減圧処理容器
【課題】 マイクロ波を使用する減圧処理容器内での昇華物再付着防止。
【解決手段】 減圧処理容器内部に、マイクロ波励起無電極ランプを挿入できる構成を設け、プラズマ生成用のマイクロ波発振器を使用し、第1の工程でプラズマを励起せず、ＵＶ発光によるオゾンクリーニングを実施し、第2の工程で処理対象物を入れ、通常のプラズマ処理を行う。
【解決手段】 減圧処理容器内部に、マイクロ波励起無電極ランプを挿入できる構成を設け、プラズマ生成用のマイクロ波発振器を使用し、第1の工程でプラズマを励起せず、ＵＶ発光によるオゾンクリーニングを実施し、第2の工程で処理対象物を入れ、通常のプラズマ処理を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体素子製造に用いられる半導体基板を減圧処理容器に収納し、その減圧処理容器内にガスを導入し、圧力制御可能な方法で減圧し、出力制御されたマイクロ波を導入してプラズマを励起し、導入されたガスより生成される活性種にてエッチング、アッシング等の加工を半導体基板に対して行う減圧処理容器の構成を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子は、半導体表面に製膜した酸化膜などを選択的にエッチングし、局所的にリン、砒素、硼素などの物質をドーパントとしてイオン注入し半導体中に電子または正孔を発生して、半導体の伝導性を変化させる工程の繰り返しで目的とする回路素子を形成する。この選択的なエッチングや、局所的なイオン注入のため、マスク材として感光性を持たせた樹脂から構成されるフォトレジストが用いられる。このフォトレジストはエッチングやイオン注入の工程が終了後は不要となるため除去される。フォトレジストの除去には、ガスをマイクロ波により励起したプラズマより生成される活性種（ラジカル、イオン、オゾン）を使用し除去を行う、マイクロ波プラズマ処理装置が多く使用される。このマイクロ波プラズマ処理装置には通例、複数の減圧処理容器が搭載され、この減圧処理容器内に収納された半導体基板は予め定められたガス種、温度、圧力、マイクロ波出力制御のもと、半導体基板上の不要となったフォトレジストは、励起されたプラズマにて生成された活性種（ラジカル、イオン、オゾン）により、水蒸気、二酸化炭素又は一酸化炭素、その他生成物の低沸点のガス状の生成物となり、減圧処理容器外へ排出され、半導体基板上のフォトレジストは除去される。この工程は通常、灰化工程、アッシング工程と呼ばれる。
【０００３】
アッシング工程にて不要となったフォトレジストをプラズマにより生成された活性種（ラジカル、イオン、オゾン）で半導体基板上よりガス化して除去するアッシング工程において、一旦ガス化したフォトレジストの昇華物が減圧処理容器の低温の内壁へ触れ、凝華、堆積し、パーティクルとして基板上へ落下する場合がある。パーティクルとして落下した場合、製品不良の原因となり製品歩留まりの低下を招く。凝華、堆積の対策として、特許文献１に記載の「気相成長装置」に見られるように電気的な加熱源を組み込み減圧処理容器の内壁を、100℃以上に加熱するのが一般的であるが、常時通電が前提となるため電力消費が増大する。
【特許文献１】特開平05-211125号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マイクロ波を使用する減圧処理容器内での昇華物再付着を防止する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
凝華、堆積した有機物の除去策として、減圧処理容器内に酸素を導入し、マイクロ波励起無電極ランプを挿入し、プラズマを生成せずに真空容器内にマイクロ波を導入し、前記マイクロ波励起無電極ランプを励起し、紫外線発光させる。紫外線波長は254nmと185nmを使用する。
【発明の効果】
【０００６】
