JPS6358932A - 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、半導体ウェハ等の被処理基板に被着されたフ
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有機高分子のフォトレジス
ト膜をマスクとして用い、半；ダ体つェハ上に形成され
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。

ｒ！２索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
室に買ぎ、処理杢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
り有機物であるフィ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がらの紫外線を処理￥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おる。ざらに、このようなオゾン
を用いたアッシング装置では、オゾンが外部へ流出し、
このオゾンから発生する酸化力の強い酸素原子ラジカル
が、外部に対して悪影響を与える可能性があるという問
題もある。

本発明はかかる従来の事情に対処してなされたもので、
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アッシング処理を行うことができ、
かつ、半導体ウェハに損傷を与えたり、オゾンが外部に
流出して外部に悪影響を与えることのないアッシング装
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、処理室内に配置された被処理基板の
表面に被着された膜の少なくとも一部をオゾンを含有す
るガスにより除去するアッシング装置において、前記ガ
スによる除去後の排ガス中に含まれるオゾンを分解する
手段を備えたことを特徴とする。

（作　用） 本発明のアッシング装置では、被処理基板に近接対向し
て配置され、この被処理基板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等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、被処理基板面に新
しいオゾンを供給する。そして、加熱手段により加熱さ
れた被処理基板の熱によりオゾンを分解して酸素原子ラ
ジカルを発生させ、酸素原子ラジカルと被処理基板に被
着された膜との酸化化学反応を促進させることにより、
高速で均一なアッシング速度を得ることができる。

また、例えば被処理基板を加熱する加熱手段を熱源とし
、排ガスを加熱して排ガス中に含まれるオゾンを分解す
る手段を備えており、オゾンが外部に流出して外部に悪
影響を与えることを防止することができる。

（実施例） 以下、本発明のアッシング装置の実施例を図面を参照し
て説明する。

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１３は、温度制御装置１４によって制御さ
れるヒータ１５を内蔵した伝熱板１６から構成され、半
導体ウェハを加熱する。

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３図にも示す
ように多数の小孔１７ｂを備えた拡散板１７Ｇとから構
成されるガス流出部１７が配置されており、ガス流出部
１７は、冷却装置１８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。また、ガス流出部１７は、処理室１１外部に
設けられた円形の開口１１Ｇから挿入されて配置されて
おり、コーン部１７ａと開口１１Ｃとの間は伸縮自在と
された蛇腹状の接続部材１９ａで接続されて気密的に閉
塞され、この接続部材１９ａと昇降装置１９とによって
載置台１３に対して上下に移動可能に構成されている。

そしてガス流出部１７は、ガス流量調節器２０を介して
酸素供給源２１に接続されたオゾン発生器２２に接続さ
れている。

また、載置台１３の周囲には、例えばスリット状おるい
は複数の開口等からなる排気口２３が載置台１３の周囲
を囲むように設けられており、この排気口２３は、排気
流路２４を介して排気装置２５に接続されている。この
排気流路２４には排ガス中に含まれるオゾンを分解する
手段が設けられている。例えば、載置台１３の伝熱板１
６に沿って周囲から底部を経て、処理室１１の外側に排
出されるよう構成されており、例えば第４図および第５
図に示すように、伝熱板１６の下部などにおいて、蛇行
させた排気流路２４ａ、渦巻状とした排気流路２４ｂ等
として伝熱板１６との接触部の長さを長くして伝熱板１
６の熱により排気流路内を通る排ガスを充分加熱するこ
とができるよう構成されている。

すなわちこの排気流路２４は、排気流路２４内で伝熱板
１６の熱を用いて排ガスを加熱してこの排ガス内に含ま
れるオゾンを熱により分解し、処理室１１外部に排出さ
れる排ガス内にオゾンが含まれることのないようにする
オゾン除害手段とされている。

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１９によってガス流出部１７を
上昇させ、載置台１３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１９によってガス流出部１７を下降さ
せ、ガス流出部１７の拡散板１７Ｇと、半導体ウェハ１
２表面との間隔が例えば０．５〜２０龍程度の所定の間
隔に設定される。なおこの場合、載置台１３を昇降装置
によって上下動させてもよい。

