WO2014010589A1 - リフトオフ装置およびリフトオフ方法 - Google Patents

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mixed fluid
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resist
lift
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篤泰 朝香
純一 板倉
敬俊 木下
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東邦化成株式会社
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    • H01L21/0272—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers for lift-off processes

Definitions

  • the present invention relates to a lift-off apparatus and method for forming a patterned metal layer on the surface of a substrate by removing the resist from the surface of the substrate.
  • Patent Document 1 In a lift-off process in the process of manufacturing a semiconductor, as a method for removing a resist disposed on a substrate in order to form a circuit pattern made of a metal layer or the like on the surface of the substrate, there is a method of immersing the substrate in a chemical solution.
  • Patent Document 1 There is (for example, Patent Document 1).
  • a substrate having a patterned resist and a metal layer arranged on the resist on the surface is prepared, and the substrate is immersed in acetone as a chemical solution.
  • Acetone for immersing the substrate enters the resist through the metal layer and swells the resist.
  • the resist and the metal layer are peeled from the substrate by this swelling effect, whereby a patterned metal layer is formed on the surface of the substrate.
  • batch processing is generally performed in which a plurality of substrates are processed together in one chemical solution layer.
  • the resist is mainly removed by utilizing the swelling effect of the resist by the chemical solution, and a batch type processing method is used instead of a so-called single wafer type processing substrate one by one.
  • the resist removal speed is slow, and it takes time to remove a desired amount of resist.
  • an object of the present invention is to provide a single wafer type lift-off device and a lift-off method, which can solve the above-mentioned problems and can efficiently remove a resist.
  • the present invention is configured as follows.
  • a stage that holds the substrate and rotates the held substrate; A gas flow path through which the pressurized gas passes, a treatment liquid flow path through which the treatment liquid passes, and a droplet formed by mixing the pressurized gas and the treatment liquid while communicating with the respective flow paths.
  • a mixed fluid forming apparatus having a nozzle for injecting a mixed fluid containing the treated liquid
  • a moving device for moving the mixed fluid forming device relative to the stage;
  • a substrate having a patterned resist and a metal layer formed on the resist on its surface is held in a rotated state on the stage, Lifting off the resist and the metal layer by spraying the mixed fluid from the nozzle onto the surface of the substrate rotated on the stage to form a patterned metal layer on the surface of the substrate.
  • the mixed fluid is ejected onto the surface of the substrate, and the mixed fluid is collided with the metal layer on the substrate, thereby damaging the metal layer, and the resist and the metal layer are removed.
  • the lift-off device according to the first aspect is provided for peeling.
  • the lift-off device according to the first aspect, wherein an organic solvent is used as the treatment liquid.
  • a lift-off device according to any one of the first to third aspects, which is a single wafer type.
  • the mixed fluid in the step of forming the metal layer, is ejected onto the surface of the substrate, and the mixed fluid collides with the metal layer on the substrate, thereby damaging the metal layer.
  • the lift-off method according to the fifth aspect is provided, in which the resist and the metal layer are stripped.
  • the lift-off method according to the fifth aspect using an organic solvent as the treatment liquid.
  • a lift-off method according to any one of the fifth to seventh aspects, which is a single wafer type.
  • the resist can be stripped efficiently.
  • FIG. 1 is a top view of a lift-off device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the lift-off device 1 includes a chemical chamber 2, a rinse chamber 3, and a substrate transfer device 4.
  • the substrate transfer device 4 is a device that transfers the substrate 5 from the chemical chamber 2 to the rinse chamber 3.
  • the substrate transport device 4 includes a rotary gripping arm 6 that grips the substrate 5 at the tip.
  • the tip of the grip arm 6 is configured to be movable in a section between the stage 7 in the chemical chamber 2 on which the substrate 5 is placed and the stage 8 in the rinse chamber 3.
  • FIG. 1 only the components necessary for the description are shown, and the other components are omitted for convenience.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the device configuration inside the chemical chamber 2.
  • the chemical chamber 2 is provided with a stage 7, a stage support device 9, a mixed fluid forming device 10, and a moving device 11.
  • the stage 7 is a stage that places and holds the substrate 5 that has been transported into the chemical chamber 2 by a transport mechanism (not shown) on the upper surface.
  • the stage support device 9 supports the stage 7 and has a function of rotating the stage 7 around a rotation shaft 17 extending in the vertical direction.
  • the mixed fluid forming device 10 is provided above the stage 7 and is pressurized against the surface of the substrate 5 placed on the stage 7 (in this embodiment, N 2 ) and a processing liquid (this embodiment).
  • a mixed fluid containing the treatment liquid formed into droplets is formed and jetted by mixing with an organic solvent such as IPA (isopropyl alcohol).
  • the moving device 11 is a device that moves the mixed fluid forming device 10.
  • the moving device 11 moves the mixed fluid forming device 10 along the direction along the surface of the substrate 5 (in the present embodiment, the X direction), thereby adjusting the ejection position of the mixed fluid.
  • the particle diameter of the treatment liquid in the form of droplets in this embodiment is, for example, 2 ⁇ m-20 ⁇ m.
  • the mixed fluid forming apparatus 10 in the chemical chamber 2 includes a first flow path (gas flow path) 12 through which the pressurized gas passes, a second flow path (treatment liquid flow path) 13 through which the processing liquid passes, A nozzle 14 is formed that communicates with each of the flow paths 12 and 13, and forms and injects a mixed fluid containing the treatment liquid formed into droplets by mixing the pressurized gas and the treatment liquid.
  • the first flow path 12 is connected to a pressurized gas supply source 15 that holds pressurized gas, and pressurized gas is supplied from the pressurized gas supply source 15 as necessary.
  • the pressure of the pressurized gas supplied is set to 0.2 MPa-0.5 MPa, for example.
  • the second flow path 13 is also connected to a processing liquid supply source 16 that holds the processing liquid, and an organic solvent that is a processing liquid is supplied from the processing liquid supply source 16 as necessary.
  • the downstream end of the first flow path 12 and the downstream end of the second flow path 13 intersect at the merge point A (the upstream end of the nozzle 14), and the mixed fluid is at this merge point. Formed in A.
  • the first flow path 12 and the nozzle 14 are arranged so as to extend in the vertical direction.
