JP2008141043A - 液浸露光用洗浄装置および洗浄方法、ならびにコンピュータプログラムおよび記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】液浸露光処理の前および／または後に効率的かつ適切な条件で基板を洗浄することができる液浸露光用洗浄装置を提供すること。
【解決手段】基板の表面に設けられたレジスト膜に液体を介して露光処理を施す液浸露光の前および／または後に、基板を洗浄する液浸露光用洗浄装置であって、基板に対して洗浄処理を行うための機構を備えた洗浄装置本体７１と、洗浄装置本体７１の各構成部を制御する制御部７２とを具備し、制御部７２は、基板に形成された膜の表面状態に関するパラメータの値と、そのパラメータの値に対応して適切な洗浄を行うことができるハード条件および／または処理条件との関係が記憶され、基板上に形成されている膜の表面状態が入力された際に、上述の関係に基づいて、その表面状態に応じたハード条件および／または処理条件を有する新たな処理レシピを作成し、その新たな処理レシピに基づいて洗浄処理を行わせる。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体ウエハ等の基板の表面に設けられるレジスト膜に液体を介して露光処理を施す液浸露光の前および／または後に、基板を洗浄する液浸露光用洗浄装置および洗浄方法、ならびにコンピュータプログラムおよび記憶媒体に関する。

半導体デバイスの製造においては、被処理基板である半導体ウエハ（以下、単にウエハという）上に回路パターンを形成するためにフォトリソグラフィ技術が用いられている。フォトリソグラフィを用いた回路パターンの形成は、ウエハ上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成し、このレジスト膜に光を照射して回路パターンに対応するようにレジスト膜を露光した後、これを現像処理するといった手順で行われる。このフォトリソグラフィ技術は、レジスト等の塗布と露光後の現像のための一連の処理を行うための複数の処理ユニットを集積した塗布・現像装置に露光装置を接続したシステムを用いて行われる。

半導体デバイスは近時、動作速度の向上等の観点から、さらなる高集積化が指向されており、フォトリソグラフィ技術においては、ウエハ上に形成される回路パターンの微細化が要求されている。そこで、４５ｎｍノードの高解像度を実現するフォトリソグラフィ技術として、ウエハと露光用の投影レンズとの間に空気よりも高い屈折率を有する純水等の露光液を供給し、露光液の屈折率を利用して投影レンズからの照射光の波長を短くすることにより露光の線幅を微細にする液浸（Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ）露光が提案されている（例えば特許文献１参照）。

ところで、液浸露光処理は、液体を介在させて露光を行う技術であるため、露光装置へ搬入される際のウエハを今まで以上に清浄にする必要性があると考えられ、また、液浸露光により付着した液体がその後の処理に影響を及ぼすおそれもあることから、ウエハに対して露光前洗浄および／または露光後洗浄が行われている。

露光前洗浄および露光後洗浄は、通常純水によるリンス処理であるが、ウエハ上の膜種によって洗浄性が異なり、膜種が変更された際には膜種の特性に応じて最適な処理条件の選定とハード設定を変更する必要があるが、従来はこれを手動で行う必要があり、その作業に多くの時間が費やされ、スループットが低下してしまう。また、手動で条件設定を行う場合には、プロセスの最適化が不十分となるおそれがある。
国際公開２００５−０２９５５９号パンフレット

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、液浸露光処理の前および／または後に効率的かつ適切な条件で基板を洗浄することができる液浸露光用洗浄装置および洗浄方法を提供することを目的とする。
また、そのような洗浄方法を実行するための制御プログラムおよびそのような制御プログラムを記憶したコンピュータ読取可能な記憶媒体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、基板の表面に設けられたレジスト膜に液体を介して露光処理を施す液浸露光の前および／または後に、基板を洗浄する液浸露光用洗浄装置であって、基板に対して洗浄処理を行うための機構を備えた洗浄装置本体と、前記洗浄装置本体の各構成部を制御する制御部とを具備し、前記制御部は、基板に形成された膜の表面状態に関するパラメータの値と、そのパラメータの値に対応して適切な洗浄を行うことができるハード条件および／または処理条件との関係が記憶され、基板上に形成されている膜の表面状態が入力された際に、前記関係に基づいて、その表面状態に応じたハード条件および／または処理条件を有する新たな処理レシピを作成し、その新たな処理レシピに基づいて洗浄処理を行わせることを特徴とする液浸露光用洗浄装置を提供する。

上記第１の観点において、前記制御部は、基本的な処理条件が設定された基本レシピを有し、前記関係に基づいて、前記基本レシピのハード条件および／または処理条件を変更し、またはハード条件および／または処理条件を新たに設定して新たな処理レシピを作成するものとすることができる。また、前記制御部は、前記基本レシピを複数有し、それらのうち選択されたものについて、ハード条件および／または処理条件を変更し、またはハード条件、処理条件を新たに設定して新たな処理レシピを作成するものとすることができる。

上記第１の観点において、前記制御部は、基板に形成された膜の表面状態に関するパラメータとして、接触角を用いることができる。この場合に、前記洗浄装置本体は、構成部として、基板を回転可能に支持するスピンチャックと、スピンチャックに吸着された基板に洗浄液を供給する洗浄液ノズルと、基板にＮ_２ガスを供給するＮ_２ガスノズルとを有し、前記制御部は、前記ハード条件および／または処理条件として、洗浄液ノズルの種類、洗浄液ノズルの角度、Ｎ_２ガス供給の有無、洗浄液吐出速度、洗浄液吐出時の基板の回転速度を用いる構成とすることができる。

上記第１の観点において、前記制御部は、基板に形成された膜の表面状態に関するパラメータとして、接触角、表面電位および平均表面粗さを用いることができる。この場合に、前記洗浄装置本体は、構成部として、基板を回転可能に支持するスピンチャックと、スピンチャックに吸着された基板に洗浄液を供給する洗浄液ノズルと、基板にＮ_２ガスを供給するＮ_２ガスノズルと、基板表面を除電するイオナイザとを有し、前記制御部は、前記ハード条件および／または処理条件として、洗浄液ノズルの種類、洗浄液ノズルの角度、Ｎ_２ガス供給の有無、前記イオナイザによる基板表面の除電の有無、洗浄液吐出速度、洗浄液吐出時の基板の回転速度を用いる構成とすることができる。

