JPH08241886A - プラズマ処理方法 - Google Patents

プラズマ処理方法

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JPH08241886A
JPH08241886A JP4575995A JP4575995A JPH08241886A JP H08241886 A JPH08241886 A JP H08241886A JP 4575995 A JP4575995 A JP 4575995A JP 4575995 A JP4575995 A JP 4575995A JP H08241886 A JPH08241886 A JP H08241886A
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JP
Japan
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substrate
processing
plasma
electrodes
processed film
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Application number
JP4575995A
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English (en)
Inventor
Tatatomi Indo
忠臣 印藤
Kazuo Fukumoto
一雄 福本
Toshiharu Matsuzawa
敏晴 松澤
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II C GIKEN KK
Original Assignee
II C GIKEN KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】特に大面積の半導体等の加工膜を有する基板を
実用的速度で高精度に所望パターンを形成することがで
きる基板のプラズマ処理方法を提供する。 【構成】500〜1000Torrの圧力のもと、活性
ガス雰囲気下、又は活性ガスと不活性ガスとの雰囲気下
において、少なくとも一方の電極の表面に誘電体を配設
した平行平板型又は/及び棒状電極型の間に周波数50
Hz〜20MHzの電圧を印加してプラズマを発生せし
め、前記電極間に位置せしめた基板をエッチングまたは
アッシング処理する基板のプラズマ処理方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は大気圧プラズマによる
基板表面のプラズマ処理方法に関し、更に詳細には大気
圧のもとで活性ガスか又は不活性ガスと活性ガスとの混
合ガス中で大気圧プラズマにより基板表面の加工膜をエ
ッチングし、及び/又はフォトレジストをアッシングす
る基板表面の処理技術に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、コンピュ−タ−や通信機器の重要
部分には、大規模集積回路(LSI)が多用されてい
る。このLSI単体の性能向上は主に素子の微細化によ
り実現されて来た。素子の微細化には、基板上の金属膜
や半導体膜等の加工膜に高精度に所望パタ−ンを形成す
る必要がある。この種のパタ−ン形成方法としては、通
常、図1に示すような方法によって行われている。即
ち、基板上に金属膜、半導体膜、或いは絶縁膜等の加工
膜4bを設け、その上に感光性の樹脂液を塗布してレジ
スト4cを形成する(図1a)。このレジスト4cを光
や紫外線により所望パタ−ンに露光し、次いで現像によ
り露光部または未露光部のレジストを選択的に除去して
レジスト・パタ−ンを形成する(図1b)。このレジス
ト・パタ−ンをマスクとして、加工膜をエッチングした
後(図1c)、レジスト・パタ−ンを除去(アッシン
グ)して基板上にパタ−ンを形成する(図1d)。
【0003】従来、この基板のパタ−ン形成におけるエ
ッチング及びレジスト除去は、酸などの液中に被処理物
を浸漬し、洗浄処理して露光部または未露光部のレジス
トを選択的に除去する湿式方法(ウェット法)が行われ
ている。この処理方法で生じた廃液は、そのまま廃棄で
きず、しかも多量に発生するため、環境保全の認識の高
まりとともに、非常に問題視されるようになってきてい
る。この湿式方法に対し液体を使わない乾式方法は、廃
液が発生しないため、最近、非常に注目されている。こ
の乾式方法には、紫外線照射法とプラズマ処理法があ
る。
【0004】前者の紫外線照射法は、紫外線エネルギ−
によりレジストを分解する、あるいは酸素を活性度の高
いオゾンにし、これによりレジスト除去を行う。この方
法は、常圧下で処理が可能であるため、連続処理に向い
ているが、処理速度が遅い。後者のプラズマ処理方法
は、高真空雰囲気(1 Torr程度)で反応ガスをプ
ラズマ化させ、その高いエネルギ−を利用して、パタ−
ンを形成するという方法であり、実用化もされている。
【0005】しかしながら、処理空間を真空雰囲気とす
る必要があることから、真空チャンバ−や真空ポンプが
