JPS62216332A - Plasma ashing apparatus - Google Patents

Plasma ashing apparatus

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JPS62216332A
JPS62216332A JP5805486A JP5805486A JPS62216332A JP S62216332 A JPS62216332 A JP S62216332A JP 5805486 A JP5805486 A JP 5805486A JP 5805486 A JP5805486 A JP 5805486A JP S62216332 A JPS62216332 A JP S62216332A
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JP
Japan
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ashing
plasma
resist
wafer
electromagnet
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Application number
JP5805486A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Yano
弘 矢野
Tsutomu Saito
勉 斉藤
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS62216332A publication Critical patent/JPS62216332A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce the damage to a wafer during ashing by controlling the density of a plasma by an electromagnet. CONSTITUTION:When O2 gas is introduced into an ashing unit to emit a microwave through a microwave transmitting window to gas, an O2 plasma is generated. An electromagnet 18 is deenergized to pass the plasma 19 to arrive at a wafer to ash a resist 16. This has the same strong ashing force as a barrel type plasma ashing apparatus to remove a modified layer feasibly generated at the resist after ion implanting. When the modified layer is removed by ashing to allow the normal resist to remain, the plasma cannot pass by the magnetic force when the electromagnet 18 is energized so that active particles merely arrive at the wafer 17 to ash the resist 16. This is the same as a down-flow type ashing apparatus, and the ashing with the active particles less damages the wafer than the O2 plasma.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明はプラズマの密度を電磁石を用いて制御すること
によって、アッシング中にウェハが受けるダメージを低
減する装置である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] The present invention is an apparatus that reduces damage to a wafer during ashing by controlling plasma density using an electromagnet.

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

本発明は、プラズマアッシング装置に関するもので、さ
らに詳しく言えば、種類の異なる2つのアッシング手段
を1台で兼用することのできるアッシング装置に関する
The present invention relates to a plasma ashing device, and more specifically, to an ashing device that can serve as two different types of ashing means.

(従来の技術〕 半導体集積回路などにおける微細加工は、露光・現象に
よりパターンの形成されたレジスト膜を介して、下地の
絶縁膜・半導体膜・金属膜をエツチングすることにより
行われる。微細加工、すなわちエツチングが完了した後
には、マスクに用いたレジスト膜はウェハ表面から除去
する必要がある。
(Prior Art) Microfabrication in semiconductor integrated circuits and the like is performed by etching underlying insulating films, semiconductor films, and metal films through a resist film in which a pattern is formed by exposure and phenomena.Microfabrication, That is, after etching is completed, the resist film used as a mask must be removed from the wafer surface.

液体化学薬品を用いる従来からの湿式処理(第4図参照
)では、熱濃硫酸、過酸化水素、有機溶剤、熱有機酸な
どが下地材料に応じて適宜選択して用いられてきた。し
かし、湿式のレジスト除去工程で用いられるこれら液体
化学薬品は決して清浄とはいえずいろいろの不純物を含
み、パターン欠損の原因および汚染源となり得る。これ
は微細加工のレベルアップを計る上で大きな障害となる
。また、使用薬品の量も多く、作業もまったくの手作業
で非能率的であり、経済的な方法ではない。さらに、こ
の工程で使われる薬品は人体に有害なものが多く、作業
の安全性、廃液処理に対する公害防止の点からも問題が
あり、液体化学薬品による処理法は改める必要があった
In conventional wet processing using liquid chemicals (see Figure 4), hot concentrated sulfuric acid, hydrogen peroxide, organic solvents, hot organic acids, etc. have been used, appropriately selected depending on the underlying material. However, these liquid chemicals used in the wet resist removal process are far from clean and contain various impurities, which can cause pattern defects and become a source of contamination. This is a major obstacle in improving the level of microfabrication. In addition, a large amount of chemicals are used, and the work is completely manual and inefficient, so it is not an economical method. Furthermore, many of the chemicals used in this process are harmful to the human body, and there are problems in terms of work safety and pollution prevention for waste liquid treatment, so it was necessary to change the treatment method using liquid chemicals.

