JP2002025976A - Semiconductor device processing method and device - Google Patents

Semiconductor device processing method and device

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JP2002025976A
JP2002025976A JP2000208455A JP2000208455A JP2002025976A JP 2002025976 A JP2002025976 A JP 2002025976A JP 2000208455 A JP2000208455 A JP 2000208455A JP 2000208455 A JP2000208455 A JP 2000208455A JP 2002025976 A JP2002025976 A JP 2002025976A
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JP
Japan
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gas
electric field
processing
plasma
electrode
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Application number
JP2000208455A
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Japanese (ja)
Inventor
Takuya Yara
卓也 屋良
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Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a discharge plasma processing method capable of realizing a stable discharge state under an atmospheric pressure using a simple device, and carrying out processing with a small amount of processing gas in a peeling process in a semiconductor manufacturing process. SOLUTION: This plasma processing method is used in a peeling process in a semiconductor manufacturing process, where a solid dielectric body is installed on the surface of one of a pair of electrodes in an atmosphere of, at least, one of an oxygen-containing gas, halogen gas, or rare gas or a mixed gas of them, a pulsed electric field is applied between the electrodes to generate discharge plasma, and a work as an object of processing is etched by the plasma.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程に
おける剥離工程において、大気圧近傍でのパルス電界を
利用した放電プラズマにより処理ガスを用いた高密度プ
ラズマ用いて被処理物にドライエッチングを行う方法及
びその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to dry etching of an object to be processed using a high-density plasma using a processing gas by a discharge plasma utilizing a pulsed electric field near atmospheric pressure in a separation step in a semiconductor manufacturing process. A method and an apparatus therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】プラスチック等の固体の表面処理方法と
しては、1.333〜1.333×104Paの圧力で
グロー放電プラズマを発生させるドライプロセスによる
ものが広く知られている。この方法では、圧力が1.3
33×104Paを超えると、放電が局所的になりアー
ク放電に移行し、耐熱性の乏しいプラスチック基板への
適用が困難になるので、1.333〜1.333×10
4Paの低圧下で処理を行うことが必要である。
2. Description of the Related Art As a method for treating a surface of a solid such as plastic, a dry process for generating a glow discharge plasma at a pressure of 1.333 to 1.333 × 10 4 Pa is widely known. In this method, the pressure is 1.3
When the pressure exceeds 33 × 10 4 Pa, the discharge is localized and shifts to an arc discharge, which makes it difficult to apply to a plastic substrate having poor heat resistance.
It is necessary to perform the treatment under a low pressure of 4 Pa.

【0003】上記表面処理方法は、低圧での処理が必要
とされるので、真空チャンバー、真空排気装置等が設置
されなければならず、表面処理装置は高価なものとな
り、また、この方法により大面積基板を処理する場合に
は、大容量の真空容器、大出力の真空排気装置が必要に
なるために、表面処理装置は、更に高価なものとなる。
また、吸水性の高いプラスチック基板の表面処理を行う
場合には、真空引きに長時間を要するので、処理品がコ
スト高になる等の問題も有している。
[0003] Since the above-mentioned surface treatment method requires treatment at a low pressure, a vacuum chamber, a vacuum evacuation device, and the like must be provided, and the surface treatment device becomes expensive. In the case of processing an area substrate, a large-capacity vacuum vessel and a large-output evacuation device are required, so that the surface treatment device becomes more expensive.
In addition, when performing surface treatment on a plastic substrate having high water absorption, it takes a long time to evacuate the plastic substrate.

【0004】特公平2−48626号公報には、細線型
電極を用いた薄膜形成方法が開示されている。この薄膜
形成方法は、ヘリウム等の不活性ガスと含ふっ素ガスと
モノマーガスとを混合し、複数の開孔を有する多孔管か
ら基板近傍のグロー放電プラズマ域に供給することによ
り、基板上に薄膜を形成するものである。
Japanese Patent Publication No. 2-48626 discloses a method of forming a thin film using a thin wire electrode. This thin film forming method is to mix an inert gas such as helium, a fluorine-containing gas, and a monomer gas and supply the mixed gas to a glow discharge plasma region near the substrate from a porous tube having a plurality of apertures, thereby forming a thin film on the substrate. Is formed.

【0005】この薄膜製造方法は、大気圧でグロー放電
プラズマを発生させるので、装置や設備の低コスト化が
可能であり、大面積基板の処理も可能となる。しかし、
この薄膜製造方法では、処理容器内部に平板型電極又は
曲面状電極が併用されているので、この装置は、一層の
簡略化が可能である。しかしながら、現状では基材の大
きさや形状が制約されるので、任意の位置を表面処理す
ることは容易ではない。
In this thin film manufacturing method, glow discharge plasma is generated at atmospheric pressure, so that the cost of equipment and facilities can be reduced, and a large area substrate can be processed. But,
In this thin film manufacturing method, a flat electrode or a curved electrode is used in the inside of the processing container, so that the apparatus can be further simplified. However, at present, since the size and shape of the base material are restricted, it is not easy to perform surface treatment at an arbitrary position.

【0006】特開平5−275193号公報には、固体
誘電体が配設された電極間に、希ガスと処理用ガスとか
らなる混合ガスを一方向への送流状態に保持し放電プラ
ズマを発生させる基材表面処理装置が開示されている。
しかし、この表面処理装置は、開放系の大気圧状態で放
電プラズマを発生させる装置であるので、外気の影響を
無くし、放電プラズマを基材表面に接触させて所望の表
面処理を行う場合には、高速で混合ガスを流す必要があ
り、大流量のガスを流し続けなければならず、満足のい
く表面処理装置とはいえない。
[0006] Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-275193 discloses that a mixed gas composed of a rare gas and a processing gas is maintained in a unidirectional flow state between electrodes provided with a solid dielectric and discharge plasma is generated. An apparatus for treating a substrate surface to be generated is disclosed.
However, since this surface treatment apparatus is an apparatus that generates discharge plasma in an open-system atmospheric pressure state, in the case where a desired surface treatment is performed by eliminating the influence of the outside air and bringing the discharge plasma into contact with the substrate surface. It is necessary to flow the mixed gas at a high speed, and it is necessary to keep flowing a large flow of gas, which is not a satisfactory surface treatment apparatus.

【0007】ところで、半導体製造工程においては、従
来、真空中でプラズマを形成して処理を行っていた。す
なわち、一般に、プラズマを用いたドライエッチング法
は、CF4等の化学的に安定で安全なガスを用いてプラ
ズマを作り、フッ素イオン、フッ素ラジカル等の励起活
性種を生成し、これをシリコン等の被処理物と反応させ
て揮発性のガス(シリコンの場合SiF4)を生成し、
蒸発・排気させてエッチングを行っている。また、工程
で不用になったレジストの剥離などのいわゆるアッシン
グ(灰化)や、ボンディング直前の半田付け表面の有機
物の清浄化においては、酸素プラズマを使った有機物の
分解、あるいはアルゴンプラズマ等の希ガスによる高密
度プラズマによる剥離などの手段が用いられている。
By the way, in the semiconductor manufacturing process, processing has conventionally been performed by forming plasma in a vacuum. That is, in general, in a dry etching method using plasma, plasma is generated using a chemically stable and safe gas such as CF 4 to generate excited active species such as fluorine ions and fluorine radicals. Reacts with the object to produce a volatile gas (SiF 4 in the case of silicon),
Etching is performed by evaporating and exhausting. Further, in so-called ashing (ashing) such as peeling of a resist unnecessary in the process, and cleaning of organic substances on the soldering surface immediately before bonding, decomposition of organic substances using oxygen plasma or dilution of argon plasma or the like is performed. Means such as separation by high-density plasma using gas are used.

