JP6222818B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - 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能力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。ウエハの表面との境界付近のSPM液を高温に保つためには、高温のSPM液をウエハに供給し続けることが考えられるが、このような方策では、SPM液の使用量が増えるおそれがある。
レジスト除去処理中における、ヒータの出力を比較的高出力に設定すれば、SPM液の液膜を極めて高温に加熱することができ、それゆえに、表面に硬化層を有するレジストをウエハから除去することができ、そればかりか、レジスト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。
そこで、本発明の目的は、基板の主面にダメージを与えることなく、当該主面に、ヒータを用いた良好な処理を施すことができる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。
である。
この発明の方法によれば、ヒータ加熱工程の途中において、当該ヒータの出力がそれまでの出力から変更させられる。たとえば、ヒータ加熱工程の初期において、ヒータの出力を比較的高く設定し、その後、ヒータの出力を比較的低く設定することも可能であり、この場合、基板の主面にヒータの加熱によるダメージを与えることなく、基板の主面に保持された処理液の液膜に、極めて高い処理能力を発揮させることができる。その結果、基板の主面にダメージを与えることなく、基板の主面に、ヒータを用いた良好な処理を施すことができる。
第1ヒータ加熱工程において、基板の主面に保持された処理液の液膜は、ヒータによる加熱により極めて高温に昇温される結果、極めて高い処理能力を発揮させられる。これにより、基板の主面に、極めて良好な処理液処理が実行される。そして、基板の主面が過度に熱せられる前に、第1ヒータ加熱工程は終了し、次いで、ヒータ出力の低い第2ヒータ加熱工程が実行される。そのため、基板の主面にダメージが発生することがない。第2ヒータ加熱工程では、ヒータの出力が比較的低く設定されるのであるが、この場合でも、処理液を高温に維持することができ、これにより、基板の主面を良好に処理できる。
請求項3に記載のように、前記第1の温度は、前記第2の温度よりも高い温度である、請求項2に記載の基板処理方法であってもよい。
請求項4に記載のように、前記第1の温度は、200℃以上であってもよい。
請求項5に記載のように、前記基板の主面には、感光性樹脂からなるレジスト膜が形成されており、そのレジスト膜の表面は硬化層を有していてもよい。この場合、前記第1の温度は、前記硬化層を除去可能でかつ前記レジスト膜の内部にはダメージを与えないような温度であってもよい。
請求項6に記載の発明は、前記ヒータ加熱工程に並行して、前記基板の主面に沿って前記ヒータを移動させるヒータ移動工程を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
請求項7に記載の発明は、前記ヒータ加熱工程に先立って実行され、前記基板を予め加熱するヒータ予備加熱工程(S9)を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
基板の主面にレジストが形成されている場合に、このレジストを除去するために、硫酸を含むレジスト剥離液を含む液が処理液として用いられる。第1ヒータ加熱工程において、基板の主面に保持されたレジスト剥離液の液膜は、ヒータによる加熱により極めて高温に昇温される結果、極めて高いレジスト剥離能力を発揮させられる。そのためレジストの表面に硬化層が形成されている場合に、当該硬化層を良好に除去することができる。そして、基板の主面が過度に熱せられる前に、第1ヒータ加熱工程は終了する。第1ヒータ加熱工程後に基板の主面に残存しているレジストは、その表面から硬化層の大部分が除去された後のレジストであり、そのため、レジスト剥離液がある程度高い液温を有していれば、当該レジストを除去することが可能である。換言すれば、硬化層はその一部または全部が除去されているので、比較的低い液温を有しているレジスト剥離液でもレジストを除去することが可能となる。
以上により、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、基板の主面から良好に除去することができる。しかもその際に、基板の主面にダメージを与えることがない。
図1Aは、本発明の第1実施形態に係る基板処理装置1の概略構成を示す模式的な平面図である。
