JP2009016464A - 基板洗浄装置及び基板洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板端部の洗浄を行なうことによって、基板端部で生じた異物に起因する汚染発生を防止し、歩留まり低下を抑制することのできる基板洗浄装置及び基板洗浄方法を提供する。
【解決手段】基板Ｗの端部Ｗ１を洗浄する基板洗浄装置１Ａ、１Ｂであって、前記基板Ｗを略水平姿勢に保持し、該基板Ｗを鉛直軸周りに回転自在な基板保持手段２と、前記基板保持手段２により保持され、所定の回転速度で回転する基板Ｗの端部Ｗ１に洗浄液を噴射する洗浄液噴射手段７とを備え、前記洗浄液噴射手段７は、前記洗浄液を前記基板Ｗの端部Ｗ１に対し側方から噴射する。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウエハ等の基板の端部を洗浄する基板洗浄装置及び基板洗浄方法に関する。

半導体デバイスの製造におけるフォトリソグラフィ工程においては、半導体ウエハ等の基板上に、塗布液であるレジスト液を塗布しレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、塗布処理後の基板を加熱処理するプリベーキング処理（ＰＡＢ）、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理、露光後にレジスト膜内の化学反応を促進させるポストエクスポージャベーキング処理（ＰＥＢ）、露光されたレジスト膜を現像する現像処理等が順次行われ、被処理基板上に所定のレジストパターンが形成される。
このうち、露光処理を除く処理は、塗布現像装置により行なわれ、露光処理を行う露光装置との間で基板のやり取りがなされている。

近時においては、半導体デバイスの回路パターンの細線化、微細化、高集積化が急速に進み、これに伴って露光の解像性能を高める必要性が生じている。そこで、極端紫外線光（ＥＵＶＬ；Ｅｘｔｒｅｍ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）やフッ素ダイマー（Ｆ₂）による露光技術の開発が進められる一方、例えばフッ化アルゴン（ＡｒＦ）やフッ化クリプトン（ＫｒＦ）による露光技術を改良し、解像性能を上げるために基板の表面に光を透過する液層を形成した状態で露光する手法（以下、液浸露光という）が多く用いられている。この露光技術は、レンズと半導体ウエハとの間を純水等の液体で満たし、その中を、光を透過させる技術で、例えば、１９３ｎｍというＡｒＦの波長は純水中では１３４ｎｍとなるという特徴を利用している。
尚、前記液浸露光処理を行なう基板処理方法については特許文献１に記載されている。
特開２００６−４９７５７号公報

ところで、前記フォトリソグラフィ工程にあっては、露光処理前のレジスト膜形成工程において、半導体ウエハの表面全体にレジスト膜が形成される。そして、ウエハ周縁部に形成されたレジスト膜は不要であるため、レジスト膜形成後にエッジリムーバユニットにおいてウエハ周縁のレジスト膜の除去処理が行われている。

しかしながら、前記エッジリムーバユニットでの処理は、ウエハ周縁部のうち、ウエハ表面の所定領域のレジスト除去を目的としており、基板端部であるベベル部（ウエハ端面及びその周辺の傾斜部）に形成されたレジスト膜は十分に除去されていなかった。その場合、ベベル部にはレジスト膜が剥離し易い状態で残り、剥離した場合にパーティクル等の異物となり、特に前記液浸露光処理においてウエハ面内に異物が液中で移動し、解像性能が悪化するという課題があった。

また、エッチング装置でのパターンエッチング後、マスクに用いたレジスト膜を除去する工程が行われるが、除去したデポ物がベベル部に付着した状態で残り、その後のフォトリソグラフィ工程においてデポ物による汚染が生じるという課題があった。
また、その場合、半導体デバイスの欠陥に繋がり、歩留まり低下を引き起こすという課題があった。

本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、基板端部の洗浄を行なうことによって、基板端部で生じた異物に起因する汚染発生を防止し、歩留まり低下を抑制することのできる基板洗浄装置及び基板洗浄方法を提供することを目的とする。

