(57)【要約】【課題】レジスト除去、洗浄等の処理を充分な処理効率で実現する装置を提供する。【解決手段】半導体基板１０６を保持した状態で回転する基板載置台１０４と、半導体基板１０６の表面に供給される第一の液体を収容する第一の容器１２６と、半導体基板１０６の表面に供給される第二の液体を収容する第二の容器１３０と、第一の容器１２６および第二の容器１３０に連通し、これらの容器から供給された第一および第二の液体を混合して混合液を生成する混合部１１４と、混合部１１４と連通し、混合液を半導体基板１０６の表面に供給するノズル１１２と、を備える構成とする。【選択図】      図１
2006108304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を保持した状態で回転する基板載置台と、
前記半導体基板の表面に供給される第一の液体を収容する第一の容器と、
前記半導体基板の表面に供給される第二の液体を収容する第二の容器と、
前記第一の容器および前記第二の容器に連通し、これらの容器から供給された前記第一および第二の液体を混合して混合液を生成する混合部と、
前記混合液を前記半導体基板の表面に供給するノズルと、
前記混合部および前記ノズルと接続し、前記混合部から前記ノズルまで前記混合液を導く配管と、
前記配管を加熱する配管加熱部と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記配管加熱部は、前記混合部と接続する箇所から前記ノズルと接続する箇所に至る前記配管の全体を加熱することを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記混合部を加熱する加熱部を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記ノズルを加熱するノズル加熱部を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記混合部は密閉構造を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記混合部の内部において、前記第一の液体と前記第二の液体とが、前記混合部の内壁に沿って螺旋状に移動しながら混合するように構成されたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記混合部は、中空構造の螺旋管からなることを特徴とする基板処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の基板処理装置において、
熱媒体が通液する管状加熱部を有し、前記螺旋管は、前記管状加熱部の内部に配置されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項９】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記混合部と連通する前記ノズルを複数備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の基板処理装置であって、
前記ノズルは、前記半導体基板の中央に前記混合液を供給する第一のノズルと、前記半導体基板の端部に前記混合液を供給する第二のノズルと、を含むことを特徴とする基板処理装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の基板処理装置において、
前記ノズルのうち、少なくとも一つを移動させる移動手段を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の基板処理装置において、
基板載置台の回転数を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記半導体基板を相対的に高速で回転させる第一ステップと、該第一ステップの後、前記半導体基板を相対的に低速で回転させる第二ステップと、を実行するように構成されたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記第一の液体が硫酸を含み、前記第二の液体が過酸化水素水を含むことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板の表面に対し、レジスト剥離、洗浄、エッチング等の処理を行う装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造プロセスにおいては、洗浄、エッチング、レジスト剥離等、薬液を用いたウエット処理が頻繁に行われる。このようなウエット処理を行う装置として、大別してディップ方式のものと枚葉式のものとがある。ディップ方式とは、複数のウエハを処理槽に浸漬して処理を行うものである。この方式では、一度に複数のウエハを処理できるという利点があるが、複数のウエハを並べて処理液に浸漬するため、ウエハ表面から除去された汚染物が、溶液中に溶解または分散した後、隣接する他のウエハの裏面に再付着することがある。一方、枚葉式の装置は、ウエハ一枚毎に処理を行うもので、ウエハを保持台上に水平固定し、ウエハ面内で回転させながら、その表面に処理液を吹き付け処理を行うものである。この方式によれば、他のウエハによる汚染の問題が発生せず、高い清浄度で処理を行うことが可能となる。
