JPS6040183B2 - 新規な低温プラズマ反応処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、低温プラズマ反応処理装置を用いて半導体基
板等の処理を行うときき、被処理体を被処理体保持板に
添えて処理バラッキを抑える方法に関する。

さらに詳しくいうと、低温プラズマ反応処理装置を用い
て半導体集積回路用シリコン、化合物半導体材料などの
ゥェハ−を反応処理するとき、使用するプラズマガスに
対して不活性な材質からなり少なくともウェハ−の厚み
より大なる厚みを持ちかつその径がウウェハ−より５〜
３仇舷大なる径を持つゥェハー保持板にウェハーを密着
させることで処理バラッキを最小限に抑え、キズを新規
な方法に関する。従来、半導体集積回路の製造時にウヱ
ハーのエッチングをしたり、使用済のウェハー上のフオ
トレジストの剥膜処理を行うときは、ウェット方式すな
わち強酸や毒性の強い酸、有機溶剤等を用いていたため
安全衛生面、公害面で問題になっていた。

しかしながら近年においてドライ方式、すなわち低温プ
ラズマ反応処理装置が開発され、半導体集積回路製造に
あたり、ゥェハーをプラズマガスによるドライエッチン
グ処理、ウェハー上のフオトレジストの灰化剥膜処理お
よび有機物質中の金属分析の前処理等を行うときに安全
性、作業性、無公害化等の有為性が評価され、時代に即
応したものとして電子工業界を初めとして広く利用され
るようになって来た。そして装置を初めとして処理方法
も次々と改良、改善が加えられ、より効率的な処理を行
い、処理バラッキを少なくまた処理時間を短縮するなど
の努力が払われてきた。一方電子工業界においては、ト
ランジスター、ＩＣを経て、ＬＳＩへと進み、近年にお
いては超ＬＳＩへとめざましい進展をみせ、その部品の
加工もより細密化されて来ている。しかしながら、細密
化が進むに伴いその処理技術も高度化され、処理におけ
るバラッキ限度も厳しくなって、現状の低温プラズマ反
応処理装置やその処理方法ではこれらの要求を満足させ
ることが困難となって来た。したがって電子工業界にお
いては、低温プラズマ反応処理装置について根本的な改
善、改良が望まれていた。すなわち、従来までの低温プ
ラズマ反応処理装置を用いて処理を行うときは、プラズ
マ用ガス導入口とガス排出口とを有する反応処理管と、
その管周囲に相対僻するように設けた高周波発振器に接
続する容量型電極方式、誘導コイル方式、その他の方式
から構成される装置を用いて、その反応処理管内に第４
図のようなウェハ−立て４の溝５にゥヱハー３を立て並
べて装填する。

次に、反応処理管内を真空ポンプを用いて真空状態にし
た後に高周波電圧を印加すると、導入された灰化用ガス
またはエッチング用ガスがプラズマ化されて、灰化また
はエッチングの処理が行われる。このとき反応処理管内
でプラズマ化されたガスはウェハー立てに立てられた各
ウェハー間を流れて灰化剥膜またはエッチング反応をし
、排ガスとして排出されていくが、このガスは各ウェハ
−間を流れる際にゥヱハ一周辺部において流れが乱れる
ため、ゥェハーの周辺部で不均一な反応処理が行われて
しまう。つまりウェハー中央部、周辺部の各場所でかな
りの処理バラッキが出てしまうのである。またゥェハー
をウェハ−立ての溝に立てかけてあるため、ウェハー立
てがウェハーに喰い込み、その覆われた部分や周辺部も
処理が不均一になってしまう。これらの欠点に鑑み、本
発明者らは鋭意研究を重ね、処理バラッキが少なく、キ
ズを防ぎ、超ＢＩ用としても信頼性が高く、効率的な処
理方法として本発明をするに至った。

すなわち、本発明者らは半導体集積回路用ウェハーを従
来の低温プラズマ反応処理装置を用いて処理するときに
、使用するプラズマガスに対して不活性な材質からなり
、少なくともゥェハーより厚く、ウェハーの径より５〜
３仇舷大なる径を有し、かつその平滑な片面にゥェハー
保持用ッメを少なくとも２個以上有するウェハー保持板
にウェハ−を密着させて行う新規な処理方法である。該
ウェハ−保持板の材質としては、使用するプラズマガス
たとえば酸素、フレオンなどのガスに対し不活性なもの
たとえば、ガラスとか石英とかあるいはアルミニウム、
ステンレス、白金または金などの金属が好適である。