前記した課題を解決するため、本発明に係る基板洗浄装置は、基板の端部を洗浄する基板洗浄装置であって、前記基板を略水平姿勢に保持し、該基板を鉛直軸周りに回転自在な基板保持手段と、前記基板保持手段により保持され、所定の回転速度で回転する基板の端部に洗浄液を噴射する洗浄液噴射手段とを備え、前記洗浄液噴射手段は、前記洗浄液を前記基板の端部に対し側方から噴射することに特徴を有する。
尚、前記洗浄液噴射手段が噴射する洗浄液は、蒸気状またはエアロゾル状であることが好ましい。
また、前記洗浄液噴射手段は、前記洗浄液を前記基板の端部に対し側方且つ法線方向から噴射することが好ましい。或いは、前記洗浄液噴射手段は、前記洗浄液を前記基板の端部に対し側方且つ接線方向から噴射することが好ましい。

このように構成することにより、回転する基板の端部に対し直接的に洗浄液を当てることができるため、効果的に基板端部のレジスト膜や異物を除去することができる。
特に、洗浄液は蒸気状であるため、基板端部に形成されていたレジスト膜に効果的に浸透してレジスト膜が剥離し易い状態となり、洗浄液は、所定の圧力で直接的に基板端部に当たるため、レジスト膜を容易に剥離することができる。
したがって、その後の基板処理において、基板端部に付着した異物に起因する汚染を防止することができ、歩留まり低下を抑制することができる。

また、前記基板保持手段により保持され、所定の回転速度で回転する前記基板の表面に洗浄液を供給する表面洗浄手段をさらに備えることが好ましい。
このように構成することにより、基板端部の洗浄の際に基板表面に付着した洗浄液や異物等を洗い流すことができる。

また、前記した課題を解決するため、本発明に係る基板洗浄方法は、基板の端部を洗浄する基板洗浄方法であって、前記基板を略水平姿勢に保持し、該基板を所定の回転速度で鉛直軸周りに回転させると共に、蒸気状またはエアロゾル状の洗浄液を前記基板の端部に対し側方から噴射することに特徴を有する。
このような方法によれば、回転する基板の端部に対し直接的に洗浄液を当てることができるため、効果的に基板端部のレジスト膜や異物を除去することができる。
特に、洗浄液は蒸気状であるため、基板端部に形成されていたレジスト膜に効果的に浸透してレジスト膜が剥離し易い状態となり、洗浄液は、所定の圧力で直接的に基板端部に当たるため、レジスト膜を容易に剥離することができる。
したがって、その後の基板処理において、基板端部に付着した異物に起因する汚染を防止することができ、歩留まり低下を抑制することができる。

本発明によれば、基板端部の洗浄を行なうことによって、基板端部で生じた異物に起因する汚染発生を防止し、歩留まり低下を抑制することのできる基板洗浄装置及び基板洗浄方法を得ることができる。

以下、本発明にかかる実施の形態につき、図に基づいて説明する。図１は、本発明に係る基板洗浄装置を具備する塗布現像装置１００の概略構成図を示している。
図１に示すように、塗布現像装置１００は、例えば２５枚のウエハＷ（被処理基板）をカセット単位で外部から搬入出したり、カセットＣに対してウエハＷを搬入出したりするカセットステーション２０と、フォトリソグラフィ工程の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各処理ユニットを多段に配置している処理ステーション３０と、この処理ステーション３０に隣接して設けられ、液浸露光処理を行う液浸露光装置５０との間でウエハの受け渡しをするインターフェイス部４０とを一体に接続した構成を有している。

この塗布現像装置１００では、カセットステーション２０からウエハＷを受け取った処理ステーション３０において、ウエハＷは先ず矢印Ａに沿って搬送され、レジスト塗布処理、プリベーキング処理等がなされる。次いで、ウエハＷはインターフェイス部４０を介して液浸露光装置５０により露光処理された後、再びインターフェイス部４０を介して処理ステーション３０に受け渡される。露光後のウエハＷは、矢印Ｂに沿って搬送され、ポストエクスポージャベーキング処理、現像処理等が順次行われ、ウエハＷ上に所定のレジストパターンが形成される。

