JP2010225672A - フォトレジスト除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板表面に残存する不要なフォトレジストを、均一に除去するフォトレジスト除去装置を提供する。
【解決手段】
洗浄対象の基板を支持して回転する支持台と、支持台の上方に、注水口を下方に向けて配設された洗浄ノズルと、洗浄ノズルに高濃度オゾン水を供給する高濃度オゾン水供給装置とを備えたフォトレジスト除去装置において、洗浄ノズルを、基板の半径方向に所定の間隔で配置された複数の単位洗浄ノズルから構成する。
基板の単位面積あたり供給されるオゾン量が均一化される。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板上の不要なフォトレジストを除去する装置に係り、特に、半導体製造工程において、ドライエッチング処理や高電流イオン注入処理が施された基板表面に残存するフォトレジストを、高効率に、かつ均一に除去することができるフォトレジスト除去装置に関する。

従来、半導体製造工程において、ドライエッチング処理や高電流イオン注入処理が施されたシリコン基板の表面に残存する不要なフォトレジストを除去するために、回転する支持台に支持させたシリコン基板の表面に洗浄ノズルから、溶剤や薬品を吐出して残存するフォトレジストを溶解除去することが行われている。
しかし、この方法では、溶剤や薬品を含む大量の廃液が生じる上に、これらの溶剤や薬品は一般に排出規制があるため、特別の処理施設を必要とし、コスト面及び環境面の両面で大きい負担となっていた。

このため、近時、不要なフォトレジストが残存するシリコン基板の表面に排出規制のないオゾン水を供給して、オゾンの酸化力により残存するフォトレジストを除去する方法が検討されている（特許文献１参照）。
しかしながら、オゾンは従来から使用されていた、たとえば、硫酸と過酸化水素水の混合液と比較して強い酸化力を持っているものの、オゾンは自己分解性質を持っているため、シリコン基板の表面に均一にオゾン水に含有されているオゾンを供給しないと、フォトレジストの除去が不均一になるという問題があった。

すなわち、フォトレジストが残存するシリコン基板の表面中心部に、オゾン水を注水すると、基板の支持台が高速回転しているため、吐出されたオゾン水は放射状に飛散して、シリコン基板上を均一に流れない上に、基板の表面の単位面積あたりを流れるオゾン水の流量は、中心部から離れるにつれて、基板の半径の二乗に反比例して少なくなるため、３００ｍｍφのような大径の基板では周縁部のフォトレジストの除去が不均一になってしまっていた。

また、オゾン水の反応効率を上げるために、フォトレジストが残存するシリコン基板の表面に、エキシマレーザー光や紫外線のような高エネルギー線を照射してオゾン水の反応性を高める方法も知られている（特許文献２参照）。
しかしながら、この方法でも基板の中心部と周縁部では、基板表面を流れるオゾン水の水量に大きい違いがあるため、基板全体の残存するフォトレジストを均一に除去することは難しい。

特開２００６−２９５０９１号公報 特開２００８−３１１２５６１号公報

上述したように、従来のオゾン水によるフォトレジストの除去方法では、不要なフォトレジストが残存する基板表面へオゾン水を吐出しただけでは、シリコン基板の表面に均一にオゾン水に含有されているオゾンを供給することができないため、不要なフォトレジストの除去が不均一になるという問題があった。
また、オゾン水によるフォトレジストの除去方法では、フォトレジストとオゾンの反応生成物が基板の周縁部に沈着して、フォトレジストとオゾンの接触を阻害し、このことも周縁部のフォトレジストの除去を困難にする原因となっていた。

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、シリコン基板表面に残存する不要なフォトレジストを、均一に除去するフォトレジスト除去装置を提供することを目的とする。

本発明のフォトレジスト除去装置の一つの実施形態は、洗浄対象の基板を支持して回転する支持台と、前記支持台の上方に、注水口を下方に向けて配設された洗浄ノズルと、前記洗浄ノズルに高濃度オゾン水を供給する高濃度オゾン水供給装置とを備えたフォトレジスト除去装置であって、前記洗浄ノズルは、前記基板の半径方向に所定の間隔で配置された複数の単位洗浄ノズルからなり、前記各単位洗浄ノズルは、前記の基板の単位面積あたり供給されるオゾン量の差が小さくなるように、独立的に構成されていることを特徴とする。

