JP2611375B2 - Lift-off processing method and processing apparatus - Google Patents

Lift-off processing method and processing apparatus

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JP2611375B2 JP23702088A JP23702088A JP2611375B2 JP 2611375 B2 JP2611375 B2 JP 2611375B2 JP 23702088 A JP23702088 A JP 23702088A JP 23702088 A JP23702088 A JP 23702088A JP 2611375 B2 JP2611375 B2 JP 2611375B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体デバイスウェハーを製造する過程での
リフトオフ処理に関し、特にその処理方法とそれに用い
る処理装置に関する。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a lift-off process in the process of manufacturing a semiconductor device wafer, and more particularly, to a processing method therefor and a processing apparatus used therefor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体デバイス製造に於けるリフトオフの典型例を第
9図および第10図を用いて説明する。
A typical example of lift-off in the manufacture of a semiconductor device will be described with reference to FIGS. 9 and 10.

最も単純なものとして第9図(a)に示すように半導
体ウェハー(以下ウェハーと略称する)1上に通常のホ
トリソグラフィ技術にてホトレジスト14をパターニング
し、次に第9図(b)の如くメタル膜15を蒸着法にて付
着させる。この場合ホトレジスト14の厚みは意図的に金
属膜15厚より厚くし、ホトレジスト14のパターンエッジ
24で金属膜15が段切れるようにしている。このメタル膜
15の段切れをより確かなものとするために第10図(a)
に示すようにウェハー1上に酸化膜(SiO2膜)16を通常
のCVD法にて堆積させ、その上にホトレジスト14パター
ンを形成し、これをエッチングマスクとして露出してい
るSiO2膜16を例えばバッファード弗酸にてエッチングす
る。SiO2膜16のエッチングは縦(深さ)方向ばかりでな
く横方向のエッチングも生じる所謂、等方性エッチング
であるため、パターンエッジ24ではSiO2膜16のアンダー
カット17ができる。次に第7図(b)メタル膜15を蒸着
にて付着すると、SiO2膜16のスペーサーとアンダーカッ
ト17により前述の第9図の方法に比べパターンエッジ24
の金属膜15段切れは確実なものとなる。
As shown in FIG. 9 (a), the simplest is to pattern a photoresist 14 on a semiconductor wafer (hereinafter abbreviated as "wafer") 1 by a usual photolithography technique, and then, as shown in FIG. 9 (b). A metal film 15 is attached by a vapor deposition method. In this case, the thickness of the photoresist 14 is intentionally made larger than the thickness of the metal film 15 and the pattern edge of the photoresist 14 is
At 24, the metal film 15 is cut off. This metal film
Fig. 10 (a) to make the break of step 15 more reliable
As shown in (1), an oxide film (SiO 2 film) 16 is deposited on the wafer 1 by an ordinary CVD method, a photoresist 14 pattern is formed thereon, and the exposed SiO 2 film 16 is used as an etching mask. For example, etching is performed using buffered hydrofluoric acid. Since the etching of the SiO 2 film 16 is so-called isotropic etching in which not only the etching in the vertical (depth) direction but also in the horizontal direction occurs, the undercut 17 of the SiO 2 film 16 is formed at the pattern edge 24. Next, when deposited in depositing a seventh diagram (b) metal film 15, the pattern edge 24 compared with the method of Figure 9 described above by a spacer undercut 17 of the SiO 2 film 16
The disconnection of 15 steps of the metal film becomes reliable.

このようにして被着したメタル膜15の内、不要な金属
膜15即ち、ホトレジスト14上の金属膜15を取り除くため
に第9図(c),第10図(c)では溶剤としてホトレジ
スト14を溶解するが金属膜15、ウェハー1およびSiO2
16については腐食しないもの、例えば有機溶剤ではメチ
ルエチルケトン(MEK)をウェハー1に浸漬させ、その
中で周波数20〜50KHzの超音波を照射しながらホトレジ
スト14を溶解しつつウェハー1から剥離させ同時に金属
膜15も剥離、破砕していく。
In order to remove the unnecessary metal film 15, that is, the metal film 15 on the photoresist 14 from the metal film 15 thus deposited, the photoresist 14 is used as a solvent in FIGS. 9 (c) and 10 (c). Dissolves but metal film 15, wafer 1 and SiO 2 film
16 is a non-corrosive material, for example, methyl ethyl ketone (MEK) is immersed in the wafer 1 with an organic solvent, and the photoresist 14 is dissolved and peeled off from the wafer 1 while irradiating ultrasonic waves having a frequency of 20 to 50 KHz in the metal film. 15 also peels and crushes.

以上のプロセスをリフトオフと言う。 The above process is called lift-off.

