WO2011115157A1 - レジスト除去装置及びレジスト除去方法 - Google Patents

レジスト除去装置及びレジスト除去方法 Download PDF

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organic solvent
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cluster
wafer
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土橋　和也
布瀬　暁志
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東京エレクトロン株式会社
岩谷産業株式会社
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    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67075—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching
    • H01L21/6708—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching using mainly spraying means, e.g. nozzles

Definitions

  • the present invention relates to a resist removing apparatus and a resist removing method for removing a resist from a substrate on which a resist is formed.
  • High-temperature SPM sulfuric acid / hydrogen peroxide mixture
  • oxygen plasma are mainly used as a resist removal method for removing unnecessary resist from a wafer after substrate processing steps such as etching and doping (for example, patent documents) 1). Since the chemical structure of a resist after substrate processing such as etching and doping changes, it is often difficult to remove the resist by a cleaning method using a solvent or the like. In particular, in a resist after a high dose, a strong crust layer (carbon rich layer) is formed on the resist surface. Therefore, at present, resist removal is performed using high temperature SPM, oxygen plasma, or the like.
  • substrate materials other than resist such as silicon Si, copper Cu, etc.
  • substrate materials other than resist such as silicon Si, copper Cu, etc.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to form a conventional solvent using a solvent without oxidizing the substrate material other than the resist by clustering the organic solvent and spraying it onto the substrate.
  • An object of the present invention is to provide a resist removal apparatus and a resist removal method that can effectively remove a resist as compared with a resist removal method.
  • the resist removing apparatus is a resist removing apparatus that removes a resist from a substrate on which a resist is formed, and includes a cluster ejecting unit that ejects a cluster formed of a plurality of organic solvent molecules onto the substrate.
  • the resist removing apparatus includes a container that contains the substrate, a vacuum pump that decompresses the inside of the container, and a solvent container that contains an organic solvent. It is provided with the supply path which supplies an organic solvent to the said container from a solvent accommodating part, and the nozzle which injects the organic solvent supplied through this supply path.
  • the resist removing apparatus includes a support member that supports the nozzle so that the spraying direction of the organic solvent is a non-normal direction of the substrate, and the resist of the substrate includes the nozzle supported by the support member. And a transfer mechanism for transferring along the film-formed surface.
  • the resist removing apparatus is characterized by comprising suction means for sucking a resist dissolved or decomposed by an organic solvent by spraying the cluster.
  • the resist removal apparatus includes means for removing a resist dissolved in an organic solvent or decomposed by the organic solvent by spraying the cluster from the substrate, and sending a carrier gas to the outside to the substrate. It is characterized by.
  • the resist removal method according to the present invention is a resist removal method for removing a resist from a substrate on which a resist is formed, and a step of spraying a cluster formed of a plurality of organic solvent molecules onto the substrate; And a step of removing the resist dissolved in or decomposed by the organic solvent from the substrate and transporting the resist to the outside.
  • the cluster formed by a plurality of organic solvent molecules is sprayed onto the substrate by the cluster spraying means. Since the cluster sprayed onto the substrate is a collection of organic solvent molecules, the substrate material other than the resist is not oxidized. In addition, when a cluster of organic solvent molecules is jetted onto a resist, the organic solvent penetrates into the resist more effectively than in the conventional method using an organic solvent. When organic solvent clusters reach the substrate surface, organic solvent molecules are thought to spread on the substrate surface in a high-density state close to liquid, and it is assumed that the resist can be swollen and dissolved by the organic solvent. ing.
  • the resist Due to the permeation of the organic solvent, the resist is also dissolved in the organic solvent or decomposed by the organic solvent, and the joint with the substrate is cut. Therefore, the resist can be effectively removed as compared with the conventional resist removing method using a solvent. Furthermore, when the ion beam of the organic solvent is irradiated, the substrate may be damaged by ions and electrons, but when the organic solvent cluster is sprayed on the substrate, the organic solvent molecules only spread along the substrate surface, The substrate is not damaged.
  • the inside of the container is depressurized by a vacuum pump.
  • the nozzle of the cluster injection unit injects the organic solvent supplied from the solvent storage unit through the supply path into the storage body.
  • the organic solvent sprayed from the nozzle is clustered by decreasing its temperature due to adiabatic expansion. Since low temperature clusters are sprayed onto the substrate, it is possible to remove the resist from the substrate in a lower temperature environment than in the conventional resist removal method, and it is possible to prevent the substrate material from being oxidized.
  • the nozzle is supported by the support member so that the injection direction of the organic solvent is a non-normal direction of the substrate, and the nozzle can be transferred along the substrate by the transfer mechanism. Therefore, the dissolved or decomposed resist can be blown out of the substrate by ejecting the cluster by transporting the nozzle to the outside of the substrate while ejecting the cluster.
  • the suction means can suck the resist dissolved in the organic solvent or decomposed by the organic solvent and remove it from the substrate by cluster injection of the organic solvent.
  • the dissolved or decomposed resist can be blown out of the substrate by sending the carrier gas to the substrate.
  • the resist can be effectively removed as compared with the conventional resist removing method using a solvent without oxidizing the substrate material other than the resist.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. It is explanatory drawing which showed notionally the example of the removal method of a resist. It is explanatory drawing which showed the difference with the cluster injection with respect to a board
  • 10 is a side sectional view schematically showing one configuration example of a resist removing apparatus in Modification 1.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram conceptually showing an example of a method for transporting and removing a dissolved or decomposed resist in Modification 1.
  • FIG. FIG. 10 is a side sectional view schematically showing one configuration example of a substrate cleaning apparatus in Modification 2.
  • a resist removal apparatus is an apparatus that removes unnecessary resist from a wafer (substrate) after a substrate processing step such as etching or doping, and is particularly a solvent having high affinity for the resist. That is, by spraying a cluster of organic solvent onto the wafer, the resist can be effectively removed without oxidizing the substrate material other than the resist.
  • FIG. 1 is a side sectional view schematically showing one configuration example of a resist removing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.