そこで近年における02プラズマを用いてレジストをア
ッシング(灰化)するレジスト除去法はガスプラズマを
用いたウェハ処理技術の先鞭をつけたもので、この0□
プラズマアツシングは上記湿式処理の弊害および固定の
技術的問題をなくし、プロセスの簡略化・清浄化・安定
化が得られると同時に自動化も容易になる。
Therefore, in recent years, the resist removal method of ashing (ashing) the resist using 02 plasma has pioneered the wafer processing technology using gas plasma.
Plasma ashing eliminates the above-mentioned disadvantages of wet processing and technical problems of fixation, and simplifies, cleans, and stabilizes the process, and at the same time facilitates automation.

例えば02プラズマによるレジスト膜のアッシングの原
理は、02プラズマ中に生じた原子状酸素Oと高分子樹
脂との化学反応による高分子樹脂の低分子化、および低
分子樹脂の酸化によるCO。
For example, the principle of ashing a resist film using 02 plasma is that the polymer resin is reduced in molecular weight by a chemical reaction between atomic oxygen O generated in the 02 plasma and the polymer resin, and CO is oxidized by the low molecular resin.

およびHZ Oへの分解・気化作用を用いたものであり
、単純には、レジスト膜をCXHyと記すとC,H,+
O−4Cot +  H2Oなる反応に基づくものであ
ると考えられている。
It uses the decomposition and vaporization action to form C, H, +
It is thought to be based on the reaction O-4Cot + H2O.

一般には、このようなレジスト除去をアッシング(灰化
)と称するが、実際にはレジストを気化させるに等しい
ものである。
Generally, such resist removal is called ashing, but in reality it is equivalent to vaporizing the resist.

このようにプラズマプロセスが湿式処理に比べて清浄で
あるため、微細加エバターンを有する集積回路の歩留ま
りや信頼性の向上に寄与している。
As described above, since the plasma process is cleaner than the wet process, it contributes to improving the yield and reliability of integrated circuits having finely processed evaporation.

また一方で微細化の進展に伴い、レジスト除去だけでは
なくエツチングのドライプロセス化も必要となり、その
結果、レジスト膜はエツチングのマスクとして用いられ
る際にエツチングガスのプラズマ照射、あるいはエツチ
ング用イオンビームの照射を受ける。さらに、レジスト
膜をマスクにしてウェハ表面への局所的な不純物導入を
イオン打ち込みで行うことが頻繁になりつつあり、この
時もマスクとして用いられるレジスト膜はイオンビーム
にさらされる。このような照射を受けたレジスト膜は、
従来の液体化学薬品では充分に除去できない変質層に変
化することがしばしば経験されている(第5図参照)。
On the other hand, as miniaturization progresses, it becomes necessary not only to remove the resist but also to use a dry etching process.As a result, when the resist film is used as an etching mask, it is exposed to plasma irradiation with an etching gas or ion beam for etching. receive irradiation. Furthermore, it is becoming more common to use ion implantation to locally introduce impurities into the wafer surface using a resist film as a mask, and at this time, the resist film used as a mask is also exposed to the ion beam. The resist film subjected to such irradiation is
It is often experienced that a deterioration layer develops that cannot be removed satisfactorily with conventional liquid chemicals (see Figure 5).

このような観点からもガスプラズマによるレジスト膜の
アッシング室段は微細化プロセスにおける不可欠の製造
技術となってきた。
From this point of view, the ashing chamber stage for resist films using gas plasma has become an indispensable manufacturing technology in the miniaturization process.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

そこで第2図乃至第3図に示すように、従来のプラズマ
アッシング装置には、ダウン・フロー型アッシング装置
やバレル型アッシング装置などがある。
Therefore, as shown in FIGS. 2 and 3, conventional plasma ashing devices include a down flow type ashing device and a barrel type ashing device.

