JP2008004878A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板にダメージを与えることなく、その表面に硬化層を有するレジストであっても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。
【解決手段】ウエハＷを加熱しつつ、そのウエハＷの表面に、ＳＰＭと窒素ガスとの混合流体（液滴の噴流）を供給する。ウエハＷの表面上のレジストがその表面に硬化層を有していても、ウエハＷが加熱されることによって、そのレジストの表面の硬化層は軟化する。そのため、混合流体がウエハＷの表面に供給されると、その軟化した硬化層は、その混合流体が衝突するときの衝撃により破壊される。この後、ウエハＷの表面にＳＰＭを供給する。レジストの表面の硬化層が破壊されているので、その硬化層の破壊された部分からレジストの内部にＳＰＭを浸透させることができ、ＳＰＭの化学的な力により、レジストをウエハＷの表面から硬化層ごと剥離させて除去することができる。
【選択図】図１

Description

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用いら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。

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、硼素などの不純物（イオン）を局所的に注入する工程が含まれる。この工程では、不所望な部分に対するイオン注入を防止するため、ウエハの表面に感光性樹脂からなるレジストがパターン形成されて、イオン注入を所望しない部分がレジストによってマスクされる。ウエハの表面上にパターン形成されたレジストは、イオン注入の後は不要になるから、イオン注入後には、そのウエハの表面上の不要となったレジストを除去するためのレジスト除去処理が行われる。

このレジスト除去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）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。

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ＳＰＭを供給して、このＳＰＭに含まれるペルオキソ一硫酸（Ｈ_２ＳＯ_５）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。
特開２００５−３２８１９号公報

ところが、イオン注入（とくに、高ドーズのイオン注入）が行われたウエハでは、レジストの表面が変質（硬化）しているため、ＳＰＭを供給しても、レジストをウエハの表面から良好に除去できない場合がある。
そこで、この発明の目的は、基板にダメージを与えることなく、その表面に硬化層を有するレジストであっても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。

前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）の表面からレジストを除去するために用いられる基板処理方法であって、基板を所定温度に加熱する基板加熱工程（Ｓ２）と、前記基板加熱工程と並行して、レジスト剥離液と気体との混合流体を基板の表面に供給する混合流体供給工程（Ｓ４）とを含むことを特徴とする、基板処理方法である。

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、基板が加熱されつつ、その基板の表面にレジスト剥離液と気体との混合流体が供給される。
基板の表面上のレジストが硬化層を有していても、基板が加熱されることによって、そのレジストの硬化層は軟化する。また、レジスト剥離液と気体とを混合して生成される混合流体は、大きなエネルギー（混合流体が基板の表面に衝突するときの物理的な力）を有している。したがって、混合流体を軟化した硬化層に供給することにより、その硬化層を破壊することができる。

レジストの表面の硬化層が破壊されると、基板の表面にレジスト剥離液を供給すれば、その硬化層の破壊された部分からレジストの内部にレジスト剥離液が浸透し、レジスト剥離液の化学的な力により、レジストを基板の表面から硬化層ごと剥離（リフトオフ）させて除去することができる。したがって、レジストをアッシングすることなく、硬化層を有するレジストを基板の表面から良好に除去することができる。レジストのアッシングが不要であるから、アッシングによる基板の表面のダメージの問題を回避することができる。

請求項２に記載の発明は、前記混合流体は、前記混合流体供給工程中の基板の温度を前記所定温度に保持可能な温度を有していることを特徴とする、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、基板の表面への混合流体の供給による基板の温度低下を回避することができる。そのため、レジストの表面の硬化層をより良好に軟化させることができる。その結果、レジストを効果的に破壊することができ、基板の表面からレジストをより良好に除去することができる。

請求項３に記載の発明は、前記レジスト剥離液は、硫酸過酸化水素水であることを特徴とする、請求項１または２に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、レジスト剥離液が硫酸過酸化水素水であるので、そのレジスト剥離液と気体との混合流体が基板の表面に供給された後も、基板の表面上で硫酸と過酸化水素水との反応による熱を生成する。そのため、基板の表面への混合流体の供給による基板の温度低下を有効に防止することができる。

