WO2007029488A1 - 終点検出方法及び終点検出装置、並びに終点検出装置を備えた気相反応処理装置 - Google Patents

終点検出方法及び終点検出装置、並びに終点検出装置を備えた気相反応処理装置 Download PDF

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Kazuhisa Takao
Hiroshi Ikeda
Hideki Matsumura
Atsushi Masuda
Hironobu Umemoto
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Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.
Japan Advanced Institute Of Science And Technology
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Definitions

  • End point detection method End point detection method, end point detection apparatus, and gas phase reaction processing apparatus including end point detection apparatus
  • the present invention relates to an end point detection method and an end point detection apparatus suitable for use in peeling (removing), for example, a resist film or the like using a catalyst body.
  • the present invention relates to a gas phase reaction processing apparatus including an end point detection apparatus.
  • a peeling method using a catalyst body for example, see Patent Document 1.
  • a catalyst body such as a tungsten wire is disposed above a semiconductor wafer to be processed, the catalyst body is heated to a high temperature, and a reaction gas is brought into contact with the high temperature catalyst body to decompose the reaction gas. Then, the wafer is irradiated with the decomposed reaction gas to perform the peeling process!
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application No. 2000-294535
  • the peeling method described in Patent Document 1 described above can be peeled uniformly over the entire surface of the wafer without being affected by plasma non-uniformity, and is suitable for processing large-diameter wafers.
  • an object of the present invention is to provide an end point detection method and an end point detection device that can accurately detect an end point in a stripping process, and further provide a gas phase reaction processing device including the end point detection device. It is.
  • the end point detection method is an end point when processing is performed by supplying electric power to a catalyst body arranged in a processing chamber and heating it at a high temperature, and exciting a reaction product gas with the catalyst body heated at a high temperature.
  • a step of supplying electric power to the catalyst body from a constant current source a step of detecting a potential difference between both ends of the catalyst body, a step of performing a first derivative of the detected potential difference, and an obtained first derivative
  • the energy released from the catalyst body during the stripping process is consumed in the stripping process, and the remaining energy is dissipated to heat the members constituting the surrounding space.
  • the end point detection method paying attention to such characteristics of the catalyst body, a potential difference between both ends of the catalyst body is detected, and an end point of the peeling process is detected based on the detected potential difference.
  • the potential difference generated in the contact medium can be easily measured using an existing voltmeter.Therefore, when actually stripping a film (for example, a resist film) on a substrate material, the end point of the stripping process can be determined with a simple method. It becomes possible to ask.
  • the end point detection apparatus supplies end power to a catalyst body arranged in a processing chamber and heats it at high temperature, and excites a reaction product gas by the high temperature heated catalyst body to perform end point detection.
  • a constant current power supply is used as a power supply apparatus for supplying power to the catalyst body,
  • a constant current power source is used as a power source device for supplying power to the catalyst body, and means for detecting a potential difference between both ends of the catalyst body, and a primary of the detected potential difference. Since there is a means for performing differentiation and outputting a first derivative value and a means for determining the processing end point based on the first derivative value, when actually peeling a film (for example, resist film) on the substrate material, The end point of the peeling process can be obtained by a simple method.
  • a gas phase reaction processing apparatus includes a processing chamber into which a reaction gas is introduced, a substrate material to be processed that is disposed in the processing chamber, and the reaction that is introduced into the processing chamber.
  • a final inspection and detection device having a means for performing a primary differentiation and outputting a primary differential value and means for determining a processing end point based on the outputted primary differential value.
  • an end point detection device having a means for determining the processing end point based on the output first derivative value, for example, even when a resist film thickness difference occurs between substrate materials (semiconductor wafers). Further, it becomes possible to perform stable peeling without the resist film peeling residue.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a gas phase reaction processing apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the electrode structure of FIG.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the treatment time and the temperature of the catalyst body, and a graph showing the relationship between the treatment time and the potential difference between both ends of the catalyst body.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between processing time and the first derivative value, and a graph showing the relationship between processing time and the second derivative value.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing each circuit configuration of an end point detection device provided in the gas phase reaction processing apparatus.
  • FIG. 6 is a graph for explaining a case where the end point is detected by supplying a current (voltage) so as to keep the temperature of the catalyst body constant.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of a gas phase reaction processing apparatus according to the present invention.
  • 2A is a top view showing the case where the cap is removed from the gas phase reaction processing apparatus of FIG. 1
  • FIG. 2B is a front view of FIG. 2A
  • FIG. 2C is a view of FIG. FIG.
  • the stage 2 is airtightly attached to the base member 1 via a seal member (not shown), On this stage 2, a susceptor 4 that supports a substrate material (semiconductor wafer) 3 to be processed is arranged.
