JPH0869896A - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents
プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法Info
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- JPH0869896A JPH0869896A JP6205645A JP20564594A JPH0869896A JP H0869896 A JPH0869896 A JP H0869896A JP 6205645 A JP6205645 A JP 6205645A JP 20564594 A JP20564594 A JP 20564594A JP H0869896 A JPH0869896 A JP H0869896A
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- processing apparatus
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高ドーズのイオン注入による変質硬化層を有
するレジストマスクの、高スループットでクリーンかつ
低ダメージなアッシング方法を提供する。 【構成】 変質硬化層３は、ヘリコン波プラズマによる
高密度プラズマでイオンモードを高め、かつ低温でアッ
シングし、ポッピングを防止する。次にヘリコン波の伝
播に寄与する内周ソレノイドコイルを切り、誘導結合プ
ラズマモードに切り替え、ラジカル性を高めて未変質部
２をアッシングする。 【効果】 １台の高密度プラズマ処理装置により、イオ
ンモードとラジカルモードの処理が可能であり、被処理
基板の搬送にともなうスループットの低下がない。ハロ
ゲンランプによる基板加熱を併用すれば、さらに高速の
処理が可能となる。
するレジストマスクの、高スループットでクリーンかつ
低ダメージなアッシング方法を提供する。 【構成】 変質硬化層３は、ヘリコン波プラズマによる
高密度プラズマでイオンモードを高め、かつ低温でアッ
シングし、ポッピングを防止する。次にヘリコン波の伝
播に寄与する内周ソレノイドコイルを切り、誘導結合プ
ラズマモードに切り替え、ラジカル性を高めて未変質部
２をアッシングする。 【効果】 １台の高密度プラズマ処理装置により、イオ
ンモードとラジカルモードの処理が可能であり、被処理
基板の搬送にともなうスループットの低下がない。ハロ
ゲンランプによる基板加熱を併用すれば、さらに高速の
処理が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造工程等
で用いるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関
し、さらに詳しくは、表面に変質硬化層を有するレジス
トマスクのプラズマアッシング等に用いて好適な、プラ
ズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。
で用いるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関
し、さらに詳しくは、表面に変質硬化層を有するレジス
トマスクのプラズマアッシング等に用いて好適な、プラ
ズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置の製造工程におい
て、レジストマスクの剥離を必要とする工程がある。こ
のレジスト剥離工程は、従来より用いられてきた発煙硝
酸や硫酸加水を用いたウェットプロセスに換わって、Ｏ
2 プラズマやＯ3 を利用するドライアッシング方法が、
広く製造現場で用いられつつある。
て、レジストマスクの剥離を必要とする工程がある。こ
のレジスト剥離工程は、従来より用いられてきた発煙硝
酸や硫酸加水を用いたウェットプロセスに換わって、Ｏ
2 プラズマやＯ3 を利用するドライアッシング方法が、
広く製造現場で用いられつつある。
【０００３】ドライアッシングは、有機高分子からなる
フォトレジストを、酸素ラジカルや酸素イオン等の活性
種により酸化し、ＣＯやＣＯ2 とする燃焼反応で除去す
るのが基本的な反応機構である。このため、通常のフォ
トレジスト材料であれば、アッシングは比較的容易であ
り、格別の問題はない。
フォトレジストを、酸素ラジカルや酸素イオン等の活性
種により酸化し、ＣＯやＣＯ2 とする燃焼反応で除去す
るのが基本的な反応機構である。このため、通常のフォ
トレジスト材料であれば、アッシングは比較的容易であ
り、格別の問題はない。
【０００４】しかしながら、イオン注入プロセスのマス
クとして用いたレジストマスクのドライアッシング、特
に１０15個／ｃｍ2 以上の高ドーズ量のイオン注入に使
用したレジストマスクのドライアッシングにおいては解
決すべき問題が多い。
クとして用いたレジストマスクのドライアッシング、特
に１０15個／ｃｍ2 以上の高ドーズ量のイオン注入に使
用したレジストマスクのドライアッシングにおいては解
決すべき問題が多い。
【０００５】イオン注入のマスクとしてレジストマスク
を用いる場合には、当然レジストマスクにもイオン注入
が行われる。高エネルギかつ高ドーズ量のイオン注入が
レジストマスクに施されると、イオン衝撃にともなう発
熱を主原因として、レジストの架橋反応が強度に進み、
レジストマスクの表面に変質硬化層が形成される。この
変質硬化層のアッシングは、通常の酸素ラジカルや酸素
イオン等ではアッシング速度が著しく小さくなり、スル
ープットが低下する。
を用いる場合には、当然レジストマスクにもイオン注入
が行われる。高エネルギかつ高ドーズ量のイオン注入が
