JP2003249474A

JP2003249474A - 水供給装置および水供給方法

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Publication number: JP2003249474A
Application number: JP2002040739A
Authority: JP
Inventors: Naoaki Kobayashi; 直昭小林; Ryuta Yamaguchi; 隆太山口; Kaori Tajima; かおり田島; Kosuke Ori; 浩介織; Hidesato Haigata; 英里拝形; Shu Nakajima; 州中嶋; Kazuo Nojiri; 一男野尻; Yoichi Sagane; 養一砂金
Original assignee: Lam Research Corp
Current assignee: Lam Research Corp
Priority date: 2002-02-18
Filing date: 2002-02-18
Publication date: 2003-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】レジスト膜等の不用物の剥離・除去能力が高
く効率のよい水供給条件を定めるためのパラメータを有
する水供給装置および方法を提供する。【解決手段】対象物の洗浄／剥離／加工処理を行うた
めに水を供給する水供給装置および方法であって、対象
物の平板状の対象処理面に、水蒸気体と水ミスト体との
吹付体を吹き付けるノズル装置、を備え、水供給条件を
定めるためのパラメータとして、少なくとも、対象処
理面における水蒸気体と水ミスト体との重量比率、対
象処理面の温度、ノズル装置(水)の吹き出し口と対象
処理面との離間距離、を備え、これらパラメータはそれ
ぞれ適正値に設定されて対象物に水供給が行われるよう
構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、製品の製造工程
において水(Ｈ₂Ｏ)を供給する装置および方法にかか
り、製品表面の加工処理や洗浄／剥離の処理に用いられ
る高純度の水を供給する装置および方法に関する。より
具体的には、半導体ウェハやハードディスク（ＨＤ）、
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又はフラットパネルディス
プレイ（ＦＰＤ）などの対象物表面にリソグラフィ工程
で被着したレジスト膜やエッチング工程で被着したポリ
マ残渣等の不用物を剥離して除去するための水供給装置
および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置・液晶・磁気ディスク・プリ
ント基板などの製造工程では、これらの対象物の表面に
レジストを塗布し、リソグラフィ、エッチングを用いて
対象物表面にパターン形成等の精密加工を施こす。その
後、これらの対象物の表面に被着しているレジスト膜や
ポリマ残渣等の不用物を除去する処理が行なわれる。従
来からあるレジスト膜等不用物の除去技術としては、酸
素プラズマによりレジスト膜を灰化除去するプラズマア
ッシング方法、有機溶媒（フェノール系・ハロゲン系な
ど溶媒）で膜体を加熱溶解除去させる方法、濃硫酸・過
酸化水素による加熱溶解方法などがある。

【０００３】しかしながら、上述のいずれの方法にあっ
ても、レジスト膜等を分解し溶解するための時間やエネ
ルギーおよび化学材料が必要であり、レジスト膜等を分
解除去する工程での負担は大きい。一般的に用いられて
いるプラズマアッシャ装置によってレジスト剥離を行う
場合には、真空装置・プラズマ源および半導体ガスなど
が必要となるが、真空制御・プラズマ安定制御等の付帯
設備と制御装置が複雑となり大型化・コスト高などの問
題点がある。また、ＲＣＡベースのウェット洗浄装置を
使用する場合においては、大量の薬液・高温薬液制御・
廃液・排水等の多くの付帯設備ならびに環境対策が必要
となるという問題が生じている。

