JPH0272621A - アッシング装置 - 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】 〔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、半導体ウエハ−
ヒ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、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出孔を備え、そ
の下方には半導体ウェハを設定し、上記アッシングガス
流出孔から上記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
グを行うものである。また、上記アッシングガス流出孔
を備えた拡散板として、例えば多数の小孔を備えたもの
、複数の同円状のスリットを備えたもの、焼結体からな
るもの、直線状のスリットを備えたもの、規則的に配列
された大きさの異なる小孔を備えたもの、渦巻状のスリ
ットを備えたもの、複数の細長い溝状のスリットを備え
たもの等が試みられている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、近年、被処理基板は大型化の傾向にあり
、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉ
ｓｐｌａｙ）基板の如く一辺が３００ｍｍ程度以上の方
形状ガラス基板のアッシングを行うことが必要になって
きた。

したがって、いかにして、広範囲に亘り均一にアッシン
グガスを流出させ、均一なアッシングを行うかは、重要
な課題である。

上記従来装置の技術で、上記ＬＣＤ基板の如く大型基板
のアッシングを行う場合、基板に対して均一にアッシン
グガスを供給するのは困難である。

すなわち、アッシングガス供給口から供給されたアッシ
ングガスを一旦大容積のタンクに充満させ、そして複数
のガス流出孔に分配流出させる場合、上記アッシングガ
スは上記タンク内を絶えずランダムに流動しており、ま
た上記ガス流出孔の位置により流出条件が異なるのでガ
スの均一分配が不十分であり、上記タンクとガス流出孔
間にガス流量を一定化する手段を有していない上記従来
装置では、広範囲に亘って均一にアッシングガスを流出
させることは難しい。

本発明は、上記従来事情に対処してなされたもので、均
一なアッシングが可能で大型基板にも対応可能なアッシ
ング装置を提供するものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） すなわち本発明は、アッシングガスを被処理基一 板へ向けて流出させる流出孔を設けたガス流出部を備え
たアシング装置において、上記流出孔の流路に、一つの
ガス流入口と、このガス流入口に連通し断面積がこのガ
ス流入口の断面積より大きい空間部と、この空間部に連
通し断面積がこの空間部の断面積より小さい複数のガス
流出口とから成るガス拡散部を、少くとも１箇所形成し
て設けたことを特徴とする。

（作　用） 本発明アッシング装置では、アッシングガスを被処理基
板へ向けて流出させる流出孔を設けたガス流出部を備え
たアッシング装置において、上記ガス流出孔の流路に、
一つのガス流入口と、このガス流入口に連通し断面積が
このガス流入口の断面積より大きい空間部と、この空間
部に連通し断面積がこの空間部の断面積より小さい複数
のガス流出口とから成るガス拡散部を、少くとも１箇所
形成して設けたので、上記複数のガス流出口に向うガス
流量を均等に分配できる。

（実施例） 以下、本発明アッシング装置の一実施例を図面を参照し
て説明する。

処理室（１）内には、真空チャック等により被処理基板
例えば方形状のＬＣＤ基板■を保持する載置台■が配置
されており、この載置台■は温度制御装置（イ）によっ
て制御されるヒータ■を内蔵し上記ＬＣＤＸＦｉ■を加
熱可能で、昇降装置■によって上下に移動可能に構成さ
れている。

上記載置台■の上方にはガス流出部仏が設けられている
。このガス流出部Ｍの構成を第２図に示す。

先ず、ガス流出部位の上部には、例えば厚さが２０ｍｍ
程度の方形状のアルミニウム（１り板で作製され、冷却
装置（８）からの冷却水等が循環する配管（９）が内部
に埋設された冷却ジャケット（１０）が配置されている
。

この冷却ジャケット（１０）の下面には、厚さが１０ｍ
程度で上記冷却ジャケット（ｌＯ）とほぼ同一寸法の大
きさに形成されたアルミニウム製の平板Ａ（１１）が気
密に取着されいる。この平板Ａ　（１１）の上記冷却ジ
ャケット（１０）側の面には、縦断面形状が幅１０ｍ深
さ５＋ｍ程度で図の左右に伸びる溝状のガス分配管（１
２）が形成されている。

このガス分配管（１２）の底部には所定の間隔で直径２
画程度の孔が平板Ａ　（１１）を貫通して例えば３個設
けられており、この番孔が上記ガス分配管（１２）内の
アッシングガスを均等に流出させる第１均等管（１３）
を形成する。

