(57)【要約】【課題】レジストマスクの下地となっている基板や膜に損傷を与えずに、イオン注入された難剥離性のレジストマスクを除去する基板処理方法を提供する。【解決手段】イオンが注入されて変質したレジスト硬化膜６３を有するウエハＷをオゾンと水蒸気を含む処理ガスで処理し（ステップ４）、この処理ガスによって処理されたウエハＷを水洗処理してレジスト硬化膜６３において処理ガスによって水溶性に変性した部分をレジスト硬化膜６３から除去する（ステップ５）。次に、水洗処理されたウエハＷを注入イオンを溶解する薬液で処理し（ステップ６）、さらにイオン溶解薬液によって処理したウエハＷをＡＰＭ薬液で処理することによってウエハＷからレジスト硬化膜６３を除去する（ステップ７）。【選択図】  図７
2004235220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のイオンが注入されたレジスト膜を有する基板をオゾンと水蒸気を含む処理ガスで処理する工程と、
前記処理ガスによって処理された基板を前記イオンを溶解する薬液で処理する工程と、
前記処理ガスおよび前記薬液によって処理した基板を所定の洗浄液で洗浄処理することによって前記基板から前記レジスト膜を除去する工程と、
を有することを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記基板を前記処理ガスで処理する工程と前記基板を前記薬液で処理する工程とを交互に複数回行うことを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
所定のイオンが注入されたレジスト膜を有する基板をオゾンと水蒸気を含む処理ガスで処理する工程と、
前記処理ガスによって処理された基板を水洗処理し、前記レジスト膜において前記処理ガスによって水溶性に変性した部分を前記レジスト膜から除去する工程と、
前記水洗処理された基板を前記イオンを溶解する薬液で処理する工程と、
前記薬液によって処理した基板を所定の洗浄液で洗浄することによって前記基板から前記レジスト膜を除去する工程と、
を有することを特徴とする基板処理方法。
【請求項４】
前記基板を前記処理ガスで処理する工程と、前記処理ガスによって処理した基板を水洗処理する工程と、前記水洗処理された基板を前記薬液で処理する工程とを、複数回繰り返して行うことを特徴とする請求項３に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記所定のイオンが注入されたレジスト膜を有する基板へのイオン注入処理は、イオンのドーズ量が１０１５／ｃｍ２以上となるように行われていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン注入処理によって変質したレジスト膜を有する基板からこのレジスト膜を除去する基板処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体デバイスの製造工程においては、イオン注入技術を利用して、半導体ウエハや半導体ウエハの表面に形成された各種膜に所定のイオンを注入し、その表面特性を変化させている。例えば、半導体ウエハ（シリコン基板）に砒素（Ａｓ）やリン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）等を注入することによってｐ−ｎ接合を形成することができる。
【０００３】
このようなイオン注入処理は、半導体ウエハ等の表面に所定の回路パターンを有するレジストマスクを形成した後に行われることが多く、この場合には、イオン注入処理後に、不要となったレジストマスクを除去する必要がある。イオン注入量が少ないレジストマスクの除去方法としては、薬液によるウエットエッチングや酸素プラズマ放電を用いたプラズマアッシングが知られている。また、高濃度でのイオン注入が行われたレジストマスクは難剥離性に変質しているために、この除去方法としては、プラズマアッシング後にウエットエッチングを行う方法等が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−３７７８０号公報（第２１〜２９段落、第２〜４図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、プラズマアッシングは不要なレジスト膜以外の部分、つまり、イオン注入された下地の基板や膜に損傷を与えるという問題がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、レジストマスクの下地となっている基板や膜に損傷を与えることなく、イオン注入された難剥離性のレジストマスクを除去する基板処理方法を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、所定のイオンが注入されたレジスト膜を有する基板をオゾンと水蒸気を含む処理ガスで処理する工程と、
前記処理ガスによって処理された基板を前記イオンを溶解する薬液で処理する工程と、
前記処理ガスおよび前記薬液によって処理した基板を所定の洗浄液で洗浄処理することによって前記基板から前記レジスト膜を除去する工程と、
を有することを特徴とする基板処理方法、が提供される。
ここで、レジスト膜の剥離性の良否に応じて、基板を処理ガスで処理する工程と基板を薬液で処理する工程は、交互に複数回行われてもよい。
【０００７】
また本発明によれば、所定のイオンが注入されたレジスト膜を有する基板をオゾンと水蒸気を含む処理ガスで処理する工程と、
