JPH07211492A - Method and device for plasma processing - Google Patents
Method and device for plasma processingInfo
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- JPH07211492A JPH07211492A JP6017930A JP1793094A JPH07211492A JP H07211492 A JPH07211492 A JP H07211492A JP 6017930 A JP6017930 A JP 6017930A JP 1793094 A JP1793094 A JP 1793094A JP H07211492 A JPH07211492 A JP H07211492A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、5〜150Torrの
中圧力での安定な放電を基板処理に用いる方法とそれを
実現した装置に関するものである。特にレジスト等有機
物の除去(アッシング)、ガラス基板洗浄後の残留有機
物の除去等、LSIプロセス、アクティブマトリックス
LCDプロセス等に有効な有機物除去方法を安価にかつ
簡便に提供する方法とその装置を開示するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of using stable discharge at a medium pressure of 5 to 150 Torr for processing a substrate and an apparatus for realizing the method. Disclosed is a method and apparatus for inexpensively and simply providing an organic substance removal method effective for LSI processes, active matrix LCD processes, etc., such as removal of organic substances such as resist (ashing) and removal of residual organic substances after cleaning a glass substrate. It is a thing.
【0002】[0002]
【従来技術】LSI、アクティブマトリックスLCD等
の半導体プロセスでは、マスク形成に感光樹脂のフォト
レジストが用いられる。フォトレジストは所定の工程を
経た後に除去されるが、通常はアッシングにより除去さ
れる。一般に、剥離液により除去できない程、レジスト
膜が硬化、炭化しているのがその理由である。2. Description of the Related Art In semiconductor processes such as LSI and active matrix LCD, photoresist of photosensitive resin is used for mask formation. The photoresist is removed after a predetermined process, but it is usually removed by ashing. In general, the reason is that the resist film is hardened and carbonized so that it cannot be removed by the stripping solution.
【0003】アッシングは放電等により生成した活性酸
素分子もしくはオゾン分子もしくは酸素原子等を有機物
であるレジスト膜に化学的に作用させて灰化させること
により有機物を除去するものであり、燃焼反応の一種類
であるともいえる。Ashing removes organic substances by chemically reacting active oxygen molecules or ozone molecules or oxygen atoms generated by electric discharge with a resist film which is an organic substance to ash it. It can be said that it is a kind.
【0004】前記燃焼反応を進行させるためには酸化反
応を生じるラジカル(一般に化学的に活性な分子、原子
等を総称する)を生成する必要がある。酸化反応に関連
するラジカルとては酸素分子、励起酸素分子、酸素分子
イオン、酸素原子、酸素原子イオン、オゾン分子、励起
オゾン分子、オゾン分子イオン等の酸素原子/分子類が
ある。該酸素原子/分子類は基底状態と様々な励起状態
のエネルギー準位を有している。また、酸素原子/分子
類以外にも基底状態もしくは励起状態の二窒化酸素(N
2 O)、一酸化炭素、二酸化炭素等の酸素化合物でもあ
り得る。In order to proceed with the combustion reaction, it is necessary to generate radicals (generally collectively referred to as chemically active molecules, atoms, etc.) that cause an oxidation reaction. Radicals related to the oxidation reaction include oxygen atoms / molecules such as oxygen molecule, excited oxygen molecule, oxygen molecule ion, oxygen atom, oxygen atom ion, ozone molecule, excited ozone molecule, and ozone molecule ion. The oxygen atoms / molecules have energy levels of a ground state and various excited states. In addition to oxygen atoms / molecules, ground state or excited state oxygen dinitride (N
2 O), carbon monoxide, carbon dioxide and other oxygen compounds.
【0005】一般に反応性の高いラジカルほど反応速度
は速い。良く知られているように、酸素分子、オゾン分
子、酸素原子の順で反応性が高くなるため、より酸素原
子の多い雰囲気のほうがスループットが高く生産性には
優れているのでアッシングには有利となる。一方、反応
性の高いラジカルが多すぎると基板へのダメージが大き
くなり好ましくない。よって、基板に応じた適当なプロ
セス条件が存在することとなる。Generally, the more reactive the radical, the faster the reaction rate. As is well known, the reactivity increases in the order of oxygen molecules, ozone molecules, and oxygen atoms, so an atmosphere with more oxygen atoms has higher throughput and higher productivity, which is advantageous for ashing. Become. On the other hand, if the number of highly reactive radicals is too large, the damage to the substrate becomes large, which is not preferable. Therefore, appropriate process conditions exist depending on the substrate.
【0006】また、燃焼反応は表面での反応であるた
め、ラジカルの数と同時に反応温度も反応速度に対する
重要な因子となり、反応温度(基板温度)は一般に高い
ほうが反応速度は高くなる。但し、レジストの多くは熱
硬化性樹脂であるため、基板温度を高くしすぎるとかえ
って除去速度が低下する。一般的には摂氏200度程度
の温度で処理するのが普通である。Since the combustion reaction is a reaction on the surface, the reaction temperature as well as the number of radicals is an important factor for the reaction rate. Generally, the higher the reaction temperature (substrate temperature), the higher the reaction rate. However, since most resists are thermosetting resins, if the substrate temperature is set too high, the removal rate will rather decrease. Generally, it is common to process at a temperature of about 200 degrees Celsius.
