JPS62229833A - 光化学反応方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光化学反応方法に係り、特に基体上の有機物層
の気化、分解処理における分解処理速度を向上させるの
に好適な光化学反応方法に関する。

〔従来の技術〕

ウェハ上に存在する感光性樹脂を除去するために、種々
の方法が実施されているが、自動化が容易、メンテナン
スが簡単、ウェハの損傷が少ないといった有利な点から
ＵＶオゾン法が注目されている。以下、第９図によりＵ
Ｖオゾン法の１例を説明する。

チャンバ１内にはウェハ３を配置するためのサセプタ２
）サセプタ２を介してウェハ３を加熱するための抵抗式
ヒータ７が設置され、チャンバ１内にガス供給ノズル４
から酸素ガス又は酸素ガス含有ガスを供給した状態でウ
ェハ３上に低圧水銀灯５により紫外光（ＵＶ光）を照射
できるようになっている。低圧水銀灯５は、波長１８５
ｎｍ、および２５４ｎｍの強度の強いものを用いている
。

この装置でサセプタ２上に感光性樹脂を塗布したウェハ
３を配置し、紫外線を照射すると所定時間経過後にはウ
ェハ３上の感光性樹脂は、ＣＯ２やＨ，Ｏ等になって、
気化、分解して除去される。

この原理は、感光性樹脂層中の分子結合（例えば、Ｃ−
Ｃ，Ｃ−Ｈ結合）が紫外線のエネルギにより分解する反
応と、酸素に紫外線を照射することにより生成したオゾ
ンや酸素ラジカルが、これらの結合を解かれた炭素原子
や水素原子等と反応し、二酸化炭素や水等を生じる気化
反応とによるものと考えられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ここで感光性樹脂の気化分解速度Ｒを大きくするために
は、その原理から明らかなように低圧水銀灯５から照射
される紫外光の照射強度を大きくすることが有効である
。第１０図は気化分解速度Ｒに及ぼす紫外光照射強度！
の影響を示している。

第１０図から明らかなように紫外光照射強度■を強くす
る従って、気化分解速度Ｒが大きくなることが確かめら
れた。同時に紫外光照射強度■が１００ｗ／ｍ”以上で
は気化分解速度Ｒは飽和状態となり、Ｉ　Ｘ　１０−”
ｍ／ｓ　ｅ　ｃ以上の気化分解速度Ｒが得られないこと
が判明した。

この理由は明らかではないが、紫外光照射強度が大きく
なると、反応機構がそれまでの光照射過程律速ではなく
なること、及び感光性樹脂が難分解性物質へ変質するこ
と等が考えられる。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解消し、
基体上の有機物層を高い気化分解速度で分解処理できる
光化学反応方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記した問題点を解決するために、本発明は、基体上の
有機物層を酸素を含む気体中で加熱すると同時に有機物
層に光源から光を照射して有機物層を酸化、分解する際
に、光源からの有機物層面への光の照射を断続的に行う
ようにしたものである。

〔作用〕

有機物層を有する基体を、酸素ガスを含む気体中で加熱
すると同時に光源からの光を断続的に照射すると、光の
照射強度をある程度まで大きくしても有機物の気化分解
速度が飽和することなく、増大する。したがって気体上
の有機物層を短時間で効率よく分解除去できる。

〔発明の実施例〕

第１図は、本発明にかかる方法を実施するのに好適な感
光性樹脂分解除去装置の第１の実施例を示す断面図であ
る。第１図において、チャンバ１）内にはサセプタ１２
が配置され、このサセプタ１２の上面にはウェハ１３が
設置されている。サセプタ１２にはヒータ１４が内蔵さ
れるとともに回転軸１５が連結され、この回転軸１５は
モータ１６により回転するようになっている。チャンバ
１）内のウェハ１３の上方に低圧水銀灯１７が設置され
、この低圧水銀灯１７の下方に遮光板１８が配置されて
いる。この遮光板１８は、第２図に示すように円板状に
形成され、遮光板の中心部から周縁部になるにつれて次
第にその幅が拡大され１２個の開口部（スリット）１９
が遮光板１８の中心部から放射状に設けられている。な
お、第１図中、２０は酸素ガス又は酸素を含むガスを供
給するためのガス供給ノズル、２１はガス排気ノズルで
ある。

第１図および第２図に示す装置において、チャンバ１）
内にガス供給ノズル２０から酸素ガス又は酸素ガスを含
むガスが供給された状態でウェハ１３上の感光性樹脂面
に低圧水銀灯１７からの紫外光が照射される。同時にヒ
ータ１４に通電され、ヒータ１４の加熱によりサセプタ
１２を介してウェハ１３が加熱されるとともにモータ１
６の駆動によりサセプタ１２が回転し、サセプタ１２上
のウェハ１３は円周上に沿って回転する。第２図に示す
遮光板１８には、扇形の開口部１９が形成されているの
で、遮光板１日の半径方向の照射光量が等しくされてい
る。したがって、回転運動するサセプタ１２上のウェハ
１３面上に形成された感光性樹脂の面には、感光性樹脂
の面に断続的に、かつ均一に紫外光が照射される。

