JP2004055629A - レジスト除去方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、シャワー式に比較して面内均一性がよく、配線パターンをキズ付けることの少ないディップ式のレジスト除去方法及び装置において、一旦剥離した金属屑が半導体基板に再付着することを防止するとともに、レジスト除去の処理スピードを向上させられるレジスト除去方法及び装置を提供することである。
【解決手段】本発明のレジスト除去装置１０１は、半導体基板１を保持し、その表面１ａをレジスト除去剤５に浸漬したり離したりする回転自在なチャック部６と、レジスト除去剤５を溜める液槽７と、半導体基板表面１ａに対向する位置に配置した羽根車１０２と、羽根車１０２を駆動するモータ１０３と、羽根車１０２を含む平面で液槽７内を上下に２分割するように張り巡らしたメッシュフィルタ１０４と、羽根車１０２から半導体基板１に向けて伸びたテーパ付きのダクト１０５とで構成されている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造において、半導体基板の表面に、いわゆるリフトオフ法を用いて所望の配線パターンを形成する際のレジスト除去方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造において、金属薄膜電極や比較的膜厚の薄い配線のパターニング方法としてリフトオフ法が多く用いられる。このリフトオフ法の一例を図４に示す。
【０００３】
先ず、図４（ａ）に示すように、、一般的なリソグラフィ法で半導体基板１の表面１ａに、所望の配線パターンが得られるようなレジスト２のリフトオフパターンを形成する。このとき、現像によるわずかなアンダカットにより、オーバーハング（張り出した肩部）を有するレジスト２の断面形状が形成される。尚、レジスト２の膜厚は金属膜の厚さ以上のものが必要である。
【０００４】
次に、図４（ｂ）に示すように、半導体基板表面１ａ全面に真空蒸着やスパッタリングにより金属膜３を成膜する。このとき、金属膜３はレジスト２の厚みにより、リフトオフパターンの有る部分と無い部分とが分離される。
【０００５】
その後、レジスト除去剤としての有機溶剤（例えば、メチルエチルケトンやアセトン）（図示せず）に浸し、図４（ｃ）に示すように、レジスト２を溶解・除去する。このとき、レジスト２の溶解と共に、その上の金属膜３も除去され、半導体基板１上に所望の配線パターンが得られる。
【０００６】
次に、上述したリフトオフ法の従来のレジスト除去方法を図５に示す。図５（ａ）は、ディップ式のレジスト除去方法及び装置の一例であり、図５（ｂ）はシャワー式のレジスト除去方法及び装置の一例である。
【０００７】
先ず、図５（ａ）に示すように、ディップ式のレジスト除去装置４は、半導体基板１を保持し、その表面１ａをレジスト除去剤５に浸漬したり離したりする回転自在なチャック部６と、レジスト除去剤５を溜める液槽７と、液槽７の底部に連通した外部配管系８と、その途中に配置したフィルタ９及び循環ポンプ１０とで構成されている。尚、この外部配管系８は、液槽７内のレジスト除去剤５をフィルタ９で浄化し、再び、液槽７に戻すようになっているが、これは、レジスト除去剤５の使用量を軽減し安全性・経済性を確保するためのもので、液槽７内に意図的な強い流れを発生させるほどのものではない。また、レジスト２の溶解を促進するため、液槽７内のレジスト除去剤５に超音波振動を付与する超音波発振装置（図示せず）を具備する構成のものもある。
【０００８】
このレジスト除去装置４の動作は、チャック部６で半導体基板１を保持し、その表面１ａをレジスト除去剤５に浸漬し低速回転し、レジスト（図示せず）を溶解し、その上の金属膜（図示せず）を剥離・除去し所望の配線パターン（図示せず）を得る。ここで、半導体基板表面１ａから剥離した金属屑３ａは、しばらくレジスト除去剤５中に浮遊した後、自重により、または、弱い循環流の影響を受けてゆっくりと下降し、一部は液槽７の底部を漂い、一部はフィルタ９に捕捉される。
【０００９】
このディップ式のレジスト除去方法によると、半導体基板表面１ａ全面が同時にレジスト除去剤５に浸漬したり、離れたりし、浸漬中は恒に、半導体基板表面１ａ全面がレジスト除去剤５と接触するため、レジスト除去の面内均一性はよいが、回転が低速であるため、処理スピードが遅かった。このため、上述した超音波発振装置（図示せず）を付加し処理スピードを向上させることが望ましいが、レジスト除去剤５に超音波振動を与えると、一旦、半導体基板表面１ａから剥離した金属屑３ａが浮上し半導体基板表面１ａに再付着することがあった。
