、ウェーハが安着されるチャックが内部に備えられ、プラズマによるエッチング工程が行われる工程チャンバーと、工程チャンバーの上部をカバーして工程チャンバーを密封し、チャックが形成する水平面との間の離隔距離が、内部に形成されるプラズマの密度が低い領域よりもプラズマの密度が高い領域でさらに遠くなるように形成される下部面を有する絶縁窓と、絶縁窓の上側に近接して位置し、工程チャンバー内にプラズマを形成するためのパワーソースと連結されるコイルとを備える。
【００１５】
本発明の請求項１記載の半導体素子製造用乾式エッチング装置によると、絶縁窓の上部面は、平坦で下部面は中心部に向けて凹むように形成されている。
【００１６】
本発明の請求項２記載の半導体素子製造用乾式エッチング装置によると、絶縁窓の縁部位は１８ｍｍ以上、２２ｍｍ以下の厚さで形成され、中心部は１４ｍｍ以上、１６ｍｍ以下の厚さで形成されている。
本発明の請求項３記載の半導体素子製造用乾式エッチング装置によると、絶縁窓の上部面及び下部面は全てその中心部に向けて凹むように形成されている。
【００１７】
本発明の請求項４記載の半導体素子製造用乾式エッチング装置によると、絶縁窓の縁部位は１８ｍｍ以上、２２ｍｍ以下の厚さで形成され、中心部は９ｍｍ以上〜１１ｍｍ以下の厚さで形成されている。
【００１８】
本発明の請求項５記載の半導体素子製造用乾式エッチング装置によると、絶縁窓の下部面の形状は流線型である。
【００１９】
本発明の請求項６記載の半導体素子製造用乾式エッチング装置によると、絶縁窓の下部面の形状は、中心部に向けてチャックがなす水平面からさらに離隔されるように階段型で形成されている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施例を添付した図面を参照して詳しく説明する。
図３は、本発明による半導体素子製造用乾式エッチング装置を説明するための構成図である。
【００２１】
図３に示すように、まずプラズマによるエッチング工程が行われる工程チャンバー１０内にウェーハＷが装着されるチャック１６（主に静電チャック）が備えられている。ここで、チャック１６は、乾式エッチング装置の下部電極の機能を遂行する。
【００２２】
そして、工程チャンバー１０内にプラズマの形成時、工程ガスを供給することができるガス供給口１８、及び工程チャンバー１０内を所定の真空にすることができる真空ポンプ２０が備えられている。
【００２３】
また、本発明は工程チャンバー１０内にプラズマを形成するためのパワーソースとして高周波パワーに連結された螺旋状（Ｈｅｌｉｃａｌ−Ｓｈａｐｅｄ）で配列された誘導コイル１２が工程チャンバー１０の外側の上部に備えられている。
【００２４】
そして、誘導コイル１２と工程チャンバー１０を分離させるように絶縁窓３０が誘導コイル１２と工程チャンバー１０の間に備えられるが、これは工程遂行し、工程チャンバー１０内にのみプラズマが維持するようにする。即ち、絶縁窓３０は誘導コイル１２が工程チャンバー内に形成されるプラズマに暴露されることを防止する。
【００２５】
上述の構成でなる乾式エッチング装置は、工程チャンバー１０にガス供給口１８を通じて工程ガスを供給しながら所定の工程の圧力を維持させ、前記誘導コイル１２に高周波パワーを与えると、フレミングの法則（Ｆｌｅｍｉｎｇ’ｓ Ｌａｗ）により誘導コイル１２は誘導磁場を発生させる。このとき、時間によって変わる誘導磁場はファラデーの法則（Ｆａｒａｄａｙ’ｓ Ｌａｗ）によってソレノイド（Ｓｏｌｅｎｏｉｄａｌ）電場を誘導させる。
【００２６】
誘導磁場及び誘導電場は、工程チャンバー１０の上部の誘導コイル１２の下部に備えられる絶縁窓３０を通過して工程チャンバー１０に提供され、絶縁窓３０の下部の放電領域Ｄの自由電子を加速して工程ガスと衝突して工程ガスを電離させることで高密度のプラズマを形成させる。そして、チャック１６にバイアスパワーを与えて、イオンを加速させウェーハＷをエッチングする。
【００２７】
本発明は乾式エッチング装置の工程チャンバー１０内に形成されたプラズマの密度により絶縁窓３０の形状を改善させることで、チャック１６に内向する絶縁窓３０の下部面とチャック１６が形成する水平面との離隔距離が、工程チャンバー１０内に形成されるプラズマの密度が高い領域に対応する絶縁窓３０の下部面の部分がプラズマの密度が低い領域に対応する絶縁窓３０の下部面の部分よりさらに離隔して形成するようにする。
これにより、絶縁窓３０は多様な形態で製造できる以下、絶縁窓３０の実施例を説明する。
【００２８】
（第１実施例）
図４及び図５を参照すると、絶縁窓３０は、上部面は平坦で、工程チャンバー１０のチャック１６に向う絶縁窓の下部面が流線型となるようにする。
【００２９】
好ましくは、絶縁窓３０の下部面が縁部位から中心部に行くほど凹むようになるように形成する。即ち、本発明は絶縁窓３０の厚さを工程チャンバー１０内にプラズマが分布する密度によってその厚さがそれぞれ異なるように形成するのである。
【００３０】
この際、絶縁窓３０は従来にその厚さが２０ｍｍの板状の形態を基準にするとき、絶縁窓３０の縁部位は１８ｍｍ以上、２２ｍｍ以下の厚さＴ5pにし、中心部は１４ｍｍ以上、１６ｍｍ以下の厚さＴ5cに形成する。
