(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトレジスト剥離プロセスの終点を検出する方法であって、
ＯのフローおよびＮＯのフローをチャンバに導入する工程と、
前記チャンバの中に配置されたウエハからフォトレジストを剥離する工程と、
放射される光の強さを検出する工程と、
放射される前記光の強さの変化を使用して、前記フォトレジスト剥離プロセスの前記終点を検出する工程と
を備え、
前記放射光は、ＮＯとＯがＮＯ2を形成する反応によって放射される、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記チャンバは実質的にプラズマを含有しない、方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法であって、
前記Ｏが前記フォトレジストと反応して前記ウエハから前記フォトレジストを剥離する、方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の方法であって、
放射される前記光の強さの変化を検出する工程は、さらに、ＮＯとＯとの反応によって放射される前記光の強さの増大を検出する工程を含む、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、
前記ＮＯとＯとの反応によって放射される前記光の強さの増大が、前記フォトレジスト剥離プロセスの前記終点を通知する、方法。
【請求項６】
請求項４に記載の方法であって、
検出される前記放射光の波長は、４７０ｎｍ〜７７０ｎｍの範囲にある、方法。
【請求項７】
請求項４に記載の方法であって、
前記チャンバの壁は窓を含み、放射される前記光の強さは前記窓を通して光検出装置によって検出される、方法。
【請求項８】
フォトレジスト剥離プロセスの終点を検出する方法であって、
Ｏのフローをチャンバに導入する工程と、
前記チャンバからの出口を設ける工程と、
前記チャンバの出口とのあいだで流体をやり取りできる下流チャネルを設ける工程と、
ＮＯのフローを前記下流チャネルに導入する工程と、
前記チャンバの中に配置されたウエハからフォトレジストを剥離する工程と、
ＮＯとＯとの反応によって放射される前記光の強さの増大を検出する工程と、
放射される前記光の強さの変化を使用して、前記フォトレジスト剥離プロセスの前記終点を検出する工程と
を備え、
ＮＯとＯとの前記反応によって放射される前記光の強さの増大が前記フォトレジスト剥離プロセスの前記終点を通知する、方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
前記下流チャネルの壁は窓を含み、放射される前記光の強さは前記窓を通して光検出装置によって検出される、方法。
【請求項１０】
フォトレジスト剥離プロセスの終点を検出する装置であって、
剥離チャンバと、
前記剥離チャンバの中に配置されたウエハと、
放射される光の強さを検出できる検出装置と、
を備え、
前記検出される放射光は、ＯとＮＯとからＮＯ2を形成する反応によって放射され、
前記検出装置は、前記検出される放射光の強さの変化を使用して、前記フォトレジスト剥離プロセスの前記終点を検出する、装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、
ＮＯおよびＯのフローは、第１の入口を通して前記剥離チャンバに導入される、装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置であって、
実質的に全ての前記フォトレジストが前記ウエハから除去されたときにＯとＮＯとからＮＯ2を形成する前記反応の速度が増大し、それにともなって、ＯとＮＯとからＮＯ2を形成する前記反応によって放射される光の量も増加する、装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置であって、さらに、
