JPH0974086A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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JPH0974086A
JPH0974086A JP7229536A JP22953695A JPH0974086A JP H0974086 A JPH0974086 A JP H0974086A JP 7229536 A JP7229536 A JP 7229536A JP 22953695 A JP22953695 A JP 22953695A JP H0974086 A JPH0974086 A JP H0974086A
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plasma
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processed
damage
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Naoyuki Iwamura
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Abstract

(57)【要約】 【目的】大気圧下または真空下でのプラズマ処理装置に
おいて、ウエハまたは基板上のチャージアップ・ダメー
ジを解消すると共に高速処理を実現する。 【構成】気体導入部10よりガスが導入され反応室に供
給される。反応室は一対の対向電極11、15が取り付
けられており、これらの対向電極11は同調回路18を
経由して高周波電源16に接続されている。もう一方の
対向電極15は可変コンデンサー20を介して高周波電
源およびアースに接続されている。 【効果】被処理物が置かれるステージとアース間の静電
容量を制御することにより被処理物への電荷の移動を制
限するこができ高速に処理すると共に被処理物のチャー
ジアップ・ダメージを防止できる。また、被処理物を処
理する電極とは別に放電を起動するための電極によりプ
ラズマの形成を容易にできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は大気圧下または真空下で
プラズマを形成して気体を活性化して活性種を生成し、
活性種と被処理物とを反応させる装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ウエハまたは基板等の被処理物を作成す
るプロセスにおいてプラズマ処理は極めて重要な加工技
術である。
【0003】代表的なプラズマ処理はレジスト剥離、エ
ッチング、表面改質、パーティクル除去等がある。
【0004】レジスト剥離は半導体や表示体の素子を形
成する際に使用したレジストをO2を含むプラズマで分
解するものである。
【0005】エッチングは半導体や表示体の素子を形成
するためにSi、SiO2、AL等の薄膜を除去するも
のである。
【0006】表面改質は、例えば薄膜の表面をプラズマ
にさらすことにより疎水性、親水性、接着性に変化させ
るプロセスである。パーティクル除去はALスパッタな
どの薄膜形成前にO2を含むプラズマで表面に付着した
有機物を除去するプロセスである。
【0007】従来、大気圧下において気体を放電させて
プラズマを発生させ、このプラズマ中において活性化さ
れた気体を被処理物に供給してアッシングやエッチング
を行う装置が特開平1−125829号、特開平6−1
90269号等に提案されている。これらの方法は、供
給された気体に直流高電圧若しくは高周波電圧を印加し
てプラズマを発生させ、活性化された気体を被処理物自
体もしくはその表面上に形成された被膜等と反応させ、
反応物を気化させて除去するものである。また、このプ
ラズマにより被処理物表面を改質することもできる。
【0008】上記のプラズマ処理装置は全てを大気圧下
で行うことができるために装置構成が簡略化されるとと
もに取り扱いが容易であり、装置コストが安く迅速に処
理を行うことができるという利点がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の大気圧プラズマ処理装置においては、一般的にアッシ
ング速度およびエッチング速度が低いという問題点があ
った。そのため、アッシング速度を上げるにはステージ
の温度またはRF出力を高くする必要があるが、ステー
ジの温度またはRF出力を高くするとウエハおよび基板
上の素子にチャージアップ・ダメージを与えるという問
題点があった。
【0010】そこで本発明は上記問題点を解決するもの
であり、その課題はウエハまたは基板上のチャージアッ
