JPH01239933A

JPH01239933A - アッシング方法

Info

Publication number: JPH01239933A
Application number: JP6777988A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Iimuro; 俊一飯室; Masahide Urushibara; 漆原　正英
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1988-03-22
Filing date: 1988-03-22
Publication date: 1989-09-25
Anticipated expiration: 2010-08-23
Also published as: JPH0779100B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、アッシング方法に関する。

（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、半導体ウェハ上に形成された下
地膜をエツ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ツチング
過程を経た後には半導体ウェ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、温調手段により温度制御自在な
載置台上の予め定められた位置に被処理基板例えば半導
体ウェハを載置し、このウェハ周囲を気密状態に設定す
る。この時、このウェハ対向位置に開口を有する平板が
配置されており、この平板の上記開口から加熱された上
記ウェハ表面にアッシングガスを供給する。このアッシ
ングガスは、酸素供給源を備えたオゾン発生器により生
成されたオゾンを使用し、このオゾンが上記ウェハの熱
により分解されて発生する酸素ラジカルの強い酸化力に
より、上記ウェハ表面に被着した膜例えばフォトレジス
ト膜をアッシング除去する。

そして、このアッシング後の排ガス中に残存するオゾン
が分解された後、この排ガスを排気するものである。

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

（発明が解決しようとする課題）。

しかしながら上記従来の技術では、ウェハを加熱してオ
ゾンをこの熱により分解し、強い酸化力を有する酸素ラ
ジカルを発生させることによりアッシング処理を行なう
が、上記オゾンの分子は他の分子や気密容器の壁等と衝
突してゆるやかに分解するため、上記アッシング処理に
必要な酸素ラジカルの発生が遅く、そのため上記ウェハ
のアッシング速度が遅くなるという問題があった。

本発明は上記点に対処してなされたもので、オゾンの分
解を速めることによりアッシングの高速化を可能とする
アッシング方法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）本発明は、オゾンを含有するアッシングガスと水蒸気の
混合ガスによりアッシング処理することを特徴とするア
ッシング方法を得るものである。

（作　用）本発明は、オゾンを含有するアッシングガスと水蒸気の
混合ガスによりアッシング処理することにより、上記水
蒸気の存在により上記オゾン分子ノ分解を連鎖的に発生
させ、オゾンのみの分解より分解速度を速めてアッシン
グ処理に必要な酸素ラジカルを短時間で多量に発生させ
るため、高速アッシング処理を可能とする。

（実施例）以下、本発明方法を半導体ウェハのアッシング処理に適
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。

アッシング処理が行なわれる処理室は、有底円筒形の容
器（υと蓋体■との係合により形成される。

この容器（１）内部には１例えば真空吸着機ｆｌ！（図
示せず）で被処理基板例えば半導体ウェハ■を保持可能
な如く載置台（イ）が設けられている。との載置台（至
）には図示しない加熱手段が内股しており、この載置台
に）を介して保持したウェハ■を間接的に加熱可能とし
ている。また、上記容器■の底部には排気機構■が設け
られており、この排気機構０により上記処理室内の排気
を可能としている。このような載置台に）上方の対向位
置には、この載置台■表面と平行状態に所定の間隔を開
けて中心部に開孔（ハ）を有する円形状平板■が設けら
れている。

この平板■の下面周縁部の複数箇所例えば３箇所に、所
望する厚さに形成されたスペーサ（ハ）が設けられ、こ
のスペーサ（８）と上記載置台（イ）上面の周縁部と当
接することにより、この載置台に）上面と上記平板■の
下面との間隔を上記スペーサ０の厚さに設定可能として
いる。このような平板■は上記蓋体■と平行状態で支持
されており、この平板■の中心部の開孔０には、アッシ
ングガス供給管（９ａ）が接続している。このアッシン
グガス供給管（９ａ）は、上記処理室内の気密を保持す
る如くシールされた状態で上記蓋体■を貫通し、後に説
明する気液混合手段（ｌＯ）に連設している。また、上
記蓋体■の下面周縁部には、シール部材（１１）が設け
られており、上記容器■及び蓋体■の相対的昇降で、こ
のシール部材（１１）の下端部と上記容器■の側壁上面
と当接することにより、上記処理室内を気密可能として
いる。また、上記気液混合手段（ｌＯ）には、上部に上
記アッシングガス供給管（９ａ）及びアッシングガス供
給管（９ｂ）が接続した気液混合容器（１２）が設けら
れ、この気液混合容器（■２）内に液量制御された状態
で注入可能とされた水（１３）を加熱する如く加熱機構
（１４）が設けられている。

