JPH0878372A - 有機物除去方法及びその装置 - Google Patents

有機物除去方法及びその装置

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JPH0878372A
JPH0878372A JP6208363A JP20836394A JPH0878372A JP H0878372 A JPH0878372 A JP H0878372A JP 6208363 A JP6208363 A JP 6208363A JP 20836394 A JP20836394 A JP 20836394A JP H0878372 A JPH0878372 A JP H0878372A
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semiconductor wafer
water
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Kotaro Koizumi
浩太郎 小泉
Sukeyoshi Tsunekawa
助芳 恒川
Kazuhiko Kawai
和彦 河合
Masaki Shimoda
真岐 下田
Katsuhiko Ito
勝彦 伊藤
Haruo Ito
晴夫 伊藤
Akio Saito
昭男 斉藤
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Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
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    • Y10S438/906—Cleaning of wafer as interim step

Abstract

(57)【要約】 【目的】 イオン打ち込みで変質したレジストをオゾン
含有ガスあるいはオゾン含有ガスと紫外線でアッシング
した時に生じる残渣を低減し，薬液洗浄工程に与える負
担を軽減する。 【構成】 オゾン含有ガスあるいはオゾン含有ガスと紫
外線で変質したレジストをアッシング後，直ちに試料表
面を水洗する。あるいはアッシング後，試料を大気に曝
さずに水洗を行うようにする。 【効果】 アッシング後，直ちに水洗を行うことにより
残渣数を１／１００に低減することができ，薬液洗浄に
与える負担を軽減でき，半導体装置等の生産コストを下
げることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体表面に付着した有機
物の除去，例えば所望の加工を行うために，その表面に
パターニングされたレジスト層を有する半導体ウェーハ
あるいは液晶基板等から，所望の加工を行った後にレジ
スト層を剥離するアッシング装置，洗浄装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造工程において，レジス
トはイオン打ち込みのマスク，パターニング等に用いら
れる。そして，不要になったレジストは除去される。従
来，レジストの除去方法の一つとしてオゾン含有ガスあ
るいはオゾン含有ガスと紫外線の作用によりアッシング
を行う方法が知られている。
【０００３】この種の方法を用いる装置として，日立評
論 第７３巻 第９号（１９９１−９）第３７項から４
２項が挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来アッシング工程に
おいて，イオン打ち込み工程を経てきたレジストをアッ
シング除去した場合，処理後の試料表面には多量の残渣
が生じてしまう。これはオゾン含有ガスあるいはオゾン
含有ガスと紫外線によるアッシングに限らずプラズマを
用いたアツシングでも生じてしまう。これまで残渣は数
種の薬液洗浄により試料表面から除去されてきた。
【０００５】しかしながら，近年半導体装置の高集積化
により，半導体ウェーハの大口径化，製造工程の増大，
微細化等が進み薬液洗浄における薬液の量，洗浄回数は
増大，さらに歩留まりを高めるため洗浄での異物除去能
力は常に最高レベルを要求され薬液の入替え回数も増大
し，薬液洗浄工程の負担が大きくなっている。
【０００６】このような状況の下で，アッシング工程で
生じる残渣が薬液洗浄工程に与える影響は非常に大きい
ものであり，アッシング工程での残渣低減が求められて
いる。
【０００７】アッシング工程で生じる残渣の低減はこれ
までアッシングにおける処理温度の低温化が提案されて
いる。これは次のようなものである。（１）レジストは
イオン打ち込みにより変質し，アッシング工程で加熱す
るとレジスト表面に気泡が発生する。この気泡が残渣の
主原因と考えられている。（２）レジストの発泡はアッ
シング前のレジストのベーク条件やイオン打ち込み条
件，さらにはレジストの種類等により異なる。レジスト
の発泡を押さえるには処理温度は１００℃以下にする必
要がある。ところが，オゾン含有ガスあるいはオゾン含
有ガスと紫外線の作用によりレジストをアッシングする
方法では処理速度が処理温度に強く依存しているため処
理温度を１００℃以下等の低温にすると実用的な処理速
度が得られず半導体装置の生産性が大幅に低下してしま
う。
【０００８】本発明はオゾン含有ガスあるいはオゾン含
有ガスと紫外線によるアッシング工程で処理温度を下げ
ずにレジストをアッシングし，実用的な処理速度を確保
して，さらに生じた残渣による薬液洗浄工程の負担を軽
