JP4207205B2 - リフトオフ方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウエーハ表面にレジストを介して形成されたメタル膜を除去するリフトオフ方法及び装置に関する。

半導体集積回路素子の製造工程において、メタル膜の配線を形成するためのリフトオフ方法が種々知られている（例えば、特許文献１参照）。従来のリフトオフ方法、例えばバッチ枚葉式の場合、複数枚のウエーハをカセットに収納してバッチ処理で剥離槽にディップし、槽の側面や裏面から超音波をかけてレジストを膨潤させ、その後枚葉処理によりウエーハを１枚づつカセットから取り出し、スピンチャックに保持して回転させながらジェット水流を噴射することによりレジストパターン上のメタル膜を除去している。

上記カセットには、通常２５枚程度のウエーハが収納されるが、近年ウエーハが大口径化しているので、従来の装置によって全部のウエーハに均一に超音波をかけることはむずかしく、また剥離槽内の剥離液の温度も槽内全体が均一温度になっているとは限らないので、レジストの膨潤効果にむらを生じることがあった。そのため、メタル膜が完全に剥離されたウエーハもあれば、剥離されてもバリとして残っているウエーハ等もあり、均一に処理することができにくかった。

さらに、剥離槽をオーバーフロー構造に形成すると、剥離されたメタル膜が槽内に浮遊し、ウエーハを剥離槽から取り出すときにウエーハに再付着することがあった。そうすると、次工程でウエーハをスピンチャックに吸着して洗浄する前に、ウエーハ裏面を予め洗浄しなければならないし、剥離槽の剥離液の交換も頻繁にしなければならず、大量の剥離液を必要とし、剥離したメタル膜の回収も不充分であった。

また、半導体集積回路素子の製造工程において、ウエーハは種々の原因で割れることがあり、工程の前半で割れた場合には、価値が低いので廃棄処分されているが、後半の工程でメタル配線等の段階まで進んでいると、高付加価値を有しているから、割れたウエーハを処分せずにリフトオフ処理して商品化していることが多い。割れたウエーハは、通常のウエーハのように円形ではなく、不定形であるから、従来のリフトオフ装置を用いて自動的に処理することができない。そのため、ビーカー等に剥離液を入れ、その中にピンセットでつかんで割れウエーハをディップしたり、適宜の特殊なカセットに収納してディップし、レジストが膨潤したらブラシを用いて手作業でメタル膜の剥離処理を行ったりしている。しかし、そのような手作業ではメタル膜のバリやレジストの残渣が残り、液中でブラシ掛けをすると、割れウエーハがさらに細片状に割れたり、メタル面に傷をつけたりするおそれがあった。
特公平４−６５５２７号公報（図４）

本発明の解決課題は、レジストを膨潤させてメタル膜を除去するリフトオフ処理において、大口径のウエーハでも均一に処理することができ、剥離液や置換液の量も少なく、ウエーハ面から剥離したメタル膜が再付着することもなく、剥離したメタル膜も確実に回収でき、その上割れウエーハのように形状が一定しない破片状のウエーハでも自動的に処理することが可能なリフトオフ方法及び装置を提供することである。

本発明によれば、剥離槽と置換槽を隣接し上面をチャンバーで覆ったディップ槽ユニットを有し、上記チャンバー内に位置するウエーハホルダーにウエーハを搬入して該ウエーハを起立状態に保持し、該ウエーハホルダーを降下して剥離槽内にウエーハを起立状態でディップし、ウエーハ面に沿って超音波を照射してメタル膜を剥離した後、上記剥離槽内の剥離液を剥離槽底部から排出しつつウエーハ面に清浄な剥離液をシャワーして上記ウエーハホルダーを上昇させウエーハを剥離槽から取り出し、該ウエーハホルダーを置換槽に対応する位置に移動して降下し該置換槽内にウエーハを起立状態でディップし、ウエーハ面に沿って超音波を照射して洗浄した後、上記置換槽内の置換液を置換槽底部から排出しつつウエーハ面に清浄な置換液をシャワーして上記ウエーハホルダーを上昇させウエーハを置換槽から取り出し、該ウエーハをディップ槽ユニットから搬出しスピン洗浄ユニットに搬入してジェット洗浄し、割れウエーハは、破片用ホルダーの通液性のポケット内に差し込み、該破片用ホルダーを上記ウエーハホルダーに取り付けて上記剥離槽及び置換槽にディップすることを特徴とするリフトオフ方法及び装置が提供される。

