(57)【要約】【課題】エッチングやドーピングなどの前処理により変質した残渣なくレジスト膜をフルアッシングすることが可能なプラズマアッシング方法を提供すること。【解決手段】真空容器１内にガスを供給しつつ排気し、所定の圧力に制御しながら、真空容器１内の電極７に載置された被処理基板５に対向して設けられたコイルまたはアンテナ部材４に高周波電力を供給することにより、真空容器１内にプラズマを発生させ、被処理基板５上のフォトレジスト膜を処理するプラズマアッシング方法であって、プラズマ発生後に、プラズマを維持した状態で真空容器１内の圧力を高圧力側に変圧させることで解決できる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内にガスを供給しつつ排気し、所定の圧力に制御しながら、真空容器内の電極に載置された被処理基板に対向して設けられたコイルまたはアンテナ部材に高周波電力を供給することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、被処理基板上のフォトレジスト膜を処理するプラズマアッシング方法であって、
プラズマ発生後に、前記プラズマを維持した状態で前記真空容器内の圧力を高圧力側に変圧させること
を特徴とするプラズマアッシング方法。
【請求項２】
被処理基板の面積に対する前記コイルまたは前記アンテナ部材に接続された前記高周波電源により印加される電力を電力密度（Ｗ／ｃｍ２）として、プラズマを発生させる際の圧力を［３０．９×電力密度］Ｐａよりも低圧力にすること
を特徴とする請求項１記載のプラズマアッシング方法。
【請求項３】
被処理基板上のレジスト膜の表面変質層が除去されるまではプラズマを発生させた圧力のまま保持してアッシングを行い、予め評価して算出した前記表面変質層が除去されるまでの時間が経過した後もしくはプラズマ発光分光法による計測によりプラズマ発光強度が変化した後で放電を維持したまま高圧力側に変圧して残りのアッシングを行うこと
を特徴とする請求項１または２記載のプラズマアッシング方法。
【請求項４】
真空容器内にガスを供給しつつ排気し、所定の圧力に制御しながら、真空容器内の電極に載置された被処理基板に対向して設けられたコイルまたはアンテナ部材に高周波電力を供給することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、被処理基板上のフォトレジスト膜を処理するプラズマアッシング方法であって、
処理用のガスとしてＯ２を主体としたガスにＨｅ若しくはＡｒガスを１０〜８０％添加したガスを使用し、かつ前記被処理基板の面積に対する前記コイルまたは前記アンテナ部材に接続された前記高周波電源により印加される電力を電力密度（Ｗ／ｃｍ２）として、プラズマを発生させる際の圧力を［３０．９×電力密度］Ｐａよりも高圧力にすること
を特徴とするプラズマアッシング方法。
【請求項５】
被処理基板上のレジスト膜の表面変質層が除去されるまではＨｅ若しくはＡｒの添加を行わず、かつ［３０．９×電力密度］Ｐａより低圧力にてアッシングを行い、予め評価して算出した前記表面変質層が除去されるまでの時間が経過した後若しくはプラズマ発光分光法による計測によりプラズマ発光強度が変化した後でＨｅ若しくはＡｒを１０〜８０％添加して、かつ［３０．９×電力密度］Ｐａより高圧力にて残りのアッシングを行うこと
を特徴とする請求項４記載のプラズマアッシング方法。
【請求項６】
真空容器内にガスを供給しつつ排気し、所定の圧力に制御しながら、真空容器内の電極に載置された被処理基板に対向して設けられたコイルまたはアンテナ部材に高周波電力を供給することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、被処理基板上のフォトレジスト膜を処理するプラズマアッシング方法であって、
前記電極に印加する高周波電力を０．１１５Ｗ／ｃｍ２以下にすること
を特徴とするプラズマアッシング方法。
【請求項７】
被処理基板上のレジスト膜の表面変質層が除去されるまでは電極に０．１１５Ｗ／ｃｍ２以上の高周波電力を印加してアッシングを行い、予め評価して算出した前記表面変質層が除去されるまでの時間が経過した後若しくはプラズマ発光分光法による計測によりプラズマ発光強度が変化した後で放電を維持したまま前記電極に印加する高周波電力を０．１１５Ｗ／ｃｍ２以下にして残りのアッシングを行うこと
