JP5352213B2 - レジスト剥離装置及び剥離方法 - Google Patents

Description

この発明は基板に付着残留するレジストを除去するレジスト剥離装置及び剥離方法に関する。

たとえば、液晶表示装置や半導体装置の製造工程においては、これらの対象物であるガラス基板や半導体ウエーハなどの基板にレジストを塗布し、現像処理してからエッチング処理をすることで、基板の表面に回路パターンを精密に形成する。基板に回路パターンを形成したならば、その基板の表面に付着残留しているレジスト膜やレジスト残渣などの有機物を除去する処理が行われる。

レジスト膜を除去する場合、処理液として硫酸（Ｈ_２ ＳＯ_４ ）と過酸化水素水（Ｈ_２ Ｏ_２ ）を混合して用いるということが行われている。硫酸と過酸化水素水を混合した処理液は反応熱によって約１００℃程度に温度上昇する。処理液の温度が反応熱によって上昇すると、その分、レジストの剥離レートを上昇させることが可能となる。

特許文献１には硫酸と過酸化水素水とをミキシングバルブで混合して剥離液（ＳＰＭ：Sulfuric acid/Hydrogen peroxide mixture）とし、その剥離液をノズルから基板（半導体ウエーハ）に供給するレジスト除去装置が示されている。
特開２００６−２７８５０９号公報

ところで、硫酸と過酸化水素水とを混合することで生成される剥離液は液体の状態にある。そのため、基板に供給された剥離液は、基板に形成された微細な凹凸部に十分に入り込まないということがあるため、基板に残留するレジストを確実かつ迅速に除去することができないということがある。とくに、イオンが打ち込まれた高ドープのレジストの場合、剥離液を基板に供給するだけではそのレジストを効率よく確実に剥離することができないということが顕著となる。

この発明は、硫酸にオゾンガスを混合して剥離液とし、しかもその剥離液の硫酸をオゾンガスによって霧化させることで、その剥離液を基板の表面の微細な凹凸の部分に入り込ませてレジストの剥離除去を確実に行うことができるようにしたレジスト剥離装置及び剥離方法を提供することにある。

この発明は、基板の表面に付着残留するレジストを除去するレジスト剥離装置であって、
硫酸を供給する硫酸供給手段と、
オゾンガスを供給するオゾンガス供給手段と、
上記硫酸供給手段から供給される硫酸を上記オゾンガス供給手段から供給されるオゾンガスによって霧化させて上記基板に向けて噴射するノズル体と、
上記硫酸と上記オゾンガスの供給量をそれぞれ制御する流量制御手段と
を具備し、
上記流量制御手段は、上記基板に硫酸よりもオゾンガスを多く供給する第１の段階、硫酸とオゾンガスをほぼ同じ量で供給してオゾンガスで霧化された硫酸を基板に噴射する第２の段階、オゾンガスよりも硫酸の量を多くして供給する第３の段階が、この順で実施されるよう、上記硫酸とオゾンガスの供給量を制御することを特徴とするレジスト剥離装置にある。

この発明は、基板の表面に付着残留するレジストを除去するレジスト剥離装置であって、
硫酸を供給する硫酸供給手段と、
オゾンガスを供給するオゾンガス供給手段と、
上記硫酸供給手段から供給される硫酸を上記オゾンガス供給手段から供給されるオゾンガスによって霧化させて上記基板に向けて噴射するノズル体と、
上記硫酸と上記オゾンガスの供給量をそれぞれ制御する流量制御手段と
を具備し、
上記流量制御手段は、上記硫酸の流路に並列に設けられた複数の第１の開閉弁と、上記オゾンガスの流路に並列に設けられた複数の第２の開閉弁と、上記第１の開閉弁と第２の開閉弁を開閉制御する制御装置とからなることを特徴とするレジストの剥離装置にある。

上記流量制御手段は、上記硫酸とオゾンガスの少なくとも一方の流量を任意に設定することが好ましい。

この発明は、基板の表面に付着残留するレジストを除去するレジスト剥離方法であって、
上記基板に硫酸と、この硫酸よりも多い量のオゾンガスを供給して上記レジストを変質させる工程と、
上記基板に硫酸とオゾンガスをほぼ同じ量で供給しオゾンガスによって霧化された硫酸でオゾンガスにより変質させられたレジストを基板から剥離する工程と、
上記基板にオゾンガスと、このオゾンガスよりも多い量の硫酸を供給して前の工程で基板から剥離されたレジストを除去する工程と
を具備したことを特徴とするレジスト剥離方法にある。

