JPH01287926A

JPH01287926A - アッシング装置

Info

Publication number: JPH01287926A
Application number: JP11801188A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kamikawa; 裕二上川; Kazutoshi Yoshioka; 吉岡　和敏; Kimiharu Matsumura; 松村　公治
Original assignee: Tokyo Electron Kyushu Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Kyushu Ltd
Priority date: 1988-05-13
Filing date: 1988-05-13
Publication date: 1989-11-20
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: JP2645420B2

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、アッシング装置に関する。

（従来の技術）半導体集積回路の微細なパターンの形成は、−般に露光
および現像によってパターニング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、拡散、不純物注入
などすることにより行なわれる。

したがって、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
から除去する必要がある。このような場合のフォトレジ
スト膜を除去する処理例としてアッシング処理が行なわ
れる。この処理は露出される下地膜を傷めることなく不
要なレジスト膜を選択的に除去できる点で実用される。

また、このアッシング処理はレジストの除去、シリコン
ウェハ、マスクの洗浄を始めインクの除去、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
ニング処理を行なう場合に適するものである。

フォトレジスト膜の除去を行なうアッシング装置のうち
、オゾンを含有するガスを用いたものとして１例えば特
開昭５２−２０７６６号公報で開示された装置がある。

これは、上方に複数のアッシングガス流入孔を備え、そ
の下方にはベルト搬送により順次搬送可能とされた半導
体ウェハを設定し、上記アッシングガス流入孔から上記
順次搬送される半導体ウェハ表面にアッシングガスを供
給してアッシング処理することにより、均一なアッシン
グを行なうものである。

また、よりアッシング速度を高めるために、予め加熱し
たアッシングガスを処理室内に供給し、この処理室内に
設定した半導体ウェハ表面に上記アッシングガスを流出
してアッシング処理する技術も使用されている。

また、半導体ウェハ表面に供給するアッシングガスの乱
流を抑止するために、上記半導体ウェハの対向位置に複
数のアッシングガス流入孔及び排出孔を規則的に形成し
た対向板を使用し、上記アッシングガスを整流して上記
半導体ウェハのアッシング均一性を向上する技術も使用
されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら上記特開昭５２−２０７６６号公報に開示
された技術では、半導体ウェハを順次搬送した状態で、
この半導体ウェハ表面にアッシングガスを流入すること
により均一なアッシング処理を行なおうとするものであ
るが、これは、所望するアッングの均−性及びアッシン
グ速度を得るために上記半導体ウェハを下面から所定温
度に加熱することのみであるため、上記アッシングガス
が半導体ウェハ表面に供給される際に、上記アッシング
ガスとの接触及び流通により半導体ウェハが冷却されて
しまい、上記所望するアッシングの均−性及びアッシン
グ速度が得られないという問題があった。このような半
導体ウェハの下面からのみの加熱では、上記所望する温
度に半導体ウェハを精密に温度設定することは極めて困
難となっている。

また、上記予め加熱したアッシングガスを処理室内に供
給し、この処理室内に設定した半導体ウェハ表面に上記
アッシングガスを流入する技術では、上記アッシングガ
ス例えばオゾンガスを加熱して活性化し、この活性化し
たオゾンガスが上記半導体ウェハ表面に到達するまでの
時間及び距離が長く、そのため、この活性化したオゾン
ガスが不活性化即ち他の分子との結合により酸素分子等
となり、上記アッシング処理が困難となっていた。

即ち、上記オゾンガスを加熱することにより発生する酸
素原子ラジカルの寿命が非常に短かいことから、上記ア
ッシングガスを加熱してから半導体ウェハ表面に到達す
るまでの時間及び距離が影響していた。そのため、上記
半導体ウェハのアッシング処理に寄与するオゾンが少な
くなり、結果的にアッシング速度が低下してしまう問題
点があった。

