JPH02226722A - Treatment of organic film - Google Patents

Treatment of organic film

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JPH02226722A
JPH02226722A JP4691589A JP4691589A JPH02226722A JP H02226722 A JPH02226722 A JP H02226722A JP 4691589 A JP4691589 A JP 4691589A JP 4691589 A JP4691589 A JP 4691589A JP H02226722 A JPH02226722 A JP H02226722A
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JP
Japan
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organic film
treatment
hardened
treating
plasma
Prior art date
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JP4691589A
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Shuzo Fujimura
藤村 修三
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To remove an organic film having a hardened region rapidly without leaving any residue and stably without damaging an underlying wafer by treating the organic film with plasma as required. CONSTITUTION:By treating a wafer with etching plasma containing at least hydrogen, a hardened region in an organic film which has been carbonized and hardened by bombardment of charged particles containing ions on the wafer can be removed rapidly without leaving any residue and stably without damaging the underlying wafer. This pretreatment provides conditions facilitating a chemical action and, therefore, subsequent treatments of the organic film can be performed in a desirable manner.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 有機膜の処理方法に関し、 イオンを含む荷電粒子による衝撃を受けて炭化して硬化
した硬化領域を有する有機膜を残渣なく迅速に、かつ下
地のウェハ等にダメージを与えないで安定に除去等の処
理をすることができる有機膜の処理方法を提供すること
を目的とし、イオンを少なくとも含む荷電粒子の衝撃を
受けて炭化して硬化した硬化領域を有する有機膜に化学
反応を伴った処理を施す有機膜の処理方法において1.
前記の化学反応を伴った処理に先だって前記有機膜の硬
化領域を水素を少なくとも含むプラズマで処理して、よ
り化学反応が起こり易(なるように改質する工程を含む
ように構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Concerning a method for processing an organic film, the organic film having a hardened region that is carbonized and hardened by being bombarded by charged particles containing ions can be quickly, without any residue, and applied to an underlying wafer, etc. The purpose of the present invention is to provide a method for treating organic films that can be stably removed without causing damage. In a method for treating an organic film in which the film is treated with a chemical reaction, 1.
The method is configured to include a step of treating the hardened region of the organic film with plasma containing at least hydrogen prior to the treatment involving the chemical reaction to make it more likely to cause a chemical reaction.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、有機膜の処理方法に係り、イオンを含む荷電
粒子の衝撃を受けて炭化して硬化した硬化領域を有する
、例えば半導体装置の製造方法におけるイオン注入用マ
クス、パターン用マスクとして用いられるレジスト等の
有機膜の処理方法に適用することができ、詳しくは特に
、上記硬化領域を存する有機膜を残渣なくかつ迅速に除
去等の処理をすることができる有機膜の処理方法に関す
る。
The present invention relates to a method for processing an organic film, which has a hardened region that is carbonized and hardened by the impact of charged particles containing ions, and is used, for example, as an ion implantation mask or patterning mask in a semiconductor device manufacturing method. The present invention can be applied to a method for treating organic films such as resists, and in particular, it relates to a method for treating organic films that can quickly remove the organic film in which the hardened region is present without leaving any residue.

有機膜はイオンを含む荷電粒子の衝撃を受けると炭化し
硬化して硬化領域を形成することが、例えばY、Oku
yama etc、JJ1ctroche+m、soc
 Vol、125゜No、8^ugust 1978 
PP、1293〜1298に記載されており知られてい
る。硬化領域はイオンが到達するのに可能な深さがある
ので、特に有機膜のイオンを含む荷電粒子の衝撃を受け
た表面部分に近いところに形成され、イオンを含む荷電
粒子が到達しないところには形成されない。このような
炭化され硬化された硬化領域を有する有機膜は一般的な
湿式の化学処理による除去方法のみでは除去できず、酸
素プラズマを照射して除去することが知られているが、
この酸素プラズマによる処理方法では例えば不揮発性の
イオン種の酸化物等の多量の残渣を生じてしまう。この
ため、この残渣を除去するには下地層(例えば、Siか
らなるウェハ、例えばA1からなる配線層等)をエツチ
ングすることにより、リフトオフで除去する場合が多い
。そして、例えば半導体装置の製造工程においては、こ
の残渣がパーティクルとなって歩留りを下げる要因の一
つとなっている。また、−のような硬化領域を有する有
機膜は酸素を含むプラズマに対する耐性が高く処理速度
も低下する。また、近年の半導体デバイスの微細化を踏
まえると、レジストを下地層が露出するまでプラズマ中
で除去処理することはダメージが発生し好ましくない。
When an organic film is bombarded by charged particles containing ions, it carbonizes and hardens to form a hardened region.
yama etc, JJ1ctroche+m, soc
Vol, 125°No, 8^gust 1978
PP, 1293-1298 and is known. Since the hardened region has a depth that allows ions to reach, it is formed particularly close to the surface area of the organic film that is bombarded by charged particles containing ions, and hardened regions are formed in areas where charged particles containing ions do not reach. is not formed. It is known that an organic film having such a carbonized and hardened region cannot be removed only by a general wet chemical treatment, and can be removed by irradiating oxygen plasma.
This treatment method using oxygen plasma produces a large amount of residue such as oxides of non-volatile ionic species. Therefore, this residue is often removed by etching the underlying layer (for example, a wafer made of Si, a wiring layer made of A1, etc.) by lift-off. For example, in the manufacturing process of semiconductor devices, this residue becomes particles and is one of the factors that lowers the yield. In addition, an organic film having a hardened region such as - has high resistance to oxygen-containing plasma, and the processing speed is also reduced. Furthermore, in view of recent miniaturization of semiconductor devices, it is not preferable to remove the resist in plasma until the underlying layer is exposed because damage will occur.

