JP2014192499A - 洗浄装置及び洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】純水での洗浄処理において、洗浄処理流体と基板との間に生じる静電気の発生を抑制しつつ、基板表面に付着した異物を除去できる洗浄装置及び洗浄方法を提供する。
【解決手段】気体供給部１００と、帯電部１０１と、洗浄液体供給部１０２と、ノズル１０３と、を備え、帯電部１０１の帯電用コイル１０１ａによって気体１００ａをプラス帯電された気体１００ｂとする。プラス帯電された気体１００ｂは、洗浄液体供給部１０２から供給された洗浄液体と,ノズル１０３から基板１に噴射されて基板を洗浄する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造に用いるシリコンウエハ基板や、半導体製造のリソグラフィー工程で回路原版となるフォトマスクの製造工程で、それら表面に付着した異物を除去する洗浄装置及び洗浄方法に関するものである。

半導体集積回路は、集積度の向上や電力消費量の低減のため、各種の解像性向上技術を使用しながらウエハ上に形成される回路パターンの微細化が進められている。現在では、回路パターンをウエハに露光転写する際に使用する露光光源であるＡｒＦエキシマレーザーの波長（１９３ｎｍ）を遥かに下回る寸法の回路パターンを形成するまでに至っている。このような背景から、ウエハ上に形成するパターンの微細化を達成するため、半導体のリソグラフィー工程で露光転写に使用するフォトマスクに於いても、パターンの微細化が要求されている。

フォトマスクの製造方法は、ガラス基板上に金属遮光膜を形成、更に電子等に感度を有するレジストを塗布し、描画・現像・エッチング工程を経ることでガラス基板上に、金属遮光膜の半導体回路パターンを形成する。その際、フォトマスクでは製造過程で付着した異物を洗浄工程により除去することが非常に重要となる。すなわち回路パターンをウエハ上に転写する際の原版となるフォトマスクでは、微小なほこりやごみなどの異物が付着していると、露光時にその異物がウエハ上に転写してしまい、製品の歩留まりを低下させる原因となってしまう。そのためフォトマスクは十分に洗浄処理を行った上でペリクルを装着し清浄な状態に保つ必要がある。

フォトマスクの洗浄では、フォトマスクに付着した微粒子等の異物を取り除くだけではなく、加工工程で不要となったレジストの除去や、エッチング工程、修正工程後などフォトマスク作製工程の中でも複数回の洗浄工程が必要になる。洗浄工程では一般に、洗浄はウエット洗浄が用いられ、その際、洗浄液としては、ＡＰＭと呼ばれる洗浄に用いられる、純水や、純水を加温した温純水や、アンモニア過水と呼ばれるアンモニア水や、過酸化水素水の混合液が用いられ、更に、純水にオゾンガスを溶解させたオゾン水や、同様に純水にアンモニア及び水素を溶解させたアンモニア水素水などの機能水、場合によっては純水に硫酸及び過酸化水素水を加えた硫酸過水などの洗浄液が用いられている。

特開平５-１７５１８４号公報

フォトマスクの洗浄工程では各種洗浄液が用いられているが、最も多用されるのは純水による洗浄であり、他洗浄液を使用した後でも最終的に薬液成分を残さないために純水による洗浄は必要となる。しかしながら、従来の純水で基板を洗浄する洗浄装置において次のような問題がある。純水で基板を洗浄処理することにより、純水と基板との間で生じた摩擦によって静電気が発生する。これにより、洗浄液中の帯電粒子が付着して洗浄欠陥が生じたり、放電によって回路パターンが損傷するなどのことがある。特に絶縁体であるガラス基板上に、クロムなどの金属材料からなる微細パターンが形成されたフォトマスクでは、パターンのエッジ部分の電荷が集中し、その結果として上記の放電による損傷が発生しやすいという課題があった。最近の半導体回路微細化に伴いフォトマスクパターンも微
細化される傾向の中では、この問題が発生しやすくなってきている。

本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、純水での洗浄処理において、洗浄処理流体と基板との間に生じる静電気の発生を抑制しつつ、基板表面に付着した異物を除去できる洗浄方法及び洗浄装置を提供することを目的とする。

そこで本発明の請求項１に記載の発明は、
パターンを有する基板を洗浄する装置であって、
気体供給手段と、帯電手段と、洗浄液体供給手段と、ノズルと、を備え、
気体供給手段は、帯電手段に気体を供給する手段であって、
帯電手段は、気体をプラス帯電する手段であって、
帯電された気体と洗浄液体供給手段から供給された液体をノズル表面の噴出孔から基板に噴射して基板を洗浄することを特徴とする洗浄装置である。