  • a cylindrical base ring 5 is hermetically mounted on the support member 1 via a seal member, and on this base ring 5, a first electrode body that constitutes an electrode structure to be described later is supported. 1 terminal
  • the group 7 and the second terminal group 8, and the terminal block 6 having an insulating material force for electrically insulating and supporting the first and second terminal groups 7 and 8 are airtightly mounted.
  • a cap 11 is mounted on the terminal block 6 in an airtight manner.
  • the base ring 5 is provided with an outlet 13 for exhausting the reaction gas generated by the gas phase reaction process, and the cap 11 introduces the reaction gas into a processing chamber described later.
  • An inlet 12 is provided for this purpose.
  • Reference numeral 10 denotes a power supply device for supplying electric power to each catalyst body 9.
  • the stage 2 is set so as to be able to move up and down by being connected to a lifting mechanism (not shown), and the wafer 3 is exchanged by the lifting and lowering operation of the stage 2.
  • an organic film such as a resist film is formed on the surface of the wafer 3, and this organic film is peeled off (removed) by a gas phase reaction process.
  • the processing chamber 14 is configured by the base member 1, the stage 2, the base ring 5, the terminal block 6, and the cap 11.
  • the electrode structure 15 is arranged so as to face a plurality of wire-like catalyst bodies 9 arranged substantially parallel to each other with each catalyst body 9 interposed therebetween, and one of the catalyst bodies 9 (on the left side in the case of FIG. 2A) ) And a second terminal including a plurality of terminals each supporting the other end of each catalyst body 9 (the right side in the case of FIG. 2A).
  • the terminal group 8 includes a terminal block 6 that electrically insulates and supports the first and second terminal groups 7 and 8.
  • the terminal block 6 has a cylindrical base, and first and second terminal groups 7 and 8 facing each other are mounted on the base.
  • the first and second terminal groups 7 and 8 each have twelve terminals (71 to 712, 81 to 812), and these terminals (71 to 712, 81-812) are electrically connected to each other by an insulating material. Insulated.
  • One end side of the first and second terminal groups 7 and 8 is located in the processing chamber 14 to support one end of each catalyst body 9, and the other end is located outside the processing chamber 14.
  • each catalyst body 9 is held by first and second terminal groups 7 and 8.
  • first and second terminal groups 7 and 8 adjacent terminals are alternately connected to each other, and two terminals at both ends (71 and 712 in the case of FIG. 2A) are electrically connected to the outside.
  • the twelve catalyst bodies 9 (91 to 912) are electrically connected to the power supply device 10 in series by being connected to the power supply device 10 via the connection member. Therefore, a uniform current is supplied to each catalyst body 9 (91 to 912).
  • a refractory metal wire such as a tungsten wire is used.
  • a wire made of a refractory metal such as platinum or molybdenum, or a film of a refractory metal such as tungsten, platinum, molybdenum, palladium or vanadium is formed.
  • a potential difference detecting means for detecting a potential difference between both ends of the catalyst body 9) and the detected potential
  • an end point detection device having means for performing a first order differentiation on the difference and outputting a first order differential value, and means for determining a peeling end point based on the outputted first order differential value.
  • a stage is driven by driving a lifting mechanism (not shown) connected to the stage 2.
  • stage 2 is raised and the stage 2 is attached to the base member 1 in an airtight manner.
  • the wafer 3 is placed in the processing chamber 14.
  • the reaction gas is introduced into the processing chamber 14 from 12 and the power supply device 10 is operated to resistance-heat the contact medium 9.
  • H gas is used as the reducing gas. Also, with power supply 10
  • each catalyst body 9 is gradually raised, for example, to about 1800 ° C.
  • the H gas introduced into the processing chamber 14 receives thermal energy from the catalyst body 9.
  • the resist film is peeled off by an action such as a chemical reaction and a collision with the resist film surface.
  • reaction gas generated in the gas phase reaction process is exhausted to the outside through the outlet 13.
  • the present inventors prepared a wafer 3 on which a resist film is formed during the manufacturing process of a semiconductor device and a wafer 3 on which a resist film is formed, and the gas phase reaction treatment shown in FIG. It was placed in the apparatus 25 and stripped under the same conditions, and the temperature change of the catalyst body 9 and the voltage change across the catalyst body 9 were observed.
  • FIG. 3A is a graph showing the relationship between the processing time in the stripping process and the temperature of the catalyst body 9.
  • the solid line X shows the temperature change of the wafer 3 on which the resist film is formed, and the broken line Y shows the resist film.
  • FIG. 3B is a graph showing the time change of the voltage between both ends of the catalyst body 9.
