JPH08162439A

JPH08162439A - プラズマアッシング装置

Info

Publication number: JPH08162439A
Application number: JP29923994A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Koyama; 芳弘小山; Yasuhiro Mizohata; 保廣溝畑; Sadao Hirae; 貞雄平得
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1994-12-02
Filing date: 1994-12-02
Publication date: 1996-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】プラズマアッシング処理工程におけるダウン
フローの均一性を確保しつつ、真空排気時間を短縮して
スループットの向上を図ることができるプラズマアッシ
ング装置を提供する。【構成】プラズマ発生管２と、基板ステージ２０と、
プラズマ反応室７の下端を支持する環状支持部材１０
と、プラズマ発生管２と環状支持部材１０とを一体的に
昇降させ、基板ステージ２０をプラズマ反応室８の下端
開口７に臨ませて気密可能に閉止するエアシリンダ２３
と、環状支持部材１０内に挿入された基板ステージ２０
の相対挿入位置を変更する位置変更手段３０とから成
る。真空排気工程では、位置変更手段３０により基板ス
テージ２０の相対挿入位置を変更して環状支持部材１０
の排気口１２の開口面積を最大限まで開き、プラズマア
ッシング処理工程では、排気口１２の開口面積を所定の
大きさまで絞り込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウエハ、ガラ
ス基板等（以下、単に基板と称する）の表面に形成した
フォトレジスト膜の除去等に用いられるプラズマアッシ
ング装置に関し、さらに詳しくは枚葉式ダウンフロー型
のプラズマアッシング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のプラズマアッシング装置として
は、従来より例えば図２に示すものが知られている。こ
のプラズマアッシング装置は、図２に示すように、上半
部２ａに反応ガス導入口３が連通して設けられたプラズ
マ発生室４と下半部２ｂに下端が開口したプラズマ反応
室８とから成るプラズマ発生管２と、プラズマ発生室４
の外周を囲繞するように付設された一対の外部電極６ａ
・６ｂと、基板Ｗを載置して上記プラズマ発生管２のプ
ラズマ反応室８の下端開口７に臨むように配設された基
板ステージ２０と、上記プラズマ反応室８の下端を支持
するとともに、その内周面に排気口１２を備える環状支
持部材１０と、上記基板ステージ２０をプラズマ発生管
２に対して相対的に昇降させ、基板ステージ２０を環状
支持部材１０内に上下方向において相対的に挿入してプ
ラズマ発生管２のプラズマ反応室８の下端開口７に臨ま
せて当該下端開口７を気密可能に閉止させるエアシリン
ダ２３とを備えている。

【０００３】ここで、図２中の符号５は外部電極６ａに
接続される高周波電源、１５は真空排気手段、２４は基
板Ｗを受け取って基板ステージ２０上に載置する基板支
持ピン、２６は基板支持ピン２４を基板ステージ２０の
基板載置面より突出させるピン昇降手段、２７は基板ス
テージ２０のシール用鍔部２１と環状支持部材１０の下
面との間を気密可能に封止するシールリング、４０は基
板ステージ２０の基板支持ピン２４上に基板Ｗを給排す
る基板搬送手段を示す。

【０００４】上記従来装置においては、例えば図３に示
すような時間周期で基板Ｗのプラズマアッシング処理が
行われる。即ち、ステップＳ₁ では基板Ｗの入れ替えに
３秒を要し、ステップＳ₂ ではプラズマ発生管２に対し
て基板ステージ２０を相対上昇させてプラズマ反応室８
の下端開口７に臨ませるのに３秒を要し、ステップＳ₃
ではプラズマ発生管２内を真空排気するのに２０秒を要
し、ステップＳ₄ ではプラズマアッシング処理に３０秒
を要し、ステップＳ₅ ではプラズマ発生管２内を大気圧
に戻すのに１０秒を要し、ステップＳ₆ では基板ステー
ジ２０を相対下降させるのに３秒を要する。

