JPH118227A - 基板の加熱処理装置及び加熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 半導体ウェーハ等の基板を加熱する際に、基
板に反りが生じないようにする。 【解決手段】 昇降ユニット７を下げ、サブテーブル９
を上げた状態でサブテーブル上に基板Ｗをセットする。
次いで、基板とホットプレート８との間が１．０ｍｍ程
度になるまでサブテーブル９を下降させ、この位置で停
止し、基板を予備加熱する。この後、基板とホットプレ
ートとの間隔を維持したまま、昇降ユニットを上昇さ
せ、基板を処理チャンバー３内に臨ませるとともに開口
４を昇降ユニット７で閉塞する。そして、処理チャンバ
ー内を減圧した後、サブテーブル９を下降させ基板をホ
ットプレート上に接触せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウェーハやガ
ラス基板等の基板を加熱処理する装置と方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハ等の基板上に微細パター
ンを形成する工程の１つにアッシング工程がある。この
アッシング工程は露光・現像後に残ったレジスト膜を酸
素ガスを含む反応ガスとレジスト膜とをプラズマ雰囲気
において反応せしめ、レジスト膜を除去するというもの
である。

【０００３】そして、従来から基板を加熱した状態でア
ッシングを行なうと効率よく短時間で処理が行なえるこ
とが知られている。

【０００４】また、上記の加熱処理を行なう装置とし
て、プラズマを発生する処理チャンバーの下方に基板を
保持する昇降ユニットを配置し、この昇降ユニットの上
昇動によって処理チャンバーの底面開口を閉塞するとと
もに、昇降ユニットが備えるホットプレートにて基板を
加熱する構造としたものが知られている。

【０００５】そして、上述した装置を用いて基板を加熱
する場合、従来にあっては処理効率を高めるため処理チ
ャンバー内に基板を導入する前に基板をホットプレート
にて加熱するか、処理チャンバー内に基板を導入した
後、直ちに即ちチャンバー内が未だ大気圧状態の時に基
板を加熱するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来に
あってはアッシング処理の前に基板を加熱することで、
アッシングレートが高くなるという利点があるが、この
加熱によって基板が反ってしまう不利が発生する。更
に、発泡やポンピングといったような現象を生じる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の基
板の反りの原因や、発泡やポンピングといったような現
象の原因がホットプレーから基板への伝熱が急激に行な
われた時に発生することを突き止め、更に大気中よりも
真空中（減圧状態）の方が熱が伝わりにくいという知見
に基づいて本発明をなしたものである。

【０００８】即ち、本発明に係る基板の加熱処理装置
は、プラズマを発生する処理チャンバーと、上昇限にお
いて前記処理チャンバーの底部に形成した開口を気密に
閉塞し下降限において基板の移し換えを行なう昇降可能
な昇降ユニットとを備え、この昇降ユニットは平板状を
なすホットプレートと、このホットプレートとは独立し
て昇降動するとともにホットプレートよりも若干上昇し
た位置で一旦停止可能とされた基板昇降手段を有するも
のとした。

【０００９】前記基板昇降手段としては、ホットプレー
トの中央に設けた凹部に配置されるサブテーブル、若し
くはホットプレートに形成した貫通孔を介してホットプ
レート上面に対して出没するピンとする。

【００１０】また、本発明に係る基板の加熱処理方法
は、基板をプラズマ発生用の処理チャンバー内にホット
プレートと非接触状態で配置し、次いで処理チャンバー
内を減圧状態とした後に、ホットプレートに基板を接触
せしめ、基板を加熱しつつ所定の処理を行なうようにし
た。このように、減圧状態となった後に基板をホットプ
レートに接触せしめることで、ホットプレートからの伝
熱速度を緩やかにすることができる。

【００１１】また、基板をホットプレートに対し非接触
状態で且つ近接せしめて予備加熱を行なうようにすれ
ば、基板に対して急激な温度の上昇を抑制し、更に伝熱
速度を緩やかにすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る
基板の加熱処理装置の断面図であり、加熱処理装置はケ
ース１内を待機室２とし、ケース１上に処理チャンバー
３を配置し、この処理チャンバー３と待機室２とを開口
４にて連通している。