  • the solid line shows the voltage change of the wafer 3 where the resist film is formed, and the broken line shows the absence of the resist film and the wafer 3 Indicates voltage change.
  • the temperature of the catalyst body 9 was measured from the outside using a radiation thermometer.
  • the catalyst body 9 is a resistance heating element, when a current is supplied from the constant current power source 10 to the catalyst body 9, the catalyst body 9 generates Joule heat and immediately rises in temperature to a stable temperature. Then, the temperature gradually rises.
  • the temperature is only gradually increased as the processing time elapses.
  • the temperature during processing is lower than that of wafer 3 without the resist film as shown by the solid line X in FIG. 3A, and the temperature gradually increases during processing. Then, the momentary force at which the resist film is considered to have been substantially stripped increases rapidly, and then gradually rises in the same manner as the wafer 3 without the resist film.
  • the catalyst body 9 Since the catalyst body 9 is a resistance heating element, it starts to rise in temperature after supplying current, and releases thermal energy by radiation and conduction. At this time, in the case of the wafer 3 without the resist film, the electric energy supplied from the power source and the energy released to the outside reach a stable temperature, and the temperature of the members constituting the processing chamber 14 increases. It is understood that the temperature rises slowly. On the other hand, in the case of the wafer 3 with a resist film, since the peeling that vaporizes the resist is performed as the temperature rises, energy is consumed in this peeling process. For this reason, since the amount of energy released is larger than that of the wafer 3 without the resist film, it is considered that the energy is stable at a temperature lower than that of the wafer 3 without the resist film.
  • the time point at which the catalyst body 9 is rapidly heated to a substantially stable temperature is understood as the end point of the peeling process.
  • the change in the potential difference of the catalyst body 9 can be considered as follows.
  • the catalyst body 9 is a metal material, the electrical resistance value increases as the temperature rises. Therefore, the supplied energy and the released energy are balanced, and the potential difference is stabilized.
  • the temperature of the processing chamber 14 is raised by the energy released from the catalyst body 9, so that the potential difference gradually rises as the temperature rises.
  • the temperature of catalyst body 9 is lower than that of wafer 3 without a resist film, and the resistance value of catalyst body 9 is also reduced. .
  • it is considered that the wafer is stable at a lower potential difference than the wafer 3 without the resist film.
  • the stripping process is actually performed on the wafer 3 with the resist film, and the stripping process is stopped when the temperature of the catalyst body 9 rapidly increases, that is, when the potential difference of the catalyst body 9 rapidly increases.
  • the wafer 3 was removed from the processing chamber 14 and inspected, the resist film was completely removed.
  • the time point when the potential difference between both ends of the catalyst body 9 after the stripping process rapidly increases is set as the end point of the stripping process, and the processing end point is detected from the potential difference of the catalyst body 9. .
  • a step of supplying power from the constant current source 10 to the catalyst body 9, a step of detecting a potential difference between both ends of the catalyst body 9, and a step of performing a first derivative of the detected potential difference are obtained. And the process of determining the processing end point based on the first derivative value.
  • the end point of the peeling process is detected by comparing the primary differential value with a threshold value.
  • the output value from the voltmeter 20 is first-order differentiated by the first-order differentiation circuit 21, and the differentiated value is given by the comparator 22 to a predetermined threshold value. To detect the end point of the peeling process.
  • the output from the primary differentiation circuit 20 Is output to the secondary differential circuit 23, further differentiated to obtain the secondary differential value, and the detector 24 determines the zero cross point (eg Z) to determine the end point of the peeling process. This comes out.
  • the removal rate is also constant by supplying a current (voltage) so as to control the temperature of the catalyst body 9 to be constant.
  • the temperature of the catalyst body 9 rises. Therefore, the temperature of the catalyst body 9 can be controlled to be constant by reducing the supply amount of current (voltage).
  • the end point of the resist film peeling process can be determined by monitoring the supply amount of the current (voltage) value.
  • a reactive gas can be used.

