(57)【要約】【課題】ポリマー層を剥離するために必要な化学的/物理的パラメータを正確に維持しかつ迅速・完全にポリマー層を除去/剥離できる装置または方法を提供すること【解決手段】本発明は、基板表面からポリマー層を剥離させる装置であり、基板背面を受ける基板保持手段と、ポリマー層を剥離させる流体をポリマー層に塗布する塗布手段と、加熱手段の加熱表面をポリマー層に塗布された流体と接触させて熱を流体に伝える加熱手段とを備える装置、ならびに基板表面からポリマー層を剥離させる方法であり、基板保持手段上で基板を受けるステップと、塗布手段により、ポリマー層を剥離させるための流体をポリマー層に塗布するステップと、加熱手段により流体中に熱を伝達し、それにより、加熱手段の加熱表面が、ポリマー層に塗布された流体と接触状態になるステップとを含む方法に関する。【選択図】図１
2011233902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板(8)、特にウェーハの表面(19)からポリマー層(18)を剥離させるための装置であって、以下の機構、すなわち、
前記基板(8)を、特に上面(19)とは反対にある前記基板(8)の背面(25)を受けるための基板保持手段(22)と、
前記ポリマー層(18)を剥離させるために、流体(23)を前記ポリマー層(18)に、特に前記ポリマー層(18)の上面(9)全体に塗布するための塗布手段(16、16')と、
加熱手段(17、17')の加熱表面(20)を、前記ポリマー層(18)に塗布された前記流体(23)と接触させることにより、熱を前記流体(23)に伝えるための加熱手段(17、17')と
を備える装置。
【請求項２】
前記基板保持手段(22)上に、特に前記基板保持手段(22)の前記基板(8)との接触表面上にある前記加熱手段(17、17')に加えて、基板加熱手段が前記基板を加熱するために提供され、かつ/または断熱手段(26)が熱損失を低減するように前記基板を断熱するために提供されることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記加熱手段(17、17')を、前記ポリマー層(18)に対して一定の距離で、特に前記ポリマー層(18)の前記上面(9)に対して平行に配置することができ、それにより、前記距離を、特に、好ましくは前記上面(9)に対して垂直に前記加熱表面(20、20')を移動させることにより調整することが可能になる、請求項1または2に記載の装置。
【請求項４】
前記加熱表面(20、20')が、前記ポリマー層(18)の直径Dの少なくとも3分の1、少なくとも約半分、または前記直径Dの約半分の直径Hを有する、あるいは前記直径Hが、ほぼ前記直径Dに一致する、請求項1から3の一項に記載の装置。
【請求項５】
前記基板保持手段(22)が、前記基板(8)をその中心Zの周りで回転させるための回転手段(5)を有する、請求項1から4の一項に記載の装置。
【請求項６】
前記塗布手段(16、16')が、前記流体(23)を、流体保管空間(12)から、前記ポリマー層(18)の前記上面(9)へと運ぶために、前記ポリマー層(18)の上に配置することのできるフィーダ(10、10')を備える、請求項1から5の一項に記載の装置。
【請求項７】
前記流体保管空間(12)は、導管(11)を介して供給できる様々な物質からなる流体(23)を混合するための混合チャンバとして設計される、請求項6に記載の装置。
【請求項８】
前記塗布手段(16、16')が、前記ポリマー層(18)に塗布する前に、前記流体(23)を加熱するための予熱手段を備える、請求項1から7の一項に記載の装置。
【請求項９】
前記装置が、ハウジング(1、1')により制限され、かつ特に真空にすることのできる作業域(15)を備え、その作業域中に、前記基板保持手段(22)、前記塗布手段(16、16')、および前記加熱手段(17、17')が少なくとも部分的に配置されており、それにより、前記ハウジング(1、1')が、前記流体(23)により溶解されて、前記出口(4)を介して前記流体(23)からの前記混合物を生成するポリマー層(18)を含む、請求項1から8の一項に記載の装置。
【請求項１０】
基板(8)、特にウェーハの表面(19)からポリマー層(18)を剥離させるための方法であって、以下のステップ、すなわち、
基板保持手段(22)上で前記基板(8)を受けるステップと、
塗布手段(16、16')により、前記ポリマー層(18)を剥離させるための流体(23)を前記ポリマー層(18)に塗布するステップと、
加熱手段(17、17')により前記流体(23)に熱を伝達し、それにより、前記加熱手段(17、17')の加熱表面(20、20')が、前記ポリマー層(18)に塗布された前記流体(23)と接触状態になるステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項1または請求項10による、基板の表面からポリマー層を剥離するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板に塗布されるポリマー、特にフォトレジストは、従来技術では、1段または多段の工程で酸および/または塩基により除去されるが、多くの場合、より容易に剥離できる他の層を、この場合、恒久的なフォトレジストの下に、すなわち、基板と恒久的なフォトレジストの間に塗布することができる。