図1Aに示すように、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等の後に、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。
基板処理装置1は、さらにロードポートLPとセンターロボットCRとの間でウエハWを搬送する搬送ロボットとしてのインデクサロボットIRと、インデクサロボットIRと各処理ユニット100との間でウエハWを搬送する搬送ロボットとしてのセンターロボットCRと、基板処理装置1に備えられた装置の動作やバルブの開閉を制御する制御装置55(制御手段)とを含む。
処理ユニット100は、隔壁により区画された処理室2(図1A参照)内に、ウエハWを保持するウエハ保持機構3(基板保持手段)と、ウエハ保持機構3に保持されているウエハWの表面(上面)に対して、レジスト剥離液の一例としてのSPM液を供給するための剥離液ノズル4と、ウエハ保持機構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てウエハWや当該ウエハW上のSPM液の液膜を加熱するためのヒータ54(ヒータ)とを備えている。
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A1上の位置(ウエハWの回転中心に対向する位置)と、ウエハ保持機構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。
ウエハ保持機構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54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。
図2に示すように、ヒータ54は、ヒータヘッド35と、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4に示すように、蓋41は円板状をなし、ヒータアーム34の長手方向に沿う姿勢で固定されている。蓋41は、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)などのフッ素樹脂材料を用いて形成されている。この実施形態では、蓋41はヒータアーム34と一体に形成されている。しかしながら、蓋41をヒータアーム34と別に形成してもよい。また、蓋41の材料として、PTFE等の樹脂材料以外にも、セラミックスや石英などの材料を採用できる。
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。
ヒータ54による赤外線の放射は、制御装置55により制御されている。より具体的には、制御装置55によりヒータ54が制御されて赤外線ランプ38に電力が供給されると、赤外線ランプ38が赤外線の放射を開始する。赤外線ランプ38から放射された赤外線は、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、ウエハ保持機構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54の配置位置を示す平面図である。
ヒータ54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A1上))と周縁部との間の中央位置)に、平面視円形状のヒータ54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54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A1上)に、平面視円形状のヒータ54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54の位置である。
基板処理装置1は、制御装置55を備えている。制御装置55は、マイクロコンピュータによって構成されており、CPU55Aを含む。
制御装置55には、回転駆動機構6、ヒータ54、揺動駆動機構36、昇降駆動機構37、第1液アーム揺動機構12、第2液アーム揺動機構29、硫酸バルブ18、過酸化水素水バルブ20、剥離液バルブ23、DIWバルブ27、SC1バルブ31、流量調節バルブ19,21等が制御対象として接続されている。
レジスト除去処理の実行に先立って、CPU55Aは、インデクサロボットIRおよびセンターロボットCR(図1A参照)を制御して、イオン注入処理後のウエハWを処理室2内に搬入させる(ステップS1:ウエハW搬入)。ウエハWは、その表面を上方に向けた状態でウエハ保持機構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54、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。