このような気液混合手段（１０）の上方に接続している
上記アッシングガス供給管（９ｂ）を介してオゾン発生
器（１５）が接続している。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による半導体ウェハのア
ッシング方法を説明する。

まず、容器■及び蓋体■の相対的な昇降により処理室内
の気密を解除し、この処理室内に被処理基板例えば半導
体ウェハ■を搬送し、このウェハ■を載置台（イ）表面
の予め定められた位置に設定し、吸着保持する。そして
、上記容器■及び蓋体■の相対的昇降により上記容器■
の側壁上面と上記蓋体■下面周縁部のシール部材（１１
）との当接により、上記処理室内を気密に設定する。こ
の気密と同時に、上記載置台ｎ）と平板■下面周縁部に
設けられたスペーサ（へ）の当接により、この平板■と
載置台に）に載置したウェハ（３）との間隔を所望値に
設定する。この時、ウェハ■は載置台に）に内設してい
る加熱手段（図示せず）により例えば１５０〜５００℃
程度に加熱される。

一方、上記ウェハ■をアッシング処理するためのアッシ
ングガスは１例えばオゾン発生器（１５）で酸素ガスを
原料として生成したオゾンを含有するアッシングガスを
、アッシングガス供給管（９ｂ）を介して気液混合手段
（１０）の気液混合容器（１２）内を介してアッシング
ガス供給管（９ｂ）へ流通させる。

このアッシングガスが気液混合容器（１２）内に流通す
る際、この気液混合容器（１２）内に注入されている水
（１３）による水蒸気雰囲気内を流通するため、上記ア
ッシングガスに水蒸気が混合される。この時、上記水（
１３）から多量の水蒸気を発生せるために加熱機構（１
４）により上記水（１３）を所望する温度に加熱しても
よい、また、この水蒸気の混合量は、９０％以上の飽和
水蒸気量とすることが好ましく。

より効果がある。そして、上記水蒸気を混合したアッシ
ングガスを上記アッシングガス供給管（９ａ）を介して
平板■の中心部に設けられた開孔０から上記加熱状態の
ウェハ０表面に供給する。ここで。

上記ウェハ■の熱によりオゾンが分解されて酸素ラジカ
ルが発生し、この酸素ラジカルの強い酸化力により上記
ウェハ０表面に被着している膜例えばフォトレジスト膜
を除去する。この時、上記アッシングガス中のオゾンは
ゆるやかに分解するため、上記混合している水蒸気が増
感剤として作用し、オゾンの分解を加速する。このため
、分解しないまま排気されてしまうオゾン量を減少させ
てより多くの酸素ラジカルを発生させることにより、高
速なアッシング処理を可能とする。このアッシング処理
後の排ガスは、排気機構■により適宜排気される。

このアッシング工程の特性例を以下説明する。

アッシングガスに混合する水蒸気の混合量を変化させる
ために上記気液混合容器（１２）内の水（１３）を加熱
機構（１４）により加熱した場合のウェハ０アッシング
速度の影響を第２図に示す。これは、縦軸をアッシング
速度、横軸をウェハ■直径、オゾンの原料となる酸素流
量を５．０１２／ｍ、オゾン濃度を８８　ｆ　１ｍ３．
上記載置台に）温度を３００℃とし、水蒸気を混合しな
いオゾンのみでアッシングした場合。

