JP2541851B2 - 有機物の剥離方法 - Google Patents
有機物の剥離方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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- H01L21/31138—Etching organic layers by chemical means by dry-etching
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- G—PHYSICS
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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- G03F7/427—Stripping or agents therefor using plasma means only
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 有機物の剥離方法、特にイオン注入時にマスクとして
用い変質したレジストの如き有機物を剥離する方法に関
し、 イオン注入後の変質したレジストを、残渣なく、迅速
に、また危険をともなうことなく除去する方法を提供す
ることを目的とし、 イオン注入時にマスクに使用した有機物の剥離におい
て、H2Oを含むガスを高周波をエネルギー源として励起
したプラズマ中で処理する工程を含むことを特徴とする
レジストの剥離方法を含み構成する。
用い変質したレジストの如き有機物を剥離する方法に関
し、 イオン注入後の変質したレジストを、残渣なく、迅速
に、また危険をともなうことなく除去する方法を提供す
ることを目的とし、 イオン注入時にマスクに使用した有機物の剥離におい
て、H2Oを含むガスを高周波をエネルギー源として励起
したプラズマ中で処理する工程を含むことを特徴とする
レジストの剥離方法を含み構成する。
本発明は有機物の剥離方法、特にイオン注入時にマス
クとして用い変質したレジストの如き有機物を剥離する
方法に関する。
クとして用い変質したレジストの如き有機物を剥離する
方法に関する。
近年、半導体装置の製造工程において、イオン注入法
を採用しているが、イオン注入においてマスクとして有
機物（一般的にはレジスト）を用いるのが通常である。
そしてまた、最近は１×1014個/cm2以上の高いドーズ量
を注入する工程が多くなってきている。
を採用しているが、イオン注入においてマスクとして有
機物（一般的にはレジスト）を用いるのが通常である。
そしてまた、最近は１×1014個/cm2以上の高いドーズ量
を注入する工程が多くなってきている。
このイオン注入においてレジストは変質し、通常のO2
プラズマアッシングで完全に剥離することはきわめて難
しい。さらには多量の残渣を生じ、この残渣を除去する
ためには下地層を若干エッチングする必要があり、この
ことがデバイス設計を制約している。
プラズマアッシングで完全に剥離することはきわめて難
しい。さらには多量の残渣を生じ、この残渣を除去する
ためには下地層を若干エッチングする必要があり、この
ことがデバイス設計を制約している。
本発明者らは、レジストをドライプロセスで剥離する
ために、水素を含むが酸素を含まないガスを励起して得
られるプラズマを用いる方法を開発した。しかし、この
方法では仮に100％H2ガスを用いても、アッシングレー
トが遅く、産業的に実用可能な処理能力が得られないこ
とが判明した。例えば、H2:300cc/min、0.5Torr、300W
のリアクティブ・イオン・エッチング（RIE）〔枚葉
式〕での東京応化（株）のOFPR800なる商品名のポジ型
レジストのアッシングレートは、約700Å/minであっ
た。
ために、水素を含むが酸素を含まないガスを励起して得
られるプラズマを用いる方法を開発した。しかし、この
方法では仮に100％H2ガスを用いても、アッシングレー
トが遅く、産業的に実用可能な処理能力が得られないこ
とが判明した。例えば、H2:300cc/min、0.5Torr、300W
のリアクティブ・イオン・エッチング（RIE）〔枚葉
式〕での東京応化（株）のOFPR800なる商品名のポジ型
