(57)【要約】【課題】基板の表面に被着しているポリマー等の有機物を除去液により除去する場合に、基板表面からの有機物の除去に要する時間を短くしてスループットを向上させ、また、除去液を回収して再利用するときに除去液の寿命を長くすることができる方法を提供する。【解決手段】除去液供給機構２２により基板Ｗの表面へ除去液を供給して基板表面から有機物を除去する前に、前処理剤供給機構３６により基板の表面へ温水を供給する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面へ除去液を供給して基板の表面上の有機物を除去液により除去する基板処理方法において、
基板の表面へ除去液を供給する前に、基板の表面へ前処理剤を供給することを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記前処理剤が温水である請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記前処理剤が機能水である請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記機能水が、オゾンを純水に溶解させたオゾン水である請求項３に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記機能水が、水素を純水に溶解させた水素水である請求項３に記載の基板処理方法。
【請求項６】
基板へ供給される前処理剤に対し超音波を照射する請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項７】
基板への前処理剤の供給と併行して基板の表面をブラシでスクラブ洗浄する請求項２ないし請求項６のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項８】
基板の表面へ前処理剤を気体に混合し噴出させて供給する請求項２ないし請求項７のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項９】
前記前処理剤がオゾンガスである請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項１０】
基板の表面へ前処理剤を高圧噴流で噴出させて供給する請求項１ないし請求項７のいずれかまたは請求項９に記載の基板処理方法。
【請求項１１】
前記前処理剤がドライアイスの小片である請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項１２】
前記前処理剤が氷の小片である請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項１３】
前記有機物は、ドライエッチングの際に生じたレジストの反応生成物である請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項１４】
基板を水平姿勢に保持する基板保持手段と、
この基板保持手段に保持された基板を鉛直軸回りに回転させる基板回転手段と、
前記基板保持手段に保持された基板の表面へ除去液を供給する除去液供給手段と、
を備え、基板の表面上の有機物を除去液により除去する基板処理装置において、基板の表面へ除去液を供給する前に基板の表面へ前処理剤を供給する前処理剤供給手段をさらに備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項１５】
前記前処理剤供給手段が、温水を供給する手段である請求項１４に記載の基板処理装置。
【請求項１６】
前記前処理剤供給手段が、機能水を供給する手段である請求項１４に記載の基板処理装置。
【請求項１７】
前記機能水が、オゾンを純水に溶解させたオゾン水である請求項１６に記載の基板処理装置。
【請求項１８】
前記機能水が、水素を純水に溶解させた水素水である請求項１６に記載の基板処理装置。
【請求項１９】
前処理剤に対し超音波を照射する超音波照射手段を備えた請求項１５ないし請求項１８のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項２０】
基板の表面をブラシでスクラブ洗浄するブラシ洗浄手段を備えた請求項１５ないし請求項１９のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項２１】
前処理剤を気体に混合して噴出させる二流体ノズルを備えた請求項１５ないし請求項２０のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項２２】
前記前処理剤供給手段が、オゾンガスを供給する手段である請求項１４に記載の基板処理装置。
【請求項２３】
前処理剤を高圧噴流で噴出させるジェット噴射ノズルを備えた請求項１４ないし請求項２０のいずれかまたは請求項２２に記載の基板処理装置。
【請求項２４】
前記前処理剤供給手段が、ドライアイスの小片を供給する手段である請求項１４に記載の基板処理装置。
【請求項２５】
前記前処理剤供給手段が、氷の小片を供給する手段である請求項１４に記載の基板処理装置。
【請求項２６】
