JP2003309100A - レジスト膜除去装置及びレジスト膜除去方法、並びに有機物除去装置及び有機物除去方法 - Google Patents

レジスト膜除去装置及びレジスト膜除去方法、並びに有機物除去装置及び有機物除去方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 洗浄液を基板表面のレジスト膜に噴霧して当
該レジスト膜を除去するに際して、エネルギー低減化を
考慮して洗浄液を液滴状態とし、更にはレジスト膜に接
触するときの前記液滴の温度を所望に制御し、確実なレ
ジスト膜の除去を可能とする。 【解決手段】 枚葉式レジスト除去装置は、洗浄対象で
ある基板１１１が設置され、閉鎖空間を構成する処理チ
ャンバー１０１と、洗浄液をいわゆる液滴状態で基板１
１１の表面に噴霧する噴霧ノズル１０２とを備えて構成
され、処理チャンバー１０１により、配置された基板１
１１が噴霧ノズル１０２と対向した状態で、基板１１１
を内包する前記閉鎖空間が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板やガラ
ス基板に半導体集積回路等の微細構造を形成するための
リソグラフィー工程において不可欠であるレジスト除去
を行うための装置及び方法、並びにプリント基板を対象
とした有機物除去装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、レジスト膜を除去する手法として
は、酸素プラズマによりレジスト膜を灰化除去する方法
と、有機溶媒（フェノール系・ハロゲン系など有機溶
媒、９０℃〜１３０℃）を用いてレジスト膜を加熱溶解
させる方法、または濃硫酸・過酸化水素を用いる加熱溶
解法がある。これら何れの手法も、レジスト膜を分解し
溶解するための時間、エネルギー及び化学材料が必要で
あり、リソグラフィー工程の負担となっている。このよ
うな灰化や溶解による除去に替わる新しいレジスト除去
技術への要求は大きいが、除去技術の開発は未だ数少な
い。現在のところ、洗浄液を用い高周波超音波の除去作
用を利用する技術や、洗浄液の蒸気をノズルから噴出し
てレジストに接触させる技術等が開発途上にある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
除去技術は、何れもレジストに対応した適切な物理的・
化学的制御が困難であり、特に後者の洗浄液の蒸気を用
いる技術では、装置構成の簡易化を図れる一方で、レジ
ストへの蒸気の接触時における当該蒸気の温度制御がま
まならず、十分な除去効果を得られないという問題があ
る。
【０００４】そこで本発明の目的は、洗浄液を基板表面
のレジスト膜（又は有機物）に噴霧して当該レジスト膜
（又は有機物）を除去するに際して、エネルギー低減化
を考慮して洗浄液を液滴状態とし、更にはレジスト膜
（又は有機物）に接触するときの前記液滴の温度を所望
に制御し、確実なレジスト膜（又は有機物）の除去を可
能とすることにあり、資源・エネルギー多消費型技術か
らの脱却、即ちレジスト（又は有機物）の除去にエネル
ギーや化学溶剤に依存しない環境共生型技術を実現させ
るレジスト膜（有機物）除去装置及びレジスト膜（有機
物）除去方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のレジスト膜除去
装置は、リソグラフィー工程において用いられるレジス
ト膜除去装置であって、表面にレジスト膜が形成された
表面が平坦な基板を洗浄対象としており、前記基板を移
動せしめる移動手段と、洗浄液を高温の液滴状として噴
霧する略線状の噴霧手段と、前記基板及び前記噴霧手段
を内包する閉鎖空間を構成する閉鎖手段とを備え、前記
閉鎖手段内で前記基板の前記レジスト膜が前記噴霧手段
と対向させた状態で、前記噴霧手段により前記液滴状の
洗浄液を前記レジスト膜に接触せしめるに際して、前記
閉鎖手段内の温度及び湿度を所定に調節し、前記液滴状
の洗浄液が前記レジスト膜に接触する際の温度を制御す
ることを特徴とする。
【０００６】本発明のレジスト膜除去装置の一態様で
は、洗浄対象である前記基板がフラット・パネル・ディ
スプレーのガラス基板である。
【０００７】本発明の有機物除去装置は、プリント基板
のリソグラフィー工程において用いられる有機物除去装
置であって、表面に有機物が付着した平坦な前記プリン
ト基板を洗浄対象としており、前記プリント基板を移動
せしめる移動手段と、洗浄液を高温の液滴状として噴霧
する略線状の噴霧手段と、前記プリント基板及び前記噴
霧手段を内包する閉鎖空間を構成する閉鎖手段とを備
え、前記閉鎖手段内で前記プリント基板の前記有機物が
前記噴霧手段と対向させた状態で、前記噴霧手段により
前記液滴状の洗浄液を前記有機物に接触せしめるに際し
て、前記閉鎖手段内の温度及び湿度を所定に調節し、前
記液滴状の洗浄液が前記有機物に接触する際の温度を制
御することを特徴とする。
【０００８】本発明のレジスト膜除去装置は、リソグラ
フィー工程において用いられるレジスト膜除去装置であ
って、表面にレジスト膜が形成された洗浄対象である基
板を保持する保持手段と、洗浄液を高温の液滴状として
噴霧する噴霧手段と、前記レジスト膜に前記噴霧手段を
対向させた状態で、前記基板及び前記噴霧手段を内包す
る閉鎖空間を構成する閉鎖手段とを備え、前記噴霧手段