本発明の第２の観点では、基板の表面に設けられたレジスト膜に液体を介して露光処理を施す液浸露光の前および／または後に、基板を洗浄する液浸露光用洗浄方法であって、基板に形成された膜の表面状態に関するパラメータの値と、そのパラメータの値に対応して適切な洗浄を行うことができるハード条件および／または処理条件との関係を記憶しておく工程と、基板上に形成されている膜の表面状態を把握する工程と、上記関係に基づいて、その表面状態に応じたハード条件および／または処理条件を有する新たな処理レシピを作成する工程と、その新たな処理レシピに基づいて洗浄処理を行う工程とを有することを特徴とする液浸露光用洗浄方法を提供する。

上記第２の観点において、前記新たなレシピを作成する工程は、前記関係に基づいて、基本的な処理条件が設定された基本レシピのハード条件および／または処理条件を変更し、またはハード条件および／または処理条件を新たに設定して新たな処理レシピを作成するものとすることができる。また、複数の基本レシピのうち選択されたものについて、ハード条件および／または処理条件を変更し、またはハード条件、処理条件を新たに設定して新たな処理レシピを作成するようにすることができる。

上記第２の観点において、基板に形成された膜の表面状態に関するパラメータとして、接触角を用いることができる。この場合に、前記ハード条件および／または処理条件として、洗浄液を基板に供給する洗浄液ノズルの種類、洗浄液ノズルの角度、基板へのＮ_２ガス供給の有無、洗浄液吐出速度、洗浄液吐出時の基板の回転速度を用いるようにすることができる。

上記第２の観点において、基板に形成された膜の表面状態に関するパラメータとして、接触角、表面電位および平均表面粗さを用いることができる。この場合に、前記ハード条件および／または処理条件として、洗浄液を基板に供給する洗浄液ノズルの種類、洗浄液ノズルの角度、基板へのＮ_２ガス供給の有無、基板表面の除電の有無、洗浄液吐出速度、洗浄液吐出時の基板の回転速度を用いるようにすることができる。

本発明の第３の観点では、コンピュータ上で動作し、液浸露光用洗浄装置を制御するコンピュータプログラムであって、基板に形成された膜の表面状態に関するパラメータの値と、そのパラメータの値に対応して適切な洗浄を行うことができるハード条件および／または処理条件との関係を記憶する記憶部と、基板上に形成されている膜の表面状態を入力する入力部と、基板上に形成されている膜の表面状態が入力された際に、前記関係に基づいて、その表面状態に応じたハード条件および／または処理条件を有する新たな処理レシピを作成し、その新たな処理レシピに基づいて洗浄処理を行わせる演算部とを有することを特徴とするコンピュータプログラムを提供する。

本発明の第４の観点では、コンピュータ上で動作し、液浸露光用洗浄装置を制御する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に、上記第２の観点の方法が行われるように、コンピュータに前記液浸露光用洗浄装置を制御させることを特徴とするコンピュータ読取可能な記憶媒体。

本発明によれば、基板に形成された膜の表面状態に関するパラメータの値と、そのパラメータの値に対応して適切な洗浄を行うことができるハード条件および／または処理条件との関係を記憶させておき、基板上に形成されている膜の表面状態が入力された際に、前記関係に基づいて、その表面状態に応じたハード条件および／または処理条件を有する新たな処理レシピを作成し、その新たな処理レシピに基づいて洗浄処理を行わせるので、基板上の膜種に応じて自動的に最適なハード条件および／または処理条件に設定することができる。このため、液浸露光処理の前および／または後に効率的かつ適切な条件で基板を洗浄することができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る液浸露光用洗浄ユニットを搭載したパターン形成装置の概略平面図であり、図２はその概略斜視図である。

パターン形成装置１は、半導体基板であるウエハＷに所定のレジストパターンを形成するためのものであり、ウエハＷの搬送ステーションであるカセットステーション１１と、ウエハＷに所定の処理を施す複数の処理ユニットを有する処理ステーション１２と、ウエハＷに露光処理を施す露光装置１４と、処理ステーション１２および露光装置１４の間でウエハＷを受け渡すためのインターフェイスステーション１３とを備えている。カセットステーション１１、処理ステーション１２、インターフェイスステーション１３および露光装置１４は、この順にパターン形成装置１の長さ方向（Ｙ方向）に直列に配置されている。

カセットステーション１１は、複数枚、例えば１３枚のウエハＷが収容されたウエハカセット（ＣＲ）を載置するカセット載置台１１ａと、カセット載置台１１ａ上のウエハカセット（ＣＲ）と後述する処理ステーション１２の第３処理ユニット群Ｇ_３に設けられたトランジションユニットとの間でウエハＷを搬送するためのウエハ搬送部１１ｃとを有している。カセット載置台１１ａ上には、ウエハカセット（ＣＲ）を位置決めするための位置決め部１１ｂが、パターン形成装置１の幅方向（Ｘ方向）に複数、例えば５個設けられており、ウエハカセット（ＣＲ）は、その開口がウエハ搬送部１１ｃの筐体の壁面に設けられた開閉部１１ｅと対向するように、位置決め部１１ｂ位置に載置される。ウエハ搬送部１１ｃは、その筐体内に配置された、ウエハＷを保持可能な搬送ピック１１ｄを有し、この搬送ピック１１ｄによりカセット載置台１１ａ上の各ウエハカセット（ＣＲ）とトランジションユニットとの間でウエハＷを搬送するように構成されている。

