JP2003318155A

JP2003318155A - ガス導入装置及びその生産方法、並びに、アッシング装置及びその運転方法

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Publication number: JP2003318155A
Application number: JP2002110839A
Authority: JP
Inventors: Minoru Takahashi; 稔高橋; Katsuhiko Hoshino; 勝彦星野; Akihiro Endo; 秋広遠藤; Yukinobu Noda; 幸信野田; Yohei Kawase; 羊平川瀬
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2003-11-07
Also published as: TW200306635A

Abstract

(57)【要約】【課題】ウェハ上のフォトレジストに対するアッシン
グ効率の低下を抑えることができ、スループットの低下
を防止できるガス導入装置、アッシング装置等を提供す
る。【解決手段】アッシング装置１０は、チャンバ１１内
のサセプタ１に対向するように配置されたＧＤＰキット
２０が設けられたものである。ＧＤＰキット２０は、チ
ャンバ１１上壁に一方端が接合されたチューブ２１の他
方端にトッププレート２２が接合され、更にその下方に
アッパープレート２３及びローワープレート２４が、チ
ューブ２１及びトッププレート２２と同軸状に配置され
たものである。そして、アッパープレート２３及びロー
ワープレート２４の表面全体の平均的な表面粗さが０．
２５μｍ以下とされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス導入装置及び
その生産方法、並びに、アッシング装置及びその運転方
法に関し、詳しくは、半導体基板等の基体が収容される
チャンバ内に設けられたガス導入装置、それを生産する
方法、そのガス導入装置を備えるアッシング装置、及び
そのアッシング装置の運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハ上に形成された金属膜や酸
化膜を所定のパターンにエッチングするエッチング工程
では、パターニング後のフォトレジスト（マスク）に高
周波やマイクロ波プラズマ等によって活性化させた酸素
の活性種等を供給し、有機物である残留レジストをＣＯ
_XやＨ₂Ｏ等に分解して除去するアッシング（Ashing）が
多用されている。

【０００３】このようなアッシングを行う装置として
は、一般に、アッシング用の反応ガスをチャンバ内に導
入するためのガス導入装置を備えるアッシング装置が使
用される。図９は、従来のアッシング装置の一例を示す
模式断面図（一部構成図）である。アッシング装置１０
０は、ウェハＷが載置されるサセプタ１０１を有するチ
ャンバ１１０内に、ガス導入装置であるＧＤＰキット１
２０が設けられたものである。ＧＤＰキット１２０は、
チューブ１２１の下端にトッププレート１２２が接合さ
れ、更にその下方にアッパープレート１２３及びローワ
ープレート１２４が、チューブ１２１等と同軸状に配置
されたものである。また、チャンバ１１０の上壁には配
管を介してアッシングガスＧのガス供給系１３０が接続
されている。

【０００４】また、ＧＤＰキット１２０を構成する各部
材１２１〜１２４は石英から成っており、チューブ１２
１の側壁には、マイクロ波Ｍを導波する導波管１４０が
接続されている。さらに、チャンバ１１０の下方にはサ
セプタ１０１上のウェハＷを加熱するための加熱装置１
０２が設けられている。

【０００５】このアッシング装置１００を用いてウェハ
Ｗ上のフォトレジストをアッシングする際には、サセプ
タ１０１上のウェハＷを所定温度に加熱した状態で、ガ
ス供給系１３０からアッシングガスＧをチャンバ１１０
内へ流通させ、チューブ１２１内へ供給する。それと共
に、チューブ１２１内を流下するアッシングガスＧへマ
イクロ波Ｍを照射する。これによりアッシングガスＧが
電離等され、Ｏ^*等の活性種が生じる。活性種は、トッ
ププレート１２２を通過し、アッパープレート１２３及
びローワープレート１２４によって分散された後、ウェ
ハＷ上面に達する。ウェハＷ上に残存するフォトレジス
トは、Ｏ^*等と反応してガス化し、チャンバ１１０に接
続された図示しない排気系によって外部へ排気される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなアッシング
装置１００を用いたウェハＷ上のフォトレジストのアッ
シングに関し、本発明者らは詳細な検討を行ったとこ
ろ、以下に示す問題点を見出した。すなわち、同一のチ
ャンバ１１０内で複数のウェハＷのアッシング処理を実
施していくと、フォトレジストの種類によっては、その
アッシング速度（レート）が徐々に低下してしまい、場
合によっては、数千枚のウェハ処理でアッシング速度が
１／３〜１／２程度に低下し得ることが判明した。一般
に、ＬＳＩ等の半導体デバイスの製造を完了するまでに
は、数十回に及ぶアッシング工程が必要であり、かかる
アッシング速度の低下は、個々のアッシング処理効率の
悪化のみならず、デバイス製造全体のスループットの低
下を招くおそれがある。