従来、この種のリフトオフの処理方法として具体的に
は第11図に示すように超音波振動子17を配した浴槽18に
振動媒体として水19を入れ、その中にMEK4の入ったビー
カー20を置きウェハー1を一枚一枚超音波照射する方法
と第12図に示すようにMEK4の入った浴槽21に複数枚のウ
ェハー1を収納したキャリア22を没入させ、ウェハー1
の縦方向に生じる超音波の強弱(定在波)の影響を回避
するためにキャリア22毎上下に数十mmの揺動23を行いな
がら超音波処理する方法がある。何れも、超音波の周波
数は20〜50KHzであるためMEK4内ではキャビテーション
効果が主体となってホトレジスト14とメタル膜15の剥離
を促進させている。
Conventionally, as a treatment method of this type of lift-off, specifically, as shown in FIG. 11, water 19 as a vibration medium is placed in a bath 18 in which an ultrasonic vibrator 17 is arranged, and a beaker 20 containing MEK 4 is placed in the water 19. A method of irradiating the placed wafers 1 one by one with ultrasonic waves, and as shown in FIG. 12, a carrier 22 containing a plurality of wafers 1 is immersed in a bath 21 containing MEK4, and the wafers 1 are immersed.
In order to avoid the influence of the strength (standing wave) of ultrasonic waves generated in the vertical direction, there is a method of performing ultrasonic processing while swinging several tens of mm up and down for each carrier 22. In any case, since the frequency of the ultrasonic wave is 20 to 50 KHz, the cavitation effect is mainly used in the MEK 4 to promote the separation of the photoresist 14 and the metal film 15.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上述した従来のリフトオフ処理方法は、何れも超音波
処理中にウェハー1から一旦剥がれた金属膜15が再付着
しやすいということとリフトオフ処理時間がウェハー1
一枚処理の場合でも30分以上要しスループットが低いと
いう欠点がある。
In any of the conventional lift-off processing methods described above, the metal film 15 that has once been peeled off from the wafer 1 during the ultrasonic processing is easily re-adhered, and the lift-off processing time
Even in the case of single-sheet processing, there is a disadvantage that it takes more than 30 minutes and the throughput is low.

再付着については溶剤(MEK)の交換頻度を高めその
確率を軽減することもできるが、交換頻度を高めると、
溶剤の使用量は増え例えばウェハー1枚当たり2の溶
液を必要とし、経済性に欠く。また、第12図のバッチ処
理タイプのものはキャリア22に剥がれたメタル膜15の屑
が付着しそれが汚染源となるという欠点がある。
For reattachment, the frequency of solvent (MEK) exchange can be increased to reduce the probability, but if the frequency of exchange is increased,
The amount of solvent used increases, for example, requiring two solutions per wafer, which is not economical. Further, the batch processing type shown in FIG. 12 has a disadvantage that the scraps of the peeled metal film 15 adhere to the carrier 22, which becomes a contamination source.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであっ
て、リフトオフ後の金属層等の異物が再付着することが
防止され、異物による汚染が防止されるリフトオフ処理
方法およびリフトオフ処理装置を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of such a problem, and provides a lift-off processing method and a lift-off processing apparatus in which foreign substances such as a metal layer after lift-off are prevented from reattaching and contamination by foreign substances is prevented. The purpose is to:

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明によれば、ホトレジストパターン上に除去すべ
き金属層を有する半導体ウェハーである被リフトオフ試
料を自転させ、周波数0.5〜2.0MHzの超音波を帯びた溶
剤を被リフトオフ試料の被リフトオフ面に照射し、この
溶剤照射を、照射軌跡が被リフトオフ試料の回転軸を通
過して円心方向に走査する第1の照射と、被リフトオフ
試料の外周のみ照射する第2の照射とを同時に行うリフ
トオフ処理方法を得る。このリフトオフ処理方法に先立
って被リフトオフ面を溶剤に浸しておくと更に効果的で
ある。
According to the present invention, a lift-off sample, which is a semiconductor wafer having a metal layer to be removed on a photoresist pattern, is rotated, and a solvent with an ultrasonic wave having a frequency of 0.5 to 2.0 MHz is irradiated on the lift-off surface of the lift-off sample. A lift-off process in which the solvent irradiation is simultaneously performed with first irradiation in which the irradiation trajectory passes through the rotation axis of the lift-off sample and scans in the direction of the center of the circle, and second irradiation in which only the outer periphery of the sample to be lifted-off is irradiated. Get the way. It is more effective to immerse the lift-off surface in a solvent prior to this lift-off treatment method.

更に、本発明によれば、半導体ウェハー表面のホトレ
ジストパターン上に被着された金属層をリフトオフする
リフトオフ処理装置において、ホトレジストパターンを
溶解する溶剤を半導体ウェハー表面に向けて噴射するノ
ズルと、0.5乃至2.0MHzの超音波を前記ノズルから噴射
される溶剤に印加する超音波印加手段と、前記半導体ウ
ェハーを自転させる駆動手段とを有するリフトオフ処理
装置を得る。
Further, according to the present invention, in a lift-off processing apparatus that lifts off a metal layer deposited on a photoresist pattern on a semiconductor wafer surface, a nozzle that jets a solvent that dissolves the photoresist pattern toward the semiconductor wafer surface, A lift-off apparatus having an ultrasonic wave applying unit for applying ultrasonic waves of 2.0 MHz to the solvent jetted from the nozzle and a driving unit for rotating the semiconductor wafer on its own axis is obtained.

