JP5153305B2 - レジスト膜の剥離装置及び剥離方法 - Google Patents

Description

この発明はガラス基板や半導体ウエハなどの基板に付着残留するレジスト膜を剥離して除去するレジスト膜の剥離装置及び剥離方法に関する。

たとえば、フォトリソグラフィのプロセスにおいては、処理すべき基板の表面にフォトレジスト膜の被膜である、レジスト膜を形成し、露光・現像・エッチング等のプロセス処理を施して所望のパターニングを行う。その後、基板上に残っているレジスト膜を剥離・除去するということが行なわれる。

レジスト膜を剥離除去する場合、まず基板に剥離液を所定の圧力で供給してレジスト膜を膨潤させる。ついで、剥離液をレジスト膜を膨潤させるときよりも高い圧力で上記基板に供給する。それによって、前工程で膨潤させたレジスト膜を剥離する。レジスト膜を剥離したならば、基板をリンス液でリンスして剥離されたレジスト膜を除去し、ついで基板を純水で洗浄する。

ところで、基板に付着残留するレジスト膜を膨潤させるために剥離液を基板に単に供給するだけでは、剥離液をレジスト膜に短時間で十分に浸透させて膨潤させることができない。そのため、レジスト膜を膨潤させるのに時間が掛かり、生産性の低下を招いたり、レジスト膜の膨潤が十分でないためにそのレジスト膜の除去を確実に行なえないということがある。そこで、特許文献１では上記発生槽に収容された剥離液を熱源によって加熱して蒸気にし、蒸気の状態にある剥離液を処理槽に支持された基板に供給する。それによって、レジスト膜は蒸気の剥離液によって膨潤され、さらに剥離されて除去されるということが示されている。
特開２００２−１６９３０４号公報

特許文献１に示されたように、剥離液を蒸気化させて基板に供給すれば、液体の状態で供給する場合に比べて浸透性が向上するから、基板に残留する剥離液を効率よく膨潤させることができる。

しかしながら、剥離液を蒸気化すると、剥離液は温度が１００℃以上の高温度に上昇することになる。そのため、蒸気化された高温度の剥離液を処理槽内に保持された基板に供給すると、その基板が急激に温度上昇することになるから、基板も急激に熱変形して歪むが発生する虞があり、好ましくないということがある。

この発明は、基板を急激に温度上昇させることなく、レジスト膜を効率よく確実に膨潤させて剥離することができるようにしたレジスト膜の剥離装置及び剥離方法を提供することにある。

この発明は、基板の板面に付着するレジスト膜を除去するレジスト膜の剥離装置であって、
第１の剥離液が収容される第１の貯液タンクと、
この第１の貯液タンクに収容される第１の剥離液にナノバブルを混合させる第１のナノバブル発生器と、
ナノバブルが混合された第１の剥離液を上記第１の貯液タンクから上記基板の板面に供給する第１の給液手段と
第２の剥離液が収容される第２の貯液タンクと、
この第２の貯液タンクに収容された第２の剥離液を上記基板の板面の上記第１の供給手段によって第１の剥離液が供給された部位にこの第１の剥離液に混合されたナノバブルを圧壊させる圧力で供給する第２の給液手段と
を具備したことを特徴とするレジスト膜の剥離装置にある。

上記第１の貯液タンクに収容された第１の剥離液を加熱する第１の加熱手段と、上記第２の貯液タンクに収容された第２の剥離液を上記第１の貯液タンクに収容された第１の剥離液よりも高い温度に加熱する第２の加熱手段と
を具備したことが好ましい。

上記第２の給液手段によって第２の剥離液が供給された基板を純水によって洗浄する前に、基板の板面から剥離されたレジスト膜を除去する剥離液成分を含むリンス液を供給する第３の給液手段を備えていることが好ましい。

上記第３の給液手段によって基板に供給される上記リンス液に、第２のナノバブル発生器によってナノバブルを混合させることが好ましい。

この発明は、基板の板面に付着するレジスト膜を除去するレジスト膜の剥離方法であって、
基板の板面にナノバブルが混合された第１の剥離液を供給して上記レジスト膜を膨潤させる工程と、
ナノバブルが混合された第１の剥離液によって膨潤させられたレジスト膜に第２の剥離液を第１の剥離液に混合されたナノバブルを圧壊させる圧力で供給して上記レジスト膜を剥離する工程と
を具備したことを特徴とするレジスト膜の剥離方法にある。

