(57)【要約】【課題】  処理対象物からレジスト等の不要物を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することのできる装置及び方法を提供する。【解決手段】  対象物の処理対象面上の不要物を除去する処理を行うための対象物処理装置は、対象物処理装置内に対象物を配置する手段と、対象物処理装置内を所定の温度、湿度度及び圧力に設定する制御手段と、対象物処理装置内の冷却用物質によって、配置された対象物を冷却する冷却手段と、対象物の処理対象面を所定の加熱加湿加圧雰囲気下に置いて、処理対象面上の不要物に水分の浸透を促進する第１の処理手段と、常圧或いは減圧下において対象物の処理対象面に温水または水ミストのいずれかを供給するか、またはこれに不活性ガスを加えて供給するかする水加圧供給手段によって、処理対象面上の不要物の除去を促進する第２の処理手段と、対象物の処理対象面に常温或いは加熱した不活性ガスを供給する手段によって、処理対象物を乾燥する第３の処理手段と、を備える。【選択図】      図２
2005191251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の処理対象面上の不要物を除去する処理を行うための対象物処理装置であって、
前記対象物処理装置内に前記対象物を配置する手段と、
前記対象物処理装置内を所定の温度、湿度及び圧力に設定する制御手段と、
前記対象物処理装置内の冷却用物質によって、配置された前記対象物を冷却する冷却手段と、
前記対象物の処理対象面を所定の加熱加湿加圧雰囲気下に置いて、前記処理対象面上の不要物に水分の浸透を促進する第１の処理手段と、
常圧或いは減圧下において前記対象物の処理対象面に、温水／水ミストのいずれかを供給するか、またはこれに不活性ガスを加えて供給するかする水加圧供給手段によって、前記処理対象面上の不要物の除去を促進する第２の処理手段と、
常圧或いは減圧下において前記対象物の処理対象面に常温或いは加熱した不活性ガスを供給する手段によって、前記処理対象物を乾燥する第３の処理手段と、
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、
前記第１の処理手段は、前記処理対象面上の不要物の密着性を弱めるための処理手段であり、
前記第２の処理手段は、前記第１の処理手段に続く、密着性が弱まった前記不要物を除去するための処理手段であり、
前記第３の処理手段は、前記第２の処理手段に続く前記対象物を乾燥するための処理手段である、ことを特徴とする対象物処理装置。
【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、
前記対象物処理装置内の前記温度、湿度及び圧力については、前記温度は８０〜１６０℃、前記湿度は５０〜１００％、前記圧力は−０.５０〜１.００ＭＰａの数値範囲で設定自在にして構成される、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、
前記冷却手段は、冷却用液体あるいは気体を供給して排出する手段、またはそれを循環させる手段を含む、ことを特徴とする対象物処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の対象物処理装置において、
前記冷却手段は、前記第１の処理手段および／または前記第２の処理手段と組み合わせて用いられる、ことを特徴とする対象物処理装置。
【請求項６】
請求項１〜５いずれかに記載の対象物処理装置において、
前記対象物処理装置内に配置される前記対象物は、その処理対象面が、1)上または下向きの水平方向配置、2)上または下向きの角度付配置、3)鉛直方向配置、のいずれかの配置状態になるよう設定される、ことを特徴とする対象物処理装置。
【請求項７】
対象物の処理対象面上の不要物を除去する処理を行うための対象物処理方法であって、
前記対象物処理装置内に前記対象物を配置する手段と、
前記対象物処理装置内を所定の温度、湿度及び圧力に設定する制御手段と、
前記対象物処理装置内の冷却用物質によって、配置された前記対象物を冷却する冷却手段と、
前記対象物の処理対象面を所定の加熱加湿加圧雰囲気下に置いて、前記処理対象面上の不要物に水分の浸透を促進する第１のステップと、
前記対象物の処理対象面に、温水／水ミストのいずれかを供給するか、またはこれに不活性ガスを加えて供給するかする水加圧供給手段によって、前記処理対象面上の不要物の除去を促進する第２のステップと、
常圧或いは減圧下において前記対象物の処理対象面に常温或いは加熱した不活性ガスを供給する手段によって、前記処理対象物を乾燥する第３のステップと、を備え、