〔作用〕[Action]

本発明においては、ノズルから溶剤が半導体ウェハー
に向けて噴射され、この溶剤に対して超音波印加手段に
より0.5乃至1.0MHzの超音波が印加される。
In the present invention, a solvent is sprayed from a nozzle toward a semiconductor wafer, and an ultrasonic wave of 0.5 to 1.0 MHz is applied to the solvent by an ultrasonic wave applying unit.

このように、高周波超音波が付加された溶剤が半導体
ウェハーの表面に噴射されると、その破砕効果によりホ
トレジストが除去され、ホトレジスト上の金属膜がリフ
トオフされる。
As described above, when the solvent to which the high frequency ultrasonic wave is applied is jetted onto the surface of the semiconductor wafer, the photoresist is removed by the crushing effect, and the metal film on the photoresist is lifted off.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の最も基本的な実施例である第1の実
施例を示した構成図である。第1図(a)に示すよう
に、リフトオフする面を上にしてウェハー1をスピンヘ
ッド2に真空吸着もしくはメカニカルチャック(図は真
空吸着)にてセットする。尚、ウェハー1の中心はスピ
ンヘッド2の回転軸3と合うようにしている。スピンヘ
ッド2を回転させながら溶剤としてMEKを0.5Kg/cm2の圧
力で超音波発振ノズル5に通し、高速で自転しているウ
ェハー1表面に照射する。超音波発振ノズル5の中には
周波数0.8MHz、出力30Wの超音波振動を得る振動子が内
蔵されており、これを通過し超音波を帯たMEK6は分子レ
ベルで高速振動を起こし、生じた加速度によりホトレジ
スト14および金属膜15を破砕する効果がある。従って、
もともとホトレジスト14溶解力のあるMEK4に超高周波の
超音波による破砕効果を加えることによりホトレジスト
14の溶解、剥離が進行し金属膜15のリフトオフが果たせ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment which is the most basic embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1 (a), the wafer 1 is set on the spin head 2 by vacuum suction or a mechanical chuck (vacuum suction in the figure) with the surface to be lifted off facing up. Note that the center of the wafer 1 is aligned with the rotation axis 3 of the spin head 2. While rotating the spin head 2, MEK as a solvent is passed through the ultrasonic oscillation nozzle 5 at a pressure of 0.5 kg / cm 2 to irradiate the surface of the wafer 1 rotating at high speed. The ultrasonic oscillation nozzle 5 has a built-in vibrator for obtaining ultrasonic vibration of frequency 0.8 MHz and output 30 W, and the MEK 6 which has passed and passed the ultrasonic wave generated high-speed vibration at the molecular level and was generated. There is an effect that the photoresist 14 and the metal film 15 are crushed by the acceleration. Therefore,
Originally, photoresist 14 was added to MEK4, which has the ability to dissolve, by adding the crushing effect of ultra-high frequency ultrasonic waves.
Dissolution and peeling of 14 progress, and lift-off of the metal film 15 can be achieved.

尚、メガヘルツ帯の超音波は指向性が強いので一旦ウ
ェハー1表面に当たったあとは急激に減衰することか
ら、MEK6照射がウェハー1全図に且つ照射回数を多くと
る必要がある。このためウェハー1の回転(自転)に加
え超音波発振ノズル5をウェハー1の円心方向に走査さ
せる。第1図(b)にMEK6照射のウェハー1上での軌跡
9を示す。これは首振り型のノズルであるため弧状の軌
跡9であるが直線の軌跡であってもよい。重要なことは
必ず軌跡9が回転軸(つまりウェハー1の中心)を通過
することである。このようにして、剥がれたメタル膜15
の屑や溶剤はスピンアウトしカップ7に受けられドレイ
ン8を通して排出され金属屑の再付着がないままリフト
オフできる。
Since the ultrasonic wave in the megahertz band has a strong directivity, and once it hits the surface of the wafer 1, it is rapidly attenuated. Therefore, it is necessary to irradiate the MEK 6 onto the entire wafer 1 and increase the number of times of irradiation. Therefore, in addition to the rotation (rotation) of the wafer 1, the ultrasonic oscillation nozzle 5 is caused to scan in the direction of the center of the wafer 1. FIG. 1B shows a trajectory 9 of the MEK6 irradiation on the wafer 1. This is an arc-shaped locus 9 because it is a swing type nozzle, but may be a linear locus. What is important is that the trajectory 9 always passes through the rotation axis (that is, the center of the wafer 1). Thus, the peeled metal film 15
The dust and the solvent are spun out, received by the cup 7 and discharged through the drain 8 and can be lifted off without reattachment of the metal dust.

