JPH01101633A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH01101633A
JPH01101633A JP62259998A JP25999887A JPH01101633A JP H01101633 A JPH01101633 A JP H01101633A JP 62259998 A JP62259998 A JP 62259998A JP 25999887 A JP25999887 A JP 25999887A JP H01101633 A JPH01101633 A JP H01101633A
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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】 〔概要〕 本発明はレジスト層をマスクとしてイオン注入する工程
を有する半導体装置の製造方法に関し、イオン注入後不
要となったレジスト層を除去した後基板上に残されるレ
ジスト剥離残渣を少なくすることを目的とし、 レジスト層の除去にあたり、まずイオン注入中にレジス
ト層表面に付着した無機汚染物をエツチングして除去し
、しかる後、プラズマを照射してレジスト層を分解して
除去するようにしたものである。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体装置の製造方法に係り、特にイオン注
入の工程でマスクとして用いたレジスト層を除去する方
法に関する。
近年、半導体集積回路（ＩＣ）の高密度化・高集積化に
伴って、その構成要素たる半導体素子や配線構造の厳細
化が進められた結果・その最小部分の寸法が１μｍ以下
のものが実用化されるに至っている。　この微細化に伴
い、製造工程におけるミクロンオーダーの微細なゴミな
どの付着物や汚染物の量の多少が、ＩＣの製造歩留りを
左右するようになってきたため、各工程において付着物
・残渣・汚染物などを極力少なくすることが要求されて
いる。
イオン注入による不純物導入の工程においても、イオン
注入中の汚染を少なくするだけでな（、その後のイオン
注入のマスクを除去する工程においてもその残渣を少な
くすることが求められている。
〔従来の技術〕
イオン注入法では、他の不純物導入法−例えば熱拡散法
−のようにマスクをつけた基板を高温に熱する必要がな
いので、そのマスクにフォトレジストなどの有機レジス
ト層を用いることが広く行われている。
イオン注入後、不要となったレジスト層のマスクを除去
しな（ではならないが、イオン注入されたレジスト層は
その一部が炭化するなどして剥離しにくくなることが知
られている。（Ｋｅｌｖｉｎ　Ｊ。
０ｒｖｅｋ　ａｎｄ　Ｃｒａｉｇ　Ｈｕｆｆｍａｎ　　
；　”ＣＡＲＢＯＮＩＺＥＤ　ＬＡＹＥＲＦＯＲＭ八Ｔ
ｌ０Ｎ　　Ｉへ　　ＩＯＮ　　ＩＭＰＬＡＮＴＥＤ　　
ＰＨ０ＴＯＲＥＳＴＳＴ　　ＩＩＡｓＫｓ　”、Ｎｕｃ
ｌｅａｒ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　Ｍｅｔｈ
ｏｄｓ　ｉｎ　ＰｈｙｓｉｃｓＲｅｓｅａｒｃｈ　Ｂ７
　／８　　（１９８５）　５０１−５０６．）レジスト
剥離液を用いるウェット法では、炭化したレジストを除
去することができないので、イオン注入後のレジスト層
の剥離には、一般に、酸素（０□）プラズマを照射して
有機物のレジストのみならずレジストが炭化して出来た
炭素をも酸化して除去する○λプラズマ・アッシング法
が用いられている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
Ｏグラズマ・アッシングにより、確かに、炭化したレジ
ストをも除去できるのであるが、ホウ素（Ｂ）や砒素（
Ａｓ）のイオンを、ドーズ量がＬｘ１０１＋／Ｃｌｌ１
′Ｌ以上と高濃度にイオン注入した場合は、０、プラズ
マ・アッシングによっても多量のレジスト剥離残渣を生
ずるという問題点があった・アルゴン（Ａｒ）をイオン
注入した場合は残渣が少ないことから、この原因の一つ
