JP2002151476A

JP2002151476A - レジスト除去方法及びその装置

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Publication number: JP2002151476A
Application number: JP2000346858A
Authority: JP
Inventors: Takuya Yara; 卓也屋良; Motokazu Yuasa; 基和湯浅; Koji Honma; 孝治本間
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd; Chemitronics Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd; Chemitronics Co Ltd
Priority date: 2000-11-14
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2002-05-24

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体製造工程におけるレジスト剥離工程に
おいて、大気圧条件下で安定したプラズマで処理してア
ッシングし、効率的にレジスト除去できる方法及びその
装置の提供。【解決手段】プラズマ処理による半導体製造工程にお
けるレジスト剥離において、大気圧近傍の圧力下、対向
する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、当該一対の対向電極間に処理ガスを導入して
パルス状の電界を印加することにより得られるプラズマ
を基材に接触させ、かつ、該プラズマと基材との接触部
近傍から処理済みガスを排気することを特徴とするレジ
スト除去方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理によ
る半導体製造工程におけるレジスト剥離において、大気
圧近傍でのパルス電界を利用した処理ガスのプラズマに
よるレジスト膜の除去方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ、液晶ディスプレイ製造等の半導
体製造工程においては、従来、マスク形成に感光性樹脂
を用いたフォトレジストを何度も用いるが、これは、所
定の工程後に除去される。この時、レジスト膜は、剥離
液では除去できないほど強固に硬化、炭化しており、放
電や紫外線を利用して生成した活性酸素分子やオゾン分
子を用いて有機物であるレジスト膜に化学的な作用によ
って灰化させる一種の燃焼現象を利用して除去する方法
であるアッシングと呼ばれる手法が必要となる。

【０００３】プラスチック等の固体の表面処理方法とし
ては、１．３３３〜１．３３３×１０^４Ｐａ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１．３３
３×１０^４Ｐａ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、１．３３３〜１．３３３×１０^４
Ｐａの低圧下で処理を行うことが必要である。

【０００４】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。

【０００５】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アッシング等も提案され
てきた（例えば、特開平７−９９１８２号公報）。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、反応に必要な酸素系ガスの
添加割合が少なく十分なアッシング速度効率が得られて
いない。

【０００６】さらに、アッシングされた基材には、プラ
ズマと基材との接触する部分の近傍に、アッシングされ
た後の有機物が再付着したりして、処理面を汚す等の問
題があった。

【０００７】

【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レジスト剥離工程におい
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、アッシングをし、アッ
シング後の再汚れ等の問題を解決する方法及びその装置
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、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
機構により簡便にアッシングを行うことができ、さらに
処理後の排ガスを排気する機構を組み合わせることによ
り、効率的なレジスト除去方法及び装置となることを見
出し、本発明を完成させた。

【０００９】すなわち、本発明の第１の発明は、プラズ
マ処理による半導体製造工程におけるレジスト剥離にお
いて、大気圧近傍の圧力下、対向する一対の電極の少な
くとも一方の対向面に固体誘電体を設置し、当該一対の
対向電極間に処理ガスを導入してパルス状の電界を印加
することにより得られるプラズマを基材に接触させ、か
つ、該プラズマと基材との接触部近傍から処理済みガス
を排気することを特徴とするレジスト除去方法である。

【００１０】また、本発明の第２の発明は、処理ガス
が、４体積％以上の含酸素ガスを含むものであることを
特徴とする第１の発明に記載のレジスト除去方法であ
る。

【００１１】また、本発明の第３の発明は、処理済みガ
スが、プラズマ発生機構と一体化され、ガス吹きだし口
ノズルの周囲に設けられたガス吸収口から排気されるこ
とを特徴とする第１又は２の発明に記載のレジスト除去
方法である。

【００１２】また、本発明の第４の発明は、処理済みガ
スが、プラズマ処理装置を収納した容器内を負圧にして
排気されることを特徴とする第１又は２の発明に記載の
レジスト除去方法である。

【００１３】また、本発明の第５の発明は、処理済みガ
スが、吸い込みフードから排気されることを特徴とする
第１又は２の発明に記載のレジスト除去方法である。

【００１４】また、本発明の第６の発明は、パルス状の
電界が、パルス立ち上がり及び／又は立ち下がり時間が
１００μｓ以下、電界強度が０．５〜２５０ｋＶ／ｃｍ
であることを特徴とする第１〜５のいずれかの発明に記
載のレジスト除去方法である。

