(57)【要約】【課題】この発明は半導体ウエハに設けられたレジストを効率よく確実に除去することができるようにした処理装置を提供することにある。【解決手段】半導体ウエハが保持される回転テーブル３と、回転テーブルに保持された半導体ウエハに対向して配置され硫酸と過酸化水素水とを混合して上記基板に供給するノズル体３３とを具備し、  ノズル体は、基板の半径方向に沿って長い本体部３４と、本体部に硫酸と過酸化水素水を供給する第１、第２の給液管３７，３８と、第１、第２の給液管によって本体部に供給された硫酸と過酸化水素水とを混合して本体部から半導体ウエハの半径方向ほぼ全体に亘って供給する第１、第２のスリット４１，４２及び曲面３９とを具備する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に設けられたレジスト膜を処理する基板の処理装置であって、
上記基板が保持される回転テーブルと、
この回転テーブルに保持された基板に対向して配置され硫酸と過酸化水素水とを混合して上記基板に供給するノズル体とを具備し、
上記ノズル体は、
上記基板の半径方向に沿って長い本体部と、
この本体部に上記硫酸と過酸化水素水を供給する第１の薬液供給手段と、
この薬液供給手段によって上記本体部に供給された硫酸と過酸化水素水とを混合して上記本体部から上記基板の半径方向ほぼ全体に亘って供給する第２の薬液供給手段と
を具備したことを特徴とする基板の処理装置。
【請求項２】
上記第２の薬液供給手段は、上記本体部の一側面の長手方向に沿って形成された第１のスリットと、上記本体部の他側面の長手方向に沿って形成された第２のスリットと、上記本体部の一側面と他側面とを上記本体部の下端で連続させる曲面を有し、
上記第１の薬液供給手段は、上記第１のスリットに上記硫酸を供給する第１の給液管と、上記第２のスリットに上記過酸化水素水を供給する第２の給液管を有し、
上記第１の給液管から上記第１のスリットに供給された硫酸と、上記第２の給液管から上記第２のスリットに供給された過酸化水素水は、それぞれ各スリットから上記本体部の一側面と他側面に沿って流れて下端の曲面で混合して上記基板に供給されることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
【請求項３】
上記第２の薬液供給手段は、上記本体部の下端部にこの本体部の長手方向に沿って形成された給液路と、上記本体部の長手方向に沿って所定間隔で形成され上記給液路と上記本体部の下面を連通させる複数の供給孔を有し、
上記第１の薬液供給手段は、上記給液路に上記硫酸を供給する第１の給液管と、上記給液路に上記過酸化水素水を供給する第２の給液管を有し、
上記硫酸と過酸化水素水は上記給液路で混合されて上記給液孔から上記基板に供給されることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
【請求項４】
上記本体部の上面には、この本体部を超音波振動させる振動子が設けられていることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
【請求項５】
基板に設けられたレジスト膜を、硫酸と過酸化水素水とを混合した処理液によって処理する基板の処理方法であって、
回転テーブルに上記基板を保持する工程と、
硫酸と過酸化水素水とを上記基板の上方で混合して処理液を作る工程と、
上記回転テーブルによって回転される上記基板の半径方向ほぼ全体に亘って上記処理液を供給する工程と
を具備したことを特徴とする基板の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は基板に設けられたレジストを硫酸と過酸化水素水を混合した処理液で処理する基板の処理装置及び処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、液晶表示装置や半導体装置の製造工程においては、矩形状のガラス基板や半導体ウエハなどの基板に回路パタ−ンを形成するための成膜プロセスやフォトプロセスがある。これらのプロセスでは、基板に設けられたレジストを除去し、除去後に洗浄するということが行なわれている。
