(57)【要約】【課題】効率よくレジストのアッシングを行うことの出来るアッシング処理方法および処理装置を提供する。【解決手段】本発明のアッシング処理方法は、所定の間隔を隔てて対向する一対の電極間に処理ガスを供給して電界を印加することにより、大気圧近傍の圧力下でグロー放電によるプラズマを発生させ、被処理物にアッシング処理を行うものであって、前記処理ガスが、酸素ガスと、フロンガスと、不活性ガスとを含み、前記酸素ガスとフロンガスとの合計流量が、前記処理ガスの総流量の２０〜６０％であり、前記フロンガスの流量が前記酸素ガスとフロンガスとの合計流量の５〜３０％となるように調整される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔を隔てて対向する一対の電極間に処理ガスを供給して電界を印加することにより、大気圧近傍の圧力下で放電によるプラズマを発生させ、被処理物にアッシング処理を行うアッシング処理方法において、
前記処理ガスが、酸素ガスと、フロンガスと、不活性ガスとを含み、
前記酸素ガスとフロンガスとの合計流量が、前記処理ガスの総流量の２０〜６０％であり、
前記フロンガスの流量が前記酸素ガスとフロンガスとの合計流量の５〜３０％となるように調製されることを特徴とするアッシング処理方法。
【請求項２】
前記不活性ガスはアルゴンガスであることを特徴とする請求項１に記載のアッシング処理方法。
【請求項３】
所定の間隔を隔てて対向する一対の電極と、前記一対の電極間に電界を印加する電界供給手段と、前記一対の電極間に処理ガスを供給するガス供給手段とを具備し、大気圧近傍の圧力下でグロー放電によるプラズマを発生させ、被処理物にアッシング処理を行うアッシング処理装置において、
前記ガス供給手段は、酸素ガスと、フロンガスと、不活性ガスとを含み、
前記酸素ガスとフロンガスとの合計流量が、前記処理ガスの総流量の２０〜６０％であり、
前記フロンガスの流量が前記酸素ガスとフロンガスとの合計流量の５〜３０％となるように調製して供給することを特徴とするアッシング構成されたことを特徴とするアッシング処理装置。
【請求項４】
前記不活性ガスはアルゴンガスであることを特徴とする請求項３に記載のアッシング処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトレジストの除去に好適なアッシング処理方法およびアッシング処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、減圧下でのプラズマ処理は、真空容器内での処理が必要であり、大面積基板の処理は困難である上、コストの高騰を招くという問題があった。
【０００３】
そこで近年、大気圧近傍下でプラズマ処理を行う研究が進められている。
大気圧近傍下でのプラズマ処理方法としては、ヘリウム（Ｈｅ）を９０％以上含有するガスを用い、グロー放電を生起し、プラズマエッチングなどの表面処理を行う方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
上記処理方法では、ヘリウムを用いることによりアーク放電を起こしにくくすることができ、かつ低電圧の放電を可能とする。しかしながらヘリウムガスは高価であるため、ランニングコストの面で不利となる。しかも表面改質処理に用いるような場合は、ガス雰囲気が限定されるため用途が狭くなる。さらにこの方法では、処理ガスの濃度を高くすることができないことからプラズマ処理速度が遅く工業的なプロセスには不利となる。
【０００５】
また、高圧のパルス電界を電極間に印加し、ヘリウム以外のガスであっても均一な放電を可能にし、プラズマを生成する方法も提案されている。大気圧近傍の圧力下では、上記ヘリウム、ケトン等の特定のガス以外は安定してプラズマ放電状態が保持されずに瞬時にアーク放電状態に移行することが知られているが、パルス化された電界を印加することにより、アーク放電に移行する前に放電を止め、再び放電を開始するというサイクルが実現される（特許文献２）。しかしながら、アッシングへの適用は考えられておらず、常圧下でのアッシングは困難であった。