基板からレジスト膜を剥離した後に、上記基板に剥離液成分を含むとともにナノバブルが混合されたリンス液を供給する工程を備えていることが好ましい。

この発明によれば、レジスト膜を膨潤させるための剥離液にナノバブルを混合させるようにした。微小なナノバブルが混合された剥離液は表面張力を非常に小さくできるため、高い浸透性を発揮するから、基板を急激に温度上昇させることなく、レジスト膜に迅速かつ確実に浸透してレジスト膜を膨潤させることができ、レジスト膜の剥離作業の効率向上を図ることが可能となる。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は基板Ｗの板面に付着残留するレジスト膜を剥離除去する剥離装置を示し、この剥離装置は処理槽１を備えている。上記基板Ｗは処理槽１の内部と外部にわたって設けられた搬送手段としてのローラコンベア２によって矢印で示す方向に水平搬送される。上記処理槽１の一端面にはローラコンベア２によって搬送される基板Ｗを搬入する搬入口３が形成され、他端面には搬出口４は形成されている。

上記処理槽１の内部は複数の仕切り壁６によって上記基板Ｗに付着残留するレジスト膜を膨潤させる膨潤部７、膨潤部７で膨潤されたレジスト膜を剥離する剥離部８、レジスト膜が剥離された基板Ｗをリンス処理するリンス部９及びリンス処理された基板を純水で洗浄処理する洗浄部１０に区画されている。

上記膨潤部７には図２に示す第１の貯液タンク１１に収容された第１の剥離液Ｌ１が供給される。この第１の貯液タンク１１に収容された第１の剥離液Ｌ１は、第１の給液ポンプ１２によって第１のナノバブル発生器１３に供給される。第１のナノバブル発生器１３には図示しない給気源から不活性ガスなどの気体を供給する第１の給気ポンプ１４が接続されている。

第１の給液ポンプ１２によって第１のナノバブル発生器１３に供給された第１の剥離液Ｌ１と、第１の給気ポンプ１４によって第１のナノバブル発生器１３に供給された気体はともに旋回流となって上記第１のナノバブル発生器１３内を流れる。第１の剥離液Ｌ１と気体は旋回速度に差が付くよう異なる圧力で加圧される。

それによって、気体の旋回流が第１の剥離液Ｌ１の旋回流によって剪断されてナノバブルが発生し、そのナノバブルが第１の剥離液Ｌ１に混合されることになる。上記第１のナノバブル発生器１３でナノバブルが混合された第１の剥離液Ｌ１は戻り管１５によって上記第１の貯液タンク１１に戻されて貯留される。

ナノバブルは直径が１μｍ以下の微細な気泡であって、その気泡がイオンの核に守られて液中に存在するもので、液体の表面張力を非常に小さくさせ、浸透力を高くするという性質を持つ。それによって、基板Ｗに付着残留するレジスト膜に対して高い浸透力を呈するから、そのレジスト膜を短時間で確実に膨潤させることが可能となる。

しかも、ナノバブルが混合された液体を後述するようにリンス液として利用した場合、基板Ｗから除去した物質にマイナス電位を帯電させる。それによって、基板Ｗから除去された物質は基板Ｗに対して反発力を発生するから、基板Ｗに再付着するのが防止される。

上記第１の貯液タンク１１には給液管１７が接続されている。この給液管１７の中途部には第１の低圧ポンプ１８が設けられ、先端には上記処理槽１の膨潤部７に位置する複数の膨潤用ノズル１９（図２には１つだけ示す）が設けられている。

上記第１の貯液タンク１１に貯留されたナノバブルを含む第１の剥離液Ｌ１は、上記第１の低圧ポンプ１８によって上記膨潤用ノズル１９から基板Ｗに向かって噴射される。上記第１の低圧ポンプ１８は第１の剥離液Ｌ１を、その第１の剥離液Ｌ１に含まれるナノバブルが圧壊することのない圧力で加圧して上記膨潤用ノズル１９から噴射させるようになっている。上記第１の低圧ポンプ１８と上記膨潤用ノズル１９は第１の供給手段を構成している。