レジストのアッシングレートは、約700Å/minであっ
た。
ところで、H2は引火性ガスであるために、高濃度のH2
ガスの使用には危険がつきまとう。そこで、爆発限界以
下の３％程度のH2濃度とした場合には、上記した条件の
下でのアッシングレートは100Å/min以下に低下するこ
とが確かめられた。
ガスの使用には危険がつきまとう。そこで、爆発限界以
下の３％程度のH2濃度とした場合には、上記した条件の
下でのアッシングレートは100Å/min以下に低下するこ
とが確かめられた。
そこで本発明は、イオン注入後の変質したレジスト
を、残渣なく、迅速に、また危険をともなうことなく除
去する方法を提供することを目的をする。
を、残渣なく、迅速に、また危険をともなうことなく除
去する方法を提供することを目的をする。
上記課題は、イオン注入時にマスクに使用した有機物
の剥離方法において、H2Oガスを高周波をエネルギー源
として励起したプラズマ中で処理する工程を含むことを
特徴とする有機物の剥離方法を提供することにより解決
される。
の剥離方法において、H2Oガスを高周波をエネルギー源
として励起したプラズマ中で処理する工程を含むことを
特徴とする有機物の剥離方法を提供することにより解決
される。
すなわち本発明は、H2Oを含むプラズマを用いてイオ
ン注入時にマスクとして用いたレジストを剥離するので
あるが、H2Oはプラズマ中でＨとOHに解離される。０原
子も発生されるが、ＨとOHへの解離が大部分である。残
渣の原因はドーパントの酸化物であるから、H2Oから発
生したＨがドーパントを水素化物として除去する。他
方、０は少量であるので酸化物はさほど発生しないが、
それが生じたとしてもそれは再びプラズマで分解され、
水素化しその形を維持することができない。そしてレジ
ストの炭素などはOHによって除去されるものと考えられ
る。
ン注入時にマスクとして用いたレジストを剥離するので
あるが、H2Oはプラズマ中でＨとOHに解離される。０原
子も発生されるが、ＨとOHへの解離が大部分である。残
渣の原因はドーパントの酸化物であるから、H2Oから発
生したＨがドーパントを水素化物として除去する。他
方、０は少量であるので酸化物はさほど発生しないが、
それが生じたとしてもそれは再びプラズマで分解され、
水素化しその形を維持することができない。そしてレジ
ストの炭素などはOHによって除去されるものと考えられ
る。
以下、本発明を図示の実施例により具体的に説明す
る。
る。
実施例I. 前記した市販のポジ型レジストOFPR800を、約1.1μｍ
シリコンウエハ上に塗布し、120℃で２分間ベークし
た。このサンプルに砒素イオン（As+）をドーズ量１×1
016個/cm2、70KeVの加速エネルギーで注入し、O2 RIE、
H2 RIE、H2O RIEでそれぞれ剥離した。
シリコンウエハ上に塗布し、120℃で２分間ベークし
た。このサンプルに砒素イオン（As+）をドーズ量１×1
016個/cm2、70KeVの加速エネルギーで注入し、O2 RIE、
H2 RIE、H2O RIEでそれぞれ剥離した。
剥離装置としては第１図に示す平行平板型の装置を用
い、図中、11は反応室、12は対向電極、13はRF電源（1
3.56Hz）、14は絶縁体、15は直流電源（２〜3KV）、16
はウエハ、17は石英、18はエッチングガス導入口、19と
20はそれぞれ冷却水、冷却ガスの導入口と排出口、21は
真空排気する排気口を示す。ウエハの保持、冷却機構は
第２図に示され、図中、22は絶縁体、23は静電チャック
電極、24はRF電極（カソード）、25は冷却水入口、26は
冷却ガス入口、27は排気口、28は排水口であり、第１図
はよく知られた平行平板型電極を有するRIE装置であっ
て、ECR（電子サイクロトロン共鳴）プラズマを発生さ
せる装置とは異なるものである。
い、図中、11は反応室、12は対向電極、13はRF電源（1
3.56Hz）、14は絶縁体、15は直流電源（２〜3KV）、16
はウエハ、17は石英、18はエッチングガス導入口、19と
20はそれぞれ冷却水、冷却ガスの導入口と排出口、21は
真空排気する排気口を示す。ウエハの保持、冷却機構は
第２図に示され、図中、22は絶縁体、23は静電チャック
電極、24はRF電極（カソード）、25は冷却水入口、26は
冷却ガス入口、27は排気口、28は排水口であり、第１図
はよく知られた平行平板型電極を有するRIE装置であっ
