JPH06188227A - 光アッシング装置 - Google Patents

光アッシング装置

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JPH06188227A
JPH06188227A JP4577191A JP4577191A JPH06188227A JP H06188227 A JPH06188227 A JP H06188227A JP 4577191 A JP4577191 A JP 4577191A JP 4577191 A JP4577191 A JP 4577191A JP H06188227 A JPH06188227 A JP H06188227A
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JP
Japan
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sample
cathode
oxygen
chamber
ashing
Prior art date
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Pending
Application number
JP4577191A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaru Sugimoto
大 杉本
Masahiro Saida
雅裕 斉田
Shuzo Hattori
秀三 服部
Jiei Korinzu Jiyooji
ジェイ コリンズ ジョージ
Tsunetoki Iku
曽期 郁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
HATTORI SHUZO
Original Assignee
NSK Ltd
HATTORI SHUZO
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Publication date
Application filed by NSK Ltd, HATTORI SHUZO filed Critical NSK Ltd
Priority to JP4577191A priority Critical patent/JPH06188227A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的低い温度で高いアッシング速度を得る
ことができる光アッシング装置を提供する。 【構成】 真空チャンバ2内に、凹面状の内周面を有す
るリングのカソード3と、試料1を保持する保持台6と
が設けられている。真空チャンバ2には酸素(又はオゾ
ン)が導入・排出され、真空状態に近い低圧に保持され
る。カソード3には真空チャンバ2に対して負電圧が印
加される。 【作用】 カソード3の内側に円板状の電子ビーム放電
12が発生し、この放電から紫外光が放射され、試料1
に直接照射される。紫外光によって生成されるラジカル
酸素と試料1上の有機物とが反応し、有機物が除去され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体、液晶デイスプ
レイ、フォトマスク等の製造工程中のリソグラフィ工程
において使用済のレジストの剥離、不要な有機物のクリ
ーニング(アッシング)を行うアッシング装置に関し、
特に紫外線を用いてアッシングを行う光アッシング装置
に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】リソグ
ラフィ工程において、シリコンウェハ等の試料上に塗ら
れたレジストを除去する技術として、有機溶剤、アルカ
リ等の剥離液によってレジスト等を分解する方法(ウェ
ット方式)が従来より知られているが、微細パターンで
は十分な除去ができない、反応生成物が再付着する、廃
液の処理の負担がある等の問題があった。そのため、最
近は下記のようなドライ方式のアッシング装置が使われ
ている。
【0003】 図4に示すように処理室101内に電
極102,103を設け、試料1を一方の電極103上
に載置し、低圧の(真空状態に近い)酸素雰囲気中で高
周波電圧を印加して(電圧発生器104によって)酸素
プラズマを発生させることにより、レジスト等を除去す
るようにしたプラズマアッシング装置。
【0004】 図5に示すように処理室105内にヒ
ータ107を有する支持台106、低圧水銀ランプ10
8及び石英窓材109を設け、支持台106上の試料1
に、オゾン雰囲気中で紫外線を照射することによって、
レジスト等を除去するようにした光アッシング装置(Se
micon NEWS 1988.12,P47〜53)。
【0005】上記及びの装置は、いずれも有機化合
物(CmHnOk)とラジカル酸素Oradとが下記式(1)に
示すような化学反応によって二酸化炭素と水に分解する
ことに着目したものであり、それぞれプラズマ又は紫外
線よってラジカル酸素を発生させている。
【0006】 Orad+CmHnOk+Orad→CO2+H2O …(1) しかしながら上記の装置では、プラズマ中に存在する
荷電粒子がアッシング中に試料(例えばシリコンウェ
ハ)上の素子に損傷を与えることがあり、その損傷によ
ってSi結晶、SiO2膜中に格子欠陥、トラップ中心を
形成させるとともに、試料の重金属汚染及びゲート酸化
膜等の絶縁破壊が発生する。また、上記の装置では、
荷電粒子に起因する問題は発生しないが、低圧水銀ラン
