JP2001093806A - レジスト膜の除去方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 イオン注入工程において使用したレジスト膜
を容易に、低エネルギーで除去できるようにする。 【解決手段】 圧力容器１０の多孔板１６の上に硬化し
たレジスト膜２４を有する半導体ウエハ２２を配置す
る。圧力容器１０のヒータ１２に給電して水１４を加熱
し、水蒸気１８を発生させる。水蒸気１８は、多孔板１
６を介して半導体ウエハ２２を加熱するとともに、レジ
スト膜２４に接触し、レジスト膜２４にクラックを発生
させる。レジスト膜２４は、クラックを介して浸透した
水蒸気１８が半導体ウエハ２２との境界部に浸入するこ
とにより半導体ウエハ２２から浮き上がる。レジスト膜
２４を浮き上がらせた半導体ウエハ２２は、圧力容器１
０から取り出し、流水（または温水）２７に晒してレジ
スト膜２４を洗い流す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
などに使用するレジスト膜の除去方法に係り、特にイオ
ン注入工程において半導体基板にマスクとして設けたフ
ォトレジスト膜を除去する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置は、レチクルと呼ばれる拡大
マスクを用いてシリコンウエハなどの半導体基板にパタ
ーンを転写する工程が多数回行われる。そして、パター
ンの転写は、一般にフォトリソグラフィー法が用いら
れ、半導体基板の表面にフォトレジスト膜（レジスト
膜）を形成し、これを露光、現像してレチクルのパター
ンを転写してパターニングし、パターニングしたレジス
ト膜をマスクとしてエッチングやイオン注入などの工程
を行なっている。そして、１つのエッチングやイオン注
入などの工程が終了するたびにレジスト膜を除去し、次
の工程の際に新たなフォトレジスト膜を形成している。

【０００３】ところで、フォトレジスト膜は有機性であ
って、加熱されたり無機物の粒子などが注入されたりす
ると、容易に変質して硬化する。このため、１つの工程
においてドライエッチングやイオン注入が終了してレジ
スト膜を除去する場合、溶媒などによって溶解して除去
することが困難となる。そこで、従来は、ドライエッチ
ング後のレジスト膜は、レジスト膜をオゾンと水蒸気と
の雰囲気中に晒し、レジスト膜を酸化して気化させるア
ッシングと呼ばれる処理によって除去している。

【０００４】また、イオン注入工程後のレジスト膜は、
無機物であるイオンが打ち込まれるとともに、イオン注
入の際の高温に晒されるところから、表面が硬化、変質
している。しかも、硬化の程度がドライエッチングの場
合より一層進んでいるため、通常、高パワーのプラズマ
にて表層部をアッシングし、その後、レジストの剥離溶
液に浸漬し、さらに水洗してレジスト膜を水洗して除去
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、イオン
注入の工程においてマスクとして使用したフォトレジス
ト膜は、硬化しているために除去することが容易でな
く、高パワーのプラズマを用いてレジスト膜を分子レベ
ルで酸化させて表面から徐々に除去するようにしてお
り、多くのエネルギーと時間とを必要とする。このた
め、イオン注入後のレジスト膜を簡易に除去できる方法
の開発が強く望まれている。

【０００６】本発明は、前記要請に鑑みてなされたもの
で、イオン注入工程において使用したレジスト膜を容易
に、低エネルギーで除去できるようにすることを目的と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係るレジスト膜の除去方法は、基板に付
着している硬化したレジスト膜にクラックを生じさせる
とともに、前記クラックを介して洗浄用液体を前記レジ
スト膜中に浸透させて洗い流すことを特徴としている。

【０００８】イオン注入工程においてマスクとして使用
したレジスト膜（フォトレジスト膜）は、イオン注入の
際の高温とイオンの打ち込みとによって大きな内部応力
を有した状態で硬化していると考えられる。このため、
硬化したレジスト膜は、何らかの衝撃（例えば、熱衝
撃）によってクラックが発生する。そこで、硬化したレ
ジと膜にクラックを発生させ、クラックを介して洗浄用
液体を浸透させる。レジスト膜に浸透した洗浄用液体
は、レジスト膜と基板との間に浸入してレジスト膜を基
板から浮き上がらせるため、流水などの洗浄用液体によ
ってレジスト膜を基板から容易に洗い流すことができ
る。したがって、高エネルギープラズマなどを必要とせ
ず、レジスト膜を低エネルギーで容易に除去することが
できる。

