JPH0484415A

JPH0484415A - レジストのアッシング方法

Info

Publication number: JPH0484415A
Application number: JP20045390A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Saito; 秀一齋藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-07-27
Filing date: 1990-07-27
Publication date: 1992-03-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、半導体デバイスや電子デバイスなどの製造
工程において用いられたレジストを除去するアッシング
方法に係り、特にその変質レジストを有効に除去するレ
ジストのアッシング方法に関する。

（従来の技術）たとえば半導体デバイスは、そのウエハブロセス工程に
おいて、フォトエングレービング法により、半導体ウェ
ハに感光剤を塗布し、所定パターンのレジストを形成し
たのち、蒸着、拡散、エツチング、その他各種の加工処
理を施して、そのウェハ基板に上記レジストのパターン
に対応するパターンが形成される。そのレジストは、上
記パターン形成後除去される。

そのレジストを除去するアッシング方法として、１９７
２年にＧＥ社のり、Ａ、Ｂａ１ｏｎ　、　Ｃ，Ｏ，Ｋｕ
ｎｇらにより開発された方法がある。この方法は、基板
を０３雰囲気に曝すか、または０２雰囲気中で紫外線を
照射してレジストを除去する方法である。この方法は、
その後改良され、その改良方法として、特公昭６４−４
０２４号公報には、０３とＮ２０の混合ガス雰囲気中で
、２００〜３００ｎ磨、２６０〜２１０ｎ塵の紫外線を
基板上のレジストに照射してアッシングする方法が示さ
れている。また、特開昭６３−２８６８２５号公報には
、０　を含む０２雰囲気中で、１０００層、１９４ｎｍ
　、　２５４ｎｓの紫外線を１００〜２００℃に加熱さ
れた基板上のレジストに照射するとともに、そのレジス
ト表面での紫外線の照度を５０ＩｌｌｌｌＩＣ１２以上
として除去するアッシングする方法が示されている。　
しかし、上記既知のアッシング方法は、レジストの分解
速度が遅く、膜厚１μＩを分解するのに数分かかる。ま
た、紫外線のレジスト表面での照度、基板温度、０３濃
度などを大きくするすることにより、１μ■／ｇｉｎ程
度の分解速度にすることは可能であるが、紫外線の照度
や加熱温度を上昇させると、半導体基板に対するダメー
ジや０３による基板の酸化が問題となる。また、特に半
導体ウェハプロセスでのレジストは、プラズマ、各種活
性ガス、イオンなどに曝されるため、たとえばフェノー
ルノボラック系レジストでは、架橋による三次元化など
の化学構造の変化おこる。そのため、０　雰囲気に曝し
たり、０３雰囲気中で紫外線を照射しながらおこなうア
ッシング方法では、十分に高い分解速度で除去するよう
にすることはできない。

そこで、本発明者は、先に２００℃以上の高温や強い紫
外線に曙すことなく、基板上のレジストを迅速に分解す
るアッシング方法を開発し、これを出願した。これは、
弗化物を含むガスを常圧下で放電励起させ、これを常温
または１８０℃以下の温度に加熱した基板上のレジスト
に作用させる方法である。この方法によれば、基板に熱
的なダメージを与えることのない温度で十分高い分解速
度でレジストを除去することができる。しかし、この方
法でも、特に半導体ウェハプロセス中に物性、構造の変
化した変質レジストの除去については十分でない。

上記変質レジストの除去については、従来より熱濃硫酸
などの酸により除去する湿式方法と、０２プラズマによ
り除去する乾式方法とがある。

しかし、上記湿式方法については、薬液からの重金属汚
染や微粒子付着による汚染が問題となるばかりでなく、
薬液と半導体ウェハ基板との化学反応によるダメージが
問題となる。

これに対し、乾式方法は、湿式方法における汚染の問題
は回避できるが、この方法でも、変質していない正常の
レジストにくらべて変質レジストは除去されにくいため
、処理条件や処理時間が厳しくなり、その結果、荷電粒
子などが基板に与えるダメージが大きくなり、レジスト
処理後の表面処理が必要となるばかりでなく、不良が発
生しゃすくなる。