ここで第１図および第２図に示す装置において、サセプ
タ１２を６Ｏｒｐｍで回転し、ウェハを１５０℃とした
ときの感光性樹脂の気化分解速度Ｒと平均紫外光照射強
度！との関係を第３図に実線で示す。なお、第３図中の
破線は、遮光板１８を設置しない他は、上記と同様な条
件により操作したとき（従来例）の特性を示している。

第３図から明らかなように、従来例によれば１、紫外光
照射強度■を高くしても感光性樹脂の気化分解速度Ｒが
ｌＸｌ０−”ｍ／ｓｅｃ以上になることなく飽和してい
る。一方、本実施例では、紫外光照射強度！を高くする
に従って気化分解速度Ｒが高くなり、紫外光照射強度■
が２００ｗ／ｍ”において、気化分解速度Ｒが２．　１
　Ｘ　１０−’ｍ７ｓｅｃとなり、従来例の２倍以上の
気化分解速度を得ることができる。

第１図および第２図に示す装置において、遮光板１８の
寸法、遮光板１９の開口部の数、開口部面積と遮光部面
積との比（開口率）、サセプタ１２の回転数等は、除去
しようとする感光性樹脂の種類、ウェハ１３に対する加
熱温度、低圧水銀灯１７等の光源の強度等を考慮し、任
意に選定することができる。

〔発明の他の実施例〕

第４図は、本発明にかかる方法を実施するための感光性
樹脂分解除去装置の第２の実施例を示す断面図である。

第４図において、ヒータ３１を内蔵するサセプタ３２が
チャンバ３３に固定され、第２図に示す遮光板と同様の
構造の遮光板３４がモータ３５の駆動により回転する回
転軸３６を介して回転する機構となっている点が、第１
の実施例における装置と基本的に異なる。なお、３７は
ウェハ、３８はガス供給ノズル、３９は低圧水銀灯、４
０はガス排気ノズルである。

第４図において、遮光板３４の回転によりウェハ３７上
の感光性樹脂には断続的に紫外光が照射され、高い気化
分解速度で感光性樹脂を分解除去することができる。特
に本実施例において、回転により発塵の可能性が高く、
比較的重量の大きいサセプタ３２を回転させることなく
、板状の軽重量の遮光板３４を回転させるので発塵を未
然に防止でき、かつモータ３５の容量を小さくできる。

第５図は、本発明にかかる方法を実施するための感光性
樹脂分解除去装置の第３の実施例を示す断面図である。

第５図において、ヒータ５１を内鱗するサセプタ５２が
、チャンバ５３の外部に設置されたモータ５４の駆動に
より回転軸５５を介して回転するようになっている。ま
た、第２図の遮光板と同様の構造の遮光板５６がチャン
バ５３の外部に設置されたモータ５７の駆動によす回転
軸５８を介してサセプタ５２と逆方向に回転する機構と
なっている点が第１図に示す装置と基本的に異なる。な
お、５９はウェハ、６０は低圧水銀灯、６１はガス供給
ノズル、６２はガス排気ノズルである。

本実施例によれば、回転により発塵の可能性の高いサセ
プタ５２の回転数を大きくすることなく、低圧水銀灯６
０からウェハ５９に照射される光の明暗のパルスを大き
くすることができ、気化分解速度を高めることができる
。

第６図は、本発明にかかる方法を実施するための感光性
樹脂分解除去装置の第４の実施例を示す断面図である。

第６図において、モータ１０１によって回転するコンベ
ヤ１０２内にヒータ１０３が配置されている。コンベヤ
１０２に上方にはチャンバ１０４が配置され、このチャ
ンバ１０４の天井面には一対の平行な円柱状の低圧水銀
灯１０５が所定の間隔をおいて複数個配置され、これら
の一対の低圧水銀灯１０５より下方で、かつ隣接する一
対の低圧水銀灯１０５の間に板状の遮光板１０６が配置
されている。またチャンバ１０４とコンベヤ１０２との
間にはシール部材１０７が設けられている。なお、１０
８はウェハ、１０９はガス供給ノズル、１）０はガス排
気ノズルである。