また、本発明によれば、上記スピン洗浄ユニットにおいて割れウエーハは偏芯状態に回転部に支持してジェット洗浄され、上記剥離槽及び置換槽の各底部から剥離液及び置換液を一気に排出する排出路にはストレーナーを設けて剥離したメタル膜を回収するようにした上記リフトオフ方法及び装置が提供される。

本発明は上記のように構成され、ウエーハをウエーハホルダーに保持して起立状態でディップ槽ユニットの剥離槽及び置換槽にディップするので、ウエーハ面に剥離液等が均一に作用し、むらなくレジストを膨潤させて確実にメタル膜を剥離することができ、少ない剥離液、置換液で済み、上記各槽から剥離液や置換液を排出しつつウエーハを引き上げるとき清浄な剥離液や置換液をシャワーするから、剥離したメタル膜が再付着しないようにでき、上記剥離槽と置換槽の上面はチャンバーで覆われているので、該チャンバー内の下部に吸気口を設け上部から排気することにより、チャンバー内のクリーン度を高めることができ、置換槽から引き上げたウエーハの全面をクリーンな雰囲気で乾燥させることができる。その上、割れウエーハ等の不定形ウエーハは、破片用ホルダーのポケットに差し込み、該破片用ホルダーを上記ウエーハホルダーに取り付けて上記ディップ処理を行うようにしたから、メタル膜の剥離を自動的に行うことができ、また剥離されたメタル膜もストレーナーで確実に回収することができ、円形のシリコンウエーハ、化合物半導体ウエーハ、角形のガラスマスク等の各種ワークのレジスト及びメタル膜剥離による配線パターン形成その他各種レジストの除去プロセスに好適に使用することができる。

図１は、本発明のリフトオフ方法を適用した装置の概略的平面図を示し、処理すべきウエーハ及び処理されたウエーハを収納するカセットを載置する３個のカセットステージ（１）・・・と、該カセットステージに隣接し横移動可能なワーク搬送ロボット（２）と、ウエーハをディップ処理する２つのディップ槽ユニット（３）、（３）と、スピン洗浄ユニット（４）を有する。ウエーハ（ワーク）は上記ワーク搬送ロボット（２）により上記カセットステージ（１）のカセットから取り出され、上記ディップ槽ユニット（３）の１つに搬入され、ディップ処理後、該ディップ槽ユニット（３）から搬出されてスピン洗浄ユニット（４）に搬入され、洗浄乾燥後、該スピン洗浄ユニット（４）から取り出されて上記カセットステージ（１）のカセット内に収納される。

図２は、ディップ槽ユニット（３）を示し、該ディップ槽ユニット（３）は、剥離槽（膨潤槽）（５）と置換槽（洗浄槽）（６）を隣接して有し、上面がチャンバー（７）で覆われ、剥離槽（５）と置換槽（６）の上縁をつなぐ連絡板は剥離槽側に傾斜している。該剥離槽（５）には、レジストを膨潤しウエーハ面から剥離することができる各種のレジスト剥離液がろ過循環方式により供給され、置換槽（６）にはレジスト剥離液を置換、洗浄する置換液（洗浄液）がろ過循環されて供給される。例えば、レジスト剥離液として炭酸エチレン系剥離剤を用いた場合は置換液として純水が用いられ、一般的なレジスト剥離液を用いた場合はＩＰＡが用いられ、所望により酸、アルカリエッチング液やその洗浄液を用いて酸、アルカリ洗浄等の用途に使用することもできる。なお、各槽内の液体は、槽壁に設けたラバーヒーター等のヒーター（８）により各液の処理温度に応じた温度、例えば４０℃〜１５０℃、好ましくは約８０℃〜１２０℃に加温されている。

