JP2628070B2 - アッシング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、アッシング装置に関する。

（従来の技術） 一般に半導体集積回路の微細パターンの形成は、露光
及び現像によって形成された有機高分子のフォトレジス
ト膜をマスクとして用い、半導体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なわれる。従っ
て、マスクとして用いられたフォトレジスト膜はエッチ
ング過程を経た後には半導体ウエハの表面から除去され
る必要がある。このような場合のフォトレジスト膜を除
去する処理としてアッシング処理が行なわれている。

このアッシング処理は、被処理基板例えば半導体ウエ
ハを均一に加熱するためにこのウエハより大口径に構成
された載置台上に上記ウエハを設定し、上記載置台に内
設しているヒーターの熱を上記載置台を介して上記ウエ
ハに伝達して加熱する。この場合、上記ウエハ表面に被
着した膜を均一にアッシング除去するためには、上記ウ
エハを各点において均一に加熱する必要があり、上記ヒ
ーターの熱をウエハ全面に均一に伝達されるように上記
載置台を上記ウエハより大口径に形成し、このウエハ裏
面全面に上記載置台表面が接触するように構成してい
る。そして、上記ウエハを加熱状態でこのウエハと近接
対向する平板のほぼ中心部のガス流出口から上記ウエハ
表面にアッシングガスを供給する。そして、上記ウエハ
の熱により上記アッシングガス例えばオゾンガスが分解
されて発生する酸素原子ラジカルの強い酸化力により上
記ウエハ表面に被着している膜をアッシング除去するも
のである。

このようなアッシング処理技術は、例えば特開昭52−
20766号，特開昭62−125625号，特開昭62−154632号公
報等に開示されている。

しかし上記構成のアッシング装置でも上記ウエハの各
点においてアッシング速度のばらつきがあり、上記ウエ
ハ１枚のアッシングを終了するには上記ウエハ各点にお
けるアッシング速度の遅い部分を基準としてアッシング
処理しないと、上記ウエハ表面に被着されている膜を完
全に除去することはできなかった。そのため、より均一
なアッシング処理を行なう手段として、上記ウエハを載
置している載置台を回転させた状態でアッシング処理す
る技術が注目されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記載置台を回転する技術では、上記ウ
エハを加熱するためのヒーターを内蔵しており、このヒ
ーターに常時電力を供給し続けるためには、高価な接続
端子を使用しなければならず、装置を低コストで構成す
ることが困難となっていた。

また従来の装置では、ウエハの片面から加熱していた
ので、フォトレジスト膜を加熱するのに時間を要してい
た。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであ
り、回転する載置台にヒータを内蔵するという構成をと
らずに、ウエハなどの被処理基板を回転アッシング処理
することにより均一なアッシングを可能とし、しかもフ
ォトレジスト膜を高速に加熱することができるアッシン
グ装置を提供しようとするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 請求項１によれば、被処理基板に被着された膜をアッ
シングガスによりアッシング除去する装置において、前
記被処理基板を支持する支持体と、前記被処理基板に被
着された膜を被処理基板の上方からの照射によって加熱
する第１の加熱手段と、被処理基板の下方からの照射に
よって加熱する第２の加熱手段と、前記第１の加熱手段
と被処理基板との間の空間に設けられた石英製の平板と
を備え、前記支持体は回転可能で、かつ光を透過させる
耐熱性材質からなることを特徴とする、アッシング装置
が提供される。

また請求項２によれば、前記請求項１のアッシング装
置において、さらに平板と被処理基板との間の間隔が、
アッシング処理時においては0.5mm〜20mmとなるように
構成されたアッシング装置が提供される。

