JPH06224168A - Organic substance removing method and device - Google Patents
Organic substance removing method and deviceInfo
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- JPH06224168A JPH06224168A JP5290259A JP29025993A JPH06224168A JP H06224168 A JPH06224168 A JP H06224168A JP 5290259 A JP5290259 A JP 5290259A JP 29025993 A JP29025993 A JP 29025993A JP H06224168 A JPH06224168 A JP H06224168A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はオゾンあるいはオゾンと
紫外線により固体表面の有機物の除去や試料表面を洗浄
処理する有機物除去方法及びそれを行なうための有機物
除去装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an organic substance removing method for removing organic substances on a solid surface or a sample surface by ozone or ozone and ultraviolet rays, and an organic substance removing apparatus for carrying out the method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】固体表面の有機物除去や試料表面の洗浄
処理は、半導体装置の製造、光学部品、液晶ガラスの洗
浄等に用いられている。2. Description of the Related Art The removal of organic substances on a solid surface and the cleaning of a sample surface are used for manufacturing semiconductor devices, optical components, liquid crystal glass, and the like.
【０００３】例えば半導体装置の製造工程では半導体ウ
エハ表面のパターニングされたフォトレジスト層を除去
するためにオゾンあるいはオゾンと紫外線による有機物
除去方法およびそ有機物除去装置が用いられている。以
下、半導体装置の製造工程を例にとり従来技術の説明を
述べる。For example, in a manufacturing process of a semiconductor device, an organic substance removing method and an organic substance removing device using ozone or ozone and ultraviolet rays are used to remove a patterned photoresist layer on a surface of a semiconductor wafer. The conventional technology will be described below by taking the manufacturing process of a semiconductor device as an example.
【０００４】フォトレジスト（以下、「レジスト」とい
う）は有機物質である。加熱したオゾン含有ガスをレジ
スト表面に供給することにより、この有機物質を熱分解
して除去する方法（これを「オゾンアッシング方法」と
称する）は公知である。また、紫外線でレジストの化学
結合を切断すると共に、紫外線でオゾンを励起酸素原子
に変化させ、この励起酸素原子を化学結合が切断された
レジストに作用させて、レジストを酸化分解し、揮発性
物質に変化させてレジストを除去する方法も公知であ
る。このアッシング方法は、紫外線・オゾン方式アッシ
ング方法又は光アッシング方法と称される。いずれの方
法もアッシング雰囲気中に荷電粒子が実質的に存在しな
いので、半導体装置の製造過程にある半導体ウエハ（以
下、「ウエハ」という）の素子領域に荷電粒子に依存し
た損傷を与えることが少ないという利点がある。Photoresist (hereinafter referred to as "resist") is an organic substance. A method of thermally decomposing and removing this organic substance by supplying a heated ozone-containing gas to the resist surface (this is referred to as "ozone ashing method") is known. In addition to breaking the chemical bonds of the resist with ultraviolet rays, it changes ozone into excited oxygen atoms with ultraviolet rays and causes the excited oxygen atoms to act on the resist having the chemical bonds cut off to oxidize and decompose the resist to produce volatile substances. There is also known a method of removing the resist by changing it to. This ashing method is called an ultraviolet / ozone ashing method or an optical ashing method. In either method, since charged particles are substantially absent in the ashing atmosphere, it is less likely to damage the element region of a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”) in the process of manufacturing a semiconductor device, which depends on the charged particles. There is an advantage.
【０００５】この種の装置に関連するものとして日立評
論 第73巻 第9号 （1991-9）第37項から第42項が挙
げられる。As related to this type of apparatus, Hitachi Review Papers No. 73, No. 9 (1991-9), items 37 to 42 can be mentioned.
【０００６】上記の有機物除去方法及び有機物除去装置
においてアッシングの速度（アッシングレート）を高め
るためには、レジストの温度を高くする必要がある。レ
ジストの温度が高い方が、オゾンまたはオゾンと紫外線
とレジストとの化学反応が活発となり、結果としてアッ
シングレートが高くなるからである。レジストの温度を
高める方法としては、ウエハをウエハステージに載置
し、このステージに内蔵された電熱ヒータでウエハを加
熱する方法やランプでレジスト表面を加熱する方法があ
る。いずれにしても、レジストとウエハは一体的である
から、両者は実質的に同時に加熱されることになる。In order to increase the ashing speed (ashing rate) in the above organic substance removing method and organic substance removing apparatus, it is necessary to raise the temperature of the resist. This is because the higher the resist temperature, the more active the chemical reaction between ozone or ozone, ultraviolet rays and the resist, and the higher the ashing rate. As a method of raising the temperature of the resist, there are a method of placing the wafer on a wafer stage and heating the wafer with an electric heater built in this stage, and a method of heating the resist surface with a lamp. In any case, since the resist and the wafer are integral with each other, they are heated substantially at the same time.
【０００７】ところが、アッシング処理中にウエハが高
温に曝されると、ウエハ中の素子領域に欠陥が生じると
いう問題点がある。ウエハの素子領域には不純物がド−
ピングされている。高温でアッシング処理を行うと、ウ
エハの素子領域に不本意な熱拡散が生じる。不本意な熱
拡散は半導体装置の素子欠陥（素子の動作不良）、特に
半導体素子の拡散層の寸法変化に伴う不良の原因とな
る。従って、ウエハのアッシング処理中のレジストの温
度（これを以下、「処理温度」という）は、素子欠陥が
実質的に発生する温度よりも低い温度である必要があ
る。この温度は半導体装置の集積度が高まるにつれて低
くなる傾向にある。集積度が高まるほど、わずかな不本
意な熱拡散が素子欠陥の原因になるからである。処理温
度の上限は、一例として、従来の３００℃程度から２５
０℃程度、２００℃程度、１５０℃程度というように低
くなる傾向にある。However, if the wafer is exposed to a high temperature during the ashing process, there is a problem that defects occur in the element region of the wafer. Impurities are implanted in the device area of the wafer.
Have been pinged. When the ashing process is performed at a high temperature, undesired thermal diffusion occurs in the element region of the wafer. Inadvertent thermal diffusion causes a defect in the semiconductor device (a defective operation of the device), particularly a defect due to a dimensional change of the diffusion layer of the semiconductor device. Therefore, the temperature of the resist during the ashing process of the wafer (hereinafter, referred to as “processing temperature”) needs to be lower than the temperature at which the element defect substantially occurs. This temperature tends to decrease as the degree of integration of semiconductor devices increases. This is because as the degree of integration increases, a slight unintended thermal diffusion causes a device defect. The upper limit of the processing temperature is, for example, from the conventional temperature of about 300 ° C. to 25 ° C.
It tends to be low, such as about 0 ° C, about 200 ° C, about 150 ° C.
【０００８】ここで問題となることは、処理温度の低下
に依存してアッシングレートが大幅に低下することであ
る。この原因は、処理温度の低下に伴ってオゾンまたは
オゾンと紫外線とレジストとの化学反応の反応速度が大
幅に低下する点にある。アッシングレートが低下する
と、半導体装置製造のスループットが低下して、半導体
装置の量産性が低下する。The problem here is that the ashing rate greatly decreases depending on the decrease in the processing temperature. The cause of this is that the reaction rate of the chemical reaction between ozone or ozone, ultraviolet rays and the resist is significantly reduced as the processing temperature is lowered. When the ashing rate decreases, the throughput of manufacturing semiconductor devices decreases, and the mass productivity of semiconductor devices decreases.
