JPH06101425B2 - アツシング装置 - Google Patents

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、半導体ウエハに被着されたフォトレジスト膜
等をオゾンを利用して酸化して除去するアッシング装置
に関する。

（従来の技術） 半導体集積回路の微細パターンの形成は、一般に露光お
よび現像によって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、半導体ウエハ上に形成された
下地膜をエッチング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、エッチング過程を経た後には、半導体ウエハの表面
から除去される必要がある。

このような場合のフォトレジスト膜を除去する処理とし
てアッシング処理が行なわれる。

このアッシング処理はレジストの除去、シリコーンウエ
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。

フォトレジスト膜除去を行なうアッシング装置として
は、酸素プラズマを用いたものが一般的である。

酸素プラズマによるフォトレジスト膜のアッシング装置
は、フォトレジスト膜の付いた半導体ウエハを処理室に
置き、処理室内に導入された酸素ガスを高周波の電場に
よりプラズマ化し、発生した酸素原子ラジカルにより有
機物であるフォトレジスト膜を酸化して二酸化炭素、一
酸化炭素および水に分解して除去する。

また、紫外線を照射することにより酸素原子ラジカルを
発生させて、バッチ処理でアッシング処理を行なうアッ
シング装置がある。

第17図はこのような紫外線照射により酸素原子ラジカル
を発生させるアッシング装置を示すもので、処理室１に
は、多数の半導体ウエハ２が所定間隔をおいて垂直に配
置され、処理室１の上部に設置されている紫外線発光管
３からの紫外線を処理室１の上面に設けられた石英等の
透明な窓４を通して照射し、処理室１に充填された酸素
を励起してオゾンを発生させる。そしてこのオゾン雰囲
気から生じる酸素原子ラジカルを半導体ウエハ２に作用
させてアッシング処理を行なう。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記説明の従来のアッシング装置のうち、
酸素プラズマを用いたアッシング装置では、プラズマ中
に存在する電場によって加速されたイオンや電子を半導
体ウエハに照射するため、半導体ウエハに損傷を与える
という問題がある。

また、紫外線を用いたアッシング装置では、前記のプラ
ズマによる損傷を半導体ウエハに与えることはないが、
アッシング速度が50〜150nm/minと遅く処理に時間がか
かるため、例えば大口径の半導体ウエハの処理に適し
た、半導体ウエハを１枚１枚処理する枚葉処理が行えな
いという問題がある。

本発明はかかる従来の事情に対処してなされたもので、
半導体ウエハに損傷を与えることなく、かつフォトレジ
スト膜のアッシング速度が速く、大口径半導体ウエハの
枚葉処理等に対応することのでき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］ （問題点を解決するための手段） すなわち本発明は、フォトレジスト膜の付いた半導体ウ
エハを枚葉処理によりアッシングを行なうアッシング装
置において、処理室に前記半導体ウエハを載置する載置
台と、前記半導体ウエハに対向して配置されガスを前記
半導体ウエハに向けて流出させるガス流出部と、前記半
導体ウエハの周囲を環状に囲んで配置された排気口と、
この排気口から排ガスを前記処理室外へ排出する排気部
とを備えたことを特徴とする。

（作 用） 本発明のアッシング装置では、半導体ウエハに近接対向
してこの半導体ウエハへ向けてオゾンを含有するガスを
流出させるガス流出部が設けられている。このガス流出
部から例えばオゾンを含む酸素ガス等を流出させること
により、半導体ウエハ面に新しいオゾンを供給すること
ができ、酸素原子ラジカルと半導体ウエハに被着された
膜との酸化化学反応を促進させることができる。

また、半導体ウエハへ向けて流出されたオゾンを含有す
るガスは、半導体ウエハの周囲を囲んで配置された排気
口からの排気部による排気作用により、一様に半導体ウ
エハの外周部へ向かい、排ガスとしてこの排気部から排
出される。したがって、半導体ウエハ表面に中央部から
外周部へ向かう一様なガスの流れが形成され、半導体ウ
エハ全体に高速で均一なアッシング速度を得ることがで
きる。

（実施例） 以下、本発明のアッシング装置を図面を参照して実施例
について説明する。

第１図は本発明の一実施例のアッシング装置を示すもの
で、この実施例のアッシング装置では、処理室11内に
は、例えば真空チャック等により半導体ウエハ12を吸着
保持する載置台13が配置されており、この載置台13は、
温度制御装置14によって制御されるヒータ15を内蔵し、
昇降装置16によって上下に移動可能に構成されている。

載置台13上方には、円錐形状のコーン部17aと、このコ
ーン部17aの開口部に配置され、金属あるいはセラミッ
ク等の焼結体からなる拡散板17bとから構成されるガス
流出部17が配置されており、このガス流出部17は冷却装
置18から循環される冷却水等により冷却されている。

また、ガス流出部17はガス流量調節器19に接続されてお
り、これらのガス流量調節器19は、酸素供給源20に接続
されたオゾン発生器21に接続されている。

そして、処理室11の下部には、第２図および第３図にも
示すように、載置台13の周囲を囲んで配置され、例えば
10〜15mmの直径を有する複数の排気口22と、これらの排
気口22を集合させて排気装置23に接続する均圧管24から
構成される排気部25が設けられている。なお、第３図は
第２図に示すＡ−Ａ線に沿う縦断面を示している。

