特許 7495577 半導体反応チャンバ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-27

(45)【発行日】2024-06-04

(54)【発明の名称】半導体反応チャンバ

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20240528BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20240528BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 L

G03F7/20 521

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2023517948

(86)(22)【出願日】2021-09-22

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-02

(86)【国際出願番号】 CN2021119560

(87)【国際公開番号】W WO2022063112

(87)【国際公開日】2022-03-31

【審査請求日】2023-03-17

(31)【優先権主張番号】202011032583.8

(32)【優先日】2020-09-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】510182294

【氏名又は名称】北京北方華創微電子装備有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＢＥＩＪＩＮＧ ＮＡＵＲＡ ＭＩＣＲＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】ＮＯ．８ Ｗｅｎｃｈａｎｇ Ａｖｅｎｕｅ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ－Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ａｒｅａ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１７６， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】マオ シンフェイ

(72)【発明者】

【氏名】ウェイ ガン

(72)【発明者】

【氏名】ワン ウェイ

(72)【発明者】

【氏名】チェン グウォドン

【審査官】大門 清

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－０５８２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０７４６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２０１４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０５６２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４６５８９４４（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０３５５７７２１（ＣＮ，Ｕ）

【文献】中国特許出願公開第１１１５９９７１７（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２７３４８２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｈ １／４６

Ｇ０３Ｆ ７／２０

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体反応チャンバであって、チャンバ本体、誘電体窓、吸気部材、載置部材及び上部無線周波数コンポーネントを備え、前記誘電体窓は前記チャンバ本体の最上部に設置され、前記載置部材は前記チャンバ本体内に設置され、加工対象ウェハを載置するためのものであり、前記吸気部材は前記誘電体窓の中心位置に設置され、前記チャンバ本体内にプロセスガスを導入するためのものであり、前記上部無線周波数コンポーネントは前記チャンバ本体の上方に設置され、前記チャンバ本体内に導入された前記プロセスガスを電離してプラズマ及び第１紫外光を発生させるためのものである半導体反応チャンバにおいて、
前記半導体反応チャンバは複数の紫外光発生装置をさらに備え、複数の前記紫外光発生装置は前記誘電体窓と前記載置部材との間に設置され、且つ前記吸気部材の周囲を取り囲んでおり、各前記紫外光発生装置はいずれも前記載置部材に向けて照射される第２紫外光を発生させるためのものであり、
フォトレジストマスクが形成された前記加工対象ウェハに対して前記第１紫外光と前記第２紫外光を組み合わせて使用することを特徴とする半導体反応チャンバ。

【請求項2】

前記半導体反応チャンバは支持リングをさらに備え、前記支持リングは前記チャンバ本体と前記誘電体窓との間に設置され、前記支持リングにはそれ自体を貫通して前記チャンバ本体の内部に連通する複数の取付孔が設置され、各前記紫外光発生装置は各前記取付孔内に対応して設置されることを特徴とする請求項１に記載の半導体反応チャンバ。

【請求項3】

前記紫外光発生装置はカバー体、発光部材及び電気接続部材を備え、前記発光部材は前記カバー体内に設置され、前記第２紫外光を発生させるためのものであり、前記電気接続部材は前記発光部材に電気的に接続され、且つ給電装置の電気エネルギーを前記発光部材に伝達するように前記給電装置に電気的に接続され、
前記カバー体は取付部及び発光部を備え、前記取付部は前記取付孔内に設置され、前記発光部は前記取付部に接続されて前記取付孔から前記チャンバ本体内に延出し、且つ前記発光部は透明であることを特徴とする請求項２に記載の半導体反応チャンバ。

【請求項4】

前記発光部はアーチ状カバー体であることを特徴とする請求項３に記載の半導体反応チャンバ。

【請求項5】

前記カバー体は当接部をさらに備え、前記当接部は前記取付部に接続されて前記取付孔のチャンバ本体の内部から離れる側に位置し、且つ前記取付部の前記取付孔における位置を限定するように前記支持リングに当接され、且つ前記当接部は不透明であることを特徴とする請求項３に記載の半導体反応チャンバ。

【請求項6】

前記当接部と前記支持リングとの互いに当接される表面の間には前記取付孔を密封するための密封部材が設置されることを特徴とする請求項５に記載の半導体反応チャンバ。

【請求項7】

前記半導体反応チャンバは制御ユニットをさらに備え、前記制御ユニットは複数の前記紫外光発生装置に給電するための給電装置に電気的に接続され、前記給電装置をオン／オフにし及び前記給電装置の給電時間を制御するように前記給電装置に制御信号を送信するためのものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体反応チャンバ。