により前記レジスト膜に前記液滴状の洗浄液を接触せし
めるに際して、前記閉鎖手段内の温度及び湿度を所定に
調節し、前記液滴状の洗浄液が前記レジスト膜に接触す
る際の温度を制御することを特徴とする。
【０００９】本発明のレジスト膜除去装置の一態様で
は、洗浄対象である前記基板が半導体基板である。
【００１０】本発明のレジスト膜除去装置の一態様で
は、洗浄対象である前記基板が略円形状のものである。
【００１１】本発明のレジスト膜除去装置の一態様で
は、前記基板を回転させながら洗浄する。
【００１２】本発明のレジスト膜除去装置の一態様で
は、洗浄対象である前記基板がフォトリソグラフィーに
用いるフォトマスクである。
【００１３】本発明のレジスト膜除去装置の一態様で
は、前記噴霧手段は、水又は薬液を供給する第１のノズ
ルと、水蒸気又は高温ガスを供給する第２のノズルとを
有し、前記第２のノズルから供給される水蒸気又は高温
ガスにより、前記第１のノズルから供給される水又は薬
液を液滴状の洗浄液として前記レジスト膜に接触せしめ
る。
【００１４】本発明のレジスト膜除去装置の一態様で
は、前記噴霧手段は、水又は薬液を供給する第１のノズ
ルと、水蒸気及び高温ガスを混合してなる湿度１００％
の高温ガスを供給する第２のノズルとを有し、前記第２
のノズルから供給される前記湿度１００％の高温ガスに
より、前記第１のノズルから供給される水又は薬液を液
滴状の洗浄液として前記レジスト膜に接触せしめる。
【００１５】本発明のレジスト膜除去装置の一態様で
は、前記噴霧手段は、水又は薬液を供給するノズルを有
し、前記ノズルは、水又は薬液を液滴状の洗浄液として
前記レジスト膜に接触せしめる。
【００１６】本発明のレジスト膜除去装置の一態様で
は、前記噴霧手段は、前記液滴状の洗浄液が前記レジス
ト膜に接触する際の温度を７０℃以上の値に制御する。
【００１７】本発明のレジスト膜除去装置の一態様で
は、前記薬液はレジスト変質促進成分を含むものであ
る。
【００１８】本発明のレジスト膜除去装置の一態様で
は、前記第１のノズルから供給される水又は薬液の温度
を７０℃以上の値とする。
【００１９】本発明のレジスト膜除去装置の一態様は、
前記第１のノズルから供給される水又は薬液の温度を７
０℃以上の値に加熱する加熱手段を備える。
【００２０】本発明のレジスト膜除去方法は、リソグラ
フィー工程において実行されるレジスト膜除去方法であ
って、基板表面に形成されたレジスト膜を除去するに際
して、前記基板を閉鎖空間内に保持し、前記閉鎖空間内
の温度及び湿度を温度に調節した状態で、洗浄液を当該
温度調節で温度制御された液滴状として前記レジスト膜
に接触せしめる。
【００２１】本発明のレジスト膜除去方法の一態様で
は、洗浄対象である前記基板が半導体基板である。
【００２２】本発明のレジスト膜除去方法の一態様で
は、洗浄対象である前記基板が略円形状のものである。
【００２３】本発明のレジスト膜除去方法の一態様で
は、前記基板を回転させながら洗浄する。
【００２４】本発明のレジスト膜除去方法の一態様で
は、洗浄対象である前記基板がフォトリソグラフィーに
用いるフォトマスクである。
【００２５】本発明のレジスト膜除去方法は、リソグラ
フィー工程において実行されるレジスト膜除去方法であ
って、平坦な基板表面に形成されたレジスト膜を除去す
るに際して、前記基板を閉鎖空間内へ移動させ、前記閉
鎖空間内の温度及び湿度を所定に調節した状態で、洗浄
液を線状ノズルにより、当該温度調節で温度制御された
液滴状として前記レジスト膜に接触せしめることを特徴
とする。
【００２６】本発明のレジスト膜除去方法の一態様で
は、洗浄対象である前記基板がフラット・パネル・ディ
スプレーの基板である。
【００２７】本発明の有機物除去方法は、プリント基板
のリソグラフィー工程において実行される有機物除去方
法であって、平坦な前記プリント基板表面に付着した有
機物を除去するに際して、前記プリント基板を閉鎖空間
内へ移動させ、前記閉鎖空間内の温度及び湿度を所定に
調節した状態で、洗浄液を線状ノズルにより、当該温度
調節で温度制御された液滴状として前記有機物に接触せ
しめることを特徴とする。
【００２８】本発明のレジスト膜除去方法の一態様で
は、水蒸気又は高温ガスにより、水又は薬液を液滴状の
洗浄液として、前記レジスト膜に接触せしめる。
【００２９】本発明のレジスト膜除去方法の一態様で
は、前記液滴状の洗浄液が前記レジスト膜に接触する際
の温度を７０℃以上の範囲内の値に制御する。
【００３０】本発明のレジスト膜除去方法の一態様で
は、前記薬液はレジスト変質促進成分を含むものであ
る。
【００３１】発明のレジスト膜除去方法の一態様では、
前記水又は薬液の温度を７０℃以上の値とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した好適な諸
実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。これらの実施形態では、リソグラフィー工程におい
て必須のレジスト除去を実行する具体的な装置及び方法
を開示する。リソグラフィー工程とは、半導体集積回路
等の微細構造を形成するために、基板表面にレジスト膜
を接着させ、マスクに形成される微細構造パターン間隙
を通して電磁波エネルギーを照射し、照射部位と非照射
