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1. WO2016152371 - SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING DEVICE

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明 細 書

発明の名称 基板処理方法および基板処理装置

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004  

先行技術文献

特許文献

0005  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0006   0007  

課題を解決するための手段

0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018  

図面の簡単な説明

0019  

発明を実施するための形態

0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088  

符号の説明

0089  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

図面

1   2   3   4   5   6   7  

明 細 書

発明の名称 : 基板処理方法および基板処理装置

技術分野

[0001]
 本発明は、基板の表面からレジストを除去する基板処理装置および基板処理方法に関する。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、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、セラミック基板、太陽電池用基板等が含まれる。

背景技術

[0002]
 基板の表面からレジストを除去するために、基板の表面に硫酸過酸化水素水混合液(sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture:SPM)を供給することが知られている。
[0003]
 高ドーズのイオン注入が行われたウエハでは、レジストの炭化および変質によりレジストの表層が硬化するので、硬化層がレジストの表面に形成されていることがある。
[0004]
 特許文献1では、表面に硬化層を有するレジストであっても、アッシングすることなく基板の表面からレジストを除去する方法が提案されている。この文献には、イオン注入により表層が硬化したレジストを基板から除去するために、高温のSPMを基板に供給する方法が開示されている。

先行技術文献

特許文献

[0005]
特許文献1 : 特開2008-4878号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0006]
 しかしながら、特許文献1の方法では、窒素ガスで加速された高温のSPMの液滴が基板に衝突するので、ウエハ上のデバイスにダメージが発生し得る。さらに、SPMが液滴で供給されるため、レジストを剥離するために十分な液量を確保することが難しい場合がある。
[0007]
 そこで、本発明の目的は、基板の表面からレジストを良好に除去できる、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]
 本発明の一実施形態は、基板の表面からレジストを除去する基板処理方法であって、過酸化水素水とフッ酸とを混合し、過酸化水素水およびフッ酸の混合液を生成する混合工程と、前記混合工程の後に、前記過酸化水素水およびフッ酸の混合液と硫酸とを混合し、硫酸、過酸化水素水、およびフッ酸の混合液であるHF混合SPMを生成する生成工程と、前記HF混合SPMを前記基板の表面に供給する供給工程と、を含む、基板処理方法を提供する。
[0009]
 前記混合工程で混合される過酸化水素水およびフッ酸は、いずれも常温であってもよい。
[0010]
 前記生成工程は、前記基板から離れた位置で前記過酸化水素水およびフッ酸の混合液と硫酸とを混合する工程であってもよい。
[0011]
 前記生成工程は、前記基板の表面で前記過酸化水素水およびフッ酸の混合液と硫酸とを混合する工程であってもよい。
[0012]
 これらの方法によれば、ウエハ上のデバイスへのダメージを抑制しつつ、レジストを良好に除去することができる。
[0013]
 本発明の他の実施形態は、表面がレジストで覆われている基板を保持する基板保持ユニットと、前記基板保持ユニットに保持されている基板の表面に、硫酸、過酸化水素水、およびフッ酸の混合液であるHF混合SPMを供給するSPM供給ユニットを備え、前記SPM供給ユニットは、過酸化水素水とフッ酸とを混合し、過酸化水素水およびフッ酸の混合液を生成する混合ユニットと、前記混合ユニットが過酸化水素水とフッ酸とを混合した後に、前記過酸化水素水およびフッ酸の混合液と硫酸とを混合し、HF混合SPMを生成するHF混合SPM生成ユニットと、を含む、基板処理装置を提供する。この構成によれば、ウエハ上のデバイスへのダメージを抑制しつつ、レジストを良好に除去することができる。
[0014]
 前記混合ユニットは、過酸化水素水およびフッ酸が個別に供給され、前記HF混合SPM生成ユニットに供給される前記過酸化水素水およびフッ酸の混合液を貯留する混合タンクを含んでいてもよい。この構成によれば、過酸化水素水およびフッ酸の混合液が硫酸と混合される前に、過酸化水素水およびフッ酸を確実に混合することができる。
[0015]
 前記混合ユニットは、前記混合タンク内の前記混合液を撹拌する撹拌ユニットをさらに含んでいてもよい。この構成によれば、過酸化水素水およびフッ酸を均一に混合することができる。撹拌ユニットは、混合タンクに貯留されている混合液中で回転するロータであってもよいし、混合タンクに貯留されている混合液中に気泡を発生させるバブリングユニットであってもよい。
[0016]
 前記撹拌ユニットは、前記混合タンクに貯留されている前記混合液中に配置された気体吐出口から気体を吐出することにより、前記混合液中に気泡を発生させるバブリングユニットを含んでいてもよい。この構成によれば、気泡の発生により過酸化水素水およびフッ酸が均一に混合される。
[0017]
 前記混合ユニットは、過酸化水素水と、前記過酸化水素水よりも少量のフッ酸とを混合してもよい。この場合、前記HF混合SPM生成ユニットは、硫酸と、前記硫酸よりも少量の前記混合液とを混合してもよい。この構成によれば、基板のダメージを抑えながらレジストを剥離できるHF混合SPM、つまり、HFの濃度が低いHF混合SPMを生成することができる。
[0018]
 本発明における前述の、またはさらに他の目的、特徴および効果は、添付図面を参照して次に述べる実施形態の説明により明らかにされる。