【０００５】なお、上記ステップＳ₄ のプラズマアッシ
ング処理工程においては、環状支持部材１０の排気口１
２より吸引してプラズマ発生管２内を減圧するととも
に、反応ガス導入管３より反応ガスＧを導入し、一方の
電極６ａに高周波電源５を、他方の電極６ｂにアースを
接続してプラズマ発生室４内でプラズマラジカルと電離
イオンを発生させる。プラズマ反応室８内では、排気口
１２からの吸引により反応ガスＧのダウンフローが形成
され、このダウンフローに乗ってプラズマラジカルと電
離イオンが基板Ｗの表面に達し、基板表面に形成された
フォトレジスト膜と反応して当該フォトレジスト膜を灰
化して除去する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般にプラズマアッシ
ング装置等では、当該装置の能力を判断する場合に、単
位時間当たりの処理能力が重視される。そして、上記従
来装置ではスループット（処理能力）の向上を図るうえ
で、ステップＳ₃ の真空排気工程が重視されていた。そ
れは以下のような理由による。

【０００７】プラズマアッシング処理の均一性を確保す
るには、前記プラズマ反応室８内における反応ガスのダ
ウンフローの均一性を維持することが重要である。その
ために、従来では図２(Ｂ)に示すように、環状支持部材
１０の排気口１２に基板ステージ２０の上端部を臨ませ
ることにより、当該排気口１２の開口面積を絞り込んで
いた。つまり、ステップＳ₄のプラズマアッシング処理
工程のみならず、ステップＳ₃の真空排気工程において
も常に環状支持部材１０の排気口１２の開口面積を絞り
込んでいた。そのためステップＳ₃ の真空排気のような
プラズマアッシングに直接関係のない工程に長時間を要
し、スループットの向上が図れないという難点があっ
た。

【０００８】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、ステップＳ₄ のプラズマアッシング処理工程におけ
る反応ガスのダウンフローの均一性を確保しつつ、ステ
ップＳ₃ の真空排気時間を短縮してスループットの向上
を図ることができるプラズマアッシング装置を提供する
ことを技術課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下のように構成される。即ち、上半部に
反応ガス導入口が連通して設けられたプラズマ発生室、
下半部に下端が開口したプラズマ反応室、とで構成され
たプラズマ発生管と、基板を載置して前記プラズマ反応
室の下端開口に臨むように配設された基板ステージと、
前記プラズマ反応室の下端を支持するとともに、その周
方向に排気口を備える環状支持部材と、前記基板ステー
ジと前記プラズマ発生管とを相対的に上下方向に近接離
反させ、基板ステージを環状支持部材内に上下方向にお
いて相対的に挿入して前記プラズマ反応室の下端開口に
臨ませて当該下端開口を気密可能に閉止させる昇降手段
と、を備えて成るプラズマアッシング装置において、前
記環状支持部材内に上下方向において相対的に挿入され
た基板ステージの上下方向における相対挿入位置を変更
する位置変更手段を設け、前記環状支持部材の排気口の
開口面積を変更可能に構成したことを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明では、環状支持部材内に上下方向におい
て相対的に挿入された基板ステージの上下方向における
相対挿入位置を変更する位置変更手段を設け、環状支持
部材の排気口の開口面積を変更可能に構成したことか
ら、以下のように作用する。真空排気工程においては、上記位置変更手段により環状
支持部材内に上下方向において相対的に挿入された基板
ステージの上下方向における相対挿入位置を変更して環
状支持部材の排気口の開口面積を最大限まで開き、プラ
ズマ発生管内を短時間で真空排気する。また、プラズマ
アッシング処理工程においては、環状支持部材内に上下
方向において相対的に挿入された基板ステージの上下方
向における相対挿入位置を変更して環状支持部材の排気
口の開口面積を所定の大きさまで絞り込んでダウンフロ
ーの均一性を確保する。

