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JP-2026077985-A - 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法

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Abstract

【課題】金属元素を含む副生成物を除去する。 【解決手段】実施形態の半導体製造装置は、天板と側壁とを含むチャンバと、チャンバの中に設けられ、基板を載置するホルダと、ホルダに高周波電力を印加する高周波電源と、チャンバにガスを供給するガス供給管と、チャンバからガスを排出するガス排出管と、基板をホルダから天板に向かう方向に移動させる複数の支持部材であって、先端部が側壁からホルダに向かう方向に移動可能で、先端部が基板の下面を支持する複数の支持部材と、複数の支持部材のそれぞれを支持し、ホルダの周囲に設けられ、方向に延びる複数のガイド部と、を備える。 【選択図】図１５

Inventors

  • 荒川 翔平
  • 長田 佑太

Assignees

  • キオクシア株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20260310

Claims (15)

  1. 天板と側壁とを含むチャンバと、 前記チャンバの中に設けられ、基板を載置するホルダと、 前記ホルダに高周波電力を印加する高周波電源と、 前記チャンバにガスを供給するガス供給管と、 前記チャンバからガスを排出するガス排出管と、 前記基板を前記ホルダから前記天板に向かう方向に移動させる複数の支持部材であって、先端部が前記側壁から前記ホルダに向かう方向に移動可能で、前記先端部が前記基板の下面を支持する複数の支持部材と、 前記複数の支持部材のそれぞれを支持し、前記ホルダの周囲に設けられ、前記天板に設けられ、前記ホルダから前記天板に向かう方向に延びる複数のガイド部と、 を備える半導体製造装置。
  2. 前記天板は、前記基板の上面を前記天板に真空吸着させるための吸着孔を有する、請求項１記載の半導体製造装置。
  3. 前記ホルダは、前記ホルダの外周部に設けられ、前記ホルダから前記天板に向かう方向に昇降可能なエッジリングを含み、 前記複数の支持部材の前記先端部は、前記基板と前記エッジリングの間に挿入可能である、請求項１記載の半導体製造装置。
  4. 天板と側壁とを含むチャンバと、 前記チャンバの中に設けられ、基板を載置するホルダと、 前記ホルダに高周波電力を印加する高周波電源と、 前記チャンバにガスを供給するガス供給管と、 前記チャンバからガスを排出するガス排出管と、 前記基板を前記ホルダから前記天板に向かう方向に移動させる複数の支持部材であって、先端部が前記側壁から前記ホルダに向かう方向に移動可能で、前記先端部が前記基板の下面を支持する複数の支持部材と、 前記複数の支持部材のそれぞれを支持し、前記天板に設けられ、前記ホルダから前記天板に向かう方向に延びる複数の支持棒と、 を備える半導体製造装置。
  5. 前記天板は、前記基板の上面を前記天板に真空吸着させるための吸着孔を有する、請求項４記載の半導体製造装置。
  6. 前記複数の支持部材のそれぞれは、前記複数の支持棒に回転可能に取り付けられる、請求項４記載の半導体製造装置。