この発明によれば、硫酸とオゾンガスを混合して剥離液とし、剥離液を基板に供給するときに硫酸とオゾンガスの流量を制御する。そのため、硫酸よりもオゾンガスの流量を多くすれば、オゾンガスの酸化作用によってレジストの変質を促進させることができ、硫酸とオゾンガスの流量をほぼ同じにすれば、硫酸をオゾンガスによって霧化して基板の微細な部分に硫酸を行き渡らせてレジストの剥離を確実に行え、オゾンガスよりも硫酸の流量を多くすれば、基板から剥離されたレジストを除去することができる。

以下、この発明の一実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１はこの発明の一実施の形態に係るレジスト剥離に用いられるスピン処理装置を示し、このスピン処理装置はカップ体１を備えている。このカップ体１の底部には複数の排出管２が周方向に所定間隔で接続されている。各排出管２は図示しない排気ポンプに連通している。

なお、上記カップ体１は下カップ１ａと上カップ１ｂとを有し、上カップ１ｂは図示しないシリンダなどの駆動機構によって上下方向に駆動可能になっている。

上記カップ体１内には保持部としての回転テーブル３が設けられている。この回転テーブル３の上面の周辺部には周方向に所定間隔で複数の支持部材４が回動可能に設けられている。各支持部材４の上端面には係止ピン５が支持部材４の回転中心から偏心した位置に設けられ、回転中心には支持ピン６が設けられている。

上記回転テーブル３には半導体ウエーハなどのエッチング処理が終了してレジストが残留する基板Ｗが供給される。つまり、基板Ｗは周縁部の下面が上記支持ピン６に支持されるよう供給される。その状態で上記支持部材４が回転すると、上記係止ピン５が偏心回転するから、基板Ｗの外周面が上記係止ピン５によって保持される。

上記回転テーブル３は制御モータ１１によって回転駆動される。この制御モータ１１は、筒状の固定子１２内に同じく筒状の回転子１３が回転可能に挿入されていて、この回転子１３に上記回転テーブル３が動力伝達部材１３ａを介して連結されている。

上記制御モータ１１は制御装置１４によって回転が制御される。それによって、上記回転テーブル３は上記制御装置１４により所定の回転数で回転させることができるようになっている。

上記回転子１３内には筒状の固定軸１５が挿通されている。この固定軸１５の上端には上記回転テーブル３の上面側に位置するノズルヘッド１６が設けられている。つまり、ノズルヘッド１６は回転テーブル３の回転に連動しない状態で設けられている。このノズルヘッド１６には洗浄液及び気体を噴射する下部ノズル体１７，１８が設けられている。

それによって、上記下部ノズル体１７，１８から回転テーブル３に保持された基板Ｗの下面の中央部分に向けて洗浄液や気体を選択的に噴射することができるようになっている。つまり、基板Ｗは下面を洗浄及び乾燥処理することができるようになっている。

上記回転テーブル３の上面側は乱流防止カバー１９によって覆われている。この乱流防止カバー１９は回転テーブル３に保持された基板Ｗの下面側に乱流が発生するのを防止するようになっており、その中央部分には上記各下部ノズル体１７，１８から基板Ｗの下面に洗浄液や気体を噴射可能とする透孔２０が開口形成されている。

上記カップ体１の側方には駆動機構２３が設けられている。この駆動機構２３は軸線を垂直にして設けられた揺動軸部２４と、この揺動軸部２４の上端に基端部が連結されて水平に設けられたアーム体２５を有する。上記揺動軸部２４の下端は揺動駆動源としての回転モータ２６に連結されている。回転モータ２６は上記制御装置１４によって駆動され、上記アーム体２５を所定の角度で回転駆動するようになっている。

上記回転モータ２６は図示しないリニアガイドによって上下方向にスライド可能に設けられた可動板２７に取付けられている。この可動板２７は上下駆動シリンダ２８によって上下方向に駆動されるようになっている。

上記アーム体２５の先端部には、上記基板Ｗの上面に硫酸とオゾンガスが混合された剥離液を供給する上部ノズル体３１が設けられている。この上部ノズル体３１には図２に示すように硫酸を供給する第１の供給管３２と第２の供給管３３の一端が接続されている。第１の供給管３２の他端は硫酸を貯えた硫酸供給源３４に第１のポンプ３５を介して接続され、第２の供給管３３はオゾンガスを貯えたオゾンガス供給源３６に第２のポンプ３７を介して接続されている。

第１の供給管３２、硫酸供給源３４及び第１のポンプ３５によって硫酸を供給する硫酸供給手段を構成し、第２の供給管３３、オゾンガス供給源３６及び第２のポンプ３７によってオゾンガスを供給するオゾンガス供給手段を構成している。

