JP5016417B2

JP5016417B2 - 基板処理装置

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Publication number: JP5016417B2
Application number: JP2007218849A
Authority: JP
Inventors: 弘明 ▲高▼橋
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-08-24
Filing date: 2007-08-24
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2027-08-24
Also published as: JP2009054717A

Description

本発明は、半導体ウエハＷ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイパネル用ガラス基板、磁気ディスク又は光ディスク用のガラス基板又はセラミック基板等の各種基板を処理する基板処理装置に関する。

半導体デバイスの製造プロセスには、不要となったレジスト膜を半導体ウエハの表面から剥離するレジスト剥離工程が含まれている。ただ、レジスト膜に多量（例えば、10¹⁴atms/cm²以上）のイオンが注入されている場合、半導体ウエハを薬液で処理するウエット処理のみではレジスト膜を完全に剥離することは困難である。このため、レジスト膜に多量のイオンが注入されている場合、レジスト膜を灰化するアッシング処理を行った後に、ウエット処理でレジスト膜を剥離することが行われている。

しかし、アッシング処理に続いてウエット処理を行う従来のレジスト膜の剥離技術では、アッシング処理により半導体ウエハに不具合が発生するおそれがあった。例えば、半導体ウエハを許容できる以上に酸化してしまったり、半導体ウエハにチャージダメージを与えてしまうおそれがあった。また、従来のレジスト膜の剥離技術では、アッシング処理及びウエット処理の２工程が必要であり、半導体デバイスの生産性を低下させてしまうという問題があった。

このため、アッシング処理を行うことなくウエット処理のみで半導体ウエハの表面からレジスト膜を剥離できるようにすることが望まれている。

なお、特許文献１は、回転する半導体ウエハの表面に濃硫酸と過酸化水素水とを順次に供給する枚葉式のウエット処理に関する先行技術文献である。

特開２００４−３４９６６９号公報

しかしながら、硫酸と過酸化水素水とを混合したＳＰＭ（Sulfuric acid hydrogen Peroxide Mixture）に半導体ウエハを浸漬するバッチ式のウエット処理では、硫酸と過酸化水素水とを混合してから半導体ウエハを浸漬するまでにの間に、レジスト膜の剥離に寄与するカロ酸（ペルオキソ一硫酸）の濃度が低下してしまうので、半導体ウエハの表面からレジスト膜を完全に剥離することは困難である。このようなカロ酸の濃度の低下は、反応性を高めるためにＳＰＭの液温を高くすると特に問題となる。

一方、回転する半導体ウエハの表面にＳＰＭを供給する枚葉式のウエット処理では、耐熱性の低いノズルを保護する必要があり、ＳＰＭの液温を十分に高くすることができないので、半導体ウエハの表面からレジスト膜を完全に剥離することは困難である。

また、特許文献１に示すような、回転する半導体ウエハの表面に硫酸と過酸化水素水とを順次に供給する枚葉式のウエット処理では、半導体ウエハの表面で過酸化水素水と硫酸とを均一に混合することができないため、やはり、半導体ウエハの表面からレジスト膜を完全に剥離することは困難である。

本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、半導体ウエハ等の基板の表面からレジスト膜を効果的に剥離できるようにすることを目的とする。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、基板の表面に過酸化水素水の液膜を形成する形成手段と、硫酸を貯留する硫酸槽と、前記形成手段により過酸化水素水の液膜が形成された基板を保持しつつ前記形成手段から前記硫酸槽内の硫酸中に基板を搬送する搬送手段と、前記硫酸槽に貯留された硫酸の液温を上昇させる上昇手段と、前記硫酸槽の開口部を開閉する槽カバーと、を備え、前記形成手段は、前記硫酸槽の上方位置に配置され、かつ前記槽カバーを閉じた状態で、基板に過酸化水素水を吹き付ける吹き付け手段を備えることを特徴とする基板処理装置である。

請求項２の発明は、前記硫酸槽から排出された硫酸を再び前記硫酸槽へ供給する循環経路と、前記循環経路に設けられ、硫酸中の浮遊物を粉砕させる粉砕槽と、前記粉砕槽よりも下流の前記循環経路に設けられ、前記粉砕槽による粉砕された浮遊物を濾過するフィルタと、をさらに備え、前記上昇手段は、前記循環経路に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置である。

請求項３の発明は、前記形成手段により基板の表面に過酸化水素水の液膜を形成する前に、基板の表面を親水化させる親水化手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板処理装置である。

請求項４の発明は、前記硫酸槽が前記親水化手段を兼用し、かつ前記搬送手段が、基板を保持しつつ前記硫酸槽から前記形成手段へ基板を搬送することを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置である。

請求項５の発明は、薬液を貯留するとともに、薬液に浸漬させられた基板に超音波振動を付与する超音波槽をさらに備え、前記搬送手段が、基板を保持しつつ前記硫酸槽から前記超音波槽へ基板を搬送することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の基板処理装置である。