図面の簡単な説明

[0019]
[図1] 本発明の一実施形態に係る基板処理装置を示す模式的な平面図である。
[図2] 図1に示す基板処理装置に備えられたチャンバの内部を水平に見た模式図である。
[図3] 基板処理装置に備えられた制御装置を示すブロック図である。
[図4] 図2に示す処理ユニットによって行われるレジスト除去処理の一例を示すフローチャートである。
[図5] レジスト除去試験の条件および結果を示す図である。
[図6] 本発明の他の実施形態に係る基板処理装置の一部を示す図である。
[図7] 本発明の他の実施形態に係る基板処理装置の一部を示す図である。

発明を実施するための形態

[0020]
 図1は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置1を示す模式的な平面図である。図2は、基板処理装置1に備えられたチャンバ4の内部を水平に見た模式図である。
[0021]
 図1に示すように、基板処理装置1は、半導体ウエハなどの円板状の基板Wを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置1は、基板Wを収容する複数のキャリアCを保持する複数のロードポートLPと、複数のロードポートLPから搬送された基板Wを処理液や処理ガスで処理する複数の処理ユニット2と、複数のロードポートLPと複数の処理ユニット2との間で基板Wを搬送する基板搬送ロボットIR、CRと、基板処理装置1を制御する制御装置3とを含む。
[0022]
 図2に示すように、各処理ユニット2は、枚葉式のユニットである。各処理ユニット2は、内部空間を有する箱形のチャンバ4と、チャンバ4内で一枚の基板Wを水平な姿勢で保持して、基板Wの中心を通る鉛直な回転軸線A1まわりに基板Wを回転させるスピンチャック(基板保持ユニット)5と、スピンチャック5に保持されている基板WにSPM、H 2、およびHF混合SPM(以下、これらをまとめてSPM等、と称する)を供給するSPM供給ユニット6と、リンス液供給ユニット8と、スピンチャック5を取り囲む筒状のカップ9とを含む。HF混合SPMは、HFが添加されたSPMを意味する。
[0023]
 スピンチャック5は、水平な姿勢で保持された円板状のスピンベース10と、スピンベース10の上方で基板Wを水平な姿勢で保持する複数のチャックピン11と、スピンベース10の中央部から下方に延びる回転軸12と、回転軸12を回転させることにより基板Wおよびスピンベース10を回転軸線A1まわりに回転させるスピンモータ13とを含む。スピンチャック5は、複数のチャックピン11を基板Wの周端面に接触させる挟持式のチャックに限らず、非デバイス形成面である基板Wの裏面(下面)をスピンベース10の上面に吸着させることにより基板Wを水平に保持するバキューム式のチャックであってもよい。
[0024]
 カップ9は、スピンチャック5に保持されている基板Wよりも外方(回転軸線A1から離れる方向)に配置されている。カップ9は、スピンベース10の周囲を取り囲んでいる。スピンチャック5が基板Wを回転させている状態で、処理液が基板Wに供給されると、基板Wに供給された処理液が基板Wの周囲に振り切られる。処理液が基板Wに供給されるとき、上向きに開いたカップ9の上端部9aは、スピンベース10よりも上方に配置される。したがって、基板Wの周囲に排出されたSPMやリンス液などの処理液は、カップ9によって受け止められる。そして、カップ9に受け止められた処理液は、図示しない回収装置または排液装置に送られる。
[0025]
 リンス液供給ユニット8は、スピンチャック5に保持されている基板Wに向けてリンス液を吐出するリンス液ノズル35と、リンス液ノズル35にリンス液を供給するリンス液配管36と、リンス液配管36からリンス液ノズル35へのリンス液の供給および供給停止を切り替えるリンス液バルブ37とを含む。リンス液ノズル35は、リンス液ノズル35の吐出口が静止された状態でリンス液を吐出する固定ノズルである。リンス液供給ユニット8は、リンス液ノズル35を移動させることにより、基板Wの上面に対するリンス液の着液位置を移動させるリンス液ノズル移動ユニットを備えていてもよい。
[0026]
 リンス液バルブ37が開かれると、リンス液配管36からリンス液ノズル35に供給されたリンス液が、リンス液ノズル35から基板Wの上面中央部に向けて吐出される。リンス液は、たとえば、常温(約23℃)の純水(脱イオン水:Deionized Water)である。純水の温度は、常温に限らず、常温よりも高い温度(たとえば、70~90℃)であってもよい。つまり、リンス液は、温水(常温よりも高温の純水)であってもよい。また、リンス液は、純水に限らず、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水および希釈濃度(たとえば、10~100ppm程度)の塩酸水のいずれかであってもよい。
[0027]