前記処理ガスによって処理された基板を水洗処理し、前記レジスト膜において前記処理ガスによって水溶性に変性した部分を前記レジスト膜から除去する工程と、
前記水洗処理された基板を前記イオンを溶解する薬液で処理する工程と、
前記薬液によって処理した基板を所定の洗浄液で洗浄することによって前記基板から前記レジスト膜を除去する工程と、
を有することを特徴とする基板処理方法、が提供される。
この基板処理方法においても、レジスト膜の剥離性に応じて、基板を処理ガスで処理する工程と、処理ガスによって処理した基板を水洗処理する工程と、水洗処理された基板を薬液で処理する工程とを、複数回繰り返して行ってもよい。
【０００８】
このような基板処理方法によれば、イオン注入処理によって難剥離性となっているレジスト膜を、その下地に損傷を与えることなく除去することができるために、生産性と製品の品質が高められる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、基板として半導体ウエハ（シリコンウエハ）を取り上げて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について具体的に説明する。図１は、ウエハ処理システムの概略構成を示す説明図である。このウエハ処理システムは、ＣＶＤ装置１０１と、レジスト塗布／現像装置１０２と、露光装置１０３と、イオン注入装置１０４と、膜除去装置１００と、から構成されており、図示しない搬送装置によってこれら装置間でウエハＷを搬送することができるようになっている。
【００１０】
ＣＶＤ装置１０１は、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）法によりウエハＷに絶縁膜やストッパー膜等を形成するために用いられる。このＣＶＤ装置１０１に代えて、ウエハＷに薬液を塗布して絶縁膜等を形成するＳＯＤ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）装置を用いることもできる。
【００１１】
レジスト塗布／現像装置１０２は、マスクとして用いられるレジスト膜等を形成するために用いられる。レジスト塗布／現像装置１０２の詳細な構造は図示しないが、レジスト塗布／現像装置１０２は、ウエハＷにレジスト液を塗布してレジスト膜を成膜するレジスト塗布処理ユニットと、ウエハＷに反射防止膜（ＢＡＲＣ）を成膜するＢＡＲＣ塗布処理ユニットと、露光装置１０３において所定のパターンで露光されたレジスト膜を現像処理する現像処理ユニットと、レジスト膜が成膜されたウエハＷや露光処理されたウエハＷ、現像処理が施されたウエハＷ、反射防止膜が成膜されたウエハＷをそれぞれ熱的に処理する熱的処理ユニット等を有している。
【００１２】
露光装置１０３は、レジスト膜が形成されたウエハＷに所定の回路パターンを露光するために用いられる。イオン注入装置１０４では、ウエハＷの処理段階に応じて、ウエハＷやウエハＷに形成された絶縁膜等にＡｓ、Ｐ、Ｂ等のイオン注入処理が行われる。膜除去装置１００は、半導体デバイスの製造工程で不用となったレジスト膜（マスク）等をウエハＷから除去するために用いられるが、本説明においては、イオン注入処理によって硬化したレジスト膜（以下「レジスト硬化膜」ということとする）を除去するために用いられることとする。なお、レジスト硬化膜は、注入イオンによって硬化した部分と、注入イオンが通過したり、または注入イオンが到達していない部分とを有している。
【００１３】
続いて、膜除去装置１００の構成について詳細に説明する。図２は膜除去装置１００の概略平面図であり、図３はその概略正面図であり、図４はその概略背面図である。膜除去装置１００は、ウエハＷが収容されたキャリアが他の処理装置等から搬入され、逆に膜除去装置１００における処理の終了したウエハＷを収容したキャリアを次の処理を行う処理装置等へ搬出するためのキャリアステーション４と、レジスト硬化膜の除去処理やウエハＷの水洗／乾燥処理等を行うための複数の処理ユニットを有する処理ステーション２と、処理ステーション２とキャリアステーション４との間でウエハＷの搬送を行う搬送ステーション３と、処理ステーション２で使用する薬液や純水、ガス等の製造、調製、貯留を行うケミカルステーション５と、を具備している。
【００１４】
キャリアＣの内部において、ウエハＷは略水平姿勢で鉛直方向（Ｚ方向）に一定の間隔で収容されている。このようなキャリアＣに対するウエハＷの搬入出はキャリアＣの一側面を通して行われ、この側面は蓋体１０ａ（図２には図示せず。図３および図４に蓋体１０ａが取り外された状態を示す）によって開閉自在となっている。
【００１５】
図２に示すように、キャリアステーション４は、図中Ｙ方向に沿って３箇所にキャリアＣを載置できる載置台６を有しており、キャリアＣは蓋体が設けられた側面がキャリアステーション４と搬送ステーション３との間の境界壁８ａ側を向くようにして載置台６に載置される。境界壁８ａにおいてキャリアＣの載置場所に対応する位置には窓部９ａが形成されており、各窓部９ａの搬送ステーション３側には窓部９ａを開閉するシャッタ１０が設けられている。このシャッタ１０はキャリアＣの蓋体１０ａを把持する把持手段（図示せず）を有しており、図３および図４に示すように、蓋体１０ａを把持した状態で搬送ステーション３側に、蓋体１０ａを退避させることができるようになっている。
【００１６】