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Abstract

【課題】気相反応処理装置における剥離処理の終点検出方法を提供する。 【解決手段】処理チャンバ内に配置した触媒体９に電力を供給して高温加熱し、高温加熱された触媒体９により反応ガスを分解して処理を行う際の終点検出方法において、触媒体９に定電流源１０から電力を供給する工程と、触媒体９の両端間の電位差を検出する工程と、検出された電位差の１次微分を行う工程と、得られた１次微分値に基づいて処理終点を決定する工程とを有するようにする。

Description

明 細 書
終点検出方法及び終点検出装置、並びに終点検出装置を備えた気相反 応処理装置
技術分野
[0001] 本発明は、触媒体を用いて例えばレジスト膜等を剥離 (除去)する際に用いられる 場合に好適な終点検出方法及び終点検出装置に関するものである。
さらに、本発明は、終点検出装置を具える気相反応処理装置に関するものである。 背景技術
[0002] 従来、半導体ウェハ上に形成されたレジスト膜を剥離 (除去)する方法として、放電 プラズマによりアツシングガスを励起してレジスト膜をアツシングする方法が広く利用さ れている。
しかしながら、この従来のアツシング方法では、プラズマ電界の不均一性やゆらぎ 等によりウェハ上に電界の不均一性が生じ、均一なアツシング性能を得ることが困難 であり、製品としての半導体デバイスの歩留りに悪影響を及ぼしていた。また、均一な 大面積のプラズマ放電が困難であり、大口径の半導体ウェハの処理にも難点があつ た。
[0003] 上述した課題を解決する剥離方法として、触媒体を用いた剥離方法が既知である（ 例えば、特許文献 1参照)。この剥離方法では、タングステンワイヤのような触媒体を 処理すべき半導体ウェハの上方に配置し、触媒体を高温加熱し、高温の触媒体に反 応ガスを接触させることにより反応ガスを分解させる。そして、分解された反応ガスを ウェハに照射して剥離処理が行われて!/、る。
[0004] 特許文献 1：特願 2000— 294535号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] ところで、上述した特許文献 1に記載の剥離方法では、プラズマの不均一性に起因 する影響を受けず、ウェハ全面にわたって均一に剥離することができ、大口径ウェハ の処理に好適な剥離方法として期待されている。し力しながら、剥離処理の終点を検 出する方法が確立されて 、な 、ため実用化に至って ヽな 、のが実情である。
このような剥離方法では、従来の放電プラズマを利用したアツシング方法とは異なる ものであるため、アツシング方法の終点検出方法を適用することができな 、ものであ る。従って、剥離方法において終点検出方法が確立されれば、次世代の剥離方法と して期待されているレジスト剥離方法を実用化することができる。
[0006] 上述した点に鑑み、本発明の目的は、剥離処理における終点を正確に検出できる 終点検出方法及び終点検出装置、さらには終点検出装置を備えた気相反応処理装 置を提供するものである。
課題を解決するための手段
[0007] 本発明に係る終点検出方法は、処理チャンバ内に配置した触媒体に電力を供給し て高温加熱し、高温加熱された触媒体により反応生成ガスを励起して処理を行う際 の終点検出方法において、触媒体に定電流源から電力を供給する工程と、触媒体 の両端間の電位差を検出する工程と、検出された電位差の 1次微分を行う工程と、 得られた 1次微分値に基づいて処理終点を決定する工程とを有するようにする。
[0008] つまり、剥離処理中に触媒体から放出されるエネルギーは、剥離処理に費やされる と共に、残りのエネルギーは放散して周囲空間を構成する部材を加熱する。
従って、剥離が終了すると、触媒体力 放出されるエネルギーが減少し、触媒体自 体が昇温する。一方、金属材料の触媒体の電気抵抗は温度と共に増大するため、触 媒体に定電流を供給すれば、剥離処理の終点において触媒体の両端間の電位差 が急上昇する。
本発明に係る終点検出方法では、このような触媒体の特性に着目し、触媒体両端 間の電位差を検出し、検出された電位差に基づいて剥離処理の終点を検出する。触 媒体に生ずる電位差は、既存の電圧計を用いて容易に測定できるので、実際に基 板材料上の膜 (例えばレジスト膜)の剥離を行う場合は、簡単な手法で剥離処理の終 点を求めることが可能になる。
[0009] 本発明に係る終点検出装置は、処理チャンバ内に配置した触媒体に電力を供給し て高温加熱し、高温加熱された触媒体により反応生成ガスを励起して処理を行う終 点検出装置において、触媒体に電力を供給する電源装置として定電流電源を用い、 触媒体の両端間の電位差を検出する手段と、検出された電位差の 1次微分を行って 1次微分値を出力する手段と、 1次微分値に基づいて処理終点を決定する手段とを 有するようにする。
