(57)【要約】【課題】半導体製造工程において表層が変質したマスク用レジスト膜を低ダメージ・高効率で剥離するレジスト処理装置を提供する。【解決手段】  酸素イオンを主体としたアッシングの第一の工程と酸素ラジカルを主体としたアッシングの第二の工程によって処理を行うレジスト処理装置およびレジスト処理方法。マイクロ波の導入位置を第一の工程と第二の工程間で切り換えることによって被処理基板付近の活性種の分布を調整し、更に切り換えの前に被処理基板と基板載置台との間を断熱する。これにより、被処理基板温度を上昇させて第二の工程を行うことでラジカルのアッシングでも高レートの処理を可能とする。イオン照射及びラジカル照射の両方の工程で良好な処理特性及び均一性を得ることができる。【選択図】図１
2007103509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造工程においてイオン打ち込みにより表面に硬化層が形成された被処理基板上の前記イオンが注入されたレジストを、酸素イオンを主体とする活性種で剥離処理を行う第一の工程と、
酸素ラジカルを主体とする活性種による前記レジストの処理を行う第二の処理工程と、を行うレジスト処理装置において、
マイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、
前記マイクロ波発生器から供給される前記マイクロ波を導き、二股状に分岐された第１の分岐管および第２の分岐管を有し、前記マイクロ波を前記第１の分岐管または前記第２の分岐管から切り換え器により切り換えて出力する上流導波管と、
処理室の端部に設けられ、前記第１の分岐管が連通される小さい径の環状導波管と、
前記小さい径の環状導波管と同心円状に配置され、前記第２の分岐管が連通される大きい径の環状導波管と、
前記小さい径の環状導波管または前記大きい径の環状導波管から出力された前記マイクロ波を前記処理室内へ供給し、前記処理室の気密壁の一部を構成する誘電体窓と、
前記誘電体窓と前記小さい径の環状導波管および前記大きい径の環状導波管との間に設けられるスロットアンテナと、
前記処理室に処理ガスを導入するガス導入口と、
被処理基板を所定の温度に維持するための温調手段と前記被処理基板を上下動させる上下動手段を有し、前記被処理基板を密着し、あるいは、離隔して保持する基板載置台と、
処理後の前記処理ガスを前記処理室から排気するガス排気口と、を有し、
前記第一の工程の前半では前記大きい径の環状導波管から前記マイクロ波を前記処理室内へ供給し、前記被処理基板と前記基板載置台とを密着させて処理を行い、
前記第一の工程の後半では引き続き前記大きい径の環状導波管から前記マイクロ波を前記処理室内へ供給し、前記被処理基板を前記基板載置台から離隔して処理を行い、
前記第二の工程では前記小さい径の環状導波管から前記マイクロ波を前記処理室内へ供給し、前記被処理基板を前記基板載置台から離隔したまま処理を行うことを特徴とするレジスト処理装置。
【請求項２】
半導体製造工程においてイオン打ち込みにより表面に硬化層が形成された被処理基板上の前記イオンが注入されたレジストを、酸素イオンを主体とする活性種で剥離処理を行う第一の工程と、
酸素ラジカルを主体とする活性種による前記レジストの処理を行う第二の処理工程と、を行うレジスト処理装置において、
マイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、
前記マイクロ波発生器から供給される前記マイクロ波を導き、導電性中心軸を有する筒形同軸導波管と、
前記筒形同軸導波管から出力された前記マイクロ波を前記処理室内へ供給し、前記処理室の気密壁の一部を構成する誘電体窓と、
前記誘電体窓と前記筒形同軸導波管との間に設けられ、前記導電性中心軸と接続されるスロットアンテナと、
前記処理室に処理ガスを導入するガス導入口と、
被処理基板を所定の温度に維持するための温調手段と前記被処理基板を上下動させる上下動手段を有し、前記被処理基板を密着し、あるいは、離隔して保持する基板載置台と、
処理後の前記処理ガスを前記処理室から排気するガス排気口と、を有し、
前記第一の工程の前半では前記筒形同軸導波管から前記マイクロ波を前記処理室内へ供給し、前記被処理基板と前記基板載置台とを密着させて処理を行い、