  • the resist removal apparatus according to the present embodiment includes a processing chamber (container) 1 having a hollow, substantially rectangular parallelepiped shape that accommodates a wafer W.
  • the processing chamber 1 is provided with a loading / unloading port 11 for loading and unloading the wafer W into the processing space in the processing chamber 1. By closing the loading / unloading port 11 with the door body 12, the processing space can be sealed.
  • the wafer support 2 includes a table unit 21 on which the wafer W is placed. As shown in FIG. 2, the table portion 21 is provided with three holding members 22 at the top, and holds the wafer W substantially horizontally by bringing the holding members 22 into contact with the three peripheral portions of the wafer W, respectively. It is configured.
  • the table portion 21 includes a rotation shaft 23 protruding downward from a substantially central portion thereof, and a lower end portion of the rotation shaft 23 is connected to a motor 24 that rotates the table portion 21 about a rotation center axis in a substantially vertical direction. Yes.
  • the wafer W rotates integrally with the table unit 21 in a substantially horizontal plane with the approximate center of the wafer W as the rotation center. In the illustrated example, the wafer W rotates counterclockwise in plan view.
  • the driving of the motor 24 is controlled by the control unit 7. Further, in the present embodiment, the configuration in which the table unit 21 is rotated is illustrated, but the table unit 21 is not necessarily rotated, and the wafer support 2 may be configured without the motor 24 and the holding member 22. good.
  • cluster injection means 3 for injecting a cluster 100 formed of a plurality of organic solvent molecules having a high affinity for the resist 103 (see FIG. 3) onto the wafer W is provided in the upper portion of the processing chamber 1. Yes.
  • the cluster injection means 3 includes a nozzle 31 that injects an organic solvent supplied through a solvent supply pipe 32 described later. When the processing chamber 1 is decompressed, the organic solvent ejected from the nozzle 31 is clustered by adiabatic expansion.
  • organic solvents examples include propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, butyl acetate, ethyl lactate, ethyl cellosolve acetate, thinners (resist solubilizers) such as methyl methoxypropionate, acetone, and isopropyl alcohol. It is done.
  • the nozzle 31 is supported on the lower surface of the front end of the nozzle arm (support member) 42.
  • the nozzle arm 42 is provided above the wafer W supported by the wafer support 2, and supports the nozzle 31 so that the organic solvent injection direction is a non-normal direction of the wafer W.
  • the base end portion of the nozzle arm 42 is supported so as to be movable along a guide rail 41 (transfer mechanism) arranged substantially horizontally.
  • a drive mechanism 43 (transfer mechanism) that transfers the nozzle arm 42 along the guide rail 41 is provided.
  • the guide rail 41 and the drive mechanism 43 constitute a transfer mechanism that transfers the nozzle 31 supported by the nozzle arm 42 along the surface of the wafer W on which the resist 103 is formed.
  • the nozzle 31 is connected to a solvent supply pipe (supply path) 32 connected to the solvent storage unit 5 that stores the organic solvent.
  • the solvent supply pipe 32 is a supply path for supplying an organic solvent in a gas phase state from the solvent storage unit 5 to the container.
  • the solvent supply pipe 32 is provided with an opening / closing valve 33. The opening / closing operation of the opening / closing valve 33 is controlled by the control unit 7.
  • an exhaust unit 10 is provided at an appropriate location in the processing chamber 1, and a vacuum pump 6 that depressurizes the inside of the processing chamber 1 to about 10 Pa, for example, is connected to each exhaust unit 10 via a pipe 63. Since clustering of the organic solvent is realized by adiabatic expansion of the organic solvent, it is preferable that the vicinity of the nozzle 31 is in a reduced pressure state.
  • the first exhaust unit 10 may be provided in the vicinity of the nozzle 31, and the second and third exhaust units 10, 10 may be provided below the side wall of the processing chamber 1.
  • the vacuum pump 6 includes, for example, a turbo molecular pump (TMP: Turbo : Molecular Pump) 61 and a rough vacuum dry vacuum pump (DP: DryDPump) 62 provided in the preceding stage. These operations are controlled by the control unit 7.
  • FIG. 3 is an explanatory view conceptually showing an example of a method for removing the resist 103.
  • the control unit 7 drives the vacuum pump 6 to depressurize the interior of the processing chamber 1 to about 10 Pa, and controls the operation of the drive mechanism 43 to transfer the nozzle 31 to the substantially central portion of the wafer W. .
  • the control unit 7 controls the operation of the drive mechanism 43 to move the nozzle 31 from the central part of the wafer W to the outside in the radial direction at a predetermined speed.
  • the organic solvent supplied to the nozzle 31 is sprayed toward the wafer W in the processing chamber 1, but since the inside of the processing chamber 1 is depressurized by the vacuum pump 6, the injected organic solvent is A cluster 100 formed by adiabatic expansion and aggregation of organic solvent molecules is generated.
  • the generated organic solvent cluster 100 collides with the resist 103 formed on the wafer W, as shown in FIG. 3A.
  • the wafer W temperature reaches about 80 degrees, and in the oxygen plasma, the temperature reaches about 250 degrees.
  • the temperature of the cluster 100 reaching the wafer W is approximately equal to or lower than the condensation temperature of the organic solvent. Therefore, the temperature rise of the wafer W can be suppressed.
  • the temperature of the wafer W is raised, the removal efficiency of the resist 103 is increased, but the oxidation of other substrate materials is promoted. Oxidation of the substrate material causes a decrease in device performance. Therefore, by using the organic solvent cluster 100, it is possible to effectively suppress the oxidation of the substrate material other than the resist 103 as compared with the conventional method, and the device performance can be improved.
  • the organic solvent cluster 100 sprayed onto the wafer W penetrates into the resist 103, and the resist 103 infiltrated with the organic solvent swells as shown in FIG. 3C.
  • the hatched portion indicates the resist 103 in which the organic solvent has penetrated.
