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【発明の名称】 有機被膜除去方法及び有機被膜除去装置
【発明者】 【氏名】上野 紀条

【氏名】園田 譲

【氏名】山西 利幸

【氏名】井上 勇

【要約】 【課題】短い時間で基体から有機被膜を除去できる有機被膜除去方法及び有機被膜除去装置を提供する。

【構成】洗浄槽11内部を真空脱気してから、基体5に向かってIPA供給ノズル13からIPAガスまたはIPA液を噴射することで、硬化層表面における疎水性の影響を受けにくくし、大きい拡散速度で、硬化層に作られた細孔にすばやく浸透させ、硬化層より下部の有機被膜層に拡散・溶解させ、その有機被膜層を膨潤させることによって、硬化層を遊離させる。その後、オゾン水供給ノズル14からオゾン水を噴射することにより、イオン注入の影響による硬化が生じていない残存した有機被膜層を、容易に酸化分解によって除去する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
有機被膜が付着した基体を洗浄槽に配置し、前記洗浄槽を真空処理することによって前記有機被膜を脱気した後、前記有機被膜にイソプロピルアルコール液またはイソプロピルアルコールガスを供給し、その後、前記有機被膜を酸化分解することを特徴とする有機被膜除去方法。
【請求項2】
オゾン水を供給することにより、前記有機被膜を酸化分解することを特徴とする請求項1記載の有機被膜除去方法。
【請求項3】
前記オゾン水を供給するときに、水蒸気を供給することを特徴とする請求項2記載の有機被膜除去方法。
【請求項4】
前記イソプロピルアルコール液または前記イソプロピルアルコールガスを供給する前に、前記有機被膜を加熱することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の有機被膜除去方法。
【請求項5】
前記イソプロピルアルコールガスを過熱して前記有機被膜に供給することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の有機被膜除去方法。
【請求項6】
前記有機被膜に供給された前記イソプロピルアルコールガスを排出する排ガスラインに、冷却機構を配置することにより、前記イソプロピルアルコールガスを回収することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の有機被膜除去方法。
【請求項7】
有機被膜が付着した基体を配置して成る洗浄槽を真空処理することによって前記有機被膜を脱気する脱気手段と、
前記基体に付着した前記有機被膜にイソプロピルアルコール液またはイソプロピルアルコールガスを供給するイソプロピルアルコール供給手段と、
前記有機被膜を酸化分解させる酸化分解手段と、を備えることを特徴とする有機被膜除去装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、基体に付着した有機被膜を除去する有機被膜除去方法及び有機被膜除去装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、基体に付着した有機被膜を除去する方法として、液体イソプロピルアルコールなどの水溶性有機溶媒またはその希釈液からなる槽内中の洗浄水に、超音波を照射しながら基体を浸漬することにより有機被膜を除去し、基体表面に残存した有機被膜を、オゾン水を用いた酸化分解により基体から引き離す方法が知られている。(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特開平10−116809号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ここで、イオンを1015個/cm以上打ち込まれた有機被膜には、表面に100nm程度の硬化層が形成される。従って、液体イソプロピルアルコールに浸漬しても、硬化層に出来た微細な細孔に液体イソプロピルアルコールを浸透させるには、ある程度の時間を要してしまう。また、硬化層を液体イソプロピルアルコールにより完全に除去していない状態でオゾン水を供給しても、オゾン水のオゾンが自己分解するときに発生するOHラジカルの酸化力では、硬化層を短時間に分解することができない。更に、硬化層は強い疎水性を示すため、オゾン水は、硬化層から、その下部の有機被膜へは浸透できない。以上のことから、上記方法にあっては、有機被膜の除去に長い時間がかかってしまうという問題があった。
【0004】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、短い時間で基体から有機被膜を除去できる有機被膜除去方法及び有機被膜除去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】
