(57)【要約】【課題】  製造コストの増大および稼働時間の低下を可及的に防止することを可能にするとともに、半導体デバイスを安定した処理条件で製造することを可能にする。【解決手段】  プラズマ処理を行う反応室２と、反応室に処理用ガスを導入する導入管１８と、反応室内の上方に設けられた上部電極１０と、上部電極と対向するように反応室内に設けられ被処理基板１００が載置される下部電極１２と、上部電極および下部電極の少なくとも一方と電気的に接続され上部電極と下部電極との間に高周波電力を印加して処理用ガスのプラズマを発生させる高周波電源１６と、反応室内が所定の圧力となるように排気する真空ポンプ２２と、反応室内の側部に設けられ少なくとも一つが上下に移動可能な少なくとも２種類の内壁４、６とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理を行う反応室と、前記反応室に処理用ガスを導入する導入管と、前記反応室の上方に設けられた上部電極と、前記上部電極に対向するように前記反応室内に設けられ被処理基板が載置される下部電極と、前記上部電極および下部電極の少なくと一方と電気的に接続され前記上部電極と前記下部電極との間に高周波電力を印加して前記処理用ガスのプラズマを発生させる高周波電源と、前記反応室内が所定の圧力となるように排気する真空ポンプと、前記反応室内の側部に設けられ少なくとも一つが上下に移動可能な少なくとも２種類の内壁と、を備えていることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記プラズマ処理は、エッチング処理またはＣＶＤ処理であることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記移動可能な内壁は、前記下部電極よりも下方に移動可能であることを特徴とする請求項１または２記載の半導体製造装置。
【請求項４】
反応室内に処理用ガスを導入し、前記反応室内に設けられた上部電極と下部電極間に高周波電力を印加し前記処理用ガスをプラズマ化して、前記下部電極上に載置された被処理基板にプラズマ処理を行う半導体装置の製造方法であって、前記反応室の側部が少なくとも一つは上下動可能な複数の内壁を有してなり、前記被処理基板に対し互いに処理条件の異なる２種類以上の処理を前記反応室内を大気開放することなく行うとともに、前記２種類以上の処理の間に上下動可能な内壁を移動させて前記上部電極と下部電極間における前記反応室の側部の内壁を変更することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記少なくとも２種類以上の処理は、エッチング処理およびアッシング処理を含むことを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマを使用して処理を行う半導体製造装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの高性能化、高集積化および微細化に伴い、製造途中で半導体基板に付着するパーティクルが半導体デバイスの特性および生産歩留まりに与える影響がますます大きくなっている。さらに、半導体デバイスの生産性を向上させ効率化を進める上で、半導体製造装置の処理条件の安定性を向上させることが要求されている。
【０００３】
パーティクルの発生源としては、半導体製造装置の搬送系からの発塵や、人からの発塵等のほかにプラズマを用いた処理工程における反応生成物が上げられる。パーティクルは蒸気圧が低くなった反応生成物が反応室（チャンバー）の内壁に付着し、それが剥がれることによって発生することが多く、同一反応室において処理条件が異なる処理を行う場合には、特に発生頻度が多くなる。
【０００４】
ドライエッチングあるいはＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)等のプラズマ処理を行う半導体製造装置においてはこのパーティクルの発生を抑制するために、異なる処理条件ごとに反応室を専用化することが考えられる。この場合、反応室を専用化するため、半導体製造装置の台数が増加して製造コストが増大するという問題が生じる。
【０００５】
そこで、製造コストの増大を抑制するために、半導体製造装置を共用化する場合、すなわち同一反応室において処理条件が異なる処理を行う場合でもパーティクルの発生を抑制する対策が必要となる。処理条件は反応室の内壁の状態に大きく依存し、反応室の内壁の状態を制御することが処理条件の安定性を向上する上で重要となっている。
