JP4648900B2 - 基板からフォトレジストを除去する方法 - Google Patents

Description

発明の背景
プラズマ処理装置は、プラズマエッチング、物理気相成長、化学気相成長(CVD)、イオン注入及びおよびレジスト剥離を含むプロセスに使用される。

フォトレジスト材料は、材料をパターニングするプラズマ処理動作に使用される。商業用のフォトレジストは、ポリマー材料、他の有機材料および無機材料の混合物である。フォトレジストは基板上に塗布され、パターニングされたマスクを通過した放射によって、パターンがレジスト層に転写される。フォトレジストを大きく２つに分類すると、ネガ形レジストとポジ形レジストに分けられる。これらは、負のイメージと正のイメージとをそれぞれ形成する。現像後、パターンはフォトレジスト内に存在する。パターニングされたフォトレジストは、基板上への材料の成膜又は基板内への材料の注入に加えて、エッチングによって、基板内のフィーチャ（features）を規定するために用いることができる。
E.Pavel, "Combining Microwave Downstream and RF Plasma Technology for Etch and Clean Applications," 196th Meeting of the Electrochemical Society, (October, 1999) A.Kirkpatrick et al.,"Eliminating heavily implanted resist in sub-0.25-μm devices," MICRO, 71(July/August 1998)

発明の開示
基板上の有機フォトレジストをエッチングするための方法が提供される。本方法は、選択的に基板に対してフォトレジストをエッチングすることができる。

基板上の有機フォトレジストをエッチングする方法の好適な実施形態は、無機物層と前記無機物層の上に位置する有機フォトレジスト（このフォトレジストは、バルクフォトレジストの上に位置する炭素リッチ層を含む）とを含む基板をプラズマ処理チャンバ内に配置する工程と、CxHyFz（ただし、ｙはｘ以上であり、ｚは０以上である）並びに(i)酸素含有ガス及び (ii)CxHyFzとは異なる水素含有ガスの少なくとも１つを含む処理ガスを前記処理チャンバに供給する工程と、前記処理ガスからプラズマを生成する工程と、前記無機物層に対して前記炭素リッチ層を選択的にエッチングする工程と、を含む。

前記バルクフォトレジストは、前記炭素リッチ層をエッチングするために用いられるものと同じプラズマ処理チャンバ内でエッチングされうる。また、バルクフォトレジストは、アッシングチャンバ内でエッチングされてもよい。バルクフォトレジストは、炭素リッチ層を除去するために用いられる化学反応（chemistry）とは異なる化学反応を用いてエッチングされることが好ましい。

基板上の有機フォトレジストをエッチングする方法の他の好適な実施形態は、CH3F並びに(i)酸素含有ガス及び (ii)CH3Fとは異なる水素含有ガスの少なくとも１つを含む処理ガスをプラズマ処理チャンバに供給する工程と、前記処理ガスからプラズマを生成する工程と、前記基板に外部ＲＦバイアスを印加する間に、前記基板上の無機物層に対して前記基板上の炭素リッチ層を選択的にエッチングする工程と、を含む。

発明の説明
集積回路（IC）では、イオン注入、デバイスサイズの縮小、イオン注入のエネルギとドーズの増大及び新しい材料を用いる製造プロセスによって、残留物のないデバイスを製造することが益々困難になっている。エッチング及びアッシングプロセスから残ったままの残留物は、製造歩留まりを低下させる望ましくない電気的効果及び腐食を引き起こしうる。E.Pavel, "Combining Microwave Downstream and RF Plasma Technology for Etch and Clean Applications," 196th Meeting of the Electrochemical Society, (October, 1999)を参照されたい。

プラズマエッチング、反応性イオンエッチング（RIE）及びイオン注入などのプラズマ処理技術では、フォトレジストが基板上に塗布されて、基板の選択された領域がイオンやフリーラジカルに曝されることから防止する。有機ポリマー成分は、このようなレジストアプリケーションに対して開発されている。

フォトレジストは、基板がエッチング、イオン注入などによって処理された後に、除去又は“剥離される”。フォトレジスト剥離のプロセスは、基板表面を出来るだけ清浄にしたままにすることが望ましく、如何なる残留ポリマー膜又はレジスト材料も存在しないことが望ましい。ウェット及びドライの剥離技術がフォトレジストを除去するために使用されうる。ウェット剥離技術は、有機溶媒又は酸を含む溶液を用いる。ドライ剥離（又は“アッシング”）技術は、フォトレジスト除去のために酸素プラズマを用いる。