搬送ステーション３に設けられたウエハ搬送装置７はウエハＷを保持可能なウエハ搬送ピック７ａを有している。ウエハ搬送装置７は搬送ステーション３の床にＹ方向に延在するように設けられたガイド１１（図３および図４参照）に沿ってＹ方向に移動可能である。また、ウエハ搬送ピック７ａは、Ｘ方向にスライド自在であり、かつ、Ｚ方向に昇降自在であり、かつ、Ｘ−Ｙ平面内で回転自在（θ回転）である。
【００１７】
このような構造により、キャリアＣの内部と搬送ステーション３とが窓部９ａを介して連通するようにシャッタ１０を退避させた状態において、ウエハ搬送ピック７ａは、載置台６に載置された全てのキャリアＣにアクセス可能であり、キャリアＣ内の任意の高さ位置にあるウエハＷをキャリアＣから搬出することができ、逆に、キャリアＣの任意の位置にウエハＷを搬入することができる。
【００１８】
処理ステーション２は、搬送ステーション３側に２台のウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂを有しており、例えば、ウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ｂは、搬送ステーション３からウエハＷを受け入れる際にウエハＷを載置するために用いられ、ウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａは、処理ステーション２において所定の処理が終了したウエハＷを搬送ステーション３に戻す際にウエハＷを載置するために用いられる。後述するように処理ステーション２においてはファンフィルターユニット（ＦＦＵ）２５から清浄な空気がダウンフローされるために、処理ステーション２において処理の終了したウエハＷを、上段のウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａに載置することにより、ウエハＷの汚染が抑制される。
【００１９】
搬送ステーション３と処理ステーション２との間の境界壁８ｂにおいて、ウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂの位置に対応する部分には窓部９ｂが設けられている。ウエハ搬送ピック７ａは、この窓部９ｂを介してウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂにアクセス可能であり、キャリアＣとウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂとの間でウエハＷを搬送する。
【００２０】
処理ステーション２の背面側には、オゾンと水蒸気を含む処理ガスのこれら分子によってレジスト硬化膜の変性処理を行う膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈが配置されている。ここで「レジスト硬化膜の変性」とは、レジスト硬化膜において注入イオンが存在しない部分（硬化していない部分）がウエハＷ上に残った状態で水溶性へと変化することと、レジスト硬化膜において注入イオンによって硬化している部分から注入イオンが薬液によって除去された後に処理ガスで処理することによってこの部分がウエハＷ上に残った状態で水溶性へと変化することをいう。なお、ウエハＷにイオン注入されていないポリマー残渣が存在する場合には、このポリマー残渣もまた処理ガスによる処理によって水溶性へと変性する。
【００２１】
膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｄと膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ｅ〜１５ｈとは、その境界壁２２ｂについて略対称な構造を有している。これにより主ウエハ搬送装置１４を、Ｘ方向に移動する機構を必要としない簡単な構造とすることができ、また、ウエハ搬送アーム１４ａの膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈへのアクセスが容易となっている。
【００２２】
ここで、膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａを例に挙げて、その構造について、図５に示す概略断面図を参照しながら詳細に説明する。膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａは、ウエハＷを収容する密閉式のチャンバ３０を有しており、チャンバ３０は固定された下部容器４１ａと、下部容器４１ａの上面を覆う蓋体４１ｂから構成され、蓋体４１ｂは膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａのフレーム４２に固定されたシリンダ４３によって昇降自在である。
【００２３】
下部容器４１ａ周縁の立起部の上面にはＯリング５１が配置されている。シリンダ４３を駆動して蓋体４１ｂを降下させると、蓋体４１ｂの裏面周縁が下部容器４１ａ周縁の立起部の上面に当接するとともに、Ｏリング５１が圧縮されてチャンバ３０内に密閉された処理空間が形成される。
【００２４】
下部容器４１ａにはウエハＷを載置するステージ３３が設けられており、このステージ３３の表面には、ウエハＷを支持するプロキシミティピン４４が複数箇所に設けられている。プロキシミティピン４４の高さは、ステージ３３の表面に結露が生じた場合に、ウエハＷの裏面が結露した液滴に接することがない高さ、例えば、１ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定される。これによりウエハＷの裏面へのウォーターマークやパーティクルの付着が防止され、ウエハＷの品質が高く保たれる。
