JPH1126438A - アッシング方法 - Google Patents

アッシング方法

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JPH1126438A
JPH1126438A JP18198997A JP18198997A JPH1126438A JP H1126438 A JPH1126438 A JP H1126438A JP 18198997 A JP18198997 A JP 18198997A JP 18198997 A JP18198997 A JP 18198997A JP H1126438 A JPH1126438 A JP H1126438A
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JP
Japan
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ashing
plasma
resist
gas
polyimide
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JP18198997A
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English (en)
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Norio Shiraiwa
則雄 白岩
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダウンフローアッシング装置を用いたアッシ
ング方法の改善に関する。 【解決手段】 その表面にポリイミド14,レジスト15が
順次形成された被処理基板8を処理室7に導入し、プラ
ズマ発生部6にO2 とF原子を含む反応ガスを導入して
これをプラズマ化し、反応ガスのプラズマを被処理基板
8上にダウンフローして、レジスト15をマスクにしてポ
リイミド14をアッシングし、反応ガスにおけるF原子を
含むガスの割合を0.1%以上2.5%以下とするこ
と。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アッシング方法に
関し、更に詳しくいえば、半導体製造プロセスにおい
て、レジストをマスクとしてポリイミドをアッシングす
る方法の改善に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高性能化に伴
い、F系ガスを用いたアッシングにおいても性能の安定
性が求められている。しかも、ある程度アッシングレー
トが速いことと、選択比の向上が必要となってきてい
る。このアッシングに用いられる装置としては、プラズ
マアッシング装置とダウンフローアッシング装置とがあ
る。
【0003】プラズマアッシング装置は、ウエハを載置
するステージとその上に配置された電極とを有し、これ
らの間にガスを供給するとともにRF電圧を印加し前記
ガスをプラズマ化して、このプラズマ化したガスにより
アッシングを行うものである。しかし、プラズマアッシ
ングでは、ウエハが直接プラズマにさらされるため、ア
ッシングレートは速いが、荷電粒子の影響でチャージア
ップを起こしてしまい、例えば、ゲート酸化膜の劣化が
生じやすいという欠点がある。
【0004】また、荷電粒子の衝突により、基板表面層
に存在している重金属等の不純物が汚染を起こす懸念も
ある。ここで、プラズマアッシング装置を使用した時の
レジストのアッシングレートとポリイミドのアッシング
レートは、次の通りである。反応性ガスとして、O2
CF4 との混合ガスを用いた時の上記のアッシングレー
トの依存性を示す実験データを図4(a)に示す(特開
昭63−84117号公報)。また、反応性ガスとし
て、O2 とNF3 との混合ガスを用いた時の実験データ
を図4(b)に示す(特開平1−194423号公
報)。
【0005】いずれにおいても、O2 ガスに入れるCF
4 、NF3 ガスの含有率を変えてもレジストアッシング
レートの方がポリイミドアッシングレートよりも速い。
従って、レジストをマスクにしてポリイミドをアッシン
グする際には、レジストの膜厚を十分厚くしないと、ア
ッシングの途中でマスクとなるレジストがポリイミドよ
りも先に完全に除去されてしまい、マスクの役目を果た
せなくなってしまう。これでは安定なアッシングができ
ないので、レジストよりポリイミドのアッシングレート
が速いことが望まれる。つまり、選択比(ポリイミドア
ッシングレート/レジストアッシングレート)が1.0
以上であることが望まれる。
【0006】一方、ダウンフローアッシング装置では、
プラズマを生成する活性化領域と試料を設置しアッシン
グを行う反応領域とが物理的に分離されており、活性化
領域で生成されたプラズマを反応領域まで輸送し、アッ
シングを行う方式を用いている。プラズマの生成は、一
般的にRF(13.56MHz)やマイクロ波(2.4