【００１０】
次に、図５（ｂ）に示すように、シャワー式のレジスト除去装置１１は、半導体基板１をその表面１ａを上向けて保持する回転自在なチャック部１２と、レジスト除去剤５を噴射するノズル１３と、半導体基板１の周囲を覆ってレジスト除去剤５の飛沫を回収するカップ１４とで構成されている。
【００１１】
このレジスト除去装置１１の動作は、チャック部１２で半導体基板１を保持し高速回転しながら、半導体基板表面１ａにノズル１３からレジスト除去剤５を噴射し、レジスト（図示せず）を溶解し、その上の金属膜（図示せず）を剥離・除去し所望の配線パターン（図示せず）を得る。ここで、ノズル１３は首振り型であり、半導体基板１の中心を通過するように半径方向に走査して、剥離した金属屑３ａが必ずスピンアウトし半導体基板１上に残らないようにする。また、ノズル１３には、超音波振動子（図示せず）が内蔵されており、これにより超音波を帯たレジスト除去剤５は分子レベルで高速振動を起こし、これによりレジスト（図示せず）を破砕する効果を有している。
【００１２】
このシャワー式のレジスト除去方法によると、ノズル１３からのレジスト除去剤５の噴射圧や超音波振動などを利用するため比較的処理スピードは速い。しかし、剥離した金属屑３ａが勢いよく半導体基板表面１ａ上を流れるため、有用な配線パターン（図示せず）をキズ付けることがあった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレジスト除去方法及び装置は以下の問題があった。ディップ式のレジスト除去方法及び装置は、シャワー式のレジスト除去方法及び装置に比較すると、レジスト除去の面内均一性はよく、剥離した金属屑が有用な配線パターンをキズ付けることは少ないが処理スピードが遅い。このため、処理スピード向上を目的に、超音波発振装置を付加することが望まれるが、超音波発振装置を付加すると一旦剥離した金属屑が半導体基板に再付着しやすくなるという欠点があった。また、シャワー式のレジスト除去方法及び装置は、剥離した金属屑が勢いよく半導体基板表面上を流れるため、有用な配線パターンをキズ付けることがあった。
【００１４】
本発明の目的は、シャワー式に比較して面内均一性がよく、配線パターンをキズ付けることの少ないディップ式のレジスト除去方法及び装置において、一旦剥離した金属屑が半導体基板に再付着することを防止するとともに、レジスト除去の処理スピードを向上させられるレジスト除去方法及び装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のレジスト除去方法は、半導体基板上にレジストでリフトオフパターンを形成し、その上に金属膜を成膜した後、半導体基板をレジスト除去剤に浸漬し、レジスト及びその上の金属膜を一緒に除去して所望の配線パターンを形成するリフトオフ法のレジスト除去方法において、半導体基板の表面から剥離した金属屑を半導体基板の表面から強制的に離間させることを特徴とするレジスト除去方法である。
【００１６】
本発明のレジスト除去装置は、半導体基板上にレジストでリフトオフパターンを形成し、その上に金属膜を成膜した後、半導体基板をレジスト除去剤に浸漬し、レジスト及びその上の金属膜を一緒に除去して所望の配線パターンを形成するリフトオフ法に使用するレジスト除去装置であって、半導体基板の表面から剥離した金属屑を半導体基板の表面から強制的に離間させる離間手段を備えたことを特徴とするレジスト除去装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のレジスト除去方法及び装置の一例の縦断面図を図１に示す。尚、図５と同一部分には同一符号を付す。
【００１８】
図１に示すように、レジスト除去装置１０１は、半導体基板１を保持し、その表面１ａをレジスト除去剤５に浸漬したり離したりする回転自在なチャック部６と、レジスト除去剤５を溜める液槽７と、半導体基板表面１ａに対向する位置に配置した羽根車１０２と、羽根車１０２を駆動するモータ１０３と、羽根車１０２を含む平面で液槽７内を上下に２分割するように張り巡らしたメッシュフィルタ１０４と、羽根車１０２から半導体基板１に向けて伸びたテーパ付きのダクト１０５とで構成されている。ダクト１０５は、半導体基板１の大きさより若干大きい開口部１０５ａを有し、その開口部１０５ａは半導体基板１から若干、離れた位置にあり、ダクト１０５と半導体基板１との隙間をレジスト除去剤５が流通可能となっている。
