JP3150509B2 - Organic matter removal method and apparatus for using the method - Google Patents
Organic matter removal method and apparatus for using the methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はオゾンあるいはオゾンと
紫外線により固体表面の有機物の除去や試料表面を洗浄
処理する有機物除去方法及びそれを行なうための有機物
除去装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an organic substance removing method for removing organic substances on a solid surface by ozone or ozone and ultraviolet rays and for cleaning a sample surface, and an organic substance removing apparatus for performing the method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】固体表面の有機物除去や試料表面の洗浄
処理は、半導体装置の製造、光学部品、液晶ガラスの洗
浄等に用いられている。2. Description of the Related Art Removal of organic substances on a solid surface and cleaning of a sample surface are used for manufacturing semiconductor devices, cleaning optical components, and liquid crystal glass.
【０００３】例えば半導体装置の製造工程では半導体ウ
エハ表面のパターニングされたフォトレジスト層を除去
するためにオゾンあるいはオゾンと紫外線による有機物
除去方法およびそ有機物除去装置が用いられている。以
下、半導体装置の製造工程を例にとり従来技術の説明を
述べる。For example, in a semiconductor device manufacturing process, an organic substance removing method and an organic substance removing apparatus using ozone or ozone and ultraviolet rays are used to remove a patterned photoresist layer on the surface of a semiconductor wafer. Hereinafter, a description will be given of a conventional technique by taking a manufacturing process of a semiconductor device as an example.
【０００４】フォトレジスト（以下、「レジスト」とい
う）は有機物質である。加熱したオゾン含有ガスをレジ
スト表面に供給することにより、この有機物質を熱分解
して除去する方法（これを「オゾンアッシング方法」と
称する）は公知である。また、紫外線でレジストの化学
結合を切断すると共に、紫外線でオゾンを励起酸素原子
に変化させ、この励起酸素原子を化学結合が切断された
レジストに作用させて、レジストを酸化分解し、揮発性
物質に変化させてレジストを除去する方法も公知であ
る。このアッシング方法は、紫外線・オゾン方式アッシ
ング方法又は光アッシング方法と称される。いずれの方
法もアッシング雰囲気中に荷電粒子が実質的に存在しな
いので、半導体装置の製造過程にある半導体ウエハ（以
下、「ウエハ」という）の素子領域に荷電粒子に依存し
た損傷を与えることが少ないという利点がある。[0004] Photoresist (hereinafter referred to as "resist") is an organic substance. A method of thermally decomposing and removing this organic substance by supplying a heated ozone-containing gas to the resist surface (this method is referred to as an “ozone ashing method”) is known. In addition, ultraviolet rays cut the chemical bonds of the resist, and ultraviolet rays change ozone into excited oxygen atoms. The excited oxygen atoms act on the resists whose chemical bonds have been cut, thereby oxidizing and decomposing the resist, thereby forming volatile substances. It is also known to remove the resist by changing to. This ashing method is called an ultraviolet / ozone ashing method or a light ashing method. In any of the methods, since the charged particles are not substantially present in the ashing atmosphere, damage depending on the charged particles is less likely to occur in the element region of the semiconductor wafer (hereinafter, referred to as “wafer”) in the process of manufacturing the semiconductor device. There is an advantage.
【０００５】この種の装置に関連するものとして日立評
論 第73巻 第9号 （1991-9）第37項から第42項が挙
げられる。[0005] As related to this type of apparatus, Hitachi Review, Vol. 73, No. 9, (1991-9), paragraphs 37 to 42 can be mentioned.
【０００６】上記の有機物除去方法及び有機物除去装置
においてアッシングの速度（アッシングレート）を高め
るためには、レジストの温度を高くする必要がある。レ
ジストの温度が高い方が、オゾンまたはオゾンと紫外線
とレジストとの化学反応が活発となり、結果としてアッ
シングレートが高くなるからである。レジストの温度を
高める方法としては、ウエハをウエハステージに載置
し、このステージに内蔵された電熱ヒータでウエハを加
熱する方法やランプでレジスト表面を加熱する方法があ
る。いずれにしても、レジストとウエハは一体的である
から、両者は実質的に同時に加熱されることになる。In order to increase the ashing speed (ashing rate) in the organic substance removing method and the organic substance removing apparatus described above, it is necessary to increase the resist temperature. This is because the higher the temperature of the resist, the more active the chemical reaction between ozone or ozone, ultraviolet rays and the resist, resulting in a higher ashing rate. As a method of increasing the temperature of the resist, there is a method of mounting a wafer on a wafer stage and heating the wafer with an electric heater built in the stage, or a method of heating the resist surface with a lamp. In any case, since the resist and the wafer are integrated, both are heated substantially simultaneously.
【０００７】ところが、アッシング処理中にウエハが高
温に曝されると、ウエハ中の素子領域に欠陥が生じると
いう問題点がある。ウエハの素子領域には不純物がド−
ピングされている。高温でアッシング処理を行うと、ウ
エハの素子領域に不本意な熱拡散が生じる。不本意な熱
拡散は半導体装置の素子欠陥（素子の動作不良）、特に
半導体素子の拡散層の寸法変化に伴う不良の原因とな
る。従って、ウエハのアッシング処理中のレジストの温
度（これを以下、「処理温度」という）は、素子欠陥が
実質的に発生する温度よりも低い温度である必要があ
る。この温度は半導体装置の集積度が高まるにつれて低
くなる傾向にある。集積度が高まるほど、わずかな不本
意な熱拡散が素子欠陥の原因になるからである。処理温
度の上限は、一例として、従来の３００℃程度から２５
０℃程度、２００℃程度、１５０℃程度というように低
くなる傾向にある。However, when the wafer is exposed to a high temperature during the ashing process, there is a problem that a defect occurs in an element region in the wafer. Impurities are doped in the device region of the wafer.
Have been pinged. When the ashing process is performed at a high temperature, undesired heat diffusion occurs in the element region of the wafer. Unintended thermal diffusion causes an element defect (malfunction of the element) of the semiconductor device, particularly a defect due to a dimensional change of the diffusion layer of the semiconductor element. Therefore, the temperature of the resist during the ashing of the wafer (hereinafter referred to as “processing temperature”) needs to be lower than the temperature at which element defects substantially occur. This temperature tends to decrease as the degree of integration of the semiconductor device increases. This is because, as the degree of integration increases, slight undesired thermal diffusion causes element defects. The upper limit of the processing temperature is, for example, about 300 ° C.
It tends to be as low as about 0 ° C., about 200 ° C., and about 150 ° C.
【０００８】ここで問題となることは、処理温度の低下
に依存してアッシングレートが大幅に低下することであ
る。この原因は、処理温度の低下に伴ってオゾンまたは
オゾンと紫外線とレジストとの化学反応の反応速度が大
幅に低下する点にある。アッシングレートが低下する
と、半導体装置製造のスループットが低下して、半導体
装置の量産性が低下する。What is problematic here is that the ashing rate is greatly reduced depending on the reduction in the processing temperature. The reason for this is that the reaction rate of the chemical reaction between ozone or ozone, ultraviolet rays and the resist is greatly reduced with a decrease in the processing temperature. When the ashing rate decreases, the throughput of semiconductor device manufacturing decreases, and the mass productivity of semiconductor devices decreases.