【０００７】そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてな
されたものであり、ウェハ等の基体上のフォトレジスト
を除去するアッシング処理において、同一のチャンバを
用いて複数の基体を処理する際に（特に枚葉式処理にお
いて）、アッシング処理効率の低下を抑えることがで
き、スループットの低下を防止することが可能なアッシ
ング装置及びその運転方法、並びに、そのアッシング装
置に用いられるガス導入装置及びその生産方法を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】先に述べたアッシング速
度の低下が有意なものであることが確認された当初、本
発明者らは、アッシングガスの供給系を含めアッシング
装置１００を構成する部材について種々の監察及び検討
を行った。しかし、計装類の指示値や個々の部材の目視
観察では、全く異常が認められず、その原因究明は困難
を極めた。そこで、試行錯誤の結果、アッシング速度が
ウェハＷの処理を重ねるごとに徐々に低下する点に着目
し、アッシングに寄与するＯ^*等の活性種の作用、その
エネルギー分布、或いはその濃度等が、アッシング性能
を低下させるように変化しているのではないかと推定し
た。

【０００９】さらに、活性種は、チューブ１２１内で生
じた後、各プレート１２２〜１２４（図９参照）を通し
てウェハＷ等の基体上に導入される点に鑑み、これら部
材について一層詳細な観察等を行った。まず、アッシン
グに供する前のＧＤＰキット１２０（使用前キット）
と、アッシング速度が顕著に低下した時点でのＧＤＰキ
ット１２０（使用後キット）を目視により直接対比観察
したが、外観上の差異は全く認められなかった。また、
アッパープレート１２３及びローワープレート１２４
は、複数の孔を有しているが、これらの孔が閉塞される
といった状況も確認できなかった。

【００１０】次に、念のため、Ｘ線光電子分光分析（Ｘ
ＰＳ，ＥＳＣＡ）により、アッパープレート１２３、ロ
ーワープレート１２４等の表面分析を実施した。その結
果、使用後のものは、材料（石英）組成に含まれないＴ
ｉ及びＡｌ原子が有意量観測されたのに対し、使用前の
ものでは、それらの金属原子は検出限界値以下であっ
た。このときのアッシングは、ウェハＷ上に順じ積層さ
れたＳｉＯ₂層、ＴｉＮ／Ｔｉ層、Ａｉ−Ｃｕ層、Ｔｉ
Ｎ／Ｔｉ層及びＳｉＯＮ層の上に形成されたフォトレジ
ストを除去する処理であった。よって、フォトレジスト
下層の金属膜に由来する金属を含む成分が、使用後のロ
ーワープレート１２４等の表面に付着したものと考えら
れる。なお、かかる視認できない付着物の有無以外に、
使用前キットと使用後キットとの有意な差異は認められ
なかった。

【００１１】そこで、使用後キットを新規品のＧＤＰキ
ット１２０に交換したところ、アッシング速度が初期値
と同程度まで回復した。このことから、本発明者らは、
上述の金属を含む付着物がアッシング速度の低下を引き
起こす可能性が高いと考え、そのメカニズムについて検
討を行ってきたが、その詳細は未だ不明な点が多い。

【００１２】一方、ＧＤＰキット１２０が石英製である
ことを考慮すれば、付着物は、ＧＤＰキット１２０に化
学結合しているというよりは、物理吸着等によってキッ
ト表面に堆積している可能性が高いと推定される。そこ
で、使用後のＧＤＰキット１２０の表面に機械的な洗浄
を試み、そのＧＤＰキット１２０をチャンバに再装備し
てアッシングを実施した。ところが、予想に反し、アッ
シング速度の十分な回復は認められなかった。

【００１３】以上の知見に基づき、本発明者らは、ＧＤ
Ｐキット１２０の構成部材の表面性状が、付着物の堆積
形態に影響を及ぼしている可能性があると考え、次に、
ＧＤＰキット１２０表面の顕微鏡観察及び表面粗さ測定
を実施した。その結果、微細な凹凸形状を成し一定の表
面粗さを有していることが確認された。これより、付着
物は、表面の微細な凹部等に例えば吸蔵されるような状
態で付着（吸着）しているおそれがあり、また、凹凸部
によって表面積が増大し、単なる機械的な洗浄では容易
に除去できない状態にあるのではないかと考えられる。

【００１４】しかし、その一方で、アッパープレート１
２３及びローワープレート１２４の周辺には活性種を含
むアッシングガスＧが流通するため、ウェハＷから脱離
した金属成分はその流れによって掃引され、分子間力等
によってローワープレート１２４等に吸着するのは容易
ではないとも考えられる。但し、表面の凹凸の度合いに
よっては、微視的にみた場合にガス流の滞留が生じた
り、表面への衝突頻度が高まって分子運動の運動量（速
度）を失う機会が増大したりといった現象も想定され
る。さらに、この場合には、ローワープレート１２４等
の表面極近傍において、例えばＴｉ，Ａｌ等の金属とア
ッシングガス中のＯ^*等とが反応し易くなり、その反応
生成物である金属酸化物（Ｔｉ_xＯ_y，Ａｌ_xＯ_y等）が付
着する可能性もあり得る。

