JP2004146594A

JP2004146594A - 基板処理装置および基板処理方法

Info

Publication number: JP2004146594A
Application number: JP2002309783A
Authority: JP
Inventors: Akio Hashizume; 橋詰　彰夫; Hiroaki Sugimoto; 杉本　洋昭; Hirotaka Tsujikawa; 辻川　裕貴
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】有機物を効率よく除去することができる基板処理技術を提供することを目的とする。
【解決手段】回転される基板Ｗに除去液を供給する除去液供給工程（ステップＳ１）と、除去液の供給を停止して当該基板Ｗを回転させることによって除去液の液切りを行う液切り工程（ステップＳ２）とを所定回数繰り返している。液切り工程において古い除去液が一旦振り切られてから新たな除去液が再度基板Ｗの表面に供給されるため、基板Ｗの表面が絶えず新たな除去液と接することとなり、基板Ｗに付着したポリマー等の反応生成物を効率よく除去することができる。
【選択図】　　　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、単に「基板」と称する）に付着した有機物、例えばレジスト膜をマスクとして基板の表面に存在する薄膜をドライエッチングすることによって生成されたポリマーを除去液によって除去する基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程においては半導体ウエハなどの基板上に形成されたアルミニウムや銅などの金属の薄膜（金属膜）が、パターン化されたレジスト膜をマスクとしてエッチングされて半導体素子の配線とされる工程がある。
【０００３】
このエッチング工程は例えばＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ／反応性イオンエッチング）等の、ドライエッチングにより実行される。
【０００４】
このようなドライエッチングで使用される反応性イオンのパワーは極めて強いことから、金属膜のエッチングが完了する時点においてはレジスト膜も一定の割合で変化し、その一部がポリマー等の反応生成物に変質して金属膜の側壁に堆積する。この反応生成物は後続するレジスト除去工程では除去されないことから、レジスト除去工程を実行する前または後に、この反応生成物を除去する必要がある。
【０００５】
このため、従来、ドライエッチング工程の後またはレジスト除去工程の後には、反応生成物を除去する作用を有する除去液を基板に対して供給することにより、金属膜の側壁に堆積した反応生成物を除去した後、この基板を純水で洗浄し、さらにこの純水を振り切り乾燥する反応生成物の除去処理を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１２４５０２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来においては、一般に除去液によって反応生成物を除去する効率が低く、反応生成物の除去処理時間が長くなるとともに、使用する除去液量も多くなるという問題が生じていた。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、有機物を効率よく除去することができる基板処理技術を提供することを目的とする。また、本発明は基板表面に形成された薄膜を効率よくエッチングすることができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に付着した有機物を、該有機物の除去液によって除去する基板処理装置において、有機物が付着した基板を保持して回転する保持回転手段と、前記保持回転手段に保持された基板に前記除去液を供給する除去液供給手段と、前記保持回転手段および前記除去液供給手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段に、回転される基板に前記除去液を供給することと、前記除去液の供給を停止して当該基板を回転させることによって前記除去液の液切りを行うこととを繰り返すように、前記保持回転手段および前記除去液供給手段を制御させている。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明にかかる基板処理装置において、前記制御手段に、前記除去液を供給するときの基板の回転数よりも前記液切りを行うときの基板の回転数が多くなるように前記保持回転手段を制御させている。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明にかかる基板処理装置において、前記除去液を供給するときの基板の回転数を０ｒｐｍ以上１０００ｒｐｍ以下とし、前記液切りを行うときの基板の回転数を１０００ｒｐｍ以上５０００ｒｐｍ以下としている。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明にかかる基板処理装置において、前記制御手段に、除去液の種類に応じて基板に当該除去液を供給するときの供給流量を変化させるように前記除去液供給手段を制御させている。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明にかかる基板処理装置において、前記制御手段に、除去液の種類に応じて基板に当該除去液を供給するときの基板の回転数を変化させるように前記保持回転手段を制御させている。
【００１４】
また、請求項６の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明にかかる基板処理装置において、前記除去液供給手段に、除去液を吐出する吐出ノズル本体部と、前記吐出ノズル本体部を前記保持回転手段に保持された基板と略平行に移動させる移動手段と、を含ませ、前記制御手段に、除去液の種類に応じて基板に当該除去液を供給するときの前記吐出ノズル本体部の吐出位置が変化するように前記移動手段を制御させている。
