JPH04206719A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

基板処理装置および基板処理方法

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JPH04206719A
JPH04206719A JP2335671A JP33567190A JPH04206719A JP H04206719 A JPH04206719 A JP H04206719A JP 2335671 A JP2335671 A JP 2335671A JP 33567190 A JP33567190 A JP 33567190A JP H04206719 A JPH04206719 A JP H04206719A
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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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、基板処理装置および基板処理方法に関する。
（従来の技術） 半導体集積回路の微細パターンの形成は、−般に露光お
よび現像によって形成された有機高分子のフォトレジス
ト膜をマスクとして用い、半導体ウェハ上に形成された
下地膜をエツチングすることにより行われる。そして、
エツチング過程を経た後に上記マスクとして用いられた
フォトレジスト膜を半導体ウニへの表面から除去する。
上記エツチング処理を行う基板処理装置の一つとして、
従来からプラズマエツチング装置が用いられている。ま
た、上記フォトレジスト膜の除去を行う基板処理装置の
一つとして、従来からアッシング装置が用いられている
。
また、近年における超微細パターンの形成工程では、最
初に異方性エツチングを行い、次に、等方性エツチング
（シリコンのライトエツチング）を行うことによって、
異方性エツチングによりダメージを受けた部位を除去す
ることが行われている。
（発明が解決しようとする課ｌり しかしながら、上述した等方性エツチングおよびアッシ
ングの工程においては、過度の基板損傷を回避しようと
すると、高いエツチングレート（速いエツチング速度）
またはアッンングレートを得ることが困難であり、この
ため、複数枚の半導体ウェハ等を同時に処理するいわゆ
るバッチ処理により、例えばプラズマ電力を下げて長時
間（例えば３０分程度）かけて処理を行っている。
一方、前述した異方性エツチングの工程は、高周波電力
を用いたプラズマエツチング等により、高いエツチング
レートを容易に得ることができ、このため、通常枚葉処
理によって処理を行っている。
このような事情により、従来の上記基板処理工程におい
ては、異方性エツチング、等方性エツチング、アッシン
グの工程をそれぞれ別の装置で行い、各工程間は、人手
によりあるいは自動搬送装置により搬送を行っている。
このため、各工程間の搬送、各装置へ搬入・搬出が必要
となり、スルーブツトが低いという問題や、装置の占有
床面積か増大するという問題等があった。また、工程間
の搬送を行うため、被処理物例えば半導体ウェハが大気
に接触することで、大気中の塵埃、不純物、水分等が付
着し、バター゛　ンの欠陥や処理再現性の悪化等か生じ
るという問題かあった。特に、メタルエツチングプロセ
スにおいては、メタルエツチング工程からレジスト除去
工程の間に半導体ウェハが大気に触れると、半導体ウェ
ハ上に残留した？ＭＨの塩素系エツチングガスが大気中
の水分と反応してメタル層を腐食させ、この腐食層を取
り除かなければ次の工程に進むことができないという問
題かあった。
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、等方性エツチング工程およびアッシングガスを、一つ
の装置で同時に行うことによって処理速度を従来に較へ
て高速化することかでき、スルーブツトの向上、装置の
占有床面積の削減、大気と非接触の処理等を可能とする
ことのできる基板処理装置および基板処理方法を提供し
ようとするものである。
［発明の構成〕 （課題を解決するための手段） すなわち本発明の基板処理装置は、所定の処理ガスをプ
ラズマ化し、該プラズマを処理室に設けられた被処理基
板に作用させて処理を行う基板処理装置において、前記
プラズマ中のイオンを除去した後、前記被処理基板に作
用させるよう構成したことを特徴とする。
また、本発明の基板処理方法は、所定の処理ガスをプラ
ズマ化し、該プラズマを処理室に設けられた被処理基板
に作用させて処理を行うにあたり、前記被処理基板をア
ッシングおよびエツチングを同時に処理することを特徴
とする。
（作　用） 本発明の基板処理装置では、プラズマ生成部を細径化し
、電極を相互に近接させている結果、高密度のプラズマ
が発生させする。このプラズマを処理室に輸送して、イ
オントラップを介して被処理基板に作用させる。したが
って、被処理基板には主としてラジカルのみが作用し、
イオンによるダメージを与えることがなく、高いエツチ
ングレートの等方性エツチングを行うことができ、例え
ば枚葉処理であっても前工程である異方性エツチングと
同等なスルーブツトを得ることができる。
このため、例えば上記処理室と異方性エツチングを行う
装置の処理室と連設して、大気と非接触で順次枚葉処理
