JPS63306629A - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、主として超ＬＳＩや薄膜トランジスタ等の半
導体デバイスの薄膜のエツチング・フォトレジストのア
ッシング、あるいは表面処理に関するものである。

（従来の技術） 従来プラズマエツチングや有機感光性樹脂被膜のアッシ
ング等のために用いられていた装置および方法を第２図
に基づいて説明する。同図は円筒形同軸静電型装置で１
１は石英管層の真空容器で。

上部から、たとえば０２ガスを導入し、下部から排気で
きるようになっている。真空容器１１の外側に真空容器
１１を包むように一対の電極１２Ａおよび１２゜を配置
する。そして一方の電極１２Ａは１３．５６Ｍ１ｈの高
周波電圧を印加し、他方の電極１２１は接地電極とする
。真空容器１１内に導入した０２ガスを排気しながら、
たとえばＩ　Ｔｏｒｒ減圧状態に保ち電極１２Ａ。

１２ヨ間に高周波電圧を印加する。このとき真空容器１
１内部に多孔金属円筒電極１３を入れておくことにより
、真空容器１１の内壁と多孔金属円筒電極１３の間に斜
線で示すように０２ガスプラズマを誘起する。多孔金属
円筒電極１３はエッチトンネルともいわれ、プラズマ中
のイオンや電子をできるだけ除去し、デバイス特性に及
ぼす悪影響を除去するためのものである。

（発明が解決しようとする問題点） プラズマエツチングやプラズマアッシングや表面処理に
、上記同軸静電型装置を用いる場合の問題点の一つはス
ループットである。スループットはプラズマエツチング
やプラズマアッシングで用いるそれぞれのガス種を励起
し、プラズマをつくり、その中の活性種の数と密接に関
連する。すなわち、できるだけ多くの活性種を如何に多
く再現性よくつくるかということである。その観点から
すると活性種を多くするためには、高周波電力を大きく
する必要があり、装置設計上の問題と、発生したイオン
、電子のデバイス特性に及ぼす影響を考慮したいわゆる
スループットとの妥協点で使うといった状態であった。

また発生し得る活性種の数は非常に低いものであった。

本発明の目的は、従来の欠点を解消し、プラズマにより
高効率で極めて多くの活性種を発生させることができる
プラズマ処理装置を提供し、高速のプラズマ処理ができ
るプラズマ処理方法を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 本発明のプラズマ処理装置は、試料の設置された真空容
器の外部に第１の電極を設置し、この真空容器の内部に
第１の電極と対向する第２の電極を設置し、真空容器の
外部には電磁石を設置し、前記第１と第２の電極間に印
加した電界と、前記電磁石による磁界により、減圧状態
の試料の処理用のガスを真空容器内で励起するものであ
り、また第１の電極に交流電圧を印加し、第２の電極に
接地もしくは直流電圧を印加するものである。さらに本
発明のプラズマ処理方法は、真空容器内に酸素ガスを導
入して減圧状態に保持し、真空容器の内と外の電極間に
形成した交流電界と、真空容器内の外部電磁石による磁
界により、真空容器と真空容器内の電極間にプラズマを
誘起し、前記真空容器内の電極の内側に設置した基板上
の有機被膜を除去するものである。

（作　用） 本発明は、基本的な構成は従来のエッチトンネルを有す
る同軸静電型装置と同一のものを採用できるとともに、
外部電極に印加した高周波電圧による電界と直交する磁
界を与えることのできる外部電磁石を新たに付加し、こ
の機能を付加することにより、従来のプラズマに対して
より低い高周波電力で高密度のプラズマを形成すること
ができ。

レジストのアッシングや各種のプラズマ処理に好適とな
るものである。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。

同図において、１は外径１３０ｒｒｎの石英管で真空容
器となる。２Ａおよび２．は石英管１の外部に設けた一
対の金属電極である。たとえば、この金属電極の一方２
Ａを１３．５６Ｍ七の高周波電源（ＲＦ）に接続し他方
２、を接地する。あるいは金属電極２Ａおよび２１１を
高周波電源に接続し、石英管１の内部の多孔金属円筒電
極３を接地する。多孔金属円筒電極３と金属電極２Ａ、
２．とは対向させて配置されている。金属電極２Ａ、２
．は円筒状または板状であればよく、多孔金属円筒電極
３は板状の多孔電極であってもよく、内の多孔金属円筒
電ｔ４３と　　　。