【００１５】そして、上記課題を解決するために、本発
明者らは以上の知見に基づいて更に研究を重ね、本発明
を完成するに至った。すなわち、本発明によるガス導入
装置は、基体が収容されるチャンバ内に設けられてお
り、その基体上の被処理物を基体上から除去するための
反応ガスが供給されるものであって、反応ガス由来の活
性種が流通する複数の孔が設けられ且つ基体に対向する
ように配置される分散部を有しており、例えば板状を成
す分散部の少なくとも一部の平気表面粗さ（Ｒａ）が
０．２５μｍ以下、好ましくは０．０１〜０．１μｍ、
より好ましくは０．０２〜０．０５μｍ、特に好ましく
は０．０２〜０．０３μｍであることを特徴とする。

【００１６】このような構成のガス導入装置において
も、基体上の被除去物（フォトレジスト等）のアッシン
グ時に、その被除去物の下に積層された例えば金属膜等
の組成原子が基体から脱離して基体に対向設置されたガ
ス導入装置の分散部側へ移動し得る。上述の如く、従来
のガス導入装置では、その金属の含有成分が表面に付着
し得る。これに対し、本発明における分散部は、少なく
ともその一部（好ましくは、分散部表面の５０％以上、
特に好ましくは分散部表面の略全部）の平均表面粗さが
０．２５μｍ以下とされているので、表面積が十分に低
減され、付着物の吸着面積が減少する。また、分散部表
面の凹凸が低減されることにより、分散部の表面近傍に
おける反応ガスの流通が阻害され難くなる。よって、こ
れらの作用により、金属含有成分の分散部への付着が有
効に防止され得る。

【００１７】また、本発明によるガス導入装置の生産方
法は、本発明のガス導入装置を有効に生産（製造）する
方法であって、分散部の材料部材を、その分散部の少な
くとも一部の平均表面粗さが０．２５μｍ以下となるよ
うに研磨する研磨工程を備えることを特徴とする。

【００１８】ガス導入装置に用いられる部材（例えば、
上述したＧＤＰキットであれば石英部材）は、無垢材料
を切り出し等により加工し、必要に応じて、更に表面加
工や洗浄処理が施されてから、装置の組み立てに供され
る。これは、生産加工上又は基板処理における異物混入
防止上、等の理由によるものである。これに対し、本発
明においては、上記研磨工程で、例えば機械的な研磨加
工を施すことにより、上記平均表面粗さが達成される。

【００１９】或いは、本発明によるガス導入装置の生産
方法は、分散部の材料部材の表面に、分散部の少なくと
も一部の平均表面粗さが０．２５μｍ以下となるよう
に、その分散部の少なくとも一部を被覆する被覆工程を
備える方法であってもよい。

【００２０】このような被覆の方法、つまりコーティン
グ方法としては、例えば、アッシングガスである反応ガ
スの活性種に対する耐性を有する膜が得られる材料を用
い、かかる膜を分散部の被覆部位に付与する方法が挙げ
られる。具体的には、分散部が石英製であり、反応ガス
がＯ₂ガスを含むものであれば、層間絶縁膜の平坦化材
料として多用されるスピンオングラス（ＳＯＧ）膜等
を、スピンコート法により板状の分散部上に塗布して形
成させるといった手法を適用できる。

【００２１】また、本発明によるアッシング装置は、基
体が収容されるチャンバと、そのチャンバ内に設けられ
ており且つ基体上の被処理物を基体上から除去するため
の反応ガスが供給されるガス導入装置とを備えるもので
あって、ガス導入装置に接続されており且つフッ素系ガ
スを有するガス供給部と、ガス導入装置に供給される又
は供給されたフッ素系ガスにマイクロ波を照射するマイ
クロ波照射部とを更に備えるものである。

【００２２】前述したように、従来の問題点であるアッ
シング速度の低下には、ガス導入装置への金属含有成分
の付着が関係していると想定されるところ、使用後のガ
ス導入装置の表面等を単に機械的に洗浄しただけでは、
アッシング速度を十分に回復させることができなかっ
た。これに対し、上記構成のアッシング装置では、マイ
クロ波が照射されたフッ素系ガスがガス導入部に供給さ
れ、マイクロ波照射で生じたＦ^*等のフッ素原子を含む
活性種がガス導入装置の表面に接触し得る。

【００２３】これにより、ガス導入装置の表面が微細な
凹凸状を成しており金属含有成分がその表面に付着して
いる場合にも、活性種が凹部内等へ進入し、該付着物質
が還元される等してドライクリーニングされる。なお、
本発明における「フッ素系ガス」とは、分子内にフッ素
原子を含有する化合物ガスを示し、特に限定されない
が、ＮＦ₃ガス、ＣＦ₄ガス、Ｃ₂Ｆ₆ガス、Ｃ₃Ｆ₈ガス、
Ｃ₄Ｆ₁₀ガス、ＣＨＦ₃ガス、ＳＦ₆ガス等が挙げられ、
これらは単独で或いは二種以上混合して用いることがで
きる。

