CN100338740C - 光刻胶除去装置和光刻胶除去方法 - Google Patents

光刻胶除去装置和光刻胶除去方法 Download PDF

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Abstract

本发明光刻胶除去装置中，用衬底载物台(2)的下移动机构(2b)，把衬底(10)与紫外线透过板(3)的距离调节到规定距离，从O3水供给部(12)向处理室1的衬底(10)表面与紫外线透过板(3)之间供给O3水并形成液膜。用紫外线灯向该液膜(41)上照射波长172nm～310nm的紫外线，随O3分解，因此溶解除去光刻胶。根据这样构成的装置，就能在光刻胶上形成液膜，利用液膜内发生的活性氧溶解除去光刻胶，摆脱资源、能源多消耗型技术，即实现对光刻胶的除去不依赖于高能源和化学溶剂的环境共栖型技术。

Description

光刻胶除去装置和光刻胶除去方法
技术领域
本发明涉及在为了半导体集成电路等微细构造形成的刻蚀工序方面不可缺少的光刻胶除去装置和光刻胶除去方法。
背景技术
现在，作为除去光刻胶膜的办法，有用氧等离子体灰化除去光刻胶膜的方法、用有机溶剂(酚系和卤素系等有机溶剂，90℃～130℃)将光刻胶膜加热溶解的方法、或用浓硫酸和过氧化氢的加热溶解法。这些不论那种办法都，需要为了分解溶解光刻胶膜的时间、能量和化学材料，成了刻蚀工序的负担。对代替用这样的灰化和溶解的除去法的新的光刻胶除去技术的要求是强烈的，然而剥离技术的开发为数还很少。其典型例子，是开发剥离液，用高频超音波剥离作用的新技术。作为剥离液而例如承认「IPA-H2O2成分系+氟化物等盐类」的剥离效果。
发明内容
本发明的目的就是，在光刻胶上形成液膜，利用液膜内发生的活性氧溶解除去光刻胶成为可能，提供实现摆脱资源、能源多消耗型技术，即光刻胶的除去不依赖高能量和化学溶剂的环境共栖型技术的光刻胶除去装置和光刻胶除去方法。
本发明的光刻胶除去装置包括：构成用于除去衬底上的光刻胶的处理空间的处理室；在上述处理室内支持上述衬底，具有在上述处理室内使上述衬底在上下方向移动、自如地调节上述处理空间的移动机构的衬底支持手段；以及在上述衬底的上述光刻胶上形成含有活性氧液膜的液膜生成手段，在形成上述液膜之际，用上述衬底支持手段的上述移动机构调节上述处理空间，控制上述液膜的状态。
本发明光刻胶除去装置的一方案中，上述液膜生成手段，包括向在上述衬底上边形成的上述液膜上照射紫外线的紫外线照射机构。
本发明光刻胶除去装置的一方案中，从上述紫外线照射手段照射的紫外线波长是172nm～310nm。
本发明光刻胶除去装置的一方案中，上述紫外线照射方法是低压紫外线灯。
本发明光刻胶除去装置的一方案中，用上述衬底支持手段的上述移动机构使上述衬底表面和上述处理室内的上表面部接近，把上述液膜的情况的尺寸调节到覆盖上述衬底上的上述光刻胶大约全面的尺寸。
本发明光刻胶除去装置的一方案中，上述衬底表面和上述处理室内的上表面部的距离是1mm以下。
本发明光刻胶除去装置的一方案中，上述液膜生成手段，包括向上述液膜上供给臭氧水的臭氧供给机构。
本发明光刻胶除去装置的一方案中，上述液膜生成手段，包括向上述液膜上供给过氧化氢水的过氧化氢水供给机构。
本发明光刻胶除去装置的一方案中，用上述衬底支持手段的上述移动机构使上述衬底表面和上述处理室内的上表面部分开，调节上述液膜的状态以便在上述衬底上的上述光刻胶表面结露成为液滴。
本发明光刻胶除去装置的一方案中，上述液膜生成手段，包括供给含雾水蒸气的机构。
本发明光刻胶除去装置的一方案中，上述液膜生成手段，包括向以上述含雾水蒸气供给机构所生成的含雾水蒸气供给臭氧气体，在上述衬底上边形成的上述液膜内发生上述活性氧的臭氧供给机构。
本发明光刻胶除去装置的一方案中，上述液膜生成手段具有多孔质陶瓷板，从上述多孔质陶瓷板的洞孔供给含雾水蒸气。