そこで、硬化領域を有する有機膜を残渣なく迅速に、か
つ最小限のダメージで除去することができる除去方法が
要求されている。
Therefore, there is a need for a removal method that can quickly remove an organic film having a hardened region without leaving any residue and with minimal damage.

[従来の技術] 例えばイオン注入のマスクとして用られるレジスト等の
、イオンを含む荷電粒子の衝撃を受けて炭化し硬化した
硬化領域を有する有機膜を残渣なく除去できる有機膜の
処理方法としては、水素を含み酸素を含まないガスのプ
ラズマ処1によって全て除去するという方法が知られて
いる。
[Prior Art] A method for treating an organic film that can remove without any residue an organic film having a hardened region that is carbonized and hardened by the impact of charged particles containing ions, such as a resist used as a mask for ion implantation, is as follows. A method is known in which all of the gas is removed by plasma treatment 1 using a gas containing hydrogen but not containing oxygen.

〔発明が解決しようとする課題] このような水素を含み酸素を含まないプラズマ処理によ
る有機膜の処理方法にあっては、酸素プラズマ処理によ
るような酸化物の残渣を生じることなく全て硬化領域を
有する有機膜を除去することができるという利点がある
が、水素のみのプラズマを用いて処理を行っても有機膜
のエツチング(アッシングともいう)速度が非常に遅く
(例えば、H2ガス300cc、圧力0.5Torr、
 RF 13.56MHz、パワー300WのRIEで
のポジ型フォトレジストといわれる硬化領域のない有機
膜0FPR−800(商品名、東京応化社製)に対する
エツチング速度は約700人/分であり、イオン注入後
の炭化し硬化した硬化領域を有する有機膜に対するエツ
チング速度は500人/ m i n以下である。)、
実用的ではないという問題があった。また、下地のウェ
ハ等までエツチングしてしまい、ウェハ等にダメージを
与えてしまうという問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] In this method of treating an organic film using plasma treatment that contains hydrogen but does not contain oxygen, all hardened areas can be completely removed without producing oxide residues as in oxygen plasma treatment. However, even when processing is performed using only hydrogen plasma, the rate of etching (also called ashing) of the organic film is very slow (for example, 300 cc of H2 gas, 0 pressure). .5 Torr,
The etching rate for 0FPR-800 (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.), an organic film without a hardened area called a positive photoresist, using RIE at RF 13.56 MHz and power 300 W is approximately 700 people/min. The etching rate for organic films with carbonized and hardened areas is less than 500 people/min. ),
The problem was that it was not practical. Furthermore, there is a problem in that the underlying wafer and the like are etched, resulting in damage to the wafer and the like.

ところで、上記エツチング速度が遅いという問題を解決
する手段としては、HtOプラズマを用いる有機膜の処
理方法が提案されており、比較的残渣が生じずエツチン
グ速度がH2プラズマよりも速く有効な手段として考え
られJいたが、この方法では特有の堆積物状の残渣が生
じてしまうという問題があった。
By the way, as a means to solve the above-mentioned problem of slow etching speed, an organic film processing method using HtO plasma has been proposed, and it is considered to be an effective method that produces relatively no residue and has a faster etching speed than H2 plasma. However, this method had the problem of producing a peculiar deposit-like residue.

具体的には、例えば、Siウェハ上に局在している硬化
領域を有する有機膜を除去する際、有機膜があったとこ
ろに特有の堆積物状の残渣が生じてしまうのである。こ
こでの残渣はSi、C,O。
Specifically, for example, when removing an organic film having localized hardened regions on a Si wafer, a unique deposit-like residue is generated where the organic film was. The residues here are Si, C, and O.

H等が混入されたものと推定されている。したがって、
このような残渣が生じると残渣を除去する除去工程が新
たに必要となってしまうのである。
It is presumed that H, etc. were mixed in. therefore,
When such a residue is generated, a new removal step is required to remove the residue.