【０００９】処理温度の低温化によるアッシングレート
の低下の程度を軽減する方法として、特開平０４−３０
２１４５号公報には、オゾンガスに水蒸気を添加するこ
とが記載されている。この方法によれば、処理温度など
のアッシングの条件が同一の下で、アッシングレートが
水蒸気を添加しない場合に比べて約１．２倍になること
が記載されている。水蒸気を添加することによりアッシ
ングレートが高くなる原因は、次のようなメカニズムに
基づくものと考えられている。オゾンは、紫外線のうち
主に２５４ｎｍの波長の光を吸収することにより分解
し、高いエネルギ状態の活性酸素原子を生成する。水蒸
気に基づく水分が活性酸素原子の生成の量子効率を高く
する働きをするものと考えられる。As a method for reducing the degree of decrease in the ashing rate due to the lowering of the processing temperature, JP-A-04-30
Japanese Patent No. 2145 describes adding water vapor to ozone gas. According to this method, under the same ashing conditions such as the treatment temperature, the ashing rate is about 1.2 times that in the case where no steam is added. It is considered that the reason why the ashing rate is increased by adding water vapor is based on the following mechanism. Ozone is decomposed by mainly absorbing light having a wavelength of 254 nm among ultraviolet rays to generate active oxygen atoms in a high energy state. It is considered that water vapor-based water acts to increase the quantum efficiency of active oxygen atom generation.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法を用いると、ウエハ表面上に水蒸気添加に伴う異物
が残存するという問題点があることを本発明者らが見出
した。以下、この問題点を図2を用いながら説明する。However, the present inventors have found that the use of the above method has a problem that foreign substances remain on the wafer surface due to the addition of water vapor. Hereinafter, this problem will be described with reference to FIG.
【００１１】図2は、公知の水蒸気添加のアッシング装
置の構成の概略を示す。ウエハ１４の表面にはマスクと
して使用するレジスト層がパターニングされて形成され
ている。複数枚のウエハ１４はウエハホルダ１５に一枚
ずつ収納されている。ウエハ１４はウエハ搬送機構１６
により一枚ずつ処理室１内に供給される。処理室１内に
供給されたウエハ１４はウエハステージ２に載置され
る。このステージ２にはウエハ１４を一枚だけ載置でき
る。枚葉処理用の装置だからである。ステージ２には電
熱ヒータ２０が内蔵されている。ステージ２表面の温度
が所要の温度を維持するように、電熱ヒータ２０への通
電量が温度制御装置１９により制御される。ステージ２
の温度は、レジストのアッシングレートを高めるために
は高い方が望ましいが、ウエハ１４中の素子にダメージ
を与えないようにするためには低い方が望ましい。通常
は、１５０℃乃至２５０℃の範囲内の適切な温度となる
ように制御する。ウエハの熱容量に比べてステージ２の
熱容量は通常、十分に大きいので、ウエハ１４の温度は
ステージ２表面の温度に限りなく近づけることができ
る。但し、例えば、室温程度のウエハをステージ２表面
に載置した直後は、ウエハ１４とステージ２表面との間
には温度差がある。ウエハ１４の温度がステージ２表面
の温度と実質的に同じになるまでには、多少の時間がか
かる。しかし、電熱ヒータ２０の最大出力が大きければ
大きいほど、それに要する時間は短くて済む。FIG. 2 shows a schematic structure of a known ashing apparatus for adding steam. A resist layer used as a mask is patterned and formed on the surface of the wafer 14. A plurality of wafers 14 are housed in the wafer holder 15 one by one. The wafer 14 has a wafer transfer mechanism 16
Is supplied to the processing chamber 1 one by one. The wafer 14 supplied into the processing chamber 1 is placed on the wafer stage 2. Only one wafer 14 can be placed on this stage 2. This is because it is a single-wafer processing device. The stage 2 has a built-in electric heater 20. The temperature controller 19 controls the amount of electricity supplied to the electric heater 20 so that the temperature of the surface of the stage 2 maintains a required temperature. Stage 2
The temperature is preferably high in order to increase the ashing rate of the resist, but is preferably low in order not to damage the elements in the wafer 14. Usually, the temperature is controlled to an appropriate temperature within the range of 150 ° C to 250 ° C. Since the heat capacity of the stage 2 is usually sufficiently larger than the heat capacity of the wafer, the temperature of the wafer 14 can be brought as close as possible to the temperature of the surface of the stage 2. However, there is a temperature difference between the wafer 14 and the surface of the stage 2 immediately after the wafer at room temperature is placed on the surface of the stage 2. It takes some time until the temperature of the wafer 14 becomes substantially the same as the temperature of the surface of the stage 2. However, the larger the maximum output of the electric heater 20, the shorter the time required for it.
【００１２】処理室１と紫外線光源３とを分離するため
の、かつ、高純度の石英材で形成された隔壁板２１に
は、複数個のノズル５の固定されている。これらのノズ
ル５には分岐筒４が接続されている。紫外線光源３は隔
壁板２１の近傍に配置されている。この光源３はアッシ
ングレートを向上させる目的で点灯させる。点灯させな
ければアッシング処理が進行しないという性質のもので
はない。分岐筒４には接続管６を経由してオゾンガスと
水蒸気とを有する混合ガスが供給される。オゾンガス
は、酸素ガスを原料として、オゾナイザー８により生成
される。オゾナイザー８には毎分１０リットル程度の酸
素ガスが供給される。酸素ガスは約５％程度のオゾンを
含有している。オゾナイザーでは定量のオゾンガスが生
成され、接続管６へ供給される。なお、オゾンガスに代
えてオゾン含有ガスを用いてもよい。水の定量制御手段
１２で定量の流量の水を水蒸気発生手段１０に供給する
ことにより、定量化された水蒸気を発生させる。即ち、
定量化された水と同量の水蒸気が生成させる。この水蒸
気は接続管６へ供給される。オゾンガスと水蒸気とは継
手７の部分で混合されて混合ガスとなり、混合ガスは接
続管６、分岐筒４および複数のノズル５を経て、ウエハ
１４表面に供給され、排気口１８から処理室１外へ排気
される。A plurality of nozzles 5 are fixed to a partition plate 21 for separating the processing chamber 1 and the ultraviolet light source 3 and formed of a high-purity quartz material. A branch cylinder 4 is connected to these nozzles 5. The ultraviolet light source 3 is arranged near the partition plate 21. The light source 3 is turned on for the purpose of improving the ashing rate. It does not mean that the ashing process does not proceed unless it is turned on. A mixed gas containing ozone gas and water vapor is supplied to the branching cylinder 4 via a connecting pipe 6. Ozone gas is generated by the ozonizer 8 using oxygen gas as a raw material. About 10 liters of oxygen gas is supplied to the ozonizer 8 per minute. Oxygen gas contains about 5% ozone. The ozonizer generates a fixed amount of ozone gas and supplies it to the connecting pipe 6. In addition, you may use ozone containing gas instead of ozone gas. The quantified water vapor is generated by supplying a constant flow rate of water to the water vapor generation means 10 by the water quantitative control means 12. That is,
The same amount of water vapor as quantified water is produced. This water vapor is supplied to the connecting pipe 6. Ozone gas and water vapor are mixed at the joint 7 to form a mixed gas, and the mixed gas is supplied to the surface of the wafer 14 through the connecting pipe 6, the branch cylinder 4 and the plurality of nozzles 5, and is discharged from the exhaust port 18 to the outside of the processing chamber 1. Exhausted to.
【００１３】定量化されたオゾンガスと定量化された水
蒸気とを混合することにより混合ガスを生成することが
好ましい。オゾンガス又は水蒸気のいずれか一方が定量
化されていないと、水蒸気の添加量が過大になったり、
過小になったりする可能性がある。オゾンガスに対する
水蒸気の添加量が少なすぎると、アッシングレート向上
の実質的な効果が期待できない。添加量が多すぎると、
混合ガスのウエハ１４表面への輸送経路（例えば、接続
管６）の途中で、混合ガス中の水分が結露しやすくなる
という問題点がある。It is preferable to generate a mixed gas by mixing the quantified ozone gas and the quantified water vapor. If either ozone gas or water vapor is not quantified, the amount of water vapor added becomes too large,
It may be undersized. If the amount of water vapor added to the ozone gas is too small, the substantial effect of improving the ashing rate cannot be expected. If too much is added,
There is a problem that water in the mixed gas is likely to be condensed on the way of the transportation path (for example, the connecting pipe 6) of the mixed gas to the surface of the wafer 14.