請求項４に記載の発明は、前記混合流体供給工程後に、レジスト剥離液を基板の表面に供給するレジスト剥離液供給工程（Ｓ５）をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法である。
この方法によれば、混合流体供給工程後に、基板の表面にレジスト剥離液が供給される。混合流体供給工程において、レジストの表面の硬化層が破壊されているので、その混合流体供給工程後に、基板の表面にレジスト剥離液を供給することによって、その硬化層の破壊された部分からレジストの内部にレジスト剥離液が浸透し、レジストを基板の表面から硬化層ごと剥離させて除去することができる。

請求項５に記載の発明は、前記混合流体供給工程と並行して、基板をその表面と交差する軸線まわりに回転させる基板回転工程（Ｓ３）と、前記混合流体供給工程および前記基板回転工程と並行して、基板の表面における混合流体の供給位置を基板の回転方向と交差する方向に移動させる供給位置移動工程（Ｓ４）とをさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理方法である。

この方法によれば、基板の表面における混合流体の供給位置が基板の回転方向と交差する方向に移動される。これにより、混合流体を、基板の表面上の同じ部分だけでなく、その他の部分にも供給することができる。その結果、基板の表面上のレジストの広い範囲に混合流体を衝突させることができるので、レジストの表面の硬化層をより良好に破壊することができる。

請求項６に記載の発明は、前記基板加熱工程は、基板の表面と反対側の裏面に前記所定温度の流体を供給することにより基板を加熱する工程であることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理方法である。
基板の加熱は、ヒータからの発熱を基板に伝達することによっても達成できるが、この方法の場合、基板の近傍にヒータを配置する必要がないので、基板加熱工程を実施する装置における基板の近傍の構成を簡素化することができる。

請求項７に記載の発明は、基板（Ｗ）の表面からレジストを除去するために用いられる基板処理装置（１）であって、基板を所定温度に加熱する基板加熱手段（１７；５６，５７）と、レジスト剥離液と気体との混合流体を基板の表面に供給する混合流体供給手段（４，２７，２８）と、前記基板加熱手段および前記混合流体供給手段を制御して、基板を加熱しつつ、その基板の表面に混合流体を供給させるための制御手段（４５）とを含むことを特徴とする、基板処理装置である。

この構成によれば、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を奏することができる。

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図解的に示す断面図である。
この基板処理装置１は、基板の一例であるウエハＷの表面に不純物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用いられる枚葉式の装置である。基板処理装置１は、ウエハＷの裏面（レジストが形成されている表面と反対側の面）を吸着保持して回転させるためのプレート２と、このプレート２により回転されるウエハＷの表面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、プレート２に保持されたウエハＷの表面にＳＰＭと窒素ガスとの混合流体を供給するための混合流体ノズル４とを備えている。

プレート２は、たとえば、ウエハＷよりも大径な円板状に形成され、ほぼ水平に配置されている。このプレート２は、上面がウエハＷを吸着する吸着面をなし、この上面にウエハＷの裏面を吸着させて、ウエハＷをその表面が上方に向いたフェースアップの水平姿勢で保持することができる。
すなわち、プレート２の上面には、複数の吸着孔５が形成されている。各吸着孔５には、プレート２の内部に形成された吸着路６の分岐した先端が接続されている。吸着路６の基端には、真空ポンプなどの真空源（図示せず）を含む保持吸引機構７から延びる吸引管８が接続されている。また、プレート２の上面には、ウエハＷを点接触の状態で支持するための複数の支持ピン９が配置されている。さらに、プレート２の上面の周縁部には、リング状のガイド１０が配設されている。このガイド１０には、ウエハＷの裏面（下面）と接触する接触面１１に、Ｏリングなどのシール部材１２が設けられている。複数の支持ピン９によりウエハＷの裏面を支持した状態で、保持吸引機構７を駆動して、複数の吸着孔５から吸気させることにより、ウエハＷの裏面の周縁部をシール部材１２に密着させて、ウエハＷとプレート２との間に真空な空間を形成し、ウエハＷを支持ピン９を介してプレート２の上面に吸着させることができる。

また、ガイド１０の内側には、ガイド１０と同心円周上に、複数の昇降ピン１３が昇降可能に設けられている。複数の昇降ピン１３は、プレート２の下方にある支持部材１４に支持されて、一体的に昇降可能となっている。支持部材１４には、エアシリンダなどにより構成されるピン昇降駆動機構１５が結合されている。また、各昇降ピン１３は、プレート２に設けられた挿通孔１６を挿通している。プレート２の上面への吸着を解除した状態（吸着孔５からの吸気を停止した状態）で、ピン昇降駆動機構１５を駆動して、複数の昇降ピン１３を昇降させることにより、ウエハＷを支持ピン９上から持ち上げたり、ウエハＷを支持ピン９上に載置したりすることができる。