【請求項8】

前記制御ユニットから出力された前記制御信号は連続波信号、同期パルス信号及び非同期パルス信号のうちのいずれか１つ又は複数を含むことを特徴とする請求項７に記載の半導体反応チャンバ。

【請求項9】

前記紫外光発生装置の光軸と前記載置部材の前記加工対象ウェハを載置するための載置面の垂直方向との夾角の値範囲は２０°以上且つ７０°以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体反応チャンバ。

【請求項10】

前記発光部材は短波紫外光源又は真空紫外光源であることを特徴とする請求項３に記載の半導体反応チャンバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は半導体装置の技術分野に関し、具体的に半導体反応チャンバに関する。

【背景技術】

【0002】

誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ、ＩＣＰと略称される）エッチングプロセスはウェハをエッチングするようにプラズマを利用してウェハに衝撃を加えるプロセスであり、マスクプロセスを完了した後のウェハをエッチングすることができ、即ちウェハ上のフォトレジストを露光してマスクパターンを形成した後、ウェハのフォトレジストマスクで覆われていない部分をエッチングし、これによりマスクパターンをウェハに複製することを実現する。

【0003】

従来の誘導結合プラズマのエッチングプロセス装置は一般的にチャンバ本体、誘電体窓、ノズル、載置部材及び上部無線周波数コンポーネントを備え、誘電体窓はチャンバ本体の最上部に設置され、ノズルは誘電体窓の中心位置に設置され、チャンバ本体内にプロセスガスを導入するためのものであり、載置部材はチャンバ本体内に設置され、且つ誘電体窓の下方に位置し、ウェハを載置するためのものであり、上部無線周波数コンポーネントはチャンバ本体の外部に設置され、且つ誘電体窓の上方に位置し、チャンバ本体内のプロセスガスを励起してプラズマを形成するように誘電体窓を通してチャンバ本体内に無線周波数エネルギーを供給することができ、これらのプラズマは載置部材上のウェハに衝撃を加えることができる。

【0004】

プロセスガスが励起されてプラズマを形成するとき、さらに紫外光を発生させることとなり、これらの紫外光はウェハをエッチングする過程においてウェハ上のフォトレジストマスクに対して硬化作用を果たすこととなり、それによりフォトレジストマスクの腐食耐性を強化することができるが、ノズルが誘電体窓の中心位置に位置するため、ノズルから噴出されたプロセスガスはまずチャンバ本体の中心領域に入り、次にチャンバ本体の周りに拡散することとなり、このため、プロセスガスがイオン化されてプラズマを形成する際に発生した紫外光も中心領域から周りへ拡散することとなり、そのゆえ、チャンバ本体の中心領域とエッジ領域との間の紫外光の分布が不均一になってしまい、これにより、紫外光がウェハの表面の各箇所に照射する強度は不均一になり、更にウェハ上のフォトレジストマスクの硬化効果は不均一になってしまい、この結果、ウェハの各箇所でのエッチングレートの均一性及びウェハ間のエッチング適合性に影響する恐れがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は少なくとも従来技術における技術的問題の１つを解決するように意図され、半導体反応チャンバを提供し、加工対象ウェハの各箇所でのエッチングレートの均一性を向上させて、複数の加工対象ウェハの間のエッチング適合性を向上させることができ、それによりプロセス効果を向上させる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の目的を実現するために、半導体反応チャンバを提供し、チャンバ本体、誘電体窓、吸気部材、載置部材及び上部無線周波数コンポーネントを備え、前記誘電体窓は前記チャンバ本体の最上部に設置され、前記載置部材は前記チャンバ本体内に設置され、加工対象ウェハを載置するためのものであり、前記吸気部材は前記誘電体窓の中心位置に設置され、前記チャンバ本体内にプロセスガスを導入するためのものであり、前記上部無線周波数コンポーネントは前記チャンバ本体の上方に設置され、前記チャンバ本体内に導入された前記プロセスガスを電離してプラズマ及び第１紫外光を発生させるためのものであり、
前記半導体反応チャンバは複数の紫外光発生装置をさらに備え、複数の前記紫外光発生装置は前記誘電体窓と前記載置部材との間に設置され、且つ前記吸気部材の周囲を取り囲んでおり、各前記紫外光発生装置はいずれも前記載置部材に向けて照射される第２紫外光を発生させるためのものである。