【０００３】
このような処理は、基板を回転させる回転テーブルを有するスピン方式の処理装置を用いて行なわれている。基板に設けられたレジストを除去する場合の処理液としては、硫酸に過酸化水素水を混合したＳＰＭと呼ばれる硫酸過酸化水素水が用いられ、除去後の洗浄には過酸化水素水にアンモニア水を混合した、ＳＣ−１と呼ばれる洗浄液が用いられる。
【０００４】
従来、基板に設けられたレジストを除去する場合、硫酸と過酸化水素水とを、たとえばミキシングバルブや混合タンクなどで予め混合してから、処理装置の回転テーブルの上方に配置された噴射ノズルに供給する。噴射ノズルに供給された処理液は基板の径方向中心部に向けて噴射される。
【０００５】
それによって、処理液は、基板の回転による遠心力で、基板の径方向中心部から外方に向かって流れるから、処理液は基板の前面に行き渡り、その基板の板面に設けられたレジストが除去されることになる。このような従来技術は、たとえば特許文献１に示されている。
【特許文献１】特開２００５−３９２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
硫酸と過酸化水素水を混合した処理液である、ＳＰＭによってレジストが除去されるメカニズムは、硫酸と過酸化水素水を混合したときに生じるペルオキソ一硫酸（Ｈ２  ＳＯ５  ）の作用によることが知られている。
【０００７】
しかしながら、硫酸と過酸化水素水を混合することで発生するペルオキソ一硫酸は、発生してからその活性状態が維持されるライフタイムが非常に短い。つまり、活性状態を維持することができる時間が短いため、短時間に失活してしまう。
【０００８】
そのため、硫酸と過酸化水素水とを、ミキシングバルブや混合タンクなどで予め混合してから噴射ノズルに供給するようにしたのでは、混合されてから基板に供給されるまでに時間が掛かるため、その間に硫酸と過酸化水素水を混合することで生じたペルオキソ一硫酸が失活してしまい、基板に設けられたレジストを効率よく確実に除去することができないということがある。
【０００９】
上記基板からレジストを除去するメカニズムとしては、硫酸と過酸化水素水を混合したときに生じるペルオキソ一硫酸の他に、混合によって生じる熱の影響があり、処理液の温度が高い程、レジストの除去能力が高いことが知られている。
【００１０】
しかしながら、処理液を基板の径方向中心部に供給し、基板の回転によって生じる遠心力で中心部から径方向外方に向かって流すようにすると、処理液は径方向外方へ流れるにつれて温度が低下することが避けられない。そのため、基板を径方向全体に亘って均一な温度の処理液で処理することができないため、処理にむらが生じるということがある。
【００１１】
この発明は、硫酸と過酸化水素水とを、基板に供給される直前で混合して処理液とし、しかも基板の径方向ほぼ全体に亘って供給する。それによって、硫酸と過酸化水素水とを混合したならばその活性状態が維持されている間に処理液を基板に供給することができ、しかも基板の径方向に対して温度差が生じることなく供給することができるようにした基板の処理装置及び処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は、基板に設けられたレジスト膜を除去する基板の処理装置であって、
上記基板が保持される回転テーブルと、
この回転テーブルに保持された基板に対向して配置され硫酸と過酸化水素水とを混合して上記基板に供給するノズル体とを具備し、
上記ノズル体は、
上記基板の半径方向に沿って長い本体部と、
この本体部に上記硫酸と過酸化水素水を供給する第１の薬液供給手段と、
この薬液供給手段によって上記本体部に供給された硫酸と過酸化水素水とを混合して上記本体部から上記基板の半径方向ほぼ全体に亘って供給する第２の薬液供給手段と
を具備したことを特徴とする基板の処理装置にある。
【００１３】
