JPH07105381B2 - アツシング装置 - Google Patents

アツシング装置

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JPH07105381B2
JPH07105381B2 JP61214856A JP21485686A JPH07105381B2 JP H07105381 B2 JPH07105381 B2 JP H07105381B2 JP 61214856 A JP61214856 A JP 61214856A JP 21485686 A JP21485686 A JP 21485686A JP H07105381 B2 JPH07105381 B2 JP H07105381B2
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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、半導体ウエハ等の被処理基板に被着されたフ
ォトレジスト膜等を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、フォトレジスト膜を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12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、特にフォトレジスト膜が除去
された時点において、このイオンや電子が直接半導体ウ
エハに照射され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と遅く処置に時間がかか
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、
アッシング速度が遅く大口径半導体ウエハの枚葉処理等
においても短時間でアッシング処理を行うことができ、
かつ、半導体ウエハへの損傷を軽減したアッシング装置
を提供しようとするるものである。
[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、被処理基板の表面に被着された膜を
除去するアッシング装置において、前記被処理基板を載
置する載置台を内部に設けた1つの処理室と、前記処理
室外で処理ガスをプラズマ化して前記処理室内に導入し
前記被処理基板のアッシングを行うプラズマ発生手段
と、前記処理室外で発生させたオゾンを含むガスを前記
処理室内へ供給して前記被処理基板のアッシングを行う
オゾン発生手段と、前記被処理基板を所定の温度に加熱
する加熱手段とを備えたことを特徴とする。
また、第2の発明は、被処理基板の表面に被着された膜
を除去するアッシング装置において、処理ガスをプラズ
マ化して供給することにより、前記被処理基板のアッシ
ングを行うプラズマ発生手段を設けた第1の処理室と、
オゾンを含むガスを供給することにより、前記被処理基
板のアッシングを行うオゾン発生手段を設けた第2の処
理室と、この第2の処理室に設けられ前記被処理基板を
所定の温度に加熱する加熱手段と、前記第1の処理室と
前記第2の処理室との間において前記被処理基板を移送
する搬送手段を設けた気密な搬送室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は、プラズマアッシングとオゾ
ンアッシングとを同一の処理室内で行うことができる構
成としたので、それぞれのアッシングの特徴を生かした
アッシングの切り分けを同一の被処理基板のアッシング
に対して同一の処理室内で行うことができる。
また、他の発明のアッシング装置では、プラズマアッシ
ングを専用に行う第1の処理室とオゾンアッシングを専
用に行う第2の処理室をそれぞれ独立に設け、両者を気
密は搬送室でつなぐことにより、大気に晒すことなく1
つの被処置基板に対して2つの異なるアッシングを切り
分けて使い連続処理することができる。
したがって、例えばアッシング初期にプラズマによるア
ッシングを行ない、アッシング末期にオゾンによるアッ
シングを行なうこと等により、被処理基板に損傷を与え
ることなく、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
により説明する。
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、
加熱制御装置14によって制御されるヒータ15および冷却
制御装置16によって制御される冷却水循環配管17を内蔵
し、昇降装置18により上下に移動自在とされている。
載置台13上方には、円錐形状のコーン部19aと、このコ
ーン部19aの開口部に配置され、第2図にも示すように
多数の小孔19bを備えた拡散板19cとから構成されるガス
流出部19が配置されており、ガス流出部19は、冷却装置
20からコーン部19aの外側に配置された配管20a内を循環
される冷却水等により冷却されている。
そしてガス流出部19は、気体流路切り換え弁21を介し