（作用効果） 請求項１のアッシング装置の場合、被処理基板の膜
は、被処理基板の上方からの照射によって加熱する第１
の加熱手段と、被処理基板の下方からの照射によって加
熱する第２の加熱手段とによって、被処理基板の両面か
ら加熱されるので、従来よりも高速に加熱することがで
き、また所望の温度に精度よく制御できる。この場合、
被処理基板を回転可能に支持している支持体は、光を透
過させる耐熱性材質からなっているので、下方からの照
射が支持体によって遮られることはない。同時にこの支
持体は被処理基板を回転可能に支持しているので、被処
理基板を回転アッシング処理することができ、均一なア
ッシングが可能となている。さらに第１の加熱手段と被
処理基板との間には、石英製の平板が設けられているか
ら、アッシング処理を行う被処理基板の上部の処理空間
と、第１の加熱手段が存在する空間とを分離させること
ができる。

請求項２のアッシング装置では、さらに前記平板と被
処理基板との間の間隔が、アッシング処理時においては
0.5mm〜20mmとなるように構成されているから、処理時
における平板と被処理基板との間の空間の高さが適切で
あり、熱の維持、被処理基板上のアッシングガスの流
出、拡散にとって好ましいものとなっており、所期のア
ッシング処理を好適に実施することができる。

（実施例） 以下、本発明装置を半導体ウエハのアッシング工程に
適用した一実施例につき、図面を参照して説明する。

まず、アッシング装置の構成を説明する。

処理室（１）は、例えばアルミニウム製で表面がアル
マイト処理されて耐アッシングガス特性を有し、上記処
理室（１）内部を気密可能な筒状構造となっている。こ
の処理室（１）の側壁には開閉機構（２）が設けられて
おり、被処理基板例えば半導体ウエハ（３）を上記処理
室（１）内に搬入出可能となっている。また、上記処理
室（１）底部のほぼ中央部を貫通する回転可能な支持例
えばスピンチャック（４）が設けられている。このスピ
ンチャック（４）は、耐熱性で光を透過する材質例えば
石英により構成され、このスピンチャック（４）が上記
処理室（１）底部を貫通することにより上記処理室
（１）内の気密を低下させないために、上記処理室
（１）のスピンチャック（４）貫通部にシール部材例え
ば磁性流体シール（５）が設けられている。また、上記
スピンチャック（４）上面は、上記ウエハ（３）直径よ
り小口径即ち上記ウエハ（３）より小さい対接面で平板
状に形成されており、この平板部に上記ウエハ（３）を
保持可能な如く、図示しない真空機構により吸着保持可
能となっている。更に上記スピンチャック（４）は上記
ウエハ（３）を保持した状態で回転する如く、回転駆動
機構例えばモーター（６）が連設しており、このモータ
ー（６）及び上記スピンチャック（４）は、図示しない
昇降機構により上下動可能とされている。

また、上記スピンチャック（４）上に載置したウエハ
（３）と対向する位置には、透明で耐アッシングガス性
を有する例えば石英製平板（７）が設けられている。こ
の平板（７）は、上記ウエハ（３）と平行状態に設定さ
れ、この平板（７）の存在により上記ウエハ（３）をア
ッシング処理する空間、及び上記処理室（１）の上方の
空間を分離している。上記平板（７）のほぼ中心部即ち
上記ウエハ（３）の中心部に対応する位置には直径数mm
の開孔（８）が形成されており、この開孔（８）には図
示しないアッシングガス供給源に連設したガス供給管
（９）が接続している。また、上記平板（７）上方には
赤外線照射器例えば赤外線ランプ（10a）が設けられ、
更に上記処理室（１）底部にも赤外線照射器例えば赤外
線ランプ（10b）が設られており、上記スピンチャック
（４）上に載置したウエハ（３）の表面に被着している
膜を両面から加熱可能とする如く構成されている。更に
また、上記処理室（１）内のガスを排気するために上記
処理室（１）側壁に排気管（11）が接続し、図示しない
排気機構に連設している。更に上記側壁にはノズル（1
2）が貫設し、このノズル（12）の先端は上記ウエハ
（３）裏面周縁部に向いた状態に設定されており、上記
ノズル（12）に連設したアッシングガス供給源（図示せ
ず）から流動されたアッシングガスを、上記ノズル（1
2）先端から上記ウエハ（３）裏面周縁部に供給可能と
している。このようにしてアッシング装置が構成されて
いる。