  • the second flow path 13 is arranged so as to extend in a horizontal direction perpendicular to the extending direction of the first flow path 12 and the nozzle 14.
  • the pressurized gas supplied downward in the vertical direction is mixed with the processing liquid supplied in the horizontal direction at the merge point A, thereby including the processing liquid that has been made droplets.
  • a mixed fluid is formed.
  • the vertical speed of the pressurized gas supplied to the first flow path 12 is set to be significantly higher than the horizontal speed of the processing liquid supplied to the second flow path 13. . Therefore, the mixed fluid in which they are mixed is also jetted vertically downward from the nozzle 14 at a high speed that is substantially the same as the speed at which the pressurized gas is supplied.
  • the position of the nozzle 14 of the mixed fluid forming apparatus 10 is set by the moving device 11 so that the injection position of the mixed fluid injected from the nozzle 14 is eccentric from the rotary shaft 17 on the surface of the substrate 5. .
  • the container 18 is configured to prevent the mixed fluid jetted from the mixed fluid forming apparatus 10 from being used and scattered outside the chemical chamber 2 and to send the collected mixed fluid to the pipe 19.
  • the pipe 19 collects the mixed fluid collected by the container 18 and filters components (metal, etc.) other than the processing liquid with a filter device (not shown) and sends the filtered liquid to the processing liquid supply source 16. Thereby, a processing liquid is reused and the filtered metal is also reused.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the device configuration inside the rinse chamber 3.
  • the internal configuration of the rinse chamber 3 is largely common to the internal configuration of the chemical chamber 2 described above.
  • the rinse chamber 3 is provided with a stage 8, a stage support device 20, a mixed fluid forming device 21, and a moving device 22.
  • the stage 8, the stage support device 20, the mixed fluid forming device 21, and the moving device 22 correspond to the stage 7, the stage support device 9, the mixed fluid forming device 10, and the moving device 11 in the chemical chamber 2, respectively. Since these configurations and functions are the same as those described above, detailed description thereof is omitted, but in the mixed fluid forming apparatus 21, the first flow path 23 is the same as the first flow path 12 in the chemical chamber 2.
  • the second flow path 24 is different from the second flow path 13 in the chemical chamber 2, whereas it is connected to a pressurized gas supply source 26 having a pressurized gas (for example, N 2 ).
  • the pure water supply source 27 having pure water is connected. That is, a mixed fluid of pressurized gas and pure water is formed as the mixed fluid formed at the junction B of the mixed fluid forming device 21.
  • the mixed fluid forming device 21 in the rinse chamber 3 and the mixed fluid forming device 10 in the chemical chamber 2 have different compositions of the mixed fluid to be injected. Are common.
  • a container 28 corresponding to the container 18 of the chemical chamber 2 and a pipe 29 corresponding to the pipe 19 of the chemical chamber 2 are provided in the rinse chamber 3. Since the container 28 is common to the container 18 of the chemical chamber 2, the description thereof is omitted. However, unlike the pipe 19 of the chemical chamber 2, the pipe 29 is not connected to the pure water supply source 27 and is simply used. Only the mixed fluid is drained. This is because the mixed fluid used in the rinse chamber 3 does not contain a material to be reused such as a processing liquid.
  • the substrate 5 is carried into the chemical chamber 2 using a transport mechanism (not shown) (step S1).
  • the loaded substrate 5 is placed and held on a stage 7 in the chemical chamber 2 as shown in FIG.
  • step S2 the stage 7 holding the substrate 5 is rotated (step S2). Specifically, the substrate support device 9 rotates the stage 7 around the rotation shaft 17. As a result, the substrate 5 placed on the stage 7 is also rotated about the common rotation axis 17.
  • the mixed fluid is ejected from the nozzle 14 of the mixed fluid forming apparatus 10 onto the substrate 5 in a rotating state (step S3).
  • a mixed fluid containing the treatment liquid formed into droplets by mixing the pressurized gas and the treatment liquid is formed, and the mixed fluid is used with the nozzle 14 as an injection port. Injected toward the substrate 5 positioned below.
  • the mixed fluid containing the droplets of the processing liquid is ejected in a state where the substrate 5 is rotated, and the ejection position of the mixed fluid is an eccentric position from the rotating shaft 17, and is further mixed by the moving device 11. Injection is performed while the fluid forming device 10 is moved in the horizontal direction. According to such a jetting method, it is possible to jet the mixed fluid containing the treatment liquid formed into droplets uniformly over the entire surface of the substrate 5.
  • FIG. 5A when the substrate 5 is carried into the chemical chamber 2, a patterned resist 31 and a metal layer 32 formed on the resist 31 are formed on the surface thereof. Has been.
  • a mixed fluid containing droplets of the processing liquid is sprayed onto the substrate 5 from above, the droplets of the processing liquid in the mixed fluid collide with the metal layer 32 that is the outermost layer. Will cause damage.
  • FIG. 5B cracks 33 that are minute cracks are formed in the metal layer 32.
  • the mixed fluid can reach the resist 31 inside the metal layer 32 through the crack 33.
  • the mixed fluid reaches the resist 31, as shown in FIG.
  • the resist 31 swells due to the swelling action of the organic solvent in the mixed fluid.
  • the adhesion between the substrate 5 and the resist 31 is lowered.
  • the metal layer 32 around the resist 31 is also peeled off from the substrate 5 at the same time.
  • FIG. 5D only the metal layer 32 directly attached to the substrate 5 remains on the substrate 5.
  • an unnecessary metal layer portion remains in the circuit pattern 34 called a burr 35, but the burr 35 can be physically removed by continuously injecting the mixed fluid. .
  • the desired circuit pattern 34 can be left as shown in FIG.
  • the form of damage is not limited to the crack 33, and the swelling action of the organic solvent described above is used in other forms as well.
  • the resist 31 can be peeled off.
  • the mixed fluid is ejected from above to the metal layer 32 on the resist 31 at a velocity V 0, so that the treatment liquid formed into droplets in the mixed fluid becomes metal
  • the impact pressure P is generated in the metal layer 32 and the resist 31, the pressure rise C L in the vertical direction by the resultant force of the reflected wave is generated.
  • the droplets of the treating solution is modified so as to extend at a speed V F in the horizontal direction.
