JP6349796B2 - プラズマ処理装置、薄膜トランジスターの製造方法及び記憶媒体 - Google Patents
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Description
本発明は、基板上に形成される薄膜トランジスターの電極となる金属膜をプラズマ処理する技術に関する。
液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）などのＦＰＤ（Flat Panel Display）に使用される例えば薄膜トランジスター（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）は、ガラス基板などの基板上に、ゲート電極やゲート絶縁膜、半導体層などをパターニングしながら順次積層していくことにより形成される。
このＴＦＴにおいて、半導体層に接続されるソース電極やドレイン電極の材料としてアルミニウムやアルミニウムを含む合金の金属膜を用いる場合には、塩素を含むエッチングガス（「塩素系のエッチングガス」という）によりこれらの電極や配線（これらをまとめて電極という場合がある）をパターニングする場合がある。しかしながら、塩素系のエッチングガスを用いてパターニングした電極やパターニング時に用いたレジストには塩素が残存しており、次の工程へ向けて基板を搬送する過程で大気中の水分と塩素とが反応し、電極のコロージョン（腐食）を引き起こすおそれがある。
ここで引用文献１には、塩素系のエッチングガスを用いて半導体基板上に半導体装置のアルミニウム配線をパターニングした後、水分を含んだ酸素プラズマを用いてレジストパターンのアッシングすることにより、レジストパターンと共に、アルミニウム配線の表面に付着した塩素を気体状の塩酸（ＨＣｌ）にして除去する技術が記載されている。
なお、引用文献１には「レジストパターンを水素（Ｈ）または１酸化１水素（ＯＨ）を含む酸素ガスのプラズマによりアッシング除去する工程」にて、レジストパターンに付着した塩素を除去できる旨が記載されているが、明細書中には水分を添加した酸素プラズマの例しか記載されていない。
なお、引用文献１には「レジストパターンを水素（Ｈ）または１酸化１水素（ＯＨ）を含む酸素ガスのプラズマによりアッシング除去する工程」にて、レジストパターンに付着した塩素を除去できる旨が記載されているが、明細書中には水分を添加した酸素プラズマの例しか記載されていない。
また引用文献２には、チャネルエッチ型のＴＦＴの製造工程において、ソース／ドレインの電極をウェットエッチングにより形成し、次いで塩素系のエッチングガスによって不純物半導体層のドライエッチングを行った後、露出したアモルファスシリコン（ａ-Ｓｉ）の表面を水プラズマで処理することにより、安定した絶縁層を形成すると共に、レジストを除去する技術が記載されている。また、水プラズマに曝すことにより、コロージョンの発生原因となる塩素を除去することができる旨も記載されている。
これら引用文献１、２に記載の技術につき、プラズマを利用したアッシング処理によるレジストパターンの除去は、レジストをきれいに除去しきれずに残留物が残ってしまう場合がある。そこで、このような残留物の問題が少なく、より短時間でレジストを除去することが可能な剥離液を用いたレジストの除去を採用する場合があり、この場合には、アッシングの機会を利用して、塩素除去を行うことができない。
また、酸素プラズマに水分を添加したり、水プラズマを用いたりする手法では塩素を除去する活性成分を十分に供給することが困難であり、コロージョンを抑制するうえで塩素を十分に除去できないおそれがある。
また、酸素プラズマに水分を添加したり、水プラズマを用いたりする手法では塩素を除去する活性成分を十分に供給することが困難であり、コロージョンを抑制するうえで塩素を十分に除去できないおそれがある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、薄膜トランジスターの製造工程において、コロージョンの発生を抑制しつつ、アルミニウムを含む電極をパターニングすることが可能なプラズマ処理装置、薄膜トランジスターの製造方法、及びこの方法を記憶した記憶媒体を提供することにある。
本発明に係る薄膜トランジスターの製造方法は、アルミニウムを含む金属膜の上層側に、パターニングされたレジスト膜が形成され、塩素を含むエッチングガスによって前記金属膜がエッチング処理された基板を処理容器内に配置する工程と、
前記処理容器内を真空排気すると共に、当該処理容器内にプラズマ発生用のガスである水素ガスを供給する工程と、
