JP7092478B2 - レジスト除去方法およびレジスト除去装置 - Google Patents

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Description

本発明は、レジスト除去方法およびレジスト除去装置に関する。
従来、半導体基板（以下、単に「基板」という。）の製造工程では、基板表面の材料にイオンを注入して当該材料の特性を変化させるイオン注入が行われている。イオン注入では、不要な部分へのイオンの注入を防止するため、感光性材料であるフォトレジスト（以下、単に「レジスト」という。）のパターンがマスクとして基板表面に形成される。イオン注入後、レジストのパターンは、レジスト剥離液を用いてレジスト除去処理により除去される。
近年、イオン注入におけるイオンのドーズ量が高くなっている。高ドーズ量（例えば、１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２以上）のイオン注入が行われた場合、レジスト剥離液による除去に時間を要する変質層（硬化層）がレジストの表面に形成される。そこで、特許文献１では、基板の表面に対する紫外線の照射により、レジストにおける炭素と水素との結合を切断し、その後に、レジスト剥離液を基板の表面に供給して、レジストを速やかに除去する手法が提案されている。
なお、特許文献２では、基板上のレジストを加熱下にてオゾンにより除去する装置が開示されている。当該装置では、密閉可能な反応室内に支持台が設けられ、基板が支持台に載置される。また、反応室と、下流側のオゾン分解器との間にはＣＯ２濃度測定器が設けられる。レジストの除去では、支持台を加熱するとともに反応室にオゾンが流される。また、ＣＯ２濃度測定器によりＣＯ２濃度が測定され、ＣＯ２濃度が予め定めた値を下回ると、レジストが完全に分解除去されたと判断される。
特開２００６－２８６８３０号公報 特開平１－１８６６１９号公報
ところで、高ドーズ量のイオン注入が行われた基板に対して、特許文献２のように、オゾンガスの供給および基板の加熱によるレジストの除去を行う場合、変質層が形成されたレジストにおいて、内部（変質層よりも内側の部分）の膨張により変質層が破裂する現象が発生することがある。当該現象は、ポッピングと呼ばれ、ポッピングにより、基板上のパターンが倒壊したり、飛散した変質層の破片が基板の表面および装置の内部に付着してしまう。基板の加熱温度を低くすることにより、ポッピングを防止することも考えられるが、レジストの除去に要する時間が長くなってしまう。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ポッピングを防止しつつ基板上のレジストを効率よく除去することを目的としている。
請求項１に記載の発明は、表面に変質層が形成されたレジストのパターンを主面上に有する基板の前記レジストを除去するレジスト除去方法であって、ａ）外部から遮断された処理空間において、所定の温度に加熱されたホットプレートに対して隙間を空けた第１処理位置に前記基板を配置しつつ、前記主面に対してオゾンガスを供給することにより、前記変質層を除去する工程と、ｂ）前記ａ）工程の後、前記第１処理位置よりも前記隙間が小さい第２処理位置に前記基板を配置しつつ、前記主面に対して前記オゾンガスを供給することにより、前記レジストを除去する工程とを備え、ｃ）前記ａ）工程に並行して、前記処理空間から排出されるガスにおける所定成分の濃度を測定することにより、前記変質層の除去の終点を検出する工程をさらに備える。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレジスト除去方法であって、前記ｃ）工程において、前記所定成分の濃度の変化率に基づいて前記変質層の除去の終点が検出される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のレジスト除去方法であって、前記ｂ）工程に並行して、前記処理空間から排出されるガスにおける前記所定成分の濃度を測定することにより、前記レジストの除去の終点を検出する工程をさらに備える。
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１つに記載のレジスト除去方法であって、前記処理空間が開閉可能であり、前記処理空間を開放した際に、前記第１処理位置よりも前記ホットプレートから離れた位置に前記基板を配置した状態において、前記基板を保持する保持部から外部の搬送機構に対して前記基板が渡される。
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のレジスト除去方法であって、前記処理空間を形成する処理空間形成部において、前記オゾンガスの供給口の周囲に加熱部が設けられる。
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１つに記載のレジスト除去方法であって、前記ホットプレートの前記所定の温度が、前記変質層が形成された前記レジストにおいて、内部の膨張による前記変質層の破裂が発生する温度以上である。