【００１３】処理チャンバー３は上半部３ａを小径と
し、下半部３ｂを大径とし、上半部３ａの周囲には一対
の電極５ａ，５ｂを配置し、一方の電極５ａを高周波電
源に他方の電極５ｂを接地するか若しくは前記とは異な
る周波数の高周波電源に接続し、電極５ａ，５ｂ間に高
周波を印加することで上半部３ａ内にプラズマを発生す
るようにし、発生したプラズマを処理チャンバー３の下
半部３ｂに導いてアッシング等の処理を行なうようにし
ている。

【００１４】尚、処理チャンバー３の上端部には反応ガ
スの導入管６が設けられ、また処理チャンバー３内は図
示しない真空ポンプにつながっている。

【００１５】また、ケース１内には昇降ユニット７を配
置している。この昇降ユニット７は昇降可能な平板状の
ホットプレート８と基板Ｗを吸着保持するサブテーブル
９とを備え、サブテーブル９はホットプレート８とは独
立して昇降動可能とされ、下降した位置でサブテーブル
９はホットプレート８と面一となり、また上昇位置で基
板Ｗの移し換えを行ない、更にサブテーブル９はホット
プレート８から若干上昇した位置で一旦停止することが
可能とされている。また、昇降ユニット７はその上昇限
において、ケース１の上面に形成した開口４を閉塞して
処理チャンバー３内を密閉空間とする。

【００１６】図２は昇降ユニット７の別実施例を示す図
であり、昇降ユニット７としては、昇降可能な平板状の
ホットプレート８に貫通孔１１を形成し、この貫通孔１
１にホットプレート８とは独立して昇降動可能とされた
ピン１２を挿通し、このピン１２も前記サブテーブル９
と同様にその上端がホットプレート８から若干上昇した
位置で一旦停止することが可能とされている。

【００１７】次に、上記の加熱処理装置を用いた基板の
加熱処理方法について、図３及び図４を参照して説明す
る。尚、図３は本発明方法に係る方法であり、図４に示
す方法は本発明方法に比較される方法である。尚、図３
及び図４にあっては、基板昇降手段としてサブテーブル
を用いた例を示す。

【００１８】図３に示すように本発明方法にあっては、
昇降ユニット７を下げ、サブテーブル９を上げた状態で
サブテーブル９上に基板Ｗをセットする。次いで、基板
Ｗとホットプレート８との間が１．０ｍｍ程度になるま
でサブテーブル９を下降させ、この位置で停止し、基板
Ｗを予備加熱する。この後、基板Ｗとホットプレート８
との間隔を維持したまま、昇降ユニット７を上昇させ、
基板Ｗを処理チャンバー３内に臨ませるとともに開口４
を昇降ユニット７で閉塞する。そして、処理チャンバー
３内を減圧した後、サブテーブル９を下降させ基板Ｗを
ホットプレート８上に接触せしめる。

【００１９】また、図４に示す比較例に係る方法にあっ
ては、本発明方法と同様に、基板Ｗを予備加熱した後、
大気中でサブテーブル９を下降させ基板Ｗをホットプレ
ート８上に接触せしめ、この状態で昇降ユニット７を上
昇させ、基板Ｗを処理チャンバー３内に臨ませるように
している。

【００２０】上記の各方法によって基板を加熱処理した
場合の、基板の反り、基板の温度上昇、レジストの剥離
特性についての評価を以下の（表）にまとめる。尚、表
中、シーケンスＡ〜Ｃは図３に示した手順で加熱処理
し、シーケンスＤは図４に示した手順で加熱処理してい
る。特に、シーケンスＡは基板Ｗをホットプレート８上
に接触せしめるタイミングをチャンバー内の圧力が０．
１Torrとなった時点とし、シーケンスＢは基板Ｗをホッ
トプレート８上に接触せしめるタイミングをチャンバー
内の圧力が１０Torrとなった時点とし、シーケンスＣは
基板Ｗをホットプレート８上に接触せしめるタイミング
をチャンバー内の圧力が３０Torrとなった時点とした。