次に、上述したアッシング装置の動作を説明する。

まず、処理室（１）側壁に設けられている開閉機構
（２）を動作させて上記処理室（１）を開口する。そし
て、図示しない搬送機構例えばハンドリングアームによ
り被処理基板例えば半導体ウエハ（３）を上記処理室
（１）内に搬送し、この処理室（１）内に設けられたス
ピンチッャク（４）上の予め定められた位置に載置す
る。この時、上記スピンチャック（４）上面が上記ウエ
ハ（３）直径により小口径に構成されているため、例え
ば上記ハンドリングアームが上記ウエハ（３）の周囲を
は把持搬送することにより、上記スピンチャック（４）
上面への受け渡しは容易に安定して行なうことができ。
このため、上記受け渡し時にリフターピン等を並列する
必要はなく、上記スピンチャック（４）等の回転等をコ
ンパクトに構成でき、強い回転力を有するモーター
（６）を使用せずに所望する回転制御を精度良く行なう
ことができる。次に、上記スピンタック（４）に連設し
た真空機構（図示せず）により真空吸着する。そして、
上記開閉機構（２）を作動させて上記処理室（１）を閉
鎖し、内部を気密に設定する。それから、上記スピンチ
ャック（４）を上昇させ、このスピンチャック（４）上
に載置したウエハ（３）と、このウエハ（３）に近接対
向する平板（７）との間隔を0.5〜20mm程度に設定す
る。この後、モーター（６）を所望する回転数で回転さ
せることにより上記スピンチャック（４）を介してウエ
ハ（３）を回転させる。同時に、赤外線ランプ（10a）
（10b）から赤外線を照射させ、上記ウエハ（３）表面
に被着した膜例えばフォトレジスト膜を所望する温度例
えば150〜500℃程度になるように加熱する。この時、こ
の赤外線は上記ウエハ（３）を透過してしまう特性があ
るため、上記ウエハ（３）は赤外線により直接加熱され
ずに、上記フォトレジスト膜のみを加熱する。そのた
め、上記ウエハ（３）に形成されているパターン等に熱
によりダメージを与えることはなく、歩留まりの低下が
発生することはない。更に、上記フォトレジスト膜を上
記赤外線ランプ（10a）（10b）により両面から同時に加
熱することができるため、上記フォトレジスト膜を高速
に加熱することができ、更に所望する温度に精度良く制
御することが可能となる。この状態で上記ウエハ（３）
の中心部に、上記平板（７）に設けられている開孔
（８）から所定量のアッシングガス例えばオゾンガスを
供給し、上記ウエハ（３）中心部から周縁部に向かって
拡散する。ここで、上記フォトレジスト膜の熱によりオ
ゾンが分解されて酸素原子ラジカルが発生し、この酸素
原子ラジカルの強い酸化力により上記フォトレジスト膜
をアッシング除去する。更に、上記回転状態のウエハ
（３）裏面周縁部に、ノズル（12）から所定量のアッシ
ングガスを供給する。すると、上記したフォトレジスト
膜のアッシング除去と同様の作用で、上記ウエハ（３）
裏面に付着してにるフォトレジストをアッシング除去す
る。このウエハ（３）裏面に付着しているフォトレジス
トは、上記ウエハ（３）のフォトレジスト塗布工程にお
いて、ウエハ（３）を回転塗布する際に発生する気流の
影響により上記フォトレジストがウエハ（３）裏面へ廻
り込んで付着し、この付着したフォトレジストが後工程
で剥離して塵となり、上記ウエハ（３）の汚染及び環境
の汚染原因となる。そのため、上記アッシング工程にお
いて、上記ウエハ（３）裏面へアッシングガスを供給す
ることにより、上記ウエハ（３）裏面に付着しているフ
ォトレジストを除去することが可能となる。