【0008】従来のプラズマ発生法は、真空中でプラズ
マを形成するため、真空装置が必須となり、それに伴い
被処理体を処理空間へ移送する手法が複雑化し、プラズ
マ処理装置が大型、高価となる。そのため、単位時間で
処理可能な数量が制限され、生産性が低く。処理コスト
が高価になるという課題があった。
In the conventional plasma generation method, a vacuum apparatus is indispensable because plasma is formed in a vacuum, and a technique for transferring an object to be processed into a processing space is complicated, and the plasma processing apparatus is large and expensive. . Therefore, the quantity that can be processed in a unit time is limited, and the productivity is low. There is a problem that the processing cost becomes expensive.

【0009】これを解決する手段としては、ヘリウムを
用いた大気圧プラズマを用いたドライエッチング等も従
来行われてきた。ところが、ヘリウムガスは自然界での
存在量が極めて少なく高価である。また、安定的な放電
のため、高い割合でヘリウムを使用する必要から、反応
に必要なハロゲン系ガスの添加割合が少なく十分なエッ
チング効率が得られていない、これを解決するために、
特開平11−16696号公報では予備放電を用いてヘ
リウムの使用法を減らす手法が提案されている。しかし
ながら、予備放電したガスを導入することで大気圧下で
の放電開始圧を下げてヘリウムの使用割合を減少させる
ことはできるが、予備放電部分の構造の複雑化、予備放
電から本放電への移行といった操作方法が必要であっ
た。
As a means for solving this problem, dry etching using atmospheric pressure plasma using helium has been conventionally performed. However, helium gas has a very small amount in nature and is expensive. Also, for stable discharge, it is necessary to use helium at a high rate, so that the addition rate of the halogen-based gas required for the reaction is small and sufficient etching efficiency is not obtained.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-16696 proposes a method of reducing the usage of helium by using a preliminary discharge. However, the introduction of pre-discharged gas can lower the discharge starting pressure under atmospheric pressure and reduce the proportion of helium used.However, the structure of the pre-discharge part becomes complicated, An operation method such as migration was required.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、半導体製造工程における剥離工程において、大気圧
条件下で安定した放電状態を実現させることができ、簡
便な装置、かつ、少量の処理用ガスで処理の可能な放電
プラズマ処理を用いて、ドライエッチングをすることが
できる方法及びその装置を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, it is an object of the present invention to realize a stable discharge state under atmospheric pressure conditions in a peeling step in a semiconductor manufacturing process, and to use a simple apparatus and a small amount of processing. Provided is a method and an apparatus for performing dry etching by using discharge plasma treatment capable of being treated with a use gas.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意研究した結果、大気圧条件下で安定した
放電状態を実現させることができる放電プラズマ処理方
法により、簡便にドライエッチングを行うことができる
ことを見出し、本発明を完成させた。
Means for Solving the Problems The present inventor has made intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, a dry plasma etching method capable of realizing a stable discharge state under atmospheric pressure conditions has been carried out easily. And found that the present invention was completed.

【0012】すなわち、本発明の第1(請求項1の発
明)は、半導体製造工程における剥離工程で用いるプラ
ズマ処理方法であって、大気圧近傍の圧力下、含酸素ガ
ス、ハロゲン系ガス、希ガスの少なくとも一種又はそれ
らの混合ガス雰囲気中で、一対の電極の少なくとも一方
の面に固体誘電体を設置し、当該一対の電極間にパルス
化された電界を印加することにより発生させた放電プラ
ズマによって被処理体をエッチングすることを特徴とす
る半導体素子の処理方法である。
That is, a first aspect of the present invention (the first aspect of the present invention) is a plasma processing method used in a peeling step in a semiconductor manufacturing process, wherein an oxygen-containing gas, a halogen-based gas, a rare gas Discharge plasma generated by placing a solid dielectric on at least one surface of a pair of electrodes and applying a pulsed electric field between the pair of electrodes in an atmosphere of at least one of gases or a mixed gas thereof. And etching the object to be processed.

【0013】また、本発明の第2(請求項2の発明)
は、固体誘電体が、多数のガス吹き出し孔を有する容器
であることを特徴とする第1の発明に記載の半導体素子
の処理方法である。
The second aspect of the present invention (the invention of claim 2)
In the first aspect, the solid dielectric is a container having a large number of gas blowing holes.

【0014】また、本発明の第3(請求項3の発明)
は、固体誘電体が、ガン型の容器であることを特徴とす
る第1の発明に記載の半導体素子の処理方法である。
The third aspect of the present invention (the invention of claim 3)
A solid-state dielectric is a method for processing a semiconductor device according to the first invention, wherein the solid dielectric is a gun-type container.

【0015】また、本発明の第4(請求項4の発明)
は、前記ハロゲン系ガスがフッ素系ガスであり、前記放
電プラズマがフッ素に由来する反応性プラズマであるこ
とを特徴とする第1乃至3の発明のいずれかに記載の半
導体素子の処理方法である。
A fourth aspect of the present invention (the invention of claim 4)
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the halogen-based gas is a fluorine-based gas, and the discharge plasma is a reactive plasma derived from fluorine. .

【0016】また、本発明の第5(請求項5の発明)
は、前記ハロゲン系ガスが塩素系ガスであり、前記放電
プラズマが塩素に由来する反応性プラズマであることを
特徴とする第1乃至3の発明のいずれかに記載の半導体
素子の処理方法である。
A fifth aspect of the present invention (the invention of claim 5).
The method according to any one of the first to third inventions, wherein the halogen-based gas is a chlorine-based gas, and the discharge plasma is a reactive plasma derived from chlorine. .

【0017】また、本発明の第6(請求項6の発明)
は、立ち上がり時間と立ち下がり時間とが40ns〜1
00μs、正電位による電界強度が0〜50kV/c
m、負電位による電界強度が0〜50kV/cmである
パルス電界印加することを特徴とする第1乃至5の発明
のいずれかに記載の半導体素子の処理方法である。
The sixth aspect of the present invention (the invention of claim 6)
Means that the rise time and fall time are 40 ns to 1
00 μs, electric field strength by positive potential is 0 to 50 kV / c
m. A method for processing a semiconductor device according to any one of the first to fifth inventions, wherein a pulsed electric field having an electric field strength of 0 to 50 kV / cm due to a negative potential is applied.

