JP2000012525A - アッシング装置および有機膜の除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】イオンまたはラジカルが照射されにくく有機膜
（フォトレジスト）が残存しやすい段差部分に対して
も、十分なフォトレジストの除去を行うことができるア
ッシング装置およびこれを用いた有機膜の除去方法を提
供する。 【解決手段】基板１０上に堆積された有機膜に、プラズ
マ８中で発生させたイオンあるいはラジカル９を照射し
て除去するアッシング装置において、前記基板１０は、
回転軸を中心に回転する支持台１１に載置され、前記支
持台１１は、回転軸に対して斜めに設置されているアッ
シング装置およびこれを用いた有機膜の除去方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アッシング装置お
よびこれを用いた有機膜の除去方法に関し、特に、段差
面に堆積された有機膜も平坦面に堆積された有機膜と同
様に除去することができるアッシング装置およびこれを
用いた有機膜の除去方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程において、導電層
または絶縁膜をパターニングする際、あるいは、半導体
装置の導電層または絶縁膜にイオン注入を行う際には、
通常、マスクとしてフォトレジストが用いられる。フォ
トレジストを除去するための従来のアッシング装置の概
略図を図４に示す。アッシングされるウェハはキャリア
１から搬送アーム２によりアッシングチャンバー内に搬
入される。ウェハ３は搬送（搬入または搬出）途中のウ
ェハを示す。

【０００３】ウェハがアッシングチャンバー内に搬入さ
れるとゲートバルブ４が閉まり、真空ポンプ５により真
空引きが行われる。アッシングチャンバー内を真空とし
た後、ガス導入部６から酸素または酸素にフッ素系ガス
を添加したガス、または水素系ガスを導入する。

【０００４】アッシングチャンバーを囲むように巻かれ
たコイル７に高周波（ＲＦ）電流を流すと、アッシング
チャンバー内にプラズマが生成する。プラズマ内で発生
するイオンおよびラジカル９を電界によりダウンフロー
させて、ウェハ１０に照射する。これにより、ウェハ１
０表面のレジストがアッシング（灰化）され、除去され
る。

【０００５】上記の従来のアッシング装置においては、
アッシングされるウェハ１０は水平に設けられた支持台
１１’上に載置されている。したがって、イオンおよび
ラジカル９はウェハ１０に垂直に入射する。支持台１
１’は、支持台１１’の表面に対して垂直に設けられた
回転軸を中心に回転可能となっており、ウェハ１０を回
転させながらアッシングを行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のアッシング装置を用いたアッシングにおいては、
段差を有する基板上に形成されたフォトレジストを除去
する際に、段差部にイオンまたはラジカルが照射されに
くくなり、フォトレジストが残存するという問題があっ
た。

【０００７】段差部にフォトレジストが残存する問題に
対する解決策の一つとして、アッシングチャンバー内の
圧力を下げるという方法がある。チャンバー内の圧力を
下げることにより、プラズマ中で発生するイオンまたは
ラジカルの平均自由行程が増大する。したがって、フォ
トレジストに衝突する粒子（イオンまたはラジカル）が
増加し、フォトレジストの剥離性が改善される。

【０００８】アッシング行程においては、アッシングチ
ャンバー内を真空にしてからガスを導入するため、アッ
シングチャンバー内の圧力はガス導入量によりほぼ決定
される。チャンバー内の圧力が高いとき、すなわちガス
導入量が過剰の場合は、気体分子または気体分子が解離
して生成されるイオンまたはラジカルが、互いに衝突す
る確率が高くなり、平均自由行程が短くなる。

【０００９】したがって、基板上のフォトレジストにイ
オンまたはラジカルが衝突する確率が減少し、フォトレ
ジストが十分に除去されなくなる。アッシングを行う際
には一定量のアッシング用ガスを導入する必要があるた
め、上記のようにチャンバー内を減圧して、フォトレジ
ストの除去効率を上げる方法には限界がある。

【００１０】段差部にフォトレジスト段差部が残存する
問題に対する別の解決策として、アッシングチャンバー
内にコリメーターやフィンを設ける方法もある。この方
法では、ガス導入部から導入されたガスが流れる方向を
コリメーターやフィンを用いて整流し、それにより、気
体分子が解離して生じるイオンまたはラジカルの指向性
を高くしている。

