JP2000068247A - レジストアッシング方法およびレジストアッシング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のレジストアッシング方法においては、
素子の特性が劣化することやバースト現象が発生するこ
とを避けるために基板温度を一定温度以下に維持してア
ッシングを行うと、アッシングレートが小さくなり、ア
ッシング工程に要する時間が長くなってしまう。 【解決手段】 本発明のレジストアッシング方法は、表
面にレジスト層が形成された基板を提供する工程と、少
なくとも酸素と希ガスとを含む０．１気圧以上１０気圧
以下の混合ガスに高周波電圧を印加することによってプ
ラズマを発生させる工程と、レジスト層を除去する工程
とを包含する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レジストアッシン
グ方法およびレジストアッシング装置に関する。特に、
Ａｌ配線を有する半導体素子等に要求される低温でのレ
ジストアッシングや、イオン注入などによって表面部が
変質したレジストのアッシングに使用される、レジスト
アッシング方法およびレジストアッシング装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子等の製造においては、基板上
に回路パターンを形成するために、まずレジストパター
ンを形成して、レジストパターンにマスクを配置してエ
ッチングなどを行い、所望の回路パターンを形成する。
回路パターンを形成した後、レジストパターンを除去す
る必要がある。

【０００３】このレジストを除去する方法として、例え
ば、１Ｔｏｒｒ程度の真空下で酸素プラズマを発生さ
せ、プラズマをレジストに作用させてアッシング（灰
化）除去する方法が広く知られている。

【０００４】一般にレジストアッシングには、プラズマ
中のラジカルなどの励起種がレジストと反応してレジス
トを除去する作用（化学効果に基づく作用）と、プラズ
マ中のイオンなどが電界によって力を受けて加速し、レ
ジストと衝突してレジストを除去する作用（イオンアシ
スト効果に基づく作用）とがある。しかし、イオンアシ
スト効果に基づく作用は、半導体素子へのダメージが大
きく、ダメージを低減し、ダメージを抑えるためには、
プラズマ発生部と基板とを離して配置した同軸電極型ア
ッシング装置や、ダウンフローアッシング装置などを使
用する必要がある。半導体素子に用いられるＡｌ配線
は、高温での処理でダメージを受け易い。

【０００５】一方、プラズマＣＶＭ（Chemical Vaporiz
ation Machining）は、高速度で低ダメージの無歪精密
加工をすることが可能である（特開平４−１２８３９３
号公報）。プラズマＣＶＭは、プラズマ中のラジカルな
どによる化学反応を主として利用した低ダメージの加工
方法であり、高密度のラジカルを生成することができる
ため、プラズマＣＶＭによって高速度の加工が実現でき
る。

【０００６】また、プラズマＣＶＭで使用する電極を回
転電極とし、回転電極の回転運動により、電極表面でガ
スを巻き込んでプラズマ領域にガスを供給することが特
開平９−３１６７０号公報に記載されている。この文献
には、回転電極による効果として、加工速度、ガス利用
効率、加工精度、加工能率の向上が挙げられている。

【０００７】さらに、プラズマＣＶＭを用いて有機材料
を加工することが、特開平６−２４６５４２号公報に開
示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
レジストアッシング方法では、以下のような問題点があ
った。

【０００９】半導体素子の製造において、高ドーズ量の
イオン注入がしばしば行われる。しかし、高ドーズ量の
イオン注入時にマスクとして使用されたレジストは、表
面部が変質している。通常のレジストアッシング方法で
は、アッシング後にも残渣が見いだされ、レジストを完
全に除去することができないという問題がある。表面部
に形成された変質層を除去する手段として、Ｈ₂０を含
むガスを用いてプラズマ処理し、変質層を除去すること
が特開平２−２３７１１８号公報に開示されている。

【００１０】レジスト変質層のアッシングに関しては、
ある一定以上に基板温度を上げると、レジスト変質層が
飛び散るという、いわゆるバーストと呼ばれる現象が生
じる問題がある。バーストが発生すると、パーティクル
汚染という問題となるので、基板温度を上げることなく
アッシングすることが要求されている。

【００１１】レジストアッシングにおいては、素子の特
性を劣化させないために、基板温度を一定温度以上に上
昇させることなく、アッシング処理をすることが要求さ
れる。またレジスト変質層をアッシングする場合にも、
上述したバースト現象が発生するのを避けるために、基
板温度が一定以上に上昇しないようにする必要がある。

【００１２】しかしながら、基板温度を一定温度以下に
維持してアッシングを行うためには化学反応による発熱
量を抑えることが必要になる。発熱量を抑えるために
は、アッシングレートを小さく設定しなければならず、
この結果、アッシング工程に要する時間が長くなってし
まう。

【００１３】また、上記特開平６−２４６５４２号公報
に記載されたプラズマＣＶＭを利用した方法では、基板
温度が上昇することやそれに対する対策として基板を冷
却することに関しては考慮されていない。また、上記特
開平９−３１６７０号公報に記載されたプラズマＣＶＭ
を利用した方法では、電極を回転させることにより、電
極を冷却する効果が記述されているが、同様に基板を冷
却することに関しては何も記載されていない。

【００１４】本発明は、従来のレジストアッシング方法
における、上述のような問題点を解決し、レジストアッ
シングを高速で行ないながら基板温度の上昇を抑え、良
好な半導体素子が得られる、レジストアッシング方法を
提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明のレジストアッシ
ング方法は、表面にレジスト層が形成された基板を提供
する工程と、少なくとも酸素と希ガスとを含む０．１気
圧以上１０気圧以下の混合ガスに高周波電圧を印加する
ことによってプラズマを発生させる工程と、該レジスト
層を除去する工程とを包含し、これにより、上記目的が
達成される。