【０００３】
以下、従来の枚葉式の装置について説明する。
【０００４】
特許文献１（特開平６−２９１０９８）に記載された基板洗浄装置を図６に示す。この装置は、Ｈ2ＳＯ4とＨ2Ｏ2の両液の混合により生成する混合熱を、反応促進に有効利用するものである。すなわち、Ｈ2ＳＯ4とＨ2Ｏ2とをそれぞれ別のノズル７，４から吐出させ、ノズルの至近直下の混合ポイントＰにて両液を混合し、Ｈ2ＳＯ4−Ｈ2Ｏ2混合液８（いわゆる硫酸過水）を調製する。この混合液８を回転させたフォトマスク基板１３の中心近傍に落下させ、遠心力により基板面に展開させる。Ｈ2ＳＯ4 とＨ2Ｏ2との流量比、混合ポイントＰの高さ、基板の回転数を制御することにより、基板面上の混合液８の温度分布を最小に抑え、均一な洗浄を行うことができるとされている。これにより、電子線リソグラフィ等に用いられる難溶性のクロロメチルスチレン系レジスト材料等のウェット剥離も可能となると記載されている。
また、特許文献１中、図５に、Ｈ2ＳＯ4とＨ2Ｏ2の両液を混合し得られた混合液をウエハに落下させる装置構成が比較例として記載されている。
【０００５】
しかしながら、本明細書図６に示す装置は、ノズルから放出された後、２種類の液体が混合する方式となっている上、２種類の液の混合熱を利用するものであるため、ウエハ表面に到達したときの液温が制御しにくいものであった。実際、同文献の図２、図３および関連する実施例１，２の記載（段落００３５）には、ノズル高さによってウエハ表面温度分布が大きく変動すること、ノズル高さには最適値が存在することが記載されている。このように、ウエハ表面温度を制御しにくいため、良好な処理効率を安定的に得ることが困難であった。
また、特許文献１中の図５に示された装置は、混合された液が混合部から直接、ウエハに供給されるため、同文献に記載されているように、ウエハ表面に温度分布が生じ、ウエハの均一処理が困難となる。また、ウエハに供給される混合液の温度や組成がばらつきやすいという問題もある。
【０００６】
特許文献２（特開２０００−１８３０１３号公報）に記載された基板洗浄装置を図７に示す。この装置は、２種類の薬液を混合してウエハ表面に供給するノズル構造が記載されている。図７は、同文献記載のノズル構造を示す図である。このノズル構造は、１つのノズルの中に複数のノズル口を具備し、ノズル内部で２種類の薬液が混合されるようになっている。図７において、ノズル本体１３は薬液（Ａ）１４のノズル口１５、薬液（Ｂ）１６のノズル口１７、純水１８のノズル口１９に分かれる。各ノズル口は各々薬液（Ａ）１４、薬液（Ｂ）１６、純水１８の入った容器に配管を介して接続され、ウエハの洗浄処理を行うように構成されている。
【０００７】
一方、基板の洗浄等の処理を行うに際し、基板を加温する技術が知られている。特許文献３（特開２００２−１１８０８５号公報）には、被処理基板を３０℃以上に加温して処理を行う基板処理方法が記載されている。
【特許文献１】特開平６−２９１０９８号公報
【特許文献２】特開２０００−１８３０１３号公報
【特許文献３】特開２００２−１１８０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記文献記載の従来技術では、レジスト除去、洗浄等の処理を充分な処理効率で実現することが困難な場合があった。たとえば、難溶性レジストパターンの剥離や基板洗浄においては、レジストを除去しきれず、レジスト残渣が発生することがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、
半導体基板を保持した状態で回転する基板載置台と、
前記半導体基板の表面に供給される第一の液体を収容する第一の容器と、
前記半導体基板の表面に供給される第二の液体を収容する第二の容器と、
前記第一の容器および前記第二の容器に連通し、これらの容器から供給された前記第一および第二の液体を混合して混合液を生成する混合部と、
前記混合液を前記半導体基板の表面に供給するノズルと、
前記混合部および前記ノズルと接続し、前記混合部から前記ノズルまで前記混合液を導く配管と、
前記配管を加熱する配管加熱部と、
を備えることを特徴とする基板処理装置、
が提供される。
【００１０】
本発明によれば、混合部において第一および第二の液体があらかじめ混合され、得られた混合液が、加熱された配管を経由し、ノズルから半導体基板表面に供給されるように構成されている。あらかじめ混合部で２種類の液体が混合されるので、混合により生じる熱を利用し、あるいは、混合により生じる化学種を有効に利用することができる。また、混合部とノズルとは、配管加熱部により加熱された配管を介して配置されているので、混合された液が直接ウエハに供給される前述特許文献１記載の技術と異なり、混合液の温度や組成を安定にすることができる。