【0018】また、本発明の第7(請求項7の発明)
は、ガス吹き出し口を備えた固体誘電体容器が配設され
た一の電極、及び、当該ガス吹き出し口に対向して設け
られた他の電極を有し、当該ガス吹き出し口から処理用
ガスを連続的に排出させるようになされており、当該一
の電極と当該他の電極間に、立ち上がり時間及び立ち下
がり時間が40ns〜100μsであり、かつ、正電位
による電界強度が50kV/cm以下、負電位による電
界強度が50kV/cm以下であるパルス電界を印加す
るようになされていることを特徴とする半導体素子の処
理用放電プラズマ処理装置である。
The seventh aspect of the present invention (the seventh aspect of the present invention).
Has one electrode provided with a solid dielectric container provided with a gas outlet, and another electrode provided opposite the gas outlet, and supplies a processing gas from the gas outlet. It is configured to discharge continuously, the rise time and the fall time are between 40 ns and 100 μs between the one electrode and the other electrode, and the electric field intensity due to the positive potential is 50 kV / cm or less, A discharge plasma processing apparatus for processing a semiconductor element, wherein a pulsed electric field having an electric field intensity of 50 kV / cm or less due to a potential is applied.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明は、常圧放電プラズマ処理
によって、半導体製造工程におけるエッチング、アッシ
ング及び基板洗浄といった種々の剥離工程で用いるプラ
ズマ処理方法であって、より詳しくは、大気圧近傍の圧
力下、処理ガス雰囲気中で、一対の電極の少なくとも一
方の対向面に固体誘電体を設置し、当該一対の電極間に
パルス化された電界を印加して発生させた放電プラズマ
によって、シリコン基板等を処理することを特徴とする
方法である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention relates to a plasma processing method used in various peeling steps such as etching, ashing, and substrate cleaning in a semiconductor manufacturing process by atmospheric pressure discharge plasma processing. Under pressure, in a processing gas atmosphere, a solid dielectric is placed on at least one facing surface of a pair of electrodes, and a silicon substrate is formed by a discharge plasma generated by applying a pulsed electric field between the pair of electrodes. And the like.

【0020】以下、図面を参照しながら、本発明の放電
プラズマ処理方法及びその装置について説明する。図1
は、本発明の放電プラズマ処理装置の一例の断面を示す
図である。図中、1は、電源を表す。2は、一の電極を
表す。3は、他の電極を表す。4は、固体誘電体容器を
表す。5は、被処理基材を表す。6は、固体誘電体容器
に処理用ガスを導入するガス導入口を表す。7は、ガス
吹き出し口を表す。8は、一の電極と他の電極とを連結
する治具を表す。
Hereinafter, a discharge plasma processing method and apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. Figure 1
1 is a diagram showing a cross section of an example of a discharge plasma processing apparatus of the present invention. In the figure, 1 indicates a power supply. 2 represents one electrode. 3 represents another electrode. Reference numeral 4 denotes a solid dielectric container. 5 represents a substrate to be treated. Reference numeral 6 denotes a gas inlet for introducing a processing gas into the solid dielectric container. 7 denotes a gas outlet. Reference numeral 8 denotes a jig for connecting one electrode to another electrode.

【0021】本発明においては、固体誘電体容器4に処
理用ガスが導入された状態で、電極2と電極3との間に
電界を印加することによって固体誘電体容器4内部で放
電プラズマを発生させる。固体誘電体容器4内部の気体
は、ガス吹き出し口7から基材5に向けて吹き出され、
プラズマ状態に励起された処理用ガスの成分が被処理基
材5の表面に接触して基材の表面改質がなされる。よっ
て、固体誘電体容器4と被処理基材5との相対位置を変
化させて、基材の処理位置を変えることが出来、簡便な
装置、かつ、少量の処理用ガスにより、大面積基材の処
理や、部分指定処理が可能となる。
In the present invention, a discharge plasma is generated inside the solid dielectric container 4 by applying an electric field between the electrodes 2 and 3 while the processing gas is introduced into the solid dielectric container 4. Let it. The gas inside the solid dielectric container 4 is blown out from the gas blowout port 7 toward the base material 5,
The components of the processing gas excited into the plasma state come into contact with the surface of the substrate 5 to be processed, thereby modifying the surface of the substrate. Therefore, by changing the relative position between the solid dielectric container 4 and the substrate 5 to be processed, the processing position of the substrate can be changed. Processing and partial designation processing can be performed.

【0022】上記電源1は、立ち上がり時間及び立ち下
がり時間が40ns〜100μsであり、かつ、電界強
度が0〜50kV/cmであるパルス電界を印加できる
ようになされているものが好ましい。上記の範囲の立ち
上がり時間及び立ち下がり時間、電界強度のパルス電界
を印加することにより、大気圧近傍の条件下における安
定した放電状態を実現することが出来る。このようなパ
ルス電界及び電源の詳細については後述する。
The power source 1 is preferably one capable of applying a pulse electric field having a rise time and a fall time of 40 ns to 100 μs and an electric field strength of 0 to 50 kV / cm. By applying a pulse electric field having a rise time and a fall time within the above ranges and an electric field intensity, a stable discharge state can be realized under conditions near atmospheric pressure. Details of such a pulse electric field and a power supply will be described later.

【0023】上記一の電極2、他の電極3の形状として
は特に限定されず、図示の平板型形状の他に、円筒型、
球対型等の曲面型形状等が挙げられる。一の電極2及び
他の電極3は、例えば、ステンレス、真鍮等の多成分系
の金属からなるものであってもよく、銅、アルミニウム
等の純金属からなるものであってもよい。
The shapes of the one electrode 2 and the other electrode 3 are not particularly limited.
A curved surface type shape such as a spherical pair type is exemplified. The one electrode 2 and the other electrode 3 may be made of, for example, a multi-component metal such as stainless steel or brass, or may be made of a pure metal such as copper or aluminum.

【0024】プラズマを発生させる電極は、一対のうち
少なくとも一方に固体誘電体が配置されていれば良く、
一対の電極は、短絡に至らない適切な距離をあけた状態
で対向してもよく、直交してもよい。プラズマを被処理
物に照射する手段としては、対向する電極間で発生した
プラズマ中に被処理物を配置する方法と容器内で発生し
たプラズマをガス流や電界配置、あるいは磁気的な作用
により被処理物に向かって吹き出す方法が挙げられる。
The electrode for generating plasma only needs to have a solid dielectric disposed on at least one of the pair.
The pair of electrodes may be opposed to each other with an appropriate distance to avoid short circuit, or may be orthogonal. As means for irradiating the plasma to the object, there are a method of arranging the object in the plasma generated between the opposing electrodes, and a method of arranging the plasma generated in the container by gas flow, electric field arrangement, or magnetic action. There is a method of blowing out toward a processing object.

【0025】上記一の電極の中心部から固体誘電体容器
4の内部、ガス吹き出し口7の中心部を通り、他の電極
3に到る距離は、固体誘電体容器4の肉厚や材質、基材
5の肉厚や材質、印加電圧の大きさ等により適宜決定さ
れるが、好ましくは、0.5〜30mmである。30m
mを超えると、高電圧が必要になり、放電状態がアーク
放電に移行しやすくなり、均一な表面処理がしにくくな
る。
The distance from the center of the one electrode to the inside of the solid dielectric container 4 and the center of the gas outlet 7 to the other electrode 3 depends on the thickness and material of the solid dielectric container 4. The thickness is appropriately determined depending on the thickness and the material of the substrate 5 and the magnitude of the applied voltage, but is preferably 0.5 to 30 mm. 30m
When m exceeds m, a high voltage is required, the discharge state easily shifts to arc discharge, and uniform surface treatment becomes difficult.