  • the resist 103 in which the organic solvent has penetrated to the inside is also dissolved in the organic solvent or decomposed by the organic solvent.
  • the joint between the resist 103 and the wafer W is cut.
  • the vertical and horizontal broken lines shown in FIG. 3D indicate how the resist 103 is dissolved and decomposed.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing the difference between cluster injection to the substrate and ion beam irradiation.
  • a simulation showing the behavior of the argon atom and the state of the substrate when the substrate is irradiated or jetted with an ion beam and cluster of argon atoms will be described.
  • the ion beam of the organic solvent molecule and the cluster 100 exhibit the same behavior as the argon atom.
  • 4A and 4B show the substrate before and after irradiation and jetting of the ion beam and cluster, and the argon ions and argon clusters irradiated on the substrate.
  • FIG. 4A shows an ion beam in which, for example, 2000 argon atoms are collected.
  • the ion beam has an energy of 20 keV. Accordingly, each argon atom constituting the ion beam in which 2000 argon atoms are gathered has an energy of 10 eV. Thus, it can be seen that when high-energy argon atoms collide with the substrate, the substrate is physically damaged as shown in FIG. 4B. Needless to say, damage to the substrate leads to device failure and performance degradation.
  • the right diagram in FIG. 4B shows a cluster in which, for example, 20000 argon atoms are gathered.
  • the cluster 100 has energy of 20 keV.
  • each argon atom constituting an ion beam in which 20000 argon atoms are gathered has an energy of 1 eV.
  • the organic solvent cluster 100 when the organic solvent cluster 100 is sprayed onto the wafer W, the organic solvent molecules spread on the surface of the wafer W in a high density state such as a liquid without damaging the wafer W. Conceivable. Since the organic solvent molecules spread on the surface of the wafer W in a state close to a liquid, the reaction between the organic solvent and the resist 103 is considered to be in a state close to a liquid phase reaction. It is expected that it can swell, dissolve or decompose.
  • the dissolved and decomposed resist 103 is blown off radially outward of the wafer W by the organic solvent cluster 100 sprayed onto the wafer W, and is transferred outside the system.
  • FIG. 5 is an explanatory view conceptually showing an example of a method for transporting and removing the dissolved or decomposed resist 103.
  • the nozzle 31 is transferred to the outer side in the radial direction of the wafer W by the drive mechanism 43 while spraying the organic solvent cluster 100, so that the resist 103 dissolved and decomposed on the wafer W is transferred in the transfer direction, that is, the wafer W. It is conveyed and removed to the outside.
  • FIG. 6 is an explanatory view conceptually showing an example of a method for removing a resist having a crust layer formed thereon.
  • an insulating layer 101, a gate 102, and a resist 103 are formed on the wafer W, and a crust layer 104 is formed on the resist 103 with a high dose.
  • the control unit 7 operates the vacuum pump 6, the motor 24, and the drive mechanism 43 in the same procedure described with reference to FIG.
  • the wafer W is transferred to a substantially central portion and the wafer W placed on the table portion 21 is rotated.
  • control unit 7 opens the on-off valve 33 to supply the organic solvent to the nozzle 31 and move the nozzle 31 radially outward from the central portion of the wafer W.
  • the organic solvent cluster 100 generated by the injection of the organic solvent collides with the resist 103 and the crust layer 104 formed on the wafer W, as shown in FIG. 6A.
  • the organic solvent cluster 100 sprayed onto the wafer W penetrates into the resist 103 even when the crust layer 104 is present, and the resist 103 into which the organic solvent has penetrated is shown in FIG. 6C. Swell. The crust layer 104 is divided by the swelling of the resist 103. Then, as shown in FIG. 6D, the resist 103 in which the organic solvent has penetrated to the inside is dissolved in the organic solvent or decomposed by the organic solvent. Then, the joint between the resist 103 and the wafer W is cut.
  • the dissolved and decomposed resist 103 and crust layer 104 are blown off radially outward of the wafer W by the organic solvent cluster 100 sprayed onto the wafer W, and transported out of the system. Is done.
  • the resist 103 is effectively removed from the wafer W without oxidizing the substrate material other than the resist 103 as compared with the conventional resist removal method using a solvent. Can be removed.
  • the resist 103 can be removed from the wafer W in a lower temperature environment than in the conventional resist removal method. Therefore, oxidation of the substrate material can be prevented and device performance can be improved.
  • the dissolved and decomposed resist 103 can be carried out of the system by the transfer of the nozzle 31 and the injection of the cluster 100.
  • the processing chamber 1 can be downsized as compared with the case where the wafer W is transferred.
  • the resist removal apparatus according to Modification 1 is configured to transport the resist 103 dissolved and decomposed by the cluster injection of the organic solvent out of the system by a transport gas that transports the resist 103. Since the resist removal apparatus according to the first modification differs from the above-described embodiment only in the configuration relating to the delivery of the nozzle 31 and the carrier gas, the differences will be mainly described below.
  • FIG. 7 is a side sectional view schematically showing one configuration example of the resist removing apparatus in the first modification.
  • the nozzles 231 of the cluster injection unit 203 constituting the resist removal apparatus according to the modification 1 are supported by the nozzle arms 42 so that the organic solvent injection direction is substantially the normal direction of the wafer W.
  • the dissolution and decomposition efficiency of the resist 103 can be further increased as compared with the case of injecting in an oblique direction.
  • a carrier gas outlet 13 for sending a carrier gas for carrying the resist 103 out of the system to the surface of the wafer W is provided at an appropriate location on the side wall of the processing chamber 1.
  • the carrier gas delivery port 13 may be provided at a portion facing the exhaust unit 10 provided above the table unit 21.
  • a carrier gas supply pipe 81 connected to a carrier gas supply unit 8 that supplies carrier gas such as argon gas and nitrogen gas is connected to the exhaust unit 10.
  • the carrier gas supply unit 8 is a gas cylinder containing, for example, argon gas, nitrogen gas, or the like.
  • the carrier gas supply unit 8 is provided with an on-off valve 82.