請求項６の発明は、薬液を貯留する容器と、前記容器に貯留された硫酸の液温を前記硫酸槽に貯留された硫酸の液温と同一に調整する調整手段と、前記容器から前記硫酸槽へ硫酸を供給する硫酸供給手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の基板処理装置である。

請求項１の発明によれば、形成手段により過酸化水素水の液膜が形成されるので、すぐに搬送手段により基板を保持しつつ形成手段から硫酸槽内の硫酸中に基板を搬送され、このとき硫酸槽に貯留された硫酸の液温を上昇手段により上昇させられているので、過酸化水素水と硫酸との混合直後の高温ＳＰＭが基板に接触することとなり、基板の表面からレジスト膜を効果的に剥離できる。また、請求項１の発明によれば、硫酸槽の開口部を開閉する槽カバーを設ければ、硫酸槽に貯留された硫酸と基板に付着した過酸化水素水との混合反応による液体の飛散やミストの舞い上がりを防止できる。

請求項２の発明によれば、循環経路に設けられた粉砕槽により硫酸中の浮遊物を粉砕させ、粉砕槽よりも下流にも受けられたフィルタにより粉砕槽による粉砕された浮遊物を濾過しているので、フィルタの目詰まりを防止しながら、硫酸中の浮遊物を除去できる。

請求項３の発明によれば、形成手段により基板の表面に過酸化水素水の液膜を形成する前に、親水化手段により基板の表面を親水化させているので、基板の表面に均一な過酸化水素水の液膜形成が容易できる。

請求項４の発明によれば、硫酸槽が親水化手段を兼用しているので、簡易な構成で基板の表面に均一な過酸化水素水の液膜形成が容易にできる。

請求項５の発明によれば、搬送手段が基板を保持しつつ硫酸槽から超音波槽へ基板を搬送し、この超音波槽において薬液に浸漬させられた基板に超音波振動を付与しているので、基板の表面に付着した微細なレジスト残渣を効果的に除去できる。

請求項６の発明によれば、容器に貯留された硫酸の液温を硫酸槽に貯留された硫酸の液温と同一に調整し、硫酸供給手段により容器から硫酸槽へ硫酸を供給しているので、硫酸の液交換直後の液温を液交換直前の液温と同一になり、硫酸の液交換直後から基板の処理を再開することができる。

＜１基板処理の概略＞
図１は、低温（ここでは、８０℃）の硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）と常温の過酸化水素水Ｈ₂Ｏ₂とを混合したＳＰＭ（以下、「低温ＳＰＭ」ともいう）における酸化剤濃度及び液温の時間変化を示すグラフであり、図２は、高温（ここでは、１８０℃）の硫酸と液温が常温の過酸化水素水とを混合したＳＰＭ（以下、「高温ＳＰＭ」ともいう）における酸化剤濃度及び液温の時間変化を示す図である。図１及び図２においては、横軸は、硫酸と過酸化水素水とを混合してからの経過時間を示している。

また、図３は、低温ＳＰＭ及び高温ＳＰＭにおける活性の時間変化を示すグラフである。ここで、「活性」とは、酸化剤濃度と液温との積を意味する。「活性」は、基板の表面からレジスト膜を剥離する能力を示す指標となる。図３においても、横軸は、硫酸と過酸化水素水とを混合してからの経過時間を示している。

図１及び図２を対比すると、低温ＳＰＭにおいては、酸化剤濃度は緩やかに減少し、液温は硫酸の希釈熱によって約１４０℃まで上昇した後に低下に転じ、高温ＳＰＭにおいては、酸化剤濃度は急に減少し、液温は酸化剤の希釈熱によって約２００℃まで上昇した後に低下に転じる。

このような酸化剤濃度及び液温の時間変化により、図３に示すように、混合から約１５秒が経過するまでは低温ＳＰＭよりも高温ＳＰＭの方が活性が高いが、低温ＳＰＭよりも高温ＳＰＭの方が急に活性が低下するため、混合から約１５秒が経過すると高温ＳＰＭよりも低温ＳＰＭの方が活性が高くなる。したがって、基板の表面からレジスト膜を効果的に剥離するためには、混合直後の高温ＳＰＭを基板に接触させることが望ましい。なお、低温ＳＰＭよりも高温ＳＰＭの方が活性が高い状態を維持することができる時間は、硫酸の液温や硫酸と過酸化水素水との混合比等によって変化するため、常に「混合から約１５秒」であるわけではないが、混合直後の高温ＳＰＭを基板に接触させることが望ましいという事情は変化しない。

