JPS6358934A - アツシング方法 - 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＠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
アッシング方法に関する。

（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、溶剤残菌物の除去
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、−
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７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５０〜１５０ｎｍ／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
枚葉処理等においても、短時間で確実にアッシング処理
を行うことのできるアッシング方法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、被処理基板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に際し、
前記被処理基板表面に酸素原子ラジカルを含むガスを流
出させてアッシングすることを特徴とする。

（作　用） 本発明のアッシング方法では、例えばｏ、ｓｍｍ乃至２
０ｍｍの間隔をもって半導体ウェハ等の被処理基板に近
接対向したガス流出部からオゾンを含有するガスを例え
ば１５０℃乃至８００℃の高温とされたガスとともに半
導体ウェハへ向けて流出させる。

第６図のグラフは、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てその関係を示すもので
、オゾンは、高温とされると急激に分解が促進される。

したがって、このガス流出部から高温とされたガスとと
もに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、高温とされたガスによりオゾンを加熱し、分解し
て、多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方法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、昇降装置１４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、円錐形状のコーン部１５と、この
コーン部１５の開口部に配置された拡散板１６とから構
成されるガス流出部１７が配置されている。

拡散板１６は、第３図にも示すように平行に配列された
複数のスリット状の開口１６ａを備えており、これらの
開口１６ａ内には、それぞれ開口１６ａの内壁に沿って
形成されたスリット状あるいは複数の小孔等からなり、
拡散板１６内に埋設されたガス配管１６ｃに接続され、
開口１６ａ内に斜め下向き（ガス流の下流方向）に高温
ガスを流出させる高温ガス流出口’１６ｂが配置されて
いる。なお、ガス配管１６Ｇを埋設された拡散板１６は
、ガス配管１６Ｃ内を流通される高温ガスの熱が伝わら
ないよう、その材質として断熱材等が使用されている。

上記構成のガス流出部１７は、冷却装置１８からコーン
部１５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おり、コーン部１５は、ガス流
ｍ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。他方高温ガス流出口１
６ｂは、加熱器２２、ガス流ｍ調節器２３を介して酸素
供給源２０に接続されている。

なお、載置台１３の周囲には、例えばこの載置台１３の
周囲を囲むように、スリット状の開口等からなる、排気
口２４が設けられており、この排気口２４から処理室１
１外に配置された排気装置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１４によって載ｉ４台１３を下
降させ、載置台１３とガス流出部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。

この後、昇降装置１４によって載置台１３を上昇させ、
ガス流出部１７の拡散板１６と、半導体ウェハ１２表面
との間隔が例えば０．５〜２０＋ｎｍ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
置によって上下動させてもよい。

そして、酸素供給源２０からの酸素ガスを、ガス流ｍ調
節器２３によって流量を調節し、加熱器２２によって例
えば１５０℃〜８００℃程度の範囲に加熱しながら開口
１６ａ内の高温ガス流出口１６ｂからこの開口１６ａ内
に流出させるとともに、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
ス流量調り器１９によって流量が、例えば３〜１５　Ｓ
、２／ｍ１ｎ（常温常圧換算での流量）程度となるよう
調節し、拡散板１６の複数の開口１６ａ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４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の複
数の開口１６ａから流出したガスは、拡散板１６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、拡散板１６の開口１６ａを通過する際
、同時に開口１６ａ内壁の高温ガス流出口１６ｂから流
出した酸素ガスにより加熱され、分解されて、酸素原子
ラジカルが多辺に発生する。

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２１で生成されたオゾンの寿命は、
温度に依存し、前述の第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１７の温度は２５℃程度以下とすることが
好ましく、一方、高温ガス流出口１６ｂから流出させる
酸素ガスの温度は１５０℃程度以上に加熱することが好
ましい。

第４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１７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１２のアッシングを行なった場合のこの実施例
のアッシング方法のアッシング速度の変化を示している
。なお、高温ガス流出口１６ｂから流出させる酸素ガス
の温度は３００℃程度に、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方法では、半導体ウェハ
１２とガス流出部１７との間を敢闘とし、オゾンを含有
するガス流量を２〜４０３℃／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。

なお、この実施例ではガス流出部１７を、円錐形状のコ
ーン部１５の開口部に、平行に配置された複数のスリッ
ト状の開口１６ａを備えた拡散板１６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１６は、第５図に示すように複数の同心円
状のスリット２６ａを備えた拡散板２６等どのような形
状としてもよいことは、勿論である。

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、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方法では、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
で高速であり、大口径半導体ウェハ等でも枚葉処理によ
り短時間で確実に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図は本発明方法の一実施例を説明するためのアッシ
ング装置の構成図、第２図は第１図の要部を示す縦断面
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５図
は第３図に示すガス流出部の変形例を示す下面図、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、１６ａ・・・・・・開
口、１６ｂ・・・・・・高温ガス流出口、１７・・・・
・・ガス流出部、１９・・・・・・ガス流ｍ調節器、２
１・・・・・・オゾン発生器、２２・・・・・・加熱器
、２３・・・・・・ガス流ｍ調節器。 Ｉ５ 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理基板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に際し、前記被処理基
   板表面に酸素原子ラジカルを含むガスを流出させてアッ
   シングすることを特徴とするアッシング方法。
2. （２）オゾンを含有するガスの温度が０℃乃至５０℃の
   範囲であって、高温とされたガスの温度が１５０℃乃至
   ８００℃である特許請求の範囲第１項記載のアッシング
   方法。
3. （３）酸素原子ラジカルは、オゾン流に加熱された酸素
   ガスを吹き付けて発生したものである特許請求の範囲第
   １項記載のアッシング方法。