JP4942263B2 - 洗浄装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製品の製造工程において水（Ｈ２Ｏ）を供給する装置にかかり、製品表面の加工処理や洗浄浄化処理に用いられる高純度の水を供給する装置に関する。より具体的には、半導体ウェハやハードディスク（ＨＤ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又はフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）などの対象物表面にリソグラフィ工程で被着したレジスト膜やポリマ残渣等の不用物を剥離して除去するための洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置、液晶、磁気ディスク、プリント基板などの製造工程では、これらの対象物表面にレジストを塗布し、リソグラフィを用いて対象物表面にパターン形成等の精密加工を施こす。その後この対象物表面に被着しているレジスト膜ややポリマ残渣等の不用物を除去する処理が行なわれる。
従来からあるレジスト膜等の不用物を除去技術としては、酸素プラズマによりレジスト膜を灰化除去するプラズマアッシャ方法、有機溶媒（フェノール系・ハロゲン系など溶媒）で膜体を加熱除去させる方法、濃硫酸・過酸化水素による加熱溶解方法などがある。
【０００３】
しかしながら、上述のいずれの方法にあっても、レジスト膜等を分解し溶解するための時間やエネルギおよび化学材料が必要であり、レジスト膜等を分解除去する工程での負担は大きい。プラズマアッシャ方法は一般的によく用いられているものの、荷電粒子によるチャージアップダメージが大きいという問題点がある。また、エッチング工程で発生した反応生成物(ポリマ残渣)を充分に除去しきれないという欠点があるので、これをウェット除去しなければならず、処理工程数が増大するという問題点がある。そのため、レジスト膜等の不用物を除去する技術を含む精密表面処理技術の分野においては、化学物質や化学的処理を用いる従来の技術から脱却し、地球や環境に優しい技術として、自然界に豊富にある水や水蒸気を用いる方式に大いに注目して、これを利用し発展させたいという期待がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
水蒸気を用いて半導体装置又は液晶表示装置などの表面に残存するレジスト膜を除去する技術が、特開２００１−１１８８１７号公報に記載されている。上記公報によれば、水蒸気中の高温ミストにより対象物表面から残存レジスト膜をリフトオフさせこれを除去出来ることが開示されている。
しかし、レジスト膜を完全に剥離して除去させるためには、多量の水蒸気を発生させる必要があり、電力消費が大きすぎるという欠点がある。
【０００５】
本発明者等は、水蒸気を用いたレジスト膜の剥離・除去のメカニズムについて鋭意考察を重ねた結果、レジスト膜の剥離・除去プロセスは次のような２つのステップから成り立っていることに気付いた。
即ち、まず気化した水（これを水蒸気体と呼ぶ）がレジスト膜中に侵潤してレジスト膜と対象物表面との界面に達し、この界面におけるレジスト膜の接着力を弱め、レジスト膜を対象物表面から浮き上がらせる（リフトオフ）。
ついで、所定の噴射圧力をともなった液状水微粒子を含む霧状の水（これを水ミスト体と呼ぶ）がリフトオフしたレジスト膜に物理的に作用して界面から剥離させる。
【０００６】
水蒸気体と水ミスト体とは、このようにレジスト膜の剥離・除去プロセスにおける役割が異なっていることから、水蒸気体と水ミスト体とを最適に制御して発生させることが出来れば、大量の水を必要とせずしかも消費電力を削減することが出来る。
即ち、水蒸気体はレジスト膜中に侵潤する必要性から、高温にして高エネルギが与えられる必要があるが、必要とされる量はわずかである。したがってわずかな消費電力で水蒸気体を発生させ得る。
【０００７】
一方、水ミスト体はリフトオフしたレジスト膜を物理的に剥離させるために用いられるので、必要とされる量は水蒸気体に対してよりも多いが、高温に熱する必要はなく、処定の噴出圧力が与えられれば良いだけであるから、発生のための消費電力はほとんど必要ない。
この点、上記文献に記載された水蒸気を利用する方法では、水蒸気を構成する水ミスト体と水蒸気体とがそれぞれ最適の条件に制御されることなく混合された状態で存在していたため、効率の悪いものとなっていた。
本発明は上記知見に基づいてなされたもので、レジスト膜・ポリマ残渣等の不用物の剥離・除去能力が高く、効率のよい不用物除去を可能とする水供給装置とその方法とを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による洗浄装置は、上述の課題を解決するために、次のような手段を用いる。
（１）表面上にレジスト膜およびポリマ残渣のうち１つを有する基板を洗浄するよう構成された洗浄装置であって、水を加熱して水蒸気体を発生させるための加熱部と、前記基板の前記表面に第１の温度で前記水蒸気体を供給するよう構成された開口部とを有する水蒸気体発生部と、水微粒子を含む水ミスト体を前記基板の前記表面に供給するよう構成された開口部を有する水ミスト体発生部と、を備え、前記水ミスト体は前記第１の温度よりも低い第２の温度で前記基板の前記表面に供給され、前記水蒸気体発生部は前記水ミスト体発生部とは別であることを特徴とする洗浄装置とした。
【０００９】
（２）（１）の洗浄装置において、前記水蒸気体と、前記水微粒子を含む前記水ミスト体とのうち、少なくとも１つがガスを伴う。
（３）（１）の洗浄装置において、前記水蒸気体発生部は前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうち１つの侵潤に適した水蒸気体を発生し、前記水ミスト体発生部は前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうち１つの物理的な剥離に適した水ミスト体を発生する。
【００１０】
（４）（１）の洗浄装置において、前記加熱部は前記水の沸点以上の前記第１の温度で前記水蒸気体を発生するよう構成され、前記水ミスト体発生部は前記水の沸点以下の前記第２の温度で前記水ミスト体を発生する。
【００１１】
（５）表面上にレジスト膜とポリマ残渣とのうちいずれかを有する基板を洗浄するよう構成された洗浄装置であって、第１ノズルを通して前記基板の前記表面に水蒸気体を供給するよう構成され、前記水蒸気体が第１水使用率の水を用いて発生される水蒸気体発生部と、前記第１ノズルとは別の第２ノズルを通して前記基板の前記表面に水ミスト体を供給するよう構成され、前記水ミスト体が前記第１水使用率よりも高い第２水使用率の前記水を用いて発生され、前記水ミスト体が前記水蒸気体の剥離力よりも高い剥離力を前記基板の前記表面に及ぼすことを可能とする水ミスト体発生部と、を備えることを特徴とする洗浄装置とした。
（６）（５）の洗浄装置において、前記水蒸気体発生部はさらに、前記水ミスト体に関連する第２の温度よりも高い第１の温度で前記水蒸気体を供給するよう構成された加熱部を有し、前記水蒸気体が前記基板の前記表面上の前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうち１つを前記水ミスト体よりも高程度に侵潤することを可能とする。
【００１２】