本発明の請求項２に記載の発明は、
パターンを有する基板を洗浄する装置であって、
液体供給手段と、帯電手段と、洗浄液体供給手段と、ノズルと、を備え、
液体供給手段は、帯電手段に液体を供給する手段であって、
帯電手段は、液体をプラス帯電する手段であって、
帯電された液体と洗浄液体供給手段から供給された液体をノズル表面の噴出孔から基板に噴射して基板を洗浄することを特徴とする洗浄装置である。

本発明の請求項３に記載の発明は、
前記洗浄液体は、複数の種類の液体で構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の洗浄装置である。

本発明の請求項４に記載の発明は、
前記ノズルは、１つ以上のノズルユニットで構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の洗浄装置である。

本発明の請求項５に記載の発明は、
前記帯電手段は、ノズルの外側でノズルに近接して設けられたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の洗浄装置である。

本発明の請求項６に記載の発明は、
前記帯電手段は、ノズル内に設けられたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の洗浄装置である。

本発明の請求項７に記載の発明は、
請求項１から６のいずれかに記載の洗浄装置を用いて基板を洗浄することを特徴とする洗浄方法である。

本発明の洗浄装置は、洗浄処理に用いる処理液体と正の電荷を持つ気体あるいは液体を同時に噴出するノズルを具備していることにより、洗浄処理液体と基板との間に生じる静電気の発生を抑制する効果がある。その結果、洗浄液中の帯電粒子が付着して洗浄欠陥が生じたり、放電によって回路パターンが損傷することを防ぐことが出来る。

本発明の洗浄装置の概略構成図。 本発明の洗浄装置の帯電部に対向電極を用いた場合を示す図。 本発明の洗浄装置に液体供給部を用いた場合を示す図。 本発明に係る帯電用コイルの設置場所がノズルの内側の場合を示す図。

以下、本発明に係る実施形態について図を用いて説明する。

図１は本発明の洗浄装置の概略構成図を示す。洗浄装置はパターンを有する基板（以下、基板）１を洗浄する装置であって、気体供給手段である気体供給部１００と、帯電手段である帯電部１０１と、洗浄液体供給手段である洗浄液体供給部１０２と、ノズル１０３と、を備えている。基板１は、例えばフォトマスクやシリコンウエハである。

気体供給部１００は帯電部１０１に気体１００ａを供給する。帯電部１０１は、気体１００ａをプラス帯電された気体１００ｂとする。帯電部１０１は、帯電用コイル１０１ａと帯電用電源１０１ｂとで構成されている。帯電用電源１０１ｂは例えば、両極出力用の定電圧であって、帯電用コイル１０１ａの両端がアースとマイナス電圧出力端子に繋がれている。

帯電用コイル１０１ａとしては図２に示すように対向電極１０１ｃであっても良くコイル以外の形状であって良い。もしくは静電誘導を利用する方法以外を用いて帯電させても、本特許の主旨から何ら逸脱しない。

帯電された気体１００ｂと洗浄液体供給部１０２から供給された洗浄用液体１０２ａをノズル１０３から基板に噴射して基板を洗浄する。気体供給部１００からノズル１０３までの配管は絶縁材料が用いられる。

気体供給部１００からは帯電部１０１に気体１００ａが供給されるが、図３に示すように気体ではなく液体を供給する液体供給部１１０でも良く、液体１１０ａを帯電部１０１に供給し、帯電用コイル１０１ａで正帯電された液体１１０ｂとし、ノズル１０３から基板に噴射して基板を洗浄する。気体や液体の種類は、洗浄対象物である基板の種類や洗浄対象物に付着した異物の種類によって選択することが出来る。この場合の液体供給部１１０からノズル１０３までの配管は絶縁材料が用いられる。

帯電用コイル１０１ａの設置場所は図１に示すようにノズル１０３の外側でノズルに近接して設けられたり、図４に示すようにノズル１０３の内側に設けることが出来る。この結果、気体もしくは液体は、噴出する以前の段階で電界中を通過させることにより、正の電荷に帯電することが出来る。帯電は負（マイナス）に帯電したコイル部１０１ａを通過させることで静電誘導によりコイル中を通る水は正（プラス）の電荷が引き寄せられる。
更にこの状態で水が噴出する際に正の電荷が取り込まれて、水滴は正に帯電する。対向電極１０１ｃの場合の設置場所についても同様である。

