JPS63198331A - アッシング方法 - 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Ｑ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、上記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ａ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、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ェハに照射されるため
、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〜Ｌ５０ｎｍ／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
、アッシング速度が速く大口径半導体ウェハの枚葉処理
等においても短時間にアッシング処理を行うことができ
、かつ、半導体ウェハへの損傷を与えることのないアッ
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、被処理基板の表面に被着された膜を
除去するアッシング装置において、アッシング速度の異
なる第１、第２のアッシングガスを前記被処理基板へ向
けて、同時または順次流出させる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、アッシング速度の異なる
第１、第２のアッシングガスを被処理基板へ向けて、同
時または順次流出させる手段を備えている。

したがって、例えば、膜の性状に対応してアッシング初
期には第１のアッシングガスよりアッシング速度の速い
第２のアッシングガスにより高速のアッシングを行い、
そしてアッシング末期には第１のアッシングガスを流出
させてアッシングを行うことができる。

上記のように、被処理基板に対応してアッシングガスの
種類と流出タイミングを設定できるので。

被処理基板に損傷を与えることなく、高速で均一なアッ
シングを行なうことができる。

そのため、被処理基板に被着されたフォトレジスト膜等
は言うまでもなく、イオン注入処理膜等の有機膜をも効
率よく除去することができる６（実施例） 以下、本発明のアッシング装置の実施例を図面を参照し
て説明する。

処理室ｌｌ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１７ｃを備えた拡散板１７ｂとから
構成されるガス流出部１７が配置されており、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、第１バルブ２２を介してガス
流量調節器２３オゾン発生器２４酸素供給源２５に接続
され、また第２バルブ２６を介してガス流量調節器２７
第２ガス供給源２８にも接続されている。

一方、ａ置台１３の周囲には９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２１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２Ｉは、排気
流路２０を介して排気装置１９に接続されている。

そして上記構成アッシング装置では、次のようにしてア
ッシングを行なう。

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ェハ搬送装置のアーム
等が導入される間隔が設けられ、半導体ウェハ１２がこ
のウェハ搬送装置等により、自動的にａ置台１３上に載
置され、吸着保持される。

この後、昇降装＠１Ｇによって載置台１３を上昇させ、
ガス流出部１７の拡散板１７ｂと半導体ウェハ１２表面
との間隔が例えば１．５〜２０ｍｍ程度の所定の間隔に
設定される。なおこの場合、ガス流出部Ｉ７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Ｆ１１４により制御し半導体ウェハ１２を例えば１
５０〜５００℃程度の範囲に加熱する。次に、第２バル
ブ２６を開き、第２ガス供給）Ｉ？Ｘ２８がら供給され
るアッシング速度の速いガス例えばハロゲンガスをガス
流量調節器２７により流量を調節して処理室ｌｌ内の半
導体ウェハ１２に供給してアッシングを行なう。

このアッシングにより、半導体ウェハ１２表面に被着さ
れたフォトレジスト膜の膜厚が例えば０．２〜０．４趨
程度となると、第２バルブ２６を閉じて第２ガスによる
アッシングを終了する。

そして、第１バルブ２２を開き、酸素供給源２５がら供
給されるオゾンを含有する第１ガスである酸素ガスをガ
ス流量調節器２３によって流量が例えば３〜１５Ｓｆｆ
　（！Ｍ！は常温常圧換算での流量）程度となるように
調節し、オゾンを含有する酸素ガスを半導体ウェハ１２
に向けて流出させる。

また、排気装置１９の排気量を調節し処理室ＩＩ内の半
導体ウェハ１２のアッシング面哲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と半導体ウェハ１２との間には
、第３図に矢印で示すようにガス流出部１７がら半導体
ウェハ１２へ向けて流れ、半導体ウェハ１２の中央部か
ら周辺部へ向がい、半導体ウェハ１２の周囲に設けられ
た複数の排気口２１から排気されるようなガスの流れが
形成される。

