JP2010021335A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】硫酸のようなレジスト剥離液が希釈されることを防止してレジスト剥離液を再利用でき、レジスト剥離を効率良く行うことができる基板処理装置および基板処理方法を提供する。
【解決手段】基板処理装置1は、基板Wの表面にレジスト剥離液を供給して基板Wからレジストを剥離する基板処理装置であり、レジスト剥離液内に酸化性ガスの微小気泡を混入して微小気泡を含むレジスト剥離液を生成する微小気泡生成ユニット30と、微小気泡生成ユニット30からレジスト剥離液を基板Wの表面に供給する供給部15と、
を備える。
【選択図】図2

Description

本発明は、基板処理装置および基板処理方法に関し、特に半導体基板や液晶基板等の基板を洗浄することができる基板処理装置および基板処理方法に関する。
基板処理装置では、半導体ウェハや液晶基板等の基板の製造工程において、基板からレジストを剥離するために、硫酸(HSO)と過酸化水素水(H)を混合した薬液を用いたレジスト剥離が実施されている(特許文献1を参照)。
特開2006―278509号公報
ところが、特許文献1では、レジスト破壊のためには活性化酸素を必要とするので、過酸化水素水を用いるが、硫酸と過酸化水素水を混合すると、その反応工程において水が生成されるために、硫酸の濃度が徐々に薄まる欠点がある。つまり、硫酸が希釈されてしまうので硫酸を再利用することができず、硫酸と過酸化水素水の混合物は一度しか使えない。このため、処理コストが高くなることや、環境負荷が大きい。したがって、過酸化水素水を用いずに水の発生を無くすことで、硫酸の希釈を防止することが望まれている。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、硫酸のようなレジスト剥離液が希釈されることを防止してレジスト剥離液を再利用でき、レジスト剥離を効率良く行うことができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
本発明の基板処理装置は、基板の表面にレジスト剥離液を供給して前記基板からレジストを剥離するレジスト剥離装置であって、前記レジスト剥離液内に酸化性ガスの微小気泡を混入して前記微小気泡を含むレジスト剥離液を生成する微小気泡生成ユニットと、前記微小気泡生成ユニットから前記微小気泡を含むレジスト剥離液を前記基板の表面に供給する供給部と、を備えることを特徴とする。
本発明の基板処理方法は、基板の表面にレジスト剥離液を供給して前記基板の表面からレジストを剥離する基板処理方法であって、微小気泡生成ユニットは、前記レジスト剥離液内に酸化性ガスの微小気泡を混入して前記微小気泡を含むレジスト剥離液を生成して、供給部は、前記微小気泡生成ユニットから前記微小気泡を含むレジスト剥離液を前記基板の表面に供給することを特徴とする。
本発明によれば、硫酸のようなレジスト剥離液が希釈されることを防止してレジスト剥離液を再利用でき、レジスト剥離を効率良く行うことができる基板処理装置および基板処理方法を提供することができる。
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の基板処理装置の好ましい第1実施形態を示している。
図1に示す基板処理装置1は、カセットのカセットステーション2と、ロボット3と、複数の処理ユニット4,4を備えている。
基板処理装置1は、枚葉式の基板処理を行う装置であり、カセットステーション2は、複数のカセット5,5を有しており、各カセット5は複数枚の基板Wを収容している。基板としては、例えば半導体ウェハ基板である。
ロボット3は、カセットステーション2と複数の処理ユニット4,4の間に配置されている。ロボット3は、各カセット5に収容されている基板Wを処理ユニット4側に搬送する。また、ロボット3は、処理ユニット4側の処理後の基板Wを、別のカセット5に搬送して戻す。各処理ユニット4は、基板Wを保持して回転させて、微小気泡を含むレジスト剥離液を供給することにより、基板W上の不要なレジストを剥離するのに用いられる。