前記第１のステップの後に前記第２ステップが、第２のステップの後に第３のステップが行われる、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、洗浄、乾燥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・乾燥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要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要物を除去する処理が行なわれる。
従来からあるレジスト膜等不要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。
【０００３】
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。それに加えて、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】
さらに、レジスト膜等を除去するための付帯設備と制御装置には、設備の複雑化、大型化、コスト高などの問題点があったり、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ており、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、従来から用いられている装置を採用することには、消極的にならざるを得ないものであった。
【０００５】
そして、上記したようなレジスト膜を剥離するための工程においては、とりわけその剥離が難しいとされるのは、高濃度にイオン注入されたレジストの場合であり、この場合には、アッシング工程後の薬液処理時間および薬液コストに大きな負担がかかるとともに、このレジスト膜剥離工程は前工程に属するためにゲート等へのダメージがあることも問題となっていた。
【特許文献１】特開平１０−１１６８０７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、レジスト等の処理対象面にある不要物を除去するプロセスにおいて、上記した従来技術の問題点を解決して、より効率的に容易で確実に短時間で処理することのできる対象物処理装置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】
【０００７】
本願発明による対象物処理装置および対象物処理方法は、上記課題を解決するため、次のような手段を用いる。
本願発明は、加圧容器の中でレジスト及びポリマー残渣内に水分を浸透させ、常圧或いは減圧された容器の中で、加圧された温水或いは水ミストをウェハ上に流し、その物理的な力により当該レジスト及びポリマー残渣を剥離・除去し、常圧或いは減圧された容器の中で、加熱された不活性ガスにより乾燥する装置または方法であって、従来のようにノズルから噴出物を対象物に直接噴射して処理するのではなく、対象物は装置内の加圧、常圧及び減圧に制御された雰囲気中に単に配置または載置されるだけで、処理効果を上げられることを主眼とするものである。
【０００８】
（１）対象物の処理対象面上の不要物を除去する処理を行うための対象物処理装置であって、前記対象物処理装置内に前記対象物を配置する手段と、前記対象物処理装置内を所定の温度、湿度及び圧力に設定する温度湿度圧力制御手段と、前記対象物処理装置内の冷却用物質によって、配置された前記対象物を冷却する冷却手段と、前記対象物の処理対象面を所定の加熱加湿加圧雰囲気下に置いて、前記処理対象面上の不要物に水分の浸透を促進する第１の処理手段と、前記対象物の処理対象面に、温水／水ミストのいずれかを供給するか、またはこれに不活性ガスを加えて供給するかする水加圧供給手段によって、前記処理対象面上の不要物の除去を促進する第２の処理手段と、前記対象物の処理対象面に常温或いは加熱した不活性ガスを供給する手段によって、前記処理対象物を乾燥する第３の処理手段と、を備える対象物処理装置とした。
また、この第１の処理手段と第２の処理手段と第３の手段とはそれぞれが独立する手段であって、別々に用いても、それらを組み合わせても、同時に用いてもよいので、これら３つの手段を対象物に合わせて自在に設定することができる。
なお、対象物の処理対象面に温水または水ミストを供給するにあたっては、加圧した温水または水ミスト、加圧しない温水または水ミストのいずれを用いてもよい。
【０００９】
（２）(１)の対象物処理装置において、
前記第１の処理手段は、前記処理対象面上の不要物の密着性を弱めるための処理手段であり、前記第２の処理手段は、前記第１の処理手段に続く、密着性が弱まった前記不要物を除去するための処理手段であり、前記第３の処理手段は、前記第２の処理手段に続く前記対象物を乾燥する手段として構成される。
（３）(１)または(２)の対象物処理装置において、
