JPS6343322A - 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、半導体ウェハに被着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。

したかつて、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
機物であるフィトレジスト膜を芯化しで二閣化炭素、−
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、バッヂ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１７図はこのような紫外線照射により酸素原子ラジカ
ルを発生さけ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か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１１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て（」、プラズマ
中に存在する電場によって加速されたイΔ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ｉ４　ｔｈ
ｊ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ＪＷ　ｌｊを半導体ウェハに与えることはな
いか、アッシング速度が５０〜１５０ｎｍ／ｍｉ口と遅
く処理に時間かかかるため、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枚処即する枚
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か速く、大口径半導体ウェハ
の攻菓処理等に対応することの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１ （問題点を解決するための手段） すなわら本発明は、半導体ウェハ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アッシ
ング装置において、前記半導体ウェハに近接対向するほ
ぼ平面状の対向部から前記ガスを前記半導体ウェハへ向
けて流出させるガス流出部と、前記対向部に配置されこ
の対向部を冷却する冷却機構と、前記半導体ウェハを加
熱する加熱装置とを諦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、半導体ウェハに近接対向
するほぼ平面状の対向部からこの半導体ウェハへ向けて
オゾンを含有する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酸素
ガス等を流出さけることにより、半導体ウェハ面に新し
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化学反応を促進さけ
ることができる。

また、このガス流出部の平面状の対向部には、この対向
部を冷却する冷ｕＪ機溝が配置されてあり、加熱装置に
よって加熱された半導体ウェハに対してこの対向部を低
温に保ち、オゾンの分解を抑制する。そして、この対向
部から流出したカスは、加熱された半導体ウェハおよび
その周囲の雰囲気により加熱され、分解されて、大量の
酸素原子ラジカルを発生ざＵ、高速で均一なアッシング
速度を１７ることかできる。

（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。

第１図は本発明の一実施例のアッシング装置を示すもの
で、この実施例のアッシング装置では、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か配置されており、この載置台１
３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上方には、第２図にも示ずように円１１［形
状のコーン部１７ａと、このコーン部１７ａの開口部に
配置され、多数の小孔１７ｂを備え、半導体ウェハ１２
に近接対向するほぼ平面状の対面部を形成する拡散板１
７ｃとから構成されるカス流出部１７が配置されている
。そして、この拡散板１７Ｃ内には、冷却装置１８に接
続され、この冷却装置１８から冷却水等を循環される配
管１８ａが配置されている。

そしてガス流出部１７は、カス流皇調節器１つを介して
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。なお処理室１１の下部には、排気口２２が設
けられており、この排気口２２から排気装置２３により
排気か行なわれる。

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１６によって載置台１３を下降
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１ｆ役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１６によって載置台１３を上昇させ、
ガス流出部１７の拡散板１７Ｇと、半導体ウェハ１２間
面との間隔か例えば０．５〜２０開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らよい。

次に、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°
Ｃ〜５００″Ｃ程度の範囲に加熱し、拡散板１７ｃ内に
配置された配管１８ａ内に冷却装置１８から冷却水等を
循環し、例えばこの拡散板１７Ｃの温度を２５°Ｃ程度
以下に保つ。

そして、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カス流量調節器１
つによって流量が、例えば３〜１５ｉＱ／ｍｉｎ程度と
なるよう調節し、拡ｒｌｉ仮１７ｃの多数の小孔１７ｂ
から半導体ウェハ１２に向けて流出させ、排気装置２３
により例えば処理室１１内の気体圧力が７００〜２００
Ｔｏｒｒ程度の範囲になるよう〃［気する。