イオン注入製造技術は、基板の領域に不純物をドープして、基板の電気的特性を変化させるために用いられる。イオン注入は、原子のドーピング源として又は基板内に異なる組成の領域を導入するために用いられうる。イオン注入の間、イオンは十分高い電圧で加速され、基板の表面を所望の深さまで入り込む。加速電圧を増加させると、不純物の濃度ピークの深さが増大する。

注入が望まれない基板の領域は、フォトレジストで保護される。しかしながら、フォトレジストは、注入の間に変化し、通常の（注入されていない）フォトレジストよりも注入後に除去することが難しくなる。特に、打ち込まれたイオンは、フォトレジストの領域にダメージを与え、それによって表面付近のC-H結合を破壊し、炭素−炭素の単結合及び二重結合を形成する。結果として生じる硬くて炭素リッチ又は“炭化された”交差結合された、打ち込まれたフォトレジストの層（或いは“表皮（skin）”又は“外皮（crust）”）は、別個の下地のバルクフォトレジストを封じ込める。炭素リッチ層の厚さは、イオン種、電圧、ドーズ及び電流の関数である。炭素リッチ層は、典型的には約２００Åから約２０００Åの厚さを持つ。A.Kirkpatrick et al.,"Eliminating heavily implanted resist in sub-0.25-μm devices," MICRO, 71(July/August 1998)を参照されたい。E.Pavelによれば、インプラントのドーズ及びエネルギーが増大するにつれて、打ち込まれたフォトレジストはより除去しにくくなりうる。

炭素リッチ層はまた、プラズマ処理技術の間に、有機フォトレジスト内に形成されうる。ここでは、フォトレジストのイオン照射も起こる。

酸素プラズマアッシング技術は、炭素リッチ層を除去しうるが、約５００Å/min以下の遅い速度でしかない。これらの技術のエッチングメカニズムは、フォトレジスト内で酸素原子が炭化水素とラジカル反応してH2OとCO2を作り出すことである。

外部バイアスが基板に印加されると、交差結合された層の除去速度を促進することができることが分かっている。印加されるバイアスは、炭素リッチ層にエネルギを与える。これは炭素の単結合を破壊し、それによって酸素ラジカルとの反応を促進する。

しかしながら、基板に外部バイアスを印加してフォトレジスト除去を促進すると、望まない効果をも引き起こしうることも分かっている。図１は、イオン注入された基板１０から有機フォトレジストを除去するプロセスを示す図である。基板１０は、イオン注入されるシリコン１１と、上に位置する薄い無機層１２（例えば、SiOxなどのシリコン含有層）とを含む。無機層１２の上に塗布されるフォトレジスト１６は、バルクフォトレジスト１８と、イオン注入プロセスによって形成された、上に位置する炭素リッチ層２０とを含む。フォトレジスト１６の間隔は、典型的には基板１０上で約０．２５μｍ以下である。バイアスされたシステムでは、活性化したO2+イオンが無機層１２のスパッタリングを引き起こしうる。無機層１２のスパッタリングは望ましくないが、典型的なプロセス仕様では、炭素リッチ層２０及びバルクフォトレジスト１８の除去の間の無機材料（例えば酸化物）の最大損失量は、約２Å未満であるからである。炭素リッチ層２０は、典型的には約２００から約２０００Åの厚さを持ち、バルクフォトレジスト１８は、典型的には約数オングストロームの厚さを持つことが出来る。さらに、スパッタされた無機材料は、基板上及びフォトレジスト上に再堆積し、洗浄後に基板上に存在して有機残留物及び無機残留物となる。図２は、１００％O2又はH2O蒸気を用いた、RFバイアスされたプラズマ源の中で、フォトレジストアッシングした後に、基板上にフォトレジストが存在する領域で、打ち込み後のウエハの基板上に存在する残留物を示す走査型電子顕微鏡（SEM）の顕微鏡写真である。

炭素リッチ層の除去のために基板にバイアス電圧を印加する他の望ましくない効果は、プラズマの酸素イオンが無機層を貫通し、下地のシリコンを酸化するのに十分高いエネルギを持つ恐れがあることである。

