JP3964177B2 - 基板処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板に存在する有機物を、有機物の除去液で除去する基板処理方法に係る。特に、基板からレジストを除去する基板処理方法に係る。
【０００２】
また、本発明はレジストが変質して生じた反応生成物が存在する基板に、反応生成物の除去液を供給して除去する基板処理方法に係り、特に、レジスト膜をマスクとしたドライエッチングによりその表面に形成された薄膜をパターン化した基板に対し、当該基板の表面に生成された反応生成物を除去液により除去する基板処理方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
半導体素子の製造工程においては、例えば半導体ウエハ等の基板の表面に形成されたアルミニュウムや銅などの金属の薄膜を、レジスト膜をマスクとしてエッチングすることによりパターン化するエッチング工程が実行される。そして、このエッチング工程において、微細な回路パターンを形成する場合には、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ／反応性イオンエッチング）等の、ドライエッチングが採用される。
【０００４】
このようなドライエッチングで使用される反応性イオンのパワーは極めて強いことから、金属膜のエッチングが完了する時点においてはレジスト膜も一定の割合で消滅し、その一部がポリマー等の反応生成物に変質して金属膜の側壁に堆積する。この反応生成物は後続するレジスト除去工程では除去されないことから、レジスト除去工程を実行する前に、この反応生成物を除去する必要がある。
【０００５】
このため、従来、ドライエッチング工程の後には、反応生成物を除去する作用を有する除去液を基板に対して供給することにより、金属膜の側壁に堆積した反応生成物を除去する反応生成物の除去処理を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年のパターンの微細化や前工程の変化等に伴い、反応生成物をはじめとする、基板に付着している有機物の性質が多様化し、従来の有機物の除去工程では有機物を除去するために長い時間を要するという問題が生じてきた。このため、近年、常温より高い温度で使用することにより、有機物の除去性能を高めた除去液も開発されているが、このような除去液を使用した場合においても、有機物を除去するために長い時間を要する場合がある。
【０００７】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、有機物、特に、レジストの除去処理を短時間に完了することが可能な基板処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明はレジストが変質して生じた反応生成物の除去処理を短時間に完了することが可能な基板処理方法を提供することを目的とし、特に、ドライエッチングによって生じた反応生成物の除去処理を短時間に完了することが可能な基板処理方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、レジスト膜をマスクとしたドライエッチングによりその表面に形成された薄膜をパターン化した基板に対し、当該基板の表面に生成された反応生成物を除去液により除去する基板処理方法であって、基板を加熱する予備加熱工程と、基板の表面に加熱された除去液を供給する除去液供給工程と、基板の表面に純水を供給する純水供給工程と、基板をその主面と平行な面内において回転させることにより、基板に付着した純水を振り切る純水振り切り工程と、を備え、前記予備加熱工程では、前記除去液供給工程にて基板に供給される除去液の温度以上に基板を加熱することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記純水振り切り工程の後に、基板を加熱して乾燥する加熱乾燥工程を備えている。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記加熱乾燥工程の後に、加熱された基板を冷却する冷却工程を備えている。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、基板に存在する有機物を除去液により除去する基板処理方法であって、基板を加熱する予備加熱工程と、基板に加熱された除去液を供給する除去液供給工程と、基板に純水を供給する純水供給工程と、基板をその主面と平行な面内において回転させることにより、基板に付着した純水を振切る純水振切り工程と、を備え、前記予備加熱工程では、前記除去液供給工程にて基板に供給される除去液の温度以上に基板を加熱することを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記純水振り切り工程の後に、基板を加熱して乾燥する加熱乾燥工程を備えている。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記加熱乾燥工程の後に、加熱された基板を冷却する冷却工程を備えている。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項４乃至請求項６のいずれかの発明において、前記有機物はレジストが変質して生じた反応生成物である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態に係る基板処理装置の構成について説明する。なお、この基板処理装置は、その表面に薄膜が形成された基板としてのシリコン製半導体ウエハの表面から、反応生成物としてのポリマーを除去処理するためのものである。
【００１７】
ここで、上記薄膜は、例えば、銅やアルミニウム、チタン、タングステンおよび、これらの混合物などの金属膜、またはシリコン酸化膜やシリコン窒化膜有機絶縁膜、低誘電体層間絶縁膜などの絶縁膜から構成される。なお、ここでいう薄膜とは、薄膜が形成された基板の主面に対して垂直方向の断面において高さ寸法が底部の長さ寸法より短いものはもちろん、高さ寸法が底部の長さ寸法より長いものも含む。従って、基板上で部分的に形成されている膜や配線など、基板主面に向ったとき線状や島状に存在するものも薄膜に含まれる。
【００１８】
また、この基板処理装置で使用する除去液としては、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）、ヒドロキシルアミンなどの有機アルカリ液を含む液体、有機アミンを含む液体、フッ酸、燐酸などの無機酸を含む液体、フッ化アンモン系物質を含む液体等を使用することができる。また、その他の除去液として、１−メチル−２ピロリドン、テトラヒドロチオフェン１．１−ジオキシド、イソプロパノールアミン、モノエタノールアミン、２−（２アミノエトキシ）エタノール、カテコール、Ｎ−メチルピロリドン、アロマテイックジオール、パークレン、フェノールを含む液体などがあり、より具体的には、１−メチル−２ピロリドンとテトラヒドロチオフェン１．１−ジオキシドとイソプロパノールアミンとの混合液、ジメチルスルホシキドとモノエタノールアミンとの混合液、２−（２アミノエトキシ）エタノールとヒドロキシアミンとカテコールとの混合液、２−（２アミノエトキシ）エタノールとＮ−メチルピロリドンとの混合液、モノエタノールアミンと水とアロマテイックジオールとの混合液、パークレンとフェノールとの混合液等を使用するようにしてもよい。
【００１９】
なお、有機アミンを含む液体（有機アミン系除去液という。）にはモノエタノールアミンと水とアロマティックトリオールとの混合溶液、２−（２−アミノエトキシ）エタノールとヒドロキシアミンとカテコールとの混合溶液、アルカノールアミンと水とジアルキルスルホキシドとヒドロキシアミンとアミン系防食剤の混合溶液、アルカノールアミンとグライコールエーテルと水との混合溶液、
ジメチルスルホキシドとヒドロキシアミンとトリエチレンテトラミンとピロカテコールと水の混合溶液、水とヒドロキシアミンとピロガロールとの混合溶液、２−アミノエタノールとエーテル類と糖アルコール類との混合溶液、２−（２−アミノエトキシ）エタノールとＮとＮ−ジメチルアセトアセトアミドと水とトリエタノールアミンとの混合溶液がある。
【００２０】
また、フッ化アンモン系物質を含む液体（フッ化アンモン系除去液という。）には、有機アルカリと糖アルコールと水との混合溶液、フッ素化合物と有機カルボン酸と酸・アミド系溶剤との混合溶液、アルキルアミドと水と弗化アンモンとの混合溶液、ジメチルスルホキシドと２−アミノエタノールと有機アルカリ水溶液と芳香族炭化水素との混合溶液、ジメチルスルホキシドと弗化アンモンと水との混合溶液、
弗化アンモンとトリエタノールアミンとペンタメチルジエチレントリアミンとイミノジ酢酸と水の混合溶液、グリコールと硫酸アルキルと有機塩と有機酸と無機塩の混合溶液、アミドと有機塩と有機酸と無機塩との混合溶液、アミドと有機塩と有機酸と無機塩との混合溶液がある。
【００２１】
また、無機物を含む無機系除去液としては水と燐酸誘導体との混合溶液がある。
【００２２】
先ず、基板処理装置の全体構成について説明する。図１は、この発明に係る基板処理装置の斜視図である。
