(57)【要約】  枚葉式基板ツールを用いて、イオン注入されたレジストを剥離するため、あるいはポストアッシュ洗浄を実行するための方法及びシステムが提供される。洗浄目標及び洗浄処理変数が最適化のために選定される。第１工程が、基板を第１の処理薬品に浸漬しながら同時に基板をＵＶ光で照射し、このプロセスは第１の処理時間、第１の流量、及び第１の基板回転速度で完了される。第２工程が、第２の温度及び第２の組成の第２の処理薬品を基板上にディスペンスし、第２の処理薬品は或るディスペンス温度でディスペンスされ、第２の処理時間及び第２の回転速度で完了される。２つ以上の選択された洗浄処理変数は、ＵＶ波長、ＵＶパワー、第１の濃度、第１の回転速度、第１の流量、第２の処理時間、第２の回転速度、残渣除去パーセンテージ、及びディスペンス温度を有する。
2015523735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
枚葉式基板ツールを用いて基板上の層を剥離する方法であって、前記基板は、洗浄されるべき前記層上の表面を有し、当該方法は、
２つ以上の洗浄目標を選定し、
前記２つ以上の洗浄目標を達成するために最適化されるべき２つ以上の洗浄処理変数を選択し、
第１の供給装置を用いて、第１の温度、第１の流量及び第１の組成にある第１の処理薬品を有する処理液に前記基板を浸漬し、それと同時に、前記基板の表面の一部を紫外（ＵＶ）光で照射し、前記ＵＶ光は、或る波長を有し且つ或るＵＶパワーを有し、前記照射は操作的に第１の処理時間で完了されるように設定され、前記照射は、前記基板が第１の回転速度にありながら実行され、
第２の供給装置を用いて、第２の温度、第２の流量及び第２の組成にある第２の処理薬品を前記基板上にディスペンスし、前記第２の処理薬品は、或るディスペンス温度で、前記基板の表面の一部上にディスペンスされ、前記ディスペンスは操作的に第２の処理時間で完了されるように設定され、前記ディスペンスは、前記基板が第２の回転速度にありながら実行される、
ことを有し、
前記２つ以上の洗浄処理変数は、前記第１の温度、前記第１の組成、前記ＵＶ波長、前記ＵＶパワー、前記第１の処理時間、前記第１の回転速度、前記第２の温度、前記第２の組成、前記第２の処理時間、前記第２の回転速度、残渣除去パーセンテージ、及び前記ディスペンス温度のうちの２つ以上を有する、
方法。
【請求項２】
洗浄されるべき前記層は、イオン注入において残渣を形成した、イオン注入されたレジストであり、又は洗浄されるべき前記層は、アッシングプロセス後の最上層であり、前記２つ以上の洗浄目標は、残渣除去パーセンテージと総時間とを有し、前記総時間は、前記第１の処理時間と前記第２の処理時間との和である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の処理薬品及び前記第２の処理薬品を再循環させることを更に有する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の処理薬品は過酸化水素溶液であり、前記第２の処理薬品は硫酸・過酸化物ミクスチャ（ＳＰＭ）であり、前記ＵＶ光の前記波長は２００−３００ｎｍの範囲内である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記残渣除去パーセンテージは９５．０％以上であり、前記ＵＶ光は実質的に２２２ｎｍである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記総時間は１４０秒以下又は１２０秒以下である、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の処理時間は４０−８０秒の範囲内であり、前記第２の処理時間は４０−８０秒の範囲内である、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の回転速度は３００−４０００ｒｐｍの範囲内である、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記過酸化水素溶液は１０ｗｔ％−３５ｗｔ％の範囲内である、請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の温度は２５−９０℃の範囲内である、請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の処理薬品は１４０−２００℃の範囲内にある、請求項４に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の処理薬品は１５０℃以下で前記基板上にディスペンスされる、請求項４に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＳＰＭは、２０：１の、又は１０：１から３０：１の範囲内の、硫酸対過酸化水素比の混合物を有する、請求項４に記載の方法。
【請求項１４】
前記２つ以上の洗浄目標を計算するための測定を得て、２つ以上の計算された洗浄値を生成し、
前記２つ以上の計算された洗浄値を前記２つ以上の洗浄目標と比較し、
前記２つ以上の洗浄目標が達成されていない場合に、前記選択した２つ以上の洗浄処理変数を調整し、又は異なる２つ以上の洗浄処理変数を選択して、前記２つ以上の洗浄目標が達成されるまで、前記測定を得ることと、前記２つ以上の計算された洗浄値を前記２つ以上の洗浄目標と比較することと、前記選択した２つ以上の洗浄処理変数を調整することとを繰り返す、
ことを更に有する請求項４に記載の方法。
【請求項１５】
前記２つ以上の洗浄処理変数は前記第１の回転速度と前記第２の回転速度とを有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記２つ以上の洗浄目標は、前記残渣除去パーセンテージと総処理時間とを有する、請求項３に記載の方法。
【請求項１７】
前記２つ以上の洗浄目標は、単位スループット当たりの所有コストと総処理時間とを有する、請求項３に記載の方法。
【請求項１８】
洗浄のための前記枚葉式基板ツールは、２つ以上の紫外・過酸化物（ＵＶＰ）ユニットのスタックと、２つ以上の再循環式硫酸・過酸化物ミクスチャ（ｒＳＰＭ）ユニットのスタックトを有する、請求項３に記載の方法。
【請求項１９】
洗浄のための前記枚葉式基板ツールは、結合された紫外・過酸化物（ＵＶＰ）及び再循環式硫酸・過酸化物ミクスチャ（ｒＳＰＭ）のユニットを各々が更に有するオールインワンスピンチャンバの２つ以上のスタックのスタックを有する、請求項３に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の供給装置は、前記第２の供給装置と同じである、請求項３に記載の方法。
【請求項２１】
枚葉式基板ツールを用いて基板上の層を洗浄することを制御する方法であって、前記基板は、洗浄されるべき前記層上の表面を有し、当該方法は、
２つ以上の洗浄目標を選定し、
２つ以上の洗浄処理変数を選択し、
前記選択した２つ以上の洗浄目標を達成するために前記選択した２つ以上の洗浄処理変数を最適化し、
第１の供給装置を用いて、第１の温度及び第１の組成にある第１の処理薬品を有する処理液に前記基板を浸漬し、それと同時に、前記基板の表面の一部を紫外（ＵＶ）光で照射し、前記ＵＶ光は、或る波長を有し且つ或るＵＶパワーを有し、前記照射は操作的に第１の処理時間で完了されるように設定され、前記照射は、前記基板が第１の回転速度にありながら実行され、
第２の供給装置を用いて、第２の温度及び第２の組成にある第２の処理薬品を前記基板上にディスペンスし、前記第２の処理薬品は、或るディスペンス温度で、前記基板の表面の一部上にディスペンスされ、前記ディスペンスは操作的に第２の処理時間で完了されるように設定され且つ前記基板が第２の回転速度にありながら実行され、
前記２つ以上の洗浄目標を計算するための測定を得て、２つ以上の計算された洗浄値を生成し、
前記２つ以上の計算された洗浄値を前記２つ以上の洗浄目標と比較し、
前記２つ以上の洗浄目標が達成されていない場合に、前記選択した２つ以上の洗浄処理変数を調整し、又は異なる２つ以上の洗浄処理変数を選択して、前記２つ以上の洗浄目標が達成されるまで、前記測定を得ることと、前記２つ以上の計算された洗浄値を前記２つ以上の洗浄目標と比較することと、前記選択した２つ以上の洗浄処理変数を調整することとを繰り返す、
ことを有し、
前記２つ以上の洗浄処理変数は、前記第１の温度、前記第１の組成、前記ＵＶ波長、前記ＵＶパワー、前記第１の処理時間、前記第１の回転速度、前記第２の温度、前記第２の組成、前記第２の処理時間、前記第２の回転速度、残渣除去パーセンテージ、及び前記ディスペンス温度のうちの２つ以上を有する、
方法。
【請求項２２】