  • the peeling of the resist 31 and the metal layer 32 is promoted by combining the peeling force in the horizontal direction and the swelling effect of the resist 31 by the organic solvent in the mixed fluid described above. ing. Therefore, in the lift-off device 1 according to the present embodiment, the amount of processing liquid to be used is the same as that of the chemical liquid immersion type resist removing method in which the resist is stripped mainly using the resist swelling effect of the chemical liquid. Alternatively, a greater peeling force of the resist 31 can be realized.
  • the ejection of the mixed fluid in step S3 described above is performed in a state where the substrate 5 is rotated. Therefore, the metal layer 32 removed by the mixed fluid is scattered around the substrate 5 together with the used mixed fluid by the centrifugal force generated by the rotation of the substrate 5 without staying on the surface of the substrate 5. That is, it is possible to suppress the metal layer 32 to be removed from reattaching to the surface of the substrate 5.
  • the used mixed fluid that scatters around the substrate 5 is collected by the container 18 and collected in the pipe 19.
  • the processing liquid contained in the mixed fluid is reused and the metal layer 32 is reused. Can also be reused for other purposes. Thus, by reusing various components contained in the used mixed fluid, the running cost of the lift-off device 1 can be reduced.
  • step S3 When the injection of the mixed fluid in step S3 is completed, the injection of the mixed fluid is stopped and the rotation of the substrate 5 is stopped.
  • the substrate 5 is carried into the rinse chamber 3 (step S4). Specifically, the substrate transfer device 4 holds the substrate 5 placed on the stage 7 in the chemical chamber 2 at the tip of the holding arm 6. Thereafter, the holding arm 6 is rotated while holding the substrate 5, whereby the substrate 5 is moved above the stage 5 in the rinse chamber 3. Thereafter, as shown in FIG. 3, the substrate 5 is placed on the stage 8, and the gripping by the gripping arm 6 is released.
  • step S5 the stage 8 holding the substrate 5 is rotated.
  • the substrate support device 20 rotates the stage 8 about the rotation axis 30
  • the substrate 5 placed on the stage 8 is also rotated about the common rotation axis 30.
  • the mixed fluid is ejected from the nozzle 25 of the mixed fluid forming device 21 onto the substrate 5 in the rotated state (step S6).
  • a mixed fluid of pressurized gas and pure water is ejected from the mixed fluid forming device 21 of the rinse chamber 3.
  • impurities such as particles remaining on the surface of the substrate 5 are cleaned by the purifying action of pure water, and from the surface of the substrate 5. It is removed around it.
  • the surface of the substrate 5 is then dried (step S7). Specifically, a purified gas (for example, N 2 ) is jetted onto the surface of the rotated substrate 5 using a gas jetting device (not shown) different from the mixed fluid jetting device 21. . By jetting such a gas, the liquid remaining on the surface of the substrate 5 can be scattered around the substrate 5 and the surface of the substrate 5 can be dried. The liquid splashed around the substrate 5 is collected by the container 28, collected in the pipe 29 and drained.
  • a purified gas for example, N 2
  • a gas jetting device not shown
  • the rinsing process on the surface of the substrate 5 on which the patterned metal layer is formed is completed by performing steps S5 to S7.
  • the lift-off process by the lift-off device 1 is completed by performing the patterning process and the rinsing process on the surface of the substrate 5 by performing steps S1 to S7.
  • the substrate 5 having the patterned resist 31 and the metal layer 32 formed on the resist 31 on the surface is rotated on the stage 7.
  • the resist 31 and the metal layer 32 are peeled off to form a patterned metal layer 32 (circuit pattern 34) on the surface of the substrate 5.
  • the resist 31 can be peeled off using a physical peeling force including a horizontal peeling force by the treatment liquid that has been formed into droplets in the mixed fluid.
  • An efficient single-wafer lift-off device 1 that can be removed can be realized.
  • the amount of processing solution used can be reduced as compared with a chemical immersion type resist removal method.
  • the swelling effect of the organic solvent can be used at the time of peeling the resist 31, so that the resist 31 can be removed more efficiently.
  • the mixed fluid ejected from the nozzle 14 of the mixed fluid forming apparatus 10 collides with the surface of the substrate 5 at high speed using the propulsive force of the pressurized gas supplied at high speed downward in the vertical direction. Thereby, the burr
  • the mixed fluid is ejected while the substrate 5 is rotated, the metal layer 32 removed by the mixed fluid can be scattered around the substrate 5 together with the used mixed fluid. 5 can be prevented from being reattached to the surface.
  • the mixed fluid that has been used in the chemical chamber 2 is collected by the pipe 19, and impurities such as metal are filtered and sent to the processing liquid supply source 16.
  • processing liquids and metals, such as an organic solvent, contained in the used mixed fluid can be reused, and the running cost of the lift-off device 1 can be reduced.
  • the processing steps to be performed can be simplified and the entire device can be made compact.
  • the removal speed of the resist 31 is improved 5 to 10 times compared with the chemical immersion type resist removal method. I was able to.
  • a mixed fluid containing a treatment liquid that has been formed into droplets by forming a pressurized gas and a treatment liquid is formed and ejected.
  • high-pressure water a mixture of pressurized gas and pure water
  • a high pressure method A method of removing the resist and the metal layer only by force is also conceivable (hereinafter referred to as a high pressure method).
  • the resist 31 is peeled mainly by the physical force in the vertical direction of water, it is necessary to keep the water pressure very high. Therefore, liquid leakage occurs in a joint portion in the injection device for injecting water, or a large amount of particles are generated from the injection device, and the substrate 5 and the metal layer 32 are injected from the injection device. Excessive damage may be caused by water.
  • the pressure of water sprayed in the high pressure system is made constant, the resist peeling force gradually decreases with time, so that the resist 31 cannot be removed effectively. Therefore, in order to maintain the peeling force of the resist 31, it is necessary to spray while changing the pressure of water appropriately.
  • the pressure of water to be injected may be weakened due to deterioration of the sliding portion in the pump structure in accordance with use. Further, since the fluid that has been ejected and used is discharged as it is, it cannot be reused.