【００２３】
この基板処理装置は、複数枚の基板Ｗを収納したカセット７を搬入するためのインデクサー部４と、基板Ｗを加熱する４個の加熱処理部１と、基板Ｗを冷却するための２個の冷却処理部２と、基板Ｗを除去液等により処理する２個のスピン処理部３と、基板Ｗをインデクサー部４に載置されたカセット７と、加熱処理部１と、冷却処理部２と、スピン処理部３との間で搬送する一対の搬送機構５、６とを備える。
【００２４】
カセット７に収納されて基板処理装置に搬送された基板Ｗは、搬送機構６によりカセット７から取り出され、搬送機構５に渡される。そして、この基板Ｗは、加熱処理部１により予備加熱された後、スピン処理部３において反応生成物を除去処理される。そして、この基板Ｗは、加熱処理部１で加熱乾燥され、冷却処理部２で冷却された後、搬送機構５から搬送機構６に渡され、カセット７に収納される。なお、このような処理動作については、後程詳細に説明する。
【００２５】
次に、加熱処理部１の構成について説明する。図２は、上述した加熱処理部１の要部を示す斜視図である。
【００２６】
加熱処理部１におけるハウジング内には、加熱プレート１２が配設されている。この加熱プレート１２は、その内部に板状ヒータを備えている。この加熱プレート１２には、３個の貫通孔１３が形成されている。そして、この貫通孔１３を通して、３本の支持ピン１４が昇降可能に配設されている。
【００２７】
これらの３本の支持ピン１４は、例えばフッ素樹脂、セラミックスまたはポリイミド樹脂等の耐熱性絶縁材料から構成され、そこに支持する基板Ｗの裏面周縁部と対向する位置において支持アーム１５上に立設されている。そして、この支持アーム１５は、エアシリンダ１６と連結されている。このため、エアシリンダ１６の駆動により、支持ピン１４は、その先端が加熱プレート１２の表面より突出する基板Ｗの受け渡し位置と、その先端が加熱プレート１２における連通孔１３内に収納された基板Ｗの加熱処理位置との間を昇降する。
【００２８】
加熱プレート１２の表面には、３個の球体１７が埋設されている。この球体１７は、例えば、アルミナ、マテアタイト等の低伝熱部材から構成される。この球体１７の上端は、加熱プレート１２の表面より微小量だけ突出する状態で配設されており、基板Ｗと加熱プレート１２表面との間にいわゆるプロキシミティギャップと称される微小間隔を保った状態で、基板Ｗを加熱プレート１２の球体１７上に載置、支持して、この基板Ｗを加熱するよう構成されている。
【００２９】
基板Ｗを加熱プレート１２に搬入する際には、エアシリンダ１６の駆動により、予め支持ピン１４を基板の受け渡し位置まで上昇させておく。そして、図１に示す搬送機構５により基板Ｗを搬送し、この基板Ｗを支持ピン１４上に載置する。そして、エアシリンダ１６の駆動により、支持ピン１４を加熱位置まで下降させる。
【００３０】
基板Ｗが加熱プレート１２における球体１７上に載置されてその加熱処理が終了すれば、支持ピン１４を基板の受け渡し位置まで上昇させることにより、基板Ｗを加熱プレート１２上から離隔させる。基板Ｗが加熱プレート１２より上昇すれば、図１に示す搬送機構５によって基板Ｗを支持ピン１４上より受け取り、後段の処理工程に向けて搬送する。
【００３１】
なお、図１に示す冷却処理部２も加熱処理部１と同様の構成を有する。但し、冷却処理部２においては、板状ヒータ内蔵する加熱プレートのかわりにペルチェ素子等を利用した板状クーラを内蔵する冷却プレートが配設されており、基板Ｗを冷却可能な構成となっている。
【００３２】
次に、スピン処理部３の構成について説明する。図３はスピン処理部３の平面概要図である。また、図４乃至図６は、各々、スピン処理部３を側方から見た概要図である。なお、図４は除去液供給機構３０とスピンチャック７０と飛散防止用カップ７３との関係を、また、図５はブラシ洗浄機構４０とスピンチャック７０と飛散防止用カップ７３との関係を、さらに、図６は純水供給機構５０とスピンチャック７０と飛散防止用カップ７３との関係を示しており、また、これらの図においては飛散防止用カップ７３および裏面洗浄ノズル７４を断面で示している。
【００３３】
このスピン処理部３は、基板Ｗを回転可能に保持するスピンチャック７０と、スピンチャック７０に保持された基板Ｗの表面に向けて除去液を供給する除去液供給機構３０と、スピンチャック７０に保持された基板Ｗの表面を回転ブラシ４１により洗浄するブラシ洗浄機構４０と、スピンチャック７０に保持された基板Ｗの表面に向けて純水を供給する純水供給機構５０とを備える。
【００３４】
スピンチャック７０は、図４乃至図６に示すように、その上面に基板Ｗを吸着保持した状態で、モータ７１の駆動により鉛直方向を向く支軸７２を中心に回転する。このため、基板Ｗは、スピンチャック７０と共に、その主面と平行な面内において回転する。
【００３５】
このスピンチャック７０の外周部には、飛散防止用カップ７３が配設されている。飛散防止用カップ７３は、断面が略コの字状で、平面視では中央部分に開口を有する略リング状の形状を有する。そして、この飛散防止用カップ７３の底面には、図示しないドレインと連結する開口部７５が形成されている。
【００３６】
また、この飛散防止用カップ７３における基板Ｗの裏面と対向する位置には、基板Ｗの裏面に対して純水を供給することにより基板Ｗの裏面を洗浄するための裏面洗浄ノズル７４が配設されている。この裏面洗浄ノズル７４は、電磁弁７６を介して純水の供給部５７と接続されている。この純水の供給部５７は、純水を圧送可能な構成となっている。
【００３７】
除去液供給機構３０は、図４に示すように、基板Ｗに向けて除去液を吐出するための除去液吐出ノズル３１を備える。この除去液吐出ノズル３１は、ノズル移動機構３２の駆動により鉛直方向を向く軸３３を中心として揺動するアーム３４の先端に配設されている。このため、除去液吐出ノズル３１は、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの回転中心と対向する位置と、この基板Ｗの端縁と対向する位置との間を往復移動可能となっている。なお、ノズル移動機構３２は、アーム３４を上下方向にも移動させ得る構成となっている。
【００３８】
また、除去液吐出ノズル３１は、電磁弁３６を介して除去液の供給部３７と接続されている。この除去液の供給部３７は、所定温度まで加熱された除去液を圧送可能な構成となっている。なお、符号３５は除去液供給用のチューブを示している。
【００３９】
ブラシ洗浄機構４０は、図５に示すように、基板Ｗの表面を洗浄するための回転ブラシ４１を備える。この回転ブラシ４１は、回転ブラシ移動機構４２の駆動により鉛直方向を向く軸４３を中心として揺動するアーム４４の先端に配設されている。このため、回転ブラシ４１は、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの回転中心と対向する位置と、この基板Ｗの端縁と対向する位置との間を往復移動可能となっている。なお、回転ブラシ移動機構４２は、アーム４４を上下方向にも移動させ得る構成となっている。
【００４０】
回転ブラシ４１は、アーム４４の先端に配設されたモータ４６の駆動により、鉛直方向を向く回転軸４５を中心に回転する構成となっている。また、この回転ブラシ４１の下端部は、図５に示すように、スピンチャック７０に保持された基板Ｗの表面と当接する位置、または、スピンチャック７０に保持された基板Ｗの表面から微小間隔だけ離隔した位置に配置可能となっている。このため、このような位置において回転ブラシ４１を回転させた状態で、アーム４４を回転ブラシ４１が基板Ｗの回転中心と対向する位置とこの基板Ｗの端縁と対向する位置との間で往復移動させることにより、基板Ｗの表面全域を回転ブラシ４１により洗浄することが可能となる。
【００４１】
このブラシ洗浄機構４１と対向する位置には、図３および図５に示すように、回転ブラシ４１による基板Ｗの洗浄時に、基板Ｗの表面に純水を供給するための純水噴出ノズル４７が配設されている。この純水噴出ノズル４７は、電磁弁４８を介して、純水の供給部５７と接続されている。
【００４２】
純水供給機構５０は、図６に示すように、基板Ｗに向けて純水を吐出するための純水吐出ノズル５１を備える。この純水吐出ノズル５１は、ノズル移動機構５２の駆動により鉛直方向を向く軸５３を中心として揺動するアーム５４の先端に配設されている。このため、純水吐出ノズル５１は、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの回転中心と対向する位置と、この基板Ｗの端縁と対向する位置との間を往復移動可能となっている。なお、ノズル移動機構５２は、アーム５４を上下方向にも移動させ得る構成となっている。
【００４３】
また、純水吐出ノズル５１は、電磁弁５６を介して純水の供給部５７と接続されている。なお、符号５５は純水供給用のチューブを示している。
【００４４】
次に、上述した基板処理装置の制御機構について説明する。図７は、上述した基板処理装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。
【００４５】