図2は、図1に示す基板処理装置1の処理ユニット4の構成例を示している。
図2に示す枚葉式の処理ユニット4は、レジスト剥離装置10と、基板保持部11と、操作部12と、ダウンフロー用のフィルタ付きファン13と、カップ14と、供給部の一例である供給ノズル15と、処理室16を有する。
基板保持部11は、円板のベース部材17と、回転軸18と、モータ19を有しており、ベース部材17の上には基板Wが着脱可能に固定される。処理室16内には、カップ14と供給ノズル15とベース部材17とモータ19の回転軸18が収容されている。回転軸18の先端部にはベース部材17が固定されている。モータ19が制御部20の指令により動作することで、ベース部材17はR方向に連続回転することができる。
図2に示す供給ノズル15は基板Wの上部に配置されており、供給ノズル15は、制御部20の指令により操作部12が動作すると、Z方向(上下方向)とX方向(基板Wの半径方向)に移動可能である。
次に、図2に示すレジスト剥離装置10を説明する。
図2に示すレジスト剥離装置10は、微小気泡生成ユニット30と、オゾンガス供給部32,53と、硫酸供給部34と、第1ヒータ51と第2ヒータ52等を有している。
微小気泡生成ユニット30は、配管31Bとバルブ31を介してオゾンガス供給部32に接続されている。微小気泡生成ユニット30は、配管33Bとバルブ33を介して硫酸供給部34に接続されている。オゾンガス供給部32は、酸化性ガスの一例であるオゾンガスを供給するための気体供給部である。同様にして、硫酸供給部34は、レジスト剥離液の一例である硫酸を供給するためのレジスト剥離液供給部である。バルブ31,33は、制御部20の指令により開閉動作が制御される。
図2に示す微小気泡生成ユニット30は、オゾンガス供給部32から供給されたオゾンガスを例えば第1多孔質フィルタに通すことで多数の微小気泡を生成し、硫酸供給部34から供給された硫酸を例えば第2多孔質フィルタに通すことで、生成された多数の微小気泡を、硫酸中に混入して含ませる。これにより、微小気泡生成ユニット30は、多数の微小気泡を含む硫酸40を生成することができる。
図2に示す微小気泡生成ユニット30は、配管46とバルブ47を介して第1ヒータ51を通って供給ノズル15に接続されている。このため、バルブ47が制御部20の指令により開くことにより、微小気泡生成ユニット30内の微小気泡を含む硫酸40は、配管46とバルブ47を介して第1ヒータ51を通って加熱された後に、供給ノズル15から基板Wに噴射されるようになっている。
また、図2に示すように、別のオゾンガス供給部53が、配管54とバルブ55を介して第2ヒータ52を通って供給ノズル15に接続されている。このため、バルブ47が制御部20の指令により開くことにより、オゾンガス供給部53内のオゾンガスは、配管46とバルブ47を介して第1ヒータ51を通って加熱された後に、供給ノズル15から基板Wに液滴化して噴射されるようになっている。オゾンガス供給部33,53は、酸化性ガス供給部の一例である。
このように、第1ヒータ51が微小気泡を含む硫酸40を加熱し、第2ヒータ52がオゾンガス供給部53からのオゾンガスを加熱することにより、基板W上でのオゾンガスが効率的に反応してレジスト剥離に寄与でき、レジストの剥離性を向上できる。なお、第1ヒータ51と第2ヒータ52は、必要に応じて設定することができる。
また、硫酸中に微小気泡を含ませる際に用いられる酸化性ガスの一例として、オゾンガスを用いることにより、より効果的に基板W上のレジスト剥離をすることができる。なお、オゾンガスに代えて、窒素ガスや空気を用いることもでき、オゾンガスと同様な効果が得られる。
