(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に対して、混合液ノズルから硫酸および過酸化水素水の混合液を供給して、当該基板の表面からレジストを除去するための硫酸過水供給工程と、
前記硫酸過水供給工程の後に、基板の表面に対して、混合液ノズルから過酸化水素水を供給して、基板の表面から前記硫酸過水供給工程で供給された硫酸および過酸化水素水を押し流して排除するための過水供給工程とを含むことを特徴とする、レジスト除去方法。
【請求項２】
基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された基板の表面に硫酸を供給するための硫酸供給手段と、
前記基板保持手段に保持された基板の表面に過酸化水素水を供給するための過水供給手段と、
前記硫酸供給手段により供給される硫酸および前記過水供給手段により供給される過酸化水素水を、前記基板保持手段に保持された基板の表面に向けて吐出するための混合液ノズルと、
前記硫酸供給手段および前記過水供給手段を制御して、前記基板保持手段に保持された基板の表面に硫酸および過酸化水素水の混合液を前記混合液ノズルから供給させ、当該基板の表面からレジストが除去された後、そのレジストが除去された基板の表面から硫酸および過酸化水素水を押し流して供給すべく、基板の表面に前記混合液ノズルから過酸化水素水を供給させるための制御手段と
を含むことを特徴とする、レジスト除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエハなどの各種基板の表面から不要なレジストを除去するためのレジスト除去方法およびレジスト除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程には、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）の表面に形成された酸化膜などを選択的にエッチングする工程や、ウエハの表面にリン、砒素、硼素などの不純物（イオン）を局所的に注入する工程が含まれる。これらの工程では、不所望な部分に対するエッチングまたはイオン注入を防止するため、ウエハの最表面に感光性樹脂などの有機物からなるレジストのパターンが形成されて、エッチングまたはイオン注入を所望しない部分がレジストによってマスクされる。ウエハ上に形成されたレジストは、エッチングまたはイオン注入の後は不要になるから、エッチングまたはイオン注入の後には、そのウエハ上の不要となったレジストを除去するための処理が行われる。
【０００３】
レジスト除去処理の方式としては、複数枚の基板を一括して処理するバッチ式と、基板を１枚ずつ処理する枚葉式とがある。従来は、バッチ式が主流であったが、バッチ式は複数の基板を収容することのできる大きな処理槽を必要とするため、最近では、処理対象の基板が大型化してきていることもあって、そのような大きな処理槽を必要としない枚葉式が注目されている。
【０００４】
枚葉式のレジスト除去処理では、たとえば、ウエハがその中心に直交する回転軸線まわりに一定の回転速度で回転されつつ、そのウエハの表面の中央部に、硫酸と過酸化水素水との混合液であるＳＰＭ（sulfuric acid／hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水）が供給される。ウエハの表面に供給されたＳＰＭは、ウエハの回転による遠心力を受けて、ウエハの表面上を中央部から周縁に向けて流れ、ウエハの表面全域に速やかに行き渡る。ウエハの表面に形成されているレジストは、ＳＰＭに含まれるカロ酸（ペルオキソ一硫酸）の強酸化力によりウエハの表面から剥離されて除去される。そして、ウエハの表面からレジストが除去されると、ウエハの表面に純水が供給されて、そのウエハに付着しているＳＰＭが洗い流された後、ウエハが高速回転されることにより乾燥されて、一連のレジスト除去処理が終了する。
【特許文献１】特開２００５−９３９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、本願発明者が、レジスト除去処理の終了直後のウエハの表面に付着しているパーティクルの数をパーティクルカウンタで調べたところ、処理終了直後は、パーティクルがほとんど計数されないが、処理終了から数時間が経過すると、数万個に上るパーティクルが計数されることが判った。