さらに、プレート２の内部には、ウエハＷを加熱するためのヒータ１７が備えられている。プレート２の上面にウエハＷの裏面を吸着させた状態で、ヒータ１７を駆動することにより、そのウエハＷを加熱することができる。
また、プレート２の下面には、鉛直方向に延びる回転軸１８が結合されている。この回転軸１８は、中空軸となっており、その内部に保持吸引機構７から延びる吸引管８やヒータ１７への給電線が挿通されている。また、回転軸１８には、モータなどを含む回転駆動機構１９から回転力が入力されるようになっている。ウエハＷをプレート２の上面に吸着させて保持した状態で、回転軸１８に回転駆動機構１９から回転力を入力することにより、ウエハＷをプレート２とともに、その表面に直交する鉛直軸線まわりに回転させることができる。

ＳＰＭノズル３には、第１ＳＰＭ供給管２０が接続されている。この第１ＳＰＭ供給管２０には、ウエハＷの表面のレジストを良好に剥離可能な約８０℃以上のＳＰＭが供給されるようになっている。このＳＰＭは、たとえば、第１ＳＰＭ供給管２０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、そのミキシングバルブから第１ＳＰＭ供給管２０に供給される。第１ＳＰＭ供給管２０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第１ＳＰＭバルブ２１が介装されている。

また、ＳＰＭノズル３は、ウエハＷの表面におけるＳＰＭの供給位置を変更できるスキャンノズルとしての基本形態を有している。具体的には、プレート２の側方には、アーム支持軸２２が鉛直方向にほぼ沿って配置されており、ＳＰＭノズル３は、そのアーム支持軸２２の上端部からほぼ水平に延びたアーム２３の先端部に取り付けられている。アーム支持軸２２には、このアーム支持軸２２を中心軸線まわりに所定の角度範囲内で回動させるためのＳＰＭノズル駆動機構２４が結合されている。ＳＰＭノズル駆動機構２４からアーム支持軸２２に駆動力を入力して、アーム支持軸２２を所定の角度範囲内で回動させることにより、プレート２に保持されたウエハＷの上方でアーム２３を揺動させることができ、これに伴って、そのウエハＷの表面上で、ＳＰＭノズル３からのＳＰＭの供給位置をスキャン（移動）させることができる。

混合流体ノズル４には、第２ＳＰＭ供給管２５および窒素ガス供給管２６が接続されている。第２ＳＰＭ供給管２５には、約１５０〜２００℃の高温のＳＰＭが供給されるようになっている。一方、窒素ガス供給管２６には、常温程度、たとえば約２２〜２４℃の窒素ガスが加圧されて供給されるようになっている。第２ＳＰＭ供給管２５および窒素ガス供給管２６の途中部には、それぞれ第２ＳＰＭバルブ２７および窒素ガスバルブ２８が介装されている。第２ＳＰＭバルブ２７および窒素ガスバルブ２８が開かれると、第２ＳＰＭ供給管２５および窒素ガス供給管２６をそれぞれＳＰＭおよび窒素ガスが流通し、それらが混合流体ノズル４に供給される。そして、混合流体ノズル４でＳＰＭと窒素ガスとが混合されて、ＳＰＭが微細な液滴となり、この液滴が噴流となって、混合流体ノズル４からプレート２に保持されたウエハＷの表面に供給される。

また、プレート２の側方には、アーム支持軸２９が鉛直方向にほぼ沿って配置されており、混合流体ノズル４は、そのアーム支持軸２９の上端部からほぼ水平に延びたアーム３０の先端部に取り付けられている。アーム支持軸２９には、このアーム支持軸２９を中心軸線まわりに所定の角度範囲内で回動させるための混合流体ノズル駆動機構３１が結合されている。混合流体ノズル駆動機構３１からアーム支持軸２９に駆動力を入力して、アーム支持軸２９を所定の角度範囲内で回動させることにより、プレート２に保持されたウエハＷの上方でアーム３０を揺動させることができ、これに伴って、プレート２に保持されたウエハＷの表面上で、混合流体ノズル４からの液滴の噴流の供給位置をスキャン（移動）させることができる。

