JP2572568B2 - Ashing method - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ウエハ等に披着された膜を除去するアッ
シング装置（灰化装置）に関し、特に、オゾンを利用し
てウエハ上のフォトレジスト膜（以下単にレジスト）を
酸化することで除去する枚葉処理に適したアッシング方
法に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ashing apparatus (ashing apparatus) for removing a film deposited on a wafer or the like, and more particularly, to a photoresist on a wafer using ozone. The present invention relates to an ashing method suitable for single-wafer processing in which a film (hereinafter simply referred to as a resist) is removed by oxidation.
［従来の技術］ 半導体集積回路の微細パターンの形成は、一般に露光
及び現像によって形成された有機高分子のレジスト膜を
マスクとして用い、ウエハ上に形成された下地膜をエッ
チングすることにより行われる。[Prior Art] A fine pattern of a semiconductor integrated circuit is generally formed by etching a base film formed on a wafer using a resist film of an organic polymer formed by exposure and development as a mask.
したがって、マスクとして用いられるレジスト膜は、
エッチング過程を経た後にはウエハの表面から除去され
る必要がある。このような場合のレジストを除去する処
理としてアッシング処理が行われる。Therefore, the resist film used as a mask is
After the etching process, it needs to be removed from the surface of the wafer. An ashing process is performed as a process for removing the resist in such a case.
このアッシング処理は、レジストリッピング，シリコ
ンウエハ，マスクの洗浄をはじめインクのリムーブ，溶
剤残留物の除去等にも使用され、半導体プロセスのドラ
イクリーニング処理を行う場合に適するものである。This ashing process is also used for removing the ink, removing solvent residues, etc., including cleaning of the silicon wafer and mask, and is suitable for performing a dry cleaning process in a semiconductor process.
レジスト除去のアッシング処理としては、酸素プラズ
マによるものが一般的である。An ashing process for removing the resist is generally performed by oxygen plasma.
酸素プラズマによるレジストのアッシングは、レジス
ト膜の付いたウエハを処理室に置き、処理室中に導入さ
れた酸素ガスを高周波の電場によりプラズマ化し、発生
した酸素原子ラジカルにより有機物であるレジストを酸
化して二酸化炭素、一酸化炭素及び水に分解せしめて気
化させるという作用を利用したものである。Ashing of resist by oxygen plasma involves placing a wafer with a resist film in a processing chamber, converting the oxygen gas introduced into the processing chamber into a plasma with a high-frequency electric field, and oxidizing the organic resist with the generated oxygen atom radicals. It utilizes the action of decomposing it into carbon dioxide, carbon monoxide and water to vaporize it.
しかし、前記酸素プラズマによるアッシング処理にあ
っては、プラズマ中に存在する電場によって加速された
イオンや電子がウエハを照射するため、半導体集積回路
の電気的特性に悪影響を与えるという欠点がある。However, the ashing process using the oxygen plasma has a disadvantage that ions and electrons accelerated by an electric field existing in the plasma irradiate the wafer, which adversely affects the electrical characteristics of the semiconductor integrated circuit.
このような欠点を回避するものとして、同様に紫外線
（UV）を照射することにより酸素原子ラジカル発生させ
て、バッチ処理にアッシング処理をする装置がある。こ
の種の装置にあっては、プラズマ処理に比べて電界によ
る素子へのダメージがほとんどないため、素子を傷つけ
ず、効率的なストリッピングとクリーニングができる利
点がある。In order to avoid such a drawback, there is an apparatus that performs an ashing process in a batch process by generating oxygen atom radicals by similarly irradiating ultraviolet rays (UV). This type of apparatus has the advantage that the element is hardly damaged by the electric field as compared with the plasma processing, so that the element is not damaged and stripping and cleaning can be performed efficiently.
第17図は、従来の紫外線照射によるアッシング装置を
示す。FIG. 17 shows a conventional ashing apparatus using ultraviolet irradiation.
処理室100には、多数のウエハ101,101・・・が所定間
隔をおいて垂直に配置され、処理室100を上部に設置さ
れている紫外線発光管103からの紫外線を処理室100の上
面に設けられた石英等の透明な窓102を通して照射し、
処理室100に充填された酸素を励起してオゾンを発生さ
せる。そしてこのオゾン雰囲気から生じる酸素原子ラジ
カルをウエハ101に作用させてアッシング処理をすると
いうものである。In the processing chamber 100, a large number of wafers 101, 101,... Are vertically arranged at predetermined intervals, and ultraviolet light from an ultraviolet light emitting tube 103 installed on the processing chamber 100 is provided on the upper surface of the processing chamber 100. Irradiate through a transparent window 102 such as quartz
The oxygen filled in the processing chamber 100 is excited to generate ozone. An ashing process is performed by causing oxygen atom radicals generated from the ozone atmosphere to act on the wafer 101.
ところで、近年、ウエハは、大口径化の傾向にあり、
これに伴い、ウエハを一枚一枚処理する枚葉処理方式が
一般化しつつある。By the way, in recent years, the diameter of wafers has been increasing,
Along with this, a single-wafer processing method for processing wafers one by one is becoming popular.
［解決しようとする問題点］ 前記の紫外線照射によるアッシング処理にあっては、
ウエハへの損傷を与えるない利点はあるが、バッチ処理
である関係から時間がかかる欠点がある。しかも、単な
るオゾン雰囲気での作用であるため、そのレジストアッ
シング速度は、500Å〜1500Å/min程度に過ぎない。[Problem to be Solved] In the ashing process by the ultraviolet irradiation,
It has the advantage of not damaging the wafer, but has the disadvantage of being time consuming due to batch processing. In addition, the resist ashing speed is only about 500 ° to 1500 ° / min.
しかしながら、大口径に適するウエハの枚葉処理にあ
っては、その処理速度として通常１μ〜２μm/min程度
が必要とされ、紫外線を照射する従来の装置では、枚葉
処理化に十分に対応できない。However, in the single wafer processing of a wafer suitable for a large diameter, the processing speed is generally required to be about 1 μm to 2 μm / min, and a conventional apparatus that irradiates ultraviolet rays cannot sufficiently cope with the single wafer processing. .
また、紫外線を用いる関係から装置が大型化せざるを
得ず、しかも高価なものとなるという欠点がある。Further, there is a drawback that the apparatus must be increased in size due to the use of ultraviolet rays, and the apparatus becomes expensive.
［発明の目的］ この発明はこのような従来技術の問題点等に鑑みてな
されたものであって、前記問題点等を解決するととも
に、紫外線を用いずともアッシング処理が可能で、しか
もアッシング速度が大きく、かつ均一なアッシング処理
が可能なアッシング方法を提供することを目的とするも
のである。[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and solves the above-mentioned problems and the like, and enables an ashing process without using ultraviolet rays. It is an object of the present invention to provide an ashing method which is large in size and capable of performing a uniform ashing process.
［問題点を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、本発明のアッシング方法
は、被処理基板を載置台に載置し、この被処理基板を20
0℃〜350℃の温度に設定、維持する工程と、オゾンを３
〜５重量％含有するガスを15℃〜50℃の温度に設定する
工程と、前記温度に設定されたガスを、被処理基板から
１〜3mmのギャップを隔てて前記被処理基板に供給しつ
つ、所定の回転数で前記載置台を回転させて前記被処理
基板に対してアッシング処理を行う工程と、このアッシ
ング処理により生ずる二酸化炭素の濃度が所定値以上に
なったときに前記ガスの供給を停止させる工程を有する
ことを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, an ashing method according to the present invention places a substrate to be processed on a mounting table, and
A process of setting and maintaining a temperature of 0 ° C to 350 ° C,
Setting a gas containing 5% by weight to a temperature of 15 ° C. to 50 ° C., and supplying the gas set to the temperature to the substrate to be processed with a gap of 1 to 3 mm from the substrate. Performing the ashing process on the substrate to be processed by rotating the mounting table at a predetermined number of revolutions, and supplying the gas when the concentration of carbon dioxide generated by the ashing process becomes a predetermined value or more. It is characterized by having a step of stopping.
［作用］ この発明によれば、オゾンを含有するガスが15℃〜50
℃の温度に設定された被処理基板に供給されるので、後
述の実施例でも説明するように、オゾンの分解半減期の
特性に即したガスの被処理基板への供給が可能であり、
アッシング処理を行う酸素ラジカルの寿命が長い状態
で、これを効率よく被処理基板に供給できる。しかも前
記オゾンは３〜５重量％であるので、反応速度を落とさ
ずアッシングレートを高くすることができ、しかも均一
なアッシングができる。[Action] According to the present invention, the ozone-containing gas is heated at 15 ° C. to 50 ° C.
Since it is supplied to the substrate to be processed set at a temperature of ° C., it is possible to supply a gas to the substrate to be processed in accordance with the characteristic of the half-life of decomposition of ozone, as described in Examples below.
In a state where the life of the oxygen radical for performing the ashing process is long, the oxygen radical can be efficiently supplied to the substrate to be processed. Moreover, since the ozone is 3 to 5% by weight, the ashing rate can be increased without reducing the reaction rate, and uniform ashing can be performed.
他方被処理基板の温度は200℃〜350℃に加熱されるの
で、この点からも前記酸素ラジカルによるアッシング処
理は速くなる。さらにまた被処理基板から１〜3mmのギ
ャップを隔てて前記ガスは供給されているから、後術の
ように、被処理基板からの熱の影響と、酸素ラジカルの
移動時間とのバランスが図られている。On the other hand, since the temperature of the substrate to be processed is heated to 200 ° C. to 350 ° C., the ashing process using the oxygen radicals is accelerated also from this point. Further, since the gas is supplied with a gap of 1 to 3 mm from the substrate to be processed, the balance between the effect of heat from the substrate to be processed and the transfer time of oxygen radicals is achieved, as in the latter case. ing.
そしてアッシング処理によって生ずる二酸化炭素の濃
度が所定値以上になったときに前記ガスの供給は停止さ
れるので、効率よくアッシング処理を行うことが可能で
ある。The supply of the gas is stopped when the concentration of carbon dioxide generated by the ashing process becomes equal to or higher than a predetermined value, so that the ashing process can be performed efficiently.
［実施例］ 以下、この発明の一実施例について図面を用いて詳細
に説明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第１図はこの発明を実施するためのアッシング装置の
システムブロック図、第２図は同様に他のアッシング装
置の例であって、ウエハの搬送機構を含む全体的な構成
を示す断面説明図、第３図（ａ）及び（ｂ）は、そのウ
エハ搬送機構における静電チャックの具体的な説明図で
あって、（ａ）は同図（ｂ）のＩ−Ｉ断面図、（ｂ）は
その平面図、第４図は、その反応部分の拡大説明図、第
５図（ａ）は、酸素原子ラジカルによる反応と移動との
関係を説明する図、第５図（ｂ）及び（ｃ）は、それぞ
れ拡散開口とウエハ面におけるアッシング状態との関係
を説明する図、第６図は、オゾンの分解半減期と拡散開
口部の温度との関係を説明するグラフである。FIG. 1 is a system block diagram of an ashing apparatus for carrying out the present invention, and FIG. 2 is an example of another ashing apparatus similarly, and is a cross-sectional explanatory view showing an overall configuration including a wafer transfer mechanism. 3 (a) and 3 (b) are specific explanatory views of the electrostatic chuck in the wafer transfer mechanism, where (a) is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 3 (b), and (b) is FIG. 4 is a plan view, FIG. 4 is an enlarged explanatory view of the reaction portion, FIG. 5 (a) is a diagram illustrating the relationship between the reaction and movement by oxygen atom radicals, and FIGS. 5 (b) and (c). 6 is a diagram for explaining the relationship between the diffusion opening and the ashing state on the wafer surface, and FIG. 6 is a graph for explaining the relationship between the half-life of decomposition of ozone and the temperature of the diffusion opening.
