(57)【要約】  処理チャンバ（２０）が、任意に過酸化水素などの酸化剤とともに硫酸などの酸の存在下で基板上に直接赤外線放射を行うことを通じて硬化フォトレジストをうまく除去する。この処理チャンバは、ウェハを保持して任意に回転させるためのウェハホルダ（２６）を含む。赤外線照射アセンブリ（１２６）が、処理チャンバ内に赤外光を放射するように配置された、処理チャンバの外側の赤外線ランプ（１４０）を有する。これらの赤外線ランプは、ホルダ上のウェハ表面の実質的に全体を照射するように配列することができる。この赤外線放射アセンブリに冷却アセンブリ（１５０）を組み合わせて、迅速な冷却を行うとともに過剰処理を回避することができる。少量の薬品溶液を使用してフォトレジストが除去される。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハからフォトレジストを除去する方法であって、
前記ウェハを閉じたチャンバ内に入れるステップと、
前記チャンバの外側に位置する赤外線ランプにより、前記チャンバのウィンドウを通じて前記ウェハの表面上に直接放射する赤外線エネルギーで前記ウェハの前記表面を照射して加熱するステップと、
前記ウェハを硫酸及び過酸化水素に接触させ、該硫酸及び過酸化水素と赤外線放射線を反応させて前記ウェハの前記表面からフォトレジストを除去するステップと、
前記赤外線ランプ周囲の表面を冷却するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記チャンバ内に過酸化水素の噴霧ミストと硫酸の噴霧ミストの混合物を同時に供給するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記過酸化水素及び前記硫酸が、前記チャンバ内に別個の噴霧ノズルから噴射され、前記過酸化水素の噴霧ミストが、前記チャンバ内で及び前記赤外線放射線の存在下で前記硫酸の噴霧ミストと混合されて前記混合物を形成する、
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ウェハが３００ｍｍ直径のウェハであり、供給される過酸化水素と硫酸の総量が１００ｍｌ以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ウェハが３００ｍｍ直径のウェハであり、供給される過酸化水素と硫酸の総量が５０ｍｌ以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ウェハが３００ｍｍ直径のウェハであり、前記過酸化水素と前記硫酸の総流量が３０ｍｌ／分以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
３００ｍｍ直径のウェハからフォトレジストを除去する方法であって、
前記ウェハを閉じたチャンバ内に入れるステップと、
前記ウェハの表面を赤外線放射を通じて照射するステップと、
前記ウェハの表面上に総量１００ｍｌ以下の過酸化水素と硫酸を加え、前記過酸化水素、硫酸、及び赤外線放射線を反応させて前記ウェハの前記表面からフォトレジストを除去するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
前記ウェハの表面上に総量５０ｍｌ以下の過酸化水素と硫酸を加えるステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記チャンバのウィンドウを通じて前記ウェハの前記表面上に赤外線放射線を直接発射するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記フォトレジストが非注入型であり、総量２０ｍｌ以下の過酸化水素と硫酸が使用される、
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
基板から有機皮膜を除去する方法であって、
前記基板をプロセスチャンバ内に入れ、前記チャンバ内に硫酸エアロゾルと過酸化水素エアロゾルの別個の流れを導入するステップと、
前記基板を赤外線放射線で照射して、前記基板の表面温度を上昇時間間隔内で室温から上昇温度に高めるステップと、
前記表面温度をドエル期間にわたって前記上昇温度に維持するステップと、
前記ドエル期間の終わりに前記赤外線放射線を停止するステップと、
前記基板に脱イオン水を噴射するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記上昇温度が少なくとも２００℃であり、前記上昇時間間隔が３０秒未満である、
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板が、１２０秒未満の合計時間にわたって前記エアロゾル混合物に曝露される、
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
使用する硫酸と過酸化水素の総量が６０ｍｌ未満である、
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記基板を回転させる、
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
基板から有機皮膜を除去する方法であって、
前記基板を硫酸と過酸化水素のエアロゾル混合物に曝露するステップと、
前記基板を赤外線放射線で照射し、前記基板の表面温度を上昇時間間隔内に室温から上昇温度に高めるステップと、
前記基板の表面温度が前記上昇温度に達したときに前記赤外線放射線を停止するステップと、
前記基板に脱イオン水を噴射するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
硫酸と過酸化水素の総量が１５ｍｌ未満である、
ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記上昇温度が少なくとも２００℃である、
ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
基板から有機皮膜を除去する方法であって、
前記基板上に硫酸を加えるステップと、
前記基板を赤外線放射線で照射し、前記基板の表面温度を上昇時間間隔内に室温から上昇温度に高めるステップと、
前記表面温度をドエル期間にわたって前記上昇温度に維持するステップと、
前記ドエル期間の終わりに前記赤外線放射線を停止するステップと、
前記基板に脱イオン水を噴射するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記ドエル期間が少なくとも６０秒であり、前記基板が、前記硫酸のエアロゾルに合計１１０秒未満にわたって曝露される、
ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記上昇時間間隔が４０秒未満である、
ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
基板から有機皮膜を除去する方法であって、
前記基板上に硫酸及び過酸化水素を加えるステップと、
前記基板を赤外線放射線で照射し、前記基板の表面温度を上昇時間間隔内に室温から上昇温度に高めるステップと、
前記表面温度をドエル期間にわたって前記上昇温度に維持するステップと、
前記ドエル期間の終わりに前記赤外線放射線を停止するステップと、
前記基板に脱イオン水を噴射するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記上昇温度が少なくとも３５０℃である、
ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記上昇温度が少なくとも１００℃である、
ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記硫酸と前記過酸化水素が、エアロゾル混合物として供給される、
ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
基板から有機皮膜を除去する方法であって、
前記基板をプロセスチャンバ内に入れるステップと、
前記チャンバ内に、１又はそれ以上の硫酸エアロゾルノズルを介してフロー硫酸エアロゾルを供給するステップと、
前記チャンバ内に、１又はそれ以上の過酸化水素エアロゾルノズルを介してフロー過酸化水素エアロゾルを導入し、該過酸化水素エアロゾルを前記プロセスチャンバ内で前記硫酸エアロゾルと混合させるステップと、
前記基板を前記プロセスチャンバ内のウィンドウを通じて赤外線放射線で照射し、前記基板の表面温度を上昇時間間隔内に室温から上昇温度に高めるステップと、
前記上昇時間間隔の終わりに前記赤外線放射線を停止するステップと、
を含み、前記基板が、前記硫酸及び前記過酸化水素に１２０秒未満にわたって曝露され、使用する硫酸及び過酸化水素の総量が２０ｍｌ未満である、
ことを特徴とする方法。
【請求項２７】
前記基板を回転させて、前記上昇時間間隔の終わりに前記基板にＤＩ水を噴射する、
ことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
基板から有機皮膜を除去する方法であって、
１５〜２５ｍｌ／分の流量の硫酸と、５〜１５ｍｌ／分の流量の過酸化水素の存在下で、前記基板を回転させるステップと、
前記基板を赤外線放射線で照射し、前記基板の表面温度を室温から少なくとも２５０℃の温度に高めるステップと、
前記表面温度を、少なくとも３６０秒のドエル期間にわたって前記上昇温度に維持するステップと、
前記ドエル期間の終わりに前記赤外線放射線を停止するステップと、
前記基板に脱イオン水を噴射するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２９】
処理チャンバ（２８）と、
前記処理チャンバ内の、ウェハ（７０）を保持するためのホルダ（２６）と、
前記処理チャンバ内の複数のノズル（１１２、１１４、１１６、１１８）と、
前記処理チャンバの外側に存在し、前記処理チャンバ内に、及び前記処理チャンバ内のウェハ表面の実質的に全体上に赤外光を直接放射するように配置された複数の赤外線ランプ（１４０）を含む赤外線放射アセンブリ（１２６）と、
前記赤外線放射アセンブリに付随する冷却アセンブリ（１５０）と、
を備えることを特徴とするプロセッサ（２０）。
【請求項３０】
前記赤外線ランプが、互いに間隔を空けるとともに互いに概ね平行である、
ことを特徴とする請求項２９に記載のプロセッサ。
【請求項３１】
前記ホルダが、ロータ（２６）を備える、
ことを特徴とする請求項２９に記載のプロセッサ。
【請求項３２】
前記赤外線ランプが、不均一に間隔を空ける、
ことを特徴とする請求項２９に記載のプロセッサ。
【請求項３３】
前記ホルダが、前記赤外線ランプの１又はそれ以上の長さよりも小さな直径を有するウェハを保持するようになっている、
ことを特徴とする請求項２９に記載のプロセッサ。
【請求項３４】
前記赤外線ランプが、前記ホルダと前記冷却アセンブリの間に存在する、
ことを特徴とする請求項２９に記載のプロセッサ。
【請求項３５】
前記赤外線ランプと前記ホルダの間に石英ウィンドウ（１４８）が存在する、
ことを特徴とする請求項２９に記載のプロセッサ。
【請求項３６】
前記赤外線ランプが、ヘッドプレート（１３０）上のヒータハウジング（１３８）内に存在し、前記冷却アセンブリが、前記ヒータハウジングの外面上に存在する、
ことを特徴とする請求項２９に記載のプロセッサ。
【請求項３７】
前記冷却アセンブリが、前記ヒータハウジング上に冷水管（１５２）を含む、
ことを特徴とする請求項２９に記載のプロセッサ。
【請求項３８】
前記ヒータハウジングが、冷却空気流マニフォルド（１４６）を含む、
ことを特徴とする請求項２９に記載のプロセッサ。
【請求項３９】
前記ホルダ上に赤外線遮断層（６４）を有する、