前記対象物処理装置内の前記温度及び圧力については、前記温度は８０〜１６０℃、前記湿度は５０〜１００％、前記圧力は−０.５０〜１.００ＭＰａの数値範囲で設定自在にして構成される。
本願発明の対象物処理装置はこのような構成であるので、加圧から減圧までをカバーする圧力設定自在な加減圧チャンバーとして形成することができる。この加減圧チャンバーにより、各処理対象物に合わせた適正な圧力設定による処理が可能となるので、不要物の剥離性が格段に向上させることができる。
【００１０】
（４）(１)〜(３)の対象物処理装置において、
前記冷却手段は、冷却用液体あるいは気体を供給して排出する手段、またはそれを循環させる手段を含む。
（５）(４)の対象物処理装置において、
前記冷却手段は、前記第１の処理手段およびまたは前記第２の処理手段と組み合わせて用いられる。
【００１１】
（５）(１)〜(５)の対象物処理装置において、
前記対象物処理装置内に配置される前記対象物は、その処理対象面が、1)上または下向きの水平方向配置、2)上または下向きの角度付配置、3)鉛直方向配置、のいずれかの配置状態になるよう設定される。
【００１２】
（６）対象物の処理対象面上の不要物を除去する処理を行うための対象物処理方法であって、前記対象物処理装置内に前記対象物を配置する手段と、前記対象物処理装置内を所定の温度、湿度及び圧力に設定する温度湿度圧力制御手段と、前記対象物処理装置内の冷却用物質によって、配置された前記対象物を冷却する冷却手段と、前記対象物の処理対象面を所定の加熱加湿加圧雰囲気下に置いて、前記処理対象面上の不要物に水分の浸透を促進する第１のステップと、常圧或いは減圧された容器の中で、前記対象物の処理対象面に、温水／水ミストのいずれかを供給するか、またはこれに不活性ガスを加えて供給するかする水加圧供給手段によって、前記処理対象面上の不要物の除去を促進する第２のステップと、前記対象物の処理対象面に常温或いは加熱した不活性ガスを供給する手段によって、前記処理対象物を乾燥する第３の処理手段と、を備え、前記第１のステップの後に前記第２ステップが、前記第２ステップの後に第３ステップが行われる対象物処理方法とした。
【発明の効果】
【００１３】
１．従来の方法に比べ、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が稼ぐことができる。
２．下地デバイスパターンとレジストとの選択比がとりやすくなり、パターン破壊が微細化への障壁となることが無くなる。
３．物理的剥離アシストを強化することがなく、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広がる。
４．レジストが硬化してレジスト剥離がしづらい状態となることがなく、プロセスウィンドーのトレードオフがなくなる。
５．剥離終了後、前記対象物処理装置内を常圧或いは減圧にして、加熱窒素を密閉状態に保ち、前記対象物の上下から供給して乾燥することによって、ウォーターマークの発生を防ぐことが出来る。
６．従来のようにプラズマ、薬液を用いる必要がなくなり、現在問題となっているプラズマダメージ、薬液によるダメージがなくなる。
７．従来プラズマアッシャーと薬液処理装置の２種類の装置を必要としていたが、この技術により１台の装置で処理できることから、工程数を減らすことが出来る。
８．現在使用されている高価な薬液の使用がなくなり、製造コストを大幅に削減できる。
【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加圧チャンバー１００を説明する図であって、構成部材を分解してその構造を示している。また、図２はこの加圧チャンバー１００の断面による構造説明図である。なお、本願発明による加圧チャンバー１００は、チャンバー内部の加圧／減圧の設定が自在となる加減圧チャンバーとして構成される。
【００１５】
まず図１を参照するに、本発明による加圧チャンバー１００は、内部にウェハー４０を設置してその処理ができるような容器の形状をなしており、上部チャンバー１０と下部チャンバー２０とを接合金具３０で組み合わせ、内部には必要なスペースを有して一体化した立体的なユニット形状をなしている。
下部チャンバー２０は、上方開放で断面略Ｕ文字状であり、全体としては円筒立体容器形状をなし、対象物を受け入れるための下部本体２１と、上部チャンバー１０との接合のための下部鍔部２２とを備える。この下部鍔部２２は、下部本体２１の上方に開放する円筒端部から周囲外側へ突出する円環平板形状をなす。また、チャンバー本体２１内部には対象物設置部２３が設けられており、ここには薄板円盤形状のウェハー４０が略水平方向位置に配置される。そして、下部本体２１の内部には、外部流通管である通路２５と２６とを経由して、外部から必要な液体または気体を導入したり排出させたりすることができる。