以上、述べたように、リフトオフ処理した場合のリフ
トオフ時間とウェハー回転数の関係を第4図に示す。図
中、実線で示したラインがリフトオフの境界を表し、ハ
ッチング領域メタル残りがありリフトオフ未了を意味す
る。ウェハー1の回転数を上げるに従いリフトオフに掛
かる時間は短くなり、回転数が4000rpm以上では約30秒
間で完了し、前述の従来技術に比べ所要時間が大幅に短
縮されていることが分かる。このデータは回転数を上げ
ることにより照射回数が増しその結果、メタル膜の剥離
性が高まったことを裏づけるものであり、4000〜5000rp
mという回転数は通常のスピンナーが持つマシン能力範
囲にあり実用状支障ない。
As described above, FIG. 4 shows the relationship between the lift-off time and the wafer rotation speed when the lift-off process is performed. In the figure, the line shown by the solid line represents the boundary of the lift-off, which means that the hatched area metal remains and the lift-off is not completed. As the number of rotations of the wafer 1 is increased, the time required for lift-off becomes shorter, and when the number of rotations is 4000 rpm or more, the lift-off is completed in about 30 seconds. This data confirms that the number of irradiations was increased by increasing the number of rotations, and as a result, the metal film peeling property was increased.
The rotation speed of m is within the range of the machine capacity of a normal spinner, and there is no practical problem.

第5図は本発明の第2の実施例を示すもので、同図
(a)は縮小投影露光法によりウェハー1上にホトレジ
ストをパターニングし金属膜を被着した状態のもので、
フィールド11内に1〜数チップの素子が露光され、ウェ
ハー全面の露光はステップ・アンド・リピートを行いパ
ターニングしている。高精度のパターンアラメイントを
要する場合、チップアラメイント(または、ダイ・バイ
・ダイアラメイント)方式をとることから、フィールド
の一部が欠け、アラメイントマークが欠損するようなウ
ェハー1外周領域12には露光を行わない(特に、GaAs基
板の如く表面平坦性の悪いもの)。従って、ポジ型レジ
ストを用いた場合、この外周領域12はホトレジストがそ
のまま残りその上にメタル膜が被着しており数mm以上に
亘る被リフトオフ領域が生ずる。このようなウェハー1
外周領域12に、広範囲の被リフトオフ部を有するものを
第1図の実施例で処理すると、30秒程度の短時間処理で
は第5図(b)に示すように金属残り13が生じ、これを
除去するには少なくとも2分以上の照射を必要とする。
金属残り13が生じやすい原因のもうひとつはウェハー1
中央部と外周部の角速度の違いであり、外周方向に行く
に連れ実行的な超音波照射時間が短くなるからである。
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. FIG. 5A shows a state in which a photoresist is patterned on a wafer 1 by a reduced projection exposure method and a metal film is applied.
One to several chips of elements are exposed in the field 11, and the entire surface of the wafer is patterned by performing step-and-repeat. When a high-precision pattern alaminate is required, since the chip aramite (or die-by-diaraminate) method is used, a part of the field is missing and an alaminate mark is lost. No exposure is performed (especially those with poor surface flatness such as GaAs substrates). Therefore, when a positive resist is used, the photoresist 12 remains in the outer peripheral region 12 as it is, and a metal film is deposited thereon, and a lift-off region of several mm or more occurs. Such a wafer 1
When an object having a wide range of lift-off portions in the outer peripheral area 12 is processed in the embodiment of FIG. 1, a short time processing of about 30 seconds produces a metal residue 13 as shown in FIG. Removal requires at least two minutes of irradiation.
Another cause of metal residue 13 is wafer 1
This is the difference in angular velocity between the central part and the outer peripheral part, because the effective ultrasonic irradiation time becomes shorter in the outer peripheral direction.

本発明の第3の実施例の2番目として前述のケースウ
ェハー1に対処すべく第2図の方法を示す、第2図
(a)は第1図の実施例を基本にして超音波発振ノズル
4をひとつ加え、第2図(b)に示すようにウェハー1
の外周に照射10し、角速度の影響を解消するものであ
る。この方法によりウェハー1回転数5000rpm、30秒照
射の条件で処理した結果、第5図(c)に示すようにウ
ェハー1の外周領域12には金属残り13は無くなる。
As a second embodiment of the third embodiment of the present invention, the method of FIG. 2 is shown to deal with the case wafer 1 described above. FIG. 2 (a) shows an ultrasonic oscillation nozzle based on the embodiment of FIG. 4 and the wafer 1 as shown in FIG.
Irradiation 10 is applied to the outer periphery of the lens to eliminate the influence of the angular velocity. As shown in FIG. 5 (c), as a result of processing under the conditions of 5,000 rpm for one revolution of the wafer and irradiation for 30 seconds by this method, there is no metal residue 13 in the outer peripheral area 12 of the wafer 1.