【００１６】前記ガスにおける酸素の分圧が２０Ｔｏｒ
ｒ以上７０Ｔｏｒｒ以下であってもよい。

【００１７】前記レジスト層の表面に前記混合ガスのガ
ス流を形成してもよい。

【００１８】本発明のレジストアッシング装置は、表面
にレジスト層が形成された基板が内部に配置される反応
容器と、該基板を保持し該反応容器内に配置されたステ
ージと、該反応容器内に少なくとも酸素と希ガスとを含
む混合ガスを供給し、０．１気圧以上１０気圧以下の雰
囲気を形成するガス供給手段およびガス排気手段と、該
混合ガスに高周波電圧を印加することによってプラズマ
を発生させるプラズマ発生手段とを備え、これにより、
上記目的が達成される。

【００１９】前記プラズマ発生手段は、前記反応容器内
に配置された加工用電極と、該加工用電極と対向して前
記反応容器内に配置された対向電極と、該加工用電極と
該対向電極とに前記高周波電圧を供給する高周波電源と
を備え、該加工用電極は、回転可能であり、そのことに
よって前記レジスト層上に前記混合ガスのガス流を形成
してもよい。

【００２０】前記加工用電極は、複数の孔を有し、該複
数の孔を通して前記プラズマ中のラジカルを前記レジス
ト面付近に供給してもよい。

【００２１】前記レジストアッシング装置は、前記加工
用電極を冷却する冷却手段をさらに備えてもよい。

【００２２】本発明の他のレジストアッシング装置は、
表面にレジスト層が形成された基板を保持するステージ
と、少なくとも酸素と希ガスとを含む混合ガスをガス供
給口に供給するガス供給手段と、ガス排気口から該混合
ガスを排気するガス排気手段と、加工用電極と、該加工
用電極と対向する対向電極と、該加工用電極と該対向電
極とに高周波電圧を供給する高周波電源とを備え、該混
合ガスに該高周波電圧を印加することによってプラズマ
を発生させるプラズマ発生手段とを備え、該ガス供給口
および該ガス排気口は、該加工用電極と該対向電極との
間に形成されるプラズマ発生領域を該混合ガスが通過す
るガス流を形成し、これにより上記目的が達成される。

【００２３】以下、作用について説明する。

【００２４】本発明のレジストアッシング方法によれ
ば、酸素と希ガスとを含む０．１気圧以上１０気圧以下
のガス雰囲気を形成する。これにより、放熱効果を高め
ることができるので、高速のアッシングレートに設定す
ることができる。アッシングレートを高めることができ
るため、低温、低ダメージの条件下でアッシングをする
ことが可能である。従って、本発明のレジストアッシン
グ方法では、表面に変質層を有するレジストであって
も、バースト現象を抑えるようにアッシングをすること
ができる。

【００２５】また、本発明のレジストアッシング装置に
よれば、０．１気圧以上１０気圧以下のガス雰囲気を形
成するガス供給手段およびガス排気手段と、ガス雰囲気
中にプラズマを発生させるプラズマ発生手段とを備えて
いる。これにより、高密度のガス中にプラズマを発生さ
せることができる。このようなレジストアッシング装置
を使用してアッシングをすると、高いアッシングレート
でレジストアッシングをすることができるため、低温、
低ダメージの条件下でアッシングをすることが可能であ
る。

【００２６】また、本発明の他のレジストアッシング装
置においては、ガス供給口およびガス排気口が、加工用
電極と対向電極との間に形成されるプラズマ発生領域を
混合ガスが通過するガス流を形成するので、大気開放系
においても高密度のガス中にプラズマを発生させること
ができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明のレジストアッシング方法
および装置によれば、基板の周りにガス雰囲気が形成さ
れ、反応熱のために温度が上昇した基板を、ガスを媒介
として放熱することができる。

【００２８】従来のレジストアッシング方法では、１Ｔ
ｏｒｒ程度以下の圧力下でアッシングが行われるため、
ガスを媒介とする放熱能力は小さい。

【００２９】これに対して、本発明のレジストアッシン
グ方法では、０．１気圧以上１０気圧以下のガス雰囲気
を形成する。０．１気圧以上とすることにより、高密度
のプラズマを発生させることができ、高速でレジストを
除去できる。また、０．１気圧以上１０気圧以下のガス
雰囲気では荷電粒子の平均自由行程がμｍオーダ以下で
あるため、荷電粒子の衝突による、基板へのダメージが
低減できる。また、１０気圧以上の圧力を設定すると、
プラズマを発生させることやプラズマを維持させること
が難しく、従って、アッシングに使用する装置の構成が
複雑になる。この結果、装置のコストの上昇につなが
る。

【００３０】０．１気圧以上１０気圧以下の高圧力のガ
ス雰囲気は、１Ｔｏｒｒ程度以下の低圧力より高い熱伝
導を有しているため、レジストの化学反応等によって発
生する熱を基板周辺から放出することができる。

【００３１】さらに、加工用電極を回転させることによ
って基板付近にガスの流れを形成し、温度上昇したガス
を循環あるいは排気するとともに、温度上昇していない
低温のガスを供給すれば、放熱効果をさらに促進させる
ことができる。加工用電極に孔を形成することによっ
て、基板へのダメージをさらに低減しながら基板付近の
放熱を高めることができる。温度上昇したガスを循環あ
るいは排気すること、あるいは温度上昇していない低温
のガスを供給することと、基板を保持するステージある
いは加工用電極を冷却し、基板、ガス、レジストを冷却
する方法とを組み合わせてもよい。