【００２５】
ステージ３３の内部にはヒータ４５ａが、蓋体４１ｂにはヒータ４５ｂがそれぞれ埋設されており、ステージ３３と蓋体４１ｂをそれぞれ所定温度で保持することができるようになっている。これによりウエハＷの温度が一定に保持される。なお、ステージ３３と蓋体４１ｂの温度を変えることによって、処理空間内に温度勾配を設けて、処理を行うことも可能である。
【００２６】
蓋体４１ｂの裏面には、ウエハＷを保持する爪部材４６が、例えば３箇所（図５では２箇所のみ図示）に設けられている。ウエハ搬送アーム１４ａはこの爪部材４６に対してウエハＷの受け渡しを行う。爪部材４６がウエハＷを保持した状態で蓋体４１ｂを降下させると、その降下途中でウエハＷは、ステージ３３に設けられたプロキシミティピン４４に受け渡しされる。
【００２７】
チャンバ３０では、処理ガスがチャンバ３０の内部において略水平方向に流れるように、オゾンと水蒸気を含む処理ガスを内部に導入するガス導入口３４ａおよび処理ガスを外部へ排気するガス排出口３４ｂが下部容器４１ａに設けられている。処理ガス供給装置１６はガス導入口３４ａに接続され、ガス排出口３４ｂには排気装置３２が接続されている。図５では、ガス導入口３４ａおよびガス排出口３４ｂの高さ位置がプロキシミティピン４４に載置されたウエハＷの高さよりも下側で示されているが、ガス導入口３４ａおよびガス排出口３４ｂはこれよりも高い位置に設けてもよい。
【００２８】
ウエハＷの処理ガスによる処理は、チャンバ３０の内部を一定の陽圧に保持して行うことが好ましい。このためにチャンバ３０の内部から下部容器４１ａと蓋体４１ｂとの間を通って外部に処理ガスが流出しないように、下部容器４１ａと蓋体４１ｂとの密閉を、シリンダ４３による押圧力に依存するだけでなく、下部容器４１ａと蓋体４１ｂの端面に設けられた突起部４７ａ・４７ｂどうしをロック機構３５によって締め付けることによって行う。
【００２９】
この突起部４７ａ・４７ｂはそれぞれ下部容器４１ａと蓋体４１ｂの全周を囲ってはおらず、例えば、等間隔に４カ所に鉛直方向で重なる位置に設けられており、隣接するものどうしの間には間隙部４９（図５の右側部分参照）が形成されている。ロック機構３５はローラ５９ａ・５９ｂで突起部４７ａ・４７ｂを挟み込むことによって下部容器４１ａと蓋体４１ｂとを密着させるが、間隙部４９の位置にローラ５９ａ・５９ｂが移動している状態では蓋体４１ｂの昇降を自由に行うことができる。
【００３０】
処理ステーション２の正面側には、膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈにおける処理の終了したウエハＷを純水で処理することによりレジスト硬化膜において水溶性へと変性した部分をウエハＷから除去し、またレジスト硬化膜から注入イオンを薬液によって除去し、さらにウエハＷを水洗、乾燥処理することができる薬液洗浄処理ユニット（ＣＮＵ）１２ａ〜１２ｄが配置されている。また、処理ステーション２の略中央部には、処理ステーション２内においてウエハＷを搬送する主ウエハ搬送装置１４が設けられている。なお、洗浄処理ユニット（ＣＮＵ）１２ａ・１２ｂと洗浄処理ユニット（ＣＮＵ）１２ｃ・１２ｄとは、境界壁２２ａについて略対称な構造を有している。
【００３１】
図６は洗浄処理ユニット（ＣＮＵ）１２ａの概略構造を示す断面図である。洗浄処理ユニット（ＣＮＵ）１２ａの中央部には環状のカップ（ＣＰ）が配置され、カップ（ＣＰ）の内側にはスピンチャック７１が配置されている。スピンチャック７１は真空吸着によってウエハＷを固定保持した状態で駆動モータ７２によって回転駆動される。カップ（ＣＰ）の底部には薬液や洗浄液、純水を排出するドレイン７３が設けられている。
【００３２】
駆動モータ７２は、ユニット底板７４に設けられた開口７４ａに昇降移動可能に配置され、例えばアルミニウムからなるキャップ状のフランジ部材７５を介して例えばエアシリンダからなる昇降駆動機構７６および昇降ガイド７７と結合されている。駆動モータ７２の側面には、例えばＳＵＳからなる筒状の冷却ジャケット７８が取り付けられ、フランジ部材７５は、この冷却ジャケット７８の上半部を覆うように取り付けられている。
【００３３】
薬液等をウエハＷに供給する際には、フランジ部材７５の下端７５ａは、開口７４ａの周縁付近でユニット底板７４に密着し、これによってユニット内部が密閉される。スピンチャック７１とウエハ搬送アーム１４ａとの間でウエハＷの受け渡しが行われるときは、昇降駆動機構７６が駆動モータ７２およびスピンチャック７１を上方へ持ち上げることでフランジ部材７５の下端がユニット底板７４から浮くようになっている。
【００３４】
洗浄処理ユニット（ＣＮＵ）１２ａは、スピンチャック７１に保持されたウエハＷの表面にレジスト硬化膜から注入イオンを溶解除去するための所定の薬液（以下「イオン溶解薬液」という）を供給する薬液ノズル８１と、ウエハＷの表面に純水を供給する純水ノズル（図示せず）と、ウエハＷに所定の洗浄液（例えば、ＡＰＭ薬液等）を供給する洗浄液ノズル（図示せず）、ウエハＷに乾燥ガスを噴射するガスノズル（図示せず）と、を備えている。
【００３５】