第１の剥離液Ｌ１に含まれるナノバブルが圧壊しない状態で基板Ｗに供給されることで、第１の剥離液Ｌ１は基板Ｗに付着残留するレジスト膜に対する高い浸透性が維持される。それによって、基板Ｗに付着残留するレジストは、ナノバブルが混合された第１の剥離液Ｌ１によって迅速かつ確実に膨潤される。

なお、第１の貯液タンク１１の外底部には、このタンク１１内の第１の剥離液Ｌ１を４０〜６０℃程度の低温度、つまり基板Ｗを急激に加熱することのない温度に加熱するための第１のヒータ２１が設けられている。

上記剥離部８は図３に示すように第２の貯液タンク２３に貯えられた第２の剥離液Ｌ２が供給される。この第２の貯液タンク２３に貯えられた第２の剥離液Ｌ２は外底部に設けられた第２のヒータ２４によって上記第１のヒータ２１によって加熱される第１の剥離液Ｌ１よりも高い温度、たとえば８０℃に加熱されるようになっている。

なお、第１の貯液タンク１１に収容される第１の剥離液Ｌ１と、第２の貯液タンク２３に収容される第２の剥離液Ｌ２とは同じ種類或いは異なる種類のいずれであってもよい。剥離液Ｌ１としてはＭＥＡ（Monoethanolamine）、ＤＭＳＯ（Dimethylsulfoxide）、ＮＭＰ（N-methylpyrrolidone）などが用いられる。

上記第２の貯液タンク２３には給液管２５が接続されている。この給液管２５の中途部には第１の高圧ポンプ２６が設けられ、先端には上記第１の高圧ポンプ２６とで第２の給液手段を構成する複数の剥離用ノズル２７（図３には１つだけ示す）が設けられている。

第１の高圧ポンプ２６は第２の貯液タンク２３内の第２の剥離液Ｌ２を上記膨潤部７の第１の低圧ポンプ１８に比べて十分に高い圧力で加圧して吐出する。この第１の高圧ポンプ２６による第２の剥離液Ｌ２の加圧力は、第１の剥離液Ｌ１にナノバブルが含まれていればそのナノバブルを圧壊させることができる圧力である。

したがって、第２の剥離液Ｌ２が上記剥離用ノズル２７から上記膨潤部７でレジスト膜が膨潤された基板Ｗに供給されると、膨潤されたレジスト膜が高圧に加圧され、かつ高い温度に加熱された第２の剥離液Ｌ２によって基板Ｗの板面から剥離除去される。

その際、レジスト膜を膨潤させた第１の剥離液Ｌ１に含まれるナノバブルは、剥離用ノズル２７からの高圧の第２の剥離液Ｌ２によって圧壊されるから、圧壊時の圧力によっても基板Ｗからのレジスト膜の剥離除去が促進されることになる。

上記剥離用ノズル２７から基板Ｗに噴射される第２の剥離液Ｌ２は８０℃の高い温度に加熱されている。しかしながら、基板Ｗは膨潤部７での第１の剥離液Ｌ１によって予め４０〜６０℃に加熱されて剥離部８に搬送される。そのため、基板Ｗは剥離部８で急激に温度上昇するということがないから、急激に熱変形して歪みが発生するということもない。

このようにしてレジスト膜が剥離された基板Ｗは、上記洗浄部１０で純水によって洗浄処理される前に、上記リンス部９でリンス処理される。このリンス部９は図４に示すように第３の貯液タンク３１に貯えられたリンス液Ｌ３が供給される。この第３の貯液タンク３１には、たとえば上記ＤＭＳＯなどの剥離液成分を含んだ上記リンス液Ｌ３が収容されていて、このリンス液Ｌ３は第２の給液ポンプ３２によって第２のナノバブル発生器３３に供給される。

上記第２のナノバブル発生器３３には、上記第１のナノバブル発生器１３と同様、図示しない給気源から不活性ガスなどの気体を供給する第２の給気ポンプ３４が接続されている。