 SPM供給ユニット6は、SPM等を基板Wの上面に向けて選択的に吐出するSPMノズル14と、SPMノズル14が先端部に取り付けられた第1のノズルアーム15と、第1のノズルアーム15を移動させることにより、SPMノズル14を移動させる第1のノズル移動ユニット16とを含む。
[0028]
 SPMノズル14は、たとえば、連続流の状態でSPM等を選択的に吐出するストレートノズルであり、たとえば基板Wの上面に垂直な方向に処理液を吐出する垂直姿勢で第1のノズルアーム15に取り付けられている。第1のノズルアーム15は、水平方向に延びており、スピンチャック5の周囲で鉛直方向に延びる第1の揺動軸線(図示しない)まわりに旋回可能に設けられている。
[0029]
 なお、SPMノズル14は、吐出口よりも内方(回転軸線A1側)の位置にSPM等が着液するように基板Wの上面に対して傾いた吐出方向にSPM等が吐出される内向き姿勢で第1のノズルアーム15に保持されていてもよいし、吐出口よりも外方(回転軸線A1とは反対側)の位置にSPM等が着液するように基板Wの上面に対して傾いた吐出方向にSPM等を吐出する外向き姿勢で第1のノズルアーム15に保持されていてもよい。
[0030]
 第1のノズル移動ユニット16は、第1の揺動軸線まわりに第1のノズルアーム15を旋回させることにより、平面視で基板Wの上面中央部を通る軌跡に沿ってSPMノズル14を水平に移動させる。第1のノズル移動ユニット16は、SPMノズル14から吐出されたSPM等が基板Wの上面に着液する処理位置と、SPMノズル14が平面視でスピンチャック5の周囲に位置するホーム位置との間で、SPMノズル14を水平に移動させる。処理位置は、SPMノズル14から吐出されたSPM等が基板Wの上面中央部に着液する中央位置と、SPMノズル14から吐出されたSPM等が基板Wの上面周縁部に着液する周縁位置とを含む。
[0031]
 SPM供給ユニット6は、SPMノズル14に接続され、硫酸供給源からH SO が供給される硫酸配管17と、SPMノズル14に接続され、過酸化水素水とフッ酸との混合液または過酸化水素水が供給される混合液配管27とをさらに含む。混合液配管27の上流端は、混合部30に接続され、混合液配管27の下流端は、SPMノズル14に接続される。
[0032]
 混合部30は、H SO と混合される前にH およびHFを混合する混合ユニットの一例である。混合部30は、過酸化水素供給源からH が供給される過酸化水素水配管18と、フッ酸供給源からHFが供給されるフッ酸配管28とに接続される。
[0033]
 硫酸供給源から供給されるH SO と、過酸化水素供給源から供給されるH と、フッ酸供給源から供給されるHFは、いずれも水溶液である。H SO の濃度は、たとえば90~98%であり、H の濃度は、たとえば30~50%であり、HFの濃度は、たとえば47~51%である。
[0034]
 硫酸配管17には、硫酸配管17を開閉する硫酸バルブ19と、H SO の流量を変更する硫酸流量調整バルブ20と、H SO を加熱するヒータ21とが、SPMノズル14側からこの順に介装されている。図示はしないが、硫酸流量調整バルブ20は、弁座が内部に設けられたバルブボディと、弁座を開閉する弁体と、開位置と閉位置との間で弁体を移動させるアクチュエータとを含む。他のバルブについても同様である。各バルブのアクチュエータは、制御装置3によって制御される。
[0035]
 ヒータ21は、H SO を常温よりも高い温度(70~100℃の範囲内の一定温度。たとえば90℃)に維持する。H SO を加熱するヒータ21は、図2に示すようなワンパス方式のヒータであってもよいし、ヒータを含む循環経路でH SO を循環させることによりH SO を加熱する循環方式のヒータであってもよい。ワンパス方式は、加熱される液体がヒータを一度だけ通過する方式であり、循環方式は、加熱される液体がヒータを複数回通過する方式である。
[0036]
 過酸化水素水配管18には、過酸化水素水配管18を開閉する過酸化水素水バルブ22と、H の流量を変更する過酸化水素水流量調整バルブ23とが、混合部30側からこの順に介装されている。混合部30には、温度調整されていない常温(約23℃)のH が、過酸化水素水配管18を通して供給される。
[0037]
 フッ酸配管28には、混合部30にHFを供給するマイクロポンプ31が介装されている。マイクロポンプ31は、液体を下流に送る機能と、液体の流れを遮断する機能とを有している。マイクロポンプ31が駆動されると、温度調整されていない常温(約23℃)のHFが、フッ酸配管28を通して混合部30に供給される。マイクロポンプ31から混合部30に送られるHFの流量は、制御装置3によって制御される。マイクロポンプ31は、HFが混合部30に供給される供給状態と混合部30へのHFの供給が停止される供給停止状態とに切り替わるフッ酸切替ユニットの一例である。フッ酸切替ユニットは、フッ酸配管28を開閉するフッ酸バルブ32(図6参照)であってもよい。
[0038]
 混合部30は略円筒状の部材であり、H およびHFは混合部30の内部で撹拌混合される。混合部30は、過酸化水素水バルブ22およびフッ酸切替ユニットの機能を有するミキシングバルブであってもよい。この場合、過酸化水素水バルブ22およびフッ酸切替ユニットを省略してもよい。
