JPS63233533A - プラズマ処理装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明はプラズマ処理装置の改良に間するものである
。

（従来の技術とその問題点） 従来、半導体製造工程のうち特にドライエツチング工程
ではりアクティブイオンエツチング（ＲＩＥ）が多く用
いられてきた。

ＲＩＥ法のエツチングは異方性が高く、パターン転写能
力に優れているが、反面、エツチング後の角（かど）部
での断線がとかく問題になる。第２図ａ、ｂ、ｃは、そ
の−例のエツチング後のウェハーの拡大断面図を示す。

４１はレジスト膜、４２は被エツチング膜、４３は基板
である。ａ図はパターン化後のレジスト膜、ｂ図はＲＩ
Ｅ工程後、０図はレジストを除去してアルミニウムを堆
積させたものである。上部の角４４０部分で断線を生じ
易い。

このため、特に二酸化珪素膜にコンタクトホールを穿け
る工程などでは、上部の角をとるために、あらかじめ湿
式エツチングによる等方性エツチング工程を入れて、第
３図（エツチング後のウェハーのコンタクトホール部の
断面図）のように、将来角になる部分４５をエツチング
し、その後にＲＩＥを行なって、全体としては、第４図
に示すような工程で処理を進める必要がある。

また、従来のケミカルドライエツチング装置は、独立し
た装置としては存在するが、　（渡辺、奥付、栗崎。ケ
ミカルドライエツチング装置、電子材料１９８６．３月
号）被処理物の真空保管が出来ない構造の為、例えば、
上記のようなＳｉ２０　膜のコンタクトホールの上部の
角の丸みづけでは、少なからず工程が増加する。

さて更に、アルミニウムやアルミニウム合金膜のドライ
エツチングでは塩素系ガスを用いるため、被処理物を大
気中に出したときレジストに吸着されていた塩素や塩化
物が大気中の水分と反応して酸を作り、この酸がアルミ
ニウムやアルミニウム合金を腐食する、いわゆるアフタ
コロ−ジョンが起こる欠点がある。

これへの対策として従来は、ドライエツチング装置に加
熱ランプを内蔵して塩化物を加熱蒸発させたり、水洗機
構を取り付けて塩化物を水洗いで落としたりする等の方
法が採られてきたが、レジストが存在している為、前記
した吸着物がレジストから完全に取りきれない欠点があ
る。

また、ケミカルドライエツチング装置を用いる場合でも
、処理するまでの間は大気中で待機させられる為その間
に化学変化を生じ１、確実なアフタコロ−ジョン発生阻
止手段とはならない欠点があった。

この為従来は、エツチング直後に別工程で水洗を行なっ
た後に、フォトレジストを剥離する工程を置くという複
雑な方法が一般に行なわれていた。

（発明の目的） 本発明は、これらの問題を解決し、アフタコロ−ジョン
の発生を阻止でき、且つ、単一装置内の連続工程で、被
処理物を大気に曝すことなく、角に丸み付けを施すよう
なエツチング処理を行なうことのできる、新規のプラズ
マ処理装置を提供することを目的とする。

（問題を解決するための手段） 本発明は、真空にした処理槽内に設置された対向電極間
にガスを導入し、高周波電力を該電極間に印加してプラ
ズマを発生させ、−電極上に載置した被処理物をプラズ
マ処理するプラズマ処理装置において、大気と該処理槽
９間に該被処理物を一旦真空貯蔵する真空貯蔵槽と、該
真空貯蔵槽と該処理槽の間で被処理物を真空中搬送する
装置とを備え、且つ、該真空貯蔵槽が活性種を発生させ
る活性種発生手段と排気機構を具備するプラズマ処理装
置によって、前記目的を達成したものである。

（作用） その作用をや一興体的に述べると、真空貯蔵槽に配置さ
れた活性種発生手段に例えば、フロン系ガスを導入した
場合には、二酸化珪素のエッチャントとなるフッ素ラジ
カル等が発生し、酸素を導入した場合には酸素ラジカル
やオゾンが発生する。

