JP2579346Y2 - レジスト膜のアッシング装置 - Google Patents

レジスト膜のアッシング装置

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JP2579346Y2
JP2579346Y2 JP1992054224U JP5422492U JP2579346Y2 JP 2579346 Y2 JP2579346 Y2 JP 2579346Y2 JP 1992054224 U JP1992054224 U JP 1992054224U JP 5422492 U JP5422492 U JP 5422492U JP 2579346 Y2 JP2579346 Y2 JP 2579346Y2
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匡平 関
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この考案は、レジスト膜のアッシ
ング装置に関し、更に詳しくは、LSIなどの半導体素
子の製造プロセスにおいて、ウエハ上の不要レジスト膜
を光アッシング処理によって除去するアッシング装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、LSIなどの半導体素子の製造プ
ロセスにおいて、エッチングやイオンの打ち込みの後、
ウエハ上の不要レジスト膜を除去する方法として、酸素
プラズマによるアッシング方法が実用化されている。し
かし、酸素プラズマによるアッシング方法においては、
電界によって加速された電子やイオンなどプラズマ中の
価電粒子がウエハと衝突して、またそのときの反応熱に
よって、ウエハの表面が傷ついて半導体素子の電気的特
性が損なわれるという、いわゆるプラズマダメージの問
題を有している。特に、半導体素子の高集積化の要請に
伴って、プラズマダメージによる電気的特性への影響を
無視することができない。
【0003】最近において、半導体素子を傷つけないで
レジスト膜を除去するアッシング方法として、紫外線ラ
ンプから放射される紫外線を利用した光アッシング方法
が提案されている。この光アッシング方法は、レジスト
膜が形成されたウエハを処理室内に配置し、この処理室
内にオゾンを導入し、ウエハ上のレジスト膜に、紫外線
ランプからの紫外線を照射することにより行われる。
【0004】図4は、従来の光アッシング装置の一例を
示す概略断面図である。同図において、Wはウエハ、1
は処理室であり、処理室1の一端側の側面1Aにはオゾ
ン導入ノズル部材2が設けられている。3はガス排気
口、4は処理すべきウエハWを載置して保持するウエハ
保持台、5はウエハW上のレジスト膜に、紫外線を照射
する紫外線ランプ、6は紫外線反射ミラー、7は紫外線
透過窓をそれぞれ示す。このアッシング装置において、
オゾン導入ノズル部材2から処理室1内に導入されたオ
ゾン(O3 )は、紫外線ランプ5からの紫外線によって
励起して活性化酸素(O* )となる。そして、この活性
化酸素が、ウエハW上のレジスト膜と接触すると、有機
化合物よりなるレジスト膜は酸化されて分解し、CO2
あるいはH2 O等なって除去される。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成のアッシング装置においては、その処理速度
が遅い、という問題がある。図4に示すように、オゾン
導入ノズル部材2は、処理室1の一端側の側面1Aに設
けられている。そして、このオゾン導入ノズル部材2か
ら導入されたオゾンは、処理室1内に均一に拡散される
前に、紫外線ランプ5からの紫外線によって活性化酸素
となり、処理室1の他端1Bまで到達しにくい。従っ
て、オゾン噴出口2Aが位置する一端側の側面1Aの近
傍においては活性化酸素の濃度が高く、オゾン噴出口2
Aから離れた他端側の側面1Bの近傍においては活性化
酸素の濃度が低い。また、活性化酸素は容易に脱活性化
されやすいため、他端側の側面1Bの近傍においては、
アッシング処理に有用でない脱活性化ガスの濃度が高く
なる。このように、処理室の一端側から導入されたオゾ
ンが他端側まで到達しないため、他端側における活性化
酸素の濃度が、一端側における活性化酸素の濃度よりも
低くなる。従って、処理室1内におけるウエハW上のレ
ジスト膜のうち、一端側の側面1Aの近傍にあるレジス
