(57)【要約】【課題】  レジスト等の処理対象物を剥離するプロセスにおいて、より効率的に残留黒点の除去処理をすることができる装置及び方法を提供する。【解決手段】  対象物の処理対象面上にある不要物を除去する処理を行うための対象物処理装置において、装置内に対象物を配置する手段と、装置内に酸素を供給して酸化雰囲気に保持する手段と、対象物を所定温度になるよう加熱する加熱手段と、対象物を冷却する冷却手段と、を備え、対象物を所定温度で加熱保持する対象物加熱処理のあとに、対象物を冷却する対象物冷却処理を行うよう構成される対象物処理装置とした。【選択図】    図３
2005175172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の処理対象面上にある不要物を除去する処理を行うための対象物処理装置において、
前記装置内に前記対象物を配置する手段と、
前記装置内に酸素を供給して酸化雰囲気に保持する手段と、
前記対象物を所定温度になるよう加熱する加熱手段と、
前記対象物を冷却する冷却手段と、を備え、
前記対象物を所定温度で加熱保持する対象物加熱処理のあとに、前記対象物を冷却する対象物冷却処理を行うよう構成される、ことを特徴とする対象物処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の対象物処理装置において、
前記装置内には、前記対象物を加熱するための加熱ユニットと冷却するための冷却ユニットとが配備され、
前記対象物は、前記加熱ユニットと前記冷却ユニットとの間を移動自在に制御されるよう構成される、ことを特徴とする対象物処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の対象物処理装置において、
前記対象物加熱処理における所定温度は、温度領域５００〜６５０℃の中から選択される、ことを特徴とする対象物処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の対象物処理装置において、
前記対象物は、高濃度イオン注入によるレジスト剥離処理がなされたあとの残留物を有する半導体ウェハーである、ことを特徴とする対象物処理装置。
【請求項５】
対象物の処理対象面上にある不要物を除去する処理を行うための対象物処理方法において、
前記装置内に前記対象物を配置する手段と、
前記装置内に酸素を供給して酸化雰囲気に保持する手段と、
前記対象物を所定温度になるよう加熱する加熱手段と、
前記対象物を冷却する冷却手段と、を備え、
前記対象物を所定温度で加熱保持する対象物加熱ステップのあとに、前記対象物を冷却する対象物冷却ステップを行う、ことを特徴とする対象物処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載の対象物処理方法において、
この方法は、半導体ウェハーにおける高濃度イオン注入によるレジスト剥離後の残渣の除去プロセスとして実行される、ことを特徴とする対象物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ等の処理対象物に剥離／洗浄／加工等の処理を施すための装置および方法にかかり、より詳細には、対象物を効率良く処理するために剥離・洗浄プロセスを制御できる装置および方法に関するものである。
具体的には、半導体ウェハやハードディスク（ＨＤ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プリント基板又はフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）などの対象物表面にリソグラフィ工程で被着したレジスト膜やエッチング工程で被着したポリマ残渣等の不要物を剥離して除去するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置・液晶・磁気ディスク・プリント基板などの製造工程では、これらの対象物の表面にレジストを塗布し、リソグラフィ、エッチング或いはイオン注入等を用いて対象物表面にパターン形成等の精密加工を施こす。その後、これらの対象物の表面に被着しているレジスト膜やポリマ残渣等の不要物を除去する処理が行なわれる。
【０００３】
＜従来の技術＞
半導体製造プロセスにおける従来のレジスト膜を剥離する工程では、一般には、酸素プラズマアッシングまたはオゾンアッシングプロセスが用いられ、その後、ポリマーや残留物を除去するために、有機溶媒（フェノール系・ハロゲン系・アミン系など溶媒）で膜体を加熱溶解除去させる方法、濃硫酸・過酸化水素による加熱溶解方法などの薬剤洗浄プロセスが付加されている。