そして、伝熱板１６内に内蔵されたビータ１５を温度制
御装置１４４こよって制御することにより、載置台１３
の温度を例えば３００℃程度に加熱し半導体ウェハ１２
を３００℃程度に加熱する。

そして、酸素供給源２１およびオゾン発生器２２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２
０によって流量が、例えば３〜１５Ｓｆｌ／ｍ１ｎ（常
温常圧換算での流量）程度となるよう調節し、拡散板１
７Ｇ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２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、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、オゾン発生器２２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分解は促進され、その寿命
は急激に短くなる。そこで、オゾンが分解して発生する
酸素原子ラジカルによる酸化反応を利用して行なうアッ
シング処理中における半導体ウェハ１２の温度は、１５
０℃乃至５００℃程度に加熱することが好ましく、また
、オゾン除害手段の熱源の温度も１５０℃乃至５００℃
程度に加熱することが好ましい。このためこの実施例で
は、半導体ウェハ１２およびオゾン除害手段の熱源であ
る伝熱板１６の温度は３００℃程度とされている。一方
、ガス流出部１７の開口の温度は２５℃程度以下とする
ことが好ましいので、ガス流出部１７は冷却装置１８お
よび配管１８ａにより、２５℃以下に冷却されている。

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、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、この実施例の
アッシング装置の６インチの半導体ウェハ１２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重母％程度となるよう調筋されている。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ｎとし、オ
ゾンを含有するガス流量を２〜４０　Ｓｉ、／ｍｉｎ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
。

またこの時、排ガスは、前述のようにオゾン除害手段、
すなわら伝熱板１６を熱源とした排気流路２４内で分解
されるので処理室１１の外部に排出される排ガス中には
、オゾンが含まれることはなく、酸素原子ラジカルによ
り外部に悪影響を与えることはない。

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１７Ｇは、第８
図に示すように複数の同心円状のスリット３０ｂを描え
た拡散板３０Ｃとしてもよく、第９図に示すように金属
おるいはレラミック等の焼結体からなる拡散板３１ｃ、
第１０図に示すように直線状のスリット３２ｂを備えた
拡散板３２ｃ、第１１図に示すように大きざの異なる小
孔３３ｂを配置された拡散板３３Ｃ１第１２図に示すよ
うに渦巻状のスリット３４ｂを備えた拡散板３４ｃ等と
してもよい。また、円鉗形状のコーン部１８ａは、第１
３図に示すように円柱形状部３５８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。

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、ＡＩ’、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。

［発明の効果］ 上述のように本発明のアッシング装置では、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
短時間でアッシング処理を行うことができ、かつ、半導
体ウェハに損傷を与えたり、オゾンが外部に流出して外
部に悪影響を与えることがない。

【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図の要部を拡大して示す縦断面図、第
３図は第１図の要部を示す下面図、第４図および第５図
は第１図の要部を拡大して示す横断面図、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８図〜
第１２図は第３図に示すガス流出部の変形例を示す下面
図、第１３図はガス流出部の変形例を示す縦断面図、第
１４図は従来の７ツシング装置を示す構成図である。 １１・・・・・・処理室、１２・・・・・・半導体ウェ
ハ、１４・・・・・・温度制御装置、１５・・・・・・
ヒータ、１６・・・・・・伝熱板、１７・・・・・・ガ
ス流出部、２２・・・・・・オゾン発生器、２３・・・
・・・排気口、２４・・・・・・排気流路、２５・・・
・・・排気装置。 出願人　　　　　東京エレクトロン株式会社代理人　弁
理士　　須　山　佐　− 髭（０Ｃ） 第６図 ウニへ−ａ：３００℃　　　　ウニノー羽ト二６イシ手
第７図 第１１　図 第１２図 第１３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）処理室内に配置された被処理基板の表面に被着さ
   れた膜の少なくとも一部をオゾンを含有するガスにより
   除去するアッシング装置において、前記ガスによる除去
   後の排ガス中に含まれるオゾンを分解する手段を備えた
   ことを特徴とするアッシング装置。
2. （２）オゾン分解手段の熱源は、被処理基板を加熱する
   加熱手段である特許請求の範囲第１項記載のアッシング
   装置。