この装置では、コンベヤ１０２上に所定の間隔をおいて
ウェハ１０８が載置され、コンベヤ１０２の移動に伴い
、チャンバ１０４内で移動する。

チャンバ１０４内にはガス供給ノズル１０９から酸素ガ
ス又は酸素ガスを含むガスが供給され、低圧水銀灯１０
５から紫外光が照射される。ウェハ１０８はコンベヤ１
０２によって移動する際、ヒータ１０３を介して加熱さ
れると同時に逐次光の照射傾城と非照射領域を通過する
。このとき、紫外光の明暗のパルスはコンベヤ１０２の
ｅ　’ＪＪＪ　ａ　度により調整される。

本実施例によれば、ウェハ１０８上の感光性樹脂の除去
操作を一過処理できるため、ウェハ１０８の処理を連続
的に行うことができ、また処理時間の短縮を図ることが
できる。

第７図は、本発明にかかる方法を実施するための感光性
樹脂分解除去装置の第５の実施例を示す断面図である。

第７図の装置は、基本的には第６図に示す実施例の装置
と同じであるが、第６図の遮光板１０６の代わりに遮光
ベル）１２１が配設されている。この遮光ベルト１２１
は、第８図に示すようにベルトの長手方向に沿って所定
の間隔をおいて複数個の開口部１２２が設けられている
。

遮光ベルト１２１はモータ１２３に移動自在に設置され
るとともにこの遮光ベルト１２１内の空間部には遮光ベ
ル）１２１の移動方向に沿って所定の間隔をおいて低圧
水銀灯１２４が設置されている。

第７図において、その他の構成部分は第６図に示す装置
と実質的に同じであるので第６図と同一符号で示し、詳
細な説明は省略する。

第７図に示す装置において、チャンバ１０４内に酸素ガ
ス又は酸素ガスを含むガスが供給された状態でコンベヤ
１０２上のウェハ１０８はヒータ１０３を介して加熱さ
れる。同時に遮光ベルト１２１はモータ１２３により一
定間隔で並設された光源（低圧水銀灯１２４）とウェハ
１０８との間を移動し、ウェハ１０８の面には紫外光が
断続的に照射される。このとき、ウェハ１０８および遮
光ベル）１２１はそれぞれ第７図中、矢印で示すように
互いに反対方向に移動する。

本実施例によれば、光の明暗のパルスを、コンベヤ１０
２の移動速度を変えることなく変化させることができ、
最適なパルス数を選択することができる。

第１図、第４図〜第７図に示す装置による光化学反応方
法では、紫外光をウェハ面上の感光性樹脂に対して断続
的に照射することにより感光性樹脂の気化分解速度Ｒが
飽和することなく増大する。

この理由は、詳細には明らかではないが次の２点が考え
られる。

（１）紫外光を連続的に照射する従来の方法では、紫外
光照射強度■が１００ｗ／ｒｒｒ以上では反応機構が光
照射過程律速ではなくなり、過剰な光の照射により感光
性樹脂が変質し、難分解除去性のものになる。一方、紫
外光を断続的に照射する方法では光の照射を必要な量に
抑えるために感光性樹脂の変質を防止できる。

（２）紫外光照射強度Ｉが１００　ｗ／ｍ以上では反応
生成物のウェハ面からの脱離過程が律速になると考えら
れる。しかし、紫外光を連続的に照射する従来の方法で
は１、この際の過剰な光の照射は、反応生成物の再反応
を招く。この結果、感光性樹脂の分解のための反応活性
点が減少し、全体としての分解反応速度を低下させるも
のと考えられる。一方、紫外光を断続的に照射する方法
では、光がウェハ面に対して照射されない時に反応生成
物の脱離過程のみが促進され、分解反応のための反応活
性点の減少を防止できるものと考えられる。

したがって、第３図に示す試験結果では紫外光照射強度
Ｉが２００　ｗ／ｒｒｉ付近までの感光性樹脂の気化分
解速度Ｒを示しているが、上記のような反応機構から、
適当な遮光板形状およびサセプタ回転数等を選択するこ
とにより紫外光照射強度Ｉを２００００ｗ／ｎｌ程度ま
で大きくすることによって感光性樹脂の気化分解速度Ｒ
を向上できることが推察される。

このような効果は、感光性樹脂の分解に限らず、他の高
分子化合物およびその他の有機物の分解おいても同様に
期待できる。したがって、例えば基体上のワックス等の
分解除去にも本発明を適用することができる。

また、基体上の有機物は必ずしも層状に形成されている
場合に限らず、基体上にランダムに点在する場合にもそ
の有機物が酸素ガスを含む気体中で加熱されると同時に
その有機物に断続的に光が照射されることによって有機
物の気化分解速度を向上させることができる。この方法
は、特に気体上に点在する有機物の所謂表面洗浄に対し
て適用でき、洗浄時間の短縮を図ることができる。