請求項７に記載の発明は、レジスト除去装置であって、外部から遮断された処理空間を形成する処理空間形成部と、前記処理空間に配置され、所定の温度に加熱されるホットプレートと、表面に変質層が形成されたレジストのパターンを主面上に有する基板を前記処理空間において保持する保持部と、前記保持部を前記ホットプレートに対して相対的に移動する移動機構と、前記主面に対してオゾンガスを供給するオゾンガス供給部と、前記処理空間から排出されるガスにおける所定成分の濃度を測定する濃度測定部と、前記ホットプレートに対して隙間を空けた第１処理位置に前記基板を配置して前記オゾンガスによる前記変質層の除去を行い、続いて、前記移動機構を制御することにより、前記第１処理位置よりも前記隙間が小さい第２処理位置に前記基板を配置して前記オゾンガスによる前記レジストの除去を行う制御部とを備え、前記制御部が、前記濃度測定部の測定値に基づいて前記変質層の除去の終点を検出する。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のレジスト除去装置であって、前記制御部が、前記所定成分の濃度の変化率に基づいて前記変質層の除去の終点を検出する。
請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載のレジスト除去装置であって、前記制御部が、前記濃度測定部の測定値に基づいて前記レジストの除去の終点を検出する。
請求項１０に記載の発明は、請求項７ないし９のいずれか１つに記載のレジスト除去装置であって、前記処理空間を開閉する開閉機構をさらに備え、前記処理空間を開放した際に、前記制御部が、前記第１処理位置よりも前記ホットプレートから離れた位置に前記基板を配置し、前記保持部から外部の搬送機構に対して前記基板が渡される。
請求項１１に記載の発明は、請求項７ないし１０のいずれか１つに記載のレジスト除去装置であって、前記処理空間形成部において、前記オゾンガスの供給口の周囲に加熱部が設けられる。
請求項１２に記載の発明は、請求項７ないし１１のいずれか１つに記載のレジスト除去装置であって、前記ホットプレートの前記所定の温度が、前記変質層が形成された前記レジストにおいて、内部の膨張による前記変質層の破裂が発生する温度以上である。
請求項１３に記載の発明は、表面に変質層が形成されたレジストのパターンを主面上に有する基板の前記レジストを除去するレジスト除去方法であって、ａ）外部から遮断された処理空間において、所定の温度に加熱されたホットプレートに対して隙間を空けた第１処理位置に前記基板を配置しつつ、前記主面に対してオゾンガスを供給することにより、前記変質層を除去する工程と、ｂ）前記ａ）工程の後、前記第１処理位置よりも前記隙間が小さい第２処理位置に前記基板を配置しつつ、前記主面に対して前記オゾンガスを供給することにより、前記レジストを除去する工程とを備え、前記オゾンガスは、前記処理空間を形成する処理空間形成部の前記ホットプレートに対向する部分に設けられた加熱部により加熱されて前記主面に対して供給される。
請求項１４に記載の発明は、レジスト除去装置であって、外部から遮断された処理空間を形成する処理空間形成部と、前記処理空間に配置され、所定の温度に加熱されるホットプレートと、表面に変質層が形成されたレジストのパターンを主面上に有する基板を前記処理空間において保持する保持部と、前記保持部を前記ホットプレートに対して相対的に移動する移動機構と、前記主面に対してオゾンガスを供給するオゾンガス供給部と、前記処理空間形成部において、前記オゾンガスの供給口の周囲で、前記オゾンガスを加熱するために前記処理空間形成部の前記ホットプレートに対向する部分に設けられた加熱部と、前記ホットプレートに対して隙間を空けた第１処理位置に前記基板を配置して前記加熱部で加熱された前記オゾンガスによる前記変質層の除去を行い、続いて、前記移動機構を制御することにより、前記第１処理位置よりも前記隙間が小さい第２処理位置に前記基板を配置して前記オゾンガスによる前記レジストの除去を行う制御部とを備える。
本発明によれば、ポッピングを防止しつつ基板上のレジストを効率よく除去することができる。
レジスト除去装置の構成を示す図である。 処理空間を開放した状態のレジスト除去装置を示す図である。 レジストを示す断面図である。 レジスト除去処理の流れを示す図である。 基板を第１処理位置に配置した状態のレジスト除去装置を示す図である。 排出ガスにおけるオゾン濃度の変化を示す図である。 排出ガスにおける二酸化炭素濃度の変化を示す図である。 レジスト除去装置の他の例を示す図である。
図１は、本発明の一の実施の形態に係るレジスト除去装置１の構成を示す図である。レジスト除去装置１は、レジストのパターンを主面上に有する基板の当該レジストを除去する装置である。レジスト除去装置１は、チャンバ２と、蓋部昇降機構３１と、ホットプレート４と、複数のリフトピン５１と、ピン昇降機構３２と、オゾンガス供給部６と、ガス排出部７１と、濃度測定部７２と、制御部１０とを備える。制御部１０は、レジスト除去装置１の全体制御を担う。
