JP5027066B2 - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents
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- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66568—Lateral single gate silicon transistors
- H01L29/66575—Lateral single gate silicon transistors where the source and drain or source and drain extensions are self-aligned to the sides of the gate
- H01L29/6659—Lateral single gate silicon transistors where the source and drain or source and drain extensions are self-aligned to the sides of the gate with both lightly doped source and drain extensions and source and drain self-aligned to the sides of the gate, e.g. lightly doped drain [LDD] MOSFET, double diffused drain [DDD] MOSFET
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Description
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。
(a)ウエハの第1の主面上に、レジスト膜パターンを形成する工程;
(b)前記レジスト膜パターンがある状態で、前記ウエハの前記第1の主面側に対して、高濃度イオン注入処理を実施する工程;
(c)前記工程(b)の後、常圧下において、摂氏265度以上350度未満のウエハ温度範囲において、前記レジスト膜パターンに対してベーク処理を実施する工程;
(d)前記工程(c)の後、酸素単ガス雰囲気下で、前記ウエハ温度範囲において、前記ウエハの前記第1の主面に対して、第1のプラズマ・アッシング処理を実行する工程;
(e)前記工程(d)の後、酸素単ガス雰囲気下で、前記ウエハ温度範囲において、前記ウエハの前記第1の主面に対して、前記第1のプラズマ・アッシング処理よりも高いRF電力を印加して、第2のプラズマ・アッシング処理を実行する工程。
(f)前記工程(e)の後、前記ウエハの前記第1の主面に対して、ウエット洗浄処理を実行する工程。
(a)ウエハの第1の主面上に、レジスト膜パターンを形成する工程;
(b)前記レジスト膜パターンがある状態で、前記ウエハの前記第1の主面側に対して、高濃度イオン注入処理を実施する工程;
(c)前記工程(b)の後、酸素ガスを主要な成分とする雰囲気下で、前記ウエハの前記第1の主面に対して、第1のプラズマ・アッシング処理を実行する工程;
(d)前記工程(c)の後、前記ウエハの前記第1の主面の近傍に、実質的にプラズマ雰囲気がない状態に保持する工程;
(e)前記工程(d)の後、前記工程(c)とほぼ同一の気圧下の酸素ガスを主要な成分とする雰囲気中で、前記ウエハの前記第1の主面に対して、第2のプラズマ・アッシング処理を実行する工程。
(f)前記工程(e)の後、前記工程(d)および(e)を所定の繰り返し回数だけ、更に実行する工程。
(g)前記工程(e)の後、酸素ガスを主要な成分とする雰囲気下で、前記ウエハ温度範囲において、前記ウエハの前記第1の主面に対して、前記第1及び第2のプラズマ・アッシング処理よりも高いRF電力を印加して、第3のプラズマ・アッシング処理を実行する工程。
(g)前記工程(f)の後、酸素ガスを主要な成分とする雰囲気下で、前記ウエハ温度範囲において、前記ウエハの前記第1の主面に対して、前記第1及び第2のプラズマ・アッシング処理よりも高いRF電力を印加して、第3のプラズマ・アッシング処理を実行する工程。
(h)前記工程(b)と(c)の間において、常圧下において、前記レジスト膜パターンに対してベーク処理を実施する工程。
(i)前記工程(g)の後、前記ウエハの前記第1の主面に対して、ウエット洗浄処理を実行する工程。
(a)ウエハの第1の主面上に、レジスト膜パターンを形成する工程;
(b)前記レジスト膜パターンがある状態で、前記ウエハの前記第1の主面側に対して、高濃度イオン注入処理を実施する工程;
(c)前記工程(b)の後、酸素ガスを主要な成分とする雰囲気下で、前記ウエハの前記第1の主面に対して、第1のプラズマ・アッシング処理を実行する工程;
(d)前記工程(c)の後、前記ウエハの前記第1の主面の近傍に、実質的にプラズマ雰囲気がない状態に保持する工程;
(e)前記工程(d)の後、酸素ガスを主要な成分とする雰囲気中で、前記ウエハの前記第1の主面に対して、第2のプラズマ・アッシング処理を実行する工程;
(f)前記工程(e)の後、酸素ガスを主要な成分とする雰囲気下で、前記ウエハ温度範囲において、前記ウエハの前記第1の主面に対して、前記第1及び第2のプラズマ・アッシング処理よりも高いRF電力を印加して、第3のプラズマ・アッシング処理を実行する工程。
(g)前記工程(e)の後で前記工程(f)の前に、前記工程(d)および(e)を所定の繰り返し回数だけ、更に実行する工程。
(h)前記工程(b)と(c)の間において、常圧下において、前記レジスト膜パターンに対してベーク処理を実施する工程。
(i)前記工程(f)の後、前記ウエハの前記第1の主面に対して、ウエット洗浄処理を実行する工程。
(a)ウエハの第1の主面上に、レジスト膜パターンを形成する工程;
(b)前記レジスト膜パターンがある状態で、前記ウエハの前記第1の主面側に対して、高濃度イオン注入処理を実施する工程;
