(57)【要約】【課題】  レジスト溶解液の寿命を精度よく判断する。またレジストの溶解が終了したことを精度よく判断する。【解決手段】  レジスト溶解液中に含まれるカーボン濃度をレジスト膜溶解中に測定し、溶解開始後予め定められた時間以内にカーボン濃度が予め定められた値以上上昇しないときに、レジスト溶解液を交換すべきと判断する。またレジスト膜を溶解して除去するレジスト溶解液を保持しているレジスト溶解槽１０に、レジスト膜が形成された半導体基板１を浸漬させる。レジスト溶解液は、レジスト溶解槽１０からオーバーフローした該レジスト溶解液が回収されてレジスト溶解槽１０に戻されることにより、循環している。オーバーフローしたレジスト溶解液のカーボン濃度を測定し、該カーボン濃度の減少率が予め定められた値以下になったときに半導体基板１をレジスト溶解液から取り出す。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レジスト膜を溶解して除去するレジスト溶解液の交換タイミングを判断するレジスト溶解液モニタリング方法であって、
前記レジスト溶解液中に含まれるカーボン濃度をレジスト膜溶解中に測定し、溶解開始後予め定められた時間以内にカーボン濃度が予め定められた値以上上昇しないときに、前記レジスト溶解液を交換すべきと判断するレジスト溶解液モニタリング方法。
【請求項２】
レジスト膜を溶解して除去するレジスト溶解液の交換タイミングを測定するレジスト溶解液モニタリング方法であって、
前記レジスト溶解液中に含まれるカーボン濃度を測定し、該測定結果に基づいて、前記レジスト溶解液を交換すべきタイミングを判断するレジスト溶解液モニタリング方法。
【請求項３】
レジスト膜を溶解して除去するレジスト溶解液を保持しているレジスト溶解槽に、レジスト膜が形成された半導体基板を浸漬させ、
前記レジスト溶解液は、前記レジスト溶解槽からオーバーフローした該レジスト溶解液が回収されて前記レジスト溶解槽に戻されることにより、循環しており、
オーバーフローした前記レジスト溶解液のカーボン濃度を測定し、該カーボン濃度の減少率が予め定められた値以下になったときに前記半導体基板を前記レジスト溶解液から取り出す、半導体装置の製造方法。
【請求項４】
レジスト膜が形成された半導体基板を、前記レジスト膜を溶解するレジスト溶解液に浸漬する工程と、
前記レジスト溶解液中のカーボン濃度の変化を測定し、該変化が予め定められた値以下になったときに、前記半導体基板を前記レジスト溶解液から取り出す工程と
を具備する半導体装置の製造方法。
【請求項５】
レジスト膜が形成された半導体基板を、前記レジスト膜を溶解するレジスト溶解液に浸漬する工程と、
前記レジスト溶解液中のカーボン濃度を測定し、該測定結果に基づいてレジスト膜除去が終了したと判断し、前記半導体基板を前記レジスト溶解液から取り出す工程と
を具備する半導体装置の製造方法。
【請求項６】
レジスト膜が形成された半導体基板を、前記レジスト膜を溶解するレジスト溶解液に浸漬する工程と、
前記レジスト溶解液中のカーボン濃度の変化を測定し、該変化が予め定められたパターンとは異なったときに、前記半導体基板に異常があると判断して前記半導体基板を前記レジスト溶解液から取り出す工程と
を具備する半導体装置の製造方法。
【請求項７】
レジスト膜が形成された半導体基板を、前記レジスト膜を溶解するレジスト溶解液に浸漬し、
前記レジスト溶解液中のカーボン濃度の変化を測定し、該変化が予め定められたパターンとは異なったときに警報を出力する、半導体装置の製造方法。
【請求項８】
レジスト溶解液を用いてレジスト膜を除去するレジスト溶解装置であって、
レジスト溶解液を保持するレジスト溶解槽と、
前記レジスト溶解槽からオーバーフローしたレジスト溶液を回収し、前記レジスト溶解槽に戻すことによりレジスト溶液を循環させる循環手段と、
オーバーフローしたレジスト溶解液中のカーボン濃度を測定するカーボン濃度測定手段と、
前記カーボン濃度測定手段が測定したカーボン濃度の減少率が予め定められた値以下になったときに、レジスト膜の溶解工程を終了すべき旨の出力を行う制御部と
