(57)【要約】      （修正有）【課題】フォトレジストを除去するアッシング工程において、レジスト残渣を低減し、アッシング時間を短縮することのできる簡便かつ実用的な手段を提供する。【解決手段】真空処理容器内においてパターンニングされたレジスト膜をマスクとして用いて低誘電率膜の一部をプラズマエッチングした後に、前記真空処理容器内において、前記レジスト膜を除去する、被処理基板のアッシング方法において、前記アッシングに先立って、前記被処理基板を８０℃から２００℃までの温度範囲内で保持し、所定時間アッシングする前処理アッシングを行う。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理容器内においてパターンニングされたレジスト膜をマスクとして用いて低誘電率膜の一部をプラズマエッチングした後に、前記真空処理容器内において、前記レジスト膜を除去する、被処理基板のアッシング方法において、
前記アッシングに先立って、前記被処理基板を８０℃から２００℃までの温度範囲内で保持し、所定時間アッシングする前処理アッシングを行うことを特徴とするアッシング方法。
【請求項２】
前記前処理アッシングを行う際の前記被処理基板の上限温度が、前記レジスト膜のガラス転移温度＋３０℃であることを特徴とする請求項１に記載のアッシング方法。
【請求項３】
前記前処理アッシングの時間が、１０秒から４０秒の範囲内にあることを特徴とする請求項１又は２に記載のアッシング方法。
【請求項４】
前記前処理アッシングは、反応性ガスのラジカルを用いたものであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のアッシング方法。
【請求項５】
前記反応性ガスのラジカルは、水素ラジカルを含むものであることを特徴とする請求項４に記載のアッシング方法。
【請求項６】
前記前処理アッシング後、前記被処理基板を２５０℃以上に保持して本処理アッシングを行うことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のアッシング方法。
【請求項７】
前記本処理アッシングは、反応性ガスのラジカルを用いたものであることを特徴とする請求項６に記載のアッシング方法。
【請求項８】
前記反応性ガスのラジカルは、水素ラジカルを含むものであることを特徴とする請求項７に記載のアッシング方法。
【請求項９】
真空処理容器内にレジスト膜が塗布された被処理基板を載置するとともに該被処理基板を加熱する加熱手段とを内蔵した載置台と、プラズマ発生装置を備えた反応性ガスの導入口とを設け、該被処理基板のレジスト膜を該導入口から導入される反応性ガスのラジカルによりアッシングして除去するアッシング装置において、
前記被処理基板と前記載置台との間隔を調整することにより、前記被処理基板の温度を所望の温度に調整可能な昇降機構を備えたことを特徴とするアッシング装置。
【請求項１０】
真空処理容器内でレジスト膜が塗布された被処理基板を側方又は下方から水平に支持する支持手段と、プラズマ発生装置を備えた反応性ガスの導入口と、前記被処理基板の下方からその下面を輻射加熱する加熱手段と、該加熱手段の放射熱量を制御する熱量制御手段とを設け、該被処理基板のレジスト膜を前記導入口から導入される反応性ガスのラジカルによりアッシングして除去するアッシング装置であって、
前記熱量制御手段により、処理中の前記被処理基板の温度を精密に制御し得るように構成されていることを特徴とするアッシング装置。
【請求項１１】
前記被処理基板の温度を計測する手段と、該計測値に基づいて処理中の被処理基板の温度を制御する手段とを備えたことを特徴とする請求項９又は１０に記載のアッシング装置。
【請求項１２】
前記反応性ガスのラジカルは、水素ラジカルを含むことを特徴とする請求項９から１１のいずれかに記載のアッシング装置。
【請求項１３】
前記加熱手段は、赤外線ランプであることを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載のアッシング装置。
