JPH0272620A

JPH0272620A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JPH0272620A
Application number: JP63224121A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Nogami; 裕野上
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1988-09-07
Filing date: 1988-09-07
Publication date: 1990-03-12
Anticipated expiration: 2009-06-01
Also published as: JPH0642462B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、放電で生じた反応種を用いてフォトレジスト
の剥離あるいはエツチングを行なうダウンストリームタ
イプのプラズマ処理装置の構成に関するものである。

（従来の技術）従来のこの種の装置は、第３図に示すように、石英チャ
ンバー１の上方よりガス吹き出し板２を通してプロセス
ガスを供給し、被処理ウェハー６より離れたところに設
定されたプラズマ領域３で活性ガス３０を生成する。こ
こで生成された活性カス３０には、活性種の他にウェハ
ー６の被エツチング面にダメージを与えるイオンも多量
に含まれている。

従来のタウンストリームタイプのプラズマ処理装置は、
ウェハー６を、このプラズマ領域３０から離れたところ
に設置することによって、この間を輸送されてくるガス
粒子が互いに衝突を繰り返えしてイオンが急速に減少す
ることを利用し、これによってダメージの少ないプラズ
マ処理をしようとするものである。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記従来の装置は、ウェハー６へのイオ
ンの飛来・衝突の阻止を、プラズマ領域３０からウェハ
ー６に至る間の空間で生じる粒子間の衝突によるイオン
の消滅のみζこ頼っているので、またまたイオンのウェ
ハー６への到達量は多く、そのため、処理したウェハー
６内に作られるゲート酸化膜の絶縁破壊を起こす率が高
かったり、製造されたＬＳＩの「しきい値」がシフトし
たり、寿命が短かったりする等の欠点があった。

また、昨今は上記のプラズマ利用の弊害に鑑み、放電プ
ラズマで作られるイオンを使わないで、オゾンを利用し
てレジスト剥離を行なう装置も開発され市販されている
が、オゾン利用装置では、レジストの化学結合を切りま
たはオゾンを生成するのに、例えは、１８５ｎｍという
ような波長の紫外光を使用している。

この波長は６．７ｅＶのエネルギーに相当し、ナトリウ
ム（Ｎ　ａ）のイオン化ポテンシャルエネルギーの５．
１ｅＶや、カリウム（Ｋ）のイオン化ポテンシャルエネ
ルギーの４．３ｅＶをはるかに上まわっており、処理の
際に多量の有害なイオンが生成され、従って、それによ
って起こる弊害も大きい。

（発明の目的）本発明は、イオンによる半導体ウェハーのダメージを極
めて少ないものにした、フォトレジストの剥離あるいは
エツチングを行なうダウンストリームタイプのプラズマ
処理装置の提供を目的とする。

（問題を解決するための手段）上記目的達成のため、本発明では、活性種が放電によっ
てウェハーから離れた所で生成され、そこから運はれて
きた反応種によってフォトレジストの剥離あるいはエツ
チングを行なういわゆるダウンストリームタイプのプラ
ズマ処理装置において、プラズマ領域の下でウェハーと
の間にメツシュ、または多数の孔をもつ穿孔プレートを
配設する。

前記メツシュまたは穿孔プレートは、金属、表面が誘電
体加工された金属、または誘電体で作られ、メツシュま
たは穿孔プレートが金属製である場合には、これにロー
バスフィルターを介して負の直流電源に接続すれはさら
に効果を高めることかできる。

更にまた、このメツシュまたは穿孔プレートとウェハー
の間に、プラズマからウェハーを見通せないようにした
バッフル板が配設する。

また、被処理ウェハーに正電位を印加する。

（作用）本発明で採用したメツシュまたは穿孔プレートの働きは
、そこより下流領域のウェハーへの電子の流れを阻止す
るものであり、メツシュの目の大きさ、または穿孔プレ
ートの孔の径はそれに適合した大きざを選ぶ。

メツシュとウェハーの間にバッフル板を設けたり、ウェ
ハーに電圧を印加することにより、イオンの飛来・衝撃
をさらに阻止できる。

（実施例）第１図は本発明の実施例であって、１は石英チャンバー
　２はプロセスガス供給パイプおよびそのガスの噴射部
、３は高周波電極、４は表面が誘電体加工された金属の
細線で作られたメツシュで、例えば、アルミアルマイト
加工されたアルミニウム細線で編まれたメツシュを用い
る。

