JPS6332930A - アッシング装置 - 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０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
機物でおるフォトレジスト膜を酸化して二酸化炭素、−
ａ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１９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
という問題が必る。

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） すなわら本発明は、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、前記ガス流出部にオゾンを分解する触媒
を配置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る。

また、このガス流出部には、オゾンを分解し、酸素原子
ラジカルを発生させる触媒が配置されており、半導体ウ
ェハ表面に接触する酸素原子ラジカルの発生量を増大さ
せ、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、多数の小孔１７ｂを備えた拡散板１７Ｇとから構
成されるガス流出部１７が配置されている。この拡散板
１７Ｇの半導体ウェハ１２と対向する側および小孔１７
ｂ内には、オゾンを分解して酸素原子ラジカルを発生さ
せる触媒、例えばパラジウム、白金、ロジウム、マンガ
ン、銅、鉛、ニッケル、バナジウム、ルテニウム等の金
属の無担持触媒あるいはアルミナ、シリカ、カーボン、
ぜオライ１〜、等との坦持触媒、酸化物および過酸化物
等からなる触ｔｓ１７ｄが被着されている。またガス流
出部１７は、冷却装置１８からコーン部１７ａ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。

そしてガス流出部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ｇ
２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」６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。

この俊、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０．５〜２０ｍｎ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
置によって上下動ざＶ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
℃〜５００℃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
〜１５β／ｍｉｎ程度となるよう調節し、拡散板１７ｃ
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から流出したガスは、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、触媒１７ｄと接触し、その結果発生す
る多事の酸素原子ラジカルが加熱された半導体ウェハ１
２に到達する。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℃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■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１
２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Ｒ％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１
７との間を数ｍｖとし、オゾンを含有するガス流量を２
〜４０　ＳＪ２．（Ｓ、ｆｆｉ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。

また、縦軸をアッシング速度、横軸を半導体ウェハの温
度とした第６図のグラフは、半導体ウェハ１２とガス流
出部との距離を１ｍｍとし、ガス流量を７．５Ｓｌ／ｍ
ｉｎとして、６インチの半導体ウェハをｐｔ−アルミナ
触媒を配置した場合（実線ａ〉と、触媒を配置しない場
合（点線ｂ）とのアッシング速度を比較するもので、こ
のグラフに示されるように触媒１７ｂを配置することに
よりアッシング速度を高速化することができる。

なお、この実施例ではガス流出部１７を、円鉗形状のコ
ーン部１７ａの開口部に多数の小孔１７ｂを備えた拡散
板１７Ｇを配置し、この拡散板１７Ｃに触媒１７ｄを被
着させて構成したが、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１７Ｇは、第７図に示すよ
うに複数の同心円状のスリット２７ｂを備えた拡散板２
７ｃとしてもよく、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３７Ｃ１第９図に示
すように直線状のスリット４７ｂを係えた拡散板４７Ｃ
１第１０図に示すように規則的に配置された大きさの異
なる小孔５７ｂを備えた拡散板５７Ｇ、第１１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。

また触媒１７ｄは、第１２図に示すように拡散板１７Ｃ
の小孔１７ｂ内の一部と表面おるいは第１３図に示すよ
うに表面のみに被着させてもよく、第１４図に示すよう
に、拡散板７７Ｃの表面に微小な突起物等を設け、この
突起物に被着させてガスとの接触面積を増大させること
もでき、金属あるいはセラミック等の焼結体からなる拡
散板３７Ｃ等を用いた場合は、第１５図〜第１７図に示
すように拡散板３７Ｇ全体および表面、または断面の１
部および表面、あるいは表面のみに被着させてもよい。

そして、これらの拡散板は、第１８図に示すように、ガ
ス流出部８７を複数のコーン部８７ａにより構成し、複
数の領域に分割された開口部を形成する場合等にも用い
ることができる。

さらに、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町したが、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ができ
る。

し発明の効果］ 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縦断面図、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儀およびガス流出部
と半導体ウェハとの距離の関係を示すグラフ、第６図は
触媒の作用を示すグラフ、第７図〜第１１図は第２図に
示すガス流出部の変形例を示す下面図、第１２図〜第１
８図は拡散板の変形例を示す縦断面図、１９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、１７ｄ・・・・・・触媒、１９・・・・・・ガ
ス流量調節器、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 １虐　（１〕フ 第４図 第５図 クエへ逼度（Ｃ） 第６図 第７図 第８図 講９図 ＃ＩＪ１０図 第１１図 ７ｃ 第１４図 ５に ７ｃ 第、□図　　　　Ｔ／’ｄ 第１８図 第１９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、前記ガスを前記半導体ウエハへ向けて流出させる
   ガス流出部を前記半導体ウエハに近接対向させて配置し
   、前記ガス流出部にオゾンを分解する触媒を配置したこ
   とを特徴とするアッシング装置。
2. （２）ガス流出部に設けられる触媒は、ガス流路に設け
   られることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のア
   ッシング装置。