JP2005259743A - レジスト剥離装置およびそれを用いたレジスト剥離方法、半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置、液晶パネルの製造におけるレジスト剥離工程において、ダメージの原因となるプラズマを使用しない、安価で、環境にやさしいレジスト剥離装置を提供する。
【解決手段】本発明のレジスト剥離装置は、ウエハの支持台１０２、排気配管に設けたバルブ１０４、廃液配管１０５、スチームの発生装置１０７、スチームの噴出ノズル１０８、ガス配管に設けたバルブ１０９、真空ポンプ１１０、リンス用のノズル１１１を備えている。装置内の容器にウエハ１０１を設置し、ノズル１０８からスチームを容器内に噴射、充填し、容器内の圧力を高くしてスチームを液化してウエハ１０１に浸透させる。その後、密封状態のままで減圧して一部を再度気化させることでレジストに亀裂を発生させて、レジストを剥離する。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体装置、液晶パネルなどの製造工程の中で使用されるレジストを剥離する装置とその装置を用いた剥離方法等に関するものである。

従来のレジストの除去方法としては、酸素プラズマを利用するものが主であった。この方法は、半導体装置を製造する場合にはウエハを真空容器の中に設置し、２５０〜３００℃付近に昇温し、酸素プラズマを発生させてレジストと化学反応させることで灰化し剥離するものである。この方法の場合、ウエハが直接プラズマに暴露されるためにパターンにダメージを与えることがあり、例えば、ゲート部分の酸化膜を破壊したりして、特性異常となっている。近年パターンの微細化が進むことでより深刻である。また、処理に高温が必要なため、高い濃度でイオンを注入した時などレジスト表面が硬化しているため、下部のレジストが沸騰して弾けて（ポッピング）、除去が不十分となり残留する。そのため、ポッピングしないように低温化したりしているが、処理時間が長くなるなどの課題が残る。

そのような状況の中、近年低温でレジストを除去する方法として、アルゴンや二酸化酸素などの固体を直接ウエハに噴射し、その物理エネルギーと昇華のエネルギーを利用する方法がある。また、ドライスチームと水を混合させて直接ウエハに噴射して、レジスト膜の微細な孔に浸透させて亀裂を発生させて剥離させる方法が提案されている。例えば、特許文献１には、スチームを水の沸点以上に加熱したウエハに接触させてレジストを剥離する方法がある。

また、特許文献２にはスチーム噴射ノズルをウエハ直上に配置して、ミスト含有スチームをレジスト膜表面に噴射して除去する方法がある。
特開２０００−１００６８６号公報 特開２００１−２５０７７３号公報

しかしながら、上記のドライスチームを使用するレジスト剥離方法では、ウエハを高温にするため直前の工程によってはレジストの変質が起こること、また、直接ウエハに高圧で噴射させるため、配線パターンなどではレジストとともにパターンまで破壊される等の問題があった。これらの課題はデバイスの微細化が進行するとともにより顕著になっている。

本発明は、上記課題を解決するもので、レジストパターンの破壊をなくすとともに、枚葉方式でもバッチ方式でも適用できるレジスト剥離装置及びそれを用いたレジスト剥離方法等を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明のレジスト剥離装置は、基板を支持するための支持機構と、前記支持機構を包含する容器と、スチームを生成するためのスチーム生成機構と、前記スチームを噴射する少なくとも１点以上の噴射口を有するノズルと、前記容器内の圧力を調整するための圧力調整機構と、前記基板をリンスするための水あるいは薬液を噴射する少なくとも１点以上のノズルと、前記容器に接続されたバルブと、前記容器内を減圧するための排気系と、前記容器に接続された排水口と、前記スチームを噴射するノズルを移動させるための移動機構とを備えている。

前記圧力調整機構は、前記容器内を加圧するためのガスを供給する少なくとも１点以上のノズルを有することが好ましい。

前記支持機構は、さらに前記支持機構を回転するための回転機構を備えることが好ましい。

前記支持機構は、さらに前記基板を加熱するための加熱機構を備えることが好ましい。

前記スチームが前記基板に直接噴射されないように前記噴射口を有するノズルを設置したことが好ましい。

前記容器は、上部、中間部、下部に分離された構造であり、前記容器内の気密を保持するためのシール機構と、前記上部および前記中間部は上下に可動できる構造であることが好ましい。