  • the opening / closing operation of the opening / closing valve 82 is controlled by the control unit 7.
  • the opening / closing timing of the opening / closing valve 82 is not particularly limited.
  • the control unit 7 may be configured to open / close the opening / closing valve 33 and the opening / closing valve 82 alternately.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram conceptually showing an example of a method for transporting and removing the dissolved or decomposed resist 103 in the first modification.
  • the on-off valve 82 is opened, and the carrier gas supplied into the processing chamber 1 flows on the surface of the wafer W and is exhausted from the exhaust unit 10. In this way, the dissolved and decomposed resist 103 is transported out of the system on the transport gas by the cluster injection of the organic solvent.
  • the resist 103 can be removed more effectively by spraying the organic solvent substantially perpendicularly to the wafer W, and the carrier gas Is delivered to the wafer W, so that the dissolved or decomposed resist 103 can be effectively transferred to the outside of the wafer W.
  • the resist removal apparatus according to Modification 2 is configured to fix the cluster spraying means to the processing chamber and move the wafer side, and further includes a suction unit (suction means) for sucking the resist removed by the cluster spraying. It is configured as follows. Since the resist removal apparatus according to the second modification differs from the above-described embodiment only in the configuration, the difference will be mainly described below.
  • FIG. 9 is a side sectional view schematically showing one configuration example of the resist removing apparatus in the second modification.
  • the resist removal apparatus according to Modification 2 includes a processing chamber 301 in which the nozzles 31 of the cluster ejecting means 3 are fixed at a substantially central portion of the top plate.
  • the top plate of the processing chamber 301 is provided with a suction unit 9 that sucks the resist removed by the jetting of the clusters, and the nozzle 31 and the suction unit 9 are provided side by side.
  • a suction pump 91 is connected to the suction unit 9 via a suction pipe 92.
  • a driving mechanism 343 that moves the table unit 21 in the horizontal direction together with the motor 24 is provided at the bottom of the processing chamber 301.
  • the drive mechanism 343 can move the table unit 21 in such a range that at least the entire surface of the wafer W can be scanned by the cluster ejection unit 3. Further, the processing chamber 301 has a lateral width necessary for moving the table unit 21 within a range in which the entire surface of the wafer W can be scanned by the cluster ejection unit 3.
  • the nozzle 31 is fixed to the top plate of the processing chamber 301, the possibility that the wafer W is contaminated with particles from the drive mechanism 343 can be reduced as compared with the embodiment. it can.