上記の点に鑑みて、CxHyFz（ここで、ｙは以上、ｚは０以上である）を含む処理ガスは、無機材料の成長に加えて、無機材料の制御、好適には除去、スパッタリング及び再堆積をするために、有機フォトレジストエッチングプロセスに用いられうることが分かった。無機材料は、例えば、シリコン含有材料（例えば、Si、SiOx[例えば、SiO2]、Six Ny[例えば、Si3 N4]、Six Oy Nzなど）及びHfOであってもよい。フォトレジストは、例えば、シリコン、SiO2、Si3N4などを含む様々な基板材料の上に存在しうる。

特に、CxHyFzガス（ここで、yはx以上、zは０以上である）を含むバルクフォトレジストの上に位置する炭素リッチを除去するための好ましい処理ガスは、例えば、CH2F2及びCH3F好ましくはCH3Fと、酸素含有ガス及びCxHyFzとは異なる水素含有ガスの少なくとも１つと、を含む。処理ガスは、N2などの１つ以上の他の随意的なガスを含んでもよい。また、処理ガスは、Ar、Heなどの１つ以上の不活性キャリアガスを含むことができる。

酸素含有ガスは、好ましくはO2、H20蒸気又はこれらの混合物である。水素含有ガスは、H2などであってもよい。ガス混合物は、望ましくは、体積当たり約５％から約３０％のCxHyFz（ここで、yはx以上、zは０以上である）と、約９５％から約７０％の酸素含有ガス及び水素含有ガスの少なくとも１つと、任意の随意的なガスとを含む。さらに望ましくは、ガス混合物は、酸素含有ガス、水素含有ガス又はこれらの混合物及び随意的なガスをバランスさせて（with the balance）、少なくとも約１０％のCxHyFz（ここで、yはx以上、zは０以上である）を含む。

ガス混合物内のCxHyFzの体積パーセンテージをある体積パーセンテージに増加させると、無機層の正味の除去（すなわち、無機層の減少分の厚さ）よりもむしろ、無機層上への炭素含有膜の堆積が生じうることも分かった。しかしながら、ガス混合物内のCxHyFzの体積パーセンテージは、下地の基板中にフッ素が混入することを防ぐように十分に低いことが望ましい。

H2が水素含有ガスとして用いられると、炭素リッチ層は柔らかくなって、この層がエッチングによってさらに容易に除去されることも分かった。

CH3Fを含む処理ガスは、適当に高いエッチング速度で、無機層に対して適当に高いエッチング速度用いて選択的に炭素リッチ層を除去するために使用されうることも分かった。例えば、CH3F及びO2を含む処理ガス混合物は、２０００Åの厚さを持つ炭素リッチ層を約３０秒以下で（すなわち、少なくとも約４０００Å/minのエッチング速度で）、好ましくは約２０秒以下で（すなわち、少なくとも約６０００Å/minのエッチング速度で）除去するために用いられうる。約２００から約２０００Åの厚さを持つ炭素リッチ層の除去の間は、プラズマは約５Å未満、より好ましくは約２Å未満の露出した無機層を除去することが好ましい。

炭素リッチ層を除去することができる他のガスは、CH4及びCH3Fを含む。しかしながら、これらのガスは、無機層（例えば、SiOx層）に対して選択性がない。したがって、これらのガスは炭素リッチ層の除去の間に、無機層を許容量を超えて除去しうるため、これらのガスは無機層に対する選択性が要求されるフォトレジスト除去プロセスでの使用には好ましくない。

フォトレジストは、任意の適当な有機ポリマー成分であってもよい。例えば、フォトレジスト成分は、ノボラッククラス（Novolak class）、ポリスチレン成分などの樹脂を含むことができる。

有機フォトレジストを除去するために、CxHyFz（ここで、yはx以上、zは０以上である）と、好ましくは酸素含有ガス及びCxHyFzとは異なる水素含有ガスの少なくとも１つと、を更に含む処理ガスが活性化されて、プラズマを生成する。

プラズマは、高周波（RF)をプラズマ処理チャンバの外側の導電性コイルに印加することによって、処理ガスから生成されることが好ましい。ウェハは、プラズマ生成領域内に配置されることが望ましい。