  7. 天板と側壁とを含むチャンバと、前記チャンバの中に設けられたホルダと、基板を前記ホルダから前記天板に向かう方向に移動させる複数の支持部材であって、先端部が前記側壁から前記ホルダに向かう方向に移動可能で、前記先端部が前記基板の下面を支持する複数の支持部材と、前記複数の支持部材のそれぞれを支持し、前記ホルダの周囲に設けられ、前記ホルダから前記天板に向かう方向に延びる複数のガイド部と、を備える反応性イオンエッチング装置の前記チャンバの中に、カバー部材を搬入し、 前記カバー部材を前記ホルダの上に載置し、 前記複数の支持部材を用いて、前記カバー部材を前記ホルダから前記天板に向かう方向に移動させて、前記天板の少なくとも一部を前記カバー部材で覆い、 前記天板の少なくとも一部を前記カバー部材で覆った後に、インジウム（Ｉｎ）を含む第１の層を有する第１の基板を搬入し、 前記第１の基板を前記ホルダの上に載置し、 前記第１の層をエッチングするエッチング処理を行い、 前記第１の基板を前記チャンバの外に搬出し、 前記第１の基板を前記チャンバの外に搬出した後に、前記複数の支持部材を用いて、前記カバー部材を前記天板から前記ホルダに向かう方向に移動させて、前記カバー部材を前記チャンバの外に搬出する、半導体装置の製造方法。
  8. 前記天板の少なくとも一部を前記カバー部材で覆う際に、前記カバー部材を前記天板に真空吸着させる、請求項７記載の半導体装置の製造方法。
  9. 前記カバー部材を前記チャンバの外に搬出する前に、前記チャンバの中に支持基板を搬入し、 前記支持基板を前記ホルダの上に載置し、 前記カバー部材を前記チャンバの外に搬出する際に、前記複数の支持部材を用いて、前記支持基板の上に前記カバー部材を載置する、請求項７記載の半導体装置の製造方法。
  10. 前記カバー部材の前記ホルダに対向する面の表面粗さは、前記天板の前記ホルダに対向する面の表面粗さよりも大きい、請求項７記載の半導体装置の製造方法。
  11. 天板と側壁とを含むチャンバと、前記チャンバの中に設けられたホルダと、基板を前記ホルダから前記天板に向かう方向に移動させる複数の支持部材であって、先端部が前記側壁から前記ホルダに向かう方向に移動可能で、前記先端部が前記基板の下面を支持する複数の支持部材と、前記複数の支持部材のそれぞれを支持し、前記天板に設けられ、前記ホルダから前記天板に向かう方向に延びる複数の支持棒と、を備える反応性イオンエッチング装置の前記チャンバの中に、カバー部材を搬入し、 前記カバー部材を前記ホルダの上に載置し、 前記複数の支持部材を用いて、前記カバー部材を前記ホルダから前記天板に向かう方向に移動させて、前記天板の少なくとも一部を前記カバー部材で覆い、 前記天板の少なくとも一部を前記カバー部材で覆った後に、インジウム（Ｉｎ）を含む第１の層を有する第１の基板を搬入し、 前記第１の基板を前記ホルダの上に載置し、 前記第１の層をエッチングするエッチング処理を行い、 前記第１の基板を前記チャンバの外に搬出し、 前記第１の基板を前記チャンバの外に搬出した後に、前記複数の支持部材を用いて、前記カバー部材を前記天板から前記ホルダに向かう方向に移動させて、前記カバー部材を前記チャンバの外に搬出する、半導体装置の製造方法。
  12. 前記天板の少なくとも一部を前記カバー部材で覆う際に、前記カバー部材を前記天板に真空吸着させる、請求項１１記載の半導体装置の製造方法。
  13. 前記カバー部材を前記チャンバの外に搬出する前に、前記チャンバの中に支持基板を搬入し、 前記支持基板を前記ホルダの上に載置し、 前記カバー部材を前記チャンバの外に搬出する際に、前記複数の支持部材を用いて、前記支持基板の上に前記カバー部材を載置する、請求項１１記載の半導体装置の製造方法。
  14. 前記カバー部材の前記ホルダに対向する面の表面粗さは、前記天板の前記ホルダに対向する面の表面粗さよりも大きい、請求項１１記載の半導体装置の製造方法。
  15. 前記複数の支持部材のそれぞれは、前記複数の支持棒に回転可能に取り付けられ、 前記複数の支持部材を用いて、前記カバー部材を前記ホルダから前記天板に向かう方向に移動させる際に、前記複数の支持部材を回転移動させる、請求項１１記載の半導体装置の製造方法。

