JP4318950B2 - 基板処理方法および基板処理システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン注入処理やエッチング処理等によって硬化したレジスト膜等の難剥離性膜を基板から除去する基板処理方法および基板処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体デバイスの製造工程においては、イオン注入技術を利用して、半導体ウエハ（シリコン基板）やシリコン基板の表面に形成された各種膜に所定のイオンを注入し、その表面特性を変化させている。例えば、シリコン基板に砒素（Ａｓ）やリン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）等を注入することによってｐ−ｎ接合を形成することができる。
【０００３】
このようなイオン注入処理は、シリコン基板の表面等に所定の回路パターンを有するレジストマスクを形成した後に行われることが多く、この場合には、イオン注入処理後に、不要となったレジストマスクを除去する必要がある。ここで、高濃度でのイオン注入が行われたレジストマスクは難剥離性に変質（硬化）しているために、この除去方法としてはプラズマアッシング後にウエット洗浄を行う方法等が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−３７７８０号公報（第２１〜２９段落、第２〜４図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、シリコン基板をプラズマアッシング処理すると、除去すべきレジスト膜以外の部分、つまり、イオン注入された下地のシリコン基板や膜が酸化等されるおそれがある。また、アッシングガスがプラズマアッシングの異方性によってシリコン基板や膜に打ち込まれて、その部分の特性が変化する等、シリコン基板等に種々の損傷を与える問題がある。また、プラズマアッシングによってシリコン基板が帯電し、その後の放電によってシリコン基板が損傷するおそれがある。
【０００６】
また、レジスト膜はイオン注入処理によってその表面が硬化する（以下、この部分を「硬化層」という）が、その内部はイオン注入処理前と実質的に変わらない状態（以下、この部分を「未硬化部」という）にある。プラズマアッシング処理においてはレジスト膜の温度は、例えば、２００℃程度にまで上昇するが、このときに未硬化部から窒素ガス（Ｎ２）等のガスが発生して、このガスが硬化層を破壊して外部に吹き出すとともに、未硬化部の一部もまた外部に吹き出してシリコン基板等の表面に付着する、所謂、ポッピングと呼ばれる現象が発生する。プラズマアッシング処理時のこのようなガスの吹き出しは、レジスト膜を現像処理した後の熱処理温度がその後に行われるプラズマアッシング処理時の温度よりも低いために、プラズマアッシング処理前のレジスト膜の未硬化部にはプラズマアッシング処理時の加熱によって蒸発する成分が残存していることによる。
【０００７】
プラズマアッシング処理では、このポッピングによって外部に飛散した未硬化部の飛沫がシリコン基板の表面に付着してシリコン基板を汚染するという問題が生ずる。そして、この付着物（飛沫）は後にウエット洗浄を行っても完全に除去することが困難である。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、イオン注入されたレジストマスク等の難剥離性膜を、その下地となっている基板や膜に損傷を与えることなく、基板等から除去する基板処理方法を提供する。また本発明は、難剥離性膜の下地となっている基板等の汚染を抑制しながら、難剥離性膜を基板等から除去する基板処理方法を提供することを目的とする。さらに本発明は、このような基板処理方法の実施に使用される基板処理システム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】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によれば、基板に設けられたレジスト膜に水蒸気を供給して液膜を生じさせ、水蒸気により前記レジスト膜にポッピングを発生させる工程と、
前記ポッピングを発生したレジスト膜を乾燥させる工程と、
前記ポッピングが発生したレジスト膜を前記基板に残したままそのレジスト膜に水蒸気とオゾンを含む処理ガスを供給することによって前記レジスト膜を水溶性に変質させる工程と、
前記水溶性に変質したレジスト膜を純水による水洗を含む液処理により除去する工程と、
を有することを特徴とする基板処理方法、が提供される。
【００１０】
このような基板処理方法によれば、レジスト膜が形成されている基板等の下地に損傷を与えることなく、レジスト膜を基板等から除去することができる。また、前記ポッピングを発生したレジスト膜を乾燥させてからレジスト膜を変性させる工程を行うことにより、レジスト膜が変成される際に液膜が形成されておらず、処理ガスの分子がポッピングの生じたレジスト膜を攻撃しやすくなるとともに、よごれの再付着が防止される。ここで、前記レジスト膜にポッピングを発生させる工程は、基板を回転させながら行われることが好ましい。これによって、ポッピングの発生時に基板の表面に飛散するレジスト膜の飛沫が基板の表面に付着することを防止することができるとともに、基板から振り切られる水とともに飛沫を基板表面から除去することができる。なお、レジスト膜にポッピングを生じさせる水蒸気の温度は、レジスト膜を基板に形成する工程における最終の熱処理温度よりも高温とすることが好ましい。
【００１２】
さらにまた、水溶性に変質したレジスト膜を純水による水洗を含む液処理により除去する工程の後には、基板を基板からパーティクルを除去する洗浄液（例えば、ＡＰＭ薬液（アンモニアと過酸化水素水を含む薬液））で処理し、その後にパーティクルの除去を補助するための２流体スプレー処理を行う工程と、基板を基板から金属汚濁物を除去する洗浄液（例えば、ＨＰＭ薬液（希塩酸と過酸化水素水を含む薬液））で処理する工程と、基板に純水による水洗処理を施す工程と、を行うことが好ましく、これにより基板の品質が高められる。
【００１３】
このような基板処理方法は、ポッピングを発生させるレジスト膜がイオン注入処理またはエッチング処理によって硬化している場合に好適に用いられる。但し、これに限定されるものではなく、このような処理によって硬化していない膜に対して適用しても、十分にその効果を得ることができる。なお、レジスト膜を硬化させる処理がイオン注入処理である場合において、基板に対するイオンドーズ量が１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以上であっても、本発明によれば、このイオン注入処理によって硬化したレジスト膜を容易に除去することができる。また、前記基板に設けられたレジスト膜に水蒸気を供給して液膜を生じさせ、前記レジスト膜にポッピングを発生させる工程は、水蒸気を噴射する水蒸気ノズルをスキャンさせながら前記レジスト膜に水蒸気を供給することが好ましい。
【００１４】
本発明の第２の観点によれば、レジスト膜を備えた基板から前記レジスト膜を除去する基板処理システムであって、
基板に設けられたレジスト膜に水蒸気を供給して液膜を生じさせ、水蒸気により前記レジスト膜にポッピングを発生させるとともに、前記ポッピングを発生したレジスト膜を乾燥させるポッピング発生装置と、
前記ポッピングが発生した後乾燥されたレジスト膜を有する基板をオゾンと水蒸気を含む処理ガスで処理して前記レジスト膜を水溶性に変質させる変成処理装置と、
前記水溶性に変質したレジスト膜に少なくとも純水を供給して前記レジスト膜を除去する液処理装置と、
を具備することを特徴とする基板処理システム、が提供される。
【００１５】
上記第２の観点の基板処理システムにおいて、前記ポッピング発生装置において前記基板に対して水蒸気でのポッピング処理およびその後の乾燥処理を行わせ、次いで前記変性処理装置において前記処理ガスによる変性処理を行わせ、次いで液処理装置において前記水溶性に変質したレジスト膜を除去する処理を行わせるように制御するプロセス制御機構をさらに具備することが好ましい。
【００１６】
前記液処理装置としては、純水と、前記基板からパーティクルを除去する薬液と、前記基板から金属汚濁物を除去する薬液とを、基板に対し選択的に吐出する機能を有するものを用いることが好ましい。これにより基板からのレジスト膜の除去、パーティクルの除去、金属汚濁物の除去を、連続して行うことができる。前記ポッピング発生装置としては、基板の表面に水蒸気を噴射する水蒸気ノズルと、前記水蒸気ノズルを基板上でスキャンさせるノズルスキャン機構とを有し、前記水蒸気ノズルをスキャンさせながら前記水蒸気ノズルから基板の表面に水蒸気を噴射するものであることが好ましい。
【００１７】
前記ポッピング発生装置は、前記基板を略水平姿勢で保持する保持機構と、前記保持機構を回転させる回転機構と、前記保持機構に保持された基板のレジスト膜に所定温度の水蒸気を供給する水蒸気供給機構と、前記回転機構を駆動することによって前記保持機構に保持された基板を回転させながら前記水蒸気供給機構を動作させて前記基板の表面に所定温度の水蒸気を供給し、その際に、前記基板の表面が純水で濡れた状態に保持され、かつ、前記基板上の純水の一部が前記基板の回転によって前記基板の外側に振り切られるようにして前記基板の前記水蒸気による処理を行わせ、その後、前記基板を回転させ、基板をスピン乾燥させるように制御する水蒸気処理制御機構とを具備することが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、基板として半導体ウエハ（シリコンウエハ）を取り上げて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について具体的に説明する。
図１は、ウエハ処理システム１００の概略構成を示す説明図である。このウエハ処理システム１００は、成膜装置１０１と、レジスト塗布／現像装置１０２と、露光装置１０３と、イオン注入装置１０４と、変性／洗浄装置１０５と、から構成されており、図示しない搬送装置によってこれら装置間でウエハＷを搬送することができるようになっている。
【００２２】
成膜装置１０１としては、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）法によりウエハＷに絶縁膜やストッパー膜等を形成するＣＶＤ装置や、ウエハＷに薬液を塗布して絶縁膜等を形成するＳＯＤ（Spin On Dielectric）装置が用いられる。
【００２３】
レジスト塗布／現像装置１０２は、イオン注入処理のためのマスク等として用いられるレジスト膜を形成するために用いられる。レジスト塗布／現像装置１０２の詳細な構造は図示しないが、レジスト塗布／現像装置１０２では、ウエハＷにスピンコートによって反射防止膜（ＢＡＲＣ）とレジスト膜が逐次成膜され、露光装置１０３において所定のパターンで露光されたレジスト膜が現像処理され、反射防止膜が成膜されたウエハＷ、レジスト膜が成膜されたウエハＷ、露光処理されたウエハＷ、現像処理が施されたウエハＷがそれぞれ所定の条件で熱的に処理される。
【００２４】
露光装置１０３は、レジスト膜が形成されたウエハＷに所定の回路パターンを露光するために用いられる。イオン注入装置１０４では、ウエハＷの処理段階に応じて、ウエハＷやウエハＷに形成された絶縁膜等にＡｓ、Ｐ、Ｂ等のイオン注入処理が行われる。変性／洗浄装置１０５は、半導体デバイスの製造工程で不用となったレジスト膜（マスク）等をウエハＷから除去するための種々の処理を行う装置である。本説明においては、主にイオン注入処理によって硬化したレジスト膜（以下「レジスト硬化膜」ということとする）を除去するために用いられることとする。なお、このレジスト硬化膜は、後に図８（ｃ）に示すように、注入イオンによって硬化した部分（以下「硬化層」ということとする）と、注入イオンが通過したり、または注入イオンが到達していないために、実質的に注入イオンが存在しておらず、硬化していない部分（「以下「生レジスト部」ということとする）とを有している。
【００２５】
続いて、変性／洗浄装置１０５の構成について詳細に説明する。図２は変性／洗浄装置１０５の概略平面図であり、図３はその概略正面図であり、図４はその概略背面図である。変性／洗浄装置１０５は、ウエハＷが収容されたキャリアが他の処理装置等から搬入され、逆に変性／洗浄装置１０５における処理の終了したウエハＷを収容したキャリアを次の処理を行う処理装置等へ搬出するためのキャリアステーション４と、レジスト硬化膜の除去処理やウエハＷの水洗／乾燥処理等を行うための複数の処理ユニットを有する処理ステーション２と、処理ステーション２とキャリアステーション４との間でウエハＷの搬送を行う搬送ステーション３と、処理ステーション２で使用する薬液や純水、処理ガス等の製造、調製、貯留を行うケミカルステーション５と、を備えている。
【００２６】
キャリアＣの内部において、ウエハＷは略水平姿勢で鉛直方向（Ｚ方向）に一定の間隔で収容されている。このようなキャリアＣに対するウエハＷの搬入出はキャリアＣの一側面を通して行われ、この側面は蓋体１０ａ（図２には図示せず。図３および図４に蓋体１０ａが取り外された状態を示す）によって開閉自在となっている。
【００２７】
図２に示すように、キャリアステーション４は、図中Ｙ方向に沿って３箇所にキャリアＣを載置できる載置台６を有しており、キャリアＣは蓋体が設けられた側面がキャリアステーション４と搬送ステーション３との間の境界壁８ａ側を向くようにして載置台６に載置される。境界壁８ａにおいてキャリアＣの載置場所に対応する位置には窓部９ａが形成されており、各窓部９ａの搬送ステーション３側には窓部９ａを開閉するシャッタ１０が設けられている。これらシャッタ１０はそれぞれキャリアＣの蓋体１０ａを把持する把持手段（図示せず）を有しており、図３および図４に示すように、蓋体１０ａを把持した状態で搬送ステーション３側に蓋体１０ａを退避させることができるようになっている。