ことを特徴とする請求項２９に記載のプロセッサ。
【請求項４０】
前記ノズルが噴霧ノズルを備え、少なくとも第１のノズルに硫酸源が接続し、少なくとも第２のノズルに過酸化水素源が接続する、
ことを特徴とする請求項２９に記載のプロセッサ。
【請求項４１】
ウェハプロセッサ（２０）であって、
ウェハロータ（２６）とプロセス液収集ボウル（３２）とを含む第１のチャンバアセンブリ（２２）と、
第２のチャンバアセンブリ（２４）と、
を備え、前記第２のチャンバアセンブリが、
中心開口部を有するヘッドプレート（１３０）に取り付けられたチャンバ本体（１０２）と、
前記チャンバ本体上のノズル（１１２、１１４、１１６、１１８）と、
前記開口部を覆うウィンドウ（１４８）と、
前記ウィンドウを通じて放射するように位置付けられた複数の赤外線ランプ（１４０）と、
前記赤外線ランプ周囲の冷却システム（１５０）と、
を含み、前記第２のチャンバが、前記第１及び第２のチャンバアセンブリが間隔を空けるロード／アンロード位置から、前記第２のチャンバが、前記第１のチャンバアセンブリと、前記ロータを取り囲む前記チャンバ本体とに対して密封されるプロセス位置に移動可能である、
ことを特徴とするプロセッサ。
【請求項４２】
前記本体及び前記ウィンドウが石英を含む、
ことを特徴とする請求項４１に記載のプロセッサ。
【請求項４３】
前記ランプがアレイ状に整列し、他の少なくとも１つのランプと重なる各ランプから前記ロータに放射線が向けられる、
ことを特徴とする請求項４１に記載のプロセッサ。
【請求項４４】
前記第２のチャンバアセンブリに取り付けられた、前記第２のチャンバアセンブリを前記プロセス位置から前記ロード／アンロード位置に移動させるための１又はそれ以上のリフタ（９２）をさらに備える、
ことを特徴とする請求項４１に記載のプロセッサ。
【請求項４５】
前記冷却システムが、前記ランプに隣接する冷却水ライン（１５２）を含む、
ことを特徴とする請求項４１に記載のプロセッサ。
【請求項４６】
前記冷却システムが、前記ランプを横切る強制空気流を含む、
ことを特徴とする請求項４１に記載のプロセッサ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
通常、半導体ウェハパターンは、ウェハ表面にフォトレジストを適用することにより形成される。ウェハ上にパターンを露光するとフォトレジストの化学結合が変化し、これにより現像液を使用して一部の領域を除去できるようになる一方で、他の領域は現像液に対して比較的不活性となる。フォトレジストは、ポジ型又はネガ型のいずれかであることができ、これは現像液内で露光領域又は非露光領域のいずれが除去されるかを示す。いずれの場合にも、ウェハ上にパターンが形成され、これを使用して被覆領域をマスクする。このマスキング効果が、下位層を様々なエッチング液の影響及びイオン注入から保護する。このような処理の後には、フォトレジストを除去しなければならない。
【０００２】
従来、フォトレジストの除去は、酸素、オゾン、又は亜酸化窒素含有環境におけるプラズマアッシングによって、硫酸又は硫酸と過酸化水素の混合物中における酸化によって、或いはオゾン／水溶液中における除去によって行われてきた。有機溶媒中におけるフォトレジスト溶解も使用されるが、通常、この方法は、強い酸化環境に侵される可能性のある金属フィルム又はパターンを有する半導体ウェハのためのものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
フォトレジストの除去には、様々な湿式プロセス薬品が使用されてきた。しかしながら、多くの場合、これまでのウェハ処理では、液状薬品がもはやフォトレジストの除去に有効でなくなる程度までフォトレジストが硬化又は架橋することがあった。フォトレジストの硬化は、エッチングプロセス中の過度のプラズマ照射によって起きることがある。フォトレジストの硬化は、例えば１Ｅ１５原子／ｃｍ2を超える注入量でイオン注入を行ったときにもよく起きる。硬化したフォトレジストを除去する際には、プラズマアッシング及び乾式オゾンアッシングが非常に有効である。しかしながら、これらのプロセスでは、プラズマの損傷、ホットエレクトロン注入の可能性、可動イオンの移動、及び表面攻撃に起因して、デバイス性能が劣化する可能性がある。従って、製造中の半導体デバイスに有害な影響を与えずに硬化フォトレジストを除去するための新たな技術が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
新規の処理チャンバが、硬化フォトレジストをうまく除去する。硫酸などの酸の存在下で、任意に過酸化水素などの酸化剤とともにウェハ上への直接ＩＲ放射を使用することにより、フォトレジストが迅速かつ効果的に除去される。１つの態様では、新規の処理チャンバが、ウェハを保持して回転させるためのロータを含むことができる。処理チャンバの外側に赤外線ランプを有する赤外線照射アセンブリを配置して、処理チャンバ内に赤外光を照射することができる。これらの赤外線ランプは、ロータ上のウェハ面のほぼ全体を照射するように配置することができる。この赤外線放射アセンブリに冷却アセンブリを付随させ、急速冷却を行って過剰処理を避けることができる。
【０００５】
新規のプロセスでは、非常に少量の硫酸などの酸を、任意に過酸化水素などの酸化剤とともにウェハ上のフォトレジスト上に加える。放射加熱を通じてウェハ温度を急速に高める。その後、ウェハを冷却する。放射エネルギー及び／又は加熱を伴う化学反応によってフォトレジストが除去される一方で、化学薬品の消費量は最小限に抑えられる。本発明は、説明するプロセッサの副結合又は下位システムにも関する。
【０００６】
図面では、各図において同じ数字が同じ要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】フォトレジストを除去するためのプロセッサの正面斜視図である。
