JP4810633B2 - Mask resist stripping method and apparatus using plasma asher - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for stripping a mask resist by a plasma asher, by which a resist on a surface and an end face of a mask can be stripped and cleaned without giving damages to a chromium pattern on the mask surface. <P>SOLUTION: The apparatus for stripping a mask resist by a plasma asher comprises: a vacuum chamber provided successively to a quartz bell jar that generates helicon wave plasma; a high frequency oscillator that applies a high frequency voltage to the quartz bell jar; an electromagnetic coil disposed around the quartz bell jar to generate a magnetic field for controlling the helicon wave plasma; an inlet provided in the vacuum chamber to introduce oxygen gas and steam gas; a stage disposed in a lower part of the vacuum chamber to mount a mask; and vacuum pump that evacuates inside the quartz bell jar and the vacuum chamber. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、マスク表面のクロムパターンにダメージを与えることなく、マスクの表面及び端面のレジストを剥離洗浄することができるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法に関するものである。   The present invention relates to a mask resist stripping method using a plasma asher that can strip and clean a resist on a mask surface and an end face without damaging a chromium pattern on the mask surface.

フォトマスクのレジスト洗浄としては、硫酸と過酸化水素と水を使用したSPM洗浄や、酸素プラズマによるアッシングなどの方法により、マスクの表面及び端面のレジストを剥離している。   As the resist cleaning of the photomask, the resist on the surface and the end face of the mask is peeled off by a method such as SPM cleaning using sulfuric acid, hydrogen peroxide and water, or ashing using oxygen plasma.

特許文献1に記載されているように、高い密度を持つプラズマを発生させることにより高い真空度で、効率的にプラズマドーピングを実現する発明も公開されている。
特開2002−170782号公報
As described in Patent Document 1, an invention that efficiently realizes plasma doping with a high degree of vacuum by generating a plasma having a high density is also disclosed.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-170782

しかしながら、SPM洗浄では、マスク表面に硫酸基が残留するため、フォトマスク露光装置で波長が193nmのフッ化アルゴンレーザーエキシマ光を照射した際に、雰囲気中の微粒成分と反応してマスク表面に曇りが生じ、回路パターンを正確に解像できないことがある。   However, in the SPM cleaning, since sulfate groups remain on the mask surface, when irradiated with an argon fluoride laser excimer light having a wavelength of 193 nm with a photomask exposure apparatus, it reacts with fine components in the atmosphere and becomes cloudy on the mask surface. May occur, and the circuit pattern may not be resolved accurately.

また、酸素プラズマによるアッシングでは、レジストを剥離した部分のクロムパターンにもダメージを与えてしまい、マスク表面の反射率を劣化させてしまう。尚、SPM洗浄についても、マスクの洗浄回数が多くなるとクロムパターンを酸化させて反射率変動を引き起こす可能性が高い。   In addition, ashing with oxygen plasma also damages the chromium pattern at the portion where the resist is peeled off, and degrades the reflectance of the mask surface. As for SPM cleaning, if the number of times the mask is cleaned increases, there is a high possibility that the chromium pattern is oxidized to cause reflectance fluctuation.

そこで、本発明は、マスク表面のクロムパターンにダメージを与えることなく、マスクの表面及び端面のレジストを剥離洗浄することができるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法を提供することを目的とするものである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a mask resist stripping method using a plasma asher that can strip and clean the resist on the mask surface and the end face without damaging the chromium pattern on the mask surface. .

本発明は、上記の課題を解決するために、ヘリコン波プラズマを発生させる石英ベルジャー2を連設した真空チャンバー4と、前記石英ベルジャー2に高周波電圧を印加する高周波発振器10と、ヘリコン波プラズマを制御する磁界を発生させるために前記石英ベルジャー2の周囲に配置した電磁コイル3と、前記真空チャンバー4内に設けた酸素ガスを導入するための酸素導入口5と、前記真空チャンバー4内に設けた水蒸気ガスを導入するための水蒸気導入口6と、前記真空チャンバー4の下部に設けたマスク9を載置するためのステージ8と、マスク9を前記ステージ8から浮かせて保持するためのピックアップピン機構8bを備えたマスクホルダー8aと、ゲートバルブ7aを開閉してマスク9を前記ステージ8に置いたり取り出したりするマスク投入口7と、前記石英ベルジャー2及び真空チャンバー4内を真空にする真空ポンプ12とからなり、ヘリコン波プラズマによりマスク9の表面及び端面に付着したレジストを洗浄することを特徴とするプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離装置1の構成とした。   In order to solve the above problems, the present invention provides a vacuum chamber 4 in which a quartz bell jar 2 for generating a helicon wave plasma is connected, a high frequency oscillator 10 for applying a high frequency voltage to the quartz bell jar 2, and a helicon wave plasma. An electromagnetic coil 3 arranged around the quartz bell jar 2 for generating a magnetic field to be controlled, an oxygen introduction port 5 for introducing oxygen gas provided in the vacuum chamber 4, and the vacuum chamber 4. A water vapor inlet 6 for introducing a water vapor gas, a stage 8 for placing a mask 9 provided under the vacuum chamber 4, and a pick-up pin for floating and holding the mask 9 from the stage 8 A mask holder 8a having a mechanism 8b and a gate valve 7a are opened and closed to place or remove the mask 9 on the stage 8. And a vacuum pump 12 for evacuating the quartz bell jar 2 and the vacuum chamber 4 to clean the resist adhering to the surface and end face of the mask 9 by helicon wave plasma. It was set as the structure of the mask resist peeling apparatus 1 by a plasma asher.

本発明は、酸素及び水蒸気を用いたプラズマによるアッシングで行うことにより、マスクの表面及び端面のレジストを効率良く剥離できる上に、マスク表面の反射率変動値を検出限界以下に抑えることができる。   In the present invention, by performing ashing with plasma using oxygen and water vapor, the resist on the mask surface and the end face can be efficiently removed, and the reflectance fluctuation value on the mask surface can be suppressed to a detection limit or less.