また、基板に沈着したフォトレジストとオゾンの反応生成物を除去するために、単位洗浄ノズルの回転方向の後方に、基板の半径方向にわたるエアナイフを配置することが望ましい。

本実施形態で用いる高濃度オゾン水は、たとえばＧＲシリーズとして市販されているＧＲ−ＲＢ（ガス流量４Ｌ／ｍｉｎ（Ｎ））、ＧＲ−ＲＣ（ガス流量６Ｌ／ｍｉｎ（Ｎ））、ＧＲ−ＲＤ（ガス流量８Ｌ／ｍｉｎ（Ｎ））、ＧＲ−ＲＥ（ガス流量１０Ｌ／ｍｉｎ（Ｎ））、ＧＲ−ＲＦ（ガス流量１２Ｌ／ｍｉｎ（Ｎ））、ＧＲ−ＲＧ（ガス流量１４Ｌ／ｍｉｎ（Ｎ））［いずれも住友精密工業社商品名、ガス圧力０．２ＭＰａ］として知られるオゾナイザーで生成したオゾンガスを、所定の濃度（例えば１４０ｐｐｍ）で超純水に溶解させたものを使用することができる。
また、この実施形態で用いる支持台としては、２０００〜６０００ｒ．ｐ．ｍで回転する汎用の回転支持台を使用することができる。

本発明のフォトレジスト除去装置は、基本的に洗浄ノズルが、基板の中心部側から周縁部にいたる基板の半径方向に所定の間隔で配置された複数の独立した単位洗浄ノズルから構成されている。
これによって、従来、中心部側だけに配設されていたため、周縁部のオゾン水の水量が少なくなり、これに起因して生じていた、剥離の不均一が改善される。
また、基板の半径方向に配設された複数の単位洗浄ノズルによって、洗浄対象の基板の単位面積あたり供給されるオゾン量の差をより小さくするためには、（１）基板の半径方向に配設する単位洗浄ノズルの数を、中心部側から周縁部側に向かって多くなるようにする、（２）基板の半径方向に配設する単位洗浄ノズルから吐出する高濃度オゾン水の流量を、中心部側から周縁部側に向かって多くなるようにする、（３）基板の半径方向に配設する単位洗浄ノズルから吐出する高濃度オゾン水のオゾン濃度を、中心部側から周縁部側に向かって高濃度とする、（４）これらの方法を組み合わせる、等の方法をとることができる。

（１）の単位洗浄ノズルの数を、中心部側から周縁部側に向かって多くするには、例えば、洗浄ノズルを基板の半径方向に、複数区画に区分し、各区分に属する環状（中心部は円状）の各領域に、中心に１個、中心から次の同心円上に２個、その次の同心円上には３個、……というように、周縁部にいくにしたがって単位洗浄ノズルの数が多くなるようにする。このとき、環状の領域の幅を等しくすると、周縁部にいくにしたがって同心円の円周方向の間隔が広くなるので、中心部側では、環状の領域の幅を広く、周縁部側の方で狭くすることが望ましい。（２）の方法は、ノズルの間隔を変える代わりに、各単位洗浄ノズルの流量を周縁部側で多くなるようにする方法であり、例えば単位洗浄ノズルの穴径を周縁部側に向けて順次大きくすることにより実現できる。（３）の方法は、洗浄ノズルの数を周縁部側で多くする代わりに、周縁部側のオゾン濃度を高くする方法である。（４）の方法は、これらの方法を組み合わせたもので、例えば（１）のと（２）の方法を組み合わせることにより、使用する単位洗浄ノズル数（ノズルの孔数）を少なくすることができる。

