JPS6381822A - アッシング装置 - 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、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、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例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Ｂ＃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、フォトレジスト膵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膵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１２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被
処理基板である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、前記のプラ
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５０〜１５０止／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
行な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、
被処理基板に損傷を与えることなく、かつフォトレジス
トなどの除去膜のアッシング速度が速く、大口径被処理
基板例えば半導体ウェハの枚葉処理に対応することがで
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、被処理基板に処理ガスを流出させて
アッシング処理するに際し、このアッシング処理中の上
記被処理基板表面近傍での気体圧力を予め定めた設定圧
力値に設定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、処理室内の気体圧力を計
測し設定圧力に調節する圧力調節部により、処理室内の
気体圧力が自由に可変設定できるため、前記処理に望ま
しいガス拡散速度及び排気速度を容易に得ることができ
る。

例えば、＃＃をアッシング速度、横軸を半導体ウェハ中
心からの距離とした第１１図のグラフに点線ａで示すよ
うに不適当な系内圧力下における中心部と周辺部等の半
導体ウェハの部位によるアッシング速度の違いを、適切
なる系内圧力を設定することによって半導体ウェハ表面
に中央部から外周部へ向かう最適で−様なガスの流れを
形成し、実線すで示すように半導体ウェハ全体に高速で
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、被処理基板載置手段例えば真空チャ
ック等により被処理基板例えば半導体ウェハ１２を吸着
保持する載置台１３が配置されており、との載置台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、昇降装置１６によって上下に移動可能に構成さ
れている。

載置台１３の上方には、処理ガス流出系が設けられる１
例えば、円錐形状のコーン部１７ａと、このコーン部１
７ａの開口部に配置され、金属あるいはセラミック等の
焼結体からなる拡散板１７ｂとから構成されるガス流出
部１７が配置されており、このガス流出部１７は冷却装
置１８から循環される冷、＋３１水等により冷却されて
いる。

また、ガス流出部１７はガス流量調節器１９に接続され
ており、これらのガス流量調節器１９は、酸素供給源２
０に接続された処理ガスであるオゾンのオシン発生器２
１に接続されている。

そして、処理室１１の下部には、載置台１３の周囲を囲
んで配置され、例えば１０〜１５ｍｍの直径を有す−る
複数の排気口２２と、これらの排気口２２を集合させて
、流量調節弁２９と排気装置２３に接続する均圧管２４
から構成される排気部２５が設けられている。

処理室ＩＩの被処理基板のアッシング面近傍の圧力を測
定するため、半導体ウェハ１２と拡散板１７ｂ間の側壁
には、気体圧力を計測し設定圧力に対して定められた電
気信号を発生する圧力計２６が配置され、排気部２５の
均圧管２４と排気装置２３との中間に、圧力計２６の電
気信号により開度を変化させて排気流量を調節するため
の流ｔｈ１調節弁２９および圧力調節器２７を配置した
圧力ｔＪｓ節部２８が設けられている。

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。

まず昇降装置１６によって載置台１３を降下させ。

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、自動的に載置台１３上
に載置され、吸着保持される。

この後、昇降装置１６によって載置台１３を上昇させ、
ガス流出部１７の拡散板１７ｂと半導体ウェハ１２表面
との間隔が例えば０．５〜２０ｍ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、載置台１３に内蔵されたヒータ１５を温度制御
装置１４により制御し半導体ウェハ１２を例えば１５０
℃〜５００℃程度の範囲に加熱し、酸素供給源２０及び
オゾン発生器ｚ１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１９によって、流量が例えば３〜
１５ｓｆｆｉ／ｗｉｎ　（常圧常温換算での流量）程度
となるよう調節し、拡散板１７ｂから半導体ウェハ１２
に向けて流出させる。そして、処理室１１内の被処理基
板である半導体ウェハ１２の７ソシングされる面近傍の
気体圧力を圧力計２６で計測し、計測結果を電気信号と
して出力させ、この電気信号と、予め定めた設定ガス圧
値と比較し、このガス圧値の範囲に入るよう圧力調節器
２７を介して流量調節部２９の開度を制御して、排気装
置２３の排気量を自動調節し、処理室１１内の半導体ウ
ェハ１２のアッシング面近傍の気体圧力が２００〜７０
０Ｔｏｒｒの程度の範囲になるように排気する。

この時、ガス流出部１７と排気部２５との間には。

第３図に矢印で示すようにガス流出部１７から半導体ウ
ェハ１２へ向けて流れ、半導体ウェハ１２の中央部から
周辺部へ向かい、半導体ウェハ１２の周囲に設けられた
複数の排気口２２から排気されるようガスの流れが形成
される。

また、処理室１１内の気体圧力が例えば１００　Ｔｏｒ
ｒ程度と低く不適切な場合、拡散板１７ｂから流出する
ガスは膨張が著しくなり、拡散板１７ｂにおいて流動抵
抗の小さい周辺部から流出するガスが流動抵抗の大きい
中央部から流出するガスを封じ込めるような状態になる
。　このため、拡散板１７ｂの中央部ではオゾンを含む
反応性ガスの供給、レジスト膜表面へのガス拡散および
酸化反応に伴う生成ガスの排気が阻害されアッシング速
度が低下する。