必要となり、連続処理や大面積処理を行うには、多額の
投資が必要である。最近のウェ−ハの大口径化や液晶パ
ネルの大型化の傾向を考えると、特に大面積の処理は重
要な問題である。このような点に鑑み大面積の半導体等
の加工膜を有する基板を実用的速度で連続的にかつ薬液
を使用せずに処理することは、生産性の向上及び環境保
全の観点からして重要な課題である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、上記の課
題を解決するため種々検討した結果、本発明を完成した
もので、本発明の目的は、特に大面積の半導体等の加工
膜を有する基板を実用的速度で連続的かつ薬液を使用せ
ずに高精度に所望パタ−ンを形成することができる基板
のプラズマ処理方法を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、500
〜1000Torrの圧力のもと、不活性ガス又は/及
び活性ガス雰囲気下において、少なくとも一方の電極の
表面に誘電体を配設した平行平板型又は/及び棒状電極
型の間に周波数50Hz〜20MHzの交流電流を供給
してプラズマを発生せしめ、前記電極間に位置せしめた
基板をエッチングまたはアッシング処理する基板のプラ
ズマ処理方法である。即ち、本発明では地表面で体験で
きる大気圧に近似した500〜1000Torrの圧力
のもとで両電極間にプラズマを発生させ、電極間に載置
した基板にエッチングまたはアッシング処理を施す基板
のプラズマ処理方法である。
【0008】本発明にかかる処理方法を実施する処理装
置には数種類の型式があるが、ト−チ型処理装置は複雑
形状の処理物に適し、大面積の基板を処理するには平行
平板電極型及び棒状電極型の処理装置が適している。基
板に対して行う処理としては、エッチング処理やレジス
トを除去するアッシング処理があげられる。また処理の
際には、反応を加速する意味で前記基板を所定の温度に
加熱することが望ましいが、基板への熱的損傷を考慮す
れば300℃程度が限度となる。
【0009】本発明の地表面にて体験出来る圧力として
は、普通は500〜1000Torrの範囲の圧力であ
り、好ましくは、700〜850Torrの圧力の範囲
である。500Torrを下回ったり、1000Tor
rを越えると、大気との圧力差が増すため、大気圧付近
の圧力であることに起因する利点が薄れてくる。具体的
には、500Torrを下回ると反応槽を気密なものに
しないと空気の流入が増加して、ガス組成を一定にでき
ないという不都合が生じ、また1000Torrを越え
るとプラズマが不安定になり易いという不都合が生じ
る。
【0010】この発明におけるプラズマ励起用の不活性
ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、窒素、クリプト
ン、ネオン、キセノン、ラドンが適しており、活性ガス
としては酸素、4フッ化炭素、水素等が適しており、こ
れらを必要に応じて混合するようにする。アッシング処
理の場合、活性ガスとしては酸素が適しており、これと
不活性ガスと混合する。混合比は酸素量の占める割合が
50%以上が望ましく、アッシング効果は酸素量100
%の時に最も良い結果が得られる。また、アセトンやエ
チルメチルケトン等のケトン類を少量添加することによ
りプラズマが発生し易くなる。
【0011】本発明の実施に用いられる地表面にて体験
出来る圧力下で大面積の基板を処理するのに適した平行
平板型装置(反応装置)を図面を参照しながら説明す
る。図2に示す装置は、反応槽1を備え、この槽壁には
ガス導入口11及びガス排出口12が設けられており、
槽内には上部電極2と下部電極3の二つの平板状電極が
所定の距離を隔てて対面するようにして並行に設置され
ている。下部電極3の表面には固体誘電体6が置かれて
いる。上部電極2は、交流電源5の出力に接続され下部
電極3は接地されている。7は絶縁物である。固体誘電
体6は、上部電極2の表面に設けられてもよいし、上部
電極2と下部電極3の両電極の表面に設けられてもよ
い。基板4は、上部電極2と下部電極3の間に配置され
る。例えば、固体誘電体6の上に配置する。処理の際に
は、プラズマ励起用ガスを導入口11から入れ、交流電
源5を稼働して、交流電力の供給を開始する。すると電
極2、3間にプラズマが励起し、基板4が処理される。
【0012】また、グリッド8が、上部電極2と下部電
極3の間に設けられることも可能であり、このグリッド
8は可変直流電源9に接続されている。このグリッドの
働きは、例えば、基板4が下部電極3の上に置かれてい
る場合で、イオンが正の電荷を持った場合、グリッド8
の電位を下部電極3と同電位にすれば、基板4へのイオ
ン衝撃を防ぐことも可能であり、グリッド8の電位を下
部電極より低い電位にすれば、イオンの加速も可能とな
る。
【0013】本発明は地表面にて体験出来る500〜1
000Torrの圧力下で処理するため、連続処理に適
しており、この連続処理には、例えば図3、図4或いは
図5に示す装置が使われる。連続処理用の装置は、図3
では反応槽1内を通るベルト・コンベア30を、図4で
は中心棒41を軸として回転するタ−ンテ−ブル40を