本発明は、マスク表面のクロムパターンにダメージを与えることなく、マスクの表面及び端面のレジストを剥離洗浄するという目的を、ヘリコン波プラズマを発生させる石英ベルジャーを連設した真空チャンバーと、前記石英ベルジャーに高周波電圧を印加する高周波発振器と、ヘリコン波プラズマを制御する磁界を発生させるために前記石英ベルジャーの周囲に配置した電磁コイルと、前記真空チャンバー内に設けた酸素ガスを導入するための酸素導入口と、前記真空チャンバー内に設けた水蒸気ガスを導入するための水蒸気導入口と、前記真空チャンバーの下部に設けたマスクを載置するためのステージと、マスクを前記ステージから浮かせて保持するためのピックアップピン機構を備えたマスクホルダーと、ゲートバルブを開閉してマスクを前記ステージに置いたり取り出したりするマスク投入口と、前記石英ベルジャー及び真空チャンバー内を真空にする真空ポンプとからなり、ヘリコン波プラズマによりマスクの表面及び端面に付着したレジストを洗浄することを特徴とするプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離装置により実現した。   An object of the present invention is to remove and clean the resist on the mask surface and the end face without damaging the chromium pattern on the mask surface. A high-frequency oscillator for applying a high-frequency voltage, an electromagnetic coil arranged around the quartz bell jar to generate a magnetic field for controlling the helicon wave plasma, and oxygen introduction for introducing oxygen gas provided in the vacuum chamber A mouth, a water vapor introducing port for introducing a water vapor gas provided in the vacuum chamber, a stage for placing a mask provided in a lower portion of the vacuum chamber, and a mask for floating and holding the mask A mask holder with a pickup pin mechanism and a gate valve that opens and closes A mask insertion port for placing and removing a mask on the stage, and a vacuum pump for evacuating the quartz bell jar and the vacuum chamber, and cleaning the resist adhering to the mask surface and end face by helicon wave plasma. It was realized by a mask resist stripping device using the characteristic plasma asher.

以下に、添付図面に基づいて、本発明であるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法について詳細に説明する。   Below, based on an accompanying drawing, the mask resist peeling method by the plasma asher which is this invention is demonstrated in detail.

図1は、本発明であるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法におけるレジスト剥離装置の正面を一部カットした斜視図であり、図2は、本発明であるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法におけるレジスト剥離装置の断面図である。   FIG. 1 is a perspective view in which the front surface of a resist stripping apparatus in a mask resist stripping method using a plasma asher according to the present invention is partly cut, and FIG. 2 is a resist stripping apparatus in a mask resist stripping method using a plasma asher according to the present invention. FIG.

レジスト剥離装置1は、石英ベルジャー2、電磁コイル3、真空チャンバー4、酸素導入口5、水蒸気導入口6、マスク投入口7、ステージ8、高周波発振器10、マッチングボックス11、及び真空ポンプ12等からなり、マスク9の表面及び端面に付着したレジストを洗浄する装置である。   The resist stripping apparatus 1 includes a quartz bell jar 2, an electromagnetic coil 3, a vacuum chamber 4, an oxygen inlet 5, a water vapor inlet 6, a mask inlet 7, a stage 8, a high frequency oscillator 10, a matching box 11, a vacuum pump 12, and the like. This is an apparatus for cleaning the resist adhering to the surface and end face of the mask 9.

石英ベルジャー2は、プラズマ発生部である。直径が100mmの円筒状の容器で、上面は球状に閉じており、下面は真空チャンバー4の上面中央に密閉状態となるように連設される。   The quartz bell jar 2 is a plasma generator. A cylindrical container having a diameter of 100 mm, the upper surface is closed in a spherical shape, and the lower surface is connected to the center of the upper surface of the vacuum chamber 4 so as to be sealed.

電磁コイル3は、石英ベルジャー2の周りを囲むように設置された環状の電磁石である。直流電源3aから電流を供給することにより、プラズマソース中に軸方向に平行な磁界を発生させる。   The electromagnetic coil 3 is an annular electromagnet installed so as to surround the quartz bell jar 2. By supplying a current from the DC power supply 3a, a magnetic field parallel to the axial direction is generated in the plasma source.

真空チャンバー4は、プラズマを拡散させるための円筒状の部屋である。アルミ製であり、電子が壁面に接触してもエネルギーを失わないように、永久磁石4aを並べて表面磁場を発生させる。   The vacuum chamber 4 is a cylindrical room for diffusing plasma. It is made of aluminum, and permanent magnets 4a are arranged to generate a surface magnetic field so that energy is not lost even if electrons come into contact with the wall surface.

酸素導入口5は、真空チャンバー4内に酸素ガスを供給するノズルである。プラズマ発生部に近い真空チャンバー4の上部に設置することにより、酸素プラズマを多量に発生させることができる。   The oxygen inlet 5 is a nozzle that supplies oxygen gas into the vacuum chamber 4. By installing on the upper part of the vacuum chamber 4 close to the plasma generating part, a large amount of oxygen plasma can be generated.

水蒸気導入口6は、真空チャンバー4内に水蒸気ガスを供給するノズルである。マスク9に近い真空チャンバー4の下部に設置することにより、クロムパターンへのダメージを抑制することができる。   The water vapor inlet 6 is a nozzle that supplies water vapor gas into the vacuum chamber 4. By installing in the lower part of the vacuum chamber 4 close to the mask 9, damage to the chromium pattern can be suppressed.

マスク投入口7は、マスク9を外部から真空チャンバー4内に入れる、又は、マスク9を真空チャンバー4内から外部へ出すための出入口であり、ゲートバルブ7aにより開閉する。   The mask insertion port 7 is an inlet / outlet for entering the mask 9 into the vacuum chamber 4 from the outside or taking the mask 9 out of the vacuum chamber 4 and is opened and closed by a gate valve 7a.