【００１５】また、本発明の第７の発明は、パルス状の
電界が、周波数が０．５〜１００ｋＨｚ、パルス継続時
間が１〜１０００μｓであることを特徴とする第１〜６
のいずれかの発明に記載のレジスト除去方法である。

【００１６】また、本発明の第８の発明は、プラズマ処
理による半導体製造工程におけるレジスト剥離装置にお
いて、少なくとも一方の対向面に固体誘電体が設置され
た一対の対向電極と、当該一対の対向電極間に処理ガス
を導入する機構、該電極間にパルス状の電界を印加する
機構、該パルス電界により得られるプラズマを基材に接
触させる機構、及び該プラズマと基材との接触部近傍に
設けられる排気機構を備えてなることを特徴とするレジ
スト除去装置である。

【００１７】また、本発明の第９の発明は、排気機構
が、プラズマ発生機構と一体化され、ガス吹きだし口ノ
ズルの周囲に設けられたガス吸収口を備えてなることを
特徴とする第８の発明に記載のレジスト除去装置であ
る。

【００１８】また、本発明の第１０の発明は、排気機構
が、プラズマ処理装置を収納した容器内を負圧にしてな
ることを特徴とする第８の発明に記載のレジスト除去装
置である。

【００１９】また、本発明の第１１の発明は、排気機構
が、吸い込みフード型のものであることを特徴とする第
８の発明に記載のレジスト除去装置である。

【００２０】また、本発明の第１」２の発明は、プラズ
マを基材に接触させる機構が、ガス吹き出し口ノズルを
有する固体誘電体を通して対向電極間で発生したプラズ
マを基材に向かって導くようになされていることを特徴
とする第８〜１１のいずれかの発明に記載のレジスト除
去装置である。

【００２１】また、本発明の第１３の発明は、第８〜１
２のいずれかの発明に記載の装置と基材搬送機構とを具
備してなるレジスト除去装置である。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明は、プラズマ処理による半
導体製造工程におけるレジスト剥離工程で用いる方法に
おいて、大気圧近傍の圧力下、対向する一対の少なくと
も一方の対向面に固体誘電体を設置し、当該一対の対向
電極間に、処理ガスを導入し、該電極間にパルス状電界
を印加することにより得られる放電プラズマを、基材に
接触させて基材上のレジスト膜をアッシング除去する
際、アッシングされた後の有機物が基材上に再付着する
のを防ぐために、プラズマと基材との接触部近傍に排気
機構を設け、処理済み排ガスを排気するレジスト除去方
法及び装置である。以下に本発明を詳細に説明する。

【００２３】本発明において、上記大気圧近傍の圧力下
とは、１．３３３×１０^４〜１０．４×１０^４Ｐａ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９．３×１０^４〜１０．４×１０^４Ｐａの範囲が好
ましい。

【００２４】本発明のレジストの除去処理における処理
ガスとしては、アッシングの燃焼現象を進行させるた
め、酸素ラジカルを発生させるガスを用いる。酸化反応
に寄与するラジカルとしては、例えば、酸素分子、励起
酸素分子、酸素分子イオン、酸素原子、酸素原子イオ
ン、励起オゾン分子、オゾン分子イオン等が挙げられ
る。これらの発生源としては、含酸素ガスであれば良
く、酸素の他に一酸化炭素、二酸化炭素、空気、水蒸気
等も用いることができる。プラズマ中に上記のような酸
素を含有するガスを導入すると、酸化処理による不要樹
脂の除去に特に有効である。また、レジスト材料の種類
によって、必要に応じて、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ _３Ｆ_６
等のフッ素系ガスを添加することができる。

【００２５】本発明の処理ガスは、酸素を４体積％以
上、好ましくは４〜３０体積％含有するガスが好まし
く、それにより高密度のプラズマを発生させることがで
き、高速処理を行うことが可能となる。酸素が４体積％
未満であると、高濃度のプラズマが実現しない。酸素が
３０体積％を超えても処理はできるが、効果は、ほとん
ど変わらないので、経済性や取扱性の面で下記の希釈ガ
スを用いるとよい。

