JP2005064197A - レジスト膜のアッシング方法及びそのアッシング条件算出システム、並びに、レジスト膜のアッシング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レジスト硬化層のオーバエッチやアンダーエッチを低減できるようにしたレジスト膜のアッシング方法及びそのアッシング条件算出システム、並びに、レジスト膜のアッシング装置を提供する。
【解決手段】 不純物イオンの注入によりレジスト膜の表層部に形成されたレジスト硬化層を除去するためにアッシングの処理条件を算出するシステム１００であって、テーブルＡ格納部１１と第１演算処理部３１とからなる厚さ算出手段が、不純物イオンの種類と、不純物イオンをレジスト膜に注入したときの加速エネルギとに基づいて、レジスト硬化層の厚さを算出し、テーブルＣ格納部１５と第３演算処理部３７とからなるアッシング条件算出手段は、この厚さ算出手段によって算出されたレジスト硬化層の厚さに基づいて当該レジスト硬化層を除去するためのアッシングの処理時間を算出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レジスト膜のアッシング方法及びそのアッシング条件算出システム、並びに、レジスト膜のアッシング装置に関し、特に、半導体装置の製造工程において、イオン注入によってレジスト膜の表層部に形成されたレジスト硬化層を除去する技術に関するものである。

従来から、シリコン基板や、ＳＯＩ（silicon on insulator）基板のシリコン層、またはポリシリコン膜等の半導体に選択的に不純物イオンを注入する場合には、この半導体上にレジスト膜を形成しパターニングして、このパターニングされたレジスト膜をマスクとして用いている。この不純物イオンの注入工程では、パターニングされたレジスト膜にも当然に不純物イオン注入される。そして、この不純物イオンの注入工程では、不純物イオンが所定のエネルギを持ってレジスト膜の表層部を通過することによって、このレジスト膜の表層部が硬化し、いわゆるレジスト硬化層が形成されることが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このレジスト硬化層は硫酸（H₂SO₄）に対して極めて溶解しにくい性質を有している。このため、レジスト硬化層を含むレジスト膜全体を半導体上から除去する場合には、通常、レジスト硬化層だけを酸素プラズマなどで灰化処理（以下で、アッシングという）して除去し、その後、このレジスト硬化層下の硬化していないレジスト膜を硫酸でウエットエッチングする。

なお、レジスト膜の表層部に形成されたレジスト硬化層の厚さを膜厚測定器を用いて光学的に正確に測定することは困難である。これは、レジスト硬化層の屈折率がウエーハ面内やバッチ間で一定でなく、また、レジスト硬化層と、その下地のレジスト膜との屈折率が異なるためである。そのため、従来、レジスト硬化層をアッシングして除去する場合には、アッシングの処理時間をレジスト硬化層の膜厚ではなく、イオン注入のレシピ上で決まっているイオン種と、そのドーズ量とによって線引きしていた。
特開２００３−１５１９５９号公報

ところで、従来技術では、レジスト硬化層を除去するためのアッシングの処理時間を、イオン注入のレシピ上で決まっているイオン種と、そのドーズ量とによって線引きしていた。しかしながら、この方法では、硬化していないレジスト膜を下地に残したまま、レジスト硬化層だけを再現性良く除去することは難しく、レジスト硬化層を過剰にアンダーエッチしたり、オーバエッチしたりしてしまうことが多かった。

レジスト硬化層を過剰にアンダーエッチしてしまうと、その後の硫酸を用いたウエットエッチング時にレジスト硬化層はほとんど溶解しないので、半導体上にレジスト硬化層が残されてしまうおそれがあった。そして、例えば、その後の熱処理工程で、このレジスト硬化層を構成する有機成分がＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜に拡散して、このゲート絶縁膜の信頼性を低下させてしまうおそれがあった。

また、レジスト硬化層を過剰にオーバーエッチングしてしまうと、例えば、ＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜にプラズマ損傷や、チャージアップ等のダメージを与えてしまい、ゲート絶縁膜の信頼性を低下させてしまうおそれがあった。
そこで、この発明はこのような問題を解決したものであって、レジスト硬化層のオーバエッチやアンダーエッチを低減できるようにしたレジスト膜のアッシング方法及びそのアッシング条件算出システム、並びに、レジスト膜のアッシング装置の提供を目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明に係る第１のレジスト膜のアッシング方法は、不純物イオンの注入によりレジスト膜の表層部に形成されたレジスト硬化層を除去する方法であって、前記不純物イオンの種類と、前記不純物イオンを前記レジスト膜に注入したときの加速エネルギとに基づいて、前記レジスト硬化層の厚さを算出する工程と、算出された前記レジスト硬化層の厚さに基づいて、当該レジスト硬化層を除去するためのアッシングの処理条件を算出する工程と、を含むことを特徴とするものである。

