JPS63214337A - 減圧下でのレジスト灰化処理方法および装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は減圧下での表面処理方法および装置に係り、特
に試料を温度制御して処理するものに好適な減圧下での
表面処理方法および装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、試料の処理速度を向上させるための方法として、
試料の温度を上げて処理するやり方があり、この試料を
加温するやり方として、特公昭５４−４１５５２号、特
公昭５７−１９５６７４ｇ等のように、プラズマを加温
して試料温度を上げたり、マイクロ波で試料台を加温し
て試料を昇温したりするものがあうた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は昇温進度の点について配慮されておらず
、前者は加温したプラズマにより試料を昇温するように
な、ているが、処理室内が低圧域になるに従い熱の伝導
が悪くなり、試料の昇温速度が遅くなるという問題があ
った。また、後者はマイクロ波によって試料台を加温し
て試料を昇温−するようにしているが、試料の昇温速度
の点については論じられていない。このように、前者お
よび後者は試料の昇４速度について配慮されておらず、
また、試料の昇温と処理とが同時に行われており、昇温
の初期においては処理速度が遅く、総合的に処理速度が
遅くなるという問題があった。

また、後者は試料台を加温するために高電力のマイクロ
板を印加する必要があり、この高電力のマイクロ波によ
、て発生するプラズマが試料にダメージを与えるという
問題があった。

本発明の目的は、試料の総合的な処理時間を短縮するこ
とのできる減圧下での表面処理方法および装置を提供す
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、試料を内部に配置し減圧下で処理する処理
室と、処理室内に配置された試料を所定の温度に制御す
る温度制御手段と、処理室内の圧力を所定の減圧下に制
御する圧力制御手段と、試料を処理する前に処理室内を
昇圧する加圧手段とを具備した装置により、試料の処理
前に処理室内を昇圧し、昇圧された処理室内で試料の温
度を制御し、試料が所定温度に達したら処理室内を所定
の処理圧力に制御して、試料を処理することにより達成
される。

〔作　　用〕

加圧手段によって試料を処理する前に処理室内を昇圧し
、温度制御手段によって処理室内の試料の温度を制御す
る。これにより、処理室内のガスを媒体として温度制御
手段の熱が試料に伝わり易く、速く試料の温度が所定温
度に達する。試料の温度が所定温度に達した後は、圧力
制御手段によよって、試料は所定速度になっているので
処理速度が速く、所定の処理な連畷終わることができ。

試料の総合的な処理時間を短縮できる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第５図により説明す
る。

第１図は減圧下での表面処理装置として、この場合、０
２ガスによるレジストの灰化装置を示す。

−処理室１の上部の開口部に金網５を設け、金網５の上
部に石英製の放電管２を設置し、放電部６を形成する。

放電管２の外側で処理室１の上部にＭ製の導波管３を設
け、導波管３の端部にマグネトロン４を設置する。処理
室ｌの下部を貫通してホットプレート７が処理室１内に
設置され、試料であるウェハ１８がホットプレート７に
載置される。

この場合、ホットプレート７が温度制御手段であり、ホ
ットプレート７内にヒータを有し１図示しない制御装置
によって温度コントロールされる。

ホットプレート７の中央にはつ、ハ上下装置８が設置さ
れる。

また、処理室ｌの側壁に設けられたゲートバルブ９を介
して予備室１０が取付けられ、予備室１０内には搬送装
置Ｉｌｌが設けられる。放電部６には、マスフローコン
トローラ１３を介して、処理ガスである０２ガスの供給
１ＩＡＸ２がつながれ、処理室ｌの下部より、コントロ
ールバルブ１６を介して、真空ポンプ１７までの真空排
気系が設けられている。処理室ｌには真空計１５が取付
けられている。この場合、圧力制御手段は真空ポンプ１
７．コントロールバルブ１６．真空計１５および、真空
計１５からの信号を入力しコントロールバルブ１６を制
御する制御装置（図示省略）から成る。

動作としては以下のようになる。処理室１内は、ＩＴｏ
ｒｒ以下）に真空排気され、また、予備室ｌＯも図示し
ない真空ポンプにより同様に真空排゛気された状態で、
ゲートバルブ９が開かれ、ウェハ１８が搬送装ａｔｉと
ウェハ上下装置８とにより１枚毎搬出入される。処理室
ｌ内に搬入されたウェハ１８は、２００〜３００℃に加
熱されたホットプレート７に載置される。