て、ECR（電子サイクロトロン共鳴）プラズマを発生さ
せる装置とは異なるものである。
この実施例Ｉにおいて、O2、H2、H2Oの流量はいずれ
も300cc/min、圧力は0.5Torr、RF電力は300Wであった。
ステージの温度は５℃で、その結果、いずれの処理中で
もウエハ温度は50℃以下に保たれた。
も300cc/min、圧力は0.5Torr、RF電力は300Wであった。
ステージの温度は５℃で、その結果、いずれの処理中で
もウエハ温度は50℃以下に保たれた。
上記した実験の結果はウエハ表面を観測することによ
って確かめられた。
って確かめられた。
第３図（ａ）と（ｂ）は、O2 RIE剥離後の残渣を、そ
れぞれ750倍、10000倍に拡大して撮影した写真に基づい
て作成した図であって、多量の残31の存在を示す。
れぞれ750倍、10000倍に拡大して撮影した写真に基づい
て作成した図であって、多量の残31の存在を示す。
H2 RIEとH2O RIEでは、10000倍に拡大したウエハ表面
の写真でも残渣は全く見られなかった。
の写真でも残渣は全く見られなかった。
なお、前記した剥離に要した時間は、O2 RIEで２分40
秒、H2 RIEで15分、H2O RIEで３分15秒、オーバーアッ
シングの程度は、O2 RIEで50〜100％、H2 RIEとH2O RIE
で20〜30％で、H2O RIEを用いる剥離が優れている事実
が確認された。
秒、H2 RIEで15分、H2O RIEで３分15秒、オーバーアッ
シングの程度は、O2 RIEで50〜100％、H2 RIEとH2O RIE
で20〜30％で、H2O RIEを用いる剥離が優れている事実
が確認された。
以上で、イオン注入によるレジスト変質層のアッシン
グにH2O RIEが有効であることが確かめられ、イオン注
入のマスクに用いたレジストの剥離においては、前以っ
て変質層の厚さを測定しておき、それの剥離に必要な時
間H2OプラズマRIEをなし、以後変質していないレジスト
の剥離に知られたウェットエッチングを行うと、ウエハ
のダメージは最も少なくなる。しかし、ドライエッチン
グで変質していないレジストのアッシングをなすと、よ
り短い時間でウェット処理なしにレジストのアッシング
をなしうるので、本発明者らは次の実験を行った。
グにH2O RIEが有効であることが確かめられ、イオン注
入のマスクに用いたレジストの剥離においては、前以っ
て変質層の厚さを測定しておき、それの剥離に必要な時
間H2OプラズマRIEをなし、以後変質していないレジスト
の剥離に知られたウェットエッチングを行うと、ウエハ
のダメージは最も少なくなる。しかし、ドライエッチン
グで変質していないレジストのアッシングをなすと、よ
り短い時間でウェット処理なしにレジストのアッシング
をなしうるので、本発明者らは次の実験を行った。
実施例II. 実施例Ｉに用いたと同じポジ型レジストOFPR800を約
1.1μｍシリコンウエハ上に塗布し、120℃で２分間ベー
クしたサンプルをそのままO2、H2、H2O RIEでアッシン
グし、アッシングレートを測定した。ステージ温度は５
℃で、ガスの流量はいずれも300cc/minであった。測定
結果は下記の表Ｉに示すものであった。
1.1μｍシリコンウエハ上に塗布し、120℃で２分間ベー
クしたサンプルをそのままO2、H2、H2O RIEでアッシン
グし、アッシングレートを測定した。ステージ温度は５
℃で、ガスの流量はいずれも300cc/minであった。測定
結果は下記の表Ｉに示すものであった。
表 Ｉ O2ガス 0.5Torr;300W → 15610Å/min 1.0Torr;300W → 9210Å/min 0.5Torr;500W → 31000Å/min 1.0Torr;500W → 24120Å/min H2ガス 0.5Torr;300W → 702Å/min 0.5Torr;500W → 1035Å/min H2Oガス 0.5Torr;300W → 3045Å/min 1.0Torr;300W → 1570Å/min 0.5Torr;500W → 6240Å/min 1.0Torr;500W → 6720Å/min 上記から、イオン注入の影響のないレジストのアッシ
ングには、O2 RIEがきわめて優れた効力を示すものであ
ることが判る。従って、変質層をH2O RIEで除去し、次