入口と、前記剥離チャンバの前記第１の入口とのあいだで流体とやり取りできる出口と、を有したプラズマチャンバを備え、前記プラズマチャンバの入口にはＯ2およびＮ2のフローが導入され、前記Ｏ2およびＮ2のフローは、前記プラズマチャンバの中でＯおよびＮＯに解離され、前記ＯおよびＮＯは、前記プラズマチャンバの出口を通って前記プラズマチャンバから出て、前記剥離チャンバの前記第１の入口を通って前記剥離チャンバに入り、前記剥離チャンバにはプラズマが実質的に入らない、装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置であって、さらに、
前記剥離チャンバの壁に設けられた窓を備え、前記検出装置は、前記剥離チャンバの外側にあって、前記窓を通して前記光の強さを検出する、装置。
【請求項１５】
請求項１０に記載の装置であって、さらに、
前記剥離チャンバへの第１の入口と、
前記剥離チャンバへの第２の入口と、
入口と、前記剥離チャンバの前記第１の入口とのあいだで流体とやり取りできる出口と、を有したプラズマチャンバであって、前記プラズマチャンバの入口にはＯ2のフローが導入され、前記Ｏ2のフローは、前記プラズマチャンバの中でＯに解離され、前記Ｏは、前記プラズマチャンバの出口を通って前記プラズマチャンバから出て、前記剥離チャンバの前記第１の入口を通って前記剥離チャンバに入り、前記剥離チャンバにはプラズマが実質的に入らない、プラズマチャンバと
を備え、
前記剥離チャンバには、前記剥離チャンバの前記第２の入口を通ってＮＯのフローが導入され、実質的に全ての前記フォトレジストが前記ウエハから除去されたときにＯとＮＯとからＮＯ2を形成する前記反応の速度が増大し、それにともなって、ＯとＮＯとからＮＯ2を形成する前記反応によって放射される光の量も増加する、装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置であって、さらに、
前記剥離チャンバの壁の中で前記第２の入口の近くに設けられた窓を備え、前記検出装置は、前記剥離チャンバの外側にあって、前記窓を通して前記光の強さを検出する、装置。
【請求項１７】
フォトレジスト剥離プロセスの終点を検出する装置であって、
剥離チャンバと、
前記剥離チャンバの中に配置されたウエハと、
放射される光の強さを検出できる検出装置と、
前記剥離チャンバへの第１の入口と、
前記剥離チャンバからの第１の出口と、
第２の入口と、前記剥離チャンバの前記第１の入口とのあいだで流体とやり取りできる第２の出口と、を有したプラズマチャンバであって、前記プラズマチャンバの前記第２の入口にはＯ2のフローが導入され、前記Ｏ2のフローは前記プラズマチャンバの中でＯに解離され、前記Ｏは、前記プラズマチャンバの前記第２の出口を通って前記プラズマチャンバから出て、前記剥離チャンバの前記第１の入口を通って前記剥離チャンバに入り、前記剥離チャンバにはプラズマが実質的に入らない、プラズマチャンバと、
前記剥離チャンバの前記第１の出口とのあいだで流体をやり取りできる下流チャネルと、
を備え、
前記下流チャネルにはＮＯのフローが導入され、実質的に全ての前記フォトレジストが前記ウエハから除去されたときにＯとＮＯとからＮＯ2を形成する前記反応の速度が増大し、それにともなって、ＯとＮＯとからＮＯ2を形成する前記反応によって放射される光の量も増加し、
前記検出装置は、前記検出される放射光の強さの変化を使用して、前記フォトレジスト剥離プロセスの前記終点を検出する、装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置であって、さらに、
前記下流チャネルの壁に設けられた窓を備え、前記検出装置は、前記下流チャネルの外側にあって、前記窓を通して前記光の強さを検出する、装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、フォトレジスト剥離プロセスに関し、特に、フォトレジスト剥離プロセスの終点を検出するための方法および装置に関する。
【０００２】
集積回路の製造は、一般に、ウエハと呼ばれるシリコンの薄片からスタートする。このウエハ上には、数百個のチップを個々に製造することができる。各チップは１０〜２０，０００個の構成要素を含むので、ウエハ１枚あたりのデバイス数は合計で数百万個である。これらのデバイスには、様々なタイプの抵抗器、ダイオード、コンデンサ、およびトランジスタが含まれる。これらのデバイスの製造は、所望の材料（例えば二酸化ケイ素やアルミニウムなど）を特定の位置に堆積させる工程を含む。