Description

本発明の実施形態は、半導体製造装置及び半導体装置の製造方法に関する。 金属元素を含む層を反応性イオンエッチングによりエッチングする場合、金属元素を含む副生成物がチャンバの内面に付着する。チャンバの内面に付着した副生成物は、例えば、パーティクル発生の原因となる。したがって、チャンバの内面に付着した副生成物をチャンバのクリーニングにより除去することが必要となる。 特許第５０３８２５９号公報 第１の実施形態の半導体製造装置の模式図。第１の実施形態の半導体製造装置のホルダの上面図。第１の実施形態の半導体製造装置のリフトピンの動作の説明図。第１の実施形態の半導体製造装置の天板の下面図。第１の実施形態の半導体製造装置のプッシュピンの動作の説明図。第１の実施形態の半導体装置の製造方法の一例の説明図。第１の実施形態の半導体装置の製造方法の一例の説明図。第１の実施形態の半導体装置の製造方法の一例の説明図。第１の実施形態の半導体装置の製造方法の一例の説明図。第１の実施形態の半導体装置の製造方法の一例の説明図。第１の実施形態の半導体装置の製造方法の一例の説明図。第２の実施形態の半導体製造装置の模式図。第２の実施形態の半導体製造装置の天板の下面図。第２の実施形態の半導体製造装置の支持部材の動作の説明図。第２の実施形態の半導体製造装置の支持部材の動作の説明図。第２の実施形態の半導体装置の製造方法の一例の説明図。第２の実施形態の半導体装置の製造方法の一例の説明図。第２の実施形態の半導体装置の製造方法の一例の説明図。第２の実施形態の半導体装置の製造方法の一例の説明図。第２の実施形態の半導体装置の製造方法の一例の説明図。第２の実施形態の半導体装置の製造方法の一例の説明図。第２の実施形態の半導体装置の製造方法の一例の説明図。第２の実施形態の第１の変形例の半導体製造装置の模式図。第２の実施形態の第１の変形例の半導体製造装置の支持部材の動作の説明図。第２の実施形態の第１の変形例の半導体製造装置の模式図。第２の実施形態の第２の変形例の半導体製造装置の支持部材の動作の説明図。第２の実施形態の第２の変形例の半導体製造装置の支持部材の動作の説明図。第３の実施形態の半導体製造装置の模式図。第３の実施形態の半導体装置の製造方法の一例の説明図。第３の実施形態の半導体装置の製造方法の一例の説明図。第３の実施形態の半導体装置の製造方法の一例の説明図。第３の実施形態の半導体装置の製造方法の一例の説明図。第３の実施形態の半導体装置の製造方法の一例の説明図。第３の実施形態の半導体装置の製造方法の一例の説明図。第３の実施形態の半導体装置の製造方法の一例の説明図。第３の実施形態の半導体装置の製造方法の一例の説明図。 以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一又は類似の部材などには同一の符号を付し、一度説明した部材などについては適宜その説明を省略する場合がある。 また、本明細書中、便宜上「上」、又は、「下」という用語を用いる場合がある。「上」、又は、「下」とは、例えば、図面内での相対的位置関係を示す用語である。「上」、又は、「下」という用語は、必ずしも、重力に対する位置関係を規定する用語ではない。 以下、実施形態の半導体製造装置及び半導体装置の製造方法を、図面を参照して説明する。 （第１の実施形態） 第１の実施形態の半導体製造装置は、天板と側壁とを含むチャンバと、チャンバの中に設けられ、基板を載置するホルダと、ホルダに高周波電力を印加する高周波電源と、チャンバにガスを供給するガス供給管と、チャンバからガスを排出するガス排出管と、基板をホルダから天板に向かう方向に押し上げる複数のリフトピンであって、先端部が、ホルダの上面から、ホルダと天板との間の距離の７０％以上の位置まで移動可能な複数のリフトピンと、を備える。 図１は、第１の実施形態の半導体製造装置の模式図である。第１の実施形態の半導体製造装置は、反応性イオンエッチング装置（ＲＩＥ装置）である。