上記チャンバー（７）は、ウエーハ（９）の出入口（１０）を有し、該出入口（１０）は適宜のシャッター（１１）により開閉され、該チャンバー内にはウエーハを保持するウエーハホルダー（１２）が位置している。該ウエーハホルダー（１２）は、図３に示すように槽内に延出する支持軸（１３）を有し、該支持軸（１３）に一対のアーム（１４）、（１４）を設け、該アーム（１４）、（１４）の上部をステー（１５）で連結し、ウエーハ（９）が下端から落下しないように保持する受溝（１６）を該アームの先部に形成し、上記支持軸（１３）を回動することにより該ウエーハ（９）を水平状態とほぼ垂直の起立状態に保持する。上記支持軸（１３）は、槽壁に設けた略コ字状の切欠孔（１７）を通して槽外に延出し、適宜の駆動装置（１８）により回動、上下動及び横移動する。なお、上記アーム（１４）、（１４）間の間隔は、ウエーハの大きさに応じて調整できるよう支持軸（１３）に取付位置調節可能に取り付けられている。また、上記チャンバー（７）内は、上記切欠孔（１７）や適宜の下部位置に設けた吸気口（図示略）から吸気して上方に設けた排気口（１９）から排気する流れを形成することにより、クリーン度が高められている。

上記剥離槽（５）及び置換槽（６）の側面には、ウエーハ面に沿って超音波を照射できるようそれぞれ超音波振動子（２０）、（２０）を設けてあり、また各槽の上方には、上記ろ過循環された清浄な剥離液をシャワーする剥離液シャワーノズル（２１）及び置換液シャワーノズル（２２）が設けられ、底部には急速排出弁（２３）、（２３）を有する排出路が接続されている。該排出路に通じる回収タンク（２４）、（２４）の入口部には、ウエーハ面から剥離したメタル膜を回収するストレーナー（２５）、（２５）があり、該ストレーナー（２５）は簡単に引き出すことができるように設けられている。

図４、図５は割れウエーハ等の不定形ウエーハを保持する破片用ホルダー（２６）の一実施例を示し、割れウエーハ（２７）を差し込むことができる通液性のポケット（２８）を本体（２９）の前面に有し、上記ウエーハホルダー（１２）のステー（１５）等に着脱可能に掛け止めできるよう本体（２９）の上部にはフック（３０）が設けられている。該ポケット（２８）は、図に示す実施例では、枠線（３１）・・・を略コ字状に屈曲して支持板（３２）の前面を囲むように隙間をあけて設け、下方の長さを次第に短くして割れウエーハ（２７）が落下しないようにしてあるが、剥離したメタル膜等が付着しにくいその他の適宜の構造に形成することができる。

スピン洗浄ユニット（４）は、ウエーハをスピン回転しながら純水を高圧ジェットしてジェット洗浄するよう構成され、複数個のビーム状に噴射する直進ノズルを角度を変えて有するスイングアーム（３３）がウエーハの回転部（３４）の上方に設けられている。このスイングアーム（３３）のスイングスピードは、ウエーハの中心部で速く、周辺部で遅くなるよう制御される。また、上記ウエーハ回転部は、図６、図７に示すように起立ピン（３５）・・・上にウエーハを載置し、該ウエーハの全周を複数の支持ピン（３６）・・・で囲むように支持するよう構成され、さらに割れウエーハ（２７）の外周の一部に接するよう破片用支持ピン（３７）・・・を上記支持ピン（３６）・・・間に設けて該割れウエーハ（２７）を偏芯状態に保持し、さらに好ましくは中心部側が下るように起立ピンの高さを調整して回転するようにしてある。なお、上記ウエーハは表面及び裏面側からリンスされ、またブローノズルから窒素ガス等をブローして乾燥され、また洗浄液の排出路には、上述のストレーナー（２５）と同様に、剥離されたメタル膜を回収するストレーナー（図示略）を設けることが好ましい。