【００１１】
本発明において、配管加熱部は、前記混合部と接続する箇所から前記ノズルと接続する箇所に至る前記配管の全体を加熱するように構成することが好ましい。
本発明において、混合部は、装置外部に対して密閉構造を有するものであることが好ましい。
混合部と連通するノズルは、複数備えていてもよい。たとえば、前記半導体基板の中央に前記混合液を供給する第一のノズルと、前記半導体基板の端部に前記混合液を供給する第二のノズルと、を含むものとしてもよい。
前記混合部を加熱する加熱部を備えていてもよい。また、前記ノズルを加熱するノズル加熱部を備えていてもよい。
基板載置台の回転数を制御する制御部をさらに備え、前記制御部は、前記半導体基板を、処理の初期において相対的に高速で回転させた後、処理の後期において相対的に低速で回転させるように構成してもよい。
前記混合部の内部において、前記第一の液体と前記第二の液体とが、前記混合部の内壁に沿って螺旋状に移動しながら混合するように構成してもよい。たとえば、中空構造の螺旋管からなるものとすることができる。この場合、加熱部を熱媒体が通液する管状加熱部とし、螺旋管が、管状加熱部の内部に配置されている構成とすることもできる。
前記ノズルのうち、少なくとも一つを移動させる移動手段を有するものとすることができる。
前記混合液は、基板洗浄液とすることができる。たとえば、第一の液体が硫酸を含み、第二の液体が過酸化水素水を含むものとすることができる。第一および第二の液としてこのような液体を用いた場合、その後、アルカリ性液またはアルカリ還元水を用いてリンスする工程を実施してもよく、その後、さらに純水リンスを行ってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、混合部において第一および第二の液体があらかじめ混合され、得られた混合液がノズルから半導体基板表面に供給されるように構成しているため、混合により生じる熱を利用した効率的な処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。これらの実施の形態では、シリコン基板上に所定の開口部を有するレジストを形成した後、レジストをマスクとしてイオン注入を行う処理を例にあげて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１４】
第一の実施形態
図１は、本実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す図である。この基板処理装置１００は、半導体基板１０６を保持した状態で回転する基板載置台１０４を含む処理室１０２と、半導体基板１０６の表面に供給される第一の液体を収容する第一の容器１２６と、半導体基板１０６の表面に供給される第二の液体を収容する第二の容器１３０と、第一の容器１２６および第二の容器１３０に連通し、これらの容器から供給された第一および第二の液体を混合して混合液を生成する混合部１１４と、混合部１１４と連通し、混合液を半導体基板１０６の表面に供給するノズル１１２と、混合部およびノズルを接続し混合部１１４からノズル１１２まで混合液を導く配管１１５とを備えている。配管１１５の周囲には、配管１１４を加熱する配管加熱部１６０が配設されている（図９）。
【００１５】
基板載置台１０４は、被処理対象となる半導体基板１０６を保持する。基板載置台１０４はモータ１０８と連結しており、半導体基板１０６を水平に保持した状態で回転するように構成されている。半導体基板１０６は、基板中心を通り基板面に垂直な軸を回転軸として回転する。基板載置台１０４や、その周辺に加熱部を設け、半導体基板１０６が加熱部により所定の温度に保温されるようにしてもよい。図２はそのような構成の例を示す図である。図２の構成では、基板載置台１０４の上部に赤外線ヒータ１３４を配設し、これにより半導体基板１０６の表面が加熱されるようになっている。
【００１６】
回転制御部１１０は、モータ１０８の回転速度を制御する。本発明者の検討によれば、処理工程中、基板回転数を適宜に変動させることによって処理効率が向上する場合があることが明らかになった。たとえば本実施形態で行うレジスト除去処理では、はじめに相対的に高い回転速度とし、その後、相対的に低い回転速度とすることで、レジスト除去効率が格段に向上することが明らかになった。その理由は必ずしも明らかではないが、以下のように推察される。高ドーズ量の不純物打ち込みを行うと、レジスト表面に硬化層が形成される。このような硬化層は一般に除去することが困難である。そこで、基板を高速回転させることによって、半導体基板１０６表面が新鮮な薬液に接触させる機会を増加させることで硬化層の除去を促進させることで、除去処理効率が向上する。一方、硬化層が除去された後は、そのように高速回転とする必要は必ずしもなく、むしろ、低速回転として基板表面における液の保持時間を長くした方が薬液使用量の低減につながるので好ましい。回転制御部１１０は、上記のように、処理内容に応じた回転速度プロファイルを実現することができる。回転制御部１１０による制御の方式は特に制限がないが、たとえば、時間と回転数とを対応づけたテーブルを保持し、このテーブルに基づいてモータ１０８を駆動する方式を用いることができる。
