基板処理方法および基板処理装置
【課題】基板にダメージを与えることなく、イオン注入時にマスクとして用いられたレジストを良好に剥離（除去）する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。
【解決手段】スピンチャック１１に保持されたウエハＷの表面にレジスト剥離液としてのＳＰＭを供給するためのＳＰＭノズル１２と、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの表面に有機溶剤と窒素ガスとを混合して得られる混合流体を供給するための二流体ノズル１３とが備えられている。二流体ノズル１３からウエハＷの表面に混合流体が供給されることにより、レジストの表面の硬化層が破壊された後、ＳＰＭノズル１２からウエハＷの表面に高温のＳＰＭが供給されて、ウエハＷの表面からレジストが剥離される。
【解決手段】スピンチャック１１に保持されたウエハＷの表面にレジスト剥離液としてのＳＰＭを供給するためのＳＰＭノズル１２と、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの表面に有機溶剤と窒素ガスとを混合して得られる混合流体を供給するための二流体ノズル１３とが備えられている。二流体ノズル１３からウエハＷの表面に混合流体が供給されることにより、レジストの表面の硬化層が破壊された後、ＳＰＭノズル１２からウエハＷの表面に高温のＳＰＭが供給されて、ウエハＷの表面からレジストが剥離される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディプレイ用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などに代表される各種基板の表面からレジストを除去するために適用される基板処理方法および基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程には、たとえば、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）の表面にリン、砒素、硼素などの不純物（イオン）を局所的に注入する工程が含まれる。この工程では、不所望な部分に対するイオン注入を防止するため、ウエハの表面に感光性樹脂からなるレジストがパターン形成されて、イオン注入を所望しない部分がレジストによってマスクされる。ウエハの表面上にパターン形成されたレジストは、イオン注入の後は不要になるから、イオン注入後には、そのウエハの表面上の不要となったレジストを剥離して除去するためのレジスト除去処理が行われる。
【０００３】
レジスト除去処理は、たとえば、アッシング装置でレジスト膜をアッシング（灰化）して除去した後、ウエハを洗浄装置に搬入して、ウエハの表面からアッシング後のレジスト残渣（ポリマ）を除去することによって達成できる。アッシング装置では、たとえば、ウエハを収容した処理室内が酸素ガス雰囲気にされて、その酸素ガス雰囲気中にマイクロ波が放射される。これにより、処理室内に酸素ガスのプラズマ（酸素プラズマ）が発生し、この酸素プラズマがウエハの表面に照射されることによって、ウエハの表面のレジスト膜が分解されて除去される。一方、洗浄装置では、たとえば、ウエハの表面にＡＰＭ（ammonia−hydrogen peroxide mixture：アンモニア過酸化水素水）などの薬液が供給されて、ウエハの表面に対して薬液による洗浄処理（レジスト残渣除去処理）が施されることにより、ウエハの表面に付着しているレジスト残渣が除去される。
【０００４】
ところが、プラズマによるアッシングは、ウエハの表面のレジスト膜で覆われていない部分（たとえば、露呈した酸化膜）がダメージを受けてしまうという問題を有している。
そのため、プラズマによるアッシングおよびＡＰＭなどの薬液を用いた洗浄処理に代えて、ウエハの表面に硫酸と過酸化水素水との混合液であるＳＰＭ（sulfuric acid／hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水）を供給して、このＳＰＭに含まれるペルオキソ一硫酸（Ｈ２ＳＯ５）の強酸化力により、ウエハの表面に形成されているレジストを剥離して除去することが提案されている。
【特許文献１】特開２００５−１０９１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、イオン注入（とくに、高ドーズのイオン注入）が行われたウエハでは、レジストの表面が変質（硬化）しているため、レジストを良好に除去できなかったり、レジストを除去するのに時間がかかったりする。
そこで、この発明の目的は、基板にダメージを与えることなく、イオン注入時にマスクとして用いられたレジストを良好に剥離（除去）する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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、有機溶剤と気体とを混合して得られる混合流体を基板（Ｗ）の表面に供給する混合流体供給工程（Ｓ２）と、この混合流体供給工程後に、基板の表面に、その基板の表面からレジストを剥離するためのレジスト剥離液を供給するレジスト剥離液供給工程（Ｓ３）とを含むことを特徴とする、基板処理方法である。
【０００７】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この方法によれば、有機溶剤と気体とを混合して生成される混合流体は、大きなエネルギー（流体が基板の表面に衝突するときの物理的な作用および有機溶剤の化学的な作用）を有するので、この混合流体が基板の表面に供給されることにより、レジストの表面に硬化層が形成されていても、その硬化層を破壊することができる。そのため、混合流体が基板の表面に供給された後に、その基板の表面にレジスト剥離液が供給されると、レジストの表面の硬化層がすでに破壊されているので、基板の表面に供給されるレジスト剥離液は、その硬化層の破壊された部分からレジストの内部に浸透することができる。よって、処理対象の基板が、硬化層を含むレジストを灰化させて除去するためのアッシング処理を受けていなくても、その基板の表面に形成されている硬化層を有するレジストを、レジスト剥離液によって良好に除去することができる。また、アッシングが不要であるから、アッシングによるダメージの問題を回避することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、基板を回転させる基板回転工程と、前記基板回転工程と並行して、基板の表面に液体を供給する液体供給工程とをさらに含み、前記液体供給工程は、前記混合流体供給工程と並行して行われることを特徴とする、請求項１記載の基板処理方法である。
この方法によれば、回転している基板の表面に液体が供給されることによって、基板の表面が液体で覆われ、その液体は基板の回転による遠心力を受けて基板の外側に向けて流れているので、混合流体によりレジストの硬化層が破壊されたときに、その破壊された硬化層の破片は基板の表面を外側に向けて流れる液体とともに基板の表面から除去され、破壊された硬化層の破片が基板の表面に再付着することを防止することができる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記レジスト剥離液は、硫酸と過酸化水素水との混合液を含むことを特徴とする、請求項１または２記載の基板処理方法である。
この方法によれば、硫酸と過酸化水素水との混合液、つまりＳＰＭを基板の表面に供給することにより、ＳＰＭに含まれるペルオキソ一硫酸の強酸化力によって、基板の表面に形成されているレジストを良好に剥離することができる。
【００１０】
請求項４記載の発明は、前記混合流体供給工程は、気体と有機溶剤の液体とから生成される液滴の噴流を供給する工程であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法である。
また、請求項５記載の発明は、前記混合流体供給工程は、気体と有機溶剤のベーパとを混合して得られる混合流体を供給する工程であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法である。
【００１１】
このように、混合流体は、気体と有機溶剤の液体とからなる液滴の噴流であってもよいし、気体と有機溶剤のベーパとからなるベーパ状の流体であってもよい。気体と有機溶剤の液体とからなる液滴の噴流は、気体と有機溶剤のベーパとからなるベーパ状の流体よりも大きな物理エネルギーを有するので、レジストの表面の硬化層をより良好に破壊することができる。一方、気体と有機溶剤のベーパとからなるベーパ状の流体は、気体と有機溶剤の液体とからなる液滴の噴流よりも基板の表面に衝突するときの物理的な作用が小さいため、基板の表面に形成されたパターンの倒壊を抑制することができる。また、気体と有機溶剤のベーパとからなるベーパ状の流体は、基板の周囲を排気することにより、基板の周囲からすみやかに排除することができる。
【００１２】