本発明のレジスト剥離方法は、表面にレジストが存在する基板を上記本発明のレジスト剥離装置における容器内に載置する工程と、前記容器内にスチームを噴射する工程と、前記容器内に不活性ガスを導入して前記容器の内圧を上昇させる工程と、前記容器の内圧が上昇した状態で一定の時間保持する工程と、前記容器内を減圧した後、室圧に戻す工程と、前記基板を水あるいは薬液を用いてリンスする工程と、前記基板を乾燥する工程とを備えている。

また、本発明の半導体装置の製造方法は、基板にレジストを塗布する工程と、前記レジストに露光・現像を施し、レジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとしてイオン注入あるいはエッチングを行う工程と、前記レジストパターンを除去する工程とを備えた半導体装置の製造方法であって、前記レジストパターンを除去するのに上記本発明のレジスト剥離方法を用いたことを特徴とする。

前記レジストパターン除去工程の後に、洗浄装置を用いて前記基板を洗浄する工程を備えるのが好ましい。

前記レジストはポジレジストである場合、前記レジストパターンの除去前にＵＶ照射を行う工程を備えているのがさらに好ましい。

本発明のレジスト剥離装置、および剥離方法は上記構成を有し、基板、パターンにダメージを与えることなく、高速で処理することができる。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるレジスト剥離装置の構成図である。１０１はウエハあるいは液晶基板（以下説明ではウエハで代表する）、１０２はウエハの支持台、１０３は排気口上部に設けたカバー、１０４は排気配管に設けたバルブ、１０５は廃液配管、１０６は廃液配管に設けたバルブ、１０７はスチームの発生装置、１０８はスチームの噴出ノズル、１０９はガス配管に設けたバルブ、１１０は真空ポンプなどの排気系、１１１はリンス用のノズルである。

以下、図１を参照しながら本発明の実施の形態１におけるレジスト剥離方法を説明する。

レジストを塗布されたウエハ１０１を搬送機構（記載せず）によって、支持台１０２に設置する。ウエハ１０１は支持台１０２より所定の温度に加熱される。この場合、室温のままで処理することも可能である。

その後、排気口上部に設けたカバー１０３、バルブ１０４、および排液配管１０５のバルブ１０６を閉じ、容器内を密閉した後、スチームの発生装置１０７で発生したスチームを、配管を介して噴出ノズル１０８に輸送し、ノズル口より容器内に噴射する。ノズル口は少なくとも１箇所以上を有し、容器内に迅速にスチームが供給するように配置している。

その後、ガス配管のバルブ１０９を開き、不活性ガス、例えば窒素やアルゴンなどを容器内に供給し、内圧を上昇させる。一定時間その状態を維持した後、スチームの噴射を停止し、バルブ１０９を閉じて、カバー１０３、バルブ１０４を開いて、排気系１１０より容器内を排気して、減圧状態にする。その後、カバー１０３、バルブ１０４を閉じて、ガスバルブ１０９を開き、容器内を室圧に戻した後、バルブ１０９を閉じる。排液バルブ排気系にリンス液が入らないようにする。リンスノズル１１１よりリンス液とし水を吐出するとともに支持台１０２を回転させて、リンスの効率を上げ、その後１０００ｒｐｍ以上に回転数を上げて、ウエハ１０１を乾燥する。搬送系を用い剥離が終了したウエハ１０１を回収し、次のウエハと交換し上記動作を繰り返す。

さらに、レジストにスチームを迅速に効率良く、浸透させるためにまずウエハ１０１を入れた容器にスチームを充填するとともに加圧用の不活性ガスを導入する。

さらに、浸透したスチームによりレジストに亀裂が入るとともに、液化することにより、下地とレジスト界面に入りこんだ水がレジストを持ち上げて、剥離を促進し、その後、減圧状態にすることで、液化した水が再度気化し、そのときの体積膨張で更に剥離を促進させられる。ただし、このときには凝結しない圧力までとする。その後、浮き上がったレジストを水により洗い流す。