【００１６】
上部チャンバー１０は、下方開放で断面略逆Ｕ文字状からなる円筒立体容器の蓋体形状をなし、内部のスペースには対象物または必要な構成部材を受け入れるための上部本体１１と、下部チャンバー２０の下部鍔部２２に合わせて連結接合するための上部鍔部１１とを備える。また、チャンバー本体１１では外部から流通管を経由して外部から必要な液体または気体を導入したり排出させたりすることができ、このための通路１３は、水等の液体または気体をウェハー４０に供給または噴出させるのに用いられる。
【００１７】
接合用部材３０は、円環形状の一端が開閉として取り付けるタイプ金具であり、上部チャンバー１０の上部鍔部１２と下部チャンバー２０の下部鍔部２２とを面合わせして接合するために用いられ、円環状の接合用部材３０の内側には、上部鍔部１２と下部鍔部２２とを重ね合わせて嵌入することが可能な凹溝形状からなる鍔部挿入溝３１を備えている。また、この接合用部材３０は、そのふたつ端部を係合または締め付けさせるための留め部３２と３３とを有しており、留め金具３４とそのネジ部３４’を介して、それら留め部３２と３３とを組み合わせて締付け係合させることができる。
なお、図２を参照するに、接合用部材３０の鍔部挿入溝３１・上部鍔部１２・下部鍔部２２が組み合わされて嵌め込まれた様子を示す断面図が、装置１００の左右端部の突出した構造として示されている。
【００１８】
図２は、本発明による対象物処理装置である加圧チャンバー１００であり、断面によってその構造を説明するための図である。
加圧チャンバー１００は、蓋体状の上部チャンバー１０と容器状の下部チャンバー２０とが重ね合わされて、円環状の接合用部材３０により組合されて接合されており、全体としては円環状の鍔部を介して上下二つ割の円筒容器形状からなる構造をなしている。
【００１９】
上部チャンバー１０の上部本体１１の上面には、外部とチャンバー内部とに通じる通路１３(１３ａ,１３ｂ,１３ｃ(混合部))が設けられており、これらの通路を経由して、水蒸気・純水・水ミスト体・気体(窒素等)などの単体または混合体を、設計上調整された圧力や温度などにしてチャンバー１００内に供給させ、このチャンバー１００内の温度／湿度／圧力／を所定の値に設定することができる。また、必要に応じて通路の出口にとしてノズル手段を用いることにより、噴出状態や圧力加減を適宜に設定することができる。
【００２０】
そして、下部チャンバー２０の下部本体２１の下面にも、外部とチャンバー内部とに通じる通路２５(２５ａ,２５ｂ,２５ｃ(混合部))および別の通路２６が設けられており、これらの通路を経由して、液体や気体などの物質を、その単体または混合体にしてチャンバー１００内に供給させることができる。これらの通路２５と通路２６とは、一方の通路２５の方を流動する物質の導入路(供給路)とし、また他方の通路２６を排出路として設計することができる。そして、その流動物質として冷却用の液体または気体を使用することにより、加圧チャンバー１００の内部に冷却用物質を供給して対象物を冷却したあと、それをまた循環させて排出させることができる。このような冷却手段は、処理物と直接接触して冷却させる他、下部チャンバー２０内部の温度などにも影響を与えるため、設計時には他の手段との組み合わせに応じて適宜に調整されるとよい。
【００２１】
図２に基づいて、加圧チャンバー１００の内部の構造を説明する。加圧チャンバー１００内部には、複数の内部構成部材(１４ａ, １４ｂ,２７ａ,２７ｂ,２７ｃ)と気密用の複数のＯリング１６とが組み合わされて配置されており、処理する対象物であるウェハー４０を配置する位置が設定されるとともに、内部構成部材間には物質の通路または充填空間とするためのスペース(１５, １５', ２８, ２８', ２８'')が確保されている。これらの内部構成部材には、耐熱性・耐衝撃性・気密性・耐薬品性などに優れる材料としてテフロン（登録商標）などの合成樹脂が用いられるとよい。
【００２２】
加圧チャンバー１００内に設けられるこれらのスペース(１５, １５', ２８, ２８', ２８'')は、薄厚円板形状のウェハー４０に合わせた形状とし、スペース(１５, １５', ２８)は薄厚円板または円筒の形状、スペース(２８', ２８'')は円環立体形状とするとよい。
加圧チャンバー１００の内周壁面・上面・下面には、内部構成部材(１４ａ, １４ｂ, ２７ａ)がそれら内面に密着して被覆するようにして配設されており、加圧チャンバー１００のほぼ中央位置には、ウェハー４０が内部構成部材(２７ｃ, １４ｂ)によって上下で挟持されてその位置が決定され、薄厚板状のウェハー４０が水平面方向に載置されるように設定がなされている。
【００２３】