は、マスクに打ち込まれた不純物自身が０２プラズマ°
アッシング時に酸化されて不揮発性の酸化物をつくるた
めであろうと考えられる。
そこでＢやＡｓをも揮発性の水素化合物にして除去すべ
く、酸素は含まずに水素を含有するプラズマ−例えば窒
素・水素混合ガスプラズマなど−を用いる方法が開発さ
れた。
この方法によって、ＢやＡｓを高濃度イオン注入した場
合でも、レジスト剥離残渣をＡｒのイオン注入の時と同
程度にまで減少させることができるようになったが、し
かしながら、なおその大きさが１μｍ以上の残渣がｌ　
ｃｉあたり〜１０＋個残ってしまうという問題があった
。
このような残渣が何であるのかについては、今まで知ら
れていなかった。　そこで、レジスト層マスクを有する
シリコン（Ｓｔ）基板にＡｒイオンを１　ｘ　１０”　
／　ｃｍ’イオン注入したのち０２プラズマを照射して
レジスト層を除去した後にＳｉ基板上に残った残渣を、
オージェ電子分光（ＡＥＳ）法で分析したところ、第２
図に示したごとく、残渣にＣ２Ａｌ、　Ａｔ２０３が含
まれていることがわかった。
残渣を生じるＡＩ、　ＡＩ、０３が工程のどの段階で入
ってくるのかが、次ぎの問題であるが、レジスト層を付
けただけの状態で０２プラズマ・アッシングした場合は
、残渣の数は、ｌ　ｃｏｔあたり〜１０　　個のオーダ
ーで、イオン注入したときの１／１００程度であるから
、ＡＩ、　Ａ１）０３がレジストに起因するとは到底考
えられない。
さて、酸素を〜１　ｘ　１０”　／　ｃｍ”程度イオン
注入した時、イオン注入装置の構成材料であるＡＩが加
速イオンによってスパッタされ、基板にＡＩが付着する
という報告がある。　　（Ｓ、Ｎａｋａｓｈｉｍａ＋　
Ｉ。
Ｋａｗａｓｈｉｍａ　ａｎｄ　Ｋ、Ｉｚｕｍｉ　　；Ａ
Ｎ　ＡＮＡＬＹＳＹＳ　ＯＦＣＯＮＴＡＭＩＮＡＴＩＯ
Ｎ　ＩＮ　ＨＩＧＨ−ＤＯＳＥ　　０ＸＹＧＥＮ　ＩＯ
ＮＩＭＰＬＡＮＴＡＴＩＯＮ　　ＡＮＤ　　Ａ　　ＣＯ
ＮＴＡＭＩＮＡＴＩＯＮ−ＰＲＯＯＦＴＥＣＨＮＩＱＵ
Ｅ　　”　、Ｐｒｏｃ、９ｔｈ　Ｓｙｍｐ、ｏｎ　ｌ５
ＩＡＴ’８５　（１９８５）２０３−２０６．　） そこで、シリコン基板にＡｒイオンを１ｘｌＯ／Ｃ♂イ
オン注入して、その前後でＡＥＳ分析を行いＡＥＳスペ
クトルを比較してみた。　第３図（ａ）のごとくイオン
注入前では、基板の表面にＳｔ、　　Ｃ。
○しか検出されないのに、イオン注入後の表面には、Ａ
Ｉが検出された（第３図（ｂ））。　なお・ＡＩのほか
に、ＰとＡｓが検出されたが、これは、この実験にさき
だって同じ装置をＰやＡｓなどのイオン注入に使用した
ため、イオン注入装置内部がこれらによって汚染された
ことに起因するものと考えられる。
また、レジスト層を付けたシリコン基板についてＡｒの
イオン注入の前後でレジスト層の表面をＸ線光電子分光
（ＸＰＳ）法によって分析したところ、この場合もやは
り、イオン注入前のレジスト層の表面にはＡｔは検出さ
れなかったが、イオン注入後のレジスト層の表面では、
第４図（ａ）ならびに（ｂ）に示すごと＜、ＡＩが検出
された。　その結合状態から、ＡＩの大部分はＡｌ２Ｏ
３になっているものと考えられる。　なお、ＸＰＳスペ
クトルには、ＡＩのほかにＡｓ、　　Ｐ、　　Ｓなども
見られるが、これらは、先にのべたように、イオン注入
装置内がＡｓ、　　Ｐ、　　Ｓなどによって汚染され、
装置内に付着していた汚染物がＡｒイオン注入時にイオ
ン衝撃によってスパッタされてレジスト層に再付着した
ものと考えられる。
更に、レジスト層の表面からスパッタ・エツチングしつ
つＸＰＳ分析を行った結果、ＡＩは表面から約２５０Ａ
以内の領域にのみ存在することが明らかになった。
ＢイオンおよびへＳイオンをイオン注入したものについ
゛てもＡＥＳ分析・ＸＰＳ分析を行ってみたが計のイオ
ン注入の場合と同様な結果を得た。
以上の結果を考えあわせてみると、イオン注入中にレジ
スト層の表面に、イオン注入装置の構成部材からスパッ
タされたＡＩやＡ　１）０３などの無機汚染物が付着し
、これらはＯｉプラズマや水素含有プラズマを照射して
も揮発性化合物にならないため、プラズマ処理の後、基
板上に残渣として残ってしまうものと考えられる。