チャンバ２は、チャンバ本体２１と、チャンバ蓋部２２とを備える。チャンバ本体２１は、円板状の底板部２１１と、円筒状の本体側部２１２とを備える。底板部２１１は、水平方向に広がり、底板部２１１の外縁部から本体側部２１２が上方に延びる。チャンバ蓋部２２は、円板状の天板部２２１と、円筒状の蓋側部２２２とを備える。天板部２２１は、水平方向に広がり、天板部２２１の外縁部から蓋側部２２２が下方に延びる。天板部２２１の下面には、水平方向に広がるシャワープレート２２３が、プレート支持部２２４を介して固定される。シャワープレート２２３は、天板部２２１とホットプレート４との間に配置される。シャワープレート２２３には、多数の貫通孔が形成される。蓋側部２２２の下端面は、全周に亘って本体側部２１２の上端面と上下方向に対向する。本体側部２１２の上端面には、環状凹部が設けられており、環状凹部にはＯリング２３が設けられる。チャンバ本体２１およびチャンバ蓋部２２（シャワープレート２２３を含む。）は、例えばステンレス鋼により形成される。
蓋部昇降機構３１は、チャンバ蓋部２２を上下方向に昇降し、チャンバ蓋部２２を図１に示す下位置と図２に示す上位置とに選択的に配置する。図２では、チャンバ蓋部２２が、チャンバ本体２１から上方に離れており、蓋側部２２２の下端面と本体側部２１２の上端面との間に大きな隙間が形成される。図１では、蓋側部２２２の下端面と本体側部２１２の上端面とがほぼ接触しており、チャンバ本体２１の上方がチャンバ蓋部２２により閉塞される。図１の状態では、蓋側部２２２の下端面と本体側部２１２の上端面との間が、Ｏリング２３により密閉され、チャンバ２の内部において、外部から遮断された処理空間２０が形成される。チャンバ２は、処理空間２０を形成する処理空間形成部である。また、処理空間２０は開閉可能であり、蓋部昇降機構３１は、処理空間２０を開閉する開閉機構である。蓋部昇降機構３１では、モータや、モータ以外のアクチュエータが利用されてよい。当該開閉機構は、チャンバ本体２１を移動する機構であってもよい。
ホットプレート４は、処理空間２０に配置される。ホットプレート４は、厚い円板状であり、ホットプレート４の直径は、円板状の基板９の直径よりも大きい。ホットプレート４には、電熱線を含むヒータ４０が設けられる。外部の電源からヒータ４０に供給される電流により、ホットプレート４が、所定の設定温度に加熱される。設定温度は、例えば２００℃以上であり、ポッピングが発生する後述のポッピング温度以上である。図１のホットプレート４における設定温度の上限は、例えば３００℃である。ホットプレート４は、図示省略の部材を介してチャンバ本体２１に対して固定される。円板状である底板部２１１、天板部２２１およびホットプレート４の中心軸はほぼ同じである。以下の説明では、当該中心軸を中心とする周方向を、単に「周方向」という。
ホットプレート４には、複数の貫通孔４１が周方向に一定の角度間隔で配置される。底板部２１１には、上下方向において各貫通孔４１と重なる位置に貫通孔２１３が設けられる。複数のリフトピン５１のそれぞれは、貫通孔４１および貫通孔２１３のいずれかの組合せに挿入される。リフトピン５１の個数は、典型的には３個であり、この場合、リフトピン５１は、周方向に１２０度の間隔で配置される。リフトピン５１の個数は、４個以上であってもよい。複数のリフトピン５１の下端は、ピン支持板５２に固定される。底板部２１１の下方において、各リフトピン５１の周囲は、ベローズ５３により囲まれる。ベローズ５３の上端は、底板部２１１の下面に固定され、ベローズ５３の下端は、ピン支持板５２の上面に固定される。ベローズ５３およびピン支持板５２により、チャンバ２の内部と外部との間にて、底板部２１１の貫通孔２１３を介して、気体または液体が通過することが防止される。
ピン昇降機構３２は、ステッピングモータを備え、ピン支持板５２を上下方向に昇降する。これにより、複数のリフトピン５１が上下方向に移動する。ステッピングモータの駆動により、ピン支持板５２および複数のリフトピン５１は、上下方向において、例えば図１に示す位置と図２に示す位置との間の任意の位置に配置可能である。図１では、複数のリフトピン５１の先端（上端）がホットプレート４の貫通孔４１の内部に配置される。図２では、複数のリフトピン５１の先端がホットプレート４の上面よりも上方に配置される。複数のリフトピン５１の先端は、半球状であり、上下方向において同じ高さに位置する。ピン昇降機構３２では、他の種類のモータや、モータ以外のアクチュエータが利用されてもよい。
レジスト除去装置１では、複数のリフトピン５１の先端が貫通孔４１の内部に配置される際には、基板９がホットプレート４の上面に載置され、水平な姿勢にて保持される。また、複数のリフトピン５１の先端がホットプレート４の上面よりも上方に配置される際には、基板９が複数のリフトピン５１により下方から支持され、水平な姿勢にて保持される。このように、レジスト除去装置１では、処理空間２０において基板９を保持する保持部が、ホットプレート４と複数のリフトピン５１とで切り替わる。ピン昇降機構３２は、保持部が複数のリフトピン５１である場合に、当該保持部をホットプレート４に対して相対的に移動する移動機構である。なお、ホットプレート４の上面に複数の突起部が設けられてもよい。この場合、複数のリフトピン５１の先端が複数の突起部の上面よりも下方に位置する際に、基板９が複数の突起部により下方から支持される。