バレル型アッシング装置は、その−例として第2図に示
すように、チャンバ33内のプラズマ発光室40とアッ
シング室43が同じであり、ウェハ38をプラズマ39
中にさらしてアッシングする。この装置は、上記したレ
ジスト36表面にできる変質層42(第5図参照)を除
去できるが、プラズマ39中にウェハ38をさらすため
ダメージが大きく集積回路などの特性劣化を招くという
問題がある。
In the barrel-type ashing apparatus, as shown in FIG.
Expose inside and ash. Although this apparatus can remove the altered layer 42 (see FIG. 5) formed on the surface of the resist 36 described above, there is a problem in that since the wafer 38 is exposed to the plasma 39, the damage is large and the characteristics of the integrated circuit etc. are deteriorated.

また、ダウン・フロー型アッシング装置は、その−例と
して第3図に示すように、チャンバ33内をプラズマ発
光室40とアッシング室43とに分け、プラズマ発光室
40から活性粒子41をアッシング室43に引き込んで
ウェハ38のレジストなどを除去する。この装置による
アッシングは、プラズマ中にウェハをさらさないためウ
ェハのダメージは少ないが、高濃度の不純物のイオン打
ち込みなどによりレジスト表面にできる変質1i42は
除去できないという問題がある。
Further, as an example of the down flow type ashing device, as shown in FIG. 3, the inside of the chamber 33 is divided into a plasma emission chamber 40 and an ashing chamber 43. The resist and the like on the wafer 38 are removed. Ashing using this device does not expose the wafer to plasma, so there is little damage to the wafer, but there is a problem in that it cannot remove the altered quality 1i42 formed on the resist surface due to ion implantation of high concentration impurities.

本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、ダウ
ン・フロー型アッシング装置とバレル型アッシング装置
の両方の長所を1つの装置で兼ね備えたアッシング装置
を提供することを目的とする。
The present invention was created in view of these points, and an object of the present invention is to provide an ashing device that combines the advantages of both a down flow type ashing device and a barrel type ashing device in one device.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するため、本発明のプラズマアッシング
装置は、第1図に示すように、マイクロ波発生装置11
、アッシング用のガス12、該ガスを入れるチャンバー
13、該チャンバー内へマイクロ波14を導入するマイ
クロ波透過窓15からなるプラズマ19の発生装置、お
よび上記マイクロ波透過窓15と除去すべきレジスト1
6を有するウェハ17との間のチャンバー13の周囲に
電磁石18を備える構成とする。
In order to achieve the above object, the plasma ashing device of the present invention has a microwave generator 11 as shown in FIG.
, a plasma 19 generator comprising an ashing gas 12, a chamber 13 containing the gas, a microwave transmission window 15 for introducing microwaves 14 into the chamber, and the microwave transmission window 15 and the resist 1 to be removed.
An electromagnet 18 is provided around the chamber 13 between the wafer 17 and the wafer 17.

〔作用〕[Effect]

このように本発明のアッシング装置は、マイクロ波透過
窓15と除去すべきレジス目6を有するウェハ17との
間のチャンバー13の周囲に電磁石1日を備えるため、
磁石の強弱を調節するだけで容易にプラズマ密度を制御
して、ダウン・フロー型アッシング装置あるいはバレル
型アッシング装置と同じ働きを1台の装置で兼用するこ
とができる。
As described above, since the ashing apparatus of the present invention is equipped with an electromagnet around the chamber 13 between the microwave transmission window 15 and the wafer 17 having the resist lines 6 to be removed,
Plasma density can be easily controlled by simply adjusting the strength of the magnet, and a single device can perform the same functions as a down flow type ashing device or a barrel type ashing device.

〔実施例〕〔Example〕

本発明を以下図面を参照して詳細に説明する。 The present invention will be explained in detail below with reference to the drawings.

第1図(a)(b)は本発明実施例の断面図を示すもの
で、同図(a)は電磁石を切った状態であり、同図(b
)は電磁石を入れた状態である。
FIGS. 1(a) and 1(b) show cross-sectional views of an embodiment of the present invention. FIG.
) is the state in which an electromagnet is inserted.

