JPS63120424A - 処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 本発明は、基板の処理表面内を同一プラズマ発生装置内
で発生せしめるプラズマを用いて光処理表面の光プラズ
マエツチングおよび光化学反応を用いた紫外光クリーニ
ング（紫外光を用いるためＵＶクリーニングまたはフォ
トクリーニングともいう）、光気相反応またはプラズマ
気相反応等の光処理を行う装置に関する。さらに本発明
は、半導体集積回路（以下ＬＳＩという）の工程の自動
化および簡略化を行わんとするものである。

「従来技術」 気相反応処理装置として、プラズマエッヂング方法、光
エネルギにより反応性気体を活性にさせて９）・）光エ
ツチング法が知られている。ｉ；５者は処理速度が速い
とい・）特徴を有するが、基板表面Ｇこ損傷を裏ｊえる
欠点がある。他方、後者は処理速度は遅いが、表面に）
ｄ　（ｇを５−えないという特長を有する。、−れらば
それぞれが独立した別々の装置でＪ）す、それイ゛れの
特徴を用いて相乗効果を有せしめる試りおよびそれを成
就した装置はなかった。

さらに加えて、フォトレジスト 基＋ＪＮ表面の異方性エッチをこれらの工程に先立ち同
一・装置内で予め行うための装置もなかった。

「従来技４４１ｉの問題点１ さらにこれら光処理とプラズマ処理とを一体化させんと
する時、それぞれに個々の部品を必要とし、低減化を図
ることができなかった。また、紫夕（光源に低圧水ＳＩ
Ｊ灯を用いる時、その発光強度が−１−分でなく、結果
とし７て光処理速度が小さく問題であった。このため強
い紫外光を発生させる手段が求められていた。

ｒ問題を解決すべき手段」 本発明は、かかる要請に答えるため、磁場および電場の
相互作用を利用して、紫外光を発へＩ”させる手段と、
他の磁場および電場の相互作用を用いてプラズマ化した
反応性気体を生成せしめる手段とを同一装置の特に同一
プラズマ発生室を用いて配設したものである。この装置
を用いて本発明の磁場および電場の相互作用を用いて処
理用表面のプラズマエツチング、特に処理用表面での異
方性のプラズマエツチングおよびフォトＬ・シストのプ
ラズマアッシングを行い、さらにこの１稈と同時または
その後の工程として、同じく磁場および電場の相互作用
を利用して発生させた紫夕）光を用いて紫外光クリーニ
ング（紫外光を用いたＩＩＶクリーニング）またはＵＶ
エツチングまたはＩＩＶアッシング等の紫外光処理を同
一反応装置内で行わせることが可能となる。

さらに本発明においては、磁場および電場の相互作用を
電子サイクｔ：ｚ　ｌ−　ｔコン共ＱＲ（ＵＣＲともい
う）条件を発生させ、この共鳴領域を利用して強紫外光
源を生成する。そしてこの発生した紫外光を用いて光ク
リーニング、光コ゛，・ノチングまたは光アソシング等
の光処理を行い得る。このためＢＣＲ条件条件下葉夕（
光の発生用にはこのプラズマ空間内にアルゴン、重水素
、クリプトンまたは水銀の１つまたは複数種を導入し、
これらの気体の共鳴発光を用いて強い紫外光を生成せし
めている。

「作用」 するとこの電磁エネルギを利用した紫外光源の強光のた
め、被形成面トに形成されてしまっているナヂ」、ラル
・オキサイドを除去し、さらに真空ポンプからのオイル
蒸気の逆流によるハイドロ力ボンの被処理面への吸着を
防ぐこともできる。

加えて、この紫外光クリーニングの際、基板の被形成面
が酸素を特に嫌う材料、例えばＧａＡｓ等ＩＩＩ−■化
合物にあっては、クリーニング用反応性気体とし′ζア
ン千ニア、水素等還元雰囲気用気体を用い、この気体に
紫外光を照射して励起させ、またはこれにＥＣＩ？エツ
チング用のマイクロ波励起を併用して行う。また処理用
被形成面がフォトレジスト等の有機物の場合は、酸素を
導入し、これを活性化して処理表面でエツチング（アッ
シング）を行゛　・う　。