することも可能となる。
また、本発明の基板処理方法では、処理ガスをアッシン
グガスとエツチングガスの混合ガスとして、等方性エツ
チングとアッシングとを同時に行い、アッシング速度と
エツチング速度の比率は、交流電力、ガスの圧力、ガス
の流量、ガスの比率、の少なくとも一つを調節して所望
の値に制御する。
したがって、等方性エツチングとアッシングとを同時に
行うことにより、スルーブツトの向上、装置数の削減に
よる装置の占有床面積の削減等が可能となる。
（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図に示すように、基板処理装置１には、上面に載置
された被処理基板である半導体ウエノ＼２を、例えば静
電チャック等により保持可能に構成されたウェハ載置台
３が設けられており、このウェハ載置台３は、直径例え
ば２００１の中空円筒形状の処理室４内に収容されてい
る。また、このウェハ載置台３は昇降装置３ａにより上
下動可能に構成されている。なお、ウエノ１載置台３は
、図示しない加熱装置を備えている。
この処理室４の上部には、処理室４より細径の中空円筒
形状に形成されたプラズマ生成部５が設けられている。
すなわち、処理室４の上部には、処理室４より細径例え
ば直径４０ｎ＋ｎとされた石英製の円管６が接続されて
おり、この石英製の円管６の外側には、絶縁性のスペー
サ７により、上下に分割される如く、一対の電極８ａ、
８ｂか巻回されている。これらの電極８ａ、８ｂは、一
方例えば電極８ａが整合回路９を介して高周波電源１０
に接続されており、他方例えば電極８ｂが接地されてい
る。また、円管６の上部には、ガス供給配管１１が接続
されており、このガス供給配管工１は、気体流量調整器
１２を介して処理ガス供給源１３に接続されている。
また、上記処理室４の下部には、排気装置１４に接続さ
れた排気配管１５が接続されており、処理室４の側部に
は、処理室４内に半導体ウエノＸ２を搬入・微圧するた
めの開閉機構１６か設けられている。この開閉機構１６
の外側には、図示しないウェハ搬送機構を備えた真空搬
送路１７か接続されており、この真空搬送路１７を介し
て図示しない他の基板処理装置例えば異方性エツチング
を行うプラズマ処理装置に接続されている。なお、この
真空搬送路１７内は、真空に保持され、例えば図示しな
い枚葉式の異方性エツチング装置により異方性エツチン
グを行った半導体ウエノ＼２を、大気に触れさせること
なく基板処理装置１に搬送することができるよう構成さ
れている。
さらに、処理室４とプラズマ生成部５との間には、イオ
ントラップ１８か設けられている。このイオントラップ
１８は、導電性材料例えばアルミニウム板１８ａに多数
の細孔１８ｂ（例えば直径０．２〜０．５■）を設け、
接地電位に接続して構成されている。そして、プラズマ
生成部５で生成されたプラズマ中のイオンはイオントラ
ップ１８に捕捉され、電気的に中性のラジカルのみが半
導体ウェハ２に作用するよう構成されている。なお、イ
オントラップ１８は、メツシュ状の電極等から構成して
も良い。
上記構成の基板処理装置１を用いた基板処理について、
異方性エツチングの後処理としての等方性エツチング（
シリコンのライトエツチング）およびアッシング（フォ
トレジスト膜の除去）を同時に行う場合を説明する。
真空搬送路１７を介して基板処理装置１に接続された図
示しない枚葉式の異方性エツチング装置により、半導体
ウェハ２に異方性エツチングを行い、この後、この半導
体ウェハ２を、真空搬送路１７内に設けた図示しない搬
送機構によって搬送し、開閉機構１６を介して処理室４
内のウェハ載置台３上に載置する。なお、ウエノ１載置
台３は、図示しない加熱装置により予め所定の温度に加
熱しておく。
次に、前記の図示しない静電チャックにより、半導体ウ
ェハ２をウェハ載置台３上に吸着保持するとともに、昇
降装置３ａによりウェハ載置台３を上昇させて、イオン
トラップ１８と半導体ウェハ２との間隔を所定の間隔（
ラジカルの多く存在する例えば１０〜５０ａｕｎ）に設
定する。
この後、排気装置１４によって排気しながら、気体流量
調整器１２によって流量制御しつつ処理ガス供給源１３
から所定の処理ガス例えば０２十ＣＦ４をプラズマ主成
部５内に導入する。これとともに、整合回路９を経由し
て高周波電源１０から、電極８ａ、８ｂ間に所定周波数
例えば３８０ＫＨｚの高周波電力を供給する。
すると、処理室４に較べて細径のプラズマ主成部５内で
高密度のプラズマが発生し、このプラズマガスが図示矢
印の如く拡散輸送される。そして、イオントラップ１８
を通過する際にこのプラズマ中のイオンが除去され、残
ったラジカルがウエハ載置台３上の半導体ウェハ２に供
給されてシリコンに対する等方性エツチングおよびフォ
トレジスト膜に対するアッシングが同時に行われる。
この時、所望量の等方性エツチングと、所望量のアッシ
ングとを行うためには、エツチングレートとアッシング
レートとの比を制御する必要があるが、このような制御
は、第２図ないし第５図のグラフに示すように、電極８
ａ、８ｂ間に供給する交流電力、処理ガスの圧力、処理
ガスの流量、処理ガスの比率（この実施例の場合０２と
ＣＦ４の比率）、の少なくとも一つを調節することによ
り行う。通常、エツチングレートとアッシングレートと
の比は、（アッシングレート／エツチングレート）が数
百程度となるよう選択する必要がある。