また、本発明に係る第２のレジスト膜のアッシング方法は、上述した第１のレジスト膜のアッシング方法において、算出された前記アッシングの処理条件に基づいて前記レジスト硬化層をアッシングする工程、を含むことを特徴とするものである。ここで、アッシングの処理条件とは、例えば処理時間のことである。また、不純物イオンの注入によってレジスト膜の表層部に形成されるレジスト硬化層の厚さは、注入される不純物イオンの種類との間に相関があり、この不純物イオンを注入したときの加速エネルギとの間にも相関がある。

本発明に係る第１、第２のレジスト膜のアッシング方法によれば、注入される不純物イオンの種類と加速エネルギとに基づいてレジスト硬化層の厚さを算出する。従って、従来技術と比べて、レジスト硬化層を除去するために必要なアッシングの処理条件をより正確に算出することができ、レジスト硬化層を除去する際のオーバエッチやアンダーエッチを低減することができる。これにより、ゲート絶縁膜等の信頼性の向上に寄与することができる。

本発明に係る第３のレジスト膜のアッシング方法は、上述した第１、第２のレジスト膜のアッシング方法において、前記レジスト硬化層の硬化度合いを求める工程を含み、前記アッシングの処理条件を算出する工程では、前記レジスト硬化層の厚さと、前記レジスト硬化層の硬化度合いとに基づいて、前記アッシングの処理条件を算出することを特徴とするものである。

本発明に係る第４のレジスト膜のアッシング方法は、上述した第３のレジスト膜のアッシング方法において、前記レジスト硬化層の硬化度合いを求める工程では、前記不純物イオンの注入前に前記レジスト膜の膜厚を測定し、前記レジスト硬化層の屈折率を前記レジスト膜の屈折率に固定した状態で、前記不純物イオンの注入後に当該レジスト硬化層を含む前記レジスト膜の膜厚を測定し、その後、前記不純物イオンの注入前後でそれぞれ測定された前記レジスト膜の膜厚に基づいて、前記レジスト硬化層の硬化度合いを算出することを特徴とするものである。

ここで、レジスト硬化層を除去するために必要なアッシングの処理時間を算出する際には、レジスト硬化層の厚さだけでなく、このレジスト硬化層の硬化度合いも計算に反映させることで、その算出値の精度を向上させることが可能である。また、不純物イオンの注入前に測定されるレジスト膜の膜厚Ｔ１と、レジスト硬化層の屈折率をレジスト膜の屈折率に固定した状態で不純物イオンの注入後に測定されるレジスト硬化層を含むレジスト膜の膜厚Ｔ２との膜厚差ΔＴ（ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ２）は、レジスト硬化層の硬化度合いと相関がある。レジスト硬化層の屈折率をレジスト膜の屈折率に固定した状態とは、言いかえれば、レジスト硬化層の屈折率をレジスト膜の屈折率と同じであると見なした状態のことである。

本発明に係る第３、第４のレジスト膜のアッシング方法によれば、上述の第１、第２のレジスト膜のアッシング方法において、レジスト硬化層を除去するためのアッシングの処理条件を、レジスト硬化層の厚さと、このレジスト硬化層の効果度合いとに基づいて算出する。従って、第１、第２のレジスト膜のアッシング方法と比べて、レジスト硬化層を除去するために必要なアッシングの処理条件をより一層正確に算出することができ、レジスト硬化層を除去する際のオーバエッチやアンダーエッチをより一層低減することができる。

本発明に係るレジスト膜のアッシング条件算出システムは、不純物イオンの注入によりレジスト膜の表層部に形成されたレジスト硬化層を除去するためにアッシングの処理条件を算出するシステムであって、前記不純物イオンの種類と、前記不純物イオンを前記レジスト膜に注入したときの加速エネルギとに基づいて、前記レジスト硬化層の厚さを算出する厚さ算出手段と、算出された前記レジスト硬化層の厚さに基づいて当該レジスト硬化層を除去するためのアッシングの処理条件を算出するアッシング条件算出手段と、を備えたことを特徴とするものである。