【０００４】
上記したレジスト膜剥離工程において、とりわけその剥離が難しいとされるのは、高濃度にイオン注入されたレジストの場合であり、この場合には、アッシング工程後の薬液処理時間および薬液コストに大きな負担がかかることとなっている。また、このレジスト膜剥離工程は、前工程に属するため、ゲート等へのダメージも問題となっている。
【０００５】
従来技術として、例えば、特許文献１による半導体装置の処理方法は、従来のブラシスクラバー洗浄によるパーティクルの低減性、従来の超音波洗浄技術による不十分な洗浄能力などの問題点を解決せんとする発明であって、ここではキャビーテーションによる蒸気の気泡を利用した新しい提案をしている。
しかしながら、高濃度にイオン注入されたパターン端に確率的に残留するレジスト残留物は黒点と呼ばれており、この黒点を剥離することは大変難かった。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１１６８０７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、レジスト等の不要物を処理対象物として除去するプロセスにおいて、上記した従来の除去または剥離技術の問題点を解決して、より容易で効率的に処理することのできる対象物処理装置及び対象物処理方法を提供すること、とりわり、高濃度にイオン注入されたパターン端に残留するレジスト残留物（黒点）についても確実に除去できる処理技術を提供することを、本発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による対象物処理装置および対象物処理方法は、上記課題を解決するため、次のような手段を用いる。
（１）対象物の処理対象面上にある不要物を除去する処理を行うための対象物処理装置において、前記装置内に前記対象物を配置する手段と、前記装置内に酸素を供給して酸化雰囲気に保持する手段と、前記対象物を所定温度になるよう加熱する加熱手段と、前記対象物を冷却する冷却手段と、を備え、
前記対象物を所定温度で加熱保持する対象物加熱処理のあとに、前記対象物を冷却する対象物冷却処理を行うよう構成される、対象物処理装置とした。
【０００９】
（２）(１)の対象物処理装置において、
前記装置内には、前記対象物を加熱するための加熱ユニットと冷却するための冷却ユニットとが配備され、
前記対象物は、前記加熱ユニットと前記冷却ユニットとの間を移動自在に制御されるよう構成される。
（３）(１)または(２)の対象物処理装置において、
前記対象物加熱処理における所定温度は、温度領域５００〜６５０℃の中から選択される、ことを特徴とする対象物処理装置。
【００１０】
（４）(１)〜(３)いずれかの対象物処理装置において、
前記対象物は、高濃度イオン注入によるレジスト剥離処理がなされたあとの残留物を有する半導体ウェハーである。
【００１１】
（５）対象物の処理対象面上にある不要物を除去する処理を行うための対象物処理方法において、
前記装置内に前記対象物を配置する手段と、
前記装置内に酸素を供給して酸化雰囲気に保持する手段と、
前記前記対象物を所定温度になるよう加熱する加熱手段と、
前記対象物を冷却する冷却手段と、を備え、
前記対象物を所定温度で加熱保持する対象物加熱ステップのあとに、前記対象物を冷却する対象物冷却ステップを行う、対象物処理方法とした。
【００１２】
（６）(５)に記載の対象物処理方法において、
この方法は、半導体ウェハーにおける高濃度イオン注入によるレジスト剥離後の残渣の除去プロセスとして実行される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、レジスト等の不要物を処理対象物として除去するプロセスにおいて、従来の除去または剥離技術に比べ、より効率的でより容易に処理することのできる対象物処理装置及び対象物処理方法を提供することができ、とりわけ、高濃度にイオン注入されたパターン端に残留するレジスト残留物（黒点）についても、確実にこれを除去できる処理技術を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、添付した図面を参照して説明する。まず図１は、本発明による対象物処理装置としてのチャンバー装置１００を説明する図であって、断面によってその内部の構造を示している。また図２は、高濃度にイオン注入されたパターン端に残留するレジスト残留物である黒点部について、その成分を分析した結果を示すデータ図である。そして、図３は、本発明を実施することによりウェハー上の黒点部が除去された一例を示す写真図である。