マイクロ波照射にてマイクロ波励起無電極ランプを励起発光させることで得られるＵＶ発光紫外線の254nmと185nmの照射で、凝華、堆積した有機物の結合が切断され、ＵＶ照射された面は有機化合物のフリーラジカルや励起状態の分子に変化することが知られている。また紫外線185nmは酸素に吸収されてオゾンを発生させる。さらにオゾンに紫外線254nmが吸収されると励起状態の酸素原子が生成される。この励起状態の酸素原子は強力な酸化力を持ち、ＵＶ照射面のフリーラジカルや励起状態の分子と反応して揮発除去するため、凝華、堆積の除去をおこなうことができる。この構成は、基板処理を目的として搭載されたマイクロ波源を使用するため装置簡素化が可能であり、また電気的な加熱源を組み込みと比較して、常時通電の必要がないため待機時消費電力の低減が期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１と図２に本案の実施例を示す。減圧処理容器（01）は、マイクロ波を減圧処理容器に導入するためのマイクロ波導波管（02）、マイクロ波を導波管内と圧力差のある減圧処理容器内に透過させる誘電体（03）、処理対象物である半導体基板を載置するステージ（04）、半導体基板を出し入れする基板ゲート（05）、減圧処理容器内を排気し、規定の圧力とするための排気手段が接続される排気ポート（06）、プラズマにて活性種を生成するガスを導入するガスポート（07）、マイクロ波励起無電極ランプを出し入れするランプゲート（08）、マイクロ波励起無電極ランプ（09）、生成されたプラズマ領域（10）、導入されるマイクロ波（11）、処理対象物である半導体基板（12）にて構成される。
【０００９】
図１の減圧処理容器内は処理対象物がない状態で減圧処理容器内にマイクロ波を導入し、プラズマを励起することなく、減圧処理容器内に挿入されたマイクロ波励起無電極ランプをマイクロ波により発光させる第1の条件を示す。マイクロ波励起無電極ランプ（09）を出し入れするランプゲート（08）より、マイクロ波励起無電極ランプ（09）を減圧処理容器（01）に挿入する。マイクロ波発振器で発振されたマイクロ波（11）は、マイクロ波導波管（02）を通じて減圧処理容器（01）に導入される。マイクロ波（11）を導波管内と圧力差のある減圧処理容器（11）内に透過導入させる誘電体（03）を透過したマイクロ波（11）は、プラズマ領域（10）が生成されない圧力条件に制御された減圧処理容器（01）内に導入され、減圧処理容器（01）内のマイクロ波励起無電極ランプ（09）を励起し、ＵＶ発光紫外線波長254nm、185nmを含み発光する。ガスポート（07）よりは、酸素ガスが導入されており、紫外線185nmを吸収しオゾンを発生させる。さらにオゾンは紫外線254nmを吸収し励起状態の酸素原子が生成される。これらの活性種により、減圧処理容器（01）内に凝華、堆積した有機物はガス化され排気手段が接続される排気ポート（06）より、減圧処理容器（01）外へ排出される。
【００１０】
図２は、半導体基板を処理する条件2.を示し、マイクロ波励起無電極ランプ（09）は、減圧処理容器（01）より退避しており、マイクロ波励起無電極ランプ（09）を出し入れするランプゲート（08）にて、減圧処理容器（01）は外環境と分離されている。活性種を生成する目的でガスポート（07）より導入されるガスと、排気ポート（06）により減圧処理容器（01）内を排気し規定の圧力として、プラズマ生成条件が整えられた減圧処理容器（01）に導波管（02）よりマイクロ波（11）が導入される。マイクロ波（11）を導波管内と圧力差のある減圧処理容器（01）内に透過させる誘電体（03）と、処理対象物である半導体基板（12）を載置するステージ（04）間にプラズマ領域（10）が生成され、活性種により、処理対象物である半導体基板（12）上のフォトレジストがアッシング処理される。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
マイクロ波プラズマを使用する減圧処理容器において、凝華、堆積した有機物の除去が必要な工程、装置用途について有効と判断される。
【００１２】
アッシング装置とその工程
エッチング装置とその工程
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】マイクロ波の導入と、ガスの導入と、圧力制御手段を有する減圧処理容器である。
【図２】マイクロ波の導入と、ガスの導入と、圧力制御手段を有する減圧処理容器である。
【符号の説明】
【００１４】
０１ 減圧処理容器
０２ マイクロ波導波管
０３ 誘電体
０４ ステージ
０５ 基板ゲート
０６ 排気ポート
０７ ガスポート
０８ ランプゲート
０９ マイクロ波励起無電極ランプ
