(57)【要約】【課題】蒸気等の流体を用いてレジスト等の不要物を処理対象物から除去するプロセスにおいて、より効率的に容易で確実に短時間で処理できる装置と方法とを提供する。【解決手段】処理対象面を有する対象物について、剥離／洗浄／加工のいずれかを含む処理を行うための対象物処理装置であって、対象物の処理対象面に向けて、所定の流体を噴き付けるための噴き出し部と、噴き出し部から噴き出される流体の流れを処理対象面側で案内するための流体ガイド部と、を備え、流体ガイド部は、その内部に流体を流すための流通部を有する中空立体形状をなして、その流通部に連なって処理対象面に向かう外周端部側には、前記処理対象面と略平行となる対面型ガイド面を備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象面を有する対象物について、剥離／洗浄／加工のいずれかを含む処理を行うための対象物処理装置であって、
前記対象物の処理対象面に向けて、所定の流体を噴き付けるための噴き出し部と、
前記噴き出し部から噴き出される流体の流れを前記処理対象面側で案内するための流体ガイド部と、を備え、
前記流体ガイド部は、その内部に流体を流すための流通部を有する中空立体形状をなして、その流通部に連なって前記処理対象面に向かう外周端部側には、前記処理対象面と略平行となる対面型ガイド面を備える、ことを特徴とする対象物処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の対象物処理装置において、
前記対面型ガイド面と前記処理対象面との間を流れる流体によって、前記処理対象面上にベルヌーイ力が発生するように設定される、ことを特徴とする対象物処理方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の対象物処理装置において、
前記対象物は、処理対象面に不要物を有する半導体装置である、ことを特徴とする対象物処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかに記載の対象物処理装置において、
前記流体ガイド部は、略円筒状／略円錐立体状／略スカート状のいずれかの立体形状をなして、前記対面型ガイド面は、リング形状または中空円環形状にして構成される、ことを特徴とする対象物処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４いずれかに記載の対象物処理装置において、
前記流体ガイド部と前記処理対象面との間に、流路介在ユニットを配設した、ことを特徴とする対象物処理装置。
【請求項６】
処理対象面を有する対象物について、剥離／洗浄／加工のいずれかを含む処理を行うための対象物処理方法であって、
前記対象物の処理対象面に向けて、噴き出し部から所定の流体の噴き付けを行い、
前記噴き付けは、噴き出される流体の流れを前記処理対象面側で案内する流体ガイド部を介して行い、
前記流体ガイド部は、その内部に流体を通すための流通部を有する中空立体形状をなして、その流通部に連なって前記処理対象面に向かう外周端部側には、前記処理対象面と略平行となる対面型ガイド面を備え、
前記対面型ガイド面と前記処理対象面との間を流れる流体によって、前記処理対象面上でベルヌーイ力を働かせて、前記対象物の処理対象面を処理する、ことを特徴とする対象物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ等の対象物に剥離や洗浄等の処理を施すための装置および方法にかかり、より詳細には、対象物を効率良く処理するための剥離・洗浄プロセスの制御に関するものである。
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）、プリント基板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エッチング工程で被着したポリマ残渣等の不用物を剥離して除去するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、これらの対象物の表面にレジストを塗布し、リソグラフィ、エッチング或いはイオン注入等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、これらの対象物の表面に被着しているレジスト膜やポリマ残渣等の不用物を除去する処理が行なわれる。
