JPS6332924A

JPS6332924A - 半導体ウエハ処理装置

Info

Publication number: JPS6332924A
Application number: JP17514286A
Authority: JP
Inventors: Kimiharu Matsumura; 松村　公治; Keisuke Shigaki; 志柿　恵介; Yutaka Amamiya; 雨宮　裕; Shunichi Iimuro; 俊一飯室
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1986-07-25
Filing date: 1986-07-25
Publication date: 1988-02-12
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPH06101424B2

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が行なわれる。

この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例と
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、−
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Ｑ４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、
アッシング速度が５０〜１５０ｎｍ／ｍｉｎと遅り処理
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、
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、前記半導体ウェハを収容する処理室と
、この処理室内の前記半導体ウェハに近接対向して配置
され前記半導体ウェハへ向けて前記ガスを流出させ排ガ
スを前記処理室内から排出させるガス流出・排出部とを
備えたことを特徴とする。

く作　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、排ガスを処理室内から排出させるガス流出・
排出部が設けられている。

このガス流出・排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、半導体ウェハ面に新しいオ
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、半導体ウェハ表面において、被着された膜との酸
化化学反応により生じた排ガスは、直ちにこのガス流出
・排出部から処理室外に排出される。

したがって、排ガスが半導体ウェハの表面を通過するこ
となく、直らにこの半導体ウェハの表面から除去される
ので、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１０図のグラフに点線ａで示
すように中心部と周辺部等における半導体ウェハの部位
によるアッシング速度の違いが生じることなく、実線す
で示すように半導体ウェハ全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１
３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上方には、第２図にも示すように例えば０．
１〜５ｍｍ　、好ましくは１〜２ｍｍ程度の幅を有し、
平行する１０本の細長いスリット状の開口１７ａ・・・
１７ｊから構成されるガス流出・排出部１７が配置され
ており、このガス流出・排出部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、ガス流出・排出部１７の開口１７ａ〜１７ｅはガ
ス流量調節器１９を介して酸素供給源２０に接続された
オゾン発生器２１に接続されており、開口１７ｆ〜１７
ｊは排出装置２２に接続されている。

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を上昇させ、
ガス流出・排出部１７と、半導体ウェハ１２表面との間
隔が例えば０．５〜２０鉗稈度の所定の間隔に設定され
る。なおこの場合、ガス流出・排出部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ｍ
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１９によって、流量が例え
ば３〜１５！２．／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
、排出装置２２により開口１７ｆ〜１７ｊから、例えば
処理至１１内の気体圧力が７００〜２００Ｔｏｒｒ程度
の範囲になるよう排気する。

なおこの時、第３図に矢印で示すようにカス流出・排出
部１７と半導体ウェハ１２との間には、開口１７ａ〜１
７ｅから半導体ウェハ１２へ向かい、半導体ウェハ１２
表面において反則され、開口１７ｆ〜１７ｊへ向かい、
ここから排出されるガスの流れが形成される。したがっ
て、半導体ウェハ表面において、被着された膜との酸化
化学反応により生じた排ガスが半導体ウェハ１２の表面
を通過することなく、直ちにこの半導体ウェハ１２の表
面から除去されるので、半導体ウェハ１２の表面に常に
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１２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。

そして、例えば中心部と周辺部等における半導体ウェハ
１２の部位によるアッシング速度の違いが生じることな
く、半導体ウェハ１２全体に高速で均一なアッシング速
度を得ることができる。

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、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程度以上に加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カス流出・排出部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・排出部１７との間を数Ｔｌ１
ＩＩとし、オゾンを含有するガス流量を２〜４０　Ｓ、
ｅ（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。

なお、この実施例ではカス流出・排出部１７を、平行す
るスリット状の開口１７ａ・・・１７ｊて、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６図に示すように複数の同心円状のスリット２７ａ
・・・２７ｊ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を配置された開
口３７ａ・・・３７ｊにより構成しても、第８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・・
・４７ｊ等により構成してもよいことは勿論である。

また第９図に示すように、開口１７ａ〜１７ｅを排出装
置２２にも接続し、開口１７ｆ〜１７ｊをガス流量調節
器１９にも接続して、これらの配管にガス流路切り替え
用の弁２３ａ〜２３ｄを配置することにより、１回のア
ッシング処理工程においてガスを流出する開口１７ａ〜
１７ｅと排ガスを排出する開口１７ｆ〜１７ｊを時間等
によって切り替えてガスの流出および排出を行なうよう
構成してもよい。

また、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Ｎｚ、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かできる
。

［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図はガス
の流れを示す説明図、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〜第８図はガス流出・排出部の変形例を
示す下面図、第９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１０図はアッシング速度と半導体
ウェハ中心からの距離との関係を示すグラフ、第１１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・排出部
、１７ａ〜１７ｊ・・・開口、１９・・・ガス流量調節
器、２１・・・オゾン発生器、２２・・・排出装置。出願人　　　　　東京エレクトロン株式会社代理人　弁
理士　　須　山　佐　− 第１図５ＷＬ度　（０Ｃ）第４図第５図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（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、前記半導体ウェハを収容する処理室と、この処理室
内の前記半導体ウェハに近接対向して配置され前記半導
体ウエハへ向けて前記ガスを流出させ排ガスを前記処理
室内から排出させるガス流出・排出部とを備えたことを
特徴とするアッシング装置。