【００２８】
搬送ステーション３に設けられたウエハ搬送装置７はウエハＷを保持可能なウエハ搬送ピック７ａを有している。ウエハ搬送装置７は搬送ステーション３の床にＹ方向に延在するように設けられたガイド１１（図３および図４参照）に沿ってＹ方向に移動可能である。また、ウエハ搬送ピック７ａは、Ｘ方向にスライド自在であり、かつ、Ｚ方向に昇降自在であり、かつ、Ｘ−Ｙ平面内で回転自在（θ回転）である。
【００２９】
このような構造により、キャリアＣの内部と搬送ステーション３とが窓部９ａを介して連通するようにシャッタ１０を退避させた状態において、ウエハ搬送ピック７ａは、載置台６に載置された全てのキャリアＣにアクセス可能であり、キャリアＣ内の任意の高さ位置にあるウエハＷをキャリアＣから搬出することができ、逆にキャリアＣの任意の位置にウエハＷを搬入することができる。
【００３０】
処理ステーション２は、搬送ステーション３側に２台のウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂを有しており、例えば、ウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ｂは、搬送ステーション３からウエハＷを受け入れる際にウエハＷを載置するために用いられ、ウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａは、処理ステーション２において所定の処理が終了したウエハＷを搬送ステーション３に戻す際にウエハＷを載置するために用いられる。後述するように処理ステーション２においてはファンフィルターユニット（ＦＦＵ）２５から清浄な空気がダウンフローされるために、処理ステーション２において処理の終了したウエハＷを、上段のウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａに載置することにより、ウエハＷの汚染が抑制される。
【００３１】
搬送ステーション３と処理ステーション２との間の境界壁８ｂにおいて、ウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂの位置に対応する部分には窓部９ｂが設けられている。ウエハ搬送ピック７ａは、この窓部９ｂを介してウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂにアクセス可能であり、キャリアＣとウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂとの間でウエハＷを搬送する。
【００３２】
処理ステーション２の略中央部には、処理ステーション２内においてウエハＷを搬送する主ウエハ搬送装置１４が設けられている。主ウエハ搬送装置１４はＺ軸周りに回転自在である。また、主ウエハ搬送装置１４が具備するウエハ搬送アーム１４ａは水平方向で進退自在であり、かつＺ方向に昇降自在である。このような構造により、ウエハ搬送アーム１４ａは処理ステーション２に設けられた各ユニットにアクセス可能であり、これら各ユニット間でウエハＷを搬送する。処理ステーション２の上部には処理ステーション２の内部に清浄な空気を送風するファンフィルターユニット（ＦＦＵ）２５が設けられている。
【００３３】
処理ステーション２の背面側には、オゾンと水蒸気を含む処理ガスのこれら分子によって主にレジスト硬化膜の変性処理を行う膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈが配置されている。ここで「レジスト硬化膜の変性」とは、この処理ガスによってレジスト硬化膜の生レジスト部がウエハＷ上に残った状態で水溶性へと変化することをいう。なお、ウエハＷにイオン注入されていないポリマー残渣が存在する場合には、このポリマー残渣もまたこの処理ガスによって水溶性へと変性する。
【００３４】
膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｄと膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ｅ〜１５ｈとは、その境界壁２２ｂについて略対称な構造を有している。これにより主ウエハ搬送装置１４を、Ｘ方向に移動する機構を必要としない簡単な構造とすることができ、また、ウエハ搬送アーム１４ａの膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈへのアクセスが容易となっている。
【００３５】
ここで、膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａを例に挙げて、その構造について、図５に示す概略断面図を参照しながら詳細に説明する。膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａは、ウエハＷを収容する密閉式のチャンバ３０を有しており、チャンバ３０は固定された下部容器４１ａと、下部容器４１ａの上面を覆う蓋体４１ｂから構成され、蓋体４１ｂは膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａのフレーム４２に固定されたシリンダ４３によって昇降自在である。
【００３６】
下部容器４１ａ周縁の立起部の上面にはＯリング５１が配置されている。シリンダ４３を駆動して蓋体４１ｂを降下させると、蓋体４１ｂの裏面周縁が下部容器４１ａ周縁の立起部の上面に当接するとともに、Ｏリング５１が圧縮されてチャンバ３０内に密閉された処理空間が形成される。
【００３７】
下部容器４１ａにはウエハＷを載置するステージ３３が設けられており、このステージ３３の表面には、ウエハＷを支持するプロキシミティピン４４が複数箇所に設けられている。プロキシミティピン４４の高さは、ステージ３３の表面に結露が生じた場合にウエハＷの裏面が結露した液滴に接することがない高さ、例えば、１ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定される。これによりウエハＷの裏面へのウォーターマークやパーティクルの付着が防止され、ウエハＷの品質を高く保持することができる。
【００３８】
ステージ３３の内部にはヒータ４５ａが、蓋体４１ｂにはヒータ４５ｂがそれぞれ埋設されており、ステージ３３と蓋体４１ｂをそれぞれ所定温度で保持することができるようになっている。これによりウエハＷの温度が一定に保持される。なお、ステージ３３と蓋体４１ｂの温度を変えることによって、処理空間内に温度勾配を設けてもよい。
【００３９】
蓋体４１ｂの裏面には、ウエハＷを保持する爪部材４６が、例えば３箇所（図５では２箇所のみ図示）に設けられている。ウエハ搬送アーム１４ａはこの爪部材４６に対してウエハＷの受け渡しを行う。爪部材４６がウエハＷを保持した状態で蓋体４１ｂを降下させると、その降下途中でウエハＷは、ステージ３３に設けられたプロキシミティピン４４に受け渡しされる。
【００４０】
チャンバ３０では、処理ガスがチャンバ３０の内部において略水平方向に流れるように、オゾンと水蒸気を含む処理ガスを内部に導入するガス導入口３４ａおよび処理ガスを外部へ排気するガス排出口３４ｂが下部容器４１ａに設けられている。処理ガス供給装置１６はガス導入口３４ａに接続され、ガス排出口３４ｂには排気装置３２が接続されている。図５では、ガス導入口３４ａおよびガス排出口３４ｂの高さ位置がプロキシミティピン４４に載置されたウエハＷの高さよりも下側で示されているが、ガス導入口３４ａおよびガス排出口３４ｂはこれよりも高い位置に設けてもよい。
【００４１】
ウエハＷの処理ガスによる処理は、チャンバ３０の内部を一定の陽圧に保持して行うことが好ましい。このためにチャンバ３０の内部から下部容器４１ａと蓋体４１ｂとの間を通って外部に処理ガスが流出しないように、下部容器４１ａと蓋体４１ｂとの密閉を、シリンダ４３による押圧力に依存するだけでなく、下部容器４１ａと蓋体４１ｂの端面に設けられた突起部４７ａ・４７ｂどうしをローラ５９ａ・５９ｂで挟み込んで締め付けることによって行う。
【００４２】
処理ステーション２の正面側には蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄが配置されている。これら蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄにおいては、レジスト硬化膜に所定温度の水蒸気を供給してレジスト硬化膜にポッピングを生じさせる処理やポッピングが発生したレジスト硬化膜をウエハＷから有機物を除去する薬液で処理することによってウエハＷからレジスト硬化膜を除去する処理、膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈにおける処理の終了したウエハＷを所定の洗浄液で処理することによってレジスト硬化膜をウエハＷから除去する処理、ウエハＷの水洗処理と乾燥処理が行われる。
【００４３】
蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ・１２ｂと蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ｃ・１２ｄとは、境界壁２２ａについて略対称な構造を有しており、いる。図６は蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａの概略構造を示す断面図である。蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａの中央部には環状のカップ（ＣＰ）が配置され、カップ（ＣＰ）の内側にはスピンチャック７１が配置されている。スピンチャック７１は真空吸着によってウエハＷを固定保持した状態で駆動モータ７２によって回転駆動される。カップ（ＣＰ）の底部には洗浄液、純水を排出するドレイン７３が設けられている。
【００４４】
駆動モータ７２は、ユニット底板７４に設けられた開口７４ａに昇降移動可能に配置され、例えばアルミニウムからなるキャップ状のフランジ部材７５を介して例えばエアシリンダからなる昇降駆動機構７６および昇降ガイド７７と結合されている。駆動モータ７２の側面には、例えばＳＵＳからなる筒状の冷却ジャケット７８が取り付けられ、フランジ部材７５は、この冷却ジャケット７８の上半部を覆うように取り付けられている。
【００４５】
薬液等をウエハＷに供給する際には、フランジ部材７５の下端７５ａは、開口７４ａの周縁付近でユニット底板７４に密着し、これによってユニット内部が密閉される。スピンチャック７１とウエハ搬送アーム１４ａとの間でウエハＷの受け渡しが行われるときは、昇降駆動機構７６が駆動モータ７２およびスピンチャック７１を上方へ持ち上げることでフランジ部材７５の下端がユニット底板７４から浮くようになっている。
【００４６】
蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａは、スピンチャック７１に保持されたウエハＷの表面のレジスト硬化膜に所定の洗浄液を供給する洗浄液供給機構８０ａと、レジスト硬化膜に所定温度の水蒸気を供給する水蒸気供給機構８０ｂと、ウエハＷに乾燥ガスを噴射するガス供給機構（図示せず）と、を備えている。
【００４７】
洗浄液供給機構８０ａは、スピンチャック７１に保持されたウエハＷの表面に所定の洗浄液を吐出する洗浄液吐出ノズル８１ａと、純水に窒素ガス（Ｎ２ガス）を混ぜることによって純水をウエハＷの表面にスプレー状で噴射するスプレーノズル８１ｃと、洗浄液吐出ノズル８１ａに所定の洗浄液を送液し、またスプレーノズル８１ｃに純水とＮ２ガスを供給する洗浄液供給部１７ａと、洗浄液吐出ノズル８１ａとスプレーノズル８１ｃを保持し、Ｙ方向に進退自在なスキャンアーム８２ａと、スキャンアーム８２ａを支持する垂直支持部材８５ａと、ユニット底板７４の上でＸ軸方向に敷設されたガイドレール８４に取り付けられ、垂直支持部材８５ａをＸ軸方向へ移動させるＸ軸駆動機構９６と、を有している。
【００４８】
洗浄液供給部１７ａは、硫酸と過酸化水素水とを含むＳＰＭ薬液、アンモニアと過酸化水素水とを含むＡＰＭ薬液、希塩酸と過酸化水素水とを含むＨＰＭ薬液、リンス液として用いられる純水と、を選択的に洗浄液吐出ノズル８１ａへ送液することができるようになっている。また、洗浄液供給部１７ａは、純水とＮ２ガスを同時にスプレーノズル８１ｃに供給することができるようになっている。スキャンアーム８２ａは垂直支持部材８５ａに設けられたＺ軸駆動機構９７によって上下方向（Ｚ方向）に移動可能である。このような構造により、洗浄液吐出ノズル８１ａとスプレーノズル８１ｃをウエハＷ上の任意の位置に移動させ、またカップ（ＣＰ）外の所定位置に退避させることができるようになっている。
【００４９】
水蒸気供給機構８０ｂは、スピンチャック７１に保持されたウエハＷの表面のレジスト硬化膜に所定温度の水蒸気を噴射する水蒸気噴射ノズル８１ｂと、水蒸気噴射ノズル８１ｂに水蒸気を送る水蒸気供給部１７ｂと、水蒸気噴射ノズル８１ｂを保持し、Ｙ方向に進退自在なスキャンアーム８２ｂと、スキャンアーム８２ｂを支持する垂直支持部材８５ｂと、を有している。スキャンアーム８２ｂは、ガイドレール８４に設けられた図示しないＸ軸駆動機構と垂直支持部材８５ｂが具備する図示しないＺ軸駆動機構によりＸ軸方向とＺ軸方向に移動自在である。このような構造により、水蒸気噴射ノズル８１ｂをウエハＷ上の任意の位置に移動させ、またカップ（ＣＰ）外の所定位置に退避させることができる。