【００１５】
まず図１を参照するに、本発明によるチャンバー装置１００は、内部に対象物であるウェハー５０を設置して収納してその処理ができるような中空の筐体形状をなし、上部にある供給路(１０ａ, １０ｂ,など)を経由して、チャンバー内部に酸素(Ｏ２)が供給され、装置内部は酸化雰囲気に保持されている。そして、処理される薄板状のウェハー５０は、処理対象面である表面５０ａとその裏面５０ｂとを有し、この図１では、移動用機構の構成部材である上下駆動するリフトピン３０によって、ウェハー５０の裏面５０ｂ側から支持または保持がなされている。
そして、このチャンバー装置１００では、複数ある供給路(１０ａ, １０ｂなど)のひとつから酸素(Ｏ２)が供給されることは必須であるが、必要に応じて、他の物質としてＯ２／Ｎ２  、ドライスチーム、Ｈ２ 、キャリアガスＨｅなどを供給することも可能である。
【００１６】
ウェハー５０の上側には加熱ユニット２０とそこから外部に続く制御ライン２１があって、処理対象面（表面）５０ａに向けて加熱または放熱を行い、ウェハー５０自体を加熱する。このとき、チャンバー装置１００の内部の温度も上昇される。
また、ウェハー５０の下側には冷却ユニット４０があって、ここにウェハー５０の裏面５０ｂを直に載置接触させるか、または冷却ユニット４０を冷却用液体としてこの中に浸漬するかして、冷熱をウェハー５０に伝達することができる。なお、この冷却ユニット４０がチャンバー装置１００内部の冷却に寄与することもある。
【００１７】
ここで、対象物であるウェハー５０は、ウェハーを配置して上下稼動を可能させるリフトピン３０を含む移動用機構(図示せず)によって、加熱ユニット２０と冷却ユニット４０との間を自在に移動するよう制御されている。
図１のチャンバー装置１００内の底部に配置されている冷却ユニット４０は、ウェハー５０を載置または浸漬して冷却するための冷却台（クーリングステージ）として構成されており、この冷却ユニット４０の内部には、ポンプ装置４２と通路４１とによって、冷却水の供給またはその循環がなされている。そして、ここでのポンプ装置４２は、装置内に残っている燃焼した酸素を、排気通路４２ａを介して外部に排出するために用いられてもよい。
【００１８】
図１のチャンバー装置１００の内部では、供給部１０ａから流入される酸素、加熱ユニット２０から発生する熱、冷却ユニット４０の冷却水などの種々の要素が組み合わされることとなるので、装置１００内の温度はそれらに影響されることとなる。
また、対象物５０または処理対象面５０ａの温度については、直接的には加熱ユニットから加わる熱によってその温度が制御されて設定されるが、対象物５０がチャンバー装置１００内にあるので、上記の他の要素によってもその影響を受けることとなる。
【００１９】
図１に示した本発明によるチャンバー装置１００では、第１の処理として、対象物であるウェハー５０の処理対象面５０ａを加熱ユニット２０に対面近接をさせて配置し、そこから発生される熱を放熱することによって処理対象面５０ａを加熱する処理を行う。この加熱処理では、ウェハー５０またはその処理対象面５０ａの温度を所定温度に設定することが必要で、その所定温度を所定時間保持して持続的にウェハー５０を加熱する処理を行なう。ここで、所定温度としては５００℃から６５０℃の温度から、所定温度を保持する時間としては１〜５分程度の時間から、設計に応じて適宜に選定されるとよい。
そして、その次の第２の処理として、ウェハー５０を装置１００の下方に略平行に移動させて、冷却ユニット４０に接触させるか水中浸漬させるかすることにより、ウェハー５０を冷却する処理をおこなう。このときの冷却ユニット４０の温度や冷却持続時間は、設計に応じて適宜に選定される。
【００２０】
本発明の対象物処理においては、対象物を所定温度で加熱保持する対象物加熱処理(ステップ)と、対象物を冷却する対象物冷却処理(ステップ)とからなる２種類の処理(ステップ)を、それぞれ区別して組み合わせて行うことが特徴のひとつとなっている。これまでは、図１のチャンバー装置１００に基づく実施例のひとつとして、第１の処理として対象物加熱処理(ステップ)を行い、続いて第２の処理として冷却処理(ステップ)をおこなうという例を説明してきた。しかしながら、この対象物加熱処理と対象物冷却処理とは、それぞれを適宜に組み合わせ、自在に交絡して行うことが可能であって、しかも１回のみならず複数回組み合わせて交絡させることも可能であるので、これらの交絡や組み合わせは、種々様々な対象物の処理条件などに合わせて適宜に設計することができる。