本発明は、このような点に鑑みて創作されたもので、イ
オン注入のマスクとして用いたレジスト層の除去におい
てレジスト剥離残渣を少なくし、もって、ｒｃなど半導
体装置の製造歩留りを向上させる方法を提供することを
、その目的とする。
〔問題を解決するための手段〕
その目的は、イオン注入のマスクとして用いたレジスト
層を除去するにあたり、まず、イオン注入中にレジスト
層の表面に付着したＡＩやＡｌ２Ｏ３などの無機汚染物
をエツチングして除去し、しかる後、プラズマを照射し
てレジスト層を分解除去することによって、達成される
。
〔作用〕
先に述べたように、イオン注入中にレジスト層の表面に
付着する無機汚染物の主成分はＡＩやＡＩ□０３である
ので、アルカリ性エツチング液などで処理することによ
り、これを除去することができる。
′残っている有機物のレジスト層やその炭化物さらにレ
ジスト層に打ち込まれたＢやＡｓなどの不純物は、プラ
ズマを照射することにより揮発性化合物にされて分解除
去される。
こうすることにより、従来の方法のように、無機汚染物
が残渣として残ることがないので、レジスト剥離残渣を
少なくすることができる。
なお、レジスト層の表面に付着した無機汚染物のエツチ
ングに、スパッタ・エツチングをもちいる方法もあるが
、この方法だとレジスト層で覆われていない基板の表面
がイオン衝撃によってダメージを受けるおそれがあり、
また、基板の表面に付着した無機汚染物がイオン衝撃に
よって逆に基板の中に押し込まれるおそれがある。　エ
ツチング液を用いて無機汚染物を熔解させて除去すれば
、基板にダメージが入ったりすることはない。
〔実施例〕
本発明の一実施例について、第１図を参照して以下に詳
しく説明する。　第１図は本発明の一実施例の工程図で
、図中、１は基板、２はレジスト層、３はレジスト炭化
層、４は無機汚染物、５は不純物イオン、６はプラズマ
である。
直径４インチの面方位（１００）のシリコン基板１の上
に市販のポジ型フォトレジストＨＰＲ−２０４（フジ・
ハント社製）を厚さ２μｍに公知のスピン・コーティン
グ法により塗布した後、乾燥窒素ガス雰囲気中でホット
プレートを用いて１４０℃で２分間ベータして、レジス
ト層２を形成した。
（第１図（ａ））。　ついでレジスト層の表面にＡｒイ
オンを、加速エネルギー７０　ｋｅＶ、　　ドーズ量１
ＸＩＯ”７ｃｍ２の条件でイオン注入した。　このイオ
ン注入によって、レジスト層が炭化されレジスト炭化層
３が形成されるとともに、その表面にＡＩやＡ　Ｉ２Ｏ
３などから成る無機汚染物本が付着する。
（第１図（ｂ））。　レジスト層２の除去にあたり、ま
ず始めに、３８％ＮＨ４ＯＨ１０ｃｃを脱イオン水１）
で希釈したエツチング液に５分間浸した後、脱イオン水
で１０分間バブル洗浄し、乾燥窒素ガスを吹きつけて乾
燥させた。　ＡＩやＡ１□０３はＮ　Ｈ４０Ｈに溶ける
ので、イオン注入中に付着した無機汚染物４が除去され
る。　このエツチングの工程では、効率をあげるために
超音波を印加するなどすることが好ましい。　この後、
公知のバレル型高周波プラズマ・アッシャ−を用い、０
２流量２００　ｓｅｃｍ、圧力Ｉ　Ｔｏｒｒ、周波数１
３．５６　ＭＨｚ。
高周波入力３００Ｗの条件で６０分間０２プラズマ処理
して（第１図（ｄ）　）、レジスト炭化層３およびレジ
スト層２を除去した（第１図（ｅ））。
レジスト層除去後、市販のパーティクル・カウンター（
ＷＩＳ−１５０；　Ａｅｒｏｎｃａ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃｓ　Ｉｎｃ、製）を用いて基板１上の大きさが１μ
ｍ以上の異物の数を数えたところ、１ｃａｌあたり平均
４３８５個であった。　なお、他の条件は全く同じにし
て、０２プラズマ処理だけでレジスト層の除去をした場
合は、ｌｅｄあたり平均５７８８個であったから、本発
明の効果は歴然としている。　パーティクル・カウンタ
ーの計数値には、０２フ゛ラズマ処理後に基板に付着し
たゴミや基板のキズの数も含まれているので、本発明の
方法によって、レジスト剥離残渣は、従来の方法に比べ