を特徴とする請求項６記載のプラズマアッシング方法。
【請求項８】
処理ガスとしてＯ２を主体としたガスにＣＦ４ガスを１０％以下添加すること
を特徴とする請求項６記載のプラズマアッシング方法。
【請求項９】
被処理基板上のレジスト膜の表面変質層が除去されるまではＣＦ４ガスを添加せず、かつ前記電極に０．１１５Ｗ／ｃｍ２以上の高周波電力を印加してアッシングを行い、予め評価して算出した前記表面変質層が除去されるまでの時間が経過した後若しくはプラズマ発光分光法による計測によりプラズマ発光強度が変化した後でＣＦ４ガスを１０％以下添加し、かつ前記電極に印加する高周波電力を０．１１５Ｗ／ｃｍ２以下にして残りのアッシングを行うこと
を特徴とする請求項６〜８の何れか一項に記載されたプラズマアッシング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶用トランジスタ素子形成などに利用されるプラズマアッシング方法に関し、特に当該デバイス作製の際に使用されるフォトレジスト膜のドライフルアッシング技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガラス基板を用いる液晶用ＴＦＴ形成工程においては、低コスト化、環境負荷低減のため、エッチングやドーピングの際に使用されたフォトレジスト膜のアッシングを、薬液を用いないドライプロセスにて行う動きが高まりつつある。
【０００３】
従来の平行平板型プラズマ処理装置の概略図を図３に示す。以下、具体的な動作手順を説明する。
【０００４】
まず、真空容器３１内にガス供給装置３２からガスを導入し、同時にガス排気装置３３で真空容器３１内の圧力を一定に保つ。このとき、被処理基板３４は高周波電源３５が接続された電極３６上に載置され、高周波電源３５に高周波電力を印加することで前記真空容器３１内にプラズマが発生し、被処理基板３４上のレジスト膜のアッシングが行われる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１６５２２５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の平行平板型のプラズマ処理装置では、エッチングやドーピングのマスクとして使用され変質したレジスト膜を完全に除去することは難しく、フルアッシングを行ったとしても基板表面にレジストの残渣が発生し、後工程への悪影響や液晶デバイスそのものの不良を引き起こしやすくなるという問題が生じることになる。
【０００７】
本発明は、エッチングやドーピングなどの前処理により変質した残渣なくレジスト膜をフルアッシングすることが可能なプラズマアッシング方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載されたプラズマアッシング方法は、真空容器内にガスを供給しつつ排気し、所定の圧力に制御しながら、真空容器内の電極に載置された被処理基板に対向して設けられたコイルまたはアンテナ部材に高周波電力を供給することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、被処理基板上のフォトレジスト膜を処理するプラズマアッシング方法であって、プラズマ発生後に、前記プラズマを維持した状態で前記真空容器内の圧力を高圧力側に変圧させることを特徴とする。
【０００９】
このとき、被処理基板の面積に対する前記コイルまたは前記アンテナ部材に接続された前記高周波電源により印加される電力を電力密度（Ｗ／ｃｍ２）として、プラズマを発生させる際の圧力を［３０．９×電力密度］Ｐａよりも低圧力にした場合、好適である。
【００１０】
更に、被処理基板上のレジスト膜の表面変質層が除去されるまではプラズマを発生させた圧力のまま保持してアッシングを行い、予め評価して算出した前記表面変質層が除去されるまでの時間が経過した後もしくはプラズマ発光分光法による計測によりプラズマ発光強度が変化した後で放電を維持したまま高圧力側に変圧して残りのアッシングを行うと好適である。
【００１１】