【請求項１４】
前記加熱手段は、セラミック基体の内部に埋設された抵抗発熱体であることを特徴とする請求項１０から１３のいずれかに記載のアッシング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造においてフォトレジストを除去するアッシング工程に係り、特にドライエッチング処理後に変質したフォトレジスト膜を水素ラジカル含有ガスにより除去するアッシング方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子は、シリコンウェーハ等の基板上にＣＶＤ蒸着等により形成された導電性金属層、絶縁層や低誘電体層上にフォトレジストを均一に塗布し、これを選択的に露光、現像処理をしてフォトレジストパターンを形成し、このパターンをマスクとして蒸着等により形成された導電性金属層等を選択的にエッチングし、微細回路を形成し、その後、不要のフォトレジスト層を剥離液で除去するというウェットエッチングにより製造されてきたが、集積回路の高密度化に伴い、より高密度の微細エッチングが可能なドライエッチングが近年は主流となってきている。
【０００３】
ドライエッチングは、ウェットエッチングに比較してより微細にエッチングが可能であるが、フォトレジスト膜がドライエッチングにより変質し易いという問題がある。かかる変質膜は、レジスト除去のプロセスであるアッシング工程において、剥離が難しく、このためフォトレジスト由来の残渣物が発生しやすいとう問題がある。
【０００４】
アッシングには、酸素又は酸素ラジカルをレジストに吹き付けるという方法が従来から用いられているが、これは、加熱した状態で、酸素ラジカルを、有機物であるレジスト材料と反応させることにより、レジスト中の炭素と水素を酸化し、気体の反応生成物を揮散除去するものである。
【０００５】
しかし、近年半導体素子の層間絶縁膜として、酸化珪素よりも誘電率の低い低誘電率の材料（Ｌｏｗ−ｋ材）が多用されるようになってきた。このＬｏｗ−ｋ材はシリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）を構成元素とする高分子からなるものであり、このような低誘電率の材料は、アッシング耐性が弱いといわれているが、これは、Ｌｏｗ−ｋ材に酸素ラジカルを反応させると、有機成分であるＣ、Ｈが気体となって除去されるため、誘電率が大きくなってしまい、このため、Ｌｏｗ−ｋ材を用いるという本来の目的を達することができないためである。
【０００６】
そこで、アッシング工程におけるＬｏｗ−ｋ材のダメージを軽減する方法として、近年水素ラジカルを用いたアッシング処理が試みられるようになってきた。これは、２５０℃以上の高温で、水素ラジカルをレジストと反応させ、レジスト材料中の炭素の結合（Ｃ＝ＣやＣ−Ｃ）を切断することにより、低分子量の炭化水素を生成させ、これを気体として揮散除去しようとするものである。
【０００７】
水素ラジカルを用いたプラズマアッシング装置としては、例えば、真空容器内に基板載置台とその上部にプラズマ発生室を配置し、プラズマ発生室の電極に印加された高周波により、真空容器に導入された処理ガスをプラズマ化し、このプラズマを基板に導入してアッシングを行うプラズマアッシング装置が、特許文献１に記載されている。
【０００８】
しかし、プラズマアッシングでは、プラズマ中に存在する荷電粒子が基板の素子にダメージを与えたり、金属汚染を起こしたりすることが問題となる。そのため、プラズマ発生室と基板処理室とを分離し、イオンが被処理基板に直接照射されないようにした、例えば特許文献２に記載の高密度プラズマダウンフロー型アッシング装置がある。
【０００９】
このダウンフロー型プラズマ処理アッシング装置は、アッシングのみならずエッチング処理装置としても使うことができる。この装置での基板の加熱は、基板載置台に内蔵された加熱手段により載置面を加熱し、熱伝導により基板を加熱するという方式が取られている。
【００１０】
【特許文献１】特開昭６３−２６００３０号公報
