JPS63127537A - アッシング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の「１的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体ウェハ等の被処理」ん板に被着された
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
よび現像によってバターニング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、半導体ウェハ上
に形成された下地膜をエツチング、拡散、注入などする
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、エツチング過程を経た後には、半導体ウェハの表面
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例としてアッシング処理が行な
われる。この処理は露出される下地膜を傷めることなく
不要なレジスト膜を選択的に除去できる点で実用される
。また、アッシング処理はレジストの除去、シリコンウ
ェハ、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。

フォトレジスト膜の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ェハを処理室に
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、−
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、パ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、多数の半導体ウェハ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ェハ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
導体ウェハに照射するため、半導体ウェハに損傷を与え
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、前記のプラ
ズマによる損傷を半導体ウェハに与えることはないが、
アッシング速度が５０〜１５０ｎｍ／ｓ＋ｉｎ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ェハの
処理に適した。半導体ウェハを１枚１枚処理する枚葉処
理が行なえないという問題がある。

さらに、オゾンを含有するガスを用いた処理装置として
特開昭５２−２０７６６号公報で開示された装置がある
が、この装置は処理速度が遅いという欠点がある。これ
はアッシングガスを流出する面とウェハ間に１反応によ
り発生したガスが滞留するものが現われ、反応速度が遅
く不均一となる。

本発明はかかる従来の事情に対処してなされたもので、
半導体ウェハに損傷を与えることなく。

かつフォトレジスト膜のアッシング速度が速く大口径半
導体ウェハの枚葉処理に対応することができるアッシン
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、処理室内に配置された被処理基板の
表面にアッシングガス流出面を対向させ、かつ近づけて
配置したアッシング装置において前記アッシングガス流
出面を、アッシングガスを前記被処理基板へ向けて流出
させる流出孔および排出孔を交互に設け、前記各流出孔
および排出孔の前記被処理基板側の表面に溝を設けた構
成にする゛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出孔
と排出孔を交互に設け、それら各々の孔の被処理基板側
端部に溝を設けたので、孔から流出および排出であって
も面的な流出および排出ができるので被処理基板全面に
渡って均一なアッシングを可能とする。

（実施例） 以下１本発明のアッシング装置の実施例を図面に基づい
て説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すもので、処理室１１内
には、例えば真空チャック等により半導体ウェハ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ー
１５を内蔵し、昇降装５９１６によって上下に移動可能
に構成されている。

載置台１３の上方にはガス流出排出部１７が設けられて
いる。このガス流出排出部１７の構成は第２図に示すよ
うに、例えば０．１〜５ｍ程度の幅を有し平行する１０
本の細長いスリット状の孔の主ガス流路１７Ｍと、この
各主ガス流路１７Ｍの前記ウェハ側開口端の表面部には
１〜１０ｍ程度の幅と０．５〜５ｍ程度の深さを有する
多数の矩形の浅い溝の副ガス流路１７Ｓが樹状に形成さ
れてなるガス流路１７ａ〜１７ｊのガス流出排出部１７
の構成である。この断面図は第２図（ｂ）に示す通りで
ある。

このガス流出排出部１７は冷却装！！！１８から循環さ
れる冷却水等により冷却されている。

また、ガス流出排出部１７のガス流路１７ａ〜１７ｅ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２
１に接続されている。さらに、ガス流量排出部１７のガ
ス流路１７ｆ〜１７ｊは排出装置２２に接続されている
。

このようにしてアッシング装置が構成されている。

次にアッシング動作を説明する。

まず昇降装置１６によって載置台１３を降下させ。

ガス流出排出部１７との間に図示しないウェハ搬送装置
のアーム等が導入される間隔を設け、前記半導体ウェハ
１２をこのウェハ搬送装置等により載置台１３上に載置
し吸着保持する。

この後、昇降装！！１６によって載置台１３を上昇させ
、ガス流出排出部１７と半導体ウェハ１２表面との間隔
を例えば０．５〜２０票程度の所定の間隔に設定する。

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、最適間隔を調整してもよい。

次に、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ェハ１２表面温度を例え
ば１５０℃〜５００℃程度の範囲に加熱し、Ｗ１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３〜１５ｉｎ／ｗｉｎ（ｓＱは常温常圧換
算での流量）程度となるよう調節し、ガス流出排出部１
７から半導体ウェハ１２に向けて流出させ、排出装置２
２により例えば処理室の気体圧力が２００〜７００Ｔｏ
ｒｒ程度の範囲になるよう排気する。

そして、ガス流出排出部１７と半導体ウェハ１２との間
には例えば、第３図（ａ）に矢印で示すように主ガス流
路１７ａ〜１７ｅから半導体ウェハ１２へ広がりながら
向かう実線矢印で示すガスの流れが、また半導体ウェハ
１２で反射され広い領域から主ガス流路１７ｆ〜１７ｊ
へ向かう破線矢印で示す排出されるガスの流れが形成さ
れる。

