JPH07161686A - 平行平板型ドライエッチング装置を用いた基板処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】処理能力の大幅な向上を図ることができる平行
平板型ドライエッチング装置を用いた基板処理方法の提
供を目的としている。 【構成】本発明に係る平行平板型ドライエッチング装置
１を用いた基板処理方法は、真空処理室１１内において
被処理基板Ｗに対するエッチング処理を実行した後、同
一の真空処理室１１内において被処理基板Ｗに対するア
ッシング処理を引き続いて連続的に実行することを特徴
としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置や液晶表示
装置などの製造プロセスで採用されている基板処理方法
に係り、詳しくは、平行平板型ドライエッチング装置を
用いた基板処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、液晶表示装置を製造するに際
しては、透明絶縁基板の表面上に堆積させられた半導体
薄膜や絶縁体薄膜、あるいは、配線となる金属体薄膜な
どの表面上にフォトレジスト（感光性樹脂）を塗布し、
露光及び現像処理を行ってレジストパターンを形成した
後、このレジストパターンをマスクとした薄膜に対する
エッチング処理を行ったうえ、さらに、アッシング（灰
化）処理によってレジストパターンを除去する手順から
なる基板処理方法が採用されている。そして、この際に
おけるエッチング処理では、活性なイオンを主体とした
反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ）によって各種の薄
膜に対する異方性エッチングを行うのに対し、アッシン
グ処理においては、ラジカル（遊離電子）を主体とした
プラズマを利用したプラズマエッチング法（ＰＥ）によ
る等方性エッチングを行うのが一般的となっている。

【０００３】すなわち、エッチング処理を実行するにあ
たっては、図５で示すような周知構造とされた平行平板
型ドライエッチング装置（以下、エッチング装置とい
う）１０を用いるのが一般的であり、このエッチング装
置１０を構成する真空処理室（チャンバー）１１内にお
いて上部電極１２と平行状で対向する下部電極１３上に
は被処理基板Ｗが密着した状態で載置されている。な
お、ここでの上部電極１２はアース電位とされる一方、
下部電極１３はマッチングボックス（図示していない）
を介したうえで高周波電源１４に接続されたものであ
る。そこで、この真空処理室１１内にＣＦ₄（四フッ化
炭素） などを主体とするエッチングガスを導入したう
えで高周波電源１４から下部電極１３に対して高周波電
力を印加すると、上部電極１２及び下部電極１３間にお
いてグロー放電によるプラズマが発生すると同時に、下
部電極１３を負電位とするイオンシース（直流電界）が
生じることになり、プラズマ領域Ａ中で生成した反応性
Ｆイオンはイオンシース領域Ｂを通過しながら加速され
たうえで被処理基板Ｗをエッチングすることになる。

【０００４】一方、エッチング処理に引き続いて実行さ
れるアッシング処理では、エッチングガスとして導入さ
れたＯ₂（酸素） に対する高周波電力の印加によって生
成されたプラズマ中に被処理基板Ｗを載置しておく必要
があるため、図５で示したエッチング装置１０、すなわ
ち、被処理基板Ｗが載置された下部電極１３側にイオン
シース領域Ｂが形成されるエッチング装置１０を同一構
成のままで用いることはできない。そして、このエッチ
ング装置１０をアッシング処理の実行が可能なエッチン
グ装置（アッシング装置）とするには、図示していない
が、高周波電源１４を上部電極１２に対して接続する一
方、下部電極１３をアース電位にするというような広範
囲にわたる面倒な構成変更を行うことによってイオンシ
ース領域Ｂが上部電極１２側に形成されるようにしなけ
ればならず、これでは、エッチング処理済みとなった被
処理基板Ｗに対するアッシング処理を同一の真空処理室
１１内において引き続き連続的に実行することができな
くなってしまう。

