(57)【要約】 【課題】  処理レートが高く且つ均一な気相反応処理装置を提供する。【解決手段】  気相反応処理装置のチャンバー２内には触媒体９が配置されている。触媒体９はタングステンなどの高融点金属線からなり、３本の独立した高融点金属線１０，１１，１２にて触媒体９を構成している。各高融点金属線１０，１１，１２は何れも、その直径は０．５〜５．０ｍｍ、長さは５００〜５０００ｍｍとされ、その形状は両端部を上方に折曲した横コ字状をなし、且つ３本の高融点金属線内のうち２本の高融点金属線１０，１１は平行に配置され、残りの高融点金属線１２は前記２本とは高さを異ならせるとともに平面視で前記２本と直交するように配置されている。このように配置した結果、隣接する高融点金属線１０，１１，１２の間隔は１０ｍｍ以上で且つ５０ｍｍ以下となっている。【選択図】        図１
2006059862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空引き装置につながるチャンバー内に複数の高融点金属線からなる触媒体を配置した気相反応処理装置において、前記触媒体は隣接する高融点金属線の間隔が１０ｍｍ以上で且つ５０ｍｍ以下であることを特徴とする気相反応処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の気相反応処理装置において、前記触媒体は３本以上の独立した高融点金属線からなり、これら触媒体はいずれも直線状高融点金属線の両端部を上方に垂直に折り曲げた横コ字状をなし、且つ３本以上の高融点金属線内のうち少なくとも２本は平行に配置され、残りの高融点金属線は前記２本とは高さを異ならせるとともに平面視で前記２本と直交するように配置されることを特徴とする気相反応処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の気相反応処理装置において、前記触媒体は複数本の独立した高融点金属線を平面視で同心円状に配置されることを特徴とする気相反応処理装置。
【請求項４】
真空引き装置につながるチャンバー内に高融点金属線からなる触媒体を配置した気相反応処理装置において、前記触媒体は１本の高融点金属線が平面視で櫛歯状に配置されることを特徴とする気相反応処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の気相反応処理装置において、前記触媒体を構成する高融点金属線はタングステンで、その直径は０．５〜５．０ｍｍ、長さは６インチウェーハの場合は５００〜３０００ｍｍ、８インチウェーハの場合は１０００〜４０００ｍｍ、１２インチウェーハの場合は１５００〜５０００ｍｍであることを特徴とする気相反応処理装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の気相反応処理装置において、前記触媒体と処理基板との距離が５〜１６０ｍｍであることを特徴とする気相反応処理装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の気相反応処理装置において、前記チャンバー内の水素原子密度が１１１〜１１５atom／ｃｍ３の範囲内であることを特徴とする気相反応処理装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の気相反応処理装置において、前記触媒体の温度を１５００℃〜２５００℃まで昇温せしめることを特徴とする気相反応処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加熱した金属触媒を利用した気相反応処理装置とこの装置を用いた処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の製造工程では、プラズマを利用したレジスト膜のエッチングやアッシングが行なわれている。しかしながらプラズマを利用したこれら処理方法は、プラズマ電界の不均一性、荷電粒子によって発生するダメージ、プラズマ発光による紫外線損傷、更には大面積での均一処理が困難といった問題があるため、タングステンなどの金属触媒を用いる手段が特許文献１，２に提案されている。
【０００３】