【図２】図１に示すプロセッサの断面図である。
【図３】図１に示すプロセッサの平面図である。
【図４】図１に示すプロセッサの背面斜視図である。
【図５】代替設計の断面図である。
【図６】図１に示すヒータハウジングを見上げた底面図である。
【図７】図１に示すランプハウジングを見上げた底面図である。
【図８】図６に示す赤外線放射ハウジングのカバーを取り外した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ここで図面を詳細に参照すると、図１に示すように、プロセッサ２０が、第１の、すなわち下側チャンバアセンブリ２２と、第２の、すなわち上側チャンバアセンブリ２４とを含む。図１に示す設計では、下側チャンバアセンブリ２２が、ベースプレート３０上に支持されたボウル３２を含む。下側チャンバアセンブリ２２内には、シリコンウェハなどのウェハ７０を保持して回転させるロータアセンブリ２６が収容される。或いは、固定式又は非回転式ウェハホルダを使用してもよい。
【０００９】
図２に示すように、ボウル３２は、流体を収集して除去するための、排液管取付部３６を有する流体収集トラフ３４を含むことができる。ボウル３２の上面３８上には、Ｏリングなどのシール要素４０が設けられる。ロータアセンブリ２６は、ウェハ７０を保持するプレートアセンブリ８０を回転させるモータ５０を含む。トッププレート８１とロータプレート８２の間にシールドプレート６４が挟まれて、ロータハブ５６に取り付けられる。プレートアセンブリ８０の構成部品は、プレートクリップ８６によってともに保持される。プレートアセンブリ８０からは、フィンガ８４が直角に延びてロータプレート８２の周囲に位置する。ウェハ７０は、ロータプレート８２から間隔を空けて、これと実質的に平行にフィンガ８４上に載置される。図２に示す特定の設計では、ロータアセンブリ２６が、上部軸５４及び下部軸６０にそれぞれ接続されたロータハブ５６も含む。駆動軸は自由に回転するが、モータ５０は適所に固定され続ける。モータ５０は、下側チャンバアセンブリ２２内のロータアセンブリ２６を回転可能に支持するために、ベースプレート３０に取り付けられたモータ取付板５２上に支持することができる。
【００１０】
プレートアセンブリ８０には、ロータアセンブリ上のフィンガ８４又は同様の装置を取り付け、その端部にウェハ７０を支持して保持する。ロータアセンブリ２６には、上部駆動軸５４、下部駆動軸６０及びモータ５０に液体が達するのを防ぐシールド６６が取り付けられる。ロータアセンブリ２６は、使用できる様々な設計の１つを表すものである。
【００１１】
さらに図２を参照すると、上側チャンバアセンブリ２４は、下側リップ１０４及び上側リップ１０６を有する環状上側チャンバ本体１０２を含むことができる。この本体１０２を、下側保持リング９８を介して持ち上げリング９０に取り付けることができる。ここで図１、図２及び図３を参照すると、持ち上げリング９０上のリングタブ９５に持ち上げ用アクチュエータ９２を取り付けることができる。この結果、アクチュエータの持ち上げ動作により、上側チャンバアセンブリ２４全体が持ち上がって下側チャンバアセンブリ２２から離れる。持ち上げリング９０は、耐食鋼又は同様の材料で作成することができる。この持ち上げリング９０を、プロセッサ２０内で使用される腐食性プロセス流体から保護するために、持ち上げリング９０上にボウルリング９６を設けることができる。図２に示すように、プロセッサ２０が閉位置、すなわちプロセス位置にある場合、ボウルリング９６の底面がシール要素４０に係合して、上側チャンバアセンブリ２４を下側チャンバアセンブリ２２に対して密封する。
【００１２】
図示の設計では、使用する持ち上げ用アクチュエータが、上向きに延びてリングタブ９５に取り付けられるシャフトを有する、ベースプレート３０上に支持された持ち上げアクチュエータ９２を含む。図１には、３つの持ち上げアクチュエータの使用を示しているが、これよりも多くの又は少ない持ち上げアクチュエータを使用してもよい。
【００１３】
図５に、図２に示す設計と同じ要素を有するが、異なる特定の構成部品を選択した代替のプロセッサを示す。例えば、図５に示すように、異なるモータ５０、ボウル３２、ロータアセンブリ２６、及びその他の構成部品が使用される。
【００１４】
図２及び図５に示すように、プロセッサ２０が閉位置、すなわちプロセス位置にある場合、上側チャンバアセンブリ２２と下側チャンバアセンブリ２４の間に全体的に２８で示す処理チャンバが形成される。チャンバ２８内には、流体出口又はノズルによってプロセス流体が供給される。様々なノズルの数、種類、及び位置を使用することができる。図２及び図５には、上側チャンバ本体１０２の円筒側壁１０８に取り付けられたノズルを示している。ノズルには、供給ライン（図示せず）によってプロセス流体が送達される。噴霧ノズル又は噴射ノズルを含む様々な種類のノズルを使用することができる。後述するプロセスを実行するために、プロセッサ２０は、少なくとも硫酸噴霧ノズル１１２及び過酸化水素噴霧ノズル１１４を備える。一般に、プロセッサ２０は、上部及び下部脱イオン水ノズル１１６も含む。上部と下部の対になった水ノズル１１６を使用することができる。通常は、２又はそれ以上のこれらのノズルを使用する。図４に、ノズル及び流体取付部の後端部を示す。図２に戻ると、チャンバ２８内には、熱電対センサ又は近接センサなどの１又はそれ以上のチャンバ温度センサ１２２を設けて、処理中のウェハのおおよその温度を求めることができる。
【００１５】
図２に示すように、上側チャンバ本体１０２上には、上側リテーナプレート１３４を介してヘッドプレート１３０が固定される。ヘッドプレート１３０には排気プレート１３２がしっかりと保持され、これらの間には赤外線透過ウィンドウ１４８が保持される。ヘッドプレート１３０及び排気プレート１３２はそれぞれ、プレートアセンブリ８０上に概ね適合して中心を置く中心貫通開口部を有する。この開口部にわたって赤外線透過ウィンドウ１４８が広がり、ヘッドプレート１３０と排気プレート１３２の両方を密封することができる。赤外線透過ウィンドウ１４８は、光及び／又は赤外線放射線がウィンドウを通過して、プレートアセンブリ８０上に位置するウェハ７０によって吸収されるように位置付けられる。排気プレート１３２は、少なくとも１つの排気ポート１３３を有する。排気ポート１３３は、液体、気体及び蒸気が処理チャンバ２８から除去されるようにする。