【０００４】そのため、レジスト膜等の不用物を除去す
る技術を含んで精密表面を処理する技術分野において
は、化学物質や化学的処理を用いる従来の技術から脱却
し、地球や環境に優しい技術として、自然界に豊富にあ
る水や水蒸気を用いる方式に大いに注目して、これを利
用し発展させたいという期待がある。そこで本出願人
は、平成12年８月31日付の特願2001-264627「水供給装
置および水供給方法」において、上述した種々の問題点
を解決するために、液状水微粒子を含む水ミスト体(霧
状の水)と水蒸気体(気体の水)とを混合して対象物に提
供する水供給装置および水供給方法を、既に特許出願し
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は、前記した
水ミスト体と水蒸気体とを用いて水供給する既出願をふ
まえて、それをさらに進展させ、これら水ミスト体と水
蒸気体の混合や吹き付けが、最適の条件に制御されて供
給されうる水供給装置および方法を提供することを目的
とする。そして本願発明では、レジスト剥離・ポリマー
除去・洗浄等の処理やプロセスについても、従来にも増
して効率的で効果的な処理が実行でき、また、プラズマ
を用いることなく、プロセスの簡略化・ゼロ・エミッシ
ョン等にかかわる諸課題を解決することもその目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願発明による水供給装
置および水供給方法は、上述の課題を解決するために、
次のような手段を用いる。（１）対象物の洗浄／剥離／加工のいずれかを含む処理
を行うために水を供給する水供給装置であって、前記対
象物の平板状の対象処理面に水蒸気体と水ミスト体とを
吹き付けて水供給するノズル装置、を備え、水供給のた
めのパラメータとして、少なくとも、前記対象処理面における前記水蒸気体と水ミスト体の
重量比率、前記対象処理面の温度、前記ノズル装置の吹き出し口と前記対象処理面との離
間距離、を備え、これらパラメータはそれぞれ適正値に
設定されて対象物に水供給が行われるよう装置構成され
る水供給装置とした。（２）(１)の水供給装置において、前記ノズル装置は、
1) あらかじめ水蒸気体と水ミスト体とが混合された吹
付体を吹き出すか、または、2) 加圧温水を直接吹き出
し、吹き出した時の圧力低下による沸騰によって、水蒸
気体と水ミスト体とをつくる、ノズル装置であって、前
記ノズル装置の吹き出し口は、１個または複数個であ
る。なお、吹き出し口が複数個あるノズル装置として
は、シャワーのようなものを想定してもよい。（３）(１)または(２)の水供給装置において、前記対
象処理面における水蒸気体と水ミスト体の重量比率にお
いて、この水蒸気体は２０％〜８０％の重量比率として
設定される。ことを特徴とする水供給装置。（４）(１)または(２)の水供給装置において、前記前
記対象処理面の温度は５０〜１５０℃として設定され
る。（５）(１)または(２)の水供給装置において、前記前
記ノズル装置の吹き出し口と前記対象処理面との離間距
離は３０ｍｍ以下として設定される。

【０００７】（６）対象物の洗浄／剥離／加工のいずれ
かを含む処理を行うために水を供給する水供給方法であ
って、前記対象物の平板状の対象処理面に水蒸気体と水
ミスト体とを吹き付けて水供給する水供給ステップを備
え、水供給のためのパラメータとして、少なくとも、前記対象処理面における前記水蒸気体と水ミスト体の
重量比率、前記対象処理面の温度、前記水の吹き出し口と前記対象処理面との離間距離、
を備え、これらパラメータはそれぞれ適正値に設定され
て対象物に水供給が行われる水供給方法とした。（７）(６)の水供給方法において、前記水供給ステップ
では、1) あらかじめ水蒸気体と水ミスト体とが混合さ
れた吹付体を吹き出すか、または、2) 加圧温水を直接
吹き出し、吹き出した時の圧力低下による沸騰によっ
て、水蒸気体と水ミスト体とをつくるか、によって、水
供給が行なわれ、その水供給は、１個または複数個の吹
き出し口から行われる。（８）(６) または(７)の水供給方法において、前記
対象処理面における水蒸気体と水ミスト体の重量比率に
おいて、この水蒸気体は２０％〜８０％の重量比率とし
て設定される。（９）(６) または(７)の水供給方法において、前記
前記対象処理面の温度は５０〜１５０℃として設定され
る。（１０）(６) または(７)の水供給方法において、前記
水の吹き出し口と前記対象処理面との離間距離は３０
ｍｍ以下として設定される。

【０００８】なお、(３)または(８)の水供給装置および
水供給方法に関連して、前記対象処理面における水蒸
気体と水ミスト体の重量比率において、この水蒸気体は
２０％〜８０％の重量比率として設定されるのが好まし
いが、さらに、前記水蒸気体が２０％〜６０％の重量比
率として設定されると、より一層好ましい。(４)または
(９)の水供給装置および水供給方法に関連して、前記
対象処理面の温度は５０〜１５０℃として設定されると
好ましいが、さらに、この対象処理面の温度を７０〜１
３０℃として設定されると、より一層好ましい。(５)ま
たは(１０)の水供給装置および水供給方法に関連して、
前記ノズル装置(水)の吹き出し口と前記対象処理面と
の離間距離は、３０ｍｍ以下として設定されるが、前記
離間距離を３０ｍｍ〜１００ｍｍと設定した場合におい
ては、洗浄という観点から見ると、この値でも有効であ
る。

【０００９】また、(１)〜(５)の水供給装置および(６)
〜(１０)の水供給方法において、前記パラメータ
の他に、別のパラメータを付加して、本願発明を構成し
てもよい。具体的には、例えば、ノズルからの吹付体
の吹き付け圧力または吹き付け速度、水蒸気体と水ミ
スト体の総量、というようなパラメータを設定すること
ができ、いずれかまたはその両方を含んで本願発明にか
かる装置および方法を構成することもできる。さらに、
前記してきたパラメータ、パラメータ、パラメータ
のそれぞれは、この他のパラメータとして本技術分野
での標準的な値を取る範囲にあっては、前記他のパラメ
ータに依存することなく、それぞれが独立的な設定・制
御ができるものであり、それぞれのパラメータに伴なう
効果を上げることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に添付した図面を参照して、本
願発明による水供給装置および水供給方法の実施の形態
について詳細に説明する。図１は、本願発明で使用され
る水蒸気体(水スチーム体)と水ミスト体との模式構造を
示した図である。ここでの水蒸気体は、図１(ａ)に示す
ように、空気などのガス中に熱せられ気化した水（気化
水(Ｈ₂Ｏ分子)）が包含された状態で存在するのが一般
的であるが、ガスは全く含まずに水蒸気100％として構
成することもまた可能である。そして水ミスト体は、図
１(ｂ)に示すように、空気などのガス中に液状の水微粒
子が包含された状態で存在する。