レジストマスクに施されると、イオン衝撃にともなう発
熱を主原因として、レジストの架橋反応が強度に進み、
レジストマスクの表面に変質硬化層が形成される。この
変質硬化層のアッシングは、通常の酸素ラジカルや酸素
イオン等ではアッシング速度が著しく小さくなり、スル
ープットが低下する。
【０００６】ドライアッシング速度を向上するには、一
般には被処理基板温度を例えば２００℃以上の高温に加
熱すればよい。この場合、レジストマスク内部に残留し
ていた溶剤や低分子量成分が気化して脱離するが、前述
のように変質硬化層が表面に形成されていると、気体成
分の脱離が滞る上に、変質硬化層の除去に長時間を要す
るので、レジストマスクの内圧が高まる。この内圧が限
界に達すると、レジストマスクがポッピングと称する破
裂現象をおこし、変質硬化層の破片が飛び散るので、被
処理基板やアッシング装置内のパーティクル汚染を招
く。
般には被処理基板温度を例えば２００℃以上の高温に加
熱すればよい。この場合、レジストマスク内部に残留し
ていた溶剤や低分子量成分が気化して脱離するが、前述
のように変質硬化層が表面に形成されていると、気体成
分の脱離が滞る上に、変質硬化層の除去に長時間を要す
るので、レジストマスクの内圧が高まる。この内圧が限
界に達すると、レジストマスクがポッピングと称する破
裂現象をおこし、変質硬化層の破片が飛び散るので、被
処理基板やアッシング装置内のパーティクル汚染を招
く。
【０００７】このようなことから、高ドーズ量のイオン
注入を経たレジストマスクのドライアッシング方法とし
て、変質硬化層をＨ2 −ＲＩＥで架橋構造を分解しなが
ら除去し、つぎに内部の未変質レジストを通常のアッシ
ング装置、例えばダウンフロープラズマアッシング装置
で除去してＮａ汚染をも防止する２段階アッシング法
が、第３６回応用物理学関係連合講演会（１９８９年春
季年会）講演予稿集ｐ５７４、講演番号１ｐ−Ｌ−１３
に報告されている。しかしこの様な方法では、アッシン
グ装置が２種類必要なことから、装置の大型化や、被処
理基板の搬送にともなうスループットの低下が問題とな
る。
注入を経たレジストマスクのドライアッシング方法とし
て、変質硬化層をＨ2 −ＲＩＥで架橋構造を分解しなが
ら除去し、つぎに内部の未変質レジストを通常のアッシ
ング装置、例えばダウンフロープラズマアッシング装置
で除去してＮａ汚染をも防止する２段階アッシング法
が、第３６回応用物理学関係連合講演会（１９８９年春
季年会）講演予稿集ｐ５７４、講演番号１ｐ−Ｌ−１３
に報告されている。しかしこの様な方法では、アッシン
グ装置が２種類必要なことから、装置の大型化や、被処
理基板の搬送にともなうスループットの低下が問題とな
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、高ドーズ量のイオン注入等を経て変質硬化層を有す
るレジストマスクのドライアッシングを、高スループッ
トで、被処理基板やアッシング装置内のパーティクル汚
染を発生することなく施すことができる、クリーンなプ
ラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供すること
である。
は、高ドーズ量のイオン注入等を経て変質硬化層を有す
るレジストマスクのドライアッシングを、高スループッ
トで、被処理基板やアッシング装置内のパーティクル汚
染を発生することなく施すことができる、クリーンなプ
ラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供すること
である。
【０００９】また本発明の課題は、単一のチャンバ内で
上記課題を達成しうるプラズマ処理装置およびプラズマ
処理方法を提供することである。本発明の上記以外の課
題は、本願明細書および添付図面の説明により明らかに
される。
上記課題を達成しうるプラズマ処理装置およびプラズマ
処理方法を提供することである。本発明の上記以外の課
題は、本願明細書および添付図面の説明により明らかに
される。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ処理装
置は上記課題を解決するために提案するものであり、Ｓ
ｉＯ2 やＡｌ2 Ｏ3 等の誘電体材料からなるべルジャ
と、べルジャを巻回するループ状ＲＦアンテナと、ルー
プ状ＲＦアンテナを巻回する内周ソレノイドコイルと、
内周ソレノイドコイルを巻回する外周ソレノイドコイル
とを備えるプラズマ発生源と、このプラズマ発生源に連
接し、被処理基板を載置した基板ステージを内蔵したプ
ラズマ拡散チャンバを有するプラズマ処理装置であっ
て、この内周ソレノイドコイルへの通電を断続する手段
を有することを特徴とするものである。
置は上記課題を解決するために提案するものであり、Ｓ
ｉＯ2 やＡｌ2 Ｏ3 等の誘電体材料からなるべルジャ
と、べルジャを巻回するループ状ＲＦアンテナと、ルー
プ状ＲＦアンテナを巻回する内周ソレノイドコイルと、
内周ソレノイドコイルを巻回する外周ソレノイドコイル
とを備えるプラズマ発生源と、このプラズマ発生源に連
接し、被処理基板を載置した基板ステージを内蔵したプ
ラズマ拡散チャンバを有するプラズマ処理装置であっ
て、この内周ソレノイドコイルへの通電を断続する手段
を有することを特徴とするものである。
【００１１】基板ステージは、基板バイアス印加手段
と、基板加熱手段を有することが望ましい。またランプ
加熱による基板加熱手段を有することが望ましい。
と、基板加熱手段を有することが望ましい。またランプ
加熱による基板加熱手段を有することが望ましい。
【００１２】また本発明のプラズマ処理方法は、上述し
たプラズマ処理装置により被処理基板にプラズマ処理を