【０００３】
ウエハ上の所望の位置に材料を導入し、それ以外の位置から不要な材料を除去するには、フォトリソグラフィと呼ばれる技術が使用される。例えば、先ず、アルミニウムの層をウエハの上に堆積させる。次に、フォトレジストと呼ばれる感光性のポリマーでウエハを覆う。選択領域のフォトレジストを紫外線に露光するために、マスクが使用される。紫外線は、露光されるフォトレジストの中で重合反応を生じさせる。紫外線は、露光されたフォトレジストを架橋結合させるので、その結果、フォトレジストは現像液に対して不溶性になる。このようなフォトレジストは、ポジ型フォトレジストと呼ばれる。ネガ型フォトレジストは、これとは反対の特性を持つ。つまり、紫外線への露光によって、現像液に対して可溶性になる。露光後は、フォトレジストのうち可溶性の部分が取り除かれ、あとにはフォトレジストのパターンが残される。
【０００４】
フォトリソグラフィの直後は、パターン形成されたフォトレジストを有したウエハをアルミニウムエッチングして、パターンを有さない部分のアルミニウムを除去する。これは、アルミニウムにパターンを設け、別の位置にあるデバイスとデバイスとのあいだに電気接続を作成する効果を有する。
【０００５】
アルミニウムエッチングのプロセスが完了すると、フォトレジストの剥離と呼ばれるプロセスによって、ウエハからフォトレジストを除去する。ウエハ表面からのフォトレジストの剥離は、原則的に完璧に成されなければならない。これは、ウエハ表面にフォトレジストが残留すると、集積回路に欠陥を生じる原因となるためである。フォトレジスト剥離プロセスでは、プロセスが終了する終点と呼ばれる時点を決定することが重要である。この時点は、ウエハからフォトレジストが完全に取り除かれるように選択しなければならない。この時点は、フォトレジストが完全に除去された時点を越えないことが好ましい。これは、集積回路の製造効率を下げないようにするためである。
【０００６】
図１は、フォトレジスト２を剥離するための従来の方法を示したフローチャートである。従来の方法は、工程４からスタートする。フォトレジスト剥離プロセスは、ウエハを保持した剥離チャンバにＯ原子のフローを導入することを含む。Ｏ原子はフォトレジストと反応し、ウエハからフォトレジストを除去する。この反応で生じる生成物は、チャンバから流れ出るガスフローとともにチャンバから除去される。従来の方法２では、工程６において、所定の時間だけフォトレジスト剥離プロセスを継続させ、所定の時間が経過した後は、工程８において、フォトレジスト剥離プロセスを終了する。原則的に全てのフォトレジストがウエハから剥離されたことを保証するため、上記した所定の時間は、十分な時間が経過するように選択される。
【０００７】
図１に示した従来の方法にともなう問題の１つは、全てのフォトレジストがウエハから剥離されたことを検出する手段がないことである。従来の方法は、フォトレジストがウエハからまだ完全に剥離されていない場合であっても、所定の時間だけ経過したときに剥離プロセスを停止していた。このような場合は、のちになるまでウエハ上のフォトレジストの存在が発見されないので、そのウエハを、フォトレジスト剥離プロセスに再び通すかまたは廃棄する必要が生じる。いずれの選択肢であっても、集積回路の製造に余分な費用および時間をかけることになる。図１に示した従来の方法にともなうもう１つの問題は、フォトレジスト剥離プロセスの時間があらかじめ決まっていることである。このため、この時間は必ずしも効率的であるとは限らない。時間が短すぎると、ウエハ上のフォトレジストが部分的にまたは全体的に剥離されないので、さらにウエハを処理する必要が生じる。あるいは、時間が長すぎると、全てのフォトレジストがウエハから剥離された後でもプロセスが継続されることになる。すると、スループットおよび製造の効率が低下する。
【０００８】
したがって、フォトレジスト剥離プロセスの最中に、原則的に全てのフォトレジストが剥離された時点を検出するための、方法および装置を提供することが望ましい。このような方法および装置によって、ウエハ製造のスループットおよび効率を高めることができる。
【０００９】
【発明の概要】