本発明に係る基板洗浄装置１Ａ、１Ｂは夫々、図１に示すように例えば処理ステーション３０とインターフェイス部４０に設けられる。
インターフェイス部４０に設けられる基板洗浄装置１Ａは、露光装置５０に搬送される前処理としてレジスト膜が形成されたウエハＷに対し、そのベベル部（ウエハ端部）の洗浄を行う。
また、処理ステーション３０に設けられる基板洗浄装置１Ｂは、図示しないエッチング装置から塗布現像装置１００に搬送されたウエハＷに対し、塗布現像装置１００でのフォトリソグラフィ工程前に、そのベベル部（ウエハ端部）を洗浄するものである。
尚、基板洗浄装置１Ａ、１Ｂは、同じ装置構成であるが、同様の装置をエッチング装置側に設け、エッチング処理後にベベル部洗浄を行なうようにしてもよい。

この基板洗浄装置１Ａ、１Ｂについて図２を用いて説明する。
基板洗浄装置１Ａ、１Ｂは、図示するようにウエハＷを略水平姿勢に保持するスピンチャック２（基板保持手段）を備え、このスピンチャック２は、その基端部に配置された駆動部３により、鉛直軸周りに回転自在及び昇降動作可能に構成されている。
また、減圧装置４により生成される負圧が、スピンチャック２の軸内に形成された図示しない導通管を介して、上端部に形成された皿状のチャック部に作用し、これによりウエハＷはスピンチャック２の上端部で真空吸着されるようになされている。
また、スピンチャック２の周囲には、このスピンチャック２を収容するように設けられた容器であるカップ部材５が設けられ、ウエハＷのベベル部洗浄に用いた洗浄液を容器内に集めた後、排水管６から排水できるように構成されている。

また、スピンチャック２に保持されたウエハＷの周囲には、ウエハＷのベベル部に向けて洗浄液を噴射するための洗浄液噴射部７（洗浄液噴射手段）が１つまたは複数（図では２つ）設けられている。この洗浄液噴射部７は、洗浄液である純水を供給する純水供給部８と、純水供給部８から供給された純水にＮ₂ガスにより加圧し、噴射させるための加圧部９と、加圧部９により加圧された純水を加熱し、蒸気状とするヒータ１０と、ヒータ１０により加熱され、蒸気状となった洗浄液をカップ部材５の上端部に形成された内周縁部５ａ付近からベベル部Ｗ１に向けて噴射するためのノズル１１とを備える。

洗浄液噴射部７のノズル１１は、図３の平面図に示すようにウエハＷの側方に配置され、ベベル部Ｗ１に対し法線方向（ウエハＷの周の接線に対し直交する方向）に配置されるか、或いは図４の平面図に示すようにウエハＷの周の接線方向に配置される。これにより、ベベル部Ｗ１に対し直接的に蒸気状の洗浄液を当てることができ、効果的にベベル部Ｗ１のレジスト膜を除去することができる。
尚、ノズル１１には図５に示すように、その周囲にバキューム機構１５を設けてもよい。このバキューム機構１５は、例えば、吸引ポンプや回収機構等からなる吸引部１６と、ノズル１１の周囲に設けられ、吸引部１６の吸引力によりノズル１１先端付近の雰囲気を吸引するための吸引管１６とを備える。このバキューム機構１５を設けることにより、ベベル部Ｗ１に当たり飛散した洗浄液を回収することができ、既に洗浄に使用して汚染された洗浄液のウエハＷへの再付着を防止することができる。
また、ノズル１１をウエハＷの周の接線方向に配置する場合、図４に示すようにウエハＷの回転方向と逆方向に洗浄液を噴射するよう配置すると、ベベル部Ｗ１に対する洗浄圧が向上するため好ましい。