そこで本発明は、イオンを含む荷電粒子による衝撃を受
けて炭化して硬化した硬化領域を有する有機膜を残渣な
く迅速に、かつ下地のウェハ等にダメージを与えないで
安定に除去等の処理をすることができる有機膜の処理方
法を提供することを目的としている。
Therefore, the present invention provides a process for removing an organic film having a hardened region that is carbonized and hardened by being bombarded by charged particles containing ions, quickly and without leaving any residue, and stably without damaging the underlying wafer, etc. The purpose of the present invention is to provide a method for treating organic films that can be used to treat organic films.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明による有機膜の処理方法は上記目的達成のため、
イオンを少なくとも含む荷電粒子の衝撃を受けて炭化し
て硬化した硬化領域を有する有機膜に化学反応を伴った
処理を施す有機膜の処理方法において、前記の化学反応
を伴った処理に先だって前記有機膜の硬化領域を水素を
少なくとも含むプラズマで処理して、より化学反応が起
こり易くなるように改質する工程を含むようにしている
In order to achieve the above objectives, the method for treating an organic film according to the present invention has the following features:
In a method for treating an organic film in which a treatment involving a chemical reaction is performed on an organic film having a hardened region that is carbonized and hardened by being bombarded by charged particles containing at least ions, the organic film is treated with a chemical reaction. The method includes a step of treating the hardened region of the film with plasma containing at least hydrogen to modify it so that chemical reactions occur more easily.

(作用) 本発明は、イオンを少なくとも含む荷電粒子の衝撃を受
けて炭化して硬化した硬化領域を有する有機膜に化学反
応を伴った処理を施す有機膜の処理方法において、化学
反応を伴った処理に先だって有機膜の硬化領域が水素を
少なくとも含むプラズマ処理されて、より化学反応が起
こり易くなるように改質される工程を含むように行われ
る。
(Function) The present invention provides a method for treating an organic film having a hardened region that is carbonized and hardened by the impact of charged particles containing at least ions. Prior to the treatment, the hardened region of the organic film is treated with plasma containing at least hydrogen to modify it so that a chemical reaction occurs more easily.

したがって、有機膜の硬化領域が化学処理で除去できる
ように改質されるため、硬化領域を有する有機膜を化学
処理により残渣なく除去することができるようになる。
Therefore, since the hardened region of the organic film is modified so that it can be removed by chemical treatment, the organic film having the hardened region can be removed by chemical treatment without any residue.

そして、例えばダウンストリーム等の化学処理を用いて
行うことができるため、従来法のようなH2プラズマ処
理、H,Oプラズマ処理のみで除去する方法よりも迅速
に除去することができるようになる。また、下地のウェ
ハ等に対して選択比の高い例えばダウンストリーム等の
化学処理を行うことができるため、従来法のようなH2
プラズマ処理のみで除去する方法よりも下地のウェハ等
にダメージを与えないで安定に除去することができるよ
うになる。
Since it can be performed using, for example, downstream chemical treatment, it can be removed more quickly than the conventional method of removing only H2 plasma treatment or H, O plasma treatment. In addition, because it is possible to perform downstream chemical processing with a high selectivity on the underlying wafer, etc., H2
This enables stable removal without damaging the underlying wafer, etc., compared to the method of removing using only plasma processing.

(実施例) 以下、本発明を図面に基づいて説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained based on the drawings.

第1図〜第3図は本発明に係る有機膜の処理方法の一実
施例を説明するための図であり、第1図は一実施例の除
去装置(ここではR1E装置)を示す概略図、第2図は
一実施例の除去装置のウェハ保持、冷却機構の詳細を示
す図、第3図(a)〜(C)は一実施例の効果を説明す
る図である。
FIGS. 1 to 3 are diagrams for explaining one embodiment of the organic film processing method according to the present invention, and FIG. 1 is a schematic diagram showing a removal device (here, R1E device) of one embodiment. , FIG. 2 is a diagram showing details of the wafer holding and cooling mechanism of the removal apparatus of one embodiment, and FIGS. 3(a) to (C) are diagrams explaining the effects of one embodiment.

これらの歯において、lは例えばSiからなるウェハ、
2は例えばレジスト等に用いられる有機膜、3はエツチ
ング等の用ガスを導入する導入口、4は石英、5は対向
電極、6は冷却水(冷却ガス)を導゛人する導入口、7
は冷却水(冷却ガス)を導入する排出口、8は直流電源
、9はRF電源、10a、lobは絶縁体、11は真空
で排気する排気口、12は静電チャック電極、13はカ
ソードとなるRF電極、14は冷却ガスを導入する導入
口、15は冷却ガスを真空で排気する排気口、16は冷
却水を導入する導入口、17は排水を排出する排出口で
ある。
In these teeth, l is a wafer made of Si, for example;
2 is an organic film used for example in resist, 3 is an inlet for introducing a gas for etching, etc., 4 is quartz, 5 is a counter electrode, 6 is an inlet for introducing cooling water (cooling gas), 7
is an exhaust port for introducing cooling water (cooling gas), 8 is a DC power source, 9 is an RF power source, 10a and lob are insulators, 11 is an exhaust port for vacuum exhaust, 12 is an electrostatic chuck electrode, and 13 is a cathode. 14 is an inlet for introducing cooling gas, 15 is an exhaust port for evacuating the cooling gas, 16 is an inlet for introducing cooling water, and 17 is an outlet for discharging waste water.