本発明においては紫外光源としてＥＣＲ条イ？１を利用
した水銀の共鳴発光波長の１８５ｎｍの光（強度は好ま
しくは１０ｍＷ　／ｃｍ２以上）を放射せしめることに
より、励起した反応性気体の励起状態を持続できる。

紫外光を発生させる空間と処理面を有する基板を配設す
る反応空間との間には、透光性の窓を必要に応じて設け
ることにより、気体の紫外光発生と処理空間との交流が
ないよ・うに遮蔽した。その結果、発生空間に水銀、重
水素等が存在しても、処理空間では任意の種類の気体雰
囲気または任意の圧力とすることができる。

プラズマエツチングに用いるザイクロｌ司二１ン共鳴下
のプラズマ発生空間には、不活性気体また（、（、非生
成物気体（分解または反応を（−７でもそれ自体は気体
しか生じない気体）を導入させる。不活性気体としては
アルゴンが代表的なものである。しかしヘリューム、ネ
オン、クリプトンを用いてもよい。非生成物気体として
は、酸化物気体の場合は酸素、酸化窒素（Ｎ２０．Ｎｏ
、　Ｎｏ□）、酸化炭素（ＣＯｌＣＯｚ）　、水（Ｎ２
０）又窒化物気体として窒素（ＮＺ）、アンモニア（Ｎ
Ｈ３）　、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４，）、弗化炭素（ＮＦ
、。

Ｎ２Ｆ２）１塩化炭素（ＣＣ１４，、Ｈ□ＣＣＩ□）ま
たはこれらにキャリアガスを混合した気体が代表的なも
のである。

これらの非生成物気体をサイクロトロン共鳴させて活性
化せしめ、処理表面を有する基板上に磁場に従って導く
。かくして活性の非生成物気体により処理面をプラズマ
エツチングさせることができる。処理面で等方性エツチ
ングを行わんとする場合には、プラズマエッチを行う反
応室の圧力を高くし、反応性気体の平均自由工程を小さ
くさせればよい。そして処理表面の全面に均一な活性気
体を広げればよい。さらに室温〜５００℃の温度で基板
を加熱することにより、この基板の被形成面」二の不要
物のエツチングを助長させることができる。

本発明はＩＥＣＲＥＣ下のみのプラズマエツチングを行
う場合は異方性エツチングを行い得る。またプラズマ発
生室で紫外光を発生させて、紫外光のみを用いた光クリ
ーニング、光エッチング、光アッシング等の光処理工程
においては、エツチング用活性気体がエツチングされる
処理用表面を泳動（表面泳動）し、等方性クリーニング
、アッシングまたはエツチングを助長する特性を利用し
ている。

このため、例えばその３種類の処理の一例として、選択
的に設けられたフォトレジストを用い、基板の酸化珪素
、半導体その他の被膜の異方性エツチングをＥＣＲエツ
チング（シアヮーエッチングともいう）で実施する。そ
の後、反応性気体の種類を変え、反応室の圧力を高＜（
０，１〜１ｏｔｏｒｒ）シてフォトレジストのみを除去
する。さらにフォトレジストの残存物、その他の汚物を
除去するためにプラズマ発生室にて紫外光を発生せしめ
、紫外光のみを照射し紫外光クリーニングまたはアッシ
ングを行う。かくして基板を選択的に異方性エッチを行
い、それに伴うフォトレジストの除去および表面の清浄
化を連続的に行うことができるようになった。

以下に実施例に従い本発明を示す。

「実施例１」 第１図は本発明の紫外光処理型マイクロ波励起の装置の
概要を示す。

図面において、ステンレス容器（１゛）内に反応空間（
１）を構成させている。この容器は、基板（１０）の取
り出し口（１゛）を有し、下部に基板（１０）を基板ホ
ルダ（１０’）に設け、その裏側にはハロゲンランプヒ
ータ（７）を設は加熱している。他方、容器（１“）の
上部には、紫外光源を発生させる磁場（５）。