上記水（１３）を２０℃に設定した場合、上記水（１３
）を５０℃に設定した場合、上記水（１３）を７０℃に
設定した場合を夫々比較した特性例であり、この特性例
からアッシングガスに水蒸気を混合すると全体的にアッ
シング速度が向上し、上記水（１３）の温度が５０℃程
度がよりアッシング速度が高く、これはオゾンのみのア
ッシング速度より約２０％向上していることが判る。ま
た、第２図のものと同条件で、オゾン原料となる酸素流
量を１０．０Ｑ／ｍ、オゾン濃度を６５　’ｉ　／ｍ’
　と変更した場合を夫々比較した特性例を第３図に示し
これも上記第２図の特性例と同様な効果となっているこ
とが判る。

次に、上記載置台に）の温度変化によるオゾンのみのア
ッシング速度、オゾンと窒素酸化物ガスを混合した時の
アッシング速度、オゾンと水（１３）を混合した時のア
ッシング速度の比較を第４図に示す、これは、縦軸をア
ッシング速度、横軸をウェハ■直径、オゾンの原料とな
る酸素流量を５．ＯＲ／ｆｆｌ。

オゾン濃度を８８９／ｍ３＋窒素酸化物ガス例えばＮＯ
ｘ流量を１５０ｄ／ｍとし、載置台に）温度が２５０℃
でオゾンのみによりアッシング処理した場合、載置台に
）温度が２５０℃でオゾンとＮＯｘを混合してアッシン
グ処理した場合、載置台に）温度が２５０℃でオゾンと
水蒸気（水を７０℃で加熱した水蒸気）を混合してアッ
シング処理した場合、載置台（イ）温度が３００℃でオ
ゾンのみによりアッシング処理した場合、載置台（イ）
温度が３００℃でオゾンとＮＯＸを混合してアッシング
処理した場合、載置台（イ）温度が３００℃でオゾンと
水蒸気（水を７０℃で加熱した水蒸気）を混合してアッ
シング処理した場合を夫々比較した特性例であり、この
特性例から載置台′０）温度が２５０℃の時は上記オゾ
ンとＮＯｘを混合してアッシング処理した場合、また、
載置台に）温度が３００℃の時は上記オゾンと水蒸気を
混合してアッシング処理した場合が夫々アッシング速度
が優れていることが判かる。また、第４図のものと同条
件でオゾンの原料となる酸素流量を１０．Ｏｊ２／ｍ、
オゾン濃度を６５　ｆ　／ｍ３．ＮＯＸ流量を３００ｍ
Ｑ／ｍと変更した場合を夫々比較した特性例を第５図に
示し、これも上記第４図の特性例と同様な効果となって
いることが判かる。

次に、オゾンとＮＯｘと水蒸気を混合したアッシングガ
スを使用してアッシング処理した場合のアッシング速度
への影響を第６図に示す。これは、縦軸をアッシング速
度、横軸をウェハ■直径、オゾンの原料となる酸素流量
を１０．０Ｑ／ｍ、ＮＯｘ流量を３００ｍ１２／ｍ、載
置台Ｏ）温度を３００℃とし、オゾンと水蒸気（水を７
０℃で加熱した水蒸気）を混合してアッシング処理した
場合、オゾンと水蒸気（水を７０℃で加熱した水蒸気）
とＮＯｘを混合してアッシング処理した場合を比較した
特性例であり、この特性例から水蒸気とＮＯｘが同時に
存在した場合、ＮＯｘの効果は全くなくなり水蒸気の効
果のみが存在することが判かる。また、第６図のものと
同条件でオゾンの原料となる酸素流量を５．０Ｑ／ｍ、
　ＮＯｘ流量を１５０＋ｎＱ／ｎと変更した場合を比較
した特性例を第７図に示し、これも上記第６図の特性例
とほぼ同様な効果となっていることが判がる。