【００２６】上記希釈ガスとしては、アルゴン、ネオ
ン、キセノン、ヘリウム、窒素、空気（空気を用いる場
合の酸素含有量は、空気中の酸素も含めた値である。）
等を用いることができ、これらは単独でも２種以上を混
合して用いてもよい。処理効果と経済性や取り扱い性の
兼合いを考慮すると、酸素とアルゴン、窒素又は空気と
からなる処理ガスが好ましい。

【００２７】従来、大気圧近傍の圧力下においては、ヘ
リウムの存在下の処理が行われてきたが、本発明のパル
ス化された電界を印加する方法によれば、ヘリウムに比
較して安価な窒素、アルゴン中における安定した処理が
可能である。

【００２８】上記電極としては、銅、アルミニウム等の
金属単体、ステンレス、真鍮等の合金、金属間化合物等
からなるものが挙げられる。電極の形状としては、特に
限定されないが、電界集中によるアーク放電の発生を避
けるために、対向電極間の距離が一定となる構造である
ことが好ましい。この条件を満たす電極構造としては、
例えば、平行平板型、円筒対向平板型、球対向平板型、
双曲対向平板型、同軸円筒型構造等が挙げられる。

【００２９】また、略一定構造以外では、円筒対向円筒
型で円筒曲率の大きなものもアーク放電の原因となる電
界集中の度合いが小さいので対向電極として用いること
ができる。曲率は少なくとも半径２０ｍｍ以上が好まし
い。固体誘電体の誘電率にもよるが、それ以下の曲率で
は、電界集中によるアーク放電が集中しやすい。それぞ
れの曲率がこれ以上であれば、対向する電極の曲率が異
なっても良い。曲率は大きいほど近似的に平板に近づく
ため、より安定した放電が得られるので、より好ましく
は半径４０ｍｍ以上である。

【００３０】さらに、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。

【００３１】上記固体誘電体は、電極の対向面の一方又
は双方に設置する。この際、固体誘電体と電極が密着
し、かつ、接する電極の対向面を完全に覆うようにす
る。固体誘電体によって覆われずに電極同士が直接対向
する部位があると、そこからアーク放電が生じやすい。

【００３２】上記固体誘電体の形状は、シート状でもフ
ィルム状でもよく、厚みが０．０１〜４ｍｍであること
が好ましい。厚すぎると放電プラズマを発生するのに高
電圧を要することがあり、薄すぎると電圧印加時に絶縁
破壊が起こり、アーク放電が発生することがある。ま
た、固体誘電体の形状として、容器型のものも用いるこ
とができる。

【００３３】固体誘電体の材質としては、例えば、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、及びこれらの複層
化したもの等が挙げられる。

【００３４】特に、固体誘電体は、比誘電率が２以上
（２５℃環境下、以下同じ）であることが好ましい。比
誘電率が２以上の誘電体の具体例としては、ポリテトラ
フルオロエチレン、ガラス、金属酸化膜等を挙げること
ができる。さらに高密度の放電プラズマを安定して発生
させるためには、比誘電率が１０以上の固定誘電体を用
いことが好ましい。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
が知られている。比誘電率が１０以上の固体誘電体とし
ては、例えば、酸化チタニウム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皮
膜、または、酸化ジルコニウムを含有する金属酸化物皮
膜からなり、その被膜の厚みが１０〜１０００μｍであ
るものを用いることが好ましい。

【００３５】上記電極間の距離は、固体誘電体の厚さ、
印加電圧の大きさ、プラズマを利用する目的等を考慮し
て適宜決定されるが、１〜５０ｍｍであることが好まし
い。１ｍｍ未満では、電極間の間隔を置いて設置するの
に充分でないことがある。５０ｍｍを超えると、均一な
放電プラズマを発生させにくい。

【００３６】本発明のパルス電界について説明する。図
１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１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。

【００３７】上記パルス電界の立ち上がり及び／又は立
ち下がり時間は、１００μｓ以下が好ましい。１００μ
ｓ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、パルス電界による高密度プラズマ状態を保
持しにくくなる。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、４０ｎｓ未満の立ち上がり時間のパルス
電界を実現することは、実際には困難である。より好ま
しくは５０ｎｓ〜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。