この知見に基づき、本願出願人は、混合直後の高温ＳＰＭを基板に接触させて基板の表面からレジスト膜を効果的に剥離するべく、以下で説明する基板処理に想到した。

図４及び図５は、この基板処理の途上における基板の断面模式図である。

この基板処理においては、まず、図４に示すように、基板５０２の表面に常温の過酸化水素水の液膜５０４を形成する。続いて、図５に示すように、過酸化水素水の液膜５０４が表面に形成された基板５０２を高温の硫酸５０６に浸漬する。これにより、基板５０２の表面の近傍において高温の硫酸と過酸化水素水とが混合され、混合直後の高温ＳＰＭを基板５０２の表面に接触させることができる。このとき、高温ＳＰＭの化学的な作用が基板５０２の表面からのレジスト膜の剥離に寄与するのはもちろんであるが、そればかりではなく、硫酸と過酸化水素水とが混合されたときの混合熱によって起こる沸騰現象の物理力も基板５０２の表面からのレジスト膜の剥離に寄与することになる。

ここで、硫酸の液膜が表面に形成された基板を過酸化水素水に浸漬するのではなく、過酸化水素水の液膜が表面に形成された基板を硫酸に浸漬するようにしたのは、前者の場合、(i)基板を過酸化水素水に浸漬するまでの間に基板に付着した硫酸の液温が低下してしまう、(ii)基板に付着した硫酸よりも基板が浸漬される過酸化水素水の量の方が多いため、基板を過酸化水素水に浸漬したときに液温が低下してしまう、という問題を生じるからである。このような問題が生じるのは、揮発性の過酸化水素水の液温を常温付近に維持せざるを得ないことによるものである。

また、基板を硫酸に浸漬している時間については、硫酸の液温が高くなるほど短くする必要がある。これは、硫酸の液温が高いほど酸化剤濃度が急に低下し、図６に示すように、硫酸の液温が１８０℃であれば約２０秒で酸化剤濃度が半分になり、硫酸の液温が１６０℃であれば約５０秒で酸化剤濃度が半分になり、硫酸の液温が１４０℃であれば約２００秒で酸化剤濃度が半分になることによるものである。なお、図６は、ＳＰＭにおける酸化剤濃度の時間変化を硫酸の液温が１８０℃、１６０℃及び１４０℃の場合について示すグラフである。図６においても、横軸は、硫酸と過酸化水素水とを混合してからの経過時間を示している。

＜２第１実施形態＞
第１実施形態は、半導体ウエハＷを過酸化水素水に浸漬することにより半導体ウエハＷの表面に過酸化水素水の液膜を形成し、表面に過酸化水素水の液膜が形成された半導体ウエハＷを高温の硫酸に浸漬することにより、混合直後の高温ＳＰＭを半導体ウエハＷに接触させる基板処理装置１に関する実施形態である。基板処理装置１は、複数枚の半導体ウエハＷを同時に処理することができるバッチ式の装置となっている。

以下では、半導体ウエハＷの表面から不要となったレジスト膜を剥離するレジスト剥離工程に基板処理装置１を採用した場合を例として説明を行う。

＜２．１基板処理装置の構成＞
｛全体構成｝
図７は、本発明の第１実施形態に係る基板処理装置１の模式図である。

図７に示すように、基板処理装置１は、主に、硫酸槽１０２、過酸化水素水槽１４２、超音波槽１６２、往行リフタ１７１、リフタ１７２、搬送ロボット１７３及び制御部１８２を備える。

｛硫酸槽及びその附属物｝
図７に断面を示す硫酸槽１０２は、硫酸１０３を貯留しており、基板処理装置１において同時に処理される複数枚の半導体ウエハＷを貯留している硫酸１０３に浸漬することができる容器形状を有している。

硫酸槽１０２の内底面の近傍には、供給された硫酸を硫酸槽１０２の内部に向かって吐出する一対のノズル１０４が設けられ、硫酸槽１０２の外側面の上端の近傍には、あふれ出した硫酸を回収する外槽１０６が設けられている。

また、硫酸槽１０２の内部には、硫酸１０３の液温を測定する温度計１０８が設けられ、硫酸槽１０２の上方には、硫酸槽１０２の開口部を開閉する一対の槽カバー１１０が設けられている。温度計１０８の測定結果は制御部１８２によって取得され、槽カバー１１０の開閉動作は制御部１８２によって制御されている。

基板処理装置１では、往行リフタ１７１に保持された半導体ウエハＷを硫酸１０３に浸漬した直後に槽カバー１１０を閉じるとともに、硫酸１０３から半導体ウエハＷを引き上げる直前に槽カバー１１０を開くことにより、硫酸１０３に半導体ウエハＷが浸漬されている間、硫酸槽１０２が槽カバー１１０により閉じられた状態になる。このように半導体ウエハＷの硫酸１０３への浸漬及び硫酸からの引き上げに同期して槽カバー１０１を開閉すれば、硫酸１０３と半導体ウエハＷに付着した過酸化水素水とが反応したときに、薬液が硫酸槽１０２の外部に飛散したり、ミストが硫酸槽１０２の外部に舞い上がったりすることを防ぐことができる。