  • a carrier gas delivery port may be further provided in the processing chamber according to the second modification. In this case, the resist can be removed more efficiently.

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Abstract

　レジスト以外の基板材料を酸化させること無く、溶剤を用いた従来のレジスト除去方法に比べてレジストを効果的に除去することができるレジスト除去装置を提供することにある。　レジストを成膜したウェハＷからレジストを除去するレジスト除去装置に、有機系溶剤分子が複数集合してなるクラスターをウェハＷに噴射するクラスター噴射手段３を備える。

Description

レジスト除去装置及びレジスト除去方法
　本発明は、レジストを成膜した基板からレジストを除去するレジスト除去装置及びレジスト除去方法に関する。
　エッチング、ドーピング等の基板処理工程後、不要になったレジストをウェハから除去するレジスト除去手法として、主に高温ＳＰＭ（Sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture）、酸素プラズマが用いられている（例えば、特許文献１）。エッチング、ドーピン
グ等の基板処理後のレジストは、化学構造が変化するため、溶剤等を用いた洗浄手法で除去することが困難な場合が多い。特に高ドーズ後のレジストにおいては、レジスト表面に強固なクラスト層（炭素リッチ層）が形成される。このため、現状では、高温ＳＰＭ、酸素プラズマ等を用いてレジスト除去が行われている。
特開２００７－８０８５０号公報
　しかしながら、高温ＳＰＭ、酸素プラズマ等を用いた場合、レジスト以外の基板材料、例えばケイ素Ｓｉ、銅Ｃｕ等も酸化されるため、材料の酸化部分が後段の洗浄工程でエッチングされ、デバイス性能が低下する要因となっている。
　本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、有機系溶剤をクラスター化して基板に噴射することによって、レジスト以外の基板材料を酸化させること無く、溶剤を用いた従来のレジスト除去方法に比べてレジストを効果的に除去することができるレジスト除去装置及びレジスト除去方法を提供することにある。
　本発明に係るレジスト除去装置は、レジストを成膜した基板からレジストを除去するレジスト除去装置において、有機系溶剤分子が複数集合してなるクラスターを前記基板に噴射するクラスター噴射手段を備えることを特徴とする。
　本発明に係るレジスト除去装置は、前記基板を収容する収容体と、該収容体の内部を減圧する真空ポンプと、有機系溶剤を収容する溶剤収容部とを備え、前記クラスター噴射手段は、前記溶剤収容部から前記収容体へ有機系溶剤を供給する供給路と、該供給路を通じて供給された有機系溶剤を噴射するノズルとを備えることを特徴とする。
　本発明に係るレジスト除去装置は、有機系溶剤の噴射方向が前記基板の非法線方向になるように前記ノズルを支持する支持部材と、該支持部材に支持された前記ノズルを前記基板のレジストが成膜された面に沿って移送する移送機構とを備えることを特徴とする。
　本発明に係るレジスト除去装置は、前記クラスターの噴射によって有機系溶剤に溶解し又は該有機溶剤によって分解したレジストを吸引する吸引手段を備えることを特徴とする。
　本発明に係るレジスト除去装置は、前記クラスターの噴射によって有機系溶剤に溶解し又は該有機溶剤によって分解したレジストを前記基板から除去し、外部へ搬送する搬送ガスを基板に送出する手段を備えることを特徴とする。
　本発明に係るレジスト除去方法は、レジストを成膜した基板からレジストを除去するレジスト除去方法において、有機系溶剤分子が複数集合してなるクラスターを前記基板に噴射する工程と、前記クラスターの噴射によって有機系溶剤に溶解し又は該有機溶剤によって分解したレジストを前記基板から除去し、外部へ搬送する工程とを有することを特徴とする。
　本発明にあっては、クラスター噴射手段によって、有機系溶剤分子が複数集合してなるクラスターを基板に噴射する。基板に噴射されるクラスターは、有機系溶剤の分子が集合したものであるため、レジスト以外の基板材料が酸化されることは無い。
　また、有機系溶剤分子のクラスターをレジストに噴射した場合、有機系溶剤を用いた従来手法に比べて、該有機系溶剤はより効果的にレジストの内部に浸透する。有機系溶剤のクラスターが基板表面に到達すると、有機系溶剤分子が液体に近い高密度状態で基板表面に広がると考えられており、有機系溶剤によるレジストの膨潤及び溶解が可能であると推測されている。有機系溶剤の浸透によって、レジストはその内部も有機系溶剤に溶解し、又は該有機系溶剤によって分解され、基板との接合部が切断される。従って、溶剤を用いた従来のレジスト除去方法に比べてレジストを効果的に除去することが可能である。
　更に、有機溶剤のイオンビームを照射した場合、イオン及び電子によって基板が損傷する虞があるが、有機溶剤のクラスターを基板に噴射した場合、有機溶剤分子は基板表面に沿って広がるのみであり、基板が損傷することは無い。
　本発明にあっては、収容体の内部は真空ポンプによって減圧されている。クラスター噴射手段のノズルは、溶剤収容部から供給路を通じて供給された有機系溶剤を収容体内へ噴射する。ノズルから噴射された有機系溶剤は断熱膨張によって温度が低下し、クラスター化される。基板には、低温のクラスターが噴射されるため、従来のレジスト除去方法に比べてより低温環境下でレジストを基板から除去することが可能であり、基板材料の酸化を防止することができる。
　本発明にあっては、有機系溶剤の噴射方向が基板の非法線方向になるようにノズルが支持部材によって支持されており、移送機構によってノズルを基板に沿って移送させることができる。従って、クラスターを噴射させながらノズルを基板の外側へ搬送させることによって、溶解又は分解したレジストをクラスターの噴射によって、基板の外側へ吹き飛ばすことが可能である。
　本発明にあっては、吸引手段が、有機系溶剤のクラスター噴射によって、有機系溶剤に溶解し又は該有機溶剤によって分解したレジストを吸引し、基板から除去することが可能である。
　本発明にあっては、搬送ガスを基板に送出することによって、溶解又は分解したレジストを基板の外側へ吹き飛ばすことが可能である。
　本発明によれば、レジスト以外の基板材料を酸化させること無く、溶剤を用いた従来のレジスト除去方法に比べてレジストを効果的に除去することができる。