該保持板の寸法は少なくともウェハーより厚いことが好
ましく、ウェハーを装填した際にしなうことかない強度
を持ち、またウェハーの径より５〜３仇肋大なる径を持
つことが適当である。なぜならば、保持板の径がゥェハ
−の径より大なること５肌未満であるとウェハー立ての
溝に立てかけたときにウェハ−の端がウェハー立てに接
触して処理バラッキの原因となるし、保持板の径がゥェ
ハーの径より大なること３仇奴を超過しても処理バラッ
キの制御にほとんど影響をもたず、むしろ該装置の反応
処理管内でプラズマガスの流れを防害するおそれがある
からである。また形態としては、第１図および第２図に
示すように、片面にウェハ−保持用ツメ２を２個所以上
有しているものが適している。また、必要に応じては該
保持板内に空部を設け、水等の冷媒を通ずることもでき
る。該保持板のウェハーをセットする面は平滑性を有す
るように加工してあることが望ましい。

これは、平滑面にやはり平滑面を有したウヱハーをセッ
トしたときに、横滑りがなければ両者間の気密が保たれ
処理中に離れることがないからである。本発明によるゥ
ェハー保持板にゥェハーをセットし低温プラズマ反応処
理を行うと、反応管内のプラズマ化されたガスの流れは
ゥヱハ−保持板の周辺部では乱れてもウェハ一面までへ
の影響はなく、非常に均一な反応処理が行なえる。また
、従来法のようにゥェハ−表面にゥェハー立て部の喰い
込みかないため処理残りもなく、キズも防止できる。第
３図は、第１図および第２図に示した保持用ッメ２を２
個有する被処理体保持板１に被処理体３を重合密着させ
て被処理体立て４の溝５に立てかけた状態を示した斜面
図である。

従来のウェハー立てにより反応処理を行うときは、処理
バラッキやウェハー立てによる損傷等の不良が約１５〜
２０％は避け難いものと思われていたが、本発明のウェ
ハー保持板を用いて処理をすることでこれらの欠点がほ
とんど解消された。

特に今後導入される大口径ウェハ−に対しては顕著な効
果を発揮する。次に実施例によって本発明を説明する。

実施例 ７５柳径のシリコンゥェハ−上に５０００Ａ厚の熱酸化
膜を形成し、次いでフオトレジスト（東京応化工業株式
会社製ＯＭＲ−８３）を塗布し、画像を施した試料を、
厚みが０．８側、径が９５凧、平滑面にゥェハー保持用
ッメを２個所有したアルミニウム製ゥヱハー保持体に装
着した後ウヱハー立てに乗せ、低温プラズマ反応処理装
置（東京応化工業株式会社製ＯＰＭ−ＥＭ型）の反応管
内に装入し、装置を作動させる。

作動条件は反応管内の真空度を０．５６Ｔｏｎ、電圧３
０００Ｖ、周波数１３．５磯川ｚ、出力３００しｙの高
周波発振器により出力１５０Ｗ、エッチングガスとして
はフレオンガスを０．４５そ／ｍｉｎの流量で導入した
。１５分後に平均深度２５００△のエッチングが得られ
、試料各部のエッチングバラッキは１％以内であった。

比較例 上記実施例と同じゥェハーを直接ゥェハー立てに立て、
やはり同作動条件でエッチングを行ったところ、ウェハ
ー周辺部と中央部では目視によっても明らかに差が見ら
れ、エッチングバラッキは約７％であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は彼処理体保持仮に被処理体を重合密着させるた
めの保持用ッメを２個所に設けた彼処理体保持板の正面
図、第２図はその側面図、第３図は被処理体を彼処理体
保持板に重合密着させて被処理体立ての溝に立てかけた
場合を例示した斜面図であり、また第４図は被処理体の
みを被処理体立ての溝に立てかけた場合（従来法）を例
示した斜面図である。 １・・・・・・彼処理体保持板、２・・・・・・被処理
体保持用ッメ、３・・…・被処理体、４・・・・・・被
処理体立て、５・・・・・・彼処理体立てかけ用績。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低温プラズマ反応処理装置を用いて半導体基板等の
   反応処理を行うにあたり、使用するプラズマガスに対し
   て不活性な材質からなり、少なくとも被処理体より厚く
   、被処理体の径より５〜３０ｍｍ大なる径を有し、かつ
   その平滑な片面に被処理体保持用ツメを少なくとも２個
   以上有する被処理体保持板に被処理体を密着させること
   を特徴とする低温プラズマ反応処理方法。 ２ 被処理体保持板の材質がガラス、石英、あるいはア
   ルミニウム、ステンレス、白金、金等の金属である特許
   請求の範囲第１項記載の低温プラズマ反応処理方法。