また、上記半導体ウェハの対向位置に複数のアッシング
流入孔及び排出孔を規則的に形成した対向板を使用し、
上記アッシングガスを整流して上記半導体ウェハのアッ
シング均一性を向上する技術では、アッシング均一性は
向上するが、アッシング廃ガスを上記対向板から排気す
る際、この対向板にミストが付着し、このミストが上記
半導体ウェハ表面に飛散してこの半導体ウェハを汚染し
てしまうという問題点があった。

本発明は上記点に対処してなされたもので、被処理基板
の汚染を抑止し、更に均一で高速のアッシング処理を可
能とす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）本発明は、アッシングガス流入孔及び排出孔を有するガ
ス流入排出面と対向して被処理基板を設け、上記ガス流
入排出面及び被処理基板を相対的に移動させて上記アッ
シングガスにより上記被処理基板をアッシング処理する
装置において、上記ガス流入排出面を加熱する手段を設
けたことを特徴とするアッシング装置を得るものである
。

（作　用）被処理基板に対向して設けられた、アッシング流入孔及
び排出孔を有するガス流入排出面を加熱する手段を設け
たことにより、上記アッシングガス温度を所望する温度
に設定でき、所望するアッシング速度を得ることができ
る。更に、上記アッシングガスを被処理基板直前で加熱
することができるため、上記アッシングガスを有効に使
用でき、上記被処理基板のスループットを向上すること
が可能となる。

また、上記ガス流入排出面を加熱するため、上記アッシ
ングガスの廃ガスをこのガス流入排出面から排気する際
に、このガス流入排出面にミストが付着することはなく
、このミストの影響による上記被処理基板の汚染を抑止
することが可能となる。

（実施例）以下、本発明装置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。

なお、被処理基板とガス流入排出面との相対的移動は、
この実施例では被処理基板を移動させる実施例について
説明する。処理室（１１）内には、例えば金属線等の搬
送ベルト（１３ａ）で構成され、被処理基板例えば半導
体ウェハ（１２）を載せて搬送するベルトコンベアーか
らなる搬送部（１３）が配置されている。また、半導体
ウェハ（１２）の下方には半導体ウェハ（１２）を加熱
する加熱部（１５）が配置されており、この加熱部（１
５）は温度制御装置（１４）によって制御されるヒータ
ー（１５ａ）を内蔵している。

搬送部（１３）の上方には、第２図および第３図に示す
ように例えば０．１〜５＋ｍ程度の幅を有し、平行する
複数の細長いスリット状の溝からなるアッシングガスの
流入孔、排出孔である開口（１７ａ）〜（１７ｊ）で構
成されるガス流入排出面（１７）例えばガラス板が近接
対向して配置されており、このガス流入排出面（１７）
は冷却装置（１６）から循環される冷却水等により冷却
されている。

また、ガス流入排出面（１７）のアッシングガスの流入
孔である開口（１７ａ）〜（１７ｅ）はガス流量調節器
（１８）に接続されており、このガス流量調節器（１８
）は酸素供給源（１９）に接続されたオゾン発生器（２
０）に接続されている。

一方ガス流入排出面（１７）のアッシングガスの排出孔
である開口（１７ｆ）〜（１７ｊ）は、排気装置（２１
）に接続されている。

さらに、上記ガス流入排出面（１７）には、開口（１７
ａ）〜（１７ｊ）の周囲を取り囲むように埋め込まれた
加熱手段例えばヒーター（２２）が内蔵されている。

このヒーター（２２）は温度制御装置（２３）によ′り
温度制御され、上記ガス流入排出面（１７）を加熱する
ことにより、開口（１７ａ）〜（１７ｊ）を通過するア
ッシングガスを加熱すると共に、半導体ウェハ（１２）
表面を加熱する如く構成されている。

また、ガス流入排出面（１７）の開口（１７ａ）〜（１
７ｅ）は、上記ガス流量調節器（１８）の他に、他の第
２ガス供給源（２４）に接続されたガス流量調節器（２
５）にも接続されており、必要に応じて流入可能に構成
されている。