まず、表1に示すように、イオンを含む荷電粒子の衝撃
を受けていない硬化領域を有していない有機膜を用いて
、H2ガスによるプラズマ処理、H,Oガスによるプラ
ズマ処理及び02ガスによるプラズマ処理を各々行いエ
ツチング速度(入/分)を調べてみた。
First, as shown in Table 1, using an organic film that does not have a hardened region that has not been subjected to the impact of charged particles containing ions, plasma treatment with H2 gas, plasma treatment with H, O gas, and plasma treatment with 02 gas are performed. Each plasma treatment was performed and the etching rate (in/min) was investigated.

表1 ここでの各エツチング速度(人/分)は具体的には、有
機膜2として市販のポジ型フォトレジスト0FPR−8
00(商品名、東京応化社製;ベースポリマーはノボラ
ック樹脂)を用い、この有機膜2を例えば6インチ径の
ウェハ1に約1.1 am厚で塗布して形成し、ホット
プレートで120’C,2分間ベークしたものを02ガ
ス、H,Oガス、N2ガスを各々用いてプラズマエツチ
ングした時のエツチング速度である。有機膜2の除去装
置としては第1図及び第2図に示すような通常用いられ
ているRIE装置を用いており、エツチング条件として
は各ガスとも流量が例えば300cc 7分、圧力が例
えば0.5Torr、0.ITorr 、 RFパワー
が例えば300 W、 500 W、、RFが例えば1
3.56 MHz、ステージ温度が例えば約6°Cであ
る。
Table 1 Specifically, each etching rate (person/min) here is for the commercially available positive photoresist 0FPR-8 as the organic film 2.
00 (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.; the base polymer is novolac resin), the organic film 2 is coated on a wafer 1 with a diameter of 6 inches, for example, to a thickness of about 1.1 am, and then heated to a thickness of 120' with a hot plate. C: Etching rate when a sample baked for 2 minutes was plasma etched using 02 gas, H, O gas, and N2 gas, respectively. As the removal device for the organic film 2, a commonly used RIE device as shown in FIGS. 1 and 2 is used, and the etching conditions include a flow rate of each gas of 300 cc for 7 minutes, and a pressure of 0.5 cc, for example. 5 Torr, 0. ITorr, RF power is e.g. 300 W, 500 W, RF is e.g. 1
3.56 MHz, and the stage temperature is, for example, about 6°C.

表1からエツチング速度はH8プラズマ処理くH,Oプ
ラズマ処理〈08プラズマ処理という順に大きくなって
おり、H3プラズマ処理では硬化領域を有していない有
機膜を除去するには非常にエツチング速度が遅いという
ことが判る。なお、ここで、H!プラズマ処理、H,O
プラズマ処理、Ozプラズマ処理のみで、硬化領域を有
する有機膜を除去するとエツチング速度、残渣等の問題
が生じるのは前述の通りである。
From Table 1, the etching speed increases in the order of H8 plasma treatment, H,O plasma treatment, and 08 plasma treatment.In H3 plasma treatment, the etching speed is extremely slow to remove organic films that do not have hardened regions. It turns out that. In addition, here, H! plasma treatment, H,O
As mentioned above, if an organic film having a hardened region is removed only by plasma treatment or Oz plasma treatment, problems such as etching rate and residue will occur.

次に、表2に示すように、イオンを含む荷電粒子の衝撃
を受けて炭化して硬化した硬化領域を有する有機膜を用
いて、表1でH2プラズマ処理よりもエツチング速度が
大きかったH、Oプラズマ処理を用いて、このH,Oプ
ラズマ処理後に化学処理としてダウンストリーム処理を
行って膜減り量及び残渣有無を調べてみた。
Next, as shown in Table 2, using an organic film having a hardened region that was carbonized and hardened by the impact of charged particles containing ions, we applied H, which had a higher etching rate than the H2 plasma treatment in Table 1. Using O plasma treatment, after this H,O plasma treatment, downstream treatment was performed as a chemical treatment to examine the amount of film reduction and the presence or absence of residue.