（５′）および電場の相互作用を用いるプラズマ発生室
（２）（紫外光を発生させるためのプラズマ発生空間、
即ち紫外光発生空間）を有する。このプラズマ発生室（
２）を用い導入する気体を換えて、プラズマ処理用の気
体の活性化を行う。このプラズマ発生用空間にはマイク
ロ波電源（３）、チューニング装置（４）、石英窓（１
８）より電場エネルギを供給する。この電場エネルギは
窓（１８）を経て空間（２゛）にも供給される。そして
紫外光を発生させる場合には、ドーピング系（１３）よ
り水銀バブラ（１１）をアルゴンでバブルさせ、水銀蒸
気およびアルゴンガスを例えば（２４）より導入し紫外
光を発生させる。

プラズマエッチ用の気体を発生させんとする場合ニハ、
ドーピング系（１３）より（２５）を経てアルゴンまた
は酸素（アッシング用）またはＮＦ、（エツチング用）
等を導入し、プラズマ化した反応性気体を発生させる。

このプラズマエツチングにはドーピング系（１３）のエ
ツチングまたはアッシング用反応性気体を（２６）より
導入し、（２５）よりアルゴンを導入し、プラズマ化し
たアルゴンにより反応性気体を活性化する方式を用いて
もよい。窓（１９）は紫外光に対し透光性を有する。

かくして紫外光をＥＣＲプラズマを用いて窓（２）にて
発生せしめ、これらを用いて反応空間（１）に配設され
た基板の処理用表面で光エッチングを行うことが可能と
なった。

「実験例１」 この実験例は実施例１の装置を用い、酸化珪素の異方性
エッチおよびその上のフォトレジストのエッチ、さらに
表面の紫外光クリーニングを行った応用例である。この
処理工程の縦断面図群を第２図に示す。

基板（１０）のシリコン半導体上に酸化珪素（２１）お
よびその上にフォトレジスＩ−（２２）が形成されたも
のを用いた。このフォトレジストをマスクとして酸化珪
素のＯＣＲプラズマを用いて異方性エツチングを行い、
第２図（Ｂ）に示す如＜　２５００八／分のエツチング
速度で酸化珪素の異方性エツチング（２３）を行・）こ
とができた。即ち、マイクロ波は（３）より２．４５６
ＩＩ２の周波数を有し、３０〜５００Ｗの出力、例えば
２００Ｗで供給した。紫外光透光性窓（１９）は補助室
（１９”）内に収められ、室（２）と反応室（１）とは
開状態であり、気体は自由に出入りできる。磁石（５）
　、　（５’　）の共鳴磁場強度は８７５ガウスとした
。プラズマ発生空間（２）および反応空間（１）の圧力
は０．００２　ｔｏｒｒ、非生成物気体として（２５）
よりアルゴンを５０　ｃ　ｃ、／分で供給した。加えて
弗化窒素（ＮＦ３）を（２６）より２０ｃｃ／分で供給
した。

さらに、酸素を（２５）より導入した。するとフォトレ
ジストグ　（２２）は第３図（Ｃ）に示す如＜、ＨＣＲ
ブラズマエソチング、即ちのアッシングにより（２７）
の部分のレジストが除去された。しかしフォトレジスト
が形成されていない面にも炭化水素（２８）が付着しや
すい。このため、この後紫外光クリーニングのみを行っ
た。即ち、パ二のエツチングが完了した後、磁石（５）
、（５’）により８７５ガウスの磁場を加え、窓（１９
）を閉とし、室（２）、反応室（１）とを透光性でかつ
気体は互いに出入りのできない状態とした。そして水銀
およびアルゴンを（２４）よりプラズマ発生空間（２）
に加え、１８５　ｎｍの強紫外光を発生させた。不要ア
ルゴンはバルブ（１４’Ｌ　（１５’）より排気した。