【００３２】０．１気圧以上１０気圧以下の高圧力のガ
ス雰囲気でアッシングをする場合、変質層を有するレジ
ストをアッシングしても、ガス圧力によってレジスト変
質層は基板面に押さえつけられる。この結果、バースト
現象が発生する臨界温度を上昇させることができる。

【００３３】上述したような高密度のガス雰囲気を形成
するには、プラズマの発生を容易にし、かつプラズマの
維持を容易にするため、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒなどの希ガス
を混合するとよい。

【００３４】上述したような高密度のガス雰囲気におい
て、高速度のアッシングを行なうことにより、効果的に
基板を冷却することができる。

【００３５】以下、図面を参照しながら本発明の実施の
形態を説明する。

【００３６】（第１の実施の形態）図１Ａおよび図１Ｂ
は、本発明の第１の実施の形態のレジストアッシング装
置１００の構成を示す。

【００３７】図１Ａは、斜視図であり、図１Ｂは、断面
図である。

【００３８】レジストアッシング装置１００は、表面に
レジスト層が形成された基板４が内部に配置される反応
容器１と、基板４を保持し反応容器１内に配置されたス
テージ５と、反応容器１内に少なくとも酸素と希ガスと
を含む混合ガスを供給し、０．１気圧以上１０気圧以下
の雰囲気を形成するガス供給手段２およびガス排気手段
３と、混合ガスに高周波電圧を印加することによってプ
ラズマ１１を発生させるプラズマ発生手段とを備えてい
る。レジストアッシング装置１００は、ガス供給口８と
ガス排出口９とをさらに備えている。

【００３９】プラズマ発生手段は、反応容器１内に配置
された加工用電極６ａと、基板４を挟んで加工用電極６
ａと対向して反応容器１内に配置された対向電極（ここ
では、ステージ５を兼ねる）と、加工用電極６ａと対向
電極とに高周波電圧を供給する高周波電源７とを備えて
いる。加工用電極６ａは、回転可能であり、そのことに
よってレジスト層上に混合ガスのガス流を形成する。ス
テージ５は、接地されている。レジストアッシング装置
１００では、ステージ５は、加工用電極６ａに対向して
配置される対向電極を兼ねている。加工用電極６ａは、
円筒型回転体であり、基板の表面に沿った面と実質的に
平行な軸を中心として、回転することができる。基板４
は、Ｓｉウエハと、ウエハ上に２μｍの厚みで塗布され
たレジスト（ヘキストジャパン製ＡＺＰ４４００）とか
ら構成されている。

【００４０】以下、第１実施の形態のレジストアッシン
グ装置１００を使用したレジストアッシング方法の概要
を説明する。

【００４１】まず、表面にレジスト層が形成された基板
４を反応容器１内のステージ５上に提供する。次に、ガ
ス供給手段２から少なくとも酸素と希ガスとを含む混合
ガスを反応容器１内に流し、同時にガス排気手段３によ
って混合ガスを排気することにで、０．１気圧以上１０
気圧以下の雰囲気を形成する。

【００４２】高周波電源７と加工用電極６ａとステージ
（対向電極）５とによって高周波電圧を印加する。０．
１気圧以上１０気圧以下の高密度の混合ガスに高周波電
圧を印加することによってプラズマ１１を発生させる。

【００４３】発生したプラズマ１１をレジスト層に作用
させることによって、レジスト層を除去する。後述する
ように、レジストアッシングを効果的に行うためには、
反応容器１内の混合ガスにおける酸素の分圧が２０Ｔｏ
ｒｒ以上７０Ｔｏｒｒ以下であると好ましい。また、後
述するように、レジストアッシングの効果を高めるため
に、レジスト層の表面に混合ガスのガス流を形成すると
よい。

【００４４】以下、レジストアッシング装置１００を使
用したレジストアッシング方法を詳細に説明する。

【００４５】基板４は、例えば、フォトリソグラフィに
より配線パターンが形成されたＳｉウエハやガラス等の
基板である。配線上には約１μｍ厚みのレジストが存在
する。

【００４６】基板４をステージ５上に載置した後、ガス
供給手段２とガス排気手段３とによって、ガス供給口８
およびガス排気口９を介して反応容器内にヘリウムと酸
素との混合ガスを流す。例えば、Ｈｅ：９９．５％、Ｏ
₂：０．５％の割合の混合ガスを使用する。このとき、
反応容器１内の圧力を１気圧に設定すると好ましい。

【００４７】次に高周波電源７によって、マッチング回
路（図示せず）を介して加工用電極６に高周波電圧を印
加し、加工用電極６ａ近傍にプラズマ１１を発生させ
る。このときの電源周波数を１５０ＭＨｚとした。加工
用電極６ａとして、直径２００ｍｍのものを用いた。加
工用電極６ａの円筒形の中心軸を回転軸として、５００
０ｒｐｍの回転速度で加工用電極６ａを回転させた。な
お、回転速度はできるだけ速いことが望ましく、用いる
回転機構の性能に応じて適宜設定すればよい。ステージ
５は、基板４を嵌め込むように保持する。

【００４８】図２は、図１Ａおよび図１Ｂに示された加
工用電極６ａ、基板４およびステージ５の配置を示す。

【００４９】図２は、加工用電極６ａ、基板４およびス
テージ５を加工用電極６ａの回転軸と垂直な方向からみ
た断面図である。

【００５０】基板４は、ステージ５の表面から距離ｄだ
け突き出ている。距離ｄの算出には、次の式を用いた。

【００５１】ｄ＝ｔｘ（εａ／εｇ） ここで、ｔは基板４の厚み、εａは電極間空間（ここで
は加工用電極６ａとステージ５との間の空間）の誘電
率、εｇは基板４の誘電率である。

