JP2001267266A5 - - Google Patents

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトレジストマスクを形成する有機フォトレジストを有する基板の表面にドーパントイオンを注入するためのプラズマイマージョンイオン注入処理の方法において、
前記イオン注入処理は、前記フォトレジストマスクを有する基板を、導電性材料の壁を有する処理室に配置し、
第１イオン源からのイオンの注入用プラズマを発生させ、このイオンは前記基板に注入されるときに電気的に活性な電気活性イオンを含んでおり、
前記プラズマの形成に関係なく前記処理室の壁と基板の間に電圧パルスを加えて、前記電気活性ドーパントイオンを前記基板の表面内に選択的に注入する、各ステップを有し、
前記基板は、前記注入用プラズマが発生する前に前記電気活性イオンと前記有機フォトレジストの反応から生じる炭素イオンが注入されないように、前処理されており、この前処理は、
(a) 第２イオン源からの前処理プラズマを発生して、このプラズマのイオンが前記基板に注入されるとき電気的に不活性となる前処理イオンを発生し、
(b) この前処理イオンを有機フォトレジストと反応させて、前記前処理イオンと前記フォトレジストの有機反応物の放出ガスを生じさせ、
(c) この有機反応物を取り除くために前記処理室を排気する、
各ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第２イオン源は、希ガスであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
希ガスは、アルゴンと、ヘリウムと、ネオンからなるグループから選択されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１イオン源はイオン化可能ガスであり、このガスが約０．５sccmの流量で処理室内に流入することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記基板は、シリコン半導体ウエハであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１イオン源は、アルシン、気化アンチモン、ホスフィン、ジボラン、三フッ化ホウ素、四塩化ケイ素、気化ガリウム、気化インジウム、アンモニア、水素、及び窒素からなるグループから選択される、注入ガスを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップ(b)および(c)は、同時に実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前処理は、前記処理室内で生じることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第２イオン源は、前記処理室内に５０sccm以上の流量で流入することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
プラズマイマージョンイオン注入装置を用いて、有機フォトレジストで部分的に覆われた基板の表面に、ドーパントイオンを選択的に注入するための方法であって、
(a) 有機フォトレジストを有する基板を処理室に配置し、
(b) イオン化可能な第１ガスを前記処理室に流入させ、
(c) この処理室内で前記第１ガスをイオン化して、このガスが前記基板に注入されるとき、電気的に不活性となる前処理イオンを生じさせ、
(d) この前処理イオンを前記フォトレジストと反応させて放出ガス物質を生じさせ、そして継続して前記処理室からの前記放出ガス物質を希釈して排出し、この放出ガス物質がイオン化しないようにし、
(e) 前記第１ガスの流れを止め、
(f) 前記処理室内に第２ガスを流入させ、
(g) 前記処理室内の第２ガスをイオン化して、電気的に活性なドーパントイオンを生じさせ、
(h) この電気活性なドーパントイオンを前記基板の表面に選択的に注入し、
(i) 前記第２ガスの流れを止め、
(j) 前記処理室から基板を取り出す、各ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記第１ガスは、ヘリウム、ネオン、及びアルゴンからなるグループから選択されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
基板内にイオンが注入されるときの電気的に不活性なイオン種は、40Ａｒ⁺であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１イオン源は、アルシン、気化アンチモン、ホスフィン、ジボラン、三フッ化ホウ素、四塩化ケイ素、気化ガリウム、気化インジウム、アンモニア、水素、及び窒素からなるグループから選択される、注入ガスを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記処理室内に、第１ガスを５０sccm以上の流量で流入させ、かつ第２ガスを約０．５sccmの流量で流入させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
ステップ(b)〜(e)は、１５秒以内に終了することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
ステップ(d)の間に生じる放出ガス中に生じる炭素イオン種の放出信号を監視し、そして、前記炭素放出信号が検出できなくなった時、第１ガスの流れを止める各ステップさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記電気活性イオンは、正イオンから構成されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
プラズマイマージョンイオン注入装置を用いて、フォトレジスト硬化する方法であって、
(a) 基板を真空処理室に配置し、
(b) 正のイオンと電子を生じさせるためにガスをイオン化し、
(c) 前記基板を保持するプラテンに正の電圧パルスを周期的に印加することによって、フォトレジストを硬化するためにパターン化されたフォトレジストを有する基板の表面に電子を引出して加速させる、各ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
正イオンを基板の表面にドーピングするためにパターン化されたフォトレジストを有する前記基板の表面に対して、正イオンを引出して加速させることをさらに含んでいる請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
プラズマイマージョンイオン注入装置を用いて、フォトレジストを硬化しかつ有機フォトレジストのパターンを有する基板の表面に正のイオンのみを注入する方法であって、
(a) 基板を真空処理室に配置し、
(b) 正のイオンと電子を生じさせるためにガスをイオン化し、
(c) 前記フォトレジストを硬化させるためにパターン化したフォトレジストを有する基板の表面に電子を引き出して加速し、
(d) パターン化されたフォトレジストを有する基板の表面に正のイオンを引出して加速し、前記基板を保持するプラテンに負の電圧パルスを周期的に印加することによって、前記基板の表面に正のイオンを注入させる、各ステップを含むことを特徴とする方法。

本発明に係る他の実施の形態では、PIIIシステムを使用するイオン注入処理は、
(a) 有機フォトレジストを有する基板を処理室に配置し、
(b) イオン化可能な第１ガスを前記処理室に流入させ、
(c) この処理室内で前記第１ガスをイオン化して、このガスが前記基板に注入されるとき、電気的に不活性となる前処理イオンを生じさせ、
(d) この前処理イオンを前記フォトレジストと反応させて放出ガス物質を生じさせ、そして継続して前記処理室からの前記放出ガス物質を希釈して排出し、この放出ガス物質がイオン化しないようにし、
(e) 前記第１ガスの流れを止め、
(f) 前記処理室内に第２ガスを流入させ、
(g) 前記処理室内の第２ガスをイオン化して、電気的に活性なドーパントイオンを生じさせ、
(h) この電気活性なドーパントイオンを前記基板の表面に選択的に注入し、
(i) 前記第２ガスの流れを止め、
(j) 前記処理室から基板を取り出す、各ステップを含むことを特徴としている。