JPH0387391A

JPH0387391A - 処理装置

Info

Publication number: JPH0387391A
Application number: JP22246789A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Nomura; 野村　雅文; Yuji Kamikawa; 裕二上川
Original assignee: Tokyo Electron Kyushu Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Kyushu Ltd
Priority date: 1989-08-29
Filing date: 1989-08-29
Publication date: 1991-04-12

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】

この発明は、半導体ウェーハやＬＣＤ　（液晶表示素子
）基板のような被処理体の処理装置に関する。

【従来の技術】

半導体製造工程において、フォトレジスト膜を介して下
地のエツチングが行われて微細加工の終了した半導体ウ
ェーハやＬＣＤ基板等の被処理基板については、マスク
に用いた上記レジスト膜を、この基板表面から除去する
必要がある。このような場合のフォトレジスト膜の除去
処理例として、従来から、アッシング処理が行われてい
る。このアッシング処理は、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、
シリコンウェーハ、マスクの洗浄の他、インクの除去、
溶剤残留物の除去などにも使用され、半導体プロセスの
ドライクリーニング処理を行う場合にも適するものであ
る。この種の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５２２０７６６号公
報に開示された装置が知られている。これは、例えば半
導体ウェーハをチャンバー内の加熱板上に載置し、また
、半導体ウェーハの上方に複数のアッシングガス噴出口
を備えたガス拡散板を設け、上記加熱板を例えば抵抗加
熱ヒ−夕によって加熱するとともに、チャンバー内を所
定のアッシングガス例えばオゾンを含むガスの常圧雰囲
気あるいは減圧雰囲気として、上記アッシングガスを上
記拡散板のガス噴出口から半導体ウェー八表面に噴射し
て、このガスを半導体ウェー八に被着された有機高分子
のフォトレジストに作用させ、灰化して除去するもので
ある。なお、アッシングガス噴出口を備えた拡散板として、従
来、例えば多数の小孔を備えたもの、焼結体からなるも
の、直線状のスリットを備えたもの、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】

ところで、近年、被処理体としての半導体基板は大型化
の傾向にあり、例えばＬＣＤ基板のように一辺が３００
　ｍｍ程度以上の方形状ガラス基板のアッシング処理を
行うことが必要になってきた。したがって、如何にして、広範囲に亘り均一にアッシン
グガスを噴出させ、均一なアッシング処理を行うかは、
重要な課題である。ところが、従来のアッシング装置の場合、被処理体の被
処理面上において、ガス拡散板のアッシングガス噴出口
の位置は定まっており、このアッシングガス噴出口付近
と他の部分とでガス雰囲気濃度の不均一を生じてしまう
。このため、被処理面上の位置によりアッシングの不均
一を生じ、特に大型基板の場合、その影響が大きくなる
。そこで、出願人は先に、ガス拡散板を被処理基板に対し
相対的に移動させて、アッシングガスの噴出口を被処理
基板の全域に渡って位置せしめるようにすることによっ
て、被処理基板の全域に、はぼ均一にアッシングガスを
行き渡らせるようにし、均一なアッシング処理ができる
ようにした被処理体の処理装置を提案した（例えば、特
願平１−１５４１１７号参照）。ところで、一般にガス拡散板からのアッシングガスの流
出量は一定である。このため、このガス拡散板の相対的
な移動を常に一定速度で行えば問題はないが、移動速度
が異なると、被処理基板の単位面積当たりのガス供給量
が速度が速い部分では少なくなり、遅い部分では多くな
り、ガス供給量の不均一を生じてしまう。得に、ガス拡
散板の相対的な移動が往復運動であると、移動方向を変
える時点では、一定速度の移動状態から速度が徐々に遅
くなって、−旦停止状態になり、そこから移動方向を変
え、徐々に速度が上がってゆくような変化となる。した
がって、被処理体上で移動方向の変化位置は、他の部分
よりガス供給量が多くなってしまい、アッシングの不均
一を生じる。この発明は、以上の点に鑑み、ガス拡散板を被処理体に
対し相対的に移動した場合においても、被処理体の被処
理面の単位面積当たりに供給する処理ガス供給量を均一
にでき、均一な処理を行える被処理体の処理装置を提供
しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

この発明は、被処理体の被処理面に対向して設けられた
ガス拡散板より所定の処理ガスを供給して処理を行う処
理装置において、上記ガス拡散板を上記被処理体の被処理面に平行な方向
に上記被処理体に対し相対的に移動させる機構を設け、
上記相対的な移動の速度に応じて上記ガス拡散板から上
記被処理体に供給するガス量を制御するようにしたこと
を特徴とする。