第１の実施形態の反応性イオンエッチング装置は、容量結合プラズマ装置（ＣＣＰ装置）である。 第１の実施形態のＲＩＥ装置１００は、例えば、チャンバ１０、ホルダ１４、高周波電源１６、ガス供給管１８、ガス排出管２０、排気装置２２、ヒータ２４、複数のリフトピン２６、リフトピン支持板２８、複数のプッシュピン３０、及びプッシュピン支持板３２を備える。 チャンバ１０は、天板１１及び側壁１２を含む。 天板１１は、チャンバ１０の上部に設けられる。天板１１は、例えば、上部電極として機能する。天板１１は、例えば、金属である。 側壁１２は、ホルダ１４の周囲を囲む。側壁１２は、例えば、金属である。側壁１２は、例えば、接地される。 ホルダ１４は、チャンバ１０の中に設けられる。ホルダ１４は、例えば、半導体ウェハＷを載置する。半導体ウェハＷは、基板の一例である。 ホルダ１４は、例えば、上面に図示しない静電チャックを含む。ホルダ１４は、例えば、静電チャックを用いて半導体ウェハＷを吸着する。 ホルダ１４は下部電極として機能する。ホルダ１４には高周波電力が印加される。ホルダ１４は、例えば、金属である。 ホルダ１４の内部には、例えば、図示しないヒータが設けられる。ヒータによって、ホルダ１４の上に載置された半導体ウェハＷを加熱することが可能である。 高周波電源１６は、ホルダ１４に高周波電力を印加する機能を有する。高周波電源１６は、ホルダ１４に接続される。高周波電源１６によりホルダ１４に印加される高周波電力により、チャンバ１０の中にプラズマを生成できる。 ガス供給管１８は、例えば、チャンバ１０の上部に設けられる。ガス供給管１８からチャンバ１０にガスを供給する。 ガス供給管１８からは、例えば、エッチングガス又はクリーニングガスを供給可能である。エッチングガスは、例えば、半導体ウェハＷに形成された被加工層のエッチングのために用いられる。クリーニングガスは、被加工層のエッチングにより生成された副生成物を除去するために用いられる。 ガス排出管２０は、例えば、チャンバ１０の下部に設けられる。ガス排出管２０から、例えば、消費されなかったエッチングガス、消費されなかったクリーニングガス、又は反応生成物がチャンバ１０の外に排出される。 排気装置２２は、ガス排出管２０に接続される。排気装置２２は、例えば、真空ポンプである。 複数のリフトピン２６は、ホルダ１４に載置された基板を、ホルダ１４から天板１１に向かう方向に押し上げる機能を有する。複数のリフトピン２６は、例えば、下端がリフトピン支持板２８に固定される。複数のリフトピン２６は、例えば、ホルダ１４を貫通する。 図２は、第１の実施形態の半導体製造装置のホルダの上面図である。図３は、第１の実施形態の半導体製造装置のリフトピンの動作の説明図である。 図２に示すように、例えば、４本のリフトピン２６がホルダ１４を貫通して設けられる。リフトピン２６は、例えば、４本以上である。リフトピン２６は、例えば、３本であっても構わない。リフトピン２６は、ホルダ１４を貫通せず、ホルダ１４の内部に収まるように構成されても構わない。 図３に示すように、リフトピン２６は、ホルダ１４から天板１１に向かう方向に移動可能である。例えば、リフトピン支持板２８が図示しない駆動機構を用いて駆動されることにより、リフトピン２６が上下移動する。 図３は、リフトピン２６が最も天板１１に近づいた状態を示す。ホルダ１４の上面からリフトピン２６の先端部までの距離（図３中のｄ２）は、ホルダ１４と天板１１との間の距離（図３中のｄ１）の７０％以上である。言い換えれば、リフトピン２６の先端部は、ホルダ１４の上面から、ホルダ１４と天板１１との間の距離ｄ１の７０％以上の位置まで移動可能である。 複数のプッシュピン３０は、基板を、天板１１からホルダ１４に向かう方向に押し下げる機能を有する。複数のプッシュピン３０は、例えば、上端がプッシュピン支持板３２に固定される。複数のプッシュピン３０は、例えば、天板１１を貫通する。 