この基板処理装置は、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ８１と、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ８２と、論理演算を実行するＣＰＵ８３とからなる制御部８０を備える。この制御部８０は、インターフェース８４を介して、上述したスピン処理部３における電磁弁３６、４８、５６、７６を駆動する電磁弁駆動部８５と、モータ４６、７０を駆動するモータ駆動部８６と、ノズル移動機構３２、ブラシ移動機構４２およびノズル移動機構５２を駆動する移動機構駆動部８７とに接続されている。また、この制御部８０は、インターフェース８４を介して、上述した加熱処理部１および冷却処理部２とも接続されている。
【００４６】
次に上述した基板処理装置による、基板Ｗから反応生成物を除去するための処理動作について説明する。図８は、基板処理装置による基板Ｗの処理動作を示すフローチャートである。
【００４７】
この基板処理装置を使用して、レジスト膜をマスクとしたドライエッチングによりその表面に形成された薄膜をパターン化した基板Ｗに対し、その表面に生成された反応生成物を除去する場合には、最初に予備加熱工程が実行される（ステップＳ１）。この予備加熱工程は、インデクサ部４に載置されたカセット７内の基板Ｗを搬送機構６により取り出した後、この基板Ｗを、搬送機構５により加熱処理ユニット１に搬送し、図２に示す加熱プレート１２上の加熱位置において加熱することにより実行される。
【００４８】
なお、この予備加熱工程において、基板Ｗは所定の設定温度にまで加熱される。該設定温度は、後述の除去液供給工程にて基板Ｗが除去液の供給を受けるとき、基板Ｗの温度が除去液の温度以上になるような温度（ただし除去液の沸点より低い温度）に設定すればよい。
【００４９】
好ましくは、基板Ｗが除去液の供給を受けるとき、基板Ｗの温度が除去液の温度と略同じ温度になるよう設定するのがよい。ここでは加熱処理ユニット１からスピン処理部３への基板Ｗの搬送中、基板Ｗが失う熱量が少ないので、前記設定温度は除去液の温度と同じ温度に設定してある。すなわち、除去液供給工程にて摂氏８０度の除去液が基板Ｗに供給されることから、前記設定温度は摂氏８０度にしてある。
【００５０】
ただし、加熱処理ユニット１からスピン処理部３への基板Ｗの搬送中に基板Ｗの温度が低下する場合、前記設定温度は、除去液の温度よりも搬送中に低下する分だけ高い温度とすることが好ましい。
【００５１】
基板Ｗに対する予備加熱処理が完了すれば、加熱後の基板Ｗを、搬送機構５により、図４乃至図６に示すスピン処理部３のスピンチャック７０上に搬送する。
【００５２】
そして、このスピン処理部３において、最初に除去液供給工程（ステップＳ２）が実行される。この除去液供給工程においては、基板Ｗをスピンチャック７０により保持して低速で回転させる。そして、除去液供給機構３０におけるノズル移動機構３２の駆動により、除去液吐出ノズル３１を、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの回転中心と対向する位置と、この基板Ｗの端縁と対向する位置との間で往復移動させるとともに、電磁弁３６を開放して除去液吐出ノズル３１から除去液を吐出させる。これにより、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの表面全域に、除去液の供給部３７から常温（約２３度）以上の所定温度（ここでは摂氏８０度）まで加熱された除去液が供給される。この除去液供給工程により、基板Ｗの表面に生成された反応生成物の大部分が除去される。
【００５３】
このとき、除去液が供給される基板Ｗは、前段の予備加熱工程により予め加熱されていることから、除去液の温度が基板Ｗとの接触後に低下することはない。このため、加熱された除去液による反応生成物の除去機能を向上させることが可能となる。
【００５４】
しかも、ここでは基板Ｗが除去液の温度と略同じ温度になっているので基板Ｗに供給された除去液の温度変化は無い。このため、除去液供給工程の開始当初から、高い除去機能を発揮する温度にて除去液は反応生成物に接触する。よって、反応生成物を迅速に除去でき、スループットが向上する。
【００５５】
次に、基板Ｗを高速回転させることにより、基板Ｗに付着した除去液を振り切り除去する除去液振り切り工程が実行される（ステップＳ３）。この除去液振り切り工程においては、スピンチャック７０により、基板Ｗを５００ｒｐｍ以上、好ましくは１０００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍの回転速度で回転させる。
【００５６】
なお、除去液供給工程に続いて除去液振り切り工程を実行するのは、次のような理由による。すなわち、除去液として有機アルカリ液を使用した場合等においては、基板Ｗ上に残存した除去液が純水と混合されると、強アルカリが生成される「ペーハーショック」と呼称される現象が生じ、金属配線に損傷を与える。従って、上述した除去液供給工程と後述する純水を使用したブラシ洗浄工程とを連続して実行することは不可能であり、除去液供給工程完了後に大量の中間リンス液を使用して基板Ｗ上から一旦除去液を除去し、その上で基板Ｗに純水を供給してブラシ洗浄工程を実行する必要がある。このため、中間リンス液供給工程に時間がかかり、また、多くの中間リンス液を使用することからコストがかさむという問題を生ずる。
【００５７】
しかしながら、この実施形態においては、除去液供給工程に引き続いて除去液振り切り工程を実行することから、上述した中間リンス工程を省略することが可能となり、また、中間リンス工程を実行する場合においても、この中間リンス液供給工程を少量の中間リンス液のみを使用して短時間に完了させることが可能となる。
【００５８】
除去液振り切り工程が完了すれば、ブラシ洗浄工程が実行される（ステップＳ４）。このブラシ洗浄工程においては、基板Ｗをスピンチャック７０により保持して低速で回転させる。また、電磁弁４８を開放して、純水噴出ノズル４７からスピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの表面に純水を噴出する。そして、ブラシ洗浄機構４０におけるモータ４６の駆動により回転ブラシ４１を回転させると共に、ブラシ移動機構４２の駆動により、回転ブラシ４１を、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの回転中心と当接する位置と、この基板Ｗの端縁と当接する位置との間で往復移動させる。これにより、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの表面全域が回転ブラシ４１により洗浄される。このブラシ洗浄工程により、基板Ｗの表面に残存する反応生成物が迅速に除去される。
【００５９】
なお、回転ブラシ４１の下端部をスピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗと当接させるかわりに、回転ブラシ４１を、その下端部と基板Ｗの表面とが微小間隔だけ離隔した位置に配置して基板Ｗの表面を洗浄するようにしてもよい。このような構成とした場合においては、基板Ｗの表面に衝撃を与えることなく、回転ブラシ４１の下端部と基板Ｗの表面との間に存在する純水により基板Ｗの表面を洗浄することが可能となる。
【００６０】
ブラシ洗浄工程が完了すれば、純水供給工程が実行される（ステップＳ５）。この純水供給工程においては、基板Ｗをスピンチャック７０により保持して低速で回転させる。そして、純水供給機構５０におけるノズル移動機構５２の駆動により、純水吐出ノズル５１を、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの回転中心と対向する位置と、この基板Ｗの端縁と対向する位置との間で往復移動させるとともに、電磁弁５６を開放して純水吐出ノズル５１から純水を吐出させる。これにより、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの表面全域に純水の供給部５７から純水が供給される。この純水供給工程により、基板Ｗの表面が洗浄される。
【００６１】
なお、上述した除去液供給工程（ステップＳ２）、ブラシ洗浄工程（ステップＳ４）および純水供給工程（ステップＳ５）においては、電磁弁７６が開放され、裏面洗浄ノズル７４よりスピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの裏面に純水が供給される。これにより、基板Ｗの裏面側に、基板Ｗの表面から除去された反応生成物等が回り込むことを防止することが可能となる。
【００６２】
そして、基板Ｗを高速回転させることにより、基板Ｗに付着した純水を振り切り除去する純水振り切り工程が実行される（ステップＳ６）。この純水振り切り工程においては、スピンチャック７０により、基板Ｗを５００ｒｐｍ以上、好ましくは１０００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍの回転速度で回転させる。
【００６３】
以上の工程が完了すれば、搬送機構５により、基板Ｗをスピン処理部３から加熱処理部１に搬送する。そして、加熱処理部１において加熱乾燥工程が実行される（ステップＳ７）。この加熱乾燥工程においては、基板Ｗが、加熱プレート１２上の加熱位置において加熱され、純水振り切り工程では除去しきれなかった純水が乾燥・除去される。