【００１１】ガス中に気化した水を含む水蒸気体(水ス
チーム体)を発生させるには、例えば加熱板上に液体の
水を滴下し、これを気化して発生させることも出来る
し、また、水を加熱することによっても、さらには、加
圧温水を直接吹き出して吹き出した時の圧力低下による
沸騰によってもつくることが出来、このように水蒸気体
の生産は容易である。これらの水蒸気体の温度は、大気
圧下では１００℃以上、好ましくは１３０〜１６０℃と
なるよう制御されるとよい。

【００１２】また一方の水ミスト体を発生させるには、
例えば、常温の水、又は水とガスとの混合物をノズルか
ら勢いよく噴射させることによって発生させることも出
来るし、また、水の噴射口付近にガスを吹きつける、い
わゆる霧吹きの原理を利用して発生させることが出来、
さらには、加圧温水を直接吹き出して吹き出した時の圧
力低下による沸騰によってもつくることが出来、このよ
うにして水ミスト体の生産も容易である。これらの水ミ
スト体の温度は、大気圧下では１００℃以下とするとよ
い。

【００１３】図２は、本願発明による水供給装置および
方法を実施するための装置構成の一例を示した概要図で
ある。処理チャンバ５０内には、回転軸７０によって回
転される配置用のテーブル６０上に、半導体ウェハなど
の扁平または平板状の対象物３０が配置(載置)される。
この対象物３０の対象処理面３１に対向し、ノズル装置
１０は、その吹き出し口１１から所定のクリアランス
(間隔)Ｈだけ離間させられて配置される。このノズル装
置１０には、水供給のための流路２０が連結接続されて
いて、この流路２０はさらに中間機器４０に接続してい
て、その先の流路２１からこの中間機器４０に水が供給
されてくる。このような構成により、レジスト等不用物
の除去処理に際しては、対象物３０を所定の速さで回転
させる状態として、ノズル装置１０を対象物３０の半径
方向にスキャニングしながら、ノズル装置１０の先端側
にある吹き出し口１１から吹出体Ｍ'を噴出し、対象物
３０の対象処理面３１に吹付体Ｍを吹き付けて、表面の
洗浄やレジスト剥離／除去を行う。

【００１４】図２に示すように、ノズル装置１０の吹き
出し口１１から吹出体Ｍ'が噴出されて、吹付体Ｍとし
て対象処理面３１に吹き付けられるが、これらの吹付体
Ｍと吹出体Ｍ'については、1)吹付体Ｍと吹出体Ｍ'とが
同じ場合と、2) 吹付体Ｍと吹出体Ｍ'とが異なる場合
と、がある。これらについて具体的な例を挙げると、1)
の場合は、あらかじめ水蒸気体(水スチーム体)と水ミス
ト体とが混合されて吹付体となっているものを吹出し
て、対象処理面３１に吹き付ける場合であり、また一方
の2)の場合は、加圧水(吹出体Ｍ')を直接吹き出し、吹
き出した時の圧力低下による沸騰によって、水蒸気体と
水ミスト体とをつくって吹付体Ｍとし、これを対象処理
面３１に吹き付ける場合である。

【００１５】この図２に示す水供給装置は、水が中間機
器４０を経由して流れる構造であって、この中間機器４
０を水の加熱／加圧を行う装置として構成して、水蒸気
体と水ミスト体とのいずれか又は両方をここで生成し
て、ノズル装置１０で適正に混ぜ合わされ、水蒸気体と
水ミスト体とからなる吹出体Ｍ'を吹き出し口１１より
噴出して、対象処理面３１に吹付体Ｍを吹き付けるよう
に装置を構成することができる。このときは、1)吹付体
Ｍと吹出体Ｍ'とが同じ場合、に該当する。またそれと
は別に、水蒸気体と水ミスト体とは、その両方またはい
ずれかがノズル装置１０内部または外部で生産されるよ
うに構成されることもでき、このときは、1)吹付体Ｍと
吹出体Ｍ'とが同じ場合と、2) 吹付体Ｍと吹出体Ｍ'と
が異なる場合と、のふたつの場合がありうる。

