JP2012169474A - 基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】配線パターンへのダメージを抑えつつ、硬化層が形成されたレジスト膜を除去することが可能な基板処理装置等を提供する。
【解決手段】硬化層を有するレジスト膜からなるマスクがその表面に形成された基板Ｗを処理する基板処理装置２において、基板保持部２３は基板Ｗを裏面側から保持し、押圧部３１には、この基板保持部２３に保持された基板Ｗの硬化層を突き刺して損傷させるための多数の突起が設けられており、移動機構３４、３４１は、基板Ｗの表面に対して前記突起を押し付けて硬化層に突き刺す押圧位置と、基板Ｗから退避させた退避位置との間で前記押圧部３１を移動させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、イオン注入などにより硬化したレジスト膜を除去する技術に関する。

シリコンなどの半導体ウエハ（以下、ウエハという）にホウ素やリンなどの不純物を注入するイオン注入においては、レジスト膜などのマスクを形成することによりイオン注入を行う領域とイオン注入を行わない領域とを分けている。このときレジスト膜にイオンが衝突すると、レジスト膜を形成する分子から水素などが抜けて炭化することなどにより、その表面に硬化層が形成される。

これらレジスト膜やその硬化層は、イオン注入処理の後、ＳＰＭ液（Sulfuric acid-hydrogen Peroxide Mixture；濃硫酸と過酸化水素水の混合液）などにより溶解されウエハから除去されるが、ソース-ドレイン間の電気抵抗を下げることなどを目的として、注入されるイオン量の高濃度化が進んでいる。この結果、レジスト膜においても炭化が進行した硬い硬化層が形成されてしまい、従来のＳＰＭ液では除去することが困難となっている。

このような除去しにくい硬化層が形成されたレジスト膜は、例えば１２０〜２００℃に加熱して活性を高めたＳＰＭ液を用いて除去していたが、例えば２０ｎｍといった微細なパターンが形成されたウエハでは、パターン倒れや基板表面に露出しているシリコンや窒化シリコンなどがエッチングされてしまうフィルムロスを引き起こすため、高温のＳＰＭを使用することは好ましくない。

例えば特許文献１には、イオン注入を行って硬化層が形成されたレジストパターンの上から、保護用のレジスト膜を塗布してベーク処理を行い、この保護レジストを固化してからＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）により硬化層を除去する技術が記載されている。しかしながら、当該手法では、レジスト膜の塗布装置、ベーク処理装置及びＣＭＰ装置と、これらの装置間でウエハを搬送する搬送機構など、硬化層を除去するのに多種の装置が必要となってしまい、処理コストが大きく上昇してしまう。

特開２００８−６０３６８号公報：段落００３３〜００３７、図３

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、配線パターンへのダメージを抑えつつ、硬化層が形成されたレジスト膜を除去することが可能な基板処理装置、基板処理方法及びこの方法を記憶した記憶媒体を提供することにある。

本発明に係る基板処理装置は、硬化層を有するレジスト膜からなるマスクがその表面に形成された基板を処理する基板処理装置において、
基板を裏面側から保持するための基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の前記硬化層を突き刺して損傷させるための多数の突起が設けられた押圧部と、
前記押圧部を、基板の表面に対して相対的に押し付けて、前記突起を硬化層に突き刺す押圧位置と、基板から退避させた退避位置との間で移動させる移動機構と、を備えたことを特徴とする。

前記基板処理装置は以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記突起により硬化層を突き刺して開けた孔を介してレジスト膜と接触させることにより、このレジスト膜を除去する処理液を、前記基板保持部に保持された基板の表面に供給するための処理液供給部を備えたこと。
（ｂ）前記突起により硬化層を突き刺して開けた孔を介してレジスト膜と接触させることにより、このレジスト膜を酸化させて水溶化する酸性ガスを、前記基板保持部に保持された基板の表面に供給するためのガス供給部を備え、この酸性ガスにより水溶化されたレジスト膜に、前記処理液供給部からアルカリ性の処理液を供給してレジスト膜を除去すること。
（ｃ）前記基板保持部は、鉛直軸周りに回転自在に構成され、この基板保持部に保持された基板を回転させ、前記処理液供給部より供給された処理液を当該基板の表面に広げてレジスト膜を除去すること。
（ｄ）前記押圧部は、突起を加熱する加熱機構を備えること。