上記第１、第２の供給管３２，３３の中途部は、それぞれ並列に配置された３本の分岐管３２ａ，３３ａに分岐されている。各分岐管３２ａ，３３ａにはそれぞれ第１、第２の開閉弁３８、３９が設けられている。上記制御装置１４は、各開閉弁３８、３９の開閉を制御し、上記第１、第２のポンプ３５，３７の発停を制御するようになっている。制御装置１４と第１、第２の開閉弁３８、３９は流量制御手段を構成している。

したがって、上記制御装置１４によって第１、第２の供給管３２，３３にそれぞれ３つずつ設けられた第１、第２の開閉弁３８、３９のうち、開かれる弁の数と閉じられる弁の数を設定して上記第１、第２のポンプ３５，３７を作動させれば、上記上部ノズル体３１に供給される硫酸供給源３４からの硫酸と、オゾンガス供給源３６からのオゾンガスの流量を開かれた弁の数に応じて制御することができるようになっている。

つぎに、上記構成の装置によって基板Ｗに付着残留するレジストを剥離するときの作用について説明する。
エッチング処理が終了し、上面にレジストが付着残留する基板Ｗが回転テーブル３に供給保持されたならば、この回転テーブル３を所定の回転速度で回転させるとともに、回転モータ２６を作動させてアーム体２５を基板Ｗの上方で揺動させる。それと同時に、アーム体２５の先端に設けられた上部ノズル体３１から基板Ｗの上面に硫酸とオゾンガスとからなる剥離液が供給される。

図３は基板Ｗに供給される剥離液となる硫酸とオゾンガスの流量と時間との関係を示している。すなわち、時間ｔ１で上部ノズル体３１から基板Ｗに剥離液の供給が開始される。供給開始時間ｔ１からｔ２までの間はオゾンガスを供給する第２の供給管３３の３本の分岐管３３ａに設けられた３つの第２の開閉弁３９の全てが開放され、硫酸を供給する第１の供給管３２の３本の分岐管３２ａに設けられた３つの第１の開閉弁３８のうち、１つだけが開放される。

それによって、時間ｔ１からｔ２までの間は、上部ノズル体３１には折れ線Ａで示すオゾンガスが折れ線Ｂで示す硫酸よりも十分に多く供給量されるから、その間は主としてオゾンガスが基板Ｗに作用することになる。オゾンガスは基板Ｗに付着残留するレジストに対して比較的強い酸化作用を呈することになる。それによって、基板Ｗに付着残留するレジストは酸化されて変質することになる。なお、時間ｔ１からｔ２までを第１の工程とする。

第１の工程が終了したならば、時間ｔ２〜ｔ３の間（この間を第２の工程とする）は、第２の供給管３３に設けられた３つの第２の開閉弁３９のうちの１つだけを閉じて２つを開放し、第１の供給管３２に設けられた３つの第１の開閉弁３８のうち、２つを開放する。

それによって、開放された第２の開閉弁３９と第１の開閉弁３８の数が同じになるから、上部ノズル体３１にはオゾンガスと硫酸が流量差を大幅に縮小させて供給される。つまり、オゾンガスと硫酸はほぼ同じ流量で供給される。

上記上部ノズル体３１にオゾンガスと硫酸がほぼ同じ流量で供給されると、硫酸はオゾンガスの圧力によって霧化されて上部ノズル体３１から基板Ｗに噴射する。霧化された硫酸は液状の場合よりも細部に入り込み易いから、基板Ｗの板面の微細な凹凸部に満遍なく行き渡ると同時に、オゾンガスの供給圧力に応じた圧力で基板Ｗの板面に物理的な力を作用させる。

それによって、基板Ｗの板面に付着残留したレジストは硫酸の化学作用と、オゾンガスによって与えられた上記硫酸の物理作用とによって基板Ｗの板面から剥離されることになる。

なお、第１の工程でも、基板Ｗの板面に付着残留したレジストに対して硫酸の化学作用と物理作用が働くが、第１の工程は第２の工程よりも上部ノズル体３１への硫酸の供給量が少ないから、その作用も低くなる。

このようにして第２の工程が終了すると、ｔ３〜ｔ４の第３の工程では、第２の供給管３３に設けられた３つの第２の開閉弁３９のうちの２つを閉じて１つだけ開き、第１の供給管３２に設けられた３つの第１の開閉弁３８の全てを開放する。

それによって、開放された開閉弁の数は、第２の開閉弁３９よりも第１の開閉弁３８の方が多くなるから、上部ノズル体３１にはオゾンガスよりも硫酸の方が多く供給される。それによって、第２の工程で硫酸の化学作用と物理作用によって基板Ｗから剥離されたレジストは、第３の工程では主として硫酸の化学作用によってレジストの剥離が促進されると同時に、基板Ｗの板面から流出する硫酸の量が多くなることで、その硫酸の流れによって基板Ｗから剥離されたレジストが排出除去されることになる。