【0007】酸素の関与するラジカルの生成方法には放
電による方法と紫外線照射による方法が知られている。As a method of generating radicals involving oxygen, a method using discharge and a method using ultraviolet irradiation are known.
【0008】放電による方法としては、減圧にしてグロ
ー放電プラズマを生成する方法と大気圧下でのコロナ放
電による方法がある。As a method using electric discharge, there are a method of generating glow discharge plasma under reduced pressure and a method of corona discharge under atmospheric pressure.
【0009】減圧にしてグロー放電プラズマを生成する
方法は一般に低圧グロー放電といわれる方法である。処
理基板を減圧状態にできる反応容器内に保持し、該反応
容器内を適当な反応ガス(酸素、酸化窒素、酸化炭素
等)を一定圧力に制御し、該反応ガスに一対の電極もし
くは誘導結合方式により電磁界を印加し、該反応ガスを
電離する方法である。印加する電磁界は直流から2.4
5GHz程度のマイクロ波まで広範囲にわたり、一般に
直流から数MHz程度のRF周波数までは一対の電極に
より、RF周波数以上では誘導結合方式により電磁エネ
ルギーを印加することが多い。2.45GHz程度のマ
イクロ波では真空容器の壁材料に成りえる石英が進行波
として通過することができるのでマイクロ波プラズマで
は電極を用いず電磁波としてエネルギーを供給し電離す
る場合がある。この場合は電磁波は進行波もしくは定在
波もしくは進行波と定在波の混在したモードとして供給
される。前記反応ガスは反応容器に付随した排気装置に
より排気され、同時に反応ガス供給装置により供給され
る方法が一般的である。The method of generating glow discharge plasma under reduced pressure is generally called low pressure glow discharge. The processed substrate is held in a reaction vessel capable of reducing the pressure, and an appropriate reaction gas (oxygen, nitric oxide, carbon oxide, etc.) in the reaction vessel is controlled to a constant pressure, and a pair of electrodes or inductive coupling is applied to the reaction gas. Is a method of applying an electromagnetic field to ionize the reaction gas. The applied electromagnetic field is 2.4 from DC.
In a wide range up to microwaves of about 5 GHz, electromagnetic energy is generally applied by a pair of electrodes from DC to RF frequencies of about several MHz, and by inductive coupling at RF frequencies or higher. With microwaves of about 2.45 GHz, quartz, which can be a wall material of the vacuum container, can pass through as a traveling wave, and therefore microwave plasma may supply energy as electromagnetic waves and ionize without using electrodes. In this case, the electromagnetic wave is supplied as a traveling wave, a standing wave, or a mode in which the traveling wave and the standing wave are mixed. Generally, the reaction gas is exhausted by an exhaust device attached to the reaction vessel and simultaneously supplied by a reaction gas supply device.
【0010】大気圧下でのコロナ放電による方法は大気
圧下で非平衡電界をつくり、該電界下でコロナ放電を生
成して主にオゾンを発生させる方法である。非平衡電界
を利用する事より、原理的に均一な処理には向かない。
また主にオゾンを生成する理由は大気圧下であるため衝
突の平均自由工程が小さく、内部エネルギーの大きな酸
素原子イオン等は他の中性粒子と衝突を繰り返し、より
寿命の長い準安定状態を有するオゾン分子に成るためで
ある。The method using corona discharge under atmospheric pressure is a method in which a nonequilibrium electric field is created under atmospheric pressure and corona discharge is generated under the electric field to mainly generate ozone. In principle, it is not suitable for uniform processing because it uses a non-equilibrium electric field.
The main reason for generating ozone is atmospheric pressure because the mean free path of collision is small, and oxygen atom ions with large internal energy repeatedly collide with other neutral particles, resulting in a metastable state with longer life. This is because it becomes ozone molecules that it has.
【0011】紫外線照射による方法は、酸素もしくは一
酸化二窒素等に200nm以下の波長と200〜300
nmの波長を有する光源(一般的には低圧水銀灯がよく
用いられる)を照射し、オゾンと励起オゾンを生成する
方法である。該紫外線照射による方法は原理的にイオン
を生成する方法ではないため、この場合はオゾンのみが
生成される。(但し、僅かの確率で二光子吸収が起こ
り、イオンが生成する事もある。)The method of irradiating with ultraviolet rays is to use oxygen or dinitrogen monoxide or the like at a wavelength of 200 nm or less and 200 to 300
This is a method of irradiating a light source having a wavelength of nm (generally, a low pressure mercury lamp is often used) to generate ozone and excited ozone. Since the method of irradiating with ultraviolet rays is not a method of generating ions in principle, only ozone is generated in this case. (However, two-photon absorption occurs with a small probability, and ions may be generated.)