【0005】
ここで、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、硬化層の細孔にイソプロピルアルコール液またはイソプロピルアルコールガスを浸透させる場合、細孔内に空気があると、イソプロピルアルコールの濃度差によって生じる拡散現象によってイソプロピルアルコールが硬化層に浸透することとなるが、イソプロピルアルコールを供給する前に細孔内を真空脱気しておけば、拡散現象ではなく、圧力差によって硬化層に浸透させることができ、硬化層表面の疎水性の影響が小さく、硬化層に作られた細孔にすばやく浸透でき、結果として、硬化層に浸透したイソプロピルアルコールが、これより下部の硬化していない有機被膜の層に溶解し、その有機被膜を膨潤させることによって、硬化層を遊離させることができることを見出した。
【0006】
そこで、本発明による有機被膜除去方法は有機被膜が付着した基体を洗浄槽に配置し、洗浄槽を真空処理することによって有機被膜を脱気した後、有機被膜にイソプロピルアルコール液またはイソプロピルアルコールガスを供給し、その後、有機被膜を酸化分解することを特徴とする。
【0007】
また、本発明による有機被膜除去装置は、有機被膜が付着した基体を配置して成る洗浄槽を真空処理することによって有機被膜を脱気する脱気手段と、基体に付着した有機被膜にイソプロピルアルコール液またはイソプロピルアルコールガスを供給するイソプロピルアルコール供給手段と、有機被膜を酸化分解させる酸化分解手段と、を備えることを特徴とする。
【0008】
このような有機被膜除去方法及び有機被膜除去装置によれば、洗浄槽を真空処理することによって有機被膜を脱気するため、イソプロピルアルコール液またはイソプロピルアルコールガスを供給すると、圧力差によって直ちに硬化層に浸透して、硬化層の下部の有機被膜に拡散し、硬化層が遊離され、残存した有機被膜にはイオン注入の影響による硬化が生じていないため、容易に酸化分解によって除去される。これによって、短い時間で基体から有機被膜を除去することが可能とされる。
【0009】
ここで、オゾン水を供給することにより、有機被膜を酸化分解することが好ましい。この方法によれば、基体のパターンへのダメージを少なく、且つ、薬剤使用などによる環境負荷も少なくした状態で、有機被膜の酸化分解を行うことが可能とされる。また、供給したオゾン水の流体力により、遊離された硬化層を基体上から確実に除去することが可能とされる。
【0010】
また、オゾン水を供給するときに、水蒸気を供給することが好ましい。この方法によれば、水蒸気によって酸化分解温度が高められ、有機被膜が一層容易に酸化分解される。これによって、一層短い時間で基体から有機被膜を除去することが可能とされる。また、オゾン水の流体力に加えて水蒸気の流体力も作用するため、遊離された硬化層を基体上から一層確実に除去することが可能とされる。
【0011】
また、イソプロピルアルコール液またはイソプロピルアルコールガスを供給する前に、有機被膜を加熱することが好ましい。特に、イソプロピルアルコールガスを供給する場合には、硬化層剥離効果を大きくするために、イソプロピルアルコールガスの濃度を高くした場合であっても、有機被膜を加熱し、硬化層の細孔内をイソプロピルアルコールガスが凝縮しない温度に保つことによって、イソプロピルアルコールガスが液化しないので、浸透速度の低下が防止される。これによって、硬化層を効率よく遊離することが可能とされる。
【0012】
また、イソプロピルアルコールガスを過熱して有機被膜に供給してもよい。この方法によっても、上述の方法と同様に、イソプロピルアルコールガスの凝縮が防止され、同様な作用を奏する。
【0013】
また、有機被膜に供給されたイソプロピルアルコールガスを排出する排ガスラインに、冷却機構を配置することにより、イソプロピルアルコールガスを回収することが好ましい。この方法によれば、イソプロピルアルコールガスは、排ガスライン途中に設けられた冷却機構によって冷却され、液体イソプロピルアルコールとして回収される。これによって、有機被膜成分をほとんど含まない液体イソプロピルアルコールが回収されるため、コンタミネーション(Contamination:汚染)を生じることなくイソプロピルアルコールを再利用することが可能とされる。
【発明の効果】
【0014】
このように本発明によれば、短い時間で基体から有機被膜を除去することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明に係る有機被膜除去方法及び有機被膜除去装置の好適な実施形態について図1を参照しながら説明する。図1は、本発明に係る有機被膜除去装置1を示す構成図である。