本发明的光刻胶除去方法，调节距离以便在表面上设置了光刻胶的衬底和构成用于除去上述光刻胶的处理空间的处理室内的上表面部接近，大致全面覆盖上述衬底上的上述光刻胶，形成含有活性氧的液膜以便成为上述距离限制的膜厚，由于上述活性氧的作用而溶解除去上述光刻胶。
本发明光刻胶除去方法的一方案中，把上述衬底表面和上述处理室内的上表面部的上述距离调节到1mm以下。
本发明光刻胶除去方法的一方案中，采用向上述液膜上照射紫外线的办法，促使上述液膜内发生上述活性氧。
本发明光刻胶除去方法的一方案中，采用向上述液膜上供给臭氧水的办法，使上述液膜内发生上述活性氧。
本发明光刻胶除去方法的一方案中，向上述液膜上供给过氧化氢水，使上述液膜内发生上述活性氧。
本发明的光刻胶除去方法，距离调节以便在表面上设置了光刻胶的衬底和构成用于除去上述光刻胶的处理空间的处理室内的上表面部分开，供给含有活性氧的含雾水蒸气，在上述光刻胶表面使液滴结露，由于上述活性氧的作用而溶解除去上述光刻胶。
本发明光刻胶除去方法的一方案中，采用向上述液膜上照射紫外线的办法，促使上述液滴内上述活性氧的发生。
本发明光刻胶除去方法的一方案中，采用向上述液膜上供给臭氧气体的办法，使上述液滴内发生上述活性氧。
本发明光刻胶除去方法的一方案中，采用向上述液膜上供给过氧化氢水的办法，使上述液滴内发生上述活性氧。
附图说明
图1是表示第1实施例光刻胶除去装置的概况构成典型图。
图2是在第1实施例光刻胶除去装置方面，放大衬底表面的附近表示的典型图。
图3是表示第2实施例光刻胶除去装置主要构成的处理室附近样子的典型图。
图4是表示第2实施例的变形例光刻胶除去装置主要构成的处理室附近样子的典型图。
具体实施方式
以下，边参照附图边详细地说明有关应用本发明的最佳各实施例。
(第1的实施例)
图1是表示第1实施例光刻胶除去装置的概况构成典型图。
这个光刻胶除去装置是，在刻蚀工序中用于除去在硅晶片或玻璃衬底等衬底10上边所形成的光刻胶，是构成为了除去衬底10上的光刻胶的处理空间的处理室，其构成具备：作为衬底进出自如的单片式处理室1、设于处理室1内，支持固定衬底10的衬底载物台2、设于处理室1的上表面部，由合成石英玻璃构成的紫外线透过板3、设于紫外线透过板3的上部，介以紫外线透过板3对处理1室内照射紫外线的低压紫外线灯4、经过处理室1的流入口1a供给超纯水和各种药水的液膜生成手段5、以及经过处理室1的流出口1b之后进行处理室1内的排液和排气的排液和排气手段6。
衬底载物台2有用温水/冷水调节所设衬底10温度的温度调节机构2c，进而，使所设置的衬底10自如地旋转的旋转机构2a，同时有可使如上述那样设置的衬底10在上下方向自如地移动的上下移动机构2b，衬底10上的光刻胶除去时，借助于如后述的移动机构2b的动作使衬底10表面和紫外线透过板3接近到规定距离。
液膜生成手段5构成为，具备用于向处理室1内上供给超纯水的超纯水生成供给部11、为了供给生成臭氧水(O3水)的O3水供给部12、为了供给生成过氧化氢水的水溶液(H2O2水)的H2O2水供给部13、以及除去在光刻胶除去处理之后残留于衬底10表面的药水，为了使衬底10的容易取出，向衬底10表面供给O2/N2气体的O2/N2气体供给部14。
超纯水供给部11构成为，具备超纯水供给部11构成，储藏从外部供应的超纯水的超纯水箱21、测定所储藏的超纯水液位的液位计22、例如周期性地正确吸引规定量的超纯水并送出的隔膜泵23、以及测量用隔膜泵23送出的超纯水量的流量计24。
H2O2水供给部13构成为，具备储藏H2O2水的压送箱25、给超纯水供给H2O2并生成H2O2水的H2O2水供给管路26、为了从压送箱25压送规定量的H2O2水，向压送箱25内供给N2的送机构27、测定所储藏的H2O2水液位的液位计28、以及控制被送出的H2O2水量的流量控制阀29。
O2/N2气体供给部14，各自形成O2气体和N2气体的各气流管路，设置双方混合气体的气流管路，以及设置对O2气体和N2气体的各气流管路分别调节压力调节容器31和气体的流量的质量流量控制器32。
排液·排气手段6，有气液分离机构33，根据该气液分离机构33的动作分开进行排液和排气。