１０ プラズマ領域
１１ マイクロ波
１２ 半導体基板
【技術分野】
【０００１】
半導体素子製造に用いられる半導体基板を減圧処理容器に収納し、その減圧処理容器内にガスを導入し、圧力制御可能な方法で減圧し、出力制御されたマイクロ波を導入してプラズマを励起し、導入されたガスより生成される活性種にてエッチング、アッシング等の加工を半導体基板に対して行う減圧処理容器の構成を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子は、半導体表面に製膜した酸化膜などを選択的にエッチングし、局所的にリン、砒素、硼素などの物質をドーパントとしてイオン注入し半導体中に電子または正孔を発生して、半導体の伝導性を変化させる工程の繰り返しで目的とする回路素子を形成する。この選択的なエッチングや、局所的なイオン注入のため、マスク材として感光性を持たせた樹脂から構成されるフォトレジストが用いられる。このフォトレジストはエッチングやイオン注入の工程が終了後は不要となるため除去される。フォトレジストの除去には、ガスをマイクロ波により励起したプラズマより生成される活性種（ラジカル、イオン、オゾン）を使用し除去を行う、マイクロ波プラズマ処理装置が多く使用される。このマイクロ波プラズマ処理装置には通例、複数の減圧処理容器が搭載され、この減圧処理容器内に収納された半導体基板は予め定められたガス種、温度、圧力、マイクロ波出力制御のもと、半導体基板上の不要となったフォトレジストは、励起されたプラズマにて生成された活性種（ラジカル、イオン、オゾン）により、水蒸気、二酸化炭素又は一酸化炭素、その他生成物の低沸点のガス状の生成物となり、減圧処理容器外へ排出され、半導体基板上のフォトレジストは除去される。この工程は通常、灰化工程、アッシング工程と呼ばれる。
【０００３】
アッシング工程にて不要となったフォトレジストをプラズマにより生成された活性種（ラジカル、イオン、オゾン）で半導体基板上よりガス化して除去するアッシング工程において、一旦ガス化したフォトレジストの昇華物が減圧処理容器の低温の内壁へ触れ、凝華、堆積し、パーティクルとして基板上へ落下する場合がある。パーティクルとして落下した場合、製品不良の原因となり製品歩留まりの低下を招く。凝華、堆積の対策として、特許文献１に記載の「気相成長装置」に見られるように電気的な加熱源を組み込み減圧処理容器の内壁を、100℃以上に加熱するのが一般的であるが、常時通電が前提となるため電力消費が増大する。
【特許文献１】特開平05-211125号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マイクロ波を使用する減圧処理容器内での昇華物再付着を防止する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
凝華、堆積した有機物の除去策として、減圧処理容器内に酸素を導入し、マイクロ波励起無電極ランプを挿入し、プラズマを生成せずに真空容器内にマイクロ波を導入し、前記マイクロ波励起無電極ランプを励起し、紫外線発光させる。紫外線波長は254nmと185nmを使用する。
【発明の効果】
【０００６】
マイクロ波照射にてマイクロ波励起無電極ランプを励起発光させることで得られるＵＶ発光紫外線の254nmと185nmの照射で、凝華、堆積した有機物の結合が切断され、ＵＶ照射された面は有機化合物のフリーラジカルや励起状態の分子に変化することが知られている。また紫外線185nmは酸素に吸収されてオゾンを発生させる。さらにオゾンに紫外線254nmが吸収されると励起状態の酸素原子が生成される。この励起状態の酸素原子は強力な酸化力を持ち、ＵＶ照射面のフリーラジカルや励起状態の分子と反応して揮発除去するため、凝華、堆積の除去をおこなうことができる。この構成は、基板処理を目的として搭載されたマイクロ波源を使用するため装置簡素化が可能であり、また電気的な加熱源を組み込みと比較して、常時通電の必要がないため待機時消費電力の低減が期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１と図２に本案の実施例を示す。減圧処理容器（01）は、マイクロ波を減圧処理容器に導入するためのマイクロ波導波管（02）、マイクロ波を導波管内と圧力差のある減圧処理容器内に透過させる誘電体（03）、処理対象物である半導体基板を載置するステージ（04）、半導体基板を出し入れする基板ゲート（05）、減圧処理容器内を排気し、規定の圧力とするための排気手段が接続される排気ポート（06）、プラズマにて活性種を生成するガスを導入するガスポート（07）、マイクロ波励起無電極ランプを出し入れするランプゲート（08）、マイクロ波励起無電極ランプ（09）、生成されたプラズマ領域（10）、導入されるマイクロ波（11）、処理対象物である半導体基板（12）にて構成される。