部位とのレジスト溶解性の差異を利用してパターンを現
像し、パターンエッチングを行なう工程である。
【００３３】（第１の実施形態）本実施形態では、フラ
ット・パネル・ディスプレイ（ＦＰＤ）に供される、略
矩形状のガラス基板を洗浄対象とする枚葉式レジスト除
去装置及びこれを用いた除去方法を例示する。
【００３４】図１は、第１の実施形態によるレジスト膜
除去装置の概略構成を示す断面図である。この装置は、
洗浄対象であるガラス基板１１１が載置され、洗浄表面
を晒した状態で移動させるコンベア状の基板搬出入機構
１０３と、基板搬出入機構１０３によりガラス基板１１
１が搬入・搬出され、内部にガラス基板１１１を設置し
た状態で当該ガラス基板１１１を内包する閉鎖空間を構
成する処理チャンバー１０１と、洗浄液をいわゆる液滴
状態でガラス基板１１１の表面に噴霧する噴霧ノズル１
０２とを備えて構成されている。
【００３５】処理チャンバー１０１は、樹脂又はＳＵＳ
からなり、処理の終了した洗浄液を排出する配管を有す
る排液機構１１２と、当該チャンバー内の雰囲気を所望
の温度及び湿度に制御する温度・湿度制御機構１１３
と、後述するＮ2等の高温ガスの供給ライン１３２を用
いる際に、不足する熱量を水蒸気等の供給により補給す
る熱量補給配管１１８とを備えて構成されている。この
温度・湿度制御機構１１３は、例えばヒータ加熱機構又
はランプ加熱機構を備えている。ここでは、ヒータ加熱
機構１１３ａを図示する。
【００３６】噴霧ノズル１０２は、洗浄液を所望の気体
と混合させて供給する、いわゆる２流体の線状ノズル
（ラインノズル）であって、設置されたガラス基板１１
１の表面と対向するように設けられており、液体である
洗浄液を供給する洗浄液供給機構１１４と、気体を供給
する気体供給機構１１５と、洗浄液と気体とが混合され
る混合チャンバー１１６と、混合された洗浄液と気体を
液滴状態で対向配置されたガラス基板１１１の表面にラ
イン状に均一噴霧するための多孔質セラミック板１１７
とを備えて構成されている。
【００３７】なお、多孔質セラミック板１１７を有しな
い一般的なスプレーノズルを用いても良い。また、温水
を液滴状態で噴霧する、いわゆる１流体の線状ノズルを
用いることも考えられる。
【００３８】洗浄液供給機構１１４は、薬液、ここでは
超純水（ＤＩＷ）又はレジスト変質促進成分を含む超純
水等を所定量（例えば２０ｃｃ／分）供給するためのプ
ランジャポンプ１２１と、プランジャポンプ１２１から
供給された薬液を所望温度まで加熱する温水加熱器１２
２と、温水加熱器１２２により加熱された薬液を混合チ
ャンバー１１６に供給するための配管１２３とを備えて
構成されている。
【００３９】レジスト変質促進成分としては、酸化性物
質が、架橋または酸化の促進成分として有効である。例
えば、過酸化水素はイオン注入処理レジスト膜も短時間
に変質・除去させる。強力なラジカル反応によるレジス
トの化学結合の酸化作用によると思われる。オゾン水も
酸化の促進成分として有効である。
【００４０】その他の酸化性物質として、Ｃｌ2−Ｈ
2Ｏ，Ｂｒ2−Ｈ2Ｏ，Ｉ2−ＫＩ，ＮａＣｌＯ，ＮａＣｌ
Ｏ4，ＫＭｎＯ4，Ｋ2ＣｒＯ7，Ｃｅ（ＳＯ4）2などが選
択される。
【００４１】アルカリは強力な促進成分である。例えば
ｐＨ値で８〜１４程度、好ましくは１０〜１２の苛性ア
ルカリ水溶液が用いられる。レジスト表面に濡れ性・浸
透性を持ち、除去作用が迅速となる。アルカリとして、
ＫＯＨ，ＮａＯＨ，ＮａＣＯ ３ ，Ｃａ（ＯＨ）2，Ｂ
ａ（ＯＨ）2，ＮＨ4ＯＨ，ＴＭＡＨなどが用い得る。
【００４２】気体供給機構１１５は、水蒸気の供給ライ
ン１３１と、Ｎ2等の高温ガスの供給ライン１３２とが
選択的に、又は双方を併用して使用自在の状態とされて
いる。水蒸気を生成するには大きな気化熱を要するが、
Ｎ2等の高温ガスを用いることで省エネルギーが実現
し、大幅な電力削減化が可能となる。また、後述するよ
うに、水蒸気の供給ライン１３１とＮ2等の高温ガスの
供給ライン１３２とを併用し、湿度１００％の高温ガス
を生成して供給するようにしてもよい。
【００４３】水蒸気の供給ライン１３１は、超純水を所
定量（例えば２０ｃｃ／分）供給するためのダイアフラ
ムポンプ１２４と、ダイアフラムポンプ１２４から供給
された超純水を加熱して水蒸気を生成するベーパライザ
ー１２５と、ベーパライザー１２５により生成された水
蒸気を混合チャンバー１１６に供給するための配管１２
６とを備えて構成されている。
【００４４】他方、高温ガスの供給ライン１３２は、ガ
スの流量調節器１２７と、ガスを所定温度に加熱するガ
ス加熱器１２８とを備えて構成されている。
【００４５】この枚葉式レジスト除去装置を用いてガラ
ス基板１１１表面のレジスト除去を行うには、先ず、基
板搬出入機構１０３によりガラス基板１１１を処理チャ
ンバー１０１内に搬入する。このとき、ガラス基板１１
１は処理チャンバー１０１内でほぼ密閉された状態で、
噴霧ノズル１０２の多孔質セラミック板１１７と対向す
る。
【００４６】そして、温度・湿度制御機構１１３により
処理チャンバー１０１内の温度を所定温度、ここでは７
０℃〜９０℃、好ましくは８０℃〜９０℃の範囲内の
値、湿度をほぼ１００％の状態に制御した状態で、温水
加熱器１２２により９０℃程度とされた洗浄液と、ベー