次に、本発明の第4の実施例として第3図(a)超音
波照射前にウェハー1表面にMEK4を約10ml滴下させ、表
面張力を利用してウェハー1上でMEK4を停留させる。こ
のように表面ディップ処理を5分行い、次に第3図
(b)の如く第2の実施例と同様に超音波照射する。表
面ディップ処理を施すことでホトレジスト14パターンの
エッジ部24の溶解が進行するため、第4図の破線カーブ
が示すように例えば5000rpmでは僅か5秒でリフトオフ
が完了する。このとき一枚当たりの溶剤(MEK4)使用量
はおよそ120mlであり従来技術(第11図)の10%以下の
消費量で済ませることが可能となる。
Next, as a fourth embodiment of the present invention, about 10 ml of MEK4 is dropped on the surface of the wafer 1 before ultrasonic irradiation in FIG. 3 (a), and the MEK4 is retained on the wafer 1 using surface tension. The surface dip treatment is performed for 5 minutes in this manner, and then, as shown in FIG. 3B, ultrasonic irradiation is performed in the same manner as in the second embodiment. By performing the surface dip treatment, the dissolution of the edge portion 24 of the photoresist 14 pattern proceeds, so that the lift-off is completed in only 5 seconds at 5000 rpm, for example, as shown by the broken line curve in FIG. At this time, the amount of solvent (MEK4) used per sheet is about 120 ml, and it is possible to consume less than 10% of the conventional technology (FIG. 11).

次に、本発明のリフトオフ処理装置のいくつかの例に
ついて添付の図面を参照して説明する。第6図は本発明
のリフトオフ処理装置の第1の例を示す断面図である。
スピンヘッド111は通常のレジスト塗布機、現像機又は
ウォータージェットスクラバと同様にウェハー101を真
空吸着する。このスピンヘッド111は回転軸112上に固定
されており、その中心の周りに、500乃至3000rpmの回転
速度で自転する。スピンヘッド111の周りには、スピン
ヘッド111に真空吸着されたウェハー101を取囲むように
してカップ113が配設されている。このカップ113の底部
にはドレイン114が取付けられている。このドレイン114
を介してカップ113内の溶剤が回収槽内に回収される。
Next, some examples of the lift-off processing apparatus of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 6 is a sectional view showing a first example of the lift-off processing apparatus of the present invention.
The spin head 111 vacuum-adsorbs the wafer 101 in the same manner as an ordinary resist coating machine, developing machine or water jet scrubber. The spin head 111 is fixed on a rotation shaft 112, and rotates around its center at a rotation speed of 500 to 3000 rpm. A cup 113 is provided around the spin head 111 so as to surround the wafer 101 that has been vacuum-adsorbed to the spin head 111. A drain 114 is attached to the bottom of the cup 113. This drain 114
The solvent in the cup 113 is collected in the collection tank via the.

スピンヘッド111の上方には、リフトオフ溶剤のMEKを
スピンヘッド111に吸着されたウェハー101上に噴射する
ノズル115が配設されている。ノズル115内には、例え
ば、0.8MHzの周波数の超音波を発振する超音波発振板
(図示せず)が内蔵されており、このノズル115にリフ
トオフ溶剤であるMEKを提供すると、前記超音波発振板
によりMEKに超音波振動が付加され、この超音波を帯び
たMEK116はノズル115から自転しているウェハー101の表
面に噴射される。
Above the spin head 111, a nozzle 115 for jetting MEK of the lift-off solvent onto the wafer 101 adsorbed by the spin head 111 is provided. For example, an ultrasonic oscillation plate (not shown) that oscillates an ultrasonic wave having a frequency of 0.8 MHz is built in the nozzle 115. When MEK that is a lift-off solvent is provided to the nozzle 115, the ultrasonic oscillation Ultrasonic vibration is applied to the MEK by the plate, and the MEK 116 bearing the ultrasonic waves is jetted from the nozzle 115 onto the surface of the wafer 101 which is rotating.

次に、このように構成されたリフトオフ処理装置の動
作について説明する。先ず、スピンヘッド111に半導体
ウェハー101を真空吸着させる。そして、スピンヘッド1
11を所定の回転速度で回転させてウェハー101を自転さ
せつつ、ノズル115からMEK116をウェハー101の表面に向
けて噴射する。この場合に、ノズル115内の超音波発振
板によりMEKに高周波超音波振動を付加する。
Next, the operation of the lift-off processing apparatus thus configured will be described. First, the semiconductor wafer 101 is vacuum-adsorbed to the spin head 111. And spin head 1
While rotating the wafer 101 at a predetermined rotation speed to rotate the wafer 101, the MEK 116 is jetted from the nozzle 115 toward the surface of the wafer 101. In this case, high-frequency ultrasonic vibration is applied to the MEK by the ultrasonic oscillation plate in the nozzle 115.