しかしながら、処理室１１内の気体圧力を避圧化するこ
とにより前記のようにガス拡散が阻害されることもなく
なり、半導体ウェハ１２の表面には、半導体ウェハ１２
の中央部から外周部へ向かう−様なガスの流れが形成さ
れる。したがって、半導体ウェハ１２表面全域にわたっ
て均一なアッシング速度を得ることができる。

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、縦軸をオゾン分Ｍ半減期、横軸をオゾンを
含有するガスの温度とした第４図のグラフの示すように
、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℃程度以下にする
ことが好ましく、−方、半導体ウェハ１２の温度は１５
０℃程度以上に加熱することが好ましい。

第５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、上記説明のこの実施例の
アッシング装置におけるガス流出部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を３００℃に加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、３〜１０重世％
程度となるよう′ｇ４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１７との間を
数■とし、オゾンを含有するガス流量を２〜４０ｓＱ／
＋ｉｉｎ程度の範囲とすることによりアッシング速度が
１−〜数Ｈ／　ｍｊ、ｎ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を第２図に示すよ
うに金屑あるいはセラミック等の小孔Ｉ７ｃを備えた拡
散板１７ｂとで構成したが９本発明は係る実施例に限定
されるものではなく１例えば拡散板は、第６図に示すよ
うに複数の同心円状のスリット３７ｃを備えたものとし
てもよく、あるいは第７図に示すように焼結体からなる
拡散板４７ｂ、第８図に示すように直線状のスリットを
備えた拡散板５７ｂ、第９図に示すように規則的に配列
された大きさの異なる小孔を備えた拡散板６７ｂ、第１
０図に示すように渦巻状のスリットを備えた拡散板７７
ｂ等を配置してもよい。

また、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、インクの除去を始め
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。

また、この実施例では処理室１１内の気体圧力を２００
〜７００Ｔｏｒｒ程度の範囲になるよう自動調節してい
るが、圧力設定は上記実施例に限定されるものではなく
、圧力設定のプログラミングを変えることにより、処理
室１１内において数丁ｏｒｒ程度の真空になるまでの減
圧、それに続く反応性ガスの供給を周期的にくり返す等
の処理を容易に実施することもできる。

上記実施例では、半導体ウェハの処理に適用した実施例
について説明したが、アッシング工程であればガラス基
板上に設けるフォトマスク、プリント基板、被着される
アモルファスシリコン膜など何れにも適用できることは
説明するまでもないことである。

上記実施例では、半導体ウェハアッシング面近傍の圧力
を側壁に圧力系を設けた場合について説明したが、半導
体ウェハの中心部と周辺部で圧力値が異なる可能性があ
る。この場合、中央部と周辺部に圧力センサを設けて測
定してもよい。

さらに、圧力センサの設置位置は容器内壁に限らず、拡
散板１７ｂの裏面に圧力センサを設置して測定してもよ
い。

〔発明の効果〕

上述のように本発明のアッシング方法では、被処理基板
に損傷を与えることなく、かつアッシング速度が均一で
高速であるので、大口径被処理基板例えば半導体ウェハ
等でも枚葉処理により短時間で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図のガス流出部の下面図、第３図はｆ
５１図のガスの流れを示す説明図、第４図は第１７図の
オゾンの半減期と温度の関係を示すグラフ、第５図は第
１図の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６〜１０図は第１図のガス流出部の変形例を示す
下面図、第１１図は第１図の気体圧力とウェハ中心から
の距離およびアッシング速度の関係を示すグラフ、第１
２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。 １３・・・載置台、　　　　１７・・・ガス流出部、１
９・・・ガス流量調節器、２１・・・オゾン発生器、２
２・・・排気口、２３・・・排気装置、２４・・・均圧
管、２５・・・排気部、２６・・・圧力計、　　　　２
７・・・圧力調節器、２８・・・圧力調節部、　　２９
・・・流量調節弁。 特許出願人　　東京エレクトロン株式会社第１図 第２図 第３図 第４図 カス−ｔｉｃ（ＳＩ／ｍ１ｎ） 第５図 第６図 ？１〜，７図 第８図 第９図 ａ：　　１００Ｔｏｒｒ ｂ：　　６００Ｔｏｒｒ 第１１図 第１２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理基板に処理ガスを流出させてアッシング処
   理するに際し、このアッシング処理中の上記被処理基板
   表面近傍での気体圧力を予め定めた設定圧力値に設定す
   ることを特徴とするアッシング方法。
2. （２）処理ガスは、オゾンを含む反応性ガスであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアッシング方
   法。
3. （３）設定圧力は、２００〜７００Ｔｏｒｒであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアッシング方
   法。