【０００９】処理温度の低温化によるアッシングレート
の低下の程度を軽減する方法として、特開平０４−３０
２１４５号公報には、オゾンガスに水蒸気を添加するこ
とが記載されている。この方法によれば、処理温度など
のアッシングの条件が同一の下で、アッシングレートが
水蒸気を添加しない場合に比べて約１．２倍になること
が記載されている。水蒸気を添加することによりアッシ
ングレートが高くなる原因は、次のようなメカニズムに
基づくものと考えられている。オゾンは、紫外線のうち
主に２５４ｎｍの波長の光を吸収することにより分解
し、高いエネルギ状態の活性酸素原子を生成する。水蒸
気に基づく水分が活性酸素原子の生成の量子効率を高く
する働きをするものと考えられる。As a method of reducing the degree of reduction in the ashing rate due to the lowering of the processing temperature, JP-A-04-30
No. 2145 describes that steam is added to ozone gas. According to this method, it is described that the ashing rate is about 1.2 times as high as that when no steam is added under the same ashing conditions such as the processing temperature. It is considered that the reason why the ashing rate is increased by adding steam is based on the following mechanism. Ozone is decomposed by absorbing light mainly having a wavelength of 254 nm among ultraviolet rays, and generates active oxygen atoms in a high energy state. It is considered that water based on water vapor functions to increase the quantum efficiency of generation of active oxygen atoms.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法を用いると、ウエハ表面上に水蒸気添加に伴う異物
が残存するという問題点があることを本発明者らが見出
した。以下、この問題点を図2を用いながら説明する。However, the present inventors have found that the use of the above-described method has a problem that foreign matter accompanying the addition of water vapor remains on the wafer surface. Hereinafter, this problem will be described with reference to FIG.
【００１１】図2は、公知の水蒸気添加のアッシング装
置の構成の概略を示す。ウエハ１４の表面にはマスクと
して使用するレジスト層がパターニングされて形成され
ている。複数枚のウエハ１４はウエハホルダ１５に一枚
ずつ収納されている。ウエハ１４はウエハ搬送機構１６
により一枚ずつ処理室１内に供給される。処理室１内に
供給されたウエハ１４はウエハステージ２に載置され
る。このステージ２にはウエハ１４を一枚だけ載置でき
る。枚葉処理用の装置だからである。ステージ２には電
熱ヒータ２０が内蔵されている。ステージ２表面の温度
が所要の温度を維持するように、電熱ヒータ２０への通
電量が温度制御装置１９により制御される。ステージ２
の温度は、レジストのアッシングレートを高めるために
は高い方が望ましいが、ウエハ１４中の素子にダメージ
を与えないようにするためには低い方が望ましい。通常
は、１５０℃乃至２５０℃の範囲内の適切な温度となる
ように制御する。ウエハの熱容量に比べてステージ２の
熱容量は通常、十分に大きいので、ウエハ１４の温度は
ステージ２表面の温度に限りなく近づけることができ
る。但し、例えば、室温程度のウエハをステージ２表面
に載置した直後は、ウエハ１４とステージ２表面との間
には温度差がある。ウエハ１４の温度がステージ２表面
の温度と実質的に同じになるまでには、多少の時間がか
かる。しかし、電熱ヒータ２０の最大出力が大きければ
大きいほど、それに要する時間は短くて済む。FIG. 2 schematically shows the configuration of a known steam-added ashing apparatus. A resist layer used as a mask is formed on the surface of the wafer 14 by patterning. The plurality of wafers 14 are stored one by one in a wafer holder 15. The wafer 14 has a wafer transfer mechanism 16
Are supplied into the processing chamber 1 one by one. The wafer 14 supplied into the processing chamber 1 is placed on the wafer stage 2. On this stage 2, only one wafer 14 can be placed. This is because it is an apparatus for single wafer processing. The stage 2 has a built-in electric heater 20. The amount of electricity supplied to the electric heater 20 is controlled by the temperature control device 19 so that the surface temperature of the stage 2 maintains a required temperature. Stage 2
Is preferably higher in order to increase the ashing rate of the resist, but lower in order not to damage the elements in the wafer 14. Usually, the temperature is controlled so as to be an appropriate temperature within a range of 150 ° C. to 250 ° C. Since the heat capacity of the stage 2 is generally sufficiently large compared to the heat capacity of the wafer, the temperature of the wafer 14 can be brought close to the temperature of the surface of the stage 2 without limit. However, for example, immediately after a wafer at about room temperature is placed on the surface of the stage 2, there is a temperature difference between the wafer 14 and the surface of the stage 2. It takes some time until the temperature of the wafer 14 becomes substantially the same as the temperature of the stage 2 surface. However, the greater the maximum output of the electric heater 20, the shorter the time required for it.
【００１２】処理室１と紫外線光源３とを分離するため
の、かつ、高純度の石英材で形成された隔壁板２１に
は、複数個のノズル５の固定されている。これらのノズ
ル５には分岐筒４が接続されている。紫外線光源３は隔
壁板２１の近傍に配置されている。この光源３はアッシ
ングレートを向上させる目的で点灯させる。点灯させな
ければアッシング処理が進行しないという性質のもので
はない。分岐筒４には接続管６を経由してオゾンガスと
水蒸気とを有する混合ガスが供給される。オゾンガス
は、酸素ガスを原料として、オゾナイザー８により生成
される。オゾナイザー８には毎分１０リットル程度の酸
素ガスが供給される。酸素ガスは約５％程度のオゾンを
含有している。オゾナイザーでは定量のオゾンガスが生
成され、接続管６へ供給される。なお、オゾンガスに代
えてオゾン含有ガスを用いてもよい。水の定量制御手段
１２で定量の流量の水を水蒸気発生手段１０に供給する
ことにより、定量化された水蒸気を発生させる。即ち、
定量化された水と同量の水蒸気が生成させる。この水蒸
気は接続管６へ供給される。オゾンガスと水蒸気とは継
手７の部分で混合されて混合ガスとなり、混合ガスは接
続管６、分岐筒４および複数のノズル５を経て、ウエハ
１４表面に供給され、排気口１８から処理室１外へ排気
される。A plurality of nozzles 5 are fixed to a partition plate 21 for separating the processing chamber 1 from the ultraviolet light source 3 and made of a high-purity quartz material. The branch cylinder 4 is connected to these nozzles 5. The ultraviolet light source 3 is arranged near the partition plate 21. The light source 3 is turned on for the purpose of improving the ashing rate. It is not a property that the ashing process does not proceed unless it is turned on. A mixed gas containing ozone gas and water vapor is supplied to the branch cylinder 4 via a connection pipe 6. Ozone gas is generated by the ozonizer 8 using oxygen gas as a raw material. Ozonizer 8 is supplied with about 10 liters of oxygen gas per minute. Oxygen gas contains about 5% ozone. In the ozonizer, a certain amount of ozone gas is generated and supplied to the connection pipe 6. Note that an ozone-containing gas may be used instead of the ozone gas. By supplying a fixed amount of water to the steam generating means 10 by the water quantitative control means 12, the quantified steam is generated. That is,
The same amount of water vapor is generated as the quantified water. This steam is supplied to the connection pipe 6. The ozone gas and water vapor are mixed at the joint 7 to form a mixed gas, and the mixed gas is supplied to the surface of the wafer 14 via the connection pipe 6, the branch tube 4 and the plurality of nozzles 5, and is discharged from the exhaust port 18 to the outside of the processing chamber 1. Exhausted to
【００１３】定量化されたオゾンガスと定量化された水
蒸気とを混合することにより混合ガスを生成することが
好ましい。オゾンガス又は水蒸気のいずれか一方が定量
化されていないと、水蒸気の添加量が過大になったり、
過小になったりする可能性がある。オゾンガスに対する
水蒸気の添加量が少なすぎると、アッシングレート向上
の実質的な効果が期待できない。添加量が多すぎると、
混合ガスのウエハ１４表面への輸送経路（例えば、接続
管６）の途中で、混合ガス中の水分が結露しやすくなる
という問題点がある。It is preferable to generate a mixed gas by mixing the quantified ozone gas and the quantified water vapor. If either ozone gas or steam is not quantified, the amount of steam added will be excessive,
It may be too small. If the amount of steam added to the ozone gas is too small, a substantial effect of improving the ashing rate cannot be expected. If too much is added,
There is a problem in that moisture in the mixed gas is likely to be condensed in the course of transporting the mixed gas to the surface of the wafer 14 (for example, the connection pipe 6).
