JP2009266899A - 表面処理方法および表面処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板とレジストの密着性を向上するための疎水化処理による基板の裏面の汚染を抑制できる表面処理方法を提供すること。
【解決手段】表面処理方法は、基板１とレジストとの密着性を高めるために、前記レジストが塗布される基板１の表面を疎水化処理するための表面処理方法であって、基板１と前記レジストとの密着性を高めるための表面処理剤３の蒸気を基板１の表面に供給する際に、基板１の裏面に表面処理剤３の蒸気が供給されることを防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板とレジストの密着性を向上するための表面処理方法および表面処理装置に関する。

半導体製造におけるリソグラフィー工程では、基板とレジストとの密着性を向上させるため、基板上にレジストを塗布する前に、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）等の疎水化処理剤を基板上に塗布するという処理（疎水化処理）が行われている（特許文献１）。ＨＤＭＳを用いた疎水化処理は、基板の表面を親水性から疎水性にするという疎水化処理であり、ＨＤＭＳは疎水化処理材として働く。

しかし、従来の疎水化処理では、ＨＭＤＳが基板の裏面に回り込んでしまい、基板の裏面の端部（ベベル）や、それよりも内側の裏面部分が汚染される。裏面が汚染された基板を露光装置内に搬送すると、露光ステージ上にＨＭＤＳが付着する。露光ステージ上に付着したＨＭＤＳはデフォーカスの原因となる。
特開２００１−２１５７１３号公報

本発明の目的は、基板とレジストの密着性を向上するための疎水化処理による基板の裏面の汚染を抑制できる表面処理方法および表面処理装置を提供することにある。

本発明の一態様による表面処理方法は、基板とレジストとの密着性を高めるために、前記レジストが塗布される前記基板の表面を疎水化処理するための表面処理方法であって、前記基板と前記レジストとの密着性を高めるための表面処理剤の蒸気を前記基板の表面に供給する際に、前記基板の裏面に前記表面処理剤の蒸気が供給されることを防止することを特徴とする。

本発明の一態様による表面処理装置は、基板とレジストとの密着性を高めるために、前記レジストが塗布される前記基板の表面を疎水化処理するための表面処理装置であって、前記基板と前記レジストとの密着性を高めるための疎水化処理剤の蒸気を前記基板の表面に供給するための供給手段と、前記基板の裏面に前記表面処理剤の蒸気が供給されることを防止するための供給防止手段とを具備してなることを特徴とする。

本発明によれば、疎水化処理による基板の裏面の汚染を抑制できる表面処理方法および表面処理装置を実現できるようになる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の疎水化処理装置の断面を示す断面図である。図２は、第１の実施形態の疎水化処理装置の上面を示す上面図である。なお、以下の図において、既出の図と対応する部分には既出の図と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略する。

本実施形態の疎水化処理装置は、基板１を加熱するためのホットプレート２と、基板１上にＨＭＤＳ３を塗布するための塗布装置４と、基板１の裏面の端部（ベベル）や、それよりも内側の裏面部分にＨＭＤＳ３が塗布されることを抑制するための塗布防止装置５（５１，５３）とを備えている。

基板１は、Ｓｉウエハ等の半導体ウエハである。Ｓｉウエハのサイズは例えば３００ｍｍである。基板１は、ホットプレート２に設けられた複数のピン２１上に支持される。

塗布装置４（供給手段）は、ＨＭＤＳ液を気化してＨＭＤＳ３を生成し、この気化されたＨＭＤＳ３を基板１に吹き付けるようになっている。

塗布防止装置５（供給防止手段）は、基板１の周囲を囲むように設けられ、ＨＭＤＳ３が基板１の周囲から基板１の裏面に回り込むことを防止するためのカップ５１と、基板１の裏面に回り込もうとするＨＭＤＳ３をガス５２の力によって基板１の裏面の外に押し出すことで、ＨＭＤＳ３が基板１の周辺から基板１の裏面に回り込むことを防止するためのガス噴射装置５３とを備えている。

