JP4968028B2 - Resist remover - Google Patents

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Description

この発明は半導体素子の製造過程で基板の表面に形成されたレジスト特に高ドーズイオン注入レジストを除去するための技術に関する。   The present invention relates to a technique for removing a resist formed on a surface of a substrate in a manufacturing process of a semiconductor element, particularly a high dose ion implantation resist.

基板上の高ドーズイオン注入レジストを除去するための技術として例えば以下の特許文献に開示されたものがある。   As a technique for removing the high dose ion implantation resist on the substrate, for example, there is one disclosed in the following patent document.

特許文献1のプラズマ処理方法及びその装置は基板バイアス印加手段と基板加熱手段を有するヘリコン波プラズマ処理を用いて基板にプラズマ処理を施している。具体的にはヘリコン波プラズマによる高イオン電流を利用したイオンモード主体のプラズマ処理と非共鳴の誘導結合プラズマによるラジカルモード主体のプラズマ処理とによって基板上のレジストマスクを除去している。   The plasma processing method and apparatus of Patent Document 1 perform plasma processing on a substrate using helicon wave plasma processing having substrate bias applying means and substrate heating means. Specifically, the resist mask on the substrate is removed by ion mode-based plasma processing using a high ion current by helicon wave plasma and radical mode-based plasma processing by non-resonant inductively coupled plasma.

特許文献2のプラズマ処理方法及びその装置はUV光に対し透明な誘電体材料による透明ベルジャを有するヘリコン波プラズマ発生源を有するプラズマ処理装置によって基板のレジストマスクの硬化変質層をアッシングしている。次いで、オゾン中UV光照射によって前記基板上のレジストマスクの未変質層をアッシングしている。   In the plasma processing method and apparatus of Patent Document 2, the hardened altered layer of the resist mask of the substrate is ashed by a plasma processing apparatus having a helicon wave plasma generation source having a transparent bell jar made of a dielectric material transparent to UV light. Next, the unaltered layer of the resist mask on the substrate is ashed by UV light irradiation in ozone.

特許文献3のレジスト除去方法及びその装置は基板を加熱して基板表面上のレジストにポッピング現象を故意に起こさせている。そして、この基板を冷却した後に粘着テープによって前記レジストを剥離し、引き続き酸素プラズマ、オゾン(例えば特許文献4等参照)またはUVとオゾンの組合せによりアッシングを行っている。
特開平8−69896号公報(段落0010〜0016) 特開平8−139004号公報(段落0011〜0023) 特開平9−27473号公報(段落0008〜0011) 特開2006−294842号公報(段落0016,0026)
The resist removal method and apparatus of Patent Document 3 intentionally cause a popping phenomenon in the resist on the substrate surface by heating the substrate. And after cooling this board | substrate, the said resist is peeled off with an adhesive tape, and ashing is performed by oxygen plasma, ozone (for example, refer patent document 4 etc.) or the combination of UV and ozone continuously.
JP-A-8-69896 (paragraphs 0010 to 0016) JP-A-8-139004 (paragraphs 0011 to 0023) JP-A-9-27473 (paragraphs 0008 to 0011) JP 2006-294842 A (paragraphs 0016, 0026)

高ドーズイオン注入レジストは硬化した層が基板の表面に膜状に形成されている。このレジストの下地には柔らかいレジスト(未変質層)があるため、基板を昇温させると例えば200℃以上まで加熱すると前記下地の未変質層からの脱ガスや熱膨張差で表面がひび割れ吹き飛ぶ所謂ポッピング現象を引き起こす。この吹き飛んだ基板表面の硬化層は基板のみならず基板を格納するチャンバ内も汚染させる。   In the high dose ion implantation resist, a hardened layer is formed in a film shape on the surface of the substrate. Since there is a soft resist (unmodified layer) under the resist, when the substrate is heated, for example, when heated to 200 ° C. or more, the surface is cracked and blown away due to degassing or thermal expansion difference from the underlying unmodified layer. Causes a popping phenomenon. The hardened layer on the blown substrate surface contaminates not only the substrate but also the chamber in which the substrate is stored.

したがって、特許文献3に例示されるような加熱工程を有する除去方法は基板から得られるデバイスの歩留まりを落とす。また、製造装置のメンテナンス周期も短くしなければならず、基板のスループットに影響を及ぼす。   Therefore, the removal method having the heating step exemplified in Patent Document 3 reduces the yield of devices obtained from the substrate. In addition, the maintenance cycle of the manufacturing apparatus must be shortened, which affects the throughput of the substrate.

一方、特許文献1、特許文献2及び特許文献4に例示される処理方法はポッピング現象の抑制は可能となるが、プラズマ発生装置を具備する必要がある。プラズマ発生装置は高価であると共に、これを具備させるとレジストを除去するための装置構成が大型化する。また、レジスト除去する際のエネルギーコストが高くなる。   On the other hand, the processing methods exemplified in Patent Document 1, Patent Document 2 and Patent Document 4 can suppress the popping phenomenon, but need to have a plasma generator. The plasma generation apparatus is expensive, and if it is provided, the apparatus configuration for removing the resist becomes large. In addition, the energy cost for removing the resist increases.