前記有機物は、ドライエッチングの際に生じたレジストの反応生成物である請求項１４ないし請求項２５のいずれかに記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板の表面に被着しているポリマー等の有機物を除去液により除去する基板処理方法、および、その方法を実施するために使用される基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおいて、半導体ウエハの表面に微細な回路パターンを形成する場合には、反応性イオンエッチング等のドライエッチング工程が行われる。このドライエッチングでは、強力な反応性を有する反応性イオンが使用されるため、金属膜のエッチングが終了する時点においてはレジスト膜の一部が変質してポリマー等の反応生成物を生じ、その反応生成物が金属膜の側面部に堆積する。この反応生成物は、エッチング工程に続いて行われるレジスト除去工程ではウエハ上から除去されないため、レジスト除去工程の前にこの反応生成物をウエハの表面から除去しておく必要がある。この目的で、従来、ドライエッチング工程の後に、反応生成物を除去する作用を有する除去液をウエハの表面へ供給して、その除去液により反応生成物をウエハ表面から除去する処理を行っていた。その後に、ウエハを鉛直軸回りに回転させて除去液をウエハ面から振り切り、ウエハに対して純水を供給してリンス処理した後、ウエハを鉛直軸回りに高速で回転させてスピン乾燥させるようにしていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１２４５０２号公報（第７−１０頁、図１−図６）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年におけるパターンの微細化や工程の変化等に伴い、上記した反応生成物の性質も多様化し、従来の方法では、反応生成物（変質したポリマー）をウエハ表面から短時間で除去することが困難になってきている。このため、除去液によるウエハの処理時間を長くする必要があり、この結果、スループットの低下を招く、といった問題点がある。また、除去液は、通常、回収して再利用されているが、表面に異物が付着したウエハに対して使用された除去液を回収すると、除去液の寿命が短くなる、といった問題点がある。
【０００５】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、基板の表面に被着しているポリマー等の有機物を除去液により除去する場合に、基板表面から有機物を効果的に除去することができ、有機物の除去に要する時間を短くしてスループットを向上させることができ、また、除去液を回収して再利用するときに除去液の寿命を長くすることができる基板処理方法を提供すること、ならびに、その方法を好適に実施することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、基板の表面へ除去液を供給して基板の表面上の有機物を除去液により除去する基板処理方法において、基板の表面へ除去液を供給する前に、基板の表面へ前処理剤を供給することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の方法において、前記前処理剤として温水を用いることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の方法において、前記前処理剤として機能水を用いることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の方法において、前記機能水が、オゾンを純水に溶解させたオゾン水（以下、「オゾン水」という）であることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項３に記載の方法において、前記機能水が、水素を純水に溶解させた水素水（以下、「水素水」という）であることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に係る発明は、請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の方法において、基板へ供給される前処理剤に対し超音波を照射することを特徴とする。
【００１２】
請求項７に係る発明は、請求項２ないし請求項６のいずれかに記載の方法において、基板への前処理剤の供給と併行して基板の表面をブラシでスクラブ洗浄することを特徴とする。
【００１３】
請求項８に係る発明は、請求項２ないし請求項７のいずれかに記載の方法において、基板の表面へ前処理剤を気体に混合し噴出させて供給することを特徴とする。
【００１４】
請求項９に係る発明は、請求項１に記載の方法において、前記前処理剤としてオゾンガスを用いることを特徴とする。
【００１５】
請求項１０に係る発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかまたは請求項９に記載の方法において、基板の表面へ前処理剤を高圧噴流で噴出させて供給することを特徴とする。
【００１６】
請求項１１に係る発明は、請求項１に記載の方法において、前記前処理剤としてドライアイスの小片を用いることを特徴とする。
【００１７】
請求項１２に係る発明は、請求項１に記載の方法において、前記前処理剤として氷の小片を用いることを特徴とする。
【００１８】
請求項１３に係る発明は、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の方法において、前記有機物が、ドライエッチングの際に生じたレジストの反応生成物であることを特徴とする。
【００１９】