【０００３】
従来からあるレジスト膜等不用物の除去技術としては、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ング方法、有機溶媒（フェノール系・ハロゲン系・アミン系など溶媒）で膜体を加熱溶解除去させる方法、濃硫酸・過酸化水素による加熱溶解方法などがある。
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ー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。
加えて、最先端の半導体デバイスにおいてはプラズマによるプラズマダメージ、紫外線光ダメージがデバイスの性能に悪影響を与えることから代替技術が求められている。
【０００４】
そして、付帯設備と制御装置が複雑となり大型化やコスト高などの問題点があったり、また、大量の薬液・高温薬液制御・廃液・排水等の多くの付帯設備ならびに環境対策が必要となるなどの問題が生じ、今後研究開発や設備投資を検討するための対象物処理装置としては消極的にならざるを得ないものであった。
そのため、レジスト膜等の不用物を除去する技術を含んで精密表面を処理する技術分野においては、プラズマ、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加熱温水及び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。
【０００５】
＜従来の技術＞
蒸気を用いてレジストを剥離する方法が従来から行われてきており、そのキーファクターとしては、大きく見て次の３点が挙げられる。
１）浸透し易い分子サイズの小さな水の分子として高圧水蒸気を用いると、レジスト等の高分子膜をも透過することが可能になり、レジストの密着面に密着性低減効果のある水分子を効率よく供給することが可能となる。
２）界面での密着性低減は、蒸気から分子密度の高い液体状態になることがより効果的である。
３）密着性が落ちたレジストを剥離するために、物理的にアシストする必要があり、高流速のガス（蒸気等）およびミスト等、或いはこれに不活性ガスを加えた物理力を利用すると、更に剥離性が向上する。
【０００６】
図４は、従来の対象物処理で用いられる流体噴き出し用のノズル装置の一例を示す断面による構造説明図である。
ここでのノズル装置３００は、噴き出し本体部３０・噴き出し用流路３０ａ・噴き出し口３０ｂ・流路３１ａ・流路３１ｂを備えており、流路３１ａからの流体Ａと流路３１ｂからの流体Ｂとを噴き出し用流路３０ａで混合して、噴き出し口３０ｂより噴き出し流体３２として外部に噴き出すノズル噴出装置である。また、この図４での処理対象物は半導体用ウェハー５０であって、レジスト剥離等の処理がなされる対象として処理対象面５０Ａを有し、この処理対象面５０Ａ上には剥離処理の対象となるレジスト部５１がある。
このノズル装置３００の噴き出し口３０ｂは処理対象面５０Ａの略鉛直方向にあって、処理対象面５０Ａと対面するように設けられており、この噴き出し口３０ｂより噴き付けられる噴き出し流体３２は、直接的にレジスト部５１に対して略鉛直方向から噴射される。それにより、レジスト剥離の処理が行われ、ウェハー５０の処理対象面５０Ａ上では、剥離物５１ａが取り除かれて、その下にある電極５１ｂが露出されてくる。
【０００７】
＜本発明が改善しようとする従来技術の問題点＞
１．高圧蒸気と超純水をノズル内で混合してウェハー上に噴き付けるタイプの従来型ノズル装置（図４）を用いた方法は、主として蒸気(流体)の運動量で剥離させるものであって、ノズルの直下のみで蒸気のレジスト浸透が行われて、水分子を浸透させるための加圧領域が狭く、レジストおよびシリコンデバイスウェハー界面での水の剥離効果に対して、必ずしも十分な反応時間が稼げなかった。