ウェハー４０の上部側には、通路１３につながるスペース１５とスペース１５'とがあって、これらのスペース(１５−１５')は上下で通気または流通が可能なように設計されている。図２は断面のみを示しているので内部構成部材１４ｂによってスペースが遮断されているようにみえるが、実際には内部構成部材１４ｂ自体が断面以外の位置において、通気路・流通路またはスペースを備えているものであり、スペース１５とスペース１５'とは、同じ気圧状態／温度状態／湿度状態に保持されることができる。
【００２４】
本発明によれば、その加圧チャンバー１００内に対象物であるウェハー４０を配置して、上部チャンバー１１の通路１３から加圧チャンバー１００内に加圧された蒸気などの気体または液体を供給して、ウェハー４０の上面である処理対象面を所定の加熱／湿度／加圧の雰囲気下に置くことができ、ウェハー４０の処理対象面上の不要物に水分の浸透を促進する第１の処理手段による第１のステップを実施する。
つぎのステップとして、常圧或いは減圧下においてウェハー４０の処理対象面に、加圧した温水／水ミストのいずれかを供給するか、またはこれに不活性ガスを加えて供給するかする水加圧供給手段によって、処理対象面上の不要物の除去を促進する第２の処理手段による第２のステップを実施する。
なお、この図２では蒸気による加熱／加圧する下向き方向を▼(５０)によって示していおり、この通路１３から加圧した蒸気を供給するにあたっては、通路１３ａからは蒸気単体かまたは蒸気＋純水(DIW)を導入するとよく、また、添加または混合される不活性ガスとしては窒素などが用いられるとよい。
【００２５】
さらに、第１のステップ、第２のステップに続いて、ウェハー４０の処理対象面に常温或いは加熱した窒素などの不活性ガスを供給する手段によって、ウェハー４０を乾燥させる第３の処理手段による第３のステップを実施する。窒素などの不活性ガスは、圧力チャンバー１００上部の通路１３を経由して、所定の圧力／温度にしてウェハー４０に供給され、所定の処理時間に従ってその乾燥処理がなされる。
【００２６】
加圧チャンバー１００のウェハー４０の下部側には、通路２５と２６につながるスペース(２８,２８',２８'')があって、これらの通路とスペースとは相互の流通または通気が自在になるよう設計されており、これらの通路を介して冷却用物質を供給して循環／排出させることにより、ウェハー４０の処理対象面ではない裏面の側から、ウェハー４０を冷却することができる。ここでの冷却用物質としては「水」を使用するのが最も簡明であるが、比熱が大きく冷却効果の高い他の物質を用いてもよく、例えば水銀なども適用できる。
【００２７】
図２のウェハー４０は、その下面を内部構成部材２７と直かに接触させて支持させているので、この内部構成部材２７を介してスペース２８内の冷却用物質と接触することとなるが、この内部構成部材２７自体が断面以外の位置に実際には通気路／流通路／スペースなどを備えていてもよいのは、内部構成部材１４ｂの場合と同様である。また、ウェハー４０の側面はスペース２８'およびスペース２８''の冷却用物質と直に接触している。
このように、本発明によるこの加圧チャンバー１００によれば、その加圧チャンバー１００内に対象物であるウェハー４０を配置して、ウェハー４０を冷却用物質によって冷却する手段を備えており、図２では冷却熱の加わる上向き方向を▲印(６０)によって示している。
【００２８】
つぎの図３に示す加圧チャンバー１００'は、処理対象物であるウェハー４０の上面４０ａと下面４０ｂとの間にあった介在物をなくした構造の１例を示す図である。ここでのウェハー４０は、その上面４０ａである処理対象面は直にスペース１５に影響される環境下に置かれ、また、処理対象面ではない下面４０ｂはスペース２８と直に接触して影響される環境下に置かれ、側面４０ｃもスペース２８''または２８'の環境下に置かれる。また、スペース２８−２８'−２８''は、図３においては通路２８ａおよび通路２８ｂを示すことによって、相互に連携した流路を形成することを明示したものである。
【００２９】
図２および図３に示した本発明による対象物処理装置である加圧チャンバー(１００,１００')は、チャンバー内部の加圧と減圧とを自在に設定することができ、対象物の処理対象面上の不要物を除去する処理を行うための装置であって、この加圧チャンバー内にウェハーなどの対象物を配置して、加圧チャンバー内を所定の温度、湿度及び圧力に設定するよう制御がなされ、加圧チャンバー内の冷却用物質によって、配置された対象物を冷却し、対象物の処理対象面を所定の加熱加湿加圧雰囲気下に置いて、処理対象面上の不要物に水分の浸透を促進する第１の処理手段による第１のステップと、常圧或いは減圧下において対象物の処理対象面に温水／水ミストのいずれかを供給するか、またはこれに不活性ガスを加えて供給するかして、処理対象面上の不要物の除去を促進する第２の処理手段による第２のステップと、対象物の処理対象面に常温或いは加熱した不活性ガスを供給して処理対象物を乾燥させる第３の処理手段による第３のステップと、を行うことができる。