また、第７図は、ウエハの表面温度300℃におけると
ガス流量に対するアッシング速度の関係を説明するグラ
フ、第８図は、ウエハの表面温度300℃における拡散板
とウエハ表面とのギャップに対するアッシング速度の関
係を説明するグラフ、第９図は、ガスの温度とレジスト
除去率との関係を示す説明図、第10図（ａ），（ｂ），
（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）は、それぞれ拡散板の
開口の具体例の説明図、第11図（ａ），（ｂ），
（ｃ），（ｄ）は、それぞれ噴射部におけるガスの冷却
構造の具体例の説明図、第12図（ａ）は、ガス噴射部を
回転させる方式の説明図、第12図（ｂ）は、ウエハ側を
回転させる説明図、第13図は、回転させない場合のアッ
シング効果の説明図、第14図は、アッシング処理の終わ
りを判定するアッシング処理システムの実施例のブロッ
ク図、第15図は、その排気ガス中における二酸化炭素の
濃度変化のグラフ、第16図は、オゾン濃度に対するアッ
シング速度の関係を説明するグラフである。FIG. 7 is a graph for explaining the relationship between the gas flow rate and the ashing rate at a wafer surface temperature of 300 ° C. FIG. 8 is an ashing rate for the gap between the diffusion plate and the wafer surface at a wafer surface temperature of 300 ° C. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the gas temperature and the resist removal rate, and FIGS. 10 (a), (b),
(C), (d), (e) and (f) are explanatory diagrams of specific examples of the opening of the diffusion plate, respectively, and FIGS. 11 (a), (b) and
(C) and (d) are explanatory diagrams of a specific example of a gas cooling structure in an injection unit, respectively. FIG. 12 (a) is an explanatory diagram of a method of rotating a gas injection unit, and FIG. FIG. 13 is an explanatory diagram of an ashing effect when the wafer is not rotated, FIG. 14 is a block diagram of an embodiment of an ashing processing system for determining the end of the ashing process, and FIG. FIG. 16 is a graph showing a change in the concentration of carbon dioxide in the exhaust gas, and FIG. 16 is a graph for explaining a relationship between the ashing speed and the ozone concentration.
第１図においては、１は、アッシング処理システムで
あって、アッシング装置２と、このアッシング装置２の
オゾンを含有する酸素ガスを供給するオゾン＋酸素ガス
供給装置３、アッシング装置２に接続された排気装置
４、アッシング装置２内部に配置されたウエハ載置台21
を上下移動させる昇降装置５、そしてウエハ載置台21に
内設された加熱装置21aの発熱状態を調節してウエハの
温度を制御する温度調節器６とを備えている。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an ashing processing system, which is connected to an ashing device 2, an ozone + oxygen gas supply device 3 for supplying an oxygen-containing oxygen gas of the ashing device 2, and an ashing device 2. Exhaust device 4, wafer mounting table 21 arranged inside ashing device 2
And a temperature controller 6 for controlling the temperature of the wafer by adjusting the heat generation state of the heating device 21a provided in the wafer mounting table 21.
前記オゾン＋酸素ガス供給装置３は、気体流量調節器
3aと、オゾン発生器3b、酸素供給源3cとを備えていて、
オゾン濃度、気体流量、アッシング装置２（処理室）内
の気体圧力は、これら気体流量調節器3a,オゾン発生器3
b,酸素供給源3cと、排気装置４との関係で調整される。
特にアッシング装置２に供給されるオゾン濃度について
は、オゾン発生器3bにより調整され、所定値に設定され
る。The ozone + oxygen gas supply device 3 is a gas flow controller.
3a, an ozone generator 3b, an oxygen supply source 3c,
The ozone concentration, the gas flow rate, and the gas pressure in the ashing device 2 (processing chamber) are controlled by the gas flow controller 3a, the ozone generator 3
b, it is adjusted by the relationship between the oxygen supply source 3c and the exhaust device 4.
In particular, the ozone concentration supplied to the ashing device 2 is adjusted by the ozone generator 3b and set to a predetermined value.
また、アッシング装置２の内部に配置されたウエハ載
置台21は、ウエハ28を吸着保持するものであって、保持
されたウエハ28の温度は、温度調節器６により所定値に
維持される。Further, the wafer mounting table 21 arranged inside the ashing device 2 is for holding the wafer 28 by suction, and the temperature of the held wafer 28 is maintained at a predetermined value by the temperature controller 6.
さらにこのウエハ載置台21は適宜の回転駆動機構によ
って回転自在となるように構成されている。Further, the wafer mounting table 21 is configured to be rotatable by an appropriate rotation driving mechanism.
ウエハ28の上部には、その表面から0.5〜20mm程度の
間隔を隔ててオゾン＋酸素ガスを噴射する円錐状（コー
ン形）をした噴射部22が設けられていて、前記の間隔
は、昇降装置５によりウエハ載置台21が上昇することに
より所定の値に設定される。なお、この場合噴射部22側
を昇降装置により上下動させてもよい。On the upper part of the wafer 28, there is provided a conical (cone-shaped) jetting unit 22 for jetting ozone + oxygen gas at an interval of about 0.5 to 20 mm from the surface thereof. 5, the wafer mounting table 21 is raised to set a predetermined value. In this case, the injection unit 22 may be moved up and down by a lifting device.
噴射部22は、SUS（ステンレススチール）又はAl等で
構成されていて、そのウエハ28対向面に、ウエハ28の表
面と平行となる円板状の拡散板部22aを有している。そ
してウエハ28の搬入及び搬出の処理は、ウエハ載置台21
が昇降装置５により降下されて、この拡散板部22とウエ
ハ28との間の空間が拡大し、その空間にウエハ搬送機構
のアームが侵入することで行われる。The injection unit 22 is made of SUS (stainless steel), Al, or the like, and has a disc-shaped diffusion plate 22a on the surface facing the wafer 28, which is parallel to the surface of the wafer 28. The loading and unloading of the wafer 28 is performed on the wafer mounting table 21.
Is lowered by the elevating device 5, the space between the diffusion plate portion 22 and the wafer 28 is enlarged, and the arm of the wafer transfer mechanism enters the space.
さて、アッシング処理としては、ウエハ載置台21上の
ウエハ28を150℃〜500℃程度の範囲，特に、200℃〜350
℃の特定値にウエハを加熱して行われ、生成するオゾン
によるオゾンと酸素との混合比は、オゾン発生器3cで調
整する。そして、このオゾンを含有する酸素ガス，例え
ば、３〜15/min程度を処理室であるアッシング装置
２の室内へと送込む。このときのアッシング装置２内の
気体圧力は、例えば700〜200Torr程度の範囲に設定して
おく。In the ashing process, the wafer 28 on the wafer mounting table 21 is set in a range of about 150 ° C. to 500 ° C., particularly, in a range of 200 ° C. to 350 ° C.
The process is performed by heating the wafer to a specific value of ° C., and the mixture ratio of ozone and oxygen by the generated ozone is adjusted by the ozone generator 3c. Then, the oxygen gas containing this ozone, for example, about 3 to 15 / min, is sent into the ashing apparatus 2 which is the processing chamber. At this time, the gas pressure in the ashing device 2 is set in a range of, for example, about 700 to 200 Torr.
次に、アッシング装置２の処理室内へのウエハ28の搬
入／搬出ハンドリング処理について第２図に見るアッシ
ング装置30に基づき具体的に説明する。なお、このアッ
シング装置30は、第１図に見るアッシング装置２と異な
り、ウエハ載置台を上下移動させる代わりに噴射部を上
下移動する構成を採っている。Next, the handling processing for loading / unloading the wafer 28 into / from the processing chamber of the ashing apparatus 2 will be specifically described based on the ashing apparatus 30 shown in FIG. The ashing device 30 differs from the ashing device 2 shown in FIG. 1 in that the injection unit is moved up and down instead of moving the wafer mounting table up and down.
第２図において、アッシング装置30は、処理室20とそ
の両側に配置されたローダ／アンローダ部23a,23bと、
これらローダ／アンローダ部23a,23b内部にそれぞれ設
置されたベルト搬送機構24a,24bとから構成されてい
る。2, the ashing device 30 includes a processing chamber 20 and loader / unloader units 23a and 23b disposed on both sides thereof.
The loader / unloader units 23a and 23b are provided with belt transport mechanisms 24a and 24b, respectively, provided inside the loader / unloader units 23a and 23b.
ここでは、ローダ／アンローダ部23a,ベルト搬送機構
24a側がウエハを搬入する側となり、ローダ／アンロー
ダ部23b,ベルト搬送機構24bがアッシング処理済みウエ
ハを搬出する側となるが、これは、どちらを搬入側又は
搬出側としてもよい。さらにローダ／アンローダ部は、
どちらか１つだけであってもよい。Here, the loader / unloader section 23a, the belt transport mechanism
The side 24a is the side for loading the wafer, and the loader / unloader unit 23b and the belt transport mechanism 24b are the side for unloading the ashing-processed wafer. Either may be the loading side or the unloading side. Furthermore, the loader / unloader section
Only one of them may be used.
なお、図示されていないが、ベルト搬送機構24a,24b
の反対側端部には、それぞれウエハを所定間隔隔てて積
層して収納するカートリッジが設置されていて、このカ
ートリッジが上下移動することにより、処理前のウエハ
がカートリッジから順次ベルト搬送機構24aによりロー
ダ／アンローダ部23aへと送り込まれる。そしてアッシ
ング処理済みのウエハが、ローダ／アンローダ部23bか
らベルト搬送機構24bを経てカートリッジに順次積層さ
れて収納されて行く。Although not shown, the belt transport mechanisms 24a and 24b
At the opposite end of each of the cartridges, a cartridge for stacking and storing wafers at predetermined intervals is installed, and by moving the cartridge up and down, the wafers before processing are sequentially loaded from the cartridges by the belt transport mechanism 24a. / Unloader unit 23a. The ashing-processed wafers are sequentially stacked and stored in the cartridge from the loader / unloader unit 23b via the belt transport mechanism 24b.
さて、処理室20は、例えばSUS,Al或いはTiN等により
コーテングされたAlのチャンバ29を備えていて、その内
部中央には、ウエハ載置台205が設置されている。そし
てその上部に所定間隔をおいてガス噴射部22aが上下移
動可能にチャンバ29の天井側で支承されている。The processing chamber 20 includes an Al chamber 29 coated with, for example, SUS, Al, or TiN, and a wafer mounting table 205 is provided at the center of the chamber. A gas injection unit 22a is supported on the upper side of the chamber 29 at a predetermined interval on the ceiling side of the chamber 29 so as to be vertically movable.
ここで、ガス噴射部22aは、円板状の拡散板200とその
上に接続されたコーン部203とからなる円錐形状をして
いて、コーン部203には、オゾン＋酸素ガスの導入パイ
プ202がその上部において接続され、導入パイプ202は、
SUS等で構成される金属蛇腹201で上下移動可能に密閉包
囲されていて、この導入パイプ202からアッシングのた
めの反応に必要なオゾン＋酸素ガスが導入される。Here, the gas injection part 22a has a conical shape composed of a disc-shaped diffusion plate 200 and a cone part 203 connected thereon, and the ozone + oxygen gas introduction pipe 202 Are connected at its upper part, and the introduction pipe 202 is
A metal bellows 201 made of SUS or the like is hermetically sealed so as to be able to move up and down, and ozone + oxygen gas required for a reaction for ashing is introduced from the introduction pipe 202.
204は、コーン部203の外側周囲を渦巻き形に覆うオゾ
ン＋酸素ガスに対する冷却器であって、コーン部203に
熱伝導性のセメント等により固定されている。そして冷
却器204は、冷媒がコーン部203の下側から導入されて、
その頂点部分で排出され、外部に導かれる構成である。Reference numeral 204 denotes a cooler for ozone + oxygen gas that spirally covers the outer periphery of the cone 203, and is fixed to the cone 203 by heat conductive cement or the like. And the cooler 204, the refrigerant is introduced from below the cone section 203,
It is a structure that is discharged at the top and guided to the outside.
一方、拡散板200は、第４図に見るように、ガスを吹
き出すためスリット（開口）31を有していて、冷却され
たオゾン＋酸素ガスを均一にウエハ28の表面へと吹出
す。On the other hand, as shown in FIG. 4, the diffusion plate 200 has a slit (opening) 31 for blowing out gas, and blows the cooled ozone + oxygen gas uniformly to the surface of the wafer 28.
拡散板200は、その周辺部においてほぼ120゜間隔でボ
ールスクリュウー機構231,232,233により３点で支持さ
れ、上下移動する。その駆動は、ボールスクリュウー機
構231,232,233のボール部234,235,236（図では現れてい
ない）にそれぞれ形成されているギヤがモータ230の回
転軸236に刻まれたウオームギヤと噛合することで行わ
れる。The diffusion plate 200 is supported at three points by ball screw mechanisms 231, 232, and 233 at substantially 120 ° intervals in the peripheral portion thereof, and moves up and down. The driving is performed by gears formed on the ball portions 234, 235, 236 (not shown in the figure) of the ball screw mechanisms 231, 232, 233 meshing with the worm gear engraved on the rotating shaft 236 of the motor 230.