【0012】前記酸素の関与するラジカルの生成方法は
主にオゾンを発生させるコロナ放電式及び紫外線照射式
と酸素原子、イオンも含めて各種のラジカルを発生させ
る低圧グロー方式の二つに大別することができる。前者
のオゾン発生を主に行う方式は基板へのダメージは少な
いものの、処理速度は酸素原子、イオン発生を主に行う
方式のほうが格段に優れており、実際には低圧グロー放
電を用いた処理方式を採用する場合が圧倒的に多い。The method of generating radicals involving oxygen is roughly classified into a corona discharge method for generating ozone, an ultraviolet irradiation method, and a low pressure glow method for generating various radicals including oxygen atoms and ions. be able to. The former method that mainly generates ozone causes less damage to the substrate, but the method that mainly generates oxygen atoms and ions has a significantly higher processing speed. In reality, a processing method using low-pressure glow discharge is used. It is overwhelmingly adopted.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】上記のようにアッシン
グ装置としては低圧グロー放電の方式を採用することが
多い。該方式で一定の処理能力を有していることは確か
ではあるが、反応空間を低圧に保持しなければならない
という条件により各種の制約が発生する。As described above, a low-pressure glow discharge system is often adopted as the ashing device. Although it is certain that the system has a certain processing capacity, various restrictions occur due to the condition that the reaction space must be maintained at a low pressure.
【0014】すなわち、減圧にするための排気装置を設
置するための装置コストの上昇、減圧状態にたいしての
十分な機械的強度を保持するための反応容器のコストア
ップ、高真空状態下での搬送機構の困難さによる自動化
機構の複雑化、排気装置の設置および反応容器重量化に
よる装置重量の上昇および設置床面積の増加、真空排気
時間および反応容器リーク時間が必要なことに伴うスル
ープットの低下等である。That is, the cost of the apparatus for installing the exhaust device for reducing the pressure increases, the cost of the reaction container for maintaining sufficient mechanical strength in the reduced pressure state, and the transport mechanism under the high vacuum state. Due to the difficulty of automation, the automation mechanism becomes complicated, the equipment weight increases due to the installation of the exhaust device and the weight of the reaction container, the installation floor area increases, and the throughput decreases due to the vacuum evacuation time and the reaction container leak time. is there.
【0015】また、イオンの作用で処理していることに
より発生する基板へのダメージが無視出来ない。これは
近年の半導体高集積化と高性能化により、より顕著にな
ってきた問題である。イオンによる基板へのダメージは
プラズマ内でのイオンシースの形成によるものと理解さ
れている。イオンシースはプラズマ内の電子温度とイオ
ン温度が同一でなく熱的に非平衡状態であることにより
発生する。一般的な低圧グロー放電での電子温度は数e
V(数万度)、イオン温度は数十meV(数百度)とい
われている。一般的に圧力が低いほど電子温度は高くな
る。(低圧力で放電するECR放電では電子温度は十数
eVといわれている。)よって、イオンによる基板のダ
メージは圧力が低いほど大きくなると考えられ、経験的
にも低圧力ほどダメージは大きい。Further, damage to the substrate caused by processing by the action of ions cannot be ignored. This is a problem that has become more prominent due to the recent higher integration and higher performance of semiconductors. It is understood that the ion damage to the substrate is due to the formation of an ion sheath in the plasma. The ion sheath is generated when the electron temperature and the ion temperature in the plasma are not the same and are in a thermally non-equilibrium state. Electron temperature in general low-pressure glow discharge is several e
It is said that V (tens of thousands of degrees) and ion temperature is several tens of meV (several hundred degrees). Generally, the lower the pressure, the higher the electron temperature. (It is said that the electron temperature is a dozen eV in ECR discharge that discharges at a low pressure.) Therefore, it is considered that the damage to the substrate by the ions increases as the pressure decreases, and empirically the damage decreases as the pressure decreases.
【0016】上記の問題点は共に減圧下で処理すること
により発生するものである。一方、大気圧下でオゾンを
生成して処理する方法は装置の簡易さ、低コスト、ダメ
ージフリー等の利点は存在するものの処理速度の点で実
用化は一部の用途に限られている。よって、排気装置が
簡単でよく、装置コストが低く、かつ、ダメージの少な
いアッシング装置を実現する技術が望まれていた。Both of the above problems are caused by processing under reduced pressure. On the other hand, the method of generating and treating ozone under atmospheric pressure has advantages such as simplicity of the apparatus, low cost, and damage-free, but its practical use is limited to some applications in terms of treatment speed. Therefore, there has been a demand for a technique for realizing an ashing device that has a simple exhaust device, low device cost, and less damage.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、本発明人らは5〜150Torr、好ましくは50
〜100Torrの圧力下での安定な放電を得、これを
アッシング工程に応用することにより解決した。In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have 5-150 Torr, preferably 50-Torr.
A stable discharge was obtained under a pressure of -100 Torr, which was solved by applying it to the ashing process.