【００３０】
本願発明では、第１のステップ→第２のステップ→第３のステップの順序で行なわれる効果的であるが、第１のステップと第２のステップとは設計に合わせて適宜に組み合わせて実施することもできる。例えば、２つのステップを同時に行ってもよいし、一部の時間を重ねてながら行ってもよく、対象物の処理に合わせてその組み合わせは自在に設定することができる。そしてさらに、本願発明での第１のステップ、第２のステップおよび第３のステップは、冷却手段(ステップ)と適宜に組み合わせて実施するとよい。
【００３１】
また本願発明では、加熱加湿加圧雰囲気下に対象物を配置する第１のステップと、対象物に水加圧供給する第２のステップ、対象物を乾燥する第３のステップにおいては、チャンバー内の温度や圧力、通路から噴出させる蒸気や気体の温度や圧力、他の気体などの混合、配置時間、供給時間などについて、対象物であるレジスト剥離処理の都合に合わせて適宜に設計を行うことができ、それぞれに必要となる条件に最適となるよう装置設定することができる。そして、冷却手段(ステップ)においても、冷媒(冷却用物質)としての液体の材質やその温度、供給速度や循環の方法などを、適宜に変化させて設計し、それを最適な条件に設定することができる。
【００３２】
つぎに、半導体ウェハーの表面のレジストを効率良く剥離させるため、本発明を適用して構成された加圧チャンバー(対象物処理装置)を用いて行ったレジスト剥離の実施試験について、その結果の一例を紹介する。
この実施試験においては、図２の加圧チャンバー１００内に所望の条件となる加圧加湿加熱状態にして、処理対象物であるウェハー４０を配置または載置しておいて、水分の浸透の促進する第１ステップを行い、その後、常圧あるいは減圧下においてそのウェハーに水を加圧供給する手段を用い、通路１３からは水蒸気＋ＤＩＷを吹き出して、必要に応じて通路１３ｂからは窒素(Ｎ2)を混合して挿入し、チャンバー内のスペース１５または１５'内に蒸気加圧を行う第２ステップを行った。
【００３３】
またこのとき、冷却手段として、通路２５からは「水」を供給してチャンバー内部を循環させてウェハー４０を下面から冷却し、それを通路２６から排出することとした。ここでも必要に応じて通路２５ｂから窒素(Ｎ2)などの他の物質を混合して導入することができる。
そして、第２ステップに続いて、ウェハー４０の処理対象面に常温あるいは加熱した窒素(Ｎ2)からなる不活性ガスを供給して、ウェハー４０の処理対象面を乾燥させる第３のステップを行った。
【００３４】
このような実施試験に示すように、本発明では上記のように、対象物を加熱加圧雰囲気下に配置する第１の手段と、対象物に水を加圧して供給する第２の手段と、処理対象面を乾燥させる第３の手段、および冷却手段とを、設計に合わせて組み合わせて使用している。また、加熱／加湿／加圧／減圧の手段によって、ウェハー４０の処理対象面上のスペース１５または１５'における圧力値、温度、湿度を設定することができるし、ウェハー上面側からの加熱および加圧の手段と、ウェハー下面からの冷却手段とを組み合わせて、それらの手段の兼ね合いにより、ウェハー４０の処理対象面上の温度を設定することもできる。
【００３５】
本願発明では、対象物処理装置内を所定の温度及び圧力に制御する温度圧力制御手段によって、装置内または対象物の所定温度は８０〜１６０℃の温度範囲、より好ましくは１００〜１４０℃の温度範囲に保持されるのがよく、また、装置内の所定湿度は５０〜１００％の範囲に、装置内の所定の圧力は−０.５０〜１.００ＭＰａの圧力範囲に保持されるのがよい。
【００３６】
つぎに、この実施試験において得られたデータの一例を示す。
本願発明による加圧チャンバーは加減圧が自在な加減圧チャンバーであり、その内部では所定の温度と湿度と圧力に設定されるよう制御される。ここで、加減圧チャンバー内は所定の圧力値によって蒸気加圧されるように設定がなされ、加熱湿度加圧手段と冷却手段とを組み合わせて、ウェハー４０の処理対象面上の温度であるウェハー表面温度を約８０〜１６０℃の範囲における所定の温度として設定することとした。
【００３７】
また、この実施試験におけるウェハーサンプルの処理の工程は、第１のステップ→第２のステップ→第３のステップとなる順序にして、それらに冷却手段を加味して行ったものであり、各ウェハーサンプルについてそのレジストの剥離状況を観察した。
この実施試験における第１〜第３の各ステップでの数値条件は、例えば次のようなものを用いた。
（１）ステップ１（浸透）
不活性ガス（Ｎ2）圧：０.２ＭＰａ      蒸気圧：０.３ＭＰａ
容器内圧力：０.３ＭＰａ               処理時間：３０秒
（２）ステップ２（除去）
容器内圧力：−０.０５ＭＰａ         温水流量：２ｌ／min.