洗浄されるべき前記層は、イオン注入において残渣を形成した、イオン注入されたレジストであり、又は洗浄されるべき前記層は、アッシングプロセス後の最上層であり、前記２つ以上の洗浄目標は、残渣除去パーセンテージと総時間とを有し、前記総時間は、前記第１の処理時間と前記第２の処理時間との和であり、当該方法は更に、前記第１の処理薬品及び前記第２の処理薬品を再循環させることを有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の処理薬品は過酸化水素溶液であり、前記第２の処理薬品は硫酸・過酸化物ミクスチャ（ＳＰＭ）であり、前記ＵＶ光の前記波長は２００−３００ｎｍの範囲内である、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記残渣除去パーセンテージは９５．０％以上であり、前記ＵＶ光は実質的に２２２ｎｍである、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記総時間は１４０秒以下であり、又は、前記第１の処理時間は４０−８０秒の範囲内であり且つ前記第２の処理時間は４０−８０秒の範囲内である、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の回転速度は３００−４０００ｒｐｍの範囲内である、請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記過酸化水素溶液は１０ｗｔ％−３５ｗｔ％の範囲内であり、及び／又は前記第１の温度は２５−９０℃の範囲内である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記第２の処理薬品は１４０−２００℃の範囲内にあり、及び／又は前記第２の処理薬品は１５０℃以下で前記基板上にディスペンスされる、請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
前記２つ以上の洗浄処理変数は、前記第１の回転速度、前記第２の回転速度、前記第１の温度、及び前記第２の温度を有する、請求項２２に記載の方法。
【請求項３１】
前記２つ以上の洗浄目標は、前記残渣除去パーセンテージと総処理時間とを有する、請求項２２に記載の方法。
【請求項３２】
枚葉式基板ツールを用いるレジスト処理用のシステムであって、
イオン注入されたレジストを有する層上の表面を有する基板であり、前記イオン注入されたレジストは、前記層のイオン注入において残渣を形成している、基板と、
レジスト処理システムであり、
前記基板を保持するように構成された処理チャンバ、
前記処理チャンバに結合され、第１の処理時間中に前記基板を浸漬する第１の処理薬品を配給するように構成された第１の供給装置、
前記処理チャンバに結合され、前記第１の処理時間中に前記基板の前記表面をＵＶ光で照射するように構成されたＵＶ光装置であり、或る波長及び或るＵＶパワーを有するＵＶ光装置、
前記処理チャンバに結合され、第２の処理時間中に前記基板の前記表面上に第２の処理薬品を配給するように構成された第２の処理薬品供給システム、
前記処理チャンバに結合され、前記基板に、前記第１の処理時間において第１の回転速度を与え、前記第２の処理時間において第２の回転速度を与えるように構成された運動制御システム、
前記処理チャンバに結合され、前記第１及び第２の処理薬品を再循環させるように構成されたオプションのリサイクルサブシステム、
を有するレジスト処理システムと、
前記レジスト処理システムに結合され、２つ以上の洗浄目標を達成するために２つ以上の洗浄処理変数を最適化するように構成されたコントローラと、
を有するシステム。
【請求項３３】
前記２つ以上の洗浄目標は、前記残渣除去パーセンテージと総処理時間とを有し、前記総処理時間は、前記第１の処理時間と前記第２の処理時間との和である、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記第１の処理薬品は過酸化水素溶液であり、前記第２の処理薬品は硫酸・過酸化物ミクスチャ（ＳＰＭ）であり、前記ＵＶ光の前記波長は２００−３００ｎｍの範囲内である、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記総処理時間は１４０秒以下であり、前記２つ以上の洗浄処理変数は、第１の回転速度、第２の回転速度、第１の濃度、第１の流量、ＵＶ波長、及びＵＶパワーを有する、請求項３３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、概して半導体処理に関し、具体的には、第１の処理薬品への浸漬と同時に基板に紫外（ＵＶ）光を照射する第１工程と、第２の処理薬品を用いた湿式洗浄プロセスを用いる第２工程とを用いた基板上での洗浄プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体処理においては、所望材料の除去効率、処理時間、及び基板上に存在する他の材料に対する選択性に関して、洗浄プロセスを最適化するために、活性化学種の生成及び寿命の制御が重要である。水溶性化学及びプラズマ化学において、ラジカルの生成は、材料を除去する高反応性で標的化した種を生成する便利な手法である。ラジカルは、２つ以上の化学物質（例えば、ヒドロキシルラジカルを形成するために硫酸及び過酸化水素）を混合することによって、あるいは例えば光、熱、電気／磁気力、電気化学エネルギー又は機械的エネルギーといったエネルギーの印加によって生成される。イオン注入されたフォトレジストは、フォトレジスト上での注入プロセス中に硬いクラスト（覆い）層が形成するので、除去するのが困難である。或る一定範囲のドーズ量及びエネルギーを用いてレジスト上にイオンが注入されるとき、これらの硬い表面層を、プラズマアッシング工程を用いて除去しなければならない。１ｅ１５原子／ｃｍ２以上のレベルでイオン注入されたレジストを除去することには、２つの方法が知られている。第１の方法は、酸化／還元プラズマアッシングと、残留有機物を除去するための１２０−１４０℃での硫酸・過酸化物ミクスチャ（ＳＰＭ）湿式プロセスとを用いる二段階プロセスである。このプロセスに伴う難題は、続く湿式洗浄でのドーパント損失につながるシリコン基板の酸化である。第２の方法は、ＳＰＭケミストリを用いた全湿式（オールウェット）除去手法である。
【０００３】
全湿式プロセスでの除去又はウェットベンチに伴う難題は、望ましいレジスト除去性能と製造に実用的な除去速度とを達成するために２５０℃に近い温度までＳＰＭを加熱しなければならないことである。ウェットベンチは典型的に、１４０℃までのＳＰＭ温度で動作する。２５０℃のＳＰＭ温度に到達するためには、ワンパス枚葉式基板処理ツールが必要とされる。しかしながら、時間とともにＳＰＭはその活性度を失っていく。何故なら、洗浄活量を保持するために必要な過酸化水素の連続補充によって、硫酸が希釈されるためである。ＳＰＭでは、ＳＰＭ内の総酸が９０ｗｔ％より高くで、最良の洗浄性能が達成される。８０ｗｔ％未満の総酸のＳＰＭは、非常に乏しい洗浄性能を有し、９８−９６ｗｔ％硫酸のフレッシュなバッチが使用されることが多い。リサイクルされるＳＰＭから余分な水を除去したり、電解硫酸を用いて硫酸の使用寿命を延長したりする方法が存在する。どちらの方法も、レジスト剥離プロセスの、複雑さ、資本コスト及び運用コストをかなり増加させてしまう。アッシングプロセス後の基板の洗浄にも、同様の考察が当てはまる。
【０００４】
イオン注入されたレジストを剥離すること又はアッシング後の洗浄（ポストアッシュ洗浄）を実行することに使用することが可能な処理薬品の最低濃度に関してプロセスウィンドウを拡大するとともに、所有コスト及びいっそう高い信頼性の観点で枚葉式基板処理ツールを優位性あるものにする剥離方法及びシステムが望まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
枚葉式基板ツールを用いて、イオン注入されたレジストを剥離するため、あるいはポストアッシュ洗浄を実行するための方法及びシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
洗浄目標及び洗浄処理変数が最適化のために選定される。第１工程が、基板を第１の処理薬品に浸漬しながら同時に基板をＵＶ光で照射し、このプロセスは第１の処理時間、第１の流量、及び第１の基板回転速度で完了される。第２工程が、第２の温度及び第２の組成の第２の処理薬品を基板上にディスペンスし、第２の処理薬品は或るディスペンス温度でディスペンスされ、第２の処理時間及び第２の回転速度で完了される。２つ以上の選択された洗浄処理変数は、ＵＶ波長、ＵＶパワー、第１の濃度、第１の回転速度、第１の流量、第２の処理時間、第２の回転速度、残渣除去パーセンテージ、及びディスペンス温度を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】従来技術に係るバッチ式エッチングプロセスでの洗浄方法を例示する構造図である。