基板処理装置１は、硫酸槽１０２を出てノズル１０４を介して硫酸槽１０２へ戻る硫酸の循環経路を構成する配管１１２を備える。配管１１２には、上流側から順に硫酸中のレジスト等の浮遊物をキロヘルツ帯の超音波で粉砕する粉砕槽１１４と、硫酸中の浮遊物を濾過するフィルタ１１６と、硫酸を加熱するヒータ１１８と、硫酸を送液するポンプ１２０とが設けられている。粉砕槽１１４、ヒータ１１８及びポンプ１２０の動作は、制御部１８２によって制御されている。ポンプ１２０で硫酸を送液することにより、当該循環経路に硫酸を循環させ、外槽１０６において回収した硫酸をノズル１０４へ再供給される。

粉砕槽１１４には、超音波振動版（図示省略）が設けられており、粉砕槽１１４での浮遊物の粉砕は、浮遊物によるフィルタ１１６の目詰まりを防ぐことができる程度であって、浮遊物がフィルタ１１６を通過してしまわない程度に行うことが望ましい。このように、粉砕槽１１４の下流にフィルタ１１６を設け、粉砕槽１１４を経由した硫酸中の浮遊物をフィルタ１１６で濾過するようにすれば、浮遊物によるフィルタ１１６の目詰まりを防ぎながら、硫酸中の浮遊物を除去することができる。これにより、フィルタ１１６の保守の回数を増やすことなく、硫酸槽１０２に貯留されている硫酸が清浄な状態を長時間維持することができる。

基板処理装置１では、制御部１８２が、温度計１０８の測定結果を取得し、当該測定結果に基づいてヒータ１１８の動作を制御することにより、硫酸１０３の液温を設定された液温に調整する。硫酸１０３の液温は、１４０℃以上とすることが望ましい。１４０℃未満となると、半導体ウエハＷの表面からレジスト膜を剥離する能力が低下する傾向にあるからである。なお、硫酸１０３の液温を他の方法で上昇させてもよい。

基板処理装置１は、清浄な硫酸を硫酸槽１０２へ直接供給する供給経路を構成する配管１２０を備える。配管１２０の上流側には、清浄な硫酸を貯留するバッファタンク１２２が接続されており、配管１２０には、硫酸を送液するポンプ１２４と、配管１２０を開閉するバルブ１２６とが設けられている。ポンプ１２４及びバルブ１２６の動作は、制御部１８２によって制御されている。硫酸槽１０２に貯留された硫酸１０３の濃度が低下した場合や硫酸１０３がレジストのスカムで汚染された場合等に、バルブ１２６を開いてポンプ１２４で硫酸を送液することにより、バッファタンク１２２から配管１２０を介して硫酸槽１０２へ清浄な硫酸を送液する。

また、基板処理装置１は、バッファタンク１２２を出てバッファタンク１２２へ戻る硫酸の循環経路を構成する配管１２８を備える。配管１２８には、硫酸を加熱するヒータ１３０と、硫酸を送液するポンプ１３２とが設けられている。ヒータ１３０及びポンプ１３２の動作は、制御部１８２によって制御されている。基板処理装置１では、ポンプ１３２で硫酸を送液することにより、当該循環経路に硫酸を循環させる。

バッファタンク１２２の内部にも、貯留している硫酸の液温を測定する液温センサ１３４が設けられている。液温センサ１３４の測定結果も制御部１８２によって取得される。

基板処理装置１では、制御部１８２が、液温センサ１３４の測定結果を取得し、当該測定結果に基づいてヒータ１３０の動作を制御することにより、バッファタンク１２２に貯留されている硫酸の液温を設定された液温に調整する。これにより、バッファタンク１２２に貯留されている硫酸の液温を硫酸槽１０２に貯留されている硫酸１０３の液温と同一にすることができるので、交換直後の硫酸１０３の液温を交換直前の硫酸１０３の液温と同一にすることができ、硫酸１０３の交換直後から半導体ウエハＷの処理を再開することができる。

｛過酸化水素水槽及びその附属物｝
図７に断面を示す過酸化水素水槽１４２は、過酸化水素水１４３を貯留しており、基板処理装置１において同時に処理される複数枚の半導体ウエハＷを過酸化水素水１４３に浸漬することができる容器形状を有している。

過酸化水素水槽１４２の上方には、不活性ガスを半導体ウエハＷに向かって吐出する一対のノズル１４４が設けられている。不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス（Ｎ₂）を用いることができる。

