JP2011129651A - 半導体装置の製造方法、基板処理装置、および、プログラム - Google Patents

半導体装置の製造方法、基板処理装置、および、プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】ウエハを保持する保持部材等の劣化促進を抑制することを課題とする。
【解決手段】保持部材に保持されたウエハ上に６０℃以上の第１の液体を供給し、ウエハ上に形成された第１の層の一部を除去する第１除去工程（ステップＳ１）と、第１除去工程の後、ウエハを冷却する工程（ステップＳ２）と、ウエハを冷却する工程の後、保持部材に保持されたウエハ上に６０℃以上の第１の液体を供給し、第１除去工程で除去できなかった第１の層を除去する第２除去工程（ステップＳ３）と、を有する半導体装置の製造方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理装置、および、プログラムに関する。
半導体製造プロセスにおいては、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディプレイ用ガラス基板、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）用ガラス基板、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等の基板の表面に対して、レジスト塗布−エッチング−レジスト剥離の工程が繰り返される。レジスト剥離の方法は、剥離液として有機溶剤や、硫酸と過酸化水素水を混同した処理液等を使用するウェット処理と、プラズマを利用するドライ処理とに大別され、それぞれ用途に応じて使い分けられている。両者を比較すると、一般的にはウェット処理の方が経済的に有利であるため、ウェット処理が主流である。ウェット処理に関する技術としては、例えば特許文献１、特許文献２に記載されているものがある。
特許文献１には、以下の工程を有する基板処理方法が記載されている。まず、基板の表面上に硫酸と過酸化水素水とを混合して作成された処理液を供給する。その後、基板の表面上に処理液が液膜を形成して滞留した状態を維持する（パドル工程）。その後、基板の回転により、基板から処理液を振り切る（振り切り工程）。その後、基板の表面上に処理液を供給する。この技術によれば、硫酸と過酸化水素水との反応生成熱により発生する水蒸気の気泡が基板の同じ部分に接触し続け、この気泡が存在し続けた部分のレジスト除去が妨害されるのを回避することができると記載されている。
特許文献２には、基板上に形成されたソース／ドレイン拡散層を覆うようにニッケルプラチナ膜を形成した後、熱処理によりソース／ドレイン拡散層の上部とニッケルプラチナ膜を反応させ、その後、過酸化水素水を含む７１℃以上の薬液を用いてニッケルプラチナ膜の未反応部分を除去する半導体装置の製造方法が記載されている。
特開２００７−２３４８１２号公報 特開２００８−１１８０８８号公報
しかしながら、高ドーズのイオン注入後のレジスト剥離を行う場合、高ドーズのイオン注入によりレジストには硬化層ができてしまうため、剥離するのに高温かつ長時間の処理が必要となる。また、サリサイドプロセスにおいて保護膜及びＮｉ合金膜の未反応部分を選択的に除去する工程でもウェット処理による剥離が使用されており、高温かつ長時間の処理が必要となる。このように剥離する対象の種類によっては、完全に剥離するために長時間のウェット処理を連続的に行わなければならない場合がある。そして、高温かつ長時間の処理が行われると、部材、例えばウエハを保持するウエハチャックピン等の保持部材の劣化が促進されてしまう。
特許文献２に記載の技術の場合、一枚のウエハに対するウェット処理として、７１℃以上の薬液を用いたウェット処理を一度に連続的に行っている。よって、上述した、ウエハを保持する保持部材等の劣化促進という問題が発生しうる。
特許文献１に記載の技術の場合、一枚のウエハに対するウェット処理を２回に分けて行っている。しかし、各ウェット処理の間に行われる第１パドル工程および第１振り切り工程では、ウエハおよびその周辺の部材等が十分に冷却されない。かかる場合、ウエハおよびその周辺の部材等の高温状態は長時間にわたって維持されることとなる。よって、この技術においても、上述した、ウエハを保持する保持部材等の劣化促進という問題が発生しうる。
本発明によれば、保持部材に保持されたウエハ上に６０℃以上の第１の液体を供給し、前記ウエハ上に形成された第１の層の一部を除去する第１除去工程と、前記第１除去工程の後、前記ウエハを冷却する工程と、前記ウエハを冷却する工程の後、前記保持部材に保持された前記ウエハ上に６０℃以上の前記第１の液体を供給し、前記第１除去工程で除去できなかった前記第１の層を除去する第２除去工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
また、ウエハを保持するための保持部材と、前記保持部材を回転させるモータと、前記ウエハ上に液体を供給する供給部と、前記供給部から供給される液体の種類および供給時間を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、第１の液体を前記ウエハ上に所定時間供給した後、第２の液体を前記ウエハ上に所定時間供給し、その後、前記第１の液体を前記ウエハ上に所定時間供給するよう制御する基板処理装置が提供される。