ステージ8は、真空チャンバー4の下部に設けられたマスク9を載せるための台である。マスク9を固定するマスクホルダー8aは、ステージ8から1〜2mm浮かせて保持するためのピックアップピン機構8bを有する。   The stage 8 is a table for placing a mask 9 provided at the lower part of the vacuum chamber 4. The mask holder 8a for fixing the mask 9 has a pickup pin mechanism 8b for holding the mask 9 by floating 1 to 2 mm from the stage 8.

マスク9は、透明な石英板にクロムでパターンを形成したものであり、ウエハに回路パターンを転写する際に使用する。処理後に付着したレジストを剥離するが、クロムパターンを傷付けないように保護する必要がある。   The mask 9 is formed by forming a pattern with chromium on a transparent quartz plate, and is used when a circuit pattern is transferred to a wafer. The resist adhering after the treatment is peeled off, but it is necessary to protect the chromium pattern from being damaged.

高周波発振器10は、プラズマを発生させるためのRF電源である。石英ベルジャー2の周囲に装着されたアンテナ10aに、電源周波数が13.56MHzの電波を無線で飛ばす。   The high frequency oscillator 10 is an RF power source for generating plasma. A radio wave having a power supply frequency of 13.56 MHz is wirelessly blown to the antenna 10 a mounted around the quartz bell jar 2.

マッチングボックス11は、RF電源をプラズマに供給するためのインピーダンス変換器である。電磁波エネルギーを石英ベルジャー2内に伝達する際に、最大の効率で送れるように調整する。   The matching box 11 is an impedance converter for supplying RF power to the plasma. When transmitting electromagnetic wave energy into the quartz bell jar 2, adjustment is made so that the electromagnetic wave energy can be transmitted with maximum efficiency.

真空ポンプ12は、石英ベルジャー2及び真空チャンバー4内を減圧する装置である。真空チャンバー4の下面と真空ポンプ12との間を繋ぐ真空配管12aに圧力調整バルブ12bを設けて、真空度を調整する。   The vacuum pump 12 is a device that decompresses the quartz bell jar 2 and the vacuum chamber 4. A pressure adjustment valve 12b is provided in a vacuum pipe 12a that connects the lower surface of the vacuum chamber 4 and the vacuum pump 12 to adjust the degree of vacuum.

図3は、本発明であるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法の流れを示すフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the mask resist stripping method using the plasma asher according to the present invention.

マスクレジスト剥離方法1aは、マスク載置13、ゲートバルブ閉13a、真空化13b、ガス導入13c、ヘリコン波プラズマ発生13d、レジスト剥離13e、プラズマ停止13f、真空解除13g、ゲートバルブ開13h、及びマスク取出し13i等の手順からなる。   Mask resist peeling method 1a includes mask placement 13, gate valve closing 13a, evacuation 13b, gas introduction 13c, helicon wave plasma generation 13d, resist peeling 13e, plasma stop 13f, vacuum release 13g, gate valve opening 13h, and mask. It consists of procedures such as take-out 13i.

尚、初期状態としては、マスク投入口7は開いており、ステージ8にマスク9は載置されていない状態である。また、酸素導入口5及び水蒸気導入口6からガスの供給はされておらず、真空ポンプ12は停止しており、電磁コイル3の直流電源3a及び高周波発振器10の電源は停止した状態である。   In the initial state, the mask insertion slot 7 is open and the mask 9 is not placed on the stage 8. Further, no gas is supplied from the oxygen inlet 5 and the water vapor inlet 6, the vacuum pump 12 is stopped, and the DC power source 3a of the electromagnetic coil 3 and the power source of the high-frequency oscillator 10 are stopped.

マスク載置13は、マスク9をマスク投入口7から真空チャンバー4内に入れ、ステージ8の上に載せる。尚、マスク9の裏面が傷付いたり、汚れが付いて透過性が損なわれないように、ピン状のマスクホルダー8aによりステージ8から浮かして固定する。   The mask placement 13 places the mask 9 into the vacuum chamber 4 from the mask insertion port 7 and places it on the stage 8. The back surface of the mask 9 is floated and fixed from the stage 8 by a pin-shaped mask holder 8a so that the back surface of the mask 9 is not damaged or contaminated.

ゲートバルブ閉13aは、マスク投入口7のゲートバルブ7aを閉じて、真空チャンバー4と外部との間で気体等の通過を遮断し、石英ベルジャー2及び真空チャンバー4を密閉化する。   The gate valve closing 13a closes the gate valve 7a of the mask insertion port 7, blocks the passage of gas or the like between the vacuum chamber 4 and the outside, and seals the quartz bell jar 2 and the vacuum chamber 4.

真空化13bは、真空ポンプ12を作動させると共に、圧力調整バルブ14bを調整することにより、石英ベルジャー2及び真空チャンバー4内を減圧して、真空に近い低圧状態にする。   The evacuation 13b operates the vacuum pump 12 and adjusts the pressure adjustment valve 14b to reduce the pressure in the quartz bell jar 2 and the vacuum chamber 4 to a low pressure state close to vacuum.

ガス導入13cは、酸素導入口5から真空チャンバー4内への酸素ガスを供給し、水蒸気導入口6から真空チャンバー4への水蒸気ガスを供給する。尚、酸素ガスと水蒸気ガスの比率を調整しながら注入する。   The gas introduction 13 c supplies oxygen gas from the oxygen introduction port 5 into the vacuum chamber 4 and supplies water vapor gas from the water vapor introduction port 6 to the vacuum chamber 4. In addition, it inject | pours adjusting the ratio of oxygen gas and water vapor | steam gas.

