JP4078989B2 - プラズマアッシング方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶用トランジスタ素子形成などに利用されるプラズマ処理技術に関し、特に当該デバイス作製の際に使用されるフォトレジスト膜のプラズマアッシング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガラス基板を用いる液晶用ＴＦＴ形成工程においては、低コスト化、環境負荷低減のため、エッチングやドーピングの際に使用されたフォトレジスト膜のアッシングを、薬液を用いないドライプロセスにて行う動きが高まってきている。
【０００３】
しかしながら、エッチングやイオンドーピングに使用されたレジスト表面は変質・硬化しており、完全に除去することは難しく、フルアッシングを行っても基板表面にレジストの残渣が発生し、後工程への悪影響やデバイスそのものの不良を引き起こすという問題がある。
【０００４】
そこで、コイルを用いた誘導結合型のＩＣＰプラズマ源や、マイクロ波を用いたプラズマ源を使用してより高密度なプラズマを生成し、かつ数種のガスを混合したプラズマを用いたり、複数の処理ステップを用いたりして、レジストの完全除去を達成する方法が提案されてきた（特許文献１及び２など）。
【０００５】
上記２つの特許文献に開示された技術は、Ｏ2にＦを含むガスを添加したプラズマによりレジストをアッシングする第１の工程と、Ｆを含むガスを用いない第２の工程を有することを特徴としており、これによりエッチングやドーピングによって変質したレジストを完全除去できるというものである。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２６４４７５８号公報
【特許文献２】
特許第２７４６４９６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガラスなどの誘電体を基板とする液晶プロセスや、半導体分野でもどう配線を用いる場合などは、被処理基板を載置する電極もしくはステージの温度が高すぎると基板のそりや配線の酸化が問題となってしまうため、前記温度として１００℃以下のプロセスが要求されているが、上述した従来のレジスト除去方法では、特にＦを含むガスを添加しない工程にて著しくレジスト除去速度が低下し、処理タクトの低下が問題となる。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、エッチングやドーピング等の前処理により変質したレジスト膜を残渣なくフルアッシングすることが可能で、かつ処理時間を要さないプラズマアッシング方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本願第１の発明に係る請求項１に記載されたプラズマアッシング方法は、真空容器内にＯ 2 ガスを主体としたプラズマを発生させ、電極上に載置された被処理基板上のレジスト除去を行うプラズマアッシング方法であって、前記電極の温度を１００℃以下とし、かつ、前記電極に電力密度が０．１１５Ｗ／ｃｍ 2 以下もしくはゼロの電力を印加する第１ステップと、前記電極に電力密度が０．１１５Ｗ／ｃｍ 2 以上の電力を印加する第２ステップにて前記基板の処理を行うことを特徴とする。
【００１０】
このとき好適には、第１ステップにおいて、Ｏ 2 ガスにＣＦ 4 ガスをＯ 2 ガス流量の５％以下添加することが望ましい。
【００１２】
また、本願第２の発明に係る請求項３に記載されたプラズマアッシング方法は、真空容器内にＯ 2 ガスを主体としたプラズマを発生させ、電極上に載置された被処理基板上のレジスト除去を行うプラズマアッシング方法であって、前記電極の温度を１００℃以下とし、かつ、複数の処理ステップにて処理を行う場合に、第１もしくは最終ステップでは、前記電極に電力密度が０．１１５Ｗ／ｃｍ 2 以下もしくはゼロの電力を印加し、前記第１もしくは最終ステップ以外のステップの少なくとも１ステップでは、前記電極に前記電力密度が０．１１５Ｗ／ｃｍ 2 以上の電力を印加することで前記基板の処理を行うことを特徴とする。
【００１３】
このとき好適には、第１もしくは最終ステップにて、Ｏ 2 ガスにＣＦ 4 ガスをＯ 2 ガス流量の５％以下添加することが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本願発明の第１の実施形態について図１を用いて説明する。
【００１６】
図１に示すように、エッチングやドーピング処理後のレジスト膜を有する被処理基板１を高周波電源２に接続された電極３上に載置し、その後、真空容器４内にガス導入装置５によりＯ2ガス及びＣＦ4（Ｏ2ガス流量の５％以下）を導入して、排気装置６により一定圧力に排気／調圧する。