また、保持部材に保持されたウエハ上に６０℃以上の第１の液体を供給し、前記ウエハ上に形成された第１の層の一部を除去する第１除去ステップと、前記第１除去ステップの後、前記ウエハを冷却するステップと、前記ウエハを冷却するステップの後、前記保持部材に保持された前記ウエハ上に６０℃以上の第１の液体を供給し、前記第１除去ステップで除去できなかった前記第１の層を除去する第２除去ステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。
本発明では、保持部材に保持されたウエハ上に６０℃以上の第１の液体を供給し、このウエハ上に形成された第１の層を除去する工程を、２回以上に分けて行う。そして、２回以上に分けられた各回の第１の液体を供給する工程の後には、第１の液体の供給により加熱されたウエハを冷却する工程を有する。
このような処理によれば、ウエハおよびウエハを保持する保持部材が加熱による高温状態に連続的にさらされる時間を短くすることができる。
また、第１の液体の温度次第では、第１の液体を供給し続ける間、ウエハの温度は上昇し続けることとなる。これに対し、本発明の場合、ウエハ上に第１の液体を連続的に供給し続ける時間を短くすることができるので、加熱によるウエハの最高到達温度を低減することが可能となる。かかる場合、ウエハを保持する保持部材の最高到達温度を低減することも可能となる。その結果、高温状態にさらされることに起因する保持部材の劣化の促進や、長時間にわたって高温状態に連続的にさらされることに起因する保持部材の劣化の促進を抑制することが可能となる。
本発明によれば、ウエハを保持する保持部材等の劣化促進を抑制することが可能となる。
本実施形態の基板処理装置の一例を模式的に示した構造図である。 本実施形態の半導体装置の製造方法の一例を示す工程図である。 本実施形態の半導体装置の製造方法の一例を示す工程図である。 ＳＰＭ液の温度と本実施形態の保持部材の劣化促進との関係を示す図である。 ＳＰＭ液供給処理、リンス処理時のウエハの温度変化を示す図である。 ＳＰＭ液供給処理を連続的に行う時間と、本実施形態の保持部材の劣化促進との関係を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
なお、各実施形態の基板処理装置を構成する各部は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされたプログラム（あらかじめ装置を出荷する段階からメモリ内に格納されているプログラムのほか、ＣＤ等の記憶媒体やインターネット上のサーバ等からダウンロードされたプログラムも含む）、そのプログラムを格納するハードディスク等の記憶ユニット、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。
図１は、本実施形態の基板処理装置の一例を模式的に示した構成図である。図に示すように、本実施形態の基板処理装置１００は、ウエハ３を１枚ずつ処理する枚葉式の装置であり、保持部材４と、モータ２と、供給部１６と、制御部１と、を有する。
保持部材４は、ウエハ３を保持するよう構成される。保持部材４としては、例えば、図１に示すように、ウエハ３の側面部分に対して力を加えることでウエハ３を挟み込むように保持するウエハチャックピンであってもよい。保持部材４は、例えば、四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、四フッ化エチレン・バーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂、ポリエーテル−エーテルケトン樹脂、フッ化ビリデン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂からなる群の中のいずれか一つを用いて形成することができる。
モータ２は、保持部材４を回転させるよう構成される。具体的には、モータ２は、ウエハ３を保持した保持部材４を回転させる。
供給部１６は、保持部材４に保持されたウエハ３上に液体を供給するよう構成されている。供給部１６は、第１ノズル５と、第１供給部７と、第１貯留部１１と、第２貯留部１４と、を有してもよい。さらに、供給部１６は、第２ノズル６を有してもよい。その他、液体を加熱するためのヒーター９、１２、および、液体の流れを制御するバルブ８、１０、１３、および、第２ノズル６に液体を供給する第３貯留部１５を有してもよい。
第１ノズル５は、保持部材４に保持されたウエハ３上に、第１の液体または第２の液体を供給するよう構成されている。第１ノズル５は揺動させることができるようになっていてもよい。
第１供給部７は、第１ノズル５に第１の液体または第２の液体を供給するよう構成されている。そして、第１ノズル５は、第１供給部７から供給された液体を、ウエハ３上に供給する。第１供給部７は、例えばミキシングバルブで構成されてもよいし、または、所定量の液体を保持可能なタンクとして構成されてもよい。
第１貯留部１１は、第１供給部７に第３の液体、例えば硫酸を供給するよう構成されている。また、第２貯留部１４は、第１供給部７に第４の液体、例えば過酸化水素水を供給するよう構成されている。