【００１５】
また、請求項７の発明は、請求項１から請求項６のいずれかの発明にかかる基板処理装置において、基板に付着した前記有機物を、基板上に形成されたレジスト膜が変質して生じた反応生成物としている。
【００１６】
また、請求項８の発明は、請求項７の発明にかかる基板処理装置において、前記反応生成物を、前記レジスト膜をマスクとして基板の表面に存在する薄膜をドライエッチングすることによって生成されたポリマーとしている。
【００１７】
また、請求項９の発明は、基板に付着した有機物を、該有機物の除去液によって除去する基板処理方法において、有機物が付着した基板を回転させつつ、当該基板に除去液を供給する除去液供給工程と、前記除去液の供給を停止して当該基板を回転させることによって前記除去液の液切りを行う液切り工程と、前記除去液供給工程と前記液切り工程とを繰り返す繰り返し工程と、を備える。
【００１８】
また、請求項１０の発明は、請求項９の発明にかかる基板処理方法において、前記除去液供給工程での基板の回転数よりも前記液切り工程での基板の回転数を多くしている。
【００１９】
また、請求項１１の発明は、請求項１０の発明にかかる基板処理方法において、前記除去液供給工程での基板の回転数を０ｒｐｍ以上１０００ｒｐｍ以下とし、前記液切り工程での基板の回転数を１０００ｒｐｍ以上５０００ｒｐｍ以下としている。
【００２０】
また、請求項１２の発明は、請求項９から請求項１１のいずれかの発明にかかる基板処理方法において、基板に付着した前記有機物を、基板上に形成されたレジスト膜が変質して生じた反応生成物としている。
【００２１】
また、請求項１３の発明は、請求項１２の発明にかかる基板処理方法において、前記反応生成物を、前記レジスト膜をマスクとして基板の表面に存在する薄膜をドライエッチングすることによって生成されたポリマーとしている。
【００２２】
また、請求項１４の発明は、基板表面に形成された薄膜を、該薄膜のエッチング液によってエッチング処理を行う基板処理装置において、薄膜が形成された基板を保持して回転する保持回転手段と、前記保持回転手段に保持された基板に前記エッチング液を供給するエッチング液供給手段と、前記保持回転手段および前記エッチング液供給手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段に、回転される基板に前記エッチング液を供給することと、前記エッチング液の供給を停止して当該基板を回転させることによって前記エッチング液の液切りを行うこととを繰り返すように、前記保持回転手段および前記エッチング液供給手段を制御させている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下の実施形態において、基板とは半導体基板であり、より詳しくはシリコン基板である。また、当該基板は薄膜を有する。該薄膜は金属膜または絶縁膜である。金属膜を構成する金属としては銅やアルミニウム、チタン、タングステンおよび、これらの混合物がある。絶縁膜としては前記金属の酸化膜や窒化膜およびシリコン酸化膜やシリコン窒化膜、有機絶縁膜、低誘電体層間絶縁膜がある。なお、ここでいう薄膜とは、薄膜が形成された基板に対して垂直方向の断面において高さ寸法が底部の長さより短いものはもちろん、高さ寸法が底部の長さより長いものも含む。従って、基板上で部分的に形成されている膜や配線など、基板に向って見たとき線状や島状に存在するものも薄膜に含まれる。
【００２４】
この薄膜を、パターン化されたレジスト膜をマスクとしてドライエッチングする工程を経た基板にはドライエッチングによってレジストや薄膜に由来する反応生成物であるポリマーが生成されている。
【００２５】
以下の実施形態における基板処理とは、基板から有機物を除去する有機物除去処理、またはレジスト膜が変質して生じた反応生成物を基板から除去する反応生成物除去処理である。より具体的には、前記ポリマーが生成された基板からポリマーを除去するポリマー除去処理である。
【００２６】
また、以下、基板から脱落したポリマーを汚染物質と表記する場合もある。
【００２７】
また、以下の実施形態における除去液とはポリマー除去液である。ポリマー除去液はポリマーのみを選択的に除去する液であり、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等、有機アミンを含む有機アミン系除去液、フッ化アンモンを含むフッ化アンモン系除去液、無機系の除去液がある。
【００２８】
有機アミン系の除去液としてはモノエタノールアミンと水とアロマティックトリオールとの混合溶液、２−（２−アミノエトキシ）エタノールとヒドロキシアミンとカテコールとの混合溶液、アルカノールアミンと水とジアルキルスルホキシドとヒドロキシアミンとアミン系防食剤の混合溶液、アルカノールアミンとグライコールエーテルと水との混合溶液、ジメチルスルホキシドとヒドロキシアミンとトリエチレンテトラミンとピロカテコールと水の混合溶液、水とヒドロキシアミンとピロガロールとの混合溶液、２−アミノエタノールとエーテル類と糖アルコール類との混合溶液、２−（２−アミノエトキシ）エタノールとＮとＮ−ジメチルアセトアセトアミドと水とトリエタノールアミンとの混合溶液がある。
【００２９】
フッ化アンモン系の除去液としては、有機アルカリと糖アルコールと水との混合溶液、フッ素化合物と有機カルボン酸と酸・アミド系溶剤との混合溶液、アルキルアミドと水とフッ化アンモンとの混合溶液、ジメチルスルホキシドと２−アミノエタノールと有機アルカリ水溶液と芳香族炭化水素との混合溶液、ジメチルスルホキシドとフッ化アンモンと水との混合溶液、フッ化アンモンとトリエタノールアミンとペンタメチルジエチレントリアミンとイミノジ酢酸と水の混合溶液、グリコールと硫酸アルキルと有機塩と有機酸と無機塩の混合溶液、アミドと有機塩と有機酸と無機塩との混合溶液、アミドと有機塩と有機酸と無機塩との混合溶液がある。