基板処理装置１は、不活性ガスをノズル１４４に供給する供給経路を構成する配管１４６を備える。配管１４６の上流側には、不活性ガスを供給する不活性ガス供給源１４８が接続されており、配管１４６には、上流側から不活性ガスを加熱するヒータ１５０と、不活性ガスの流量を制御する流量制御器１５２と、配管１４６を開閉するバルブ１５４とが設けられている。ヒータ１５０、流量制御器１５２及びバルブ１５４の動作は、制御部１８２によって制御されている。

基板処理装置１では、過酸化水素水１４３に浸漬された半導体ウエハＷを引き上げるときにバルブ１５４を開くことにより、ノズル１４４から半導体ウエハＷに向かって不活性ガスを吹きつけ、半導体ウエハＷに付着している過酸化水素水の一部を吹き飛ばす。ここで、吹き飛ばされる過酸化水素水の量、別の見方をすれば、半導体ウエハＷに付着して硫酸槽１０２に持ち込まれる過酸化水素水の量は、バルブ１５４の開閉のタイミングや流量制御器１５２における流量を調整することにより、調整することができる。なお、往行リフタ１７１で半導体ウエハＷを引き上げる速度を調整することにより、半導体ウエハＷに付着して硫酸槽１０２に持ち込まれる過酸化水素水の量を調整してもよい。

ヒータ１５０は、半導体ウエハＷに加熱した不活性ガスを吹きつけることにより半導体ウエハＷを加温し、硫酸１０３に半導体ウエハＷを浸漬したときに、硫酸１０３の液温が極端に低下しないようにする。

｛超音波槽及びその附属物｝
図７に断面を示す超音波槽１６２は、硫酸１６３を貯留しており、基板処理装置１において同時に処理される複数枚の半導体ウエハＷを硫酸１６３に浸漬することができる容器形状を有している。なお、音波槽１６２において、ＳＰＭ等の硫酸以外の薬液を用いることもできる。

超音波槽１６２の下方には、超音波槽１６２に超音波振動を伝搬する伝搬水１６５を貯留する伝搬槽１６４と、メガヘルツ帯の超音波振動を発生する超音波振動子１６６とが設けられている。超音波槽１６２の底部は伝搬水１６５に浸漬されており、超音波振動子１６６は、伝搬槽１６４の外底面に取り付けられている。超音波振動子１６６の動作は、制御部１８２によって制御されている。

超音波振動子１６６が発生した超音波振動は、伝搬槽１６４の底部、伝搬水１６５、超音波槽１６２の底部及び硫酸１６３を介して、硫酸１６３に浸漬された半導体ウエハＷに到達する。これにより、硫酸の化学的な作用及び超音波振動の物理的な作用が半導体ウエハＷに加わり、半導体ウエハＷに付着した微細なレジストの残渣を除去することができる。なお、以下では、このような半導体ウエハＷの超音波洗浄を「メガソニック洗浄」と呼ぶ。

｛搬送機構｝
往行リフタ１７１、リフタ１７２及び搬送ロボット１７３は、基板処理装置１において同時に処理される複数の半導体ウエハＷを間隔を置いて保持しつつ搬送する搬送機構である。往行リフタ１７１、リフタ１７２及び搬送ロボット１７３の動作は、制御部１８２によって制御されている。

往行リフタ１７１は、複数の半導体ウエハＷを保持した状態で垂直方向及び水平方向に搬送するとともに、硫酸槽１０２の上方位置において半導体ウエハＷを搬送ロボット１７３との間で受け渡しする。往行リフタ１７１は、硫酸１０３に浸漬されている半導体ウエハＷを引き上げて過酸化水素水槽１４２の上方位置に水平方向に搬送してから過酸化水素水１４３に浸漬するとともに、過酸化水素水１４３に浸漬されている半導体ウエハＷを引き上げて硫酸槽１０２の上方位置に水平方向に搬送してから硫酸１０３に浸漬する。また、行リフタ１７１は、硫酸槽１０２の上方位置で搬送ロボット１７３から半導体ウエハＷを受け取って硫酸１０３に浸漬するともに、硫酸１０３に浸漬されている半導体ウエハＷを引き上げて搬送ロボット１７３に受け渡す。

リフタ１７２は、複数の半導体ウエハＷを保持した状態で垂直方向に搬送するとともに、超音波槽１６２の上方位置において半導体ウエハＷを搬送ロボット１７３との間で受け渡しする。リフタ１７２は、超音波槽１６２の上方位置において搬送ロボット１７３から半導体ウエハＷを受け取って硫酸１６３に浸漬するとともに、硫酸１６３に浸漬されている半導体ウエハＷを引き上げて搬送ロボット１７３に受け渡す。