5GHz)による減圧下のグロー放電が用いられる。放
電領域で生成されるイオン、電子等の荷電粒子や短寿命
の励起粒子は輸送の過程で消滅するためにアッシングに
は寄与せず、すなわち、アッシング種は、中性で長寿命
のものとすることができる。
【0007】ダウンフローアッシングには、試料への荷
電流子の入射がないためにダメージの発生がないこと、
さらに、中性粒子による純粋な化学反応によるエッチン
グであるために、材料間での高選択性アッシングが可能
であるという大きな利点があり、一方、中性粒子に方向
性を持たせることが困難である。半導体プロセスにおけ
るエッチング技術は、RIE等の異方性エッチングだけ
ではなく、薄膜の剥離技術や洗浄等の表面処理技術等多
くの等方的なドライエッチング技術又はアッシング技術
が必要とされている。このような分野で、ダウンフロー
アッシングは注目されている。
【0008】以下で、従来例に係るアッシング方法につ
いて図面を参照しながら説明する。一般に用いられるダ
ウンフローアッシング装置は、図3に示すような構成で
ある。この装置を用いて、その上面にポリイミド14、
レジスト15が順次形成されたウエハ8(図5(a)参
照)上のレジスト15をマスクにしてポリイミド14を
ダウンフローアッシングする方法について以下で説明す
る。
【0009】まずウエハ8をステージ5上に載置してチ
ャンバ1の反応室7内に導入し、ガス導入管3からプラ
ズマ発生部6にCF4 やO2 等の反応ガスを導入する。
これとともにマイクロ波導入管2から2.45GHz程
度のマイクロ波を導入して、上記の反応ガスをプラズマ
発生部6においてプラズマ化する。こうして生成された
プラズマは、反応ガスとともにパンチングボード4を介
して直下のステージ5上に載置されたウエハ8に吹き付
けられることにより、レジストをマスクにしたポリイミ
ドのアッシングが行われることになる(図5(b)参
照)。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ダウンフローアッシン
グ装置は、プラズマ発生部とウエハが分離されているの
で、プラズマアッシング装置のように、ウエハが直接荷
電粒子にさらされることはない。よって、荷電粒子の影
響が小さく、チャージアップによる損傷と、不純物汚染
がプラズマアッシング装置に比べ軽減される。さらに、
中性粒子による純粋な化学反応によるエッチングである
ために、材料間での高選択性エッチングが可能であると
いう利点がある。しかし、プラズマアッシング装置に比
べると、アッシングレートが遅い短所がある。
【0011】以上のような長所を有するF系ガスを用い
たダウンフローアッシングにおいては、ポリイミドのア
ッシングレートがレジストのアッシングレートよりも速
く、選択比(ポリイミドアッシングレート/レジストア
ッシングレート)が1.0以上となり、安定したアッシ
ングプロセスが要求されてきている。本発明は、上記の
ダウンフローアッシング装置を用いて、レジストをマス
クにポリイミドを除去する際、ポリイミドアッシングレ
ートがレジストのアッシングレートよりも速く、選択比
が1.0以上となるようなアッシング方法を提供するこ
とを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、反応ガ
スをプラズマ化するプラズマ発生部と、前記プラズマ発
生部で生成されたプラズマを用いて被処理基板の表面を
アッシング処理する処理室とを有し、かつ前記プラズマ
発生部と前記処理室とは分離されており、前記プラズマ
発生部で発生したプラズマを前記被処理基板にダウンフ
ローすることでアッシングを行うダウンフローアッシン
グ装置を用いたアッシング方法であって、その表面にポ
リイミド膜及びレジストが順次形成された被処理基板を
前記処理室に導入する工程と、前記プラズマ発生部にO
2 とF原子を含むガスとにより構成される反応ガスを導
入してこれをプラズマ化し、前記プラズマ化したガスを
前記被処理基板上にダウンフローして、前記レジストを
マスクにして前記ポリイミド膜をアッシングする工程と
を有し、前記反応ガスにおいて、前記F原子を含むガス
の割合を0.1vol%以上2.5vol%以下とする
ことを特徴とするアッシング方法により、解決する。
【0013】以下、本発明の作用について説明する。従
来、ダウンフローアッシング技術においても、プラズマ
アッシングと同様に、レジストのアッシングレートの方
がポリイミドのアッシングレートよりも速いと考えられ
ていた。しかし、本願発明者等が種々実験研究を行った
結果、反応ガス中のFを含むガスの濃度をある一定の範
囲にすると、ポリイミドのアッシングレートがレジスト
のアッシングレートよりも速くなるとの知見を得た。本
願発明は、このような実験結果に基づいてなされたもの
である。
【0014】本発明に係るアッシング方法によれば、ダ
ウンフローアッシング装置を用いて、反応性ガスとし
て、O2 と、CF4 又はNF3 等のF原子を含むガスと
の混合ガスを用いて、CF4 又はNF3 の含有率を0.