【０００９】
図１の減圧処理容器内は処理対象物がない状態で減圧処理容器内にマイクロ波を導入し、プラズマを励起することなく、減圧処理容器内に挿入されたマイクロ波励起無電極ランプをマイクロ波により発光させる第1の条件を示す。マイクロ波励起無電極ランプ（09）を出し入れするランプゲート（08）より、マイクロ波励起無電極ランプ（09）を減圧処理容器（01）に挿入する。マイクロ波発振器で発振されたマイクロ波（11）は、マイクロ波導波管（02）を通じて減圧処理容器（01）に導入される。マイクロ波（11）を導波管内と圧力差のある減圧処理容器（11）内に透過導入させる誘電体（03）を透過したマイクロ波（11）は、プラズマ領域（10）が生成されない圧力条件に制御された減圧処理容器（01）内に導入され、減圧処理容器（01）内のマイクロ波励起無電極ランプ（09）を励起し、ＵＶ発光紫外線波長254nm、185nmを含み発光する。ガスポート（07）よりは、酸素ガスが導入されており、紫外線185nmを吸収しオゾンを発生させる。さらにオゾンは紫外線254nmを吸収し励起状態の酸素原子が生成される。これらの活性種により、減圧処理容器（01）内に凝華、堆積した有機物はガス化され排気手段が接続される排気ポート（06）より、減圧処理容器（01）外へ排出される。
【００１０】
図２は、半導体基板を処理する条件2.を示し、マイクロ波励起無電極ランプ（09）は、減圧処理容器（01）より退避しており、マイクロ波励起無電極ランプ（09）を出し入れするランプゲート（08）にて、減圧処理容器（01）は外環境と分離されている。活性種を生成する目的でガスポート（07）より導入されるガスと、排気ポート（06）により減圧処理容器（01）内を排気し規定の圧力として、プラズマ生成条件が整えられた減圧処理容器（01）に導波管（02）よりマイクロ波（11）が導入される。マイクロ波（11）を導波管内と圧力差のある減圧処理容器（01）内に透過させる誘電体（03）と、処理対象物である半導体基板（12）を載置するステージ（04）間にプラズマ領域（10）が生成され、活性種により、処理対象物である半導体基板（12）上のフォトレジストがアッシング処理される。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
マイクロ波プラズマを使用する減圧処理容器において、凝華、堆積した有機物の除去が必要な工程、装置用途について有効と判断される。
【００１２】
アッシング装置とその工程
エッチング装置とその工程
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】マイクロ波の導入と、ガスの導入と、圧力制御手段を有する減圧処理容器である。
【図２】マイクロ波の導入と、ガスの導入と、圧力制御手段を有する減圧処理容器である。
【符号の説明】
【００１４】
０１ 減圧処理容器
０２ マイクロ波導波管
０３ 誘電体
０４ ステージ
０５ 基板ゲート
０６ 排気ポート
０７ ガスポート
０８ ランプゲート
０９ マイクロ波励起無電極ランプ
１０ プラズマ領域
１１ マイクロ波
１２ 半導体基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの導入制御手段と、排気による圧力制御手段と、マイクロ波の導入制御手段を備える減圧処理容器において、
該減圧処理容器は、マイクロ波励起無電極ランプを容器容積内に出し入れ可能な構成を有し、該減圧処理容器はマイクロ波励起無電極ランプを容器容積内に挿入し、ガスの導入制御手段と、排気による圧力制御手段と、マイクロ波の導入制御手段を作動させ、プラズマを励起することなく、マイクロ波励起無電極ランプをマイクロ波で励起させ発光させる第１の条件を有すると共に、