【００６４】
従って、反応生成物を除去した後の基板Ｗにおける金属パターン部に純水が残存して酸化物が生成されるという問題の発生を防止することができる。また、この基板Ｗが、引き続きＣＶＤ等の真空条件下で処理を行う処理工程に搬送された場合においても、基板Ｗに付着した純水が処理に悪影響を及ぼすことはない。なお、この加熱乾燥工程においては、基板Ｗは例えば摂氏１５０度程度の温度まで加熱される。
【００６５】
基板Ｗに対する加熱乾燥処理が完了すれば、加熱後の基板Ｗを、搬送機構５により、冷却処理部２に搬送する。そして、冷却処理部２において、加熱後の基板Ｗを、後段の処理に支障を来さない常温程度の温度まで冷却する。冷却後の基板Ｗは、搬送機構５により冷却処理ユニット２から取り出され、搬送機構６によりカセット７内に収納される。
【００６６】
本実施形態の基板処理装置は加熱手段として加熱プレート１２を備えているが、加熱手段としては基板に加熱ガス（加熱されたエア、または加熱された不活性ガス、例えば窒素ガスやアルゴン）を吹きかけるガスノズルを有する加熱ガス供給手段を用いることもできる。この場合はガスノズルを加熱処理部１に設けてもよいし、スピン処理部３に設けてもよい。
【００６７】
ガスノズルをスピン処理部３に設けた場合、スピン処理部にて予備加熱工程または加熱乾燥工程を行うことができるので加熱プレート１２は不要となる。しかも加熱プレート１２とスピン処理部３との間で基板Ｗを搬送する時間も不要なのでスループットが改善される。
【００６８】
なお、この場合、予備加熱工程、加熱乾燥工程において基板Ｗを回転させれば熱が基板Ｗの表面において比較的均一に伝わるので処理の面内均一性が改善される。
【００６９】
また、スピン処理部３に加熱ガスノズルを設ける場合はガスノズルをアーム３４、またはアーム４４、またはアーム５４に設けることができる。
【００７０】
特に除去液供給機構３０を構成するアーム３４の先端部分にガスノズルを設けた場合は予備加熱工程においてガスノズルを基板Ｗに対向させて基板に加熱ガスを供給した直後に電磁弁３６を開放すれば、すでに除去液吐出ノズル３１が基板に対向する位置に到達しているため、基板Ｗの温度低下が少ない間に除去液を供給できる。このため、基板Ｗを加熱するのに必要最低限のエネルギーしか要らなくなる。また、予備加熱工程から除去液供給工程に移るまでの時間を短くできるのでスループットが改善される。
【００７１】
なお、上記実施形態ではドライエッチング工程を経た基板に対して、ドライエッチング時に生成されたポリマーを除去することを開示したが、本発明はドライエッチング時に生成されたポリマーが存在する基板から前記ポリマーを除去することに限定されるものではない。
【００７２】
例えば、本発明はプラズマアッシングの際に生成されたポリマーを基板から除去する場合も含む。よって、本発明は、必ずしもドライエッチングとは限らない各種処理において、レジストに起因して生成されたポリマーを基板から除去する場合も含む。
【００７３】
また、本発明は、ドライエッチングや、プラズマアッシングによる処理で生成されるポリマーだけを除去することに限定されるものではなく、レジストに由来する各種反応生成物を基板から除去する場合も含む。
【００７４】
例えば、レジスト膜をマスクとして、レジスト膜で覆われていない部分の前記薄膜に不純物拡散処理を行う場合で説明する。このような不純物拡散処理には、例えば、イオンインプランテーションがあるが、このような処理を経た基板ではレジスト膜の下方に存在し、レジスト膜で覆われていない部分の薄膜にはもちろん、レジスト膜にもイオンが入り込む。これにより、レジストの一部もしくは全部が変質し、本発明に言う「レジストが変質して生じた反応生成物」となっている。このような反応生成物も有機物であり、除去対象となっている。
【００７５】
また、本発明ではレジストに由来する反応生成物を基板から除去することに限らず、レジストそのものを基板から除去する場合も含む。
【００７６】
例えば、レジストが塗布され、該レジストに模様（配線パターン等）が露光され、該レジスト膜が現像され、該レジストの下方に存在する下層に対して下層処理が施された基板を対象とし、下層処理が終了して、不要になったレジスト膜を除去する場合も含まれる。
【００７７】
より具体的に言うと、レジスト膜が現像された後、下層としての薄膜に対して例えばエッチング処理を行った場合が含まれる。このときのエッチング処理が、エッチング液を供給して行うウエットエッチングであるか、ＲＩＥなどのドライエッチングであるかを問わず、エッチング処理後はレジスト膜は不要になるのでこれを除去する必要がある。このようなエッチング処理後のレジスト除去処理も含まれる。
【００７８】
また、その他には、レジスト膜が現像された後、下層としての薄膜に下層処理として不純物拡散を行った場合、不純物拡散処理後はレジスト膜は不要になるのでこれを除去する必要があるが、このときのレジスト除去処理も含まれる。
【００７９】
なお、これらの場合、不要になったレジスト膜を除去するのと同時に、レジスト膜が変質して生じた反応生成物があればこれも同時に除去できるので、スループットが向上するとともに、コストを削減できる。
【００８０】
例えば、前記エッチング処理において、下層である薄膜に対してドライエッチングを施した場合はレジストに由来する反応生成物も生成される。よって、ドライエッチング時に下層である薄膜をマスクすることに供されたレジスト膜そのもの、および、レジスト膜が変質して生じた反応生成物も同時に除去できる。
【００８１】
また、下層である薄膜に対して不純物拡散処理（特にイオンインプランテーション）を行った場合にもレジストに由来する反応生成物が生成される。よって、不純物拡散処理時に下層をマスクすることに供されたレジスト膜そのもの、および、レジスト膜が変質して生じた反応生成物も同時に除去できる。
【００８２】
また、本発明はレジストに由来する反応生成物やレジストそのものを基板から除去することに限らず、レジストに由来しない有機物、例えば人体から発塵した微細な汚染物質などを基板から除去することも含む。
【００８３】
【発明の効果】
請求項１、請求項４および請求項７に記載の発明によれば、加熱した除去液を基板に供 給するとともに、基板を除去液の温度以上に加熱する予備加熱工程を備えることから、基板に供給された除去液の温度低下を防止して、反応生成物や有機物の除去処理を短時間に完了させることが可能となる。
【００８４】
請求項２および請求項５に記載の発明によれば、基板を加熱して乾燥する加熱乾燥工程を備えたことから、純水振り切り工程では除去しきれなかった純水を乾燥・除去することが可能となる。
【００８５】
請求項３および請求項６に記載の発明によれば、加熱された基板を冷却する冷却工程を備えることから、加熱された基板を後段の処理工程に悪影響を及ぼさない程度の温度まで冷却することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係る基板処理装置の斜視図である。
【図２】 加熱処理部１の要部を示す斜視図である。
【図３】 スピン処理部３の平面概要図である。
【図４】 スピン処理部３を側方から見た概要図である。
【図５】 スピン処理部３を側方から見た概要図である。
【図６】 スピン処理部３を側方から見た概要図である。
【図７】 基板処理装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。
【図８】 基板処理装置による基板Ｗの処理動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 加熱処理部
２ 冷却処理部
３ スピン処理部
４ インデクサー部
５ 搬送機構
６ 搬送機構
７ カセット
１２ 加熱プレート
１４ 支持ピン
１５ 支持アーム
１６ エアシリンダ
１７ 球体
３０ 除去液供給機構
３１ 除去液吐出ノズル
３７ 除去液の供給部
４０ ブラシ洗浄機構
４１ 回転ブラシ
４７ 純水噴出ノズル
５０ 純水供給機構
５１ 純水吐出ノズル
５７ 純水の供給部
７０ スピンチャック
７３ 飛散防止用カップ
８０ 制御部
８５ 電磁弁駆動部
８６ モータ駆動部
８７ 移動機構駆動部
Ｗ 基板
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板に存在する有機物を、有機物の除去液で除去する基板処理方法に係る。特に、基板からレジストを除去する基板処理方法に係る。
【０００２】
また、本発明はレジストが変質して生じた反応生成物が存在する基板に、反応生成物の除去液を供給して除去する基板処理方法に係り、特に、レジスト膜をマスクとしたドライエッチングによりその表面に形成された薄膜をパターン化した基板に対し、当該基板の表面に生成された反応生成物を除去液により除去する基板処理方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