【００１７】
第一の容器１２６および保温部１１８は、処理に用いる第一の液を収容する。本実施形態では、第一の液として硫酸を用いる。第一の容器１２６に収容された第一の液は、不図示のポンプによりヒータ１２０へ送液される。送液量は制御弁１２４によって調整される。保温部１１８の周囲にはヒータ１２０が設けられており、第一の容器１２６から送出された第一の液が所定の温度に保温されるようになっている。本実施形態では、８０〜１００℃とする。保温部１１８に収容された第一の液は、制御弁１２２によって送液量を調整しながら混合部１１４へ送液される。
【００１８】
第二の容器１３０は、処理に用いる第二の液を収容する。本実施形態では、第二の液として過酸化水素水を用いる。第二の容器１３０は室温（２０〜３０℃）に保たれており、第二の容器１３０から混合部１１４へ直接第二の液が供給されるようになっている。第二の液の送液量は制御弁１２８によって調整される。
【００１９】
混合部１１４は、ヒータ１２０から供給された第一の液と、第二の容器１３０から供給された第二の液とを混合する。混合する方式としては種々の形態のものを用いることができる。図３は、混合部１１４の構成の一例を示す図である。図示したように、この混合部１１４は、中空構造の螺旋管からなる配管１５６と、この配管に第一の液および第二の液をそれぞれ導入する第一の導入口１５２、第二の導入口１５４を備えている。このような構成の混合部１１４を用いることにより、混合部（配管）の内壁に沿って螺旋状に移動しながら、第一および第二の液が効率良く混合される。図１０は、混合部１１４の別の構成例である。この例では、図３と同様の配管１５６の周囲に、管状加熱部１６６が配置されている。配管１５６は、管状加熱部１６６の内部に配置されている。管状加熱部１６６は、温水の注入口１７０および排出口１６８を有し、内部に熱媒体が流通するようになっている。管状加熱部１６６の構成材料としては、たとえばガラスが挙げられる。
【００２０】
本実施形態では、第一および第二の液、すなわち、硫酸と過酸化水素水とが混合することにより、反応熱が発生し、混合液の温度は１００℃以上となり、このような高温の混合液を半導体基板１０６に供給することにより処理効率を高めている。しかしながら、半導体基板１０６への混合液の供給が停止している間は、混合部１１４が冷却し、内部に残存する液体の温度が低下することが考えられる。そこで、図１の装置では、混合部１１４の周囲にヒータ１１６を設け、残存液体の冷却を抑制している。
【００２１】
ノズル１１２は、混合部１１４で生成した混合液を半導体基板１０６表面へ供給する。混合部１１４から送出された混合液は、配管１１５を経由してノズル１１２へ導かれる。ノズル１１２は、半導体基板１０６の所定の箇所に向けて混合液を吹き付ける。
【００２２】
図９は、混合部１１４、配管１１５およびノズル１１２を含む部分の拡大図である。ノズル１１２は、反応熱により高温となった混合液を半導体基板１０６に供給する。こうすることにより、半導体基板１０６の処理効率を高めているのであるが、半導体基板１０６への混合液の供給が停止している間、ノズル１１２内部に残存する液体の温度が低下することが考えられる。そこで本実施形態では、図９に示すように、ノズル１１２の周囲にヒータ１６２を配置し、残存液体の冷却を抑制している。
また、配管１１５の周囲には配管加熱部１６０を配置している。これにより、混合部１１４からノズル１１２まで送液される間、混合液は高温に維持され、混合液の温度や組成を安定にすることができる。
【００２３】
次に、上記装置を用いた基板の処理工程について説明する。
本実施形態では、以下のステップからなるプロセスを実施する。
(i)シリコン基板上にレジストを形成する。
(ii)レジストに所定の開口を設ける。
(iii)レジストをマスクとしてイオン注入を行う。本実施形態では、イオン種：Ａｓ、注入濃度：５×１０１４ｃｍ−２とする。
(iv)硫酸と過酸化水素水の混合液（ＳＰＭ）によりレジストを剥離する。
【００２４】
上記の(iv)のステップにおいて、図１等に示した装置を用いる。(iv)の処理を行う前に、第二の容器１３０内に過酸化水素水、第一の容器１２６内に硫酸をそれぞれ満たしておく。第一の容器１２６から所定量の硫酸を保温部１１８に導き、ヒータ１２０により８０〜１１０℃に保温する。この状態に維持し準備をした後、処理を開始する。まず、制御弁１２２により第一の液の流量を調整し、制御弁１２８により第二の液の流量を調整して、これらを混合部１１４へ導く。混合部１１４内では、これらを混合してＳＰＭとする。混合により発熱し１００〜１２０℃の液温に到達した混合液を半導体基板１０６の表面に導く。