[0039]
 混合部30に流入するH およびHFの流量は、過酸化水素水流量調整バルブ23およびマイクロポンプ31によって調整される。H の流量が300ml/min.の場合、HFの流量は、たとえば90μl/min.である。この例のように流量が互いに異なる場合でも、H およびHFは、混合部30内で撹拌されることにより均一に混合される。
[0040]
 SPMノズル14は、たとえば略円筒状のケーシングを有している。このケーシングの内部には、混合室が形成されている。硫酸配管17は、SPMノズル14のケーシングの側壁に配置された硫酸導入口に接続されている。混合液配管27は、SPMノズル14のケーシングの側壁に配置された混合液導入口に接続されている。混合液導入口は、硫酸導入口よりも上方に配置されている。
[0041]
 硫酸バルブ19(図2参照)および過酸化水素水バルブ22(図2参照)が開かれた状態でマイクロポンプ31が駆動されると、硫酸配管17からのH SO が、SPMノズル14の硫酸導入口から混合室へと供給されるとともに、混合液配管27からのH およびHFが、SPMノズル14の混合液導入口から混合室へと供給される。
[0042]
 SPMノズル14の混合室に流入したH SO 、H 、およびHFは、混合室で十分に撹拌混合される。この混合によって、H SO とH とが均一に混ざり合い、H SO とH との反応によってH SO およびH の混合液(SPM)が生成される。これにより、HFを含むSPM、つまり、HF混合SPMが生成される。
[0043]
 SPMは、酸化力が強いペルオキソ一硫酸(Peroxymonosulfuric acid;H SO )を含み、混合前のH SO およびH の温度よりも高い温度(100℃以上。たとえば、160℃)まで加熱される。SPMノズル14の混合室において生成された高温のHF混合SPMは、ケーシングの先端(下端)に開口した吐出口から吐出される。
[0044]
 ここで、HF混合SPMを生成する順序について考察する。
[0045]
 SPM(H SO およびH の混合液)を先に生成し、その後、ごく少量のHFをSPMに混入した場合、HFは、高温(100℃以上)のSPMに接触した瞬間に蒸発してしまう。そのため、HFが均一に分散したHF混合SPMが生成されない。しかし、前述のように、あらかじめHFとH とを十分に混合しておくことにより、ごく微量のHF成分が均一に分散したHF混合SPMを生成することが可能となる。
[0046]
 図3は、制御装置3を示すブロック図である。図4は、処理ユニット2によって行われるレジスト除去処理の一例を示すフローチャートである。
[0047]
 図3に示すように、制御装置3は、たとえばマイクロコンピュータなどによって構成されている。制御装置3は、予め定められたプログラムに従って、スピンモータ13、ノズル移動ユニット16、ヒータ21等の動作を制御する。また、制御装置3は、硫酸バルブ19、過酸化水素水バルブ22、マイクロポンプ31、リンス液バルブ37等の開閉を制御するとともに、流量調整バルブ20,23,33のアクチュエータを制御して、当該流量調整バルブ20,23の開度を制御する。
[0048]
 制御装置3は、プログラム等の情報を記憶する記憶部3bと、記憶部3bに記憶された情報にしたがって基板処理装置1を制御する演算部3aとを含む。基板Wの処理手順および処理工程を示すレシピは、記憶部3bに記憶されている。制御装置3は、記憶部3bに記憶されているレシピに基づいて基板処理装置1を制御することにより、以下に説明する各工程を基板処理装置1に実行させるようにプログラムされている。
[0049]
 以下では、図2および図4を参照しつつレジスト除去処理の一例について説明する。処理の対象となる基板Wは、高ドーズでイオン注入処理が行われた基板である。この基板Wは、レジストをアッシングするための処理を受けていないものとする。
[0050]
 処理ユニット2によって基板Wにレジスト除去処理が施されるときには、基板Wをチャンバ4内に搬入する搬入工程が行われる(ステップS1)。具体的には、制御装置3は、全てのノズル等がスピンチャック5の上方から退避している状態で、基板Wを保持している基板搬送ロボットCR(図1参照)のハンドをチャンバ4の内部に進入させることにより、基板Wをその表面が上方に向けられた状態でスピンチャック5の上に置く。その後、制御装置3は、スピンモータ13によって基板Wの回転を開始させる(ステップS2)。基板Wの回転速度は、予め定める処理回転速度(100~500rpmの範囲内。たとえば約300rpm)まで上昇させられ、その処理回転速度に維持される。
[0051]
 基板Wの回転速度が処理回転速度に達すると、次いで、制御装置3は、SPMを基板Wに供給するSPM処理工程(ステップS3)を行う。具体的には、制御装置3は、第1のノズル移動ユニット16を制御することにより、SPMノズル14をホーム位置から処理位置に移動させる。これにより、SPMノズル14が基板Wの上方に配置される。