その僕ゲートバルブ９が閉じられ、マスフローコントロ
ーラー３により最大流量（例えば１　七ｌ！／ｍ１ｎ）
に制御された０２ガスが導入されると共にコントロール
バルブ１６は全閉にされる。真空計１５で測定される圧
力は、処理室ｌおよび放電部６の容積空間（例えば本発
明の場合的７１りがマスフロ−コントローラ１３の流量
による圧力上昇率（例えば、約１．８　Ｔｏｒｒ　／　
ｓｅｅ　）で昇圧し所定（７）圧力（約６秒で１０　Ｔ
ｏｒｒ）になる。このように、この場合の加圧手段は０
２ガスの供給源１２．マスフローコントローラ１３．　
　コントロールバルブ１６および、マスフローコントロ
ーラ１３とコントロールバルブ１６ヲ制御する制御装Ｗ
ｔ（図示省略）から成ろ。

処理室ｌ内の圧力が所定圧力付近になれば、マスフロー
コントローラ１３のｔＩＬＭをほぼ零とし、昇圧した所
定圧力を２抄程度保持する。次にコントロールバルブ１
６を全開にし、急速排気し、真空計１５の圧力が処理圧
力（例えば１Ｔｏｒｒ）付近になれハ、Ｏｚカス臣を所
定のＩＩＬｊｉｌにマスフローコントロゝ・λ−ラ１３
で制御（例えば０．６　ＮＩ！／ｍｉｎ　）すると共に
、コントロールバルブ１６も所定の開度に設定し処理圧
力状態とする。

その漫マグネトロン４により、マイクロ波を発振し、導
波管３を介して放電管２内にマイクロ波電力を供給する
とともに、処理室ｌに接地〜さｎた金網５でマイクロ波
を反射させ、放電管２内と金網５で囲まれた放′屯部６
でプラズマを発生させる。

放゛屯部６とウェハ１８を喝すことにより、ウェハ１８
には化学的に活性なフリーラジカルか主体に供給され、
これにより、ダメージの少ないレジストの灰化処理が行
われる。処理が終了すれば、処理室ｌおよび予備室ｌＯ
を前記した圧力状態にし、ゲートバルブ９を開きウェハ
１８を搬出する。以下、各ウェハ毎に上記処理が繰り返
えされる。

次に、０２ガス圧力に対するウェハ載置部の加熱された
ホットプレート７とウェハ１８間の熱移＃Ｊ半（単位面
積、単位温度当りの熱伝達量：Ｗ／ｃＩｉ・ｄｅｇ　）
を第２図に示す。第２図の曲線の間のハツチングの範囲
は、ウェハ１８のばらつきによりホットプレート７との
間の隙間が変わり値がばらついたものである。このよう
に、熱移動率はＩ　Ｔｏｒｒ前後の処理圧力域では、１
０Ｔｏｒｒ以上の圧力域に比べて相当低い。これはウェ
ハ１８とホットプレート７間の機械的接触が点でしかな
く固体間の熱伝導が、その間のガス体による熱伝導より
も僅少で、ガス体による熱伝導による影響か大きいため
でろ−リ、ガス体の熱伝導は圧力により影響を受け、処
理圧力が熱伝導の小さい圧力領域にあるためである。

このため、熱棒＠率に反比例するウェハの加熱の時定数
がＩ　Ｔｏｒｒ前後の処理圧力では大きくなるので、従
来のように処理圧力のままで昇圧する方法では、第５図
に示すようにゆるやかなウェハの温度上昇曲線となる。

これに対し本発明のように、処理室ｌ内を昇圧しあらか
じめウェハを加熱して処理する方法にすれば、第４図の
ように急速にウェハ温度が上昇する温度曲線となり、早
く処理温度に達して、処理速度が速（なる。

これは、本実施例のようにフリーラジカルが主体の反応
処理の場合、第３図のようにウェハの温度が上昇するに
つれてレジストの灰化処理速度がｍ加−ｔ−る。一般に
アレｍ；ウスの経験式で知られ増大する（速度＝定数×
を神学（−活性化エネルギ／気体定数×絶対温度））。