【作用】

ガス拡散板が被処理面に平行に相対的に移動しつつ、処
理ガスを被処理面に供給する。ガス噴出口が被処理面に
対し相対的に移動するから、処理ガスは被処理面の全面
にほぼ均一に行き渡る。しかも、この発明では、ガス拡散板の相対的な移動の速
度に応じて、被処理体の単位面積当たりに供給するガス
量を変えるようにする。したがって、被処理体の全域に
渡って均一に等量の処理ガスが供給され、処理の均一性
を実現することができる。

【実施例】

以下、この発明による処理装置をアッシング処理装置に
適用した場合の一実施例を図を参照しながら説明する。第１図は、この実施例のアッシング装置の側面図、第２
図はその上面図で、アッシング用反応チャンバー１内に
は、被処理体としての例えば半導体ウェーハ２が載置さ
れる加熱板３と、この加熱板３に対向するようにガス拡
散板４が設けられている。加熱板３は、例えばＳＵＳやアルミニウムからなる金属
板からなり、加熱手段として例えば抵抗発熱ヒータ５が
内蔵されており、その上面に載置された半導体ウェーハ
２を加熱可能に構成されている。そして、この加熱板３
には、基板昇降装置６に接続された複数本例えば３本の
ビン７が加熱板３を貫通する如く設けられており、半導
体つ工−ハ２のロード・アンロード時には、これらのピ
ン７上に半導体ウェーハ２を保持するよう構成されてい
る。またガス拡散板４には、第５図に示すように、処理ガス
（オゾンを含むガス）を噴出させるための開口の例とし
ての噴出用スリット４１と、排気ガスを排出させるため
の開口の例としての排気用スリット４２とが交互に多数
、例えば噴出用スリット４１は１０個、排気用スリット
４２は１１個設けられている。これらスリット４１及び
４２は、例えば幅が１ｍｍ、長さが３６０　ｍｍとされ
ている。また、反応チャンバー１の上面板には、凸状小部屋２０
が設けられ、この凸状小部屋２０の壁面を貫いて、加熱
板３の被処理体載置面に平行な方向であって、ガス拡散
板４の噴出用スリット４１と排気用スリット４２との交
互の形成方向に、ボールねじ２１が設けられている。そ
して、このボールねじ２１は、モータ２２によって回転
されるようになっている。そして、ガス拡散板４の上面には吊り下げ部材２３が取
り付けられる。この吊り下げ部材２３は、凸状小部屋２
０内のボールねじ２１と螺合されて、連結されている。第２図において２４はその連結部である。また、ボールねじ２１と平行な方向に、ガス拡散板移動
案内用の丸棒２５が、反応チャンバー１の側壁面を貫通
して設けられている。そして、ガス拡散板４の上面に取
り付けられた連結アーム２６の先端部２６Ａが、第３図
に示すようにベアリング２７によって丸棒２５と連結さ
れており、連結アーム２６は、丸棒２５に沿って自由に
移動可能となっている。丸棒２５の両端は、支柱２８．２９によって支持され固
定されている。したがって、モータ２２によりボールねじ２１を回転さ
せると、ガス拡散板４は、このボールねじ２１に沿った
方向（噴出用スリットと排気用スリットとの交互の形成
方向）であって、ボールねじ２１の回転方向に応じた方
向に移動可能となる。この例の場合、後述するように、アッシング処理は、処
理を高速に行うために、チャンバー１内において、高圧
雰囲気下で行う。処理をこのような高圧雰囲気下で行う
場合には、アッシングチャンバー１内は、気密にする必
要がある。このため、この例では凸状小部屋２０の、ボ
ールねじ２１との貫通部壁面と、ボールねじ２１とガス
拡散板４の吊り下げ部材２３との連結部２４との間には
、ボールねじを覆うような状態でベローズ３０及び３１
が取り付けられる。このベローズ３０及び３１によって、凸状小部屋２０の
ボールねじ２１との貫通部に、ねじ２１の回転のための
遊びを保持した状態であっても、反応チャンバー１内の
気密を確保することができる。また、丸棒２５と反応チャンバー１との連結部も、気密
保持のため、この例ではシリンダー内シール３２．３３
が施される。すなわち、第４図はシリンダー内シール３２゜３３の一
例を示し、底面の中央に丸棒２５の径に応じた貫通孔が
形成されたカップ状部材３４，３５及び３６が用いられ
る。カップ状部材３４は、カップ状部材３５及び３６よ
りも大型のものとされ、その底面の貫通孔の先端部はテ
ーバ状に尖らされている。そして、カップ状部材３５．
３６を、カップ状部材３４の底面を両側から挾むような
状態で丸棒２５に取り付ける。そして、カップ状部材３
５内には、Ｏリング３７が丸棒２５に巻回されて取り付
けられており、また、カップ状部材３６内には、加圧シ
ール３８がその撓みによって丸棒２５に隙間なく巻回さ
れるように取り付けられている。なお、ガス拡散板４に対し、半導体ウエーノＸ２等の被
処理基板との間隔を所望の距離に設定可能とするように
拡散板昇降装置を接続しても良い。そして、第１図に示すように、ガス拡散板４の噴出用ス
リット４１は、流量調節装置８を介して、昇圧装置９が
接続されている。流量調節装置８は、モータ２２の回転速度、したがって