（７）（５）の洗浄装置において、前記水蒸気体発生部はさらに、前記基板の前記表面を前記水蒸気体にさらす前に、前記水蒸気体とガスとを混合するよう構成され、前記ガスは、空気・窒素・二酸化炭素・オゾン・アルゴンおよびヘリウムのうちいずれか一種である。
（８）（５）の洗浄装置において、前記水蒸気体発生部は、前記水ミスト体発生部による前記基板の前記表面への前記水ミスト体の導入と同時に、前記基板の前記表面に前記水蒸気体を導入するよう構成されている。
（９）（５）の洗浄装置において、前記水蒸気体発生部は、前記水ミスト体発生部が前記基板の前記表面に前記水ミスト体を導入する時点とは別の時点で前記基板の前記表面に前記水蒸気体を導入するよう構成されている。
【００１３】
（１０）（５）の洗浄装置において、前記水ミスト体発生装置は、前記水蒸気体が前記基板の前記表面に供給された後で前記基板の前記表面に前記水ミスト体を導入するよう構成されている。
（１１）（５）の洗浄装置において、前記基板は処理チャンバ内に配置され、前記処理チャンバは大気圧・減圧および加圧状態のうち２つを保持可能な圧力制御された内部を有する。
（１２）（５）の洗浄装置において、前記水蒸気体発生部はさらに、前記水の沸点以上の第１の温度で前記水蒸気体を発生するよう構成された加熱部を有し、前記水ミスト体発生部は、前記水の沸点以下の第２の温度で前記水ミスト体を発生するよう構成されている。
【００１４】
（１３）表面上にレジスト膜およびポリマ残渣のうち１つを有する基板を洗浄するよう構成された洗浄装置であって、水を加熱して第１の温度で水蒸気体を発生するための加熱手段と、前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうちいずれか１つに前記水蒸気体を当てるための手段とを有する水蒸気体発生手段と、第２の温度で水ミスト体を発生するための手段と、前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうちいずれか１つに前記水ミスト体を当てるための手段とを有する水ミスト体発生手段と、を備え、前記第２の温度は前記第１の温度よりも低く、前記水ミスト体を当てるための手段は前記水蒸気体を当てるための手段とは別であることを特徴とする洗浄装置とした。
（１４）（１３）の洗浄装置において、前記水蒸気体および前記水ミスト体のうち少なくとも１つがガスを伴う。
【００１５】
（１５）（１４）の洗浄装置において、前記ガスが、空気・窒素・二酸化炭素・オゾン・アルゴンおよびヘリウムのうちいずれか一種である。
（１６）（１３）の洗浄装置において、前記水蒸気体発生手段は、前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうち１つを侵潤するのに適した水蒸気体を発生するよう構成され、前記水ミスト体発生手段は前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうち１つを物理的に剥離するのに適した水ミスト体を発生するよう構成される。
（１７）（１３）の洗浄装置において、前記第１の温度は前記第２の温度と異なり、前記第１の温度は前記水の沸点以上であり、前記第２の温度は前記水の沸点以下である。
（１８）（１３）の洗浄装置において、前記水ミスト体発生手段は、前記水蒸気体発生手段が前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうち１つに前記水蒸気体を当てた後、前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうち１つに前記水ミスト体を当てるよう構成されている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に図１乃至図７を参照して、本発明による洗浄装置の実施の形態について詳細に説明する。
図７は、本発明で使用される水蒸気体と水ミスト体との模式構造を示した図である。ここでの水蒸気体は、図７（ａ）に示すように、空気などのガス中に熱せられ気化した水（気化水（Ｈ２Ｏ分子））が包含された状態で存在するのが一般的であるが、ガスは全く含まずに水蒸気１００％として構成することもまた可能である。そして水ミスト体は、図７（ｂ）に示すように、ガス中に液状の水微粒子が包含された状態で存在する。
【００１７】
ガス中に気化した水を含む水蒸気体を発生させるには、例えば加熱板上に液体の水を滴下し、これを気化して発生させることも出来るし、水蒸気を発生させこれを加熱することによっても発生させることが出来る。この水蒸気体の温度は大気圧下では１００℃以上、好ましくは１３０〜１６０℃となるよう制御される。
水ミスト体を発生させるには、例えば、常温の水、又は水とガスとの混合物をノズルから勢いよく噴射させることによって発生させることも出来るし、水の噴射口付近にガスを吹きつける、いわゆる霧吹きの原理を利用して発生させることが出来る。
また、水ミスト体の温度は大気圧下では１００℃以下とするとよい。
【００１８】
なお後述するように、水蒸気体と水ミスト体とを処理チャンバ内で対象物に作用させる場合には、チャンバ内を大気圧・減圧・加圧の状態に制御することも出来、その場合には水蒸気体と水ミスト体の温度は、チャンバ内の圧力によって変化させることが出来る。したがって、水蒸気体は沸点以上に、水ミスト体は沸点以下に温度制御される。また、ガス中に気化した水を含む水蒸気体においては、気化水は通常空気中に包含されているが、空気に限定されるものではなく、窒素・アルゴン・ヘリウムなどのガスであっても良い。水ミスト体における空気についても同様である。
【００１９】
また、オゾン・二酸化炭素・イオン・酸又はアルカリ物質を含んだ液状水微粒子を含む水ミスト体のつくり方としては、大きく見て、次の３通りがある。
(１)あらかじめ前記物質を含んだ液体水を用いて、水ミスト体をつくることができる。
(２)水に接触・吸収されることにより、前記物質を含む水になるようなガスを、ノズルから液体水とともに吹き出させ、水ミスト体を発生させることにより、前記物質を含んだ水ミスト体をつくることができる。
(３)何も含まない水ミスト体をつくったのちに、水と接触・吸収させることにより、前記物質を含む水になるようなガスを接触させることにより、前記物質を含んだ水ミスト体をつくることができる。
そして、このような水ミスト体を使用することにより、レジスト等不用物の除去工程中における対象物への電荷のチャージアップの防止・除去の促進が可能になる。
【００２０】
図１（ａ）は、本発明の洗浄装置に用いられるノズル手段の構成の一例を示したものであり、２つのノズル１０と１２とがそれぞれ独立に用意されている。また、供給物Ａはノズル１０に供給される水蒸気体を、供給物Ｂはノズル１２に供給される水ミスト体を示している。ここで、ノズル１０とノズル１２とは図示しない対象物に近接して配置されている。
ノズル１０から噴出する水蒸気体は、対象物表面に到達するとレジスト膜等の不用物中を浸透（侵潤）して界面においてこれら不用物と基板との結合力を弱める。
また、ノズル１２から噴出する水ミスト体は、所定の圧力を伴なって対象物表面に噴射され、界面との結合力の弱まったレジスト膜等の不用物を剥離・除去する。
そして、発明者等の研究実験によれば、水蒸気体はその温度が１００℃を超えて１２０〜１８０℃であり、一方の水ミスト体はその温度が１００℃以下であるとき、高い剥離効果が得られることがわかっており、このような条件に設定制御することにより、能率の高いレジスト膜等不用物の除去装置が実現できる。