（ｅ）前記突起の高さは、レジスト膜の厚さの１／３以上、１／２以下の範囲内であること。
（ｆ）前記押圧部は、前記突起の配置領域が硬化層を有するレジスト膜のマスクと少なくとも同等の広さであること。
（ｇ）前記突起は、押圧部を構成する材料部材に形成され、前記突起の先端部に相当する位置に配置されたマスクの下方側にエッチング剤が回り込むように等方エッチングを行って形成されたものであること。
（ｈ）前記突起は、前記押圧部の基板に押し付けられる面に微粒子を接着して形成されたものであること。

本発明によれば、押圧部に設けられた多数の突起によりレジスト膜の硬化層を突き刺すので、これらの突起が突き刺されて形成された孔を介し、後段の処理において供給される処理液をレジスト膜に直接供給することが可能となる。この結果、例えば高温に加熱した処理液などを用いなくても、炭化が進行した硬化層の下方側に形成されているレジスト膜を除去することができる。

本例に係わるレジスト除去ユニットで処理されるウエハの構成例を示す縦断側面図である。 前記レジスト除去ユニットを備えたウエハ処理システムを示す横断平面図である。 前記レジスト除去ユニットの構成を示す縦断側面図である。 前記レジスト除去ユニットへの処理液及び処理ガスの供給系統を示す説明図である。 前記レジスト除去ユニットの押圧部に設けられた押圧部材の突起の作成方を示す第１の説明図である。 前記押圧部材の突起の作成法を示す第２の説明図である。 前記押圧部材の突起の作成法を示す第３の説明図である。 前記レジスト除去ユニットの作用を示す第１の説明図である。 前記レジスト除去ユニットの作用を示す第２の説明図である。 ウエハに形成された硬化層を除去する動作を示す第１の説明図である。 前記硬化層を除去する動作を示す第２の説明図である。 前記硬化層を除去する動作を示す第３の説明図である。 前記硬化層を除去する動作を示す第４の説明図である。 前記硬化層を除去する動作を示す第５の説明図である。 前記硬化層を除去する動作を示す第６の説明図である。 前記硬化層を除去する動作を示す第７の説明図である。 他の例に係わる押圧部材の突起の作成法を示す第１の説明図である。 前記他の例に係わる押圧部材の突起の作成法を示す第２の説明図である。 前記他の例に係わる押圧部材の突起の作成法を示す第３の説明図である。 酸性ガスを用いたレジスト除去の例を示す説明図である。 押圧部の他の構成を示す平面図である。 押圧ユニットとレジスト除去ユニットが別々に設けられたウエハ処理システムの構成図である。

本発明の基板処理装置であるレジスト除去ユニット２を備えたウエハ処理システム１の構成を説明する前に、当該レジスト除去ユニット２を用いてレジスト膜の除去が行われるウエハＷ（基板）の構成例について図１を参照しながら簡単に説明しておく。図１に示したウエハＷは、シリコン層８１の上層側にポリシリコン層８２が積層されており、このポリシリコン層８２はトレンチ状にパターニングされていてシリコン層８１の表面の一部が露出している。

このようにシリコン層８１、ポリシリコン層８２が露出した領域の一部をレジスト膜で覆いイオン注入を行うと、表面が露出しているシリコン層８１やポリシリコン層８２には不純物が注入される一方、レジスト膜８３で覆われている領域ではこのレジスト膜８３に遮られて不純物はシリコン層８１やポリシリコン層８２に到達しない。このように下層側のシリコン層８１やポリシリコン層８２へのイオン注入を遮るレジスト膜８３の表面では、打ち込まれたイオンによりレジストを構成する分子の水素が抜け出すなどして炭化が進行し、その表層側に硬化層８４が形成される。
本実施の形態のレジスト除去ユニット２は、前記硬化層８４が形成されたレジスト膜８３を除去するために、硬化層８４に孔を開ける機能を備えている。以下、レジスト除去ユニット２を備えたウエハ処理システム１の詳細な構成について説明する。

図２の横断平面図に示すように、ウエハ処理システム１は、複数のウエハＷを収容するＦＯＵＰ１００を載置する載置ブロック１１と、載置ブロック１１に載置されたＦＯＵＰ１００からのウエハＷの搬入・搬出を行う搬入出ブロック１２と、搬入出ブロック１２と後段の処理ブロック１４との間でウエハＷの受け渡しを行う受け渡しブロック１３と、ウエハＷの表面に形成された前述の硬化層８４、レジスト膜８３を除去する処理が行われる処理ブロック１４とを備えている。

載置ブロック１１は、複数のウエハＷを水平状態で収容するＦＯＵＰ１００を載置台１１１上に載置する。搬入出ブロック１２は、ウエハＷの搬送を行う。受け渡しブロック１３は、ウエハＷの受け渡しを行う。