不活性ガス（Ｎ2）流量：２０ｌ／min.   処理時間：６０秒
（３）ステップ３（乾燥）
容器内圧力：−０.０５ＭＰａ      加熱不活性ガス（Ｎ2）：１０ｌ／min.
処理時間：３０秒
【００３８】
・サンプル１
ウェハー表面温度：７０℃
試験結果：多くのレジストは剥離されたが、表面に一皮残りが有る。
・サンプル２
ウェハー表面温度：１１０℃
試験結果：すべてのレジストは剥離されていて、表面状況は良好である。
・サンプル３
ウェハー表面温度：１４０℃
試験結果：大部分のレジストは剥離されたが、表面に少し残りが見られる。
【００３９】
さてここからは、図５(１)〜(３)を参照して、これまで説明してきた加圧チャンバーとは構造の異なる複数の例について説明を行う。
まず図５(１)に基づいて、加圧チャンバー７０の装置構造を説明する。加圧チャンバー７０は、下側にある第１チャンバー７１ａと上側にある第２チャンバー７１ｂとを、接合部材(７７,７７’)によって上下に重ね合わせた構造をなす。処理する対象物であるウェハー４１は、その処理対象面４１ａを下向きにし、また裏面４１ｂを上向きにして、水平方向位置に配置されている。チャンバーの内部には複数の内部構成部材(７２ａ, ７２ａ’,７２ｂ, ７２ｂ’)が組み合わされて配置されており、処理する対象物であるウェハー４１を配置する位置が設定されるとともに、物質の通路または充填空間とするためのスペース(７４ａ,７４ｂ)が確保されている。
【００４０】
図５(１)によれば、その加圧チャンバー７０内に対象物であるウェハー４１の処理対象面４１ａを下側にして配置して、下側にある第１チャンバー７１ａの通路７３からスペース７４ａ内に加圧された蒸気を供給して、ウェハー４１の下面である処理対象面４１ａを所定の加熱加湿加圧の雰囲気下に置くことができる。
そして、この加圧チャンバー７０のウェハー４１の上側にある第２チャンバー７１ｂは上部から外部につながる通路７５・通路７６・内部通路７６’とを有し、これらの通路と内部のスペース７４ｂとは相互の物質の流通または通気が自在になるよう設計されており、これらの通路とスペースを介して冷却用物質を供給して循環／排出させることにより、ウェハー４１の処理対象面ではない裏面４１ｂの側から、このウェハー４１を冷却することができる。
【００４１】
つぎに図５(２)に基づいて、加圧チャンバー８０の装置構造を説明する。この加圧チャンバー８０では、処理する対象物４２またはその処理対象面４２ａを、水平方向面の位置より角度(α)をつけて配置設定がなされており、処理対象面４２ａは下向きであり裏面４２ｂは上向きとなっている。
この加圧チャンバー８０は、下側にある第１チャンバー８１ａ、上側にある第２チャンバー８１ｂ、接合部材(８７,８７’) の主要な構成部材を備える。ここでの第１チャンバー８１ａは蒸気による加熱加圧を可能とする通路８３を有し、また第２チャンバー８１ｂは、冷却物質導入用の通路８５と、排出用の通路(８６と８６’)とを有する。そして、チャンバー内部には複数の内部構成部材(８２ａ,８２ａ’,８２ｂ, ８２ｂ’)が組み合わされて配置されて、処理する対象物であるウェハー４２を配置する位置が設定されるとともに、物質の通路または充填空間とするためのスペース(８４ａ,８４ｂ)が確保されている。
【００４２】
また、図５(３)示す加圧チャンバー９０は、処理する対象物４３またはその処理対象面４３ａを鉛直方向面上に配置設定をする処理装置であり、処理対象面４３ａと裏面４３ｂとは共に横方向の水平面を向いている。この加圧チャンバー９０は、図面右側にある第１チャンバー９１ａ、左側にある第２チャンバー９１ｂ、接合部材(９７,９７’)の主要な構成部材を備える。ここでの第１チャンバー９１は水平方向からの蒸気による加熱加圧を可能とする通路９３を有し、また第２チャンバー９１ｂは、冷却物質導入用の通路９５と、排出用の通路９６とを有する。そして、チャンバー内部には複数の内部構成部材(９２ａ,９２ａ’,９２ｂ, ９２ｂ’)が組み合わされて配置され、処理する対象物であるウェハー４２を鉛直方向に配置するよう位置設定されるとともに、物質の通路または充填空間とするためのスペース(９４ａ,９４ｂ)が確保されている。
【００４３】