半導体素子の製造工程においては、例えば半導体ウエハ等の基板の表面に形成されたアルミニュウムや銅などの金属の薄膜を、レジスト膜をマスクとしてエッチングすることによりパターン化するエッチング工程が実行される。そして、このエッチング工程において、微細な回路パターンを形成する場合には、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ／反応性イオンエッチング）等の、ドライエッチングが採用される。
【０００４】
このようなドライエッチングで使用される反応性イオンのパワーは極めて強いことから、金属膜のエッチングが完了する時点においてはレジスト膜も一定の割合で消滅し、その一部がポリマー等の反応生成物に変質して金属膜の側壁に堆積する。この反応生成物は後続するレジスト除去工程では除去されないことから、レジスト除去工程を実行する前に、この反応生成物を除去する必要がある。
【０００５】
このため、従来、ドライエッチング工程の後には、反応生成物を除去する作用を有する除去液を基板に対して供給することにより、金属膜の側壁に堆積した反応生成物を除去する反応生成物の除去処理を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年のパターンの微細化や前工程の変化等に伴い、反応生成物をはじめとする、基板に付着している有機物の性質が多様化し、従来の有機物の除去工程では有機物を除去するために長い時間を要するという問題が生じてきた。このため、近年、常温より高い温度で使用することにより、有機物の除去性能を高めた除去液も開発されているが、このような除去液を使用した場合においても、有機物を除去するために長い時間を要する場合がある。
【０００７】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、有機物、特に、レジストの除去処理を短時間に完了することが可能な基板処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明はレジストが変質して生じた反応生成物の除去処理を短時間に完了することが可能な基板処理方法を提供することを目的とし、特に、ドライエッチングによって生じた反応生成物の除去処理を短時間に完了することが可能な基板処理方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、レジスト膜をマスクとしたドライエッチングによりその表面に形成された薄膜をパターン化した基板に対し、当該基板の表面に生成された反応生成物を除去液により除去する基板処理方法であって、基板を加熱する予備加熱工程と、基板の表面に加熱された除去液を供給する除去液供給工程と、基板の表面に純水を供給する純水供給工程と、基板をその主面と平行な面内において回転させることにより、基板に付着した純水を振り切る純水振り切り工程と、を備え、前記予備加熱工程では、前記除去液供給工程にて基板に供給される除去液の温度以上に基板を加熱することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記純水振り切り工程の後に、基板を加熱して乾燥する加熱乾燥工程を備えている。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記加熱乾燥工程の後に、加熱された基板を冷却する冷却工程を備えている。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、基板に存在する有機物を除去液により除去する基板処理方法であって、基板を加熱する予備加熱工程と、基板に加熱された除去液を供給する除去液供給工程と、基板に純水を供給する純水供給工程と、基板をその主面と平行な面内において回転させることにより、基板に付着した純水を振切る純水振切り工程と、を備え、前記予備加熱工程では、前記除去液供給工程にて基板に供給される除去液の温度以上に基板を加熱することを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記純水振り切り工程の後に、基板を加熱して乾燥する加熱乾燥工程を備えている。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記加熱乾燥工程の後に、加熱された基板を冷却する冷却工程を備えている。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項４乃至請求項６のいずれかの発明において、前記有機物はレジストが変質して生じた反応生成物である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態に係る基板処理装置の構成について説明する。なお、この基板処理装置は、その表面に薄膜が形成された基板としてのシリコン製半導体ウエハの表面から、反応生成物としてのポリマーを除去処理するためのものである。
【００１７】
ここで、上記薄膜は、例えば、銅やアルミニウム、チタン、タングステンおよび、これらの混合物などの金属膜、またはシリコン酸化膜やシリコン窒化膜有機絶縁膜、低誘電体層間絶縁膜などの絶縁膜から構成される。なお、ここでいう薄膜とは、薄膜が形成された基板の主面に対して垂直方向の断面において高さ寸法が底部の長さ寸法より短いものはもちろん、高さ寸法が底部の長さ寸法より長いものも含む。従って、基板上で部分的に形成されている膜や配線など、基板主面に向ったとき線状や島状に存在するものも薄膜に含まれる。
【００１８】
また、この基板処理装置で使用する除去液としては、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）、ヒドロキシルアミンなどの有機アルカリ液を含む液体、有機アミンを含む液体、フッ酸、燐酸などの無機酸を含む液体、フッ化アンモン系物質を含む液体等を使用することができる。また、その他の除去液として、１−メチル−２ピロリドン、テトラヒドロチオフェン１．１−ジオキシド、イソプロパノールアミン、モノエタノールアミン、２−（２アミノエトキシ）エタノール、カテコール、Ｎ−メチルピロリドン、アロマテイックジオール、パークレン、フェノールを含む液体などがあり、より具体的には、１−メチル−２ピロリドンとテトラヒドロチオフェン１．１−ジオキシドとイソプロパノールアミンとの混合液、ジメチルスルホシキドとモノエタノールアミンとの混合液、２−（２アミノエトキシ）エタノールとヒドロキシアミンとカテコールとの混合液、２−（２アミノエトキシ）エタノールとＮ−メチルピロリドンとの混合液、モノエタノールアミンと水とアロマテイックジオールとの混合液、パークレンとフェノールとの混合液等を使用するようにしてもよい。
【００１９】
なお、有機アミンを含む液体（有機アミン系除去液という。）にはモノエタノールアミンと水とアロマティックトリオールとの混合溶液、２−（２−アミノエトキシ）エタノールとヒドロキシアミンとカテコールとの混合溶液、アルカノールアミンと水とジアルキルスルホキシドとヒドロキシアミンとアミン系防食剤の混合溶液、アルカノールアミンとグライコールエーテルと水との混合溶液、
ジメチルスルホキシドとヒドロキシアミンとトリエチレンテトラミンとピロカテコールと水の混合溶液、水とヒドロキシアミンとピロガロールとの混合溶液、２−アミノエタノールとエーテル類と糖アルコール類との混合溶液、２−（２−アミノエトキシ）エタノールとＮとＮ−ジメチルアセトアセトアミドと水とトリエタノールアミンとの混合溶液がある。
【００２０】
また、フッ化アンモン系物質を含む液体（フッ化アンモン系除去液という。）には、有機アルカリと糖アルコールと水との混合溶液、フッ素化合物と有機カルボン酸と酸・アミド系溶剤との混合溶液、アルキルアミドと水と弗化アンモンとの混合溶液、ジメチルスルホキシドと２−アミノエタノールと有機アルカリ水溶液と芳香族炭化水素との混合溶液、ジメチルスルホキシドと弗化アンモンと水との混合溶液、
弗化アンモンとトリエタノールアミンとペンタメチルジエチレントリアミンとイミノジ酢酸と水の混合溶液、グリコールと硫酸アルキルと有機塩と有機酸と無機塩の混合溶液、アミドと有機塩と有機酸と無機塩との混合溶液、アミドと有機塩と有機酸と無機塩との混合溶液がある。
【００２１】
また、無機物を含む無機系除去液としては水と燐酸誘導体との混合溶液がある。
【００２２】
先ず、基板処理装置の全体構成について説明する。図１は、この発明に係る基板処理装置の斜視図である。
【００２３】
この基板処理装置は、複数枚の基板Ｗを収納したカセット７を搬入するためのインデクサー部４と、基板Ｗを加熱する４個の加熱処理部１と、基板Ｗを冷却するための２個の冷却処理部２と、基板Ｗを除去液等により処理する２個のスピン処理部３と、基板Ｗをインデクサー部４に載置されたカセット７と、加熱処理部１と、冷却処理部２と、スピン処理部３との間で搬送する一対の搬送機構５、６とを備える。
【００２４】
カセット７に収納されて基板処理装置に搬送された基板Ｗは、搬送機構６によりカセット７から取り出され、搬送機構５に渡される。そして、この基板Ｗは、加熱処理部１により予備加熱された後、スピン処理部３において反応生成物を除去処理される。そして、この基板Ｗは、加熱処理部１で加熱乾燥され、冷却処理部２で冷却された後、搬送機構５から搬送機構６に渡され、カセット７に収納される。なお、このような処理動作については、後程詳細に説明する。
【００２５】
次に、加熱処理部１の構成について説明する。図２は、上述した加熱処理部１の要部を示す斜視図である。