また同時に第３図（ｂ）に矢印で示すように副ガス流路
から流出し主ガス流路から排出されるガスの流れ、これ
とは逆に図示しない主ガス流路から流出し副ガス流路か
ら排出されるガスの流れ、第３図（ｃ）に矢印で示すよ
うに副ガス流路から流出し副ガス流路から排出されるガ
スの流れが混在して形成される。

したがって、半導体ウェハ１２全表面において、被着さ
れた膜との酸化化学反応により灰化し生成したガスは、
直ちに半導体ウェハ１２の生成部表面から除去されるの
で滞留することもなく、半導体ウェハ１２表面に常に新
しいオゾンを供給することができ、酸素原子ラジカルと
半導体ウェハ１２に被着された膜との酸化化学反応を促
進させることができる。

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、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５図のグラフの示すように
、温度が高くなるとオゾンの寿命は急激に短くなる。こ
のため、ガス流出部１７の温度は２５℃程度以下にする
ことが好ましく、一方、半導体ウェハ１２の温度は１５
０℃程度以上に加熱することが好ましい。

第６図のグラフは、縦軸をアッシング速度、横軸をオゾ
ンを含有するガスの流量とし、上記説明のこの実施例の
アッシング装置におけるガス流出部１７と半導体ウェハ
１２間の距離をパラメータとして６インチの半導体ウェ
ハ１２を３００℃に加熱した場合のアッシング速度の変
化を示している。なお、オゾン濃度は、３〜１０重ｉｔ
％程度となるよう調節されている。

このグラフかられかるように、この実施例のアッシング
装置では、半導体ウェハ１２とガス流出部１７との間を
数閣とし、オゾンを含有するガス流量を２〜４０ｓｆｆ
／ｍｉｎ程度の範囲とすることによりアッシング速度が
１〜数−／ｗｉｎの高速なアッシング処理を行なうこと
ができる。

なお、この実施例ではガス流出排出部１７を第２図に示
すようにスリット状のガス流路と浅い溝状の流路とから
なるガス流路１７ａ〜１７ｊで構成したが、本発明は係
る実施例に限定されるものではなく。

浅い溝状の流路として、例えば第４図（８）〜（ｃ）に
示すように（ａ）　鍵形４７ａ、　（ｂ）渦巻形４７ｂ
、（ｃ）傾斜形４７ｃ等を備えた流路により構成しても
よい。

また、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・の除去を始
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Ｎ、、Ａｒ、Ｎθ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
。

なお、第１図において、処理室１１の内幅寸法が半導体
ウェハ１２の大きさより僅かに大きい程度の寸法になる
よう半導体ウェハ１２の載置台１３およびガス流出排出
部１７を設けることにより、極小の反応空間を有するア
ッシング装置を構成することができる。

〔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
速度が均一で高速となり、均一なアッシングを行なうこ
とができる。

【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図ガス流出排出部説明図、第３図はそ
れぞれ第２図（ａ）のＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’に
おけるガスの流れを示す所面図、第４図は第２図ガス流
出排出部の変形例を示す図。 第５図は第１図装置におけるオゾンの半減期と温度の関
係を示すグラフ、第６図は第１図装置におけるアッシン
グ速度とガス流量およびガス流出部と半導体ウェハとの
距離の関係を示すグラフ、第７図は第１図装置における
半導体ウェハ中心からの距離およびアッシング速度の関
係を示すグラフ。 第８図は従来のアッシング装置を示す構成図である。 １１・・・処理室、１２・・・半導体ウェハ、１３・・
・載置台。 １５・・・ヒーター、１７・・・ガス流出排出部。 １７ａ〜１７ｊ・・・ガス流路、１７Ｍ・・・主ガス流
路、１７５・・・副ガス流路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）処理室内に配置された被処理基板の表面にアッシ
   ングガス流出面を対向させ、かつ近づけて配置したアッ
   シング装置において、前記アッシングガス流出面に、ア
   ッシングガスを前記被処理基板へ向けて流出させる流出
   孔および排出孔を交互に設け、前記各流出孔および排出
   孔の少くとも一方の前記被処理基板側の端部に溝を設け
   た構成にすることを特徴とするアッシング装置。
2. （２）アッシングガスとして、酸素原子ラジカルを含有
   する反応性ガスを使用することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のアッシング装置。
3. （３）アッシングガスを冷却する手段として、ガス流出
   排出部を冷却する冷却機構を備えたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のアッシング装置。
4. （４）アッシングガス流出面にはスリット状の流出孔お
   よび排出孔を設け、これら各流出孔および排出孔の端部
   に樹状に細長い溝を設けたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のアッシング装置。
5. （５）酸素原子ラジカルを含有する反応ガスは、前記酸
   素原子ラジカルがオゾンを原料として生成することを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載のアッシング装置。