【００２４】さらに、本発明によるアッシング装置の運
転方法は、本発明のアッシング装置を用いた基体処理を
有効に実施するための方法であり、基体が収容されるチ
ャンバと、そのチャンバ内に設けられており基体上の被
処理物を基体上から除去するための反応ガスが供給され
るガス導入装置とを備えるアッシング装置を運転する方
法であって、被処理物のアッシング速度が所定の値を下
回る又は下回ったときに、ガス導入装置を、マイクロ波
が照射されたフッ素系ガスで洗浄する洗浄工程を備える
ことを特徴とする。

【００２５】具体的には、洗浄工程が、洗浄ガスにマイ
クロ波を照射する第１ステップと、そのマイクロ波が照
射された洗浄ガスとガス導入装置の少なくとも一部とを
接触させる第２ステップとを有すると好ましい。

【００２６】ここで、洗浄の行使を判断する際のアッシ
ング速度の所定値は、例えば、生産ラインの実稼動前や
試運転時等に、アッシング速度の変化データをマラソン
試験等により取得しておき、基体処理のスループット、
ＣＯＯ（Cost Of Ownership）、デバイス特性への影響
の有無等の観点から予め設定できる。そして、アッシン
グ速度がこの所定値まで低下する基体処理枚数を決定し
ておき、その枚数の処理が終了した時点で、ガス導入装
置の洗浄を行うといった方法が考えられる。また、この
所定値は、アッシング条件（レシピ）、それに先立つフ
ォトレジスト下層のエッチング条件、フォトレジストの
種類、等の諸条件に応じて設定することが好ましい。

【００２７】或いは、本発明によるアッシング装置の運
転方法は、基体が収容されるチャンバと、そのチャンバ
内に設けられており基体上の被処理物を基体上から除去
するための反応ガスが供給されるガス導入装置とを備え
るアッシング装置を運転する方法であって、被処理物の
アッシング速度が所定の値を下回る又は下回ったとき
に、ガス導入装置を交換する交換工程を備えることを特
徴とする。こうすれば、アッシング速度が低下する要因
の一つと考えられる金属含有成分が不都合な程度に付着
してしまったガス導入装置を、かかる付着物を有しない
新規なガス導入装置へ交換することにより、その付着物
の影響を回避できる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付
し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置
関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づ
くものとする。さらに、図面の寸法比率は、図示の比率
に限られるものではない。

【００２９】図１は、本発明によるガス導入装置を備え
るアッシング装置の一実施形態を模式的に示す断面図
（一部構成図）である。アッシング装置１０は、チャン
バ１１内に基体としてのウェハＷが載置されるサセプタ
１を有しており、ウェハＷの被処理面に対向する位置に
ＧＤＰキット２０（ガス導入装置）が設けられたもので
ある。ＧＤＰキット２０は、チャンバ１１の上壁に一方
端が接合されたチューブ２１の他方端にトッププレート
２２が接合され、更にその下方にアッパープレート２３
及びローワープレート２４（分散部）が、チューブ２１
及びトッププレート２２と同軸状に配置されたものであ
る。

【００３０】ここで、図２（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞ
れアッパープレート２３の平面図及び正面図を示し、図
３（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれローワープレート２４
の平面図及び正面図を示す。アッパープレート２３及び
ローワープレート２４は、石英製であって略円板状を成
しており、それぞれ複数の孔２３ａ，２４ａを有してい
る。また、アッパープレート２３及びローワープレート
２４は、図示上面２３ｕ，２４ｕ及び図示下面２３ｌ，
２４ｌの少なくとも一部、例えば好ましくは面積の５０
％、より好ましくは全面の平均表面粗さ（Ｒａ）が０．
２５μｍ以下、好ましくは０．０１〜０．１μｍ、より
好ましくは０．０２〜０．０５μｍ、特に好ましくは
０．０２〜０．０３μｍとされている。この表面粗さが
０．２５μｍを上回ると、アッシング速度の低下を十分
に抑えることが困難となる傾向にある。また、表面粗さ
が０．０１μｍを下回ると、加工方法によっては、手間
が甚大となるおそれがある。

【００３１】なお、本発明における表面粗さ（Ｒａ）と
は、ＪＩＳＢ０６０１（１９９４）に準拠して測定さ
れる値を示す。また、アッパープレート２３は、平均表
面粗さが、０．２５μｍ以下でなくても構わない。さら
に、チューブ２１及びトッププレート２２も石英から成
っており、その平均表面粗さは、特に限定されないが、
アッパープレート２３及びローワープレート２４と同様
に一定の値以下であっても好ましい。

【００３２】一方、チャンバ１１の上壁には配管Ｐを介
してアッシングガスＧ（反応ガス）のガス供給系３０
（ガス供給部）が接続されている（図１参照）。ガス供
給系３０は、配管ＰにそれぞれＭＦＣ（質量流量調整
器）３１ｆ，３２ｆを介して接続されたＯ₂ガス供給源
３１及びＮ₂ガス供給源３２を有している。また、ＧＤ
Ｐキット２０を構成するチューブ１２１の側壁には、マ
イクロ波Ｍが導波される導波管１４０を介してマイクロ
波発生器４１が接続されている。さらに、チャンバ１１
下方におけるサセプタ１に対向する位置には、複数の加
熱ランプ２ａを有する加熱装置２が装備されている。

