JPS6332923A - 半導体ウエハ処理装置 - 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、半導体ウェハに被着されたフォトレジスト膜
等をオゾンを利用して酸化して除去するアッシング装置
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なわれる。

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おる。

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なわれる。

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おる。

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、処理空白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１３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、半導体ウェハに損傷を与える
という問題がある。

また、紫外線を用いたアッシング装置では、前記のプラ
ズマによる損傷を半導体ウェハに与えることはないが、
アッシング速度か５０〜１５０ｎｍ／ｍｉｎ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
か行えないという問題がおる。

本発明はかかる従来の事情に対処してなされたもので、
半導体ウェハに損傷を与えることなく、かつフォトレジ
スト膜のアッシング速度が速く、大口径半導体ウェハの
枚葉処理等に対応することの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、半導体ウェハ表面に被着された膜を
オゾンを含有するガスにより酸化して除去するアッシン
グ装置において、オゾンを含有するガスを前記半導体ウ
ェハへ向けて流出させるガス流出部を前記半導体ウェハ
に近接対向させて配置し、このガス流出部から流出させ
る前記ガスの流量およびオゾン濃度を複数に分割された
領域毎に調節可能に構成したことを特徴とする。

（作　用） 本発明のアッシング装置では、半導体ウェハに近接対向
してこの半導体ウェハへ向けてオゾンを含有するガスを
流出させるガス流出部が設けられている。このカス流出
部から例えばオゾンを含む酸素ガス等を流出させること
により、半導体ウェハ而に新しいオゾンを供給すること
ができ、酸素原子ラジカルと半導体ウェハに被着された
膜との酸化化学反応を促進させることができる。

また、複数の領域毎に流出させるオゾンを含有するガス
の流量およびオゾン濃度を調節可能に構成されており、
例えば、縦軸をアッシング速度、横軸を半導体ウェハ中
心からの距離とした第１２図のグラフに示すような中心
部と周辺部等の半導体ウェハの部位によるアッシング速
度の違いを、ガスの流量および／またはオゾン濃度によ
って補正して、半導体ウェハ仝体に高速で均一なアッシ
ング速度を得ることができる。

（実施例） 以下、本発明のアッシング装置を図面を参照して実施例
について説明する。

第１図は本発明の一実施例のアッシング装置を示すもの
で、この実施例のアッシング、装置では、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１
５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上方には、第２図にも示すように、例えば領
１〜５ｍｍ好ましくは１〜２ｍｍ程度の幅を有し、３〜
３０ｍｍ好ましくは５〜１５ｍｍ程度の間隔を隔てて平
行する５本の細長いスリット状の開口１７ａ・・・１７
ｅから構成されるガス流出部１７か配置されてあり、こ
のガス流出部１７は冷却装置１８から循環される冷却水
等により冷却されている。

また、カス流出部１７の開口１７ａ、１７ｅはガス流量
調節器’１９ａに、開口１７ｂ、１７ｄはカス流量調節
器１９ｂに、開口１７Ｇはガス流量調節器１９Ｇに接続
されており、これらのガス流量調節器１９ａ、１９ｂ、
１９Ｇは、酸素供給源２０に接続されたオゾン発生器２
１に接続されている。なお処理室１１の下部には、排気
口２２が設けられており、この排気口２２から排気装置
２３により排気が行なわれる。

そして上記構成のこの実施例の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。

すなわち、まず昇降装置１６によって載置台１３を下降
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載置台１３上に載
置され、吸着保持される。

この後、昇降装置１６によって載置台１３を上昇ざぜ、
カス流出部１７の開口１７ａ・・・１７ｅと、半導体ウ
ェハ１２表面との間隔が例えば０．５〜２０ｍＴｌ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
１７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を例えば１５０
°Ｃ〜５００’Ｃ程度の範囲に加熱し、酸素供給源２０
およびオゾン発生器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１９ａ、１９ｂ、１９Ｇに
よって全体の流量が例えば３〜１５ｆｌ／ｍｉｎ程度と
なるよう調節し、開口１７ａ・・・１７ｅ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１１内の気体圧力が７００〜２００Ｔｏｒｒ程度
の範囲になるよう排気する。