【００５２】領域１は、加工用電極６ａとステージ５と
が基板４を挟んで対向する領域である。領域２（ａ）お
よび領域２（ｂ）は、加工用電極６ａとステージ５とが
直接対向する領域である。上記のような方法で求めた距
離ｄだけ、基板４をステージ５の表面から突き出すこと
により、加工用電極６ａとステージ５とをコンデンサと
みなしたとき、領域１における加工用電極６ａとステー
ジ５との間の電界強度と、領域２（ａ）および領域２
（ｂ）における加工用電極６ａとステージ５との間の電
界強度とを、一致させることができる。この結果、プラ
ズマ発生領域における電界の不均一性を抑えることがで
き、基板４上のレジストアッシングの均一性を向上させ
ることができる。加工用電極６ａと基板４との間の最小
ギャップを、３００μｍに設定した。

【００５３】以下、図１Ａおよび図１Ｂを再び参照し
て、レジストアッシング装置１００において、プラズマ
１１を発生させる手順を説明する。

【００５４】高周波電源７によって、マッチング回路を
介して加工用電極６ａに高周波電圧を印加し、加工用電
極６ａの近傍にプラズマ１１を発生させた。酸素分圧に
よって最適な投入電力は異なるが、１例として、投入電
力１ｋＷ以下にてプラズマ１１を発生させ、投入電力を
５ｋＷまで上昇させ、レジストアッシングを行なった。

【００５５】図１Ｂに示すように、プラズマ１１は、加
工用電極６ａと基板４との間、あるいは加工用電極６ａ
とステージ５の加工用電極６ａと対向する部位との間に
帯状に発生する。プラズマ１１を発生させた後、投入電
力を５ｋＷまで上昇させるまでの段階では、加工用電極
６ａと対向する部分は、図１Ａに示されるように、ステ
ージ５における部位５ａだけであるように設定する。こ
のようにすると、５ｋＷまで電力を上昇させる過程で
は、プラズマ１１は基板４に作用しない。この結果、プ
ラズマ１１を発生させる電力が所望の電力（５ｋＷ）に
達し、プラズマ１１を安定に発生させた後で、プラズマ
１１を基板４に作用させることができる。これによっ
て、基板４の全面に対してむらのない均一なアッシング
を施すことができる。投入電力が所望の５ｋＷになった
後で、加工用電極６ａと基板４とのギヤップ、あるいは
加工用電極６ａとステージ５とのギャップを一定に保ち
ながら、ステージ５を移動させる。

【００５６】加工用電極６ａの回転軸と直交方向に、加
工用電極６ａと基板４とのギャップを一定に保ちながら
ステージ５を走査させてもよい。ステージ５を走査させ
ることによって、基板４の全面を加工することができ
る。例えば、基板４を２５ｍｍの領域だけ走査させても
よい。

【００５７】加工用電極６ａは、プラズマ１１の発生し
た位置で回転するが、この回転する周の方向と逆方向
に、ステージ５を移動し、ステージ５を１回送ることに
よってレジストを除去した。ステージを１方向に移動さ
せることにより、複数枚の基板４を連続的に送り出し、
連続的なアッシング処理を行なうことも可能となる。

【００５８】加工用電極６ａを回転させることにより、
加工用電極６ａの回転する周方向にガス流を形成した。
加工用電極６ａと基板４との間の、数１００μｍ程度の
微小ギャップにガスを移送し、さらにガスを排除した。
加工用電極６ａを回転させることにより、レジストを除
去する過程において発生する反応生成物も微小ギャップ
から排除される。上述のように、加工用電極６ａが回転
する周方向と逆方向にステージ５を送ることにより、一
端排除された反応生成物が基板４上のレジストを除去し
た領域に再び付着することを避けることができる。

【００５９】加工用電極６ａを回転させることによっ
て、加工用電極６ａの上部に存在する冷却されたガスを
プラズマ１１発生領域（加工領域）に移送することがで
きる。この結果、高温になったプラズマガスあるいは基
板４を冷却することができ、基板４へのダメージをさら
に減少させながらレジストアッシングを進めることがで
きる。

【００６０】図３は、図１に示されたレジストアッシン
グ装置１００を使用してアッシングを実施したときの、
アッシングレートと基板温度との関係を示す。

【００６１】図３において、横軸はアッシングレートで
あり、縦軸は基板温度である。線Ａは、レジストアッシ
ング装置１００によるアッシングレートを示す。線Ｂ
は、従来のレジストアッシング装置によるアッシングレ
ートを示す。図３に示されるように、レジストアッシン
グ装置１００によるアッシングにおいても、従来のレジ
ストアッシング装置によるアッシングにおいても、投入
電力を上げることによってアッシングレートを向上させ
ると、基板温度も上昇する。しかし、アッシング装置１
００を使用してアッシングをすると、従来のアッシング
方法でアッシングするときに比べ、基板温度の上昇を低
減させることができる。この結果、図３に示されるよう
に、同じ基板温度でのアッシングレートを比較すると、
従来のアッシング装置でのアッシングレートに比べ、ア
ッシング装置１００でのアッシングレートは高くなって
いる。従って、低温でアッシングを行なう必要があると
きでも、従来の方法に比べ、アッシングレートを大きく
設定することができる。