また、請求項４に記載されたプラズマアッシング方法は、真空容器内にガスを供給しつつ排気し、所定の圧力に制御しながら、真空容器内の電極に載置された被処理基板に対向して設けられたコイルまたはアンテナ部材に高周波電力を供給することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、被処理基板上のフォトレジスト膜を処理するプラズマアッシング方法であって、処理用のガスとしてＯ２を主体としたガスにＨｅ若しくはＡｒガスを１０〜８０％添加したガスを使用し、かつ前記被処理基板の面積に対する前記コイルまたは前記アンテナ部材に接続された前記高周波電源により印加される電力を電力密度（Ｗ／ｃｍ２）として、プラズマを発生させる際の圧力を［３０．９×電力密度］Ｐａよりも高圧力にすることを特徴とする。
【００１２】
このとき、被処理基板上のレジスト膜の表面変質層が除去されるまではＨｅ若しくはＡｒの添加を行わず、かつ［３０．９×電力密度］Ｐａより低圧力にてアッシングを行い、予め評価して算出した前記表面変質層が除去されるまでの時間が経過した後若しくはプラズマ発光分光法による計測によりプラズマ発光強度が変化した後でＨｅ若しくはＡｒを１０〜８０％添加して、かつ［３０．９×電力密度］Ｐａより高圧力にて残りのアッシングを行うと好適である。
【００１３】
また、請求項６に記載されたプラズマアッシング方法は、真空容器内にガスを供給しつつ排気し、所定の圧力に制御しながら、真空容器内の電極に載置された被処理基板に対向して設けられたコイルまたはアンテナ部材に高周波電力を供給することにより、真空容器内にプラズマを発生させ、被処理基板上のフォトレジスト膜を処理するプラズマアッシング方法であって、前記電極に印加する高周波電力を０．１１５Ｗ／ｃｍ２以下にすることを特徴とする。
【００１４】
このとき、被処理基板上のレジスト膜の表面変質層が除去されるまでは電極に０．１１５Ｗ／ｃｍ２以上の高周波電力を印加してアッシングを行い、予め評価して算出した前記表面変質層が除去されるまでの時間が経過した後若しくはプラズマ発光分光法による計測によりプラズマ発光強度が変化した後で放電を維持したまま前記電極に印加する高周波電力を０．１１５Ｗ／ｃｍ２以下にして残りのアッシングを行うと好適である。
【００１５】
また、処理ガスとしてＯ２を主体としたガスにＣＦ４ガスを１０％以下添加すると好適である。
【００１６】
更に、被処理基板上のレジスト膜の表面変質層が除去されるまではＣＦ４ガスを添加せず、かつ前記電極に０．１１５Ｗ／ｃｍ２以上の高周波電力を印加してアッシングを行い、予め評価して算出した前記表面変質層が除去されるまでの時間が経過した後若しくはプラズマ発光分光法による計測によりプラズマ発光強度が変化した後でＣＦ４ガスを１０％以下添加し、かつ前記電極に印加する高周波電力を０．１１５Ｗ／ｃｍ２以下にして残りのアッシングを行うと好適である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１に本発明に係るプラズマ処理装置の全体構成を示す。
【００１８】
図１において、真空容器１の上部は平板状の誘電体材料によって構成された天板２により気密され、天板２の上部に高周波電源３に接続されたコイルまたはアンテナ部材４が具備されている。
【００１９】
このとき、被処理基板５は高周波電源６に接続された電極７上に載置され、ガス供給装置８より真空容器１内にガス導入し、排気装置９により真空容器１内を一定の圧力に保持した後、高周波電源３，６により高周波電力を印加して真空容器１内にプラズマを発生させ、被処理基板基板５上のレジスト膜のフルアッシングを行う。
【００２０】
（第１の実施形態）
本願発明の第１の実施形態においては、プラズマ発生の際の真空容器１内の圧力を［３０．９×電力密度（被処理基板５の面積に対する高周波電源３に印加する電力；単位Ｗ／ｃｍ２）］Ｐａよりも低圧力とし、プラズマ発生後、一定時間が経過してから上記圧力よりも高圧力側に変圧させる。
【００２１】
以下、具体的な動作を説明する。
【００２２】
まず、表面が変質したレジスト膜を有する被処理基板５を電極７上に載置し、真空容器１内にガス導入装置８によりプロセスガスを導入して、排気装置９により一定圧力に排気／調圧する。
【００２３】
その際、図２のグラフに示すように、基板５の面積に対する高周波電源３に印加する電力（電力密度；横軸）により、圧力はグラフの斜線部の領域に設定する。
【００２４】
次に、高周波電源３，１２に電力を印加してプラズマを発生させた後に、斜線部以外の高圧力側に変圧することで、本来は放電の起こりにくい圧力領域での放電を可能にし、より反応性の高いプラズマを得ることができる。