プの紫外線照度が低いため、半導体製造プロセスで用い
るにはレジストの除去速度が遅いという問題がある。こ
の点は試料を200℃以上に加熱することにより改善可
能(除去速度をあげることが可能)であるが、加熱によ
る重金属汚染が問題となる。更に窓材109によって紫
外線の一部が遮断され、効率を低下させるという問題も
ある。
【0007】一方、図6に示すような紫外線ランプが既
に提案されている(アメリカ特許第4,782,267
号)。これは、処理室110内にリング状の電極111
及び支持台112を設け、リング電極111に処理室1
10に対して負電圧を印加することにより、ディスク状
の電子ビーム放電112を発生させ、その放電によって
発生する紫外光を試料1に直接照射するようにしたもの
である。
【0008】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、上記紫外線ランプを光アッシングに応用して上
記,の装置の問題点を解決し、低温状態で高い除去
速度を得ることができる光アッシング装置を提供するこ
とを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、表面に有機物が付着した試料を酸素又はオゾ
ン雰囲気中に置き、前記試料に紫外線を照射することに
よって前記有機物を除去する光アッシング装置であっ
て、酸素又はオゾンの少なくとも一方を真空状態に近い
低圧に保持しつつ導入及び排気が可能な気密性のある処
理室と、該処理室内に設けられ、該処理室に対して負電
圧が印加され、凹面状の内周面を有するリング状のカソ
ードと、前記処理室内の、前記カソードの軸方向に対向
する位置に前記試料を保持する保持手段とを有すること
を特徴とする光アッシング装置を提供するものである。
【0010】
【作用】リング上のカソードの内側に電子ビーム放電が
発生し、この放電から紫外光が放射され、試料に直接照
射される。これにより、酸素からオゾンが生成され、オ
ゾンからラジカル酸素が生成される。ラジカル酸素と試
料上の有機物が反応して水と二酸化炭素に分解され、有
機物が除去される。
【0011】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
【0012】図1は本発明の一実施例に係る光アッシン
グ装置の構成を示す図であり、真空チャンバ(処理室)
2の内部には、該チャンバ2の側壁に固定されたカソー
ドシェル4と、このカソードシェル4に支持され、凹面
状(U字状)の内周面を有するリング状のカソード3
と、試料1を載置する保持台(保持手段)6とが設けら
れている。カソード3とカソードシェル4との間隙5に
は絶縁体が挿入されており、カソード3と真空チャンバ
2とは絶縁されている。カソードシェル4にはカソード
3を冷却するための冷却水路(図示せず)が設けられて
いる。また、真空チャンバ2の内部上面には紫外線を反
射するための反射板7が設けられている。吸気ポート8
からは酸素又はオゾンが供給されるようになっており、
排気ポート9からチャンバ内のガスが真空ポンプ(図示
せず)によって排出される。
【0013】カソード3は直流電源10の負電極に接続
されており、電源10の正電極及び真空チャンバ2は接
地されている。従ってカソード3には真空チャンバ2に
対して負電圧が印加される。
【0014】本装置によってレジスト等の除去を行う場
合には、チャンバ2内の空気を十分に排気した後、酸素
を供給してチャンバ内の酸素圧を所定圧(例えば0.1〜
1Torr)に保持する。次いで、カソード3に負電圧
(例えば−700V程度)を印加すると、図1に示すよ
うな円板状の電子ビーム放電(異常グロー放電)がカソ
ード3の内側に発生し、この放電12から紫外光が放射
され、試料1に直接照射される。これにより、下記式
(2)〜(4)に示すように、酸素O2からオゾンO3が生
成され、オゾンO3からラジカル酸素Oradが生成され
る。特にこの反応に寄与する紫外光は波長が130nm付
近のものであると考えられる。
【0015】 O2→O+O …(2) O+O2→O3 …(3) O3→Orad+O2 …(4) ラジカル酸素と試料1上の有機物(CmHnOk)とは前
記式(1)に示すように反応し、有機物が除去される。
【0016】本実施例における作動条件としては、例え
ば酸素圧を0.5Torrとし、カソード3に−667Vを印
加する(その時の電流値は0.34A)とよい。
【0017】本実施例の装置では、図5に示す従来の装
置のように紫外線ランプと、試料との間に窓材を設けて
いないので、発生した紫外光を効率よく試料に照射する
ことができる。また、冷却手段を有するリング状のカソ
ード3によって紫外光を発生させることにより、波長の
広い範囲で効率良く真空紫外域を含む紫外光を得ること
ができる。その結果、低温で高いアッシング速度を得る
ことができる。
【0018】図3は、試料温度とアッシング速度との関
係を示す図であり、同図中のA,Bはそれぞれ本実施例
及び従来の装置の特性を示す。このように本実施例によ
れば、従来の装置に比べて低温で高いアッシング速度を
得ることができる。
【0019】図2は本発明の第2の実施例を示す図であ
り、図1の装置において、カソード3と試料1との間に
グリッド11を設けたものである。このグリッド11
は、チャンバ2及びカソード3とは電気的に絶縁されて
いる。
【0020】本実施例によれば、放電12から飛び出す
荷電粒子によってグリッド11が帯電し、荷電粒子が試