図１のオゾンガス供給部６は、オゾンガス供給源６１と、ガス供給管６２と、ガス供給弁６３と、ガスノズル６４とを備える。ガスノズル６４は、天板部２２１の中央に設けられ、ホットプレート４の上方にて処理空間２０に開口するガス供給口６４１を有する。ガスノズル６４は、ガス供給管６２を介してオゾンガス供給源６１に接続される。ガス供給管６２には、ガス供給弁６３が設けられる。ガス供給弁６３を開くことにより、ガスノズル６４から処理空間２０にオゾン（Ｏ３）ガスが供給される。
既述のように、天板部２２１とホットプレート４との間には、シャワープレート２２３が配置される。オゾンガスは、シャワープレート２２３の多数の貫通孔を通過し、基板９の上側の主面９１（以下、単に「上面９１」という。）に対して一様に供給される。天板部２２１では、複数のガスノズル６４が分散して設けられてもよい。この場合に、シャワープレート２２３が省略されてもよい。本実施の形態では、オゾンガスは、オゾンを所定のガスで希釈したものである。オゾンガスには、他の種類の酸化性ガス等が混合されてもよい。
ガス排出部７１は、ガス排出口７１１と、ガス排出管７１２とを備える。ガス排出口７１１は、底板部２１１の中央に設けられ、ガス排出管７１２の一端に接続される。ガス排出管７１２の他端は、フィルタ等のオゾン分解部（図示省略）に接続される。処理空間２０のガスは、ガス排出口７１１およびガス排出管７１２を介して外部に排出される。レジスト除去装置１では、複数のガス排出口７１１が設けられてもよく、ガス排出口７１１は、底板部２１１の外縁部や本体側部２１２等に設けられてもよい。ガス排出管７１２には、濃度測定部７２が接続される。濃度測定部７２は、処理空間２０から排出されるガス（以下、「排出ガス」という。）における所定成分の濃度を測定する。本実施の形態では、濃度測定部７２により、排出ガスにおけるオゾンの濃度、および、二酸化炭素（ＣＯ２）の濃度が測定される。
次に、基板９上に形成されるレジストについて説明する。図３は、基板９の上面９１に形成されたレジスト９５の断面を抽象的に示す図である。レジスト除去装置１において処理が行われる基板９には、前段の処理において高ドーズ量のイオン注入が行われており、レジスト９５の表面に変質層９６が形成されている。換言すると、レジスト９５において、変質層９６よりも内側の部分である未変質部９７の全体が、基板９の上面９１および変質層９６により覆われる。変質層９６は、硬化層とも呼ばれる。
ここで、変質層９６が形成されたレジスト９５を有する基板９を加熱すると、内部の膨張（例えば、未変質部９７から発生するガスの充満）により、変質層９６が破裂するポッピングが発生することがある。ポッピングは、基板９の加熱温度が低い場合には発生しない。ポッピングが高頻度（例えば、５０％以上）で発生する基板９の温度は、ポッピング温度として、実験等により特定可能である。以下、変質層９６が形成されたレジスト９５を、ポッピングを防止しつつ効率よく除去する処理について説明する。
図４は、レジスト除去装置１におけるレジスト除去処理の流れを示す図である。レジスト除去処理では、まず、チャンバ蓋部２２が図２に示す上位置に配置される。続いて、外部の搬送機構により、蓋側部２２２の下端面と本体側部２１２の上端面との間の隙間を基板９が通過して、チャンバ蓋部２２とチャンバ本体２１との間に配置される。また、ピン昇降機構３２により、複数のリフトピン５１が図２に示す位置まで上方に移動する。そして、搬送機構が基板９を僅かに下方に移動することにより、搬送機構の支持部から複数のリフトピン５１に基板９が渡され、基板９が、複数のリフトピン５１により下方から支持される（ステップＳ１１）。図２に示す基板９の位置を、以下、「受け渡し位置」という。なお、複数のリフトピン５１の先端が当該支持部よりも上方に移動することにより、当該支持部から複数のリフトピン５１に基板９が渡されてもよい。
搬送機構の支持部が、チャンバ本体２１およびチャンバ蓋部２２の外側へと移動すると、複数のリフトピン５１が下降することにより、基板９が受け渡し位置から図５に示す位置（以下、「第１処理位置」という。）まで下方に移動する（ステップＳ１２）。第１処理位置では、基板９の下面とホットプレート４の上面との間に、所定の幅（例えば、数ｍｍ）の隙間が空いている。また、チャンバ蓋部２２が、蓋部昇降機構３１により下降し、図５に示す下位置に配置される。これにより、外部から遮断された処理空間２０が形成される（ステップＳ１３）。換言すると、処理空間２０が閉じられる。
ホットプレート４は一定の設定温度に加熱されており、基板９が隙間を空けてホットプレート４と近接する図５の状態では、基板９が、ホットプレート４の設定温度よりも低い温度に加熱される。実際には、基板９の温度が既述のポッピング温度よりも低くなるように、上記設定温度および上記隙間の幅が、実験等により決定される。
