JP3178144B2 - 誘電体バリヤ放電ランプを使用した灰化装置 - Google Patents

誘電体バリヤ放電ランプを使用した灰化装置

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JP3178144B2 JP03253093A JP3253093A JP3178144B2 JP 3178144 B2 JP3178144 B2 JP 3178144B2 JP 03253093 A JP03253093 A JP 03253093A JP 3253093 A JP3253093 A JP 3253093A JP 3178144 B2 JP3178144 B2 JP 3178144B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコンウエハ等に塗
布されたフォトレジストを、紫外線照射下において該フ
ォトレジストにオゾンを接触させて該フォトレジストを
灰化して除去する、いわゆる灰化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】本発明に関連した技術としては、例え
ば、日本国公開特許公報平1−144560号には、誘
電体バリヤ放電(別名オゾナイザ放電あるいは無声放
電。電気学会発行改定新版「放電ハンドブック」平成1
年6月再版7刷発行第263ページ参照)を使用したラ
ンプについて記載されている。また、オゾン雰囲気にお
いて紫外線を照射することにより、有機物を除去出来る
ことは古くから知られており、低圧水銀放電ランプを紫
外線光源とした灰化装置が使用されている。これらの従
来の装置は、大面積を均一に灰化しにくい、灰化の速度
が必ずしも十分ではない等の問題があった。
【0003】
【本発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、大
面積の被処理物を均一に、かつ高速で灰化出来る灰化装
置を提供することである。
【0004】
【問題を解決するための手段】上記本発明の目的は、紫
外線照射下において被処理物にオゾンを接触させて該被
処理物を灰化する装置において、該紫外線の放射源とし
て誘電体バリヤ放電ランプを使用し、この誘電体バリア
放電ランプによりオゾンを生成することによって達成さ
れる。また、該誘電体バリヤ放電ランプが、nm単位で
表した波長範囲180から200、165から190、
および120から190の少なくとも一つの波長範囲に
放射光を有するように該誘電体バリヤ放電ランプの発光
ガスを選ぶことにより、あるいは、該誘電体バリヤ放電
ランプが、nm単位で表した波長範囲240から25
5、200から240、および300から320の少な
くとも一つの波長範囲に放射光を有するように該誘電体
バリヤ放電ランプの発光ガスを選ぶことにより、上記目
的はより一層達成できる。
【0005】
【上記手段の有する作用】紫外線照射下において被処理
物にオゾンを接触させて該被処理物を灰化する装置にお
いて、該紫外線の放射源として誘電体バリヤ放電ランプ
を使用すると、該誘電体バリヤ放電ランプは、従来の低
圧水銀放電ランプでは不可能な波長領域に、しかも狭い
波長範囲に単色光的に高効率で光を放射する、ランプへ
の入力電力を変化させることによって分光分布を変える
こと無く光出力を変化できる、ランプの温度を低くでき
る、等の特徴を有しているため、従来のグローもしくは
アークの放電ランプだけの組み合わせでは得ることの出
来ない特徴ある分光分布の光を高効率で照射することが
可能になり、従って小型の装置で高効率、高速で、大面
積の被処理物を均一に灰化することが可能になる。
【0006】また、該誘電体バリヤ放電ランプが、nm
単位で表した波長範囲180から200、165から1
90、および120から190の少なくとも一つの波長
範囲に放射光を有するように該誘電体バリヤ放電ランプ
の発光ガスを選ぶことにより、これらの紫外線は酸素か
らオゾンを生成することが可能なので、外部にオゾン発
生器を設けること無く灰化が可能になり、従って小型の
装置で高速で灰化が出来る。更に、上記のような波長範
囲の紫外線を放射させる事により、高効率、高品位の灰
化が達成される。なぜなら、上記の波長範囲の紫外線
は、少なくとも、それぞれ主たる発光用ガスとして、ア
ルゴンとフッ素、アルゴンと塩素、およびキセノンガス
を使用することにより、それぞれの混合ガスのエキシマ
分子によって発光可能であるが、これらのガスを使用す
ることにより、発光用ガスの劣化が少なく、かつ、光取
り出し窓部材の劣化が少ない状態を実現できるからであ
