JPS63299340A

JPS63299340A - アッシング方法および装置

Info

Publication number: JPS63299340A
Application number: JP13567487A
Authority: JP
Inventors: Kimiharu Matsumura; 松村　公治; Kazutoshi Yoshioka; 吉岡　和敏; Hiroyuki Sakai; 宏之境; Yuji Kamikawa; 裕二上川
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1987-05-29
Filing date: 1987-05-29
Publication date: 1988-12-06
Anticipated expiration: 2010-10-11
Also published as: JPH0795545B2

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および装置に関する。

（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、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８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。

さらに、オゾンを含有するガスを用いた処理装置例とし
て、例えば特開昭５２−２０７６６号公報で開示された
装置がある。また最近では、アッシングガス流出面と半
導体ウェハ表面との間隔を０．５〜２０ｍｍ程度に設定
したり、半導体ウェハ表面に常に新鮮なアッシングガス
を供給する方法等、種々試みられている。

（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５０〜１５０ｎｍ／ｍｉｎと遅く処理に
時間がかかるため１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。

さらに、オゾンを含有したガスを用いた処理装置におい
ては、アッシング速度の点では改善されつつあるが、半
導体ウェハの微細パターンの側壁や基底部、すなわち窪
んだ所ではアッシングガスが淀むので、新鮮なアッシン
グガスが十分には供給されず、アッシング効率が低下す
る。

つまり、第６図（ａ）に示すように、一般に壁０に沿っ
てガスが流動する場合、上記ガスの持つ粘性により上記
壁０表面の極く近くには、層流底層と呼ばれる薄い層流
の淀み層■が形成され、この淀み層（０が新しいガスの
浸入を妨げる。

また、第６図（ｂ）に示すように、壁０表面に突起物■
が存在する場合、上記淀み層■の他に、突起物■の側壁
（８）にも淀み（９）が形成されやすい。

本発明は、上述の従来の事情に対してなされたもので、
アッシング速度が早く、半導体ウェハに損傷を与えるこ
とがなく、かつ微細パターンにも対応処理できるアッシ
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
、上記被処理基板に近付けて対向配置されたガス流出部
から上記被処理基板に向けてアッシングガスを流出させ
て除去処理するに際し、上記アッシングガスに撹乱を与
える撹乱手段により上記アッシングガスの流れを乱して
除去処理することを特徴とする。

（作　用）本発明のアッシング装置では、アッシングガスの流れに
撹乱を与える手段を備えているので、被処理基板表面に
発生するアッシングガスの淀み層を破壊することができ
る。

したがって、新鮮なアッシングガスが被処理基板表面に
接触する機会が増大する。

（実施例）以下、本発明のアッシング方法および装置の一実施例を
図面を参照して説明する。

第１図において、処理室（１１）内には１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（１７
ａ）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（１７ｂ）と概略この小孔
（１７ｂ）の間に配置された例えば釣針状の突起物（１
７ｃ）とを備えた拡散板（１７ｄ）とから構成されるガ
ス流出部（１７）が配置されている。

このガス流出部（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）はガス流量調節器（１９）に
接続されており、このガス流量調節器（１９）は酸素供
給源（２０）に接続されたオゾン発生器（２１）に接続
されている。

一方、載置台（１３）の周囲には、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（２２）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
（２２）は排気流路（２３）を介して排気装置（２４）
に接続されている。

次に、動作を説明する。

まず、昇降袋Ｍ　（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（１
３）上に載置し吸着保持する。

そして、昇降装置（１６）によって載置台（１３）を上
昇させ、ガス流出部（１７）の拡散板（１７ｄ）と半導
体ウェハ（１２）表面との間隔を例えば０．５〜２０ｍ
ｍ程度の所定の間隔になるように設定する。

なおこの場合、ガス流出部（１７）を昇降装置によって
上下動させてもよい。

また、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
）を例えば１５０〜５００℃程度の範囲に加熱する。

そして、酸素供給源（２０）及びオゾン発生器（２１）
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（１９）によって流量が例えば３〜１５ＳＱ／ｍｉ
ｎ　（Ｓｆｆ／ｍｉｎ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（−Ｕ）から半導体ウェハ
（１２）に向けて流出させる。

また、排気装置（２４）の排気量を調節し処理室（１１
）内の半導体ウェハ（１２）のアッシング面近傍の気体
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、拡散板（１７ｄ）
の小孔（１７ｂ）から流出したアッシングガスは、突起
物（１７ｃ）により流れを乱され、例えば、回転、ねじ
れ、分割等のガスの流れが発生するので、半導体ウェハ
（１２）表面に形成される淀み層（図示せず）を破壊す
ることができる。そのため、上記アラシンガスは半導体
ウェハ（１２）の微細パターン（１２ａ）の側壁（１２
ｂ）や基底部（１２ｃ）にも接触可能となる。

