JPH02188916A - 乾式表面処理装置 - Google Patents

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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、半導体基板、フォトマスク用基板。

液晶表示用基板など（以下、総称して「基板」という）
の表面にある不要なレジスト膜や各種有機物を分解除去
（アッシング）する乾式表面処理装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、この種の乾式表面処理装置として、いわゆるプラ
ズマアッシング装置と、オゾンアッシング装置とが知ら
れている。

プラズマアッシング装置は、例えば特開昭５９−６１９
３０号公報に示されているように、酸素ガスを高周波の
電場によりプラズマ化し、これにより発生した酸素原子
ラジカルによってレジスト膜を酸化させてＣｏ、Ｃｏ、
、Ｈ，Ｏに分解して気化させるものである。

一方、オゾンアッシング装置は、例えば無声放電オゾナ
イザによって酸素ガスからオゾンを発生させるか、ある
いは、例えば特開昭６２−１６５９２３号公報に示され
ているように酸素ガスに紫外線を照射することによりオ
ゾンを発生させ、このオゾン雰囲気によってレジスト膜
を分解除去するものである。

第６図は、プラズマアッシング方式をとる上述の特開昭
５９−６１９３０号公報に示された従来装置の断面図で
ある。

図中、符号ｌは石英製のハウジングであり、このハウジ
ングｌによって処理室２が気密に形成されている。処理
室２の内部には、被処理基板Ｗが載置される基板載置台
３がある。基板載置台３の周部には、排気口ＩＯが設け
られており、この排気口１０は、図示しない真空ポンプ
に連通接続されている。ハウジング１の上端部には、Ｌ
字状に屈曲したガス供給管２６が延設されている。ガス
供給管２６の水平部の周囲には、高周波発生源２７に接
続されたコイル２日が巻回されることによって、プラズ
マ発生部１５が形成されている。ガス供給管２６の端に
は、図示しない酸素供給源が接続されている。

酸素供給源から、ガス供給管２６に酸素ガスを導入し、
高周波発生［２７からコイル２８に高周波電圧を印加す
ると、ガス供給管２６の水平部内に生じた高周波の電場
により酸素ガスがプラズマ化され、酸素原子ラジカルが
発生する。この酸素原子ラジカルが酸素ガスとともにガ
ス供給管２６を介して処理室２内に導入される。基板Ｗ
上面のレジスト膜は、前記酸素原子ラジカルによってＣ
Ｏ，Ｃｏ、、Ｈ２Ｃに分解され、気化される。気化され
たｃｏ、ｃｏ□、Ｈ２Ｃは、排気口１０に連通接続され
ている真空ポンプにより、処理室２外に排出される。

この装置によれば、プラズマ発生部１５がハウジングｌ
の外に設けられているから、基板Ｗがプラズマに直接さ
らされることがなく、プラズマ中に存在するイオンや電
子により、基ＦｉＷがダメージを受けることなく、レジ
スト膜の除去を行うことができる。

なお、特開昭６２−１６５９２３号公報に記載の装置は
、後述する本発明の構成と一見類似しているように見受
けられる円錐状のガス噴射部を備えているが、このガス
噴射部は、被処理基板を単に覆うだけのものであり、本
発明の特徴である（頃科面におけるガス噴出用孔を備え
ていないから、本発明とは本質的に異なるものである。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような構成を有する従来例の場合に
は、次のような問題点がある。