【0007】

好ましくは、前記半導体反応チャンバは支持リングをさらに備え、前記支持リングは前記チャンバ本体と前記誘電体窓との間に設置され、前記支持リングにはそれ自体を貫通して前記チャンバ本体の内部に連通する複数の取付孔が設置され、各前記紫外光発生装置は各前記取付孔内に対応して設置される。

【0008】

好ましくは、前記紫外光発生装置はカバー体、発光部材及び電気接続部材を備え、前記発光部材は前記カバー体内に設置され、前記第２紫外光を発生させるためのものであり、前記電気接続部材は前記発光部材に電気的に接続され、且つ給電装置の電気エネルギーを前記発光部材に伝達するように前記給電装置に電気的に接続され、
前記カバー体は取付部及び発光部を備え、前記取付部は前記取付孔内に設置され、前記発光部は前記取付部に接続されて前記取付孔から前記チャンバ本体内に延出し、且つ前記発光部は透明である。

【0009】

好ましくは、前記発光部はアーチ状カバー体である。

【0010】

好ましくは、前記カバー体は当接部をさらに備え、前記当接部は前記取付部に接続されて前記取付孔のチャンバ本体の内部から離れる側に位置し、且つ前記取付部の前記取付孔における位置を限定するように前記支持リングに当接され、且つ前記当接部は不透明である。

【0011】

好ましくは、前記当接部と前記支持リングとの互いに当接される表面の間には前記取付孔を密封するための密封部材が設置される。

【0012】

好ましくは、前記プロセスチャンバは制御ユニットをさらに備え、前記制御ユニットは複数の前記紫外光発生装置に給電するための給電装置に電気的に接続され、前記給電装置をオン／オフにし及び前記給電装置の給電時間を制御するように前記給電装置に制御信号を送信するためのものである。

【0013】

好ましくは、前記制御ユニットから出力された前記制御信号は連続波信号、同期パルス信号及び非同期パルス信号のうちのいずれか１つ又は複数を含む。

【0014】

好ましくは、前記紫外光発生装置の光軸と前記載置部材の前記加工対象ウェハを載置するための載置面の垂直方向との夾角の値範囲は２０°以上且つ７０°以下である。

【0015】

好ましくは、前記発光部材は短波紫外光源又は真空紫外光源である。

【発明の効果】

【0016】

本発明は以下の有益な効果を有する。
本発明に係る半導体反応チャンバは、上部無線周波数コンポーネントがチャンバ本体内に導入されたプロセスガスを電離してプラズマ及び第１紫外光を発生させる上で、誘電体窓と載置部材との間には吸気部材の周囲を取り囲んでいる複数の紫外光発生装置が設置され、各紫外光発生装置はいずれも載置部材に向けて照射される第２紫外光を発生させるためのものである。上記第１紫外光と第２紫外光を組み合わせて使用することにより、チャンバ本体の中心領域とエッジ領域との間の紫外光の均一な分布を確保することができ、それによりウェハ上のフォトレジストマスクの硬化効果の均一性を向上させることができ、更に加工対象ウェハの各箇所でのエッチングレートの均一性及び複数の加工対象ウェハの間のエッチング適合性を向上させることができ、これによりプロセス効果を向上させる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施例に係る半導体反応チャンバの構造概略図である。

【図2】本発明の実施例に係る半導体反応チャンバにおける第１紫外光及び第２紫外光が加工対象ウェハに向けて照射される概略図である。

【図3】本発明の実施例に係る半導体反応チャンバにおける紫外光発生装置が支持リング体内に設置される構造概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

当業者に本発明の技術案をよりよく理解させるために、以下に図面を参照しながら本発明に係る半導体反応チャンバを詳しく説明する。

【0019】

図１及び図２に示すように、本実施例は半導体反応チャンバを提供し、チャンバ本体１１、誘電体窓１２、吸気部材１３、載置部材１４、上部無線周波数コンポーネント１８及び複数の紫外光発生装置１５を備え、誘電体窓１２はチャンバ本体１１の最上部に設置され、載置部材１４はチャンバ本体１１内に設置され、加工対象ウェハ２０を載置するためのものである。吸気部材１３は誘電体窓１２の中心位置に設置され、チャンバ本体１１内にプロセスガスを導入するためのものである。該吸気部材１３は例えばノズルであり、該ノズルは誘電体窓１２を貫通して設置されてもよく、且つノズルにおける吸気通路の排気端がチャンバ本体１１の内部に連通し、吸気端が吸気管路（図示せず）に連通するためのものである。しかしながら、吸気部材１３の構造はこれに限定されるものではない。