上記第２の薬液供給手段は、上記本体部の一側面の長手方向に沿って形成された第１のスリットと、上記本体部の他側面の長手方向に沿って形成された第２のスリットと、上記本体部の一側面と他側面とを上記本体部の下端で連続させる曲面を有し、
上記第１の薬液供給手段は、上記第１のスリットに上記硫酸を供給する第１の給液管と、上記第２のスリットに上記過酸化水素水を供給する第２の給液管を有し、
上記第１の給液管から上記第１のスリットに供給された硫酸と、上記第２の給液管から上記第２のスリットに供給された過酸化水素水は、それぞれ各スリットから上記本体部の一側面と他側面に沿って流れて下端の曲面で混合して上記基板に供給されることが好ましい。
【００１４】
上記第２の薬液供給手段は、上記本体部の下端部にこの本体部の長手方向に沿って形成された給液路と、上記本体部の長手方向に沿って所定間隔で形成され上記給液路と上記本体部の下面を連通させる複数の供給孔を有し、
上記第１の薬液供給手段は、上記給液路に上記硫酸を供給する第１の給液管と、上記給液路に上記過酸化水素水を供給する第２の給液管を有し、
上記硫酸と過酸化水素水は上記給液路で混合されて上記給液孔から上記基板に供給されることが好ましい。
【００１５】
上記本体部の上面には、この本体部を超音波振動させる振動子が設けられていることが好ましい。
【００１６】
この発明は、基板に設けられたレジスト膜を、硫酸と過酸化水素水とを混合した処理液によって処理する基板の処理方法であって、
回転テーブルに上記基板を保持する工程と、
硫酸と過酸化水素水とを上記基板の上方で混合して処理液を作る工程と、
上記回転テーブルによって回転される上記基板の半径方向に沿って上記処理液を供給する工程と
を具備したことを特徴とする基板の処理方法にある。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、基板の半径方向に沿って長い本体部を有するノズル体を基板に対向して配置し、この本体部に硫酸と過酸化水素水とを供給してから混合するとともに、混合された処理液を基板の半径方向ほぼ全長に亘って供給する。
【００１８】
そのため、硫酸と過酸化水素水とを混合して活性が失われる前に基板に供給することができ、しかも上記ノズル体から基板の半径方向全体に亘って供給されるため、基板の半径方向に対して処理液に温度差が生じることがないから、基板の処理を効率よく、均一に行なうことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の一実施の形態を図１乃至図３を参照して説明する。図１は処理装置としてのスピン処理装置を示し、このスピン処理装置はカップ体１を備えている。このカップ体１の底部には複数の排出管２が周方向に所定間隔で接続されている。各排出管２は図示しない排気ポンプに連通している。  
なお、上記カップ体１は下カップ１ａと上カップ１ｂとを有し、上カップ１ｂは図示しないシリンダなどの駆動機構によって上下方向に駆動可能になっている。
【００２０】
上記カップ体１内には回転テーブル３が設けられている。この回転テーブル３の上面の周辺部には周方向に所定間隔で複数の支持部材４が回動可能に設けられている。各支持部材４の上端面にはたとえば傾斜面などからなる段部を有するチャックピン５が支持部材４の回転中心から偏心した位置に設けられている。
【００２１】
上記回転テーブル３には基板としての半導体ウエハＷがデバイス面を上にして供給される。つまり、回転テーブル３に供給された半導体ウエハＷは、周縁部の下面が上記チャックピン５の段部に係合させられる。その状態で上記支持部材４を回転させると、上記チャックピン５が偏心回転するから、半導体ウエハＷの周縁部が保持される。
【００２２】
なお、支持部材４は、図示しないばねによってチャックピン５が半導体ウエハＷを保持する回転方向に付勢されていて、上記ばねの付勢力に抗して回転させることで、半導体ウエハＷの保持状態を解除できるようになっている。
【００２３】