【００６２】次に、アッシングレートと酸素分圧との関
係について説明する。

【００６３】反応種である酸素ラジカルが多いほど、ア
ッシングレートは大きくなる。プラズマ中で生成される
酸素ラジカルは、印加される電界に沿って運動する荷電
粒子（例えばＨｅイオン）と、酸素分子との衝突によっ
て主に生成されるものと考えられる。元となる酸素分子
の量が多いほど、すなわち酸素分圧が高いほど、酸素ラ
ジカルも増加し、アッシングレートが高くなる。ある値
まで酸素分圧が上がると、酸素分子の量はアッシングに
十分な一定の量となり、生成される酸素ラジカル量は飽
和してしまう。従って、ある値の酸素分圧に対応した、
アッシングレートの上限が存在する。さらに、酸素分圧
を上げると、酸素分子が過度に存在することになり、プ
ラズマ中の荷電粒子の運動を酸素分子が阻害する効果が
大きくなる。この結果、酸素ラジカルが生成される量は
低下し、アッシングレートも小さくなる。

【００６４】上記のような、酸素分圧とアッシングレー
トとの関係を評価する試験を行なった。

【００６５】図４は、図１に示されるレジストアッシン
グ装置１００を使用したときのアッシングレートと酸素
分圧との関係を示す。

【００６６】酸素分圧が低い領域では、酸素分圧が大き
くなるに従ってレジストアッシングレートは増加してゆ
く。図４に示されるように、およそ４０Ｔｏｒｒ以上に
酸素分圧を上げると、レジストアッシングレートは低下
し、さらにおよそ８０Ｔｏｒｒ以上に酸素分圧を大きく
すると、発生したプラズマを維持できなくなった。従っ
て、酸素分圧が２０Ｔｏｒｒから７０Ｔｏｒｒである
と、高速度でレジストを除去することができる。酸素分
圧が３０Ｔｏｒｒから５０Ｔｏｒｒであると、さらに好
ましい。酸素分圧４０Ｔｏｒｒの場合、レジスト除去速
度は４μｍ／ｍｉｎであった。このように高速でアッシ
ングを行うことができる一方、残渣を発生することはな
かった。酸素分圧が４０Ｔｏｒｒより低い場合でも、例
えば、２．８μｍ／ｍｉｎの高速アッシングレートを実
現することができた。

【００６７】上述した試験では、Ｈｅおよび酸素を反応
容器内に流し、反応容器内のガス雰囲気を１気圧とし
た。０．２気圧、０．５気圧、２気圧にガス雰囲気の圧
力を変え、他は上述の試験と同じ条件で試験をしたが、
上述の試験と同様に好ましいアッシングレートでアッシ
ングをすることができた。また、第１実施の形態では、
Ｈｅと酸素との混合ガスを使用したが、Ｈｅの代わりに
Ｎｅ、Ａｒといった希ガスを用いてもよい。アッシング
工程前のエッチング工程等によって基板４上に反応生成
物が付着している場合、反応生成物を除去するためにハ
ロゲン系のガス、例えばＣＦ₄やＳＦ₆などを混合ガスに
添加してもよい。ＣＦ₄やＳＦ₆などを混合ガスに添加す
ることによって、レジストアッシングと同時に反応生成
物を除去することができる。

【００６８】第１の実施の形態のレジストアッシング方
法は、ＩＣや液晶など、レジストアッシング工程を含む
如何なるデバイスプロセスにも適用可能である。第１の
実施の形態のレジストアッシング方法では、円筒型回転
体という形状の加工用電極を使用したが、他の形状の加
工用電極を使用してもよい。

【００６９】（第２の実施の形態）図５は、本発明の第
２の実施の形態のレジストアッシング装置２００の構成
を示す。

【００７０】レジストアッシング装置２００は、第１の
実施の形態のレジストアッシング装置１００と異なり、
加工用電極６ｂを備えている。加工用電極６ｂの他の構
成は、第１の実施の形態のレジストアッシング装置１０
０と同様である。従って、加工用電極６ｂの他は、第１
の実施の形態のレジストアッシング装置１００と同じ符
号を用いて説明する。

【００７１】図５に示されるように、加工用電極６ｂは
円盤型回転体の形状を有し、基板４表面と垂直な軸を中
心として回転することができる。ガス移送手段およびガ
ス排除手段である加工用電極６ｂを備えたレジストアッ
シング装置２００を使用してアッシングを行うと、加工
用電極６ａを備えたレジストアッシング装置１００でア
ッシングを行ったときと同様に、加工用電極６ｂは回転
することができるため、基板４表面付近にガスを移送、
排除することが可能となる。

【００７２】また、円盤型回転体である加工用電極６ｂ
を備えたレジストアッシング装置においては、加工用電
極６ｂの円盤型の面に実質的に平行な面で、基板４を複
数配置することができるので、多数の枚数の基板を一括
して処理することができる。

【００７３】（第３の実施の形態）図６は、本発明の第
３の実施の形態のレジストアッシング装置３００の構成
を示す。

【００７４】レジストアッシング装置３００は、第１の
実施の形態のレジストアッシング装置１００と異なり、
ステージ１５とは別の対向電極２０を備えている。

【００７５】レジストアッシング装置３００は、表面に
レジスト層が形成された基板１４が内部に配置される反
応容器２２と、基板１４を保持し反応容器２２内に配置
されたステージ１５と、反応容器２２内に少なくとも酸
素と希ガスとを含む混合ガスを供給し、０．１気圧以上
１０気圧以下の雰囲気を形成するガス供給手段１２およ
びガス排気手段１３と、混合ガスに高周波電圧を印加す
ることによってプラズマを発生させるプラズマ発生手段
とを備えている。レジストアッシング装置３００は、ガ
ス供給口１８とガス排気口１９とをさらに備えている。