請求項１４に係る発明は、基板を水平姿勢に保持する基板保持手段と、この基板保持手段に保持された基板を鉛直軸回りに回転させる基板回転手段と、前記基板保持手段に保持された基板の表面へ除去液を供給する除去液供給手段と、を備え、基板の表面上の有機物を除去液により除去する基板処理装置において、基板の表面へ除去液を供給する前に基板の表面へ前処理剤を供給する前処理剤供給手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項１５に係る発明は、請求項１４に記載の装置において、前記前処理剤供給手段が、温水を供給する手段であることを特徴とする。
【００２１】
請求項１６に係る発明は、請求項１４に記載の装置において、前記前処理剤供給手段が、機能水を供給する手段であることを特徴とする。
【００２２】
請求項１７に係る発明は、請求項１６に記載の装置において、前記機能水がオゾン水であることを特徴とする。
【００２３】
請求項１８に係る発明は、請求項１６に記載の装置において、前記機能水が水素水であることを特徴とする。
【００２４】
請求項１９に係る発明は、請求項１５ないし請求項１８のいずれかに記載の装置において、前処理剤に対し超音波を照射する超音波照射手段を備えたことを特徴とする。
【００２５】
請求項２０に係る発明は、請求項１５ないし請求項１９のいずれかに記載の装置において、基板の表面をブラシでスクラブ洗浄するブラシ洗浄手段を備えたことを特徴とする。
【００２６】
請求項２１に係る発明は、請求項１５ないし請求項２０のいずれかに記載の装置において、前処理剤を気体に混合して噴出させる二流体ノズルを備えたことを特徴とする。
【００２７】
請求項２２に係る発明は、請求項１４に記載の装置において、前記前処理剤供給手段が、オゾンガスを供給する手段であることを特徴とする。
【００２８】
請求項２３に係る発明は、請求項１４ないし請求項２０のいずれかまたは請求項２２に記載の装置において、前処理剤を高圧噴流で噴出させるジェット噴射ノズルを備えたことを特徴とする。
【００２９】
請求項２４に係る発明は、請求項１４に記載の装置において、前記前処理剤供給手段が、ドライアイスの小片を供給する手段であることを特徴とする。
【００３０】
請求項２５に係る発明は、請求項１４に記載の装置において、前記前処理剤供給手段が、氷の小片を供給する手段であることを特徴とする。
【００３１】
請求項２６に係る発明は、請求項１４ないし請求項２５のいずれかに記載の装置において、前記有機物が、ドライエッチングの際に生じたレジストの反応生成物であることを特徴とする。
【００３２】
請求項１に係る発明の基板処理方法においては、基板の表面へ除去液が供給される前に基板表面へ前処理剤が供給されることにより、基板表面からの有機物の除去が容易になり、また、除去液を回収して再利用するときに除去液の汚染が少なくなる。
【００３３】
請求項２に係る発明の方法では、基板の表面へ除去液が供給される前に基板表面へ温水が供給されることにより、温水で基板が洗浄されて基板表面から異物が除去される。
【００３４】
請求項３に係る発明の方法では、基板の表面へ除去液が供給される前に基板表面へ機能水が供給されることにより、基板表面からの有機物の除去能力が向上する。
【００３５】
請求項４に係る発明の方法では、基板の表面へ除去液が供給される前に基板表面へオゾン水が供給されることにより、有機物や一部の金属が酸化されて溶解し、それらが基板表面から除去されやすくなる。
【００３６】
請求項５に係る発明の方法では、基板の表面へ除去液が供給される前に基板表面へ水素水が供給されることにより、水素水の還元作用によって基板表面からの有機物の除去能力が向上する。
【００３７】
請求項６に係る発明の方法では、基板へ供給される前処理剤に対し超音波が照射されることにより、超音波振動が付与された前処理剤によって基板表面から微粒子が除去される。また、基板の表面へ水素水が供給される際に、水素水に対し超音波が照射されるときは、超音波照射によって水分子が分解されてＯＨラジカルとＨラジカルとが生成し、そのうちのＯＨラジカルが水素水中の溶存水素と反応してＨラジカルが発生し、そのＨラジカルが基板や微粒子の表面に作用することにより、基板の洗浄度が向上する。
【００３８】
請求項７に係る発明の方法では、基板への前処理剤の供給と併行して基板の表面がブラシでスクラブ洗浄されることにより、基板表面から微粒子が物理的に除去される。
【００３９】
請求項８に係る発明の方法では、前処理剤が気体に混合されて噴出されることにより前処理剤の液滴が加速され、その加速された液滴が基板の表面へ供給されることにより、基板表面から微粒子が物理的に除去される。
【００４０】
請求項９に係る発明の方法では、基板の表面へ除去液が供給される前に基板表面へオゾンガスが供給されることにより、有機物や一部の金属が酸化されて溶解し、それらが基板表面から除去されやすくなる。
【００４１】
請求項１０に係る発明の方法では、前処理剤が高圧噴流で噴出して基板の表面へ供給されることにより、基板表面から微粒子が除去される。
【００４２】
請求項１１に係る発明の方法では、基板の表面へ除去液が供給される前に基板表面へドライアイスの小片が供給されることにより、基板に対しダメージを与えることなく、基板表面からの異物の洗浄能力を高めることができる。
【００４３】
請求項１２に係る発明の方法では、基板の表面へ除去液が供給される前に基板表面へ氷の小片が供給されることにより、基板に対しダメージを与えることなく、基板表面からの異物の洗浄能力を高めることができる。