ガス噴射装置５３は、ホットプレート２を貫通し、基板１の裏面側において、基板１の中央部から基板１の周囲部に向かって流れるガス５が生成されるようにガス供給管５３１と、ガス供給管５４内にガス５を供給するためのガス供給装置５３２とを備えている。

ガス５は、Ｎ₂ ガス等の不活性ガスである。ガス供給管５３１のガス５の出口（噴射口）５３３は、例えば、図２に示すように、環状に形成されている。出口（噴射口）５３３は、基板１の裏面の中心から例えば６０ｍｍ以内の領域にある。

カップ５１の上部と基板１との間には隙間６１がある。この隙間６１から基板１の裏面に入り込もうとするＨＭＤＳ３は、ガス５２によって裏面の外に押し出される。この押し出されたガス５２は、カップ５１の下部とホットプレート２の下部との間（排気口）６２から排気される。すなわち、ガス噴射装置５２によってＨＭＤＳ３の気流を制御することで、ＨＭＤＳ３が基板１の裏面に塗布されることを防止する。ここで、ガス供給管５３１のガスの出口（噴射口）５３３が環状に形成されている場合、基板１の裏面の全方位において、裏面に入り込もうとするＨＭＤＳ３をガス５２によって裏面の外に押し出すことが可能となる。

ここでは、排気口６２をカップ５１とホットプレート２とで構成する例を示したが、例えば、図３に示すように、カップ５１の底に排気口６２を設ける構成としても構わない。

また、図４に示すように、隙間６１を無くすために、カップ５１で基板１の周縁部を覆うような構成することも可能である。この場合、基板１の周縁部は中央部に比べてＨＭＤＳ３の供給量が低下しやすい。ＨＭＤＳ３の供給量の低下は、基板１の周縁部とレジストとの間における密着性の低下を招く可能性がある。したがって、必要に応じて、ＨＭＤＳ３の量や圧力などを調整し、基板１の周縁部に必要な量のＨＭＤＳ３が供給されるようにする。

次に、本実施形態の疎水化処理方法について述べる。

まず、カップ５１により周辺部が覆われたホットプレート２上に基板１を載置し、ホットプレート２により基板１を加熱する。

次に、ガス噴射装置５３を動作させ、基板１の裏面中央部から裏面周辺部に向かってガス５２を流す。

次に、ガス５２を流している状態で、塗布装置４により基板上１に気化されたＨＭＤＳ３を吹き付ける。このとき、ＨＭＤＳ３の基板１の裏面へのＨＭＤＳ３の塗布は防止されるので、ＨＭＤＳ３による基板１の裏面の汚染は抑制される。したがって、本実施形態によれば、ＨＭＤＳ３による基板１の裏面の汚染を抑制しながら、ＨＭＤＳ３による基板１の表面の疎水化処理を行うことできるようになる。

以上述べた本実施形態によれば、塗布防止装置５により基板１の裏面へのＨＭＤＳ３の塗布を防止できるので、ＨＭＤＳ３による基板１の裏面の汚染を抑制しながら、塗布装置４により基板１の表面にＨＭＤＳ３を塗布し、基板１の表面を疎水化処理することができるようになる。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態の洗浄装置を模式的に示す図である。

本実施形態の洗浄装置は、基板１上にレジストを塗布した後に、基板１の裏面を洗浄するためのものである。基板１上にレジストを塗布する前に、基板１とレジストとの密着性を高めるために、基板１の表面はＨＭＤＳで疎水化処理されている。

本実施形態の洗浄装置は、基板１を保持するための基板保持板７０と、基板保持板７０に保持された基板１の裏面を洗浄するための第１の裏面洗浄装置７１と、基板保持板７０に保持された基板１の裏面を洗浄するための第２の裏面洗浄装置７２と、基板保持版７０を回転させるための回転機構７３とを備えている。