【００２６】
加熱処理部１におけるハウジング内には、加熱プレート１２が配設されている。この加熱プレート１２は、その内部に板状ヒータを備えている。この加熱プレート１２には、３個の貫通孔１３が形成されている。そして、この貫通孔１３を通して、３本の支持ピン１４が昇降可能に配設されている。
【００２７】
これらの３本の支持ピン１４は、例えばフッ素樹脂、セラミックスまたはポリイミド樹脂等の耐熱性絶縁材料から構成され、そこに支持する基板Ｗの裏面周縁部と対向する位置において支持アーム１５上に立設されている。そして、この支持アーム１５は、エアシリンダ１６と連結されている。このため、エアシリンダ１６の駆動により、支持ピン１４は、その先端が加熱プレート１２の表面より突出する基板Ｗの受け渡し位置と、その先端が加熱プレート１２における連通孔１３内に収納された基板Ｗの加熱処理位置との間を昇降する。
【００２８】
加熱プレート１２の表面には、３個の球体１７が埋設されている。この球体１７は、例えば、アルミナ、マテアタイト等の低伝熱部材から構成される。この球体１７の上端は、加熱プレート１２の表面より微小量だけ突出する状態で配設されており、基板Ｗと加熱プレート１２表面との間にいわゆるプロキシミティギャップと称される微小間隔を保った状態で、基板Ｗを加熱プレート１２の球体１７上に載置、支持して、この基板Ｗを加熱するよう構成されている。
【００２９】
基板Ｗを加熱プレート１２に搬入する際には、エアシリンダ１６の駆動により、予め支持ピン１４を基板の受け渡し位置まで上昇させておく。そして、図１に示す搬送機構５により基板Ｗを搬送し、この基板Ｗを支持ピン１４上に載置する。そして、エアシリンダ１６の駆動により、支持ピン１４を加熱位置まで下降させる。
【００３０】
基板Ｗが加熱プレート１２における球体１７上に載置されてその加熱処理が終了すれば、支持ピン１４を基板の受け渡し位置まで上昇させることにより、基板Ｗを加熱プレート１２上から離隔させる。基板Ｗが加熱プレート１２より上昇すれば、図１に示す搬送機構５によって基板Ｗを支持ピン１４上より受け取り、後段の処理工程に向けて搬送する。
【００３１】
なお、図１に示す冷却処理部２も加熱処理部１と同様の構成を有する。但し、冷却処理部２においては、板状ヒータ内蔵する加熱プレートのかわりにペルチェ素子等を利用した板状クーラを内蔵する冷却プレートが配設されており、基板Ｗを冷却可能な構成となっている。
【００３２】
次に、スピン処理部３の構成について説明する。図３はスピン処理部３の平面概要図である。また、図４乃至図６は、各々、スピン処理部３を側方から見た概要図である。なお、図４は除去液供給機構３０とスピンチャック７０と飛散防止用カップ７３との関係を、また、図５はブラシ洗浄機構４０とスピンチャック７０と飛散防止用カップ７３との関係を、さらに、図６は純水供給機構５０とスピンチャック７０と飛散防止用カップ７３との関係を示しており、また、これらの図においては飛散防止用カップ７３および裏面洗浄ノズル７４を断面で示している。
【００３３】
このスピン処理部３は、基板Ｗを回転可能に保持するスピンチャック７０と、スピンチャック７０に保持された基板Ｗの表面に向けて除去液を供給する除去液供給機構３０と、スピンチャック７０に保持された基板Ｗの表面を回転ブラシ４１により洗浄するブラシ洗浄機構４０と、スピンチャック７０に保持された基板Ｗの表面に向けて純水を供給する純水供給機構５０とを備える。
【００３４】
スピンチャック７０は、図４乃至図６に示すように、その上面に基板Ｗを吸着保持した状態で、モータ７１の駆動により鉛直方向を向く支軸７２を中心に回転する。このため、基板Ｗは、スピンチャック７０と共に、その主面と平行な面内において回転する。
【００３５】
このスピンチャック７０の外周部には、飛散防止用カップ７３が配設されている。飛散防止用カップ７３は、断面が略コの字状で、平面視では中央部分に開口を有する略リング状の形状を有する。そして、この飛散防止用カップ７３の底面には、図示しないドレインと連結する開口部７５が形成されている。
【００３６】
また、この飛散防止用カップ７３における基板Ｗの裏面と対向する位置には、基板Ｗの裏面に対して純水を供給することにより基板Ｗの裏面を洗浄するための裏面洗浄ノズル７４が配設されている。この裏面洗浄ノズル７４は、電磁弁７６を介して純水の供給部５７と接続されている。この純水の供給部５７は、純水を圧送可能な構成となっている。
【００３７】
除去液供給機構３０は、図４に示すように、基板Ｗに向けて除去液を吐出するための除去液吐出ノズル３１を備える。この除去液吐出ノズル３１は、ノズル移動機構３２の駆動により鉛直方向を向く軸３３を中心として揺動するアーム３４の先端に配設されている。このため、除去液吐出ノズル３１は、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの回転中心と対向する位置と、この基板Ｗの端縁と対向する位置との間を往復移動可能となっている。なお、ノズル移動機構３２は、アーム３４を上下方向にも移動させ得る構成となっている。
【００３８】
また、除去液吐出ノズル３１は、電磁弁３６を介して除去液の供給部３７と接続されている。この除去液の供給部３７は、所定温度まで加熱された除去液を圧送可能な構成となっている。なお、符号３５は除去液供給用のチューブを示している。
【００３９】
ブラシ洗浄機構４０は、図５に示すように、基板Ｗの表面を洗浄するための回転ブラシ４１を備える。この回転ブラシ４１は、回転ブラシ移動機構４２の駆動により鉛直方向を向く軸４３を中心として揺動するアーム４４の先端に配設されている。このため、回転ブラシ４１は、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの回転中心と対向する位置と、この基板Ｗの端縁と対向する位置との間を往復移動可能となっている。なお、回転ブラシ移動機構４２は、アーム４４を上下方向にも移動させ得る構成となっている。
【００４０】
回転ブラシ４１は、アーム４４の先端に配設されたモータ４６の駆動により、鉛直方向を向く回転軸４５を中心に回転する構成となっている。また、この回転ブラシ４１の下端部は、図５に示すように、スピンチャック７０に保持された基板Ｗの表面と当接する位置、または、スピンチャック７０に保持された基板Ｗの表面から微小間隔だけ離隔した位置に配置可能となっている。このため、このような位置において回転ブラシ４１を回転させた状態で、アーム４４を回転ブラシ４１が基板Ｗの回転中心と対向する位置とこの基板Ｗの端縁と対向する位置との間で往復移動させることにより、基板Ｗの表面全域を回転ブラシ４１により洗浄することが可能となる。
【００４１】
このブラシ洗浄機構４１と対向する位置には、図３および図５に示すように、回転ブラシ４１による基板Ｗの洗浄時に、基板Ｗの表面に純水を供給するための純水噴出ノズル４７が配設されている。この純水噴出ノズル４７は、電磁弁４８を介して、純水の供給部５７と接続されている。
【００４２】
純水供給機構５０は、図６に示すように、基板Ｗに向けて純水を吐出するための純水吐出ノズル５１を備える。この純水吐出ノズル５１は、ノズル移動機構５２の駆動により鉛直方向を向く軸５３を中心として揺動するアーム５４の先端に配設されている。このため、純水吐出ノズル５１は、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの回転中心と対向する位置と、この基板Ｗの端縁と対向する位置との間を往復移動可能となっている。なお、ノズル移動機構５２は、アーム５４を上下方向にも移動させ得る構成となっている。
【００４３】
また、純水吐出ノズル５１は、電磁弁５６を介して純水の供給部５７と接続されている。なお、符号５５は純水供給用のチューブを示している。
【００４４】
次に、上述した基板処理装置の制御機構について説明する。図７は、上述した基板処理装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。
【００４５】
この基板処理装置は、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ８１と、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ８２と、論理演算を実行するＣＰＵ８３とからなる制御部８０を備える。この制御部８０は、インターフェース８４を介して、上述したスピン処理部３における電磁弁３６、４８、５６、７６を駆動する電磁弁駆動部８５と、モータ４６、７０を駆動するモータ駆動部８６と、ノズル移動機構３２、ブラシ移動機構４２およびノズル移動機構５２を駆動する移動機構駆動部８７とに接続されている。また、この制御部８０は、インターフェース８４を介して、上述した加熱処理部１および冷却処理部２とも接続されている。
【００４６】
次に上述した基板処理装置による、基板Ｗから反応生成物を除去するための処理動作について説明する。図８は、基板処理装置による基板Ｗの処理動作を示すフローチャートである。
【００４７】