プ・ダメージを解消するとともに高速に処理するところ
にある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
(手段1)対向した電極間での放電または無電極放電等
によるプラズマ処理を行なう際にウエハまたは基板等の
被処理物が置かれるステージとアース間の静電容量を制
御する静電容量制御手段を有することを特徴とするプラ
ズマ処理装置。
【0012】(手段2)被処理物が置かれるステージを
アルマイトなどの薄膜に比べ十分に厚い誘電体としたこ
とを特徴とする手段1記載のプラズマ処理装置。
【0013】(手段3)被処理物が置かれるステージと
アース間に厚い誘電体を設けたことを特徴とする手段1
記載のプラズマ処理装置。
【0014】(手段4)被処理物が置かれるステージと
アース間に固定コンデンサーを設けたことを特徴とする
手段1記載のプラズマ処理装置。
【0015】(手段5)前記静電容量制御手段は可変コ
ンデンサーを有することを特徴とする手段1記載のプラ
ズマ処理装置。
【0016】(手段6)被処理物を処理する電極とは別
に放電を起動するための電極を有することを特徴とする
手段1記載のプラズマ処理装置。
【0017】(手段7)紫外線照射機構を有することを
特徴とする手段1記載のプラズマ処理装置。
【0018】
【作用】手段1のような構成をとりウエハまたは基板が
置かれるステージとアース間の静電容量を制御すること
により、ウエハまたは基板への電荷の移動を制限しチャ
ージアップ・ダメージを低減することができる。
【0019】手段2のような構成をとりステージとアー
ス間の静電容量を数pFから数千pFに設定することに
より、ウエハまたは基板への電荷の移動を制限しチャー
ジアップ・ダメージを低減することができる。
【0020】手段3のような構成をとりステージとアー
ス間の静電容量を数pFから数千pFに設定することに
より、ウエハまたは基板への電荷の移動を制限しチャー
ジアップ・ダメージを低減することができる。
【0021】手段4のような構成をとりステージとアー
ス間の静電容量を数pFから数千pFに設定することに
より、ウエハまたは基板への電荷の移動を制限しチャー
ジアップ・ダメージを低減することができる。
【0022】手段5のような構成をとりウエハまたは基
板が置かれるステージとアース間の静電容量を数pFか
ら数千pFに連続的に制御することにより、ウエハまた
は基板への電荷の移動を制限しチャージアップ・ダメー
ジを低減することができる。ステージとアース間の静電
容量を小さくすると放電の起動がしにくいため放電開始
時の静電容量と処理時の静電容量を別々に制御すること
によりチャージアップ・ダメージの解消と放電の起動を
しやすくすることができる。また、ステージ温度、RF
出力、ガス流量等でチャージアップ・ダメージは異なる
ため、条件毎に静電容量を制御することによりチャージ
アップ・ダメージを解消できる。
【0023】さらに、チャージアップ・ダメージを低減
する方法として放電開始時の静電容量を小さくしたまま
放電を開始する方法がある。そこで手段6のような構成
をとり処理電極とは別に放電を起動するための電極を設
けることにより、被処理物へのチャージアップ・ダメー
ジなく放電を開始することができる。
【0024】もう一つのチャージアップ・ダメージを低
減する方法として紫外線を用いる方法がある。そこで手
段7のような構成をとり放電開始時の静電容量を小さく
したままで紫外線を照射することにより、気体が励起し
放電が開始しやすくなる。そのため、チャージアップダ
メージなく処理できる。
【0025】
【実施例】次に、図面を参照して本発明に係るプラズマ
反応装置の実施例を説明する。
【0026】(第1実施例)先ず、本発明の第1実施例
を図1を参照して説明する。この実施例においては装置
上部に設けられた気体導入部10は図示しない気体供給
装置に接続されている。反応室は一対の対向電極11,
15が取り付けられており、これらの対向電極11は同
調回路18を経由して高周波電源16に接続されてい
る。もう一方の対向電極は126pFのコンデンサー1
7を介して高周波電源およびアースに接続されている。
反応室は上から順に多孔質の金属電極11と多孔質の例
えばセラミックス等からなる誘電体12とが設けられ、
間隔をおいて誘電体14と金属電極15が配置されてい
る。金属電極15とアース間にコンデンサー17が接続
されている。上記高周波電源16の周波数は13.56
MHzである。高周波電源の周波数は13.56MHz
に限らずエッチング装置などに一般的に使われている数
百KHzから数百MHzの範囲で使用することができ
る。また、高周波電源としてマイクロ波を用いることも
可能である。
【0027】気体導入部から導入されたHe,Ar等の