【０００９】クラックは、基板を加熱するとともに、レ
ジスト膜を蒸気晒すことによって容易に発生させること
ができる。これは、基板を加熱することによる熱膨張作
用と、レジスト膜が蒸気を吸収して膨潤する作用との相
乗効果によって硬化したレジスト膜の内部応力が開放さ
れてクラックが生じ屡ものと考えられる。そして、レジ
スト膜の洗い流しは、基板を加熱しつつ行なうと、レジ
スト膜が冷却されて粘性が増大し、洗い流しにくくなる
のを防止することができる。さらに、レジスト膜の洗い
流を、基板を回転させつつ行なうと、レジスト膜と洗浄
用液体に遠心力が作用してより剥離しやすくなり、洗い
流しが容易となる。

【００１０】また、本発明に係るレジスト膜の除去方法
は、基板に付着している硬化したレジスト膜の表面に洗
浄用液体を供給しつつ前記基板を加熱することを特徴と
している。

【００１１】このように構成した本発明は、基板を加熱
することによりレジスト膜に熱膨張の作用を与えるとと
もに、レジスト膜に浸透した洗浄用液体の膨潤、気化を
促進し、レジスト膜に容易にクラックを発生させること
ができる。また、レジスト膜にクラックを発生させる工
程と、レジスト膜に洗浄用液体を浸透させて洗い流す工
程とを１つの工程で行なうことができ、工程の簡素化を
図ることができる。そして、この場合においても、基板
を回転させてレジスト膜と洗浄用液体とに遠心力を作用
させることにより、レジスト膜を容易に剥離させて洗い
流すことができる。

【００１２】上記のいずれの発明においても、基板を加
熱する場合、レーザ光や赤外線などの放射熱によって行
なってよい。特にレーザ光を使用すると、局部的に加熱
することができてレジスト膜に大きな熱応力を与えるこ
とができ、容易にクラックを発生させることができる。
勿論、通常のヒータによって加熱してもよい。そして、
洗浄用液体は、水またはアルコールを使用することがで
きる。水やアルコールは、レジスト膜と反応せず、危険
性も少なくて安価で取り扱いが容易である。

【００１３】上記のレジスト膜除去方法を実施するため
のレジスト膜除去装置は、硬化したレジスト膜が付着し
ている基板を配置するテーブルと、前記レジスト膜の表
面に洗浄用液体を供給する液体供給手段と、前記基板を
加熱する加熱手段とを有することを特徴としている。

【００１４】このように構成した発明によれば、硬化し
たレジスト膜に洗浄用液体を供給しつつ基板を加熱する
ため、レジスト膜に作用する熱応力と、レジスト膜が吸
収した洗浄用液体の膨潤、気化作用との相乗効果によっ
て、レジスト膜に容易にクラックが発生し、さらにクラ
ックを介してレジスト膜に浸透した洗浄用液体が基板と
の境界部に浸入し、基板を加熱する熱によって気化して
レジスト膜を基板から浮き上がらせるため、容易にレジ
スト膜を剥離させて洗い流すことができる。

【００１５】テーブルを回転可能に形成し、基板を回転
させながら洗浄用液体を供給することにより、レジスト
膜が遠心力によって剥離しやすくなるとともに、洗浄用
液体も遠心力による強い流れが生じてレジスト膜の剥離
を促進して洗い流す。加熱手段は、テーブルに設けたヒ
ータとすることにより、構造が簡素で取り扱いも容易で
ある。また、加熱手段は、レーザ光や赤外線などの放射
熱を発生する放射加熱器であってもよい。特に、レーザ
光による加熱は、基板の表面部を加熱するため、基板と
レジスト膜との境界部に浸入した洗浄用液体がレーザ光
の熱によって気化し、レジスト膜を基板から浮き上がら
せるためにレジスト膜の剥離、洗い流しがより容易とな
る。そして、洗浄用液体は、レジスト膜と反応せず、安
価で取り扱いの容易な水またはアルコールであってよ
い。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明に係るレジスト膜の除去方
法および装置の好ましい実施の形態を、添付図面に従っ
て詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明の第１実施の形態に係るレ
ジスト膜の除去方法の説明図である。図１において、ヒ
ータ１２を有する高圧鍋のような圧力容器１０に、洗浄
用液体である水１４を入れ、その上方に多孔板１６を配
置して水蒸気（蒸気）１８を多孔板１６の上部空間２０
に充満させることができるようにしてある。そして、多
孔板１６の上には、基板である半導体ウエハ２２を配置
する。この半導体ウエハ２２は、上面にイオン注入工程
においてマスクとして使用されて硬化したレジスト膜２
４を有している。なお、圧力容器１０は、リリーフ弁２
６が設けてあって、内部の圧力をリリーフ弁２６の設定
圧力によって任意に設定できるようにしてある。