【００３３】このように構成されたアッシング装置１０
を用いてウェハＷ上のフォトレジストマスクをアッシン
グするには、例えば以下の手順が挙げられる。なお、こ
こでは、フォトレジスト下層の金属膜等のエッチング処
理が終了した後の手順について説明する。まず、加熱装
置２を運転してウェハＷを一定の温度に保持し、且つ、
チャンバ１１に接続された図示しない排気系によりチャ
ンバ１１内を一定の減圧状態に保持する。次いで、ＭＦ
Ｃ３１ｆ，３２ｆを調節して所定の流量でＯ₂ガス及び
Ｎ₂ガスの混合ガスであるアッシングガスＧをチャンバ
１１内のチューブ２１上端側へ供給する。それと共に、
マイクロ波発生器４１を運転し、導波管４０を通してマ
イクロ波Ｍをチューブ２１側壁からその内部へ導入し、
アッシングガスＧに照射する。

【００３４】このときの処理条件としては、以下の条件
を例示できる。・ウェハＷ温度（処理温度）：２５０〜３００℃ ・チャンバ１１内圧力：１．０〜２．０Ｔｏｒｒ・Ｏ₂ガス流量：２０００〜４０００ｓｃｃｍ・Ｎ₂ガス流量：１００〜３００ｓｃｃｍ・マイクロ波Ｍ：周波数２．４５ＧＨｚ、出力８００〜
１４００Ｗ

【００３５】アッシングガスＧは、チューブ２１内で励
起・電離され、Ｏ^*等の酸素原子を含む化学種の活性種
が生じる。活性種を含むアッシングガスＧは、アッパー
プレート２３でブロックされた後、孔２３ａを通過して
ローワープレート２４へ達し、十分に分散される。それ
から、ローワープレート２４の孔２４ａを通してウェハ
Ｗ上へ導入され、ウェハＷ上の被処理物であるフォトレ
ジストと反応する。有機物であるフォトレジストはＯ^*
等により酸化・分解され、低分子化されて気化し、上記
図示しない排気系によりチャンバ１１外へ排出される。

【００３６】この際、ウェハＷ上から金属成分が、揮発
等により脱離又は遊離してローワープレート２４側へ移
動し、ローワープレート２４の表面近傍に到達し得ると
考えられるが、その平均表面粗さが０．２５μｍ以下と
されているので、かかる金属又はその化合物（酸化物
等）といった金属含有成分の付着が抑止される。

【００３７】前述の如く、かかる付着物の存在によって
アッシング速度の低下が引き起こされるメカニズムの詳
細は未だ不明であるが、図９のアッシング装置１００を
例にとると、トッププレート１２２とアッパープレート
１２３との間の空間、及び／又は、アッパープレート１
２３とローワープレート１２４との間の空間において、
付着物とＯ^*等の活性種との何らかの相互作用により活
性種密度等が変化することが原因の一つと推定される。
そして、図１に示すアッシング装置１０では、ローワー
プレート２４等への付着物の堆積が十分に抑制されるた
め、かかる活性種との相互作用が生じ難くなり、その結
果、活性種の状態変動が抑止され得ると考えられる。但
し、作用はこれらに限定されない。

【００３８】ここで、図４及び５は、それぞれ、平均表
面粗さが０．５μｍである従来のローワープレート１２
４の部位、及び、平均表面粗さが０．０３μｍである本
発明におけるローワープレート２４の部位の顕微鏡写真
（倍率１６０倍）を示す。前者は微細な凹凸形状が認め
られたのに対し、後者の平坦性は顕著に改善されている
ことが確認された。

【００３９】また、前者のローワープレート１２４を有
するＧＤＰキット１２０を備えるアッシング装置１００
と、後者のローワープレート２４を有するＧＤＰキット
２０を備えるアッシング装置１０とをそれぞれ用い、同
種のウェハＷを複数枚処理したときに、フォトレジスト
のアッシング速度が２０〜３０％低下するまで（例え
ば、初期値が６００００Å／ｍｉｎであれば、５０００
０Å／ｍｉｎ程度となるまで）のウェハＷの枚数を測定
したところ、以下に示す結果が得られた。・前者のＧＤＰキット１２０：２０００〜３０００枚・後者のＧＤＰキット２０：８０００〜１００００枚これより、ＧＤＰキット２０を備えるアッシング装置１
０によれば、アッシング速度の低下率を従来に比して格
段に小さく抑え得ることが確認された。よって、アッシ
ング効率すなわちプロセス効率を向上できる。

【００４０】さらに、一般に、アッシング速度が低下し
た場合には、ＧＤＰキット以外にもチャンバ１１内壁
面、他のチャンバ１１内部材等に同様な付着物が堆積し
ており、ウェハＷの膜特性ひいてはデバイス特性への悪
影響を避けるため、チャンバ１１内の全体洗浄が必要と
なる。特に、エッチング装置又はそのチャンバが、アッ
シング装置又はそのチャンバを兼ねる場合には、アッシ
ング及びそれに先立つエッチング時の副生物が付着物と
なり得る。