搬入出ブロック１２は、第１のウエハ搬送機構１２１を有している。第１のウエハ搬送機構１２１は、ウエハＷを保持する搬送アーム１２２、及び搬送アーム１２２を前後に移動させる機構を有している。また第１のウエハ搬送機構１２１は、ＦＯＵＰ１００の配列方向に延びる水平ガイド１２３に沿って移動する機構、不図示の垂直ガイドに沿って移動する機構、水平面内で搬送アーム１２２を回転させる機構を有している。この第１のウエハ搬送機構１２１により、ＦＯＵＰ１００と受け渡しブロック１３との間でウエハＷが搬送される。

受け渡しブロック１３は、複数枚のウエハＷを載置可能な受け渡し棚１３１を有している。受け渡しブロック１３では、この受け渡し棚１３１を介して搬入出ブロック１２、処理ブロック１４の搬送機構間（既述の第１のウエハ搬送機構１２１及び後述する第２のウエハ搬送機機構１４３間）でウエハＷの受け渡しが行われるようになっている。

処理ブロック１４は、複数のレジスト除去ユニット２が配置された処理部１４１と、ウエハＷの搬送が行われる搬送部１４２とを筐体内に収めた構成となっている。搬送部１４２は、受け渡しブロック１３との接続部を前方として、前後方向に伸びる空間内に第２のウエハ搬送機機構１４３を配置してなる。第２のウエハ搬送機機構１４３は、ウエハＷを保持する搬送アーム１４４、及び搬送アーム１４４を水平方向に移動させる機構を有している。また、第２のウエハ搬送機機構１４３は、前後方向に伸びる水平ガイド１４５に沿って移動する機構、垂直方向に設けられた不図示の垂直ガイドに沿って移動する機構、水平面内で搬送アーム１４４を回転させる機構を有している。この第２のウエハ搬送機機構１４３により、既述の受け渡し棚１３１と各レジスト除去ユニット２との間でウエハＷの搬送が行われる。

処理部１４１には、搬送部１４２を形成する空間が伸びる方向に沿って、複数台、例えば６台のレジスト除去ユニット２が横方向に並べて配置されている。この液処置部１４１は搬送部１４２を挟んで２列設けられており、本例のウエハ処理システム１は合計で１２台のレジスト除去ユニット２を備えている。

このウエハ処理システム１に設けられたレジスト除去ユニット２の構成について図３、図４を参照しながら説明する。図３に示すようにレジスト除去ユニット２は、レジスト膜８３が形成されたウエハＷの表面に、ＳＰＭ液を供給して当該レジスト膜８３を除去する機構を備えている。本機構の構成として、レジスト除去ユニット２はウエハＷを吸着保持するスピンチャック２３と、このスピンチャック２３を下面側から支持して回転させる回転軸２４１と、この回転軸２４１内に貫挿され、搬送アーム１４４との間での受け渡し時にウエハＷを昇降させるリフター２４２と、ウエハＷの表面側にＳＰＭ液や酸性ガスを供給するためのノズル部２７と、回転するウエハＷから振り飛ばされたＳＰＭ液などを受け止めて外部へ排出するための内カップ２２と、スピンチャック２３や内カップ２２を収容し、レジスト除去ユニット２内の雰囲気の排気が行われる外カップ２１と、を備えている。

スピンチャック２３は、中央に開口部が設けられた円板状の部材であり、その上面には、ウエハＷを裏面（下面）側から吸着保持するための真空ポンプなどに接続された不図示の吸引孔が開孔している。また、本例のスピンチャック２３は、ウエハＷの裏面全体を下方側から支持する支持板としての役割も果たすと共に、ウエハＷの周縁部よりも径方向の外側へ広がっていて、後述する押圧ユニット部３のストッパー３２を受け止めることもできる。スピンチャック２３は本発明の基板保持部に相当している。

スピンチャック２３を下面側から支える回転軸２４１は、液処理部１４１内のベースプレート２６上に設けられた軸受け部２４３に回転自在な状態で保持されされている。回転軸２４１は、その下端部がベースプレート２６から下方側に突出しており、その下端部にはプーリー部２５４が形成されている。一方、回転軸２４１の下端部の側方位置にはモーター２５１が配設されていて、このモーター２５１の回転軸にもプーリー２５２が設けられている。そしてこれら２つのプーリー２５１、２５２に駆動ベルト２５３を捲回することにより回転軸２４１の回転機構が構成され、モーター２５１を駆動させることで回転軸２４１を所望の回転速度で回転させることができる。