なお、第２図ないし第５図の各グラフには、エツチング
レート（Ｅ／Ｒ）と、ユニフォーミティ（Ｕｎｉｆ）と
、アッシングレート／エツチングレート（ＶＳ、Ｐｏ　
１　ｙ）の例を示す。また、第２図は交流電力を変化さ
せた場合、第３図は処理ガスの圧力を変化させた場合、
第４図は処理ガスの流量を変化させた場合、第５図は処
理ガスの比率（ＣＦ４の添加率）を変化させた場合を示
している。なお、第４図の場合を除き、ガス流量（トー
タル）は１２５０ｓｅｃＭであり、第５図の場合を除き
、処理ガスの比率は０２−９０％、ＣＦ４−１０％であ
る。
このように、本実施例の基板処理装置１ては、処理室４
に較べて細径のプラズマ生成部５内で高密度のプラズマ
を発生させ、このプラズマを輸送し、イオントラップ］
８を介して処理室４内に配置された半導体ウェハ２に作
用させる。したがって、高密度のプラズマを高効率で発
生させることができ、等方性エツチング工程におけるエ
ツチングレートを従来に較べて大幅に向上させることが
でき（例えば従来の３０倍程度）、枚葉処理においても
、前処理である異方性エツチングと同等なスルーブツト
（例えば１枚／分）得ることができる。
また、イオントラップ１８によってプラズマ中のイオン
を除去し、ラジカルのみを半導体ウエノ＼２に作用させ
ることができるので、半導体ウェハ２にダメージを与え
ることなく、等方性エツチングを行うことができる。
また、このように異方性エツチングと同等なスルーブツ
ト得ることができるので、異方性エツチング装置と基板
処理装置１とを真空搬送路１７によって接続し、半導体
ウェハ２を大気に触れさせることなく搬送して、これら
の間で順次異方性エツチング工程と等方性エツチング工
程とを実施するシステムを構成することが可能となる。
このため、前述したメタルエツチングプロセスにおいて
も、半導体ウェハ２に残留した塩素系エツチングガスが
大気中の水分と反応してメタル層を腐食させるようなこ
とがなく、腐食層の除去工程等も不要となる。
さらに、シリコンに対する等方性エツチングおよびフォ
トレジスト膜に対するアッシングを同時に行うことがで
きるので、スルーブツトの向上を図ることができる。ま
た、アッシング装置や、等方性エツチング工程とアッシ
ング工程との間の搬送機構等が不要となることにより、
装置の占有床面積の削減等を図ることかでき、特に建設
コストの高いクリーンルーム内のスペースの有効活用を
図ることができる。
なお、これまでに述べた実施例ではプラズマ電源として
交流を使用したが、勿論これに限定するものではなく、
直流に置き換えることも可能である。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の基板処理装置および基板
処理方法によれば、等方性エツチング工程およびアッシ
ング工程における処理速度を従来に較べて高速化するこ
とができ、スルーブツトの向上、装置の占有床面積の削
減、大気と非接触の処理等を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の基板処理装置の構成を示す
図、第２図は交流電力を変化させた場合のアッシングレ
ート／エツチングレートの変化を示すグラフ、第３図は
処理ガスの圧力を変化させた場合のアッシングレート／
エツチングレートの変化を示すグラフ、第４図は処理ガ
スの流量を変化させた場合のアッシングレート／エツチ
ングレートの変化を示すグラフ、第５図は処理ガスの比
率（ＣＦ４の添加率）を変化させた場合のアッシングレ
ート／エツチングレートの変化を示すグラフである。 １・・・・・・基板処理装置、２・・・・・・半導体ウ
ニ／１．３・・・・・・ウェハ載置台、３ａ・・・・・
・昇降装置、４・・・・・・処理室、５・・・・・・プ
ラズマ生成部、６・・・・・・石英製円管、７・・・・
・・スペーサ、８ａ、８ｂ・・・・・・電極、９・・・
・・整合回路、１０・・・・・・高周波電源、１１・・
・・・ガス供給配管、１２・・・・・・気体流量調整器
、１３・・・・・・処理ガス供給源、１４・・・・・・
排気装置、１５・・・・・・排気配管、１６・・・・・
・開閉機構、１７・・・・・真空搬送路、１８・・・・
・・イオントラップ、１８ａ・・・・・アルミニウム板
、１８ｂ・・・・・・細孔。 出願人　　東京エレクトロン株式会社 代理人　弁理士　　須　山　佐　− ／　　ＩＪ　　ａｓ　　１　ケ　Ａ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）所定の処理ガスをプラズマ化し、該プラズマを処
    理室に設けられた被処理基板に作用させて処理を行う基
    板処理装置において、 前記プラズマ中のイオンを除去した後、前記被処理基板
    に作用させるよう構成したことを特徴とする基板処理装
    置。
  2. （２）所定の処理ガスをプラズマ化し、該プラズマを処
    理室に設けられた被処理基板に作用させて処理を行うに
    あたり、 前記被処理基板をアッシングおよびエッチングを同時に
    処理することを特徴とする基板処理方法。
JP2335671A 1990-11-30 1990-11-30 基板処理装置および基板処理方法 Expired - Lifetime JP2888258B2 (ja)

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