  • the lift-off device 1 includes the horizontal peeling force due to the droplets of the processing liquid in the mixed fluid. Since the resist 31 is peeled off using a physical peeling force, the peeling is almost the same as that of the high pressure method while the pressure of the fluid to be sprayed is kept at a low pressure (about 1/30 compared with the high pressure method). In addition, even if spraying is performed at a constant pressure, the peeling force of the resist 31 can be maintained without being reduced.
  • the patterning process can be performed at such a low pressure, damage to the substrate 5 and the metal layer 32 can be suppressed, and it is possible to cope with a thinner substrate 5 (for example, a thickness of 150 to 200 ⁇ m). Become. Furthermore, the occurrence of liquid leakage at the joint portion in the injection device can be suppressed, and the generation of particles can also be suppressed. Further, since the mixed fluid forming apparatus 10 having the above-described configuration is used instead of the plunger type pump structure, there is no problem of pressure drop of the jet fluid due to deterioration of the sliding portion. Therefore, the peeling effect of the resist 31 can be stabilized and the reliability of the lift-off device 1 can be improved. Further, since the lift-off device 1 employs a circulation recycling method using the pipe 19, the used mixed fluid can be reused.
  • this invention is not limited to the said embodiment, It can implement in another various aspect.
  • the substrate 5 may be immersed in an organic solvent or the like in the chemical chamber 2.
  • the substrate 5 may be immersed in an organic solvent or the like so as to be swollen in advance, it is possible to improve the peeling force due to the jetting of the mixed fluid in the subsequent jetting process of the mixed fluid. Thereby, the further efficient lift-off process can be implemented.
  • the N 2 is used as the pressurized gas
  • the description has been given of the case of using an organic solvent as the processing liquid is not limited to such a case.
  • an inert gas or the like may be used as the pressurized gas, and a chemical solution or water other than the organic solvent may be used as the treatment liquid.
  • the lift-off device 1 is configured by two chambers, that is, the chemical chamber 2 and the rinse chamber 3, is described.
  • the number of chambers is not limited to this, and for example, one or three or more chambers are used. It may be configured.
  • the transport mode of the substrate transport device 4 is the method shown in FIG. 1 .
  • the present invention is not limited to this, and various other transport modes may be employed.
  • the present invention can be applied to a lift-off apparatus and method for forming a patterned metal layer on the surface of the substrate by removing the resist from the surface of the substrate.

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Abstract

　リフトオフ装置は、基板を保持するとともに、保持した基板を回転させるステージと、加圧されたガスが通るガス流路と、処理液が通る処理液流路と、それぞれの流路に連通されるとともに、加圧されたガスおよび処理液を混合することにより形成される液滴化された処理液を含む混合流体を噴射するノズルとを有する混合流体形成装置と、混合流体形成装置をステージに対して相対的に移動させる移動装置とを備える。パターン化されたレジストおよびレジスト上に成膜された金属層を表面に有する基板が、ステージ上において、回転された状態にて保持されており、ステージ上にて回転された状態の基板の表面に対して、ノズルから混合流体を噴射することにより、レジストおよび金属層を剥離して、基板の表面にパターン化された金属層を形成する。