なお、噴射部22aの昇降機構は、このようなモータと
ボールスクリュー，ギヤとの組合せでなく、エアーシリ
ンダ等を用いて直接上下に移動させる構成を採ってもよ
い。Note that the lifting mechanism of the injection unit 22a may be configured to directly move up and down by using an air cylinder or the like instead of such a combination of the motor, the ball screw, and the gear.
そして、図で示す位置では、噴射部22aが上昇状態
（待機位置）にあって、ウエハ28がウエハ載置台205に
搬入され、又はそこから搬出される関係にある。一方、
第４図に見るように、噴射部22aが降下した場合には、
拡散板200の吹出し面が、ウエハ表面から0.5〜数mm,又
は10数mm程度の間隔（反応位置）となり、ウエハ載置台
205の上部に位置付けられ、ウエハ載置台205上のウエハ
28の表面にガスを供給する状態となる。In the position shown in the figure, the ejection unit 22a is in the raised state (standby position), and the wafer 28 is carried into or out of the wafer mounting table 205. on the other hand,
As shown in FIG. 4, when the injection part 22a descends,
The blowing surface of the diffusion plate 200 is spaced from the wafer surface by about 0.5 to several mm or about 10 mm (reaction position).
The wafer located on the wafer mounting table 205
The gas is supplied to the surface of 28.
なお、このウエハ載置台205の内部には、ウエハ載置
台205を加熱するために加熱装置206が設置されている。
また、この例では、チャンバ29には、オゾンを含有する
ガスの他に、拡散板200からのガスの流れに対し、これ
に影響を与えず、これを覆うようにN2ガスが導入されて
いる。Note that a heating device 206 is provided inside the wafer mounting table 205 to heat the wafer mounting table 205.
In addition, in this example, in addition to the gas containing ozone, the flow of the gas from the diffusion plate 200 does not affect the chamber 29, and an N 2 gas is introduced into the chamber 29 so as to cover the gas. I have.
さて、26aは、移送アーム25aの先端側に支承された吸
着チャック部であって、10aは、吸着チャック26aの本体
に対して上下動する、吸着チャック部26aに支承された
静電チャックである。図では、ウエハ28が静電チャック
10aに吸着されている状態を示している。なお、この場
合のウエハの吸着は、負圧による吸着でもよく、機械的
な挟持乃至保持によってもよい。Now, 26a is a suction chuck portion supported on the tip side of the transfer arm 25a, and 10a is an electrostatic chuck supported on the suction chuck portion 26a that moves up and down with respect to the main body of the suction chuck 26a. . In the figure, the wafer 28 is an electrostatic chuck
10A shows a state of being adsorbed. In this case, the suction of the wafer may be suction by negative pressure, or may be mechanical clamping or holding.
移送アーム25aは、ローダ／アンローダ部23a内に配置
された支持具27aに他端が固定され、ローダ／アンロー
ダ部23aと処理室20のウエハ装置台205との間を進退する
フロッグレッグ搬送機構形のアームである。なお、この
移送アーム25aは、マグネテックシリンダ或いはエアシ
リンダ等で構成してもよい。The transfer arm 25a has a frog-leg transfer mechanism of which the other end is fixed to a support 27a arranged in the loader / unloader section 23a and which advances and retreats between the loader / unloader section 23a and the wafer apparatus table 205 in the processing chamber 20. Arm. Note that the transfer arm 25a may be configured by a magnetic cylinder, an air cylinder, or the like.
ここで、フロッグレッグ搬送機構を用いているのは、
搬送機構部を小型化できるとともに、例えば、ローダ／
アンローダ部の両側にアッシング処理室を設けて、フロ
ッグレッグ搬送機構の支持具27aを回転可能にすれば、
求めるチャンバ側にフロッグレッグ搬送機構を方向付け
られるので、両側のチャンバにウエハを選択的に搬送又
は搬出できる利点がある。Here, the reason for using the frog leg transport mechanism is
The transport mechanism can be miniaturized and, for example, a loader /
If an ashing processing chamber is provided on both sides of the unloader section and the support member 27a of the frog leg transport mechanism is rotatable,
Since the frog-leg transfer mechanism can be directed to the desired chamber side, there is an advantage that the wafer can be selectively transferred or unloaded to the chambers on both sides.
また、ベルト搬送機構とチャッバとの中間にローダ／
アンローダ部を直線状に設けて、その支持具27aを回転
可能にすれば、同様にベルト搬送機構側からウエハをピ
ックアップして、反転してチャンバ側に搬送することも
可能であり、このような場合にあっても装置全体を小型
なものとして実現できる。A loader / loader is located between the belt transport mechanism and the chamber.
If the unloader section is provided linearly and the supporting member 27a is made rotatable, it is also possible to pick up a wafer from the belt transfer mechanism side, reverse it, and transfer it to the chamber side. Even in such a case, the whole apparatus can be realized as a small one.
さて、ローダ／アンローダ部23bにも、対称関係で同
様なフロッグレッグ搬送機構形の移送アーム25b,吸着チ
ャック部26b,その静電チャック10b,そして支持具27bが
それぞれ設けられている。なお、図では、静電チャック
10bにも、処理済みのウエハ28が吸着されている。The loader / unloader unit 23b is also provided with a transfer arm 25b, a suction chuck unit 26b, its electrostatic chuck 10b, and a support 27b of a similar frog-leg transfer mechanism in a symmetric relationship. In the figure, the electrostatic chuck
The processed wafer 28 is also attracted to 10b.
そこで、ウエハ載置台205には、負圧吸着のための孔2
20が複数個設けられている。また、ウエハ載置台205の
周囲には、反応後の排気ガスをできるだけ均等に排出す
るために、環状に所定間隔で設けられた複数の排気開口
219,219・・・がリングプレート222に設けられていて、
このリングプレート222は、ウエハ載置台205の上面より
少し下位置でウエハ載置台205の外周側にはめ込まれて
いる。Therefore, the wafer mounting table 205 has a hole 2 for vacuum suction.
20 are provided. In addition, around the wafer mounting table 205, in order to exhaust the exhaust gas after the reaction as evenly as possible, a plurality of exhaust openings provided annularly at predetermined intervals.
219, 219 ... are provided on the ring plate 222,
The ring plate 222 is fitted on the outer peripheral side of the wafer mounting table 205 at a position slightly lower than the upper surface of the wafer mounting table 205.
またウエハ載置台205は、後述の如く回転自在となる
ように構成されている。The wafer mounting table 205 is configured to be rotatable as described later.
221,223は、それぞれチャンバ29を排気する排気管で
あって、排気装置４のポンプに接続されている。これら
排気管221,223は、均等に排気が行われるように２つ乃
至は、複数個設けられているが、これは１つであっても
よい。また、224,225は、それぞれゲートバルブであ
る。Reference numerals 221 and 223 denote exhaust pipes for exhausting the chamber 29, respectively, which are connected to the pump of the exhaust device 4. Although two or more of these exhaust pipes 221 and 223 are provided so as to perform uniform exhaust, one may be provided. 224 and 225 are gate valves, respectively.
また、226,227は、それぞれベルト搬送機構24a,24bの
搬送ベルトであり、217,218は、ローダ／アンローダ部2
3a,23bのチャンバである。ここでこのローダ／アンロー
ダ部23a,23bのチャンバ217,218も、チャンバ29の内圧に
合わせて、真空ポンプにより排気するようにしてもよ
い。Reference numerals 226 and 227 denote transport belts of the belt transport mechanisms 24a and 24b, respectively, and 217 and 218 denote loader / unloader units 2
These are chambers 3a and 23b. Here, the chambers 217 and 218 of the loader / unloader units 23a and 23b may be evacuated by a vacuum pump in accordance with the internal pressure of the chamber 29.
次に、この装置の動作について説明すると、噴射部22
aが上昇状態に設定され、待機位置に保持されて、ガス
導入口202のバルブが閉じられているとする。Next, the operation of this device will be described.
It is assumed that a is set to the ascending state, held at the standby position, and the valve of the gas inlet 202 is closed.
ゲートバルブ224,225が閉じられていると、チャンバ2
01内は、常圧に近い減圧状態にある。When gate valves 224 and 225 are closed, chamber 2
Inside 01 is in a reduced pressure state close to normal pressure.
なお、第１図のウエハ載置台21を昇降するものにあっ
ては、昇降装置５を駆動してウエハ載置台21を降下させ
て待機位置に設定することになる。しかし、そのローダ
／アンローダ部の関係は第２図に見る場合と同様であ
る。In the case of raising and lowering the wafer mounting table 21 shown in FIG. 1, the elevating device 5 is driven to lower the wafer mounting table 21 and set the standby position. However, the relationship between the loader / unloader section is the same as that shown in FIG.
さて、この状態でゲートバルブ224を開いて、ベルト
搬送機構24aからローダ／アンローダ部23aに搬入された
ウエハ28を、その静電チャック10aを降下させ、これに
電圧を印加して吸着チャック26aにより吸着する。そし
てこの静電チャック10aを上昇させて、ウエハ28をピッ
クアップする。次に搬送アーム25aを伸張し、吸着した
ウエハ28をローダ／アンローダ部23aから処理室20へと
搬送してウエハ載置台205上に位置付けてその静電チャ
ック10aを降下させるとともに、印加電圧を低下又はゼ
ロにしてウエハ28を自重落下させる。そしてウエハ載置
台205側に負圧吸着させてウエハ載置台205上に設置す
る。In this state, the gate valve 224 is opened, and the wafer 28 loaded into the loader / unloader unit 23a from the belt transport mechanism 24a is lowered by the electrostatic chuck 10a, a voltage is applied thereto, and the wafer is loaded by the suction chuck 26a. Adsorb. Then, the electrostatic chuck 10a is raised to pick up the wafer 28. Next, the transfer arm 25a is extended, and the sucked wafer 28 is transferred from the loader / unloader unit 23a to the processing chamber 20 and positioned on the wafer mounting table 205 to lower the electrostatic chuck 10a and reduce the applied voltage. Alternatively, the wafer 28 is dropped by its own weight with zero. Then, the wafer is mounted on the wafer mounting table 205 by attracting the wafer to the wafer mounting table 205 under a negative pressure.
次に、静電チャック10aを上昇させた後、搬送アーム2
5aを縮小して吸着チャック26aをローダ／アンローダ部2
3aへと戻す。吸着チャック26aがローダ／アンローダ部
に移動した後、ゲートバルブ224を閉めて、噴射部22aを
反応位置まで降下させて、第４図に見る反応位置に拡散
板200を設定する。Next, after raising the electrostatic chuck 10a, the transfer arm 2
5a is reduced and suction chuck 26a is loaded into loader / unloader 2
Return to 3a. After the suction chuck 26a moves to the loader / unloader section, the gate valve 224 is closed, the injection section 22a is lowered to the reaction position, and the diffusion plate 200 is set at the reaction position shown in FIG.
なお、第１図に見るアッシング装置２の場合には、ウ
エハ載置台21が上昇装置５により昇降することで反応位
置にウエハ28が載置されることになる。In the case of the ashing device 2 shown in FIG. 1, the wafer mounting table 21 is moved up and down by the lifting device 5, so that the wafer 28 is mounted at the reaction position.
ここで、ウエハ28の温度を監視して、所定のアッシン
グ処理温度になったら、ただちにガス導入口202のバル
ブを開け、ウエハ載置台205状に設置されたウエハ28の
表面にオゾン＋酸素ガスを均等になるように吹き付け
る。Here, the temperature of the wafer 28 is monitored, and when the temperature reaches a predetermined ashing processing temperature, the valve of the gas inlet 202 is immediately opened, and ozone + oxygen gas is applied to the surface of the wafer 28 set on the wafer mounting table 205. Spray evenly.
その結果、ウエハ28のレジストが酸化され、この化学
反応により生成された、二酸化炭素、一酸化炭素及び水
素のガスは、反応後の酸素とともに、排気装置４により
排気管221,223を経て排気される。As a result, the resist on the wafer 28 is oxidized, and the gas of carbon dioxide, carbon monoxide and hydrogen generated by this chemical reaction is exhausted by the exhaust device 4 through the exhaust pipes 221 and 223 together with the reacted oxygen.
