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JP2746494B2 - レジスト除去方法 - Google Patents

レジスト除去方法

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JP2746494B2
JP2746494B2 JP3351988A JP35198891A JP2746494B2 JP 2746494 B2 JP2746494 B2 JP 2746494B2 JP 3351988 A JP3351988 A JP 3351988A JP 35198891 A JP35198891 A JP 35198891A JP 2746494 B2 JP2746494 B2 JP 2746494B2
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JP
Japan
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resist layer
resist
etching
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俊男 望月
伸夫 藤原
智章 石田
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はレジスト除去方法に関
し、特にドライエッチングの際マスクとして用いたレジ
スト層を除去する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は例えば従来の半導体装置の製造方
法におけるレジスト除去工程を説明するための断面図で
ある。図において、3は下地基板4上に形成され、ドラ
イエッチングによりパターニングされた被エッチング
膜、1は該被エッチング膜3のエッチングの際マスクと
して用いたレジスト層で、その表面部分1aはドライエ
ッチング時の化学反応により変質して変質部分1aがで
きている。また上記レジスト層1及び被エッチング膜3
の側面には堆積膜2が形成されているが、この堆積膜2
はレジストが分解した成分や被エッチング膜,エッチン
グガス等から生じた成分あるいはこれらの反応生成物が
堆積してできたものである。また1bは上記レジスト層
1の変質部分1a内側のレジスト未変質部分である。
【0003】次に製造方法について説明する。下地基板
4上に被エッチング膜3を形成した後、該エッチング膜
3上にレジスト膜を形成し、これをリソグラフィ工程に
よってパターニングして所望パターンのレジスト層2を
形成する。その後、該レジスト層2をマスクとして塩素
系またはフッ素系ガス、あるいはこれらの混合ガスを用
いて上記被エッチング膜3を選択的にエッチングする。
この時使用するエッチング装置としては、RIE装置や
マグネトロン装置等がある。
【0004】以下にAl(Si)Cu膜(膜厚0.3〜
2.0μm)等のAl合金をマグネトロンRIEにより
エッチングする場合のエッチング条件を示す。 ガス:BCl3 ,Cl2 ,SiCl4 ,BBr3 ,CF
4 等 ガス流量:20〜200sccm 圧力:10〜400mT RFパワー:100〜400W 磁界:0〜140Gauss エッチング時間:30〜300sec ガス組成:SiCl4 /Cl2 /CF4 =20〜80/20〜
80/ 5〜20sccm
【0005】このようなエッチングを行うと、図2(a)
に示すように、エッチングガスを含むプラズマからの照
射物や解離物、例えばイオン,ラジカル等のエッチング
反応によって生じた反応生成物等により、上記レジスト
層1の上面部が変質して変質部分1aができたり、レジ
スト層1及び被エッチング膜3の側面に上記反応生成物
等が付着して堆積膜2ができたりする。
【0006】その後以下に示すようなアッシング条件で
レジスト層1をアッシング処理して除去する。 ガス:O2 マイクロ波パワー:500〜1500W ガス流量:1000〜5000sccm 圧力:0.1〜10Torr アッシング時間:30〜120sec/wafer
【0007】このアッシングの際、レジスト層1は上記
エッチング工程で生じたレジスト変質部分1aや反応生
成物の堆積膜2等を一部残留したまま濃縮することとな
る。この結果、不揮発のレジスト残渣5a,5bを残し
てしまう。パターニングされた被エッチング膜3の上面
には糸状の不揮発性のレジスト表面残渣5aが残り、上