なお、上記ガス分配’Ｉｆ（１２）はガス供給管（１４
）によりガス流量調節器（１５）に接続されており、こ
のガス流量調節器（１５）は酸素供給源（１６）に接続
されたオゾン発生器（１７）に配管接続されている。

次に、上記平板Ａ　（１１）の下面には厚さが１０ｍｍ
程度でこの平板Ａ　（１１）とほぼ同一寸法の大きさに
形成されたアルミニウム製の平板Ｂ　（１８）が気密に
取着されている。

この平板Ｂ　（１８）の−ヒ面すなわち平板Ａ　（１１
）側の面には、縦断面形状が幅５ｎｍ深さ５ｎｗｎ程度
で図の紙面に垂直方向に伸び断面積が上記第１均等管（
１３）の断面積より大きい空間部を成す溝状の第１ガス
拡散部（１９）が３箇所形成され設けられている。

なお、この各第１ガス拡散部（１９）は、下側開口の概
略中心付近に、上記第１ガス拡散部（１９）に連通しこ
の第１ガス拡散部（１９）のガス流入口をも構成する第
１均等管（１３）がくるように配置されている。

また、各第１ガス拡散部（１９）の底部には、例えば直
径が１ｍｍ程度と、この第１ガス拡散部（１９）の空間
部の断面積より小さい断面積であり、間隔が２０■程度
で、上記第１均等管（１３）の直下位置からずれた位置
例えば右側に複数のガス流出口を介してガスの各流通孔
が貫通して設けられており、この番孔が上記第１ガス拡
散部（１９）内のアッシングガスの流れに流路から受け
る抵抗である圧力損失（圧損）を生じさせる第２均等管
（２０）を形成する。

すなわち、この第２均等管（２０）を設けて第１ガス拡
散部（１９）に圧損を持たせたことにより、上記各第２
均等管（２０）に流れるガス流量が均等分配になる如く
自動的に流量調整される。

次に、上記平板Ｂ　（１８）の下面には厚さが２５ｍａ
＋程度でこの平板Ｂ　（１８）とほぼ同一寸法の大きさ
に形成されたアルミニウム製の平板Ｃ（２１）が気密に
取着されている。

この平板Ｃ（２１）の上面すなわち平板Ｂ　（１８）側
の面には、上記第１ガス拡散部（１９）と同様に断面が
幅５ｍ深さ２０ｍｍ程度で図の紙面に垂直方向に伸びる
溝状の第２ガス拡散部（２２）が３箇所形成され設けら
れている。なお、この各第２ガス拡散部（２２）は、上
側開口部の例えば図の右側部分に上記各第１ガス拡散部
（１９）の各第２均等管（２０）がくるように配置され
ている。

また、各第２ガス拡散部（２２）の底部には、例えば幅
が１醜程度で、上記第２均等間の直下位置からずれた例
えば図の左側位置に、図の紙面に垂直方向に伸びる細長
いスリット状の溝のガス流通孔が貫通して設けられてお
り、この孔が上記第２ガス拡散部（２２）内のアッシン
グガスの流れに圧損を生じさせる第３均等溝（２３）を
形成する。すなわち、この第３均等溝（２３）を設けて
第２ガス拡散部（２２）に圧損を持たせたことにより、
上記各第３均等溝（２３）を流れるガス流量が、この第
３均等溝（２３）の全域に亘り均等になる如く自動調整
される。

さらに、この平板Ｃ（２１）の下面には、上記第３均等
溝（２３）を含み幅が１０ｍｍ深さがｌｌｌｌ１１程度
の溝が図の紙面垂直方向に伸びるように設けられており
、この溝が第４均等溝（２４）を形成する。なお、上記
第３均等溝（２３）がこの第４均等溝（２４）の例えば
図の左側部分にくるように形成されている。

次に、上記平板Ｃ（２１）の下方には、この平板Ｃ（２
１）と同一寸法の大きさで厚さが１０１ｍ１１１程度の
、耐熱性断熱性に優れたテフロン製の断熱板（２５）と
ヒーター（２６）が埋設されたアルミニウム製の加熱板
（２７）とが、順に気密に密着して設けられている。