なお、有機溶剤および／または気体は、有機溶剤の引火点よりも低い温度まで加熱されてもよい。この場合、混合流体が有するエネルギーを一層増大させることができ、レジストの表面の硬化層をより良好に破壊することができる。
請求項６記載の発明は、基板（Ｗ）を保持する基板保持手段（１１）と、有機溶剤と気体とを混合して混合流体を生成し、その混合流体を前記基板保持手段に保持されている基板の表面に供給するための混合流体供給手段（１３）と、前記基板保持手段に保持されている基板の表面に、その基板の表面からレジストを剥離するためのレジスト剥離液を供給するためのレジスト剥離液供給手段（１２）と、前記混合流体供給手段および前記レジスト剥離液供給手段を制御して、前記混合流体供給手段による混合流体の供給後に、前記レジスト剥離液供給手段によるレジスト剥離液の供給を行わせるための制御手段（４５）とを含むことを特徴とする、基板処理装置である。
【００１３】
この構成によれば、請求項１記載の発明を実施することができ、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す図である。この基板処理装置は、たとえば、基板の一例である半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）の表面に不純物を注入するイオン注入処理後に、そのウエハＷの表面から不要になったレジストを剥離して除去するための処理を行う枚葉式の装置であり、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック１１と、このスピンチャック１１に保持されたウエハＷの表面（上面）にレジスト剥離液としてのＳＰＭを供給するためのＳＰＭノズル１２と、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの表面に有機溶剤の液体と窒素ガスとの混合流体を供給するための二流体ノズル１３と、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの表面に純水（ＤＩＷ：deionized water）の連続流を供給するための純水ノズル３０とを備えている。
【００１５】
スピンチャック１１は、チャック回転駆動機構１４によって回転される回転軸１５の上端に固定されていて、ほぼ円板形状のスピンベース１６と、このスピンベース１６の周縁部の複数箇所にほぼ等角度間隔で設けられ、基板Ｗをほぼ水平な姿勢で挟持するための複数個の挟持部材１７とを備えている。スピンチャック１１は、複数個の挟持部材１７によってウエハＷを挟持した状態で、チャック回転駆動機構１４によって回転軸１５を回転させることにより、そのウエハＷを、ほぼ水平な姿勢を保った状態で、スピンベース１６とともに回転軸１５の中心軸線まわりに回転させることができる。
【００１６】
なお、スピンチャック１１としては、このような構成のものに限らず、たとえば、ウエハＷの裏面（非デバイス面）を真空吸着することにより、ウエハＷを水平な姿勢で保持し、さらにその状態で鉛直な軸線まわりに回転することにより、その保持したウエハＷを回転させることができる真空吸着式のバキュームチャックが採用されてもよい。
ＳＰＭノズル１２は、たとえば、ＳＰＭを連続流の状態で吐出するストレートノズルからなる。ＳＰＭノズル１２には、ＳＰＭ供給管１８が接続されており、このＳＰＭ供給管１８から、ウエハＷの表面のレジストを良好に剥離可能な約８０℃以上の高温のＳＰＭが供給されるようになっている。ＳＰＭ供給管１８の途中部には、ＳＰＭノズル１２へのＳＰＭの供給を制御するためのＳＰＭバルブ１９が介装されている。
【００１７】
また、ＳＰＭノズル１２は、ウエハＷの表面におけるＳＰＭの供給位置を変更できるスキャンノズルとしての基本形態を有している。具体的には、スピンチャック１１の側方には、第１の回動軸２０が鉛直方向にほぼ沿って配置されており、ＳＰＭノズル１２は、その第１の回動軸２０の上端部からほぼ水平に延びた第１のアーム２１の先端部に取り付けられている。第１の回動軸２０には、この第１の回動軸２０を中心軸線まわりに所定の角度範囲内で回動させるＳＰＭノズル駆動機構２２が結合されている。ＳＰＭノズル駆動機構２２から第１の回動軸２０に駆動力を入力して、第１の回動軸２０を所定の角度範囲内で回動させることにより、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの上方で第１のアーム２１を揺動させることができ、これに伴って、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの表面上で、ＳＰＭノズル１２からのＳＰＭの供給位置をスキャン（移動）させることができる。
【００１８】
二流体ノズル１３には、有機溶剤供給源からの加圧された有機溶剤の液体が供給される有機溶剤供給管２３と、窒素ガス供給源からの加圧された窒素ガスが供給される窒素ガス供給管２４とが接続されている。有機溶剤供給管２３の途中部には、有機溶剤バルブ２５が介装されている。一方、窒素ガス供給管２４の途中部には、窒素ガスバルブ２６が介装されている。有機溶剤バルブ２５および窒素ガスバルブ２６が開かれると、有機溶剤供給管２３および窒素ガス供給管２４をそれぞれ有機溶剤の液体および窒素ガスが流通し、それらが二流体ノズル１３に供給される。そして、二流体ノズル１３で有機溶剤の液体と窒素ガスとが混合されて、有機溶剤が微細な液滴となり、この液滴が噴流となって、二流体ノズル１３からスピンチャック１１に保持されたウエハＷの表面に供給される。
【００１９】
なお、二流体ノズル１３に供給される有機溶剤としては、たとえば、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、ＮＭＰ（Ｎメチル−２−ピロリドン）、アセトン、シクロヘキサノンまたはシクロヘキサンなどを例示することができる。
また、スピンチャック１１の側方には、第２の回動軸２７が鉛直方向にほぼ沿って配置されており、二流体ノズル１３は、その第２の回動軸２７の上端部からほぼ水平に延びた第２のアーム２８の先端部に取り付けられている。第２の回動軸２７には、この第２の回動軸２７を中心軸線まわりに所定の角度範囲内で回動させる二流体ノズル駆動機構２９が結合されている。二流体ノズル駆動機構２９から第２の回動軸２７に駆動力を入力して、第２の回動軸２７を所定の角度範囲内で回動させることにより、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの上方で第２のアーム２８を揺動させることができ、これに伴って、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの表面上で、二流体ノズル１３からの液滴の噴流の供給位置をスキャン（移動）させることができる。
【００２０】
純水ノズル３０には、純水バルブ３１を介して純水が供給されるようになっている。
図２は、二流体ノズル１３の構成を示す図解的な断面図である。二流体ノズル１３は、たとえば、いわゆる外部混合型二流体ノズルの構成を有している。
すなわち、二流体ノズル１３は、ケーシング３２を備え、このケーシング３２の先端に、有機溶剤を外部空間３３に向けて吐出するための有機溶剤吐出口３４と、この有機溶剤吐出口３４を取り囲む環状に形成され、窒素ガスを外部空間３３に向けて吐出するための窒素ガス吐出口３５とを有している。
【００２１】
より具体的に説明すると、ケーシング３２は、内側流通管３６と、内側流通管３６の周囲を取り囲み、その内側流通管３６を内挿状態で同軸に保持する外側保持体３７とによって構成されている。
内側流通管３６は、その内部に有機溶剤流路３８を有している。この有機溶剤流路３８の先端（下端）が、有機溶剤吐出口３４として開口し、その反対側の上端は、有機溶剤を導入するための有機溶剤導入ポート３９を形成している。また、内側流通管３６は、先端部（下端部）４０およびその反対側の上端部４１がそれぞれ外方に張り出した鍔形状に形成されており、これらの鍔形状の先端部４０および上端部４１が外側保持体３７の内面に当接して、先端部４０および上端部４１の間において、内側流通管３６の外面と外側保持体３７の内面との間に空間４２が形成されている。そして、内側流通管３６の先端部４０には、空間４２と外部空間３３とを連通させる窒素ガス流路４３が形成され、この窒素ガス流路４３の先端が窒素ガス吐出口３５として開口している。窒素ガス流路４３は、先端側ほど内側流通管３６の中心軸線に近づくように傾斜する断面形状を有している。
【００２２】
外側保持体３７は、その側面に窒素ガス導入ポート４４を有している。この窒素ガス導入ポート４４は、内側流通管３６の外面と外側保持体３７の内面との間に形成された空間４２に連通している。
有機溶剤導入ポート３９に有機溶剤供給管２３が接続され、窒素ガス導入ポート４４に窒素ガス供給管２４が接続される。そして、有機溶剤供給管２３から有機溶剤流路３８に有機溶剤が供給されるとともに、窒素ガス供給管２４から空間４２に窒素ガスが供給されると、有機溶剤吐出口３４から外部空間３３に有機溶剤が吐出されるとともに、窒素ガス吐出口３５から外部空間３３に窒素ガスが吐出される。すると、外部空間３３において、有機溶剤と窒素ガスとが衝突して混合され、有機溶剤が微細な液滴となり、その液滴の噴流が形成される。
