JP2544129B2

JP2544129B2 - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JP2544129B2
Application number: JP6742587A
Authority: JP
Inventors: 秀樹藤本
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1987-03-23
Filing date: 1987-03-23
Publication date: 1996-10-16
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: JPS63233533A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明はプラズマ処理装置の改良に関するものであ
る。

（従来の技術とその問題点）従来、半導体製造工程のうち特にドライエッチング工
程ではリアクティブイオンエッチング（RIE）が多く用
いられてきた。

RIE方のエッチングは異方性が高く、パターン転写能
力に優れているが、反面、エッチッグ後の角（かど）部
での断線がとかく問題になる。第２図a,b,cは、その一
例のエッチング後のウェハーの拡大断面図を示す。41は
レジスト膜、42は被エッチング膜、43は基板である。ａ
図はパターン化後のレジスト膜、ｂ図はRIE工程後、ｃ
図はレジストを除去してアルミニウムを堆積させたもの
である。上部の角44の部分で断線を生じ易い。

このため、特に二酸化珪素膜にコンタクトホールを穿
ける工程などでは、上部の角をとるために、あらかじめ
湿式エッチングによる等方性エッチング工程を入れて、
第３図（エッチング後のウェハーのコンタクトホール部
の断面図）のように、将来角になる部分45をエッチング
し、その後にRIEを行なって、全体としては、第４図に
示すような工程で処理を進める必要がある。

また、従来のケミカルドライエッチング装置は、独立
した装置としては存在するが、（渡辺、奥村、栗崎。ケ
ミカルドライエッチング装置、電子材料1986.3月号）被
処理物の真空保管が出来ない構造の為、例えば、上記の
ようなSi₂O膜のコンタクトホールの上部の角の丸みづけ
では、少なからず工程が増加する。

さて更に、アルミニウムやアルミニウム合金膜のドラ
イエッチングでは塩素系ガスを用いるため、被処理物を
大気中に出したときレジストに吸着されていた塩素や塩
化物が大気中の水分として反応して酸を作り、この酸が
アルミニウムやアルミニウム合金を腐食する、いわゆる
アフタコロージョンが起こる欠点がある。

これへの対策として従来は、ドライエッチング装置に
加熱ランプを内蔵して塩化物を加熱蒸発させたり、水洗
機構を取り付けて塩化物を水洗いで落としたりする等の
方法が揺られてきたが、レジストが存在している為、前
記した吸着物がレジストから完全に取りきれない欠点が
ある。

また、ケミカルドライエッチング装置を用いる場合で
も、処理するまでの間は大気中で待機させられる為その
間に化学変化を生じ、確実なアフタコロージョン発生阻
止手段とはならない欠点があった。

この為従来は、エッチング直後に別工程で水洗を行な
った後に、フォトレジストを剥離する工程を置くという
複雑な方法が一般に行なわれていた。

（発明の目的）本発明は、これらの問題を解決し、アフタコロージョ
ンの発生を阻止でき、且つ、単一装置内の連続工程で、
被処理物を大気に曝すことなく、角に丸み付けを施すよ
うなエッチング処理を行なうことのできる、新規のプラ
ズマ処理装置を提供することを目的とする。

（問題を解決するための手段）本発明は、真空にした処理槽内に設置された対向電極
間にガスを導入し、高周波電力を該電極間に印加してプ
ラズマを発生させ、その一方の電極上または両電極の間
に配置した被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理装
置において、大気と該処理槽の間に該被処理物を一旦真
空貯蔵する真空貯蔵槽と、該真空貯蔵層と該処理槽の間
で被処理物を真空中搬送する装置とを備え、且つ、該真
空貯蔵槽が活性種を発生させる活性種発生手段と被処理
物貯蔵カセットと排気機構とを具備し、該活性化手段と
被処理物貯蔵カセットとがプラズマ拡散遮蔽板により分
離されているプラズマ処理装置によって、前記目的を達
成したものである。

（作用）その作用をやゝ具体的に述べると、真空貯蔵槽に配置
された活性種発生手段に例えば、フロン系ガスを導入し
た場合には、二酸化珪素のエッチャントとなるフッ素ラ
ジカル等が発生し、酸素を導入した場合には酸素ラジカ
ルやオゾンが発生する。

こうした活性種を用いて、例えば二酸化珪素のエッチ
ング処理前に等方性エッチングを行ない、コンタクトホ
ールの「角落し」に用いることができる。また、フロン
系ガスおよび酸素ガスを導入して、アルミニウムエッチ
ング後の塩素除去およびレジスト剥離が出来る。

上記処理を真空貯蔵槽内で行ない搬送も真空中で行な
う為、単一装置内で真空を破壊せず且つ連続工程で処理
が可能である。

（実施例）次にこの発明を図を用いて詳細に説明する。

第１図a,bは、本発明の実施例の正面断面図と平面断
面図であって、本発明を平行平板型ドライエッチング装
置に応用したものである。

１はウェハーカセット、2,16は真空搬送機構、3,6,8
は各槽を気密隔離する為のバルブ、４は真空貯蔵槽、５
は貯蔵用カセット、７は真空搬送室、９はプラズマ処理
槽、10はガス導入路、11は接地電極、12は高周波電力印
加電極、13は高周波電源、14は排気路、15は被処理物で
あるウェハー、17はプラズマ室、30は真空処理槽に設け
られた活性種発生手段、19は排気路、20はガス導入路、
21はプラズマの拡散遮蔽板である。