そして上記構成のこの実施例のアッシング装置では、次
のようにしてアッシングを行なう。

すなわち、まず昇降装置16によって載置台13を下降さ
せ、ガス流出部17との間に図示しないウエハ搬送装置の
アーム等が導入される間隔が設けられ、半導体ウエハ12
がこのウエハ搬送装置等により載置台13上に載置され、
吸着保持される。

この後、昇降装置16によって載置台13を上昇させ、ガス
流出部17の拡散板17bと、半導体ウエハ12表面との間隔
が例えば0.5〜20mm程度の所定の間隔に設定される。な
おこの場合、ガス流出部17を昇降装置によって上下動さ
せてもよい。

そして、載置台13に内蔵されたヒータ15を温度制御装置
14により制御し半導体ウエハ12を例えば150℃〜500℃程
度の範囲に加熱し、酸素供給源20およびオゾン発生器21
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19によって、流量が例えば３〜15/min程度となる
よう調節し、拡散板17bから半導体ウエハ12に向けて流
出させ、排気部25から排気装置23により例えば処理室11
内の気体圧力が700〜200Torr程度の範囲になるよう排気
する。

この時、ガス流出部17と排気部25との間には、第２図お
よび第４図に矢印で示すようにガス流出部17から半導体
ウエハ12へ向けて流れ、半導体ウエハ12の中央部から周
辺部へ向かい、半導体ウエハ12の周囲に設けられた複数
の排気口22から排気されるようガスの流れが形成され
る。すなわち、半導体ウエハ12の表面には、半導体ウエ
ハ12の中央部から外周部へ向かう一様なガスの流れが形
成される。したがって、半導体ウエハ12表面全域にわた
って均一なアッシング速度を得ることができる。

なお、オゾン発生器21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５図のグラフに示すよう
に、温度が高くなるとオゾンの寿命は急激に短くなる。
このためガス流出部17の温度は25℃程度以下とすること
が好ましく、一方、半導体ウエハ12の温度は150℃程度
以上に加熱することが好ましい。

第６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出部17と半導体ウエハ12
間の距離をパラメータとして６インチの半導体ウエハ12
を300℃に加熱した場合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％程度となるよ
うに調節されている。このグラフからわかるように、こ
の実施例のアッシング装置では、半導体ウエハ12とガス
流出部17との間を数mmとし、オゾンを含有するガス流量
を２〜40Sl（Slは常温常圧換算での流量）程度の範囲と
することによりアッシング速度が１〜数μm/minの高速
なアッシング処理を行なうことができる。

なお、この実施例ではガス流出部17を、コーン部17aと
金属あるいはセラミック等の焼結体からなる拡散板17b
とで構成したが、本発明は係る実施例に限定されるもの
ではなく、例えば拡散板は、第７図に示すように複数の
同心円状のスリット27bを備えたものとしてもよく、あ
るいは第８図に示すように小孔を備えた拡散板37b、第
９図に示すように直線状のスリットを備えた拡散板47
b、第10図に示すように規則的に配列された大きさの異
なる小孔を備えた拡散板57b、第11図に示すように渦巻
状のスリットを備えた拡散板67b等を配置してもよい。
またコーン部17aは、円錐形状ではなく、第12図に示す
ように、円柱形状部27a等として構成してもよい。

さらに排気部25の排気口22は、第13図および第13図に示
すＢ−Ｂ線に沿った縦断面図である第14図に示すよう
に、環状的に配置されたスリットからなる排気口22a等
から構成することもできる。また、このようなスリット
22aは、半導体ウエハ12の周囲を囲んで配置されていれ
ばよく、例えば第15図に示すように、リング状に連続し
たスリット22bとしてもよく、第16に示すように、一部
が不連続とされた馬蹄形のスリット22bとしてもよい。

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、インクの除去を初め
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。

［発明の効果］ 上述のように本発明のアッシング装置では、半導体ウエ
ハに損傷を与えることなく、かつアッシング速度が均一
で高速であるので、大口径半導体ウエハ等でも枚葉処理
により短時間でアッシングを行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のアッシング装置を示す構成
図、第２図は第１図の要部を示す上面図、第３図は第２
図のＡ−Ａ線に沿った縦断面図、第４図はガスの流れを
示す説明図、第５図はオゾンの半減期と温度の関係を示
すグラフ、第６図はアッシング速度とオゾンを含有する
ガス流量およびガス流出部と半導体ウエハとの距離の関
係を示すグラフ、第７図〜第11図はガス流出部の変形例
を示す下面図、第12図はガス流出部の変形例を示す縦断
面図、第13図は排気部の変形例を示す上面図、第14図は
第13図のＢ−Ｂ線に沿った縦断面図、第15図〜第16図は
排気部の変形例を示す上面図、第17図は従来のアッシン
グ装置を示す構成図である。 11……処理室、12……半導体ウエハ、17……ガス流出
部、19……ガス流量調節器、21……オゾン発生器、22…
…排気口、23……排気装置、24……均圧管、25……排気
部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フォトレジスト膜の付いた半導体ウエハを
   枚葉処理によりアッシングを行なうアッシング装置にお
   いて、 処理室に前記半導体ウエハを載置する載置台と、 前記半導体ウエハに対向して配置されガスを前記半導体
   ウエハに向けて流出させるガス流出部と、 前記半導体ウエハの周囲を環状に囲んで配置された排気
   口と、 この排気口から排ガスを前記処理室外へ排出する排気部
   と を備えたことを特徴とするアッシング装置。