図２は、混合流体ノズル４の構成を示す図解的な断面図である。混合流体ノズル４は、たとえば、いわゆる外部混合型二流体ノズルの構成を有している。
すなわち、混合流体ノズル４は、ケーシング３２を備え、このケーシング３２の先端に、ＳＰＭを外部空間３３に向けて吐出するためのＳＰＭ吐出口３４と、このＳＰＭ吐出口３４を取り囲む環状に形成され、窒素ガスを外部空間３３に向けて吐出するための窒素ガス吐出口３５とを有している。

より具体的に説明すると、ケーシング３２は、内側流通管３６と、内側流通管３６の周囲を取り囲み、その内側流通管３６を内挿状態で同軸に保持する外側保持体３７とによって構成されている。
内側流通管３６は、その内部にＳＰＭ流路３８を有している。このＳＰＭ流路３８の先端（下端）が、ＳＰＭ吐出口３４として開口し、その反対側の上端は、ＳＰＭを導入するためのＳＰＭ導入ポート３９を形成している。また、内側流通管３６は、先端部（下端部）４０およびその反対側の上端部４１がそれぞれ外方に張り出した鍔形状に形成されており、これらの鍔形状の先端部４０および上端部４１が外側保持体３７の内面に当接して、先端部４０および上端部４１の間において、内側流通管３６の外面と外側保持体３７の内面との間に空間４２が形成されている。そして、内側流通管３６の先端部４０には、空間４２と外部空間３３とを連通させる窒素ガス流路４３が形成され、この窒素ガス流路４３の先端が窒素ガス吐出口３５として開口している。窒素ガス流路４３は、先端側ほど内側流通管３６の中心軸線に近づくように傾斜する断面形状を有している。

外側保持体３７は、その側面に窒素ガス導入ポート４４を有している。この窒素ガス導入ポート４４は、内側流通管３６の外面と外側保持体３７の内面との間に形成された空間４２に連通している。
ＳＰＭ導入ポート３９に第２ＳＰＭ供給管２５が接続され、窒素ガス導入ポート４４に窒素ガス供給管２６が接続される。そして、第２ＳＰＭ供給管２５からＳＰＭ流路３８にＳＰＭが供給されるとともに、窒素ガス供給管２６から空間４２に窒素ガスが供給されると、ＳＰＭ吐出口３４から外部空間３３にＳＰＭが吐出されるとともに、窒素ガス吐出口３５から外部空間３３に窒素ガスが吐出される。すると、外部空間３３において、ＳＰＭと窒素ガスとが衝突して混合され、ＳＰＭが微細な液滴となり、その液滴の噴流が形成される。

なお、混合流体ノズル４は、外部混合型二流体ノズルの構成に限らず、いわゆる内部混合型二流体ノズルの構成を有していてもよい。
図３は、基板処理装置１の電気的構成を示すブロック図である。
基板処理装置１は、たとえば、マイクロコンピュータで構成される制御装置４５を備えている。

制御装置４５には、保持吸引機構７、ピン昇降駆動機構１５、ヒータ１７、回転駆動機構１９、第１ＳＰＭバルブ２１、ＳＰＭノズル駆動機構２４、第２ＳＰＭバルブ２７、窒素ガスバルブ２８および混合流体ノズル駆動機構３１が制御対象として接続されている。
制御装置４５は、予め定められたプログラムに従って、保持吸引機構７、ピン昇降駆動機構１５、ヒータ１７、回転駆動機構１９、ＳＰＭノズル駆動機構２４および混合流体ノズル駆動機構３１の駆動を制御する。また、第１ＳＰＭバルブ２１、第２ＳＰＭバルブ２７および窒素ガスバルブ２８の開閉を制御する。

図４は、基板処理装置１におけるレジスト除去処理を説明するための図である。
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、基板処理装置１にイオン注入処理後のウエハＷが搬入されてくる（Ｓ１：ウエハ搬入）。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、その表面上のレジストの表面には、イオン注入によって変質した硬化層が存在している。

ウエハＷは、その表面を上方に向けて、プレート２に吸着保持される。具体的には、ピン昇降駆動機構１５が制御されて、昇降ピン１３が上昇され、昇降ピン１３の上端がガイド１０の接触面１１よりも高い位置に配置される。搬送ロボットにより搬入されるウエハＷは、その昇降ピン１３上に載置される。昇降ピン１３上にウエハＷが載置されると、ピン昇降駆動機構１５が制御されて、昇降ピン１３が下降され、昇降ピン１３の上端がガイド１０の接触面１１よりも下方に配置されることにより、ウエハＷは、ガイド１０の接触面１１上に載置される。そして、保持吸引機構７が制御されて、ウエハＷは、支持ピン９を介してプレート２の上面に吸着された状態で保持される。