【００２１】
このようにして本発明の洗浄装置では、一方のノズルに水蒸気体を供給する手段を、また他方のノズルに水ミスト体を供給する手段を、備えさせ、これらの二つの手段を組み合わせて独立的に制御することにより、前記水蒸気体および前記水ミスト体を適正かつ効果的に対象物に提供するよう装置構成がなされる。
なお、図１（ａ）において、供給物Ａはノズル１０に供給される水蒸気体、供給物Ｂはノズル１２に供給される水ミスト体として説明してきたが、供給物Ａはノズル１０に供給される水ミスト体、供給物Ｂはノズル１２に供給される水蒸気体であっても勿論よい。
【００２２】
図１（ｂ）および（ｃ）は、本発明の洗浄装置に用いられるノズル手段の構成の他の例を示したものである。この図１（ｂ）のノズル１８、または図１（ｃ）のノズル１６は、図１（ａ）における２つのノズル１０と１２のいずれかに該当するものである。
図１（ｃ）のノズル１６は、水ミスト体ｃ２を供給するにあたり、別のところで作った水ミスト体ｃ２そのものを、ノズル１６内を通して供給していることを示す図である。
また、図１（ｂ）は、ノズル１８内を中心側供給部１８ｂと外側供給部１８ａとに分離して、ノズル１８内で水ミスト体ｃ１を生成して供給することのできる構造のノズル装置である。このような構造を用いてノズル内で水ミスト体を作るには、例えば、液体水と水蒸気とを混合して生成してもいいし、また、液体水とガス（気体）とを混合して生成することもできる。よって、ノズル１８においては、それぞれの２種類の物質を、中心供給部１８ｂと外側供給部１８ａとに分けて供給し、噴出口付近で混合されて水ミスト体ｃ１が得られるようにすればよい。
【００２３】
図２は、本発明による洗浄装置に用いられるノズル装置の例を断面で示した図である。
図２（ａ）に示すノズル装置では、中央の供給口ｅ１から供給物Ｂとして高圧状態の液体水が供給される。また、側方の供給口ｅ２から供給物Ａとして水蒸気が供給される。そして、ノズル装置の吐出口近傍付近（図中の点線○印の箇所）において、水蒸気体Ａと液体水Ｂとが混合され、水ミスト体Ｃが生成され、噴出口１４から噴出される。
図２（ａ）に示すノズル装置では、１台のノズル装置ではあるが、水蒸気体を供給する手段と水ミスト体を供給する手段の、二つの手段を備えている。ただし、このノズル装置での水ミスト体Ｃは、既にできているものを別のところから供給してくるのではなく、液体水Ｂの吐出により水ミスト体Ｃを生成する。よってここでは、水蒸気体Ａと液体水Ｂの供給を制御管理することにより、水蒸気体を供給する手段と水ミスト体を供給する手段の二つの手段を独立的に制御することが可能で、また、２つの手段の様々な組合せも自在である。
【００２４】
図２(ｂ)に示すノズル装置では、中央の供給口ｅ１から供給物Ｂとして水蒸気が供給される。また、側方の供給口ｅ２から供給物Ａとして液体水が供給される。そして、ノズル装置の吐出口近傍（図中の「ハ」印の箇所）において、水蒸気体Ｂと液体水Ａとが混合されることにより水ミスト体Ｃが生成され、噴出口１４から噴出される。
この図２(ｂ) とこの図２(ａ)とでは、どちらも水蒸気体と液体水とが、それぞれ異なる供給口(ｅ１、ｅ２)から供給される構造ではあるが、装置自体にそれほど大きな違いはない。
よって、この図２(ｂ)においても、水蒸気体Ａと液体水Ｂの供給を制御管理することにより、水蒸気体を供給する手段と水ミスト体を供給する手段の二つの手段を独立的に制御することが可能となり、また、２つの手段の様々な組合せも自在である。
【００２５】
図２(ｃ)はさらに他のノズル構造を示したものであり、図２(ａ)や図２(ｂ)のように水蒸気体と液体水とが混合されることはなく、したがって混合部を設けることはない。ここでは、水蒸気体と水ミスト体とはそれぞれを直接外部へ放出され、対象物へ噴射させるような構造としたものである。そして、供給物Ａと供給物Ｂとしては、水蒸気体と水ミスト体のいずれかがそれぞれ供給物として適用され、このノズル装置が構成される。
【００２６】
図２(ａ)，(ｂ)，(ｃ)に例示されたノズル装置は、２流体混合噴出ノズルと称されるものであるが、本発明に使用することが出来る２流体混合噴出ノズルの形状はこれに限定されるものではなく、各種の変形が可能である。いずれにしても、水蒸気体と水ミスト体との供給量、温度、噴出圧力などをそれぞれ独立して制御出来るような構成となっていれば良い。
【００２７】
さてここで、発明者等が行った研究実験の中の一実施例を提示する。
処理能力４００ｃｃ／分の純水加熱装置を用いて、４００ｃｃ／分の純水を加熱して、水ミスト体（微粒子）と水蒸気体(水蒸気ガス体)の並存する状態を作りだし、これらをノズル装置を経由させて、レジスト膜の付着している半導体ウェハに噴射したとき、望ましいレジスト膜除去の結果が得られた。このときの水蒸気体と水ミスト体との重量比率は２５：７５であった。
図３は、本発明に関連して水蒸気体と水ミスト体とを供給する対象物の一例であり、レジスト膜が付着したウェハの断面で示した図である。レジスト膜３２，３３，３４はウェハ３０上に密着して堅固な膜層を形成しており、その厚さｔは通常５００〜８００ｎｍ程度である。
【００２８】
図３に示したレジスト膜が付着したウェハは、本発明の洗浄装置における対象物の一つの例であり、本発明の洗浄装置を用いることによって、イオン打ち込み後のレジスト膜除去が極めて効果的に実行される。
対象物はこれに限られるものではなく、他の例としてはポリマ残渣が挙げられる。このポリマ残渣は、ドライエッチングの際の反応生成物として発生してくるものであり、本発明の洗浄装置を用いることによって、このポリマ残渣も極めて効果的に除去される。
これらレジスト膜除去とポリマ残渣除去とは、本発明の洗浄装置を用いることにより両方ともいっぺんに除去処理がなされることも可能であるが、それぞれを別々に処理することも勿論可能である。
【００２９】
本発明による洗浄装置においては、水蒸気体（多くの場合はガス中に気化した水を含む）を供給する手段と、Ｈ２Ｏ微粒子を含む水ミスト体を供給する手段と、を備え、これら二つの供給手段を独立的に制御され、水蒸気体および水ミスト体とが対象物に直接提供されるものである。
そこで、これらのレジスト膜等の不用物を除去する工程を実施するにあたっては、水蒸気体をウェハに提供する工程と、水ミスト体をウェハに提供する工程とを、別々に分けて考えることもできる。そのときは、水ガス体はガス体による浸透によってレジスト膜等を変質させるのに有効であり、また、水ミスト体は水の微粒子によってレジスト膜等を剥離させるのに有効であるとされてもよい。
【００３０】
例えば、半導体デバイス製造におけるレジスト膜を形成するのはベースポリマ基幹構造であり、空孔性と水素結合性を有し、高温の水蒸気体によって、このレジスト膜体は軟化や膨張などの物理的変化を起こす。また、水蒸気体のレジスト透過性は大きく、膨潤・分離・凝固などの物性的変化を生じて化学構造的変質を起こす。こうして、高温水蒸気体により、水和・膨潤して柔軟化しているレジスト膜は、ウェハとの接着力が弱まり、剥離するようになる。また、これら水蒸気体や水ミスト体とを対象物に提供するにあたってのノズル装置の噴射力や噴出力は、膨潤レジストとウェハ基板との剥離に大いに有効となるよう作用する。
【００３１】
水ミスト体は、ノズルからの噴射速度で表面付着粒子に衝突する。水ミスト体の大きさは、その径が約５〜５０μｍ程度であり、例えば約４０ｍ／秒の噴射速度とすると、その衝突力は、０．１〜数μｍの粒子をウェハ基体から剥離させるのに充分である。