【００２３】
なお、二流体ノズル１３は、外部混合型二流体ノズルの構成に限らず、いわゆる内部混合型二流体ノズルの構成を有していてもよい。
図３は、この基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。この基板処理装置はさらに、マイクロコンピュータを含む構成の制御装置４５を備えている。
制御装置４５には、チャック回転駆動機構１４、ＳＰＭノズル駆動機構２２、二流体ノズル駆動機構２９、ＳＰＭバルブ１９、有機溶剤バルブ２５、窒素ガスバルブ２６および純水バルブ３１が制御対象として接続されている。制御装置４５は、予め定められたプログラムに従って、チャック回転駆動機構１４、ＳＰＭノズル駆動機構２２および二流体ノズル駆動機構２９の動作を制御し、また、ＳＰＭバルブ１９、有機溶剤バルブ２５、窒素ガスバルブ２６および純水バルブ３１の開閉を制御する。
【００２４】
図４は、ウエハＷの処理について説明するための図である。イオン注入処理後のウエハＷは、図示しない搬送ロボットによって搬入されてきて、レジストが形成されている表面を上方に向けた状態でスピンチャック１１に保持される（ステップＳ１）。なお、処理対象のウエハＷは、レジストをアッシング（灰化）するための処理を受けておらず、そのレジストの表面には、イオン注入によって変質した硬化層が形成されている。
【００２５】
まず、チャック回転駆動機構１４が制御されて、スピンチャック１１に保持されたウエハＷが所定の回転速度（たとえば、１００ｒｐｍ）で回転される。そして、純水バルブ３１が開かれて、その回転しているウエハＷの表面に、純水ノズル３０から純水が連続流の状態で供給される。また、二流体ノズル駆動機構２９が制御されて、二流体ノズル１３がスピンチャック１１の側方に設定された待機位置からスピンチャック１１に保持されたウエハＷの上方に移動される。その後、有機溶剤バルブ２５および窒素ガスバルブ２６が開かれて、二流体ノズル１３から有機溶剤の液体と窒素ガスとが混合されて生成された液滴の噴流が吐出される。この一方で、二流体ノズル駆動機構２９が制御されて、第２のアーム２８が所定の角度範囲内で揺動される。これによって、二流体ノズル１３からの液滴の噴流が導かれるウエハＷの表面上の供給位置が、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円弧状の軌跡を描きつつ移動し、ウエハＷの表面の全域に液滴の噴流がむらなく供給される（ステップＳ２）。液滴の噴流がウエハＷの表面に衝突するときの衝撃および有機溶剤の化学的な作用によって、レジストの表面に形成されている硬化層が破壊される。この液滴の噴流がウエハＷの表面に供給されている間、純水ノズル３０からウエハＷへの純水の連続流の供給が続けられる。
【００２６】
噴流供給位置の往復スキャンが所定回数行われると、有機溶剤バルブ２５、窒素ガスバルブ２６および純水バルブ３１が閉じられて、二流体ノズル１３からの液滴の噴流の供給および純水ノズル３０からの純水の連続流の供給が停止される。そして、二流体ノズル１３が、ウエハＷの上方からスピンチャック１１の側方の待機位置に戻される。
次に、ＳＰＭノズル駆動機構２２が制御されて、ＳＰＭノズル１２が、スピンチャック１１の側方に設定された待機位置からスピンチャック１１に保持されたウエハＷの上方に移動される。そして、ＳＰＭバルブ１９が開かれて、ＳＰＭノズル１２から回転中のウエハＷの表面に高温のＳＰＭが供給される。この一方で、ＳＰＭノズル駆動機構２２が制御されて、第１のアーム２１が所定の角度範囲内で揺動される。これによって、ＳＰＭノズル１２からのＳＰＭが導かれるウエハＷの表面上の供給位置が、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円弧状の軌跡を描きつつ移動し、ウエハＷの表面の全域にＳＰＭがむらなく供給される（ステップＳ３）。
【００２７】
レジストの表面の硬化層は、液滴の噴流の供給によって破壊されているので、ウエハＷの表面に供給される高温のＳＰＭは、その硬化層の破壊された部分からレジストの内部に浸透することができる。よって、処理対象のウエハＷが、硬化層を含むレジストを灰化させて除去するためのアッシング処理を受けていなくても、そのウエハＷの表面に形成されている不要なレジストを、ＳＰＭの酸化力によって良好に除去することができる。
【００２８】
ＳＰＭ供給位置の往復スキャンが所定回数行われると、ＳＰＭバルブ１９が閉じられ、ウエハＷへのＳＰＭの供給が停止されて、ＳＰＭノズル１２がスピンチャック１１の側方の退避位置に戻される。
その後は、純水バルブ３１が再び開かれて、ウエハＷの表面に純水ノズル３０から純水が供給されることにより、ウエハＷの表面に付着しているＳＰＭが純水によって洗い流される（ステップＳ４）。
【００２９】
純水の供給が一定時間にわたって続けられると、純水バルブ３１が閉じられて、純水の供給が停止され、つづいて、ウエハＷを高回転速度（たとえば、３０００ｒｐｍ）で回転させて、ウエハＷに付着している純水を遠心力で振り切って乾燥させる処理（スピンドライ処理）が行われる（ステップＳ５）。
この処理が完了すると、チャック回転駆動機構１４が制御されて、スピンチャック１１によるウエハＷの回転が止められた後、図示しない搬送ロボットによって処理済みのウエハＷが搬出されていく（ステップＳ６）。
【００３０】
以上のように、この実施形態によれば、有機溶剤の液体と窒素ガスとが混合されて生成される液滴の噴流は、大きなエネルギー（液滴の噴流がウエハＷの表面に衝突したときの物理的な作用および有機溶剤の化学的な作用）を有するので、この液滴の噴流がウエハＷの表面に供給されることにより、ウエハＷの表面上のレジストの表面に硬化層が形成されていても、その硬化層を破壊することができる。そのため、有機溶剤の液体と窒素ガスとの混合により生成された液滴の噴流がウエハＷの表面に供給された後に、そのウエハＷの表面にＳＰＭが供給されると、レジストの表面の硬化層がすでに破壊されているので、ウエハＷの表面に供給されるＳＰＭは、その硬化層の破壊された部分からレジストの内部に浸透することができる。よって、ウエハＷが硬化層を除去するためのアッシング処理を受けていなくても、そのウエハＷの表面に形成されている硬化層を有するレジストを、ＳＰＭによって良好に除去することができる。また、アッシングが不要であるから、アッシングによるダメージの問題を回避することができる。
【００３１】
また、液滴の噴流がウエハＷの表面に供給されている間、その回転しているウエハＷの表面に純水の連続流が供給されることにより、ウエハＷの表面は純水で覆われ、純水はウエハＷの回転による遠心力を受けてウエハＷの外側に向けて流れている。そのため、液滴の噴流によりレジストの硬化層が破壊されたときに、その破壊された硬化層の破片はウエハＷの表面を外側に向けて流れる純水とともにウエハＷの表面から除去され、破壊された硬化層の破片がウエハＷの表面に再付着することを防止することができる。
【００３２】
なお、この実施形態では、二流体ノズル１３に有機溶剤の液体が供給される場合を例にとったが、有機溶剤は液体の状態に限らず、ベーパの状態で二流体ノズル１３に供給されてもよい。有機溶剤のベーパが二流体ノズル１３に供給される場合、二流体ノズル１３で有機溶剤のベーパと窒素ガスとの混合流体が生成される。この混合流体はベーパ状であるため、有機溶剤の液体と窒素ガスとからなる液滴の噴流よりもウエハＷの表面に衝突するときの物理的な作用が小さいため、ウエハＷの表面に形成されたパターンの倒壊を抑制することができる。また、有機溶剤のベーパと窒素ガスとからなるベーパ状の混合流体は、ウエハＷの周囲（スピンチャック１１の周囲）が排気されていれば、二流体ノズル１３からウエハＷの表面に供給された混合流体をウエハＷの周囲からすみやかに排除することができる。一方、気体と有機溶剤の液体とからなる液滴の噴流は、気体と有機溶剤のベーパとからなるベーパ状の混合流体よりも大きな物理エネルギーを有するので、レジストの表面の硬化層をより良好に破壊することができる。
【００３３】
また、有機溶剤供給管２３および／または窒素ガス供給管２４の途中部にヒータが介装されて、二流体ノズル１３に供給される有機溶剤および／または窒素ガスが有機溶剤の引火点よりも低い温度まで加熱されてもよい。この場合、混合流体が有するエネルギーを一層増大させることができ、レジストの表面の硬化層をより良好に破壊することができる。
また、二流体ノズル１３には、窒素ガスに限らず、ヘリウムやアルゴン、窒素ガスと水素ガスとの混合ガス、二酸化炭素ガスなどが供給されてもよい。
【００３４】
図５は、レジスト剥離試験の結果を示すグラフである。
試料１〜４を用意し、各試料１〜４からレジストを剥離（除去）する試験Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４を行った。
試料１：ウエハＷの表面にＫｒＦ（フッ化クリプトン）エキシマレーザ用レジストのパターンを形成し、これをマスクとして、ウエハＷの表面にＡｓ（ヒ素）をドーズ量１Ｅ１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ２でイオン注入したもの。