【００１４】常時、水蒸気の添加量がほぼ一定の混合ガ
スをウエハ表面に供給するためには、この有機物除去装
置の稼動中においては常時混合ガスを流し続ける必要が
ある。オゾナイザー８が定常運転状態になっていなかっ
たり、水蒸気発生手段１０から所要量の水蒸気が発生し
ていないと、結果的に水蒸気の添加量が過大になった
り、過小になったりするからである。従って、少なくと
もウエハを処理室内に搬入する直前から処理室内でウエ
ハ上のフォトレジスト層の除去が終わるまでの間は、混
合ガスを連続的に供給する必要がある。図2の装置ある
いは後述する図1の装置は枚葉処理に適している。即
ち、ウエハの搬入→ウエハ上のレジスト除去処理→ウエ
ハ搬出という処理工程（一枚のウエハのアッシング処理
の工程）を繰り返す枚葉処理を行う場合には、スループ
ットを高めるため目的からも、混合ガスは常時流してお
くことが好ましい。混合ガスの温度は、混合ガスのウエ
ハ１４表面への輸送経路（例えば、接続管６）の途中で
結露しない程度に高い温度であることが好ましい。In order to constantly supply the mixed gas having a substantially constant amount of water vapor added to the wafer surface, it is necessary to keep the mixed gas continuously flowing during the operation of the organic substance removing apparatus. This is because if the ozonizer 8 is not in a steady operation state or if the required amount of water vapor is not generated from the water vapor generation means 10, the amount of added water vapor becomes excessively large or excessively small. Therefore, it is necessary to continuously supply the mixed gas at least immediately before the wafer is loaded into the processing chamber until the removal of the photoresist layer on the wafer is completed in the processing chamber. The apparatus of FIG. 2 or the apparatus of FIG. 1 described later is suitable for single-wafer processing. That is, in the case of performing the single-wafer processing in which the processing steps of wafer loading-> resist removal processing on wafer-> wafer unloading (step of ashing processing of one wafer) are repeated, mixed gas is used for the purpose of increasing throughput. It is preferable to keep the water flowing at all times. The temperature of the mixed gas is preferably high enough not to cause dew condensation on the way of the transportation of the mixed gas to the surface of the wafer 14 (for example, the connecting pipe 6).
【００１５】さて、図2の装置において、例えば、室温
程度の表面温度を有するウエハを、処理室１外から処理
室１内へ搬入すると、パターニングされたレジスト層表
面やレジスト層が設けられていない部分のウエハ表面に
混合ガス中の水分が凝結する。これは、丁度、真冬にお
いて気温の低い屋外から暖房された室内に人間が入った
瞬間に、眼鏡に曇りが生じる現象と同じである。この現
象は、ウエハ表面近傍の混合ガスが局所的に冷却された
結果、混合ガス中の水分の一部が析出するために生じる
ものと考えられる。この混合ガスには水蒸気が添加され
ているために、この現象が顕著に生じる。処理室１内
は、混合ガスが供給されているため比較的多湿であり、
かつ、ステージ２が加熱されているため比較的高温であ
る。従って、処理室１外（有機物除去装置はクリーンル
ーム内で使用されるのが通例であるから、処理室１の外
はクリーンルームの室内である場合が多い。）から処理
室１内へ搬入されるウエハの温度の高低に関わりなく、
ウエハ表面に凝結が生じることは殆どの場合において不
可避であると考えられる。In the apparatus shown in FIG. 2, for example, when a wafer having a surface temperature of about room temperature is carried into the processing chamber 1 from the outside of the processing chamber 1, the patterned resist layer surface or the resist layer is not provided. Moisture in the mixed gas is condensed on the wafer surface of a part. This is exactly the same as the phenomenon in which the eyeglasses become cloudy at the moment when a person enters an indoor room that is heated from the outside where the temperature is low in the middle of winter. It is considered that this phenomenon occurs because a part of the water content in the mixed gas is precipitated as a result of local cooling of the mixed gas near the wafer surface. This phenomenon remarkably occurs because water vapor is added to this mixed gas. The processing chamber 1 is relatively humid because the mixed gas is supplied,
Moreover, since the stage 2 is heated, the temperature is relatively high. Therefore, the wafers loaded into the processing chamber 1 from the outside of the processing chamber 1 (the organic substance removing device is usually used in the clean room, and thus the outside of the processing chamber 1 is often the inside of the clean room). Regardless of the temperature of
The occurrence of condensation on the wafer surface is considered inevitable in most cases.
【００１６】この凝結は、前述の「結露」とは区別して
考える必要がある。混合ガスの輸送経路中で結露が生じ
なくても、ウエハ表面上で凝結が生じることは十分あり
得る。一般に、輸送経路中での結露よりも、ウエハ表面
上での凝結の方が発生しやすい。また、輸送経路中での
結露よりも、ウエハ表面上での凝結の方が、ウエハに重
大な影響を与える。例えば、水蒸気発生手段から処理室
までの配管長を極力短くするか、あるいは配管を外部か
らヒータで加熱することにより、結露は防ぐことができ
る。これに対して、凝結を防ぐことは難しい。ウエハを
予め乾燥雰囲気中で加熱してから、ウエハを処理室１内
へ搬入することも考えられる。しかし、この方法では別
個の装置をアッシャに接続する必要がある。このように
すると、新たな設備費用が必要となるという問題や、半
導体の処理工程が一つ増えるのでスループットが悪くな
るという問題が生じる。This condensation should be considered separately from the above-mentioned "condensation". It is quite possible that condensation will occur on the wafer surface even if no condensation occurs in the mixed gas transport path. In general, condensation is more likely to occur on the wafer surface than condensation in the transportation route. Also, condensation on the surface of the wafer has a greater impact on the wafer than condensation on the transport route. For example, dew condensation can be prevented by shortening the length of the pipe from the water vapor generating means to the processing chamber as much as possible or by heating the pipe from the outside with a heater. On the other hand, it is difficult to prevent condensation. It is also possible to preheat the wafer in a dry atmosphere and then carry the wafer into the processing chamber 1. However, this method requires connecting a separate device to the asher. This causes a problem that a new equipment cost is required and a problem that throughput is deteriorated because the number of semiconductor processing steps is increased by one.
【００１７】さて、凝結した水はその後、蒸発する。し
かし、ウエハ表面にはウォータマークが残存する。ウォ
ータマークとは、乾燥した水滴の痕跡のことをいう。ウ
ォータマークは白色の半透明の痕跡であるのが一般的で
ある。ウォータマークは、水（Ｈ2Ｏ）とウエハ表面の
物質（例えば、Ｓｉ）とが反応して形成された酸化物
（例えば、ＳｉＯ2）と考えられ、無機物質であるため
アッシング処理しても除去できない。アッシング処理の
終わったウエハは、アッシャから搬出され、別個の半導
体処理装置で所要の処理が行われる。この処理には、例
えば、薄膜形成やアルミ配線層の形成のための処理が含
まれる。ところが、ウエハ表面にウォータマークが残存
していると、ウエハ表面に形成されるべき薄膜やアルミ
配線層は部分的にウォータマーク上に形成されることに
なる。素子領域は極めて微細であるため、ある程度の厚
みや大きさを有するウォータマークは異物となる。この
異物の存在が半導体装置の素子欠陥の原因となる。図3
はウエハ（半導体基板）上にウォータマークが存在して
いる状態で基板上に薄膜を形成した状態を示している。
（ａ）はウォータマークの存在によって、不完全な薄膜
層が形成された状態を示している。（ｂ）はウォータマ
ーク上にも薄膜が形成された状態を示している。いずれ
の状態も、薄膜層が本来の機能を果たさない可能性があ
り、素子欠陥の原因となる。The condensed water then evaporates. However, the watermark remains on the wafer surface. Water marks are traces of dried water droplets. Water marks are typically white, semi-transparent imprints. The watermark is considered to be an oxide (e.g., SiO2) formed by the reaction of water (H2O) with a substance (e.g., Si) on the surface of the wafer, and cannot be removed by ashing because it is an inorganic substance. The wafer after the ashing process is carried out from the asher, and a required process is performed in a separate semiconductor processing apparatus. This processing includes, for example, processing for thin film formation and aluminum wiring layer formation. However, when the watermark remains on the wafer surface, the thin film or aluminum wiring layer to be formed on the wafer surface is partially formed on the watermark. Since the element region is extremely fine, a watermark having a certain thickness and size becomes a foreign substance. The presence of the foreign matter causes an element defect of the semiconductor device. Figure 3
Shows the state in which a thin film is formed on a substrate (water mark) on a wafer (semiconductor substrate).