オゾン水の基板の単位面積あたりの供給オゾン水量を、中心部側と周縁部側で同じくなるようにしても、半径方向に単位ノズルが重なって配置されると、周縁部において単位洗浄ノズルの半径方向に重なる領域にフォトレジストとオゾンの反応生成物が沈着するようなる。
この問題を回避するには、基板の径方向に配設する複数の単位洗浄ノズルを、基板上の流れが重ならずに、均一な水流となるよう配置することが望ましい。
洗浄ノズルを、基板の半径方向に所定の間隔で配置する際に、半径方向に一列に配置する設計とした場合、この洗浄ノズル列を、周縁部部側が回転方向に変位する開螺旋状にすると、中心部側の洗浄ノズルからの吐出水が周縁部側の洗浄ノズルからの吐出水と重ならないため、フォトレジストとオゾンの反応生成物が基板の周縁部に沈着するのを防止することができる。
以上は、回転する支持台を用いるフォトレジスト除去装置において、オゾン水の基板の周縁部側の吐出量を増加させる方法であるが、これらの方法に代えて、またはこの方法とともに周縁部側の単位洗浄ノズルから吐出するオゾン水のオゾン濃度を高くすることもできる。

本発明のさらに他の実施形態は、洗浄対象の基板を支持する支持台と、前記支持台の上方に注水口を前記支持台に向けて配設された洗浄ノズルと、前記支持台と前記洗浄ノズルを平面上で直線的に相対移動させる駆動機構と、前記洗浄ノズルに高濃度オゾン水を供給する高濃度オゾン水供給装置とを備えたフォトレジスト除去装置であって、前記洗浄ノズルは、複数の単位洗浄ノズルを、移動方向から見て、前記支持台に支持された基板を横切るように配置されてなることを特徴とする。

この方法では、移動速度を等速にすると、基板のすべての表面に対して均等に高濃度オゾン水が吐出されるので、剥離をより一層均一に行うことができる。
ただ、この方法においても、この吐出された領域から洗浄ノズルが離れていくと、高濃度オゾン水の水流がゆるやかになって、フォトレジストとオゾンの反応生成物が基板表面に沈着するおそれがある。
したがって、この実施形態においても、反応生成物の沈着を防ぐために、一列に配列された洗浄ノズルの移動方向後方に、基板の直径にわたりエアナイフを配置し、洗浄済みの領域への高濃度オゾン水の流れ込みを防ぐとともに沈着した反応生成物を除去することが望ましい。

なお、本発明においても、高濃度オゾン水の吐出された基板表面に、紫外線やエキシマレーザー光等の高エネルギー線を照射してオゾンの反応性を高めることも可能である。
さらに、一定以上のオゾン濃度が維持できる高濃度高温オゾン水製造装置から供給される高高濃度温オゾン水、たとえば、７０度以上のオゾン水を使用して、フォトレジストとの反応速度を高めることも可能である。

本発明によれば、単位体積当りのオゾン水のフォトレジストへの反応効率を高めて均一にフォトレジストを除去することができ、薬品を使用しないフォトレジスト除去を実現することができる。

本発明の一実施形態の構成を概略的に示す図である。 図１の要部を拡大して示す図である。 本発明の他の実施形態の要部を概念的に示す図である。 本発明の他の実施形態の要部を概念的に示す図である。 本発明の他の実施形態の要部を概念的に示す図である。 本発明のさらに他の実施形態の構成を概略的に示す図である。 図６の要部を概念的に示す図である。 本発明のさらに他の実施形態の構成を概略的に示す図である。

本発明に係るフォトレジスト除去装置を実施するための最良の形態を実施例に基づき図面を参照して、以下説明する。

図１および図２は、本発明の一実施形態を説明するための図である。
図１に示すように、この実施例のフォトレジスト除去装置１は、モータ２で駆動され水平面内を２０００〜６０００ｒ．ｐ．ｍで回転する支持台３と、高濃度オゾン水供給装置４と、支持アーム５に取り付けられた洗浄ノズル６を備えている。
高濃度オゾン水供給装置４は、オゾナイザーで生成されたオゾンガスを供給するオゾンガス供給管４ａからの濃度２１０ｇ／ｍ^３のオゾンガスを、超純水供給管４ｂから供給される超純水に溶解させて１４０ｐｐｍの濃度の高濃度オゾン水を調整し、この高濃度オゾン水を管路６を介して洗浄ノズル7に供給する。
洗浄ノズル７は、支持アーム５に保持される管路６の下端に、支持台３の移動方向と直交して配置されている。この洗浄ノズル７には、下方に向けて径方向に等間隔で多数の単位洗浄ノズル７ａ，７ａ，……が配設されている。符号８は高濃度オゾン水の単位洗浄ノズル７ａへ供給される高濃度オゾン水の開閉バルブ、９は排液受けである。