２．従来の図４のようなノズル装置では、レジストの密着性低減効果が不十分となりやすいので、運動量または流速を増やすことすなわち物理的剥離アシスト（高流速のガスやミスト及びキャビテーション）を強化させることが必要となり、このため、下地デバイスパターンとレジストとの選択比がとりづらくなって、パターン破壊が微細化への障壁となっていた。
３．上記の物理的剥離アシスト（高流速のガスやミスト、或いは不活性ガスを加えた流体による運動量）の強化は、さらに摩擦帯電によるチャージアップダメージを誘発しており、微細デバイスへの応用が制限されることとなる。
４．従来の図４のようなノズル装置で高圧水蒸気を用いるときには、浸透性は向上するものの、レジストの硬化が進行しやすくなり、この結果として、レジスト剥離がしづらい状態となり、プロセスウィンドーのトレードオフが存在していた。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２５０７７３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、水・水蒸気・水ミスト体・活性ガスなどの流体を用いてレジスト等の処理対象物を剥離するプロセスにおいて、上記した従来技術の問題点を改善することを主眼として、噴き付ける流体の流速を増して剥離性能を上げたいときであっても処理物にダメージを与えることがなくて、しかも処理面の加圧領域を広げることができる優れたノズル構造を提供することができ、より効率的で処理効果の高い対象物処理装置及び対象物処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、上記課題を解決するため、本発明の対象物処理装置は、次のような手段を用いる。
（１）処理対象面を有する対象物について、剥離／洗浄／加工のいずれかを含む処理を行うための対象物処理装置であって、
前記対象物の処理対象面に向けて、所定の流体を噴き付けるための噴き出し部と、
前記噴き出し部から噴き出される流体の流れを前記処理対象面側で案内するための流体ガイド部と、を備え、
前記流体ガイド部は、その内部に流体を流すための流通部を有する中空立体形状をなして、その流通部に連なって前記処理対象面に向かう外周端部側には、前記処理対象面と略平行となる対面型ガイド面を備える対象物処理装置とした。
【００１１】
（２）(１)の対象物処理装置において、
前記対面型ガイド面と前記処理対象面との間を流れる流体によって、前記処理対象面上にベルヌーイ力が発生するように設定される。
（３）(１)または(２)の対象物処理装置において、
前記対象物は、処理対象面にレジスト及ポリマー等、残渣物を有する基板、例えば半導体用ウェハー、プリント基板、液晶基板等の半導体装置である。
（４）(１)〜(３)いずれかの対象物処理装置において、
前記流体ガイド部は、略円筒状／略円錐立体状／略スカート状のいずれかの立体形状をなして、前記対面型ガイド面は、リング形状または中空円環形状にして構成される。
（５）(１)〜(４)いずれかの対象物処理装置において、
前記流体ガイド部と前記処理対象面との間に、流路介在ユニットＤを配設した。
【００１２】
（６）処理対象面を有する対象物について、剥離／洗浄／加工のいずれかを含む処理を行うための対象物処理方法であって、
前記対象物の処理対象面に向けて、噴き出し部から所定の流体の噴き付けを行い、
前記噴き付けは、噴き出される流体の流れを前記処理対象面側で案内する流体ガイド部を介して行い、
前記流体ガイド部は、その内部に流体を通すための流通部を有する中空立体形状をなして、その流通部に連なって前記処理対象面に向かう外周端部側には、前記処理対象面と略平行となる対面型ガイド面を備え、
前記対面型ガイド面と前記処理対象面との間を流れる流体によって前記処理対象面上でベルヌーイ力を働かせて、前記対象物の処理対象面を処理する対象物処理方法とした。
【発明の効果】
【００１３】
・本発明による装置および方法は、従来からある運動量や流速を用いるノズル手段によって処理物を剥離させる手法とは異なり、ベルヌーイ力を利用した剥離方法である。そのため、ノズルの直下箇所のみをその処理範囲とするのではなく、より広範囲に処理面への蒸気のレジスト浸透が行われ、水分子を浸透させるための加圧領域がたいへん広くなり、レジストおよびシリコンデバイスウェハー界面での水の剥離効果に対して、十分な反応時間を稼ぐことができる。