このメツシュ（または穿孔プレート）４の電位の影響を
受ける領域としては、その領域の電位が、メツシュの電
位の１／１０になるまでと考えるのが一応の目安である
。

メツシュの電位の１／１０というのはメツシュの細線（
または穿孔の周囲）の表面からほぼ２．３人、たけ離れ
たところになり、従フてメツシュの目（または穿孔）の
大きさの上限は、４．６λ、ということになる。　ただ
しλ、は次記で定義される「デバイス長」である。

λａ＝　　（ε６ｋ　Ｔｓ／　ｎ、ｅ”）ｓ、ｓ、、、
、、（２）ε８＝真空の誘電率＝　８．８５４Ｘ　１０
−　’　２Ｆ　／　ｍＴ８＝電子温度、　　　　ｎ、＝
電子密度、ｅ＝電気素量入、の値（（２）式の計算値）の表上記の電位の計算は次の通りである。

プラズマ中に、電荷を帯びた物体を浸すと、Ｖ　＝　Ｖ
　、、ｅＸｐ　（Ｘ　／入ａ）　＋Ｖｓｐ　　　−−（
１）ただし、Ｖ：挿入物に影響される領域のプラズマ電位。

■［］：真空中での電位変化。例えば、柱状細線の場合
は　”ｏ＝Ｖｓｕｒｒａ／　（ｒ、、＋ｘ）Ｖｓｕｊ’
細線の表面電位ｒ８　：細線の半径Ｘ：メツシュの目内部の細線の表面からの距離。

Ｖｓｐ：挿入物（この場合はメツシュの細線）の影響を
受けない部分のプラズマ電位。

入ｄ：デバイス長で、次式で計算さ九る。

（１）式で得られる電位によってシールドが行なわれる
ことが知られている。これは大まかな言い方をすれば、
デバイス長の中にのみ電場が存在し、その外側はプラズ
マ電位になっていることを意味する。メツシュまたは穿
孔プレートをプラズマ領域の下に配設すると、メツシュ
または穿孔プレートは浮遊電位または負のバイアス電位
を帯び、通常のグロープラズマにおいては、この浮遊電
位は一数十■を示す。

メツシュの目、または穿孔の孔径は、デバイス長の２倍
以下またはせいぜい数倍に抑えられているので、メツシ
ュ４に垂直な方向に第２図に示すような電位配位が形成
される。メツシュ付近の領域は、プラズマ電位に対して
負電位をもつ空間となるので、電子に対してバリアーと
なりその領域を通り抜けることができない。

その結果、電子がこのメツシュ４の部分を通過するとき
ひき起こされる、イオン、電子の連鎖的な生成、放電イ
ンピーダンスの減少もまた大幅にこれを抑制することが
できる。

上述により、ウェハー面に達する荷電粒子を大幅に減ら
すことかでき、ウェハーに与えるダメージを減らすこと
ができる。

次とこ、メツシュの細線または穿孔プレート４の材質に
よって生じる違いであるが、これらが、表面を誘電体加
工された金属、または誘電体そのもので作られた場合に
は、前記領域の電位は浮遊電位（通常のグロープラズマ
ζこおいては一数十■）となる。

また、これらが金属で作られた場合には、後述で第２図
に示すように、ローバスフィルター６０を介して直流電
源６１に接続することによって、この部分のバイアス電
圧を所望の値に選定することが可能となる。

通常の目的のためには、即ち、本発明の殆んどの場合は
、メツシュ４は前記の浮遊電位にバイアスするだけで十
分である。　　（Ｒ，Ｊ、Ｔａｙｌｏｒ、に、Ｐ。

Ｍａｃｋｅｎｚｉｅ　＆Ｈ，１ｋｅｚｉＲｅｒ、Ｓｃｉ
、ｌｎｓｔｒｕｍ、、４３．ｐｐ１６７５〜１６７８（
１９７２）参照）５はプラズマの直線的な流れを完全に阻止するように設
計されたバッフル板であり、ウェハー６は、３点以上の
支持点をもつウェハー支持機構７で支持されている。

さて本発明で設けるこのバッフル板５の作用であるが、
その働きの１つは、カスがプラズマ領域３からウェハー
６に直接直線的に流れ込むのを阻止し、高エネルギーの
荷電粒子がウェハー６の表面に達しないようにすること
である。他の１つは、プラズマ領域３で生まれる紫外光
に対して、バッフル板は遮光板として働くものである。