【００３２】
図４は、本発明による洗浄装置を用いて処理を行ったとき、ウェハに付着していたレジスト膜が変質してゆく様子を撮影した走査型電子顕微鏡による拡大写真である。写真（ａ）で見られるように、水蒸気体が浸透してくるとレジスト膜の軟化や膨張などの変化が進み、ウェハとレジスト膜との間の端部側から変形や隙間が生じ、接着力が弱まってくる様子がわかる。そして、（ａ）の次の段階にある写真（ｂ）で見られるように、さらなる水蒸気体の浸透によって、レジスト膜体には膨潤・分離・凝固などの物性的変化がさらに進行して大きな亀裂などを生じ、ついには水ミスト体の作用とも合まってレジスト膜はウェハより剥離することとなる。
【００３３】
図５は、本発明による洗浄装置を用いてレジスト膜除去の処理を行ってゆくとき、ウェハ（色の濃い部分）に被着していたレジスト膜（色の薄い部分）が、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）の順にだんだん減っていき、レジスト膜が剥離して無くなっていく様子を段階的に示す写真である。
図５は本発明の一つの実施例による写真であるが、ここで、本発明の装置を用いたレジスト膜除去の処理プロセスは、次のような条件を基にして実施されている。すなわち、水蒸気体の設定温度は１２０℃、ウェハ設置台は４ｒｐｍで回転、ノズルのギャップ（スペース）は２０ｍｍ、純水のフローレイトはノズルあたり１００ｃｃ、である。
【００３４】
図６は本発明の洗浄装置の一概略構成を示す図である。処理チャンバ２０内には、回転軸６０によって回転する回転テーブル５０上にウェハなどの対象物４０が載置される。この対象物４０に対向し、所定の間隔だけ離れてノズル手段３０が配置され、このノズル手段３０には水蒸気体を供給する流路３２と水ミスト体を供給する流路３４とが取付けられている。
レジスト等不用物の除去処理に際しては、対象物４０を所定の速さで回転させながらノズル手段３０を対象物４０の半径方向にスキャニングしながら、ノズル手段３０の先端から水蒸気体と水ミスト体とを噴出させ剥離・除去を行う。
【００３５】
なおここまで、本発明の洗浄装置に関し、半導体電子デバイス製造において不用物として発生するレジスト膜やポリマ残渣の除去について多くを述べてきた。しかしながら、本発明の洗浄装置の適用範囲はこれに限られるものではなく、他の電子デバイス等における加工処理や表面精密処理分野をも含むものであり、化学的洗浄浄化処理として、基板洗浄・化学機械研磨（ＣＭＰ）後洗浄・ドライエッチング処理表面洗浄・微細回路洗浄・微細回路形成用マスク洗浄などの分野においても、本発明の水供給装置は大いに有効である。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、水蒸気体と水ミスト体との供給条件を独立して制御することが出来るので、レジスト膜等不用物の剥離・除去能力が高く、かつ効率の良い洗浄装置を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の洗浄装置に用いられるノズル手段の例を示す構成図である。
【図２】 本発明の洗浄装置に用いられるノズル装置の例として、２流体混合噴出ノズル装置の断面構造図である。
【図３】 本発明に関連して水蒸気体と水ミスト体とを供給される対象物の一例であり、レジスト膜が付着したウェハの断面図である。
【図４】 本発明による装置で処理を行い、ウェハに付着していたレジスト膜が変質してゆく様子を撮影した電子顕微鏡による拡大写真である。
【図５】 ウェハに付着していたレジスト膜が剥離して徐々に無くなっていく様子を示す写真である。
【図６】 本発明の洗浄装置の一概略構成を示す図である。
【図７】 水蒸気体と水ミスト体との模式構造図である。
【符号の説明】
１０、１２、１６、１８ ノズル
１４ 噴出口
ｅ１，ｅ２，供給口
２０ 処理チャンバ
３０ ノズル手段
３２ 流路
３４ 流路
４０ 対象物
Ａ、Ｂ 供給物
Ｃ、ｃ１、ｃ２ 水ミスト体
【発明の属する技術分野】
本発明は、製品の製造工程において水（Ｈ２Ｏ）を供給する装置にかかり、製品表面の加工処理や洗浄浄化処理に用いられる高純度の水を供給する装置に関する。より具体的には、半導体ウェハやハードディスク（ＨＤ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又はフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）などの対象物表面にリソグラフィ工程で被着したレジスト膜やポリマ残渣等の不用物を剥離して除去するための洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置、液晶、磁気ディスク、プリント基板などの製造工程では、これらの対象物表面にレジストを塗布し、リソグラフィを用いて対象物表面にパターン形成等の精密加工を施こす。その後この対象物表面に被着しているレジスト膜ややポリマ残渣等の不用物を除去する処理が行なわれる。
従来からあるレジスト膜等の不用物を除去技術としては、酸素プラズマによりレジスト膜を灰化除去するプラズマアッシャ方法、有機溶媒（フェノール系・ハロゲン系など溶媒）で膜体を加熱除去させる方法、濃硫酸・過酸化水素による加熱溶解方法などがある。
【０００３】
しかしながら、上述のいずれの方法にあっても、レジスト膜等を分解し溶解するための時間やエネルギおよび化学材料が必要であり、レジスト膜等を分解除去する工程での負担は大きい。プラズマアッシャ方法は一般的によく用いられているものの、荷電粒子によるチャージアップダメージが大きいという問題点がある。また、エッチング工程で発生した反応生成物(ポリマ残渣)を充分に除去しきれないという欠点があるので、これをウェット除去しなければならず、処理工程数が増大するという問題点がある。そのため、レジスト膜等の不用物を除去する技術を含む精密表面処理技術の分野においては、化学物質や化学的処理を用いる従来の技術から脱却し、地球や環境に優しい技術として、自然界に豊富にある水や水蒸気を用いる方式に大いに注目して、これを利用し発展させたいという期待がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
水蒸気を用いて半導体装置又は液晶表示装置などの表面に残存するレジスト膜を除去する技術が、特開２００１−１１８８１７号公報に記載されている。上記公報によれば、水蒸気中の高温ミストにより対象物表面から残存レジスト膜をリフトオフさせこれを除去出来ることが開示されている。
しかし、レジスト膜を完全に剥離して除去させるためには、多量の水蒸気を発生させる必要があり、電力消費が大きすぎるという欠点がある。
【０００５】
本発明者等は、水蒸気を用いたレジスト膜の剥離・除去のメカニズムについて鋭意考察を重ねた結果、レジスト膜の剥離・除去プロセスは次のような２つのステップから成り立っていることに気付いた。
即ち、まず気化した水（これを水蒸気体と呼ぶ）がレジスト膜中に侵潤してレジスト膜と対象物表面との界面に達し、この界面におけるレジスト膜の接着力を弱め、レジスト膜を対象物表面から浮き上がらせる（リフトオフ）。
ついで、所定の噴射圧力をともなった液状水微粒子を含む霧状の水（これを水ミスト体と呼ぶ）がリフトオフしたレジスト膜に物理的に作用して界面から剥離させる。
【０００６】