【００１６】
図２、図５、図６及び図８には、やはり上側チャンバアセンブリ２４のヘッドプレート１３０上に支持できる放射又は赤外線（ＩＲ）アセンブリ１２６を示している。図２に示すように、赤外線透過ウィンドウ１４８上には、ＩＲランプ１４０がアレイ状に設けられる。ランプ１４０は、ランプハウジング１３８内のホルダ又はブラケット１４２上に懸架することができる。図８に示すように、ランプハウジングには、熱電対などの１又はそれ以上のハウジング温度センサ１４４を取り付けることができる。ランプ１４０は、電力ケーブル１５６によって電力を供給される。
【００１７】
図６を参照すると、ランプ１４０は、ウィンドウ１４８の表面積全体にわたって概ね均等に広がるように、互いにアレイ状に概ね均等に間隔を空けている。３００ｍｍ直径のウェハを処理するには、８つの単素子ランプ１４０を使用することができる。これらのランプは、ウィンドウ１４８を通じてウェハ７０の表面全体上に実質的に均等な直接（見通し）ＩＲ放射線を供給する。ウェハ表面に衝突するＩＲ放射エネルギーは、ウェハ表面にわたって３０％未満、２０％未満、１０％未満、又は５％未満だけ変化することが好ましい。図６及び図７に示すように、ランプ１４０は、隣接するランプを通じてランプの端部取付部が加熱されるのを抑えるために、ランプハウジング１３８内のスロット１７０に挿入することができる。
【００１８】
図２、図６、図７及び図８に示すように、ＩＲアセンブリ１２６上には冷却システム１５０が設けられる。この冷却システムは、ランプハウジング１３８上又はランプハウジング１３８内に管体１５２を含むことができる。ＩＲアセンブリ１２６を冷却するために、適当なときに管体１５２を通じて液体冷却材が給送される。液体冷却材は、ＩＲアセンブリ１２６のハウジングカバー１２８上に存在できる取付部１５４に接続する供給ラインを通じて管体１５２に供給される。管体１５２は、ランプハウジング１３８内のヒートシンクプレート１６０内を延びることができる。冷却システム１５０は、空気マニフォルド１４６、及びランプハウジング１３８内を通る及び／又はこれを取り巻く流路を含むこともできる。冷却空気は、供給パイプ（図示せず）に通じる空気入口１４５を通じて導入され、空気マニフォルド１４６を通過して分散し、ＩＲアセンブリ１２６内を進み、空気排出ライン１５８を通じて流出することができる。
【００１９】
使用時には、プロセッサ２０は、最初に図１に示すようなロード／アンロード位置に置かれる。上側チャンバアセンブリ２４を下側チャンバアセンブリ２２から持ち上げて、プレートアセンブリ８０に横からアクセスできるようにする。ウェハ７０を、手動で、又はより一般的にはロボットによってトッププレート８１上に置く。このウェハをフィンガ８４に載置する。次に、持ち上げアクチュエータ９２によって上側チャンバアセンブリ２４を下側チャンバアセンブリ２２上に下げ、これらの間に処理チャンバ２８を形成する。このとき、プロセッサ２０は、図２及び図５に示すプロセス位置にある。ボウルリング９６をシール４０に対して密封して、チャンバ２８を実質的に密閉することができる。チャンバ２８は、（真空ラインを通じて）排気することもできるが、必ずしも気密である必要はない。或いは、プロセッサ２０を、プロセス薬品の蒸気が周囲環境に容易に逃げ出さないように設計することもできる。
【００２０】
プロセッサがプロセス位置にある場合、ランプ１４０が点灯し、ウィンドウ１４８を通じてウェハ７０を照射する。ウィンドウ１４８は、ＩＲ放射線に対して実質的に透過的であるとともに化学的に不活性かつ高耐熱性でもあるという理由で石英とすることができる。ウィンドウ１４８の全長にわたってランプ１４０を概ね均等に分布させることにより、ウェハ７０の表面全体にわたって熱が実質的に均等になる。ＩＲ放射線への暴露によって生じる高い処理温度により良く抵抗するために、上側チャンバ本体１０２及びトッププレート８１も石英とすることができる。プレートアセンブリ８０内のシールドプレート６４は、ＩＲ放射線が下側チャンバアセンブリ２２内に到達するのを阻止する役に立つ。シールドプレート６４も、反射皮膜を施した石英プレートとすることができる。一般に、シールドプレート６４よりも下の構成部品は極端な温度に曝されないので、通常の金属又はプラスチック材料とすることができる。
【００２１】
チャンバ２８内には、硫酸が任意に過酸化水素とともに同時に、又は順次に、或いは交互パルスで供給される。一般に、これらのプロセス薬品は液体としてノズルに供給され、その後チャンバ２８内に導入される。一方又は両方のプロセス薬品を、プロセスチャンバ２８内の独立したノズル又はポートから霧状の小飛沫流の形でチャンバ２８内に同時に送出することができる。ウェハの局所的な一時的冷却を避けるには、（より大きな飛沫を形成する）噴射よりも（エアロゾル又はミストを形成する）噴霧の方が役立つ。これにより、ウェハ全体にわたる処理均一性が向上する。モータ５０が作動して、ロータアセンブリ２６及びウェハ７０を回転させる。ウェハ７０にプロセス薬品を加える場合には、１０〜３００ｒｐｍの回転速度を使用することができる。回転により、ウェハ７０の表面上にＩＲ放射線の均一性、従って加熱の均一性がさらに加わる。
【００２２】