リフター２４２の上端面には、ウエハＷを下面側から支持するための支持ピンが設けられている一方、その下端側にはリフター２４２を昇降させるための昇降モーター２５５が設けられている。そしてリフター２４２全体を上昇、下降させ、スピンチャック２３の開口部からリフター２４２を突没させることにより、支持ピン上にウエハＷを支持し、搬送アーム１４４との間でウエハＷの受け渡しを行う位置と、スピンチャック２３上の処理位置との間でウエハＷを昇降させることができる。

内カップ２２は、スピンチャック２３に保持されたウエハＷを囲むように設けられた円環状の部材であり、底面に接続された排液用配管２２１を介して、内部のＳＰＭ液やリンス液を排出することができる。外カップ２１は、内カップ２２との間の隙間から流れ込んだ気流を排気する役割を果たし、その底面には排気用の排気ライン２１１が接続されている。外カップ２１及び内カップ２２の上面には、ウエハＷよりも大口径の開口部が形成されており、リフター２４２に支持されたウエハＷは、この開口部を介して上下方向に移動できる。

ウエハＷの上面にエッチング溶液を供給するノズル部２７は、ノズルアーム２７１に支持されており、スピンチャック２３に保持されたウエハＷの上方の処理位置と、この処理位置から退避した退避位置との間で移動することができる。

図４に示すようにノズル部２７には、例えば８０〜２００℃の範囲の温度でＳＰＭ液を貯留する貯留タンクとその送液機構とを備えたＳＰＭ供給部４１及び、ＤＩＷなどのリンス液を貯留する貯留タンクとその送液機構とを備えたリンス液供給部４２に接続されている。ＳＰＭ供給部４１から供給されるＳＰＭは、ウエハＷの表面に形成されたレジスト膜８３を溶解して、剥離、除去する役割を果たす。またリンス液供給部４２から供給されるリンス液は、ウエハＷから剥離されたレジスト膜８３などを洗い流してウエハＷの表面から除去する役割を果たす。図４中に示した４１０、４２０は、ＳＰＭ液やリンス液の供給・停止時に開閉される開閉弁である。またＳＰＭ液やリンス液は本実施の形態の処理液に相当し、ＳＰＭ供給部４１やリンス液供給部４２は処理液供給部に相当している。

以上に説明した構成を備えたレジスト除去ユニット２は、多数の突起３１１が形成された押圧部３１をウエハＷの表面に向けて押し付ける押圧ユニット部３を備えている（図３）。押圧部３１に形成された突起３１１は、レジスト膜８３の表層側に形成された硬化層８４に孔を開け、ＳＰＭ液やリンス液をレジスト膜８３に到達させやすくするために、前記硬化層８４を突き刺して損傷させる役割を果たす。

押圧ユニット部３は、前記多数の突起３１１が形成された押圧部３１と、スピンチャック２３に保持されたウエハＷに対し、これら突起３１１を対向させるように押圧部３１を保持する保持部３３と、この保持部３３を上面側から支持し、昇降させることによって押圧部３１の昇降動作を実行するための駆動モーター３４や伸縮ロッド３４１とを備えている。

押圧部３１は、ウエハＷのデバイスに対して汚染や性状変化などを引き起こさない材料、例えばシリコンや窒化シリコン（ＳｉＮ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）などにより構成される板状の部材である。図１０に示すように、押圧部３１の下面には、剣山状の多数の突起３１１が形成されており、スピンチャック２３に保持されたウエハＷに対してこれらの突起３１１を対向させるように押圧部３１は保持部３３に保持されている。

各突起３１１は、イオン注入が行われてレジスト膜８３が形成される前のレジスト膜の厚さに対して例えば１／３以上、１／２以下の範囲内の高さを有している。このように、レジスト膜の厚さ（図１に示したようにイオン注入後、硬化層８４が形成された後は、レジスト膜８３と硬化層８４との合計の厚さ）よりも突起３１１の方が短くなっていることにより、突起３１１によってウエハＷに形成されるデバイス構造を傷付けないようになっている。ウエハＷに塗布されるレジスト膜の厚さによって突起３１１の高さは適宜変更し得るが、例えばレジスト膜の厚さが２０００〜５０００Åである場合には、突起３１１は１０００〜３０００Å程度の高さとなる。