【００１６】すなわち、水蒸気体と水ミスト体との吹き
出し・吹き付けを行うにあたり、水蒸気体を供給／生産
する手段と、水ミスト体を供給／生産する手段とを、中
間機器４０またはノズル装置１０のいずれかまたはその
両方に、備えさせることもできる。こうして、中間機器
４０とノズル装置１０の２つの装置は、水蒸気体と水ミ
スト体の生産と供給に際して、これら両者を役割分担し
て適宜組み合わせ、自在に設計することができる。ま
た、水蒸気体および水ミスト体の生産と供給は、それぞ
れ独立的に制御させることもできるので、混合された吹
付体の形成・配合・供給量・温度・吹き付け吹き出しの
圧力や速度などの設定を、容易で適正かつ効果的に行う
ことができる。よって、水蒸気体と水ミスト体とが混ぜ
合わされた吹付体Ｍを、対象物に向けて吹き付けるにあ
たっては、効率良く本願発明を実施できる構成と制御管
理とを、容易に得ることができる。

【００１７】図２の水供給装置で示したように、このノ
ズル装置１０は、水蒸気体(水スチーム体)と水ミスト体
とが混ぜ合わされた吹付体Ｍを、対象物３０の対象処理
面３１へ吹き付けて表面の処理を行う装置であり、この
ノズル装置１０としては、一般的に２流体混合噴出ノズ
ル構造(方法)と称されるものを採用してもよい。この２
流体混合噴出ノズル構造(方法)は、各種の変形が可能で
あって、水蒸気体と水ミスト体との供給量・温度・噴出
速度や圧力などを、それぞれ独立して制御出来るような
構成がとれる装置(方法)なので、様々な条件に対してう
まく適合させることができる。

【００１８】そして、本願発明の発明者らは、このよう
な水供給装置および水供給方法において、鋭意なる研究
・実験を繰り返すことにより、水供給条件を定めるため
のパラメータとして、少なくとも、混合されて対象処
理面に吹き付けられる水蒸気体と水ミスト体の重量比
率、対象処理面の温度、ノズル装置(水)の吹き出し
口と対象処理面との離間距離(クリアランス)、の３つの
パラメータが重要であることを見出した。したがって、
このようなパラメータを適切な条件に設定して制御する
ことにより、能率の高いレジスト膜等不用物の除去装置
及びその方法が実現できるものである。

【００１９】さらに、図２に示す概略構成から明らかな
ように、水蒸気体と水ミスト体との吹付体Ｍを処理チャ
ンバ５０内で対象物３０に直接作用させるので、チャン
バ５０内を大気圧・減圧・加圧の状態に制御することも
できる。またその場合には、吹付体Ｍが当たる対象処理
面３１の温度は、チャンバ内の圧力によっても変化させ
ることが出来る。このときは、水蒸気体は沸点以上に、
水ミスト体は沸点以下に温度制御された後に、混ぜ合わ
されて、吹付体Ｍとされるとよい。なお、混合される前
の、ガス中に気化した水を含む水蒸気体においては、気
化水は通常空気中に包含されているが、空気に限定され
るものではなく、窒素・アルゴン・ヘリウムなどのガス
であっても良い。また、水ミスト体における空気につい
ても同様である。

【００２０】ここで、本願発明の水供給装置および水供
給方法に関連して、発明者らが行った研究実験の中での
ひとつの例を紹介する。この例は、処理能力４００cc／
分の純水加熱装置(図２における中間機器４０にあたる)
を用いて、４００cc／分の純水を加熱して、水ミスト体
(霧状の水)と水蒸気体(気体の水)の並存する状態を作り
だし、これらを、ノズル装置１０を経由させて、レジス
ト膜の付着している半導体ウェハである対象物３０に、
吹き出し口１１から吹付体Ｍを噴射したとき、望ましい
レジスト膜除去の結果が得られた例である。このとき、
水蒸気体と水ミスト体との重量比率は２５：７５(１対
３)であった。

【００２１】さてつぎの図３は、本願発明の水供給装置
および水供給方法に関連して行った、発明者らの研究実
験に基づくデータの一部を具体的に紹介するものであ
り、ノズル装置１０から吹付体Ｍが吹き付けられたとき
の、対象物３０の対象処理面(表面)３１の温度(℃)と、
その温度におけるレジスト膜の剥離状況(％)との関係を
示すグラフ図(ａ)、また、それらのデータ(ｂ)、および
レジスト(Ａ〜Ｅ)の種類(ｃ)、を示す図である。なお、
これらデータを得るため、対象処理面温度(℃)以外のパ
ラメータとしては、この技術分野における標準的な値を
用い、種々様々の実験をおこなったものであり、すべて
のデータをここで示すことはできないが、一例を挙げれ
ば、対象処理面における水蒸気体と水ミスト体との混
合重量比率は１：１、ノズル装置の吹き出し口と対象
処理面との離間距離は１０ｍｍ、のような条件に設定し
て行うことができる。