【００４４】
請求項１３に係る発明の方法では、基板の表面からドライエッチングの際に生じたレジストの反応生成物が除去される。
【００４５】
請求項１４に係る発明の基板処理装置においては、基板保持手段に保持された基板の表面へ除去液供給手段によって除去液が供給される前に、前処理剤供給手段によって基板表面へ前処理剤が供給されることにより、基板表面からの有機物の除去が容易になり、また、除去液を回収して再利用するときに除去液の汚染が少なくなる。
【００４６】
請求項１５に係る発明の装置では、基板の表面へ除去液が供給される前に前処理剤供給手段によって基板表面へ温水が供給されることにより、温水で基板が洗浄されて基板表面から異物が除去される。
【００４７】
請求項１６に係る発明の装置では、基板の表面へ除去液が供給される前に前処理剤供給手段によって基板表面へ機能水が供給されることにより、基板表面からの有機物の除去能力が向上する。
【００４８】
請求項１７に係る発明の装置では、基板の表面へ除去液が供給される前に前処理剤供給手段によって基板表面へオゾン水が供給されることにより、有機物や一部の金属が酸化されて溶解し、それらが基板表面から除去されやすくなる。
【００４９】
請求項１８に係る発明の装置では、基板の表面へ除去液が供給される前に前処理剤供給手段によって基板表面へ水素水が供給されることにより、水素水の還元作用によって基板表面からの有機物の除去能力が向上する。
【００５０】
請求項１９に係る発明の装置では、基板へ供給される前処理剤に対し超音波照射手段によって超音波が照射されることにより、超音波振動が付与された前処理剤によって基板表面から微粒子が除去される。また、基板の表面へ水素水が供給される際に、超音波照射手段によって水素水に対し超音波が照射されるときは、超音波照射によって水分子が分解されてＯＨラジカルとＨラジカルとが生成し、そのうちのＯＨラジカルが水素水中の溶存水素と反応してＨラジカルが発生し、そのＨラジカルが基板や微粒子の表面に作用することにより、基板の洗浄度が向上する。
【００５１】
請求項２０に係る発明の装置では、基板への前処理剤の供給と併行してブラシ洗浄手段によって基板の表面がブラシでスクラブ洗浄されることにより、基板表面から微粒子が物理的に除去される。
【００５２】
請求項２１に係る発明の装置では、二流体ノズルから前処理剤が気体に混合されて噴出されることにより前処理剤の液滴が加速され、その加速された液滴が基板の表面へ供給されることにより、基板表面から微粒子が物理的に除去される。
【００５３】
請求項２２に係る発明の装置では、基板の表面へ除去液が供給される前に前処理剤供給手段によって基板表面へオゾンガスが供給されることにより、有機物や一部の金属が酸化されて溶解し、それらが基板表面から除去されやすくなる。
【００５４】
請求項２３に係る発明の装置では、ジェット噴射ノズルから前処理剤が高圧噴流で噴出して基板の表面へ供給されることにより、基板表面から微粒子が除去される。
【００５５】
請求項２４に係る発明の装置では、基板の表面へ除去液が供給される前に前処理剤供給手段によって基板表面へドライアイスの小片が供給されることにより、基板に対しダメージを与えることなく、基板表面からの異物の洗浄能力を高めることができる。
【００５６】
請求項２５に係る発明の装置では、基板の表面へ除去液が供給される前に前処理剤供給手段によって基板表面へ氷の小片が供給されることにより、基板に対しダメージを与えることなく、基板表面からの異物の洗浄能力を高めることができる。
【００５７】
請求項２６に係る発明の装置では、基板の表面からドライエッチングの際に生じたレジストの反応生成物が除去される。
【００５８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５９】
図１ないし図３は、この発明に係る基板処理方法を実施するのに使用される基板処理装置の概略構成の１例を示し、図１は、基板処理装置の平面図であり、図２は、図１中に矢印Ａで示す方向から見た正面図であり、図３は、図１中に矢印Ｂで示す方向から見た側面図である。なお、図２および図３では、飛散防止用のカップを端面で示しており、また、図２では、前処理剤供給機構の図示を省略し、図３では（後述する図４および図５についても同じ）、除去液供給機構の図示を省略している。
【００６０】
この基板処理装置は、基板、例えば半導体ウエハＷを吸着して水平姿勢に保持するスピンチャック１０を備えている。スピンチャック１０は、回転支軸１２に支持され、回転支軸１２は、スピンモータ１４の回転軸に連結されている。そして、スピンモータ１４を駆動させることにより、ウエハＷは、スピンチャック１０に保持されて水平面内で鉛直軸回りに回転させられる。
【００６１】
スピンチャック１０の周囲には、上面が大きく開口しスピンチャック１０上のウエハＷの側方および下方を取り囲むような容器形状に形成されたカップ１６が配設されている。このカップ１６は、ウエハＷの搬出入に際して昇降するように保持されている。カップ１６の底部には、ドレン排出管１８が連通して接続されており、ウエハＷ上から飛散してカップ１６の内周壁面に衝突し壁面を伝って流下した液体を排出するようになっている。また、図示していないが、カップ１６の底部には、排気管が連通して接続されており、ウエハＷの回転に伴ってウエハＷ上から周囲へ飛散した液体のミストをカップ１６の内底部に導くようになっている。さらに、カップ１６の底壁面を貫通するように配置され上端の吐出口がスピンチャック１０上のウエハＷの裏面に近接して対向した裏面洗浄ノズル２０が設けられている。この裏面洗浄ノズル２０は、その上端の吐出口から純水や温純水等の裏面洗浄液をウエハＷの裏面側へ吐出する。