【００５０】
なお、スキャンアーム８２ｂをＸ軸方向にスライドさせるＸ軸駆動機構は、水蒸気噴射ノズル８１ｂがウエハＷ上をスキャンする際のスキャン速度を、ウエハＷの中心部で速く、ウエハＷの外周部で遅くなるように調整する機能を備えている。また、水蒸気噴射ノズル８１ｂとしては、例えば、水蒸気が直接にウエハＷに直接にあたる範囲を略４ｍｍφ以上１０ｍｍφの領域とするものが用いられる。スキャンアーム８２ｂをＺ軸方向に移動させるＺ軸駆動機構は、水蒸気噴射ノズル８１ｂから水蒸気が噴射されているときに、水蒸気噴射ノズル８１ｂの水蒸気噴射口（先端）とウエハＷとの間隔を５ｍｍ以上１０ｍｍ以下に保持することができる。
【００５１】
なお、図示しないガス供給機構もまた洗浄液供給機構８０ａ等と同様の構成を有し、ウエハＷの表面に窒素ガス等の乾燥ガスを供給することができる構成を有している。
【００５２】
ケミカルステーション５には、オゾンと水蒸気を含む処理ガスを調整して膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈに供給する処理ガス供給装置１６と、所定の洗浄液を蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄへ送液する洗浄液供給部１７ａと、水蒸気を蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄへ送る水蒸気供給部１７ｂと、が設けられている。また、ケミカルステーション５には、蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄへの乾燥ガスの供給を制御するガス供給調整装置（図示せず）が設けられており、このガス供給調整装置への乾燥ガスの供給は、例えば、図示しない工場配管等の供給ラインを用いて行われる。
【００５３】
処理ガス供給装置１６は、例えば、酸素ガスをオゾン化するオゾン発生装置と、オゾンを希釈する窒素ガスおよびレジスト硬化膜の変性処理後にチャンバ３０内をパージするための窒素ガスを供給する窒素ガス供給ラインと、純水を気化させて水蒸気を発生させる水蒸気発生装置と、オゾン／窒素混合ガスと水蒸気とを混合させて処理ガスを生成するミキサーと、を有している。オゾン発生装置においては、空気中の酸素をオゾン化することによって、オゾン／窒素混合ガスを生成することもできる。
【００５４】
次に、このように構成されたウエハ処理システム１００を用いて、イオン注入処理によって硬化したレジスト硬化膜を備えたウエハＷからこのレジスト硬化膜を除去する工程について説明する。図７はレジスト硬化膜の除去工程の一例を示すフローチャートであり、図８は図７に示す処理工程にしたがったウエハＷの概略の形態変化を模式的に示す説明図である。なお、図８ではウエハＷを「Ｓｉ−ｓｕｂ」と記している。
【００５５】
最初に、ウエハＷを成膜装置１０１に搬入して、そこでウエハＷの表面に絶縁膜６１を形成する（ステップ１）。図８（ａ）はステップ１が終了した状態を示している。次に絶縁膜６１が形成されたウエハＷをレジスト塗布／現像装置１０２に搬入して、そこで絶縁膜６１上にレジスト膜６２を形成し、続いてウエハＷを露光装置１０３に搬送して、そこで所定のパターンでレジスト膜６２を露光処理し、次いでウエハＷをレジスト塗布／現像装置１０２に戻してレジスト膜６２を現像処理する（ステップ２）。これによってレジスト膜６２がパターニングされる。図８（ｂ）はステップ２が終了した状態を示している。
【００５６】
次に、ウエハＷをイオン注入装置１０４に搬送して、そこで所定元素のイオンの注入処理を行う（ステップ３）。例えば、所定元素のイオンを、絶縁膜６１にイオンが留まらないように所定の速度で、例えば、ウエハＷへのイオン注入量（ドーズ量）が１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以上となるように注入すると、レジスト膜６２がストッパーとして機能し、レジスト膜６２の溝部の下側ではウエハＷにイオンが注入されて、ウエハＷの特性が変化した領域６４が形成される。またレジスト膜６２は、例えば、その表面が注入イオンによって硬化した硬化層７９ａに変質し、硬化層７９ａの内部に生レジスト部７９ｂが残っているレジスト硬化膜７９に変化する。図８（ｃ）はステップ３が終了した状態を示している。
【００５７】
イオン注入処理が終了したウエハＷは、変性／洗浄装置１０５の蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄのいずれかに搬送され、そこでレジスト硬化膜７９にポッピングが発生するように、所定温度の水蒸気が水蒸気噴射ノズル８１ｂからレジスト硬化膜７９の表面に噴射される（ステップ４）。このポッピングは前述したように、レジスト硬化膜７９が加熱されることによって生レジスト部７９ｂに含まれる一部の成分が硬化層７９ａを突き破って蒸発する現象であり、硬化層７９ａにはポッピングによって噴出口８８が形成され、これによって生レジスト部７９ｂの一部が外部に露出する。図８（ｄ）はステップ４の処理によってレジスト硬化膜７９にポッピングが生じた状態を示している。
【００５８】
このステップ４の処理を行うために、イオン注入処理が終了したウエハＷを蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄへ搬送する工程は、例えば、次のようにして行われる。すなわち、最初にイオン注入処理が終了したウエハＷの収容されたキャリアＣをオペレータまたは自動搬送装置によって載置台６に載置する。次いでキャリアＣの蓋体１０ａとシャッタ１０を搬送ステーション３側に退避させることによって窓部９ａを開き、続いてウエハ搬送ピック７ａによって、キャリアＣの所定位置にある１枚のウエハＷをウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ｂへ搬送する。続いてウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ｂに載置されたウエハＷをウエハ搬送アーム１４ａによって取り出し、蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄのいずれかのスピンチャック７１に受け渡す。
【００５９】
レジスト硬化膜７９にポッピングを発生させるために、レジスト硬化膜７９に供給する水蒸気の温度は、ウエハＷにレジスト膜６２を形成する工程における最終の熱処理温度（具体的には、現像処理後の熱処理（ポストベーク）温度）よりも高く設定する。また、スピンチャック７１に保持されたウエハＷを所定の回転数で回転させて、水蒸気噴射ノズル８１ｂから水蒸気を噴射させながら、水蒸気噴射ノズル８１ｂをウエハＷの中心部と外周部との間でスキャンさせることにより、レジスト硬化膜７９全体に水蒸気を供給する。このとき水蒸気噴射ノズル８１ｂを保持したスキャンアーム８２ｂのスキャン速度を、ウエハＷの中心部で速くし、外周部で遅くすると、レジスト硬化膜７９全体で均一にポッピングを生じさせることができる。
【００６０】
レジスト硬化膜７９にポッピングが生ずる際には、硬化層７９ａや生レジスト部７９ｂの一部が飛沫となって周囲に飛散する。このため、飛散した生レジスト等の飛沫がウエハＷの表面に付着し難くなるように、ステップ４の処理時にはウエハＷの表面に純水の膜が形成されている状態で保持することが好ましい。このような純水の膜は、水蒸気噴射ノズル８１ｂからウエハＷに噴射された水蒸気の結露によって形成される。水蒸気噴射ノズル８１ｂから水蒸気がウエハＷの表面に噴射されているときにはウエハＷは回転しているので、ポッピングによってウエハＷの表面に飛散した生レジスト等の飛沫は、ウエハＷの周縁から流れ落ちる純水とともにウエハＷから流れ落ち易くなる。
【００６１】
レジスト硬化膜７９に均一にポッピングを生じさせた後には、必要に応じて、ウエハＷを回転させながらウエハＷの表面に純水を供給することによって、ウエハＷの表面に飛散した生レジスト等の飛沫を洗い流してもよい。そして、ウエハＷを所定の回転数で回転させ、スピン乾燥させる（ステップ５）。次にウエハＷを膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈのいずれかに搬送して、そこで処理ガスによる生レジスト部７９ｂを水溶性に変化させる変性処理を行う（ステップ６）。
【００６２】
ウエハＷの例えば膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａへの搬入は次のようにして行われる。まず、ウエハ搬送アーム１４ａが蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄからウエハＷを搬出する。また、膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａでは、チャンバ３０の蓋体４１ｂを下部容器４１ａの上方に退避させた状態とする。次に、蓋体４１ｂに設けられた爪部材４６のウエハＷを保持する部分（水平方向に突出した部分）よりも僅かに高い位置にウエハＷが進入するように、ウエハＷを保持したウエハ搬送アーム１４ａを進入させる。次いで、ウエハ搬送アーム１４ａを下方へ降下させると、ウエハＷは爪部材４６に受け渡される。ウエハ搬送アーム１４ａを膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａから退出させた後に蓋体４１ｂを降下させて蓋体４１ｂを下部容器４１ａに密着させ、さらに下部容器４１ａと蓋体４１ｂの端面に設けられた突起部４７ａ・４７ｂどうしをローラ５９ａ・５９ｂで挟み込んで締め付けることにより、チャンバ３０を密閉状態とする。なお、蓋体４１ｂを降下させる途中で、ウエハＷは爪部材４６からプロキシミティピン４４へ受け渡される。
【００６３】
こうして膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａに搬入されたウエハＷに対してステップ６の処理を次にようにして行う。ヒータ４５ａ・４５ｂを発熱させて、ステージ３３および蓋体４１ｂを所定の温度に保持する。このとき、例えば、蓋体４１ｂの温度をステージ３３の温度よりも所定温度高く設定すると、後にチャンバ３０内に処理ガスを供給した際に、チャンバ３０内における水蒸気の密度が蓋体４１ｂ側よりもステージ３３側で高くなるために、水蒸気を効率的にウエハＷにあてることができる。
【００６４】
ステージ３３および蓋体４１ｂが所定温度に保持され、かつ、ウエハＷの温度分布がほぼ一定となったら、最初に処理ガス供給装置１６からオゾン／窒素混合ガスのみをチャンバ３０内に供給して、チャンバ３０の内部がオゾン／窒素混合ガスでパージされ、かつ、所定の陽圧となるように調節する。
【００６５】
その後、オゾン／窒素混合ガスに水蒸気を混合させた処理ガスを、処理ガス供給装置１６からチャンバ３０内に供給する。処理ガスの分子は噴出口８８を通して生レジスト部７９ｂの炭素原子（レジスト材料の炭素原子）を攻撃して、生レジスト部７９ｂを水溶性へと変性させる。図８（ｅ）はこのステップ６の処理が終了した状態を示している。
【００６６】
なお、処理ガスは絶縁膜６１に損傷を与えない。また、ウエハＷにイオン注入されていないポリマー残渣やポッピングによってウエハＷに付着した生レジスト部７９ｂの飛沫等が存在する場合には、これらもまたステップ６の処理によって水溶性へと変化する。この処理ガスによるウエハＷの処理は、例えば、３分〜５分間行われる。チャンバ３０への処理ガスの供給量とチャンバ３０からの排気量は、チャンバ３０内が所定の陽圧となるように調整される。
【００６７】
処理ガスによる所定の処理時間が経過したら処理ガスの供給を停止し、続いて処理ガス供給装置１６からチャンバ３０内に窒素ガスを供給し、チャンバ３０内を窒素ガスでパージする。このパージ処理時には、その後にチャンバ３０を開いたときに排気装置３２からオゾン／窒素混合ガスが逆流してオゾン／窒素混合ガスがチャンバ３０から排出されないように、排気装置３２内からもオゾン／窒素混合ガスを完全に排出する。
【００６８】
このようなステップ６の処理が終了すると、レジスト硬化膜７９の生レジスト部７９ｂは水溶性に変わっているが、この部分はウエハＷから剥離しておらず、また硬化層７９ａもまたウエハＷから剥離していない。そこで、ステップ６の処理が終了したウエハＷは、蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄのいずれかに戻されて、そこで水洗処理が行われる（ステップ７）。
【００６９】
このステップ７の水洗処理では、レジスト硬化膜７９を完全にウエハＷから剥離させる必要はなく、次に行われるＡＰＭ薬液処理によって除去できる程度の残渣がウエハＷに残ることは差し支えない。換言すれば、ステップ６とステップ７の処理は、その次に行うＡＰＭ薬液処理によってレジスト硬化膜７９が完全に除去される状態となるように行えばよい。このために、ステップ６とステップ７の処理は、レジスト硬化膜７９の剥離の程度に応じて複数回行ってもよい。
【００７０】