図2に示すように、ポンプ45が微小気泡生成ユニット30と処理室16の底部との間には、配管56,57を介して接続されている。このポンプ45が制御部20の指令により作動することにより、処理室16内に溜まった使用済みの硫酸58は、微小気泡生成ユニット30内に戻して、基板Wのレジスト剥離作業に再度使用することができる。
処理室16の底部の配管56には、さらにタンク65とバルブ66が接続されている。タンク65には、光源67と光センサ68と、液面センサ69を有している。光源67の光がタンク65内の硫酸を通って光センサ68で受光することで、硫酸の濃度を検出する。制御部20は、硫酸の濃度の検出結果に基づいて、使用した硫酸が再度利用可能であるかどうかを判断する。使用した硫酸が再度利用可能である場合には、制御部20はポンプ45を作動して硫酸を微小気泡生成ユニット30に戻すが、硫酸が再利用できない場合には、バルブ66を開けて硫酸をタンク70に排出するようになっている。
また、洗浄水供給部19Mは、洗浄水を基板Wに供給できる。洗浄水等の硫酸以外の液体を使用することから、処理室16の底部には、硫酸以外の排液を回収するための配管60とバルブ61が接続されている。硫酸以外の排液は例えば基板Wを洗浄する際に用いられる洗浄水であり、タンク62に回収される。なお、洗浄水としては、例えば純水であっても良い。
図3は、図2に示す微小気泡生成ユニット30の構成例を示している。微小気泡生成ユニット30は、第1多孔質フィルタ81と第2多孔質フィルタ82を有している。
図2に示す第1多孔質フィルタ81と第2多孔質フィルタ82とは、微小気泡発生機構部を構成しており、第1多孔質フィルタ81は、高分子フィルム等の多孔質体フィルムであり、例えばクレーズ部131と、フィルム部132から構成されている。クレーズ部131は、フィルム部132の孔部に形成されており、複数のフィブリル133を有しており、各フィブリル133の間にはボイド134である。このボイド134が、第1多孔質フィルタ81の第1孔である。
オゾンガス供給部32は、流量調節器120とレギュレータ121を介して第1多孔質フィルタ81に対して加圧してオゾンガスを供給できるようになっている。流量調節器120とレギュレータ121は図2に示すバルブ31を構成している。
図3の矢印S方向に沿って、例えば0.3〜3.0kg/cmの加圧力で圧縮気体が与えられると、圧縮されたオゾンガスが各フィブリル133の間にはボイド134をぬって通過して多数の微小気泡が発生する。
一方、第2多孔質フィルタ82は、第1多孔質フィルタ81のフィルム部132に対して密接して配置されている例えば不織布である。硫酸供給部34が第2多孔質フィルタ82に対して硫酸を供給できる。
第2多孔質フィルタ82は、各フィブリル133間のボイド134から出たオゾンガスの多数の微小気泡を第1多孔質フィルタ81から切り離すことによって、微小気泡同士の合体を起こさずに微小気泡のまま吐き出させて、微小気泡を含んだ硫酸40を生成する役目を果たす。
次に、上述した処理ユニット4におけるレジスト剥離装置10によるレジスト剥離方法を説明する。
図2に示すオゾンガス供給部32は、オゾンガスを微小気泡生成ユニット30に供給し、硫酸供給部34は、レジスト剥離液の一例である硫酸を微小気泡生成ユニット30に供給する。
図3に示すように、微小気泡生成ユニット30は、オゾンガス供給部32から供給されたオゾンガスを第1多孔質フィルタ81に通すことで多数の微小気泡を生成し、硫酸供給部34から供給された硫酸を第2多孔質フィルタ82に通すことで、生成された多数の微小気泡を、硫酸中に混入して含ませる。第1多孔質フィルム81に対して圧縮されたオゾンガスを供給すると、オゾンガスがクレーズ部131のフィブリル133の間のボイド134をぬって通過して、多数の微小気泡が発生する。これらの微小気泡は、第2多孔質フィルム82でフィルム部132から切り離すことにより、微小気泡同士の合体が起きずに微小気泡のままで硫酸中に吐き出すことができる。
これにより、微小気泡生成ユニット30は、多数の微小気泡を含む硫酸40を生成する。