る。
【0007】さらに、該誘電体バリヤ放電ランプが、n
m単位で表した波長範囲240から255、200から
240、および300から320の少なくとも一つの波
長範囲に放射光を有するように該誘電体バリヤ放電ラン
プの発光ガスを選ぶことにより、これらの紫外線は光子
のエネルギーが小さいので、シリコンウエハなどの基板
を損傷すること無く灰化が可能になる。更に、上記のよ
うな波長範囲の紫外線を放射させる事により、高効率、
高品位の灰化が達成される。なぜなら、上記の波長範囲
の紫外線は、少なくとも、それぞれ主たる発光用ガスと
して、クリプトンとフッ素、およびクリプトンと塩素の
混合ガスを使用することにより、それぞれの混合ガスの
エキシマ分子によって発光可能であるが、これらのガス
を使用することにより、発光用ガスの劣化が少なく、か
つ光取り出し窓部材の劣化が少ない状態を実現できるか
らである。
【0008】
【実施例】本発明の実施例であるフォトレジストの灰化
方法の概略図を図1に示す。灰化ダクト3内に誘電体バ
リヤ放電ランプ4a,4b,4c,4d,4eが被処理
物であるフォトレジストが塗布されたシリコンウエハ8
に近接して設けられている。シリコンウエハ8は支持具
5によって支持されており、該支持具5は、該被処理物
の温度を変えるための通常の手段、例えば電気ヒータ等
と、該被処理物と該誘電体バリヤ放電ランプ4a,4
b,4c,4d,4eとの間の距離を調整するための移
動機構を有している。
【0009】実施例に使用した同軸円筒形誘電体バリヤ
放電ランプの概略図を図2に示す。放電容器13は石英
ガラス製で内側管14と外側管15を同軸に配置して中
空円筒状にしたものである。外側管15は誘電体バリヤ
放電の誘電体バリヤと光取り出し窓部材を兼任してお
り、その外面に光を透過する金属網からなる電極17が
設けられている。内側管14の内径部には紫外線の反射
板を兼ねた円筒状の金属電極16が設けられている。円
筒状の金属電極16の内側には冷却用流体19が流さ
れ、誘電体バリヤ放電ランプ全体の温度を低下させる。
放電空間20の一端にリング状のゲッター18が設けら
れている。放電空間20内に誘電体バリヤ放電によって
エキシマ分子を形成する放電用ガスを封入して、誘電体
15の表面に設けられた金属網からなる透明電極17と
内側管14の内径部の紫外線の反射板を兼ねた円筒状の
金属電極16に交流電源21によって電圧を印加する
と、放電空間20内にいわゆる誘電体バリヤ放電、別名
オゾナイザ放電あるいは無声放電が発生して、誘電体1
5、透明電極17を通して、高効率で紫外線が放射され
る。図には示していないが、必要に応じて、透明電極1
7の表面を紫外線透過性の樹脂、ガラスなどで覆い電気
的に絶縁する。また、被処理物あるいは処理用流体に直
接接触する外側の電極17は、アース電位で使用するこ
とが望ましい。
【0010】第1の実施例においては、誘電体バリヤ放
電ランプ4a,4b,4c,4d,4eの発光ガスの主
成分としてキセノンガスが封入されており、172nm
付近で最大値を有する120から190nmの波長範囲
の紫外線を放出する。該紫外線は、酸素分子を高効率で
活性な酸素原子に分解し、該活性な酸素原子は酸素分子
と結合してオゾンを生成する。処理用流体供給口2より
注入された処理用流体酸素1の一部、代表的な例として
は1%程度は、灰化ダクト3内の予備空間6において誘
電体バリヤ放電ランプから放射される短波長の紫外線に
よってオゾンに変換される。オゾンと酸素の混合ガスが
フォトレジスト上に吹きつけられる。処理空間7におい
て酸素分子の分解により発生した活性な酸素原子は、オ
ゾンを生成する前にフォトレジストに直接作用する。こ
の酸素分子の分解により発生した酸素原子は、オゾンの
分解によって発生した酸素原子に比較し、活性度がより
高いので、イオン打ち込み後の変質したフォトレジスト
の除去が可能になり、かつ高速で除去出来る。さらに、
予備空間6で生成されたオゾンの分解による活性酸素原
子もフォトレジストに作用することになるので、フォト
レジストの近傍には高密度の、活性な酸素分子が存在す
るので、高速でフォトレジストを灰化、除去することが
出来る。
【0011】円筒状の金属電極16の内側に冷却用流体
19を流し、誘電体バリヤ放電ランプ全体の温度を低下
させているので、誘電体バリヤ放電ランプによるフォト
レジストの加熱の心配がいらないので、フォトレジスト
と誘電体バリヤ放電ランプ間の距離を十分に小さくする
ことが出来、従って紫外線を高効率で照射する事が出
来、高速でフォトレジストを灰化、除去することが出来