処理ステーション１２は、筐体１５内に配置されており、その前面側（図１下方）に、カセットステーション１１側からインターフェイスステーション１３側に向かって順に、第１処理ユニット群Ｇ_１と第２処理ユニット群Ｇ_２とを有し、その背面側（図１上方）に、カセットステーション１１側からインターフェイスステーション１３側に向かって順に、第３処理ユニット群Ｇ_３、第４処理ユニット群Ｇ_４および第５処理ユニット群Ｇ_５を有している。また、処理ステーション１２は、第３処理ユニット群Ｇ_３と第４処理ユニット群Ｇ_４との間に第１主搬送部Ａ_１を有し、第４処理ユニット群Ｇ_４と第５処理ユニット群Ｇ_５との間に第２主搬送部Ａ_２を有している。

第１処理ユニット群Ｇ_１は、ウエハＷに露光時の光の反射を防止する反射防止膜を形成する例えば２つのボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）と、ウエハＷの表面にレジストを塗布してレジスト膜を形成する例えば３つのレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）とが積み重ねられて構成されている。第２処理ユニット群Ｇ_２は、ウエハＷに形成された露光後のレジスト膜を現像する例えば３つの現像ユニット（ＤＥＶ）と、ウエハＷに形成されたレジスト膜の表面に保護液を供給して、後述する液浸露光用の液体に対する撥水膜としての保護膜を形成する例えば２つのトップコーティングユニット（ＩＴＣ）とが積み重ねられて構成されている。

第３処理ユニット群Ｇ_３、第４処理ユニット群Ｇ_４、第５処理ユニット群Ｇ_５は、ウエハＷに疎水化処理を施すアドヒージョンユニットやレジスト塗布後のウエハＷに加熱処理を施すプリベークユニット、現像処理後のウエハＷに加熱処理を施すポストベークユニット、露光後現像前のウエハＷに加熱処理を施すポストエクスポージャーベークユニット等の熱処理ユニットが例えば１０段に積み重ねられて構成されている。また、第３処理ユニット群Ｇ_３は、カセットステーション１１と第１主搬送部Ａ_１との間でのウエハＷの受け渡し部となるトランジションユニットを有している。第５処理ユニット群Ｇ_５は、第２主搬送部Ａ_２とインターフェイスステーション１３の後述する第１ウエハ搬送機構２１との間でのウエハＷの受け渡し部となるトランジションユニットを有している。

第１主搬送部Ａ_１は、ウエハＷを保持可能な第１主ウエハ搬送アーム１６を有し、この第１主ウエハ搬送アーム１６は、第１処理ユニット群Ｇ_１、第３処理ユニット群Ｇ_３および第４処理ユニット群Ｇ_４の各ユニットに選択的にアクセスできるようになっている。第２主搬送部Ａ_２は、ウエハＷを保持可能な第２主ウエハ搬送アーム１７を有し、この第２主ウエハ搬送アーム１７は、第２処理ユニット群Ｇ_２、第４処理ユニット群Ｇ_４および第５処理ユニット群Ｇ_５の各ユニットに選択的にアクセスできるようになっている。

第１処理ユニット群Ｇ_１とカセットステーション１１との間および第２処理ユニット群Ｇ_２とインターフェイスステーション１３との間にはそれぞれ、第１および第２処理ユニット群Ｇ_１、Ｇ_２に供給される処理液の温度調節装置や温度湿度調節用のダクト等を備えた温度湿度調節ユニット１８が設けられている。また、第１および第２処理ユニット群Ｇ_１、Ｇ_２の下側にはそれぞれ、これらに薬液を供給するケミカルユニット（ＣＨＭ）が設けられている。

図３はパターン形成装置１に設けられたインターフェイスステーション１３を示す概略斜視図である。
インターフェイスステーション１３は、筐体内に配置された、処理ステーション１２側の第１インターフェイスステーション１３ａと、露光装置１４側の第２インターフェイスステーション１３ｂとを有している。第１インターフェイスステーション１３ａには、第５処理ユニット群Ｇ_５の開口部と対面するように、ウエハＷを搬送するための第１ウエハ搬送機構２１が設けられており、第２インターフェイスステーション１３ｂには、Ｘ方向に移動可能なウエハＷを搬送するための第２ウエハ搬送機構２２が設けられている。

第１インターフェイスステーション１３ａの正面側には、ウエハ周辺部の余分なレジストを除去するためにウエハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置（ＷＥＥ）と、露光装置１４に搬送されるウエハＷを一時収容するイン用バッファカセット（ＩＮＢＲ）と、露光装置１４から搬送されたウエハＷを一時収容するアウト用バッファカセット（ＯＵＴＢＲ）と、露光装置１４に搬送される前のウエハを洗浄する前洗浄ユニット（ＰＲＥＣＬＮ）と、露光装置１４から搬送されたウエハＷを洗浄する後洗浄ユニット（ＰＯＣＬＮ）とが積み重ねられて構成された第６処理ユニット群Ｇ_６が配置されている。これら前洗浄ユニット（ＰＲＥＣＬＮ）および後洗浄ユニット（ＰＯＣＬＮ）が本実施形態に係る洗浄装置を構成する。

一方、第１インターフェイスステーション１３ａの背面側には、露光前のウエハＷを高精度に温調する高精度温調ユニット（ＣＰＬ）が例えば２段に積み重ねられて構成された第７処理ユニット群Ｇ_７が配置されている。

第１ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷを受け渡すためのフォーク２１ａを有している。このフォーク２１ａは、第５処理ユニット群Ｇ_５、第６処理ユニット群Ｇ_６、第７処理ユニット群Ｇ_７の各ユニットにアクセス可能であり、これにより各ユニット間でのウエハＷの搬送を行う。

第２ウエハ搬送機構２２は、ウエハＷを受け渡すための２本のフォーク２２ａを有している。このフォーク２２ａは、第６処理ユニット群Ｇ_６の前洗浄ユニット（ＰＲＥＣＬＮ）および後洗浄ユニット（ＰＯＣＬＮ）、第７処理ユニット群Ｇ_７の各ユニット、露光装置１４の後述するインステージ１４ａおよびアウトステージ１４ｂにアクセス可能であり、これら各部の間でウエハＷの搬送を行う。

第１インターフェイスステーション１３ａの上部には、第１インターフェイスステーション１３ａまたはインターフェイスステーション１３の気流を調整する気流調整部２３が設けられ、第２インターフェイスステーション１３ｂの上部には、露光装置から搬送されたウエハＷが乾燥しないように第２インターフェイスステーション１３ｂまたはインターフェイスステーション１３を加湿する加湿部２４が設けられている。