を具備するレジスト膜除去装置。
【請求項９】
レジスト溶解液を用いてレジスト膜を除去するレジスト溶解装置であって、
レジスト溶解液を保持するレジスト溶解槽と、
前記レジスト溶解液中のカーボン濃度を測定するカーボン濃度測定手段と、
レジスト膜溶解中の前記レジスト溶解液中に含まれるカーボン濃度が、溶解開始後予め定められた時間以内に予め定められた値以上にならないときに、前記レジスト溶解液を交換すべきと判断する制御部と
を具備するレジスト膜除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジスト溶解液モニタリング方法、半導体装置の製造方法及びレジスト膜除去装置に関する。特に本発明は、レジスト溶解液の寿命を精度よく判断することができるレジスト溶解液モニタリング方法及びレジスト除去装置に関するとともに、レジストの溶解が終了したことを精度よく判断することができる半導体装置の製造方法及びレジスト膜除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程の一つにウェットエッチング工程がある。ウェットエッチング工程は、シリコンウェハ上に被エッチング層及びレジストパターンをこの順に形成した後、シリコンウェハをエッチング液に浸漬することにより、レジスト膜をマスクとして被エッチング層をエッチングする工程である。そしてその後、レジスト膜をプラズマ等でアッシングした後、シリコンウェハをレジスト溶解液に一定時間浸漬することにより、残留しているレジスト膜をシリコンウェハから除去する。レジスト溶解液は、例えば硫酸と過酸化水素水の混合液である。
【０００３】
ウェットエッチング工程のコストを下げるためには、レジスト溶解液の寿命を把握し、適切なタイミングで交換するのが好ましい。従来は、例えば硫酸の濃度が一定値以下になったときにレジスト溶解液を交換していた(特許文献１参照)。その他、過酸化水素水の濃度が一定値以下になった場合や一定枚数以上のシリコンウェハに処理を行った場合にレジスト溶解液を交換する場合もある。
またシリコンウェハをレジスト溶解液に浸漬する時間を必要最低限にすることもスループットを上げるために必要である。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２０４４８６号公報（第５段落）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
硫酸の濃度や過酸化水素水の濃度が基準値以下の場合でもレジスト溶解能力が十分ある場合もあるし、基準値以上の場合でもレジスト溶解能力が不十分な場合もある。このため、硫酸の濃度や過酸化水素水の濃度という間接的な指標を用いてレジスト溶解液の寿命を測定するのではなく、レジスト溶解能力に直結している指標でレジスト溶解液の寿命を測定することが望まれる。
【０００６】
またレジストを溶解するために必要な時間は、シリコンウェハごとにばらつきがある。このばらつきを吸収しつつレジスト溶解液に浸漬する時間を一定時間にするためには、浸漬時間にマージンを持たせなければならない。このためシリコンウェハをシリコン溶解液に浸漬する時間に無駄が生じていた。
【０００７】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、レジスト溶解液の寿命を精度よく判断することができるレジスト溶解液モニタリング方法及びレジスト除去装置を提供することにある。また本発明の他の目的は、レジストの溶解が終了したことを精度よく判断することができる半導体装置の製造方法及びレジスト膜除去装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明にかかるレジスト溶解液モニタリング方法は、レジスト膜を溶解して除去するレジスト溶解液の交換タイミングを判断するレジスト溶解液モニタリング方法であって、
前記レジスト溶解液中に含まれるカーボン濃度をレジスト膜溶解中に測定し、溶解開始後予め定められた時間以内にカーボン濃度が予め定められた値以上上昇しないときに、前記レジスト溶解液を交換すべきと判断する。