【００３０】
無機系の除去液としては水と燐酸誘導体との混合溶液がある。
【００３１】
＜１．基板処理装置の構成＞
以下、図面を参照しつつ本発明にかかる基板処理装置の実施形態について説明する。図１、図２は基板処理装置１の構成を示す図である。なお、図１は図２のＩ−Ｉ断面図であるが、便宜上一部ハッチングを省略している。基板処理装置１は図１に示すように断面が略コの字状で、上面視では図２のように中央部分に開口を有する略リング状のカップ３と、図１のようにカップ３の開口を通じて鉛直方向に立設され、基板Ｗを保持して回転する保持回転手段５と、保持回転手段５に保持されている基板Ｗに対して除去液を供給する除去液ノズル７と、同じく保持回転手段５に保持されている基板Ｗに対して純水を供給する純水ノズル９とを有する。また、基板処理装置１は保持回転手段５に保持されている基板Ｗの裏面に対して純水を供給する裏面洗浄ノズル１１も有する。
【００３２】
カップ３は底部に複数の排出口４を有する。そして、基板Ｗに供給された液体の剰余分はカップ３の内壁を伝って排出口４に至り、該排出口４から装置外に排出される。
【００３３】
保持回転手段５は不図示の機枠に固定され、鉛直方向に配された駆動軸を有するスピンモータ１３とスピンモータ１３の駆動軸に固定されたスピン軸１４と、スピン軸１４の頂部に設けられた基板保持部材としてのバキュームチャック１５とを有する。バキュームチャック１５は上面に基板を吸着する吸着面を有し、吸着面は上面視で基板Ｗの面積よりも小さい。本実施形態ではバキュームチャックは略円柱状部材であり、上部の吸着面は円形である。このバキュームチャック１５は上面の吸着面に不図示の吸着孔を有し、該吸着孔からエアを吸引する。そして、バキュームチャック１５上に載置された基板Ｗは前記吸着孔からのエアの吸引により保持される。このようにバキュームチャック１５は基板Ｗの裏面のみと接触して基板Ｗを保持している。このような保持回転手段５ではバキュームチャック１５上に載置された基板Ｗをバキュームチャック１５による吸着で保持し、スピンモータ１３を駆動することで前記バキュームチャック１５上に保持した基板Ｗを鉛直方向に沿った軸７１を回転中心として回転させる。
【００３４】
除去液ノズル７は、不図示の機枠に固定され、鉛直方向に配された駆動軸を有する第１回動モータ１７と第１回動モータ１７の駆動軸に固定された第１回動軸１９と、第１回動軸１９の頂部に接続された第１アーム２１とを有する。第１アーム２１の先端には除去液ノズル本体２３が設けられている。除去液ノズル本体２３には軸線方向が基板Ｗの上面に向かう第１通孔２９が開けられ、第１通孔２９には第１チューブ２７が接続されている。また、第１通孔２９内には第１通孔２９内を通過する除去液と接触する位置に第１振動子２５が設けられている。
【００３５】
第１回動モータ１７が第１アーム２１を軸７３を中心に矢印７９のように回動させると、除去液ノズル本体２３が保持回転手段５に保持されている基板Ｗと平行に移動する。また、第１通孔２９は第１アーム２１が軸７３を中心に矢印７９のように回動したとき、図２のように第１通孔２９から噴射される除去液８１の基板Ｗに対する到達点が基板Ｗの回転中心Ｃを通って矢印８５のように円弧状に基板Ｗを移動するように設けられている。
【００３６】
なお、除去液ノズル７は基板Ｗの表面を含む面に対して交わる方向に除去液を噴射する。すなわち、除去液ノズル７から噴射される除去液の方向と基板表面とがなす角は０度より大きく９０度以下である。換言すると基板Ｗに対して除去液ノズル７は直交方向または斜め上方から除去液を噴射する。なお、好ましくは前記噴射される除去液の方向と基板表面とがなす角は３０度以上６０度以下で、より好ましくは４５度である。
【００３７】
第１チューブ２７は第１通孔２９に対して除去液を供給する。第１振動子２５は後述の発振器６７からの電気信号により振動し、第１通孔２９を通る除去液に対して超音波を付与する。このような除去液ノズル７では第１回動モータ１７が第１回動軸１９を回動させることにより、第１アーム２１が軸７３を中心に回動する。これにより、図２のように除去液ノズル７から噴射される除去液８１の基板Ｗに対する到達点は基板Ｗの回転中心Ｃを通って矢印８５のように円弧状に基板Ｗを移動する。そして基板Ｗに対しては超音波が付与された除去液を供給することができる。
【００３８】
純水ノズル９は、不図示の機枠に固定され、鉛直方向に配された駆動軸を有する第２回動モータ３１と第２回動モータ３１の駆動軸に固定された第２回動軸３３と、第２回動軸３３の頂部に接続された第２アーム３５とを有する。第２アーム３５の先端には純水ノズル本体３７が設けられている。純水ノズル本体３７には軸線方向が基板Ｗの上面に向かう第２通孔４３が開けられ、第２通孔４３には第２チューブ４１が接続されている。また、第２通孔４３内には第２通孔４３内を通過する純水と接触する位置に第２振動子３９が設けられている。
【００３９】
第２回動モータ３１が第２アーム３５を軸７５を中心に矢印７７のように回動させると、純水ノズル本体３７が保持回転手段５に保持されている基板Ｗと平行に移動する。また、第２通孔４３は第２アーム３５が軸７５を中心に矢印７７のように回動したとき、図２のように第２通孔４３から噴射される純水８３の基板Ｗに対する到達点が基板Ｗの回転中心Ｃを通って矢印８７のように円弧状に基板Ｗを移動するように設けられている。
【００４０】
なお、純水ノズル９は基板Ｗの表面を含む面に対して交わる方向に純水を噴射する。すなわち、純水ノズル９から噴射される純水の方向と基板表面とがなす角は０度より大きく９０度以下である。換言すると基板Ｗに対して純水ノズル７は直交方向または斜め上方から純水を噴射する。なお、好ましくは前記噴射される純水の方向と基板表面とがなす角は３０度以上６０度以下で、より好ましくは４５度である。
【００４１】