Description

リフトオフ装置およびリフトオフ方法
　本発明は、基板の表面からレジストを除去することにより、基板の表面にパターン化された金属層を形成するリフトオフ装置およびその方法に関する。
　従来、半導体を製造する過程のリフトオフ工程において、基板の表面に金属層等でできた回路パターンを形成するために基板上に配置されたレジストを除去する方法として、基板を薬液に浸漬させる方法がある（例えば、特許文献１）。
　特許文献１の方法によれば、パターン化されたレジストおよびレジストの上に配置された金属層を表面に有する基板を準備し、その基板を薬液であるアセトンに浸漬させる。基板を浸漬するアセトンは金属層を介してレジストに浸入し、レジストを膨潤させる。この膨潤効果により基板からレジストおよび金属層が剥離されることで、基板の表面にパターン化された金属層が形成される。
　このような薬液浸漬式のレジスト除去方法では、薬液の使用量を少なくするという観点から、複数の基板を１つの薬液層においてまとめて処理をするいわゆるバッチ式の処理が通常行われる。
特開平５－１３６０４７号公報
　しかしながら、薬液浸漬式のレジスト除去方法では、主に、薬液によるレジストの膨潤効果を利用してレジストを除去するとともに、基板を１枚ごとに処理するいわゆる枚葉式ではなくバッチ式による処理方法が採用されていることもあって、レジストの除去スピードが遅く、所望量のレジストを除去するには時間がかかっていた。
　一方で、昨今では基板の薄型化が進んでおり、このような薄い基板を短時間にて処理することができる効率的なリフトオフ装置およびその方法の開発が求められている。
　従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、効率的なレジストの剥離を行うことができる、枚葉式のリフトオフ装置およびリフトオフ方法を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
　本発明の第１態様によれば、基板を保持するとともに、保持した基板を回転させるステージと、
　加圧されたガスが通るガス流路と、処理液が通る処理液流路と、それぞれの流路に連通されるとともに、加圧されたガスおよび処理液を混合することにより形成される液滴化された処理液を含む混合流体を噴射するノズルとを有する混合流体形成装置と、
　混合流体形成装置をステージに対して相対的に移動させる移動装置とを備え、
　パターン化されたレジストおよびレジスト上に成膜された金属層を表面に有する基板が、ステージ上において、回転された状態にて保持されており、
　ステージ上にて回転された状態の基板の表面に対して、ノズルから混合流体を噴射することにより、レジストおよび金属層を剥離して、基板の表面にパターン化された金属層を形成する、リフトオフ装置を提供する。
　本発明の第２態様によれば、基板の表面に対して混合流体を噴射して、混合流体を基板上の金属層に衝突させることにより、金属層にダメージを与えて、レジストおよび金属層を剥離する、第１態様に記載のリフトオフ装置を提供する。
　本発明の第３態様によれば、処理液として有機溶剤を用いる、第１態様に記載のリフトオフ装置を提供する。
　本発明の第４態様によれば、枚葉式である、第１態様から第３態様のいずれか１つに記載のリフトオフ装置を提供する。
　本発明の第５態様によれば、パターン化されたレジストおよびレジスト上に成膜された金属層を表面に有する基板を、回転させた状態にて保持する工程と、
　加圧されたガスと処理液とを混合することにより液滴化された処理液を含む混合流体を形成する工程と、
　回転された状態の基板の表面に対して混合流体を噴射することにより、レジストおよび金属層を剥離して、基板の表面にパターン化された金属層を形成する工程と、を有するリフトオフ方法を提供する。
　本発明の第６態様によれば、金属層を形成する工程において、基板の表面に対して混合流体を噴射して、混合流体を基板上の金属層に衝突させることにより、金属層にダメージを与えて、レジストおよび金属層を剥離する、第５態様に記載のリフトオフ方法を提供する。
　本発明の第７態様によれば、処理液として有機溶剤を用いる、第５態様に記載のリフトオフ方法を提供する。
　本発明の第８態様によれば、枚葉式である、第５態様から第７態様のいずれか１つに記載のリフトオフ方法を提供する。
　枚葉式のリフトオフ装置およびリフトオフ方法において、レジストの剥離を効率的に行うことができる。
　本発明のこれらの態様と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。
本発明の実施形態にかかるリフトオフ装置の上面図 図１のリフトオフ装置が備えるケミカルチャンバ内の断面図 図１のリフトオフ装置が備えるリンスチャンバ内の断面図 図１のリフトオフ装置によるリフトオフ処理のフローチャート 基板からレジストおよび金属層がリフトオフされる原理についての説明図 レジストおよび金属層に対する混合流体の作用についての説明図
　以下に、本発明にかかる実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
　図１は、本発明の実施形態にかかるリフトオフ装置１の上面図である。リフトオフ装置１は、ケミカルチャンバ２と、リンスチャンバ３と、基板搬送装置４とを備える。
　ケミカルチャンバ２では、基板５の表面に、パターン化された金属層を形成するパターニング処理が行われる。リンスチャンバ３では、ケミカルチャンバ２においてパターニング処理された基板に対して、基板５の表面に残存する不純物を除去する表面洗浄処理（いわゆるリンス処理）が行われる。基板搬送装置４は、ケミカルチャンバ２からリンスチャンバ３へ、基板５を搬送する装置である。基板搬送装置４は、基板５を先端部にて把持する回転式の把持アーム６を備える。把持アーム６の先端は、基板５が載置されるケミカルチャンバ２内のステージ７と、リンスチャンバ３内のステージ８との間の区間を移動可能に構成されている。なお、図１においては、説明に必要な構成のみ図示されており、その他の構成については便宜的に省略するものとする。
　次に、上述のように構成されたリフトオフ装置１における２つのチャンバ、ケミカルチャンバ２およびリンスチャンバ３のそれぞれの内部構成について説明する。
　図２は、ケミカルチャンバ２内部の装置構成の断面図である。ケミカルチャンバ２には、ステージ７と、ステージ支持装置９と、混合流体形成装置１０と、移動装置１１とが設けられる。
　ステージ７は、ケミカルチャンバ２内へ図示しない搬送機構により搬送されてきた基板５を、上面に載置して保持するステージである。ステージ支持装置９は、ステージ７を支持するとともに、鉛直方向に延びる回転軸１７を中心としてステージ７を回転させる機能を有する。混合流体形成装置１０は、ステージ７の上方に設けられるとともに、ステージ７に載置された基板５の表面に対して加圧されたガス（本実施形態では、Ｎ２）と処理液（本実施形態では、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などの有機溶剤）とを混合することにより液滴化された処理液を含む混合流体を形成して、噴射する。移動装置１１は、混合流体形成装置１０を移動させる装置である。移動装置１１によって、混合流体形成装置１０が基板５の表面沿いの方向（本実施形態では、Ｘ方向）に沿って移動されることにより、混合流体の噴射位置が調整される。なお、本実施形態における液滴化された処理液の粒径は、例えば２μｍ－２０μｍである。