また、CPU55Aは、ヒータ54を制御して、赤外線の照射を開始させる(ステップS31:第1ヒータ加熱工程)。このとき、ヒータ54の出力は、比較的高い第1出力(たとえば、ヒータ54の最大出力)に調整される。これにより、図10Bに矢印で示すように、ウエハWの表面に保持されたSPM液の液膜70に赤外線が照射されて加熱される。SPM液の液膜70は、ヒータ54による加熱により極めて高温に昇温される結果、極めて高いレジスト剥離能力を発揮するようになる。このとき、ウエハWの表面温度は、たとえば200℃以上に加熱されている。
予め定められた第1ヒータ加熱時間が経過すると、図8および図9Bに示すように、ヒータ54がミドル近接位置に配置されている状態で、CPU55Aは、ヒータ54を制御して、ヒータ54の出力を第1出力から第2出力に変更させる(ステップS32:第2ヒータ加熱工程)。当該第2出力は、第1出力よりも低い出力値(たとえば、ヒータ54の最大出力の50%)に設定されている。
そして、CPU55Aは、回転駆動機構6を制御して、図8に示すように、ウエハWを第1回転速度よりも速い第2回転速度(300rpm〜1500rpmの範囲で、たとえば1000rpm)に加速させる。
また、ウエハWの回転速度が第2回転速度に維持された状態で、CPU55Aは、DIWバルブ27を開いて、DIWノズル24の吐出口からウエハWの回転中心付近に向けてDIWを供給する(ステップS6:最終リンス工程)。ウエハWの表面に供給されたDIWは、ウエハWの回転による遠心力を受けて、ウエハWの表面上をウエハWの周縁に向けて流れる。これにより、ウエハWの表面に付着しているSC1がDIWによって洗い流される。
スピンドライ処理が予め定めるスピンドライ処理時間にわたって行われると、CPU55Aは、回転駆動機構6を駆動して、ウエハ保持機構3の回転を停止させる。これにより、1枚のウエハWに対するレジスト除去処理が終了し、搬送ロボットによって、処理済みのウエハWが処理室2から搬出される(ステップS8)。
図12は、本発明の第2実施形態に係るレジスト除去処理の処理例を示すタイムチャートである。本発明の第2実施形態に係るレジスト除去処理の処理例が、前述の第1実施形態に係るレジスト除去処理の処理例と相違する点は、図8に示すステップS3のSPM供給・ヒータ加熱工程の実行に先立って、図12に示すステップS9のヒータ予備加熱工程を実行させる点である。その他の工程は、前述の第1実施形態に係るレジスト除去処理の処理例と同様であるので、第2実施形態に係るレジスト除去処理の処理例については、ステップS9のヒータ予備加熱工程のみ説明し、他の工程の説明を省略する。
ヒータ54を当該ミドル近接位置の上方で静止させた後、CPU55Aは、さらにヒータ54を制御して、赤外線の照射を開始させる(ステップS9:ヒータ予備加熱工程)。図12では、ヒータ54の出力の一例として前述の第1実施形態で述べた第1出力を示しているが、ヒータ54の出力は、ウエハWを十分に加熱することができる出力に調整されていればよい。
予め定められたヒータ予備加熱時間が経過すると、CPU55Aは、ウエハWの回転速度を第1回転速度に維持しながら、ヒータ54を制御して、赤外線の照射を停止させる。また、CPU55Aは、揺動駆動機構36および昇降駆動機構37を制御して、ヒータ54をミドル近接位置からエッジ近接位置に配置させる。
この第2実施形態によれば、前述の第1実施形態と同等の作用効果を奏する。また、第1実施形態の場合に加えて、以下の作用効果を奏する。
すなわち、ステップS31の第1ヒータ加熱工程に先立って、ヒータ54により予めウエハWを加熱するステップS9のヒータ予備加熱工程が実行される。ステップS9のヒータ予備加熱工程を実行しない場合、冷えたウエハWにSPM液が供給されるので、ウエハWの表面に保持されたSPM液の液膜70が十分に昇温されるまでに、所定の時間を要することとなる。そして、SPM液の液膜70が昇温されるまでの間は、SPM液のレジスト剥離の能力が十分に発揮されないから、結果として、長い処理時間を要する。
たとえば、前述の各実施形態では、ステップS3のSPM供給・ヒータ加熱工程において、ウエハWを第1回転速度で回転させる例について説明したが、その途中でウエハWの回転速度を変更(たとえば減速)させてもよいし、その途中でウエハWの回転を停止させてもよい。