金属電極２Ａ、２．とが対向されていればよい。また多
孔金属円筒電極３には適当な直流電圧が印加されていて
もよい。４は外部電磁石で、多孔金属円筒電極３と金属
電極２Ａ、２ｍ間の電界と直交する内部磁界（矢印Ｂで
示す）を発生する。すなわち、多孔金属円筒電極３と金
ＪＮＩｆｒ１極２Ａ、２．間には高周波電界と内部磁界
が形成され、石英管１と多孔金属円筒電極３間にはプラ
ズマが生成される。５はガス入口であり、６は排気口で
ある。処理ガスとして０２を導入し、試料７として、た
とえば、有機感光性楡脂すなわちフォトレジストの塗布
された半導体基板を設置する。このときのプラズマ生成
条件としては、たとえば高周波電力５０Ｗ、内部磁場強
度５０ガウス、０２ガス流量１１０５ＣＣでガス圧は５
　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒの減圧状態とする。このガス圧
については第２図の同軸静電型装置のそれに比し、約４
桁低圧である。これは直交する電磁場成分の存在により
、低圧下で電子が効率よくガス分子を励起することが可
能であることによる。従来も平行平板型や誘導結合型の
プラズマ装置において磁場を印加してプラズマエツチン
グや薄膜の堆積を行うことも行われてきたが、本発明の
ような低ガス圧でプラズマエツチングやプラズマアッシ
ングが行われたことはない。

上記のようにして誘起されたプラズマは高励起で活性種
は従来法に比し、２衝程度多くなる。このとき生成され
る９％イオンラジカルや原子状の酸素ラジカルはプラズ
マ分光法の測定によれば圧倒的に酸素原子ラジカルが多
いことが判明した。

デバイス特性にとり有害となるイオンや電子は従来法と
同じく多孔金属円筒電極３で吸収される。

このとき多孔金属円筒電極３に正または負の電位を与え
ればイオンは反発され、電子はトラップされ、試料７へ
のダメージも低減される。このように主として上記のよ
うにして生成した高濃度の原子状酸素ラジカルが多孔金
属円筒電極３内に設置した試料７上の有機感光性被膜を
効率よく除去する。すなわち従来法に比し、２衝程度の
高速除去が可能となる。超ＬＳＩや超超ＬＳＩ等有機感
光性被膜形成の除去（アッシング）工程の多いデバイス
開発において１本発明のプラズマ処理装置およびプラズ
マ処理方法の効果は極めて大である。

なお１本発明において、プラズマ処理装置内に導入する
ガスの種類を、たとえばＣＦ４とするとシリコン系半導
体あるいは絶縁物のエツチングを行うことができ、また
Ｈ２ガスを用いるとシリコン表面処理等に用いることが
でき、種々のプラズマ処理にも用いることができる。

（発明の効果） 本発明によれば、プラズマにより高効率で極めて多くの
活性種を発生させることができ、高速のプラズマ処理に
役立つことができ、その実用上の効果は大なるものがあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるプラズマ処理装置の側
面概略図、第２図は従来のプラズマ処理装置の概略図で
ある。 １　・・・石英管、　２Ａ、２．・・・金属電極、３・
・・多孔金属円筒電極、　４　・・・電磁石、５・・・
ガス入口、　６　・・・排気口、　７・・・試料。 特許出願人　松下電器産業株式会社 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）試料の設置された真空容器の外部に第１の電極を
   、前記真空容器の内部に第１の電極と対向する第２の電
   極を、前記真空容器の外部に電磁石をそれぞれ設置し、
   前記第１と第２の電極間に印加した電界と、前記電磁石
   による磁界により、減圧状態の、前記試料の処理用のガ
   スを、前記真空容器内で励起することを特徴とするプラ
   ズマ処理装置。
2. （２）第１の電極に交流電圧を印加し、第２の電極に接
   地または直流電圧を印加する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。
3. （３）真空容器内に酸素ガスを導入して減圧状態に保持
   し、前記真空容器の内と外の電極間に形成した交流電界
   と、真空容器内の外部電磁石による磁界により、前記真
   空容器と真空容器内の電極間にプラズマを誘起し、前記
   真空容器内の電極の内側に設置した基板上の有機被膜を
   除去することを特徴とするプラズマ処理方法。