【００１１】上記のようなコリメーターやフィンを設け
る方法によれば、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すよう
に、イオンまたはラジカルが照射される方向に対して、
段差部分が面している場合には、フォトレジストの除去
が有効に行われる。図５（Ａ）は、例えば絶縁膜３１の
段差部分に埋め込まれたフォトレジスト３２を示す。図
５（Ｂ）に示すように、段差部の底部まで照射される角
度で、イオンまたはラジカルを照射すると、図５（Ｃ）
に示すように、絶縁膜３１の段差部分のフォトレジスト
３２が完全に除去される。

【００１２】しかしながら、上記のようにコリメーター
やフィンを設けた場合にも、図５（Ｄ）〜図５（Ｆ）に
示すように、イオンまたはラジカルが照射される方向に
対して、段差部分が傾斜して面している場合には、フォ
トレジストの除去が有効に行えない。図５（Ｄ）は、例
えば絶縁膜３１の段差部分に埋め込まれたフォトレジス
ト３２を示す。図５（Ｅ）に示すように、段差部がイオ
ンまたはラジカルが照射される方向に対して傾いてお
り、十分にイオンまたはラジカルが照射されない部分が
ある場合には、図５（Ｆ）に示すように、絶縁膜３１の
段差部分にフォトレジスト３２が残存してしまう。

【００１３】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、イオンまたはラジカルが照射されにくくフォ
トレジストが残存しやすい段差部分に対しても、イオン
またはラジカルを効率的に照射して、フォトレジストの
除去を行うことができるアッシング装置およびこれを用
いた有機膜の除去方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のアッシング装置は、基板上に堆積された有
機膜に、プラズマ中で発生させたイオンあるいはラジカ
ルを照射して除去するアッシング装置において、前記基
板は、回転軸を中心に回転する支持台に載置され、前記
支持台は、回転軸に対して斜めに設置されていることを
特徴とする。また、本発明のアッシング装置は、好適に
は、前記回転軸と前記支持台表面とのなす角度は調節可
能であることを特徴とする。

【００１５】これにより、アッシング装置のプラズマ中
で発生するイオンおよびラジカルを、基板表面に対して
斜めに照射することができる。また、イオンおよびラジ
カルを斜めに照射しながら基板を回転させることができ
る。したがって、イオンおよびラジカルの入射方向が垂
直方向のみである、従来のアッシング装置に比較して、
段差部分の有機膜（フォトレジスト）を効率的に除去す
ることができる。

【００１６】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明の有機膜の除去方法は、段差を有し、表面が有機膜に
より被覆されている基板を、回転軸に対して斜めに設置
された支持台上に載置する工程と、前記回転軸を回転さ
せながら、プラズマ中で発生させたイオンあるいはラジ
カルを前記基板に照射して、前記有機膜を除去する工程
とを有することを特徴とする。また、本発明の有機膜の
除去方法は、好適には、前記回転軸と前記支持台表面と
のなす角度は、調節可能であることを特徴とする。

【００１７】これにより、傾いた段差部分に埋め込ま
れ、イオンまたはラジカルが十分に照射されず、アッシ
ングによっても十分に除去されない有機膜（フォトレジ
スト）に対して、イオンまたはラジカルを効率よく照射
することができる。したがって、有機膜（フォトレジス
ト）を残存させずにアッシングを行うことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のアッシング装置
およびこれを用いた有機膜の除去方法の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。図１は本実施形態のア
ッシング装置の概略図である。アッシングされるウェハ
はキャリア１から搬送アーム２によりアッシングチャン
バー内に搬入される。ウェハ３は搬送（搬入または搬
出）途中のウェハを示す。

【００１９】ウェハがアッシングチャンバー内に搬入さ
れるとゲートバルブ４が閉まり、真空ポンプ５により真
空引きが行われる。アッシングチャンバー内を真空とし
た後、ガス導入部６から酸素または酸素にフッ素系ガス
を添加したガス、または水素系ガスを導入する。

【００２０】アッシングチャンバーを囲むように巻かれ
たコイル７に高周波（ＲＦ）電流を流すと、アッシング
チャンバー内にプラズマが生成する。プラズマ内で発生
するイオンおよびラジカル９を電界によりダウンフロー
させて、ウェハ１０に照射する。これにより、ウェハ１
０表面のレジストがアッシング（灰化）され、除去され
る。

【００２１】上記の本実施形態のアッシング装置におい
ては、アッシングされるウェハ１０は角度調節が可能で
ある支持台１１上に載置されている。したがって、イオ
ンおよびラジカル９は垂直方向に対して支持台１１が傾
斜した角度でウェハ１０に入射する。支持台１１は、支
持台１１に設けられた回転軸を中心に回転可能となって
おり、ウェハ１０を回転させながらアッシングを行う。

