(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面から不要になったレジストを剥離して除去するために適用される基板処理方法であって、
基板保持手段により基板を保持する基板保持工程と、
前記基板保持手段に保持された基板の表面の中央部にレジスト剥離液を供給するレジスト剥離液供給工程と、
前記基板保持手段に保持された基板の表面の周縁部に、硬化したレジストを溶解させる有機溶剤の液体を供給する有機溶剤供給工程とを含むことを特徴とする、基板処理方法。
【請求項２】
前記有機溶剤供給工程と並行して、前記基板保持手段に保持された基板の表面の中央部に、その中央部を前記有機溶剤から保護するための保護流体を供給する保護流体供給工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記保護流体は、基板の表面の中央部のレジストを剥離して除去する能力を持つ剥離流体であることを特徴とする、請求項２に記載の基板処理方法。 
【請求項４】
前記有機溶剤供給工程と並行して前記レジスト剥離液供給工程が行われ、前記剥離流体として、前記レジスト剥離液が用いられることを特徴とする、請求項３に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記保護流体は、基板の表面の中央部のレジストを剥離して除去する能力を持たない流体であることを特徴とする、請求項２に記載の基板処理方法。
【請求項６】
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の中央部にレジスト剥離液を供給するためのレジスト剥離液ノズルと、
前記基板保持手段に保持された基板の表面の周縁部に、硬化したレジストを溶解させる有機溶剤の液体を供給するための有機溶剤ノズルと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】
この発明は、基板の表面から不要になったレジストを除去するために適用される基板処理方法および基板処理装置に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、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、フォトマスク用基板などが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程には、たとえば、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）の表面にリン、砒素、硼素などのイオンを局所的に注入する工程が含まれる。
このイオン注入工程に先立ち、ウエハの表面上には、イオンを注入すべきでない部分をマスクするためのレジストのパターンが形成される。レジストのパターンは、ウエハの表面全域にレジストを塗布して、ウエハの表面上にレジスト膜を形成した後、そのレジスト膜を選択的に除去（露光および現像）することにより形成される。そして、イオン注入工程後には、ウエハの表面上のレジストは不要になるから、その不要になったレジストをウエハの表面から除去するための処理が行われる。
【０００３】
このレジスト除去のための処理の代表的なものでは、ウエハの表面に酸素プラズマが照射されて、ウエハの表面上のレジストがアッシングされる。そして、ウエハの表面にＡＰＭ（ammonia−hydrogen peroxide mixture：アンモニア過酸化水素水）などの薬液が供給されて、アッシングされたレジストが除去されることにより、ウエハの表面からのレジストの除去が達成される。
【０００４】
ところが、レジストのアッシングのための酸素プラズマの照射は、ウエハの表面のレジストで覆われていない部分（たとえば、レジストから露呈した酸化膜）にダメージを与えてしまう。
そのため、最近では、レジストのアッシングを行わずに、ウエハ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）を供給して、このＳＰＭに含まれるペルオキソ一硫酸（Ｈ２ＳＯ５）の強酸化力により、ウエハの表面からレジストを剥離して除去する手法が注目されつつある。
【特許文献１】特開平６−２９１０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ウエハの周端面付近にレジストが存在していると、ウエハの搬送の際に、その周端面付近のレジストとウエハの搬送のためのハンドとが接触して、ハンドにレジストが付着し、これに起因するウエハの汚染を生じるおそれがある。そのため、ウエハの表面上にレジスト膜が形成された後、レジスト膜の周端面付近にリンス液が供給されて、ウエハの周端面付近のレジスト膜が洗い流される。したがって、ウエハの周縁部上のレジストは、図３に示すように、ウエハの周縁に近づくにつれて厚みが小さくなるように傾斜した形状を有している。