以下で開示する実施形態では、フォトレジスト剥離プロセスの終点を検出するための方法および装置を提供する。剥離チャンバには、ＯおよびＮＯを導入することが好ましい。ＯとＮＯとが反応すると、ＮＯ2が生成されて光が放射される。しかしながら、ウエハ上にフォトレジストが残留していると、導入されたＯの大部分はフォトレジストと反応するので、Ｏ＋ＮＯの反応によって放射される光は少量のみである。原則的に全てのフォトレジストがウエハから剥離された後は、フォトレジストと反応するはずだったＯの多くがＮＯと反応するようになる。このため、Ｏ＋ＮＯの反応速度が高まり、反応によって生成される光の量も増加する。上記した方法および装置は、ＯとＮＯとの反応によって放射される光を検出し、光の放射レベルの高まりを使用することによって、フォトレジスト剥離プロセスの終点を検出する。
【００１０】
好ましい１実施形態にしたがうと、上記装置は、剥離チャンバと、該剥離チャンバの中に設けられたウエハと、該剥離チャンバから放射された光の強さをモニタリングするための光検出装置とを備える。光検出装置は、ＯとＮＯとからＮＯ2を形成する反応によって放射される光の強さを検出する。
【００１１】
添付の図面と関連付けられた以下の詳細な説明を考慮することによって、本発明をより良く理解することができる。ここで、同一の参照番号は類似の要素を指すものとする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図２は、フォトレジスト剥離プロセスの終点を検出する方法２００の主な工程を示したフローチャートである。フォトレジスト剥離プロセスは、最初の工程２０２からスタートする。このフォトレジスト剥離プロセスに関しては、図３およびそれにともなう説明によって、さらに詳述することにする。
【００１３】
工程２０４では、放射光の増加が検出される。この光は、ＯとＮＯとからＮＯ2を形成する反応によって放射されることが好ましい。放射光の増加を検出するのに適した装置を選択すること、そして放射光の増加を検出するのに適した装置の配置を決定することは、ウエハ処理分野の当業者の能力の範囲内である。放射光の増加は、フォトレジスト剥離プロセスの終点を通知する。
【００１４】
工程２０６では、フォトレジスト剥離プロセスが所定の時間だけ継続する。好ましい１実施形態において、上記した所定の時間は２０秒間である。放射される光の増加によって、実質的に全てのフォトレジストがウエハから剥離されたことが通知され、それからさらにフォトレジスト剥離プロセスを余分に実施することによって、フォトレジストがウエハから十分に剥離されたことを保証する。
【００１５】
最後に、工程２０８においてフォトレジスト剥離プロセスを終了する。このときのウエハは、フォトレジストを剥離されており、さらなる処理を受けられる状態にある。
【００１６】
図３は、好ましい１実施形態によるフォトレジスト剥離プロセスを示したフローチャートである。フォトレジスト剥離プロセス３００は、工程３０２からスタートする。プロセス３００がスタートすると、工程３０４において、剥離チャンバの中へとＯおよびＮＯが導入される。別の実施形態では、ＮＯはチャンバの中に導入されず、代わりに、剥離チャンバから流れ出たガスフローと合流するように、剥離チャンバの出口よりも下流の位置から導入される。好ましい１実施形態では、Ｏ2およびＮ2をプラズマチャンバに導入し、Ｏ2およびＮ2をプラズマチャンバの中で解離させることによって、ＯおよびＮＯを生成するので、ＯおよびＮＯのフローは、プラズマが実質的に剥離チャンバに入らない形で形成され、剥離チャンバに入る。
【００１７】
工程３０６では、フォトレジストがウエハから剥離される。これは、ウエハからフォトレジストを除去するＯとフォトレジストとの反応によって生じる。フォトレジストの剥離が生じる間は、剥離チャンバに導入されたＯの大部分が、フォトレジストとの反応によって消費される。したがって、ＮＯと結合してＮＯ2を形成し、光を放射することができるのは、少量のＯのみである。このため、放射される光も少量のみである。
【００１８】