図2に示す微小気泡生成ユニット30内の微小気泡を含む硫酸40は、第1ヒータ51を通って加熱された後に、供給ノズル15から基板Wに液滴化して噴射される。また、図2に示すように、別のオゾンガス供給部53が、第2ヒータ52を通って供給ノズル15に供給される。
このように、第1ヒータ51が微小気泡を含む硫酸40を加熱し、第2ヒータ52がオゾンガス供給部53からのオゾンガスを加熱することにより、基板W上でのオゾンガスが効率的に反応してレジスト剥離に寄与でき、レジストの剥離性を向上できる。なお、第1ヒータ51と第2ヒータ52は、必要に応じて設定することができる。
図2に示すように、微小気泡を含む硫酸40が供給ノズル15から基板Wに噴射されて基板Wのレジスト剥離が行われた後に、使用した硫酸排液がタンク65には、光源67と光センサ68の間を通ると、硫酸の濃度を検出する。制御部20は、硫酸の濃度の検出結果に基づいて、硫酸が再度利用可能であるかどうかを判断して、再度利用可能である場合には、制御部20はポンプ45を作動して硫酸を微小気泡生成ユニット30に戻すが、硫酸が再利用できない場合には、バルブ66を開けて硫酸をタンク70に排出する。
これにより、微小気泡を含む硫酸40の再利用が可能であり、硫酸のようなレジスト剥離液が希釈されることを防止してレジスト剥離液を再利用でき、レジスト剥離処理を効率良く行うことができる。 微小気泡を生成するガスとしては、オゾンガスの他に窒素ガス等でも微小液滴化することができる。微小気泡生成ユニット30では、オゾンガスを加圧してナノバルブ化して、硫酸中に微小気泡を共存させることにより、レジスト破壊に必要な酸素活性種を作成することができる。
また、純水が基板Wに対して洗浄水供給部19Mから噴射されて、基板Wが洗浄される場合には、硫酸以外の廃液が配管60を通じてタンク62に排出できる。
上述したように、オゾンガスのような酸化性ガスを微小気泡にして硫酸のようなレジスト剥離液内に含ませて、微小気泡を含むレジスト剥離液を生成し、この微小気泡を含むレジスト剥離液を用いて基板Wのレジスト剥離を行う。従来用いられている過酸化水素水は用いないので、硫酸のようなレジスト剥離液が過酸化水素水により希釈されてしまうことはなく、効率良くレジスト剥離処理を行うことができる。
従来における硫酸と過酸化水素水を用いたレジスト剥離の場合には、次の化学反応式になる。
SO+H→HSO+H
(レジスト)+HSO→CO+HO+HSO
これに対して、過酸化水素水を用いないで硫酸とオゾンガスを用いたレジスト剥離の場合には、次の化学反応式になる。
SO+O→HSO+O
(レジスト)+HSO→CO+HO+HSO
すなわち、従来の硫酸と過酸化水素水を用いた場合に比べて、本発明の実施形態のように硫酸とオゾンガスを用いることにより、同等もしくは同等以上のレジストの効果を発揮することができる。
また、微小気泡生成ユニット30は、硫酸のようなレジスト剥離液内にオゾンガスのような酸化性ガスの微小気泡が安定的に含ませることができ、レジスト剥離性が一定になるようにコントロールできる。
硫酸のようなレジスト剥離液を酸化種として用いることはなく、レジスト剥離処理が効率的に実施でき、硫酸のようなレジスト剥離液の再利用が可能である。これにより、環境負荷が低減できる。
さらに、微小気泡が安定して生成されたレジスト剥離液が、基板Wのレジスト剥離処理を実施できるので、レジスト剥離処理の均一性を向上できる。このため、レジスト剥離処理時間が短縮できる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態を、図4を参照して説明する。
図4に示す基板処理装置の枚葉式の処理ユニット4Bは、レジスト剥離装置10Bと、基板保持部11Bと、操作部12Bと、カップ14Bと、供給部の一例である供給ノズル15Bを有する。
基板保持部11Bは、円板のスピンテーブル17Bと、回転軸18Bと、モータ19Bを有しており、スピンテーブル17Bの上には基板Wが着脱可能に固定される。回転軸18Bの先端部にはスピンテーブル17Bが固定されている。モータ19Bが制御部20Bの指令により動作することで、スピンテーブル17BはR方向に連続回転することができる。