【0026】本発明で使用される固体誘電体容器4の形
状としては特に限定されず、例えば、方形、円筒状、球
状等が挙げられる。
The shape of the solid dielectric container 4 used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a square, a cylinder, and a sphere.

【0027】上記固体誘電体容器4の材質としては、ポ
リテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレー
ト等のプラスチック、ガラス、二酸化珪素、酸化アルミ
ニウム、二酸化ジルコニウム、二酸化チタン等の金属酸
化物、チタン酸バリウム等の複酸化物等が挙げられる。
Examples of the material of the solid dielectric container 4 include plastics such as polytetrafluoroethylene and polyethylene terephthalate, glass, metal oxides such as silicon dioxide, aluminum oxide, zirconium dioxide and titanium dioxide, and composite materials such as barium titanate. Oxides and the like.

【0028】特に、25℃環境下における比誘電率が1
0以上のものである固体誘電体を用いれば、低電圧で高
密度の放電プラズマを発生させることができ、処理効率
が向上する。比誘電率の上限は特に限定されるものでは
ないが、現実の材料では18,500程度のものが入手
可能であり、本発明に使用出来る。特に好ましくは比誘
電率が10〜100の固体誘電体である。比誘電率が1
0以上である固体誘電体の具体例としては、二酸化ジル
コニウム、二酸化チタン等の金属酸化物、チタン酸バリ
ウム等の複酸化物を挙げることが出来る。
In particular, the relative dielectric constant under an environment of 25 ° C. is 1
The use of a solid dielectric material having a value of 0 or more can generate a high-density discharge plasma at a low voltage, thereby improving the processing efficiency. The upper limit of the relative dielectric constant is not particularly limited, but about 18,500 of actual materials are available and can be used in the present invention. Particularly preferred is a solid dielectric having a relative dielectric constant of 10 to 100. Dielectric constant is 1
Specific examples of the solid dielectric having 0 or more include metal oxides such as zirconium dioxide and titanium dioxide and double oxides such as barium titanate.

【0029】チタン酸化合物は強誘電体として知られて
いる。その結晶構造により比誘電率が異なり、TiO2
単体のルチル型結晶構造で比誘電率80程度である。B
a,Sr,Pb,Ca,Mg,Zr等の金属の酸化物と
TiO2との化合物では比誘電率が約2,000〜1
8,500であり、純度や結晶性によって変化させるこ
とが出来る。
Titanate compounds are known as ferroelectrics. Different dielectric constant by the crystal structure, TiO 2
It has a relative dielectric constant of about 80 in a single rutile crystal structure. B
a, Sr, Pb, Ca, Mg, oxides of metals such as Zr and In the compounds of the TiO 2 dielectric constant of about 2,000~1
8,500, which can be changed depending on purity and crystallinity.

【0030】一方、上記TiO2単独の場合は、加熱に
よる組成変化が激しいため使用環境が制限されたり、特
殊な皮膜形成方法によらないと固有抵抗値が適当な皮膜
が得られず放電状態が不安定になる等の不具合がある。
このためTiO2単独よりもAl23を含有させて用い
た方がよい。TiO2とAl23との混合物は、熱的に
も安定であるため実用上も好適である。好ましくは、酸
化チタン5〜50重量%、酸化アルミニウム50〜95
重量%で混合された金属酸化物被膜である。酸化アルミ
ニウムの割合が50重量%未満であると、アーク放電が
発生し易く、95重量%を超えると放電プラズマ発生に
高い印加電圧が必要となる。このような皮膜は、比誘電
率が10〜14程度、固有抵抗が1010程度となり、本
発明の固体誘電体容器の材質として好適である。
On the other hand, in the case of TiO 2 alone, the composition of the TiO 2 is drastically changed due to heating, so that the use environment is limited. Unless a special film forming method is used, a film having an appropriate specific resistance cannot be obtained, and the discharge state is reduced. There are problems such as instability.
Therefore it is better to use contain a Al 2 O 3 than TiO 2 alone. A mixture of TiO 2 and Al 2 O 3 is thermally practically stable and is therefore suitable for practical use. Preferably, 5 to 50% by weight of titanium oxide and 50 to 95% of aluminum oxide
It is a metal oxide coating mixed in weight%. If the proportion of aluminum oxide is less than 50% by weight, arc discharge is likely to occur, and if it exceeds 95% by weight, a high applied voltage is required to generate discharge plasma. Such a film has a relative dielectric constant of about 10 to 14 and a specific resistance of about 10 10 and is suitable as a material for the solid dielectric container of the present invention.

【0031】又、上記酸化ジルコニウムは、単独の場
合、比誘電率は約12程度であり、低い電圧で放電プラ
ズマを発生させるのに有利である。通常、酸化ジルコニ
ウムは酸化イットリウム(Y23)、炭酸カルシウム
(CaCO3)、酸化マグネシウム(MgO)等を30
重量%以内で添加して、結晶変態による膨張、収縮を防
止し安定化されており、本発明においてもこれらを用い
ることが出来る。比誘電率は、添加物の種類や金属酸化
物の結晶性によって決定される。本発明においては、酸
化ジルコニウムが少なくとも70重量%含有されたもの
が好ましい。例えば、酸化イットリウムが4〜20重量
%添加された酸化ジルコニウム被膜は比誘電率が8〜1
6程度となり、本発明の固体誘電体として好適である。
When zirconium oxide alone is used, it has a relative dielectric constant of about 12, which is advantageous for generating discharge plasma at a low voltage. Normally, zirconium oxide is composed of 30 parts of yttrium oxide (Y 2 O 3 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), magnesium oxide (MgO) or the like.
The addition is performed in an amount of not more than% by weight to prevent expansion and shrinkage due to crystal transformation, thereby stabilizing it. These can be used in the present invention. The relative permittivity is determined by the type of the additive and the crystallinity of the metal oxide. In the present invention, those containing at least 70% by weight of zirconium oxide are preferred. For example, a zirconium oxide coating containing 4 to 20% by weight of yttrium oxide has a relative dielectric constant of 8 to 1%.
It is about 6, which is suitable as the solid dielectric of the present invention.

【0032】上記固体誘電体容器4は、一の電極2が配
設されているものである。図2、3は、一の電極と固体
誘電体容器との配設の例を示す図である。固体誘電体容
器4が方形の場合には、ガス吹き出し口7が設けられて
いる面以外の面に一の電極2を配設してもよい。一の電
極2が配設される固体誘電体容器4の面の肉厚として
は、0.03〜30mmが好ましい。0.03mm未満
であると、高電圧印加時に絶縁破壊が起こりアーク放電
が生じることがある。
The solid dielectric container 4 has one electrode 2 provided thereon. 2 and 3 are diagrams illustrating an example of the arrangement of one electrode and the solid dielectric container. When the solid dielectric container 4 is rectangular, one electrode 2 may be provided on a surface other than the surface on which the gas outlet 7 is provided. The thickness of the surface of the solid dielectric container 4 on which one electrode 2 is disposed is preferably 0.03 to 30 mm. If it is less than 0.03 mm, dielectric breakdown may occur when a high voltage is applied, and arc discharge may occur.