[0052]
 SPMノズル14が基板Wの上方に配置された後、制御装置3は、硫酸バルブ19、過酸化水素水バルブ22を開き、さらにマイクロポンプ31を駆動させる。これにより、過酸化水素水配管18を流通するH と、フッ酸配管28を流通するHFとが混合部30に流入し、混合液(HF混合H )が生成される(混合工程)。さらに混合部30を通過した混合液と、硫酸配管17の内部を流通するH SO とがSPMノズル14に供給され、SPMノズル14の混合室においてH SO とH とHFとが混合され、高温(たとえば、160℃)のHF混合SPMが生成される(生成工程)。そのHF混合SPMが、SPMノズル14の吐出口から吐出され、基板Wの上面に着液する(供給工程)。制御装置3は、第1のノズル移動ユニット16を制御することにより、この状態で基板Wの上面に対するHF混合SPMの着液位置を中央部と周縁部との間で移動させる。
[0053]
 SPMノズル14から吐出されたHF混合SPMは、処理回転速度(たとえば300rpm)で回転している基板Wの上面に着液した後、遠心力によって基板Wの上面に沿って外方に流れる。そのため、HF混合SPMが基板Wの上面全域に供給され、基板Wの上面全域を覆うHF混合SPMの液膜が基板W上に形成される。
[0054]
 これにより、表面に硬化層を有するレジストであっても、効果的に除去することが可能となる。レジスト表面の硬化層は、炭素を主成分とする有機物がイオン注入により硬化したものである。レジストが効果的に除去される理由は、HFには14族元素酸化物(SiO 等)を溶解する働きがあり、HF混合SPMに含まれるHFがレジスト表面の有機酸化物を効果的に除去したためであると考えられる。
[0055]
 また、レジストの非硬化層に浸透したHFが、レジストと基板Wの表面との境界において、基板Wの表面を構成するSiやSiO を僅かながらエッチングし、これによって、レジストの剥離性能が向上することも考えられる。
[0056]
 さらに、制御装置3は、基板Wが回転している状態で、基板Wの上面に対するHF混合SPMの着液位置を中央部と周縁部との間で移動させるので、HF混合SPMの着液位置が、基板Wの上面全域を通過し、基板Wの上面全域が走査される。そのため、SPMノズル14から吐出されたHF混合SPMが、基板Wの上面全域に供給され、基板Wの上面全域が均一に処理される。
[0057]
 HF混合SPMの吐出開始から予め定めるHF混合SPM処理時間が経過すると、SPM処理工程(ステップS3)が終了する。SPM処理工程(ステップS3)の終了に引き続いて、H を基板Wに供給する過酸化水素水供給工程(ステップS4)が行われる。
[0058]
 具体的には、制御装置3は、第1のノズル移動ユニット16を制御することにより、基板Wの上面中央部の上方にSPMノズル14を配置し、その後、過酸化水素水バルブ22を開いた状態に維持しつつ硫酸バルブ19を閉じる。それと同時に、制御装置3は、マイクロポンプ31を停止させる。これにより、H だけが過酸化水素水配管18および混合液配管27の内部を流通してSPMノズル14に供給される。SPMノズル14に供給された過酸化水素水は、SPMノズル14の内部を通ってSPMノズル14の吐出口から吐出される。そのH が、処理回転速度で回転している基板Wの上面中央部に着液する。すなわち、SPMノズル14から吐出される処理液が、HF混合SPMからH に切り換わる。
[0059]
 基板Wの上面中央部に着液したH は、基板Wの周縁部に向かって基板W上を外方に流れる。基板W上のSPMがH に置換され、やがて、基板Wの上面全域が、H の液膜によって覆われる。
[0060]
 過酸化水素水の吐出開始から予め定める過酸化水素水供給時間が経過すると、制御装置3は、過酸化水素水バルブ22を閉じて、SPMノズル14からのH の吐出を停止させる。また、制御装置3は、第1のノズル移動ユニット16を制御することにより、SPMノズル14を処理位置からホーム位置に移動させる。これにより、SPMノズル14が基板Wの上方から退避する。
[0061]
 次いで、リンス液を基板Wに供給するリンス液供給工程(ステップS5)が行われる。具体的には、制御装置3は、リンス液バルブ37を開いて、基板Wの上面中央部に向けてリンス液ノズル35からリンス液を吐出させる。リンス液ノズル35から吐出されたリンス液は、H によって覆われている基板Wの上面中央部に着液する。基板Wの上面中央部に着液したリンス液は、基板Wの周縁部に向かって基板W上を外方に流れる。これにより、基板W上のH が、リンス液によって外方に押し流され、基板Wの周囲に排出される。そのため、基板W上のH の液膜が、基板Wの上面全域を覆うリンス液の液膜に置換される。これにより、基板Wの上面の全域においてH が洗い流される。そして、リンス液バルブ37が開かれてからリンス液供給時間が経過すると、制御装置3は、リンス液バルブ37を閉じて、リンス液ノズル35からのリンス液の吐出を停止させる。
[0062]