【００１４】常時、水蒸気の添加量がほぼ一定の混合ガ
スをウエハ表面に供給するためには、この有機物除去装
置の稼動中においては常時混合ガスを流し続ける必要が
ある。オゾナイザー８が定常運転状態になっていなかっ
たり、水蒸気発生手段１０から所要量の水蒸気が発生し
ていないと、結果的に水蒸気の添加量が過大になった
り、過小になったりするからである。従って、少なくと
もウエハを処理室内に搬入する直前から処理室内でウエ
ハ上のフォトレジスト層の除去が終わるまでの間は、混
合ガスを連続的に供給する必要がある。図2の装置ある
いは後述する図1の装置は枚葉処理に適している。即
ち、ウエハの搬入→ウエハ上のレジスト除去処理→ウエ
ハ搬出という処理工程（一枚のウエハのアッシング処理
の工程）を繰り返す枚葉処理を行う場合には、スループ
ットを高めるため目的からも、混合ガスは常時流してお
くことが好ましい。混合ガスの温度は、混合ガスのウエ
ハ１４表面への輸送経路（例えば、接続管６）の途中で
結露しない程度に高い温度であることが好ましい。In order to always supply a mixed gas having a substantially constant amount of water vapor to the wafer surface, it is necessary to keep the mixed gas flowing while the organic matter removing apparatus is operating. This is because if the ozonizer 8 is not in the steady operation state or the required amount of steam is not generated from the steam generating means 10, the amount of added steam becomes excessively large or small as a result. Therefore, it is necessary to continuously supply the mixed gas from at least immediately before the wafer is loaded into the processing chamber until the photoresist layer on the wafer is completely removed in the processing chamber. The apparatus shown in FIG. 2 or the apparatus shown in FIG. 1 described below is suitable for single-wafer processing. That is, when performing a single-wafer processing in which a processing step of loading a wafer, removing a resist on a wafer, and removing a wafer (a single wafer ashing processing step) is performed, the mixed gas is used for the purpose of increasing the throughput. It is preferable to keep flowing constantly. The temperature of the mixed gas is preferably high enough to prevent dew condensation on the way of transporting the mixed gas to the surface of the wafer 14 (for example, the connection pipe 6).
【００１５】さて、図2の装置において、例えば、室温
程度の表面温度を有するウエハを、処理室１外から処理
室１内へ搬入すると、パターニングされたレジスト層表
面やレジスト層が設けられていない部分のウエハ表面に
混合ガス中の水分が凝結する。これは、丁度、真冬にお
いて気温の低い屋外から暖房された室内に人間が入った
瞬間に、眼鏡に曇りが生じる現象と同じである。この現
象は、ウエハ表面近傍の混合ガスが局所的に冷却された
結果、混合ガス中の水分の一部が析出するために生じる
ものと考えられる。この混合ガスには水蒸気が添加され
ているために、この現象が顕著に生じる。処理室１内
は、混合ガスが供給されているため比較的多湿であり、
かつ、ステージ２が加熱されているため比較的高温であ
る。従って、処理室１外（有機物除去装置はクリーンル
ーム内で使用されるのが通例であるから、処理室１の外
はクリーンルームの室内である場合が多い。）から処理
室１内へ搬入されるウエハの温度の高低に関わりなく、
ウエハ表面に凝結が生じることは殆どの場合において不
可避であると考えられる。In the apparatus shown in FIG. 2, for example, when a wafer having a surface temperature of about room temperature is carried into the processing chamber 1 from outside the processing chamber 1, no patterned resist layer surface or resist layer is provided. Moisture in the mixed gas condenses on a portion of the wafer surface. This is the same as the phenomenon in which the eyeglasses are fogged at the moment when a person enters a heated room from a low temperature outdoors in the middle of winter. It is considered that this phenomenon occurs because a part of the moisture in the mixed gas is precipitated as a result of locally cooling the mixed gas near the wafer surface. This phenomenon occurs remarkably because water vapor is added to the mixed gas. The inside of the processing chamber 1 is relatively humid because the mixed gas is supplied,
In addition, since the stage 2 is heated, the temperature is relatively high. Therefore, a wafer carried into the processing chamber 1 from outside the processing chamber 1 (the organic substance removing device is usually used in a clean room, so the outside of the processing chamber 1 is often inside a clean room). Regardless of the temperature of the
It is believed that condensation on the wafer surface is unavoidable in most cases.
【００１６】この凝結は、前述の「結露」とは区別して
考える必要がある。混合ガスの輸送経路中で結露が生じ
なくても、ウエハ表面上で凝結が生じることは十分あり
得る。一般に、輸送経路中での結露よりも、ウエハ表面
上での凝結の方が発生しやすい。また、輸送経路中での
結露よりも、ウエハ表面上での凝結の方が、ウエハに重
大な影響を与える。例えば、水蒸気発生手段から処理室
までの配管長を極力短くするか、あるいは配管を外部か
らヒータで加熱することにより、結露は防ぐことができ
る。これに対して、凝結を防ぐことは難しい。ウエハを
予め乾燥雰囲気中で加熱してから、ウエハを処理室１内
へ搬入することも考えられる。しかし、この方法では別
個の装置をアッシャに接続する必要がある。このように
すると、新たな設備費用が必要となるという問題や、半
導体の処理工程が一つ増えるのでスループットが悪くな
るという問題が生じる。This condensation must be considered separately from the above-mentioned "condensation". Even if condensation does not occur in the transport path of the mixed gas, it is quite possible that condensation will occur on the wafer surface. In general, condensation on the wafer surface is more likely to occur than condensation in the transport route. Also, condensation on the wafer surface has a more significant effect on the wafer than condensation in the transport path. For example, dew condensation can be prevented by shortening the length of the piping from the steam generating means to the processing chamber as much as possible, or by heating the piping from outside with a heater. In contrast, it is difficult to prevent agglomeration. It is also conceivable to heat the wafer in a dry atmosphere in advance and then carry the wafer into the processing chamber 1. However, this method requires that a separate device be connected to the asher. In this case, there arises a problem that a new facility cost is required and a problem that the throughput is deteriorated because one semiconductor processing step is added.