【0018】本発明人らの放電装置の構成は同芯円筒状
もしくは平行平板状の一対の電極を設け、該電極の対向
する面の片側もしくは両側に誘電体を挿入したものであ
る。電極表面の形状を櫛形、針状にする必要はない。該
誘電体間もしくは誘電体電極間の隙間に希ガス(ヘリウ
ム、ネオン、アルゴン、キセノン、クリプトン)を10
0Torr程度の圧力で送流状態で流し、前記電極に交
流の電界を印加して前記希ガスを電離させるものであ
る。The discharge device of the present inventors has a structure in which a pair of concentric cylindrical or parallel plate electrodes are provided, and a dielectric is inserted on one side or both sides of the opposing surfaces of the electrodes. The shape of the electrode surface does not need to be comb-shaped or needle-shaped. A rare gas (helium, neon, argon, xenon, krypton) is applied to the gap between the dielectrics or between the dielectric electrodes.
The rare gas is ionized by applying an alternating electric field to the electrode while flowing in a flow state at a pressure of about 0 Torr.
【0019】プロセスプラズマへの応用を考えた場合は
同芯円筒状電極で形成されるビームプラズマより、平行
平板電極で形成されるラインプラズマのほうが好まし
い。In consideration of application to process plasma, line plasma formed by parallel plate electrodes is preferable to beam plasma formed by concentric cylindrical electrodes.
【0020】以下、平行平板電極で形成されるラインプ
ラズマについて図1に従って説明する。給電電極(1
1)と筐体を兼ねた対向電極(12)、およびその間に
設けられた誘電体(13)が配置されている。これらの
電極は前部筐体(16)、上蓋(17)、絶縁体構造部
材(18)、絶縁体電極保持部材(19)により保持さ
れる。電極へは給電端子(15)を介して電源(14)
より電界が印加される。希ガスはガス導入管(20)よ
り供給され、プラズマ発生領域(21)を通って外部に
流出する。ガスは流量調節機構(図示せず)を介して供
給される。電極(11)の材料は導電体であれば良い
が、希ガスに反応性のガスを添加してエッチング、アッ
シング、デポジション等に利用しようとする場合には、
反応性ガスに侵されない材料が好ましい。例えば、ハロ
ゲン系ガスを添加する場合にはタングステン等のエッチ
ング可能な材料ではなく、金、銀、プラチナ、ステンレ
ス鋼等の化学的に安定な材料が好ましい。The line plasma formed by the parallel plate electrodes will be described below with reference to FIG. Feeding electrode (1
1) and a counter electrode (12) which also serves as a casing, and a dielectric (13) provided therebetween are arranged. These electrodes are held by the front housing (16), the upper lid (17), the insulator structural member (18), and the insulator electrode holding member (19). Power supply (14) to the electrode through the power supply terminal (15)
More electric field is applied. The rare gas is supplied from the gas introduction pipe (20) and flows out to the outside through the plasma generation region (21). The gas is supplied via a flow rate adjusting mechanism (not shown). The material of the electrode (11) may be a conductor, but when a reactive gas is added to a rare gas to use it for etching, ashing, deposition, etc.,
Materials that are not attacked by reactive gases are preferred. For example, when a halogen-based gas is added, a chemically stable material such as gold, silver, platinum, or stainless steel is preferable rather than an etchable material such as tungsten.
【0021】電極(11)の表面は積極的に櫛形、針状
等の凹凸を設ける必要はなく、平面とすることができ
る。平面にすることによりガスの流れが理想的な層流に
近くなり、プラズマをより均一にすることができる。平
面度の取決めはとくに存在しないが、電極の大きさに比
較して十分平面であればなんら問題はない。数値として
挙げるならば5点平均粗さ(Ra)で10μm程度あれ
ば十分である。The surface of the electrode (11) does not need to be positively provided with irregularities such as a comb shape or a needle shape, and can be a flat surface. By making it flat, the gas flow becomes closer to an ideal laminar flow, and the plasma can be made more uniform. There is no particular flatness agreement, but there is no problem if it is sufficiently flat compared to the size of the electrode. In terms of numerical values, a 5-point average roughness (Ra) of about 10 μm is sufficient.
