DE4316267A1 - Resist-Oxidiereinrichtung mit katalytischer Reaktionseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Halbleiterchips.

Beim Herstellen integrierter Schaltungen wird häufig die Photolithographietechnik eingesetzt. Beim Ausüben dieser Technik wird ein Halbleiterwafer mit einem Photoresist be­ schichtet, der dann mit Ultraviolettstrahlung belichtet wird, die so durch eine Maske geschickt wird, daß ein ge­ wünschtes Muster auf dem Photoresist abgebildet wird. Dies bewirkt eine Änderung der Löslichkeit der belichteten Berei­ che des Photoresists in solcher Weise, daß nach dem Ent­ wickeln in einem geeigneten Lösungsmittel das gewünschte Muster auf dem Wafer fixiert ist, woraufhin der Photoresist getem­ pert werden kann, damit er der sich anschließenden Verarbei­ tung standhalten kann.

Bei einer solchen anschließenden Verarbeitung werden inte­ grierte Schaltungskomponenten, die dem gewünschten Muster entsprechen, durch eine Verarbeitung, wie z. B. Plasmaätzen oder Ionenimplantation, ausgebildet.

Nachdem die integrierten Schaltungskomponenten ausgebildet sind, ist es erwünscht, den Photoresist vom Wafer abzustrei­ fen, da er zu diesem Zeitpunkt seinen Zweck erfüllt hat. Die relative Einfachheit oder Schwierigkeit, mit der der Photo­ resist abgestreift werden kann, hängt vom Ausmaß ab, mit dem physikalische oder chemische Änderungen im Resist während der speziellen Prozesse, z. B. des Plasmaätzens oder der Ionenimplantation, auftraten, und auch vom Ausmaß, mit dem der Resist vernetzte. So ist es allgemein bekannt, daß star­ kes Tempern und noch mehr Prozesse, wie Plasmaätzen und Ionenimplantation, zu physikalischen und chemischen Änderun­ gen im Photoresist führen, so daß das Abstreifen besonders schwierig ist.

Das US-Patent Nr. 4,885,047 beschreibt eine Vorrichtung zum Abstreifen von Resist von einem Halbleiterwafer, wobei ein planares Teil relativ zu einem Wafer angeordnet ist, um einen schmalen Spalt zu diesem zu bilden, ein Oxidationsmit­ tel, wie Ozon, mit hoher Geschwindigkeit über den Wafer ge­ leitet wird, und dann der Gasstrom des Oxidationsmittels einschließlich dem oxidierten Resist aus der Kammer ausges­ toßen wird. Eine solche Vorrichtung wird manchmal als Ver­ ascher bezeichnet.

Das US-Patent Nr. 5,071,485 beschreibt eine Verbesserung des vorstehend genannten Veraschers, wobei das Oxidationsgas dem Umfang des Wafers zugeführt wird, es dann radial zum Inneren des Wafers strömt und dann über dem Zentrum des Wafers aus­ geblasen wird.

Fig. 3 ist eine schematische Wiedergabe des Auslaßsystems eines tatsächlichen Veraschers vom Typ, wie er in den oben angegebenen Patenten beschrieben ist.

Der Veraschungsprozeß wird in einer Verarbeitungskammer 1 ausgeführt, in der Ozon durch einen engen Spalt geführt wird, der, wie dies in der Figur dargestellt ist, über dem Resist liegt. Das Ozon, das den Resist beim Veraschungspro­ zeß oxidiert, wird über eine zentrale Öffnung ausgeblasen. Die zentrale Öffnung 2 ist über ein Anschlußstück 3 mit einer Teflonauslaßleitung 4 verbunden. Die Auslaßleitung 4 ist über ein zweites Anschlußstück 4a mit einer Ozonabbau­ einrichtung 5 verbunden. Die Ozonabbaueinrichtung 5 ist er­ forderlich, da in der Bearbeitungskammer 1 nicht das gesamte Ozon verbraucht wird und da es gefährlich ist, Ozon freizu­ setzen. Die Ozonabbaueinrichtung 5 weist ein Gefäß mit einem Einlaß und einem Auslaß auf, und es ist mit Aluminiumtablet­ ten gefüllt, um eine große Aluminiumoberfläche zu erzielen, die für das Umwandeln von Ozon in Sauerstoff wirkungsvoll ist. Der Auslaß 6 der Ozonabbaueinrichtung 5 ist mit einer zweiten Leitung verbunden. Das meiste Abgas fließt entlang der zweiten Leitung 7 zu einer Ausstoßeinrichtung 8 und dann über eine Abschlußleitung 9 zum (nichtdargestellten) Anla­ genauslaß. Ein kleiner Teil des aus der Ozonabbaueinrichtung 5 über den Auslaß 6 austretenden Abgases wird in eine Zweig­ leitung 7A geleitet und fließt zu einem kühlenden Wärmetau­ scher 10 und dann durch einen Kohlendioxidgehaltmonitor 11 und schließlich zu einer zweiten Ausstoßeinrichtung 12. Der Kohlendioxidpegel im Abgas zeigt die Oxidationsrate des Re­ sists an und wird dazu verwendet, den Veraschungsprozeß zu überwachen.