続いて、オゾンガス供給部６においてガス供給弁６３が開かれ、ガス供給口６４１から処理空間２０内に予め定められた供給流量にてオゾンガスが噴出される。すなわち、基板９の上面９１に対するオゾンガスの供給が開始される（ステップＳ１４）。オゾンガスの供給は、ホットプレート４による基板９の加熱と並行して連続的に行われる。実際には、図１に示すガス排出管７１２に設けられた図示省略の排出弁が開かれ、処理空間２０内のガスの排出動作も開始される。基板９の上面９１の近傍では、オゾンガスが加熱されて分解され、酸素ラジカル等が生成される。酸素ラジカル等により、レジスト９５の最表面である変質層９６の分解が徐々に進行する。濃度測定部７２では、排出ガスにおけるオゾン濃度、および、二酸化炭素濃度の測定が常時行われており、測定値が制御部１０に出力される。
図６は、排出ガスにおけるオゾン濃度（Ｏ３濃度）の変化を示す図であり、図７は、排出ガスにおける二酸化炭素濃度（ＣＯ２濃度）の変化を示す図である。図６および図７では、排出ガスにおけるオゾン濃度および二酸化炭素濃度の変化を実線Ｌ１，Ｌ２にて示している。また、図６では、比較用として、仮に処理空間２０に基板９を配置しない場合に得られるオゾン濃度の変化を破線Ｌ３にて示し、基板９上のレジスト９５が変質層９６を有していない場合に得られるオゾン濃度の変化を一点鎖線Ｌ４にて示している。図６および図７の下段には、チャンバ蓋部２２の開閉状態、および、オゾンガス（ガス供給弁６３）の開閉状態も示している。図６および図７では、時刻Ｔ１において、基板９の上面９１に対するオゾンガスの供給が開始される。
処理空間２０内の空気は、オゾンガスにより少しずつ置換される。図６中の実線Ｌ１に示すように、排出ガスにおけるオゾン濃度は、オゾンガスの供給開始から次第に増加する。このとき、オゾンガスの一部は、基板９上のレジスト９５の除去、正確には、変質層９６の分解に利用される。したがって、処理空間２０に基板９を配置しない場合のオゾン濃度の変化（破線Ｌ３）に比べて、各時刻におけるオゾン濃度は小さくなる。また、図７中の実線Ｌ２に示すように、変質層９６の分解により、二酸化炭素濃度も次第に増加する。レジスト除去の初期では、除去されるレジスト９５の大部分は変質層９６であり、以下の説明では、このような期間を、「変質層除去期間」という。なお、仮に、基板９上のレジスト９５が変質層９６を有していない場合には（この場合、基板９は図１に示す位置に配置される。）、より多くのオゾンガスがレジスト９５の分解に利用されるため、各時刻におけるオゾン濃度（一点鎖線Ｌ４）は、実線Ｌ１よりも小さくなる。
オゾンガスの供給により変質層９６の分解が進行すると、レジスト９５において未変質部９７の一部が露出する。未変質部９７は、変質層９６よりも分解しやすいため、変質層除去期間よりも多くのオゾンガスが消費され、オゾン濃度の変化率が小さくなる。制御部１０では、レジスト除去中、オゾン濃度の変化率が常時求められる。オゾン濃度の変化率が所定の閾値以下となると、大部分の変質層９６の除去が終了したものと判定される（ステップＳ１５）。このように、オゾン濃度の変化率に基づいて変質層９６の除去の終点が検出される。図６および図７では、時刻Ｔ２において、変質層９６の除去がほぼ完了する。
変質層９６の除去の終点が検出されると、または、当該終点の検出から所定時間が経過すると、複数のリフトピン５１が下降することにより、基板９が、第１処理位置から図１に示す位置（以下、「第２処理位置」という。）まで下方に移動する（ステップＳ１６）。第２処理位置では、基板９が、ホットプレート４の上面に載置され、基板９の下面とホットプレート４の上面との間に隙間が設けられない。換言すると、当該隙間の幅が０となる。第２処理位置に配置された基板９の温度は、第１処理位置への配置時よりも高くなる。実際には、基板９の温度が、ホットプレート４の設定温度近傍まで上昇する。したがって、基板９の上面９１近傍におけるオゾンガスの分解が、基板９が第１処理位置に配置される変質層除去期間よりも促進される。その結果、残りのレジスト９５（主として未変質部９７）の分解も促進される。レジスト除去装置１では、第２処理位置に配置された基板９とホットプレート４との間の隙間が、第１処理位置における当該隙間よりも小さくなるのであるならば、第２処理位置の基板９がホットプレート４から離れていてもよい。
基板９上に残存するレジスト９５が少なくなるに従って、排出ガスにおける二酸化炭素濃度が小さくなる。その後、オゾン濃度がある一定の値にて飽和するとともに、二酸化炭素濃度がほぼ０となる。制御部１０では、二酸化炭素濃度が所定の閾値以下となると、未変質部９７の除去が終了したものと判定される（ステップＳ１７）。このように、二酸化炭素濃度を測定することにより、レジスト９５の除去の終点が検出される。レジスト除去装置１では、変質層９６の除去後、基板９を第２処理位置に配置することにより、仮に基板９を第１処理位置に配置したままで処理を継続する場合に比べて、レジスト９５の除去を短時間にて完了することが可能となる。