【特許文献２】特開２０００−２９４５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したような水素ラジカルを用いたダウンフロー型プラズマ処理アッシング装置によるアッシングは、Ｌｏｗ−ｋ材にダメージを与える恐れは少ないが、レジストの残渣が残り易いという問題がある。このようなレジスト残渣の生成は、エッチング時に発生したフロロカーボン（ＣＦ）ポリマーがレジスト表面に堆積したり、あるいは、エッチング時の熱によりレジスト自体が変質等することに起因するものと考えられる。
【００１２】
そこで、本発明者らは、かかるレジスト残渣の生成する機構を解明し、その防止策を明らかにすべく、事前検討を行った。以下、図を用いてこの事前検討の結果について説明する。
【００１３】
図４は、プラズマエッチング処理後の被処理基板を３００℃で２０秒〜３０秒程度加熱し、これによりレジスト層がどのように変化するかを電子顕微鏡により観察する中で撮影した写真を模式的にスケッチした図である。
【００１４】
基板１上のレジスト層２の表面には、図４（ａ）に示すように、プラズマエッチング又はその後の熱処理の影響により変質層３が形成されていることが判明した。変質層３の分析を種々行ったところ、変質層３はプラズマエッチング時にレジスト層が高温にさらされることにより軟化溶融し、軟化溶融したレジスト層における水素がエッチングガスにより離脱して炭化が進み、その結果、レジスト表面に硬化層が形成されるものであるとの結論に達した。すなわち、変質層３はエッチングガスによる脱水素と熱との影響により生じるものであり、変質層３の厚みは、レジスト層２の全層厚の数分の１程度であることが判明した。また、変質層３は図４（ａ）に示すように平坦ではなく、波をうったように変形している箇所がところどころにあることも判明した。
【００１５】
ここで、変質層３が波を打ったように変形する原因は次のようなメカニズムであると考えた。すなわち、プラズマエッチング処理後、被処理基板は通常２５０℃以上の高温でアッシング処理される。このため、図４（ｂ）に示すように、例えばレジスト層２の下部は１００℃程度で、表面は３００℃程度といった温度差が生じる。また、変質層３は本来のレジストとは異なったものに変質してしまっていることから、レジスト本来の熱膨張係数と変質層３の熱膨張係数とは異なる。その結果、被処理基板が高温で加熱されると、その表面が熱膨張により圧縮され、図４（ａ）に示すように変質層３は波を打ったような状態になるのである。
【００１６】
さらに、この変質層３を詳しく観察すると、図４（ｃ）に示すように変質層３が局部的に厚くなっている部分や、図４（ｄ）に示すように変質層３とレジスト層２本体との間に空洞４が形成されている部分が多数存在することが知れた。
【００１７】
このような変質層３の異形部分（肉厚部や空洞部）では、アッシングの際に水素ラジカルが拡散しにくくなり、その下部のレジスト層への水素ラジカルの侵入が阻害されると推測される。その結果、変質層３の異形部分では、水素ラジカルがレジスト層の深部にまで到達せず、水素ラジカルによる炭素結合の切断が円滑に進まないものと思われる。これらの要因がアッシングの長時間化とレジスト残渣の発生を引き起こしているものと考えられる。
【００１８】
このレジスト残渣は、主にアモルファスカーボンからなるものであると思われる。これは、水素ラジカルによる炭素結合の切断が円滑に進まない場合、長鎖の炭化水素分子が気体とならずに被処理基板に残存し、これがアッシング時において高温に加熱された結果、熱分解し炭素の鎖を残したまま、水素のみが気体となって除去されるためであると考えられる。かかるレジスト残渣は、半導体素子の機能を阻害し、歩留不良の原因となる。
【００１９】
従って、かかる変質層３の発生を抑制し、水素ラジカルの侵入が容易になるようにすれば、レジスト残渣の低減とアッシング時間の短縮につながる。そこで、本発明者らは、種々検討の結果、変質層３の性質を変える簡便かつ実用的な手段のあることに想到し、本発明を完成させるに至った。
【００２０】