 次いで、基板Wを乾燥させる乾燥工程(ステップS6)が行われる。具体的には、制御装置3は、スピンモータ13を制御することにより、乾燥回転速度(たとえば数千rpm)まで基板Wを加速させ、乾燥回転速度で基板Wを回転させる。これにより、大きな遠心力が基板W上の液体に加わり、基板Wに付着している液体が基板Wの周囲に振り切られる。このようにして、基板Wから液体が除去され、基板Wが乾燥する。そして、基板Wの高速回転が開始されてから所定時間が経過すると、制御装置3は、スピンモータ13を制御することにより、スピンチャック5による基板Wの回転を停止させる(ステップS7)。
[0063]
 次に、チャンバ4内から基板Wを搬出する搬出工程が行われる(ステップS8)。具体的には、制御装置3は、全てのノズル等がスピンチャック5の上方から退避している状態で、基板搬送ロボットCRのハンドをチャンバ4の内部に進入させる。そして、制御装置3は、基板搬送ロボットCRのハンドにスピンチャック5上の基板Wを保持させる。その後、制御装置3は、基板搬送ロボットCRのハンドをチャンバ4内から退避させる。これにより、処理済みの基板Wがチャンバ4から搬出される。
[0064]
 なお、図4の処理例では、SPM処理工程(ステップS3)の後に過酸化水素水供給工程(ステップS4)を実行するとしたが、過酸化水素水供給工程(ステップS4)は省略することもできる。
[0065]
 また、図4の処理例では、SPM処理工程(ステップS3)において、基板WをSPM処理速度(たとえば約300rpm)で回転させる場合について説明したが、SPM処理工程(ステップS3)の少なくとも一部の期間において、基板Wをパドル状態としてもよい。パドル状態とは、基板Wの上面が液膜で覆われており、かつ、基板が回転方向に静止しているまたは低回転速度(50rpm以下)で回転している状態を意味する。パドル状態では、基板W上からのSPMの排出が抑制されて基板Wの上面にSPMの液膜が保持される。基板Wがパドル状態のとき、基板Wに対するSPMの供給(SPMの吐出)を停止してもよい。
[0066]
 次に、レジスト除去試験について説明する。
[0067]
 図5は、レジスト除去試験の条件および結果を示す図である。このレジスト除去試験は、SPM中のHFの濃度とレジスト除去性能との関係を確認するためのものである。
[0068]
 この試験で用いられた試料は、KrF(フッ化クリプトン)エキシマレーザ用レジストのパターンが表面全域に隙間なく形成され、このレジストパターンをマスクとしてAs(ヒ素)がドーズ量1×10 16atoms/cm 、ドーズエネルギー40kevで表面にイオン注入された、直径300mmのシリコンウエハWである。
[0069]
 この試料に基板処理装置1を用いて、次に述べる実施例および比較例のレジスト除去処理を行った。そして、レジスト除去処理後のレジストの残りの有無および、レジスト以外へのダメージの程度を、電子顕微鏡を用いて観察した。なお、ステップS3のSPM処理工程で用いられるSPMにおける、H SO とH との混合比(流量比)は2:1とし、ステップS3のSPM処理工程の処理時間を1分とした。この時、HFの濃度を0(比較例)~10000ppm(データ3)まで変化させた。HFを添加する場合、H の流量は、HFとH との混合液の流量を意味する。
[0070]
 <実施例>
 HFの濃度が違うHF混合SPMによって同様の処理を行った。この時のHF混合SPM中のHF濃度は以下の通りである。
[0071]
 データ1(100ppm)
 データ2(1000ppm)
 データ3(10000ppm)
 <比較例>
 前述の実施例において、HFが含まれないSPMで同様の処理を行った。
[0072]
 このレジスト除去試験の結果を図5に示す。図5では、レジスト残りがなく、かつ、基板表面へのダメージが無い場合を「○」、少量のレジスト残りが生じている場合を「△1」、レジストの剥離は出来ているが、基板表面にダメージがある場合を「△2」、多量のレジスト残りが生じている場合、もしくはレジストが全く剥離されていない場合を「×」として示す。
[0073]
 図5に示すように、実施例では、HF濃度の上昇に応じて、レジスト剥離性能が向上している。しかし、パターン形状によっては、HF濃度が1000ppmの場合であっても、基板表面へのダメージ、つまり、基板表面のエッチングが確認された。また、HF濃度が10000ppmでは、すべてのパターン形状において基板表面へのダメージが確認された。一方、比較例では、高ドーズのイオン注入が行われたシリコンウエハWに対して、レジスト剥離はほとんど見られなかった。
[0074]
 以上のように、SPMにHFを混合させることにより、レジスト剥離性能を向上させることができることがわかる。
[0075]
 以上、この発明の一実施形態について説明したが、本発明は他の形態で実施することもできる。
[0076]
 前述の実施形態では、SPM供給ユニット6は混合部30によって混合された混合液をSPMノズル14に案内する混合液配管27を備えていたが、これに限るものではない。図6は他の実施形態に係るSPM供給ユニット6aを示す図である。なお、図6では図2と共通の機器には共通の番号を付し、その説明を省略する。