通常、0.4MHzを超える周波数になると、溶剤(この場
合はMEK)A、低周波数(数十KHz)の場合のようにキャ
ビテーション効果は生じないで、溶剤液分子が高速振動
する際の加速度による破砕効果が主体となってレジスト
又は金属等の汚れを除去する。従って、元来レジスト溶
解力を有するMEKに前述の破砕効果が加わり、ウェハー1
01の表面上のレジストの溶解及び剥離が進行し、金属層
がリフトオフされる。このような高周波超音波は指向性
が強いので、一旦ウェハー表面に照射された後は急激に
減衰するため、MEK照射がウェハー101の全面に行き渡る
ように、ウェハー101を自転させると共に、超音波発振
ノズル115をウェハー112の円心方向にスライドさせるこ
とにより、剥離した金属屑をウェハー101の表面上から
スピンアウトさせる。これにより、剥離屑の再付着が防
止される。このスピンアウトした金属屑及び溶剤MEKは
カップ113に受け止められ、ドレイン114に排出される。
Normally, when the frequency exceeds 0.4 MHz, the cavitation effect does not occur as in the case of the solvent (MEK in this case) A and low frequency (several tens of KHz). The effect mainly removes stains such as resist or metal. Therefore, the above-described crushing effect is added to MEK, which originally has a resist dissolving power, and the wafer 1
Dissolution and peeling of the resist on the surface of 01 progress, and the metal layer is lifted off. Since such high-frequency ultrasonic waves have a strong directivity, once irradiated onto the wafer surface, they rapidly attenuate.Therefore, the wafer 101 is rotated so that the MEK irradiation reaches the entire surface of the wafer 101, and the ultrasonic oscillation is performed. By sliding the nozzle 115 in the direction of the center of the wafer 112, the separated metal dust is spun out from the surface of the wafer 101. This prevents reattachment of the debris. The spun metal scrap and the solvent MEK are received by the cup 113 and discharged to the drain 114.

次に、第7図(a),(b)を参照して本発明のリフ
トオフ処理に用いるリフトオフ処理装置の第2の例につ
いて説明する。この装置例は溶剤の使用量を減少させて
高効率でリフトオフする場合、又は金属層が展延性の高
いAuであって、リフトオフし難い場合に好適のものであ
る。第7図(a),(b)において、第6図と同一物に
は第一符号を付して説明を省略する。この装置例におい
ては、超音波発振ノズル115の近傍にMEK滴下ノズル116
を配設した点が第1の装置例と異なる。
Next, a second example of the lift-off processing apparatus used for the lift-off processing of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 (a) and 7 (b). This example of the apparatus is suitable when lift-off is performed with high efficiency by reducing the amount of solvent used, or when lift-off is difficult when the metal layer is made of highly extensible Au. 7 (a) and 7 (b), the same components as those in FIG. 6 are denoted by the first reference numerals and description thereof is omitted. In this example of the apparatus, the MEK drop nozzle 116 is located near the ultrasonic oscillation nozzle 115.
Is different from the first device example.

この装置においては、先ず、第7図(a)に示すよう
に、滴下ノズル118がMEK119を、例えば、約10mlだけウ
ェハー101の表面に滴下し、表面張力によりMEK119をウ
ェハー101上に盛り上がった状態で保持し、1分間放置
する。この間にパターンエッジ24におけるレジストの溶
解が進行し、アンダーカットしたようになる。
In this apparatus, first, as shown in FIG. 7 (a), a dripping nozzle 118 drops MEK 119, for example, about 10 ml on the surface of the wafer 101, and the MEK 119 is raised on the wafer 101 by surface tension. And leave for 1 minute. During this time, the dissolution of the resist at the pattern edge 24 progresses, so that the pattern is undercut.

次に、第7図(b)に示すように、スピンヘッド111
を回転させてウェハー101上にMEK119を振り切る。必要
に応じて、滴下、放置及び振り切りを複数回繰り返して
から、同一カップ113内でMEKの供給を滴下ノズル118か
ら超音波発振ノズル115に切り換え、第6図と同様にし
て処理する。この場合、予め、アンダーカット処理をし
ているため、第1の装置例の場合に比して短時間のMEK1
16の照射でリフトオフが完了し、溶剤MEKの使用量を低
減することができる。
Next, as shown in FIG.
Is rotated to shake off MEK 119 on the wafer 101. If necessary, the dripping, leaving, and shaking off are repeated a plurality of times, and then the supply of MEK is switched from the dripping nozzle 118 to the ultrasonic oscillation nozzle 115 in the same cup 113, and the processing is performed in the same manner as in FIG. In this case, since the undercut processing has been performed in advance, the MEK1 has a shorter time than the case of the first apparatus example.
The lift-off is completed by the irradiation of 16, and the usage amount of the solvent MEK can be reduced.

次に、第8図(a)乃至(c)を参照して、本発明の
リフトオフに用いる第3の装置例について説明する。こ
の装置例はLSIレベルのリフトオフ処理をする場合のも
のである。第8図(a),(b)は夫々第7図(a),
(b)と同様の装置を示し、この第7図の手順と同様の
工程を実施する。
Next, with reference to FIGS. 8A to 8C, a third example of the apparatus used for lift-off according to the present invention will be described. This apparatus example is for performing lift-off processing at an LSI level. FIGS. 8 (a) and (b) show FIGS. 7 (a) and
The same apparatus as that shown in FIG. 7B is shown, and the same steps as those in FIG. 7 are performed.