図５(１)〜(３)に示した本願発明による対象物処理装置である加圧チャンバー(７０,８０)では、ウェハーの処理対象面(４１ａと４２ａ)が下向きに設定されており、また、加圧チャンバー９０では、処理対象面(４３ａ)が鉛直横向きに設定されている。ウェハーの処理対象面をこのような配置にすることにより、ウェハーの処理対象面に水の膜が溜まらずに蒸気の浸透に優れることとすることができ、レジスト剥離性がより一層向上するという格別の効果を得ることができる。
なお、ウェハーの処理対象面を下向きまたは横向きではなく、図１〜３に示すような圧力チャンバーにより、上向きにして水平配置または角度付き配置とする場合であっても、本願発明を用いることにより、従来の技術に比べて格段に優れたレジスト剥離効果が得られることは云うまでもない。
【００４４】
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、つぎのような優れた効果を確認することができた。
１．ウェハー全面を一度に高温高圧水蒸気にさらすことが可能になり、実用可能な処理時間内にて、より効率よくウェハーの密着性低減効果が確認できた。図４は、上記の実施試験において、あるウェハーサンプル上において剥離されたパターンの様子の一例を示す写真図である。このように、本発明はレジスト剥離にはきわめて有効であり、イオン注入したあとのレジストも本発明を用い容易に剥離させることができる。
【００４５】
２．ノズル等による高流速のガスの導入を最小限に抑えることが可能になり、パターン破壊やチャージアップダメージを防ぐことができる。
３．レジストへの浸透力に優れた単分子に近い高温高圧水蒸気は、その温度のためにレジストをより硬化させてしまう弊害があったが、ウェハーの冷却機構を設けることにより、高温高圧水蒸気を保ちながら、レジストとデバイスパターン界面では、密着性低減効果の高い領域の温度の水分子に、コントロールすることが可能となった。
４．本発明のプロセスにおいては、レジストの密着性低減効果の高いウェハー温度が判明し、多くのウェハーサンプルを用いた実施試験に示す結果によれば、最適温度は８０℃以上１６０℃以下であり、圧力は−０.５０〜１.００ＭＰａであることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態である対象物処理装置を分解して示す構造説明図である。
【図２】本発明の実施の形態である対象物処理装置の内部構造の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態である対象物処理装置の内部構造の別の例を示す図である。
【図４】本発明による装置または方法を用いることにより、ウェハーのレジスト剥離が行われた様子の一例を示す写真図である。
【図５】本発明の実施の形態である対象物処理装置であって、ウェハーを下向き位置および鉛直位置に配置した対象物処理装置の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１００，１００’加圧チャンバー（加減圧チャンバー）
４０    ウェハー（対象物）
４０ａ  ウェハーの処理対象面
１０    上部チャンバー
１１    上部本体
１２    上部鍔部
１３    通路（上部チャンバー側の外部流通管）
２０    下部チャンバー
２１    下部本体
２２    下部鍔部
２５、２６  通路（下部チャンバー側の外部流通管）
３０    接合用金具
３１    鍔部挿入溝
１４ａ,１４ｂ,２７ａ,２７ｂ,２７ｃ  内部構成部材
１５, １５', ２８,２８',２８''    スペース
１６    Ｏリング
５０  加圧／加熱をする方向（▼)
６０  冷却熱の加わる方向（▲)
７０        加圧チャンバー（処理面は下向き）
８０、９０  加圧チャンバー（処理面は鉛直向き）
α          ウェハーの処理対象面の設定角度
【図１】
2005191251.tif 000003
【図２】
2005191251.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005191251.tif 000006
【図５】
2005191251.tif 000007