【００１９】
このレジスト除去装置１０１の動作は、チャック部６で半導体基板１を保持し、その表面１ａをレジスト除去剤５に浸漬し低速で回転し、レジスト（図示せず）を溶解し、その上の金属膜（図示せず）を剥離・除去し所望の配線パターンを得る。このとき、羽根車１０２は恒に回転し、ダクト１０５の内側に、半導体基板表面１ａに対して金属屑３ａを半導体基板表面１ａから遠ざける方向（図中下向き）のレジスト除去剤５の流れを発生させる。この下降流によって、半導体基板表面１ａから剥離した金属屑３ａは、半導体基板表面１ａから強制的に遠ざけられる。その後、この金属屑３ａは、羽根車１０２の後方に排出され、メッシュフィルタ１０４で仕切られた液槽７底部に隔離される。尚、液槽７の底壁に当たり反転し上昇流となったレジスト除去剤５は、ダクト１０５の外側を上昇し、再度、ダクト１０５内側に流入し下降流となる。この循環流の強さは、羽根車１０２の回転数で制御可能である。
【００２０】
このようなレジスト除去方法によると、金属屑３ａを半導体基板表面１ａから強制的に離間させるレジスト除去剤５の強い流れを形成するため、超音波発振装置（図示せず）を付加しても、一旦剥離した金属屑３ａが半導体基板表面１ａに再付着する心配がない。また、この強い循環流は、半導体基板表面１ａに次々と、清浄なレジスト除去剤５を供給するためレジスト（図示せず）の溶解を促進できる。
【００２１】
また、図２に示すように、半導体基板表面１ａの近傍を流れるレジスト除去剤５の流れが乱流となるように、乱流発生手段として例えば、リング状のワイヤ１０６を半導体基板１とダクト１０５との隙間に配置すると、ワイヤ１０６後方にカルマン渦が発生しレジスト除去剤５が撹乱され、レジスト（図示せず）の溶解がさらに促進され好適である。
【００２２】
尚、上記では、羽根車１０２を半導体基板表面１ａに対向した位置に配置し、半導体基板表面１ａに対して下降流を発生させる構成で説明したが、羽根車１０２の位置は、特にこれに限定するものではなく、半導体基板表面１ａから金属屑３ａを遠ざける方向の流れを発生させる位置であれば、側方に配置する構成としてもよい。また、乱流発生手段として、リング状のワイヤ１０６の例で説明したが、特に、これに限るものではなく、半導体基板１の近傍に適度な乱流が得られる手段であればどのような形状のものを配置してもよい。
【００２３】
次に、本発明のレジスト除去方法及び装置の他の例の縦断面図を図３に示す。尚、図５と同一部分には同一符号を付す。
【００２４】
図３（ａ）に示すように、レジスト除去装置２０１は、半導体基板１を保持し、その表面１ａをレジスト除去剤５に浸漬したり離したりする回転自在なチャック部６と、レジスト除去剤５を溜める液槽７と、半導体基板表面１ａを帯電させるためにチャック部６に接続した第１直流電源２０２と、帯電した金属屑３ａを静電力で吸引する液槽７外部に配置した電極板２０３及びそれに接続した第２直流電源２０４とで構成されている。尚、電極板２０３の位置は特に限定するものではなく液槽７の側方であってもよい。
【００２５】
このレジスト除去装置２０１の動作は、チャック部６で半導体基板１を保持し、その表面１ａをレジスト除去剤５に浸漬し低速で回転し、レジスト（図示せず）を溶解し、その上の金属膜（図示せず）を剥離・除去し所望の配線パターン（図示せず）を得る。このとき、第１直流電源２０２及び第２直流電源２０４をオンし、第１直流電源２０２により、チャック部６表面を正帯電、第２直流電源２０４により、電極板２０３表面を負帯電させる。チャック部６表面の正帯電に伴い、半導体基板裏面１ｂは負帯電、表面１ａは正帯電する。このため、半導体基板表面１ａから剥離した正帯電した金属屑３ａは、負帯電した電極板２０３に静電力によって吸引され液槽７底部に吸引固定される。
【００２６】