而して、カセットからロボット（２）により取り出されたウエーハ（９）は、出入口（１０）から一方のディップ槽ユニット（３）のチャンバー（７）内に搬入され、水平状態で待機しているウエーハホルダー（１２）の受溝（１６）に保持される。該ウエーハホルダー（１２）は支持軸（１３）を回動してウエーハ（９）を起立状態に保持し、降下することによりウエーハを剥離槽（５）内にディップする。なお、剥離槽及び置換槽には、剥離液及び置換液が供給されており、オーバーフローした液はそれぞれの回収タンクに回収されるている。

上記剥離槽（５）内に供給されている、例えば炭酸エチレン系のレジスト剥離液は、約８０℃程度に加温されているから、約９０秒程度でレジストは膨潤し、ウエーハ面に沿って側面から約３０秒程度超音波を照射すると、レジスト及びメタル膜が剥離する。この際、ウエーハをきわめてゆっくりと約１０°程度揺動させてもよく、ウエーハはほぼ垂直状態に起立しているので、剥離したメタル膜がウエーハ面に再付着することは少ない。その後、急速排出弁（２３）を開いて剥離液を一気に排出すると共に剥離液シャワーノズル（２１）から清浄な剥離液をウエーハ面やウエーハホルダー、剥離槽内面等にシャワーしながら、ウエーハホルダー（１２）を引き上げる。このとき、剥離槽から排出されたメタル膜は、上記ストレーナー（２５）により殆ど回収される。

上記剥離槽（５）からウエーハを引き上げたら、ウエーハホルダー（１２）は置換槽（６）に対向する位置まで横移動して降下し、ウエーハ（９）を置換槽（６）内にディップする。該置換槽（６）には、上述したように純水等の置換液が供給され、超音波が照射されるから、該置換槽内でウエーハは超音波で洗浄される。洗浄後、急速排出弁（２３）を開けて置換液を一気に排出し、置換液シャワーノズル（２２）からの清浄な置換液をシャワーしながらウエーハホルダーを上下動させた後、上昇して上記ウエーハを置換槽（６）の上方に引き上げ、ウエーハ面が乾燥したらウエーハホルダーの支持軸（１３）を回動して上記ウエーハを水平状態に保持する。この間、他方のディップ槽ユニット（３）でも同様の処理を併行して行うことができるから、所望によりディップ槽ユニットの数を増減することにより処理能力を調整できる。

次に、上記ウエーハ（９）はロボット（２）により上記ディップ槽ユニット（３）から取り出されてスピン洗浄ユニット（４）に搬入され、ジェット洗浄され、これによりウエーハ面に残存しているバリ等も除去され、確実にリフトオフできる。乾燥後、上記ロボット（２）によりスピン洗浄ユニット（４）から取り出されたウエーハは、順次カセットに収納される。

割れウエーハ（２７）の場合は、上記ウエーハホルダー（１２）に破片用ホルダー（２
６）を取り付け、割れウエーハ（２７）を破片用ホルダー（２６）のポケット（２８）にピンセット等で差し込み、その後上記の如き処理をすれば全自動でディップしてメタル膜の剥離処理をすることができる。ディップ槽ユニットから取り出した割れウエーハ（２７）を上記スピン洗浄ユニット（４）に搬入し、ジェット洗浄すればバリ等が残存することもない。

上記のようにして、円形のウエーハ、角形のガラスマスク等のワークの他、割れウエーハのような不定形のワークでも全自動、半自動によりリフトオフ等の処理を行うことができる。