【００３８】また、パルス電界の立ち下がり時間も急峻
であることが好ましく、立ち上がり時間と同様の１００
μｓ以下のタイムスケールであることが好ましい。パル
ス電界発生技術によっても異なるが、立ち上がり時間と
立ち下がり時間とが同じ時間に設定できるものが好まし
い。

【００３９】上記パルス電界の電界強度は、０．５〜２
５０ｋＶ／ｃｍとなるようにするのが好ましい。電界強
度が０．５ｋＶ／ｃｍ未満であると、処理に時間がかか
りすぎ、２５０ｋＶ／ｃｍを超えるとアーク放電が発生
しやすくなる。

【００４０】上記パルス電界の周波数は、０．５〜１０
０ｋＨｚであることが好ましい。０．５ｋＨｚ未満であ
るとプラズマ密度が低いため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。より好ましくは、１〜１００ｋＨｚであり、このよ
うな高周波数のパルス電界を印加することにより、処理
速度を大きく向上させることができる。

【００４１】また、上記パルス電界におけるひとつのパ
ルス継続時間は、１〜１０００μｓ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、１
０００μｓ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、３〜２００μｓである。ここで、ひと
つのパルス継続時間とは、図1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。

【００４２】本発明の被処理基材としては、レジスト膜
を有するシリコンウエーハ、レジスト膜を有する化合物
半導体ウェーハ、レジスト膜を有する液晶ディスプレイ
基板等が挙げられる。

【００４３】プラズマを基材に接触させる手段として
は、例えば、（１）対向する電極間で発生するプラズマ
の放電空間内に基材を配置して、基材にプラズマを接触
させる方法、及び（２）対向する電極間で発生させたプ
ラズマを放電空間の外に配置された基材に向かって導く
ようにして接触させる方法（ガン型）がある。

【００４４】上記（１）の具体的方法としては、固体誘
電体を被覆した平行平板型電極間に基材を配置し、プラ
ズマと接触させる方法であって、多数の穴を有する上部
電極を用い、シャワー状プラズマで処理する方法、フィ
ルム状基材を放電空間内を走行させる方法、一方の電極
に吹き出し口ノズルを有する容器状固体誘電体を設け、
該ノズルからプラズマを他の電極上に配置した基材に吹
き付ける方法等が挙げられる。

【００４５】また、上記（２）の具体的方法としては、
固体誘電体が延長されてプラズマ誘導ノズルを形成して
おり、放電空間の外に配置された基材に向けて吹き付け
る方法等が挙げられ、平行平板型電極と長尺型ノズル、
同軸円筒型電極と円筒型ノズルの組み合わせを用いるこ
とができる。なお、ノズル先端の材質は、必ずしも上記
の固体誘電体である必要がなく、上記電極と絶縁がとれ
ていれば金属等でもかまわない。

【００４６】これらの中でも、ガス吹き出し口ノズルを
有する固体誘電体を通して、対向電極間で発生したプラ
ズマを基材に吹き付ける方法は、被処理基材が直接高密
度プラズマ空間にさらされることが少なく、基材表面の
目的とする箇所にのみにプラズマ状態のガスを運び、レ
ジスト除去処理を行うことができるので、基材への電気
的熱的負担が軽減された好ましい方法である。

【００４７】本発明のレジスト除去においては、アッシ
ングされた有機物が基材に再付着しないようにするため
に、プラズマと基材との接触部近傍から処理済みガスを
排気することが必要である。

【００４８】本発明において、処理済みガスを排気する
方法としては、ガス吹きだし口ノズルの周囲に設けられ
たガス吸収口を備えてなる排気機構により排気する方
法、プラズマ処理装置を収納した容器内を負圧してなる
排気機構により排気する方法、吸い込みフード型の排気
機構により排気する方法等が挙げられる。

【００４９】また、基材を搬送する手段としては、基材
がフィルム状のものであれば、繰り出しロールと巻き取
りロールからなる搬送系を用い、枚葉のものであれば、
搬送コンベア、搬送ロボット等の搬送系を用いることが
できる。