例えば、バッフル板５を溶融石英で作れば２０００Å以
下の紫外光がウェハー面に達するのをここで阻止するこ
とができる。

さらに長い波長の光まで遮断したい場合には、所望の透
過特性をもつガラス材料でバッフル板５を作るか、バッ
フル板５のプラズマ領域３に対しする側の表面に表面加
工（例えは、金属薄膜加工）を施してその光が反射され
るようにしておけはよい。

この実施例のプラズマ処理装置を動作させるには、図示
しないロータリーポンプなどの排気ポンプで石英チャン
バー１内を排気すると同時に、図示しないマスフローコ
ントローラーまたはマスフローメーターによって流量制
御されたプロセスガスを、供給パイプおよび噴射部２を
通してチャンバー１内に供給する。このチャンバー１内
の圧力は、バリアプルオリフィスを使って数Ｔ　ｏｒｒ
に保たされることが望ましい。

ウェハー６は、ウェハー支持機構７て３点支持されてい
る。

今ここで、電極に高周波を印加すると、プラズマ領域３
で活性種が生成され、その活性種がウェハー表面まで運
はれて、それに含まれる反応種によってレジストの剥離
などの所望する反応をさせることかできる。

上記のような構造になっているから、メツシュ４によっ
て電子が、バッフル板５がある時はメツシュ４とバッフ
ル板５によって電子およびイオンが、ウェハー６の表面
の反応領域へ侵入するのが阻止される。バッフル５があ
ると、上記と同時に、プラズマ領域３で発生した紫外光
がウェハー６の表面を照射するのを阻止する。

以上の働きにより、ウェハー６の表面にダメージの極め
て少ないプラズマ処理（例えば、アッシング）を施すこ
とが可能となる。

上記の構成に加えて、電源６αより、被処理物であるウ
ェハー６に正電位を印加するときは次の効果が得られる
。

プラズマを利用する装置においてはイオンの飛来や可動
圧イオンの生成を阻止することは、厳密な意味では避は
難い。そこで、ウェハー６に正電位を印加し、有害な正
イオンが被処理物内へ進入するのを阻止しようとするも
のである。

しかしこの措置は、前記したメツシュまたは穿孔プレー
トがすでに設置されているとき初めて可能となる。なぜ
ならば、これらが設置されていない場合は、放電チャン
バー内に正に帯電したウェハー６が露出していると、そ
こに電子が進入して、忽ちウェハー６自身の周辺も忽ち
放電プラズマ領域となってしまうからである。プラズマ
領域化させることなく、ウェハー６に正電位を印加する
ためには、メツシュまたは穿孔プレート４をフランジ領
域の下に配設するこはが不可欠である。

（発明の効果）本発明によれば、ウェハーに、イオンおよび電子の衝突
に起因するダメージ、および、プラズマ中で発生する紫
外光に起因するダメージを極めて小さくしたプラズマ処
理が可能となる。

本発明の応用分野には、レジストのアッシング、のほか
に、等方性エツチング、プラズマＣＶＤ等があることは
明かである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のプラズマ処理装置の構成の要
部を示した原理的説明図。第２図は、本実施例の装置にメツシュまたは穿孔プレー
トを配することによって生ずる電位配位の説明図。第３図は従来のプラズマ処理装置の例。１・・・石英チャンバー　２・・・プロセスガス供給パ
イプおよび噴出部、３・・・高周波電極、４・・・メツ
シュ、５・・・バッフル板、６・・・ウェハー　７・・
・ウェハー支持機構特許出願人　　　日電アネルバ株式会社代理人　　　　
　弁理士　　村上　健次＝１３手続補正書ｃ自発）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）活性種が放電によってウェハーから離れた所で生
成され、そこから運ばれてきた反応種によってフォトレ
ジストの剥離あるいはエッチングを行なういわゆる”ダ
ウンストリーム”タイプのプラズマ処理装置において、
プラズマ領域の下でウェハーとの間にメッシュ、または
多数の孔をもつ穿孔プレートを配設したことを特徴とす
るプラズマ処理装置。
（２）前記メッシュまたは穿孔プレートは、金属、表面
が誘電体加工された金属、または誘電体で作られている
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。
（３）前記メッシュまたは穿孔プレートが金属製である
場合に、それが、ローバスフィルターを介して負の直流
電源に接続されている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。
（４）前記メッシュまたは穿孔プレートとウェハーの間
に、プラズマからウェハーを見通せないようにしたバッ
フル板が配設されていることを特徴とする特許請求の範
囲第１、２または３項記載のプラズマ処理装置。
（５）被処理ウェハーに正電位を印加することを特徴と
する特許請求の範囲第１、２、３または４項記載のプラ
ズマ処理装置。