[0077]
 図6に示すSPM供給ユニット6aの混合液配管27は、混合部30に変えて、混合タンク130に接続される。混合液ポンプ131は、混合液配管27に介装されている。混合タンク130には、過酸化水素供給源からH が供給される過酸化水素水配管18と、フッ酸供給源からHFが供給されるフッ酸配管28とが接続される。
[0078]
 フッ酸配管28には、フッ酸配管28を開閉するフッ酸バルブ32と、HFの流量を変更するフッ酸流量調整バルブ33とが、混合タンク130側からこの順に介装されている。混合タンク130には、温度調整されていない常温(約23℃)のHFが、フッ酸配管28を通して供給される。
[0079]
 制御装置3は、SPM処理工程(ステップS3)に先立って、混合タンク130にて混合液(HF混合H )を調合する調合工程を実行する。具体的には、制御装置3は、過酸化水素水バルブ22を開くことにより、所定濃度のH を混合タンク130に30L供給する。その後、制御装置3は、フッ酸バルブ32を開くことにより、所定濃度のHFを混合タンク130に10ml~100ml供給する。混合タンク130へのHFの供給は、H の供給開始前または後に開始されてもよいし、H の供給と同時に開始されてもよい。
[0080]
 H およびHFは、混合タンク130内で混合される。SPM供給ユニット6aは、混合タンク130内のH およびHFを撹拌する撹拌ユニットをさらに備えていてもよい。撹拌ユニットは、たとえば、混合タンク130内の混合液中に配置された気体吐出口132aから窒素ガスなどの気体を吐出することにより、混合液中に気泡を発生させるバブリングユニット132である。撹拌ユニットが設けられている場合、混合タンク130内のH およびHFは、より均一に混合される。
[0081]
 混合タンク130内でH と混合されるHFは、通常よりも低濃度(たとえば、フッ化水素:水=1:100等)であってもよい。この場合、HF混合H に含まれるフッ化水素の量を高精度で制御できる。
[0082]
 混合タンク130で生成されたHF混合H は、混合液ポンプ131によってSPMノズル14に供給される。同様に、H SO は、硫酸配管17からSPMノズル14に供給される。SPMノズル14の混合室に流入したH SO 、H 、およびHFは、混合室で十分に撹拌混合され、これによって、HF混合SPMが生成される。その後、HF混合SPMは、SPMノズル14から吐出され、基板W上に供給される。この実施形態に係るSPM供給ユニット6aでは、前述の実施形態よりもHF濃度の薄いH /HF混合液を生成することが可能となる。その理由は、配管やバルブ内でH およびHFを混合する場合に比べて、H およびHFの割合を自由に変更できるからである。
[0083]
 また、前述の実施形態および他の実施形態では、H SO 、H 、およびHFが一つのSPMノズル14に供給されたが、これに限るものではない。図7は、他の実施形態に係るSPM供給ユニット6bを示す図である。
[0084]
 SPM供給ユニット6bは、硫酸ノズル14a、およびH /HFノズル14bを備える。硫酸ノズル14aは、基板Wに向けてH SO を吐出する。H /HFノズル14bは、混合部30から供給されたH /HF混合液を基板Wに向けて吐出する。H /HFノズル14bは、混合タンク130から供給されたH /HF混合液を基板Wに向けて吐出してもよい。
[0085]
 硫酸ノズル14aからの硫酸と、H /HFノズル14bからのH /HF混合液とが、回転する基板Wに供給され、これによって、H SO 、H 、およびHFが基板W上で撹拌混合される。これにより、HF混合SPMが生成される。換言すれば、硫酸ノズル14aおよびH /HFノズル14bを含むHF混合SPM生成ユニットは、基板W上でHF混合SPMを生成する。この実施形態に係るSPM供給ユニット6bでは、前述の実施形態と比較して、より基板Wに近い領域でHF混合SPMが生成される。そのため、SPMの化学的活性度を高い状態に維持したまま、基板Wを処理することが可能となる。
[0086]
 また、前述の各実施形態では、基板処理装置1が、円板状の基板Wを処理する装置である場合について説明したが、基板処理装置1は、液晶表示装置用基板などの多角形の基板Wを処理する装置であってもよい。
[0087]
 この出願は、2015年3月24日に日本国特許庁に提出された特願2015-61287号と、2015年12月17日に日本国特許庁に提出された特願2015-246629号とに対応しており、この出願の全開示はここに引用により組み込まれるものとする。
[0088]
 本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、これらは本発明の技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本発明はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の精神および範囲は添付の請求の範囲によってのみ限定される。