(A) shows a state in which an incomplete thin film layer is formed due to the presence of the watermark. (B) shows a state in which a thin film is also formed on the watermark. In any of these states, the thin film layer may not perform its original function, which causes a device defect.
【００１８】なお、処理温度の低温化によるアッシング
レートの低下の程度を軽減する方法として、その他に
も、特開平０１−１７９３２７号公報には、オゾンガス
に酸素、水蒸気および過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）を添加す
ることが記載されている。この方法によれば、処理温度
などのアッシングの条件が同一の条件下で、オゾンガス
のみによるアッシングの場合に比べてアッシングレート
が数倍になることが記載されている。しかしながら、過
酸化水素水は人体に対する毒性が極めて強いことは周知
であり、アッシング処理に携わる作業者に対する安全性
を確保する上で問題が多い。また、過酸化水素水は酸素
原子を放出して水に還元される点及び沸点が１５１．４
℃と水の沸点よりも高い点からウォータマークの発生量
は水蒸気添加の場合よりも遥かに多いという問題点があ
る。以上の理由から、オゾンアッシングの添加物として
過酸化水素水を用いることは実用的でない。As a method for reducing the degree of decrease in the ashing rate due to the lowering of the processing temperature, Japanese Patent Laid-Open No. 01-179327 discloses an ozone gas containing oxygen, water vapor and hydrogen peroxide solution (H 2 Addition of O 2 ) is described. According to this method, under the same ashing conditions such as processing temperature, the ashing rate is several times higher than that in the case of ashing only with ozone gas. However, it is well known that the hydrogen peroxide solution is extremely toxic to the human body, and there are many problems in ensuring safety for workers involved in the ashing process. Further, hydrogen peroxide water has a point at which oxygen atoms are released and reduced to water and a boiling point is 151.4.
Since the temperature is higher than ℃ and the boiling point of water, there is a problem that the amount of generated watermark is much larger than that in the case of adding steam. For the above reasons, it is not practical to use hydrogen peroxide solution as an additive for ozone ashing.
【００１９】本発明の第一の目的は、その表面にパター
ニングされたレジスト層を有するウエハのレジスト層を
オゾンガス又はオゾン含有ガスを用いてアッシングする
有機物除去方法において、処理温度などのアッシングの
条件が同一の下で、水蒸気添加のオゾンガス又はオゾン
含有ガスを用いる場合と同程度以上のアッシングレート
を有し、かつ、水蒸気添加のアッシングの場合に比べて
ウォータマークの発生量を低減できる有機物除去方法を
提供することにある。本発明の第二の目的は第一の目的
を達成する有機物除去方法を用いるための有機物除去装
置を提供することにある。A first object of the present invention is to remove organic substances by ashing a resist layer of a wafer having a patterned resist layer on its surface using ozone gas or ozone-containing gas. Under the same conditions, there is provided an organic substance removal method which has an ashing rate that is equal to or higher than that in the case of using water vapor-added ozone gas or ozone-containing gas, and can reduce the amount of watermark generation as compared with the case of water vapor addition ashing. To provide. A second object of the present invention is to provide an organic substance removing apparatus for using the organic substance removing method which achieves the first objective.
【００２０】[0020]
【課題を解決するための手段】第一の目的を達成するた
めの本発明の構成は、半導体ウエハ表面のパターニング
されたフォトレジスト層を除去するための処理空間を有
する処理室内に、前記半導体ウエハを支持するための支
持手段と、アルコールをオゾンガス又はオゾン含有ガス
に添加した混合ガスを前記支持手段によって支持された
前記半導体ウエハの表面に供給する手段とを有する有機
物除去装置を準備し、少なくとも前記半導体ウエハを前
記処理室内に搬入する直前から前記フォトレジスト層の
除去が終わるまでの間は、前記混合ガスを前記処理室内
へ連続的に供給し、前記半導体ウエハを前記処理室の外
から前記処理室内へ搬入し、前記処理室内へ搬入した前
記半導体ウエハを前記支持手段で支持し、前記半導体ウ
エハ中の半導体素子の素子欠陥が実質的に生じる温度よ
りも低い温度範囲内で、前記処理室内で支持された前記
半導体ウエハの表面に形成された前記フォトレジスト層
を加熱することを特徴とする有機物除去方法である。SUMMARY OF THE INVENTION To achieve the first object of the present invention, the semiconductor wafer is provided in a processing chamber having a processing space for removing a patterned photoresist layer on the surface of the semiconductor wafer. An organic substance removing apparatus having a supporting means for supporting the surface of the semiconductor wafer supported by the supporting means and a mixed gas obtained by adding alcohol to ozone gas or an ozone-containing gas. Immediately before the semiconductor wafer is loaded into the processing chamber until the photoresist layer is removed, the mixed gas is continuously supplied into the processing chamber, and the semiconductor wafer is processed from outside the processing chamber. The semiconductor wafer carried into the chamber and supported by the supporting means is the semiconductor wafer in the semiconductor wafer. In the organic substance removing method, the photoresist layer formed on the surface of the semiconductor wafer supported in the processing chamber is heated within a temperature range lower than the temperature at which the device defect of (1) is substantially generated. .
【００２１】添加するアルコールは、その沸点が低いも
のを用いることが好ましい。アルコールのウエハ表面で
の凝結が発生しにくくなるから、ウエハ表面での異物発
生の原因を減らすことができる。少なくとも、水の沸点
（１００℃）よりの沸点の低いアルコールを用いること
が好ましい。凝結の程度が水蒸気添加の場合よりも小さ
くなるから、異物発生の可能性は水よりも小さくなる。As the alcohol to be added, one having a low boiling point is preferably used. Since alcohol is less likely to condense on the wafer surface, the cause of foreign matter generation on the wafer surface can be reduced. At least, an alcohol having a lower boiling point than that of water (100 ° C.) is preferably used. Since the degree of condensation is smaller than in the case of adding water vapor, the possibility of foreign matter generation is smaller than in water.
【００２２】添加するアルコールは、メタノール、エタ
ノール又はプロパノールであることが好ましい。これら
のアルコールの沸点は水の沸点よりも低い。例えば、メ
タノールの沸点は６４．５℃である。オゾンガス等にメ
タノール、エタノール又はプロパノールを添加する際に
は、これらのうちの少なくとも一つを添加すればよい。
これらのうちの少なくとも一つのみを添加してもよい
し、これら以外のアルコールも同時に添加してもよい。
アルコールと一緒に多少の水蒸気を添加してもよい。水
蒸気のみを添加する場合よりもウォータマークの発生を
低減することができるからである。The alcohol added is preferably methanol, ethanol or propanol. The boiling points of these alcohols are lower than that of water. For example, the boiling point of methanol is 64.5 ° C. When adding methanol, ethanol or propanol to ozone gas or the like, at least one of them may be added.
At least one of these may be added, or an alcohol other than these may be added at the same time.
Some water vapor may be added with the alcohol. This is because it is possible to reduce the generation of watermarks as compared with the case where only water vapor is added.