【０００６】
本発明者らは、常圧パルス放電を用いてアルゴンと酸素の混合系でアッシングを行ったところ、酸素の添加量を数％添加するところでアッシング速度が最大となった。しかしながらアッシング速度は１５０ｎｍ／ｍｉｎ．と遅く、実用に供し得る程度ではなかった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平３−２２９８８６号公報
【特許文献２】
特許第３０４０３５８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、大気圧近傍で、ヘリウムなどの高価なガスを大量に使用することなく、大面積基板に際しても、効率よくレジストのアッシングを行うことの出来るアッシング処理方法および処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明のアッシング処理方法は、所定の間隔を隔てて対向する一対の電極間に処理ガスを供給して電界を印加することにより、大気圧近傍の圧力下でグロー放電によるプラズマを発生させ、被処理物にアッシング処理を行うアッシング処理方法において、前記処理ガスが、酸素ガスと、フロンガスと、不活性ガスとを含み、前記酸素ガスとフロンガスとの合計流量が、前記処理ガスの総流量の２０〜６０％であり、前記フロンガスの流量が前記酸素ガスとフロンガスとの合計流量の５〜３０％となるように調製される。
【００１０】
前記不活性ガスはアルゴンであるのが望ましい。
ここでは、不活性ガスとしては、アルゴンの他、窒素、ヘリウムなどが使用可能である。
【００１１】
また本発明のアッシング処理装置では、所定の間隔を隔てて対向する一対の電極と、前記一対の電極間に電界を印加する電界供給手段と、前記一対の電極間に処理ガスを供給するガス供給手段とを具備し、前記ガス供給手段は、酸素ガスと、フロンガスと、不活性ガスとを含み、前記酸素ガスとフロンガスとの合計流量が、前記処理ガスの総流量の２０〜６０％であり、前記フロンガスの流量が、前記酸素ガスとフロンガスとの合計流量の５〜３０％となるように調製して供給するように構成されたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
本実施の形態のアッシング処理装置は、ガス供給手段６を、アルゴンガスと、テトラフルオロメタンガス（ＣＦ４：以下フロンガス）と、酸素（Ｏ２）ガスとの混合ガスを供給するように構成し、フロンガスと酸素ガスとの合計流量が総流量の２０〜６０％、前記フロンガスの流量が、前記酸素ガスとフロンガスとの合計流量の５〜３０％となるように構成したものである。このガス供給手段６は、アルゴンガス、フロンガスおよび酸素ガスを上記流量比となるように混合し、供給ノズル６１から電極間に供給し、プラズマを生成して表面処理を行うものである。
【００１３】
図１（ａ）および（ｂ）は、実施の形態１に係るアッシング処理装置の正面図およびそのａ−ａ断面図を示したものである。
このアッシング処理装置は同軸円筒電極を用いたもので、一対の電極は、同軸円筒構造をなすように配置されたステンレス製電極である第１および第２の電極１Ｓ、２Ｓで構成される。これら第１および第２の電極１Ｓ、２Ｓの相対向する面は、アルミナの溶射により形成された誘電体膜（図示せず）で被覆されている。電極間距離（誘電体膜表面同士の距離）Ｌｇは０．５ｍｍに設定される。そして第１および第２の電極１，２間がグロー放電によるプラズマ発生空間となる。照射幅は、０．５ｍｍスポットとした。
【００１４】
なお、電界は電源装置３から供給されるパルス電界である。また、ＬＣ直列共振を用いた共振回路を備える交流電源装置から電界を印加するようにしてもよい。
そして、ホットプレート５Ｓによって所定のガラス基板４を１５０℃程度に加熱して表面処理がなされるようになっている。