このとき、ヒータ１７は、すでにオン（駆動状態）にされており、ウエハＷがプレート２に吸着保持されると、ヒータ１７からの発熱によるウエハＷの加熱が開始される（Ｓ２：ウエハ加熱）。この加熱によって、ウエハＷの表面温度が約２００〜２５０℃の高温に上昇し、ウエハＷの表面上のレジストの硬化層が軟化する。
また、ウエハＷがプレート２に保持されると、回転駆動機構１９が制御されて、ウエハＷの回転が開始される（Ｓ３：ウエハ回転）。

次に、混合流体ノズル駆動機構３１が制御されて、混合流体ノズル４が、プレート２の側方に設定された待機位置からプレート２に保持されているウエハＷの上方に移動される。そして、第２ＳＰＭバルブ２７および窒素ガスバルブ２８が開かれて、混合流体ノズル４からウエハＷの表面に向けて、ＳＰＭと窒素ガスとが混合されて生成された液滴の噴流（混合流体）が吐出される（Ｓ４：混合流体供給）。混合流体ノズル４に供給されるＳＰＭの温度は、約１５０〜２００℃であり、混合流体ノズル４に供給される窒素ガスの温度は、常温程度〜８０℃であるので、混合流体ノズル４から吐出される液滴の噴流は、約１２０〜１８０℃の温度を有している。そのため、その液滴の噴流がウエハＷの表面に供給されても、ウエハＷの温度の低下を生じない。

この一方で、混合流体ノズル駆動機構３１が制御されて、アーム３０が所定の角度範囲内で揺動される。これによって、混合流体ノズル４からの液滴の噴流が導かれるウエハＷの表面上の供給位置が、ウエハＷの回転中心からウエハＷの周縁部に至る範囲内を、ウエハＷの回転方向と交差する円弧状の軌跡を描きつつ往復移動する。
ウエハＷの表面上のレジストの硬化層は、約２００〜２５０℃の高温に加熱されていることにより軟化している。そのため、混合流体ノズル４からの液滴の噴流がウエハＷの表面に供給されると、硬化層は、その液滴の噴流が衝突するときの衝撃によって破壊される。ウエハＷの表面における液滴の噴流の供給位置が移動されることにより、ウエハＷの表面の全域上でレジストの硬化層を破壊することができる。

次に、ＳＰＭノズル駆動機構２４が制御されて、ＳＰＭノズル３が、プレート２の側方に設定された待機位置からプレート２に保持されているウエハＷの上方に移動される。そして、第１ＳＰＭバルブ２１が開かれて、ＳＰＭノズル３から回転中のウエハＷの表面にＳＰＭが供給される（Ｓ５：ＳＰＭ供給）。
この一方で、ＳＰＭノズル駆動機構２４が制御されて、アーム２３が所定の角度範囲内で揺動される。これによって、ＳＰＭノズル３からのＳＰＭが導かれるウエハＷの表面上の供給位置は、ウエハＷの回転中心からウエハＷの周縁部に至る範囲内を、ウエハＷの回転方向と交差する円弧状の軌跡を描きつつ往復移動する。また、ウエハＷの表面に供給された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の表面の全域に拡がる。したがって、ウエハＷの表面の全域に、ＳＰＭがむらなく供給される。

レジストの表面の硬化層は、液滴の噴流によって破壊されているので、ウエハＷの表面に供給されるＳＰＭは、その硬化層の破壊された部分からレジストの内部に浸透する。そのため、ウエハＷの表面上のレジストは、ＳＰＭの強酸化力により、ウエハＷの表面から硬化層ごと剥離（リフトオフ）されて除去されていく。
ＳＰＭ供給位置の往復移動が所定回数行われると、第１ＳＰＭバルブ２１が閉じられ、ウエハＷへのＳＰＭの供給が停止されて、ＳＰＭノズル３がプレート２の側方の退避位置に戻される。

