JP2011060955A

JP2011060955A - 基板の乾燥方法

Info

Publication number: JP2011060955A
Application number: JP2009208261A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Sato; 勝広佐藤; Naoya Hayamizu; 直哉速水; Hiroshi Fujita; 博藤田; Makiko Taya; 真紀子田家
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-09-09
Filing date: 2009-09-09
Publication date: 2011-03-24

Abstract

【課題】ウォータマークの発生およびパターンの倒壊を抑制することが可能な基板の乾燥方法を提供する。
【解決手段】基板をリンス液で処理した後に乾燥する方法であって、前記基板に親水基とフッ素原子を分子内に含む液状の有機溶媒に接触させ、前記基板表面において前記リンス液を前記有機溶媒に置換して乾燥することを特徴とする基板の乾燥方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、リンス液で処理された後の基板を乾燥する方法に関する。

純水のようなリンス液で処理された後の基板の乾燥は、従来、例えばイソプロピルアルコールのようなアルコールの蒸気を基板表面に接触させて乾燥する方法が知られている。アルコールの蒸気は、親水性で、かつ気化し易いため、基板表面のリンス液（純水）にアルコール蒸気が混合され、アルコールの気化と共に純水が揮散される。その結果、基板の乾燥速度を大幅に向上できる。

しかしながら、従来技術ではリンス液に起因するウォータマークの発生を十分に抑制できず、かつ基板上に幅に対する高さの比であるアスペクト比が高いパターンを形成した場合、乾燥時のパターン倒壊を抑制できない課題がある。

本発明は、ウォータマークの発生およびパターンの倒壊を抑制することが可能な基板の乾燥方法を提供する。

本発明によると、基板をリンス液で処理した後に乾燥する方法であって、前記基板に親水基とフッ素原子を分子内に含む液状の有機溶媒に接触させ、前記基板表面において前記リンス液を前記有機溶媒に置換して乾燥することを特徴とする基板の乾燥方法が提供される。

本発明によれば、ウォータマークの発生およびパターンの倒壊を抑制することが可能で、半導体装置の製造工程に有用な基板の乾燥方法を提供できる。

本発明の実施例１〜３および比較例１，２の乾燥後にパターン倒壊を生じるパターン幅を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

例えば純水のようなリンス液で処理した後の基板に親水基とフッ素原子を分子内に含む液状の有機溶媒に接触させる。このとき、基板表面のリンス液が有機溶媒の親水基の作用によりその表面に残留することなく、有機溶媒に取り込まれるため、基板表面においてリンス液が有機溶媒と置換される。その結果、有機溶媒がリンス液を取り込んだ状態で揮散されるために基板の乾燥がなされる。

基板は、例えば表面に微小電気機械素子が形成されたものを用いることができる。特に、幅に対する高さの比（アスペクト比）が１０以上のパターンを有する微小電気機械素子が形成された基板は、有機溶媒によるリンス液の乾燥の適用に有効である。

有機溶媒は、エーテル基、ヒドロキシル基、アミノ基、イソシアノ基、シアノ基およびニトロ基の群から選ばれる少なくとも１つの親水基とフッ素原子とが炭素骨格に結合される炭素数が１０以下の脂肪族炭化水素が好ましい。具体的な有機溶媒は、テトラフルオロプロパノール、オクタフルオロペンタノール、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）、ヘプタフルオロブチルアミンを挙げることができる。

リンス液で処理した後の基板に有機溶媒を接触させるには、例えば基板に有機溶媒を吹き付ける方法、基板を有機溶媒に浸漬した後に引き上げる方法を採用することができる。このような方法は、枚葉式で行なうことが好ましい。

有機溶媒は、室温で基板に接触させても、加熱して基板に接触させてもよい。有機溶媒の加熱温度は、有機溶媒の沸点の５０〜８０％の温度にすることが好ましい。

基板に有機溶媒を接触させた後の乾燥は、基板を室温下で放置することによりなされる。ただし、乾燥時に基板表面に不活性ガスを吹き付けてもよい。不活性ガスは、例えば窒素ガス、アルゴンガスを用いることができる。

以下、本発明の実施例を説明する。

［比較例１］
シリコン基板上にライン／スペースが約３０ｎｍのアモルファスシリコン膜パターンを形成した。その後、シリコン酸化膜パターンをスリミングを行なって、徐々に幅を狭くすることによって、パターン幅が１８．５ｎｍ，１６．５ｎｍ，１６ｎｍ，１５ｎｍ，１４．５ｎｍ，１３．５ｎｍ，１２ｎｍの７つのサンプルを作製した。