【００６２】
カップ１６の側方には、除去液供給機構２２が配設されている。除去液供給機構２２は、図２に示すように、スピンチャック１０に保持されたウエハＷの上方に配設され先端の吐出口がウエハＷの表面に対向するように下向きに配置されてウエハＷの表面へ除去液を吐出する吐出ノズル２４を備えている。吐出ノズル２４は、アーム２６の先端部に保持され、アーム２６は、アーム保持部２８に片持ち式に水平姿勢で保持されている。アーム保持部２８は、鉛直方向に配設された回転支軸３０の上端部に固着され、回転支軸３０は、アーム移動機構３２によって正・逆方向へ回動させられる。また、回転支軸３０は、アーム移動機構３２によって上下方向にも往復移動させられる。そして、アーム移動機構３２を駆動させることにより、吐出ノズル２４を水平面内において揺動させ、吐出ノズル２４をウエハＷの中心部と周辺部との間で往復移動させることができ、また、吐出ノズル２４をウエハＷの表面に対して接近および離間させることができる構成となっている。また、吐出ノズル２４を保持したアーム２６は、図１に二点鎖線で示すように、カップ１６の外方位置に退避させることができるようになっている。
【００６３】
吐出ノズル２４には、図示しない除去液供給装置に流路接続された除去液供給用配管３４が連通接続されている。そして、除去液供給装置からは適宜、除去液供給用配管３４を通して吐出ノズル２４へ除去液が供給され、吐出ノズル２４の吐出口からウエハＷの表面へ除去液が吐出されるようになっている。
【００６４】
ここで、例えば、半導体ウエハの表面に形成されたアルミニウム、銅、チタン、タングステン等の金属膜やシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、有機絶縁膜などを、レジスト膜をマスクとしてドライエッチングした際にウエハ表面に生じたポリマー等の反応生成物をウエハ上から除去する場合を考えると、除去液としては、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルフォキシド、ヒドロキシルアミン等の有機アルカリ液を含む液体、モノエタノールアミン、アルカノールアミン等の有機アミンを含む液体、フッ酸、燐酸等の無機酸を含む液体、フッ化アンモニウム系物質を含む液体などが使用され、その他、１−メチル−２−ピロリドン、２−（２−アミノエトキシ）エタノール、カテコール、アロマティックジオールなどを含む液体が使用され、また、上記した薬液の混合液などが使用される。
【００６５】
また、カップ１６の側方には、前処理剤供給機構３６が配設されている。前処理剤供給機構３６は、スピンチャック１０に保持されたウエハＷの上方に配設され先端の吐出口がウエハＷの表面に対向するように下向きに配置されてウエハＷの表面へ温純水を吐出する吐出ノズル３８を備えている。吐出ノズル３８は、アーム４０の先端部に保持され、アーム４０は、アーム保持部４２に片持ち式に水平姿勢で保持されている。アーム保持部４２は、鉛直方向に配設された回転支軸４４の上端部に固着され、回転支軸４４は、アーム移動機構４６によって正・逆方向へ回動させられる。また、回転支軸４４は、アーム移動機構４６によって上下方向にも往復移動させられる。そして、アーム移動機構４６を駆動させることにより、吐出ノズル３８を水平面内において揺動させ、吐出ノズル３８をウエハＷの周辺部と中心部との間で往復移動させることができ、また、吐出ノズル３８をウエハＷの表面に対して接近および離間させることができる構成となっている。また、吐出ノズル３８を保持したアーム４０は、図１に実線で示すように、カップ１６の外方位置に退避させることができるようになっている。
【００６６】
吐出ノズル３８には、図示しない温純水供給装置に流路接続された給液用配管４８が連通接続されている。そして、温純水供給装置からは適宜、給液用配管４８を通して吐出ノズル３８へ温純水が供給され、吐出ノズル３８の吐出口からウエハＷの表面へ温純水が吐出されるようになっている。
【００６７】
次に、上記した基板処理装置を使用し、例えばレジスト膜をマスクとしてドライエッチングした際に半導体ウエハの表面に生じたポリマー等の反応生成物を除去するための処理操作について説明する。
【００６８】
まず、除去液供給機構２２のアーム２６を、図１に二点鎖線で示すようにカップ１６の外方位置に退避させた状態で、半導体ウエハＷをスピンチャック１０により保持し、スピンモータ１４を駆動させて、ウエハＷを低速で回転させる。そして、前処理剤供給機構３６のアーム移動機構４６を駆動させ、アーム４０の先端部に保持された吐出ノズル３８をウエハＷの表面に接近させた状態でアーム４０を揺動させて、吐出ノズル３８を、ウエハＷの中心部に対向する位置（図１においてアーム４０を二点鎖線で示した位置）とウエハＷの周辺部に対向する位置との間で往復移動させるとともに、温純水供給装置から給液用配管４８を通して吐出ノズル３８へ温純水、例えば６０℃〜８０℃の温純水を供給して、吐出ノズル３８の吐出口からウエハＷの表面へ温純水を吐出させる。これにより、ウエハＷの表面全体に温純水が供給され、温純水でウエハＷが洗浄されてウエハＷ表面から異物が除去される。この処理操作の際に、裏面洗浄ノズル２０の吐出口から純水や温純水等の裏面洗浄液をウエハＷの裏面側へ吐出させるようにする。これにより、ウエハＷの表面から除去された異物がウエハＷの裏面側へ回り込むことを防止することができる。