ヘリコン波プラズマ発生13dは、直流電源3aから電磁コイル3に電流を供給して石英ベルジャー2内に磁界を生じさせ、高周波発振器10からアンテナにRF電源を供給して石英ベルジャー2内にプラズマを発生させる。   The helicon wave plasma generator 13d generates a magnetic field in the quartz bell jar 2 by supplying current from the DC power source 3a to the electromagnetic coil 3, and generates plasma in the quartz bell jar 2 by supplying RF power from the high frequency oscillator 10 to the antenna. Let

一般にカットオフ周波数以下の電磁波はプラズマ中を伝搬できないが、磁界が存在すると荷電粒子は磁力線の周りを旋回するようになるため、磁力線を横切る成分は制限され、カットオフ周波数以下の電磁波もプラズマ中に侵入できるようになる。この電磁波は右回りの螺旋状の円偏波であり、ヘリコン波と呼ばれる。   In general, electromagnetic waves below the cutoff frequency cannot propagate through the plasma, but when a magnetic field is present, charged particles rotate around the magnetic field lines, so the components that cross the magnetic field lines are limited, and electromagnetic waves below the cutoff frequency are also in the plasma. Will be able to invade. This electromagnetic wave is a clockwise circularly polarized wave and is called a helicon wave.

ヘリコン波の縦波において、波動の位相速度と電子の熱速度が近いとき、相互作用が大きくなり、衝突を起こさずに効率良く波から電子へエネルギーが与えられるランダウ減衰と呼ばれる現象が起こり、ヘリコン波による高密度プラズマが生成される。   In the longitudinal wave of the helicon wave, when the wave phase velocity and the electron thermal velocity are close to each other, the interaction increases and a phenomenon called Landau attenuation occurs where energy is efficiently given from the wave to the electron without causing a collision. A high-density plasma is generated by waves.

レジスト剥離13eは、酸素プラズマによりマスク9の表面及び端面に付着したレジストを分解除去する。尚、酸化クロム界面においては、水蒸気雰囲気により、酸素プラズマがクロムをスパッターして反射率を劣化させるのを防止する。   The resist stripping 13e decomposes and removes the resist adhering to the surface and end face of the mask 9 by oxygen plasma. At the chromium oxide interface, the oxygen plasma prevents the oxygen plasma from sputtering chromium and deteriorating the reflectance.

プラズマの電位、電子密度又は電子温度に不均一があると、ウエハやマスク9等の基板に流入する電子電流とイオン電流が均等でなくなり、酸化膜の上部に多量の電荷が蓄積されてチャージアップが発生する。   If the plasma potential, electron density, or electron temperature is not uniform, the electron current and ion current flowing into the substrate such as the wafer or mask 9 will not be uniform, and a large amount of charge will accumulate on the top of the oxide film to charge up. Will occur.

ヘリコン波プラズマにより均一で高密度なプラズマを発生させると共に、プラズマ発生部とマスク9との距離を最適化することにより、マスク9基板の材料である酸化クロムやクロム膜質に対するプラズマによるダメージを抑えつつ、高いアッシングレートを確保することができる。尚、プラズマ発生部である石英ベルジャー2とマスク9との距離は、300から500mmの間で調整する。   While generating uniform and high-density plasma by helicon wave plasma and optimizing the distance between the plasma generating portion and the mask 9, damage to the mask 9 substrate material such as chromium oxide and chromium film quality is suppressed. A high ashing rate can be ensured. The distance between the quartz bell jar 2 which is a plasma generating part and the mask 9 is adjusted between 300 and 500 mm.

また、低温処理を実現するために、プラズマの発生又は停止を切り替えたり、高い状態又は低い状態を切り替えたり、状況に応じて制御することにより、マスク9の表面のプラズマダメージを防ぐこともできる。   Moreover, in order to implement | achieve low-temperature processing, the plasma damage of the surface of the mask 9 can also be prevented by switching generation | occurrence | production or a stop of plasma, switching a high state or a low state, or controlling according to a condition.

プラズマ停止13fは、マスク9からレジストが剥離されたら、高周波発振器10及び電磁コイル3などの電源を止めて、プラズマの発生を停止する。真空解除13gは、圧力調整バルブ14bを調整して、石英ベルジャー2及び真空チャンバー4内の圧力を大気圧に戻す。   When the resist is peeled off from the mask 9, the plasma stop 13f stops the power generation of the high-frequency oscillator 10 and the electromagnetic coil 3 to stop the generation of plasma. The vacuum release 13g adjusts the pressure adjusting valve 14b to return the pressure in the quartz bell jar 2 and the vacuum chamber 4 to atmospheric pressure.

ゲートバルブ開13hは、真空チャンバー4の内外の圧力が等しくなったら、マスク投入口7のゲートバルブ7aを開く。マスク取出し13iは、真空チャンバー4の中から洗浄済みのマスク9をマスク投入口7を通して取り出す。   The gate valve opening 13h opens the gate valve 7a of the mask inlet 7 when the pressure inside and outside the vacuum chamber 4 becomes equal. The mask take-out 13 i takes out the cleaned mask 9 from the vacuum chamber 4 through the mask insertion opening 7.

本発明は、枚葉式であり、1枚のマスク9を洗浄したら取り出して、次のマスク9を投入して洗浄する。均一なガスの分布を維持し、ダメージ抑制のために高速処理するには、多数枚処理できるバレル型よりも、枚葉式が好ましい。   The present invention is a single-wafer type, and when one mask 9 is cleaned, it is taken out, and the next mask 9 is loaded and cleaned. In order to maintain a uniform gas distribution and perform high-speed processing to suppress damage, a single wafer type is preferable to a barrel type that can process a large number of sheets.

図4は、本発明であるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法によるレジスト剥離レートを評価する条件を示した図であり、図5は、本発明であるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法によるレジスト剥離レートを評価した結果を示す表である。   FIG. 4 is a diagram showing conditions for evaluating the resist stripping rate by the mask resist stripping method using the plasma asher according to the present invention, and FIG. 5 shows the resist stripping rate by the mask resist stripping method using the plasma asher according to the present invention. It is a table | surface which shows the result evaluated.

マスクレジスト剥離方法1aにおいて、触針式段差膜厚測定器を用いてレジスト剥離レートを測定する。マスク9としてCrブランクを使用し、図4に示すように、マスク9上に13個の測定位置14を設定する。   In the mask resist stripping method 1a, the resist stripping rate is measured using a stylus type step thickness measuring device. Cr blank is used as the mask 9, and 13 measurement positions 14 are set on the mask 9 as shown in FIG.

