JPS6321834A - プラズマアツシング装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体ウェハ製造工程においてウェハ上に塗
布硬化されたホトレジストをプラズマのエネルギーによ
って灰化するプラズマアッシング装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

第２図は従来のプラズマアッシング装置を示す系統図で
ある。第２図において、１は石英ガラス製の反応チャン
バ、２は反応チャンバ１内にセントされた複数の半導体
ウェハ、３は排気管、４は反応ガス導入管、５は真空計
、６は反応チャンバ１を真空にするための真空ポンプ、
７は反応チャンバ１と真空ポンプ６との間を貫通あるい
はしゃ断する電磁バルブ、８は反応チャンバ１の外周に
配置された一対の電極、９は例えば１３．５６ＭＨ２の
高周波電源、１０はインピーダンス整合回路、１１は反
応ガス０２が充填されたボンベ、１２はパージ用のＮ２
ガスが充填されたボンベ、１３゜１４は電磁バルブ、１
５．１６は流量調節バルブ、１７は反応チャンバ１内の
光を受光し伝送する光ファイバ、１８は分光器、１９は
光電変換装置、２０は上記各構成を制御するシステムコ
ントローラである。

次に、このように構成された装置の動作について説明す
る。真空ポンプ６により反応チャンバ１内の気体は排気
され、所定の真空度に達した時点で０２ガスボンベ１１
より０２ガスが反応チャンバ１内に供給される。真空計
５にて真空度がシステムコントローラ２′！にフィード
バックされ、システムコントローラ２０は反応チャンバ
１内の真空度を中高真空に維持するように流量調節バル
ブ１５を制御する。

その後、高周波電源９より高周波電力が一対の電極８に
印加され、反応チャンバ１内に高周波放電が発生し、Ｏ
ｔガスがプラズマ化される。ウェハ２上に塗布硬化され
たホトレジストは一般にＣ３Ｈ１で表わされ、反応チャ
ンバ１内では酸素ラジカルｏ３により次の反応が生じる
。

ＣＸＨＹ＋Ｏ”−＋ＣＯｚ＋Ｈ２０ すなわち、固体のホトレジストが、酸素ラジカル０“に
よって、２酸化炭素と水蒸気の気体に変換され除去され
る。

次に、分光器１８は、上記反応の途中で発生する○Ｈま
たはＣ○からの発光スペクトルを検知する。システムコ
ントローラ２０は、上記発光スペクトルがホトレジスト
灰化の終点において極減することや光度積分値が灰化量
にほぼ比例することを利用して灰化の終点を判断し、高
周波電力の印加、０□ガスの導入および真空引きを停止
する。

その後、Ｎ２ガスポンベ１２からＮ２ガスを反応チャン
バ１内に導入し、反応チャンバ１内を大気圧に戻した後
、ウェハ２は７ンロードされろ。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のプラズマアッシング装置においては、上記のよう
に、ホトレジスト灰化の終点検出機構が光フアイバ１７
１分光器１８および光電変換装置１９より成る発光スペ
クトル分光法により構成されているため、装置が高価に
なるという欠点があった。

これに対し、灰化の終点を単にタイマのみで設定する方
法がある。しかし、この場合、装置コストは低減できる
反面、灰化進捗度のバラツキを充分に抑制できないとい
う欠点があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、沃化の終点を反応チャンバ１内
の湿度変化で検出する方法を採用することにより、安価
なプラズマアッシング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〕

このような目的を達成するために本発明は、中高真空雰
囲気中の高周波放電により酸素ラジカルを発生させるた
めの高周波電源を有し、酸素ラジカルとホトレジストと
の化学反応を利用して半導体ウェハ上に塗布硬化された
ホトレジストを灰化するプラズマアッシング装置におい
て、ホトレジスト灰化の終点を検出するために反応チャ
ンバ内の絶対湿度を検知する絶対湿度センサと、この絶
対湿度センサから出力される湿度信号により高周波電源
を制御するシステムコントローラとを設けるようにした
ものである。