本実施例のプラズマアッシング装置は、第1図に示すよ
うに、マイクロ波発生装置11、アッシング用のガス1
2、該ガスを入れるチャンバー13、該チャンバー内へ
マイクロ波14を導入するマイクロ波透過窓15からな
るプラズマ19の発生装置、および上記マイクロ波透過
窓15と除去すべきレジスト16を有するウェハ17と
の間のチャンバー13の周囲に電磁石18を備える構成
をとる。
As shown in FIG. 1, the plasma ashing apparatus of this embodiment includes a microwave generator 11, an ashing gas 1,
2. A plasma 19 generator comprising a chamber 13 into which the gas is introduced, a microwave transmission window 15 through which microwaves 14 are introduced into the chamber, and a wafer 17 having the microwave transmission window 15 and the resist 16 to be removed. An electromagnet 18 is provided around the chamber 13 between the two.

上記のプラズマアッシング装置は、種々の装置が考えら
れるが、本実施例では02プラズマを発生させる装置と
した。ガス12をチャンバ13内に引き入れ、マイクロ
波透過窓15を通して、マイクロ波15をガス12へ照
射することにより0□プラズマ19が発生する。
Various types of devices can be used as the plasma ashing device described above, but in this example, a device that generates 02 plasma is used. Gas 12 is drawn into chamber 13 and microwave 15 is irradiated onto gas 12 through microwave transmission window 15, thereby generating 0□ plasma 19.

上記の除去すべきレジスト16を有するウェハ17とは
、例えば半導体などの製造工程中、ウェハ上にレジスト
を形成して、エツチングや不純物のイオン打ち込みなど
を行った後に、不要なレジストを除去する必要のあるウ
ェハを言う。
The above-mentioned wafer 17 having the resist 16 to be removed means that, for example, during the manufacturing process of semiconductors, a resist is formed on the wafer, and after performing etching, impurity ion implantation, etc., unnecessary resist is removed. Say a wafer with.

上記電磁石18は、その磁力によってプラズマの流れを
制御することができるものである。本実施例では、第1
図に示すように、マイクロ波透過窓15と除去すべきレ
ジスト16を有するウェハ17とのほぼ中間に位置する
チャンバー13の周囲に電磁石18を設けた。
The electromagnet 18 can control the flow of plasma by its magnetic force. In this example, the first
As shown in the figure, an electromagnet 18 was provided around the chamber 13 located approximately midway between the microwave transmission window 15 and the wafer 17 having the resist 16 to be removed.

電磁石18の電気を切ることにより、電磁石は磁力を失
いプラズマ19の流れを通過させ、電磁石18の電気を
入れることにより、その磁力でプラズマ19を電磁石1
8周辺に集め、プラズマ19の流れを遮蔽する構造とし
た。このようにしてプラズマの流れを容易にコントロー
ルすることができる。
By turning off the electricity to the electromagnet 18, the electromagnet loses its magnetic force and allows the flow of plasma 19 to pass through it, and by turning on the electricity to the electromagnet 18, the plasma 19 is transferred to the electromagnet 1 by its magnetic force.
The structure is such that the plasma 19 is collected around 8 and blocks the flow of the plasma 19. In this way, the flow of plasma can be easily controlled.

そこで本実施例のプラズマアッシング装置を用いて、ウ
ェハ上のレジストをアッシングする場合の一例を説明す
る。
Therefore, an example of ashing a resist on a wafer using the plasma ashing apparatus of this embodiment will be described.

Ozガスをアッシング装置内に引き入れて、マイクロ波
ヲマイクロ波透過窓を通してガスに照射すると、o2プ
ラズマが発生する。第1図(a)に示すように、電磁石
18の電気を切ることにより、o2プラズマ19が通過
してウェハ上に届き、レジスト16をアッシングする。
When Oz gas is drawn into the ashing device and the gas is irradiated with microwaves through a microwave transmission window, O2 plasma is generated. As shown in FIG. 1(a), by turning off the electromagnet 18, the O2 plasma 19 passes through and reaches the wafer, ashing the resist 16.

これはバレル型プラズマアッシング装置と同じである。This is the same as a barrel type plasma ashing device.

このアッシング用は強く、イオンの打ち込み後にレジス
トにでき易い変質層をも除去することができる。
This ashing material is strong and can remove even the deteriorated layer that tends to form on the resist after ion implantation.