オゾンと不飽和炭化水素ガスを用いたレジスト除去法は低温で処理可能で、装置構成が簡便だが、従来の方法では不飽和炭化水素ガスをチャンバ側壁から導入し、試料上部から供給された高濃度オゾンとの混合部でレジストを除去するため、近年の大口径化した半導体基板やFPD(Flat Panel Display)では、基板の中央部まで十分な濃度の不飽和炭化水素ガスが到達することができず、レジスト除去速度が落ち面内均一性が悪くなる。   The resist removal method using ozone and unsaturated hydrocarbon gas can be processed at low temperature and the equipment configuration is simple, but the conventional method introduces unsaturated hydrocarbon gas from the side wall of the chamber and supplies a high concentration supplied from the top of the sample. Since the resist is removed in a mixed portion with ozone, in a recent large-diameter semiconductor substrate or FPD (Flat Panel Display), an unsaturated hydrocarbon gas having a sufficient concentration cannot reach the central portion of the substrate. As a result, the resist removal rate is lowered and the in-plane uniformity is deteriorated.

そこで、前記課題を解決するためのレジスト除去装置は、基板を加熱可能に格納すると共に当該基板の温度が90℃以下となるように内圧が大気圧よりも低圧に制御されるチャンバと、このチャンバ内でプラズマを発生させていない雰囲気にてオゾンガスと不飽和炭化水素ガスを前記基板に供給して当該基板上のレジストを除去するシャワーヘッドとを備え、前記シャワーヘッドは、前記オゾンガスを流通させるオゾンガス室と、前記不飽和炭化水素ガスを流通させる不飽和炭化水素ガス室と、前記オゾンガス室内のオゾンガスと前記不飽和炭化水素ガス室内の不飽和炭化水素ガスを個別に前記基板の表面に散気させる散気部材とを備える。 Therefore, the problems resist removing apparatus for solving comprises a chamber internal pressure so that the temperature of the substrate is 90 ° C. or less is controlled to lower pressure than the atmospheric pressure stores the substrate heatable, this chamber A shower head that supplies ozone gas and unsaturated hydrocarbon gas to the substrate in an atmosphere in which plasma is not generated, and removes the resist on the substrate, and the shower head circulates the ozone gas. A chamber, an unsaturated hydrocarbon gas chamber through which the unsaturated hydrocarbon gas is circulated, and ozone gas in the ozone gas chamber and unsaturated hydrocarbon gas in the unsaturated hydrocarbon gas chamber are individually diffused on the surface of the substrate. A diffuser member.

以上のレジスト除去装置によれば90℃以下で基板のレジスト除去を行えるので高ドーズイオン注入レジストの処理でもポッピング現象の発生が防止される。また、大気圧より低圧の減圧状態で基板のレジストを除去するようにしているので爆発の危険を伴う高濃度のオゾンガスが使用されても安全性が確保される。さらに、オゾンガスと不飽和炭化水素ガスとが予め混合されないで個別に基板に供されるのでレジストの除去に寄与する寿命の短いラジカル種の多くが前記レジストの表面付近で効率的に発生し、レジスト除去速度及びその面内均一性が向上する。前記不飽和炭化水素ガスとしてはエチレンに例示される炭素の二重結合を有する炭化水素(アルケン)やアセチレンに例示される炭素の三重結合を有する炭化水素(アルキン)が挙げられる他、ブチレン等の低分子量のものを使用することが考えられる。 According to the above resist removing apparatus , the resist can be removed from the substrate at 90 ° C. or lower, so that the popping phenomenon can be prevented even in the processing of the high dose ion implantation resist. In addition, since the resist on the substrate is removed under a reduced pressure lower than the atmospheric pressure, safety is ensured even if high-concentration ozone gas with a risk of explosion is used. Furthermore, since ozone gas and unsaturated hydrocarbon gas are not separately mixed and provided separately to the substrate, many of the short-lived radical species that contribute to resist removal are efficiently generated near the resist surface. The removal rate and its in-plane uniformity are improved. Examples of the unsaturated hydrocarbon gas include hydrocarbons having a carbon double bond exemplified by ethylene (alkene) and hydrocarbons having a carbon triple bond exemplified by acetylene (alkyne), as well as butylene. It is conceivable to use a low molecular weight.

前記シャワーヘッドにおいて、前記オゾンガス室及び不飽和炭化水素ガス室は階層的に配置するようにするとよい。装置構成の小型化が可能となる。 In the shower head , the ozone gas chamber and the unsaturated hydrocarbon gas chamber may be arranged hierarchically. The apparatus configuration can be reduced in size.

前記シャワーヘッドにおいて、前記散気部材には前記オゾンガスが吐出される孔と前記不飽和炭化水素ガスが吐出される孔とが複数形成されるようにするとよい。前記基板のレジストを均一に除去できる。 In the shower head , the diffuser member may be formed with a plurality of holes through which the ozone gas is discharged and holes through which the unsaturated hydrocarbon gas is discharged. The resist on the substrate can be removed uniformly.