【０００６】
このため、高ドーズのイオン注入が行われると、ウエハの中央部上のレジストは、表面のみが硬化するのに対し、ウエハの周縁部上のレジストは、図３に破線で示すように、その厚みが小さい部分で全厚にわたって硬化する。しかも、ポジ型レジストの場合、製造工程の簡略化のために、ウエハの周縁部（非デバイス形成領域）は露光されず、ウエハの周縁部上のレジストはパターン化されていない。その結果、ウエハの中央部では、レジストのパターン間の隙間にＳＰＭが浸入し、表面に形成されている硬化層をその下方の硬化していないレジストごと剥離できるが、ウエハの周縁部では、レジストにＳＰＭが浸入する隙間がなく、レジストにＳＰＭが浸透しないため、硬化したレジストを除去できないという問題が生じる。なお、特にウエハに注入されるイオンが砒素の場合には、レジストの硬化が著く、そのレジストを除去するのがさらに困難である。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、基板の表面の周縁部上のレジストが全厚にわたって硬化していても、その硬化したレジストを除去することができる、基板処理方法および基板処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、基板（Ｗ）の表面から不要になったレジストを剥離して除去するために適用される基板処理方法であって、基板保持手段（２）により基板を保持する基板保持工程（Ｓ１）と、前記基板保持手段に保持された基板の表面の中央部にレジスト剥離液を供給するレジスト剥離液供給工程（Ｓ２）と、前記基板保持手段に保持された基板の表面の周縁部に、硬化したレジストを溶解させる有機溶剤の液体を供給する有機溶剤供給工程（Ｓ３）とを含むことを特徴とする、基板処理方法である。
【０００９】
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。
この方法によれば、基板の表面の中央部にレジスト剥離液が供給され、基板の表面の周縁部に有機溶剤の液体が供給される。そのため、基板の表面のレジストが剥離されて除去されるとともに、基板の表面の周縁部上のレジストが全厚にわたって硬化していても、その硬化したレジストを有機溶剤の液体により溶解して除去することができる。
【００１０】
なお、前記有機溶剤は、イオン注入により硬化したレジストを溶解可能なものであり、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、ＮＭＰ（Ｎメチル−２−ピロリドン）、アセトン、シクロヘキサノン、ＥＣ（エチレンカーボネート）などを例示することができる。
また、前記周縁部とは、基板の表面におけるデバイスが形成されない非デバイス形成領域をいう。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記有機溶剤供給工程と並行して、前記基板保持手段に保持された基板の表面の中央部に、その中央部を前記有機溶剤から保護するための保護流体を供給する保護流体供給工程（Ｓ２）をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、基板の表面の周縁部への有機溶剤の液体の供給と並行して、その基板の表面の中央部に保護流体が供給される。これにより、基板の表面の中央部は、保護流体によって覆われて保護される。そのため、基板の表面の中央部への有機溶剤の付着を防止することができ、基板の表面の中央部に有機溶剤の成分が付着することによる汚染（有機物汚染）を防止することができる。
【００１２】
なお、前記中央部とは、基板の表面におけるデバイスが形成されるデバイス形成領域をいう。
請求項３に記載の発明は、前記保護流体は、基板の表面の中央部のレジストを剥離して除去する能力を持つ剥離流体であることを特徴とする、請求項２に記載の基板処理方法である。
【００１３】
この方法によれば、基板の表面の周縁部に有機溶剤が供給されている間、基板の表面の中央部を保護しつつ、その中央部に対して、ＳＰＭやＳＯＭ（硫酸オゾン：Sulfuric acid Ozone Mixture）等の剥離流体によるレジスト剥離処理を並行して実施することができる。
請求項４に記載の発明は、前記有機溶剤供給工程と並行して前記レジスト剥離液供給工程が行われ、前記剥離流体として、前記レジスト剥離液が用いられることを特徴とする、請求項３に記載の基板処理方法である。
【００１４】