【００６９】
次に、ウエハＷの表面への温純水の供給およびウエハＷの裏面への裏面洗浄液の供給を停止させた後、ウエハＷを高速で回転、例えば５００ｒｐｍ以上、好ましくは１０００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍの回転速度で回転させる。これにより、ウエハＷの表面に付着した温純水が遠心力で振り切られてウエハＷ表面から除去される。
【００７０】
ウエハＷの表面から温純水が除去されると、前処理剤供給機構３６のアーム４０を、図１に実線で示すようにカップ１６の外方位置に退避させた状態で、スピンチャック１０によって保持されたウエハＷを低速で回転させる。そして、除去液供給機構２２のアーム移動機構３２を駆動させ、アーム２６の先端部に保持された吐出ノズル２４をウエハＷの表面に接近させた状態でアーム２６を揺動させて、吐出ノズル２４を、ウエハＷの中心部に対向する位置（図１においてアーム２６を実線で示した位置）とウエハＷの周辺部に対向する位置との間で往復移動させるとともに、除去液供給装置から除去液供給用配管３４を通して吐出ノズル２４へ除去液を供給して、吐出ノズル２４の吐出口からウエハＷの表面へ除去液を吐出させる。これにより、ウエハＷの表面全体に除去液が供給され、除去液によってウエハＷの表面からポリマー等の反応生成物が除去される。この処理操作の際に、裏面洗浄ノズル２０の吐出口から純水や温純水等の裏面洗浄液をウエハＷの裏面側へ吐出させるようにする。これにより、ウエハＷの表面から除去された反応生成物がウエハＷの裏面側へ回り込むことを防止することができる。
【００７１】
次に、ウエハＷの表面への除去液の供給およびウエハＷの裏面への裏面洗浄液の供給を停止させた後、ウエハＷを高速で回転、例えば５００ｒｐｍ以上、好ましくは１０００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍの回転速度で回転させる。これにより、ウエハＷの表面に付着した除去液が遠心力で振り切られてウエハＷ表面から除去される。
【００７２】
ウエハＷの表面から除去液が除去されると、ウエハＷに対する一連の処理が終了する。なお、ウエハＷの表面から除去液が除去された後に、さらに温純水等をウエハＷの表面に供給することにより、反応生成物の除去能力をより高めるようにしてもよい。その後に、ウエハＷを高速で回転させてウエハＷ表面から温純水等を除去して処理を終える。
【００７３】
図３に示した構成の基板処理装置において、給液用配管４８を、温純水供給装置に代えて機能水供給装置に流路接続し、機能水供給装置から給液用配管４８を通して吐出ノズル３８へ機能水を供給することにより、吐出ノズル３８の吐出口からウエハＷの表面へ機能水を吐出させるようにしてもよい。機能水としては、例えばオゾン水や水素水などが使用される。オゾン水や水素水をウエハＷの表面へ供給するようにしたときは、ウエハＷ表面からの反応生成物の除去能力を向上させることができる。
【００７４】
なお、図３に示した構成の装置において、吐出ノズル３８をジェット噴射ノズルとし、ジェット噴射ノズルから温純水や機能水等を高圧噴流で噴出させてウエハＷの表面へ供給するようにしてもよい。このような構成とすることにより、ウエハＷの表面から微粒子を効果的に除去することができる。
【００７５】
また、図４に概略側面図を示すように、温純水や機能水等の前処理剤に対し超音波を照射するようにしてもよい。図４に示した基板処理装置において、前処理剤供給機構３６の基本構成は、図３に示した装置と同様であり、重複する説明を省略する。
【００７６】
図４に示した基板処理装置は、吐出ノズル３８ａに超音波振動子３９を取着するとともに、前処理剤、例えば水素水の供給装置（図示せず）に流路接続された給液用配管４８ａを吐出ノズル３８ａに連通接続した構成を有し、吐出ノズル３８ａからウエハＷの表面へ吐出される水素水に対し超音波振動子３９によって超音波を照射するようになっている。このように、吐出ノズル３８ａからウエハＷの表面へ吐出される前処理剤に対し超音波を照射することにより、超超音波振動が付与された前処理剤によってウエハＷの表面から微粒子が除去される。特に、ウエハＷの表面へ水素水を供給する際に、水素水に対し超音波を照射することにより、超音波照射によって水分子が分解されてＯＨラジカルとＨラジカルとが生成し、そのうちのＯＨラジカルが水素水中の溶存水素と反応してＨラジカルが発生し、そのＨラジカルがウエハＷや微粒子の表面に作用することにより、ウエハＷの洗浄度が向上することとなる。
【００７７】
また、図５に概略側面図を示すように、ウエハＷの表面への温純水や機能水等の前処理剤の供給と併行してウエハＷの表面をブラシでスクラブ洗浄するようにしてもよい。図５に示した基板処理装置において、前処理剤供給機構３６の構成は、図３に示した装置と同様であるが、図５に示した装置は、ブラシ洗浄装置を備えている。ブラシ洗浄装置は、洗浄ブラシ５８、この洗浄ブラシ５８を懸吊状態で鉛直軸回りに回転自在に支持する揺動アーム６０、この揺動アーム６０に保持され洗浄ブラシ５８を高速で回転させるブラシ回転機構（図示せず）、ならびに、揺動アーム６０を上下方向へ移動させて、洗浄ブラシ５８の下端面をウエハＷの表面に接触もしくは近接させおよびウエハＷの表面から離間させるとともに、揺動アーム６０をウエハＷの表面に沿って揺動させ、洗浄ブラシ５８の下端面がウエハＷの表面全体にわたって接触もしくは近接するようにするアーム駆動機構（図示せず）を備えて構成されている。このような構成を備えた装置では、ウエハＷへの前処理剤、例えば温純水の供給と併行してウエハＷの表面が洗浄ブラシ５８でスクラブ洗浄されることにより、ウエハＷの表面から微粒子が物理的に除去されることとなる。
