JPS6332925A - 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】 ［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おる。

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か一般的でおる。

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つエバを処理室に
置き、処理全肉に導入された酸素カ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を通して照則し、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ｌ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
いう問題がおる。

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、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、ｈ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
枚葉処理等においても、短時間で確実にアッシング処理
を行う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、半導体ウェハの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
ガス流出部と、前記処理室に配置されこの処理室内の前
記半導体ウェハを外部から目視可能とする窓とを備えた
ことを特徴とする。

く作　用） 本発明のアッシング装置では、処理室内の半導体ウェハ
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
のガ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
、高速で均一なアッシング速度を得ることができる。

また、この処理室には、処理室内に配置された半導体ウ
ェハを外部から目視可能とする窓が配置されており、半
導体ウェハの設置状態および処理の進行状況等を外部か
ら目視して確認することかできる。

（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。また、処理室１１の側壁には、例えば石英
ガラス等からなり、内部の半導体ウェハ１２を外部から
目視可能とする窓１１ａが配置されている。

載置台１３上方には、円錐形状のコーン部１７ａと、こ
のコーン部１７ａの開口部に配置され、第２図にも示す
ように多数の小孔１７ｂを陥えた拡散板１７ｃとから構
成されるカス流出部１７が配置されており、ガス流出部
１７は、冷ム１１装置１Ｂ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。

そしてカス流出部１７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７ツシング装置では、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、
ガス流出部１７の拡散板１７ｃと、半導体ウェハ１２表
面との間隔が例えば０．５〜２０ＩＩｌｖ程度の所定の
間隔に設定される。なおこの場合、カス流出部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
る酸素カスをガス流量調節器１つによって流量が、例え
ば３〜１５β／ｍｉｎ程度となるよう調節し、拡散板１
７ｃの多数の小孔１７ｂ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。

この時、第３図に矢印で示すようにガス流出部１７の多
数の小孔１７ｂから流出したカスは、拡散板１７ｃと半
導体ウェハ１２との間で、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を形成する。

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
ラジカルが多量に発生する。そして、口の酸素原子ラジ
カルが半導体ウェハ１２の表面に被着されたフォトレジ
スト膜と反応し、アッシングが行われ、フォトレジスト
膜が除去される。

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
下とするごとが好ましく、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離とし、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に加熱した場合のこの実施例
のアッシング装置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
ｍｍとし、オゾンを含有するガス流量を２〜４０　Ｓλ
（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。また処理室１１
には、窓１１ａが配置されているので、内部の半導体ウ
ェハ１２の設置状態あるいは処理の進行状況等を外部か
ら目視し確認することができるので、確実なアッシング
処理を行うことができる。

なお、この実施例ではガス流出部１７を、円錐形状のコ
ーン部１７ａの開口部に多数の小孔１７ｂを備えた拡散
板１７ｃを配置して構成したが、本発明は係る実施例に
限定されるもので′はなく、例えば拡散板１７ｃは、第
６図に示すように複枚の同心円状のスリブ］〜２７ｂを
備えた拡散板２７Ｃとしてもよく、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３７
Ｇ、第８図に示すように直線状のス１ノット４７ｂを備
えた拡散板４７ｃ、第９図に示すように大きざの異なる
小孔５７ｂを配置された拡散板５７ｃ、第１０図に示す
ように渦巻状のスリット６７ｂを備えた拡散板６７Ｃ等
としてもよい。また、円錐形状のコーン部１７ａは、第
１１図に示すように円柱形状部２７ａ等としても、どの
ような形状としてもよいことは、勿論である。

また窓は、第１２図に示すように、処理室１１の隣り合
う側壁あるいは対向する側壁等に複数設けて、採光窓等
として利用することもできる。

さらに、この実施例ではアッシング対象としてフｔ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Ｎ２、Ａｒ、Ｎｅ等のような
不活性なカ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
で高速であり、内部の半導体ウェハ１２の設置状態ある
いは処理の進行状況等を外部から目視し確認することが
できるので、大口径半導体ウェハ等でも枚葉処理により
短時間で確実に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〜第
１０図は第２図に示すガス流出部の変形例を示す下面図
、第１１図はガス流出部の変形例を示す縦断面図、第１
２図は第１図の変形例を示す構成図、第１３図は従来の
アッシング装置を示す構成図である。 １１・・・・・・処理室、１１ａ・・・・・・窓、１２
・・・・・・半導体ウェハ、１７・・・・・・ガス流出
部、２１・・・・・・オゾン発生器。 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 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７　ロ 第８図 第９図 第℃図 第１１図 第１２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体ウェハの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と
   、前記処理室に配置されこの処理室内の前記半導体ウェ
   ハを外部から目視可能とする窓とを備えたことを特徴と
   するアッシング装置。