本例の押圧部３１は、ウエハＷに対向する領域の全面に、多数の突起３１１が形成されており、ウエハＷどの領域にレジスト膜８３が形成されている場合であっても、その表層側に形成された硬化層８４を突き刺して、硬化層８４に孔を開けることができるようになっている。ここで「多数の突起３１１」とは、ウエハＷの表面の一部の領域にレジスト膜８３が形成されている場合であっても、この一部の領域のレジスト膜８３に複数個の突起３１１を突き刺して孔を開け、ＳＰＭ液を接触させてレジスト膜８３を除去することが可能な個数の突起３１１が形成されていれば、特定の本数に限定されるものではない。一例を挙げると、例えば０．５〜１μｍ四方の領域内に１個以上の突起３１１を設ける場合などが考えられる。また、突起３１１は、ウエハＷの全面に対向するように設ける場合に限らず、前記突起３１１の配置領域が硬化層８４を有するレジスト膜８３のマスクと少なくとも同等の広さを有し、この硬化層８４に対向するように配置されていればよい。

押圧部３１に多数の突起３１１を形成する手法の一例を挙げると、突起３１１を形成する材料部材３０１を用意し、その一面側の突起３１１の先端部に相当する位置に、小さな例えば円板状のレジスト膜３０２をパターニングする（図５）。そしてエッチング溶液（例えばシリコンに対してはフッ酸と硝酸との混合液、ＳｉＮに対してはフッ酸）を用いた等方性エッチングを行うと（図６）、レジスト膜３０２の下面側中心位置に先端部を有するほぼ円錐形状の突起３１１をパターニングすることができる（図７）。

かかる構成を備えた押圧部３１は、ウエハＷの表面に対して突起３１１の先端部を対向させた状態で保持部３３に保持される。また、保持部３３には押圧部３１を例えば７０〜１４０℃の範囲の１００℃に加熱する加熱機構３５が設けられている。加熱機構３５は、例えば抵抗発熱体などから構成され、電力供給部３６に接続されていて、押圧部３１の温度を計測する不図示の温度計による温度検出結果に応じて加熱機構３５に供給する電力を増減することができるようになっている。

保持部３３の上面側には、駆動モーター３４により伸縮する伸縮ロッド３４１が接続されており、この伸縮ロッド３４１を伸縮させることにより、押圧部３１をウエハＷの表面に押し付けて、突起３１１をウエハＷ表面の駆動モーター３４に突き刺す押圧位置と、この押圧位置より上方側に退避させた退避位置との間で押圧部３１を昇降させることができる。駆動モーター３４や伸縮ロッド３４１は、押圧部３１を移動させる本実施の形態の移動機構を構成している。このように、本例では押圧部３１を移動機構により移動させる構成を採用しているが、スピンチャック２４に保持されたウエハＷを押圧部３１に向けて昇降させてもよく、押圧部３１とウエハＷとが相対的に移動可能となっていればよい。

この駆動モーター３４は、例えば予め設定された高さの押圧位置にて下降動作を停止することが可能であり、押圧部３１にてウエハＷに過度の力を加えないようになっている。このとき、スピンチャック２３上のウエハＷから保持部３３が押し返される力を検出する圧力センサなどを設け、予め設定された大きさ以上の力が押圧部３１からウエハＷに加わったら、押圧部３１の下降を停止するようにしてもよい。

図中、保持部３３の下面に設けられている３２は、押圧部３１（ウエハＷ）の外周側を囲むように設けられ、弾性体などにより構成されたストッパーである。ストッパー３２は、保持部３３とスピンチャック２３との間に挟まれることにより、ウエハＷと押圧部３１との間に予め設定された幅の隙間を形成する役割を果たし、押圧部３１による押圧位置を調節する駆動モーター３４とは独立して押圧部３１からウエハＷを保護している。

以上に説明した構成を備えたウエハ処理システム１及びレジスト除去ユニット２は、図２、図３、図４に示すように制御部５が接続されている。制御部５は例えば図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部にはウエハ処理システム１の作用、つまり、ウエハ処理システム１内にウエハＷを搬入し、各レジスト除去ユニット２でレジスト膜の除去を行ってからウエハＷを搬出するまでの動作に係わる制御についてのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。

特に本例の制御部５は、図３に示すように押圧部３１の駆動モーター３４や各種モーター２５１、２５５、加熱機構３５の電力供給部３６に接続され、また図４に示すようにＳＰＭ供給部４１やリンス液供給部４２及びその開閉弁４１０、４２０と接続されている。これにより制御部５は、押圧部３１を押圧位置まで降下させて突起３１１をウエハＷ表面の硬化層８４に突き刺し、ノズル部２７からＳＰＭ液やリンス液を供給してレジスト膜８３及び硬化層８４の除去を実行するための制御信号を各部に出力する役割を果たす。