前記第一の工程の後半では引き続き前記筒形同軸導波管から前記マイクロ波を前記処理室内へ供給し、前記被処理基板を前記基板載置台から離隔して処理を行い、
前記第二の工程では前記筒形同軸導波管から前記マイクロ波を前記処理室内へ供給し、前記被処理基板を前記基板載置台から離隔したまま処理を行うことを特徴とするレジスト処理装置。
【請求項３】
前記第一の工程と前記第二の工程との切り換えの際、前記マイクロ波の出力、前記処理ガスの流量、前記処理ガスの圧力、前記処理ガスの組成、前記上下動手段への出力電力の内、少なくとも一つを変更することを特徴とする請求項１または２記載のレジスト処理装置。
【請求項４】
前記第一の工程と第二の工程との切り換えの判断は、プラズマの発光状態を観測し、前記観測されたデータを基に切り換えを判断することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のレジスト処理装置。
【請求項５】
前記被処理基板は表面の少なくとも一部が、シリコンを含む材料で構成され、前記第一の工程では、少なくとも酸素原子を含むガスを使用し、前記第二の工程では少なくとも窒素原子を含むガスを使用することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記被処理基板は表面の少なくとも一部が、表面硬化層を含んだレジスト膜で構成され、前記第一の工程、第二の工程共に酸素原子、水素原子、窒素原子の内、少なくとも一つを含むガスを使用することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造分野等におけるレジストマスクの除去、特に、イオン注入によって表層部が変質・硬化し難灰化性となったレジストマスクを灰化し除去するレジスト処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体のウェハプロセスにおいて、デバイス構造を形成するための選択的エッチングや局所的なイオン注入のためのマスク材として広く感光性樹脂であるフォトレジストが用いられる。
このフォトレジストは所定の処理の後に不要となるため除去される必要があり、一般には酸素プラズマや酸素ラジカル、オゾン等を使用し、酸素の酸化作用を利用したドライ処理により酸化、灰化されて除去される。
即ち、主に炭素と水素から構成される有機物であるフォトレジストの除去方法が広く用いられている。
このフォトレジストの除去方法は、フォトレジストを放電や紫外線照射等により活性化した酸素に曝露し、その酸化作用により水蒸気、二酸化炭素、一酸化炭素等の気体にして灰化除去する方法である。
一方、フォトレジストがイオン注入のマスクとして使用された場合、注入されたイオンによりフォトレジストの表層部が変質・硬化し、酸化による除去が困難になり、著しく処理効率が低下する。
具体的には、前記変質したフォトレジストを通常の灰化温度である１５０〜２５０℃に昇温すると、フォトレジスト下部の未変質層から発生する有機溶媒の蒸気により表面の変質層が破裂する。
この破裂により、サイズの大きいフレーク状のパーティクルとなって飛散する現象(ポッピング)が見られ、結果的にウェハを汚染する事が知られている。
更に、注入されたAs, P, B等のイオンは酸素プラズマにより揮発しにくく安定な酸化物を生成する。
このため、フォトレジストが酸素等の活性種により灰化除去された後に前記酸化物がウェハ上に残留し、その後の湿式による除去が困難となる。
【０００３】
上記のような除去困難な変質層がレジストマスクへのイオン打ち込みによって形成されるメカニズムとしては、例えば、次のものが提案されている。
このメカニズムは、クレゾール−ノボラック樹脂をベースとしてリン（P+）が打ち込まれた場合、リンにより架橋が生じる機構である。
（NuclearInstruments and Methods, B３９, p.８０９ -８１２）（非特許文献１）
具体的には主鎖のフェノール環にリンが結合しメチレン基との置換を経て架橋が進行する。ヒ素やホウ素のイオンが打ち込まれた場合も同様である。
上記の様なイオン打ち込み後に生じる表層に硬化層のあるレジスト層の剥離方法として、以下のものが提案されている。
