JP4046972B2

JP4046972B2 - Substrate processing method and substrate processing apparatus

Info

Publication number: JP4046972B2
Application number: JP2001330675A
Authority: JP
Inventors: 洋昭杉本; 誠一郎奥田; 拓也黒田
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2021-10-29
Also published as: JP2002208578A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板に存在する有機物を、有機物の除去液で除去する基板処理方法および基板処理装置に係る。特に、基板からレジストを除去する基板処理方法および基板処理装置に係る。
【０００２】
また、本発明はレジストが変質して生じた反応生成物が存在する基板に、反応生成物の除去液を供給して除去する基板処理装置に係り、特に、レジスト膜をマスクとしたドライエッチングによりその表面に形成された薄膜をパターン化した基板に対し、当該基板の表面に生成された反応生成物を除去液により除去する基板処理方法および基板処理装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
半導体素子の製造工程においては、例えば半導体ウエハ等の基板の表面に形成されたアルミニュウムや銅などの金属の薄膜を、レジスト膜をマスクとしてエッチングすることによりパターン化するエッチング工程が実行される。そして、このエッチング工程において、微細な回路パターンを形成する場合には、ＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ／反応性イオンエッチング）等の、ドライエッチングが採用される。
【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消滅し、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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年のパターンの微細化に伴い、基板に付着した純水は振り切り乾燥のみでは十分に除去できない場合がある。このように、反応生成物を除去した後の基板Ｗに純水が残存した場合においては、基板表面の金属パターン部において酸化物が生成されるという問題が発生する。また、この基板が、ＣＶＤ等の真空条件下で処理を行う処理工程に搬送された場合には、基板に付着した純水が処理に悪影響を及ぼす。
【０００７】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、有機物、特に、レジストの除去処理後に基板を確実に乾燥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を目的とする。また、本発明はレジストが変質して生じた反応生成物の除去処理後に基板を確実に乾燥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を目的とし、特に、ドライエッチングによって生じた反応生成物の除去処理後に基板を確実に乾燥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を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、レジスト膜をマスクとしたドライエッチングによりその表面に形成された薄膜をパターン化することによりパターンの表面に金属部を有する基板に対し、当該基板の表面に生成された反応生成物を、レジスト除去前に除去液により除去する基板処理方法であって、基板の表面に除去液を供給する除去液供給工程と、基板の表面に純水を供給する純水供給工程と、基板をその主面と平行な面内において回転させることにより、基板に付着した純水を振り切る純水振り切り工程と、その内部にヒータを備えた加熱プレートにより基板を加熱して乾燥する加熱乾燥工程と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記加熱乾燥工程の後に、加熱された基板を冷却する冷却工程を備えている。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、レジスト膜をマスクとしたドライエッチングによりその表面に形成された薄膜をパターン化することによりパターンの表面に金属部を有する基板に対し、当該基板の表面に生成された反応生成物を、レジスト除去前に除去液により除去する基板処理装置であって、基板を回転可能に保持する回転保持手段と、前記回転保持手段に保持された基板の表面に向けて除去液を供給する除去液供給機構と、前記回転保持手段に保持された基板の表面に向けて純水を供給する純水供給機構と、前記除去液供給機構により除去液が供給され、前記純水供給機構により純水が供給された後の基板を加熱する加熱ための、その内部にヒータを備えた加熱プレートと、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、レジスト膜をマスクとしたドライエッチングによりその表面に形成された薄膜をパターン化することによりパターンの表面に金属部を有する基板に対し、当該基板の表面に生成された反応生成物を、レジスト除去前に除去液により除去する基板処理装置であって、基板を搬入するためのインデクサー部と、基板を回転可能に保持する回転保持手段と、前記回転保持手段に保持された基板の表面に向けて除去液を供給する除去液供給機構と、前記回転保持手段に保持された基板の表面に向けて純水を供給する純水供給機構とを有するスピン処理部と、前記除去液供給機構により除去液が供給され、前記純水供給機構により純水が供給された後の基板を加熱するための、その内部にヒータを備えた加熱プレートを有する加熱処理部と、基板を、前記インデクサー部から前記スピン処理部を介して前記加熱処理部に搬送する搬送部と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態に係る基板処理装置の構成について説明する。なお、この基板処理装置は、その表面に薄膜が形成された基板としてのシリコン製半導体ウエハの表面から、反応生成物としてのポリマーを除去処理するためのものである。
【００１３】
ここで、上記薄膜は、例えば、銅やアルミニウム、チタン、タングステンおよび、これらの混合物などの金属膜、または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などの絶縁膜から構成される。なお、ここでいう薄膜とは、薄膜が形成された基板の主面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寸法より短いものはもちろん、高さ寸法が底部の長さ寸法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、基板主面に向ったとき線状や島状に存在するものも薄膜に含まれる。
【００１４】
また、この基板処理装置で使用する除去液としては、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）、ヒドロキシルアミンなどの有機アルカリ液を含む液体、有機アミンを含む液体、フッ酸、燐酸などの無機酸を含む液体、フッ化アンモン系物質を含む液体等を使用することができる。また、その他の除去液として、１−メチル−２ピロリドン、テトラヒドロチオフェン１．１−ジオキシド、イソプロパノールアミン、モノエタノールアミン、２−（２アミノエトキシ）エタノール、カテコール、Ｎ−メチルピロリドン、アロマテイックジオール、パークレン、フェノールを含む液体などがあり、より具体的には、１−メチル−２ピロリドンとテトラヒドロチオフェン１．１−ジオキシドとイソプロパノールアミンとの混合液、ジメチルスルホシキドとモノエタノールアミンとの混合液、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液、２−（２アミノエトキシ）エタノールとＮ−メチルピロリドンとの混合液、モノエタノールアミンと水とアロマテイックジオールとの混合液、パークレンとフェノールとの混合液等を使用するようにしてもよい。
【００１５】
なお、有機アミンを含む液体（有機アミン系除去液という。）に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。
【００１６】
また、フッ化アンモン系物質を含む液体（フッ化アンモン系除去液という。）には、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弗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弗化アンモンと水との混合溶液、
弗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。
【００１７】
また、無機物を含む無機系除去液としては水と燐酸誘導体との混合溶液がある。
【００１８】
先ず、基板処理装置の全体構成について説明する。図１は、この発明に係る基板処理装置の斜視図である。
【００１９】
この基板処理装置は、複数枚の基板Ｗを収納したカセット７を搬入するためのインデクサー部４と、基板Ｗを加熱する４個の加熱処理部１と、基板Ｗを冷却するための２個の冷却処理部２と、基板Ｗを除去液等により処理する２個のスピン処理部３と、基板Ｗをインデクサー部４に載置されたカセット７と、加熱処理部１と、冷却処理部２と、スピン処理部３との間で搬送する一対の搬送機構５、６とを備える。
【００２０】
カセット７に収納されて基板処理装置に搬送された基板Ｗは、搬送機構６によりカセット７から取り出され、搬送機構５に渡される。そして、この基板Ｗは、加熱処理部１により予備加熱された後、スピン処理部３において反応生成物を除去処理される。そして、この基板Ｗは、加熱処理部１で加熱乾燥され、冷却処理部２で冷却された後、搬送機構５から搬送機構６に渡され、カセット７に収納される。なお、このような処理動作については、後程詳細に説明する。
【００２１】
次に、加熱処理部１の構成について説明する。図２は、上述した加熱処理部１の要部を示す斜視図である。
【００２２】
加熱処理部１におけるハウジング内には、加熱プレート１２が配設されている。この加熱プレート１２は、その内部に板状ヒータを備えている。この加熱プレート１２には、３個の貫通孔１３が形成されている。そして、この貫通孔１３を通して、３本の支持ピン１４が昇降可能に配設されている。
【００２３】
これらの３本の支持ピン１４は、例えばフッ素樹脂、セラミックスまたはポリイミド樹脂等の耐熱性絶縁材料から構成され、そこに支持する基板Ｗの裏面周縁部と対向する位置において支持アーム１５上に立設されている。そして、この支持アーム１５は、エアシリンダ１６と連結されている。このため、エアシリンダ１６の駆動により、支持ピン１４は、その先端が加熱プレート１２の表面より突出する基板Ｗの受け渡し位置と、その先端が加熱プレート１２における連通孔１３内に収納された基板Ｗの加熱処理位置との間を昇降する。