・従来のノズル手段では、運動量または流速を増やすことすなわち物理的剥離アシストを強化させることで、下地デバイスパターンとレジストとの選択比がとりづらくなって、パターン破壊が微細化への障壁となっていたが、本発明によればそのようなことはなくなり、さらに摩擦帯電によるチャージアップダメージを誘発することがなく、微細デバイスへの応用が大いに期待されることとなる。
・従来のノズル手段で高温高圧水蒸気を用いたときには、浸透性は向上するが、レジストの硬化が進行しやすくなっていたが、本発明によればそのようなことはなくなり、さらに摩擦帯電によるチャージアップダメー、プロセスウィンドーのトレードオフを生じることもなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、添付した図面を参照して説明する。まず図１は、本発明による対象物処理装置としてのノズル装置１００による処理の様子を説明する図であって、図１(１)はノズル装置１００の断面による処理の説明図、図１(２)は流体ガイド部であるアダプター１８の外観斜視図である。また、図２は、本発明による対象物処理装置としてのノズル装置２００を説明する図であり、図２(１)はノズル装置２００の断面による処理の説明図、図２(２)は流体ガイド部であるアダプター２８の外観斜視図であり、さらに図３は、本発明による対象物処理装置の別の例として、流体ガイド部と前記処理対象面との間に流路介在ユニットＤを配設したノズル装置１００’を説明する図である。
【００１５】
まず図１を参照するに、本発明による対象物処理装置であるノズル装置１００は噴き出し本体部１０を備え、噴き出し用流路(１０ａ・１０ｂ)を経由して、噴き出し口１０ｂより噴き出し流体１２を外部に噴き出す装置である。このノズル装置１００では、噴き出し用流路１０ｂにおいて、上方にある噴き出し用流路１０ａからの流体Ａと、側面に設けられた別の流路１１ａからの流体Ｂとを混合し、噴き出し口１０ｂより半導体用ウェハー５０の処理対象面５０Ａに向けて略鉛直方向から噴き出し流体１２として噴射する。
【００１６】
そして、図１に示す本発明によるノズル装置１００では、噴き出し流体１２を噴き付けるための噴き出し口１０ｂと処理対象面５０Ａとの間に流体ガイド部(アダプター)１５を設けており、この噴き出し口１０ｂから噴き出される噴き出し流体１２の流れを、この処理対象面の側で案内することができる。
この流体ガイド部１５は、噴き出し本体部１０の下端部と一体的になるよう連結接続される構成部材であり、その内部で流体を流すための流通部１５ａを有した中空の立体形状をなす。また、その流通部１５に下方向に連なって処理対象面５０に向かう外周端部側には対面型ガイド部１５ｂを備え、対面型ガイド部１５ｂの下面は、処理対象面１５Ａと略平行となる対面ガイド面α１を備えている。図１(２)に示すように、流体ガイド部１５の流通部１５ａは円筒形状であって、これに続く対面型ガイド部１５ｂは円筒形状の端部から円周外側に突出した鍔部のような形状をなし、対面型ガイド部１５ｂの下面は対面型ガイド面α１となっていて、リング形状または円環形状の面をなしている。
【００１７】
本発明によるノズル装置１００では、噴き出し本体部１０の構造や流体の各種設定条件(流体の種類・噴出圧力・温度・混合手段など)、および流体ガイド部１５の構造設計とその組み合わせ設定などによる複合的な技術設計により、対面型ガイド部１５ｂの対面ガイド面α１と処理対象面５０ａとの配置関係によって生じる間隔部１６およびその近傍位置において、高速な処理対象面上に略平行な流れすなわち高速面上流体(β１)を生じさせることができ、この高速面上流体β１によってベルヌーイ力(γ１)が発生するように設定されることができる。
【００１８】