料1まで達することを防止することができる。すなわ
ち、前記第1の実施例では、放電12からの荷電粒子が
試料1に達して損傷を与える可能性があるが、本実施例
によればこの点を改善することができる。
【0021】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、電
子ビーム放電から放射される紫外光が直接試料に照射さ
れるので、紫外光が効率よく試料に照射され、低温で高
いアッシング速度を得ることができる。その結果、重金
属の汚染を発生させることなく生産性の向上を図ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る光アッシング装置
の構成を示す図である。
【図2】本発明の第2の実施例に係る光アッシング装置
要部の構成を示す図である。
【図3】試料温度とアッシング速度の関係を示す図であ
る。
【図4】従来のプラズマアッシング装置の構成を示す図
である。
【図5】従来の光アッシング装置の構成を示す図であ
る。
【図6】従来の紫外線ランプの構成を示す図である。
【符号の説明】
1 試料 2 真空チャンバ(処理室) 3 カソード 4 カソードシェル 6 保持台(保持手段) 10 直流電源
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成3年6月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】
【作用】リングのカソードの内側に垂直に加速された
電子によって励起された電子ビームがリング状のカソー
ドの面に維持される。これにより、酸素からラジカル酸
素およびオゾンが生成され、オゾンからラジカル酸素が
生成される。またラジカル酸素が紫外光を吸収してラジ
カル酸素の最低励起状態(共鳴励起酸素)が生成され
放電から放出されたラジカル酸素及び共鳴励起酸素
試料上の有機物が反応して水と二酸化炭素に分解さ
れ、有機物が除去される。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】図1は本発明の一実施例に係る光アッシン
グ装置の構成を示す図であり、真空チャンバ(処理室)
2の内部には、該チャンバ2の側壁に固定されたカソー
ドシェル4と、このカソードシェル4に支持され、凹面
(円環状の等ポテンシャル面を作る効果を持つ)の内
周面を有するリング状のカソード3と、試料1を載置す
る保持台(保持手段)6とが設けられている。カソード
3とカソードシェル4との間隙5は(阻止グロー条件に
よって)放電の発生を妨げるように作られている。その
結果カソード3は真空チャンバ2に対しての負の高電圧
にたもたれる。(カソードシェル4がセラミックの場合
この間隙5を省略することもできる)カソードシェル4
にはカソード3を冷却するための冷却水路(図示せず)
が設けられている。また、真空チャンバ2の内部上面に
は紫外線を反射するための反射板7が設けられている。
吸気ポート8からは酸素又はオゾンが供給されるように
なっており、排気ポート9からチャンバ内のガスが真空
ポンプ(図示せず)によって排出され、チャンバ内のガ
ス圧は適正値に保たれる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】カソード3は直流電源10の負電極に電気
的に接続されており、電源10の正電極及び真空チャン
バ2は接地されている。従ってカソード3には真空チャ
ンバ2に対して負電圧が印加される。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】本装置によってレジスト等の除去を行う場
合には、チャンバ2内の空気を十分に排気した後、酸素
を供給してチャンバ内の酸素圧を所定圧(例えば0.1〜
1Torr)に保持する。次いで、カソード3に負電圧
(例えば−700V程度)を印加すると、図1に示すよ
うな円板状の電子ビーム放電(カソード3の内壁に沿っ
たカソードフォールで生成された内向きランアウェイ電
子によって支えられた)がカソード3の内側に発生し、
この放電12から紫外光とラジカル酸素試料に向かっ
て直接され、放電12中では、下記式(2)〜(4)
に示すように、酸素O2からラジカル酸素Oradとオゾン
3が生成され、オゾンO3からラジカル酸素Oradが
生成される。主要な紫外光はラジカル酸素の最低励起状
態O*(共鳴励起酸素)から放出される波長が130nm
付近のものであってラジカル酸素Oradによって強く吸
収され下記式(5)に示す如く再度O*を生成すると考
えられる。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】 O2→Orad+Orad …(2) Orad+O2→O3 …(3) O3→Orad+O2 …(4)O*⇔Orad+hν(130nm)…(5) ラジカル酸素と試料1表面上の有機物(CmHnOk)と
は前記式(1)に示すように反応し、有機物が表面から
除去される。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】本実施例の装置では、図5に示す従来の装
置のように紫外線ランプと、試料との間に窓材を設けて
いないので、放電中で発生した紫外光およびラジカル酸
を効率よく試料に照射することができる。また、冷却
手段を有するリング状のカソード3によって紫外光を発
生させることにより、動作条件波長の広い範囲で効率良
く真空紫外域を含む紫外光を得ることができる。その結