前記処理容器内に供給されたプラズマ発生用のガスをプラズマ化して、前記基板に付着した塩素を除去する工程と、を含み、
前記基板に付着した塩素を除去する工程は、０．６６７Ｐａ以上、１３．３Ｐａ以下の圧力範囲で行われることを特徴とする。
前記処理容器内を真空排気すると共に、当該処理容器内にプラズマ発生用のガスである水素ガスを供給する工程と、
前記処理容器内に供給されたプラズマ発生用のガスをプラズマ化して、前記基板に付着した塩素を除去する工程と、を含み、
前記基板に付着した塩素を除去する工程は、０．６６７Ｐａ以上、１３．３Ｐａ以下の圧力範囲で行われることを特徴とする。
前記薄膜トランジスターの製造方法は以下の特徴を備えていても良い。
（ａ）前記プラズマ発生用のガスに、酸素ガスを添加する工程を含むこと。
（ｂ）前記基板に付着した塩素を除去する工程は、当該基板の温度を２５℃以上、２５０℃以下の温度範囲に調節して行われること。
（ｃ）前記エッチング処理された基板を処理容器内に配置する工程は、アルミニウムを含む金属膜の上層側に、パターニングされたレジスト膜が形成された基板を前記処理容器内に搬入する工程と、前記基板が搬入された処理容器内を真空排気すると共に、当該処理容器内に当該処理容器内に塩素を含むエッチングガスを供給するエッチングガスを供給する工程と、前記処理容器内に供給されたエッチングガスをプラズマ化して前記金属膜のエッチング処理を行う工程と、を含むこと。このとき、前記エッチング処理を行う工程は、０．６６７Ｐａ以上、１３．３Ｐａ以下の圧力範囲で行われること。また、前記エッチング処理を行う工程は、前記基板の温度を２５℃以上、１２０℃以下の温度範囲に調節して行われること。
（ａ）前記プラズマ発生用のガスに、酸素ガスを添加する工程を含むこと。
（ｂ）前記基板に付着した塩素を除去する工程は、当該基板の温度を２５℃以上、２５０℃以下の温度範囲に調節して行われること。
（ｃ）前記エッチング処理された基板を処理容器内に配置する工程は、アルミニウムを含む金属膜の上層側に、パターニングされたレジスト膜が形成された基板を前記処理容器内に搬入する工程と、前記基板が搬入された処理容器内を真空排気すると共に、当該処理容器内に当該処理容器内に塩素を含むエッチングガスを供給するエッチングガスを供給する工程と、前記処理容器内に供給されたエッチングガスをプラズマ化して前記金属膜のエッチング処理を行う工程と、を含むこと。このとき、前記エッチング処理を行う工程は、０．６６７Ｐａ以上、１３．３Ｐａ以下の圧力範囲で行われること。また、前記エッチング処理を行う工程は、前記基板の温度を２５℃以上、１２０℃以下の温度範囲に調節して行われること。
本発明は、塩素系のエッチングガスを用いてエッチング処理されたアルミニウムを含む金属膜に対し、水素ガスのプラズマを用いて処理を行うので、エッチング処理の際に金属膜やレジストに付着した塩素を除去し、コロージョンの発生を抑えることができる。
本発明の実施の形態に係るプラズマ処理が適用される基板Ｆの構成例について図１、図２を参照しながら説明する。図１、図２は、基板Ｆであるガラス基板４１の表面に形成されるＴＦＴ４ａ、４ｂの拡大縦断面を示している。
図１は、チャネルエッチ型のボトムゲート型構造のＴＦＴ４ａである。ＴＦＴ４ａは、ガラス基板４１上にゲート電極４２が形成され、その上にＳｉＮ膜などからなるゲート絶縁膜４３が設けられ、さらにその上層に表面がｎ＋ドープされたａ-Ｓｉや酸化物半導体の半導体層４４が積層されている。次いで、半導体層４４の上層側に金属膜を成膜し、この金属膜をエッチングしてソース電極４５ａ、ドレイン電極４５ｂが形成される。
図１は、チャネルエッチ型のボトムゲート型構造のＴＦＴ４ａである。ＴＦＴ４ａは、ガラス基板４１上にゲート電極４２が形成され、その上にＳｉＮ膜などからなるゲート絶縁膜４３が設けられ、さらにその上層に表面がｎ＋ドープされたａ-Ｓｉや酸化物半導体の半導体層４４が積層されている。次いで、半導体層４４の上層側に金属膜を成膜し、この金属膜をエッチングしてソース電極４５ａ、ドレイン電極４５ｂが形成される。
ソース電極４５ａ、ドレイン電極４５ｂが形成された後、ＴＦＴ４ａは、ｎ＋ドープされた半導体層４４の表面をエッチングすることによりチャネル部が形成され、次いで、表面を保護するため、例えばＳｉＮ膜からなるパッシベーション膜が形成される（不図示）。そしてパッシベーション膜の表面に形成されたコンタクトホールを介してソース電極４５ａやドレイン電極４５ｂがＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの不図示の透明電極に接続され、この透明電極が駆動回路や駆動電極に接続されてＦＰＤが製造される。