上記第２のナノバブル発生器３３にリンス液Ｌ３と気体とが上記第２の給液ポンプ３２と第２の給気ポンプ３４とで圧送されることで、ナノバブルが混合されたリンス液Ｌ３が生成される。ナノバブルが混合されたリンス液Ｌ３は戻り管３５によって上記第３の貯液タンク３１に戻される。

第３の貯液タンク３１には給液管３９が接続されている。この給液管３９の中途部には第２の低圧ポンプ３６が設けられ、先端には複数のリンス用ノズル３７（図４では１つのみ図示）が設けられている。それによって、リンス用ノズル３７から噴射されるリンス液Ｌ３によって、剥離部８でレジスト膜が剥離された基板Ｗの板面がリンス処理されるようになっている。

なお、リンス液Ｌ３は第３の貯液タンク３１の外底部に設けられた第３のヒータ３０によってナノバブルが分解しない温度、たとえば４０〜６０℃に加熱されるようになっている。

リンス液Ｌ３にはナノバブルが混合されている。ナノバブルはイオンの核に覆われているため、前工程で剥離除去されたレジスト膜が基板Ｗの上面に残留していると、その残留物にマイナス電位を帯電させる。そのため、残留物は基板Ｗとの間に反発力を持つから、基板Ｗに再付着することなく、リンス液Ｌ３によって良好に除去される。

リンス部９によってリンス処理された基板Ｗは、図１に示すように上記洗浄部１０に設けられた複数の洗浄ノズル３８から噴射される純水によって洗浄処理される。第２の剥離液Ｌ２によってレジスト膜が剥離された基板Ｗを純水によって洗浄する前に、リンス液Ｌ３でリンスするようにしたことで、剥離部８で剥離処理された基板Ｗの板面に残留する第２の剥離液Ｌ２がリンス液Ｌ３によって希釈されてから、純水によって洗浄されることになる。

第２の剥離液Ｌ２に純水が混合すると、その混合液は強アルカリ性となって基板Ｗの板面を損傷する虞がある。しかしながら、純水で基板Ｗを洗浄する前に、リンス液Ｌ３でリンス処理するようにしたことで、第２の剥離液Ｌ２に純水が混合して強アルカリ性の混合液が生成されるのを防止できるから、純水での洗浄処理時に基板Ｗを損傷させるのを防止できる。

このようにして純水で洗浄処理された基板Ｗは、処理槽１の搬出口４から搬出された後、図示しない乾燥処理部で乾燥処理されて次工程に受け渡される。なお、乾燥処理部は処理槽１内の洗浄部１０の後に区画形成するようにしてもよい。

上記構成の剥離装置によれば、上述したようにレジスト膜を膨潤させる第１の剥離液Ｌ１に、ナノバブルを混合させるようにした。そのため、ナノバブルが混合された第１の剥離液Ｌ１はレジスト膜に対する浸透性が向上するから、上記レジスト膜を迅速かつ確実に膨潤させることができる。

レジスト膜を膨潤させる第１の剥離液Ｌ１を、レジスト膜を剥離除去する第２の剥離液Ｌ２よりも低い温度に加熱しておくようにした。そのため、レジスト膜の剥離作用を高めるために、剥離部８の第２の剥離液Ｌ２を８０℃程度の高温度に加熱して供給しても、基板Ｗは膨潤部７で供給される低温度の第１の剥離液Ｌ１によって予め４０〜６０℃に予熱されてから、８０℃に加熱される。
したがって、基板Ｗは剥離部８で急激に加熱されて温度上昇するということがないから、急激な熱変形を起こしてひずみが発生するということもない。

剥離部８で基板Ｗに供給される第２の剥離液Ｌ２は、ナノバブルを圧壊させることができる高い圧力に加圧されている。そのため、剥離部８で第２の剥離液Ｌ２を基板Ｗに供給したとき、基板Ｗにナノバブルを含む第１の剥離液Ｌ１が残っていると、そのナノバブルが剥離部８で供給される第２の剥離液Ｌ２の圧力によって圧壊されるから、ナノバブルが圧壊されるときの圧力によってもレジスト膜の剥離除去が行なわれる。つまり、第２の剥離液Ｌ２によるレジスト膜の剥離除去を効果的に行なうことができる。