以上に説明した構成を備えたウエハ処理システム１の作用について説明すると、まず載置ブロック１１に載置されたＦＯＵＰ１００から第１のウエハ搬送機構１２１により１枚のウエハＷを取り出して受け渡し棚１３１に載置し、この動作を連続的に行う。受け渡し棚１３１に載置されたウエハＷは、搬送部１４２内の第２のウエハ搬送機機構１４３により順次搬送されて、いずれかのレジスト除去ユニット２に搬入され、スピンチャック２３に保持される。

このとき図８に示すように、押圧部３１は退避位置まで退避し、例えば１００℃に加熱された状態で待機している。また、ノズル部２７についても退避位置まで退避し、押圧部３１の昇降動作の際にノズル部２７やノズルアーム２７１が干渉しない状態となっている。

こうして押圧部３１を降下させることが可能になったら、スピンチャック２３が回転しないように固定した状態でウエハＷを保持し、押圧位置まで押圧部３１を降下させる（図９）。この結果、図１０に示すように突起３１１の先端部をウエハＷの表面に向けて押圧部３１が降下し、押圧位置に到達すると、ウエハＷの表面に対して押圧部３１が押し付けられることにより多数の突起３１１がウエハＷの表面の硬化層８４に突き刺さる（図１１）。また、このとき押圧部３１が加熱されていることにより、各突起３１１も加熱されて硬化層８４に突き刺さり易い状態となっている。なお、図１０〜図１６では保持部３３やスピンチャック２３などを省略して示してある。

このとき、押圧部３１の押圧位置は、突起３１１の先端部が硬化層８４の上面よりも下方側、且つ、デバイスを構成するポリシリコン層８２やシリコン層８１まで到達しない位置に設定されており、ウエハＷのデバイスを傷付けずに突起３１１で硬化層８４を突き刺すことができる。

また、通常の場合硬化層８４の厚さは、図１１に示すレジスト膜８３と硬化層８４の合計の高さ「ｈ（本例ではポリシリコン層８２のトレンチ内に入り込んだレジストの高さを除いてある）」の１／３よりも薄いので、突起３１１の高さを前記「ｈ」の１／３以上、１／２以下の範囲とすることにより、突起３１１で硬化層８４を突き刺したとき、硬化層８４を貫通する孔を開けることができる。但し、突起３１１は硬化層８４を必ずしも貫通しなくてもよい。多数の突起３１１で硬化層８４を突き刺すことにより、例えば硬化層８４に亀裂を発生させ、この亀裂を介してＳＰＭ液をレジスト膜８３に到達させることもできるからである。

こうして押圧位置まで降下させた突起３１１にてウエハＷ表面の硬化層８４を突き刺したら、保持部３３を上昇させて押圧部３１を退避位置まで退避させる（図８）。この結果、図１２に示すように、硬化層８４には、当該硬化層８４を貫通する貫通孔８４０が形成される。しかる後、図４に示すようにノズル部２７を処理位置まで移動させ、スピンチャック２３を回転させ、ウエハＷを回転させながらＳＰＭ供給部４１よりＳＰＭ液を供給すると、ウエハＷの表面全体にＳＰＭ液が広がる。

ウエハＷの表面に供給されたＳＰＭ液は、硬化層８４に多数形成された貫通孔８４０を介してレジスト膜８３に到達してこれを溶解する。レジスト膜８３の溶解が進行すると、図１３に示すようにレジスト膜８３に亀裂が入りはじめ、レジスト膜８３や硬化層８４が粉々になっていく。そして、さらにＳＰＭ液の供給を続けると、粉々になったレジスト膜８３や硬化層８４が剥がれ落ち、ウエハＷの表面から除去されていく（図１４）。

こうして予め設定した時間だけＳＰＭ液の供給を行ったら、ウエハＷの回転を継続したまま処理液をリンス液に切り替えて（図１５）、ウエハＷの表面に残存しているレジスト膜８３や硬化層８４のかけらを洗い流す。しかる後、ウエハＷの回転を継続しつつ、リンス液の供給を停止してスピン乾燥を行い、ウエハＷの表面から処理液を除去する。またこのスピン乾燥に際しては、不図示のＩＰＡ供給部から供給されたＩＰＡ（IsoPropyl Alcohol）がノズル部２７を介してウエハＷの表面に所定量だけ供給され、ＩＰＡ乾燥を行うことによりウォーターマークの形成が防止される。

