JPS63133528A - アツシング装置 - 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、半導体ウェハ上に形成された
下地膜をエツ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としてアッシング処理が行われ
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、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１１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が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。

しかしながら」二記説明の従来のアッシング装置のうち
、Ｍ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ェハに与えることはないが、ア
ッシング速度が５０〜１５０ｎｍ／ｗｉｎ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
行えないという問題がある。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の問題点を解決する手段として１本件出願人はオゾ
ンガスを被処理基板に流出させ、加熱された被処理基板
の表面でオゾンガスから酸素原子ラジカルを発生させ、
このガスにより酸化化学反応を促進させる構成を出願し
ている。

しかし、被処理基板として半導体ウェハの場合５インチ
から８インチに大きくなると、均一なアッシングが困難
であることが判った０種々研究した結果、その原因とし
て基板の加熱分布に問題のあることが判った。

本発明はかかる従来の事情に対処してなされたもので、
大口径半導体ウェハの枚葉処理においても均一なアッシ
ング処理を行う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
表面に被着された膜をアッシングガスにより除去するア
ッシング装置において、前記被処理基板を熱風により加
熱する加熱手段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では、熱風により均一加熱され
た前記被処理基板およびその周囲の雰囲気によりアッシ
ングガスを加熱し分解して！ｌｌｌ素原子ラジカルを発
生させ、酸素原子ラジカルと被処理基板に被着された膜
との酸化化学反応を促進させることにより、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半導体の製造工程に適
用した実施例を図面を参照して説明する。

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が配置されている
。

載置台１３の上方には、円錐形状のコーン部１４ａと、
このコーン部Ｌ４ａの開口部に配置され、第２図に示す
ように、多数の小孔１４ｂを備えた拡散板１４ｃとから
構成されるガス流出部１４が配置されており、ガス流出
部１４は、冷却装置１５からコーン部１４ａの外側に配
置された配管１５ａ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１４は、処理室１１上部
に設けられた円形の開口１１ａから挿入されて配置され
ており、コーン部１４ａと開口１１ａとの間は伸縮自在
とされた蛇腹状の接続部材１６で接続されて気密的に閉
塞され、この接続部材１６と昇降装置１７とによって載
置台１３に対して上下に移動可能に構成されている。

載置台１３の下方には、円錐形状のコーン部２９ａとこ
のコーン部２９ａの開口部に配置された多数の小孔を備
えた熱風拡散板２９ｂとから構成される熱風流出部２９
が配置されている。この熱風流出部２９は、温度制御装
置２８によって制御されるヒータ１９およびガス流量調
節器２６を介して送風器２７に接続されている。

また、ガス流出部１４は、ガス流量調節器２０を介して
酸素供給源２１に接続されたオゾン発生器２２に接続さ
れている。

載置台１３の周囲には１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２３が載置台Ｉ３に周囲を囲む
ように設けられており、この排気口２３は。

排気流路２４を介して排気装置２５に接続されている。

ここで排気流路２４は、載置台１３の内側部分と熱風拡
散板２９ｂの周辺部との間に設けられたすき間によって
、熱風流出部２９にも接続されている。

そして上記構成のこの実施例のアッシング装置では１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１７によってガス流出部１４を
上昇させ、載置台１３とガス拡散板１４ｃ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、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、昇降装置１７によってガス流出部１４を降下さ
せ、ガス流出部１４の拡散板１４ｃと、半導体ウニ４１
２表面との間隔が例えば０．５〜３０ｏｎ程度の所定の
間隔に設定する。なおこの場合、載置台１３を昇降装置
によって上下動させてもよい。

そして、酸素供給源２１およびオゾン発生器２２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２
０によって流量が、例えば３〜１５　ＳＱ／ｍ１ｎ（常
温常圧換算での流量）程度となるよう調節し。

拡散板１４ｃの多数の小孔１４ｂから半導体ウェハ１２
に向けて流出させ、排気装置２５により例えば処理室１
１内の気体圧力が７００〜２００Ｔｏｒｒ程度の範囲に
なるよう排気する。

また、送風器２７より送風されガス流量調節器２６によ
って流量を調節された空気を、その空気の温度が３００
℃程度となるようにヒータ１９を温度制御装置２８によ
って制御しつつ、熱風流出部２９へ供給する。そして半
導体ウェハ１２を熱風流出部２９に取り付けられた熱風
拡散板２９ｂより流出する加熱された空気により３００
℃程度に加熱する。

この時、第３図に矢印で示すようにガス流出部１４の多
数の小孔１４ｂから流出したガスは、半導体ウェハ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、半導体ウェハ１２およびその周囲の雰
囲気により加熱され分解し、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ェ
ハ１２の表面に被着されたフォトレジスト膜と反応し、
アッシングが行なわれ、フォトレジスト膜を除去する。

なお、オゾン発生器２２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は促進され、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
シング処理においては、ガスの温度は、１５０〜５００
℃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、熱風はヒータ１９の温度を熱風の温度が３００℃
程度となるように制御することにより半導体ウェハ１２
を所定温度に加熱するほか、反応を終えた廃ガスと接触
混合ののち排出することにより廃ガス中の未反応オゾン
を加熱分解することにも利用される。一方、ガス流出部
１４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１４は冷却装置１５および配管１５
ａにより、２５℃以下に冷却する。

第５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、ガス流出部１４と半導体
ウェハ１２間の距離をパラメータとして、この実施例の
アッシング装置の６インチの半導体ウェハ１２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重量％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１４との間を数Ｉとし、オ
ゾンを含有するガス流量を２〜４０　ＳＱ／＠ｉｎ程度
の範囲とすることによりアッシング速度が１〜数−、／
＋ｉｎ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部１４を１円錐形状のコ
ーン部１４ａの開口部に多数の小孔１４ｂを備えた拡散
板１４ｃ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１４ｃは、第６
図に示すように複数の同心円状のスリット３０ｂを備え
た拡散板３０ｃ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３１ｃ、
第８図に示すように放射状に配列された直線状のスリッ
ト３２ｂを備えた拡散板３２ｃ、第９図に示すように大
きさの異なる小孔３３ｂを配置された拡散板３３ｃ、第
１０図に示すように渦巻状のスリット３４ｂを備えた拡
散板３４ｃ等としてもよい。

さらに、この実施例ではアッシング対象とじてフォトレ
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Ｎｚ＊　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、大口径半導
体ウェハの枚葉処理等においても均一なアッシング処理
を行うことができる。

【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図はオゾンの半
減期と温度の関係を示すグラフ、第５図はアッシング速
度とオゾンを含有する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６図〜第１０
図は第２図に示すガス拡散板の変形例を示す下面図、第
１１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
、；１４・・・ガス流出部、　　　中８・・・温度制御
装置、／１９・・・ヒータ、２２・・・オゾン発生器。

Claims (3)

【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被着さ
   れた膜をアッシングガスにより除去するアッシング装置
   において、前記被処理基板を熱風により加熱する加熱手
   段を備えた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）酸素原子ラジカルを含有する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。