【００２４】
加熱プレート１２の表面には、３個の球体１７が埋設されている。この球体１７は、例えば、アルミナ、マテアタイト等の低伝熱部材から構成される。この球体１７の上端は、加熱プレート１２の表面より微小量だけ突出する状態で配設されており、基板Ｗと加熱プレート１２表面との間にいわゆるプロキシミティギャップと称される微小間隔を保った状態で、基板Ｗを加熱プレート１２の球体１７上に載置、支持して、この基板Ｗを加熱するよう構成されている。
【００２５】
基板Ｗを加熱プレート１２に搬入する際には、エアシリンダ１６の駆動により、予め支持ピン１４を基板の受け渡し位置まで上昇させておく。そして、図１に示す搬送機構５により基板Ｗを搬送し、この基板Ｗを支持ピン１４上に載置する。そして、エアシリンダ１６の駆動により、支持ピン１４を加熱位置まで下降させる。
【００２６】
基板Ｗが加熱プレート１２における球体１７上に載置されてその加熱処理が終了すれば、支持ピン１４を基板の受け渡し位置まで上昇させることにより、基板Ｗを加熱プレート１２上から離隔させる。基板Ｗが加熱プレート１２より上昇すれば、図１に示す搬送機構５によって基板Ｗを支持ピン１４上より受け取り、後段の処理工程に向けて搬送する。
【００２７】
なお、図１に示す冷却処理部２も加熱処理部１と同様の構成を有する。但し、冷却処理部２においては、板状ヒータ内蔵する加熱プレートのかわりにペルチェ素子等を利用した板状クーラを内蔵する冷却プレートが配設されており、基板Ｗを冷却可能な構成となっている。
【００２８】
次に、スピン処理部３の構成について説明する。図３はスピン処理部３の平面概要図である。また、図４乃至図６は、各々、スピン処理部３を側方から見た概要図である。なお、図４は除去液供給機構３０とスピンチャック７０と飛散防止用カップ７３との関係を、また、図５はブラシ洗浄機構４０とスピンチャック７０と飛散防止用カップ７３との関係を、さらに、図６は純水供給機構５０とスピンチャック７０と飛散防止用カップ７３との関係を示しており、また、これらの図においては飛散防止用カップ７３および裏面洗浄ノズル７４を断面で示している。
【００２９】
このスピン処理部３は、基板Ｗを回転可能に保持するスピンチャック７０と、スピンチャック７０に保持された基板Ｗの表面に向けて除去液を供給する除去液供給機構３０と、スピンチャック７０に保持された基板Ｗの表面を回転ブラシ４１により洗浄するブラシ洗浄機構４０と、スピンチャック７０に保持された基板Ｗの表面に向けて純水を供給する純水供給機構５０とを備える。
【００３０】
スピンチャック７０は、図４乃至図６に示すように、その上面に基板Ｗを吸着保持した状態で、モータ７１の駆動により鉛直方向を向く支軸７２を中心に回転する。このため、基板Ｗは、スピンチャック７０と共に、その主面と平行な面内において回転する。
【００３１】
このスピンチャック７０の外周部には、飛散防止用カップ７３が配設されている。飛散防止用カップ７３は、断面が略コの字状で、平面視では中央部分に開口を有する略リング状の形状を有する。そして、この飛散防止用カップ７３の底面には、図示しないドレインと連結する開口部７５が形成されている。
【００３２】
また、この飛散防止用カップ７３における基板Ｗの裏面と対向する位置には、基板Ｗの裏面に対して純水を供給することにより基板Ｗの裏面を洗浄するための裏面洗浄ノズル７４が配設されている。この裏面洗浄ノズル７４は、電磁弁７６を介して純水の供給部５７と接続されている。この純水の供給部５７は、純水を圧送可能な構成となっている。
【００３３】
除去液供給機構３０は、図４に示すように、基板Ｗに向けて除去液を吐出するための除去液吐出ノズル３１を備える。この除去液吐出ノズル３１は、ノズル移動機構３２の駆動により鉛直方向を向く軸３３を中心として揺動するアーム３４の先端に配設されている。このため、除去液吐出ノズル３１は、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの回転中心と対向する位置と、この基板Ｗの端縁と対向する位置との間を往復移動可能となっている。なお、ノズル移動機構３２は、アーム３４を上下方向にも移動させ得る構成となっている。
【００３４】
また、除去液吐出ノズル３１は、電磁弁３６を介して除去液の供給部３７と接続されている。この除去液の供給部３７は、所定温度まで加熱された除去液を圧送可能な構成となっている。なお、符号３５は除去液供給用のチューブを示している。
【００３５】
ブラシ洗浄機構４０は、図５に示すように、基板Ｗの表面を洗浄するための回転ブラシ４１を備える。この回転ブラシ４１は、回転ブラシ移動機構４２の駆動により鉛直方向を向く軸４３を中心として揺動するアーム４４の先端に配設されている。このため、回転ブラシ４１は、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの回転中心と対向する位置と、この基板Ｗの端縁と対向する位置との間を往復移動可能となっている。なお、回転ブラシ移動機構４２は、アーム４４を上下方向にも移動させ得る構成となっている。
【００３６】
回転ブラシ４１は、アーム４４の先端に配設されたモータ４６の駆動により、鉛直方向を向く回転軸４５を中心に回転する構成となっている。また、この回転ブラシ４１の下端部は、図５に示すように、スピンチャック７０に保持された基板Ｗの表面と当接する位置、または、スピンチャック７０に保持された基板Ｗの表面から微小間隔だけ離隔した位置に配置可能となっている。このため、このような位置において回転ブラシ４１を回転させた状態で、アーム４４を回転ブラシ４１が基板Ｗの回転中心と対向する位置とこの基板Ｗの端縁と対向する位置との間で往復移動させることにより、基板Ｗの表面全域を回転ブラシ４１により洗浄することが可能となる。
【００３７】
このブラシ洗浄機構４１と対向する位置には、図３および図５に示すように、回転ブラシ４１による基板Ｗの洗浄時に、基板Ｗの表面に純水を供給するための純水噴出ノズル４７が配設されている。この純水噴出ノズル４７は、電磁弁４８を介して、純水の供給部５７と接続されている。
【００３８】
純水供給機構５０は、図６に示すように、基板Ｗに向けて純水を吐出するための純水吐出ノズル５１を備える。この純水吐出ノズル５１は、ノズル移動機構５２の駆動により鉛直方向を向く軸５３を中心として揺動するアーム５４の先端に配設されている。このため、純水吐出ノズル５１は、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの回転中心と対向する位置と、この基板Ｗの端縁と対向する位置との間を往復移動可能となっている。なお、ノズル移動機構５２は、アーム５４を上下方向にも移動させ得る構成となっている。
【００３９】
また、純水吐出ノズル５１は、電磁弁５６を介して純水の供給部５７と接続されている。なお、符号５５は純水供給用のチューブを示している。
【００４０】
次に、上述した基板処理装置の制御機構について説明する。図７は、上述した基板処理装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。
【００４１】
この基板処理装置は、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ８１と、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ８２と、論理演算を実行するＣＰＵ８３とからなる制御部８０を備える。この制御部８０は、インターフェース８４を介して、上述したスピン処理部３における電磁弁３６、４８、５６、７６を駆動する電磁弁駆動部８５と、モータ４６、７０を駆動するモータ駆動部８６と、ノズル移動機構３２、ブラシ移動機構４２およびノズル移動機構５２を駆動する移動機構駆動部８７とに接続されている。また、この制御部８０は、インターフェース８４を介して、上述した加熱処理部１および冷却処理部２とも接続されている。
【００４２】
次に上述した基板処理装置による、基板Ｗから反応生成物を除去するための処理動作について説明する。図８は、基板処理装置による基板Ｗの処理動作を示すフローチャートである。
【００４３】
この基板処理装置を使用して、レジスト膜をマスクとしたドライエッチングによりその表面に形成された薄膜をパターン化した基板Ｗに対し、その表面に生成された反応生成物を除去する場合には、最初に予備加熱工程が実行される（ステップＳ１）。この予備加熱工程は、インデクサ部４に載置されたカセット７内の基板Ｗを搬送機構６により取り出した後、この基板Ｗを、搬送機構５により加熱処理ユニット１に搬送し、図２に示す加熱プレート１２上の加熱位置において加熱することにより実行される。
【００４４】
なお、この予備加熱工程において、基板Ｗは所定の設定温度にまで加熱される。該設定温度は、後述の除去液供給工程にて基板Ｗが除去液の供給を受けるとき、基板Ｗの温度が除去液の温度以上になるような温度（ただし除去液の沸点より低い温度）に設定すればよい。
【００４５】
好ましくは、基板Ｗが除去液の供給を受けるとき、基板Ｗの温度が除去液の温度と略同じ温度になるよう設定するのがよい。ここでは加熱処理ユニット１からスピン処理部３への基板Ｗの搬送中、基板Ｗが失う熱量が少ないので、前記設定温度は除去液の温度と同じ温度に設定してある。すなわち、除去液供給工程にて摂氏８０度の除去液が基板Ｗに供給されることから、前記設定温度は摂氏８０度にしてある。
【００４６】
ただし、加熱処理ユニット１からスピン処理部３への基板Ｗの搬送中に基板Ｗの温度が低下する場合、前記設定温度は、除去液の温度よりも搬送中に低下する分だけ高い温度とすることが好ましい。
【００４７】
基板Ｗに対する予備加熱処理が完了すれば、加熱後の基板Ｗを、搬送機構５により、図４乃至図６に示すスピン処理部３のスピンチャック７０上に搬送する。
【００４８】
そして、このスピン処理部３において、最初に除去液供給工程（ステップＳ２）が実行される。この除去液供給工程においては、基板Ｗをスピンチャック７０により保持して低速で回転させる。そして、除去液供給機構３０におけるノズル移動機構３２の駆動により、除去液吐出ノズル３１を、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの回転中心と対向する位置と、この基板Ｗの端縁と対向する位置との間で往復移動させるとともに、電磁弁３６を開放して除去液吐出ノズル３１から除去液を吐出させる。これにより、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの表面全域に、除去液の供給部３７から常温（約２３度）以上の所定温度（ここでは摂氏８０度）まで加熱された除去液が供給される。この除去液供給工程により、基板Ｗの表面に生成された反応生成物の大部分が除去される。
【００４９】
このとき、除去液が供給される基板Ｗは、前段の予備加熱工程により予め加熱されていることから、除去液の温度が基板Ｗとの接触後に低下することはない。このため、加熱された除去液による反応生成物の除去機能を向上させることが可能となる。
【００５０】
しかも、ここでは基板Ｗが除去液の温度と略同じ温度になっているので基板Ｗに供給された除去液の温度変化は無い。このため、除去液供給工程の開始当初から、高い除去機能を発揮する温度にて除去液は反応生成物に接触する。よって、反応生成物を迅速に除去でき、スループットが向上する。
