JPS6358933A - 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７オトレジス
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侵には、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７オ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。

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
機物であるフォトレジスト膜を酸化して二酸化炭素、−
Ｍ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２０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５０〜１５０１ｍ／ｌ１ｌｉｎ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、
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かでき、
かつ、半導体ウェハに損傷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を酸素原子ラジカルを有するガスに
さらすことにより除去するアッシング装置において、少
なくとも内壁面に触媒が設けられた透孔内をオゾンを含
有するガスが流動するように構成して上記酸素原子ラジ
カルを発生させ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、例えば被処理基板に近接
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、例えばガス流出部と被処理基板との間に配置さ
れた加熱手段等にオゾンを分解して酸素原子ラジカルを
発生させる触媒を設け、この触媒の作用と、オゾンを含
む酸素ガスを加熱することにより、このガス中に含まれ
る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。

（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図および第２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が配置されている。

なお載置台１３には、半導体ウェハ１２を加熱するため
のヒータを配置する場合もある。

載置台１３上方には、円錐形状のコーン部１４ａと、こ
のコーン部１４ａの開口部に配置され、第３図にも示す
ように、多数の小孔１４ｂを備えた拡散板１４Ｇとから
構成されるガス流出部１４が配置されており、ガス流出
部１４は、冷却装置１５からコーン部１４ａの外側に配
置された配管１５ａ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１４は、処理室１１上部
に設けられた円形の開口１１ａから挿入されて配置され
ており、コーン部１４ａと開口１１ａとの間は伸縮自在
とされた蛇腹状の接続部材］６で接続されて気密的に閉
塞され、この接続部材１６と昇降装置１７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。

載置台１３とガス流出部１４との間には、第４図にも示
すように、温度制御装置１８によって制御され、例えば
セラミック等から構成され、多数の透孔１９ａを有し、
拡散板１４ｃとほぼ同径の薄い円板状に形成されて、こ
の板面に対して垂直方向にガスを流通させるヒータ１９
がガス流出部１４に固定されて配置されている。また、
このヒータ１９の表面および透孔１９ａ内の側壁部には
、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、鉛、
銅、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、ゼオライ
ト等との担持触媒、酸化物および過酸化物等からなる触
媒１９ｂが被着されている。

そしてガス流出部１４は、ガス流ｍ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、例えばスリット状あるい
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。

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によってガス流出部１４を
上昇させ、載置台１３とヒータ１９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１７によってガス流出部１４を下降さ
せ、ガス流出部１４の拡散板１４Ｇと、半導体ウェハ１
２表面との間隔が例えば０．５〜３０−１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
置によって上下動ざぜてもよい。

そして、ヒータ１９を温度制御装置１８によって制御す
ることにより、その温度を例えば３００℃程度に加熱し
、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２０によ
って流量が、例えば３〜１５　ＳＪｌ／ｍ１ｎ（常温常
圧換算での流量）程度となるよう調節し、拡散板１４Ｇ
の多数の小孔１４ｂ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１４の多
数の小孔１４ｂから流出したガスは、ヒータ１９の透孔
１９ａを通過して、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、表面にオゾンを分解して酸素原子ラジ
カルを発生させる触媒１９ｂを被着されたヒータ１９に
接触し、この触媒１９ｂの作用および加熱されることに
より分解し、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５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
シング処理においては、ガスの温度は、１５０℃乃至５
００℃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、ヒータ１９の温度は３００℃程度とされてい
る。一方、ガス流出部１４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１４は冷却装
置１５および配管１５ａにより、２５℃以下に冷却され
ている。

第６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温度とし、半導体ウェハとガス流出
部１４との距離を３１ＩＩＩＩ＋とし、ガス流量を７．
５ＳＩ／ｍｉｎ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の比較を示
すもので、このグラフに示されるように、触媒１９ｂを
配置することにより、アッシング速度をより高速化する
ことができる。

第７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、ガス流出部１４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１４との間を数１とし、オ
ゾンを含有するガス流量を２〜４０　Ｓλ／ｍｍ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
ｉｎの高速なアッシング処理を行なうことかできる。

なお、この実施例ではガス流出部１４を、円錐形状のコ
ーン部１４ａの開口部に多数の小孔１４ｂを備えた拡散
板１４Ｇ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１４Ｇは、第８
図に示すように複数の同心円状のスリット３０ｂを備え
た拡散板３０Ｃとしてもよく、第９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３１Ｃ１
第１０図に示すように平行する直線状のスリット３２ｂ
を備えた拡散板３２Ｇ、第１１図に示すように放射状に
配列された直線状のスリット３３ｂを備えた拡散板３３
Ｇ、第１２図に示すように大きざの異なる小孔３４ｂを
配置された拡散板３４Ｃ１第１３図に示すように渦巻状
のスリット３５ｂを備えた拡散板３５Ｃ等としてもよい
。このような拡散板の形状は、拡散板１４ｃと載置台１
３との間に配置されるヒータ１９についても同様であり
、上記第８図ないし第１３図に示した形状のヒータを用
いることもできる。また、触媒１９ｂは、第１４図に示
すようにヒータ１９の透孔１９ａ内の一部と表面に被着
させてもよく、第１５図に示すようにヒータ１９の表面
のみに被着させても、第１６図に示すようにヒータ１９
の表面等に微少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る。あるい
は第９図に示すような金属、セラミック等の焼結体でヒ
ータ１９を構成する場合は、第１７図ないし第１９図に
示すように、ヒータ１９Ｇの全体および表面、または断
面の一部および表面、あるいは表面のみに被着させても
よい。

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。

［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図の拡散板を示す下面図、第４図は第１図の
ヒータを示す下面図、第５図はオゾンの半減期と温度の
関係を示すグラフ、第６図は触媒を配置された場合と触
媒を配置されない場合とのアッシング速度の違いを示す
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１３図は第３図に示すガス流
出部の変形例を示す下面図、第１４図〜第１９図は触媒
の被着例を示す説明図、第２０図は従来の７ツシング装
置を示す構成図である。 １１・・・・・・処理至、１２・・・・・・半導体ウェ
ハ、１４・・・・・・ガス流出部、１８・・・・・・温
度制御装置、１９・・・・・・ヒータ、２２・・・・・
・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１１図 第１２図 第１３図 １９ｂ　　　第１５図 第１６図 ９Ｃ ９Ｃ ９Ｃ 第１９図　　　　１９ｂ 第２０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
   れた膜を酸素原子ラジカルを有するガスにさらすことに
   より除去するアッシング装置において、少なくとも内壁
   面に触媒が設けられた透孔内をオゾンを含有するガスが
   流動するように構成して上記酸素原子ラジカルを発生さ
   せる手段を備えたことを特徴とするアッシング装置。
2. （２）オゾンを含有するガスとの接触部に設けられたオ
   ゾンを分解して酸素原子ラジカルを発生させる触媒は、
   加熱す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。