ステップ７の処理を行うための、膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａから蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａへのウエハＷの搬送は、次のようにして行われる。まず、チャンバ３０内部の窒素ガスパージが終了したら、チャンバ３０の内圧が外気圧と同じであることを確認する。これは、チャンバ３０の内部圧力が大気圧よりも高い状態でチャンバ３０を開くと、チャンバ３０が損傷するおそれがあるからである。チャンバ３０の内圧を確認した後に、下部容器４１ａと蓋体４１ｂとのローラ５９ａ・５９ｂによる締め付けを解除し、蓋体４１ｂを上昇させる。蓋体４１ｂを上昇させる際にウエハＷは爪部材４６に保持されて蓋体４１ｂとともに上昇する。ウエハ搬送アーム１４ａを下部容器４１ａと蓋体４１ｂとの隙間に進入させて、ウエハＷを爪部材４６からウエハ搬送アーム１４ａに受け渡す。こうしてウエハＷを保持したウエハ搬送アーム１４ａは、蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａに設けられたスピンチャック７１にウエハＷを受け渡す。
【００７１】
蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａに搬入されたウエハＷに対するステップ７の処理は、例えば、洗浄液吐出ノズル８１ａから略水平姿勢に保持されたウエハＷの表面に純水を吐出してパドルを形成し、所定時間が経過した後にウエハＷを回転させてウエハＷの表面から純水を振り切り、さらにウエハＷを回転させながらウエハＷの表面に純水を供給することによって行われる。このステップ７の処理では、生レジスト部７９ｂが水溶性に変化しているために、この部分が溶解する際に硬化層７９ａもまたウエハＷから剥離する。図８（ｆ）はこのステップ７が終了した状態を示している。
【００７２】
こうしてレジスト硬化膜７９が除去されたウエハＷには、引き続き蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａにおいて、さらにウエハＷからパーティクルを除去する処理（例えば、ＡＰＭ薬液による処理と２流体スプレー処理；ステップ８）と、ウエハＷから金属汚濁物を除去する処理（例えば、ＨＰＭ薬液による処理；ステップ９）が施され、さらに水洗処理（ステップ１０）が施される。
【００７３】
このＡＰＭ薬液処理は、例えば、洗浄液吐出ノズル８１ａからウエハＷの表面にＡＰＭ薬液を供給してＡＰＭ薬液のパドルを形成し、所定時間が経過したらウエハＷを所定の回転数で回転させながらＡＰＭ薬液をさらにウエハＷの表面に供給することによって行う。このＡＰＭ薬液処理後には、スプレーノズル８１ｃで純水に窒素ガスを混合させることによって純水をスプレー状にしてウエハＷの表面に噴射し、ウエハＷのパーティクルを除去する２流体スプレー処理を行う。このときウエハＷの表面のＡＰＭ薬液もまた洗い流される。なお、絶縁膜６１は、その組成によっては、ＡＰＭ薬液処理によってその表面が薄く除去される場合がある。ＨＰＭ薬液による処理はＡＰＭ薬液による処理と同様に行われる。
【００７４】
ＨＰＭ薬液による金属汚濁物の除去処理とその後の水洗処理（リンス処理）が終了したら、ウエハＷをスピン乾燥させる。このスピン乾燥は、ウエハＷに乾燥ガスを供給しながら行ってもよい。
【００７５】
蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ（または１２ｂ〜１２ｄ）における処理によってレジスト硬化膜７９およびパーティクルと金属汚濁物が除去されたウエハＷは、ウエハ搬送アーム１４ａによって蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａからウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａに搬送され、そこからウエハ搬送装置７によってキャリアＣの所定の位置に収容される。
【００７６】
次に、ウエハＷからレジスト硬化膜７９を除去する別の工程について、図９に示すフローチャートを参照しながら説明する。前述したステップ１〜ステップ５と同様にして、ウエハＷの表面に絶縁膜６１を形成し（ステップ１）、絶縁膜６１上に所定のパターンを有するレジスト膜６２を形成し（ステップ２）、ウエハＷに所定元素のイオンの注入処理を行い（ステップ３）、ステップ３のイオン注入処理によってレジスト膜６２から変化したレジスト硬化膜７９にポッピングが発生するようにレジスト硬化膜７９を所定温度の水蒸気で処理し（ステップ４）、ウエハＷをスピン乾燥させる（ステップ５）。ここで、ステップ４の水蒸気処理後のウエハＷの状態は、先に図８（ｃ）に示した通りであり、生レジスト部７９ｂの一部が噴出口８８において露出する。
【００７７】
なお、先に図７に示したウエハＷの処理方法では、ステップ４の処理が終了したウエハＷを、蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄのいずれかから膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈのいずれかに搬送するために、ステップ４の処理後にウエハＷをスピン乾燥させる処理（ステップ５）を行った。しかし、以下に説明するように、図８に示すウエハＷの処理方法では、ステップ４の処理後にウエハＷを変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈに搬送しないために、ステップ５の処理を省略することができる。
【００７８】
このステップ５の処理が終了した時点で、ウエハＷは蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄのいずれか（例えば、１２ａ）にあるので、ウエハＷを蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａに留めたまま、次に、ウエハＷをＳＰＭ薬液で処理する（ステップ６Ａ）。ＳＰＭ薬液は硬化層７９ａから生レジスト部７９ｂを攻撃して生レジスト部７９ｂを溶解し、これによってレジスト硬化膜７９全体をウエハＷから剥離させることができる。
【００７９】
このＳＰＭ薬液による処理は、前述したＡＰＭ薬液処理と同様に、洗浄液吐出ノズル８１ａからウエハＷの表面にＳＰＭ薬液を供給してＳＰＭ薬液のパドルを形成し、所定時間が経過したらウエハＷを所定の回転数で回転させながらＳＰＭ薬液をさらにウエハＷの表面に供給し、その後ウエハＷに純水を供給してウエハＷからＳＰＭ薬液を洗い流すことによって行うことができる。なお、ＳＰＭ薬液は、生レジスト部７９ｂを容易に溶解することができるように、所定の温度に加温して用いることが好ましい。
【００８０】
このＳＰＭ薬液処理によってレジスト硬化膜７９が除去されたウエハＷには、引き続き蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａにおいて、先に図８に示したウエハＷの処理工程におけるステップ８〜１０と同様にして、ウエハＷからパーティクルを除去する処理（例えば、ＡＰＭ薬液による処理と２流体スプレー処理；ステップ７Ａ）と、ウエハＷから金属汚濁物を除去する処理（例えば、ＨＰＭ薬液による処理；ステップ８Ａ）と、水洗処理（ステップ９Ａ）が施される。
【００８１】
このような図９のフローチャートに示す処理では膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈを用いない。そこで膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈを常に用いないことが明らかである場合には、変性／洗浄装置１０５には、膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈに代えて、蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）が設けられる。
【００８２】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、上記説明においては、変性／洗浄装置１０５としてウエハＷを１枚ずつ処理する枚葉式装置を示したが、オゾンと水蒸気を含む処理ガスによるレジスト膜の変性処理や、ウエハＷの洗浄処理、レジスト硬化膜にポッピングを生じさせる水蒸気処理は、一度に複数（例えば、２５枚）のウエハＷを処理する装置（所謂、バッチ式処理装置）を用いて行うこともできる。全工程を枚葉式で行うかまたは全工程をバッチ式で行えば、処理工程におけるウエハＷの停滞（例えば、枚葉式処理の後にバッチ処理を行うために、所定枚数のウエハＷが揃うまでバッチ処理が行えない状態となること）を回避することができる。
【００８３】
また、上述したレジスト硬化膜の除去方法は、イオン注入処理によるドーズ量が１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下の場合に用いてもよいことはいうまでもない。また、上記説明においては、イオン注入処理によってレジスト膜に硬化層が形成され、難剥離性となる場合について説明したが、レジスト膜等のマスクが硬化する等して難剥離性となる別の処理としては、この他にエッチング処理を挙げることができ、エッチング処理によって硬化等して下地に対して剥離が困難となっている膜に対しても、本発明を適用することができる。
【００８４】
上記説明においては、ウエハＷにイオン注入する場合について説明したが、イオンが注入される対象は、ウエハＷに形成された絶縁膜や半導体膜、導電性膜であっても構わない。また、基板として半導体ウエハを例示したが、基板はこれに限定されず、ガラス基板やセラミック基板であってもよい。さらには処理ガスには、オゾンと水蒸気以外の別の成分、例えば、過酸化水素等のガスを含有させることもできる。
【００８５】
【発明の効果】
上述の通り本発明によれば、イオン注入処理等によって硬化し、難剥離性となっているレジスト膜等を、その下地に損傷を与えることなく基板から除去することができるために、製品の品質が高められるという顕著な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ウエハ処理システムの概略構成を示す説明図。
【図２】変性／洗浄装置の概略平面図。
【図３】変性／洗浄装置の概略正面図。
【図４】変性／洗浄装置の概略背面図。
【図５】変性／洗浄装置に備えられた膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）の概略断面図。
【図６】変性／洗浄装置に備えられた蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）の概略断面図。
【図７】レジスト膜の除去工程を示すフローチャート。
【図８】図７に示す処理フローにしたがったウエハの概略の形態変化を模式的に示す説明図。
【図９】レジスト膜の別の除去工程を示すフローチャート。
【符号の説明】
２；処理ステーション
３；搬送ステーション
４；キャリアステーション
１２ａ〜１２ｄ；蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）
１５ａ〜１５ｈ；膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）
６１；絶縁膜
６２；レジスト膜
７１；スピンチャック
７９；レジスト硬化膜
７９ａ；硬化層
７９ｂ；生レジスト部
８０ａ；洗浄液供給機構
８０ｂ；水蒸気供給機構
１００；ウエハ処理システム
１０４；イオン注入装置
１０５；変性／洗浄装置
Ｗ；ウエハ（基板）
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン注入処理やエッチング処理等によって硬化したレジスト膜等の難剥離性膜を基板から除去する基板処理方法および基板処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体デバイスの製造工程においては、イオン注入技術を利用して、半導体ウエハ（シリコン基板）やシリコン基板の表面に形成された各種膜に所定のイオンを注入し、その表面特性を変化させている。例えば、シリコン基板に砒素（Ａｓ）やリン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）等を注入することによってｐ−ｎ接合を形成することができる。
【０００３】
このようなイオン注入処理は、シリコン基板の表面等に所定の回路パターンを有するレジストマスクを形成した後に行われることが多く、この場合には、イオン注入処理後に、不要となったレジストマスクを除去する必要がある。ここで、高濃度でのイオン注入が行われたレジストマスクは難剥離性に変質（硬化）しているために、この除去方法としてはプラズマアッシング後にウエット洗浄を行う方法等が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−３７７８０号公報（第２１〜２９段落、第２〜４図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、シリコン基板をプラズマアッシング処理すると、除去すべきレジスト膜以外の部分、つまり、イオン注入された下地のシリコン基板や膜が酸化等されるおそれがある。また、アッシングガスがプラズマアッシングの異方性によってシリコン基板や膜に打ち込まれて、その部分の特性が変化する等、シリコン基板等に種々の損傷を与える問題がある。また、プラズマアッシングによってシリコン基板が帯電し、その後の放電によってシリコン基板が損傷するおそれがある。
【０００６】
