【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は，半導体製造プロセスに
おける有機レジストのアッシング処理装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an organic resist ashing processing apparatus in a semiconductor manufacturing process.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図４は従来のダウンフロータイプのアッ
シング装置の説明図である。図において，11は発光室,
12は反応室, 13はシャワーヘッド, 14はウエハ, 15はス
テージ, 16は石英窓, 17はプラズマ，18はガス導入口,
19は排気口である。2. Description of the Related Art FIG. 4 is an explanatory view of a conventional downflow type ashing device. In the figure, 11 is a light emitting chamber,
12 is a reaction chamber, 13 is a shower head, 14 is a wafer, 15 is a stage, 16 is a quartz window, 17 is plasma, 18 is a gas inlet,
19 is an exhaust port.
【０００３】半導体製造工程におけるプラズマを用いた
レジストのアッシング方法は，μ波，高周波を用いたダ
ウンフローアッシングが良く使われている。ダウンフロ
ーアッシングでは，プラズマとアッシングするウエハが
離れている為，プラズマによる荷電粒子の衝突に起因す
るダメージを避けることができる。As a resist ashing method using plasma in the semiconductor manufacturing process, downflow ashing using μ waves and high frequencies is often used. In the downflow ashing, the plasma and the wafer to be ashed are separated from each other, so that damage caused by collision of charged particles due to the plasma can be avoided.
【０００４】特に，μ波を使う場合は，アルミニウム製
のシャワー状の穴が多数開けられているシャワーヘッド
を使用する装置が増えてきている。このシャワーヘッド
を使用することにより，μ波を遮断し，アッシングガス
を放電させる発光室と，アッシング処理を行う反応室を
分離する事ができる。In particular, when the μ-wave is used, an increasing number of devices use a shower head having a large number of shower holes made of aluminum. By using this shower head, it is possible to separate the light emitting chamber that blocks μ waves and discharges the ashing gas and the reaction chamber that performs the ashing process.
【０００５】これにより，酸素(O2)プラズマより解離し
た中性粒子である酸素原子によって，アッシング処理を
行うことが出来た。また，この時のアッシング反応は酸
素原子とレジストの化学的反応であり，反応の活性化エ
ネルギは０．５Ｖである。As a result, the ashing process can be performed by the oxygen atoms which are neutral particles dissociated from the oxygen (O2 ) plasma. The ashing reaction at this time is a chemical reaction between oxygen atoms and the resist, and the activation energy of the reaction is 0.5V.
【０００６】従来のμ波を使ったダウンフロータイプの
アッシング装置は，図４（ａ）に示すように，プラズマ
放電部分とウエハとの間の距離をある程度離したもの
と，図４（ｂ）に示すように，シャワーヘッドによりア
ッシングガスを放電させる発光室と，被処理基板である
ウエハのアッシング処理を行う反応室とを分離している
ものがある。As shown in FIG. 4A, a conventional down-flow type ashing apparatus using μ-waves has a structure in which the distance between the plasma discharge portion and the wafer is separated to some extent, and FIG. As shown in FIG. 2, there is a chamber in which a light emitting chamber for discharging the ashing gas by a shower head and a reaction chamber for performing the ashing process on a wafer to be processed are separated.
【０００７】この内，プラズマ放電部分とウエハの間の
距離をある程度離したものに関しては，最近余り使われ
なくなってきた。なぜなら，μ波が遮断できずにウエハ
まで到達してしまい，ゲート破壊等のダメージを起こす
ことがある為である。Of these, those having a certain distance between the plasma discharge portion and the wafer have been rarely used recently. This is because the μ wave cannot reach the wafer and reaches the wafer, causing damage such as gate destruction.
【０００８】そこで，シャワーヘッドによりアッシング
ガスを放電させる発光室とアッシング処理を行う反応室
を分離しているものが多く使われるようになった。Therefore, a shower head in which a light emitting chamber for discharging an ashing gas and a reaction chamber for performing an ashing process are separated from each other has been widely used.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】従来のダウンフローア
ッシング装置で使用しているシャワーヘッドは，μ波を
遮断するだけの目的で作られている。（特開昭６０−０
１６４２４号） μ波を遮断する為だけであれば，使用するμ波の１／４
波長より短い径の穴で遮断できると考えられる。従っ
て，2.45GHz のμ波を使う場合, シャワーヘッドの穴径
は３cm以下であればμ波を遮断できる筈である。The showerhead used in the conventional downflow ashing device is designed only to block μ waves. (JP-A-60-0
No. 16424) If it is only for blocking μ-waves, 1/4 of μ-wave used
It is thought that a hole with a diameter shorter than the wavelength can be used for blocking. Therefore, if the 2.45 GHz μ wave is used, it should be possible to block the μ wave if the hole diameter of the showerhead is 3 cm or less.