为了用这种光刻胶除去装置除去衬底10上的光刻胶，首先，用衬底载物台2的下移动机构2b，把衬底10表面和紫外线透过板3的距离调节到规定距离。就该距离来说，考虑设为后述的紫外线没有衰减的范围内，设为0.1mm～1mm是令人满意的。
在这个状态下，借助于衬底载物台2的旋转机构2a一边使衬底10旋转一边从O3水供给部12把O3水供给处理室1的衬底10表面与紫外线透过板3之间形成的处理空间。因此，如图2所示，用O3水灌满该处理空间，将膜厚限制成为衬底10表面与紫外线透过板3的距离(0.1mm～1mm)的薄膜状态，形成覆盖衬底10上光刻胶42的大约全面的液膜41。
液膜41在O3水中，随着对O3水溶液的溶解，如以下一连串(式1)所示，通过OH-和O3的反应，使O3分解，发生HO2、O2 -、OH等各种的活性氧。
(式1)：
O3+OH-→HO2+O2 -
O3+HO2→2O2+OH
O3+OH→O2+HO2
2HO2→O3+H2O
HO2+OH→O2+H2O
所以，水的溶液中，由O3的直接氧化外，就是进行由副生成了的O2 -、HO2、OH等活性氧产生的游离基氧化(这时，除O3以外的选择性下降，然而氧化是强烈的。)。
然后，在形成了液膜41的状态，用紫外线灯4向该该液膜41均匀地照射紫外线。这时，如以下一连串(式2)所示，O3被紫外线分解，因此通过产生后的激发氧原子和水分子的反应，促进氢氧基(OH)的生成。这时，作为照射的紫外线波长，因为分解O3需要310nm以下，而且，波长为172nm的紫外线对空气的50％透射距离为，从氧的光吸收截面积(0.259×10-18分子数/cm2)到3.1mm，然而50％透射距离在3.1mm以下从制作装置角度看是困难的，用172nm～310nm的紫外线是令人满意的。本实施例中采用比较短的184.9nm附近。在这里，当该紫外线因为在水溶液中使O3发生，而且引起分解所发生的O3的反应，所以在上述那样比较广阔范围的波长也可。
(式2)：
O3+hν(λ＜310nm)→D(1D)+O2(a1ΔP)
H2O+O(1D)→2OH
OH+O3→O2+HO2
HO2+O3→2O2+OH
通过以如上述那样的液膜41内生成的各种有活性氧的活性作用，作为有机物的光刻胶就分解为H2O/CO2，被溶解除去。
而且，生成液膜41时，替换O3水，或和其一起，从H2O2水供给部13供给H2O2水也行。这时，如以下一连串(式3)所示，H2O2和O3反应，促进生成氢氧基(OH)。
(式3)：
H2O2→H+HO2 -
HO2 -+O3→OH+O2 -+O2
还有，通过对含有H2O2水的液膜41，照射上述紫外线，如以下(式4)所示，H2O2直接分解，更加促进氢氧基(OH)的生成。
(式4)：
H2O2+hν(λ＜310nm)→2OH
就像以上说过一样，如果采用本实施例，就能在衬底1上的光刻胶上形成液膜41，利用液膜41内发生的各种活性氧溶解除去光刻胶，能实现摆脱资源和能源的多消耗型技术，即光刻胶的除去不依赖于高能量和化学溶剂的环境共栖型技术。
(第2的实施例)
在本实施例中，公开和第1的实施例大致同样地构成的处理室和衬底载物台的光刻胶除去装置，然而在光刻胶上所供给的液膜状态有不同的差别点。还有，有关和第1的实施共同的构成部件等记载相同符号并省略说明。
图3是表示第2实施例光刻胶除去装置主要构成的处理室近旁样子的典型图。
该光刻胶除去装置和第1实施例的光刻胶除去装置同样具备，设置紫外线透过板3和紫外线灯4等的处理室1、有上下移动机构2b的衬底载物台2、液膜生成手段51、以及经过处理室1的流出口，进行处理室1内的排液和排气的排液和排气手段(图未示出：和排液和排气手段6一样)构成。
在这里，液膜生成手段51构成为，具备向处理室1内上供给水蒸气的蒸气供给部52、向处理室1内供给高浓度的O3气体的O3气体供给部(臭氧发生器)53。
为了用该光刻胶除去装置除去衬底10上的光刻胶，首先，用衬底载物台2的下移动机构2b，把衬底10表面与紫外线透过板3的距离调节到规定距离。本实施中，把这个距离和第1实施例相比使其分开(10mm～30mm)。在这里，把处理室1内的温度调节到80℃～90℃，衬底温度调节到常温～60℃。