以上１本−実施例によれば、ウェハ１８の処理前に処理
室ｌ内の圧力を上げることにより、ウェハ１８を急速に
昇温でき、その後処理室１内の圧力を処理圧力に戻し処
理を行うようにしているので、ウェハ１８の処理速度が
向上し、総合的な処理時間を短縮することができる。

なお、本−実施例ではウェハのｄ！度が所定温度に達す
る時点を、昇圧した圧力状態の保持時間で管理するよう
にしているが、つ、ハの４１ｆを赤外線温度計等によっ
て検出しても良い。ウェハ温度を直接検出すれば、ウェ
ハ裏面とホットプレート上面との間の隙間のばらつき等
によるウェハ昇温のばらつきを管理できる。

また、加圧手段として、処理室ｌとマスフローコントロ
ーラ１３との間にバルブおよびバッファタンクを設け、
バッファタンクに処理室１と放電部６とを所定圧力に昇
圧可能なガス量を溜めておき、バルブを囲いて一挙に昇
圧するようにしても良い。

このようにすれば、昇圧時間がさらに短縮される。

また、本−実施例は処理室内を昇圧後、所定の処理圧力
に戻しているが、昇圧範囲内でウェハの処理が可能であ
れば、昇圧したまま処理を行っても良い。この場合は、
処理室内の圧力を処理圧力に戻す時間がなくなり、さら
Ｊこ時間を短縮できる。

また、処理室内を昇圧しウェハを昇温した後、ウェハ上
下装胃によってウェハを上昇させて、レジストの灰化処
理を行えば、ウェハ裏面もクリーニングできる。

また、本−実に例はレジストの灰化５＃館を例に述べた
が、ＣＶＤ装譚やエツチング装置等にも適用できること
は言うまでもない。また、木−実施例は、処理室内を昇
圧しつ、ハ温度を昇温させるようになっているが、ウェ
ハ温度を下げる場合にも適用でき、る。ウェハ４度を下
げる場合、すなわち、ウェハの処理前に所定＋１！［ま
で温度降下させる場合や、ウェハの処理後に加熱された
ウェハを冷却する場合等がある。

さらに１本−実に例はマイクロ波を使ってプラズマを発
生させる装置について述べたが、減圧下で処理を行うよ
うな処理室を有するもの１例えば平行平板型電極構造の
ｇＲＮ等であっても良い。

−〔発明の効果〕 本発明によれば、減圧下で表面処理される試料の総合的
な処理時間を短縮することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例である減圧下での表面処理装
置を示す構成図、第２図は処理室内の圧力ｌこ対するホ
ットプレート憂こａ屓したウェハへの熱移動率を示す図
、ｆｆ１３図はウェハ温度に対するレジストの灰化速度
を示す因、第４図は本発明の処理方法による処理圧力、
ウェハ温度および処理量の時間変化を示す図、＠５図は
従来の処理方法による処理圧力、ウェハ温度および処理
量の時間変化を示す図である。 １・・・・・・処理室、７・・・・・・ホットプレート
、玖・・・・・・０２カスの供給ｉ、１３・・・・・・
マスフローコントローラ、ｂ・・・・・・Ｘ空計、１６
・・・・・・コントロールバルブ％１７・・・・＋　’
；ｉｉ、ｉ’Ｌ７ 代理人　弁理士　　小　川　勝　男　　　−′第４図 才５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、試料の処理前に処理室内を昇圧する工程と、昇圧さ
   れた前記処理室内で前記試料の温度を制御する工程と、 前記試料が所定温度に達したら前記処理室内を所定の処
   理圧力に制御する工程とを有することを特徴とする減圧
   下での表面処理方法。 ２、試料を内部に破置し減圧下で処理する処理室と、 該処理室内に配置された前記試料を所定の温度に制御す
   る温度制御手段と、 前記処理室内の圧力を所定の減圧下に制御する圧力制御
   手段と、 前記試料の処理前または処理後に前記処理室内を昇圧す
   る加圧手段とを具備したことを特徴とする減圧下での表
   面処理装置。