て３／４以下になったものと考えよれる。　また、エツ
チング液として希釈アンモニア水のかわりに０．２Ｎの
ＫＯＨ水溶液を用いても、はぼ同様の結果が得られた。
エツチング液の濃度やエツチング時間は、イオン注入の
ドーズ量などに合わせて最適化をはかれば良いことは、
いうまでもない。　また、エツチング液としては、基板
をおかさずに無機汚染物を溶解しうるちのであればよく
、例えばリン酸を含有するエツチング液なども用いるこ
とができる。
さらに、基板のダメージが無視できるような場合には、
スパッタ・エツチングを用いることもできる。　本発明
の効果は、イオン注入する不純物の種類やマスクに用い
るレジストの種類によらないことも、本発明の原理から
明らかである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、レジスト層をマスクとしてイオン注入
した後、不要となったレジスト層を除去する際に基板上
に残るレジスト剥離残渣を少なくすることができるので
、■Ｃなど半導体装置の製造歩留りが向上するという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の工程図、第２図はレジスト
剥離残渣のＡＥＳスペクトルの一例を示す図、第３図は
イオン注入前後の基板表面のＡＥＳスペクトルの比較図
、第４図はイオン注入したレジスト層表面のＸＰＳスペ
クトルの一例を示す図である。 図において、 １は基板、　　　　　　　２はレジスト層、３はレジス
ト炭化層、　　４は無機汚染物、５は不純物イオン、　
　６はプラズマ である。 本発明の−亥光例の工程目 ％ｔ　　′ｆｆ１ ４５３　■

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）基板１の一主面上に形成したレジスト層２をマス
    クとして前記基板１にイオン注入した後、イオン注入中
    に前記基板１およびレジスト層２の表面に付着した無機
    汚染物４をエッチングして除去し、しかる後、プラズマ
    を照射して前記のレジスト層２を除去する工程を有する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. （２）エッチング液を用いて前記無機汚染物４をエッチ
    ングして除去することを特徴とする特許請求の範囲第１
    項記載の半導体装置の製造方法。
  3. （３）アルカリ性のエッチング液を用いて前記無機汚染
    物４をエッチングして除去することを特徴とする特許請
    求の範囲第１項に記載の半導体装置の製造方法。
  4. （４）前記エッチング液が、少なくとも水酸化アンモニ
    ウムもしくは水酸化カリウムのいずれか一つを含有する
    ものであることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記
    載の半導体装置の製造方法。
JP62259998A 1987-10-15 1987-10-15 半導体装置の製造方法 Expired - Lifetime JPH0626201B2 (ja)

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EP88115352A EP0311817B1 (en) 1987-10-15 1988-09-19 Method for removing an ion-implanted organic resin layer during fabrication of semiconductor devices
DE3851029T DE3851029T2 (de) 1987-10-15 1988-09-19 Verfahren um eine mit Ionen implantierte organische Harzschicht während der Herstellung von Halbleiterbauelemente zu entfernen.
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