JP2010087419A

JP2010087419A - レジスト剥離装置及び剥離方法

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Publication number: JP2010087419A
Application number: JP2008257527A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Kikuchi; 勉菊池; Sadaaki Kurokawa; 禎明黒川
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2010-04-15
Anticipated expiration: 2028-10-02
Also published as: JP5399678B2

Abstract

【課題】この発明は基板に付着してレジストを能率用句確実に除去できるようにしたレジスト剥離装置を提供することにある。
【解決手段】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除去装置であって、基板に硫酸を供給する第１の供給部３５と、基板に供給される硫酸を霧化させるオゾンガスを供給する第２の供給部３６と、オゾンガスによって霧化された硫酸に過熱水蒸気を供給して反応熱を生じさせる第３の供給部３７を具備する。
【選択図】図２

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。

レジスト膜を洗浄除去する場合、剥離液として硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）と過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_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剥離液は反応熱によって約１００℃程度に温度上昇する。剥離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た剥離液（ＳＰＭ：Sulfuric acid/Hydrogen peroxide mixture）をノズルから基板（半導体ウエハ）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

硫酸と過酸化水素水とを混合することで生成される硫酸過酸化水素水からなるＳＰＭはレジストの剥離液としてよく知られている。しかしながら、硫酸と過酸化水素水とを混合することで生成されるＳＰＭは液体の状態にある。そのため、処理液を液体の状態でノズルから基板に供給したのでは、その処理液が基板に配線パターンなどの微細な凹凸部が形成されている場合、その凹凸部に十分に入り込まないため、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。

この発明は基板に微細な部分があってもその部分からのレジストの除去を確実かつ迅速に行え、しかも過熱水蒸気との反応熱による温度上昇でレジストの剥離レートを向上させることができる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除去装置であって、
上記基板に硫酸を供給する硫酸供給手段と、
上記基板に供給される硫酸を霧化させるオゾンガスを供給するオゾンガス供給手段と、
上記基板に上記硫酸及びオゾンガスとともに過熱水蒸気を供給して反応熱を生じさせる過熱水蒸気供給手段と
を具備したことを特徴とするレジスト剥離装置にある。

上記硫酸供給手段によって上記基板に供給される上記硫酸の流量を制御する第１の流量制御弁と、
上記オゾンガス供給手段によって上記基板に供給される上記オゾンガスの流量を制御する第２の流量制御弁と、
上記過熱水蒸気供給手段によって上記基板に供給される上記過熱水蒸気の流量を制御する第３の流量制御弁と、
上記第１乃至第３の流量制御弁を制御して上記各供給手段から上記基板に供給される各流体の流量を設定する制御手段と
を具備したことが好ましい。

上記第１乃至第３の流量制御弁を通過した上記硫酸、オゾンガス及び過熱水蒸気の流体のうちの、少なくとも過熱水蒸気を加熱する加熱手段が設けられていることが好ましい。

上記基板に供給される流体の温度を検出する温度センサを有し、この温度センサの検出に基いて上記加熱手段による上記流体の加熱温度を制御することが好ましい。

上記硫酸、オゾンガス及び過熱水蒸気を混合して上記基板に供給する混合噴射ノズル体を備えていることが好ましい。

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除去方法であって、
上記基板に硫酸をオゾンガスによって霧化して供給する工程と、
上記基板に上記硫酸及びオゾンガスとともに過熱水蒸気を供給して反応熱を生じさせる工程と
を具備したことを特徴とするレジスト剥離方法にある。

上記基板に供給される上記硫酸、オゾンガス及び過熱水蒸気の流量及び温度を制御する工程を有することが好ましい。

この発明によれば、硫酸をオゾンガスによって霧化して剥離液とし、霧化された硫酸に過熱水蒸気を供給して反応熱を生じさせるようにした。硫酸にオゾンガスを混合して霧化された剥離液によれば、基板の微細な凹凸部などに十分に入り込むから、剥離効果を向上させることができ、しかもその剥離液は過熱水蒸気との混合によって生じる反応熱で温度上昇するから、レジストの剥離レートを高めることが可能となる。

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の上面に処理液を噴射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に示すように第１乃至第３の供給管３２〜３４の一端が接続されている。

上記第１の供給管３２の他端は硫酸を供給する第１の供給部３５に接続され、上記第２の供給管３３の他端はオゾンガス（Ｏ_３）を供給する第２の供給部３６に接続されている。さらに、上記第３の供給管３４の他端は過熱水蒸気を供給する第３の供給部３７に接続されている。

上記第１乃至第３の供給管３２〜３４の他端部側にはそれぞれ第１乃至第３の流量制御弁４１〜４３が設けられている。各流量制御弁４１〜４３は上記制御装置１４によって開度が制御されるようになっている。それによって、上記上部ノズル体３１に供給される硫酸、オゾンガス及び過熱水蒸気の流量を設定できるようになっている。