すなわち、本発明の課題は、フォトレジストを除去するアッシング工程において、レジスト残渣を低減し、アッシング時間を短縮することのできる簡便かつ実用的な手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するための本発明のアッシング方法は、真空処理容器内においてパターンニングされたレジスト膜をマスクとして用いて低誘電率膜の一部をプラズマエッチングした後に、前記真空処理容器内において、前記レジスト膜を除去する、被処理基板のアッシング方法において、前記アッシングに先立って、前記被処理基板を８０℃から２００℃までの温度範囲内で保持し、所定時間アッシングする前処理アッシングを行うことを特徴とする。また、前処理アッシングを反応性ガスのラジカルで行うことは好ましく、反応性ガスのラジカルとして水素ラジカルを含むことは好適である。
【００２２】
ここで、前記前処理アッシングを行う際の前記被処理基板の上限温度が、前記レジスト膜のガラス転移温度＋３０℃であることは好適である。
【００２３】
このように前処理アッシングを行うことにより、プラズマエッチングの際に硬化した変質層が軟化し、本処理アッシングにおける、例えば水素ラジカルのレジスト層内への浸透が容易になる。そのために、レジスト残渣が顕著に減少し、かつレジスト除去の所要時間を短縮する。
【００２４】
本発明は、真空処理容器内にレジスト膜が塗布された被処理基板を載置するとともに該被処理基板を加熱する加熱手段とを内蔵した載置台と、プラズマ発生装置を備えた反応性ガスの導入口とを設け、該被処理基板のレジスト膜を該導入口から導入される反応性ガスのラジカルによりアッシングして除去するアッシング装置において、前記被処理基板と前記載置台との間隔を調整することにより、前記被処理基板の温度を所望の温度に調整可能な昇降機構を備えたことを特徴とする。
【００２５】
本アッシング装置は、前記昇降機構により前記被処理基板と前記載置台との間隔を微調整できるようにしているため、前処理アッシングにおける被処理基板温度の精密な制御が可能であることに特徴がある。また、前処理アッシングから本処理アッシングに移行する際は、被処理基板を載置台に接触させることにより、被処理基板を速やかに本処理アッシング時の温度まで加熱できるという効果が得られる。
【００２６】
本アッシング装置は、本発明のアッシング方法を実施するのに好適なものであり、真空処理容器内でレジスト膜が塗布された被処理基板を側方又は下方から水平に支持する支持手段と、プラズマ発生装置を備えた反応性ガスの導入口と、前記被処理基板の下方からその下面を輻射加熱する加熱手段と、該加熱手段の放射熱量を制御する熱量制御手段とを設け、該被処理基板のレジスト膜を前記導入口から導入される反応性ガスのラジカルによりアッシングして除去するアッシング装置であって、前記熱量制御手段により、処理中の前記被処理基板の温度を精密に制御し得るように構成されていることを特徴とするものである。
【００２７】
このアッシング装置においては、被処理基板を載置台に載置しないで、側方又は下方から支持し、被処理基板の下方に配した輻射加熱手段により、被処理基板の下面を直接加熱する。被処理基板の熱容量は小さいため、被処理基板温度の速やかな昇降が可能である。また、上記の熱量制御手段により、被処理基板温度の精密な制御が可能になり、特に前記前処理アッシングにおける被処理基板温度の制御に有用である。
【００２８】
上記アッシング装置のいずれにおいても、前記被処理基板の（表面）温度を計測する手段を備え、この計測値に基づいて処理中の被処理基板の温度を制御することが好ましい。これにより、前記前処理アッシングにおける被処理基板温度を速く、かつ精密に制御することが可能になる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、反応性ガスのラジカルによるアッシングにおいて、レジスト残渣を低減し、アッシング時間を短縮することのできる簡便かつ実用的な手段が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