基板保持板７０は、静電チャク等の周知の機構で基板１を保持するようになっている。

第１の裏面洗浄装置７１は、第１の洗浄ノズル７１０と、第１の洗浄ノズル７１０に第１の洗浄液供給するための第１の洗浄液供給装置７１２とを備えている。第１の洗浄液は、レジストの溶解性が高く、洗浄性が高いシクロヘキサノンの溶液である。シクロヘキサノン以外の有機溶剤も使用可能である。

第２の裏面洗浄装置７２は、第２の洗浄ノズル７２０と、第２の洗浄ノズル７２０に第２の洗浄液を供給するための第２の洗浄液供給装置７２２とを備えている。第２の洗浄液は、さまざまな基板に対して接触角が低いＰＧＭＥ(プロピレングリコールモノメチルエーテル)とＰＧＭＥＡ(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)との混合溶剤の溶液である。

回転機構７３は、基板保持版７０の裏面に取り付けられた回転軸７３０と、回転軸７３０を回転させるためのモーター７３１とを備えている。なお、モーター７３１の電源や制御装置等の周知の装置は省略して図示していない。

次に、図６−図８を用いて、本実施形態の洗浄方法について説明する。

まず、図６に示すように、基板１を基板保持版７０上に保持し、回転機構７３により基板保持版７０を回転させ、基板１を回転させる。基板１上には図示しないレジストが塗布されている。

次に、図７に示すように、基板１を回転させた状態で、第１の裏面洗浄装置７１を用いて、基板１の裏面を洗浄する。具体的には、第１の洗浄液供給装置７１２により第１の洗浄ノズル７１０に第１の洗浄液７１１が供給され、第１の洗浄ノズル７１０から吐出された第１の洗浄液７１１により基板１の裏面は洗浄される。基板１の裏面のうち、基板保持版７０で覆われていない領域、特に基板１の裏面の周縁部（端部）が洗浄される。この洗浄（第１の洗浄）は、主として、レジストの塗布工程で、基板１の裏面に塗布されたレジストの除去を目的としている。

次に、図８に示すように、基板１を回転させた状態で、第２の裏面洗浄装置７２を用いて、基板１の裏面を洗浄する。具体的には、第２の洗浄液供給装置７２２により第２の洗浄ノズル７２０に第２の洗浄液７２１が供給され、第２の洗浄ノズル７２０から吐出された第２の洗浄液７２１により基板１の裏面は洗浄される。第１の洗浄の場合と同様に、基板保持版７０で覆われていない領域、特に基板１の裏面の周縁部（端部）が洗浄される。この洗浄（第２の洗浄）は、主として、第１の洗浄で発生したパーティクルの除去を目的としている。第１の洗浄で発生したパーティクルが基板１の裏面に残ると、露光ステージが汚染される。このような露光ステージの汚染はデフォーカスの原因となり、プロセスマージンの減少をもたらす。なお、第２の洗浄液７２１の溶剤は乾燥して基板裏面には残らない。

第１の洗浄でパーティクルが発生する理由は以下のように考えられる。基板１の表面はＨＭＤＳにより疎水化処理される。この疎水化処理の際にＨＭＤＳが基板１の裏面に回り込み、裏面に残留する。この裏面に残留したＨＭＤＳによって、シクロヘキサノン（第１の洗浄液７１１）の基板１の裏面に対する接触角が大きくなる。このように接触角が大きい場合、シクロヘキサノンが凝集しやすいため、シクロヘキサノンのパーティクルが生じる。

なお、第２の洗浄液７２１は、ＰＧＭＥとＰＧＭＥＡとの混合溶剤の溶液には限定されず、第１の洗浄液７１１の溶剤（シクロヘキサノン）を洗浄でき、かつ、凝集しないように乾燥する溶剤の溶液であればよい。