【0016】
図1に示すように、有機被膜除去装置1は、基体5に付着した有機被膜を除去するためのものであり、イソプロピルアルコール(以下単にIPAと記す)液を所定の濃度で貯留する機能と、IPA液からIPAガスを生成する機能を有するIPA前処理部2と、IPA前処理部2からのIPAガスを過熱する過熱器3と、IPA前処理部2からIPA液をくみ上げて供給するIPA供給ポンプ30と、有機被膜が付着した基体5を洗浄する洗浄部4と、基体5周辺のガスを吸引する真空ポンプ6と、洗浄後のIPAガスを回収するIPA回収部7と、を備えている。この、有機被膜除去装置1は、イソプロピルアルコールガスとイソプロピルアルコール液のいずれも後述の洗浄部4へ供給することができる。
【0017】
IPA前処理部2は、液体IPAを貯留すると共に温度調整を行うためのIPA温度調整槽8と、このIPA温度調整槽8を温水に浸し、ヒータ9aで加熱して液体IPAを気化させるための温水槽9と、を有しIPAガスを用いる場合には、ヒータ9aで所定に加熱してIPA温度調整槽8内のIPA液を気化させる。一方IPA液を用いる場合には、ヒータ9aによりIPA温度調整槽8内のIPA液を所定温度に調整する。このIPA前処理部2は、配管15を介して洗浄部4と接続され、このラインは、IPAガスを供給する場合のラインとされる。
【0018】
また、IPA前処理部2は、配管25、IPA供給ポンプ30を介して洗浄部4と接続され、このラインは、IPA液を供給する場合のラインとされている。
【0019】
過熱器3は、配管15の途中に配置され、IPA前処理部2にて生成され配管15を通して洗浄部4へ供給されるIPAガスをヒータによって過熱するものである。過熱する温度は、基体5へのIPAガスの供給時に、有機被膜の硬化層(詳しくは後述)内でIPAガスが凝縮しない程度であればよい。また、凝縮しない温度であって、できるだけ低い温度に過熱することが望ましい。
【0020】
洗浄部4は、内部に基体5を収容して洗浄を行うための洗浄槽11を有し、その洗浄槽11内には、収容された基体5を載置するための回転板12が設けられる。また、洗浄槽11内には、回転板12の上方に、配管15に接続され基体5に向かってIPAガスまたはIPA液を噴射するためのIPA供給ノズル(イソプロピルアルコール供給手段)13と、オゾン水を噴射するためのオゾン水供給ノズル(酸化分解手段)14と、水蒸気を噴射するための水蒸気供給ノズル16が配置される。なお、回転板12は、IPA、オゾン水、及び水蒸気が基体に満遍なく噴射されるように、回転する機構となっている。
【0021】
真空ポンプ6は、ライン17を介して洗浄槽11と接続されており、洗浄槽11内部の気体をライン17,22を介して吸引し、真空に保つものである。また、この真空ポンプ6は、洗浄処理後のIPAガスを含む排ガスを排ガスライン17,23を介して吸引し、排ガスライン24を介して装置の外部へ排気する。
【0022】
IPA回収部7は、ライン17から分岐部18にて分岐された、ライン23に設けられる水冷式の冷却器(冷却機構)19と、冷却器19からの液化した液体IPAを貯留するためのIPA回収槽21とを有する。冷却器19は、分岐部18にて分岐された排ガスを所定の温度で冷却し、IPAガスだけを凝縮させて液化させ、IPA回収槽21は、その液化した液体IPAを再利用すべく貯留する。
【0023】
次に、このように構成された有機被膜除去装置1の作用について説明する。
【0024】
IPAガスを供給する場合は、IPA温度調整槽8に貯留されている液体IPAを温水槽9にて加熱することによりIPAガスを生成し、そのIPAガスを過熱器3にて過熱してから洗浄部4に供給する。また、IPA液を供給する場合は、IPA温度調整槽8に貯留されている液体IPAをIPA供給ポンプ30によってくみ上げて、洗浄部4に供給する。
【0025】
ここで用いられる基体5は、半導体ウェハであり、IPAを噴射する前の基体5には、図2(a)に示すように、半導体製造の過程で有機被膜22がレジスト膜として付着しており、その有機被膜22の表面にはイオン注入の影響による硬化層22aが形成され、その下部にはイオン注入の影響を受けていない有機被膜層22bが形成される。また、硬化層22aには図示されない、空気が充満した細孔が無数に形成されている。
【0026】
そして、このような基体5にIPAガスまたはIPA液を噴射する前に、まず真空ポンプ6を運転することによって、洗浄槽11内部を真空処理する。このとき、硬化層22aの細孔内も脱気され、真空状態となる。
【0027】