パライザー１２５により１５０℃程度に生成された水蒸
気、又はガス加熱器１２８により１５０℃程度に生成さ
れた高温ガスとを混合チャンバー１１６内で混合させ、
ガラス基板１１１を移動させながら、液滴状態とされた
洗浄液を多孔質セラミック板１１７から基板１１１のレ
ジスト膜に噴霧する。このとき、ガラス基板１１１の移
動に従い、基板表面全体に徐々に洗浄液が均一に噴霧さ
れてゆく。
【００４７】また、この枚葉式レジスト除去装置を用い
てガラス基板１１１表面のレジスト除去を行うに際し
て、気体供給機構１１５を構成する水蒸気の供給ライン
１３１とＮ2等の高温ガスの供給ライン１３２とを併用
する態様も好適である。この場合、上記と同様に、温度
・湿度制御機構１１３により処理チャンバー１０１内の
温度を所定温度、ここでは７０℃〜９０℃、好ましくは
８０℃〜９０℃の範囲内の値、湿度をほぼ１００％の状
態に制御した状態で、温水加熱器１２２により９０℃程
度とされた洗浄液と、ベーパライザー１２５により１５
０℃程度に生成された水蒸気及びガス加熱器１２８によ
り１５０℃程度に生成された高温ガスを混合してなる湿
度１００の高温ガスとを混合チャンバー１１６内で混合
させ、ガラス基板１１１を移動させながら、液滴状態と
された洗浄液を多孔質セラミック板１１７から基板１１
１のレジスト膜に噴霧する。このとき、噴霧ノズル１０
２近傍における液滴状態の洗浄液を所望温度（７０℃〜
９０℃、好ましくは８０℃〜９０℃）から殆ど温度低下
させることなく噴霧することができる。そして、ガラス
基板１１１の移動に従い、基板表面全体に徐々に洗浄液
が均一に噴霧されてゆく。
【００４８】ここで、本実施形態のように閉鎖空間を形
成する処理チャンバー１０１を用いずに、開放空間で液
滴状態の洗浄液を基板表面に噴霧した場合、噴霧ノズル
の噴出口から離れるにつれて液滴温度が急速に低下し、
レジスト除去に支障を来たすことが判っており、これに
対して、本実施形態の処理チャンバー１０１を用いて閉
鎖空間を形成することにより、液滴温度の低下を招来す
ることなく高温に制御された液滴状態の洗浄液を噴霧す
ることができる。以下、具体的な実験例１を通じて、本
実施形態の奏する前記効果について調べた結果を説明す
る。
【００４９】−実験例１− 本例では、図２に示すように、通常の扇型２流体ノズル
４３を用い、洗浄液として超純水を供給する洗浄液供給
機構４１と、水蒸気の供給ラインを備えた気体供給機構
４２とをノズル４３に接続し、ノズル４３を所定のパー
ツボックス及びラップで囲って閉鎖空間４４を形成し
た。
【００５０】そして、洗浄液供給機構４１における超純
水のノズル４３への供給時の温度（温水温度）Ｔ１、及
び気体供給機構４２における水蒸気のノズル４３への供
給時の温度（ベーパー温度）Ｔ２をほぼ所定値（Ｔ１：
８７℃前後、Ｔ２：１４７℃前後）に保ち、閉鎖空間４
４内の雰囲気温度Ｔ６を１９℃〜８６℃まで変化させ
る。その際の、ノズル４３の液滴噴出口から１０ｍｍ下
の位置の液滴温度Ｔ３、３０ｍｍ下の位置の液滴温度Ｔ
４、１００ｍｍ下の位置の液滴温度Ｔ５をそれぞれ測定
した。
【００５１】温度Ｔ１〜Ｔ６の測定結果を以下の表１
に、当該表１に基づき、雰囲気温度Ｔ６が２０℃のとき
と、Ｔ６が７０℃〜９０℃のときの温度Ｔ３，Ｔ４，Ｔ
５の相違を調べた様子を図３にそれぞれ示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】図３では、ノズルを囲む閉鎖空間を有しな
い従来の洗浄装置を用いた場合に相当する雰囲気温度Ｔ
６を２０℃とし、このときにはノズル４３の液滴噴出口
から遠ざかるにつれて周辺外気に温度を奪われて急速に
液滴温度が低下することが判る。これに対して、本実施
形態のようにノズルを囲む閉鎖空間を形成し、雰囲気温
度Ｔ６を７０℃〜９０℃、好ましくは８０℃〜９０℃程
度とすることにより、液滴温度Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５は極め
て近接し、しかも液滴噴出口から１００ｍｍ程度離れて
もほぼ液滴噴出口における液滴温度を保つことが判っ
た。
【００５４】従来の洗浄装置ではノズルの液滴噴出口か
ら離れると液滴温度の急速な低下を来たすため、液滴噴
出口から１０ｍｍ程度離れた位置に洗浄対象である基板
表面を配していたが、上記実験結果からも判るように、
１０ｍｍ程度離れた位置でもかなりの温度低下が生じ
る。これに対して、本実施形態のようにノズルを囲む閉
鎖空間を設け、空間内の雰囲気温度を所定の高温に保つ
ことで、ノズルの液滴噴出口と基板表面までの距離の許
容範囲が増加し、プロセスマージンを大幅に向上させる
ことができる。
【００５５】また、気体供給機構１１５においてＮ2等
の高温ガスの供給ライン１３２のみを用いてドライな高
温ガスを供給し、液滴状態の洗浄液を基板表面に噴霧す
る場合、大幅な電力削減化が可能となる反面、ノズル
内で高温ガスと液体の洗浄液が接触した際、高温ガスが
ドライであるために洗浄液が気化し、ノズルから噴出
直後の断熱膨張により、ノズル近傍で洗浄液の温度低下
を惹起することが判っている。これに対して本実施形態
では、処理チャンバー１０１を用いて閉鎖空間を形成す
ることに加え、水蒸気の供給ライン１３１とＮ2等の高
温ガスの供給ライン１３２とを併用して、湿度１００の