この基板処理装置を使用して、レジスト膜をマスクとしたドライエッチングによりその表面に形成された薄膜をパターン化した基板Ｗに対し、その表面に生成された反応生成物を除去する場合には、最初に予備加熱工程が実行される（ステップＳ１）。この予備加熱工程は、インデクサ部４に載置されたカセット７内の基板Ｗを搬送機構６により取り出した後、この基板Ｗを、搬送機構５により加熱処理ユニット１に搬送し、図２に示す加熱プレート１２上の加熱位置において加熱することにより実行される。
【００４８】
なお、この予備加熱工程において、基板Ｗは所定の設定温度にまで加熱される。該設定温度は、後述の除去液供給工程にて基板Ｗが除去液の供給を受けるとき、基板Ｗの温度が除去液の温度以上になるような温度（ただし除去液の沸点より低い温度）に設定すればよい。
【００４９】
好ましくは、基板Ｗが除去液の供給を受けるとき、基板Ｗの温度が除去液の温度と略同じ温度になるよう設定するのがよい。ここでは加熱処理ユニット１からスピン処理部３への基板Ｗの搬送中、基板Ｗが失う熱量が少ないので、前記設定温度は除去液の温度と同じ温度に設定してある。すなわち、除去液供給工程にて摂氏８０度の除去液が基板Ｗに供給されることから、前記設定温度は摂氏８０度にしてある。
【００５０】
ただし、加熱処理ユニット１からスピン処理部３への基板Ｗの搬送中に基板Ｗの温度が低下する場合、前記設定温度は、除去液の温度よりも搬送中に低下する分だけ高い温度とすることが好ましい。
【００５１】
基板Ｗに対する予備加熱処理が完了すれば、加熱後の基板Ｗを、搬送機構５により、図４乃至図６に示すスピン処理部３のスピンチャック７０上に搬送する。
【００５２】
そして、このスピン処理部３において、最初に除去液供給工程（ステップＳ２）が実行される。この除去液供給工程においては、基板Ｗをスピンチャック７０により保持して低速で回転させる。そして、除去液供給機構３０におけるノズル移動機構３２の駆動により、除去液吐出ノズル３１を、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの回転中心と対向する位置と、この基板Ｗの端縁と対向する位置との間で往復移動させるとともに、電磁弁３６を開放して除去液吐出ノズル３１から除去液を吐出させる。これにより、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの表面全域に、除去液の供給部３７から常温（約２３度）以上の所定温度（ここでは摂氏８０度）まで加熱された除去液が供給される。この除去液供給工程により、基板Ｗの表面に生成された反応生成物の大部分が除去される。
【００５３】
このとき、除去液が供給される基板Ｗは、前段の予備加熱工程により予め加熱されていることから、除去液の温度が基板Ｗとの接触後に低下することはない。このため、加熱された除去液による反応生成物の除去機能を向上させることが可能となる。
【００５４】
しかも、ここでは基板Ｗが除去液の温度と略同じ温度になっているので基板Ｗに供給された除去液の温度変化は無い。このため、除去液供給工程の開始当初から、高い除去機能を発揮する温度にて除去液は反応生成物に接触する。よって、反応生成物を迅速に除去でき、スループットが向上する。
【００５５】
次に、基板Ｗを高速回転させることにより、基板Ｗに付着した除去液を振り切り除去する除去液振り切り工程が実行される（ステップＳ３）。この除去液振り切り工程においては、スピンチャック７０により、基板Ｗを５００ｒｐｍ以上、好ましくは１０００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍの回転速度で回転させる。
【００５６】
なお、除去液供給工程に続いて除去液振り切り工程を実行するのは、次のような理由による。すなわち、除去液として有機アルカリ液を使用した場合等においては、基板Ｗ上に残存した除去液が純水と混合されると、強アルカリが生成される「ペーハーショック」と呼称される現象が生じ、金属配線に損傷を与える。従って、上述した除去液供給工程と後述する純水を使用したブラシ洗浄工程とを連続して実行することは不可能であり、除去液供給工程完了後に大量の中間リンス液を使用して基板Ｗ上から一旦除去液を除去し、その上で基板Ｗに純水を供給してブラシ洗浄工程を実行する必要がある。このため、中間リンス液供給工程に時間がかかり、また、多くの中間リンス液を使用することからコストがかさむという問題を生ずる。
【００５７】
しかしながら、この実施形態においては、除去液供給工程に引き続いて除去液振り切り工程を実行することから、上述した中間リンス工程を省略することが可能となり、また、中間リンス工程を実行する場合においても、この中間リンス液供給工程を少量の中間リンス液のみを使用して短時間に完了させることが可能となる。
【００５８】
除去液振り切り工程が完了すれば、ブラシ洗浄工程が実行される（ステップＳ４）。このブラシ洗浄工程においては、基板Ｗをスピンチャック７０により保持して低速で回転させる。また、電磁弁４８を開放して、純水噴出ノズル４７からスピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの表面に純水を噴出する。そして、ブラシ洗浄機構４０におけるモータ４６の駆動により回転ブラシ４１を回転させると共に、ブラシ移動機構４２の駆動により、回転ブラシ４１を、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの回転中心と当接する位置と、この基板Ｗの端縁と当接する位置との間で往復移動させる。これにより、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの表面全域が回転ブラシ４１により洗浄される。このブラシ洗浄工程により、基板Ｗの表面に残存する反応生成物が迅速に除去される。
【００５９】
なお、回転ブラシ４１の下端部をスピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗと当接させるかわりに、回転ブラシ４１を、その下端部と基板Ｗの表面とが微小間隔だけ離隔した位置に配置して基板Ｗの表面を洗浄するようにしてもよい。このような構成とした場合においては、基板Ｗの表面に衝撃を与えることなく、回転ブラシ４１の下端部と基板Ｗの表面との間に存在する純水により基板Ｗの表面を洗浄することが可能となる。
【００６０】
ブラシ洗浄工程が完了すれば、純水供給工程が実行される（ステップＳ５）。この純水供給工程においては、基板Ｗをスピンチャック７０により保持して低速で回転させる。そして、純水供給機構５０におけるノズル移動機構５２の駆動により、純水吐出ノズル５１を、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの回転中心と対向する位置と、この基板Ｗの端縁と対向する位置との間で往復移動させるとともに、電磁弁５６を開放して純水吐出ノズル５１から純水を吐出させる。これにより、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの表面全域に純水の供給部５７から純水が供給される。この純水供給工程により、基板Ｗの表面が洗浄される。
【００６１】
なお、上述した除去液供給工程（ステップＳ２）、ブラシ洗浄工程（ステップＳ４）および純水供給工程（ステップＳ５）においては、電磁弁７６が開放され、裏面洗浄ノズル７４よりスピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの裏面に純水が供給される。これにより、基板Ｗの裏面側に、基板Ｗの表面から除去された反応生成物等が回り込むことを防止することが可能となる。
【００６２】
そして、基板Ｗを高速回転させることにより、基板Ｗに付着した純水を振り切り除去する純水振り切り工程が実行される（ステップＳ６）。この純水振り切り工程においては、スピンチャック７０により、基板Ｗを５００ｒｐｍ以上、好ましくは１０００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍの回転速度で回転させる。
【００６３】
以上の工程が完了すれば、搬送機構５により、基板Ｗをスピン処理部３から加熱処理部１に搬送する。そして、加熱処理部１において加熱乾燥工程が実行される（ステップＳ７）。この加熱乾燥工程においては、基板Ｗが、加熱プレート１２上の加熱位置において加熱され、純水振り切り工程では除去しきれなかった純水が乾燥・除去される。
【００６４】
従って、反応生成物を除去した後の基板Ｗにおける金属パターン部に純水が残存して酸化物が生成されるという問題の発生を防止することができる。また、この基板Ｗが、引き続きＣＶＤ等の真空条件下で処理を行う処理工程に搬送された場合においても、基板Ｗに付着した純水が処理に悪影響を及ぼすことはない。なお、この加熱乾燥工程においては、基板Ｗは例えば摂氏１５０度程度の温度まで加熱される。
【００６５】
基板Ｗに対する加熱乾燥処理が完了すれば、加熱後の基板Ｗを、搬送機構５により、冷却処理部２に搬送する。そして、冷却処理部２において、加熱後の基板Ｗを、後段の処理に支障を来さない常温程度の温度まで冷却する。冷却後の基板Ｗは、搬送機構５により冷却処理ユニット２から取り出され、搬送機構６によりカセット７内に収納される。
【００６６】