【図２Ａ】基板表面及びエッジビード領域付近にクラストが融合した基板の外形を示す従来技術に係る例示的な構造図である。
【図２Ｂ】炭化層に対するレジストの温度の関数としての相対剥離速度を示す従来技術に係る例示的なグラフである（Butterbaughプレゼンテーション、“ASH-FREE，WET  STRIPPING  OF  HEAVILY  IMPLANTED  PHOTORESIST”、FSI  International，Surface  Preparation  and  Cleaning  Conference、テキサス州オースティン、2006年5月4日参照）。
【図３】アッシングを要するところをハイライトした、レジストを剥離するのに必要なエネルギーの関数としてイオン注入ドーズ量を示す従来技術に係る例示的なグラフである（Butterbaughプレゼンテーション、“ASH-FREE，WET  STRIPPING  OF  HEAVILY  IMPLANTED  PHOTORESIST”、FSI  International，Surface  Preparation  and  Cleaning  Conference、テキサス州オースティン、2006年5月4日参照）。
【図４】イオン注入されたレジスト層を剥離するＵＶ過酸化物プロセスの第１工程の単一基板での実行を示す従来技術に係る例示的な構造図である。
【図５】一定濃度の過酸化水素を用いてＵＶドーズを変化させることによるサンプルに関するレジスト除去パーセンテージの程度を示す従来技術に係る例示的なグラフである（Govindarajan博士論文、“Effect  of  pretreatment  of  high  dose  implanted  resists  by  UV  activated  hydrogen  peroxide  solutions  for  their  effective  removal  by  conventional  sulfuric-peroxide  mixtures”、アリゾナ大学、Materials  Science  and  Engineering学部）。
【図６】一定のＵＶドーズを用いて洗浄処理変数を変化させたサンプルに関するレジスト除去パーセンテージの程度を示す例示的なグラフである。
【図７】本発明の例示的な一実施形態での二段階ＵＶ過酸化物（ＵＶＰ）及び硫酸・酸化物ミクスチャ（ＳＰＭ）プロセスを示す例示的な構造図である。
【図８】基板上の５Ｅ１５Ａｓ原子／ｃｍ２フォトレジストに関して、単一段階ＳＰＭのみを用いた洗浄の結果の画像Ａと、二段階ＵＶＰ及びＳＰＭを用いた洗浄の結果の画像Ｂとを対比して示す例示的な上面図である。
【図９Ａ】本発明の一実施形態における、Ｈ２Ｏ２濃度及び基板の中心付近の液膜厚の関数としての、基板表面での例示的な正規化ＯＨラジカル生成率を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の他の一実施形態における、Ｈ２Ｏ２濃度及び基板の中心及びエッジ付近の液膜厚の関数としての、基板表面での例示的な正規化ＯＨラジカル生成率を示す図である。
【図９Ｃ】本発明の他の一実施形態における、Ｈ２Ｏ２濃度及び基板の中心及びエッジ付近の液膜厚の関数としての、基板表面での例示的な正規化ＯＨラジカル生成率を示す図である。
【図１０Ａ】本発明の専用スピンチャンバのスタック及び一体型スピンチャンバの実施形態を示す例示図である。
【図１０Ｂ】様々なハードウェア構成に関して、単位スループット当たりの所有コストの様々な要素を示す例示的なグラフである。
【図１１】本発明の一実施形態の例示的な方法フローチャートである。
【図１２】本発明の２つ以上の目標を達成するように１つ以上の処理動作変数を調整することの例示的なフローチャートである。
【図１３】光学及びプロセス計測ツールを利用する本発明の一実施形態における枚葉式基板レジスト処理システムの例示的な構造図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、従来技術に係るバッチ式エッチングプロセスでの洗浄方法を例示する構造図である。本発明の説明を容易にするため、半導体基板を用いて概念の適用を例示する。これらの方法及びプロセスは、例えばウエハ、ディスク、メモリ又はこれらに類するものにも等しく適用される。同様に、含水硫酸と過酸化水素との混合物（ミクスチャ）を用いて、本発明における処理液を例示することがある。後述するように、他の処理液を代わりに用いることもできる。処理液は、一級、二級及び三級の化学物質、１つ以上の処理ガス、及び反応生成物を含むことができる。本出願においては、イオン注入されたレジストを用い、また、第２の処理薬品としてＳＰＭを用いることによって、発明を説明する。例えば硫酸とオゾンとの混合物（ＳＯＭ）及びこれに類するものなどの他の化学物質も使用されることができる。また、上述のように、本発明の概念及び原理は、アッシングプロセス後の基板の洗浄にも等しく適用可能である。
【０００９】
図１を参照するに、構造図１０は、例えばバッチ式エッチングプロセスなどの表面処理システムの従来方法を例示しており、１つ以上の入力ストリーム３４及び３８を用いて、複数の基板２６が配置されたエッチング処理チャンバ４４に、エッチング薬（エッチャント）が投入される。エッチャントは、オーバーフロータンク４２及びオーバーフロー排出口１８を用いて、再利用、再循環、あるいは廃棄され得る。ヒータ（図示せず）を、例えば、処理チャンバ４４の側面又は底面にヒータを有することによって、設けることができる。ヒータは外部にあってもよいし、埋め込まれてもよい。
【００１０】
図２Ａは、基板２２８内の構造物２０４の表面及び点２２４にクラスト（覆い）２０８が融合した基板の外形と、その隣の、表面、点２２０にクラストが融合していない構造物２１６の外形との、従来技術に係る例示的な構造図２００を示している。先行プロセスで使用される高ドーズのイオン２１２が、洗浄を困難にするクラスト２０８の成長をもたらし得る。クラスト２０８の形成は、基板２２８内の構造物２０４の表面、点２２４において、あるいは基板２２８のエッジビード領域（図示せず）の付近で起こり得る。レジスト剥離性能は、イオン注入のドーズ量及びエネルギーに依存する。レジスト剥離性能の有効性は、レジストの除去パーセンテージの程度、プロセスの速さ、及び所有コストと相関があり、これらについては後述する。図２Ｂは、例えば図２Ａのクラスト２０８などの炭化された層の温度と比較して、レジストの温度の関数としての相対剥離速度の、従来技術に係る例示的なグラフ２５０を示している。炭化層の相対剥離速度のグラフ２５８が３４０℃で０．２０より低いのに対し、レジストに関する相対剥離速度のグラフ２５４は、温度が１００℃から３５０℃まで進むにつれて大きい上昇傾向を有し、１．００の相対剥離速度で終わっている。また、炭化層を剥離する際に使用したエネルギーは、炭化層は遥かに低い相対剥離速度を有しながらも、Ｅａ＝２．６０ｅｖであったのに対し、レジストを剥離する際に使用したエネルギーはＥａ＝０．１７ｅｖであった。
【００１１】
図３は、イオン注入を実行するのに必要なエネルギーの関数としてのイオン注入ドーズ量の、従来技術に係る例示的なグラフ３００を示しており、アッシングを要するところ３１２をハイライトしている。曲線３１６の下は、硫酸及び過酸化水素を用いる湿式剥離の標準ピラニアプロセスで適切に実行されることができる剥離プロセス３０４である。曲線３１６の上では、特定のレジスト処理はレジストを完全に剥離することができるが、その他では、アッシング３１２が必要である。アッシングは典型的に、マイクロ波励起又は無線周波数（ＲＦ）励起の何れかを用いたプラズマを伴う乾式（ドライ）剥離プロセスを使用する。例えばアッシングなどの乾式剥離プロセスは、典型的に、標準ピラニアプロセスより高い所有コストを有する。グラフ３００において、剥離プロセス２（ソース・ドレインエクステンション）及び３（ＣＭＯＳレトログレードウェル）は、なおも、全湿式標準ピラニアプロセスで対処され得る。しかしながら、剥離プロセス１（ソース・ドレインコンタクト）及び６（ポリシリコンドーピング）のグループ３０８は、イオン注入されたレジストを除去するためにアッシングを要する。剥離プロセス４（プレアモルファス化）及び５（ラッチアップ静電放電保護）は、基板用途に基づいて、アッシングを要するか要しないかの何れかである。上述のように、１０１５原子／ｃｍ２より高いドーズ量及び１０００ｋｅＶより高いエネルギーレベルでのイオン注入は、典型的に、イオン注入されたレジストを除去するためにアッシングを必要とする。
【００１２】