そこで、この発明の目的は、処理終了から時間が経っても、基板の表面にパーティクルカウンタの計数対象となるパーティクルが発生するおそれがないレジスト除去方法およびレジスト除去装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）の表面に対して、混合液ノズルから硫酸および過酸化水素水の混合液を供給して、当該基板の表面からレジストを除去するための硫酸過水供給工程と、前記硫酸過水供給工程の後に、基板の表面に対して、混合液ノズルから過酸化水素水を供給して、基板の表面から前記硫酸過水供給工程で供給された硫酸および過酸化水素水を押し流して排除するための過水供給工程とを含むことを特徴とする。
【０００７】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この方法では、基板の表面に硫酸および過酸化水素水が供給されて、基板の表面に形成されているレジストが除去された後、そのレジストが除去された基板の表面に過酸化水素水が供給される。
【０００８】
基板の表面に硫酸および過酸化水素水の混合液であるＳＰＭを供給して、基板の表面からレジストを除去した後、そのレジストが除去された基板の表面からＳＰＭを純水で洗い流す手法では、処理終了から数時間が経過すると、基板の表面にパーティクルカウンタの計数対象となるパーティクルが発生する。そのパーティクルが発生する原因は、処理後の基板の表面に硫酸が残留しているからであると考えられる。すなわち、レジスト除去のためには、濃硫酸（濃度が９６％以上の硫酸）が通常用いられるが、この濃硫酸は粘度が高いため、レジスト除去後に基板の表面を純水で水洗しても、ＳＰＭに過酸化水素水と未反応のまま含まれる濃硫酸が基板の表面に残留し、処理終了後、その濃硫酸が空気中の水分を吸湿して膨張することにより、基板の表面にパーティクルカウンタの計数対象となる粒径のパーティクルが発生すると考えられる。
【０００９】
レジスト除去後、その基板の表面に純水ではなく過酸化水素水を供給することにより、基板の表面に付着している硫酸を、過酸化水素水と反応（Ｈ２ＳＯ４＋Ｈ２Ｏ２→Ｈ２ＳＯ５＋Ｈ２Ｏ）させて、カロ酸に変えることができる。カロ酸は、粘度が低いため（流動性が高いため）、基板の表面に供給される過酸化水素水により容易に押し流して排除することができる。そのため、処理後の基板の表面に硫酸が残留するおそれがなく、処理終了から時間が経っても、基板の表面にパーティクルカウンタの計数対象となるパーティクルが発生するおそれがない。
【００１０】
また、硫酸過水供給工程において、混合液ノズルから基板の表面に硫酸および過酸化水素水の混合液であるＳＰＭが供給された後、過水供給工程では、その混合液ノズルから基板の表面に過酸化水素水が供給される。そのため、過水供給工程の開始直後は、混合液ノズル内に残っているＳＰＭが過酸化水素水とともに混合液ノズルから吐出される。そして、過水供給工程が進むにつれて、混合液ノズルから吐出される液体に含まれるＳＰＭの量が低減していき、最終的には、混合液ノズルから過酸化水素水のみが吐出される。
【００１１】
ＳＰＭは、たとえば、８０℃の高温に温度調節された硫酸と室温程度（約２５℃）の過酸化水素水とを混合させることにより作成される。硫酸と過酸化水素水とが反応すると、大きな反応熱を生じるので、基板の表面上において、ＳＰＭの液温は、硫酸の液温よりも高い１３０〜１５０℃に上昇する。そのため、従来、基板の表面に対するＳＰＭの供給終了後（硫酸過水供給工程の終了後）、ＳＰＭの供給により高温になっている基板の表面に低温の純水が供給されると、基板の表面温度が急激に低下し、基板の表面に形成されているパターンなどにヒートショックを与えることがあった。このヒートショックは、パターン倒壊の原因の１つであると考えられる。
【００１２】
過水供給工程において、混合液ノズルから基板の表面に過酸化水素水が供給されることにより、その過水供給工程の初期において、混合液ノズルから吐出される液体中のＳＰＭの量の低減に伴って、その液温が低下していくので、基板の表面に形成されているパターンなどにヒートショックを与えるのを防止することができる。よって、ヒートショックに起因するパターン倒壊の発生を抑制することができる。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、基板（Ｗ）の表面からレジストを除去するためのレジスト除去装置において、基板を保持する基板保持手段（１）と、前記基板保持手段に保持された基板の表面に硫酸を供給するための硫酸供給手段（９，１１）と、前記基板保持手段に保持された基板の表面に過酸化水素水を供給するための過水供給手段（１０，１２）と、前記硫酸供給手段により供給される硫酸および前記過水供給手段により供給される過酸化水素水を、前記基板保持手段に保持された基板の表面に向けて吐出するための混合液ノズル（２）と、前記硫酸供給手段および前記過水供給手段を制御して、前記基板保持手段に保持された基板の表面に硫酸および過酸化水素水の混合液を前記混合液ノズルから供給させ、当該基板の表面からレジストが除去された後、そのレジストが除去された基板の表面から硫酸および過酸化水素水を押し流して供給すべく、基板の表面に前記混合液ノズルから過酸化水素水を供給させるための制御手段（１３）とを含むことを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、請求項１記載のレジスト除去方法を実現することができ、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係るレジスト除去装置の構成を図解的に示す図である。