また、レジスト膜はイオン注入処理によってその表面が硬化する（以下、この部分を「硬化層」という）が、その内部はイオン注入処理前と実質的に変わらない状態（以下、この部分を「未硬化部」という）にある。プラズマアッシング処理においてはレジスト膜の温度は、例えば、２００℃程度にまで上昇するが、このときに未硬化部から窒素ガス（Ｎ２）等のガスが発生して、このガスが硬化層を破壊して外部に吹き出すとともに、未硬化部の一部もまた外部に吹き出してシリコン基板等の表面に付着する、所謂、ポッピングと呼ばれる現象が発生する。プラズマアッシング処理時のこのようなガスの吹き出しは、レジスト膜を現像処理した後の熱処理温度がその後に行われるプラズマアッシング処理時の温度よりも低いために、プラズマアッシング処理前のレジスト膜の未硬化部にはプラズマアッシング処理時の加熱によって蒸発する成分が残存していることによる。
【０００７】
プラズマアッシング処理では、このポッピングによって外部に飛散した未硬化部の飛沫がシリコン基板の表面に付着してシリコン基板を汚染するという問題が生ずる。そして、この付着物（飛沫）は後にウエット洗浄を行っても完全に除去することが困難である。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、イオン注入されたレジストマスク等の難剥離性膜を、その下地となっている基板や膜に損傷を与えることなく、基板等から除去する基板処理方法を提供する。また本発明は、難剥離性膜の下地となっている基板等の汚染を抑制しながら、難剥離性膜を基板等から除去する基板処理方法を提供することを目的とする。さらに本発明は、このような基板処理方法の実施に使用される基板処理システム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】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によれば、基板に設けられたレジスト膜に水蒸気を供給して液膜を生じさせ、水蒸気により前記レジスト膜にポッピングを発生させる工程と、
前記ポッピングを発生したレジスト膜を乾燥させる工程と、
前記ポッピングが発生したレジスト膜を前記基板に残したままそのレジスト膜に水蒸気とオゾンを含む処理ガスを供給することによって前記レジスト膜を水溶性に変質させる工程と、
前記水溶性に変質したレジスト膜を純水による水洗を含む液処理により除去する工程と、
を有することを特徴とする基板処理方法、が提供される。
【００１０】
このような基板処理方法によれば、レジスト膜が形成されている基板等の下地に損傷を与えることなく、レジスト膜を基板等から除去することができる。また、前記ポッピングを発生したレジスト膜を乾燥させてからレジスト膜を変性させる工程を行うことにより、レジスト膜が変成される際に液膜が形成されておらず、処理ガスの分子がポッピングの生じたレジスト膜を攻撃しやすくなるとともに、よごれの再付着が防止される。ここで、前記レジスト膜にポッピングを発生させる工程は、基板を回転させながら行われることが好ましい。これによって、ポッピングの発生時に基板の表面に飛散するレジスト膜の飛沫が基板の表面に付着することを防止することができるとともに、基板から振り切られる水とともに飛沫を基板表面から除去することができる。なお、レジスト膜にポッピングを生じさせる水蒸気の温度は、レジスト膜を基板に形成する工程における最終の熱処理温度よりも高温とすることが好ましい。
【００１２】
さらにまた、水溶性に変質したレジスト膜を純水による水洗を含む液処理により除去する工程の後には、基板を基板からパーティクルを除去する洗浄液（例えば、ＡＰＭ薬液（アンモニアと過酸化水素水を含む薬液））で処理し、その後にパーティクルの除去を補助するための２流体スプレー処理を行う工程と、基板を基板から金属汚濁物を除去する洗浄液（例えば、ＨＰＭ薬液（希塩酸と過酸化水素水を含む薬液））で処理する工程と、基板に純水による水洗処理を施す工程と、を行うことが好ましく、これにより基板の品質が高められる。
【００１３】
このような基板処理方法は、ポッピングを発生させるレジスト膜がイオン注入処理またはエッチング処理によって硬化している場合に好適に用いられる。但し、これに限定されるものではなく、このような処理によって硬化していない膜に対して適用しても、十分にその効果を得ることができる。なお、レジスト膜を硬化させる処理がイオン注入処理である場合において、基板に対するイオンドーズ量が１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以上であっても、本発明によれば、このイオン注入処理によって硬化したレジスト膜を容易に除去することができる。また、前記基板に設けられたレジスト膜に水蒸気を供給して液膜を生じさせ、前記レジスト膜にポッピングを発生させる工程は、水蒸気を噴射する水蒸気ノズルをスキャンさせながら前記レジスト膜に水蒸気を供給することが好ましい。
【００１４】
本発明の第２の観点によれば、レジスト膜を備えた基板から前記レジスト膜を除去する基板処理システムであって、
基板に設けられたレジスト膜に水蒸気を供給して液膜を生じさせ、水蒸気により前記レジスト膜にポッピングを発生させるとともに、前記ポッピングを発生したレジスト膜を乾燥させるポッピング発生装置と、
前記ポッピングが発生した後乾燥されたレジスト膜を有する基板をオゾンと水蒸気を含む処理ガスで処理して前記レジスト膜を水溶性に変質させる変成処理装置と、
前記水溶性に変質したレジスト膜に少なくとも純水を供給して前記レジスト膜を除去する液処理装置と、
を具備することを特徴とする基板処理システム、が提供される。
【００１５】
上記第２の観点の基板処理システムにおいて、前記ポッピング発生装置において前記基板に対して水蒸気でのポッピング処理およびその後の乾燥処理を行わせ、次いで前記変性処理装置において前記処理ガスによる変性処理を行わせ、次いで液処理装置において前記水溶性に変質したレジスト膜を除去する処理を行わせるように制御するプロセス制御機構をさらに具備することが好ましい。
【００１６】
前記液処理装置としては、純水と、前記基板からパーティクルを除去する薬液と、前記基板から金属汚濁物を除去する薬液とを、基板に対し選択的に吐出する機能を有するものを用いることが好ましい。これにより基板からのレジスト膜の除去、パーティクルの除去、金属汚濁物の除去を、連続して行うことができる。前記ポッピング発生装置としては、基板の表面に水蒸気を噴射する水蒸気ノズルと、前記水蒸気ノズルを基板上でスキャンさせるノズルスキャン機構とを有し、前記水蒸気ノズルをスキャンさせながら前記水蒸気ノズルから基板の表面に水蒸気を噴射するものであることが好ましい。
【００１７】
前記ポッピング発生装置は、前記基板を略水平姿勢で保持する保持機構と、前記保持機構を回転させる回転機構と、前記保持機構に保持された基板のレジスト膜に所定温度の水蒸気を供給する水蒸気供給機構と、前記回転機構を駆動することによって前記保持機構に保持された基板を回転させながら前記水蒸気供給機構を動作させて前記基板の表面に所定温度の水蒸気を供給し、その際に、前記基板の表面が純水で濡れた状態に保持され、かつ、前記基板上の純水の一部が前記基板の回転によって前記基板の外側に振り切られるようにして前記基板の前記水蒸気による処理を行わせ、その後、前記基板を回転させ、基板をスピン乾燥させるように制御する水蒸気処理制御機構とを具備することが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、基板として半導体ウエハ（シリコンウエハ）を取り上げて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について具体的に説明する。
図１は、ウエハ処理システム１００の概略構成を示す説明図である。このウエハ処理システム１００は、成膜装置１０１と、レジスト塗布／現像装置１０２と、露光装置１０３と、イオン注入装置１０４と、変性／洗浄装置１０５と、から構成されており、図示しない搬送装置によってこれら装置間でウエハＷを搬送することができるようになっている。
【００２２】
成膜装置１０１としては、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）法によりウエハＷに絶縁膜やストッパー膜等を形成するＣＶＤ装置や、ウエハＷに薬液を塗布して絶縁膜等を形成するＳＯＤ（Spin On Dielectric）装置が用いられる。
【００２３】
レジスト塗布／現像装置１０２は、イオン注入処理のためのマスク等として用いられるレジスト膜を形成するために用いられる。レジスト塗布／現像装置１０２の詳細な構造は図示しないが、レジスト塗布／現像装置１０２では、ウエハＷにスピンコートによって反射防止膜（ＢＡＲＣ）とレジスト膜が逐次成膜され、露光装置１０３において所定のパターンで露光されたレジスト膜が現像処理され、反射防止膜が成膜されたウエハＷ、レジスト膜が成膜されたウエハＷ、露光処理されたウエハＷ、現像処理が施されたウエハＷがそれぞれ所定の条件で熱的に処理される。
【００２４】
露光装置１０３は、レジスト膜が形成されたウエハＷに所定の回路パターンを露光するために用いられる。イオン注入装置１０４では、ウエハＷの処理段階に応じて、ウエハＷやウエハＷに形成された絶縁膜等にＡｓ、Ｐ、Ｂ等のイオン注入処理が行われる。変性／洗浄装置１０５は、半導体デバイスの製造工程で不用となったレジスト膜（マスク）等をウエハＷから除去するための種々の処理を行う装置である。本説明においては、主にイオン注入処理によって硬化したレジスト膜（以下「レジスト硬化膜」ということとする）を除去するために用いられることとする。なお、このレジスト硬化膜は、後に図８（ｃ）に示すように、注入イオンによって硬化した部分（以下「硬化層」ということとする）と、注入イオンが通過したり、または注入イオンが到達していないために、実質的に注入イオンが存在しておらず、硬化していない部分（「以下「生レジスト部」ということとする）とを有している。
【００２５】
続いて、変性／洗浄装置１０５の構成について詳細に説明する。図２は変性／洗浄装置１０５の概略平面図であり、図３はその概略正面図であり、図４はその概略背面図である。変性／洗浄装置１０５は、ウエハＷが収容されたキャリアが他の処理装置等から搬入され、逆に変性／洗浄装置１０５における処理の終了したウエハＷを収容したキャリアを次の処理を行う処理装置等へ搬出するためのキャリアステーション４と、レジスト硬化膜の除去処理やウエハＷの水洗／乾燥処理等を行うための複数の処理ユニットを有する処理ステーション２と、処理ステーション２とキャリアステーション４との間でウエハＷの搬送を行う搬送ステーション３と、処理ステーション２で使用する薬液や純水、処理ガス等の製造、調製、貯留を行うケミカルステーション５と、を備えている。
【００２６】
キャリアＣの内部において、ウエハＷは略水平姿勢で鉛直方向（Ｚ方向）に一定の間隔で収容されている。このようなキャリアＣに対するウエハＷの搬入出はキャリアＣの一側面を通して行われ、この側面は蓋体１０ａ（図２には図示せず。図３および図４に蓋体１０ａが取り外された状態を示す）によって開閉自在となっている。
【００２７】
図２に示すように、キャリアステーション４は、図中Ｙ方向に沿って３箇所にキャリアＣを載置できる載置台６を有しており、キャリアＣは蓋体が設けられた側面がキャリアステーション４と搬送ステーション３との間の境界壁８ａ側を向くようにして載置台６に載置される。境界壁８ａにおいてキャリアＣの載置場所に対応する位置には窓部９ａが形成されており、各窓部９ａの搬送ステーション３側には窓部９ａを開閉するシャッタ１０が設けられている。これらシャッタ１０はそれぞれキャリアＣの蓋体１０ａを把持する把持手段（図示せず）を有しており、図３および図４に示すように、蓋体１０ａを把持した状態で搬送ステーション３側に蓋体１０ａを退避させることができるようになっている。
【００２８】
搬送ステーション３に設けられたウエハ搬送装置７はウエハＷを保持可能なウエハ搬送ピック７ａを有している。ウエハ搬送装置７は搬送ステーション３の床にＹ方向に延在するように設けられたガイド１１（図３および図４参照）に沿ってＹ方向に移動可能である。また、ウエハ搬送ピック７ａは、Ｘ方向にスライド自在であり、かつ、Ｚ方向に昇降自在であり、かつ、Ｘ−Ｙ平面内で回転自在（θ回転）である。
【００２９】
このような構造により、キャリアＣの内部と搬送ステーション３とが窓部９ａを介して連通するようにシャッタ１０を退避させた状態において、ウエハ搬送ピック７ａは、載置台６に載置された全てのキャリアＣにアクセス可能であり、キャリアＣ内の任意の高さ位置にあるウエハＷをキャリアＣから搬出することができ、逆にキャリアＣの任意の位置にウエハＷを搬入することができる。
【００３０】
処理ステーション２は、搬送ステーション３側に２台のウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂを有しており、例えば、ウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ｂは、搬送ステーション３からウエハＷを受け入れる際にウエハＷを載置するために用いられ、ウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａは、処理ステーション２において所定の処理が終了したウエハＷを搬送ステーション３に戻す際にウエハＷを載置するために用いられる。後述するように処理ステーション２においてはファンフィルターユニット（ＦＦＵ）２５から清浄な空気がダウンフローされるために、処理ステーション２において処理の終了したウエハＷを、上段のウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａに載置することにより、ウエハＷの汚染が抑制される。
【００３１】