【００１７】さて、凝結した水はその後、蒸発する。し
かし、ウエハ表面にはウォータマークが残存する。ウォ
ータマークとは、乾燥した水滴の痕跡のことをいう。ウ
ォータマークは白色の半透明の痕跡であるのが一般的で
ある。ウォータマークは、水（Ｈ2Ｏ）とウエハ表面の
物質（例えば、Ｓｉ）とが反応して形成された酸化物
（例えば、ＳｉＯ2）と考えられ、無機物質であるため
アッシング処理しても除去できない。アッシング処理の
終わったウエハは、アッシャから搬出され、別個の半導
体処理装置で所要の処理が行われる。この処理には、例
えば、薄膜形成やアルミ配線層の形成のための処理が含
まれる。ところが、ウエハ表面にウォータマークが残存
していると、ウエハ表面に形成されるべき薄膜やアルミ
配線層は部分的にウォータマーク上に形成されることに
なる。素子領域は極めて微細であるため、ある程度の厚
みや大きさを有するウォータマークは異物となる。この
異物の存在が半導体装置の素子欠陥の原因となる。図3
はウエハ（半導体基板）上にウォータマークが存在して
いる状態で基板上に薄膜を形成した状態を示している。
（ａ）はウォータマークの存在によって、不完全な薄膜
層が形成された状態を示している。（ｂ）はウォータマ
ーク上にも薄膜が形成された状態を示している。いずれ
の状態も、薄膜層が本来の機能を果たさない可能性があ
り、素子欠陥の原因となる。The condensed water then evaporates. However, a watermark remains on the wafer surface. The watermark is a trace of a dried water droplet. Watermarks are generally white, translucent traces. The watermark is considered to be an oxide (for example, SiO2) formed by a reaction between water (H2O) and a substance (for example, Si) on the wafer surface, and cannot be removed even by ashing because it is an inorganic substance. After the ashing process, the wafer is unloaded from the asher and subjected to a required process in a separate semiconductor processing apparatus. This process includes, for example, a process for forming a thin film and an aluminum wiring layer. However, if a watermark remains on the wafer surface, a thin film or an aluminum wiring layer to be formed on the wafer surface is partially formed on the watermark. Since the element region is extremely fine, a watermark having a certain thickness and size becomes a foreign matter. The presence of the foreign matter causes an element defect of the semiconductor device. Figure 3
Shows a state in which a thin film is formed on a wafer (semiconductor substrate) while a watermark is present on the substrate.
(A) shows a state in which an incomplete thin film layer is formed due to the presence of the watermark. (B) shows a state where a thin film is also formed on the watermark. In any of the states, the thin film layer may not perform its original function, and may cause device defects.
【００１８】なお、処理温度の低温化によるアッシング
レートの低下の程度を軽減する方法として、その他に
も、特開平０１−１７９３２７号公報には、オゾンガス
に酸素、水蒸気および過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）を添加す
ることが記載されている。この方法によれば、処理温度
などのアッシングの条件が同一の条件下で、オゾンガス
のみによるアッシングの場合に比べてアッシングレート
が数倍になることが記載されている。しかしながら、過
酸化水素水は人体に対する毒性が極めて強いことは周知
であり、アッシング処理に携わる作業者に対する安全性
を確保する上で問題が多い。また、過酸化水素水は酸素
原子を放出して水に還元される点及び沸点が１５１．４
℃と水の沸点よりも高い点からウォータマークの発生量
は水蒸気添加の場合よりも遥かに多いという問題点があ
る。以上の理由から、オゾンアッシングの添加物として
過酸化水素水を用いることは実用的でない。As another method for reducing the degree of reduction in the ashing rate due to the lowering of the processing temperature, Japanese Patent Application Laid-Open No. H01-179327 discloses that ozone gas contains oxygen, water vapor and hydrogen peroxide (H 2 O 2). O 2 ) is described. According to this method, it is described that the ashing rate is several times higher than that of the ashing using only ozone gas under the same ashing condition such as the processing temperature. However, it is well known that aqueous hydrogen peroxide is extremely toxic to the human body, and there are many problems in securing safety for workers involved in the ashing process. In addition, the hydrogen peroxide solution releases oxygen atoms and is reduced to water and has a boiling point of 151.4.
There is a problem that the amount of generated watermarks is much higher than in the case of adding steam because the temperature is higher than the boiling point of water. For the above reasons, it is not practical to use aqueous hydrogen peroxide as an additive for ozone ashing.
【００１９】本発明の第一の目的は、その表面にパター
ニングされたレジスト層を有するウエハのレジスト層を
オゾンガス又はオゾン含有ガスを用いてアッシングする
有機物除去方法において、処理温度などのアッシングの
条件が同一の下で、水蒸気添加のオゾンガス又はオゾン
含有ガスを用いる場合と同程度以上のアッシングレート
を有し、かつ、水蒸気添加のアッシングの場合に比べて
ウォータマークの発生量を低減できる有機物除去方法を
提供することにある。本発明の第二の目的は第一の目的
を達成する有機物除去方法を用いるための有機物除去装
置を提供することにある。A first object of the present invention is to provide an organic substance removing method for ashing a resist layer of a wafer having a patterned resist layer on its surface using an ozone gas or an ozone-containing gas. Under the same, an organic substance removal method that has an ashing rate equal to or higher than the case of using steam-added ozone gas or ozone-containing gas, and that can reduce the amount of generated watermarks compared to the case of steam-added ashing. To provide. A second object of the present invention is to provide an organic substance removing apparatus for using the organic substance removing method which achieves the first object.
【００２０】[0020]
【課題を解決するための手段】第一の目的を達成するた
めの本発明の構成は、半導体ウエハ表面のパターニング
されたフォトレジスト層を除去するための処理空間を有
する処理室内に、前記半導体ウエハを支持するための支
持手段と、アルコールをオゾンガス又はオゾン含有ガス
に添加した混合ガスを前記支持手段によって支持された
前記半導体ウエハの表面に供給する手段とを有する有機
物除去装置を準備し、少なくとも前記半導体ウエハを前
記処理室内に搬入する直前から前記フォトレジスト層の
除去が終わるまでの間は、前記混合ガスを前記処理室内
へ連続的に供給し、前記半導体ウエハを前記処理室の外
から前記処理室内へ搬入し、前記処理室内へ搬入した前
記半導体ウエハを前記支持手段で支持し、前記半導体ウ
エハ中の半導体素子の素子欠陥が実質的に生じる温度よ
りも低い温度範囲内で、前記処理室内で支持された前記
半導体ウエハの表面に形成された前記フォトレジスト層
を加熱することを特徴とする有機物除去方法である。According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor wafer having a processing chamber having a processing space for removing a patterned photoresist layer on a surface of the semiconductor wafer. Preparing an organic substance removing device having a supporting means for supporting the organic material removing means, and a means for supplying a mixed gas obtained by adding alcohol to ozone gas or ozone-containing gas to the surface of the semiconductor wafer supported by the supporting means. The mixed gas is continuously supplied into the processing chamber from immediately before the semiconductor wafer is loaded into the processing chamber until the photoresist layer is completely removed, and the semiconductor wafer is processed from outside the processing chamber. The semiconductor wafer carried into the chamber and carried into the processing chamber is supported by the support means, and the semiconductor element in the semiconductor wafer is supported. Heating the photoresist layer formed on the surface of the semiconductor wafer supported in the processing chamber within a temperature range lower than a temperature at which device defects substantially occur. .
【００２１】添加するアルコールは、その沸点が低いも
のを用いることが好ましい。アルコールのウエハ表面で
の凝結が発生しにくくなるから、ウエハ表面での異物発
生の原因を減らすことができる。少なくとも、水の沸点
（１００℃）よりの沸点の低いアルコールを用いること
が好ましい。凝結の程度が水蒸気添加の場合よりも小さ
くなるから、異物発生の可能性は水よりも小さくなる。The alcohol to be added preferably has a low boiling point. Since it is difficult for alcohol to condense on the wafer surface, it is possible to reduce the cause of foreign matter generation on the wafer surface. It is preferable to use at least an alcohol having a boiling point lower than the boiling point of water (100 ° C.). Since the degree of condensation is smaller than in the case of steam addition, the possibility of foreign matter generation is smaller than in water.