【００３５】
試料２：ウエハＷの表面にＩ線用レジストのパターンを形成し、これをマスクとして、ウエハＷの表面にＡｓをドーズ量１Ｅ１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ２でイオン注入したもの。
試料３：ウエハＷの表面にＩ線用レジストのパターンを形成し、これをマスクとして、ウエハＷの表面にＡｓをドーズ量１Ｅ１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２でイオン注入したもの。
試料４：ウエハＷの表面にＫｒＦエキシマレーザ用レジストのパターンを形成し、これをマスクとして、ウエハＷの表面にＡｓをドーズ量１Ｅ１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２でイオン注入したもの。
【００３６】
なお、試験Ａ１〜Ｅ１では、温度８０℃の硫酸（濃度９６ｗｔ％）と温度２５℃の純水とを体積比２：１で混合して得られるＳＰＭを用いた。
＜試験Ａ１＞
試料１のウエハＷの表面に対して、ＳＰＭノズル１２からＳＰＭを流量０．９ｌ／ｍｉｎで供給し、ＳＰＭの供給開始からレジストが剥離されるまでの時間（resist strip time）を計測した。その時間は、１５０秒間であった。
＜試験Ｂ１＞
試料１のウエハＷの表面に対して、二流体ノズル１３から有機溶剤（アセトン）と窒素ガスとが混合されて生成される液滴の噴流を４０秒間にわたって供給した後、ＳＰＭノズル１２からＳＰＭを供給し、液滴の噴流の供給開始からレジストが剥離されるまでの時間（resist strip time）を計測した。なお、二流体ノズル１３には、有機溶剤を流量１００ｍｌ／ｍｉｎで供給するとともに、窒素ガスを流量８０ｌ／ｍｉｎで供給した。液滴の噴流の供給開始からレジストが剥離されるまでの時間は、１２０秒間であり、試験Ａ１で計測された時間より３０秒間短縮された。
＜試験Ａ２＞
試料２のウエハＷの表面に対して、ＳＰＭノズル１２からＳＰＭを流量０．９ｌ／ｍｉｎで供給し、ＳＰＭの供給開始からレジストが剥離されるまでの時間（resist strip time）を計測した。その時間は、１８０秒間であった。
＜試験Ｂ２＞
試料２のウエハＷの表面に対して、二流体ノズル１３から有機溶剤（アセトン）と窒素ガスとが混合されて生成される液滴の噴流を４０秒間にわたって供給した後、ＳＰＭノズル１２からＳＰＭを供給し、液滴の噴流の供給開始からレジストが剥離されるまでの時間（resist strip time）を計測した。なお、二流体ノズル１３には、有機溶剤を流量１００ｍｌ／ｍｉｎで供給するとともに、窒素ガスを流量８０ｌ／ｍｉｎで供給した。液滴の噴流の供給開始からレジストが剥離されるまでの時間は、１３０秒間であり、試験Ａ２で計測された時間より５０秒間短縮された。
＜試験Ａ３＞
試料３のウエハＷの表面に対して、ＳＰＭノズル１２からＳＰＭを流量０．９ｌ／ｍｉｎで供給し、ＳＰＭの供給開始からレジストが剥離されるまでの時間（resist strip time）を計測した。その時間は、３００秒間であった。
＜試験Ｂ３＞
試料３のウエハＷの表面に対して、二流体ノズル１３から有機溶剤（アセトン）と窒素ガスとが混合されて生成される液滴の噴流を４０秒間にわたって供給した後、ＳＰＭノズル１２からＳＰＭを供給し、液滴の噴流の供給開始からレジストが剥離されるまでの時間（resist strip time）を計測した。なお、二流体ノズル１３には、有機溶剤を流量１００ｍｌ／ｍｉｎで供給するとともに、窒素ガスを流量８０ｌ／ｍｉｎで供給した。液滴の噴流の供給開始からレジストが剥離されるまでの時間は、２００秒間であり、試験Ａ３で計測された時間より１００秒間短縮された。
＜試験Ａ４＞
試料４のウエハＷの表面に対して、ＳＰＭノズル１２からＳＰＭを流量０．９ｌ／ｍｉｎで供給し、ＳＰＭの供給開始からレジストが剥離されるまでの時間（resist strip time）を計測した。その時間は、３３０秒間であった。
＜試験Ｂ４＞
試料４のウエハＷの表面に対して、二流体ノズル１３から有機溶剤（アセトン）と窒素ガスとが混合されて生成される液滴の噴流を４０秒間にわたって供給した後、ＳＰＭノズル１２からＳＰＭを供給し、液滴の噴流の供給開始からレジストが剥離されるまでの時間（resist strip time）を計測した。なお、二流体ノズル１３には、有機溶剤を流量１００ｍｌ／ｍｉｎで供給するとともに、窒素ガスを流量８０ｌ／ｍｉｎで供給した。液滴の噴流の供給開始からレジストが剥離されるまでの時間は、２２０秒間であり、試験Ａ４で計測された時間より１１０秒間短縮された。
【００３７】
図５には、各試験Ａ１〜Ａ４で計測された時間が、折れ線グラフ（Chemical only）で示されている。また、各試験Ｂ１〜Ｂ４で計測された時間が、折れ線グラフ（Spray Cleaning＋Chemical）で示されている。そして、試験Ａ１で計測された時間と試験Ｂ１で計測された時間との差、試験Ａ２で計測された時間と試験Ｂ２で計測された時間との差、試験Ａ３で計測された時間と試験Ｂ３で計測された時間との差、および試験Ａ４で計測された時間と試験Ｂ４で計測された時間との差が、棒グラフで示されている。
【００３８】
図５に示す結果から、Ａｓのドーズ量が多いほど、レジストを剥離するのに要する時間が長くかかることが理解される。また、ＳＰＭの供給前に有機溶剤の液滴の噴流をウエハＷの表面に供給することにより、ＳＰＭのみをウエハＷの表面に供給し続ける場合（Chemical only）と比較して、レジストを剥離するのに要する時間が短縮されることが理解される。
【００３９】
以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、上述した形態以外の形態で実施することもできる。たとえば、上述の実施形態では、ウエハＷの表面に対して二流体ノズル１３から液滴の噴流が供給される間、そのウエハＷの表面に純水ノズル３０から純水が供給されるとしたが、純水ノズル３０からの純水の供給は、二流体ノズル１３からの液滴の噴流の供給を開始する前から行われていてもよい。また、二流体ノズル１３から液滴の噴流が供給される間にウエハＷの表面に供給される液体は、純水に限らず、ＳＰＭや硫酸などの薬液であってもよいが、液滴の噴流を生成するために用いられる液体と同種の液体であることが好ましい。
【００４０】
さらにまた、基板の一例としてウエハＷを取り上げたが、処理の対象となる基板は、ウエハＷに限らず、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、ＦＥＤ用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板またはフォトマスク用基板であってもよい。
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。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す図である。
【図２】図１に示す二流体ノズルの図解的な断面図である。
【図３】図１に示す基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す基板処理装置における処理について説明するための図である。
【図５】レジスト剥離試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１１ スピンチャック
１２ ＳＰＭノズル
１３ 二流体ノズル
４５ 制御装置
Ｗ ウエハ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディプレイ用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などに代表される各種基板の表面からレジストを除去するために適用される基板処理方法および基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程には、たとえば、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）の表面にリン、砒素、硼素などの不純物（イオン）を局所的に注入する工程が含まれる。この工程では、不所望な部分に対するイオン注入を防止するため、ウエハの表面に感光性樹脂からなるレジストがパターン形成されて、イオン注入を所望しない部分がレジストによってマスクされる。ウエハの表面上にパターン形成されたレジストは、イオン注入の後は不要になるから、イオン注入後には、そのウエハの表面上の不要となったレジストを剥離して除去するためのレジスト除去処理が行われる。
【０００３】
レジスト除去処理は、たとえば、アッシング装置でレジスト膜をアッシング（灰化）して除去した後、ウエハを洗浄装置に搬入して、ウエハの表面からアッシング後のレジスト残渣（ポリマ）を除去することによって達成できる。アッシング装置では、たとえば、ウエハを収容した処理室内が酸素ガス雰囲気にされて、その酸素ガス雰囲気中にマイクロ波が放射される。これにより、処理室内に酸素ガスのプラズマ（酸素プラズマ）が発生し、この酸素プラズマがウエハの表面に照射されることによって、ウエハの表面のレジスト膜が分解されて除去される。一方、洗浄装置では、たとえば、ウエハの表面にＡＰＭ（ammonia−hydrogen peroxide mixture：アンモニア過酸化水素水）などの薬液が供給されて、ウエハの表面に対して薬液による洗浄処理（レジスト残渣除去処理）が施されることにより、ウエハの表面に付着しているレジスト残渣が除去される。
