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発明の名称 表面処理方法及び表面処理装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−163480
公開日 平成6年(1994)6月10日
出願番号 特願平4−312506
出願日 平成4年(1992)11月24日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】薄田 利幸
発明者 川澄 建一 / 恒川 助芳 / 稲田 暁勇 / 小泉 浩太郎 / 木村 剛
要約 目的
高レベルの金属汚染の発生を防止した表面処理装置を提供すること。

構成
オゾン発生器1、処理室8、両者の間のガスの配管4、6、7の少なくともガスと接触する部分の構成材料をアルマイト、高純度石英、フッソ樹脂、サファイア及びシリコンカーバイトからなる群から選ばれた少なくとも一種の材料とするか又はオゾン発生器1に導入される酸素及び窒素を所定の値以下の水分濃度とした表面処理装置。
特許請求の範囲
【請求項1】オゾン発生器及び該オゾン発生器で生成したオゾンを用いて試料表面を処理するための処理室を有する表面処理装置において、上記オゾン発生器、上記処理室及び両者の間のガスの流路の少なくともガスと接触する部分の構成材料は、アルマイト、高純度石英、フッソ樹脂、サファイア及びシリコンカーバイトからなる群から選ばれた少なくとも一種の材料であることを特徴とする表面処理装置。
【請求項2】請求項1記載の表面処理装置において、上記オゾン発生器は、酸素及び窒素をそれぞれ導入するための導入孔が設けられていることを特徴とする表面処理装置。
【請求項3】請求項1又は2記載の表面処理装置において、上記処理室は、試料を照射するための紫外線ランプを有することを特徴とする表面処理装置。
【請求項4】オゾン発生器及び該オゾン発生器で生成したオゾンを用いて試料表面を処理するための処理室を有する表面処理装置において、上記オゾン発生器は、水分濃度が0.5ppm以下のガスを導入するための導入孔が設けられていることを特徴とする表面処理装置。
【請求項5】請求項4記載の表面処理装置において、上記オゾン発生器は、水分濃度が0.5ppm以下の酸素及び窒素をそれぞれ導入するための導入孔が設けられていることを特徴とする表面処理装置。
【請求項6】請求項5記載の表面処理装置において、上記オゾン発生器は、上記酸素及び上記窒素の導入孔のガス流路の上流側に、それぞれガス精製手段を有することを特徴とする表面処理装置。
【請求項7】請求項4から6のいずれか一に記載の表面処理装置において、上記処理室は、試料を照射するための紫外線ランプを有することを特徴とする表面処理装置。
【請求項8】オゾン発生器及び該オゾン発生器で生成したオゾンを用いて試料表面を処理するための処理室を有する表面処理装置において、上記オゾン発生器に導入されるガス流路の上流側にガス精製手段が設られ、該ガス精製手段を通ったガスの水分濃度が所望の値以下のときに上記オゾン発生器でオゾンを発生させるために、該ガス精製手段とオゾン発生器の間のガス流路に水分検出手段が設けられたことを特徴とする表面処理装置。
【請求項9】オゾン発生器、処理室及び両者の間のガスの流路の少なくともガスと接触する部分の構成材料がアルマイト、高純度石英、フッソ樹脂、サファイア及びシリコンカーバイトからなる群から選ばれた少なくとも一種の材料である表面処理装置を用い、該オゾン発生器でオゾンを発生させ、該オゾンを該処理室に送り、該処理室中に置かれた試料の表面を処理することを特徴とする表面処理方法。
【請求項10】請求項9記載の表面処理方法において、上記オゾンの発生は、酸素ガスと窒素ガスの混合気体を用いて行われることを特徴とする表面処理方法。
【請求項11】請求項9又は10記載の表面処理方法において、上記試料表面の処理は、試料に紫外線を照射して行うことを特徴とする表面処理方法。
【請求項12】請求項9から11のいずれか一に記載の表面処理方法において、上記オゾンは、水蒸気が添加されることを特徴とする表面処理方法。
【請求項13】オゾン発生器でオゾンを発生させ、該オゾンを処理室に送り、処理室中に置かれた試料の表面を処理する表面処理方法において、上記オゾンの発生は、水分濃度が0.5ppm以下のガスを用いて行われることを特徴とする表面処理方法。
【請求項14】請求項13記載の表面処理方法において、上記オゾンの発生は、水分濃度が0.5ppm以下の酸素及び窒素を用いて行われることを特徴とする表面処理方法。
【請求項15】請求項14記載の表面処理方法において、上記酸素及び窒素は、ガス精製手段によって精製された酸素及び窒素であることを特徴とする表面処理方法。