こうしてウエハＷの表面に形成されたレジスト膜８３や硬化層８４を除去する一連の動作が完了すると、処理位置からノズル部２７を退避させ、搬送アーム１４４がレジスト除去ユニット２内に進入してウエハＷの受け渡しが行われる。搬送アーム１４４は受け取ったウエハＷをレジスト除去ユニット２から搬出して受け渡し棚１３１に載置し、第１のウエハ搬送機構１２１は受け渡し棚１３１からＦＯＵＰ１００にウエハＷを戻す。こうしてウエハ処理システム１に設けられた複数のレジスト除去ユニット２により、複数枚のウエハＷに対するレジスト膜８３及び硬化層８４の除去処理が順次行われる。

本実施の形態に係わる液処理ユニット２によれば、押圧部３１に設けられた多数の突起３１１によりレジスト膜８３の硬化層８４を突き刺し、貫通孔８４０を形成するので、ノズル部２７から供給されるＳＰＭ液を、これらの貫通孔８４０を介してレジスト膜８３に直接供給することが可能となる。この結果、例えば高温に加熱した処理液などを用いなくても、炭化が進行した硬化層８４の下方側に形成されているレジスト膜８３を除去することができ、ウエハＷに形成されるデバイスへのダメージを抑えることができる。

ここで、押圧部３１に突起３１１を形成する手法は、図５〜図７に示した等方エッチングを利用する手法に限定されない。例えば図１７に示すように、凹凸を有するＳｉ（ＳｉＮ、ＳｉＣ）の微粒子３１２を板面上に均等に撒き、下面側に接着剤などの薄い接着層３１３が形成された押圧部３１を押し付け（図１８）、これら微粒子３１２の接着層３１３から突出した部分を突起３１１としてもよい（図１９）。微粒子３１２の凹凸で硬化層８４を突き刺すことにより、硬化層８４に孔を開けたり、亀裂を生じさせたりすることができる。

また、レジストの除去はＳＰＭ液を利用する場合に限定されるものではなく、例えばガスを利用してもよい。図２０に示したレジスト除去ユニット２ａは、処理液ノズル２７ａと酸性ガスノズル２７ｂとの２種類のノズルを備えている。酸性ガスノズル２７ｂには、酸素中で放電を行うことなどによりオゾンガスを発生させる不図示のオゾンガス発生部と、水蒸気を発生させる不図示の水蒸気発生部と、これらオゾンガスと水蒸気とを窒素ガスなどで希釈する希釈調製部と、を備えた酸性ガス供給部４３が接続されている。酸性ガス供給部４３から供給されるオゾンガスと水蒸気とを含む酸性ガスは、突起３１１によって硬化層８４の表面に形成された貫通孔８４０や亀裂を介してレジスト膜に浸透し、レジスト膜を水溶化する。

一方、処理液ノズル２７ａには、既述のリンス液供給部４２と並列にアルカリ性溶液供給部４４が接続されている。アルカリ性溶液供給部４４には、酸性ガスにより水溶化したレジスト膜を溶解するアルカリ性の処理液である、例えばＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）やＳＣ-１（アンモニアと過酸化水素水との混合液）などを貯留する貯留タンクやその送液機構が設けられている。

このレジスト除去ユニット２ａでは、突起３１１が突き刺された後の硬化層８４に、ウエハＷを回転させながら酸性ガスノズル２７ｂより酸性ガスを供給してレジスト膜８３を水溶化し、しかる後、アルカリ性の処理液でレジスト膜８３を溶解する処理を行うことにより、レジスト膜８３や硬化層８４を粉々にしてウエハＷの表面から除去する。アルカリ性の処理液による処理が行われた後は、リンス液による洗浄やＩＰＡを利用した乾燥を行ってウエハＷの処理を終える。
そしてウエハＷへの処理液の供給は、ウエハＷを回転させることによって処理液を拡げる回転塗布に限らず、ノズル２７を移動させながらウエハＷに処理液を供給するスキャン塗布であってもよい。

このほか、押圧部３１はウエハＷの全面を覆うことができるように形成する場合に限定されない。保持部３３を下方側から仰視した平面図である図２１に示した例では、突起３１１が形成された押圧部３１は、ウエハＷの一部のみを覆うことが可能な扇形に形成されている。このような場合であっても、スピンチャック２４上に保持されたウエハＷを小刻みに回転させながら、回転動作毎にウエハＷに対して押圧部３１を押し付ける動作を繰り返すことにより、ウエハＷの表面に形成された硬化層８４に対して突起３１１を突き刺す動作をウエハＷの表面全体に満遍なく実行することができる。