(c)前記工程(b)の後、常圧下において、摂氏265度以上350度未満のウエハ温度範囲において、前記レジスト膜パターンに対してベーク処理を実施する工程;
(d)前記工程(c)の後、酸素単ガス雰囲気下で、前記ウエハ温度範囲において、前記ウエハの前記第1の主面に対して、第1のプラズマ・アッシング処理を実行する工程。
1.本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクションに分けて記載する場合もあるが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しを省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
実施の形態について更に詳述する。各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
図4は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法における各種のレジスト除去プロセスに使用するベーク・アッシング装置の全体平面構造図である。図5は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法における各種のレジスト除去プロセスに使用するベーク・アッシング装置の要部断面図(図4のX−X’断面)である。ここで使用可能な装置には、たとえばPSK社のTIGMA−4がある。これらに基づいて、本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法における各アッシング処理に使用する装置を説明する。
ここで説明するレジスト除去プロセスは、広くレジスト膜パターン(全面レジスト膜を含む)の除去に適用できる。具体的には、セクション3の図6等で説明するレジスト除去工程155、157、162,164,166,171,173等(図1のイオン注入工程101)に適用して有効である。このうち、高濃度イオン注入後のレジスト除去工程155、157、166,171,173等に適用して有効である。
図1は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるレジスト除去プロセス(高温酸素単ガス・アッシング処理)の流れを示すプロセス・ブロック・フロー図である。図2は本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるレジスト除去プロセス中のベーク&アッシング処理の流れを示すプロセス・タイム・チャートである。これらに基づいて、高温酸素単ガス・プロセスを説明する。
(1)摂氏23度程度のAPM洗浄液(アンモニア、過酸化水素、水)をノズルでウエハ・スピン・ステージ上で自転するウエハ1のデバイス面1aへ供給される。処理時間は、たとえば30秒程度である。
(2)ウエハを水洗する。
(3)摂氏23度程度のHPM洗浄液(塩酸、過酸化水素、水)をノズルでウエハ・スピン・ステージ上で自転するウエハ1のデバイス面1aへ供給される。処理時間は、たとえば30秒程度である。
(4)ウエハを水洗する。
(5)摂氏130度程度のSPM洗浄液(アンモニア、過酸化水素、水)をノズルでウエハ・スピン・ステージ上で自転するウエハ1のデバイス面1aへ供給される。処理時間は、たとえば300秒程度である。
(6)ウエハを水洗する。
(7)摂氏65度程度のAPM洗浄液(アンモニア、過酸化水素、水)をノズルでウエハ・スピン・ステージ上で自転するウエハ1のデバイス面1aへ供給される。処理時間は、たとえば300秒程度である。
(8)ウエハを水洗する。
(9)ウエハ1のデバイス面1aに対して水洗および乾燥処理する。
ここに説明するプラズマ中断ソフト・アッシング・プロセスは、サブ・セクション(2−1)の高温酸素単ガス・プロセスのソフト・アッシング・プロセスの改良として説明している。従って、以下に説明しない事項は、サブ・セクション(2−1)をほぼそのまま援用する。しかし、要素処理としてのプラズマ中断ソフト・アッシング・プロセス自体は、広い気圧範囲(プラズマが励起可能な範囲)、広い温度範囲(低温域を含み、摂氏110度から350度程度まで有効である)および酸素を主要な成分とする広範なガス雰囲気(酸素以外の添加ガス、すなわち窒素、フォーミング・ガス(水素を窒素で薄めた混合ガス、通常、窒素100に対して水素3程度の割合)、またはエッチング・ガス(SF系ガス等の弗素含有ガス)等を含む雰囲気)において効果があるため、温度設定またはガス雰囲気を変更することで、先行するベーク処理(たとえば低温域でアッシングする場合等)および後続のハード・アッシング処理の一方または両方は必ずしも必要ではない。ただし、ハード・アッシング処理をしない場合には、その分、ソフト・アッシング工程の時間を延長する等の対応が必要となることは言うまでもない。なお、アッシング処理の際のウエハ・ステージの温度(ウエハ温度)を摂氏265度未満にする場合には、酸素単ガス雰囲気ではなく、スパッタ効果やエッチング性のあるガスを添加することが望ましい。添加率はいずれの場合も、5%程度以上、30%未満の範囲が実用的である。
ここでは、セクション2で説明したアッシング処理を含む一連の半導体ウエハ処理プロセス(90nmテクノロジー・ノードの相補型MISFET型、すんわち、CMIS型のLSIプロセス)の主要部の一例を説明する。
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
1a ウエハのデバイス面(第1の主面)
8,11,14,17,22,25 レジスト膜パターン
102 ベーク処理
103 予備プラズマ・アッシング処理(第1のプラズマ・アッシング処理)
104 主プラズマ・アッシング処理(第2のプラズマ・アッシング処理)
154,156,163,165,169,172 高濃度イオン注入処理
Claims (20)
- 以下の工程を含む半導体集積回路装置の製造方法:
(a)ウエハの第1の主面上に、レジスト膜パターンを形成する工程;