アッシング処理が完了した時点（例えば1min〜数mi
n）で、ガス導入口202のバルブを閉めて、拡散板200を
待機位置まで上昇させる（第１図では、ウエハ載置第20
5を待機位置まで降下させる）とともに、ゲートバルブ2
25を開けて、ローダ／アンローダ部23bから処理室20へ
と搬送アーム25bを伸張し、吸着チャック26bをウエハ載
置台205上に移動して、その先端側の静電チャック10bを
降下させてこれに電圧を印加する。そしてアッシング処
理済みのウエハ28をウエハ載置台205上で吸着して静電
チャック10bを上昇させてピックアップする。そして静
電チャック10aを上昇させた後、搬送アーム25bを縮小し
て処理済みのウエハ28をローダ／アンローダ部23bへと
搬出する。When the ashing process is completed (for example, 1 min to several mi
In (n), the valve of the gas inlet 202 is closed, and the diffusion plate 200 is raised to the standby position (in FIG.
5 to the standby position) and gate valve 2
25, the transfer arm 25b is extended from the loader / unloader section 23b to the processing chamber 20, the suction chuck 26b is moved onto the wafer mounting table 205, and the electrostatic chuck 10b on the tip side thereof is lowered to Voltage. Then, the ashing-processed wafer 28 is sucked on the wafer mounting table 205, and the electrostatic chuck 10b is lifted and picked up. After raising the electrostatic chuck 10a, the transfer arm 25b is reduced and the processed wafer 28 is carried out to the loader / unloader unit 23b.
このようにしてローダ／アンローダ部23bへと搬出さ
れたウエハは、ローダ／アンローダ部23bからベルト搬
送機構24bへの渡されてカートリッジに収納されてアッ
シング処理済みのウエハが装置外に取り出される。The wafer carried out to the loader / unloader unit 23b in this manner is passed from the loader / unloader unit 23b to the belt transport mechanism 24b, stored in a cartridge, and the ashing-processed wafer is taken out of the apparatus.
ここで、静電チャックの電極部について説明する。な
お、第１図において静電チャック10a,10bは、同一の構
成となるため、以下の説明においては、静電チャック10
を以て説明し、その電極部を静電チャック電極部17とす
る。Here, the electrode portion of the electrostatic chuck will be described. In FIG. 1, the electrostatic chucks 10a and 10b have the same configuration.
The electrode section is referred to as an electrostatic chuck electrode section 17.
さて、第３図（ａ），（ｂ）に見るように、ウエハ吸
引用静電チャック10の電極部17は、裏面内部に半円形の
窪み部11a,12aをそれぞれ設けた半円板状の金属等の導
体よりなる第1,第２の電極11,12により形成される。As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the electrode portion 17 of the wafer suction electrostatic chuck 10 has a semi-circular plate-like shape having semicircular recesses 11a and 12a inside the back surface. It is formed by first and second electrodes 11 and 12 made of a conductor such as a metal.
ところで、ウエハを自動搬送する場合は、表面側から
ウエハを吸い上げて搬送することを要求される場合が圧
倒的に多い。そこで前記電極部17は、静電吸着チャック
としてウエハ搬送装置に吊り下げられた状態で、その吸
着面側が下になるように取り付けられる。By the way, when automatically transporting a wafer, it is often overwhelmingly required to transport the wafer by sucking it from the front side. Therefore, the electrode section 17 is attached so that its suction surface side is downward in a state of being suspended from the wafer transfer device as an electrostatic suction chuck.
ここで、これら第1,第２の電極11,12は絶縁膜13,14に
より薄く皮膜されていて、所定の間隔Ｄの間隔を隔てて
配置されている。この間隔Ｄは、空隙のままでもよい
し、構造によっては絶縁物が挿入されていてもよい。そ
の選択は静電チャック10の全体の構造から決定すればよ
い。Here, these first and second electrodes 11 and 12 are thinly coated with insulating films 13 and 14, and are arranged at a predetermined interval D. This space D may be a space or an insulator may be inserted depending on the structure. The selection may be determined based on the entire structure of the electrostatic chuck 10.
第1,第２の電極11及び12は、第３図（ａ）に見るよう
に半径Ｒのほぼ半円状の外周に幅Ｗの部分を残して、内
部が凹状に窪み（深さｈ）、この幅Ｗの部分が半導体ウ
エハの吸着部15,16となっている。吸着部15,16のそれぞ
れその表面には、前記絶縁膜13,14の一部として絶縁膜1
5a,16aがコーテングされた層として設けられていて、こ
れら絶縁膜15a,16aの膜厚は、ウエハの吸引力等から決
定されるものである。そこでこの部分以外の絶縁膜13,1
4の厚さは、この電極部が、他の金属部分等に触れた場
合に十分な耐圧を持つことを考慮して決められる。As shown in FIG. 3A, the first and second electrodes 11 and 12 are recessed inside (depth h), leaving a portion of width W on the outer periphery of a substantially semicircle having a radius R. The portion having the width W forms the suction portions 15 and 16 of the semiconductor wafer. The surface of each of the adsorbing portions 15 and 16 has an insulating film 1 as a part of the insulating films 13 and 14.
5a and 16a are provided as coated layers, and the film thickness of these insulating films 15a and 16a is determined by the suction force of the wafer and the like. Therefore, the insulating film other than this part
The thickness of 4 is determined in consideration of the fact that this electrode portion has a sufficient withstand voltage when it comes into contact with another metal portion or the like.
次に、第４図及び第５図（ａ），第６図に従って、ア
ッシング反応について詳細に説明する。Next, the ashing reaction will be described in detail with reference to FIG. 4, FIG. 5 (a) and FIG.
第４図に見るように、アッシング処理においては、オ
ゾン＋酸素ガス供給装置３から供給されたオゾンは、噴
射部22a（又は噴射部22以下同じ）の内部では、次のよ
うな熱平行状態となっている。As shown in FIG. 4, in the ashing process, the ozone supplied from the ozone + oxygen gas supply device 3 is in the following thermal parallel state inside the injection section 22a (or the same applies to the injection section 22 and below). Has become.
O3O2＋Ｏ この場合のオゾンが分解して得られる酸素原子ラジカ
ルＯの寿命は、温度に依存し、第６図に見るように25℃
付近では、非常に長くなっている。しかし、温度が上昇
すると急激にその寿命が短くなる。O 3 O 2 + O In this case, the lifetime of the oxygen atom radical O obtained by the decomposition of ozone depends on the temperature, and as shown in FIG.
In the vicinity, it is very long. However, when the temperature rises, its life is rapidly shortened.
一方、酸素原子ラジカルによるアッシング処理は、酸
化化学反応であり、それは、温度が高いほど速くなる。
しかも、酸素原子ラジカルがウエハ表面に作用するため
には、ある程度の時間も必要となる。そこでウエハ28の
表面にいかに効率よく酸素原子ラジカルを供給しつづけ
るかが重要な問題である。On the other hand, the ashing process using oxygen atom radicals is an oxidative chemical reaction, and the faster the process, the higher the temperature.
In addition, some time is required for the oxygen atom radicals to act on the wafer surface. Therefore, how to efficiently supply oxygen atom radicals to the surface of the wafer 28 is an important problem.
この発明で提案するアッシング処理は、ウエハ28の表
面に効率よく、酸素原子ラジカルを供給し、かつ反応生
成物を速くウエハ表面から排除するものであって、この
ような生成物の排除と酸素原子ラジカルの供給との相乗
効果の処理において、アッシング速度を枚葉処理に適す
るような処理速度まで向上させることができる。The ashing process proposed in the present invention is to efficiently supply oxygen atom radicals to the surface of the wafer 28 and quickly remove reaction products from the wafer surface. In the processing of the synergistic effect with the supply of radicals, the ashing speed can be increased to a processing speed suitable for single-wafer processing.
したがって、酸素原子ラジカルを供給するとともに、
反応生成物を排除する適切なガスの流れ空間を作ること
が重要である。Therefore, while supplying oxygen atom radicals,
It is important to create a suitable gas flow space to eliminate reaction products.
このガスの流れ空間は、この実施例では、第４図に見
るように、ウエハ載置台205と噴射部22aの拡散板200と
の間において形成される。In this embodiment, as shown in FIG. 4, the gas flow space is formed between the wafer mounting table 205 and the diffusion plate 200 of the injection unit 22a.
このウエハ載置台205と拡散板200との間隔は、比較的
狭いものであって、ウエハ28の加熱温度を高く採れば、
ウエハ表面に対して0.5〜数mm程度になるようにするこ
とが必要となる。また、噴射されるガスは、ウエハ28の
外形より5mm以上外側に吹出すように、その最外開口位
置（第４図のスリット31aの位置）が決定されている。The interval between the wafer mounting table 205 and the diffusion plate 200 is relatively narrow, and if the heating temperature of the wafer 28 is set high,
It is necessary that the thickness be about 0.5 to several mm with respect to the wafer surface. The outermost opening position (position of the slit 31a in FIG. 4) is determined so that the gas to be jetted is blown outward by 5 mm or more from the outer shape of the wafer 28.
このようにウエハ28の外形より外側にガスを吹出すこ
とにより、ウエハ外周部外側にガス流による負圧領域を
形成して中心部側からの生成ガスをより速くウエハ外周
より外側に運搬し、排出するものである。By blowing the gas outside the outer shape of the wafer 28 in this way, a negative pressure region is formed by the gas flow outside the outer peripheral portion of the wafer, and the generated gas from the central portion side is transported to the outer side of the outer periphery of the wafer faster, To discharge.
その結果、ウエハ表面へのオゾンの供給及び酸素原子
ラジカルの接触を容易にし、酸化反応を促進できる効果
がある。As a result, there is an effect that the supply of ozone and the contact of oxygen atom radicals to the wafer surface are facilitated, and the oxidation reaction can be promoted.
さて、冷却器204により冷却されたオゾン＋酸素は、
例えば25〜50℃程度に冷却される。そこで酸素原子ラジ
カルが噴射部22aのコーン部203内部に保持されている率
が高くなる。Now, the ozone + oxygen cooled by the cooler 204 is
For example, it is cooled to about 25 to 50 ° C. Therefore, the rate at which oxygen atom radicals are retained inside the cone 203 of the injection unit 22a increases.
そして、オゾン（O3,O2＋Ｏ）と酸素O2が拡散板200の
開口部から噴射したとたんに高温雰囲気に曝されること
になるが、その寿命が尽きる前に酸素とともにウエハ表
面に至って、ウエハ表面に披着されている膜をアッシン
グ（灰化，すなわち酸化してウエハ表面から除去）す
る。Then, as soon as ozone (O 3 , O 2 + O) and oxygen O 2 are injected from the opening of the diffusion plate 200, the wafer is exposed to a high-temperature atmosphere. Then, the film deposited on the wafer surface is ashed (ashed, that is, oxidized and removed from the wafer surface).
第５図（ａ）に見るように、アッシングされて発生し
た二酸化炭素、一酸化炭素及び気化状態の水は、同時に
上昇して拡散板200から噴き出す酸素（O2）やラジカル
でないオゾン（O3）の流れに乗って、その表面から排除
され、リングプレート222の排気開口219から排気管221,
223へと運ばれ、排気装置に４により順次排気される。As shown in FIG. 5 (a), the carbon dioxide, carbon monoxide and water in a vaporized state generated by the ashing rise simultaneously and rise in oxygen (O 2 ) ejected from the diffusion plate 200 and ozone (O 3 ) which is not radical. ), Is removed from the surface by the flow, and the exhaust pipes 221 and
It is carried to 223 and is sequentially exhausted by the exhaust device 4.
したがって、ウエハ28の表面は、常に酸素原子ラジカ
ルに曝されるような環境を作り出せる。なお、第５
（ａ）において、28aは、ウエハ28の表面部分であっ
て、28bは、ウエハ28に披着されたレジストの部分であ
り、矢印32は、拡散板200からのオゾン＋酸素ガスの流
れを示している。Therefore, the surface of the wafer 28 can create an environment that is always exposed to oxygen atom radicals. The fifth
28A, reference numeral 28a denotes a surface portion of the wafer 28, 28b denotes a portion of the resist deposited on the wafer 28, and an arrow 32 denotes a flow of the ozone + oxygen gas from the diffusion plate 200. ing.