備えており、基板4はコンベア30またはテ−ブル40
に乗せられて、上部電極2と下部電極3の間に搬入さ
れ、処理の後コンベア30またはテ−ブル40に乗せら
れて、搬出されると同時に次の基板4が上部電極2と下
部電極3の間に搬入されるようになっている。図5の電
極は棒状で、上下とも複数本からなり、固体誘電体6は
上下電極のどちらかまたは両電極の表面に設けられても
よい。
【0014】なお、使用される交流電源の周波数は、通
常50Hz〜20MHz程度であり、好ましくは1kH
z〜100kHzの周波数である。1kHzを下回ると
電源装置が大がかりな物となり、100kHzを越える
と処理時間が短くてすむけれども基板4の加熱作用が強
まるため、冷却の必要が生じるし、電波障害や負荷との
整合の問題が生じる。
【0015】
【作用】本発明の基板のプラズマ処理方法の場合、プラ
ズマ励起用ガスが交流電力の供給を受けて、プラズマ化
し、この化学的に活性なプラズマの作用で基板が処理さ
れることになる。本発明の場合、プラズマが存在する処
理空間の圧力は高真空ではなく、地表面にて体験出来る
500〜1000Torrの圧力である。この結果、処
理空間を広くし易くなり、一度に広い面積を処理するの
に適するだけでなく、基板の処理空間への搬入および搬
出が簡単かつ迅速に行えるようになり、連続処理に適し
た処理方法となる。高真空処理装置の場合、処理空間が
広くなると簡単に高真空にすることが難しく、基板の搬
入、搬出が高真空と大気圧の間で出し入れすることにな
るためゲ−ト・バルブが必要となり、簡単ではなく、時
間もかかるため、大面積処理や連続処理は困難である。
また、高真空の場合、温度コントロ−ルが難しいが、大
気圧付近では対流による放熱効果により冷却され、高い
温度によるダメ−ジが発生しにくい。そして、本発明は
乾式法であるため、大量の廃液が発生することもなく、
複雑で大がかりな設備を必要としないため、容易に実施
できる。
【0016】
【実施例】以下、実施例をもって更に具体的に本発明を
説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるもので
はない。 実施例1 処理に用いた装置は、図2に示す構成のもので、固体誘
電体は雲母の積層板(厚み0.3mm)を用い、上下電
極の表面に設けられている(グリッドなし)。基板に
は、8インチ・シリコン基板を用い、表面を洗浄した。
レジストには東京応化工業製OFPR−800を用い、
回転数4000rpm20秒間スピンコ−タにてレジス
ト塗布後、プリ・ベ−クを110℃90秒間行い、厚み
1.0μmのレジスト膜を形成した。760Torrの
圧力のもとで、アッシング処理ガスには酸素を単独で用
い、流量を5000sccmとした。交流電源の周波数
は3kHzであり、供給電力は200Wである。また、
下部電極に収容されているヒ−タ−で基板を250℃に
加熱した。処理時間は1.5分とした。この結果、アッ
シング速度として十分に実用的な5670Å/minの
値を得る。
【0017】実施例2、3 アッシング処理ガス、供給電源、基板温度は、表1のご
とくであり、他は、実施例1と同様である。実施例2に
示す微量のアセトンの添加による効果は、アッシング処
理をより均一化させる作用がある。 実施例4、5 基板として20×20cm2のガラス基板を用い、アッ
シング処理ガス、供給電源、基板温度は表1のごとくで
あり、他は実施例1と同様である。
【0018】実施例6 アッシング処理ガス、供給電源、基板温度は表1のごと
くであり、図2に示す装置(グリッドあり、接地)を用
いる様にした他は、実施例1と同様である。以上の実施
例1〜6のアッシング条件及び速度を表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】実施例7、8 基板として、8インチ・シリコン基板を用い、表面に5
00Åの酸化膜を形成した後、多結晶シリコン膜を堆積
する(厚み0.2μm)。エッチング処理ガス、供給電
源、基板温度は表2のごとくであり、他は実施例1と同
様である。以上の実施例7及び8のエッチング条件及び
速度を表2に示す。
【0021】
【表2】
【0022】
【発明の効果】本発明にかかる基板のプラズマ処理方法
は、前述した通り、エッチング及びアッシング処理を地
表面にて体験出来る500〜1000Torrの圧力で
励起したプラズマをもって行うのであって、その結果、
処理空間の拡大および処理空間に対する基板の出し入れ
が容易であるため、液晶パネル等の大面積処理および連
続処理が可能で生産性に富み、しかも大量の廃液発生を
伴うことがなく、環境に適合している。また複雑かつ、
大がかりな設備も不要である。しかも、処理空間を真空
にするための排気時間や大気圧に戻す時間が必要でな
く、無駄な時間を省くことも出来る。この様に、本発明
は種々の利点を有しているので非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 半導体あるいは、液晶用基板のパタ−ニング
方法を説明するための工程断面図。
【図2】 本発明の実施に用いた第1の装置の説明図。
