JPS6370426A - 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おる。

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。

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、バッチ処理でアッシング処理を行なうアッ
シング装置がおる。

第１０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４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アッシングガスにより除去するア
ッシング装置において、前記処理室内に多数の前記被処
理基板を保持する手段と、これらの各被処理基板と近接
対向する対向物との間に被処理基板表面に沿って形成さ
れた反応空間と、この反応空間内に前記ガスを流通させ
る手段と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、処理学内に多数の被処理
基板を配置し、例えばこれらの被処理基板を互いに近接
対抗向させて配置するか、オゾンを含有するガス等のア
ッシングガスを流出させるガス流出部あるいは被処理基
板とばぽ同径の平板を近接対向させて配置する等してこ
れらの被処理基板と近接対向する対向物との間に反応空
間を形成する。そして、この反応空間内に例えばオゾン
を含む酸素ガス等を流通させることにより、被辺理基板
面に新しいオゾンを供給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、多数の被処理基
板を同時に高速なアッシング速度で処理することができ
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。

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を吸着保持し、半導体ウェハ１２を所定温度
に加熱するためのヒータ１３を内蔵したウェハ保持板１
４が多数立設されている。

ウェハ保持板１４側方には、第２図にも承りように、外
径が半導体ウェハ１２よりやや大径な円板状の平面内に
互いに平行する複数のスリット］５ａを備えた拡散板１
５ｂから構成されるガス流出部１５がそれぞれ配置され
ており、ガス流出部１５は、冷却装置（図示せず）に接
続された冷却配管１５ｃ内を循環される冷却水等により
冷却されている。

そしてｉス流出部１５のスリット１５ａは、それぞれガ
ス流口調節器１６を介して酸素供給源１７に接続された
オゾン発生器１８に接続されている。

また、ウェハ保持板１４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１９がウェハ保持
板１４の周囲を囲むように設けられており、この排気口
１９は、排気装置２０に接続されている。

これらのウェハ保持板１４とガス流出部１５は、それぞ
れ異なった支持体に固定されており、ウェハ保持板１４
は、このウェハ保持板１４が固定された支持体とともに
ガス流出部１５に平行に移動可能に構成されている。こ
れは、半導体ウェハ１２をウェハ保持板１４に配置する
時にウェハ保持板１４表面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を設（′ｊるためで、ウェ
ハ保持板１４、ガス流出部１５のどちらを移動可能に構
成してもよく、あるいは両方を移動可能に構成してもよ
い。また、移動方向は、ウェハ保持板１４とガス流出部
１５を互いに平行に移動させればよく、上下、側方、あ
るいは回転させる等どのようにしてもよい。

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、まず図示しない駆動装置等によってウェハ保
持板１４を移動例えば上方に移動させ、ウェハ保持板１
４表面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
送装置等によりウェハ保持板１４に配置され、吸着保持
される。

この後、ウェハ保持板１４をガス流出部１５との対向位
置に戻す。この時ガス流出部１５の拡散板１５ｂと、半
導体ウェハ１２表面との間隔は、例えば０．５〜２ｈｔ
程度とされる。この間隔は、例えばウェハ保持板１４ま
たはガス流出部１５にスペーサを設けることにより容易
に３Ｎ定できる。

そして、ウェハ保持板１４内に内蔵されたヒータ１３に
より、ウェハ保持板１４の温度を、例えば３００’Ｃ程
度に加熱し半導体ウェハ１２を３００’Ｃ程度に加熱す
る。

そして、アッシングガス例えば酸素供給源１７およびオ
ゾン発生器１８から供給されるオゾンを含有する酸素ガ
スをガス流口調節器１６によって、それぞれのガス流出
部１５から流出するガスの流量が、例えば３〜１５　Ｓ
λ／ｍ１ｎ（常温常圧換算での流量）程度となるよう調
節し、拡散板１５ｂのスリット１５ａから半導体ウェハ
１２に向けて流出させ、排気装置２０により例えば処理
至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、ガス流出部１５のスリット１５ａから流出した
ガスは、拡散板１５ｂ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１８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３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’Ｃ乃至５００’Ｃ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、ウェハ保持板１４の温度は３
００　’Ｃ程度とされている。一方、ガス流出部１５の
開口の温度は２５°Ｃ程度以下とすることが好ましいの
で、ガス流出部１５は冷却配管１５ｃ内を循環される冷
却水等により２５°Ｃ以下に冷却されている。