【００２５】
以上の動作により、ドーピングを行ったレジスト膜のフルアッシングを実施して従来のプラズマアッシング方法と比較した結果、従来の方法ではレジスト膜を完全に除去することができなかったが、本発明による方法によって、残渣なく完全除去できることが確認された。
【００２６】
しかしながら、高圧力にすることで反応性生物の排気が遅れ、アッシングレートが低下するという問題がある。アッシングレートが低下すれば処理に時間がかかり、量産時のタクトに影響を及ぼす可能性がある。そこで、処理の初期は図２のグラフ斜線部の圧力領域での放電を用いて高いアッシングレートにてアッシングを行い、変質層の除去が執した段階で高圧力側に変圧して残渣が残らないように反応性の高いアッシングを実施する。それにより、処理タクトを低下させることなくフルアッシングを実現できる。
【００２７】
（第２の実施形態）
第２の実施形態においては、ガス導入装置８から、プロセスガスとしてＯ２を主体とするガスに加え、ＨｅもしくはＡｒガスを１０〜８０％導入することで、図２のグラフにおける斜線部以外の領域での放電を可能にし、より反応性の高いプラズマを得ることができる。
【００２８】
また、上記第１の実施形態と同様に、処理タクトの低下を防止するため、処理の最終段階のみにＨｅ，Ａｒガスを添加する方法も考えられる。
【００２９】
（第３の実施形態）
第３の実施形態においては、高周波電源６に印加する電力を０．１１５Ｗ／ｃｍ２以下にするものである。
【００３０】
以下、具体的な動作を説明する。
【００３１】
Ｏ２ガスをガス供給装置８より真空容器７内に導入し、放電の起こりやすい図２のグラフ斜線部領域の圧力に保つ。圧力安定後、高周波電源３，６に電力を投入しプラズマを発生させる。その際、高周波電源６に印加する電力を０．１１５Ｗ／ｃｍ２以下にすることで、反応種のラジカル性を高め、レジスト膜との反応性が向上する。
【００３２】
以上の動作により、ドーピングを行った後のレジスト膜のフルアッシングを実施した結果、高周波電源１２の電力が０．２８８Ｗ／ｃｍ２の場合はレジスト残渣が発生したが、０．１１５Ｗ／ｃｍ２にすることで残渣なくフルアッシングできることが確認できている。
【００３３】
しかし、上記第１の実施形態と同様に、高周波電源６の電力を下げることでアッシングレートは低下してしまう。そこで、処理タクトの低下を防止するため、処理の最終段階のみを０．１１５Ｗ／ｃｍ２とする方法も考えられる。
【００３４】
（第４の実施形態）
第４の実施形態においては、Ｏ２ガスを主体としたプロセスガスにＣＦ４ガスを１０％以下添加することで、レジスト除去性を高めるだけでなく上記第１及び第３の実施形態でのアッシングレート低下を改善することも可能である。
【００３５】
上記第３の実施形態にて低下したアッシングレートを向上すべく、ＣＦ４の８％添加を実施した結果、３００ｎｍ／ｍｉｎのアッシングレートが１３００ｎｍ／ｍｉｎまで向上し、レジスト残渣が発生することなくフルアッシングも可能であることが確認できている。
【００３６】
しかし、ＣＦ４を添加した場合、下地のＳｉＯ２膜がエッチングされたり、半導体層にＦ原子が侵入して素子特性が悪化したりする可能性がある。そこで、上記第１の実施形態と同様に、処理の前半にはＣＦ４の添加は行わず、後半部にのみＣＦ４を添加してレジスト残渣の発生を防止する方法も考えられる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のプラズマアッシング方法によれば、放電後の変圧やＨｅ，Ａｒガスの添加による高圧力放電の実現、また低Ｂｉａｓ電力化やＣＦ４ガス添加の実施により、従来の方法ではフルアッシングが難しかった変質レジストのフルアッシングを可能にし、液晶用ＴＦＴ製造コストの削減に大きく貢献することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するプラズマ処理装置の構成図
【図２】第１の実施形態における圧力設定のためのグラフ
【図３】従来のプラズマ処理装置の構成図
【符号の説明】
１　真空容器
２　天板
３，６　高周波電源
４　コイル
５　被処理基板
７　電極
８　ガス供給装置
９　排気装置
【図１】
2004128402.tif 000003
【図２】
2004128402.tif 000004
【図３】
2004128402.tif 000005