【００２３】ウエハのレジスト除去処理を枚葉処理方式
で行う場合に、本発明に係る有機物除去方法は、特に好
適である。枚葉処理方式においては、ウエハの表面処理
は連続的に行われるから、この方式によって本発明に係
る方法を実施する場合には、有機物除去装置の稼働中は
混合ガスを常時、処理室内に供給しておくことが望まし
い。The organic substance removing method according to the present invention is particularly suitable when the wafer resist removing process is performed by a single-wafer processing method. In the single wafer processing method, the surface treatment of the wafer is continuously performed. Therefore, when the method according to the present invention is carried out by this method, the mixed gas is constantly supplied into the processing chamber while the organic substance removing apparatus is in operation. It is desirable to keep it.
【００２４】オゾンガス等に添加するアルコールの添加
量は、室温、大気圧のオゾン１リットル当たり室温、液
体のアルコールに換算して０．２ｇ以上４ｇ以下である
ことが好ましい。０．２ｇ未満では、一般的に、アッシ
ングレートを水蒸気添加の場合と同程度以上にすること
ができない。４ｇを超えると、一般的に、添加量が過剰
になる。過剰に添加したアルコールはムダになる。アッ
シングレートはアルコールの添加量を増やすほど高くな
る。しかし、添加量を増やしていっても、レートはいず
れ飽和状態になる。４ｇという値はレート向上に有効な
アルコール添加量の実質的な上限値である。The amount of alcohol added to ozone gas or the like is preferably room temperature, room temperature per liter of ozone at atmospheric pressure, and 0.2 g or more and 4 g or less in terms of liquid alcohol. If it is less than 0.2 g, generally, the ashing rate cannot be made equal to or higher than that in the case of adding steam. If it exceeds 4 g, the amount of addition is generally excessive. Alcohol added in excess becomes useless. The ashing rate increases as the amount of alcohol added increases. However, even if the amount of addition is increased, the rate eventually becomes saturated. The value of 4 g is a practical upper limit of the amount of alcohol added effective for improving the rate.
【００２５】アッシングに際しては、ウエハ表面上のレ
ジストに紫外線を照射することが望ましい。特に、波長
１８５ｎｍと波長２５４の紫外線を照射することが有効
である。これにより、紫外線を照射しない場合に比べ
て、アッシングレートを向上させることができる。At the time of ashing, it is desirable to irradiate the resist on the wafer surface with ultraviolet rays. In particular, it is effective to irradiate ultraviolet rays having a wavelength of 185 nm and a wavelength of 254. As a result, the ashing rate can be improved as compared with the case where the ultraviolet rays are not irradiated.
【００２６】液体アルコールを加熱することによりガス
化した上で、オゾンガス等と混合することが望ましい。
このようなアルコールは潜熱を持つから、結露や凝結を
起こしにくくなる。It is desirable to gasify the liquid alcohol by heating it and then mix it with ozone gas or the like.
Since such alcohol has latent heat, it is less likely to cause dew condensation or condensation.
【００２７】オゾンガス等とアルコールとの混合は、処
理室外で行っても処理室内で行ってもよい。結果として
混合ガスがレジスト表面に供給されればよいからであ
る。The mixing of ozone gas and the like with alcohol may be carried out outside the processing chamber or inside the processing chamber. This is because the mixed gas may be supplied to the resist surface as a result.
【００２８】アルコール蒸気のキャリアガスとして、窒
素、アルゴン又はヘリウムなどの不活性ガスを用いても
よい。キャリアガスを含有するガスも上述の混合ガスの
範疇に含まれる。As a carrier gas for the alcohol vapor, an inert gas such as nitrogen, argon or helium may be used. A gas containing a carrier gas is also included in the above mixed gas category.
【００２９】処理室内は処理室外と連通していてもよ
い。即ち、処理室内は大気に開放されていてもよい。ア
ッシング処理は減圧雰囲気で行う必要性がないからであ
る。処理室内を大気に開放するとアッシャの構造は簡素
になる。処理室内を気密構造にする必要がないからであ
る。非気密構造のアッシャは公知である。The inside of the processing chamber may communicate with the outside of the processing chamber. That is, the processing chamber may be open to the atmosphere. This is because it is not necessary to perform the ashing process in a reduced pressure atmosphere. Opening the processing chamber to the atmosphere simplifies the structure of the asher. This is because it is not necessary to make the processing chamber airtight. Asher having a non-hermetic structure is known.
【００３０】処理温度は１５０℃以上２５０℃以下の範
囲内であることが望ましい。The processing temperature is preferably in the range of 150 ° C to 250 ° C.
【００３１】第二の目的を達成するための本発明の構成
は、半導体ウエハ表面のパターニングされたフォトレジ
スト層を除去するための処理空間を有する処理室と、前
記処理室外から前記処理室内へ搬入した前記半導体ウエ
ハを支持するための、かつ、前記処理室内に設けられた
ウエハ支持手段と、アルコールをオゾンガス又はオゾン
含有ガスに添加した混合ガスを、前記ウエハ支持手段に
よって支持された前記半導体ウエハ表面上のフォトレジ
スト層表面に供給するための混合ガス供給手段と、前記
ウエハ支持手段に支持された前記半導体ウエハの表面上
のフォトレジスト層を加熱するための加熱手段とを有す
ることを特徴とする有機物除去装置である。The structure of the present invention for achieving the second object is to provide a processing chamber having a processing space for removing a patterned photoresist layer on the surface of a semiconductor wafer, and to carry into the processing chamber from outside the processing chamber. The wafer supporting means for supporting the semiconductor wafer, which is provided inside the processing chamber, and the surface of the semiconductor wafer supported by the wafer supporting means, which is a mixed gas obtained by adding alcohol to ozone gas or ozone-containing gas. It has a mixed gas supply means for supplying to the surface of the upper photoresist layer and a heating means for heating the photoresist layer on the surface of the semiconductor wafer supported by the wafer supporting means. It is an organic matter removing device.
【００３２】[0032]
【作用】水蒸気とオゾンガス又はオゾン含有ガスとの混
合ガスをレジストのアッシングに用いた場合と、アルコ
ールをオゾンガス等に添加した混合ガスをそれに用いた
場合とを比較すると、一般的に、後者の場合のアッシン
グレートは前者の場合のアッシングレートと同程度かそ
れよりも大きな値となる。その理由は、水蒸気添加の場
合と同程度以上に、アルコールは活性酸素原子の生成の
量子効率を高くする働きをするものと考えられる。When the mixed gas of water vapor and ozone gas or ozone-containing gas is used for ashing the resist and the mixed gas of alcohol added to ozone gas is used for the ashing, the latter case is generally observed. The ashing rate is equal to or higher than the ashing rate in the former case. It is considered that the reason is that alcohol has a function of increasing the quantum efficiency of generation of active oxygen atoms more than the case of adding water vapor.
【００３３】アルコールも沸点以下の温度になれば凝結
する。しかし、ウエハ表面上で凝結したアルコールは、
一般的に、ウエハ表面にウォータマークのような異物を
発生させることが少ない。これは、アルコールがウエハ
表面の物質（例えば、Ｓｉ）と反応して何らかの無機物
を生成することが少ないためと考えられる。水蒸気に代
えてガス状のアルコールをオゾンガス等に添加すること
は、結果的に混合ガス中の水分を大幅に低減することに
なる。従って、この点からもウォータマーク発生の原因
を大幅に低減できる。Alcohol also condenses at temperatures below the boiling point. However, the alcohol condensed on the wafer surface is
In general, foreign matter such as a watermark is rarely generated on the wafer surface. This is probably because alcohol rarely reacts with a substance (eg, Si) on the surface of the wafer to generate any inorganic substance. The addition of gaseous alcohol to ozone gas or the like instead of water vapor results in a significant reduction in water content in the mixed gas. Therefore, also from this point, the cause of the watermark generation can be significantly reduced.