【請求項16】オゾン発生器でオゾンを発生させ、該オゾンを処理室に送り、処理室中に置かれた試料の表面を処理する表面処理方法において、上記オゾンの発生は、ガス精製手段によって精製されたガスを用いて行われ、該ガスの水分濃度が所望の値以下のときに上記オゾン発生器でオゾンを発生させることを特徴とする表面処理方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、オゾン或いはオゾン及び紫外光によってレジストの除去や試料表面を処理する表面処理方法及びそれを行うための表面処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造工程において、レジストはイオン打ち込みのマスク、種々の膜の加工、パターンニング等に用いられる。そして不要になったレジストは除去される。従来、レジスト除去方法としてオゾンによる或いはオゾン雰囲気中で紫外線を照射するアッシング方法が知られている。
【0003】なお、この種の装置に関連するものとして、日立評論 第73巻 第9号(1991−9)第37頁から第42頁が挙げられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、これまでオゾン発生器の原料ガス(酸素、窒素等)中の水分濃度、装置のガス系の構成材料に対しては十分配慮されていなかった。その理由としては、アッシング工程ではイオン打ち込み或いは様々なガスによるエッチング等半導体製造工程ではどちらかというと汚染の多い工程を経てきたレジストを対象としていたこと、またレジストのアッシング後は汚染除去のため通常湿式の洗浄を行っていたこと等が考えられる。そのため、オゾン発生条件等によって、被処理試料に1×1011atoms/cm2を越える高レベルの金属汚染が発生するという問題があった。
【0005】本発明の目的は、高レベルの金属汚染の発生を防止した表面処理方法及びそれを行うための表面処理装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明の表面処理装置は、オゾン発生器、このオゾン発生器で生成したオゾンを用いて試料表面を処理するための処理室及び両者の間のガスの流路の少なくともガスと接触する部分の構成材料をアルマイト、高純度石英、フッソ樹脂、サファイア及びシリコンカーバイトからなる群から選ばれた少なくとも一種の材料とする。処理室は、試料を照射するための紫外線ランプを備えることが好ましい。
【0007】また、本発明の表面処理装置は、水分濃度が0.5ppm以下のガスを導入するための導入孔が設けられたオゾン発生器及びこのオゾン発生器で生成したオゾンを用いて試料表面を処理するための処理室から構成される。この場合も、処理室は、試料を照射するための紫外線ランプを備えることが好ましい。ガスとしては酸素及び窒素が用いられ、これらを導入するための導入孔のガス流路の上流側に、それぞれガス精製手段を有することが好ましい。
【0008】さらにまた、本発明の表面処理装置は、オゾン発生器、このオゾン発生器に導入されるガスの流路の上流側に設けられたガス精製手段及びオゾン発生器で生成したオゾンを用いて試料表面を処理するための処理室よりなり、ガス精製手段を通ったガスの水分濃度が所望の値以下のときに上記オゾン発生器でオゾンを発生させるために、ガス精製手段とオゾン発生器の間のガス流路に水分検出手段を設けるように構成される。
【0009】さらにまた、本発明の表面処理方法は、オゾン発生器、処理室及び両者の間のガスの流路の少なくともガスと接触する部分の構成材料がアルマイト、高純度石英、フッソ樹脂、サファイア及びシリコンカーバイトからなる群から選ばれた少なくとも一種の材料である表面処理装置を用い、オゾン発生器でオゾンを発生させ、オゾンを処理室に送り、処理室中に置かれた試料の表面を処理する方法を用いる。このオゾンは、水蒸気が添加されることが好ましく、また、試料表面を処理するときに、試料に紫外線を照射して行うことが好ましい。
【0010】さらにまた、本発明の表面処理方法は、水分濃度が0.5ppm以下のガスを用いて、オゾンを発生させ、このオゾンを処理室に送り、処理室中に置かれた試料の表面を処理する方法を用いる。ガスとしては水分濃度が0.5ppm以下の酸素及び窒素を用いることが好ましい。
【0011】さらにまた、本発明の表面処理方法は、ガス精製手段によって精製されたガスを用いてオゾン発生器でオゾンを発生させ、このオゾンを処理室に送り、処理室中に置かれた試料の表面を処理するときに、ガス精製手段によって精製されたガスの水分濃度が所望の値以下のときにオゾン発生器でオゾンを発生させるように構成する。
【0012】
【作用】従来のアッシング中のウェーハの金属汚染は次のようにして起こる。オゾン発生器に供給する酸素、窒素等原料ガス中の水分濃度が大きいと、オゾン発生器で作られた窒素酸化物と原料ガス中の水分とが反応して硝酸が生成される。次にこの硝酸がオゾン発生器に使われているステンレス配管や装置間のステンレス配管、処理室の構成の一部に使用しているステンレスに作用し、その表面の金属を腐食させる。次にこの腐食した金属がオゾンと共にアッシング中のウェーハまで運ばれ、ウェーハが金属で汚染される。