薬液ノズル８１はスキャンアーム８２に保持されている。スキャンアーム８２は、ユニット底板７４の上でＸ方向に敷設されたガイドレール８４上で水平移動可能な垂直支持部材８５の上端部に取り付けられており、Ｘ軸駆動機構９６によって垂直支持部材８５と一体的にＸ方向に移動するようになっている。また、スキャンアーム８２はＸ方向に伸縮自在であり、かつ、Ｚ軸駆動機構９７によって上下方向（Ｚ方向）に移動可能となっている。こうして、薬液ノズル８１は、ウエハＷの上方の所定の位置とカップ（ＣＰ）外の所定の位置との間で移動可能である。なお、純水ノズル等のその他のノズルも、薬液ノズル８１と同様に移動可能に構成されている。
【００３６】
主ウエハ搬送装置１４は、ウエハＷを搬送するウエハ搬送アーム１４ａを有している。主ウエハ搬送装置１４はＺ軸周りに回転自在である。また、ウエハ搬送アーム１４ａは水平方向に進退自在であり、かつＺ方向に昇降自在である。このような構造により、主ウエハ搬送装置１４は、処理ステーション２に設けられた各ユニットにアクセス可能であり、これら各ユニット間でウエハＷを搬送する。処理ステーション２の上部には処理ステーション２の内部に清浄な空気を送風するファンフィルターユニット（ＦＦＵ）２５が設けられている。
【００３７】
ケミカルステーション５には、オゾンと水蒸気を含む処理ガスを調整して膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈに供給する処理ガス供給装置１６と、洗浄処理ユニット（ＣＮＵ）１２ａ〜１２ｄで使用する薬液を貯蔵／送液する薬液供給装置１７と、洗浄処理ユニット（ＣＮＵ）１２ａ〜１２ｄへ純水を供給する純水供給装置１８が設けられている。
【００３８】
処理ガス供給装置１６は、例えば、酸素ガスをオゾン化するオゾン発生装置と、オゾンを希釈する窒素ガスおよびレジスト硬化膜の変性処理後にチャンバ３０内をパージするための窒素ガスを供給する窒素ガス供給ラインと、純水を気化させて水蒸気を発生させる水蒸気発生装置と、オゾン／窒素混合ガスと水蒸気とを混合させて処理ガスを生成するミキサーと、を有している。オゾン発生装置においては、空気中の酸素をオゾン化することによって、オゾン／窒素混合ガスを生成することもできる。なお、ケミカルステーション５には、洗浄処理ユニット（ＣＮＵ）１２ａ〜１２ｄへの乾燥ガスの供給を制御するガス供給調整装置（図示せず）が設けられている。このガス供給調整装置への乾燥ガスの供給は、例えば、図示しない工場配管等の供給ラインを用いて行われる。
【００３９】
次に、このように構成されたウエハ処理システムを用いて、イオン注入処理によって硬化したレジスト硬化膜を除去する工程について説明する。図７はレジストマスク（レジスト膜）の除去工程を示すフローチャートであり、図８はウエハＷの概略の形態変化を模式的に示す説明図である。なお、図８ではウエハＷを「Ｓｉ−ｓｕｂ」と記している。
【００４０】
最初に、ウエハＷをＣＶＤ装置１０１に搬入して、そこでウエハＷの表面に絶縁膜６１を形成する（ステップ１、図８（ａ））。次に絶縁膜６１が形成されたウエハＷを、レジスト塗布／現像装置１０２に搬入して、そこで、レジスト塗布処理ユニットを用いて絶縁膜６１上にレジスト膜６２を形成する。続いてウエハＷを露光装置１０３に搬送して、そこで所定のパターンでレジスト膜６２を露光処理する。ウエハＷをレジスト塗布／現像装置１０２に戻して、現像処理ユニットにおいてレジスト膜６２を現像処理することによって、レジスト膜６２がパターニングされる（ステップ２、図８（ｂ））。
【００４１】
次に、ウエハＷをイオン注入装置１０４に搬送して、そこで所定元素のイオンの注入処理を行う（ステップ３、図８（ｃ））。例えば、所定元素のイオンを、絶縁膜６１にイオンが留まらないように所定の速度で、例えば、ウエハＷへのイオン注入量（ドーズ量）が１０１５／ｃｍ２以上となるように注入すると、レジスト膜６２がストッパとして機能し、レジスト膜６２の溝部の下側ではウエハＷにイオンが注入されて、ウエハＷの特性が変化した領域６４が形成される。また、レジスト膜６２には一定の高さよりも深い位置に注入イオン６６が留まってその部分が硬化する。このようなイオン注入処理によって、レジスト膜６２は実質的に注入イオン６６が留まっていない部分（以下「イオン不滞留部」という）６３ａと硬化部６３ｂとを有するレジスト硬化膜６３となる。
【００４２】
イオン注入処理が終了したウエハＷは、膜除去装置１００に搬送されて、そこで、レジスト硬化膜６３の変性処理（ステップ４、図８（ｄ））、水洗処理（ステップ５、図８（ｅ））、レジスト硬化膜６３からの注入イオン６６の溶解除去処理（ステップ６、図８（ｆ））が、逐次行われる。そして、ステップ６の処理後にＡＰＭ薬液（アンモニア−過酸化水素水）処理によってレジスト硬化膜６３をウエハＷから完全に除去することができる場合にはこのＡＰＭ薬液処理を行う（ステップ７、図８（ｇ））。しかし、ステップ６の処理後にＡＰＭ薬液処理を行ってもレジスト硬化膜６３を完全に除去することができない場合（例えば、イオンのドーズ量が多い場合）には、処理ガスによるレジスト硬化膜６３の変性処理（ステップ４）〜注入イオン６６の溶解除去処理（ステップ６）を、レジスト硬化膜６３がＡＰＭ薬液処理によってウエハＷから完全に除去できるような状態になるまで繰り返す。
【００４３】
以下、ステップ４〜ステップ７についてより具体的に説明する。
