JPS6381823A - 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、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
下地腹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４入された酸素ガスを高周波の電場に
よりプラズマ化し１発生したｉ＊ｉａ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９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。そしてこのオゾン方
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「ｔ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５０〜１５０ｎｍ／＋１１ｉｎ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。

さらに紫外線を用いない一枚毎に処理するアッシング装
置として、特開昭５２−２０７６６号に開示された装置
がある。この装置のさらに量産を考慮した装置が要望さ
れていた。

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
ト膜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バッチ処理に対応するこ
とができる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、被処理基板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、
前記被処理基板を複数枚収容する処理室と、この処理室
内の前記被処理基板に近接対向して配置され前記ガスを
前記被処理基板に向けて流出させるガス流出部と、前記
被処理基板を加熱する加熱部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、被処理基板に近接対向し
てこの被処理基板へ向けてアッシングガスを流出させる
ガス流出部が設けられている。このガス流出部から例え
ばオゾンを含む９４３ガス等を流出させることにより、
半導体ウェハ而に新しいオゾンを供給することができ、
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
化反応を促進させることができる。

また被処理基板へ向けて流出されたアッシングガスは、
被処理基板の周囲を囲んで配置された開口を備えた排気
部により、−様に被処理基板の外周部へ向かい、排ガス
としてこの排気部から排出される。

したがって、被処理基板表面に中央部から外周部へ向か
う−様なガスの流れが形成され、被処理基板全体に高速
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装置の実施例を図面に基づい
て説明する。

処理室１１は１本体１１ａと上１１１１ｂとからなり、
この上蓋１１ｂは図示しない昇降装置によって上下に移
動可能に構成されている。

処理室１１内には半導体ウェハ１２を複数枚垂直状態に
保持可能な載置台１３が配置されており、この載置台１
３は図示しない移動装置によって左右に移動可能に構成
されている。

また、載置台１３の上方には、ガス拡散室１７ａと。

このガス拡散室１７ａの開口部に配置され、　かつ半導
体ウェハ１２に近接対向し、金属あるいはセラミック等
の焼結体からなる第２図に示すようなガス拡散板１７ｂ
とから構成される対向部１７ｄを複数個備えたガス流出
部１７が配置されており、このガス流出部１７は冷却装
置１６から循環される冷却水等によって冷却されている
。

また、近接対向して配置されている半導体ウェハ１２と
ガス拡散板１７ｂとの中間位置に、　ガスを通過させる
小孔１５ｃを複数個有し、温度調節器１４によって制御
される第５図に示すような通気性ヒーター１５が配置さ
れている。

なお、ガス流出部１７と通気性ヒーター１５は処理室１
１の上Ｉ！１１ｂに固定して取付けられており、上蓋１
１ｂと共に移動可能に構成されている。

ガス流出部１７はガス流量調節器１８に接続されており
、このガス流量調節器１８は、酸素供給源１９に接続さ
れたオゾン発生器２０に接続されている。

そして、処理室１１の下部には、排ガスを処理室１１外
へ排出するために取付けられた排気管２２と。

この排気管２２に接続する排気装置２１とから構成され
る排気部２３が設けられている。

そして上記構成のこ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。

まず図示しない昇降装置によって上蓋１１ｂ、　ガス流
出部１７．通気性ヒーター１５を上昇させ、載置台１３
が半導体ウェハ１２を保持した状態で移動可能となるよ
うな空間が設けられ１図示しない移動装置によって載置
台１３が処理室１１の外部に移動される。

次に、半導体ウェハ１２が図示しないウェハ搬送装置等
により載置台１３に載ｎされた後、載置台１３が処理室
１１の内部に移動され、上昇している状態の上、１ｌｌ
ｂ、ガス流出部１７、通気性ヒーター１５が下降され、
通気性ヒーター１５と半導体ウェハ１２表面との間隔が
例えば０．５〜２０＋ｍ程度の所定の間隔に設定される
。

なお、　この場合、上蓋１１ｂ等を上昇させる代りに本
体１１ａを下降させてもよい、また、載置台１３を左右
に移動させる代りに上蓋１１ｂ等を固定にして、載置台
１３を前後に移動させてもよい。

そして１通気性ヒーター１５を温度調節器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１９およびオゾン発生器２
０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１８によって、半導体ウェハ１枚あたりの流量が
例えば３〜１５ｓＱ／ｌｌｌ１ｎ　（常温常圧換算での
流量）程度となるようＦＡ節し、ガス拡散板１７ｂから
通気性ヒーター１５を介して半導体ウェハ１２に半導体
ウェハ１２に向けて流出させ、排気部２３から排気装置
２１により例えば処理室ｌｌ内の気体圧力が２００〜７
００Ｔｏｒｒ程度の範囲になるよう排気する。