本発明に係る第１のアッシング条件算出システムによれば、レジスト硬化層を除去するためのアッシングの処理条件をレジスト硬化層の厚さに基づいて算出する。従って、従来技術と比べて、レジスト硬化層を除去するために必要なアッシングの処理条件をより正確に算出することができる。これにより、レジスト硬化層をアッシングして除去する際に、当該レジスト硬化層のオーバエッチやアンダーエッチを低減することができる。

本発明に係る第２のアッシング条件算出システムは、前記不純物イオンの注入前に測定された前記レジスト膜の膜厚と、前記レジスト硬化層の屈折率を前記レジスト膜の屈折率に固定した状態で、前記不純物イオンの注入後に測定された当該レジスト硬化層を含む前記レジスト膜の膜厚とに基づいて、前記レジスト硬化層の硬化度合いを算出する硬化度合い算出手段を備え、前記アッシング条件算出手段は、前記レジスト硬化層の厚さと、前記レジスト硬化層の硬化度合いとに基づいて、前記アッシングの処理条件を算出することを特徴とするものである。

本発明に係る第２のアッシング条件算出システムによれば、上述した第１のアッシング条件算出システムにおいて、レジスト硬化層を除去するためのアッシングの処理条件を、レジスト硬化層の厚さと、このレジスト硬化層の効果度合いとに基づいて算出する。従って、第１のアッシング条件算出システムと比べて、レジスト硬化層を除去するために必要なアッシングの処理条件をより一層正確に算出することができる。

本発明に係るアッシング装置は、請求項５又は請求項６に記載のアッシング条件算出システムと、前記アッシング条件算出システムによって算出されたアッシング条件で前記レジスト硬化層をアッシングするアッシング装置本体と、を備えたことを特徴とするものである。
本発明に係るレジスト膜のアッシング装置によれば、レジスト硬化層を除去するためのアッシングの処理条件をレジスト硬化層の厚さ等に基づいて算出するので、従来技術と比べて、レジスト硬化層を除去する際にオーバエッチやアンダーエッチを低減することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るレジスト膜の除去方法及びそのアッシング条件算出システム、並びに、そのアッシング装置について説明する。
（１）第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係るレジスト膜のアッシング条件算出システム１００の構成例を示すブロック図である。この第１実施形態では、まず始めに、レジスト膜のアッシング条件算出システム１００について説明する。次に、このアッシング条件算出システム１００を備えたアッシング装置２００について説明する。その後、このアッシング装置２００を用いて、レジスト膜の硬化層を除去する方法について説明する。

図１に示すアッシング条件算出システム（以下で、条件算出システムという）１００は、例えば、ボロンイオン（¹¹B⁺）、リンイオン（³¹P⁺）、ヒ素イオン（⁷⁵As⁺）等のレジスト膜への注入によって、このレジスト膜の表層部に生じるレジスト硬化層をアッシングし除去する際に、そのアッシングの処理時間を算出するシステムである。
図１に示すように、この条件算出システム１００は、システム本体５０と、このシステム本体５０の動作を制御する制御部６０と、この制御部６０によって実行されるシステム本体５０の動作プログラム等を格納するプログラム格納部７０と、から構成されている。制御部６０は、例えばＣＰＵ（central processing unit）からなるものである。また、プログラム格納部７０は、例えばＲＯＭ（read only memory）からなるものである。

システム本体５０は、図１に示すように、テーブルＡ格納部１１と、テーブルＢ格納部１３と、テーブルＣ格納部１５と、第１データ格納部２１と、第２データ格納部２３と、第１演算処理部３１と、第２演算処理部３３と、厚さ情報格納部３５と、硬化度合い情報格納部３７と、第３演算処理部３９と、時間情報格納部４１と、から構成されている。
これらの中で、テーブルＡ格納部１１は、例えばＲＡＭ（random access memory）からなるものである。このテーブルＡ格納部１１は、図示しない外部端子に接続しており、条件算出システム１００の外部と情報の入出力が可能となっている。このテーブルＡ格納部１１に、レジスト膜をマスクにして不純物イオンをイオン注入する際の加速エネルギと、このイオン注入によってレジスト膜の表層部に形成されるレジスト硬化層の厚さとの関係を示すテーブルＡが格納されている。

図２にテーブルＡの一例を示す。図２は、レジスト膜をマスクにしてボロンイオン、リンイオン、ヒ素イオンをイオン注入する際の加速エネルギと、これら不純物イオンのイオン注入によってレジスト膜の表層部に形成されるレジスト硬化層の厚さとの関係を示す図である。図２の横軸はイオン注入の加速エネルギであり、図２の縦軸はレジスト硬化層の厚さである。