処理室（１１）外に右方には、処理前の半導体ウェハ（
１２）を収納する投入室（２６）が設けられ、処理室（
１１）外の左方には処理後の半導体ウェハ（１２）を収
納する取出室（２７）が設けられている。なお、上記半
導体ウェハ（１２）は、例えば上記ガス流入排出面（１
７）の開口（１７ａ）〜（１７ｊ）の溝と直角方向に搬
送される。　そして上記構成のこのアッシング装置では
１次のようにしてアッシング処理を行なう。

まず、投入室（２６）に収納されている半導体ウェハ（
１２）を図示しない投入装置により処理室（１１）内に
順次搬入し、次に搬送部（１３）の搬送ベルト（１３ａ
）上に複数枚、順次載置し、図示しない駆動装置により
移動する搬送ベルト（１３ａ）と同−速度例えば１〜５
０　ｍ　／　ｓｅｅ程度の速度で左方向に移送する。

そして、ヒーター（１５ａ）を温度制御装ＷＥ　（１４
）により制御し半導体ウェハ（１２）を例えば１００〜
３５０℃程度の範囲に加熱し、酸素供給源（１９）およ
びオゾン発生器（２０）から供給されるオゾンを含有す
る酸素ガスをガス流量調節器（１８）によって、半導体
ウェハ１枚あたりの流量が例えば７．５〜２０ｓＱ／ｗ
ｉｎ（ｄは常温常圧換算での流量）程度となるよう調節
し、ガス流入排出面（１７）から半導体ウェハ（１２）
に向けて流入させ、排気装置（２１）により例えば処理
室（１１）内の気体圧力が２００〜７００Ｔｏｒｒ程度
の範囲になるよう排気する。

同時に、温度制御装置（２３）によりガス流入排出面（
１７）に内蔵されているヒーター（２２）を温度制御し
て、上記ガス流入排出面（１７）を例えば２０〜３００
℃程度の範囲に加熱する。

この時、第３図に矢印で示すようにガス流入排出面（１
７）と半導体ウェハ（１２）との間にガスの流入排出の
流れが形成される。そして、この流れは、マクロ的に見
た場合、開口（１７ａ）〜（１７ｅ）から出て開口（１
７ｆ）〜（１７ｊ）に排出される全体的な流れ、即ちバ
ルク流動的な流れを形成し、この流れは半導体ウェハ（
１２）の搬送方向と平行状態になる。

ここで、上記ガスに含まれているオゾン（Ｏｌ）は、上
記ガス流入排出面（１７）により流入直前に分解されな
い程度の温度に加熱されて半導体ウェハ（１２）に向い
、そして半導体ウェハ（１２）の表面に接触してさらに
加熱されることにより分解し、酸素原子ラジカルが多量
に発生する。

そして、この酸素原子ラジカルが半導体ウェハ（１２）
の表面に被着されたフォトレジスト膜と反応し、アッシ
ングが行なわれフォトレジスト膜を除去する。アッシン
グによって生成した廃ガスは、直ちにガス流入排出面（
１７）によって処理室（１１）外に排気される。この時
、上記ガス流入排出面（１７）のアッシングガス排出孔
である開口（１７ｆ）〜（１７ｊ）も同時に加熱されて
いるため、ミストが付着することはなく、このミストの
影響による上記半導体ウェハ（１２）の汚染を防止する
ことができる。このようなミストは、主に低温部に付着
する特性があるため、上記ガス流入排出面（１７）に付
着することはない。また、上記ガス流入排出面（１７）
を加熱するため、上記アッシングガスの廃ガスを排気す
る際、この廃ガス中に残存するオゾンも同時に分解する
とこができる。

そして、搬送ベルト（１３ａ）により処理室（１１）の
左側に移送され処理を終えた半導体ウェハ（１２）を、
図示しない取出装置により取出室（２７）に収納する。

なお、オゾン発生器（２０）で生成されたオゾンの寿命
は温度に依存し、縦軸をオゾン分解半減期。

横軸をオゾンを含有するガスの温度とした第４図のグラ
フの示すように、温度が高くなるとオゾンの寿命は急激
に短くなる。このため、上記ガスの温度は２５℃程度以
下とすることが好ましく、一方、半導体ウェハ（１２）
の温度は１５０℃程度以上に加熱することが好ましく、
またガス流入排出面（１７）は５０℃以上に加熱するの
が好ましい。