【００２２】添加するアルコールは、メタノール、エタ
ノール又はプロパノールであることが好ましい。これら
のアルコールの沸点は水の沸点よりも低い。例えば、メ
タノールの沸点は６４．５℃である。オゾンガス等にメ
タノール、エタノール又はプロパノールを添加する際に
は、これらのうちの少なくとも一つを添加すればよい。
これらのうちの少なくとも一つのみを添加してもよい
し、これら以外のアルコールも同時に添加してもよい。
アルコールと一緒に多少の水蒸気を添加してもよい。水
蒸気のみを添加する場合よりもウォータマークの発生を
低減することができるからである。The alcohol to be added is preferably methanol, ethanol or propanol. The boiling point of these alcohols is lower than the boiling point of water. For example, the boiling point of methanol is 64.5 ° C. When adding methanol, ethanol or propanol to ozone gas or the like, at least one of them may be added.
At least one of these may be added, or alcohol other than these may be added at the same time.
Some steam may be added with the alcohol. This is because generation of a watermark can be reduced as compared with the case where only steam is added.
【００２３】ウエハのレジスト除去処理を枚葉処理方式
で行う場合に、本発明に係る有機物除去方法は、特に好
適である。枚葉処理方式においては、ウエハの表面処理
は連続的に行われるから、この方式によって本発明に係
る方法を実施する場合には、有機物除去装置の稼働中は
混合ガスを常時、処理室内に供給しておくことが望まし
い。The organic matter removing method according to the present invention is particularly suitable when the wafer resist removing treatment is performed by a single wafer processing method. In the single-wafer processing method, the surface treatment of the wafer is performed continuously. Therefore, when the method according to the present invention is performed by this method, the mixed gas is always supplied into the processing chamber during the operation of the organic matter removing apparatus. It is desirable to keep.
【００２４】オゾンガス等に添加するアルコールの添加
量は、室温、大気圧のオゾン１リットル当たり室温、液
体のアルコールに換算して０．２ｇ以上４ｇ以下である
ことが好ましい。０．２ｇ未満では、一般的に、アッシ
ングレートを水蒸気添加の場合と同程度以上にすること
ができない。４ｇを超えると、一般的に、添加量が過剰
になる。過剰に添加したアルコールはムダになる。アッ
シングレートはアルコールの添加量を増やすほど高くな
る。しかし、添加量を増やしていっても、レートはいず
れ飽和状態になる。４ｇという値はレート向上に有効な
アルコール添加量の実質的な上限値である。The amount of alcohol added to the ozone gas or the like is preferably 0.2 g or more and 4 g or less in terms of liquid alcohol at room temperature per liter of ozone at room temperature and atmospheric pressure. If the amount is less than 0.2 g, generally, the ashing rate cannot be made equal to or higher than that in the case of adding steam. If it exceeds 4 g, the amount of addition generally becomes excessive. Excessively added alcohol is wasted. The ashing rate increases as the amount of alcohol added increases. However, even if the added amount is increased, the rate will eventually become saturated. The value of 4 g is a substantial upper limit of the amount of alcohol added to improve the rate.
【００２５】アッシングに際しては、ウエハ表面上のレ
ジストに紫外線を照射することが望ましい。特に、波長
１８５ｎｍと波長２５４の紫外線を照射することが有効
である。これにより、紫外線を照射しない場合に比べ
て、アッシングレートを向上させることができる。At the time of ashing, it is desirable to irradiate the resist on the wafer surface with ultraviolet rays. In particular, it is effective to irradiate ultraviolet rays having a wavelength of 185 nm and a wavelength of 254. Thereby, the ashing rate can be improved as compared with the case where no ultraviolet light is irradiated.
【００２６】液体アルコールを加熱することによりガス
化した上で、オゾンガス等と混合することが望ましい。
このようなアルコールは潜熱を持つから、結露や凝結を
起こしにくくなる。It is desirable that the liquid alcohol be gasified by heating and then mixed with ozone gas or the like.
Such alcohols have latent heat and are less likely to cause condensation or condensation.
【００２７】オゾンガス等とアルコールとの混合は、処
理室外で行っても処理室内で行ってもよい。結果として
混合ガスがレジスト表面に供給されればよいからであ
る。Mixing of ozone gas or the like with alcohol may be performed outside the processing chamber or inside the processing chamber. As a result, the mixed gas only needs to be supplied to the resist surface.
【００２８】アルコール蒸気のキャリアガスとして、窒
素、アルゴン又はヘリウムなどの不活性ガスを用いても
よい。キャリアガスを含有するガスも上述の混合ガスの
範疇に含まれる。As the carrier gas for the alcohol vapor, an inert gas such as nitrogen, argon or helium may be used. A gas containing a carrier gas is also included in the above-described mixed gas category.
【００２９】処理室内は処理室外と連通していてもよ
い。即ち、処理室内は大気に開放されていてもよい。ア
ッシング処理は減圧雰囲気で行う必要性がないからであ
る。処理室内を大気に開放するとアッシャの構造は簡素
になる。処理室内を気密構造にする必要がないからであ
る。非気密構造のアッシャは公知である。The processing chamber may communicate with the outside of the processing chamber. That is, the processing chamber may be open to the atmosphere. This is because there is no need to perform the ashing process in a reduced pressure atmosphere. Opening the processing chamber to the atmosphere simplifies the structure of the asher. This is because there is no need to make the processing chamber airtight. Non-hermetic ashers are known.
【００３０】処理温度は１５０℃以上２５０℃以下の範
囲内であることが望ましい。The processing temperature is desirably in the range of 150 ° C. to 250 ° C.
【００３１】第二の目的を達成するための本発明の構成
は、半導体ウエハ表面のパターニングされたフォトレジ
スト層を除去するための処理空間を有する処理室と、前
記処理室外から前記処理室内へ搬入した前記半導体ウエ
ハを支持するための、かつ、前記処理室内に設けられた
ウエハ支持手段と、アルコールをオゾンガス又はオゾン
含有ガスに添加した混合ガスを、前記ウエハ支持手段に
よって支持された前記半導体ウエハ表面上のフォトレジ
スト層表面に供給するための混合ガス供給手段と、前記
ウエハ支持手段に支持された前記半導体ウエハの表面上
のフォトレジスト層を加熱するための加熱手段とを有す
ることを特徴とする有機物除去装置である。According to a second aspect of the present invention, there is provided a processing chamber having a processing space for removing a patterned photoresist layer on the surface of a semiconductor wafer, and a processing chamber which is loaded from outside the processing chamber into the processing chamber. A wafer supporting means for supporting the semiconductor wafer, and a mixed gas obtained by adding alcohol to ozone gas or ozone-containing gas, and a surface of the semiconductor wafer supported by the wafer supporting means. A mixed gas supply unit for supplying a mixed gas to the upper surface of the photoresist layer, and a heating unit for heating a photoresist layer on the surface of the semiconductor wafer supported by the wafer support unit. It is an organic matter removal device.
【００３２】[0032]
【作用】水蒸気とオゾンガス又はオゾン含有ガスとの混
合ガスをレジストのアッシングに用いた場合と、アルコ
ールをオゾンガス等に添加した混合ガスをそれに用いた
場合とを比較すると、一般的に、後者の場合のアッシン
グレートは前者の場合のアッシングレートと同程度かそ
れよりも大きな値となる。その理由は、水蒸気添加の場
合と同程度以上に、アルコールは活性酸素原子の生成の
量子効率を高くする働きをするものと考えられる。[Action] When the gas mixture of water vapor and ozone gas or ozone-containing gas is used for ashing of a resist and the gas mixture of alcohol and ozone gas are used for the ashing, a comparison is generally made between the latter. The ashing rate is equal to or larger than the ashing rate in the former case. It is considered that the reason is that alcohol functions to increase the quantum efficiency of generation of active oxygen atoms more than the same as in the case of adding steam.