上記変質層がアッシング除去され、正常なレジストだけ
になると、電磁石18の電気を入れると同図(b)の様
になる。この場合、0□プラズマは磁力によって通過で
きなくなり、活性粒子だけがウェハ17上に到達してレ
ジスト16をアッシングする。
When the above-mentioned deteriorated layer is removed by ashing and only the normal resist remains, when the electromagnet 18 is energized, the result becomes as shown in FIG. 3(b). In this case, the 0□ plasma cannot pass through due to the magnetic force, and only the active particles reach the wafer 17 and ash the resist 16.

これはダウン・フロー型アッシング装置と同じである。This is the same as a down flow type ashing device.

この活性粒子によるアッシングは、o2プラズマに比べ
てウェハに与えるダメージが少ないため、特性劣下を最
小限にできる。
Since this ashing using active particles causes less damage to the wafer than O2 plasma, deterioration in characteristics can be minimized.

このように本発明のアッシング装置は、1つのWlでダ
ウン・フロー型とバレル型の2段のアッシングができる
。これにより、先ずバレル型アッシング装置で変質層を
除去し、ウェハにダメージを与える前にダウン・フロー
型に切り換えてレジストをアッシングするため1台の装
置で確実なアッシングが容易にできるようになった。
As described above, the ashing device of the present invention can perform two stages of down flow type and barrel type ashing with one Wl. As a result, the degraded layer is first removed using a barrel-type ashing device, and then the resist is ashed by switching to the down-flow type before damaging the wafer, making it easier to perform reliable ashing with a single device. .

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上記したように、本発明のアッシング装置は、1つの装
置でダウン・フロー型アッシング装置とバレル型アッシ
ング装置とが容易に切り換えられるので、両方の装置の
長所を兼ね備えた確実なレジストのアッシングが可能に
なった。
As mentioned above, the ashing device of the present invention can easily switch between the down flow type ashing device and the barrel type ashing device in one device, so it is possible to reliably ash resist by combining the advantages of both devices. Became.

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

第1図は本発明の実施例断面図、 同図(a)は電磁石の電気を切った状態、同図(b)は
電磁石の電気を入れた状態、第2図は従来のバレル型プ
ラズマアッシング装置、 第3図は従来のダウン・フロー型プラズマアッシング装
置、 第4図はウエットハクリ装置の断面図、第5図はレジス
トの変質層説明図である。 第1図において、 11はマイクロ波発生装置、 12はアッシング用ガス(ガス)、 13はチャンバー、 14はマイクロ波、 15はマイクロ波透過窓、 16はレジスト、 17はウェハ、 18は電磁石、 19はプラズマである。
Figure 1 is a cross-sectional view of an embodiment of the present invention. Figure (a) shows a state in which the electromagnet is turned off, Figure (b) shows a state in which the electromagnet is turned on, and Figure 2 shows a conventional barrel-type plasma ash. FIG. 3 is a sectional view of a conventional down-flow type plasma ashing device, FIG. 4 is a sectional view of a wet peeling device, and FIG. 5 is an explanatory diagram of a degraded layer of resist. In FIG. 1, 11 is a microwave generator, 12 is an ashing gas, 13 is a chamber, 14 is a microwave, 15 is a microwave transmission window, 16 is a resist, 17 is a wafer, 18 is an electromagnet, 19 is plasma.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] マイクロ波発生装置(11)、アッシング用のガス(1
2)を導入するチャンバー(13)、該チャンバー内へ
マイクロ波(14)を導入するマイクロ波透過窓(15
)からなるプラズマ(19)の発生装置において、上記
マイクロ波透過窓(15)とレジスト(16)を塗布し
たウェハ(17)との間のチャンバー(13)の周囲に
電磁石(18)を備えてなることを特徴とするプラズマ
アッシング装置
Microwave generator (11), ashing gas (1)
2), a microwave transmission window (15) that introduces the microwave (14) into the chamber;
), an electromagnet (18) is provided around the chamber (13) between the microwave transmission window (15) and the wafer (17) coated with the resist (16). A plasma ashing device characterized by
JP5805486A 1986-03-18 1986-03-18 Plasma ashing apparatus Pending JPS62216332A (en)

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