そして、平板Ｃ（２１）の第４均等溝（２４）の例えば
右端部下の位置には、幅が２ｍ弱程度で図の紙面垂直方
向に伸びる細長いスリット状の溝のガス流出溝（２８）
が、上記断熱板（２５）と加熱板（２７）を貫通して設
けられている。また、この加熱板（２７）によりガス流
出溝（２８）を通過するアッシングガスを加熱すると共
に、ＬＣＤ基板（２）表面を加熱する如く構成されてい
る。

そして、上記ガス分配管（１２）からガス流出溝（２８
）に至るガス流出孔のガス流路に圧損を持たせた第１ガ
ス拡散部（１９）第２ガス拡散部（２２）を設け、上記
ガス流出溝（２８）からＬＣＤＣＤ基板内けてアッシン
グガスを均等に流出可能に構成されている。

また、上記説明したガス流出部（６）は、移動装置（２
９）により図の左右方向に往復動可能で、ガス流出溝（
２８）とＬＣＤＣＤ基板面相対的に移動可能にも構成さ
れている。

なお、上記ガス流出部＠−には、ガス排出機構も設けら
れている。すなわち、平板Ａ　（１１）内に一ヒ記ガス
分配管（１２）と同等に形成されたガス排出管（３０）
が隣接して設けられている。

このガス排出管（３０）から加熱板（２７）に至る各構
成は、上記説明のものと同一のため説明は省略する。た
だし、ガス流路は、例えば第３図に示すように上記説明
の３箇所のガス流出孔の各中間に１箇所ずつ合計２箇所
設けられており、処理室（１）内から排気溝（３２）を
通してガスを吸気し排出装置（３１）により排出する。

次に動作作用について説明する。

先ず、昇降装置（へ）によって載置台（３）を下降させ
、ガス流出部Ｑ−との間に基板搬送装置（図示せず）の
搬送アーム等が導入される間隔を設け、ＬＣＤＣＤ基板
内の基板搬送装置（図示せず）により載置台（３）十に
載置して保持する。

この後、昇降装置０によって載置台■を上昇させ、ガス
流出部＠−とＬＣＤＣＤ基板面表面間隔を０．５〜２０
ｍｍ程度の所定の間隔例えば２ｍに設定する。なお、こ
の場合、ガス流出部Ｍを昇降装置によって上下動させ間
隔調整してもよい。

次に、載置台（３）に内蔵されているヒーター■を温度
制御装置（イ）によって温度制御し、ＬＣＤＣＤ基板面
表面温１５０〜３００℃程度の範囲の例えば２００℃に
なるように加熱する。そして、酸素供給源（１６）およ
びオゾン発生器（１７）から供給されるアッシングガス
である、オゾン（０３）を含有する酸素ガスをガス流量
調節器（１５）で流量調整し、流量が例えば３〜１５ｓ
ｕ／ｍｉｎ　（ｓｆｆは常温常圧換算での流量）程度と
なるように設定し、ガス流出部ΩからＬＣＤ基板■に向
けて流出させ、また排出装置（３１）により処理室ω内
の気体圧力が例えば７００〜２００Ｔｏｒｒ程度の範囲
になるように排気する。

ここで、ガス流出部Ｍについて説明する。

ガス供給管（１４）を通りガス分配管（１２）内に供給
されたアッシングガスは、各第１均等管（１３）に向っ
て流れる。この第１均等管（１３）の径すなわち断面積
は上記ガス分配管（１２）の径すなわち断面積と比較し
て十分に小さく、この第１均等管（１３）である程度発
生する圧損の作用により、上記各第１均等管（１３）に
向うアッシングガスの流量は、ある程度均等化される。

上記第１均等管（１３）を通ったアッシングガスは、こ
の第１均等管（１３）と比較して大口径すなわち断面積
が大きく、大容積の第１ガス拡散部（１９）内に流入し
て拡がり進行する。そして、この第１ガス拡散部（１９
）底部に設けられた複数の小径すなわち小さい断面積の
第２均等管（２０）に達するが、ここでの圧損の作用に
より上記各第２均等管（２０）に向って流出するアッシ
ングガスの流量は均等分配化される。なお、第２均等管
（２０）の位置を第１均等管（１３）の直下よりずらし
たのは、この第１均等管（１３）より流出したアッシン
グガスを直接第２均等？　（２０）に流入させず、−旦
、第１ガス拡散部（１９）の底部に衝突させることによ
り均等化を向上させるためである。