前記シャワーヘッドにおいて、前記オゾンガスが吐出される孔と前記不飽和炭化水素ガスが吐出される孔は等間隔に配置されるとよい。前記基板のレジスト表面近傍でオゾンガスと不飽和炭化水素ガスとが均等に接触しそして反応しやすくなり、この反応によってレジスト除去に寄与するラジカル種が前記レジスト表面上に均一に生じやすくなる。 In the shower head , the hole from which the ozone gas is discharged and the hole from which the unsaturated hydrocarbon gas is discharged may be arranged at equal intervals. In the vicinity of the resist surface of the substrate, the ozone gas and the unsaturated hydrocarbon gas come into contact with each other and react easily, and by this reaction, radical species contributing to resist removal are easily generated uniformly on the resist surface.

前記シャワーヘッドにおいて、前記オゾンガス室は前記不飽和炭化水素ガス室よりも上段または下段に配置され、前記オゾンガス室及び前記不飽和炭化水素ガス室は仕切り板によって仕切られると共に前記仕切り板には前記オゾンガスまたは不飽和炭化水素ガスが供される配管が接続され、この配管の下端が前記散気部材のオゾンガスまたは不飽和炭化水素ガスが吐出される孔に接続されるようにするとよい。前記シャワーヘッドはその装置構成がより一層簡略化され小型化が可能となる。 In the shower head , the ozone gas chamber is disposed above or below the unsaturated hydrocarbon gas chamber, the ozone gas chamber and the unsaturated hydrocarbon gas chamber are partitioned by a partition plate, and the ozone gas is included in the partition plate. Alternatively, a pipe to which unsaturated hydrocarbon gas is supplied is connected, and the lower end of this pipe may be connected to a hole through which the ozone gas or unsaturated hydrocarbon gas of the air diffuser is discharged. The shower head is further simplified in device configuration and can be downsized.

したがって、以上の発明によれば90℃以下の低温のもとでのレジスト除去が基板上で面内均一に実現し効率的に行える。また、前記低温でレジストを除去できるので、下地の金属類を酸化させない。特に、高ドーズイオン注入レジストをポッピング現象の発生を防止させながら除去できる。さらに、プラズマ等を用いていないので、レジストを除去する際のエネルギーコストの低減と装置構成の単純化が図れる。   Therefore, according to the above invention, the resist removal under a low temperature of 90 ° C. or less can be realized in a uniform manner on the substrate and efficiently performed. Further, since the resist can be removed at the low temperature, the underlying metals are not oxidized. In particular, the high dose ion implantation resist can be removed while preventing the occurrence of the popping phenomenon. Furthermore, since no plasma or the like is used, the energy cost for removing the resist can be reduced and the apparatus configuration can be simplified.

図1は発明の実施形態に係るレジスト除去装置の概略構成を示した断面図である。   FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a resist removing apparatus according to an embodiment of the invention.

レジスト除去装置1はチャンバ2と真空ポンプ3とヒータ4とを備える。チャンバ2はレジスト17の除去に供される基板16を格納すると共にオゾンガス(O3)と不飽和炭化水素ガスを導入する。レジスト17としては図5に例示されたArF用レジスト、KrF用レジスト、G,I線用レジスト等が挙げられる。 The resist removal apparatus 1 includes a chamber 2, a vacuum pump 3, and a heater 4. The chamber 2 stores a substrate 16 to be used for removing the resist 17 and introduces ozone gas (O 3 ) and unsaturated hydrocarbon gas. Examples of the resist 17 include the ArF resist, the KrF resist, the G and I line resists exemplified in FIG.

チャンバ2は天井部から不飽和炭化水素ガス及びオゾンガスを導入している。チャンバ2内に導入されたガスは底部から真空ポンプ3によって吸引排出されるようになっている。   The chamber 2 introduces unsaturated hydrocarbon gas and ozone gas from the ceiling. The gas introduced into the chamber 2 is sucked and discharged by the vacuum pump 3 from the bottom.

不飽和炭化水素ガスとしてはエチレンに例示される炭素の2重結合を有する炭化水素(アルケン)やアセチレンに例示される3重結合を有する炭化水素(アルキン)が挙げられる。不飽和炭化水素ガスはチャンバ2のシャワーヘッド12に接続された配管5を介してチャンバ2内に導入される。配管5には不飽和炭化水素ガスを充填したガスボンベ6が接続されている。   Examples of the unsaturated hydrocarbon gas include hydrocarbons having a carbon double bond (alkene) exemplified by ethylene and hydrocarbons (alkyne) having a triple bond exemplified by acetylene. The unsaturated hydrocarbon gas is introduced into the chamber 2 through a pipe 5 connected to the shower head 12 of the chamber 2. A gas cylinder 6 filled with an unsaturated hydrocarbon gas is connected to the pipe 5.

