JPH05198498A - レジスト膜のアッシング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オゾンの有効利用を図るとともに、活性化酸
素とレジスト膜との接触効率を高めて、アッシング処理
を迅速に行うことができるレジスト膜のアッシング装置
を提供することにある。 【構成】 処理室と、処理室内にオゾンを導入するオゾ
ン導入手段と、処理室内において、ウエハを載置して保
持するウエハ保持台と、ウエハ上のレジスト膜に紫外線
を照射する紫外線ランプとを具えてなるレジスト膜のア
ッシング装置において、前記ウエハ保持台と前記紫外線
ランプとの間には、当該紫外線ランプからの放射光のう
ち２５３．７ｎｍ付近の波長光を減衰させるフィルター
部材が設けられていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レジスト膜のアッシ
ング装置に関し、更に詳しくは、ＬＳＩなどの半導体素
子の製造プロセスにおいて、ウエハ上の不要レジスト膜
を光アッシング処理によって除去するアッシング装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＬＳＩなどの半導体素子の製造プ
ロセスにおいて、エッチングやイオンの打ち込み後、ウ
エハ上の不要レジスト膜を除去する方法として、酸素プ
ラズマによるアッシング方法が実用化されている。しか
し、酸素プラズマによるアッシング方法においては、電
界によって加速された電子やイオンなどプラズマ中の荷
電粒子がウエハと衝突して、またそのときの反応熱によ
って、ウエハの表面が傷ついて半導体素子の電気的特性
が損なわれるという、いわゆるプラズマダメージの問題
を有している。特に、半導体素子の高集積化の要請に伴
って、プラズマダメージによる電気的特性への影響を無
視することはできない。

【０００３】最近において、半導体素子を傷つけないで
レジスト膜を除去するアッシング方法として、紫外線ラ
ンプから放射される紫外線を利用した光アッシング方法
が提案されている。この光アッシング方法は、レジスト
膜が形成されたウエハを処理室内に配置し、この処理室
内にオゾンを導入し、ウエハ上のレジスト膜に、紫外線
ランプからの紫外線を照射することにより行われる。

【０００４】図５は、従来の（光）アッシング装置の一
例を示す概略断面図である。同図において、１は処理室
であり、２はオゾン導入パイプ、３はガス排気口、４は
処理すべきウエハＷを載置して保持するウエハ保持台、
５はウエハＷ上のレジスト膜に紫外線を照射する紫外線
ランプ、６は紫外線反射ミラー、７は紫外線透過窓であ
る。オゾン導入パイプ２からのオゾンにより、処理室１
内はオゾンを含む雰囲気で充たされる。

【０００５】紫外線ランプ５としては、通常、低圧水銀
ランプが用いられている。この低圧水銀ランプは、２５
３．７ｎｍに大きな輝線スペクトルを有する輝線スペク
トル光源である。処理室内に導入されたオゾン（Ｏ₃ ）
は、２５３．７ｎｍの波長光によって励起して活性化酸
素（Ｏ^* ）となる。そして、この活性化酸素が、ウエハ
Ｗ上のレジスト膜と接触すると、有機化合物よりなるレ
ジスト膜は酸化されて分解し、ＣＯ₂ あるいはＨ₂ Ｏ等
となって除去される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低圧水
銀ランプから放射される紫外線、すなわち２５３．７ｎ
ｍの波長光を利用した光アッシング方法においては、酸
素プラズマによるアッシング方法に比べて、処理速度が
約１／４と非常に遅いものである。

【０００７】ここに、アッシングの処理速度が遅いの
は、以下のような理由からである。 （１）図５において、処理室１内に保持されたウエハＷ
上のレジスト膜と紫外線透過窓７との間隙には、いわば
オゾン層が介在している。然るに、低圧水銀ランプから
大きな割合で放射される２５３．７ｎｍの波長光は、オ
ゾンへの吸収係数が大きく、オゾンに非常によく吸収さ
れる。従って、低圧水銀ランプから放射される２５３．
７ｎｍの波長光は、その殆どが、紫外線透過窓７の近傍
で直ちにオゾンに吸収され、ウエハＷ上のレジスト膜ま
で到達しない。 （２）オゾンの励起によって生成される活性化酸素は、
その寿命が非常に短いものであり、紫外線透過窓７の近
傍で生成された活性化酸素の大部分は、除去すべきレジ
スト膜と接触する前に脱活性化されてしまう。 （３）このように、２５３．７ｎｍの波長光がレジスト
膜まで到達しないので、レジスト膜の近傍において活性
化酸素が生成されず、また、レジスト膜から離れた位置
で生成された活性化酸素の大部分は直ちに脱活性化され
るので、活性化酸素とレジスト膜との接触効率は非常に
低いものとなる。