高温ガスと洗浄液からなる液滴状態の洗浄液を生成して
供給することにより、ノズル近傍では洗浄液の温度を低
下させることなく所望に保つとともに、ノズルから離間
した部位では閉鎖空間により液滴温度の低下を招来する
ことなく高温に制御された液滴状態の洗浄液を噴霧する
ことができる。以下、具体的な実験例２を通じて、本実
施形態の奏する前記効果について調べた結果を説明す
る。
【００５６】−実験例２− 本例では、図４に示すように、通常の扇型２流体ノズル
５４を用い、洗浄液として超純水を供給する洗浄液供給
機構５１と、Ｎ２等の高温ガスの供給ラインを備えたド
ライガス供給機構５２と、水蒸気の供給ラインを備えた
水蒸気供給機構５３とをノズル５４に接続し、ノズル５
４を所定のパーツボックス及びラップで囲って閉鎖空間
５５を形成した。
【００５７】そして、ドライガス供給機構５２における
高温ガスのノズル５４への供給時の温度Ｔ１、水蒸気供
給機構５３における超純水の水蒸気のノズル５４への供
給時の温度Ｔ２、高温ガスと超純水の水蒸気とが混合さ
れた湿度１００％の高温ガスの温度Ｔ３、ノズル５４の
液滴噴出口から１０ｍｍ下の位置における液滴温度Ｔ４
をそれぞれ測定した。温度Ｔ１〜Ｔ４の測定結果を以下
の表２に示す。
【００５８】
【表２】
【００５９】相対湿度１００％に相当する量の水蒸気を
加えた高温ガスを用いた液滴の噴出時の温度（液滴温度
Ｔ４）は８２℃となり、目標とする８０℃以上を達成す
ることができた。一方、同じ閉鎖空間内で高温ガスのみ
を用いた液滴の噴出時の温度は４２℃となり、目標とす
る温度付近まで上がらなかった。
【００６０】この場合、高温ガスに加えて水蒸気を用い
ることから、消費電力の増大を最小限に抑えることが必
要である。そこで、上記の実験に伴い消費電力を試算し
てみた。その結果を以下の表３に示す。
【００６１】
【表３】
【００６２】このように、目標となる液滴の噴出時の温
度に合わせて、水蒸気と高温ガスの最適な比率を調べる
ことにより、消費電力を抑えることが可能であることが
判った。当該試算結果によれば、液滴噴霧のための気体
として水蒸気のみを用いる場合に比して２４％の消費電
力が低減する。
【００６３】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、洗浄液を基板表面のレジスト膜に噴霧して当該レジ
スト膜を除去するに際して、エネルギー低減化を考慮し
て洗浄液を気化させることなく液滴状態とし、更にはレ
ジスト膜に接触するときの前記液滴の温度を所望に制御
（７０℃以上）し、確実なレジスト膜の除去を可能とす
ることにあり、資源・エネルギー多消費型技術からの脱
却、即ちレジストの除去にエネルギーや化学溶剤に依存
しない環境共生型技術を実現することが可能となる。
【００６４】なお、本実施形態では、洗浄対象である基
板として、ＦＰＤのガラス基板について例示したが、本
発明はこれらに限定されるものではなく、例えばプリン
ト基板等の洗浄に用いても好適である。
【００６５】（第２の実施形態）本実施形態では、略円
形状のシリコンウェーハ等の半導体基板を洗浄対象とす
る枚葉式レジスト除去装置及びこれを用いた除去方法を
例示する。
【００６６】図５は、第２の実施形態によるレジスト膜
除去装置の概略構成を示す断面図である。この装置は、
洗浄対象である基板１１が設置され、内部に基板１１を
設置した状態で当該基板１１を内包する閉鎖空間を構成
する処理チャンバー１と、洗浄液をいわゆる液滴状態で
基板１１の表面に噴霧する噴霧ノズル２とを備えて構成
されている。
【００６７】処理チャンバー１は、樹脂又はＳＵＳから
なり、設置された基板１１を回転させるスピン機構１２
と、基板１１の当該チャンバー内への搬入・搬出を行う
不図示の基板搬出入機構と、処理の終了した洗浄液を排
出する配管を有する排液機構１３と、当該チャンバー内
の雰囲気を所望の温度及び湿度に制御する温度・湿度制
御機構１４と、後述するＮ2等の高温ガスの供給ライン
３２を用いる際に、不足する熱量を水蒸気等の供給によ
り補給する熱量補給配管１９とを備えて構成されてい
る。この温度・湿度制御機構１４は、例えばヒータ加熱
機構又はランプ加熱機構を備えている。ここでは、ヒー
タ加熱機構１３ａを図示する。なお、スピン機構１２を
用いずに、基板１１を静止させた状態で洗浄を行う構成
としても良い。
【００６８】噴霧ノズル２は、洗浄液を所望の気体と混
合させ、粒径が１０μm〜２００μm程度の液滴状態とし
て供給する、いわゆる２流体ノズルであって、スピン回
転機構１２に設置された基板１１の表面と対向するよう
に設けられており、液体である洗浄液を供給する洗浄液
供給機構１５と、気体を供給する気体供給機構１６と、
洗浄液と気体とが混合される混合チャンバー１７と、混
合された洗浄液と気体を液滴状態で対向配置された基板
１１の表面に均一に噴霧するための略円形状の多孔質セ
ラミック板１８とを備えて構成されている。
【００６９】なお、多孔質セラミック板１８を有しない
一般的なスプレーノズルを用いても良い。また、温水を
液滴状態で噴霧する、いわゆる１流体の線状ノズルを用
いることも考えられる。
【００７０】洗浄液供給機構１５は、薬液、ここでは超
純水（ＤＩＷ）又はレジスト変質促進成分を含む超純水
等を所定量（例えば２０ｃｃ／分）供給するためのプラ
ンジャポンプ２１と、プランジャポンプ２１から供給さ