水蒸気体と水ミスト体とは、このようにレジスト膜の剥離・除去プロセスにおける役割が異なっていることから、水蒸気体と水ミスト体とを最適に制御して発生させることが出来れば、大量の水を必要とせずしかも消費電力を削減することが出来る。
即ち、水蒸気体はレジスト膜中に侵潤する必要性から、高温にして高エネルギが与えられる必要があるが、必要とされる量はわずかである。したがってわずかな消費電力で水蒸気体を発生させ得る。
【０００７】
一方、水ミスト体はリフトオフしたレジスト膜を物理的に剥離させるために用いられるので、必要とされる量は水蒸気体に対してよりも多いが、高温に熱する必要はなく、処定の噴出圧力が与えられれば良いだけであるから、発生のための消費電力はほとんど必要ない。
この点、上記文献に記載された水蒸気を利用する方法では、水蒸気を構成する水ミスト体と水蒸気体とがそれぞれ最適の条件に制御されることなく混合された状態で存在していたため、効率の悪いものとなっていた。
本発明は上記知見に基づいてなされたもので、レジスト膜・ポリマ残渣等の不用物の剥離・除去能力が高く、効率のよい不用物除去を可能とする水供給装置とその方法とを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による洗浄装置は、上述の課題を解決するために、次のような手段を用いる。
（１）表面上にレジスト膜およびポリマ残渣のうち１つを有する基板を洗浄するよう構成された洗浄装置であって、水を加熱して水蒸気体を発生させるための加熱部と、前記基板の前記表面に第１の温度で前記水蒸気体を供給するよう構成された開口部とを有する水蒸気体発生部と、水微粒子を含む水ミスト体を前記基板の前記表面に供給するよう構成された開口部を有する水ミスト体発生部と、を備え、前記水ミスト体は前記第１の温度よりも低い第２の温度で前記基板の前記表面に供給され、前記水蒸気体発生部は前記水ミスト体発生部とは別であることを特徴とする洗浄装置とした。
【０００９】
（２）（１）の洗浄装置において、前記水蒸気体と、前記水微粒子を含む前記水ミスト体とのうち、少なくとも１つがガスを伴う。
（３）（１）の洗浄装置において、前記水蒸気体発生部は前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうち１つの侵潤に適した水蒸気体を発生し、前記水ミスト体発生部は前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうち１つの物理的な剥離に適した水ミスト体を発生する。
【００１０】
（４）（１）の洗浄装置において、前記加熱部は前記水の沸点以上の前記第１の温度で前記水蒸気体を発生するよう構成され、前記水ミスト体発生部は前記水の沸点以下の前記第２の温度で前記水ミスト体を発生する。
【００１１】
（５）表面上にレジスト膜とポリマ残渣とのうちいずれかを有する基板を洗浄するよう構成された洗浄装置であって、第１ノズルを通して前記基板の前記表面に水蒸気体を供給するよう構成され、前記水蒸気体が第１水使用率の水を用いて発生される水蒸気体発生部と、前記第１ノズルとは別の第２ノズルを通して前記基板の前記表面に水ミスト体を供給するよう構成され、前記水ミスト体が前記第１水使用率よりも高い第２水使用率の前記水を用いて発生され、前記水ミスト体が前記水蒸気体の剥離力よりも高い剥離力を前記基板の前記表面に及ぼすことを可能とする水ミスト体発生部と、を備えることを特徴とする洗浄装置とした。
（６）（５）の洗浄装置において、前記水蒸気体発生部はさらに、前記水ミスト体に関連する第２の温度よりも高い第１の温度で前記水蒸気体を供給するよう構成された加熱部を有し、前記水蒸気体が前記基板の前記表面上の前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうち１つを前記水ミスト体よりも高程度に侵潤することを可能とする。
【００１２】
（７）（５）の洗浄装置において、前記水蒸気体発生部はさらに、前記基板の前記表面を前記水蒸気体にさらす前に、前記水蒸気体とガスとを混合するよう構成され、前記ガスは、空気・窒素・二酸化炭素・オゾン・アルゴンおよびヘリウムのうちいずれか一種である。
（８）（５）の洗浄装置において、前記水蒸気体発生部は、前記水ミスト体発生部による前記基板の前記表面への前記水ミスト体の導入と同時に、前記基板の前記表面に前記水蒸気体を導入するよう構成されている。
（９）（５）の洗浄装置において、前記水蒸気体発生部は、前記水ミスト体発生部が前記基板の前記表面に前記水ミスト体を導入する時点とは別の時点で前記基板の前記表面に前記水蒸気体を導入するよう構成されている。
【００１３】
（１０）（５）の洗浄装置において、前記水ミスト体発生装置は、前記水蒸気体が前記基板の前記表面に供給された後で前記基板の前記表面に前記水ミスト体を導入するよう構成されている。
（１１）（５）の洗浄装置において、前記基板は処理チャンバ内に配置され、前記処理チャンバは大気圧・減圧および加圧状態のうち２つを保持可能な圧力制御された内部を有する。
（１２）（５）の洗浄装置において、前記水蒸気体発生部はさらに、前記水の沸点以上の第１の温度で前記水蒸気体を発生するよう構成された加熱部を有し、前記水ミスト体発生部は、前記水の沸点以下の第２の温度で前記水ミスト体を発生するよう構成されている。
【００１４】
（１３）表面上にレジスト膜およびポリマ残渣のうち１つを有する基板を洗浄するよう構成された洗浄装置であって、水を加熱して第１の温度で水蒸気体を発生するための加熱手段と、前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうちいずれか１つに前記水蒸気体を当てるための手段とを有する水蒸気体発生手段と、第２の温度で水ミスト体を発生するための手段と、前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうちいずれか１つに前記水ミスト体を当てるための手段とを有する水ミスト体発生手段と、を備え、前記第２の温度は前記第１の温度よりも低く、前記水ミスト体を当てるための手段は前記水蒸気体を当てるための手段とは別であることを特徴とする洗浄装置とした。
（１４）（１３）の洗浄装置において、前記水蒸気体および前記水ミスト体のうち少なくとも１つがガスを伴う。
【００１５】
（１５）（１４）の洗浄装置において、前記ガスが、空気・窒素・二酸化炭素・オゾン・アルゴンおよびヘリウムのうちいずれか一種である。
（１６）（１３）の洗浄装置において、前記水蒸気体発生手段は、前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうち１つを侵潤するのに適した水蒸気体を発生するよう構成され、前記水ミスト体発生手段は前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうち１つを物理的に剥離するのに適した水ミスト体を発生するよう構成される。
（１７）（１３）の洗浄装置において、前記第１の温度は前記第２の温度と異なり、前記第１の温度は前記水の沸点以上であり、前記第２の温度は前記水の沸点以下である。
（１８）（１３）の洗浄装置において、前記水ミスト体発生手段は、前記水蒸気体発生手段が前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうち１つに前記水蒸気体を当てた後、前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうち１つに前記水ミスト体を当てるよう構成されている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に図１乃至図７を参照して、本発明による洗浄装置の実施の形態について詳細に説明する。