【００４１】すなわち、従来のＧＤＰキット１２０を用
いた場合には、２０００〜３０００枚のウェハＷ処理後
にチャンバ１１内洗浄が必要となる。一方、本発明のＧ
ＤＰキット２０を用いた場合には、８０００〜１０００
０枚のウェハＷ処理後にチャンバ１１内洗浄を行えばよ
いこととなる。その結果、この例では、装置の停止時間
（ダウンタイム）を約３割短縮することができ、また、
後述するように、ＧＤＰキット１２０を新規品に交換す
る頻度に比して、ＧＤＰキット２０を新規品に交換する
頻度が格段に減少し、部材コストを約８割低減できるこ
とが確認された。

【００４２】次に、図６（Ａ）〜（Ｃ）及び図７（Ａ）
〜（Ｃ）を参照し、本発明のガス導入装置を構成する分
散部の生産方法の例について説明する。図６（Ａ）〜
（Ｃ）は、図１及び３に示すローワープレート２４を生
産する手順の一部を例示する工程図（いずれも正面図）
である。まず、完成状態のローワープレート２４と略同
径且つより厚い材料部材５１を、石英の無垢材から切り
出し等によって形成する（図６（Ａ））。次いで、この
材料部材５１における、孔２４ａに対応する位置に同径
の孔５２ａを穿設し、加工部材５２を得る（図６
（Ｂ））。そして、加工部材５２の図示上面５２ｕ側及
び図示下面５２ｌ側の所定量を機械的に研磨し、ローワ
ープレート２４を得る（図６（Ｃ））。

【００４３】なお、材料部材５１の厚さは、目的とする
表面粗さ及び完成品のローワープレート２４に要求され
る寸法に応じて適宜決定することができる。また、先に
図５に示した顕微鏡写真は、このようにして平均表面粗
さが０．０３μｍとなるように加工したローワープレー
ト２４の一部表面写真である。

【００４４】一方、図７（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明のガ
ス導入装置に好適な他のローワープレートを生産する手
順の一部を例示する工程図（いずれも正面図）である。
この例では、まず、完成状態のローワープレート２５
（分散部）と略同径且つやや薄い材料部材６１を、石英
の無垢材から切り出し等によって形成する（図７
（Ａ））。次いで、この材料部材６１の図示上面６１ｕ
及び図示下面６１ｌに、スピンコート法によりシロキサ
ン骨格を有するＳＯＧ膜６２ｃを成膜し、加工部材６２
を得る（図７（Ｂ））。

【００４５】より具体的には、シロキサン成分と溶媒
（アルコール等）から成るＳＯＧ液を面６１ｕ又は面６
１ｌ上にスピンコート法で塗布し、溶媒を加熱蒸発させ
た後、塗布膜を硬化させる。次いで、同じ操作を他方の
面に施す。ここで、ＳＯＧ膜としては、シリカガラス、
アルキルシロキサンポリマー、アルキルシルセスキオキ
サンポリマー（ＭＳＱ）、水素化シルセスキオキサンポ
リマー（ＨＳＱ）、水素化アルキルシルセスキオキサン
ポリマー（ＨＯＳＰ）等を例示できる。それから、この
加工部材６２に孔２５ａを穿設し、ローワープレート２
４と同様に複数の孔２５ａを有するローワープレート２
５を得る（図６（Ｃ））。

【００４６】スピンコート法等によって成膜されたＳＯ
Ｇ膜６２ｃは、元来、絶縁膜の平坦化に使用されること
が多く、極めて平坦性に優れており、ローワープレート
２５の平均表面粗さを簡易且つ確実に０．２５μｍ以下
とすることが可能である。なお、ＳＯＧ膜６２ｃの代わ
りに、Ｏ^*等のラジカルに対して耐性を有する他の酸化
膜、酸窒化膜、炭窒化膜、酸炭化膜等を適宜の方法で加
工部材５２上に付与してもよい。また、孔２５ａを設け
てから、被覆しても構わない。

【００４７】図８は、本発明によるガス導入装置を備え
るアッシング装置の他の実施形態を模式的に示す断面図
（一部構成図）である。アッシング装置６０は、ガス供
給系３０が、配管ＰにＭＦＣ３３ｆを介して接続された
ＣＦ₄ガス供給源３３を有すること、及び、ＧＤＰキッ
ト２０の代わりに従来のＧＤＰキット１２０を備えるこ
と以外は、図１に示すアッシング装置１０と同様に構成
されたものである。このアッシング装置６０において
も、アッシング装置１０の説明で言及したのと同様なア
ッシングが行われる。