オゾンガスとしては超高濃度オゾンガスが用いられる。超高濃度オゾンガスは明電舎製のピュアオゾンジェネレータ(MPOG−HM1A1)に例示されるオゾン発生装置8から配管7を介して導入される。超高濃度オゾンガスは例えばオゾン含有ガスを蒸気圧の差に基づいてオゾンのみを液化分離した後に再び気化して得られる。より具体的には特開2001−304756や特開2003−20209の特許文献に開示されたオゾン生成装置から得られたオゾンガスが挙げられる。前記オゾン生成装置はオゾンと他のガス成分(例えば酸素)の蒸気圧の差に基づきオゾンのみを液化分離して超高濃度(オゾン濃度≒100%)のオゾンガスを製造している。特に、特開2003−20209のオゾン供給装置はオゾンのみを液化及び気化させるチャンバを複数備え、これらのチャンバを個別に温度制御することで超高濃度オゾンガスを連続的に供給できるようになっている。そして、この超高濃度オゾンガス連続供給方式に基づく市販のオゾン発生装置として例示されるのが前記ピュアオゾンジェネレータである。   As the ozone gas, an ultra-high concentration ozone gas is used. The ultra-high concentration ozone gas is introduced through a pipe 7 from an ozone generator 8 exemplified by a pure ozone generator (MPOG-HM1A1) manufactured by Meidensha. The ultra-high concentration ozone gas is obtained, for example, by vaporizing ozone-containing gas again after liquefying and separating only ozone based on the difference in vapor pressure. More specifically, ozone gas obtained from an ozone generator disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-304756 and 2003-20209 can be given. The ozone generator produces an ultra-high-concentration (ozone concentration≈100%) ozone gas by liquefying and separating only ozone based on the difference in vapor pressure between ozone and other gas components (for example, oxygen). In particular, the ozone supply device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-20209 includes a plurality of chambers that liquefy and vaporize only ozone, and the temperature of these chambers can be individually controlled to continuously supply ultra-high-concentration ozone gas. . The pure ozone generator is exemplified as a commercially available ozone generator based on this ultra-high concentration ozone gas continuous supply system.

オゾンガスは前記超高濃度オゾンガスに限定されない。例えばオゾン濃度が数十%以上のオゾンガスが挙げられる。これは、大気圧下では反応性が高く危険を伴うが、減圧状態で使用することにより安全に取り扱える。大気圧では14.3〜38vol%のオゾン濃度で持続性分解領域、〜44vol%のオゾン濃度で突燃領域、44vol%〜のオゾン濃度で爆発領域となる(杉光英俊,オゾンの基礎と応用,光琳社,1996,pp.187)。   The ozone gas is not limited to the ultra-high concentration ozone gas. For example, ozone gas having an ozone concentration of several tens% or more can be mentioned. This is highly reactive and dangerous under atmospheric pressure, but can be handled safely by using it under reduced pressure. At atmospheric pressure, the ozone concentration ranges from 14.3 to 38 vol% and becomes the persistent decomposition region, the ozone concentration ranges from -44 vol% to the impact region, and the ozone concentration ranges from 44 vol% to the ozone region (Hidetoshi Sugimitsu, Basic and Application of Ozone Kogyosha, 1996, pp. 187).

シャワーヘッド12は不飽和炭化水素ガス及びオゾンガスを散気する機能と共にチャンバ2を密閉する蓋の機能を有する。シャワーヘッド12は補助封止部材を介してチャンバ2を封止する。補助封止部材としては例えばフッ素ゴムやシリコンゴムのような耐オゾン性の材料からなるOリングが採用される。   The shower head 12 has a function of diffusing unsaturated hydrocarbon gas and ozone gas and a function of a lid for sealing the chamber 2. The shower head 12 seals the chamber 2 via an auxiliary sealing member. As the auxiliary sealing member, for example, an O-ring made of an ozone resistant material such as fluorine rubber or silicon rubber is employed.

シャワーヘッド12は散気板31と散気管32と枠部33とスペーサ34と仕切り板35と仕切り板枠36と蓋37とから成る。散気板31はチャンバ2内の基板16にオゾンガス及び不飽和炭化水素ガスを個別に散気するための部材である。散気板31はチャンバ2の上部の開口部を塞ぐように設置されている。散気板31にはオゾンガスを吐出させる孔38と不飽和炭化水素ガスを吐出させる孔39とが複数形成されている。散気板31の上面の周縁には枠部33を介して仕切り板枠36が設置される。仕切り板枠36にはガスボンベ6に連結された配管5が接続されている。仕切り板35と仕切り板枠36とによって形成された空間41はオゾンガスが流通するガス室として機能する。空間41は蓋37によって封止される。蓋37の中心部には配管7が接続されている。そして、この配管7にはオゾン発生装置8が接続されている。 The shower head 12 includes a diffuser plate 31, a diffuser tube 32, a frame portion 33, a spacer 34, a partition plate 35, a partition plate frame 36, and a lid 37. The diffuser plate 31 is a member for individually diffusing ozone gas and unsaturated hydrocarbon gas to the substrate 16 in the chamber 2. The diffuser plate 31 is installed so as to close the opening at the top of the chamber 2. The diffuser plate 31 is formed with a plurality of holes 38 for discharging ozone gas and holes 39 for discharging unsaturated hydrocarbon gas. A partition plate frame 36 is installed on the periphery of the upper surface of the diffuser plate 31 via a frame portion 33 . A pipe 5 connected to the gas cylinder 6 is connected to the partition frame 36. Space 41 formed by the partition plate 35 and the partition plate frame 36 serves as a gas chamber in which ozone gas flows. The space 41 is sealed with a lid 37. A pipe 7 is connected to the center of the lid 37. An ozone generator 8 is connected to the pipe 7.