露光装置１４は、インターフェイスステーション１３から搬送されたウエハＷを載置するインステージ１４ａと、インターフェイスステーション１３に搬送されるウエハＷを載置するアウトステージ１４ｂと、ウエハＷに形成されたレジスト膜を、水または純水よりも高い屈折率を有する液体である高屈折率液体に浸漬させた状態で所定のパターンに露光する液浸露光部３０と、インステージ１４ａ、液浸露光部３０およびアウトステージ１４ｂの間でウエハＷを搬送するウエハ搬送機構２５とを有している。

図２に示すように、カセットステーション１１の下部にはこのパターン形成装置１の全体を制御する制御部１９が設けられている。制御部１９は、図４のブロック図に示すように、パターン形成装置１の各構成部を制御するためのマイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたプロセスコントローラ３１と、オペレータがパターン形成装置１の各構成部を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、パターン形成装置１の各構成部の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェイス３２と、処理に必要な情報が記憶された記憶部３３とを有している。

記憶部３３は、パターン形成装置１で実行される各種処理をコントローラ３１の制御にて実現するための種々の制御プログラムや、処理条件データや処理手順等が記録された複数のレシピ、さらは処理に必要なデータベース等を格納している。

処理に際しては、ユーザーインターフェイス３２からの指示等を受けて、任意のレシピを記憶部３３から呼び出してプロセスコントローラ３１に実行させることで、コントローラ３１の制御下で、パターン形成装置１において所望の各種処理が行われる。レシピは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、不揮発性メモリなどの読み出し可能な記憶媒体に記憶されている。なお、レシピは適宜の装置から例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。

また、パターン形成装置１の各構成部には下位のコントローラが設けられており、これらコントローラがプロセスコントローラ３１の指令に基づいて各構成ｂの動作制御を行うようになっている。

このように構成されたパターン形成装置１においては、まず、ウエハ搬送部１１ｃの搬送ピック１１ｄにより、ウエハカセット（ＣＲ）から１枚のウエハＷを取り出し、処理ステーション１２の第３処理ユニット群Ｇ_３に設けられたトランジションユニットに搬送する。次に、第１および第２主搬送部Ａ_１、Ａ_２により、レシピの順序に従って、第１〜５処理ユニット群Ｇ_１〜Ｇ_５の所定のユニットにウエハＷを順次搬送し、ウエハＷに一連の処理を施す。ここでは、例えば、アドヒージョンユニットでのアドヒージョン処理、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）でのレジスト膜の形成、プリベークユニットでのプリベーク処理を順次行う。また、必要に応じて、レジスト膜の上にトップコーティングユニット（ＩＴＣ）により保護膜を形成する。なお、アドヒージョン処理に代えてボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）でレジスト膜形成に先立って反射防止膜（ＢＡＲＣ）の形成を行う場合もある。なお、レジスト膜上に反射防止膜（ＴＡＲＣ）を形成し、その上に保護膜を形成する場合もある。

処理ステーション１２でのウエハＷの一連の処理が終了し、ウエハＷを第５処理ユニット群Ｇ_５に設けられたトランジションユニットに搬送したら、第１ウエハ搬送機構２１により、ウエハＷを周辺露光装置（ＷＥＥ）、イン用バッファカセット（ＩＮＢＲ）、前洗浄ユニット（ＰＲＥＣＬＮ）および高精度温調ユニット（ＣＰＬ）に順次搬送し、ウエハＷに一連の処理を施す。次に、ウエハＷを、第２ウエハ搬送機構２２によって露光装置１４のインステージ１４ａに搬送し、さらにウエハ搬送機構２５によって液浸露光部３０に搬送し、液浸露光部３０でウエハＷに露光処理を施す。

液浸露光部３０での露光後、ウエハ搬送機構２５によってウエハＷをアウトステージ１４ｂに搬送する。次に、第２ウエハ搬送機構２２によってウエハＷを後洗浄ユニット（ＰＯＣＬＮ）に搬送し、ウエハＷを洗浄する。続いて、第１ウエハ搬送機構２１によりウエハＷを第５処理ユニット群Ｇ_５に設けられたトランジションユニットに搬送し、次いで第１および第２主搬送部Ａ_１、Ａ_２により、レシピの順序に従って、第１〜５処理ユニット群Ｇ_１〜Ｇ_５の所定のユニットにウエハＷを順次搬送してウエハＷに一連の処理を施す。ここでは、例えば、ポストエクスポージャーベークユニットでのポストエクスポージャーベーク処理、現像ユニット（ＤＥＶ）での現像処理、ポストベークユニットでのポストベーク処理を順次行う。そして、ウエハＷを、第３処理ユニット群Ｇ_３に設けられたトランジションユニットに搬送した後、カセットステーション１１のウエハカセット（ＣＲ）へ搬送する。

次に、本実施形態に係る液浸露光用洗浄ユニットについて説明する。
上記パターン形成装置１は、本実施形態の液浸露光用洗浄ユニットとして前洗浄ユニット（ＰＲＥＣＬＮ）および後洗浄ユニット（ＰＯＣＬＮ）を搭載している。これらは同様の構造および同様の制御形態を有しているため、以下、前洗浄ユニット（ＰＲＥＣＬＮ）について説明する。

図５は前洗浄ユニット（ＰＲＥＣＬＮ）を示す概略断面図である。前洗浄ユニット（ＰＲＥＣＬＮ）は、図５に示すように、ウエハＷに対し洗浄処理を行うためのユニット本体７１と、ユニット本体７１の各構成部を制御するためのコントローラ７２とを有している。