この処理法は、CF４に代表されるフッ化炭素系ガスを添加した酸素プラズマにより灰化を行い、フッ素の活性種によって打ち込まれたイオン種を揮発性の化合物の形で除去する方法である。
（特開平６-１０４２２３号公報）（特許文献１）、（特開平１０-０９８０２６号公報）（特許文献２）
しかし、レジスト開口部やレジスト剥離後に露出する下地酸化膜の膜減りを完全に０とすることは不可能であり、今後、微細化が進む半導体装置の製造プロセスとしては適用が難しい。
上述の問題を低減する方法として、例えば、水素プラズマや水蒸気プラズマのRIE（反応性イオンエッチング）を用いる方法が提案されている。
下地への腐食が少ない水素の活性種によってフォトレジスト表面の変質層を還元除去した後に、変質層の下に存在する未変質層を酸素プラズマを用いたダウンフロー・アッシング等により灰化除去する２段階の処理方法である。
(JJAP２８巻１０号P２１３０〜２１３６)（非特許文献２）
さらに、注入されたイオン種を除去する作用のあるフッ素系ガスを酸素に添加したプラズマにより変質層を灰化除去後、残留した未変質レジストを酸素プラズマにより灰化する２段階プロセス等が提案されている。
（特開平５−２７５３２６号公報）（特許文献３）
【０００４】
しかし、イオン打ち込みにより生じた変質層を水素プラズマや水蒸気プラズマのRIEで除去する場合、下地ウェハ表面の腐食はほぼ完全に抑制される一方で一般に水素の活性種によるアッシングは処理速度が遅く、処理効率が悪い。
その一方で、特開平５−０６７５９３号公報（特許文献４）にて提案された硬化層を酸素プラズマのイオン衝撃により除去する方法は、比較的高い効率でレジストを除去可能であり、しかも酸化膜の膜減りが生じない。
しかし、酸素イオンを主体としたアッシングの第一の工程と酸素ラジカルを主体としたアッシングの第二の工程とでは反応に寄与する活性種、アッシングの反応機構、失活のし易さ等が全く異なる。
このため、従来例では同じ処理チャンバを使用して両方の工程において良好な均一性・処理速度を満たすのは困難であった。
具体的には、図５に示されるように酸素ラジカルを主体とした第二の工程のアッシングレートで良好な均一性となるように、ガス流れ及びプラズマ生成の均一性を最適化する。  このように最適化すると、酸素イオン主体の第一の工程では、ウェハのエッジ近傍において中央付近よりもアッシングレートで示される処理性能が悪くなる傾向が強い。
【特許文献１】特開平６-１０４２２３号公報
【特許文献２】特開平１０-０９８０２６号公報
【特許文献３】特開平５−２７５３２６号公報
【特許文献４】特開平５−０６７５９３号公報
【非特許文献１】NuclearInstruments and Methods, B３９, p.８０９ -８１２）
【非特許文献２】JJAP２８巻１０号P２１３０〜２１３６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、従来例では前記２種類のアッシング工程である第一の工程および第二の工程の内、少なくとも一つの工程が過剰に長時間の処理を必要とする。
このため、処理効率の悪化及び非常に微細化したデバイスにおいてはプラズマダメージおよび均一性の悪いアッシング処理に伴う下地材料の酸化度合いの面内バラツキを招いていた。
そこで、本発明は、導体製造工程において表層が変質したマスク用レジスト膜を低ダメージで、かつ、高効率で剥離するレジスト処理装置およびレジスト処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために本発明に係るレジスト処理装置は、半導体製造工程においてイオン打ち込みにより表面に硬化層が形成された被処理基板上の前記イオンが注入されたレジストを、酸素イオンを主体とする活性種で剥離処理を行う第一の工程と、
酸素ラジカルを主体とする活性種による前記レジストの処理を行う第二の処理工程と、を行うレジスト処理装置において、
マイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、
前記マイクロ波発生器から供給される前記マイクロ波を導き、二股状に分岐された第１の分岐管および第２の分岐管を有し、前記マイクロ波を前記第１の分岐管または前記第２の分岐管から切り換え器により切り換えて出力する上流導波管と、