【００５０】図で本発明の方法及び装置を具体的に説明
する。図２は、ガス吹き出し口を供えた円筒状固体誘電
体を用いてプラズマガスを基材に吹き付ける装置と、ガ
ス吹き出し口ノズルの周囲に設けられたドーナツ状のガ
ス吸引口を設けた装置と、基材の搬送機構を備えた装置
の一例を示す図である。１は電極、２は外側電極、３は
内側電極、４は固体誘電体、５はガス吹き出し口、７は
処理ガス導入口、１０は排気ガス筒、１４は基材、４１
〜４３は搬送ベルトをそれぞれ表す。例えば、処理ガス
は、白抜き矢印の方向にガス導入口７から筒状の固体誘
電体容器内に導入され、筒状固体誘電体容器の外側に配
設された電極２と筒状固体誘電体容器内部に配置された
内側電極３との間にパルス電界を印加することによっ
て、プラズマとしてガス吹き出し口５から吹き出され
る。一方、基材１４は、最初は搬入ベルト４１により運
ばれ、次に処理ベルト４２によりガス吹き出し口に運ば
れ、アッシング処理され、次いで搬出ベルト４３で運び
出されるという３工程の搬送工程からなっている。アッ
シング処理済みのガスは、排気ガス筒１０より、アッシ
ングされた後の有機物と共に除去され基材に再付着して
汚染することがない。搬送ベルトは、送りスピードを任
意に調整できるものを用いることにより処理の程度を変
更でき、さらに冷却又は加熱機構を付加することもでき
る。また、筒状固体誘電体からなるノズル体は、必要に
応じて、電極間に電圧印加後、予備放電を行い、プラズ
マが安定するまで基材の外側で待機させるノズル待機機
構を具備せることもできるし、Ｘ−Ｙ−Ｚ移動機構を具
備させて基材上を掃引させることもできる。

【００５１】図３は、平行平板型長尺ノズルによりプラ
ズマガスを基材に吹き付ける装置と、ガス吹き出し口ノ
ズルの周囲に設けられたガス吸引口を設けた装置と、基
材の搬送機構を備えた装置の一例を示す図である。１は
電源、２及び３は電極、４は固体誘電体、５はガス吹き
出し口、７は処理ガス導入口、９は放電空間、１０は排
気ガス筒、１４は基材、４２は搬送ベルトをそれぞれ表
す。例えば、処理ガスは、矢印の方向にガス導入口７か
らの放電空間９に導入され、電極２と電極３との間にパ
ルス電界を印加することによって、プラズマとしてガス
吹き出し口５から吹き出される。一方、基材１４は、ベ
ルト４２によりガス吹き出し口に運ばれ、アッシング処
理される。アッシング処理済みのガスは、排気ガス筒１
０より、アッシングされた後の有機物と共に除去され、
基材に再付着して汚染することがない。搬送ベルト４２
は、送りスピードを任意に調整できるものを用いること
により処理の程度を変更でき、さらに冷却又は加熱機構
を付加することもできる。また、ノズル体は、必要に応
じて、電極間に電圧印加後、予備放電を行い、プラズマ
が安定するまで基材の外側で待機させるノズル待機機構
を具備せることもできるし、Ｘ−Ｙ−Ｚ移動機構を具備
させて基材上を掃引させることもできる。

【００５２】図４は、対向する電極間で発生したプラズ
マガス中に基材を配置する装置と、処理ガスの導入口の
反対方向に排気口を設けた排気装置と、ロボットによる
搬送機構の組み合わせの一例の装置を示す図である。１
は電源、２は上部電極、３は下部電極、４は固体誘電
体、７は処理用ガスの導入口、１０は排気ガス筒、１４
は基材、２０は搬送ロボット、２１は基材カセット、２
２はロボットアーム、２３は吸着ヘッドをそれぞれ表
す。例えば、処理ガスは、ガス導入口７から導入され、
放電空間に吹き出され、上下の電極間にパルス電界を印
加することによってプラズマ化し、搬送ロボット２０に
よりカセット２１からロボットアーム２２とその先端に
付けられた吸着ヘッド２３を用いて出し入れされる基材
１４に接触し、レジストのアッシング処理をする。アッ
シング処理済みのガスは、排気ガス筒１０より、アッシ
ングされた後の有機物と共に除去され、基材に再付着し
て汚染することがない。なお、下部電極３は、Ｘ−Ｙ−
Ｚ移動機構が付設されアッシング処理を基材上の必要な
箇所にするように移動させることができ、さらに冷却、
加熱機構を組み合わせることもできる。