【０００３】
所望の物理的かつ化学的特性に対応する塗布に適したポリマーによっては、最適なポリマーを除去することが著しく困難であるという問題がしばしば存在するが、それは、これらのポリマーが、多くの場合、恒久的なポリマー層として基板に塗布されるからであり、最近の半導体産業におけるリソグラフィ法の場合に特に顕著である。
【０００４】
ポリマー層を剥離するための方法および装置の例は、米国特許出願公開第2002/0033183号で示されている。
【０００５】
特に、恒久的なポリマー層は、著しく優れた物理的かつ/または化学的性質を有するので、除去されるようにポリマー層が設計されていないという技術的問題が提示される。
【０００６】
したがって、このようなポリマー層の除去または剥離においては、強力な作用物質を使用する必要があるという問題が特に存在するが、その作用物質は、取り扱いが困難であり、かつその最適な反応温度を、最適な作用を生成するために可能な限り正確に維持する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第2002/0033183号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、前述の技術的な問題に関して、本目的は、ポリマー層を剥離するために必要な化学的/物理的パラメータを可能な限り正確に維持することを可能にし、同時に可能な限り迅速かつ完全にポリマー層を除去/剥離させるための装置または方法を示すことである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、請求項1および10の特徴を用いて達成される。本発明の有利なさらなる展開は従属項で示される。説明で、請求項で、かつ/または図面で示された特徴のうちの少なくとも2つからなるすべての組合せもまた本発明の範囲に含まれる。示された範囲の値において、前述の制限内に含まれる値もまた、開示されたものと見なすべきであり、さらにいずれの組合せにおいても特許請求することができる。
【００１０】
本発明は、加熱は大部分が熱伝導により行われるように、すなわち、加熱手段を流体に直接接触させるようにして、ポリマー層を剥離するのに最適な温度を、ポリマー層を剥離する流体を介してポリマー層に塗布される流体へと直接伝達するという考えに基づいている。これに関して、流体の温度は、迅速かつ正確に作用することができる。したがって、本発明によれば、特に加熱手段中に対応する温度センサを設けることにより流体の温度を測定することが可能になるので有利である。流体の温度測定は、本発明によれば、制御のために使用される加熱手段の加熱表面の温度により行うこともできる。
【００１１】
さらに、基板上に塗布されるポリマー層、特に恒久的なポリマー層だけが、好ましくは、恒久的なフォトレジストとして塗布されるように、ポリマー層と基板の間に導入される中間層をなくすことが本発明により可能になる。こうすることにより、本方法を簡単化し、かつ促進することになり、同時に、より経済的になる。
【００１２】
本発明の有利な実施形態によれば、基板保持手段における加熱手段、特に基板保持手段と基板との接触面における加熱手段に加えて、基板を加熱するための基板加熱手段、および/または熱流を低減するために基板を断熱する断熱媒体が提供される。これらの処置により、加熱手段の加熱表面からの距離が遠いポリマー層においても、ほぼ均一な温度分布、またはほぼ一定の温度分布が得られるように、加熱表面から接触表面までの温度勾配が最小化される。
【００１３】
加熱手段を、ポリマー層から一定の距離に、特にポリマー層の上面に対して平行に配置することができ、それにより、特に、加熱表面を好ましくは上面に対して垂直に動かすことにより距離を調整することが可能になり、ポリマー層の上に位置する流体に沿った温度分布がさらに最適化される。
【００１４】
有利には、加熱表面は、ポリマー層の直径Dの少なくとも3分の1、特に少なくとも約半分、または直径Dの約半分の直径Hを有する、あるいは、直径Hは、ほぼ直径Dに一致する。前述の代替の実施形態は、本発明による特に有利な実施形態を示しており、ポリマー層の上にある流体の加熱は、加熱表面が大きくなればなるほど、それに応じて加速される。
【００１５】
基板保持手段が、その中心Zの周りで基板を回転させる回転手段を有する場合、一方で、流体はポリマー層上で最適に分布することができ、また他方では、加熱表面の全面積で可能ではない、伝達手段に加えて加熱手段を構成することが可能になりうる。
【００１６】