【００１８】硬化したレジスト膜２４を除去する場合、
半導体ウエハ２２を多孔板１６の上に配置し、ヒータ１
２に給電して水１４を加熱し、水蒸気１８を発生させ
る。この場合、水１８は、予め加熱してあってもよい。

【００１９】水蒸気１８は、多孔板１６を介して半導体
ウエハ２２を加熱するとともに、多孔板１６に形成され
た孔を介して上部空間２０を充満し、レジスト膜２４と
接触してこれを加熱し、さらに一部がレジスト膜２４に
付着して浸透する。レジスト膜２４は、水蒸気１８によ
って加熱されて膨張する際に、半導体ウエハ２２との熱
膨張率の相違により大きな熱応力が作用するとともに、
浸透した水蒸気１８によって膨潤する作用との相乗効果
によってクラックが発生し、硬化したことにより生じた
内部応力を開放する。さらに、水蒸気１８は、時間の経
過とともに、レジスト膜２４に生じたクラックを介して
レジスト膜２４に深く浸透し、レジスト膜２４と半導体
エウハ２２との境界部に浸入してレジスト膜２４を半導
体ウエハ２２から浮き上がらせる。

【００２０】レジスト膜２４が充分に半導体ウエハ２２
から浮き上がったならば、すなわちレジスト膜２４と半
導体ウエハ２２のと境界部に水蒸気１８が充分に浸透し
たならば、半導体ウエハ２２を圧力容器１０から取り出
し、図示したように、例えば洗いテーブル２５の上に配
置し、流水（または温水）２７によってレジスト膜２４
を半導体ウエハ２２から洗い流す。なお、レジスト膜２
４の流水２７による洗い流しは、半導体ウエハ２２が熱
いうちに行なうことが望ましい。そして、流水２７が冷
たい場合には、例えばヒータ２８を内蔵した洗いテーブ
ル２５を用い、半導体ウエハ２２をヒータ２８によって
所定の温度（例えば８０〜２００℃）に加熱しながらレ
ジスト膜２４を洗い流すとよい。これは、レジスト膜２
４が冷却されると、粘性が増して洗い流しにくくなるの
を避けるためである。

【００２１】このように、実施の形態においては、半導
体ウエハ２２を加熱するとともに、硬化したレジスト膜
２４を水蒸気１８に晒すことによってレジスト膜２４に
クラックを発生させ、このクラックを介して水蒸気１８
をレジスト膜２４に浸透させて半導体ウエハ２２から浮
き上がらせ、さらに流水２７によってレジスト膜２４を
半導体ウエハ２２から洗い流すようにしているため、迅
速に硬化したレジスト膜２４を半導体ウエハ２２から除
去することができる。しかも、実施の形態においては、
従来のように高エネルギープラズマを必要とせず、圧力
容器１０のような安価な装置を用いて低いエネルギーで
容易に除去することができる。

【００２２】さらに、実施形態においては、大気圧より
高い圧力（例えば、２気圧）の状態で水蒸気１８を発生
させるようにしているため、発生する水蒸気１８の量を
大気圧状態より多くすることができ、レジスト膜２４の
クラックの発生が容易となるとともに、レジスト膜２４
への水蒸気の浸透がより容易に行われ、レジスト膜２４
を除去する時間を短くすることができる。

【００２３】なお、前記実施の形態においては、洗浄用
液体として水１４を用いた場合について説明したが、洗
浄用液体はアルコールであってもよい。洗浄用液体とし
てアルコールを用いれば、水より浸透性が優れているた
め、レジスト膜２４の除去をより容易に行なうことがで
きる。また、前記実施形態においては、洗いテーブル２
５を傾斜させてレジスト膜２４を洗い流す場合について
説明したが、洗いテーブル２５を水平に配置してもよ
い。そして、洗いテーブル２５を回転させることによ
り、レジスト膜２４に遠心力が作用するため、レジスト
膜２４の剥離がより容易に行われ、またレジスト膜２４
に浸透した水にも遠心力が作用してレジスト膜の洗い流
しがより迅速に行なわれる。