【００１１】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいてさらに
詳しく説明する。図１(Ａ)は本発明の実施例に係るプラ
ズマアッシング装置の要部破断概要図である。このプラ
ズマアッシング装置は、上半部小径部２ａにプラズマ発
生室４を、下半大径部２ｂにプラズマ反応室８を有する
プラズマ発生管２と、プラズマ発生室４の外周を囲繞す
るように付設された一対の外部電極６ａ・６ｂと、基板
Ｗを載置して上記プラズマ発生管２のプラズマ反応室８
の下端開口７に臨むように配設された基板ステージ２０
と、プラズマ反応室８の下端を支持するとともに、その
内周面に排気口１２を備える環状支持部材１０と、プラ
ズマ発生管２と環状支持部材１０とを一体的に昇降さ
せ、基板ステージ２０を環状支持部材１０内に上下方向
において相対的に挿入してプラズマ発生管２のプラズマ
反応室８の下端開口７に臨ませて当該下端開口７を気密
可能に閉止させるエアシリンダ２３とを備えている。

【００１２】上記プラズマ発生管２の上半小径部２ａ内
はプラズマ発生室４であり、このプラズマ発生室４に反
応ガスの導入口３が連通して設けられている。また、一
対の外部電極６ａ・６ｂの一方に高周波電源５が接続さ
れ、他方の電極６ｂにアースが接続され、基板ステージ
２０にアースが接続されている。上記環状支持部材１０
は、その内周面に図１(Ｂ)に示すような多数の排気口１
２を備え、これらの排気口１２は、その内部に形成され
たリング状連通路１３により相互に連通され、このリン
グ状連通路１３は排気出口１４を介して真空排気手段１
５と連通されている。なお、多数の排気口１２に代え
て、スリット状の排気口を形成したものでも良い。その
場合、スリット状の排気口を環状支持部材１０の内周面
の全周にわたって形設してもよいし、周方向において部
分的に形設してもよい。

【００１３】上記環状支持部材１０は、リング状の支持
基枠１ｂ上にガイドロッド１１を介して昇降自在に設け
られ、複数の位置変更手段３０によりその昇降位置を変
更できるように構成されている。この位置変更手段３０
は、上記支持基枠１ｂと環状支持部材１０との間に介装
された複数のトグル機構３１と、各トグル機構３１を駆
動操作するエアシリンダ３２とで構成されている。つま
り、上記環状支持部材１０の昇降位置を位置変更手段３
０で変更することにより、前記真空排気工程(Ｓ₃）で
は、環状支持部材１０内に位置する基板ステージ２０の
上下方向における相対挿入位置を図１(Ｃ)中の仮想線で
示す相対下降位置Ｌに、プラズマアッシング処理工程
(Ｓ₄）では、基板ステージ２０の上下方向における相対
挿入位置を実線で示す相対上昇位置Ｕに変更できるよう
に構成されている。

【００１４】上記リング状の支持基枠１ｂは、支持基枠
１ａにガイドロッド１６を介して昇降自在に設けられ、
エアシリンダ２３により昇降自在に構成されている。即
ち、このエアシリンダ２３の出力ロッド２３ａを伸長さ
せることにより、図１(Ａ)の実線で示すように、上記支
持基枠１ｂを介して環状支持部材１０とプラズマ発生管
２とを一体に上昇させる。また、出力ロッド２３ａを収
縮させて環状支持部材１０とプラズマ発生管２とを一体
に下降させることにより、図１(Ａ)の仮想線で示すよう
に、基板ステージ２０を環状支持部材１０内に上下方向
において相対的に挿入し、基板ステージ２０をプラズマ
発生管２のプラズマ反応室８の下端開口７に臨ませる。

【００１５】上記基板ステージ２０は、シール用鍔部２
１と脚部材２９を介して基台１上に固定され、従来例と
同様の基板支持ピン２４とピン昇降手段であるエアシリ
ンダ２６とを備えている。このエアシリンダ２６により
基板支持ピン２４を基板ステージ２０の基板載置面より
突出させて、基板搬送手段４０より基板Ｗを受け取り、
基板ステージ２０上に載置するように構成されている。
ここで、図１(Ａ)中の符号２８は、シールリング２７を
環状支持部材１０の下面に気密状に弾圧当接させるため
に付勢されたリング状の封止バネ部材である。この封止
バネ部材２８によってシールリング２７を環状支持部材
１０の下面に気密状に弾圧当接することにより、環状支
持部材１０内に上下方向において相対的に挿入された基
板ステージ２０の上下方向における相対挿入位置を位置
変更手段３０で位置変更しても、環状支持部材１０の下
面とシール用鍔部２１との間を気密状に封止することが
できる。