孔38,39は図2に示されたように散気板31の面に等間隔に配置されるように形成される。レジスト除去速度の速い箇所は不飽和炭化水素ガスよりもオゾンの流れの影響を受けており、オゾンが吹き付けられた部分で速くなっている。そこで、散気板31のようにオゾンガスと不飽和炭化水素ガスとを予め混合させないで個別に基板16に吹きつけることでレジスト17の除去に寄与する寿命の短いラジカル種(例えば水素ラジカル)の多くが基板16のレジスト17の表面付近で効率的に発生し、除去速度が向上する。また、孔38,39は等間隔に配置されているので、基板16のレジスト17の表面近傍でオゾンガスと不飽和炭化水素ガスとが均等に接触して反応して前記ラジカル種がレジスト17の表面上に均一に生じやすくなる。   The holes 38 and 39 are formed so as to be arranged at equal intervals on the surface of the diffuser plate 31 as shown in FIG. The portion where the resist removal speed is fast is more affected by the flow of ozone than the unsaturated hydrocarbon gas, and the portion where ozone is sprayed is faster. Therefore, many kinds of radical species (for example, hydrogen radicals) having a short lifetime that contribute to the removal of the resist 17 by spraying the substrate 16 separately without previously mixing ozone gas and unsaturated hydrocarbon gas as in the diffuser plate 31. Is efficiently generated in the vicinity of the surface of the resist 17 on the substrate 16, and the removal speed is improved. Further, since the holes 38 and 39 are arranged at equal intervals, the ozone species and the unsaturated hydrocarbon gas come into contact with each other and react in the vicinity of the surface of the resist 17 of the substrate 16 to cause the radical species to react with the surface of the resist 17. It tends to occur uniformly on the top.

孔38には散気管32の一端が接続されている。散気管32はオゾン発生装置8から配管7を介して仕切り板35上に供給されたオゾンガスをチャンバ2内に移行させるための配管である。散気管32の他端は仕切り板35にはめ込まれている散気管32はスペーサ34によって支持されている。散気板31と枠部33と仕切り板35と仕切り板枠36とによって形成された空間42は配管を介してガスボンベ6から供給された不飽和炭化水素ガスが流通するガス室として機能する。また、スペーサ34と仕切り板35との間には図示省略の封止部材が介在することで空間42内での不飽和炭化水素とオゾンとの反応が防止される。尚、シャワーヘッド12は上層からオゾンガスを供給し、下層から不飽和炭化水素ガスの供給する形態となっているが、発明に係るガスの供給形態はこれに限定しない。したがって、オゾンガスを下層から供する一方で不飽和炭化水素ガスを上層から供する形態としてもよい。 One end of the diffuser tube 32 is connected to the hole 38. Diffuser tube 32 is a pipe for shifting the ozone gas supplied to the partition plate 35 via a pipe 7 from the ozone generator 8 in the chamber 2. The other end of the air diffuser 32 is fitted into the partition plate 35 . The air diffuser 32 is supported by a spacer 34 . A space 42 formed by the diffuser plate 31, the frame portion 33, the partition plate 35, and the partition plate frame 36 functions as a gas chamber through which the unsaturated hydrocarbon gas supplied from the gas cylinder 6 through the pipe 5 flows . Further, since a sealing member (not shown) is interposed between the spacer 34 and the partition plate 35, the reaction between the unsaturated hydrocarbon and ozone in the space 42 is prevented. The shower head 12 supplies ozone gas from the upper layer and supplies unsaturated hydrocarbon gas from the lower layer, but the gas supply mode according to the invention is not limited to this. Therefore, it is good also as a form which provides an unsaturated hydrocarbon gas from an upper layer, while providing ozone gas from a lower layer.

真空ポンプ3は減圧状態でチャンバ2内のガスを吸引排出する。チャンバ2の底面部にはチャンバ2内のガスを引き抜くための配管9が複数接続されている。配管9は配管5,7よりも大径に設定するか、または複数の配管9をサセプタ4の周辺部でチャンバ2の下部(シャワーヘッド12とは反対側)の数箇所に均一に配置するようにするとなおよい。チャンバ2内のガス流が適性化すなわち基板16上のガス流が放射状となりレジスト除去速度の面内均一性が向上する。   The vacuum pump 3 sucks and discharges the gas in the chamber 2 in a reduced pressure state. A plurality of pipes 9 for extracting gas in the chamber 2 are connected to the bottom surface of the chamber 2. The pipe 9 is set to have a larger diameter than the pipes 5 and 7, or the plurality of pipes 9 are arranged uniformly at several locations around the susceptor 4 and below the chamber 2 (opposite to the shower head 12). Even better. The gas flow in the chamber 2 becomes appropriate, that is, the gas flow on the substrate 16 becomes radial, and the in-plane uniformity of the resist removal speed is improved.