この時反応室（１）内の圧力は１０〜１００ｔｏｒｒと
して、オゾンまたは酸素ラジカルが残存する有機物（２
７）との反応を助長させた。

かくして第２図（Ｄ）に示す如く、フォト１／シストを
完全に除去し、かつ選択エッチされた酸化珪素は異方性
エッチを連続的に実施することが可能となった。

このエツチングされる対象物は酸化珪素のみならず、窒
化珪素、シリコン半導体、金属珪化物、合金その他工Ｉ
／りトロニクス応用機器、例えば半導体集積回路の製造
プロセスを必要とするすべてをエツチング用の反応性機
械を変えることにより実施することができる。

「効果」 本発明は、以−１−の説明より明らかなごとく、基板の
処理表面の有機物のプラズマエツチング（アッシング）
およびその後の表面の紫外光クリーニングを行ったもの
である。さらにフォトレジストをマスクとして行う基板
の選択的異方性エツチングとこの異方性エツチングの手
段に加えて紫外光を照射することにより等方性プラズマ
エツチングを行うことを可とし、同じプラズマエツチン
グ手段により異方性エツチングおよび等方性エツチング
を使い分けることが可能となった。

本発明は紫外光発生用のプラズマ発生空間とプラズマエ
ツチング用のプラズマ発生空間とを同一化して有し、と
もに磁場と電場の相互作用を用いて行った。このため、
これまでの光処理装置の如く水銀灯を用いないため、紫
外光源が長期使用により劣化することがなく、またその
紫外光の強度も磁場の強度を変えることにより調整でき
るようになった。

更に本発明は、予め付着または形成された汚物、または
被膜形成直後または反応炉内で新たに吸着する汚物を紫
外光クリーニングで除去させた。

本発明の第１図は基板の上表面側にエツチング処理を行
った。しかしこの図面を上下逆とし、基板を下側または
横（垂直方向）とし、光源、共鳴装置を上側または横倒
に配設してもよいことはいうまでもない。

本発明は紫外光およびＨＣＲのエツチング、アッシング
およびクリーニングを例として示した。しかし逆に紫外
光を用いた被膜形成またはこれと同時またはその前また
はその後にＥＣＲ条件を用いた被膜形成を行ってもよい
。紫外光処理、プラズマ処理も有効である。また本発明
において反応空間と紫外光発生空間とが同一圧力である
場合、さらに紫外光発生用手段に用いる気体が高価また
は有毒でない場合、または磁場のピンチングにより紫外
光発生用気体が反応空間に放出しにくい場合は窓（第１
図（１９））を除去してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の紫外光処理およびプラズマ処理式サイ
クロトロン共鳴型処理装置を示す。 第２図は本発明を用いた工程の実施例を示す縦断面図群
である。 ■・・・・反応空間 ２・・・・紫外光発生用およびプラズマ発生用の空間 ３・・・・マイクロ波電源 ４・・・・チューニング装置 ５．５゛・・・磁石 ９・・・・排気ポンプ １０、１０’・・基板、基板ホルダ １１・・・・水銀バブラ １３・・・・ドーピング系 １４、１５　・・パルプ １４”、１５“　・バルブ ｇ＋■

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、減圧状態に保持されたプラズマ発生室、該発生室を
   囲んで設けられた磁場発生手段、前記プラズマ発生室に
   マイクロ波を供給する手段および前記プラズマ発生室に
   紫外光を発生させるための気体を導入する手段を有する
   磁場および電場の相互作用を利用して紫外光をプラズマ
   発生室にて発生させる手段、および前記プラズマ発生空
   間に気体を導入するとともに該気体または該気体と反応
   性気体とを相互作用せしめることによりプラズマ化した
   反応性気体を反応空間に放出する手段とを有せしめるこ
   とにより、反応空間に配設された基板処理用表面を光ま
   たはプラズマ処理することを特徴とする光処理装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、紫外光を発生させ
   るための磁場および電場の相互作用は電子サイクロトロ
   ン共鳴条件を満たしてなることを特徴とする光処理装置
   。 ３、基板上の光処理用表面を光エッチング、光クリーリ
   ングまたはプラズマエッチを行うことにより一部または
   全面の不要物を除去することを特徴とする光処理装置。