【００２５】
処理中の半導体基板１０６の回転数は、たとえば以下のように制御する。
（ａ）開始〜１５秒後        ５００回転
（ｂ）１５秒後〜４０秒後      １５回転
【００２６】
（ａ）により、高濃度ドーズにより発生したレジスト硬化層が効率的に除去される。次いで（ｂ）を行うことにより、硬化層より下部のレジストが除去される。
【００２７】
以下、本実施形態に係る装置および方法の効果について説明する。
本実施形態に係る装置は、混合部１１４で第一および第二の液を混合し、その際に発生する熱を利用して混合液（ＳＰＭ）を高温にし、これを半導体基板１０６へ吹き付ける方式としている。半導体基板１０６へ吹き付ける直前に混合による反応熱を利用して液温を上昇させているので、加熱のための機構を余計に設ける必要がなく、簡易な構造で処理液を高温にすることができ、処理効率が向上させることができる。
【００２８】
また本実施形態では、混合部１１４から下流側（半導体基板１０６側）がヒータにより保温される構成となっている。このため、反応熱により昇温した混合液を、温度を大幅に低下させることなく半導体基板１０６へ供給することが可能となる。このため、良好な処理効率を安定的に実現することができる。
【００２９】
また、本実施形態に係る装置は、多数のウエハを同一の処理液に浸漬するディップ方式ではなく、ウエハ一枚ごとに処理液を用いて処理する枚葉式の処理を採用している。ディップ方式では、ウエハ表面から除去された汚染物が、溶液中に溶解または分散した後、隣接する他のウエハの裏面に再付着するといった問題が生じやすかった。この点、本実施形態では枚葉式の処理としているため、このような問題が発生せず、より高いレベルの清浄度を実現することができる。
【００３０】
また、本実施形態では、混合部１１４においてあらかじめ第一および第二の液を混合した後、ノズル１１２から液を放出する構成としている。密閉構造の混合部１１４内部での２液の混合により、カロ酸（ペルオキソ一硫酸Ｈ2ＳＯ6）が生成し、このカロ酸を一定量含む混合液がノズル１１２から半導体基板１０６へ吹き付けられるので、良好なレジスト除去効率が得られたものと考えられる。カロ酸が生成しやすい条件は必ずしも明らかではないが、本実施形態のように、密閉構造の混合部１１４で２液を混合した場合、カロ酸が安定的に生成される傾向があるものと推察される。実施例の項で後述するように、ノズルから外部へ放出された後の２液の混合では、安定的なレジスト除去効率を得ることが困難であり、本実施形態のように密閉構造の混合部を設けることが望ましい。
【００３１】
また、本実施形態では、硫酸と過酸化水素水を密閉空間内で一度混合させ、混合により発生したカロ酸（酸化種）をＳＰＭ液中に保持しながら、更にヒータ１１６によって加熱している。このため、レジスト除去効率を安定的に向上させることができる。
【００３２】
第二の実施の形態
本実施形態では、半導体基板１０６へ混合液を吹き付けるノズルを２つに設けた例を示す。図４は本実施形態に係る基板処理装置の一例を示す図であり、図５は、図４に示されるノズル１１２ａ、ｂと半導体基板１０６の位置関係を示す図である。ノズルの構造以外は、第一の実施の形態で示した装置構造と同様である。配管１１５およびノズル１１２の周囲に、図９に示すようにヒータを配置する点も同様である。
【００３３】
図５に示すように、ノズル１１２ａは、半導体基板１０６の端部に混合液を吹き付け、ノズル１１２ｂは、半導体基板１０６の中央部に混合液を吹き付ける。
【００３４】
本実施形態では、第一の実施の形態で述べた効果にくわえ、以下の効果を奏する。
【００３５】
本実施形態に係る装置は、ノズル１１２ａおよびノズル１１２ｂの２つのノズルを備える。一方は半導体基板１０６の中央部、他方は半導体基板１０６の端部に、それぞれ処理液を吹き付ける構成となっている。このため、半導体基板１０６の処理面内において、温度が均一になり、その結果、レジスト除去効率が均一となる。本実施形態は２液の混合により発生する熱を利用して処理液を高温にするものであるが、このようにした場合、半導体基板１０６表面において、直接、液が当たる場所と、そうでない場所とで温度分布が発生しやすくなる。そこで、上記のようにノズルを複数とし、半導体基板１０６の異なる場所に液を当てるように構成することで、処理の安定性を向上させることができる。
【００３６】
第三の実施の形態