（発明が解決しようとする課題）上記のように、基板に形成されたレジストを除去する方
法として、従来基板を０３雰囲気に曝すかまたは０２雰
囲気中で紫外線を照射して除去する方法、その後、この
方法を改良して、０３とＮ２０の混合ガス雰囲気中で、
２００〜３００ｎｍ、２６０〜２１０ｎｓの紫外線を照
射して除去する方法、あるいは、０　を含む０２雰囲気
中で、１７５ｎｓ、１９４ｒｕ＋＋　ｓ　２５４ｎｓの
紫外線を１００〜２００℃に加熱された基板上のレジス
トに照射するとともに、そのレジスト表面での紫外線の
照度を５０Ｉｌｌν／ｃｌＩＩ２以上として除去する方
法がある。しかし、これらアッシング方法は、レジスト
の分解速度が遅いという問題がある。また紫外線のレジ
スト表面での照度、基板温度、０３濃度などを大きくす
ると、分解速度を高めることはできるが、紫外線の照度
や加熱温度を上昇させると、半導体基板に対するダメー
ジや０３による基板の酸化が問題となる。また、特に半
導体ウェハプロセスでのレジストは、プラズマ、各種活
性ガス、イオンなどに曝されるため、レジストの種類に
よっては、化学構造の変化おこる。そのため、０３雰囲
気に曝したり、０３雰囲気中で紫外線を照射する方法で
は、十分に高い分解速度でレジストを除去することがで
きない。

上記問題点を解決するため、本発明者は、先に２００℃
以上の高温や強い紫外線に曝すことなく、基板上のレジ
ストを迅速に除去するアッシング方法を開発して出願し
た。これは、弗化物を含むガスを常圧下で放電励起させ
、これを常温または１８０℃以下の温度で加熱した基板
上のレジストに作用させる方法であり、基板に熱的なダ
メージを与えることのない温度で十分高い分解速度でレ
ジストを除去することができる。しかし、この方法でも
、特に半導体ウェハプロセス中に生じた変質レジストの
除去については十分ではないことが判明した。

この変質レジストの除去については、従来より熱濃硫酸
などの酸により除去する湿式方法と、０２プラズマによ
る除去する乾式方法とがある。

しかし、その湿式方法については、薬液からの重金属汚
染や微粒子付着による汚染が問題となるばかりでなく、
薬液と半導体ウェハ基板との化学反応によるダメージが
問題となる。これに対し、乾式方法は、湿式方法におけ
る汚染の問題は回避できるが、この方法でも、変質して
いない正常のレジストにくらべて変質レジストは除去し
にくいため、処理条件や処理時間が厳しくなり、その結
果、荷電粒子などが基板に与えるダメージが大きくなり
、レジスト処理後の表面処理が必要となるばかりでなく
、不良が発生しやすくなるという問題がある。

この発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、
基体に形成されたレジスト、特にその基体の加工、処理
中に生じた変質レジストを有効に除去してレジストを良
好に除去できるアッシング方法を得ることを目的とする
。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）レジストのアッシング方法において、酸素に対して弗化
物を０．５〜４０容量％添加してなる混合ガスを常圧下
で放電励起させ、この励起した混合ガスを基体上に形成
されたレジストに作用させて除去するようにした。

また、他のアッシング方法として、酸素に対して弗化物
を０，５〜４０容量％添加するとともにその弗化物に対
して水蒸気を１容量％添加してなる混合ガス、または弗
化物に対して水蒸気を１容量％添加してなる混合ガスを
常圧下で放電励起させ、この励起した混合ガスを基体上
に形成されたレジストに作用させて除去するようにした
。

（作用）上記のように、酸素に対して弗化物を０．５〜４０容量
％添加してなる混合ガスを常圧下で放電励起させて作用
さると、変質レジストを有効に除去でき、基体の汚染や
荷電粒子などにより基体にダメージを与えることなく、
レジストを迅速に除去することができる。

また、酸素に対して弗化物を０．５〜４０容量％すると
ともにその弗化物に対して水蒸気を１容量％添加してな
る混合ガス、または弗化物に対して水蒸気を１容量％添
加してなる混合ガスを常圧下で放電励起させて作用させ
ると、より有効に変質レジストを除去できるようになる
。

（実施例）以下、図面を参照してこの発明を実施例に基づいて説明
する。

第１図にその一実施例に係る半導体ウェハに形成された
レジストを除去するアッシング装置を示す。この装置は
、ガス放電部（１）と半導体ウェハ処理部（２）とから
なり、そのガス放電部（１）には、ガス供給管（３）が
接続され、また、ガス放電部（１）と半導体ウェハ処理
部（２）とは、ガス輸送管（４）により連結されている
。