【００３３】アルコールも沸点以下の温度になれば凝結
する。しかし、ウエハ表面上で凝結したアルコールは、
一般的に、ウエハ表面にウォータマークのような異物を
発生させることが少ない。これは、アルコールがウエハ
表面の物質（例えば、Ｓｉ）と反応して何らかの無機物
を生成することが少ないためと考えられる。水蒸気に代
えてガス状のアルコールをオゾンガス等に添加すること
は、結果的に混合ガス中の水分を大幅に低減することに
なる。従って、この点からもウォータマーク発生の原因
を大幅に低減できる。When the temperature of the alcohol becomes lower than the boiling point, the alcohol condenses. However, alcohol condensed on the wafer surface
In general, foreign matters such as watermarks rarely occur on the wafer surface. This is considered to be because alcohol rarely reacts with a substance (for example, Si) on the wafer surface to generate some inorganic substance. The addition of gaseous alcohol to ozone gas or the like instead of water vapor results in a significant reduction in the water content of the mixed gas. Therefore, also from this point, the cause of the generation of the watermark can be significantly reduced.
【００３４】[0034]
【実施例】図1は、本発明に係る有機物除去方法を実施
するために使用できる有機物除去装置の装置構成の概略
を示す図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an organic substance removing apparatus which can be used for carrying out the organic substance removing method according to the present invention.
【００３５】図2の水の定量制御手段１２及び水蒸気発
生手段１０に代えて、アルコールの定量制御手段３２及
びアルコール蒸気発生手段３０が用いられている以外、
図1の構成は図2と実質的に同一である。The alcohol quantitative control means 32 and the alcohol vapor generation means 30 are used instead of the water quantitative control means 12 and the water vapor generation means 10 in FIG.
The configuration of FIG. 1 is substantially the same as FIG.
【００３６】図1中で同一の符号を用いている機械要素
は、図2中のそれと実質的に同一の機械要素である。こ
の機械要素に関連する説明のうち、すでに説明済みのも
のは、重複説明を省略する。The machine elements using the same reference numerals in FIG. 1 are substantially the same as those in FIG. Of the descriptions related to this machine element, those already described will not be described repeatedly.
【００３７】ウエハ１４はウエハ搬送機構１６により一
枚ずつ処理室１内に供給される。処理室１内に供給され
たウエハ１４はウエハステージ２に載置される。図２の
説明では省略したが、ステージ２は上下動が可能であ
る。ウエハを載置するときには、ステージ２は下降させ
る。ウエハの載置を容易にするためである。載置後、ス
テージ２を上昇させる。レジストのアッシング中は、ウ
エハ１４表面と隔壁板２１との間隙（ギャップ）１７
が、例えば０．２ｍｍ程度になるように、ステージ２の
高さを維持する。このギャップ１７の値は小さい方が好
ましい。オゾンガスはライフタイムが短い。活性なオゾ
ンガスをなるべく多くレジストに供給するためにこのギ
ャップ１７を狭くする必要がある。ギャップは狭ければ
狭いほど、アッシングレートは向上する。The wafers 14 are supplied one by one into the processing chamber 1 by the wafer transfer mechanism 16. The wafer 14 supplied into the processing chamber 1 is placed on the wafer stage 2. Although omitted in the description of FIG. 2, the stage 2 can move up and down. When placing a wafer, the stage 2 is lowered. This is to facilitate mounting of the wafer. After the placement, the stage 2 is raised. During the ashing of the resist, a gap 17 between the surface of the wafer 14 and the partition plate 21 is formed.
However, the height of the stage 2 is maintained so as to be, for example, about 0.2 mm. The value of the gap 17 is preferably smaller. Ozone gas has a short lifetime. In order to supply as much active ozone gas to the resist as possible, it is necessary to narrow the gap 17. The narrower the gap, the higher the ashing rate.
【００３８】ステージ２には電熱ヒータ２０が内蔵され
ている。ステージ２表面の温度が所要の温度を維持する
ように、電熱ヒータ２０への通電量が温度制御装置１９
により制御される。ステージ２の温度は、通常は、１５
０℃乃至２５０℃の範囲内の適切な温度となるように制
御する。ウエハの熱容量に比べてステージ２の熱容量は
通常、十分に大きいので、ウエハ１４の温度はステージ
２表面の温度に限りなく近づけることができる。The stage 2 has a built-in electric heater 20. The amount of current supplied to the electric heater 20 is controlled by the temperature control device 19 so that the temperature of the surface of the stage 2 maintains a required temperature.
Is controlled by The temperature of stage 2 is typically 15
The temperature is controlled to be an appropriate temperature within a range of 0 ° C. to 250 ° C. Since the heat capacity of the stage 2 is usually sufficiently large compared to the heat capacity of the wafer, the temperature of the wafer 14 can be made to approach the temperature of the surface of the stage 2 without limit.
【００３９】光源３はアッシングレートを向上させる目
的で、必要に応じて点灯させる。光源３には水銀ランプ
の一種である紫外線ランプを用いることが好ましい。分
岐筒４には接続管６を経由してオゾンガス等とアルコー
ルとを有する混合ガスが供給される。オゾンガスは、酸
素ガスを原料として、オゾナイザー８により生成され
る。オゾナイザー８には毎分１０リットル程度の酸素ガ
スが供給される。酸素ガスは約５％程度のオゾンを含有
している。オゾナイザーでは定量のオゾンガスが生成さ
れ、接続管６へ供給される。アルコールの定量制御手段
３２で定量の流量の液体アルコールをアルコール蒸気発
生手段３０に供給することにより、定量化されたアルコ
ール蒸気（ガス状のアルコール）を発生させる。即ち、
定量化された液体アルコールと同量のアルコール蒸気が
生成させる。このアルコール蒸気は接続管６へ供給され
る。オゾンガス等とアルコール蒸気とは継手７の部分で
混合されて混合ガスとなり、混合ガスは接続管６、分岐
筒４および複数のノズル５を経て、ウエハ１４表面に供
給され、排気口１８から処理室１外へ排気される。The light source 3 is turned on as necessary for the purpose of improving the ashing rate. It is preferable to use an ultraviolet lamp, which is a kind of mercury lamp, as the light source 3. A mixed gas containing ozone gas or the like and alcohol is supplied to the branch cylinder 4 via a connection pipe 6. Ozone gas is generated by the ozonizer 8 using oxygen gas as a raw material. Ozonizer 8 is supplied with about 10 liters of oxygen gas per minute. Oxygen gas contains about 5% ozone. In the ozonizer, a certain amount of ozone gas is generated and supplied to the connection pipe 6. By supplying a fixed amount of liquid alcohol to the alcohol vapor generation means 30 by the alcohol quantitative control means 32, a quantified alcohol vapor (gaseous alcohol) is generated. That is,
The same amount of alcohol vapor as the quantified liquid alcohol is produced. This alcohol vapor is supplied to the connection pipe 6. The ozone gas or the like and the alcohol vapor are mixed at the joint 7 to form a mixed gas. The mixed gas is supplied to the surface of the wafer 14 via the connection pipe 6, the branch tube 4, and the plurality of nozzles 5. It is exhausted outside 1.