本実施形態では、半導体基板１０６へ混合液を吹き付けるノズルを移動可能に設けた例を示す。図８は本実施形態に係る基板処理装置の一例を示す図である。ノズルの構造以外は、第一の実施の形態で示した装置構造と同様である。配管１１５およびノズル１１２の周囲に、図９に示すようにヒータを配置する点も同様である。図示したように、この装置では、移動部１４０の制御によりノズル１１２が移動可能となっている。ノズル１１２は、噴射箇所を基板中央から周辺部へ移動させながら混合液を噴射するように構成されている。このような構成とすることにより、半導体基板１０６の処理面内において、温度が均一になり、その結果、レジスト除去効率が均一となる。本実施形態は２液の混合により発生する熱を利用して処理液を高温にするものであるが、このようにした場合、半導体基板１０６表面において、直接、液が当たる場所と、そうでない場所とで温度分布が発生しやすくなる。そこで、上記のように、液体の噴射箇所を移動させながら処理を行うことにより、処理の安定性を向上させることができる。
【００３７】
第四の実施の形態
上記実施の形態で示した装置を用い、ＳＰＭによるレジスト剥離処理を行った後、以下の２方式によりリンス工程を実施した。
(i)純水リンス
(ii)希釈アンモニア水によるリンスの後、純水リンス実施。
【００３８】
(ii)の方式によるリンスの方が、(i)よりも短時間で完了させることができた。
なお、(ii)に代えて、希釈ＡＰＭ（アンモニア過水）やアルカリ還元水を用いても同様の傾向が得られた。
【００３９】
以上、レジストを除去する処理の例をあげて、本発明の好ましい実施の形態について説明した。
ここで、レジスト残りは、特にウエハ端部で発生しやすい傾向がある。その理由として以下のことが推察される。
第一の理由は、ウエハ面内で温度分布が生じやすいことである。ウエハ中央部に比較してウエハ端部が低温になりやすく、この結果、ウエハ端部においてレジスト除去効率が低下するものと考えられる。
第二の理由は、ウエハ端部においてレジスト硬化層が強固に固着することである。一般にレジストは、ウエハ中央部から端部に向けて、なだらかに膜厚が薄くなるように形成される。すなわち、レジストの膜厚は、中央部で厚く端部で薄く形成される。中央部では、レジストの上部がレジスト硬化層となっており、レジスト硬化層が除去されると、その下の部分のレジストはリフトオフ作用により容易に除去される。一方、ウエハ端部では、レジストの厚みが薄いため、レジストのほぼ全体が硬化層に変質することから、ウエハ中央部のようにリフトオフ作用によるレジスト除去が期待できない。このため、ウエハ中央部と比較し、端部においては、レジスト硬化層の除去が困難となるのである。
第三の理由は、ウエハ端部の表面に処理液が保持されにくいことである。ウエハ端部では処理液のスリップが起こりやすく、この結果、処理効率が低下する。
これに対し、本実施形態では、以下の対策を講じ、ウエハ端部のレジスト残りを効果的に解決している。
上記第一の理由で述べた事項の対策として、上記実施形態では、混合部１１４を設けることにより、半導体基板１０６へ供給する直前で混合液（ＳＰＭ）を調製し、温度制御している。このため、ウエハ面内の温度分布を均一にすることができる。第二の実施の形態のようにノズル１１２を複数設ける構成や、第三の実施の形態のようにノズルを移動可能に設ける構成とすれば、温度均一性はさらに向上する。
また、上記第二、第三の理由で述べた事項に対しては、上記実施形態では、回転制御部１１０により基板回転数を適切に制御し、これにより、ウエハ端部における処理液のスリップを抑制するとともにレジスト硬化層の除去効率を高めている。たとえば、相対的に高い回転速度で処理した後、処理液のスリップが起こりにくくウエハ端部に処理液が保持されやすい低速回転による処理を実施する。
これらの理由により、上記実施の形態では、ウエハ端部でのレジスト残りを効果的に解決している。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００４０】
たとえば、上記実施の形態では、処理液としてＳＰＭを用いたが、ドライエッチング後のレジストパターンを枚葉式処理で十分に除去できるものであれば他のものを用いることもできる。そのようなレジスト除去液として、たとえば、フェノールとハロゲン系溶剤を主成分とする溶剤、アミン系溶剤、シクロペンタノンやメチルエチルケトン等のケトン系溶剤が挙げられる。ただし、ドライエッチング後のレジストは、その表面が変性し、一般にドライエッチング前のレジストに比べて溶剤に対する溶解性が低く、レジスト残渣が残りやすいため、レジスト剥離効果の高いＳＰＭ洗浄を行うことが好ましい。ＳＰＭの組成は、硫酸：３０質量％過酸化水素水＝１：１〜８：１（容量比）に設定することができ、使用温度は、１００〜１５０℃の範囲とすることができる。こうすることにより、良好な除去性能および洗浄効率を安定的に得ることができる。
【００４１】
また、上記実施の形態ではシリコン基板の処理を例に挙げたが、Ｓｉ、Ｇｅ等の元素を含む半導体等、種々の半導体基板を適用対象とすることが可能である。このうち、半導体基板をシリコンウェーハとした場合、本発明の効果がより顕著に発揮される。
【００４２】
上記実施の形態では、レジストの剥離処理を例に挙げたが、本発明における「処理」とは、薬液やその蒸気を用いた基板表面の処理全般を含む。たとえば、ウエットエッチング処理、エッチング残さを除去する除去処理等を含む。