【００７６】プラズマ発生手段は、反応容器２２内に配
置された加工用電極１６と、加工用電極１６と対向して
反応容器２２内に配置された対向電極２０と、加工用電
極１６と対向電極２０とに高周波電圧を供給する高周波
電源１７とを備えている。対向電極２０は、加工用電極
１６の円筒面と対向して配置されている。対向電極２０
は、基板１４の加工位置よりガス流の上流側に位置して
いる。高周波電源１７から高周波電圧を加工用電極１６
に供給し、加工用電極１６と対向電極２０との間にプラ
ズマ２１を発生させる。さらに加工用電極１６の回転運
動により形成されるガス流によって、プラズマ２１中の
ラジカルが基板１４表面付近に移送され、レジストを加
工する。

【００７７】第１および第２の実施の形態で説明したよ
うに、レジストアッシング装置１００、２００を用いた
レジストアッシング方法は、基板４へのダメージが小さ
な加工方法である。プラズマ２１中に存在する、ダメー
ジの原因となるイオンが基板１４へ衝突することを妨げ
ることによって、さらに基板１４へのダメージを低減す
ることができる。

【００７８】レジストアッシング装置３００では、加工
用電極１６と対向電極２０とのギャップに形成される電
界によって、ギャップの近傍のイオンは、ギャップに捕
捉される。レジストアッシング装置３００では、基板１
４をこのギャップから離して配置する。このため、イオ
ンと基板１４との衝突頻度を著しく減少させ、基板１４
のダメージを低減しながらアッシングをすることができ
る。レジストアッシング装置３００を用いたアッシング
方法では、第１の実施の形態のアッシング方法と比較し
て、アッシングレートは低速になった。しかしながら、
レジストアッシング装置３００を用いたアッシング方法
では、基板１４の温度上昇が著しく抑えられるため、第
１の実施の形態のアッシング方法に比べ、さらに低ダメ
ージでレジストを除去することができた。

【００７９】なお、レジストアッシング装置３００にお
いて、加工用電極１６を接地し、対向電極２０に高周波
電圧を印加しても良い。この場合、回転する加工用電極
１６に電圧を印加しないので、レジストアッシング装置
３００の構成をより簡単なものにすることができる。

【００８０】（第４の実施の形態）図７Ａおよび図７Ｂ
は、本発明の第４の実施の形態のレジストアッシング装
置４００の構成を示す。

【００８１】レジストアッシング装置４００は、表面に
レジスト層が形成された基板３４が内部に配置される反
応容器３１と、基板３４を保持し反応容器３１内に配置
されたステージ３５と、反応容器３１内に少なくとも酸
素と希ガスとを含む混合ガスを供給し、０．１気圧以上
１０気圧以下の雰囲気を形成するガス供給手段３２およ
びガス排気手段３３と、混合ガスに高周波電圧を印加す
ることによってプラズマ４１を発生させるプラズマ発生
手段とを備えている。レジストアッシング装置４００
は、ガス供給口３８とガス排気口３９とをさらに備えて
いる。

【００８２】プラズマ発生手段は、反応容器３１内に配
置された加工用電極３６と、加工用電極３６と対向して
反応容器３１内に配置された対向電極４０と、加工用電
極３６と対向電極４０とに高周波電圧を供給する高周波
電源３７とを備えている。加工用電極３６は、複数の孔
を有し、複数の孔を通してプラズマ４１中のラジカルを
レジスト面付近に供給する。加工用電極３６は、円筒面
に多数の孔を有した中空円筒形状であり、基板３４表面
と平行な軸を中心として回転することができる。加工用
電極３６の内部には、加工用電極３６と軸を共有し、円
筒体形状の対向電極４０が配置されている。加工用電極
３６と対向電極４０との間に発生したプラズマ４１中の
ラジカル４２は、加工用電極３６の円筒面の多数の孔を
介して、基板３４表面付近に供給される。

【００８３】図７Ｃは、図７Ａおよび図７Ｂに示された
加工用電極３６の円筒面に形成された孔を示す。加工用
電極３６では、複数の孔３６ａ、３６ｂ、３６ｃ（ここ
では、３個の孔に符号を付けて示すが、孔の個数は複数
であれば何個でもよい）は、千鳥状に配置されている。
加工用電極３６の円筒面上に形成された孔の面積が、円
筒の回転軸方向で評価してみたときほぼ一定であると、
アッシングを行うときに加工用電極３６の回転軸方向で
エッチングレートを均一にすることができ、良好な加工
面が得られる。加工用電極３６において孔を千鳥状に配
置することで、加工用電極３６の回転軸方向の孔の面積
をほぼ一定にすることができる。

【００８４】レジストアッシング装置４００では、プラ
ズマ４１中のイオンは加工用電極３６と対向電極４０と
のギャップに捕捉されており、基板３４はこのギャップ
から離れて配置しているため、基板３４へのダメージを
著しく低減しながらアッシングをすることが可能であ
る。

【００８５】（第５の実施の形態）図８は、本発明の第
５の実施の形態のレジストアッシング装置５００の構成
を示す。

【００８６】レジストアッシング装置５００は、表面に
レジスト層が形成された基板５４が内部に配置される反
応容器５１と、基板５４を保持し反応容器５１内に配置
されたステージ５５と、反応容器５１内に少なくとも酸
素と希ガスとを含む混合ガスを供給し、０．１気圧以上
１０気圧以下の雰囲気を形成するガス供給手段５２およ
びガス排気手段５３と、混合ガスに高周波電圧を印加す
ることによってプラズマ６１を発生させるプラズマ発生
手段とを備えている。レジストアッシング装置５００
は、ガス供給口５８と、ガス排出口５９と、加工用電極
５６を冷却する冷却手段６２とをさらに備えている。