【００２１】
図２は、サンプル試料であるウェハーの、高濃度イオン注入されたパターン端に残留したレジスト残留物である黒点部について、その成分分析をおこなった結果を示すデータ図である。ここでの成分分析は、次に示す条件に基づいて行った。
＜ＡＳＥ測定条件＞
・電子線      ・加圧電圧：１０ｋＶ      ・資料電流：５ｎＡ
・ビーム径：２５ｎｍφ      ・資料入射角：０°
・測定：表面７ケ所でオージェスペクトルを測定
【００２２】
＜分析結果＞
ウェハー上の黒点のある複数の測定場所（Point #1〜 #７）の各地点において成分分析をしたところ、検出された元素は図２に示すように「Ｃ，Ｏ，Ｓｉ」であった。
一般的には、残留物（黒点）にレジストを構成しているカーボンや水素などの元素を除いた不純物（特に酸化物の蒸気圧が高くない元素）が残存していなければ、加熱酸化処理により完全に昇華させることが可能である。
今回の実験は、Ａｓ，Ｂ，Ｐ を高濃度にイオン注入したレジストを、前にも述べたような蒸気剥離にて全面を剥離して、残った黒点の元素分析を行った結果であり、Auger分析およびESCA分析において、黒点の主元素はカーボンであって、イオン注入元素は検出限界以下であることが判明した。
【００２３】
そして、図３は、本発明を実施することにより、高濃度イオン注入のレジスト残留物である黒点部が除去されたウェハーの実験結果の一例を示す写真図である。図３(１)は多くの残留黒点を有するウェハーの写真であり、図３(２)は本発明を適用して残留黒点を消滅させた同じウェハーの写真である。
【００２４】
本発明にかかるチャンバー装置すなわち加熱ヒーターチャンバーを、ウェハーのレジスト剥離に適用し、発明者が行った多くの実験の結果によれば、ウェハーを大気中の酸化雰囲気にて５００℃から６５０℃前後に加熱することにより、剥離残留物（黒点）が綺麗に昇華する温度域があることが判明した。そして、黒点の大きさなどにもよるが、とりわけ有効であったのは５３０℃より５５０℃の温度領域であり、この領域では黒点が完全に昇華して消滅してしまう結果が得られたもので、実用に耐え得る温度領域が存在することが分かった。先に図１で示したチャンバー装置１００は、実用的な酸素供給型の加熱チャンバーであって、これにより実効温度の低減も図ることができる。
【００２５】
本発明によれば、黒点の除去には５３０℃〜５５０℃の温度領域での酸化雰囲気が特に効果的であることが判明したが、これまでの種々の学術的な経験により、シリコン表面の水素終端は５３０℃以上で切れ始めて酸化が徐々に進行する、と考えられている説とも、よく一致している。また、最近のデバイスではシリサイドを用いているため、今後の微細化も考えると、５５０℃以上の熱処理は不適であると考えられる。
【００２６】
以上のように、本発明による対象物処理装置およびその方法を用いることによって、
レジスト等の不要物を処理対象物として除去するプロセスにおいて、従来の除去または剥離処理技術に比べ、より確実でより効率的に対象物を処理することができる。また本発明は、半導体ウェハーにおける高濃度イオン注入によるレジスト剥離後の残渣の除去プロセスとして実行されると、とりわけその効果は高いものである。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の対象物処理装置及び方法によれば、半導体用ウェハーのレジスト剥離に関連する技術分野において、多くの適用や貢献をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態である対象物処理装置の構造を断面により示す構造説明図である。
【図２】高濃度イオン注入されたパターン端に残留するレジスト残留物である黒点部について、その成分を分析した結果を示すデータ図である。
【図３】本発明を実施することによりウェハー上の黒点部が除去された一例を示す写真図である。
【符号の説明】
【００２９】
１００    チャンバー装置
１０ａ、１０ｂ    供給路
５０    ウェハー
５０ａ  処理対象面（表面）
５０ｂ  裏面
２０    加熱ユニット
２１    制御ライン
３０    移動用機構のリフトピン
４０    冷却ユニット
４１    通路
４２    ポンプ装置
４２ａ  排気通路
【図１】
2005175172.tif 000003
【図２】
2005175172.tif 000004
【図３】
2005175172.tif 000005