また、図３や図４、図２０に示したレジスト除去ユニット２、２ａでは、ウエハＷに押圧部３１を押し付ける押圧ユニット部３と、処理液や酸性ガスなどによる処理が行われるユニットとを一体に構成した例を示したが、これらのユニットは別々に構成してもよい。図２２には、ウエハＷを保持する固定台６を備えた押圧ユニット３と、処理液の供給によるレジスト膜８３の除去が行われるレジスト除去ユニット２０とを別々に構成し、ユニット３、２０間でウエハＷを搬送する例を示している。図２２に示した構成に含まれている、レジスト膜の除去機能を有していない押圧ユニット３についても、本発明の基板処理装置に含まれる。

Ｗ ウエハ
１ ウエハ処理システム
２、２ａ レジスト除去ユニット
３ 押圧ユニット部（押圧ユニット）
３１ 押圧部
３１１ 突起
３４ 駆動モーター
３４１ 伸縮ロッド
３５ 加熱機構
４１ ＳＰＭ供給部
４２ リンス液供給部
４３ 酸性ガス供給部
４４ アルカリ性溶液供給部
８１ シリコン層
８２ ポリシリコン層
８３ レジスト膜
８４ 硬化層
８４０ 貫通孔

Claims (13)

1. 硬化層を有するレジスト膜からなるマスクがその表面に形成された基板を処理する基板処理装置において、
   基板を裏面側から保持するための基板保持部と、
   この基板保持部に保持された基板の前記硬化層を突き刺して損傷させるための多数の突起が設けられた押圧部と、
   前記押圧部を、基板の表面に対して相対的に押し付けて、前記突起を硬化層に突き刺す押圧位置と、基板から退避させた退避位置との間で移動させる移動機構と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記突起により硬化層を突き刺して開けた孔を介してレジスト膜と接触させることにより、このレジスト膜を除去する処理液を、前記基板保持部に保持された基板の表面に供給するための処理液供給部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記突起により硬化層を突き刺して開けた孔を介してレジスト膜と接触させることにより、このレジスト膜を酸化させて水溶化する酸性ガスを、前記基板保持部に保持された基板の表面に供給するためのガス供給部を備え、この酸性ガスにより水溶化されたレジスト膜に、前記処理液供給部からアルカリ性の処理液を供給してレジスト膜を除去することを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記基板保持部は、鉛直軸周りに回転自在に構成され、この基板保持部に保持された基板を回転させ、前記処理液供給部より供給された処理液を当該基板の表面に広げてレジスト膜を除去することを特徴とする請求項２または３に記載の基板処理装置。
5. 前記押圧部は、突起を加熱する加熱機構を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
6. 前記突起の高さは、レジスト膜の厚さの１／３以上、１／２以下の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の基板処理装置。
7. 前記押圧部は、前記突起の配置領域が硬化層を有するレジスト膜のマスクと少なくとも同等の広さであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の基板処理装置。
8. 前記突起は、押圧部を構成する材料部材に形成され、前記突起の先端部に相当する位置に配置されたマスクの下方側にエッチング剤が回り込むように等方エッチングを行って形成されたものであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の基板処理装置。
9. 前記突起は、前記押圧部の基板に押し付けられる面に微粒子を接着して形成されたものであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の基板処理装置。
10. 硬化層を有するレジスト膜からなるマスクがその表面に形成された基板を処理する基板処理方法において、
    多数の突起が設けられた押圧部材を基板の表面に対して押し付けて、これらの突起により硬化層を突き刺して損傷させる工程を含むことを特徴とする基板処理方法。
11. 前記基板の表面に処理液を供給し、前記突起により硬化層を突き刺して開けた孔を介して前記レジスト膜と当該処理液とを接触させ、このレジスト膜を除去する工程を含むことを特徴とする請求項１０に記載の基板処理方法。
12. 前記基板の表面に酸性ガスを供給し、前記突起により硬化層を突き刺して開けた孔を介して前記レジスト膜と当該酸性ガスとを接触させ、このレジスト膜を水溶化する工程と、
    この酸性ガスにより水溶化されたレジスト膜に、アルカリ性の処理液を供給してレジスト膜を除去する工程と、を含むことを特徴とする請求項１１に記載の基板処理方法。
13. 硬化層を有するレジスト膜からなるマスクがその表面に形成された基板を処理する基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
    前記プログラムは請求項１０ないし１２のいずれか一つに記載された基板処理方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。

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