真空ポンプ3は配管9の一端に接続されている。真空ポンプ3の上流側には排気バルブ10及びオゾンキラー11が設置されている。排気バルブ10は制御部14によって開度制御可能である。排気バルブ10はチャンバ2の内圧が所定の値となるようにチャンバ2内のガス流を制御する。そのためにチャンバ2は内圧を計測するための圧力計18を備えている。真空ポンプ3にはオゾンに耐性のあるドライポンプを採用するとよい。排気中に多少なりとも含まれる可能性のあるオゾンガスによる性能低下及び劣化による寿命低下を避けるためである。オゾンキラー11はチャンバ2から引き抜かれたガスに含まれるオゾンを分解する。オゾンキラー11は半導体製造技術に採用されている既知のオゾン分解装置を適用すればよい。   The vacuum pump 3 is connected to one end of the pipe 9. An exhaust valve 10 and an ozone killer 11 are installed on the upstream side of the vacuum pump 3. The opening degree of the exhaust valve 10 can be controlled by the control unit 14. The exhaust valve 10 controls the gas flow in the chamber 2 so that the internal pressure of the chamber 2 becomes a predetermined value. For this purpose, the chamber 2 is provided with a pressure gauge 18 for measuring the internal pressure. The vacuum pump 3 may be a dry pump resistant to ozone. This is in order to avoid a decrease in performance due to ozone gas that may be included in the exhaust gas and a decrease in life due to deterioration. The ozone killer 11 decomposes ozone contained in the gas extracted from the chamber 2. The ozone killer 11 may be a known ozonolysis apparatus employed in semiconductor manufacturing technology.

ヒータ4はチャンバ2内のサセプタ15を加熱することにより基板16を加熱する。ヒータ4はチャンバ2の下方に配置されている。ヒータ4は半導体製造技術において加熱手段として採用されている赤外線を発する光源を適用すればよい。ヒータ4は制御部14によって加熱出力が制御可能となっている。 The heater 4 heats the substrate 16 by heating the susceptor 15 in the chamber 2. The heater 4 is disposed below the chamber 2. The heater 4 may be a light source that emits infrared rays, which is employed as a heating means in semiconductor manufacturing technology. The heating output of the heater 4 can be controlled by the control unit 14.

サセプタ15はSiCから成り基板16の形状に応じた形状に形成されている。サセプタ15はチャンバ2の底部と同心に配置される。サセプタ15は基板16の表面が散気板31の表面と略平行となるように基板16を保持する。サセプタ15は熱電対13に接続されている。熱電対13はサセプタ15の温度を制御するために検出したサセプタ15の熱(温度)を電気信号に変換して制御部14に供給する。制御部14は前記電気信号に基づく加熱出力の制御信号をヒータ4に供給する。   The susceptor 15 is made of SiC and has a shape corresponding to the shape of the substrate 16. The susceptor 15 is disposed concentrically with the bottom of the chamber 2. The susceptor 15 holds the substrate 16 so that the surface of the substrate 16 is substantially parallel to the surface of the diffuser plate 31. The susceptor 15 is connected to the thermocouple 13. The thermocouple 13 converts the detected heat (temperature) of the susceptor 15 to control the temperature of the susceptor 15 into an electric signal and supplies the electric signal to the controller 14. The control unit 14 supplies a heating output control signal based on the electric signal to the heater 4.

図1を参照しながらレジスト除去装置1の動作例について説明する。   An example of the operation of the resist removal apparatus 1 will be described with reference to FIG.

排気バルブ10が全開に設定された状態で真空ポンプ3の吸引力によってガスボンベ6から不飽和炭化水素として例えばエチレンガスが供されると共にオゾン発生装置8からは超高濃度オゾンガス(オゾン濃度≒100%)がチャンバ2内に供される。基板16はヒータ4によって加熱されたサセプタ15によって80℃以下に保持されている。エチレンガスはシャワーヘッド12の空間42内を流通した後に散気板31の孔39からチャンバ2内に吐出される。一方、超高濃度オゾンガスはシャワーヘッド12の空間41内を流通した後に散気管38を介して孔38からチャンバ2内に吐出される。排気バルブ10は開度が調節されてチャンバ2の内圧(圧力計18の測定値)が例えば400Paとなるように制御される。この状態で約5分間処理される。この処理の時間帯では自己発熱によりサセプタ15上の基板16の温度は上昇するが90℃以下に制御される。その後、超高濃度オゾンガスとエチレンガスの供給が停止される。チャンバ2内の反応過程ではレジスト17が導入された不飽和炭化水素とオゾンとによって発生する水素ラジカルをはじめとする多種のラジカルによって分解される(社団法人日本化学会編,季刊化学総説,No.7,活性酸素の化学,1990年4月20日発行,pp.36〜37)。このような過程で炭化水素から成るレジストの成分は炭酸ガスと水から成る排ガスとなって配管9を介してチャンバ2から排出される。   For example, ethylene gas is supplied from the gas cylinder 6 as an unsaturated hydrocarbon by the suction force of the vacuum pump 3 with the exhaust valve 10 set to fully open, and the ozone generator 8 supplies an ultrahigh-concentration ozone gas (ozone concentration≈100%). ) Is provided in the chamber 2. The substrate 16 is held at 80 ° C. or lower by the susceptor 15 heated by the heater 4. The ethylene gas flows through the space 42 of the shower head 12 and then is discharged into the chamber 2 from the hole 39 of the diffuser plate 31. On the other hand, the ultra-high-concentration ozone gas flows through the space 41 of the shower head 12 and then is discharged into the chamber 2 from the hole 38 through the air diffuser 38. The exhaust valve 10 is controlled such that the opening is adjusted and the internal pressure of the chamber 2 (measured value of the pressure gauge 18) becomes 400 Pa, for example. It is processed for about 5 minutes in this state. In this processing time zone, the temperature of the substrate 16 on the susceptor 15 rises due to self-heating, but is controlled to 90 ° C. or lower. Thereafter, the supply of ultra-high concentration ozone gas and ethylene gas is stopped. In the reaction process in the chamber 2, the resist 17 is decomposed by various radicals including hydrogen radicals generated by the unsaturated hydrocarbon and ozone into which the resist 17 is introduced (The Chemical Society of Japan, Quarterly Chemical Review, No. 7, Chemistry of active oxygen, published on April 20, 1990, pp. 36-37). In such a process, the resist component made of hydrocarbons becomes exhaust gas made of carbon dioxide and water and is discharged from the chamber 2 through the pipe 9.