このように、硫酸とオゾンガスの流量を制御して第１乃至第３の工程を行うことで、基板Ｗの板面に付着残留したレジストを、その板面に微細な凹凸があっても、その部分に入り込んだレジストをむらなく確実に剥離除去することができる。

図４は基板Ｗの上面にレジストＲが付着残留する状態を示しており、レジストＲの表面は硬化層ｒとなっている。その場合、レジストＲを剥離する初期段階ではオゾンガスの供給量を多くすることで、硬化層ｒの剥離を効率よく行なうことができる。

硬化層ｒの剥離が終了する頃にはオゾンガスの供給量を時間制御によって徐々に減らすことで、オゾンガスの消費量を低減することが可能となる。硬化層ｒの剥離が終了した時点ではオゾンガスの供給量をさらに減らすことで、硬化層ｒが剥離されたレジストＲの剥離除去を効率よく行うことができる。

この発明は上記一実施の形態に限定されず、たとえば第１の工程では第１の開閉弁と第２の開閉弁の開放される弁の数を１：３とし、第３の工程では３：１としたが、開放される弁の数を第１の工程では２：３、第３の工程では３：２としてもよい。

さらに、第１、第２の供給管に設けられる第１、第２の開閉弁の数を４つ以上とし、第１の工程と第３の工程における開放される開閉弁の数の比を第１の実施の形態と異なるように設定してもよい。

この発明の一実施の形態を示す処理装置の概略的構成図。 上部ノズル体にオゾンガスと硫酸を供給する配管の系統図。 上部ノズル体に供給されるオゾンガスと硫酸の流量比を説明する図。 上面にレジストが残留する基盤の一部分の拡大断面図。

符号の説明

３…回転テーブル、１４…制御装置（流量制御手段）、２５…アーム体、２６…回転モータ（揺動駆動源）、３１…上部ノルズ体、３２…第１の供給管（硫酸供給手段）、３３…第２の供給管（オゾンガス供給手段）、３４…第１の給液源（硫酸供給手段）、３５…第１のポンプ（硫酸供給手段）、３６…第２の給液源（オゾンガス供給手段）、３７…第２のポンプ（オゾンガス供給手段）３８…第１の開閉弁（流量制御手段）、３９…第２の開閉弁（流量制御手段）。

Claims (4)

1. 基板の表面に付着残留するレジストを除去するレジスト剥離装置であって、
   硫酸を供給する硫酸供給手段と、
   オゾンガスを供給するオゾンガス供給手段と、
   上記硫酸供給手段から供給される硫酸を上記オゾンガス供給手段から供給されるオゾンガスによって霧化させて上記基板に向けて噴射するノズル体と、
   上記硫酸と上記オゾンガスの供給量をそれぞれ制御する流量制御手段と
   を具備し、
   上記流量制御手段は、上記基板に硫酸よりもオゾンガスを多く供給する第１の段階、硫酸とオゾンガスをほぼ同じ量で供給してオゾンガスで霧化された硫酸を基板に噴射する第２の段階、オゾンガスよりも硫酸の量を多くして供給する第３の段階が、この順で実施されるよう、上記硫酸とオゾンガスの供給量を制御することを特徴とするレジスト剥離装置。
2. 基板の表面に付着残留するレジストを除去するレジスト剥離装置であって、
   硫酸を供給する硫酸供給手段と、
   オゾンガスを供給するオゾンガス供給手段と、
   上記硫酸供給手段から供給される硫酸を上記オゾンガス供給手段から供給されるオゾンガスによって霧化させて上記基板に向けて噴射するノズル体と、
   上記硫酸と上記オゾンガスの供給量をそれぞれ制御する流量制御手段と
   を具備し、
   上記流量制御手段は、上記硫酸の流路に並列に設けられた複数の第１の開閉弁と、上記オゾンガスの流路に並列に設けられた複数の第２の開閉弁と、上記第１の開閉弁と第２の開閉弁を開閉制御する制御装置とからなることを特徴とするレジストの剥離装置。
3. 上記流量制御手段は、上記硫酸とオゾンガスの少なくとも一方の流量を任意に設定することを特徴とする請求項１または２記載のレジストの剥離装置。
4. 基板の表面に付着残留するレジストを除去するレジスト剥離方法であって、
   上記基板に硫酸と、この硫酸よりも多い量のオゾンガスを供給して上記レジストを変質させる工程と、
   上記基板に硫酸とオゾンガスをほぼ同じ量で供給しオゾンガスによって霧化された硫酸でオゾンガスにより変質させられたレジストを基板から剥離する工程と、
   上記基板にオゾンガスと、このオゾンガスよりも多い量の硫酸を供給して前の工程で基板から剥離されたレジストを除去する工程と
   を具備したことを特徴とするレジスト剥離方法。

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