いでO2 RIEを行うとレジスト剥離時間はさらに短縮され
る。他方H2O RIEはH2 RIEに比べて数倍優れた能力を持
つことが明らかであるから、H2O RIEでレジストの変質
層と非変質層を続けてRIEすることは十分実用性のある
プロセスである。
ングには、O2 RIEがきわめて優れた効力を示すものであ
ることが判る。従って、変質層をH2O RIEで除去し、次
いでO2 RIEを行うとレジスト剥離時間はさらに短縮され
る。他方H2O RIEはH2 RIEに比べて数倍優れた能力を持
つことが明らかであるから、H2O RIEでレジストの変質
層と非変質層を続けてRIEすることは十分実用性のある
プロセスである。
実施例III. 変質層の剥離の後の非変質層の除去について、さらに
次の実験を行った。すなわち、実施例Ｉの場合と同じサ
ンプルを用い、イオン注入で形成された変質層をRIEで2
000Å程度除去した。なおこのRIEでのアッシング時間
は、O2 30秒（0.5Torr、300W）、H2 3分41秒（0.5Tor
r、300W）、H2O 1分（0.5Torr、300W）であった。しか
る後にO2＋N2（N2は10％）、ステージ温度150℃のダウ
ンフローで残りのレジストを剥離した。その結果は、H2
RIEアッシング＋（O2＋N2）ダウンフロー剥離とH2O RI
Eアッシング＋（O2＋N2）ダウンフロー剥離では、750
倍、1000倍拡大のウエハ表面写真では残渣は全く認めら
れず、このプロセスの実用性が確かめられた。
次の実験を行った。すなわち、実施例Ｉの場合と同じサ
ンプルを用い、イオン注入で形成された変質層をRIEで2
000Å程度除去した。なおこのRIEでのアッシング時間
は、O2 30秒（0.5Torr、300W）、H2 3分41秒（0.5Tor
r、300W）、H2O 1分（0.5Torr、300W）であった。しか
る後にO2＋N2（N2は10％）、ステージ温度150℃のダウ
ンフローで残りのレジストを剥離した。その結果は、H2
RIEアッシング＋（O2＋N2）ダウンフロー剥離とH2O RI
Eアッシング＋（O2＋N2）ダウンフロー剥離では、750
倍、1000倍拡大のウエハ表面写真では残渣は全く認めら
れず、このプロセスの実用性が確かめられた。
O2 RIEアッシング＋（O2＋N2）ダウンフロー剥離で
は、ウエハ表面の750倍拡大写真に基づいて作成した第
４図（ａ）に示される残渣31があり、また10000倍拡大
写真によって作成した第４図（ｂ）に示される縞模様の
ウエハ表面の荒れ32が認められた。なお、かかるウエハ
表面の荒れは、ウエハ表面がえぐられることによって現
出するものである。
は、ウエハ表面の750倍拡大写真に基づいて作成した第
４図（ａ）に示される残渣31があり、また10000倍拡大
写真によって作成した第４図（ｂ）に示される縞模様の
ウエハ表面の荒れ32が認められた。なお、かかるウエハ
表面の荒れは、ウエハ表面がえぐられることによって現
出するものである。
この結果から、RIEでのアッシング時間はO2 RIEの場
合がH2O RIEの場合よりも短いものの、O2 RIEを使うか
ぎり途中でダウンフローに切り換えても残渣やウエハ表
面荒れを生じる。他方、H2O RIEでは、RIEアッシング時
間はH2 RIEに比べてきわめて短く、残渣がないだけでな
くウエハのダメージもないことが確認された。
合がH2O RIEの場合よりも短いものの、O2 RIEを使うか
ぎり途中でダウンフローに切り換えても残渣やウエハ表
面荒れを生じる。他方、H2O RIEでは、RIEアッシング時
間はH2 RIEに比べてきわめて短く、残渣がないだけでな
くウエハのダメージもないことが確認された。
なお、比較のためにO2＋N2ダウンフローだけの剥離に
ついても実験したが、ウエハ表面の750倍拡大写真に基
づいて作成された第５図に示される残渣31のみならず、
一部の残渣31a内部には変質していないレジスト33が残
存することが確かめられ、この方法は実用的でないこと
が判明した。なお、残渣31、31aおよび変質していない
レジスト33は、第６図の断面図に示されているような状
態でウエハ16上に付着しているものと推定される。
ついても実験したが、ウエハ表面の750倍拡大写真に基
づいて作成された第５図に示される残渣31のみならず、
一部の残渣31a内部には変質していないレジスト33が残