時刻Ｔ３において、レジスト９５の除去の終点が検出されると、時刻Ｔ３から所定時間が経過した時刻Ｔ４に、ガス供給弁６３が閉じられ、オゾンガスの供給が停止される（ステップＳ１８）。これにより、基板９に対するオゾンガスによる処理が終了する。時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの時間は、基板９上のレジスト９５をより確実に除去するために設定される時間（オーバーエッチング時間）である。実際には、ガス排出管７１２に設けられた図示省略の排出弁が閉じられ、処理空間２０内のガスの排出動作も停止される。なお、オゾンガスの供給停止後に、窒素ガス等が処理空間２０に供給され、処理空間２０内のオゾンガスが窒素ガスに置換されてもよい。
続いて、チャンバ蓋部２２が、蓋部昇降機構３１により上昇し、図２に示す上位置に配置される。これにより、処理空間２０が開放される（ステップＳ１９）。また、複数のリフトピン５１が上昇することにより、基板９が第２処理位置から図２に示す受け渡し位置まで上方に移動する（ステップＳ２０）。さらに、搬送機構の支持部が、基板９とホットプレート４との間に配置される。そして、当該支持部が上方に移動することにより、複数のリフトピン５１から当該支持部に基板９が渡される（ステップＳ２１）。レジスト除去装置１では、図５に示す第１処理位置よりもホットプレート４から離れた位置に基板９を配置した状態において、基板９を保持する複数のリフトピン５１から搬送機構に対して基板９が渡される。その後、基板９が蓋側部２２２の下端面と本体側部２１２の上端面との間の隙間を通過して、レジスト除去装置１の外部に搬出される。これにより、基板９に対するレジスト除去処理が完了する。次の処理対象の基板９が存在する場合には、当該基板９に対してステップＳ１１～Ｓ２１の処理が繰り返される。
ここで、比較例のレジスト除去装置について説明する。比較例のレジスト除去装置では、基板９の搬入後、基板９が図１に示す第２処理位置に配置されて、レジスト９５（変質層９６および未変質部９７）の除去が行われる。既述のように、変質層９６が形成されたレジスト９５において、内部の膨張による変質層９６の破裂が発生する温度をポッピング温度として、ホットプレート４の設定温度は、ポッピング温度以上である。したがって、比較例のレジスト除去装置では、レジスト９５のポッピングが発生する場合がある。図３では、未変質部９７の膨張を、矢印Ａ１により示している。
ポッピングが発生すると、基板９上のパターンが倒壊したり、飛散した変質層９６の破片が、基板９の上面９１およびチャンバ２の内部に付着してしまう。ホットプレート４の設定温度をポッピング温度よりも低くすることにより、ポッピングを防止することも考えられる。しかしながら、レジスト９５の除去レートは、基板９の温度の影響を受けるため、レジスト９５の除去に要する時間が長くなる。また、基板９が過度に酸化される可能性もある。なお、レジスト除去中にホットプレート４の設定温度を変更することも考えられるが、ホットプレート４では、温度を急激に変化させることが困難である。
これに対し、レジスト除去装置１では、ホットプレート４に対して隙間を空けた第１処理位置に基板９を配置してオゾンガスによる変質層９６の除去が行われる。続いて、ピン昇降機構３２を制御することにより、ホットプレート４との間の隙間が第１処理位置よりも小さい第２処理位置に基板９を配置してオゾンガスによるレジスト９５の除去が行われる。これにより、温度を急激に変化させることが困難であるホットプレート４を用いて、ポッピングを防止しつつ基板９上のレジスト９５を効率よく（短時間で）除去することができる。その結果、基板９の過度な酸化も抑制することができる。また、第２処理位置が、基板９がホットプレート４の上面に接する位置であることにより、基板９を効率よく高温に加熱することが可能となる。
オゾンガスによる変質層９６の除去に並行して、処理空間２０から排出されるガスにおける所定成分の濃度を測定することにより、変質層９６の除去の終点を基板９毎に適切に検出することができる。これにより、比較的低い温度で基板９が加熱される期間（基板９が第１処理位置に配置される期間）が不必要に長くなることを防止して、基板９上のレジスト９５の除去に要する時間を短くすることができる。また、ポッピングをより確実に防止することができる。
オゾンガスによるレジスト９５（主として、未変質部９７）の除去に並行して、処理空間２０から排出されるガスにおける所定成分の濃度を測定することにより、レジスト９５の除去の終点も基板９毎に適切に検出することができる。その結果、基板９が加熱される期間が不必要に長くなることを防止して、基板９の過度な酸化をより確実に抑制することができる。また、レジスト９５をより確実に除去することができる。
ステッピングモータを有するピン昇降機構３２では、基板９とホットプレート４との間の隙間を自在に変更することができる。その結果、変質層除去期間における基板９の温度を容易に調整することが可能となり、ポッピングをより確実に防止することができる。
図８は、レジスト除去装置１の他の例を示す図である。図８のレジスト除去装置１では、チャンバ蓋部２２の天板部２２１に加熱部２４が設けられる。他の構成は、図１のレジスト除去装置１と同様であり、同じ構成に同じ符号を付す。