　ケミカルチャンバ２内の混合流体形成装置１０は、加圧されたガスが通る第１の流路（ガス流路）１２と、処理液が通る第２の流路（処理液流路）１３と、それぞれの流路１２、１３に連通されるとともに、加圧されたガスおよび処理液を混合することにより液滴化された処理液を含む混合流体を形成して噴射するノズル１４とを備える。第１の流路１２は、加圧されたガスを保有する加圧ガス供給源１５に接続されており、必要に応じて加圧ガス供給源１５から加圧されたガスが供給される。本実施形態では、供給される加圧ガスの圧力を、例えば０．２ＭＰａ－０．５ＭＰａに設定している。また、第２の流路１３も同様に、処理液を保有する処理液供給源１６に接続されており、必要に応じて処理液供給源１６から処理液である有機溶剤が供給される。第１の流路１２の下流側端部と、第２の流路１３の下流側端部とは、合流地点Ａ（ノズル１４の上流側端部）において交わっており、混合流体はこの合流地点Ａにおいて形成される。
　また、混合流体形成装置１０において、第１の流路１２およびノズル１４は鉛直方向に延在するように配置される。一方で、第２の流路１３は、第１の流路１２およびノズル１４の延在方向に対して垂直な水平方向に延在するように配置される。このような構成によれば、鉛直方向下方へ供給されてきた加圧ガスが、合流地点Ａにおいて水平方向に供給されてきた処理液と混合されることにより、液滴化された処理液を含む混合流体を形成する。ここで、第１の流路１２に供給される加圧ガスの鉛直方向速度は、第２の流路１３に供給される処理液の水平方向速度よりも大幅に大きくなるように設定されている。したがって、それらが混合された混合流体も加圧ガスが供給される速度と略変わらない速い速度にて、ノズル１４から鉛直方向下方へ噴射されることとなる。
　また、混合流体形成装置１０のノズル１４の位置は、ノズル１４から噴射される混合流体の噴射位置が基板５の表面における回転軸１７から偏心した位置となるように、移動装置１１により設定される。
　ケミカルチャンバ２内には、基板５およびステージ７を覆うように配置される容器１８と、容器１８の底部に設けられた開口を一端として、他端が処理液供給源１６に接続される配管１９とが設けられる。容器１８は、混合流体形成装置１０から噴射され使用済みとなった混合流体がケミカルチャンバ２の外部へ飛散するのを防止するとともに、集めた混合流体を配管１９へ送るように構成される。配管１９は、容器１８により集められた混合流体を回収するとともに、図示しないフィルタ装置により処理液以外の成分（金属など）をろ過した上で、処理液供給源１６に送っている。これにより、処理液が再利用され、ろ過された金属も再利用される。
　図３は、リンスチャンバ３内部の装置構成の断面図である。図３に示されるように、リンスチャンバ３の内部構成は、前述したケミカルチャンバ２の内部構成に大きく共通している。具体的には、リンスチャンバ３には、ステージ８と、ステージ支持装置２０と、混合流体形成装置２１と、移動装置２２とが設けられている。これらのステージ８、ステージ支持装置２０、混合流体形成装置２１および移動装置２２は、ケミカルチャンバ２内のステージ７、ステージ支持装置９、混合流体形成装置１０および移動装置１１にそれぞれ対応している。これらの構成および機能については前述と同様であるため、詳細な説明は省略するが、混合流体形成装置２１においては、第１の流路２３がケミカルチャンバ２内における第１の流路１２と同様に、加圧されたガス（例えば、Ｎ２）を有する加圧ガス供給源２６に接続されるのに対して、第２の流路２４はケミカルチャンバ２内における第２の流路１３と異なり、純水を有する純水供給源２７に接続される。すなわち、混合流体形成装置２１の合流箇所Ｂにおいて形成される混合流体として、加圧ガスと純水との混合流体が形成されることとなる。このように、リンスチャンバ３内の混合流体形成装置２１と、ケミカルチャンバ２内の混合流体形成装置１０とでは、噴射する混合流体の組成が異なっているが、内部の流路やノズルの形状については共通する。
　さらに、リンスチャンバ３内には、ケミカルチャンバ２の容器１８に対応する容器２８と、ケミカルチャンバ２の配管１９に対応する配管２９とが設けられる。容器２８は、ケミカルチャンバ２の容器１８と共通するためその説明を省略するが、配管２９については、ケミカルチャンバ２の配管１９と異なり純水供給源２７とは接続されておらず、単に使用済みの混合流体を排水するのみである。これは、リンスチャンバ３で使用される混合流体に、処理液などの再利用すべき材料が含まれていないためである。
　上述のように構成されるケミカルチャンバ２およびリンスチャンバ３を備えるリフトオフ装置１によるリフトオフ処理の手順について、図４のフローチャートを用いて説明する。
　まず、図示しない搬送機構を用いて、基板５をケミカルチャンバ２内に搬入する（ステップＳ１）。搬入された基板５は、図２に示されるようにケミカルチャンバ２内のステージ７上に載置され、保持される。
　次に、基板５を保持したステージ７を回転させる（ステップＳ２）。具体的には、基板支持装置９が回転軸１７を中心としてステージ７を回転させる。これにより、ステージ７上に載置された基板５についても、共通の回転軸１７を中心として、回転される。
　次に、混合流体形成装置１０のノズル１４から、回転されている状態の基板５に対して混合流体を噴射する（ステップＳ３）。具体的には、混合流体形成装置１０において加圧ガスと処理液とを混合することにより液滴化された処理液を含む混合流体が形成され、その混合流体が、ノズル１４を噴射口として、下方に位置された基板５に向けて噴射される。このとき、液滴化された処理液を含む混合流体は基板５が回転した状態にて噴射されるとともに、混合流体の噴射位置は回転軸１７から偏心した位置であり、さらに移動装置１１により混合流体形成装置１０が水平方向に移動されながら、噴射が行われる。このような噴射方法によれば、基板５の表面全体に対して均一に、液滴化された処理液を含む混合流体を噴射することができる。
　ここで、混合流体の噴射による基板５のパターニング方法について、図５を用いて説明する。図５（ａ）に示すように、基板５は、ケミカルチャンバ２内へ搬入されてきた時点で、その表面に、パターニングされたレジスト３１およびレジスト３１上に成膜された金属層３２とが形成されている。このような基板５に対して、上方より、液滴化された処理液を含む混合流体を噴射すると、最外層である金属層３２に混合流体中の液滴化された処理液が衝突することにより、ダメージが与えられる。これにより、図５（ｂ）に示すように、金属層３２に、微小なひび割れであるクラック３３が形成される。クラック３３が形成されると、そのクラック３３を介して金属層３２内部のレジスト３１に、混合流体が到達可能となる。混合流体がレジスト３１に到達すると、図５（ｃ）に示すように、混合流体中の有機溶剤の膨潤作用により、レジスト３１が膨潤する。レジスト３１が膨潤すると、基板５とレジスト３１との接着性が低下される。このような状態において、基板５に対する混合流体の噴射を継続して行うと、基板５からレジスト３１が物理的に剥離される。このとき、レジスト３１の周囲にある金属層３２も同時に基板５から剥離される。これにより、図５（ｄ）に示すように、基板５上には、基板５に直接付着していた金属層３２のみが残る。この金属層３２には、バリ３５とよばれる回路パターン３４に不要な金属層部分が残っているが、混合流体を継続して噴射することにより、このバリ３５を物理的に除去することができる。よって、図５（ｅ）に示すように、所望の回路パターン３４のみを残すことができる。なお、ここではダメージの一例としてクラック３３が形成される場合について説明しているが、ダメージの形態としてはクラック３３に限らず、それ以外の形態においても、上述した有機溶剤の膨潤作用を利用したレジスト３１の剥離を行うことができる。