搬送ロボット１７３は、複数の半導体ウエハＷを保持した状態で水平方向に搬送する。搬送ロボット１７３は、前工程から搬入された半導体ウエハＷを往行リフタ１７１へ受け渡すとともに、リフタ１７２から受け渡された半導体ウエハＷを後工程へ搬出する。また、搬送ロボット１７３は、往行リフタ１７１から受け取った半導体ウエハＷを水平方向に搬送してからリフタ１７２へ受け渡す。

｛制御部｝
制御部１８２は、組み込みコンピュータを含んで構成され、基板処理装置１の各構成を統括制御する。

＜２．２基板処理装置の動作＞
図８は、不要となったレジスト膜を半導体ウエハＷの表面から剥離するレジスト剥離工程における基板処理装置１の動作を説明する流れ図である。

図８の流れに沿って説明すると、レジスト剥離工程においては、最初に、往行リフタ１７１が、制御部１８２からの制御を受けて、搬送ロボット１７３から受け取った半導体ウエハＷを硫酸槽１０２の硫酸１０３に浸漬する（ステップＳ１０１）。このように、過酸化水素水槽１４２の過酸化水素水１４３に浸漬するのに先立って半導体ウエハＷを硫酸１０３に浸漬すれば、半導体ウエハＷの表面のレジスト膜が親水化される。これにより、半導体ウエハＷの表面に過酸化水素水の液膜を形成するのに先立って半導体ウエハＷの表面の過酸化水素水に対する濡れ性を改善することができ、半導体ウエハＷの表面に均一な過酸化水素水の液膜を形成することが容易になる。なお、硫酸１０３に半導体ウエハＷを浸漬するのに代えて、アンモニア水と過酸化水素水との混合物に半導体ウエハＷを浸漬することにより、半導体ウエハＷの表面の過酸化水素水に対する濡れ性を改善することもできる。ただし、親水化処理に硫酸槽１０２の硫酸１０３を利用することには、親水化処理のための槽を省略することができ、基板処理装置１のフットプリントを減らすことができるという利点がある。

次に、往行リフタ１７１は、制御部１８２からの制御を受けて、硫酸槽１０２の硫酸１０３から半導体ウエハＷを引き上げる（ステップＳ１０２）。

続いて、往行リフタ１７１は、半導体ウエハＷを過酸化水素水槽１４２の過酸化水素水１４３及び硫酸槽１０２の硫酸１０３に交互に浸漬する（ステップＳ１０３〜Ｓ１０７）。

すなわち、往行リフタ１７１は、まず、制御部１８２からの制御を受けて、過酸化水素水槽１４２の上方位置に半導体ウエハＷを水平方向に搬送した後、過酸化水素水槽１４２の過酸化水素水１４３に半導体ウエハＷを浸漬させる（ステップＳ１０３）。

次に、往行リフタ１７１は、制御部１８２からの制御を受けて、過酸化水素水１４３から半導体ウエハＷを引き上げ（ステップＳ１０４）、硫酸槽１０２の上方位置に半導体ウエハＷを水平方向に搬送した後、硫酸槽１０２の硫酸１０３に半導体ウエハＷを浸漬する（ステップＳ１０５）。なお、往行リフタ１７１が半導体ウエハＷを過酸化水素水１０３から引き上げるときには、制御部１８２からの制御を受けてバルブ１５４が開かれ、ノズル１４４から引き上げ途上の半導体ウエハＷに向かって不活性ガスが吹き付けられる。半導体ウエハＷに付着している過酸化水素水の量を適正化するためである。

しかる後に、往行リフタ１７１は、制御部１８２からの制御を受けて、硫酸１０３から半導体ウエハＷを引き上げる（ステップＳ１０６）。

この後、半導体ウエハＷの過酸化水素水１４３及び硫酸１０３への所定回数の浸漬が終了していれば（ステップＳ１０７で"YES"）、メガソニック洗浄を行う（ステップＳ１０８）。すなわち、制御部１８２の制御を受けて、往行リフタ１７１が搬送ロボット１７３に半導体ウエハ１７３を受け渡し、搬送ロボット１７３が半導体ウエハＷを水平方向に搬送してリフタ１７２に受け渡し、リフタ１７２が硫酸１６３に半導体ウエハＷを浸漬し、超音波振動子１６６が超音波振動を発生する。しかる後に、リフタ１７２は、硫酸１６３から半導体ウエハＷを引き上げて（ステップＳ１０９）、レジスト剥離工程の処理を終了する。

一方、所定回数の浸漬が終了していなければ（ステップＳ１０７で"NO"）、ステップＳ１０３に戻って、往行リフタ１７１は、制御部１８２の制御を受けて、過酸化水素水槽１０２の過酸化水素水１４３に半導体ウエハＷを再び浸漬する。

このように、半導体ウエハＷを過酸化水素水１４３及び高温の濃硫酸１０３に交互に浸漬することにより、半導体ウエハＷの表面からレジスト膜を効果的に剥離することができる。