この実施例の装置を用いて不要のフォトレジスト（ノボラック樹脂系フォトレジスト）が残存する３００ｍｍφのシリコン基板１０に７０ｐｐｍ、７０℃の高濃度オゾン水を５Ｌ／ｍｉｎで３０秒間、３０００ｒｐｍで回転しながら吐出させたところフォトレジストは完全に除去することができた。
これに対して、基板１０の中心に配置した円筒管から高濃度オゾン水を同量吐出させるようにした従来のフォトレジスト除去装置では、３０秒間の洗浄では、基板表面の周縁部にフォトレジストの未剥離部分が残った。

図３は、実施例１の装置において、多数の単位洗浄ノズル１１ａを下方に向けて配列した洗浄ノズル１１を支持台３の回転方向に中心部側から開螺旋状に湾曲させた実施形態である。単位洗浄ノズルを回転方向に変位する開螺旋状に配列し、その回転方向後方に高圧空気を下方に向けて噴出するエアナイフ１２を、支持台３の半径方向に配設した例である。この開螺旋状の曲線は、各単位洗浄ノズル１１ａから吐出される高濃度オゾン水が、基板に接触して、径方向の遠心力と基板の回転力に由来する接線方向の力の合成力の方向に飛散する際、それぞれの単位洗浄ノズル１１ａから吐出された高濃度オゾン水の流れが重ならないような曲線とされている。
したがって、この実施例のフォトレジスト除去装置によれば、周縁部に流れる高濃度オゾン水の水流が均一になり、フォトレジストとオゾンの反応生成物が周縁部に沈着しにくくなる。
さらに、この実施例では、洗浄ノズル１１の回転方向後方に、エアナイフ１２を配置して、各単位洗浄ノズル１１ａから高濃度オゾン水が吐出する前に、基板の表面に沈着したフォトレジストとオゾンの反応生成物を高圧空気で除去するようにしたので、周縁部に残存するフォトレジストも完全に除去することができる。

図４に示したこの実施例の洗浄ノズル１３は、図１に示した実施例１の洗浄ノズルの吐出口１３ａ、中心部側Ａから周縁部側Ｂにいくにしたがって大径となるようにしたもので、これによって、基板の周縁部側での基板の単位面積あたりのオゾンとの接触量が多くなるようにしたものである。この実施例のフォトレジスト除去装置によれば、周縁部に流れる高濃度オゾン水の水流の量が多くなり、フォトレジストとオゾンの反応生成物が周縁部に沈着しにくくなる。

図５に示したこの実施例の洗浄ノズル１４は、図１に示した実施例１の支持アームに形成した単位洗浄ノズル１４ａの間隔を、中心部側Ａから周縁部側Ｂにいくにしたがって狭くなるようにしたもので、これによって、基板の周縁部側での基板の単位面積あたりのオゾンとの接触量が多くなるようにしたものである。この実施例のフォトレジスト除去装置によれば、周縁部に流れる高濃度オゾン水の水流の量が多くなり、フォトレジストとオゾンの反応生成物が周縁部に沈着しにくくなる。

図６および図７に示したこの実施例は、洗浄対象の基板１５を支持する支持台１６を直線的に前後（図６の紙面に対して垂直方向）に移動可能に構成したものである。符号１７は車輪、１８はガイドレールである。図１と共通する部分には同一符号を付してある。この実施形態では、支持台１６の移動方向と直交するように、基板１５の全幅にわたる長さの洗浄ノズル１９を配設し、この洗浄ノズル１９に下方に向けて等間隔で単位洗浄ノズル１９ａが配設されている。
この洗浄ノズル１９は、支持台１６が一方向に進行（前進）するときに、各単位洗浄ノズル１９ａから高濃度オゾン水を吐出するようにされている。
また、洗浄ノズル１９の前進方向Ｆに対して後方に、実施例１と同様のエアナイフ２０が配設されている。
この実施例では、支持台１６に不要なフォトレジストが残存するシリコン基板１５を支持させた後、支持台１６を前進（Ｆ）させつつ、単位洗浄ノズル１９ａから高濃度オゾン水を吐出し、エアナイフ２０から高圧空気を噴出させる。
この実施形態のフォトレジスト除去装置によれば、基板１３のすべての領域に同じ時間だけ単位洗浄ノズル１７ａから高濃度オゾン水が直接噴射され、かつ、単位洗浄ノズル１７ａの通過とともにエアナイフ１８の圧縮空気の噴射によって高濃度オゾン水をせき止めて洗浄後の基板表面への反応生成物の沈着を防止するので、より均一なフォトレジストの除去が可能となる。