【００３１】
絶縁窓３０は誘導コイル１２の配列状態に関係なく、ポリマーが絶縁窓３０の縁部位より中心部に多く吸着するので、前述のような厚さとなる形態に絶縁窓３０を形成することができる。
【００３２】
（第２実施例）
また、本発明においては、図６に示すように、絶縁窓４０の上部面及び下部面両方縁部位からその中心部に行くほど凹むようになるように形成することができる。
【００３３】
上部面及び下部面両方、凹むように形成した絶縁窓４０は、下部面がチャック１６の方向に位置するようにして使用した後、上部面をチャック１６の方向に向うように位置させて使用することができる。従って、絶縁窓４０の寿命を長くすることができる。
この際、絶縁窓４０の縁部位は１８ｍｍ以上、２２ｍｍ以下程度の厚さＴ6pにし、中心部は９ｍｍ以上、１１ｍｍ以下程度の厚さＴ6cに形成する。
【００３４】
（第３実施例）
また、本発明においては、図７に示すように、絶縁窓５０は中心部がチャック１６がなす水平面からさらに離隔される均一な厚さを有するドーム型で形成することができる。
【００３５】
即ち、チャック１６の方向に位置する絶縁窓５０の下部面とチャック１６がなす水平面との離隔距離が、工程チャンバー１０内に形成されるプラズマの密度が高い領域に対応する絶縁窓５０の中心部がプラズマの密度が低い領域に対応する絶縁窓５０の縁部位よりさらに離隔されるように絶縁窓５０を形成する。
【００３６】
ドーム型の絶縁窓５０の厚さＴ7は約１８ｍｍ以上、２２ｍｍ以下程度で、水平線と中心部との高さＨ7は４ｍｍ以上、６ｍｍ以下程度である。
従って、絶縁窓５０の下部面とウェーハＷとの離隔距離を調べてみると、一般に離隔距離が７９０ｍｍ程度の場合、第３実施例では、離隔距離が７９４ｍｍ以上、７９６ｍｍ以下程度になるように絶縁窓５０を形成することができる。
【００３７】
（第４実施例）
また、本発明においては、図８に示すように、絶縁窓６０はその下部面が中心部に向けてチャック１６がなす水平面からさらに離隔される階段型で形成することができる。
上述したように、本発明は従来の平坦な絶縁窓を第１実施例乃至第４実施例による絶縁窓３０、４０、５０、６０の形状に改善するのである。
【００３８】
ここで、本発明では、絶縁窓３０、４０、５０、６０は従来の２０ｍｍの厚さを有する板状の形態を基準に限定して説明したが、その形態は多様に変形可能であることは当業者には当然である。
【００３９】
従って、エッチング工程時前記誘導コイル１２を利用したプラズマの形成時、プラズマの密度が高い領域に対応する絶縁窓３０、４０、５０、６０の中心部がプラズマから従来のより遠くなり絶縁窓３０、４０、５０、６０の中心部にプラズマが集中するのが防止され、ポリマーなどのような副産物が絶縁窓３０、４０、５０、６０に吸着されることが最小化する。
【００４０】
副産物の絶縁窓３０、４０、５０、６０への吸着の最小化は、副産物が絶縁窓３０、４０、５０、６０からプレキングされてウェーハに落ち工程不良を起こすことを最小化する。
また、絶縁窓３０、４０、５０、６０自体がエッチングされることも最小化することで、絶縁窓３０、４０、５０、６０の寿命を延長させることができる。
【００４１】
【発明の効果】
即ち、本発明によるとエッチング工程遂行時、ポリマーなどのような副産物がウェーハ上に落ちることを最小化することで半導体素子の製造による生産性が向上する効果がある。
【００４２】
以上、本発明では記載された具体例についてのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想範囲内で多様な変形および修正が可能であることは当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が添付された特許請求範囲に属するのは当然である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の乾式エッチング装置の絶縁窓を示す斜視図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】本発明による半導体素子製造用乾式エッチング装置を説明するための構成図である。
【図４】本発明の第１実施例を説明するための絶縁窓の斜視図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】本発明の第２実施例を説明するための絶縁窓の断面図である。
【図７】本発明の第３実施例を説明するための絶縁窓の断面図である。
【図８】本発明の第４実施例を説明するための絶縁窓の断面図である。
【符号の説明】
１、３０、４０、５０、６０  絶縁窓
１０  工程チャンバー
１２  誘導コイル
１６  チャック
１８  ガス供給口
２０  真空ポンプ
Ｗ  ウェーハ
Ｄ  放電領域
Ｔ5p、Ｔ6p  縁部位の厚さ
Ｔ5c、Ｔ6c  中心部の厚さ
Ｔ7  厚さ
Ｈ7  高さ
【図１】
0003676620.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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