1〜2.5%、好ましくは0.5〜2.5%にすること
により、ポリイミドのアッシングレートがレジストのア
ッシングレートよりも速くなり、選択比(ポリイミドア
ッシングレート/レジストアッシングレート)が1.0
以上とすることが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付の図面を参照して説明する。本発明の発明者等
は、ダウンフローアッシング装置を用いて、レジストを
マスクにしたポリイミドのアッシングを行う際に、反応
ガスとしてCF4 やNF3 等のF原子を含むガスとO2
ガスとを用いて、F原子を含むガスの含有率を変えた場
合にレジスト、ポリイミドのアッシングレートがどのよ
うに変化するかについての実験を行った。
【0016】本実施形態における実験に用いられるダウ
ンフローアッシング装置は、図3に示すような構成であ
る。図3において1はチャンバ、4はプラズマ発生部6
と反応室7とを仕切るAlからなるパンチングボード、
2はチャンバ1内にマイクロ波を導入するマイクロ波導
入管、3はプラズマ発生部6内に反応ガスを導入するガ
ス導入管である。
【0017】また、4はアッシング種となるプラズマを
生成するためのプラズマ発生部、5は試料となるウエハ
8を載置するためのステージである。まず、ウエハ8を
ステージ5上に載置してチャンバ1の反応室7内に導入
し、ガス導入管3からプラズマ発生部6にCF4 とO2
とにより構成される反応ガスを導入する。これとともに
マイクロ波導入管2から2.45GHz程度のマイクロ
波を導入して、上記の反応ガスをプラズマ発生部6にお
いてプラズマ化する。こうして生成されたプラズマは、
反応ガスとともにパンチングボード4を介して直下のス
テージ5上に載置されたウエハ8にダウンフローされる
ことにより、レジスト及びポリイミド膜のアッシングを
行った。
【0018】その実験結果について以下で説明する。図
1(a)は、反応ガスとしてCF4とO2 の混合ガスを
用いて、ダウンフローアッシング装置を使用してアッシ
ングした時のレジストとポリイミドのアッシングレート
のCF4 添加量依存性を示す図であって、図1(b)
は、図1(a)で示した低領域(CF4 濃度0.5〜
3.0%)を示す実験データである。
【0019】このときの実験条件は、以下の表1に示す
通りである。
【0020】
【表1】
【0021】上記の実験条件下でプラズマを発生させ、
レジストを塗布したウエハと、ポリイミド樹脂を塗布し
たウエハをそれぞれ20秒間、図3に示すようなダウン
フローアッシング装置においてアッシングを行った。こ
の実験によると、図1(b)に示すように、CF4 濃度
が2.5vol%以下の範囲では、ポリイミドのアッシ
ングレートがレジストのアッシングレートよりも高く、
ポリイミドの対レジスト選択比が1.0以上であること
がわかる。この範囲では仮にレジストをマスクにしてポ
リイミドをアッシングしたとしても、除去すべきポリイ
ミドが完全に除去される前にマスクとなるレジストが除
去されてしまうという事態が生じないので、安定したア
ッシングを行うことが可能になることがわかる。
【0022】また、その際のレジスト、ポリイミドのそ
れぞれのアッシングレートは以下の表2に示す通りであ
る。
【0023】
【表2】
【0024】この表2に示すように、上記のCF4 濃度
が0.5〜2.5%の範囲では、ポリイミドのアッシン
グレートが比較的速くなることがわかる。これにより、
安定で、しかも高速なアッシングを行うことができるこ
とが確認された。以上の実験では、反応ガスとしてCF
4 とO2 の混合ガスを用いたが、本発明の発明者等はさ
らに、F原子を含む別のガスとしてNF3 を用い、これ
とO2 との混合ガスを反応ガスとして用いた場合につい
ても、同様の実験を行った。
【0025】図2(a)は、ダウンフローアッシング装
置を使用した時のレジストとポリイミドのアッシングレ
ートのNF3 添加量依存を示し、図2(b)は、図2
(a)で示した低領域(NF3 濃度0.5〜3.0%)
を示す実験データである。このときの実験条件は、図1
で行った実験条件と同じである(表1参照)。図2
(b)に示すように、NF3 濃度が2.5vol%以下
の範囲で、ポリイミドのアッシングレートがレジストの
アッシングレートよりも高く、対レジストの選択比が
1.0以上であることがわかる。これにより、上記の範
囲内であればレジストをマスクにポリイミドをアッシン
グしたときにも安定なアッシングをすることが可能にな
ることがわかる。
【0026】また、その際のレジスト、ポリイミドのそ
れぞれのアッシングレートは以下の表3に示す通りであ
る。
【0027】