ここで、オゾン温度を300℃に採り、ウエハ載置台205
の表面と拡散板200（噴射口側で）との間隔（ギャッ
プ）をパラメータとして、拡散板200に開口部における
標準状態（常温，常圧条件下）のガス流量に対するアッ
シング速度を測定してみると、第７図に見るように、
６″ウエハでは、2sl前後から40slの範囲（sl:常温，常
圧換算での流量）で、特に高速のアッシング処理が可能
であって、40sl/min程度から徐々に飽和する方向とな
る。Here, the ozone temperature is set to 300 ° C., and the wafer mounting table 205
Using the distance (gap) between the surface of the diffusion plate 200 and the diffusion plate 200 (on the injection port side) as a parameter, measure the ashing speed for the gas flow rate in the standard state (normal temperature, normal pressure conditions) at the opening of the diffusion plate 200 And, as seen in FIG.
For a 6 ″ wafer, particularly in the range of about 2 sl to 40 sl (sl: flow rate at normal temperature and normal pressure conversion), particularly high-speed ashing processing is possible, and the direction gradually becomes saturated from about 40 sl / min.
この流量を一般のウエハ径に対応させるために、ウエ
ハの単位面積当たりの流量に換算すると、0.01〜0.25sl
/min・cm2となる。In order to correspond this flow rate to a general wafer diameter, when converted to a flow rate per unit area of the wafer, 0.01 to 0.25 sl
/ min · cm 2 .
また、ウエハ表面温度300℃において、拡散板とウエ
ハ表面とのギャップに対するアッシング速度の関係をガ
ス流量をパラメータとして測定すると、第８図に見るよ
うにその間隔が20mm以上では、ガスの噴射流量に関係な
く、一定値に向かって収束する方向の特性を示す。At a wafer surface temperature of 300 ° C., the relationship between the ashing speed and the gap between the diffusion plate and the wafer surface was measured using the gas flow rate as a parameter. As shown in FIG. Irrespective of this, it shows a characteristic in a direction converging toward a constant value.
さらに、拡散板200から噴出するガスの温度とレジス
ト除去率との関係については、ウエハとのギャップ（ウ
エハ載置台205に載置されたウエハ28の表面から拡散板2
00の表面までの間隔）を2mm,反応時間を1minとした場
合、ガス流量をパラメータとしてその特性を測定してみ
ると、第９図に見るように、その温度を200℃程度に上
げると、除去し難いことが理解できる。Further, regarding the relationship between the temperature of the gas ejected from the diffusion plate 200 and the resist removal rate, the gap with the wafer (from the surface of the wafer 28 placed on the wafer mounting table 205 to the diffusion plate 2
When the reaction time is 1 mm, the gas flow rate is a parameter, and the characteristics are measured. As shown in FIG. 9, when the temperature is increased to about 200 ° C., It can be understood that it is difficult to remove.
したがって、ウエハ側を200℃以上加熱して反応を行
う場合にあっては、噴射するガス（オゾン＋酵素）は、
冷却することが好ましい。そして特に好ましい範囲とし
ては、この発明のように、その拡散板200の流出ガス温
度が15〜50℃にあることである。Therefore, when the reaction is performed by heating the wafer side at 200 ° C. or higher, the gas (ozone + enzyme) to be injected is
Cooling is preferred. As a particularly preferable range, as in the present invention, the outflow gas temperature of the diffusion plate 200 is 15 to 50 ° C.
このことは、第６図で見てきた、オゾン分解半減期の
特定とも一致する。This is consistent with the specification of the ozonolysis half-life shown in FIG.
また、第16図に見るように、オゾン濃度に対するアッ
シング速度の関係を調査して見ると、オゾン濃度を上昇
させるに従って、アッシング速度が上昇する関係にあ
る。しかし10重量％程度以上では飽和方向に移行する。
なお、この特性は、６″ウエハに対するもので、その温
度が250℃であって、ガス流量が5sl/min,チャンバ内圧
力が700Torr程度としてエッチング工程においてプラズ
マ照射により硬化したレジストに対して測定したもので
ある。Further, as shown in FIG. 16, when the relationship between the ashing speed and the ozone concentration is investigated, the ashing speed increases as the ozone concentration increases. However, at about 10% by weight or more, it shifts to the saturation direction.
The characteristics were measured for a 6 ″ wafer, the temperature of which was 250 ° C., the gas flow rate was 5 sl / min, and the chamber pressure was about 700 Torr. Things.
このように各特性グラフから理解できるように、ウエ
ハ上部に流動ガス空間を形成して、オゾンを含有したガ
スをウエハに噴射させ又は流出させることにより、１〜
数μm/minのアッシング処理が可能となる。そしてこれ
は、枚葉処理に適し、かつ大口径ウエハの処理に適する
アッシングを実現させる。As can be understood from the respective characteristic graphs, a flowing gas space is formed above the wafer, and a gas containing ozone is jetted or discharged from the wafer, thereby forming a fluid gas space.
Ashing processing of several μm / min becomes possible. This realizes ashing suitable for single-wafer processing and suitable for processing large-diameter wafers.
第10図（ａ）〜（ｄ）は、ウエハの表面に均一にオゾ
ン＋酸素ガスを噴射する拡散板200の具体例の説明図で
ある。FIGS. 10 (a) to 10 (d) are explanatory views of a specific example of a diffusion plate 200 for uniformly injecting ozone + oxygen gas onto the surface of a wafer.
第10図（ａ）は、４つの弧状のスリット311を円形か
つ同心円状に形成したものであって、この溝は、ウエハ
に対し垂直なものであってもよいが、外側にガスの流れ
を形成するために外側に向かってガスが流出するように
斜め溝孔にしている。FIG. 10 (a) shows four arc-shaped slits 311 formed circularly and concentrically, and this groove may be perpendicular to the wafer, but the gas flows outward. In order to form the gas, an oblique slot is formed so that gas flows out.
第10図（ｂ）は、円形の中心部に孔312を設け、これ
に対して放射状にスリット313を配置したものである。
第10図（ｃ）は、放射状に孔314を設け、各孔314は、外
側に向かって少し大きくなっている。第10図（ｄ）は、
燒結合金200aを拡散板200として用いたものであって、
板全面に亙って多孔質な孔315を均一に有している。FIG. 10 (b) shows an arrangement in which a hole 312 is provided in the center of a circle, and slits 313 are radially arranged on the hole 312.
In FIG. 10 (c), holes 314 are provided radially, and each hole 314 is slightly larger outward. FIG. 10 (d)
A sintered bond 200a is used as the diffusion plate 200,
Porous holes 315 are uniformly provided over the entire surface of the plate.
そして、第10図（ｅ）では、噴射口316が渦巻き状に
形成され、第10図（ｆ）では、単に、円形に小孔317を
穿ったものである。In FIG. 10 (e), the injection port 316 is formed in a spiral shape, and in FIG. 10 (f), the small hole 317 is simply formed in a circular shape.
ここで、拡散板200からガスを均一に流出する効果を
検討するために、第10図（ｆ）のように孔をまばらに開
けた場合と、第10図（ｄ）の燒結合金200aのように多孔
質の孔が均一に分布している場合とを比較してみると、
前者の場合には、第５図（ｂ）に見るように、レジスト
部分28bは、ガスの流れ32（矢印）に対応して、アッシ
ングされ、そのアッシングは緩やかに波打つむらができ
る。一方、後者の燒結合金のように多孔質の孔が均一に
分布している場合には、第５図（ｃ）に見るように、均
一なアッシングが行われる。Here, in order to examine the effect of uniformly flowing out the gas from the diffusion plate 200, the case where holes are sparsely opened as shown in FIG. 10 (f) and the case where the sintered metal 200a shown in FIG. Comparing with the case where the porous pores are uniformly distributed in
In the former case, as shown in FIG. 5 (b), the resist portion 28b is ashed in accordance with the gas flow 32 (arrow), and the ashing is undulating. On the other hand, when the porous holes are uniformly distributed as in the case of the sintered metal, uniform ashing is performed as shown in FIG. 5 (c).
したがって、ガスがより均一になるようにガス噴射口
を設けるとよく、このようにすることにより完全アッシ
ングまでの処理時間を短縮できること、ウエハ表面にオ
ゾンをあててもウエハを傷め難いという利点がある。な
お、第５図（ｂ），（ｃ）中、点線で示す部分は、アッ
シング前のレジストの表面位置（厚み）である。Therefore, it is preferable to provide a gas injection port so that the gas becomes more uniform. This has the advantage that the processing time until complete ashing can be shortened, and the wafer is hardly damaged even if ozone is applied to the wafer surface. . In FIGS. 5 (b) and 5 (c), the portion shown by the dotted line is the surface position (thickness) of the resist before ashing.
さて、先の第６図等の特性グラフに見るように、ガス
（オゾン＋酸素）は、できるだけ冷却した状態で拡散板
から噴射されたほうがよい。As shown in the characteristic graphs of FIG. 6 and the like, it is preferable that the gas (ozone + oxygen) be injected from the diffusion plate while being cooled as much as possible.
ところで、ウエハ載置台205と拡散板200との距離は、
比較的近い。一方、ウエハ載置台205及びウエハ28は、
反応温度まで加熱装置206により加熱される。したがっ
て、拡散板200は、ウエハ載置台205及びウエハ28側から
放射される輻射熱等により加熱され、拡散板200の表面
が温度上昇する傾向にある。By the way, the distance between the wafer mounting table 205 and the diffusion plate 200 is
Relatively close. On the other hand, the wafer mounting table 205 and the wafer 28
Heated by the heating device 206 to the reaction temperature. Therefore, the diffusion plate 200 is heated by radiation heat or the like radiated from the wafer mounting table 205 and the wafer 28 side, and the surface of the diffusion plate 200 tends to increase in temperature.
その結果、噴射口付近でガスの温度が上昇してウエハ
表面に供給される酸素原子ラジカルの量が減少してしま
う。特に、ギャップが大きいと熱の影響は多少減少する
が、酸素原子ラジカルの移動時間が長くなるので、温度
上昇の影響も含めてウエハ28の表面に到達するまでの寿
命が尽きてしまう酵素原子ラジカルも多くなる。また、
ギャップが小さすぎれば、ウエハ載置台205側の温度の
影響を直接受け、拡散板200の表面の温度上昇は、より
高くなる傾向にある。しかも拡散板200から吹出すガス
の流量によりその温度上昇値も相違して来る。As a result, the temperature of the gas increases near the injection port, and the amount of oxygen atom radicals supplied to the wafer surface decreases. In particular, when the gap is large, the effect of heat is slightly reduced, but the transfer time of oxygen atom radicals is prolonged, so that the enzyme atom radicals whose life until reaching the surface of the wafer 28 is exhausted, including the effect of temperature rise. Also increase. Also,
If the gap is too small, the temperature of the surface of the diffusion plate 200 tends to be higher due to the direct influence of the temperature on the wafer mounting table 205 side. In addition, the temperature rise value differs depending on the flow rate of the gas blown from the diffusion plate 200.
このようなことから、アッシング処理においては、よ
り最適な条件がある。第４図に見る反応形態において
は、ウエハの温度が200℃〜350℃程度にある場合、より
最適なギャップは、１〜3mm程度であって、ガスの流量
は、常温，常圧の条件下で６″ウエハでは、5.5〜17sl/
min程度である。したがって、これをウエハの単位表面
積当たりの流量に換算すると、0.03〜0.1sl/min・cm2と
なる。For this reason, there are more optimal conditions in the ashing process. In the reaction mode shown in FIG. 4, when the temperature of the wafer is about 200 ° C. to 350 ° C., the more optimal gap is about 1 to 3 mm, and the flow rate of the gas is normal temperature and normal pressure. For 6 ″ wafer, 5.5 ~ 17sl /
It is about min. Therefore, when this is converted into the flow rate per unit surface area of the wafer, it is 0.03 to 0.1 sl / min · cm 2 .
また、酸素原子ラジカルにより反応した二酸化炭素，
一酸化炭素，水等の反応生成物が、主に酸素（O2）によ
りウエハ表面から運び出されるということを考えると、
より効率のよいオゾンと酸素との重量％がある。Also, carbon dioxide reacted by oxygen atom radicals,
Considering that reaction products such as carbon monoxide and water are carried out of the wafer surface mainly by oxygen (O 2 ),
There is a more efficient weight percent of ozone and oxygen.