本発明の他の有利な実施形態によれば、塗布手段は、流体を流体保管空間からポリマー層の上面へと運ぶために、ポリマー層の上に配置することのできるフィーダを備えることが行われる。
【００１７】
本発明の他の有利な実施形態では、流体保管空間は、導管を介して供給できる様々な物質からなる流体を混合するための混合チャンバとして設計されることが行われる。これに関連して、流体保管空間はいくつかの機能を実施する。
【００１８】
塗布手段が、ポリマー層上に塗布する前に、流体を加熱するための予熱手段を備える処置により本方法をさらに促進することができ、加熱表面上の温度勾配がより低くなる。
【００１９】
装置が、ハウジングにより制限され、特に真空にすることのできる作業域であって、その中に、基板保持手段、塗布手段、および加熱手段が少なくとも部分的に配置され、それにより、ハウジングが、流体により溶解されて、出口を介して流体からの混合物を生成するポリマー層を含む、作業域を備えることにより、環境は、流体中の高い反応性を有する物質から最適に保護される。
【００２０】
本発明の他の利点、特徴、および詳細は、好ましい諸実施形態の以下の記述から提供され、かつ諸図面に基づいている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第1の実施形態による本発明の装置の図式的な設計の横断面図である。
【図２】本発明の第2の実施形態による本発明の装置の図式的な設計を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図において、同じコンポーネントおよび同じ機能を有するコンポーネントは、同じ参照番号により参照される。
【００２３】
各場合において、図1および2は、基板8、特にウェーハから、ポリマー層18を、特に恒久的なフォトレジストを化学的に除去する装置を示している。以下でその他の形で述べない限り、以下で引用する装置のコンポーネントは、同様の設計または同様の機能を有しており、したがって、その設計および機能は、図1の例でまず説明される。
【００２４】
装置はハウジング1、1'からなり、それは、上部2、2'と、上部2、2'を担持するベース部3とから構成される。ハウジング1、1'はまた、代替的に、カバー、または側部のシール可能な開口部を備える一体形で設計することもできる。
【００２５】
ハウジング1、1'は、ポリマー層18が流体23により溶解される作業域15を囲んでいる。ハウジング1、1'の最も低い点に出口4が設けられ、それを通して、余分な流体23、または流体23と流体23により溶解されたポリマー層18との混合物が、特に図示されない真空システムにより吸引されるが、それと同時に、真空システムを、作業域15を真空にするために使用することもできる。さらに、分離器および/またはフィルタを出口4に設けることができる。
【００２６】
基板8は、基板保持手段22の試料保持器24により保持されており、例えば、試料保持器24の表面に設けられた吸引ウェブなど、通常使用される手段により、特に調整された位置に取り付けられる。調整された位置とは、基板8の中心Z、特に面積のその図心、または幾何平均が、軸5により回転できる基板保持手段22の回転軸R上にあることを意味する。
【００２７】
基板8は、その背面25を試料保持器24の表面上に置いている。背面25とは反対にある基板8の上面19上のポリマー層18は、塗布手段16、16'により流体23で浸される、特に表面全体が覆われる。塗布手段16、16'は、混合チャンバとして働く流体保管空間12へと1つまたは複数の物質および/または気体を導く導管11からなり、それにより、特定の割合が与えられ、かつ/または図示されない制御装置によって調整することができる。流体23の液体および/または気体の混合は、混合チャンバで行われる。導管11のそれぞれは、有利には、液体または気体を指定された温度にまで予熱するために、予熱システム(図示せず)により加熱可能であるように設計することができる。さらに、または代替的に、予熱システムを用いて、流体保管空間12を、特に流体23の最適な処理温度に近い温度にまで予熱する可能性が存在する。制御システムを用いると、流体23は、フィーダ10、10'を介してポリマー層18に塗布され、自動的に、または基板保持手段22の回転により均一に分散される。
【００２８】
有利な実施形態によれば、試料保持器24は、基板8に対して可能な限り多くの断熱が行われるように、または試料保持器24が、さらなる加熱システムを備えるように設計される。
【００２９】
好ましい実施形態によれば、試料保持器24は、特に球形の表面により、または試料保持器のタブの中へ挿入されるいくつかの球体26により形成された、背面25に当たるいくつかの接触点を有しており、それにより、断熱媒体として空気または真空を用いて、断熱作用が最適化される。
【００３０】
代替の実施形態によれば、試料保持器24は、少なくとも部分的に、低い熱伝導性を有する材料から製作することができる。
【００３１】