【００１０】このため，シャワーヘッドの穴径は波長以
下で適当に決められており，現状ではダウンフロー室へ
のガスの流れや，実用的なアッシングレートを考えて，
３mm程度の穴を多数開けたものが多い。For this reason, the hole diameter of the shower head is appropriately determined below the wavelength. At present, considering the gas flow into the downflow chamber and the practical ashing rate,
Many have many holes of about 3 mm.
【００１１】ところが，近年デバイスの高集積化にとも
ない，弱いエネルギの影響によるダメージが問題になっ
ている。ダウンフローについていえば，μ波が届かない
場所でウエハを処理した場合でもダメージが起きること
が報告されている。すなわち，レジストからの重金属汚
染，ナトリウム汚染等は弱いエネルギでも生ずるのであ
る。However, with the high integration of devices in recent years, damage due to the influence of weak energy has become a problem. Regarding downflow, it has been reported that damage occurs even if a wafer is processed in a place where μ waves do not reach. That is, heavy metal contamination, sodium contamination, etc. from the resist are generated even with weak energy.
【００１２】ダウンフローでは，プラズマを利用してい
るため，ダメージを起こしている原因には，ダウンフロ
ー中で減衰過程にある荷電粒子が考えられる。ここで現
状のシャワーヘッドでμ波は遮断できるが，低いエネル
ギを持ったイオンや電子は減衰しにくいことが考えられ
る。そこで，荷電粒子の影響を受けない領域までプラズ
マとウエハ間の距離を離すことも考えられるが，この方
法では装置の構造が大型化するという問題点があった。Since plasma is used in the downflow, it is considered that the cause of the damage is the charged particles in the decaying process in the downflow. Here, the current showerhead can block μ waves, but it is considered that ions and electrons with low energy are not easily attenuated. Therefore, it is conceivable to increase the distance between the plasma and the wafer to a region that is not affected by the charged particles, but this method has a problem in that the structure of the device becomes large.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。図において，１は発光室，２は反応室，３は
シャワーヘッド，４は被処理基板，５はステージ, ６は
石英窓, ７はプラズマ，８はガス導入口, ９は排気口で
ある。そこで，本発明ではシャワーヘッド３の孔の形状
に着目して，孔の大きさを，図１（ｂ）に示す従来のも
のより小さく，図１（ｃ）に示すように，荷電粒子の影
響を受けない大きさの１.2mm以下の孔径のものにした。
また，シャワーヘッド３の材質によっては，重金属汚染
を生ずるので，その材質も汚染の心配のないAl製のもの
とした。FIG. 1 illustrates the principle of the present invention. In the figure, 1 is a light emitting chamber, 2 is a reaction chamber, 3 is a shower head, 4 is a substrate to be processed, 5 is a stage, 6 is a quartz window, 7 is plasma, 8 is a gas inlet, and 9 is an exhaust port. Therefore, in the present invention, paying attention to the shape of the hole of the shower head 3, the size of the hole is smaller than that of the conventional one shown in FIG. 1B, and as shown in FIG. The hole diameter was 1.2 mm or less so that it would not be damaged.
Further, depending on the material of the shower head 3, heavy metal contamination may occur, so that the material was also made of Al, which does not cause contamination.
【００１４】即ち, 本発明の目的は, 図１（ａ）に示す
ように，アッシングガスを放電させる発光室１と, アッ
シング処理を行う反応室２を, シャワーヘッド３により
分離している構造を有するダウンフローアッシング装置
において,シャワーヘッド３と反応室２内の被処理基板
４であるウエハ表面までの距離が50mm以内で，且つ，ア
ッシング反応の活性化エネルギが０.5 eＶの領域を得る
ような構造のシャワーヘッド３を有することにより,ま
た, シャワーヘッドは，材質にAlを用い，且つ，図１
（ｃ）に示すように，孔の形状が 1.2mm以下であること
により達成される。That is, as shown in FIG. 1A, an object of the present invention is to provide a structure in which a light emitting chamber 1 for discharging an ashing gas and a reaction chamber 2 for performing an ashing process are separated by a shower head 3. In the downflow ashing device, the distance between the showerhead 3 and the surface of the substrate 4 to be processed in the reaction chamber 2 is within 50 mm and the activation energy of the ashing reaction is 0.5 eV. By having a shower head 3 having a different structure, the shower head uses Al as a material, and FIG.