【００８７】プラズマ発生手段は、反応容器５１内に配
置された加工用電極５６と、加工用電極５６と対向して
反応容器５１内に配置された対向電極（ここでは、ステ
ージ５５を兼ねる）と、加工用電極５６と対向電極とに
高周波電圧を供給する高周波電源５７とを備えている。
加工用電極５６は、基板の表面に沿った面と実質的に平
行な軸を中心として、回転可能である。ステージ５５
は、接地されている。レジストアッシング装置５００で
は、ステージ５５は、加工用電極５６に対向して配置さ
れる対向電極を兼ねている。

【００８８】図８に示されるように、レジストアッシン
グ装置５００は、第１の実施の形態のレジストアッシン
グ装置１００と異なり、加工用電極５６の内部に冷却手
段６２を有している。このため、レジストアッシング装
置５００では、加工用電極５６および基板５４を冷却す
る能力を大幅に上げることができる。加工用電極５６
は、円筒型回転体である。加工用電極５６は、内部に円
筒型回転体を冷却させるための冷却手段６２を有してい
る。ここでは１例として、金属円筒を加工することによ
って冷却手段６２を作製し、できあがった金属円筒製冷
却手段６２を加工用電極５６の内部に配置し、さらに、
冷却手段６２の内部に冷却水を流し、循環させた。

【００８９】レジスト除去工程中、プラズマ６１の発生
に伴う熱あるいはプラズマ６１とレジストとの反応によ
って発生した熱等により、加工した基板５４の温度が上
昇する。レジストアッシング装置５００では、加工用電
極５６を冷却しているため、加工用電極５６周囲のガス
が冷却される。従って、加工用電極５６の回転によっ
て、第１の実施の形態のレジストアッシング方法に比べ
て低温に冷却されたガスが移送され、プラズマ６１発生
部に供給される。レジストアッシング装置５００を用い
たアッシング方法によれば、基板５４を冷却する能力が
高められ、基板５４へのダメージがさらに低減されたア
ッシングが可能になる。また、低温ガスの移送によっ
て、基板５４へのダメージを低減させるとともに、反応
レジストの残骸物を除去することができる。

【００９０】ここでは１例として、第１の実施の形態の
加工用電極６ａの内部に冷却手段を備えているような構
成のレジストアッシング装置５００を説明した。このよ
うな構成以外に、第３、第４の実施の形態の加工用電極
１６、３６の内部に冷却手段を備えているような構成に
なるように、レジストアッシング装置５００の構成を変
更しても、アッシングを実行したとき基板５４の温度の
上昇を低減しながらアッシングをすることができる。

【００９１】（第６の実施の形態）図９は、本発明の第
６の実施の形態のレジストアッシング装置６００の構成
を示す。

【００９２】レジストアッシング装置６００は、表面に
レジスト層が形成された基板７４を保持するステージ７
５と、ステージ７５の近傍に配置されたガス供給口７８
およびガス排気口７９と、少なくとも酸素と希ガスとを
含む混合ガスをガス供給口７８に供給するガス供給手段
７２と、ガス排気口７９から混合ガスを排気するガス排
気手段７３と、混合ガスに高周波電圧を印加することに
よってプラズマを発生させるプラズマ発生手段とを備え
ている。

【００９３】ガス供給手段７２およびガス排気手段７３
は、０．１気圧以上１０気圧以下の雰囲気を形成する。
ガス供給手段７２とガス供給口７８との間のガス供給経
路およびガス排気手段７３とガス排気口７９との間のガ
ス排気経路は、ステージ７５側に開口部を有する片開放
空間を形成している。プラズマ発生手段は、加工用電極
７６と、加工用電極７６と対向する対向電極（ここで
は、ステージ７５を兼ねる）と、加工用電極７６と対向
電極とに高周波電圧を供給する高周波電源７７とを備え
ている。ステージ７５は、接地されている。レジストア
ッシング装置６００において、ステージ７５は、加工用
電極７６に対向して配置される対向電極を兼ねている。
加工用電極７６は円筒型回転体である。

【００９４】図９に示されるように、レジストアッシン
グ装置６００は、反応容器を使用せずに、大気開放系に
おいて使用できる装置である。

【００９５】ガス供給経路は、ガス供給手段７２とガス
供給口７８との間に配置され、ガスを移送する。ガス排
気経路は、ガス排気手段７３とガス排気口７９との間に
配置され、ガスを移送する。ガス供給口７８およびガス
排気口７９は、加工用電極７６と対向電極（ステージ７
５）との間のギャップすなわちプラズマ発生領域７１の
近傍に配置されており、このプラズマ発生領域７１を通
過する高密度のガス流を基板７４上に形成する。さら
に、加工用電極７６が回転することによって、回転周方
向にガス流を形成することとができる。加工用電極７６
の回転でガス流を形成しながら、ガス供給口７８を介し
てガス供給を実施し、さらに、ガス排気口７９を介して
ガス排気を実施し続けることによって、基板７４表面付
近にガスを高効率で供給・排気することができる。な
お、加工用電極７６を回転させる必要は必ずしもない。

【００９６】加工用電極７６、ガス供給手段７２および
ガス供給口７８は、基板７４表面付近にガスを移送する
ガス移送手段を構成し、加工用電極７６、ガス排気手段
７３およびガス排気口７９は、基板７４表面付近のガス
を排除するガス排除手段を構成する。レジストアッシン
グ装置６００を用いてアッシングを行うと、高密度のガ
ス雰囲気を形成することができるため、アッシングレー
トが高められる。さらに、レジストアッシング装置６０
０では、上述したようなガス移送手段およびガス排除手
段を有するので、基板７４を冷却する能力が高められて
いる。