Diese Art von Veraschungseinrichtung leidet unter dem Pro­ blem, daß der Resist nicht vollständig oxidiert wird, obwohl er ausreichend für ein Wegbrechen vom Wafer oxidiert wird.

Molekulare und größere Resistbruchstücke werden in den Ab­ gasstrom getragen. Diese Bruchstücke neigen dazu, sich abzu­ setzen und das System zu verstopfen. Bei dem oben beschrie­ benen, besonderen System neigen die Bruchstücke dazu, sich in erster Linie im Anschlußstück 4a abzusetzen, das zur Ozonabbaueinrichtung 5 führt. Verschmutzung tritt auch am Auslaßanschluß 6 der Ozonabbaueinrichtung und am Wärmetau­ scher 10 auf.

Die oben beschriebene Art von Resistentfernungseinrichtung verwendet ein Oxidiergas in etwa unter Atmosphärendruck. An­ dere Arten von Resistentfernungsvorrichtungen verwenden Gas unter geringem Druck, und sie leiden nicht so schwer am Pro­ blem einer resistbedingten Verstopfung im Abgastrakt. Nie­ derdruckverascher weisen jedoch ihre eigenen Schwierigkeiten auf, von denen eine die ist, daß es zu Beschädigungen da­ durch kommen kann, daß der Wafer mit energiereichen Teilchen beschossen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit der Verstopfung des Abgastraktes einer Re­ sistentfernungseinrichtung durch Resistablagerungen im we­ sentlichen verhindert werden kann.

Die Erfindung ist durch die Merkmale von Anspruch 1 gegeben. Sie verwendet eine katalytische Reaktionseinrichtung im Ab­ gassystem eines Resistoxidationssystems der Art, bei der nicht vollständig oxidierte Resistbruchstücke aus der Bear­ beitungskammer ausgestoßen werden. Die katalytische Reak­ tionseinrichtung weist einen Katalysator zum Fördern voll­ ständiger Oxidation auf, um so das Resistmaterial zu zerset­ zen, mit dem Ergebnis, daß eine Verstopfung des Abgastraktes vermieden ist. Der Katalysator ist ein Material aus der Pla­ tingruppe. Während katalytische Reaktionseinrichtungen zum Behandeln flüchtiger organischer Verbindungen zum Zweck des Entfernens von Verunreinigungsstoffen bekannt sind, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung die erste, die eine solche Re­ aktionseinrichtung zum Behandeln fester organischer Verbin­ dungen in einem Resistbeseitigungssystem verwendet, um Ver­ schmutzungen und Verstopfungen in einem solchen zu vermei­ den.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsge­ mäßen Resistbeseitigungsvorrichtung;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer katalytischen Reaktionseinrichtung, wie sie beim bevorzugten Ausführungs­ beispiel der Erfindung verwendet wird; und

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines bekannten Systems.

Gemäß der schematischen Darstellung von Fig. 1 sind eine Sauerstoffzuleitung 20 und eine Stickstoffoxidzuleitung 21 an getrennte HF-Anregungszellen 22 bzw. 23 angeschlossen. Derartige Anregungszellen sind im Stand der Technik als Ozonerzeuger wohlbekannt. Nachdem Gas durch die Anregungs­ zellen 22, 23 gelaufen ist, strömt es zu einer Bearbeitungs­ kammer 24, in die es über eine ringförmige Speisevorrichtung 25 eingespeist wird, die um einen Wafer herum angeordnet ist. Über dem Wafer befindet sich eine Quarzplatte 50, die vom Wafer durch einen engen Spalt 51 getrennt ist. Der Wafer 27 ruht auf einer geheizten Platte 28. Eine Abgasöffnung 26, die im Zentrum der Quarzplatte vorhanden ist, führt in einen Abgastrakt.