減し，半導体装置の生産性を向上させることを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記問題を解消し目的を
達成するには，まずオゾン含有ガスあるいはオゾン含有
ガスと紫外線の作用により試料表面のレジストをアッシ
ングし，アッシング処理室から試料が搬出された直後に
純水によって洗浄することにより達成することができ
る。これと同様な効果は，アッシング処理室から搬出さ
れた試料を大気に曝さずに，純水で洗浄すれば得られ
る。これによりアッシング工程で実用的な処理速度を確
保し，かつ残渣による薬液洗浄の負担を軽減することが
できる。
【００１０】
【作用】アッシングにおいて，イオン打ち込みで変質し
たレジストの処理を行うと，レジスト表面が発泡する現
象が見られる。この現象はポッピングと呼ばれ，イオン
打ち込みによりレジスト表面が変質したために生じるも
のである。ポッピングはイオン打ち込み前に行われるレ
ジストのベーキング条件，イオン打ち込み条件等により
異なるが，通常１００℃以上に試料を加熱すると発生し
てしまう。ポッピングが発生した試料のアッシングを行
うと見た目にはレジストが除去されるが，その試料表面
には細かな残渣が大量に付着しているのが顕微鏡等で確
認できる。半導体装置の製造工程では残渣が付着してい
る半導体ウェーハ等をそのまま次工程に送ると残渣が異
物となり半導体装置の素子欠陥を招いてしまう。このた
め薬液洗浄により残渣を除去してから次工程に進むのが
普通である。このことからアッシング工程で生じた残渣
が薬液洗浄工程で大きな負担になるのは容易に理解でき
る。そこで，アツシング工程で発生する残渣を低減する
ためアッシングの低温化が提案されている。レジストの
ポッピングを押さえてアッシングを行い残渣を低減しよ
うとするものである。これはプラズマを用いたアツシン
グにおいてはすでに行われている。しかしながら，オゾ
ン含有ガスあるいはオゾン含有ガスと紫外線を用いたア
ツシングでは，処理速度が処理温度に依存しているため
実用的ではない。このためオゾン含有ガスあるいはオゾ
ン含有ガスと紫外線によるアツシングでは別の残渣低減
方法が必要であった。
【００１１】以上の背景から本発明者らは残渣の物性に
着目して残渣低減方法について検討を行い，残渣がアッ
シング後に経時変化する前に水洗を行えば残渣を大幅に
低減できることを見出した。そのメカニズムを以下に説
明する。試料表面に発生した残渣はアッシング処理室か
ら搬出されるとまず，試料が冷却されることにより温度
が低下する。さらに残渣は大気に曝されることになる。
この時残渣は，温度の低下により試料表面との密着性が
高まる。さらに，大気に曝されて大気中の何らか成分と
反応し水洗では除去されにくいものに経時変化していく
と考えられる。アッシング直後であればただの水による
洗浄で，残渣をアッシング直後の１／１００以下に低減
することが可能である。一例としてＰイオン打ち込みで
変質したレジストの，水洗を行うまでの時間と水洗後の
残渣数との関係を図３に示す。なお，残渣数は０．３μ
ｍ以上のものをレーザー散乱を利用して測定した。アッ
シング後１０分以内であれば残渣数はアッシング直後の
約１／１００にすることができる。また，時間の経過に
より残渣数低減効果は薄れていく。これと同様な効果は
アッシング後の試料を全く大気に曝さずに水洗をすれば
得られる。
【００１２】以上のことによりアッシングでの処理温度
を低温にしてポッピングを押さえる必要がなくなり，処
理速度は実用的なものが得られる。さらに，水による洗
浄で残渣を低減できるので薬液洗浄も通常よりも軽いも
のですむのである。
【００１３】
【実施例】以下，本発明の実施例を図により説明する。
【００１４】図１は，本発明の一実施例であり，半導体
装置の製造工程で使用されるレジスト除去装置である。
この装置を用いて半導体装置の製造工程でイオン打ち込
みにより変質したレジストを除去した例を説明する。半
導体ウェーハ３の表面にはイオン打ち込み工程で使用さ
れたレジストマスクが存在する。半導体ウェーハはウェ
ーハカセット７に納められており，ウェーハ搬送手段２
によりまずアッシング処理室１に搬送される。アッシン
グ処理室には温調機能を持ったウェーハ加熱手段，ウェ
ーハ表面へのオゾン含有ガスガス供給手段，ＯＮ／ＯＦ
Ｆ可能な紫外線光源と照射手段，処理室排気手段等から
成っている。オゾン含有ガスガスはオゾン含有ガス発生
手段５で原料酸素ガスから生成されアッシング処理室１
に供給されている。ウェーハはまず，このアッシング処
理室１でレジストをアッシングされる。アッシングの終
了したウェーハ３は次にウェーハ搬送手段２によりアッ
シング処理室１から水洗処理室４に搬送される。水洗処
理室４は，ウェーハ洗浄手段，ウェーハ乾燥手段から成
り，水供給手段６から純水が供給されている。ウェーハ
３は水洗処理室４で水洗され，乾燥後ウェーハ搬送手段
２によりウェーハカセット７に戻される。以上が本装置
によるレジスト除去工程である。
【００１５】図２には，上記実施例１において，アッシ
ング後に水洗処理室への搬送中に残渣が変化してしまう
場合が少なからずあるため，アッシングと水洗を同一処
理室内で行うレジスト除去装置を示した。この装置では
ウェーハがアッシング後，処理室から出されることなく
水洗できるため残渣の変化が起こらず残渣を低減でき
る。
【００１６】
【表１】
【００１７】表１には図１に示した装置でレジストを処
理した場合の残渣数とアッシングのみの残渣数，さらに