なお、第３図に矢印で示すようにガス流出部１７と半導
体ウェハ１２との間には、半導体ウェハ１２の中央部か
ら周辺部へ向かうガスの流れが形成される。このため開
口１７ａ・・・１７ｅから単位面積当たりの流量を一様
にしてオゾンを含有する酸素ガスを流出させると、特に
大口径の半導体ウェハ１２の場合、前述の第１２図のグ
ラフに示したように周辺部でアッシング速度が遅くなる
等半導体ウェハ１２の部位によりアッシング速度に差異
が生じる。したがって処理時間が、アッシング速度の遅
い部位によって長くなるので、アッシング速度が一様と
なるよう開口１７ａ、１７ｅと、開口１７ｂ、１７ｄと
、開口１７ｃの単位面積当たりのガス流出量をガス流量
調節器１９ａ、１９ｂ、１９ｃにより調節する。

また、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、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寿命は急激に短くなる。

このためガス流出部１７の開口の温度は２５°Ｃ程度以
下とすることが好ましく、一方、半導体ウェハ１２の温
度は１５０’Ｃ程度以上に７Ｊ１１熱することが好まし
い。

第５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、上記説明のこの実施例の
アッシング装置におけるガス流出部１７と半導体ウェハ
１２間の距離をパラメータとして６インチの半導体ウェ
ハ１２を３００’Ｃに加熱した場合のアッシング速度の
変化を示している。

なお、オゾン濃度は３〜１０重量％程度となるよう調節
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
１７との間を数＋ｎｍとし、オゾンを含有するガス流量
を２〜４０　ＳＪ２　（ＳＪ２は常温常圧換算での流量
）程度の範囲とすることによりアッシング速度が１〜数
μｍ／ｍｉｎの高速なアッシング処理を行なうことがで
きる。また、縦軸をアッシング速度、横軸を半導体ウェ
ハ中心からの距離とした第６図のグラフに示すように、
開口１７ａ・・・１７ｅから流出させるオゾンを含有す
るガス流量を、各開口ごとに制御することにより、均一
なアッシング速度を得ることができる。

なお、この実施例ではカス流出部１７を、平行するスリ
ット状の開口１７ａ・・・１７ｅ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、例えば第７図
に示すように複数の同心円状のスリット２７ａ、２７ｂ
、２７ｃにより構成してもよく、おるいはスリットによ
らなくとも、例えば第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を配置された開口３
７ａ、３７ｂにより構成しても、あるいは第９図に示す
ように小孔を備えた拡散板を配置された開口４７ａ、４
７ｂ、４７Ｃ等により構成してもよい。そして、例えば
、金属あるいはセラミック等の焼結体からなる拡散板等
を用いる場合は、ガス流出部は第１０図に示ずように、
同心円状に配置されたコーン部３６ａ、３６ｂにより開
口３７ａ、３７ｂを形成し、この開口３７ａ、３７ｂに
拡散板３８ａ、３８ｂを配置することにより構成しても
よい。

また、第１１図に示すように、酸素供給源２０に接続さ
れたオゾン発生器２１を複数設け、ガス流出部１７の各
開口１７ａ・・・・・・１７ｅから流出するオゾンを含
有するガスの流量およびオゾン濃度を各開口ごとに制御
できるよう構成してもよい。

ざらに、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か、インクの除去を初
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。

［発明の効果］ 上述のように本発明のアッシング装置では、半導体ウェ
ハに損傷を与えることなく、かつアッシング速度が均一
で高速であるので、大口径半導体ウェハ等でも枚葉処理
により短時間で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図の要部を示す下面図、第３図はオゾ
ンを含有するガスの流れを示ず説明図、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
半導体ウェハとの距離の関係を示すグラフ、第６図は半
導体ウェハ中心からの距離とアッシング速度の関係を示
すグラフ、第７図〜第９図は第２図に示すガス流出部の
変形例を示す下面図、第１０図〜第１１図は第１図に示
すアッシング装置の変形例を示す構成図、第１２図は半
導体ウェハ中心からの距離とアッシング速度の関係を示
すグラフ、第１３図は従来のアッシング装置を示す構成
図でおる。 １２・・・・・・半導体ウェハ、１７・・・・・・ガス
流出部、１７ａ〜１７ｅ・・・開口、１９ａ〜１９ｃ・
・・・・・ガス流量調節器、２１・・・・・・オゾン発
生器。 出願人　　　　　東京エレク１〜ロン株式会社代理人　
弁理士　　須　山　佐　− 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 ２７ｃ 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体ウェハ表面に被着された膜をオゾンを含有
   するガスにより酸化して除去するアッシング装置におい
   て、オゾンを含有するガスを前記半導体ウエハへ向けて
   流出させるガス流出部を前記半導体ウェハに近接対向さ
   せて配置し、このガス流出部から流出させる前記ガスの
   流量を複数に分割された領域毎に調節可能に構成したこ
   とを特徴とするアッシング装置。