また図２は、トップゲート型構造のＴＦＴ４ｂである。ＴＦＴ４ｂは、ガラス基板４１上にＬＴＰＳ（Low Temperature Poly-silicon）の半導体層４４が設けられ、その上層側にゲート絶縁膜４３を介してゲート電極４２が設けられた後、ＳｉＮ膜などからなる層間絶縁膜４７が形成されている。この層間絶縁膜４７にコンタクトホールを形成してから金属膜を形成し、エッチング処理を行ってソース電極４５ａ、ドレイン電極４５ｂが形成される。
その後のパッシベーション膜の成膜やその後の透明電極の形成（いずれも不図示）についてはＴＦＴ４ａの場合と同様であるので説明を省略する。
その後のパッシベーション膜の成膜やその後の透明電極の形成（いずれも不図示）についてはＴＦＴ４ａの場合と同様であるので説明を省略する。
以上に概略構成を説明したＴＦＴ４ａ、４ｂにおいて、ソース電極４５ａ、ドレイン電極４５ｂを形成するための金属膜は、例えば下層側から順に、チタン膜、アルミニウム膜、チタン膜を積層してなるＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ構造の金属膜が用いられる。図１、図２に示すように、当該金属膜の表面にはレジスト膜４６がパターニングされ、塩素ガス（Ｃｌ２）や酸塩化ホウ素（ＢＣｌ３）、四塩化炭素（ＣＣｌ４）などの塩素系のエッチングガスを用いてエッチング処理を行うことによりソース電極４５ａ、ドレイン電極４５ｂが形成される。
このように、塩素系のエッチングガスを用いて電極４５（ソース電極４５ａ、ドレイン電極４５ｂ）をパターニングすると、図７に示すようにレジスト膜４６に塩素が付着する。またエッチングされた金属膜である電極４５にも塩素や塩素とアルミニウムの化合物である塩化アルミニウムが付着する。このように塩素が付着した状態のＴＦＴ４ａ、４ｂをその後のレジスト膜４６の剥離のために大気搬送すると、レジスト膜４６や電極４５に付着している塩素と大気中の水分とが反応して塩酸が生成され、電極４５のコロージョンを引き起こす要因となる。
そこで従来は、レジスト膜４６の剥離を行う前に、ＴＦＴ４ａ、４ｂが形成された基板Ｆを水洗する水洗処理を行う必要があった。また、コロージョンの発生を抑える乾式の処理として、酸素ガスや、酸素ガスに四フッ化炭素（ＣＦ４）を添加したガスをプラズマ化して塩素を除去する手法も試みられている。しかしながら酸素ガス単独の場合は、コロージョンの抑制効果が小さい一方、四フッ化炭素を添加する場合には酸化アルミニウム（ＡｌＯ）やフッ化アルミニウム（ＡｌＦ）の生成に伴う発塵の問題が大きくなり、いずれも実用上の課題があった。
そこで本発明の実施形態においては、塩素系のエッチングガスを用いて金属膜をエッチング処理し、電極４５を形成した後の基板Ｆに対し、プラズマ化した水素ガスを用いて塩素を除去するプラズマ処理（以下、「トリートメント処理」という）を行う。
以下、当該トリートメント処理及びその前段のエッチング処理を実行する処理システム１、この処理システム１に設けられているプラズマ処理装置２の構成について図４、図５を参照しながら説明する。
以下、当該トリートメント処理及びその前段のエッチング処理を実行する処理システム１、この処理システム１に設けられているプラズマ処理装置２の構成について図４、図５を参照しながら説明する。
処理システム１の具体的構成を説明する前に、図３を参照しながら電極４５を形成する工程の概要について説明しておく。
図１、図２に示すように電極４５の下層側の積層体が形成された基板Ｆの表面に、例えばスパッタリングにより、チタン膜-アルミニウム膜-チタン膜を順次積層して金属膜を成膜する（Ｐ１）。次いで、金属膜の表面にレジスト液を塗布し、レジスト膜を形成する（Ｐ２）。このレジスト膜をパターニングした後（Ｐ３）、塩素系のエッチングガスを用いて金属膜をエッチング処理する（Ｐ４）。この後、水素ガスを用いたトリートメント処理を行って電極４５やレジスト膜４６の表面に付着した塩素を除去し（Ｐ５）、次いで基板Ｆの表面にレジスト剥離液を供給してレジスト膜４６を除去する（Ｐ６）。
図１、図２に示すように電極４５の下層側の積層体が形成された基板Ｆの表面に、例えばスパッタリングにより、チタン膜-アルミニウム膜-チタン膜を順次積層して金属膜を成膜する（Ｐ１）。次いで、金属膜の表面にレジスト液を塗布し、レジスト膜を形成する（Ｐ２）。このレジスト膜をパターニングした後（Ｐ３）、塩素系のエッチングガスを用いて金属膜をエッチング処理する（Ｐ４）。この後、水素ガスを用いたトリートメント処理を行って電極４５やレジスト膜４６の表面に付着した塩素を除去し（Ｐ５）、次いで基板Ｆの表面にレジスト剥離液を供給してレジスト膜４６を除去する（Ｐ６）。