ユニット本体７１は、ウエハＷを収容する筐体６０と、筐体６０内でウエハＷを水平に保持して回転させるスピンチャック６１と、スピンチャック６１に保持されたウエハＷに洗浄液（リンス液）として純水を供給する純水供給機構６２と、スピンチャック６１の表面に乾燥媒体としてのＮ_２ガスを供給するＮ_２ガス供給機構６３と、スピンチャック６１に保持されたウエハＷから振り切られた洗浄液等の処理液を受け止めるカップ体６４と、スピンチャック６１を回転させるモータ６５とを備えている。また、筐体６０内にはウエハＷの表面にイオンを供給して除電するイオナイザ６７と、ウエハＷの表面電位を測定する電位測定装置６８が配置されている。

筐体６０の側壁にはそれぞれ、第１および第２の搬送機構２１，２２からウエハＷを搬入出するための２つの搬入出口６０ａ（１つのみを図示）が形成されている。搬入出口６０ａにはシャッタ６０ｂが設けられている。スピンチャック６１は、昇降可能であり、ウエハＷの下面を真空吸着してウエハＷを保持した状態でモータ６５によって回転される。

純水供給機構６２は、洗浄液として純水を供給するための純水供給源６２ａと、純水供給源６２ａからの純水をスピンチャック６１に保持されたウエハＷの表面（上面）に供給する第１表面側純水ノズル６２ｂおよび第２表面側純水ノズル６２ｃと、純水供給源６２ａからの純水をスピンチャック６１に保持されたウエハＷの裏面（下面）に供給する２つの裏面側純水ノズル６２ｄとを有している。第１表面側ノズル６２ｂは純水供給源６２ａから延びる配管６２ｅに接続されている。配管６２ｅからは配管６２ｆが分岐して設けられており。この配管６２ｆの先端に第２表面側純水ノズル６２ｃが接続されている。配管６２ｅの分岐部にはバルブ６２ｇが設けられており、このバルブ６２ｇにより第１表面側純水ノズル６２ｂと第２表面側純水ノズル６２ｃとを切り替え、かつ流量調節するようになっている。また、２つの裏面側純水ノズル６２ｄは純水供給源６２ａから延びる配管６２ｈに接続されている。配管６２ｈには流量を調節するためのバルブ６２ｉが設けられている。上記第１表面側純水ノズル６２ｂはストレートノズルであり、上記第２表面側純水ノズル６２ｃはスリットノズルであって、後述するように、ウエハＷ上に形成された膜の表面状態に応じて使い分けることが可能となっている。第１および第２表面側純水ノズル６２ｂ、６２ｃは、ウエハＷの外方の退避位置とウエハＷの直上の処理位置との間で移動可能となっている。また、ストレートノズルである第１表面側純水ノズル６２ｂは、洗浄処理（リンス処理）の際に移動しながら純水を吐出することが可能となっており、スリットノズルである第２表面側純水ノズル６２ｃは、洗浄処理（リンス処理）の際にウエハＷの中央直上位置で静止した状態で配置される。

Ｎ_２ガス供給機構６３は、Ｎ_２ガス供給源６３ａと、Ｎ_２ガスをウエハＷの表面エッジ部に供給するＮ_２ガスノズル６３ｂと、Ｎ_２ガスをＮ_２ガス供給源６３ａからＮ_２ガスノズル６３ｂに導く導管６３ｃと、導管６３ｃを通流するＮ_２ガスの流量を調整するバルブ６３ｄとを有している。Ｎ_２ガスは後述するようにウエハＷの表面状態に応じて供給される。Ｎ_２ガスノズル６３ｂは、ウエハＷの外方の退避位置と、ウエハＷの直上の処理位置の間で移動可能に設けられている。また、洗浄処理（リンス処理）の際には、Ｎ_２ガスノズル６３ｂは純水の供給の移動に合わせて移動可能となっている。

カップ体６４は、ウエハＷを保持したスピンチャック６１が下降した位置にあるときにスピンチャック６１に保持されたウエハＷを囲繞するように設けられている。また、カップ体６４は、その上端部が上方に向かって内側に傾斜しており、ウエハＷから振り切られた処理液および裏面ノズル６２ｄから供給された処理液を確実に受け止めることができるようになっている。カップ体６４内の底壁には、受け止めた処理液排出する排出管６４ａが接続されている。

また、コントローラ７２は、プロセスコントローラ３１の指令に基づいて前洗浄ユニット（ＰＲＥＣＬＮ）の各構成部を制御するようになっている。

前洗浄ユニット（ＰＲＥＣＬＮ）における処理の制御は、前述したように記憶部３３に記憶されているレシピに基づいて行われるが、記憶部３３には洗浄処理に関して複数の基本レシピが格納されており、これらのいずれかが選択可能となっている。また、記憶部３３には、露光前の洗浄処理について、ウエハＷ上に形成された膜の表面状態に関するパラメータの値と、そのパラメータの値に対応して適切な洗浄を行うことができるノズル等のハード条件、純水吐出速度等の処理条件との関係が記憶されている。プロセスコントローラ３１は、記憶部３３に記憶されている洗浄処理に関する複数の基本レシピのうち選択されたものについて、記憶部３３に記憶されている上記関係に基づいてウエハＷの膜の表面状態に応じて、ハード条件、処理条件を変更または設定した新たなレシピを作成し、そのレシピにより処理を行うようになっている。表面状態に関するパラメータとしては、接触角、表面電位、平均表面粗さを挙げることができる。この中でも特に接触角が重要であり、表面状態に関するパラメータとして接触角のみを用いることができるが、接触角、表面電位、平均表面粗さの全部を用いることが好ましい。

このようなウエハＷ上に形成されている膜の表面状態に関するパラメータの値と、そのパラメータの値に対応して適切な洗浄を行うことができるノズル等のハード条件、純水吐出速度等の処理条件との関係は、表面状態のパラメータ毎に例えば表１〜３に示すようなものとなる。

表１は、表面状態のパラメータがウエハＷに形成された膜の接触角の場合であるが、接触角が高い場合には水膜が形成されやすい傾向があり、接触角が低い場合にはノズル角度調整でも抑制できないような水膜が形成される。また、接触角に応じて純水の衝突によるミストの発生の抑制も必要となる。このため、接触角の値に応じて、ハード条件や処理条件として表面側純水ノズル６２ｂの種類、表面側純水ノズル６２ｂの角度、Ｎ_２ガスノズル６３ｂからのＮ_２ガスのアシストの有無、表面側純水ノズル６２ｂからの液吐出速度、純水吐出時のウエハ回転速度が設定される。