在该状态下，用衬底载物台2的旋转机构2a一般使衬底10旋转一边从蒸气供给部52把蒸气，从气体供给部53把O3气体分别供给处理室1的衬底10表面与紫外线透过板3之间所形成的处理空间。这时上述蒸气是含有雾的蒸气，处理室1内成为饱和蒸气状态的含有雾的蒸气和O3气体的混合气氛。所谓该雾含有蒸气就是，粒径为10μm～50μm的雾和蒸气混合后的蒸气。因为雾是大致球状，其表面积很大，所以O3气体容易渗透，借助于该雾含有蒸气，从能充分地供给O3气体。
然后，除处理室1内的温度和衬底温度的温度差外，用饱和了的上述混合气氛，液滴在衬底10的光刻胶上边结露，成为溶解了O3气体的许多微小薄液膜61。这时，在液膜61上，引起在第1实施例说过的一连串(式1)的反应，随着对O3的水溶液的溶解通过OH和O3的反应使O3分解，产生HO2、O2 -、OH等各种活性氧。
所以，水溶液中，除由O3直接氧化外，就是进行由其他副生成的HO2、O2 -、OH等的活性氧的游离基氧化。
而且，在形成了液膜61的状态，和第1实施例一样的条件下，用紫外线灯4给该液膜61上均匀地照射紫外线。这时，引起在第1实施例说过的一连串(式2)的反应，O3被紫外线分解，因此由于所产生的激发氧原子和水分子的反应促进生成氢氧基(OH)。
如上述那样通过液膜61内生成的各种活性氧具有的活性作用，就将作为有机物的光刻胶分解为H2O/CO2，加以溶解除去。
就像以上说明过的一样，如果采用本实施例，在衬底1的光刻胶上形成液膜61，就能利用液膜61内(尤其是其表层)发生的各种的活性氧溶解除去光刻胶，能实现摆脱资源和能源的多消耗型技术，即对光刻胶的除去不依赖于高能量和化学溶剂的环境共栖型技术。
-变形例-
在这里，说明有关第2实施例的变形例。
在该变形例中，虽然公开和第2实施例大致同样地构成的光刻胶除去装置，但是设置多孔质陶瓷板代替紫外线灯这一点不同。
图4，是表示本变形例光刻胶除去装置主要构成的处理室附近样子的典型图。
本光刻胶除去装置构成为，具备和第1实施例的光刻胶除去装置同样的处理室1、设置替代紫外线灯的多孔质陶瓷板71、有上下移动机构2b的衬底载物台2、高浓度的O3气体供给部53、经过处理室1的流出口进行处理室1内的排液和排气的排液和排气手段(图未示出：和排液和排气手段6一样)。
多孔质陶瓷板71构成为，经过其洞孔72，向衬底10供给含有小粒径均匀雾的含雾水蒸气或进而含有O3气体的含雾水蒸气。
为了用本光刻胶除去装置除去衬底10上的光刻胶，首先，用衬底载物台2的下移动机构2b，把衬底10表面与多孔质陶瓷板71的距离调节到规定距离。在本实施例中，把这个距离和第1实施例相比使其分开(10mm～30mm)。在这里，处理室1内的温度调节到80℃～90℃，衬底温度调节到常温～60℃。
这种状态下，用衬底载物台2的旋转机构2a一般使衬底10旋转，一边从多孔质陶瓷板71的洞孔72把蒸气，从高浓度的O3气体供给部53把O3气体分别供给在处理室1的衬底10表面与多孔质陶瓷板71之间形成的处理空间。这时上述蒸气是含雾水蒸气，处理室1内成为饱和蒸气状态的含雾水的蒸气和O3气体的混合气氛，O3气体溶解于含雾水蒸气。
然后，除处理室1内的温度和衬底温度的温度差外，用饱和了的上述混合气氛，在衬底10的光刻胶上边液滴结露，成为许多微小薄液膜61。
所以，水溶液中，除由O3直接氧化外，就是进行由其他副生成的HO2、O2 -、OH等的活性氧的游离基氧化。
如上述那样，由于液膜内所生成的各种活性氧具有的活性作用，作为有机物的光刻胶分解H2O/CO2，就被溶解除去。
就像以上说明过的一样，如果采用本实施例，在衬底1上边溶解了O3的液滴结露，就能利用各种活性氧溶解除去光刻胶，能实现摆脱资源·能源多消耗型技术，即对光刻胶的除去不依赖于高能量和化学溶剂的环境共栖型技术。