【0020】

上部無線周波数コンポーネント１８はチャンバ本体１１の上方に設置され、チャンバ本体１１内に導入されたプロセスガスを電離してプラズマ及び第１紫外光２１を発生させるためのものであり、複数の紫外光発生装置１５は誘電体窓１２と載置部材１４との間に設置され、且つ吸気部材１３の周囲を取り囲んでおり、各紫外光発生装置１５はいずれも載置部材１４に向けて照射される第２紫外光２２を発生させるためのものである。具体的には、図１に示すように、各紫外光発生装置１５の射出方向（即ち、光軸が位置する方向）と載置部材１４の加工対象ウェハ２０を載置するための載置面の垂直方向とが所定の夾角をなし、これにより第２紫外光２２が載置部材１４に向けて照射できるように確保する。選択肢として、複数の紫外光発生装置１５は第２紫外光２２のチャンバ本体１１の周方向における分布の均一性を確保するようにチャンバ本体１１の周方向に沿って間隔を置いて均一に配置され、それにより載置部材に照射される第２紫外光２２の分布均一性を更に向上させることができる。

【0021】

本発明の好適な実施例では、上記所定角度の値範囲は２０°以上且つ７０°以下である。該角度範囲内に、第２紫外光２２が載置部材１４に照射できることが確保され得る。図１に示すように、好ましくは、上記所定角度は４５°である（図１における角度Ａに示される）。

【0022】

本実施例に係る半導体反応チャンバは、上部無線周波数コンポーネント１８がチャンバ本体１１内に導入されたプロセスガスを電離してプラズマ及び第１紫外光２１を発生させる上で、誘電体窓１２と載置部材１４との間には吸気部材１３の周囲を取り囲んでいる複数の紫外光発生装置１５が設置され、各紫外光発生装置１５はいずれも載置部材１４に向けて照射される第２紫外光２２を発生させるためのものである。上記第１紫外光２１と第２紫外光２２を組み合わせて使用することにより、チャンバ本体１１の中心領域とエッジ領域との間の紫外光の均一な分布を確保することができ、それによりウェハ２０上のフォトレジストマスクの硬化効果の均一性を向上させることができ、更に加工対象ウェハの各箇所でのエッチングレートの均一性及び複数の加工対象ウェハの間のエッチング適合性を向上させることができ、これによりプロセス効果を向上させる。

【0023】

図１に示すように、本発明の好適な実施例では、載置部材１４はベース１４１及びチャック１４２を備えてもよく、ベース１４１はチャンバ本体１１内に固定され、チャック１４２はベース１４１に設置され、且つチャンバ本体１１の最上部に設けられた誘電体窓１２の下方に対応して設置され、加工対象ウェハ２０を載置するためのものである。選択肢として、チャック１４２は静電チャックを含んでもよい。

【0024】

上部無線周波数コンポーネント１８はチャンバ本体１１の上方に設置され、チャンバ本体１１内に電磁界を発生させてチャンバ本体１１内のプロセスガスを励起してプラズマ及び第１紫外光２１を形成するように誘電体窓１２を通してチャンバ本体１１内に無線周波数エネルギーを供給するためのものである。選択肢として、上部無線周波数コンポーネント１８はチャンバ本体１１内の上方領域に高周波電磁界を発生できるように誘導結合プラズマコイルを備えてもよく、チャンバ本体１１内のプロセスガスをより容易に励起してプラズマを形成することに寄与する。

【0025】

下部無線周波数コンポーネント１９はチャンバ本体１１の外部に設置され、且つ順にチャンバ本体１１及びベース１４１に設置される開口を通ってチャック１４２の底部に延出してチャック１４２に電気的に接続され、下部無線周波数コンポーネント１９はチャック１４２に無線周波数バイアスを印加するためのものであり、それによりチャンバ本体１１内のプラズマを引き付けてチャック１４２へ加速移動させてプラズマがチャック１４２に載置される加工対象ウェハ２０に衝撃を加えるようにし、これにより加工対象ウェハ２０に対してエッチングプロセスを行い、例えばマスクプロセスを完了した後の加工対象ウェハ２０をエッチングすることを実現する。