過酸化水素と硫酸を組み合わせることにより、酸化電位の高い準安定中間化合物が形成される。より一般的なものの２つに、Ｈ2ＳＯ5（カロ酸又はペルオキソ一硫酸）とＨ2Ｓ2Ｏ8（ペルオキソ二硫酸又はＰＤＳＡ）がある。これらの化合物は、分解してから再び硫酸を形成するまでの寿命が限られている。過酸化水素と硫酸は、チャンバ２８内に別個に供給されると、チャンバ内のウェハ７０の周囲領域の蒸気雲内で、従ってウェハ表面上でも直接反応する。これにより、これらの相互作用によって形成された高度に酸化した準安定薬品が、ウェハ表面上のフォトレジストの酸化を直ちに後押しできるようになり、これらが分解を開始する前にフォトレジスト除去プロセスに寄与することができる。このプロセスは、制御された量の過酸化水素と硫酸をウェハ表面に加えて、ウェハ表面上に酸化電位の高い準安定化合物を供給することができる。
【００２３】
ウェハ７０の温度、又はウェハ上のプロセス薬品液膜の温度は、温度センサ１２２によってモニタすることができる。温度センサ１２２及びランプ１４０への電力の調整を通じて、水温を閉フィードバックループの形で制御することができる。この制御は、プロセッサ２０に関連する、又は施設内に遠隔的に配置された電子コントローラ又はコンピュータによって行うことができる。このコントローラは、プロセッサの他の動作を制御することもできる。
【００２４】
プロセスパラメータは、除去するフォトレジストの種類に応じて異なることがある。一例として、霧状の硫酸及び過酸化水素をそれぞれ噴霧化ノズル１１２及び１１４を通じてチャンバ２８内に送出している間に、ウェハ７０の温度は、室温（２０℃）から２００℃、２５０℃、３００℃、又は３５０℃を超えるまで急速に上昇する。上昇間隔は、約５秒から３０〜４５秒とすることができる。温度が上昇した後、この温度を約２０〜１８０秒、又はこれよりも長い間、ドエル期間温度に安定させて保持する。任意に、同時にウェハ７０を回転させて、加熱及びプロセス薬品の分布をより均一にすることができる。ドエル期間後、処理時間を短縮するためにウェハ７０を急速に冷却することができる。急速冷却は、主にＩＲランプ１４０及びランプハウジング１３８を冷却する冷却アセンブリ１５０を通じて行うことができる。ウェハ７０上に流体を噴射することにより、主にウェハ７０を冷却する。この流体噴射は、ノズル１１６からのＤＩ水で構成することができる。フォトレジストによっては、上昇間隔中に完全に除去できて、ドエル期間が不要なものもある。
【００２５】
フォトレジストの除去後、及び急速冷却の一部として、ウェハ７０を高温のＤＩ水で、その後室温のＤＩ水ですすぐことができる。この後、同じチャンバ２８内で又は異なる処理チャンバ内で、任意に硫酸残基又はその他の物質を除去するための洗浄ステップを行うことができる。
【００２６】
ランプハウジング温度センサ１４４が、ランプハウジング１３８が設定温度を超えたことを検知した場合、冷却アセンブリ１５０内の管体１５２を通じて冷却水が給送される。一般に、冷却水は、ランプ１４０が点灯しているときには常に、及びこれらのランプが消された後のある期間にわたって管体又はコイル１５２内を移動する。さらなる冷却を行うために、清浄化した乾燥空気がＩＲアセンブリ１２６を通じて同様に給送され又は引き込まれる。冷却アセンブリ１５０は、ＩＲアセンブリ１２６からの迷走ＩＲ放射線を阻止し、隣接する装置が加熱するのを抑制又は回避する。
【００２７】
処理が完了すると、持ち上げアクチュエータ９２が、上側チャンバアセンブリ２４を下側アセンブリ２２から離して持ち上げる。その後、処理済みのウェハ７０を除去し、プロセッサ２０内に次のウェハをロードすることができる。
【００２８】
過酸化水素及び硫酸を使用する従来の噴射又はウェットベンチ処理と対照的に、プロセッサ２０は、超高温での処理を可能とする。これらのプロセス薬品溶液はバルク液体の形で供給されないので、これらの溶液が沸騰しても処理温度が制限されることはない。薬品溶液の予熱に伴う厄介な問題を回避することもできる。同様に、高温の薬品溶液の給送及び取り扱いの必要がなく、これにより設備の設計が単純化され、信頼性が高まる。
【００２９】
実験結果では、フォトレジストを除去する上で、直接ＩＲ放射が他の形の加熱よりも有効であることが示された。ＩＲ放射自体が、フォトレジストの化学結合及び架橋に作用すると思われる。直接ＩＲを使用するフォトレジスト除去速度は、ＩＲ放射から隠れたウェハ部分であっても、ホットプレート試験での除去速度よりも高い。
【００３０】
過酸化水素及び硫酸を噴霧してオンウェハで混合して加熱することで、プロセス薬品の消費が最小限に抑えられる。以下の実施例に記載する試験では、フォトレジストによっては、３００ｍｍウェハ上にわずか１０ｍｌの薬品溶液を使用して完全に除去できるものもあることが示されている。少量の薬品溶液しか必要としないので、薬品溶液を一度使用すればよく、これらを再利用する必要性及びこれに伴う問題が排除される。必要な薬品溶液の量は、除去するフォトレジストの種類によって異なることがある。以下の実施例１及び実施例８〜実施例１１では、使用する薬品溶液の総量は４５ｍｌである。対照的に、公知のフォトレジスト除去方法では、通常、３００ｍｍウェハ当たり約１５００ｍｌの薬品溶液を使用する。同様に、以下の実施例１及び実施例８〜実施例１１では、２０ｍｌ／分の流量のＨ2ＳＯ4と１０ｍｌ／分の流量のＨ2Ｏ2を使用するのに対し、公知のフォトレジスト除去方法では、通常、両方ともに５００ｍｌ／分の流量のＨ2ＳＯ4とＨ2Ｏ2を使用し、合計流量は約１０００ｍｌ／分となる。
【００３１】
実施例２及び実施例６では、それぞれ合計で１０ｍｌ及び９ｍｌという非常に少ない薬品溶液の消費量が示されている。従って、この方法は、非常に少量の薬品溶液を使用して行うことができる。例えば、３００ｍｍ直径のウェハ上のフォトレジストを除去するプロセスでは、総薬品溶液消費量（通常はＨ2ＳＯ4及びＨ2Ｏ2）を、５００ｍｌ以下、２５０ｍｌ以下、１００ｍｌ以下、５０ｍｌ以下、３０ｍｌ以下、１５ｍｌ以下又は１０ｍｌ以下とすることができる。これに応じて、本プロセスでは、Ｈ2ＳＯ4の流量を、１００ｍｌ／分以下、５０ｍｌ／分以下、２０ｍｌ／分以下、１０ｍｌ／分以下、又は５ｍｌ／分以下とすることができ、一般にＨ2Ｏ2の流量はＨ2ＳＯ4の流量の約半分と同等である。この結果、本プロセスでは、合計流量が１５０ｍｌ／分以下、７５ｍｌ／分以下、３０ｍｌ／分以下、２０ｍｌ／分以下、又は１０ｍｌ／分以下となる。比例的に大きな又は小さな表面積を有する他のサイズのウェハ上では、同様に比例的に多くの又は少ない最大薬品溶液量（及び流量）を使用することができる。