ト膜が除去されやすくなる反面、他端側の側面1Bの近
傍にあるレジスト膜は除去されにくくなり、ウエハW上
のレジスト膜全体を除去するために長時間を要すること
になる。
【0006】なお、このような場合において、オゾン導
入ノズル部材2からのオゾンの導入量を増加させること
によって、処理室1の他端側までオゾンを到達させ、他
端側における活性化酸素の濃度を高めることも考えられ
るが、オゾン発生装置からのオゾンの供給量にも性能上
の制限があって容易ではない。
【0007】このような問題に対して、ウエハ保持台に
回転機能を設け、一端側の側面の近傍におけるレジスト
膜が十分に除去された後、ウエハ保持台に保持されてい
るウエハを180°回転させることにより、ウエハ上の
レジスト膜全体を除去する手段が提案されている。しか
しながら、このような手段では、ウエハ保持台を回転さ
せる際に、ベアリング等のウエハ保持台回転機構から塵
埃が発生し、半導体製品の歩留りを低下させる原因とな
るので好ましくない。
【0008】また、処理室に複数のオゾン噴出口を設
け、処理室へのオゾンの導入を多方向から行う手段が提
案されている。しかしながら、多方向からオゾンを導入
すると、処理室内においてオゾンの対流の歪みや偏りを
生じ、オゾン濃度の低い領域が部分的に形成されるの
で、ウエハ上のレジスト膜全体を均等に除去することが
できない。
【0009】この考案は、以上のような事情に基いてな
されたものであって、その目的は、ウエハ上のレジスト
膜全体を、均等に、かつ速い速度で除去することができ
るレジスト膜のアッシング装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】この考案のレジスト膜の
アッシング装置は、紫外線照射窓を具えたウエハを光化
学的に処理する処理室と、該処理室内において、前記紫
外線照射窓とウエハとの間に設けられたオゾンを導入す
るノズル部材と、前記処理室内において、前記ウエハを
載置して保持するウエハ保持台と、前記処理室外部から
前記ウエハ上のレジスト膜に向けて紫外線を放射する紫
外線ランプとを具えてなるレジスト膜のアッシング装置
装置において、前記紫外線照射窓の幅をD(mm),前
記紫外線照射窓とウエハまでの距離L2 (mm),前記
ウエハと前記ノズル部材の中心までの距離L1 (m
m),ノズル部材の幅をd(mm)とした時、前記ノズ
ル部材はウエハの表面に沿って伸び、かつ、ウエハ全面
に対して均一にオゾンを供給するように複数個のオゾン
噴出口を有しており、d≦L1 ・D/L2 に構成するこ
とによって、前記紫外線ランプからの放射光が、実質上
ウエハ表面に前記ノズル部材の影を作ることのないよう
に構成されていることを特徴とする。
【0011】
【作用】このような構成によって、ウエハ表面近傍に沿
って伸びた管状ノズル部材の複数のオゾン噴出口から、
ウエハ上のレジスト膜に均一にオゾンが吹き付けられ
る。なお、厳密には、全く均一にオゾンがウエハ上のレ
ジスト膜に吹きつけられるものではなく、ある程度の不
均一な範囲がある。しかし、レジスト膜を均等に灰化す
ることには、なんら影響を与える範囲のものではない。
また、紫外線ランプにより紫外線を照射する際、レジス
ト膜上に管状ノズル部材の影ができないようにするため
に、紫外線照射窓を通過する光の幅(D),管状ノズル
部材の幅(d),ウエハから管状ノズル部材の中心まで
の距離(L1 ),ウエハから紫外線照射窓までの距離
(L2 )をd≦L1 ・D/L2 という関係にすると、レ
ジスト膜上にその管状ノズルの影があらわれない。従っ
て、紫外線照射の際、オゾンがレジスト膜近傍で活性化
酸素となりレジスト膜を灰化除去する。 このようなこ
とにより、ウエハ上のレジスト膜を均等に、かつ速い速
度で除去することができる。
【0012】
【実施例】図1は、この考案の一実施例であるアッシン
グ装置の概略断面図を示す。図2は、図1におけるアッ
シング装置の管状ノズル部材と、ウエハWと、ウエハ保
持台のみを取り出して紫外線ランプ側より見た図を示
す。図3は、紫外線照射窓を通過する光の幅(D),管
状ノズル部材の幅(d),ウエハから管状ノズル部材の
中心までの距離(L1 ), ウエハから紫外線照射窓まで
の距離(L2 )の関係図を示す。
【0013】初めに、この考案の一実施例の構成を説明
する。図中、21は管状ノズル部材、2Bはオゾン噴出