【0026】

具体的には、図１及び図２に示すように、マスクプロセスを完了した後の加工対象ウェハ２０をエッチングする過程において、まず該加工対象ウェハ２０をチャック１４２に置き、次に吸気部材１３を利用してチャンバ本体１１内にプロセスガスを導入し、且つ上部無線周波数コンポーネント１８を利用して誘電体窓１２を通してチャンバ本体１１内に無線周波数エネルギーを供給して、チャンバ本体１１内のプロセスガスを励起してプラズマ及び第１紫外光２１を形成するとともに、複数の紫外光発生装置１５を利用してチャック１４２に向けて第２紫外光２２を照射し、そして、下部無線周波数コンポーネント１９を利用してチャック１４２に無線周波数バイアスを印加し、チャンバ本体１１内のプラズマを引き付けてチャック１４２上の加工対象ウェハ２０に衝撃を加える。

【0027】

マスクプロセスを完了した後の加工対象ウェハ２０をエッチングする過程において、加工対象ウェハ２０に第１紫外光２１及び第２紫外光２２を同時に照射することができ、このような場合、図２に示すように、第１紫外光２１は加工対象ウェハ２０の表面全体（中心領域及びエッジ領域を含む）に照射され得るが、プラズマが主にチャンバ本体１１の中心領域に発生するため、第１紫外光２１を中心領域から周りへ拡散させ、第１紫外光２１を独立して使用して照射すると、チャンバ本体１１の中心領域とエッジ領域との間の紫外光の分布が不均一になってしまい、それゆえ、加工対象ウェハ２０の中心領域及びエッジ領域に照射される紫外光の数に相違があり、更にウェハ上のフォトレジストマスクの硬化効果が不均一になってしまい、このために、上記第２紫外光２２によって加工対象ウェハ２０のエッジ領域に照射される紫外光の数を増加させることができ、それにより加工対象ウェハ２０の中心領域及びエッジ領域に照射される紫外光の強度の相違を補償することができ、更にウェハ上のフォトレジストマスクの硬化効果の均一性を向上させることができ、更に加工対象ウェハの各箇所でのエッチングレートの均一性及び複数の加工対象ウェハの間のエッチング適合性を向上させることができ、これによりプロセス効果を向上させる。図２における矢印は第１紫外光２１及び第２紫外光２２が加工対象ウェハ２０に向けて照射される効果を示し、図２から分かるように、加工対象ウェハ２０に第１紫外光２１及び第２紫外光２２を同時に照射するとき、紫外光を加工対象ウェハ２０の表面全体に均一に照射することができる。

【0028】

当然ながら、実際の応用において、実際のニーズに応じて第１紫外光２１及び第２紫外光２２を同時に照射しなくてもよく、具体的に、第１紫外光２１を照射してから第２紫外光２２を照射してもよく、又は、第２紫外光２２を照射してから第１紫外光２１を照射してもよく、これは、第１紫外光２１を独立して使用する場合に比べて、同様にウェハ上のフォトレジストマスクの硬化効果の均一性を向上させる効果を実現することができる。

【0029】

なお、各紫外光発生装置１５の射出方向（即ち、光軸が位置する方向）を調整して、それと載置部材１４の加工対象ウェハ２０を載置するための載置面の垂直方向との所定の夾角を変更することにより、第２紫外光２２がそれぞれ加工対象ウェハ２０の中心領域及びエッジ領域に照射される強度の比率を調節することができ、それにより異なるプロセスニーズを満たす。具体的には、上記所定の夾角を大きくすれば、加工対象ウェハ２０の中心領域に照射される紫外光の数を増加させるとともに、加工対象ウェハ２０のエッジ領域に照射される紫外光の数を減少させることができ、それとは逆に、上記所定の夾角を小さくすれば、加工対象ウェハ２０のエッジ領域に照射される紫外光の強度を増加させるとともに、加工対象ウェハ２０の中心領域に照射される紫外光の強度を相対的に減少させることができる。

【0030】

上記エッチングプロセスはマスクパターンをウェハに複製することを実現するように加工対象ウェハ２０上のフォトレジストマスクで覆われていない部分のみをエッチングするためのものであり、しかしながら、実際の応用において、プラズマが不可避的にフォトレジストマスクをエッチングして、加工対象ウェハ２０上の異なる位置でのフォトレジストマスクの厚さに相違がある恐れがあることとなり、このような相違に起因して加工対象ウェハ２０上の異なる位置でのエッチングレートが異なることとなり、それによりエッチングの均一性に影響してしまう。複数の加工対象ウェハ２０をエッチングするとき、異なる加工対象ウェハ２０上のフォトレジストマスクのエッチングされた位置及び度合いが異なるため、異なる加工対象ウェハ２０に形成されたパターンが異なり、それにより複数の加工対象ウェハ２０の間のエッチングが不一致であることを引き起こしてしまう。