搬送ステーション３と処理ステーション２との間の境界壁８ｂにおいて、ウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂの位置に対応する部分には窓部９ｂが設けられている。ウエハ搬送ピック７ａは、この窓部９ｂを介してウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂにアクセス可能であり、キャリアＣとウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂとの間でウエハＷを搬送する。
【００３２】
処理ステーション２の略中央部には、処理ステーション２内においてウエハＷを搬送する主ウエハ搬送装置１４が設けられている。主ウエハ搬送装置１４はＺ軸周りに回転自在である。また、主ウエハ搬送装置１４が具備するウエハ搬送アーム１４ａは水平方向で進退自在であり、かつＺ方向に昇降自在である。このような構造により、ウエハ搬送アーム１４ａは処理ステーション２に設けられた各ユニットにアクセス可能であり、これら各ユニット間でウエハＷを搬送する。処理ステーション２の上部には処理ステーション２の内部に清浄な空気を送風するファンフィルターユニット（ＦＦＵ）２５が設けられている。
【００３３】
処理ステーション２の背面側には、オゾンと水蒸気を含む処理ガスのこれら分子によって主にレジスト硬化膜の変性処理を行う膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈが配置されている。ここで「レジスト硬化膜の変性」とは、この処理ガスによってレジスト硬化膜の生レジスト部がウエハＷ上に残った状態で水溶性へと変化することをいう。なお、ウエハＷにイオン注入されていないポリマー残渣が存在する場合には、このポリマー残渣もまたこの処理ガスによって水溶性へと変性する。
【００３４】
膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｄと膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ｅ〜１５ｈとは、その境界壁２２ｂについて略対称な構造を有している。これにより主ウエハ搬送装置１４を、Ｘ方向に移動する機構を必要としない簡単な構造とすることができ、また、ウエハ搬送アーム１４ａの膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈへのアクセスが容易となっている。
【００３５】
ここで、膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａを例に挙げて、その構造について、図５に示す概略断面図を参照しながら詳細に説明する。膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａは、ウエハＷを収容する密閉式のチャンバ３０を有しており、チャンバ３０は固定された下部容器４１ａと、下部容器４１ａの上面を覆う蓋体４１ｂから構成され、蓋体４１ｂは膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａのフレーム４２に固定されたシリンダ４３によって昇降自在である。
【００３６】
下部容器４１ａ周縁の立起部の上面にはＯリング５１が配置されている。シリンダ４３を駆動して蓋体４１ｂを降下させると、蓋体４１ｂの裏面周縁が下部容器４１ａ周縁の立起部の上面に当接するとともに、Ｏリング５１が圧縮されてチャンバ３０内に密閉された処理空間が形成される。
【００３７】
下部容器４１ａにはウエハＷを載置するステージ３３が設けられており、このステージ３３の表面には、ウエハＷを支持するプロキシミティピン４４が複数箇所に設けられている。プロキシミティピン４４の高さは、ステージ３３の表面に結露が生じた場合にウエハＷの裏面が結露した液滴に接することがない高さ、例えば、１ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定される。これによりウエハＷの裏面へのウォーターマークやパーティクルの付着が防止され、ウエハＷの品質を高く保持することができる。
【００３８】
ステージ３３の内部にはヒータ４５ａが、蓋体４１ｂにはヒータ４５ｂがそれぞれ埋設されており、ステージ３３と蓋体４１ｂをそれぞれ所定温度で保持することができるようになっている。これによりウエハＷの温度が一定に保持される。なお、ステージ３３と蓋体４１ｂの温度を変えることによって、処理空間内に温度勾配を設けてもよい。
【００３９】
蓋体４１ｂの裏面には、ウエハＷを保持する爪部材４６が、例えば３箇所（図５では２箇所のみ図示）に設けられている。ウエハ搬送アーム１４ａはこの爪部材４６に対してウエハＷの受け渡しを行う。爪部材４６がウエハＷを保持した状態で蓋体４１ｂを降下させると、その降下途中でウエハＷは、ステージ３３に設けられたプロキシミティピン４４に受け渡しされる。
【００４０】
チャンバ３０では、処理ガスがチャンバ３０の内部において略水平方向に流れるように、オゾンと水蒸気を含む処理ガスを内部に導入するガス導入口３４ａおよび処理ガスを外部へ排気するガス排出口３４ｂが下部容器４１ａに設けられている。処理ガス供給装置１６はガス導入口３４ａに接続され、ガス排出口３４ｂには排気装置３２が接続されている。図５では、ガス導入口３４ａおよびガス排出口３４ｂの高さ位置がプロキシミティピン４４に載置されたウエハＷの高さよりも下側で示されているが、ガス導入口３４ａおよびガス排出口３４ｂはこれよりも高い位置に設けてもよい。
【００４１】
ウエハＷの処理ガスによる処理は、チャンバ３０の内部を一定の陽圧に保持して行うことが好ましい。このためにチャンバ３０の内部から下部容器４１ａと蓋体４１ｂとの間を通って外部に処理ガスが流出しないように、下部容器４１ａと蓋体４１ｂとの密閉を、シリンダ４３による押圧力に依存するだけでなく、下部容器４１ａと蓋体４１ｂの端面に設けられた突起部４７ａ・４７ｂどうしをローラ５９ａ・５９ｂで挟み込んで締め付けることによって行う。
【００４２】
処理ステーション２の正面側には蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄが配置されている。これら蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄにおいては、レジスト硬化膜に所定温度の水蒸気を供給してレジスト硬化膜にポッピングを生じさせる処理やポッピングが発生したレジスト硬化膜をウエハＷから有機物を除去する薬液で処理することによってウエハＷからレジスト硬化膜を除去する処理、膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈにおける処理の終了したウエハＷを所定の洗浄液で処理することによってレジスト硬化膜をウエハＷから除去する処理、ウエハＷの水洗処理と乾燥処理が行われる。
【００４３】
蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ・１２ｂと蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ｃ・１２ｄとは、境界壁２２ａについて略対称な構造を有しており、いる。図６は蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａの概略構造を示す断面図である。蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａの中央部には環状のカップ（ＣＰ）が配置され、カップ（ＣＰ）の内側にはスピンチャック７１が配置されている。スピンチャック７１は真空吸着によってウエハＷを固定保持した状態で駆動モータ７２によって回転駆動される。カップ（ＣＰ）の底部には洗浄液、純水を排出するドレイン７３が設けられている。
【００４４】
駆動モータ７２は、ユニット底板７４に設けられた開口７４ａに昇降移動可能に配置され、例えばアルミニウムからなるキャップ状のフランジ部材７５を介して例えばエアシリンダからなる昇降駆動機構７６および昇降ガイド７７と結合されている。駆動モータ７２の側面には、例えばＳＵＳからなる筒状の冷却ジャケット７８が取り付けられ、フランジ部材７５は、この冷却ジャケット７８の上半部を覆うように取り付けられている。
【００４５】
薬液等をウエハＷに供給する際には、フランジ部材７５の下端７５ａは、開口７４ａの周縁付近でユニット底板７４に密着し、これによってユニット内部が密閉される。スピンチャック７１とウエハ搬送アーム１４ａとの間でウエハＷの受け渡しが行われるときは、昇降駆動機構７６が駆動モータ７２およびスピンチャック７１を上方へ持ち上げることでフランジ部材７５の下端がユニット底板７４から浮くようになっている。
【００４６】
蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａは、スピンチャック７１に保持されたウエハＷの表面のレジスト硬化膜に所定の洗浄液を供給する洗浄液供給機構８０ａと、レジスト硬化膜に所定温度の水蒸気を供給する水蒸気供給機構８０ｂと、ウエハＷに乾燥ガスを噴射するガス供給機構（図示せず）と、を備えている。
【００４７】
洗浄液供給機構８０ａは、スピンチャック７１に保持されたウエハＷの表面に所定の洗浄液を吐出する洗浄液吐出ノズル８１ａと、純水に窒素ガス（Ｎ２ガス）を混ぜることによって純水をウエハＷの表面にスプレー状で噴射するスプレーノズル８１ｃと、洗浄液吐出ノズル８１ａに所定の洗浄液を送液し、またスプレーノズル８１ｃに純水とＮ２ガスを供給する洗浄液供給部１７ａと、洗浄液吐出ノズル８１ａとスプレーノズル８１ｃを保持し、Ｙ方向に進退自在なスキャンアーム８２ａと、スキャンアーム８２ａを支持する垂直支持部材８５ａと、ユニット底板７４の上でＸ軸方向に敷設されたガイドレール８４に取り付けられ、垂直支持部材８５ａをＸ軸方向へ移動させるＸ軸駆動機構９６と、を有している。
【００４８】
洗浄液供給部１７ａは、硫酸と過酸化水素水とを含むＳＰＭ薬液、アンモニアと過酸化水素水とを含むＡＰＭ薬液、希塩酸と過酸化水素水とを含むＨＰＭ薬液、リンス液として用いられる純水と、を選択的に洗浄液吐出ノズル８１ａへ送液することができるようになっている。また、洗浄液供給部１７ａは、純水とＮ２ガスを同時にスプレーノズル８１ｃに供給することができるようになっている。スキャンアーム８２ａは垂直支持部材８５ａに設けられたＺ軸駆動機構９７によって上下方向（Ｚ方向）に移動可能である。このような構造により、洗浄液吐出ノズル８１ａとスプレーノズル８１ｃをウエハＷ上の任意の位置に移動させ、またカップ（ＣＰ）外の所定位置に退避させることができるようになっている。
【００４９】
水蒸気供給機構８０ｂは、スピンチャック７１に保持されたウエハＷの表面のレジスト硬化膜に所定温度の水蒸気を噴射する水蒸気噴射ノズル８１ｂと、水蒸気噴射ノズル８１ｂに水蒸気を送る水蒸気供給部１７ｂと、水蒸気噴射ノズル８１ｂを保持し、Ｙ方向に進退自在なスキャンアーム８２ｂと、スキャンアーム８２ｂを支持する垂直支持部材８５ｂと、を有している。スキャンアーム８２ｂは、ガイドレール８４に設けられた図示しないＸ軸駆動機構と垂直支持部材８５ｂが具備する図示しないＺ軸駆動機構によりＸ軸方向とＺ軸方向に移動自在である。このような構造により、水蒸気噴射ノズル８１ｂをウエハＷ上の任意の位置に移動させ、またカップ（ＣＰ）外の所定位置に退避させることができる。
【００５０】
なお、スキャンアーム８２ｂをＸ軸方向にスライドさせるＸ軸駆動機構は、水蒸気噴射ノズル８１ｂがウエハＷ上をスキャンする際のスキャン速度を、ウエハＷの中心部で速く、ウエハＷの外周部で遅くなるように調整する機能を備えている。また、水蒸気噴射ノズル８１ｂとしては、例えば、水蒸気が直接にウエハＷに直接にあたる範囲を略４ｍｍφ以上１０ｍｍφの領域とするものが用いられる。スキャンアーム８２ｂをＺ軸方向に移動させるＺ軸駆動機構は、水蒸気噴射ノズル８１ｂから水蒸気が噴射されているときに、水蒸気噴射ノズル８１ｂの水蒸気噴射口（先端）とウエハＷとの間隔を５ｍｍ以上１０ｍｍ以下に保持することができる。
【００５１】
なお、図示しないガス供給機構もまた洗浄液供給機構８０ａ等と同様の構成を有し、ウエハＷの表面に窒素ガス等の乾燥ガスを供給することができる構成を有している。
【００５２】
ケミカルステーション５には、オゾンと水蒸気を含む処理ガスを調整して膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈに供給する処理ガス供給装置１６と、所定の洗浄液を蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄへ送液する洗浄液供給部１７ａと、水蒸気を蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄへ送る水蒸気供給部１７ｂと、が設けられている。また、ケミカルステーション５には、蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄへの乾燥ガスの供給を制御するガス供給調整装置（図示せず）が設けられており、このガス供給調整装置への乾燥ガスの供給は、例えば、図示しない工場配管等の供給ラインを用いて行われる。
【００５３】
処理ガス供給装置１６は、例えば、酸素ガスをオゾン化するオゾン発生装置と、オゾンを希釈する窒素ガスおよびレジスト硬化膜の変性処理後にチャンバ３０内をパージするための窒素ガスを供給する窒素ガス供給ラインと、純水を気化させて水蒸気を発生させる水蒸気発生装置と、オゾン／窒素混合ガスと水蒸気とを混合させて処理ガスを生成するミキサーと、を有している。オゾン発生装置においては、空気中の酸素をオゾン化することによって、オゾン／窒素混合ガスを生成することもできる。