まず、本発明の方法を想到するに至った経緯について説明する。反応性ガスのラジカルによるアッシングの際のレジスト残渣は、レジストがプラズマエッチング処理された場合に多発することが知れた。その原因は、プラズマエッチングの際にレジスト層の表面に変質層が生成され、これに肉厚部や空洞部といった異形の部分が多数存在して、ラジカルのレジスト層内への浸透を妨げるためであると推測した。
【００３１】
これを確認するため、基板上にｇ線用レジストを塗布し、プラズマエッチング処理をした場合としない場合で、反応性ガスのラジカルの一例として水素ラジカルによるアッシングの際のレジスト除去速度を比較するテストを行った。
【００３２】
エッチング処理は、図１に示すプラズマエッチング装置を兼ねたアッシング装置を用いて行った。図１に示す処理チャンバー５内の圧力を５０ｍＴｏｒｒとし、上部電極であるシャワーヘッド１３と下部電極であるサセプタ７間に高周波電力１２００／１７００Ｗを投入した。エッチングガスの流量は、Ｃ４Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２：７／１０００／１００ｃｃ／ｍｉｎとした。なお、平行平板の上下部の電極のギャップ（ＧＡＰ）３５ｍｍの条件で行った。
【００３３】
また、アッシングには、上記と同じプラズマエッチング装置兼アッシング装置を用いたが、上部電極であるシャワーヘッド１３と下部電極であるサセプタ７間には電力を投入せずに、プラズマ発生機構１０へ誘導結合のリモートプラズマを発生させるため、電力を１５００Ｗ、チャンバー内圧力を１．５Ｔｏｒｒ、アッシングガスはＨ２を４％、Ｈｅを９６％でその流量を９０００ｃｃ／ｍｉｎとし、基板載置台の温度を２５０℃、３００℃、３５０℃の３段階に変えて水素ラジカルによるレジスト除去速度を測定した。アッシングは、アッシング中にチャンバー内の発光を発光分光することにより検出した終点より３０％の時間をオーバーさせて行った。
【００３４】
レジスト除去速度は、それぞれの終点に基づいて計算した。測定結果を図３に示す。この結果から、いずれの温度においても、プラズマエッチング処理をしたものは、しないものよりレジスト除去速度が遅くなっており、プラズマエッチングの際にレジスト層表面に生成した変質層、とくにその異形部分（肉厚部や空洞部）が、水素ラジカルのレジスト層内への侵入を遅らせるのでないかという上述の推測が裏付けられた。また、この結果から、載置台温度（すなわち被処理基板温度）が高いほど、レジスト除去速度が速くなることが分かる。
【００３５】
また、プラズマエッチング処理をしたものとしないものを、載置台温度３５０℃で４分間、前述と同じ条件でアッシングした後、レジスト残渣の残存状況を目視観察した。その結果、プラズマエッチング処理をしたものでは、被処理基板全面にかなりの量のレジスト残渣が観測されたのに対して、プラズマエッチング処理をしないものでは、殆どレジスト残渣が認められなかった。この結果も、プラズマエッチングの際に生成する変質層とその異形部分が、レジスト残渣の生成の原因になっているという推論を裏付けるものと言える。
【００３６】
以上の結果から、プラズマエッチング処理後のレジスト層を熱処理で軟化させ、その変質層の異形部分（肉厚部や空洞部）を減ずるような前処理アッシングを行えば、水素ラジカルによるアッシング等の反応性ガスのラジカルによるアッシングの速度を向上させ、レジスト残渣を低減する可能性があることが示唆された。
【００３７】
そこでプラズマエッチング処理されたレジストのアッシングを行うに際して、低温で短時間水素ラジカルにレジストを晒す前処理アッシングを行った後、高温（３００℃）で水素ラジカルにレジストを晒す本処理アッシングを行う、温度の２段階のアッシングを行って、レジスト残渣の生成状況を調査した。
【００３８】
プラズマエッチング及びアッシングの条件は、図３に示したテスト（基板載置台の温度を３００℃としたもの）と同じである。前処理アッシングの温度は、８０℃、１００℃、１２０℃、１５０℃の４段階に変え、前処理アッシング時間は２０秒、本処理アッシング時間は、アッシング中にチャンバー内の発光を発光分光することにより検出した終点より３０％オーバーさせた時間とした。ただし、８０℃の場合には、前処理アッシング時間が２０秒と４０秒の場合についてテストした。また、比較例として前処理アッシングが無い場合についてもテストした。
