(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学的及び／又は物理的な反応を適用して基板上のレジストを剥離する乾式レジスト剥離方法であって、
該反応がプラズマを利用するものであり、
該基板周辺に、カートリッジ式の交換可能なものであり、適用する基板の大きさに対応させて、異なる大きさを有するカートリッジ式プラズマ集光治具の群の中から選択されたものであるプラズマ集光治具を配し、
該基板端部にプラズマを集光し、
該反応を該基板の中央部に比べ該基板の端部に集中し、
該基板端部のレジスト剥離速度を該基板の中央部に比べ向上させたことを特徴とする乾式レジスト剥離方法。
【請求項２】
該プラズマ集光治具は、該基板上のレジスト面より１ｍｍ以上５０ｍｍ以下の高さを有するように該基板周辺に配設されることを特徴とする請求項１に記載の乾式レジスト剥離方法。
【請求項３】
該プラズマ集光治具は、該基板端より１ｍｍ以上２０ｍｍ以下の距離を有するように該基板周辺に配設されることを特徴とする請求項１又は２に記載の乾式レジスト剥離方法。
【請求項４】
前記基板は、平行した円形平板電極内に載置された角型形状を有するフォトプレートであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の乾式レジスト剥離方法。
【請求項５】
プラズマを用いて基板上のレジストを剥離する乾式レジスト剥離装置において、
該基板周辺に、カートリッジ式の交換可能なものであり、適用する基板の大きさに対応させて、異なる大きさを有するカートリッジ式プラズマ集光治具の群の中から選択されたものであるプラズマ集光治具を配設し、
該プラズマを該基板の中央部に比べ該基板の端部に集中し、
該基板端部のレジスト剥離速度を該基板の中央部に比べ向上させたことを特徴とする乾式レジスト剥離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリソグラフィー技術を利用したフォトマスク製造における乾式のレジスト剥離方法及び該方法にかかる乾式レジスト剥離装置に関する。
リソグラフィー技術は、基板表面に所望の微細な薄膜パターンを形成する方法であり、半導体、集積回路の製造においては必須の技術となっている。
【０００２】
その工程は基板の前処理工程と感光性ポリマーであるレジストを基板に塗布するレジスト塗布工程と塗布されたレジスト中の溶剤を除去するプリベーク工程と露光工程と現像・リンス工程とポストベーク工程とエッチング工程とパターン形成後不要となったレジストを剥離するレジスト剥離工程からなり、所望の薄膜パターンをガラスやシリコンウエハ等の基板上に形成する。
【０００３】
【従来の技術】
このリソグラフィー技術工程を構成する一工程であり、エッチングによって所望の構造にパターニングされた薄膜上に残された不要のレジストを取り除くためのレジスト剥離工程には、二つの方式による剥離方法がある。
【０００４】
一つは、１２０〜１３０°Ｃに加熱したフェノールとハロゲン系の有機溶剤を主体にした剥離液や、熱濃硫酸、発煙硝酸等の強い酸に浸漬して露光とポストベークで固まった頑強なレジスト膜を酸化除去する所謂湿式剥離方法であり、もう一つは、Ｏ２  プラズマ中で該レジスト膜を灰化する所謂乾式剥離方法である。
【０００５】
湿式剥離方法は、非常に強力な酸化剤を用いており、その取扱いが危険であり、また廃液処理も難しいという欠点を有するのに対し、乾式剥離方法は無公害であるという特徴を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上の特徴から半導体装置の製造におけるレジスト剥離工程では、乾式剥離装置を用いた乾式剥離方法が多用されている。
しかし、従来の乾式剥離方法は以下の課題を有する。
【０００７】
レジスト塗布工程、特にフォトマスクを対象とした場合においては、通常スピン塗布方式を用いてフォトプレートを形成するが、その場合、フォトプレート上面中央部に目標膜圧のレジストが塗布されるように塗布条件を設定すると、フォトプレート上面端部には必ず目標膜厚の約３倍の膜厚でレジストが塗布されてしまう。
【０００８】