表面側純水ノズル６２ｂの種類は、純水の衝突によるミストの発生や、水膜の形成を抑制するために適切に設定される。具体的には、接触角が５０°以下の親水性の場合には、静止系のスリットノズルが選択される。一方、接触角が５０°超のより疎水性のウエハの場合にはストレートノズルが選択される。

表面側純水ノズル６２ｂの角度およびＮ_２ガスノズル６３ｂからのＮ_２ガスのアシストの有無は、やはり、純水の衝突によるミストの発生や、水膜の形成を抑制するために適切に設定される。接触角５０°以下のときに用いられるスリットノズルは角度の変更はできないが、ストレートノズルの場合には、接触角が５０°超〜９０°のときにはノズル角度を１５°以下、接触角が９０°超のときにはノズル角度を１５°〜３０°の範囲の適宜の値に設定する。また、接触角が５０°以下では、スリットノズルを用いることに加え、Ｎ_２ガスのアシストを行い、乾燥を促進する。一方、接触角が５０°超のときにはＮ_２アシストは不要である。

表面側純水ノズル６２ｂからの液吐出速度は、水膜の形成を抑制するために適切に設定される。水膜形成抑制の観点からは接触角が小さいほど液吐出速度を小さくすることが好ましく、接触角が５０°以下のときには０．１２〜０．２５Ｌ／ｍｉｎ、接触角が５０°超〜９０°のときには０．２〜０．３Ｌ／ｍｉｎ、接触角が９０°超のときには０．２５〜０．５Ｌ／ｍｉｎの範囲の適宜の値に設定する。

純水吐出時のウエハ回転速度も、水膜の形成を抑制するために適切に設定される。水膜形成抑制の観点からは接触角が小さいほどウエハ回転速度が小さくすることが好ましく、接触角が５０°以下のときには回転させないかまたは１００ｒｐｍ以下の速度で回転させる（０〜１００ｒｐｍ）。また、接触角が５０°超のときには、１００〜２００ｒｐｍの範囲とし、接触角が高くなるほど回転数が大きくなるようにする。

表２は、表面状態のパラメータがウエハＷに形成された膜の表面電位の場合であるが、この場合にはハード条件や処理条件として、必要に応じてイオナイザ６７によるウエハの表面電位の調整を行う。これは、浮遊帯電パーティクルを抑制するために行われるものであり、表面電位が−５０〜＋５０Ｖの場合には、イオナイザの作動は必要ではないが、絶対値が５０Ｖを超えた場合（＋５０より大きい場合、または−５０Ｖより小さい場合）にはイオナイザ６７により除電する必要がある。表面電位は、前洗浄ユニット（ＰＲＥＣＬＮ）にウエハＷが搬入された際に、電位測定装置６８により表面電位が測定される。イオナイザ６７は純水吐出から振り切り乾燥のいずれかのタイミングで作動される。なお、イオナイザ６７は、図示するようにウエハＷの側部からイオンを照射する他、ウエハＷの上方に設置してウエハＷに供給されるダウンフローとともにイオンを照射するようにしてもよい。

表３は、表面状態のパラメータがウエハＷに形成された膜の平均表面粗さの場合であるが、この場合にはハード条件や処理条件としてＮ_２ガスアシストの条件設定を行う。これは、ミスト、ストライエーションの抑制のために行われるものである。表面の凹凸が高いとストライエーション系の微小水残りが容易に発生しまうため、Ｎ_２ガスを吐出してこのような微小水残りを解消する。平均表面粗さが１０ｎｍ以下の場合には、このようなＮ_２ガスアシストは必要ないが、平均表面粗さが１０ｎｍ超１０００ｎｍ以下の場合には、純水洗浄工程（リンス工程）の際に３〜５Ｌ／ｍｉｎの流量のＮ_２ガスが吐出される。また、平均表面粗さが１０００ｎｍ超の場合には、Ｎ_２ガスの流量は５〜１０Ｌ／ｍｉｎとする。なお、Ｎ_２ガス吐出位置は純水吐出位置の近傍とする。

次に、このように構成される前洗浄ユニット（ＰＲＥＣＬＮ）におけるウエハＷの洗浄処理動作について図６のフローチャートを参照して説明する。なお、後洗浄ユニット（ＰＯＣＬＮ）においても同様の処理動作でウエハＷの洗浄処理を行う。

まず、ユーザーインターフェイス３２のキーボードによりウエハＷ上に形成された膜の表面状態のパラメータ、すなわち接触角、表面電位、平均表面粗さを入力する（ステップ１）。接触角および平均表面粗さは予め求めておいた値を入力し、表面電位については、実際にウエハＷに膜を形成後、前洗浄ユニット（ＰＲＥＣＬＮ）に挿入して電位測定装置６８により測定した値を入力する。

次に、ユーザーインターフェイス３２のディスプレイに基本レシピを表示させ、いずれかの基本レシピを選択する（ステップ２）。このように基本レシピが選択されると、プロセスコントローラ３１は、記憶部３３に記憶されている、ウエハＷ上に形成された膜の表面状態に関するパラメータの値と、そのパラメータの値に対応して適切な洗浄を行うことができるノズル等のハード条件、純水吐出速度等の処理条件との関係、すなわち、表１〜３に記載されている関係に基づいて、選択された基本レシピのハード条件、処理条件を変更または新たに設定して、新しいレシピを作成する（ステップ３）。そして、プロセスコントローラ３１は、作成された新しいレシピに基づいて前洗浄ユニット（ＰＲＥＣＬＮ）に洗浄処理を実施させる（ステップ４）。