ガス拡散板４の移動速度に応じてガス拡散板４に送り込
む処理ガスの流量を自動的に調節するものである。そし
て、この例では、モータ２２の回転軸に同軸的に取り付
けられ、磁気的手段あるいは光学的手段によりモータ２
２の回転速度に応じたパルスを出力するパルスエンコー
ダ１６が設けられ、このパルスエンコーダ１６からの出
力パルスＦＧが流量調節装置８に供給される。この流量調節装置８は、例えば第６図に示すように構成
される。すなわち、ガス供給管１７の途中には、外部から供給さ
れる電気信号により弁の開度が制御可能で、ガス供給管
１７を通るガスの流量を調節可能である手段、例えば電
磁バルブ８１が設けられる。ソシテ、パルスエンコーダ１６からのガス拡散板４の移
動速度に応じた周波数のパルスＦＧが、移動速度検出回
路８２に供給される。移動速度検出回路８２は、例えば
パルスＦＧの周波数を検出することにより、あるいはパ
ルスＦＧの周期を逐次測定することにより、ガス拡散板
４の移動速度を検出する。この移動速度の検出出力は、
バルブ制御信号形成回路８３に供給される。このバルブ
制御信号形成回路８３は、ガス拡散板４の移動速度が、
一定のときは、予め定められたガス流量となるように、
移動速度が遅くなったときにはその速度に応じて上記ガ
ス流量を少なくするように、電磁バルブ８１を制御する
信号を形成し、形成した制御信号を電磁バルブ８１に供
給して、その弁の開度を制御する。次に、昇圧装置９としては、例えばプランジャー・ポン
プ、ベローズポンプ、ダイヤフラムポンプ等の昇圧ポン
プが使用できる。そして、この昇圧装置９には、酸素供
給装置１０から供給される酸素からオゾンを発生させる
オゾン発生装置１１と、２次ガス供給装置１２から供給
される２次ガスを励起する２次ガス励起装置１３が接続
されている。オゾン発生装置１１としては、例えば無声放電、コロナ
放電、グロー放電等によってオゾンを発生させる装置等
を用いることができる。一方、ガス拡散板４の排気用スリット４２は、圧力調節
装置１４及び排ガス除害装置１５を介して例えば工場排
気系等に接続されている。以上のようなｔ＊戊の装置において、この実施例では次
のようにして半導体ウェーｌ＼２などの基板のアッシン
グ処理が行われる。先ず、図示しないセンダーから図示しない搬送装置によ
り半導体ウェーハ２などの基板はプリヒート用チャンバ
ーにおいて、所定温度例えば５０〜１５０℃の加熱温度
でプリヒート処理が行なわれた後、半導体ウェーハ２は
図示しない搬送装置によって、アッシング用反応チャン
バー１内に搬入される。この搬入時、アッシング用チャンバー１では、基板昇降
装置６によりピン７を加熱板３上に突出させておき、図
示しない基板搬送装置からピン７上に半導体ウェーハ２
等の基板を受は渡す。この後、基板搬送装置の搬送アー
ムを後退させ、基板昇降装置６によりピン７を下降させ
て加熱板３上に半導体ウェーハ２等の基板を載置する。このとき、加熱板３は温度制御装置５０により抵抗加熱
ヒータ５が制御されることにより所定温度例えば２００
〜３００℃に加熱されている。こうして、半導体ウェーハ２等の基板をアッシング用チ
ャンバー１内に搬入したらアッシング処理を開始する。すなわち、アッシング用チャンバー１では、加熱板３に
より半導体ウェーハ２等の基板を加熱するとともに、モ
ータ２２に駆動信号が供給されて、このモータ２２が駆
動される。このモータ２２の駆動によりボールねじ２１
が回転し、これに伴い、ガス拡散板４はボールねじ２］
−に沿った方向に移動する。この例の場合、モータ２２
には、所定時間ごとに回転方向を反転させるような駆動
信号が供給され、これにより、ガス拡散板４は、噴出用
スリットと排気用スリットとの交互形成方向に、往復運
動を行う。この場合、ガス拡散板４の移動距離は、例え
ば４０ｍｍとされる。そして、この例では、第７図Ａに示すように、ガス拡散
板４の移動範囲の両端の移動方向変化点である瞬間停止
点Ａ及びＢから、５〜１０＋ｏ＋ｓ移動した減速及び加
速点Ｃ及びＤまでの間にガス拡散板４が、予め定められ
た一定の速度、例えば３關／Ｓとなるように、モータ２
２は加速制御され、また、減速及び加速点Ｃ及びＤから
移動速度を上記一定速度より減速して瞬間停止点Ａ及び
Ｂでは停止となるように、モータ２２は減速制御される
。このような状態において、オゾン発生装置１１から供給
されるオゾンを含むガスと、２次ガス励起装置１３から
供給される励起された２次ガスとが、昇圧装置９によっ
て例えば２〜２０ａ　ｔ　ａ程度に昇圧された後、流量
調節装置８によりガス拡散板４の移動速度に応じてガス
流量、したがってガス供給量が調整される。そして、流
量が調整されたガスが、ガス拡散板４の噴出用スリット
から半導体ウェーハ２等の基板に向けて噴出されるとと
もに、排気用スリットから排気され、高圧アッシング処
理が行なわれる。この場合、ガス流量は、流量調節装置８において、第７
図Ｂに示すように、減速及び加速点Ｃ及びＤとの間の等