図４は、第１の実施形態の半導体製造装置の天板の下面図である。図５は、第１の実施形態の半導体製造装置のプッシュピンの動作の説明図である。 図４に示すように、例えば、４本のプッシュピン３０が天板１１を貫通して設けられる。プッシュピン３０は、例えば、４本以上である。プッシュピン３０は、例えば、３本であっても構わない。プッシュピン３０は、天板１１を貫通せず、天板１１の内部に収まるように構成されても構わない。 図５に示すように、プッシュピン３０は、天板１１からホルダ１４に向かう方向に移動可能である。例えば、プッシュピン支持板３２が図示しない駆動機構を用いて駆動されることにより、プッシュピン３０が上下移動する。 例えば、ホルダ１４に載置された半導体ウェハＷは、チャンバ１０の中の天板１１とホルダ１４との間に生成されるプラズマを用いて、異方性エッチングされる。 次に、第１の実施形態の半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法について説明する。第１の実施形態の半導体装置の製造方法には、金属元素を含む層の反応性イオンエッチングによるエッチングと、エッチングによって生じる副生成物の除去方法が含まれる。 第１の実施形態の半導体装置の製造方法は、天板と側壁とを含むチャンバと、チャンバの中に設けられたホルダと、を備える反応性イオンエッチング装置のチャンバの中に、インジウム（Ｉｎ）を含む第１の層を有する第１の基板を搬入し、第１の基板をホルダの上に載置し、第１の層をエッチングするエッチング処理を行い、第１の基板をチャンバの外に搬出し、第１の基板をチャンバの外に搬出した後に、チャンバの中に、表面に樹脂層を有する第２の基板を搬入し、第２の基板をホルダの上に載置し、第２の基板を加熱し、第２の基板をホルダから天板に向かう方向に移動させて、樹脂層を天板に接触させ、第２の基板を冷却し、樹脂層を天板から離隔させ、第２の基板をチャンバの外に搬出する。 図６、図７、図８、図９、図１０、及び図１１は、第１の実施形態の半導体装置の製造方法の一例の説明図である。 最初に、ＲＩＥ装置１００のチャンバ１０の中に、インジウム（Ｉｎ）を含む第１の層を有する半導体ウェハＷを搬入する。半導体ウェハＷは、第１の基板の一例である。半導体ウェハＷは、例えば、シリコン基板である。 第１の層は、例えば、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、及び酸素（Ｏ）を含む。第１の層は、例えば、酸化インジウムスズ層である。第１の層は、例えば、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、及び酸素（Ｏ）を含む。第１の層は、例えば、酸化インジウムガリウム亜鉛層である。 チャンバ１０の中に、搬入した半導体ウェハＷをホルダ１４に載置する。 次に、第１の層をエッチングするエッチング処理を行う（図６）。ガス供給管１８から、エッチングガスとして、例えば、メタンガス（ＣＨ４）と水素ガス（Ｈ２）をチャンバ１０の中に供給する。排気装置２２を稼働させて、チャンバ１０の中の圧力を減圧し所定の圧力に保つ。エッチングガスに、例えば、フッ素（Ｆ）を含むガスを用いることも可能である。 次に、高周波電源１６により、ホルダ１４に高周波電力を印加する。高周波電源１６により、ホルダ１４に印加される高周波電力によりチャンバ１０の中にプラズマが生成される。プラズマ中のイオン又はラジカルが半導体ウェハＷに衝突し、第１の層がエッチングされる。 次に、ホルダ１４への高周波電力の印加を停止し、エッチングガスの供給を停止する。エッチング処理が終了する。エッチング処理の終了後、半導体ウェハＷをチャンバ１０の外に搬出する。 エッチング処理の際に、インジウム（Ｉｎ）を含む副生成物４０が、天板１１の下面に付着する。インジウムを含む副生成物４０は、例えば、酸化物である。エッチングガスがフッ素（Ｆ）を含む場合、インジウ