ハウジング１の上端に連通接続されたガス供給管２６か
ら導入される酸素原子ラジカルを含んだガス（反応ガス
）は、処理室２内である程度、拡散された後、基板Ｗの
表面に達して、そのレジスト膜を分解除去するが、処理
室２上端にあるガスの導入口が基板Ｗの中央部に対向し
て位置しているため、基板Ｗの中央部に集中的に反応ガ
スが当たる、そのため、第７図に示すように、基板Ｗの
中央部のアッシング速度が、基板Ｗの周辺部のそれに比
べて速くなり、基板Ｗの周辺部に不要なレジスト膜が残
留しやすい。また、特開昭６２−１６５９２３号公報に
記載の装置は、円錐状のガス噴出部を備えているが、こ
の円錐状のガス噴出部の中央からガスを噴出しているた
め、基板Ｗの中央部のアッシング速度が周辺部に比べて
速くなる傾向がある。このように、これら従来装置の構
造では、レジスト膜を均一に除去することが困蕪である
という問題点があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、基ＪｆｆＥＷ上のレジスト１１９を均一に分解除去
することができる乾式表面処理装置を提供することを目
的とする。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、このような目的を達成するために、次のよう
な構成をとる。

すなわち、本発明に係る乾式表面処理装置は、被処理？
Ａ板が載置され、この基板を所要の温度に加熱する基板
載置台と、前記被処理基板を気密に覆うハウジングと、
反応ガスをハウジング内の被処理基板の上方空間に導入
する反応ガス供給管とを備えた乾式表面処理装置におい
て、 前記ハウジング内の反応ガス導入口と前記被処理基板と
の間に、中央部から周辺部にかけて下降した傾斜面をも
ち、この傾斜面に多数個の反応ガス噴出用孔が開設され
た整流板を配設したことを特徴としている。

〈作用〉 本発明の作用は、次のとおりである。

反応ガスは、整流板の傾斜面に開設された多数の反応ガ
ス噴出用孔を介して、整流板の被処理基板側へ噴出して
被処理基板に達する。整流板を通過した反応ガスは均等
に拡散されるので、被処理基板の全体にわたって均一な
アッシング速度が得られる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は、本発明の一実施例に係る装置の概略構成を示
す断面図である。

アッシング処理を行う処理室２は、ハウジングｌによっ
て気密に形成されている。この処理室２には、基板Ｗを
載置するための基板載置台３が設けられている。基板載
置台３の底面中心部には、回転軸７が設けられ、この回
転軸７はハウジングＩの底面を貫這して、ハウジング１
外に設けられたモーター８に連結されている。基板載置
台３の内部には、ヒーター１２が設けられており、ヒー
ター１２のリード線は、ハウジングｌ外に設置された加
熱制御装置９に接続されている。

ハウジングｌの底部には、処理室２内の減圧を行う七と
もに、アッシング反応によって、気化されたＣｏ、Ｃｏ
、、ＨｔＯ等の気体を排気するための排気口１０が設け
られており、この排気口ｌＯはハウジング１外に備えら
れた真空ポンプ１１に連通接続されている。

基板Ｗの上空間には、処理室２内に導入される酸素原子
ラジカルを含む反応ガスを噴射するための円筒状のノズ
ル５が備えられている。ノズル５の上部には、屈曲した
反応ガス供給管６が連通接続されている０反応ガス供給
管６は、ハウジングｌの上面を貫いて、ハウジング１の
外に延出している０反応ガス供給管６の端部には、酸素
ガス供給源１８、フレオン（ＣＦ４）ガス供給源１９、
窒素ガス供給′ｔＡ２０がそれぞれ接続され、各々のガ
ス供給源と反応ガス供給管６との間には、ガス流量を刺
部する弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃと、流量指示計１７ａ
、１７ｂ、１７ｃとが介在されている。

反応ガス供給管６の垂直部には、高周波発生源２７に接
続されたコイル２８が巻回されてなるプラズマ発生部１
５が設けられている。なお、プラズマ発生部１５は、例
えばマイクロ波発生源で発生させたマイクロ波を導波管
で導いて、これを石英管内に導入してプラズマを発生さ
せるように構成してもよい。

ノズル５の内部には、プラズマ発生部１５から送られて
くる酸素原子ラジカルを含んだ反応ガスを基板Ｗに均一
に分散するための整流板４が配設されており、この整流
板４によって、基板Ｓ！置台３上に載置された基板Ｗを
覆うようにしている。