[0010] 本発明に係る終点検出装置によれば、触媒体に電力を供給する電源装置として定 電流電源を用い、触媒体の両端間の電位差を検出する手段と、検出された電位差 の 1次微分を行って 1次微分値を出力する手段と、 1次微分値に基づいて処理終点 を決定する手段とを有するので、実際に基板材料上の膜 (例えばレジスト膜)の剥離 を行う場合は、簡単な手法で剥離処理の終点を求めることが可能になる。
[0011] 本発明による気相反応処理装置は、反応ガスが導入される処理チャンバと、前記 処理チャンバ内に配置される、処理されるべき基板材料と、前記処理チャンバ内に 導入された前記反応ガスを分解する触媒体と、前記触媒体に電力を供給する電源 装置と前記触媒体を有する電極構造体とを有し、触媒体両端間の電位差を検出する 手段と、検出された前記電位差について 1次微分を行って 1次微分値を出力する手 段と、出力された 1次微分値に基づいて処理終点を決定する手段とを有する終点検 出装置が設けられている。
[0012] 本発明に係る気相反応処理装置によれば、触媒体両端間の電位差を検出する手 段と、検出された前記電位差について 1次微分を行って 1次微分値を出力する手段 と、出力された 1次微分値に基づいて処理終点を決定する手段とを有する終点検出 装置が設けられているので、例えば、基板材料 (半導体ウェハ）間によるレジスト膜厚 差が生じた場合においても、レジスト膜の剥離残渣がなぐ安定した剥離が可能にな る。
発明の効果
[0013] 本発明によれば、基板材料上の膜 (例えばレジスト膜)の剥離処理における終点を 正確に検出することができ、触媒体を用いた基板材料の剥離処理を実用化すること が可能になる。
従って、操作性が格段に向上し、高性能且つ信頼性の高い気相反応処理装置を 提供することができる。
図面の簡単な説明 [0014] [図 1]本発明の気相反応処理装置の一実施の形態を示す概略構成図である。
[図 2]図 1の電極構造体の構成図である。
[図 3]処理時間と触媒体の温度との関係を示すグラフ及び処理時間と触媒体両端間 の電位差との関係を示すグラフである。
[図 4]処理時間と 1次微分値との関係を示すグラフ及び処理時間と 2次微分値との関 係を示すグラフである。
[図 5]気相反応処理装置に設けられる終点検出装置の各回路構成を示す回路図で ある。
[図 6]触媒体の温度を一定に保つように電流 (電圧)を供給して終点検出を行う場合 を説明するためのグラフである。
発明を実施するための最良の形態
[0015] 以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図 1は、本発明に係る気相反応処理装置の一実施の形態を示す概略断面図であ る。また、図 2Aは図 1の気相反応処理装置においてキャップを除いた場合を示す上 面図、図 2Bは図 2Aの正面図、図 2Cは図 2Aを紙面横方向（右方向）から見た側面 図である。
[0016] 本実施の形態に係る気相反応処理装置 25では、図 1及び図 2に示すように、ベー ス部材 1にシール部材（図示せず)を介してステージ 2が気密に装着され、このステー ジ 2に、処理すべき基板材料（半導体ウェハ） 3を支持するサセプタ 4が配置されてい る。ベー
ス部材 1上には、シール部材を介して円筒状のベースリング 5が気密に装着され、こ のベースリング 5上には、後述する電極構造体を構成する、各触媒体 9を支持する第 1の端子
群 7及び第 2の端子群 8、さらには、これら第 1及び第 2の端子群 7及び 8を電気的に 絶縁支持する絶縁材料力もなる端子台 6が気密に装着されている。そして、この端子 台 6上には、キャップ 11が気密に装着されている。
[0017] ベースリング 5には気相反応処理により発生した反応ガスを排気するためのアウトレ ット 13が設けられており、キャップ 11には反応ガスを後述する処理チャンバ内に導入 するためのインレット 12が設けられている。 10は、各触媒体 9に電力を供給するため の電源装置である。
なお、ステージ 2は昇降機構（図示せず）に連結されることで昇降可能に設定され、 ステージ 2の昇降動作によりウェハ 3の交換が行われる。
また、ウェハ 3の表面にはレジスト膜等の有機膜 (図示せず)が形成されており、この 有機膜が気相反応処理により剥離 (除去)される。
[0018] このような構成の気相反応処理装置 25では、ベース部材 1、ステージ 2、ベースリン グ 5、端子台 6、及びキャップ 11により処理チャンバ 14が構成されている。