プラズマ反応器は、誘導結合プラズマ反応器であることが望ましい。基板からフォトレジストを除去する方法の実施形態は、図３に示す反応器１００などの誘導結合プラズマ反応器で実行されうる。反応器１００は、排出口１０４に接続された真空ポンプによって所望の真空度に維持された内部１０２を含む。

プロセスガスは、ガス供給部１０６から誘電体窓１１０底面の周囲に延びるプレナム（plenum）１０８にガスを供給することによって、シャワーヘッド構成に供給されうる。高密度プラズマは、RFエネルギをRF源１１２から外部RFアンテナ１１４に供給することによって、内部１０２に生成されうる。外部RFアンテナ１１４としては、反応器１００上面の上の誘電体窓１１０の外側に配置された、１以上の巻き数を持つ平面スパイラルコイルなどがある。

半導体ウエハなどの基板１１６は、基板支持体１１８上の反応器１１０の内部１０２の中で支持される。基板支持体１１８は、静電チャック１２０などのチャック装置を含むことができ、基板１１６は、誘電性のフォーカスリング１２２によって取り囲まれうる。チャック１２０は、基板１１６のプラズマ処理中に基板にRFバイアスを印加するために、RFバイアス電極を含むことができる。ガス供給部１０６によって供給される処理ガスは、誘電体窓１１０と下に位置するガス分配板１２４との間のチャネルを通って流れ、板１２４の中のガス排出口を通って内部１０２に入ることができる。反応器は、板１２４から延びるライナ１２６を含んでもよい。

プラズマを生成するために使用可能な例示的なプラズマ反応器は、ラムリサーチ社製の２３００TCP反応器である。プラズマ反応器に対する典型的な動作条件は、以下のとおりである。すなわち、上部電極（コイル）に与えられる誘電性の電力が約５００から約１０００ワット、反応チャンバ圧力が約１５から約６０ｍTorr、そしてプロセスガスの総流量が約２００から約６００ｓｃｃｍである。

基板からフォトレジストを除去する方法の実施形態は、図４に示す反応器２００などの平行平板プラズマ反応器で実行されてもよい。反応器２００は、反応器の壁の中の排出口２０５に接続された真空ポンプ２０４によって所望の真空度に維持される内部２０２を含む。処理ガスは、ガス供給部２０６からガスを供給することによってシャワーヘッド電極２１２に供給されうる。中密度（medium-density）プラズマは、RFエネルギをRF源２０８、２１０及びRF源２１４、２１６からシャワーヘッド電極２１２及び基板支持体２１８のチャック２２０の下部電極に供給することによって、内部２０２に生成されうる。また、シャワーヘッド電極２１２は、電気的に接地され、２つの異なる周波数のRFエネルギが下部電極に供給されうる。他の容量結合エッチング反応器は、シャワーヘッド又は上部電極だけに供給されるか又は下部電極だけに供給されるRFパワーを持つようなものが用いられてもよい。

炭素リッチ層の除去の間は、この層の破壊（rupturing）を防止するために、基板が基板支持体上で十分低温に維持されることが望ましい。例えば、炭素リッチ層は、フォトレジスト成分内の溶媒が加熱により蒸発したときに破壊し、基板上に堆積する恐れがあるパーティクルを生成する。炭素リッチ層のこのような破壊を防ぐために、基板は、約１５０℃未満、より好ましくは約２０から約７５℃に維持され、チャンバ圧力は、炭素リッチ層のエッチングの間に約５００ｍTorr未満に維持されることが好ましい。

炭素リッチ層のエッチングの間は、RFバイアスは、その上に基板が支持される基板支持体の中に設けられたバイアス電極を用いて基板に印加されることが望ましい。RFバイアスは、容量性であることが望ましい。印加されるRFバイアス及びプラズマの生成は、イオンエネルギ及びイオンフラックスをそれぞれ独立制御するために、独立に制御可能であることが望ましい。RFバイアスは、プラズマ中のイオンを加速させて、基板にエネルギを与える。これは、炭素リッチ層の除去速度を増大させる。基板に印加されるRFバイアス電圧は、約１００ボルト未満（接地に対して）であることが好ましく、約２０ボルト未満であることがより好ましい。処理ガス中にフッ素を混ぜて用いること及び基板にRFバイアスを印加することは、基板上に存在する無機材料（例えば、酸化物）に高い選択性を与えるとともに、十分高い速度で炭素リッチ層を除去するのに効果的であることが意外にも分かった。処理ガス中に含まれるCxHyFzの特定の体積パーセンテージでは、RFバイアスは、炭素リッチ層のエッチングの間に、基板の無機材料の除去速度を減少させる低いレベルに維持されうることが分かった。