第５図のグラフは、縦軸をアッシング速度、横軸をオゾ
ンを含有するガスの流量とし、上記説明のこの実施例の
アッシング装置におけるガス流入排出面（１７）と半導
体ウェハ（１２）間の距離ギャップを１．５＋ｍとして
６インチの半導体ウェハ（１２）を２５０℃にガス流入
排出面（１７）を２００℃に加熱し、移動速度を１０　
ｒｍ　／　ｓｅｃとした場合の半導体ウェハ（１２）の
アッシング速度の変化を示している。なお、オゾン濃度
は、３〜１０重量％重量上程るよう調節されている。第
６図のグラフは、ガス流入排出面（１７）と半導体ウェ
ハ（１２）とのギャップ（間隔）を変化させた場合の各
々のアッシング速度の変化を表わす特性例図であり、ギ
ャップが約１．５ｍ程度の時にアッシング速度が最高に
なることを示している。また、第７図のグラフは、ガス
流入排出面（１７）の加熱温度を変化させた場合のアッ
シング速度の変化を表わす特性例図であり、ガス流入排
出面（１７）の温度が約２００℃程度の時、アッシング
速度が最高になることを示している。このようにガス流
入排出面（１７）の加熱手段を備えているので、上記ガ
ス流入排出面（１７）の温度を可変でき、しかも半導体
ウェハ（１２）の加熱温度とは別々に単独に可変できる
ので、アッシングガスを最良の処理温度条件に容易に設
定して、半導体ウェハ（１２）表面に流入できる。

また、上記ガス流入排出面（１７）の温度を変化させる
ことにより、アッシング速度を可変できるので、アッシ
ング処理末期に一定の残膜厚さで上記アッシングを中止
するなどのコントロールも可能となる。

また、半導体ウェハ（１２）を移動する際、その移動方
向はガス流入排出面（１７）から流入排出される全体的
なガスの流れ、すなわちバルク流動的な流れと平行状態
に設定されているので、アッシングガスは半導体ウェハ
（１２）表面の全域に均等に流入した後上方から排気さ
れる。したがって、アッシングの均一度は、例えば第８
図に示すように極めて良好である。

なお、上記実施例では、半導体ウェハ（１２）の移動は
、複数枚の半導体ウェハ（１２）を搬送部（１３）に順
次載置してガス流入排出面（１７）下の反応空間をワン
スルーで一過的に所定の処理時間で通過させることにつ
いて説明したが、他の移動例えば、上記ガス流入排出面
（１７）下の反応空間を、所定速度で必要とするアッシ
ング時間、一定のストローク例えば開口（１７ａ）から
１個隣りの開口（１７ｂ）までの距離を１ストロークと
してスキャン方式で往復運動をさせるように構成しても
、上記同様の作用効果が得られる。また、搬送ベルトに
半導体ウェハを載置して移動する代りに、載置台を設け
、この載置台を例えばエアシリンダーや、パルスモータ
。

サーボモータ、ステッピングモータ等を使用した回転式
直進機構を使用して、往復運動させるように構成しても
よい。

さらに上記実施例では半導体ウェハのみ移動した例につ
いて説明したが、ガス流入排出面との相対的移動であれ
ばよく、ガス流入排出面のみ移動させてもよいし１両者
を移動させてもよい。

また、この実施例ではアッシング対象としてフォトレジ
スト膜の場合について説明したが、インクの除去を始め
溶剤の除去等各種のものに適用でき、酸化して除去でき
るものならば、アッシング対象はどのようなものでもよ
く、オゾンを含有するガスは酸素に限らずオゾンと反応
しないようなガス、特にＮ！、　Ａｒ、　Ｎｅ等のよう
な不活性なガスにオゾンを含有させて使用することがで
きる。