レジスト残渣の生成状況は目視観察で、○（レジスト残渣殆ど無し）、△（レジスト残渣若干有り）、×（レジスト残渣有り）の３段階に評価した。このテスト結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
2008235660.tif 000002
【００４０】
表１に見られるように、試験番号１（前処理無）及び番号２（前処理８０℃×２０秒）の場合には、レジスト残渣が明瞭に認められた。また、番号３（前処理８０℃×４０秒）及び番号４（前処理１００℃×２０秒）の場合には、レジスト残渣が若干認められる程度であった。これに対して、番号５（前処理１２０℃×２０秒）及び番号６（前処理１５０℃×２０秒）の場合には、レジスト残渣は殆ど認められなかった。
【００４１】
この結果から、温度を２段階にしてアッシングを行うことにより、レジスト残渣の低減が可能なことが確かめられた。前処理アッシングの温度としては、８０〜１５０℃の範囲が適当なこと、前処理アッシング時間は２０秒程度で良いことが知れた。なお、前処理アッシング温度が低い場合には処理時間を長くする必要がある。
【００４２】
このような前処理アッシングの効果は、プラズマエッチングの際に生成した変質層（おもに、プラズマエッチングの際に水素が離脱して炭化が進んで硬化した層）を、低温で水素ラジカルに晒すことにより、水素添加して軟化させることにあると考えられる。適正な前処理アッシング温度は、レジスト材料のガラス遷移温度（Ｔｇ）と関連が有り、前処理アッシング温度の上限はＴｇ＋３０℃程度であることが知れた（表１のテストに用いたレジストのＴｇは約１２６℃）。前処理アッシング温度の上限をＴｇ＋３０℃とする理由は、これを超えた設定を行うとレジストが焼けたり、下地のＬｏｗ−ｋ材料等へ熱によるダメージの恐れがあるためである。
なお、本処理アッシングの条件は、従来の水素ラジカルによるレジスト除去と同様であるが、後述の実施例に示すように、レジスト除去の所要時間が短縮されることが確かめられている。
【００４３】
次に、本発明のアッシング装置について説明する。図１は、本発明の一実施例であるアッシング装置の断面概要図である。この装置は、気密に構成された略円筒形の処理チャンバー５を有しており、その中には被処理基板６を載置し、水平に支持する載置台（以下、サセプタ）７が配設されている。サセプタ７にはヒーター８が内蔵され、ヒーター電源９からの供給電力で発熱してサセプタ７の温度を上げ、伝導伝熱又は輻射伝熱により被処理基板６を加熱する。このアッシング装置は、上部電極であるシャワーヘッド１３と下部電極であるサセプタ７間に高周波電力を投入することによりプラズマを発生させることができ、プラズマエッチング装置としての機能も備える。
【００４４】
処理チャンバー５の上方には、プラズマ発生機構１０が配置されている。これに遮断弁１１及び流量調節器１２を介して、水素ガス源から水素ガス、又は不活性ガスで希釈された水素ガスが供給され、プラズマ化されて、水素ラジカルが発生する。一方、キャリアガス源からも、遮断弁１１及び流量調節器１２を介して、アルゴン、ヘリウム等のキャリアガスが供給される。
【００４５】
混合された水素ラジカルとキャリアガスは、処理チャンバー５の上部に設けられたシャワーヘッド１３に流入し、さらにシャワーヘッド１３の下面に設けられた多数の流出孔１４から流出して、これに被処理基板６が晒される。
【００４６】
本発明において、プラズマ発生機構１０には公知のリモートプラズマ技術を用いることができる。なお、処理チャンバー５の下部には、真空排気口１５が設けられ、真空ポンプ１６で処理チャンバー５内を真空に保って、被処理基板６を水素ラジカルに晒す。また、被処理基板６は、その下面を支持ピン１７で支持され、ピン１７の昇降により上下動する。
【００４７】