アッシング後１日経過してから水洗した場合の残渣数を
まとめて示す。なお，残渣数は０．３μｍ以上の大きさ
の残渣をレーザーの散乱を利用して測定したものであ
る。また，ウェーハは６インチウェーハを使用してい
る。同表から明らかのように残渣数を約１／１００に低
減することが可能である。
【００１８】
【発明の効果】従来イオン打ち込みで変質したレジスト
をオゾン含有ガスあるいはオゾン含有ガスと紫外線によ
りアッシングすると試料表面には大量の残渣が発生して
おり，この残渣が薬液洗浄工程の大きな負担となってい
た。しかし，本発明のレジスト除去方法および装置によ
りアッシングで生じた残渣を水洗のみで低減でき薬液洗
浄工程の負担を軽減し，半導体装置の生産コストを下
げ，半導体装置の生産性向上に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の有機物除去装置の模式図。
【図２】本発明の他の実施例の有機物除去装置の模式
図。
【図３】アッシング後の水洗までの時間と水洗後の残渣
数の一例。
【符号の説明】
１…アッシング処理室 ２…半導体ウェーハ搬送手段
３…半導体ウェーハ ４…水洗処理室 ５…オゾン発生手段 ６水供給手段
７…ウェーハカセット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/3065 (72)発明者 河合 和彦 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 下田 真岐 東京都小平市上水本町五丁目22番１号 株 式会社日立マイコンシステム内 (72)発明者 伊藤 勝彦 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 伊藤 晴夫 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 斉藤 昭男 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体ウェーハに所望の加工を行うため，
    該ウェーハ表面にパターニングされたフォトレジスト層
    を該ウェーハの加工後に除去する方法において，まずオ
    ゾン含有ガスあるいはオゾン含有ガスと紫外線により該
    フォトレジスト層を除去し，その後該半導体ウェーハを
    純水により洗浄することを特徴とする有機物除去方法。
  2. 【請求項２】請求項１記載の有機物除去方法において，
    オゾン含有ガスあるいはオゾン含有ガスと紫外線による
    フォトレジスト層の除去後，半導体ウェーハの水洗は１
    ０分以内に行うことを特徴とする有機物除去方法。
  3. 【請求項３】請求項１または２記載の有機物除去方法に
    おいて，オゾン含有ガスあるいはオゾン含有ガスと紫外
    線によるフォトレジスト層の除去，及びその後の半導体
    ウェーハの水洗は半導体ウェーハが大気に曝されずに処
    理されることを特徴とする有機物除去方法。
  4. 【請求項４】請求項１から３のいずれかに記載の有機物
    除去方法において，オゾン含有ガスあるいはオゾン含有
    ガスと紫外線によるフォトレジスト層の除去後，半導体
    ウェーハの温度を５０℃以上に保持して水洗を行うこと
    を特徴とする有機物除去方法。
  5. 【請求項５】請求項１から４に記載の有機物除去方法に
    おいて，半導体ウェーハを枚葉処理することを特徴とす
    る有機物除去方法。
  6. 【請求項６】請求項１から５に記載の有機物除去方法に
    おいて，半導体ウェーハに行う所望の加工がイオン打ち
    込み工程であることを特徴とする請求項１から３の有機
    物除去方法。
  7. 【請求項７】半導体ウェーハに所望の加工を行うために
    該ウェーハ表面にパターニングされたフォトレジスト層
    をオゾン含有ガスあるいはオゾン含有ガスと紫外線によ
    り除去できる処理室を有し，かつレジストを除去した後
    に該ウェーハを水洗するための処理室を有し，また該ウ
    ェーハを水洗後乾燥する手段を有することを特徴とする
    有機物除去装置。
  8. 【請求項８】請求項７記載の有機物除去装置において，
    前記半導体ウェーハの水洗は，オゾン含有ガスあるいは
    オゾン含有ガスと紫外線により除去された後，１０分以
    内に行われることを特徴とする有機物除去装置。
  9. 【請求項９】請求項７記載の有機物除去装置において，
    フォトレジストをオゾン含有ガスあるいはオゾン含有ガ
    スと紫外線により除去する処理室内で続けてウェーハ表
    面を水洗することができる機能を有する有機物除去装
    置。
  10. 【請求項１０】請求項７から９に記載の有機物除去装置
    において，前記半導体ウェーハが処理を一貫して大気に
    曝されないことを特徴とした有機物除去装置。
  11. 【請求項１１】請求項７から１０に記載の有機物除去装
    置において，前記半導体ウェーハが枚葉処理されること
    を特徴とする有機物除去装置。
  12. 【請求項１２】請求項７から１１に記載の有機物除去装
    置において半導体ウェーハに行われる加工がイオン打ち
    込みであることを特徴とする有機物除去装置。
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