JPH0611343U - レジスト膜のアッシング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウエハ上のレジスト膜全体を、均等に、かつ
速い速度で除去する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】 ウエハＷを光化学的に処理する紫外線照射窓
７を具えた処理室１内に、その紫外線照射窓７とウエハ
Ｗとの間に設けられたオゾンを導入するノズル部材２１
を設ける。そして、紫外線ランプ５からウエハＷに紫外
線を放射してアッシングを行う。この時、ノズル部材２
１はウエハＷの表面に沿って伸び、かつ、ウエハＷ全面
に対して均一にオゾンを供給するように複数個のオゾン
噴出口２Ｂを有しており、このノズル部材２１ 又は／
及び ウエハ保持台４は、ウエハＷと平行な平面内であ
って、ノズル部材２１の伸びる方向と交わる方向に移動
することを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、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 の打ち込みの後、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価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 ることができない。

【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３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、Ｗはウエハ、１は処理室であり、処理室１の一端側の側面１Ａ にはオゾン導入ノズル部材２が設けられている。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は紫外線透過窓をそ れぞれ示す。 このアッシング装置において、オゾン導入ノズル部材２から処理室１内に導入 されたオゾン（Ｏ₃ ）は、紫外線ランプ５からの紫外線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等なって除去される。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記のような構成のアッシング装置においては、その処理速度 が遅い、という問題がある。 図３に示すように、オゾン導入ノズル部材２は、処理室１の一端側の側面１Ａ に設けられている。そして、このオゾン導入ノズル部材２から導入されたオゾン は、処理室１内に均一に拡散される前に、紫外線ランプ５からの紫外線によって 活性化酸素となり、処理室１の他端１Ｂまで到達しにくい。 従って、オゾン噴出口２Ａが位置する一端側の側面１Ａの近傍においては活性 化酸素の濃度が高く、オゾン噴出口２Ａから離れた他端側の側面１Ｂの近傍にお いては活性化酸素の濃度が低い。 また、活性化酸素は容易に脱活性化されやすいため、他端側の側面１Ｂの近傍 においては、アッシング処理に有用でない脱活性化ガスの濃度が高くなる。 このように、処理室の一端側から導入されたオゾンが他端側まで到達しないた め、他端側における活性化酸素の濃度が、一端側における活性化酸素の濃度より も低くなる。従って、処理室１内におけるウエハＷ上のレジスト膜のうち、一端 側の側面１Ａの近傍にあるレジスト膜が除去されやすくなる反面、他端側の側面 １Ｂの近傍にあるレジスト膜は除去されにくくなり、ウエハＷ上のレジスト膜全 体を除去するために長時間を要することになる。

【０００６】 なお、このような場合において、オゾン導入ノズル部材２からのオゾンの導入 量を増加させることによって、処理室１の他端側までオゾンを到達させ、他端側 における活性化酸素の濃度を高めることも考えられるが、オゾン発生装置からの オゾンの供給量にも性能上の制限があって容易ではない。

【０００７】 このような問題に対して、ウエハ保持台に回転機能を設け、一端側の側面の近 傍におけるレジスト膜が十分に除去された後、ウエハ保持台に保持されているウ エハを１８０°回転させることにより、ウエハ上のレジスト膜全体を除去する手 段が提案されている。 しかしながら、このような手段では、ウエハ保持台を回転させる際に、ベアリ ング等のウエハ保持台回転機構から塵埃が発生し、半導体製品の歩留りを低下さ せる原因となるので好ましくない。

【０００８】 また、処理室に複数のオゾン噴出口を設け、処理室へのオゾンの導入を多方向 から行う手段が提案されている。 しかしながら、多方向からオゾンを導入すると、処理室内においてオゾンの対 流の歪みや偏りを生じ、オゾン濃度の低い領域が部分的に形成されるので、ウエ ハ上のレジスト膜全体を均等に除去することができない。

【０００９】 この考案は、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、 ウエハ上のレジスト膜全体を、均等に、かつ速い速度で除去することができるレ ジスト膜のアッシング装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

この考案のレジスト膜のアッシング装置は、紫外線照射窓を具えたウエハを光 化学的に処理する処理室と、該処理室内において、前記紫外線照射窓とウエハと の間に設けられたオゾンを導入するノズル部材と、前記処理室内において、前記 ウエハを載置して保持するウエハ保持台と、前記処理室外部から前記ウエハ上の レジスト膜に向けて紫外線を放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、 前記ノズル部材はウエハの表面に沿って伸び、かつ、ウエハ全面に対して均一 にオゾンを供給するように複数個のオゾン噴出口を有しており、 前記ノズル部材 又は／及び ウエハ保持台は、ウエハと平行な平面内であっ て、ノズル部材の伸びる方向と交わる方向に移動することができることを特徴と する。