そのため、このようなフォトプレートを用いてフォトマスクを製造する場合、乾式剥離方法を用いると、その膜厚の差に起因し、フォトプレート上面の中央部付近のほとんどではレジストは剥離されるのに、上面端部のレジストが剥離されずに剥離工程後の基板上に残ってしまうという現象が発生する。
【０００９】
従って、従来は湿式剥離方法を併用して端部のレジストを剥離する必要があった。具体的には、▲１▼レジスト剥離液で剥離する方法、▲２▼レジスト剥離後の基板全面の微小なゴミや異物を除くために設けられた硫酸等の薬品処理工程において、基板上面端部の残留したレジストも除去する方法等が乾式剥離方法と併用されて採られた。
【００１０】
しかし、▲１▼に示す方法においては、レジスト毎に使用可能な剥離液の組成が異なることから、レジスト毎に専用剥離液を準備し、使用する必要があり、作業が煩雑になるうえ、コスト上昇の原因ともなりうるという問題を有する。
また、▲２▼に示す方法においては、この工程が、元々基板上の微小なゴミや異物を除くためのものであり、端部に付着したレジストのように非常に大きく大量のゴミを除去しようとすると、本来除去すべき微小なゴミが十分に取り除けなくなるという問題が起きてしまう。また、薬品の寿命も著しく短くなってしまう。
【００１１】
さらに、▲３▼端部専用の乾式レジスト剥離装置を新たに設けることも考えられたが、工程が更に一つ増えることになり、必然的にコストの上昇等もあり、望ましくない。
以上のように、従来の乾式レジスト剥離方法においては、湿式レジスト剥離方法との併用が必要であって、その結果、工程の煩雑化や増加などを招いており、乾式レジスト剥離方法が元来有するはずの特徴が十分に発揮されていなかった。従って、湿式レジスト剥離方法との併用が必要でない乾式レジスト剥離方法が強く求められている。
【００１２】
そこで本発明は上記課題を解決した新規な乾式レジスト剥離方法及び該方法にかかる乾式レジスト剥離装置の提供を目的とする。
また別の目的は、乾式レジスト剥離装置において、フォトプレート周辺に取替え可能なカートリッジ式のプラズマ集光治具を配設し、剥離速度の遅い基板上面端部にプラズマ密度を集中させて、フォトプレート端部のレジスト剥離速度を向上する新規な乾式レジスト剥離方法及び該方法にかかる乾式レジスト剥離装置の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、乾式レジスト剥離方法が、化学的及び／又は物理的な反応を適用して基板上のレジストを剥離する乾式レジスト剥離方法であって、該反応がプラズマを利用するものであり、該基板周辺に、カートリッジ式の交換可能なものであり、適用する基板の大きさに対応させて、異なる大きさを有するカートリッジ式プラズマ集光治具の群の中から選択されたものであるプラズマ集光治具を配し、該基板端部にプラズマを集光し、該反応を該基板の中央部に比べ該基板の端部に集中し、該基板端部のレジスト剥離速度を該基板の中央部に比べ向上させたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の乾式レジスト剥離方法において、該プラズマ集光治具は、該基板上のレジスト面より１ｍｍ以上５０ｍｍ以下の高さを有するように該基板周辺に配設されることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の乾式レジスト剥離方法において、該プラズマ集光治具は、該基板端より１ｍｍ以上２０ｍｍ以下の距離を有するように該基板周辺に配設されることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の乾式レジスト剥離方法において、前記基板は、平行した円形平板電極内に載置された角型形状を有するフォトプレートであることを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、プラズマを用いて基板上のレジストを剥離する乾式レジスト剥離装置において、該基板周辺に、カートリッジ式の交換可能なものであり、適用する基板の大きさに対応させて、異なる大きさを有するカートリッジ式プラズマ集光治具の群の中から選択されたものであるプラズマ集光治具を配設し、該プラズマを該基板の中央部に比べ該基板の端部に集中し、該基板端部のレジスト剥離速度を該基板の中央部に比べ向上させたことを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、乾式剥離装置のフォトプレートが置かれた下部電極上に、フォトプレートの大きさにより取替え可能なカートリッジ式のプラズマ集光治具を配設することにより、上部電極周辺において、電界の強い電気力線は密集しかつ誘電体の表面に近い角度を示す。