図１(１)のノズル装置１００において、噴き出し口１０ｂは処理対象面５０Ａの上方の鉛直方向にあって、処理対象面５０Ａと対面しており、この噴き出し口１０ｂより噴き付けられる噴き出し流体１２は、レジスト面５０Ａ上の剥離部５３の方向に向けて噴射される。この噴き出し流体１２は、流体ガイド部１５の流通部１５ａの内部を通過してレジスト面部５０Ａ上に到達すると、流体ガイド部１５に添って急速にレジスト面部５０Ａ上の中心位置から円周外側方向に移動されることとなり、対面ガイド面α１と処理対象面５０Ａの間の間隔部１６を通過して移動するとき、高速な処理対象面上と略平行する流れすなわち高速面上流体(β１)が生じることとなる。
【００１９】
この高速面上流体β１の流れは、ベルヌーイ力が発生するような流れとして装置設計がなされることができ、このベルヌーイ力(γ１)は、処理対象面上にある剥離物を浮かせるための大きな浮力となりうる。図１(１)では、間隔部１６または間隔部１６のより外周外側位置にある処理対象面５０Ａ上の剥離部５２において、ベルヌーイ力(γ１)は大きな上方向の剥離力として作用するので、ウェハー５０の対象処理面５０Ａ上にある剥離物５２ａを除去して電極５２ｂを露出する剥離処理を、極めて容易でかつ効果的に行うことができる。
【００２０】
さて次の図２は、本発明による対象物処理装置の別の実施例として示すノズル装置２００である。このノズル装置２００においては、流体ガイド部２５の部材構成が先のノズル装置１００のそれと異なるものの、他の構成部材は同じである。このノズル装置２００では、噴き出し流体２２を下方に噴き出すための噴き出し口２０ｂと処理対象面５０Ａとの間には流体ガイド部２５が備えられており、この流体ガイド部２５は、噴き出し本体部２０の下端部の流路に合わせて一体的になるよう連結接続される構成部材であって、その内部に流体を流すための流通部２５ａを有して全体としてはスカート形状をなしている。その流通部２５に下方向に連なって処理対象面５０Ａに向かう外周端部側には対面型ガイド部２５ｂを備え、この対面型ガイド部２５ｂの下面は、処理対象面５０Ａと略平行となる対面ガイド面α２を備えている。
【００２１】
図２(２)に示した流体ガイド部２５は、その流通部２５ａは下方向に裾広がりとなるスカート形状であって、下端側には対面型ガイド部２５ｂを備える。その下面は対象処理面５０Ａに向かう対面型ガイド面α２となっていて、下方向より見るとリング形状または円環形状の平面をなしている。なお、流体ガイド部２５の上端円形面の径ｍは、図２(１)では噴き出し本体部２０の下端部の外径に合わせた寸法となっているが、これに限られるものではなく、噴き出し口２０ｂの径に合わせてもよいし、またそれより大きくてもよく、噴き出し本体部２０の下端部に合わせて適宜なものを設計することができる。
【００２２】
このノズル装置２００においても、噴き出し本体部１０の構造や流体の各種設定条件(流体の種類・噴出圧力・温度・混合手段など)、および流体ガイド部１５自体の構造設計とその組み合わせ設定などによる複合的な技術設計により、対面型ガイド部１５ｂの対面ガイド面α１と処理対象面５０ａとの配置関係によって生じる間隔部１６およびその近傍位置において、高速な処理対象面上で平行する流れすなわち高速面上流体(β２)を生じさせることができ、この高速面上流体β２によってベルヌーイ力(γ２)が発生するように装置が設計されるとよい。
【００２３】
この高速面上流体β２の流れによってべルヌーイ力(γ２)が発生されると、処理対象面５０Ａ上で剥離物の除去を推進する大きな浮力となりうる。図２(１)では、間隔部２６または間隔部２６より外周外側位置２６’にある処理対象面５０Ａ上の剥離部５２において、ベルヌーイ力(γ１)は大きな上方向の剥離力(γ２)として作用するので、ウェハーの対象処理面５０Ａ上にある剥離物５２ａの除去と電極５２ｂを露出するような剥離処理を、極めて容易に効果的に行うことができる。
【００２４】
さて、図３(１)は本発明による対象物処理装置の他の実施例であり、流体が噴き出される流路において、ダメージ防止や流路の案内を行うための流路介在ユニットＤを配設したノズル装置１００’である。このノズル装置１００’では、流路介在ユニットＤがその取り付け部材ｄによって流体ガイド部１５の内壁に取り付けられているほかは、先のノズル装置１００と同じ構成である。
【００２５】