【０００４】
ところが、プラズマによるアッシングは、ウエハの表面のレジスト膜で覆われていない部分（たとえば、露呈した酸化膜）がダメージを受けてしまうという問題を有している。
そのため、プラズマによるアッシングおよびＡＰＭなどの薬液を用いた洗浄処理に代えて、ウエハの表面に硫酸と過酸化水素水との混合液であるＳＰＭ（sulfuric acid／hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水）を供給して、このＳＰＭに含まれるペルオキソ一硫酸（Ｈ２ＳＯ５）の強酸化力により、ウエハの表面に形成されているレジストを剥離して除去することが提案されている。
【特許文献１】特開２００５−１０９１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、イオン注入（とくに、高ドーズのイオン注入）が行われたウエハでは、レジストの表面が変質（硬化）しているため、レジストを良好に除去できなかったり、レジストを除去するのに時間がかかったりする。
そこで、この発明の目的は、基板にダメージを与えることなく、イオン注入時にマスクとして用いられたレジストを良好に剥離（除去）する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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、有機溶剤と気体とを混合して得られる混合流体を基板（Ｗ）の表面に供給する混合流体供給工程（Ｓ２）と、この混合流体供給工程後に、基板の表面に、その基板の表面からレジストを剥離するためのレジスト剥離液を供給するレジスト剥離液供給工程（Ｓ３）とを含むことを特徴とする、基板処理方法である。
【０００７】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この方法によれば、有機溶剤と気体とを混合して生成される混合流体は、大きなエネルギー（流体が基板の表面に衝突するときの物理的な作用および有機溶剤の化学的な作用）を有するので、この混合流体が基板の表面に供給されることにより、レジストの表面に硬化層が形成されていても、その硬化層を破壊することができる。そのため、混合流体が基板の表面に供給された後に、その基板の表面にレジスト剥離液が供給されると、レジストの表面の硬化層がすでに破壊されているので、基板の表面に供給されるレジスト剥離液は、その硬化層の破壊された部分からレジストの内部に浸透することができる。よって、処理対象の基板が、硬化層を含むレジストを灰化させて除去するためのアッシング処理を受けていなくても、その基板の表面に形成されている硬化層を有するレジストを、レジスト剥離液によって良好に除去することができる。また、アッシングが不要であるから、アッシングによるダメージの問題を回避することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、基板を回転させる基板回転工程と、前記基板回転工程と並行して、基板の表面に液体を供給する液体供給工程とをさらに含み、前記液体供給工程は、前記混合流体供給工程と並行して行われることを特徴とする、請求項１記載の基板処理方法である。
この方法によれば、回転している基板の表面に液体が供給されることによって、基板の表面が液体で覆われ、その液体は基板の回転による遠心力を受けて基板の外側に向けて流れているので、混合流体によりレジストの硬化層が破壊されたときに、その破壊された硬化層の破片は基板の表面を外側に向けて流れる液体とともに基板の表面から除去され、破壊された硬化層の破片が基板の表面に再付着することを防止することができる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記レジスト剥離液は、硫酸と過酸化水素水との混合液を含むことを特徴とする、請求項１または２記載の基板処理方法である。
この方法によれば、硫酸と過酸化水素水との混合液、つまりＳＰＭを基板の表面に供給することにより、ＳＰＭに含まれるペルオキソ一硫酸の強酸化力によって、基板の表面に形成されているレジストを良好に剥離することができる。
【００１０】
請求項４記載の発明は、前記混合流体供給工程は、気体と有機溶剤の液体とから生成される液滴の噴流を供給する工程であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法である。
また、請求項５記載の発明は、前記混合流体供給工程は、気体と有機溶剤のベーパとを混合して得られる混合流体を供給する工程であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法である。
【００１１】
このように、混合流体は、気体と有機溶剤の液体とからなる液滴の噴流であってもよいし、気体と有機溶剤のベーパとからなるベーパ状の流体であってもよい。気体と有機溶剤の液体とからなる液滴の噴流は、気体と有機溶剤のベーパとからなるベーパ状の流体よりも大きな物理エネルギーを有するので、レジストの表面の硬化層をより良好に破壊することができる。一方、気体と有機溶剤のベーパとからなるベーパ状の流体は、気体と有機溶剤の液体とからなる液滴の噴流よりも基板の表面に衝突するときの物理的な作用が小さいため、基板の表面に形成されたパターンの倒壊を抑制することができる。また、気体と有機溶剤のベーパとからなるベーパ状の流体は、基板の周囲を排気することにより、基板の周囲からすみやかに排除することができる。
【００１２】
なお、有機溶剤および／または気体は、有機溶剤の引火点よりも低い温度まで加熱されてもよい。この場合、混合流体が有するエネルギーを一層増大させることができ、レジストの表面の硬化層をより良好に破壊することができる。
請求項６記載の発明は、基板（Ｗ）を保持する基板保持手段（１１）と、有機溶剤と気体とを混合して混合流体を生成し、その混合流体を前記基板保持手段に保持されている基板の表面に供給するための混合流体供給手段（１３）と、前記基板保持手段に保持されている基板の表面に、その基板の表面からレジストを剥離するためのレジスト剥離液を供給するためのレジスト剥離液供給手段（１２）と、前記混合流体供給手段および前記レジスト剥離液供給手段を制御して、前記混合流体供給手段による混合流体の供給後に、前記レジスト剥離液供給手段によるレジスト剥離液の供給を行わせるための制御手段（４５）とを含むことを特徴とする、基板処理装置である。
【００１３】
この構成によれば、請求項１記載の発明を実施することができ、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す図である。この基板処理装置は、たとえば、基板の一例である半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）の表面に不純物を注入するイオン注入処理後に、そのウエハＷの表面から不要になったレジストを剥離して除去するための処理を行う枚葉式の装置であり、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック１１と、このスピンチャック１１に保持されたウエハＷの表面（上面）にレジスト剥離液としてのＳＰＭを供給するためのＳＰＭノズル１２と、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの表面に有機溶剤の液体と窒素ガスとの混合流体を供給するための二流体ノズル１３と、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの表面に純水（ＤＩＷ：deionized water）の連続流を供給するための純水ノズル３０とを備えている。
【００１５】
スピンチャック１１は、チャック回転駆動機構１４によって回転される回転軸１５の上端に固定されていて、ほぼ円板形状のスピンベース１６と、このスピンベース１６の周縁部の複数箇所にほぼ等角度間隔で設けられ、基板Ｗをほぼ水平な姿勢で挟持するための複数個の挟持部材１７とを備えている。スピンチャック１１は、複数個の挟持部材１７によってウエハＷを挟持した状態で、チャック回転駆動機構１４によって回転軸１５を回転させることにより、そのウエハＷを、ほぼ水平な姿勢を保った状態で、スピンベース１６とともに回転軸１５の中心軸線まわりに回転させることができる。
【００１６】
なお、スピンチャック１１としては、このような構成のものに限らず、たとえば、ウエハＷの裏面（非デバイス面）を真空吸着することにより、ウエハＷを水平な姿勢で保持し、さらにその状態で鉛直な軸線まわりに回転することにより、その保持したウエハＷを回転させることができる真空吸着式のバキュームチャックが採用されてもよい。
