JPH0795545B2 - アッシング方法および装置 - 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、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方法および装置に関する。

（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われる。

したがって、上記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
表面から除去する必要がある。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わ
れる場合がある。

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、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８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。

さらに、オゾンを含有するガスを用いた処理装置例とし
て、例えば特開昭52-20766号公報で開示された装置があ
る。また最近では、アッシングガス流出面と半導体ウエ
ハ表面との間隔を0.5〜20mm程度に設定したり、半導体
ウエハ表面に常に新鮮なアッシングガスを供給する方法
等、種々試みられている。

（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
いう問題点がある。

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。

さらに、オゾンを含有したガスを用いた処理装置におい
ては、アッシング速度の点では改善されつつあるが、半
導体ウエハの微細パターンの側壁や基底部、すなわち窪
んだ所ではアッシングガスが淀むので、新鮮なアッシン
グガスが十分には供給されず、アッシング効率が低下す
る。

つまり、第６図（ａ）に示すように、一般に壁（５）に
沿ってガスが流動する場合、上記ガスの持つ粘性により
上記壁（５）表面の極く近くには、層流底層と呼ばれる
薄い層流の淀み層（６）が形成され、この淀み層（６）
が新しいガスの浸入を妨げる。

また、第６図（ｂ）に示すように、壁（５）表面に突起
物（７）が存在する場合、上記淀み層（６）の他に、突
起物（７）の側壁（８）にも淀み（９）が形成されやす
い。

本発明は、上述の従来の事情に対してなされたもので、
アッシング速度が早く、半導体ウエハに損傷を与えるこ
とがなく、かつ微細パターンにも対応処理できるアッシ
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、被処理基板が積載される載置台と、
この載置台に載置された被処理基板に対向配置され上記
被処理基板に向けてアッシングガスを拡散板を介して流
出させるガス流出部と、上記ガス流出部の拡散板を振動
させ上記アッシングガスを攪乱する振動手段とを具備し
たことを特徴とする。

（作用） 本発明のアッシング装置では、アッシングガスの流れに
攪乱を与えるガス流出部の拡散板を振動させる振動手段
を設けているので、被処理基板表面に発生するアッシン
グガスの淀み層を破壊することができる。

したがって、新鮮なアッシングガスが被処理基板表面に
接触する機会が増大する。

（実施例） 以下、本発明のアッシング方法および装置の一実施例を
図面を参照して説明する。

第１図において、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）の上方には、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第２図に
示すように多数の小孔（17b）と概略この小孔（17b）の
間に配置された例えば角針状の突起物（17c）とを備え
た拡散板（17d）とから構成されるガス流出部（17）が
配置されている。

このガス流出部（17）は、冷却装置（18）からコーン部
（17a）の外側に配置された配管（18a）内を循環される
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。

一方、載置台（13）の周囲には、例えばスリット状ある
いは複数の開口等からなる排気口（22）が載置台（13）
の周囲を囲むように設けられており、この排気口（22）
は排気流路（23）を介して排気装置（24）に接続されて
いる。

次に、動作を説明する。

まず、昇降装置（16）によって載置台（13）を降下さ
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を設け、半導体ウエハ
（12）をこのウエハ搬送装置等により載置台（13）上に
載置し吸着保持する。

そして、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（17d）と半導体ウエハ
（12）表面との間隔を例えば0.5〜20mm程度の所定の間
隔になるように設定する。

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。

また、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℃程度の範囲に加熱する。

そして、酸素供給源（20）及びオゾン発生器（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３〜15Sl/min（Sl/minは常
温常圧換算での流量）程度となるよう調節し、ガス流出
部（17）から半導体ウエハ（12）に向けて流出させる。