【００９７】レジストアッシング装置６００では、反応
容器を使用しない大気開放系において基板７４と加工用
電極７６との間に集中的に高密度のガス雰囲気を形成で
きるので、加工用電極７６に高周波電圧を供給すれば、
第１〜第５の実施の形態のレジストアッシング装置１０
０〜５００と同様に、高密度のガスに基づくプラズマを
発生させることが可能である。レジストアッシング装置
６００を使用したレジストアッシング方法によれば、大
気開放系においてレジストアッシングを行うことがで
き、反応容器は不要となる。反応容器内のガスを置換す
る工程が不要となるので、レジストアッシング装置６０
０を簡略化することができる。この結果、アッシング処
理作業を簡略化することができ、レジストアッシングに
要するコストを低減することができる。

【００９８】

【発明の効果】上述したように、本発明のレジストアッ
シング方法では、表面に変質層を有するレジストであっ
ても、バースト現象を抑えるようにアッシングをするこ
とができる。また、低温、低ダメージの条件下でアッシ
ングをすることができるので、半導体素子の特性を劣化
させることなくアッシングをすることができ、半導体素
子の製造にかかるコストを削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】本発明の第１の実施の形態のレジストアッシ
ング装置１００の構成を示す図である。

【図１Ｂ】本発明の第１の実施の形態のレジストアッシ
ング装置１００の構成を示す図である。

【図２】図１Ａおよび図１Ｂに示された加工用電極６
ａ、基板４およびステージ５の配置を示す図である。

【図３】図１に示されたレジストアッシング装置１００
を使用してアッシングを実施したときの、アッシングレ
ートと基板温度との関係を示す図である。

【図４】図１に示されるレジストアッシング装置１００
を使用したときのアッシングレートと酸素分圧との関係
を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態のレジストアッシン
グ装置２００の構成を示す図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態のレジストアッシン
グ装置３００の構成を示す図である。

【図７Ａ】本発明の第４の実施の形態のレジストアッシ
ング装置４００の構成を示す図である。

【図７Ｂ】本発明の第４の実施の形態のレジストアッシ
ング装置４００の構成を示す図である。

【図７Ｃ】図７Ａおよび図７Ｂに示された加工用電極３
６の円筒面に形成された孔を示す図である。

【図８】本発明の第５の実施の形態のレジストアッシン
グ装置５００の構成を示す図である。

【図９】本発明の第６の実施の形態のレジストアッシン
グ装置６００の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ 反応容器 ２ ガス供給手段 ３ ガス排気手段 ４ 基板 ５ ステージ ６ａ 加工用電極 ７ 高周波電源 ８ ガス供給口 ９ ガス排気口

フロントページの続き (72)発明者 西川 和宏 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 森 勇▲蔵▼ 大阪府交野市私市８丁目16番19号 Ｆターム(参考） 5F004 AA06 BA06 BA20 BB25 BB32 BD01 DA00 DA22 DA23 DA26 DB26

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面にレジスト層が形成された基板を提
   供する工程と、 少なくとも酸素と希ガスとを含む０．１気圧以上１０気
   圧以下の混合ガスに高周波電圧を印加することによって
   プラズマを発生させる工程と、 該レジスト層を除去する工程とを包含するレジストアッ
   シング方法。
2. 【請求項２】 前記ガスにおける酸素の分圧が２０Ｔｏ
   ｒｒ以上７０Ｔｏｒｒ以下である、請求項１に記載のレ
   ジストアッシング方法。
3. 【請求項３】 前記レジスト層の表面に前記混合ガスの
   ガス流を形成する、請求項１に記載のレジストアッシン
   グ方法。
4. 【請求項４】 表面にレジスト層が形成された基板が内
   部に配置される反応容器と、 該基板を保持し該反応容器内に配置されたステージと、 該反応容器内に少なくとも酸素と希ガスとを含む混合ガ
   スを供給し、０．１気圧以上１０気圧以下の雰囲気を形
   成するガス供給手段およびガス排気手段と、 該混合ガスに高周波電圧を印加することによってプラズ
   マを発生させるプラズマ発生手段とを備える、レジスト
   アッシング装置。
5. 【請求項５】 前記プラズマ発生手段は、前記反応容器
   内に配置された加工用電極と、該加工用電極と対向して
   前記反応容器内に配置された対向電極と、該加工用電極
   と該対向電極とに前記高周波電圧を供給する高周波電源
   とを備え、 該加工用電極は、回転可能であり、そのことによって前
   記レジスト層上に前記混合ガスのガス流を形成する、請
   求項４に記載のレジストアッシング装置。
6. 【請求項６】 前記加工用電極は、複数の孔を有し、該
   複数の孔を通して前記プラズマ中のラジカルを前記レジ
   スト面付近に供給する、請求項５に記載のレジストアッ
   シング装置。
7. 【請求項７】 前記レジストアッシング装置は、前記加
   工用電極を冷却する冷却手段をさらに備える、請求項５
   に記載のレジストアッシング装置。
8. 【請求項８】 表面にレジスト層が形成された基板を保
   持するステージと、 少なくとも酸素と希ガスとを含む混合ガスをガス供給口
   に供給するガス供給手段と、 ガス排気口から該混合ガスを排気するガス排気手段と、 加工用電極と、該加工用電極と対向する対向電極と、該
   加工用電極と該対向電極とに高周波電圧を供給する高周
   波電源とを備え、該混合ガスに該高周波電圧を印加する
   ことによってプラズマを発生させるプラズマ発生手段と
   を備え、 該ガス供給口および該ガス排気口は、該加工用電極と該
   対向電極との間に形成されるプラズマ発生領域を該混合
   ガスが通過するガス流を形成する、レジストアッシング
   装置。