【０００９】
レジスト膜にはカーボンが含まれているため、レジスト溶解液がレジスト膜を溶解していくと、レジスト溶解液のカーボン濃度が変化していく。レジスト溶解液のレジスト溶解能力が落ちている場合、レジスト溶解液中のカーボン濃度の上昇速度は遅くなる。このためレジスト溶解液中のカーボン濃度を測定し、溶解開始後予め定められた時間以内にカーボン濃度が予め定められた値以上上昇しない場合は、レジスト溶解液の能力は低下していると判断することができる。このため上記モニタリング方法によると、レジスト溶解液の交換タイミングを、レジスト溶解能力に直結した指標で判断することができる。
【００１０】
本発明に係る他のレジスト溶解液モニタリング方法は、レジスト膜を溶解して除去するレジスト溶解液の交換タイミングを測定するレジスト溶解液モニタリング方法であって、
前記レジスト溶解液中に含まれるカーボン濃度を測定し、該測定結果に基づいて、前記レジスト溶解液を交換すべきタイミングを判断する。
【００１１】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、
レジスト膜を溶解して除去するレジスト溶解液を保持しているレジスト溶解槽に、レジスト膜が形成された半導体基板を浸漬させ、
前記レジスト溶解液は、前記レジスト溶解槽からオーバーフローした該レジスト溶解液が回収されて前記レジスト溶解槽に戻されることにより、循環しており、
オーバーフローした前記レジスト溶解液のカーボン濃度を測定し、該カーボン濃度の減少率が予め定められた値以下になったときに前記半導体基板を前記レジスト溶解液から取り出す。
【００１２】
レジスト膜にはカーボンが含まれているため、レジスト溶解液がレジスト膜を溶解していくと、レジスト溶解液のカーボン濃度が変化していく。レジスト溶解液がオーバーフローして循環している場合、溶解開始直後にオーバーフローしたレジスト溶解液中のカーボン濃度は非常に多くなり、溶解末期にはオーバーフローしたレジスト溶解液中のカーボン濃度は徐々に少なくなる。このため、カーボン濃度の減少率が予め定められた値以下になった場合に、レジスト膜の溶解が略完了していると判断することができる。従って上記半導体装置の製造方法によれば、レジスト溶解量に直結した指標でレジスト溶解処理の終了タイミングを判断することができる。
【００１３】
本発明に係る他の半導体装置の製造方法は、
レジスト膜が形成された半導体基板を、前記レジスト膜を溶解するレジスト溶解液に浸漬する工程と、
前記レジスト溶解液中のカーボン濃度の変化を測定し、該変化が予め定められた値以下になったときに、前記半導体基板を前記レジスト溶解液から取り出す工程と
を具備する。
【００１４】
レジスト膜にはカーボンが含まれているため、レジスト溶解液がレジスト膜を溶解していくと、レジスト溶解液のカーボン濃度が変化していく。レジスト溶解末期にはレジスト溶解液中のカーボン濃度の変化は小さくなる。このため、カーボン濃度の変化が予め定められた値以下になった場合に、レジスト膜の溶解が略完了していると判断することができる。従って上記半導体装置の製造方法によれば、レジスト溶解量に直結した指標でレジスト溶解処理の終了タイミングを判断することができる。
【００１５】
本発明に係る他の半導体装置の製造方法は、
レジスト膜が形成された半導体基板を、前記レジスト膜を溶解するレジスト溶解液に浸漬する工程と、
前記レジスト溶解液中のカーボン濃度を測定し、該測定結果に基づいてレジスト膜除去が終了したと判断し、前記半導体基板を前記レジスト溶解液から取り出す工程と
を具備する。
【００１６】
本発明に係る他の半導体装置の製造方法は、
レジスト膜が形成された半導体基板を、前記レジスト膜を溶解するレジスト溶解液に浸漬する工程と、
前記レジスト溶解液中のカーボン濃度の変化を測定し、該変化が予め定められたパターンとは異なったときに、前記半導体基板に異常があると判断してレジスト溶解処理を中断して前記半導体基板を前記レジスト溶解液から取り出す工程と