図８に示した実施例は、実施例１の装置において、多数の単位洗浄ノズル１１ａに、中心部側から周縁部側に向けて順にオゾン濃度を高くした高濃度オゾン水を供給するようにしたものである。
図８において、符号４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，……は、図１の高濃度オゾン水供給装置４と同じ構造のものであるが、オゾンガス供給管４１ａからの濃度２１０ｇ／ｍ^３のオゾンガスと超純水供給管４１ｂの供給比率を変えることにより、オゾン濃度が中心部側から周縁部側にいくにしたがって高くなるようにされている。なお、図１と共通する符号は、図１と同一の事項を示している。
高濃度オゾン水供給装置４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，……からの高濃度オゾン水は、それぞれ中心部側の単位洗浄ノズル４２ａから，単位洗浄ノズル４２ｂ……と周縁部の単位洗浄ノズルにいくほどオゾン濃度の高い高濃度オゾン水が供給されるようになっている。
したがって、この実施例のフォトレジスト除去装置によれば、周縁部の単位洗浄ノズルがより濃度の高い高濃度オゾン水を供給されるため、基板の周縁部のオゾンの反応性が高められ、周縁部における高濃度オゾン水の反応性が改善される。

なお、本発明は上記実施形態に示される複数の構成要素を適宜に組合せたり、また実施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する等、種々の変形が可能である。

１……フォトレジスト除去装置
２……モータ
３……回転する支持台
４……高濃度オゾン水供給装置
５……支持アーム
７，１１，１３，１４，１９……洗浄ノズル
７ａ，１１ａ，１３ａ，１４ａ，１９ａ……単位洗浄ノズル
８……開閉バルブ
９……排液受け
１０……基板
１２，２０……エアナイフ

Claims (6)

1. 洗浄対象の基板を支持して回転する支持台と、前記支持台の上方に、注水口を下方に向けて配設された洗浄ノズルと、前記洗浄ノズルに高濃度オゾン水を供給する高濃度オゾン水供給装置とを備えたフォトレジスト除去装置であって、
   前記洗浄ノズルは、前記基板の半径方向に所定の間隔で配置された複数の単位洗浄ノズルからなり、
   前記各単位洗浄ノズルは、前記の基板の単位面積あたり供給されるオゾン量の差が小さくなるように、独立的に構成されていることを特徴とするフォトレジスト除去装置。
2. 前記複数の単位洗浄ノズルの吐出量は同一であり、設置される洗浄ノズルの数は、回転支持台の中心部側から周縁部側に遠ざかるにつれて多くされていることを特徴とする請求項１記載のフォトレジスト除去装置。
3. 前記複数の単位洗浄ノズルの吐出量は、回転支持台の中心部側から周縁部側に遠ざかるにつれて多くされていることを特徴とする請求項１記載のフォトレジスト除去装置。
4. 前記複数の単位洗浄ノズルから吐出される高濃度オゾン水のオゾン濃度は、回転支持台の中心部側から周縁部側に遠ざかるにつれて高濃度とされていることを特徴とする請求項１記載のフォトレジスト除去装置。
5. 前記支持台の上方に、前記基板に向けて高エネルギー線を照射する照射装置が配設されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のフォトレジスト除去装置。
6. 洗浄対象の基板を支持する支持台と、前記支持台の上方に、注水口を下方に向けて配設された洗浄ノズルと、前記支持台と前記洗浄ノズルを平面上で平行的に相対移動させる駆動機構と、前記洗浄ノズルに高濃度オゾン水を供給する高濃度オゾン水供給装置とを備えたフォトレジスト除去装置であって、
   前記洗浄ノズルは、複数の単位洗浄ノズルを、移動方向から見て、前記基板を横切るように配置されてなることを特徴とするフォトレジスト除去装置。

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