不活性ガスおよび反応ガスはプラズマ領域Aにおいて活
性化され排気口19から排出される。プラズマ領域Aに
は被処理物であるウエハ13が載置される。ウエハ13
の表面に付着した有機物を除去する場合には、上記不活
性ガスに加えて酸素を導入する。酸素を加えると放電部
は白色に変化し、酸素イオン酸素の励起種が発生してウ
エハ13上に付着した有機物と反応する。この反応では
有機物が一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気に分解され
る。上記気体供給手段により供給される気体は種々のも
のが使用される。例えばシリコン膜を除去する目的であ
れば、4フッ化炭素(CF4)を用いることができる。
【0028】一般的にウエハのチャージアップ・ダメー
ジはフラットバンド電圧のシフト量で評価することがで
きる。以下の処理条件で電極面積1.25mm2の構造の
MNOSキャパシターをプラズマにさらし、ステージと
アース間の静電容量に対するフラットバンド電圧のシフ
ト量を測定した結果を図2に示す。
【0029】 図より静電容量を減少させることによりフラットバンド
電圧のシフト量(dVfb)が減少し、静電容量 800pF に
対し 125pF では dVfb が 1/10 程度に減少しているこ
とがわかる。dVfb は0であることが望ましいが、電源
電圧が3Vで動作するICならば、0.5V 程度でも問題
にはならない。ただしこのプラズマ処理での dVfb が0
であったとしても、他のIC製造プロセスでの dVfb が
問題となる可能性もある。
【0030】本実施例ではステージとアース間の静電容
量が少なければ基板に注入される電荷も少なくなるため
被処理物のチャージアップ・ダメージを低減することが
できる。
【0031】(第2実施例)次に、図3を参照して本発
明に係る第2実施例を説明する。この実施例では上記第
1実施例と同様の部分には同一符号を付してその説明を
省略する。この実施例では金属電極15とアース間に可
変コンデンサー20を接続し放電開始時の静電容量(7
93pF)と放電処理中の静電容量(126pF)を個
別に設定できるように構成したものである。
【0032】また、処理条件に合わせて金属電極15と
アース間の静電容量を個別に設定できる。放電中に可変
コンデンサーの静電容量を小さくすると移動できる電荷
量が制限されてプラズマ領域Aが小さくなることが確認
されている。以上よりチャージアップ・ダメージの解消
と放電の起動をしやすくすることができる。
【0033】(第3実施例)次に、図4を参照して本発
明に係る第3実施例を説明する。この実施例では、上記
第2実施例と同様の部分には同一符号を付し、その説明
は省略する。反応室には、金属電極11に対向した金属
電極15とリング状の金属電極24が取り付けられてい
る。金属電極24の上には、同じリング状の誘電体23
が設けられている。金属電極24は可変コンデンサー2
1(静電容量C2)を介してアースに接続されている。
【0034】一方、金属電極15は先に説明したように
可変コンデンサー20(静電容量C1)を介してアース
に接続されている。チャージアップ・ダメージを少なく
するためC1を小さくするとプラズマ領域Aでの放電が
起動しにくくなる。
【0035】これを、解決するためにC2/C1が2以
上の十分大きな値に設定するとプラズマ領域Bで放電が
開始する。この後、C2をC1に近づけて行くと放電は
プラズマ領域BからAに広がる。以上によりチャージア
ップ・ダメージの解消と放電の起動をしやすくすること
ができる。
【0036】(第4実施例)図5は本発明に係る第4実
施例を示すものである。この実施例では上記第3実施例
と同様の部分には同一符号を付し、その説明は省略す
る。反応室のプラズマ領域Aおよびウエハには紫外線ラ
ンプ26から紫外線が照射される。上部から導入された
ガスは5mW/cm2以上の紫外線ランプにより励起さ
れ放電が開始しやすくなり、ステージとアース間の静電
容量が小さい状態でも放電が開始しやすくなる。以上に
よりチャージアップ・ダメージの解消と放電の起動をし
やすくすることができる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば以下
の効果を奏する。
【0038】手段1によれば、大気圧下および真空下に
おいてプラズマを形成して気体を活性化して活性種を生
成し、この活性種と被処理物とを反応させる際にウエハ
または基板等の被処理物にチャージアップ・ダメージを
与えることなくプラズマを発生させることができる。手
段2によれば、ウエハまたは基板等の被処理物をチャー
ジアップ・ダメージなくプラズマ処理することができ
る。 手段3によれば、ウエハまたは基板等の被処理物
をチャージアップ・ダメージなくプラズマ処理すること