以上に説明した電極４５の形成工程において、以下に説明する処理システム１においては、図３中に破線で囲んで示した金属膜のエッチング処理（Ｐ４）及び水素ガスによるトリートメント処理（Ｐ５）が実行される。
図４の平面図に示すように、処理システム１は、基板Ｆに対して既述のエッチング処理及びトリートメント処理を実行するマルチチャンバ型の真空処理システムとして構成されている。
図４の平面図に示すように、処理システム１は、基板Ｆに対して既述のエッチング処理及びトリートメント処理を実行するマルチチャンバ型の真空処理システムとして構成されている。
処理システム１は、不図示のキャリア載置部上に載置され、多数の基板Ｆを収容したキャリアＣ１、Ｃ２と、常圧雰囲気と真空雰囲気との間で内部の圧力雰囲気を切り替えることが可能なロードロック室１２との間で基板Ｆの受け渡しを行う第１の搬送機構１１を備えている。ロードロック室１２は例えば２段に積層され、各ロードロック室１２内には、基板Ｆを保持するラック１２２や基板Ｆの位置調節を行うポジショナー１２１が設けられている。
ロードロック室１２の後段には第２の搬送機構１４が設けられ、例えば平面形状が四角形の真空搬送室１３が接続されている。この真空搬送室１３において、ロードロック室１２が接続されている側壁面を除く、他の３つの側壁面には、本実施の形態のプラズマ処理装置２ａ〜２ｃが各々接続されている。
また、第１の搬送機構１１側のロードロック室１２の開口部、ロードロック室１２と真空搬送室１３との間、真空搬送室１３と各プラズマ処理装置２ａ〜２ｃとの間には、ロードロック室１２や真空搬送室１３を気密にシールし、かつ開閉可能に構成されたゲートバルブＧ１〜Ｇ３が各々介設されている。
プラズマ処理装置２ａ〜２ｃは、その内部にて基板Ｆに対してエッチング処理やその後のトリートメント処理を実行する。
このプラズマ処理装置は、導電性材料、例えば、内壁面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる角筒形状に形成され、気密且つ、電気的に接地された本体容器２１を備えている。本体容器２１は、例えば一辺が２２００ｍｍ、他辺が２５００ｍｍ程度の大きさの角型の基板Ｆを処理可能なように、例えば横断平面の一辺が２．９ｍ、他辺が３．１ｍ程度の大きさに構成されている。
このプラズマ処理装置は、導電性材料、例えば、内壁面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる角筒形状に形成され、気密且つ、電気的に接地された本体容器２１を備えている。本体容器２１は、例えば一辺が２２００ｍｍ、他辺が２５００ｍｍ程度の大きさの角型の基板Ｆを処理可能なように、例えば横断平面の一辺が２．９ｍ、他辺が３．１ｍ程度の大きさに構成されている。
本体容器２１の内部空間は、誘電体壁２により上下に区画され、その上方側は誘導結合プラズマ（ＩＣＰ（Induced Coupled Plasma））を発生させるためのアンテナ部２４が配置されるアンテナ室２４１、下方側は基板Ｆの処理が行われる処理室２３（処理容器の内部空間）となっている。誘電体壁２２は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などのセラミクスや石英などで構成される。
誘電体壁２２の下面側には、エッチングガスやトリートメント処理用のガス（これらをまとめて「処理ガス」という）を処理室２３に供給するためのシャワーヘッド２５が嵌め込まれている。シャワーヘッド２５は導電性材料である金属、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成され、不図示の接地線を介して電気的に接地されている。
シャワーヘッド２５の下面には、処理室２３へ向けて下方側へと処理ガスを吐出するための多数のガス吐出孔２５１が設けられている。一方、当該シャワーヘッド２５が嵌め込まれている誘電体壁２２の中央部には、シャワーヘッド２５内の空間に連通するようにガス供給管２６が接続されている。ガス供給管２６は、本体容器２１の天井部を貫通して外側へ延伸され、その途中で分岐して各々エッチングガス供給部２６１、水素ガス供給部２６２、酸素ガス供給部２６３に接続されている。