以下、本実施例の特徴部分である整流板４を、第２図に
示した拡大断面図を参照して説明する。

この実施例に係る整流板４は円錐状となっている。ただ
し、整流板４は角錐状でもよい０円錐の頂点部には、こ
こからの反応ガスの侵入を防止するための封止材２１を
取りつけるのが好ましい。

封止材２１の径は、ノズル５上面部にある反応ガス導入
口２３の径とほぼ同一になっている０反応ガス導入口２
３の直下は、反応ガスが強く流出するから、これに対向
する整流板４の頂点部分に反応ガス流出孔を設けると、
整流板４の内の反応ガスの流量分布の均一性が少し低下
するからである。

整流板４の傾斜面である周壁には、多数個の反応ガス噴
出用孔２２が開けられている。噴出する反応ガスの分散
性をよくするために、各々の反応ガス噴出用孔２２はガ
スの噴出方向に径大になるように形成するのが好ましい
が、必ずしも径大になるように形成することを要しない
。

次に、本実施例の動作を説明する。

図示しない搬入装置によって、処理室２内の基板載置台
３上に基板Ｗをｉ３Ｉ置させる。これと同時に、加熱制
御装置９からヒーター１２に電力を供給して、基板Ｗを
所要の温度にまで加熱し、モーター８を駆動することに
よって、基板載置台３とともに基板Ｗを回転させる。基
ＦｉｉＷを加熱することによって、基板Ｗ表面のレジス
ト膜を熱分解し、処理時のアッシング反応を活発化する
ことができ、また基板Ｗを回転させることによって、よ
り均一なア・ンシング処理を行うことができる。

次に、６！ガス供給ａ１８、フレオンガス供給源１９．
窒素ガス供給源２０から各々所要量のガスを反応ガス供
給管６に流入する。この状態で、高周波発生源２７から
高周波電圧をコイル２８に印加して、反応ガス供給管６
の垂直部内に高周波電場を作る。これにより、プラズマ
発生部１５内において、酸素ガスがプラズマ化され、遊
離された酸素原子ラジカルを含む反応ガスが、反応ガス
導入口２３から、ノズル５内に噴射される。

噴射された反応ガスは、円錐状の整流板４の周壁に設け
られたガス噴出用孔２２から、整流板４の基板側へ流入
する。反応ガス噴出用孔２２に流入するガスの速度は、
上端側はど速く、下端側はど遅くなるが、整流板４の中
央側はど反応ガス噴出用孔２２と基板Ｗとの距離が長く
なっているから、整流板４の上部にある反応ガス噴出用
孔２２から流出した反応ガスは、基板Ｗ表面上に到達す
るまでに充分に拡散されて、基板表面では全体にわたっ
てほぼ均一な反応ガスの流れを得ることができる。しか
も、各々の反応ガス噴出用孔２２は、ガスの流出方向に
広がるテーパー状になっているため、反応ガス噴出用孔
２２から流出される反応ガスは、整流板４と基板Ｗとの
間の空間において充分に拡散される。したがって、第３
図に示すように、基板Ｗは、その全表面にわたって均一
な速度でアッシング処理が行われる。

このアッシング処理によって、気化されたＣ０Ｃｏ、、
Ｈ，０等の気体は、排気口１０を介しで、処理室２外に
排出される。これにより、基板−枚のアッシング処理工
程は終了する。