第２チューブ４１は第２通孔４３に対して純水を供給する。第２振動子３９は後述の発振器６７からの電気信号により振動し、第２通孔４３を通る純水に対して超音波を付与する。このような純水ノズル９では第２回動モータ３１が第２回動軸３３を回動させることにより、第２アーム３５が軸７５を中心に回動する。これにより、図２のように純水ノズル９から噴射される純水８３の基板Ｗに対する到達点は基板Ｗの回転中心Ｃを通って矢印８７のように円弧状に基板Ｗを移動する。そして基板Ｗに対しては超音波が付与された純水を供給することができる。
【００４２】
裏面洗浄ノズル１１はカップ３を貫通して基板Ｗの裏面に向って略鉛直方向に伸びる管状の部材で、後述の裏面洗浄弁６５を通じて純水が供給される。これによって、基板Ｗの裏面に対して純水を噴射することができる。
【００４３】
次に図３に従って除去液ノズル７への除去液供給系について、また、純水ノズル９、裏面洗浄ノズル１１への純水供給系９１について説明する。除去液供給系８９は装置外の除去液源４５から除去液を汲み出す除去液ポンプ４７と、除去液ポンプ４７によって汲み出された除去液を所定温度に加熱または冷却することで除去液の温度を調節する温調器５１と、温調器５１で温度調節された除去液から汚染物質をフィルタリングするフィルタ４９と、フィルタリングされた除去液の除去液ノズル７への流路を開閉する除去液ノズル弁５３とを有する。このような構成によって除去液供給系８９は温調器５１によって所定温度に温度調節され、フィルタ４９で清浄化された除去液を除去液ノズル７に供給できる。
【００４４】
純水供給系９１は装置外の純水源５５から純水を汲み出す純水ポンプ５７と、純水ポンプ５７によって汲み出された純水を所定温度に加熱または冷却することで純水の温度を調節する温調器６１と、温調器６１によって温度調節された純水から汚染物質をフィルタリングするフィルタ５９と、フィルタリングされた純水の純水ノズル９への流路を開閉する純水ノズル弁６３と、同じくフィルタ５９によってフィルタリングされた純水の裏面洗浄ノズル１１への流路を開閉する裏面洗浄弁６５とを有する。このような構成によって純水供給系９１は温調器６１によって所定温度に温度調節され、フィルタ５９で清浄化された純水を純水ノズル９および裏面洗浄ノズル１１に供給できる。
【００４５】
次に同じく図３に従って超音波付与手段９３について説明する。超音波付与手段９３は除去液ノズル７内に設けられた第１振動子２５と第１振動子２５に対して電気信号を送信して第１振動子２５を振動させる発振器６７とを有する。このような構成によって、超音波付与手段９３は除去液ノズル７から基板Ｗに供給されるべき除去液に超音波を付与する。また、超音波付与手段９３は純水ノズル９内に設けられた第２振動子３９を有し、第２振動子３９は発振器６７から送信される電気信号によって振動する。このような構成によって超音波付与手段９３は純水ノズル９から基板Ｗに供給されるべき純水に超音波を付与する。
【００４６】
このように超音波を付与した除去液または超音波を付与した純水を基板Ｗに供給できるので、反応生成物の除去をより迅速に行うことができ、スループットが向上する。なお、除去液、純水のいずれかに超音波を付与するだけでスループットが向上するが、除去液、純水の両方に超音波を付与すればより迅速に反応生成物の除去を行え、スループットが向上する。
【００４７】
次に図４に従って、基板処理装置１のハード構成について説明する。制御手段６９にはスピンモータ１３、第１回動モータ１７、第２回動モータ３１、発振器６７、除去液ポンプ４７、純水ポンプ５７、除去液ノズル弁５３、純水ノズル弁６３、裏面洗浄弁６５、温調器５１、温調器６１が接続されており、制御手段６９は後述の基板処理方法のとおりにこれら接続されているものを制御する。
【００４８】
＜２．基板処理方法＞
次に、上記構成を有する基板処理装置１による基板処理方法について説明する。図５は、基板処理装置１における基板処理手順を示すフローチャートである。基板処理手順の概略は、レジスト膜をマスクとして基板の表面に存在する薄膜をドライエッチングするときに生成された反応生成物であるポリマーが付着した基板にその反応生成物を除去する作用を有する除去液を供給することにより、金属膜の側壁に堆積した反応生成物を除去した後、この基板を純水で洗浄し、さらにこの純水を振り切り乾燥するというものである。ここで、本実施形態では、回転する基板に除去液を供給することと、除去液の供給を停止して当該基板を回転させることによって除去液の液切りを行うこととを繰り返すようにしている。
【００４９】
まず、装置外の搬送ロボットによってドライエッチング工程後の反応生成物が付着した基板Ｗが搬入され、保持回転手段５のバキュームチャック１５上に載置される。バキュームチャック１５はその基板Ｗを吸着保持する。次に、制御手段６９がスピンモータ１３を駆動して基板Ｗを第１の回転数にて回転させる。そして、制御手段６９が第１回動モータ１７を駆動して除去液ノズル本体２３から吐出される除去液８１の基板Ｗに対する到達点が基板Ｗの回転中心Ｃとなるように除去液ノズル本体２３を回動移動させる。
【００５０】
除去液ノズル本体２３が上記位置に到達すると、制御手段６９は除去液ポンプ４７を駆動させることで除去液を除去液ノズル７に向って送出させるとともに、除去液ノズル弁５３を開状態にし、除去液ノズル７から基板Ｗに対して除去液を供給させる。これにより、除去液ノズル７から回転する基板Ｗの回転中心Ｃに除去液が供給される。供給された除去液は回転する基板Ｗの遠心力によって基板Ｗの周辺部に拡がりやがてその全面を覆う。その結果、基板Ｗに付着した反応生成物の除去処理が進行することとなる（ステップＳ１）。なお、本実施形態では吐出される除去液８１の基板Ｗに対する到達点が基板Ｗの回転中心Ｃとなる位置に除去液ノズル本体２３を停止している。また、発振器６７から除去液ノズル７内の第１振動子２５に電気信号を発信させて第１振動子２５を振動させ、これにより除去液ノズル７から供給される除去液には超音波を付与するようにしても良い。
【００５１】