このレジスト除去方法によると、半導体基板表面１ａから剥離した金属屑３ａを静電力を利用して半導体基板表面１ａから強制的に離間させるため、超音波発振装置（図示せず）を付加しても、一旦、剥離した金属屑３ａが半導体基板表面１ａに再付着する心配がない。また、半導体基板表面１ａやレジスト除去剤５に対して動的なストレスが加わることがない点で優れている。尚、ここでは、半導体基板表面１ａを帯電させる手段として、直流電源２０２，２０４を用いることで説明したが、特にこれに限るものではなく、半導体基板１をレジスト除去剤５に浸漬する前に、予め、図３（ｂ）に示すように、半導体基板表面１ａにイオン発生器（図示せず）を使用してイオン化気体を吹付けて帯電させてもよく、また、図３（ｃ）に示すように、イオン注入装置（図示せず）を使用してイオン注入して帯電させてもよい。
【００２７】
尚、上記では、循環流を発生させる方法と、静電力で離間させる方法の２つを別々に説明したが、両者を組合せてもよいことは言うまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
本発明のレジスト除去方法及び装置によれば、循環流を発生させるか、あるいは、静電力で吸引するかして、半導体基板表面から金属屑を強制的に離間させるため、一旦剥離した金属屑が半導体基板表面に再付着することを防止できる。このため、超音波発振装置などの処理スピード向上手段が安心して付加できる。また、循環流を発生させる方法の場合は、半導体基板表面に次々と、清浄なレジスト除去剤が供給できるためレジストの溶解促進も可能となる。また、レジスト除去剤の流れを乱流にしてやると、さらにレジストの溶解が促進され好適である。また、金属屑を帯電させ静電力で吸引する方法の場合は、半導体基板表面やレジスト除去剤に対して動的なストレスが加わることがない点で優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレジスト除去方法及び装置の一例の説明図
【図２】本発明のレジスト除去方法及び装置の一例の説明図
【図３】本発明のレジスト除去方法及び装置の他の例の説明図
【図４】リフトオフ法の説明図
【図５】従来のレジスト除去方法の説明図
【符号の説明】
１　半導体基板
１ａ　半導体基板表面
１ｂ　半導体基板裏面
２　レジスト
３　金属膜
３ａ　金属屑
４　レジスト除去装置
５　レジスト除去剤
６　チャック部
７　液槽
８　外部配管系
９　フィルタ
１０　循環ポンプ
１１　レジスト除去装置
１２　チャック部
１３　ノズル
１４　カップ
１０１　レジスト除去装置
１０２　羽根車
１０３　モータ
１０４　メッシュフィルタ
１０５　ダクト
１０５ａ　開口部
１０６　ワイヤ
２０１　他のレジスト除去装置
２０２　第１直流電源
２０３　電極板
２０４　第２直流電源

Claims (8)

1. 半導体基板上にレジストでリフトオフパターンを形成し、その上に金属膜を成膜した後、前記半導体基板をレジスト除去剤に浸漬し、前記レジスト及びその上の金属膜を一緒に除去して所望の配線パターンを形成するリフトオフ法のレジスト除去方法において、前記半導体基板の表面から剥離した金属屑を前記半導体基板の表面から強制的に離間させることを特徴とするレジスト除去方法。
2. 前記金属屑を前記半導体基板の表面から遠ざける方向のレジスト除去剤の流れを発生させて離間させることを特徴とする請求項１に記載のレジスト除去方法。
3. 前記レジスト除去剤の流れは、前記半導体基板表面の近傍において乱流であることを特徴とする請求項２に記載のレジスト除去方法。
4. 前記金属屑を帯電させ、静電力で前記金属屑を前記半導体基板から離間させることを特徴とする請求項１に記載のレジスト除去方法。
5. 半導体基板上にレジストでリフトオフパターンを形成し、その上に金属膜を成膜した後、前記半導体基板をレジスト除去剤に浸漬し、前記レジスト及びその上の金属膜を一緒に除去して所望の配線パターンを形成するリフトオフ法に使用するレジスト除去装置であって、前記半導体基板の表面から剥離した金属屑を前記半導体基板の表面から強制的に離間させる離間手段を備えたことを特徴とするレジスト除去装置。
6. 前記離間手段は、前記金属屑を前記半導体基板の表面から遠ざける方向のレジスト除去剤の流れを発生させる羽根車であることを特徴とする請求項５に記載のレジスト除去装置。
7. 前記レジスト除去剤の流れが、前記半導体基板表面の近傍において乱流となる乱流発生手段を具備したことを特徴とする請求項６に記載のレジスト除去装置。
8. 前記離間手段は、前記金属屑を帯電させる帯電部と、帯電した前記金属屑を静電力で吸引する静電吸引部とで成ることを特徴とする請求項５に記載のレジスト除去装置。

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