本実施形態の基板処理装置は加熱手段として加熱プレート１２を備えているが、加熱手段としては基板に加熱ガス（加熱されたエア、または加熱された不活性ガス、例えば窒素ガスやアルゴン）を吹きかけるガスノズルを有する加熱ガス供給手段を用いることもできる。この場合はガスノズルを加熱処理部１に設けてもよいし、スピン処理部３に設けてもよい。
【００６７】
ガスノズルをスピン処理部３に設けた場合、スピン処理部にて予備加熱工程または加熱乾燥工程を行うことができるので加熱プレート１２は不要となる。しかも加熱プレート１２とスピン処理部３との間で基板Ｗを搬送する時間も不要なのでスループットが改善される。
【００６８】
なお、この場合、予備加熱工程、加熱乾燥工程において基板Ｗを回転させれば熱が基板Ｗの表面において比較的均一に伝わるので処理の面内均一性が改善される。
【００６９】
また、スピン処理部３に加熱ガスノズルを設ける場合はガスノズルをアーム３４、またはアーム４４、またはアーム５４に設けることができる。
【００７０】
特に除去液供給機構３０を構成するアーム３４の先端部分にガスノズルを設けた場合は予備加熱工程においてガスノズルを基板Ｗに対向させて基板に加熱ガスを供給した直後に電磁弁３６を開放すれば、すでに除去液吐出ノズル３１が基板に対向する位置に到達しているため、基板Ｗの温度低下が少ない間に除去液を供給できる。このため、基板Ｗを加熱するのに必要最低限のエネルギーしか要らなくなる。また、予備加熱工程から除去液供給工程に移るまでの時間を短くできるのでスループットが改善される。
【００７１】
なお、上記実施形態ではドライエッチング工程を経た基板に対して、ドライエッチング時に生成されたポリマーを除去することを開示したが、本発明はドライエッチング時に生成されたポリマーが存在する基板から前記ポリマーを除去することに限定されるものではない。
【００７２】
例えば、本発明はプラズマアッシングの際に生成されたポリマーを基板から除去する場合も含む。よって、本発明は、必ずしもドライエッチングとは限らない各種処理において、レジストに起因して生成されたポリマーを基板から除去する場合も含む。
【００７３】
また、本発明は、ドライエッチングや、プラズマアッシングによる処理で生成されるポリマーだけを除去することに限定されるものではなく、レジストに由来する各種反応生成物を基板から除去する場合も含む。
【００７４】
例えば、レジスト膜をマスクとして、レジスト膜で覆われていない部分の前記薄膜に不純物拡散処理を行う場合で説明する。このような不純物拡散処理には、例えば、イオンインプランテーションがあるが、このような処理を経た基板ではレジスト膜の下方に存在し、レジスト膜で覆われていない部分の薄膜にはもちろん、レジスト膜にもイオンが入り込む。これにより、レジストの一部もしくは全部が変質し、本発明に言う「レジストが変質して生じた反応生成物」となっている。このような反応生成物も有機物であり、除去対象となっている。
【００７５】
また、本発明ではレジストに由来する反応生成物を基板から除去することに限らず、レジストそのものを基板から除去する場合も含む。
【００７６】
例えば、レジストが塗布され、該レジストに模様（配線パターン等）が露光され、該レジスト膜が現像され、該レジストの下方に存在する下層に対して下層処理が施された基板を対象とし、下層処理が終了して、不要になったレジスト膜を除去する場合も含まれる。
【００７７】
より具体的に言うと、レジスト膜が現像された後、下層としての薄膜に対して例えばエッチング処理を行った場合が含まれる。このときのエッチング処理が、エッチング液を供給して行うウエットエッチングであるか、ＲＩＥなどのドライエッチングであるかを問わず、エッチング処理後はレジスト膜は不要になるのでこれを除去する必要がある。このようなエッチング処理後のレジスト除去処理も含まれる。
【００７８】
また、その他には、レジスト膜が現像された後、下層としての薄膜に下層処理として不純物拡散を行った場合、不純物拡散処理後はレジスト膜は不要になるのでこれを除去する必要があるが、このときのレジスト除去処理も含まれる。
【００７９】
なお、これらの場合、不要になったレジスト膜を除去するのと同時に、レジスト膜が変質して生じた反応生成物があればこれも同時に除去できるので、スループットが向上するとともに、コストを削減できる。
【００８０】
例えば、前記エッチング処理において、下層である薄膜に対してドライエッチングを施した場合はレジストに由来する反応生成物も生成される。よって、ドライエッチング時に下層である薄膜をマスクすることに供されたレジスト膜そのもの、および、レジスト膜が変質して生じた反応生成物も同時に除去できる。
【００８１】
また、下層である薄膜に対して不純物拡散処理（特にイオンインプランテーション）を行った場合にもレジストに由来する反応生成物が生成される。よって、不純物拡散処理時に下層をマスクすることに供されたレジスト膜そのもの、および、レジスト膜が変質して生じた反応生成物も同時に除去できる。
【００８２】
また、本発明はレジストに由来する反応生成物やレジストそのものを基板から除去することに限らず、レジストに由来しない有機物、例えば人体から発塵した微細な汚染物質などを基板から除去することも含む。
【００８３】
【発明の効果】
請求項１、請求項４および請求項７に記載の発明によれば、加熱した除去液を基板に供 給するとともに、基板を除去液の温度以上に加熱する予備加熱工程を備えることから、基板に供給された除去液の温度低下を防止して、反応生成物や有機物の除去処理を短時間に完了させることが可能となる。
【００８４】
請求項２および請求項５に記載の発明によれば、基板を加熱して乾燥する加熱乾燥工程を備えたことから、純水振り切り工程では除去しきれなかった純水を乾燥・除去することが可能となる。
【００８５】
請求項３および請求項６に記載の発明によれば、加熱された基板を冷却する冷却工程を備えることから、加熱された基板を後段の処理工程に悪影響を及ぼさない程度の温度まで冷却することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係る基板処理装置の斜視図である。
【図２】 加熱処理部１の要部を示す斜視図である。
【図３】 スピン処理部３の平面概要図である。
【図４】 スピン処理部３を側方から見た概要図である。
【図５】 スピン処理部３を側方から見た概要図である。
【図６】 スピン処理部３を側方から見た概要図である。
【図７】 基板処理装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。
【図８】 基板処理装置による基板Ｗの処理動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 加熱処理部
２ 冷却処理部
３ スピン処理部
４ インデクサー部
５ 搬送機構
６ 搬送機構
７ カセット
１２ 加熱プレート
１４ 支持ピン
１５ 支持アーム
１６ エアシリンダ
１７ 球体
３０ 除去液供給機構
３１ 除去液吐出ノズル
３７ 除去液の供給部
４０ ブラシ洗浄機構
４１ 回転ブラシ
４７ 純水噴出ノズル
５０ 純水供給機構
５１ 純水吐出ノズル
５７ 純水の供給部
７０ スピンチャック
７３ 飛散防止用カップ
８０ 制御部
８５ 電磁弁駆動部
８６ モータ駆動部
８７ 移動機構駆動部
Ｗ 基板
Claims (7)
- レジスト膜をマスクとしたドライエッチングによりその表面に形成された薄膜をパターン化した基板に対し、当該基板の表面に生成された反応生成物を除去液により除去する基板処理方法であって、
基板を加熱する予備加熱工程と、
基板の表面に加熱された除去液を供給する除去液供給工程と、
基板の表面に純水を供給する純水供給工程と、
基板をその主面と平行な面内において回転させることにより、基板に付着した純水を振り切る純水振り切り工程と、を備え、
前記予備加熱工程では、前記除去液供給工程にて基板に供給される除去液の温度以上に基板を加熱することを特徴とする基板処理方法。 - 請求項１に記載の基板処理方法において、
前記純水振り切り工程の後に、基板を加熱して乾燥する加熱乾燥工程を備える基板処理方法。 - 請求項２に記載の基板処理方法において、
前記加熱乾燥工程の後に、加熱された基板を冷却する冷却工程を備える基板処理方法。 - 基板に存在する有機物を除去液により除去する基板処理方法であって、
基板を加熱する予備加熱工程と、
基板に加熱された除去液を供給する除去液供給工程と、
基板に純水を供給する純水供給工程と、
基板をその主面と平行な面内において回転させることにより、基板に付着した純水を振切る純水振切り工程と、を備え、
前記予備加熱工程では、前記除去液供給工程にて基板に供給される除去液の温度以上に基板を加熱することを特徴とする基板処理方法。 - 請求項４に記載の基板処理方法において、
前記純水振り切り工程の後に、基板を加熱して乾燥する加熱乾燥工程を備える基板処理方法。 - 請求項５に記載の基板処理方法において、
前記加熱乾燥工程の後に、加熱された基板を冷却する冷却工程を備える基板処理方法。 - 請求項４乃至請求項６のいずれかの基板処理方法において、
前記有機物はレジストが変質して生じた反応生成物である基板処理方法。
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