工程３０８では、フォトレジストの剥離が完了する。この時点では、実質的に全てのフォトレジストがウエハから除去されている。フォトレジストが除去されるので、Ｏが主にフォトレジストと反応する事態は生じない。工程３１０に示したように、この状態では、ＮＯと結合してＮＯ2を形成し、光を放射させるために、Ｏを使用することができる。使用可能なＯが増加すると、ＮＯ2および光を形成するＯとＮＯとの反応が促進される。 このため、放射光の強さも増大する。工程３１２に示したように、この放射光の増加は可視の信号である。信号は、工程３１４において観測され、フォトレジスト剥離プロセスの終点を通知するために使用される。
【００１９】
図４は、装置１０の第１の実施形態を示した概略図である。プラズマチャンバ１２は、入口１４と出口１６とを備える。好ましい１実施形態では、Ｏ2およびＮ2のフローが、プラズマチャンバの入口１４を通ってプラズマチャンバ１２に入る。Ｏ2およびＮ2は、プラズマチャンバ１２の中で解離され、ＮＯおよびＯを生成する。ＮＯおよびＯのフローは、プラズマチャンバの出口１６を通ってプラズマチャンバ１２から出る。剥離チャンバ１８は、入口２０と出口２２とを備える。プラズマチャンバの出口１６は、剥離チャンバの入口２０との間で液体をやり取りすることができる。したがって、ＮＯおよびＯのフローは、プラズマチャンバ１２を出ると同時に剥離チャンバ１８に入る。プラズマチャンバ１２から剥離チャンバ１８に入るのは、非荷電ガスのみであり、プラズマは実質的に入らない。
【００２０】
少なくとも部分的にフォトレジスト層２６で覆われたウエハ２４が、剥離チャンバ１８の中に配置される。Ｏは、ＯおよびＮＯのフローが剥離チャンバ１８の中を通る際に、フォトレジスト層２６と反応し、ウエハ２４からフォトレジスト層２６を除去する。そして、Ｏは、剥離チャンバ１８の中でＮＯと反応してＮＯ2を形成し、光を放射させる。しかしながら、ウエハ２４の上にフォトレジスト層２６が残留しているため、多くのＯは、フォトレジスト層２６との反応によって消費される。少量のＯのみがＮＯとの反応に残されるので、放射される光も少量である。実質的に全てのフォトレジスト層２６がウエハ２４から除去されている場合は、Ｏがフォトレジスト層２６との反応によって消費される事態は生じない。したがって、ＯはＮＯと反応する。フォトレジスト層２６が除去された後は、より多量のＯがＮＯと反応できるので、ＯとＮＯとからＮＯ2を形成する反応によって、より多量の光が放射される。したがって、原則的に全てのフォトレジスト層２６が除去された後は、放射光の量が増大する。
【００２１】
検出装置２８は、ＯとＮＯとからＮＯ2を形成して光を放射する反応によって放射される光のレベルを検出する。好ましい１実施形態において、検出装置２８は、窓３０を通して光を検出する。しかしながら、放射光を検出できるように検出装置２８を構成するためには、数多くの方法をとることが可能である。好ましい１実施形態において、ＮとＮＯとからＮＯ2を形成する反応によって生成される光の放射は、強さレベルの検出と同時に４７０〜７７０ｎｍの波長に関して加算される。
【００２２】
図５は、装置１０の第２の実施形態を示した概略図である。この実施形態では、Ｏ2のフローが、プラズマチャンバの入口１４を通ってプラズマチャンバ１２に入る。プラズマチャンバ１２の中では、Ｏ2が解離されてＯが形成される。Ｏのフローは、プラズマチャンバの出口１６を通ってプラズマチャンバ１２から出る。Ｏのフローは、プラズマチャンバ１２を出ると同時に剥離チャンバ１８に入る。プラズマチャンバ１２から剥離チャンバ１８に入るのは、非荷電ガスのみであり、プラズマは実質的に入らない。剥離チャンバ１８にＮＯのフローを供給するため、別の入口４０を剥離チャンバ１８に設ける。
【００２３】
図５に示した実施形態では、窓３０および検出装置２８をＮＯの投入口の近くに設けることによって、ＯとＮＯとの反応によって放射される光の検出を補助している。検出装置２８は、ＯとＮＯとからＮＯ2を形成する反応によって放射される光の強さを、図４に示した実施形態と同様な方法で検出する。
【００２４】