上記した実施例では、特に光源として低圧水銀灯を例示
したが、使用される光源は紫外光領域の光を照射できる
ものであればとくに制約はない。

さらに気体上の有機物を加熱する手段は、サセプタを介
して加熱する方法に限らず、サセプタの有機物が所定の
温度に維持できる方法であればよい。

なお、紫外光を断続的に照射することにより光化学反応
方法によって基板上に薄膜を形成する手段は既に提案さ
れている（特開昭５９−２２４１）８号）。しかし、こ
の方法は光の照射から非照射に至る瞬間での非平衡状態
における気相反応速度の向上させるものであって、基体
上の有機物に対して光の照射時に進行する反応と非照射
時に進行する反応とを整合させること、および光の過剰
照射による除去対象物の変質を防止する本発明と本質的
に異なるものである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、基体上に存在する有機物
を短時間で、かつ効率よく分解除去することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる光化学反応方法を実施するた
めの感光性樹脂分解除去装置の第１の実施例を示す断面
図、第２図は第１図における遮光板を示す平面図、第３
図は第１図に示す装置を用いた方法により感光性樹脂を
分解させたときの気化分解速度Ｒと紫外光照射強度■と
の関係を示すグラフ、第４図は本発明にかかる光化学反
応方法を実施するための感光性樹脂分解除去装置の第２
の実施例を示す断面図、第５図は本発明にかかる光化学
反応方法を実施するための感光性樹脂分解除去装置の第
３の実施例を示す断面図、第６図は本発明にかかる光化
学反応方法を実施するための感光性樹脂分解除去装置の
第４の実施例を示す断面図、第７図は本発明にかかる光
化学反応方法を実施するための感光性樹脂分解除去装置
の第５の実施例を示す断面図、第８図は第７図における
遮光ベルトを示す平面図、第９図は従来の感光性樹脂分
解除去！置を示す断面図、第１０図は従来の感光性樹脂
分解除去装置を用いた方法により感光性樹脂を分解させ
たときの気化分解速度Ｒと紫外光照射強度■との関係を
示すグラフである。 １）．３３．５３．１０４・・・・・・チャンバ、１２
．３２．５２・・・・・・サセプタ、１３．３７．５９
．１０８・・・・・・ウェハ、１４．３１．５１．１０
３・・・・・・ヒータ、１６．３５．５４．５７．１０
１．１２３・・・・・・モータ、 １７．３９．６０．１０５．１２４ ・・・・・・低圧水　銀灯、 １８．３４．５６．１０６・・・・・・遮光板、１２４
・・・・・・遮光ベルト、

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機物層の存在する基体を酸素を含む気体中に配
   置し、前記有機物層を加熱すると同時にその有機物層に
   光源から光を照射して有機物層を酸化、分解させる光化
   学反応方法において、前記光源から有機物層への光の照
   射が断続的に行われることを特徴とする光化学反応方法
   。
2. （２）特許請求の範囲第（１）項において、前記光源と
   基体上の有機物層との間に遮光体を設け、該遮光体によ
   り形成される照射領域と非照射領域との間を有機物層を
   有する基体が移動することを特徴とする光化学反応方法
   。
3. （３）特許請求の範囲第（１）項において、有機物層を
   有する基体は固定された基台上に載置され、その有機物
   層面に前記光源からの光の照射領域と非照射領域とを交
   互に形成させることを特徴とする光化学反応方法。
4. （４）特許請求の範囲第（２）項において、前記基体が
   回転自在に設けられた基台上に載置され、その基体と光
   源との間にスリットが形成された遮光体が配置されてい
   ることを特徴とする光化学反応方法。
5. （５）特許請求の範囲第（２）項において、前記光源が
   一方向に所定の間隔をおいて複数個並設され、該光源の
   並設方向と平行して移動自在にコンベヤを設置し、該コ
   ンベヤ上に有機物層を有する基体を設置することを特徴
   とする光化学反応方法。
6. （６）特許請求の範囲第（３）項記載において、基体と
   光源との間にスリットが形成された円盤状の遮光体を回
   転自在に設け、該遮光体の回転動作により基体上の有機
   物層に光の照射領域と非照射領域とを交互に形成させる
   ことを特徴とする光化学反応方法。
7. （７）特許請求の範囲第（４）項記載において、前記遮
   光体が円盤状に形成されるとともにその中心部から放射
   状に複数個のスリットが設けられ、各々のスリットは遮
   光体の周縁部側になるにつれて次第にその幅が広くされ
   、前記回転自在に設けられた基台上の基体は基台の回転
   軸に対して放射状に配置され、前記遮光体と前記基台と
   の回転方向を互いに逆方向とすることを特徴とする光化
   学反応方法。
8. （８）特許請求の範囲第（５）項において、前記複数個
   の光源は、ベルトの移動方向に沿って所定の間隔をおい
   てスリットが形成されたベルト内に配置され、該ベルト
   の移動方向と、前記コンベヤの移動方向を互いに逆方向
   とすることを特徴とする光化学反応方法。