【００１５】
ここでガス供給手段６は、第１および第２の電極１Ｓ、２Ｓの近傍に設けられ、供給ノズル６１を介して第１および第２の電極間領域に処理ガスを供給するように構成されている。ここでガスとしては、アルゴンガスと酸素ガスとの混合ガスをＡｒ：Ｏ２＝１８０：２０ｓｃｃｍとし、この酸素ガスにフロンガスを添加し、酸素ガスとフロンガスとを合わせた合計流量に対してフロンガスを５〜３０％とした。
【００１６】
次に、このアッシング処理装置を用いて液晶表示装置（ＬＣＤ）用基板を形成する方法について説明する。
まず、図２（ａ）に示すようなガラス基板１１を、窒素ガスプラズマによりアッシング処理し、ガラス基板１１の表面を洗浄する。
この後、図２（ｂ）に示すように、スパッタリング法あるいはＣＶＤ法などによりクロムなどの金属膜１２を成膜する。
【００１７】
そして、図２（ｃ）に示すように、レジスト１３をスピンコート法により塗布する。そして塗布後、フォトリソグラフィにより、マスクパターンＭを介して露光し（図２（ｄ））、図２（ｅ）に示すようにレジストに潜像を形成する。
この後現像工程を経て、図２（ｆ）に示すように、膜厚５００ｎｍのレジスト１３のパターンを形成する。
【００１８】
そして、９０℃、３０分のポストベークを行った後、このパターンをマスクとして図２（ｇ）に示すように、金属膜１２をエッチングする。
最後に、この図１に示した本発明のアッシング処理装置にガラス基板を設置し、前記フロンガスと酸素ガスとアルゴンガスを含有した処理ガスを用いて、レジスト１３のパターンをアッシング除去する（図２（ｈ））。
このようにして、極めて高品質の液晶表示装置用基板が形成される。
このように酸素ガスとアルゴンガスとの混合ガスにフロンガスを添加した処理ガスを用いた場合、エッチング速度は酸素ガスとアルゴンガスのみの場合の１．５倍となり、高速処理が可能となった。
【００１９】
次に、酸素ガス中へのフロンガスの添加量（流量比）を変化させ、アッシング速度を測定した。その結果を図３に示す。ここで横軸はフロンガスの流量比である。この図から明らかなように、フロンガス流量の、フロンガスと酸素ガスとの合計流量に対する流量比が５〜３０％のときアッシング速度は１５０ｎｍ／ｍｉｎ．以上となっている。
【００２０】
比較のために、同じアッシング処理装置を用いてアルゴンガスと酸素ガスとを含む混合ガスを用いてアッシングを行った場合のアルゴンガスと酸素ガスとを含むガス流量に対する酸素ガスの流量比を変化させたときの流量比とアッシング速度との関係を測定した結果を図４に示す。この結果からいずれも１５０ｎｍ／ｍｉｎ．を越えることはなく、アルゴンガスと酸素ガスとを含むガスのみでは十分なアッシング速度を得ることができない。これに対しフロンガスを添加することにより、アッシング速度の向上をはかることができることがわかる。
【００２１】
次に、不活性ガスであるアルゴンを含むガスに対するフロンガスと酸素ガスとの合計流量の割合を変化させ、同じアッシング処理装置でアッシングを行った。他の条件は前記実施の形態１と同様である。図５にその結果を示す。ここではフロンに対する酸素の流量比は、Ｏ２：ＣＦ４＝８０：２０に固定し、酸素とフロンとの合計流量の処理ガス総流量に対する割合を変化させた。この結果から曲線ａに示すように、処理ガスの合計流量に対するフロンガスと酸素ガスとの混合ガスの流量が２０〜６０％のときアッシング速度は８００ｎｍと、大幅に向上し、高効率のアッシングを行うことが可能となることがわかる。
なお比較のために処理ガスとして酸素ガス１００％のものと用いて同様の実験を行ったこの場合、曲線ｂに示すようにアッシング速度は極めて小さい。
【００２２】
（実施の形態２）
また、前記実施の形態１では、同軸円筒電極構造の装置を用いたが、本実施の形態では図６（ａ）および（ｂ）に示すように平行平板電極構造のアッシング処理装置を用いている。図６（ａ）および（ｂ）は、実施の形態２に係るアッシング処理装置の正面図およびそのａ−ａ断面図である。