第8図(c)は別のカップ113a内に配置されたスピン
ヘッド111aを示し、このスピンヘッド111aも回転軸112a
により自転する。このスピンヘッド111aの上方には、高
圧のMEK116を噴出するジェットノズル20が配設されてい
る。
FIG. 8 (c) shows a spin head 111a arranged in another cup 113a, and this spin head 111a also has a rotating shaft 112a.
To rotate. Above the spin head 111a, a jet nozzle 20 for jetting high-pressure MEK 116 is provided.

この装置例においては、第8図(b)に示すように、
超音波発振ノズル115から超音波振動が付加されたMEK11
6を半導体ウェハー101の表面に噴射した後、第8図
(c)に示すように、50乃至150kg/cm2に加圧されたMEK
16をジェットノズル120からウェハー101上に噴射し、半
導体ウェハー101の表面の微細なパターンに引っかかっ
た金属屑及びレジストを除去する。
In this example of the apparatus, as shown in FIG.
MEK11 with ultrasonic vibration added from ultrasonic oscillation nozzle 115
After jetting 6 onto the surface of the semiconductor wafer 101, MEK pressurized to 50 to 150 kg / cm 2 as shown in FIG.
16 is jetted from the jet nozzle 120 onto the wafer 101 to remove the metal dust and the resist caught on the fine pattern on the surface of the semiconductor wafer 101.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明によれば、リフトオフ溶剤
を0.5乃至2.0MHzの高周波超音波を付加しつつノズルを
介して半導体ウェハー表面に噴射し、その破砕効果を利
用してリフトオフすると共に、ウェハーを自転させてこ
のリフトオフ効果をウェハー表面全体に均一に亘らせる
から、異物の再付着を防止しつつリフトオフすることが
できる。また、本発明によれば、基本的な構成は従来か
ら広く使われているスピンナー装置をそのまま利用し、
新たに超音波発振板を内蔵したノズルを設ける等、溶剤
を噴射するノズルと溶剤に超音波を付加する手段とを加
えるだけで装置を容易に構成することができ、また自動
化も容易にできる。
As described above, according to the present invention, a lift-off solvent is sprayed onto a semiconductor wafer surface through a nozzle while applying high-frequency ultrasonic waves of 0.5 to 2.0 MHz, and lift-off is performed using the crushing effect, and the wafer is lifted off. Since the lift-off effect is uniformly applied to the entire surface of the wafer by being rotated, lift-off can be performed while preventing re-adhesion of foreign matter. Further, according to the present invention, the basic configuration uses a spinner device that has been widely used in the past as it is,
The apparatus can be easily configured simply by adding a nozzle for injecting a solvent and a means for applying an ultrasonic wave to the solvent, such as providing a new nozzle having a built-in ultrasonic oscillation plate, and can be easily automated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)は本発明のリフトオフ処理方法による第1
の実施例の一工程を示す断面図、同図(b)はその噴射
溶剤の軌跡を示す図、第2図(a)は本発明のリフトオ
フ処理方法による第3の実施例の一工程を示す断面図、
同図(b)はその噴射溶剤の軌跡を示す図、第3図
(a)および(b)は本発明のリフトオフ処理方法によ
る第4の実施例を示す断面図、第4図は本発明のリフト
オフ処理方法のウェハー回転数とリフトオフ処理時間と
の関係を示すグラフ、第5図は本発明のリフトオフ処理
方法のノズル数によるリフトオフ処理状態の違いを示す
図、第6図は本発明のリフトオフ処理に用いる処理装置
の第1の装置例を示す断面図、第7図(a),(b)は
本発明のリフトオフ処理に用いる処理装置の第2の装置
例を処理工程毎に示す断面図、第8図(a),(b),
(c)は本発明のリフトオフ処理に用いる処理装置の第
3の装置例を処理工程毎に示す断面図、第9図(a),
(b),(c)はリフトオフ処理の第1の従来例を工程
順に示す断面図、第10図(a),(b),(c)はリフ
トオフ処理の第2の従来例を工程順に示す断面図、第11
図はリフトオフ処理装置の第1の従来例を示す断面図、
第12図はリフトオフ処理装置の第2の従来例を示す断面
図である。 1,101……ウェハー、2,111……スピンヘッド、3……回
転軸、4,116,119……MEK、5,115……超音波発振ノズ
ル、6……超音波を帯びたMEK、7,113……カップ、8,11
4……ドレイン、9……軌跡、10……外周照射、11……
フィールド、12……外周領域、13……メタル残り、14…
…ホトレジスト、15……金属膜、16……SiO2膜、17……
超音波振動子、18……浴槽、19……水、20,1……ビーカ
ー、21……浴槽、22……キャリア、23……揺動、24……
パターンエッジ、118……滴下ノズル、120……ジェット
ノズル。
FIG. 1A shows a first example of the lift-off processing method according to the present invention.
FIG. 2B is a cross-sectional view showing one step of the embodiment, FIG. 2B is a view showing the locus of the propellant, and FIG. 2A is a view showing one step of the third embodiment according to the lift-off processing method of the present invention. Sectional view,
FIG. 3B is a view showing the locus of the propellant, FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views showing a fourth embodiment according to the lift-off processing method of the present invention, and FIG. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the number of rotations of the wafer and the lift-off processing time in the lift-off processing method. FIG. 5 is a diagram showing the difference in the lift-off processing state depending on the number of nozzles in the lift-off processing method of the present invention. FIG. 7 (a) and 7 (b) are cross-sectional views showing, for each processing step, a second example of a processing apparatus used for lift-off processing according to the present invention. FIG. 8 (a), (b),
FIG. 9C is a sectional view showing a third example of the processing apparatus used for the lift-off processing of the present invention for each processing step.
(B) and (c) are cross-sectional views showing a first conventional example of the lift-off processing in the order of steps, and FIGS. 10 (a), (b) and (c) show a second conventional example of the lift-off processing in the order of steps. Cross section, eleventh
The figure is a cross-sectional view showing a first conventional example of a lift-off processing device,
FIG. 12 is a sectional view showing a second conventional example of the lift-off processing apparatus. 1,101 Wafer, 2,111 Spin head, 3 ... Rotating shaft, 4,116,119 MEK, 5,115 Ultrasonic oscillation nozzle 6, Ultrasonic MEK, 7,113 Cup, 8,11
4… drain, 9… locus, 10… perimeter irradiation, 11…
Field, 12 ... Peripheral area, 13 ... Metal remaining, 14 ...
... photoresist, 15 ... metal film, 16 ... SiO 2 film, 17 ...
Ultrasonic vibrator, 18 ... Bathtub, 19 ... Water, 20, 1 ... Beaker, 21 ... Bathtub, 22 ... Carrier, 23 ... Swing, 24 ...
Pattern edge, 118 ... Drip nozzle, 120 ... Jet nozzle.