【００５１】
次に、基板Ｗを高速回転させることにより、基板Ｗに付着した除去液を振り切り除去する除去液振り切り工程が実行される（ステップＳ３）。この除去液振り切り工程においては、スピンチャック７０により、基板Ｗを５００ｒｐｍ以上、好ましくは１０００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍの回転速度で回転させる。
【００５２】
なお、除去液供給工程に続いて除去液振り切り工程を実行するのは、次のような理由による。すなわち、除去液として有機アルカリ液を使用した場合等においては、基板Ｗ上に残存した除去液が純水と混合されると、強アルカリが生成される「ペーハーショック」と呼称される現象が生じ、金属配線に損傷を与える。従って、上述した除去液供給工程と後述する純水を使用したブラシ洗浄工程とを連続して実行することは不可能であり、除去液供給工程完了後に大量の中間リンス液を使用して基板Ｗ上から一旦除去液を除去し、その上で基板Ｗに純水を供給してブラシ洗浄工程を実行する必要がある。このため、中間リンス液供給工程に時間がかかり、また、多くの中間リンス液を使用することからコストがかさむという問題を生ずる。
【００５３】
しかしながら、この実施形態においては、除去液供給工程に引き続いて除去液振り切り工程を実行することから、上述した中間リンス工程を省略することが可能となり、また、中間リンス工程を実行する場合においても、この中間リンス液供給工程を少量の中間リンス液のみを使用して短時間に完了させることが可能となる。
【００５４】
除去液振り切り工程が完了すれば、ブラシ洗浄工程が実行される（ステップＳ４）。このブラシ洗浄工程においては、基板Ｗをスピンチャック７０により保持して低速で回転させる。また、電磁弁４８を開放して、純水噴出ノズル４７からスピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの表面に純水を噴出する。そして、ブラシ洗浄機構４０におけるモータ４６の駆動により回転ブラシ４１を回転させると共に、ブラシ移動機構４２の駆動により、回転ブラシ４１を、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの回転中心と当接する位置と、この基板Ｗの端縁と当接する位置との間で往復移動させる。これにより、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの表面全域が回転ブラシ４１により洗浄される。このブラシ洗浄工程により、基板Ｗの表面に残存する反応生成物が迅速に除去される。
【００５５】
なお、回転ブラシ４１の下端部をスピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗと当接させるかわりに、回転ブラシ４１を、その下端部と基板Ｗの表面とが微小間隔だけ離隔した位置に配置して基板Ｗの表面を洗浄するようにしてもよい。このような構成とした場合においては、基板Ｗの表面に衝撃を与えることなく、回転ブラシ４１の下端部と基板Ｗの表面との間に存在する純水により基板Ｗの表面を洗浄することが可能となる。
【００５６】
ブラシ洗浄工程が完了すれば、純水供給工程が実行される（ステップＳ５）。この純水供給工程においては、基板Ｗをスピンチャック７０により保持して低速で回転させる。そして、純水供給機構５０におけるノズル移動機構５２の駆動により、純水吐出ノズル５１を、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの回転中心と対向する位置と、この基板Ｗの端縁と対向する位置との間で往復移動させるとともに、電磁弁５６を開放して純水吐出ノズル５１から純水を吐出させる。これにより、スピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの表面全域に純水の供給部５７から純水が供給される。この純水供給工程により、基板Ｗの表面が洗浄される。
【００５７】
なお、上述した除去液供給工程（ステップＳ２）、ブラシ洗浄工程（ステップＳ４）および純水供給工程（ステップＳ５）においては、電磁弁７６が開放され、裏面洗浄ノズル７４よりスピンチャック７０に保持されて回転する基板Ｗの裏面に純水が供給される。これにより、基板Ｗの裏面側に、基板Ｗの表面から除去された反応生成物等が回り込むことを防止することが可能となる。
【００５８】
そして、基板Ｗを高速回転させることにより、基板Ｗに付着した純水を振り切り除去する純水振り切り工程が実行される（ステップＳ６）。この純水振り切り工程においては、スピンチャック７０により、基板Ｗを５００ｒｐｍ以上、好ましくは１０００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍの回転速度で回転させる。
【００５９】
以上の工程が完了すれば、搬送機構５により、基板Ｗをスピン処理部３から加熱処理部１に搬送する。そして、加熱処理部１において加熱乾燥工程が実行される（ステップＳ７）。この加熱乾燥工程においては、基板Ｗが、加熱プレート１２上の加熱位置において加熱され、純水振り切り工程では除去しきれなかった純水が乾燥・除去される。
【００６０】
従って、反応生成物を除去した後の基板Ｗにおける金属パターン部に純水が残存して酸化物が生成されるという問題の発生を防止することができる。また、この基板Ｗが、引き続きＣＶＤ等の真空条件下で処理を行う処理工程に搬送された場合においても、基板Ｗに付着した純水が処理に悪影響を及ぼすことはない。なお、この加熱乾燥工程においては、基板Ｗは例えば摂氏１５０度程度の温度まで加熱される。
【００６１】
基板Ｗに対する加熱乾燥処理が完了すれば、加熱後の基板Ｗを、搬送機構５により、冷却処理部２に搬送する。そして、冷却処理部２において、加熱後の基板Ｗを、後段の処理に支障を来さない常温程度の温度まで冷却する。冷却後の基板Ｗは、搬送機構５により冷却処理ユニット２から取り出され、搬送機構６によりカセット７内に収納される。
【００６２】
本実施形態の基板処理装置は加熱手段として加熱プレート１２を備えているが、加熱手段としては基板に加熱ガス（加熱されたエア、または加熱された不活性ガス、例えば窒素ガスやアルゴン）を吹きかけるガスノズルを有する加熱ガス供給手段を用いることもできる。この場合はガスノズルを加熱処理部１に設けてもよいし、スピン処理部３に設けてもよい。
【００６３】
ガスノズルをスピン処理部３に設けた場合、スピン処理部にて予備加熱工程または加熱乾燥工程を行うことができるので加熱プレート１２は不要となる。しかも加熱プレート１２とスピン処理部３との間で基板Ｗを搬送する時間も不要なのでスループットが改善される。
【００６４】
なお、この場合、予備加熱工程、加熱乾燥工程において基板Ｗを回転させれば熱が基板Ｗの表面において比較的均一に伝わるので処理の面内均一性が改善される。
【００６５】
また、スピン処理部３に加熱ガスノズルを設ける場合はガスノズルをアーム３４、またはアーム４４、またはアーム５４に設けることができる。
【００６６】
特に除去液供給機構３０を構成するアーム３４の先端部分にガスノズルを設けた場合は予備加熱工程においてガスノズルを基板Ｗに対向させて基板に加熱ガスを供給した直後に電磁弁３６を開放すれば、すでに除去液吐出ノズル３１が基板に対向する位置に到達しているため、基板Ｗの温度低下が少ない間に除去液を供給できる。このため、基板Ｗを加熱するのに必要最低限のエネルギーしか要らなくなる。また、予備加熱工程から除去液供給工程に移るまでの時間を短くできるのでスループットが改善される。
【００６７】
なお、上記実施形態では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ポリマーを除去することを開示したが、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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
例えば、レジスト膜をマスクとして、レジスト膜で覆われていない部分の前記薄膜に不純物拡散処理を行う場合で説明する。このような不純物拡散処理には、例えば、イオンインプランテーションがあるが、このような処理を経た基板ではレジスト膜の下方に存在し、レジスト膜で覆われていない部分の薄膜にはもちろん、レジスト膜にもイオンが入り込む。これにより、レジストの一部もしくは全部が変質し、本発明に言う「レジストが変質して生じた反応生成物」となっている。このような反応生成物も有機物であり、除去対象となっている。
【００７１】
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。
【００７２】
例えば、レジストが塗布され、該レジストに模様（配線パターン等）が露光され、該レジスト膜が現像され、該レジストの下方に存在する下層に対して下層処理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。
【００７３】
より具体的に言うと、レジスト膜が現像された後、下層としての薄膜に対して例えばエッチング処理を行った場合が含まれる。このときのエッチング処理が、エッチング液を供給して行うウエットエッチングであるか、ＲＩＥなどのドライエッチングであるかを問わず、エッチング処理後はレジスト膜は不要になるのでこれを除去する必要がある。このようなエッチング処理後のレジスト除去処理も含まれる。
【００７４】
また、その他には、レジスト膜が現像された後、下層としての薄膜に下層処理として不純物拡散を行った場合、不純物拡散処理後はレジスト膜は不要になるのでこれを除去する必要があるが、このときのレジスト除去処理も含まれる。
【００７５】
なお、これらの場合、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。
【００７６】
例えば、前記エッチング処理において、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レジストに由来する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である薄膜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。
【００７７】
また、下層である薄膜に対して不純物拡散処理（特にイオンインプランテーション）を行った場合にもレジストに由来する反応生成物が生成される。よって、不純物拡散処理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。
【００７８】
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基板から除去することも含む。
【００７９】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項５に記載の発明によれば、反応生成物の除去処理後に基板を確実に乾燥することが可能となる。このため、反応生成物を除去した後の基板における金属パターン部に純水が残存して酸化物が生成されるという問題の発生や、反応生成物を除去した後の基板真空条件下で処理を行う処理工程に搬送された場合に、基板Ｗに付着した純水が処理に悪影響を及ぼすという問題の発生を有効に防止することが可能となる。