れた薬液を所望温度まで加熱する温水加熱器２２と、温
水加熱器２２により加熱された薬液を混合チャンバー１
７に供給するための配管２３とを備えて構成されてい
る。
【００７１】レジスト変質促進成分としては、酸化性物
質が、架橋または酸化の促進成分として有効である。例
えば、過酸化水素はイオン注入処理レジスト膜も短時間
に変質・除去させる。強力なラジカル反応によるレジス
トの化学結合の酸化作用によると思われる。オゾン水も
酸化の促進成分として有効である。
【００７２】その他の酸化性物質として、Ｃｌ2−Ｈ
2Ｏ，Ｂｒ2−Ｈ2Ｏ，Ｉ2−ＫＩ，ＮａＣｌＯ，ＮａＣｌ
Ｏ4，ＫＭｎＯ4，Ｋ2ＣｒＯ7，Ｃｅ（ＳＯ4）2などが選
択される。
【００７３】アルカリは強力な促進成分である。例えば
ｐＨ値で８〜１４程度、好ましくは１０〜１２の苛性ア
ルカリ水溶液が用いられる。レジスト表面に濡れ性・浸
透性を持ち、除去作用が迅速となる。アルカリとして、
ＫＯＨ，ＮａＯＨ，ＮａＣＯ ３ ，Ｃａ（ＯＨ）2，Ｂ
ａ（ＯＨ）2，ＮＨ4ＯＨ，ＴＭＡＨなどが用い得る。
【００７４】気体供給機構１６は、水蒸気の供給ライン
３１と、Ｎ2等の高温ガスの供給ライン３２とが選択的
に、又は両者を併用して使用自在の状態とされている。
水蒸気を生成するには大きな気化熱を要するが、Ｎ2等
の高温ガスを用いることで省エネルギーが実現し、大幅
な電力削減化が可能となる。
【００７５】水蒸気の供給ライン３１は、超純水を所定
量（例えば２０ｃｃ／分）供給するためのダイアフラム
ポンプ２４と、ダイアフラムポンプ２４から供給された
超純水を加熱して水蒸気を生成するベーパライザー２５
と、ベーパライザー２５により生成された水蒸気を混合
チャンバー１７に供給するための配管２６とを備えて構
成されている。
【００７６】他方、高温ガスの供給ライン３２は、ガス
の流量調節器２７と、ガスを所定温度に加熱するガス加
熱器２８とを備えて構成されている。
【００７７】この枚葉式レジスト除去装置を用いて基板
１１表面のレジスト除去を行うには、先ず、基板搬出入
機構により基板１１を処理チャンバー１内のスピン機構
１２に配置する。このとき、基板１１は処理チャンバー
１内で密閉された状態で、噴霧ノズル２の多孔質セラミ
ック板１８と対向する。
【００７８】そして、温度・湿度制御機構１４により処
理チャンバー１内の温度を所定温度、ここでは７０℃〜
９０℃、好ましくは８０℃〜９０℃の範囲内の値、湿度
をほぼ１００％の状態に制御した状態で、温水加熱器２
２により９０℃程度とされた洗浄液と、ベーパライザー
２５により１５０℃程度に生成された水蒸気、又はガス
加熱器２８により１５０℃程度に生成された高温ガスと
を混合チャンバー１７内で混合させ、液滴状態とされた
洗浄液を多孔質セラミック板１８から基板１１のレジス
ト膜に均一噴霧する。
【００７９】本実施形態においても、第１の実施形態と
同様に、ノズルを囲む閉鎖空間を設け、空間内の雰囲気
温度を所定の高温に保つことで、ノズルの液滴噴出口と
基板表面までの距離の許容範囲が増加し、プロセスマー
ジンを大幅に向上させることができる。
【００８０】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、洗浄液を基板表面のレジスト膜に噴霧して当該レジ
スト膜を除去するに際して、エネルギー低減化を考慮し
て洗浄液を液滴状態とし、更にはレジスト膜に接触する
ときの前記液滴の温度を所望に制御（７０℃以上）し、
確実なレジスト膜の除去を可能とすることにあり、資源
・エネルギー多消費型技術からの脱却、即ちレジストの
除去にエネルギーや化学溶剤に依存しない環境共生型技
術を実現することが可能となる。
【００８１】なお、本実施形態では、洗浄対象である基
板として、半導体基板のシリコンウェーハについて例示
したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、例
えばフォトリソグラフィーに用いるフォトマスクの洗浄
に用いても好適である。
【００８２】
【発明の効果】本発明によれば、洗浄液を基板表面のレ
ジスト膜（又は有機物）に噴霧して当該レジスト膜（又
は有機物）を除去するに際して、エネルギー低減化を考
慮して洗浄液を液滴状態とし、更にはレジスト膜（又は
有機物）に接触するときの前記液滴の温度を所望に制御
し、確実なレジスト膜（又は有機物）の除去を可能とす
ることにあり、資源・エネルギー多消費型技術からの脱
却、即ちレジスト（又は有機物）の除去にエネルギーや
化学溶剤に依存しない環境共生型技術を実現させるレジ
スト膜（有機物）除去装置及びレジスト膜（有機物）除
去方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態によるレジスト膜除去装置の概
略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の効果を確認するための実験例１に供さ
れた洗浄装置の模式図である。
【図３】ノズル噴出口から離れた各位置における液滴温
度と閉鎖空間内の雰囲気温度との関係を示す特性図であ
る
【図４】本発明の効果を確認するための実験例２に供さ
れた洗浄装置の模式図である。
【図５】第２の実施形態によるレジスト膜除去装置の概
略構成を示す断面図である。