このように洗浄槽11を真空にした後、IPA供給ノズル13からIPAガスまたはIPA液を基体5に向かって一定時間噴射する。このとき、硬化層22aの細孔内は脱気されるためIPAガスまたはIPA液が供給されると、拡散現象ではなく圧力差によって、硬化層22aに作られた細孔にすばやく浸透し、有機被膜層22bに拡散・溶解し、その有機被膜層22bを膨潤させることによって、図2(b)に示すように、硬化層22aを遊離させる。なお、図3に示すように、有機被膜22の幅Aが4.5μm以下のとき、遊離された硬化層22aは、図3(a)に示すように小さな反りで遊離し、10μm以上のときは、図3(b)に示すように大きな反りで遊離する。
【0028】
このように、洗浄槽11の真空処理によって、IPAガスまたはIPA液が硬化層22aに早く浸漬して硬化層22aが効率よく遊離される。
【0029】
また、IPAガスを噴射する場合には、噴射するIPAガスは過熱器3で過熱され、硬化層22aの細孔内でIPAガスが凝縮しない温度とされているため、硬化層剥離効果を大きくすべく、IPAガスの濃度が高くされているにかかわらず、IPAガスが液化して浸透速度が低下することが防止されている。そして、IPAガスを噴射した場合には、IPAガスの一定時間噴射後に、洗浄槽11内部に充満している処理後の排ガスを真空ポンプ6で吸引し、除去する。
【0030】
吸引された排ガスは、ライン17を通過し、分岐部18で分岐され、冷却器19を通過する。このとき、沸点の差によってIPAガスのみが液化し、その他のガスは液化せず、ガスのまま通過する。そして、液化された液体IPAは回収槽21に貯留される。これによって、排ガス中の有機被膜成分をほとんど含まない、極めて純粋な状態に近い液体IPAが回収されることとなるため、コンタミネーション(Contamination:汚染)を生じることなくイソプロピルアルコールを再利用することが可能とされている。なお、その他の排ガスは、真空ポンプ6に吸引され、排ガスライン24を介して装置の外部に排気される。
【0031】
一方、洗浄槽11にあっては、洗浄槽11内の排ガスを排気した後、基体5へ向かってオゾン水供給ノズル14からオゾン水を噴射し、同時に水蒸気供給ノズル16から水蒸気を噴射する。このオゾン水の流体力により、遊離された硬化層22aが確実に除去される。また、残存した有機被膜層22bは、イオン注入の影響による硬化が生じていないため、図2(c)に示すように、オゾン水による酸化分解によって容易に除去される。
【0032】
また、オゾン水により、基体5のパターンへのダメージを少なく、且つ、薬剤使用などによる環境負荷も少なくした状態で、有機被膜層22bの酸化分解が行われる。
【0033】
このオゾン水の供給時には、上述のように水蒸気が同時に供給されている。このため、この水蒸気によって酸化分解温度が高められ、有機被膜層22bが一層容易に酸化分解される。また、オゾン水の流体力に加えて水蒸気の流体力も作用するため、遊離された硬化層22aが基体上から一層確実に除去される。
【0034】
このように、本実施形態においては、IPAガスまたはIPA液により硬化層22aを遊離することができるとともに、残存した有機被膜層22bを容易に酸化分解によって除去できるので、短い時間で基体5から有機被膜22を除去することが可能とされている。
【0035】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、IPAガスを過熱して基体5に噴射しているが、IPAガス(過熱していないIPAガス)を噴射する前に、基体5の有機被膜22を加熱してもよい。このような方法を採用した場合も、上述の方法と同様に、IPAガスの凝縮が防止され、同様な作用効果を奏する。
【実施例】
【0036】
以下、上記効果を確認すべく、本発明者らが実施した実施例1〜3、比較例1及び比較例2について述べる。結果は表1及び表2に示す。
【0037】
(比較例1)
ノボラック系のポジ型レジスト(レジスト厚1μm)に加速エネルギー20KeV、リンのドーズ量5×1014/cmの条件でイオン注入した有機被膜が付着した基体に対して、IPAガス(ガス化温度90℃、圧力200Kpa、過熱温度100℃)を噴射し、排気した後、オゾン水(オゾン水濃度150mg/l、オゾン水温度10℃、水量1000ml/分、圧力200Kpa)と水蒸気(圧力300Kpa、温度142℃、蒸気量0.1kg/分)を同時に噴射し、乾燥させて、基体の有機被膜の剥離状況を観察した。
【0038】
(比較例2)
IPAガスに代えて、IPA液(純度99%以上、温度25℃、噴射圧力150Kpa、噴射量100ml/分)を噴射し、その後超純水で基体を洗浄(超純水リンス)するという点以外は比較例1と同様として、基体の有機被膜の剥離状況を観察した。
【0039】
(実施例1)
IPA液を噴射する前に洗浄槽を真空処理(絶対圧力として1Kpa以下)する以外は比較例2と同様として、基体の有機被膜の剥離状況を観察した。
【0040】
【表1】