【0033】上記固体誘電体容器4は、ガス導入口6と
ガス吹き出し口7とを備えるものである。ガス吹き出し
口7の形状としては特に限定されず、例えば、スリット
状のもの、多数の孔からなるもの、固体誘電体容器が形
成する突端状のもの等が挙げられる。図4、5、6は、
上記ガス吹き出し口7の例を示す図である。これらの中
でも、多数のガス吹き出し孔を有する容器及びガン型の
容器が好ましい。また、本発明の固体誘電体容器は、図
1に示すガス導入口を備えた形態以外に、固体誘電体容
器自身がガス貯蔵能を有するものであってもよい。
The solid dielectric container 4 has a gas inlet 6 and a gas outlet 7. The shape of the gas outlet 7 is not particularly limited, and examples thereof include a slit shape, a shape having a large number of holes, and a protruding shape formed by a solid dielectric container. 4, 5, and 6
FIG. 4 is a view showing an example of the gas outlet 7. Among these, a container having a large number of gas blowing holes and a gun-type container are preferable. Further, the solid dielectric container of the present invention may have a gas storage capability in addition to the form having the gas inlet shown in FIG. 1.

【0034】図1の治具8は、他の電極3とガス吹き出
し口7との間隔を自在に変更することができるものであ
る。治具8により、例えば、基材5が大面積シート状物
である場合、他の電極3とガス吹き出し口7との間隔を
一定に保持しながら連続的に移動して表面処理すること
ができ、基材5が成形体である場合、他の電極3とガス
吹き出し口7との間隔を自在に変更して連続的な表面処
理、部分的な表面処理等をすることができる。ただし、
ガス吹き出し口7と基材5との間の間隔が長すぎると、
空気と接触する確率が高くなり処理効率が落ちるので注
意を要する。
The jig 8 shown in FIG. 1 can change the distance between the other electrode 3 and the gas outlet 7 freely. With the jig 8, for example, when the substrate 5 is a large-area sheet-like material, the surface treatment can be performed by continuously moving the other electrode 3 and the gas outlet 7 while keeping the distance constant. In the case where the base material 5 is a molded body, a continuous surface treatment, a partial surface treatment, or the like can be performed by freely changing the interval between the other electrode 3 and the gas outlet 7. However,
If the distance between the gas outlet 7 and the substrate 5 is too long,
Care must be taken because the probability of contact with air increases and the processing efficiency decreases.

【0035】本発明においては、放電プラズマ装置を用
いた処理を、半導体の剥離工程における処理方法、すな
わち、シリコン基板のドライエッチングや被処理物の表
面に存在する有機汚染物等のクリーニング、レジストの
剥離、有機フィルムの密着性の改善、金属酸化物の還
元、表面改質等の処理に用いることができる。
In the present invention, the processing using the discharge plasma apparatus is performed in a processing method in a semiconductor peeling step, that is, dry etching of a silicon substrate, cleaning of organic contaminants and the like existing on the surface of an object to be processed, and removal of a resist. It can be used for treatments such as peeling, improvement in adhesion of organic films, reduction of metal oxides, and surface modification.

【0036】本発明のシリコンウェハー等のエッチング
処理においては、含酸素ガス、ハロゲン系ガス、希ガス
の少なくとも一種又はそれらの混合ガスを用いる。
In the etching treatment of the silicon wafer or the like of the present invention, at least one of oxygen-containing gas, halogen-based gas, rare gas, or a mixed gas thereof is used.

【0037】上記処理用ガスとしてのハロゲン系ガス
は、プラズマ中でハロゲンを分離するものであれば、基
本的にはどのようなものであっても良い。具体的には、
塩素ガス、臭素ガス、フッ素ガス等があり、ハロゲンと
炭素あるいはハロゲンと水素とを含有するハロゲン化合
物ガスも含まれる。ハロゲン化合物ガスとしては、例え
ば、CF4、CCl33、SF6、HCl等が挙げられ
る。また、これらをAr、N2、O2あるいは空気等の汎
用のガスで希釈しても良い。主な作用は、ハロゲン系ガ
スに由来してエッチングが起こるが、酸素などの反応性
のガスは、エッチングに対して直接的あるいは触媒的に
働いて効果を高める場合もある。
The halogen-based gas as the processing gas may be basically any gas as long as it separates halogen in plasma. In particular,
There are chlorine gas, bromine gas, fluorine gas, etc., and also includes halogen compound gas containing halogen and carbon or halogen and hydrogen. Examples of the halogen compound gas include CF 4 , CCl 3 F 3 , SF 6 , and HCl. These may be diluted with a general-purpose gas such as Ar, N 2 , O 2 or air. The main effect is that etching occurs due to a halogen-based gas, but a reactive gas such as oxygen may act directly or catalytically on the etching to enhance the effect.

【0038】また、アッシング等の有機物の分解を目的
とした工程については、酸素プラズマを用いれば良い。
この酸素プラズマを発生させるガス源としては、含酸素
ガスであれば良く、例えば、酸素、オゾン、空気、水蒸
気、一酸化炭素、二酸化炭素、アルコール等が挙げられ
る。
For a process for decomposing organic substances such as ashing, oxygen plasma may be used.
The gas source for generating the oxygen plasma may be any oxygen-containing gas, such as oxygen, ozone, air, water vapor, carbon monoxide, carbon dioxide, and alcohol.

【0039】また、回路基板上に工程の過程での有機物
等の汚染、あるいはスカム等の残渣の除去においてもプ
ラズマ処理を適用することができる。このようなプラズ
マ洗浄やプラズマディスカムでは、ハロゲン系プラズマ
や酸素プラズマといった反応性のプラズマの他にアルゴ
ンプラズマのような大きな衝突エネルギーをもった希ガ
スプラズマによる剥離も可能である。
In addition, plasma treatment can be applied to the removal of contamination such as organic substances or residue such as scum on the circuit board during the process. In such plasma cleaning and plasma descum, in addition to reactive plasma such as halogen-based plasma and oxygen plasma, separation by rare gas plasma having a large collision energy such as argon plasma is also possible.

【0040】ここで用いられる希ガスは、ヘリウム、ア
ルゴン、ネオン、キセノン等が挙げられるが、希少なガ
スを用いるとコストがかかるため比較的安価なアルゴ
ン、ネオン等を用いることが好ましい。
The rare gas used here includes helium, argon, neon, xenon and the like. However, it is preferable to use relatively inexpensive argon and neon because rare gas is expensive.

【0041】その他、自然酸化膜の除去等の還元を行う
場合は、酸素を除外した処理ガス中に水素ガスを導入し
て行う。水素ガス導入に関しては、安全性に鑑み、希ガ
ス等の対象物に対して反応性の乏しい不活性ガスで希釈
することが好ましい。
In addition, when performing reduction such as removal of a natural oxide film, hydrogen gas is introduced into a processing gas from which oxygen is excluded. Regarding the introduction of hydrogen gas, in view of safety, it is preferable to dilute with an inert gas having a low reactivity to an object such as a rare gas.