記被エッチング膜3の側壁には、不揮発性のレジスト側
壁残渣5bが残る(図2(b) )。
【0008】その後上記O2 プラズマ等のアッシングで
除去しきれなかったレジスト残渣をウェットエッチング
等により処理するが、上記被エッチング膜3の表面や側
面には図2(c) に示すようにレジスト表面残渣5aやレ
ジスト側面残渣5bの一部が除去されず残ってしまう。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の半導
体装置の製造方法におけるレジスト除去方法では、ドラ
イエッチング後O2 プラズマを用いてアッシング処理を
行った場合、上記レジスト層1は、エッチングの際生じ
たレジスト変質部分1aや反応生成物の堆積膜2が除去
されないまま、その未変質部分1bのみがアッシングさ
れることとなって、最終的に濃縮されて、レジスト残渣
5a,5bとなる。このため続いてウェットエッチ処理
を行っても上記レジスト残渣5a,5bは完全に除去で
きないという問題点があった。
【0010】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、ドライエッチング時マスクとし
て用いたレジスト層を、レジスト残渣を発生することな
く除去することができ、しかもエッチングガスの残留物
による腐食に対するマージンを確保することもできる半
導体装置の製造方法を得ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明に係るレジスト
の除去方法は、ドライエッチング後に、該エッチングの
際マスクとして用いたレジスト層を除去する工程とし
て、上記ドライエッチングの際の化学反応により変質し
た上記レジスト層表面の変質部分、及び上記ドライエッ
チングの際の反応生成物が上記レジスト層や被エッチン
グ膜表面に堆積して生成された堆積膜を所定の処理条件
の下で除去する変質部分及び堆積膜除去工程と、その後
上記レジスト層の未変質部分を上記処理条件とは異なる
処理条件の下で除去する未変質部分除去工程とを含み、
上記変質部分及び堆積膜除去工程における除去処理前
除去処理後、あるいは上記未変質部分除去工程におけ
る除去処理後に、真空中で加熱処理を行って、ドライエ
ッチングの際のエッチングガスを含む残留成分を蒸発さ
せるものである。
【0012】またこの発明は上記レジスト除去方法にお
いて、上記変質部分及び堆積膜除去工程では、上記レジ
スト層表面の変質部分及び堆積膜をフッ素系ガスを微量
添加したO2 プラズマによりアッシング処理し、上記
変質部分除去工程では、上記レジスト層の未変質部分に
湿式処理を、もしくはO2 プラズマを用いてアッシング
処理を施すものである。
【0013】
【0014】
【作用】この発明においては、ドライエッチング後にエ
ッチングマスクとしてのレジスト層を除去する際、上記
ドライエッチングの際の化学反応により変質した上記レ
ジスト層表面の変質部分、及び上記ドライエッチングの
際の反応生成物が上記レジスト層や被エッチング膜表面
に堆積して生成された堆積膜を予め除去するようにした
から、エッチング中に生じたレジストの残渣原因となる
残留物をレジストの除去処理前に除去して、レジストの
除去処理工程でのレジスト残渣の発生を低減できる。
た上記レジスト層の変質部分や堆積膜を除去する工程の
前、又は該工程の後に、あるいは上記レジスト層の未変
質部分を除去する工程の後に、真空中での加熱処理によ
り、ドライエッチングの際のエッチングガスを含む残留
成分を蒸発させるので、被エッチング膜がアルミ合金で
ある場合、腐食の原因である塩素の残留成分が低減さ
れ、該被エッチング膜での腐食の発生を抑えることがで
きる。
【0015】
【0016】
【実施例】以下この発明の実施例について説明する。
お、説明の都合上、まず最初に本発明の実施例の参考と
なる参考例について説明する。図1はこの発明の実施例
の参考となる参考例によるレジスト除去方法のプロセス
フローを示す図であり、図において3は下地基板4上
にAlSiCuやAlSi,AlCuといったアルミ合
金層を形成し、これをドライエッチングによりパターニ
ングして形成された被エッチング膜、1は上記ドライエ
ッチングの際マスクとして用いたレジスト層、1aは該
レジスト層1の表面部分がエッチング時の化学反応によ
り変質してできた変質部分、2は上記レジスト層1及び
被エッチング膜3の側面に上記エッチングの際の反応生
成物が堆積してできた堆積層である。
【0017】次に製造方法について説明する。従来の方