尚、条件として、レジストはNEB22A、RF電源は2000W、圧力は30mTorr、酸素ガスの流量は100sccm、水蒸気ガスの流量は65sccm、ステージの設定温度は120℃、処理時間は1分とした。   As the conditions, the resist was NEB22A, the RF power source was 2000 W, the pressure was 30 mTorr, the flow rate of oxygen gas was 100 sccm, the flow rate of water vapor gas was 65 sccm, the set temperature of the stage was 120 ° C., and the processing time was 1 minute.

マスク9上の13個の測定位置14について、処理前のイニシャル膜厚、1分間処理した後の処理後膜厚、及びその差、即ち1分間に剥離された膜厚である剥離レート膜厚を、図5に示す。   For the 13 measurement positions 14 on the mask 9, the initial film thickness before processing, the film thickness after processing for 1 minute, and the difference between them, that is, the peeling rate film thickness that is the film peeled in 1 minute. As shown in FIG.

測定位置14全体の平均レートは708.1Å/minであり、マスク9の中心部の平均レートは805Å/minであり、マスク9の外周部の平均レートは650Å/minであった。   The average rate of the entire measurement position 14 was 708.1 / min, the average rate at the center of the mask 9 was 805 / min, and the average rate at the outer periphery of the mask 9 was 650 / min.

剥離レート膜厚の均一性は±25.1%であったが、目標値である±10%以内であることが望ましい。   The uniformity of the peeling rate film thickness was ± 25.1%, but is desirably within the target value of ± 10%.

図6は、本発明であるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法による反射率変動を評価する条件を示した図であり、図7は、本発明であるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法による反射率変動を評価した結果を示す表である。   FIG. 6 is a diagram showing conditions for evaluating the reflectance variation by the mask resist stripping method using the plasma asher according to the present invention. FIG. 7 shows the reflectance variation by the mask resist stripping method using the plasma asher according to the present invention. It is a table | surface which shows the result evaluated.

マスクレジスト剥離方法1aにおいて、反射率測定器を用いて反射率変動量を測定する。マスク9として洗浄後のCrブランクを使用し、図6に示すように、マスク9上に3個の測定地位14aを設定する。   In the mask resist peeling method 1a, the reflectance variation is measured using a reflectance measuring device. A cleaned Cr blank is used as the mask 9, and three measurement positions 14a are set on the mask 9, as shown in FIG.

尚、条件として、RF電源は2000W、圧力は30mTorr、酸素ガスの流量は100sccm、水蒸気ガスの流量は65sccm、ステージの設定温度は120℃、処理時間は60分とした。   As conditions, the RF power source was 2000 W, the pressure was 30 mTorr, the oxygen gas flow rate was 100 sccm, the water vapor gas flow rate was 65 sccm, the set temperature of the stage was 120 ° C., and the processing time was 60 minutes.

マスク9上の3個の測定位置14aについて、光源の波長を変えて測定した反射率変動量を、図7の上段に示す。   The reflectance fluctuation amount measured by changing the wavelength of the light source at three measurement positions 14a on the mask 9 is shown in the upper part of FIG.

波長を488nmとした場合の変動量の平均は−0.240%、波長を365nmとした場合の変動量の平均は−0.448%、波長を248nmとした場合の変動量の平均は−0.165%であった。   The average variation when the wavelength is 488 nm is −0.240%, the average variation when the wavelength is 365 nm is −0.448%, and the average variation when the wavelength is 248 nm is −0. It was 165%.

従来の酸素プラズマのみで洗浄する場合と比較する。Crブランクについて、酸素アッシャー15後に測定した反射率変動量を、図7の下段に示す。尚、処理時間は30分とした。   Compared with the case of cleaning only with conventional oxygen plasma. For the Cr blank, the reflectance fluctuation amount measured after the oxygen asher 15 is shown in the lower part of FIG. The processing time was 30 minutes.

酸素アッシャー15の場合では、どの波長においても反射率変動量が非常に大きいのに比べ、本発明であるマスクレジスト剥離方法1aの場合では、どの波長においても反射率変動量がかなり小さい。   In the case of the oxygen asher 15, the amount of change in reflectivity at any wavelength is very large, whereas in the case of the mask resist peeling method 1a of the present invention, the amount of change in reflectivity is considerably small at any wavelength.

本発明は、酸素プラズマによるドライアッシングであっても、水蒸気ガスを導入することにより、反射率の変動量はほとんどなくなり、マスク9上のクロムへのダメージがないことが分かる。   In the present invention, even when dry ashing is performed by oxygen plasma, it is understood that the amount of change in reflectivity is almost eliminated by introducing the water vapor gas, and the chromium on the mask 9 is not damaged.

図8は、本発明であるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法によるレジスト剥離レートと反射率変動を比較した表である。   FIG. 8 is a table comparing the resist stripping rate and the reflectance variation by the mask resist stripping method using the plasma asher according to the present invention.

マスクレジスト剥離方法1aの条件としては、RF電源は2000W、圧力は30mTorr、酸素ガスの流量は100sccm、水蒸気ガスの流量は65sccm、ステージの設定温度は120℃、処理時間は60分とした。   The conditions of the mask resist peeling method 1a were as follows: the RF power source was 2000 W, the pressure was 30 mTorr, the oxygen gas flow rate was 100 sccm, the water vapor gas flow rate was 65 sccm, the set temperature of the stage was 120 ° C., and the processing time was 60 minutes.

従来の酸素アッシャー15の条件としては、RF電源は2000W、圧力は30mTorr、酸素ガスの流量は165sccm、水蒸気ガスの流量は0sccm、ステージの設定温度は120℃、処理時間は30分とした。   The conditions for the conventional oxygen asher 15 were as follows: the RF power source was 2000 W, the pressure was 30 mTorr, the oxygen gas flow rate was 165 sccm, the water vapor gas flow rate was 0 sccm, the stage set temperature was 120 ° C., and the treatment time was 30 minutes.