【0022】誘電体(13)はアーキングの生成を防止
するものであり、できるだけ誘電率の高いものが好まし
い。誘電率が高いほど低い周波数での放電が可能であ
る。誘電体(13)の厚さは薄い方が良いが、あまり薄
いと絶縁破壊を起こしてしまうので好ましくない。ま
た、焼結体の場合はピンホールの無い絶縁体を用いる様
注意が必要である。ピンホールが存在するとその部分よ
り絶縁破壊を起こしてしまうからである。誘電体(1
3)の材料としてはアルミナ以上の誘電率(比誘電率=
約9)をもつ材料が好ましい。具体的にはアルミナ、ジ
ルコニア、PZT、YSZ、STO等である。石英は比
誘電率が低いためあまり好ましくはないが、印加電圧の
周波数を13.56MHz程度のRF周波数以上とする
場合は用いることができる。誘電体(13)の厚さは経
験的には50μm以上50mm以下がよい。50μmよ
り薄いと絶縁破壊を起こし、50mmより厚いと放電の
開始が困難となる。The dielectric material (13) prevents generation of arcing, and preferably has a dielectric constant as high as possible. The higher the dielectric constant, the lower the frequency of discharge possible. It is preferable that the dielectric (13) is thin, but if it is too thin, dielectric breakdown occurs, which is not preferable. In the case of a sintered body, it is necessary to be careful to use an insulator without pinholes. This is because if there is a pinhole, dielectric breakdown will occur from that part. Dielectric (1
As the material of 3), the dielectric constant of alumina or more (relative dielectric constant =
Materials having about 9) are preferred. Specifically, it is alumina, zirconia, PZT, YSZ, STO or the like. Quartz is not so preferable because it has a low relative dielectric constant, but it can be used when the frequency of the applied voltage is set to an RF frequency of 13.56 MHz or higher. Empirically, the thickness of the dielectric (13) is preferably 50 μm or more and 50 mm or less. If it is thinner than 50 μm, dielectric breakdown occurs, and if it is thicker than 50 mm, it becomes difficult to start discharge.
【0023】前記電極(11)に印加する電界の周波数
は商業周波数である50Hzから2.45GHz程度の
マイクロ波まで利用することが可能である。周波数の大
きい方が放電開始が容易であるが電源(14)のコスト
が上昇する。印加する電力は電極面積で規格化したパワ
ー密度で表すと、5W/cm2 から5000W/cm2
の間が適当である。低圧グロー放電に比べると大きな値
となるが、5Torr以上の中圧力であることを考慮す
ればガス粒子一個当たりに費やされる電界強度としては
適当な値となる。前記値の下限は放電維持に必要な電圧
の下限値を意味し、上限はプラズマ内での加熱に起因す
る装置破壊限度を示す。よって、装置の冷却等の処置を
講ずれば上限値は更に上げうる可能性がある。The frequency of the electric field applied to the electrode (11) can be used from a commercial frequency of 50 Hz to a microwave of about 2.45 GHz. The higher the frequency, the easier the discharge can start, but the cost of the power supply (14) increases. When power is applied is expressed by the power density normalized by the electrode area, 5000 W from 5W / cm 2 / cm 2
Between is suitable. The value is larger than that in the low-pressure glow discharge, but in consideration of the medium pressure of 5 Torr or more, it is an appropriate value as the electric field strength consumed per gas particle. The lower limit of the above value means the lower limit of the voltage required for sustaining the discharge, and the upper limit indicates the device breakdown limit caused by heating in plasma. Therefore, the upper limit may be further increased by taking measures such as cooling the device.
【0024】希ガスに反応ガスを添加することによっ
て、各種のプロセスが可能となる。反応ガスは流量調節
機構を介して供給するの好ましい。反応ガスはガス導入
管(20)より希ガスに混合して供給してもよいし、プ
ラズマ発生領域(21)を希ガスが通過した後、ノズル
(図示せず)を介して処理基板近傍に供給してもよい。Various processes can be performed by adding a reaction gas to the rare gas. The reaction gas is preferably supplied via a flow rate adjusting mechanism. The reaction gas may be supplied as a mixture with a rare gas from the gas introduction pipe (20), or after the rare gas has passed through the plasma generation region (21), it may be supplied to the vicinity of the processing substrate through a nozzle (not shown). May be supplied.
【0025】反応ガスを希ガスに混合して供給する場
合、本発明人らは実験により、反応ガスがプラズマ発生
領域に存在している時間が基板処理能力に対して重要で
あるという知見を得ている。すなわち、プラズマ発生領
域のガス流れ方向の長さとガス流量の関係で処理能力が
大きく変わる。プラズマ発生領域内でのガス滞留時間が
短い(すなわちガス流量が大きいもしくはプラズマ発生
領域のガス流れ方向の長さが短い)と反応ガスの励起が
十分に行われる前にガス流によりプラズマ領域から押し
出されてしまう。逆に、プラズマ発生領域内でのガス滞
留時間が長い(すなわちガス流量が小さいもしくはプラ
ズマ発生領域のガス流れ方向の長さが長い)と励起反応
ガス同士の衝突が頻繁となり、活性なラジカル同士の会
合等により反応性が失われてしまうと考えられる。アッ
シングの場合の最適滞留時間は10μsecから100
msecが好ましかった。なお、プラズマ発生領域のガ
ス流れ方向の長さは近似的に給電電極の長さで表すこと
が出来る。When the reaction gas is mixed with the rare gas and supplied, the inventors of the present invention have conducted experiments and found that the time during which the reaction gas is present in the plasma generation region is important for the substrate processing ability. ing. That is, the processing capacity greatly changes depending on the relationship between the length of the plasma generation region in the gas flow direction and the gas flow rate. If the gas residence time in the plasma generation region is short (that is, the gas flow rate is high or the length of the plasma generation region in the gas flow direction is short), the reaction gas is pushed out of the plasma region before being sufficiently excited. Get lost. On the contrary, when the gas retention time in the plasma generation region is long (that is, the gas flow rate is small or the length of the plasma generation region in the gas flow direction is long), the excited reaction gases frequently collide with each other, and the active radicals are not separated from each other. It is considered that the reactivity is lost due to the association and the like. The optimum residence time for ashing is 10 μsec to 100
I liked msec. The length of the plasma generation region in the gas flow direction can be approximately represented by the length of the power supply electrode.