図５を参照すると、酸素含有ガス（好ましくは、O2、H2O蒸気又はこれらの混合物）を含む処理ガスへのフッ素の添加（好ましくは少量）は、無機層１２（例えば、酸化物層）のスパッタリング及びスパッタリングされた無機材料（もし、基板上に存在すれば）の再堆積を低減することができる。フッ素は、イオン注入後のフォトレジスト内又はフォトレジスト上に存在しうる無機材料の除去にも貢献しうる。

炭素リッチ層のエッチングに用いられる処理ガスに水素を添加すると、交差結合された炭素との反応によってエッチング速度が増大する。フッ素も炭素リッチ層のエッチング速度を促進すると考えられる。

炭素リッチ層のエッチングに用いられる処理ガスにCHx種を添加することによって、酸化層１２及びフォトレジスト１６上にパッシベーション層２２が形成される（図５を参照）。これは、イオンに起因する酸化物の成長及び酸化物のスパッタリングの量を低減する。

炭素リッチ層２０を全て除去したことは、エンドポイント検出技術を用いることによって、エッチングプロセスの間に検出することができる。これは、下地のバルクフォトレジストが露出される時間を決定することができる。炭素リッチ層の除去のエンドポイントは、光放出技術によって決定されることが望ましい。例えば、光放出技術は、約５２０ｎｍの波長での一酸化炭素（CO）からの放出を検出することができる。炭素リッチ層の除去の間は、微量のCO信号が低いエッチング速度によって作られる。炭素リッチ層が一旦開口されると、露出した下地のバルクフォトレジストは、炭素リッチ層よりも速い速度でエッチングされ、結果として、CO濃度とこれに対応するCO信号が増大する。

炭素リッチ層を除去した後は、下地のバルクフォトレジストは、異なるフォトレジストエッチングプロセスを用いて除去されることが望ましい。例えば、バルクフォトレジストは、炭素リッチ層のエッチング工程の間に好適に用いられる温度よりも高い温度で、酸素アッシングによって除去されうる。例えば、基板温度は、バルクフォトレジストエッチング工程の間に、約２００℃から約２８０℃の範囲にわたってもよい。チャンバ圧力は、バルクフォトレジスト除去の間には、約５００ｍTorrよりも高いことが望ましい。酸素アッシングはまた、バルクフォトレジストの高い除去速度を実現することができる。例えば、O2/N2プラズマは、約４から約６ミクロン/minの速度でバルクフォトレジストを除去することができる。光学的なオーバーアッシング（overash）工程が用いられてもよい。フォトレジスト内の揮発性の溶媒は、フォトレジストがアッシングされるとプラズマ処理チャンバから排出されうる。

バルクフォトレジストは、基板から上流に生成されたプラズマを用いて取り除かれることが望ましい。バルクフォトレジスト除去工程は、炭素リッチ層をエッチングするために用いられるものと同じ処理チャンバ内で実行されうる。また、バルクフォトレジストは、異なる処理チャンバ内でエッチングによって除去されうる。すなわち、基板は、炭素リッチ層をエッチングした後に処理チャンバから除去され、バルクフォトレジストをエッチングするために異なる処理チャンバに配置されうる。異なる処理チャンバを用いると、炭素リッチ層の除去及びアッシングの間に、ガス化学反応及び／又は基板温度の変化を未然に防ぐことができる。

炭素リッチ層を除去するための例示的な処理条件は、次のとおりである。すなわち、チャンバ圧力が約９０ｍTorr、上部電極（コイル）に印加される電力が約１０００ワット、バイアス電極に印加される電力が約５ワット、処理ガスの総流量が約４００ｓｃｃｍ及び基板温度が約７５℃である。バルクフォトレジストを除去するための例示的な処理条件は、次のとおりである。すなわち、チャンバ圧力が約１０００ｍTorr、プラズマ源に与えられる電力が約２５００ワット、処理ガスの総流量が約４４００ｓｃｃｍ及び基板温度が約２２０℃である。