上述したようなレジスト除去アッシング装置の構成は、従来のダウンフロー型のプラズマ処理アッシング装置とほぼ同様であるが、被処理基板６を上下させる機構が相違する。すなわち、従来の装置では、被処理基板６の位置は、支持ピン１７の上がった状態（ピンアップ）と下がった状態（ピンダウン）の２段階に限定されていた。そのため、ピンダウンでは被処理基板６の温度は、サセプタ７の温度と同程度の高温になり、ピンアップでは、被処理基板６とサセプタ７の間隔が大きいため、被処理基板６の温度はかなり低い温度（チャンバー雰囲気に近い温度）になってしまう。
【００４８】
そこで、本発明の装置では、支持ピン１７を支持部材１８を介して、昇降機構１９により昇降するように構成している。この昇降機構１９は、被処理基板６とサセプタ７の間隔を任意の値にできるように、昇降高さを微調整可能にし、これにより被処理基板６の温度の調整が行えるようにしているところに特徴がある。かかる微調整可能な昇降機構は、その形式等をとくに限定する必要はないが、例えば、ボールネジを用いて昇降を行い、ボールネジの回転角により、昇降レベルを定めるような方式で良い。
【００４９】
このように被処理基板６の高さを精密に調節することにより、サセプタ７から被処理基板６への輻射熱量が変化するため、容易に被処理基板６の温度を所望の値にすることができる。すなわち、本発明の装置においては、前記前処理アッシングの際に被処理基板６−サセプタ７間の間隔が適切な値になるようにピンアップして、前処理アッシング時の被処理基板の温度が前記の温度範囲に入るようにし、本処理アッシングにおいては、従来と同様にピンダウンして、被処理基板の温度が上昇してから水素ラジカルに晒せば良い。
【００５０】
被処理基板６−サセプタ７間の間隔と被処理基板６の温度との関係は、経験的に検量線を作成することも可能である。しかし、本実施例の装置においては、放射型温度センサ２０と温度計２１により被処理基板６の表面温度を測定するという構成を取っている。このように構成することにより、前処理アッシングにおける被処理基板温度を速くかつ精密に制御することが可能になり、レジスト除去の能率向上とレジスト残渣の確実な低減を図ることができる。
なお、本実施例の装置では、チャンバー側壁にチャンバー内の発光スペクトラムをモニターできる発光分光器を備えた終点検出装置（図示しない）が設けられている。
【００５１】
図２は、本発明の他の実施例であるアッシング装置の断面概要図である。この装置もアッシング装置であり、水素ラジカルの発生及び水素ラジカルに被処理基板６を晒す部分の構成は、図１の装置と同様である。相違点は、被処理基板６の加熱方法と、これに関連する被処理基板６の支持方法、併せて被処理基板６の温度制御方法にある。この装置においては、被処理基板６の載置台は設けられておらず、処理チャンバー５の側面から延びる支持アーム２２に取り付けられた支持ピン１７によって、被処理基板６の下面を支持している。また、被処理基板６はその下方に配置された輻射加熱手段である加熱ランプ２３によって、下側から直接加熱される。
【００５２】
加熱ランプ２３は、円板形回転台２４上に隙間無く配置されている。加熱ランプ２３からの赤外線は透過窓２５を透過して、被処理基板６の下面を加熱する。回転台２４は、回転装置２６により回転し、被処理基板６の下面を一様に加熱するように構成されている。この加熱ランプ２３への電力は、電力制御装置２７により供給し、ランプからの輻射熱強度を任意に制御できるようにしている。
【００５３】
したがって、この装置で本発明のアッシング方法を実施するには、まず加熱ランプ２３を低電力にして、被処理基板６の温度を前処理アッシング温度（８０℃〜ガラス転移温度（Ｔｇ）＋３０℃の範囲）に設定して前処理アッシングを行い、次いで加熱ランプ２３の電力を高めて被処理基板６の温度を２５０℃以上まで加熱して、本処理アッシングを行う。被処理基板６の熱容量は小さいため、前処理アッシングの温度から本処理アッシングの温度まで昇温するのに要する時間は僅かである。
【００５４】