すなわち、第１供給部７から第１ノズル５に供給される液体としては、第３の液体（例：硫酸）、第４の液体（例：過酸化水素水）、第３の液体と第４の液体とを混合することで得られる液体が考えられる。第３の液体と第４の液体の組合せとしては、第３の液体として硫酸を、第４の液体として過酸化水素水を選択する組合せのほか、第３の液体として塩酸を、第４の液体として過酸化水素水を選択する組合せであってもよい。
ここで、第１供給部７から第１ノズル５に供給される第１の液体としては、第３の液体と第４の液体とを混合することで得られる液体とすることができる。例えば第３の液体として硫酸を、第４の液体として過酸化水素水を使用した場合、硫酸と過酸化水素水との反応により生成されるカロ酸（Ｈ２ＳＯ５）を多量に含むＳＰＭ（Ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ−Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｐｅｒｏｘｉｄｅ Ｍｉｘｔｕｒｅ）液とすることができる。その他の第１の液体の例としては、第３の液体として塩酸を、第４の液体として過酸化水素水を使用した場合、これらを混合することで得られるＨＰＭ（Ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃ ａｃｉｄ−Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｐｅｒｏｘｉｄｅ Ｍｉｘｔｕｒｅ）液等であってもよい。第１供給部７から第１ノズル５に供給される第２の液体としては、例えば第４の液体（例：過酸化水素水）とすることができる。
第２ノズル６は、保持部材４に保持されたウエハ３上に、第２の液体を供給するよう構成されている。第２ノズル６が供給する第２の液体としては、例えば純水、３０℃以上９５℃以下の温水、二酸化炭素を添加したＣＯ２水等であってもよい。第２ノズル６は、揺動させることができるようになっていてもよい。
制御部１は、第１の液体を第１のウエハ３上に所定時間（任意の設計事項）供給した後、第２の液体を第１のウエハ３上に所定時間（任意の設計事項）供給し、その後再び、第１の液体を第１のウエハ３上に所定時間（任意の設計事項）供給するよう供給部１６を制御する。すなわち、制御部１は、一枚のウエハ３に対して上記処理を行うよう供給部１６を制御する。
上述の通り、第１の液体は、第１ノズル５から供給される。一方、第２の液体は、第１ノズル５または第２ノズル６から供給される。以下、制御部１の上記制御の具体例について説明する。
例えば、制御部１は、まず、第１貯留部１１および第２貯留部１４から第１供給部７に液体（第３の液体（例：硫酸）および第４の液体（例：過酸化水素水））を供給し、この第１供給部７から供給される液体（第１の液体（例：ＳＰＭ液））を、保持部材４に保持されたウエハ３上に所定時間供給する。その後、制御部１は、第２貯留部１４から第１供給部７への液体（第４の液体（例：過酸化水素水））の供給は継続したまま、第１貯留部１１から第１供給部７への液体（第３の液体（例：硫酸））の供給を停止し、引き続き、この第１供給部７から供給される液体（第４の液体（例：過酸化水素水））を、保持部材４に保持されたウエハ３上に所定時間供給する。すなわち、本例の場合、制御部１は、第２の液体として、第１ノズル５から供給される第４の液体（例：過酸化水素水）をウエハ３上に供給する。その後、制御部１は、第１貯留部１１から第１供給部７への液体（第３の液体（例：硫酸））の供給を再開し、引き続き、この第１供給部７から供給される液体（第１の液体（例：ＳＰＭ液））を、保持部材４に保持されたウエハ３上に所定時間供給するよう制御する。
その他の例としては、制御部１は、まず、第１ノズル５から第１の液体（例：ＳＰＭ液）をウエハ３上に所定時間供給後、第１ノズル５からの第１の液体（例：ＳＰＭ液）の供給を停止する。その後、制御部１は、第２ノズル６から第２の液体（例：純水）をウエハ３上に所定時間供給し、その後、第２ノズル６からの第２の液体（例：純水）の供給を停止する。すなわち、本例の場合、制御部１は、第２の液体として、第２ノズル６から供給される液体（例：純水）をウエハ３上に供給する。その後、制御部１は、再び、第１ノズル５から第１の液体（例：ＳＰＭ液）をウエハ３上に所定時間供給するよう制御する。
上述のような制御部１の制御を実現するための具体的手段としては特段制限されないが、例えば、第１ノズル５および第２ノズル６の開閉を、電気信号により制御可能に構成しておく。また、第１貯留部１１と第１供給部７をつなぐ流路、および、第２貯留部１４と第１供給部７をつなぐ流路に、電気信号により開閉を制御可能なバルブ８、１０、１３を備えておく。そして、制御部１は、これらのノズルおよびバルブの開閉を制御することで、上述の制御を実現してもよい。
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。
本実施形態の半導体装置の製造方法は、保持部材に保持されたウエハ上に６０℃以上の第１の液体を供給し、前記ウエハ上に形成された第１の層の一部を除去する第１除去工程と、前記第１除去工程の後、前記ウエハを冷却する工程と、前記ウエハを冷却する工程の後、前記保持部材に保持された前記ウエハ上に６０℃以上の前記第１の液体を供給し、前記第１除去工程で除去できなかった前記第１の層を除去する第２除去工程と、を有する。