ＳＰＭノズル１２は、たとえば、ＳＰＭを連続流の状態で吐出するストレートノズルからなる。ＳＰＭノズル１２には、ＳＰＭ供給管１８が接続されており、このＳＰＭ供給管１８から、ウエハＷの表面のレジストを良好に剥離可能な約８０℃以上の高温のＳＰＭが供給されるようになっている。ＳＰＭ供給管１８の途中部には、ＳＰＭノズル１２へのＳＰＭの供給を制御するためのＳＰＭバルブ１９が介装されている。
【００１７】
また、ＳＰＭノズル１２は、ウエハＷの表面におけるＳＰＭの供給位置を変更できるスキャンノズルとしての基本形態を有している。具体的には、スピンチャック１１の側方には、第１の回動軸２０が鉛直方向にほぼ沿って配置されており、ＳＰＭノズル１２は、その第１の回動軸２０の上端部からほぼ水平に延びた第１のアーム２１の先端部に取り付けられている。第１の回動軸２０には、この第１の回動軸２０を中心軸線まわりに所定の角度範囲内で回動させるＳＰＭノズル駆動機構２２が結合されている。ＳＰＭノズル駆動機構２２から第１の回動軸２０に駆動力を入力して、第１の回動軸２０を所定の角度範囲内で回動させることにより、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの上方で第１のアーム２１を揺動させることができ、これに伴って、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの表面上で、ＳＰＭノズル１２からのＳＰＭの供給位置をスキャン（移動）させることができる。
【００１８】
二流体ノズル１３には、有機溶剤供給源からの加圧された有機溶剤の液体が供給される有機溶剤供給管２３と、窒素ガス供給源からの加圧された窒素ガスが供給される窒素ガス供給管２４とが接続されている。有機溶剤供給管２３の途中部には、有機溶剤バルブ２５が介装されている。一方、窒素ガス供給管２４の途中部には、窒素ガスバルブ２６が介装されている。有機溶剤バルブ２５および窒素ガスバルブ２６が開かれると、有機溶剤供給管２３および窒素ガス供給管２４をそれぞれ有機溶剤の液体および窒素ガスが流通し、それらが二流体ノズル１３に供給される。そして、二流体ノズル１３で有機溶剤の液体と窒素ガスとが混合されて、有機溶剤が微細な液滴となり、この液滴が噴流となって、二流体ノズル１３からスピンチャック１１に保持されたウエハＷの表面に供給される。
【００１９】
なお、二流体ノズル１３に供給される有機溶剤としては、たとえば、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、ＮＭＰ（Ｎメチル−２−ピロリドン）、アセトン、シクロヘキサノンまたはシクロヘキサンなどを例示することができる。
また、スピンチャック１１の側方には、第２の回動軸２７が鉛直方向にほぼ沿って配置されており、二流体ノズル１３は、その第２の回動軸２７の上端部からほぼ水平に延びた第２のアーム２８の先端部に取り付けられている。第２の回動軸２７には、この第２の回動軸２７を中心軸線まわりに所定の角度範囲内で回動させる二流体ノズル駆動機構２９が結合されている。二流体ノズル駆動機構２９から第２の回動軸２７に駆動力を入力して、第２の回動軸２７を所定の角度範囲内で回動させることにより、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの上方で第２のアーム２８を揺動させることができ、これに伴って、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの表面上で、二流体ノズル１３からの液滴の噴流の供給位置をスキャン（移動）させることができる。
【００２０】
純水ノズル３０には、純水バルブ３１を介して純水が供給されるようになっている。
図２は、二流体ノズル１３の構成を示す図解的な断面図である。二流体ノズル１３は、たとえば、いわゆる外部混合型二流体ノズルの構成を有している。
すなわち、二流体ノズル１３は、ケーシング３２を備え、このケーシング３２の先端に、有機溶剤を外部空間３３に向けて吐出するための有機溶剤吐出口３４と、この有機溶剤吐出口３４を取り囲む環状に形成され、窒素ガスを外部空間３３に向けて吐出するための窒素ガス吐出口３５とを有している。
【００２１】
より具体的に説明すると、ケーシング３２は、内側流通管３６と、内側流通管３６の周囲を取り囲み、その内側流通管３６を内挿状態で同軸に保持する外側保持体３７とによって構成されている。
内側流通管３６は、その内部に有機溶剤流路３８を有している。この有機溶剤流路３８の先端（下端）が、有機溶剤吐出口３４として開口し、その反対側の上端は、有機溶剤を導入するための有機溶剤導入ポート３９を形成している。また、内側流通管３６は、先端部（下端部）４０およびその反対側の上端部４１がそれぞれ外方に張り出した鍔形状に形成されており、これらの鍔形状の先端部４０および上端部４１が外側保持体３７の内面に当接して、先端部４０および上端部４１の間において、内側流通管３６の外面と外側保持体３７の内面との間に空間４２が形成されている。そして、内側流通管３６の先端部４０には、空間４２と外部空間３３とを連通させる窒素ガス流路４３が形成され、この窒素ガス流路４３の先端が窒素ガス吐出口３５として開口している。窒素ガス流路４３は、先端側ほど内側流通管３６の中心軸線に近づくように傾斜する断面形状を有している。
【００２２】
外側保持体３７は、その側面に窒素ガス導入ポート４４を有している。この窒素ガス導入ポート４４は、内側流通管３６の外面と外側保持体３７の内面との間に形成された空間４２に連通している。
有機溶剤導入ポート３９に有機溶剤供給管２３が接続され、窒素ガス導入ポート４４に窒素ガス供給管２４が接続される。そして、有機溶剤供給管２３から有機溶剤流路３８に有機溶剤が供給されるとともに、窒素ガス供給管２４から空間４２に窒素ガスが供給されると、有機溶剤吐出口３４から外部空間３３に有機溶剤が吐出されるとともに、窒素ガス吐出口３５から外部空間３３に窒素ガスが吐出される。すると、外部空間３３において、有機溶剤と窒素ガスとが衝突して混合され、有機溶剤が微細な液滴となり、その液滴の噴流が形成される。
【００２３】
なお、二流体ノズル１３は、外部混合型二流体ノズルの構成に限らず、いわゆる内部混合型二流体ノズルの構成を有していてもよい。
図３は、この基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。この基板処理装置はさらに、マイクロコンピュータを含む構成の制御装置４５を備えている。
制御装置４５には、チャック回転駆動機構１４、ＳＰＭノズル駆動機構２２、二流体ノズル駆動機構２９、ＳＰＭバルブ１９、有機溶剤バルブ２５、窒素ガスバルブ２６および純水バルブ３１が制御対象として接続されている。制御装置４５は、予め定められたプログラムに従って、チャック回転駆動機構１４、ＳＰＭノズル駆動機構２２および二流体ノズル駆動機構２９の動作を制御し、また、ＳＰＭバルブ１９、有機溶剤バルブ２５、窒素ガスバルブ２６および純水バルブ３１の開閉を制御する。
【００２４】
図４は、ウエハＷの処理について説明するための図である。イオン注入処理後のウエハＷは、図示しない搬送ロボットによって搬入されてきて、レジストが形成されている表面を上方に向けた状態でスピンチャック１１に保持される（ステップＳ１）。なお、処理対象のウエハＷは、レジストをアッシング（灰化）するための処理を受けておらず、そのレジストの表面には、イオン注入によって変質した硬化層が形成されている。
【００２５】
まず、チャック回転駆動機構１４が制御されて、スピンチャック１１に保持されたウエハＷが所定の回転速度（たとえば、１００ｒｐｍ）で回転される。そして、純水バルブ３１が開かれて、その回転しているウエハＷの表面に、純水ノズル３０から純水が連続流の状態で供給される。また、二流体ノズル駆動機構２９が制御されて、二流体ノズル１３がスピンチャック１１の側方に設定された待機位置からスピンチャック１１に保持されたウエハＷの上方に移動される。その後、有機溶剤バルブ２５および窒素ガスバルブ２６が開かれて、二流体ノズル１３から有機溶剤の液体と窒素ガスとが混合されて生成された液滴の噴流が吐出される。この一方で、二流体ノズル駆動機構２９が制御されて、第２のアーム２８が所定の角度範囲内で揺動される。これによって、二流体ノズル１３からの液滴の噴流が導かれるウエハＷの表面上の供給位置が、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円弧状の軌跡を描きつつ移動し、ウエハＷの表面の全域に液滴の噴流がむらなく供給される（ステップＳ２）。液滴の噴流がウエハＷの表面に衝突するときの衝撃および有機溶剤の化学的な作用によって、レジストの表面に形成されている硬化層が破壊される。この液滴の噴流がウエハＷの表面に供給されている間、純水ノズル３０からウエハＷへの純水の連続流の供給が続けられる。
【００２６】
噴流供給位置の往復スキャンが所定回数行われると、有機溶剤バルブ２５、窒素ガスバルブ２６および純水バルブ３１が閉じられて、二流体ノズル１３からの液滴の噴流の供給および純水ノズル３０からの純水の連続流の供給が停止される。そして、二流体ノズル１３が、ウエハＷの上方からスピンチャック１１の側方の待機位置に戻される。
