JP2010263022A - リフトオフ方法およびリフトオフ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レジスト膜を剥離する際に、残すべきパターンの剥離や、バリ、ブリッジングなどの不良の発生を抑えて、歩留まり向上させる。
【解決手段】まず、基板１の一方の面にレジスト７１の膜を形成する（ステップＳ１）。次に、レジストが形成された基板上に金属、半導体および絶縁体から選択された薄膜７２を成膜する（ステップＳ２）。次に、薄膜７２が成膜された基板１を加熱する（ステップＳ３）。レジスト７１が付いた基板１をこのように加熱することにより、レジスト７１が軟化、変形し、レジスト７１上に付着した薄膜７２もそれに応じて変形し、薄膜表面には皺ＷやクラックＣが生じる。次に、高圧ジェットリフトオフ装置の高圧ジェットによりレジスト剥離液を吐出させて、レジスト７１の膜とそのレジスト７１上に成膜された薄膜７２を除去する（ステップＳ４）。
【選択図】図１

Description

本発明は、リフトオフ方法およびリフトオフ装置に係り、より詳細には、一方の面にレジストの膜が形成された基板上に金属、半導体および絶縁体から選択された薄膜を成膜した後、レジストの膜とそのレジスト膜上に成膜された薄膜を除去することで薄膜パターンを得るリフトオフ方法およびリフトオフ装置に関する。特に、レジスト膜およびそのレジスト膜上に成膜された薄膜を除去する前に、または除去しながら、基板を温めるようにしたリフトオフ方法およびリフトオフ装置に関する。

従来、薄膜のパターニング方法として、フォトリソグラフィによりレジストパターンを形成し、薬液によるエッチングやプラズマを用いたドライエッチングによりパターンを形成する方法が、半導体をはじめ薄膜デバイスの製造方法として広く用いられている。また、エッチングを行うことが困難な材料に対するパターニング方法としては、フォトリソグラフィによりレジストパターンを形成した後に真空蒸着やスパッタにより金属、半導体または絶縁体などの薄膜を成膜し、レジスト剥離液を用いてレジストを剥離する際に不要な部分も同時に剥離して薄膜パターンを形成するいわゆるリフトオフによる方法がある。

以下、一般的なリフトオフの方法について、図５を参照して説明する。
まず、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、基板１上にフォトレジスト７１をスピンコートにより成膜し、ホットプレートやオーブン（図示せず）を用いてベークを行う。このとき、側壁が逆テーパとなるようなレジスト７１（図５（ａ））や、断面がハンマーヘッド型になるようなレジスト７１（図５（ｂ））を用いることが望ましい。このようなフォトレジスト７１により、基板１上に、成膜したいパターンに対して反転している像を形成する。

次に、真空蒸着やスパッタに代表される成膜方法により、図５（ｃ）および（ｄ）に示すように、金属膜、半導体または絶縁体から成る薄膜７２を成膜する。このとき、フォトレジスト７１の開口部においては、薄膜７２は基板１上に成膜される。次に、図５（ｅ）および（ｆ）に示すように、レジスト剥離液によりレジスト７１を剥離する（リフトオフ）。このとき、レジスト７１上に成膜された薄膜７２がレジスト７１とともに除去されるため、基板１上のレジスト開口部に成膜された薄膜パターンが残ることになる。

ここで、レジスト７１の側壁が上述したように逆テーパやハンマーヘッド形状であると、その側壁部分には成膜され難い。従って、その場合、その側壁部分を介して剥離液がレジスト７１に接触し易くなるため、レジスト７１の剥離性が向上するとともに、側壁に成膜された薄膜７２が残留することによるバリ７３の発生（図５（ｇ）および（ｈ））を抑えることができる。

しかしながらそれでも、レジスト７１上には薄膜７２があるため、レジスト剥離液に浸すことにより金属膜、半導体または絶縁体が成膜された基板１からレジスト７１をリフトオフする場合、剥離液が十分に浸透しない場合がある。かかる場合、超音波をかけたり温度を加えるという方法を採るのが一般的である（例えば、特許文献１及び２参照）。
また、基板１を溶剤に浸漬した状態で加圧する方法（例えば、特許文献３参照）や、液体窒素を用いて冷却する方法（例えば、特許文献４参照）が提案されている。
また、近年では、レジスト７１および薄膜７２の剥離性を高めるために、剥離液を高圧ノズルから吐出させて基板１表面に吹き付けることにより、噴射圧による物理的な力と剥離液の化学的な作用を用いてリフトオフを行う高圧ジェットリフトオフ装置などが提案されている（例えば、特許文献５参照）。また、さらに剥離性を向上させるために剥離液に浸漬させた後に高圧ジェットを用いる方法が提案されている（例えば、特許文献６参照）。