すなわち、オゾン（O3）が少ないとアッシングのレー
ト（膜厚に対する単位時間の減少率）が低くなり、均一
性が落ちて効率がよくない。一方、オゾン（O3）が多く
て酸素（O2）が少ないとレートは高くなるが、ウエハ表
面上で反応生成物のよどみが発生して反応速度が落ち
る。In other words, if the amount of ozone (O 3 ) is small, the ashing rate (the reduction rate of the unit time with respect to the film thickness) becomes low, and the uniformity is reduced, resulting in poor efficiency. On the other hand, when the amount of ozone (O 3 ) is large and the amount of oxygen (O 2 ) is small, the rate increases, but the reaction product stagnates on the wafer surface to decrease the reaction rate.
このような点を考慮して入れると、最適なオゾンの重
量％としては、３重量％から５重量％程度が適する。Taking this point into consideration, the optimum weight percentage of ozone is about 3 to 5 weight%.
さて、このようなことも考慮して均一なガスの噴射と
ともに、できるだけ温度の低いガスを噴射する噴射部の
冷却構造の具体例について次に説明する。Now, a specific example of the cooling structure of the injection unit that injects the gas with the lowest possible temperature, together with the uniform gas injection in consideration of the above, will be described below.
第11図（ａ）に見る噴射部22bは、拡散板200の内側面
にも蛇管からなる冷却管204aを配設し、これを冷却器20
4と連通したものであって、これは、ガス噴射のための
スリット318を避ける状態でこれを蛇行状に這わせたも
のである。The injection section 22b shown in FIG. 11 (a) is provided with a cooling pipe 204a made of a coiled pipe also on the inner side of the diffusion plate 200,
4, which is formed in a meandering manner while avoiding the slit 318 for gas injection.
また、第11図（ｂ）に見る噴射部22bは、拡散板200の
外側面（ウエハ28側）の蛇管からなる冷却管204bを配設
し、これを冷却器204と連通したものであって、同様に
スリット318を避ける状態でこれを蛇行して這わせたも
のである。なお、この場合、第11図（ａ），（ｂ）にお
いては、コーン部203の周囲に配設した冷却器204を設け
なくてもよい。The jetting part 22b shown in FIG. 11 (b) is provided with a cooling pipe 204b formed of a serpentine pipe on the outer surface (the wafer 28 side) of the diffusion plate 200, and this is connected to the cooler 204. Similarly, this is meandering and crawling while avoiding the slit 318. In this case, in FIGS. 11A and 11B, the cooler 204 disposed around the cone 203 need not be provided.
このようにすることにより、ウエハ載置台205側から
の熱輻射があっても拡散板200の表面を低い状態に抑制
することができ、噴射するガスの温度を抑えて、より自
由な条件下で効率のよいアッシング処理を行うことが可
能となる。By doing so, even if there is thermal radiation from the wafer mounting table 205 side, the surface of the diffusion plate 200 can be suppressed to a low state, the temperature of the gas to be injected can be suppressed, and under more free conditions An efficient ashing process can be performed.
第11図（ｃ），（ｄ）に見る噴射部22cは、円錐形状
ではなく、円筒形状としたものであって、上部にガス拡
散のためのドーム22dを有していて、このドーム部分で
あらかじめガスを拡散してからスリットを有する拡散板
311又は燒結合金200aの拡散板へと送り込む。The injection portion 22c shown in FIGS. 11 (c) and (d) is not a conical shape but a cylindrical shape, and has a dome 22d for gas diffusion at an upper portion. Diffusion plate with slit after gas is diffused in advance
It is fed into the diffusion plate of 311 or sintered metal 200a.
特に、第11図（ｃ）では円筒部の内部に蛇管状に冷却
器204cを内蔵していて、同図（ｄ）は、噴射を均一化す
るために、比較的大きな径のボール200bをその内部に充
填している。なお、これらは外側に冷却器を設けていな
いが、第11図（ａ），（ｂ）と同様に、円筒部の外側に
冷却管を這わせてもよいことはもちろんである。In particular, in FIG. 11 (c), a cooler 204c is built in a serpentine shape inside the cylindrical portion, and in FIG. 11 (d), a ball 200b having a relatively large diameter is used for uniform injection. Filling inside. In addition, although a cooler is not provided on the outside, it is a matter of course that a cooling pipe may be provided outside the cylindrical portion as in FIGS. 11 (a) and 11 (b).
次に、ウエハ表面に、より均一にガスを吹出し、さら
に、酸化反応を促進する目的でウエハと拡散板とを相対
的に回転させる事について説明する。Next, a description will be given of how the gas and the diffusion plate are relatively rotated for the purpose of more uniformly blowing the gas onto the wafer surface and promoting the oxidation reaction.
第12図（ａ）に見る噴射部33は、拡散管34とその中央
部で連通するガス導入管35とからなっていて、ガス導入
管36は、回転可能なようにチャンバ29の天井側で枢支さ
れている。The injection unit 33 shown in FIG. 12 (a) is composed of a diffusion tube 34 and a gas introduction tube 35 communicating with the central portion thereof. The gas introduction tube 36 is rotatable on the ceiling side of the chamber 29 so as to be rotatable. It is pivoted.
ここで、拡散管34は、その両端が閉塞されていて、そ
のウエハ28の対向面側には、ガスを拡散して吹出す噴射
口36,36,・・・が所定間隔で複数配設されている。さら
に、その端部側面（ウエハ表面と垂直となる側）の相互
に背を向けて反対側の位置に噴射口37,38設けられてい
て、ここからガスが噴射されることにより、拡散管34
は、その反作用で自力で回転する。しかも、両端から噴
射されるガスは、ウエハ28の外周より外側にあって、ア
ッシング生成物を外側へと運搬する役割も果たす。な
お、噴射口36に代えて、拡散管34の下面に多孔質な物質
を使用してもよい。Here, the diffusion tube 34 has both ends closed, and a plurality of injection ports 36, 36,. ing. In addition, injection ports 37 and 38 are provided at positions opposite to each other on the end side surfaces (the side perpendicular to the wafer surface), and when the gas is injected from these, the diffusion pipe 34 is formed.
Rotates on its own by the reaction. In addition, the gas injected from both ends is located outside the outer periphery of the wafer 28 and also serves to transport the ashing product to the outside. Note that, instead of the injection port 36, a porous substance may be used on the lower surface of the diffusion tube 34.
この発明の構成に即した例である第12図（ｂ）によれ
ば、ウエハ載置台205を軸支持して、チャンバ29の床面
側でこの軸を枢支しておき、モータなどの駆動機構によ
りウエハ載置台205を回転させる構成となっている。な
お、噴射部22aは、第12図（ａ）に示すような管状のも
の又は棒状のものであってもよい。According to FIG. 12 (b), which is an example conforming to the structure of the present invention, the wafer mounting table 205 is supported by a shaft, and the shaft is pivotally supported on the floor side of the chamber 29, and the drive of a motor or the like is performed. The structure is such that the wafer mounting table 205 is rotated by a mechanism. Note that the injection unit 22a may be a tubular one or a rod-like one as shown in FIG. 12 (a).
このような回転操作をした場合とそうでない場合の効
果について、比較してみると、回転方式を用いた場合
に、ウエハのレジストが排除される処理時間が短くな
る。すなわち回転方式と同一処理時間で回転させない場
合とこれとを比較してみると、第13図に見るように、回
転させない場合には、ウエハ中央部においては、レジス
トは排除されているが、その周辺部では、レジスト残部
40が除去されずに線条模様として残る現象が見られる。
なお、これは、６″ウエハについて行ったものである。Comparing the effects of the case where the rotation operation is performed and the case where the rotation operation is not performed, when the rotation method is used, the processing time for removing the resist on the wafer is reduced. That is, comparing the case where the rotation is not performed in the same processing time as the rotation method and the case where the rotation is not performed, as shown in FIG. 13, the resist is removed at the central portion of the wafer when the rotation is not performed. In the periphery, the remaining resist
A phenomenon is observed in which 40 is not removed and remains as a striated pattern.
Note that this was performed on a 6 ″ wafer.
このようなことから回転処理は、アッシング処理時間
の短縮において有効であり、しかも、ウエハ中央部を除
いた周辺部のアッシング処理に効果を発揮するものとい
える。特に、６″〜10″というような大口径ウエハに対
しては有効なものである。なお、第12図（ａ）の場合に
は、自動的にガス噴射部が回転するので、装置が単純と
なる利点があるが、ガスをそれだけ多く噴射しなければ
ならない。一方本発明の構成に従った第12図（ｂ）の場
合には、ウエハ載置台205側を回転するので、ガスの噴
射量が少なくて済む利点がある。From this, it can be said that the rotation processing is effective in shortening the ashing processing time, and is also effective for the ashing processing in the peripheral part except the central part of the wafer. In particular, it is effective for a large-diameter wafer such as 6 ″ to 10 ″. In the case of FIG. 12 (a), since the gas injection unit is automatically rotated, there is an advantage that the apparatus is simple, but the gas must be injected more. On the other hand, in the case of FIG. 12 (b) according to the configuration of the present invention, since the wafer mounting table 205 is rotated, there is an advantage that the gas injection amount can be reduced.
次に、枚葉処理を行う場合の全体的な制御に関係する
アッシング処理の終了検出について説明する。Next, detection of the end of the ashing process related to the overall control when performing the single-wafer process will be described.
第14図に見るように、アッシング処理の終了は、排気
装置４の前にガス分析計７を介装する。そして、ガス分
析計７から得られる二酸化炭素（CO2）濃度に対応する
検出信号を終点判定／制御装置８に入力して、二酸化炭
素の濃度を監視し、この濃度がゼロ又は所定値以下にな
ったときにアッシング処理が終了したものと判定する。As shown in FIG. 14, the gas analyzer 7 is interposed before the exhaust device 4 when the ashing process is completed. Then, a detection signal corresponding to the concentration of carbon dioxide (CO 2 ) obtained from the gas analyzer 7 is input to the end point determination / control device 8 to monitor the concentration of carbon dioxide, and this concentration is reduced to zero or less than a predetermined value. It is determined that the ashing process has been completed when it has become.
ここで、終点判定／制御装置８は、内部にコンパレー
タと、マイクロプロセッサで構成されるコントローラと
を有していて、ガス分析計７の出力を受けるコンパレー
タからアッシング処理終点検出信号を受けて、アッシン
グ装置2,ガス導入パイプ（第２図のガス導入パイプ202
参照）のガスバルブ及び昇降装置５（第２図ではモータ
230）を制御する。Here, the end point determination / control device 8 has a comparator and a controller constituted by a microprocessor inside, and receives an ashing processing end point detection signal from a comparator that receives an output of the gas analyzer 7, and performs ashing. Device 2, gas introduction pipe (gas introduction pipe 202 in FIG. 2)
(See FIG. 2).
230) to control.
すなわち、終点検出した時点で、ガス導入パイプのバ
ルブを閉める信号を発生して、ガスの噴射を停止する制
御をする。これと同時に昇降装置５にウエハ載置台21の
降下信号を送出して、これを制御して、拡散板とウエハ
載置台との間のギャップを大きくして、ウエハ載置台
（第２図の実施例では、噴射部）を待機位置に移動させ
る。That is, when the end point is detected, a signal for closing the valve of the gas introduction pipe is generated, and control for stopping gas injection is performed. At the same time, a lowering signal of the wafer mounting table 21 is sent to the elevating device 5 and controlled to increase the gap between the diffuser plate and the wafer mounting table, thereby increasing the wafer mounting table (see FIG. 2). In the example, the injection unit is moved to the standby position.
昇降装置５から待機位置設定信号を受けた時点で、終
点判定／制御装置８は、ウエハ搬出側のローダ／アンロ
ーダ部（第２図のローダ／アンローダ部23b参照）を連
通するゲートバルブ（第２図のゲートバルブ225）を解
放する制御信号をアッシング装置２へと送出する。この
信号を受けたアッシング装置２は、そのゲートバルブを
解放し、チャンバ（第２図のチャンバ29参照）とウエハ
搬出側のローダ／アンローダ部とを連通させる。At the time when the standby position setting signal is received from the lifting / lowering device 5, the end point determination / control device 8 controls the gate valve (the second valve) that communicates with the loader / unloader unit (see the loader / unloader unit 23b in FIG. A control signal for opening the gate valve 225) is sent to the ashing device 2. Upon receiving this signal, the ashing apparatus 2 releases its gate valve to make the chamber (see the chamber 29 in FIG. 2) communicate with the loader / unloader unit on the wafer unloading side.