【００３２】
プロセッサ２０は、ウェハ以外の基板からフォトレジストを除去するために使用することもできる。従って、ここで使用する「ウェハ」という用語は、他の基板及びワークピースも含む。
【００３３】
異なるパラメータでの実施例
以下のパラメータ：１）温度傾斜、２）基板の温度を記録することによって計測した一定温度（℃）、３）秒単位の曝露時間、４）Ｈ2Ｏ2に対するＨ2ＳＯ4の比率、５）使用する液体薬品のミリリットル単位の全容積、及び６）毎分回転数（「ＲＰＭ」）で計測したウェハの回転、を変化させて試験を行った。
【００３４】
フォトレジストの除去は、フォトレジストの種類、注入量、注入エネルギー、注入イオン種、及びフォトレジストの厚みに応じて異なることがある。以下の実施例に記載する条件は、別途示さない限り、ＢＦ２を３０ＫｅＶ及び４Ｅ１５原子／ｃｍ2で注入した１μｍ厚の２４８ｎｍＤＵＶレジストの組にパラメータを最適化することによって設定したものである。
【実施例１】
【００３５】
一般的プロセス：レジストで被覆したウェハを、薬品比率２（１部のＨ2Ｏ2に対して２部のＨ2ＳＯ4）に従って９０秒間曝露した。この基板を、ＩＲランプの下で１００ＲＰＭで回転させた。ウェハ温度を室温から２５０℃に２０秒で高めるようにランプ出力を設定した。この温度を７０秒間維持し、この時点でランプ出力を切り、ＤＩリンスによって温度を室温近くに戻した。フォトレジストは全て除去された。Ｈ2Ｏ2の流量は１０ｍｌ／分であり、Ｈ2ＳＯ4の流量は２０ｍｌ／分であった。薬品の総使用量は４５ｍｌであった。この試験では、この方法が、高度に注入したレジスト試料の９５％を除去する上で有効なはずであることが示唆される。
【実施例２】
【００３６】
低薬品使用量プロセス：非注入、１μｍの２４８ＤＵＶレジストウェハを、薬品比率２に従って２０秒間曝露した。この基板を、ＩＲランプの下で１００ＲＰＭで回転させた。ウェハ温度を室温から２５０℃に２０秒で高めるようにランプ出力を設定した。このプロセス全体を通じて、ウェハ温度は２５℃から２５０℃に変化した。温度が２５０℃に達するとすぐに、ＤＩリンスによってウェハを室温近くに戻した。全てのフォトレジストが除去された。Ｈ2Ｏ2の流量は１０ｍｌ／分であり、Ｈ2ＳＯ4の流量は２０ｍｌ／分であった。薬品の総使用量は１０ｍｌであった。この実施例は、ある種のレジストを少量の薬品で完全に除去できることを示している。
【実施例３】
【００３７】
過酸化水素不使用：レジストウェハを、薬品比率無限大に従って９０秒間曝露した。この基板を、ＩＲランプの下で１００ＲＰＭで回転させた。ウェハ温度を室温から２５０℃に２０秒で高めるようにランプ出力を設定した。この温度を７０秒間維持し、この時点でランプ出力を切り、ＤＩリンスによって温度を室温近くに戻した。フォトレジストは実質的に除去された。Ｈ2Ｏ2の流量は０．０ｍｌ／分であり、Ｈ2ＳＯ4の流量は２０ｍｌ／分であった。薬品の総使用量は３０ｍｌであった。この実施例は、Ｈ2Ｏ2を添加するとプロセス性能は高まるが、これが全てのレジストタイプに必要なわけではないことを示している。
【実施例４】
【００３８】
過剰な過酸化物比：レジストウェハを、薬品比率０．１に従って９０秒間曝露した。この基板を、ＩＲランプの下で１００ＲＰＭで回転させた。ウェハ温度を室温から２５０℃に２０秒で高めるようにランプ出力を設定した。この温度を７０秒間維持し、この時点でランプ出力を切り、ＤＩリンスによって温度を室温近くに戻した。フォトレジストは部分的に除去された。Ｈ2Ｏ2の流量は２０ｍｌ／分であり、Ｈ2ＳＯ4の流量は２ｍｌ／分であった。薬品の総使用量は３３ｍｌであった。この実施例は、硫酸よりも過酸化水素の方がかなり多い薬品混合物は、依然としてフォトレジストを除去することはできるが、硫酸の比率の方が高いものほど効率的ではないことを示している。その後の観察では、Ｈ2ＳＯ4の低い混合物は２５０℃未満の温度で沸騰することが示された。薬品の液体から気体への変換が、このプロセスの有効性を制限している可能性がある。
【実施例５】
【００３９】
高い総薬品量：ウェハを、薬品比率２に従って１００秒間曝露した。この基板を、ＩＲランプの下で１００ＲＰＭで回転させた。ここでは、ウェハ温度を室温から２５０℃に３０秒で高めるようにランプ出力を設定した。この温度を７０秒間維持し、この時点でランプ出力を切り、ＤＩリンスによって温度を室温近くに戻した。全てのフォトレジストが除去された。Ｈ2Ｏ2の流量は１００ｍｌ／分であり、Ｈ2ＳＯ4の流量は２００ｍｌ／分であった。薬品の総使用量は５００ｍｌであった。この実施例は、より高い分注速度及び使用量の薬品は、レジスト除去に関しては実現可能であるが、薬品を加熱するため、及び温度を所定の設定点に維持するためにより多くのエネルギーが必要になることを示している。
【実施例６】
【００４０】
低薬品分注速度：非注入、１μｍの２４８ＤＵＶレジストを、薬品比率２に従って２０秒間曝露した。この基板を、ＩＲランプの下で１００ＲＰＭで回転させた。ウェハ温度を室温から２５０℃に２０秒で高めるようにランプ出力を設定した。このプロセス全体を通じて、ウェハ温度は２５℃から２５０℃に変化した。温度が２５０℃に達するとすぐに、ＤＩリンスによってウェハを室温近くに戻した。全てのフォトレジストが実質的に除去された。Ｈ2Ｏ2の流量は２ｍｌ／分であり、Ｈ2ＳＯ4の流量は４ｍｌ／分であった。９０秒にわたって分注した薬品の総使用量は９ｍｌであった。このことは、低い分注量でも、ある種のフォトレジストを除去することはできるが、より高い速度を使用した場合よりも効率が悪いことを示している。
【実施例７】
【００４１】