Der Abgastrakt weist mehrere Teile auf, die nun beschrieben werden. Ein vertikal ausgerichtetes Rohr 29 aus rostfreiem Stahl ist an die Abgasöffnung angeschlossen. Das vertikale Rohr 29 ist über ein rechtwinkliges Winkelstück an einen Wegwerf-Abgasschlauch 30 aus Teflon angeschlossen.

Erfindungsgemäß ist eine katalytische Reaktionseinrichtung im Abgastrakt vorhanden. Beim bevorzugten Ausführungsbei­ spiel, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, führt der Teflon­ schlauch 30 direkt in die Reaktionseinrichtung 31. Die kata­ lytische Reaktionseinrichtung 31 dient für vollständige Oxi­ dation von Resistbruchstücken im Abgasstrom, und sie bewerk­ stelligt auch im wesentlichen vollständige Umwandlung des Restozons im Abgasstrom in Sauerstoff. Der Katalysator, der dazu verwendet wird, die katalytische Reaktion zu erbringen, um das feste organische Material zu zersetzen, ist ein Mate­ rial aus der Platingruppe. So wie hier verwendet, bezeichnet der Begriff "Material aus der Platingruppe" Platin, Palla­ dium oder Nickel und Legierungen dieser Metalle. Das Kataly­ satormaterial wird auf etwa 200°C erhitzt, damit die Reak­ tion stattfindet. Die Reaktion kann auch bei höheren Tempe­ raturen, zwischen etwa 200°C und etwa 500°C, ausgeführt wer­ den.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der katalytischen Reaktionseinrichtung 31. Die Reaktionseinrichtung 31 ist im wesentlichen zylin­ drisch, und sie verwendet eine Konstruktion mit koaxialer Strömung in zwei Richtungen. Die Strömung wird vom Teflon­ abgasschlauch in einen radialen Einlaß 40 eingeleitet. Ein zylindrisches Leitblech 41 innerhalb der äußeren Zylinder­ wand 42 sorgt für eine axiale Strömung vom Einlaß zum Vor­ derende 43 der Reaktionseinrichtung. Das Hinterende 41A des Leitblechs endet an der Außenwand 42 und ist gegen diese ab­ gedichtet, so daß eine Strömung in Rückwärtsrichtung verhin­ dert ist. Das vordere Ende 41B des Leitblechs 41 endet je­ doch kurz vor dem Ende der Außenwand 42, so daß das Abgas über das Vorderende 41B des Leitblechs 41 strömt und nach innen gedreht wird und dadurch im Leitblech 41 axial in Rückwärtsrichtung strömt. Den Raum innerhalb des Leitblechs 41 nimmt ein Katalysatorelement 44 ein. Das Element 44 ver­ fügt über eine große offene Fläche und einen Träger mit hexagonalem Bienenwabenmuster mit großer Oberfläche. Der Träger kann aus Cordieritkeramik bestehen. Auf den Träger ist das Katalysatormaterial, wie oben beschrieben, plat­ tiert. Ein Beispiel eines Katalysators, der verwendet werden kann, ist eine Platin/Rhodium-Legierung. Ein solches Kataly­ satorelement 44 wird von Engelhard Corp. unter der Bezeich­ nung P5 hergestellt. Ein trichterförmiger Strömungsüber­ gangsabschnitt 46 ist mit dem Hinterende des Leitblechs 41 verbunden. Der Trichter 46 endet in einem Rohrstutzen 47. Nachdem das Abgas durch das Katalysatorelement 44 gelaufen ist, strömt es durch den Trichter 46 und dann den Rohrstut­ zen 47. Ein ohmsches Heizelement 45 ist um die Außenseite des Leitblechs 41 gewickelt. Das Heizelement 45 wird vor­ zugsweise mit so viel Leistung betrieben, daß das durch das Katalysatorelement strömende Abgas auf mindestens etwa 300°C gehalten wird. Die Länge, der Querschnitt und die Dichte der hexagonalen Zellen des Katalysatorelements kann durch Versuche so bestimmt werden, daß die Resistbruchstücke im wesentlichen vollständig oxidiert werden und das Ozon im wesentlichen vollständig in Sauerstoff umgewandelt wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Länge je­ des Elementes etwa 12 cm, der Querschnitt beträgt etwa 5 cm², und die Wabenstrukturdichte beträgt etwa 35 Zellen 5 pro cm². Eine solche Anordnung sorgt für im wesentlichen vollständige Oxidation der Resistbruchstücke im Abgas und für im wesentlichen vollständige Umwandlung von Ozon in Sauerstoff. Dank der großen offenen Fläche stellt der Druck­ verlust keine Schwierigkeit dar. Das Vorderende 43 der Außenwand 42 ist durch einen Gewindebolzen 48 verschlossen.