【００５４】
次に、このように構成されたウエハ処理システム１００を用いて、イオン注入処理によって硬化したレジスト硬化膜を備えたウエハＷからこのレジスト硬化膜を除去する工程について説明する。図７はレジスト硬化膜の除去工程の一例を示すフローチャートであり、図８は図７に示す処理工程にしたがったウエハＷの概略の形態変化を模式的に示す説明図である。なお、図８ではウエハＷを「Ｓｉ−ｓｕｂ」と記している。
【００５５】
最初に、ウエハＷを成膜装置１０１に搬入して、そこでウエハＷの表面に絶縁膜６１を形成する（ステップ１）。図８（ａ）はステップ１が終了した状態を示している。次に絶縁膜６１が形成されたウエハＷをレジスト塗布／現像装置１０２に搬入して、そこで絶縁膜６１上にレジスト膜６２を形成し、続いてウエハＷを露光装置１０３に搬送して、そこで所定のパターンでレジスト膜６２を露光処理し、次いでウエハＷをレジスト塗布／現像装置１０２に戻してレジスト膜６２を現像処理する（ステップ２）。これによってレジスト膜６２がパターニングされる。図８（ｂ）はステップ２が終了した状態を示している。
【００５６】
次に、ウエハＷをイオン注入装置１０４に搬送して、そこで所定元素のイオンの注入処理を行う（ステップ３）。例えば、所定元素のイオンを、絶縁膜６１にイオンが留まらないように所定の速度で、例えば、ウエハＷへのイオン注入量（ドーズ量）が１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以上となるように注入すると、レジスト膜６２がストッパーとして機能し、レジスト膜６２の溝部の下側ではウエハＷにイオンが注入されて、ウエハＷの特性が変化した領域６４が形成される。またレジスト膜６２は、例えば、その表面が注入イオンによって硬化した硬化層７９ａに変質し、硬化層７９ａの内部に生レジスト部７９ｂが残っているレジスト硬化膜７９に変化する。図８（ｃ）はステップ３が終了した状態を示している。
【００５７】
イオン注入処理が終了したウエハＷは、変性／洗浄装置１０５の蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄのいずれかに搬送され、そこでレジスト硬化膜７９にポッピングが発生するように、所定温度の水蒸気が水蒸気噴射ノズル８１ｂからレジスト硬化膜７９の表面に噴射される（ステップ４）。このポッピングは前述したように、レジスト硬化膜７９が加熱されることによって生レジスト部７９ｂに含まれる一部の成分が硬化層７９ａを突き破って蒸発する現象であり、硬化層７９ａにはポッピングによって噴出口８８が形成され、これによって生レジスト部７９ｂの一部が外部に露出する。図８（ｄ）はステップ４の処理によってレジスト硬化膜７９にポッピングが生じた状態を示している。
【００５８】
このステップ４の処理を行うために、イオン注入処理が終了したウエハＷを蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄへ搬送する工程は、例えば、次のようにして行われる。すなわち、最初にイオン注入処理が終了したウエハＷの収容されたキャリアＣをオペレータまたは自動搬送装置によって載置台６に載置する。次いでキャリアＣの蓋体１０ａとシャッタ１０を搬送ステーション３側に退避させることによって窓部９ａを開き、続いてウエハ搬送ピック７ａによって、キャリアＣの所定位置にある１枚のウエハＷをウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ｂへ搬送する。続いてウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ｂに載置されたウエハＷをウエハ搬送アーム１４ａによって取り出し、蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄのいずれかのスピンチャック７１に受け渡す。
【００５９】
レジスト硬化膜７９にポッピングを発生させるために、レジスト硬化膜７９に供給する水蒸気の温度は、ウエハＷにレジスト膜６２を形成する工程における最終の熱処理温度（具体的には、現像処理後の熱処理（ポストベーク）温度）よりも高く設定する。また、スピンチャック７１に保持されたウエハＷを所定の回転数で回転させて、水蒸気噴射ノズル８１ｂから水蒸気を噴射させながら、水蒸気噴射ノズル８１ｂをウエハＷの中心部と外周部との間でスキャンさせることにより、レジスト硬化膜７９全体に水蒸気を供給する。このとき水蒸気噴射ノズル８１ｂを保持したスキャンアーム８２ｂのスキャン速度を、ウエハＷの中心部で速くし、外周部で遅くすると、レジスト硬化膜７９全体で均一にポッピングを生じさせることができる。
【００６０】
レジスト硬化膜７９にポッピングが生ずる際には、硬化層７９ａや生レジスト部７９ｂの一部が飛沫となって周囲に飛散する。このため、飛散した生レジスト等の飛沫がウエハＷの表面に付着し難くなるように、ステップ４の処理時にはウエハＷの表面に純水の膜が形成されている状態で保持することが好ましい。このような純水の膜は、水蒸気噴射ノズル８１ｂからウエハＷに噴射された水蒸気の結露によって形成される。水蒸気噴射ノズル８１ｂから水蒸気がウエハＷの表面に噴射されているときにはウエハＷは回転しているので、ポッピングによってウエハＷの表面に飛散した生レジスト等の飛沫は、ウエハＷの周縁から流れ落ちる純水とともにウエハＷから流れ落ち易くなる。
【００６１】
レジスト硬化膜７９に均一にポッピングを生じさせた後には、必要に応じて、ウエハＷを回転させながらウエハＷの表面に純水を供給することによって、ウエハＷの表面に飛散した生レジスト等の飛沫を洗い流してもよい。そして、ウエハＷを所定の回転数で回転させ、スピン乾燥させる（ステップ５）。次にウエハＷを膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈのいずれかに搬送して、そこで処理ガスによる生レジスト部７９ｂを水溶性に変化させる変性処理を行う（ステップ６）。
【００６２】
ウエハＷの例えば膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａへの搬入は次のようにして行われる。まず、ウエハ搬送アーム１４ａが蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄからウエハＷを搬出する。また、膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａでは、チャンバ３０の蓋体４１ｂを下部容器４１ａの上方に退避させた状態とする。次に、蓋体４１ｂに設けられた爪部材４６のウエハＷを保持する部分（水平方向に突出した部分）よりも僅かに高い位置にウエハＷが進入するように、ウエハＷを保持したウエハ搬送アーム１４ａを進入させる。次いで、ウエハ搬送アーム１４ａを下方へ降下させると、ウエハＷは爪部材４６に受け渡される。ウエハ搬送アーム１４ａを膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａから退出させた後に蓋体４１ｂを降下させて蓋体４１ｂを下部容器４１ａに密着させ、さらに下部容器４１ａと蓋体４１ｂの端面に設けられた突起部４７ａ・４７ｂどうしをローラ５９ａ・５９ｂで挟み込んで締め付けることにより、チャンバ３０を密閉状態とする。なお、蓋体４１ｂを降下させる途中で、ウエハＷは爪部材４６からプロキシミティピン４４へ受け渡される。
【００６３】
こうして膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａに搬入されたウエハＷに対してステップ６の処理を次にようにして行う。ヒータ４５ａ・４５ｂを発熱させて、ステージ３３および蓋体４１ｂを所定の温度に保持する。このとき、例えば、蓋体４１ｂの温度をステージ３３の温度よりも所定温度高く設定すると、後にチャンバ３０内に処理ガスを供給した際に、チャンバ３０内における水蒸気の密度が蓋体４１ｂ側よりもステージ３３側で高くなるために、水蒸気を効率的にウエハＷにあてることができる。
【００６４】
ステージ３３および蓋体４１ｂが所定温度に保持され、かつ、ウエハＷの温度分布がほぼ一定となったら、最初に処理ガス供給装置１６からオゾン／窒素混合ガスのみをチャンバ３０内に供給して、チャンバ３０の内部がオゾン／窒素混合ガスでパージされ、かつ、所定の陽圧となるように調節する。
【００６５】
その後、オゾン／窒素混合ガスに水蒸気を混合させた処理ガスを、処理ガス供給装置１６からチャンバ３０内に供給する。処理ガスの分子は噴出口８８を通して生レジスト部７９ｂの炭素原子（レジスト材料の炭素原子）を攻撃して、生レジスト部７９ｂを水溶性へと変性させる。図８（ｅ）はこのステップ６の処理が終了した状態を示している。
【００６６】
なお、処理ガスは絶縁膜６１に損傷を与えない。また、ウエハＷにイオン注入されていないポリマー残渣やポッピングによってウエハＷに付着した生レジスト部７９ｂの飛沫等が存在する場合には、これらもまたステップ６の処理によって水溶性へと変化する。この処理ガスによるウエハＷの処理は、例えば、３分〜５分間行われる。チャンバ３０への処理ガスの供給量とチャンバ３０からの排気量は、チャンバ３０内が所定の陽圧となるように調整される。
【００６７】
処理ガスによる所定の処理時間が経過したら処理ガスの供給を停止し、続いて処理ガス供給装置１６からチャンバ３０内に窒素ガスを供給し、チャンバ３０内を窒素ガスでパージする。このパージ処理時には、その後にチャンバ３０を開いたときに排気装置３２からオゾン／窒素混合ガスが逆流してオゾン／窒素混合ガスがチャンバ３０から排出されないように、排気装置３２内からもオゾン／窒素混合ガスを完全に排出する。
【００６８】
このようなステップ６の処理が終了すると、レジスト硬化膜７９の生レジスト部７９ｂは水溶性に変わっているが、この部分はウエハＷから剥離しておらず、また硬化層７９ａもまたウエハＷから剥離していない。そこで、ステップ６の処理が終了したウエハＷは、蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄのいずれかに戻されて、そこで水洗処理が行われる（ステップ７）。
【００６９】
このステップ７の水洗処理では、レジスト硬化膜７９を完全にウエハＷから剥離させる必要はなく、次に行われるＡＰＭ薬液処理によって除去できる程度の残渣がウエハＷに残ることは差し支えない。換言すれば、ステップ６とステップ７の処理は、その次に行うＡＰＭ薬液処理によってレジスト硬化膜７９が完全に除去される状態となるように行えばよい。このために、ステップ６とステップ７の処理は、レジスト硬化膜７９の剥離の程度に応じて複数回行ってもよい。
【００７０】
ステップ７の処理を行うための、膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａから蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａへのウエハＷの搬送は、次のようにして行われる。まず、チャンバ３０内部の窒素ガスパージが終了したら、チャンバ３０の内圧が外気圧と同じであることを確認する。これは、チャンバ３０の内部圧力が大気圧よりも高い状態でチャンバ３０を開くと、チャンバ３０が損傷するおそれがあるからである。チャンバ３０の内圧を確認した後に、下部容器４１ａと蓋体４１ｂとのローラ５９ａ・５９ｂによる締め付けを解除し、蓋体４１ｂを上昇させる。蓋体４１ｂを上昇させる際にウエハＷは爪部材４６に保持されて蓋体４１ｂとともに上昇する。ウエハ搬送アーム１４ａを下部容器４１ａと蓋体４１ｂとの隙間に進入させて、ウエハＷを爪部材４６からウエハ搬送アーム１４ａに受け渡す。こうしてウエハＷを保持したウエハ搬送アーム１４ａは、蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａに設けられたスピンチャック７１にウエハＷを受け渡す。
【００７１】
蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａに搬入されたウエハＷに対するステップ７の処理は、例えば、洗浄液吐出ノズル８１ａから略水平姿勢に保持されたウエハＷの表面に純水を吐出してパドルを形成し、所定時間が経過した後にウエハＷを回転させてウエハＷの表面から純水を振り切り、さらにウエハＷを回転させながらウエハＷの表面に純水を供給することによって行われる。このステップ７の処理では、生レジスト部７９ｂが水溶性に変化しているために、この部分が溶解する際に硬化層７９ａもまたウエハＷから剥離する。図８（ｆ）はこのステップ７が終了した状態を示している。
【００７２】
こうしてレジスト硬化膜７９が除去されたウエハＷには、引き続き蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａにおいて、さらにウエハＷからパーティクルを除去する処理（例えば、ＡＰＭ薬液による処理と２流体スプレー処理；ステップ８）と、ウエハＷから金属汚濁物を除去する処理（例えば、ＨＰＭ薬液による処理；ステップ９）が施され、さらに水洗処理（ステップ１０）が施される。
【００７３】
このＡＰＭ薬液処理は、例えば、洗浄液吐出ノズル８１ａからウエハＷの表面にＡＰＭ薬液を供給してＡＰＭ薬液のパドルを形成し、所定時間が経過したらウエハＷを所定の回転数で回転させながらＡＰＭ薬液をさらにウエハＷの表面に供給することによって行う。このＡＰＭ薬液処理後には、スプレーノズル８１ｃで純水に窒素ガスを混合させることによって純水をスプレー状にしてウエハＷの表面に噴射し、ウエハＷのパーティクルを除去する２流体スプレー処理を行う。このときウエハＷの表面のＡＰＭ薬液もまた洗い流される。なお、絶縁膜６１は、その組成によっては、ＡＰＭ薬液処理によってその表面が薄く除去される場合がある。ＨＰＭ薬液による処理はＡＰＭ薬液による処理と同様に行われる。