本発明の実施の形態に係るレジスト除去装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。 図１のII－II線断面図である。 レジストの除去方法の一例を概念的に示した説明図である。 基板に対するクラスター噴射と、イオンビーム照射との相異を示した説明図である。 溶解又は分解したレジストの搬送除去方法の一例を概念的に示した説明図である。 クラスト層が形成されたレジストの除去方法の一例を概念的に示した説明図である。 変形例１における、レジスト除去装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。 変形例１における、溶解又は分解したレジストの搬送除去方法の一例を概念的に示した説明図である。 変形例２における、基板洗浄装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。
　以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。本発明の実施の形態に係るレジスト除去装置は、エッチング、ドーピング等の基板処理工程後、不要になったレジストをウェハ（基板）から除去する装置であり、特にレジストに対して親和性が高い溶剤、即ち有機系溶剤のクラスターをウェハに対して噴射することによって、レジスト以外の基板材料を酸化させること無く、レジストを効果的に除去することを可能にしたものである。
＜レジスト除去装置＞
　図１は、本発明の実施の形態に係るレジスト除去装置の一構成例を模式的に示した側断面図、図２は、図１のII－II線断面図である。本実施の形態に係るレジスト除去装置は、ウェハＷを収容する中空略直方体の処理室（収容体）１を備える。処理室１には、図２に示すように、処理室１内の処理空間にウェハＷを搬入及び搬出させるための搬入出口１１が設けられている。この搬入出口１１を扉体１２で閉じることにより、処理空間を密閉状態にすることができる。
　処理室１の内部には、ウェハＷを略水平に保持し、回転させるウェハ支持台２が設けられている。ウェハ支持台２は、ウェハＷが載せられるテーブル部２１を備える。テーブル部２１には、図２に示すように、上部に３個の保持部材２２が設けられ、保持部材２２をウェハＷの周縁３箇所にそれぞれ当接させてウェハＷを略水平に保持するように構成されている。テーブル部２１は、その略中央部から下方へ突出した回転軸２３を備え、回転軸２３の下端部は、テーブル部２１を略垂直方向の回転中心軸を中心として回転させるモータ２４に接続されている。モータ２４の駆動により、テーブル部２１を回転させると、ウェハＷがテーブル部２１と一体的に、ウェハＷの略中心を回転中心として、略水平面内で回転する。なお、図示の例では、平面視において、ウェハＷは反時計方向に回転する。モータ２４の駆動は、制御部７によって制御される。また、本実施の形態では、テーブル部２１を回転させる構成を例示したが、必ずしもテーブル部２１を回転させる必要は無く、モータ２４及び保持部材２２を備えずにウェハ支持台２を構成しても良い。
　また、処理室１の上部には、レジスト１０３（図３参照）に対して親和性が高い有機系溶剤分子が複数集合してなるクラスター１００をウェハＷに噴射するクラスター噴射手段３が設けられている。クラスター噴射手段３は、後述する溶剤供給管３２を通じて供給された有機系溶剤を噴射するノズル３１を備える。処理室１が減圧されている場合、ノズル３１から噴射された有機系溶剤は断熱膨張によってクラスター化される。有機系溶剤としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ブチルアセテート、エチルラクテート、エチルセロソルブアセテート、メチルメトキシプロピオネート等のシンナー（レジスト溶解剤）、アセトン、イソプロピルアルコール等が挙げられる。
　ノズル３１は、ノズルアーム（支持部材）４２の先端下面に支持されている。ノズルアーム４２は、ウェハ支持台２に支持されたウェハＷの上方に備えられており、有機系溶剤の噴射方向がウェハＷの非法線方向になるようにノズル３１を支持する。ノズルアーム４２の基端部は、略水平に配置されたガイドレール４１（移送機構）に沿って移動自在に支持されている。また、ガイドレール４１に沿ってノズルアーム４２を移送させる駆動機構４３（移送機構）が備えられている。なお、ガイドレール４１及び駆動機構４３は、ノズルアーム４２に支持されたノズル３１をウェハＷのレジスト１０３が成膜された面に沿って移送する移送機構を構成している。駆動機構４３の駆動により、ノズルアーム４２は、ウェハ支持台２に保持されたウェハＷの上方とウェハＷの周縁より外側との間で移動することができる。駆動機構４３の動作は制御部７によって制御される。
　ノズル３１には、有機系溶剤を収容する溶剤収容部５に接続された溶剤供給管（供給路）３２が接続されている。溶剤供給管３２は、溶剤収容部５から収容体へ気相状態の有機系溶剤を供給する供給路であり、溶剤供給管３２には、開閉弁３３が設けられている。開閉弁３３の開閉動作は、制御部７によって制御される。
　更に、処理室１の適宜箇所に排気部１０が設けられ、各排気部１０には、処理室１内部を例えば約１０Ｐａに減圧する真空ポンプ６が配管６３を介して接続されている。有機系溶剤のクラスター化は、有機系溶剤の断熱膨張によって実現されるため、ノズル３１の近傍が減圧状態にある方が好ましい。例えば、図１に示すように、ノズル３１の近傍に第１の排気部１０を設け、第２及び第３の排気部１０，１０を処理室１の側壁の下部に設けると良い。真空ポンプ６は、例えば、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ：Turbo Molecular Pump）６１と、その前段に設けられた粗引き用のドライ真空ポンプ（ＤＰ：Dry Pump）６２とで構成されており、真空ポンプ６の動作は制御部７によって制御されている。
＜レジスト除去方法１＞
　次に、レジスト１０３を成膜し、エッチング、イオン注入等の基板処理を施したウェハＷから、上述のレジスト除去装置を用いてレジスト１０３を除去する方法を説明する。
　図３は、レジスト１０３の除去方法の一例を概念的に示した説明図である。図３Ａに示すように、ウェハＷには、絶縁層１０１、ゲート１０２及びレジスト１０３が成膜されている。まず、制御部７は、真空ポンプ６を駆動させて、処理室１の内部を約１０Ｐａに減圧させ、駆動機構４３の動作を制御することによって、ノズル３１をウェハＷの略中央部へ移送する。そして、モータ２４を駆動させることによって、テーブル部２１に載置されたウェハＷを回転させ、次いで、制御部７は、開閉弁３３を開状態にさせることによって、有機系溶剤をノズル３１へ供給させる。また、制御部７は、駆動機構４３の動作を制御することによって、ノズル３１をウェハＷの中央部から径方向外側へ所定速度で移送させる。ノズル３１へ供給された有機系溶剤は、処理室１内のウェハＷに向けて噴射されるが、処理室１の内部が真空ポンプ６によって減圧されているため、噴射された有機系溶剤は、断熱膨張し、有機系溶剤分子が集合してなるクラスター１００が生成される。生成された有機系溶剤のクラスター１００は、図３Ａに示すように、ウェハＷに形成されたレジスト１０３に衝突する。