【0031】

上記問題を解決するために、本実施例では、マスクプロセスを完了した後の加工対象ウェハ２０をエッチングする過程において、上部無線周波数コンポーネントを利用してプラズマ及び第１紫外光２１を発生させる上で、複数の紫外光発生装置１５を利用して加工対象ウェハ２０に第２紫外光２２を照射することで、加工対象ウェハ２０上のフォトレジストマスクの硬化作用を強化することができ、これは、第１紫外光２１を独立して使用する場合に比べて、加工対象ウェハ２０上のフォトレジストマスクの硬化効果を更に向上させることができ、加工対象ウェハ２０上のフォトレジストマスクがプラズマによりエッチングされにくいようにし、それにより加工対象ウェハ２０上のフォトレジストマスクで覆われていない部分のみをエッチングすることを実現することができ、更に加工対象ウェハの各箇所でのエッチングレートの均一性及び複数の加工対象ウェハの間のエッチング適合性を向上させ、これによりプロセス効果を向上させる。

【0032】

選択肢として、紫外光発生装置１５の数は４～２０個であってもよい。

【0033】

好ましくは、紫外光発生装置１５の数は８つであってもよい。

【0034】

本発明の好適な実施例では、図１に示すように、半導体反応チャンバは支持リング１６をさらに備えてもよく、該支持リング１６はチャンバ本体１１と誘電体窓１２との間に設置され、支持リング１６にはそれ自体を貫通してチャンバ本体１１の内部に連通する複数の取付孔が設置され、支持リング１６上の取付孔の数が紫外光発生装置１５の数と同じであってもよく、且つ各紫外光発生装置１５は各取付孔内に対応して設置される。紫外光発生装置１５により発生した第２紫外光２２は上記取付孔を通過してチャンバ本体１１内に照射してウェハの表面に到達することができる。しかしながら、実際の応用において、支持リング１６及びそれに設置された取付孔の設置形態はこれに限定されるものではない。

【0035】

チャンバ本体１１と誘電体窓１２との間に支持リング１６を設置することにより、チャンバ本体１１、誘電体窓１２及び複数の紫外光発生装置１５を容易に着脱することができ、それにより複数の紫外光発生装置１５を容易に保守及び交換することができる。

【0036】

なお、上記取付孔の軸線と誘電体窓１２の下表面とが所定の夾角をなし、該所定の夾角が各紫外光発生装置１５の射出方向と誘電体窓１２の下表面との間の所定の夾角に等しい。

【0037】

本発明の好適な実施例では、図３に示すように、紫外光発生装置１５はカバー体、発光部材１５２及び電気接続部材１５３を備えてもよく、発光部材１５２はカバー体内に設置され、第２紫外光２２を発生させるためのものである。本発明の好適な実施例では、発光部材１５２は短波紫外光源又は真空紫外光源であってもよい。具体的に、短波紫外光源は短波紫外光を発することとなり、短波紫外光とは波長が１００ｎｍ～２８０ｎｍの紫外光を指し、真空紫外光源は真空紫外光を発することとなり、真空紫外光とは波長が１００ｎｍ～２００ｎｍの紫外光を指す。

【0038】

電気接続部材１５３は発光部材１５２に電気的に接続され、且つ給電装置の電気エネルギーを発光部材１５２に伝達するように給電装置（図示せず）に電気的に接続される。選択肢として、電気接続部材１５３は導電線を含んでもよい。

【0039】

具体的に、上記カバー体は取付部１５１１及び発光部１５１２を備え、該取付部１５１１は上記取付孔内に設置され、発光部１５１２は取付部１５１１に接続されて該取付孔からチャンバ本体１１内に延出し、且つ発光部１５１２は透明である。選択肢として、発光部１５１２の製造材料は透明石英を含んでもよい。

【0040】

給電装置がオンにされる場合、給電装置が供給する電気エネルギーは電気接続部材１５３を介して発光部材１５２に伝達され、発光部材１５２が第２紫外光２２を発生させることができるようにし、第２紫外光２２はカバー体の発光部１５１２を通して射出し、即ち発光部１５１２を貫通してチャンバ本体１１内に照射することができる。