ステップ４の洗浄処理は具体的には図７に示すようにして実施される。すなわち、まず、上記関係に基づいて必要に応じてストレートノズルである第１表面側純水ノズル６２ｂの角度等のハード設定を行う（ステップ４−１）。ついで、ウエハＷを筐体６０内に搬入し、スピンチャック６１上に保持させる（ステップ４−２）。その後、作成したレシピに応じて、第１表面側純水ノズル６２ｂ、第２表面側純水ノズル６２ｃのうちいずれかを用い、必要に応じてＮ_２ガスノズル６３ｂからＮ_２ガスを供給し、かつ、純水の供給量およびウエハＷの回転速度を制御しながら純水による洗浄処理（リンス処理）を実施する（ステップ４−３）。この場合に、ウエハＷの表面電位により必要に応じてイオナイザ６７からイオンを供給して除電する。このような洗浄処理が終了後、純水の供給を停止し、ウエハＷの回転速度を上げて振り切り乾燥を行う（ステップ４−４）。その後、ウエハＷを筐体６０外へ搬出する（ステップ４−５）。

以上のようにして、ウエハＷ上の膜の表面状態のパラメータを入力すると、記憶部３３に記憶されている、ウエハＷ上に形成されている膜の表面状態に関するパラメータの値と、そのパラメータの値に対応して適切な洗浄を行うことができるハード条件、処理条件との関係に基づいて自動的に基本レシピの条件を変更ないし設定して新たなレシピを作成し、そのレシピに基づいて洗浄処理を行うので、ハード条件、洗浄条件の設定を手動で行う必要がなく、液浸露光処理の前の洗浄を極めて効率的に、かつ適切な条件で行うことができる。また、液浸露光処理の後の洗浄も同様に行うことにより、同様の効果を得ることができる。

次に、本実施形態によりレシピを作成した例について説明する。
＜レシピ例１＞
この例では、
接触角：１１０°
表面電位：＋１０００Ｖ
平均表面粗さ：０．５ｎｍ
の表面状態を有するウエハを用いた。装置の制御部にこの値を入力した結果、以下の表４に示すレシピが得られた。表面電位が＋１０００Ｖであるため、ウエハ搬入から処理終了までの間、イオナイザでのイオン照射を行う。また、接触角が１１０°、平均表面粗さ０．５ｎｍであるため、純水リンスの際にストレートノズルをノズル角度３０°として用い、Ｎ_２ガスアシストなしとし、ウエハの回転速度を２００ｒｐｍ、純水流量を２５０ｍＬ／ｍｉｎに設定した。

＜レシピ例２＞
この例では、
接触角：１１０°
表面電位：＋１０００Ｖ
平均表面粗さ：５０ｎｍ
の表面状態を有するウエハを用いた。装置の制御部にこの値を入力した結果、以下の表５に示すレシピが得られた。表面電位が＋１０００Ｖであるため、ウエハ搬入から処理終了までの間、イオナイザでのイオン照射を行う。また、接触角が１１０°、平均表面粗さ５０ｎｍであるため、純水リンスの際にストレートノズルをノズル角度３０°として用い、Ｎ_２ガスアシストありとし、ウエハの回転速度を２００ｒｐｍ、純水流量を３００ｍＬ／ｍｉｎに設定した。Ｎ_２ガスの流量は５Ｌ／ｍｉｎに設定した。

＜レシピ例３＞
この例では、
接触角：４０°
表面電位：＋１０００Ｖ
平均表面粗さ：０．５ｎｍ
の表面状態を有するウエハを用いた。装置の制御部にこの値を入力した結果、以下の表６に示すレシピが得られた。表面電位が＋１０００Ｖであるため、ウエハ搬入から処理終了までの間、イオナイザでのイオン照射を行う。また、接触角が４０°、平均表面粗さ０．５ｎｍであるため、純水リンスの際にスリットノズルを用い、ウエハの回転速度を０ｒｐｍ、純水流量を１２０ｍＬ／ｍｉｎに設定した。また、振り切り乾燥の際にＮ_２ガスアシストを行った。その際の、Ｎ_２ガスの流量は３Ｌ／ｍｉｎに設定した。

なお、表４〜６においてノズル位置の欄の「ホーム」はウエハ外方の待機位置、「センター」はウエハ中央の直上位置、「エッジ」はウエハエッジの直上位置を示す。

以上、本発明の典型的な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、表面状態のパラメータとして接触角、表面電位、平均表面粗さを用いたが、他のパラメータを付加してもよい。また、上記実施形態では、塗布膜としてレジスト膜の上に保護膜を形成した場合について示したが、保護膜は必須ではない。さらに、上記表１〜３に示す、ウエハ上に形成されている膜の表面状態に関するパラメータの値と、そのパラメータの値に対応して適切な洗浄を行うことができるノズル等のハード条件、純水吐出速度等の処理条件との関係は、典型的な例を示すものであり、これらに限定されるものではない。表４〜６のレシピ例についても単なる例示であり、基本レシピが異なるものであってもよい。

本発明の一実施形態に係る液浸露光用洗浄ユニットを搭載したパターン形成装置の概略平面図。 図１に示すパターン形成装置を示す概略斜視図。 図１に示すパターン形成装置におけるインターフェイスステーションを示す概略斜視図。 図１に示すパターン形成装置における制御部を示すブロック図。 図１に示すパターン形成装置における前洗浄ユニットを示す概略断面図。 図５の前洗浄ユニットにおけるウエハＷの洗浄処理動作を示すフローチャート。 図６のステップ４の洗浄処理の動作を示すフローチャート。

符号の説明

１；パターン形成装置
１４；露光装置
１９；制御部
３１；プロセスコントローラ
３２；ユーザーインターフェイス
３３；記憶部
６０；筐体
６１；スピンチャック
６２；純水供給機構
６２ｂ；第１表面側純水ノズル
６２ｃ；第２表面側純水ノズル
６３；Ｎ_２ガス供給機構
６３ｂ；Ｎ_２ガスノズル
６７；イオナイザ
ＣＯＴ；レジスト塗布ユニット
ＢＡＲＣ；ボトムコーティングユニット
ＩＴＣ；トップコーティングユニット
ＰＲＥＣＬＮ；前洗浄ユニット
ＰＯＣＬＮ；後洗浄ユニット
Ｗ；半導体ウエハ

Claims (16)