表2 具体的には、11□0ガスを用い、表1で説明したもの
と同様の有機膜に、不純物として例えばAs・をドーズ
量が例えばl×1016個/ c4 、エネルギーが例
えば70Kevでイオン注入し、H20プラズマ処理を
行った後、化学処理として02ガスに10%のN2ガス
を加えた混合ガスをプラズマ化してダウンストリームを
行っ□た。O1Δ、×はダウンストリーム処理後の残渣
の残り具合を示しており、○は硬化領域が残渣なく除去
された状態を示し、Δは硬化領域が一部残渣を生じてい
る状態を示し、×は一面に無数の硬化領域の残渣が生じ
ている状態を示している。ここでのダウンストリーム処
理の条件は具体的にはガスとして例えば0□ガス十N!
ガス(10%)で流量が例えば1ffi/分、圧力が例
えばI Torr、周波数が例えば2.45GHz、パ
ワーが例えば1.5 KW、ステージ温度が例えば15
0”Cである。また、H,Oプラズマ処理時に除去され
た膜減り量(入)も示した。
Table 2 Specifically, using 11□0 gas, ions of, for example, As as an impurity were added to an organic film similar to that described in Table 1 at a dose of, for example, l×1016 pieces/c4, and an energy of, for example, 70 Kev. After injecting and performing H20 plasma treatment, downstream was performed by converting a mixed gas of 02 gas and 10% N2 gas into plasma as chemical treatment. O1Δ, × indicates the amount of residue left after downstream processing, ○ indicates that the cured area has been removed without any residue, Δ indicates that the cured area has some residue, and × indicates that the cured area is partially removed. It shows a state in which there are countless residues of hardened areas on one surface. Specifically, the conditions for downstream processing here are, for example, 0□gas 10 N!
Gas (10%) flow rate is, for example, 1ffi/min, pressure is, for example, I Torr, frequency is, for example, 2.45 GHz, power is, for example, 1.5 KW, and stage temperature is, for example, 15
0''C. The amount of film loss (in) removed during the H,O plasma treatment is also shown.

表2から、ダウンストリーム処理のような主に化学反応
による処理では有機膜2の硬化領域を除去できないので
、×やΔはH,Oプラズマ処理時に硬化領域が十分除去
されていないか、もしくは硬化領域がダウンストリーム
で除去できるように改質されていないことが判る。
From Table 2, it can be seen that the hardened region of the organic film 2 cannot be removed by processing mainly based on chemical reactions such as downstream processing, so × and Δ indicate that the hardened region is not sufficiently removed during H, O plasma treatment, or that the hardened region is hardened. It can be seen that the region has not been modified for downstream removal.

そして、ダウンストリームのエツチング速度がここでは
約5ooo入/分であるから、もし硬化領域が全て除去
されているか、もしくはダウンストリームで除去できる
ように改質されていれば有機膜2の膜厚は1.1μmで
あるので、3分間のダウンストリーム処理で十分除去す
ることができるはずである。一方、イオン注入されてr
いない、即ち、イオンを含む荷電粒子の衝撃を受けてい
ない硬化領域を有さない有機膜では約2分10秒で除去
することができる。なお、表2での1分間の膜減り量(
エツチング速度)が表1でのエツチング速度に比べて小
さくなっているのは硬化領域でのエツチング速度が硬化
されていない領域よりも遅いためである。
Since the downstream etching rate is approximately 500 in/min here, if the hardened area is completely removed or modified so that it can be removed downstream, the thickness of the organic film 2 will be Since it is 1.1 μm, 3 minutes of downstream processing should be enough to remove it. On the other hand, after ion implantation
In other words, an organic film without a hardened region that has not been bombarded by charged particles containing ions can be removed in about 2 minutes and 10 seconds. In addition, the amount of film loss per minute in Table 2 (
The reason why the etching rate (etching rate) is lower than the etching rate in Table 1 is because the etching rate in the hardened area is slower than in the unhardened area.

更に、表2よりH,Oプラズマ処理+ダウンストリーム
処理の系ではI]20プラズマ処理で2000人程度以
上除去しないと硬化領域の残渣を生じることが判る。し
たがって、硬化領域の厚さが2000人程度0あること
を考えると、H,Oプラズマ処理の場合では硬化領域を
ダウンストリームで除去できるように改質することは期
待できないことが判る。即ち、硬化領域を全てH,Oプ
ラズマ処理で除去しないと硬化領域の残渣が生じてしま
うのである。
Furthermore, from Table 2, it can be seen that in the system of H, O plasma treatment + downstream treatment, a residue in the hardened region is generated unless about 2000 or more particles are removed by I]20 plasma treatment. Therefore, considering that the thickness of the hardened region is about 2000 mm, it can be seen that in the case of H, O plasma treatment, it cannot be expected to modify the hardened region so that it can be removed downstream. That is, unless the entire hardened area is removed by H, O plasma treatment, a residue of the hardened area will remain.

なお、ここではH,Oプラズマ処理を行っているので、
硬化領域の残渣を生じない場合でも特有の堆積物状の残
渣という問題が解消できないのは前述の通りである。
In addition, since H, O plasma treatment is performed here,
As mentioned above, even if no residue is produced in the hardened region, the problem of the peculiar deposit-like residue cannot be solved.