【００２２】図３(ａ)は、図３(ｃ)に具体的に示したと
おりのレジスト５種類について、ウェハ表面温度(℃)に
対するレジスト剥離状況(％)を示したグラフ図である。
この図３(ａ)で見ると、ウェハ洗浄／レジスト剥離のプ
ロセスを行う際は、噴射されて対象処理面に吹き付けら
れる吹付体であるベーパ(水ミスト体と水蒸気体)の温度
によって、その洗浄／剥離のされ方がかなり異なってい
るのが、よくわかる。ウェハ上のレジストを吹付体・ベ
ーパ(水ミスト体と水蒸気体)で剥離する場合、この図３
(ａ)から見て、その適するウェハの表面温度は、約５０
℃〜約１５０℃の範囲にあることが、明らかになってい
る。そして、とりわけ約７０℃〜約１３０℃の範囲にお
いては、剥離の効果が顕著であるので、一層好ましい。

【００２３】これは、表面温度が高すぎると、レジスト
の硬化や変質が進んで除去しづらくなるし、また、表面
温度が低すぎると、拡散速度が遅くなって、水蒸気体の
レジストへの浸透が進まないため、と考えられる。この
図３に示したデータにより、吹き付けられる吹付体の処
理面(表面)の温度が重要なパラメータのひとつとなって
いることが実証され、この温度が５０〜１５０℃のと
き、安定的に高い剥離効果が得られることがわかり、こ
のような条件に温度を設定制御することにより、能率の
高いレジスト膜等不用物の除去装置が実現できる。

【００２４】本願発明の発明者らは、ノズル装置１０か
ら吹付体Ｍが対象物３０の対象処理面３１へ吹き付けら
れたとき、その対象処理面３１における温度を測定する
ことにより、最適な温度条件を得ることができた。この
対象処理面３１の表面温度の測定では、例えば、実験室
的にはシール状の温度測定物を対象処理面３１に添付す
ることによって温度測定ができるが、実用機器としての
水供給装置では、赤外線温度計測装置などによる遠隔的
な温度計測機器を利用することによって、表面温度管理
を容易に行うことが可能である。そして、この対象処理
面３１の表面温度は、吹付体Ｍの温度と、吹き出し口と
処理面とのクリアランスＨに依存するところが大きく、
水が経由する中間機器４０と、吹付体Ｍが噴出されるノ
ズル装置１０とにおいては、水ミスト体・水蒸気体のそ
れぞれの温度や圧力等が、適正に制御管理なされていな
くてはならない。

【００２５】図４は、本願発明の水供給装置および水供
給方法に関連して、ノズル装置１０の吹き出し口１１と
対象物３０の対象処理面３１とのクリアランス(離間距
離)Ｈに対する、対象物表面３１のレジスト膜剥離状況
(％)を示すグラフ図(ａ)、およびデータ(ｂ)である。な
お、これらデータを得るため、クリアランスＨ(離間距
離mm)以外のパラメータとしては、ここでも標準的な範
囲にある値を用いており、一例を挙げれば、対象処理
面における水蒸気体と水ミスト体の重量比率は１：１、
水蒸気体と水ミスト体との温度は、対象処理面の温度
が100℃程度になる、ような条件に設定することができ
る。

【００２６】こうして、発明者らの研究実験により、吹
付体であるベーパ(水ミスト体と水蒸気体)によって、洗
浄／剥離プロセスを行う際には、洗浄／剥離用のノズル
装置と洗浄／剥離される物との距離により、その洗浄／
剥離のされ方が異なってくることが明らかになった。図
４に見られるように、ウェハ上のレジストを剥離する場
合には、その適するノズル吹き出し口とウェハとのクリ
アランスは、５mm〜３０mmの範囲であり、また、ウェハ
の洗浄だけを行う場合には３０mm〜１００mm程度でも可
能である。

【００２７】そして、ノズル装置の吹き出し口とウェハ
表面とのクリアランス(離間距離)を変化させることによ
り、ウェハに当たる吹付体であるベーパ(水ミスト体と
水蒸気体)の温度および打力を調整することができるた
め、レジストの種類やその工程等を問わずに、洗浄／剥
離等の処理プロセスを効果的に実行することができる。
なお、図４において、クリアランスＨが５mm以下である
場合のデータが記載されていないが、この範囲における
実測データのカーブとしては、なだらかに０点(剥離状
況０％,クリアランス０mm)に収束するラインを描く。Ｈ
が５mm未満の場合には、吹付体の噴出力(衝突力)がかな
り強くなされるものの、Ｈが２mm〜３mmのものまでは装
置としての設計が可能である。しかしながら、レジスト
剥離の効果からみて、Ｈがあまりに小さい領域では実用
的とは云えない。