この装置では、このプラズマ発生には平行平板リモート方式が用いられ、ステンレス製の平板からなり、相対向する面が平行になるように配置された第１および第２の電極１、２で構成される。
【００２３】
これら第１および第２の電極１，２の相対向する面は、アルミナの溶射により形成された誘電体（図示せず）で被覆されている。電極間距離（誘電体膜表面同士の距離）Ｌｇは数ｍｍ以下に設定される。そして第１および第２の電極１，２間がグロー放電空間さらにはプラズマ発生空間となる。
なお、電界は電源装置３から供給されるパルス電界である。５はガラス基板を加熱するための搬送手段である。
そして、ローラを備えた搬送手段５によって所定の搬送速度でガラス基板４を搬送しつつプラズマ照射幅ｗの範囲で表面処理がなされるようになっている。
なお、電極構造が異なっても同様の効果を得ることができた。
【００２４】
前記被処理物は、前記一対の電極間を搬送せしめられながらアッシング処理がなされるようにしてもよい。
【００２５】
なお、本発明は、プラズマ吹き出し型（リモート型）の場合に限定されることなく、電極間でプラズマを生成しつつ被処理物（シート状でもウェハのような枚葉状でも）を直接処理する場合にも適用可能である。また、プラズマ発生空間に対して被処理物を搬送しながら処理する場合にも有効であることはいうまでもない。
また、フロンガスとしてはテトラフルオロメタンＣＦ４の他、ＣｎＦ２ｎ＋２等にも適用可能である。
【００２６】
また、本発明のアッシング処理方法および装置は、被処理物の表面から有機物除去、レジスト除去、高分子フィルムの接着性向上、ガラス系基板・プリント配線基板（ＦＰＣを含む）のプロセスにおけるアッシング、ウェハプロセスにおけるアッシングなどにも適用可能である。
【００２７】
さらにまた、不活性ガスとしては、アルゴンのほか窒素、ヘリウムなどを用いてもよい。ヘリウムの場合も従来よりも量を少なくすることができるため、コストの低減には寄与するものとなる。
また、前記実施の形態では開放系でガスを流しながらアッシングを行うようにしたが、閉鎖系で処理することも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明のアッシング処理方法および処理装置によれば、酸素ガスとフロンガスとの合計流量が処理ガス総流量の２０〜６０％であって、フロンガスの流量がフロンガスと酸素ガスの合計流量の５〜３０％となるように調製される処理ガスを用いることにより、大気圧近傍で高能力のアッシング処理を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態１のアッシング処理装置を示す図である。（ａ）は平面図（ｂ）は（ａ）のａ−ａ断面図である。
【図２】本実施の形態１のアッシング処理工程を示す工程断面図である。
【図３】本実施の形態１のアッシング処理工程におけるＣＦ４＋Ｏ２に対するＣＦ４の流量比とアッシング速度との関係を示す図である。
【図４】比較例のアッシング処理工程におけるＯ２＋Ａｒに対するＯ２の流量比とアッシング速度との関係を示す図である。
【図５】本実施の形態１のラズマ処理工程におけるガスの総流量に対する酸素ガスとフロンガスの混合比とアッシング速度との関係を示す図である。
【図６】本発明に係る実施の形態２のアッシング処理装置を示す図である。（ａ）は平面図（ｂ）は（ａ）のａ−ａ断面図である。
【符号の説明】
１  第１の電極
２  第２の電極
１Ｓ  第１の電極
２ｓ  第２の電極
３  電源装置
４  被処理物
５  搬送手段
５Ｓ  ホットプレート
６  ガス供給手段
６１  供給ノズル
１１  ガラス基板
１２  金属膜
１３  レジスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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