レジスト剥離レートについては、マスクレジスト剥離方法1aの場合は708.1Å/min、酸素アッシャー15の場合は573.1Å/minであり、マスクレジスト剥離方法1aの方が勝っていた。   The resist strip rate was 708.1 kg / min in the case of the mask resist stripping method 1a and 573.1 kg / min in the case of the oxygen asher 15, and the mask resist stripping method 1a was superior.

反射率変動率については、マスクレジスト剥離方法1aの場合、波長が488nmで−0.240%、波長が365nmで−0.448%、波長が248nmで−0.165%であり、クロムの劣化はない。尚、反射率変動率の規格である2.0%以下を十分に満たすものである。   With respect to the reflectance fluctuation rate, in the case of the mask resist peeling method 1a, the wavelength is -0.240% at 488 nm, the wavelength is -0.448% at 365 nm, and the wavelength is -0.165% at 248 nm. There is no. Incidentally, it sufficiently satisfies 2.0% or less, which is the standard for the reflectance variation rate.

それに対して、酸素アッシャー15の場合、波長が488nmで44.17%、波長が365nmで39.66%、波長が248nmで19.84%であり、処理時間が半分にもかかわらずクロムがかなり劣化している。   On the other hand, in the case of the oxygen asher 15, the wavelength is 44.17% at 488 nm, the wavelength is 39.66% at 365 nm, and the wavelength is 248 nm at 19.84%. It has deteriorated.

図9は、本発明であるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法のガス比依存性を示したグラフである。ガス比を変えて、レジストを剥離した深さであるレジスト剥離量16(左縦軸)とマスク9等の基板温度16a(右縦軸)を示す。   FIG. 9 is a graph showing the gas ratio dependency of the mask resist stripping method using the plasma asher according to the present invention. The resist stripping amount 16 (left vertical axis) which is the depth at which the resist is stripped by changing the gas ratio and the substrate temperature 16a (right vertical axis) of the mask 9 and the like are shown.

尚、条件として、RF電源は2000W、圧力は30mTorr、ステージの設定温度は120℃、酸素ガスの流量は100、120、140、及び165sccm、水蒸気ガスの流量は65、45、25、及び0sccm、電磁コイルの入力及び出力電流は40A、処理時間は120秒とした。   As conditions, the RF power source is 2000 W, the pressure is 30 mTorr, the stage set temperature is 120 ° C., the oxygen gas flow rates are 100, 120, 140, and 165 sccm, the water vapor gas flow rates are 65, 45, 25, and 0 sccm, The input and output current of the electromagnetic coil was 40 A, and the processing time was 120 seconds.

マスクレジスト剥離方法1aにおいて、基板温度16aについては、ガス比が変わってもほとんど変わらず、130〜150℃である。   In the mask resist peeling method 1a, the substrate temperature 16a is almost unchanged even when the gas ratio is changed, and is 130 to 150 ° C.

レジスト剥離量16については、酸素が100で水蒸気が65のときは約2600Å、酸素が120で水蒸気が45のときは約3300Å、酸素が140で水蒸気が25のときは約3700Å、酸素が165で水蒸気が0のときは約2900Åである。   Regarding the resist stripping amount 16, when oxygen is 100 and water vapor is 65, about 2600 liters, when oxygen is 120 and water vapor is 45, about 3300 liters, when oxygen is 140 and water vapor is 25, about 3700 liters, oxygen is 165 When the water vapor is 0, it is about 2900 kg.

酸素ガスの流量が140sccm、水蒸気ガスの流量が25sccmのとき、即ち、水蒸気ガスの流量の割合が全体の流量に対して15.1%のときに、レジスト剥離量16が最も良くなる。   When the flow rate of oxygen gas is 140 sccm and the flow rate of water vapor gas is 25 sccm, that is, when the ratio of the flow rate of water vapor gas is 15.1% with respect to the total flow rate, the resist stripping amount 16 is the best.

図10は、本発明であるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法の低圧領域差によるアッシングレートの真空度の依存性を示したグラフである。尚、条件として、全体の流量率は165sccm/min、RF電源は2000Wとした。   FIG. 10 is a graph showing the dependence of the ashing rate on the degree of vacuum due to the low-pressure region difference in the mask resist peeling method using the plasma asher according to the present invention. As a condition, the overall flow rate was 165 sccm / min, and the RF power source was 2000 W.

図10において、符号17、17a及び17bの実線曲線がレジスト剥離レート(左縦軸)を示し、符号17c、17d及び17eの点線曲線が反射率変動(右縦軸)を示す。また、符号17及び17cは、圧力が10mTorrの場合、符号17a及び17dは、圧力が30mTorrの場合、符号17b及び17eは、圧力が40mTorrの場合を示す。   In FIG. 10, solid curve lines 17, 17 a, and 17 b indicate the resist stripping rate (left vertical axis), and dotted line curves 17 c, 17 d, and 17 e indicate the reflectance fluctuation (right vertical axis). Reference numerals 17 and 17c denote a case where the pressure is 10 mTorr, reference numerals 17a and 17d denote a case where the pressure is 30 mTorr, and reference numerals 17b and 17e denote a case where the pressure is 40 mTorr.

マスクレジスト剥離方法1aにおいて、レジスト剥離レートは、圧力が40mTorrの場合より30mTorrの場合の方が、30mTorrの場合より10mTorrの場合の方が良い。   In the mask resist peeling method 1a, the resist peeling rate is better when the pressure is 30 mTorr than when the pressure is 40 mTorr, and when the pressure is 10 mTorr than when the pressure is 30 mTorr.

これは、低圧領域の方が、気体分子が他の気体分子に一度衝突してから次に衝突するまでの飛行距離である平均自由行程が長くなるため、レジスト剥離レートが改善されるためである。   This is because, in the low pressure region, the mean free path, which is the flight distance from one collision of a gas molecule to another gas molecule, and the next collision becomes longer, so the resist stripping rate is improved. .