また、排気装置（24）の排気量を調節し処理室（11）内
の半導体ウエハ（12）のアッシング面近傍の気体圧力が
例えば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）と半導体ウエハ（12）との間
には第３図に矢印で示すように、拡散板（17d）の小孔
（17b）から流出したアッシングガスは、突起物（17c）
により流れを乱され、例えば、回転、ねじれ、分割等の
ガスの流れが発生するので、半導体ウエハ（12）表面に
形成される淀み層（図示せず）を破壊することができ
る。そのため、上記アッシングガスは半導体ウエハ（1
2）の微細パターン（12a）の側壁（12b）や基底部（12
c）にも接触可能となる。

特に、パターンの底部（12c）、側壁（12b）に接触する
新鮮なガスの流れがあるため、アッシングを促進させる
ことができる。

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）の表面に形成された微細パターンに
被着したフォトレジスト膜（12d）と反応しアッシング
が行われ、フォトレジスト膜（12d）を除去する。

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、一般に温度が高くなるとオゾンの分解が
促進され寿命が急激に短くなる。そこで、ガス流出部
（17）は冷却装置（18）および配管（18a）により例え
ば25℃程度以下に冷却する。

この実施例ではガス流出部（17）の拡散板（17d）は、
多数の小孔（17b）を備えたものを使用したが、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
（17d）は金属あるいはセラミック等の焼結体からなる
拡散板（図示せず）等を使用してもよい。

さらに、拡散板（17d）に設ける突起物（17c）の形状も
上記実施例に示す角針状のものの他に、例えば三角錐
状、円柱状のもの等で構成してもよい。

次に、第１図の他の一実施例について説明する。

第４図において、第１図と同一部分は、同一番号を付し
てあり、詳細な説明は省略する。

ガス流出部（17）のコーン部（17a）の開口部に、多数
の小孔（47b）を備え柔軟性に富んだ材質の板状体から
なる、拡散板（47d）が設けられており、この拡散板（4
7d）は、中央部付近で振動発生装置（48）から発生する
振動を伝導する伝導体（49）に取着されている。

そして、振動発生装置（48）により例えば超音波振動等
を発生させ、伝導体（49）を介して拡散板（47d）を振
動させる。

したがって、拡散板（47d）が振動体の作用をし、処理
室（11）内を流れるアッシングガスに第５図に実線矢印
で示すように非定常性の流れを発生させ、この非定常性
の流れが淀み層（図示せず）を破壊してアッシングを行
なう。

上記説明の実施例の本装置によれば、第７図にグラフで
示すように、アッシングガスに攪乱を与えることによ
り、被処理基板全面に渡ってアッシングが促進され、短
時間で処理を完了させることが可能となる。

〔発明の効果〕

上述のように、本発明のアッシング方法および装置によ
れば、微細パターンが形成された被処理基板をも効率よ
く処理することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明アッシング装置の一実施例を示す構成
図、第２図は第１図の要部を示す下面図、第３図は第１
図の要部を拡大して示す縦断面図、第４図は第１図の他
の一実施例を示す構成図、第５図は第４図の要部を拡大
して示す縦断面図、第６図（ａ）（ｂ）は第１図主要部
の作用の説明図、第７図は第１図の処理速度を示すグラ
フ、第８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、17……ガス流出部、17c……突起
物、17d、47d……拡散板、48……振動発生装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上川 裕二 東京都新宿区西新宿１丁目26番２号 東京 エレクトロン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−45121（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【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、上記
   被処理基板に近付けて対向配置されたガス流出部から上
   記被処理基板に向けてアッシングガスを流出させて除去
   処理するに際し、上記ガス流出部の拡散板を振動させる
   ことにより上記アッシングガスを攪乱し、上記アッシン
   グガスの流れを乱して除去処理することを特徴とするア
   ッシング方法。
2. 【請求項２】被処理基板が載置される載置台と、この載
   置台に載置された被処理基板に対向配置され上記被処理
   基板に向けてアッシングガスを拡散板を介して流出させ
   るガス流出部と、上記ガス流出部の拡散板を振動させ上
   記アッシングガスを攪乱する振動手段とを備えたことを
   特徴とするアッシング装置。