上記第１乃至第３の供給管３２〜３４の一端部側、つまり上記各流量制御弁４１〜４３よりも下流側にはヒータからなる第１乃至第３の加熱手段４４〜４６が設けられている。第１の加熱手段４４は上記硫酸を約１００℃に加熱し、第２の加熱手段４５はオゾンガスを約１００℃に加熱する。第３の加熱手段４６は過熱水蒸気を１００〜３００℃に加熱するようになっている。上記第１乃至第３の加熱手段４４〜４６による硫酸、オゾンガス及び過熱水蒸気の加熱温度は制御装置１４によって設定できるようになっている。

なお、第１乃至第３の加熱手段４４〜４６は第１乃至第３の供給管３２〜３４の外周面の全長にわたって発熱コイルを設けるようにしてもよい。

上記上部ノズル体３１に硫酸、オゾンガス及び過熱水蒸気が供給されると、硫酸とオゾンガスによって剥離液としての活性種の剥離液が生成される。その際、剥離液はオゾンガスによって霧化されて上記上部ノズル体３１から噴射される。さらに、上部ノズル体３１に過熱水蒸気が供給されることで、剥離液は過熱水蒸気との反応熱によって温度上昇する。
すなわち、上記上部ノズル体３１からはオゾンガスによって霧化され、しかも過熱水蒸気との反応熱によって温度上昇した剥離液が基板Ｗに向けて噴射されることになる。

上記上部ノズル体３１から基板Ｗに向けて噴射される剥離液の温度は、この上部ノズル体３１にホルダ４７によって設けられた温度センサ４８によって検出される。温度センサ４８の検出信号は上記制御装置１４に出力される。制御装置１４は温度センサ４８が検出した剥離液の温度を、制御装置１４に予め設定された設定温度と比較する。

そして、検出温度が設定温度よりも低いときには、上記上部ノズル体３１に供給される硫酸、オゾンガス及び過熱水蒸気の加熱温度が高くなるよう、上記制御装置１４によって第１乃至第３の加熱手段４４〜４６による加熱温度を制御する。

硫酸の温度を高くすれば、硫酸の粘度が低下するから、硫酸がオゾンガスによって霧化され易くなる。オゾンガスの温度を上昇させれば、硫酸との化学反応速度が速くなり、過熱水蒸気の温度を高くすれば硫酸との反応によって生じる反応熱を高くし、剥離レートを高めることができる。

なお、上部ノズル体３１から基板Ｗに供給される剥離液の温度が設定値よりも低いとき、硫酸、オゾンガス及び過熱水蒸気のうち、少なくとも過熱水蒸気の温度だけを変化させることで、上記剥離液の温度を上昇させるようにしてもよい。

過熱水蒸気は温度変化によって気体と液体の成分比率が大きく変化する。そのため、基板Ｗの温度コントロールを行う場合、過熱水蒸気の温度を制御することが最も適していることになる。

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に硫酸、オゾンガス及び過熱水蒸気を供給する。

上部ノズル体３１に供給された硫酸とオゾンガスを混合して活性種の剥離液を生成し、さらにその剥離液はオゾンガスによって霧化される。さらに、上部ノズル体３１には硫酸及びオゾンガスととともに過熱水蒸気が混合されることで反応熱が発生する。

したがって、上記上部ノズル体３１から基板Ｗにはオゾンガスによって霧化され、過熱水蒸気との反応熱によって温度上昇した剥離液が噴射供給される。剥離液が霧化されていれば、液体の状態に比べて基板Ｗの配線パターなどの微細な凹凸部に確実に入り込み易いから、基板Ｗに付着残留するレジストを確実に剥離することができる。

しかも、剥離液は過熱水蒸気との反応熱によって所定の温度に上昇している。剥離液の温度が高ければ、その温度に応じて剥離レートが速くなる。したがって、基板Ｗからはレジストを確実に、しかも迅速に剥離することが可能となる。

基板Ｗのレジスト剥離を開始する際、第３の流量制御弁４３を開放して上部ノズル体３１に過熱水蒸気を供給すると、第３の供給管３４における第３の供給部３７と第３の流量制御弁４３の間に残留する過熱水蒸気が温度低下して液体の割合が多い状態で供給されるということがある。その場合、第３の供給管３４に残留する液体状の過熱水蒸気が上部ノズル体３１から流出し終わるまでは剥離液の温度が十分に上がらず、剥離作用が安定しないということがある。

そこで、剥離液の供給を開始する際、第３の加熱手段４６によって第３の供給管３４に残留する過熱水蒸気を再加熱して上部ノズル体３１に供給する。それによって、第３の供給管３４に残留する液体状となた過熱水蒸気は再び気化され、しかも温度上昇して上部ノズル体３１に供給されるから、過熱水蒸気が上部ノズル体３１で硫酸と混合することで、この硫酸との反応による反応熱を確実に発生させることができる。

また、剥離開始時には第１の供給管３２に残留する硫酸が温度が低下している。温度低下した硫酸は粘度が高くなるから、上部ノズル体３１でオゾンガスと混合しても霧化され難いということがある。