図２のボロンイオン、リンイオン、ヒ素イオンの各直線は、予め、実験によって求めた複数の点に基づき近似計算して得たものである。具体的には、加速エネルギを数条件に振り分けて上記の不純物イオンをレジスト膜にイオン注入し、この時に形成されるレジスト硬化層の厚さをそれぞれ測定する。次に、測定したレジスト硬化層の厚さを加速エネルギに対応させて、不純物イオンごとにそれぞれグラフ上にプロットする。そして、不純物イオンごとにグラフ上にプロットした複数の点から図２に示したような直線をそれぞれ算出する。これらの直線を求める計算には、例えば最小自乗法を用いる。

図２に示すように、レジスト膜へのイオン注入によって、このレジスト膜に形成されるレジスト硬化層の厚さは、注入されるイオン種及び加速エネルギとそれぞれ相関がある。即ち、ボロンイオン、リンイオン、ヒ素イオンのいずれの場合も、その加速エネルギが大きいほど、レジスト膜の表層部にレジスト硬化層が厚く形成される。また、同じ加速エネルギ下では、ボロンイオンのイオン注入によって形成されるレジスト硬化層の厚さが最も大きく、ヒ素イオンのイオン注入によって形成されるレジスト硬化層の厚さが最も小さい。

図１に戻って、テーブルＢ格納部１３は、例えばＲＡＭからなるものである。このテーブルＢ格納部１３は、図示しない外部端子に接続しており、条件算出システム１００の外部と情報の入出力が可能となっている。このテーブルＢ格納部１３に、イオン注入前後でのレジスト膜の膜厚差と、レジスト硬化層の硬化度合いとの関係を示すテーブルＢが格納されている。

図３にテーブルＢの一例を示す。図３の横軸は、不純物イオンのイオン注入前後で測定されるレジスト膜の膜厚の差である。ここで、イオン注入前に測定されるレジスト膜の膜厚とは「レジスト膜の膜厚」のことを意味するのに対して、イオン注入後に測定されるレジスト膜の膜厚とは「レジスト硬化層と、このレジスト硬化層下で硬化せずに残されたレジスト膜とを合わせた膜の膜厚」のことを意味する。また、この図３の横軸でいうレジスト膜の膜厚の差は、レジスト硬化層の屈折率を下地のレジスト膜の屈折率と同一と見なして（即ち、レジスト硬化層の屈折率をレジスト膜の屈折率に固定して）測定を行ったときの値である。

一方、図３の縦軸は、レジスト硬化層の硬化度合いである。レジスト硬化層の硬化度合いとは、例えば、アッシング処理によるエッチングの速さ（エッチングレート）で示されるものである。図３に示す曲線は、予め、実験によって求めた複数の点に基づき近似計算して得たものである。図３に示すように、レジスト膜へのイオン注入によって、このレジスト膜に形成されるレジスト硬化層の硬化度合いは、不純物イオンのイオン注入前後で測定されるレジスト膜の膜厚の差と相関があり、レジスト膜の膜厚の差が大きいほど、レジスト硬化層の硬化度合いは大きい。

例えば、レジスト膜の膜厚の差がΔＴ１のときのレジスト硬化層の硬化度合いをαとする。また、レジスト膜の膜厚の差がΔＴ２のときのレジスト硬化層の硬化度合いをβとする。さらに、レジスト膜の膜厚の差がΔＴ３のときのレジスト硬化層の硬化度合いをγとする。ここで、図３に示すように、レジスト膜の膜厚の差がΔＴ１＜ΔＴ２＜ΔＴ３の関係にあるとき、レジスト硬化層の硬化度合いはα＜β＜γの関係にある。

図１に戻って、テーブルＣ格納部１５は、例えばＲＡＭからなるものである。このテーブルＣ格納部１５は、図示しない外部端子に接続しており、条件算出システム１００の外部と情報の入出力が可能となっている。このテーブルＣ格納部１５に、レジスト硬化層の硬化度合い別に、レジスト硬化層の厚さとレジスト硬化層を除去するために必要なアッシング条件との関係を示すテーブルＣが格納されている。

図４にテーブルＣの一例を示す。図４の横軸は、レジスト硬化層の厚さであり、図２の縦軸に対応している。また、図４の縦軸は、レジスト硬化層を除去するために必要なアッシングの処理時間である。さらに、図４に示すα、β、γは、レジスト硬化層の硬化度合いを示すものであり、図３の縦軸に示したα、β、γに対応している。図４に示すボロンイオン、リンイオン、ヒ素イオンの各直線は、予め、実験によって求めた複数の点に基づき近似計算して得たものである。