第１の液体は、ＳＰＭ液、ＨＰＭ液等が該当する。第１の層としては、レジスト層等が考えられる。ウエハを冷却する工程は、第１除去工程後のウエハより低温の過酸化水素水、純水、３０℃以上９５℃以下の温水、二酸化炭素を添加したＣＯ２水等を、ウエハ上に供給する工程であってもよい。このウエハを冷却する工程は、第１除去工程の後、直ちに行われてもよい。保持部材は、上記本実施形態の基板処理装置１００の保持部材４とすることができる。なお、以下の各工程の説明で出てくる所定時間は、任意の設計事項である。
なお、本実施形態の半導体装置の製造方法は、例えば、上述した本実施形態の基板処理装置１００を利用して実現することができる。具体的には、保持部材に保持されたウエハ上に６０℃以上の第１の液体を供給し、前記ウエハ上に形成された第１の層の一部を除去する第１除去ステップと、前記第１除去ステップの後、前記ウエハを冷却するステップと、前記ウエハを冷却するステップの後、前記保持部材に保持された前記ウエハ上に６０℃以上の第１の液体を供給し、前記第１除去ステップで除去できなかった前記第１の層を除去する第２除去ステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムを基板処理装置１００にインストールし、上記処理を基板処理装置１００に実行させることで実現することができる。なお、本実施形態の半導体装置の製造方法は、本実施形態の基板処理装置１００以外の装置を利用して実現することもできる。
以下、本実施形態の半導体装置の製造方法の一例について具体的に説明する。図２は、本実施形態の半導体装置の製造方法の一例におけるウェット処理の工程図である。
前提として、図１に示す第１貯留部１１には、所定温度（例：８０℃以上）に温度調節された硫酸が貯められているとする。また、第２貯留部１４には、室温（約２５℃）程度の液温の過酸化水素水が貯められているとする。そして、バルブ８、１０、１３が開かれると、硫酸および過酸化水素水が第１供給部７に流入し、それらが第１供給部７から第１ノズル５に向けて供給される。なお、硫酸および過酸化水素水は、第１供給部７から第１ノズル５まで流通する途中、十分に攪拌される。この攪拌によって、硫酸と過酸化水素水とが十分に反応し、多量のカロ酸（Ｈ２ＳＯ５）を含むＳＰＭ液が生成される。そして、そのＳＰＭ液が、第１ノズル５を介して、保持部材４に保持されたウエハ３の表面に向けて吐出される。ＳＰＭ液は、硫酸と過酸化水素水との反応時に生じる反応熱により、硫酸の液温以上に昇温し、ウエハ３の表面上では約１５０〜１６０℃に達する。
次に、処理の流れを説明する。まず、搬送ロボット（図示せず）により、基板処理装置１００にウエハ３が搬入されてきて、そのウエハ３が保持部材４に受け渡される。このウエハ３の表面には、剥離対象のレジスト層が形成されている。保持部材４にウエハ３が保持されると、モータ２が駆動されて、保持部材４の回転、すなわちウエハ３の回転が開始される。ウエハ３の回転速度は、例えば、１０００ｒｐｍまで上げられ、その１０００ｒｐｍに維持される。また、第１ノズル５を駆動させる機構（図示せず）が駆動されて、保持部材４に保持されたウエハ３の上方に第１ノズル５が配置される。そして、バルブ８およびバルブ１３が開かれて、第１ノズル５から回転状態のウエハ３の表面にＳＰＭ液が供給される（ステップＳ１）。
このとき、第１ノズル５がウエハ３の上方で停止されて、第１ノズル５からウエハ３の表面の中央部（回転中心付近）にＳＰＭ液が供給されてもよい。この場合、ウエハ３の表面の中央部に供給されたＳＰＭ液は、ウエハ３の回転による遠心力を受けて、ウエハ３の表面上を周縁に向けて流れ、ウエハ３の表面の全域に行き渡る。そして、ＳＰＭ液に含まれるカロ酸の強酸化力によって、ウエハ３の表面に形成されているレジストが剥離され、ＳＰＭ液の流れにより、その剥離されたレジストがウエハ３の表面外に押し流されて除去される。
ステップＳ１を行う所定時間は、剥離対象のレジスト層を完全に剥離しない程度の時間に定められる。例えば、剥離対象のレジスト層を完全に剥離するのに要する時間の２分の１であってもよい。より具体的には、剥離対象のレジスト層を完全に剥離するのに１２０秒要する場合、ウエハ３を回転させながらＳＰＭ液をウエハ３上に供給するステップＳ１は６０秒であってもよい。その他、剥離対象のレジスト層を完全に剥離するのに要する時間の３分の１であってもよいし、４分の１であってもよいし、その他であってもよい。
ＳＰＭ液の供給開始後、所定時間（例：６０秒間）が経過すると、バルブ８が閉じられ、バルブ１３のみが開いた状態となる。これになり、第１ノズル５から過酸化水素水のみが供給される（ステップＳ２）。なお、ＳＰＭ液の供給開始後、所定時間（例：６０秒間）経過した時点におけるウエハ３の表面は、約１５０〜１６０℃に達する。よって、ステップＳ２において過酸化水素水（約２５℃）をウエハ３上に供給すると、ウエハ３の表面が冷却される。なお、ステップＳ２における過酸化水素水の供給は、ウエハ３上の未反応の硫酸と過酸化水素水を反応させる作用もある。
ステップＳ２を行う所定時間は、任意の設計事項であるが、例えば７秒以上であってもよい。これより短い時間の場合、ウエハ３の表面を十分に冷却できなくなる恐れがある。また、ステップＳ２を行う所定時間は、例えば１２秒以下であってもよい。これより長い時間の場合、ウエハ３の表面を十分に冷却できる点では望ましいが、処理時間が長くなり処理効率が落ちたり、過酸化水素水を無駄に使用してしまうため費用負担が大きくなったりする点で好ましくない。すなわち、ステップＳ２を行う所定時間は、７秒以上１２秒以下であってもよい。