【００２８】つぎの図５は、本願発明の水供給装置およ
び水供給方法に関連して、対象処理面における吹付体の
水蒸気体と水ミスト体との重量比率(％)と、レジストが
完全に剥離するまでのレジスト剥離時間(sec)との関係
を示すグラフ図である。これらデータを得るために、重
量比率(％)以外のパラメータとしては標準的な値を用
い、多数のサンプルにわたって様々な実験をおこなって
平均化したデータを算出し、このグラフ図としてまとめ
たものである。このときの他のパラメータ条件の一例を
挙げれば、対象処理面の温度は100℃程度となるよう
水蒸気体と水ミスト体などを調整する、ノズル装置
(水)の吹き出し口と対象処理面との離間距離は１０ｍｍ
程度、となるように設定することができる。

【００２９】この図５は、水蒸気体と水ミスト体の重量
比率を変化させた多数の実測サンプルデータを、発明者
らがまとめたものであり、レジスト剥離時間(sec)との
重量比率との関係(プロセス時間依存性)を示している。
この図５の結果から、これら多くのサンプルは、水蒸気
体と水ミスト体の重量比率を変化させることにより、レ
ジスト剥離時間に緩やかな鍋底形の変動が生じることが
明らかとなった。またこの図では、重量比率がかなり偏
っている水蒸気体の比率２０％以下または８０％以上に
なると、レジスト剥離効果が大きく弱まって、プロセス
時間が増加してゆく様子がよくわかる。これは、水蒸気
体と水ミスト体の重量比率から見て、どちらか片方が極
端に少なくなると、水蒸気体と水ミスト体のそれぞれの
働きに関する役割の分担がうまく行かなくなってくるか
らである。なお、それぞれの役割の分担については、後
の［００３４］および［００３５］において述べる。

【００３０】そしてここで、本願発明にかかるパラメー
タに関連し、水供給のためのパラメータである対象処
理面(ウェハ表面)の温度と、ノズル装置(水)の吹き出
し口と対象処理面とのクリアランス(離間距離)と、の関
係について、発明者らが行った実験のうち、その一部の
データを紹介する。図６は、本発明者らが測定した「ク
リアランス(離間距離)に対するウェハ表面温度範囲」の
一例を示す図である。これらの実験では、と以外の
パラメータとしては標準的な値を用いており、クリア
ランス(離間距離)を変化させてウェハ表面温度を測定
したものである。これにより、クリアランスが大きく
なるにつれて、ウェハ表面温度が低くなる傾向がある
ことがよく分かる。また、対象処理面における水蒸気
体と水ミスト体の重量比率などのような他のパラメータ
を種々変化させたり、その他の方法を用いることによ
っ、図６に示した以外の場合にも温度範囲の種々なデー
タを得るとが可能である。

【００３１】またさらに、本願発明にかかるパラメータ
に関連して、対象処理面における水蒸気体と水ミスト
体の重量比率と、他のパラメータとして設定が可能な
吹付体の吹き付け圧力(または吹付け速度)と、の関係に
ついて、発明者らが行った実験のうちから、その一部の
データを紹介する。図７(１)は、［吹き付け圧力］と
［水蒸気体の比率］との関係を示すグラフ図であり、右
上に向かってやや上昇する滑らかな曲線となっており、
水蒸気体の比率が増えるとともに吹き付け圧力も増える
ことを示している。ここでの［吹き付け圧力］はノズル
から対象処理面に向けて吹き出された圧力を測定したも
のであり、［水蒸気体の比率］は水蒸気体と水ミスト体
との合わせたもののうちの水蒸気体の重量比率である。
また、図７(２)は温度と蒸気圧との一般的な関係を示す
蒸気圧曲線であるが、この蒸気圧曲線から、図７(１)に
示される結果を予測することができる。すなわち、ノズ
ルから吹き出された水蒸気体および水ミスト体とが常気
圧になったときに、水蒸気体の比率が高まることによ
り、吹き付け圧力も高まる。

【００３２】ところで、半導体装置の製造に関連して述
べれば、水蒸気体と水ミスト体とが混じり合った吹付体
を用いた剥離洗浄プロセスにおいては、水蒸気体と水ミ
スト体との重量比率を変化させることにより、様々な種
類の有機物・レジスト・ポリマーなどに対応してその除
去を行うことができる。つまり、剥離洗浄の対象となる
物とウェハの接着性に対応して、これら処理のプロセス
を決定できる。