図４に示すように、レジスト硬化層の厚さと、レジスト硬化層を除去するために必要なアッシングの処理時間との間には相関がある。即ち、レジスト硬化層の厚さが大きいほど、レジスト硬化層を除去するために必要なアッシングの処理時間は長い。また、レジスト硬化層の硬化度合いと、レジスト硬化層を除去するために必要なアッシングの処理時間との間にも相関がある。即ち、レジスト硬化層の硬化度合いが大きいほど、レジスト硬化層を除去するために必要なアッシングの処理時間は長い。但し、レジスト硬化層を除去するために必要なアッシングの処理時間は、レジスト硬化層の硬化度合いよりも、レジスト硬化層の厚さに大きく依存する。

図１に戻って、第１データ格納部２１は、例えばＲＡＭからなるものである。この第１データ格納部は外部端子に接続しており、条件算出システム１００の外部と情報の入出力が可能となっている。この第１データ格納部２１には、レジスト膜にイオン注入する不純物イオンの種類（イオン種）と、イオン注入の加速エネルギとが外部端子を通して書き込まれる。

また、第２データ格納部２３は、例えばＲＡＭからなるものである。この第２データ格納部は外部端子に接続しており、条件算出システム１００の外部と情報の入出力が可能となっている。この第２データ格納部２３には、イオン注入前に測定されるレジスト膜の膜厚と、イオン注入後に測定されるレジスト膜の膜厚（レジスト硬化層と、このレジスト硬化層下で硬化せずに残されたレジスト膜とを合わせた膜の膜厚）とが外部端子を通して書き込まれる。

また、第１演算処理部３１は、ロジックＩＣからなるものである。図１に示すように、この第１演算処理部３１は、第１データ格納部２１と、テーブルＡ格納部１１とに接続している。この第１演算処理部３１は、第１データ格納部２１からイオン種と加速エネルギとに関する情報を読み出すと共に、テーブルＡ格納部１１から加速エネルギとレジスト硬化層の厚さとの関係を示すテーブルＡ（図２参照）を読み出す。そして、この第１演算処理部３１は、このテーブルＡにイオン種と加速エネルギとに関する情報を当てはめて、レジスト硬化層の厚さを算出する。

第２演算処理部３３は、ロジックＩＣからなるものである。図１に示すように、この第２演算処理部３３は、第２データ格納部２３と、テーブルＢ格納部１３とに接続している。この第２演算処理部３３は、第２データ格納部２３からイオン注入前後のレジスト膜の膜厚に関する情報を読み出すと共に、テーブルＢ格納部１３からレジスト膜の膜厚の差とレジスト硬化層の硬化度合いとの関係を示すテーブルＢ（図３参照）を読み出す。そして、この第２演算処理部３３は、このテーブルＢにイオン注入前後のレジスト膜の膜厚に関する情報を当てはめて、レジスト硬化層の硬化度合いを算出する。

厚さ情報格納部３５は、例えばＲＡＭからなるものである。この厚さ情報格納部３５は第１演算処理部３１に接続しており、第１演算処理部３１で算出されたレジスト硬化層の厚さに関する情報が書き込まれる。また、硬化度合い情報格納部３７は、例えばＲＡＭからなるものである。この硬化度合い情報格納部３７は、第２演算処理部３３に接続しており、第２演算処理部３３で算出されたレジスト硬化層の硬化度合いに関する情報が書き込まれる。さらに、第３演算処理部３９は、ロジックＩＣからなるものである。図１に示すように、この第３演算処理部３９は、厚さ情報格納部３５と、硬化度合い情報格納部３７と、テーブルＣ格納部１５とに接続している。

この第３演算処理部３９は、厚さ情報格納部３５からレジスト硬化層の厚さに関する情報を読み出すと共に、硬化度合い情報格納部３７からレジスト硬化層の硬化度合いに関する情報を読み出す。また、この第３演算処理部３９は、レジスト硬化層の硬化度合い別に、レジスト硬化層の厚さとレジスト硬化層を除去するために必要なアッシングの処理時間との関係を示すテーブルＣ（図４参照）をテーブルＣ格納部１５から読み出す。そして、この第３演算処理部３９は、このテーブルＣに、レジスト硬化層の厚さに関する情報と、レジスト硬化層の硬化度合いに関する情報とを当てはめて、レジスト硬化層を除去するために必要なアッシングの処理時間を算出する。