このレジスト除去装置は、基板の一例であるシリコン半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）の表面からレジストを除去する処理（レジスト除去処理）を行うための枚葉式の装置である。このレジスト除去装置は、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転させるためのスピンチャック１と、このスピンチャック１に保持されたウエハＷの表面に硫酸と過酸化水素水との混合液であるＳＰＭ（sulfuric acid／hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水）を供給するためのノズル２と、スピンチャック１を収容し、ウエハＷから流下または飛散するＳＰＭなどを受け取るための容器状のカップ３とを備えている。
【００１７】
スピンチャック１は、たとえば、複数個の挟持部材４でウエハＷを挟持することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢で保持することができ、さらにその状態でほぼ鉛直な軸線まわりに回転することによって、その保持したウエハＷをほぼ水平な姿勢を保ったまま回転させることができる。
なお、スピンチャック１としては、このような構成のものに限らず、たとえば、ウエハＷの下面を真空吸着することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢で保持し、さらにその状態でほぼ鉛直な軸線まわりに回転することにより、その保持したウエハＷを回転させることができる真空吸着式のもの（バキュームチャック）が採用されてもよい。
【００１８】
ノズル２は、スピンチャック１の上方に設けられたアーム５の先端に取り付けられている。アーム５は、カップ３の側方でほぼ鉛直に延びた支持軸６に支持されており、この支持軸６の上端部からほぼ水平に延びている。支持軸６は、その中心軸線まわりに回転可能に設けられていて、支持軸６を回転させることにより、ノズル２をスピンチャック１に保持されたウエハＷの上方に配置したり、カップ３の外側に設定された待機位置に配置したりすることができる。また、支持軸６を所定の角度範囲内で往復回転させることにより、スピンチャック１に保持されたウエハＷの上方でアーム５を揺動させることができ、これに伴って、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面上で、ノズル２からのＳＰＭの供給位置をスキャン（移動）させることができる。
【００１９】
ノズル２には、ミキシングバルブ７から延びるＳＰＭ供給配管８の先端が接続されている。
ミキシングバルブ７には、硫酸供給配管９および過酸化水素水供給配管１０が接続されている。硫酸供給配管９には、図示しない硫酸供給源から所定温度（たとえば、８０℃以上）に温度調節された硫酸が供給されるようになっており、その途中部に、ミキシングバルブ７への硫酸の供給およびその停止を制御するための硫酸バルブ１１が介装されている。また、過酸化水素水供給配管１０には、図示しない過酸化水素水供給源から室温（約２５℃）程度の過酸化水素水が供給されるようになっており、その途中部に、ミキシングバルブ７への過酸化水素水の供給およびその停止を制御するための過酸化水素水バルブ１２が介装されている。
【００２０】
硫酸バルブ１１および過酸化水素水バルブ１２は、マイクロコンピュータを含む構成の制御部１３により開閉が制御される。この制御部１３の制御によって、硫酸バルブ１１および過酸化水素水バルブ１２が開かれると、硫酸供給配管９に供給される硫酸と過酸化水素水供給配管１０に供給される過酸化水素水とが、たとえば、硫酸：過酸化水素水＝１：０．５の混合比（流量比）でミキシングバルブ７に流入して混合される。硫酸と過酸化水素水とが混合されると、硫酸と過酸化水素水との化学反応（Ｈ２ＳＯ４＋Ｈ２Ｏ２→Ｈ２ＳＯ５＋Ｈ２Ｏ）が生じ、このときに発生する反応熱によって、硫酸および過酸化水素水の混合液（ＳＰＭ）の温度が硫酸の液温以上に上昇する。また、硫酸バルブ１１が閉じられ、過酸化水素水バルブ１２のみが開かれると、過酸化水素水供給配管１０からミキシングバルブ７に過酸化水素水のみが供給される。