延長時間：ＢＦ２を４０ＫｅＶ及び５Ｅ１６原子／ｃｍ2で注入した４μｍ厚のレジストウェハを、薬品比率２に従って６００秒間曝露した。この基板を、ＩＲランプの下で１００ＲＰＭで回転させた。ウェハ温度を室温から２５０℃に２０秒で高めるようにランプ出力を設定した。この温度を５８０秒間維持し、この時点でランプ出力を切り、脱イオン水（ＤＩ）リンスによって温度を室温近くに戻した。全てのフォトレジストが除去された。Ｈ2Ｏ2の流量は１０ｍｌ／分であり、Ｈ2ＳＯ4の流量は２０ｍｌ／分であった。薬品の総使用量は３００ｍｌであった。この実施例は、半導体産業内における極端なレジスト条件であっても、曝露時間を延ばした標準条件で除去できることを示している。
【実施例８】
【００４２】
高曝露温度：レジストウェハを、薬品比率２に従って９０秒間曝露した。この基板を、ＩＲランプの下で１００ＲＰＭで回転させた。ウェハ温度を室温から３５０℃に６０秒で高めるようにランプ出力を設定した。この温度を３０秒間維持し、この時点でランプ出力を切り、ＤＩリンスによって温度を室温近くに戻した。全てのフォトレジストが除去された。Ｈ2Ｏ2の流量は１０ｍｌ／分であり、Ｈ2ＳＯ4の流量は２０ｍｌ／分であった。薬品の総使用量は４５ｍｌであった。この実施例は、より高い温度を使用してレジストを完全に除去できることを示している。
【実施例９】
【００４３】
より低い最高温度：非注入レジストウェハを、薬品比率２に従って９０秒間曝露した。この基板を、ＩＲランプの下で１００ＲＰＭで回転させた。ウェハ温度を室温から１００℃に２０秒で高めるようにランプ出力を設定した。この温度を７０秒間維持し、この時点でランプ出力を切り、ＤＩリンスによって温度を室温近くに戻した。全てのフォトレジストが基板から除去された。Ｈ2Ｏ2の流量は１０ｍｌ／分であり、Ｈ2ＳＯ4の流量は２０ｍｌ／分であった。薬品の総使用量は４５ｍｌであった。この実施例は、より低温の処理であっても、レジストタイプによってはフォトレジストを完全に除去できることを示している。
【実施例１０】
【００４４】
より遅い温度上昇速度：レジストで被覆したウェハを、薬品比率２に従って９０秒間曝露した。このウェハを、ＩＲランプの下で１００ＲＰＭで回転させた。ウェハ温度を室温から２５０℃に４０秒で高めるようにランプ出力を設定した。この温度を５０秒間維持し、この時点でランプ出力を切り、ＤＩリンスによって温度を室温近くに戻した。フォトレジストは実質的にウェハから除去された。Ｈ2Ｏ2の流量は１０ｍｌ／分であり、Ｈ2ＳＯ4の流量は２０ｍｌ／分であった。薬品の総使用量は４５ｍｌであった。この実施例は、温度上昇速度がフォトレジスト剥離の一因であり得ることを示している。
【実施例１１】
【００４５】
ゼロＲＰＭ：レジストで被覆したウェハを、薬品比率２に従って９０秒間曝露した。ウェハを固定し、ＩＲランプの下で回転させなかった。ウェハ温度を室温から２５０℃に２０秒で高めるようにランプ出力を設定した。この温度を７０秒間維持し、この時点でランプ出力を切り、ＤＩリンスによって温度を室温近くに戻した。全てのフォトレジストが除去された。Ｈ2Ｏ2の流量は１０ｍｌ／分であり、Ｈ2ＳＯ4の流量は２０ｍｌ／分であった。薬品の総使用量は４５ｍｌであった。ゼロＲＰＭであってもウェハは完全に剥離され、ＲＰＭがレジスト除去における重要な因子ではない可能性が示唆される。
【実施例１２】
【００４６】
５００ＲＰＭ：レジストで被覆したウェハを、薬品比率２に従って９０秒間曝露した。このウェハを、ＩＲランプの下で５００ＲＰＭで回転させた。ウェハ温度を室温から２５０℃に２０秒で高めるようにランプ出力を設定した。この温度を７０秒間維持した。その後、ランプ出力を切り、ＤＩリンスによって温度を室温近くに戻した。全てのフォトレジストが除去された。Ｈ2Ｏ2の流量は１０ｍｌ／分であり、Ｈ2ＳＯ4の流量は２０ｍｌ／分であった。薬品の総使用量は４５ｍｌであった。５００ＲＰＭではウェハが完全に剥離され、ＲＰＭがレジスト除去における重要な因子ではない可能性が示される。
【００４７】
上記の実施例は、本発明を実施するために、上述した各ステップ又はパラメータの使用が必ずしも不可欠ではなく、基板から除去するフォトレジスト又はその他の有機皮膜の種類に依存することを示している。従って、これらのステップの各々は、必ずしも単独では本発明に不可欠なものではないので、これらの実施例は、上述したステップの各々を必ずしも含まずに本発明の特許を請求する意図を示している。
【符号の説明】
【００４８】
２０  プロセッサ
２２  下側チャンバアセンブリ
２４  上側チャンバアセンブリ
２６  ロータアセンブリ
２８  処理チャンバ
３０  ベースプレート
３２  ボウル
５０  モータ
７０  ウェハ
８０  プレートアセンブリ
８２  ロータプレート
８４  フィンガ
９０  持ち上げリング
９２  持ち上げ用アクチュエータ
１０２  環状上側チャンバ本体
１０４  下側リップ
１０６  上側リップ
１１２  硫酸噴霧ノズル
１１８  ノズル
１２６  赤外線アセンブリ
１３０  ヘッドプレート
１３２  排気プレート
１３４  上側リテーナプレート
１３８  ランプハウジング
１４０  赤外線ランプ
１４８  赤外線透過ウィンドウ
１５０  冷却システム
１５２  冷水管
【図１】
2013521658.tif 000003
【図２】
2013521658.tif 000004
【図３】
2013521658.tif 000005
【図４】
2013521658.tif 000006
【図５】
2013521658.tif 000007
【図６】
2013521658.tif 000008
【図７】
2013521658.tif 000009
【図８】
2013521658.tif 000010
【国際調査報告】
2013521658.tif 000011
2013521658.tif 000012
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