【０００５】そこで、従来例に係る基板処理方法におい
ては、このような不都合を回避するため、図６で示すよ
うに、予めアッシング処理に適した構成を有するアッシ
ング装置２０と、搬入側，中間側及び搬出側それぞれの
真空予備室２１〜２３とを用意し、これらの各々をエッ
チング装置１０と共にゲートバルブ（図示していない）
を介して互いに連続する配置状態で連結しておくことが
行われている。すなわち、この際における被処理基板Ｗ
は搬入側の真空予備室２１を通ったうえでエッチング装
置１０へと搬入されることになり、その真空処理室１１
内に載置された被処理基板Ｗに対してはエッチング処理
が実行される。そして、エッチング処理済みとなった被
処理基板Ｗは中間側の真空予備室２２を通ったうえでア
ッシング装置２０へと移送されることになり、このアッ
シング装置２０の真空処理室１１内においてレジストパ
ターンを除去するためのアッシング処理が行われた後、
アッシング処理済みとなった被処理基板Ｗは搬出側の真
空予備室２３内に向かって搬出されることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来例方法
では、エッチング装置１０を構成する同一の真空処理室
１１内において被処理基板Ｗに対するエッチング処理及
びアッシング処理を連続的して実行することができない
ため、互いに異なる構成とされたエッチング装置１０及
びアッシング装置２０を連続的に配置したうえでの処理
を行っている。しかしながら、このような構成とした場
合には、エッチング処理及びアッシング処理に要するプ
ロセス時間が異なり、一般にはエッチング処理により多
くのプロセス時間を要するため、エッチング装置１０に
おける被処理基板Ｗのエッチング処理が終了するまでア
ッシング処理を実行することができなくなり、単位時間
内における被処理基板Ｗの処理量、いわゆるスループッ
トがエッチング装置１０での時間律則に基づいて低下す
ることになってしまう。なお、ここでのプロセス時間と
は、エッチング装置１０もしくはアッシング装置２０の
真空処理室１１内に導入されたエッチングガスの圧力が
一定となるまでに要するガス安定時間と、高周波電力が
印加されて被処理基板Ｗがプラズマにさらされるまでに
要する放電時間と、処理終了後におけるエッチングガス
の排気に要する排気時間との合計を意味している。

【０００７】そこで、このような不都合を回避するた
め、図示していないが、１つのアッシング装置２０に対
して２つのエッチング装置１０を組み合わせた構成、い
わゆるマルチチャンバー方式による基板処理方法を採用
することも行われている。ところが、このような構成を
採用した場合には、例えば、エッチング処理済みとなっ
てエッチング装置１０から搬出されてきた被処理基板Ｗ
をアッシング装置２０に対して即座に搬入することがで
きず、被処理基板Ｗのアッシング処理待ちといわれるよ
うな事態が生じるため、やはりアッシング装置２０での
時間律則に基づくスループットの低下が避けらないこと
になってしまう。

【０００８】本発明は、これらの不都合を解消すべく創
案されたものであって、エッチング処理の終了待ちやア
ッシング処理待ちのような基板待機状態をなくすことに
よって処理能力の大幅な向上を図ることができるエッチ
ング装置を用いた基板処理方法の提供を目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係るエッチング
装置を用いた基板処理方法は、このような目的を達成す
るために、真空処理室内において被処理基板に対するエ
ッチング処理を実行した後、同一の真空処理室内におい
て被処理基板に対するアッシング処理を引き続いて連続
的に実行することを特徴としている。

【００１０】

【作用】上記基板処理方法によれば、同一の真空処理室
内において被処理基板に対するエッチング処理とアッシ
ング処理とを引き続いて連続的に実行するのであるか
ら、エッチング処理済みとなった被処理基板をわざわざ
移送したうえでのアッシング処理を行う必要がなくな
り、被処理基板の移送時間が不要となる結果、スループ
ットの向上が図れることになる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明方法の実施例を図面に基づいて
説明する。

【００１２】図１は本実施例方法において用いられるエ
ッチング装置のエッチング処理状態を示す断面図、図２
はそのアッシング処理状態を示す断面図、図３は本実施
例方法における被処理基板の要部構造を示す断面図であ
り、これらの図における符号１はエッチング装置、Ｗは
被処理基板を示している。なお、図１及び図２におい
て、従来例方法を示す図５と互いに同一もしくは相当す
る部品、部分には同一符号を付している。