また、ヒータ54の配置位置の組合せは、エッジ近接位置とミドル近接位置との組み合せに限られず、エッジ近接位置とセンター近接位置(図5に二点鎖線で示す位置)との組み合わせであってもよいし、ミドル近接位置とセンター近接位置との組み合わせであってもよい。この場合、ウエハWの表面全面を均一に加熱することができる。なお、ヒータ54がセンター近接位置に来た場合は、剥離液ノズル4とヒータ54とが互いに干渉し合わないように、剥離液ノズル4とヒータ54のスキャンの態様が定められていてもよい。
また、前述の各実施形態では、ステップS32の第2ヒータ加熱工程において、第1出力よりも低い第2出力によりウエハWの表面に保持されたSPM液の液膜70を加熱する例について説明したが、CPU55Aは、ステップS31の第1ヒータ加熱工程の後、ヒータ54を制御して、赤外線の照射を停止(第2出力の「出力」が零)させてもよい。この場合、ヒータ54およびウエハWの余熱によりウエハWの表面に保持されたSPM液の液膜70が加熱される。
また、前述の各実施形態では、ステップS3のSPM供給・ヒータ加熱工程において、第1出力から第1出力よりも低い第2出力に変更する例について説明したが、第1出力から第1出力よりも高い出力に変更させてもよい。また、この場合、第1出力よりも高い出力に変更した後、第2出力に変更してもよい。また、第2出力に変更した後、さらに、第2出力よりも高く、かつ第1出力よりも低い出力に変更してもよい。
また、前述の第2実施形態では、ステップS9のヒータ予備加熱工程時において、ヒータ54がミドル近接位置に静止状態で配置される例について説明したが、ヒータ予備加熱工程時に、ヒータ54がエッジ近接位置やセンター近接位置に静止状態で配置されていてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
3 ウエハ保持機構
13 剥離液供給機構
36 揺動駆動機構
54 ヒータ
55 制御装置
70 液膜
W ウエハ
Claims (9)
- 基板の主面に処理液の液膜を保持する液膜保持工程と、
前記液膜保持工程に並行して、前記基板の主面に対向配置されたヒータによって処理液の前記液膜を加熱するヒータ加熱工程とを含み、
前記ヒータ加熱工程は、その実行途中において、当該ヒータの出力をそれまでの出力から変更することにより、前記基板の主面の温度および/または当該主面に保持されている処理液の前記液膜の温度を、その出力変更前の温度から変更する、基板処理方法。 - 前記ヒータ加熱工程は、
前記液膜保持工程に並行して、前記ヒータの出力を第1出力に設定して、当該ヒータによって処理液の前記液膜を加熱することにより、前記基板の主面の温度および/または当該主面に保持されている処理液の前記液膜を第1の温度とする第1ヒータ加熱工程と、
前記液膜保持工程に並行して、前記第1ヒータ加熱工程の後に、前記ヒータの出力を前記第1出力よりも低い第2出力に変更して処理液の前記液膜を加熱することにより、前記基板の主面の温度および/または当該主面に保持されている処理液の前記液膜を、前記第1の温度とは異なる第2の温度とする第2ヒータ加熱工程とを含む、請求項1に記載の基板処理方法。 - 前記第1の温度は、前記第2の温度よりも高い温度である、請求項2に記載の基板処理方法。
- 前記第1の温度は、200℃以上である、請求項2または3に記載の基板処理方法。
- 前記基板の主面には、感光性樹脂からなるレジスト膜が形成されており、そのレジスト膜の表面は硬化層を有し、
前記第1の温度は、前記硬化層を除去可能でかつ前記レジスト膜の内部にはダメージを与えないような温度である、請求項2〜4のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 前記ヒータ加熱工程に並行して、前記基板の主面に沿って前記ヒータを移動させるヒータ移動工程を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記ヒータ加熱工程に先立って実行され、前記基板を予め加熱するヒータ予備加熱工程を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記処理液は、硫酸を含むレジスト剥離液を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 基板を保持する基板保持手段と、
前記基板の主面に処理液を供給する処理液供給手段と、
前記基板の主面に対向配置されたヒータと、
前記ヒータを制御して、前記基板の主面に供給された処理液を加熱するヒータ加熱工程を実行し、当該ヒータ加熱工程は、その実行途中において、当該ヒータの出力をそれまでの出力から変更することにより、前記基板の主面の温度および/または当該主面に保持されている処理液の前記液膜の温度を、その出力変更前の温度から変更する制御手段を含む、基板処理装置。
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