法と同様、下地基板4上にアルミ合金層を形成した後、
該アルミ合金層上にリソグラフィ工程によって所定パタ
ーンのレジスト層1を形成し、該レジスト層1をマスク
として上記アルミ合金層を選択的にエッチングして被エ
ッチング膜3を形成する(図1(a) )。この時のエッチ
ング条件を以下に示す。
【0018】エッチングガス:BCl3 ,Cl2 ,Si
Cl2 ,BBr3 ,CF4 等 ガス流量:20〜200sccm 圧力:10〜400mT RFパワー:100〜400W 磁界:0〜140Gauss
【0019】ここでエッチング装置としては、例えばR
IE装置,マグネトロンRIE装置等を用いる。エッチ
ング後は、図1(a) に示すように、エッチング時の化学
反応によりレジスト層表面に変質部分10ができたり、
エッチングガスを含むプラズマからの照射物や解離物,
つまりイオン,ラジカル等から生成された反応生成物等
により、上記レジスト層1及び被エッチング膜3の側面
に堆積膜2が生成されたりする。
【0020】次に上記レジストの変質部分1a及び堆積
膜2を例えばダウンフロー型のアッシャーを用いてF系
ガス微量添加のO2 プラズマによりアッシングする(図
1(b) )。この時のアッシング条件を以下に示す。 ガス:O2 /CF4 ガス組成:O2 /CF4 =1000〜4000/10〜
1000sccm マイクロ波パワー:500〜1500W ガス圧力:数〜10Torr アッシング時間:20〜40sec
【0021】上記のようにF系ガスを微量添加すること
により、レジスト層表面の変質部分1aや堆積物2が除
去される。
【0022】次にレジスト層1の未変質部分1bをアッ
シングする(図1(c) )。この時のアッシングは、例え
ばダウンフロー型のアッシャーを用いて以下の条件で行
う。
【0023】ガス:O2 ガス流量:O2 =1000〜5000sccm マイクロ波パワー:500〜1500W アッシング時間:20〜30sec
【0024】このように上記参考例では、被エッチング
膜3のドライエッチング時マスクとして用いたレジスト
層1を除去する際、まず上記レジスト層1の表面の変質
部分1a及び被エッチング膜3やレジスト層1の側面の
堆積膜2をF系ガス微量添加のO2 プラズマによりアッ
シングし、その後上記レジスト層1の未変質部分1bを
2 プラズマによりアッシングするようにしたので、エ
ッチング中に生じたレジストの残渣原因である残留物を
除去することができ、これによりレジスト層1を完全に
除去できる。
【0025】図3はこの発明の実施例によるレジスト
除去方法のプロセスフローを示す図であり、この実施例
は、上記F系ガス微量添加のO2 プラズマによるアッシ
ング処理によって除去しきれなかった残留物を蒸発させ
る工程を有する点が上記参考例と異なっている。
【0026】すなわち、上記参考例と同様にして下地基
板4上のアルミ合金層をレジスト層をマスクとしてパタ
ーニングして被エッチング膜3を形成した後(図1(a)
)、上記レジスト層1表面の変質部分1aや該レジス
ト層1及び被エッチング膜3の側面の堆積膜2をダウン
フロー型のアッシャーを用いてF系ガス微量添加のO2
プラズマでアッシング除去する(図3(b) )。ここでの
アッシング条件は以下に示すように上記参考例と同一で
ある。
【0027】ガス:O2 /CF4 ガス組成: O /CF4 =1000〜4000/10 〜1000sccm マイクロ波パワー:500〜1500W ガス圧力:数〜10Torr アッシング時間:20〜40sec
【0028】次に、上記レジスト層1及び被エッチング
膜3を真空中で加熱して、上記アッシング工程で除去し
きれなかった、エッチング処理の際の残留物6を蒸発さ
せる(図3(c) )。この時の加熱条件を以下に示す。
【0029】ガス:None Gas 圧力:〜1Torr マイクロ波パワー:0W 基板温度:〜400℃ これにより、エッチング後、ウェハに残留する塩素成分
等が低減され、腐食の発生が抑えられる。
【0030】その後上記参考例と同様レジスト層1の未
変質部分1bをダウンフロー型のアッシャーを用いてア
ッシングしてレジスト層1を完全に除去する。この時の
アッシング条件を以下に示す。
【0031】ガス:O2 ガス組成:O2 =1000〜5000sccm μ波:500〜1500W アッシング時間:20〜sec
【0032】このように実施例では、ドライエッチン
グ時マスクとして用いたレジスト層1の変質部分1aや
該レジスト層1や被エッチング膜3の側面の堆積膜2を