て、気体流量調節器22および酸素供給源23を備えたオゾ
ン発生器24と、気体流量調節器25、酸素供給源26および
気体流量調節器27、2次ガス供給源28を備えたプラズマ
発生器29に接続されている。
また、処理室11の上部には、気体流量調節器30を介して
パージガス供給源31が接続されており、下部には、切り
換え弁32を介して排気装置33および減圧装置34が接続さ
れている。
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18によって載置台13を下降さ
せ、ガス流出部19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。この時、パージガス供給源31から供給さ
れる例えば窒素ガスなどのパージガスが、気体流量調節
器30により流量を調節されて処理室11内に供給される。
この後、昇降装置18によって載置台13を上昇させ、ガス
流出部19の拡散板19c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19を昇降装置によって上下動さ
せてもよい。
半導体ウエハ12が載置台13上に配置されると、減圧装置
34により処理室11内が減圧され、処理室11内が所定の圧
力となると、気体流路切り換え弁21がプラズマ発生器29
側に対して開とされ、酸素供給源26および2次ガス供給
源28から供給される酸素ガスおよび2次ガス例えばSi
H4、AsH3、PH3、B2H6、CH4、SH6、N2O等が、気体流量調
節器25および気体流量調節器27により流量を調節され
て、プラズマ発生器29内に送られ、ここでプラズマ化さ
れて処理室11内の半導体ウエハ12に供給され、プラズマ
によるアッシングが行なわれる。この時、載置台13は、
冷却制御装置16から冷却水循環配管17内を循環される冷
却水により冷却されている。
ここで第3図のグラフにも示すように、例えば30秒乃至
40秒程度の間プラズマによるアッシングが行なわれ、半
導体ウエハ12表面に被着されたフォトレジスト膜の膜厚
が、例えば0.2乃至0.4μm程度となると、プラズマによ
るアッシングを終了する。プラズマアッシング終了後パ
ージガス例えば窒素ガスヲ所定期間流してもよい。この
後次のようにしてオゾンによるアッシングを行なう。
すなわちまず、載置台13内に内蔵されたヒータ15を加熱
制御装置14によって制御することにより、載置台13の温
度を例えば300℃程度に加熱し半導体ウエハ12を300℃程
度に加熱する。
そして、気体流路切り換え弁21をオゾン発生器24側に対
して開とし、酸素供給源23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22によって流量が、例え
ば3〜15Sl/min(常温常圧換算での流量)程度となるよ
う調節し、オゾン発生器24へ送り、ここでオゾンを発生
させて、オゾンを含有する酸素ガスとし、拡散板19cの
多数の小孔19bから半導体ウエハ12に向けて流出させ
る。この時、切り換え弁32は、排気装置33側に対して開
とされ、排気装置33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される。
この時、ガス流出部19の多数の小孔19bから流出したガ
スは、拡散板19cと半導体ウエハ12との間で、半導体ウ
エハ12の中央部から周辺部へ向かうガスの流れを形成す
る。
ここでオゾンは、加熱された半導体ウエハ12およびその
周囲の雰囲気により加熱され、分解されて、酸素原子ラ
ジカルが多量に発生する。そして、この酸素原子ラジカ
ルが半導体ウエハ12の表面に被着されたフォトレジスト
膜と反応し、アッシングが行われ、フォトレジスト膜が
除去される。
なお、オゾン発生器24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4図のグラフに示すように
温度が高くなるとオゾンの分解が促進され、その寿命は
急激に短くなる。そこで、オゾンが分解して発生する酸
素原子ラジカルによる酸化反応を利用して行なうアッシ
ング処理中における半導体ウエハ12の温度は、150℃乃
至500℃程度に加熱することが好ましい。このためこの
実施例では、半導体ウエハ12の温度は300℃程度とされ
ている。一方、ガス流出部19の開口の温度は25℃程度以
下とすることが好ましいので、ガス流出部19は冷却装置
20および配管20aにより、25℃以下に冷却されている。
上記説明のこの実施例のアッシング装置では、前述の第
3図のグラフにも示したように、アツシング初期におい
て、半導体ウエハ12の表面に被着されたフォトレジスト
膜の膜厚が厚く、このフォトレジスト膜が保護膜となり
半導体ウエハ12に損傷を与える危険性のない時には、ア
ッシング速度の速いプラズマを用いたアッシングを行な
い、アッシング処理が進み、半導体ウエハ12の表面に被
着されたフォトレジスト膜の膜厚が薄くなり、半導体ウ
エハ12に損傷を与える危険性が生じる程度となると、オ