図７は、本発明で使用される水蒸気体と水ミスト体との模式構造を示した図である。ここでの水蒸気体は、図７（ａ）に示すように、空気などのガス中に熱せられ気化した水（気化水（Ｈ２Ｏ分子））が包含された状態で存在するのが一般的であるが、ガスは全く含まずに水蒸気１００％として構成することもまた可能である。そして水ミスト体は、図７（ｂ）に示すように、ガス中に液状の水微粒子が包含された状態で存在する。
【００１７】
ガス中に気化した水を含む水蒸気体を発生させるには、例えば加熱板上に液体の水を滴下し、これを気化して発生させることも出来るし、水蒸気を発生させこれを加熱することによっても発生させることが出来る。この水蒸気体の温度は大気圧下では１００℃以上、好ましくは１３０〜１６０℃となるよう制御される。
水ミスト体を発生させるには、例えば、常温の水、又は水とガスとの混合物をノズルから勢いよく噴射させることによって発生させることも出来るし、水の噴射口付近にガスを吹きつける、いわゆる霧吹きの原理を利用して発生させることが出来る。
また、水ミスト体の温度は大気圧下では１００℃以下とするとよい。
【００１８】
なお後述するように、水蒸気体と水ミスト体とを処理チャンバ内で対象物に作用させる場合には、チャンバ内を大気圧・減圧・加圧の状態に制御することも出来、その場合には水蒸気体と水ミスト体の温度は、チャンバ内の圧力によって変化させることが出来る。したがって、水蒸気体は沸点以上に、水ミスト体は沸点以下に温度制御される。また、ガス中に気化した水を含む水蒸気体においては、気化水は通常空気中に包含されているが、空気に限定されるものではなく、窒素・アルゴン・ヘリウムなどのガスであっても良い。水ミスト体における空気についても同様である。
【００１９】
また、オゾン・二酸化炭素・イオン・酸又はアルカリ物質を含んだ液状水微粒子を含む水ミスト体のつくり方としては、大きく見て、次の３通りがある。
(１)あらかじめ前記物質を含んだ液体水を用いて、水ミスト体をつくることができる。
(２)水に接触・吸収されることにより、前記物質を含む水になるようなガスを、ノズルから液体水とともに吹き出させ、水ミスト体を発生させることにより、前記物質を含んだ水ミスト体をつくることができる。
(３)何も含まない水ミスト体をつくったのちに、水と接触・吸収させることにより、前記物質を含む水になるようなガスを接触させることにより、前記物質を含んだ水ミスト体をつくることができる。
そして、このような水ミスト体を使用することにより、レジスト等不用物の除去工程中における対象物への電荷のチャージアップの防止・除去の促進が可能になる。
【００２０】
図１（ａ）は、本発明の洗浄装置に用いられるノズル手段の構成の一例を示したものであり、２つのノズル１０と１２とがそれぞれ独立に用意されている。また、供給物Ａはノズル１０に供給される水蒸気体を、供給物Ｂはノズル１２に供給される水ミスト体を示している。ここで、ノズル１０とノズル１２とは図示しない対象物に近接して配置されている。
ノズル１０から噴出する水蒸気体は、対象物表面に到達するとレジスト膜等の不用物中を浸透（侵潤）して界面においてこれら不用物と基板との結合力を弱める。
また、ノズル１２から噴出する水ミスト体は、所定の圧力を伴なって対象物表面に噴射され、界面との結合力の弱まったレジスト膜等の不用物を剥離・除去する。
そして、発明者等の研究実験によれば、水蒸気体はその温度が１００℃を超えて１２０〜１８０℃であり、一方の水ミスト体はその温度が１００℃以下であるとき、高い剥離効果が得られることがわかっており、このような条件に設定制御することにより、能率の高いレジスト膜等不用物の除去装置が実現できる。
【００２１】
このようにして本発明の洗浄装置では、一方のノズルに水蒸気体を供給する手段を、また他方のノズルに水ミスト体を供給する手段を、備えさせ、これらの二つの手段を組み合わせて独立的に制御することにより、前記水蒸気体および前記水ミスト体を適正かつ効果的に対象物に提供するよう装置構成がなされる。
なお、図１（ａ）において、供給物Ａはノズル１０に供給される水蒸気体、供給物Ｂはノズル１２に供給される水ミスト体として説明してきたが、供給物Ａはノズル１０に供給される水ミスト体、供給物Ｂはノズル１２に供給される水蒸気体であっても勿論よい。
【００２２】
図１（ｂ）および（ｃ）は、本発明の洗浄装置に用いられるノズル手段の構成の他の例を示したものである。この図１（ｂ）のノズル１８、または図１（ｃ）のノズル１６は、図１（ａ）における２つのノズル１０と１２のいずれかに該当するものである。
図１（ｃ）のノズル１６は、水ミスト体ｃ２を供給するにあたり、別のところで作った水ミスト体ｃ２そのものを、ノズル１６内を通して供給していることを示す図である。
また、図１（ｂ）は、ノズル１８内を中心側供給部１８ｂと外側供給部１８ａとに分離して、ノズル１８内で水ミスト体ｃ１を生成して供給することのできる構造のノズル装置である。このような構造を用いてノズル内で水ミスト体を作るには、例えば、液体水と水蒸気とを混合して生成してもいいし、また、液体水とガス（気体）とを混合して生成することもできる。よって、ノズル１８においては、それぞれの２種類の物質を、中心供給部１８ｂと外側供給部１８ａとに分けて供給し、噴出口付近で混合されて水ミスト体ｃ１が得られるようにすればよい。
【００２３】
図２は、本発明による洗浄装置に用いられるノズル装置の例を断面で示した図である。
図２（ａ）に示すノズル装置では、中央の供給口ｅ１から供給物Ｂとして高圧状態の液体水が供給される。また、側方の供給口ｅ２から供給物Ａとして水蒸気が供給される。そして、ノズル装置の吐出口近傍付近（図中の点線○印の箇所）において、水蒸気体Ａと液体水Ｂとが混合され、水ミスト体Ｃが生成され、噴出口１４から噴出される。
図２（ａ）に示すノズル装置では、１台のノズル装置ではあるが、水蒸気体を供給する手段と水ミスト体を供給する手段の、二つの手段を備えている。ただし、このノズル装置での水ミスト体Ｃは、既にできているものを別のところから供給してくるのではなく、液体水Ｂの吐出により水ミスト体Ｃを生成する。よってここでは、水蒸気体Ａと液体水Ｂの供給を制御管理することにより、水蒸気体を供給する手段と水ミスト体を供給する手段の二つの手段を独立的に制御することが可能で、また、２つの手段の様々な組合せも自在である。
【００２４】
図２(ｂ)に示すノズル装置では、中央の供給口ｅ１から供給物Ｂとして水蒸気が供給される。また、側方の供給口ｅ２から供給物Ａとして液体水が供給される。そして、ノズル装置の吐出口近傍（図中の「ハ」印の箇所）において、水蒸気体Ｂと液体水Ａとが混合されることにより水ミスト体Ｃが生成され、噴出口１４から噴出される。
この図２(ｂ) とこの図２(ａ)とでは、どちらも水蒸気体と液体水とが、それぞれ異なる供給口(ｅ１、ｅ２)から供給される構造ではあるが、装置自体にそれほど大きな違いはない。
よって、この図２(ｂ)においても、水蒸気体Ａと液体水Ｂの供給を制御管理することにより、水蒸気体を供給する手段と水ミスト体を供給する手段の二つの手段を独立的に制御することが可能となり、また、２つの手段の様々な組合せも自在である。
【００２５】