【００２１】
ＳＰＭ供給配管８の途中部には、ミキシングバルブ７から流出する硫酸および過酸化水素水の混合液を撹拌するための撹拌流通管１４が介装されている。
撹拌流通管１４は、管部材内に、それぞれ液体流通方向を軸にほぼ１８０度のねじれを加えた長方形板状体からなる複数の撹拌フィンを、液体流通方向に沿う管中心軸まわりの回転角度を９０度ずつ交互に異ならせて配置した構成のものであり、たとえば、株式会社ノリタケカンパニーリミテド・アドバンス電気工業株式会社製の商品名「ＭＸシリーズ：インラインミキサー」を用いることができる。
【００２２】
撹拌流通管１４では、硫酸および過酸化水素水の混合液が撹拌されることにより、硫酸と過酸化水素水との化学反応が促進される。これにより、硫酸と過酸化水素水とが十分に反応し、硫酸および過酸化水素水の混合液は、より多量のカロ酸（Ｈ２ＳＯ５：ペルオキソ一硫酸）を含み、かつ、より高温に昇温されたＳＰＭとなる。こうして作成されたＳＰＭは、撹拌流通管１４からＳＰＭ供給配管８を通してノズル２に供給され、ノズル２からスピンチャック１に保持されたウエハＷの表面（上面）に供給される。ＳＰＭは、撹拌流通管１４を流通した後もさらに昇温し、ウエハＷの表面上では、１３０〜１５０℃に達する。
【００２３】
図２は、このレジスト除去装置におけるレジスト除去処理を説明するための図である。レジスト除去処理に際しては、搬送ロボット（図示せず）によって、ウエハＷがレジスト除去装置に搬入されて、そのウエハＷが表面を上方に向けた状態でスピンチャック１に受け渡される。
搬送ロボットからスピンチャック１にウエハＷが受け渡されると、まず、スピンチャック１によるウエハＷの回転が開始され、ウエハＷが所定の回転速度（たとえば、８００ｒｐｍ）で回転される。また、アーム５が旋回されて、ノズル２が、カップ３の外部に設定された待機位置から、スピンチャック１に保持されているウエハＷの上方に移動される。そして、硫酸バルブ１１および過酸化水素水バルブ１２が開かれて、ノズル２からウエハＷの表面にＳＰＭが供給される（ＳＰＭ供給工程）。
【００２４】
ノズル２からウエハＷの表面にＳＰＭが供給されている間、アーム５が所定の角度範囲内で繰り返し揺動される。このアーム５の揺動によって、ウエハＷの表面上におけるＳＰＭの供給位置が、ウエハＷの回転中心からウエハＷの周縁部に至る範囲内を円弧状の軌跡を描きつつ繰り返しスキャンされる。ウエハＷの表面に供給されたＳＰＭは、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、その供給位置からウエハＷの周縁に向けて、ウエハＷの表面上を拡がりつつ流れる。これによって、ウエハＷの表面全域にＳＰＭがむらなく行き渡り、ウエハＷの表面に形成されているレジストがＳＰＭに含まれるカロ酸の強い酸化力によって剥離されて除去されていく。
【００２５】
ＳＰＭの供給開始から所定時間（たとえば、６０秒間）が経過すると、過酸化水素水バルブ１２が開かれた状態のまま、硫酸バルブ１１のみが閉じられる。これにより、ミキシングバルブ７に、過酸化水素水供給配管１０からの過酸化水素水のみが供給され、その過酸化水素水によって、ミキシングバルブ７、ＳＰＭ供給配管８および撹拌流通管１４内に残っているＳＰＭがノズル２に送られる。そのため、硫酸バルブ１１が閉じられた直後は、ノズル２から、過酸化水素水供給配管１０から供給される過酸化水素水とともに、ミキシングバルブ７、ＳＰＭ供給配管８、撹拌流通管１４およびノズル２内に残っているＳＰＭが吐出される。そして、この過水供給工程（Ｈ２Ｏ２供給工程）が進むにつれて、ノズル２から吐出される液体に含まれるＳＰＭの量が低減していき、最終的には（硫酸バルブ１１を閉じてから５秒間程度が経過すると）、ノズル２から過酸化水素水のみが吐出される。
【００２６】
この過水供給工程中も、スピンチャック１によるウエハＷの回転およびアーム５の揺動が継続されている。したがって、ウエハＷの表面上における過酸化水素水の供給位置が、ウエハＷの回転中心からウエハＷの周縁部に至る範囲内を円弧状の軌跡を描きつつ繰り返しスキャンされる。そして、ウエハＷの表面に供給された過酸化水素水は、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、その供給位置からウエハＷの周縁に向けて、ウエハＷの表面上を拡がりつつ流れる。これによって、ウエハＷの表面全域に過酸化水素水がむらなく行き渡り、ウエハＷの表面に付着しているＳＰＭが過酸化水素水に置換されていく。
【００２７】