図４は、イオン注入されたレジスト層を剥離するＵＶ過酸化物プロセスの第１工程の単一基板での実行の、従来技術に係る例示的な構造図４００を示している。イオン注入されたレジスト層４１６を有した、回転している基板４２０の上に、ディスペンスノズル４０８を用いて過酸化水素溶液４１２がディスペンスされ、基板４２０が過酸化水素溶液４１２内に浸漬される。同時に、ＵＶランプ４０４が過酸化水素溶液４１２上に照射を行う。第２工程は、第１工程で除去されなかったレジスト層４１６の残部を更に除去するために、硫酸・過酸化物ミクスチャ（ＳＰＭ）を使用することを有する。現行の洗浄技術は一般に、２５４ｎｍＵＶランプと、２５℃から６０℃の１ｗｔ％から３０ｗｔ％の過酸化水素溶液４１２と、硫酸対過酸化水素で２：１の比を有するＳＰＭとを使用する。現行技術での最高のレジスト剥離性能は、第１工程で５ｗｔ％の過酸化水素溶液を用いて合計１５分で第１及び第２の工程を完了することで得られた。
【００１３】
図５は、洗浄プロセス、第１の処理時間及び第２の処理時間を変化させることによるサンプルに関するレジスト除去パーセンテージの程度を示す従来技術に係る例示的なグラフ５００を示している。サンプルＡでは、全面フォトレジスト基板が、ゼロ程度の除去パーセンテージを有する対照として使用されている。サンプルＢでは、基板が、ＵＶ照射を有する第１工程で、触媒過酸化水素とも称する触媒を有する過酸化水素に１５分にわたって浸漬され、約５％程度のレジスト除去パーセンテージが生成される。サンプルＣでは、基板が、ＳＰＭを８０℃としたＳＰＭ湿式プロセスで１５分にわたって処理され、約２６％程度のレジスト除去パーセンテージが生成される。サンプルＤでは、基板が、ＵＶ照射を有する第１工程で触媒過酸化水素に１５分にわたって浸漬され、続いて第２工程で、ＳＰＭを８０℃としたＳＰＭ湿式プロセスが５分にわたって行われ、合計２０分をレジスト剥離プロセスに使用して約１００％程度のレジスト除去パーセンテージが生成される。以上の洗浄プロセスの詳細な説明については、２０１２年３月１日に公開されたＲａｇｈａｖａｎなどの米国特許出願公開第２０１２／００５２６８７号“ＥＮＨＡＮＣＥＤ  ＳＴＲＩＰＰＩＮＧ  ＯＦ  ＩＭＰＬＡＮＴＥＤ  ＲＥＳＩＳＴ”を参照のこと。
【００１４】
発明者は、枚葉式基板洗浄の実施を、速さ及び単位所有コストの観点で、実行可能であり且つ他の代替プロセスに対して競争力のあるものにする総処理時間にする目的で、試験を行った。行った試験の結果を用いて、以下のグラフを生成するとともに、図７に示す洗浄システムの構成を開発した。図６を参照するに、第１工程において一定の処理時間で、基板を浸漬するために使用される過酸化水素溶液の濃度を変化させ、それと同時に、一定のＵＶランプ電力の１つ以上のＵＶランプで基板を照射した、一定のＵＶドーズを有するサンプルについての、レジスト除去パーセンテージの程度を示す例示的なグラフ５３０が示されている。サンプル１の全面基板では、全面膜を有する標準試験基板が、レジスト除去プロセスが行われておらず、故にゼロ％程度の除去パーセンテージを示す対照基板として使用されている。サンプル２は、１％の過酸化水素濃度を用いて、約２．２％程度の除去パーセンテージを示した。サンプル３では、このプロセスは、５％の過酸化水素濃度を用いて、７．５％程度の除去パーセンテージを示した。サンプル４では、このプロセスは、１０％の過酸化水素濃度を用いて、約１．０％程度の除去パーセンテージを示した。サンプル５では、このプロセスは、１５％の過酸化水素濃度を用いて、０．９％程度の除去パーセンテージを示した。サンプル６では、このプロセスは、２０％の過酸化水素濃度を用いて、０．７％程度の除去パーセンテージを示した。レジスト除去パーセンテージの程度は、過酸化水素濃度に線形の相関を有しない。
【００１５】
上述の剥離処理変数の様々な相関から、発明者は、これまで先行研究で力説されていない特定の処理変数が、所望材料の除去効率、処理時間、及び基板上に存在する他の材料に対する選択性の点で洗浄プロセスを最適化するという目的を満足することに、いっそう有利であることが示されることを発見した。例えば、試験のハードウェア構成に基づいて主に固定値に設定していた１つの処理変数は、基板の回転速度である。回転速度を３００ｒｐｍ域から１０００ｒｐｍ以上に高めていくことは、ＳＰＭで基板を処理する後続の第２工程を用いてレジスト剥離性能を有意に向上させた。また、例えば１０ｗｔ％から３５ｗｔ％といった、より高濃度の過酸化水素、浸漬プロセスで使用される過酸化水素のいっそう高い温度、例えば１４０℃から２００℃といったＳＰＭ中の硫酸のいっそう高い温度、例えば１４０℃から１６０℃の範囲などでディスペンスされるＳＰＭの使用は、同時に最適化されるとき、レジスト剥離性能の向上の点で最良の結果を生み出した。
【００１６】
一試験において、１０ｗｔ％の過酸化水素、２２２ｎｍの波長の１つ以上のＵＶランプ、５００ｒｐｍの第１の回転速度、及び基板を浸漬すると同時に１つ以上のＵＶランプで照射する１分の第１の処理時間を用いる第１工程（ＵＶ過酸化物工程）で、洗浄を行った。第２工程のＳＰＭプロセスを、３００ｒｐｍの第２の回転速度で、１７０℃の２０部の硫酸溶液と２５℃の１部の過酸化水素溶液とを用いたＳＰＭで行った。ただし、ＳＰＭは約６０秒にわたってディスペンスした。処理した基板の調査により、先行試験で１５分を要した以前の完全なる洗浄に対して、以上にて概説した約２分間での第１及び第２工程アプローチを用いる洗浄の１００％の成功が示された。
【００１７】
図７は、本発明の例示的な一実施形態での二段階のＵＶ過酸化物（ＵＶＰ）及び硫酸・酸化物ミクスチャ（ＳＰＭ）プロセスの例示的な構造図６００を示している。ステップ１（第１工程）にて、レジスト層を有する基板６２０が処理チャンバ（図示せず）内に位置付けられ、３００ｒｐｍから１２０００ｒｐｍの第１の回転速度で回転する該基板が、１つ以上のノズル６１２からの１０ｗｔ％のＨ２Ｏ２６１６に浸漬される。浸漬された基板６２０が同時に、生成するＵＶ光が２５４ｎｍである１つ以上のＵＶランプ６０８を用いて照射される。ステップ２（第２工程）にて、ノズル６３８を用いて、硫酸対過酸化水素の約２０：１の比を有するＳＰＭ６３４がディスペンスされる。ここで、ＳＰＭは約１５０℃で基板６２０上にディスペンスされ、また、基板６２０は３００ｒｐｍから１０００ｒｐｍまでの第２の回転速度にある。ＳＰＭ６３４は、必要に応じて、リサイクルサブシステム６３８を用いて再循環されることができ、位置６４４で目標とする硫酸対過酸化水素比を維持するように、新しい過酸化水素を導入することができる。
【００１８】
図８は、基板上の５×１０１５Ａｓ原子／ｃｍ２フォトレジストを除去することに関して、ＳＰＭのみを用いる洗浄（単一段階）とＵＶＰ／Ｈ２Ｏ２及びＳＰＭを用いる洗浄（二段階）との例示的な上面図を示している。“Ａ−至る所に残渣”としてラベルを付したものは、ＳＰＭの単一段階処理を用いて処理した基板の一部の上面画像であり、ＳＰＭで使用される硫酸溶液は１５０℃でディスペンスされ、２０：１の硫酸対過酸化水素比のＳＰＭが基板の表面の一部上に６０秒間ディスペンスされている。この画像７３０は、所与の限界寸法（クリティカルディメンジョン）を有する繰り返し構造の第１の組のラインアンドスペース７０４と、異なるピッチを有し、ラインの一部が真っ直ぐでない繰り返し構造の第２の組のラインアンドスペース７１２とを示しており、測定領域に、様々な大きさ及び形状の残渣７０８が幾つもある。“Ｂ−残渣なし”としてラベルを付したものは、ＵＶＰ／Ｈ２Ｏ２及びＳＰＭの二段階処理を用いて処理した基板の一部の上面画像であり、より高いスピン又は回転速度が使用され、基板を浸漬するために使用される過酸化水素は１０ｗｔ％であり、ＵＶ照射は１分で完了され、ＳＰＭで使用される硫酸溶液は１７０℃であり、２０：１の硫酸対過酸化水素比のＳＰＭが基板の表面の一部上に６０秒間ディスペンスされている。この画像７４０は、均一のピッチを有する一組のラインアンドスペースを示しており、ラインは真っ直ぐであり且つ明瞭に画成されており、また、測定領域は残渣を有していない。
【００１９】
次の３つの図である図９Ａ、９Ｂ及び９Ｃは、二段階洗浄プロセスの第１工程における様々な基板回転速度に関して、正規化したヒドロキシル基（ＯＨ）生成率を過酸化水素濃度の関数として示している。図９Ａは、基板の中心でのＨ２Ｏ２濃度の関数としての、基板表面での正規化ＯＨラジカル生成率の例示的なグラフ８２０であり、幾つかの第１の基板回転速度で収集されたデータを様々なグラフが表している。例えばＵＶＰ／Ｈ２Ｏ２工程で、１００ｒｐｍの第１の基板回転速度に対応するグラフ８１２は、点８１４で約１．０５原子／ｃｍ２の最大正規化ＯＨ生成率を示しており、１０００ｒｐｍの第１の基板回転速度に対応するグラフ８１８は、点８１０で約１．３原子／ｃｍ２の最大正規化ＯＨ生成率を示しており、そして、３０００ｒｐｍの第１の基板回転速度に対応するグラフ８０６は、点８２６で約３．１０原子／ｃｍ２の最大正規化ＯＨ生成率を示している。最も高い３．１０の正規化ＯＨ生成率は、３０００ｒｐｍの第１の回転速度及び１７．５ｗｔ％の過酸化水素に対応する。
