JPS63179526A - アッシング方法およびその装置 - 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方法に関する。

（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例えばアッシング処理が
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、２５６Ｋ、１Ｍビットなど高
集積化されると、リード間などが細線化されるばかりで
なく距離が狭くなり、チャージアップにより絶縁破壊を
呈するという損傷を半導体ウェハに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。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、被処理基板表面に損傷を与えることなく、かつアッシ
ング速度が速く、例えば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方法を提供しようと
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に
際し、上記アッシングガスを一時貯蔵し、この貯蔵した
ガスに圧力をかけて流出させたアッシング方法を得るも
のである。

（作　用） 被処理基板表面の不要な膜を除去するためのアッシング
ガスを一時貯蔵室に貯蔵し、貯蔵した上記ガスに圧力を
かけてアッシングガスを被処理基板に流出させることに
より、アッシング速度を高くし高速処理を可能にしたア
ッシング方法を得ることができる。

また、被処理基板の処理プロセスに対応してアッシング
ガス流出量を制御することができるので、被処理基板を
最適の条件下で処理することが可能である。

（実施例） 以下、本発明のアッシング方法の実施例を、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。

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にょって上下に移動
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１７ｃを備えた拡散板１７ｂとから構
成されるガス流出部Ｖ、が配置されており、このガス流
出部豆は冷却装置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、処理室１１の下方には、半導体ウェハ１２表面に
おいて被着された膜との酸化化学反応により生成した排
ガスを処理室１１外に排気するための排気管２２が設け
られ、この排気管２２は排気装置２３に接続されている
。

一方、ガス流山部Ｈの上方にはガス貯蔵部■がガス流出
バルブ２８を介して処理室１１上に隣接して設けられて
いる。このガス貯蔵部旦はアッシングガスを一時貯蔵す
るためのガス貯蔵室３ｏと、このガス貯蔵室３０の内壁
に密接し駆動装置２４によって上下に摺動可能なピスト
ン２５とから構成されている。上記貯蔵室３Ｇは必要に
応じて冷却装置が設備される。

さらに、ガス貯蔵室３０の側壁には、真空バルブ２７を
介して真空ポンプ２６に連通する流路３０ａと、気体供
給バルブ２９を介してガス流量調節器１９および酸素供
給源２１に接続されたオゾン発生器２０に連通する流路
３０ｂとが設けられている。

次に、半導体ウェハ表面の不要になったフォトレジスト
膜を除去するアッシング工程を説明する。

まず、駆動装置２４によりピストン２５を上昇させガス
貯蔵室３０内の空間を広くした状態にし、ガス流出バル
ブ２８とガス供給バルブ２９を閉じ、そして真空バルブ
２７を開けて真空ポンプ２６により排気し、ガス貯蔵室
３０内を減圧真空状態にする。

次に、真空バルブ２フを閉じ、気体供給バルブ２９を開
けてオゾン発生器２０からのオゾンをガス流量調節器１
９で流量制御したアッシングガスを供給し、ガス貯蔵室
３０をアッシングガスで充満状態にする。

一方、昇降装置１６によって載置台１３を降下させガス
流出部Ｕ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、被処理基板である半導体ウェ
ハ１２をこの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１６によって載置台１３を上昇させ、
ガス流出部豆と半導体ウェハ１２表面との間隔が例えば
０．５〜２０ｍ程度の所定の間隔に設定する。

なお、この場合ガス流出部Ｐ、を昇降装置によって上下
動させてもよい。

そして、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を１５０〜５０
０℃程度の範囲、例えば３００℃に加熱する。しかるの
ち、アッシングガス流量が所望する値になるように次の
制御を行う。

即ち、ガス流出バルブ２８を開は駆動装置２４によりピ
ストン２５を例えば破線２５ａ付近の位置まで下降させ
、ガス貯蔵室３０に貯蔵されていたアッシングガスをガ
ス流出部Ｖ、から半導体ウェハ１２に向けて強制的に流
出させる。この場合、処理プロセスに対応して強制流出
のタイミングを変えてもよいのは言うまでもない。

一方、酸素供給源２１およびオゾン発生器２ｏがら供給
されるオゾンを含有するアッシングガスをガス流量調節
器１９によって、流量が例えば３〜１５Ｓｊ！／ｗｉｎ
（ＳＱは常温常圧換算での流量）程度となるよう調節し
、ガス流出部−■から半導体ウェハ１２に向けて流出さ
せ、排気装置２３により例えば処理室の気体圧力が２０
０〜７００Ｔｏｒｒ程度の範囲になるよう排気する。