ウエハＷに対してステップ４の処理を施すために、ウエハＷを膜除去装置１００に備えられた膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ（または１５ｂ〜１５ｈのいずれか）に搬入する。このウエハＷの膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａへの搬入は次のようにして行われる。まずイオン注入処理の終了したウエハＷの収容されたキャリアＣをオペレータまたは自動搬送装置によって載置台６に載置する。次いでキャリアＣの蓋体１０ａとシャッタ１０を搬送ステーション３側に退避させることによって窓部９ａを開き、続いてウエハ搬送ピック７ａによって、キャリアＣの所定位置にある１枚のウエハＷをウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ｂへ搬送する。
【００４４】
続いてウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ｂに載置されたウエハＷをウエハ搬送アーム１４ａによって膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ（または１５ｂ〜１５ｈのいずれか）に搬入する。この膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａへのウエハＷの搬入処理は次のようにして行われる。すなわち、最初にチャンバ３０の蓋体４１ｂを下部容器４１ａの上方に退避させた状態とし、その後に蓋体４１ｂに設けられた爪部材４６のウエハＷを保持する部分（水平方向に突出した部分）よりも僅かに高い位置へウエハＷが進入するように、ウエハＷを保持したウエハ搬送アーム１４ａを進入させる。次いで、ウエハ搬送アーム１４ａを下方へ降下させると、ウエハＷは爪部材４６に受け渡される。
【００４５】
ウエハ搬送アーム１４ａを膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａから退避させた後に蓋体４１ｂを降下させて、蓋体４１ｂを下部容器４１ａに密着させ、さらにロック機構３５を動作させて、チャンバ３０を密閉状態とする。蓋体４１ｂを降下させる途中で、ウエハＷは爪部材４６からプロキシミティピン４４へ受け渡される。
【００４６】
こうして膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａに搬入されたウエハＷに対してステップ４の処理を以下のように行う。ヒータ４５ａ・４５ｂを発熱させて、ステージ３３および蓋体４１ｂを所定の温度に保持する。このとき、例えば、蓋体４１ｂの温度をステージ３３の温度よりも所定温度高く設定すると、チャンバ３０内に処理ガスを供給した際に、チャンバ３０内における水蒸気の密度が蓋体４１ｂ側よりもステージ３３側で高くなるために、水蒸気を効率的にウエハＷにあてることができる。
【００４７】
ステージ３３および蓋体４１ｂが所定温度に保持され、かつ、ウエハＷの温度分布がほぼ一定となったら、最初に処理ガス供給装置１６からオゾン／窒素混合ガスのみをチャンバ３０内に供給して、チャンバ３０の内部がオゾン／窒素混合ガスでパージされ、かつ、所定の陽圧となるように調節する。
【００４８】
その後、オゾン／窒素混合ガスに水蒸気を混合させた処理ガスを、処理ガス供給装置１６からチャンバ３０内に供給する。オゾンと水蒸気の分子は、レジスト硬化膜６３を構成する炭素原子（レジスト材料の炭素原子）を攻撃して、主にレジスト硬化膜６３におけるイオン不滞留部６３ａを水溶性へと変化させる。しかし、硬化部６３ｂでは、注入イオン６６によってオゾンと水蒸気の分子のレジスト材料への攻撃が妨げられるために、水溶性へと容易には変化しない（図８（ｄ））。このため、一度、硬化部６３ｂから注入イオン６６を除去する必要がある。
【００４９】
なお、ウエハＷにイオン注入されていないポリマー残渣が存在する場合には、このポリマー残渣は水溶性へと変化する。また、処理ガスは絶縁膜６１に損傷を与えない。この処理ガスによるウエハＷの処理は、例えば、３分〜５分間行われる。チャンバ３０への処理ガスの供給量とチャンバ３０からの排気量は、チャンバ３０内が所定の陽圧となるように調整される。
【００５０】
所定の処理時間が経過したら、処理ガスの供給を停止して、処理ガス供給装置１６からチャンバ３０内に窒素ガスを供給し、チャンバ３０内を窒素ガスでパージする。このパージ処理時には、その後にチャンバ３０を開いたときに、排気装置３２からオゾン／窒素混合ガスが逆流してオゾン／窒素混合ガスがチャンバ３０から排出されないように、排気装置３２内からもオゾン／窒素混合ガスを完全に排出する。
【００５１】
このようなステップ４の処理が終了すると、レジスト硬化膜６３のイオン不滞留部６３ａは水溶性に変わっているが、ウエハＷから剥離しておらず、勿論、硬化部６３ｂもウエハＷから剥離していない。そこで、ウエハＷからレジスト硬化膜６３において水溶性に変化した部分（硬化部６３ｂにおいて処理ガスによって水溶性と変化している部分があれば、その部分を含む）を除去するために、ウエハＷを膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａから洗浄処理ユニット（ＣＮＵ）１２ａ（または１２ｂ〜１２ｄのいずれか）に搬送し、そこでステップ５の処理をウエハＷに施す。
【００５２】
膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａから洗浄処理ユニット（ＣＮＵ）１２ａへのウエハＷの搬送は次のようにして行われる。最初にチャンバ３０内部の窒素ガスパージが終了した後に、チャンバ３０の内圧が外気圧と同じであることを確認する。これは、チャンバ３０の内部圧力が大気圧よりも高い状態でチャンバ３０を開くと、チャンバ３０が損傷するおそれがあるからである。チャンバ３０の内圧確認後、ロック機構３５による下部容器４１ａと蓋体４１ｂの締め付けを解除し、蓋体４１ｂを上昇させる。蓋体４１ｂを上昇させる際に、ウエハＷは爪部材４６に保持されて蓋体４１ｂとともに上昇する。ウエハ搬送アーム１４ａを下部容器４１ａと蓋体４１ｂとの隙間に進入させて、ウエハＷを爪部材４６からウエハ搬送アーム１４ａに受け渡す。
【００５３】
ウエハＷを保持したウエハ搬送アーム１４ａは、洗浄処理ユニット（ＣＮＵ）１２ａに設けられたスピンチャック７１にウエハＷを受け渡す。こうして洗浄処理ユニット（ＣＮＵ）１２ａに搬入されたウエハＷに対して、ステップ５の処理を施す。例えば、純水ノズルから略水平姿勢に保持されたウエハＷの表面に純水を吐出してパドルを形成し、所定時間が経過した後にウエハＷを回転させてウエハＷの表面から純水を振り切り、さらにウエハＷを回転させながらウエハＷの表面に純水を供給することによって行う。こうして、レジスト硬化膜６３において水溶性に変性した部分が除去される（図８（ｅ））。
【００５４】
次に、ウエハＷを洗浄処理ユニット（ＣＮＵ）１２ａ内に留めたまま、ウエハＷに対してステップ６の処理、すなわち、ウエハＷの表面にイオン溶解薬液を供給して、レジスト硬化膜６３の硬化部６３ｂから注入イオン６６を溶解除去する処理を施す。例えば、スピンチャック７１に略水平姿勢に保持されたウエハＷの表面に薬液ノズル８１からイオン溶解薬液を吐出してパドルを形成し、所定時間が経過した後にウエハＷを回転させてウエハＷの表面からイオン溶解薬液を振り切る。こうしてウエハＷから振り切られたイオン溶解薬液は、回収されて再利用に供することができる。次いで、ウエハＷを回転させながらウエハＷの表面に純水ノズルから純水を吐出してウエハＷの表面からイオン溶解薬液を除去する（図８（ｆ））。
【００５５】
このようにして注入イオン６６が溶解除去された後の硬化部６３ｂが、続いて行われるＡＰＭ薬液処理によってウエハＷから完全に除去できる場合（例えば、イオンのドーズ量が、１０１５／ｃｍ２以上であっても比較的少ない範囲に属している場合）には、ウエハＷを洗浄処理ユニット（ＣＮＵ）１２ａ内に留めたまま、さらにウエハＷに対して連続してＡＰＭ薬液処理を施す（ステップ７）。これによってレジスト硬化膜６３全体がウエハＷから完全に除去される（図８（ｇ））。ＡＰＭ薬液処理後には、ウエハＷを純水によってリンス処理し、さらにスピン乾燥する。このスピン乾燥はウエハＷに乾燥ガスを供給しながら行ってもよい。なお、絶縁膜６１は、その組成に因っては、ＡＰＭ薬液処理によってその表面が薄く除去される場合がある。
【００５６】
これに対して、ウエハＷへのイオンのドーズ量が多い場合に、ステップ６の終了後にウエハＷに残った硬化部６３ｂをＡＰＭ薬液処理では完全に除去することができない場合がある。このような場合には、ウエハＷを洗浄処理ユニット（ＣＮＵ）１２ａから膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ（または１５ｂ〜に１５ｈ）に搬送して、処理ガスによる変性処理を再び行う。ここでは、既に硬化部６３ｂから所定量の注入イオン６６が除去されているために、オゾンと水蒸気の分子は硬化部６３ｂを構成しているレジスト材料の炭素原子を攻撃しやすい状態となっており、これによって硬化部６３ｂの変性処理がさらに進行する。
【００５７】
このようにして硬化部６３ｂの変性処理がさらに進行したウエハＷを洗浄処理ユニット（ＣＮＵ）１２ａ（１２ｂ〜１２ｄ）に搬送して、そこで水洗処理を行うと、硬化部６３ｂにおいて水溶性に変化した部分が除去されるために、続いてイオン溶解薬液でウエハＷを処理した際に、硬化部６３ｂからの注入イオン６６の溶解が促進される。こうして、２度目のイオン溶解薬液による処理が施された硬化部６３ｂはＡＰＭ薬液処理によって除去しやすい状態となる。ステップ４〜ステップ６を一連の処理として必要回数繰り返すことによって硬化部６３ｂがＡＰＭ薬液処理によってウエハＷから完全に除去できる状態となった後に、ウエハＷに対してＡＰＭ薬液処理を施す。
【００５８】
洗浄処理ユニット（ＣＮＵ）１２ａ（または１２ｂ〜１２ｄ）における処理によってレジスト硬化膜６３が除去されたウエハＷは、ウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａに搬送され、そこからウエハ搬送装置７によってキャリアＣの所定の位置に収容される。
【００５９】
なお、上述した処理工程におけるステップ４〜ステップ６の一連の処理は、ウエハＷへのイオンのドーズ量が１０１５／ｃｍ２以上の場合に好適に行われる。これは、ドーズ量が１０１５／ｃｍ２以上となると、レジスト硬化膜６３における硬化部６３ｂは難剥離性となり、ステップ４とステップ５のみではレジスト硬化膜６３をウエハＷから除去することが極めて困難なためである。これに対して、ドーズ量が１０１５／ｃｍ２未満の場合には、レジスト硬化膜６３における硬化部６３ｂは、オゾンと水蒸気を含む処理ガスによって容易に水溶性へと変性させることが可能な場合がある。この場合にはステップ４とステップ５のみでレジスト硬化膜６３をウエハＷから除去することができる。したがって、ステップ６およびステップ７を省略することができる。