そこで、剥離液の供給を開始する際、第１の供給管３２に残留する硫酸を第１の加熱手段４４によって加熱して上部ノズル体３１に供給する。加熱された硫酸は粘度が低下するから、上部ノズル体３１でオゾンガスによって十分に霧化されて基板Ｗに供給されることになる。

さらに、オゾンガスを供給する第２の供給管３３に設けられた第２の加熱手段４５によって上記第２の供給管３３に残留するオゾンガスを加熱すれば、硫酸と混合して剥離液を生成する際の反応速度を速くすることができるから、単位時間当たりの供給量を増加させることが可能となる。しかも、オゾンガスの加熱温度に応じて剥離液の温度も上昇するから、その温度上昇によって剥離レートを高くすることが可能となる。

上記上部ノズル体３１に対する硫酸、オゾンガス及び過熱水蒸気の供給、つまり上部ノズル体３１から基板Ｗに剥離液の供給が開始されると、その剥離液の温度は温度センサ４８によって検出される。

上記温度センサ４８が検出する剥離液の温度が制御装置１４に設定された設定温度よりも低くい場合、第１乃至第３の加熱手段４４〜４６のうち、少なくとも第３の加熱手段４６による過熱水蒸気を加熱する温度が上昇させられる。それによって、過熱水蒸気の温度に応じて上部ノズル体３１から基板Ｗに供給される剥離液の温度が上昇するから、レジストの剥離レートが低下するのが防止される。

上記温度センサ４８が検出する剥離液の温度が制御装置１４に設定された設定温度よりも低くい場合、過熱水蒸気だけでなく、第１、第２の加熱手段４４、４５によって上部ノズル体３１に供給される硫酸とオゾンガスの温度を上昇させるようにしてもよい。

硫酸とオゾンガスの温度を上昇させれば、硫酸の粘度を低下させたり、硫酸とオゾンガスとの反応速度を速めるなどのことができるばかりか、剥離液の温度が高くなることで、剥離レートを速くすることができ、さらに硫酸の霧化の促進を図ることができる。

なお、上記温度センサ４８が検出する剥離液の温度が制御装置１４に設定された設定温度よりも低くなった場合、第１乃至第３の加熱手段４４〜４６による硫酸、オゾンガス及び過熱水蒸気の全ての加熱温度を上昇させるようにしてもよい。

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。硫酸、オゾンガス及び過酸化水素水を上部ノズル体に供給する配管系統図。

符号の説明

１…カップ体、３…回転テーブル、１４…制御装置（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３の供給管（過熱水蒸気供給手段）、３５…第１の供給部（硫酸供給手段）、３６…第２の供給部（オゾンガス供給手段）、３７…第３の供給部（過熱水蒸気供給手段）、４４…第１の加熱手段、４５…第２の加熱手段、４６…第３の加熱手段、４８…温度センサ。

Claims

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除去装置であって、
上記基板に硫酸を供給する硫酸供給手段と、
上記基板に供給される上記硫酸を霧化させるオゾンガスを供給するオゾンガス供給手段と、
上記基板に上記硫酸及びオゾンガスとともに過熱水蒸気を供給して反応熱を生じさせる過熱水蒸気供給手段と
を具備したことを特徴とするレジスト剥離装置。
上記硫酸供給手段によって上記基板に供給される上記硫酸の流量を制御する第１の流量制御弁と、
上記オゾンガス供給手段によって上記基板に供給される上記オゾンガスの流量を制御する第２の流量制御弁と、
上記過熱水蒸気供給手段によって上記基板に供給される上記過熱水蒸気の流量を制御する第３の流量制御弁と、
上記第１乃至第３の流量制御弁を制御して上記各供給手段から上記基板に供給される各流体の流量を設定する制御手段と
を具備したことを特徴とする請求項１記載のレジスト剥離装置。
上記第１乃至第３の流量制御弁を通過した上記硫酸、オゾンガス及び過熱水蒸気の流体のうち、少なくとも過熱水蒸気を加熱する加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項２記載のレジスト剥離装置。
上記基板に供給される流体の温度を検出する温度センサを有し、この温度センサの検出に基いて上記加熱手段による上記流体の加熱温度を制御することを特徴とする請求項３記載のレジスト塗布装置。
上記硫酸、オゾンガス及び過熱水蒸気を混合して上記基板に供給する混合噴射ノズル体を備えていることを特徴とする請求項１記載のレジスト剥離装置。
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除去方法であって、
上記基板に硫酸をオゾンガスによって霧化して供給する工程と、
上記基板に上記硫酸及びオゾンガスとともに過熱水蒸気を供給して反応熱を生じさせる工程と
を具備したことを特徴とするレジスト剥離方法。
上記基板に供給される上記硫酸、オゾンガス及び過熱水蒸気の流量及び温度を制御する工程を有することを特徴とする請求項６記載のレジスト剥離方法。