速移動区間では、一定の流量、例えば２０ｅ／分に調整
される。そして、瞬間停止点Ａ及びＢと、減速及び加速
点Ｃ及びＤとの間の減速及び加速区間では、移動速度変
化に応じてガス流量は、図のように、減速時は２０１／
分から徐々に少なくされ、加速時には２０２／分まで徐
々に多くなるように制御され、半導体ウニ／１表面の単
位面積当たり、常に同じガス供給量となるようにされる
。このときに、排ガス内に残存するオゾンは、排ガス除害
装置１５によって分解された後、工場排気系等に送られ
る。また、排気は、圧力調節装置１４によってアッシン
グ用チャンバー１内の圧力を上記所定圧力（例えば１〜
２０ａ　ｔ　ａ）に保持するように制御しながら行なわ
れる。そして、例えば所定時間の処理あるいは排出ガス中の成
分を検出することにより、処理終了を検知する等して高
圧アッシング処理の終了を検知すると、高圧アッシング
終了処理が行なわれる。アッシングが終了した半導体ウ
ェーハは、図示しないクーリングユニットに送られ、冷
却処理される。こうしてガス拡散板４を移動させながら半導体ウェーハ
２等の被処理体に処理ガスであるオゾンを噴射すること
により、ガス拡散板４における噴出用スリットの位置に
関係なく、半導体ウェーハ等の被処理体の被処理面の全
域に対してほぼ均一に処理ガスが噴射されると共に、ガ
ス拡散板４の移動速度に応じてガス供給料を変えて被処
理基板の単位面積当たり、等量のガスが供給される。し
たがって、半導体ウェーハ２の表面の全体に渡り、アッ
シング処理を均一に行うことができる。そして、以上のようにアッシングガスとしてオゾンを含
む酸素ガスの他に、２次ガスとして例えばＮ２０．Ｎｏ
、Ｎｏ２．Ｃ２Ｆ６．ＣＣ１ｔ　。ＣＦ、等を流量調節装置８により流量調節して上記酸素
ガスと混合してアッシング処理するようにしたときは、
アッシング適用範囲を拡げ、汎用性のあるアッシング処
理が可能になる。なお、ガス供給量の制御の方法としては、以上の例に限
るものではない。すなわち、例えば第８図に示すように、２次ガス励起装
置１３からの２次ガスに対しては流量を移動速度に応じ
て制御するバルブを設けず、オゾン発生装置１−１の出
力側のガス管にのみ、電磁・くルブを備えた流量調節装
置６１を設け、この流量調節装置６１を前述と同様にし
て、モータ２２の速度、したがって、ガス拡散板４の移
動速度に応じて制御するようにしてもよい。また、オゾンと２次ガスの混合比をガス拡散板４の移動
速度に応じて、移動速度が遅くなるほどオゾンの量を少
なくするようにして制御するようにしてもよい。また、電磁パルプを用いるのではなく、オゾン発生装置
１１として、その発生パワーを制御できるものを用い、
ガス拡散板４の移動速度に応じてその発生パワーを制御
するようにしてもよい。その他、ガス供給量の制御手段
としては種々のものを使用できる。また、以上の例では、モータ２２の回転速度からガス拡
散板４の移動速度を検出し、その移動速度に応じてガス
供給量を制御するようにしたが、ガス拡散板４の移動範
囲及び瞬間停止点の位置、さらには減速及び加速点の位
置は分かっているので、ガス拡散板４の移動中の現在位
置を位置センサーで検出し、その現在位置に応じたガス
供給量となるように制御することもできる。また、上述の実施例では、ガス拡散板を往復運動させる
ようにしたが、他の移動例えば一方向に一過的に所定の
処理時間で移動通過させるように槽底してもよく、その
場合にも、ガス拡散板の移動速度に応じてガス供給量を
変えるようにすることによって、上述と同様の作用効果
が得られる。また、上述の実施例では、ガス拡散板を移動させるよう
にしたが、被処理体との相対的な移動であれば良いので
、被処理体側を移動させても良いし、両者を互いに逆向
きに移動させても良い。また、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、酸化して除去できるものであれば各種の
ものに適用することができる。また、オゾンを含むガス
は酸素に限らず、オゾンと反応しないガス、特にＮ２　
、Ａｒ、Ｎｅなどのような不活性ガスにオゾンを含有さ
せて使用することができる。また、被処理体は半導体ウェーハに限らず、ＬＣＤ基板
のほか、ガラス基板上に設けるフォトマスク、プリント
基板等種々適用可能であることはいうまでもない。特に
、下地膜としてＩＴＯ膜、アモルファスシリコン等のよ
うに非常に酸化されやすい材料が使用されているものの
アッシン゛グに際して、下地膜に損傷を与えないように
アッシングを一定の残膜厚さで中止して、その後はウェ
ット処理に切り替える方式をとる場合のように、精密な
アッシングコントロールが必要な場合に、この発明は非
常に有効である。また、さらに、この発明は以上のようなアッシング処理
に限らず、マスクを介してのエツチング処理のほか、例
えばＴＥ０１とオゾンとを用いて成膜するＣＶＤ装置や
、酸化膜形成装置等の成膜装置にも適用することができ
るものである。