【実施例】
【００４３】
実施例１
シリコン基板上にレジストを形成した後、レジストに所定の開口を設け、これをマスクとしてシリコン基板中にイオン注入を行った。イオン種はＡｓとし、注入濃度は５×１０１４ｃｍ−２とした。レジストは、ＫｒＦ用レジストを用いた。
【００４４】
その後、第二の実施の形態で説明した装置（図４）を用い、半導体基板１０６の位置に上記シリコン基板を載置して、硫酸と過酸化水素水の混合液（ＳＰＭ）を用いてレジストを剥離した。ヒータは、ノズル１１２、配管１１５の全体および混合部１１４に配設した。処理条件は以下のようにした。
ＳＰＭ組成：硫酸／３０wt%過酸化水素水＝４／１（容量比）
ウエハ表面に吐出するＳＰＭ量：１００〜２００ml
ノズル加熱温度：１００℃
ＳＰＭ処理時間：２分
【００４５】
実施例２
処理条件を以下のように変更したこと以外は実施例１と同様にしてレジスト剥離処理を行った。
ＳＰＭ組成：硫酸／３０wt%過酸化水素水＝２／１（容量比）
【００４６】
比較例１
枚葉式ではなく、ディップ方式としてレジスト剥離処理を行った。ＳＰＭ組成は実施例１と同様にした。
上記実施例１、２、比較例１について、レジスト除去性能を評価した。具体的には、処理されたウエハについて、ウエハ欠陥検査装置を用いてウエハ表面に付着したパーティクル数の測定を行った。結果を表１に示す。
上記実施例１、２、比較例１について、レジスト除去性能を評価した。具体的には、処理されたウエハについて、ウエハ欠陥検査装置を用いてウエハ表面に付着したパーティクル数の測定を行った。結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
2006108304.tif 000003
【００４８】
比較例２
実施例１で用いた装置において、配管１１５の周囲にヒータを設けない構造としたものを用い、レジスト剥離処理を行った。ヒータは、ノズル１１２および混合部１１４に配設した。ＳＰＭ組成は実施例１と同様にした。複数のウエハについて処理を行いパーティクル数の測定を行ったところ、パーティクル数は、実施例１に比べ顕著に増大し、２００〜３０００の範囲にばらつく結果となった。
【００４９】
実施例３
シリコン基板上にレジストを形成した後、レジストに所定の開口を設け、これをマスクとしてシリコン基板中にイオン注入を行った。イオン種はＡｓとした。レジストは、ＫｒＦ用レジストを用いた。
その後、第二の実施の形態で説明した装置を用い、図４中、半導体基板１０６の位置に上記シリコン基板を載置して、硫酸と過酸化水素水の混合液（ＳＰＭ）を用いてレジストを剥離した。ヒータは、混合部１１４にのみ配設した。このとき、(i)レジストのイオン注入濃度、および、(ii)ＳＰＭ温度の２つの因子を変動させて洗浄を行い、レジスト除去性能を評価した。なお、処理条件は以下のようにした。
ＳＰＭ組成：硫酸／３０wt%過酸化水素水＝４／１（容量比）
ウエハ表面に吐出するＳＰＭ量：１００〜２００ml
ＳＰＭ処理時間：２分
表中、ＳＰＭの温度は、混合部１１４に設けたヒータ１１６によって温度調節を行いながら、硫酸と過酸化水素水との反応熱を利用し、混合液の温度調整図っている。表中、ＳＰＭ温度は、混合部１１４内の混合液温度である。本実施例では、表２に示したように、ヒータ１１６によって混合部１１４内の温度の調整を図っている。
【００５０】
処理されたウエハについて、ウエハ欠陥検査装置を用いてウエハ表面に付着したパーティクル数の測定を行った。結果を表２に示す。表中の評価は、以下に示すように３段階とした。
○：パーティクルがほとんど発生しない。
△：パーティクルが少し発生。
×：パーティクルが多数発生。
表に示した結果から、混合液の温度が低いと、良好な除去効率が得られないことが明らかになった。配管全体にヒータを設ける、ノズルにヒータを設ける、といった手法により、送液時の温度低下を抑制することができ、除去効率の向上に有効であることがわかる。
また、このような温度による除去効率の変動は、イオン注入濃度が高い領域で特に顕著となる。イオン注入濃度１×１０１４ｃｍ−２以上の試料では、配管全体にヒータを設ける等して、送液時の液の温度低下を抑制することが特に重要となる。
【００５１】
【表２】
2006108304.tif 000004
【００５２】
実施例４
シリコン基板上にレジストを形成した後、レジストに所定の開口を設け、これをマスクとしてシリコン基板中にイオン注入を行った。イオン種はＡｓとし、注入濃度は５×１０１４ｃｍ−２とした。レジストは、ＫｒＦ用レジストを用いた。
【００５３】
その後、第一の実施の形態で説明した装置（図１）を用い、硫酸と過酸化水素水の混合液（ＳＰＭ）によりレジストを剥離した。ヒータは、ノズル１１２、配管１１５の全体および混合部１１４に配設した。このとき、以下の表に示すＮＯ．１、２のようにウエハ回転数（ＳＰＭ流量）の因子を変動させて洗浄を行い、レジスト除去性能を評価した。
【００５４】
【表３】
2006108304.tif 000005