【００２１】
それゆえ上部電極周辺にコロナ放電が発生すると誘電体表面に電荷が蓄積され、その結果電極間のフォトプレート端部に沿って火花が進行しやすくなる。ことに交流電流が印加された場合、上部電極と下部電極間に加わる電圧は、半周期毎に極性が変化するため、上部電極が正である半周期に下部電極に正の電荷が蓄積し、次の半周期に上部電極が負になると、電極間の表面の電位差は電荷のない場合に比較して著しく大きくなるため、コロナが発達し、正の電荷を中和したうえ更に遠くに負の電荷を残す。
【００２２】
従って、その次の半周期で上部電極が正になると同様の機構によってコロナが延びる結果となる。このような現象は沿面放電と呼ばれる。異方性乾式レジスト剥離装置における剥離ガス（酸素）のプラズマは、通常ではこの沿面放電を効果的に利用できず、ほとんどフォトプレート端部のレジスト剥離には作用しない。
【００２３】
しかし、プラズマ集光治具を用いれば、沿面放電効果を十分に得ることが可能となり、そのためプラズマの集光が通常の集光治具の無い場合と比較して数倍にもなり、結果として優れたレジスト剥離効果を示し、基板上面端部に付着するレジストを基板上面中央付近のレジスト以上の速度で全て若しくはほとんど剥離することが可能である。
【００２４】
よって、乾式レジスト剥離装置において、下部電極に置かれたフォトプレート周囲に、フォトプレート外周と同程度の大きさを有するように取替え可能なカートリッジ式のプラズマ集光治具を配設し、フォトプレートの上面中央付近のレジスト剥離速度を低下させること無く、レジスト剥離速度の遅いフォトプレートの上面端部にプラズマ密度を集中させて、フォトプレート端部のレジスト剥離速度を向上する新規な乾式レジスト剥離方法及び該方法にかかる乾式レジスト剥離装置の提供が可能となる。
【００２５】
また、プラズマ集光治具の高さをフォトプレート上のレジスト面より高くすことにより、プラズマ集光治具によるプラズマ集光効果が発現する。そして、１ｍｍ以上とすることによりその効果は顕著なり、８ｍｍ以上高くすることにより、プラズマ集光治具によるプラズマの集光効率が最大となる。
【００２６】
それから、レジストを剥離する基板の設置等の取扱いを考慮するならば、プラズマ集光治具の高さは１００ｍｍ以下、好ましくは５０ｍｍ以下とすることが望ましい。
よって、プラズマ集光治具が基板上のレジスト面より１ｍｍ以上５０ｍｍ以下の高さを有するように該基板周辺に配設されることにより、プラズマの集光効率が高め、基板の設置等の取扱い作業を容易とすることが可能となる。
【００２７】
更に、プラズマ集光治具とレジストを剥離するフォトプレート端との距離を２０ｍｍ以下に設定するとプラズマ集光治具によるプラズマの集光効果が発現する。その効果はプラズマ集光治具とレジストを剥離するフォトプレート端との距離が小さければ小さい程高い。しかし、レジストを剥離する基板の設置等の取扱いやプラズマ集光治具の製造容易性等を考慮すると、その距離は１ｍｍ以上とすることが望ましい。
【００２８】
よって、プラズマ集光治具を、レジストを剥離する基板端より１ｍｍ以上２０ｍｍ以下の距離を有するように基板周辺に配設することによりプラズマの集光効率を高め、基板の設置等の取扱い作業を容易とすることが可能となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。
図１は本発明による乾式レジスト剥離装置の構造の概略を示しており、図１（Ａ）は要部断面図であり、図１（Ｂ）はプラズマ集光治具を装着された下部電極上に設置されたフォトプレートの平面図である。
【００３０】
本発明による乾式レジスト剥離装置１は剥離チャンバー２内に上部電極３と下部電極４を有しており、下部電極４上にはプラズマ集光治具６が数個から数十個配設される。プラズマ集光治具６の配設する数については、所望のレジスト剥離速度を得るために適宜選択することが可能である。