[0019] 電極構造体 15は、互いにほぼ平行に配列された複数のワイヤー状の触媒体 9と、 各触媒体 9を挟んで対向配置され、各触媒体 9の一方 (図 2Aの場合では左側)の端 部をそれぞれ支持する複数の端子を含む第 1の端子群 7と、各触媒体 9の他方の端 部（図 2Aの場合では右側）をそれぞれ支持する複数の端子を含む第 2の端子群 8と 、第 1及び第 2の端子群 7及び 8を電気的に絶縁支持する端子台 6とから構成されて いる。
[0020] 端子台 6は、円筒状のベースを有し、このベースに互いに対向する第 1及び第 2の 端子群 7及び 8が装着されている。
第 1及び第 2の端子群 7及び 8は、それぞれ 12個の端子（71〜712、 81〜812)を 有し、これらの端子（71〜712、 81-812)は絶縁材料によりそれぞれ電気的に絶縁 されている。
第 1及び第 2の端子群 7及び 8は、一端側が処理チャンバ 14内に位置して各触媒 体 9の一端をそれぞれ支持し、他端は処理チャンバ 14の外部に位置している。
[0021] 各触媒体 9の端部は第 1及び第 2の端子群 7及び 8で把持されている。そして、第 1 及び第 2の端子群 7及び 8において、隣接する端子同士が交互に接続され、両端の 2 個の端子（図 2Aの場合では 71及び 712)が、外部に設けられた電気的接続部材を 介して電源装置 10に接続されることで、 12本の触媒体 9 (91〜912)が電源装置 10 に対して電気的に直列に接続されている。従って、各触媒体 9 (91〜912)には均一 な電流が供給される。
[0022] 触媒体 9としては、例えばタングステンワイヤーのような高融点金属ワイヤーを用い ることができる。また、これ以外にも、例えば、白金、モリブデンのような高融点金属の ワイヤーや、タングステン、白金、モリブデン、パラジウム、バナジウムのような高融点 金属の膜が形成されて 、る線状のセラミックスも用いることができる。
[0023] そして、本実施の形態においては特に、このような構成の気相反応処理装置 25に おいて、触媒体 9の両端間の電位差を検出する電位差検出手段)と、検出された電 位差について 1次微分を行って 1次微分値を出力する手段と、出力された 1次微分値 に基づいて剥離終点を決定する手段とを有する終点検出装置が設けられている。
[0024] 次に、このような構成の気相反応処理装置 25を用いてウェハ上に形成されたレジス 卜
膜の剥離を行う場合、即ち、気相反応処理を行う場合を説明する。
[0025] 先ず初めに、ステージ 2に連結されている図示しない昇降機構を駆動してステージ
2を下降させ、サスセプタ 3上に処理すべきウェハ 3を載置する。
[0026] 次に、ステージ 2を上昇させ、ステージ 2をベース部材 1に対して気密に装着する。
これにより処理チャンバ 14内にウェハ 3が配置される。
[0027] 次に、処理チャンバ 14内を排気し、減圧状態にしてから処理を開始する。インレット
12から反応ガスを処理チャンバ 14内に導入すると共に電源装置 10を作動させて触 媒体 9を抵抗加熱する。
この際、反応ガスとしては、還元性ガスとして Hガスを用いる。また、電源装置 10と
2
しては定電流電源を用いる。
[0028] これにより、各触媒体 9は徐々に昇温され、例えば約 1800° C程度まで昇温される 。処理チャンバ 14内に導入された Hガスは、触媒体 9から熱エネルギーを受け取つ
2
て分解され、ウェハ 3の表面に照射される。そして、化学反応及びレジスト膜表面への 衝突等の作用によりレジスト膜が剥離される。
なお、気相反応処理過程において発生した反応ガスはアウトレット 13を介して外部 に排気される。
[0029] この結果、ウェハ 3への損傷が低減され、紫外線損傷が生ずることなくウェハ 3から レジスト膜を剥離することができる。
[0030] 次にこのような処理において行われる、終点検出方法の一実施の形態を説明する 先ず、理解を容易にするために、終点検出方法が導きだされた経緯を説明し、この 後に終点検出方法の一実施の形態を説明する。
[0031] 本発明者らは、半導体デバイスの製造工程中のレジスト膜が形成されているウェハ 3とレジスト膜が形成されて ヽな ヽゥ ハ 3を用意し、図 1に示す気相反応処理装置 2 5内に配置して同一の条件で剥離処理を行い、触媒体 9の温度変化及び触媒体 9の 両端間の電圧変化を観測した。
図 3Aは剥離処理工程における処理時間と触媒体 9の温度との関係を示すグラフで あり、実線 Xはレジスト膜が形成されているウェハ 3の温度変化を示し、破線 Yはレジス ト膜
の無 、ウェハ 3の温度変化を示す。
また、図 3Bは触媒体 9の両端間電圧の時間変化を示すグラフであり、実線はレジス ト膜が形成されて 、るウェハ 3の電圧変化を示し、破線はレジスト膜の無 、ウェハ 3の 電圧変化を示す。
なお、触媒体 9の温度は放射温度計を用いて外部から測定した。