【００２４】図２は、第２実施形態を示したものであ
る。この実施形態においては、硬化したレジスト膜２４
を有する半導体ウエハ２２をホットプレート３０の上に
配置し、ホットプレート３０のヒータ３２によって加熱
するようにしてある。また、ホットプレート３０の上に
は、水１４を入れた水槽３４が配置してあり、水槽３４
内の水１４を加熱して水蒸気１８を発生させることがで
きるようにしてある。そして、ホットプレート３０の上
部は、蓋体３６によって覆うようになっていて、蓋体３
６の内部に水蒸気１８を充満させることができるように
なっている。ただし、蓋体３６とホットプレート３０と
の間には、間隙３８が設けてあって、蓋体３６の内部が
高圧にならないようにしてある。

【００２５】この実施形態においても、前記の実施形態
と同様にレジスト膜２４にクラックを発生させて水蒸気
１８を浸透させることが可能であり、水蒸気１８をレジ
スト膜２４と半導体ウエハ２２との境界部に浸入させて
レジスト膜２４を浮き上がらせることができる。そし
て、半導体ウエハ２２から浮き上がらせたレジスト膜２
４は、前記と同様にして流水（または温水）２７によっ
て洗い流す。

【００２６】図３は、第３実施形態の説明図である。こ
の第３実施形態においては、半導体ウエハ２２が回転テ
ーブル４０の上に配置される。回転テーブル４０は、回
転軸４２に連結したモータ４４によって矢印４６のよう
に回転するようになっている。また、回転テーブル４０
の中心部上方には、液体供給手段である給水パイプ（ま
たはノズル）４８が配設してあって、レジスト膜２４の
上に水１４を供給できるようにしてある。さらに、回転
テーブル４０の上方には、加熱手段としてのレーザ照射
器５０が設けてあって、半導体ウエハ２２に放射熱とな
るレーザ光５２を照射して加熱できるようにしてある。
そして、放射加熱器であるレーザ照射器５０は、レーザ
光５２を半導体ウエハ２２の半径方向に走査できるよう
になっている。

【００２７】このように構成してある第３実施形態にお
いては、半導体ウエハ２２を回転テーブル４０の上に配
置したのち、モータ４６を駆動して半導体ウエハ２２を
回転テーブル４０と一体に矢印４４のように回転させ
る。また、給水パイプ４８から水１４を滴下または噴射
するなどによりレジスト膜２４の上に供給するととも
に、レーザ照射器５０によってレーザ光５２を半導体ウ
エハ２２の半径方向に走査しつつ照射する。これによ
り、半導体ウエハ２２の表層部がレーザ光５２の放射熱
によって加熱され、水１４の一部が気化して水蒸気とな
り、気化する際の膨張による圧力がレジスト膜２４に作
用し、さらにレジスト膜２４に浸透した水１４の気化す
る際の膨張による圧力と、加熱による膨張作用との相乗
効果によってレジスト膜にクラックを発生する。そし
て、レジスト膜２４に供給された水１４は、クラックを
介してレジスト膜２４の内部に浸透し、半導体ウエハ２
２との境界部に浸入する。境界部に浸入した水１４は、
レーザ光５２の熱により沸騰気化してレジスト膜２４を
半導体ウエハ２２から浮き上がらせる。さらに、半導体
ウエハ２２から浮き上がったレジスト膜２４は、給水パ
イプ４８からの水１４によって洗い流される。

【００２８】この第３実施形態においては、レーザ光５
２によって半導体ウエハ２２を加熱しているため、レジ
スト膜２４が局部的に加熱され、大きな熱応力が生じて
容易にクラックを発生させることができる。また、レジ
スト膜２４に浸透した水１４が、レーザ光５２の加熱に
よって半導体ウエハ２２とレジスト膜２４との境界にお
いて気化するため、レジスト膜２４を容易に浮き上がら
せることができ、洗い流しの時間を短縮することができ
る。しかも、レジスト膜２４は、回転テーブル４０によ
って半導体ウエハ２２と一体に回転しており、遠心力が
作用することによってより容易に半導体ウエハ２２から
剥離して浮き上がる。また、水１４にも遠心力が作用す
るため、水１４に強い流水作用と同様の効果を与えるこ
とができ、レジスト膜２４の洗い流しを迅速に行なうこ
とが可能となる。

【００２９】図４は、第４実施形態の説明図である。こ
の実施形態においては、図３の回転テーブル４０に内蔵
した加熱手段であるヒータ５４によって、半導体ウエハ
２２を所定の温度（例えば、１２０〜２００℃）に加熱
できるようにしてある。この第４実施形態においても、
レジスト膜２４に浸透した水１４の膨潤作用、表面の水
１４の気化する際の膨張の圧力と、ヒータ４５による加
熱に伴う熱膨張作用との相乗効果により、レジスト膜２
４に容易にクラックを発生さえることができ、また半導
体ウエハ２２との境界部に浸入した水１４が気化してレ
ジスト膜２４を浮き上がらせるため、レジスト膜２４を
容易に洗い流すことができる。