【0026】アッシングの場合は反応ガスとして酸素を
用いることができる。酸素の濃度とアッシング速度の関
係は、図2に示すように酸素濃度の増加とともに減少す
る。酸素濃度が0%のときにはアッシングはされないこ
とより、0から0.25%の間で最適値が存在すること
を示している。これは、酸素が負に帯電することから、
必要以上に酸素が存在するとプラズマ中の電子が酸素に
トラップされプラズマの密度が低下する(クエンチ)効
果が存在することを示唆している。よって、酸素濃度は
3%以下好ましくは1%以下であることが好ましい。こ
れは前記のガス滞留時間の範囲内であればあらゆるプラ
ズマ発生領域のガス流れ方向の長さとガス流量において
成り立つ関係である。In the case of ashing, oxygen can be used as a reaction gas. The relationship between the oxygen concentration and the ashing rate decreases as the oxygen concentration increases, as shown in FIG. Since the ashing is not performed when the oxygen concentration is 0%, it indicates that the optimum value exists between 0 and 0.25%. This is because oxygen is negatively charged,
It is suggested that when oxygen is present more than necessary, electrons in the plasma are trapped in oxygen and the plasma density is reduced (quenching). Therefore, the oxygen concentration is preferably 3% or less, more preferably 1% or less. This is a relationship that holds in the length of the plasma generation region in the gas flow direction and the gas flow rate as long as the gas retention time is within the above range.
【0027】なお、本装置の有効放電長は電極間隔の均
一性を保証できる機械加工精度があれば幾らでも長く出
来る。しかし、現状の加工精度(100μm)程度では
有効放電長は1m程度がせいぜいである。但し、加工精
度が向上すると有効放電長が長くなることは言うまでも
ない。電極間隔の上限値は放電開始ができる電圧を印加
することが出来るかどうかで制限される。また、下限値
はガス流速が速く成りすぎない程度で制限される。具体
的には50μmから50mmが適当である。The effective discharge length of this device can be increased as long as there is a machining accuracy that can ensure the uniformity of the electrode spacing. However, at the current processing accuracy (100 μm), the effective discharge length is about 1 m at most. However, it goes without saying that the effective discharge length becomes longer as the processing accuracy is improved. The upper limit of the electrode interval is limited by whether or not a voltage capable of starting discharge can be applied. Further, the lower limit is limited to the extent that the gas flow velocity does not become too fast. Specifically, 50 μm to 50 mm is suitable.
【0028】[0028]
【実施例】本実施例では反応ガスに酸素を用い、希ガス
としてアルゴンを用いた場合を例示する。プラズマ発生
装置は先に説明に用いたラインプラズマ発生装置を用い
た。EXAMPLE In this example, oxygen is used as a reaction gas and argon is used as a rare gas. The line plasma generator used previously was used for the plasma generator.
【0029】〔基板の準備〕基板は100mm角のガラ
ス基板を用いた。該基板はLCD用TFTの生産工程で
用いられるもので、チャネル形成のためのイオンドーピ
ング後のレジスト剥離でのアッシング性能を検討した。[Preparation of Substrate] As the substrate, a 100 mm square glass substrate was used. This substrate is used in the production process of TFTs for LCDs, and the ashing performance in resist stripping after ion doping for channel formation was examined.
【0030】レジストはポジ型レジスト(東京応化製O
FPR−800)粘度30cpsのものを用いた。まず
レジストをスピンコートで基板上に塗布し、摂氏80度
で20分間プリベークをおこなった。The resist is a positive type resist (manufactured by Tokyo Ohka O
FPR-800) with a viscosity of 30 cps was used. First, a resist was applied on the substrate by spin coating and prebaked at 80 degrees Celsius for 20 minutes.
【0031】次にマスクをかけ、365nmに中心波長
をもつ紫外線(2mW)で20秒露光したのち、現像液
NMD3(東京応化製)で1分間現像した。水洗のの
ち、ポストベークを摂氏130度で30分間行った。ポ
ストベーク後のレジスト膜厚は2μmであった。Next, a mask was applied, and the film was exposed to ultraviolet rays (2 mW) having a central wavelength of 365 nm for 20 seconds, and then developed with a developer NMD3 (manufactured by Tokyo Ohka) for 1 minute. After washing with water, post-baking was performed at 130 degrees Celsius for 30 minutes. The resist film thickness after post-baking was 2 μm.