【００２０】
図９Ｂは、Ｈ２Ｏ２濃度及び基板の中心及びエッジ付近の液膜厚の関数としての、基板表面での正規化したＯＨラジカル生成率の例示的なグラフ８８０である。１００、１０００、３０００ｒｐｍの第１の基板回転速度及び基板のエッジ位置に対応するグラフ（８５６、８５２、８４８及び８４４）は、グラフ８４４を除いて、図９Ａのグラフと同様である。例えば、１００ｒｐｍの第１の基板回転速度に対応するグラフ８５６では、最大の正規化ＯＨ生成の点８５４は約１．０５原子／ｃｍ２であり、１０００ｒｐｍの第１の回転速度に対応するグラフ８５２では、最大の正規化ＯＨ生成の点８５０は約１．２５原子／ｃｍ２であり、そして、３０００ｒｐｍの第１の回転速度に対応するグラフ８４８では、最大の正規化ＯＨ生成の点８４６は約３．０５原子／ｃｍ２である。グラフ８４４を参照するに、最大の正規化ＯＨ生成率の点８４２は約４．６０原子／ｃｍ２であり、２６．０ｗｔ％の過酸化水素である。
【００２１】
図９Ｃは、Ｈ２Ｏ２濃度及び基板の中心及びエッジ付近の液膜厚の関数としての、基板表面での正規化したＯＨラジカル生成率の例示的なグラフ８６０である。１００、１０００、３０００ｒｐｍの第１の基板回転速度及び基板のエッジ位置にそれぞれ対応するグラフ（８７６、８７２、８６８及び８６４）は、グラフ８６４を除いて、図９Ｂのグラフと同様である。例えば、１００ｒｐｍの第１の基板回転速度に対応するグラフ８７６では、最大の正規化ＯＨ生成の点８７４は約１．０５原子／ｃｍ２であり、１０００ｒｐｍの第１の回転速度に対応するグラフ８７２では、最大の正規化ＯＨ生成の点８７０は約１．２５原子／ｃｍ２であり、そして、３０００ｒｐｍの第１の回転速度に対応するグラフ８６８では、最大の正規化ＯＨ生成の点８６６は約３．０５原子／ｃｍ２である。基板のエッジのグラフ８６４を参照するに、最も高い最大正規化ＯＨ生成率の点８７８が約４．５０原子／ｃｍ２及び約２０ｗｔ％のＨ２Ｏ２濃度であることを示している。
【００２２】
図１０Ａは、本発明の専用スピンチャンバのスタック９１２及び一体型（オールインワン）スピンチャンバ９２２の実施形態の例示的な構造図である。専用スピンチャンバ９１２は、基板がロードされ、過酸化水素溶液に浸漬され、それと同時に第１の基板回転速度で第１の処理時間だけ１つ以上のＵＶ光デバイスで照射されるＵＶ過酸化物（ＵＶＰ）チャンバ９０８の１つ以上のスタックとすることができる。過酸化水素に加えて、他の酸化剤も使用することができる。基板（図示せず）は、ＵＶＰチャンバ９０８からアンロードされ、第２の基板回転速度で第２の処理時間だけレジストがＳＰＭで処理されるリサイクル式ＳＰＭ（ｒＳＰＭ）処理チャンバ９０４にロードされる。他の一実施形態において、一体型スピンチャンバ９２２は、各々が更にＵＶＰチャンバ９１４及びｒＳＰＭチャンバ９１８を有する処理チャンバの１つ以上のスタックとすることができる。一実施形態において、ＵＶＰチャンバ９１４及びｒＳＰＭチャンバ９１８は、過酸化水素溶液及び／又はＳＰＭをディスペンスする１つ以上のノズルを有する単一の処理チャンバとし得る。他の例では、過酸化水素溶液とＳＰＭとをディスペンスすることに異なるノズルが使用され得る。他の実施形態において、硫酸以外の酸と過酸化水素以外の酸化剤も使用することができる。
【００２３】
図１０Ｂは、レジスト剥離処理用の様々なハードウェア構成に関して、単位スループット当たりの所有コスト（cost-of-ownership；ＣＯＯ）の様々な要素の例示的なグラフ９５０である。ハードウェア構成Ａは、最上部の用役費（ユーティリティ）と、それに続く、レジスト剥離に使用される化学薬品のコストと、例えばＵＶランプ交換といった消耗品のコストと、資本設備の減価償却費とを示す棒グラフ９５４を有しており、スループットの単位当たり、例えば基板当たりで、合計約２．２３ドルである。別のハードウェア構成Ｂは、同じＣＯＯ要素を有する同様の棒グラフ９５８を有しており、基板当たり合計約１．９５ドルである。本発明の例示的な一実施形態において、使い捨て化学薬品と、上述の構成Ａ及びＢと同じＣＯＯアイテムとを用いるハードウェア構成Ｃが棒グラフ９６２に示されており、主として用役及び化学薬品のコストの少なさにより、基板当たり合計約１．６０ドルである。例示的な別の一実施形態において、上述の構成Ａ及びＢと同じＣＯＯアイテムとを有した、化学薬品がリサイクルされる本発明のハードウェア構成Ｄが棒グラフ９６６に示されており、リサイクル設備を計上する設備の減価償却費の僅かな増加を有するが、主として用役、化学薬品及び消耗品のコストの少なさにより、基板当たり合計約１．２０ドルである。単位スループット当たりのＣＯＯの低減９７０は、ＣＯＯの様々な要素が低減されるので、下向きの傾斜を示している。本発明のこれら２つの実施形態でのＣＯＯの低減は、試験前に発明者が期待したものより大きく、また、図１１、１２及び１３に関する説明でカバーされることになる２つ以上の洗浄処理変数を最適化することによって得られた。
【００２４】
図１１は、基板レジスト剥離プロセスを記述する本発明の一実施形態の例示的なフローチャート１０００である。上述のように、本発明の概念及び原理は、基板のポストアッシュ洗浄プロセスにも等しく適用可能である。処理１００４にて、処理チャンバと処理液供給系とを有するレジスト剥離システム内に基板が配設される。例示的な二段階ＵＶ過酸化物（ＵＶＰ）及び硫酸・過酸化物ミクスチャ（ＳＰＭ）プロセスを描いている図７に関して説明したように、イオン注入されたレジストを有する基板、又はアッシング後の基板が配設される。図１０Ａに関して述べたように、ＵＶＰシステムは、個別のｒＳＰＭ処理チャンバのスタック及びＵＶＰ処理チャンバのスタックとすることができ、あるいは、自動化された基板ローディング及びアンローディングが利用可能な結合されたｒＳＰＭ及びＵＶＰ処理チャンバのスタックとすることができる。処理１００８にて、例えば、単位スループット当たりのＣＯＯ及び残渣除去のパーセンテージといった、２つ以上のレジスト剥離目標が選定される。単位スループット当たりのＣＯＯは１．００ドルから４．００ドルの範囲とすることができる。残渣除去のパーセンテージは、９０％から１００％までの範囲、又は９５％以上とすることができる。その他のレジスト剥離目標は、ＵＶＰプロセスのための第１の処理時間、ｒＳＰＭプロセスのための第２の処理時間、及び第１の処理時間と第２の処理時間との和に等しいレジスト剥離のための総処理時間を含むことができる。
【００２５】
処理１０１２にて、上記２つ以上のレジスト剥離目標を達成するために最適化されるべき２つ以上のレジスト剥離処理変数が選択される。レジスト剥離処理変数は、第１の温度、第１の組成、第１の処理薬品の第１の流量、第１の処理時間、第１の基板回転速度、第１の残渣除去パーセンテージ、ＵＶ波長、ＵＶパワー、第２の温度、第２の組成、第２の処理薬品の第２の流量、第２の処理時間、第２の基板回転速度、第２の残渣除去パーセンテージ、総残渣除去パーセンテージ、及び第２の化学薬品のディスペンス温度を含むことができる。その他の洗浄処理変数も最適化に加えられることができる。
【００２６】
処理１０１６にて、第１の供給装置を用いて、第１の温度、第１の濃度、及び第１の流量の第１の処理薬品に、第１の回転速度にある基板が浸漬される。第１の供給装置は、１つ以上のノズルを含むことができる。同時に、処理チャンバに結合されたＵＶ光装置が、第１の処理時間にわたって基板の表面の一部を照射するように構成され、ＵＶ光装置は、或る波長及びＵＶパワーのＵＶ光を生成し、基板は第１の回転速度で回転され、そして、浸漬及び照射が第１の処理時間で完了される。第１の処理薬品は、例えば、１０ｗｔ％から３５ｗｔ％の濃度、５ｍＬから１０００ｍＬ又は５ｍＬから７０ｍＬの流量、及び２５℃から９０℃の温度を有する過酸化水素といった、酸化剤とすることができる。ＵＶ光装置は、１８７ｎｍから３００ｎｍの波長、又は例えばカリフォルニア州サイプレスのウシオ社のエキシマランプシステムなどの２２２ｎｍの波長を有することができる。基板は、３００ｒｐｍから１２０００ｒｐｍ、又は５００ｒｐｍの回転速度を有することができ、第１の処理時間は１５秒から１８０秒の範囲内とすることができる。
【００２７】