【００３０】

【実施例】図１に示した圧力容器（高圧鍋）１０に水１
４を１リットル入れるとともに、イオン注入工程におい
てマスクとして使用し、硬化したレジスト膜（厚さ約１
μｍ）が付着している半導体ウエハを多孔板１６の上に
配置して圧力容器１０を密閉した。そして、リリーフ弁
２６の設定圧力を圧力容器１０内の水１４が蒸発してな
くならない程度の圧力（２気圧以下）にし、ヒータ１２
（１．５ｋＷ）によって水１４を加熱して水蒸気１８を
発生させ、レジスト膜を３時間ほど水蒸気１８に晒し
た。その後、半導体ウエハを圧力容器１０から取り出
し、レジスト膜を流水によって洗い流したところ、きれ
いに除去することができた。

【００３１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、基板に付着している硬化したレジスト膜にクラック
を発生させ、このクラックを介して洗浄用液体をレジス
ト膜に浸透させて基板から浮き上がらせたのち、洗浄用
液体で洗い流すようにしているため、硬化したレジスト
膜を迅速に、かつ低エネルギーで容易に除去することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るレジスト膜の除去
方法の説明図である。

【図２】本発明の第２実施形態に係るレジスト膜にクラ
ックを発生させて洗浄用液体を浸透させる方法の説明図
である。

【図３】本発明の第３実施形態に係るレジスト膜除去装
置の説明図である。

【図４】本発明の第４実施形態に係るレジスト膜除去装
置の説明図である。

【符号の説明】

１０ 圧力容器 １２、２８、３２ ヒータ １４ 洗浄用液体（水） １８ 蒸気（水蒸気） ２２ 基板（半導体ウエハ） ２４ レジスト膜 ２７ 流水 ３０ ホットプレート ３６ 蓋体 ４０ 回転テーブル ５０ 加熱手段（レーザ照射器） ５２ レーザ光 ５４ 加熱手段（ヒータ）

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に付着している硬化したレジスト膜
   にクラックを生じさせるとともに、前記クラックを介し
   て洗浄用液体を前記レジスト膜中に浸透させて洗い流す
   ことを特徴とするレジスト膜の除去方法。
2. 【請求項２】 前記クラックは、前記基板を加熱すると
   ともに、前記レジスト膜を蒸気に晒して発生させること
   を特徴とする請求項１に記載のレジスト膜の除去方法。
3. 【請求項３】 前記レジスト膜の洗い流しは、前記基板
   を加熱しつつ行なうことを特徴とする請求項１または２
   に記載のレジスト膜の除去方法。
4. 【請求項４】 前記レジスト膜の洗い流しは、前記基板
   を回転させつつ行なうことを特徴とする請求項１ないし
   ３のいずれかに記載のレジスト膜の除去方法。
5. 【請求項５】 基板に付着している硬化したレジスト膜
   の表面に洗浄用液体を供給しつつ前記基板を加熱するこ
   とを特徴とするレジスト膜の除去方法。
6. 【請求項６】 前記基板は、回転させることを特徴とす
   る請求項５に記載のレジスト膜の除去方法。
7. 【請求項７】 前記加熱は、放射熱によることを特徴と
   する請求項５または６に記載のレジスト膜の除去方法。
8. 【請求項８】 前記洗浄用液体は、水またはアルコール
   であることを特徴とする請求項１いないし７のいずれか
   に記載のレジスト膜の除去方法。
9. 【請求項９】 硬化したレジスト膜が付着している基板
   を配置するテーブルと、前記レジスト膜の表面に洗浄用
   液体を供給する液体供給手段と、前記基板を加熱する加
   熱手段とを有することを特徴とするレジスト膜除去装
   置。
10. 【請求項１０】 前記テーブルは、回転可能であること
    を特徴とする請求項９に記載のレジスト膜除去装置。
11. 【請求項１１】 前記加熱手段は、前記テーブルに設け
    たヒータであることを特徴とする請求項９または１０に
    記載のレジスト膜除去装置。
12. 【請求項１２】 前記加熱手段は、放射熱を発生する放
    射加熱器であることを特徴とする請求項９または１０に
    記載のレジスト膜除去装置。
13. 【請求項１３】 前記洗浄用液体は、水またはアルコー
    ルであることを特徴とする請求項９ないし１２のいずれ
    かに記載のレジスト膜除去装置。