As shown in (c), this is achieved when the hole shape is 1.2 mm or less.
【００１５】[0015]
【作用】シャワーヘッド３の孔径を小さくすることによ
り，シャワーヘッド３でμ波を遮断するだけでなく，シ
ャワーヘッド３の孔を通る荷電粒子を減衰することがで
きる。また，材質にAlを使用することにより重金属汚染
が避けられる。By reducing the hole diameter of the showerhead 3, not only the showerhead 3 can block μ waves, but also charged particles passing through the holes of the showerhead 3 can be attenuated. In addition, heavy metal contamination can be avoided by using Al as the material.
【００１６】これにより，プラズマ−ウエハ間の距離を
遠く離す必要がなくなり，アッシング装置の構造が小さ
いままで，荷電粒子の影響を受けないダメージフリーの
アッシング装置を得ることができる。As a result, it is not necessary to increase the distance between the plasma and the wafer, and it is possible to obtain a damage-free ashing device which is not affected by charged particles while the structure of the ashing device remains small.
【００１７】[0017]
【実施例】図１は本発明の一実施例の説明図であり，ダ
ウンフロータイプのアッシング装置の模式断面図，図
２，図３は本発明のシャワーヘッドを選定するために用
いたシャワーヘッドとアッシングレート温度依存性につ
いての実験結果である。1 is an explanatory view of an embodiment of the present invention, a schematic sectional view of a downflow type ashing device, and FIGS. 2 and 3 are shower heads used for selecting a shower head of the present invention. And the ashing rate temperature dependence experimental results.
【００１８】本実施例に用いたダウンフロータイプのア
ッシング装置を図１（ａ）に，また，シャワーヘッドの
形状を図１（ｂ）に示す従来例のシャワーヘッドと比較
して図１（ｃ）に示す。The downflow type ashing apparatus used in this embodiment is shown in FIG. 1 (a), and the shape of the shower head is shown in FIG. 1 (c) in comparison with the conventional shower head shown in FIG. 1 (b). ).
【００１９】発光室１のガス導入口８からマスフローコ
ントローラーにより一定量のアッシングガスとして酸素
を導入する。μ波導波管より，周波数2450MHz のμ波が
導入され, μ波は石英製のμ波透過窓６を通り, 発光室
１でプラズマ７を発光させる。プラズマ７中の中性活性
ガス種（酸素原子) は, 孔径 1.2mmのシャワーヘッド３
を通り, 反応室２に送り込まれ, アッシング処理が行わ
れる。シャワーヘッド３の対向面にある被処理基板４の
ウエハの温度は, ウエハのステージ５中に埋め込まれた
ヒータにより制御されている。ガスは真空ポンプにより
排気口９を通り，外部に排出される。Oxygen is introduced from the gas inlet 8 of the light emitting chamber 1 as a constant amount of ashing gas by a mass flow controller. A μ wave with a frequency of 2450 MHz is introduced from the μ wave waveguide, and the μ wave passes through the μ wave transmission window 6 made of quartz, and the plasma 7 is emitted in the light emitting chamber 1. Neutral active gas species (oxygen atoms) in plasma 7 are generated by shower head 3 with pore diameter 1.2 mm.
After passing through, it is sent to the reaction chamber 2 and ashing processing is performed. The temperature of the wafer of the substrate 4 to be processed on the surface facing the shower head 3 is controlled by a heater embedded in the stage 5 of the wafer. The gas is discharged to the outside through the exhaust port 9 by the vacuum pump.