図4に示す供給ノズル15Bは基板Wの上部に配置されており、制御部20の指令により操作部12Bが動作すると、供給ノズル15Bの揺動アーム80は、Z方向(上下方向)とX方向(基板Wの半径方向)に移動可能である。
次に、図4に示すレジスト剥離装置10Bを説明する。
図4に示すレジスト剥離装置10Bは、微小気泡生成ユニット30Bと、オゾンガスバブリング部32Bと、インフューザ85と、ポンプ86と、オゾンガス供給部87を有する。微小気泡生成ユニット30Bは、配管88を介してポンプ86とインフューザ85に接続されている。オゾンガスバブリング部32Bの配管89は、微小気泡生成ユニット30B内に達している。供給ノズル15Bの配管90も微小気泡生成ユニット30B内に達している。
制御部20Bがポンプ86を作動すると、配管88を通じて循環されることによりインフューザ85により加熱される。オゾンガスバブリング部32Bは、オゾンガスの多数の微小気泡を生成して、配管89を通じて微小気泡生成ユニット30B内の硫酸91に混入させる。
微小気泡を含む硫酸91は、配管90を供給ノズル15Bから基板Wに対して噴射して液滴化することで、基板Wのレジスト剥離を行うことができる。この際に、オゾンガス供給部87からはオゾンガス92が供給されている。
このようにオゾンガスバブリング部32Bからはオゾンガスの微小気泡を硫酸91に溶解し、オゾンガスの微小気泡を含む硫酸91と、好ましくはさらにオゾンガス供給部87からのオゾンガス92が、混合スプレーとしての供給ノズル15Bから基板W上において混合される。
図4に示すように、オゾンガスの微小気泡を含む硫酸91が供給ノズル15Bから基板Wに噴射されて基板Wのレジスト剥離が行われた後に、使用した硫酸排液がタンク65に入って光源67と光センサ68の間を通ると、硫酸の濃度を検出する。制御部20Bは、硫酸の濃度の検出結果に基づいて、硫酸が再度利用可能であるかどうかを判断して、再度利用可能である場合には、制御部20Bはポンプ45を作動して硫酸を微小気泡生成ユニット30Bに戻すが、硫酸が再利用できない場合には、バルブ66を開けて硫酸をタンク70に排出する。
これにより、微小気泡を含む硫酸91の再利用が可能であり、硫酸のようなレジスト剥離液が希釈されることを防止してレジスト剥離液を再利用でき、レジスト剥離処理を効率良く行うことができる。
本発明の基板処理装置は、基板の表面にレジスト剥離液を供給して基板からレジストを剥離する基板処理装置であって、レジスト剥離液内に酸化性ガスの微小気泡を混入して微小気泡を含むレジスト剥離液を生成する微小気泡生成ユニットと、微小気泡生成ユニットから微小気泡を含むレジスト剥離液を基板の表面に供給する供給部と、を備える。これにより、硫酸のようなレジスト剥離液が希釈されることを防止してレジスト剥離液を再利用でき、レジスト剥離を効率良く行うことができる。
供給部は、基板の上に配置された供給ノズルである。これにより、微小気泡を含むレジスト剥離液が供給ノズルから基板上に確実に供給してレジスト剥離処理を行うことができる。
微小気泡を含むレジスト剥離液は、供給ノズルから基板の表面に液滴状にして供給される。これにより、レジスト剥離液は、基板のレジストを確実に剥離できる。
微小気泡を含むレジスト剥離液を液滴状にする際に、さらに酸化性ガスがレジスト剥離液に供給される。これにより、レジスト剥離液は、基板のレジストをより確実に剥離できる。
加熱された微小気泡を含むレジスト剥離液または加熱された微小気泡を含むレジスト剥離液が用いられる。これにより、酸化性ガスが効率的にレジスト剥離を行うことができ、レジスト剥離性が向上できる。
酸化性ガスを多孔質フィルムに通過させて微小気泡を生成して、微小気泡をレジスト剥離液中に放出することにより、微小気泡を含むレジスト剥離液を生成する。これにより、微小気泡を含むレジスト剥離液は、基板のレジストを確実に剥離できる。