施すものであって、内周ソレノイドコイルへ通電して施
す第１のプラズマ処理と、内周ソレノイドコイルへの通
電を切って施す第２のプラズマ処理とを有することを特
徴とするものである。
たプラズマ処理装置により被処理基板にプラズマ処理を
施すものであって、内周ソレノイドコイルへ通電して施
す第１のプラズマ処理と、内周ソレノイドコイルへの通
電を切って施す第２のプラズマ処理とを有することを特
徴とするものである。
【００１３】
【作用】本発明の第１のポイントは、内周ソレノイドコ
イルへの通電を断続する手段を持ち、イオン電流密度を
制御しうる機構を具備したプラズマ処理装置の構成であ
る。上述した装置構成によれば、内周ソレノイドコイル
へ通電した場合には、ループ状ＲＦアンテナ（ヘリコン
波アンテナ）と内周ソレノイドコイルによる磁界との相
互作用により、べルジャ内にホイッスラ波を伝播し、ヘ
リコン波プラズマを発生する。ヘリコン波プラズマは、
プラズマ中を伝播するホイッスラ波にのって、電子が次
々に加速されるので、米国特許第４９９０２２９号公報
に開示されているように、原理的にイオン電流密度の高
い高密度プラズマを得やすい。発生した高密度プラズマ
は、外周ソレノイドコイルが作る磁界に誘導され、拡散
チャンバに輸送されるので、イオンモード主体のプラズ
マ処理装置となる。
イルへの通電を断続する手段を持ち、イオン電流密度を
制御しうる機構を具備したプラズマ処理装置の構成であ
る。上述した装置構成によれば、内周ソレノイドコイル
へ通電した場合には、ループ状ＲＦアンテナ（ヘリコン
波アンテナ）と内周ソレノイドコイルによる磁界との相
互作用により、べルジャ内にホイッスラ波を伝播し、ヘ
リコン波プラズマを発生する。ヘリコン波プラズマは、
プラズマ中を伝播するホイッスラ波にのって、電子が次
々に加速されるので、米国特許第４９９０２２９号公報
に開示されているように、原理的にイオン電流密度の高
い高密度プラズマを得やすい。発生した高密度プラズマ
は、外周ソレノイドコイルが作る磁界に誘導され、拡散
チャンバに輸送されるので、イオンモード主体のプラズ
マ処理装置となる。
【００１４】一方内周ソレノイドコイルへの通電を切っ
た場合には、磁力線に沿って伝播するホイッスラ波は消
滅し、したがってヘリコン波も発生しない。しかしこの
場合にも、ループ状ＲＦアンテナには高周波が供給され
ているので、べルジャ内には非共鳴の誘導結合プラズマ
（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓ
ｍａ、以下ＩＣＰと略記）が発生する。ＩＣＰ装置にお
いては、ヘリコン波プラズマ装置よりラジカルの生成確
率は高いので、ラジカルモード主体のプラズマ処理装置
となる。すなわち、内周ソレノイドコイルのＯＮ／ＯＦ
Ｆによる磁場の制御により、高密度のイオンモードプラ
ズマ処理装置と、高密度のラジカルモードプラズマ処理
装置が、１台のプラズマ処理装置により可能となるので
ある。
た場合には、磁力線に沿って伝播するホイッスラ波は消
滅し、したがってヘリコン波も発生しない。しかしこの
場合にも、ループ状ＲＦアンテナには高周波が供給され
ているので、べルジャ内には非共鳴の誘導結合プラズマ
（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓ
ｍａ、以下ＩＣＰと略記）が発生する。ＩＣＰ装置にお
いては、ヘリコン波プラズマ装置よりラジカルの生成確
率は高いので、ラジカルモード主体のプラズマ処理装置
となる。すなわち、内周ソレノイドコイルのＯＮ／ＯＦ
Ｆによる磁場の制御により、高密度のイオンモードプラ
ズマ処理装置と、高密度のラジカルモードプラズマ処理
装置が、１台のプラズマ処理装置により可能となるので
ある。
【００１５】本発明の第２のポイントは、上述したプラ
ズマ処理装置を用い、内周ソレノイドコイルのＯＮ／Ｏ
ＦＦによる磁場の制御により、高密度のイオンモードプ
ラズマ処理方法と、高密度のラジカルモードプラズマ処
理方法を、１台のプラズマ処理装置で連続的に施す点に
ある。すなわち、レジストマスクの変質硬化層を除去す
る際には、レジストマスク表面に高密度の酸化性イオン
を供給してアッシングレートを高め、レジストマスク内
部の未変質部分を除去する際には、高密度の酸化性ラジ
カルを供給して被処理基板のダメージを防止する。
ズマ処理装置を用い、内周ソレノイドコイルのＯＮ／Ｏ
ＦＦによる磁場の制御により、高密度のイオンモードプ
ラズマ処理方法と、高密度のラジカルモードプラズマ処
理方法を、１台のプラズマ処理装置で連続的に施す点に
ある。すなわち、レジストマスクの変質硬化層を除去す
る際には、レジストマスク表面に高密度の酸化性イオン
を供給してアッシングレートを高め、レジストマスク内
部の未変質部分を除去する際には、高密度の酸化性ラジ
カルを供給して被処理基板のダメージを防止する。
【００１６】さらに、基板ステージや被処理基板の加熱
手段を有しているので、温度制御は容易であり、変質硬
化層除去時には低温アッシングによりポッピングを防止
し、パーティクル汚染を防止する。一方変質硬化層除去
後は被処理基板温度を昇温し、アッシングレートを高め
る。被処理基板の加熱手段としてランプ加熱（Ｒａｐｉ
ｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ、以下ＲＴＡと略
記）を用いれば被処理基板の温度応答性が高まり、さら
にスループットの高いプラズマ処理が可能となる。
手段を有しているので、温度制御は容易であり、変質硬
化層除去時には低温アッシングによりポッピングを防止
し、パーティクル汚染を防止する。一方変質硬化層除去
後は被処理基板温度を昇温し、アッシングレートを高め
る。被処理基板の加熱手段としてランプ加熱（Ｒａｐｉ
ｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ、以下ＲＴＡと略
記）を用いれば被処理基板の温度応答性が高まり、さら
にスループットの高いプラズマ処理が可能となる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき、添付図
面を参照して説明する。
面を参照して説明する。
【００１８】実施例１ 本実施例は、基板バイアス印加手段と基板加熱手段を有
するヘリコン波プラズマ処理装置を使用して、高ドーズ
量のイオン注入のマスクとして用いたレジストマスクを
アッシングした例であり、これを図１（ａ）〜（ｃ）お
よび図２を参照して説明する。
するヘリコン波プラズマ処理装置を使用して、高ドーズ
量のイオン注入のマスクとして用いたレジストマスクを
アッシングした例であり、これを図１（ａ）〜（ｃ）お
よび図２を参照して説明する。
【００１９】図２は本実施例で用いたヘリコン波プラズ
マ処理装置の概略構成例を示す図である。ヘリコン波プ
ラズマ発生源は、石英またはアルミナ等の誘電体材料か
らなるべルジャ１６を周回するループ状ＲＦアンテナ１
７、プラズマ電源１８、内周ソレノイドコイル１９、外
周ソレノイドコイル２０およびマッチングネットワーク
２１等から構成される。このうち、内周ソレノイドコイ
ル１９はヘリコン波の伝播に寄与するものであり、外周
ソレノイドコイル２０は発生したプラズマの輸送に寄与
するものである。本プラズマ処理装置の特徴部分とし
て、内周ソレノイドコイル１９への通電をＯＮ／ＯＦＦ
制御するスイッチ２２を設けている。プラズマ拡散チャ
ンバ１５内には、被処理基板１１を載置する基板ステー
ジ１２を、ヘリコン波プラズマ発生源と対向して同軸上
に配置する。基板ステージ１２は抵抗加熱ヒータ１３等
による基板加熱手段を有し、さらに基板バイアス電源１
４を接続する。２３はプラズマ拡散チャンバ１５内の発
散磁界を制御するマルチポール磁石である。なお同図で
は、エッチングガス導入孔、真空ポンプ、被処理基板１
１の保持手段、基板温度検出・制御手段等の細部は図示
を省略する。本プラズマ処理装置によれば、ループ状Ｒ
Ｆアンテナ１７による電界と、内周ソレノイドコイル１
９による磁界との相互作用による、１×１０13／ｃｍ3
台の高密度プラズマを用いたプラズマ処理が可能であ
る。
マ処理装置の概略構成例を示す図である。ヘリコン波プ
ラズマ発生源は、石英またはアルミナ等の誘電体材料か
らなるべルジャ１６を周回するループ状ＲＦアンテナ１
７、プラズマ電源１８、内周ソレノイドコイル１９、外
周ソレノイドコイル２０およびマッチングネットワーク
２１等から構成される。このうち、内周ソレノイドコイ
ル１９はヘリコン波の伝播に寄与するものであり、外周
ソレノイドコイル２０は発生したプラズマの輸送に寄与
するものである。本プラズマ処理装置の特徴部分とし
て、内周ソレノイドコイル１９への通電をＯＮ／ＯＦＦ
制御するスイッチ２２を設けている。プラズマ拡散チャ
ンバ１５内には、被処理基板１１を載置する基板ステー
ジ１２を、ヘリコン波プラズマ発生源と対向して同軸上
に配置する。基板ステージ１２は抵抗加熱ヒータ１３等
による基板加熱手段を有し、さらに基板バイアス電源１
４を接続する。２３はプラズマ拡散チャンバ１５内の発
散磁界を制御するマルチポール磁石である。なお同図で
は、エッチングガス導入孔、真空ポンプ、被処理基板１
１の保持手段、基板温度検出・制御手段等の細部は図示
を省略する。本プラズマ処理装置によれば、ループ状Ｒ
Ｆアンテナ１７による電界と、内周ソレノイドコイル１
９による磁界との相互作用による、１×１０13／ｃｍ3
台の高密度プラズマを用いたプラズマ処理が可能であ
る。
【００２０】次に本発明のプラズマエッチング方法の具
体例を図１（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。本実施
例で用いた試料は、Ｓｉ等の半導体基板１上に所望のパ
ターン形状に形成したレジストマスク４をマスクとし
て、５×１０15個／ｃｍ2 のＰをイオン注入したもので
あり、レジストマスク４の表面には変質硬化層３が形成
され、内部は未変質部２となっている。図１（ａ）に示
したこの試料を被処理基板とする。
体例を図１（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。本実施
例で用いた試料は、Ｓｉ等の半導体基板１上に所望のパ
ターン形状に形成したレジストマスク４をマスクとし
て、５×１０15個／ｃｍ2 のＰをイオン注入したもので
あり、レジストマスク４の表面には変質硬化層３が形成
され、内部は未変質部２となっている。図１（ａ）に示
したこの試料を被処理基板とする。
【００２１】この被処理基板１１を図２に示したプラズ
マ処理装置の基板ステージ１２上に載置し、一例として
下記第１のプラズマ処理条件により変質硬化層３のアッ
シングをおこなった。 Ｏ2 流量 １８０ ｓｃｃｍ Ｈ2 Ｏ（水蒸気）流量 ２０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １ Ｐａ プラズマ電源パワー ２０００ Ｗ（１３．５６Ｍ
Ｈｚ） 基板バイアスパワー ５０ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 １５０ ℃ 内周ソレノイドコイル ＯＮ 本プラズマ処理工程においては、スイッチ２２をＯＮし
て内周ソレノイドコイル１９に通電しているので、べル
ジャ１６にホイッスラ波が伝播し、ヘリコン波モードの
高密度プラズマにより変質硬化層３が短時間でアッシン
グされる。基板温度は１５０℃と低いので、ポッピング