この時、第３図に矢印で示すようにガス拡散板１７ｂの
小孔１７ｃから流出したガスは、ヒーター１５の小孔１
５ｃ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にこでガスに含まれてい
るオゾンは、ヒーター１５に接触して加熱されることに
より分屏し、ａ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
なわれ、フォトレジスト膜が除去される。

なお、オゾン発生器２０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７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８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気とし、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。

オゾン発生器は、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１７との間を
数ｍとし、オゾンを含有するガス流量を半導体ウェハ１
枚あたり２〜４０ｓＱ／ｗｉｎ程度の範囲とすることに
よりアッシング速度が１〜数趣／ｗｉｎ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
うに金属あるいはセラミック等の小孔１７ｃを儂えた拡
散板１７ｂとで構成したが、本発明は係る実施例に限定
されるものではなく、例えば拡散板は、第４図に示すよ
うに焼結体からなる拡散板４７１）、　あるいは第６図
（ｎ）に示すように複数の同心円状のスリットを僅えた
拡散板６５ａ、第６図（ｂ）に示すように放射状のスリ
ットを備えた拡散板６５ｂ、第６図（ｅ）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
６５ｅ、第６図（ｄ）に示すように直線状のスリットを
備えた拡散板６５ｄ、第６図（θ）に示すように渦巻状
のスリットを備えた拡散板６５ｅ、第６図（ｆ）に示す
ように点在する小孔を備えた拡散板（ｉ５ｆ等を配置し
てもよい。

また、通気性ヒーター１５は第５図に示すように複数の
方形状の小孔］、５ｅを備えたヒーターを配置したが、
係る実施例に限定されるものではなく、例えば第６図（
ａ）〜（ｆ）の拡散板の穴模様と同様なスリットおよび
小孔を備えたヒーターを配置してもよい。

なお、この実施例では、通低性ヒーター１５は半導体ウ
ェハ１２と拡散板１７ｂとの中間位置に配置したが、加
熱手段は係る実施例に限定されるものではなく半導体ウ
ェハ１２の裏面側に配置して半導体ウェハ１２を裏面か
ら加熱してもよく、またこの場合、加熱手段として他の
どのような加熱手段を配置してもよく、例えば赤外線ラ
ンプ等で加熱してもよい。

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、＾ｒ、　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。

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。

〔発明の効果〕

」二連のように本発明のアッシング装置では、被処理基
板に損傷を与えることなく、また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
ハ等でもバッチ処理により短時間で大量のアッシングを
行なうことができろ。

【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図のガス拡散板の形状を示す図、第３
図は第１図の実施例の主要部分を示す構成図、第４図は
第１図のガス拡散板の変形例を示す図、第５図は第１図
の通気性ヒーターを示す図、第６図（ａ）〜（ｆ）は第
１図のガス拡散板および通気性ヒーターの変形例を示す
図、第７図は第１図のオゾンの半減期と温度の関係を示
すグラフ、第８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９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、　　　　ｌｌａ・・・処理室本体１
１ｂ・・・上蓋、　　　　　１２・・・半導体ウェハ１
３・・・載置台、　　　　１４・・・温度調節器１５・
・・通気性ヒーター、１６・・・冷却装置１７・・・ガ
ス流出部、１７ａ・・・ガス拡散室１７ｂガス拡散板、
　　　１７ｄ・・・対向部１８・・・ガス流量調節器、
１９・・・酸素供給源２０・・・オゾン発生器、　２１
・・・排気装置２２・・・排気管、　　　　２：３・・
・排気部特許出願人　　東京エレクトロン株式会社第２
図 第３図 第４図 第５図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第６図 王夏（”Ｃ） 第７図 第８図 Ｉ又末例 第９図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理基板を複数枚収容する処理室と、この処理
   室内の前記各被処理基板に近接対向する対向部からアッ
   シングガスを前記被処理基板に向けて流出させるガス流
   出部と、前記被処理基板を加熱する加熱手段とを備えた
   ことを特徴とするアッシング装置。
2. （２）アッシングガスとして、オゾンを含む反応性ガス
   を使用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。
3. （３）アッシングガスを冷却する手段として、対向部を
   冷却する冷却機構を備えた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。