時間情報格納部４１は、例えばＲＡＭからなるものである。この時間情報格納部４１は、第３演算処理部３９に接続しており、この第３演算処理部３９で算出されたアッシングの処理時間に関する情報が書き込まれる。また、図１に示すように、この時間情報格納部４１は、外部端子に接続しており、書き込まれたアッシングの処理時間に関する情報を条件算出システム１００の外部に出力できるようになっている。

図５は、アッシング装置２００の構成例を示すブロック図である。このアッシング装置２００は、上述したアッシング条件算出システム１００と、このアッシング条件算出システム１００によって算出されたアッシング条件でレジスト硬化層をアッシングし除去するアッシング装置本体１５０とから構成されている。
図５に示すアッシング装置本体１５０は、図示しないが、ウエーハを収容可能な真空チャンバと、この真空チャンバ内にウエーハを出し入れするロード、アンロード装置と、真空チャンバ内に酸素（O₂）等のガスを供給するガス供給装置と、このガス供給装置によって真空チャンバ内に供給された酸素ガス等をプラズマ化するプラズマ発生装置等から構成されている。このアッシング装置２００では、上述したアッシング条件算出システム１００で算出されたアッシングの処理時間をアッシング装置本体１５０に出力するようになっている。また、アッシング装置本体１５０は、この算出された処理時間だけウエーハにアッシング処理を施すようになっている。

図６は本発明の第１実施形態に係るレジスト硬化層の除去方法を示すフローチャートである。次に、図６のフローチャートに沿い、上記のアッシング装置２００を用いてレジスト膜のレジスト硬化層を除去する場合について説明する。まず始めに、図６のステップ（Ｓ）１で、シリコン基板上に形成されたレジスト膜の膜厚を不純物イオンの注入前に測定する。ここで測定したレジスト膜の膜厚をＴ１とする。次に、図６のＳ２へ進む。

図６のＳ２では、このレジスト膜をマスクに用いて、シリコン基板に不純物イオンをイオン注入する。このイオン注入によって、レジスト膜と、このレジスト膜下から露出したシリコン基板とに、不純物イオンが注入される。また、この不純物イオンの注入によって、レジスト膜の表層部にレジスト硬化層が形成される。ここでは、不純物イオンの一例として、リンイオンを用いる。

図６のＳ３では、イオン注入後のレジスト膜の膜厚を測定する。このＳ３では、レジスト硬化層の屈折率をレジスト膜の屈折率に固定して、このレジスト硬化層を含むレジスト膜全体の膜厚を測定する。ここで測定したレジスト膜の膜厚をＴ２とする。次に、図６のＳ４へ進む。
図６のＳ４では、イオン注入したイオン種（この例では、リンイオン）と、イオン注入の加速エネルギとに基づいて、レジスト硬化層の厚さを算出する。具体的には、図１に示した条件算出システム１００に、イオン種と、加速エネルギを入力する。すると、これらのイオン種と、加速エネルギに関する情報は第１データ格納部２１に格納される。そして、この第１データ格納部２１に格納された情報は、第１演算処理部３１によってテーブルＡ（図２参照）に当てはめられ、レジスト硬化層の厚さが算出される。ここでは、加速エネルギはＥ１であり、このＥ２がテーブルＡに当てはめられて、レジスト硬化層の厚さＴαが算出されたとする。この算出されたレジスト硬化層の厚さＴαは、厚さ情報格納部３５に格納される。次に、図６のＳ５へ進む。

図６のＳ５では、Ｓ１で測定したレジスト膜の膜厚Ｔ１と、Ｓ３で測定したレジスト膜の膜厚Ｔ２とに基づいて、レジスト硬化層の硬化度合いを算出する。具体的には、図１に示した条件算出システム１００に、レジスト膜の厚さＴ１、Ｔ２をそれぞれ入力する。すると、これらレジスト膜の厚さＴ１、Ｔ２に関する情報は、第２データ格納部２３に格納される。そして、この第２データ格納部に格納された情報は、第２演算処理部３３によってテーブルＢ（図３参照）に当てはめられ、レジスト硬化層の硬化度合いが算出される。ここでは、Ｔ１-Ｔ２＝ΔＴ２であり、このΔＴ２がテーブルＢに当てはめられられて、レジスト硬化層の硬化度合いβが算出されたとする。この算出されたレジスト硬化層の硬化度合いβは、硬化度合い情報格納部３７に格納される。次に、図６のＳ６へ進む。