次いで、前記各サンプルをリンス液である純水に５分間浸漬した。その後、各サンプルを純水から取出し、シリコン基板のアモルファスシリコン膜パターンに向けて窒素を吹き付けて乾燥した。

［比較例２］
比較例１と同様な各サンプルをリンス液である純水に５分間浸漬した。純水から取り出した各サンプルに関東化学社製のイソプロパノール（ＩＰＡ）蒸気を５分間吹き付けた後、各サンプルを取出し、シリコン基板のアモルファスシリコン膜パターンに向けて窒素を吹き付けて乾燥した。

比較例１と同様な各サンプルをリンス液である純水に５分間浸漬した。純水から取り出した各サンプルをダイキン社製のオクタフルオロペンタノール（室温）に５分間浸漬した後、各サンプルを取出し、シリコン基板のアモルファスシリコン膜パターンに向けて窒素を吹き付けて乾燥した。

また、１３５℃のオクタフルオロペンタノールを用いた以外、同様な乾燥を行なった。

実施例１と同様な各サンプルをリンス液である純水に５分間浸漬した。純水から取り出した各サンプルをダイキン社製のテトラフルオロプロパノール（室温）に５分間浸漬し、各サンプルを取出し、シリコン基板のアモルファスシリコン膜パターンに向けて窒素を吹き付けて乾燥した。

また、８０℃のテトラフルオロプロパノールを用いた以外、同様な乾燥を行なった。

比較例１と同様な各サンプルをリンス液である純水に５分間浸漬した。純水から取り出した各サンプルを３Ｍ社製のハイドロフルオロエーテル（室温）に５分間浸漬した後、各サンプルを取出し、シリコン基板のアモルファスシリコン膜パターンに向けて窒素を吹き付けて乾燥した。

また、５０℃のハイドロフルオロエーテルを用いた以外、同様な乾燥を行なった。

比較例１，２および実施例１〜３において各サンプルのアモルファスシリコン膜パターンの倒壊状態をＳＥＭに観察し、倒壊したパターンの幅を調べた。その結果を図１に示す。

図１から明らかなようにサンプルをリンス処理した後に単に窒素を吹き付けて乾燥する比較例１では、パターン幅が約１８ｎｍと比較的広い幅のときに倒壊を生じることがわかる。また、サンプルをリンス処理した後にＩＰＡ蒸気を吹き付け、さらに窒素を吹き付けて乾燥する比較例２では、比較例１に比べて倒壊するパターン幅が狭くなるものの、そのパターン幅は約１６．５ｎｍと広い幅で倒壊を生じる。

これに対し、サンプルをリンス処理した後にオクタフルオロペンタノール、テトラフルオロプロパノール、ハイドロフルオロエーテルに浸漬し、窒素を吹き付けて乾燥する実施例１〜３では、比較例１，２に比べてより狭いパターン幅（１５ｎｍ，１５ｎｍ，１６ｎｍ）で倒壊が生じ、パターンの倒壊を抑制できることがわかる。

特に、実施例１〜３においてサンプルをリンス処理した後にオクタフルオロペンタノール、テトラフルオロプロパノール、ハイドロフルオロエーテルに浸漬する際、各有機溶媒を加熱することにより、倒壊時のパターン幅がそれぞれ約１３．７ｎｍ，約１２．２ｎｍ，約１４．３ｎｍになり、パターンの倒壊をより一層抑制できることがわかる。

また、実施例１〜３の乾燥処理後のシリコン基板表面にはウォータマークの発生が皆無であった。

Claims

基板をリンス液で処理した後に乾燥する方法であって、前記基板に親水基とフッ素原子を分子内に含む液状の有機溶媒に接触させ、前記基板表面において前記リンス液を前記有機溶媒に置換して乾燥することを特徴とする基板の乾燥方法。
前記基板は、表面に微小電気機械素子が形成され、かつ前記微小電気機械素子のパターンはその幅に対する高さの比が１０以上であることを特徴とする請求項１記載の基板の乾燥方法。
前記有機溶媒は、エーテル基、ヒドロキシル基、アミノ基、イソシアノ基、シアノ基およびニトロ基の群から選ばれる少なくとも１つの親水基とフッ素原子とが炭素骨格に結合される炭素数が１０以下の脂肪族炭化水素であることを特徴とする請求項１または２記載の基板の乾燥方法。
前記有機溶媒は、テトラフルオロプロパノールであることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の基板の乾燥方法。
前記有機溶媒による前記基板の処理は、前記有機溶媒をその沸点の５０〜８０％の温度で加熱したものを用いることを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載の基板の乾燥方法。