次に、上記各第２均等管（２０）を通ったアッシングガ
スは、この第２均等管（２０）の径と比較して大口径大
容積の第２ガス拡散部（２２）内に流入して拡がり進行
する。そして、第３均等溝（２３）に達するが、この第
３均等溝（２３）部分の圧損の作用により、第３均等溝
（２３）に流入するアッシングガスの流れの作用により
、第３均等溝（２３）に流入するアッシングガスの流れ
は溝全体に亘って均等化される。

そして、この第３均等溝（２３）を通ったアッシングガ
スは第４均等溝（２４）の底部すなわち断熱板（２５）
の上面に衝突して均等化が更に向上され、ガス流出溝（
２８）の全体に亘って均等化されてＬＣＤＣＤ基板面っ
て流出する。

同時に、加熱撤（２７）のヒーター（２６）を温度制御
装置（図示せず）により温度制御してガス流出部Ｑ−の
ガス流出面を２０〜２００℃程度の範囲の温度例えば１
５０℃に加熱する。

この時、第２図に矢印で示すようにガス流出部ＭとＬＣ
ＤＣＤ基板向間にアッシングガスの流入排出の流れが形
成される。この流れは、マクロ的に見た場合、流出口（
３３）から出て排出口（３４）に排出される全体的な流
れ、すなわちバルク流動的な流れを形成する。そして、
この流れは、上記流出口（３３）、排出口（３４）のど
この位置においても単位面積当りの流量は一定である如
く均等化されている。ここで、上記ガスに含まれている
オゾンは、ガス流出部位の加熱板（２７）により、この
ガス流出部Ｍから流出直前には分解されない程度の温度
に加熱されてＬＣＤＣＤ基板向う。そして、このＬＣＤ
ＣＤ基板向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。

この酸素原子ラジカルがＬＣＤＣＤ基板向面に被着され
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、直ちに排出口（３４）から処理室中外に排出
する。

そして、移動装置（２９）によりガス流出部Ｍを図の左
右方向に例えばスキャン方式で往復運動させ、均一なア
ッシングガスの流れをＬＣＤ基板■のアッシング面全体
に亘り均一に流出させてアッシングを行う。

なお、オゾン発生器（１７）で生成されたオゾンの寿命
は温度に依存し温度が高くなると寿命は急激に短くなる
。このため、−上記ガスは例えば２５℃以下とするのが
好ましい。上記ガス流出部Ｍは熱伝導に優れたアルミニ
ウムで作製しているので冷却効果は良好でオゾンの寿命
を長くできる。

なお上記実施例では、ガス流出部Ｑ−をスキャン方式で
往復運動させることについて説明したが、他の移動、例
えばワンスルーで一過的に所定の処理時間で通過させる
ように構成しても、上記同様の作用効果が得られる。

さらに、上記実施例では、ガス流出部のみ移動した例に
ついて説明したが、ＬＣＤ基板との相対的移動であれば
よく、ＬＣＤ基板を移動させてもよいし、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Ｎ２．　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、ＬＣＤ基板の処理に適用した
実施例について説明したが、アッシング工程であれば半
導体ウェハの他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、上記説明のＬＣＤ基板や、マスク用基板などのよ
うに、下地膜としてＩＴＯ膜、アモルファスシリコン（
αＳｉ）　、タンタル（Ｔａ）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、上記アッシングを、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、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
はガス流出面の形状を大型化即ち、アッシングガスの流
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Ｎ２０．　Ｎｏ
、　Ｎｏ、ｌ、　Ｃ２ＦＧ、　ＣＣＲ，、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。

〔発明の効果〕

上述のように本発明によれば、均一なアッシングが可能
となり、被処理基板の大型化にも容易に対応できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す構成図、第２図、
第３図は第１図ガス流出部の説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 アッシングガスを被処理基板へ向けて流出させる流出孔
   を設けたガス流出部を備えたアッシング装置において、 上記流出孔の流路に、一つのガス流入口と、このガス流
   入口に連通し断面積がこのガス流入口の断面積より大き
   い空間部と、この空間部に連通し断面積がこの空間部の
   断面積より小さい複数のガス流出口とから成るガス拡散
   部を、少くとも１箇所形成して設けたことを特徴とする
   アッシング装置。