この方法によれば、レジスト剥離液供給工程と前記保護流体供給工程とを兼用して行うことができ、同じレジスト剥離液でレジスト剥離処理を継続することができるので、基板の中央部におけるレジスト剥離処理を均一かつ効率的に行うことができる。
請求項５に記載の発明は、前記保護流体は、基板の表面の中央部のレジストを剥離して除去する能力を持たない流体であることを特徴とする、請求項２に記載の基板処理方法である。
【００１５】
この方法によれば、基板の表面の中央部のレジストを剥離して除去する能力を持たない液体または気体を用いて、基板の表面の中央部を有機溶剤から保護することができる。
請求項６に記載の発明は、基板（Ｗ）を保持する基板保持手段（２）と、前記基板保持手段に保持された基板の表面の中央部にレジスト剥離液を供給するためのレジスト剥離液ノズル（３）と、前記基板保持手段に保持された基板の表面の周縁部に、硬化したレジストを溶解させる有機溶剤の液体を供給するための有機溶剤ノズル（５）とを含むことを特徴とする、基板処理装置（１）である。
【００１６】
この構成によれば、基板の表面の中央部にレジスト剥離液を供給して、その中央部上のレジストを剥離して除去することができる。
また、基板の表面の中央部にレジスト剥離液を供給しつつ、その基板の表面の周縁部に有機溶剤の液体を供給することもできる。これにより、基板の表面の周縁部上のレジストが全厚にわたって硬化していても、その硬化したレジストを有機溶剤により溶解して除去することができる。しかも、基板の表面の周縁部に有機溶剤が供給されている間、基板の表面の中央部を保護しつつ、その中央部に対してレジスト剥離液によるレジスト剥離処理を並行して実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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基板処理装置の構成を示す図である。
この基板処理装置１は、基板の一例であるウエハＷの表面にイオン（たとえばリン、砒素、硼素などのイオン）を注入するイオン注入処理後に、そのウエハＷの表面から不要になったレジストを除去するための処理に好適に用いることができる枚葉式の装置である。基板処理装置１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２と、スピンチャック２に保持されたウエハＷの表面の中央部にレジスト剥離液としてのＳＰＭを供給するためのＳＰＭノズル３と、スピンチャック２に保持されたウエハＷの表面の中央部にＤＩＷ（deionized water：脱イオン化された水）を供給するためのＤＩＷノズル４と、スピンチャック２に保持されたウエハＷの表面の周縁部に有機溶剤の液体を供給するための有機溶剤ノズル５と、スピンチャック２の周囲を取り囲み、ウエハＷから流下または飛散するＳＰＭやＤＩＷなどを受け取るためのカップ６とを備えている。
【００１８】
スピンチャック２は、モータ７と、このモータ７の回転駆動力によって鉛直軸線まわりに回転される円盤状のスピンベース８と、スピンベース８の周縁部の複数箇所にほぼ等角度間隔で設けられ、ウエハＷをほぼ水平な姿勢で挟持するための複数個の挟持部材９とを備えている。これにより、スピンチャック２は、複数個の挟持部材９によってウエハＷを挟持した状態で、モータ７の回転駆動力によってスピンベース８を回転させることにより、そのウエハＷを、ほぼ水平な姿勢を保った状態で、スピンベース８とともに鉛直軸線まわりに回転させることができる。
なお、スピンチャック２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の裏面（非デバイス面）を真空吸着することにより、ウエハＷを水平な姿勢で保持し、さらにその状態で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バキュームチャックが採用されてもよい。
【００１９】
ＳＰＭノズル３は、スピンチャック２の上方で、吐出口をウエハＷの回転中心付近に向けて配置されている。このＳＰＭノズル３には、ＳＰＭ供給管１０が接続されており、このＳＰＭ供給管１０からＳＰＭが供給されるようになっている。ＳＰＭ供給管１０には、ウエハＷの表面のレジストを良好に剥離可能な約１００℃以上の高温に昇温されたＳＰＭが供給されるようになっている。このような高温のＳＰＭは、たとえば、ＳＰＭ供給管１０に接続されたミキシングバルブ（図示せず）に硫酸と過酸化水素水とを供給し、それらをミキシングバルブで混合させることにより作成されて、ＳＰＭ供給管１０に供給される。また、ＳＰＭ供給管１０の途中部には、ＳＰＭノズル３へのＳＰＭの供給を制御するためのＳＰＭバルブ１１が介装されている。
【００２０】
