JPS6332927A - 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
機物でおるフォトレジスト膜を酸化して二酸化炭素、−
Ｗ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７ツシング処理を行なうアッ
シング装置がおる。

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、かつフオ］・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、オゾンを発生するオゾン発生装置の
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
たことを特徴とする。また、上記近接対向間隔は０．５
ｍｍ乃至２０ｍｍが好ましい。

（作　用） 第１１図のグラフは、縦軸をオゾン濃度、横軸をオゾン
輸送距離として、その関係を示すもので、このグラフか
られかるようにオゾン輸送距離が長くなるとオゾン濃度
が減少し、縦軸をアッシング速度、横軸をオゾン輸送距
離とした第１２図のグラフに示すようにアッシング速度
が遅くなる。

そこで、本発明のアッシング装置では、オゾンを発生す
るオゾン発生装置のガス流出部を半導体ウェハに近接対
向して配置してオゾン輸送距離を短くし、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、半導体ウェハ面へオゾン発生装置で発生した新
しいオゾンを直ちに供給することができる。したがって
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。

（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、ガス流量調節器１７を介して酸素
供給源１８に接続され、例えばコロナ放電等によってオ
ゾンを発生させるオゾン発生装置１９が配置されている
。このオゾン発生装置１９のガス流出部１９ａは、半導
体ウェハ１２に近接対向して配置されており、このガス
流出部１９ａには、第２図にも示すように多数の小孔２
０ａを備えた拡散板２０が配置されている。またガス流
出部１９ａには、冷却装置２１から冷却水等を循環され
る配管２１ａが配置されている。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、拡散板２０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１
２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、
拡散板２０と、半導体ウェハ１２表面との間隔が例えば
０．５〜２０ｒｎｍ程度の所定の間隔に設定される。

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
℃〜５００℃程度の範囲に加熱し、酸素供給源１８から
供給される酸素ガスをガス流量調節器１７によって流量
が、例えば３〜１５λ／ｍｉｎ程度となるよう調節し、
オゾン発生装置１９で発生させたオゾンとともに、ガス
流出部１９ａに配置された拡散板２０の多数の小孔２０
ａから半導体ウェハ１２に向けて流出さける。そして、
排気装置２３により例えば処理室１１内の気体圧力が７
００〜２００Ｔｏｒｒ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オゾン発生装置１９
で生成されたオゾンは、はとんど輸送距離を必要とせず
、酸素ガスとともにガス流出部１９ａから拡散板２０の
多数の小孔２０ａを通って流出し、拡散板２０と半導体
ウェハ１２との間に形成される半導体ウェハ１２の中央
部から周辺部へ向かうガスの流れによって直ちに半導体
ウェハの表面に供給される。

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、この酸素原子ラジ
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、オゾン発生装置１９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２０の開口部温度は２５℃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拡散板２０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１
２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１
２と拡散板２０との間を数ｍＴｌ１とし、オゾンを含有
するガス流量を２〜４０５ｆｌ（Ｓβ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／ｍ　ｉ　ｎの高速なアッシング処理を行な
うことができる。

なあ、この実施例では、多数の小孔２０ａを備えた拡散
板２０を用いたが、本発明は係る実施例に限定されるも
のではなく、例えば拡散板は、第６図に示すように複数
の同心円状のスリット３０ａを備えた拡散板３０、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４０、第８図に示すように直線状のスリット
５０ａを備えた拡散板５０、第９図に示すように規則的
に配列された大きざの異なる小孔６０ａを備えた拡散板
６０、第１０図に示すように渦巻状のスリット７０ａを
備えた拡散板７０等としてもよい。

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　、Ｎ８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拡散板と半導
体ウェハとの距Ｒｔの関係を示すグラフ、第６図〜第１
０図は第２図に示す拡散板の変形例を示す下面図、第１
１図はオゾン濃度とオゾン輸送距離の関係を示すグラフ
、第１２図はアッシング速度とオゾン輸送距離の関係を
示すグラフ、第１３図は従来のアッシング装置を示す構
成図である。 １２・・・・・・半導体ウェハ、１９・・・・・・オゾ
ン発生装置、１９ａ・・・・・・ガス流出部、２０・・
・・・・拡散板。 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 １塵（Ｃ） 第４図 第６図 第７図 ２８図 第９図 第′ｌＯ図 オソ゛°ン１！４Ｐｔ’ｌ−＃＊　　　　（ｍ）第１１
図 オシ°ンｔｉｆｉＱＬＥＮｆＬ　　　（ｍ）第１２図 第８図

Claims (2)

【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、オゾンを発生するオゾン発生装置のガス流出部を
   前記半導体ウェハに近接対向させて配置したことを特徴
   とするアッシング装置。
2. （２）半導体ウェハとガス流出部間の近接間隔は０．５
   ｍｍ乃至２０ｍｍである特許請求の範囲第１項記載のア
   ッシング装置。