【００８０】
特に、請求項２に記載の発明によれば、加熱された基板を冷却する冷却工程を備えることから、加熱された基板を後段の処理工程に悪影響を及ぼさない程度の温度まで冷却することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る基板処理装置の斜視図である。
【図２】加熱処理部１の要部を示す斜視図である。
【図３】スピン処理部３の平面概要図である。
【図４】スピン処理部３を側方から見た概要図である。
【図５】スピン処理部３を側方から見た概要図である。
【図６】スピン処理部３を側方から見た概要図である。
【図７】基板処理装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。
【図８】基板処理装置による基板Ｗの処理動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１加熱処理部
２冷却処理部
３スピン処理部
４インデクサー部
５搬送機構
６搬送機構
７カセット
１２加熱プレート
１４支持ピン
１５支持アーム
１６エアシリンダ
１７球体
３０除去液供給機構
３１除去液吐出ノズル
３７除去液の供給部
４０ブラシ洗浄機構
４１回転ブラシ
４７純水噴出ノズル
５０純水供給機構
５１純水吐出ノズル
５７純水の供給部
７０スピンチャック
７３飛散防止用カップ
８０制御部
８５電磁弁駆動部
８６モータ駆動部
８７移動機構駆動部
Ｗ基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus for removing organic substances present on a substrate with an organic substance removing liquid. In particular, the present invention relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus for removing a resist from a substrate.
[0002]
The present invention also relates to a substrate processing apparatus for supplying and removing a reaction product removal liquid on a substrate on which a reaction product generated by alteration of a resist is present, and in particular, by dry etching using a resist film as a mask. The present invention relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus for removing a reaction product generated on a surface of the substrate with a removing liquid from a substrate on which a thin film formed on the surface is patterned.
[0003]
[Prior art]
In the manufacturing process of a semiconductor element, for example, an etching process is performed in which a metal thin film such as aluminum or copper formed on the surface of a substrate such as a semiconductor wafer is patterned using a resist film as a mask. In this etching process, when a fine circuit pattern is formed, dry etching such as RIE (Reactive Ion Etching) is employed.
[0004]
Since the power of reactive ions used in such dry etching is extremely strong, the resist film also disappears at a certain rate when the etching of the metal film is completed, and a part of it is a reaction product such as a polymer. Denatured and deposited on the side wall of the metal film. Since this reaction product is not removed in the subsequent resist removal step, it is necessary to remove this reaction product before performing the resist removal step.
[0005]
For this reason, conventionally, after the dry etching process, the reaction product deposited on the sidewall of the metal film is removed by supplying a removal liquid having a function of removing the reaction product to the substrate, and then the substrate. The reaction product is washed with pure water, and the reaction product is removed by shaking off the pure water and drying.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
With the recent miniaturization of patterns, the pure water adhering to the substrate may not be sufficiently removed only by shaking and drying. As described above, when pure water remains on the substrate W after the reaction product is removed, there arises a problem that an oxide is generated in the metal pattern portion on the substrate surface. Moreover, when this board | substrate is conveyed to the process process which processes under vacuum conditions, such as CVD, the pure water adhering to a board | substrate will have a bad influence on a process.
[0007]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus capable of reliably drying a substrate after a removal process of organic substances, particularly a resist. Another object of the present invention is to provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus capable of reliably drying a substrate after a removal process of a reaction product generated by alteration of a resist. It is an object of the present invention to provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus capable of reliably drying a substrate after a reaction product removing process.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a thin film formed on a surface of the pattern is patterned by dry etching using a resist film as a mask. Reaction products Before resist removal A substrate processing method for removing with a removing liquid, the removing liquid supplying step for supplying the removing liquid to the surface of the substrate, the pure water supplying step for supplying pure water to the surface of the substrate, and the substrate parallel to its main surface. It is characterized by comprising: a pure water shaking off process in which pure water adhering to the substrate is spun off by rotating in the plane; and a heating drying process in which the substrate is heated and dried by a heating plate provided with a heater therein. To do.
[0009]
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, further comprising a cooling step of cooling the heated substrate after the heating and drying step.