そして、ガス流出部Ｕと半導体ウェハ１２との間には、
例えば第３図に矢印で示すようにガス流出孔１７ｃから
半導体ウェハ１２へ向うガスの流れが形成され、半導体
ウェハ１２をアッシング処理し、被着された膜との酸化
化学反応により生成した排ガスは排気管２２より排気さ
れる。

処理が終了するとガス流出バルブ２８を閉じ、処理室１
１へのガス流出を止め、駆動装置２４によりピストン２
５を上昇させてガス貯蔵部…にガスを導入しガス貯蔵室
３０をガスで充満させると共に、処理の終了した半導体
ウェハ１２を処理室１１から搬出し、次の処理すべき半
導体ウェハ１２を搬入する。

ここで、真空ポンプ２６は最初の処理開始時に動作させ
てガス貯蔵室３０を減圧真空状態にすれば充分で、半導
体ウェハ１２の処理の都度に必らずしも動作させなくて
もよい′。

なお、オゾン発生器２０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℃〜５０
０℃程度に加熱することが好ましい。

一方、ガス流出部Ｈ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Ｅは冷却装置１８に
より２５℃以下に冷却する。

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、ガス流出部Ｕ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ぃφ、なおオゾン濃度は、３〜１
０重量％重量上程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Ｈとの間を数■とし、オゾン
を含有するガス流量を２〜４０ＳＩｌ／ｗｉｎ程度の範
囲とすることによりアッシング速度が１〜数ａｍ／ｗｉ
ｎの高速なアッシング処理を行なうことができる。

このように、プラズマ化されたアッシングガスを用いる
ことなくアッシングするので高集積の２５６にビット、
１Ｍビット、２Ｍビットになっても損傷がなく高能率に
アッシング処理ができる。

さらに、ガス流量をガス圧を制御して流出できるので高
速アッシング処理ができる。

なお、この実施例ではガス流出部Ｈを、第２図に示すよ
うに多数の小孔１７ｃを備えた拡散板１７ｂ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、例
えばガス流出部Ｈは、第７図に示すように複数の同心円
状のスリット？７ｃを備えた拡散板７７ｂで構成しても
よく、第８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８７ｂ、第９図に示すように放射
状に配列された直線状のスリット９７ｃを備えた拡散板
９７ｂ、第１０図に示すように大きさの異なる小孔１０
７Ｃを備えた拡散板１０７ｂ、第１１図に示すように渦
巻状のスリット１１７ｃを備えた拡散板１１７ｂ等で構
成してもよ１）。

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。

また、この実施例では処理室１１とガス貯蔵部社を隣接
して設けた構成にしたが、第４図に示すように処理室１
１とガス貯蔵部社を離して設けてもよい、なお、第１図
と同一部分は同一番号を付してあり説明を省略する。

〔発明の効果〕

上述のように本発明によれば、被処理基板に損傷を与え
ることなく、処理プロセスに対応したアッシングができ
、かつアッシング速度が速いので。

大口径被処理基板でも枚葉処理によりスループットの高
い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図のガス流出部の下面図、第３図は第
１図のガス流出部のガスの流れの説明図、第４図は第１
図の他の一つの実施例を示す構成図、第５図は第１図に
用い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図の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の距離の関係を示す
グラフ、第７〜１１図は第２図のガス流出部の変形例を
示す図、第１２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Ｈ・
・・ガス流出部　　　　１７ｂ・・・拡散板２２・・・
排気管　　　　　　２５・・・ピストン２７・・・真空
バルブ　　　　２８・・・ガス流出バルブ２９・・・ガ
ス供給バルブ　　３０・・・ガス貯蔵室■・・・ガス貯
蔵部 特許出願人　東京エレクトロン株式会社第　χ　図 第２図 第３図 第４　因 第ご、　口 第６　図 ウェハ：Ｍａ−Ｊθθて　勺エハオ蚤：６イン１ｔＪ’
Ｘ　流ｔ　（ｓｌ／ｍｉｎ　） 第７　屈 第８　口 弔９　図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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に際し、上記アッシン
   グガスを一時貯蔵室に貯蔵する手段と、この貯蔵室のア
   ッシングガスに圧力をかけて流出させる手段とを備えた
   ことを特徴とするアッシング方法。