【００３１】
このプラズマ集光治具６はカートリッジ式であり、下部電極４上でレジストの剥離が行われるフォトプレート５の大きさに対応して、フォトプレート５の周囲に配設することが可能である。
プラズマ集光治具６の構造としては、様々なものが使用可能である。図２には本実施例において用いられたプラズマ集光治具６の構造を示す斜視図等の図を示したが、もちろん図２に示されるもののみにプラズマ集光治具６の構造は限られるわけではない。また、その材質については、導電性で酸素プラズマ中で安定なものであれば如何なるものも使用可能であり、真鍮や鉄等が安価であることもあり、望ましい。
【００３２】
真空排気口７を有する剥離チャンバー２内は反応ガスで満たされ、その真空度は０．２０〜０．４０Ｔｏｒｒに設定される。そして、上部電極３と絶縁材１０で支えられる下部電極４は高周波電源８に接続されており、プラズマの発生により、下部電極４上に設置されたフォトプレート５上のレジストを剥離する。
【００３３】
本実施例においては、１３．５６ＭＨｚ，パワー２００〜３００Ｗの高周波電源を用い、反応ガスを酸素とし、酸素導入管９によって剥離チャンバー２内を酸素で満たして、酸素プラズマを用いてフォトプレート上のレジストの剥離を行った。
【００３４】
基板はガラス基板（６０２５基板：コーニング社製）を用い、レジストはアクリル系のポジ型レジストを用いた。塗布法はスピン塗布法を用い、基板端部の膜厚が１．５μｍように調整した。この端部の膜厚は、目標とする膜厚を５００ｎｍとしてレジストを基板にスピン塗布した場合に端部に形成されるレジスト膜の膜厚である。
【００３５】
次に、本実施例において用いたプラズマ集光治具について説明するが、図２に示す９種類の構造の集光治具１１〜１９を使用した。プラズマ集光治具１１は真鍮製で高さ２．２ｃｍの三角形形状を有すものであり、プラズマ集光治具１２はプラズマ集光治具１１の真ん中に一本の真鍮製の棒状体が立てられたものである。プラズマ集光治具１３は垂直に立てられた高さ１ｃｍの鉄製の棒状体である。プラズマ集光治具１４は４５度屈曲した先端を有する垂直に立てられた高さ２ｃｍの鉄製の棒状体である。
【００３６】
また、プラズマ集光治具１５はレジストが塗布された基板側に４５度傾けられた長さ１ｃｍの棒状体である。プラズマ集光治具１６は垂直に立てられた高さ５．５ｃｍの鉄製の棒状体である。プラズマ集光治具１７は長さ１．２ｃｍの鉄製のネジである。プラズマ集光治具１８は直径１ｃｍの偏平なネジである。プラズマ集光治具１９は垂直に立てられた高さ１０ｃｍの鉄製の棒状体である。
【００３７】
そして、集光治具１１〜１９を図１の乾式レジスト剥離装置に、前記のガラス基板との間隔が５〜８ｍｍとなるように配設して、前記のガラス基板上のレジストの剥離評価を行った。
比較例として、集光治具を用いない場合の前記のガラス基板上のレジストの剥離評価も合わせて行った。剥離時間は、ガラス基板の中央付近を含んだ上面のレジストが完全に剥離する、従来の乾式レジスト剥離時間と同じとした。
【００３８】
所定のプラズマ処理時間後に評価基板端面に残ったレジスト膜厚を計り、比較例である集光治具を使用しない場合と比較して評価を行った。
その結果、集光治具１１と１２を用いた乾式レジスト剥離装置において、比較例と比べて端部でのレジスト剥離が効率よく行われていることが分かった。つまり、端部でのレジスト剥離の促進効果が見出された。しかし、集光治具１２については評価基板上面中央部でレジストの剥離残りがみられ、端部の剥離促進効果はあるものの、基板中央部では逆に剥離抑制効果を発揮してしまうことが分かった。
【００３９】
集光治具１１についての端面のレジスト剥離促進効果はとても大きく、比較例に比べ５００ｎｍも多いレジスト剥離があった。
この集光治具１１を用いて更に本発明の乾式レジスト剥離方法と該方法にかかる乾式レジスト剥離装置の基板端部におけるレジスト剥離効果について詳しく調べた。
【００４０】
初めに、集光治具の高さと基板端部のレジスト剥離効果の関係を調べた。
基板端部から測定した集光治具の高さを０ｍｍ、４ｍｍ，８ｍｍ，１２ｍｍ，１６ｍｍ，及び２０ｍｍと変化させ、基板と集光治具の間の距離を１０ｍｍにそれぞれ設定し、前記した集光治具１１から１９を用いてなされた評価における条件と全く同一の条件でレジスト剥離を行い、剥離後に端面のレジストの膜厚を測定し、その膜厚の減少量を剥離レートとして評価した。