エッチングガス供給部２６１は、金属膜のエッチング処理に用いられる塩素系のエッチングガスの供給を行う。水素ガス供給部２６２は、エッチング処理後の基板Ｆに対してトリートメント処理を行うためにプラズマ発生用のガスである水素ガスの供給を行う。酸素ガス供給部２６３は、前記トリートメント処理の際に、プラズマ発生用のガスに添加される酸素ガスの供給を行う。各ガス供給部２６１〜２６３は、各種の処理ガスの供給源や流量調節部などを備えている。これらのガス供給部２６１〜２６３から供給された処理ガスは、ガス供給管２６を介してシャワーヘッド２５に供給された後、シャワーヘッド２５の空間内に広がり、各ガス吐出孔２５１を通って処理室２３内へ供給される。
誘電体壁２２の上方側のアンテナ室２４１内には、アンテナ部２４が配置されている。アンテナ部２４は、例えば銅などからなるアンテナ線により構成され、処理室２３内に均一な誘導電界を形成するため、当該処理室２３に水平に配置される基板Ｆと対向する領域に複数配置されている（アンテナ部２４の配置手法の一例としては特開２０１３−１６２０３５を参照）。
アンテナ部２４は、給電部２７１や整合器２７２を介して高周波電源２７３に接続され、高周波電源２７３からは例えば周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給される。これにより、処理室２３内に誘導電界が生成され、この誘導電界によりシャワーヘッド２５から供給された処理ガスがプラズマ化される。アンテナ部２４、給電部２７１や高周波電源２７３などは、本実施の形態のプラズマ発生部に相当する。
処理室２３内には、誘電体壁２２を挟んでアンテナ部２４と対向するように、基板Ｆの載置台２３１が設けられている。載置台２３１は、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。載置台２３１には、プラズマ中のイオンを基板Ｆに引き込むためのバイアス電力を印加する高周波電源２３８が整合器２３７を介して接続されている。この高周波電源２３８は、例えば周波数が６ＭＨｚの高周波電力を載置台に印加することができる。また載置台２３１には、例えば抵抗発熱体により構成され、直流電源２３６に接続されたヒーター２３３が設けられており、不図示の温度検出部による温度検出結果に基づいて載置台２３１上の基板Ｆを加熱することができる。さらに、載置台２３１には、冷媒を通流させるための不図示の冷媒流路が形成され、基板Ｆの過大な温度上昇を抑えることもできる。
また、真空雰囲気となる処理室２３内にて、上述のヒーター２３３や冷媒流路を利用した基板Ｆの温度調節を行うため、載置台２３１の基板Ｆの裏面には、不図示のガス流路を介して、熱伝達用のガスであるヘリウムガスが供給される。
さらに載置台２３１に載置された基板Ｆは、不図示の静電チャックにより吸着保持される。
さらに載置台２３１に載置された基板Ｆは、不図示の静電チャックにより吸着保持される。
載置台２３１は絶縁体製のカバー２３２内に収納され、さらに、中空の支柱２３５に支持されている。支柱２３５は本体容器２１の底面を貫通し、その下端部は不図示の昇降機構に接続されていて、載置台２３１を上下方向に移動させることができる。載置台２３１を収納するカバー２３２と本体容器２１の底部との間には、支柱２３５を包囲し、本体容器２１の気密状態を維持するためのベローズ２３４が配設されている。また処理室２３の側壁には、基板Ｆを搬入出するための搬入出口２１１およびそれを開閉するゲートバルブ２１２（図４のゲートバルブＧ３）が設けられている。
処理室２３の底部には、排気管２１３を介して真空ポンプなどの真空排気機構２１４が接続される。この真空排気機構２１４により、処理室２３内が排気され、エッチング処理やトリートメント処理の実施期間中、処理室２３内を所定の真空雰囲気に調節することができる。真空排気機構２１４に接続された排気管２１３は、本実施の形態の真空排気部に相当している。
以上に説明した構成を備える処理システム１及び各プラズマ処理装置２は、図４、図５に示すようにその全体の動作を統括制御する制御部３と接続されている。制御部３は不図示のＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部には処理システム１やプラズマ処理装置２の作用、即ちキャリアＣ１、Ｃ２から取り出した基板Ｆを、ロードロック室１２や真空搬送室１３を介して各プラズマ処理装置２（２ａ〜２ｃ）に搬入し、各種の処理ガスを所定の順番で供給して金属膜のエッチング処理やその後のトリートメント処理を実行し、処理後の基板Ｆを元のキャリアＣ１、Ｃ２へ戻す動作などについてのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
以上の構成を備えた処理システム１、プラズマ処理装置２の作用について図６のフロー図を参照しながら説明する。