次に、本実施例に係る乾式表面処理装置で、実際にレジ
スト月々を除去した時の各条件を説明する。

円錐状の整流板４の周壁に設けられた反応ガス噴出用孔
２２の孔径を４００μｍ（最小孔部の孔径）、各反応ガ
ス噴射用孔間のピッチを７５０μｍ（このときの整流板
４の開口面積率は約２２％）、整流板４の周壁の厚みを
１８０μｍ、円錐の開口角度（第２図におけるθ）を１
１０°、整流板４の底面開口部と基板Ｗとの距離を５ｍ
ｍとし、ガス流量を１！／分、処理室内の圧力を０８（
Ｔｏｒｒ）、基板ｉ置台３の温度を２００゜Ｃ、プラズ
マ発生用のマイクロ波を２．４５ＧＨ２１ｋＷにそれぞ
れ設定して、直径６インチの基板上のレジスト膜のアッ
シング処理を行ったところ、アッシング速度が２μｍ／
分でレジスト膜を均一にアッシングすることができた。

なお、上述の実施例では、円錐状の整流板４の底部を開
口状にしたが、これは第４図に示すように、円錐状の整
流板４の底部に、多数個の反応ガス噴出用孔２５が開設
された円板状の整流板２４を取り付けるようにしてもよ
い。このような円板状の整流板２４を取り付けことによ
って、より一層均−なアッシングを行うことができる。

また、本発明に係る乾式表面処理装置に使用される整流
板は、円錐状のものに限られず、第５図に示すように、
種々変形実施することもできる。

（１）例えば、第５図（ａ）に示すように、整流板の形
状を半球状に構成したもの、 （２）第５図（ｂ）に示すように、整流板の傾斜面を、
内側に反った曲線形状にしたもの、（３）第５図（ｃ）
に示すように、整流板の傾斜面を、外側に反った曲線形
状にしたもの、であってもよい。

さらに、上述の実施例では、整流Ｆｉ４をノズル５内に
設置しているが、処理室２内からノズル５を排除して、
整流板４を処理室２の内壁に直接取り付けるようにして
もよい。

また、上記実施例は、プラズマアンシング装置に関する
が、本発明をオゾンアッシング装置に適用してもよい、
そのためには、例えば前記プラズマ発生部を無声放電オ
ゾナイザ等に代えればよい。

〈発明の効果〉 本発明によれば、次の効果が発揮される。

ハウジング内の被処理基板の上空間に、中央部から周辺
部にかけて下降した傾斜面をもつ整流板を配設し、処理
室内に導入される反応ガスを、前記整流板の傾斜面に開
設された反応ガス噴出用孔を介して被処理基板に供給し
ているから、前記整流板の中央部では反応ガスの流れが
速いが整流板の反応ガス噴出用孔と基板との距離が長く
、整流板の周辺部では反応ガスの流れが遅いが整流体の
反応ガス噴出用孔と基板との距離が短いため、反応ガス
の流れが均等になり、被処理基板全体にわたり均一なア
ッシング処理を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例に係り、第１図
はアッシング装置の構成を示した断面図、第２図は整流
板の拡大断面図、第３図はアッシング処理中の基板の縦
断面図である。第４図は整流板の別実施例の拡大断面図
である。第５図は整流板のその他の変形例の断面図であ
る。 また、第６図および第７図は従来例に係り、第６図は従
来装置の全体断面図、第７図はアッシング処理中の基板
のＮ断面図である。 １・・・ハウジング　　　　３・・・基板ｉｔ台４・・
・整流板　　　　　　６・・・反応ガス供給管１５・・
・プラズマ発生部　２２・・・反応ガス噴出用孔２３・
・・反応ガス導入孔　　Ｗ・・・基板筒 図 第 図 甲Ｉし くａ） （Ｃ） （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理基板が載置され、この基板を所要の温度に
   加熱する基板載置台と、前記被処理基板を気密に覆うハ
   ウジングと、反応ガスをハウジング内の被処理基板の上
   方空間に導入する反応ガス供給管とを備えた乾式表面処
   理装置において、 前記ハウジング内の反応ガス導入口と前記被処理基板と
   の間に、中央部から周辺部にかけて下降した傾斜面をも
   ち、この傾斜面に多数個の反応ガス噴出用孔が開設され
   た整流板を配設したことを特徴とする乾式表面処理装置
   。