[0032] 触媒体 9は抵抗発熱体であるため、定電流電源 10から触媒体 9に電流を供給する と触媒体 9はジュール熱を発生して直ちに昇温し、安定した温度まで昇温し、その後 緩やかに昇温する。
図 3Aの破線 Yに示すように、レジスト膜の無いウェハ 3の場合、処理時間の経過に したがって緩やかに昇温するだけである。
一方、レジスト膜が形成されているウェハ 3の場合、図 3Aの実線 Xに示すように、処 理中の温度はレジスト膜の無いウェハ 3よりも低い温度であり、処理中は緩やかに昇 温し、レジスト膜が略剥離処理されたと思われる時点力 急激に昇温し、その後レジ スト膜の無いウェハ 3と同一に緩やかに昇温する。
[0033] 次に、触媒体の電位差の変化について検討した。
レジスト膜の無いウェハ 3の場合、図 3Bの破線 Yに示すように、定電流供給開始後 直ちにほぼ安定した電圧に到達し、その後緩やかに上昇するだけであった。
一方、レジスト膜付きウェハ 3の場合、図 3Bの実線 Xに示すように、同様に定電流 供給開始後ほぼ安定した電圧に到達し、その後緩やかに上昇し、剥離処理が終了し たと思われる時点から急激に上昇し、レジスト膜の無いウェハ 3と同一の電圧値となつ た。その後、レジスト膜の無いウェハ 3と同様に緩やかに上昇した。
[0034] このような測定結果により、次に示すことが考えられる。
触媒体 9は抵抗発熱体であるから、電流供給後昇温を開始し、放射及び伝導により 熱エネルギーを放出する。この際、レジスト膜の無いウェハ 3の場合、電源から供給さ れる電気的エネルギーと外部へ放出するエネルギーとがバランスして安定した温度 に到達し、処理チャンバ 14を構成する部材の昇温に伴って緩やかに昇温するものと 解される。これに対し、レジスト膜付きのウェハ 3の場合、昇温するにしたがってレジス トを気化させる剥離が行われるため、この剥離処理にエネルギーが費やされる。この ため、放出されるエネルギー量がレジスト膜の無いウェハ 3よりも大きいため、レジスト 膜の無いウェハ 3よりも低い温度に安定するものと考えられる。その後、レジスト膜が 剥離されて除去されると、剥離に費やされるエネルギーがなくなるため、触媒体 9から 放出されるエネルギー量も減少し急激に昇温するものと解される。従って、触媒体 9 がほぼ安定した温度力 急激に昇温する時点が剥離処理の終了点と解される。
[0035] また、触媒体 9の電位差の変化については次に示すことが考えられる。
触媒体 9は金属材料であるから、その温度上昇に伴って電気的抵抗値は増大する 。従って、供給されるエネルギーと放出されるエネルギーとがバランスし、電位差が安 定する。この際、レジスト膜の無いウェハ 3の場合、触媒体 9から放出されるエネルギ 一により処理チャンバ 14が昇温するため、この温度上昇に伴って電位差も緩やかに 上昇する。これに対して、レジスト膜付きのウェハ 3の場合、剥離のためにエネルギー が費やされるため、触媒体 9の温度がレジスト膜の無いウェハ 3よりも低くなり、触媒体 9の抵抗値も小さくなる。この結果、レジスト膜の無いウェハ 3よりも低い電位差で安定 するものと考えられる。一方、剥離が終了すると、剥離に費やされるエネルギーがなく なるため、触媒体 9の温度が急激に昇温し、触媒体 9の両端間の電位差も急激に上 昇するものと考えられる。
[0036] なお、実際に、レジスト膜付きのウェハ 3について剥離処理を行い、触媒体 9の温度 が急上昇する時点、すなわち触媒体 9の電位差が急上昇する時点で剥離処理を停 止し、処理チャンバ 14からウェハ 3を取り出して検査してところ、レジスト膜が完全に 剥離されていた。
[0037] 以上より、本実施の形態の終点検出方法では、剥離処理後の触媒体 9の両端間の 電位差が急上昇する時点を剥離処理の終点とし、触媒体 9の電位差から処理終点を 検出する。
具体的には、触媒体 9に定電流源 10から電力を供給する工程と、触媒体 9の両端 間の電位差を検出する工程と、検出された電位差の 1次微分を行う工程と、得られた 1次微分値に基づ ヽて処理終点を決定する工程とを行うようにする。
[0038] このような構成によれば、容易に簡単な手法で剥離処理の終点を求めることができ る。
また、例えば、ウェハ 3間において、レジスト膜の膜厚にバラツキが生じた場合にお いても、レジスト膜の剥離残渣がなぐ安定した剥離を行うことができる。
[0039] また、このような終点検出方法以外にも、次に示す方法も考えられる。
例えば、図 4Aに、触媒体 9の電位差の 1次微分値をとると、電位差が急上昇する時 点
においてピークが発生する。従って、触媒体 9両端間の電位差の微分を検出し、得ら れた
1次微分値を閾値と比較することにより、剥離処理の終点が検出される。