処理室の端部に設けられ、前記第１の分岐管が連通される小さい径の環状導波管と、
前記小さい径の環状導波管と同心円状に配置され、前記第２の分岐管が連通される大きい径の環状導波管と、
前記小さい径の環状導波管または前記大きい径の環状導波管から出力された前記マイクロ波を前記処理室内へ供給し、前記処理室の気密壁の一部を構成する誘電体窓と、
前記誘電体窓と前記小さい径の環状導波管および前記大きい径の環状導波管との間に設けられるスロットアンテナと、
前記処理室に処理ガスを導入するガス導入口と、
被処理基板を所定の温度に維持するための温調手段と前記被処理基板を上下動させる上下動手段を有し、前記被処理基板を密着し、あるいは、離隔して保持する基板載置台と、
処理後の前記処理ガスを前記処理室から排気するガス排気口と、を有し、
前記第一の工程の前半では前記大きい径の環状導波管から前記マイクロ波を前記処理室内へ供給し、前記被処理基板と前記基板載置台とを密着させて処理を行い、
前記第一の工程の後半では引き続き前記大きい径の環状導波管から前記マイクロ波を前記処理室内へ供給し、前記被処理基板を前記基板載置台から離隔して処理を行い、
前記第二の工程では前記小さい径の環状導波管から前記マイクロ波を前記処理室内へ供給し、前記被処理基板を前記基板載置台から離隔したまま処理を行うことを特徴とする。
【０００７】
さらに本発明のレジスト処理装置は、半導体製造工程においてイオン打ち込みにより表面に硬化層が形成された被処理基板上の前記イオンが注入されたレジストを、酸素イオンを主体とする活性種で剥離処理を行う第一の工程と、
酸素ラジカルを主体とする活性種による前記レジストの処理を行う第二の処理工程と、を行うレジスト処理装置において、
マイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、
前記マイクロ波発生器から供給される前記マイクロ波を導き、導電性中心軸を有する筒形同軸導波管と、
前記筒形同軸導波管から出力された前記マイクロ波を前記処理室内へ供給し、前記処理室の気密壁の一部を構成する誘電体窓と、
前記誘電体窓と前記筒形同軸導波管との間に設けられ、前記導電性中心軸と接続されるスロットアンテナと、
前記処理室に処理ガスを導入するガス導入口と、
被処理基板を所定の温度に維持するための温調手段と前記被処理基板を上下動させる上下動手段を有し、前記被処理基板を密着し、あるいは、離隔して保持する基板載置台と、
処理後の前記処理ガスを前記処理室から排気するガス排気口と、を有し、
前記第一の工程の前半では前記筒形同軸導波管から前記マイクロ波を前記処理室内へ供給し、前記被処理基板と前記基板載置台とを密着させて処理を行い、
前記第一の工程の後半では引き続き前記筒形同軸導波管から前記マイクロ波を前記処理室内へ供給し、前記被処理基板を前記基板載置台から離隔して処理を行い、
前記第二の工程では前記筒形同軸導波管から前記マイクロ波を前記処理室内へ供給し、前記被処理基板を前記基板載置台から離隔したまま処理を行うことを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明のレジスト処理装置は、前記第一の工程と前記第二の工程との切り換えの際、前記マイクロ波の出力、前記処理ガスの流量、前記処理ガスの圧力、前記処理ガスの組成、前記上下動手段への出力電力の内、少なくとも一つを変更することを特徴とする。
さらに、本発明のレジスト処理装置は、前記第一の工程と第二の工程との切り換えの判断は、プラズマの発光状態を観測し、前記観測されたデータを基に切り換えを判断することを特徴とする。
さらに、本発明のレジスト処理装置は、前記被処理基板は表面の少なくとも一部が、シリコンを含む材料で構成され、前記第一の工程では、少なくとも酸素原子を含むガスを使用し、前記第二の工程では少なくとも窒素原子を含むガスを使用することを特徴とする。
さらに、本発明のレジスト処理装置は、前記被処理基板は表面の少なくとも一部が、表面硬化層を含んだレジスト膜で構成され、前記第一の工程、第二の工程共に酸素原子、水素原子、窒素原子の内、少なくとも一つを含むガスを使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るレジスト処理装置によれば、酸素イオンを主体とした第一の工程の前半においては前記大きい径の環状導波管あるいは筒形同軸導波管から前記マイクロ波を前記処理室内へ供給する。