上記回転テーブル３は制御モータ１１によって回転駆動される。この制御モータ１１は、筒状の固定子１２内に同じく筒状の回転子１３が回転可能に挿入されてなり、この回転子１３に上記回転テーブル３が動力伝達部材３ａを介して連結されている。  
上記制御モータ１１は制御装置１４によって回転が制御される。それによって、上記回転テーブル３は上記制御装置１４により所定の回転数で回転させることができる。
【００２４】
上記回転子１３内には筒状の固定軸１５が挿通されている。この固定軸１５の上端には上記回転テーブル３の上面側に位置するノズルヘッド１６が設けられている。つまり、ノズルヘッド１６は回転テーブル３と一緒に回転しない状態で設けられている。このノズルヘッド１６には処理液としてのエッチング液を噴射する第１の下部ノズル体１７及びリンス液を噴射する第２の下部ノズル体１８が設けられている。
【００２５】
それによって、上記下部ノズル体１７，１８から回転テーブル３に保持された半導体ウエハＷの下面の中央部分に向けて処理液及びリンス液を選択的に噴射することができるようになっている。つまり、半導体ウエハＷは下面をエッチング及びリンス処理することができるようになっている。
【００２６】
上記回転テーブル１３の上面側は乱流防止カバー１９によって覆われている。この乱流防止カバー１９は回転テーブル３に保持された半導体ウエハＷの下面側に乱流が発生するのを防止するようになっており、その中央部分には上記各ノズル１７，１８から半導体ウエハＷの下面にエッチング液やリンス液を噴射可能とする透孔２０が開口形成されている。
【００２７】
上記カップ体１の側方には駆動機構としてのアーム体２５が設けられている。このアーム体２５は垂直部２６と、この垂直部２６の上端に基端部が連結された水平部２７とを有する。上記垂直部２６の下端は回転モータ２８に連結されている。回転モータ２８はアーム体２５を水平方向に所定の角度で回転駆動するようになっている。
【００２８】
上記回転モータ２８は、図示しないリニアガイドによって上下方向にスライド可能に設けられた可動板２９に取付けられている。この可動板２９は上下駆動シリンダ３１によって上下方向に駆動されるようになっている。
【００２９】
上記アーム体２５の水平部２７の先端部には、上記回転テーブル３に保持された半導体ウエハＷの上面に対向する位置に位置決め可能なノズル体３３が取付け具３２を介して連結されている。このノズル体３３は、図２と図３に示すように上記半導体ウエハＷの半径寸法とほぼ同じ長さ寸法の本体部３４を有し、この本体部３４の長手方向の一端部上面が上記水平部２７の先端部に上記取付け具３２によって連結されている。
【００３０】
上記本体部３４の上面の長手方向中途部の幅方向一端部には第１の給液孔３５が開口形成され、他端部には第２の給液孔３６が開口形成されている。上記第１の給液孔３５には硫酸を供給する第１の給液管３７が継ぎ手３７ａを介して接続され、上記第２の給液孔３６には過酸化水素水を供給する第２の給液管３８が継ぎ手３８ａを介して接続されている。上記第１、第２の給液管３７，３８は、この発明の第１の薬液供給手段を構成している。
【００３１】
上記本体部３４の幅方向の一側面３４ａと他側面３４ｂとは、この本体部３４の下端に形成された円弧状の曲面３９によって連通している。上記一側面３４ａの上端部には長手方向全長にわたって第１のスリット４１が形成されている。上記他側面３４ｂの上端部には長手方向の全長にわたって第２のスリット４２が形成されている。
【００３２】
上記第１の給液孔３５は上記第１のスリット４１に連通し、上記第２の給液孔３６は上記第２のスリット４２に連通している。上記第１、第２のスリット４１，４２と上記曲面３９とで上記第１、第２の給液管３７，３８から上記本体部３４の第１、第２の給液孔３５，３６に供給された硫酸と過酸化水素水とを後述するごとく混合して上記半導体ウエハＷに供給する第２の薬液供給手段を構成している。
【００３３】