所定時間除去液ノズル７から基板Ｗに除去液を供給した後、制御手段６９は除去液ポンプ４７を停止して除去液ノズル７からの除去液供給を中断する一方、スピンモータ１３の回転を続行する。このときに、制御手段６９は除去液を供給するときの基板Ｗの回転数（第１の回転数）よりも多い第２の回転数にて基板Ｗを回転させる。これにより、上記ステップＳ１において供給された除去液が回転する基板Ｗの遠心力によって基板Ｗから振り切られる液切り工程が実行される（ステップＳ２）。
【００５２】
所定時間の液切り工程が終了した後、ステップＳ３に進み、除去液供給工程（ステップＳ１）および液切り工程（ステップＳ２）の繰り返し回数が所定回数に到達したか否かが制御手段６９によって判断される。この繰り返し回数が所定回数に到達しているときには、次のステップＳ４に進む。一方、この繰り返し回数が所定回数に到達していないときには再びステップＳ１に戻り、上記の除去液供給工程および液切り工程を繰り返す。すなわち、除去液供給工程および液切り工程が所定回数繰り返されてからステップＳ４のリンス工程が実行されることとなる。
【００５３】
ステップＳ４のリンス工程においては、制御手段６９が引き続きスピンモータ１３を回転させ、基板Ｗを回転させた状態を維持する。次に、制御手段６９が、第２回動モータ３１を回動させて純水ノズル９を回動させる。また、制御手段６９は純水ポンプ５７を駆動させることで純水を純水ノズル９に向って送出させるとともに、純水ノズル弁６３を開状態にし、純水ノズル９から純水を供給させる。これらにより、純水ノズル９から供給される純水は基板Ｗへの到達点が図２の矢印８７が示すように基板Ｗ表面を含む水平面において、基板Ｗの回転中心Ｃを通り、少なくとも異なる２点で基板Ｗの端縁と交わる円弧上を移動するように基板Ｗ上に供給される。これにより、除去液によって反応生成物が除去された基板Ｗの表面が純水によって洗浄されるリンス工程が実行される。なお、このリンス工程時に制御手段６９が裏面洗浄弁６５を開状態にして裏面洗浄ノズル１１から基板Ｗの裏面に対して純水を供給させ、基板Ｗの裏面も洗浄するようにしても良い。
【００５４】
所定時間が経過した後、制御手段６９は純水ノズル９がカップ３の上方から退避した状態にて第２回動モータ３１の駆動を停止させる。また、制御手段６９は純水ノズル弁６３および裏面洗浄弁６５を閉状態にし、純水ポンプ５７の駆動も停止して純水ノズル９および裏面洗浄ノズル１１からの純水の供給を停止させる。
【００５５】
リンス工程が終了した後、制御手段６９は基板Ｗへの純水の供給を停止する一方で、引き続きスピンモータ１３を回転させ、基板Ｗを回転させた状態を維持する。これにより、ステップＳ５の振り切り乾燥工程が実行される。このようにして基板Ｗに除去液および純水が供給されることによって反応生成物が除去される。
【００５６】
以上述べたように、本実施形態では除去液供給工程（ステップＳ１）および液切り工程（ステップＳ２）を所定回数繰り返しているのであるが、この繰り返し処理について具体例を示しつつさらに説明を続ける。
【００５７】
以下では、酸窒化膜が形成された基板Ｗにフッ化アンモン系の除去液を供給した例について説明する。次の表１に除去液の供給方法とそのときの結果（減少膜厚、ポリマー除去特性）を示す。
【００５８】
【表１】

【００５９】
表１に示すように、除去液供給工程および液切り工程の繰り返しを行わずに従来の如く連続して除去液を供給する”連続”処理と、本実施形態のように除去液供給工程および液切り工程の繰り返しを行う”断続＋液切り”処理との双方を評価している。なお、これら双方の処理時間が異ならないように、”連続”処理のときは３００秒連続して除去液を供給し続け、”断続＋液切り”処理のときは１０秒の除去液供給と１０秒の液切りとを１５回繰り返している。除去液を供給するときの基板Ｗの回転数は１５０ｒｐｍとし、液切りを行うときの基板の回転数は１０００ｒｐｍとしている。
【００６０】
ここでの処理結果は主に酸窒化膜の減少膜厚によって評価される。そして、主たる評価項目は、３００秒間での減少膜厚および減少膜厚のバラツキである。減少膜厚はエッチングレートを示し、減少膜厚バラツキはエッチングの面内均一性を示す指標である。
【００６１】
表１に示すように、本実施形態の”断続＋液切り”処理のエッチングレート（減少膜厚）は従来の”連続”処理の約３倍となる。また、エッチング均一性（減少膜厚バラツキ）の数値については、”断続＋液切り”処理の場合と”連続”処理の場合とでほぼ同一である。但し、”断続＋液切り”処理のエッチングレート自体が”連続”処理の約３倍であるため、エッチング均一性の数値が同じであったとしても実質的なエッチング均一性は”断続＋液切り”処理の方が”連続”処理よりも約３倍に向上しているものとみなすことができる。
【００６２】
これらのことから明らかなように、本実施形態のように除去液供給工程および液切り工程を所定回数繰り返す”断続＋液切り”処理によればエッチングレートおよびエッチング均一性の双方が”連続”処理に比較して著しく向上する。また、”断続＋液切り”処理の場合、除去液を供給している時間は処理時間３００秒のうち半分であるため、除去液消費量は”連続”処理の場合の概ね半分となる。
【００６３】
以上のように、除去液供給工程および液切り工程を所定回数繰り返すことによりエッチング性能に格段の向上が認められ、このことから繰り返し処理によりポリマー除去性能も向上することが推定される。そこで、除去液供給工程および液切り工程を所定回数繰り返すことによるポリマー除去特性を評価した結果を表１のポリマー除去特性欄に示す。なお、ポリマー除去特性の評価手法は電子顕微鏡観察によっている。
【００６４】
表１に示すように、除去液を連続して供給する”連続”処理を行っても基板に付着したポリマーは十分に除去されないのに対して、除去液供給工程および液切り工程の繰り返しを行う”断続＋液切り”処理を行えばポリマーが良好に除去される。
【００６５】
このように除去液供給工程および液切り工程を所定回数繰り返すことによりポリマー除去性能も向上することが認められた。除去液供給工程および液切り工程を所定回数繰り返すことによりエッチング性能やポリマー除去性能が向上する理由は以下のようなものと考えられる。