口を示す。その他、図4と同一符号は、同一部分を示
す。図中、管状ノズル部材21は処理室1内を、オゾン
を含む雰囲気とするためのものである。管状ノズル部材
21の他端は、不図示のオゾン発生装置に接続してい
る。管状ノズル部材21はウエハWに対向する方向に複
数のオゾン噴出口2Bを有している。その幅は約3mm
であって、オゾン噴出口2Bの直径は1mm程度が好ま
しい。そして、ウエハWと管状ノズル部材21との関係
は平行である。その結果、従来のオゾン吹き出しによる
対流の歪みや、偏りをなくし、ウエハW上のレジスト膜
表面に均一にオゾン(O3 )が吹き付けられる。なお、
厳密には、全く均一にオゾンがウエハW上のレジスト膜
に吹きつけられるものではなく、ある程度の不均一な範
囲がある。しかし、レジスト膜を均等に灰化することに
は、なんら影響を与える範囲のものではない。
【0014】また、数値を示すと次のとうりである。ウ
エハWとオゾン噴出口2Bとの距離eは1mm程度。透
明ガラス製の紫外線照射窓7と管状ノズル部材21との
距離fは30mm程度。紫外線照射窓を通過する光の幅
Dは45mm程度である。
【0015】ウエハ保持台4には、必要に応じてヒータ
や水冷パイプなどの温度制御機構が埋設されてもよい。
【0016】次に、動作を説明する。管状ノズル部材2
1から処理室1内にオゾンが導入される。そして、その
オゾンはオゾン噴出口2Bから均一にウエハW上のレジ
スト膜に噴出される。そして、噴出されたオゾンは紫外
線ランプ5からの紫外線によって活性化酸素となり、ウ
エハW上のレジストを灰化除去する。ところが、紫外線
を照射する際、管状ノズル部材21の影がウエハW上の
レジスト膜にできる。この管状ノズル部材21の影をな
くすために、図3で示すように、紫外線照射窓7を通過
する光の幅(D),管状ノズル部材21の幅(d),ウ
エハWから管状ノズル部材21の中心までの距離(L
1 ), ウエハWから紫外線照射窓7までの距離(L2
をd≦L1 ・D/L2 となるようにウエハW,管状ノズ
ル部材21,紫外線ランプ5の位置を決定する。この関
係式の意味するところは、L1 :d=L2 :Dすなわち
d=L1 ・D/L2 となりdがL1 ・D/L2 より等し
いか、或いは、小さくするとレジスト膜に紫外線を照射
する際、管状ノズル部材21の影がレジスト膜上にでき
ないということになる。なお、d≦L1 ・D/L2 の式
はこの実施例では紫外線ランプが1本であるが、紫外線
ランプが複数本ある場合もこの式にあてはまる。そし
て、もともとL1:d=L2 :Dとなるように紫外線ラ
ンプ5,管状ノズル部材21,ウエハWの載置されてい
る位置を設定してアッシング装置を組み立てる。或い
は、ウエハWをウエハ保持台4に載置してから紫外線ラ
ンプ5,管状ノズル部材21,ウエハWをそれぞれ移動
してL1 :d=L2 :Dとなるようにそれぞれの位置を
設定しても良い。さらには、処理室1内のウエハ保持台
4に外部から輸送手段、例えば、ロボットアームを用い
てウエハWを載置する。次に、そのウエハWが載置され
たウエハ保持台4を上昇させてL1 ,L2 の値を調整し
ながらL1 :d=L2 :Dとなるようにウエハ保持台4
の位置を設定する。この結果、紫外線照射の際、レジス
ト膜上に管状ノズル部材21の影ができず、レジスト膜
を均等に灰化除去できる。なお、ウエハ保持台4は回転
しない。
【0017】管状ノズル部材21は、オゾン分解波長の
紫外線を透過せず、その他の紫外線を透過するガラス部
材がよい。理由として、オゾン分解波長の紫外線を透過
するガラスで管状ノズル部材21が作られたならば、オ
ゾン噴出口2Bからオゾンが噴出する前、すなわち、管
状ノズル部材21の中で、オゾン分解波長の紫外線によ
って、オゾンが活性化酸素となり効率良く活性化酸素を
利用できない。なお、この実施例において、管状ノズル
部材21は、ガラス製、又は、ステンレス製どちらでも
よい。しかし、ステンレス製ノズルを使用したときは、
光源である紫外線ランプに起因するそのノズル自身の酸
化により、わずかながらパーティクルが発生する可能性
が存在する。そのため、処理速度を上げるためには、ガ
ラス製ノズル部材の方が好ましい。
【0018】その紫外線ランプ5は低圧水銀ランプ、又
は、高圧水銀ランプを使用する。低圧水銀ランプは、波
長253.7nmが強力に放射される。しかし、この2