ところが、H2プラズマ処理(0,5Torr  30
0W300cc  1分)を行った後、表2で説明した
と同様のダウンストリーム処理を行ったところ硬化領域
の残渣及びH,Oプラズマで生じるような特有の堆積物
状の残渣を生じなかった。このH2プラズマ処理1分で
の有機膜の膜減り量は約400人であったことから、当
然のことながら硬化領域は2000人であるので硬化領
域は残っていたことになる。それでもダウンストリーム
処理をすると上記のような残渣を生じなかったのは硬化
領域がH2プラズマ処理によりダウンストリーム処理で
除去できるように改質されていたことが判る。また、ダ
ウンストリームという化学処理を用いているため、従来
法のようなH,プラズマ処理、H,Oプラズマ処理のみ
で除去する方法よりも迅速に除去することができるよう
になる。また、下地のウェハ等に対して選択比の高い例
えばダウンストリーム等の化学処理を行うことができる
ため、従来法のようなH2プラズマ処理のみで除去する
方法よりも下地のウェハ等にダメージを与えないで安定
に除去することができる。
However, H2 plasma treatment (0.5 Torr 30
After 0W 300cc 1 minute), downstream processing similar to that described in Table 2 did not result in hardened area residue or the characteristic deposit-like residue that occurs with H,O plasma. Since the amount of film reduction of the organic film in 1 minute of this H2 plasma treatment was about 400, the hardened area was naturally 2000, so the hardened area remained. Nevertheless, the reason why the above-mentioned residue did not occur when downstream processing was performed indicates that the hardened area was modified by H2 plasma treatment so that it could be removed by downstream processing. Further, since downstream chemical processing is used, it is possible to remove the particles more quickly than the conventional method, which uses only H, plasma processing, or H, O plasma processing. In addition, because it is possible to perform downstream chemical processing with a high selectivity on the underlying wafer, etc., it causes less damage to the underlying wafer, etc. than the conventional method, which removes only with H2 plasma treatment. can be stably removed without

ここで、Hzプラズマ処理後にダウンストリーム処理と
いう化学処理で硬化領域を有する有機膜を除去できたこ
とについては化学的に以下のように推定することができ
る。
Here, the fact that the organic film having the hardened region could be removed by the chemical treatment called downstream treatment after the Hz plasma treatment can be chemically estimated as follows.

有機膜を構成する例えば第3図(a)に示すノボラック
樹脂に例えば不純物として燐をlXl014個以上イオ
ン注入すると、炭化し硬化して第3図(b)に示すよう
な構造となる。この第3図(b)に示すベンゼン環は燐
で相互に架橋された構造となっており、化学的に分解す
ることが非常に難しく分解するためにはプラズマ処理が
必要となる。しかしながら、従来法の0□プラズマ処理
では燐が酸化されて不揮発性の酸化物を形成し残渣とな
ってしまうのは前述の通りである。そして、H,プラズ
マ処理、H,Oプラズマ処理のみで一度に硬化領域を有
する有機膜を除去するのが従来法であった。
When ions of 1X10 or more of phosphorus are implanted as an impurity into the novolac resin shown in FIG. 3(a) constituting the organic film, for example, the resin is carbonized and hardened to form a structure as shown in FIG. 3(b). The benzene rings shown in FIG. 3(b) have a structure in which they are mutually cross-linked with phosphorus, and are extremely difficult to chemically decompose, requiring plasma treatment to decompose them. However, as described above, in the conventional 0□ plasma treatment, phosphorus is oxidized to form a nonvolatile oxide and become a residue. The conventional method was to remove the organic film having the hardened region at a time only by H, plasma treatment, and H, O plasma treatment.

しかし本発明の上記実施例では、第3図(b)に示すよ
うな有機膜の硬化領域をダウンストリームという化学処
理による除去方法で除去できる形になるように改質させ
てしまうところが従来法と根本的に異なっており、H2
プラズマ処理することにより第3図(C)に示すように
、再度水、素化した構造に改質しているものと考えられ
る。即ち、硬化領域のベンセン環等が破壊され水素化さ
れて脂肪属に近い形になっており、またドーパントも水
素化されて揮発性になっているものと考えられる。
However, in the above embodiment of the present invention, unlike the conventional method, the hardened region of the organic film is modified so that it can be removed by downstream chemical treatment, as shown in FIG. 3(b). Fundamentally different, H2
It is thought that the plasma treatment reformed the structure into a hydrogenated structure again, as shown in FIG. 3(C). That is, it is thought that the benzene rings and the like in the hardened region are destroyed and hydrogenated to form a form similar to aliphatic metals, and the dopant is also hydrogenated and becomes volatile.

更に、HzOプラズマ処理+ダウンストリーム処理(a
)、H,Oプラズマ処理のみ(b)、I−(2プラズマ
処理+ダウンストリーム処理(C)及びH2プラズマ処
理のみ(d)について優劣を確認してみた。
Furthermore, HzO plasma treatment + downstream treatment (a
), H, O plasma treatment only (b), I-(2 plasma treatment + downstream treatment (C), and H2 plasma treatment only (d)).