特開２００５−１８３８５９号公報 特開２００５−０７９４６０号公報 特開２００７−２２１０９６号公報 特開２００４−１０３６２５号公報 特開２００５−０４５１５６号公報 特開２００５−０７２４３０号公報

前述したとおり、リフトオフ方法において剥離性を高めるためには、レジスト側壁への薄膜７２の付着を抑える必要がある。従って、逆テーパ型やハンマーヘッド型の形状を有するフォトレジスト７１が用いられている。
しかしながら、これらのレジスト７１を用いた場合においても、ステップカバレッジの良いスパッタなどの成膜方法で成膜した場合、レジスト７１の側壁に薄膜７２が付着してしまうことがある。前述のように、レジスト側壁に薄膜７２が付着すると、剥離液がレジスト７１に到達しにくいため、剥離性が悪くなるという課題がある。
また、浸漬を用いた方法では、剥離した薄膜７２の再付着によるコンタミネーションの課題や、これを除去するための洗浄工程が必要となり薬液の使用量が増加するという課題があった。

更に、前述の高圧ジェットリフトオフ装置を用いた場合、次のような課題もあった。すなわち、レジスト側壁に薄膜７２の付着が多い場合には、ジェットの物理的な力によりレジスト７１上の薄膜７２が引き剥がされる際に、レジスト側壁の薄膜７２に引っ張られて、基板１上に残すべき薄膜部分も同時に剥離してしまうという課題があった。
さらに、剥離液への浸漬後に高圧ジェットを用いる場合においては、同様の課題があるとともに、薬液の使用量や装置コストが増加してしまうという課題があった。
また、微細なパターンや薄膜７２の膜厚が厚い場合、隣接するパターン間が狭くなるため、剥離液が廻り込みにくく、パターン間の薄膜７２が残ってしまうという、いわゆるブリッジング７４（図５（ｉ）および（ｊ）参照）の発生という課題があり、総じて未だ歩留まりが悪かった。

本発明は、上述した事情を鑑みて為されたものであり、レジスト膜を剥離する際に、残すべきパターンの剥離や、バリ、ブリッジングなどの不良の発生を抑えて、歩留まり向上させることのできるリフトオフ方法を提供することを第一の目的とする。

また、本発明は、レジスト膜を剥離する際に、残すべきパターンの剥離や、バリ、ブリッジングなどの不良の発生を抑えることが可能なリフトオフ装置を提供することを第二の目的とする。

本発明の請求項１に記載のリフトオフ方法は、一方の面にレジストの膜が形成された基板上に金属、半導体および絶縁体から選択された薄膜を成膜した後、レジストの膜とそのレジスト膜上に成膜された薄膜を除去することで薄膜パターンを得るリフトオフ方法であって、前記基板の一方の面に前記レジストの膜を形成する工程と、前記レジストが形成された前記基板上に前記金属、半導体および絶縁体から選択された薄膜を成膜する工程と、前記薄膜が成膜された前記基板を加熱手段により加熱して前記薄膜に皺またはクラックを生じさせる工程と、高圧ジェットリフトオフ装置の高圧ジェットによりレジスト剥離液を吐出させて、前記レジストの膜とそのレジスト上に成膜された薄膜を除去する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の請求項２に記載のリフトオフ方法は、請求項１において、前記加熱手段は、ホットプレートまたはオーブンであり、前記基板を加熱して前記薄膜に皺またはクラックを生じさせた後に、前記高圧ジェットリフトオフ装置の高圧ジェットにより前記レジスト剥離液を吐出させて、前記レジストの膜とそのレジスト上に成膜された前記薄膜を除去することを特徴とする。

本発明の請求項３に記載のリフトオフ方法は、請求項１において、前記加熱手段は、加熱用ヒーターであり、前記基板を加熱して前記薄膜に皺またはクラックを生じさせると同時に、前記高圧ジェットリフトオフ装置の高圧ジェットにより前記レジスト剥離液を吐出させて、前記レジストの膜とそのレジスト上に成膜された薄膜を除去することを特徴とする。