【００３４】[0034]
【実施例】図1は、本発明に係る有機物除去方法を実施
するために使用できる有機物除去装置の装置構成の概略
を示す図である。EXAMPLE FIG. 1 is a diagram showing the outline of the apparatus configuration of an organic substance removing apparatus that can be used for carrying out the organic substance removing method according to the present invention.
【００３５】図2の水の定量制御手段１２及び水蒸気発
生手段１０に代えて、アルコールの定量制御手段３２及
びアルコール蒸気発生手段３０が用いられている以外、
図1の構成は図2と実質的に同一である。Instead of the quantitative control means 12 for water and the steam generating means 10 shown in FIG. 2, a quantitative control means 32 for alcohol and an alcohol vapor generating means 30 are used.
The configuration of FIG. 1 is substantially the same as that of FIG.
【００３６】図1中で同一の符号を用いている機械要素
は、図2中のそれと実質的に同一の機械要素である。こ
の機械要素に関連する説明のうち、すでに説明済みのも
のは、重複説明を省略する。Mechanical elements using the same reference numerals in FIG. 1 are substantially the same mechanical elements as those in FIG. Of the explanations related to this machine element, those already explained will be omitted.
【００３７】ウエハ１４はウエハ搬送機構１６により一
枚ずつ処理室１内に供給される。処理室１内に供給され
たウエハ１４はウエハステージ２に載置される。図２の
説明では省略したが、ステージ２は上下動が可能であ
る。ウエハを載置するときには、ステージ２は下降させ
る。ウエハの載置を容易にするためである。載置後、ス
テージ２を上昇させる。レジストのアッシング中は、ウ
エハ１４表面と隔壁板２１との間隙（ギャップ）１７
が、例えば０．２ｍｍ程度になるように、ステージ２の
高さを維持する。このギャップ１７の値は小さい方が好
ましい。オゾンガスはライフタイムが短い。活性なオゾ
ンガスをなるべく多くレジストに供給するためにこのギ
ャップ１７を狭くする必要がある。ギャップは狭ければ
狭いほど、アッシングレートは向上する。The wafers 14 are supplied one by one into the processing chamber 1 by the wafer transfer mechanism 16. The wafer 14 supplied into the processing chamber 1 is placed on the wafer stage 2. Although omitted in the description of FIG. 2, the stage 2 can move up and down. When mounting the wafer, the stage 2 is lowered. This is to facilitate the placement of the wafer. After mounting, the stage 2 is raised. During the resist ashing, a gap 17 between the surface of the wafer 14 and the partition plate 21 is formed.
However, the height of the stage 2 is maintained so as to be, for example, about 0.2 mm. It is preferable that the value of the gap 17 is small. Ozone gas has a short lifetime. It is necessary to narrow this gap 17 in order to supply as much active ozone gas to the resist. The narrower the gap, the higher the ashing rate.
【００３８】ステージ２には電熱ヒータ２０が内蔵され
ている。ステージ２表面の温度が所要の温度を維持する
ように、電熱ヒータ２０への通電量が温度制御装置１９
により制御される。ステージ２の温度は、通常は、１５
０℃乃至２５０℃の範囲内の適切な温度となるように制
御する。ウエハの熱容量に比べてステージ２の熱容量は
通常、十分に大きいので、ウエハ１４の温度はステージ
２表面の温度に限りなく近づけることができる。An electrothermal heater 20 is built in the stage 2. The amount of electricity supplied to the electric heater 20 is controlled by the temperature control device 19 so that the temperature of the surface of the stage 2 maintains a required temperature.
Controlled by. The temperature of stage 2 is usually 15
The temperature is controlled to an appropriate temperature within the range of 0 ° C to 250 ° C. Since the heat capacity of the stage 2 is usually sufficiently larger than the heat capacity of the wafer, the temperature of the wafer 14 can be brought as close as possible to the temperature of the surface of the stage 2.
【００３９】光源３はアッシングレートを向上させる目
的で、必要に応じて点灯させる。光源３には水銀ランプ
の一種である紫外線ランプを用いることが好ましい。分
岐筒４には接続管６を経由してオゾンガス等とアルコー
ルとを有する混合ガスが供給される。オゾンガスは、酸
素ガスを原料として、オゾナイザー８により生成され
る。オゾナイザー８には毎分１０リットル程度の酸素ガ
スが供給される。酸素ガスは約５％程度のオゾンを含有
している。オゾナイザーでは定量のオゾンガスが生成さ
れ、接続管６へ供給される。アルコールの定量制御手段
３２で定量の流量の液体アルコールをアルコール蒸気発
生手段３０に供給することにより、定量化されたアルコ
ール蒸気（ガス状のアルコール）を発生させる。即ち、
定量化された液体アルコールと同量のアルコール蒸気が
生成させる。このアルコール蒸気は接続管６へ供給され
る。オゾンガス等とアルコール蒸気とは継手７の部分で
混合されて混合ガスとなり、混合ガスは接続管６、分岐
筒４および複数のノズル５を経て、ウエハ１４表面に供
給され、排気口１８から処理室１外へ排気される。The light source 3 is turned on as needed for the purpose of improving the ashing rate. It is preferable to use an ultraviolet lamp, which is a kind of mercury lamp, as the light source 3. A mixed gas containing ozone gas and alcohol is supplied to the branching cylinder 4 via a connecting pipe 6. Ozone gas is generated by the ozonizer 8 using oxygen gas as a raw material. About 10 liters of oxygen gas is supplied to the ozonizer 8 per minute. Oxygen gas contains about 5% ozone. The ozonizer generates a fixed amount of ozone gas and supplies it to the connecting pipe 6. The quantified alcohol vapor (gaseous alcohol) is generated by supplying a fixed flow rate of liquid alcohol to the alcohol vapor generation means 30 by the alcohol quantitative control means 32. That is,
The same amount of alcohol vapor as the quantified liquid alcohol is produced. This alcohol vapor is supplied to the connecting pipe 6. Ozone gas and alcohol vapor are mixed at the joint 7 to form a mixed gas, and the mixed gas is supplied to the surface of the wafer 14 through the connecting pipe 6, the branch cylinder 4 and the plurality of nozzles 5, and is discharged from the exhaust port 18 to the processing chamber. 1 is exhausted to the outside.
【００４０】定量化されたオゾンガスと定量化されたア
ルコール蒸気とを混合することにより混合ガスを生成す
ることが好ましい。オゾンガスに対するアルコール蒸気
の添加量が少なすぎると、アッシングレート向上の実質
的な効果が期待できない。添加量が多すぎると、混合ガ
スのウエハ１４表面への輸送経路（例えば、接続管６）
の途中で、混合ガス中の水分が結露しやすくなるという
問題点がある。It is preferable to generate a mixed gas by mixing the quantified ozone gas and the quantified alcohol vapor. If the amount of alcohol vapor added to ozone gas is too small, the substantial effect of improving the ashing rate cannot be expected. If the amount of addition is too large, the transport path of the mixed gas to the surface of the wafer 14 (for example, the connecting pipe 6)
There is a problem that water in the mixed gas is likely to condense during the process.