【００６６】
回転する基板Ｗに除去液ノズル本体２３から吐出された除去液８１は、図６に示すように基板Ｗの表面にて拡がり薄い除去液の液膜９９を形成する。除去液を連続して供給する”連続”処理の場合、図６の状態にてさらに新たな除去液が除去液ノズル本体２３から絶えず供給され続けることとなる。従って、基板Ｗの表面においては液膜９９を形成している古い除去液と新たに供給された除去液とが混合された状態となる。
【００６７】
一方、図７に示すように、除去液ノズル本体２３からの除去液吐出を停止するとともに、基板Ｗの回転数を多くして液切り工程を実行すると、除去液供給工程にて液膜９９を形成していた古い除去液が振り切られ基板Ｗの表面が気中に露出されることとなる。液切り工程が実行された図７の状態から再び除去液供給工程に移行して新たな除去液が除去液ノズル本体２３から供給されると基板Ｗの表面には新たな除去液がそのまま触れることとなる。つまり、除去液供給工程と液切り工程とを繰り返すことにより、基板Ｗの表面は断続的に新たな除去液と繰り返し接することとなり、その結果エッチング性能やポリマー除去性能が向上するものと考えられる。
【００６８】
このような効果を効率よく得るためには、液切り工程において基板Ｗの表面から古い除去液を十分に振り切ることが必要となる。このためには、上記実施形態のように、除去液を基板Ｗの表面に拡げるときの回転数、つまり除去液を供給するときの基板Ｗの回転数よりも液切りを行うときの基板Ｗの回転数を多くする必要がある。
【００６９】
除去液を供給するときの基板Ｗの回転数としては０ｒｐｍ以上１０００ｒｐｍ以下が望ましい。基板Ｗの回転数が０ｒｐｍ、つまり基板Ｗの回転が停止しているときは基板Ｗの表面に除去液を盛ることにより反応を進行させるいわゆるパドル処理である。また、基板Ｗの回転数が１０００ｒｐｍを超えると通常の除去液では除去液供給工程の段階にて振り切られてしまう。
【００７０】
また、液切りを行うときの基板Ｗの回転数としては１０００ｒｐｍ以上５０００ｒｐｍ以下が望ましい。基板Ｗの回転数が１０００ｒｐｍ未満では除去液を十分に振り切ることができず、また５０００ｒｐｍを超えると基板処理装置１や基板Ｗのデバイスパターン等に損傷を与えるおそれがあるからである。
【００７１】
なお、上記実施形態におけるリンス工程時（ステップＳ４）の基板Ｗの回転数は例えば１０００ｒｐｍ程度とすれば良く、また振り切り乾燥工程時（ステップＳ５）の基板Ｗの回転数は例えば４０００ｒｐｍ程度とすれば良い。
【００７２】
以上のように本実施形態によれば、回転される基板Ｗに除去液を供給する除去液供給工程と、除去液の供給を停止して当該基板Ｗを回転させることによって除去液の液切りを行う液切り工程とを繰り返すため、基板Ｗの表面が絶えず新たな除去液と接することとなり、基板Ｗに付着したポリマー等の反応生成物を効率よく除去することができる。その結果、除去処理時間を短縮して高いスループットを得ることができるとともに、使用する除去液量も全体として少なくすることができる。
【００７３】
＜３．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記の例に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、除去液供給工程にて第１通孔２９から吐出される除去液８１の基板Ｗに対する到達点が基板Ｗの回転中心Ｃとなる位置に除去液ノズル本体２３を停止して除去液供給を行っていたが、供給される除去液の基板Ｗへの到達点が図２の矢印８５のように基板Ｗ表面を含む水平面において、基板Ｗの回転中心Ｃを通る円弧上を移動するように除去液ノズル７を回動させつつ除去液供給を行っても良い。特に、粘度の高い除去液を使用するときには除去液供給工程において基板Ｗの全面に除去液が拡がり難いこともあり、そのような粘度の高い除去液を使用するときには除去液到達点が基板Ｗの回転中心Ｃを通る円弧上を移動するように除去液ノズル７を回動させつつ除去液供給を行うのが好ましい。すなわち、除去液の種類に応じて基板Ｗに除去液を供給するときの除去液ノズル本体２３の吐出位置が変化するように制御手段６９が第１回動モータ１７を制御するのである。
【００７４】
また、除去液の粘度が高い場合には、除去液供給工程での基板Ｗの回転数を高くして基板Ｗの全面に除去液を拡げるようにしても良い。この場合液切り工程ではさらに高い回転数にて基板Ｗを回転させることとなる。すなわち、除去液の種類に応じて基板Ｗに除去液を供給するときの基板Ｗの回転数を変化させるように制御手段６９がスピンモータ１３を制御するようにしても良い。
【００７５】
また、除去液の粘度が高い場合には、除去液供給工程での基板Ｗへの除去液供給流量を多くして基板Ｗの全面に除去液を拡げるようにしても良い。すなわち、除去液の種類に応じて基板Ｗに除去液を供給するときの供給流量を変化させるように制御手段６９が除去液ポンプ４７を制御するようにしても良い。
【００７６】
また、上記実施形態においては、レジスト膜をマスクとして基板の表面に存在する薄膜をドライエッチングするドライエッチング工程を経た基板に対して、ドライエッチング時に生成された反応生成物であるポリマーを除去するようにしていたが、本発明はドライエッチング時に生成されたポリマーが存在する基板から前記ポリマーを除去することに限定されるものではない。
【００７７】
例えば、本発明はプラズマアッシングの際に生成されたポリマーを基板から除去する場合も含む。よって、本発明は、必ずしもドライエッチングとは限らない各種処理において、レジストに起因して生成されたポリマーを基板から除去する場合も含む。
【００７８】
また、本発明は、ドライエッチングや、プラズマアッシングによる処理で生成されるポリマーだけを除去することに限定されるものではなく、レジストに由来する各種反応生成物を基板から除去する場合も含む。
【００７９】
また、本発明ではレジストに由来する反応生成物を基板から除去することに限らず、レジストそのものを基板から除去する場合も含む。