【0042】以上の処理用ガスは目的、効果に応じて単
独で用いても良いし、混合して用いても良い。また、処
理用ガスと不活性ガスとの混合比は、使用するガスの種
類により適宜決定される。パルス電界を印加する場合
は、任意の混合比の雰囲気下で処理が可能であるので、
経済性及び安全性の観点から混合比を決定すればよい。
パルス化された電界によらない場合は、処理用ガスの濃
度が高すぎると放電プラズマが発生し難くなるため、処
理用ガスの濃度が、処理用ガスと不活性ガスとの混合ガ
ス中の0.01〜10体積%であることが好ましく、よ
り好ましくは0.1〜5体積%である。
The above processing gases may be used alone or in combination depending on the purpose and effect. The mixing ratio between the processing gas and the inert gas is appropriately determined depending on the type of the gas used. When a pulsed electric field is applied, processing can be performed in an atmosphere with an arbitrary mixing ratio.
The mixing ratio may be determined from the viewpoint of economy and safety.
In the case where a pulsed electric field is not used, if the concentration of the processing gas is too high, it is difficult to generate discharge plasma, so that the concentration of the processing gas is 0% in the mixed gas of the processing gas and the inert gas. It is preferably 0.01 to 10% by volume, and more preferably 0.1 to 5% by volume.

【0043】本発明においては、処理用ガスを、固体誘
電体容器4に備えられたガス吹き出し口7から連続的に
排出させる。複数種類の処理用ガスを組み合わせて用い
たり、処理用ガスを不活性ガスで希釈して用いる場合、
図1の装置においては、それぞれのガスが、図中に示し
ていない一般のガス流量制御器を介して混合され、ガス
導入口6から固体誘電体容器4内に供給され、これらの
混合ガスがガス吹き出し口7から排出されるようになさ
れている。
In the present invention, the processing gas is continuously discharged from the gas outlet 7 provided in the solid dielectric container 4. When using a plurality of types of processing gas in combination or when diluting a processing gas with an inert gas,
In the apparatus shown in FIG. 1, respective gases are mixed through a general gas flow controller not shown in the figure, and supplied into the solid dielectric container 4 from a gas inlet 6, and these mixed gases are mixed. The gas is discharged from the gas outlet 7.

【0044】上記処理用ガス(不活性ガスで希釈して用
いる場合は、処理用ガスと不活性ガスとの混合ガスを指
す。以下同じ。)の供給量及び吹き出し流速は、ガス吹
き出し口7の断面積、基材5とガス吹き出し口7との間
の距離等により適宜決定される。例えば、ガス吹き出し
口7の断面積が100mm2である場合には、処理用ガ
スの供給量としては、流量5SLMが好ましく、処理用
ガスの吹き出し流速としては、流速830mm/sec
が好ましい。処理用ガスの供給量を増加させる場合に
は、それに比例して処理用ガスの吹き出し流速が増加
し、表面処理に要する時間が短縮される。
The supply amount and the flow rate of the processing gas (when diluted with an inert gas and used, indicate a mixed gas of the processing gas and the inert gas; the same applies hereinafter) and the flow rate of the blow-out gas. It is appropriately determined according to the cross-sectional area, the distance between the substrate 5 and the gas outlet 7, and the like. For example, when the cross-sectional area of the gas outlet 7 is 100 mm 2 , the supply amount of the processing gas is preferably 5 SLM, and the flow velocity of the processing gas is 830 mm / sec.
Is preferred. When the supply amount of the processing gas is increased, the flow velocity of the processing gas is increased in proportion thereto, and the time required for the surface treatment is reduced.

【0045】本発明の放電プラズマ処理方法を行う圧力
条件としては特に限定されず、大気圧近傍の圧力下にお
ける処理が可能である。大気圧近傍の圧力下とは、1.
333×104〜10.664×104Paの圧力下を指
す。中でも、圧力調整が容易で、装置が簡便になる9.
331×104〜10.397×104Paの範囲が好ま
しい。放電プラズマ処理に要する時間は、印加電圧の大
きさや、基材、混合ガス配合等によって適宜決定され
る。
The pressure conditions for performing the discharge plasma processing method of the present invention are not particularly limited, and processing under a pressure near atmospheric pressure is possible. The pressure under atmospheric pressure is as follows.
It refers to a pressure of 333 × 10 4 to 10.664 × 10 4 Pa. Among them, pressure adjustment is easy and the apparatus is simple.
The range is preferably 331 × 10 4 to 10.39 × 10 4 Pa. The time required for the discharge plasma treatment is appropriately determined depending on the magnitude of the applied voltage, the base material, the mixture of the mixed gas, and the like.

【0046】以下、本発明のパルス電界について説明す
る。図7にパルス電圧波形の例を示す。波形(a)、
(b)はインパルス型、波形(c)はパルス型、波形
(d)は変調型の波形である。図7には電圧印加が正負
の繰り返しであるものを挙げたが、正又は負のいずれか
の極性側に電圧を印加するタイプのパルスを用いてもよ
い。また、直流が重畳されたパルス電界を印加してもよ
い。本発明におけるパルス電界の波形は、ここで挙げた
波形に限定されず、さらに、パルス波形、立ち上がり時
間、周波数の異なるパルスを用いて変調を行ってもよ
い。上記のような変調は高速連続表面処理を行うのに適
している。
The pulse electric field of the present invention will be described below. FIG. 7 shows an example of the pulse voltage waveform. Waveform (a),
(B) is an impulse waveform, waveform (c) is a pulse waveform, and waveform (d) is a modulation waveform. Although FIG. 7 shows an example in which voltage application is repeated positive and negative, a pulse of a type in which a voltage is applied to either the positive or negative polarity side may be used. Further, a pulse electric field on which a direct current is superimposed may be applied. The waveform of the pulse electric field in the present invention is not limited to the above-mentioned waveforms, and may be modulated using pulses having different pulse shapes, rise times, and frequencies. Such modulation is suitable for performing high-speed continuous surface treatment.

【0047】上記パルス電界の立ち上がり時間及び立ち
下がり時間は、40ns〜100μsが好ましい。10
0μsを超えると放電状態がアークに移行しやすく不安
定なものとなり、安定した放電状態を実現しにくい。ま
た、立ち上がり時間及び立ち下がり時間が短いほどプラ
ズマ発生の際のガスの電離が効率よく行われるが、40
ns未満では設備上現実的でない。より好ましくは50
ns〜5μsである。なお、ここでいう立ち上がり時間
とは、電圧変化が連続して正である時間、立ち下がり時
間とは、電圧変化が連続して負である時間を指すものと
する。
The rise time and fall time of the pulse electric field are preferably 40 ns to 100 μs. 10
If the time exceeds 0 μs, the discharge state easily shifts to an arc and becomes unstable, and it is difficult to realize a stable discharge state. In addition, the shorter the rise time and the fall time, the more efficiently the gas is ionized at the time of plasma generation.
If it is less than ns, it is not practical in equipment. More preferably 50
ns to 5 μs. Here, the rise time refers to the time during which the voltage change is continuously positive, and the fall time refers to the time during which the voltage change is continuously negative.

【0048】上記パルス電界の電界強度は、正電位によ
る電界強度が50kV/cm以下で、負電位による電界
強度が50kV/cm以下が好ましい。50kV/cm
を超えるとアーク放電が発生しやすくなる。
The electric field strength of the above-mentioned pulse electric field is preferably 50 kV / cm or less at a positive electric field and 50 kV / cm or less at a negative electric potential. 50kV / cm
If it exceeds, arc discharge is likely to occur.