【００４０】定量化されたオゾンガスと定量化されたア
ルコール蒸気とを混合することにより混合ガスを生成す
ることが好ましい。オゾンガスに対するアルコール蒸気
の添加量が少なすぎると、アッシングレート向上の実質
的な効果が期待できない。添加量が多すぎると、混合ガ
スのウエハ１４表面への輸送経路（例えば、接続管６）
の途中で、混合ガス中の水分が結露しやすくなるという
問題点がある。It is preferable to produce a mixed gas by mixing the quantified ozone gas and the quantified alcohol vapor. If the amount of alcohol vapor added to the ozone gas is too small, a substantial effect of improving the ashing rate cannot be expected. If the addition amount is too large, the transport path of the mixed gas to the surface of the wafer 14 (for example, the connection pipe 6)
During the process, there is a problem that moisture in the mixed gas is easily dewed.
【００４１】常時、アルコール蒸気の添加量がほぼ一定
の混合ガスをウエハ表面に供給するためには、この有機
物除去装置の稼動中においては常時混合ガスを流し続け
る必要がある。オゾナイザー８が定常運転状態になって
いなかったり、アルコール蒸気発生手段３０から所要量
のアルコール蒸気が発生していないと、結果的にアルコ
ール蒸気の添加量が過大になったり、過小になったりす
るからである。従って、少なくともウエハを処理室内に
搬入する直前から処理室内でウエハ上のフォトレジスト
層の除去が終わるまでの間は、混合ガスを連続的に供給
する必要がある。図1の装置は枚葉処理に適している。
枚葉処理を行う場合には、混合ガスは常時流しておくこ
とが特に好ましい。混合ガスの温度は、混合ガスのウエ
ハ１４表面への輸送経路（例えば、接続管６）の途中で
結露しない程度に高い温度であることが好ましい。アル
コール蒸気発生手段３０は高純度石英製である。その内
部には同様に高純度石英の粒子１３が充填されている。
この粒子１３はアルコールの突沸を防止するために充填
されている。また、アルコール蒸気のキャリアガスとし
ての窒素ガスがキャリアガスの供給口１１から、必要に
応じて供給される。アルコール蒸気を発生させるための
ヒータ９がアルコール蒸気発生手段３０の外周に設けら
れている。In order to constantly supply a mixed gas having a substantially constant amount of alcohol vapor to the wafer surface, it is necessary to keep the mixed gas flowing during the operation of the organic substance removing apparatus. If the ozonizer 8 is not in the steady operation state or the required amount of alcohol vapor is not generated from the alcohol vapor generation means 30, the amount of alcohol vapor added becomes excessively large or small as a result. It is. Therefore, it is necessary to continuously supply the mixed gas from at least immediately before the wafer is loaded into the processing chamber until the photoresist layer on the wafer is completely removed in the processing chamber. The apparatus of FIG. 1 is suitable for single wafer processing.
When performing single-wafer processing, it is particularly preferable that the mixed gas is always flowed. The temperature of the mixed gas is preferably high enough to prevent dew condensation on the way of transporting the mixed gas to the surface of the wafer 14 (for example, the connection pipe 6). The alcohol vapor generating means 30 is made of high-purity quartz. The inside is similarly filled with high-purity quartz particles 13.
The particles 13 are filled to prevent bumping of the alcohol. A nitrogen gas as a carrier gas for alcohol vapor is supplied from a carrier gas supply port 11 as needed. A heater 9 for generating alcohol vapor is provided on the outer periphery of the alcohol vapor generation means 30.
【００４２】前述の通り、オゾンガス等に添加するアル
コールには、メタノール、エタノール又はプロパノール
を用いることが好ましい。As described above, it is preferable to use methanol, ethanol or propanol as the alcohol to be added to the ozone gas or the like.
【００４３】図1の装置によってウエハ上のパターニン
グされたレジストをアッシングを行った場合のアッシン
グレートの値とウエハ上のウォータマークの発生の程度
を、従来の方法によってアッシングした場合と対比した
例を図4に示す。この例では、処理温度を２５０℃、添
加するアルコール蒸気又は水蒸気の添加量（流量）を
０．５ｇ／ｍｉｎとした。An example in which the value of the ashing rate when the patterned resist on the wafer is ashed by the apparatus of FIG. 1 and the degree of generation of the watermark on the wafer are compared with the case where the ashing is performed by the conventional method. As shown in FIG. In this example, the treatment temperature was 250 ° C., and the amount of alcohol vapor or steam to be added (flow rate) was 0.5 g / min.
【００４４】図4から明らかなように、水蒸気添加の場
合のアッシングレートが１２，５００Å／ｍｉｎである
のに対して、メタノール、エタノールおよびプロパノー
ル添加のアッシングレートは水蒸気添加の場合よりも高
くなっている。この例では、対比の明確化を目的とし
て、メタノール、エタノールおよびプロパノールはそれ
ぞれ単独で添加している。参考までに、添加物のない場
合の例の示した。オゾンガスに何も添加しない場合のア
ッシングレートは相対的にかなり低いことがわかる。As apparent from FIG. 4, the ashing rate in the case of adding steam is 12,500 ° / min, whereas the ashing rate of adding methanol, ethanol and propanol is higher than that in the case of adding steam. I have. In this example, for the purpose of clarifying the comparison, methanol, ethanol, and propanol are each added alone. For reference, an example without additives is shown. It can be seen that the ashing rate when nothing is added to the ozone gas is relatively considerably low.
【００４５】図4には、ウエハ表面上のウォータマーク
の数の相対値も併せて示してある。ウォータマークの最
大寸法が０．３μｍ以上の大きさのものだけを、ウォー
タマークとしてカウントした。これよりも寸法の小さな
ウォータマークの存在は実用上、無視できると考えるこ
とができる。ウォータマークの数は、水蒸気添加のアッ
シングで生じた場合の数を基準とした相対値で示した。
この図から明らかなように、水蒸気添加の場合に比べて
メタノール、エタノールおよびプロパノール添加の場合
のウォータマークの数はかなり小さくなっていることが
わかる。オゾンガスに何も添加しない場合のウォータマ
ークの数は無視できる数であった。オゾンガス単独の場
合には、オゾンガス中に水分はあまり存在しないので、
このような結果になったと考えられる。FIG. 4 also shows the relative value of the number of watermarks on the wafer surface. Only those having a maximum size of 0.3 μm or more were counted as watermarks. The presence of a watermark having a smaller size than this can be considered practically negligible. The number of the watermarks is shown as a relative value based on the number of the watermarks generated by ashing with addition of steam.
As is clear from this figure, the number of watermarks in the case of adding methanol, ethanol and propanol is considerably smaller than in the case of adding steam. When nothing was added to the ozone gas, the number of watermarks was negligible. In the case of ozone gas alone, there is not much moisture in ozone gas,
It is considered that such a result was obtained.
【００４６】なお、この図には示さなかったが、メタノ
ール、エタノールおよびプロパノール添加のアッシング
においては、レジストの残渣の数および量が著しく少な
くなることがわかった。水添加の場合の同様であった。
これに対して、オゾンガス単独でのアッシングでは、ア
ッシングを行っても除去できないレジスト、即ち、残渣
が多量の存在することが確認できた。Although not shown in this figure, it was found that the number and amount of resist residues were significantly reduced in the ashing with addition of methanol, ethanol and propanol. The same was true for water addition.
On the other hand, it was confirmed that ashing using ozone gas alone contained a large amount of resist that could not be removed even by ashing, that is, a large amount of residue.