ゾンを用いたアッシングに切り換えてアッシングを行な
う。したがってプラズマによるアッシングにより半導体
ウエハ12に損傷を与えることなく、高速なアッシング速
度を得ることができ、例えば1枚の半導体ウエハ12の処
理に要する時間を1分程度とすることができる。
なお、この実施例では、処理室11内の載置台13上に配置
された半導体ウエハ12に対して気体流路切り換え弁21に
よりプラズマ発生器29とオゾン発生器24とを切り換えて
用いるよう構成したが、例えば第5図に示すように、処
理室11をプラズマアッシングを行なう処理室11aとオゾ
ンアッシングを行なう処理室11bとに分割し、この間を
ゲート40aおよび搬送用アーム40b等から構成される搬送
系40により接続して半導体ウエハ12を移送するよう構成
し、まず処理室11a内でプラズマアッシングを行ない、
次に搬送系40により半導体ウエハ12を処理室11bへ移送
し、処理室11b内でオゾンアッシングを行なうよう構成
してもよい。なお同図において前述の第1図に示すアッ
シング装置と同一部分には、同一符号を付してある。
なお、これら実施例ではガス流出部19を、円錐形状のコ
ーン部19aの開口部に多数の小孔19bを備えた拡散板19c
を配置して構成したが、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19cは、第6図に示すよ
うに複数の同心円状のスリット50bを備えた拡散板50cと
してもよく、第7図に示すように金属あるいはセラミッ
ク等の焼結体からなる拡散板51c、第8図に示すように
直線状のスリット52bを備えた拡散板52c、第9図に示す
ように大きさの異なる小孔53bを配置された拡散板53c、
第10図に示すように渦巻状のスリット54bを備えた拡散
板54c等としてもよい。また、円錐系状のコーン部19a
は、第11図に示すように円柱形状部55a等としても、ど
のような形状としてもよいことは、勿論である。
さらに、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、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おいても
短時間でアッシング処理を行うことができ、かつ、半導
体ウエハに損傷を与えることがない。
【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図の要部を示す下面図、第3図は第1
図のアッシング装置の処理時間の例を示すグラフ、第4
図はオゾンの半減期と温度の関係を示すグラフ、第5図
は他の実施例のアッシング装置を示す構成図、第6図〜
第10図は第2図の変形例を示す下面図、第11図はガス流
出部の変形例を示す縦断面図、第12図は従来のアッシン
グ装置を示す構成図である。 12……半導体ウエハ、19……ガス流出部、24……オゾン
発生器、29……プラズマ発生器。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被処理基板の表面に被着された膜を除去す
    るアッシング装置において、 前記被処理基板を載置する載置台を内部に設けた1つの
    処理室と、 前記処理室外で処理ガスをプラズマ化して前記処理室内
    に導入し前記被処理基板のアッシングを行うプラズマ発
    生手段と、 前記処理室外で発生させたオゾンを含むガスを前記処理
    室内へ供給して前記被処理基板のアッシングを行うオゾ
    ン発生手段と、 前記被処理基板を所定の温度に加熱する加熱手段と を備えたことを特徴とするアッシング装置。
  2. 【請求項2】プラズマ化される処理ガスは、酸素を含む
    処理ガスである特許請求の範囲第1項記載のアッシング
    装置。
  3. 【請求項3】オゾンを含むガスは、オゾンを含有する酸
    素ガスである特許請求の範囲第1項記載のアッシング装
    置。
  4. 【請求項4】被処理基板の表面に被着された膜を除去す
    るアッシング装置において、 処理ガスをプラズマ化して供給することにより、前記被
    処理基板のアッシングを行うプラズマ発生手段を設けた
    第1の処理室と、 オゾンを含むガスを供給することにより、前記被処理基
    板のアッシングを行うオゾン発生手段を設けた第2の処
    理室と、 この第2の処理室に設けられ前記被処理基板を所定の温
    度に加熱する加熱手段と、 前記第1の処理室と前記第2の処理室との間において前
    記被処理基板を移送する搬送手段を設けた気密な搬送室
    を備えたことを特徴とするアッシング装置。
  5. 【請求項5】プラズマ化される処理ガスは、酸素を含む
    処理ガスである特許請求の範囲第4項記載のアッシング
    装置。
  6. 【請求項6】オゾンを含むガスは、オゾンを含有する酸
    素ガスである特許請求の範囲第4項記載のアッシング装
    置。
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