【図3】 本発明の実施に用いた第2の装置の説明図。
【図4】 本発明の実施に用いた第3の装置の説明図。
【図5】 本発明の実施に用いた第4の装置の説明図。
【符号の説明】
1 反応槽 2 上部電極 3 下部電極 4 半導体又は液晶用基板 4a.基板 4b.加工膜 4c.レジスト 5 交流電源 6 固体誘電体 7 絶縁物 8 グリッド 9 可変直流電源 11 ガス導入口 12
ガス排出口 30 ベルト・コンベア 40 タ−ン・テ−ブル
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年3月16日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正内容】
【0002】
【従来の技術】近年、コンピューターや通信機器の重要
部分には、大規模集積回路(LSI)が多用されてい
る。このLSI単体の性能向上は主に素子の微細化によ
り実現されて来た。素子の微細化には、基板上の金属膜
や半導体膜等の加工膜に高精度に所望パターンを形成す
る必要がある。この種のパターン形成方法としては、通
常、図1に示すような方法によって行われている。即
ち、基板4a上に金属膜、半導体膜、或いは絶縁膜等の
加工膜4bを設け、その上に感光性の樹脂液を塗布して
レジスト4cを形成する(図1a)。このレジスト4c
を光や紫外線により所望パターンに露光し、次いで現像
により露光部または未露光部のレジストを選択的に除去
してレジスト・パターンを形成する(図1b)。このレ
ジスト・パターンをマスクとして、加工膜をエッチング
した後(図1c)、レジスト・パターンを除去(アッシ
ング)して基板上にパターンを形成する(図1d)。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、500
〜1000Torrの圧力のもと、活性ガス雰囲気下、
又は活性ガスと不活性ガスとの雰囲気下において、少な
くとも一方の電極の表面に誘電体を配設した平行平板型
又は/及び棒状電極型の間に周波数50Hz〜20MH
zの交流電流を供給してプラズマを発生せしめ、前記電
極間に位置せしめた基板をエッチングまたはアッシング
処理する基板のプラズマ処理方法である。即ち、本発明
では地表面で体験できる大気圧に近似した500〜10
00Torrの圧力のもとで両電極間にプラズマを発生
させ、電極間に載置した基板にエッチングまたはアッシ
ング処理を施す基板のプラズマ処理方法である。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【符号の説明】 1 反応槽 2 上部電極 3 下部電極 4 半導体又は液晶用基板 4a.基板 4b.加工膜 4c.レジスト 5 交流電源 6 固体誘電体 7 絶縁物 8 グリッド 9 可変直流電源 11 ガス導入口 12
ガス排出口 30 ベルト・コンベア 40 ターン・テーブル41 中心棒

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 500〜1000Torrの圧力のも
    と、活性ガス雰囲気下、又は活性ガスと不活性ガスとの
    雰囲気下において、少なくとも一方の電極の表面に誘電
    体を配設した平行平板型又は/及び棒状電極型の間に周
    波数50Hz〜20MHzの交流電流を供給してプラズ
    マを発生せしめ、前記電極間に位置せしめた基板をエッ
    チングまたはアッシング処理する基板のプラズマ処理方
    法。
  2. 【請求項2】 基板上に加工膜を堆積し、該加工膜上に
    フォトレジストによりマスクとしてレジストパタ−ンを
    形成し、該加工膜を加工するエッチングである請求項1
    記載の基板のプラズマ処理方法。
  3. 【請求項3】 基板に形成された加工膜上のレジストパ
    タ−ンを酸素、又は、酸素と不活性ガスにて除去するア
    ッシングである請求項1記載の基板のプラズマ処理方
    法。
  4. 【請求項4】 不活性ガスの種類の少なくとも1種がヘ
    リウム、アルゴン、窒素、クリプトン、ネオン、キセノ
    ン、ラドンからなる群から選ばれたものである請求項1
    記載の基板のプラズマ処理方法。
  5. 【請求項5】 棒状電極を使用して電極間に位置せしめ
    た基板を移動させる請求項1記載の基板のプラズマ処理
    方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005211865A (ja) * 2004-02-02 2005-08-11 Masato Toshima プラズマ処理装置
JP2010518586A (ja) * 2007-02-13 2010-05-27 フジフィルム マニュファクチャリング ユーロプ ビー.ブイ. 磁気マスクデバイスを使用する基板プラズマ処理
JP4610069B2 (ja) * 2000-11-14 2011-01-12 積水化学工業株式会社 半導体素子の製造装置

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