上記のように、本実施の形態によれば、プラズマ等の高エネルギーの粒子を照射せずに済み、ウエハにダメージを与えることがない。さらに低温でも良好な剥離特性を示すため、レジスト等の変質を起こさず、パターン飛びや変形のない歩留まりの高い方法を提供できる。

なお、本実施の形態で説明した剥離方法は、必要に応じて何回も繰り返して行うことも可能である。

また、本実施の形態ではウエハをリンスするのに水を使用したが、洗浄力を高めるために例えば、有機系ポリマー除去液等の薬液を使用してもよい。なお、リンスにあたって水のみを使用すれば、化学薬品等の廃液が発生しないため、環境面でも非常に有効である。

（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２におけるレジスト剥離装置の構成図で、複数枚のウエハを同時に処理するバッチ式である。２０１は複数のウエハを保持する機構、２０２は前記ウエハを回転させる機構、２０３はリンス用のノズルである。

以下、図２を参照しながら本発明の実施の形態２におけるレジスト剥離方法を説明する。

複数枚のウエハ２０１をカセットあるいは専用の容器に収納したものを搬送系を使用、もしくは手動で容器内に設置する。その後の動作は基本的には実施の形態１と同様である。リンス時には回転機構２０２によりウエハ２０１を収納したカセットを回転させて、リンスノズル２０３より水を吐出して浮き上がったレジストを洗い流す。

本実施の形態によれば、実施の形態１に示したのと同様の効果を示すとともに、容器の圧力制御を利用するため、バッチ式であってもレジストにスチームを十分に浸透させることができ、高い生産能力が期待できる。また、リンスノズル２０３は回転あるいは平行移動が可能な機構にしており、リンスによる剥離された後のレジスト除去効果を上げている。

なお、図２にはウエハを垂直に設置した例を開示したが、水平に設置してもよい。その場合には回転機構２０２は左右ではなく上下に配置し、リンスノズル２０３は上部ではなく、ウエハ２０１に対して垂直あるいはやや下方に角度を設けて、少なくとも１個以上は設置するとリンスの効果は増大する。

（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３におけるレジスト剥離装置の構成図である。３０１は容器の上部を上下に移動させる機構、３０２は容器の気密性を保持するスライド機構である。

以下、図３を参照しながら本発明の実施の形態３におけるレジスト剥離方法を説明する。

本実施の形態では、実施の形態２に開示したのと同様に容器内の圧力制御を利用するが、さらにガス供給系、排気系を用いている点で異なる。

スチーム噴出ノズル１０８よりスチームを噴射する時には、排液バルブ１０６を閉じて、容器上部は３０３の位置にある。噴射しているまま、スライド機構３０２により容器上部を３０４の位置に移動して容器内部の圧力を上昇させる。スライド機構３０２は内径の異なる複数のリング状の板を重ね、各板間は気密性を保持するためにＯ−リング等を用いてシールしている。容器上部の上下動作に対してこの板がスライドする。尚、この部分をジャバラ状にすることも可能である。

一定時間維持した後、噴射を停止し、容器上部を３０５の位置に移動して内部を減圧にする。

本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果を奏する。

なお、本実施の形態の場合でも、実施の形態２と同様にバッチ方式で複数枚のウエハを処理することができる。

（実施の形態４）
図４は本発明の実施の形態１〜３に開示されたレジスト剥離方法および剥離装置を用いて半導体装置を製造するプロセスフローである。

ウエハ１０１上にレジストを塗布した後、露光・現像によりレジストをパターニングする。このレジストパターンをマスクとしてイオン注入、あるいはエッチングが行われる。

その後、レジストを剥離し、必要に応じて洗浄を行った後、次の処理が行われる。

ポジレジストの場合、レジスト剥離をする前にＵＶ照射などの前処理を行なうと剥離性は更に向上する。また、剥離後にウエハ洗浄を追加するとウエハ１０１のパーティクル、残渣は完全に除去される。ただし、ＵＶ照射およびウエハ洗浄は必須ではない。また、ネガレジストの場合にはＵＶ照射はレジストを更に硬化させるため、製造フローには導入しない。同様にウエハ洗浄は必ずしも必須ではない。