を具備する。
【００１７】
レジスト膜にはカーボンが含まれているため、レジスト溶解液がレジスト膜を溶解していくと、レジスト溶解液のカーボン濃度が変化していく。レジスト膜のアッシングが効いていない場合など半導体基板に異常がある場合、カーボン濃度の変化のパターンが正常な場合と比べて異なる。このためレジスト溶解液中のカーボン濃度の変化を測定することにより、半導体基板の異常を検出することができる。従って異常がある半導体基板のレジスト溶解処理を中断してこのレジスト溶解液から取り出すことにより、レジスト溶解液や半導体基板に与えるダメージを少なくすることができる。
【００１８】
本発明に係る他の半導体装置の製造方法は、
レジスト膜が形成された半導体基板を、前記レジスト膜を溶解するレジスト溶解液に浸漬し、
前記レジスト溶解液中のカーボン濃度の変化を測定し、該変化が予め定められたパターンとは異なったときに警報を出力する。
【００１９】
本発明に係るレジスト膜除去装置は、
レジスト溶解液を用いてレジスト膜を除去するレジスト溶解装置であって、
レジスト溶解液を保持するレジスト溶解槽と、
前記レジスト溶解槽からオーバーフローしたレジスト溶液を回収し、前記レジスト溶解槽に戻すことによりレジスト溶液を循環させる循環手段と、
オーバーフローしたレジスト溶解液中のカーボン濃度を測定するカーボン濃度測定手段と、
前記カーボン濃度測定手段が測定したカーボン濃度の減少率が予め定められた値以下になったときに、レジスト膜の溶解工程を終了すべき旨の出力を行う制御部と
を具備する。
【００２０】
本発明に係る他のレジスト膜除去装置は、
レジスト溶解液を用いてレジスト膜を除去するレジスト溶解装置であって、
レジスト溶解液を保持するレジスト溶解槽と、
前記レジスト溶解液中のカーボン濃度を測定するカーボン濃度測定手段と、
レジスト膜溶解中の前記レジスト溶解液中に含まれるカーボン濃度が、溶解開始後予め定められた時間以内に予め定められた値以上にならないときに、前記レジスト溶解液を交換すべきと判断する制御部と
を具備する。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。本実施形態に係るレジスト膜除去装置は、レジスト溶解槽１０にレジスト溶解液を保持している。レジスト溶解液は、レジスト溶解槽１０に隣接しているオーバーフロー槽１２にオーバーフローしている。オーバーフローしたレジスト溶解液はポンプ２０によって配管２２を通ってフィルタ３０に送られ、このフィルタ３０によってろ過される。ろ過したレジスト溶解液は配管３２を通って再びレジスト溶解槽１０に戻される。このようにレジスト溶解液はフィルタ３０でろ過されつつ循環している。なおレジスト溶解液は、例えば硫酸と過酸化水素水の混合液である。
【００２２】
また配管３２にはカーボン濃度計４０が取り付けられている。カーボン濃度計４０は例えば吸光式の分析器であり、カーボンが吸収する波長の光を循環中のレジスト溶解液に照射し、このレジスト溶解液を透過した光の減衰量を測ることにより、オーバーフローしたレジスト溶解液中のカーボン濃度を測定する。
【００２３】
レジスト膜除去装置は制御部５０を備えている。制御部５０は、ウェハ移動機構６０を制御することにより、
レジスト膜をアッシングした後のシリコンウェハ１をレジスト溶解槽１０に浸漬させ、また残留しているレジスト膜が除去されたシリコンウェハ１をレジスト溶解槽１０から引き上げる。制御部５０は、シリコンウェハ１をレジスト溶解槽１０から引き上げるタイミングを、カーボン濃度計４０が測定したレジスト溶解液中のカーボン濃度に基づいて判断する。また制御部５０は、レジスト溶解液中のカーボン濃度に基づいてレジスト溶解液のレジスト溶解能力の劣化レベルを判断し、劣化レベルが一定値以上になったときにレジスト溶解液を交換すべき旨の交換信号を出力部５２に送信する。さらに制御部５０は、レジスト溶解液中のカーボン濃度の変化に基づいてレジスト膜除去中のシリコンウェハ１に異常があるか否かを判断し、異常があると判断した場合に警報信号を出力部５２に出力する。出力部５２はディスプレイ装置やスピーカーを具備しており、制御部５０から交換信号を受信すると、レジスト溶解液を交換すべき旨の表示をディスプレイ装置に行わせるとともに、スピーカーから警報音を出力する。また出力部５２は制御部５０から警報信号を受信すると、シリコンウェハ１に異常がある旨の警報表示をディスプレイ装置に行わせるとともに、スピーカーから警報音を出力する。