【００３３】また、本願発明の処理する対象物の一例と
して、ウェハ上にレジスト膜が付着する構造を見てみる
と、レジスト膜はウェハ上に密着して堅固な膜層を形成
しており、その厚さは通常５００〜８００ｎｍ程度であ
る。このウェハ上のレジスト構造は、本願発明の水供給
装置および水供給方法を用いることによって、イオン打
ち込み後のレジスト膜除去が、極めて効果的に実行され
る。また、対象物はレジスト膜除去のみならず、別の例
としてはポリマ残渣が挙げられるが、このポリマ残渣
は、ドライエッチングの際の反応生成物として発生して
くるものであり、本願発明を用いることによって、この
ポリマ残渣も極めて効果的に除去される。これらレジス
ト膜除去とポリマ残渣除去とは、本願発明を用いること
により両方ともいっぺんに除去処理がなされることも可
能であるが、場合によってはそれぞれを別々に処理する
ことも勿論可能である。

【００３４】さらにまた、本願発明の水供給装置および
水供給方法においては、水蒸気体(多くの場合はガス中
に気化した水を含む)の供給と、Ｈ₂ Ｏ微粒子を含む水
ミスト体の供給とが行われて、これら二つが混ぜ合わさ
れて吹付体とされ、この吹付体が対象物処理面(表面)に
対して直接吹き付け(噴射)されることによって対象物に
提供されるが、この混合された水蒸気体と水ミスト体と
による吹付体のうち、水蒸気体はガス体による浸透によ
ってレジスト膜等を変質させるのに有効であり、一方の
水ミスト体は水の微粒子によってレジスト膜等を剥離さ
せるのに有効である。

【００３５】対象物の一例として、半導体デバイス製造
におけるレジスト膜を形成するベースポリマ基幹構造を
挙げると、この構造は、空孔性と水素結合性を有し、高
温の水蒸気体によって、このレジスト膜体は軟化や膨張
などの物理的変化を起こす。また、水蒸気体のレジスト
透過性は大きく、膨潤・分離・凝固などの物性的変化を
生じて化学構造的変質を起こす。こうして、高温水蒸気
体により、水和・膨潤して柔軟化しているレジスト膜
は、ウェハとの接着力が弱まり、剥離するようになる。
そして、これら水蒸気体や水ミスト体とを対象物に提供
するにあたってのノズル装置の噴射力や噴出力は、膨潤
レジストとウェハ基板との剥離に大いに有効となるよう
作用する。

【００３６】なおここまで、本願発明の水供給装置およ
び水供給方法に関し、半導体電子デバイス製造において
不用物として発生するレジスト膜やポリマ残渣の除去に
ついて多くを述べてきた。しかしながら、本願発明の適
用範囲はこれに限られるものではなく、他の電子デバイ
ス等における加工処理や表面精密処理分野をも含むもの
であり、化学的洗浄剥離処理として、基板洗剥離学機械
研磨(CMP)後洗浄・ドライエッチング処理表面洗浄・微
細回路洗浄・微細回路形成用マスク洗浄などの分野にお
いても、本願発明の水供給装置および水供給方法は大い
に有効である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本願発明によ
る水供給装置および水供給方法では、水供給条件を定め
るためのパラメータを設定し、そのパラメータの適正な
範囲を特定することにより、水蒸気体と水ミスト体との
吹付体を、適正かつ有効的に対象物に吹き付けることが
できる。よって、レジスト膜等不用物の剥離・除去能力
が高く、かつ効率の良い水供給装置および水供給方法を
実現することが出来る。そして、本願発明では、自然界
に存在して環境調和性に優れる超純水のみを使用するこ
とにより、対象となる有機物にこれを浸透させ、接着性
を弱めて剥離を推進させることができるし、また、本願
発明は、プロセス・コントロールが容易で安定性に優れ
たものとすることができ、多くの付帯設備が不要で、シ
ンプルなデザインとなるよう設計することが容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明で用いられる水蒸気体と水ミスト体と
の模式構造図である。

【図２】本願発明による水供給装置および水供給方法を
実施するにあたり、構成の一例を示す構成概要図であ
る。

【図３】本願発明の水供給装置および水供給方法に関
し、ノズル装置から吹付体が吹き付けられたときの対象
物表面の温度(℃)とレジスト膜の剥離状況(％)との関係
を示すグラフ図(ａ)、そのデータ(ｂ)、およびレジスト
(Ａ〜Ｅ)の種類、を示す図である。

【図４】本願発明の水供給装置および水供給方法に関
し、ノズル装置の吹き出し口と対象物の対象処理面との
クリアランス(離間距離)に対する、対象物表面のレジス
ト膜剥離状況(％)を示すグラフ図(ａ)、およびデータ
(ｂ)である。

【図５】本願発明の水供給装置および水供給方法に関
し、混合される水蒸気体と水ミスト体との重量比率(％)
と、レジストが完全に剥離するまでのレジスト剥離時間
(sec)との関係を示すグラフ図である。

【図６】本願発明の水供給装置および水供給方法に関
し、本発明者らが測定した「クリアランス(離間距離)に
対するウェハ表面温度範囲」の一例を示す図である。

【図７】本願発明の水供給装置および水供給方法に関
し、(１)は［吹き付け圧力］と［水蒸気体の比率］との
関係を示すグラフ図であり、(２)は温度と蒸気圧との一
般的な関係を示す蒸気圧曲線である。