【００７８】
さらに、図６に概略側面図を示すように、前処理剤、例えば温純水を気体、例えば窒素ガスに混合して噴出させるようにしてもよい。すなわち、前処理剤供給機構３６のアーム４０の先端部に二流体ノズル３８ｂを固着し、二流体ノズル３８ｂに、温純水の供給装置（図示せず）に流路接続された給液用配管４８ｂを連通接続するとともに、窒素供給源に流路接続された給気用配管６２を連通接続する。そして、二流体ノズル３８ｂの内部で温純水を窒素ガスに混合して、二流体ノズル３８ｂから温純水を窒素ガスと共に噴出させるようにする。このように、二流体ノズル３８ｂから温純水が窒素ガスに混合されて噴出されることにより、温純水の液滴が加速された状態でウエハＷの表面へ供給されるので、ウエハＷの表面から微粒子が物理的に除去される。
【００７９】
次に、図７は、前処理剤として温純水に代えてオゾンガスを使用する基板処理装置の概略側面図である。前処理剤供給機構３６の基本構成は、図３に示した装置と同様である。
【００８０】
この装置では、アーム４０の先端部にガス噴出ノズル５０が保持され、ガス噴出ノズル５０に、図示しないオゾンガス供給装置に流路接続された給気用配管５２が連通接続されている。そして、オゾンガス供給装置からは適宜、給気用配管５２を通してガス噴出ノズル５０へオゾンガスが供給され、ガス噴出ノズル５０の噴出口からウエハＷの表面へオゾンガスが噴射されるようになっている。この装置による処理操作は、図３に示した上記装置と同様に行われるが、ウエハＷの表面へ除去液が供給される前にウエハＷ表面へオゾンガスが供給されることにより、ウエハＷの表面からの有機物の除去能力が向上することとなる。
【００８１】
なお、図７に示した構成の装置において、ガス噴出ノズル５０をジェット噴射ノズルとし、ジェット噴射ノズルからオゾンガスを高圧噴流で噴出させてウエハＷの表面へ供給するようにしてもよい。このような構成とすることにより、ウエハＷの表面から微粒子を効果的に除去することができる。
【００８２】
また、図８は、前処理剤としてドライアイスの小片を使用する基板処理装置の概略側面図である。前処理剤供給機構３６の基本構成は、図３に示した装置と同様である。
【００８３】
この装置では、アーム４０の先端部に吐出ノズル５４が保持され、吐出ノズル５４に、図示しないドライアイス供給装置に流路接続された配管５６が連通接続されている。そして、ドライアイス供給装置からは適宜、細かく粉砕されたドライアイスの小片が窒素ガスをキャリアガスとして配管５６を通し吐出ノズル５４へ移送され、吐出ノズル５４の吐出口からウエハＷの表面へ窒素ガスと共にドライアイスの小片が吐出されるようになっている。この装置による処理操作も、図３に示した上記装置と同様に行われるが、ウエハＷの表面へ除去液が供給される前にウエハＷ表面へドライアイスの小片が供給されることにより、ウエハＷに対しダメージを与えることなく、ウエハＷの表面からの異物の洗浄能力を高めることができる。なお、ドライアイスの小片に代えて氷の小片をウエハＷの表面へ供給するようにしても、同様の作用効果が奏される。
【００８４】
上記した実施形態では、レジスト膜をマスクとしてドライエッチングした際に半導体ウエハの表面に生じたポリマー等の反応生成物を除去する処理に、この発明に係る方法を適用した例について説明したが、この発明は、ドライエッチングの際に生じた反応生成物を半導体ウエハの表面から除去する場合に限らず、例えば、プラズマアッシングの際に生成したレジスト由来のポリマーや不純物拡散処理の際に生成したレジスト由来の反応生成物などの有機物を除去液によって基板の表面から除去する処理について広く適用することが可能である。
【００８５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の基板処理方法によると、また、請求項１４に係る発明の基板処理装置を使用すると、基板の表面に被着しているポリマー等の有機物を除去液により除去する場合に、有機物の除去に要する時間を短くしてスループットを向上させることができ、また、除去液を回収して再利用するときに除去液の寿命を長くすることができる。
【００８６】
請求項２に係る発明の方法では、また、請求項１５に係る発明の基板処理装置では、基板の表面へ除去液を供給して基板表面から有機物を除去する前に、温水で基板を洗浄して基板表面から異物を除去することができるので、除去液を回収して再利用するときに除去液の寿命を長くすることができる。
【００８７】
請求項３に係る発明の方法では、また、請求項１６に係る発明の基板処理装置では、基板の表面へ除去液を供給して基板表面から有機物を除去する前に、基板の表面へ機能水を供給することにより、基板表面からの有機物の除去能力を向上させることができる。
【００８８】
請求項４に係る発明の方法では、また、請求項１７に係る発明の基板処理装置では、基板の表面へ除去液を供給して基板表面から有機物を除去する前に、基板の表面へオゾン水を供給することにより、基板表面からの有機物や一部の金属の除去能力を向上させることができる。