該減圧処理容器は予め処理対象物を収納し、ガスの導入制御手段と、排気による圧力制御手段と、マイクロ波の導入制御手段を作動させ、プラズマを励起し、生成された活性種にて、処理対象物の処理を行う第2の条件を有し、第1の条件と第2の条件に使用されるマイクロ波の発振源は同一のものであることを特徴とする減圧処理容器。
【請求項２】
ガスの導入制御手段と、排気による圧力制御手段と、マイクロ波の導入制御手段を作動させ、減圧処理容器内に挿入されているマイクロ波励起無電極ランプをマイクロ波で励起させ発光させる第１の条件にて、導入されるガスは酸素を含むと共に、マイクロ波励起無電極ランプの発光波長は、波長254nmと波長185nmを含むことを特徴とする請求項１に記載の減圧処理容器。
【請求項３】
ガスの導入制御手段と、排気による圧力制御手段と、マイクロ波の導入制御手段を作動させ、マイクロ波励起無電極ランプを容器内に挿入し、マイクロ波励起無電極ランプをマイクロ波で励起させ発光させる第１の条件と、処理対象物を収納し、ガスの導入制御手段と、排気による圧力制御手段と、マイクロ波の導入制御手段を作動させ、プラズマを励起し、生成された活性種にて、処理対象物の処理を行う第2の条件を、予め指定された時間、圧力、出力、温度の条件にて、第1の条件と第2の条件を組み合わせて繰り返し連続して実施できる構成、制御を具備し、予め指定された計測内容をモニターしながら繰り返し連続して実施することを特徴とする請求項１に記載の減圧処理容器。
【請求項１】
ガスの導入制御手段と、排気による圧力制御手段と、マイクロ波の導入制御手段を備える減圧処理容器において、
該減圧処理容器は、マイクロ波励起無電極ランプを容器容積内に出し入れ可能な構成を有し、該減圧処理容器はマイクロ波励起無電極ランプを容器容積内に挿入し、ガスの導入制御手段と、排気による圧力制御手段と、マイクロ波の導入制御手段を作動させ、プラズマを励起することなく、マイクロ波励起無電極ランプをマイクロ波で励起させ発光させる第１の条件を有すると共に、
該減圧処理容器は予め処理対象物を収納し、ガスの導入制御手段と、排気による圧力制御手段と、マイクロ波の導入制御手段を作動させ、プラズマを励起し、生成された活性種にて、処理対象物の処理を行う第2の条件を有し、第1の条件と第2の条件に使用されるマイクロ波の発振源は同一のものであることを特徴とする減圧処理容器。
【請求項２】
ガスの導入制御手段と、排気による圧力制御手段と、マイクロ波の導入制御手段を作動させ、減圧処理容器内に挿入されているマイクロ波励起無電極ランプをマイクロ波で励起させ発光させる第１の条件にて、導入されるガスは酸素を含むと共に、マイクロ波励起無電極ランプの発光波長は、波長254nmと波長185nmを含むことを特徴とする請求項１に記載の減圧処理容器。
【請求項３】
ガスの導入制御手段と、排気による圧力制御手段と、マイクロ波の導入制御手段を作動させ、マイクロ波励起無電極ランプを容器内に挿入し、マイクロ波励起無電極ランプをマイクロ波で励起させ発光させる第１の条件と、処理対象物を収納し、ガスの導入制御手段と、排気による圧力制御手段と、マイクロ波の導入制御手段を作動させ、プラズマを励起し、生成された活性種にて、処理対象物の処理を行う第2の条件を、予め指定された時間、圧力、出力、温度の条件にて、第1の条件と第2の条件を組み合わせて繰り返し連続して実施できる構成、制御を具備し、予め指定された計測内容をモニターしながら繰り返し連続して実施することを特徴とする請求項１に記載の減圧処理容器。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−１２３７３９（Ｐ２０１０−１２３７３９Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９５７６９（Ｐ２００８−２９５７６９）
【出願日】平成２０年１１月１９日（２００８．１１．１９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１９日（２００８．１１．１９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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