はじめに、処理対象の基板ＦをキャリアＣ１、Ｃ２から取り出して、ロードロック室１２や真空搬送室１３内を搬送する（スタート）。しかる後、当該基板Ｆの処理が行われるプラズマ処理装置２ａ〜２ｃのゲートバルブ２１２を開いて処理室２３内に基板Ｆを搬入し、載置台２３１上に基板Ｆを載置して吸着固定すると共に、載置台２３１の高さ位置を調節する（ステップＳ１０１）。
はじめに、処理対象の基板ＦをキャリアＣ１、Ｃ２から取り出して、ロードロック室１２や真空搬送室１３内を搬送する（スタート）。しかる後、当該基板Ｆの処理が行われるプラズマ処理装置２ａ〜２ｃのゲートバルブ２１２を開いて処理室２３内に基板Ｆを搬入し、載置台２３１上に基板Ｆを載置して吸着固定すると共に、載置台２３１の高さ位置を調節する（ステップＳ１０１）。
処理室２３から第２の搬送機構１４の搬送アームを退避させ、ゲートバルブ２１２を閉じたら、処理室２３内の圧力をエッチング処理時の圧力に調節する（ステップＳ１０２）。本例においては、エッチング処理時には処理室２３内の圧力を、後述する従来のエッチング処理時の圧力よりも低圧の０．６６７〜１３．３Ｐａ（５〜１００ｍＴｏｒｒ）の範囲、好適には０．６６７〜４．００Ｐａ（５〜３０ｍＴｏｒｒ）の範囲の値に調節する。また、圧力調節と並行して基板Ｆの温度調節を行い、２５〜１２０℃の範囲、好適には２５〜８０℃の範囲の値に調節する。
処理室２３内の基板Ｆの温度の調節を完了したら、エッチングガス供給部２６１から例えば２０００〜６０００ｍｌ／分（０℃、１気圧基準、以下同じ）の範囲、好適には３０００〜５０００ｍｌ／分範囲の流量で塩素系のエッチングガスを供給する。このとき真空排気機構２１４により、処理室２３内が排気され、処理室２３内が所定の圧力の真空雰囲気に調節される。そして、高周波電源２７３から各アンテナ部２４へ高周波電力を供給し、ＩＣＰを発生させて金属膜のエッチング処理を行う（ステップＳ１０３）。このとき、載置台２３１には、高周波電源２３８からバイアス電力が印加され、プラズマ中のイオンを引き込んで異方性エッチングを行う。但し、異方性エッチングを行わない場合には、バイアス電力の印加を行わず、また、載置台２３１側の高周波電源２３８の設置を省略してもよい。
こうして予め設定した時間だけエッチング処理を行ったら、エッチングガスの供給、及びアンテナ部２４への電力の供給を停止する。このエッチング処理により形成された電極４５、及びその上層側のレジスト膜４６には、図７を用いて説明したように、エッチングガスに含まれている塩素や、塩素とアルミニウムの反応で生成した塩化アルミニウムが付着している。
そこで、塩素やアルミニウムが付着した基板Ｆに対してプラズマ化した水素ガスによるトリートメント処理を行う。
このトリートメント処理を開始する前に、エッチング処理後の処理室２３内の圧力を０．６６７〜１３．３Ｐａ（５〜１００ｍＴｏｒｒ）の範囲、好適には０．６６７〜４．００Ｐａ（５〜３０ｍＴｏｒｒ）の範囲の値に調節する（ステップＳ１０４）。なお、エッチング処理と比較すると、トリートメント処理時の圧力は、若干、高めの圧力に設定される。また、圧力調節と並行して基板Ｆの温度調節を行い、２５〜２５０℃の範囲、好適には８０〜２５０℃の範囲の値に調節する。
このトリートメント処理を開始する前に、エッチング処理後の処理室２３内の圧力を０．６６７〜１３．３Ｐａ（５〜１００ｍＴｏｒｒ）の範囲、好適には０．６６７〜４．００Ｐａ（５〜３０ｍＴｏｒｒ）の範囲の値に調節する（ステップＳ１０４）。なお、エッチング処理と比較すると、トリートメント処理時の圧力は、若干、高めの圧力に設定される。また、圧力調節と並行して基板Ｆの温度調節を行い、２５〜２５０℃の範囲、好適には８０〜２５０℃の範囲の値に調節する。
処理室２３内の基板Ｆの温度の調節を完了したら、水素ガス供給部２６２から例えば１０００〜５０００ｍｌ／分の範囲、好適には２０００〜４０００ｍｌ／分範囲の流量でプラズマ用のガスとして水素ガスを供給する。また、酸素ガス供給部２６３からは例えば０〜５０００ｍｌ／分の範囲、好適には０〜４０００ｍｌ／分範囲の流量で酸素ガスを供給する（水素ガス／酸素ガス供給量比：１／０〜１／１）。そして高周波電源２７３から各アンテナ部２４へ高周波電力を供給し、ＩＣＰを発生させて基板Ｆのトリートメント処理を行う（ステップＳ１０５）。
このように、水素ガスと酸素ガスとを混合したガスをプラズマ発生用のガスとすることにより、水分を含むガスをプラズマ化する場合に比べて水素と酸素の存在比を自在に調節することができる。
またこのとき、高周波電源２３８からのバイアス電力の印加を停止してもよい。