有機膜として例えば商品名がOF RR−800(商品
名、東京応化社製)を用い、−船釣なフォトリソグラフ
ィー工程を用いてSiウェハ上に膜厚が例えば1μmで
有機膜のパターンを形成し、その後ドーズ量が例えばl
Xl0”個/c4、エネルーギーが例えば70Keνで
イオン注入して硬化領域を有する有機膜を形成した。そ
の後、H,Oプラズマ処理+ダウンストリーム処理する
もの(a)、H,Oプラズマ処理のみ(b)、Hzプラ
ズマ処理士ダウンストリーム処理するもの(C)及びH
Using, for example, OF RR-800 (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) as an organic film, an organic film pattern with a film thickness of, for example, 1 μm is formed on a Si wafer using a photolithography process. , then the dose is set to, for example, l
An organic film having a hardened region was formed by ion implantation with Xl0''/c4 and an energy of, for example, 70 Keν. After that, H, O plasma treatment + downstream treatment (a), H, O plasma treatment only (b) ), Hz plasma processor downstream processing (C) and H
.

プラズマ処理(d)をそれぞれ行うことにより上記硬化
領域を有する有機膜を除去した。条件としてはH,Oプ
ラズマ処理1分(300cc 7分、300W% 0.
5Torr)+ダウンストリーム処理(a)、H20プ
ラズマ処理5分のみ(b)、Hzプラズマ処理1分(3
00cc 7分、300 W、 0.5Torr)+ダ
ウンストリーム処理(C)、及びHzOプラズマ処理1
8分のみ(d)という以上4つの処理をそれぞれ行い、
処理後のウェハ表面をSEM等で観察した。H20プラ
ズマ処理を用いたもの(a)、(b)では堆積物状の残
溜物が有機膜のあったところに生じているのに対し、t
+zプラズマ処理を用いたもの(C)、(d)では残渣
がなくきれいであった。しかし、H2プラズマ処理のみ
(d)のものではウェハまで除去していた。
The organic film having the hardened region was removed by performing plasma treatment (d). The conditions were H, O plasma treatment for 1 minute (300cc 7 minutes, 300W% 0.
5 Torr) + downstream treatment (a), H20 plasma treatment for 5 minutes only (b), Hz plasma treatment for 1 minute (3
00cc 7 minutes, 300 W, 0.5 Torr) + downstream treatment (C), and HzO plasma treatment 1
Perform each of the above four processes for only 8 minutes (d),
The surface of the wafer after the treatment was observed using a SEM or the like. In cases (a) and (b) where H20 plasma treatment was used, a deposit-like residue was generated where the organic film was, whereas t
Those using +z plasma treatment (C) and (d) were clean with no residue. However, in the case of (d) with only H2 plasma treatment, even the wafer was removed.

なお、上記実施例において、11□プラズマ処理後の化
学処理としてダウンストリーム処理を用いる場合につい
て説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく
、改質された硬化領域を有する有機膜を除去できる化学
処理であればよく、例えばオゾンアッシング、ウェット
処理等の化学処理であってもよい。
In the above example, the case where downstream treatment is used as the chemical treatment after the 11□ plasma treatment was explained, but the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this, and it is possible to use an organic film having a modified hardened region. Any chemical treatment that can remove it may be used, such as ozone ashing, wet treatment, or the like.

上記実施例は、有機膜の硬化領域を化学処理で除去でき
るように改質する方法として純粋なi−r。
The above embodiments are pure ir as a method of modifying the organic film so that the hardened region can be removed by chemical treatment.

ガス(100%)を用いるH、プラズマ処理を行う場合
について説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はな(、水素を少なくとも含むプラズマ処理で、かつ水
素を含むプラズマを発生させるためのソースガス中の酸
素原子の個数割合が水素原子に対して1/2より小さけ
ればよい。
Although the case of performing H plasma processing using gas (100%) has been described, the present invention is not limited to this. It is sufficient that the number ratio of oxygen atoms to hydrogen atoms in the source gas is smaller than 1/2.

また、水素を含むプラズマとしては水素のみでもよいが
、水素のみの場合では水素ガスが爆発性の高い気体であ
るので、例えばHe等の希ガスで希釈したガスを電離さ
せたものであってもよい。
In addition, the plasma containing hydrogen may be hydrogen alone, but since hydrogen gas is a highly explosive gas, it may be ionized gas diluted with a rare gas such as He. good.

以上、酸素を含むダウンストリーム処理等の化学反応を
伴う処理を施してレジスト等の有機膜を除去する場合に
ついて本発明の詳細な説明したが、本発明の応用はこれ
に限定されることはなく、例えば、有機膜に沸化処理を
施す際にもこれを用いることができる。
Although the present invention has been described above in detail with respect to the case where an organic film such as a resist is removed by performing a process that involves a chemical reaction such as a downstream process containing oxygen, the application of the present invention is not limited to this. For example, this can also be used when subjecting an organic film to boiling treatment.

具体的には例えば、レジスト層等から成る有機膜にイオ
ン注入して導電性有機膜を形成する際、このあとで、沸
素を含むダウンストリーム処理を施す等してその表°面
付近をさらに沸化すると、前記の酸素やオゾンに対する
耐性を向上させることができるという利点があるが、イ
オン注入によって炭化して硬化した部分は化学反応し難
く、このため沸化処理が進みにくいという欠点がある。
Specifically, for example, when ions are implanted into an organic film such as a resist layer to form a conductive organic film, the vicinity of the surface is further treated by downstream treatment containing fluorine. Boiling has the advantage of improving the resistance to oxygen and ozone mentioned above, but the part that has been carbonized and hardened by ion implantation has the disadvantage of being difficult to chemically react, making it difficult for the boiling treatment to progress. .