第４図のグラフは、縦軸をアッシング速度、横軸をガス
流出部１５の１個当たりのオゾンを含有するガスの流最
とし、ガス流出部１５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。なおオゾン発生器は、３〜１０重ω％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１５との間を数ｍ１ｌｌとし、オゾンを含有する
ガス流■を２〜４０３β／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
アッシング処理をバッチ処理により多数同時に行なうこ
とができる。

なお、この実施例では半導体ウェハ１２を支持するウェ
ハ保持板１４に近接対向させて対向物としてガス流出部
１５を設け、半導体ウェハ１２とガス流出部１５との間
に反応空間を形成したか、本発明はかかる実施例に限定
されるものではなく、例えば第５図に示すように、半導
体ウェハ１２同志を互いに近接対向するよう配置し、こ
れらの半導体ウェハ１２間に反応空間を形成してもよく
、第６図に示すように、半導体ウェハ１２とほぼ同径の
円板状の平板１２８等を配置し、半導体ウェハ１２と平
板１２ａとの間に反応空間を形成してもよい。このよう
な場合温度制御装置２１等によって制御されるヒータラ
ンプ２１ａ等により処理室１１内全体を加熱し、オゾン
を含有する酸素ガス等のガスは半導体ウェハ１２の周囲
の一方等から反応空間内に流出させ、反対方向から排気
装置２０により排気する。

また、この実施例ではガス流出部１５に、複数の互いに
平行する複数のスリット１５ａを備えた拡散板１５ｂを
配置して描成したが、本発明は係る実施例に限定される
ものではなく、例えば第７図に示すようにそれぞれ独立
した複数の同心円状のスリット３０ａを備えた拡散板３
０ｂとしてもよく、第８図に示すように全屈あるいはセ
ラミック等の焼結体からなり複数の分割された領域３１
ａからガスを流出させる拡散板３１ｂ、あるいは第９図
に示すように多数の小孔３２Ｃを配置され複数の分割さ
れた領ｔｉｉ！３２ａからガスを流出させる拡散板３２
ｂ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してフｔ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装置では、半導体ウェ
ハに損傷を与えることなく、多数の半導体ウェハを短時
間でアッシング処理することができる。

【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図の要部を拡大して示す側面図、第３
図はオゾンの半減期と温度の関係を示すグラフ、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〜第６図は第１図の変形例を示す構成図、第７図
〜第９図は第２図に示すガス流出部の変形１９すを示す
下面図、第１０図は従来のアッ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・・・・・・ウェハ保持板、１５・・・・・・
ガス流出部、１８・・・・・・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６図 第７図 第８図 第９図

Claims (6)

【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
   れた膜をアッシングガスにより除去するアッシング装置
   において、前記処理室内に多数の前記被処理基板を保持
   する手段と、これらの各被処理基板と近接対向する対向
   物との間に被処理基板表面に沿って形成された反応空間
   と、この反応空間内に前記ガスを流通させる手段とを備
   えたことを特徴とするアッシング装置。
2. （２）各被処理基板は、ほぼ垂直方向に立てほぼ平行に
   配置する構造である特許請求の範囲第１項記載のアッシ
   ング装置。
3. （３）被処理基板と対向物との近接間隔は、０．５ｍｍ
   〜２０ｍｍである特許請求の範囲第１項記載のアッシン
   グ装置。
4. （４）対向物は、被処理基板に向けてガスを流出させる
   ガス流出部である特許請求の範囲第１項記載のアッシン
   グ装置。
5. （５）対向物は、被処理基板である特許請求の範囲第１
   項記載のアッシング装置。
6. （６）対向物は、被処理基板とほぼ同径の平板である特
   許請求の範囲第１項記載のアッシング装置。