Die Bolzenöffnung erlaubt es, daß das Katalysatorelement 44 bei Erreichen seiner Lebensdauer ausgetauscht werden kann.

Es wird nun zur Beschreibung der anderen Teile des Systems von Fig. 1 zurückgekehrt. Eine zweite Leitung 32 führt von der katalytischen Reaktionseinrichtung 31 zu einem Hauptaus­ laß 33. Der Hauptauslaß 33 stößt in das Abgassystem der An­ lage aus, in der die Vorrichtung installiert ist. Vom Haupt­ auslaß zweigt eine dritte Leitung 34 ab. Die dritte Leitung 34 führt zu einem durch entionisiertes Wasser gekühlten Wär­ metauscher 35. Eine vierte Leitung 36 führt den Strömungs­ pfad der dritten Leitung 34 aus dem Wärmetauscher fort und führt zu einem Kohlendioxidmonitor 37. Der Kohlendioxidpegel ist mit der Reaktion zur Beseitigung des Resists verknüpft und wird als Endedetektor für den Prozeß verwendet. Der Wär­ metauscher 35 ist dazu erforderlich, das Abgas auf eine Tem­ peratur zu kühlen, die für Verwendung des Kohlendioxidmoni­ tors 37 geeignet ist.

Die Betriebsparameter eines tatsächlichen Systems sind die folgenden. Sauerstoff wird unter nahezu Atmosphärendruck mit etwa 25 SLM (Standardlitern pro Minute) zugeführt. Der Sau­ erstoff-HF-Erreger 20 wird mit 2100 Watt betrieben, während der Stickstoffoxiderreger 21 mit 230 Watt betrieben wird. Die beheizte Platte 28 wird typischerweise bei etwa 300°C betrieben. Es ist zu beachten, daß die vorstehenden Werte Grundeinstellungen sind und daß die Parameter so verändert werden können, daß sie sich für besondere Anwendungen eig­ nen. Die relativ hohe Strömungsrate und der hohe Druck des Oxidationsmittels unterscheidet dieses System von anderen Resistbeseitigungssystemen mit trockenem Oxidationsmittel, wodurch Abgastraktverstopfung durch Resistmaterial kein schwerwiegendes Problem darstellt.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Beseitigen von Resist von einem Wafer, bei der Verstopfungen eines Abgastraktes aufgrund von Re­ sistmaterial vermieden sind, mit:

• - einer Bearbeitungskammer (24);
• - einer Einrichtung (28) zum Tragen eines Wafers (27), von dem Resist zu beseitigen ist, in der Bearbeitungskammer;
• - einer Einrichtung (22, 23) zum Zuführen eines oxidierenden Gases in die Bearbeitungskammer zum Beseitigen des Resists;
• - einem Abgastrakt (26, 30), der mit der Bearbeitungskammer in Verbindung steht; und
• - einer katalytischen Reaktionseinrichtung (31), die im Ab­ gastrakt angeordnet ist, mit einem Katalysator zum Zersetzen unvollständig oxidierten Resistmaterials.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Katalysator aus einem Material aus der Platingruppe besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Material aus der Platingruppe Platin oder Palladium in elementarer Form oder in Legierungsform ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die katalytische Reaktionseinrich­ tung (31) eine Heizeinrichtung (45) aufweist, um die Tempe­ ratur des Katalysators über ungefähr 200°C zu halten.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (45) die Temperatur des Katalysators zwischen etwa 200°C und etwa 500°C hält.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen eines oxidierenden Gases eine Versorgung für oxidierendes Gas und einen HF-Erreger (20) für das oxidierende Gas aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das oxidierende Gas bei nahezu At­ mosphärendruck mit mindestens etwa einem Standardliter pro Minute in die Bearbeitungskammer (24) geleitet wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das oxidierende Gas Ozon ist, das der Bearbeitungskammer (24) mit mindestens etwa 10 Standardlitern pro Minute zuge­ führt wird.