その後は、ウエハＷの表面に純水ノズル（図示せず）から純水が供給されることにより、ウエハＷの表面に付着しているＳＰＭが純水によって洗い流される。そして、純水の供給が所定時間にわたって続けられると、純水の供給が停止された後、回転駆動機構１９が制御されて、ウエハＷの回転速度が所定の高回転速度（たとえば、２５００〜５０００ｒｐｍ）に上げられる。このウエハＷの高速回転により、ウエハＷに付着している純水が振り切って乾燥される。この処理が所定時間にわたって行われると、回転駆動機構１９が制御されて、プレート２の回転が止められる。そして、ウエハＷが静止した後、ウエハＷの吸引が解除される。その後、ピン昇降駆動機構１５が制御されて、ウエハＷは、昇降ピン１３によってガイド１０の接触面１１よりも高い位置に持ち上げられ、搬送ロボット（図示せす）によって搬出されていく。

以上のように、レジスト除去処理では、ウエハＷが加熱されつつ、そのウエハＷの表面にＳＰＭと窒素ガスとの混合流体（液滴の噴流）が供給される。ウエハＷの表面上のレジストが硬化層を有していても、ウエハＷが加熱されることによって、そのレジストの硬化層は軟化する。また、ＳＰＭと窒素ガスとを混合して生成される混合流体は、大きなエネルギー（混合流体がウエハＷの表面に衝突するときの物理的な力）を有している。そのため、混合流体を軟化した硬化層に供給することにより、硬化層を破壊することができる。

そして、ＳＰＭと窒素ガスとの混合流体の供給後は、ウエハＷの表面にＳＰＭが供給される。レジストの表面の硬化層が破壊されているので、ウエハＷの表面に供給されるＳＰＭは、その硬化層の破壊された部分からレジストの内部に浸透する。そのため、ＳＰＭの化学的な力により、レジストをウエハＷの表面から硬化層ごと剥離（リフトオフ）させて除去することができる。したがって、レジストをアッシングすることなく、硬化層を有するレジストをウエハＷの表面から良好に除去することができる。レジストのアッシングが不要であるから、アッシングによるウエハＷの表面のダメージの問題を回避することができる。

また、混合流体ノズル４から吐出されるＳＰＭと窒素ガスとの混合流体は、約１２０〜１８０℃の温度を有しているので、ウエハＷの表面への混合流体の供給によるウエハＷの温度低下を回避することができる。そのため、レジストの表面の硬化層をより良好に軟化させることができる。その結果、レジストを効果的に破壊することができ、ウエハＷの表面からレジストをより良好に除去することができる。

そのうえ、ＳＰＭが用いられているので、そのＳＰＭと窒素ガスとの混合流体がウエハＷの表面に供給された後も、ウエハＷの表面上でＳＰＭに含まれる硫酸と過酸化水素水との反応による熱を生成する。そのため、ウエハＷの表面への混合流体の供給によるウエハＷの温度低下を有効に防止することができる。
また、ウエハＷの表面にＳＰＭと窒素ガスとの混合流体が供給されている間、ウエハＷの表面における混合流体の供給位置がウエハＷの回転方向と交差する方向に移動される。これにより、混合流体を、ウエハＷの表面上の同じ部分だけでなく、その他の部分にも供給することができる。その結果、ウエハＷの表面上のレジストの広い範囲に混合流体を衝突させることができるので、レジストの表面の硬化層をより良好に破壊することができる。

図５は、この発明の他の実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す断面図である。この図５において、前述した各部に相当する部分には、それら各部と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号を付した各部についての詳細な説明を省略する。
図５に示す構成では、図１に示すプレート２に代えて、スピンチャック５１が備えられている。このスピンチャック５１は、鉛直方向に延びる回転軸５２と、この回転軸５２の上端に固定されたスピンベース５３と、このスピンベース５３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５４と、回転軸５２を回転させるための回転駆動機構５５とを備えている。スピンチャック５１は、複数個の挟持部材５４によってウエハＷを挟持した状態で、回転駆動機構５５によって回転軸５２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５３とともに、回転軸５２の中心軸線まわりに回転させることができる。

回転軸５２は、中空軸であって、その内部に裏面ノズル５６が中心軸ノズルの形態をなして挿通されている。裏面ノズル５６には、裏面ＳＰＭ供給管５７が接続されている。この裏面ＳＰＭ供給管５７には、約２００℃の高温のＳＰＭが供給されるようになっている。裏面ＳＰＭ供給管５７の途中部には、裏面ノズル５６へのＳＰＭの供給を制御するための裏面ＳＰＭバルブ５８が介装されている。