【０００６】
パーティクルの発生を抑制する対策として、従来は、
１）反応室を大気開放した後、薬品を用いたウェット洗浄を行うかまたはプラズマを用いたドライクリーニングを行うことにより、反応室の内壁に付着した反応生成物を除去する、
２）反応室の内壁を覆う着脱可能な保護膜を設け、この保護膜に付着した反応生成物をクリーニングする（例えば、特許文献１参照）、
３）反応室の内壁に交換可能なジャケットを設け、反応生成物が堆積したとき、ジャケットを交換する（例えば、特許文献２参照）
ことが知られている。
【０００７】
しかし、それぞれ処理条件が異なる複数の処理を行う場合に、同一の反応室で行えば、反応室の内壁に付着する堆積物は当然、処理条件ごとに異なる。このため、処理を行うごとに処理条件そのものが変化し、処理が安定して行えず、パーティクルも増加する。パーティクルの増加を防止するために、処理条件が異なる処理を行うごとにクリーニングを行うか、上述の保護膜やジャケットを交換することが必要となる。このことは、半導体製造装置の稼働時間が低下するという問題が生じる。
【特許文献１】特許公報第２７２０４２０号公報
【特許文献２】特開２０００−１５０４８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、製造コストの増大および稼働時間の低下を可及的に防止し、半導体デバイスを安定した処理条件で製造することのできる半導体製造装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様による半導体製造装置は、プラズマ処理を行う反応室と、前記反応室に処理用ガスを導入する導入管と、前記反応室の上方に設けられた上部電極と、前記上部電極に対向するように前記反応室内に設けられ被処理基板が載置される下部電極と、前記上部電極および下部電極の少なくとも一方と電気的に接続され前記上部電極と前記下部電極との間に高周波電力を印加して前記処理用ガスのプラズマを発生させる高周波電源と、前記反応室内が所定の圧力となるように排気する真空ポンプと、前記反応室内の側部に設けられ少なくとも一つが上下に移動可能な少なくとも２種類の内壁と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の第２の態様による半導体装置の製造方法は、反応室内に処理用ガスを導入し、前記反応室内に設けられた上部電極と下部電極間に高周波電力を印加し前記処理用ガスをプラズマ化して、前記下部電極上に載置された被処理基板にプラズマ処理を行う半導体装置の製造方法であって、前記反応室の側部が少なくとも一つは上下動可能な複数の内壁を有してなり、前記被処理基板に対し互いに処理条件の異なる２種類以上の処理を前記反応室内を大気開放することなく行うとともに、前記２種類以上の処理の間に上下動可能な内壁を移動させて前記上部電極と下部電極間における前記反応室の側部の内壁を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、製造コストの増大および稼働時間の低下を可及的に防止することができるとともに、半導体デバイスを安定した処理条件で製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による半導体製造装置を、図１および図２を参照して説明する。本実施形態による半導体製造装置１は、プラズマ処理装置であって、被処理基板１００上に形成されたＳｉＯ２膜を、このＳｉＯ２膜上に形成されたレジストからなるマスクを用いてエッチングする処理と、上記レジストからなるマスクをアッシングする処理を行うものである。図１は、本実施形態による半導体製造装置１がＳｉＯ２膜をレジストからなるマスクを用いてエッチング処理する場合の断面図であり、図２は、本実施形態による半導体製造装置１がレジストからなるマスクをアッシング処理する場合の断面図である。
【００１３】
本実施形態の半導体製造装置１は反応室２を備えており、この反応室２の側面には、ＳｉＯ２膜をエッチング処理する場合の内壁４と、レジストからなるマスクをアッシング処理する場合の内壁６が設けられている。内壁６は図示しない駆動機構によって上下に移動可能であり、ＳｉＯ２膜をエッチング処理する場合には図１に示すように、下方に移動して反応室２の下方に設けられた収納部８内に収納され、レジストからなるマスクをアッシング処理する場合は図２に示すように、上方に移動して反応室２の内壁となる。なお、内壁６が収納部８内に収納されているときは、内壁４が反応室２の内壁となる。