次に、終点判定／制御装置８は、搬出側ウエハハンド
リング機構（第２図の移送アーム25b）を作動する信号
をアッシング装置２へ送出する。アッシング装置２は、
この信号を受けて、ウエハ28の吸着保持を解除するとと
もに、ウエハハンドリング機構を作動して、ウエハ載置
台21（第２図のウエハ載置内205参照）上のウエハ28を
ピックアップしてチャンバから搬出する。そしてウエハ
をベルト搬送機構（第２図のベルト搬送機構24b参照）
へと受け渡す。Next, the end point determination / control device 8 sends a signal for operating the unloading side wafer handling mechanism (the transfer arm 25b in FIG. 2) to the ashing device 2. Ashing device 2
In response to this signal, the suction holding of the wafer 28 is released, and the wafer handling mechanism is operated to pick up the wafer 28 on the wafer mounting table 21 (see the wafer mounting area 205 in FIG. 2) and remove it from the chamber. Take it out. Then, the wafer is transferred to a belt transfer mechanism (see belt transfer mechanism 24b in FIG. 2).
Hand over to
一方、搬出側ウエハハンドリング機構によるチャンバ
からのウエハの搬出が完了した時点で、アッシング装置
２は、終点判定／制御装置８にその完了信号を送出す
る。そしてこの完了信号を受けた時点で、終点判定／制
御装置８は、ウエハ搬出側のローダ／アンローダ部に連
通するゲートバルブ（ゲートバルブ225）を閉塞する制
御信号をアッシング装置２へと送出して、そのバルブを
閉めてウエハ搬出側のローダ／アンローダ部を切離す。
次に、ウエハ搬入側のローダ／アンローダ部（第２図の
ローダ／アンローダ部23a参照）に連通するバルブ（第
２図のバルブ224）を解放する制御信号をアッシング装
置２へと送出する。アッシング装置２は、そのバルブを
解放し、チャンバとローダ／アンローダ部とを連通させ
る。On the other hand, when the unloading of the wafer from the chamber by the unloading-side wafer handling mechanism is completed, the ashing device 2 sends a completion signal to the end point determination / control device 8. Upon receiving the completion signal, the end point determination / control device 8 sends a control signal to the ashing device 2 to close the gate valve (gate valve 225) communicating with the loader / unloader on the wafer unloading side. Then, the valve is closed and the loader / unloader on the wafer carry-out side is separated.
Next, a control signal for releasing a valve (valve 224 in FIG. 2) communicating with the loader / unloader unit (see the loader / unloader unit 23a in FIG. 2) on the wafer loading side is sent to the ashing device 2. The ashing device 2 releases its valve to make the chamber communicate with the loader / unloader unit.
次に、終点判定／制御装置８は、搬入側ウエハハンド
リング機構（第２図の移送アーム25a）を作動する信号
をアッシング装置２の送出する。アッシング装置２は、
搬入側ウエハハンドリング機構を作動して、ウエハ28を
ベルト搬送機構（第２図のベルト搬送機構24a参照）か
らピックアップして、これをチャンバへと搬送してウエ
ハ載置台21（ウエハ載置台205）へと設置する。そして
ウエハ載置台21がこれを吸着保持する。搬入側のウエハ
ハンドリング機構のウエハ搬入完了が完了し、そのアー
ム等がローダ／アンローダに復帰した時点で、アッシン
グ装置２は、終点判定／制御装置８に搬送完了信号を送
出する。Next, the end point determination / control device 8 sends out a signal for operating the carry-in side wafer handling mechanism (the transfer arm 25a in FIG. 2) from the ashing device 2. Ashing device 2
By operating the loading side wafer handling mechanism, the wafer 28 is picked up from the belt transport mechanism (see the belt transport mechanism 24a in FIG. 2), transported to the chamber, and placed on the wafer mounting table 21 (wafer mounting table 205). To be installed. Then, the wafer mounting table 21 holds the wafer by suction. When the loading of the wafer by the loading-side wafer handling mechanism is completed and the arm or the like returns to the loader / unloader, the ashing device 2 sends a transfer completion signal to the end point determination / control device 8.
終点判定／制御装置８は、この信号を受けた時点でウ
エハ搬入側のローダ／アンローダ部に連通するバルブを
閉塞する制御信号をアッシング装置２へと送出するとと
もに、昇降装置５にウエハ載置台21の上昇信号（第２図
では噴射部22の降下信号）を送出する。Upon receiving this signal, the end point determination / control device 8 sends a control signal for closing the valve communicating with the loader / unloader unit on the wafer loading side to the ashing device 2 and also sends the wafer mounting table 21 to the elevating device 5. (A descending signal of the injection unit 22 in FIG. 2).
バルブを閉塞する制御信号を受けたアッシング装置２
は、そのバルブを閉塞し、チャンバと搬入側のローダ／
アンローダ部とを切離す。一方、ウエハ載置台21の上昇
信号を受けた昇降装置５は、ウエハ載置台21を制御し
て、拡散板とウエハ載置台との間のギャップを反応に必
要なギャップに設定（反応位置に設定）する。Ashing device 2 receiving control signal to close valve
Closes the valve, and the loader /
Separate from the unloader section. On the other hand, the elevating device 5 that has received the lift signal of the wafer mounting table 21 controls the wafer mounting table 21 to set the gap between the diffusion plate and the wafer mounting table to a gap necessary for the reaction (set to the reaction position). ).
昇降装置５から反応位置設定信号を受けた時点で、終
点判定／制御装置８は、ガス導入パイプのバルブを開け
る信号を発生して、ガスの噴射を開始する制御をする。
そして排気ガスを監視して終点判定処理に入る。Upon receiving the reaction position setting signal from the lifting / lowering device 5, the end point determination / control device 8 generates a signal to open the valve of the gas introduction pipe, and performs control to start gas injection.
Then, the exhaust gas is monitored to start an end point determination process.
第15図は、この場合のその排気ガス中における二酸化
炭素の濃度変化を示したグラフである。FIG. 15 is a graph showing a change in the concentration of carbon dioxide in the exhaust gas in this case.
図に見るようにアッシング処理時間の経過を従って二
酸化炭素の濃度が除々に増加して、一定値となり、酸化
反応空間のギャップとウエハの温度、そしてガス流量が
最適な範囲での条件では、６″ウエハにあっては１分以
内に、また、ギャップとウエハの温度、そしてガス流量
に応じては、１〜数分でアッシング処理が完了し、その
濃度は、この時点で急激にゼロに近づいて行く。As shown in the figure, the concentration of carbon dioxide gradually increases with the elapse of the ashing processing time and becomes a constant value. Under the conditions where the gap of the oxidation reaction space, the temperature of the wafer, and the gas flow rate are within the optimal ranges, 6 "For a wafer, the ashing process is completed within one minute, and in one to several minutes, depending on the gap, the temperature of the wafer, and the gas flow rate, and the concentration rapidly approaches zero at this point. Go.
そこで、アッシング処理の終点判定は、二酸化炭素の
濃度がゼロ又はゼロに近い一定値を基準としてこれらを
コンパレータにより比較検出することで、検出できる。Therefore, the end point determination of the ashing process can be detected by comparing and detecting the carbon dioxide concentration with a comparator based on zero or a constant value close to zero.
ところで、最終判定の検出ガスは、二酸化炭素に限ら
ず、水，一酸化炭素もほぼ同様な特性となる。したがっ
て、これらについて、そのガスの量を計測してアッシン
グ処理の終点を判定してもよい。Incidentally, the detection gas for the final determination is not limited to carbon dioxide, but water and carbon monoxide have almost the same characteristics. Therefore, the end point of the ashing process may be determined by measuring the amount of the gas.
一方、このグラフに見るように、ガスの発生が一定値
から減少しはじめ、それがゼロになる傾斜傾向は、排気
ガスにあっては、ほぼ同様な特性となる。したがって、
この特性の変化点Ａ又は一定値以下に減少した点Ｂを検
出することで、その終了時点を予測できる。On the other hand, as can be seen from this graph, the tendency of gas generation to start to decrease from a certain value and become zero is almost the same for exhaust gas. Therefore,
By detecting the change point A of this characteristic or the point B that has decreased below a certain value, the end point can be predicted.
減少した点Ｂの検出は、前記コンパレータの基準値を
変更すればよく、予測終了点は、この検出時点に対して
一定時間をプラスすることで決定することができる。The detection of the decreased point B may be performed by changing the reference value of the comparator, and the prediction end point can be determined by adding a certain time to the detection point.
また、前記変化点Ａの検出は、微分回路とか、ピーク
検出回路とコンパレータとを組合せることにより簡単に
実現できる。The detection of the change point A can be easily realized by combining a differentiating circuit or a peak detecting circuit with a comparator.
ところで、排気ガスの量が所定値以下であることを検
出する場合には、第14図に見るガス分析計７と終了判定
／制御装置８の判定部とは、単なる特定のガス量をその
特定値又は特定範囲で検出する検出器（ガスセンサ）
と、その検出信号から終了時点を判定する終点判定回路
（コンパレータとか、論理回路，又はマイクロプロセッ
サによる判定処理）とで足りる。一方、排気ガスの変化
点を検出する場合には、特定のガスの量に対応する信号
を検出信号として発生する計測器とか、センサ、又は変
化状態のみ検出するセンサが必要である。By the way, when detecting that the amount of exhaust gas is equal to or less than the predetermined value, the gas analyzer 7 and the determination unit of the end determination / control device 8 shown in FIG. Detector (gas sensor) that detects a value or a specific range
And an end point determination circuit (a comparator, a logic circuit, or a determination process by a microprocessor) that determines the end time point from the detection signal. On the other hand, when detecting the change point of the exhaust gas, a measuring instrument that generates a signal corresponding to the amount of the specific gas as a detection signal, a sensor, or a sensor that detects only the change state is required.
以上説明してきたが、実施例にあっては、拡散板がウ
エハの上部に配置されているが、これはウエハが上にあ
って、吊りさげられる形態として、拡散板側が下から上
へとガスを吹上げる構成を採ってもよく、さらには、こ
れらは、横方向に所定間隔のギャップをおいて配置され
ていてもよい。要するに、これらの配置関係は、上下に
限定されるものではなく、一定の間隔を隔てて対向して
いればよい。As described above, in the embodiment, the diffusion plate is arranged on the upper part of the wafer. This is because the wafer is on the upper side, and the diffusion plate side is gaseous from the bottom to the upper side. May be adopted, and they may be arranged with a predetermined gap in the lateral direction. In short, these arrangement relations are not limited to the upper and lower sides, but may be any arrangement as long as they face each other at a fixed interval.
また、ウエハのアッシング装置への搬入，搬出は、ど
のようなハンドリング機構を用いてもよく、実施例に限
定されないことはもちろんである。The loading and unloading of wafers into and out of the ashing apparatus may be performed by any handling mechanism, and is not limited to the embodiment.
実施例では、ウエハを搬入するためにウエハ載置台又
は拡散板のいずれか一方を相対的に移動してハンドリン
グアームの挿入空間を確保している。しかしこれらは、
同時に相方とも上下移動してもよい。In this embodiment, one of the wafer mounting table and the diffusion plate is relatively moved in order to carry in the wafer, thereby securing a space for inserting the handling arm. But these are
At the same time, both sides may move up and down.
さらに、ベルト移送機構と、プッシャ等によりウエハ
載置台にウエハを送り出す構成をとれば、拡散板とウエ
ハ設置台との間隔は狭くても済み、前記ハンドリングア
ーム等が侵入する拡散空間は不必要となるので、ウエハ
載置台又は拡散板の上下移動機構は必須なものではな
い。Furthermore, if the belt transfer mechanism and the configuration in which the wafer is sent to the wafer mounting table by a pusher or the like is adopted, the interval between the diffusion plate and the wafer mounting table may be small, and the diffusion space into which the handling arm and the like enter is unnecessary. Therefore, the vertical movement mechanism of the wafer mounting table or the diffusion plate is not essential.
実施例では、ガスを噴射する場合を述べているが、こ
れは、単に、反応空間にオゾン＋酸素のガスが流れ出す
だけでもよい。したがって、単に流出るだけのもので足
りる。In the embodiment, the case where the gas is injected is described. However, this may be simply performed by flowing the ozone + oxygen gas into the reaction space. Therefore, only spills are sufficient.