特に、パターンの底部（１２ｃ）、側壁（１２ｂ）に接
触する新鮮なガスの流れがあるため、アッシングを促進
させることができる。

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）の表面に形成された微細パター
ンに被着したフォトレジスト膜（１２ｄ）と反応しアッ
シングが行われ２フオトレジスト膜（１２ｄ）を除去す
る。

なお、オゾン発生器（２１）で生成されたオゾンの寿命
は温度に依存し、一般に温度が高くなるとオゾンの分解
が促進され寿命が急激に短くなる。そこで、ガス流出部
（１７）は冷却装Ｎ　（１８）および配管（１８ａ）に
より例えば２５℃程度以下に冷却する。

この実施例ではガス流出部（セ）の拡散板（１７ｄ）は
、多数の小孔（１７ｂ）を備えたものを使用したが、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（１７ｄ）は金属あるいはセラミック等の
焼結体からなる拡散板（図示せず）等を使用してもよい
。

さらに、拡散板（１７ｄ）に設ける突起物（１７ｃ）の
形状も上記実施例に示す釣針状のものの他に、例えば三
角錐状、円柱状のもの等で構成してもよい。

次に、第１図の他の一実施例について説明する。

第４図において、第１図と同一部分は、同一番号を付し
てあり、詳細な説明は省略する。

ガス流出部（１７）のコーン部（１７ａ）の開口部に、
多数の小孔（４７ｂ）を備え柔軟性に富んだ材質の板状
体からなる、拡散板（４７ｄ）が設けられており、この
拡散板（４７ｄ）は、中央部付近で振動発生装置（４８
）から発生する振動を伝導する伝導体（４９）に取着さ
れている。

そして、振動発生装置（４８）により例えば超音波振動
等を発生させ、伝導体（４９）を介して拡散板（４７ｄ
）を振動させる。

したがって、拡散板（４７ｄ）が振動体の作用をし。

処理室（１１）内を流れるアッシングガスに第５図に実
線矢印で示すように非定常性の流れを発生させ、この非
定常性の流れが淀み層（図示せず）を破壊してアッシン
グを行なう。

上記説明の実施例の本装置によれば、第７図にグラフで
示すように、アッシングガスに撹乱を与えることにより
、被処理基板全面に渡ってアッシングが促進され、短時
間で処理を完了させることが可能となる。

〔発明の効果〕

上述のように１本発明のアッシング方法および装置によ
れば、微細パターンが形成された被処理基板をも効率よ
くアッシング処理することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明アッシング装置の一実施例を示す構成図
、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図は第１図の他の
一実施例を示す構成図、第５図は第４図の要部を拡大し
て示す縦断面図、第６図（ａ）　（ｂ）は第１図主要部
の作用の説明図、第７図は第１図の処理速度を示すグラ
フ、第８図は従来のアッシング装置を示す構成図である
。１２・・・半導体ウェハ、　　１７・・・ガス流出部、
１７ｃ・・・突起物、　　　　１７ｄ、４７ｄ・・・拡
散板、４８・・・振動発生装置。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図第４図１６′ 第５図第６図（ａ）　　　　　　（ｂ）第７図アラシンク時間（Ｓ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被処理基板の表面に被着された膜を、上記被処理
基板に近付けて対向配置されたガス流出部から上記被処
理基板に向けてアッシングガスを流出させて除去処理す
るに際し、上記アッシングガスに撹乱を与える撹乱手段
により上記アッシングガスの流れを乱して除去処理する
ことを特徴とするアッシング方法。
（２）撹乱手段は、上記ガス流出部に配置された突起物
によることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のア
ッシング方法。
（３）撹乱手段は、上記アッシングガスに接する振動体
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
ッシング方法。
（４）被処理基板の表面に被着された膜を、上記被処理
基板に近付けて対向配置されたガス流出部から上記被処
理基板に向けてアッシングガスを流出させて除去処理す
るに際し、上記アッシングガスに撹乱を与える撹乱手段
を備えたことを特徴とするアッシング装置。
（５）撹乱手段は、上記ガス流出部に配置された突起物
であることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載のア
ッシング装置。
（６）撹乱手段は、上記アッシングガスに接する振動体
であることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載のア
ッシング装置。