ところで、本発明では、微小気泡とは、微細気泡あるいはマイクロ・ナノバブルともいい、マイクロバブル(MB)、マイクロナノバブル(MNB)、ナノバブル(NB)を含む概念である。マイクロバブル(MB)とは、その発生時に気泡の直径が10μm〜数十μm以下の微小な気泡のことをいい、マイクロナノバブル(MNB)とは、その発生時に気泡の直径が数百nm〜10μm以下の微小な気泡のことをいう。さらに、ナノバブル(NB)とは、数百nm以下の微小な気泡のことをいう。
さらに、本発明の実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。例えば、本発明の実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
本発明の基板処理装置の好ましい第1実施形態を示す図である。 図1に示す処理ユニットを示す図である。 微小気泡生成ユニットの構造例を示す図である。 本発明の第2実施形態を示す図である。
符号の説明
1 基板処理装置
4 処理ユニット
10 レジスト剥離装置
15 供給部の一例である供給ノズル
30 微小気泡生成ユニット
32 オゾンガス供給部(酸化性ガス供給部)
32,53 オゾンガス供給部(酸化性ガス供給部)
51 第1ヒータ
52 第2ヒータ
34 硫酸供給部(レジスト剥離液供給部)
40 微小気泡を含む硫酸(微小気泡を含むレジスト剥離液)
W 基板

Claims (8)

  1. 基板の表面にレジスト剥離液を供給して前記基板からレジストを剥離する基板処理装置であって、
    前記レジスト剥離液内に酸化性ガスの微小気泡を混入して前記微小気泡を含むレジスト剥離液を生成する微小気泡生成ユニットと、
    前記微小気泡生成ユニットから前記微小気泡を含むレジスト剥離液を前記基板の表面に供給する供給部と、
    を備えることを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記供給部は、前記基板の上に配置された供給ノズルであることを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
  3. 前記微小気泡を含むレジスト剥離液は、前記供給ノズルから前記基板の表面に液滴状にして供給されることを特徴とする請求項2に記載の基板処理装置。
  4. 前記微小気泡を含むレジスト剥離液を液滴状にする際に、さらに酸化性ガスを前記微小気泡を含むレジスト剥離液に供給する酸化性ガス供給部を有することを特徴とする請求項3に記載の基板処理装置。
  5. 前記酸化性ガスを多孔質フィルムに通過させて前記微小気泡を生成して前記微小気泡を前記レジスト剥離液中に放出することにより、前記微小気泡を含むレジスト剥離液を生成することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つの項に記載の基板処理装置。
  6. 加熱された前記レジスト剥離液または加熱された前記微小気泡を含むレジスト剥離液が用いられることを特徴とする請求項5に記載の基板処理装置。
  7. 前記酸化性ガスはオゾンガスであり、前記レジスト剥離液は硫酸であることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1つの項に記載の基板処理装置。
  8. 基板の表面にレジスト剥離液を供給して前記基板の表面からレジストを剥離する基板処理方法であって、
    微小気泡生成ユニットは、前記レジスト剥離液内に酸化性ガスの微小気泡を混入して前記微小気泡を含むレジスト剥離液を生成して、
    供給部は、前記微小気泡生成ユニットから前記微小気泡を含むレジスト剥離液を前記基板の表面に供給することを特徴とする基板処理方法。
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