チャンバ蓋部２２に設けられる加熱部２４は、オゾンガスを噴出するガス供給口６４１の周囲を囲む。したがって、オゾンガスを基板９の上面９１に対して供給する際に、加熱部２４により天板部２２１が加熱され、ガス供給口６４１から噴出されるオゾンガスも加熱される。これにより、オゾンガスの温度が高くなり、酸素ラジカル等の生成が促進される。その結果、基板９の温度を過度に高くすることなく、第１処理位置に配置された基板９に対する変質層９６の除去、および、第２処理位置に配置された基板９に対する未変質部９７の除去を、短時間にて行うことができる。このように、図８のレジスト除去装置１では、レジスト９５の除去を促進することができる。なお、加熱部２４による天板部２２１の加熱により生じる基板９の温度上昇は僅かであるため、変質層９６の除去の際に、第１処理位置に配置された基板９におけるポッピングの発生が防止可能である。
上記レジスト除去装置１およびレジスト除去方法では様々な変形が可能である。
第１処理位置において基板９を保持する保持部は、複数のリフトピン５１以外であってもよい。例えば、基板９の外縁部を把持する機構を有する保持部が、レジスト除去装置１において採用されてもよい。この場合に、レジスト除去装置１の設計によっては、レジスト９５が形成された主面を下方または側方に向けて、レジスト９５の除去が行われてもよい。また、保持部は、ホットプレート４に対して相対的に移動すればよく、ホットプレート４を上下方向に移動する移動機構が採用されてもよい。
オゾンガス供給部６のガス供給口６４１は、チャンバ蓋部２２の天板部２２１以外の部位に設けられてもよく、例えば、蓋側部２２２に設けられてもよい。
濃度測定部７２において、オゾン濃度および二酸化炭素濃度の一方の濃度のみが測定され、当該一方の濃度の測定値に基づいて、変質層９６の除去の終点、および、レジスト９５の除去の終点が検出されてもよい。また、レジスト９５のパターンを利用して行われたイオン注入における当該イオンの濃度が、濃度測定部７２により検出されてもよい。
処理空間２０から排出されるガスにおける所定成分の濃度が実質的に測定可能であるならば、濃度測定部７２が、ガス排出管７１２以外に設けられてもよい。例えば、濃度測定部７２を、底板部２１１におけるガス排出口７１１の近傍に設けることも可能である。
制御部１０による変質層９６の除去の終点の検出は、濃度測定部７２の測定値に基づく様々な手法にて行われてよい。例えば、変質層９６の除去の開始から終了までにおける、オゾン濃度または二酸化炭素濃度の典型的な変化を示す基準プロファイルが準備され、実際に得られる濃度変化のプロファイルと基準プロファイルとのフィッティングにより、変質層９６の除去の終点が検出されてもよい。同様に、制御部１０によるレジスト９５（未変質部９７）の除去の終点の検出が、濃度測定部７２の測定値に基づく様々な手法にて行われてよい。
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
１ レジスト除去装置
２ チャンバ
４ ホットプレート
６ オゾンガス供給部
９ 基板
１０ 制御部
２０ 処理空間
２４ 加熱部
３１ 蓋部昇降機構
３２ ピン昇降機構
５１ リフトピン
７２ 濃度測定部
９１ 上面
９５ レジスト
９６ 変質層
６４１ ガス供給口
Ｓ１１～Ｓ２１ ステップ

Claims (14)

  1. 表面に変質層が形成されたレジストのパターンを主面上に有する基板の前記レジストを除去するレジスト除去方法であって、
    ａ）外部から遮断された処理空間において、所定の温度に加熱されたホットプレートに対して隙間を空けた第１処理位置に前記基板を配置しつつ、前記主面に対してオゾンガスを供給することにより、前記変質層を除去する工程と、
    ｂ）前記ａ）工程の後、前記第１処理位置よりも前記隙間が小さい第２処理位置に前記基板を配置しつつ、前記主面に対して前記オゾンガスを供給することにより、前記レジストを除去する工程と、
    を備え、
    ｃ）前記ａ）工程に並行して、前記処理空間から排出されるガスにおける所定成分の濃度を測定することにより、前記変質層の除去の終点を検出する工程をさらに備えることを特徴とするレジスト除去方法。
  2. 請求項１に記載のレジスト除去方法であって、
    前記ｃ）工程において、前記所定成分の濃度の変化率に基づいて前記変質層の除去の終点が検出されることを特徴とするレジスト除去方法。
  3. 請求項１または２に記載のレジスト除去方法であって、
    前記ｂ）工程に並行して、前記処理空間から排出されるガスにおける前記所定成分の濃度を測定することにより、前記レジストの除去の終点を検出する工程をさらに備えることを特徴とするレジスト除去方法。
  4. 請求項１ないし３のいずれか１つに記載のレジスト除去方法であって、
    前記処理空間が開閉可能であり、
    前記処理空間を開放した際に、前記第１処理位置よりも前記ホットプレートから離れた位置に前記基板を配置した状態において、前記基板を保持する保持部から外部の搬送機構に対して前記基板が渡されることを特徴とするレジスト除去方法。