本発明の請求項４に記載のリフトオフ装置は、基板ローダーと、一方の面にレジストの膜と薄膜の順に膜が形成された基板を膜を上にして吸着するとともに、回転する機構を有した吸着ステージと、レジスト剥離液を吐出するための高圧ジェットノズルと、を少なくとも備えたリフトオフ装置であって、前記基板ローダーと前記吸着ステージの間に、前記基板を加熱するためのホットプレートまたはオーブンを更に備えたことを特徴とする。

本発明の請求項５に記載のリフトオフ装置は、一方の面にレジストの膜と薄膜の順に膜が形成された基板を膜を上にして吸着するとともに、回転する機構を有した吸着ステージと、レジスト剥離液を吐出するための高圧ジェットノズルと、を少なくとも備えたリフトオフ装置であって、前記吸着ステージは、前記基板を加熱するためのヒーターを有することを特徴とする。

請求項１に記載した発明（リフトオフ方法）によれば、薄膜に形成された皺やクラックから剥離液が入り込むため剥離性が向上し、微細なパターンで隣接するパターン間が狭くても、または膜厚が厚くても剥離液の廻り込みが可能となり、レジストの膜とそのレジスト上に成膜された薄膜を、バリやブリッジングを発生させることなく、除去することができる。

また、請求項２に記載した発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、特に、リフトオフ前に、レジストの膜を軟化、変形させるとともにそのレジスト上の薄膜に皺やクラックを生じさせるので、剥離性を向上させることができる。

また、請求項３に記載した発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、特に、基板の加熱と同時にレジスト剥離液を吐出するので、レジストの膜とそのレジスト上の薄膜を効率よく剥離することができる。

請求項４および５に記載した発明（リフトオフ装置）によれば、薄膜に皺やクラックを生じさせて、剥離液を廻り込ませるので、薬液の使用量を減少させるとともに、処理時間を短くすることができる。

本発明に係るリフトオフ方法の一実施形態を示すフローチャート。 薄膜が成膜された基板を加熱した後の、レジスト及びレジスト上の薄膜の状態を説明するための図。 本発明に係るリフトオフ装置の一例を示すブロック図。 本発明に係るリフトオフ装置の他の一例を示すブロック図。 従来のリフトオフ方法の課題を説明するための図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明のリフトオフ方法の一実施形態を示すフローチャートである。図２は、薄膜が成膜された基板を加熱した後の、レジスト及びレジスト上の薄膜の状態を説明するための図である。

図１において、まず、基板１の一方の面にレジスト７１の膜を形成する（ステップＳ１）。次に、そのレジスト７１が形成された基板１上に金属、半導体および絶縁体から選択された薄膜７２を成膜する（ステップＳ２）。

次に、薄膜７２が成膜された基板１を加熱する（ステップＳ３）。レジスト７１が付いた基板１をこのように加熱することにより、レジスト７１が軟化、変形し、レジスト７１上に付着した薄膜７２もそれに応じて変形し、薄膜表面には、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、皺ＷやクラックＣが生じる。特に、加熱することによりレジスト７１の膜が収縮し、これに引っ張られて、レジスト７１の側壁に付着した薄膜に応力がかかり、とりわけその部分にクラックＣが生じる。

ここで、薄膜７２が成膜された基板１を加熱する手段としては、例えば、ホットプレートやオーブン等が考えられる。また、この加熱の際の温度については、レジストの種類により異なるが、一般的なクレゾールノボラックレジストやアクリル系のレジストにおいては、Ｔｇ以上の温度である１００℃乃至１５０℃程度が望ましい。

次に、高圧ジェットリフトオフ装置の高圧ジェット（例えば、５〜１５ＭＰａの圧力）によりレジスト剥離液を吐出させて、レジスト７１の膜とそのレジスト７１上に成膜された薄膜７２を除去する（ステップＳ４）。このとき、前述のように、レジスト７１上の薄膜表面には、レジスト７１の軟化や変形に伴って皺ＷやクラックＣが生じている。

従って、この皺ＷやクラックＣの部分に集中的に高圧ジェットの物理的な力が作用し、薄膜７２が容易にレジスト７１から剥離するとともに、皺ＷやクラックＣの存在により剥離液によるレジスト７１の溶解も促進されるので、レジスト７１の除去も容易となる。つまり、基板１を一旦加熱することによりレジスト７１が軟化、変形し、レジスト７１上の薄膜７２は成膜直後の状態を維持することが困難になるため、レジスト７１および薄膜７２に対する、高圧ジェット処理の物理的な力の作用が大きくなり、その結果剥離性が向上する。