特許文献１には、タングステンなどの金属触媒を８００℃〜２０００℃に加熱し、この加熱した金属触媒に水素系反応ガスを接触させて原子状水素を生成し、この原子状水素によって、エッチング、アッシング或いは成膜を行なうようにした内容が開示されている。特に、触媒体の形状として、コイル状、メッシュ状、ワイヤー状或いは多孔状が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には金属触媒として、タングステンの他に、タンタル、モリブデン、バナジウム、白金、トリウムが挙げられ、触媒体の形状としては、鋸切り状で線の直径が０．３〜０．８ｍｍが提案されている。
【特許文献１】特開２０００−２９４５３５号公報  請求項２５
【特許文献２】特開２００２−２８９５８６号公報  段落（００４２）図１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１、２に提案された装置は、いずれもエッチングレートが極めて低い。具体的には、最大が２０ｎｍ／ｍｉｎであり、実用化のレベルに達していない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らはエッチングレートを上げるために、試行錯誤を繰り返した結果、
触媒体の形状と処理温度がエッチングレートに最も大きな影響を与えることを知見した。
【０００７】
エッチングレートやアッシングレートを高めるため鋭意検討した結果、コイル状、メッシュ状などとした高融点金属線が１本であると不十分であり、複数本を用いた場合にはそれらの間隔が小さすぎても大きすぎてもよくなく、実用に供するには、高融点金属線の間隔を１０ｍｍ以上で且つ５０ｍｍ以下にすべきで、１０ｍｍ未満であると、均一処理に支障を来たし、５０ｍｍを超えると処理レートが極端に低下するという知見を得た。
【０００８】
上記の条件を満たす触媒体としては、例えば３本以上の独立した高融点金属線にて構成する場合が考えられ、この場合には各直線状高融点金属線は両端部を上方に垂直に折り曲げた横コ字状をなし、且つ３本以上の高融点金属線内のうち少なくとも２本は平行に配置され、残りの高融点金属線は前記２本とは高さを異ならせるとともに平面視で前記２本と直交するように配置される構成が考えられる。
【０００９】
また、別の態様としては、複数本の独立した高融点金属線を平面視で同心円状に配置される構成、或いは１本の高融点金属線が平面視で櫛歯状に配置される構成が考えられる。
【００１０】
更に、高融点金属線としてはタングステンが好ましく、その直径は０．５〜５．０ｍｍ、長さは６インチウェーハの場合は５００〜３０００ｍｍ、８インチウェーハの場合は１０００〜４０００ｍｍ、１２インチウェーハの場合は１５００〜５０００ｍｍの範囲とするのが適当である。
【００１１】
また、上記の気相反応処理装置を用いて行なうエッチングやアッシングなどの処理は、触媒体の温度を１５００℃〜２５００℃まで昇温せしめて行う。特許文献１では、触媒体の温度が２０００℃を超えると、触媒体の構成材料が堆積膜中に混入して膜の電気的特性を阻害すると記載されているが、本発明者らの検証によれば、上記した高融点金属線の配置、形状を考慮したことによって、触媒体の温度を２０００℃以上としても膜の電気的特性は阻害されず、むしろ触媒体の温度を２０００℃以上とすることで、エッチングレートが大幅に改善されるとの知見が得られた。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来のプラズマによるエッチングやアッシングに比較して、均一で処理レートの高い気相反応処理装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る気相反応処理装置の全体図、図２（ａ）、（ｂ）は高融点金属線からなる触媒体の正面図と側面図であり、気相反応処理装置はベース１上にチャンバー２を取り付け、ベース１の外周部には真空引用の孔３を形成し、またベース１の中央部には開口４を設け、この開口４にテーブル５を昇降自在に配置し、このテーブル５上にウェーハＷなどの処理基板が固定される。
【００１４】
一方、チャンバー２の上部開口６は天板７にて気密に閉塞され、この天板７には反応ガスの供給管８が挿入され、更にチャンバー２内には触媒体９が配置されている。
【００１５】
触媒体９はタングステンなどの高融点金属線からなり、図示例にあっては３本の独立した高融点金属線１０，１１，１２にて触媒体９を構成している。各高融点金属線１０，１１，１２は独立して外部の抵抗加熱用の電源１３に接続されている。
【００１６】