次に、ＳＰＭノズル駆動機構２２が制御されて、ＳＰＭノズル１２が、スピンチャック１１の側方に設定された待機位置からスピンチャック１１に保持されたウエハＷの上方に移動される。そして、ＳＰＭバルブ１９が開かれて、ＳＰＭノズル１２から回転中のウエハＷの表面に高温のＳＰＭが供給される。この一方で、ＳＰＭノズル駆動機構２２が制御されて、第１のアーム２１が所定の角度範囲内で揺動される。これによって、ＳＰＭノズル１２からのＳＰＭが導かれるウエハＷの表面上の供給位置が、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円弧状の軌跡を描きつつ移動し、ウエハＷの表面の全域にＳＰＭがむらなく供給される（ステップＳ３）。
【００２７】
レジストの表面の硬化層は、液滴の噴流の供給によって破壊されているので、ウエハＷの表面に供給される高温のＳＰＭは、その硬化層の破壊された部分からレジストの内部に浸透することができる。よって、処理対象のウエハＷが、硬化層を含むレジストを灰化させて除去するためのアッシング処理を受けていなくても、そのウエハＷの表面に形成されている不要なレジストを、ＳＰＭの酸化力によって良好に除去することができる。
【００２８】
ＳＰＭ供給位置の往復スキャンが所定回数行われると、ＳＰＭバルブ１９が閉じられ、ウエハＷへのＳＰＭの供給が停止されて、ＳＰＭノズル１２がスピンチャック１１の側方の退避位置に戻される。
その後は、純水バルブ３１が再び開かれて、ウエハＷの表面に純水ノズル３０から純水が供給されることにより、ウエハＷの表面に付着しているＳＰＭが純水によって洗い流される（ステップＳ４）。
【００２９】
純水の供給が一定時間にわたって続けられると、純水バルブ３１が閉じられて、純水の供給が停止され、つづいて、ウエハＷを高回転速度（たとえば、３０００ｒｐｍ）で回転させて、ウエハＷに付着している純水を遠心力で振り切って乾燥させる処理（スピンドライ処理）が行われる（ステップＳ５）。
この処理が完了すると、チャック回転駆動機構１４が制御されて、スピンチャック１１によるウエハＷの回転が止められた後、図示しない搬送ロボットによって処理済みのウエハＷが搬出されていく（ステップＳ６）。
【００３０】
以上のように、この実施形態によれば、有機溶剤の液体と窒素ガスとが混合されて生成される液滴の噴流は、大きなエネルギー（液滴の噴流がウエハＷの表面に衝突したときの物理的な作用および有機溶剤の化学的な作用）を有するので、この液滴の噴流がウエハＷの表面に供給されることにより、ウエハＷの表面上のレジストの表面に硬化層が形成されていても、その硬化層を破壊することができる。そのため、有機溶剤の液体と窒素ガスとの混合により生成された液滴の噴流がウエハＷの表面に供給された後に、そのウエハＷの表面にＳＰＭが供給されると、レジストの表面の硬化層がすでに破壊されているので、ウエハＷの表面に供給されるＳＰＭは、その硬化層の破壊された部分からレジストの内部に浸透することができる。よって、ウエハＷが硬化層を除去するためのアッシング処理を受けていなくても、そのウエハＷの表面に形成されている硬化層を有するレジストを、ＳＰＭによって良好に除去することができる。また、アッシングが不要であるから、アッシングによるダメージの問題を回避することができる。
【００３１】
また、液滴の噴流がウエハＷの表面に供給されている間、その回転しているウエハＷの表面に純水の連続流が供給されることにより、ウエハＷの表面は純水で覆われ、純水はウエハＷの回転による遠心力を受けてウエハＷの外側に向けて流れている。そのため、液滴の噴流によりレジストの硬化層が破壊されたときに、その破壊された硬化層の破片はウエハＷの表面を外側に向けて流れる純水とともにウエハＷの表面から除去され、破壊された硬化層の破片がウエハＷの表面に再付着することを防止することができる。
【００３２】
なお、この実施形態では、二流体ノズル１３に有機溶剤の液体が供給される場合を例にとったが、有機溶剤は液体の状態に限らず、ベーパの状態で二流体ノズル１３に供給されてもよい。有機溶剤のベーパが二流体ノズル１３に供給される場合、二流体ノズル１３で有機溶剤のベーパと窒素ガスとの混合流体が生成される。この混合流体はベーパ状であるため、有機溶剤の液体と窒素ガスとからなる液滴の噴流よりもウエハＷの表面に衝突するときの物理的な作用が小さいため、ウエハＷの表面に形成されたパターンの倒壊を抑制することができる。また、有機溶剤のベーパと窒素ガスとからなるベーパ状の混合流体は、ウエハＷの周囲（スピンチャック１１の周囲）が排気されていれば、二流体ノズル１３からウエハＷの表面に供給された混合流体をウエハＷの周囲からすみやかに排除することができる。一方、気体と有機溶剤の液体とからなる液滴の噴流は、気体と有機溶剤のベーパとからなるベーパ状の混合流体よりも大きな物理エネルギーを有するので、レジストの表面の硬化層をより良好に破壊することができる。
【００３３】
また、有機溶剤供給管２３および／または窒素ガス供給管２４の途中部にヒータが介装されて、二流体ノズル１３に供給される有機溶剤および／または窒素ガスが有機溶剤の引火点よりも低い温度まで加熱されてもよい。この場合、混合流体が有するエネルギーを一層増大させることができ、レジストの表面の硬化層をより良好に破壊することができる。
また、二流体ノズル１３には、窒素ガスに限らず、ヘリウムやアルゴン、窒素ガスと水素ガスとの混合ガス、二酸化炭素ガスなどが供給されてもよい。
【００３４】
図５は、レジスト剥離試験の結果を示すグラフである。
試料１〜４を用意し、各試料１〜４からレジストを剥離（除去）する試験Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４を行った。
試料１：ウエハＷの表面にＫｒＦ（フッ化クリプトン）エキシマレーザ用レジストのパターンを形成し、これをマスクとして、ウエハＷの表面にＡｓ（ヒ素）をドーズ量１Ｅ１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ２でイオン注入したもの。
【００３５】
試料２：ウエハＷの表面にＩ線用レジストのパターンを形成し、これをマスクとして、ウエハＷの表面にＡｓをドーズ量１Ｅ１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ２でイオン注入したもの。
試料３：ウエハＷの表面にＩ線用レジストのパターンを形成し、これをマスクとして、ウエハＷの表面にＡｓをドーズ量１Ｅ１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２でイオン注入したもの。
試料４：ウエハＷの表面にＫｒＦエキシマレーザ用レジストのパターンを形成し、これをマスクとして、ウエハＷの表面にＡｓをドーズ量１Ｅ１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２でイオン注入したもの。
【００３６】
なお、試験Ａ１〜Ｅ１では、温度８０℃の硫酸（濃度９６ｗｔ％）と温度２５℃の純水とを体積比２：１で混合して得られるＳＰＭを用いた。
＜試験Ａ１＞
試料１のウエハＷの表面に対して、ＳＰＭノズル１２からＳＰＭを流量０．９ｌ／ｍｉｎで供給し、ＳＰＭの供給開始からレジストが剥離されるまでの時間（resist strip time）を計測した。その時間は、１５０秒間であった。
＜試験Ｂ１＞
試料１のウエハＷの表面に対して、二流体ノズル１３から有機溶剤（アセトン）と窒素ガスとが混合されて生成される液滴の噴流を４０秒間にわたって供給した後、ＳＰＭノズル１２からＳＰＭを供給し、液滴の噴流の供給開始からレジストが剥離されるまでの時間（resist strip time）を計測した。なお、二流体ノズル１３には、有機溶剤を流量１００ｍｌ／ｍｉｎで供給するとともに、窒素ガスを流量８０ｌ／ｍｉｎで供給した。液滴の噴流の供給開始からレジストが剥離されるまでの時間は、１２０秒間であり、試験Ａ１で計測された時間より３０秒間短縮された。
＜試験Ａ２＞
試料２のウエハＷの表面に対して、ＳＰＭノズル１２からＳＰＭを流量０．９ｌ／ｍｉｎで供給し、ＳＰＭの供給開始からレジストが剥離されるまでの時間（resist strip time）を計測した。その時間は、１８０秒間であった。
＜試験Ｂ２＞
試料２のウエハＷの表面に対して、二流体ノズル１３から有機溶剤（アセトン）と窒素ガスとが混合されて生成される液滴の噴流を４０秒間にわたって供給した後、ＳＰＭノズル１２からＳＰＭを供給し、液滴の噴流の供給開始からレジストが剥離されるまでの時間（resist strip time）を計測した。なお、二流体ノズル１３には、有機溶剤を流量１００ｍｌ／ｍｉｎで供給するとともに、窒素ガスを流量８０ｌ／ｍｉｎで供給した。液滴の噴流の供給開始からレジストが剥離されるまでの時間は、１３０秒間であり、試験Ａ２で計測された時間より５０秒間短縮された。
＜試験Ａ３＞
試料３のウエハＷの表面に対して、ＳＰＭノズル１２からＳＰＭを流量０．９ｌ／ｍｉｎで供給し、ＳＰＭの供給開始からレジストが剥離されるまでの時間（resist strip time）を計測した。その時間は、３００秒間であった。
＜試験Ｂ３＞