そして、上記アッシング後の廃ガスは、上記処理室
（１）側壁に接続した排気管（11）から図示しない排気
機構により適宜排気する。そしてて、上記ウエハ（３）
の回転を停止し、上記スピンチャック（４）を所定量下
降させた後、開閉機構（２）を動作させて上記処理室
（１）を開口し、ハンドリングアーム（図示せず）によ
り上記ウエハ（３）を上記処理室（１）外部へ搬出す
る。この時、上記スピンチャック（４）から上記ハンド
リングアームに受け渡すことは、上記スピンチャック
（４）のウエハ（３）対接面即ちスピンチャック（４）
の口径がウエハ（３）口径より小さく構成されているた
め、リフターピンを使用しなくても容易に行なうことが
できる。

上記実施例では、アッシングガスとしてオゾンガスを
例に上げて説明したが、酸化性を有するガスであればこ
れに限定するものではなく、例えば窒素酸化物を使用し
ても同様な効果を得ることができる。

また、上記実施例では、被処理基板のアッシングとし
て半導体ウエハのアッシングについて説明したが、これ
に限定するものではなく、例えば液晶TVなどの画面表示
装置等に用いられるLCD基板でも同様な効果が得られ
る。

以上述べたようにこの実施例によれば、被処理基板を
支持する如く回転可能に設けられた被処理基板より小さ
い対接面の支持体と、上記被処理基板に被着された膜を
加熱する如く設けられた赤外線照射器とを備えたことに
より、上記被処理基板の熱を均一に保持したまま回転さ
せることが容易に行なえ、更に、上記支持体を上記被処
理基板より小さい対接面に形成しているために、上記支
持体と被処理基板の受け渡しの際、リフターピン等を並
用せずに容易に行なうことができ、その結果上記支持体
を小型化及び軽量化することが可能となる。この支持体
を小型化及び軽量化したために、上記被処理基板の回転
制御を精度良く行なえ、しかしも上記被処理基板及び支
持体の回転駆動機構を大掛かりとする必要はなく、装置
をコンパクトで安価に構成することができる。

以上の実施例でもわかるように、請求項１のアッシン
グ装置によれば、従来よりも高速に被処理基板の膜を照
射しよって加熱することができ、また所望の温度に精度
よく制御できる。さらに被処理基板を回転可能に支持し
ている支持体は、光を透過させる耐熱性材質からなって
いるので、下方からの照射が支持体によって遮られるこ
とはなく、照射による高速かつ均一な加熱が可能であ
る。しかもこの支持体は被処理基板を回転可能に支持し
ているので、被処理基板を回転アッシング処理すること
ができ、均一なアッシング処理が可能となっている。さ
らにまたアッシング処理を行う被処理基板上方の処理空
間と、第１の加熱手段が存在する空間とを平板によって
分離させることができ、処理空間の清浄度を維持するこ
とが可能である。

請求項２のアッシング装置によれば、さらにこの平板
と被処理基板との間の間隔が、アッシング処理時におい
ては0.5mm〜20mmとなっているから、被処理基板の熱の
維持を好適に図ることができ、また被処理基板の表面上
を拡散していくアッシングガスが、むやみに他の空間に
広がらず、効率のよいアッシング処理を実施することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を説明するためのアッシ
ング装置の構成図である。 １……処理室、３……ウエハ ４……スピンチャック、６……モーター 10……赤外線ランプ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理基板に被着された膜をアッシングガ
   スによりアッシング除去する装置において、 前記被処理基板を支持する支持体と、 前記被処理基板に被着された膜を被処理基板の上方から
   の照射によって加熱する第１の加熱手段と、被処理基板
   の下方からの照射によって加熱する第２の加熱手段と、 前記第１の加熱手段と被処理基板との間の空間に設けら
   れた石英製の平板とを備え、 前記支持体は回転可能で、かつ光を透過させる耐熱性材
   質からなることを特徴とする、アッシング装置。
2. 【請求項２】平板と被処理基板との間の間隙は、アッシ
   ング処理時においては0.5mm〜20mmとなるように構成さ
   れたことを特徴とする、請求項（１）に記載のアッシン
   グ装置。