なお、硫酸と過酸化水素水をＳＰＭ供給管１０内で攪拌するための攪拌手段を、ミキシングバルブからＳＰＭバルブ１１に至るＳＰＭ供給管１０の途中部に介装させてもよい。たとえば、上述の攪拌手段は、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撹拌フィン付流通管を用いることができる。たとえば、撹拌フィン付流通管として、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。この攪拌手段によって硫酸および過酸化水素水の混合液が十分に撹拌されることにより、さらに強い酸化力を有するＨ２ＳＯ５を含むＳＰＭ液が生成される。
【００２１】
ＤＩＷノズル４は、スピンチャック２の上方で、吐出口をウエハＷの回転中心付近に向けて配置されている。このＤＩＷノズル４には、ＤＩＷ供給管１２が接続されており、ＤＩＷ供給源からのＤＩＷがＤＩＷ供給管１２を通して供給されるようになっている。ＤＩＷ供給管１２の途中部には、ＤＩＷノズル４へのＤＩＷの供給を制御するためのＤＩＷバルブ１３が介装されている。
【００２２】
有機溶剤ノズル５は、スピンチャック２の上方で、有機溶剤の液体がウエハＷの周縁部に対してウエハＷの回転軸線側の斜め上方から入射するように、吐出口を斜め下方に向けて配置されている。この有機溶剤ノズル５には、有機溶剤供給管１４が接続されており、有機溶剤供給源からの有機溶剤の液体が有機溶剤供給管１４を通して供給されるようになっている。有機溶剤供給管１４の途中部には、有機溶剤ノズル５への有機溶剤の液体の供給を制御するための有機溶剤バルブ１５が介装されている。
【００２３】
有機溶剤としては、イオン注入により硬化したレジストを溶解可能なもの、たとえば、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、ＮＭＰ（Ｎメチル−２−ピロリドン）、アセトン、シクロヘキサノン、またはＥＣ（エチレンカーボネート）などを用いることができる。
図２は、図１に示す基板処理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。
【００２４】
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が搬入されてくる。このウエハＷは、レジストをアッシング（灰化）するための処理を受けておらず、その表面には、イオン注入によって変質した硬化層を有するレジストが存在している。
搬送ロボットにより搬入されたウエハＷは、その表面を上方に向けて、スピンチャック２に保持される（Ｓ１：ウエハ保持）。
【００２５】
ウエハＷがスピンチャック２に保持されると、モータ７が駆動されて、ウエハＷの回転が開始される。そして、ＳＰＭバルブ１１が開かれて、ＳＰＭノズル３からウエハＷの表面の回転中心付近にＳＰＭが供給される（Ｓ２：ＳＰＭ処理）。ウエハＷの表面上に供給されたＳＰＭは、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、ウエハＷの表面上を中央部から周縁に向けて流れ、ウエハＷの表面全域に拡がる。これにより、ウエハＷの表面の中央部（デバイス形成領域）では、レジストのパターン間の隙間にＳＰＭが浸入し、そのレジストが表面に形成されている硬化層ごと剥離（リフトオフ）されて除去されていく。
【００２６】
ＳＰＭ処理の開始から所定時間（たとえば、１秒間以上）が経過すると、ウエハＷの表面の中央部へのＳＰＭの供給が継続されたまま、有機溶剤バルブ１５が開かれて、ウエハＷの表面の周縁部（非デバイス形成領域）に有機溶剤の液体が供給される（Ｓ３：有機溶剤処理）。ウエハＷの表面上に供給された有機溶剤の液体は、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の周縁に向けて流れる。これにより、ウエハＷの表面の周縁部上のレジストは、たとえ全厚にわたって硬化していても、有機溶剤の液体に溶解されて除去されていく。このとき、ウエハＷの表面の中央部では、ＳＰＭにより覆われた状態となり、ＳＰＭによるレジストの剥離がさらに進む。
【００２７】
なお、ＳＰＭ処理および有機溶剤処理が行われている間、ウエハＷの回転速度は、３０〜１５００ｒｐｍの範囲内の一定速度に保持されてもよいし、その範囲内で経過時間に応じて変更されてもよい。
有機溶剤処理の開始から所定時間が経過すると、ＳＰＭバルブ１１および有機溶剤バルブ１５が閉じられて、ウエハＷの表面へのＳＰＭおよび有機溶剤の供給が停止される。また、ウエハＷの回転速度が３００〜１０００ｒｐｍの範囲内の所定速度に制御される。そして、ＤＩＷバルブ１３が開かれて、ＤＩＷノズル４からウエハＷの表面の回転中心付近にＤＩＷが供給される（Ｓ４：ＤＩＷ処理）。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の表面上のＳＰＭおよび有機溶剤がＤＩＷによって洗い流される。