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、上記説明においては、ウエハＷをオゾンと水蒸気を含む処理ガスによって処理した後に水洗処理し、その後に薬液による注入イオンの溶解処理を行う工程を示したが、これに限定されず、例えば、図９のフローチャートに示す工程にしたがってウエハＷを処理することもできる。図９に示す工程では、最初に図７に示したステップ１〜ステップ４の処理を行う。つまり、ウエハＷに絶縁膜６１、レジスト膜６２を形成し、次いでイオン注入を行う（ステップ３）。これによってレジスト膜６２はレジスト硬化膜６３へと変質する。次に、ウエハＷをオゾンと水蒸気を含む処理ガスによって処理して、レジスト硬化膜６３を変性させる（ステップ４）。次いで、水洗処理を行うことなくウエハＷをイオン溶解薬液で処理し、レジスト硬化膜６３からの注入イオンの溶解処理を行う（ステップ５Ａ）。続いてウエハＷに水洗処理を施す（ステップ６Ａ）。これによりレジスト硬化膜が６３がウエハＷから除去されたら、ウエハＷの処理を終了する。
【００６１】
なお、図９に示した処理方法においては、ステップ４・５Ａ・６Ａを一連の処理として、レジスト硬化膜６３がウエハＷから完全に除去されるまで繰り返して行ってもよい。また、必要であれば、ステップ４・５Ａ・６Ａを一連の処理として複数回繰り返し、最後にＡＰＭ薬液処理を行ってもよい。
【００６２】
また、レジスト膜６２全体が注入イオンのために硬化している場合には、図１０のフローチャートに示す工程にしたがってウエハＷを処理することも好ましい。つまり、図７に示したステップ１〜ステップ３にしたがってウエハＷに絶縁膜６１、レジスト６２膜を形成し、イオン注入を行う。これによってレジスト膜６２はレジスト硬化膜６３となる。次に、イオン溶解薬液による注入イオンの溶解処理を行い（ステップ４Ｂ）、続いてウエハＷにオゾンと水蒸気を含む処理ガスによる変性処理を施し（ステップ５Ｂ）、さらにウエハＷに水洗処理を施す（ステップ６Ｂ）。ここで、レジスト硬化膜６３が実質的に完全に除去されていれば、ウエハＷにＡＰＭ薬液処理を施してウエハＷの表面に付着しているパーティクルを除去する（ステップ７Ｂ）。一方、ステップ６Ｂ後にウエハＷにレジスト硬化膜６３が残っている場合には、ステップ４Ｂ〜６Ｂを一連の処理としてレジスト硬化膜６３が実質的に完全にウエハＷから除去されるまで繰り返し、その後にステップ７ＡのＡＰＭ薬液処理を行う。
【００６３】
なお、図１０に示した処理方法においては、ステップ６Ｂ後にレジスト硬化膜６３が完全に除去されていれば、ＡＰＭ薬液処理（ステップ７Ｂ）を行うことなく、ウエハＷの処理を終了してもよい。また、ステップ４Ｂ〜６Ｂを一連の処理として複数回行う場合において、２度目以降のステップ４Ｂの終了後にＡＰＭ薬液処理（ステップ７Ｂ）によってレジスト硬化膜６３の除去が可能な場合には、このステップ４Ｂの後にステップ７Ｂの処理を行ってもよい。
【００６４】
上記説明においては、膜除去装置１００としてウエハＷを１枚ずつ処理する装置（所謂、枚葉式処理装置）を示したが、レジスト膜の変性処理や、ウエハＷの水洗処理、レジスト膜に注入されたイオンの溶解除去処理は、一度に複数（例えば、２５枚）のウエハＷを処理する装置（所謂、バッチ式処理装置）を用いて行うこともできる。
【００６５】
また、上記説明においては、ウエハＷにイオン注入する場合について示したが、イオンが注入される対象は、ウエハＷに形成された絶縁膜や半導体膜、導電性膜であっても構わない。また、基板として半導体ウエハを例示したが、基板はこれに限定されず、液晶表示装置（ＬＣＤ）に使用されるガラス基板であってもよい。さらには処理ガスには、オゾンと水蒸気以外の別の成分、例えば、過酸化水素等のガスを含有させることもできる。
【００６６】
【発明の効果】
上述の通り本発明によれば、イオン注入処理によって硬化し、難剥離性となっているレジスト膜を、その下地に損傷を与えることなく基板から除去することができるために、生産性と製品の品質が高められるという顕著な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ウエハ処理システムの概略構成を示す説明図。
【図２】膜除去装置の概略平面図。
【図３】膜除去装置の概略正面図。
【図４】膜除去装置の概略背面図。
【図５】膜除去装置に備えられた膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）の概略断面図。
【図６】膜除去装置に備えられた洗浄処理ユニット（ＣＮＵ）の概略断面図。
【図７】レジストマスクの除去工程を示すフローチャート。
【図８】レジストマスクの除去工程におけるウエハの概略の形態変化を模式的に示す説明図。
【図９】レジストマスクの別の除去工程を示すフローチャート。
【図１０】レジストマスクのさらに別の除去工程を示すフローチャート。
【符号の説明】
２；処理ステーション
３；搬送ステーション
４；キャリアステーション
１２ａ〜１２ｄ；洗浄処理ユニット（ＣＮＵ）
１５ａ〜１５ｈ；膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）
６１；絶縁膜
６２；レジスト膜
６３；レジスト硬化膜
６３ａ；イオン不滞留部
６３ｂ；硬化部
６６；注入イオン
７１；スピンチャック
１００；膜除去装置
１０４；イオン注入装置
Ｗ；ウエハ（基板）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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