図２(ｃ)はさらに他のノズル構造を示したものであり、図２(ａ)や図２(ｂ)のように水蒸気体と液体水とが混合されることはなく、したがって混合部を設けることはない。ここでは、水蒸気体と水ミスト体とはそれぞれを直接外部へ放出され、対象物へ噴射させるような構造としたものである。そして、供給物Ａと供給物Ｂとしては、水蒸気体と水ミスト体のいずれかがそれぞれ供給物として適用され、このノズル装置が構成される。
【００２６】
図２(ａ)，(ｂ)，(ｃ)に例示されたノズル装置は、２流体混合噴出ノズルと称されるものであるが、本発明に使用することが出来る２流体混合噴出ノズルの形状はこれに限定されるものではなく、各種の変形が可能である。いずれにしても、水蒸気体と水ミスト体との供給量、温度、噴出圧力などをそれぞれ独立して制御出来るような構成となっていれば良い。
【００２７】
さてここで、発明者等が行った研究実験の中の一実施例を提示する。
処理能力４００ｃｃ／分の純水加熱装置を用いて、４００ｃｃ／分の純水を加熱して、水ミスト体（微粒子）と水蒸気体(水蒸気ガス体)の並存する状態を作りだし、これらをノズル装置を経由させて、レジスト膜の付着している半導体ウェハに噴射したとき、望ましいレジスト膜除去の結果が得られた。このときの水蒸気体と水ミスト体との重量比率は２５：７５であった。
図３は、本発明に関連して水蒸気体と水ミスト体とを供給する対象物の一例であり、レジスト膜が付着したウェハの断面で示した図である。レジスト膜３２，３３，３４はウェハ３０上に密着して堅固な膜層を形成しており、その厚さｔは通常５００〜８００ｎｍ程度である。
【００２８】
図３に示したレジスト膜が付着したウェハは、本発明の洗浄装置における対象物の一つの例であり、本発明の洗浄装置を用いることによって、イオン打ち込み後のレジスト膜除去が極めて効果的に実行される。
対象物はこれに限られるものではなく、他の例としてはポリマ残渣が挙げられる。このポリマ残渣は、ドライエッチングの際の反応生成物として発生してくるものであり、本発明の洗浄装置を用いることによって、このポリマ残渣も極めて効果的に除去される。
これらレジスト膜除去とポリマ残渣除去とは、本発明の洗浄装置を用いることにより両方ともいっぺんに除去処理がなされることも可能であるが、それぞれを別々に処理することも勿論可能である。
【００２９】
本発明による洗浄装置においては、水蒸気体（多くの場合はガス中に気化した水を含む）を供給する手段と、Ｈ２Ｏ微粒子を含む水ミスト体を供給する手段と、を備え、これら二つの供給手段を独立的に制御され、水蒸気体および水ミスト体とが対象物に直接提供されるものである。
そこで、これらのレジスト膜等の不用物を除去する工程を実施するにあたっては、水蒸気体をウェハに提供する工程と、水ミスト体をウェハに提供する工程とを、別々に分けて考えることもできる。そのときは、水ガス体はガス体による浸透によってレジスト膜等を変質させるのに有効であり、また、水ミスト体は水の微粒子によってレジスト膜等を剥離させるのに有効であるとされてもよい。
【００３０】
例えば、半導体デバイス製造におけるレジスト膜を形成するのはベースポリマ基幹構造であり、空孔性と水素結合性を有し、高温の水蒸気体によって、このレジスト膜体は軟化や膨張などの物理的変化を起こす。また、水蒸気体のレジスト透過性は大きく、膨潤・分離・凝固などの物性的変化を生じて化学構造的変質を起こす。こうして、高温水蒸気体により、水和・膨潤して柔軟化しているレジスト膜は、ウェハとの接着力が弱まり、剥離するようになる。また、これら水蒸気体や水ミスト体とを対象物に提供するにあたってのノズル装置の噴射力や噴出力は、膨潤レジストとウェハ基板との剥離に大いに有効となるよう作用する。
【００３１】
水ミスト体は、ノズルからの噴射速度で表面付着粒子に衝突する。水ミスト体の大きさは、その径が約５〜５０μｍ程度であり、例えば約４０ｍ／秒の噴射速度とすると、その衝突力は、０．１〜数μｍの粒子をウェハ基体から剥離させるのに充分である。
【００３２】
図４は、本発明による洗浄装置を用いて処理を行ったとき、ウェハに付着していたレジスト膜が変質してゆく様子を撮影した走査型電子顕微鏡による拡大写真である。写真（ａ）で見られるように、水蒸気体が浸透してくるとレジスト膜の軟化や膨張などの変化が進み、ウェハとレジスト膜との間の端部側から変形や隙間が生じ、接着力が弱まってくる様子がわかる。そして、（ａ）の次の段階にある写真（ｂ）で見られるように、さらなる水蒸気体の浸透によって、レジスト膜体には膨潤・分離・凝固などの物性的変化がさらに進行して大きな亀裂などを生じ、ついには水ミスト体の作用とも合まってレジスト膜はウェハより剥離することとなる。
【００３３】
図５は、本発明による洗浄装置を用いてレジスト膜除去の処理を行ってゆくとき、ウェハ（色の濃い部分）に被着していたレジスト膜（色の薄い部分）が、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）の順にだんだん減っていき、レジスト膜が剥離して無くなっていく様子を段階的に示す写真である。
図５は本発明の一つの実施例による写真であるが、ここで、本発明の装置を用いたレジスト膜除去の処理プロセスは、次のような条件を基にして実施されている。すなわち、水蒸気体の設定温度は１２０℃、ウェハ設置台は４ｒｐｍで回転、ノズルのギャップ（スペース）は２０ｍｍ、純水のフローレイトはノズルあたり１００ｃｃ、である。
【００３４】
図６は本発明の洗浄装置の一概略構成を示す図である。処理チャンバ２０内には、回転軸６０によって回転する回転テーブル５０上にウェハなどの対象物４０が載置される。この対象物４０に対向し、所定の間隔だけ離れてノズル手段３０が配置され、このノズル手段３０には水蒸気体を供給する流路３２と水ミスト体を供給する流路３４とが取付けられている。
レジスト等不用物の除去処理に際しては、対象物４０を所定の速さで回転させながらノズル手段３０を対象物４０の半径方向にスキャニングしながら、ノズル手段３０の先端から水蒸気体と水ミスト体とを噴出させ剥離・除去を行う。
【００３５】
なおここまで、本発明の洗浄装置に関し、半導体電子デバイス製造において不用物として発生するレジスト膜やポリマ残渣の除去について多くを述べてきた。しかしながら、本発明の洗浄装置の適用範囲はこれに限られるものではなく、他の電子デバイス等における加工処理や表面精密処理分野をも含むものであり、化学的洗浄浄化処理として、基板洗浄・化学機械研磨（ＣＭＰ）後洗浄・ドライエッチング処理表面洗浄・微細回路洗浄・微細回路形成用マスク洗浄などの分野においても、本発明の水供給装置は大いに有効である。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、水蒸気体と水ミスト体との供給条件を独立して制御することが出来るので、レジスト膜等不用物の剥離・除去能力が高く、かつ効率の良い洗浄装置を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の洗浄装置に用いられるノズル手段の例を示す構成図である。
【図２】 本発明の洗浄装置に用いられるノズル装置の例として、２流体混合噴出ノズル装置の断面構造図である。
【図３】 本発明に関連して水蒸気体と水ミスト体とを供給される対象物の一例であり、レジスト膜が付着したウェハの断面図である。
【図４】 本発明による装置で処理を行い、ウェハに付着していたレジスト膜が変質してゆく様子を撮影した電子顕微鏡による拡大写真である。