【００５３】図５は、プラズマ処理装置を収納した容器
内を負圧にして、処理済みガスを排気する装置と、ロボ
ットによる搬送機構の組み合わせの一例の装置を示す図
である。白抜き矢印方向から処理ガスを導入させ、Ｘ−
Ｙ−Ｚ移動機構を備えたプラズマガスノズル体６からプ
ラズマを基材１４に吹き付け、レジストのアッシング処
理を行う。基材１４は、搬送ロボット２０により搬送出
入室３１内にあるカセット２１から出し入れされる。ア
ッシング処理済みのガスは、排気ガス筒１０より、アッ
シングされた後の有機物と共に除去され、基材に再付着
して汚染することがない。また、容器３０が若干負圧に
なることにより、プラズマと基材との接触部近傍の処理
済みガスは、より効果的に除去される。容器３０は、特
に厳密な気密性は必要なく、簡単なチャンバーで良い。

【００５４】さらに、本発明の装置は、レジスト除去後
の状態を検査する外観検査機構と組み合わせることもで
きる。

【００５５】以上の特徴から、本発明の装置は、半導体
素子の基板の表面に存在するレジスト膜の除去に有効で
あり、処理ガスの種類を適宜選択することにより有機汚
染物等のクリーニング、有機フィルムの密着性の改善、
金属酸化物の還元、表面改質などに用いることもでき
る。

【００５６】本発明のパルス電界を用いた大気圧放電で
は、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
りクリーニングレート等の処理パラメータも調整でき
る。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。

【００５７】

【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。

【００５８】実施例１図３に示した排気機構を有するプラズマ発生装置を用
い、下記の処理条件で１０ｃｍ角のガラス基板上にコー
トしたレジスト膜をアッシングした。電極の面積は１０
ｃｍ×２０ｃｍであり、電極間の距離は１ｍｍ、固体誘
電体４は１．５ｍｍ厚のアルミナ系誘電体であり、プラ
ズマ放出口５は１ｍｍのスリット状であり、プラズマ放
出口と基材の距離は２ｍｍとした。レジスト膜は、ポジ
型レジスト（東京応化社製ＯＦＰＲ−８００）をスピン
コート後、８０℃で、２０分加熱した後、マスクをか
け、３６５ｎｍの真空紫外光を２０秒露光したのち現
像、水洗し、１３０℃で５０分焼成したもので、厚みは
１．８μｍであった。

【００５９】プラズマ処理条件処理ガス：酸素２ＳＬＭ＋Ｎ_２８ＳＬＭ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３００Ｗ、周波数１０ＫＨｚ、処理時間３０
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。

【００６０】処理効果が分かるようレジスト膜上に１ｍ
ｍ厚のテフロン（登録商標）板を乗せ、プラズマ処理の
影を作った。プラズマ照射部分は、レジストが灰化して
除去された。アッシング速度は、４２００ｎｍ／ｍｉｎ
と見積もられた。

【００６１】実施例２実施例１と同様にして、下記の処理条件で実施例１で用
いたレジスト膜を処理した。プラズマ処理条件処理ガス：酸素３ＳＬＭ＋アルゴン９ＳＬＭ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３０
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。

【００６２】処理効果が分かるようレジスト膜上に１ｍ
ｍ厚のテフロン板を乗せ、プラズマ処理の影を作った。
プラズマ照射部分は、レジスト膜が１．２ｍｍ幅で灰化
され、除去された。アッシング速度は、３６００ｎｍ／
ｍｉｎと見積もられた。

【００６３】比較例１真空容器装置を用い、容器を密閉して真空排気後、処理
ガスとして、酸素５％＋アルゴン９５％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．
２ｋＨｚのｓｉｎ波形の電圧を印加し、５分間、実施例
１で用いたレジスト膜の表面処理を行った。得られたレ
ジスト膜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、約５００ｎｍアッシングが進んでおり、ア
ッシング速度は約１００ｎｍ／ｍｉｎと見積もられた。

【００６４】比較例２図３の装置を用い、ガス条件は、実施例１と同様にし、
パルス電界の代わりに周波数１２．２ｋＨｚのｓｉｎ波
形を印加して、放電発生を試みたところ、電圧印加直後
にアーク放電が発生してガラス基板が割れた。