次に、高濃度オゾンと水蒸気を混合したアッシングガス
を使用してアッシング処理した場合のアッシング速度へ
の影響を第８図に示す。これは、縦軸をアッシング速度
、横軸をウェハ■直径、オゾンの原料となる酸素流量を
５．Ｏｆｆ／ｍ、オゾン濃度を１６０９．／ｍ’　、　
ＮＯＸ流量を１５０ｍＱ／ｍとし、載置台（イ）温度が
２５０℃でオゾンのみによりアッシング処理した場合、
載置台に）温度が２５０℃でオゾンとＮｏＸを混合して
アッシング処理した場合、載置台は）温度が２５０℃で
オゾンと水蒸気（水を７０’Ｃで加熱した水蒸気）を混
合してアッシング処理した場合。

載置台（イ）温度が３００℃でオゾンのみによりアッシ
ング処理した場合、載置台（イ）温度が３００’Ｃでオ
ゾンとＮＯｘを混合してアッシング処理した場合、載置
台（４）温度が３００℃でオゾンと水蒸気（水を７０℃
で加熱した水蒸気）を混合してアッシング処理した場合
を夫々比較した特性例であり、この特性例から載置台（
イ）温度が２５０℃の時は上記オゾンとＮＯｘを混合し
てアッシング処理した場合、また、載置台（イ）温度が
３００℃の時は上記オゾンと水蒸気を混合してアッシン
グ処理した場合が夫々アッシング速度が優れていること
が判かる。また、第８図のものと同条件でオゾンの原料
となる酸素流量を１０．０ｕ／ｍ、オゾン濃度を１５０
９　／ｍ’　、　ＮＯＸ流量３００ｍＱ／ｍと変更した
場合を夫々比較した特性例を第９図に示し、これも上記
第８図の特性例と同様な効果となっていることが判かる
。

次に、オゾンを上記気液混合容器（１２）に注入されて
いる水（１３）中でバブリングしてオゾンと水蒸気を混
合した場合のアッシング速度の比較を第１０図に示す。

これは、縦軸をアッシング速度、横軸をウェハ（３）直
径、オゾンの原料となる酸素流量を５、Ｈ／ｍ、オゾン
濃度を８８　％　／ｍ３．載置台に）温度を３００℃と
し、オゾンのみによりアッシング処理した場合、水（１
３）を２０℃に加熱してこの水（１３）中でオゾンをバ
ブリングすることによりオゾンと水蒸気を混合してアッ
シング処理した場合、水（１３）を４０℃に加熱してこ
の水（１３）中でオゾンをバブリングすることによりオ
ゾンと水蒸気を混合してアッシング処理した場合、水（
１３）を６０℃に加熱してこの水（１３）中でオゾンを
バブリングすることによりオゾンと水蒸気を混合してア
ッシング処理した場合を夫々比較した特性例であり、こ
の特性例から第２図に示す特性例とほぼ同様な結果とな
っており、上記水（１３）中でオゾンをバブリングする
ことによりオゾンと水蒸気を混合しても、上記水（１３
）面上をオゾンを通過させてオゾンと水蒸気を混合して
も同じであり、特にバブリングをする必要がないことが
判る。

上記した特性例から、オゾンを含むアッシングガス中に
水蒸気を混合し、この混合ガスでウェハ■のアッシング
処理を行なうと、上記ウェハ■表面各点において全体的
にアッシング速度が向上する。これは、水蒸気にオゾン
の分解を加速する作用があるため、この水蒸気が触媒的
に働き、上記ウェハ０表面に被着されている膜との反応
を促進していると考えられる。この水蒸気の存在により
上記オゾンの分解を促進し、このオゾンを分解すること
により発生する強い酸化力を有する酸素うジカルを多量
に生成することとなり、その結果アッシング速度が速く
なる。また、上記オゾンに窒素酸化物ガス即ちＮＯｘを
混合してアッシング処理することにより、アッシング速
度を速めるということが行なわれており、これはオゾン
とＮＯｘの反応により生成した五酸化二窒素を熱分解し
て生成する酸素ラジカルｏ（’ｏ）が、オゾンのみの熱
分解で生成する酸素ラジカルｏ（３ｐ）より強い酸化力
を有するためアッシング速度を速めているものであるが
、このオゾンとＮＯｘが混合したアッシングガスに更に
水蒸気を混合すると、上記五酸化二窒素が水蒸気により
酸化され、その結果上記ウェハ（３）表面に被着してい
る膜例えばフォトレジスト膜との反応が起こらなくなる
。そのため、上記ＮＯｘの効果はなくなり水蒸気の効果
のみになると考えられる。このようにオゾンとＮＯｘと
水蒸気を同時に存在させると水蒸気のみの効果となって
しまうため、オゾンとＮＯｘの混合ガス及びオゾンと水
蒸気の混合ガスとを必要に応じて切換え流出させてアッ
シング処理してもよい。