符号の説明

[0089]
  1  基板処理装置
  3  制御装置
  5  スピンチャック(基板保持ユニット)
  6  SPM供給ユニット
 14  SPMノズル(HF混合SPM生成ユニット)
14a  硫酸ノズル(HF混合SPM生成ユニット)
14b  H /HFノズル(HF混合SPM生成ユニット)
 30  混合部(混合ユニット)
130  混合タンク(混合ユニット)
132  バブリングユニット(撹拌ユニット)
132a 気体吐出口
  W  基板

請求の範囲

[請求項1]
 基板の表面からレジストを除去する基板処理方法であって、
 過酸化水素水とフッ酸とを混合し、過酸化水素水およびフッ酸の混合液を生成する混合工程と、
 前記混合工程の後に、前記過酸化水素水およびフッ酸の混合液と硫酸とを混合し、硫酸、過酸化水素水、およびフッ酸の混合液であるHF混合SPMを生成する生成工程と、
 前記HF混合SPMを前記基板の表面に供給する供給工程と、を含む、基板処理方法。
[請求項2]
 前記混合工程で混合される過酸化水素水およびフッ酸は、いずれも常温である、請求項1に記載の基板処理方法。
[請求項3]
 前記生成工程は、前記基板から離れた位置で前記過酸化水素水およびフッ酸の混合液と硫酸とを混合する工程である、請求項1または2に記載の基板処理方法。
[請求項4]
 前記生成工程は、前記基板の表面で前記過酸化水素水およびフッ酸の混合液と硫酸とを混合する工程である、請求項1または2に記載の基板処理方法。
[請求項5]
 表面がレジストで覆われている基板を保持する基板保持ユニットと、
 前記基板保持ユニットに保持されている基板の表面に、硫酸、過酸化水素水、およびフッ酸の混合液であるHF混合SPMを供給するSPM供給ユニットと、を備え、
 前記SPM供給ユニットは、
 過酸化水素水とフッ酸とを混合し、過酸化水素水およびフッ酸の混合液を生成する混合ユニットと、
 前記混合ユニットが過酸化水素水とフッ酸とを混合した後に、前記過酸化水素水およびフッ酸の混合液と硫酸とを混合し、HF混合SPMを生成するHF混合SPM生成ユニットと、を含む、基板処理装置。
[請求項6]
 前記混合ユニットは、過酸化水素水およびフッ酸が個別に供給され、前記HF混合SPM生成ユニットに供給される前記過酸化水素水およびフッ酸の混合液を貯留する混合タンクを含む、請求項5に記載の基板処理装置。
[請求項7]
 前記混合ユニットは、前記混合タンク内の前記混合液を撹拌する撹拌ユニットをさらに含む、請求項6に記載の基板処理装置。
[請求項8]
 前記撹拌ユニットは、前記混合タンクに貯留されている前記混合液中に配置された気体吐出口から気体を吐出することにより、前記混合液中に気泡を発生させるバブリングユニットを含む、請求項7に記載の基板処理装置。
[請求項9]
 前記混合ユニットは、過酸化水素水と、前記過酸化水素水よりも少量のフッ酸とを混合し、
 前記HF混合SPM生成ユニットは、硫酸と、前記硫酸よりも少量の前記混合液とを混合する、請求項5~8のいずれか一項に記載の基板処理装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]