図3は以上の動作例に基づくサセプタ温度とチャンバ圧力の経時的変化の一例を示す。サセプタ15の温度は、オゾン発生装置8(オゾンジェネレータMPOG−HM1A1)からの超高濃度オゾンガスの導入前には約80℃で安定しており、前記オゾンガスを導入した後に反応熱によって昇温したが90℃未満で終了することが確認された。   FIG. 3 shows an example of changes over time in the susceptor temperature and the chamber pressure based on the above operation example. The temperature of the susceptor 15 is stable at about 80 ° C. before the introduction of the ultra-high concentration ozone gas from the ozone generator 8 (ozone generator MPOG-HM1A1). It was confirmed to end at less than 90 ° C.

図4はレジスト除去装置1の実施例に係るレジスト除去法によって処理された基板表面の外観写真である。具体的にはP(リン)を5E15個/cm2(5×1015個/cm2)注入したKrF用レジストを有するSi基板の表面を図2に示したタイムチャートに基づき処理した場合の外観写真を示す。サセプタ15の温度が最高温度90℃程度でポッピング現象は発生しなかった。このような低温での処理は下地への影響が非常に小さい。 FIG. 4 is an appearance photograph of the substrate surface processed by the resist removal method according to the embodiment of the resist removal apparatus 1. Specifically, the appearance when the surface of the Si substrate having the resist for KrF implanted with 5E15 / cm 2 (5 × 10 15 / cm 2 ) of P (phosphorus) is processed based on the time chart shown in FIG. Show photos. The popping phenomenon did not occur when the temperature of the susceptor 15 was about 90 ° C. Such a low temperature treatment has a very small influence on the substrate.

以上の説明から明らかなようにレジスト除去装置1によれば下地の基板16へのダメージを低減させながらレジスト17を除去できる。また、レジスト除去装置1ではレジストを除去する過程で水蒸気を用いていないので装置の構成及び取り扱いなどが容易となる。さらに、高ドーズイオン注入レジストの場合はポッピング現象を確実に抑制しながら除去できる。また、下地の基板16が酸化されやすい物質(例えばCu配線等)があっても、酸化を最小限にとどめることができる。さらに、オゾンガス及び不飽和炭化水素ガスをシャワーヘッド方式で供給しているので大面積基板でも均一に処理できる。そして、サセプタ15を加熱する手段はヒータ4に限定されることなく例えば赤外光を発する光源や誘導加熱等の種々の加熱手段を用いてもよい。また、チャンバ2内で反応したガスは真空ポンプ3によって排気されるが、チャンバ2の排気ライン(配管9)はチャンバ2の下部の中央またはサセプタ15周辺下部の数箇所に均等に配置されているので基板上の反応ガスの流れが放射状となり、除去速度の面内均一性の向上に寄与する。   As is clear from the above description, the resist removing apparatus 1 can remove the resist 17 while reducing damage to the underlying substrate 16. Further, since the resist removing apparatus 1 does not use water vapor in the process of removing the resist, the structure and handling of the apparatus becomes easy. Furthermore, in the case of a high dose ion implantation resist, it can be removed while reliably suppressing the popping phenomenon. Further, even if the underlying substrate 16 is easily oxidized (for example, Cu wiring), the oxidation can be minimized. Furthermore, since ozone gas and unsaturated hydrocarbon gas are supplied by the shower head method, even a large area substrate can be processed uniformly. The means for heating the susceptor 15 is not limited to the heater 4, and various heating means such as a light source that emits infrared light or induction heating may be used. The gas reacted in the chamber 2 is exhausted by the vacuum pump 3, and the exhaust line (pipe 9) of the chamber 2 is evenly arranged at the center of the lower part of the chamber 2 or at the lower part of the periphery of the susceptor 15. Therefore, the flow of the reaction gas on the substrate becomes radial, which contributes to the improvement of in-plane uniformity of the removal rate.