【００２０】荷電粒子の漏れを知る手段には，アッシン
グ反応の活性化エネルギで判断出来ることが知られてい
る。酸素ガスのみを用いた場合，活性化エネルギが 0.5
eＶであれば，ほとんど，ダメージを起こすエネルギを
持った荷電粒子はほとんど届いていないと考えられてい
る。そこで，シャワーヘッド３の孔径，プラズマ７と被
処理基板４のウエハ間の距離，或いは，ウエハ温度を変
えてアッシングレートの温度依存性を調べ，活性化エネ
ルギを求める実験を行った。It is known that the activation energy of the ashing reaction can be used as a means of knowing the leakage of charged particles. When only oxygen gas is used, the activation energy is 0.5
With eV, it is thought that almost no charged particles with energy causing damage have arrived. Therefore, the hole energy of the shower head 3 and the distance between the plasma 7 and the wafer of the substrate 4 to be processed or the wafer temperature were changed to examine the temperature dependence of the ashing rate, and an experiment for obtaining the activation energy was conducted.
【００２１】具体的には，荷電粒子がどのくらいの距離
まで影響するのかを調べるために，プラズマ−ウエハ間
の距離を５mm, 30mmと変化させ, この時の活性化エネル
ギがどのように変化するかを見た。Specifically, in order to investigate how far the charged particles influence, the distance between the plasma and the wafer is changed to 5 mm and 30 mm, and how the activation energy at this time changes. I saw.
【００２２】アッシング条件は, 酸素総流量 400sccm,
反応室内圧力 0.4Torr, μ波パワー1.5KW, ウエハ温度
は,140,160,180,200℃の４点について測定した。アッシ
ング時間は30秒である。試料として, シリコン(Si)ウエ
ハ全面にレジストを塗布したものを用いた。The ashing conditions are a total oxygen flow rate of 400 sccm,
The pressure in the reaction chamber was 0.4 Torr, the microwave power was 1.5 KW, and the wafer temperature was measured at four points of 140, 160, 180, and 200 ° C. The ashing time is 30 seconds. As a sample, a silicon (Si) wafer coated with a resist was used.
【００２３】レジストにはノボラック系のポジレジスト
を用いた。結果を図２（ａ），及び表１に示す。A novolac-based positive resist was used as the resist. The results are shown in Fig. 2 (a) and Table 1.
【００２４】[0024]
【表１】次に, 本発明の効果を検証するために, 比較例として，
従来例で良く使用される孔径 3.0mmのシャワーヘッド３
を使用し，実施例と同一条件でアッシングを行った。こ
の時のアッシングレートの温度依存性を調べ，活性化エ
ネルギを求める。従来例のシャワーヘッド３の形状は図
１（ｂ）に示す。[Table 1] Next, in order to verify the effect of the present invention, as a comparative example,
Shower head 3 with a hole diameter of 3.0 mm that is often used in conventional examples
Was used and ashing was performed under the same conditions as in the example. The activation energy is obtained by examining the temperature dependence of the ashing rate at this time. The shape of the conventional shower head 3 is shown in FIG.
【００２５】この場合も同様に，荷電粒子がどのくらい
の距離まで影響するのかを調べるために，プラズマ７と
ウエハ４間の距離を５mm, 40mm, 100mm と変化させて,
この時の活性化エネルギがどのように変化するかを見
た。結果を図２（ｂ），及び表１に示す。In this case as well, in order to investigate how far the charged particles affect, the distance between the plasma 7 and the wafer 4 is changed to 5 mm, 40 mm, 100 mm, and
We saw how the activation energy at this time changed. The results are shown in FIG. 2 (b) and Table 1.
【００２６】更に，シャワーヘッド３を外し，プラズマ
７とウエハ４との距離を50mm,70mm,100mm と離して実施
例と同一条件でアッシングを行い, この時のアッシング
レートの温度依存性を調べ, 活性化エネルギを求めた。
結果を図３（ａ），及び表１に示す。Further, the shower head 3 was removed, the distance between the plasma 7 and the wafer 4 was set to 50 mm, 70 mm, and 100 mm, and ashing was performed under the same conditions as in the embodiment. The activation energy was calculated.
The results are shown in Fig. 3 (a) and Table 1.
【００２７】更に，シャワーヘッド３の孔径の上限値を
求めるために，種々孔径を変えて実験を続け，その上限
界を決定した。孔径が限りなく小さくなると，アッシン
グガスの真空度や流量に影響してアッシングレートが低
下するので，可能なかぎり上限値に近い孔径を用いるの
が効率的である。Further, in order to obtain the upper limit of the hole diameter of the shower head 3, various hole diameters were changed and the experiment was continued to determine the upper limit. If the pore size becomes infinitely small, the ashing rate is reduced by affecting the vacuum degree and flow rate of the ashing gas, so it is efficient to use the pore size as close to the upper limit value as possible.