は発生しない。なおＨ2 Ｏの添加は、変質硬化層３の分
解に寄与するＨ+ の生成と、Ｏ* の活性化率の向上に寄
与するものである。この状態を図１（ｂ）に示す。
マ処理装置の基板ステージ１２上に載置し、一例として
下記第１のプラズマ処理条件により変質硬化層３のアッ
シングをおこなった。 Ｏ2 流量 １８０ ｓｃｃｍ Ｈ2 Ｏ（水蒸気）流量 ２０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １ Ｐａ プラズマ電源パワー ２０００ Ｗ（１３．５６Ｍ
Ｈｚ） 基板バイアスパワー ５０ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 １５０ ℃ 内周ソレノイドコイル ＯＮ 本プラズマ処理工程においては、スイッチ２２をＯＮし
て内周ソレノイドコイル１９に通電しているので、べル
ジャ１６にホイッスラ波が伝播し、ヘリコン波モードの
高密度プラズマにより変質硬化層３が短時間でアッシン
グされる。基板温度は１５０℃と低いので、ポッピング
は発生しない。なおＨ2 Ｏの添加は、変質硬化層３の分
解に寄与するＨ+ の生成と、Ｏ* の活性化率の向上に寄
与するものである。この状態を図１（ｂ）に示す。
【００２２】続けて、下記第２のプラズマ処理条件によ
り、未変質部２のアッシングをおこなった。 Ｏ2 流量 ２００ ｓｃｃｍ ガス圧力 １ Ｐａ プラズマ電源パワー １０００ Ｗ（１３．５６Ｍ
Ｈｚ） 基板バイアスパワー ０ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 １５０ ℃ 内周ソレノイドコイル ＯＦＦ 本プラズマ処理工程においては、スイッチ２２をＯＦＦ
して内周ソレノイドコイル１９による磁界は発生しない
ので、ＩＣＰモードのプラズマにより未変質部２がアッ
シングされる。この状態を図１（ｃ）に示す。また基板
バイアス電源も切ったので、半導体基板１のイオンダメ
ージが防止される。未変質部２のアッシングレートは８
００ｎｍ／分であった。
り、未変質部２のアッシングをおこなった。 Ｏ2 流量 ２００ ｓｃｃｍ ガス圧力 １ Ｐａ プラズマ電源パワー １０００ Ｗ（１３．５６Ｍ
Ｈｚ） 基板バイアスパワー ０ Ｗ（２ＭＨｚ） 基板温度 １５０ ℃ 内周ソレノイドコイル ＯＦＦ 本プラズマ処理工程においては、スイッチ２２をＯＦＦ
して内周ソレノイドコイル１９による磁界は発生しない
ので、ＩＣＰモードのプラズマにより未変質部２がアッ
シングされる。この状態を図１（ｃ）に示す。また基板
バイアス電源も切ったので、半導体基板１のイオンダメ
ージが防止される。未変質部２のアッシングレートは８
００ｎｍ／分であった。
【００２３】本実施例によれば、内周ソレノイドコイル
１９への通電のＯＮ／ＯＦＦにより、イオンを主体とす
るヘリコン波モードのプラズマ処理と、ラジカルを主体
とするＩＣＰモードのプラズマ処理が、１台のプラズマ
処理装置により連続しておこなえるので、強固な変質硬
化層３を持つレジストマスクのアッシングをスループッ
ト高く施すことができる。また基板バイアスのＯＮ／Ｏ
ＦＦの併用により、基板ダメージの無い、また残渣やポ
ッピングによるパーティクル汚染の無いアッシングが可
能であった。
１９への通電のＯＮ／ＯＦＦにより、イオンを主体とす
るヘリコン波モードのプラズマ処理と、ラジカルを主体
とするＩＣＰモードのプラズマ処理が、１台のプラズマ
処理装置により連続しておこなえるので、強固な変質硬
化層３を持つレジストマスクのアッシングをスループッ
ト高く施すことができる。また基板バイアスのＯＮ／Ｏ
ＦＦの併用により、基板ダメージの無い、また残渣やポ
ッピングによるパーティクル汚染の無いアッシングが可
能であった。
【００２４】実施例２ 本実施例は、ランプ加熱による基板加熱手段を有するヘ
リコン波プラズマ処理装置を使用して、高ドーズ量のイ
オン注入のマスクとして用いたレジストマスクをアッシ
ングした例であり、これを再び図１（ａ）〜（ｃ）およ
び図３を参照して説明する。
リコン波プラズマ処理装置を使用して、高ドーズ量のイ
オン注入のマスクとして用いたレジストマスクをアッシ
ングした例であり、これを再び図１（ａ）〜（ｃ）およ
び図３を参照して説明する。
【００２５】図３は本実施例で用いたヘリコン波プラズ
マ処理装置の概略構成例を示す図である。本プラズマ処
理装置は、プラズマ発生源の基本構成は実施例１で示し
た図２の装置と同じであるので、特徴部分の説明のみに
とどめる。本装置の特徴部分の１つは、石英等の透光性
材料により形成したバスケット２４上に被処理基板１１
を載置し、ハロゲン加熱ランプ２５等の基板加熱手段に
より、インコヒーレントな連続スペクトルを有する赤外
光を被処理基板１１の裏面から照射する点である。ラン
プ加熱は、応答性に優れた基板加熱が可能である。本装
置のもう１つの特徴部分として、内周ソレノイドコイル
１９への通電をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチ２２を設
けている点は、実施例１と同じである。
マ処理装置の概略構成例を示す図である。本プラズマ処
理装置は、プラズマ発生源の基本構成は実施例１で示し
た図２の装置と同じであるので、特徴部分の説明のみに
とどめる。本装置の特徴部分の１つは、石英等の透光性
材料により形成したバスケット２４上に被処理基板１１
を載置し、ハロゲン加熱ランプ２５等の基板加熱手段に
より、インコヒーレントな連続スペクトルを有する赤外
光を被処理基板１１の裏面から照射する点である。ラン
プ加熱は、応答性に優れた基板加熱が可能である。本装
置のもう１つの特徴部分として、内周ソレノイドコイル