[0040] 具体的は、図 4Bに終点検出回路の一例を示すように、電圧計 20からの出力値を 1 次微分回路 21により 1次微分し、その微分値を比較器 22により所定の閾値と比較す ることにより剥離処理の終点を検出する。
[0041] この場合、触媒体 9の両端間の電位差の 1次微分は、ピーク値として検出されるの で、 1次微分値を閾値と比較することにより、容易に剥離処理の終点を検出すること ができる。
[0042] また、例えば、図 5Aに示すように、電位差の 2次微分値をとると、零クロスが発生す る。従って、 2次微分値の零クロスを求めることにより剥離処理の終点を検出すること ができる。
[0043] 具体的には、図 5Bに終点検出回路の一例を示すように、 1次微分回路 20から出力 される 1次微分値を 2次微分回路 23に出力し、さらに微分して 2次微分値を求め、検 出器 24により零クロス点（例えば Z)を求めることにより剥離処理の終点を判定するこ とがでさる。
[0044] この場合、触媒体 9の両端間の電位差の 2次微分力ゝら零クロス点 Zが得られるので、 剥離処理の終点を容易に判定することができる。
[0045] これら以外にも、次に示すような終点検出方法も考えられる。
すなわち、レジスト膜の剥離処理を行っていくと、剥離（除去）レートが低下しスルー プットも悪ィ匕してくる。
そこで、図 6A及び Bに示すように、触媒体 9の温度を一定に制御するように電流（ 電圧)を供給することで除去レートも一定になることが考えられる。
また、レジスト膜の除去が終了すると、触媒体 9の温度は上昇する。従って、電流（ 電圧)の供給量を減少させることで、触媒体 9の温度を一定に制御することが可能に なる。そして、この電流 (電圧)値の供給量をモニターすることでレジスト膜の剥離処 理の終点を決定することが可能になる。
[0046] なお、上述した実施の形態にお!、ては、還元反応を利用して剥離処理を行う際の 反応ガスとして Hを用いた場合を説明した力 これ以外にも、希釈ガス又はキャリア
2
ガスとしての He、 Ne、 Ar、 N 又はこれらを混合した不活性ガスに Hを添カ卩した反
2 2
応ガスを用いることができる。
[0047] なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなぐ本発明の要旨を逸 脱しな 、範囲でその他様々な構成が取り得る。

Claims

請求の範囲
[1] 処理チャンバ内に配置した触媒体に電力を供給して高温加熱し、高温加熱された 前記触媒体により反応ガスを分解して処理を行う際の終点検出方法において、 前記触媒体に定電流源から電力を供給する工程と、
前記触媒体の両端間の電位差を検出する工程と、
検出された電位差の 1次微分を行う工程と、
得られた 1次微分値に基づいて処理終点を決定する工程とを有することを特徴とす る終点検出方法。
[2] 請求項 1に記載の終点検出方法において、前記 1次微分値について、さらに 2次微 分を行!ヽ、得られた 2次微分値に基づ ヽて処理終点を決定することを特徴とする終 点検出方法。
[3] 請求項 1に記載の終点検出方法において、前記 1次微分値を閾値と比較して、この 結果に基づいて処理終点を決定することを特徴とする終点検出方法。
[4] 処理チャンバ内に配置した触媒体に電力を供給して高温加熱し、高温加熱された 前記触媒体により反応生成ガスを励起して処理を行う終点検出装置において、 前記触媒体に電力を供給する電源装置として定電流電源を用い、
前記触媒体の両端間の電位差を検出する手段と、
検出された電位差の 1次微分を行って 1次微分値を出力する手段と、
前記 1次微分値に基づいて処理終点を決定する手段とを有することを特徴とする終 点検出装置。
[5] 反応ガスが導入される処理チャンバと、前記処理チャンバ内に配置される、処理さ れるべき基板材料と、前記処理チャンバ内に導入された前記反応ガスを分解する触 媒体と、前記触媒体に電力を供給する電源装置と前記触媒体を有する電極構造体 とを有する気相反応処理装置にぉ 、て、
前記触媒体両端間の電位差を検出する手段と、
検出された前記電位差について 1次微分を行って 1次微分値を出力する手段と、 出力された 1次微分値に基づいて処理終点を決定する手段とを有する終点検出装 置が設けられて!/ヽることを特徴とする気相反応処理装置。
[6] 請求項 5に記載の気相反応処理装置において、前記終点検出装置は、検出された
1次微分値を閾値と比較する比較手段を有し、該比較手段からの出力に基づ!、て処 理終点を決定することを特徴とする気相反応処理装置。
[7] 請求項 5に記載の気相反応処理装置において、前記 1次微分値について、さらに 2 次微分を行!ゝ、 2次微分値の零クロス点から処理終点を決定することを特徴とする気 相反応処理装置。
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