53.7nmの波長の光は、オゾンに非常に良く吸収さ
れる。すなわち、オゾンの吸収係数が大きい。そのた
め、オゾンが管状ノズル部材21のオゾン噴出口2Bか
ら噴出されると、すぐに、オゾンは分解されて、その位
置で活性化酸素となり、ウエハW上のレジスト表面に到
達する活性化酸素の量が減ってしまう。すなわち、活性
化酸素とレジストの接触効率が悪い。しかし、高圧水銀
ランプは200〜300nmの波長範囲に、連続スペク
トルを放射する。その放射光のうち、主に200〜24
0nm、あるいは、270〜300nmの波長範囲の光
は、オゾンの吸収係数が小さいので、管状ノズル部材2
1のオゾン噴出口2Bの近くで、オゾンと反応してしま
うことが少ない。このため、この波長範囲の光は、ウエ
ハW上のレジスト膜まで到達することができる。そし
て、ウエハW上のレジスト膜のごく近くまで到達した紫
外線は、そこでオゾンと反応して活性化酸素を作る。こ
の活性化酸素は、オゾンやその他のガスと接触する前
に、レジスト膜と接触して、レジスト膜を十分に灰化す
ることができる。すなわち、接触効率が良い。
【0019】このようにして、活性化酸素(O* )が、
ウエハ保持台4に保持されたウエハW上のレジスト膜と
接触することによりアッシングが行われる。
【0020】
【考案の効果】この考案によれば、オゾンを分解させる
波長の光を透過しない管状ノズル部材がウエハ近傍に沿
って伸び、前記ノズル部材にウエハに対向して複数のオ
ゾン噴出口を設けることにより、ウエハ上のレジスト膜
全体に均一にオゾンを噴出することができる。また、紫
外線照射の際、レジスト膜上に管状ノズル部材の影がで
きないように、紫外線照射窓を通過する光の幅(D),
管状ノズルの幅(d),ウエハから管状ノズルの中心ま
での距離(L1 ),ウエハから紫外線照射窓までの距離
(L2 )とした時、その関係をd≦L1 ・D/L2 とす
ることにより、ウエハ上のレジスト膜を、均等に、かつ
速い速度で除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この考案の一実施例であるアッシング装置の概
略断面図を示す。
【図2】図1におけるアッシング装置の管状ノズル部材
と、ウエハWと、ウエハ保持台のみを取り出して紫外線
ランプ側より見た図を示す。
【図3】紫外線照射窓を通過する光の幅(D),管状ノ
ズルの幅(d),ウエハから管状ノズルの中心までの距
離(L1 ),ウエハから紫外線照射窓までの距離
(L2)の関係図を示す。
【図4】従来のアッシング装置の概略断面図を示す。
【符号の説明】
1 処理室 2 ノズル部材 21 管状ノズル部材 3 ガス排気口 4 ウエハ保持台 5 紫外線ランプ 6 紫外線反射ミラー 7 紫外線照射窓 W ウエハ 2A オゾン噴出口 2B オゾン噴出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/3065 H01L 21/304 341 H01L 21/027

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 紫外線照射窓を具えたウエハを光化学的
    に処理する処理室と、 該処理室内において、前記紫外線照射窓とウエハとの間
    に設けられたオゾンを導入するノズル部材と、 前記処理室内において、前記ウエハを載置して保持する
    ウエハ保持台と、 前記処理室外部から前記ウエハ上のレジスト膜に向けて
    紫外線を放射する紫外線ランプとを具えてなるレジスト
    膜のアッシング装置装置において、 前記紫外線照射窓の幅をD(mm),前記紫外線照射窓
    とウエハまでの距離L2 (mm),前記ウエハと前記ノ
    ズル部材の中心までの距離L1 (mm),ノズル部材の
    幅をd(mm)とした時、 前記ノズル部材はウエハの表面に沿って伸び、かつ、ウ
    エハ全面に対して均一にオゾンを供給するように複数個
    のオゾン噴出口を有しており、 d≦L1 ・D/L2 に構成することによって、前記紫外
    線ランプからの放射光が、実質上ウエハ表面に前記ノズ
    ル部材の影を作ることのないように構成されていること
    を特徴とするレジスト膜のアッシング装置。
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