　従来手法の高温ＳＰＭではウェハＷ温度は約８０度、酸素プラズマでは約２５０度に達するが、本実施の形態によれば、ウェハＷに到達するクラスター１００の温度はおよそ有機系溶剤の凝縮温度以下であるため、ウェハＷの温度上昇を抑えることができる。なお、一般的に、ウェハＷの温度を上昇させると、レジスト１０３の除去効率は上がるが、他の基板材料の酸化が促進される。基板材料の酸化は、デバイス性能の低下を招く。従って、有機系溶剤のクラスター１００を利用することによって、従来手法に比べて、レジスト１０３以外の基板材料が酸化することを効果的に抑制することができ、デバイス性能を向上させることができる。
　次いで、図３Ｂに示すように、ウェハＷに噴射された有機系溶剤のクラスター１００は、レジスト１０３の内部まで浸透し、有機系溶剤が浸透したレジスト１０３は、図３Ｃに示すように膨潤する。なお、図３中、ハッチングが付された部分は、有機系溶剤が浸透したレジスト１０３を示している。そして、有機系溶剤が内部まで浸透したレジスト１０３は、図３Ｄに示すように、内部のレジスト１０３も有機系溶剤に溶解し、又は該有機系溶剤によって分解する。そして、レジスト１０３と、ウェハＷとの接合部が切断される。図３Ｄに図示した縦横の破線は、レジスト１０３が溶解及び分解された様子を示している。
　図４は、基板に対するクラスター噴射と、イオンビーム照射との相異を示した説明図である。ここでは、アルゴン原子のイオンビーム及びクラスターを基板に照射又は噴射させた場合のアルゴン原子の挙動及び基板の状態を示したシミュレーションについて説明する。なお、有機系溶剤分子のイオンビーム及びクラスター１００についてもアルゴン原子と同様の挙動を示すと考えられる。図４Ａ、Ｂは、イオンビーム及びクラスターの照射及び噴射の前後における基板と、基板に照射されるアルゴンイオン及びアルゴンのクラスターを示している。図４Ａでは、例えば、２０００個のアルゴン原子が集まったイオンビームが図示されている。イオンビームは、２０ｋｅＶのエネルギーを有している。従って、２０００個のアルゴン原子が集まったイオンビームを構成する個々のアルゴン原子は、１０ｅＶのエネルギーを有する。このように、高エネルギーのアルゴン原子が基板に衝突すると、図４Ｂに示すように、基板が物理的に損傷してしまうことが分かる。基板の損傷は、言うまでも無く、デバイスの不良及び性能の低下を招く。
　一方、図４Ｂの右図には、例えば、２００００個のアルゴン原子が集まったクラスターが図示されている。クラスター１００も、イオンビームと同様、２０ｋｅＶのエネルギーを有している。従って、２００００個のアルゴン原子が集まったイオンビームを構成する個々のアルゴン原子は、１ｅＶのエネルギーを有する。このように、低エネルギーのアルゴン原子が基板に衝突すると、図４Ｂに示すように、基板を損傷すること無く、液体に近い高密度状態で基板表面に広がることが分かる。
　以上のシミュレーション結果より、有機系溶剤のクラスター１００をウェハＷに噴射した場合、有機系溶剤分子は、ウェハＷを損傷させること無く、ウェハＷ表面に液体のような高密度状態で広がっていると考えられる。有機系溶剤分子は、液体に近い状態でウェハＷ表面に広がるため、有機系溶剤と、レジスト１０３との反応は、液相反応に近い状態であると考えられており、有機系溶剤によるレジスト１０３の膨潤、溶解乃至分解を可能にしていると予想されている。
　次いで、図３Ｅに示すように、溶解及び分解したレジスト１０３は、ウェハＷ上に噴射された有機系溶剤のクラスター１００によって、ウェハＷの径方向外側へ吹き飛ばされ、系外へ搬送される。
　図５は、溶解又は分解したレジスト１０３の搬送除去方法の一例を概念的に示した説明図である。ノズル３１は、有機系溶剤のクラスター１００を噴射しながら、駆動機構４３によってウェハＷの径方向外側へ移送されているため、ウェハＷ上で溶解及び分解したレジスト１０３は、移送方向、即ちウェハＷの外側へ搬送除去される。
＜レジスト除去方法２＞
　次に、基板処理によってクラスト層が形成されたレジストを、ウェハＷから上述のレジスト除去装置を用いて除去する方法を説明する。
　図６は、クラスト層が形成されたレジストの除去方法の一例を概念的に示した説明図である。図６Ａに示すように、ウェハＷには、絶縁層１０１、ゲート１０２及びレジスト１０３が成膜されており、更にレジスト１０３には、高ドーズによってクラスト層１０４が形成されている。制御部７は、図３で説明した同様の手順で、真空ポンプ６、モータ２４、及び駆動機構４３を動作させることによって、処理室１の内部を約１０Ｐａに減圧させ、ノズル３１をウェハＷの略中央部へ移送し、テーブル部２１に載置されたウェハＷを回転させる。そして、制御部７は、開閉弁３３を開状態にさせることによって、有機系溶剤をノズル３１へ供給させ、ノズル３１をウェハＷの中央部から径方向外側へ移送させる。有機系溶剤の噴射によって生成された有機系溶剤のクラスター１００は、図６Ａに示すように、ウェハＷに形成されたレジスト１０３及びクラスト層１０４に衝突する。
　ウェハＷに噴射された有機系溶剤のクラスター１００は、図６Ｂに示すように、クラスト層１０４がある場合もレジスト１０３の内部まで浸透し、有機系溶剤が浸透したレジスト１０３は、図６Ｃに示すように膨潤する。レジスト１０３の膨潤によってクラスト層１０４は分断される。そして、有機系溶剤が内部まで浸透したレジスト１０３は、図６Ｄに示すように、内部も有機系溶剤に溶解し、又は該有機系溶剤によって分解する。そして、レジスト１０３と、ウェハＷとの接合部が切断される。
　次いで、図６Ｅに示すように、溶解及び分解したレジスト１０３及びクラスト層１０４は、ウェハＷ上に噴射された有機系溶剤のクラスター１００によって、ウェハＷの径方向外側へ吹き飛ばされ、系外へ搬送される。
　実施の形態に係るレジスト除去装置及びレジスト除去方法によれば、レジスト１０３以外の基板材料を酸化させること無く、溶剤を用いた従来のレジスト除去方法に比べて、ウェハＷからレジスト１０３を効果的に除去することができる。
　また、断熱膨張によって温度低下した有機系溶剤のクラスター１００がウェハＷに噴射されるため、従来のレジスト除去方法に比べてより低温環境下でレジスト１０３をウェハＷから除去することができる。従って、基板材料の酸化を防止することができ、デバイス性能を向上させることができる。
　更に、ノズル３１の移送及びクラスター１００の噴射によって、溶解及び分解したレジスト１０３を系外へ搬出することができる。
　更にまた、ノズル３１を移送させるように構成してあるため、ウェハＷを移送させる場合に比べて、処理室１を小型化することができる。
（変形例１）
　変形例１に係るレジスト除去装置は、有機系溶剤のクラスター噴射によって溶解及び分解したレジスト１０３を搬送する搬送ガスによって系外へ搬送するように構成されている。変形例１に係るレジスト除去装置は、ノズル３１及び搬送ガスの送出に係る構成のみが上述の実施の形態と異なるため、以下では主に上記相異点について説明する。
