綱渡りの
レジスト除去技術

[2008年10月号]

Low-k材料への損傷とゲートでのSiロスの最小化、全てのレジストと残渣を完全除去というゴールを目指し、レジスト除去技術は、絶妙のバランスを保ちながら必死の前進を続けている。

By Ruth DeJule

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図1　新規のクリーン方法を、アプリケーション・ラボの枚葉式装置で評価中である
（出典：Mallinckrodt Baker社）

　32nmプロセス以降で、FEOL（前工程）洗浄で最もクリティカルなのは、極浅接合（USJ: Ultra Shallow Junction)形成間の洗浄プロセスであり、ITRS（International Technology Roadmap for Semiconductors）では、1洗浄当たり0.3ÅのSiロスが目標とされている。この要求をかなえるためには、高ドーズイオン注入後のレジスト除去が最も難しいプロセスとなる。さらにLow-k絶縁膜を使ったデュアルダマシン配線形成のレジスト除去に対しては、k値が2.5以下に下がる場合、より困難を伴い、共通に使用する薬液またはドライ剥離プロセスでは清浄度およびk値の要求を同時にかなえることができなくなる。したがって、FEOLおよびBEOL（後工程）両方の剥離/洗浄プロセスで、業界は全てのウェットプロセス（図1）からドライプロセスまでそれぞれの技術の強みを組み合わせて、全ての角度から問題点を見直している状況だ。

複合的な方法

図3　適切に選ばれたドライ剥離プロセスを使用した場合、ドライ剥離後の残渣（左）は希釈SCI洗浄によって完全に洗浄される（右）
（出典：Mattson Technology社）

図2　イオン注入条件は、レジスト除去方法に影響し、網掛け領域で示されるところは、一般的に、全て従来のウェット・レジスト剥離を必要とする（1）、いくつかアッシュなしで、全てウェット剥離（2）、そして高度な技術を必要とするアッシュなしで全てウェット剥離（3）に分類される
（出典：FSI International社）

　USJのソース/ドレイン（S/D）形成の間（図2）、レジスト表面上に非常に堅い炭素化し架橋化したポリマーの被膜が結果として生成される。この炭素化した層は、通常、硫酸過酸化水素の混合（SPM)およびSC1などの標準的なウェット化学薬品単独で除去することができないので、一般的にはプラズマが層を壊すためにウェット洗浄に先立って使われる（図3）。

　米Axcelis Technologies社の技術担当ディレクターIvan Berry氏によると、あまり知られていないが、たぶんより重要なプラズマの性質として、プラズマは接合部の表面領域で適切な化学接合を生成する能力がある。それに関して、ウェット洗浄のような方式は、不純物濃度プロフィルの制御ができない。彼は、「最良の結果は、適材適所で、最良のものをプラズマとウェット洗浄に使うことで達成される」と考えている。

　例えば、米FSI International社は、全ての不純物汚染、損傷部表面およびフォトレジスト下の層の3レイヤーに、標準SPM化学薬品、最適化した混合比を持つ硫酸と過酸化水素、正しい調剤技術および特許出願中の温度と反応をあげる方法などのウェット剥離プロセスを拡大化している。過酸化水素の利点を最大化することと早期の破棄を防ぐために、調剤する水の近くのポイントで室温のH₂O₂は予熱したH₂SO₄で混合される。それに追加して、触媒が個別にチャンバに注入され、それが水温を上昇させSPMの反応性を増強する。

　このプロセスは、現在DRAMの製造で使われているが、ロジックの、より大きい需要にも適応できる。イオン注入されたフォトレジスト層は、90％がこの全ウェットプロセスで剥離することができ、残りの10％はプラズマを必要とする。「中電流イオン注入（2.5×10¹⁴ ions/cm²、 40 keV As）では、バッチのスプレー装置で90％（50分から5.5分）までウェット剥離時間を短縮でき、以前剥離できなかったイオン注入のレベルも今ではアッシングなしで除去することができる」と、FSI International社チーフテクノロジストのJeff Butterbaugh氏は語った。しかしながら、5×10¹⁵ ions/cm²を越える注入レベルになるとプラズマが使用される。