本実施の形態によれば、レジスト剥離工程に起因したパーティクル、残渣を大幅に低減することができ、半導体装置の製造歩留まりが大幅に向上する。また、パーティクル、残渣は、例えば配線間の微小リークの原因ともなっているため、これらの低減は信頼性向上にもつながるものである。

本発明は、半導体装置、液晶パネルなどの製造工程の中で使用されるレジスト剥離装置及びその剥離方法として有用である。

本発明の実施の形態１におけるレジスト剥離装置の構成図 本発明の実施の形態２におけるレジスト剥離装置の構成図 本発明の実施の形態３におけるレジスト剥離装置の構成図 本発明の実施の形態４における半導体装置の製造フロー図

符号の説明

１０１ ウエハあるいは液晶基板
１０２ ウエハの支持台
１０３ 排気口上部に設けたカバー
１０４ 排気配管に設けたバルブ
１０５ 廃液配管
１０６ 廃液配管に設けたバルブ
１０７ スチームの発生装置
１０８ スチームの噴出ノズル
１０９ ガス配管に設けたバルブ
１１０ 真空ポンプなどの排気系
１１１ リンス用のノズル
２０１ 複数のウエハを保持する機構
２０２ 前記ウエハを回転させる機構
２０３ リンス用のノズル
３０１ 容器の上部を上下に移動させる機構
３０２ 容器の気密性を保持するスライド機構

Claims (10)

1. 基板を支持するための支持機構と、
   前記支持機構を包含する容器と、
   スチームを生成するためのスチーム生成機構と、
   前記スチームを噴射する少なくとも１点以上の噴射口を有するノズルと、
   前記容器内の圧力を調整するための圧力調整機構と、
   前記基板をリンスするための水あるいは薬液を噴射する少なくとも１点以上のノズルと、前記容器に接続されたバルブと、
   前記容器内を減圧するための排気系と、
   前記容器に接続された排水口と、
   前記スチームを噴射するノズルを移動させるための移動機構とを備えたレジスト剥離装置。
2. 前記圧力調整機構は、前記容器内を加圧するためのガスを供給する少なくとも１点以上のノズルを有することを特徴とする請求項１記載のレジスト剥離装置。
3. 前記支持機構は、さらに前記支持機構を回転するための回転機構を備えることを特徴とする請求項１記載のレジスト剥離装置。
4. 前記支持機構は、さらに前記基板を加熱するための加熱機構を備えることを特徴とする請求項１記載のレジスト剥離装置。
5. 前記スチームが前記基板に直接噴射されないように前記噴射口を有するノズルを設置したことを特徴とする請求項１記載のレジスト剥離装置。
6. 前記容器は、上部、中間部、下部に分離された構造であり、前記容器内の気密を保持するためのシール機構と、前記上部および前記中間部は上下に可動できる構造であることを特徴とする請求項１記載のレジスト剥離装置。
7. 表面にレジストが存在する基板を請求項１ないし５のいずれかに記載のレジスト剥離装置における容器内に載置する工程と、
   前記容器内にスチームを噴射する工程と、
   前記容器内に不活性ガスを導入して前記容器の内圧を上昇させる工程と、
   前記容器の内圧が上昇した状態で一定の時間保持する工程と、
   前記容器内を減圧した後、室圧に戻す工程と、
   前記基板を水あるいは薬液を用いてリンスする工程と、
   前記基板を乾燥する工程とを備えたレジスト剥離方法。
8. 基板にレジストを塗布する工程と、
   前記レジストに露光・現像を施し、レジストパターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンをマスクとしてイオン注入あるいはエッチングを行う工程と、
   前記レジストパターンを除去する工程とを備えた半導体装置の製造方法であって、
   前記レジストパターンを除去するのに請求項７記載のレジスト剥離方法を用いたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 前記レジストパターン除去工程の後に、洗浄装置を用いて前記基板を洗浄する工程を備えたことを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記レジストはポジレジストであり、前記レジストパターンの除去前にＵＶ照射を行う工程を備えたことを特徴とする請求項８又は９記載の半導体装置の製造方法。

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