存することが確かめられ、この方法は実用的でないこと
が判明した。なお、残渣31、31aおよび変質していない
レジスト33は、第６図の断面図に示されているような状
態でウエハ16上に付着しているものと推定される。
以上から、レジストの剥離において、O2 RIEでは残渣
が残り、H2 RIEとH2O RIEでは残渣がなく、H2 RIEおよ
びH2O RIEに（O2＋N2）ダウンフロー剥離を加えた例で
はいずれも残渣がなく、O2 RIEに（O2＋N2）ダウンフロ
ー剥離を加えた例ではウエハ表面の荒れが認められた。
そして、H2 RIEとH2O RIEとを比べると、H2O RIEがアッ
シングに要する時間が1/4弱と短く、また変質していな
いレジストのアッシングレートはH2O RIEがH2 RIEに比
べ数倍大であることから、H2O RIEは十分に実用に耐え
るものであることが実証された。
が残り、H2 RIEとH2O RIEでは残渣がなく、H2 RIEおよ
びH2O RIEに（O2＋N2）ダウンフロー剥離を加えた例で
はいずれも残渣がなく、O2 RIEに（O2＋N2）ダウンフロ
ー剥離を加えた例ではウエハ表面の荒れが認められた。
そして、H2 RIEとH2O RIEとを比べると、H2O RIEがアッ
シングに要する時間が1/4弱と短く、また変質していな
いレジストのアッシングレートはH2O RIEがH2 RIEに比
べ数倍大であることから、H2O RIEは十分に実用に耐え
るものであることが実証された。
ところで、特開昭63−216346号公報には、電子サイク
ロトロン共鳴（ECR）プラズマ中に、酸素を加えてH2Oを
添加したガスを導入し、このガスをECRプラズマ中で分
解して有機物を除去する技術が公開されているが、本発
明実施例では、前記したようにプラズマ生成のエネルギ
ー源としては高周波（RF）を用いてECRプラズマを用い
ず、さらにはH2Oプラズマのみを用いてO2＋H2Oプラズマ
は用いないものである。
ロトロン共鳴（ECR）プラズマ中に、酸素を加えてH2Oを
添加したガスを導入し、このガスをECRプラズマ中で分
解して有機物を除去する技術が公開されているが、本発
明実施例では、前記したようにプラズマ生成のエネルギ
ー源としては高周波（RF）を用いてECRプラズマを用い
ず、さらにはH2Oプラズマのみを用いてO2＋H2Oプラズマ
は用いないものである。
以上のように本発明によれば、H2OプラズマRIEによっ
て、イオン注入により変質層を生じたレジスト層を、残
渣なく、ウエハにダメージを与えることなく、実用的な
速度でアッシングしうる効果があるものである。
て、イオン注入により変質層を生じたレジスト層を、残
渣なく、ウエハにダメージを与えることなく、実用的な
速度でアッシングしうる効果があるものである。
第１図はRIE装置概略図、 第２図はウエハ保持・冷却機構の図、 第３図はO2 RIE剥離残渣を示す平面図で、その（ａ）は
750倍拡大図、（ｂ）は10000倍拡大図、 第４図はO2 RIEにダウンフロー剥離を加えた場合のウエ
ハ表面の平面図で、その（ａ）は750倍拡大図、（ｂ）
は10000倍拡大図、 第５図はダウンフロー剥離の場合のウエハ表面の平面
図、 第６図は残渣の断面図である。 図中、 11は反応室、 12は対向電極、 13はRF電源、 14と22は絶縁体、 15は直流電源、 16はウエハ、 17は石英、 18はエッチングガス導入口、 19は導入口、 20は排出口、 21は排気口、 23は静電チャック電極、 24はRF電極、 25は冷却水入口、 26は冷却ガス入口、 27は排気口、 28は排水口、 31は残渣、 32はウエハ表面の荒れ、 33は変質していないレジスト を示す。
750倍拡大図、（ｂ）は10000倍拡大図、 第４図はO2 RIEにダウンフロー剥離を加えた場合のウエ
ハ表面の平面図で、その（ａ）は750倍拡大図、（ｂ）
は10000倍拡大図、 第５図はダウンフロー剥離の場合のウエハ表面の平面
図、 第６図は残渣の断面図である。 図中、 11は反応室、 12は対向電極、 13はRF電源、 14と22は絶縁体、 15は直流電源、 16はウエハ、 17は石英、 18はエッチングガス導入口、 19は導入口、 20は排出口、 21は排気口、 23は静電チャック電極、 24はRF電極、 25は冷却水入口、 26は冷却ガス入口、 27は排気口、 28は排水口、 31は残渣、 32はウエハ表面の荒れ、 33は変質していないレジスト を示す。
