[发明专利]衬底处理方法及衬底处理装置

说明书

本发明涉及一种衬底处理方法及衬底处理装置。在使用等离子体去除抗蚀膜时，抑制对衬底造成的损伤并且不需要使用SPM。在等离子体处理(步骤S102)中，执行对抗蚀膜(R)的表面供给自由基(活性种)的自由基供给步序。然后，执行抗蚀剂去除步序，即，在自由基供给步序之后对存在于衬底(S)的正面(Sa)的抗蚀膜(R)供给低表面张力的有机溶剂，由此从衬底(S)的正面(Sa)去除抗蚀膜(R)(步骤S104)。

技术领域

本发明涉及一种使用等离子体对衬底进行处理的技术，尤其涉及一种从硅等半导体衬底去除抗蚀膜的技术。

背景技术

以往，作为去除形成在衬底表面的抗蚀膜的方法之一，有等离子体灰化技术。等离子体灰化是如下一种技术：通过使由等离子体生成的离子分子等碰撞形成在衬底上的抗蚀膜而切断抗蚀膜中的碳氢键，从而去除抗蚀膜，或形成容易去除抗蚀膜的状态。关于等离子体灰化，典型的是在真空腔室内形成产生等离子体的等离子体产生空间，在等离子体产生空间内产生等离子体，在等离子体产生空间内提高气体能量。由此，产生各种活性种。为了使活性种移动到衬底，通过调整等离子体产生空间与衬底之间的电位分布，而使活性种所含的离子分子(典型的是阳离子分子)朝向衬底移动，并与衬底发生碰撞。通过该碰撞，衬底上的抗蚀膜的碳氢键被切断。例如，日本专利实公平7-37314号公报中记载了等离子体灰化的方法及装置。

发明内容

[发明要解决的问题]

在等离子体灰化中，通过使以阳离子为主的活性种碰撞抗蚀膜，能够有效率地切断抗蚀膜的碳键。另一方面，存在高能量的阳离子对衬底造成损伤这一问题。

作为去除衬底上的抗蚀膜的另一种方法，有如下方法：对衬底上的抗蚀膜供给H₂SO₄/H₂O₂/H₂O的混合液(Sulfuric acid/hydrogen Peroxide/water Mixture，以下简称为“SPM”)，利用SPM将抗蚀膜溶解去除。SPM难以再利用，所以减少SPM的消耗量成为近年来的课题。

本发明是鉴于所述问题而完成的，目的在于提供一种技术，在使用等离子体去除抗蚀膜时，抑制对衬底造成的损伤并且不需要使用SPM。

[解决问题的技术手段]

本发明的衬底处理方法包括：等离子体产生步序，在大气压下产生等离子体；自由基生成步序，由等离子体产生步序中所产生的等离子体生成自由基；自由基供给步序，对形成在衬底表面的抗蚀膜供给自由基，一边维持抗蚀膜与衬底表面接触的状态一边使抗蚀膜的表面附近变质；抗蚀剂去除步序，在自由基供给步序之后对衬底表面的抗蚀膜供给低表面张力的有机溶剂，由此从衬底表面去除抗蚀膜；以及冲洗步序，在抗蚀剂去除步序之后，对衬底表面供给冲洗液。

在如此构成的本发明(衬底处理方法)中，执行自由基供给步序及抗蚀剂去除步序，自由基供给步序是对抗蚀膜供给自由基，抗蚀剂去除步序是通过在自由基供给步序之后对衬底表面的抗蚀膜供给低表面张力的有机溶剂而从衬底表面去除抗蚀膜。在大气压下产生等离子体时，所产生的活性种中大部分离子分子与大气内的分子发生反应而瞬间消失。剩余的活性种中，电性为中性的游离自由基被供给到抗蚀膜。离子分子是对衬底造成损伤的主要原因，其大部分并未被供给到抗蚀膜。另外，在已结束自由基供给步序的阶段，抗蚀膜仍存在于衬底表面，并未被去除。因此，抑制了对衬底造成的损伤。到达抗蚀膜表面的自由基渗透到抗蚀膜的表面，使抗蚀膜的表面附近变质，其结果为，在抗蚀膜的表面附近产生微小裂纹(龟裂)或孔。如果紧接着供给有机溶剂，那么有机溶剂会渗透到该裂纹或孔中，将该裂纹或孔扩开。像这样通过化学作用与物理作用的相互作用来完成抗蚀膜的去除，化学作用是指由活性种引起的变质，物理作用是指利用低表面张力的有机溶剂将裂纹或孔扩大。这样一来，能够在使用等离子体去除抗蚀膜时，抑制对衬底造成的损伤并且不需要使用SPM。