活性種による処理を前処理として用いる場合には、ウ
ェハー15はウェハーカセット１より搬送機構２および気
密バルブ３を経て真空槽４内の貯蔵用カセット５に貯蔵
される。真空槽４に設けられている活性種発生手段は、
ガス導入口20とプラズマ室17と高周波印加コイル18とで
構成されており、高周波電源31から印加される高周波電
力によってガス導入路20から導入されたガスがプラズマ
室17内で放電を生じてプラズマ化する。この放電の際に
エネルギー密度の高いLTEプラズマを発生させることに
より（LTEプラズマに関しては本件と同一出願人の特開
昭59−18655号参照）大量の活性種を得ることができ
る。この活性種はガス導入路20から排気路19へ向かうガ
スの流れに伴って輸送され、その途中でウェハーカセッ
ト５に設置されたウェハー上で被処理質と反応し、必要
とするエッチングを行なうことができる。Si₂O膜の場合
であれば、NE₃等のフッ素系ガスを前述の導入ガスとし
て用いることで、第３図に示すように、フッ素ラジカル
によってSiO₂の等方性エッチングを行なうことが可能と
なる。

真空槽４での等方性エッチング処理が終了すると、ガ
ス導入路20は絶たれて真空槽４は排気され、気密バルブ
６を経て真空搬送機構16によりウェハーは真空搬送さ
れ、プラズマ処理槽９内の平行平板電極12上に載置され
る。

載置が終ると、気密バルブ８が閉じ、所定のエッチン
グガスがガス導入路10より導入され、このガスが所定の
圧力に達したのち、電源13より高周波電力を電極12に印
加し、プラズマ処理槽９内に放電プラズマを発生させリ
アクティブイオンエッチング（RIE）処理を行なう。こ
のエッチングは異方性が高く、前述のSi₂O膜の場合で
は、前記の真空貯蔵槽の等方性エッチングのあとで、第
５図に示すように異方性エッチングを行ない、上部角部
分での丸みをもたせた形状が得ることが出来る。こうし
て後工程の配線用膜付け時の断線を防ぐことができる。

従来は前述のようにこうした前処理は、湿式エッチン
グ装置のような全く異質の装置で行なわれているため、
工程数が増加したり、また一度大気中に出す必要がある
為に汚染の可能性があったりした。

なお、上部の角をとるために、レジストに予めテーパ
ーをつけてエッチングする方法も有るのであるが、この
方法も均一性の点で問題があり、ウェハーの面内で場所
によって角のととれ方が変わってしまうという欠点があ
った。

しかし、この実施例に示したように単一の装置内に前
処理装置が付属している場合は、上記の欠点が除かれて
工程を増すことなく均一の角とりが出来る。

また本実施例の装置によれば、平行平板電極で所定の
エッチング処理を行なった後の後処理が必要な場合に
は、処理の終ったウェハーを真空槽４内のカセット５に
収容したのち、第１図の活性種発生手段30により活性種
を発生させ処理を行なうことも出来る。例えば、アルミ
ニウム膜のエッチングには、現在殆どの場合、塩素系ガ
スが用いられているが、レジストに吸着した残留塩素が
大気中で大気に含まれる水蒸気として塩酸を生じ、アル
ミニウムを腐食させるという問題がある。こうした場合
には、後処理で酸素ガスもしくは酸素ガスとフロン系ガ
スの混合ガスを活性種発生手段に導入し、そのガスのプ
ラズマで発生した活性種（O,O₃等）によってレジストを
灰化処理することができ、残留塩素も同時に除去でき、
これによって、大気中における腐食の発生を未然に防止
することが出来る。

本実施例の装置のようにすれば、搬送を真空中で行な
い大気中の水蒸気と接触を避けつつ残留塩素を取り除く
などの前・後処理を行なうことでことができ、腐食につ
いて信頼性が著しく改善される。

なお、本実施例において、活性種発生手段としてコイ
ルを用いた誘導結合型の活性種発生手段を用いている
が、マイクロ波を導入してガスをプラズマ化し活性種を
発生させても同様な効果が期待できる。

（発明の効果）本発明は以上説明したように、アフタコロージョンの
発生を阻止でき、且つ、単一装置内の連続工程で、被処
理物を大気に曝すことなく、角に丸み付けを死すような
エッチング処理を行なうことのできる、新規のプラズマ
処理装置を提供する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは、本発明の実施例のプラズマ処理装置の正面
断面図。第１図ｂは、その平面断面図。第２図は、異方性エッチングのみで行なうコンタクトホ
ール部の膜付けを示す、拡大断面図。第３図は、本発明の装置により等方性エッチングを行な
った場合の形状を示す。第４図は、角とりを行なった時の酸化膜付けの様子を示
したもの。第５図は等方性エッチング後、異方性エッチングを行な
った形状を示す。１……カセット、2,7……搬送機構、3,6,8……気密バル
ブ、４……真空貯蔵槽、５……真空中カセット、９……
処理槽、10,20……ガス導入路、11……電極、12……高
周波印加電極、13……高周波電源、14,19……排気路、1
7……プラズマ室、18……コイル、15……被処理物、30
……活性種発生手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】真空にした処理槽内に設置された対向電極
間にガスを導入し、高周波電力を該電極間に印加してプ
ラズマを発生させ、その一方の電極上または両電極の間
に配置した被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理装
置において、大気と該処理槽の間に該被処理物を一旦真
空貯蔵する真空貯蔵槽と、該真空貯蔵層と該処理槽の間
で被処理物を真空中搬送する装置とを備え、且つ、該真
空貯蔵槽が活性種を発生させる活性種発生手段と被処理
物貯蔵カセットと排気機構とを具備し、該活性化手段と
被処理物貯蔵カセットとがプラズマ拡散遮蔽板により分
離されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】該活性種発生手段にハロゲン系ガス，酸
素，窒素，希ガスまたはそれらの混合ガスを導入して活
性種を発生させ、該被処理物に対して該活性種による処
理を行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のプラズマ処理装置。