【００４１】常時、アルコール蒸気の添加量がほぼ一定
の混合ガスをウエハ表面に供給するためには、この有機
物除去装置の稼動中においては常時混合ガスを流し続け
る必要がある。オゾナイザー８が定常運転状態になって
いなかったり、アルコール蒸気発生手段３０から所要量
のアルコール蒸気が発生していないと、結果的にアルコ
ール蒸気の添加量が過大になったり、過小になったりす
るからである。従って、少なくともウエハを処理室内に
搬入する直前から処理室内でウエハ上のフォトレジスト
層の除去が終わるまでの間は、混合ガスを連続的に供給
する必要がある。図1の装置は枚葉処理に適している。
枚葉処理を行う場合には、混合ガスは常時流しておくこ
とが特に好ましい。混合ガスの温度は、混合ガスのウエ
ハ１４表面への輸送経路（例えば、接続管６）の途中で
結露しない程度に高い温度であることが好ましい。アル
コール蒸気発生手段３０は高純度石英製である。その内
部には同様に高純度石英の粒子１３が充填されている。
この粒子１３はアルコールの突沸を防止するために充填
されている。また、アルコール蒸気のキャリアガスとし
ての窒素ガスがキャリアガスの供給口１１から、必要に
応じて供給される。アルコール蒸気を発生させるための
ヒータ９がアルコール蒸気発生手段３０の外周に設けら
れている。In order to constantly supply the mixed gas having a substantially constant addition amount of alcohol vapor to the wafer surface, it is necessary to keep the mixed gas continuously flowing during the operation of the organic substance removing apparatus. If the ozonizer 8 is not in a steady operation state or if the alcohol vapor generating means 30 does not generate a required amount of alcohol vapor, the amount of alcohol vapor added may be excessive or excessive. Is. Therefore, it is necessary to continuously supply the mixed gas at least immediately before the wafer is loaded into the processing chamber until the removal of the photoresist layer on the wafer is completed in the processing chamber. The apparatus of FIG. 1 is suitable for single-wafer processing.
When performing the single-wafer processing, it is particularly preferable that the mixed gas is always flowed. The temperature of the mixed gas is preferably high enough not to cause dew condensation on the way of the transportation of the mixed gas to the surface of the wafer 14 (for example, the connecting pipe 6). The alcohol vapor generating means 30 is made of high-purity quartz. Similarly, high-purity quartz particles 13 are filled in the interior thereof.
The particles 13 are filled to prevent bumping of alcohol. Further, nitrogen gas as a carrier gas for alcohol vapor is supplied from the carrier gas supply port 11 as needed. A heater 9 for generating alcohol vapor is provided on the outer circumference of the alcohol vapor generating means 30.
【００４２】前述の通り、オゾンガス等に添加するアル
コールには、メタノール、エタノール又はプロパノール
を用いることが好ましい。As described above, it is preferable to use methanol, ethanol or propanol as the alcohol added to the ozone gas or the like.
【００４３】図1の装置によってウエハ上のパターニン
グされたレジストをアッシングを行った場合のアッシン
グレートの値とウエハ上のウォータマークの発生の程度
を、従来の方法によってアッシングした場合と対比した
例を図4に示す。この例では、処理温度を２５０℃、添
加するアルコール蒸気又は水蒸気の添加量（流量）を
０．５ｇ／ｍｉｎとした。An example in which the value of the ashing rate when the patterned resist on the wafer is ashed by the apparatus of FIG. 1 and the degree of the formation of the watermark on the wafer are compared with those when the ashing is performed by the conventional method. Shown in FIG. In this example, the treatment temperature was 250 ° C., and the addition amount (flow rate) of alcohol vapor or water vapor to be added was 0.5 g / min.
【００４４】図4から明らかなように、水蒸気添加の場
合のアッシングレートが１２，５００Å／ｍｉｎである
のに対して、メタノール、エタノールおよびプロパノー
ル添加のアッシングレートは水蒸気添加の場合よりも高
くなっている。この例では、対比の明確化を目的とし
て、メタノール、エタノールおよびプロパノールはそれ
ぞれ単独で添加している。参考までに、添加物のない場
合の例の示した。オゾンガスに何も添加しない場合のア
ッシングレートは相対的にかなり低いことがわかる。As is apparent from FIG. 4, the ashing rate in the case of adding steam is 12,500 Å / min, whereas the ashing rate in the case of adding methanol, ethanol and propanol is higher than that in the case of adding steam. There is. In this example, methanol, ethanol, and propanol are added individually for the purpose of clarifying the comparison. For reference, an example without additives is shown. It can be seen that the ashing rate when nothing is added to the ozone gas is relatively low.
【００４５】図4には、ウエハ表面上のウォータマーク
の数の相対値も併せて示してある。ウォータマークの最
大寸法が０．３μｍ以上の大きさのものだけを、ウォー
タマークとしてカウントした。これよりも寸法の小さな
ウォータマークの存在は実用上、無視できると考えるこ
とができる。ウォータマークの数は、水蒸気添加のアッ
シングで生じた場合の数を基準とした相対値で示した。
この図から明らかなように、水蒸気添加の場合に比べて
メタノール、エタノールおよびプロパノール添加の場合
のウォータマークの数はかなり小さくなっていることが
わかる。オゾンガスに何も添加しない場合のウォータマ
ークの数は無視できる数であった。オゾンガス単独の場
合には、オゾンガス中に水分はあまり存在しないので、
このような結果になったと考えられる。FIG. 4 also shows the relative value of the number of watermarks on the wafer surface. Only watermarks having a maximum dimension of 0.3 μm or more were counted as watermarks. It can be considered that the existence of the watermark having a smaller size than this can be ignored in practical use. The number of watermarks is shown as a relative value based on the number generated when ashing is performed by adding water vapor.
As is clear from this figure, the number of watermarks in the case of adding methanol, ethanol and propanol is considerably smaller than that in the case of adding steam. The number of watermarks when nothing was added to the ozone gas was a negligible number. In the case of ozone gas alone, there is not much water in ozone gas,
It is considered that such a result was obtained.
【００４６】なお、この図には示さなかったが、メタノ
ール、エタノールおよびプロパノール添加のアッシング
においては、レジストの残渣の数および量が著しく少な
くなることがわかった。水添加の場合の同様であった。
これに対して、オゾンガス単独でのアッシングでは、ア
ッシングを行っても除去できないレジスト、即ち、残渣
が多量の存在することが確認できた。Although not shown in this figure, it was found that the number and amount of resist residues were remarkably reduced in the ashing with the addition of methanol, ethanol and propanol. The same was the case with water addition.
On the other hand, it was confirmed that there is a large amount of resist, that is, a residue that cannot be removed by ashing with ozone gas alone.
【００４７】[0047]
【発明の効果】本発明によれば、その表面にパターニン
グされたレジスト層を有するウエハのレジスト層をオゾ
ンガス又はオゾン含有ガスを用いてアッシングする有機
物除去方法において、処理温度などのアッシングの条件
が同一の下で、水蒸気添加のオゾンガス等を用いる場合
と同程度以上のアッシングレートを得ることができ、か
つ、水蒸気添加のアッシングの場合と比較してウォータ
マークの発生量を低減することができる。これにより半
導体装置の生産性を高めることができる。According to the present invention, in an organic substance removing method of ashing a resist layer of a wafer having a patterned resist layer on its surface using ozone gas or ozone-containing gas, the ashing conditions such as processing temperature are the same. Under the conditions, it is possible to obtain an ashing rate that is equal to or higher than that in the case of using water vapor-added ozone gas, etc., and it is possible to reduce the amount of watermark generation as compared with the case of using water vapor-added ashing. Thereby, the productivity of the semiconductor device can be improved.
【図１】本発明の一実施例に係る図であり、本発明に係
る有機物除去方法を実施するために使用できる有機物除
去装置の装置構成の概略を示す図である。FIG. 1 is a diagram according to an embodiment of the present invention, and is a diagram showing an outline of a device configuration of an organic substance removal device that can be used for carrying out an organic substance removal method according to the present invention.
【図２】公知の水蒸気添加の有機物除去装置の装置構成
の概略を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an outline of a device configuration of a known organic substance removing device by adding steam.
【図３】半導体基板上にウォータマークが存在している
状態で基板上に薄膜を形成した状態を模式的に示した図
である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a state in which a thin film is formed on a semiconductor substrate in the presence of watermarks.
【図４】本発明に係る方法によってウエハ上のレジスト
をアッシングした場合のアッシングレートの値とウォー
タマークの発生の程度を、従来の方法によってアッシン
グした場合と対比して示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a value of an ashing rate when a resist on a wafer is ashed by a method according to the present invention and a degree of generation of a watermark in comparison with a case where ashing is performed by a conventional method.