F系ガス微量添加のO2 にプラズマでアッシング除去し
た後、上記レジスト層1及び被エッチング膜3を真空中
で加熱して、上記アッシング処理により除去しきれなか
った残留物6を蒸発させるようにしたので、上記参考
の効果に加えて、被エッチング膜3のドライエッチング
後ウェハに残留する塩素成分等が低減されることとな
り、該被エッチング膜3での腐食の発生を抑えることが
できる。
【0033】なお、上記実施例では、レジスト層1及び
被エッチング膜3の加熱は上記レジストの変質部分1a
及び堆積膜2の除去後直ちに行っているが、上記加熱
は、レジスト変質部分1a及び堆積膜3の除去前であっ
ても、上記レジスト層1の未変質部分1bの除去後であ
ってもよい。
【0034】また、上記実施例では、レジスト層1の未
変質部分1bの除去工程においてO2 プラズマによるア
ッシングを用いたが、これはウェットエッチングを用い
てレジスト除去を行ってもよく、上記実施例と同様の効
果が得られる。
【0035】また、上記実施例では、被エッチング膜が
アルミ合金の場合について説明したが、上記被エッチン
グ膜はW,WSi,Doped─Poly−Si,Ti
N,TiSi2 等であってもよい。
【0036】
【発明の効果】以上のようにこの発明に係るレジスト除
去方法によれば、ドライエッチング後にエッチングマス
クとしてのレジスト層を除去する際、上記ドライエッチ
ングの際の化学反応により変質した上記レジスト層表面
の変質部分、及び上記ドライエッチングの際反応生成物
が上記レジスト層や被エッチング膜表面に堆積してでき
た堆積膜を予め除去し、加えて真空中での加熱処理によ
りドライエッチングの際のエッチングガスを含む残留成
分を蒸発させるようにしたので、エッチング中に生じた
レジストの残渣原因となる残留物を、上記レジスト層の
除去処理を行う前に除去して、レジスト残渣の発生を低
減できるとともに、被エッチング膜がアルミ合金である
場合、腐食の原因である塩素の残留分が低減され、該被
エッチング膜での腐食の発生を抑えることができる効果
がある。
【0037】
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例の参考となる参考例によるレ
ジスト除去方法説明するためのプロセスフローを示す
図である。
【図2】従来のレジスト除去方法のプロセスフローを示
す図である。
【図3】この発明の実施例によるレジスト除去方法
説明するためのプロセスフローを示す図である。
【符号の説明】
1 レジスト層 1a レジスト変質部分 1b レジスト未変質部分 2 堆積膜 3 被エッチング膜 4 下地基板 6 加熱によって蒸発する物質

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ドライエッチング時マスクとして用いた
    レジスト層を除去するレジスト除去方法において、 上記エッチング時化学反応により変質した上記レジスト
    層表面の変質部分、及び上記エッチング時反応生成物が
    上記レジスト層及び下地層上に堆積して生成された堆積
    膜を所定の処理条件の下で除去する変質部分及び堆積膜
    除去工程と、 その後、上記レジスト層の未変質部分を上記処理条件と
    は異なる処理条件の下で除去する未変質部分除去工程と
    を含み、 上記変質部分及び堆積膜除去工程における除去処理前
    除去処理後、あるいは上記未変質部分除去工程におけ
    る除去処理後に、真空中で加熱処理を行って、ドライエ
    ッチングの際のエッチングガスを含む残留成分を蒸発さ
    せることを特徴とするレジスト除去方法。
  2. 【請求項2】 上記変質部分及び堆積膜除去工程は、上
    記レジスト層表面の変質部分及び堆積膜をフッ素系ガス
    を微量添加したO2 プラズマによりアッシングする工程
    であることを特徴とする請求項1記載のレジスト除去方
    法。
  3. 【請求項3】 上記フッ素系ガスは、CF4 ,SF6
    NF3 及びCHF3のいずれか、またはそれらの混合ガ
    スであることを特徴とする請求項2記載のレジスト除去
    方法。
  4. 【請求項4】 上記未変質部分除去工程は、上記レジス
    ト層の未変質部分に湿式処理、もしくはO2 プラズマを
    用いるアッシング処理を施す工程であることを特徴とす
    る請求項1記載のレジスト除去方法。
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