このノズル装置１００’では、噴き出し流体１２を噴き出すための噴き出し口１０ｂと処理対象面５０Ａとの間にある流体ガイド部１５の内部に流路介在ユニットＤを備えており、噴き出し口１０ｂから真っ直ぐ噴き出された噴き出し流体１２の勢いが、この流路介在ユニットＤにぶつかることで、処理対象面５０Ａへの物理力である衝撃を緩和またはカットすることができ、そして、噴き出し流体１２のその後に流れる方向・流路・速度などを調整することができる。
【００２６】
図３(２)に示した図は、流体ガイド部１５内に配置された流路介在ユニットＤの各種の具体的な変形例を示した図であり、左図は薄厚平板状のコイン状ユニット、中図は流路の案内機能を備える凸型の山形ユニット、右図は鍔付きで凸型帽子型の山形ユニットをそれぞれに示すものであり、この他にも種々様々に設計されてよい。
また、図３(３)に示した図は、流路の中央位置に介在ユニットＤが取り付けられた流体ガイド部１５を下方から見た外観斜視図である。この流路介在ユニットＤは、複数の取り付け体ｄによって流体ガイド部１５の内壁の端部に固定され、配置設定がなされる。なお原理的には、この介在ユニットＤが流体ガイド部１５内の定位置に固定されている必要はなく、処理対象面５０Ａ上に配置または載置されていてもよいのは、勿論のことである。
【００２７】
以上のように、本発明による対象物処理装置およびその方法を用いることによって、処理する対象処理面とノズル装置との間に、流体が流通する間隙を作って、そこに高速で蒸気流体を流すことにより、ベルヌーイ力による効果的な浮力（剥離力）を生じさせることができる。よって、ベルヌーイ力を用いたウェハーの剥離手段を容易に設計して設定することができ、従来装置や方法のように、直流ガス流の運動量により剥離されるのではないので、増加された流速によって処理対象物にダメージを与えることがなくなり、剥離の対象となる加圧処理領域を大変広く設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の対象物処理装置及び方法によれば、半導体用ウェハーのレジスト剥離等に関連する技術分野において、多くの適用や貢献をすることができる。具体的には、半導体製造装置の剥離／洗浄プロセス用ノズル装置として用いられるとよく、半導体エッチング処理後における後処理工程に用いるプロセス処理、シリコン・酸化膜およびメタル界面処理プロセス、有機物・レジスト・ポリマー等の生成物の剥離洗浄プロセス、剥離洗浄プロセス、化学薬液や溶剤を使用せずに超純水のみで可能なプロセスなどにおいて、その適用および活用が極めて容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による実施の形態のひとつとして、対象物処理装置であるノズル装置１００を断面により示す構造説明図である。
【図２】本発明による別の実施の形態として、対象物処理装置であるノズル装置２００を断面により示す構造説明図である。
【図３】本発明による実施の形態として、流路介在ユニットＤを備えるノズル装置１００’を示す構造説明図である。
【図４】従来によるノズル装置の例として、ノズル装置３００を断面により示す構造説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１００、２００、１００’    ノズル装置
１０ａ、噴き出し用流路
１０ｂ、２０ｂ  噴き出し口
１２、２２    噴き出し流体
１０、２０    噴き出し本体部
１５、２５    流体ガイド部（アダプター）
１５ａ、２５ａ    流通部
１５ｂ、２５ａ    対面型ガイド部
α１、α２      対面ガイド面
１６、２６    間隔部
β１、β２    高速面上流体
γ１、γ２    ベルヌーイ力
５０    半導体用ウェハー
５０Ａ  処理対象面
５２、５３    剥離部
５２ａ  剥離物
５２ｂ  電極
Ｄ    流路介在ユニット
ｄ    取り付け体
【図１】
2005191261.tif 000003
【図２】
2005191261.tif 000004
【図３】
2005191261.tif 000005
【図４】
2005191261.tif 000006