果、低温で高いアッシング速度を得ることができる。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】図3は、試料温度とアッシング速度との関
係を示す図であり、同図中のA,Bはそれぞれ本実施例
及び(で説明したような)従来の装置の特性を示す。
このように本実施例によれば、従来の装置に比べて低温
で高いアッシング速度を得ることができる。Aの場合の
アッシング速度の低い温度係数は試料表面で行われる化
学反応が(ラジカル酸素の最低励起状態O*のように)
有機化合物のすべての結合を破るに充分なエネルギーを
もった原子種にとって起こされていることを意味してい
る。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】変更
【補正内容】
【0020】本実施例によれば、放電12から飛び出す
荷電粒子によってグリッド11が帯電することにより又
は外部からグリッド11に適切なバイアス電位を与える
ことにより放電12からさまよい出た荷電粒子が試料
1まで達することを防止することができる。すなわち、
前記第1の実施例では、放電12からの荷電粒子が試料
1に達して損傷を与える僅かな可能性があるが、本実施
例によればこの点を改善することができる。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正内容】
【0021】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、電
子ビーム放電から放されるラジカル酸素とそれをその
最低励起状態に励起する紫外光が直接試料に射される
ので、励起エネルギーがよく試料に到達し、低温で高い
アッシング速度を得ることができる。その結果、重金属
の汚染を発生させることなく生産性の向上を図ることが
できる。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正方法】変更
【補正内容】
【図6】 参考とされた紫外線ランプの構成を示す図で
ある。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年3月9日
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図6
【補正方法】変更
【補正内容】
【図6】 参考とされた紫外線ランプの構成を示す図で
ある。
フロントページの続き (72)発明者 服部 秀三 愛知県愛知郡長久手町長湫武蔵塚42の1 (72)発明者 ジョージ ジェイ コリンズ アメリカ合衆国 80523 コロラド フォ ートコリンズ(番地なし) コロラドステ イトユニバーシティ デパートメント オ ブ エレクトリカルエンジニアリング (72)発明者 郁 曽期 アメリカ合衆国 80523 コロラド フォ ートコリンズ(番地なし) コロラドステ イトユニバーシティ デパートメント オ ブ エレクトリカルエンジニアリング

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に有機物が付着した試料を酸素又は
    オゾン雰囲気中に置き、前記試料に紫外線を照射するこ
    とによって前記有機物を除去する光アッシング装置であ
    って、酸素又はオゾンの少なくとも一方を真空状態に近
    い低圧に保持しつつ導入及び排気が可能な気密性のある
    処理室と、該処理室内に設けられ、該処理室に対して負
    電圧が印加され、凹面状の内周面を有するリング状のカ
    ソードと、前記処理室内の、前記カソードの軸方向に対
    向する位置に前記試料を保持する保持手段とを有するこ
    とを特徴とする光アッシング装置。
JP4577191A 1991-02-18 1991-02-18 光アッシング装置 Pending JPH06188227A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4577191A JPH06188227A (ja) 1991-02-18 1991-02-18 光アッシング装置

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JP4577191A JPH06188227A (ja) 1991-02-18 1991-02-18 光アッシング装置

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JP (1) JPH06188227A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1187171A2 (en) * 2000-09-07 2002-03-13 Ushio Denki Kabushiki Kaisya Processor and method for processing
JP2012004144A (ja) * 2010-06-14 2012-01-05 Ushio Inc 光照射装置

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EP1187171A2 (en) * 2000-09-07 2002-03-13 Ushio Denki Kabushiki Kaisya Processor and method for processing
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