こうした活性種を用いて、例えば二酸化珪素のエツチン
グ処理前に等方性エツチングを行ない、コンタクトホー
ルのｒ角落し」に用いることができる。また、フロン系
ガスおよび酸素ガスを導入して、アルミニウムエツチン
グ後の塩素除去およびレジスト剥離が出来る。

上記処理を真空貯蔵槽内で行ない搬送も真空中で行なう
為、単一装置内で真空を破壊せず且つ連続工程で処理が
可能である。

（実施例） 次にこの発明を図を用いて詳細に説明する。

第１図ａ、　　ｂは、本発明の実施例の正面断面図と平
面断面図であって、本発明を平行平板型ドライエツチン
グ装置に応用したものである。

１はウェハーカセット、２，１６は真空搬送機構、３，
６．８は６槽を気密隔離する為のバルブ、４は真空貯蔵
槽、５は貯蔵用カセット、７は真空搬送室、９はプラズ
マ処理槽、１０はガス導入路、１１は接地電極、１２は
高周波電力印加電極、１３は高周波電源、１４は排気路
、１５は被処理物であるウェハー、１７はプラズマ室、
３０は真空処理槽に設けられた活性種発生手段、１９は
排気路、２０はガス導入路、２１はプラズマの拡散遮蔽
板である。

活性種による処理を前処理として用いる場合には、ウェ
ハー１５はウェハーカセット１より搬送機構２および気
密バルブ３を経て真空槽４内の貯蔵用カセット５に貯蔵
される。真空槽４に設けられている活性種発生手段は、
ガス導入口２０とプラズマ室１７と高周波印加コイル１
８とで構成されており、高周波電源３１から印加される
高周波電力によってガス導入路２０から導入されたガス
がプラズマ室１７内で放電を生じてプラズマ化する。こ
の放電の際にエネルギー密度の高いＬＴＥプラズマを発
生させることにより（ＬＴＥプラズマに関しては本件と
同一出願人の特開昭５９−１８６９５５号参照）大量の
活性種を得ることができる。この活性種はガス導入路２
０から排気路１９へ向かうガスの流れに伴って輸送され
、その途中でウェハーカセット５に設置されたウェハー
上で被処理物質と反応し、必要とするエツチングを行な
うことができる。Ｓｉ２０膜の場合であれば、ＮＦ３等
のフッ素系ガスを前述の導入ガスとして用いることで、
第３図に示すように、フッ素ラジカルによってＳｉＯ□
の等方性エツチングを行なうことが可能となる。

真空槽４ての等方性エツチング処理が終了すると、ガス
導入路°２０は絶たれて真空槽４は排気され、気密バル
ブ６を経て真空搬送機構１６によりウェハーは真空搬送
され、プラズマ処理槽９内の平行平板電極１２上に載置
される。

“載置が終ると、気密バルブ８が閉じ、所定のエツチン
グガスがガス導入路１０より導入され、このガスが所定
の圧力に達したのち、電源１３より高周波電力を電極１
２に印加し、プラズマ処理槽９内に放電プラズマを発生
させリアクティブイオンエツチング（ＲＩ　Ｅ）処理を
行なう。このエツチングは異方性が高く、前述のＳｉ２
０　膜の場合では、前記の真空貯蔵槽の等方性エツチン
グのあとで、第５図に示すように異方性エツチングを行
ない、上部角部分での丸みをもたせた形状が得ることが
出来る。こうして後工程の配線用膜付は時の断線を防ぐ
ことができる。

従来は前述のようにこうした前処理は、湿式エツチング
装置のような全く異質の装置で行なわれているため、工
程数が増加したり、゛また一度大気中に出す必要がある
為に汚染の可能性があったりした。