図６のＳ６では、Ｓ４で算出されたレジスト硬化層の厚さと、Ｓ５で算出されたレジスト硬化層の硬化度合いとに基づいて、このレジスト硬化層を除去するためのアッシングの処理時間を算出する。具体的には、図１に示した条件算出システム１００において、厚さ情報格納部３５に格納されたレジスト硬化層の厚さＴαと、硬化度合い情報格納部３７に格納されたレジスト硬化層の硬化度合いβの両方が、第３演算処理部３９によってテーブルＣ（図４参照）に当てはめられ、レジスト硬化層を除去するために必要なアッシングの処理時間Ｘが算出される。この算出されたアッシングの処理時間Ｘは時間情報格納部４１に格納され、図５に示したアッシング装置本体１５０に出力される。次に、図６のＳ７へ進む。

図６のＳ７では、条件算出システム１００によって算出された処理時間Ｘだけ、レジスト硬化層をアッシングし除去する
このように、本発明の第１実施形態に係るレジスト硬化層の除去方法によれば、イオン注入される不純物イオンのイオン種と、この不純物イオンに加えられる加速エネルギとに基づいてレジスト硬化層の厚さを算出する。従って、従来技術と比べて、レジスト硬化層を除去するために必要なアッシングの処理時間をより正確に算出することができるので、レジスト硬化層を除去する際のオーバエッチやアンダーエッチを低減することができる。

ＭＯＳトランジスタ等が形成されたシリコン基板（ウエーハ）上をプラズマ気相中に晒さずにすむので、ゲート絶縁膜へのチャージアップ等のダメージを低減することができる。また、このアッシング後に、シリコン基板上を覆う硬化していないレジスト膜を硫酸でウエットエッチングすることによって、このレジスト膜を除去することができる。ここで、上記のレジスト硬化層はそのほぼ全てがアッシングされシリコン基板上から除去されているので、このウエットエッチング時及びその直後における、レジスト硬化層のシリコン基板への再付着を防止することができる。これにより、シリコン基板に形成されるＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜の信頼性向上に寄与することができる。

この第１実施形態では、テーブルＡ格納部１１と、第１演算処理部３１とからなる構成体が本発明の厚さ算出手段に対応している。また、テーブルＢ格納部１３と、第２演算処理部３３とからなる構成体が本発明の硬化度合い算出手段に対応している。さらに、テーブルＣ格納部１５と、第３演算処理部３９とからなる構成体が本発明のアッシング条件算出手段に対応している。また、ボロンイオン、リンイオン、ヒ素イオンが本発明の不純物イオンに対応している。

なお、図６のＳ５で算出したレジスト硬化層の硬化度合いは、レジスト硬化層の屈折率と相関がある。そこで、レジスト硬化層の屈折率とレジスト硬化層の硬化度合いとの関係を予め実験等で求めおき、これをテーブルＢとしても良い。また、この場合には、図６のＳ３で、レジスト硬化層を含むレジスト膜全体の膜厚Ｔ２を測定する代わりに、レジスト硬化層の屈折率を測定する。このような構成によれば、図６のＳ１、即ち、イオン注入前のレジスト膜の膜厚測定を省略することができるので、アッシングの処理時間の算出を簡単にすることができる。
（２）第２実施形態
上述の第１実施形態では、レジスト膜にイオン注入した不純物イオンのイオン種と注入エネルギとからレジスト硬化層の厚さを算出すると共に、イオン注入前後のレジスト膜の膜厚からレジスト硬化層の硬化度合いを算出し、算出されたレジスト硬化層の厚さと硬化度合いとに基づいて、アッシングの処理時間を算出する場合について説明した。

しかしながら、レジスト硬化層を除去するために必要なアッシングの処理時間は、レジスト硬化層の硬化度合いよりも、レジスト硬化層の厚さに大きく依存する。このため、レジスト硬化層の硬化度合いを一定と見なし、アッシングの処理時間をレジスト硬化層の厚さだけに基づいて算出することが可能である。
図７は、本発明の第２実施形態に係るアッシング条件算出システム１００´の構成例を示すブロック図である。図７に示す条件算出システム１００´おいて、図６に示した条件算出システム１００と同一の機能を有する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。

この条件算出システム１００´では、図６に示した条件算出システム１００に対して、テーブルＢ格納部１３と、第２データ格納部２３と、第２演算処理部３３と、硬化度合い情報格納部３７とが省略されている。また、この条件算出システム１００´を用いてアッシングの処理時間を算出する場合には、図６に示したフローチャートにおいて、ステップ（Ｓ）１と、Ｓ３と、Ｓ５とを省略する。そして、Ｓ７では算出されたレジスト硬化層の厚さだけに基づいてアッシングの処理時間を算出する。このような構成によれば、第１実施形態と比べて、アッシングの処理時間の算出精度は多少劣るものの、その計算を簡単、迅速に行うことができるので、便利である。