【００１６】次に、上記実施例装置を用いてプラズマア
ッシング処理を行う場合の手順を、図３に準じて説明す
る。ステップＳ₁ では、図１(Ａ)の実線で示すように、
環状支持部材１０とプラズマ発生管２とが一体に上昇
し、基板ステージ２０がプラズマ発生管２に対して相対
的に下降した状態において、基板搬送装置４０により処
理済みの基板Ｗを基板ステージ２０から取り出し、未処
理の基板Ｗを基板ステージ２０上に載置する。

【００１７】ステップＳ₂ では、エアシリンダ２３の出
力ロッド２３ａを収縮させて環状支持部材１０とプラズ
マ発生管２とを一体に下降させ、基板ステージ２０をプ
ラズマ発生管２に対して相対的に上昇させることによ
り、基板ステージ２０を環状支持部材１０内に上下方向
において相対的に挿入し、基板ステージ２０をプラズマ
発生管２のプラズマ反応室８の下端開口７に臨ませる。

【００１８】ステップＳ₃ では、環状支持部材１０の排
気口１２より真空排気手段１５で吸引してプラズマ発生
管２内を真空排気する。このとき、上記位置変更手段３
０により環状支持部材１０内に上下方向において相対的
に挿入された基板ステージ２０の上下方向における相対
挿入位置を、図１(Ｃ)中の相対下降位置Ｌに変更して環
状支持部材１０の排気口１２の開口面積を最大限まで開
き、プラズマ発生管内２を短時間で真空排気する。これ
により、従来では真空排気に２０秒要したものが１０秒
に短縮でき、全体ではスループットが約１４％向上す
る。

【００１９】ステップＳ₄ では、環状支持部材１０内に
上下方向において相対的に挿入された基板ステージ２０
の上下方向における相対挿入位置を、図１(Ｃ)中の相対
上昇位置Ｕに変更し、予め環状支持部材１０の排気口１
２の開口面積を所定の大きさまで絞り込んでダウンフロ
ーの均一性を確保する。次いで、排気口１２より真空排
気手段１５で吸引しつつ、プラズマ発生管２の反応ガス
導入管３より反応ガスＧとして、例えばＣＦ₄（５容量
％）とＯ₂（９５容量％）との混合ガスを導入し、一方
の外部電極６ａに高周波電源５を接続し、他方の外部電
極６ｂと基板ステージ１０にアースを接続する。

【００２０】するとプラズマ発生室４内では、一対の帯
状電極６ａ・６ｂに沿って広範囲にわたり安定したプラ
ズマが得られる。つまり、プラズマ発生室４内ではプラ
ズマラジカルと電離イオンが高密度で多量に発生する。
プラズマ反応室８内では、排気口１２からの吸引によ
り、プラズマラジカルと電離イオンが基板Ｗの表面に達
し、これによりフォトレジスト膜と反応して当該フォト
レジスト膜が灰化して除去される。なお、反応ガスＧの
供給量等の処理パラメータを制御して必要量のイオン粒
子密度を高く設定することにより、プラズマ反応室８内
では基板Ｗ上のラジカルと電離イオンとの比率を適宜設
定することができる。

【００２１】ステップＳ₅ では、反応ガス導入管３から
の反応ガスＧの導入を止めるとともに、排気口１２から
の吸引を止めて排気口１２を大気に連通する。ステップ
Ｓ₆ では、エアシリンダ２３の出力ロッド２３ａを伸長
させて、上記支持基枠１ｂを介して環状支持部材１０と
プラズマ発生管２とを一体に上昇させることにより、基
板ステージ２０をプラズマ発生管２に対して相対的に下
降させ、後はステップＳ₁ に移行する。