【0032】この後、インプラによりボロンを1×10
19atom/cm2 イオンドーピングした。Then, 1 × 10 boron was added by implantation.
Ion doping was performed at 19 atom / cm 2 .
【0033】前記工程を経たレジスト膜はイオンインプ
タンテーションにより加熱されたため、剥離液ストリッ
パー10(東京応化製)ではほとんど剥離出来ないもの
であった。Since the resist film which has undergone the above-mentioned steps was heated by ion-impantation, it could hardly be stripped by the stripping solution stripper 10 (manufactured by Tokyo Ohka).
【0034】〔アッシング〕前記装置を用いて前記基板
上のレジスト膜のアッシングを行った。放電条件を以下
に記す。 電極材料 ステンレス鋼(SUS416) 有効放電長 150mm 電極誘電体間隔 5mm 電極長さ 20mm 誘電体厚さ 1mm 誘電体材料 ジルコニア ガス滞留時間 10msec 反応圧力 100torr 印加電界周波数 13.56MHz 印加電力 100W/cm2 反応ガス 酸素 反応ガス混合方式 希ガス(アルゴン)混合方式[Ashing] The resist film on the substrate was ashed by using the above apparatus. The discharge conditions are described below. Electrode material Stainless steel (SUS416) Effective discharge length 150 mm Electrode dielectric spacing 5 mm Electrode length 20 mm Dielectric thickness 1 mm Dielectric material Zirconia gas retention time 10 msec Reaction pressure 100 torr Applied electric field frequency 13.56 MHz Applied power 100 W / cm 2 Reaction gas Oxygen reaction gas mixing method Noble gas (argon) mixing method
【0035】前記の条件でプラズマを生成し、前記の基
板上のレジストのアッシングを行ったところレジストが
灰化して除去されていることが確認された。なお、放電
装置の開口部と基板表面までの距離は2mmとした。When plasma was generated under the above conditions and the resist on the substrate was ashed, it was confirmed that the resist was ashed and removed. The distance between the opening of the discharge device and the surface of the substrate was 2 mm.
【0036】ただ、本実施例ではライン状にしかアッシ
ングできないため、ラインを複数本並べ、該ラインをラ
インの方向と垂直方向にスキャンさせる方法が有用であ
る。However, in this embodiment, since ashing can be performed only in a line shape, a method of arranging a plurality of lines and scanning the lines in the direction perpendicular to the line direction is useful.
【0037】また、本実施例を用いて作製したTFTの
特性は十分良好なものであり、本発明の基板処理により
ダメージを受けたという結果は全く見られなかった。Further, the characteristics of the TFT manufactured by using this example were sufficiently good, and no result was found that the TFT was damaged by the substrate treatment of the present invention.
【0038】[0038]
【発明の効果】上記の如く本発明の基板処理方法による
アッシングを実施するとアッシング速度が向上し、かつ
基板の損傷はほぼ皆無であったため、信頼性の高い半導
体デバイスを作製することができる。また、真空排気装
置が簡単で済むため、装置構成が簡単であり、装置コス
トを低く抑えることができる。As described above, when ashing is performed by the substrate processing method of the present invention, the ashing speed is improved and the substrate is almost free from damage, so that a highly reliable semiconductor device can be manufactured. Further, since the vacuum exhaust device is simple, the device configuration is simple and the device cost can be kept low.
【図1】 本発明の放電装置の断面図を示す。FIG. 1 shows a cross-sectional view of a discharge device of the present invention.
【図2】 希ガスに対する酸素濃度のアッシング速度依
存性を示す。FIG. 2 shows the ashing rate dependence of oxygen concentration with respect to a rare gas.