【００２４】
図２は、制御部５０によるウェハ移動機構６０の制御を、カーボン濃度計４０による測定結果の一例とあわせて説明する図である。シリコンウェハ１を浸漬する前のカーボン濃度はＣ0である。制御部５０がウェハ移動機構６０を動作させ、被エッチング層及びレジスト膜が成膜されているシリコンウェハ１をレジスト溶解槽１０に浸漬する。するとレジスト溶解液にレジスト膜が溶解していくため、オーバーフローしたレジスト溶解液に含まれるカーボン濃度が急激に上昇する。そしてレジスト膜の残量が少なくなるとカーボン濃度が下がっていく。そして制御部５０は、カーボン濃度の減少率が予め定められた値以下になったとき、レジスト膜の除去が完了したと判断してウェハ移動機構６０を動作させ、シリコンウェハ１をレジスト溶解槽１０から引き上げる。そしてレジスト溶解液中のカーボン濃度はＣ０より高いＣ１で安定する。
【００２５】
このように本実施形態に係るレジスト膜除去装置は、レジスト膜が溶解することによりレジスト溶解液中で増加するカーボン濃度をモニタリングし、このカーボン濃度の減少率が予め定められた値以下になったときにシリコンウェハ１をレジスト溶解槽１０から引き上げる。このためレジスト膜の溶解が終了したか否かを、レジスト膜溶解速度に直結している指標によりバッチごとに精度よく判断することができる。従って処理時間にバッファーを持たせる際にバッチ間のばらつきを考慮する必要がなくなるため、レジスト膜除去のための時間に持たせるバッファーを少なくすることができる。
なお制御部５０は、シリコンウェハ１を浸漬した直後のカーボン濃度の変化をチェックせず、予め定められた時間経過した後、例えば徐々にカーボン濃度が低下している状態になってからカーボン濃度をチェックしてもよい。
【００２６】
図３は、制御部５０がレジスト溶解液を交換すべき旨の信号を出力する場合を、カーボン濃度計４０による測定結果を用いて説明する図である。レジスト溶解液が劣化していない場合、図３の実線で示すようにレジスト溶解液中のカーボン濃度は、シリコンウェハ１を浸漬した直後に急激に上昇する。これに対しレジスト溶解液が劣化している場合、図３の点線で示すようにレジスト溶解液中のカーボン濃度は、シリコンウェハ１を浸漬してから徐々に増加し、そのピーク値も劣化していない場合と比べて低くなる。このため制御部５０は、シリコンウェハ１をレジスト溶解液中に浸漬してから予め定められた時間（例えば図３のＴ２）以内にカーボン濃度が予め定められた値（例えば図３のＣ２）以上上昇しない場合、レジスト溶解液を交換すべきと判断し、その旨の信号を出力部５２に出力する。
【００２７】
このように本実施形態に係るレジスト膜除去装置は、レジスト膜が溶解することによりレジスト溶解液中で増加するカーボン濃度をモニタリングし、このカーボン濃度が予め定められた時間以内に予め定められた値以上上昇しない場合に、レジスト溶解液が劣化していると判断する。従ってレジスト溶解液が劣化しているか否かをレジスト膜溶解能力に直結している指標で判断することができる。
【００２８】
図４は、制御部５０がレジスト膜除去中のシリコンウェハ１に異常がある旨の信号を出力する場合を、カーボン濃度計４０による測定結果を用いて説明する図である。シリコンウェハ１に異常がない場合、図４の点線で示すようにレジスト溶解液中のカーボン濃度は、シリコンウェハ１を浸漬した直後に急激に上昇し、その後徐々に低下していく。これに対しレジスト膜が十分にアッシングされていない場合などシリコンウェハ１に異常がある場合、レジスト溶解液中のカーボン濃度は、図４の実線で示すように上昇しつづける等、シリコンウェハ１が正常な場合とは異なる変化を示す。このため制御部５０は、例えばシリコンウェハ１が正常と推定されるカーボン濃度変化パターン（例えば図４の一点鎖線で囲んだ範囲を通るパターン）を標準パターンとして予め認識しておき、実測したカーボン濃度変化パターンが標準パターンから外れた場合、シリコンウェハ１に異常があると判断し、警報信号を出力部５２に出力する。またこのときウェハ移動機構６０を制御し、レジスト溶解処理を中断してシリコンウェハ１をレジスト溶解槽１０から取り出し、レジスト溶解液やシリコンウェハ１のダメージが少なくなるようにする。