その後、バルブ８が再び開かれて、第１ノズル５から回転状態のウエハ３の表面にＳＰＭ液が供給される（ステップＳ３）。このとき、第１ノズル５がウエハ３の上方で停止されて、第１ノズル５からウエハ３の表面の中央部（回転中心付近）にＳＰＭ液が供給されてもよい。この場合、ウエハ３の表面の中央部に供給されたＳＰＭ液は、ウエハ３の回転による遠心力を受けて、ウエハ３の表面上を周縁に向けて流れ、ウエハ３の表面の全域に行き渡る。そして、ＳＰＭ液に含まれるカロ酸の強酸化力によって、ウエハ３の表面に形成されているレジストが剥離され、ＳＰＭ液の流れにより、その剥離されたレジストがウエハ３の表面外に押し流されて除去される。
ステップＳ３を行う所定時間は、例えば、ステップＳ１を行う所定時間と合計すると、剥離対象のレジスト層を完全に剥離するのに要する時間を満たすような時間に定められてもよい。例えば、剥離対象のレジスト層を完全に剥離するのに１２０秒要する場合であって、ステップＳ１を６０秒間行った場合、ステップＳ３では、６０秒間、ウエハ３を回転させながらＳＰＭ液をウエハ３上に供給してもよい。かかる場合、本実施形態の半導体装置の製造方法は、ステップＳ１とステップＳ３により、ウエハ３上に形成された剥離対象のレジスト層を完全に剥離することとなる。
なお、本実施形態の半導体装置の製造方法は、ステップＳ３の後、ステップＳ２およびステップＳ３をセットとして、このセットを所定セット数繰り返すよう構成されてもよい。すなわち、ウエハ３上にＳＰＭ液を供給する処理を、３回以上に分けて行うよう構成されてもよい。ＳＰＭ液を供給する処理を３回以上に分けた場合であっても、ＳＰＭ液を供給する各処理の後には、過酸化水素水により冷却される処理が行なわれることとなる。
ステップＳ３以降の処理としては、例えば、バルブ８が閉じられ、バルブ１３のみが開いた状態となる。これにより、第１ノズル５から過酸化水素水のみが供給される（ステップＳ４）。この処理により、ウエハ３の表面が冷却される。なお、ステップＳ４における過酸化水素水の供給は、ウエハ３上の未反応の硫酸と過酸化水素水を反応させる作用もある。
ステップＳ４を行う所定時間は、任意の設計事項であるが、例えば７秒以上１２秒以下の間であってもよい。このようにする理由は、ステップＳ２と同様である。
その後、第１ノズル５が閉じられ、過酸化水素水の供給が停止されると、第１ノズル５がウエハ３の上方から外れた位置に退避される。そして、第２ノズル６からウエハ３の表面の中央に向けて純水が供給される。ウエハ３の表面上に供給された純水は、ウエハ３の回転による遠心力を受けて、ウエハ３の表面上を中央から周縁に向けて流れる。これにより、ウエハ３の表面の全域に純水が速やかに行き渡り、ウエハ３の表面に付着しているＳＰＭ液、過酸化水素水等が純水により洗い流される（リンス処理：ステップＳ５）。ステップＳ５を行う時間は任意の設計事項である。
純水の供給開始後、例えば６０秒間が経過すると、ウエハ３の回転速度が所定のスピンドライ回転速度（１０００以上３０００ｒｐｍ以下の範囲、例えば３０００ｒｐｍ）に上げられて、純水を遠心力で振り切るためのスピンドライ処理が行われる（乾燥処理：ステップＳ６）。このスピンドライ処理は、例えば１０秒以上６０秒以下の間で、例えば３０秒間にわたって続けられる。スピンドライ処理後は、モータ２が停止されて、ウエハ３が静止した後、搬送ロボット（図示せず）によって、基板処理装置１００から処理済みのウエハ３が搬出される。
ここで、上記半導体装置の製造方法の例では、ステップＳ２において、第２の液体として第１ノズル５から過酸化水素水をウエハ３上に供給したが、その他の処理とすることも可能である。その他の例としては、図３のウェット処理の工程図に示すように、ステップＳ２において、第２の液体として第２ノズル６から純水を供給（リンス）することもできる。この純水は、室温（約２５℃）程度の液温に保たれていてもよい。
しかし、上記半導体装置の製造方法の例のように第２の液体として第１ノズル５から過酸化水素水をウエハ３上に供給する処理の場合、供給する液体を第１の液体から第２の液体に切り替える際の第１ノズル５および第２ノズル６の移動や、ノズルの開閉の制御等の時間を短縮することができ、結果、処理効率を向上させることができるので望ましい。
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法による作用効果について、以下の試験結果を踏まえて説明する。
＜＜試験１：ウエハ上に供給される液体の温度と、ウエハを保持する保持部材の耐久性との関係＞＞
＜サンプル＞
材料Ａ、材料Ｂ、材料Ｃのそれぞれを用いて形成された３種類のウエハチャックピンを用意した。材料Ａは四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂、材料Ｂは三フッ化塩化エチレン樹脂、材料Ｃは四フッ化エチレン・バーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂である。
＜試験方法＞