【００７４】
ＨＰＭ薬液による金属汚濁物の除去処理とその後の水洗処理（リンス処理）が終了したら、ウエハＷをスピン乾燥させる。このスピン乾燥は、ウエハＷに乾燥ガスを供給しながら行ってもよい。
【００７５】
蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ（または１２ｂ〜１２ｄ）における処理によってレジスト硬化膜７９およびパーティクルと金属汚濁物が除去されたウエハＷは、ウエハ搬送アーム１４ａによって蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａからウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａに搬送され、そこからウエハ搬送装置７によってキャリアＣの所定の位置に収容される。
【００７６】
次に、ウエハＷからレジスト硬化膜７９を除去する別の工程について、図９に示すフローチャートを参照しながら説明する。前述したステップ１〜ステップ５と同様にして、ウエハＷの表面に絶縁膜６１を形成し（ステップ１）、絶縁膜６１上に所定のパターンを有するレジスト膜６２を形成し（ステップ２）、ウエハＷに所定元素のイオンの注入処理を行い（ステップ３）、ステップ３のイオン注入処理によってレジスト膜６２から変化したレジスト硬化膜７９にポッピングが発生するようにレジスト硬化膜７９を所定温度の水蒸気で処理し（ステップ４）、ウエハＷをスピン乾燥させる（ステップ５）。ここで、ステップ４の水蒸気処理後のウエハＷの状態は、先に図８（ｃ）に示した通りであり、生レジスト部７９ｂの一部が噴出口８８において露出する。
【００７７】
なお、先に図７に示したウエハＷの処理方法では、ステップ４の処理が終了したウエハＷを、蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄのいずれかから膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈのいずれかに搬送するために、ステップ４の処理後にウエハＷをスピン乾燥させる処理（ステップ５）を行った。しかし、以下に説明するように、図８に示すウエハＷの処理方法では、ステップ４の処理後にウエハＷを変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈに搬送しないために、ステップ５の処理を省略することができる。
【００７８】
このステップ５の処理が終了した時点で、ウエハＷは蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａ〜１２ｄのいずれか（例えば、１２ａ）にあるので、ウエハＷを蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａに留めたまま、次に、ウエハＷをＳＰＭ薬液で処理する（ステップ６Ａ）。ＳＰＭ薬液は硬化層７９ａから生レジスト部７９ｂを攻撃して生レジスト部７９ｂを溶解し、これによってレジスト硬化膜７９全体をウエハＷから剥離させることができる。
【００７９】
このＳＰＭ薬液による処理は、前述したＡＰＭ薬液処理と同様に、洗浄液吐出ノズル８１ａからウエハＷの表面にＳＰＭ薬液を供給してＳＰＭ薬液のパドルを形成し、所定時間が経過したらウエハＷを所定の回転数で回転させながらＳＰＭ薬液をさらにウエハＷの表面に供給し、その後ウエハＷに純水を供給してウエハＷからＳＰＭ薬液を洗い流すことによって行うことができる。なお、ＳＰＭ薬液は、生レジスト部７９ｂを容易に溶解することができるように、所定の温度に加温して用いることが好ましい。
【００８０】
このＳＰＭ薬液処理によってレジスト硬化膜７９が除去されたウエハＷには、引き続き蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）１２ａにおいて、先に図８に示したウエハＷの処理工程におけるステップ８〜１０と同様にして、ウエハＷからパーティクルを除去する処理（例えば、ＡＰＭ薬液による処理と２流体スプレー処理；ステップ７Ａ）と、ウエハＷから金属汚濁物を除去する処理（例えば、ＨＰＭ薬液による処理；ステップ８Ａ）と、水洗処理（ステップ９Ａ）が施される。
【００８１】
このような図９のフローチャートに示す処理では膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈを用いない。そこで膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈを常に用いないことが明らかである場合には、変性／洗浄装置１０５には、膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈに代えて、蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）が設けられる。
【００８２】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、上記説明においては、変性／洗浄装置１０５としてウエハＷを１枚ずつ処理する枚葉式装置を示したが、オゾンと水蒸気を含む処理ガスによるレジスト膜の変性処理や、ウエハＷの洗浄処理、レジスト硬化膜にポッピングを生じさせる水蒸気処理は、一度に複数（例えば、２５枚）のウエハＷを処理する装置（所謂、バッチ式処理装置）を用いて行うこともできる。全工程を枚葉式で行うかまたは全工程をバッチ式で行えば、処理工程におけるウエハＷの停滞（例えば、枚葉式処理の後にバッチ処理を行うために、所定枚数のウエハＷが揃うまでバッチ処理が行えない状態となること）を回避することができる。
【００８３】
また、上述したレジスト硬化膜の除去方法は、イオン注入処理によるドーズ量が１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下の場合に用いてもよいことはいうまでもない。また、上記説明においては、イオン注入処理によってレジスト膜に硬化層が形成され、難剥離性となる場合について説明したが、レジスト膜等のマスクが硬化する等して難剥離性となる別の処理としては、この他にエッチング処理を挙げることができ、エッチング処理によって硬化等して下地に対して剥離が困難となっている膜に対しても、本発明を適用することができる。
【００８４】
上記説明においては、ウエハＷにイオン注入する場合について説明したが、イオンが注入される対象は、ウエハＷに形成された絶縁膜や半導体膜、導電性膜であっても構わない。また、基板として半導体ウエハを例示したが、基板はこれに限定されず、ガラス基板やセラミック基板であってもよい。さらには処理ガスには、オゾンと水蒸気以外の別の成分、例えば、過酸化水素等のガスを含有させることもできる。
【００８５】
【発明の効果】
上述の通り本発明によれば、イオン注入処理等によって硬化し、難剥離性となっているレジスト膜等を、その下地に損傷を与えることなく基板から除去することができるために、製品の品質が高められるという顕著な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ウエハ処理システムの概略構成を示す説明図。
【図２】変性／洗浄装置の概略平面図。
【図３】変性／洗浄装置の概略正面図。
【図４】変性／洗浄装置の概略背面図。
【図５】変性／洗浄装置に備えられた膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）の概略断面図。
【図６】変性／洗浄装置に備えられた蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）の概略断面図。
【図７】レジスト膜の除去工程を示すフローチャート。
【図８】図７に示す処理フローにしたがったウエハの概略の形態変化を模式的に示す説明図。
【図９】レジスト膜の別の除去工程を示すフローチャート。
【符号の説明】
２；処理ステーション
３；搬送ステーション
４；キャリアステーション
１２ａ〜１２ｄ；蒸気／液処理ユニット（ＶＬＴ）
１５ａ〜１５ｈ；膜変性処理ユニット（ＶＯＳ）
６１；絶縁膜
６２；レジスト膜
７１；スピンチャック
７９；レジスト硬化膜
７９ａ；硬化層
７９ｂ；生レジスト部
８０ａ；洗浄液供給機構
８０ｂ；水蒸気供給機構
１００；ウエハ処理システム
１０４；イオン注入装置
１０５；変性／洗浄装置
Ｗ；ウエハ（基板）
Claims (11)
- 基板に設けられたレジスト膜に水蒸気を供給して液膜を生じさせ、水蒸気により前記レジスト膜にポッピングを発生させる工程と、
前記ポッピングを発生したレジスト膜を乾燥させる工程と、
前記ポッピングが発生したレジスト膜を前記基板に残したままそのレジスト膜に水蒸気とオゾンを含む処理ガスを供給することによって前記レジスト膜を水溶性に変質させる工程と、
前記水溶性に変質したレジスト膜を純水による水洗を含む液処理により除去する工程と、
を有することを特徴とする基板処理方法。 - 前記レジスト膜にポッピングを発生させる工程は、前記基板を回転させながら行われることを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
- 前記レジスト膜にポッピングを発生させる工程における水蒸気の温度は、前記レジスト膜を基板に形成する工程における最終の熱処理温度よりも高温であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板処理方法。
- 前記水溶性に変質したレジスト膜を純水による水洗を含む液処理により除去する工程の後に、
前記基板を前記基板からパーティクルを除去する薬液で処理し、その後に前記パーティクルの除去を補助するための２流体スプレー処理を行う工程と、
前記基板を前記基板から金属汚濁物を除去する薬液で処理する工程と、
前記基板に純水による水洗処理を施す工程と、
をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基板処理方法。 - 前記ポッピングを発生させるレジスト膜は、イオン注入処理またはエッチング処理によって硬化していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の基板処理方法。
- 前記基板に設けられたレジスト膜に水蒸気を供給して液膜を生じさせ、水蒸気により前記レジスト膜にポッピングを発生させる工程は、水蒸気を噴射する水蒸気ノズルをスキャンさせながら前記レジスト膜に水蒸気を供給することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の基板処理方法。
- レジスト膜を備えた基板から前記レジスト膜を除去する基板処理システムであって、
基板に設けられたレジスト膜に水蒸気を供給して液膜を生じさせ、水蒸気により前記レジスト膜にポッピングを発生させるとともに、前記ポッピングを発生したレジスト膜を乾燥させるポッピング発生装置と、
前記ポッピングが発生した後乾燥されたレジスト膜を有する基板をオゾンと水蒸気を含む処理ガスで処理して前記レジスト膜を水溶性に変質させる変成処理装置と、
前記水溶性に変質したレジスト膜に少なくとも純水を供給して前記レジスト膜を除去する液処理装置と、
を具備することを特徴とする基板処理システム。 - 前記ポッピング発生装置において前記基板に対して水蒸気でのポッピング処理およびその後の乾燥処理を行わせ、次いで前記変性処理装置において前記処理ガスによる変性処理を行わせ、次いで液処理装置において前記水溶性に変質したレジスト膜を除去する処理を行わせるように制御するプロセス制御機構をさらに具備することを特徴とする請求項７に記載の基板処理システム。
- 前記液処理装置は、純水と、前記基板からパーティクルを除去する薬液と、前記基板から金属汚濁物を除去する薬液とを、基板に対し選択的に吐出することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の基板処理システム。
- 前記ポッピング発生装置は、基板の表面に水蒸気を噴射する水蒸気ノズルと、前記水蒸気ノズルを基板上でスキャンさせるノズルスキャン機構とを有し、前記水蒸気ノズルをスキャンさせながら前記水蒸気ノズルから基板の表面に水蒸気を噴射することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の基板処理システム。
- 前記ポッピング発生装置は、前記基板を略水平姿勢で保持する保持機構と、前記保持機構を回転させる回転機構と、前記保持機構に保持された基板のレジスト膜に所定温度の水蒸気を供給する水蒸気供給機構と、前記回転機構を駆動することによって前記保持機構に保持された基板を回転させながら前記水蒸気供給機構を動作させて前記基板の表面に所定温度の水蒸気を供給し、その際に、前記基板の表面が純水で濡れた状態に保持され、かつ、前記基板上の純水の一部が前記基板の回転によって前記基板の外側に振り切られるようにして前記基板の前記水蒸気による処理を行わせ、その後、前記基板を回転させ、基板をスピン乾燥させるように制御する水蒸気処理制御機構とを具備することを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の基板処理システム。
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