しかしながら、この沸化処理に先だって、あらかじめ、
上記実施例で説明したと同様な条件で水素を含むプラズ
マ処理を施すと、沸素を含むダウンストリーム処理等に
よって容易に沸化処理することができる。
However, prior to this boiling treatment,
When plasma treatment containing hydrogen is performed under the same conditions as described in the above embodiment, boiling treatment can be easily performed by downstream treatment containing fluorine or the like.

〔発明の効果] 本発明によれば、イオンを含む荷電粒子による衝撃を受
けて炭化して硬化した硬化領域を有する有機膜を残渣な
く迅速に、かつ下地のウェハ等にダメージを与えないで
安定に除去等の処理をすることができるという効果があ
る。
[Effects of the Invention] According to the present invention, an organic film having a hardened region that is carbonized and hardened by being bombarded by charged particles containing ions can be formed quickly without any residue and stably without damaging the underlying wafer etc. This has the effect that it is possible to perform processing such as removal.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図〜第3図は本発明に係る有機膜の処理方法の一実
施例を説明する図であり、 第1図は一実施例の除去装置を示す概略図、第2図は一
実施例の除去装置のウェハ保持、冷却機構の詳細を示す
図、 第3図は一実施例の効果を説明する図である。 1・・・・・・ウェハ、 2・・・・・・有機膜。 第 図 第 図
FIGS. 1 to 3 are diagrams explaining an embodiment of the organic film treatment method according to the present invention, FIG. 1 is a schematic diagram showing a removal device of one embodiment, and FIG. 2 is a diagram of one embodiment. FIG. 3 is a diagram illustrating the effects of one embodiment. 1...Wafer, 2...Organic film. Figure Figure

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)イオンを少なくとも含む荷電粒子の衝撃を受けて
炭化して硬化した硬化領域を有する有機膜に化学反応を
伴った処理を施す有機膜の処理方法において、 前記の化学反応を伴った処理に先だって前記有機膜の硬
化領域を水素を少なくとも含むプラズマで処理して、よ
り化学反応が起こり易くなるように改質する工程を含む
ことを特徴とする有機膜の処理方法。
(1) An organic film processing method in which a treatment involving a chemical reaction is performed on an organic film having a hardened region that is carbonized and hardened by being bombarded by charged particles containing at least ions, the treatment involving the chemical reaction as described above. A method for treating an organic film, comprising the step of first treating the hardened region of the organic film with plasma containing at least hydrogen to modify it so that a chemical reaction occurs more easily.
(2)水素を少なくとも含むプラズマ処理する際の、水
素を含むプラズマを発生させるためのソースガス中の酸
素原子の個数割合が水素原子に対して1/2より小さい
ことを特徴とする請求項1記載の有機膜の処理方法。
(2) Claim 1 characterized in that the number ratio of oxygen atoms in the source gas for generating the plasma containing hydrogen when performing plasma treatment containing at least hydrogen is smaller than 1/2 with respect to hydrogen atoms. The method for treating the organic film described above.
(3)化学反応を伴った処理が、酸素もしくは沸素を含
むプラズマのダウンストリームによる処理であることを
特徴とする請求項1又は2記載の有機膜の処理方法。
(3) The method for treating an organic film according to claim 1 or 2, wherein the treatment involving a chemical reaction is treatment by downstream of plasma containing oxygen or fluorine.
(4)イオンを含む荷電粒子の衝撃がイオン注入によっ
てもたらされることを特徴とする請求項1ないし3のい
ずれかに記載の有機膜の処理方法。
(4) The method for treating an organic film according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the bombardment of charged particles containing ions is brought about by ion implantation.
(5)イオンの量が1×10^1^4個/cm^2以上
であることを特徴とする請求項4記載の有機膜の処理方
法。
(5) The method for treating an organic film according to claim 4, wherein the amount of ions is 1×10^1^4/cm^2 or more.
(6)水素を含むプラズマが水素または水素を希ガスで
希釈したガスを電離したものであることを特徴とする請
求項1記載の有機膜の処理方法。
(6) The method for treating an organic film according to claim 1, wherein the plasma containing hydrogen is ionized hydrogen or a gas obtained by diluting hydrogen with a rare gas.
(7)水素を希釈するガスがヘリウムであることを特徴
とする請求項6記載の有機膜の処理方法。
(7) The method for treating an organic film according to claim 6, wherein the gas for diluting hydrogen is helium.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7538038B2 (en) 2004-03-16 2009-05-26 Sony Corporation Method of removing resist, semiconductor device thereby and method of manufacturing a semiconductor device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7538038B2 (en) 2004-03-16 2009-05-26 Sony Corporation Method of removing resist, semiconductor device thereby and method of manufacturing a semiconductor device

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