　ここで、基板５上のレジスト３１および金属層３２が剥離されるメカニズムについて、図６を用いてさらに説明する。図６（ａ）に示すように、レジスト３１上の金属層３２に対して上方向から速度Ｖ０にて混合流体が噴射されることにより、混合流体中の液滴化された処理液が金属層３２に衝突すると、図６（ｂ）に示すように、金属層３２およびレジスト３１において衝撃圧Ｐが発生し、反射波の合力による上下方向への圧力上昇ＣＬが生じる。これにより、図６（ｃ）に示すように、液滴化された処理液は水平方向に速度ＶＦにて広がるように変形される。この水平方向の力が作用することにより、金属層３２およびその下に配置されるレジスト３１に対して水平方向の剥離力が働くとこととなる。本実施形態にかかるリフトオフ装置１では、この水平方向の剥離力と、前述した混合流体中の有機溶剤によるレジスト３１の膨潤効果とを組合せることで、レジスト３１および金属層３２の剥離を促進している。したがって、本実施形態にかかるリフトオフ装置１では、主に薬液のレジスト膨潤効果を利用してレジストを剥離する薬液浸漬式のレジスト除去方法に比べて、使用する処理液の量を少なくしながら、同等又はそれ以上のレジスト３１の剥離力を実現することができる。
　また、上述したステップＳ３における混合流体の噴射は、基板５を回転させた状態にて行われる。したがって、混合流体により除去される金属層３２は基板５の表面に留まることなく、基板５の回転による遠心力により使用済みの混合流体とともに基板５の周囲に飛散される。すなわち、除去される金属層３２が、基板５の表面に再付着することを抑制することができる。また、基板５の周囲に飛散する使用済みの混合流体は、容器１８により集められて配管１９に回収されるが、上述したように、混合流体に含まれる処理液は再利用され、金属層３２も別の用途にて再利用される。このように、使用済みの混合流体に含まれる各種成分を再利用することにより、リフトオフ装置１のランニングコストを低減することができる。
　ステップＳ３による混合流体の噴射が完了したら、混合流体の噴射を停止するとともに基板５の回転を停止する。
　以上、ステップＳ１－Ｓ３を実施することにより、基板５の表面に、パターン化された金属層を形成するパターニング処理が完了する。
　パターニング処理が完了したら、次に、基板５をリンスチャンバ３内に搬入する（ステップＳ４）。具体的には、基板搬送装置４が、ケミカルチャンバ２内のステージ７に載置された基板５を、把持アーム６の先端にて把持する。その後、基板５を把持した状態で把持アーム６が回転されることにより、基板５はリンスチャンバ３内のステージ５の上方に移動される。その後、図３に示すように基板５がステージ８上に載置され、把持アーム６による把持が解除される。
　次に、基板５を保持したステージ８を回転させる（ステップＳ５）。基板支持装置２０が、回転軸３０を中心としてステージ８を回転させることにより、ステージ８上に載置された基板５も、共通の回転軸３０を中心として回転される。
　次に、回転された状態の基板５に対して、混合流体形成装置２１のノズル２５から混合流体を噴射する（ステップＳ６）。リンスチャンバ３の混合流体形成装置２１からは、前述したように加圧ガスと純水との混合流体が噴射される。このような混合流体が、回転された状態の基板５の表面に噴射されると、基板５の表面に残存するパーティクル等の不純物が純水の浄化作用により洗浄されるとともに、基板５の表面からその周囲に除去される。
　混合流体の噴射が完了したら、次に、基板５の表面を乾燥させる（ステップＳ７）。具体的には、混合流体噴射装置２１とは異なる気体噴射装置（図示せず）を用いて、回転された状態の基板５の表面に対して、浄化した気体（例えば、Ｎ２）を噴射する。このような気体が噴射されることにより、基板５の表面に残存する液体を基板５の周囲に飛散させることができ、基板５の表面を乾燥させることができる。基板５の周囲に飛散された液体は容器２８により集められ、配管２９に回収されて排水される。
　以上、ステップＳ５－Ｓ７を実施することにより、表面にパターン化された金属層が形成された基板５の表面のリンス処理が完了する。
　上述のように、ステップＳ１－Ｓ７を実施して基板５の表面におけるパターニング処理およびリンス処理を行うことにより、リフトオフ装置１によるリフトオフ処理が完了する。
　以上、本実施形態にかかるリフトオフ装置１によれば、パターン化されたレジスト３１およびレジスト３１上に成膜された金属層３２を表面に有する基板５が、ステージ７上において回転された状態にて保持されるとともに、その基板５の表面に対してノズル１４から、加圧されたガスおよび処理液を混合することにより形成される液滴化された処理液を含む混合流体を噴射することにより、レジスト３１および金属層３２を剥離して、基板５の表面にパターン化された金属層３２（回路パターン３４）を形成している。これにより、混合流体中の液滴化された処理液による水平方向の剥離力を含んだ物理的な剥離力を利用して、レジスト３１を剥離することができるため、短時間にてレジスト３１の除去を行うことができる効率的な枚葉式のリフトオフ装置１を実現することができる。また、薬液浸漬式のレジスト除去方法に比べて、使用する処理液の使用量を少なくすることができる。
　また、処理液として有機溶剤を用いることにより、レジスト３１の剥離時において、有機溶剤による膨潤効果をあわせて利用することができるため、より効率的なレジスト３１の除去を行うことができる。
　また、混合流体形成装置１０のノズル１４から噴射される混合流体は、鉛直方向下方へ高速で供給される加圧ガスの推進力を利用して、基板５の表面に高速にて衝突される。これにより、レジスト３１の剥離時に生じる不要な金属層３２であるバリ３５を、効果的に除去することができる。
　また、基板５を回転させた状態にて混合流体の噴射を行うことにより、混合流体によって除去された金属層３２を、使用済みの混合流体とともに基板５の周囲に飛散させることができるため、基板５の表面に再付着するのを抑制することができる。
　さらに、ケミカルチャンバ２において使用済みの混合流体を配管１９により回収し、金属等の不純物をろ過した上で処理液供給源１６へと送っている。これにより、使用済みの混合流体に含まれる有機溶剤などの処理液および金属を再利用することができ、リフトオフ装置１のランニングコストを低減することができる。
　また、リフトオフ装置１の構成として枚葉式の２チャンバ方式を採用することにより、実施する処理工程をシンプルにするとともに、装置全体のコンパクト化を図ることができる。
　上述した本実施形態にかかるリフトオフ装置１を用いて、基板５に対してリフトオフ処理を行った結果、薬液浸漬式のレジスト除去方法に比べて、レジスト３１の除去速度を５－１０倍に向上させることができた。