[0010]
The invention according to claim 3 is generated on the surface of the substrate with respect to the substrate having a metal part on the surface of the pattern by patterning the thin film formed on the surface by dry etching using a resist film as a mask. Reaction products Before resist removal A substrate processing apparatus for removing with a removing liquid, a rotation holding means for holding the substrate rotatably, a removal liquid supply mechanism for supplying the removal liquid toward the surface of the substrate held by the rotation holding means, A pure water supply mechanism that supplies pure water toward the surface of the substrate held by the rotation holding means, a removal liquid is supplied by the removal liquid supply mechanism, and a pure water is supplied by the pure water supply mechanism. And a heating plate provided with a heater for heating the substrate.
[0011]
The invention according to claim 4 is generated on the surface of the substrate by patterning a thin film formed on the surface by dry etching using a resist film as a mask, with respect to a substrate having a metal part on the surface of the pattern. Reaction products Before resist removal A substrate processing apparatus for removing with a removing liquid, an indexer unit for carrying a substrate, a rotation holding means for holding the substrate rotatably, and a removing liquid toward the surface of the substrate held by the rotation holding means. A spin processing unit having a removal liquid supply mechanism for supplying water and a pure water supply mechanism for supplying pure water toward the surface of the substrate held by the rotation holding means, and the removal liquid is supplied by the removal liquid supply mechanism A heating processing unit having a heating plate having a heater therein for heating the substrate after pure water is supplied by the pure water supply mechanism, and the substrate from the indexer unit to the spin processing unit. And a transport unit that transports the heat treatment unit through the heat treatment unit.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The configuration of the substrate processing apparatus according to the embodiment of the present invention will be described below. This substrate processing apparatus is for removing a polymer as a reaction product from the surface of a silicon semiconductor wafer as a substrate on which a thin film is formed.
[0013]
Here, the thin film is composed of, for example, a metal film such as copper, aluminum, titanium, tungsten and a mixture thereof, or an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride organic insulating film, or a low dielectric interlayer insulating film. Is done. In addition, the thin film here means not only those whose height dimension is shorter than the length dimension of the bottom portion in the cross section in the direction perpendicular to the main surface of the substrate on which the thin film is formed, but also the height dimension is the length dimension of the bottom portion. Includes longer ones. Therefore, the thin film includes a film or a wiring partially formed on the substrate, which exists in a line shape or an island shape when facing the main surface of the substrate.
[0014]
In addition, as a removing solution used in this substrate processing apparatus, a liquid containing an organic alkaline solution such as DMF (dimethylformamide), DMSO (dimethyl sulfoxide), hydroxylamine, a liquid containing an organic amine, an inorganic such as hydrofluoric acid, phosphoric acid or the like. A liquid containing an acid, a liquid containing an ammonium fluoride-based substance, or the like can be used. Other removal solutions include 1-methyl-2pyrrolidone, tetrahydrothiophene 1.1-dioxide, isopropanolamine, monoethanolamine, 2- (2aminoethoxy) ethanol, catechol, N-methylpyrrolidone, and aromatic diol. , Parklene, and a liquid containing phenol, and more specifically, a mixed solution of 1-methyl-2-pyrrolidone, tetrahydrothiophene 1.1-dioxide, and isopropanolamine, and a mixture of dimethylsulfoxide and monoethanolamine. Liquid, a mixture of 2- (2aminoethoxy) ethanol, hydroxyamine and catechol, a mixture of 2- (2aminoethoxy) ethanol and N-methylpyrrolidone, monoethanolamine, water and an aromatic diol Liquid mixture, parkren It may be a mixed solution such as of phenol.
[0015]
In addition, the liquid containing organic amine (referred to as organic amine removal liquid) is a mixed solution of monoethanolamine, water and aromatic triol, or a mixed solution of 2- (2-aminoethoxy) ethanol, hydroxyamine and catechol. , A mixed solution of alkanolamine, water, dialkyl sulfoxide, hydroxyamine and amine-based anticorrosive, a mixed solution of alkanolamine, glycol alcohol and water,
A mixed solution of dimethyl sulfoxide, hydroxyamine, triethylenetetramine, pyrocatechol and water, a mixed solution of water, hydroxyamine and pyrogallol, a mixed solution of 2-aminoethanol, ethers and sugar alcohols, 2- (2- There is a mixed solution of aminoethoxy) ethanol, N, N-dimethylacetoacetamide, water and triethanolamine.
[0016]
In addition, a liquid containing an ammonium fluoride-based substance (referred to as an ammonium fluoride-based removal liquid) includes a mixed solution of an organic alkali, a sugar alcohol, and water, and a mixture of a fluorine compound, an organic carboxylic acid, and an acid / amide solvent. Solution, mixed solution of alkylamide, water and ammonium fluoride, mixed solution of dimethyl sulfoxide, 2-aminoethanol, organic alkali aqueous solution and aromatic hydrocarbon, mixed solution of dimethyl sulfoxide, ammonium fluoride and water,
Mixed solution of ammonium fluoride, triethanolamine, pentamethyldiethylenetriamine, iminodiacetic acid and water, mixed solution of glycol, alkyl sulfate, organic salt, organic acid and inorganic salt, mixed of amide, organic salt, organic acid and inorganic salt There is a solution, a mixed solution of an amide, an organic salt, an organic acid, and an inorganic salt.
[0017]
An inorganic removal liquid containing an inorganic substance is a mixed solution of water and a phosphoric acid derivative.
[0018]
First, the overall configuration of the substrate processing apparatus will be described. FIG. 1 is a perspective view of a substrate processing apparatus according to the present invention.
[0019]
This substrate processing apparatus includes an indexer unit 4 for carrying in a cassette 7 containing a plurality of substrates W, four heating processing units 1 for heating the substrate W, and two units for cooling the substrate W. A cooling processing unit 2, two spin processing units 3 for processing the substrate W with a removing liquid, a cassette 7 on which the substrate W is placed on the indexer unit 4, a heating processing unit 1, a cooling processing unit 2, And a pair of transport mechanisms 5 and 6 for transporting to and from the spin processing unit 3.
[0020]
The substrate W stored in the cassette 7 and transported to the substrate processing apparatus is taken out of the cassette 7 by the transport mechanism 6 and transferred to the transport mechanism 5. The substrate W is preheated by the heat treatment unit 1, and then the reaction product is removed by the spin processing unit 3. Then, the substrate W is heated and dried by the heat processing unit 1, cooled by the cooling processing unit 2, passed from the transport mechanism 5 to the transport mechanism 6, and stored in the cassette 7. Such processing operation will be described in detail later.
[0021]
Next, the configuration of the heat treatment unit 1 will be described. FIG. 2 is a perspective view showing a main part of the heat treatment unit 1 described above.
[0022]
A heating plate 12 is disposed in the housing of the heat treatment unit 1. The heating plate 12 includes a plate heater inside. Three through holes 13 are formed in the heating plate 12. And through this through-hole 13, the three support pins 14 are arrange | positioned so that raising / lowering is possible.
[0023]
These three support pins 14 are made of a heat-resistant insulating material such as fluorine resin, ceramics, or polyimide resin, for example, and are erected on the support arm 15 at a position facing the rear peripheral edge of the substrate W supported thereon. Has been. The support arm 15 is connected to the air cylinder 16. For this reason, by driving the air cylinder 16, the support pin 14 has a transfer position of the substrate W whose tip protrudes from the surface of the heating plate 12 and a substrate W whose tip is accommodated in the communication hole 13 in the heating plate 12. It moves up and down between the heat treatment positions.
[0024]
Three spheres 17 are embedded in the surface of the heating plate 12. This spherical body 17 is comprised from low heat-transfer members, such as an alumina and a material, for example. The upper end of the sphere 17 is disposed so as to protrude by a minute amount from the surface of the heating plate 12, and a so-called proximity gap called a proximity gap is maintained between the substrate W and the surface of the heating plate 12. In this state, the substrate W is placed on and supported on the sphere 17 of the heating plate 12, and the substrate W is heated.
[0025]
When the substrate W is carried into the heating plate 12, the support pins 14 are raised to the substrate delivery position in advance by driving the air cylinder 16. Then, the substrate W is transported by the transport mechanism 5 shown in FIG. 1, and the substrate W is placed on the support pins 14. The support pin 14 is lowered to the heating position by driving the air cylinder 16.