【００２２】上記実施例ではリング状の支持基枠１ｂと
環状支持部材１０との間に介装させた位置変更手段３０
により基板ステージ２０の上下方向における相対挿入位
置を変更するように構成したが、これに代えて直接基板
ステージ２０に位置変更手段を付設して基板ステージ２
０の上下方向における相対挿入位置を変更するように構
成しても良い。また、上記実施例では環状支持部材１０
の排気口１２を環状支持部材１０の内周面に形設した
が、これに代えて当該排気口を環状支持部材１０の下面
の周方向に形設するとともに、基板ステージ２０のシー
ル用鍔部２１を大きく形成し、このシール用鍔部２１を
排気口に近接させて当該排気口の開口面積を実質的に絞
り込むようにしてもよい。また、上記実施例では基板ス
テージ２０をアースに接続したが、必ずしもアースに接
続する必要はない。さらに、上記実施例ではプラズマ発
生管２の上半部２ａが小径で、下半部２ｂが大径の場合
について例示したが、上半部２ａと下半部２ｂとが同径
のものでもよく、適宜変更を加えて実施することができ
る。

【００２３】

【発明の効果】本発明では、環状支持部材内に上下方向
において相対的に挿入された基板ステージの上下方向に
おける相対挿入位置を変更する位置変更手段を設け、環
状支持部材の排気口の開口面積を変更可能に構成したこ
とから、真空排気工程においては、上記位置変更手段に
より環状支持部材内に上下方向において相対的に挿入さ
れた基板ステージの上下方向における相対挿入位置を変
更して環状支持部材の排気口の開口面積を最大限まで開
き、プラズマアッシング処理工程においては、環状支持
部材の排気口の開口面積を所定の大きさまで絞り込むこ
とができるので、プラズマアッシング処理工程における
反応ガスのダウンフローの均一性を確保しつつ、真空排
気工程における真空排気時間を短縮してスループットの
向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】同図(Ａ)は本発明の実施例に係るプラズマアッ
シング装置の縦断概要図、同図(Ｂ)は環状支持部材の要
部を破断・拡大して示す斜視図、同図(Ｃ)は環状支持部
材に対する基板ステージの上下方向における相対挿入位
置を例示する要部拡大縦断面図である。

【図２】同図(Ａ)は従来例に係るプラズマアッシング装
置の縦断概要図、同図(Ｂ)は環状支持部材に対する基板
ステージの上下方向における相対挿入位置を示す要部拡
大縦断面図である。

【図３】従来例に係るプラズマアッシング処理の手順を
示す工程図である。

【符号の説明】

２…プラズマ発生管、２ａ…プラズマ発生管の上半部、
２ｂ…プラズマ発生管の下半部、３…反応ガスの導入
口、４…プラズマ発生室、５…高周波電源、６ａ・６ｂ
…一対の外部電極、７…プラズマ反応室の下端開口、８
…プラズマ反応室、１０…環状支持部材、１２…環状支
持部材の排気口、２０…基板ステージ、２３…昇降手段
（エアシリンダ）、３０…位置変更手段、Ｗ…基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平得貞雄京都府京都市伏見区羽束師古川町322番地大日本スクリーン製造株式会社洛西工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上半部に反応ガス導入口が連通して設け
られたプラズマ発生室、下半部に下端が開口したプラズ
マ反応室、とで構成されたプラズマ発生管と、基板を載置して前記プラズマ反応室の下端開口に臨むよ
うに配設された基板ステージと、前記プラズマ反応室の下端を支持するとともに、その周
方向に排気口を備える環状支持部材と、前記基板ステージと前記プラズマ発生管とを相対的に上
下方向に近接離反させ、基板ステージを環状支持部材内
に上下方向において相対的に挿入して前記プラズマ反応
室の下端開口に臨ませて当該下端開口を気密可能に閉止
させる昇降手段と、を備えて成るプラズマアッシング装置において、前記環状支持部材内に上下方向において相対的に挿入さ
れた基板ステージの上下方向における相対挿入位置を変
更する位置変更手段を設け、前記環状支持部材の排気口
の開口面積を変更可能に構成したことを特徴とするプラ
ズマアッシング装置。