上記ガス放電部（１）は、石英ガラスからなる密閉構造
の本体（６）を有し、この本体（６）の内側に石英ガラ
ス管（７）が配置されている。そして、この石英ガラス
管（７）の内外に、それぞれコイル状の放電電極（８）
、（９）が配置され、この放電電極（８）　、　（９）
に本体（８）外に配置された電源から５０Ｈｚ。

１０ｋＶ程度の電圧が印加されるようになっている。

ガス供給管（３）は、このガス放電部（１）の本体（６
）の上部側面に接続され、かつ複数の分岐管（１２）〜
（１５）から供給されるＯ、ＣＦ４．水蒸気、バージ（
Ｐｕｒｇｅ）用Ｎ２などのガスを混合してガス放電線本
体（８〉内に導入するようになっている。

処理部（２）は、本体（１７）内側に半導体ウェハ（Ｗ
）を搭載して加熱するヒーターブロック（１８）が配置
されている。このヒーターブロック（１８）は、搭載さ
れた半導体ウェハ（Ｗ）を所定温度に保つように温度調
節可能に外部電源に接続されている。

ガス輸送管（４）は、石英ガラスまたはテトラフロロエ
チレンなどから形成され、上記ガス放電部本体（６）の
下部側面に接続され、上記ヒーターブロック（Ｉ８）上
に搭載された半導体ウェハ（Ｗ）に対して、その上方か
らガスを放出するように接続されている。また、この処
理部本体（１７）には、上記輸送管（４）を介して供給
されたガスを排気する排気管（１９）が接続されている
。

このアッシング装置では、分岐管（１２）から０２、分
岐管（１３）からＣＦ４、分岐管（１５）からパージ用
Ｎ　を供給して、０２　、ＣＦ　４を主成分とする混合
ガス（０゜／ＣＦ４）をガス供給管（３）を介してガス
放電部（１）に導入するか、さらに分岐管（１４）から
水蒸気を供給して、０　　、ＣＦ　４．Ｈ２０を主成分
とする混合ガス（ＯｌＣＦ４／Ｈ２０）をガス供給管（
３）を介してガス放電部（１）に導入するか、あるいは
分岐管（１３）からＣＦ４、分岐管（１４）から水蒸気
を供給して、ＣＦ　４．Ｈ２Ｏを主成分とする混合ガス
（ＣＦ　４／Ｈ２０）をガス供給管（８）を介してガス
放電部＜１）に導入し、その導入された混合ガスを、ガ
ス放電部（１）内に配置された放電電極（９）　、　（
１０）により放電励起させ、その励起した混合ガスを輸
送管（４）を介して処理部（２）に導き、その処理部（
２）内のヒーターブロック（１８）に搭載されて所定温
度に加熱された半導体ウェハ（Ｖ）のレジストに接触さ
せることによりおこなわれる。

このガス放電部（１）に導入される混合ガスのうち、０
２　、ＣＦ４を主成分とする混合ガスについては、０　
に対してＣＦ４を０，５〜４０容量％添加してなる混合
ガスが有効であり、また０２゜ＣＦ４．１（２０を主成
分とする混合ガスについては、Ｏに対してＣＦ４を０．
５〜４Ｄ容量％添加するとともに、そのＣＦ４に対して
水蒸気を１容量％以下添加することで、十分な効果をも
つ混合ガスとすることができる。また、ＣＦ４．Ｈ２Ｏ
を主成分とする混合ガスについては、ＣＦ４に対して水
蒸気を１容量％以下添加することで、十分な効果をもつ
混合ガスとすることができる。

一般にプラズマ放電を利用したレジストのアッシングは
、前述したようにレジストの基体をなす半導体ウェハ（
Ｗ）に与えるダメージか大きい。たとえばＯプラズマ放
電と０２常圧放電とについて、アモルファスシリコンを
酸化させるダメージを比較すると、０２常圧放電の方が
ダメージか低い。このことは、０２１ＣＦ４の常圧放電
も、０゜常圧放電と同様に化学反応によりレジストを除
去する方法であるため、半導体ウェハ（Ｉｆ）に与える
ダメージが低くなる。しかも、ＣＦ４の添加により、変
質レジストを有効に除去することが判明した。