処理１０２０にて、第２の供給装置を用いて、第２の処理薬品が基板の表面の一部上にディスペンスされ、第２の処理薬品は、硫酸対過酸化水素比を２：１から３０：１、又は２０：１とし得るＳＰＭとすることができ、硫酸は約１７０℃、過酸化水素は約２５℃、基板の第２の回転速度は３００ｒｐｍから１２０００ｒｐｍの範囲内又は３００ｒｐｍとすることができ、第２の処理時間は１５秒から１８０秒の範囲内とすることができ、第２の処理薬品は８０℃から２００℃の範囲内又は１６０℃以下でディスペンスされることができ、第２の処理時間は１５秒から１８０秒の範囲内とすることができる。第２の供給装置は、１つ以上のノズルを含むことができる。第１の処理時間と第２の処理時間との和が総処理時間であり、２４０秒以下の範囲内とすることができる。処理１０２４にて、第１及び第２の処理薬品が必要に応じてリサイクルされる。特定の用途においては、使い捨ての処理薬品が必要とされることがあり、故にリサイクルされない。第１の処理薬品が過酸化水素であり且つ第２の処理薬品がＳＰＭである一実施形態において、これらの化学薬品はリサイクルされない。２つの処理薬品を用いる他の一実施形態において、これらはリサイクルされることができ、処理液供給システムはフレッシュな第１及び第２の処理薬品を追加するように構成されることができ、リサイクルを担当すべくリサイクル供給サブシステムが追加されることができる。レジスト処理システムのための処理液をリサイクルすることの詳細な説明に関しては、２０１２年３月７日にＢｒｏｗｎにより出願された米国特許出願第１３／４１４５５４号“SEQUENTIAL  STAGE  MIXING  FOR  A  RESIST  BATCH  STRIP  PROCESS”、及び２０１２年３月６日にＢｒｏｗｎにより出願された米国特許出願第１３／４１３６２０号“SEQUENTIAL  STAGE  MIXING  FOR  SINGLE  SUBSTRATE  STRIP  PROCESSING”を参照のこと。なお、これらの全体をここに援用する。
【００２８】
処理１０２８にて、上記２つ以上の洗浄目標が達成されていない場合、上記２つ以上の洗浄目標を達成するために、選択された処理変数のうちの１つ以上が調整される。図１２は、本発明の２つ以上の目標を達成するように１つ以上の処理動作変数を調整することの例示的なフローチャート１１００を提供するものである。例えば、上記２つ以上の剥離目標が、９８％以上の残渣除去パーセンテージと１２０秒以下の総処理時間とを含むと仮定する。さらに、上記２つ以上の選択された処理変数が、１００ｒｐｍから５０００ｒｐｍの第１の回転速度と、例えば過酸化水素である第１の処理薬品の濃度が１５ｗｔ％から３０ｗｔ％であることとを含むと仮定する。図１２を参照するに、処理１１０４にて、残渣除去パーセンテージ及び総処理時間を計算するための測定が得られる。これらの測定は、残渣除去パーセンテージを測定するために洗浄プロセス後に基板の上面画像を取得することと、第１の処理時間及び第２の処理時間を記録することとを含むことができる。処理１１０８にて、上記２つ以上の剥離目標の計算された値が、９８％以上の残渣除去率及び１２０秒以下の総処理時間と比較される。
【００２９】
処理１１１２にて、上記２つ以上の剥離目標が達成されていない場合、この例では第１の回転速度及び第１の処理薬品の濃度である上記２つ以上の選択された処理変数が、上記２つ以上の洗浄目標が達成されるまで調整される。上述のように、試験が示したことには、約５ｗｔ％より高い過酸化水素濃度、及び約３００ｒｐｍ以上の高い第１の回転速度が、期待より良い結果を生み出した。その他の処理変数は、約２２２ｎｍのＵＶ光装置の使用、ＵＶＰ工程での約６０秒の第１の処理時間、約６０秒間ディスペンスした、約２０部：１部で２５℃の過酸化水素と混合した１７０℃の硫酸を有するＳＰＭの使用、約３００ｒｐｍの第２の基板回転速度を含んでいた。基板上へのＳＰＭのディスペンスは１５０℃以下で行われることができる。ＳＰＭのこの低めのディスペンス温度は、窒化シリコン損失を抑制するのに重要である。窒化シリコン損失を抑制することの更なる詳細については、２０１１年３月３０日にＢｒｏｗｎにより出願された米国特許出願第１３／０７６３９６号“ETCH  SYSTEM  AND  METHOD  FOR  SINGLE  SUBSTRATE  PROCESSING”を参照のこと。
【００３０】
一実施形態において、第１の処理薬品の第１の組成、第１の流量及び第１の回転速度を含む３つのレジスト剥離処理変数を選択することができる。例えば、第１の組成は１０ｗｔ％から３５ｗｔ％の過酸化水素とすることができ、第１の流量は５から１０００ｍＬ／ｍｉｎ、又は７５ｍＬ／ｍｉｎの過酸化水素とすることができる。第１の回転速度は３００ｒｐｍから１２０００ｒｐｍとすることができる。第１の流量に７５ｍｌ／ｍｉｎが選択されると基板の完全な濡れを達成することができないと仮定すると、１つ以上のノズルの流量を調整することによって、第１の供給装置の流量の総計を７５ｍＬ／ｍｉｎに保つように、第１の流量を調整することができる。例えば、（基板の中心に近接して配置される）中央ノズルの流量を、第２又は更なるノズルが中央ノズルから５−１４５ｍｍの距離でディスペンスして基板の完全な濡れを確保するようにして調整することができる。上述のように、選択されたレジスト剥離処理変数は、２つ以上の剥離目標が達成されるまで調整される。
【００３１】
高ドーズイオン注入されたレジストを１４０℃未満で剥離するとともに、プラズマアッシングに伴う材料損失という難題及び枚葉式基板ツール上でのワンパスＳＰＭを用いる２５０℃ＳＰＭ処理を回避することができることは、ＵＶＰ工程でのいっそう高濃度の過酸化水素と、いっそう高い第１及び第２の回転速度とを用いて、ＵＶＰ工程及びｒＳＰＭ工程を最適化することによって可能になる。一実施形態において、希釈過酸化水素及びＳＰＭは何れも枚葉式基板ツール上でリサイクルモードで使用されることができるので、化学薬品の使用量が最小化される。図１１及び１２に関して説明した処理は、約１２０秒以下の総処理時間を有するｒＳＰＭ工程で約１００％の残渣除去をもたらした。ＵＶ照射下での、より高濃度の過酸化水素の使用を可能にすること、及びより高い枚葉基板回転速度を使用することによって、ＵＶ過酸化物レジスト剥離プロセスを改善することが達成された。発明者が目論むことには、１０００ｒｐｍから１２０００ｒｐｍ及びそれより高くという第１及び第２の回転速度の更なる上昇、並びに２つ以上の洗浄処理変数の最適化は、本発明の概念及び原理を用いる枚葉式基板洗浄システムの総処理時間及び所有コストの低減において、更なる改善を提供することになる。
【００３２】
イオン注入されたレジストを剥離すること、基板ポストアッシュ洗浄、及び同様の洗浄用途を含むように本発明を記述するため、“レジスト剥離目標”、“レジスト剥離処理変数”、“層剥離”、及びこれらに類する用語は、一部の請求項において、“洗浄目標”、“洗浄処理変数”、“層洗浄”、及び同様の用語として参照される。
【００３３】
図１３は、光学及びプロセス計測ツールを利用する本発明の一実施形態における枚葉式基板レジスト処理システムの例示的な構造図１２００である。レジスト処理システム１２０４は、２つ以上の光学計測装置１２０８を使用することができる。処理領域１２１５からの光学的発光を測定すべき位置で処理チャンバ１２１０に発光分光（ＯＥＳ）装置１２７０を結合することができる。また、処理チャンバ１２１０の上に別の組の光学計測装置１２６０を配置することができる。４つの光学計測装置１２６０が図示されているが、複数の光学計測装置を用いて設計目標を実現するために、数多くの他の代替的及び異なる構成の光学計測装置を位置付けることができる。４つの光学計測装置１２６０は、分光反射率測定装置及び／又は干渉計装置とすることができる。例えばＯＥＳ装置１２７０及び一組の光学計測装置１２６０である２つ以上の光学計測装置１２０８からの測定結果は、計測プロセッサ（図示せず）に伝送され、そこで限界寸法値が抽出される。測定システム１２０８は、１つ以上の光学計測装置１２０８及び１つ以上の残渣センサ装置１２６４及び１２６８を使用することができる。
【００３４】
上述のように、例えば、残存している残渣のパーセンテージ、又は残渣除去パーセンテージに対して実質的な相関を有するレジスト処理動作変数を測定する残渣センサ装置１２６４といった、プロセスセンサ装置を、処理チャンバ１２１０に結合することができる。少なくとも１つ以上のプロセスセンサ装置の選択は、プロセスデータ、計測データ（回折信号）及びプロセス性能データの組を用いた多変量解析を用いて、これらの相互関係を特定することによって行われ得る。例えばＯＥＳ装置１２７０及び一組の光学計測装置１２６０である２つ以上の光学計測装置からの測定結果、並びにセンサ装置１２６４及び／又は１２６８からの測定結果が、計測プロセッサ（図示せず）に伝送され、そこで、処理変数値が抽出される。
【００３５】