図６は、装置１０の第３の実施形態を示した概略図である。この実施形態では、剥離チャンバ１８の中で、ＮＯとＯとからＮＯ2および光を生成する反応は生じない。この実施形態では、Ｏ2のフローがプラズマチャンバ１２に入って解離されるので、剥離チャンバ１８には、Ｏのフローは入るがプラズマは実質的に入らない。剥離チャンバ１８の中には実質的にＮＯが存在しないので、ＯとＮＯとからＮＯ2を形成する反応によって剥離チャンバ１８の中で放射される光のレベルは、原則的にゼロである。Ｏのフローは、剥離チャンバの出口２２を通って剥離チャンバ１８から出た後、下流チャネル６０に入る。ＮＯのフローは、下流チャネル６０の入口６２を通って下流チャネル６０に導入される。下流チャネル６０の中では、ＮＯのフローとＯのフローとが反応し、ＮＯ2および光を生成する。下流チャネル６０の中のこの光は、検出装置２８によって検出される。検出装置は、下流チャネル６０の中の窓３０を通して光を検出することが好ましいが、放射光を検出できるように検出装置を構成する方法は、数多く存在する。窓３０および検出装置２８は、下流チャネル６０への入口６０の近くに設けることによって、ＯとＮＯとの反応によって放射される光の検出を補助することが好ましい。
【００２５】
図７は、フォトレジスト剥離プロセスの好ましい１実施形態の最中にＯとＮＯとの反応から検出される光の強さを示したグラフ７０である。グラフ７０に示された強さのレベルは、４７０〜７７０ｎｍの範囲の波長に関して光の強さを加算したものである。初めての時点７２では、フォトレジスト剥離プロセスはまだ始まっていないので、検出される光のレベルは低い。時点７２では、フォトレジスト剥離プロセスが開始し、ＯおよびＮＯのフローが剥離チャンバに入る。ＯおよびＮＯの一部は、反応によってＮＯ2を形成し、光を放射する。グラフ７０からわかるように、検出される光の強さは、時点７４においてＯおよびＮＯがチャンバに入ってから、時点７６において光の強さが高いレベルに達するまで、増大しつづける。時点７６からのちの時点７８までのあいだは、Ｏの大部分がフォトレジストと反応しているので、ＯをＮＯとの反応に使用することができない。時点７８では、フォトレジストがウエハ上に実質的に残っていないので、ＯはＮＯと自由に反応することができる。このため、時点７８から後の時点８０までのあいだは、検出される光の強さが倍以上に増大する。時点８０では、この増大によって、フォトレジスト剥離の終点が通知される。原則的に全てのフォトレジストがウエハから剥離されたことを保証するため、フォトレジスト剥離プロセスならびにＮＯおよびＯのフローは、時点８２まで継続される。時点８２では、剥離チャンバへのＯおよびＮＯのフローが終了するので、検出される光の強さは低いレベルに戻る。
【００２６】
以上では、本発明の実施形態をいくつか取り上げて詳細に説明したが、これらの方法および装置は、本発明の趣旨または範囲から逸脱しない範囲内で、他の多くの具体的な形態として実現して良いことがわかる。したがって、上述した実施形態は、例示を目的としたものであって限定的ではなく、本発明による方法および装置は、本明細書で取り上げた項目に限定されず、添付した特許請求の範囲の範囲内で変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  フォトレジストを剥離させる従来の方法を示したフローチャートである。
【図２】  フォトレジストを剥離させる１方法を示したフローチャートである。
【図３】  フォトレジスト剥離プロセスを本発明の１実施形態にしたがって示したフローチャートである。
【図４】  第１の実施形態を示した概略図である。
【図５】  第２の実施形態を示した概略図である。
【図６】  第３の実施形態を示した概略図である。
【図７】  ＯとＮＯの反応から検出された光の強さを示したグラフである。
【符号の説明】
１０…装置
１２…プラズマチャンバ
１４…プラズマチャンバへの入口
１６…プラズマチャンバからの出口
１８…剥離チャンバ
２０…剥離チャンバへの入口
２２…剥離チャンバからの出口
２４…ウエハ
２６…フォトレジスト層
２８…検出装置
３０…窓
６０…下流チャネル
６２…下流チャネルへの入口
【図１】
0004763955.tif 000002
【図２】
0004763955.tif 000003
【図３】
0004763955.tif 000004
【図４】
0004763955.tif 000005
【図５】
0004763955.tif 000006
【図６】
0004763955.tif 000007
【図７】
0004763955.tif 000008