【００２２】図２は、図１に示すアッシング装置のアッ
シングチャンバー部分を拡大した図である。アッシング
チャンバー内には、整流フィン（またはコリメーター）
１３が設けられている。整流フィン（またはコリメータ
ー）１３は、導入されたガスを整流し、それにより、プ
ラズマ中で発生するイオンおよびラジカル９の照射方向
を一定にする働きをもつ。

【００２３】支持台１１はモーター１２により回転可能
となっており、支持台１１の角度は調節可能となってい
る。フォトレジストが除去されにくい傾いた段差部がな
い場合には、図２（Ａ）に示すように、支持台１１を水
平にして回転させる。これにより、イオンおよびラジカ
ル９が段差部分の底部まで照射され、フォトレジストが
除去される。

【００２４】フォトレジストが除去されにくい、傾いた
段差部分がある場合には、図２（Ｂ）に示すように、支
持台１１を傾斜させて回転させる。これにより、イオン
およびラジカル９が傾いた段差部分の底部まで照射さ
れ、フォトレジストが除去される。

【００２５】図３に、本実施形態の有機膜の除去方法の
模式図を示す。図３は、段差を有する基板の例として、
導電体層２１上に絶縁体２２が形成され、その上層に有
機膜（フォトレジスト）２３が形成されている場合であ
る。図３（Ａ）に示すように、基板を水平方向から傾け
て回転させながら、イオンまたはラジカルの照射を行
う。これにより、図３（Ｂ）に示すように、段差部分の
有機膜（フォトレジスト）２３が完全に除去される。

【００２６】上記の本実施形態のアッシング装置および
これを用いた有機膜の除去方法によれば、基板に対して
垂直方向にイオンおよびラジカルを照射した場合に、フ
ォトレジストが十分に除去されないような段差部分につ
いても、十分なフォトレジストの除去を行うことができ
る。

【００２７】本発明のアッシング装置およびこれを用い
た有機膜の除去方法は、上記の実施の形態に限定されな
い。例えば、段差部分は、上記の実施形態のように導電
体層と絶縁体層との積層構造だけでなく、基板に設けら
れたトレンチであってもよい。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

【００２８】

【発明の効果】本発明のアッシング装置によれば、プラ
ズマ中で発生するイオンおよびラジカルを、基板表面に
対して斜めに照射することができるため、段差部分の有
機膜（フォトレジスト）を効率的に除去することができ
る。

【００２９】本発明の有機膜の除去方法によれば、傾い
た段差部分に埋め込まれ、イオンまたはラジカルが十分
に照射されにくい有機膜（フォトレジスト）に対して、
イオンまたはラジカルを効率よく照射することができ
る。したがって、有機膜（フォトレジスト）を残存させ
ずにアッシングを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアッシング装置の概略図である。

【図２】本発明のアッシング装置のアッシングチャンバ
ー部分を拡大した図である。

【図３】本発明の有機膜の除去方法の実施形態を示す模
式図である。

【図４】従来のアッシング装置の概略図である。

【図５】従来のアッシング装置を用いた、有機膜の除去
の模式図である。

【符号の説明】

１…キャリア、２…搬送アーム、３…搬送されているウ
ェハ、４…ゲートバルブ、５…真空ポンプ、６…ガス導
入部、７…コイル、８…プラズマ、９…イオンおよびラ
ジカル、１０…ウェハ、１１、１１’…支持台、１２…
モーター、１３…整流フィン（またはコリメーター）、
２１…導電体層、２２、３１…絶縁体層、２３、３２…
有機膜（フォトレジスト）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に堆積された有機膜に、プラズマ中
   で発生させたイオンあるいはラジカルを照射して除去す
   るアッシング装置において、 前記基板は、回転軸を中心に回転する支持台に載置さ
   れ、 前記支持台は、回転軸に対して斜めに設置されているア
   ッシング装置。
2. 【請求項２】前記回転軸と前記支持台表面とのなす角度
   は、調節可能である請求項１記載の半導体装置。
3. 【請求項３】段差を有し、表面が有機膜により被覆され
   ている基板を、回転軸に対して斜めに設置された支持台
   上に載置する工程と、 前記回転軸を回転させながら、プラズマ中で発生させた
   イオンあるいはラジカルを、前記基板に照射して、前記
   有機膜を除去する工程とを有する有機膜の除去方法。
4. 【請求項４】前記回転軸と前記支持台表面とのなす角度
   は、調節可能である請求項３記載の有機膜の除去方法。