【００１３】本実施例方法に係るエッチング装置１は、
図１及び図２で示すように、真空処理室１１と、この真
空処理室１１内において平行状に対向する位置ごとに設
けられた上部電極１２及び下部電極１３とを備えると共
に、この下部電極１３を厚み方向に沿って貫通したうえ
で被処理基板Ｗが載置される基板昇降用ピン２を具備し
たものとなっている。そして、これら基板昇降用ピン２
のそれぞれは真空処理室１１の下側に位置する壁部を貫
通して設けられた伸縮自在のベローズ３を介したうえで
真空処理室１１の外部に設けられたシリンダ機構４と連
結されており、このシリンダ機構４によって同期的に昇
降操作される構成となっている。なお、このエッチング
装置１を構成する上部電極１２はアース電位とされる一
方、下部電極１３はマッチングボックス（図示していな
い）を介したうえで１３．５６ＭHzの高周波電源１４に
対して接続されている。

【００１４】そして、本実施例方法では、上記構成とさ
れたエッチング装置１を用いることにより、真空処理室
１１内において被処理基板Ｗに対するエッチング処理を
実行した後、同一の真空処理室１１内において被処理基
板Ｗに対するアッシング処理を引き続いて連続的に実行
することが行われる。以下、液晶表示装置を構成する薄
膜トランジスタのゲートバスラインを形成する際の手順
を具体例としたうえ、本実施例に係る基板処理方法を説
明する。なお、ここでの被処理基板Ｗは、図３で示すよ
うに、透明絶縁基板５の表面上にＴａ（タンタル）から
なる金属体薄膜６が被着され、かつ、この金属体薄膜６
の表面上にゲートバスライン形状となったレジストパタ
ーン７が形成されたものであり、スパッタリング法によ
って堆積させられた金属体薄膜６の膜厚は３０００Å程
度とされている。

【００１５】まず、エッチング処理を実行すべくエッチ
ング装置１の真空処理室１１内に搬入されてきた被処理
基板Ｗは、図１で示すように、上部電極１２と平行状で
対向する位置に配設された下部電極１３上に密着した状
態で載置される。なお、この下部電極１３を貫通して設
けられた基板昇降用ピン２のそれぞれはシリンダ機構４
によって下降操作されており、下部電極１３の表面上へ
は突出していない状態となっている。そして、この真空
処理室１１内にＣＦ₄ ガス１６０sccm及びＯ₂ガス４０s
ccmを混合してなるエッチングガスをガス圧力が３００
ｍTorrとなるまで導入した後、高周波電源１４から下部
電極１３に対して１４００Ｗの高周波電力を印加する。
すると、上部電極１２及び下部電極１３間においてプラ
ズマが発生すると同時に、下部電極１３を負電位とする
イオンシースが生じる結果、プラズマ領域Ａ中で生成し
たうえでイオンシース領域Ｂを通過しながら加速された
反応性Ｆイオンによって被処理基板Ｗのエッチングが行
われることになる。そこで、Ｔａのエッチングレートが
２５００Å／min であり、均一性が±５％であるとした
場合、膜厚３０００ÅのＴａ薄膜をエッチングするには
８０sec を要することになり、ガス安定時間は５sec ，
放電時間は８０sec ，排気時間は２５sec となる結果、
エッチング処理に要するプロセス時間は合計で１１０se
c となる。