　なお、本実施形態では、基板５の表面のパターニング処理時に、加圧されたガスおよび処理液を混合することにより液滴化された処理液を含む混合流体を形成して噴射する場合について説明したが、例えば、プランジャ方式のポンプを用いるとともに、前述の混合流体に変えて液滴ではない高圧の水（加圧ガスと純水の混合物）を噴射することにより、主に水の鉛直方向の物理力のみによってレジストおよび金属層を除去する方法も考えられる（以下、ハイプレッシャ方式とする）。
　しかしながら、ハイプレッシャ方式によれば、主に水の鉛直方向の物理力によってレジスト３１を剥離しているため、水の圧力を非常に高く保つ必要がある。よって、水を噴射するための噴射装置内の継手部分などにおいて液漏れが発生したり、あるいは噴射装置内から多量のパーティクルが生じたり、さらには基板５や金属層３２が噴射装置から噴射される水によって過剰なダメージを受ける場合がある。また、ハイプレッシャ方式において噴射する水の圧力を一定にした場合には、レジストの剥離力が時間とともに徐々に弱くなってしまうため、効果的にレジスト３１を除去できなくなる。よって、レジスト３１の剥離力を維持するためには、水の圧力を適宜変更させながら噴射する必要がある。また、プランジャ方式のポンプ構造を採用しているため、ポンプ構造における摺動部が、使用に応じて劣化することにより、噴射する水の圧力が弱くなってしまう場合がある。また、噴射されて使用済みとなった流体はそのまま排出されるため、再利用することができない。
　ハイプレッシャ方式では上述のような問題が生じてしまうのに対して、本実施形態にかかるリフトオフ装置１によれば、混合流体中の液滴化された処理液による水平方向の剥離力を含んだ物理的な剥離力を利用して、レジスト３１を剥離しているため、噴射する流体の圧力を低圧（ハイプレッシャ方式に比べて約１／３０）に抑えながら、ハイプレッシャ方式と略同等の剥離力を実現することができ、さらには一定の圧力で噴射を行っても、レジスト３１の剥離力を低下させず、維持することができる。このように低圧にてパターニング処理を実施できるため、基板５や金属層３２に与えるダメージを抑制することができ、より薄い基板５（例えば、厚みが１５０－２００μｍ）にも対応することが可能となる。さらには噴射装置内の継手部分における液漏れの発生を抑制することができ、パーティクルの発生も抑制することができる。また、プランジャ方式のポンプ構造ではなく上述した構成の混合流体形成装置１０を用いているため、摺動部の劣化による噴射流体の圧力低下といった問題はない。よって、レジスト３１の剥離効果を安定させることができ、リフトオフ装置１の信頼性を向上させることできる。また、リフトオフ装置１では、配管１９を用いた循環リサイクル方式を採用しているため、使用済みの混合流体を再利用することができる。
　なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本実施形態では、基板５に対して混合流体を噴射する前に基板５に対して特段の処理を行わない場合について説明したが、このような場合に限らず例えば、混合流体を噴射する前に、ケミカルチャンバ２内にて基板５を有機溶剤等に浸漬させても良い。このように、基板５を有機溶剤等に浸漬させて予め膨潤させておくことで、続く混合流体の噴射工程において、混合流体の噴射による剥離力を向上させることができる。これにより、さらなる効率的なリフトオフ処理を実施することができる。
　また、本実施形態では、加圧ガスとしてＮ２を用い、処理液として有機溶剤を用いる場合について説明したが、このような場合に限らない。例えば、加圧ガスとして不活性ガスなどを用い、処理液として有機溶剤以外の他の薬液や水などを用いても良い。
　また、本実施形態では、パターニング処理だけでなくリンス処理においても、加圧ガスと水とを組合せた混合流体を噴射する場合について説明したが、このような場合に限らず、その他のリンス処理で代替しても良い。
　また、本実施形態では、リフトオフ装置１がケミカルチャンバ２とリンスチャンバ３の２つのチャンバにより構成される場合について説明したが、チャンバの数はこれに限らず、例えば１つや３つ以上のチャンバにより構成されていても良い。
　また、本実施形態では、基板搬送装置４の搬送形態が図１に示す方法である場合について説明したが、このような場合に限らず、その他の各種搬送形態を採用しても良い。
　なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
　本発明は、基板の表面からレジストを除去することにより、基板の表面にパターン化された金属層を形成するリフトオフ装置およびその方法に適用することができる。
　本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
　２０１２年７月１２日に出願された日本国特許出願Ｎｏ．２０１２―１５６４７０号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられるものである。

Claims (8)

  1. 　基板を保持するとともに、保持した基板を回転させるステージと、
    　加圧されたガスが通るガス流路と、処理液が通る処理液流路と、それぞれの流路に連通されるとともに、加圧されたガスおよび処理液を混合することにより形成される液滴化された処理液を含む混合流体を噴射するノズルとを有する混合流体形成装置と、
    　混合流体形成装置をステージに対して相対的に移動させる移動装置とを備え、
    　パターン化されたレジストおよびレジスト上に成膜された金属層を表面に有する基板が、ステージ上において、回転された状態にて保持されており、
    　ステージ上にて回転された状態の基板の表面に対して、ノズルから混合流体を噴射することにより、レジストおよび金属層を剥離して、基板の表面にパターン化された金属層を形成する、リフトオフ装置。
  2. 　基板の表面に対して混合流体を噴射して、混合流体を基板上の金属層に衝突させることにより、金属層にダメージを与えて、レジストおよび金属層を剥離する、請求項１に記載のリフトオフ装置。
  3. 　処理液として有機溶剤を用いる、請求項１に記載のリフトオフ装置。
  4. 　枚葉式である、請求項１から３のいずれか１つに記載のリフトオフ装置。
  5. 　パターン化されたレジストおよびレジスト上に成膜された金属層を表面に有する基板を、回転させた状態にて保持する工程と、
    　加圧されたガスと処理液とを混合することにより液滴化された処理液を含む混合流体を形成する工程と、
    　回転された状態の基板の表面に対して混合流体を噴射することにより、レジストおよび金属層を剥離して、基板の表面にパターン化された金属層を形成する工程と、を有するリフトオフ方法。
  6. 　金属層を形成する工程において、基板の表面に対して混合流体を噴射して、混合流体を基板上の金属層に衝突させることにより、金属層にダメージを与えて、レジストおよび金属層を剥離する、請求項５に記載のリフトオフ方法。
  7. 　処理液として有機溶剤を用いる、請求項５に記載のリフトオフ方法。
  8. 　枚葉式である、請求項５から７のいずれか１つに記載のリフトオフ方法。
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