【００４７】[0047]
【発明の効果】本発明によれば、その表面にパターニン
グされたレジスト層を有するウエハのレジスト層をオゾ
ンガス又はオゾン含有ガスを用いてアッシングする有機
物除去方法において、処理温度などのアッシングの条件
が同一の下で、水蒸気添加のオゾンガス等を用いる場合
と同程度以上のアッシングレートを得ることができ、か
つ、水蒸気添加のアッシングの場合と比較してウォータ
マークの発生量を低減することができる。これにより半
導体装置の生産性を高めることができる。According to the present invention, in an organic substance removing method for ashing a resist layer of a wafer having a patterned resist layer on its surface using an ozone gas or an ozone-containing gas, ashing conditions such as a processing temperature are the same. Under the above conditions, it is possible to obtain an ashing rate equal to or higher than the case of using ozone gas or the like to which steam is added, and to reduce the amount of generated watermarks as compared with the case of ashing to which steam is added. Thus, the productivity of the semiconductor device can be increased.
【図１】本発明の一実施例に係る図であり、本発明に係
る有機物除去方法を実施するために使用できる有機物除
去装置の装置構成の概略を示す図である。FIG. 1 is a diagram related to one embodiment of the present invention, and is a diagram schematically illustrating an apparatus configuration of an organic matter removing device that can be used for performing an organic matter removing method according to the present invention.
【図２】公知の水蒸気添加の有機物除去装置の装置構成
の概略を示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of a known apparatus for removing organic matter by adding steam.
【図３】半導体基板上にウォータマークが存在している
状態で基板上に薄膜を形成した状態を模式的に示した図
である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a state where a thin film is formed on a semiconductor substrate in a state where a watermark is present on the substrate.
【図４】本発明に係る方法によってウエハ上のレジスト
をアッシングした場合のアッシングレートの値とウォー
タマークの発生の程度を、従来の方法によってアッシン
グした場合と対比して示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a value of an ashing rate and a degree of generation of a watermark when a resist on a wafer is ashed by a method according to the present invention, in comparison with a case where ashing is performed by a conventional method.
１…処理室、２…ステージ、３…紫外線光源、４…分岐
筒、５…ノズル、６…接続管、７…継手、８…オゾナイ
ザー、９…ヒーター、１０…水蒸気発生手段、１１…キ
ャリアガス供給口、１２…水定量制御手段、１３…粒
子、１４…ウェーハ、１５…ウェーハホルダー、１６…
ウェーハ搬送機構、１７…ギャップ、１８…排気口、１
９…温度制御装置、２０…電熱ヒーター、２１…隔壁
板、３０…アルコール蒸気発生手段、３２…アルコール
定量制御手段。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing room, 2 ... Stage, 3 ... Ultraviolet light source, 4 ... Branch cylinder, 5 ... Nozzle, 6 ... Connection pipe, 7 ... Joint, 8 ... Ozonizer, 9 ... Heater, 10 ... Steam generation means, 11 ... Carrier gas Supply port, 12: water quantitative control means, 13: particles, 14: wafer, 15: wafer holder, 16 ...
Wafer transfer mechanism, 17: gap, 18: exhaust port, 1
9: temperature controller, 20: electric heater, 21: partition plate, 30: alcohol vapor generating means, 32: alcohol quantitative control means.
フロントページの続き (72)発明者 木村 剛 東京都青梅市藤橋888番地 株式会社日 立製作所青梅工場内 (72)発明者 船津 圭亮 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日 立製作所デバイス開発センタ内 (56)参考文献 特開 昭62−15824（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−298747（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−262627（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−206021（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−302145（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−179327（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−42129（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−233728（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−239933（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/304 645 H01L 21/304 648 G03F 7/42 H01L 21/027 H01L 21/3065 Continued on the front page (72) Inventor Tsuyoshi Kimura 888 Fujihashi, Ome-shi, Tokyo Inside the Ome Plant of Hitachi Ltd. 56) References JP-A-62-15824 (JP, A) JP-A-4-298747 (JP, A) JP-A-1-262627 (JP, A) JP-A-5-206021 (JP, A) JP-A-4-302145 (JP, A) JP-A-1-179327 (JP, A) JP-A-64-42129 (JP, A) JP-A-1-233728 (JP, A) JP-A-1-239933 (JP) , A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/304 645 H01L 21/304 648 G03F 7/42 H01L 21/027 H01L 21/3065
Claims (11)
内に設置する工程と、 前記処理室内で、前記ウエハに、アルコールとオゾンを
含むガスを供給し、前記ウエハを加熱して、前記レジス
ト膜を除去する工程とを有することを特徴とする有機物
除去方法。The method according to claim 1 wafer having a resist film formed, a step of placing into the processing chamber, with the processing chamber, said wafer by supplying a gas containing alcohol and ozone and heating the wafer, the resist Removing the film.
低いことを特徴とする請求項１記載の有機物除去方法。 2. The method according to claim 1, wherein a boiling point of the alcohol is lower than a boiling point of water.
ル、またはプロパノールの少なくとも一つであることを
特徴とする請求項１または２記載の有機物除去方法。 3. The method according to claim 1, wherein the alcohol is at least one of methanol, ethanol, and propanol.
理の工程であることを特徴とする請求項１乃至３何れか
に記載の有機物除去方法。 4. The method according to claim 1, wherein the step of removing the resist film is a single-wafer processing step.
ゾン１リットル当たり、室温、液体のアルコールに換算
して０．２ｇ以上４ｇ以下であることを特徴とする請求
項１乃至４何れかに記載の有機物除去方法。 5. The method according to claim 1, wherein the amount of the alcohol is 0.2 g or more and 4 g or less in terms of room temperature and liquid alcohol per liter of ozone at room temperature and atmospheric pressure. 3. The method for removing organic matter according to item 1.
前記レジスト膜に紫外線を照射することを特徴とする請
求項１乃至５何れかに記載の有機物除去方法。 6. The method according to claim 1, wherein the step of removing the resist further comprises irradiating the resist film with ultraviolet rays.
する工程は、液体のアルコールを加熱してアルコール蒸
気にしてから、前記アルコール蒸気を前記オゾンに添加
して供給する工程であることを特徴とする請求項１乃至
６何れかに記載の有機物除去方法。 7. The step of supplying a gas containing alcohol and ozone is a step of heating a liquid alcohol to form an alcohol vapor, and then adding the alcohol vapor to the ozone and supplying the ozone. The method for removing organic matter according to claim 1.
いて供給され、前記キャリアガスとして不活性ガスを用
いることを特徴とする請求項７記載の有機物除去方法。 8. The method according to claim 7, wherein the alcohol vapor is supplied using a carrier gas, and an inert gas is used as the carrier gas.
テージによって加熱されており、前記ウエハステージの
表面温度は１５０℃以上２５０℃以下であることを特徴
とする請求項１乃至８何れかに記載の有機物除去方法。 9. The wafer according to claim 1, wherein the wafer is heated by a wafer stage supporting the wafer, and a surface temperature of the wafer stage is 150 ° C. or more and 250 ° C. or less. Organic matter removal method.
の供給は、前記ウエハを処理室内に設置する工程の前か
ら行われることを特徴とする請求項１乃至９何れかに記
載の有機物除去方法。 10. A supply of gas containing the said alcohol ozone, organic substance removing method according to any claims 1 to 9, characterized in that is carried out before the step of placing the wafer into the processing chamber.
エハを保持するための台と、 前記オゾン発生源から発生するオゾンと、アルコール
を、前記容器内に供給する供給管と、 前記容器内のガスを排気する排気手段と、 前記ウエハを加熱するための加熱手段とを有することを
特徴とする有機物除去装置。 11. An ozone generation source, a container, a table provided in the container for holding a wafer having an organic material formed on a surface thereof, ozone generated from the ozone generation source, and alcohol. An organic substance removing apparatus, comprising: a supply pipe for supplying the inside of the container; an exhaust unit for exhausting gas in the container; and a heating unit for heating the wafer.
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