また、水蒸気ガス分圧が高いとレジスト剥離レートが抑えられるが、水蒸気ガス分圧が下がり、酸素ガス分圧が上がってくるとレジスト剥離レートが上がる。尚、水蒸気ガス分圧は、酸素及び水蒸気の圧力全体に対する水蒸気のみの圧力を意味する。   Further, when the water vapor gas partial pressure is high, the resist stripping rate is suppressed, but when the water vapor gas partial pressure is lowered and the oxygen gas partial pressure is raised, the resist stripping rate is increased. The partial pressure of water vapor gas means a pressure of only water vapor with respect to the whole pressure of oxygen and water vapor.

反面、酸素ガス分圧が上がると、マスク9上のクロムへのダメージが増え、反射率変動が生じてくる。尚、圧力が低いと平均自由行程が長くなるため、反射率変動も生じやすくなる。   On the other hand, when the oxygen gas partial pressure increases, the damage to the chromium on the mask 9 increases and the reflectance fluctuates. Note that, when the pressure is low, the mean free path becomes long, and the reflectance fluctuation is likely to occur.

40mTorrの場合では、水蒸気ガス分圧が約5%以下になると反射率変動が始まることが分かり、30mTorrの場合では、水蒸気ガス分圧が約10%以下になると反射率変動が始まることが分かり、10mTorrの場合では、水蒸気ガス分圧が約15%以下になると反射率変動が始まることが分かる。   In the case of 40 mTorr, it can be seen that the reflectance fluctuation starts when the water vapor gas partial pressure becomes about 5% or less, and in the case of 30 mTorr, the reflectance fluctuation starts when the water vapor gas partial pressure becomes about 10% or less, In the case of 10 mTorr, it can be seen that the reflectance fluctuation starts when the water vapor gas partial pressure is about 15% or less.

即ち、圧力が高くなると反射率変動が少なくなるが、レジスト剥離レートも下がる。尚、圧力が10mTorrでも水蒸気ガス分圧が15%以上で行えば、マスク9表面の酸化クロムの反射率変動を抑えつつ、レジストを剥離することができる。また、高速でアッシングしてオーバーアッシングしたとしても反射率変動は起こらない。   That is, as the pressure increases, the reflectance fluctuation decreases, but the resist stripping rate also decreases. If the water vapor gas partial pressure is 15% or more even when the pressure is 10 mTorr, the resist can be peeled while suppressing the change in the reflectance of chromium oxide on the surface of the mask 9. Even if ashing is performed at high speed and overashing is performed, the reflectance does not fluctuate.

以上のように、本発明であるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法は、酸素及び水蒸気を用いたプラズマによるアッシングで行うことにより、マスクの表面及び端面のレジストを効率良く剥離できる上に、マスク表面の反射率変動値を検出限界以下に抑えることができる。   As described above, the mask resist stripping method using the plasma asher according to the present invention can efficiently strip the resist on the mask surface and the end face by performing ashing with plasma using oxygen and water vapor, The reflectance fluctuation value can be suppressed below the detection limit.

本発明であるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the mask resist peeling method by the plasma asher which is this invention. 本発明であるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法におけるレジスト剥離装置の正面を一部カットした斜視図である。It is the perspective view which partially cut the front of the resist peeling apparatus in the mask resist peeling method by the plasma asher which is this invention. 本発明であるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法におけるレジスト剥離装置の断面図である。It is sectional drawing of the resist peeling apparatus in the mask resist peeling method by the plasma asher which is this invention. 本発明であるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法によるレジスト剥離レートを評価する条件を示した図である。It is the figure which showed the conditions which evaluate the resist stripping rate by the mask resist stripping method by the plasma asher which is this invention. 本発明であるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法によるレジスト剥離レートを評価した結果を示す表である。It is a table | surface which shows the result of having evaluated the resist stripping rate by the mask resist stripping method by the plasma asher which is this invention. 本発明であるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法による反射率変動を評価する条件を示した図である。It is the figure which showed the conditions which evaluate the reflectance fluctuation | variation by the mask resist peeling method by the plasma asher which is this invention. 本発明であるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法による反射率変動を評価した結果を示す表である。It is a table | surface which shows the result of having evaluated the reflectance fluctuation | variation by the mask resist peeling method by the plasma asher which is this invention. 本発明であるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法によるレジスト剥離レートと反射率変動を比較した表である。It is the table | surface which compared the resist stripping rate by the mask resist stripping method by the plasma asher which is this invention, and a reflectance fluctuation | variation. 本発明であるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法のガス比依存性を示したグラフである。It is the graph which showed the gas ratio dependence of the mask resist peeling method by the plasma asher which is this invention. 本発明であるプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法の低圧領域差によるアッシングレートの真空度の依存性を示したグラフである。It is the graph which showed the dependence of the ashing rate by the vacuum degree by the low voltage | pressure area | region difference of the mask resist peeling method by the plasma asher which is this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 レジスト剥離装置
1a レジスト剥離方法
2 石英ベルジャー
3 電磁コイル
3a 直流電源
4 真空チャンバー
4a 永久磁石
5 酸素導入口
6 水蒸気導入口
7 マスク投入口
7a ゲートバルブ
8 ステージ
8a マスクホルダー
8b ピックアップピン機構
9 マスク
10 高周波発振器
10a アンテナ
11 マッチングボックス
12 真空ポンプ
12a 真空配管
12b 圧力調整バルブ
13 マスク載置
13a ゲートバルブ閉
13b 真空化
13c ガス導入
13d ヘリコン波プラズマ発生
13e レジスト剥離
13f プラズマ停止
13g 真空解除
13h ゲートバルブ開
13i マスク取出し
14 測定位置
14a 測定位置
15 酸素アッシャー
16 レジスト剥離量
16a 基板温度
17 10mTorrでのレジスト剥離レート
17a 30mTorrでのレジスト剥離レート
17b 40mTorrでのレジスト剥離レート
17c 10mTorrでの反射率変動
17d 30mTorrでの反射率変動
17e 40mTorrでの反射率変動
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Resist peeling apparatus 1a Resist peeling method 2 Quartz bell jar 3 Electromagnetic coil 3a DC power supply 4 Vacuum chamber 4a Permanent magnet 5 Oxygen inlet 6 Water vapor inlet 7 Mask inlet 7a Gate valve 8 Stage 8a Mask holder 8b Pickup pin mechanism 9 Mask 10 High-frequency oscillator 10a Antenna 11 Matching box 12 Vacuum pump 12a Vacuum piping 12b Pressure adjustment valve 13 Mask placement 13a Gate valve close 13b Vacuum 13c Gas introduction 13d Helicon wave plasma generation 13e Resist stripping 13f Plasma stop 13g Vacuum release 13h Gate valve open 13i Mask removal 14 Measurement position 14a Measurement position 15 Oxygen asher 16 Resist stripping amount 16a Substrate temperature 17 Resist stripping rate at 10 mTorr 1 Change in reflectance at the reflectance variation 17e 40 mTorr in reflectance variation 17d 30 mTorr in the resist stripping rate 17c 10 mTorr in the resist stripping rate 17b 40 mTorr at a 30 mTorr