さらに、前記被処理基板と前記基板載置台とを密着させて処理を行い、被処理基板をポッピングを生じない温度に維持したまま均一性のよいイオン照射を行う。
さらに、前記第一の工程の後半では引き続き前記大きい径の環状導波管あるいは筒形同軸導波管から前記マイクロ波を前記処理室内へ供給し、前記被処理基板を前記基板載置台から離隔して処理を行う。
これにより、イオン照射を継続することで、被処理基板を略断熱状態としてイオン照射により温度を上昇させ、後述の第二の工程であるところの酸素ラジカル工程において処理速度を高める。
さらに、前記第二の工程では前記小さい径の環状導波管あるいは筒形同軸導波管から前記マイクロ波を前記処理室内へ供給し、前記被処理基板を前記基板載置台から離隔したまま処理を行う。
これにより、酸素ラジカル主体のアッシングの際に、前記所定の距離を維持したままマイクロ波導入口を切り換えることで、高い被処理基板の温度を維持したまま高い処理レートで均一性の良いアッシングが可能となる。
このため、一つの処理室で第一の工程および第二の工程の両方において均一性の良い処理を効率よく行うことができる。
さらに、本発明のレジスト処理装置によれば、前記第一の工程と前記第二の工程との切り換えの際、前記マイクロ波の出力、前記処理ガスの流量、前記処理ガスの圧力、前記処理ガスの組成、前記上下動手段への出力電力の内、少なくとも一つを変更するため、パラメータの値が各工程に最適化される。
さらに、本発明のレジスト処理装置によれば、前記第一の工程と第二の工程との切り換えの判断は、プラズマの発光状態を観測し、前記観測されたデータを基に切り換えを判断するため、投入される被処理基板の状態のばらつきに応じて  処理を最適化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を、その実施例に基づいて、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１を参照して本発明の実施例１のレジスト処理装置を説明する。
本実施例１のレジスト処理装置は、半導体製造工程においてイオン打ち込みにより表面に硬化層が形成された被処理基板上の前記イオンが注入されたレジストを、酸素イオンを主体とする活性種で剥離処理を行う第一の工程と、酸素ラジカルを主体とする活性種による前記レジストの処理を行う第二の処理工程と、を行う装置である。
図示されないマイクロ波発生器は、マイクロ波を発生する手段である。
上流導波管１は、マイクロ波発生器から供給されるマイクロ波を導き、二股状に分岐された第１の分岐管１２および第２の分岐管１３を有する。
さらに、上流導波管１は、マイクロ波を第１の分岐管１２または第２の分岐管１３から切り換え器１４により図示されないレシピ上にて指定して切り換えて出力する。
小さい径の環状導波管１０は、処理室３の端部に設けられ、第１の分岐管１２が連通される導波管である。
大きい径の環状導波管１１は、処理室３の端部に設けられ、小さい径の環状導波管１０と同心円状に配置され、第２の分岐管１３が連通される導波管である。
小さい径の環状導波管１０、大きい径の環状導波管１１により定在波を形成する。
誘電体窓４は、小さい径の環状導波管１０または大きい径の環状導波管１１から出力されたマイクロ波を処理室３内へ供給し、処理室３の気密壁の一部を構成する。
誘電体窓４を通じてマイクロ波の電界が小さい径の環状導波管１０または大きい径の環状導波管１１から処理室３内に導入されプラズマが生成される。
スロットアンテナ２は、誘電体窓４と小さい径の環状導波管１０および大きい径の環状導波管１１との間に設けられ、小さい径の環状導波管１０および大きい径の環状導波管１１と接続される。
スロットアンテナ２は、図３（a）(b)(c)に示されるようにスリット２a,２b,２cが設けられる。
ガス導入口５は、処理室３に処理ガスを導入する手段である。
【００１２】
基板載置台７は、被処理基板２０を所定の温度に維持するための図示されない温調手段を有する。