また、実施例では、噴射部の構造は、円錐形状のも
の，円筒形状のもの、そして管状のものを掲げている
が、例えば円板状のものとか、ノズルのようなものでオ
ゾン＋ガスを噴射し、又は流出するようにしてもよく、
種々の形状のものが適用できるものである。Further, in the embodiment, the structure of the injection unit is a conical shape, a cylindrical shape, and a tubular shape. For example, a disc-shaped structure or a nozzle-like structure is used to supply ozone + gas. It may be injected or spilled,
Various shapes can be applied.
したがって、この明細書における平板部には、棒状の
ものを回転することで、その軌跡が平板と均等なガスの
流れを形成するものを含めるものである。Therefore, the flat plate portion in this specification includes a flat portion formed by rotating a rod-shaped object so that its trajectory forms an even gas flow with the flat plate.
冷却器は、反応条件に応じて採用すればよく、必ずし
も必要ではない。また、その構造は、管に冷媒を流す場
合を挙げているが、これは、噴射部に直接冷媒が流れる
二重構造の空間を設けてもよく、水とか冷却空気をはじ
め各種の液体や気体、さらには、ペルチェ効果等を利用
した冷却金属等により冷却してもよい。The cooler may be employed depending on the reaction conditions, and is not always necessary. In addition, the structure cites a case in which a refrigerant flows through a pipe. In this case, a double structure space in which a refrigerant flows directly may be provided in an injection unit, and various liquids and gases including water and cooling air may be provided. Further, cooling may be performed by a cooling metal or the like utilizing the Peltier effect or the like.
拡散板は、均一な多孔質の孔を有するものとして燒結
合金を利用した例を挙げているが、多孔質な材料は、金
属に限定されるものではなく、セラミックス等種々の材
料を使用できることはもちろんである。The diffusion plate has been described as using sintered metal as having uniform porous holes, but the porous material is not limited to metal, and various materials such as ceramics can be used. Of course.
さらに、アッシング処理時における、ウエハの温度
は、それが高ければ酸化反応速度も速くなるが、これ
は、ウエハの搬入／搬出の速度とも関係することであっ
て、必ずしも高い値に設定しなくてもよい。さらに、そ
の値は、オゾンの寿命時間から見ても、常温程度又はそ
れ以下で反応させることができる。また、オゾンの重量
％を高い値に設定できれば、常温よりさらに低い値でも
可能である。しかし現在の装置では、オゾンの発生重量
％は、10〜13％程度前後が限界ではないかと考えられ
る。Furthermore, the higher the temperature of the wafer during the ashing process, the faster the oxidation reaction speed, but this is related to the speed of loading / unloading the wafer, and is not necessarily set to a high value. Is also good. Furthermore, the reaction can be carried out at about room temperature or lower, even in view of the lifetime of ozone. Further, if the weight% of ozone can be set to a high value, a value lower than normal temperature can be used. However, in the current apparatus, it is considered that the limit of the ozone generation weight% is around 10 to 13%.
実施例では、アッシング対象としてレジストを中心と
して説明しているが、従来技術でも述べたように、この
ようなアッシング処理は、インクの除去をはじめ溶剤の
除去等各種のものに適用でき、酸化しても除去できるも
のならばどのようなものであってもよい。In the embodiment, the resist is mainly described as an object to be ashed. However, as described in the related art, such an ashing process can be applied to various things such as removal of a solvent including removal of an ink and oxidation. Any material can be used as long as it can be removed.
また、オゾンを酸素ガスに含有する場合を挙げている
が、酸素に限らず、オゾンと反応しないようなガス、特
に、N2,Ar,Ne等のような不活性な各種のガスにオゾンを
含有させて使用することができる。In addition, although the case where ozone is contained in oxygen gas is cited, ozone is not limited to oxygen but also to gases that do not react with ozone, particularly various inert gases such as N 2 , Ar, and Ne. It can be used by containing it.
［発明の効果］ この発明によれば、200℃〜350℃に設定された被処理
基板に対して、１〜3mmのギャップを隔てて、15℃〜50
℃の温度に設定されたオゾン含有ガスを供給して、アッ
シング処理を行うので、アッシング処理を行う酸素ラジ
カルの寿命がつきる前にこれを効率よく被処理基板に供
給させることができ、また反応を促進させることができ
る。従って、極めて高速なアッシング処理を行うことが
できる。しかもオゾンの含有率は３〜５重量％であるの
で、反応速度を落とさずアッシングレートを高くするこ
とができるので、この点からも高速なアッシングが可能
となっている。[Effects of the Invention] According to the present invention, a substrate to be processed set at 200 ° C to 350 ° C is separated from a substrate at 15 ° C to 50 ° by a gap of 1 to 3 mm.
Since the ashing process is performed by supplying an ozone-containing gas set to a temperature of ℃, the oxygen radicals to be subjected to the ashing process can be efficiently supplied to the substrate to be processed before the life of the oxygen radicals is reached, and the reaction can be performed. Can be promoted. Therefore, extremely high-speed ashing processing can be performed. Moreover, since the ozone content is 3 to 5% by weight, the ashing rate can be increased without lowering the reaction rate, so that high-speed ashing is also possible from this point.
さらに前記アッシング処理は、被処理基板が回転され
つつ行われるので、前記反応はさらに促進されると共
に、前記したオゾンの含有率と相俟って、極めて均一な
アッシング処理となっている。Further, since the ashing process is performed while the substrate to be processed is being rotated, the reaction is further promoted, and the ashing process is extremely uniform in combination with the ozone content described above.
そしてアッシング処理によって生ずる二酸化炭素の濃
度が所定値以上になったときに前記ガスの供給は停止さ
れるので、アッシング処理の効率化を図ることができ
る。The supply of the gas is stopped when the concentration of carbon dioxide generated by the ashing process becomes equal to or higher than a predetermined value, so that the efficiency of the ashing process can be improved.
第１図はこの発明を実施するためのアッシング装置のシ
ステムブロック図、第２図は同様に他のアッシング装置
の例であって、ウエハの搬送機構を含む全体的な構成を
示す断面説明図、第３図（ａ）及び（ｂ）は、そのウエ
ハ搬送機構における静電チャックの具体的な説明図であ
って、（ａ）は同図（ｂ）のＩ−Ｉ断面図、（ｂ）はそ
の平面図、第４図は、その反応部分の拡大説明図、第５
図（ａ）は、酸素原子ラジカルによる反応と移動との関
係を説明する図、第５図（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ
拡散開口とウエハ面におけるアッシング状態との関係を
説明する図、第６図は、オゾンの分解半減期と拡散開口
部の温度との関係を説明するグラフである。 また、第７図は、ウエハの表面温度300℃におけると
ガス流量に対するアッシング速度の関係を説明するグラ
フ、第８図は、ウエハの表面温度300℃における拡散板
とウエハ表面とのギャップに対するアッシング速度の関
係を説明するグラフ、第９図は、ガスの温度とレジスト
除去率との関係を示す説明図、第10図（ａ），（ｂ），
（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）は、それぞれ拡散板の
開口の具体例の説明図、第11図（ａ），（ｂ），
（ｃ），（ｄ）は、それぞれ噴射部におけるガスの冷却
構造の具体例の説明図、第12図（ａ）は、ガス噴射部を
回転させる方式の説明図、第12図（ｂ）は、ウエハ側を
回転させる説明図、第13図は、回転させない場合のアッ
シング効果の説明図、第14図は、アッシング処理の終わ
りを判定するアッシング処理システムの実施例のブロッ
ク図、第15図は、その排気ガス中における二酸化炭素の
濃度変化のグラフ、第16図は、オゾン濃度に対するアッ
シング速度の関係を説明するグラフ、第17図は、従来の
紫外線によるアッシング装置の説明図である。 １……アッシングシステム、2,20……アッシング装置、
３……酸素ガス供給装置、 3a……気体流量調節器、3b……オゾン発生器、3c……酸
素供給源、４……排気装置、 ５……昇降装置、６……温度調節器、 ７……ガス分析計、８……終点判定／制御装置、 10a,10b……静電チャック、 21……ウエハ載置台、 21a,206……加熱装置、 22,22a,22b……ガス噴射部、 23a,23b……ローダ／アンローダ部、 24a,24b……ベルト搬送機構部、 25a,25b……移送アーム、 26a,26b……吸着チャック、28……ウエハ、31……スリ
ット。FIG. 1 is a system block diagram of an ashing apparatus for carrying out the present invention, and FIG. 2 is an example of another ashing apparatus similarly, and is a cross-sectional explanatory view showing an overall configuration including a wafer transfer mechanism. 3 (a) and 3 (b) are specific explanatory views of the electrostatic chuck in the wafer transfer mechanism, where (a) is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 3 (b), and (b) is FIG. 4 is an enlarged explanatory view of the reaction part, FIG.
FIG. 5A is a diagram for explaining a relationship between a reaction and movement by an oxygen atom radical, and FIGS. 5B and 5C are diagrams for explaining a relationship between a diffusion opening and an ashing state on a wafer surface. FIG. 6 is a graph illustrating the relationship between the half-life of decomposition of ozone and the temperature of the diffusion opening. FIG. 7 is a graph for explaining the relationship between the gas flow rate and the ashing rate at a wafer surface temperature of 300 ° C. FIG. 8 is an ashing rate for the gap between the diffusion plate and the wafer surface at a wafer surface temperature of 300 ° C. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the gas temperature and the resist removal rate, and FIGS. 10 (a), (b),
(C), (d), (e) and (f) are explanatory diagrams of specific examples of the opening of the diffusion plate, respectively, and FIGS. 11 (a), (b) and
(C) and (d) are explanatory diagrams of a specific example of a gas cooling structure in an injection unit, respectively. FIG. 12 (a) is an explanatory diagram of a method of rotating a gas injection unit, and FIG. FIG. 13 is an explanatory diagram of an ashing effect when the wafer is not rotated, FIG. 14 is a block diagram of an embodiment of an ashing processing system for determining the end of the ashing process, and FIG. FIG. 16 is a graph illustrating the relationship between the concentration of ozone and the ashing speed, and FIG. 17 is a diagram illustrating a conventional ultraviolet ashing device. 1 ... Ashing system, 2,20 ... Ashing device,
3 ... Oxygen gas supply device, 3a ... Gas flow controller, 3b ... Ozone generator, 3c ... Oxygen supply source, 4 ... Exhaust device, 5 ... Elevating device, 6 ... Temperature controller, 7 …… Gas analyzer, 8… End point judgment / control device, 10a, 10b… Electrostatic chuck, 21 …… Wafer mounting table, 21a, 206 …… Heating device, 22,22a, 22b …… Gas injection unit, 23a, 23b: loader / unloader section, 24a, 24b: belt transport mechanism section, 25a, 25b: transfer arm, 26a, 26b: suction chuck, 28: wafer, 31: slit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 志柿 恵介 東京都新宿区西新宿１丁目26番２号 東 京エレクトロン株式会社内 (72)発明者 境 宏之 東京都新宿区西新宿１丁目26番２号 東 京エレクトロン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−20766（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−168230（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−290134（ＪＰ，Ａ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Keisuke Shigaki 1-26-2 Nishi Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Inside Tokyo Electron Limited (72) Inventor Hiroyuki Sakai 1-26-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo No. Tokyo Electron Co., Ltd. (56) References JP-A-52-20766 (JP, A) JP-A-58-168230 (JP, A) JP-A-62-290134 (JP, A)
Claims (1)
基板を200℃〜350℃の温度に設定、維持する工程と、 オゾンを３〜５重量％含有するガスを15℃〜50℃の温度
に設定する工程と、 前記温度に設定されたガスを、被処理基板から１〜3mm
のギャップを隔てて前記被処理基板に供給しつつ、所定
の回転数で前記載置台を回転させて前記被処理基板に対
してアッシング処理を行う工程と、 このアッシング処理により生ずる二酸化炭素の濃度が所
定値以上になったときに前記ガスの供給を停止させる工
程を有することを特徴とする、アッシング方法。A step of setting and maintaining the substrate to be processed at a temperature of 200 ° C. to 350 ° C .; and a step of supplying a gas containing 3 to 5% by weight of ozone to a temperature of 15 ° C. A step of setting the temperature to 50 ° C., and setting the gas set to the temperature to 1 to 3 mm from the substrate to be processed.
Performing the ashing process on the substrate by rotating the mounting table at a predetermined number of revolutions while supplying the substrate to the substrate with a gap therebetween, and the concentration of carbon dioxide generated by the ashing process is reduced. An ashing method, comprising a step of stopping the supply of the gas when the gas becomes a predetermined value or more.
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