概略的平面図。 ディップ槽ユニットの断面図。 ウエーハを水平状態に保持している状態のウエーハホルダーの平面図。 破片用ホルダーの正面図。 破片用ホルダーの側面図。 ウエーハ回転部の平面図。 ウエーハ回転部の斜視図。

符号の説明

１ カセットステージ
２ ワーク搬送ロボット
３ ディップ槽ユニット
４ スピン洗浄ユニット
５ 剥離槽
６ 置換槽
７ チャンバー
１２ ウエーハホルダー
２０ 超音波振動子
２１ 剥離液シャワーノズル
２２ 置換液シャワーノズル
２３ 急速排出弁
２４ 回収タンク
２５ ストレーナー
２６ 破片用ホルダー

Claims (6)

1. 隣接して配置された剥離槽と置換槽の上面をチャンバーで覆ったディップ槽ユニットの、上記チャンバー内に位置するウエーハホルダーにウエーハを搬入して該ウエーハを起立状態に保持し、該ウエーハホルダーを降下して剥離槽内にウエーハを起立状態でディップし、ウエーハ面に沿って超音波を照射してメタル膜を剥離した後、上記剥離槽内の剥離液を剥離槽底部から排出しつつウエーハ面に清浄な剥離液をシャワーして上記ウエーハホルダーを上昇させウエーハを剥離槽から取り出し、該ウエーハホルダーを置換槽に対応する位置に移動して降下し該置換槽内にウエーハを起立状態でディップし、ウエーハ面に沿って超音波を照射して洗浄した後、上記置換槽内の置換液を置換槽底部から排出しつつウエーハ面に清浄な置換液をシャワーして上記ウエーハホルダーを上昇させウエーハを置換槽から取り出し、該ウエーハをディップ槽ユニットから搬出しスピン洗浄ユニットに搬入してジ
   ェット洗浄するウエーハのリフトオフ方法であって、割れウエーハをリフトオフ処理する場合には、該割れウエーハを破片用ホルダーの通液性のポケット内に差し込み、該破片用ホルダーを上記ウエーハホルダーに取り付けて処理を実行することを特徴とするリフトオフ方法。
2. 上記スピン洗浄ユニットは、割れウエーハを偏芯状態に回転部に支持して洗浄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. 上記剥離槽及び置換槽の各底部から剥離液及び置換液を排出する各排出路にストレーナーを設け剥離したメタル膜を回収するようにした請求項１または２に記載のリフトオフ方法。
4. ウエーハを起立状態でディップ可能な剥離槽と置換槽を隣接して有し上面をチャンバーで覆ったディップ槽ユニットと、
   該ディップ槽ユニット内に設けられウエーハを水平状態と起立状態に保持でき上下動及び横移動可能なウエーハホルダーと、
   上記剥離槽及び置換槽の側面に設けられ起立状態で各槽内にディップされるウエーハ面に沿って超音波を照射する超音波振動子と、
   上記剥離槽の上部に設けられ剥離液をウエーハ面にシャワーする剥離液シャワーノズルと、
   上記置換槽の上部に設けられ置換液をウエーハ面にシャワーする置換液シャワーノズルと、
   上記ウエーハホルダーに着脱可能に設けられ割れウエーハを差し込む通液性のポケットを有する破片用ホルダーと、
   上記ディップ槽ユニットから取り出したウエーハを回転させながらジェット洗浄するスピン洗浄ユニットを具備するリフトオフ装置。
5. 上記スピン洗浄ユニットのウエーハ回転部にはウエーハの全周を囲むように支持する複数の支持ピンが有り、該支持ピン間には割れウエーハを偏芯状態に保持するよう割れウエーハの外周の一部に接する破片用支持ピンが設けられている請求項４に記載のリフトオフ装置。
6. 上記剥離槽及び置換槽の各底部には剥離液及び置換液を一気に排出するよう急速排出弁を有する排出路と、ウエーハから剥離したメタル膜を回収するようストレーナーが設けられている請求項４または５に記載のリフトオフ装置。

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