Claims (6)
- 【請求項１】イオン注入時にマスクに使用した有機物の
剥離方法において、 H2Oガスを高周波をエネルギー源として励起したプラズ
マ中で処理する工程を含むことを特徴とする有機物の剥
離方法。 - 【請求項２】前記有機物を途中までH2Oガスを励起して
生じた前記プラズマ中で処理し、残りを酸素を含むダウ
ンストリームでまたはウェット剥離処理で剥離する請求
項１記載の方法。 - 【請求項３】H2Oガスを平行平板型リアクティヴ・イオ
ン・エッチング装置を用いてプラズマ化する請求項１ま
たは２記載の方法。 - 【請求項４】前記酸素を含むダウンストリームでの剥離
が、O2（酸素）に、H2OかN2か少なくとも一方を混合し
てなるガスを用いる請求項２記載の方法。 - 【請求項５】前記有機物が塗布された被加工物を冷却す
ることを特徴とする請求項１または２記載の方法。 - 【請求項６】イオン注入が１×1014個/cm2以上のドーズ
量である請求項１または２記載の方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1056053A JP2541851B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 有機物の剥離方法 |
| DE69022082T DE69022082T2 (de) | 1989-03-10 | 1990-02-28 | Methode zum Ätzen einer organischen Schicht. |
| EP90103922A EP0386609B1 (en) | 1989-03-10 | 1990-02-28 | Method of removing a layer of organic matter |
| US07/488,556 US4980022A (en) | 1989-03-10 | 1990-03-05 | Method of removing a layer of organic matter |
| KR1019900003143A KR930010980B1 (ko) | 1989-03-10 | 1990-03-09 | 유기물질 층의 제거방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP1056053A JP2541851B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 有機物の剥離方法 |
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|---|---|
| JPH02237118A JPH02237118A (ja) | 1990-09-19 |
| JP2541851B2 true JP2541851B2 (ja) | 1996-10-09 |
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ID=13016340
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP1056053A Expired - Lifetime JP2541851B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 有機物の剥離方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
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| EP (1) | EP0386609B1 (ja) |
| JP (1) | JP2541851B2 (ja) |
| KR (1) | KR930010980B1 (ja) |
| DE (1) | DE69022082T2 (ja) |
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| KR930010980B1 (ko) | 1993-11-18 |
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