基板載置台７は、さらに被処理基板２０を上下動させる上下動手段１５であるリフトピンを有し、被処理基板２０を密着し、あるいは、離隔して保持する。
基板戴置台７には図示されない静電チャック及び図示されない温調機構が設けられ、この静電チャックには静電吸着する電極８が内蔵される。
電極８には直流電源９が接続され、被処理基板２０は電極８上に生じた電荷によって基板戴置台７に吸着されて載置される。被処理基板２０は、上下動手段であるリフトピン１５にて上下動され基板戴置台７に吸着し載置され、あるいは、上昇され基板戴置台７から離れた位置に保持される。
ガス排気口６は、処理後の処理ガスを処理室３から排気する。
切り換え器１４は、レシピ上から指定した小さい径の環状導波管１０のマイクロ波導入口あるいは大きい径の環状導波管１１のマイクロ波導入口いずれか一方にマイクロ波の出力方向を選択する。
処理ガスはガス導入口５から真空状の処理室３内に導入され、図示されない圧力センサ及びガス排気口６に設けられた図示されない圧力調整バルブにより所望の圧力に調整される。
マイクロ波を使用した本発明の実施例１のプラズマ処理装置は一般に高密度のプラズマを得ることができるため、被処理基板２０にバイアスを印加しなくても充分な速度で酸素イオン照射による処理を行うことが可能である。
しかも、マイクロ波は高密度のプラズマによって誘電体近傍に閉じ込められるため、処理圧力を高くするだけで酸素ラジカル主体の処理に切り換えることができる。
また、被処理基板２０は表面の少なくとも一部が、シリコンを含む材料で構成され、前記第一の工程では、少なくとも酸素原子を含むガスを使用し、前記第二の工程では少なくとも窒素原子を含むガスを使用する。
あるいは、被処理基板２０は表面の少なくとも一部が、表面硬化層を含んだレジスト膜で構成され、前記第一の工程、第二の工程共に酸素原子、水素原子、窒素原子の内、少なくとも一つを含むガスを使用してもよい。
【実施例２】
【００１３】
次に、図２を参照して本発明の実施例２のレジスト処理装置を説明する。
上述の図１に示される本発明の実施例１のレジスト処理装置と構成は共通するが、第１の分岐管１２および第２の分岐管１３を有する上流導波管１、小さい径の環状導波管１０、大きい径の環状導波管１１の代わりに、同軸導波変換器２１、導電性中心軸２３を有する筒形同軸導波管２２を有する点が異なる。  
【００１４】
次に、上記の本発明の実施例１のレジスト処理装置を用いて行うレジスト処理方法を説明する。
第一の工程は、半導体製造工程においてイオン打ち込みにより表面に硬化層が形成された被処理基板２０上のイオンが注入されたレジストを、酸素イオンを主体とする活性種で剥離処理を行う。
第二の処理工程は、酸素ラジカルを主体とする活性種によるレジストの処理を行う。
さらに、第一の工程の前半では大きい径の環状導波管１１からマイクロ波を処理室３内へ供給し、被処理基板２０と基板載置台７とを密着させて処理を行う。
さらに、第一の工程の後半では引き続き大きい径の環状導波管１１からマイクロ波を処理室３内へ供給し、被処理基板２０を基板載置台７から離隔して処理を行う。
さらに、第二の工程では小さい径の環状導波管１０からマイクロ波を処理室３内へ供給し、被処理基板２０を基板載置台７から離隔したまま処理を行う。
さらに、第一の工程と第二の工程との切り換えの際、マイクロ波の出力、処理ガスの流量、処理ガスの圧力、処理ガスの組成、上下動手段１５への出力電力の内、少なくとも一つを変更する。
さらに、第一の工程と第二の工程との切り換えの判断は、プラズマの発光状態を観測し、観測されたデータを基に切り換えを判断する。
【００１５】
本発明の本実施例１のレジスト処理装置を用いて、以下に示す条件で３００mmウェハ上に作成された高ドーズイオン注入レジストの処理を行った。
なお、処理の全工程を通じ基板戴置台７の温度は１００℃に維持された状態であった。
（  イオン注入レジスト作成条件  ）
・   レジスト膜厚  ：  i線レジスト 約１.０μm
・   注入イオン種  ：  P+
・   注入条件  ：  ５E１５ / cm２、６０keV
まず、第一の工程として、静電チャックをオンにした状態で酸素１００sccm、圧力７Paに維持する。