[0026]
When the substrate W is placed on the sphere 17 in the heating plate 12 and the heating process is completed, the support pins 14 are moved up to the delivery position of the substrate, thereby separating the substrate W from the heating plate 12. If the substrate W rises from the heating plate 12, the substrate W is received from the support pins 14 by the transport mechanism 5 shown in FIG. 1 and transported toward the subsequent processing step.
[0027]
Note that the cooling processing unit 2 shown in FIG. 1 has the same configuration as the heating processing unit 1. However, in the cooling processing unit 2, a cooling plate containing a plate cooler using a Peltier element or the like is disposed instead of a heating plate containing a plate heater, so that the substrate W can be cooled. Yes.
[0028]
Next, the configuration of the spin processing unit 3 will be described. FIG. 3 is a schematic plan view of the spin processing unit 3. 4 to 6 are schematic views of the spin processing unit 3 as viewed from the side. 4 shows the relationship between the removal liquid supply mechanism 30, the spin chuck 70, and the scattering prevention cup 73. FIG. 5 shows the relationship between the brush cleaning mechanism 40, the spin chuck 70, and the scattering prevention cup 73. FIG. 6 shows the relationship between the pure water supply mechanism 50, the spin chuck 70, and the scattering prevention cup 73. In these figures, the scattering prevention cup 73 and the back surface cleaning nozzle 74 are shown in cross section. .
[0029]
The spin processing unit 3 includes a spin chuck 70 that rotatably holds the substrate W, a removal liquid supply mechanism 30 that supplies a removal liquid toward the surface of the substrate W held by the spin chuck 70, and a spin chuck 70. A brush cleaning mechanism 40 that cleans the surface of the substrate W held by the rotary brush 41 and a pure water supply mechanism 50 that supplies pure water toward the surface of the substrate W held by the spin chuck 70 are provided.
[0030]
As shown in FIGS. 4 to 6, the spin chuck 70 rotates around a support shaft 72 that faces in the vertical direction by driving a motor 71 with the substrate W adsorbed and held on the upper surface thereof. Therefore, the substrate W rotates with the spin chuck 70 in a plane parallel to the main surface.
[0031]
An anti-scattering cup 73 is disposed on the outer periphery of the spin chuck 70. The anti-scattering cup 73 has a substantially U-shaped cross section, and has a substantially ring shape having an opening in the center portion in plan view. An opening 75 connected to a drain (not shown) is formed on the bottom surface of the scattering prevention cup 73.
[0032]
Further, a back surface cleaning nozzle 74 for cleaning the back surface of the substrate W by supplying pure water to the back surface of the substrate W is disposed at a position facing the back surface of the substrate W in the scattering prevention cup 73. Has been. The back surface cleaning nozzle 74 is connected to a pure water supply unit 57 via an electromagnetic valve 76. The pure water supply unit 57 is configured to pump pure water.
[0033]
As shown in FIG. 4, the removal liquid supply mechanism 30 includes a removal liquid discharge nozzle 31 for discharging the removal liquid toward the substrate W. The removal liquid discharge nozzle 31 is disposed at the tip of an arm 34 that swings about a shaft 33 that faces in the vertical direction when the nozzle moving mechanism 32 is driven. Therefore, the removal liquid discharge nozzle 31 can reciprocate between a position facing the rotation center of the substrate W held by the spin chuck 70 and rotating and a position facing the edge of the substrate W. Yes. The nozzle moving mechanism 32 is configured to move the arm 34 in the vertical direction.
[0034]
The removal liquid discharge nozzle 31 is connected to a removal liquid supply unit 37 via an electromagnetic valve 36. The removal liquid supply unit 37 is configured to be capable of pumping the removal liquid heated to a predetermined temperature. Reference numeral 35 denotes a tube for supplying the removal liquid.
[0035]
The brush cleaning mechanism 40 includes a rotating brush 41 for cleaning the surface of the substrate W, as shown in FIG. The rotary brush 41 is disposed at the tip of an arm 44 that swings about a shaft 43 that faces in the vertical direction when the rotary brush moving mechanism 42 is driven. For this reason, the rotary brush 41 can reciprocate between a position facing the rotation center of the substrate W rotating by being held by the spin chuck 70 and a position facing the edge of the substrate W. The rotating brush moving mechanism 42 is configured to move the arm 44 also in the vertical direction.
[0036]
The rotating brush 41 is configured to rotate around a rotating shaft 45 that faces in the vertical direction by driving a motor 46 disposed at the tip of the arm 44. Further, as shown in FIG. 5, the lower end portion of the rotating brush 41 is located at a minute distance from the position where it contacts the surface of the substrate W held on the spin chuck 70 or the surface of the substrate W held on the spin chuck 70. It can be arranged at a position separated by only. Therefore, with the rotary brush 41 rotated at such a position, the arm 44 is reciprocated between a position where the rotary brush 41 faces the rotation center of the substrate W and a position where the edge of the substrate W faces the edge. By moving, the entire surface of the substrate W can be cleaned with the rotating brush 41.
[0037]
As shown in FIGS. 3 and 5, a pure water ejection nozzle 47 for supplying pure water to the surface of the substrate W when the substrate W is cleaned by the rotating brush 41 is provided at a position facing the brush cleaning mechanism 41. It is arranged. The pure water ejection nozzle 47 is connected to a pure water supply unit 57 via an electromagnetic valve 48.
[0038]
As shown in FIG. 6, the pure water supply mechanism 50 includes a pure water discharge nozzle 51 for discharging pure water toward the substrate W. The pure water discharge nozzle 51 is disposed at the tip of an arm 54 that swings about a shaft 53 that faces in the vertical direction when the nozzle moving mechanism 52 is driven. For this reason, the pure water discharge nozzle 51 can reciprocate between a position facing the rotation center of the substrate W held by the spin chuck 70 and rotating and a position facing the edge of the substrate W. Yes. The nozzle moving mechanism 52 is configured to move the arm 54 in the vertical direction.
[0039]
The pure water discharge nozzle 51 is connected to a pure water supply unit 57 via an electromagnetic valve 56. Reference numeral 55 denotes a pure water supply tube.
[0040]
Next, the control mechanism of the above-described substrate processing apparatus will be described. FIG. 7 is a block diagram showing the main electrical configuration of the substrate processing apparatus described above.
[0041]
The substrate processing apparatus includes a control unit 80 that includes a ROM 81 that stores an operation program necessary for controlling the apparatus, a RAM 82 that temporarily stores data and the like during control, and a CPU 83 that executes logical operations. The control unit 80 includes an electromagnetic valve driving unit 85 that drives the electromagnetic valves 36, 48, 56, and 76 in the spin processing unit 3 and a motor driving unit 86 that drives the motors 46 and 70 via the interface 84. The nozzle moving mechanism 32, the brush moving mechanism 42, and the moving mechanism driving unit 87 that drives the nozzle moving mechanism 52 are connected. The control unit 80 is also connected to the above-described heating processing unit 1 and cooling processing unit 2 via the interface 84.
[0042]
Next, the processing operation for removing the reaction product from the substrate W by the substrate processing apparatus described above will be described. FIG. 8 is a flowchart showing the processing operation of the substrate W by the substrate processing apparatus.
[0043]
When this substrate processing apparatus is used to remove a reaction product generated on the surface of a substrate W on which a thin film formed on the surface is patterned by dry etching using a resist film as a mask, First, a preheating process is executed (step S1). In this preliminary heating step, after the substrate W in the cassette 7 placed on the indexer unit 4 is taken out by the transport mechanism 6, the substrate W is transported to the heat treatment unit 1 by the transport mechanism 5, and is shown in FIG. This is performed by heating at a heating position on the heating plate 12.
[0044]
In this preheating step, the substrate W is heated to a predetermined set temperature. The set temperature is set to a temperature at which the temperature of the substrate W becomes equal to or higher than the temperature of the removal liquid when the substrate W is supplied with the removal liquid in a later-described removal liquid supply process (however, a temperature lower than the boiling point of the removal liquid). You only have to set it.