【0041】
表1から明らかなように、IPA液を噴射する比較例2よりもIPAガスを噴射した比較例1の方が短時間で有機被膜を除去することができた。また、IPA液を噴射する場合も、IPA液を噴射する前に真空処理することによって、比較例2よりも実施例1の方が短時間で有機被膜を除去することができることが確認できた。
【0042】
(実施例2)
IPAガスを噴射する前に洗浄槽を真空処理(絶対圧力として1Kpa以下)する以外は比較例1と同様として、基体の有機被膜の剥離状況を観察した。
【0043】
(実施例3)
有機被膜のイオン注入の条件を加速エネルギー40KeV、リンのドーズ量3×10/cmとした以外は実施例2と同様として、基体の有機被膜の剥離状況を観察した。
【0044】
【表2】


【0045】
表1及び表2から明らかなように、洗浄槽11を真空処理しない比較例1より、真空処理する実施例2の方が短時間で有機被膜を除去できることが確認できた。また、ドーズ量1015/cm程度でイオン注入した実施例3であっても、1〜2分程度で有機被膜を除去することができることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】本発明に係る有機被膜除去装置を示す構成図である。
【図2】本発明に係る有機被膜除去方法により、基体から有機被膜が除去される様子を示す図であり、(a)は除去する前の基体表面の様子を示し、(b)はIPAガスを供給した後の基体表面の様子を示し、(c)はオゾン水を供給した後の基体表面の様子を示す図である。
【図3】本発明に係る有機被膜除去方法において、硬化層が遊離されたときの様子を示す図であり、(a)は有機被膜の幅が45μm以下の場合の様子を示し、(b)は有機被膜の幅が100μm以上の場合の様子を示す図である。
【符号の説明】
【0047】
1…有機被膜除去装置、5…基体、11…洗浄槽、13…IPA供給ノズル(イソプロピルアルコール供給手段)、14…オゾン水供給ノズル(酸化分解手段)、17,23,24…排ガスライン、19…冷却器(冷却機構)、22…有機被膜。
【出願人】 【識別番号】000002107
【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社
【出願日】 平成18年8月9日(2006.8.9)
【代理人】 【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹

【識別番号】100092657
【弁理士】
【氏名又は名称】寺崎 史朗

【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹


【公開番号】 特開2008−36584(P2008−36584A)
【公開日】 平成20年2月21日(2008.2.21)
【出願番号】 特願2006−217252(P2006−217252)