上記本体部３４の上面には、図２と図３に示すように振動子４５が設けられている。この振動子４５は図示しない超音波発生器から供給される高周波電力によって超音波振動するようになっている。すなわち、本体部３４は振動子４５によって超音波振動するようになっている。本体部３４が超音波振動すると、この本体部３４から上記半導体ウエハＷに混合して供給される硫酸と過酸化水素水とに超音波振動が付与される。
【００３４】
つぎに、上記構成のスピン処理装置によって半導体ウエハＷの上面に設けられたレジストを除去するときの作用について説明する。
【００３５】
まず、回転テーブル３の上面にレジストが設けられた半導体ウエハＷが供給され、支持部材４によって保持される。ついで、アーム体２５を駆動し、その水平部２７の先端に設けられたノズル体３３を半導体ウエハＷの上面に対して位置決めする。つまり、ノズル体３３は長手方向の一端を半導体ウエハＷの径方向の中心部に位置させて、長手方向を半導体ウエハＷの径方向に沿わせるとともに、曲面の最下端である、頂点が半導体ウエハＷの上面に対してわずかな間隔で離間対向するよう位置決めされる。
【００３６】
なお、半導体ウエハＷを回転テーブル３に供給するときには、上記ノズル体３３はカップ体１の上方から退避した位置で待機させておく。
【００３７】
上記ノズル体３３を半導体ウエハＷの上方に位置決めしたならば、回転テーブル３を回転させるとともに、第１の給液管３７に硫酸を供給し、第２の給液管３８に過酸化水素水を供給する。
【００３８】
第１の給液管３７に供給された硫酸は第１の給液孔３５から第１のスリット４１に流れ、この第１のスリット４１の全長から流出し、ノズル体３３の本体部３４一側面３４ａに沿って下方へ流れる。
【００３９】
第２の給液管３８に供給された過酸化水素水は第２の給液孔３６から第２のスリット４２に流れ、この第２のスリット４２の全長から流出し、ノズル体３３の本体部３４の他側面３４ｂに沿って下方へ流れる。
【００４０】
上記本体部３４の一側面３４ａと他側面３４ｂを下方に流れる硫酸と過酸化水素水は、本体部３４の下端部に形成された曲面３９に沿って流れることで、この曲面３９の最下端となる頂部で混合し、混合して処理液となると同時に半導体ウエハＷの上面の半径方向ほぼ全長にわたってスリット状に流出する。図３に上記一側面３４ａと他側面３４ｂに沿う硫酸と過酸化水素水の流れを矢印で示す。
【００４１】
半導体ウエハＷは回転テーブル３によって回転させられている。そのため、処理液は半導体ウエハＷの上面全体に供給されることになるから、半導体ウエハＷの上面に設けられたレジストが剥離処理されることになる。
【００４２】
ノズル体３３に供給された硫酸と過酸化水素水は、ノズル体３３の本体部３４の下端部に形成された曲面３９で混合して処理液となると同時に半導体ウエハＷの上面に供給される。そのため、処理液は、硫酸と過酸化水素水をことによって生じるペルオキソ一硫酸の活性が失われる前に半導体ウエハＷに供給されるから、上記処理液によるレジストの剥離を確実に行なうことが可能となる。
【００４３】
このとき、本体部３４の上面に設けられた振動子４５に通電し、本体部３４を超音波振動させれば、上記処理液によるレジストの剥離をより一層、効率よく行なうことが可能となる。
【００４４】
上記処理液はノズル体３３の本体部３４の曲面３９から半導体ウエハＷの半径方向全長にわたって同時に供給される。つまり、硫酸と過酸化水素水とが混合されることで、反応熱によって温度上昇した処理液は、上記本体部３４の曲面３９の下端から半導体ウエハＷの半径方向の全体にわたって同時に供給される。
【００４５】
そのため、半導体ウエハＷに供給された処理液は、この半導体ウエハＷの半径方向において温度差が生じることがないから、半導体ウエハＷの全面をほぼ同じ温度の処理液によって処理することが可能となるから、温度の違いによる処理むらが生じることなく均一に行なえる。
【００４６】
つまり、この実施の形態によれば、半導体ウエハＷを、硫酸と過酸化水素水とを混合することによって生じたペルオキソ一硫酸の活性が失われ前に処理することができる。しかも、半導体ウエハＷの上面全体を、温度差のない処理液によって処理することができる。そのため、これらのことにより、基板の上面全体を均一に、しかも確実に処理することが可能となる。