【０００８】この問題を解決するために、本発明者ら
は、先に、２００〜３００ｎｍの波長領域に連続スペク
トル発光を有する紫外線ランプを用いることによって活
性化酸素を生成させ、この活性化酸素によってアッシン
グ処理を行う技術を提案した（特願平３−２９７６１０
号明細書参照）。上記の技術によれば、オゾンへの吸収
係数が比較的小さい２００〜２４０ｎｍおよび２７０〜
３００ｎｍの波長光により、活性化酸素の生成がレジス
ト膜の近傍で行われる結果、活性化酸素とレジスト膜と
の接触効率が高くなって、アッシング処理をある程度迅
速に行うことができる。

【０００９】しかしながら、２００〜３００ｎｍの波長
領域に連続スペクトル発光を有する紫外線ランプにおい
ても、その発光スペクトル分布中には、２５３．７ｎｍ
の波長光が大きな割合を占めており、除去すべきレジス
ト膜から離れた位置における活性化酸素の生成反応が依
然として行われている。このため、アッシング処理に有
用でない活性化酸素の生成のために、かなりの量のオゾ
ンが消費されていることになり、オゾンの有効利用を図
ることができない。また、有用でない活性化酸素の生成
のためにオゾンが消費される結果、処理室内におけるオ
ゾン濃度が低下し、レジスト膜の近傍における有用な活
性化酸素の生成量が少なくなって処理の迅速化を十分に
達成することができない。

【００１０】この発明は、以上のような事情に基いてな
されたものであって、その目的は、処理に有用でない活
性化酸素の生成反応を抑制することによってオゾンの有
効利用を図るとともに、処理に有用な活性化酸素の生成
量を増加させることにより、活性化酸素とレジスト膜と
の接触効率を高めて、アッシング処理を迅速に行うこと
ができるレジスト膜のアッシング装置を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明のレジスト膜の
アッシング装置は、処理室と、処理室内にオゾンを導入
するオゾン導入手段と、処理室内において、ウエハを載
置して保持するウエハ保持台と、ウエハ上のレジスト膜
に紫外線を照射する紫外線ランプとを具えてなるレジス
ト膜のアッシング装置において、前記ウエハ保持台と前
記紫外線ランプとの間には、当該紫外線ランプからの放
射光のうち２５３．７ｎｍ付近の波長光を減衰させるフ
ィルター部材が設けられていることを特徴とする。

【００１２】

【作用】このアッシング装置によるアッシング処理にお
いて、紫外線ランプからの放射光のうちフィルター部材
を透過した光は、そのスペクトル分布中における２５
３．７ｎｍの波長光が減衰したものとなる。従って、除
去すべきレジスト膜から離れた位置における、アッシン
グ処理に有用でない活性化酸素の生成反応が抑制される
ため、オゾンの有効利用を図ることができる。また、フ
ィルター部材を透過した光のスペクトル分布中におい
て、オゾンへの吸収係数の比較的小さい紫外線の割合が
相対的に大きくなり、除去すべきレジスト膜の近傍にお
ける有用な活性化酸素の生成が効率よく行われる結果、
活性化酸素とレジスト膜との接触効率が高くなる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を用いて具体
的に説明する。図１は、この発明のアッシング装置の一
例を示す概略断面図である。同図において、１０は処理
室、２０はオゾン導入パイプ、１５はガス排気口、３０
は処理すべきウエハＷを載置して保持するウエハ保持
台、４０はウエハＷ上のレジスト膜に紫外線を照射する
紫外線ランプ、４５は紫外線反射ミラー、５０は紫外線
透過窓である。

【００１４】オゾン導入パイプ２０は、処理室１０内
を、オゾンを含む雰囲気とするためのものであり、オゾ
ン導入パイプ２０の他端側には、オゾン発生装置（図示
省略）が接続されている。

【００１５】ウエハ保持台３０上には、表面にレジスト
膜が形成されたウエハＷが載置されて保持されている。
このウエハ保持台３０には、必要に応じてヒータや水冷
パイプなどの温度制御機構が埋設されていてもよい。

【００１６】ウエハＷ上のレジスト膜に紫外線を照射す
る紫外線ランプ４０は、２００〜３００ｎｍの波長領域
に強い連続スペクトル発光を有するものであることが好
ましく、具体的には、高圧水銀ランプやメタルハライド
ランプなどを用いることができる。

【００１７】紫外線透過窓５０は、２００〜２４０ｎｍ
および２７０〜３００ｎｍの波長光を効率よく透過させ
るとともに、オゾンへの吸収係数が大きい２５３．７ｎ
ｍ付近の波長光を選択的に減衰させるフィルター機能を
兼ね備えている。具体的には、２５３．７ｎｍの波長光
の５０％以上をカットすることができるものである。フ
ィルター機能を兼ね備えている紫外線透過窓５０は、例
えば、石英板などよりなる基材上に、誘電体多層膜を蒸
着形成することにより作製することができる。