【００４１】
結果は表１と図３に示した。集光治具の高さに比例して剥離レートは増加し、高さ８ｍｍでその増加現象は飽和に達し、それ以降は剥離レートの低下が無いことが見出された。従って、本発明の場合、集光治具の高さを基板上のレジスト面より高くすることにより効果を発揮し、８ｍｍ以上がその最適値であることが分かった。
【００４２】
【表１】
0003628465.tif 000002
【００４３】
次に、集光治具とレジストが剥離される基板との距離と基板端部のレジスト剥離効果の関係を調べた。評価は前記の剥離レートを測定して行った。
結果は表２と図４に示した。集光治具とレジストが剥離される基板との距離に比例して剥離レートは減少することが分かった。従って、集光治具とレジストが剥離される基板との距離はなるべく小さくすることが望ましいことが分かった。
【００４４】
【表２】
0003628465.tif 000003
【００４５】
以上より、本発明のプラズマを用いて基板上のレジストを剥離する乾式レジスト剥離方法及び該方法にかかる乾式レジスト剥離装置は、フォトプレート等の基板端部のレジスト剥離速度を向上させて、フォトプレート上面端部での剥離速度を中央部のそれ以上に大きくする。更に、用いるプラズマ集光治具は基板端面より１ｍｍ以上望ましくは８ｍｍ以上高い高さ有し、かつ２０ｍｍ、望ましくは５乃至８ｍｍ、さらに望ましくは５ｍｍ以下の距離をもって、基板周辺に配設されることが本発明の方法と装置をより効果的なものとすることが確認された。
【００４６】
尚、本実施例においてはレジストを剥離する乾式レジスト剥離方法としてプラズマを利用したもののみについて記載したが、その他の乾式剥離方法、例えば、反応性イオン剥離方法や反応性イオンビーム剥離方法を含む物理・化学的反応を利用した反応性イオンエッチング方式及びスパッタ剥離方法やイオンビーム剥離方法を含む物理反応を利用したイオンエッチング方式等を利用して、基板中央部に比べ基板端部に物理・化学反応を集中させて基板端部のレジスト剥離速度を基板中央部のそれより高めることも可能である。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、プラズマ集光治具をレジストの剥離を行う基板の周辺に配設することによりプラズマの集光が通常の集光治具の無い場合と比較して数倍にもなり、結果として優れたレジスト剥離効果を示し、プレート端部に付着するレジストを上面中央部のレジストより速い速度で全て若しくはほとんど剥離することが可能である。
【００４８】
請求項２乃至４に記載の発明によれば、プラズマの集光効率が高めるとともに、基板の設置等の取扱い作業を容易とすることが可能となる。
請求項５に記載の発明によれば、下部電極に置かれたフォトプレート周囲に、フォトプレート外周と同程度の大きさを有するように取替え可能なカートリッジ式のプラズマ集光治具を配設し、フォトプレートの上面中央部付近の剥離速度を低下させること無く、剥離速度の遅い基板端部にプラズマ密度を集中させて、フォトプレート端部のレジスト剥離速度を向上する新規な乾式レジスト剥離装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による乾式レジスト剥離装置の構造の概略を示す図である。
【図２】本実施例に用いられたプラズマ集光治具の構造を示す図である。
【図３】集光治具の高さと基板端部のレジスト剥離効果の関係を示す図である。
【図４】集光治具と基板との距離と基板端部のレジスト剥離効果の関係を示す図である。
【符号の説明】
１  乾式レジスト剥離装置
２  剥離チャンバー
３  上部電極
４  下部電極
５  フォトプレート
６，１１〜１９  プラズマ集光治具
７  真空排気口
８  高周波電源
９  酸素導入管
１０  絶縁材
【図１】
0003628465.tif 000004
【図２】
0003628465.tif 000005
【図３】
0003628465.tif 000006
【図４】
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