流体23をポリマー層18に塗布した後、ポリマー層18は、加熱手段17、17'により、流体23の最適な処理温度にまで加熱される。加熱手段17、17'は、特に、制御システムにより制御されて、ポリマー層18の上面9に垂直に移動できる少なくとも1つのガイドアーム13、13'から構成される。ガイドアーム13、またはガイドアーム13'の下側端部で、加熱システム14、14'は、上面9に対して平行に方向付けられ、また調整可能な温度で加熱コイル27により加熱できる加熱表面20、20'に取り付けられる。
【００３２】
加熱コイル27に代えて、本発明の代替の実施形態では、赤外線加熱または誘導加熱を行うことも可能である。ポリマー層18に塗布される流体23に接触する加熱表面20、20'は、好ましくは、流体中に浸漬されることが重要である。
【００３３】
本発明のより有利な実施形態では、加熱表面20、20'とポリマー層18との間の距離を測定するための距離測定が、加熱システム14、14'で行われる。
【００３４】
図1で示す実施形態では、加熱システム14は、ポリマー層18の直径Hの約半分の直径Dを有する。したがって、加熱表面20は、横断面でポリマー層18の直径Hの半分にわたり延びており、それにより、加熱表面20の1つの縁部28を、ポリマー層18の縁部29の領域に配置して、基板8が、回転軸Rの周りで基板保持手段22により回転したとき、遅くとも、回転軸Rの周りで基板8が1回完全に回転した後に、ポリマー層18または流体23は、加熱表面20に対して完全に露出されるようにする。
【００３５】
図2で示す本発明の実施形態の場合では、加熱システム14'の直径D'は、ポリマー層18の直径Hとほぼ同じ寸法であり、したがって、加熱表面20'は、基本的には、ポリマー層18の上面9の表面に一致する。これは、流体23がより迅速に加熱される利点を有する。この点において、フィーダ10'の設計がより高価になるが、それは、図示された実施形態では、フィーダ10'は、ほぼ中心Zの領域で流体23をポリマー層18に塗布できるように、中心Zの領域で加熱システム14'を通るからである。
【００３６】
ガイドアーム13、13'は、例えば、制御システムにより制御されるリニアモータにより駆動することができ、それにより、駆動装置を有利に構成するために、ガイドアーム13、13'は、ハウジング1、1'を通り作業域15の外側に配置される。この場合、この経路を介して、作業域15から何も漏れることがないように、シール6によりガイドアーム13、13'をシールすることが特に有利である。この点において、同時に、作業域15の寸法は最小化され、より高い、一定の真空を加えることが可能になる。
【００３７】
軸5がハウジング1、1'を貫通するように設計され、シール6もそこに設けられるように、軸5およびその回転駆動装置(図示せず)を作業域15の外側に配置することも有利である。
【００３８】
流体23、および/または流体23と流体により溶解したポリマー層18のポリマーとからなる混合物が、出口4へと進みやすくするために、勾配を作るための勾配システム7が斜面の形でここに設けられる。勾配システム7はまた、ベース部3をそれに応じて形成することにより提供することができる。
【００３９】
ポリマー層18が流体23により溶解され、かつ任意選択で、基板保持手段22の回転により遠心力で除かれた後、基板8の浄化が、特にそのために提供される水および/または溶剤および/または化学製品を用いて行われるが、それらは、塗布手段16、16'により基板8に加えられる。本発明の代替の実施形態によれば、塗布手段16、16'中の流体23の化学的残留物で浄化液を汚染することのないように、浄化液のための別個の塗布システムが提供される。
【００４０】
さらに、基板のベース面、特に基板8の縁部を浄化するための別個の浄化システム21が設けられ、それにより、基板8の回転中に基板8の周辺上の位置で、基板保持手段22により浄化が行われることが好ましい。
【００４１】
さらに、本発明の一実施形態では、高温による酸化または着火反応を阻止するために、不活性ガス、特に窒素を用いて、基板8の上面、および/または加熱システム14、14'を洗い流すことが行われる。
【符号の説明】
【００４２】
1、1'  ハウジング
2、2'  上部
3  ベース部
4  出口
5  軸
6  シール
7  勾配システム
8  基板
9  上面
10、10'  フィーダ
11  導管
12  流体保管空間
13、13'  ガイドアーム
14、14'  加熱システム
15  作業域
16、16'  塗布手段
17、17'  加熱手段
18  ポリマー層
19  上面
20、20'  加熱表面
21  別個の浄化システム
22  基板保持手段
23  流体
24  試料保持器
25  背面
26  球体
27  加熱コイル
28  縁部
D、D'  直径
H  直径
R  回転軸
Z  中心
【図１】
2011233902.tif 000003
【図２】
2011233902.tif 000004