【0041】

しかしながら、実際の応用において、紫外光発生装置１５は電気接続部材１５３を介して給電装置に電気的に接続されることにより発光部材１５２への給電を実現することに限定されるのではなく、該紫外光発生装置１５は第２紫外光２２を直接発生させることができる装置であってもよく、例えば、紫外光発生装置１５はさらにプラズマ発生器又はマイクロ波無電極紫外光装置であってもよく、上部無線周波数コンポーネント１８がプロセスガスを励起してプラズマを発生させることに類似して、該プラズマ発生器はガスを励起してプラズマを発生させるための装置であり、且つガスを励起してプラズマを発生させる際にも紫外光を発生させることとなり、該紫外光は同様に上記第２紫外光２２として使用され得る。マイクロ波無電極紫外光装置は真空石英管と、高エネルギーのマイクロ波場を発生させることができるマイクロ波源とを備えてもよく、真空石英管内にはフィラメントも電極もなく、発光物質及び希薄な始動ガスが充填されており、マイクロ波無電極紫外光装置はマイクロ波源が発生した高エネルギーのマイクロ波場によって希薄な始動ガスを電離して紫外光を発生させることができ、該紫外光は同様に第２紫外光２２として使用され得る。

【0042】

図３に示すように、本発明の好適な実施例では、カバー体は当接部１５１３をさらに備えてもよく、該当接部１５１３は上記取付部１５１１に接続されて取付孔のチャンバ本体１１の内部から離れる側に位置し、且つ上記支持リング１６に当接される。当接部１５１３は取付部１５１１の取付孔における位置を限定するためのものであり、且つ当接部１５１３は不透明であり、それによりチャンバ本体１１外の光が当接部１５１３を通過してカバー体に入って、更にチャンバ本体１１内に照射して、半導体プロセスに干渉することを回避し、これによりプロセス効果を向上させる。

【0043】

選択肢として、発光部１５１２と当接部１５１３は同じ材料で製造されてもよく、例えば、両方はいずれも透明石英で製造され、且つ透明な石英を不透明にするように当接部１５１３に対してつや消しプロセスによる処理を行い、当然ながら、当接部１５１３の製造材料は不透明材料を含んでもよい。

【0044】

本発明の好適な実施例では、発光部１５１２はアーチ状カバー体であり、例えば半球状のカバー体であり、このような形状のカバー体は紫外光の散乱に寄与し、それにより第２紫外光２２のチャンバ本体１１内での照射面積を大きくすることができ、紫外光のチャンバ本体１１内での分布均一性をさらに向上させることに寄与する。

【0045】

本発明の好適な実施例では、図３に示すように、当接部１５１３と支持リング１６との互いに当接される表面の間には上記取付孔を密封するための密封部材１７が設置される。該密封部材１７は例えば環状の密封リングであってもよい。選択肢として、上記当接部１５１３の外壁には取付部１５１１の外周壁に対して突出する環状凸部１５４が設置され、該環状凸部１５４のチャンバ本体１１の内部に接近する端面は支持リング１６の該端面に対向する表面に当接され、上記密封部材１７は環状凸部１５４の端面と支持リング１６の該端面に対向する表面との間に設置される。密封部材１７によって、チャンバ本体１１外のガスがチャンバ本体１１に入ってチャンバ本体１１内のプロセスガスと混合し、又はチャンバ本体１１内のプロセス圧力に影響することを回避することができ、それにより半導体プロセスに干渉することを回避する一方、チャンバ本体１１内のガスがチャンバ本体１１外に漏れて、環境を汚染し又は潜在的な安全上の問題を引き起こすことを回避することができる。

【0046】

なお、支持リング１６の環状凸部１５４の端面に対向する表面は斜面であり、該斜面は環状凸部１５４が斜面に当接されるとき、取付部１５１１の軸線が取付孔の軸線と平行することができるように、上記取付孔の軸線と互いに垂直であり、これにより取付部１５１１が取付孔にスムーズに挿入できることが確保される。

【0047】

本発明の好適な実施例では、プロセスチャンバは制御ユニット（図示せず）をさらに備えてもよく、該制御ユニットは複数の紫外光発生装置１５に給電するための給電装置に電気的に接続され、給電装置をオン／オフにし及び給電装置の給電時間を制御するように該給電装置に制御信号を送信するためのものであり、これにより、半導体プロセスの実際の状況に応じて各紫外光発生装置１５の紫外光の照射期間及び照射時間を制御することができ、更に複数の紫外光発生装置１５の制御の自動化を実現して制御の柔軟性を向上させることができる。

【0048】

例えば、上部無線周波数コンポーネント１８又は下部無線周波数コンポーネント１９の動作状況に応じて複数の紫外光発生装置１５の紫外光の照射期間及び照射時間を制御することができ、具体的に、例えば、制御ユニットは上部無線周波数コンポーネント１８を利用して第１紫外光２１を発生させるとき、複数の紫外光発生装置１５を制御して第２紫外光２２を同期して発生させることができる。さらに例えば、制御ユニットは上部無線周波数コンポーネント１８が第１紫外光２１を発生させた後又はその前に、複数の紫外光発生装置１５を制御して第２紫外光２２を発生させてもよい。さらに例えば、制御ユニットはさらに下部無線周波数コンポーネント１９がチャック１４２に無線周波数バイアスを印加するとき、複数の紫外光発生装置１５を制御して第２紫外光２２を同期して発生させてもよい。