前処理アッシングにおける被処理基板温度を精密に制御するには、加熱ランプ２３への投入電力と被処理基板６の温度との関係について、経験的に検量線を作成して制御することも可能である。しかし、本実施例においては、被処理基板の温度の迅速かつ精密な制御を可能にするために、図１の装置と同様に放射温度センサ２０と温度計２１により被処理基板６の表面温度を測定するという構成を取っている。
【実施例】
【００５５】
水素ラジカルでプラズマエッチング処理されたフォトレジストの除去を行うに際して、本発明の方法と従来のアッシング方法で、レジスト残渣の生成状況及びアッシング時間を比較した。
【００５６】
供試基板は、２００ｍｍ径のシリコン基板にｇ線用レジストを塗布したもので、プラズマエッチングの条件は、前記の図３のデータを得た時と同じである。本発明例は、前処理アッシング＋本処理アッシングの２段アッシングを行った場合で、比較例は前処理アッシングが無く、本処理アッシングのみを行った場合である。
【００５７】
用いた装置は図１に示したのと同様のもので、ピンアップして前処理アッシングを行い、ピンダウンして本処理アッシングを行った。ただし、ピンアップ時の被処理基板の高さを微調整する機構を設け、前処理アッシング時の被処理基板の温度が１００℃になるようにした。また、本処理アッシング時の被処理基板の温度は３００℃になるようにサセプタ内臓ヒーターの電力を調節した。アッシングにおけるプラズマの発生の電力及びガス流量等の条件は、図３に示したテストの場合と同じである。アッシングの時間は、前処理は２０秒、本処理はアッシング中にチャンバー内の発光を発光分光することにより検出した終点より３０％の時間をオーバーさせて行った。
【００５８】
上記のアッシング処理の結果につき、レジスト残渣の生成状況を目視判定すると、本発明例では、被処理基板中央に全く残渣は認められず、被処理基板の縁付近で強いて残渣を探せば、僅かに認められる程度であった。これに対して比較例では、被処理基板中央は僅かに残渣が認められる程度であるが、被処理基板の縁付近でかなりの面積に残渣が認められることから、本発明の方法により、顕著にレジスト残渣を低減できることが確かめられた。
【００５９】
アッシングの所要時間については、比較例で本処理の時間が１９０秒であったのに対して、本発明例では本処理の時間が１４３秒となり、本処理アッシングの時間を５０秒程度短縮し得ることが確かめられた。したがって、本発明の方法によれば、前処理アッシング時間を２０秒としても、トータルのアッシング所要時間を従来法より短縮できることが確かめられた。
【００６０】
以上のことから、前処理アッシングとして、８０℃〜レジスト材料のガラス転移温度＋３０℃で、２０秒〜４０秒の加熱処理を行うことにより、レジスト残渣を殆ど残さず、かつアッシング処理時間を短縮できることが明らかになった。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施例であるアッシング装置の断面概要図である。
【図２】本発明の他の実施例であるアッシング装置の断面概要図である。
【図３】プラズマエッチング処理の有無によるレジスト除去速度の比較例を示す図である。
【図４】プラズマエッチング処理によるレジスト層の変質状況の説明図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  基板
２  レジスト層
３  変質層
４  空洞
５  処理チャンバー
６  被処理基板
７  サセプタ
８  ヒーター
９  ヒーター電源
１０  プラズマ発生機構
１１  遮断弁
１２  流量調節器
１３  シャワーヘッド
１４  流出孔
１５  真空排気口
１６  真空ポンプ
１７  支持ピン
１８  支持部材
１９  昇降機構
２０  温度センサ
２１  温度計
２２  支持アーム
２３  加熱ランプ
２４  回転台
２５  透過窓
２６  回転装置
２７  電力制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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