【0013】これに対して、本発明ではオゾン発生部分から処理室までのオゾンに触れる部分から金属汚染源を取り除くか、または酸素、窒素等の原料ガス中の水分濃度を0.5ppm(露点−80℃)以下としたので、ウェーハが金属汚染されることがない。
【0014】
【実施例】
〈実施例1〉図1に本発明の第1の実施例の表面処理装置の断面模式図を示す。図において窒素は、オゾンの発生効率を向上させるために供給する。オゾン発生器1の石英放電管2、その前後の配管3、4、オゾン発生器1と表面処理装置本体5との間の装置間の配管6、表面処理装置本体5内の配管7、処理室8及び加熱ステージ9の構成材料にアルマイトを除く金属を使用せず、アルマイト、高純度石英、フッソ樹脂、サファイア、シリコンカーバイト等の材料を組合せて用いた。なお、図において14は高周波電源である。配管3のオゾンが逆流する範囲よりもガス流路の上流側は、上記の材料でなくともよい。
【0015】ウェーハ10上のレジストのアッシングは次の様にして行う。加熱ステ−ジ9上にウェーハ10を設置し、ウェーハ10を100〜300℃に加熱する。次に酸素と窒素をオゾン発生器1に供給し、石英放電管2の表面に設けた電極に高周波電圧を印加し、オゾンを発生させる。次にオゾンをウェーハ10上に導くと共にUVランプ13で紫外線を石英窓11を通して照射する。紫外線によってオゾンを分解し、発生した酸素ラジカルによってレジストを二酸化炭素と水に変えて除去する。
【0016】基板温度:250℃、紫外線強度:100mW/cm2(254nm光)、オゾン濃度:5体積%においてシリコンウェーハを処理した。オゾン発生器に供給する酸素、窒素ガス中の水分濃度を10ppm(露点−60℃)程度としても、シリコンウェーハ表面のFe、Cr、Ni等の重金属汚染を1×1011atoms/cm2以下とすることが出来た。
【0017】なお、この時レジスト除去速度を向上させるため、ガス添加器12によってオゾンに水蒸気を添加することがあるが、処理室8や配管7にはステンレス材料等の金属材料が使用されていないので、Fe、Cr、Ni等の新たな重金属汚染が発生することはない。
【0018】〈実施例2〉図2に本発明の第2の実施例の表面処理装置の断面模式図を示す。窒素は、実施例1と同様に、オゾンの発生効率を向上させるために供給する。ガス精製器15、15’は、オゾン発生器に供給する酸素、窒素ガス中の水分を低減させるためのものである。オゾン発生器1の石英放電管2は高純度石英からなり、その前後の配管3、4及びオゾン発生器1と表面処理装置本体5との間の装置間の配管6はステンレスからなる。また、表面処理装置本体5内の配管7はフッソ樹脂からなり、処理室8はアルマイトからなる。加熱ステージ9はアルマイトからなり、その表面は石英板が置かれている。
【0019】ウェーハ上のレジストのアッシングは実施例1と同様にして行う。基板温度:250℃、紫外線強度:100mW/cm2(254nm光)、オゾン濃度:5体積%においてシリコンウェーハを処理し、オゾン発生器に供給する酸素、窒素ガス中の水分濃度を0.5ppm(露点−80℃)以下にすると、シリコンウェーハ表面のFe、Cr、Ni等の重金属汚染は、1×1011atoms/cm2以下であった。
【0020】なお、この時レジスト除去速度を向上させるため、ガス添加器12によってオゾンに水蒸気を添加することがあるが、処理室8や配管7にはステンレス等の金属材料が使用されていないので、Fe、Cr、Ni等の新たな重金属汚染が発生することはない。
【0021】〈実施例3〉図3に本発明の第3の実施例の表面処理装置の断面模式図を示す。図において水分計16、16’は酸素、窒素ガス中の水分濃度を計測するものである。この水分計によって精製器15、15’を通った後のガス中の水分濃度を監視し、水分濃度が所定の値(例えば0.5ppm(露点−80℃))以下になった場合のみオゾン発生器1の石英放電管2に高周波電圧を印加し、オゾンを発生させる。このようにするとガス中の水分濃度が突発的に上昇した場合においてもウェーハや装置内部を重金属で汚染することはない。なお、オゾン発生器に供給する酸素、窒素ガス中の水分が所定の値より十分小さければガス精製器15、15’は備えなくても良い。
【0022】以上述べた実施例は、レジストの除去を中心にして説明したが、液晶用ガラス、レジストがない半導体基板表面等の洗浄にも本発明が適用できることは言うまでもない。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明はオゾン発生器のオゾン発生部分から処理室までのガスに触れる部分の構成材料がアルマイト以外の金属を含まないようにするか、または、オゾン発生器に供給する酸素、窒素等の原料ガス中の水分濃度を0.5ppm(露点−80℃)以下とすることにより、シリコンウェーハ表面のFe、Cr、Ni等の重金属汚染を1×1011atoms/cm2以下とすることが出来る。




 

 


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