る。また、誘電体バリヤ放電ランプは、従来の低圧水銀
放電ランプの場合と異なって、その長さ、ランプ間の距
離を変えても、放射効率などの光出力特性が変わらない
ので、大面積を均一に照射できるようなランプ配置が可
能であり、従って、大面積のフォトレジストを高効率
で、均一に灰化出来る。また、従来の低圧水銀放電ラン
プの場合と異なって、ランプへの入力電力を変化させる
ことによって分光分布を変えること無く光出力を変化で
きるので、ランプへの入力電力と誘電体バリヤ放電ラン
プとフォトレジスト間の距離を調整する事により、フォ
トレジストに照射される紫外線の量を制御できる。照射
される紫外線の量が少ない場合には、紫外線によるシリ
コンウエハ8を損傷することなく灰化が可能になる。フ
ォトレジストに照射される紫外線の量を多くすると、変
質した灰化しにくいフォトレジストを高速で灰化ができ
る。
【0012】以上の本発明の実施例の特長を、従来の低
圧水銀放電ランプとオゾンを使用した灰化装置と比較し
てまとめると、以下のようになる。(1)オゾンを供給
するためのオゾン発生器を設ける必要がなく、小型、簡
便の灰化装置が得られる。(2)より活性な酸素原子が
得られるので、変質した灰化しにくいフォトレジストを
高速で灰化が出来る。(3)誘電体バリヤ放電ランプに
よるフォトレジストの加熱が少ないので、低温度での灰
化が可能になる。(4)大面積のフォトレジストを高効
率で、均一に灰化できる。(5)フォトレジストに照射
される紫外線の量を制御する事が出来、従って高品位の
灰化が可能になる。
【0013】上記の実施例では、120から190nm
の範囲の紫外線を放射する誘電体バリヤ放電ランプを使
用したが、160から190nm、および180から2
00nmの範囲の紫外線を放射する誘電体バリヤ放電ラ
ンプを使用しても、同様の効果が得られる。
【0014】第2の実施例に於いては、処理用流体1と
してオゾンを供給した場合は、誘電体バリヤ放電ランプ
4a,4b,4c,4d,4eとして、比較的波長の長
い240から255nm,200から240nm,30
0から320nmの範囲の紫外線を放射するように発光
物質を選択する。該紫外線は該オゾンを分解し活性酸素
原子を生成し、フォトレジストを灰化する。該紫外線は
比較的波長が長いので、フォトレジストに照射される光
子のエネルギーが小さく、基板であるシリコンウエハを
損傷することが少ないという利点が生じる。
【0015】
【発明の効果】上記説明したように、本発明によれば、
小型の装置で、大面積のフォトレジストを均一に、高速
で灰化出来る灰化装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の説明図である。
【図2】本発明に使用する誘電体バリヤ放電ランプの一
例の説明図である。
【符号の説明】
2 処理用流体供給口 4a,4b,4c,4d,4e 誘電体バリヤ放電
ランプ 5 支持具 8 シリコンウエハ 14 内側管 15 外側管 16,17 電極 19 冷却用流体 20 放電空間 21 交流電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−178528(JP,A) 特開 平4−223039(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 65/04 H01J 61/20

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】紫外線照射下において被処理物にオゾンを
    接触させて該被処理物を灰化する装置において、 該紫外線の放射源として誘電体バリヤ放電ランプを使用
    し、この誘電体バリア放電ランプからの放射光によりオ
    ゾンを生成することを特徴とする誘電体バリヤ放電ラン
    プを使用した灰化装置。
  2. 【請求項2】 該誘電体バリヤ放電ランプが、nm単位
    で表した波長範囲180から200、165から19
    0、および120から190の少なくとも一つの波長範
    囲に放射光を有する事を特徴とした請求項1記載の誘電
    体バリヤ放電ランプを使用した灰化装置。
  3. 【請求項3】 該誘電体バリヤ放電ランプが、nm単位
    で表した波長範囲240から255、200から24
    0、および300から320の少なくとも一つの波長範
    囲に放射光を有する事を特徴とした請求項1に記載の誘
    電体バリヤ放電ランプを使用した灰化装置。
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