試料３のウエハＷの表面に対して、二流体ノズル１３から有機溶剤（アセトン）と窒素ガスとが混合されて生成される液滴の噴流を４０秒間にわたって供給した後、ＳＰＭノズル１２からＳＰＭを供給し、液滴の噴流の供給開始からレジストが剥離されるまでの時間（resist strip time）を計測した。なお、二流体ノズル１３には、有機溶剤を流量１００ｍｌ／ｍｉｎで供給するとともに、窒素ガスを流量８０ｌ／ｍｉｎで供給した。液滴の噴流の供給開始からレジストが剥離されるまでの時間は、２００秒間であり、試験Ａ３で計測された時間より１００秒間短縮された。
＜試験Ａ４＞
試料４のウエハＷの表面に対して、ＳＰＭノズル１２からＳＰＭを流量０．９ｌ／ｍｉｎで供給し、ＳＰＭの供給開始からレジストが剥離されるまでの時間（resist strip time）を計測した。その時間は、３３０秒間であった。
＜試験Ｂ４＞
試料４のウエハＷの表面に対して、二流体ノズル１３から有機溶剤（アセトン）と窒素ガスとが混合されて生成される液滴の噴流を４０秒間にわたって供給した後、ＳＰＭノズル１２からＳＰＭを供給し、液滴の噴流の供給開始からレジストが剥離されるまでの時間（resist strip time）を計測した。なお、二流体ノズル１３には、有機溶剤を流量１００ｍｌ／ｍｉｎで供給するとともに、窒素ガスを流量８０ｌ／ｍｉｎで供給した。液滴の噴流の供給開始からレジストが剥離されるまでの時間は、２２０秒間であり、試験Ａ４で計測された時間より１１０秒間短縮された。
【００３７】
図５には、各試験Ａ１〜Ａ４で計測された時間が、折れ線グラフ（Chemical only）で示されている。また、各試験Ｂ１〜Ｂ４で計測された時間が、折れ線グラフ（Spray Cleaning＋Chemical）で示されている。そして、試験Ａ１で計測された時間と試験Ｂ１で計測された時間との差、試験Ａ２で計測された時間と試験Ｂ２で計測された時間との差、試験Ａ３で計測された時間と試験Ｂ３で計測された時間との差、および試験Ａ４で計測された時間と試験Ｂ４で計測された時間との差が、棒グラフで示されている。
【００３８】
図５に示す結果から、Ａｓのドーズ量が多いほど、レジストを剥離するのに要する時間が長くかかることが理解される。また、ＳＰＭの供給前に有機溶剤の液滴の噴流をウエハＷの表面に供給することにより、ＳＰＭのみをウエハＷの表面に供給し続ける場合（Chemical only）と比較して、レジストを剥離するのに要する時間が短縮されることが理解される。
【００３９】
以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、上述した形態以外の形態で実施することもできる。たとえば、上述の実施形態では、ウエハＷの表面に対して二流体ノズル１３から液滴の噴流が供給される間、そのウエハＷの表面に純水ノズル３０から純水が供給されるとしたが、純水ノズル３０からの純水の供給は、二流体ノズル１３からの液滴の噴流の供給を開始する前から行われていてもよい。また、二流体ノズル１３から液滴の噴流が供給される間にウエハＷの表面に供給される液体は、純水に限らず、ＳＰＭや硫酸などの薬液であってもよいが、液滴の噴流を生成するために用いられる液体と同種の液体であることが好ましい。
【００４０】
さらにまた、基板の一例としてウエハＷを取り上げたが、処理の対象となる基板は、ウエハＷに限らず、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、ＦＥＤ用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板またはフォトマスク用基板であってもよい。
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。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す図である。
【図２】図１に示す二流体ノズルの図解的な断面図である。
【図３】図１に示す基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す基板処理装置における処理について説明するための図である。
【図５】レジスト剥離試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１１ スピンチャック
１２ ＳＰＭノズル
１３ 二流体ノズル
４５ 制御装置
Ｗ ウエハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機溶剤と気体とを混合して得られる混合流体を基板の表面に供給する混合流体供給工程と、
この混合流体供給工程後に、基板の表面に、その基板の表面からレジストを剥離するためのレジスト剥離液を供給するレジスト剥離液供給工程とを含むことを特徴とする、基板処理方法。
【請求項２】
基板を回転させる基板回転工程と、
前記基板回転工程と並行して、基板の表面に液体を供給する液体供給工程とをさらに含み、
前記液体供給工程は、前記混合流体供給工程と並行して行われることを特徴とする、請求項１記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記レジスト剥離液は、硫酸と過酸化水素水との混合液を含むことを特徴とする、請求項１または２記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記混合流体供給工程は、気体と有機溶剤の液体とを混合して得られる液滴の噴流を供給する工程であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記混合流体供給工程は、気体と有機溶剤のベーパとを混合して得られる混合流体を供給する工程であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項６】
基板を保持する基板保持手段と、
有機溶剤と気体とを混合して混合流体を生成し、その混合流体を前記基板保持手段に保持されている基板の表面に供給するための混合流体供給手段と、
前記基板保持手段に保持されている基板の表面に、その基板の表面からレジストを剥離するためのレジスト剥離液を供給するためのレジスト剥離液供給手段と、
前記混合流体供給手段および前記レジスト剥離液供給手段を制御して、前記混合流体供給手段による混合流体の供給後に、前記レジスト剥離液供給手段によるレジスト剥離液の供給を行わせるための制御手段とを含むことを特徴とする、基板処理装置。
【請求項１】
有機溶剤と気体とを混合して得られる混合流体を基板の表面に供給する混合流体供給工程と、
この混合流体供給工程後に、基板の表面に、その基板の表面からレジストを剥離するためのレジスト剥離液を供給するレジスト剥離液供給工程とを含むことを特徴とする、基板処理方法。
【請求項２】
基板を回転させる基板回転工程と、
前記基板回転工程と並行して、基板の表面に液体を供給する液体供給工程とをさらに含み、
前記液体供給工程は、前記混合流体供給工程と並行して行われることを特徴とする、請求項１記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記レジスト剥離液は、硫酸と過酸化水素水との混合液を含むことを特徴とする、請求項１または２記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記混合流体供給工程は、気体と有機溶剤の液体とを混合して得られる液滴の噴流を供給する工程であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記混合流体供給工程は、気体と有機溶剤のベーパとを混合して得られる混合流体を供給する工程であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項６】
基板を保持する基板保持手段と、
有機溶剤と気体とを混合して混合流体を生成し、その混合流体を前記基板保持手段に保持されている基板の表面に供給するための混合流体供給手段と、
前記基板保持手段に保持されている基板の表面に、その基板の表面からレジストを剥離するためのレジスト剥離液を供給するためのレジスト剥離液供給手段と、
前記混合流体供給手段および前記レジスト剥離液供給手段を制御して、前記混合流体供給手段による混合流体の供給後に、前記レジスト剥離液供給手段によるレジスト剥離液の供給を行わせるための制御手段とを含むことを特徴とする、基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−１８０４９７（Ｐ２００７−１８０４９７Ａ）
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７５０９２（Ｐ２００６−２７５０９２）
【出願日】平成１８年１０月６日（２００６．１０．６）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月６日（２００６．１０．６）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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