このように、水素ガスと酸素ガスとを混合したガスをプラズマ発生用のガスとすることにより、水分を含むガスをプラズマ化する場合に比べて水素と酸素の存在比を自在に調節することができる。
またこのとき、高周波電源２３８からのバイアス電力の印加を停止してもよい。
図８に示すように、プラズマによって活性化した水素を供給することにより、レジスト膜４６や電極４５に付着している塩素や塩化アルミニウムが水素原子と反応し、塩化水素が生成されてレジスト膜４６や電極４５から除去される。また、プラズマ発生用のガスに酸素ガスを添加することにより、レジスト膜４６の表面を一部、酸化（燃焼）させて除去することで、レジスト膜４６の表面よりも内側に入り込んでいた塩素を露出させ、水素と反応させて除去することができる。
ここでＩＣＰを利用した本トリートメント処理においては、処理室２３内の圧力雰囲気を従来のエッチング処理（例えばＩＣＰの場合、１３．３〜６６．７Ｐａ（１００〜５００ｍＴｏｒｒ））に比べて比較的、低圧雰囲気とすることで、より良好な塩素除去効果が得られることを実験的に確認している。このような結果が得られる理由は明らかではないが、圧力を下げて処理室２３内の気体の内部エネルギーを低減することや、バイアス電力の印加を行わないことにより、例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）と比べて水素や酸素がレジスト膜４６の表面に衝突するエネルギーを比較的小さくすることができるためではないかと考えられる。
即ち、水素や酸素がレジスト膜４６に衝突するエネルギーが大きいと、衝突の影響を受けた塩素がレジスト膜４６の内側に潜り込んでしまい、効率的な塩素除去の妨げになってしまうおそれがある。これに対して、塩素や塩化アルミニウムが水素と反応し、且つ、レジスト膜４６から離脱するのに十分なエネルギーで水素を供給した方が、レジスト膜４６からの塩素の除去に効果的に作用するのではないかと推測される。
予め設定した時間だけトリートメント処理を行ったら、水素ガス、酸素ガスの供給、及びアンテナ部２４への電力の供給を停止する。
次いで、真空搬送室１３に基板Ｆを搬出できるように処理室２３内の圧力調節を行った後、ゲートバルブ２１２を開き、第２の搬送機構１４の搬送アームを進入させて基板Ｆを搬出し、プラズマ処理装置２における基板Ｆの処理動作を終える（ステップＳ１０６、エンド）。
次いで、真空搬送室１３に基板Ｆを搬出できるように処理室２３内の圧力調節を行った後、ゲートバルブ２１２を開き、第２の搬送機構１４の搬送アームを進入させて基板Ｆを搬出し、プラズマ処理装置２における基板Ｆの処理動作を終える（ステップＳ１０６、エンド）。
しかる後、搬入時とは反対の経路で基板Ｆを搬送し、元のキャリアＣ１、Ｃ２へ基板Ｆを格納する。キャリアＣ１、Ｃ２内の基板Ｆの処理が完了したら、レジストの剥離が行われる装置へ向けてキャリアＣ１、Ｃ２を搬送する（図３のＰ６）。
本実施の形態に係るプラズマ処理装置２によれば以下の効果がある。塩素系のエッチングガスを用いてエッチング処理されたアルミニウムを含む電極４５に対し、水素ガスのプラズマを用いて処理を行うので、エッチング処理の際に電極４５やレジスト膜４６に付着した塩素を除去し、コロージョンの発生を抑えることができる。
ここで、図４に示した処理システム１においては、各プラズマ処理装置２ａ〜２ｃにおいて金属膜のエッチング処理と、トリートメント処理との双方を実行することが可能となっている。これに対して図９に模式的に示した処理システム１ａにおいては、塩素系のエッチングガスを用いたエッチング処理専用のエッチング装置２０と、トリートメント処理専用のプラズマ処理装置２ｄとを別々に設けた例を示している。この場合には、エッチング処理やトリートメント処理のうち、処理時間が長くなる装置２０、２ｄの設置台数を多くすることにより、処理システム１ａ全体のスループットを向上させることができる。
また、図５に示したプラズマ処理装置２の載置台２３１には、引き込み用の高周波電源を接続しても良い。この場合には例えばエッチング処理時には載置台２３１に高周波電力を供給してプラズマ化したエッチングガスの引き込みを行う。そして、その後のトリートメント処理時には、引き込み用の高周波電力を低減し、またはその供給を停止することにより、エッチング処理時と同じ高周波電力を供給し続ける場合に比べて塩素の除去効果を高めても良い。
さらに、トリートメント処理は、水素ガスに酸素ガスを添加して行う場合に限定されるものではなく、水素ガスのみを用いて行っても良い。また、トリートメント用のガス（水素ガス、または水素ガスに酸素ガスを添加したガス）には、必要に応じてアルゴンなどの不活性ガスを添加しても良い。