【図５】 ウェハに付着していたレジスト膜が剥離して徐々に無くなっていく様子を示す写真である。
【図６】 本発明の洗浄装置の一概略構成を示す図である。
【図７】 水蒸気体と水ミスト体との模式構造図である。
【符号の説明】
１０、１２、１６、１８ ノズル
１４ 噴出口
ｅ１，ｅ２，供給口
２０ 処理チャンバ
３０ ノズル手段
３２ 流路
３４ 流路
４０ 対象物
Ａ、Ｂ 供給物
Ｃ、ｃ１、ｃ２ 水ミスト体
Claims (16)
- 表面上にレジスト膜およびポリマ残渣のうち１つを有する基板を洗浄するよう構成された洗浄装置であって、
水を加熱して水蒸気体を発生させるための加熱部と、前記基板の前記表面に第１の温度で前記水蒸気体を供給するよう構成された開口部とを有する水蒸気体発生部と、
水微粒子を含む水ミスト体を前記基板の前記表面に供給するよう構成された開口部を有する水ミスト体発生部と、
を備え、
前記水ミスト体は前記第１の温度よりも低い第２の温度で前記基板の前記表面に供給され、前記水蒸気体発生部は前記水ミスト体発生部とは別であり、
前記水蒸気体発生部は前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうち１つに侵潤してリフトオフさせるのに適した水蒸気体を発生し、
前記水ミスト体発生部はリフトオフされた前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうち１つの物理的な剥離に適した水ミスト体を発生するよう構成されることを特徴とする洗浄装置。 - 請求項１に記載の洗浄装置において、
前記水蒸気体と、前記水微粒子を含む前記水ミスト体とのうち、少なくとも１つがガスを伴うことを特徴とする洗浄装置。 - 請求項１に記載の洗浄装置において、
前記加熱部は前記水の沸点以上の前記第１の温度で前記水蒸気体を発生するよう構成され、前記水ミスト体発生部は前記水の沸点以下の前記第２の温度で前記水ミスト体を発生するよう構成されることを特徴とする洗浄装置。 - 表面上にレジスト膜とポリマ残渣とのうちいずれかを有する基板を洗浄するよう構成された洗浄装置であって、
第１ノズルを通して前記基板の前記表面に、前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうち１つに侵潤してリフトオフさせるのに適した水蒸気体を供給するよう構成され、前記水蒸気体が第１水使用率の水を用いて発生される水蒸気体発生部と、
前記第１ノズルとは別の第２ノズルを通して前記基板の前記表面に、リフトオフされた前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうち１つの物理的な剥離に適した水ミスト体を供給するよう構成され、前記水ミスト体が前記第１水使用率よりも高い第２水使用率の前記水を用いて発生され、前記水ミスト体が前記水蒸気体の剥離力よりも高い剥離力を前記基板の前記表面に及ぼすことを可能とする水ミスト体発生部と、を備えることを特徴とする洗浄装置。 - 請求項４に記載の洗浄装置において、
前記水蒸気体発生部はさらに、前記水ミスト体に関連する第２の温度よりも高い第１の温度で前記水蒸気体を供給するよう構成された加熱部を有し、前記水蒸気体が前記基板の前記表面上の前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうち１つを前記水ミスト体よりも高程度に侵潤することを可能とする洗浄装置。 - 請求項４に記載の洗浄装置において、
前記水蒸気体発生部はさらに、前記基板の前記表面を前記水蒸気体にさらす前に、前記水蒸気体とガスとを混合するよう構成され、前記ガスは、空気・窒素・二酸化炭素・オゾン・アルゴンおよびヘリウムのうちいずれか一種であることを特徴とする洗浄装置。 - 請求項４に記載の洗浄装置において、
前記水蒸気体発生部は、前記水ミスト体発生部による前記基板の前記表面への前記水ミスト体の導入と同時に、前記基板の前記表面に前記水蒸気体を導入するよう構成されていることを特徴とする洗浄装置。 - 請求項４に記載の洗浄装置において、
前記水蒸気体発生部は、前記水ミスト体発生部が前記基板の前記表面に前記水ミスト体を導入する時点とは別の時点で前記基板の前記表面に前記水蒸気体を導入するよう構成されていることを特徴とする洗浄装置。 - 請求項４に記載の洗浄装置において、
前記水ミスト体発生装置は、前記水蒸気体が前記基板の前記表面に供給された後で前記基板の前記表面に前記水ミスト体を導入するよう構成されていることを特徴とする洗浄装置。 - 請求項４に記載の洗浄装置において、
前記基板は処理チャンバ内に配置され、前記処理チャンバは大気圧・減圧および加圧状態のうち１つを保持可能な圧力制御された内部を有することを特徴とする洗浄装置。 - 請求項４に記載の洗浄装置において、
前記水蒸気体発生部はさらに、前記水の沸点以上の第１の温度で前記水蒸気体を発生するよう構成された加熱部を有し、前記水ミスト体発生部は、前記水の沸点以下の第２の温度で前記水ミスト体を発生するよう構成されていることを特徴とする洗浄装置。 - 表面上にレジスト膜およびポリマ残渣のうち１つを有する基板を洗浄するよう構成された洗浄装置であって、
水を加熱して第１の温度で水蒸気体を発生するための加熱手段と、前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうちいずれか１つに前記水蒸気体を当てるための手段とを有する水蒸気体発生手段と、
第２の温度で水ミスト体を発生するための手段と、前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうちいずれか１つに前記水ミスト体を当てるための手段とを有する水ミスト体発生手段と、
を備え、
前記第２の温度は前記第１の温度よりも低く、前記水ミスト体を当てるための手段は前記水蒸気体を当てるための手段とは別であり、
前記水蒸気体発生手段は前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうち１つに侵潤してリフトオフさせるのに適した水蒸気体を発生し、
前記水ミスト体発生手段はリフトオフされた前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうち１つを物理的に剥離するのに適した水ミスト体を発生するよう構成されることを特徴とする洗浄装置。 - 請求項１２に記載の洗浄装置において、
前記水蒸気体および前記水ミスト体のうち少なくとも１つがガスを伴うことを特徴とする洗浄装置。 - 請求項１３に記載の洗浄装置において、
前記ガスが、空気・窒素・二酸化炭素・オゾン・アルゴンおよびヘリウムのうちいずれか一種であることを特徴とする洗浄装置。 - 請求項１２に記載の洗浄装置において、
前記第１の温度は前記第２の温度と異なり、前記第１の温度は前記水の沸点以上であり、前記第２の温度は前記水の沸点以下であることを特徴とする洗浄装置。 - 請求項１２に記載の洗浄装置において、
前記水ミスト体発生手段は、前記水蒸気体発生手段が前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうち１つに前記水蒸気体を当てた後、前記レジスト膜および前記ポリマ残渣のうち１つに前記水ミスト体を当てるよう構成されていることを特徴とする洗浄装置。
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