１…処理室、２…ステージ、３…紫外線光源、４…分岐
筒、５…ノズル、６…接続管、７…継手、８…オゾナイ
ザー、９…ヒーター、１０…水蒸気発生手段、１１…キ
ャリアガス供給口、１２…水定量制御手段、１３…粒
子、１４…ウェーハ、１５…ウェーハホルダー、１６…
ウェーハ搬送機構、１７…ギャップ、１８…排気口、１
９…温度制御装置、２０…電熱ヒーター、２１…隔壁
板、３０…アルコール蒸気発生手段、３２…アルコール
定量制御手段。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing chamber, 2 ... Stage, 3 ... Ultraviolet light source, 4 ... Branch pipe, 5 ... Nozzle, 6 ... Connection pipe, 7 ... Joint, 8 ... Ozonizer, 9 ... Heater, 10 ... Steam generating means, 11 ... Carrier gas Supply port, 12 ... Water quantitative control means, 13 ... Particles, 14 ... Wafer, 15 ... Wafer holder, 16 ...
Wafer transfer mechanism, 17 ... Gap, 18 ... Exhaust port, 1
9 ... Temperature control device, 20 ... Electric heater, 21 ... Partition plate, 30 ... Alcohol vapor generating means, 32 ... Alcohol quantitative control means.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 剛 東京都青梅市藤橋888番地 株式会社日立 製作所青梅工場内 (72)発明者 船津 圭亮 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Go Kimura 888 Fujihashi, Ome city, Tokyo Metropolitan area Ome factory, Hitachi, Ltd. (72) Keisuke Funatsu 2326 Imai, Ome city, Tokyo Hitachi device development center
Claims (12)
ォトレジスト層を除去するための処理空間を有する処理
室内に、前記半導体ウエハを支持するための支持手段
と、アルコールをオゾンガス又はオゾン含有ガスに添加
した混合ガスを前記支持手段によって支持された前記半
導体ウエハの表面に供給する手段とを有する有機物除去
装置を準備し、 少なくとも前記半導体ウエハを前記処理室内に搬入する
直前から前記フォトレジスト層の除去が終わるまでの間
は、前記混合ガスを前記処理室内へ連続的に供給し、 前記半導体ウエハを前記処理室の外から前記処理室内へ
搬入し、 前記処理室内へ搬入した前記半導体ウエハを前記支持手
段で支持し、 前記半導体ウエハ中の半導体素子の素子欠陥が実質的に
生じる温度よりも低い温度範囲内で、前記処理室内で支
持された前記半導体ウエハの表面に形成された前記フォ
トレジスト層を加熱することを特徴とする有機物除去方
法。1. A support means for supporting the semiconductor wafer and alcohol are added to ozone gas or ozone-containing gas in a processing chamber having a processing space for removing the patterned photoresist layer on the surface of the semiconductor wafer. An organic substance removing device having a means for supplying a mixed gas to the surface of the semiconductor wafer supported by the supporting means is prepared, and removal of the photoresist layer is completed at least immediately before the semiconductor wafer is carried into the processing chamber. Until then, the mixed gas is continuously supplied into the processing chamber, the semiconductor wafer is loaded into the processing chamber from outside the processing chamber, and the semiconductor wafer loaded into the processing chamber is supported by the supporting means. Supporting, within a temperature range lower than a temperature at which device defects of semiconductor devices in the semiconductor wafer substantially occur, A method of removing organic substances, comprising heating the photoresist layer formed on the surface of the semiconductor wafer supported in the processing chamber.
前記アルコールの沸点は水の沸点よりも低いことを特徴
とする有機物除去方法。2. The method for removing organic matter according to claim 1,
The method for removing organic matter is characterized in that the boiling point of the alcohol is lower than the boiling point of water.
前記アルコールはメタノール、エタノール又はプロパノ
ールの内の少なくとも一つであることを特徴とする有機
物除去方法。3. The method for removing organic matter according to claim 1,
The method for removing organic substances, wherein the alcohol is at least one of methanol, ethanol and propanol.
機物除去方法において、前記有機物除去装置は枚葉処理
用であることを特徴とする有機物除去方法。4. The method for removing organic substances according to claim 1, wherein the organic substance removing device is for single-wafer processing.
載の有機物除去方法において、前記オゾンガス又はオゾ
ン含有ガスに添加するアルコールの量は、室温、大気圧
のオゾン１リットル当たり、室温、液体のアルコールに
換算して０．２ｇ以上４ｇ以下であることを特徴とする
有機物除去方法。5. The method for removing organic substances according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of alcohol added to the ozone gas or ozone-containing gas is room temperature, and room temperature is 1 room temperature per 1 liter of ozone at atmospheric pressure. A method for removing organic matter, wherein the amount is 0.2 g or more and 4 g or less in terms of liquid alcohol.
機物除去方法において、前記混合ガスを前記ウエハ表面
の前記レジスト層上に供給するに際しては、前記レジス
ト層上に紫外線を照射する子とを特徴とする有機物除去
方法。6. The method for removing an organic substance according to claim 1, wherein when the mixed gas is supplied onto the resist layer on the surface of the wafer, the resist layer is irradiated with ultraviolet rays. A method for removing organic matter characterized by a child.
機物除去方法において、液体のアルコールを加熱してア
ルコール蒸気にしてから、前記アルコール蒸気をオゾン
ガス又はオゾン含有ガスに添加することを特徴とする有
機物除去方法。7. The organic substance removing method according to claim 1, wherein the liquid alcohol is heated to form alcohol vapor, and the alcohol vapor is added to ozone gas or ozone-containing gas. A characteristic organic substance removing method.
機物除去方法において、前記アルコールのキャリアガス
として不活性ガスを用いることを特徴とする有機物除去
方法。8. The method for removing organic substances according to claim 1, wherein an inert gas is used as a carrier gas for the alcohol.
機物除去方法において、前記支持手段はウエハステージ
であり、前記ステージの表面温度が１５０℃以上２５０
℃以下に加熱することを特徴とする有機物除去方法。9. The organic substance removing method according to claim 1, wherein the supporting means is a wafer stage, and the surface temperature of the stage is 150 ° C. or more and 250 or more.
A method for removing organic matter, which comprises heating to below ℃.
フォトレジスト層を除去するための処理空間を有する処
理室と、 前記処理室外から前記処理室内へ搬入した前記半導体ウ
エハを支持するための、かつ、前記処理室内に設けられ
たウエハ支持手段と、 アルコールをオゾンガス又はオゾン含有ガスに添加した
混合ガスを、前記ウエハ支持手段によって支持された前
記半導体ウエハ表面上のフォトレジスト層表面に供給す
るための混合ガス供給手段と、 前記ウエハ支持手段に支持された前記半導体ウエハの表
面上のフォトレジスト層を加熱するための加熱手段とを
有することを特徴とする有機物除去装置。10. A processing chamber having a processing space for removing the patterned photoresist layer on the surface of the semiconductor wafer, and for supporting the semiconductor wafer carried into the processing chamber from outside the processing chamber, and A wafer supporting means provided in the processing chamber, and a mixed gas for supplying a mixed gas obtained by adding alcohol to ozone gas or ozone-containing gas to the surface of the photoresist layer on the surface of the semiconductor wafer supported by the wafer supporting means. An organic substance removing apparatus comprising: a supply unit; and a heating unit for heating a photoresist layer on the surface of the semiconductor wafer supported by the wafer supporting unit.
て、前記処理室は大気に開放されていることを特徴とす
る有機物除去装置。11. The organic substance removing device according to claim 10, wherein the processing chamber is open to the atmosphere.
置において、前記ウエハは枚葉処理されることを特徴と
する有機物除去装置。12. The organic substance removing apparatus according to claim 10 or 11, wherein the wafer is processed by single wafer processing.
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