[0045]
Preferably, when the substrate W is supplied with the removal liquid, the temperature of the substrate W is set to be substantially the same as the temperature of the removal liquid. Here, since the amount of heat lost by the substrate W during the transfer of the substrate W from the heat treatment unit 1 to the spin processing unit 3 is small, the set temperature is set to the same temperature as the temperature of the removal liquid. That is, since the removal liquid of 80 degrees Celsius is supplied to the substrate W in the removal liquid supply step, the set temperature is set to 80 degrees Celsius.
[0046]
However, when the temperature of the substrate W is lowered during the transfer of the substrate W from the heat treatment unit 1 to the spin processing unit 3, the set temperature is higher than the temperature of the removal liquid by the amount that is lowered during the transfer. It is preferable.
[0047]
When the preliminary heating process for the substrate W is completed, the heated substrate W is transferred onto the spin chuck 70 of the spin processing unit 3 shown in FIGS. 4 to 6 by the transfer mechanism 5.
[0048]
In the spin processing unit 3, a removal liquid supply step (step S2) is first executed. In this removal liquid supply step, the substrate W is held by the spin chuck 70 and rotated at a low speed. Then, by driving the nozzle moving mechanism 32 in the removing liquid supply mechanism 30, the position where the removing liquid discharge nozzle 31 faces the rotation center of the substrate W held by the spin chuck 70 and rotating, and the edge of the substrate W While reciprocating between the opposing positions, the electromagnetic valve 36 is opened and the removal liquid is discharged from the removal liquid discharge nozzle 31. As a result, the removal liquid heated to a predetermined temperature (80 degrees Celsius in this case) above the room temperature (about 23 degrees) from the removal liquid supply unit 37 over the entire surface of the substrate W held by the spin chuck 70 and rotating. Supplied. By this removing liquid supply step, most of the reaction product generated on the surface of the substrate W is removed.
[0049]
At this time, since the substrate W to which the removal liquid is supplied is heated in advance by the preliminary heating process in the previous stage, the temperature of the removal liquid does not decrease after contact with the substrate W. For this reason, it becomes possible to improve the removal function of the reaction product by the heated removal liquid.
[0050]
In addition, since the temperature of the substrate W is substantially the same as the temperature of the removal liquid here, there is no temperature change of the removal liquid supplied to the substrate W. For this reason, from the beginning of the removal liquid supply step, the removal liquid comes into contact with the reaction product at a temperature that exhibits a high removal function. Therefore, the reaction product can be removed quickly and the throughput is improved.
[0051]
Next, a removal liquid swing-off step is performed in which the removal liquid attached to the substrate W is spun off by rotating the substrate W at a high speed (step S3). In this removal liquid swing-off step, the substrate W is rotated by the spin chuck 70 at a rotation speed of 500 rpm or more, preferably 1000 rpm to 4000 rpm.
[0052]
In addition, the reason for performing the removal liquid swing-off process subsequent to the removal liquid supply process is as follows. That is, when an organic alkaline solution is used as the removing solution, a phenomenon called “pH shock” occurs in which strong alkali is generated when the removing solution remaining on the substrate W is mixed with pure water. , Damage metal wiring. Therefore, it is impossible to continuously execute the above-described removal liquid supply process and a brush cleaning process using pure water, which will be described later, and a large amount of intermediate rinse liquid is used after the removal liquid supply process is completed. It is necessary to remove the removing liquid once from above, and then supply pure water to the substrate W to execute the brush cleaning process. For this reason, the intermediate rinsing liquid supply process takes time, and the use of many intermediate rinsing liquids raises the problem of increased costs.
[0053]
However, in this embodiment, since the removal liquid swing-off process is executed subsequent to the removal liquid supply process, the above-described intermediate rinse process can be omitted, and even when the intermediate rinse process is executed, This intermediate rinse liquid supply step can be completed in a short time using only a small amount of the intermediate rinse liquid.
[0054]
When the removal liquid shaking-off process is completed, a brush cleaning process is executed (step S4). In this brush cleaning process, the substrate W is held by the spin chuck 70 and rotated at a low speed. Further, the electromagnetic valve 48 is opened, and pure water is ejected from the pure water ejection nozzle 47 onto the surface of the substrate W held and rotated by the spin chuck 70. The rotating brush 41 is rotated by driving the motor 46 in the brush cleaning mechanism 40, and the rotating brush 41 is brought into contact with the rotation center of the rotating substrate W held by the spin chuck 70 by driving the brush moving mechanism 42. It is reciprocated between the position and a position where it abuts against the edge of the substrate W. As a result, the entire surface of the substrate W held by the spin chuck 70 and rotating is cleaned by the rotating brush 41. By this brush cleaning process, the reaction product remaining on the surface of the substrate W is quickly removed.
[0055]
Instead of bringing the lower end portion of the rotating brush 41 into contact with the rotating substrate W held by the spin chuck 70, the rotating brush 41 is arranged at a position where the lower end portion and the surface of the substrate W are separated by a minute distance. Then, the surface of the substrate W may be cleaned. In such a configuration, the surface of the substrate W can be cleaned with pure water existing between the lower end of the rotating brush 41 and the surface of the substrate W without giving an impact to the surface of the substrate W. It becomes possible.
[0056]
When the brush cleaning process is completed, a pure water supply process is executed (step S5). In this pure water supply process, the substrate W is held by the spin chuck 70 and rotated at a low speed. Then, by driving the nozzle moving mechanism 52 in the pure water supply mechanism 50, the position where the pure water discharge nozzle 51 faces the rotation center of the substrate W held by the spin chuck 70 and rotating, and the edge of the substrate W While reciprocating between the opposing positions, the solenoid valve 56 is opened and pure water is discharged from the pure water discharge nozzle 51. Accordingly, pure water is supplied from the pure water supply unit 57 to the entire surface of the substrate W that is held by the spin chuck 70 and rotates. By this pure water supply step, the surface of the substrate W is cleaned.
[0057]
In the above-described removal liquid supply process (step S2), brush cleaning process (step S4), and pure water supply process (step S5), the electromagnetic valve 76 is opened and held by the spin chuck 70 from the back surface cleaning nozzle 74. Pure water is supplied to the back surface of the rotating substrate W. Thereby, it is possible to prevent the reaction product or the like removed from the front surface of the substrate W from entering the back surface side of the substrate W.
[0058]
Then, a pure water swing-off process is performed in which the pure water attached to the substrate W is spun off by rotating the substrate W at a high speed (step S6). In this pure water shaking-off process, the substrate W is rotated by the spin chuck 70 at a rotational speed of 500 rpm or more, preferably 1000 rpm to 4000 rpm.
[0059]
When the above steps are completed, the transport mechanism 5 transports the substrate W from the spin processing unit 3 to the heat processing unit 1. And the heat drying process is performed in the heat processing part 1 (step S7). In this heat drying process, the substrate W is heated at the heating position on the heating plate 12, and the pure water that could not be removed in the pure water shaking-off process is dried and removed.
[0060]
Therefore, it is possible to prevent the occurrence of the problem that pure water remains in the metal pattern portion of the substrate W after the reaction product is removed and oxides are generated. In addition, even when the substrate W is subsequently transferred to a processing step for processing under vacuum conditions such as CVD, the pure water attached to the substrate W does not adversely affect the processing. In this heat drying step, the substrate W is heated to a temperature of about 150 degrees Celsius, for example.
[0061]
When the heat drying process for the substrate W is completed, the heated substrate W is transported to the cooling processing unit 2 by the transport mechanism 5. In the cooling processing unit 2, the heated substrate W is cooled to a temperature of room temperature that does not interfere with subsequent processing. The cooled substrate W is taken out of the cooling processing unit 2 by the transport mechanism 5 and stored in the cassette 7 by the transport mechanism 6.
[0062]
The substrate processing apparatus according to the present embodiment includes a heating plate 12 as a heating unit. As the heating unit, a heating gas (heated air or heated inert gas such as nitrogen gas or argon) is sprayed on the substrate. A heated gas supply means having a gas nozzle can also be used. In this case, a gas nozzle may be provided in the heat processing unit 1 or in the spin processing unit 3.