【００８０】
例えば、レジストが塗布され、該レジストに配線パターン等の模様が露光され、該レジストが現像され、該レジストの下層に対して下層処理（例えば下層としての薄膜に対するエッチング）が施された基板を対象とし、下層処理が終了して、不要になったレジスト膜を除去する場合も含まれる。
【００８１】
なお、この場合、不要になったレジスト膜を除去するのと同時に、レジスト膜が変質して生じた反応生成物があればこれも同時に除去できるので、スループットが向上するとともに、コストを削減できる。例えば、上記下層処理において、下層である薄膜に対してドライエッチングを施した場合は反応生成物も生成される。よって、ドライエッチング時に下層をマスクすることに供されたレジスト膜そのもの、および、レジスト膜が変質して生じた反応生成物も同時に除去できる。
【００８２】
また、本発明はレジストに由来する反応生成物やレジストそのものを基板から除去することに限らず、レジストに由来しない有機物、例えば人体から発塵した微細な汚染物質などを該有機物の除去液によって基板から除去することも含む。
【００８３】
また、上記実施形態において説明したように、除去液供給工程および液切り工程を所定回数繰り返すことによりエッチング性能も向上するため、本発明は基板表面に形成された薄膜を該薄膜のエッチング液によってエッチング処理を行う基板処理装置にも適用することができる。この場合、保持回転手段５に保持・回転されている基板Ｗに対して除去液ノズル７からエッチング液を供給することと、エッチング液の供給を停止して当該基板を回転させることによってエッチング液の液切りを行うこととを繰り返すようにする。これにより、表１に示したように基板表面に形成された薄膜を効率よくエッチングすることができる。
【００８４】
さらに、上記実施形態の図５において、リンス工程（ステップＳ４）と振り切り乾燥工程（ステップＳ５）との間に物理洗浄工程を実施するようにしても良い。物理洗浄としては、例えば超音波洗浄を行う。具体的には、制御手段６９が発振器６７から純水ノズル９内の第２振動子３９に電気信号を発信させて第２振動子３９を振動させる。これにより、純水ノズル９から基板Ｗに供給される純水に超音波が付与され、基板Ｗ表面の超音波洗浄を行うことができる。このときの基板Ｗの回転数は例えば５００ｒｐｍ程度とする。なお、物理洗浄としては、超音波洗浄に代えて二流体ノズルから純水と加圧された気体とを混合して霧状とした純水ミストを基板Ｗに向けて吐出する洗浄方式や基板Ｗの表面にブラシを近接または当接させることによって機械的に洗浄する方式を採用するようにしても良い。
【００８５】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１の発明によれば、回転される基板に除去液を供給することと、除去液の供給を停止して当該基板を回転させることによって除去液の液切りを行うこととを繰り返すようにしているため、基板の表面が絶えず新たな除去液と接することとなり、基板に付着した有機物を効率よく除去することができる。
【００８６】
また、請求項２の発明によれば、除去液を供給するときの基板の回転数よりも液切りを行うときの基板の回転数が多くなるようにしているため、液切り時に除去液を基板から確実に振り切ることができる。
【００８７】
また、請求項３の発明によれば、除去液を供給するときの基板の回転数を０ｒｐｍ以上１０００ｒｐｍ以下とし、液切りを行うときの基板の回転数を１０００ｒｐｍ以上５０００ｒｐｍ以下としているため、基板全面への除去液供給と液切りとを確実に行うことができる。
【００８８】
また、請求項４の発明によれば、除去液の種類に応じて基板に当該除去液を供給するときの供給流量を変化させるようにしているため、粘度の高い除去液であっても基板全面に除去液を供給することができる。
【００８９】
また、請求項５の発明によれば、除去液の種類に応じて基板に当該除去液を供給するときの基板の回転数を変化させるようにしているため、粘度の高い除去液であっても基板全面に除去液を供給することができる。
【００９０】
また、請求項６の発明によれば、除去液の種類に応じて基板に当該除去液を供給するときの吐出ノズル本体部の吐出位置が変化するようにしているため、粘度の高い除去液であっても基板全面に除去液を供給することができる。
【００９１】
また、請求項７の発明によれば、基板に付着した有機物が基板上に形成されたレジスト膜が変質して生じた反応生成物であるため、基板に付着したそのような反応生成物を効率よく除去することができる。
【００９２】
また、請求項８の発明によれば、反応生成物がレジスト膜をマスクとして基板の表面に存在する薄膜をドライエッチングすることによって生成されたポリマーであるため、基板に付着したそのようなポリマーを効率よく除去することができる。
【００９３】
また、請求項９の発明によれば、有機物が付着した基板を回転させつつ、当該基板に除去液を供給する除去液供給工程と、除去液の供給を停止して当該基板を回転させることによって除去液の液切りを行う液切り工程と、を繰り返すため、基板の表面が絶えず新たな除去液と接することとなり、基板に付着した有機物を効率よく除去することができる。
【００９４】
また、請求項１０の発明によれば、除去液供給工程での基板の回転数よりも液切り工程での基板の回転数が多いため、液切り工程時に除去液を基板から確実に振り切ることができる。
【００９５】
また、請求項１１の発明によれば、除去液供給工程での基板の回転数が０ｒｐｍ以上１０００ｒｐｍ以下であり、液切り工程での基板の回転数が１０００ｒｐｍ以上５０００ｒｐｍ以下であるため、基板全面への除去液供給と液切りとを確実に行うことができる。
【００９６】
また、請求項１２の発明によれば、基板に付着した有機物が基板上に形成されたレジスト膜が変質して生じた反応生成物であるため、基板に付着したそのような反応生成物を効率よく除去することができる。
【００９７】