【符号の説明】

１０ノズル装置１１吹き出し口２０、２１流路３０対象物３１対象処理面４０中間機器５０処理チャンバ６０テーブル７０回転軸Ｍ水蒸気体と水ミスト体による吹き付け体Ｍ’ 吹き出し体Ｈクリアランス(離間距離)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５７２Ｂ (72)発明者山口隆太神奈川県相模原市小山１丁目１番10号ラムリサーチ株式会社内 (72)発明者田島かおり神奈川県相模原市小山１丁目１番10号ラムリサーチ株式会社内 (72)発明者織浩介神奈川県相模原市小山１丁目１番10号ラムリサーチ株式会社内 (72)発明者拝形英里神奈川県相模原市小山１丁目１番10号ラムリサーチ株式会社内 (72)発明者中嶋州神奈川県相模原市小山１丁目１番10号ラムリサーチ株式会社内 (72)発明者野尻一男神奈川県相模原市小山１丁目１番10号ラムリサーチ株式会社内 (72)発明者砂金養一神奈川県相模原市小山１丁目１番10号ラムリサーチ株式会社内Ｆターム(参考） 2H096 AA25 LA02 LA30 3B201 AA01 AB33 AB47 BB22 BB38 BB82 BB92 5F046 MA03 MA07 MA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象物の洗浄／剥離／加工のいずれかを
含む処理を行うために水を供給する水供給装置であっ
て、前記対象物の平板状の対象処理面に水蒸気体と水ミスト
体とを吹き付けて水供給するノズル装置、を備え、水供給のためのパラメータとして、少なくとも、前記対象処理面における前記水蒸気体と水ミスト体の
重量比率、前記対象処理面の温度、前記ノズル装置の吹き出し口と前記対象処理面との離
間距離、を備え、これらパラメータはそれぞれ適正値に設定されて対象物
に水供給が行われるよう装置構成される、ことを特徴と
する水供給装置。
【請求項２】請求項１に記載の水供給装置において、前記ノズル装置は、1) あらかじめ水蒸気体と水ミスト
体とが混合された吹付体を吹き出すか、または、2) 加
圧温水を直接吹き出し、吹き出した時の圧力低下による
沸騰によって、水蒸気体と水ミスト体とをつくる、ノズ
ル装置であって、前記ノズル装置の吹き出し口は、１個または複数個であ
る、ことを特徴とする水供給装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の水供給装置に
おいて、前記対象処理面における水蒸気体と水ミスト体の重量
比率において、この水蒸気体は２０％〜８０％の重量比
率として設定される、ことを特徴とする水供給装置。
【請求項４】請求項１または２に記載の水供給装置に
おいて、前記前記対象処理面の温度は５０〜１５０℃として設
定される、ことを特徴とする水供給装置。
【請求項５】請求項１または２に記載の水供給装置に
おいて、前記前記ノズル装置の吹き出し口と前記対象処理面と
の離間距離は３０ｍｍ以下として設定される、ことを特
徴とする水供給装置。
【請求項６】対象物の洗浄／剥離／加工のいずれかを
含む処理を行うために水を供給する水供給方法であっ
て、前記対象物の平板状の対象処理面に水蒸気体と水ミスト
体とを吹き付けて水供給する水供給ステップを備え、水供給のためのパラメータとして、少なくとも、前記対象処理面における前記水蒸気体と水ミスト体の
重量比率、前記対象処理面の温度、水の吹き出し口と前記対象処理面との離間距離、を備え、これらパラメータはそれぞれ適正値に設定されて対象物
に水供給が行われる、ことを特徴とする水供給方法。
【請求項７】請求項１に記載の水供給方法において、前記水供給ステップでは、1) あらかじめ水蒸気体と水
ミスト体とが混合された吹付体を吹き出すか、または、
2) 加圧温水を直接吹き出し、吹き出した時の圧力低下
による沸騰によって、水蒸気体と水ミスト体とをつくる
か、によって、水供給が行なわれ、その水供給は、１個または複数個の吹き出し口から行わ
れる、ことを特徴とする水供給方法。
【請求項８】請求項１または２に記載の水供給方法に
おいて、前記対象処理面における水蒸気体と水ミスト体の重量
比率において、この水蒸気体は２０％〜８０％の重量比
率として設定される、ことを特徴とする水供給方法。
【請求項９】請求項１または２に記載の水供給方法に
おいて、前記前記対象処理面の温度は５０〜１５０℃として設
定される、ことを特徴とする水供給方法。
【請求項１０】請求項１または２に記載の水供給方法
において、前記水の吹き出し口と前記対象処理面との離間距離は
３０ｍｍ以下として設定される、ことを特徴とする水供
給方法。