また、レジスト７１の側壁部の薄膜７２が多くてもその部分に特にクラックＣが生ずるので、その側壁部分の薄膜７２に引っ張られて基板１に残すべき薄膜７２が剥がれてしまうこともない。さらに、相対的に高圧ジェットの圧力が低くても、十分な剥離効果が得られることになる。

なお、ステップＳ３の処理とステップＳ４の処理は、同時に行ってもよい。これはレジスト除去のために基板１が載置される吸着ステージ内にヒーター等を備えることによって実現できる。

以上のように、本発明のリフトオフ方法によれば、残すべきパターンの剥離や、バリ、ブリッジングなどの不良の発生を抑えて、歩留まり向上させることができる。また、リフトオフ工程におけるプロセス時間の短縮にもつながる。

特に、従来と同様、逆テーパ型やハンマーヘッド型のレジストを用いてレジスト側壁に付着する薄膜の量を低減すれば、皺やクラックはその側壁の部分で顕著に発生することになり、側壁での薄膜の剥離性が向上し、バリ、ブリッジングなどの不良の発生が抑えられる。

図３は、本発明のリフトオフ装置の一実施形態を示すブロック図である。
同図に示すとおり、本発明の一実施形態のリフトオフ装置は、基板ローダー／アンローダー２と、搬送ロボット３と、ホットプレート４と、基板１を回転させるスピンカップ５とを備えている。スピンカップ５は、基板１を吸着するための吸着ステージ５１と、レジスト剥離液であるN-methyl Pyrrolidone（以下、ＮＭＰと称す）を高圧吐出するための高圧ジェットノズル５２と、リンス液であるＩＰＡを吐出するためのリンス液ノズル５３と、基板１を乾燥させるためのＮ２ブローノズル５４を備えている。
なお、図３において、ホットプレート４は、スピンカップ５の下（スピンカップ５を間に挟み、基板ローダー／アンローダー２と反対側の位置）に配置してもよい。

ここで、高圧ジェットノズル５２は、ＮＭＰを加圧するためのポンプ（図示せず）に接続され、先端には１００μｍ程度の開口を有するノズルが装着されており、加圧されたＮＭＰはこのノズルを通して吐出されるため、ビーム状になる。この高圧ジェットノズル５２は、スピンカップ５内にて回転している基板１の中心部から外周部にかけて往復運動をするように構成されている。

次に、このリフトオフ装置の動作を説明する。
搬送ロボット３は、基板ローダー／アンローダー２にセットされたカセット２１から基板１を取り出して搬送し、取り出した基板１をホットプレート４上に載置する。基板１は所定時間ホットプレート４上に保持される。これにより、レジスト７１が軟化、変形し、レジスト７１上に付着した薄膜７２もそれに応じて変形し、薄膜表面には、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、皺ＷやクラックＣが生じる。

その後、搬送ロボット３は、基板１をスピンカップ５に搬送する。基板１はスピンカップ５の吸着ステージ５１に吸着される。吸着ステージ５１が回転することにより基板１が回転し、基板１が回転している状態で、高圧ジェットノズル５２からＮＭＰが高圧吐出されて、回転している基板１上にＮＭＰが噴きつけられる。前述のように高圧ジェットノズル５２は、ＮＭＰを吐出しながら基板１の中心部から外周部にかけて往復運動をするので、結果として、ＮＭＰは基板１に満遍なく噴きつけられ、それにより基板１全体のレジスト７１とそのレジスト７１上の薄膜７２が除去される。このとき皺ＷやクラックＣの部分に集中的に高圧ジェットの物理的な力が作用し、薄膜７２が容易にレジスト７１から剥離するとともに、皺ＷやクラックＣの存在により剥離液によるレジスト７１の溶解も促進されるので、レジスト７１の除去も容易となる。

次に、基板１が回転した状態で、リンス液ノズル５３からリンス液であるＩＰＡを吐出され、基板１が洗浄される。その後、Ｎ２ブローノズル５４から乾燥風が吐出され、基板１が乾燥される。最後に、乾燥された基板１は、搬送ロボット３により基板ローダー／アンローダー２に搬送され、カセット２１に収納される。

なお、この実施形態では、基板１を加熱する手段として、ホットプレート４を採用したが、本発明の趣旨はこれに限られることはなく、例えばオーブンであってもよいし、さらに当業者であれば、この加熱手段として、仕様等に応じて適宜適式なものを採用し得るであろう。
以上のように、本発明のリフトオフ装置によれば、残すべきパターンの剥離や、バリ、ブリッジングなどの不良の発生を抑えて、歩留まり向上させることができる。