【００２１】

【表１】

【００２２】（表１）から、本発明方法であるシーケン
スＡ〜Ｂについては、基板の反りが発生せず、比較例で
あるシーケンスＣについては、ホットプレートの温度を
高くするとそれだけ基板の反りが発生することが分る。

【００２３】

【表２】

【００２４】

【表３】

【００２５】（表２）及び（表３）から、本発明方法で
あるシーケンスＡ及びＢについては、ホットプレートか
ら基板への伝熱速度が緩やかで、比較例であるシーケン
スＤについては、伝熱速度が速いことが分る。この結果
と、前記の結果とを総合して考察すると、基板への伝熱
速度を遅くすることによって、基板の反りを防止できる
と言える。更に、チャンバー内の圧力を１０Torr以下と
した時に伝熱速度が緩やかになることがわかる。

【００２６】

【表４】

【００２７】

【表５】

【００２８】（表４）はハーフアッシング処理を行なっ
た場合の、発泡及びポンピングの発生の有無についての
結果を示し、（表５）はポンピングが発生しない条件で
の完全剥離までの時間を示す。尚、ポンピングとは発泡
後も加熱を継続するとレジスト膜が破裂した状態となる
ことを指す。（表４）及び（表５）から、本発明方法で
あるシーケンスＡについては、ホットプレートの温度が
１８０℃になるまでは、発泡もポンピングも全く発生せ
ず、また、完全剥離に要する時間も本発明方法のほう
が、比較例よりも短時間で済むことが分る。

【００２９】尚、実施例としては半導体ウェーハに対す
るアッシングについて説明したが、本発明は半導体ウェ
ーハに限らず、ガラス基板等にも適用でき、またアッシ
ング以外の処理にも応用し得る。

【００３０】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
基板を加熱若しくは予備加熱するにあたり、減圧下、特
に３０Torr以下、好ましくは０．１〜１０Torr以下で行
なうようにしたので、ヒータから基板への伝熱速度が緩
和され、基板に反りを防止することができる。更に、ホ
ットプレートの温度が１８０℃でも発泡やポンピングが
起きず、しかも完全剥離に要する時間も短くて済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板の加熱処理装置の断面図

【図２】本発明に係る昇降ユニットの別実施例を示す図

【図３】本発明に係る基板の加熱処理方法の工程図

【図４】比較例としての加熱処理方法の工程図

【符号の説明】

１…ケース、２…待機室、３…処理チャンバー、４…開
口、５ａ，５ｂ…電極、６…反応ガスの導入管、７…昇
降ユニット、８…ホットプレート、９…サブテーブル、
１１…貫通孔、１２…ピン、Ｗ…基板。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマを発生する処理チャンバーと、
   上昇限において前記処理チャンバーの底部に形成した開
   口を気密に閉塞し下降限において基板の移し換えを行な
   う昇降可能な昇降ユニットとを備え、この昇降ユニット
   は平板状をなすホットプレートと、このホットプレート
   とは独立して昇降動するとともにホットプレートよりも
   若干上昇した位置で一旦停止可能とされた基板昇降手段
   を有することを特徴とする基板の加熱処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の基板の加熱処理装置に
   おいて、前記基板昇降手段はホットプレートの中央に設
   けた凹部に配置されるサブテーブル、若しくはホットプ
   レートに形成した貫通孔を介してホットプレート上面に
   対して出没するピンであることを特徴とする基板の加熱
   処理装置。
3. 【請求項３】 基板をプラズマ発生用の処理チャンバー
   内にホットプレートと非接触状態で配置し、次いで処理
   チャンバー内を減圧状態とした後に、ホットプレートに
   基板を接触せしめ、基板を加熱しつつ所定の処理を行な
   うようにしたことを特徴とする基板の加熱処理方法。
4. 【請求項４】 基板をホットプレートに対し非接触状態
   で且つ近接せしめて予備加熱を行ない、この後、基板を
   プラズマ発生用の処理チャンバー内にホットプレートと
   非接触状態まま配置し、次いで処理チャンバー内を減圧
   状態とした後に、ホットプレートに基板を接触せしめ、
   基板を加熱しつつ所定の処理を行なうようにしたことを
   特徴とする基板の加熱処理方法。