【００４８】但し、ガス導入装置としてＧＤＰキット１
２０を用いるので、ＧＤＰキット２０を装備するアッシ
ング装置１０に比して、フォトレジストに対するアッシ
ング速度の低下率が大きい傾向にある。そこで、本発明
によるアッシング装置６０及びその運転方法において
は、アッシング速度が一定の閾値を下回った場合に、Ｃ
Ｆ₄ガスによるＧＤＰキット１２０のドライクリーニン
グを実施する。具体的には、以下の手順が例示される。

【００４９】まず、アッシング装置６０の実運転に先立
って、ドライクリーニングを行うべきアッシング速度の
閾値を決定する。この閾値は、ウェハＷに対する一連の
プロセスのスループット等を考慮して任意に定めること
ができ、例えば、先述したように、初期値の２０〜３０
％以下となる値を設定できる。この場合、先の試験結果
に従えば、ウェハＷを２０００〜３０００枚処理した時
点が、ドライクリーニングを行うタイミングであり、こ
のようにウェハＷの累積処理枚数をアッシング速度低下
の指標の一つとすることも可能である。或いは、経過時
間によって定期的に、例えば、１回／日といった頻度を
設定しても構わない。

【００５０】そして、ウェハＷ処理枚数が所定値（上例
で言えば、２０００〜３０００枚）に達した時点で、ウ
ェハＷをチャンバ１１外へ搬出後、アッシング処理を一
旦中断する。次に、チャンバ１１内の圧力及びウェハＷ
の温度を一定値に保持した状態で、ＣＦ₄ガスから成る
洗浄ガスＦをＧＤＰキット１２０のチューブ１２１内に
供給する。なお、これに先立ち、必要に応じてチャンバ
１１内をＡｒガス等でパージしてもよい。また、洗浄ガ
スＦの供給と共に、マイクロ波発生器４１を運転し、導
波管４０を通してマイクロ波Ｍをチューブ１２１側壁か
らその内部へ導入し、洗浄ガスＦに照射する（第１ステ
ップ）。

【００５１】このときの処理条件としては、以下の条件
を例示できる。・ウェハＷ温度（処理温度）：２５０〜３００℃ ・チャンバ１１内圧力：１．０〜２．０Ｔｏｒｒ・ＣＦ₄ガス流量：１０〜５０ｓｃｃｍ・マイクロ波Ｍ：周波数２．４５ＧＨｚ、出力８００〜
１４００Ｗ

【００５２】洗浄ガスＦは、チューブ１２１内で励起・
電離され、Ｆ^*等のフッ素原子を含む化学種の活性種が
生じる。活性種を含む洗浄ガスＦは、アッパープレート
１２３でブロックされた後ローワープレート１２４へ達
し、十分に分散され、ローワープレート１２４を通して
サセプタ１上方のチャンバ１１内空間へ導入される。こ
のとき、Ｆ^*等の活性種を含む洗浄ガスＦが、ＧＤＰキ
ット１２０のローワープレート１２４、アッパープレー
ト１２３等の構成部材の表面と接触する（第２ステッ
プ）。

【００５３】これにより、それらの表面上の付着物とＦ
^*等との反応が生じ、付着物が還元・分解等されて脱離
し、図示しない排気系によりチャンバ１１外へ排出され
る。このように第１ステップ及び第２ステップから洗浄
工程が構成される。こうしてＧＤＰキット１２０のドラ
イクリーニングを実施したところ、アッシング速度が初
期値と同等に回復することが確認された。よって、ドラ
イクリーニングを行わない従来に比して、平均的なアッ
シング速度つまりアッシング効率の低下を抑えることが
できる。また、上述したのと同程度の装置ダウンタイム
の短縮、及び部材コストの低減を図ることができる。な
お、本実施形態においては、ＧＤＰキット１２０の代わ
りに、本発明のＧＤＰキット２０を用いてももちろんよ
く、この場合には、更なる装置ダウンタイムの短縮、及
び部材コストの低減を実現することができる。

【００５４】また、本発明によるアッシング装置の他の
運転方法として、図９に示す従来構成のアッシング装置
１００の運転方法を挙げることができる。すなわち、上
述したのと同様に、アッシング速度が一定の値を下回っ
たときに、ＧＤＰキット１２０を新規品に交換してもよ
い（交換工程）。このようにしても、ＧＤＰキット１２
０を交換せずに引き続き使用する場合に比して、平均的
なアッシング速度つまりアッシング効率の低下を抑える
ことができる。また、上述したのと同程度の装置ダウン
タイムの短縮を図ることが可能となる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によるガス導
入装置、その生産方法、アッシング装置、及びその運転
方法によれば、ウェハ等の基体上に残存するフォトレジ
ストといった被処理物を除去するアッシング処理におい
て、同一のチャンバを用いて複数の基体を処理する際
に、アッシング処理効率の低下を抑えることができ、ス
ループットの低下を防止できる。また、装置のダウンタ
イム及び部材コストの低減を図ることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるガス導入装置を備えるアッシング
装置の一実施形態を模式的に示す断面図（一部構成図）
である。