【００１４】
また、反応室２には上壁を兼ねた上部電極１０と、被処理基板１００を固定する静電チャックを有する下部電極１２とが設けられている。下部電極１２はコンデンサ１４を介して高周波電源１６に接続されている。また、上記静電チャックは被処理基板１００を−３０℃〜１２０℃の範囲の任意の温度に保持することのできる機能を備えている。
【００１５】
また、反応室２にはＳｉＯ２膜をエッチングする際に用いられるエッチングガスやレジストからなるマスクをアッシングする際に用いられるアッシングガスが導入される導入管１８と、上記エッチングガスおよびアッシングガスを排出するための排出管２０が接続されている。なお、上記エッチングガスおよびアッシングガスは排出管２０を介して真空ポンプ２２によって強制的に排出される。
【００１６】
次に、本実施形態による半導体製造装置１のＳｉＯ２膜をエッチング処理する場合の動作を説明する。
【００１７】
まず、ＳｉＯ２膜上にレジストからなるマスクが形成された被処理基板１００を用意し、静電チャックによって下部電極１２上に固定する。このとき、反応室２の側部の内壁は、内壁６が収納部８に収納されて内壁４が露出した状態となっている。
【００１８】
ＳｉＯ２エッチングガスとしてＣ４Ｆ８／ＣＯ／Ａｒ混合ガスをそれぞれ、１６／３００／３８０ｓｃｃｍの流量で導入管１８を介して反応室２に導入し、被処理基板１００を静電チャックによって６０℃に、真空ポンプ２２によって反応室２内の圧力を４０ｍＴｏｒｒに制御した後、高周波電源１６によって上下電極１０、１２間に高周波電力を１７００Ｗ印加して、上下電極１０、１２間にプラズマを発生させ、ＳｉＯ２エッチング処理を行う。このとき、反応室２の側部の内壁は、内壁６が収納部８に収納されて内壁４が露出した状態となっているので、ＳｉＯ２エッチング処理によって生成される反応生成物（フロロカーボン）は反応室２の内壁４に堆積し、内壁６には堆積しない。
【００１９】
次に、ＳｉＯ２加工マスクとして使用したレジストの剥離（アッシング／除去）処理を行うが、従来の半導体製造装置を用いて連続処理する場合には、内壁にＳｉＯ２加工時の反応生成物が堆積したままで、剥離処理することとなる。このため、レジスト剥離処理時に、ＳｉＯ２がエッチングされる、内壁の生成物が剥がれることでパーティクル（ダスト）の発生につながるなどの弊害があった。
【００２０】
これに対して本実施形態においては、ＳｉＯ２のエッチング処理に続いて、レジスト剥離を行う場合には、図２に示すように、反応室２の内壁６を上方向に移動させ、ＳｉＯ２処理用内壁４をプラズマから隔離した状態で、レジスト剥離処理を行う。レジストアッシングガスとしてＯ２／Ａｒ混合ガスをそれぞれ、３００／１００ｓｃｃｍの流量で反応室２に導入し、静電チャックによって被処理基板１００を６０℃に、真空ポンプ２２によって圧力を４０ｍＴｏｒｒに制御した後、上下電極１０、１２間に高周波電力を８００Ｗ印加してプラズマを発生し、レジストアッシング処理を行った。このとき、ＳｉＯ２が付着した内壁４がプラズマに晒されることがないため、内壁４の付着物が剥がれることによるパーティクル（ダスト）の発生を防止することが可能となり、安定した処理条件で半導体デバイスを製造することができる。
【００２１】
このように、本実施形態によれば、ＳｉＯ２エッチング処理条件とレジストアッシング処理条件の反応室の内壁を処理条件に応じて変更することにより、内壁の状態を安定化することが可能となり、安定した処理条件で半導体デバイスを製造することができる。これにより半導体デバイスの製造歩留まりが低下するのを防止することが可能となり、半導体デバイスの製造コストが増大するのを防止することができる。また、処理条件毎に反応室の内壁をクリーニングする必要がない。このため、処理条件毎に反応室の内壁をクリーニングする場合に比べて半導体製造装置を停止させる時間が短く、装置を効率的に稼働することが可能である。また、一台の半導体製造装置で複数の処理が可能となり、製造コストが増大するのを防止することができる。
【００２２】
なお、本実施形態においては、ウェハー１枚ごとに処理条件を切り替えたが、１ロット（例えば、ウェハー２４枚）単位で、処理を切り替えても、同様の結果が得られた。
【００２３】