【００１７】
続いて、コイル７に接続された第２の高周波電源８及び第１の高周波電源２に高周波電力を投入することにより、真空容器４内にプラズマを発生させ、被処理基板１のアッシング処理の第１ステップを開始する（高周波電源２に印加する電力は０〜０．１１５Ｗ／ｃｍ2）。
【００１８】
第１ステップ終了後、高周波電源の投入及びＣＦ4ガスの導入を停止し、再度、真空容器４内を一定圧力に保ったのち、再度、高周波電源２，８により電力を投入してプラズマを発生させ、第１ステップのアッシング処理速度の２倍以上の速度を有する第２のステップを実施し、アッシング処理を完了する（高周波電源２に印加する電力は０．１１５Ｗ／ｃｍ2以上）。なお、電極３は冷却装置９に接続されており、１００℃以下になるように冷却かつ制御されている。
【００１９】
前記処理の際、第１ステップにて添加するＣＦ4ガスをＯ2流量に対して５％以下とすることで、下地酸化膜のエッチングを防止しつつ、レジスト変質層の有効な除去が図れる。また、第１ステップにおいては被処理基板１を載置する電極３に印加する高周波電力を０．１１５Ｗ／ｃｍ2以下としなければレジスト残渣が発生しやすい。さらに、第２のステップにおいて被処理基板１を載置する電極３に印加する高周波電力を０．１１５Ｗ／ｃｍ2以上とすることで、第１ステップの２倍以上の処理速度を得ることができ、処理タクトを向上させることが可能となる。
【００２０】
また、第１ステップ終了の判断は、事前に第１ステップの処理時間に対するレジスト変質層の除去具合を評価しておき、その結果から変質層の除去が十分と思われる時間だけ処理を実施する方法や、プラズマの発光状態の変化から判断する方法などがある。第２ステップの処理終了の判断も同様である。
【００２１】
また、第１ステップ終了後に、高周波電源２，８への電力投入を停止せずにプラズマを維持したままガスのみ交換（この場合はＣＦ4ガスの停止）しても、アッシング状態には影響はなく、さらに処理タクトを向上させることができる。
【００２２】
なお、被処理基板の状態（下地膜の種類、前処理の条件等）によっては、上記第１及び第２の処理順を逆としても問題ない。
【００２３】
（第２の実施形態）
以下、本願発明の第２の実施形態について説明する。
【００２４】
図１に示すように、エッチングやドーピング後のレジスト膜を有する被処理基板１を高周波電源２に接続された電極３上に載置し、その後、真空容器４内にガス導入装置５によりＯ2ガス及びＣＦ4ガス（Ｏ2ガス流量の５％以下）を導入して、排気装置６により一定圧力に排気／調圧する。
【００２５】
続いて、コイル７に接続された第２の高周波電源８及び第１の高周波電源２に高周波電力を投入することにより、真空容器４内にプラズマを発生させ、被処理基板１のアッシング処理の第１ステップを開始する（高周波電源２に印加する電力は０〜０．１１５Ｗ／ｃｍ2）。
【００２６】
第１ステップ終了後、高周波電源の投入及びガスの導入を停止する。その後、最終ステップまでに、少なくとも１ステップは第１ステップもしくは最終ステップのアッシング処理速度の２倍以上の速度を有する中間ステップを実施する（高周波電源２に印加する電力は０．１１５Ｗ／ｃｍ2以上）。最終ステップは、第１ステップと同様ＣＦ4ガスを５％以下添加してプラズマ処理を行い、アッシングを完了させる。なお、電極３は冷却装置９に接続されており、１００℃以下になるように冷却かつ制御されている。
【００２７】
前記処理の際、第１ステップもしくは最終ステップにて添加するＣＦ4ガスをＯ2ガス流量に対して５％以下とすることで、下地酸化膜のエッチングを防止しつつ、レジスト変質層やレジスト残渣の有効な除去が図れる。また、第１ステップもしくは最終ステップにおいては被処理基板１を載置する電極３に印加する高周波電力を０．１１５Ｗ／ｃｍ2以下としなければレジスト残渣が発生しやすい。さらに、第２のステップにおいて被処理基板１を載置する電極３に印加する高周波電力を０．１１５Ｗ／ｃｍ2以上とすることで、第１ステップもしくは最終ステップの２倍以上の処理速度を得ることができ、処理タクトを向上させることが可能となる。
【００２８】
また、第１ステップ終了の判断は、事前に第１ステップの処理時間に対するレジスト変質層の除去具合を評価しておき、その結果から変質層の除去が十分と思われる時間だけ処理を実施する方法や、プラズマの発光状態の変化から判断する方法などがある。中間ステップ及び最終ステップの処理終了の判断も同様である。
【００２９】