１９への通電をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチ２２を設
けている点は、実施例１と同じである。
【００２６】次に本発明のプラズマエッチング方法の具
体例を再度図１（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。本
実施例で用いた試料は、Ｓｉ等の半導体基板１上に所望
のパターン形状に形成したレジストマスク４をマスクと
して、５×１０15個／ｃｍ2のＢをイオン注入したもの
であり、レジストマスク４の表面には変質硬化層３が形
成され、内部は未変質部２となっている。図１（ａ）に
示したこの試料を被処理基板とする。
体例を再度図１（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。本
実施例で用いた試料は、Ｓｉ等の半導体基板１上に所望
のパターン形状に形成したレジストマスク４をマスクと
して、５×１０15個／ｃｍ2のＢをイオン注入したもの
であり、レジストマスク４の表面には変質硬化層３が形
成され、内部は未変質部２となっている。図１（ａ）に
示したこの試料を被処理基板とする。
【００２７】この被処理基板１１を図３に示したプラズ
マ処理装置のバスケット２４上に載置し、一例として下
記第１のプラズマ処理条件により変質硬化層３のアッシ
ングをおこなった。 Ｏ2 流量 １８０ ｓｃｃｍ Ｈ2 Ｏ（水蒸気）流量 ２０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １ Ｐａ プラズマ電源パワー ２０００ Ｗ（１３．５６Ｍ
Ｈｚ） 基板温度 １５０ ℃ 内周ソレノイドコイル ＯＮ 本プラズマ処理工程においては、スイッチ２２をＯＮし
て内周ソレノイドコイル１９に通電しているので、べル
ジャ１６にホイッスラ波が伝播し、ヘリコン波モードの
高密度プラズマにより変質硬化層３がアッシングされ
る。基板温度は１５０℃と比較的低温に抑えているの
で、ポッピングによるパーティクルレベルの悪化は無
い。この状態を図１（ｂ）に示す。
マ処理装置のバスケット２４上に載置し、一例として下
記第１のプラズマ処理条件により変質硬化層３のアッシ
ングをおこなった。 Ｏ2 流量 １８０ ｓｃｃｍ Ｈ2 Ｏ（水蒸気）流量 ２０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １ Ｐａ プラズマ電源パワー ２０００ Ｗ（１３．５６Ｍ
Ｈｚ） 基板温度 １５０ ℃ 内周ソレノイドコイル ＯＮ 本プラズマ処理工程においては、スイッチ２２をＯＮし
て内周ソレノイドコイル１９に通電しているので、べル
ジャ１６にホイッスラ波が伝播し、ヘリコン波モードの
高密度プラズマにより変質硬化層３がアッシングされ
る。基板温度は１５０℃と比較的低温に抑えているの
で、ポッピングによるパーティクルレベルの悪化は無
い。この状態を図１（ｂ）に示す。
【００２８】続けて、下記第２のプラズマ処理条件によ
り、未変質部２のアッシングをおこなった。 Ｏ2 流量 ２００ ｓｃｃｍ ガス圧力 １ Ｐａ プラズマ電源パワー １０００ Ｗ（１３．５６Ｍ
Ｈｚ） 基板温度 ２５０ ℃ 内周ソレノイドコイル ＯＦＦ 本プラズマ処理工程においては、スイッチ２２をＯＦＦ
して内周ソレノイドコイル１９による磁界は発生しない
ので、イオン電流密度を下げたＩＣＰモードのプラズマ
により未変質部２がアッシングされる。加えてハロゲン
ランプ２５の出力を高め、基板温度を２５０℃にしたの
で、未変質部２は２μｍ／分の高アッシングレートで除
去された。この状態を図１（ｃ）に示す。
り、未変質部２のアッシングをおこなった。 Ｏ2 流量 ２００ ｓｃｃｍ ガス圧力 １ Ｐａ プラズマ電源パワー １０００ Ｗ（１３．５６Ｍ
Ｈｚ） 基板温度 ２５０ ℃ 内周ソレノイドコイル ＯＦＦ 本プラズマ処理工程においては、スイッチ２２をＯＦＦ
して内周ソレノイドコイル１９による磁界は発生しない
ので、イオン電流密度を下げたＩＣＰモードのプラズマ
により未変質部２がアッシングされる。加えてハロゲン
ランプ２５の出力を高め、基板温度を２５０℃にしたの
で、未変質部２は２μｍ／分の高アッシングレートで除
去された。この状態を図１（ｃ）に示す。
【００２９】本実施例によれば、内周ソレノイドコイル
１９への通電のＯＮ／ＯＦＦにより、イオンを主体とす
るヘリコン波モードのプラズマ処理と、ラジカルを主体
とするＩＣＰモードのプラズマ処理が１台のプラズマ処
理装置により連続しておこなえるので、強固な変質硬化
層３を持つレジストマスクのアッシングをスループット
高く施すことができる。ハロゲンランプ２５による温度
制御の併用も、スループットの向上に寄与し、基板ダメ
ージの無い、そして残渣の無いアッシングが可能であっ
た。
１９への通電のＯＮ／ＯＦＦにより、イオンを主体とす
るヘリコン波モードのプラズマ処理と、ラジカルを主体
とするＩＣＰモードのプラズマ処理が１台のプラズマ処
理装置により連続しておこなえるので、強固な変質硬化
層３を持つレジストマスクのアッシングをスループット
高く施すことができる。ハロゲンランプ２５による温度
制御の併用も、スループットの向上に寄与し、基板ダメ
ージの無い、そして残渣の無いアッシングが可能であっ
た。
【００３０】上記実施例２では、被処理基板１１をバス
ケット２４上に載置し、被処理基板１１裏面からハロゲ
ンランプ２５で加熱したが、被処理基板１１の上面から
ハロゲンランプ加熱することも可能である。この装置構
成例を図４に示す。
ケット２４上に載置し、被処理基板１１裏面からハロゲ
ンランプ２５で加熱したが、被処理基板１１の上面から
ハロゲンランプ加熱することも可能である。この装置構
成例を図４に示す。
【００３１】本プラズマ処理装置の特徴部分は、プラズ