11 給電電極 12 筐体を兼ねた対向電極 13 誘電体 14 電源 15 給電端子 16 前部筐体 17 上蓋 18 絶縁体構造部材 19 絶縁体電極保持部材 20 ガス導入管 21 プラズマ発生領域 11 Feeding Electrode 12 Counter Electrode that also serves as a Housing 13 Dielectric 14 Power Supply 15 Feeding Terminal 16 Front Housing 17 Upper Lid 18 Insulator Structural Member 19 Insulator Electrode Holding Member 20 Gas Introducing Tube 21 Plasma Generation Region
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3065 (72)発明者 山崎 舜平 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical indication location H01L 21/3065 (72) Inventor Shunpei Yamazaki 398 Hase, Atsugi-shi, Kanagawa Semiconductor Conductor Energy Research Co., Ltd. In-house
Claims (7)
電極間に誘電体を片方もしくは両方の前記電極に接して
配置し、前記電極及び前記誘電体の間もしくは前記一対
の誘電体間に希ガスを5〜150Torrの圧力近傍で
流し、前記電極間に印加した電界により前記希ガスを電
離して生成したプラズマ内に、前記希ガスに添加して活
性酸素を供給する反応ガスを混合し、前記プラズマ中を
通過した前記反応ガスが前記希ガスの流れにより基板に
吹きつけられることにより、前記反応ガスよりプラズマ
のエネルギーを受けて生成した活性種が基板表面の有機
物を灰化させることを特徴とするプラズマ処理方法1. A dielectric is disposed between a pair of concentric cylindrical or parallel plate electrodes in contact with one or both of the electrodes, and between the electrodes and the dielectric or between the pair of dielectrics. A rare gas is caused to flow in the vicinity of a pressure of 5 to 150 Torr, and a reactive gas which is added to the rare gas and supplies active oxygen is mixed with plasma generated by ionizing the rare gas by an electric field applied between the electrodes. When the reactive gas that has passed through the plasma is blown onto the substrate by the flow of the rare gas, active species generated by receiving plasma energy from the reactive gas may ash organic substances on the substrate surface. Characteristic plasma processing method
もしくはヘリウムもしくはアルゴンとヘリウムの混合ガ
スであり、前記活性酸素を供給する反応ガスは酸素、一
酸化二窒素、一酸化炭素より選ばれた一種のガスもしく
は複数の混合ガスであることを特徴とするプラズマ処理
方法2. The rare gas according to claim 1, wherein the rare gas is argon or helium or a mixed gas of argon and helium, and the reactive gas for supplying the active oxygen is one selected from oxygen, dinitrogen monoxide, and carbon monoxide. Processing method characterized in that it is a mixed gas or a plurality of mixed gases
る反応ガスは前記希ガスに対して3%以下好ましくは1
%以下であることを特徴とするプラズマ処理方法。3. The reaction gas for supplying the active oxygen according to claim 1, is 3% or less with respect to the rare gas, preferably 1
% Or less, a plasma processing method.
がレジストであることを特徴とするプラズマ処理方法4. The plasma processing method according to claim 1, wherein the organic substance on the surface of the substrate is a resist.
電極間に誘電体を片方もしくは両方の前記電極に接して
配置し、前記電極及び前記誘電体の間もしくは前記一対
の誘電体間に希ガスを5〜150Torrの圧力近傍で
流し、前記電極間に印加した電界により前記希ガスを電
離してプラズマを発生するプラズマ処理装置において、
前記プラズマ内に、活性酸素を供給する反応ガスを混合
する手段と、前記プラズマ中を通過した前記反応ガスお
よび該反応ガスがプラズマのエネルギーを受けて生成し
た活性種を前記希ガスとともに基板に吹きつける手段を
有することを特徴とするプラズマ処理装置5. A dielectric is disposed between a pair of concentric cylindrical or parallel plate electrodes in contact with one or both of the electrodes, and between the electrodes and the dielectric or between the pair of dielectrics. In a plasma processing apparatus, in which a rare gas is caused to flow near a pressure of 5 to 150 Torr, and the rare gas is ionized by an electric field applied between the electrodes to generate plasma.
Means for mixing a reactive gas for supplying active oxygen into the plasma, and the reactive gas that has passed through the plasma and the activated species generated by the reactive gas receiving plasma energy together with the rare gas are blown to the substrate. Plasma processing apparatus having means for attaching
もしくはヘリウムもしくはアルゴンとヘリウムの混合ガ
スであり、前記活性酸素を供給する反応ガスは酸素、一
酸化二窒素、一酸化炭素より選ばれた一種のガスもしく
は複数の混合ガスであることを特徴とするプラズマ処理
装置6. The gas according to claim 5, wherein the rare gas is argon or helium or a mixed gas of argon and helium, and the reactive gas for supplying the active oxygen is one selected from oxygen, dinitrogen monoxide, and carbon monoxide. Plasma processing apparatus characterized in that it is a mixed gas or a plurality of mixed gases
がレジストであることを特徴とするプラズマ処理装置7. The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein the organic substance on the surface of the substrate is a resist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6017930A JPH07211492A (en) | 1994-01-18 | 1994-01-18 | Method and device for plasma processing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6017930A JPH07211492A (en) | 1994-01-18 | 1994-01-18 | Method and device for plasma processing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07211492A true JPH07211492A (en) | 1995-08-11 |
Family
ID=11957493
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6017930A Pending JPH07211492A (en) | 1994-01-18 | 1994-01-18 | Method and device for plasma processing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07211492A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003347284A (en) * | 2002-03-19 | 2003-12-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Plasma treatment apparatus and method |
US7393460B2 (en) | 2005-03-29 | 2008-07-01 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing method and plasma processing apparatus |
JP2015043386A (en) * | 2013-08-26 | 2015-03-05 | 東京エレクトロン株式会社 | Semiconductor device manufacturing method |
-
1994
- 1994-01-18 JP JP6017930A patent/JPH07211492A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2003347284A (en) * | 2002-03-19 | 2003-12-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Plasma treatment apparatus and method |
US7393460B2 (en) | 2005-03-29 | 2008-07-01 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing method and plasma processing apparatus |
JP2015043386A (en) * | 2013-08-26 | 2015-03-05 | 東京エレクトロン株式会社 | Semiconductor device manufacturing method |
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