[0063]
When the gas nozzle is provided in the spin processing unit 3, the preheating step or the heat drying step can be performed in the spin processing unit, so that the heating plate 12 is not necessary. Moreover, since the time for transporting the substrate W between the heating plate 12 and the spin processing unit 3 is not required, the throughput is improved.
[0064]
In this case, if the substrate W is rotated in the preheating step and the heating drying step, heat is transmitted relatively uniformly on the surface of the substrate W, so that the in-plane uniformity of processing is improved.
[0065]
Further, when a heating gas nozzle is provided in the spin processing unit 3, the gas nozzle can be provided in the arm 34, the arm 44, or the arm 54.
[0066]
In particular, when a gas nozzle is provided at the tip of the arm 34 constituting the removal liquid supply mechanism 30, if the solenoid valve 36 is opened immediately after supplying the heated gas to the substrate with the gas nozzle opposed to the substrate W in the preheating step, Since the removal liquid discharge nozzle 31 has already reached the position facing the substrate, the removal liquid can be supplied while the temperature drop of the substrate W is small. For this reason, only the minimum energy necessary for heating the substrate W is required. In addition, since the time from the preliminary heating process to the removal liquid supply process can be shortened, the throughput is improved.
[0067]
In the above embodiment, it is disclosed that the polymer generated during the dry etching is removed from the substrate that has undergone the dry etching process. However, the present invention removes the polymer from the substrate on which the polymer generated during the dry etching exists. It is not limited to removing.
[0068]
For example, the present invention includes a case where a polymer generated during plasma ashing is removed from a substrate. Therefore, the present invention includes a case where the polymer generated due to the resist is removed from the substrate in various processes that are not necessarily dry etching.
[0069]
Further, the present invention is not limited to removing only the polymer produced by dry etching or plasma ashing, but also includes the case where various reaction products derived from the resist are removed from the substrate.
[0070]
For example, the case where an impurity diffusion process is performed on a portion of the thin film not covered with the resist film using the resist film as a mask will be described. Such impurity diffusion treatment includes, for example, ion implantation, but the substrate that has undergone such treatment has a resist film as well as a thin film that exists below the resist film and is not covered with the resist film. Ions also enter. As a result, a part or all of the resist is altered and becomes the “reaction product produced by alteration of the resist” according to the present invention. Such a reaction product is also an organic substance and is a removal target.
[0071]
In the present invention, the reaction product derived from the resist is not limited to be removed from the substrate, but includes the case where the resist itself is removed from the substrate.
[0072]
For example, for a substrate in which a resist is applied, a pattern (wiring pattern, etc.) is exposed to the resist, the resist film is developed, and a lower layer treatment is applied to a lower layer existing below the resist. A case where the resist film that has become unnecessary after the processing is completed is also included.
[0073]
More specifically, it includes a case where, for example, an etching process is performed on a thin film as a lower layer after the resist film is developed. Regardless of whether the etching process is wet etching performed by supplying an etchant or dry etching such as RIE, the resist film is unnecessary after the etching process, and thus needs to be removed. . Such a resist removal process after the etching process is also included.
[0074]
In addition, after the resist film is developed, if impurity diffusion is performed as a lower layer treatment on the thin film as the lower layer, the resist film becomes unnecessary after the impurity diffusion treatment, so it is necessary to remove it. The resist removal process at this time is also included.
[0075]
In these cases, the removal of the resist film that is no longer needed, and at the same time, any reaction product produced by alteration of the resist film can be removed at the same time, thereby improving throughput and reducing cost. .
[0076]
For example, in the etching process, when dry etching is performed on a thin film as a lower layer, a reaction product derived from a resist is also generated. Therefore, the resist film itself used for masking the thin film that is the lower layer during dry etching and the reaction product generated by the alteration of the resist film can be removed at the same time.
[0077]
In addition, a reaction product derived from the resist is also generated when impurity diffusion treatment (especially ion implantation) is performed on the lower layer thin film. Therefore, the resist film itself used for masking the lower layer during the impurity diffusion treatment and the reaction product generated by the alteration of the resist film can be removed at the same time.
[0078]
In addition, the present invention is not limited to removing the reaction product derived from the resist or the resist itself from the substrate, but also includes removing from the substrate organic substances that are not derived from the resist, such as fine contaminants generated from the human body. .
[0079]
【The invention's effect】
Claims 1 to 5 According to the invention described in Thing It is possible to reliably dry the substrate after the removal process. For this reason, reaction generation Things Occurrence of a problem that pure water remains in the metal pattern portion of the substrate after the removal and an oxide is generated, and a reaction generation Things When transported to a processing step for processing under the substrate vacuum condition after the removal, it is possible to effectively prevent the occurrence of a problem that the pure water adhering to the substrate W adversely affects the processing.
[0080]
In particular, the claims 2 According to the described invention, since the cooling step of cooling the heated substrate is provided, the heated substrate can be cooled to a temperature that does not adversely affect the subsequent processing step.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a substrate processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a main part of a heat treatment unit 1;
FIG. 3 is a schematic plan view of a spin processing unit 3;
FIG. 4 is a schematic view of a spin processing unit 3 as viewed from the side.
FIG. 5 is a schematic view of the spin processing unit 3 as viewed from the side.
FIG. 6 is a schematic view of the spin processing unit 3 as viewed from the side.
FIG. 7 is a block diagram showing a main electrical configuration of the substrate processing apparatus.
FIG. 8 is a flowchart showing the processing operation of the substrate W by the substrate processing apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Heat treatment section
2 Cooling processing section
3 Spin processing section
4 Indexer section
5 Transport mechanism
6 Transport mechanism
7 cassette
12 Heating plate
14 Support pin
15 Support arm
16 Air cylinder
17 Sphere
30 Removal liquid supply mechanism
31 Removal liquid discharge nozzle
37 Remover Supply Unit
40 Brush cleaning mechanism
41 Rotating brush
47 Pure water ejection nozzle
50 Pure water supply mechanism
51 Pure water discharge nozzle
57 Pure water supply unit
70 Spin chuck
73 Anti-scatter cup
80 Control unit
85 Solenoid valve drive
86 Motor drive
87 Moving mechanism drive
W substrate

Claims

By patterning the thin film formed on the surface by dry etching using the resist film as a mask, the reaction product generated on the surface of the substrate is patterned before the resist is removed. the substrate processing method for removing the removal solution,
A removing liquid supply step for supplying a removing liquid to the surface of the substrate;
A pure water supply process for supplying pure water to the surface of the substrate;
A pure water shake-off step of turning off the pure water adhering to the substrate by rotating the substrate in a plane parallel to the main surface;
A heating and drying process in which the substrate is heated and dried by a heating plate having a heater therein;
A substrate processing method comprising:

The substrate processing method according to claim 1,
A substrate processing method comprising a cooling step of cooling the heated substrate after the heating and drying step.

By patterning the thin film formed on the surface by dry etching using the resist film as a mask, the reaction product generated on the surface of the substrate is patterned before the resist is removed. A substrate processing apparatus for removing the substrate with a removing liquid.
Rotation holding means for holding the substrate rotatably;
A removal liquid supply mechanism for supplying a removal liquid toward the surface of the substrate held by the rotation holding means;
A pure water supply mechanism for supplying pure water toward the surface of the substrate held by the rotation holding means;
A heating plate provided with a heater therein for heating the substrate after the removal liquid is supplied by the removal liquid supply mechanism and the pure water is supplied by the pure water supply mechanism;
A substrate processing apparatus comprising:

By patterning the thin film formed on the surface by dry etching using the resist film as a mask, the reaction product generated on the surface of the substrate is patterned before the resist is removed. A substrate processing apparatus for removing the substrate with a removing liquid.
An indexer section for loading the substrate;
Rotation holding means for rotatably holding the substrate, a removal liquid supply mechanism for supplying a removal liquid toward the surface of the substrate held by the rotation holding means, and a surface of the substrate held by the rotation holding means A spin processing unit having a pure water supply mechanism for supplying pure water
A heat treatment unit having a heating plate provided with a heater therein for heating the substrate after the removal liquid is supplied by the removal liquid supply mechanism and the pure water is supplied by the pure water supply mechanism;
A transport unit that transports the substrate from the indexer unit to the heat processing unit via the spin processing unit;
A substrate processing apparatus comprising: