JP5852927B2 - 基板処理方法 - Google Patents
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Description
そのため、最近では、レジストのアッシングを行わずに、ウエハの表面にSPM液を供給して、このSPM液に含まれるペルオキソ一硫酸(H2SO5)の強酸化力により、ウエハの表面からレジストを剥離して除去する手法が注目されつつある。
SPM液に高いレジスト剥離性能を発揮させる一つの手法として、ウエハの表面上のSPM液、とくにウエハの表面との境界付近のSPM液を高温(たとえば200℃以上)に昇温させるというものがある。このような手法であれば、表面に硬化層を有するレジストであっても、アッシングすることなく、ウエハの表面から除去することができる。
本願発明者らは、基板の主面の全域をレジスト剥離液の液膜で覆いつつ、基板の主面にヒータを対向配置させ、このヒータによりレジスト剥離液の液膜を加熱することを検討している。このような方策を採用することにより、レジスト剥離液の消費量を低減しつつ硬化したレジストを基板から除去することができる。そればかりか、レジストの剥離効率を著しく高めることができる結果、レジスト除去処理の処理時間を短縮することも可能である。
また、本発明の他の目的は、基板の主面上のレジスト剥離液の液膜をヒータにより加熱する場合に、レジスト剥離液のミストの発生を抑制できる基板処理方法を提供することである。
この発明の方法によれば、液膜形成工程の後、液膜保持工程の開始に先立って、液膜薄化工程が実行される。液膜薄化工程では、基板の主面に対するレジスト剥離液の供給を行わずに、基板を第1回転速度で回転させることにより、基板の回転による遠心力を受けて、基板の主面上のレジスト剥離液が基板の周縁から排出されるから、レジスト剥離液の液膜の厚みを減少(液膜を薄化)させることができる。そして、薄化後の液膜および基板の少なくとも一方が、ヒータにより加熱される。これにより、基板およびレジスト剥離液の少なくとも一方を、効率良く温めることができる。その結果、レジスト剥離処理全体の処理時間を短縮化することができる。
ゆえに、レジスト剥離液の消費量を低減しつつ、基板の主面からレジストを良好に除去することができる。
また、請求項2に記載のように、前記液膜形成工程において、前記基板を前記第2回転速度で回転させてもよい。この場合、基板の主面の全域をレジスト剥離液の液膜で覆うことができる。すなわち、レジスト剥離液によるカバレッジを確保することができる。
この方法に代えて、請求項3に記載のように、前記液膜形成工程において、前記基板を前記第2回転速度よりも速く前記第1回転速度よりも遅い第3回転速度で回転させてもよい。この場合、基板の主面の全域をレジスト剥離液の液膜で覆うことができる。すなわち、レジスト剥離液によるカバレッジを確保することができる。
さらにまた、請求項4に記載のように、前記液膜形成工程において、前記基板を前記第1回転速度で回転させてもよい。
請求項5に記載のように、前記液膜加熱工程に先立って実行され、前記ヒータを前記基板の主面に対向配置させる対向配置工程をさらに含んでいてもよい。
この発明の方法によれば、ヒータによる加熱と並行して、ヒータを、基板の主面に沿って移動させることにより、基板の主面上におけるヒータに対向する領域を変更させることができる。これにより、基板の主面の全域を加熱することも可能である。ゆえに、基板の主面の全域からレジストを良好かつ均一に除去することができる。
さらに、請求項8に記載のように、前記ヒータ移動工程は、前記ヒータを、前記基板の主面に沿って連続して移動させ続ける連続移動工程を含んでいてもよい。
さらには、請求項10に記載のように、前記液膜加熱工程は、前記液膜形成工程と並行して実行されてもよい。
図1は、本発明の一実施形態に係る基板処理方法が適用される基板処理装置1の構成を模式的に示す図である。基板処理装置1は、たとえば基板の一例としてのウエハWの表面(主面)に不純物を注入するイオン注入処理やドライエッチング処理の後に、そのウエハWの表面から不要になったレジストを除去するための処理に用いられる枚葉式の装置である。
剥離液ノズル4は、たとえば、連続流の状態でSPM液を吐出するストレートノズルである。剥離液ノズル4は、その吐出口を下方に向けた状態で、ほぼ水平に延びる第1液アーム11の先端に取り付けられている。第1液アーム11は、鉛直方向に延びる所定の揺動軸線まわりに旋回可能に設けられている。第1液アーム11には、第1液アーム11を所定角度範囲内で揺動させるための第1液アーム揺動機構12が結合されている。第1液アーム11の揺動により、剥離液ノズル4は、ウエハWの回転軸線C上の位置(ウエハWの回転中心に対向する位置)と、ウエハ回転機構3の側方に設定されたホームポジションとの間で移動される。
ウエハ回転機構3の側方には、鉛直方向に延びる支持軸33が配置されている。支持軸33の上端には、水平方向に延びるヒータアーム34が結合されており、ヒータアーム34の先端に、ヒータヘッド35が取り付けられている。また、支持軸33には、支持軸33を、その中心軸線まわりに回動させるための揺動駆動機構36と、支持軸33を、その中心軸線に沿って上下動させるための昇降駆動機構37とが結合されている。
ヒータヘッド35は、赤外線ランプ38と、上部に開口部39を有し、赤外線ランプ38を収容する有底容器状のランプハウジング40と、ランプハウジング40の内部で赤外線ランプ38を吊下げ支持する支持部材42と、ランプハウジング40の開口部39を閉塞するための蓋41とを備えている。この実施形態では、蓋41がヒータアーム34の先端に固定されている。
図2および図3に示すように、赤外線ランプ38は、円環状の(円弧状の)円環部43と、円環部43の両端から、円環部43の中心軸線に沿うように鉛直上方に延びる一対の直線部44,45とを有する1本の赤外線ランプヒータであり、主として、円環部43が赤外線を放射する発光部として機能する。この実施形態では、円環部43の直径(外径)は、たとえば約60mmに設定されている。赤外線ランプ38が支持部材42に支持された状態で、円環部43の中心軸線は、鉛直方向に延びている。換言すると、円環部43の中心軸線は、ウエハ回転機構3に保持されたウエハWの表面に垂直な軸線である。また、赤外線ランプ38はほぼ水平面内に配置される。
図4は、ヒータアーム34およびヒータヘッド35の斜視図である。
ヒータヘッド35では、ランプハウジング40は、その開口部39を上方に向けた状態で、蓋41の下面49(この実施形態では、溝部51を除く下面)に固定されている。ランプハウジング40の開口側の周端縁からは、円環状のフランジ40Aが径方向外方に向けて(水平方向に)突出している。ボルト等の固定手段(図示しない)を用いて、フランジ40Aが蓋41の下面49に固定されることにより、ランプハウジング40が蓋41に支持されている。
アンプ54から赤外線ランプ38に電圧が供給されると、赤外線ランプ38が赤外線を放射し、赤外線が、ランプハウジング40を介して、ヒータヘッド35の下方に向けて出射される。後述するレジスト除去処理の際に、ヒータヘッド35の下端面を構成するランプハウジング40の底板部52が、ウエハ回転機構3に保持されているウエハWの表面に対向して配置された状態では、ランプハウジング40の底板部52を介して出射された赤外線が、ウエハWおよびウエハW上のSPM液を加熱する。また、赤外線ランプ38の円環部43が水平姿勢であるので、同じく水平姿勢にあるウエハWの表面に対し均一に赤外線を照射することができ、これにより、赤外線を、ウエハW、およびウエハW上のSPM液に、効率良く照射することができる。
図5は、ヒータヘッド35の配置位置を示す平面図である。
ヒータヘッド35の赤外線ランプ38により、ウエハWおよびウエハW上のSPM液を加熱する場合、ヒータヘッド35は、その下端面を構成する底板部52がウエハWの表面と微小間隔(たとえば3mm)を隔てて対向する近接位置に配置される。そして、その加熱中は、底板部52(下面52B)とウエハWの表面との間が、その微小間隔に保たれる。
ミドル近接位置は、ウエハWの表面における半径方向の中央位置(回転中心(回転軸線C上)と周縁部との間の中央位置)に、平面視円形状のヒータヘッド35の中心が対向するとともに、ヒータヘッド35の底板部52とウエハWの表面との間が微小間隔(たとえば3mm)になるヒータヘッド35の位置である。
センター近接位置は、ウエハWの表面における回転中心(回転軸線C上)に、平面視円形状のヒータヘッド35の中心が対向するとともに、ヒータヘッド35の底板部52とウエハWの表面との間が微小間隔(たとえば3mm)になるヒータヘッド35の位置である。
レジスト除去処理に際しては、搬送ロボット(図示しない)が制御されて、処理室2(図1参照)内にイオン注入処理後のウエハWが搬入される(ステップS1:ウエハ搬入)。ウエハWは、レジストをアッシングするための処理を受けていないものとする。ウエハWは、その表面を上方に向けた状態でウエハ回転機構3に受け渡される。このとき、ウエハWの搬入の妨げにならないように、ヒータヘッド35、剥離液ノズル4およびSC1ノズル25は、それぞれホームポジションに配置されている。
ウエハWの回転速度が下げられた後も、ヒータヘッド35による赤外線照射は継続される。これにより、ウエハW、およびウエハW上のSPM液の液膜80を加熱するステップS5のSPM液膜加熱工程が実行される。
ウエハWの回転速度を液処理回転速度に維持しつつ、制御装置55は、SC1バルブ31を開いて、SC1ノズル25からSC1をウエハWの表面に供給する(ステップS7)。また、制御装置55は、第2液アーム揺動機構29を制御して、第2液アーム28を所定角度範囲内で揺動させて、SC1ノズル25を、ウエハWの回転中心上と周縁部上との間で往復移動させる。これによって、SC1ノズル25からのSC1が導かれるウエハWの表面上の供給位置は、ウエハWの回転中心からウエハWの周縁部に至る範囲内を、ウエハWの回転方向と交差する円弧状の軌跡を描きつつ往復移動する。これにより、ウエハWの表面の全域に、SC1がむらなく供給され、SC1の化学的能力により、ウエハWの表面に付着しているレジスト残渣およびパーティクルなどの異物を除去することができる。
最終リンス工程の開始から所定時間が経過すると、制御装置55は、DIWバルブ27を閉じて、ウエハWの表面へのDIWの供給を停止する。その後、制御装置55は、モータ6を駆動して、ウエハWの回転速度を所定の高回転速度(たとえば1500〜2500rpm)に上げて、ウエハWに付着しているDIWを振り切って乾燥されるスピンドライ処理が行われる(ステップS9)。ステップS9のスピンドライ処理によって、ウエハWに付着しているDIWが除去される。なお、ステップS6の中間リンス工程およびステップS8の最終リンス工程において、リンス液として、DIWに限らず、炭酸水、電解イオン水、オゾン水、還元水(水素水)、磁気水などを採用することもできる。
以上のように、この実施形態によれば、SPM液膜形成工程(図7で示すステップS3)の後、SPM液膜加熱工程(図7で示すステップS5)の開始に先立って、ウエハWの表面に対するSPM液の供給を行わずに、ウエハWを高速の薄化回転速度で回転させるSPM液膜薄化工程(図7で示すステップS4)が実行される。SPM液膜薄化工程では、ウエハWの回転による遠心力により、ウエハWの表面上のレジスト剥離液がウエハWの周縁から排出されるから、SPM液の液膜70の厚みを減少させることができる。そのため、SPM液膜加熱工程においてヒータヘッド35による加熱対象となるSPM液の液膜80(70)を薄化させることができ、これによりウエハWの表面との境界付近のSPM液を効率良く温めることができる。その結果、レジスト剥離処理全体の処理時間を短縮化することができる。
また、SPM液膜形成工程では、ウエハWが薄膜保持回転速度と同等の低回転速度(たとえば15rpm)で回転されるから、ウエハWの表面全域をSPM液でカバレッジすることができ(SPM液によるカバレッジを確保することができ)、ウエハWの表面の全域をSPM液の液膜70で覆うことができる。
ゆえに、SPM液の消費量を低減しつつ、ウエハWの表面からレジストを良好に除去することができる。
図10は、本発明に係るレジスト除去処理の第2処理例を説明するためのタイムチャートである。
図11は、本発明に係るレジスト除去処理の第3処理例を説明するためのタイムチャートである。
処理例3では処理例1と同様、SPM液膜形成工程(図7に示すステップS3)、SPM液膜薄化工程(図7に示すステップS4)、SPM液膜加熱工程(図7に示すステップS5)、中間リンス工程(図7に示すステップS6)、SC1供給工程(図7に示すステップS7)および最終リンス工程(図7に示すステップS8)およびスピンドライ処理(図7に示すステップS9)の各処理が、この順に実行される。
図12は、本発明に係るレジスト除去処理の第4処理例を説明するためのタイムチャートである。
たとえば第1〜第3処理例では、ヒータヘッド35を、ミドル近接位置からエッジ近接位置に移動させ、その後エッジ近接位置に静止させる場合を例に挙げて説明したが、逆に、ヒータヘッド35を、エッジ近接位置からミドル近接位置に移動させ、その後ミドル近接位置に静止させるようにしてもよい。