＜３第２実施形態＞
第２実施形態は、半導体ウエハＷに向かって過酸化水素水を噴射することにより半導体ウエハＷの表面に過酸化水素水の液膜を形成し、表面に過酸化水素水の液膜が形成された半導体ウエハＷを高温の硫酸に浸漬することにより、混合直後の高温ＳＰＭを半導体ウエハＷに接触させる基板処理装置２に関する実施形態である。

なお、基板処理装置２の構成は基板処理装置１の構成と類似している。このため、以下では、基板処理装置１の構成と基板処理装置２の構成との相違点を中心に説明し、基板処理装置１と共通する構成については同じ参照符号を付して詳細な説明を省略する。

＜３．１基板処理装置の構成＞
図９は、本発明の第２実施形態に係る基板処理装置２の模式図である。

図９に示すように、基板処理装置２には、過酸化水素水槽１４２及びその附属物が設けられておらず、その代わりに、過酸化水素水を半導体ウエハＷに向かって吐出する一対のノズル２４２が硫酸槽１０２の上方に設けられている。

また、基板処理装置２は、過酸化水素水をノズル２４２に供給する供給経路を構成する配管２４４を備える。配管２４４には、過酸化水素水を供給する過酸化水素水供給源２４６が接続されており、配管２４４には、配管２４４を開閉するバルブ２４８が設けられている。バルブ２４８の動作は、制御部１８２によって制御されている。

基板処理装置２では、半導体ウエハＷが硫酸槽１０２の上方にあるときにバルブ２４８を開くことにより、ノズル２４２から半導体ウエハＷに向かって過酸化水素水を噴射し、半導体ウエハＷの表面に過酸化水素水の液膜を形成する。もちろん、半導体ウエハＷに向かって過酸化水素水を噴射しているときには、槽カバー１１０を閉じ、過酸化水素水が硫酸槽１０２の内部に滴下しないようにしている。

また、基板処理装置２には、往行リフタ１７１に代えて、半導体ウエハＷを保持しつつ垂直方向に搬送するリフタ２７１が設けられている。リフタ２７１は、半導体ウエハＷを垂直方向に搬送するとともに、硫酸槽１０２の上方で半導体ウエハＷを搬送ロボット１７３との間でやりとりする。リフタ２７１は、硫酸槽１０２の上方で搬送ロボット１７３から半導体ウエハＷを受け取って硫酸１０３に浸漬するとともに、硫酸１０３に浸漬されている半導体ウエハＷを引き上げて搬送ロボット１７３に受け渡す。

＜３．２基板処理装置の動作＞
図１０は、不要となったレジスト膜を半導体ウエハＷの表面から剥離するレジスト剥離工程における基板処理装置２の動作を説明する流れ図である。

図１０の流れに沿って説明すると、レジスト剥離工程においては、最初に、リフタ２７１が、制御部１８２からの制御を受けて、搬送ロボット１７３から受け取った半導体ウエハＷを硫酸槽１０２の硫酸１０３に浸漬させる（ステップＳ２０１）。第１実施形態の場合と同様に、半導体ウエハＷの表面のレジスト膜を親水化するためである。そして、リフタ２７１は、制御部１８２からの制御を受けて、硫酸１０３から半導体ウエハＷを引き上げる（ステップＳ２０２）。

続いて、基板処理装置２では、半導体ウエハＷへの過酸化水素水の噴射及び半導体ウエハＷの硫酸槽１０２の硫酸１０３への浸漬を交互に行う（ステップＳ２０３〜Ｓ２０６）。

すなわち、制御部１８２からの制御を受けて、バルブ２４８が開かれ、ノズル２４２から半導体ウエハＷに向かって過酸化水素水が噴射される（ステップＳ２０３）。そして、リフタ２７１は、表面に過酸化水素水の液膜が形成された半導体ウエハＷを硫酸槽１０２の硫酸１０３に浸漬させる（ステップＳ２０４）。

しかる後に、リフタ２７１は、制御部１８２からの制御を受けて、硫酸１０３から半導体ウエハＷを引き上げる（ステップＳ２０５）。

この後、半導体ウエハＷへの過酸化水素水の噴射及び半導体ウエハＷの硫酸１０３への浸漬が所定回数終了していれば、（ステップＳ２０６で"YES"）、メガソニック洗浄を行う（ステップＳ２０７）。すなわち、制御部１８２の制御を受けて、リフタ２７１が搬送ロボット１７３に半導体ウエハＷを受け渡し、搬送ロボット１７３が半導体ウエハＷを水平方向に搬送してリフタ１７２に受け渡し、リフタ１７２が超音波槽１６２の硫酸１６３に半導体ウエハＷを浸漬し、超音波振動子１６６が超音波振動を発生する。しかる後に、リフタ１７２は、硫酸１６３から半導体ウエハＷを引き上げて（ステップＳ２０８）、レジスト剥離工程の処理を終了する。