【0049】上記パルス電界の周波数は、1kHz〜1
00kHzであることが好ましい。1kHz未満である
と処理に時間がかかりすぎ、100kHzを超えるとア
ーク放電が発生しやすくなる。また、ひとつのパルス電
界が印加される時間は、1μs〜1000μsであるこ
とが好ましい。1μs未満であると放電が不安定なもの
となり、1000μsを超えるとアーク放電に移行しや
すくなる。より好ましくは、3μs〜200μsであ
る。ここで、ひとつのパルス電界が印加される時間と
は、図7中に例を示してあるが、ON、OFFの繰り返
しからなるパルス電界における、ひとつのパルスの連続
するON時間を言う。
The frequency of the pulse electric field is 1 kHz to 1
Preferably, it is 00 kHz. If it is less than 1 kHz, it takes too much time for the treatment, and if it exceeds 100 kHz, arc discharge is likely to occur. Further, the time during which one pulse electric field is applied is preferably 1 μs to 1000 μs. If it is less than 1 μs, the discharge becomes unstable, and if it exceeds 1000 μs, it tends to shift to arc discharge. More preferably, it is 3 μs to 200 μs. Here, the time during which one pulse electric field is applied is shown in FIG. 7 as an example, but refers to a continuous ON time of one pulse in a pulse electric field composed of repetition of ON and OFF.

【0050】図8に、このようなパルス電界を印加する
際の電源のブロック図を示す。
FIG. 8 shows a block diagram of a power supply when such a pulsed electric field is applied.

【0051】本発明のパルス電界を用いた大気圧放電で
は、全くガス種に依存せず、電極間において、直接大気
圧下で放電を生じせしめることが可能であり、より単純
化された電極構造、放電手順による大気圧プラズマ装
置、及び処理手法で、かつ高速処理を実現することがで
きる。また、パルス周波数、電圧、電極間隔等のパラメ
ータによりエッチングレート等の処理パラメータも調整
できる。
In the atmospheric pressure discharge using the pulse electric field according to the present invention, the discharge can be directly generated between the electrodes under the atmospheric pressure without depending on the kind of gas at all. , High-speed processing can be realized with an atmospheric pressure plasma apparatus and a processing method based on a discharge procedure. Further, processing parameters such as an etching rate can be adjusted by parameters such as a pulse frequency, a voltage, and an electrode interval.

【0052】[0052]

【実施例】本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明
するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもので
はない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0053】実施例1 図9に示す常圧プラズマ処理装置において、Al23
溶射膜(固体誘電体4)が1.5mmコートしてある上
部電極2(電極面積10cm×20cm、SUS304
製)と、下部電極3(電極面積15cm×30cm、S
US304製)との電極間距離を2mmとし、下部電極
3の上に、2インチ(100)シリコンウェハー5を配
置し、下記の処理条件で常圧プラズマ9を発生させ、シ
リコンウェハー5をエッチングした。
Example 1 In the normal pressure plasma processing apparatus shown in FIG. 9, an upper electrode 2 (electrode area: 10 cm × 20 cm, SUS304) coated with a sprayed film of Al 2 O 3 (solid dielectric 4) of 1.5 mm.
) And a lower electrode 3 (electrode area 15 cm × 30 cm, S
A 2 inch (100) silicon wafer 5 was placed on the lower electrode 3 and a normal pressure plasma 9 was generated under the following processing conditions, and the silicon wafer 5 was etched. .

【0054】プラズマ処理条件 処理ガス:酸素0.1SLM+CF40.4SLM+ア
ルゴン9.5SLMの混合ガス 放電条件:波形a、立ち上がり/立ち下がり時間5μ
s、出力200W、周波数10KHz、処理時間20
秒;発生したプラズマは、アーク柱のみられない均一な
放電であった。
Plasma processing conditions Processing gas: mixed gas of oxygen 0.1 SLM + CF 4 0.4 SLM + argon 9.5 SLM Discharge conditions: waveform a, rise / fall time 5 μm
s, output 200W, frequency 10KHz, processing time 20
Seconds: The generated plasma was a uniform discharge with no arc column.

【0055】得られたシリコンウェハーの表面を走査型
電子顕微鏡の断面観察から測定したところ、エッチング
深さは、0.2μmであった。
When the surface of the obtained silicon wafer was measured by cross-sectional observation with a scanning electron microscope, the etching depth was 0.2 μm.

【0056】実施例2 図10に示したガン型常圧プラズマ装置(上部電極の側
面サイズ3cm×10cm、プラズマ放出孔1mm、プ
ラズマ放出孔から設置極間隔2mm)を用い、下記の処
理条件で2インチ(100)シリコンウェハーをエッチ
ングした。
Example 2 Using the gun-type normal-pressure plasma apparatus shown in FIG. 10 (side electrode size: 3 cm × 10 cm, plasma emission hole: 1 mm, spacing between installation electrodes from the plasma emission hole: 2 mm), the following processing conditions were used. An inch (100) silicon wafer was etched.

【0057】プラズマ処理条件 処理ガス:酸素0.1SLM+CF40.4SLM+ア
ルゴン9.5SLMの混合ガス 放電条件:波形a、立ち上がり/立ち下がり時間5μ
s、出力200W、周波数10KHz、処理時間20
秒;発生したプラズマは、アーク柱のみられない均一な
放電であった。
Plasma processing conditions Processing gas: Oxygen 0.1 SLM + CF 4 0.4 SLM + Argon 9.5 SLM mixed gas Discharge conditions: Waveform a, rise / fall time 5 μm
s, output 200W, frequency 10KHz, processing time 20
Seconds: The generated plasma was a uniform discharge with no arc column.

【0058】得られたシリコンウェハーの照射部分の表
面を走査型電子顕微鏡の断面観察から測定したところ、
エッチング深さは、0.2μmであった。
When the surface of the irradiated portion of the obtained silicon wafer was measured by cross-sectional observation with a scanning electron microscope,
The etching depth was 0.2 μm.

【0059】比較例1 図11の装置を用い、容器を密閉して真空排気後、処理
ガスとして、酸素5%+CF495%からなる混合ガス
を100sccm導入しながら27Paになるように圧
力調整したのち、パルス電界の代わりに周波数12.2
KHzのsin波形の電圧を印加し、5分間シリコンウ
ェハーの表面処理を行った。得られたシリコンウェハー
の表面を走査型電子顕微鏡の断面観察から測定したとこ
ろ、エッチング深さは、0.1μmであった。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 Using the apparatus shown in FIG. 11, the vessel was closed and evacuated, and the pressure was adjusted to 27 Pa while introducing 100 sccm of a mixed gas consisting of 5% oxygen and 95% CF 4 as a processing gas. Later, instead of the pulsed electric field, the frequency 12.2
A sinusoidal voltage of KHz was applied, and the surface treatment of the silicon wafer was performed for 5 minutes. When the surface of the obtained silicon wafer was measured by cross-sectional observation with a scanning electron microscope, the etching depth was 0.1 μm.

【0060】比較例2 処理時間を20秒にした以外は、比較例1と同様にして
シリコンウェハーの表面処理を行った。得られたシリコ
ンウェハーの表面を走査型電子顕微鏡の断面観察から測
定したところ、エッチング深さは、計測できなかった。
Comparative Example 2 A silicon wafer was subjected to surface treatment in the same manner as in Comparative Example 1 except that the treatment time was changed to 20 seconds. When the surface of the obtained silicon wafer was measured by a cross-sectional observation with a scanning electron microscope, the etching depth could not be measured.