【符号の説明】 １ １０１ 処理チャンバー ２ １０２ 噴霧ノズル １１ 半導体基板 １２ スピン機構 １３，１１２ 排液機構 １４，１１３ 温度・湿度制御機構 １４ａ，１１３ａ ヒータ加熱機構 １５，４１，５１，１１４ 洗浄液供給機構 １６，４２，１１５ 気体供給機構 １７，１１６ 混合チャンバー １８，１１７ 多孔質セラミック板 １９，１１８ 熱量補給配管 ２１，１２１ プランジャポンプ ２２，１２２ 温水加熱器 ２３，２６，１２３，１２６ 配管 ２４，１２４ ダイアフラムポンプ ２５，１２５ ベーパライザー ２７，１２７ ガスの流量調節器 ２８，１２８ ガス加熱器 ３１，１３１ 水蒸気の供給ライン ３２，１３２ 高温ガスの供給ライン ４３，５４ ノズル ４３，５５ 閉鎖空間 ５２ ドライガス供給機構 ５３ 水蒸気供給機構 １１１ ガラス基板 １０３ 基板搬出入機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 淳 東京都文京区本郷４丁目１番４号 ユーシ ーティー株式会社内 (72)発明者 天野 泰彦 東京都文京区本郷４丁目１番４号 ユーシ ーティー株式会社内 (72)発明者 田村 哲司 岡山県玉野市玉３丁目１番１号 三井造船 株式会社玉野事業所内 (72)発明者 西村 直之 岡山県玉野市玉３丁目１番１号 三井造船 株式会社玉野事業所内 (72)発明者 大見 忠弘 宮城県仙台市青葉区米ヶ袋２−１−17− 301 (72)発明者 横井 生憲 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉 東北大学 工学部電子工学科内 Ｆターム(参考） 2H096 AA25 LA01 LA02 5E343 AA22 AA26 CC43 EE02 EE04 EE08 EE17 GG20 5F046 MA03 MA05 MA06

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 リソグラフィー工程において用いられる
    レジスト膜除去装置であって、 表面にレジスト膜が形成された平坦な基板を洗浄対象と
    しており、 前記基板を移動せしめる移動手段と、 洗浄液を高温の液滴状として噴霧する略線状の噴霧手段
    と、 前記基板及び前記噴霧手段を内包する閉鎖空間を構成す
    る閉鎖手段とを備え、 前記閉鎖手段内で前記基板の前記レジスト膜が前記噴霧
    手段と対向させた状態で、前記噴霧手段により前記液滴
    状の洗浄液を前記レジスト膜に接触せしめるに際して、 前記閉鎖手段内の温度及び湿度を所定に調節し、前記液
    滴状の洗浄液が前記レジスト膜に接触する際の温度を制
    御することを特徴とするレジスト膜除去装置。
  2. 【請求項２】 洗浄対象である前記基板がフラット・パ
    ネル・ディスプレーのガラス基板であることを特徴とす
    る請求項１に記載のレジスト膜除去装置。
  3. 【請求項３】 プリント基板のリソグラフィー工程にお
    いて用いられる有機物除去装置であって、 表面に有機物が付着した平坦な前記プリント基板を洗浄
    対象としており、 前記プリント基板を移動せしめる移動手段と、 洗浄液を高温の液滴状として噴霧する略線状の噴霧手段
    と、 前記プリント基板及び前記噴霧手段を内包する閉鎖空間
    を構成する閉鎖手段とを備え、 前記閉鎖手段内で前記プリント基板の前記有機物が前記
    噴霧手段と対向させた状態で、前記噴霧手段により前記
    液滴状の洗浄液を前記有機物に接触せしめるに際して、 前記閉鎖手段内の温度及び湿度を所定に調節し、前記液
    滴状の洗浄液が前記有機物に接触する際の温度を制御す
    ることを特徴とする有機物除去装置。
  4. 【請求項４】 リソグラフィー工程において用いられる
    レジスト膜除去装置であって、 表面にレジスト膜が形成された洗浄対象である基板を保
    持する保持手段と、 洗浄液を高温の液滴状として噴霧する噴霧手段と、 前記レジスト膜に前記噴霧手段を対向させた状態で、前
    記基板及び前記噴霧手段を内包する閉鎖空間を構成する
    閉鎖手段とを備え、 前記噴霧手段により前記レジスト膜に前記液滴状の洗浄
    液を接触せしめるに際して、 前記閉鎖手段内の温度及び湿度を所定に調節し、前記液
    滴状の洗浄液が前記レジスト膜に接触する際の温度を制
    御することを特徴とするレジスト膜除去装置。
  5. 【請求項５】 洗浄対象である前記基板が半導体基板で
    あることを特徴とする請求項４に記載のレジスト膜除去
    装置。
  6. 【請求項６】 洗浄対象である前記基板が略円形状のも
    のであることを特徴とする請求項４又は５に記載のレジ
    スト膜除去装置。
  7. 【請求項７】 前記基板を回転させながら洗浄すること
    を特徴とする請求項６に記載のレジスト膜除去装置。
  8. 【請求項８】 洗浄対象である前記基板がフォトリソグ
    ラフィーに用いるフォトマスクであることを特徴とする
    請求項４に記載のレジスト膜除去装置。
  9. 【請求項９】 前記噴霧手段は、水又は薬液を供給する
    第１のノズルと、水蒸気又は高温ガスを供給する第２の
    ノズルとを有し、 前記第２のノズルから供給される水蒸気又は高温ガスに