この時、第３図に矢印で示すようにガス流出部１７の多
数の小孔１７ｂから流出したガスは、拡散板１７Ｇと半
導体ウェハ１２どの間で、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、冷却された拡散板１７Ｃ内から流出し
、加熱された半導体ウェハ１２Ｊ３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
多部、に発生する。そして、このＭ７？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、上記説明のように半導体ウェハ１２および拡散板
１７Ｇの温度を設定するのは、以下の理由による。すな
わち、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、縦軸をオゾン分解半減期、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の開口の温ｆＭは２５°Ｃ程度
以下とすることか好ましく、一方、半導体ウェハ１２の
温度は１５０’Ｃ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１
２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°Ｃに加熱した場合のアッシングＵＩ’Ｍ
の変化を示している。

なおオゾン濃度は、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
アッシング装置では、半導体ウェハ１２とガス流出部１
７との間をｆｌｌＷＴＩｌとし、オゾンを含有するガス
流量を２〜４０３λ（Ｓβは常温常圧換算での流量）程
度の範囲とすることによりアッシング速度が１〜数μｍ
／ｍ　ｉ　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、円錐形状のコ
ーン部１７ａの開口部に多数の小孔１７ｂを備えた拡散
板１７ｃを配置し、この拡散板１７Ｃ内に冷却用の配管
１８　ａを配置して構成したか、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１７ｃは、第６
図に示すＪ：うに複数の同心円状のスリット２７ｂを備
えた拡散板２７ｃ、第７図に示すように金属あるいはレ
ラミック等の焼結体からなる拡散板３７Ｇ、第８図に示
すように直線状のスリット４７ｂを備えた拡散板４７Ｇ
、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５７ｂを備えた拡散板５７Ｃ１第１０図に示すよ
うに渦巻状のスリット６７ｂを備えた拡散板６７ｃ等と
してもよい。

また、第１１図および第１２図に示すように、同心円状
のスリット−７７ｂ、直線状のスリット８７ｂ等により
、複数に分に１された領域からガスを流出させる場合あ
るいはこれらのスリットから排気も行う場合等において
も本発明は適用することができる。また冷却は構は、冷
却水等の循環ににらり゛、ペルチェ素子等を用いた電子
冷却素子による冷却機構等を配置してもよく１．これら
の冷却用配管１８ａおよび電子冷却索子１８ｂは、例え
ば第１３図〜第１６図に示すにうに、電子冷却素子１８
ｂをスリット構成部材９７の表面あるいは裏面等に配置
し、冷却用配管１８ａは２重に設ける等どのようにして
もよいことはもちろんで必る。

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さ、酸化して除去で
きる乙のならば、アッシング対象はどのようなものでも
よく、オゾンを含有づ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で使用することかでき
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ｌｔ４傷を与えることなく、かつアッシング速度が
均一で高速でおるので、大口径半導体ウェハ等でも枚１
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７ツシング装置を示す構成
図、第２図は第１図の要部を示す下面図、第３図はオゾ
ンを含有するガスの流れを示す説明図、第４図はオゾン
の半減期と温度の関係を示すグラフ、第５図はアッシン
グ速度とオゾンを含有するガス滝川およびガス流出部と
半導体ウエノ辻の距離の関係を示すグラフ、第６図〜第
１２図はガス流出部の変形例を示す下面図、第１３図〜
第１６図はガス流出部の冷却機構設置の変形例を示すη
、従断面図、第１７図は従来のアッシング装置を示す構
成図でおる。 １２・・・・・・半導体ウェハ、１７・・・・・・ノｊ
ス流出部、１７Ｃ・・・・・・拡散板、１８・・・・・
・冷却装置、１８ａ・・・・・・冷却用配管、２１・・
・・・・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回 第６図 スＳ７園 第８図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図 第１３図 第１４図 第１５図 ）ａａ 第１６図 第１７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体ウェハ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アッシング装置にお
   いて、前記半導体ウェハに近接対向するほぼ平面状の対
   向部から前記ガスを前記半導体ウェハへ向けて流出させ
   るガス流出部と、前記対向部に配置されこの対向部を冷
   却する冷却機構と、前記半導体ウェハを加熱する加熱装
   置とを備えたことを特徴とするアッシング装置。