この他、塩素系のエッチングガスでエッチング処理される電極４５は、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ構造のものに限られず、アルミニウム単独の電極４５や、ＡｌＮｄなどのアルミニウム合金であってもよい。
この他、塩素系のエッチングガスでエッチング処理される電極４５は、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ構造のものに限られず、アルミニウム単独の電極４５や、ＡｌＮｄなどのアルミニウム合金であってもよい。
Ｆ 基板
１ 処理システム
２、２ａ〜２ｄ
プラズマ処理装置
２１ 本体容器
２１４ 真空排気機構
２３ 処理室
２３１ 載置台
２３３ ヒーター
２３６ 直流電源
２４ アンテナ部
２５ シャワーヘッド
２６１ エッチングガス供給部
２６２ 水素ガス供給部
２６３ 酸素ガス供給部
３ 制御部
４ａ、４ｂ ＴＦＴ
４１ ガラス基板
４２ ゲート電極
４３ ゲート絶縁膜
４４ 半導体層
４５ 電極
４５ａ ソース電極
４５ｂ ドレイン電極
４６ レジスト膜
４７ 層間絶縁膜
１ 処理システム
２、２ａ〜２ｄ
プラズマ処理装置
２１ 本体容器
２１４ 真空排気機構
２３ 処理室
２３１ 載置台
２３３ ヒーター
２３６ 直流電源
２４ アンテナ部
２５ シャワーヘッド
２６１ エッチングガス供給部
２６２ 水素ガス供給部
２６３ 酸素ガス供給部
３ 制御部
４ａ、４ｂ ＴＦＴ
４１ ガラス基板
４２ ゲート電極
４３ ゲート絶縁膜
４４ 半導体層
４５ 電極
４５ａ ソース電極
４５ｂ ドレイン電極
４６ レジスト膜
４７ 層間絶縁膜
Claims (7)
- アルミニウムを含む金属膜の上層側に、パターニングされたレジスト膜が形成され、塩素を含むエッチングガスによって前記金属膜がエッチング処理された基板を処理容器内に配置する工程と、
前記処理容器内を真空排気すると共に、当該処理容器内にプラズマ発生用のガスである水素ガスを供給する工程と、
前記処理容器内に供給されたプラズマ発生用のガスをプラズマ化して、前記基板に付着した塩素を除去する工程と、を含み、
前記基板に付着した塩素を除去する工程は、０．６６７Ｐａ以上、１３．３Ｐａ以下の圧力範囲で行われることを特徴とする薄膜トランジスターの製造方法。 - 前記プラズマ発生用のガスに、酸素ガスを添加する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
製造方法。 - 前記基板に付着した塩素を除去する工程は、当該基板の温度を２５℃以上、２５０℃以下の温度範囲に調節して行われることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
- 前記エッチング処理された基板を処理容器内に配置する工程は、
アルミニウムを含む金属膜の上層側に、パターニングされたレジスト膜が形成された基板を前記処理容器内に搬入する工程と、
前記基板が搬入された処理容器内を真空排気すると共に、当該処理容器内に当該処理容器内に塩素を含むエッチングガスを供給するエッチングガスを供給する工程と、
前記処理容器内に供給されたエッチングガスをプラズマ化して前記金属膜のエッチング処理を行う工程と、を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の薄膜トランジスターの製造方法。 - 前記エッチング処理を行う工程は、０．６６７Ｐａ以上、１３．３Ｐａ以下の圧力範囲で行われることを特徴とする請求項４に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
- 前記エッチング処理を行う工程は、前記基板の温度を２５℃以上、１２０℃以下の温度範囲に調節して行われることを特徴とする請求項４または５に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
- 薄膜トランジスターが形成される基板に対してプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、前記プログラムは請求項１ないし６のいずれか一つに記載された薄膜トランジスターの製造方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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