    より、前記第１のノズルから供給される水又は薬液を液
    滴状の洗浄液として前記レジスト膜に接触せしめること
    を特徴とする請求項１，２，４〜８のいずれか１項に記
    載のレジスト膜除去装置。
  10. 【請求項１０】 前記噴霧手段は、水又は薬液を供給す
    る第１のノズルと、水蒸気及び高温ガスを混合してなる
    湿度１００％の高温ガスを供給する第２のノズルとを有
    し、 前記第２のノズルから供給される前記湿度１００％の高
    温ガスにより、前記第１のノズルから供給される水又は
    薬液を液滴状の洗浄液として前記レジスト膜に接触せし
    めることを特徴とする請求項１，２，４〜８のいずれか
    １項に記載のレジスト膜除去装置。
  11. 【請求項１１】 前記噴霧手段は、水又は薬液を供給す
    るノズルを有し、 前記ノズルは、水又は薬液を液滴状の洗浄液として前記
    レジスト膜に接触せしめることを特徴とする請求項１，
    ２，４〜９のいずれか１項に記載のレジスト膜除去装
    置。
  12. 【請求項１２】 前記液滴状の洗浄液が前記レジスト膜
    に接触する際の温度を７０℃以上の値に制御することを
    特徴とする請求項１，２，４〜６のいずれか１項に記載
    のレジスト膜除去装置。
  13. 【請求項１３】 前記薬液はレジスト変質促進成分を含
    むものであることを特徴とする請求項１，２，４〜１２
    のいずれか１項に記載のレジスト膜除去装置。
  14. 【請求項１４】 前記第１のノズルから供給される水又
    は薬液の温度を７℃以上の値とすることを特徴とする請
    求項９〜１３のいずれか１項に記載のレジスト膜除去装
    置。
  15. 【請求項１５】 前記第１のノズルから供給される水又
    は薬液の温度を７０℃以上の値に加熱する加熱手段を備
    えることを特徴とする請求項１４に記載のレジスト膜除
    去装置。
  16. 【請求項１６】 リソグラフィー工程において実行され
    るレジスト膜除去方法であって、 基板表面に形成されたレジスト膜を除去するに際して、 前記基板を閉鎖空間内に保持し、前記閉鎖空間内の温度
    及び湿度を所定に調節した状態で、洗浄液を当該温度調
    節で温度制御された液滴状として前記レジスト膜に接触
    せしめることを特徴とするレジスト膜除去方法。
  17. 【請求項１７】 洗浄対象である前記基板が半導体基板
    であることを特徴とする請求項１６に記載のレジスト膜
    除去方法。
  18. 【請求項１８】 洗浄対象である前記基板が略円形状の
    ものであることを特徴とする請求項１７に記載のレジス
    ト膜除去方法。
  19. 【請求項１９】 前記基板を回転させながら洗浄するこ
    とを特徴とする請求項１８に記載のレジスト膜除去方
    法。
  20. 【請求項２０】 洗浄対象である前記基板がフォトリソ
    グラフィーに用いるフォトマスクであることを特徴とす
    る請求項１７に記載のレジスト膜除去方法。
  21. 【請求項２１】 リソグラフィー工程において実行され
    るレジスト膜除去方法であって、 平坦な基板表面に形成されたレジスト膜を除去するに際
    して、 前記基板を閉鎖空間内へ移動させ、前記閉鎖空間内の温
    度及び湿度を所定に調節した状態で、洗浄液を線状ノズ
    ルにより、当該温度調節で温度制御された液滴状として
    前記レジスト膜に接触せしめることを特徴とするレジス
    ト膜除去方法。
  22. 【請求項２２】 洗浄対象である前記基板がフラット・
    パネル・ディスプレーの基板であることを特徴とする請
    求項２１に記載のレジスト膜除去方法。
  23. 【請求項２３】 プリント基板のリソグラフィー工程に
    おいて実行される有機物除去方法であって、 平坦な前記プリント基板表面に付着した有機物を除去す
    るに際して、 前記プリント基板を閉鎖空間内へ移動させ、前記閉鎖空
    間内の温度及び湿度を所定に調節した状態で、洗浄液を
    線状ノズルにより、当該温度調節で温度制御された液滴
    状として前記有機物に接触せしめることを特徴とする有
    機物除去方法。
  24. 【請求項２４】 水蒸気又は高温ガスにより、水又は薬
    液を液滴状の洗浄液として、前記レジスト膜に接触せし
    めることを特徴とする請求項１６〜２２のいずれか１項
    に記載のレジスト膜除去方法。
  25. 【請求項２５】 前記液滴状の洗浄液が前記レジスト膜
    に接触する際の温度を７０℃以上の範囲内の値に制御す
    ることを特徴とする請求項１６〜２２，２４のいずれか
    １項に記載のレジスト膜除去方法。
  26. 【請求項２６】 前記薬液はレジスト変質促進成分を含
    むものであることを特徴とする請求項１６〜２２，２
    ４，２５のいずれか１項に記載のレジスト膜除去方法。
  27. 【請求項２７】 前記水又は薬液の温度を７０℃以上の
    値とすることを特徴とする請求項２４〜２６のいずれか
    １項に記載のレジスト膜除去方法。
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