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体ウェハー表面に形成したホトレジス
トパターンの上に金属膜を被着した後、このホトレジス
トパターン上の前記金属膜のみリフトオフ法により除去
するリフトオフ処理方法に於いて、ホトレジストを溶解
する溶剤を周波数0.5〜2.0MHzの超音波を発振する振動
子を内蔵したディスペンスノズルを通して、前記半導体
ウェハーを回転数1000〜8000rpmで自転せしめながら、
前記半導体ウェハーのリフトオフする面に照射すること
を特徴とするリフトオフ処理方法。
1. A lift-off method for removing a metal film on a photoresist pattern formed on the surface of a semiconductor wafer by a lift-off method after depositing a metal film on the photoresist pattern. Through a dispensing nozzle with a built-in oscillator that oscillates ultrasonic waves with a frequency of 0.5 to 2.0 MHz, while rotating the semiconductor wafer at a rotation speed of 1000 to 8000 rpm,
A lift-off processing method comprising irradiating a lift-off surface of the semiconductor wafer.
【請求項2】前記ディスペンスノズルから照射した前記
溶剤が前記半導体ウェハーの回転軸を通過し円心方向に
走査するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載のリフトオフ処理方法。
2. The lift-off processing method according to claim 1, wherein said solvent radiated from said dispense nozzle passes through a rotation axis of said semiconductor wafer and scans in a circular center direction.
【請求項3】前記半導体ウェハーの外周にのみ前記溶剤
を他のディスペンスノズルから照射することを特徴とす
る特許請求の範囲第2項記載のリフトオフ処理方法。
3. The lift-off processing method according to claim 2, wherein said solvent is irradiated from another dispensing nozzle only to the outer periphery of said semiconductor wafer.
【請求項4】前記溶剤を照射する前に前記半導体ウェハ
ーのリフトオフする面を前記溶剤に浸漬することを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載のリフトオフ処理方
法。
4. The lift-off processing method according to claim 1, wherein a surface of said semiconductor wafer to be lifted off is immersed in said solvent before irradiating said solvent.
【請求項5】半導体ウェハー表面のホトレジストパター
ン上に被着された金属層をリフトオフするリフトオフ処
理装置において、前記ホトレジストパターンを溶解する
溶剤を前記半導体ウェハーに向けて噴射するノズルと、
0.5乃至2.0MHzの超音波を前記ノズルから噴射される溶
剤に印加する超音波印加手段と、前記半導体ウェハーを
自転させる駆動手段とを有することを特徴とするリフト
オフ処理装置。
5. A lift-off processing apparatus for lifting off a metal layer deposited on a photoresist pattern on a surface of a semiconductor wafer, a nozzle for jetting a solvent for dissolving the photoresist pattern toward the semiconductor wafer,
A lift-off processing apparatus comprising: an ultrasonic wave applying unit that applies an ultrasonic wave of 0.5 to 2.0 MHz to a solvent ejected from the nozzle; and a driving unit that rotates the semiconductor wafer.
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