【００２８】
ＤＩＷ処理の開始から所定時間が経過すると、ＤＩＷバルブ１３が閉じられて、ウエハＷの表面に対するＤＩＷの供給が停止される。その後は、ウエハＷの回転速度が２５００〜５０００ｒｐｍの範囲内の所定速度に上げられて、ウエハＷに付着しているＤＩＷが振り切って乾燥される（Ｓ５：スピンドライ処理）。このスピンドライ処理が所定時間にわたって行われると、モータ７の駆動が停止されて、ウエハＷの回転が止められた後、搬送ロボットによりウエハＷが搬出されていく。
【００２９】
以上のように、ウエハＷの表面の中央部にＳＰＭが供給されることにより、ウエハＷの表面の中央部上のレジストを剥離して除去することができる。また、ウエハＷの表面の周縁部に有機溶剤の液体が供給されることにより、ウエハＷの表面の周縁部上のレジストが全厚にわたって硬化していても、その硬化したレジストを有機溶剤により溶解して除去することができる。したがって、ウエハＷの表面の全域からレジストを良好に除去することができる。
【００３０】
また、この実施形態では、ウエハＷの表面の周縁部への有機溶剤の液体の供給と並行して、そのウエハＷの表面の中央部に保護流体としてのＳＰＭが供給される。これにより、ウエハＷの表面の周縁部に有機溶剤の液体が供給されている間、ウエハＷの表面の中央部は、ＳＰＭにより覆われて保護される。そのため、ウエハＷの表面の中央部への有機溶剤の付着を防止することができ、ウエハＷの表面の中央部に有機溶剤の成分が付着することによる汚染（有機物汚染）を防止することができる。しかも、ウエハＷの表面の中央部がＳＰＭで覆われることにより、その中央部に対してＳＰＭによるレジスト剥離処理を並行して実施することができる。
【００３１】
なお、ウエハＷの表面の周縁部への有機溶剤の液体の供給と並行して、ウエハＷの表面の中央部にＳＰＭ以外の流体が保護流体として供給されてもよい。たとえば、ＳＰＭと同様にレジストを剥離して除去する能力を持つ流体として、ＳＯＭが保護流体として供給されてもよい。また、たとえば、レジストを剥離して除去する能力を持たない流体が保護流体として供給されてもよく、そのような流体として、ＤＩＷが供給されてもよいし、炭酸水、イオン水、オゾン水、還元水（水素水）または磁気水などの機能水が供給されてもよいし、あるいは、窒素ガスなどの不活性ガスが供給されてもよい。
【００３２】
以上、この発明の一実施形態を説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、前述のＳＰＭ処理（Ｓ２）と有機溶剤処理（Ｓ３）とが前後入れ替えて実施されてもよい。すなわち、ウエハＷの表面の中央部へのＳＰＭの供給と周縁部への有機溶剤の液体の供給とを並行させる有機溶剤処理の後に、ウエハＷの表面の中央部へのＳＰＭの供給のみを行うＳＰＭ処理が行われてもよい。
【００３３】
また、有機溶剤処理（Ｓ３）において、ウエハＷの表面の中央部に保護流体としてレジストを剥離して除去する能力を持つ流体が供給される場合に、その流体の供給によりウエハＷの表面の中央部上のレジストをすべて除去することができる場合には、有機溶剤処理（Ｓ３）の前または後のＳＰＭ処理（Ｓ２）が省略されてもよい。
さらにまた、有機溶剤処理（Ｓ３）の前または後に行われるレジスト剥離のためのＳＰＭ処理（Ｓ２）に代えて、ウエハＷの表面の中央部にレジスト剥離液としてのＳＯＭを供給することにより、その中央部のレジストを剥離して除去する処理が行われてもよい。
また、有機溶剤ノズル５がスピンチャック２の上方において水平面内で揺動可能なアームに取り付けられて、このアームの揺動により、ウエハＷの表面における有機溶剤の液体の供給幅を変更可能な、いわゆるスキャンノズルの形態が採用されてもよい。
【００３４】
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】
【００３５】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す基板処理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】ウエハの表面の周縁部上のレジストの状態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１      基板処理装置
２      スピンチャック
３      ＳＰＭノズル
５      有機溶剤ノズル
Ｗ      ウエハ
【図１】
0004795854.tif 000002
【図２】
0004795854.tif 000003
【図３】
0004795854.tif 000004