また、請求項１３の発明によれば、反応生成物がレジスト膜をマスクとして基板の表面に存在する薄膜をドライエッチングすることによって生成されたポリマーであるため、基板に付着したそのようなポリマーを効率よく除去することができる。
【００９８】
また、請求項１４の発明によれば、回転される基板にエッチング液を供給することと、エッチング液の供給を停止して当該基板を回転させることによってエッチング液の液切りを行うこととを繰り返すようにしているため、基板の表面が絶えず新たなエッチング液と接することとなり、基板表面に形成された薄膜を効率よくエッチングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる基板処理装置の構成を示す側面図である。
【図２】図１の基板処理装置の平面図である。
【図３】図１の基板処理装置の配管図である。
【図４】図１の基板処理装置のハード構成を示す機能ブロック図である。
【図５】図１の基板処理装置における基板処理手順を示すフローチャートである。
【図６】回転する基板に除去液を供給しているときの様子を示す図である。
【図７】基板を回転させて液切りを行っている様子を示す図である。
【符号の説明】
１　基板処理装置
５　保持回転手段
７　除去液ノズル
９　純水ノズル
１３　スピンモータ
１７　第１回動モータ
２３　除去液ノズル本体
４７　除去液ポンプ
６９　制御手段
Ｗ　基板

Claims

基板に付着した有機物を、該有機物の除去液によって除去する基板処理装置であって、
有機物が付着した基板を保持して回転する保持回転手段と、
前記保持回転手段に保持された基板に前記除去液を供給する除去液供給手段と、
前記保持回転手段および前記除去液供給手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、回転される基板に前記除去液を供給することと、前記除去液の供給を停止して当該基板を回転させることによって前記除去液の液切りを行うこととを繰り返すように、前記保持回転手段および前記除去液供給手段を制御することを特徴とする基板処理装置。
請求項１記載の基板処理装置において、
前記制御手段は、前記除去液を供給するときの基板の回転数よりも前記液切りを行うときの基板の回転数が多くなるように前記保持回転手段を制御することを特徴とする基板処理装置。
請求項２記載の基板処理装置において、
前記除去液を供給するときの基板の回転数は、０ｒｐｍ以上１０００ｒｐｍ以下であり、
前記液切りを行うときの基板の回転数は、１０００ｒｐｍ以上５０００ｒｐｍ以下であることを特徴とする基板処理装置。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記制御手段は、除去液の種類に応じて基板に当該除去液を供給するときの供給流量を変化させるように前記除去液供給手段を制御することを特徴とする基板処理装置。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記制御手段は、除去液の種類に応じて基板に当該除去液を供給するときの基板の回転数を変化させるように前記保持回転手段を制御することを特徴とする基板処理装置。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記除去液供給手段は、
除去液を吐出する吐出ノズル本体部と、
前記吐出ノズル本体部を前記保持回転手段に保持された基板と略平行に移動させる移動手段と、
を含み、
前記制御手段は、除去液の種類に応じて基板に当該除去液を供給するときの前記吐出ノズル本体部の吐出位置が変化するように前記移動手段を制御することを特徴とする基板処理装置。
請求項１から請求項６のいずれかに記載の基板処理装置において、
基板に付着した前記有機物は、基板上に形成されたレジスト膜が変質して生じた反応生成物であることを特徴とする基板処理装置。
請求項７記載の基板処理装置において、
前記反応生成物は、前記レジスト膜をマスクとして基板の表面に存在する薄膜をドライエッチングすることによって生成されたポリマーであることを特徴とする基板処理装置。
基板に付着した有機物を、該有機物の除去液によって除去する基板処理方法であって、
有機物が付着した基板を回転させつつ、当該基板に除去液を供給する除去液供給工程と、
前記除去液の供給を停止して当該基板を回転させることによって前記除去液の液切りを行う液切り工程と、
前記除去液供給工程と前記液切り工程とを繰り返す繰り返し工程と、
を備えることを特徴とする基板処理方法。
請求項９記載の基板処理方法において、
前記除去液供給工程での基板の回転数よりも前記液切り工程での基板の回転数が多いことを特徴とする基板処理方法。
請求項１０記載の基板処理方法において、
前記除去液供給工程での基板の回転数は、０ｒｐｍ以上１０００ｒｐｍ以下であり、
前記液切り工程での基板の回転数は、１０００ｒｐｍ以上５０００ｒｐｍ以下であることを特徴とする基板処理方法。
請求項９から請求項１１のいずれかに記載の基板処理方法において、
基板に付着した前記有機物は、基板上に形成されたレジスト膜が変質して生じた反応生成物であることを特徴とする基板処理方法。
請求項１２記載の基板処理方法において、
前記反応生成物は、前記レジスト膜をマスクとして基板の表面に存在する薄膜をドライエッチングすることによって生成されたポリマーであることを特徴とする基板処理方法。
基板表面に形成された薄膜を、該薄膜のエッチング液によってエッチング処理を行う基板処理装置であって、
薄膜が形成された基板を保持して回転する保持回転手段と、
前記保持回転手段に保持された基板に前記エッチング液を供給するエッチング液供給手段と、
前記保持回転手段および前記エッチング液供給手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、回転される基板に前記エッチング液を供給することと、前記エッチング液の供給を停止して当該基板を回転させることによって前記エッチング液の液切りを行うこととを繰り返すように、前記保持回転手段および前記エッチング液供給手段を制御することを特徴とする基板処理装置。