また、図２に示すようにスピンチャック２に保持されたウエハＷの中央上方には、前記の洗浄液噴射部７によってベベル部Ｗ１に対し蒸気状に噴射されウエハＷの表面に付着した使用後の洗浄液を洗い流すため、表面洗浄部１２（表面洗浄手段）が設けられている。
この表面洗浄部１２は、ウエハＷの表面に純水等の洗浄液を吐出するためのノズル１３と、ノズル１３に洗浄液を供給する洗浄液供給部１４とで構成される。

続いて、このように構成された基板洗浄装置１Ａ、１Ｂにおいて、ウエハＷのベベル部Ｗ１を洗浄する工程について図６のフローに基づき説明する。
先ず、基板洗浄装置１Ａ、１Ｂに搬入されたウエハＷに対しスピンチャック２が駆動部３により上昇駆動され、減圧装置４が発生させた負圧によりスピンチャック２にウエハＷが保持される（図６のステップＳ１）。

次いで、駆動部３によりスピンチャック２が鉛直軸回りに回転駆動され、ウエハＷは所定の回転速度（例えば４００ｒｐｍ）で回転する（図６のステップＳ２）。
次に表面洗浄部１２により所定量の洗浄液が、回転するウエハＷの表面に所定時間（例えば６０ｓｅｃ）吐出される（図６のステップＳ３）。これにより、ウエハＷ１の表面及びベベル部Ｗ１が洗浄液で濡れた状態となり、その後のベベル部Ｗ１洗浄において、洗浄圧による異物のウエハ表面への飛散が抑制される。

表面洗浄部１２によるウエハＷへの洗浄液吐出が停止後、回転するウエハＷのベベル部Ｗ１に対し、洗浄液噴射部７により蒸気状（例えば８０℃〜２５０℃）の洗浄液が、所定の圧力（０．４ＭＰａ）で所定時間（例えば６０ｓｅｃ）噴射される。この処理において、洗浄液は蒸気状であるため、ベベル部Ｗ１に形成されていたレジスト膜に効果的に浸透してレジスト膜が剥離し易い状態となり、洗浄液は、所定の圧力で直接的にベベル部Ｗ１に当たるため、レジスト液が容易に剥離される（図６のステップＳ４）。

洗浄液噴射部７によるベベル部Ｗ１への洗浄液噴射が終了すると、再び表面洗浄部１２により所定量の洗浄液が、回転するウエハＷの表面に所定時間吐出される（図６のステップＳ５）。これにより、先のステップＳ４においてベベル部洗浄の際にウエハ表面に付着した洗浄液や異物等がカップ部材５内に洗い流される。

表面洗浄部１２によるウエハ表面への洗浄液吐出が停止後、ウエハＷは所定の回転速度（例えば２０００ｒｐｍ）で、所定時間（例えば１５ｓｅｃ）回転させられ、振り切り乾燥処理が行われ、ベベル部洗浄処理が終了する（図６のステップＳ６）。

以上のように、本発明に係る基板洗浄装置及び基板洗浄方法の実施の形態によれば、回転するウエハのベベル部Ｗ１に対し直接的に洗浄液を当てることができるため、効果的にベベル部Ｗ１のレジスト膜や異物を除去することができる。
特に、洗浄液は蒸気状であるため、ベベル部Ｗ１に形成されていたレジスト膜に効果的に浸透してレジスト膜が剥離し易い状態となり、洗浄液は、所定の圧力で直接的にベベル部Ｗ１に当たるため、レジスト膜を容易に剥離することができる。
したがって、その後の基板処理において、ベベル部Ｗ１に付着した異物に起因する汚染を防止することができ、歩留まり低下を抑制することができる。

尚、前記実施の形態においては、ベベル部Ｗ１に噴射する洗浄液として蒸気状の純水を例に説明したが、これに限定されるものではない。
例えば、前記洗浄液は薬液を含む蒸気であってもよい。薬液を含む蒸気とは、薬液そのものの蒸気（薬液蒸気）であってもよいし、この薬液蒸気を不活性ガスなどのキャリアガス中に混合させたものであってもよい。また、薬液としては、ふっ酸、硝酸、酢酸、塩酸及び硫酸などの酸を含む薬液、或いは、アンモニア等のアルカリを含む薬液を採用することができる。また、前記薬液は、これらの酸またはアルカリに、過酸化水素水やオゾン等の酸化剤、またはメタノール等の有機溶剤を加えた混合液であってもよい。