一方、所定回数の浸漬が終了していなければ（ステップＳ２０６で"NO"）、ステップＳ２０３に戻って半導体ウエハＷに向かって過酸化水素水が再び噴射される。

このように、半導体ウエハＷへの過酸化水素水の噴射及び半導体ウエハＷの高温の硫酸１０３への浸漬を交互に行うことにより、半導体ウエハＷの表面からレジスト膜を効果的に剥離することができる。

＜４その他＞
第１実施形態では、硫酸槽１０２と過酸化水素水槽１４２とを一個ずつ設け、硫酸１０３と過酸化水素水１４３とに半導体ウエハＷを交互に浸漬したが、図１１に示すように、３個の硫酸槽３０２，３０４，３０６と、１個の過酸化水素水槽３０８とを設け、過酸化水素水槽３０８、硫酸槽３０２、過酸化水素水槽３０８、硫酸槽３０４、過酸化水素水槽３０８、硫酸槽３０６の順序で半導体ウエハＷを浸漬してもよい。もちろん、この場合において、硫酸槽の数を２個に減らすこと又は４個以上に増やすことも許される。また、図１２に示すように、３個の硫酸槽３１２，３１４，３１６と、３個の過酸化水素水槽３１８，３２０，３２２とを設け、過酸化水素水槽３１８、硫酸槽３１２、過酸化水素水槽３２０、硫酸槽３１４、過酸化水素水槽３２２、硫酸槽３１６の順序で半導体ウエハＷを浸漬してもよい。もちろん、この場合においても、硫酸槽の数及び過酸化水素水槽の数を２個に減らすこと又は４個以上に増やすことも許される。

低温ＳＰＭにおける酸化剤濃度及び液温の時間変化を示す図である。高温ＳＰＭにおける酸化剤濃度及び液温の時間変化を示す図である。低温ＳＰＭ及び高温ＳＰＭにおける活性の時間変化を示す図である。基板処理の途上における基板の断面模式図である。基板処理の途上における基板の断面模式図である。ＳＰＭにおける酸化剤濃度の時間変化を示す図である。第１実施形態に係る基板処理装置の模式図である。第１実施形態に係る基板処理装置の動作を説明する流れ図である。第２実施形態に係る基板処理装置の模式図である。第２実施形態に係る基板処理装置の動作を説明する流れ図である。半導体ウエハの浸漬順序の別例を説明する図である。半導体ウエハの浸漬順序の別例を説明する図である。

符号の説明

１、２基板処理装置
１０２硫酸槽
１０３硫酸
１０８液温センサ
１１０槽カバー
１１２配管
１１４粉砕槽
１１６フィルタ
１１８ヒータ
１２２バッファタンク
１４２過酸化水素水槽
１４３過酸化水素水
１６２超音波槽
１６３硫酸
１６４伝搬槽
１６６超音波振動子
２４２ノズル

Claims

基板の表面に過酸化水素水の液膜を形成する形成手段と、
硫酸を貯留する硫酸槽と、
前記形成手段により過酸化水素水の液膜が形成された基板を保持しつつ前記形成手段から前記硫酸槽内の硫酸中に基板を搬送する搬送手段と、
前記硫酸槽に貯留された硫酸の液温を上昇させる上昇手段と、
前記硫酸槽の開口部を開閉する槽カバーと、
を備え、
前記形成手段は、前記硫酸槽の上方位置に配置され、かつ前記槽カバーを閉じた状態で、基板に過酸化水素水を吹き付ける吹き付け手段を備えることを特徴とする基板処理装置。
前記硫酸槽から排出された硫酸を再び前記硫酸槽へ供給する循環経路と、
前記循環経路に設けられ、硫酸中の浮遊物を粉砕させる粉砕槽と、
前記粉砕槽よりも下流の前記循環経路に設けられ、前記粉砕槽による粉砕された浮遊物を濾過するフィルタと、をさらに備え、
前記上昇手段は、前記循環経路に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記形成手段により基板の表面に過酸化水素水の液膜を形成する前に、基板の表面を親水化させる親水化手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
前記硫酸槽が前記親水化手段を兼用し、かつ
前記搬送手段は、基板を保持しつつ前記硫酸槽から前記形成手段へ基板を搬送することを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
薬液を貯留するとともに、薬液に浸漬させられた基板に超音波振動を付与する超音波槽をさらに備え、
前記搬送手段は、基板を保持しつつ前記硫酸槽から前記超音波槽へ基板を搬送することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の基板処理装置。
薬液を貯留する容器と、
前記容器に貯留された硫酸の液温を前記硫酸槽に貯留された硫酸の液温と同一に調整する調整手段と、
前記容器から前記硫酸槽へ硫酸を供給する硫酸供給手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の基板処理装置。