マ拡散チャンバ１５の上面に、石英板等による光照射窓
２６を設け、被処理基板１１を見通す位置にハロゲン加
熱ランプ２５を配設した点にある。ハロゲン加熱ランプ
は、プラズマ拡散チャンバ１５内の被処理基板１１に臨
む位置に設けてもよいが、ハロゲンランプのメンテナン
スの点では、本装置構成が望ましい。図４に示した装置
によれば、基板ステージ１２に内蔵した抵抗加熱ヒータ
１３の併用や、基板バイアス電源１４の使用が可能であ
る。
マ拡散チャンバ１５の上面に、石英板等による光照射窓
２６を設け、被処理基板１１を見通す位置にハロゲン加
熱ランプ２５を配設した点にある。ハロゲン加熱ランプ
は、プラズマ拡散チャンバ１５内の被処理基板１１に臨
む位置に設けてもよいが、ハロゲンランプのメンテナン
スの点では、本装置構成が望ましい。図４に示した装置
によれば、基板ステージ１２に内蔵した抵抗加熱ヒータ
１３の併用や、基板バイアス電源１４の使用が可能であ
る。
【００３２】以上本発明を２例の実施例により説明した
が、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではな
い。
が、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではな
い。
【００３３】例えば、高ドーズ量のイオン注入により変
質硬化したレジストマスクのアッシングを例示したが、
他にＦ系プラズマ処理により変質したレジストマスク
や、ポリイミド等の高分子材料のアッシングに広く用い
ることが可能である。またアッシングガスとしてＯ2 や
Ｈ2 Ｏを例示したが、Ｈ2 やＮＨ3 等他のガスを用いて
もよい。
質硬化したレジストマスクのアッシングを例示したが、
他にＦ系プラズマ処理により変質したレジストマスク
や、ポリイミド等の高分子材料のアッシングに広く用い
ることが可能である。またアッシングガスとしてＯ2 や
Ｈ2 Ｏを例示したが、Ｈ2 やＮＨ3 等他のガスを用いて
もよい。
【００３４】またプラズマ処理方法として、アッシング
以外にも、イオンを主体とするモードとラジカルを主体
とするモードを連続的に使用するプラズマエッチングや
プラズマＣＶＤに広く応用することが可能なことは言う
迄もない。
以外にも、イオンを主体とするモードとラジカルを主体
とするモードを連続的に使用するプラズマエッチングや
プラズマＣＶＤに広く応用することが可能なことは言う
迄もない。
【００３５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のプラズマ処理装置によれば、ヘリコン波プラズマによ
る高イオン電流を利用したイオンモード主体のプラズマ
処理と、ＩＣＰによるラジカルモード主体のプラズマ処
理を、１台のプラズマ処理装置により連続的に施すこと
が可能である。プラズマモードの切り替えは、内周ソレ
ノイドコイルのＯＮ／ＯＦＦのみで良いので瞬間的であ
る。このため、被処理基板の搬送にともなうスループッ
トの低下や、クリーンルーム内の装置設置スペースの低
減が図れる。ハロゲンランプによる基板加熱を併用すれ
ば、被処理基板の温度制御の応答性が高まるので、これ
もスループットの向上に寄与する。
のプラズマ処理装置によれば、ヘリコン波プラズマによ
る高イオン電流を利用したイオンモード主体のプラズマ
処理と、ＩＣＰによるラジカルモード主体のプラズマ処
理を、１台のプラズマ処理装置により連続的に施すこと
が可能である。プラズマモードの切り替えは、内周ソレ
ノイドコイルのＯＮ／ＯＦＦのみで良いので瞬間的であ
る。このため、被処理基板の搬送にともなうスループッ
トの低下や、クリーンルーム内の装置設置スペースの低
減が図れる。ハロゲンランプによる基板加熱を併用すれ
ば、被処理基板の温度制御の応答性が高まるので、これ
もスループットの向上に寄与する。
【００３６】また本発明のプラズマ処理装置によれば、
高ドーズ量のイオン注入等で変質硬化層を有するレジス
トマスクのアッシングが、高スループットの２段階処理
により達成できる。このため、変質硬化層除去時のポッ
ピングが防止され、被処理基板およびプラズマ処理装置
内のパーティクル汚染の虞れがない。
高ドーズ量のイオン注入等で変質硬化層を有するレジス
トマスクのアッシングが、高スループットの２段階処理
により達成できる。このため、変質硬化層除去時のポッ
ピングが防止され、被処理基板およびプラズマ処理装置
内のパーティクル汚染の虞れがない。
【００３７】以上本発明のプラズマ処理装置およびプラ
ズマ処理方法により、クリーンで高効率、残渣もなく、
かつ低ダメージなプラズマ処理が可能となる。
ズマ処理方法により、クリーンで高効率、残渣もなく、
かつ低ダメージなプラズマ処理が可能となる。
【図１】本発明を適用した実施例１および２のプラズマ
処理方法を、その工程順に説明するための概略断面図で
あり、（ａ）は高ドーズ量のイオン注入により、レジス
トマスク表面に変質硬化層が形成された状態、（ｂ）は
第１のプラズマ処理により、変質硬化層をアッシングし
た状態、（ｃ）は第２のプラズマ処理により、未変質部
をアッシングした状態である。
処理方法を、その工程順に説明するための概略断面図で
あり、（ａ）は高ドーズ量のイオン注入により、レジス
トマスク表面に変質硬化層が形成された状態、（ｂ）は
第１のプラズマ処理により、変質硬化層をアッシングし
た状態、（ｃ）は第２のプラズマ処理により、未変質部
をアッシングした状態である。
【図２】本発明を適用した実施例１のプラズマ処理装置
の概略断面図である。
の概略断面図である。
【図３】本発明を適用した実施例２のプラズマ処理装置
の概略断面図である。
の概略断面図である。
【図４】本発明を適用した実施例２のプラズマ処理装置