Claims (4)

ヘリコン波プラズマを発生させる石英ベルジャーを連設した真空チャンバーと、前記石英ベルジャーに高周波電圧を印加する高周波発振器と、ヘリコン波プラズマを制御する磁界を発生させるために前記石英ベルジャーの周囲に配置した電磁コイルと、前記石英ベルジャーに近い前記真空チャンバー内上部に設けた酸素ガスを導入するための酸素導入口と、マスクに近い前記真空チャンバー内下部に設けた水蒸気ガスを導入するための水蒸気導入口と、前記真空チャンバーの下部に設けたマスクを載置するためのステージと、マスクを前記ステージから浮かせて保持するためのピックアップピン機構を備えたマスクホルダーと、ゲートバルブを開閉してマスクを前記ステージに置いたり取り出したりするマスク投入口と、前記石英ベルジャー及び真空チャンバー内を真空にする真空ポンプとからなり、
マスクの表面及び端面にヘリコン波プラズマを多量に発生させつつ、クロム界面では水蒸気によりエッチングレートを制御し、ヘリコン波プラズマによりマスクの表面及び端面に付着したレジストを洗浄することを特徴とするプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離装置。
A vacuum chamber provided with a quartz bell jar for generating helicon wave plasma, a high frequency oscillator for applying a high frequency voltage to the quartz bell jar, and an electromagnetic wave disposed around the quartz bell jar for generating a magnetic field for controlling the helicon wave plasma. A coil, an oxygen inlet for introducing oxygen gas provided in the upper part of the vacuum chamber near the quartz bell jar, and a water vapor inlet for introducing water vapor gas provided in the lower part of the vacuum chamber near the mask A stage for placing a mask provided in a lower part of the vacuum chamber; a mask holder having a pickup pin mechanism for floating and holding the mask from the stage; and a gate valve that opens and closes the mask to the stage. A mask slot to be placed on and removed from the quartz bell jar Fine vacuum chamber consists of a vacuum pump to a vacuum,
A plasma asher characterized in that a large amount of helicon wave plasma is generated on the surface and end face of the mask , the etching rate is controlled by water vapor at the chrome interface, and the resist adhering to the surface and end face of the mask is cleaned by the helicon wave plasma. Mask resist stripping device.
酸素導入口を石英ベルジャーに近い真空チャンバーの上部に設置し、水蒸気導入口をマスクに近い真空チャンバーの下部に設置した上で、真空チャンバー内のステージにマスクを載せ、マスク投入口を閉じた後に、真空ポンプを利用して石英ベルジャー及び真空チャンバー内を低圧化し、酸素導入口から酸素ガスを導入及び水蒸気導入口から水蒸気ガスを導入しながら、電磁コイルに電流を流して石英ベルジャー内に磁界を発生させた状態で、高周波発振器で石英ベルジャー内に高周波電圧を印加してマスクの表面及び端面にヘリコン波プラズマを多量に発生させつつ、クロム界面では水蒸気によりエッチングレートを制御し、マスクの表面及び端面に付着したレジストを洗浄することを特徴とするプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法。 After installing the oxygen inlet at the top of the vacuum chamber near the quartz bell jar and the water vapor inlet at the bottom of the vacuum chamber near the mask, place the mask on the stage in the vacuum chamber and close the mask inlet Using a vacuum pump, the quartz bell jar and the vacuum chamber are reduced in pressure, oxygen gas is introduced from the oxygen inlet, and water vapor is introduced from the steam inlet, while a current is passed through the electromagnetic coil to generate a magnetic field in the quartz bell jar. In the generated state, a high frequency voltage is applied to the quartz bell jar with a high frequency oscillator to generate a large amount of helicon wave plasma on the surface and end face of the mask, while the etching rate is controlled by water vapor at the chrome interface, and the surface of the mask and Mask resist by plasma asher characterized by cleaning resist adhering to end face Isolation Method. 真空チャンバー内の圧力を30mTorr以下、好ましくは10mTorrに低圧化することによりアッシングレートを早くし、水蒸気の分圧比を15%以上とすることによりマスク表面のクロムの反射率変動を抑えることを特徴とする請求項2に記載のプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法。 The ashing rate is increased by lowering the pressure in the vacuum chamber to 30 mTorr or less, preferably 10 mTorr, and the water vapor partial pressure ratio is set to 15% or more to suppress the change in the reflectance of chromium on the mask surface. A method for removing a mask resist using a plasma asher according to claim 2 . 石英ベルジャーとマスクとの距離を300から500mmに設定し、マスク表面のクロムへのダメージを抑えたことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のプラズマアッシャーによるマスクレジスト剥離方法。 4. The mask resist stripping method using plasma asher according to claim 2, wherein the distance between the quartz bell jar and the mask is set to 300 to 500 mm, and damage to chromium on the mask surface is suppressed.
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