或いは、前記洗浄液はケミカルガスを含む蒸気であってもよい。ケミカルガスを含む蒸気とは、ケミカルガスと水蒸気とが混合されたものであってもよいし、ケミカルガスとメタノールなどの有機溶剤の蒸気とが混合されたものでもよく、また、これらをさらに不活性ガスなどのキャリア中に混合させたものであってもよい。また、ケミカルガスとしては、例えば、無水ふっ酸ガス、アンモニアガス、塩化水素ガス、二酸化窒素ガス、及びＳＯ₃ガスのうちのいずれか１つを含むガス、あるいはこれらのうちの２つ以上のガスの混合ガスを採用することができる。
また、洗浄液噴射部７のノズル１１から噴射される洗浄液は、蒸気状であることとしたが、蒸気状に限定されず、エアロゾル状であってもよい。

また、本発明において洗浄可能な基板は半導体ウエハに限るものではなく、ＬＣＤ基板、ガラス基板、フォトマスク、プリント基板等も可能である。

本発明は、半導体ウエハ等の基板端部（ベベル部）を洗浄する基板洗浄装置に適用でき、半導体製造業界、電子デバイス製造業界等において好適に用いることができる。

図１は、本発明に係る基板洗浄装置を具備する塗布現像装置の概略構成図である。 図２は、本発明に係る基板洗浄装置の概略構成図である。 図３は、洗浄液噴射部のノズルの配置例を説明するための平面図である。 図４は、洗浄液噴射部のノズルの他の配置例を説明するための平面図である。 図５は、洗浄液噴射部の他の形態を示す図である。 図６は、図２の基板洗浄装置の動作工程を示すフローである。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ 基板洗浄装置
２ スピンチャック（基板保持手段）
３ 駆動部
４ 減圧装置
５ カップ部材
６ 排水管
７ 洗浄液噴射部（洗浄液噴射手段）
８ 純水供給部
９ 加圧部
１０ ヒータ
１１ ノズル
１２ 表面洗浄部（表面洗浄手段）
１３ ノズル
１４ 洗浄液供給部
２０ カセットステーション
３０ 処理ステーション
４０ インターフェイス部
５０ 液浸露光装置
Ｗ 半導体ウエハ（基板）

Claims (6)

1. 基板の端部を洗浄する基板洗浄装置であって、
   前記基板を略水平姿勢に保持し、該基板を鉛直軸周りに回転自在な基板保持手段と、前記基板保持手段により保持され、所定の回転速度で回転する基板の端部に洗浄液を噴射する洗浄液噴射手段とを備え、
   前記洗浄液噴射手段は、前記洗浄液を前記基板の端部に対し側方から噴射することを特徴とする基板洗浄装置。
2. 前記洗浄液噴射手段が噴射する洗浄液は、蒸気状またはエアロゾル状であることを特徴とする請求項１に記載された基板洗浄装置。
3. 前記洗浄液噴射手段は、前記洗浄液を前記基板の端部に対し側方且つ法線方向から噴射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載された基板洗浄装置。
4. 前記洗浄液噴射手段は、前記洗浄液を前記基板の端部に対し側方且つ接線方向から噴射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載された基板洗浄装置。
5. 前記基板保持手段により保持され、所定の回転速度で回転する前記基板の表面に洗浄液を供給する表面洗浄手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された基板洗浄装置。
6. 基板の端部を洗浄する基板洗浄方法であって、
   前記基板を略水平姿勢に保持し、該基板を所定の回転速度で鉛直軸周りに回転させると共に、蒸気状またはエアロゾル状の洗浄液を前記基板の端部に対し側方から噴射することを特徴とする基板洗浄方法。

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