如果采用本发明，在光刻胶上形成液膜，就能利用在液膜内发生的活性氧溶解除去光刻胶，能实现摆脱资源和能量的多消耗型技术，即对光刻胶的除去不依赖于高能量和化学溶剂的环境共栖型技术。

Claims (21)

1.一种光刻胶除去装置，其特征是包括：
处理室，构成用于除去衬底上的光刻胶的处理空间；
衬底支持装置，在上述处理室内支持上述衬底，具有可使上述衬底在上述处理室内在上下方向移动、自如地调节上述处理空间的移动机构；和
液膜生成装置，在上述衬底的上述光刻胶上形成液膜，上述液膜含有活性氧，
在形成上述液膜之际，用上述衬底支持装置的上述移动机构调节上述处理空间，控制上述液膜的状态。
2.按照权利要求1所述的光刻胶除去装置，其特征是上述液膜生成装置包括向在上述衬底上形成的上述液膜上照射紫外线的紫外线照射机构。
3.按照权利要求2所述的光刻胶除去装置，其特征是从上述紫外线照射机构照射的紫外线波长是172nm～310nm。
4.按照权利要求2所述的光刻胶除去装置，其特征是上述紫外线照射机构是低压紫外线灯。
5.按照权利要求2所述的光刻胶除去装置，其特征是用上述衬底支持装置的上述移动机构，使上述衬底表面与上述处理室内的上表面部接近，将上述液膜的状态调节到覆盖上述衬底上的上述光刻胶的全面的尺寸。
6.按照权利要求5所述的光刻胶除去装置，其特征是上述衬底表面和上述处理室内的上表面部的距离是1mm以下。
7.按照权利要求6所述的光刻胶除去装置，其特征是上述液膜生成装置包括向上述液膜上供给臭氧水的臭氧供给机构。
8.按照权利要求6所述的光刻胶除去装置，其特征是上述液膜生成装置包括向上述液膜上供给过氧化氢水的过氧化氢水供给机构。
9.按照权利要求2所述的光刻胶除去装置，其特征是用上述衬底支持装置的上述移动机构，使上述衬底表面与上述处理室内的上表面部分开，调节上述液膜的状态使在上述衬底上的上述光刻胶表面结露成为液滴。
10.按照权利要求9所述的光刻胶除去装置，其特征是上述液膜生成装置包括：含雾水蒸气供给机构。
11.按照权利要求10所述的光刻胶除去装置，其特征是上述液膜生成装置包括，向由上述含雾水蒸气供给机构所生成的含雾水蒸气供给臭氧气体，使上述衬底上形成的上述液膜内生成上述活性氧的臭氧供给机构。
12.按照权利要求1所述的光刻胶除去装置，其特征是上述液膜生成装置具有多孔质陶瓷板，从上述多孔质陶瓷板的洞孔供给含雾水蒸气。
13.一种光刻胶除去方法，其特征是：调节在衬底表面上设置了光刻胶的衬底与构成用于除去上述光刻胶的处理空间的处理室内的上表面部之间的距离，使它们相互接近；形成含有活性氧的液膜，该液膜厚与上述距离相等，覆盖上述衬底上的上述光刻胶的全面，利用上述活性氧的作用溶解除去上述光刻胶。
14.按照权利要求13所述的光刻胶除去方法，其特征是把上述衬底表面和上述处理室内的上表面部的上述距离调节到1mm以下。
15.按照权利要求13所述的光刻胶除去方法，其特征是采用向上述液膜上照射紫外线的方式，促进上述液膜内生成上述活性氧。
16.按照权利要求13所述的光刻胶除去方法，其特征是采用向上述液膜上供给臭氧水的方法，使上述液膜内生成上述活性氧。
17.按照权利要求13所述的光刻胶除去方法，其特征是采用向上述液膜上供给过氧化氢水的方法，使上述液膜内上生成上述活性氧。
18.一种光刻胶除去方法，其特征是进行距离调节，使在衬底表面上设置了光刻胶的衬底与构成用于除去上述光刻胶的处理空间的处理室内上表面部分开，供给含有活性氧的含雾水蒸气在上述光刻胶表面上使液滴结露，利用上述活性氧的作用溶解除去上述光刻胶。
19.按照权利要求18所述的光刻胶除去方法，其特征是采用向上述液滴上照射紫外线的方式，促进上述液滴内生成上述活性氧。
20.按照权利要求18所述的光刻胶除去方法，其特征是采用向上述液滴上供给臭氧气体的方式，使上述液滴内生成上述活性氧。
21.按照权利要求18所述的光刻胶除去方法，其特征是采用向上述液滴上供给过氧化氢水的方式，使上述液滴内生成上述活性氧。
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