また、各ステップ終了後に、高周波電源２，８への電力投入を停止せずにプラズマを維持したままガスのみ交換（この場合はＣＦ4ガスの停止）しても、アッシング状態には影響はなく、さらに処理タクトを向上させることができる。
【００３０】
以下に、本願発明の第２の実施形態に対する具体的な実施例を説明する。
【００３１】
図１に示したような誘導結合型のプラズマを発生させることのできるプラズマ処理装置にて、ガラス基板上の絶縁膜エッチングに使用したレジストのアッシング処理を実施した。
【００３２】
処理条件は、下表（表１）に示す通りである。
【００３３】
【表１】
なお、第１ステップの処理時間は、事前に処理時間に対するレジストの除去状態を評価して最適化した。また第２ステップの処理時間は、プラズマ発光分光により、図２に示すように波形の変化をよみとり、図中Ａの時点で停止した。この場合、ＣＯの発光波長にて強度測定をしているため、強度が低下したＡ点では、レジストのアッシング処理がほぼ完了している状態であると考えられる。また第３ステップは、第１ステップと同様に最適化した。
【００３５】
上記処理を実施した結果、レジスト残渣なく、かつ処理時間トータル４分を実現した。各ステップのアッシング速度は、第１ステップ及び最終ステップが３００ｎｍ／ｍｉｎ、第２ステップが１０００ｎｍ／ｍｉｎであった。
【００３６】
従来の方法で実施した場合は、下部電極の温度が１００℃以下ではＣＦ4ガスの添加を停止した時点でアッシング速度が極端に低下（ほぼゼロ）となってしまうためレジストを完全除去することはできなかった。
【００３７】
なお、上記実施例においては、第１ステップと最終ステップを全く同じ条件としたが、レジストの種類や状態によっては、第１もしくは最終ステップのどちらかの処理速度の２倍以上となるように中間ステップを処理速度を設定すれば問題なく、第１ステップと最終ステップが同じ条件でなくても同様の効果が得られる。
【００３８】
【発明の効果】
本願第１の発明に係るプラズマアッシング方法によれば、２つの処理ステップにて処理を行う場合に、処理の第２ステップのレジスト除去速度を第１ステップの２倍以上となるような条件にて処理を行うことにより、エッチングやドーピング等の前処理により変質したレジスト膜を残渣なくフルアッシングすることが可能で、かつ処理時間を要さないプラズマアッシングを実現できる。
【００３９】
また、本願第２の発明に係るプラズマアッシング方法によれば、複数の処理ステップにて処理を行う場合に、処理の第１もしくは最終ステップ以外のステップの中に少なくとも１ステップはレジスト除去速度を第１もしくは最終ステップの２倍以上となるような条件にて処理を行うことにより、エッチングやドーピング等の前処理により変質したレジスト膜を残渣なくフルアッシングすることが可能で、かつ処理時間を要さないプラズマアッシングを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するプラズマ処理装置の構成図
【図２】本発明の実施形態における各ステップの切り替えタイミングを示すプラズマ発光波形を示す図
【符号の説明】
１ 被処理基板
２ 高周波電源
３ 電極
４ 真空容器
５ ガス導入装置
６ 排気装置
７ コイル
８ 高周波電源
９ 冷却装置
Claims (4)
- 真空容器内にＯ2ガスを主体としたプラズマを発生させ、電極上に載置された被処理基板上のレジスト除去を行うプラズマアッシング方法であって、
前記電極の温度を１００℃以下とし、かつ、前記電極に電力密度が０．１１５Ｗ／ｃｍ2以下もしくはゼロの電力を印加する第１ステップと、前記電極に電力密度が０．１１５Ｗ／ｃｍ2以上の電力を印加する第２ステップにて前記基板の処理を行うこと
を特徴とするプラズマアッシング方法。 - 第１ステップにおいて、Ｏ2ガスにＣＦ4ガスをＯ2ガス流量の５％以下添加すること
を特徴とする請求項１記載のプラズマアッシング方法。 - 真空容器内にＯ2ガスを主体としたプラズマを発生させ、電極上に載置された被処理基板上のレジスト除去を行うプラズマアッシング方法であって、
前記電極の温度を１００℃以下とし、かつ、複数の処理ステップにて処理を行う場合に、第１もしくは最終ステップでは、前記電極に電力密度が０．１１５Ｗ／ｃｍ2以下もしくはゼロの電力を印加し、前記第１もしくは最終ステップ以外のステップの少なくとも１ステップでは、前記電極に前記電力密度が０．１１５Ｗ／ｃｍ2以上の電力を印加することで前記基板の処理を行うこと
を特徴とするプラズマアッシング方法。 - 第１もしくは最終ステップにて、Ｏ2ガスにＣＦ4ガスをＯ2ガス流量の５％以下添加すること
を特徴とする請求項３記載のプラズマアッシング方法。
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