さらに、第１の分岐管１２にマイクロ波が導入されるよう切り換え器１４の方向を指定した上でマイクロ波を出力３kWにて導入することで酸素イオン主体のイオン照射を実施する。
この際の条件によるレジスト膜のアッシングレートは約１.０μm/min、均一性は±５%良好な処理特性であった。    
２０秒照射した時点でプラズマ照射を維持したまま静電チャックをオフに切り換え、上下動手段であるリフトピン１５にて基板戴置台７と被処理基板２０との距離を５mmとし、約５秒照射を行った。  
本実施例１による処理においては、レジストアッシング中の被処理基板２０の温度を直接計測することはできないが、温度計測用の被処理基板２０であるウェハを使用することにより少なくとも約１５０℃に昇温することが確認されている。
次に第二の工程として、基板戴置台７と被処理基板２０との距離を５mmに維持したまま導波管１３にマイクロ波が導入されるよう切り換え器１４を切り換えた。
さらに、マイクロ波出力３kW、酸素８０００ sccm 、圧力２００Paとすることで、酸素ラジカルを主体とした処理を約４０秒行った。
【００１６】
図４に示されるように、この際のアッシングレートは、約２μm/min、均一性は±５%以下であり、第一の工程、第二の工程の両方の処理にて良好な処理レート及び均一性を得ることができた。
また、本実施例１のレジスト処理装置による処理は被処理基板２０に対向して設けられた誘電体窓４を通じてマイクロ波を真空状の処理室３内に導入し、プラズマを生成するものであれば形式・態様の束縛を受けない。
従って、環状の導波管の代わりに円柱状の導波路とし、方形導波管の代わりに複数の同軸導波管を接続してマイクロ波を導入する様にした装置でも同様の効果を得ることができる。
また、本実施例１のレジスト処理装置において第一の工程と第二の工程の切り換えは、プラズマの発光状態を検知して演算機構等により実行した。
これにより、被処理基板２０であるウェハ毎のレジスト膜厚ばらつきに影響されること無く同じオーバーアッシングを施すことが可能となる等、処理再現性を改善することができる。
本実施例１においては、６５６nmの波長におけるプラズマ発光強度の経時変化をモニターすると図５に示されるような波形が得られる。
例えば、硬化層の除去が進行しポッピングの恐れが無くなるAの時点で第一の工程の前半と後半を切り換えて被処理基板２０であるウェハを昇温させる。
さらに、ほぼ未変質レジストのみが残ったＢの時点で第一の工程の後半と第二の工程をそれぞれ切り換えることができる。
以上に述べたように、本実施例１のレジスト処理装置による処理により一つの処理室３内で酸素イオン照射、酸素ラジカル処理という反応種の生成・輸送・反応機構が異なった２種類の処理を、高い処理レート及び均一性で両立することが可能となる。
また、本発明の実施例２のレジスト処理装置による処理によっても、本実施例１と同様の効果があった。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１の構成図である。
【図２】本発明の実施例２の構成図である。
【図３】本発明の実施例１および２を構成するスロットアンテナの構成図である。
【図４】本発明の実施例１の処理レート及び均一性の説明図である。
【図５】本発明の実施例１のプラズマ発光強度の説明図である。
【図６】従来例の処理レート及び均一性の説明図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  上流導波管  ２  スロットアンテナ    ２a,２b,２c  スリット
３  処理室        ４  誘電体窓        ５  ガス導入口
６  ガス排気口    ７  基板戴置台  ８  電極  ９  直流電源
１０  小さい径の環状導波管  １１  大きい径の環状導波管
１２  第１の分岐管  １３  第２の分岐管    
１４  切り換え器      １５  上下動手段    ２０  被処理基板
２１  同軸導波変換器    ２２  筒形同軸導波管  ２３  導電性中心軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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