また、オゾンを水蒸気雰囲気中に流通させてオゾンと水
蒸気を混合させても、オゾンを水（１３）中でバブリン
グしてオゾンと水蒸気を混合させてもほぼ同様なアッシ
ング速度となるため、特にバブリングさせる構造とする
必要はないが、アッシングガス中に含まれる不純物の除
去を行なう場合はバブリングさせて除去することが可能
となる。

また、上記水蒸気をオゾンに混合してアッシング処理す
る場合、オゾンのみよりも腐食性が強くなるため１部品
等を酸化に対して強い材質を選択することが望ましい。

上記実施例ではオゾンと水蒸気の混合を水蒸気雰囲気中
にオゾンを流通させる方式、或いは水中にオゾンをバブ
リングさせる方式を例に上げて説明したが、これに限定
するものではなく、例えば超音波加湿器等の原理で水蒸
気を発生させてこれとオゾンを混合しても同様な効果を
得ることができる。

また、上記実施例では水蒸気とオゾンを予め混合した混
合ガスを処理室内に供給する例について説明したが、こ
れに限定するものではなく、例えば上記処理室内の一部
に水を貯蔵し、この水により処理室内に水蒸気雰囲気を
常時充満させた状態でこの処理室内にオゾンを供給する
構成としても同様な効果が得られる。

また、上記実施例では被処理基板として半導体ウェハを
例に上げて説明したが、これに限定するものではなく、
例えばＬＣＤ基板のアッシングでも同様な効果を得るこ
とができる。

以上述べたようにこの実施例によれば、オゾンを含有す
るアッシングガスと水蒸気の混合ガスによりアッシング
処理することにより、上記水蒸気の存在により上記オゾ
ン分子の分解を連鎖的に発生させ、オゾンのみの分解よ
り分解速度を速めてアッシング処理に必要な酸素ラジカ
ルを短時間で多量に発生させるため、高速アッシング処
理を可能とする。また、ウェハ１枚に対して高速アッシ
ング処理を可能とするため、スルーブツトを向上するこ
とができる。

また、上記オゾンに水蒸気を混合し、この混合ガスでア
ッシング処理するため、分解しないまま排気されてしま
うオゾン量を減少させて、逆に多くの酸素ラジカルを発
生させることができるため、アッシングガスを効率良く
使用することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、オゾンを含有する
アッシングガスと水蒸気の混合ガスによりアッシング処
理することにより、上記水蒸気の存在により被処理基板
を高速でアッシングすることができ、スループットを向
上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を説明するためのアッシ
ング装置の構成図、第２図、第３図は第１図の混合する
水蒸気量説明図、第４図、第５図は第１図の被処理基板
載置台の温度変化に対する水蒸気の影響説明図、第６図
、第７図はオゾンとＮＯｘと水蒸気を混合してアッシン
グ処理した時の影響説明図、第８図、第９図は第１図の
オゾンを高濃度として水蒸気と混合してアッシング処理
した時の影響説明図、第１０図はオゾンを水中にバブリ
ングして水蒸気と混合したアッシングガスによるアッシ
ング速度の比較説明図である。１０・・・気液混合手段　　　１２・・・気液混合容器
１３・・・水　　　　　　　　１４・・・加熱機構特許
出願人　東京エレクトロン株式会社第１図

Claims

【特許請求の範囲】

　オゾンを含有するアッシングガスと水蒸気の混合ガス
によりアッシング処理することを特徴とするアッシング
方法。