また、第4処理例において、ヒータヘッド35の往復移動を、SPM液膜加熱工程の開始から移動開始させるようにしてもよい。
また、第1〜第4処理例では、ヒータヘッド35を、ミドル近接位置とエッジ近接位置との間で移動させているが、ヒータヘッド35を、エッジ近接位置とセンター近接位置との間で移動させてもよい。この一例として、たとえば、ヒータヘッド35を、エッジ近接位置とセンター近接位置との間で往復移動させる場合を想定することができる。また、ヒータヘッド35を、ミドル近接位置とセンター近接位置との間で移動させてもよい。この一例として、たとえば、ヒータヘッド35を、ミドル近接位置とセンター近接位置との間で往復移動させる場合を想定することができる。
また、ランプハウジング40として円筒状のものを採用したが、角筒状(たとえば四角筒状)のものを採用することもできる。この場合、底板部52の形状が矩形板状になる。
また、ステップS3のSPM液膜形成工程において、ヒータヘッド35による加熱を行わないようにすることもできる。また、ステップS3のSPM液膜形成工程およびステップS4のSPM液膜薄化工程において、ヒータヘッド35による加熱を行わないようにすることもできる。
また、剥離液ノズル4は、ストレートノズルではなく、斜めノズルを使用してもよい。
35 ヒータヘッド(ヒータ)
70 SPM液の液膜(レジスト剥離液の液膜)
80 SPM液の液膜(レジスト剥離液の液膜)
W ウエハ(基板)
Claims (10)
- 基板の主面からレジストを除去するための基板処理方法であって、
基板保持手段に保持されている基板の主面にレジスト剥離液を供給するとともに、前記基板を回転させることにより、その基板の主面を覆うレジスト剥離液の液膜を形成させる液膜形成工程と、
前記液膜形成工程の後、前記基板の主面に対する前記レジスト剥離液の供給を行わずに、前記基板保持手段に保持されている基板を第1回転速度で回転させることにより、前記基板の主面上に形成されるレジスト剥離液の液膜の厚みを減少させる液膜薄化工程と、
前記液膜薄化工程の後、前記基板の主面に対する前記レジスト剥離液の供給を行わずに、前記基板保持手段に保持されている基板を前記第1回転速度よりも遅い第2回転速度で回転させることにより、前記基板の主面上に形成されるレジスト剥離液の液膜を、その基板の主面上に保持する液膜保持工程と、
前記液膜保持工程と並行して、前記基板保持手段に保持されている基板、および当該基板の主面に保持されているレジスト剥離液の液膜の少なくとも一方を、ヒータにより加熱する液膜加熱工程とを含み、
前記液膜形成工程において、前記基板を前記第2回転速度以上の所定の回転速度で回転させる、基板処理方法。 - 前記液膜形成工程において、前記基板を前記第2回転速度で回転させる、請求項1記載の基板処理方法。
- 前記液膜形成工程において、前記基板を前記第2回転速度よりも速く前記第1回転速度よりも遅い第3回転速度で回転させる、請求項1記載の基板処理方法。
- 前記液膜形成工程において、前記基板を前記第1回転速度で回転させる、請求項1記載の基板処理方法。
- 前記液膜加熱工程に先立って実行され、前記ヒータを前記基板の主面に対向配置させる対向配置工程をさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記液膜加熱工程と並行して実行され、前記ヒータを、前記基板の主面に沿って移動させるヒータ移動工程をさらに含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記ヒータ移動工程は、前記ヒータを前記基板の主面に沿って移動させ、かつその移動後に前記ヒータを静止させる間欠移動工程を含む、請求項6記載の基板処理方法。
- 前記ヒータ移動工程は、前記ヒータを、前記基板の主面に沿って連続して移動させ続ける連続移動工程を含む、請求項6または7に記載の基板処理方法。
- 前記液膜加熱工程は、前記液膜薄化工程と並行して実行される、請求項1〜8のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記液膜加熱工程は、前記液膜形成工程と並行して実行される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の基板処理方法。
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