ウエハＷがスピンチャック５１に保持されると、回転駆動機構５５が制御されて、ウエハＷの回転が開始される。そして、第２ＳＰＭバルブ２７および窒素ガスバルブ２８が開かれるとともに、混合流体ノズル駆動機構３１が制御されることにより、前述したように、混合流体ノズル４からウエハＷの表面に向けて、ＳＰＭと窒素ガスとの混合流体が供給位置を変えつつ供給される。

また、ＳＰＭと窒素ガスとの混合流体の供給開始とともに、裏面ＳＰＭバルブ５８が開かれる。裏面ＳＰＭバルブ５８が開かれると、裏面ノズル５６から回転しているウエハＷの裏面の回転中心付近に、約２００℃のＳＰＭが供給される。ウエハＷの裏面に供給されたＳＰＭは、ウエハＷの回転による遠心力を受け、ウエハＷの裏面を伝って、ウエハＷの周縁に向けて流れる。これにより、ウエハＷの裏面に約２００℃のＳＰＭが行き渡り、ウエハＷは、そのＳＰＭによって裏面側から加熱される。

このように、ウエハＷの裏面に約２００℃のＳＰＭを供給することによって、ウエハＷの加熱を達成することができる。この場合、スピンチャック５１にヒータを配置する必要がないので、図１に示すプレート２と比較して、スピンチャック５１の構成を簡素化することができる。
なお、ウエハＷの加熱のためには、ＳＰＭに限らず、他の種類の液体または気体がウエハＷの裏面に供給されてもよい。たとえば、ウエハＷの裏面を洗浄する能力を有する洗浄液が約２００℃に熱せられ、その約２００℃の洗浄液がウエハＷの裏面に供給されてもよい。この場合、ウエハＷの表面のレジストの除去とともに、ウエハＷの裏面の洗浄を達成することができる。

また、ウエハＷの加熱は、さらに他の構成によっても達成することができる。たとえば、プレート２に保持されるウエハＷの表面に対向する位置に赤外線ランプヒータを配置し、この赤外線ランプヒータによりウエハＷを加熱してもよい。
また、レジスト剥離液としてＳＰＭが用いられているが、ＳＰＭに限らず、レジストを剥離する能力を有する液であれば、たとえば、硫酸とオゾンガスとを混合して生成される硫酸オゾンが用いられてもよい。

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。

この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す断面図である。 混合流体ノズルの構成を示す図解的な断面図である。 基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。 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。 この発明の他の実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す断面図である。

符号の説明

１ 基板処理装置
４ 混合流体ノズル
１７ ヒータ
２７ 第２ＳＰＭバルブ
２８ 窒素ガスバルブ
４５ 制御装置
５６ 裏面ノズル
５７ 裏面ＳＰＭ供給管
５８ 裏面ＳＰＭバルブ
Ｗ ウエハ

Claims (7)

1. 基板の表面からレジストを除去するために用いられる基板処理方法であって、
   基板を所定温度に加熱する基板加熱工程と、
   前記基板加熱工程と並行して、レジスト剥離液と気体との混合流体を基板の表面に供給する混合流体供給工程とを含むことを特徴とする、基板処理方法。
2. 前記混合流体は、前記混合流体供給工程中の基板の温度を前記所定温度に保持可能な温度を有していることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記レジスト剥離液は、硫酸過酸化水素水であることを特徴とする、請求項１または２に記載の基板処理方法。
4. 前記混合流体供給工程後に、レジスト剥離液を基板の表面に供給するレジスト剥離液供給工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法。
5. 前記混合流体供給工程と並行して、基板をその表面と交差する軸線まわりに回転させる基板回転工程と、
   前記混合流体供給工程および前記基板回転工程と並行して、基板の表面における混合流体の供給位置を基板の回転方向と交差する方向に移動させる供給位置移動工程とをさらに含むことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理方法。
6. 前記基板加熱工程は、基板の表面と反対側の裏面に前記所定温度の流体を供給することにより基板を加熱する工程であることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理方法。
7. 基板の表面からレジストを除去するために用いられる基板処理装置であって、
   基板を所定温度に加熱する基板加熱手段と、
   レジスト剥離液と気体との混合流体を基板の表面に供給する混合流体供給手段と、
   前記基板加熱手段および前記混合流体供給手段を制御して、基板を加熱しつつ、その基板の表面に混合流体を供給させるための制御手段とを含むことを特徴とする、基板処理装置。

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