ここでオゾンは、加熱された半導体ウェハ１２およびそ
の周囲の雰囲気により加熱され、分解されて酸素原子ラ
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われ、フォトレジスト膜が
除去される。

なお、オゾン発生器２４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、１５ｏ〜ｓｏｏ
”ｃ程度に加熱することが好ましい。

一方、ガス流出部１７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１７は冷却装置１
８および配管１８ａにより２５℃以下に冷却する。

上記説明のこの実施例のアッシング装置では、１５図の
グラフに示すように、アッシング初１ｔｌＪにおいて半
導体ウェハ１２表面に被着されたフォトレジスト膜の膜
厚が厚く、このフォトレジスト膜が保護膜となり半導体
ウェハ１２に損傷を与える危険性のない時にはアッシン
グ速度の速い第２ガスを用いたアッシングを行なう。

そして、アッシングが進み、半導体ウェハ１２の表面に
被着されたフォトレジスト膜の膜厚が薄くなり、半導体
ウェハ１２に損傷を与える危険性が生じる程度となると
、アッシング速度のゆるやがなオゾンを用いた第１ガス
によるアッシングに切換えてアッシングを行う。

したがって、第１、第２のガスによるアッシングにより
半導体ウェハ１２に損傷を与えることなく。

高速なアッシング速度を得ることができる。

なお、この実施例ではガス流出部１７を１円錐形状のコ
ーン部Ｌ７ａの開口部に多数の小孔１７ｃを備えた拡散
板１７ｂを配置して構成したが２本発明は係る実施例に
限定されるものではなく１例えば拡散板１７ｂは、第６
図に示すように複数の同心円状のスリット６７ｃを備え
た拡散板６７ｂ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７７ｂ、
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８７ｃを備えた拡散板８７ｂ、第９図に示すように大
きさの異なる小孔９７ｃを配置された拡散板９７ｂ、第
１０図に示すように渦巻状のスリット１０７ｃを備えた
拡散板１０７ｂ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、第１ガスの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　Ｎ２１Ａｒ、Ｎ
６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、第２のガスとしては１本実施例のハロゲンガスに
限定されるものではなく、その他のエツチングガス等を
使用してもよいのは言うまでもな（為。

なお、第１．第２のガスの流出方法についても、本実施
例に限定されるものではなく、例えばアッシング初期に
第１および第２ガスを同時に流出させたり交互に流出さ
せたり等、被処理基板に対応した最適の処理プロセス条
件下で処理を行なうことも可能である。

さらに、第１および第２のガスを同時に流出させてアッ
シングする場合、最初アッシング速度の速いガスの流量
比を大きくし、アッシング終端近くになったら、上記ガ
スの流量比を小さくするように制御してもよい。

〔発明の効果〕

上述のように本発明のアッシング装置によれば。

大口径の被処理基板に被着されたフォトレジスト膜やイ
オン注入処理膜等の有機膜を、短時間でアッシング処理
を行なうことができ、かつ、被処理基板に損傷を与える
ことがない。

【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図は第１図の処理例を示すグラフ、第６図〜第１０図
は第２図に示す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。 １３・・・載置台、　　　　１７・・・ガス流出部、２
２・・・第１バルブ、　　２６川第２バルブ。 特許出願人　東京エレクトロン株式会社第１図 第２図 第３図 遷度（０Ｃ） 第４図 ア、シンクツ寿藺（ｓｅｃ） 笛　　ら　ｒヅ 第６図 第７図 ｔＪｓ図 第９図 第１０図 第１１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理基板の表面に被着された膜を除去するアッ
   シング装置において、アッシング速度の異なる第１、第
   ２のアッシングガスを前記被処理基板へ向けて、同時ま
   たは順次流出させる手段を備えたことを特徴とするアッ
   シング装置。
2. （２）第１のアッシングガスは、オゾンを含むガスであ
   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。