【００４７】
図４と図５はこの発明の第２の実施の形態を示す。この実施の形態はノズル体３３Ａの本体部３４Ａの下端部が他の部分よりも幅寸法が小さい狭幅部５０に形成されている。この狭幅部５０には長手方向のほぼ全長にわたって給液路５１が形成されている。
【００４８】
上記本体部３４Ａには、一端を本体部３４Ａの上面に開口させ、他端を上記給液路５１に連通させた複数の第１の給液孔５２が長手方向に所定間隔で形成されている。さらに、本体部３４Ａには、一端を一側面に開口させ、他端を上記給液路５１に連通させた複数の第２の給液孔５３（１つのみ図示）が長手方向に対して所定間隔で形成されている。
【００４９】
上記第１の給液孔５２には硫酸を供給する第１の給液管５４が継ぎ手５４ａを介して接続され、上記第２の給液孔５３には過酸化水素水を供給する第２の給液管５５が継ぎ手５５ａを介して接続されている。さらに、上記本体部３４Ａには、一端を下端に形成された曲面３９に開口させ、他端を上記給液路５１に連通させた複数の供給孔５６が上記本体部３４の長手方向に対して所定間隔で、しかも幅方向に対しては垂直線を中心にして等角度で３つの供給孔５５が形成されている。
【００５０】
上記構成のノズル体３３Ａは第１の実施の形態と同様、アーム体２５の水平部２７の先端に取り付けられて、回転テーブル３に保持された半導体ウエハＷの上面の半径方向に沿って対向して配置される。
【００５１】
その状態で、給液路５１には、第１の給液管５４から硫酸が供給され、第２の給液管５５からは過酸化水素水が供給される。硫酸と過酸化水素水は上記給液路５１で混合して処理液となり、反応熱によって温度上昇して上記給液路５１に連通する複数の供給孔５６から図５に矢印で示すように半導体ウエハＷの上面に供給される。
【００５２】
この第２の実施の形態においても、硫酸と過酸化水素水は、ノズル体３３Ａの給液路５１で混合されて処理液となった直後に供給孔５６から半導体ウエハＷに供給される。つまり、処理液は硫酸と過酸化水素水を混合することで生じたペルオキソ一硫酸の活性が失われる前に半導体ウエハＷに供給されるから、処理液による半導体ウエハＷの処理を迅速かつ確実に行なうことが可能となる。
【００５３】
しかも、処理液はノズル体３３Ａの本体部３４Ａから半導体ウエハＷの半径方向全長に対して同時に供給される。そのため、硫酸と過酸化水素水を混合することで生じた反応熱によって温度上昇した処理液は、ほぼ同じ温度で半導体ウエハＷの半径方向に供給されるから、半導体ウエハＷの上面全体を同じ温度の処理液で均一に処理することが可能となる。
【００５４】
上記一実施の形態では、基板として半導体ウエハを例に挙げたが、基板は半導体ウエハだけに限られず、液晶表示装置に用いられるガラス板であってもよく、要は硫酸と過酸化水素水とを混合した処理液でレジストを除去する必要のある基板であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】この発明の第１の実施の形態のスピン処理装置の概略的構成を示す断面図。
【図２】ノズル体の側面図。
【図３】図２に示すノズル体の拡大縦断面図。
【図４】この発明の第２の実施の形態のノズル体を示す側面図。
【図５】図４に示すノズル体の拡大縦断面図。
【符号の説明】
【００５６】
３…回転テーブル、３３…ノズル体、３４…本体部、３７…第１の給液管（第１の薬液供給手段）、３８…第２の給液管（第２の薬液供給手段）、３９…曲面（第２の薬液供給手段）、４１…第１のスリット（第１の薬液供給手段）、４２…第２のスリット（第２の薬液供給手段）。
【図１】
2007194351.tif 000003
【図２】
2007194351.tif 000004
【図３】
2007194351.tif 000005
【図４】
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【図５】
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