以上述べたように本実施形態によれば、レジストに対する洗浄性が高い第１の洗浄液で基板裏面を洗浄し、その後、第１の洗浄液の溶剤が基板裏面に残らないように第２の洗浄液で基板裏面を洗浄することで、基板裏面にパーティクルを残さずに、レジストの塗布工程で基板裏面に塗布されてしまったレジストを除去できるようになる。

なお、露光装置に入れる直前の塗布ユニットの基板にのみ、実施形態の洗浄装置を適用する。全ての塗布ユニットの基板に対してそれぞれ実施形態の洗浄装置を用意すると、コストが増加するからである。

レジストのエッジカットがない場合には、第２の洗浄時において、レジストのベベルでのカット形状をきれいにするために、レジストのカット面まで第２の洗浄液が回り込まないようにすることが望ましい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせても構わない。すなわち、第１の実施形態に従ってＨＭＤＳによる基板裏面の汚染を抑制しながら、基板表面を疎水化処理し、次いで、基板裏面の清浄性を確実なものにするために、第２の実施形態に従って基板裏面を洗浄しても構わない。

また、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施できる。

第１の実施形態の疎水化処理装置の断面を示す断面図。 第１の実施形態の疎水化処理装置の上面を示す上面図。 第１の実施形態の変形例を説明するための図。 第１の実施形態の他の変形例を説明するための図。 第２の実施形態の洗浄装置を模式的に示す図。 第２の実施形態の洗浄方法の工程を模式的に示す図。 図６に続く第２の実施形態の洗浄方法の工程を模式的に示す図。 図７に続く第２の実施形態の洗浄方法の工程を模式的に示す図。

符号の説明

１…基板、２…ホットプレート、３…ＨＭＤＳ、４…塗布装置（供給手段）、５…塗布防止装置（供給防止手段）、２１…ピン、２２…ヒーター、５１…カップ、５２…ガス（供給防止手段）、５３…ガス噴射装置（供給防止手段）、６１…隙間、６２…排気口、７０…基板保持板、７１…第１の裏面洗浄装置、７２…第２の裏面洗浄装置、７３…回転機構、５３１…ガス供給管、５３２…ガス供給装置、５３３…噴射口、７１０…第１の洗浄ノズル、７１１…第１の洗浄液、７１２…第１の洗浄液供給装置、７２０…第２の洗浄ノズル、７２１…第２の洗浄液、７２２…第２の洗浄液供給装置、７３０…回転軸、７３１…モーター。

Claims (5)

1. 基板とレジストとの密着性を高めるために、前記レジストが塗布される前記基板の表面を疎水化処理するための表面処理方法であって、
   前記基板と前記レジストとの密着性を高めるための表面処理剤の蒸気を前記基板の表面に供給する際に、前記基板の裏面に前記表面処理剤の蒸気が供給されることを防止することを特徴とする表面処理方法。
2. 前記基板の裏面に前記表面処理剤の蒸気が供給されることを防止することは、前記表面処理剤の蒸気が前記基板の周囲から前記基板の裏面に回り込むことを防止するために、前記基板の周囲を囲むようにカップを設け、かつ、前記基板の裏面側において、前記基板の中央部から前記基板の周囲部に向かって流れるガスを生成することを含むことを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。
3. 前記表面処理剤は、有機シリコン化合物またはフルオロカーボン系化合物であることを特徴とする請求項１または２に記載の表面処理方法。
4. 前記ガスは不活性ガスであることを特徴する請求項１または２に記載の表面処理方法。
5. 基板とレジストとの密着性を高めるために、前記レジストが塗布される前記基板の表面を疎水化処理するための表面処理装置であって、
   前記基板と前記レジストとの密着性を高めるための疎水化処理剤の蒸気を前記基板の表面に供給するための供給手段と、
   前記基板の裏面に前記表面処理剤の蒸気が供給されることを防止するための供給防止手段と
   を具備してなることを特徴とする表面処理装置。

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