【００２９】
このように本実施形態に係るレジスト除去装置は、レジスト膜が溶解することによりレジスト溶解液中で増加するカーボン濃度をモニタリングし、このカーボン濃度が正常な場合と異なる変化を示した場合、シリコンウェハ１に異常があると判断し、警報信号を出力部５２に出力する。このためレジスト膜除去中にシリコンウェハ１の異常を検出することができる。
【００３０】
（第２の実施形態）
図５は第２の実施形態に係るレジスト除去装置の構成を示す概念図である。本実施形態に係るレジスト除去装置は、カーボン濃度計４０の位置を除いて第１の実施形態に係るレジスト除去装置と同一である。以下、第１の実施形態と同一の構成については説明を省略する。
本実施形態においてカーボン濃度計４０は、レジスト溶解槽１０に取り付けられており、レジスト溶解槽１０に保持されているレジスト溶解液中のカーボン濃度を測定している。
【００３１】
図６は、制御部５０の動作を、カーボン濃度の変化の一例とあわせて説明する図である。カーボン濃度計４０はレジスト溶解槽１０に保持されているレジスト溶解液中のカーボン濃度を測定するため、カーボン濃度計４０による測定結果はシリコンウェハ１を浸漬してから取り出すまでの間上昇しつづける。詳細には、図６の実線で示すように浸漬直後にカーボン濃度は急激に上昇するが、その傾きは時間が経過するにつれて緩やかになる。そしてカーボン濃度の変化が予め定められた値より小さくなり、略平衡になったときに制御部５０はシリコンウェハ１からレジスト膜が除去されたと判断し、シリコンウェハ１を取り出す。
【００３２】
またレジスト溶解液が劣化している場合、図６の点線で示すように同一の経過時間におけるカーボン濃度の上昇量はレジスト溶解液が正常な場合と比べて少ない。このため制御部５０は、カーボン濃度が予め定められた時間以内に予め定められた値以上上昇しない場合に、レジスト溶解液が劣化していると判断し、交換信号を出力部５２に送信する。
【００３３】
またレジスト膜が十分にアッシングされていない場合などシリコンウェハ１に異常がある場合、図６の一点鎖線で示すようにカーボン濃度の変化パターンは、レジスト溶解液が正常な場合すなわち標準パターンの範囲（例えば図６において斜線で示した範囲）から外れる。このため制御部５０は、カーボン濃度の変化パターンが標準パターンから外れた場合、シリコンウェハ１に異常があると判断し、警報信号を出力部５２に出力する。
このように本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１の実施形態に係るレジスト除去装置の構成を示す概念図。
【図２】制御部５０によるウェハ移動機構６０の制御を説明する図。
【図３】制御部５０がレジスト溶解液を交換すべき旨の信号を出力する場合を説明する図。
【図４】制御部５０がシリコンウェハ１に異常がある旨の信号を出力する場合を説明する図。
【図５】第２の実施形態に係るレジスト除去装置の構成を示す概念図。
【図６】制御部５０の動作を、カーボン濃度の変化の一例とあわせて説明する図。
【符号の説明】
【００３６】
１…シリコンウェハ、１０…レジスト溶解槽、１２…オーバーフロー層、２０…ポンプ、２２…配管、３０…フィルタ、３２…配管、４０…カーボン濃度計、５０…制御部、５２…出力部、６０…ウェハ移動機構、
【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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