(b)前記レジスト膜パターンがある状態で、前記ウエハの前記第1の主面側に対して、高濃度イオン注入処理を実施する工程;
(c)前記工程(b)の後、常圧下において、摂氏265度以上350度未満のウエハ温度範囲において、前記レジスト膜パターンに対してベーク処理を実施する工程;
(d)前記工程(c)の後、酸素単ガス雰囲気下で、前記ウエハ温度範囲において、前記ウエハの前記第1の主面に対して、第1のプラズマ・アッシング処理を実行する工程;
(e)前記工程(d)の後、酸素単ガス雰囲気下で、前記ウエハ温度範囲において、前記ウエハの前記第1の主面に対して、前記第1のプラズマ・アッシング処理よりも高いRF電力を印加して、第2のプラズマ・アッシング処理を実行する工程。 - 前記1項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記ウエハ温度範囲の下限は、摂氏270度である。
- 前記1項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記ウエハ温度範囲の下限は、摂氏280度である。
- 前記1項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程(d)および(e)の前記酸素単ガス雰囲気の添加率は、2体積%未満である。
- 前記1項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程(d)および(e)の前記酸素単ガス雰囲気の添加率は、1体積%未満である。
- 前記1項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記ベーク処理と前記第1のプラズマ・アッシング処理は、同一の処理室の同一のウエハ・ステージ上で行われる。
- 前記1項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第1のプラズマ・アッシング処理と前記第2のプラズマ・アッシング処理は、同一の処理室の同一のウエハ・ステージ上で行われる。
- 前記1項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程(c)から(e)は、同一の処理室の同一のウエハ・ステージ上で行われる。
- 前記1項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程(c)から(e)は、同一の処理室内の、一定の温度に設定した同一のウエハ・ステージ上で行われる。
- 以下の工程を含む半導体集積回路装置の製造方法:
(a)ウエハの第1の主面上に、レジスト膜パターンを形成する工程;
(b)前記レジスト膜パターンがある状態で、前記ウエハの前記第1の主面側に対して、高濃度イオン注入処理を実施する工程;
(c)前記工程(b)の後、酸素単ガス雰囲気下で、前記ウエハの前記第1の主面に対して、第1のプラズマ・アッシング処理を実行する工程;
(d)前記工程(c)の後、前記ウエハの前記第1の主面の近傍に、プラズマ雰囲気がない状態に保持する工程;
(e)前記工程(d)の後、前記工程(c)とほぼ同一の気圧下の酸素単ガス雰囲気下で、前記ウエハの前記第1の主面に対して、第2のプラズマ・アッシング処理を実行する工程。 - 前記10項の半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む:
(f)前記工程(e)の後、前記工程(d)および(e)を所定の繰り返し回数だけ、更に実行する工程。 - 前記10項の半導体集積回路装置の製造方法において、更に、以下の工程を含む:
(g)前記工程(e)の後、酸素単ガス雰囲気下で、摂氏265度以上350度未満のウエハ温度範囲において、前記ウエハの前記第1の主面に対して、前記第1及び第2のプラズマ・アッシング処理よりも高いRF電力を印加して、第3のプラズマ・アッシング処理を実行する工程。 - 前記11項の半導体集積回路装置の製造方法において、更に、以下の工程を含む:
(g)前記工程(f)の後、酸素単ガス雰囲気下で、摂氏265度以上350度未満のウエハ温度範囲において、前記ウエハの前記第1の主面に対して、前記第1及び第2のプラズマ・アッシング処理よりも高いRF電力を印加して、第3のプラズマ・アッシング処理を実行する工程。 - 前記13項の半導体集積回路装置の製造方法において、更に、以下の工程を含む:
(h)前記工程(b)と(c)の間において、常圧下において、前記レジスト膜パターンに対してベーク処理を実施する工程。 - 前記10項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程(c)から(e)は、同一の処理室の同一のウエハ・ステージ上で行われる。
- 前記10項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程(c)から(e)は、雰囲気を変更せずに行われる。
- 前記10項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程(c)から(e)は、同一の処理室内の、一定の温度に設定した同一のウエハ・ステージ上で行われる。
- 前記11項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程(c)から(f)は、同一の処理室の同一のウエハ・ステージ上で行われる。
- 前記13項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程(c)から(g)は、同一の処理室の同一のウエハ・ステージ上で行われる。
- 前記14項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程(c)から(h)は、同一の処理室の同一のウエハ・ステージ上で行われる。
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