【発明の効果】

以上説明したように、この発明によれば、ガス拡散板を
被処理体の被処理面に対し相対的に移動させた状態で処
理ガスを、被処理面に供給するようにしたので、被処理
面の全体に亘って均一に処理ガスを供給することができ
ると共に、上記相対的な移動の速度に応じてガス供給量
を制御して、被処理体の単位面積当たりの処理ガス供給
量が常に一定となるようにしたので、被処理面の均一な
処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の装置の一実施例の側面図、第２図
は、この発明の装置の一実施例の上面図、第３図及び第
４図は、その一部の説明のための図、第５図は、ガス拡
散板を説明するための図、第６図は、流量調節装置の一
例のブロック図、第７図は、流量制御の説明のための図
、第８図は、流量調節装置の他の例を説明するための図
である。１；反応チャンバー２；半導体ウェーハ３；加熱板４；ガス拡散板８；流量調節装置１１；オゾン発生装置２１；ボールねじ２２；モータ２３；吊り下げ部材２５；案内用丸棒４１；ガス噴出用スリット４２；ガス排気用スリット８１；電磁バルブ８２；移動速度検出回路８３；バルブ制御信号形成回路

Claims

【特許請求の範囲】　被処理体の被処理面に対向して設けられたガス拡散板
より所定の処理ガスを供給して処理を行う装置において
、上記ガス拡散板を上記被処理体の被処理面に平行な方向
に上記被処理体に対し相対的に移動させる機構を設け、
上記相対的な移動の速度に応じて上記ガス拡散板から上
記被処理体に供給するガス量を制御するようにしたこと
を特徴とする処理装置。