また、本実施形態においては、アッシング処理用の内壁６は、収納部８内に収納されていたが、図３に示すように、収納部８を反応室２と一体化してもよい。この場合、アッシング処理を行わない場合は、アッシング処理用の内壁６はＳｉＯ２エッチングガスのプラズマに晒されるのを防止するため下部電極１２よりも下方となるように移動しておくことが好ましい。
【００２４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による半導体製造装置について説明する。本実施形態の半導体製造装置は多品種少量生産に用いられるものである。
【００２５】
半導体プロセスには多種多様なプロセスが存在し、従来では、そのプロセスごとに専用化された装置により処理が行われていた。しかし、多品種少量生産の場合のように、半導体製造装置の専用化を行えば、半導体製造装置のコスト、半導体デバイスの製造コストが必要以上にかかり、効率が悪化するため、１台の装置で、複数の処理を行う必要がある。例えば、エッチング装置１台で、複数の処理（ＳｉＯ２エッチング→レジストアッシング）を行うには、反応室内のクリーニング（多くは、Ｏ２によるフロロカーボン膜の除去）を行い、実際に処理を行う条件にて（多くはＣＦ系ガスによる状態制御）シーズニングを行うことが必要となり、プロセスの混用が検討されている。しかし、この場合、ダストの制御、部品（例えば、内壁）の劣化の問題を回避することが困難である。また、ＳｉＯ２加工→アッシング→Ａｌ加工→アッシングというプロセスを同一の反応室を用いて行うプロセスの混用は、反応室内の部品が異なることから、不可能であった。これは、ＳｉＯ２加工を行う場合には、Ａｌを主成分とする部品が使われ、アッシング処理を行う場合は、ＳｉＯ２を主成分とする部品が使われ、Ａｌ加工を行うにはＳｉＯ２を主成分とする部品が使われているために、それぞれに適した部品を選択することができない。
【００２６】
本実施形態の半導体製造装置は、図１に示す半導体製造装置において、３種類の内壁、例えばＳｉＯ２加工用のＡｌからなる第１内壁、アッシング用のＳｉＯ２からなる第２内壁、およびＡｌ加工用のＳｉＯ２からなる第３内壁が設けられ、これら３種類の内壁の少なくとも２つの内壁が上下に移動可能となるように構成されている。そして、ＳｉＯ２加工に対しては上記Ａｌからなる第１内壁を、アッシング処理にはＳｉＯ２からなる第２内壁を、Ａｌ加工にはＳｉＯ２からなる第３内壁を用いる。
【００２７】
このように、それぞれの処理条件に合わせた内壁を上下動させることによって、反応室の内壁状態を分離することができ、内壁の状態を安定化することができる。したがって、処理条件を安定化することが可能となるとともに処理条件毎に反応室の内壁をクリーニングする必要がない。このため、処理条件毎に反応室の内壁をクリーニングする場合に比べて半導体製造装置を停止させる時間を短くすることが可能となり、半導体製造装置を効率的に稼働することができる。また、処理条件を安定化することが可能となるため、半導体デバイスの製造歩留まりを高くすることができ、製造コストを低下することができる。
【００２８】
なお、内壁を除く各プロセスに必要な部品（例えば、下部電極に載置された被処理基板を取り囲むように設けられるリング）は、各処理毎に取り替える必要がある。しかし、これらの部品の取り替えに要する時間は、反応室内をクリーニングする時間にくらべて、はるかに短いため、上記部品を取り替えても半導体製造装置を効率的に稼働させることができる。
【００２９】
なお、ウェハー１枚ごとに処理条件を切り替えてもよいし、１ロット（２４枚）単位で処理を切り替えてもよい。
【００３０】
また、上記実施形態においては、エッチング処理に用いるプラズマ処理装置について説明したが、プラズマを用いるＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態による半導体製造装置のＳｉＯ２エッチング処理時の断面図。
【図２】本発明の第１実施形態による半導体製造装置のアッシング処理時の断面図。
【図３】第１実施形態の変形例による半導体製造装置の構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１  半導体製造装置
２  反応室
４  ＳｉＯ２エッチング処理用内壁
６  アッシング処理用内壁
１０  上部電極（上壁）
１２  下部電極
１６  高周波電源
１８  導入管
２２  真空ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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