６０℃、８０℃、１００℃、１４０℃、１６０℃のＳＰＭ液それぞれを用いて、ＳＰＭ液６０秒処理後に純水リンス３０秒、乾燥２０秒を１セットとし、これを合計５０００セット行った後に、荷重測定器を用いて荷重の測定を実施した。
＜考察＞
図４に、試験結果を示す。図に示すように、材料Ａ、材料Ｂ、材料Ｃいずれを用いたウエハチャックピンにおいても、ＳＰＭ液の温度が６０℃を超えると、耐久性が落ちることがわかる。また、材料Ａ、材料Ｂ、材料Ｃいずれを用いた場合でも、ＳＰＭ液の温度が高いほど、ウエハチャックピンの耐久性が落ちることがわかる。すなわち、６０℃以上のＳＰＭ液を用いたウェット処理を行うことで、ウエハチャックピンの劣化が促進することがわかる。
なお、本発明者は、ポリエーテル−エーテルケトン樹脂、フッ化ビリデン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂のいずれか一つの樹脂を用いて形成されたウエハチャックピンにおいても、同様の結果が得られることを確認した。
＜＜試験２：ウェット処理におけるウエハ上に保持されたウエハの温度変化、および、ウエハ上に連続的に液体を供給する時間の違いによる保持部材の耐久性・レジスト層の剥離性の違い＞＞
＜サンプル＞
・ 保持部材：四フッ化エチレン・バーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂を用いて形成されたウエハチャックピンを用意した。
・ ウエハ：シリコン基板上に、剥離対象の層としてレジストを形成した。その後、このレジストに所定の開口を設け、これをマスクとしてシリコン基板中にイオン注入を行った。イオン種はＡｓとし、注入濃度は１×１０１５ｃｍ−２とした。レジストは、ＫｒＦ用レジストを用いた。
＜ウェット処理＞
ＳＰＭ液および温水を用い、上記保持部材に保持された上記ウエハに対し、ウエハ上に形成されたレジストを剥離するウェット処理を行った。処理条件は以下のようにした。
・ ＳＰＭ組成：硫酸９６ｗｔ％、過酸化水素水３１ｗｔ％を容量比２：１で混合
・ ウエハ表面に吐出するＳＰＭ量：０．９Ｌ／ｍｉｎ
・ 硫酸加熱温度：９５℃
・ ＳＰＭの温度：１２０〜２２０℃
＜試験２−１＞
ウエハチャックピンに保持されたウエハのウェット処理における温度変化を測定した。具体的には、上記処理条件のもとでウエハ上にＳＰＭ液を約６０秒間供給（ＳＰＭ液供給処理）した後、ウエハ上に約２５℃に温度調節された純水を約１０秒間供給（リンス処理）し、この間のウエハ上の温度変化を測定した。温度変化の測定は、ウエハの略中心における温度を、赤外線放射温度計で測定した。
＜試験２−１の考察＞
図５にＳＰＭ液供給処理、リンス処理時のウエハの温度変化を示す。ＳＰＭ液の供給を開始後、最初の約１０秒間でウエハの温度は大きく上昇する。そして、その後の約５０秒間は、少しずつ温度が上昇していく傾向である。そして、その後の約７〜１０秒間のリンス処理により、ウエハの温度は４０〜５０℃程度まで大きく下がる。なお、リンス処理の代わりに、ウエハ上に約２５℃に温度調節された過酸化水素水を供給した場合も、同様の結果が得られることを確認した。
すなわち、ＳＰＭ液供給処理により約１６０℃まで温度が上昇したウエハは、約２５℃に温度調節された純水または過酸化水素水を７〜１０秒間ウエハ上に供給することで、十分に冷却できることがわかる。
なお、本発明者は、四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、ポリエーテル−エーテルケトン樹脂、フッ化ビリデン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂のいずれか一つの樹脂を用いて形成されたウエハチャックピンにウエハを保持させた場合においても、同様の結果が得られることを確認した。
＜試験２−２＞
ウエハ上に連続的にＳＰＭ液を供給する時間と、ウエハを保持するウエハチャックピンの耐久性との関係を測定した。具体的には、上記処理条件のもとで、１つのサンプル（ウエハチャックピン）には、ウエハ上にＳＰＭ液を連続的に１２０秒間供給するウェット処理を５０００回行った。他のサンプル（ウエハチャックピン）には、ウエハ上にＳＰＭ液を連続的に６０秒間供給するウェット処理を１００００回行った。なお、各ＳＰＭ液供給処理の後には、約２５℃に温度調節された過酸化水素水をウエハ上に供給する冷却処理を約７秒行った。
その後、各ウエハチャックピンの耐久性の測定を行った。耐久性の測定は、上記と同様の荷重の測定方法を用い、新品のウエハチャックピンの荷重を１とした比率により算出した。
＜試験２−２の考察＞
図６に、ウエハ上に連続的にＳＰＭ液を供給する時間と、ウエハを保持するウエハチャックピンの耐久性との関係を示す。図に示すように、ＳＰＭ液を用いたウェット処理を繰り返し行うことにより、ウエハチャックピンの耐久性が落ちることがわかる。また、ウエハ上にＳＰＭ液を連続的に供給する時間が短い方が、ウエハチャックピンの耐久性が落ちにくいことがわかる。
すなわち、一枚のウエハに対するＳＰＭ液供給処理を連続的に行うよりも、本実施形態のように、複数回に分け、各ＳＰＭ液供給処理の後に、冷却処理を行った方が、ウエハチャックピン等のウエハ保持部材の劣化促進を抑制できることがわかる。