1. 基板の表面に設けられたレジスト膜に液体を介して露光処理を施す液浸露光の前および／または後に、基板を洗浄する液浸露光用洗浄装置であって、
   基板に対して洗浄処理を行うための機構を備えた洗浄装置本体と、
   前記洗浄装置本体の各構成部を制御する制御部と
   を具備し、
   前記制御部は、基板に形成された膜の表面状態に関するパラメータの値と、そのパラメータの値に対応して適切な洗浄を行うことができるハード条件および／または処理条件との関係が記憶され、基板上に形成されている膜の表面状態が入力された際に、前記関係に基づいて、その表面状態に応じたハード条件および／または処理条件を有する新たな処理レシピを作成し、その新たな処理レシピに基づいて洗浄処理を行わせることを特徴とする液浸露光用洗浄装置。
2. 前記制御部は、基本的な処理条件が設定された基本レシピを有し、前記関係に基づいて、前記基本レシピのハード条件および／または処理条件を変更し、またはハード条件および／または処理条件を新たに設定して新たな処理レシピを作成することを特徴とする請求項１に記載の液浸露光用洗浄装置。
3. 前記制御部は、前記基本レシピを複数有し、それらのうち選択されたものについて、ハード条件および／または処理条件を変更し、またはハード条件、処理条件を新たに設定して新たな処理レシピを作成することを特徴とする請求項２に記載の液浸露光用洗浄装置。
4. 前記制御部は、基板に形成された膜の表面状態に関するパラメータとして、接触角を用いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の液浸露光用洗浄装置。
5. 前記洗浄装置本体は、構成部として、基板を回転可能に支持するスピンチャックと、スピンチャックに吸着された基板に洗浄液を供給する洗浄液ノズルと、基板にＮ_２ガスを供給するＮ_２ガスノズルとを有し、
   前記制御部は、前記ハード条件および／または処理条件として、洗浄液ノズルの種類、洗浄液ノズルの角度、Ｎ_２ガス供給の有無、洗浄液吐出速度、洗浄液吐出時の基板の回転速度を用いることを特徴とする請求項４に記載の液浸露光用洗浄装置。
6. 前記制御部は、基板に形成された膜の表面状態に関するパラメータとして、接触角、表面電位および平均表面粗さを用いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の液浸露光用洗浄装置。
7. 前記洗浄装置本体は、構成部として、基板を回転可能に支持するスピンチャックと、スピンチャックに吸着された基板に洗浄液を供給する洗浄液ノズルと、基板にＮ_２ガスを供給するＮ_２ガスノズルと、基板表面を除電するイオナイザとを有し、
   前記制御部は、前記ハード条件および／または処理条件として、洗浄液ノズルの種類、洗浄液ノズルの角度、Ｎ_２ガス供給の有無、前記イオナイザによる基板表面の除電の有無、洗浄液吐出速度、洗浄液吐出時の基板の回転速度を用いることを特徴とする請求項６に記載の液浸露光用洗浄装置。
8. 基板の表面に設けられたレジスト膜に液体を介して露光処理を施す液浸露光の前および／または後に、基板を洗浄する液浸露光用洗浄方法であって、
   基板に形成された膜の表面状態に関するパラメータの値と、そのパラメータの値に対応して適切な洗浄を行うことができるハード条件および／または処理条件との関係を記憶しておく工程と、
   基板上に形成されている膜の表面状態を把握する工程と、
   上記関係に基づいて、その表面状態に応じたハード条件および／または処理条件を有する新たな処理レシピを作成する工程と、
   その新たな処理レシピに基づいて洗浄処理を行う工程と
   を有することを特徴とする液浸露光用洗浄方法。
9. 前記新たなレシピを作成する工程は、前記関係に基づいて、基本的な処理条件が設定された基本レシピのハード条件および／または処理条件を変更し、またはハード条件および／または処理条件を新たに設定して新たな処理レシピを作成することを特徴とする請求項８に記載の液浸露光用洗浄方法。
10. 複数の基本レシピのうち選択されたものについて、ハード条件および／または処理条件を変更し、またはハード条件、処理条件を新たに設定して新たな処理レシピを作成することを特徴とする請求項９に記載の液浸露光用洗浄方法。
11. 基板に形成された膜の表面状態に関するパラメータとして、接触角を用いることを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の液浸露光用洗浄方法。
12. 前記ハード条件および／または処理条件として、洗浄液を基板に供給する洗浄液ノズルの種類、洗浄液ノズルの角度、基板へのＮ_２ガス供給の有無、洗浄液吐出速度、洗浄液吐出時の基板の回転速度を用いることを特徴とする請求項１１に記載の液浸露光用洗浄方法。
13. 基板に形成された膜の表面状態に関するパラメータとして、接触角、表面電位および平均表面粗さを用いることを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の液浸露光用洗浄方法。
14. 前記ハード条件および／または処理条件として、洗浄液を基板に供給する洗浄液ノズルの種類、洗浄液ノズルの角度、基板へのＮ_２ガス供給の有無、基板表面の除電の有無、洗浄液吐出速度、洗浄液吐出時の基板の回転速度を用いることを特徴とする請求項１３に記載の液浸露光用洗浄方法。
15. コンピュータ上で動作し、液浸露光用洗浄装置を制御するコンピュータプログラムであって、
    基板に形成された膜の表面状態に関するパラメータの値と、そのパラメータの値に対応して適切な洗浄を行うことができるハード条件および／または処理条件との関係を記憶する記憶部と、
    基板上に形成されている膜の表面状態を入力する入力部と、
    基板上に形成されている膜の表面状態が入力された際に、前記関係に基づいて、その表面状態に応じたハード条件および／または処理条件を有する新たな処理レシピを作成し、その新たな処理レシピに基づいて洗浄処理を行わせる演算部と
    を有することを特徴とするコンピュータプログラム。
16. コンピュータ上で動作し、液浸露光用洗浄装置を制御する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に、請求項８から請求項１４のいずれかの方法が行われるように、コンピュータに前記液浸露光用洗浄装置を制御させることを特徴とするコンピュータ読取可能な記憶媒体。

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