の変形例を示す概略断面図である。
の変形例を示す概略断面図である。
１ 半導体基板 ２ 未変質部 ３ 変質硬化層 ４ レジストマスク １１ 被処理基板 １２ 基板ステージ １３ 抵抗加熱ヒータ １４ 基板バイアス電源 １５ プラズマ拡散チャンバ １６ べルジャ １７ ループ状ＲＦアンテナ １８ プラズマ電源 １９ 内周ソレノイドコイル ２０ 外周ソレノイドコイル ２１ マッチングネットワーク ２２ スイッチ ２３ マルチポール磁石 ２４ バスケット ２５ ハロゲン加熱ランプ ２６ 光照射窓
Claims (4)
- 【請求項１】 誘電体材料からなるべルジャと、該べル
ジャを巻回するループ状ＲＦアンテナと、該ループ状Ｒ
Ｆアンテナを巻回する内周ソレノイドコイルと、該内周
ソレノイドコイルを巻回する外周ソレノイドコイルとを
具備するプラズマ発生源と、 該プラズマ発生源に連接し、被処理基板を載置した基板
ステージを内蔵したプラズマ拡散チャンバを有するプラ
ズマ処理装置であって、 前記内周ソレノイドコイルへの通電を断続する手段を有
することを特徴とする、プラズマ処理装置。 - 【請求項２】 基板ステージは、基板バイアス印加手段
と、基板加熱手段を有することを特徴とする、請求項１
記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項３】 ランプ加熱による基板加熱手段を有する
ことを特徴とする、請求項１記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項４】 請求項１記載のプラズマ処理装置によ
り、被処理基板のプラズマ処理を施すプラズマ処理方法
であって、 内周ソレノイドコイルへ通電して施す第１のプラズマ処
理と、 該内周ソレノイドコイルへの通電を切って施す第２のプ
ラズマ処理とを有することを特徴とする、プラズマ処理
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6205645A JPH0869896A (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6205645A JPH0869896A (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0869896A true JPH0869896A (ja) | 1996-03-12 |
Family
ID=16510329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6205645A Pending JPH0869896A (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0869896A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6043004A (en) * | 1997-09-19 | 2000-03-28 | Fujitsu Limited | Ashing method |
| JP2011243595A (ja) * | 2010-05-13 | 2011-12-01 | Sharp Corp | プラズマアッシング方法及びプラズマアッシング装置 |
| US8187389B2 (en) | 2007-05-23 | 2012-05-29 | Meidensha Corporation | Method of removing resist and apparatus therefor |
| US8574369B2 (en) | 2007-12-04 | 2013-11-05 | Meidensha Corporation | Method of removing resist and apparatus therefor |
| JP2015037166A (ja) * | 2013-08-16 | 2015-02-23 | 株式会社アルバック | レジスト剥離方法およびレジスト剥離装置 |
-
1994
- 1994-08-30 JP JP6205645A patent/JPH0869896A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6043004A (en) * | 1997-09-19 | 2000-03-28 | Fujitsu Limited | Ashing method |
| US8187389B2 (en) | 2007-05-23 | 2012-05-29 | Meidensha Corporation | Method of removing resist and apparatus therefor |
| KR101160258B1 (ko) * | 2007-05-23 | 2012-06-26 | 메이덴샤 코포레이션 | 레지스트 제거방법과 그를 위한 장치 |
| US8574369B2 (en) | 2007-12-04 | 2013-11-05 | Meidensha Corporation | Method of removing resist and apparatus therefor |
| JP2011243595A (ja) * | 2010-05-13 | 2011-12-01 | Sharp Corp | プラズマアッシング方法及びプラズマアッシング装置 |
| JP2015037166A (ja) * | 2013-08-16 | 2015-02-23 | 株式会社アルバック | レジスト剥離方法およびレジスト剥離装置 |
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