なおも図１３を参照するに、レジスト処理システム１２０４は、複数の光学計測装置１２６０及び発光分光（ＯＥＳ）装置１２７０を有する２つ以上の光学計測測定装置１２０８内のサブコントローラと、１つ以上のエッチングセンサ装置１２６４及び１２６８とに結合されたコントローラ１２９０を含んでいる。第１及び第２の処理薬品の濃度が設定範囲内であることを保証するために、処理チャンバに１つ以上の化学的モニタ１２９２を結合することができる。コントローラ１２９０に結合された運動制御システム１２２０内に、別のサブコントローラ１２９４を含めることができ、サブコントローラ１２９４により、ＵＶＰ工程及びｒＳＰＭ工程のために運動制御システム１２２０によって提供される第１及び第２の回転速度を調整することができる。コントローラ１２９０は、レジスト処理変数を最適化するため、また、２つ以上の洗浄目標を達成するため、イントラネットに接続されることでき、あるいはインターネットを介して他のコントローラに接続されることができる。
【００３６】
例示的な実施形態を説明してきたが、本発明の精神及び／又は範囲を逸脱することなく、様々な変更を為すことができる。例えば、基板上のレジストの剥離を用いて発明を図示して説明した。明細書に記載したのと同じ方法及びシステムを用いて、基板上のその他の層又は構造を処理することができる。また、他の酸及び酸化剤並びに組み合わせの処理薬品も、上述の方法及びシステムとともに使用されることができる。故に、本発明は、図面に示して上述した特定の形態に限定されるものとして解釈されるべきでない。従って、このような全ての変更は、本発明の範囲に含まれるものである。
【図１】
2015523735.tif 000003
【図２Ａ】
2015523735.tif 000004
【図２Ｂ】
2015523735.tif 000005
【図３】
2015523735.tif 000006
【図４】
2015523735.tif 000007
【図５】
2015523735.tif 000008
【図６】
2015523735.tif 000009
【図７】
2015523735.tif 000010
【図９Ａ】
2015523735.tif 000011
【図９Ｂ】
2015523735.tif 000012
【図９Ｃ】
2015523735.tif 000013
【図１０Ａ】
2015523735.tif 000014
【図１０Ｂ】
2015523735.tif 000015
【図１１】
2015523735.tif 000016
【図１２】
2015523735.tif 000017
【図１３】
2015523735.tif 000018
【図８】
2015523735.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月11日(2015.3.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバと処理供給システムとを有するレジスト剥離システムを用いて基板上のレジスト層を剥離する方法であって、前記処理供給システムは第１の供給装置と第２の供給装置とを有し、当該方法は、
前記レジスト剥離システム内に基板を配設し、前記基板は、イオン注入されたレジストを有し、
２つ以上のレジスト剥離目標を選定し、
前記２つ以上のレジスト剥離目標を達成するために最適化されるべき２つ以上のレジスト剥離処理変数を選択し、
前記第１の供給装置を用いて、第１の温度、第１の流量及び第１の組成にある第１の処理薬品を有する処理液に前記基板を浸漬し、それと同時に、前記基板の表面の一部を紫外（ＵＶ）光で照射し、前記ＵＶ光は、或る波長を有し且つ或るＵＶパワーを有し、前記照射は操作的に第１の処理時間で完了されるように設定され、前記照射は、前記基板が第１の回転速度にありながら実行され、
前記第２の供給装置を用いて、第２の温度、第２の流量及び第２の組成にある第２の処理薬品を前記基板上にディスペンスし、前記第２の処理薬品は、或るディスペンス温度で、前記基板の表面の一部上にディスペンスされ、前記ディスペンスは操作的に第２の処理時間で完了されるように設定され、前記ディスペンスは、前記基板が第２の回転速度にありながら実行される、
ことを有し、
前記２つ以上のレジスト剥離処理変数は、前記第１の温度、前記第１の組成、前記第１の流量、前記ＵＶ波長、前記ＵＶパワー、前記第１の処理時間、前記第１の回転速度、前記第２の温度、前記第２の組成、前記第２の処理時間、前記第２の回転速度、残渣除去パーセンテージ、及び前記ディスペンス温度のうちの２つ以上を有する、
方法。
【請求項２】
洗浄されるべき前記層は、イオン注入プロセスにおいて残渣を形成した、イオン注入されたレジストであり、又は洗浄されるべき前記基板は、アッシングプロセス後の基板であり、前記２つ以上のレジスト剥離目標は、残渣除去パーセンテージと総処理時間とを有し、前記総処理時間は、前記第１の処理時間と前記第２の処理時間との和である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の処理薬品及び前記第２の処理薬品を再循環させることを更に有する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の処理薬品は過酸化水素溶液であり、前記第２の処理薬品は硫酸・過酸化物ミクスチャ（ＳＰＭ）であり、前記ＵＶ光の前記波長は１７２−３００ｎｍの範囲内である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記残渣除去パーセンテージは９５．０％以上であり、前記ＵＶ光は実質的に２２２ｎｍである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記総処理時間は２４０秒以下又は１２０秒以下である、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の処理時間は４０−８０秒の範囲内であり、前記第２の処理時間は４０−８０秒の範囲内である、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の回転速度は３００−１２０００ｒｐｍの範囲内である、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の供給装置は、１つ以上のノズルを有し、且つ前記基板の完全な濡れを達成するように構成され、前記過酸化水素溶液は１０ｗｔ％−３５ｗｔ％の範囲内であり、前記第１の流量は、５−１０００ｍＬ／ｍｉｎ、又は７５ｍＬ／ｍｉｎである、請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
７５ｍＬ／ｍｉｎ以下の第１の流量では前記基板の完全な濡れが達成されない場合に、前記１つ以上のノズルのうちの中央ノズルが第１の流量に関して７５ｍＬ／ｍｉｎ未満に設定され、前記基板の完全な濡れが達成されるまで、前記中央ノズルから５−１４５ｍｍの間の位置に１つ以上の更なるノズルが位置付けられる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の温度は２５−９０℃の範囲内であり、前記第２の処理薬品は１４０−２００℃の範囲内にある、請求項４に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の処理薬品は１５０℃以下で前記基板上にディスペンスされる、請求項４に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＳＰＭは、２０：１の、又は１０：１から３０：１の範囲内の、硫酸対過酸化水素比の混合物を有する、請求項４に記載の方法。
【請求項１４】
前記２つ以上のレジスト剥離目標を計算するための測定を得て、２つ以上の計算されたレジスト剥離値を生成し、
前記２つ以上の計算されたレジスト剥離値を前記２つ以上のレジスト剥離目標と比較し、
前記２つ以上のレジスト剥離目標が達成されていない場合に、前記選択した２つ以上のレジスト剥離処理変数を調整し、又は異なる２つ以上のレジスト剥離処理変数を選択して、前記２つ以上のレジスト剥離目標が達成されるまで、前記測定を得ることと、前記２つ以上の計算されたレジスト剥離値を前記２つ以上のレジスト剥離目標と比較することと、前記選択した２つ以上のレジスト剥離処理変数を調整することとを繰り返す、
ことを更に有する請求項４に記載の方法。
【請求項１５】
前記２つ以上のレジスト剥離処理変数は前記第１の回転速度と前記第２の回転速度とを有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記２つ以上のレジスト剥離目標は、前記残渣除去パーセンテージと総処理時間とを有する、請求項３に記載の方法。
【請求項１７】
前記２つ以上のレジスト剥離目標は、単位スループット当たりの所有コストと総処理時間とを有する、請求項３に記載の方法。
【請求項１８】
前記レジスト剥離システムは、２つ以上の紫外・過酸化物（ＵＶＰ）ユニットのスタックと、２つ以上の再循環式硫酸・過酸化物ミクスチャ（ｒＳＰＭ）ユニットのスタックトを有する、請求項３に記載の方法。
【請求項１９】