図６は、好ましい実施形態に従ってフォトレジスト除去プロセスを実行した後の基板表面で撮られたSEM顕微鏡写真である。基板は、約２ｘ１０１５atoms/cm2のドーズ及び40keVの注入エネルギでヒ素がイオン注入された。エッチングプロセスは、基板に印加されたRFバイアスを利用してO2/CH3Fを用いてバルクフォトレジスト上に形成された炭素リッチ層を除去する工程と、その後に、O2/N2処理ガスを用いて下地のバルクフォトレジストを除去する工程とを含んでいた。図６に示すように、フォトレジストは完全に除去されて、ウエハ上にはエッチング後の残留物は存在していない。CH3Fの添加によって炭素リッチ層の除去のエイドポイント時間（removal endpoint time）もまた大幅に減少した。どの特定の理論にも制限されることを望まないが、この結果は、炭素リッチ層のエッチング速度を促進する処理ガス内に含まれるH（そして恐らくFも）によるものだと思われる。

実施例
シリコンウエハは、約２ｘ１０１５atoms/cm2のドーズ及び40keVの注入エネルギでヒ素がイオン注入されて、下地のバルクフォトレジスト上に炭素リッチ層を作り出した。表は、O2含有処理ガスに異なるCH3Fを添加したときのシリコン酸化物、バルクフォトレジスト及び炭素リッチ層（体積パーセントに基づいて）に対して決定されたエッチング速度を示す。これは、炭素リッチ層を除去するプラズマを生成するために用いられた。炭素リッチ層の剥離の間、５ワットの電力レベルにおけるＲＦバイアスが基板に与えられた。

バルクフォトレジストのエッチング速度は、処理チャンバにおける既知の厚さを持った、注入されていない有機フォトレジストを配置し、部分的にフォトレジストを剥離することによって推定された。バルクフォトレジストはまた、注入されていない材料であり、計算されたバルクフォトレジストのエッチング速度は、打ち込まれた炭素リッチ層の下地のバルクフォトレジストのエッチング速度に近似する。炭素リッチ層の厚さは、剥離前にSEMを使用して測定された。炭素リッチ層のエッチング速度は、エッチングのエンドポイント時間を測定することによって計算し、炭素リッチ層の厚さの減少を決定することによって計算された。

試験結果は、酸化物のエッチング速度が、CH3Fを少量添加したときに増加し、CH3Fの添加が増大するにつれて減少することを示している。酸化物の除去速度は、処理ガスに対してCH3F体積あたり２．５％を超える量を添加することによって減少される。バルクフォトレジストのエッチング速度は、CH3Fの体積パーセント（volume percent）を増加させることによって増加される。また、炭素リッチ層のエッチング速度は、CH3Fの添加によって促進される。

試験結果は、化学的及び／又は物理的な攻撃からSiOx表面をCH3Fがパッシベーションして保護する処理方式の存在を示している。酸化物のエッチング速度は、無機物層のエッチングを止めるために、無機物層のパッシベーションが十分大きなCH3Fパーセンテージまで、CH3Fを添加するにつれて増大する。どの特定の理論にも制限されることを望まないが、促進されたフォトレジストのエッチング速度は、プラズマ中のH及びFラジカルの両方の存在によるものだと考えられる。

比較のため、10%のCF4(バランス（balance）02)及び10%のCHF3(バランス02)を含むガス混合物が、プラズマを生成して、イオン注入されたシリコンウエハからバルクフォトレジスト上の炭素リッチ層を除去するために用いられた。CF4を含むガス混合物のための酸化物のエッチング速度は、27Å/minであり、CHF3を含むガス混合物のための酸化物のエッチング速度は、15Å/minであった。これらの酸化物のエッチング速度は、約５Å/minの最大酸化物エッチング速度、特に約２Å/min未満の最大酸化物エッチング速度を持つフォトレジストなどの厳しい最大酸化物除去仕様（stringent maximum oxide removal specifications）を持つフォトレジスト剥離処理には高過ぎる。

本発明は、特定の実施形態を参照して詳細に記述されているが、当業者であれば添付の特許請求の範囲から逸脱しない限り、様々な変形や修正がなされ、均等物が使用されうることが明らかであろう。