さらに、上記実施例では、半導体ウェハの処理に適用し
た実施例について説明したが、アッシング工程であれば
ガラス基板上に設けるフォトマスク、プリント基板、大
型デイスプレィパネル、被着されるアモルファスシリコ
ン膜など何れにも適用できることは説明するまでもない
ことである。

特に、　　ＬＣＤ基板やマスク用基板などのように。

下地膜として１丁０膜、アモルファスシリコン（αＳ１
）。

タンタル（丁ａ）やクロム（Ｃｒ）の如き非常に酸化さ
れやすいデリケートな材料が使用されているもののアッ
シングに際しては、上記下地膜に損傷を与えないような
処理が必要とされている。

例えば、上記ア２シングを、一定の残膜厚さで中止して
、その後はウェット処理に切換える方式が必要とされて
おり、このためには精密なアッシングのコントロールが
不可欠であり１本発明装置を適用して非常に有効である
。

さらに、大型の被処理基板をアッシング処理する場合に
はガス流入排出面の形状を大型化即ち、アッシングガス
の流入孔排出孔である開口の長さと個数を調整すること
で対応できるので、装置のスケールアップが容易に可能
となる。

また、アッシングガスとしてオゾンを含む酸素ガスの他
に、必要に応じて第２ガスとして例えばＮ、０．　Ｎｏ
、　Ｎｏｔ、　Ｃ，Ｆ＠、　ＣＣＱ４．　ＣＦ４などを
ガス流量調節器（２５）により流量調整して上記酸素ガ
スと混合してアッシングするようにすれば、アッシング
適用範囲を広げ汎用性のあるアッシングが可能となる。

さらに、各半導体ウェハのレジスト量またはレジスト面
積が異ってもアッシングレートは一定であり、且つアッ
シング反応空間内にある半導体ウェハの枚数の如何にか
かわらず各半導体ウェハのアッシングレートは同一不変
である。すなわちローディング効果がないため、オペレ
ーションは容易である。

以上述べたようにこの実施例によれば、被処理基板に対
向して設れられたアッシングガス流入孔及び排出孔を有
するガス流入排出面に加熱手段を設けたことにより、上
記アッシングガス温度を所望するアッシング速度を得る
温度に容易に設定でき、更に、上記アッシングガスを被
処理基板直前で加熱することができるため、上記アッシ
ングガスを有効に使用でき、上記被処理基板のスループ
ットを向上することが可能となる。

また、上記被処理基板を下方からの加熱のみならず、上
方に配置された上記ガス流入排出面の輻射熱も伝達され
るため、一定で信頼性が高く所望する温度帯で制御をす
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、被処理基板に対向
し、この被処理基板と相対的に移動可能なアッシングガ
ス流入孔及び排出孔を有するガス流入排出面に加熱手段
を設けたことにより、上記アッシングガスを所望する温
度に容易に設定できるため、均一で速度の速いアッシン
グ処理が可能となり、大型の被処理基板にも対応するこ
とができる効果を得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明アッシング装置の一実施例を示す構成図
、第２図は第１図のガス流入排出面の下面図、第３図は
第１図のガス流入排出面のガスの流れの説明図、第４図
は第１図のオゾンの半減期と温度の関係を示すグラフ、
第５図は第１図のアッシング速度とオゾンを含有するガ
ス流量の関係を示すグラフ、第６図は第１図のアッシン
グ速度と反応空間のギャップとの関係を示すグラフ、第
７図は第１図のアッシング速度とガス流入排出面温度と
の関係を示すグラフ、第８図は第１図の残存レジスト膜
厚さと被処理基板中心からの距離の関係を示すグラフで
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

　アッシングガス流入孔及び排出孔を有するガス流入排
出面に対向して被処理基板を設け、上記ガス流入排出面
及び被処理基板を相対的に移動させて上記アッシングガ
スにより上記被処理基板をアッシング処理する装置にお
いて、上記ガス流入排出面を加熱する手段を設けたこと
を特徴とするアッシング装置。