【００１１】

【作用】

このような構成によって、ウエハ表面近傍に沿って伸びた管状ノズル部材の複 数のオゾン噴出口から、ウエハ上のレジスト膜に均一にオゾンが吹き付けられる 。なお、厳密には、全く均一にオゾンがウエハ上のレジスト膜に吹きつけられる ものではなく、ある程度の不均一な範囲がある。しかし、レジスト膜を均等に灰 化することには、なんら影響を与える範囲のものではない。 また、紫外線を照射する際、レジスト膜上にできた管状ノズル部材の影の部分 は、紫外線が到達しておらず未処理部分となる。そのため、管状ノズル部材 及 び／又は ウエハ保持台は、ウエハと平行な平面内であって、ノズル部材の伸び る方向と交わる方向に少なくとも管状ノズル部材の幅より大きく動かすことによ って、管状ノズル部材の影の部分が移動し未処理部分に紫外線があたる。その結 果、オゾンがその未処理部分のレジスト膜近傍で活性化酸素となりレジスト膜を 灰化し、除去する。 このようなことにより、ウエハ上のレジスト膜を均等に、かつ速い速度で除去 することができる。

【００１２】

【実施例】

図１は、この考案の一実施例であるアッシング装置の概略断面図を示す。 図２は、図１におけるアッシング装置の管状ノズル部材と、ウエハＷと、ウエ ハ保持台のみを取り出して紫外線ランプ側より見た図を示す。 初めに、この考案の一実施例の構成を説明する。 図中、２１は管状ノズル部材、２Ｂはオゾン噴出口を示す。その他、図３と同 一符号は、同一部分を示す。

【００１３】 図中、管状ノズル部材２１は処理室１内を、オゾンを含む雰囲気とするための ものである。管状ノズル部材２１の他端は、不図示のオゾン発生装置に接続して いる。管状ノズル部材２１はウエハＷに対向する方向に複数のオゾン噴出口２Ｂ を有している。その管状ノズル部材の幅は約３ｍｍであって、オゾン噴出口２Ｂ は直径１ｍｍ程度が好ましい。 そして、ウエハＷと管状ノズル部材２１との関係は平行である。その結果、従 来のオゾン吹き出しによる対流の歪みや、偏りをなくし、ウエハＷ上のレジスト 膜表面に均一にオゾン（Ｏ₃ ）が吹き付けられる。なお、厳密には、全く均一に オゾンがウエハＷ上のレジスト膜に吹きつけられるものではなく、ある程度の不 均一な範囲がある。しかし、レジスト膜を均等に灰化することには、なんら影響 を与える範囲のものではない。 また、ウエハＷとオゾン噴出口２Ｂとの距離ｄは、１ｍｍ程度が好ましい。

【００１４】 透明ガラス製の紫外線照射窓７と管状ノズル部材２１との距離ｅは、３０ｍｍ 程度が好ましい。

【００１５】 ウエハ保持台４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 埋設されてもよい。

【００１６】 次に、動作を説明する。 管状ノズル部材２１から処理室１内にオゾンが導入される。そして、そのオゾ ンはオゾン噴出口２Ｂから均一にウエハＷ上のレジスト膜に噴出される。 そして、噴出されたオゾンは紫外線ランプ５からの紫外線によって活性化酸素 となり、ウエハＷ上のレジストを灰化除去する。ところが、紫外線を照射する際 、管状ノズル部材２１の影がウエハＷ上のレジスト膜にできる。この影の部分は 、すなわち、紫外線があったておらず未処理部分となる。このため、図２に示す ように、管状ノズル部材２１ 及び／又は ウエハ保持台４はウエハＷと平行な な平面内であって、ノズル部材の伸びる方向と交わる方向、図中、矢印Ｌの方向 に少なくとも管状ノズル部材２１の幅ｆよりも大きく動かす。この結果、管状ノ ズル部材２１の影の部分が移動し未処理部分に紫外線があたり、レジスト膜を灰 化除去できる。 なお、管状ノズル部材２１もしくはウエハ保持台４の移動機構は、一般の移動 機構技術によって可能であるので、ここでは省略する。