ができる。手段4によれば、ウエハまたは基板等の被処
理物をチャージアップ・ダメージなくプラズマ処理する
ことができる。手段5によれば、ウエハまたは基板等の
被処理物をチャージアップ・ダメージなくプラズマ処理
することができる。手段6によれば、ウエハまたは基板
等の被処理物をチャージアップ・ダメージなくプラズマ
処理することができる。手段7によれば、ウエハまたは
基板等の被処理物をチャージアップ・ダメージなくプラ
ズマ処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るプラズマ処理装置の第1実施例を
示す概略断面図である。
【図2】本発明に係るプラズマ処理装置の第2実施例を
示す概略断面図である。
【図3】本発明に係るプラズマ処理装置の第3実施例を
示す概略断面図である。
【図4】本発明に係るプラズマ処理装置の第4実施例を
示す概略断面図である。
【符号の説明】
10 気体導入部 11 金属電極 12 誘電体 13 ウエハ 14 誘電体 15 金属電極 16 高周波電源 17 コンデンサー 18 同調回路 19 気体排気口 20 可変コンデンサー 21 可変コンデンサー 22 絶縁体 23 誘電体 24 金属電極 25 透明窓 26 紫外線ランプ A プラズマ領域 B プラズマ領域
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年12月21日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るプラズマ処理装置の第1実施例を
示す概略断面図である。
【図2】フラットバンド電圧のシフト量を示す図であ
る。
【図3】本発明に係るプラズマ処理装置の第2実施例を
示す概略断面図である。
【図4】本発明に係るプラズマ処理装置の第3実施例を
示す概略断面図である。
【図5】本発明に係るプラズマ処理装置の第4実施例を
示す概略断面図である。
【符号の説明】 10 気体導入部 11 金属電極 12 誘電体 13 ウエハ 14 誘電体 15 金属電極 16 高周波電源 17 コンデンサー 18 同調回路 19 気体排気口 20 可変コンデンサー 21 可変コンデンサー 22 絶縁体 23 誘電体 24 金属電極 25 透明窓 26 紫外線ランプ A プラズマ領域 B プラズマ領域

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】対向した電極間での放電または無電極放電
    等によるプラズマ処理を行なう際にウエハまたは基板等
    の被処理物が置かれるステージとアース間の静電容量を
    制御する静電容量制御手段を有することを特徴とするプ
    ラズマ処理装置。
  2. 【請求項2】被処理物が置かれるステージをアルマイト
    などの薄膜に比べ十分に厚い誘電体としたことを特徴と
    する請求項1記載のプラズマ処理装置。
  3. 【請求項3】被処理物が置かれるステージとアース間に
    厚い誘電体を設けたことを特徴とする請求項1記載のプ
    ラズマ処理装置。
  4. 【請求項4】被処理物が置かれるステージとアース間に
    固定コンデンサーを設けたことを特徴とする請求項1記
    載のプラズマ処理装置。
  5. 【請求項5】前記静電容量制御手段は可変コンデンサー
    を有することを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理
    装置。
  6. 【請求項6】被処理物を処理する電極とは別に放電を起
    動するための電極を有することを特徴とする請求項1記
    載のプラズマ処理装置。
  7. 【請求項7】紫外線照射機構を有することを特徴とする
    請求項1記載のプラズマ処理装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6431112B1 (en) * 1999-06-15 2002-08-13 Tokyo Electron Limited Apparatus and method for plasma processing of a substrate utilizing an electrostatic chuck
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JP2013211204A (ja) * 2012-03-30 2013-10-10 Osaka City Univ 液中プラズマ発生方法、液中プラズマ発生装置、被処理液浄化装置及びイオン含有液体生成装置

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