第１実施形態に係る条件算出システム１００の構成例を示す図。 加速エネルギとレジスト硬化層との関係を示す図（テーブルＡ）。 レジスト膜の膜厚の差とレジスト硬化層の硬化度合いとの関係を示す図（テーブルＢ）。 レジスト硬化層の厚さとアッシングの処理時間との関係を示す図（テーブルＣ）。 アッシング装置２００の構成例を示すブロック図。 レジスト硬化層の除去方法を示すフローチャート。 第２実施形態に係る条件算出システム１００´の構成例を示す図。

符号の説明

１１ テーブルＡ格納部、１３ テーブルＢ格納部、１５ テーブルＣ格納部、２１ 第１データ格納部、２３ 第２データ格納部と、３１ 第１演算処理部、３３ 第２演算処理部、３５ 厚さ情報格納部、３７ 硬化度合い情報格納部、３９ 第３演算処理部と、４１ 時間情報格納部、５０ システム本体、６０ 制御部、７０ プログラム格納部、１００、１００´ アッシング条件算出システム、１５０ アッシング装置本体、２００ アッシング装置

Claims (7)

1. 不純物イオンの注入によりレジスト膜の表層部に形成されたレジスト硬化層を除去する方法であって、
   前記不純物イオンの種類と、前記不純物イオンを前記レジスト膜に注入したときの加速エネルギとに基づいて、前記レジスト硬化層の厚さを算出する工程と、
   算出された前記レジスト硬化層の厚さに基づいて、当該レジスト硬化層を除去するためのアッシングの処理条件を算出する工程と、を含むことを特徴とするレジスト膜のアッシング方法。
2. 算出された前記アッシングの処理条件に基づいて前記レジスト硬化層をアッシングする工程、を含むことを特徴とする請求項１に記載のレジスト膜のアッシング方法。
3. 前記レジスト硬化層の硬化度合いを求める工程を含み、
   前記アッシングの処理条件を算出する工程では、
   前記レジスト硬化層の厚さと、前記レジスト硬化層の硬化度合いとに基づいて、前記アッシングの処理条件を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレジスト膜のアッシング方法。
4. 前記レジスト硬化層の硬化度合いを求める工程では、
   前記不純物イオンの注入前に前記レジスト膜の膜厚を測定し、
   前記レジスト硬化層の屈折率を前記レジスト膜の屈折率に固定した状態で、前記不純物イオンの注入後に当該レジスト硬化層を含む前記レジスト膜の膜厚を測定し、その後、
   前記不純物イオンの注入前後でそれぞれ測定された前記レジスト膜の膜厚に基づいて、前記レジスト硬化層の硬化度合いを算出することを特徴とする請求項３に記載のレジスト膜のアッシング方法。
5. 不純物イオンの注入によりレジスト膜の表層部に形成されたレジスト硬化層を除去するためにアッシングの処理条件を算出するシステムであって、
   前記不純物イオンの種類と、前記不純物イオンを前記レジスト膜に注入したときの加速エネルギとに基づいて、前記レジスト硬化層の厚さを算出する厚さ算出手段と、
   算出された前記レジスト硬化層の厚さに基づいて当該レジスト硬化層を除去するためのアッシングの処理条件を算出するアッシング条件算出手段と、を備えたことを特徴とするレジスト膜のアッシング条件算出システム。
6. 前記不純物イオンの注入前に測定された前記レジスト膜の膜厚と、
   前記レジスト硬化層の屈折率を前記レジスト膜の屈折率に固定した状態で、前記不純物イオンの注入後に測定された当該レジスト硬化層を含む前記レジスト膜の膜厚とに基づいて、前記レジスト硬化層の硬化度合いを算出する硬化度合い算出手段を備え、
   前記アッシング条件算出手段は、
   前記レジスト硬化層の厚さと、前記レジスト硬化層の硬化度合いとに基づいて、前記アッシングの処理条件を算出することを特徴とする請求項５に記載のレジスト膜のアッシング条件算出システム。
7. 請求項５又は請求項６に記載のアッシング条件算出システムと、
   前記アッシング条件算出システムによって算出されたアッシング条件で前記レジスト硬化層をアッシングするアッシング装置本体と、を備えたことを特徴とするレジスト膜のアッシング装置。

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