発明の実施形態に係るレジスト除去装置の概略構成を示した断面図。Sectional drawing which showed schematic structure of the resist removal apparatus which concerns on embodiment of invention. 発明の実施形態に係るレジスト除去装置に具備された散気板の孔の配置例を示した平面図。The top view which showed the example of arrangement | positioning of the hole of the diffuser plate with which the resist removal apparatus which concerns on embodiment of this invention was equipped. 発明の実施形態に係るレジスト除去装置のサセプタ温度とチャンバ圧力の経時的変化。The change with time of the susceptor temperature and the chamber pressure of the resist removing apparatus according to the embodiment of the invention. 発明の実施例に係るレジスト除去法によって処理された基板表面の外観写真。The external appearance photograph of the substrate surface processed by the resist removal method which concerns on the Example of invention. 各種レジストの分子構造。Molecular structure of various resists.

符号の説明Explanation of symbols

1…レジスト除去装置
2…チャンバ
3…真空ポンプ
4…ヒータ
6…ガスボンベ
8…オゾン発生装置
10…排気バルブ
12…シャワーヘッド、31…散気板、32…散気管、33…枠部、34…スペーサ、35…仕切り板、36…仕切り板枠、37…蓋、38,39…孔
13…熱電対
14…制御部
15…サセプタ
16…基板、17…レジスト
18…圧力計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Resist removal apparatus 2 ... Chamber 3 ... Vacuum pump 4 ... Heater 6 ... Gas cylinder 8 ... Ozone generator 10 ... Exhaust valve 12 ... Shower head, 31 ... Air diffuser plate, 32 ... Air diffuser, 33 ... Frame part, 34 ... Spacer, 35 ... partition plate, 36 ... partition plate frame, 37 ... lid, 38, 39 ... hole 13 ... thermocouple 14 ... control unit 15 ... susceptor 16 ... substrate, 17 ... resist 18 ... pressure gauge

Claims (5)

基板を加熱可能に格納すると共にプラズマを発生させていない雰囲気にて当該基板の温度が90℃以下となるように内圧が大気圧よりも低圧に制御されるチャンバと、
このチャンバ内でオゾンガスと不飽和炭化水素ガスを前記基板に供給して当該基板上のレジストを除去するシャワーヘッドと
を備え、
前記シャワーヘッドは、
前記オゾンガスを流通させるオゾンガス室と、
前記不飽和炭化水素ガスを流通させる不飽和炭化水素ガス室と、
前記オゾンガス室内のオゾンガスと前記不飽和炭化水素ガス室内の不飽和炭化水素ガスを個別に前記基板の表面に散気させる散気部材と
を備えたこと
を特徴とするレジスト除去装置
A chamber in which the internal pressure is controlled to be lower than the atmospheric pressure so that the temperature of the substrate is 90 ° C. or lower in an atmosphere in which the substrate can be heated and plasma is not generated ;
And a shower head for removing the resist on the substrate to ozone gas and the unsaturated hydrocarbon gas in the chamber is supplied to the substrate,
The shower head is
An ozone gas chamber for circulating the ozone gas;
An unsaturated hydrocarbon gas chamber for circulating the unsaturated hydrocarbon gas;
A resist removing apparatus comprising: an air diffuser that individually diffuses ozone gas in the ozone gas chamber and unsaturated hydrocarbon gas in the unsaturated hydrocarbon gas chamber to the surface of the substrate.
前記オゾンガス室及び不飽和炭化水素ガス室は階層的に配置されたことを特徴とする請求項1に記載のレジスト除去装置The resist removal apparatus according to claim 1, wherein the ozone gas chamber and the unsaturated hydrocarbon gas chamber are arranged hierarchically. 前記散気部材には前記オゾンガスが吐出される孔と前記不飽和炭化水素ガスが吐出される孔とが複数形成されたことを特徴とする請求項2に記載のレジスト除去装置The resist removing apparatus according to claim 2, wherein the diffuser member includes a plurality of holes through which the ozone gas is discharged and holes through which the unsaturated hydrocarbon gas is discharged. 前記オゾンガスが吐出される孔と前記不飽和炭化水素ガスが吐出される孔は等間隔に配置されることを特徴とする請求項3に記載のレジスト除去装置The resist removing apparatus according to claim 3, wherein the hole through which the ozone gas is discharged and the hole through which the unsaturated hydrocarbon gas is discharged are arranged at equal intervals. 前記オゾンガス室は前記不飽和炭化水素ガス室よりも上段または下段に配置され、
前記オゾンガス室及び前記不飽和炭化水素ガス室は仕切り板によって仕切られると共に
前記仕切り板には前記オゾンガスまたは不飽和炭化水素ガスが供される配管が接続され、
この配管の下端が前記散気部材のオゾンガスまたは不飽和炭化水素ガスが吐出される孔に接続されたこと
を特徴とする請求項3または4に記載のレジスト除去装置
The ozone gas chamber is disposed at an upper stage or a lower stage than the unsaturated hydrocarbon gas chamber,
The ozone gas chamber and the unsaturated hydrocarbon gas chamber are partitioned by a partition plate, and a pipe for supplying the ozone gas or the unsaturated hydrocarbon gas is connected to the partition plate,
The resist removing apparatus according to claim 3 or 4, wherein a lower end of the pipe is connected to a hole through which the ozone gas or unsaturated hydrocarbon gas of the air diffuser is discharged.
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