各高融点金属線１０，１１，１２は何れも、その直径は０．５〜５．０ｍｍ、長さは５００〜５０００ｍｍとされ、その形状は両端部を上方に折曲した横コ字状をなし、且つ３本の高融点金属線内のうち２本の高融点金属線１０，１１は平行に配置され、残りの高融点金属線１２は前記２本とは高さを異ならせるとともに平面視で前記２本と直交するように配置されている。このように配置した結果、隣接する高融点金属線１０，１１，１２の間隔は１０ｍｍ以上で且つ５０ｍｍ以下となっている。
【００１７】
図３及び図４は別実施例に係る触媒体の斜視図であり、このうち図３（ａ）に示す実施例にあっては、触媒体９を２本の高融点金属線１４，１５にて構成し、これら高融点金属線１４，１５が同心円状になるように配置している。この場合でも高融点金属線１４，１５の間隔は１０ｍｍ以上で且つ５０ｍｍ以下となっている。
【００１８】
図３（ｂ）に示す実施例にあっては、触媒体９を３本の高融点金属線１４，１４’、１５にて構成し、これら高融点金属線１４，１４’、１５が同心状になるように配置している。この場合、各高融点金属線は独立して外部の抵抗加熱用電源に接続されている。その時の温度は例えば最外周円から内側に向かって徐々に温度が下がるように設定することが考えられるが、それに限定されるものではない。このような制御を行なうことで、ウェーハ面内のアッシング処理の均一性をコントロールすることが可能になる。これらの同心円は（ａ）二重円や（ｂ）三重円に限定されず、それ以上の複数円であってもよい。
【００１９】
また、図４に示す別実施例にあっては、触媒体９を平面視で櫛歯状に配置される１本の高融点金属線１６にて構成している。触媒体９を構成する高融点金属線の形状は上記に限らない。例えば、図２に示す触媒体９は３本の高融点金属線１０，１１，１２にて構成されるが、これら高融点金属線と同じ高融点金属線を更に平行に追加し、平面視で格子状をなすようにしてもよい。この場合にも、高融点金属線の間隔が１０ｍｍ以上で且つ５０ｍｍ以下となっていることで、均一で処理レートの高い気相反応処理装置とすることができる。
【００２０】
以上において、例えば半導体ウェーハ表面にレジストパターン膜が形成された基板などをエッチング或いはアッシングするには、先ず、チャンバー２を開けてテーブル５上に半導体ウェーハＷを固定する。固定はテーブル５として静電チャックを用いることで、真空中でも吸着することができる。また、テーブル５内部に半導体ウェーハＷ加熱用のヒータを設けてもよい。チャンバー２の材質は石英、ＳＵＳ、アルミのいずれを用いてもよい。ＳＵＳチャンバーはアッシングレートが速くなる。石英チャンバーでは水素密度の減少を抑えたり、さらに加熱された触媒体の発光状態も観察しやすいという利点がある。
【００２１】
半導体ウェーハＷを固定したならばチャンバー２を閉じ、ベース１の真空引用の孔３を介してチャンバー２内を１０−１Torr〜１０−３Torrまで減圧する。そして、触媒体９を構成する高融点金属線に通電し、触媒体の温度を１５００℃〜２５００℃まで昇温せしめる。
【００２２】
更に、反応ガスとして水素を含む反応ガスを供給管８からチャンバー２内に供給する。反応ガスは高温の高融点金属線に接触することで分解し、原子状水素（Atomic  Hydrogen）を生じ、この原子状水素の密度を１０１１〜１０１５atom／ｃｍ３の範囲内にすることによって半導体ウェーハＷ表面に形成されていたレジスト膜がより効率よくエッチング（アッシング）される。この原子状水素は極めて反応性に富んでおり、イオン注入工程を経て表面が変質しているレジスト膜であっても容易にエッチングすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の気相反応処理装置および気相反応処理方法は、半導体ウェーハやガラス基板表面にエッチングやアッシング処理を施す際に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る気相反応処理装置の全体図
【図２】（ａ）は高融点金属線からなる触媒体の正面図、（ｂ）は側面図
【図３】（ａ）および（ｂ）は別実施例に係る触媒体の斜視図
【図４】別実施例に係る触媒体の斜視図
【符号の説明】
【００２５】
１…ベース、２…チャンバー、３…真空引用の孔、４…開口、５…テーブル、６…上部開口、７…天板、８…反応ガスの供給管、９…触媒体、１０，１１，１２，１４，１４’１５，１６…高融点金属線、１３…抵抗加熱用の電源、Ｗ…半導体ウェーハ。
【図１】
2006059862.tif 000003
【図２】
2006059862.tif 000004
【図３】
2006059862.tif 000005
【図４】
2006059862.tif 000006