なお、本発明者は、四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、ポリエーテル−エーテルケトン樹脂、フッ化ビリデン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂のいずれか一つの樹脂を用いて形成されたウエハチャックピンにウエハを保持させた場合においても、同様の結果が得られることを確認した。
＜試験２−３＞
一つのウエハに対するＳＰＭ液供給処理を複数回に分けて行った場合のレジストの剥離性試験を行った。具体的には、上記処理条件のもとで、１つのウエハに対し、１２０秒間のＳＰＭ液供給処理を２回に分けて行った。すなわち、１つのウエハに対し、６０秒間のＳＰＭ液供給処理を２回行った。各ＳＰＭ液供給処理の後には、約２５℃に温度調節された過酸化水素水をウエハ上に供給する冷却処理を所定時間行った。その後、処理されたウエハについて、ウエハ欠陥検査装置を用いてウエハ表面に付着したパーティクル数の測定を行った。
結果を表１の実施例１に示す。表１には、処理内容および各処理の処理時間を合わせて示してある。この表では、左方に記載の処理から右方に向かって順に処理が行われることを意味する。処理時間の記載がない処理は行われないことを意味する。表中の剥離性の評価は、以下に示すように２段階とした。
○：パーティクルがほとんど発生しない。
△：目視ではレジストは剥離されているが、パーティクル検査装置では剥離残りが見られる。
Figure 2011129651
なお、表１には、１つのウエハに対し、６０秒間のＳＰＭ液供給処理を１回行った場合の結果を比較例１として示してある。また、特許文献１に記載の技術に基づいたウェット処理を行った場合の結果を比較例２として示してある。
また、１つのウエハに対し、６０秒間のＳＰＭ液供給処理を２回行い、１回目のＳＰＭ液供給処理の後に、約２５℃に温度調節された純水を用いた冷却処理（リンス）行った場合の結果を、実施例２として示してある。
＜試験２−３の考察＞
表１に示すように、６０秒間のＳＰＭ液供給理（比較例１）では、十分な剥離性が得られなかったが、６０秒間のＳＰＭ液供給処理を２回行った実施例１、２では、十分な剥離性が得られた。なお、比較例１の処理を２回繰り返した場合、十分な剥離性が得られることを確認した。ここで、比較例２においても６０秒間のＳＰＭ液供給処理を２回行っているが、十分な剥離性が得られなかった。これは、比較例２では、ＳＰＭ供給処理後に過酸化水素水を供給する処理（過水処理）を行っていないため、振り切り処理や純水を用いたリンス処理ではウエハ表面から硫酸を十分に除去しきれず、ウエハ表面に残留した硫酸によりパーティクルが発生したためと考えられる。
また、表１から、実施例１、２は、比較例２に比べて十分な剥離性を発揮するにも関わらず、合計処理時間が１５〜２０秒程度短く済むことがわかる。なお、比較例１の処理は、処理を２回繰り返すことで実施例１、２と同等の剥離性を発揮するが、かかる場合の処理時間は２６０秒となり、実施例１、２に比べて、多くの時間を要する。
すなわち、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、効率的に、十分な剥離性を発揮したウェット処理を実現することができる。
以上の試験１、２より、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、レジスト層等の剥離対象の層を十分に除去し、かつ、ウエハを保持する保持部材の劣化促進を抑制することが可能となることがわかる。
１ 制御部
２ モータ
３ ウエハ
４ 保持部材
５ 第１ノズル
６ 第２ノズル
７ 第１供給部
８、１０、１３ バルブ
９、１２ ヒーター
１１ 第１貯留部
１４ 第２貯留部
１５ 第３貯留部
１６ 供給部
１００ 基板処理装置

Claims (14)

  1. 保持部材に保持されたウエハ上に６０℃以上の第１の液体を供給し、前記ウエハ上に形成された第１の層の一部を除去する第１除去工程と、
    前記第１除去工程の後、前記ウエハを冷却する工程と、
    前記ウエハを冷却する工程の後、前記保持部材に保持された前記ウエハ上に６０℃以上の前記第１の液体を供給し、前記第１除去工程で除去できなかった前記第１の層を除去する第２除去工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  2. 請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第１の液体は、ＳＰＭ液である半導体装置の製造方法。
  3. 請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第１の層はレジスト層である半導体装置の製造方法。
  4. 請求項１から３のいずれか一に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記ウエハを冷却する工程は、前記第１除去工程後の前記ウエハより低温の過酸化水素水または純水を、前記ウエハ上に供給する工程である半導体装置の製造方法。
  5. 請求項１から４のいずれか一に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記保持部材は、
    四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、四フッ化エチレン・バーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂、ポリエーテル−エーテルケトン樹脂、フッ化ビリデン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂からなる群の中のいずれか一つの樹脂で形成されている半導体装置の製造方法。
  6. 請求項１から５のいずれか一に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記ウエハを冷却する工程は、前記第１除去工程の後、直ちに行われる半導体装置の製造方法。
  7. 請求項６に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第１除去工程は、
    硫酸を貯留する第１貯留部、および、過酸化水素水を貯留する第２貯留部から供給された硫酸および過酸化水素水を混合した溶液をウエハ上に供給する工程であり、
    前記ウエハを冷却する工程は、
    前記第１除去工程に引き続き行われ、前記第１貯留部からの硫酸の供給を停止し、前記第２貯留部から供給される過酸化水素水のみを前記ウエハ上に供給する工程である半導体装置の製造方法。
  8. ウエハを保持するための保持部材と、
    前記保持部材を回転させるモータと、
    前記ウエハ上に液体を供給する供給部と、
    前記供給部から供給される液体の種類および供給時間を制御する制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、
    第１の液体を前記ウエハ上に所定時間供給した後、第２の液体を前記ウエハ上に所定時間供給し、その後、前記第１の液体を前記ウエハ上に所定時間供給するよう制御する基板処理装置。
  9. 請求項８に記載の基板処理装置において、
    前記供給部は、
    前記保持部材に保持されたウエハ上に前記第１の液体または前記第２の液体を供給する第１ノズルと、
    前記第１ノズルに前記第１の液体または前記第２の液体を供給する第１供給部と、
    前記第１供給部に第３の液体を供給する第１貯留部、および、前記第１供給部に第４の液体を供給する第２貯留部と、
    を有し、
    前記制御部は、
    前記第１貯留部および前記第２貯留部から前記第１供給部に液体を供給し、この第１供給部から供給される前記液体を前記第１の液体として前記第１ノズルから前記ウエハ上に所定時間供給した後、前記第１貯留部から前記第１供給部への前記第３の液体の供給を停止し、引き続き、この第１供給部から供給される前記第４の液体を前記第２の液体として前記第１ノズルから前記ウエハ上に所定時間供給し、その後、前記第１貯留部から前記第１供給部への前記第３の液体の供給を再開し、引き続き、この第１供給部から供給される液体を前記第１の液体として前記第１ノズルから前記ウエハ上に所定時間供給するよう制御する基板処理装置。
  10. 請求項９に記載の基板処理装置において、
    前記第３の液体は硫酸であり、前記第４の液体は過酸化水素水である基板処理装置。
  11. 請求項８に記載の基板処理装置において、
    前記供給部は、
    前記保持部材に保持されたウエハ上に前記第１の液体を供給する第１ノズルと、
    前記保持部材に保持されたウエハ上に前記第２の液体を供給する第２ノズルと、
    を有し、
    前記制御部は、
    前記第１ノズルから前記第１の液体を前記ウエハ上に所定時間供給した後、前記第１ノズルからの前記第１の液体の供給を停止し、その後、前記第２ノズルから前記第２の液体を所定時間供給し、その後、前記第２ノズルからの前記第２の液体の供給を停止し、前記第１ノズルから前記第１の液体を前記ウエハ上に所定時間供給するよう制御する基板処理装置。
  12. 請求項１１に記載の基板処理装置において、
    前記第１の液体はＳＰＭ液であり、前記第２の液体は純水である基板処理装置。
  13. 請求項８から１２のいずれか一に記載の基板処理装置において、
    前記保持部材は、
    四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、四フッ化エチレン・バーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂、ポリエーテル−エーテルケトン樹脂、フッ化ビリデン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂からなる群の中のいずれか一つの樹脂で形成されている基板処理装置。
  14. 保持部材に保持されたウエハ上に６０℃以上の第１の液体を供給し、前記ウエハ上に形成された第１の層の一部を除去する第１除去ステップと、
    前記第１除去ステップの後、前記ウエハを冷却するステップと、
    前記ウエハを冷却するステップの後、前記保持部材に保持された前記ウエハ上に６０℃以上の第１の液体を供給し、前記第１除去ステップで除去できなかった前記第１の層を除去する第２除去ステップと、
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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