【００１８】紫外線透過窓５０の下面とウエハ保持台３
０の上面とのギャップｄは、オゾン導入パイプ２０から
供給されるオゾンの層流状態を阻害しない範囲で、でき
るだけ小さいことが好ましく、具体的には０．５〜１．
５ｍｍ程度とされる。

【００１９】この実施例のアッシング装置を用いたアッ
シング処理によれば、紫外線ランプ４０または紫外線反
射ミラー４５からの放射光のうち紫外線透過窓５０を透
過した光は、そのスペクトル分布中における２５３．７
ｎｍの波長光が減衰し、２００〜２４０ｎｍの波長光お
よび２７０〜３００ｎｍの波長光の割合が相対的に大き
いものとなる。そして、オゾンへの吸収係数の大きい２
５３．７ｎｍ付近の波長光が減衰することにより、紫外
線透過窓５０の近傍における活性化酸素の生成反応が抑
制され、オゾンの有効利用を図ることができる。また、
紫外線透過窓５０を透過した光のスペクトル分布中にお
いて、オゾンへの吸収係数の比較的小さい２００〜２４
０ｎｍおよび２７０〜３００ｎｍの波長光の割合が相対
的に大きくなるので、レジスト膜の近傍において、有用
な活性化酸素の生成が効率よく行われる結果、活性化酸
素とレジスト膜との接触効率が高くなり、アッシング処
理を迅速に行うことができる。

【００２０】＜実験例＞以上のような構成のアッシング
装置を用いてアッシング処理を行い、処理速度を測定し
た。ここに、レジストとしては、「ＴＳＭＲ−８９０
０」（東京応化工業社製：膜厚１．６５μｍ）を用い
た。また、紫外線ランプ４０としては、合成石英ガラス
を発光管に使用した高圧水銀ランプ（照度１００ｍＷ／
ｃｍ₂ ）を用い、処理室１０内のオゾン濃度は８％とし
た。このアッシング装置による処理速度は、約４μｍ／
分であった。なお、このアッシング装置によるレジスト
膜への照射光の分光分布を図３に示す。

【００２１】一方、比較のため、２００〜３００ｎｍの
波長領域の光を効率よく透過する石英板よりなる紫外線
透過窓を具えたアッシング装置により、同様の条件で処
理速度を測定した。このアッシング装置による処理速度
は、約３μｍ／分であった。なお、このアッシング装置
によるレジスト膜への照射光の分光分布を図４に示す。

【００２２】以上、この発明の一実施例について説明し
たが、この発明はこれらのみに限定されるものではな
く、例えば、図２に示すように、２００〜３００ｎｍの
波長領域の光を効率よく透過する石英板からなる紫外線
透過窓６０を用い、この紫外線透過窓６０とウエハ保持
台３０との間に、２５３．７ｎｍ付近の波長光を減衰さ
せるフィルター部材７０が別個に設けられているもので
あってもよい。なお、２５３．７ｎｍ付近の波長光を減
衰させるフィルター部材は、紫外線ランプ４０と紫外線
透過窓６０との間に設けられていてもよい。

【００２３】

【発明の効果】この発明のアッシング装置によれば、オ
ゾンの有効利用を図ることができるとともに、有用な活
性化酸素の生成が効率よく行われる結果、活性化酸素と
レジスト膜との接触効率が向上して、アッシング処理を
迅速に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のアッシング装置の一例を示す概略断
面図である。

【図２】この発明のアッシング装置の他の例を示す概略
断面図である。

【図３】この発明のアッシング装置によるレジスト膜へ
の照射光の波長分布を示す図である。

【図４】比較のために用いたアッシング装置によるレジ
スト膜への照射光の波長分布を示す図である。

【図５】従来の光アッシング装置の一例を示す概略断面
図である。

【符号の説明】

１０ 処理室 １５ 排気口 ２０ オゾン導入パイプ ３０ ウエハ保持台 ４０ 紫外線ランプ ４５ 紫外線反射ミ
ラー ５０ 紫外線透過窓 ６０ 紫外線透過窓 ７０ フィルター部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理室と、 処理室内にオゾンを導入するオゾン導入手段と、 処理室内において、ウエハを載置して保持するウエハ保
   持台と、 ウエハ上のレジスト膜に紫外線を照射する紫外線ランプ
   とを具えてなるレジスト膜のアッシング装置において、 前記ウエハ保持台と前記紫外線ランプとの間には、当該
   紫外線ランプからの放射光のうち２５３．７ｎｍ付近の
   波長光を減衰させるフィルター部材が設けられているこ
   とを特徴とするレジスト膜のアッシング装置。