【0061】[0061]

【発明の効果】本発明によれば、半導体製造工程で用い
られるエッチング、アッシング、プラズマ洗浄等の処理
装置を簡便な装置構成で実現でき、かつ処理をインライ
ン化及び高速化することも可能である。これにより、処
理時間の短縮化、コスト低下が可能になる。また、ガン
型の処理装置では、プラズマ照射部分を走査すること
で、大型の被処理物のエッチング、局所部分のエッチン
グ、複雑形状への対応等も可能となるので、従来では不
可能あるいは困難であった様々な用途への展開が可能と
なる。
According to the present invention, processing apparatuses such as etching, ashing, and plasma cleaning used in a semiconductor manufacturing process can be realized with a simple apparatus configuration, and processing can be performed in-line and at high speed. . This makes it possible to reduce processing time and cost. In addition, in a gun-type processing apparatus, by scanning a plasma-irradiated portion, etching of a large object to be processed, etching of a local portion, correspondence to a complicated shape, and the like can be performed. It can be developed for various applications.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の放電プラズマ処理装置の例を示す模式
断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a discharge plasma processing apparatus of the present invention.

【図2】放電プラズマ処理装置の固体誘電体容器と一の
電極との配設の一例図である。
FIG. 2 is an example of an arrangement of a solid dielectric container and one electrode of a discharge plasma processing apparatus.

【図3】放電プラズマ処理装置の固体誘電体容器と一の
電極との配設の一例図である。
FIG. 3 is an example of an arrangement of a solid dielectric container and one electrode of a discharge plasma processing apparatus.

【図4】放電プラズマ処理装置のガス吹き出し口の一例
図である。
FIG. 4 is an example of a gas outlet of a discharge plasma processing apparatus.

【図5】放電プラズマ処理装置のガス吹き出し口の一例
図である。
FIG. 5 is an example of a gas outlet of a discharge plasma processing apparatus.

【図6】放電プラズマ処理装置のガス吹き出し口の一例
図である。
FIG. 6 is an example of a gas outlet of a discharge plasma processing apparatus.

【図7】本発明のパルス電界の例を示す電圧波形の図で
ある。
FIG. 7 is a diagram of a voltage waveform showing an example of a pulsed electric field according to the present invention.

【図8】パルス電界を発生させる電源のブロック図であ
る。
FIG. 8 is a block diagram of a power supply that generates a pulse electric field.

【図9】実施例1で用いた放電プラズマ処理装置の例を
示す模式断面図である。
FIG. 9 is a schematic sectional view showing an example of a discharge plasma processing apparatus used in Example 1.

【図10】実施例2で用いた放電プラズマ処理装置の例
を示す模式断面図である。
FIG. 10 is a schematic sectional view showing an example of a discharge plasma processing apparatus used in Example 2.

【図11】比較例1で用いた放電プラズマ処理装置の例
を示す模式断面図である。
FIG. 11 is a schematic sectional view showing an example of a discharge plasma processing apparatus used in Comparative Example 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電源(高電圧パルス電源) 2 一の電極 3 他の電極 4 固体誘電体容器 5 回路基板 6 ガス導入口 7 ガス吹き出し口 8 治具 9 放電プラズマ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply (high-voltage pulse power supply) 2 One electrode 3 Other electrode 4 Solid dielectric container 5 Circuit board 6 Gas inlet 7 Gas outlet 8 Jig 9 Discharge plasma

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体製造工程における剥離工程で用い
るプラズマ処理方法であって、大気圧近傍の圧力下、含
酸素ガス、ハロゲン系ガス、希ガスの少なくとも一種又
はそれらの混合ガス雰囲気中で、一対の電極の少なくと
も一方の面に固体誘電体を設置し、当該一対の電極間に
パルス化された電界を印加することにより発生させた放
電プラズマによって被処理体をドライエッチングするこ
とを特徴とする半導体素子の処理方法。
1. A plasma processing method used in a stripping step in a semiconductor manufacturing process, wherein a pair of oxygen-containing gas, a halogen-based gas, a rare gas, or a mixed gas atmosphere thereof is formed under a pressure near atmospheric pressure. A solid dielectric is provided on at least one surface of the electrode, and a target object is dry-etched by discharge plasma generated by applying a pulsed electric field between the pair of electrodes. Element processing method.
【請求項2】 固体誘電体が、多数のガス吹き出し孔を
有する容器であることを特徴とする請求項1に記載の半
導体素子の処理方法。
2. The method according to claim 1, wherein the solid dielectric is a container having a large number of gas blowing holes.
【請求項3】 固体誘電体が、ガン型の容器であること
を特徴とする請求項1に記載の半導体素子の処理方法。
3. The method according to claim 1, wherein the solid dielectric is a gun-shaped container.
【請求項4】 前記ハロゲン系ガスがフッ素系ガスであ
り、前記放電プラズマがフッ素に由来する反応性プラズ
マであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1
項に記載の半導体素子の処理方法。
4. The method according to claim 1, wherein the halogen-based gas is a fluorine-based gas, and the discharge plasma is a reactive plasma derived from fluorine.
13. The method for processing a semiconductor device according to item 10.
【請求項5】 前記ハロゲン系ガスが塩素系ガスであ
り、前記放電プラズマが塩素に由来する反応性プラズマ
であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項
に記載の半導体素子の処理方法。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the halogen-based gas is a chlorine-based gas, and the discharge plasma is a reactive plasma derived from chlorine. Processing method.
【請求項6】 立ち上がり時間と立ち下がり時間とが4
0ns〜100μs、正電位による電界強度が50kV
/cm以下、負電位による電界強度が50kV/cm以
下であるパルス電界を印加することを特徴とする請求項
1乃至5のいずれか1項に記載の半導体素子の処理方
法。
6. The rise time and fall time are 4
0 ns to 100 μs, electric field strength by positive potential is 50 kV
The method according to any one of claims 1 to 5, wherein a pulsed electric field having an electric field strength of 50 kV / cm or less and a negative electric field strength of 50 kV / cm or less is applied.
【請求項7】 ガス吹き出し口を備えた固体誘電体容器
が配設された一の電極、及び、当該ガス吹き出し口に対
向して設けられた他の電極を有し、当該ガス吹き出し口
から処理用ガスを連続的に排出させるようになされてお
り、当該一の電極と当該他の電極間に、立ち上がり時間
及び立ち下がり時間が40ns〜100μsであり、か
つ、正電位による電界強度が50kV/cm以下、負電
位による電界強度が50kV/cm以下であるパルス電
界を印加するようになされていることを特徴とする半導
体素子の処理用放電プラズマ処理装置。
7. An electrode provided with a solid dielectric container provided with a gas outlet and another electrode provided opposite to the gas outlet, and a process is performed from the gas outlet. And a rise time and a fall time between the one electrode and the other electrode are 40 ns to 100 μs, and the electric field intensity due to the positive potential is 50 kV / cm. Hereinafter, a discharge plasma processing apparatus for processing a semiconductor element, wherein a pulsed electric field having an electric field intensity of 50 kV / cm or less due to a negative potential is applied.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005268170A (en) * 2004-03-22 2005-09-29 Sharp Corp Plasma processing device

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