【0049】

選択肢として、制御ユニットから出力された上記制御信号は連続波信号、同期パルス信号及び非同期パルス信号のうちのいずれか１つ又は複数を含む。

【0050】

具体的に、制御ユニットから出力された上記制御信号が連続波信号である場合、制御ユニットは紫外光発生装置１５を制御して第２紫外光２２を持続的に発生させることができる。

【0051】

制御ユニットから出力された上記制御信号が同期パルス信号である場合、制御ユニットは上部無線周波数コンポーネント１８を利用してプラズマ及び第１紫外光２１を形成し、及び／又は下部無線周波数コンポーネント１９を利用してチャック１４２に無線周波数バイアスを印加するとき、紫外光発生装置１５を制御して第２紫外光２２を同期して発生させることができ、即ち同期パルス信号を利用して紫外光発生装置１５のオン又はオフと、上部無線周波数コンポーネント１８及び／又は下部無線周波数コンポーネント１９のオン又はオフとの同期実行を実現し、且つ紫外光発生装置１５がオンにされるとき、上部無線周波数コンポーネント１８及び／又は下部無線周波数コンポーネント１９がオンにされ、紫外光発生装置１５がオフにされるとき、上部無線周波数コンポーネント１８及び／又は下部無線周波数コンポーネント１９がオフにされる。

【0052】

制御ユニットから出力された上記制御信号が非同期パルス制御信号である場合、制御ユニットは上部無線周波数コンポーネント１８を利用してプラズマ及び第１紫外光２１を形成し、及び／又は下部無線周波数コンポーネント１９を利用してチャック１４２に無線周波数バイアスを印加するとき、紫外光発生装置１５を制御して第２紫外光２２の発生を同期して停止させることができ、即ち非同期パルス信号を利用して紫外光発生装置１５のオン又はオフと、上部無線周波数コンポーネント１８及び／又は下部無線周波数コンポーネント１９のオフ又はオンとの同期実行を実現し、且つ紫外光発生装置１５がオンにされるとき、上部無線周波数コンポーネント１８及び／又は下部無線周波数コンポーネント１９がオフにされ、紫外光発生装置１５がオフにされるとき、上部無線周波数コンポーネント１８及び／又は下部無線周波数コンポーネント１９がオンにされる。

【0053】

要するに、本発明の実施例に係る半導体反応チャンバは、上部無線周波数コンポーネントがチャンバ本体内に導入されたプロセスガスを電離してプラズマ及び第１紫外光を発生させる上で、誘電体窓と載置部材との間には吸気部材の周囲を取り囲んでいる複数の紫外光発生装置が設置され、各紫外光発生装置はいずれも載置部材に向けて照射される第２紫外光を発生させるためのものである。上記第１紫外光と第２紫外光を組み合わせて使用することにより、チャンバ本体の中心領域とエッジ領域との間の紫外光の均一な分布を確保することができ、それによりウェハ上のフォトレジストマスクの硬化効果の均一性を向上させることができ、更に加工対象ウェハの各箇所でのエッチングレートの均一性及び複数の加工対象ウェハの間のエッチング適合性を向上させることができ、これによりプロセス効果を向上させる。

【0054】

理解されるように、以上の実施形態は単に本発明の原理を説明するために用いた例示的な実施形態であり、本発明を限定するものではない。当業者であれば、本発明の趣旨及び本質から逸脱することなく、種々の変形及び改良を行うことができ、これらの変形及び改良も本発明の保護範囲として見なされる。

【符号の説明】

【0055】

１１ チャンバ本体
１２ 誘電体窓
１３ 吸気部材
１４ 載置部材
１４１ ベース
１４２ チャック
１５ 紫外光発生装置
１５１１ 取付部
１５１２ 発光部
１５１３ 当接部
１５２ 発光部材
１５３ 電気接続部材
１５４ 環状凸部
１６ 支持リング
１７ 密封部材
１８ 上部無線周波数コンポーネント
１９ 下部無線周波数コンポーネント
２０ 加工対象ウェハ
２１ 第１紫外光
２２ 第２紫外光

【図1】

【図2】

【図3】