　図７は、変形例１における、レジスト除去装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。変形例１に係るレジスト除去装置を構成するクラスター噴射手段２０３のノズル２３１は、有機系溶剤の噴射方向がウェハＷの略法線方向になるようにノズルアーム４２によって支持されている。ウェハＷに対して略垂直に有機系溶剤をクラスター噴射した場合、斜め方向に噴射する場合に比べてよりレジスト１０３の溶解及び分解効率を上昇させることができる。
　また、処理室１の側壁の適宜箇所には、レジスト１０３を系外へ搬送するための搬送ガスをウェハＷ表面に送出するための搬送ガス送出口１３が設けられている。例えば、テーブル部２１よりも上方に設けられた排気部１０に対向する部位に搬送ガス送出口１３を設けると良い。このように構成した場合、搬送ガスがウェハＷの表面を流れ、処理室１外に排気され、レジスト１０３を効率的に除去することができる。排気部１０には、アルゴンガス、窒素ガス等の搬送ガスを供給する搬送ガス供給部８に接続された搬送ガス供給管８１が接続されている。搬送ガス供給部８は、例えば、アルゴンガス、窒素ガス等を収容したガスボンベである。
　搬送ガス供給部８には、開閉弁８２が設けられている。開閉弁８２の開閉動作は、制御部７によって制御される。開閉弁８２の開閉タイミングは特に限定されないが、例えば、制御部７が開閉弁３３及び開閉弁８２を交互に開閉させるように構成すると良い。有機系溶剤のクラスター噴射と、クラスター噴射によって溶解及び分解したレジスト１０３の搬送除去とを交互に行うことによって、ウェハＷに対するクラスター１００の噴射が搬送ガスの流れによって阻害されることを避けることができ、効果的にレジスト１０３を除去することができる。もちろん、搬送ガスの流量を最適化することによって、有機系溶剤のクラスター１００照射と、搬送ガスの送出とを並行させても良い。
　図８は、変形例１における、溶解又は分解したレジスト１０３の搬送除去方法の一例を概念的に示した説明図である。開閉弁８２が開状態になり、処理室１内に供給された搬送ガスはウェハＷ表面を流れ、排気部１０から排気される。このように、有機系溶剤のクラスター噴射によって、溶解及び分解したレジスト１０３は搬送ガスに乗せて系外へ搬送される。
　変形例１に係るレジスト除去装置及びレジスト除去方法によれば、有機系溶剤をウェハＷに対して略垂直に噴射させることによって、より効果的にレジスト１０３を除去することができ、また、搬送ガスをウェハＷに送出することによって、溶解又は分解したレジスト１０３をウェハＷの外側へ効果的に搬送することができる。
（変形例２）
　変形例２に係るレジスト除去装置は、クラスター噴射手段を処理室に固定し、ウェハ側を移送させるように構成し、更にクラスターの噴射によって除去されたレジストを吸引する吸引部（吸引手段）を備えるように構成されている。変形例２に係るレジスト除去装置は、斯かる構成のみが上述の実施の形態と異なるため、以下では主に上記相異点について説明する。
　図９は、変形例２における、レジスト除去装置の一構成例を模式的に示した側断面図である。変形例２に係るレジスト除去装置は、クラスター噴射手段３のノズル３１が天板の略中央部に固定された処理室３０１を備える。また、処理室３０１の天板には、クラスターの噴射によって除去されたレジストを吸引する吸引部９が設けられており、ノズル３１及び吸引部９は並設されている。吸引部９には、吸引管９２を介して吸引ポンプ９１が接続されている。処理室３０１の底部には、テーブル部２１をモータ２４と共に水平方向へ移送させる駆動機構３４３が設けられている。駆動機構３４３は、少なくともウェハＷの全面をクラスター噴射手段３で走査できるような範囲でテーブル部２１を移送させることができる。また、処理室３０１は、ウェハＷの全面をクラスター噴射手段３で走査できるような範囲でテーブル部２１を移送させるために必要な横幅を有している。
　変形例２にあっては、ノズル３１は処理室３０１の天板に固定されているため、実施の形態に比べて、駆動機構３４３からのパーティクルでウェハＷが汚染される虞を低減することができる。
　なお、言うまでも無く、変形例２に係る処理室に搬送ガス送出口を更に設けるように構成しても良い。この場合、より効率的にレジストを除去することができる。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　処理室（収容体）
　２　ウェハ支持台
　３　クラスター噴射手段
　５　溶剤収容部
　６　真空ポンプ
　７　制御部
　８　搬送ガス供給部
　９　吸引部（吸引手段）
　１３　搬送ガス送出口
　３１　ノズル
　３２　溶剤供給管（供給路）
　３３　開閉弁
　４１　ガイドレール（移送手段）
　４２　ノズルアーム（支持部材）
　４３　駆動機構（移送手段）
　８１　搬送ガス供給管
　８２　開閉弁
　１００　クラスター
　１０３　レジスト
　１０４　クラスト層
　Ｗ　ウェハ（基板）
 

Claims (6)

  1. 　レジストを成膜した基板からレジストを除去するレジスト除去装置において、
    　有機系溶剤分子が複数集合してなるクラスターを前記基板に噴射するクラスター噴射手段を備える
    　ことを特徴とするレジスト除去装置。
  2. 　前記基板を収容する収容体と、
    　該収容体の内部を減圧する真空ポンプと、
    　有機系溶剤を収容する溶剤収容部と
    　を備え、
    　前記クラスター噴射手段は、
    　前記溶剤収容部から前記収容体へ有機系溶剤を供給する供給路と、
    　該供給路を通じて供給された有機系溶剤を噴射するノズルと
    　を備える
    　ことを特徴とする請求項１に記載のレジスト除去装置。
  3. 　有機系溶剤の噴射方向が前記基板の非法線方向になるように前記ノズルを支持する支持部材と、
    　該支持部材に支持された前記ノズルを前記基板のレジストが成膜された面に沿って移送する移送機構と
    　を備えることを特徴とする請求項２に記載のレジスト除去装置。
  4. 　前記クラスターの噴射によって有機系溶剤に溶解し又は該有機溶剤によって分解したレジストを吸引する吸引手段を備える
    　ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載のレジスト除去装置。
  5. 　前記クラスターの噴射によって有機系溶剤に溶解し又は該有機溶剤によって分解したレジストを前記基板から除去し、外部へ搬送する搬送ガスを基板に送出する手段を備える
    　請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載のレジスト除去装置。
  6. 　レジストを成膜した基板からレジストを除去するレジスト除去方法において、
    　有機系溶剤分子が複数集合してなるクラスターを前記基板に噴射する工程と、
    　前記クラスターの噴射によって有機系溶剤に溶解し又は該有機溶剤によって分解したレジストを前記基板から除去し、外部へ搬送する工程と
    　を有することを特徴とするレジスト除去方法。
     
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