【００２８】図３（ｂ）に示すように，シャワーヘッド
３の孔径1.3mm と1.2mm の結果で示すように,1.2mm径で
はEa=0.5 eＶを維持するのに対して,1.3mmの孔径ではEa
=0.48eＶと低下して, 荷電粒子がシャワーヘッド３の孔
を通過して，ウエハ４が影響を受けることが分かる。As shown in FIG. 3 (b), the shower head 3 has a hole diameter of 1.3 mm and 1.2 mm. As a result, the 1.2 mm diameter maintains Ea = 0.5 eV, whereas the shower head 3 has a hole diameter of 1.3 mm. Then Ea
It can be seen that the charged particles pass through the holes of the shower head 3 and the wafer 4 is affected by the decrease of 0.48 eV.
【００２９】この結果より、本発明では, 孔径が 1.2 m
m 以下で出来るだけ大きいシャワーヘッド３を採用し
た。材質についても, ステンレススチール等を使用した
シャワーヘッド３では重金属汚染が確認されており, ま
たアルミナ製のシャワーヘッド３は汚染がないことも確
認されているが, μ波ではアルミナは通過してしまうの
で, 純アルミニウム製のシャワーヘッド３を採用した。From these results, in the present invention, the pore diameter is 1.2 m.
The shower head 3 that is as large as possible at m or less is used. Regarding the material, it has been confirmed that the showerhead 3 made of stainless steel or the like is contaminated with heavy metals, and that the showerhead 3 made of alumina is not contaminated, but alumina passes through in μ waves. Therefore, the shower head 3 made of pure aluminum was adopted.
【００３０】その結果, 本発明のシャワーヘッド３を用
いたアッシング処理では効果が見られた。As a result, the ashing process using the shower head 3 of the present invention was effective.
【００３１】[0031]
【発明の効果】比較例のようにシャワーヘッドがない場
合，プラズマとウエハ間距離を 100mm離しても, 荷電粒
子の影響は避けられない。EFFECTS OF THE INVENTION Without the shower head as in the comparative example, even if the distance between the plasma and the wafer is 100 mm, the influence of charged particles cannot be avoided.
【００３２】また, 比較例のような従来のシャワーヘッ
ドを使用した場合でも, プラズマ−ウエハ間距離が100m
mでも、荷電粒子の影響を受ける。。以上に述べたよう
に, 本発明によるアッシング装置を用いると, 装置の構
造を大きくすることなく, 荷電粒子の影響を受けないダ
メージフリーなアッシングが可能となる。Even when the conventional shower head like the comparative example is used, the plasma-wafer distance is 100 m.
Even in m, it is affected by charged particles. . As described above, the use of the ashing device according to the present invention enables damage-free ashing without being affected by charged particles without increasing the size of the device structure.
【図１】 本発明のダウンフロータイプのアッシング装
置FIG. 1 is a downflow type ashing device of the present invention.
【図２】 シャワーヘッドとアッシングレート温度依存
性（その１）FIG. 2 Shower head and ashing rate temperature dependence (1)
【図3 】 シャワーヘッドとアッシングレート温度依存
性（その２）[Figure 3] Shower head and ashing rate temperature dependence (Part 2)
【図4 】 従来例の説明図[Fig. 4] Illustration of a conventional example
１は発光室 ２は反応室 ３はシャワーヘッド ４は被処理基板 ５はステージ ６は石英窓 ７はプラズマ ８はガス導入口 ９は排気口 1 is a light emitting chamber 2 is a reaction chamber 3 is a shower head 4 is a substrate 5 to be processed 5 is a stage 6 is a quartz window 7 is plasma 8 is a gas inlet 9 is an outlet
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3366092AJPH05234881A (en) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | Ashing device |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3366092AJPH05234881A (en) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | Ashing device |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05234881Atrue JPH05234881A (en) | 1993-09-10 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3366092APendingJPH05234881A (en) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | Ashing device |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05234881A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002520835A (en)* | 1998-07-13 | 2002-07-09 | エーケーティー株式会社 | Gas distribution plate for processing equipment |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002520835A (en)* | 1998-07-13 | 2002-07-09 | エーケーティー株式会社 | Gas distribution plate for processing equipment |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal | Free format text:JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date:20010717 |