すなわち、アルミニウム基板上にレジストを形成して、
これを塩素ガスによりエツチングすると、レジストは変
質する。この変質レジストの形成されたアルミニウム基
板について、そのレジストを０／ＣＦ４の常圧放電で除
去した結果、正常のレジストばかりでなく変質レジスト
を残渣なくきれいに除去できることが確認された。

さらに、ＣＦ４を添加したことにより、レジストの分解
速度を向上させることができた。すなわち第２図に示す
ように、０２のみを放電励起してレジストに接触した場
合のレジストの膜厚減少量は、直線（２１）のように変
化するが、ＣＦ２を１０容量％添加したＯ／ＣＦ４混合
ガスを放電励起してレジストに接触させると、レジスト
の膜厚減少量は、直線（２２）で示すようになり、その
分解速度を大幅に向上させ、レジストを迅速に除去する
ことができるようになる。

以上、Ｏ、ＣＦ４を主成分とする混合ガスの効果につい
て述べたが、そのＯ，、、ＣＦ４のはかに、さらにＣＦ
４に対して水蒸気を１容量％以下添加したＯ　　　、Ｃ
Ｆ４　、Ｈ２Ｏを主成分とする混合ガス、またはＣＦ４
に対して水蒸気を１容量％以下添加したＣＦ４．Ｈ２Ｏ
を主成分とする混合ガスを用いると、Ｏ、ＣＦ４を主成
分とする混合ガスにくらべて、−層有効に正常のレジス
トとともに変質レジストを除去することができる。

なお、一般に常圧放電によるレジスト除去は、レジスト
に紫外線を照射しながらおこなうと、分解速度が向上す
るが、Ｏ、ＣＦ４を主成分とする混合ガス、０　　、Ｃ
Ｆ４　、Ｈ２Ｏを主成分とする混合ガスおよびＣＦ４．
Ｈ２Ｏを主成分とする混合ガスについても、レジストに
紫外線を照射しながらおこなうと同様に分解速度を向上
させることができ、より迅速にレジストを除去できる。

また、上記実施例では、混合ガスの主成分としてＣＦ　
　を用いたが、そのほかＣＦ６．０２Ｆ６ＮＦ３など他
の弗化物も、混合ガスの主成分として用いることにより
、同様の効果が得られる。これは、放電によりＦの活性
種が生成し、このＦの活性種が正常のレジストのほか変
質レジストにも有効に作用するためと考えられる。

［発明の効果］基体上に形成されたレジストに、酸素に対して弗化物を
０．５〜４０容量％添加してなる混合ガスを常圧下で放
電励起させて作用させるか、または酸素に対して弗化物
を０．５〜４０容量％するとともにその弗化物に対して
水蒸気１容量％添加してなる混合ガス、または弗化物に
対して水蒸気１容量％添加してなる混合ガスを常圧下で
放電励起させて作用させると、基体の汚染や荷電粒子な
どにより基体にダメージを与えることなく、正常のレジ
ストとともに変質レジストを有効に除去して、レジスト
を迅速に除去することができる。特に酸素に対して弗化
物とともに水蒸気を添加してなる混合ガス、あるいは弗
化物に対して水蒸気を添加してなる混合ガスは、その効
果を増強する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る半導体ウェハのレジ
ストを除去するためのアッシング装置の構成を示す図、
第２図は酸素に弗化物を添加してなる混合ガスを常圧下
で放電励起させてレジストに作用させた場合の膜厚減少
量を、酸素のみを常圧下で放電励起させてレジストに作
用させた場合の膜厚減少量と比較して示す図である。１・・・ガス放電部、　２・・・半導体ウェハ処理部、
３・・・ガス供給管、　４・・・ガス導入管８．９・・
・電極、　　１８・・・ヒーターブロック、代理人　　
弁理士　　大　胡　典　夫

Claims

【特許請求の範囲】

（１）酸素に対して弗化物を０．５〜４０容量％添加し
てなる混合ガスを常圧下で放電励起させ、この励起した
混合ガスを基体上に形成されたレジストに作用させて除
去することを特徴とするレジストのアッシング方法。
（２）酸素に対して弗化物を０．５〜４０容量％添加す
るとともにこの弗化物に対して水蒸気１容量％以下添加
してなる混合ガス、または上記弗化物に対して水蒸気１
容量％以下添加してなる混合ガスを常圧下で放電励起さ
せ、この励起した混合ガスを基体上に形成されたレジス
トに作用させて除去することを特徴とするレジストのア
ッシング方法。