図４は、本発明のリフトオフ装置の他の実施形態を示すブロック図である。この実施形態は、基板の加熱とレジスト等の除去を同時に行うようなリフトオフ装置の例を示している。
この実施形態と図３に示した実施形態の差異は、この実施形態は、図３のホットプレート４がない代わりに、吸着ステージ内にヒーターが備わっている点にある。
すなわち、図４に示すとおり、この実施形態のリフトオフ装置は、その内部にヒーター５１１を有する吸着ステージ５１ａを備えている。かかる構成によれば、基板１を加熱しながら、高圧ジェットリフトオフを行うことができる。

なお、吸着ステージ内の加熱手段としてはヒーターに限られることはなく、他の加熱手段であってもよい。
この実施形態に係るリフトオフ装置においても、前述の実施形態と同様の効果が得られる。加えて、この実施形態では、特に、基板を加熱しながら高圧ジェットリフトオフを行うことにより、上に薄膜が成膜されたレジストが軟化している状態で高圧ジェットが吐出されるため、剥離液の高圧ジェットに晒された薄膜は高圧ジェットの物理的な力により更に軟化、変形し易くなり、剥離性が向上する。

なお、以上のすべての実施形態において使用されている「レジスト上」という語句の内容には、特に除外する記載がない限り、「レジスト側壁面上」も含まれるものとする。

本発明は、一方の面にレジストの膜が形成された基板上に金属、半導体および絶縁体から選択された薄膜を成膜した後、レジストの膜とそのレジスト膜上に成膜された薄膜を除去することで薄膜パターンを得るリフトオフ方法およびリフトオフ装置に利用することができる。

１ 基板、２ 基板ローダー／アンローダー、３ 搬送ロボット、４ ホットプレート、５ スピンカップ、５１，５１ａ 吸着ステージ、５２ 高圧ジェットノズル、５３ リンス液ノズル、５４ Ｎ２ブローノズル、５１１ ヒーター、７１ レジスト、７２ 薄膜、７３ バリ、７４ ブリッジング、Ｗ 皺、Ｃ クラック。

Claims (5)

1. 一方の面にレジストの膜が形成された基板上に金属、半導体および絶縁体から選択された薄膜を成膜した後、レジストの膜とそのレジスト膜上に成膜された薄膜を除去することで薄膜パターンを得るリフトオフ方法であって、
   前記基板の一方の面に前記レジストの膜を形成する工程と、
   前記レジストが形成された前記基板上に前記金属、半導体および絶縁体から選択された薄膜を成膜する工程と、
   前記薄膜が成膜された前記基板を加熱手段により加熱して前記薄膜に皺またはクラックを生じさせる工程と、
   高圧ジェットリフトオフ装置の高圧ジェットによりレジスト剥離液を吐出させて、前記レジストの膜とそのレジスト上に成膜された薄膜を除去する工程と、
   を備えることを特徴としたリフトオフ方法。
2. 前記加熱手段は、ホットプレートまたはオーブンであり、前記基板を加熱して前記薄膜に皺またはクラックを生じさせた後に、前記高圧ジェットリフトオフ装置の高圧ジェットにより前記レジスト剥離液を吐出させて、前記レジストの膜とそのレジスト上に成膜された前記薄膜を除去することを特徴とする請求項１に記載のリフトオフ方法。
3. 前記加熱手段は、加熱用ヒーターであり、前記基板を加熱して前記薄膜に皺またはクラックを生じさせると同時に、前記高圧ジェットリフトオフ装置の高圧ジェットにより前記レジスト剥離液を吐出させて、前記レジストの膜とそのレジスト上に成膜された薄膜を除去することを特徴とする請求項１に記載のリフトオフ方法。
4. 基板ローダーと、一方の面にレジストの膜と薄膜の順に膜が形成された基板を膜を上にして吸着するとともに、回転する機構を有した吸着ステージと、レジスト剥離液を吐出するための高圧ジェットノズルと、を少なくとも備えたリフトオフ装置であって、
   前記基板ローダーと前記吸着ステージの近傍に、前記基板を加熱するためのホットプレートまたはオーブンを更に備えたことを特徴とするリフトオフ装置。
5. 一方の面にレジストの膜と薄膜の順に膜が形成された基板を膜を上にして吸着するとともに、回転する機構を有した吸着ステージと、レジスト剥離液を吐出するための高圧ジェットノズルと、を少なくとも備えたリフトオフ装置であって、
   前記吸着ステージは、前記基板を加熱するためのヒーターを有することを特徴とするリフトオフ装置。

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