【００１７】 管状ノズル部材２１は、オゾン分解波長の紫外線を透過せず、その他の紫外線 を透過するガラス部材がよい。理由として、オゾン分解波長の紫外線を透過する ガラスで管状ノズル部材２１が作られたならば、オゾン噴出口２Ｂからオゾンが 噴出する前、すなわち、管状ノズル部材２１の中で、オゾン分解波長の紫外線に よって、オゾンが活性化酸素となり効率良く活性化酸素を利用できない。 なお、この実施例において、管状ノズル部材２１は、ガラス製、又は、ステン レス製どちらでもよい。しかし、ステンレス製ノズルを使用したときは、光源で ある紫外線ランプに起因するそのノズル自身の酸化により、わずかながらパーテ ィクルが発生する可能性が存在する。そのため、処理速度を上げるためには、ガ ラス製ノズル部材の方が好ましい。

【００１８】 そして、図１では光源である紫外線ランプが１本であるが、紫外線ランプを２ 本以上、すなわち複数本使用することにより、ウエハＷ上のレジスト膜にできる 管状ノズル部材２１の影を大幅に小さな面積とすることができる。すなわち、よ り効率良く紫外線を利用でき灰化速度を上げることができる。

【００１９】 その紫外線ランプ５は低圧水銀ランプ、又は、高圧水銀ランプを使用する。 低圧水銀ランプは、波長２５３．７ｎｍが強力に放射される。しかし、この２ ５３．７ｎｍの波長は、オゾンに非常に良く吸収される。すなわち、オゾンの吸 収係数が大きい。そのため、オゾンが管状ノズル部材２１のオゾン噴出口２Ｂか ら噴出されると、すぐに、その位置で活性化酸素となり、ウエハＷ上のレジスト 表面に到達する活性化酸素の量が減ってしまう。すなわち、活性化酸素とレジス トの接触効率が悪い。 しかし、高圧水銀ランプは２００〜３００ｎｍの波長範囲に、連続スペクトル を放射する。その放射光のうち、主に２００〜２４０ｎｍ、あるいは、２７０〜 ３００ｎｍの波長範囲の光は、オゾンの吸収係数が小さいので、管状ノズル部材 ２１のオゾン噴出口２Ｂの近くで、オゾンと反応してしまうことが少ない。この ため、この波長範囲の光は、ウエハＷ上のレジスト膜まで到達することができる 。そして、ウエハＷ上のレジスト膜のごく近くまで到達した紫外線は、そこでオ ゾンと反応して活性化酸素を作る。この活性化酸素は、オゾンやその他のガスと 接触する前に、レジスト膜と接触して、レジスト膜を十分に灰化することができ る。すなわち、接触効率が良い。

【００１８】 このようにして、活性化酸素（Ｏ^* ）が、ウエハ保持台４に保持されたウエハ Ｗ上のレジスト膜と接触することによりアッシングが行われる。

【００１９】

【考案の効果】

この考案によれば、オゾンを分解させる波長の光を透過しない管状ノズル部材 がウエハ近傍に沿って伸び、前記ノズル部材にウエハに対向して複数のオゾン噴 出口を設けることにより、ウエハ上のレジスト膜全体に均一にオゾンを噴出する ことができる。また、紫外線照射の際、レジスト膜上にできる管状ノズル部材の 影を除去するために、管状ノズル部材 及び／又は ウエハ保持台をウエハと平 行な平面内で、かつノズル部材の伸びる方向と交わる方向に移動させることによ り、ウエハ上のレジスト膜を、均等に、かつ速い速度で除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例であるアッシング装置の概
略断面図を示す。

【図２】図１におけるアッシング装置の管状ノズル部材
と、ウエハＷと、ウエハ保持台のみを取り出して紫外線
ランプ側より見た図を示す。

【図３】従来のアッシング装置の概略断面図を示す。

【符号の説明】

１ 処理室 ２ ノズル部材 ２１ 管状ノズル部材 ３ ガス排気口 ４ ウエハ保持台 ５ 紫外線ランプ ６ 紫外線反射ミラー ７ 紫外線照射窓 Ｗ ウエハ ２Ａ オゾン噴出口 ２Ｂ オゾン噴出口

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 紫外線照射窓を具えたウエハを光化学的
   に処理する処理室と、 該処理室内において、前記紫外線照射窓とウエハとの間
   に設けられたオゾンを導入するノズル部材と、 前記処理室内において、前記ウエハを載置して保持する
   ウエハ保持台と、 前記処理室外部から前記ウエハ上のレジスト膜に向けて
   紫外線を放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、 前記ノズル部材はウエハの表面に沿って伸び、かつ、ウ
   エハ全面に対して均一にオゾンを供給するように複数個
   のオゾン噴出口を有しており、 前記ノズル部材 又は／及び ウエハ保持台は、ウエハ
   と平行な平面内であって、ノズル部材の伸びる方向と交
   わる方向に移動することができることを特徴とするレジ
   スト膜のアッシング装置。