  5. 請求項１ないし４のいずれか１つに記載のレジスト除去方法であって、
    前記処理空間を形成する処理空間形成部において、前記オゾンガスの供給口の周囲に加熱部が設けられることを特徴とするレジスト除去方法。
  6. 請求項１ないし５のいずれか１つに記載のレジスト除去方法であって、
    前記ホットプレートの前記所定の温度が、前記変質層が形成された前記レジストにおいて、内部の膨張による前記変質層の破裂が発生する温度以上であることを特徴とするレジスト除去方法。
  7. レジスト除去装置であって、
    外部から遮断された処理空間を形成する処理空間形成部と、
    前記処理空間に配置され、所定の温度に加熱されるホットプレートと、
    表面に変質層が形成されたレジストのパターンを主面上に有する基板を前記処理空間において保持する保持部と、
    前記保持部を前記ホットプレートに対して相対的に移動する移動機構と、
    前記主面に対してオゾンガスを供給するオゾンガス供給部と、
    前記処理空間から排出されるガスにおける所定成分の濃度を測定する濃度測定部と、
    前記ホットプレートに対して隙間を空けた第１処理位置に前記基板を配置して前記オゾンガスによる前記変質層の除去を行い、続いて、前記移動機構を制御することにより、前記第１処理位置よりも前記隙間が小さい第２処理位置に前記基板を配置して前記オゾンガスによる前記レジストの除去を行う制御部と、
    を備え、
    前記制御部が、前記濃度測定部の測定値に基づいて前記変質層の除去の終点を検出することを特徴とするレジスト除去装置。
  8. 請求項７に記載のレジスト除去装置であって、
    前記制御部が、前記所定成分の濃度の変化率に基づいて前記変質層の除去の終点を検出することを特徴とするレジスト除去装置。
  9. 請求項７または８に記載のレジスト除去装置であって、
    前記制御部が、前記濃度測定部の測定値に基づいて前記レジストの除去の終点を検出することを特徴とするレジスト除去装置。
  10. 請求項７ないし９のいずれか１つに記載のレジスト除去装置であって、
    前記処理空間を開閉する開閉機構をさらに備え、
    前記処理空間を開放した際に、前記制御部が、前記第１処理位置よりも前記ホットプレートから離れた位置に前記基板を配置し、前記保持部から外部の搬送機構に対して前記基板が渡されることを特徴とするレジスト除去装置。
  11. 請求項７ないし１０のいずれか１つに記載のレジスト除去装置であって、
    前記処理空間形成部において、前記オゾンガスの供給口の周囲に加熱部が設けられることを特徴とするレジスト除去装置。
  12. 請求項７ないし１１のいずれか１つに記載のレジスト除去装置であって、
    前記ホットプレートの前記所定の温度が、前記変質層が形成された前記レジストにおいて、内部の膨張による前記変質層の破裂が発生する温度以上であることを特徴とするレジスト除去装置。
  13. 表面に変質層が形成されたレジストのパターンを主面上に有する基板の前記レジストを除去するレジスト除去方法であって、
    ａ）外部から遮断された処理空間において、所定の温度に加熱されたホットプレートに対して隙間を空けた第１処理位置に前記基板を配置しつつ、前記主面に対してオゾンガスを供給することにより、前記変質層を除去する工程と、
    ｂ）前記ａ）工程の後、前記第１処理位置よりも前記隙間が小さい第２処理位置に前記基板を配置しつつ、前記主面に対して前記オゾンガスを供給することにより、前記レジストを除去する工程と、
    を備え、
    前記オゾンガスは、前記処理空間を形成する処理空間形成部の前記ホットプレートに対向する部分に設けられた加熱部により加熱されて前記主面に対して供給されることを特徴とするレジスト除去方法。
  14. レジスト除去装置であって、
    外部から遮断された処理空間を形成する処理空間形成部と、
    前記処理空間に配置され、所定の温度に加熱されるホットプレートと、
    表面に変質層が形成されたレジストのパターンを主面上に有する基板を前記処理空間において保持する保持部と、
    前記保持部を前記ホットプレートに対して相対的に移動する移動機構と、
    前記主面に対してオゾンガスを供給するオゾンガス供給部と、
    前記処理空間形成部において、前記オゾンガスの供給口の周囲で、前記オゾンガスを加熱するために前記処理空間形成部の前記ホットプレートに対向する部分に設けられた加熱部と、
    前記ホットプレートに対して隙間を空けた第１処理位置に前記基板を配置して前記加熱部で加熱された前記オゾンガスによる前記変質層の除去を行い、続いて、前記移動機構を制御することにより、前記第１処理位置よりも前記隙間が小さい第２処理位置に前記基板を配置して前記オゾンガスによる前記レジストの除去を行う制御部と、
    を備えることを特徴とするレジスト除去装置。
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