硫酸バルブ１１を閉じてから所定時間（たとえば、１０秒間）が経過し、ウエハＷの表面からＳＰＭが排除されると、過酸化水素水バルブ１２が閉じられて、ノズル２からウエハＷの表面への過酸化水素水の供給が停止される。そして、アーム５が旋回されて、ノズル２がカップ３の外部に設定された待機位置に戻される。
その後は、ウエハＷの回転が続けられたまま、その回転しているウエハＷの表面にＤＩＷ（deionized water：脱イオン化された水）が供給される。ウエハＷの表面上に供給されたＤＩＷは、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの表面上を中央部から周縁に向けて流れる。これによって、ウエハＷの表面全域にＤＩＷが行き渡り、ウエハＷの表面に付着している過酸化水素水がＤＩＷによって洗い流される（ＤＩＷリンス）。
【００２８】
このウエハＷの表面に対するＤＩＷの供給が所定時間（たとえば、３０．５秒間）にわたって続けられると、そのＤＩＷの供給が停止されて、スピンチャック１によるウエハＷの回転速度が所定の高回転速度（たとえば、２５００ｒｐｍ）に上げられる。これにより、ウエハＷに付着しているＤＩＷが遠心力で振り切られて、ウエハＷが乾燥されていく。ウエハＷの回転速度が上げられてから所定時間（たとえば、２．５秒間）が経過すると、スピンチャック１によるウエハＷの回転が止められて、搬送ロボットにより、処理済みのウエハＷが搬出される。
【００２９】
以上のように、この実施形態によれば、ウエハＷのＳＰＭが供給されて、ウエハＷの表面に形成されているレジストが除去された後、そのレジストが除去されたウエハＷの表面に過酸化水素水が供給される。
ウエハＷの表面からレジストが除去された後、そのウエハＷの表面に純水ではなく過酸化水素水が供給されることにより、ウエハＷの表面に付着している硫酸を、過酸化水素水と化学反応させて、硫酸よりも粘度の低い（流動性の高い）カロ酸に変えることができ、過酸化水素水により容易に押し流して排除することができる。そのため、処理後のウエハＷの表面に硫酸が残留するおそれがなく、処理終了から時間が経っても、ウエハＷの表面にパーティクルカウンタの計数対象となるパーティクルが発生するおそれがない。
【００３０】
また、過水供給工程の開始直後は、ノズル２から、過酸化水素水供給配管１０から供給される過酸化水素水とともに、ミキシングバルブ７、ＳＰＭ供給配管８、撹拌流通管１４およびノズル２内に残っているＳＰＭが吐出される。そして、過水供給工程が進むにつれて、ノズル２から吐出される液体に含まれるＳＰＭの量が低減していき、これに伴って、ノズル２から吐出される液体の液温が低下していく。そのため、ウエハＷの表面温度の急激な変化を防止することができ、ウエハＷの表面に形成されているパターンなどにヒートショックを与えるのを防止することができる。よって、ヒートショックに起因するパターン倒壊の発生を抑制することができる。
【００３１】
なお、このように、ウエハＷの表面に対する過酸化水素水の供給によるヒートショックを緩和することができることから、過水供給工程では、ウエハＷの表面に供給される過酸化水素水はノズル２から吐出されることが好ましいが、図３に示すように、ノズル２とは別に、過水ノズル１５を設けて、この過水ノズル１５からウエハＷの表面に過酸化水素水を供給するようにしてもよい。この場合、過水ノズル１５に過酸化水素水を供給するための配管１６の途中部にバルブ１７が介装され、制御部１３によって、そのバルブ１７の開閉が制御されるとよい。
【００３２】
また、この実施形態では、基板の一例としてウエハＷを取り上げたが、処理の対象となる基板は、ウエハＷに限らず、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板またはフォトマスク用基板であってもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の一実施形態に係るレジスト除去装置の構成を図解的に示す図である。
【図２】図１に示すレジスト除去装置におけるレジスト除去処理を説明するための図である。
【図３】この発明の他の実施形態（過酸化水素水供給用のノズルが設けられた態様）に係るレジスト除去装置の構成を図解的に示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１      スピンチャック
２      ノズル
９      硫酸供給配管
１０    過酸化水素水供給配管
１１    硫酸バルブ
１２    過酸化水素水バルブ
１３    制御部
１５    過水ノズル
１６    配管
１７    バルブ
Ｗ      ウエハ
【図１】
0004672487.tif 000002
【図２】
0004672487.tif 000003
【図３】
0004672487.tif 000004