【図２】図２（Ａ）及び（Ｂ）は、アッパープレートの
平面図及び正面図を示す。

【図３】図３（Ａ）及び（Ｂ）は、ローワープレートの
平面図及び正面図を示す。

【図４】表面粗さが０．５μｍである従来のローワープ
レートの部位の顕微鏡写真を示す。

【図５】表面粗さが０．０３μｍである本発明における
ローワープレートの部位の顕微鏡写真を示す。

【図６】図６（Ａ）〜（Ｃ）は、図１及び３に示すロー
ワープレートを生産する手順の一部を例示する工程図で
ある。

【図７】図７（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明のガス導入装置
に好適な他のローワープレートを生産する手順の一部を
例示する工程図である。

【図８】本発明によるガス導入装置を備えるアッシング
装置の他の実施形態を模式的に示す断面図（一部構成
図）である。

【図９】従来のアッシング装置の一例を示す模式断面図
（一部構成図）である。

【符号の説明】

１…サセプタ、２…加熱装置、１０，６０…アッシング
装置、１１…チャンバ、２０…ＧＤＰキット（ガス導入
装置）、２１…チューブ、２２…トッププレート、２３
…アッパープレート、２４，２５…ローワープレート
（分散部）、３０…ガス供給系（ガス供給部）、４０…
導波管（マイクロ波照射部）、４１…マイクロ波発生器
（マイクロ波照射部）、５１，６１…材料部材、６２ｃ
…ＳＯＧ膜、Ｆ…洗浄ガス、Ｇ…アッシングガス（反応
ガス）、Ｍ…マイクロ波、Ｗ…ウェハ（基体）。

フロントページの続き (72)発明者高橋稔千葉県成田市新泉14ー３野毛平工業団地内アプライドマテリアルズジャパン株式会社内 (72)発明者星野勝彦千葉県成田市新泉14ー３野毛平工業団地内アプライドマテリアルズジャパン株式会社内 (72)発明者遠藤秋広千葉県成田市新泉14ー３野毛平工業団地内アプライドマテリアルズジャパン株式会社内 (72)発明者野田幸信千葉県成田市新泉14ー３野毛平工業団地内アプライドマテリアルズジャパン株式会社内 (72)発明者川瀬羊平千葉県成田市新泉14ー３野毛平工業団地内アプライドマテリアルズジャパン株式会社内Ｆターム(参考） 5F004 AA13 AA16 BA03 BB14 BB18 BB26 BB28 BB29 BC03 BD01 DA01 DA25 DA26 DB26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体が収容されるチャンバ内に設けられ
ており、該基体上の被処理物を該基体上から除去するた
めの反応ガスが供給されるガス導入装置であって、前記反応ガス由来の活性種が流通する複数の孔が設けら
れ且つ前記基体に対向するように配置される分散部を有
しており、前記分散部の少なくとも一部の表面粗さが０．２５μｍ
以下である、ことを特徴とするガス導入装置。
【請求項２】請求項１記載のガス導入装置を生産する
方法であって、前記分散部の材料部材を、該分散部の少なくとも一部の
平均表面粗さが０．２５μｍ以下となるように研磨する
研磨工程を備える、ことを特徴とするガス導入装置の生
産方法。
【請求項３】請求項１記載のガス導入装置を生産する
方法であって、前記分散部の材料部材の表面に、該分散部の少なくとも
一部の平均表面粗さが０．２５μｍ以下となるように、
該分散部の少なくとも一部を被覆する被覆工程を備え
る、ことを特徴とするガス導入装置の生産方法。
【請求項４】基体が収容されるチャンバと、該チャン
バ内に設けられており、該基体上の被処理物を該基体上
から除去するための反応ガスが供給されるガス導入装置
と、を備えるアッシング装置であって、前記ガス導入装置に接続されており且つフッ素系ガスを
有するガス供給部と、前記ガス導入装置に供給される又は供給された前記フッ
素系ガスにマイクロ波を照射するマイクロ波照射部と、
を更に備えるアッシング装置。
【請求項５】基体が収容されるチャンバと、該チャン
バ内に設けられており該基体上の被処理物を該基体上か
ら除去するための反応ガスが供給されるガス導入装置と
を備えるアッシング装置を運転する方法であって、前記被処理物のアッシング速度が所定の値を下回る又は
下回ったときに、前記ガス導入装置を、マイクロ波が照
射されたフッ素系ガスで洗浄する洗浄工程を備えるアッ
シング装置の運転方法。
【請求項６】前記洗浄工程が、前記洗浄ガスにマイクロ波を照射する第１ステップと、前記マイクロ波が照射された洗浄ガスと前記ガス導入装
置の少なくとも一部とを接触させる第２ステップと、を
有することを特徴とする請求項５記載のアッシング装置
の運転方法。
【請求項７】基体が収容されるチャンバと、該チャン
バ内に設けられており該基体上の被処理物を該基体上か
ら除去するための反応ガスが供給されるガス導入装置と
を備えるアッシング装置を運転する方法であって、前記被処理物のアッシング速度が所定の値を下回る又は
下回ったときに、前記ガス導入装置を交換する交換工程
を備えるアッシング装置の運転方法。