JPS6348825A - 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１ （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、−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ｖ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ィ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）子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か−・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７Ｉ−１〜レジスト膜の付いた半導体ウェハを処
理室に置ぎ、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、バッチ速埋でアッシング処理を行なうアッ
シング装置がおる。

第１４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（プられた石英
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ＩＦ）（’＞５を与えることなく、かつ
）Ａ１〜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、電屏貿溶液を電気分解してオゾンを
発生させるオゾン発生装置と、前記半導体ウェハに近接
対向して配置され前記オゾン発生装置で発生させたオゾ
ンを含むガスを前記半導体ウェハへ向けて流出させるガ
ス流出部とを備えたことを特徴とする。

（作　用） 第１３図のグラフは、縦軸をアッシング速度、横軸をオ
ゾン濃度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、オゾン濃度が高くなればアッシング速度
が速くなる。

本発明のアッシング装置は、水等の電解質溶液の電気分
解によりオゾンを発生させるオゾン発生装置を備えてお
り、このような水等の電解質溶液の電気分解によりオゾ
ンを発生ざぜるオゾン発生装置は、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に比べて、
オゾンの溌喰を高めることができ、ガス中のオゾン濃度
を１０〜１５％の高濃度とすることができる。

本発明のアッシング装置では、このオゾン発生装置で発
生させた高濃度のオゾンを含むガスを前記半導体ウェハ
に近接対向して配置されたガス流出部から前記半導体ウ
ェハへ向けて流出させる。

したがって大量の酸素原子ラジカルを発生させることが
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、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１］内に
は、例えば真空チャック１２等により半導体ウェハ１３
を下向きに吸霜保持するウェハ保持部１４が配置されて
おり、このウェハ保持部１４は、温度制御装置１５によ
って制御されるヒータ１６を内蔵し、昇降装置１７によ
って上下に移動可能に構成されている。

ウェハ保持部１４下方には、純水供給装置１８から供給
される純水を電気分解してオゾンを発生させる電気分解
式のオゾン発生装置１つが配置されており、このオゾン
発生装置１９の上部ガス出口には、気液分離器２０が配
置され、この気液分離器２０のガス流出部２０ａは、半
導体ウェハ１３に近接対向して配置されており、このガ
ス流出部２０ａには、第２図にも示すように多数の小孔
２１ａを備えた′拡散板２１が配置されている。また気
液分離器２０には、反応ガス温度調節器２２から冷却水
等を循環される配管２２ａが配置されており、オゾン発
生装置１つの純水を収容する水（曹には、原料水温度調
節器２３から冷却水等を循環される配管２３ａが配置さ
れている。なお処理室１１の上部には、排気口２４が設
けられており、この排気口２４から排気装置２５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１７によってウェハ保持部１４
を上昇さぜ、拡散板２１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３２けられ、半導体
ウエハゴ３がこのウェハ搬送装置等によりウェハ保持部
１４に下向きに配置され、吸着保持される。

この後、昇降装置１７によってウェハ保持部１４を下降
させ、拡散板２１と、半導体ウェハ１３表面との間隔が
例えば０．５〜２０ｍ＋ｎ程度の所定の間隔に設定され
る。

そして、ウェハ保持部１４に内蔵されたヒータ１６を温
度制御装置１５により制御し半導体ウェハ１３を例えば
１５０’Ｃ〜５００’Ｃ程度の範囲に加熱し、オゾン発
生装置１９で発生させたオゾンを含む酸素ガスを、気液
分離器２０で水分を取り除き乾燥させた後、拡散板２１
の多数の小孔２１　ａ　ｈ）ら半導体ウェハ１３に向け
て流出さける。そして、排気装置２５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図に示すように、オゾン発生装置１９で生
成されたオゾンは、電気分解によって生じた酸素ガスと
ともに、水（ｉ１９ａ内を泡状になって上昇し、気液分
離器２０で水分を除去され、拡散板２１の多数の小孔２
１ａから、拡散板２１と半導体ウェハ１３との間に形成
される半導体ウェハ１３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１３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１３およびそ
の周囲の雰囲気により加熱されて分解し、多量の酸素原
子ラジカルが発生する。そして、この酸素原子ラジカル
が半導体ウェハ１３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、フォトレジスト膜か
除去される。

なお、第４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か長くなるとオゾン
）開度か減少し、縦軸をアッシング速７度、横軸をオゾ
ン輸送距離とした第５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、この実施例のアッシング装置では、オゾン発生
装置１９を半導体ウェハ保持部］４の下方に配置し、半
導体ウェハ１３の表面へオゾン発生装置で発生したオゾ
ンを直ちに供給する。

また、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６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２１の開口部温度は２５°Ｃ程度
以下とすることか好ましく、一方、半導体ウェハ１３の
温度は１５０°Ｃ程度以上に加熱することが好ましい。

第７図のグラフは、縦軸を７ツシング速度、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
アッシング装置にあける拡散板２１と半導体ウェハ１３
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
３を３００℃に／Ｊｌｌ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、１０〜１唾１％
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１３と拡散板２１との間を数冊とし、オゾンを含有す
るガス流量を２〜４０　Ｓλ（ＳｉＱは常温常圧検線で
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。

なあ、この実施例では、多数の小孔２１ａを備えた拡散
板２１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８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９
図に示すように金属おるいはセラミック等の焼結体から
なる拡散板４０、第１０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１１図に示すように規
則的に配列された大ぎさの異なる小孔６０ａを備えた拡
散板６０、第１２図に示すように渦巻状のスリット７０
ａを備えた拡散板７０等としてもよい。

さらに、この実施例ではアッシング対象とじてフｙｔ　
ｈ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、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ざＵ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１甥を与えることなく、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
理により辺部間で７ツ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図の要部を示ず下面図、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
濃度とオゾン輸送距離の関係を示すグラフ、第５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
６図はオゾンの半減期と温度の関係を示すグラフ、第７
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離の関係を示すグラフ、第
８図〜第１２図は第２図に示す拡散板の変形例を示す下
面図、第１３図はオゾン濃度とアッシング速度の関係を
示すグラフ、第１４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、１９・・・・・・オゾ
ン発生装置、２０ａ・・・・・・カス流出部、２１・・
・・・・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　（左　− 第１　図 第２図 第３　図 オゾン輸送距財　（ｒｎ） ４　Ｐ オソ゛ン栃日免ご巨稚　　（ｍ） 第５　図 第６１ｖ！ づス二大量　（５１７ｍ１ｎ） 灯７凹 第８図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図 オゾンＥ１度（Ｗｔ１１／、） 第１３図 嬉１４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、電解質溶液を電気分解してオゾンを発生させるオ
   ゾン発生装置と、前記半導体ウェハに近接対向して配置
   され前記オゾン発生装置で発生させたオゾンを含むガス
   を前記半導体ウェハへ向けて流出させるガス流出部とを
   備え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。