前記レジスト剥離システムは、結合された紫外・過酸化物（ＵＶＰ）及び再循環式硫酸・過酸化物ミクスチャ（ｒＳＰＭ）のユニットを各々が更に有するオールインワンスピンチャンバの２つ以上のスタックのスタックを有する、請求項３に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の供給装置は、前記第２の供給装置と同じであり、又は、前記第１の処理薬品は過酸化水素であり且つ前記第２の処理薬品は硫酸・オゾンミクスチャ（ＳＯＭ）である、請求項３に記載の方法。
【請求項２１】
枚葉式基板システムを用いて基板上の層を洗浄することを制御する方法であって、前記基板は、洗浄されるべき前記層上の表面を有し、当該方法は、
２つ以上の洗浄目標を選定し、
２つ以上の洗浄処理変数を選択し、
前記選択した２つ以上の洗浄目標を達成するために前記選択した２つ以上の洗浄処理変数を最適化し、
第１の供給装置を用いて、第１の温度、第１の流量及び第１の組成にある第１の処理薬品を有する処理液に前記基板を浸漬し、それと同時に、前記基板の表面の一部を紫外（ＵＶ）光で照射し、前記ＵＶ光は、或る波長を有し且つ或るＵＶパワーを有し、前記照射は操作的に第１の処理時間で完了されるように設定され、前記照射は、前記基板が第１の回転速度にありながら実行され、
第２の供給装置を用いて、第２の温度及び第２の組成にある第２の処理薬品を前記基板上にディスペンスし、前記第２の処理薬品は、或るディスペンス温度で、前記基板の表面の一部上にディスペンスされ、前記ディスペンスは操作的に第２の処理時間で完了されるように設定され且つ前記基板が第２の回転速度にありながら実行され、
前記２つ以上の洗浄目標を計算するための測定を得て、２つ以上の計算された洗浄値を生成し、
前記２つ以上の計算された洗浄値を前記２つ以上の洗浄目標と比較し、
前記２つ以上の洗浄目標が達成されていない場合に、前記選択した２つ以上の洗浄処理変数を調整し、又は異なる２つ以上の洗浄処理変数を選択して、前記２つ以上の洗浄目標が達成されるまで、前記測定を得ることと、前記２つ以上の計算された洗浄値を前記２つ以上の洗浄目標と比較することと、前記選択した２つ以上の洗浄処理変数を調整することとを繰り返す、
ことを有し、
前記２つ以上の洗浄処理変数は、前記第１の温度、前記第１の組成、前記第１の流量、前記ＵＶ波長、前記ＵＶパワー、前記第１の処理時間、前記第１の回転速度、前記第２の温度、前記第２の組成、前記第２の処理時間、前記第２の回転速度、残渣除去パーセンテージ、及び前記ディスペンス温度のうちの２つ以上を有する、
方法。
【請求項２２】
洗浄されるべき前記層は、イオン注入プロセスにおいて残渣を形成した、イオン注入されたレジスト、又はアッシングプロセス後の基板の層であり、前記２つ以上の洗浄目標は、残渣除去パーセンテージと総処理時間とを有し、前記総処理時間は、前記第１の処理時間と前記第２の処理時間との和であり、当該方法は更に、前記第１の処理薬品及び前記第２の処理薬品を再循環させることを有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の処理薬品は過酸化水素溶液であり、前記第２の処理薬品は硫酸・過酸化物ミクスチャ（ＳＰＭ）又は硫酸・オゾンミクスチャ（ＳＯＭ）であり、前記ＵＶ光の前記波長は１７２−３００ｎｍの範囲内である、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記残渣除去パーセンテージは９５．０％以上であり、前記ＵＶ光は実質的に２２２ｎｍである、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記総処理時間は２４０秒以下であり、又は、前記第１の処理時間は４０−１８０秒の範囲内であり且つ前記第２の処理時間は４０−１８０秒の範囲内である、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の回転速度は３００−１２０００ｒｐｍの範囲内である、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記過酸化水素溶液は１０ｗｔ％−３５ｗｔ％の範囲内であり、及び／又は前記第１の温度は２５−９０℃の範囲内である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記第２の処理薬品は１４０−２００℃の範囲内にあり、及び／又は前記第２の処理薬品は１５０℃以下で前記基板上にディスペンスされる、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記２つ以上の洗浄処理変数は、前記第１の回転速度、前記第２の回転速度、前記第１の温度、前記第２の温度、第１の濃度、第２の濃度、及び第１の流量を有する、請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
前記２つ以上の洗浄目標は、前記残渣除去パーセンテージと総処理時間とを有する、請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
前記第１の供給装置は、１つ以上のノズルを有し、且つ前記基板の完全な濡れを達成するように構成され、前記過酸化水素溶液は１０ｗｔ％−３５ｗｔ％の範囲内であり、前記第１の流量は、５−１０００ｍＬ／ｍｉｎ、又は７５ｍＬ／ｍｉｎである、請求項２３に記載の方法。
【請求項３２】
７５ｍＬ／ｍｉｎ以下の第１の流量では前記基板の完全な濡れが達成されない場合に、前記１つ以上のノズルのうちの中央ノズルが第１の流量に関して７５ｍＬ／ｍｉｎ未満に設定され、前記基板の完全な濡れが達成されるまで、前記中央ノズルから５−１４５ｍｍの間の位置に１つ以上の更なるノズルが位置付けられる、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
枚葉式基板ツールを用いる基板のレジスト処理用のシステムであって、前記基板は、イオン注入されたレジストを有する層上の表面を有し、前記イオン注入されたレジストは、イオン注入において残渣を形成しており、当該システムは、
レジスト処理システムであり、
前記基板を保持するように構成された処理チャンバ、
前記処理チャンバに結合され、第１の処理時間中に前記基板を浸漬する第１の処理薬品を配給するように構成された第１の供給装置、
前記処理チャンバに結合され、前記第１の処理時間中に前記基板の前記表面をＵＶ光で照射するように構成されたＵＶ光装置であり、或る波長及び或るＵＶパワーを有するＵＶ光装置、
前記処理チャンバに結合され、第２の処理時間中に前記基板の前記表面上に第２の処理薬品を配給するように構成された第２の処理薬品供給システム、
前記処理チャンバに結合され、前記基板に、前記第１の処理時間において第１の回転速度を与え、前記第２の処理時間において第２の回転速度を与えるように構成された運動制御システム、
前記処理チャンバに結合され、前記第１及び第２の処理薬品を再循環させるように構成されたオプションのリサイクルサブシステム、
を有するレジスト処理システムと、
前記レジスト処理システムに結合され、２つ以上の洗浄目標を達成するために２つ以上の洗浄処理変数を最適化するように構成されたコントローラと、
を有するシステム。
【請求項３４】
前記２つ以上の洗浄目標は、前記残渣除去パーセンテージと総処理時間とを有し、前記総処理時間は、前記第１の処理時間と前記第２の処理時間との和である、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記第１の処理薬品は過酸化水素溶液であり、前記第２の処理薬品は硫酸・過酸化物ミクスチャ（ＳＰＭ）であり、前記ＵＶ光の前記波長は１７２−３００ｎｍの範囲内である、請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
前記総処理時間は２４０秒以下であり、前記２つ以上の洗浄処理変数は、第１の回転速度、第２の回転速度、第１の濃度、第１の流量、ＵＶ波長、及びＵＶパワーを有する、請求項３４に記載のシステム。
【請求項３７】
基板上のイオン注入されたレジストを剥離する方法であって、当該方法は、
過酸化水素溶液を適用し、且つそれと同時に前記基板の表面の一部を紫外（ＵＶ）光で照射することによって、レジスト上のクラストを破壊して、下に位置するレジストの少なくとも一部を露出させ、前記ＵＶ光は、或る波長を有し且つ或るＵＶパワーを有し、前記照射は操作的に第１の処理時間で完了されるように設定され、前記照射は、前記基板が第１の回転速度にありながら実行され、且つ
前記下に位置するレジストを除去する、
ことを有し、
前記第１の回転速度は３００ｒｐｍより高く、前記過酸化水素の濃度は３０％以上である、
方法。
【国際調査報告】
2015523735.tif 000020
2015523735.tif 000021