〔作用〕

本発明においては、反応チャンバ内の絶対湿度をサーミ
スタ湿度センサのような絶対湿度センサで検知する。

〔実施例〕

本発明に係わるプラズマアッシング装置の一実施例を第
１図に示す。第１図において、２０ａはシステムコント
ローラ、２１は反応チャンバ１内の絶対湿度を検知する
サーミスタ湿度センサ、２２はシステムコントローラ２
０ａに組み込まれサーミスタ湿度センサ２１からの湿度
信号を増幅する増幅器、２３は増幅器２２の出力電圧と
基準電圧電ａ２４の基準電圧Ｖ　ｒｅとを比較して「ハ
イ」または「ロー」の２値化電圧を出力するコンパレー
タである。第１図において第２図と同一部分又は相当部
分には同一符号が付しである。サーミスタ湿度センサ２
１は、反応チャンバ１内の温度に無関係に反応チャンバ
１内の絶対湿度にほぼ比例する湿度信号を出力する。

前述したように、ウェハ２上に塗布硬化されたホトレジ
ストはＣＸＨｖで表わされ、高周波放電によって励起さ
れた酸素ラジカル０９により次の反応が反応チャンバ１
内で発生する。

ＣｘＨｖ＋Ｏ”＝ＣＯ２＋ＨｚＯ すなわち、ホトレジストが２酸化炭素と水蒸気という気
体に変換されて除去される。また、ホトレジスト灰化が
完了すると水蒸気の発生が無くなる。

このように、ホトレジスト灰化の途中では湿度が高く、
灰化が完了すると湿度は低くなる。従って、コンパレー
タ２３に印加する基準電圧Ｖ　ｒｅを適当に設定するこ
とにより、ホトレジスト灰化の終点をコンパレータ２３
の出力の反転として検出できる。この反転の検出により
、システムコントローラ２０ａは、高周波電力印加、０
□ガス導入および真空引きを停止する。

前記の化学反応により反応チャンバ１内の温度は上昇す
るが、この温度上昇値は反応時間や負荷の大小によりば
らつくものである。しかしながら、サーミスタ湿度セン
サ２１から出力される湿度信号のレベルは周囲温度に無
関係であり、基準電圧Ｖ　ｒａは反応チャンバ１内の温
度と無関係に設定できるので、ホトレジスト灰化の終点
を検知するシステムを簡単に構成できるようになる。

なお、上記実施例では、湿度センサとしてサーミスタ湿
度センサ２Ｉを採用しているが、絶対；湿度センサであ
ればセンサの種類の如何によらず同様の効果が得られる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、ホトレジスト灰化の終点
検出をサーミスタ湿度センサ等の絶対湿度センサにより
行なうことにより、反応チャンバ内の温度と無関係に湿
度を［全知することができるので、ホトレジスト灰化の
終点を検知するシステムを簡単な構成のものとすること
ができ、装置を安価なものとすることができる効果があ
り、また簡素で且つ正確な制御が可能となる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるプラズマアッシング装置の一実
施例を示す系統図、第２図は従来のプラズマアッシング
装置を示す系統図である。 １・・・反応チャンバ、２・・・半導体ウェハ、３・・
・排気管、４・・・反応ガス導入管、５・・・真空計、
６・・・真空ポンプ、７，１３．１４・・・電磁バルブ
、８・・・電極、９・・・高周波電源、１０・・・イン
ピーダンス整合回路、１１．１２・・・ボンベ、１５．
１６・・・流量調節バルブ、２０ａ・・・システムコン
トローラ、２１・・・サーミスタ湿度センサ、２２・・
・増幅器、２３・・・コンパレータ、２４・・・基準電
圧電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中高真空雰囲気中の高周波放電により酸素ラジカルを発
   生させるための高周波電源を有し、前記酸素ラジカルと
   ホトレジストとの化学反応を利用して半導体ウェハ上に
   塗布硬化されたホトレジストを灰化するプラズマアッシ
   ング装置において、ホトレジスト灰化の終点を検出する
   ために反応チャンバ内の絶対湿度を検知する絶対湿度セ
   ンサと、この絶対湿度センサから出力される湿度信号に
   より前記高周波電源を制御するシステムコントローラと
   を備えたことを特徴とするプラズマアッシング装置。