【００８９】
請求項５に係る発明の方法では、また、請求項１８に係る発明の基板処理装置では、基板の表面へ除去液を供給して基板表面から有機物を除去する前に、基板の表面へ水素水を供給することにより、基板表面からの有機物の除去能力を向上させることができる。
【００９０】
請求項６に係る発明の方法では、また、請求項１９に係る発明の基板処理装置では、基板の表面へ除去液を供給して基板表面から有機物を除去する前に、基板への前処理剤の供給と併行して基板に対し超音波を照射することにより、基板表面から微粒子を除去することができるので、除去液を回収して再利用するときに除去液の寿命を長くすることができる。また、基板の表面へ水素水が供給される際に、基板に対し超音波を照射するときは、基板の洗浄度を向上させることができる。
【００９１】
請求項７に係る発明の方法では、また、請求項２０に係る発明の基板処理装置では、基板の表面へ除去液を供給して基板表面から有機物を除去する前に、基板への前処理剤の供給と併行して基板の表面をブラシでスクラブ洗浄することにより、基板表面から微粒子を物理的に除去することができるので、除去液を回収して再利用するときに除去液の寿命を長くすることができる。
【００９２】
請求項８に係る発明の方法では、また、請求項２１に係る発明の基板処理装置では、基板の表面へ除去液を供給して基板表面から有機物を除去する前に、前処理剤を気体に混合して噴出させ基板の表面へ供給することにより、基板表面から微粒子を物理的に除去することができるので、除去液を回収して再利用するときに除去液の寿命を長くすることができる。
【００９３】
請求項９に係る発明の方法では、また、請求項２２に係る発明の基板処理装置では、基板の表面へ除去液を供給して基板表面から有機物を除去する前に、基板の表面へオゾンガスを供給することにより、基板表面からの有機物や一部の金属の除去能力を向上させることができる。
【００９４】
請求項１０に係る発明の方法では、また、請求項２３に係る発明の基板処理装置では、基板の表面へ除去液を供給して基板表面から有機物を除去する前に、前処理剤を高圧噴流で噴出させて基板の表面へ供給することにより、基板表面から微粒子を除去することができるので、除去液を回収して再利用するときに除去液の寿命を長くすることができる。
【００９５】
請求項１１に係る発明の方法では、また、請求項２４に係る発明の基板処理装置では、基板の表面へ除去液を供給して基板表面から有機物を除去する前に、基板の表面へドライアイスの小片を供給することにより、基板に対しダメージを与えることなく、基板表面からの異物の洗浄能力を高めることができる。
【００９６】
請求項１２に係る発明の方法では、また、請求項２５に係る発明の基板処理装置では、基板の表面へ除去液を供給して基板表面から有機物を除去する前に、基板の表面へ氷の小片を供給することにより、基板に対しダメージを与えることなく、基板表面からの異物の洗浄能力を高めることができる。
【００９７】
請求項１３に係る発明の方法では、また、請求項２６に係る発明の基板処理装置では、基板の表面からドライエッチングの際に生じたレジストの反応生成物を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る基板処理方法を実施するのに使用される基板処理装置の概略構成の１例を示す平面図である。
【図２】図１中に矢印Ａで示す方向から見た基板処理装置の正面図である。
【図３】図１中に矢印Ｂで示す方向から見た基板処理装置の側面図である。
【図４】この発明に係る基板処理方法を実施するのに使用される基板処理装置の別の構成例を示す概略側面図である。
【図５】この発明に係る基板処理方法を実施するのに使用される基板処理装置のさらに別の構成例を示す概略側面図である。
【図６】この発明に係る基板処理方法を実施するのに使用される基板処理装置の別の構成例を示す概略側面図である。
【図７】この発明に係る基板処理方法を実施するのに使用される基板処理装置のさらに別の構成例を示す概略側面図である。
【図８】この発明に係る基板処理方法を実施するのに使用される基板処理装置のさらに別の構成例を示す概略側面図である。
【符号の説明】
Ｗ　半導体ウエハ
１０　スピンチャック
１２　回転支軸
１４　スピンモータ
１６　カップ
１８　ドレン排出管
２０　裏面洗浄ノズル
２２　除去液供給機構
２４　除去液の吐出ノズル
２６、４０　アーム
２８、４２　アーム保持部
３０、４４　回転支軸
３２、４６　アーム移動機構
３４　除去液供給用配管
３６　前処理剤供給機構
３８　温純水の吐出ノズル
３８ａ　水素水の吐出ノズル
３８ｂ　二流体ノズル
３９　超音波振動子
４８、４８ａ、４８ｂ　給液用配管
５０　ガス噴出ノズル
５２　給気用配管
５４　ドライアイスの小片の吐出ノズル
５６　ドライアイスの小片の移送用配管
５８　洗浄ブラシ
６０　揺動アーム
６２　給気用配管
【図１】
2004096055.tif 000003
【図２】
2004096055.tif 000004
【図３】
2004096055.tif 000005
【図４】
2004096055.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004096055.tif 000008
【図７】
2004096055.tif 000009
【図８】
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