JP4038556B2 - 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 Download PDF

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Description

【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、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高温の液滴状の洗浄液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。
本発明のレジスト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。
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、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高温の液滴状の洗浄液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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
本発明の有機物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有機物に接触せしめる。
本発明のレジスト膜除去装置の一態様では、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℃以上の値に制御する。
本発明の有機物除去装置の一態様では、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７０℃以上の値に制御することを特徴とする請求項３に記載の有機物除去装置。
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。
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。
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℃以上の値に加熱する加熱手段を備える。
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所定に調節した状態で、水蒸気又は高温ガスにより水又は薬液を高温の洗浄液として、前記レジスト膜に接触せしめる。
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。
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。
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。
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。
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、線状ノズルにより、水蒸気又は高温ガスを用いて水又は薬液を高温の液滴状の洗浄液として、前記レジスト膜に接触せしめる。
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。
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、線状ノズルにより、水蒸気又は高温ガスを用いて水又は薬液を高温の液滴状の洗浄液として、前記有機物に接触せしめる。
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。
本発明の有機物除去方法の一態様では、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７０℃以上の範囲内の値に制御する。
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。
本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１１１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１０２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１１１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１２２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−Ｈ2Ｏ，Ｂｒ2−Ｈ2Ｏ，Ｉ2−ＫＩ，ＮａＣｌＯ，ＮａＣｌＯ4，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，ＮａＣＯ３ ，Ｃａ（ＯＨ）2，Ｂａ（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１２６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１１１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１５０℃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１１１のレジスト膜に噴霧する。このとき、噴霧ノズル１０２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４４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Ｔ４、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，Ｔ５の相違を調べた様子を図３にそれぞれ示す。
【００５２】
【表１】
Figure 0004038556
【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Ｔ６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、▲１▼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、▲２▼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５４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】
Figure 0004038556
【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】
Figure 0004038556
【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１７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−Ｈ2Ｏ，Ｂｒ2−Ｈ2Ｏ，Ｉ2−ＫＩ，ＮａＣｌＯ，ＮａＣｌＯ4，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，ＮａＣＯ３ ，Ｃａ（ＯＨ）2，Ｂａ（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２２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

Claims (27)

  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、
    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高温の液滴状の洗浄液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. 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. 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、
    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高温の液滴状の洗浄液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. 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、
    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. 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. 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. 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. 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. 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。
  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有機物に接触せしめることを特徴とする請求項３に記載の有機物除去装置。
  11. 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１，２，４〜９のいずれか１項に記載のレジスト膜除去装置。
  12. 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７０℃以上の値に制御することを特徴とする請求項３又は１０に記載の有機物除去装置。
  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１，２，４〜９，１１のいずれか１項に記載のレジスト膜除去装置。
  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７０℃以上の値とすることを特徴とする請求項９，１１，１３のいずれか１項に記載のレジスト膜除去装置。
  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. 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、水蒸気又は高温ガスにより水又は薬液を高温の洗浄液として、前記レジスト膜に接触せしめることを特徴とするレジスト膜除去方法。
  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. 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. 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. 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１６に記載のレジスト膜除去方法。
  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、線状ノズルにより、水蒸気又は高温ガスを用いて水又は薬液を高温の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レジスト膜除去方法。
  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. 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、線状ノズルにより、水蒸気又は高温ガスを用いて水又は薬液を高温の液滴状の洗浄液として、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. 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のいずれか１項に記載のレジスト膜除去方法。
  25. 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２３に記載の有機物除去方法。
  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１６〜２２，２４のいずれか１項に記載のレジスト膜除去方法。
  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又は２６に記載のレジスト膜除去方法。
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