基板Ｗをリンス処理するリンス液Ｌ３にナノバブルを混合させるようにした。そのため、基板Ｗにリンス処理時に剥離部８で剥離されたレジスト膜が残留していると、その残留物はナノバブルによってマイナス電位化されて基板Ｗとの間に反発力が生じる。その結果、リンス処理によって基板Ｗから残留物を確実の除去することが可能となる。

レジスト膜が剥離除去された基板Ｗを純水で洗浄処理する前に、剥離液成分を含むリンス液Ｌ３でリンス処理するようにした。そのため、純水での洗浄処理時に、純水と濃度の高い第２の剥離液Ｌ２とが混合して強アルカリ性の溶液が生成されることがないから、基板Ｗを強アルカリ性の溶液によって損傷させるのを防止できる。

この発明の一実施の形態を示す剥離装置の概略的構成図。 剥離装置に設けられた膨潤部の構成図。 剥離装置に設けられた剥離部の構成図。 剥離装置に設けられたリンス部の構成図。

符号の説明

１…処理槽、７…膨潤部、８…剥離部、９…リンス部、１０…洗浄部、１１…第１の貯液タンク、１２…第１の給液ポンプ、１３…第１のナノバブル発生器、１８…第１の低圧ポンプ（第１の給液手段）、１９…膨潤用ノズル（第１の給液手段）、２１…第１のヒータ、２３…第２の貯液タンク、２４…第２のヒータ、２６…第１の高圧ポンプ（第２の給液手段）、２７…剥離用ノズル（第２の給液手段）、３１…第３の貯液タンク、３３…第２のナノバブル発生器、３６…第２の低圧ポンプ（第３の給液手段）、３７…リンス用ノズル、３８…洗浄ノズル。

Claims (6)

1. 基板の板面に付着するレジスト膜を除去するレジスト膜の剥離装置であって、
   第１の剥離液が収容される第１の貯液タンクと、
   この第１の貯液タンクに収容される第１の剥離液にナノバブルを混合させる第１のナノバブル発生器と、
   ナノバブルが混合された第１の剥離液を上記第１の貯液タンクから上記基板の板面に供給する第１の給液手段と
   第２の剥離液が収容される第２の貯液タンクと、
   この第２の貯液タンクに収容された第２の剥離液を上記基板の板面の上記第１の供給手段によって第１の剥離液が供給された部位にこの第１の剥離液に混合されたナノバブルを圧壊させる圧力で供給する第２の給液手段と
   を具備したことを特徴とするレジスト膜の剥離装置。
2. 上記第１の貯液タンクに収容された第１の剥離液を加熱する第１の加熱手段と、上記第２の貯液タンクに収容された第２の剥離液を上記第１の貯液タンクに収容された第１の剥離液よりも高い温度に加熱する第２の加熱手段と
   を具備したことを特徴とする請求項１記載のレジスト膜の剥離装置。
3. 上記第２の給液手段によって第２の剥離液が供給された基板を純水によって洗浄する前に、基板の板面から剥離されたレジスト膜を除去する剥離液成分を含むリンス液を供給する第３の給液手段を備えていることを特徴とする請求項１記載のレジスト膜の剥離装置。
4. 上記第３の給液手段によって基板に供給される上記リンス液に、第２のナノバブル発生器によってナノバブルを混合させることを特徴とする請求項３記載のレジスト膜の剥離装置。
5. 基板の板面に付着するレジスト膜を除去するレジスト膜の剥離方法であって、
   基板の板面にナノバブルが混合された第１の剥離液を供給して上記レジスト膜を膨潤させる工程と、
   ナノバブルが混合された第１の剥離液によって膨潤させられたレジスト膜に第２の剥離液を第１の剥離液に混合されたナノバブルを圧壊させる圧力で供給して上記レジスト膜を剥離する工程と
   を具備したことを特徴とするレジスト膜の剥離方法。
6. 基板からレジスト膜を剥離した後に、上記基板に剥離液成分を含むとともにナノバブルが混合されたリンス液を供給する工程を備えていることを特徴とする請求項５記載のレジスト膜の剥離方法。

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