なお、上部の角をとるために、レジストに予めテーパー
をつけてエツチングする方法も有るのであるが、この方
法も均一性の点で問題があり、ウェハーの面内で場所に
よって角のととれ方が変わってしまうという欠点があっ
た。

しかし、この実施例に示したように単一の装置内に前処
理装置が付属している場合は、上記の欠点が除かれて工
程を増すことなく均一な角とりが出来る。

また本実施例の装置によれば、平行平板電極で所定のエ
ツチング処理を行なフた後の後処理が必要な場合には、
処理の終ったウェハーを真空槽４内のカセット５に収容
したのち、第１図の活性種発生手段３０により活性種を
発生させ処理を行なうことも出来る。例えば、アルミニ
ウム膜のエツチングには、現在殆どの場合、塩素系ガス
が用いられているが、レジストに吸着した残留塩素が大
気中で大気に含まれる水蒸気と反応し塩酸を生じ、アル
ミニウムを腐食させるという問題がある。こうした場合
には、後処理で酸素ガスもしくは酸素ガスとフロン系ガ
スの混合ガスを活性種発生手段に導入し、そのガスのプ
ラズマで発生した活性種（０，０３等）によってレジス
トを灰化処理することができ、残留塩素も同時に除去で
き、これによって、大気中における腐食の発生を未然に
防止することが出来る。

本実施例の装置のようにすれば、搬送を真空中で行ない
大気中の水蒸気と接触を避けつつ残留塩素を取り除くな
どの前・後処理を行なうことでことができ、腐食につい
て信頼性が著しく改善される。

なお、本実施例において、活性種発生手段としてコイル
を用いた誘導結合型の活性種発生手段を用いているが、
マイクロ波を導入してガスをプラズマ化し活性種を発生
させても同様な効果が期待できる。

（発明の効果） 本発明は以上説明したように、アフタコロ−ジョンの発
生を阻止でき、且つ、単一装置内の連続工程で、被処理
物を大気に曝すことなく、角に丸み付けを施すようなエ
ツチング処理を行なうことのできる、新規のプラズマ処
理装置を提供する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは、本発明の実施例のプラズマ処理装置の正面
断面図。 第１図すは、その平面断面図。 第２図は、異方性エツチングのみで行なうコンタクトホ
ール部の膜付けを示す、拡大断面図。。 第３図は、本発明の装置により等方性エツチングを行な
った場合の形状を示す。 第４図は、角とりを行なった時の酸化膜付けの様子を示
したもの。 第５図は等方性エツチング後、異方性エツチングを行な
った形状を示す。 １・・・カセット、２，７・・・搬送機構、３，６．８
・・・気密バルブ、４・・・真空貯蔵槽、５・・・真空
中カセット、９・・・処理槽、１０．２０・・・ガス導
入路、１１・・・電極、１２・・・高周波印加電極、１
３・・・高周波電源、１４．１９・・・排気路、１７・
・・プラズマ室、１８・・・コイル、１５・・・被処理
物、３０・・・活性種発生手段。 特許出願人　日電アネルバ株式会社 代理人　弁理士　　　村上　健次 第５回

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空にした処理槽内に設置された対向電極間にガ
   スを導入し、高周波電力を該電極間に印加してプラズマ
   を発生させ、その一方の電極上または両電極の間に配置
   した被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理装置にお
   いて、大気と該処理槽の間に該被処理物を一旦真空貯蔵
   する真空貯蔵槽と、該真空貯蔵槽と該処理槽の間で被処
   理物を真空中搬送する装置とを備え、且つ、該真空貯蔵
   槽が活性種を発生させる活性種発生手段と排気機構を具
   備することを特徴とするプラズマ処理装置。
2. （２）該活性種発生手段にハロゲン系ガス、酸素、窒素
   、希ガスまたはそれらの混合ガスを導入して活性種を発
   生させ、該被処理物に対して該活性種による処理を行な
   うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラズ
   マ処理装置。