【００１６】引き続き、エッチング処理済みとなった被
処理基板Ｗに対しては、同じエッチング装置１を構成す
る同一の真空処理室１１内においてアッシング処理が実
行される。この際、下部電極１３上に載置されていた被
処理基板Ｗは、図２で示すように、シリンダ機構４を用
いて操作された基板昇降用ピン２の上昇操作に伴って上
部電極１２側へと持ち上げられている。さらに、この真
空処理室１１内にＯ₂ガス２００sccmをエッチングガス
として導入し、かつ、ガス圧力を５００ｍTorrとしたう
えで下部電極１３に対して５００Ｗの高周波電力を印加
する。すると、上部電極１２及び下部電極１３間にはプ
ラズマが発生することになる結果、基板昇降用ピン２に
よって持ち上げられていた被処理基板Ｗはプラズマ中に
載置され、かつ、このプラズマに対してさらされた状態
となる。そこで、被処理基板Ｗに対してはプラズマエッ
チング法によるアッシング処理が実行されていることに
なり、エッチング処理に伴って変質していたレジストパ
ターン７はアッシング処理の実行に伴って除去されてし
まう。そして、フォトレジストのアッシングレートが１
５００Å／min 、均一性が±１０％であるとした場合に
おけるガス安定時間は２５sec ，放電時間は４５sec ，
排気時間は３０sec となる結果、アッシング処理に要す
るプロセス時間は合わせて１００sec となる。したがっ
て、このエッチング装置１を用いたうえ、エッチング処
理及びアッシング処理を連続的に実行した場合のプロセ
ス時間は総計で２１０sec となる。

【００１７】ところで、本発明の発明者らが本実施例方
法及び従来例方法の処理能力を比較すべく検討したとこ
ろによれば、図４の説明図で示されるような結果が得ら
れている。すなわち、本実施例方法においては、単一の
エッチング装置１を用いたうえでの被処理基板Ｗに対す
るエッチング処理及びアッシング処理を引き続いて連続
的に行うことが可能となり、各エッチング装置１におい
て必要なプロセス時間は２１０sec となる。そこで、従
来例方法におけるマルチチャンバー方式と同様、３つの
エッチング装置１を用いるとした場合におけるスループ
ットは１日（稼働時間１０００min で換算）当たり５０
０枚となり、本実施例方法による処理能力曲線は図４中
の実線で示すようになる。

【００１８】一方、従来例方法のマルチチャンバー方
式、すなわち、２つのエッチング装置１０と１つのアッ
シング装置２０とを組み合わせた際における処理能力曲
線は、エッチング装置１０及びアッシング装置２０間で
の移送時間を要するために図４中の破線で示すようにな
り、本実施例方法よりも低下することになってしまう。
また、１つずつのエッチング装置１０及びアッシング装
置２０を連結してなる図５の構成を採用した従来例方法
では、図４中の一点鎖線で示すような処理能力曲線しか
得られないことになり、本実施例方法と比較した場合の
処理能力がさらに劣ることは明らかとなる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明方法によれ
ば、同一の真空処理室内において被処理基板に対するエ
ッチング処理とアッシング処理とを引き続いて連続的に
実行するのであるから、エッチング処理済みとなった被
処理基板をわざわざ移送したうえでのアッシング処理を
行う必要はなく、被処理基板の移送時間は不要となる。
したがって、従来例方法のようなアッシング装置を設け
たうえでの被処理基板の移送を行う必要がなくなり、エ
ッチング処理の終了待ちやアッシング処理待ちのような
基板待機状態が生じることもなくなる結果、スループッ
トの向上、すなわち、処理能力の大幅な向上を図ること
ができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例方法において用いられるエッチング装
置のエッチング処理状態を示す断面図である。

【図２】そのアッシング処理状態を示す断面図である。

【図３】本実施例方法における被処理基板Ｗの要部構造
を示す断面図である。

【図４】本実施例方法及び従来例方法における処理能力
を比較して示す説明図である。

【図５】従来例方法において用いられるエッチング装置
の構造を示す断面図である。

【図６】従来例方法において用いられるエッチング装置
の変形例構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ エッチング装置 １１ 真空処理室 Ｗ 被処理基板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空処理室内において被処理基板に対す
   るエッチング処理を実行した後、同一の真空処理室内に
   おいて被処理基板に対するアッシング処理を引き続いて
   連続的に実行することを特徴とする平行平板型ドライエ
   ッチング装置を用いた基板処理方法。