図１は、基板にＲＦバイアスが印加され、１００％Ｏ２又は１００％Ｈ２Ｏ蒸気から生成されたプラズマを用いて、シリコン基板の上に位置するフォトレジスト上に形成された、イオン注入された炭素リッチ層を除去する処理を示す図である。 図２は、１００％Ｏ２又は１００％Ｈ２Ｏ蒸気を用いてＲＦバイアスされたプラズマ源の中で有機フォトレジストをエッチングした後に、イオン注入後の基板の表面に存在する典型的な残留物を示す走査型電子顕微鏡(SEM)の顕微鏡写真である。 図３は、基板からフォトレジストを除去する方法の実施形態を実行するために使用されうる例示的な誘導結合プラズマ反応室を示す図である。 図４は、基板からフォトレジストを除去する方法の実施形態を実行するために使用されうる例示的な平行平板プラズマ反応室を示す図である。 図５は、基板にＲＦバイアスが印加され、ＣＨ３Ｆ及びＯ２又はＨ２Ｏ蒸気を含む処理ガスから生成されたプラズマを用いて、シリコン基板の上に位置する有機フォトレジスト上に形成された、イオン注入された炭素リッチ層を除去する処理を示す図である。 図６は。ＣＨ３Ｆ及びＯ２を含む処理ガスを用いて、ＲＦバイアスされたプラズマ源の中でフォトレジストを除去した後の、イオン注入後のウエハの表面を示すSEM顕微鏡写真である。

Claims (15)

1. 基板上の有機フォトレジストをエッチングする方法であって、
   プラズマ反応器のプラズマ処理チャンバ内に基板を配置する工程であって、前記基板は無機層と前記無機層の上に位置する有機フォトレジストとを含み、前記フォトレジストはバルクフォトレジストの上に位置する炭素リッチ層を含む工程と、
   処理ガスを前記プラズマ処理チャンバに供給する工程であって、前記処理ガスは、CH₃Fおよび酸素含有ガスから構成される工程と、
   前記処理ガスからプラズマを生成する工程と、
   前記無機層に対して前記炭素リッチ層を選択的にエッチングする工程と、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記処理ガスは、体積当たり（i）約５％から約３０％の前記CH₃Fと、（ii）約９５％から約７０％の前記酸素含有ガスと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記炭素リッチ層のエッチング速度は、約４０００Å/minから約６０００Å/minであり、
   前記炭素リッチ層のエッチングの間に、前記無機層の厚さは、約５Å未満又は約２Å未満だけ減少されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記酸素含有ガスは、O₂であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記炭素リッチ層のエッチングの間に、前記基板に外部RFバイアスを印加する工程を更に含み、
   イオンエネルギ及びイオンフラックスを独立制御するように前記印加された外部RFバイアス及び前記プラズマの生成が独立制御されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記炭素リッチ層のエッチングの間に、前記基板を約１５０℃未満又は約２０℃から約７５℃の温度に維持する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 光放出を用いて前記炭素リッチ層の除去のエンドポイントを検出する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記炭素リッチ層は、イオン注入層であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記無機層は、シリコン含有層であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記炭素リッチ層をエッチングした後に、前記プラズマ処理チャンバから前記基板を取り除き、アッシングチャンバ内に前記基板を配置する工程と、
    前記アッシングチャンバに酸素を含むアッシングガスを供給する工程と、
    前記アッシングガスからプラズマを生成する工程と、
    前記バルクフォトレジストをエッチングする工程と、
    を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 前記アッシングガスはO₂又はH₂O蒸気を含み、前記基板は前記バルクフォトレジストのエッチングの間に、約２００℃から約２８０℃の温度に維持されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記プラズマ反応器は、誘導結合プラズマ反応器であり、
    平面アンテナが、誘電部材を通して前記プラズマ処理チャンバ内にRFエネルギを誘導結合し、
    前記基板が、前記誘電部材に面して前記プラズマ処理チャンバ内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 前記処理ガスは、（i）約１０％から約３０％の前記CH₃Fと、（ii）約９０％から約７０％の前記酸素含有ガスと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 前記無機層は、シリコン含有層であり、前記シリコン含有層は、約５Å/min未満のエッチング速度でエッチングされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
15. 前記無機層は、シリコン含有層であり、前記シリコン含有層は、約2Å/min未満のエッチング速度でエッチングされることを特徴とする請求項１に記載の方法。