【表3】
【0028】この表3に示すように、上記のNF3 濃度
が0.5〜2.5%の範囲では、ポリイミドのアッシン
グレートが比較的速くなることがわかる。これにより、
安定で、しかも高速なアッシングを行うことができるこ
とが確認された。以上の実験から、CF4 やNF3 ガス
等のようなF原子を含むガスとO2 ガスとの混合ガスを
反応ガスとして用いて、CF4 やNF3 ガス等の含有率
を2.5vol%以下、より好ましくは0.5〜2.5
vol%にすることで、ポリイミドのアッシングレート
を向上させることができ、かつ対レジストの選択比を
1.0以上にして安定なアッシングを行うことが可能と
なることがわかる。
【0029】なお、本実施形態ではF原子を含むガスと
してCF4 やNF3 ガスについて説明しているが、本発
明はこれに限らず、他のF原子を含むガスであってアッ
シングに用いることができるガスであっても、同様の効
果を奏する。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本願の発明によれ
ば、ダウンフローアッシング装置を用いて、反応性ガス
として、O2 と、CF4 又はNF3 等のF原子を含むガ
スとの混合ガスを用いて、CF4 又はNF3 の含有率を
0.1〜2.5%、好ましくは0.5〜2.5%にする
ことにより、ポリイミドのアッシングレートがレジスト
のアッシングレートよりも速く、かつ選択比(ポリイミ
ドアッシングレート/レジストアッシングレート)が
1.0以上で安定なアッシングを実施することが可能に
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態において、ダウンフローアッ
シング装置を使用した時のレジストとポリイミドのアッ
シングレートのCF4 添加量依存を示す図である。
【図2】本発明の実施形態において、ダウンフローアッ
シング装置を使用した時のレジストとポリイミドのアッ
シングレートのNF3 添加量依存を示す図である。
【図3】一般のダウンフローアッシング装置の構造を説
明する図である。
【図4】プラズマアッシング装置を用いたアッシング方
法におけるレジストとポリイミドのアッシングレートの
F原子を含むガスの添加量依存性を説明する図である。
【図5】レジストをマスクにポリイミドをアッシングす
る際の状態を説明する断面図である。
【符号の説明】
1 チャンバ 2 マイクロ波導入管 3 ガス導入管 4 パンチングボード 5 ステージ 6 プラズマ発生部 7 反応室 8 ウエハ(被処理基板) 9 セラミック

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応ガスをプラズマ化するプラズマ発生
    部と、前記プラズマ発生部で生成されたプラズマを用い
    て被処理基板の表面をアッシング処理する処理室とを有
    し、かつ前記プラズマ発生部と前記処理室とは分離され
    ており、前記プラズマ発生部で発生したプラズマを前記
    被処理基板にダウンフローすることでアッシングを行う
    ダウンフローアッシング装置を用いたアッシング方法で
    あって、 その表面にポリイミド膜及びレジストが順次形成された
    被処理基板を前記処理室に導入する工程と、 前記プラズマ発生部にO2 とF原子を含むガスとにより
    構成される反応ガスを導入してこれをプラズマ化し、前
    記プラズマ化したガスを前記被処理基板上にダウンフロ
    ーして、前記レジストをマスクにして前記ポリイミド膜
    をアッシングする工程とを有し、 前記反応ガスにおいて、前記F原子を含むガスの割合を
    0.1vol%以上2.5vol%以下とすることを特
    徴とするアッシング方法。
  2. 【請求項2】 前記F原子を含むガスは、CF4 である
    ことを特徴とする請求項1記載のアッシング方法。
  3. 【請求項3】 前記F原子を含むガスは、NF3 である
    ことを特徴とする請求項1記載のアッシング方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011108280A1 (ja) * 2010-03-05 2011-09-09 東京エレクトロン株式会社 半導体装置の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011108280A1 (ja) * 2010-03-05 2011-09-09 東京エレクトロン株式会社 半導体装置の製造方法
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