【００５５】
また、上記と同様にして作製した試料について、図１における混合部１１４のない装置を用いてシリコン基板の処理を行った。すなわち、混合部１１４を介さず、以下の２つのノズルによりシリコン基板表面へ薬液を吹き付ける構成とした装置を用い、レジスト剥離処理を行った。これを、ＮＯ．３とする。
(i)硫酸をシリコン基板に吹き付ける第一のノズル
(ii)過酸化水素水をシリコン基板に吹き付ける第二のノズル
【００５６】
上述の実施例と同様にしてウエハ表面に付着したパーティクル数の測定を行ったところ、
ＮＯ．１：１５（個／ウエハ）、２４（個／ウエハ）
ＮＯ．２：３４８９（個／ウエハ）、１９０７（個／ウエハ）
ＮＯ．３：３００００以上（個／ウエハ）、１５８７４（個／ウエハ）
であった（それぞれ２個のウエハについて評価を行った）。
比較例２
実施例４は、第一の実施の形態で説明した装置（図１）を用いたものであり、混合部１１４にヒータ１１６を設けた構成を採用している。これに対して、本比較例では、図１においてヒータ１１６を取り除いた構成の装置を用いた。この装置を用いＮＯ．１のウエハ回転数としてレジスト処理を行った。上述の実施例と同様にして２個のウエハについて処理したところ、その表面に付着したパーティクル数は、いずれも３０，０００以上であった。
実施例５
以下の２種類の装置を用いてレジスト処理を行い、その処理性能を評価した。ウエハ回転数の制御は、実施例４のＮＯ．１と同様にした。
装置１：第一の実施の形態で説明した装置（図１）、ノズル１個（ウエハ中央部に薬液照射）
装置２：第二の実施の形態で説明した装置（図４）、ノズル２個（ウエハ中央部および端部に薬液照射）
イオン注入条件は、以下のようにした。
イオン種：Ａｓ
注入濃度：１×１０１５ｃｍ−２
上述の実施例と同様にしてウエハ表面に付着したパーティクル数の測定を行ったところ、以下の結果が得られた。
装置１：２７３（個／ウエハ）、１９１（個／ウエハ）
装置２：２１（個／ウエハ）、１３（個／ウエハ）
高ドーズ量では、ノズルを複数とすることによる除去効率向上効果が顕著になることが明らかになった。
実施例６
以下の２種類の装置を用いてレジスト処理を行い、その処理性能を評価した。ウエハ回転数の制御は、実施例４のＮＯ．１と同様にした。
装置１：第一の実施の形態で説明した装置（図１）、ノズルヒータ有り
装置３：第一の実施の形態で説明した装置（図１）、ノズルヒータ無し
イオン注入条件は、以下のようにした。
イオン種：Ａｓ
注入濃度：１×１０１５ｃｍ−２
上述の実施例と同様にしてウエハ表面に付着したパーティクル数の測定を行ったところ、以下の結果が得られた。単位は、個／ウエハである。
装置１
１枚目  １８
２枚目  ２４
３枚目  １５
４枚目  ２１
装置２
１枚目  ３７２
２枚目  ８３
３枚目  ３１
４枚目  ２６
ノズルヒータを設けない構成では、処理開始後、初期の段階での除去効率が低下する傾向が認められた。これは、除去待ち時間にノズル先端に保持された薬液が冷却することによるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施の形態に係る基板処理装置の概略構成図である。
【図２】基板載置台の構成例を示す図である。
【図３】混合部の構成例を示す図である。
【図４】実施の形態に係る基板処理装置の概略構成図である。
【図５】ノズルと半導体基板との位置関係を説明する図である。
【図６】従来の基板処理装置の概略構成図である。
【図７】従来の基板処理装置の概略構成図である。
【図８】実施の形態に係る基板処理装置の概略構成図である。
【図９】混合部、配管およびノズルを含む部分の拡大図である。
【図１０】混合部の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１００  基板処理装置
１０２  処理室
１０４  基板載置台
１０６  半導体基板
１０８  モータ
１１０  回転制御部
１１２  ノズル
１１２ａ  ノズル
１１２ｂ  ノズル
１１４  混合部
１１５  配管
１１６  ヒータ
１１８  保温部
１２０  ヒータ
１２２  制御弁
１２４  制御弁
１２６  容器
１２８  制御弁
１３０  容器
１３４  赤外線ヒータ
１４０  移動部
１５２  導入口
１５４  導入口
１５６  配管
１６０  配管加熱部
【図１】
2006108304.tif 000006
【図２】
2006108304.tif 000007
【図３】
2006108304.tif 000008
【図４】
2006108304.tif 000009
【図５】
2006108304.tif 000010
【図６】
2006108304.tif 000011
【図７】
2006108304.tif 000012
【図８】
2006108304.tif 000013
【図９】
2006108304.tif 000014
【図１０】
2006108304.tif 000015