【００６５】

【発明の効果】本発明のパルス電界を印加するレジスト
除去方法によれば、大気圧近傍で、処理ガスのプラズマ
を基材に接触させて基材の表面をアッシングし、処理済
みガスを排気することにより、レジスト除去を効率的な
システムとすることができ、歩留まり向上に寄与でき
る。また、本発明の方法は、大気圧下での実施が可能で
あるので、簡単な装置構成でよく、容易にインライン化
でき、本発明の方法を用いることにより処理工程全体の
速度低下を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のパルス電界の例を示す電圧波形図であ
る。

【図２】本発明のレジスト除去装置の図である。

【図３】本発明のレジスト除去装置の図である。

【図４】本発明のレジスト除去装置の図である。

【図５】本発明のレジスト除去装置の図である。

【符号の説明】

１電源（高電圧パルス電源）２、３電極４固体誘電体５ガス吹き出し口６ノズル体７ガス導入口９放電空間１０排気ガス筒１４基材２０搬送ロボット２１カセット２２アーム３０容器３１搬出入室３２シャッター４１搬入ベルト４２処理部ベルト４３搬出ベルト

フロントページの続き (72)発明者湯浅基和大阪府三島郡島本町百山２−１積水化学工業株式会社内 (72)発明者本間孝治東京都東大和市立野２−703 株式会社ケミトロニクス内Ｆターム(参考） 2H096 AA25 LA09 5F004 BB11 BD01 CA05 DA00 DA01 DA02 DA21 DA22 DA23 DA26 DB26 5F046 MA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマ処理による半導体製造工程にお
けるレジスト剥離において、大気圧近傍の圧力下、対向
する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、当該一対の対向電極間に処理ガスを導入して
パルス状の電界を印加することにより得られるプラズマ
を基材に接触させ、かつ、該プラズマと基材との接触部
近傍から処理済みガスを排気することを特徴とするレジ
スト除去方法。
【請求項２】処理ガスが、４体積％以上の含酸素ガス
を含むものであることを特徴とする請求項１に記載のレ
ジスト除去方法。
【請求項３】処理済みガスが、プラズマ発生機構と一
体化されガス吹きだし口ノズルの周囲に設けられたガス
吸収口から排気されることを特徴とする請求項１又は２
に記載のレジスト除去方法。
【請求項４】処理済みガスが、プラズマ処理装置を収
納した容器内を負圧にして排気されることを特徴とする
請求項１又は２に記載のレジスト除去方法。
【請求項５】処理済みガスが、吸い込みフードから排
気されることを特徴とする請求項１又は２に記載のレジ
スト除去方法。
【請求項６】パルス状の電界が、パルス立ち上がり及
び／又は立ち下がり時間が１００μｓ以下、電界強度が
０．５〜２５０ｋＶ／ｃｍであることを特徴とする請求
項１〜５のいずれか１項に記載のレジスト除去方法。
【請求項７】パルス状の電界が、周波数が０．５〜１
００ｋＨｚ、パルス継続時間が１〜１０００μｓである
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の
レジスト除去方法。
【請求項８】プラズマ処理による半導体製造工程にお
けるレジスト剥離装置において、少なくとも一方の対向
面に固体誘電体が設置された一対の対向電極と、当該一
対の対向電極間に処理ガスを導入する機構、該電極間に
パルス状の電界を印加する機構、該パルス電界により得
られるプラズマを基材に接触させる機構、及び該プラズ
マと基材との接触部近傍に設けられる排気機構を備えて
なることを特徴とするレジスト除去装置。
【請求項９】排気機構が、プラズマ発生機構と一体化
され、ガス吹きだし口ノズルの周囲に設けられたガス吸
収口を備えてなることを特徴とする請求項８に記載のレ
ジスト除去装置。
【請求項１０】排気機構が、プラズマ処理装置を収納
した容器内を負圧にしてなることを特徴とする請求項８
に記載のレジスト除去装置。
【請求項１１】排気機構が、吸い込みフード型のもの
であることを特徴とする請求項８に記載のレジスト除去
装置。
【請求項１２】プラズマを基材に接触させる機構が、
ガス吹き出し口ノズルを有する固体誘電体を通して対向
電極間で発生したプラズマを基材に向かって導くように
なされていることを特徴とする請求項８〜１１のいずれ
か１項に記載のレジスト除去装置。
【請求項１３】請求項８〜１２のいずれか１項に記載
の装置と基材搬送機構とを具備してなるレジスト除去装
置。