洗浄液体供給部１０２から供給された洗浄用液体１０２ａとしては、純水や、純水を加温した温純水や、アンモニア過水と呼ばれるアンモニア水や、過酸化水素水の混合液が用いられ、更に、純水にオゾンガスを溶解させたオゾン水や、同様に純水にアンモニア及び水素を溶解させたアンモニア水素水などの機能水、場合によっては純水に硫酸及び過酸化水素水を加えた硫酸過水などの洗浄液を用いることが出来る。

また、洗浄処理に用いる流体は単一又は複数であっても良く、正の電荷をもつ気体もしくは液体を同時に噴出するノズルも単一又は複数であっても構わない。さらに洗浄対象と
なる基板上に形成されたパターンの密度、パターン形状によって、洗浄処理に用いる流体と正の電荷をもつ気体もしくは液体の噴出量を可変に調節させることで、洗浄対象となるマスクや洗浄液に合わせた帯電量の調整を可能とする。

本実施例では、洗浄液としてＡＰＭ及び純水を使用し、簡易的にＡＰＭによる洗浄を１０分、その後に純水による洗浄を１０分間実施した。また洗浄対象には合成石英上に膜厚７３ｎｍのクロム膜をパターニング加工したフォトマスクを使用した。
尚、使用したフォトマスクには、静電気の発生による回路パターンの損傷を検証するため、クロムパターンの幅２．０μｍ、パターン同士の間隔０．４μｍをなるデザインをマスクの全面縦横１００ｍｍの領域に配置した。

まずマスク加工後にマスクの欠陥検査を実施し、マスクパターンに異常が無いことを確認した、次にＡＰＭによる洗浄を１０分、その後に純水による洗浄を１０分間実施し、再度マスクの欠陥検査を実施した結果、マスク全面で静電気の発生による回路パターンの損傷を１０箇所確認した。

また比較のため別の同様なマスクを使用して正の電荷をもつ液体を同時に噴出した場合の効果を検証した。洗浄液には同様にＡＰＭ及び純水を使用し、洗浄時間もＡＰＭ１０分、純水１０分を同様とした。この際に上記洗浄液を噴出したノズルから約３ｃｍの距離に併設した別のノズルから正に帯電した純水をＡＰＭ及び洗浄に用いる純水と合わせ、供給量はこれら洗浄液の１／１０で供給した。このマスクを洗浄終了後に再度欠陥検査を実施した結果、静電気の発生による回路パターンの損傷は認められなかった。

このように本発明の洗浄方法及び洗浄装置によれば、静電気による回路パターンの損傷発生を防ぐことが出来る。

１・・・基板
１００・・・気体供給部
１００ａ・・・気体
１００ｂ・・・帯電された気体
１０１・・・帯電部
１０１ａ・・・帯電用コイル
１０１ｂ・・・帯電用電源
１０１ｃ・・・対向電極
１０２・・・洗浄液体供給部
１０３・・・ノズル
１１０・・・液体供給部
１１０ａ・・・液体気体
１１０ｂ・・・帯電された液体

Claims (7)

1. パターンを有する基板を洗浄する装置であって、
   気体供給手段と、帯電手段と、洗浄液体供給手段と、ノズルと、を備え、
   気体供給手段は、帯電手段に気体を供給する手段であって、
   帯電手段は、気体をプラス帯電する手段であって、
   帯電された気体と洗浄液体供給手段から供給された液体をノズル表面の噴出孔から基板に噴射して基板を洗浄することを特徴とする洗浄装置。
2. パターンを有する基板を洗浄する装置であって、
   液体供給手段と、帯電手段と、洗浄液体供給手段と、ノズルと、を備え、
   液体供給手段は、帯電手段に液体を供給する手段であって、
   帯電手段は、液体をプラス帯電する手段であって、
   帯電された液体と洗浄液体供給手段から供給された液体をノズル表面の噴出孔から基板に噴射して基板を洗浄することを特徴とする洗浄装置。
3. 前記洗浄液体は、複数の種類の液体で構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の洗浄装置である。
4. 前記ノズルは、１つ以上のノズルユニットで構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の洗浄装置。
5. 前記帯電手段は、ノズルの外側でノズルに近接して設けられたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の洗浄装置。
6. 前記帯電手段は、ノズル内に設けられたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の洗浄装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の洗浄装置を用いて基板を洗浄することを特徴とする洗浄方法。

Images