JP2016036012A - 基板処理システム、基板洗浄方法および記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態に係る基板処理システムは、保持部と、除去液供給部とを備える。保持部は、有機溶剤と、フッ素原子を含み有機溶媒に可溶な重合体とを含有する処理膜が形成された基板を保持する。除去液供給部は、基板上の処理膜に対して処理膜を除去する除去液を供給する。
【選択図】図4
Description
まず、本実施形態に係る基板洗浄方法の内容について図1A〜図1Eを用いて説明する。図1A〜図1Eは、本実施形態に係る基板洗浄方法の説明図である。
次に、上述した成膜処理液について具体的に説明する。なお、以下では、成膜処理液のことを「基板洗浄用組成物」と記載する場合もある。
以下、各成分について説明する。
[A]溶媒は、[B]重合体を溶解する成分である。[C]有機酸を添加する場合、[C]有機酸を溶解するものであることが好ましい。
n−ペンタン、iso−ペンタン、n−ヘキサン、iso−ヘキサン、n−ヘプタン、iso−ヘプタン、2,2,4−トリメチルペンタン、n−オクタン、iso−オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;
ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、n−プロピルベンゼン、iso−プロピルベンゼン、ジエチルベンゼン、iso−ブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ−iso−プロピルベンセン、n−アミルナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒等が挙げられる。
[B]重合体は、[A]溶媒に溶解する重合体である。[B]重合体は、下記式(1)で表される部分構造を有する。
ヒドロキシジ(トリフルオロメチル)メチル基、ヒドロキシジ(トリフルオロメチル)エチル基、ヒドロキシジ(トリフルオロメチル)プロピル基、ヒドロキシジ(トリフルオロメチル)ブチル基等の炭素数1〜20のヒドロキシ置換フッ素化鎖状炭化水素基;
ヒドロキシテトラフルオロシクロペンチル基、ヒドロキシテトラフルオロシクロヘキシル基等のヒドロキシ置換フッ素化脂環式炭化水素基;
ヒドロキシフェニルジフルオロメチル基等のヒドロキシ置換フッ素化芳香族炭化水素基などが挙げられる。
基板洗浄用組成物は、さらに[C]有機酸を含むことができる。[C]有機酸を加えることにより、基板表面に形成された処理膜の除去がより容易となる。[C]有機酸は重合体でないものが好ましい。ここで「重合体でない」とは、繰り返し単位を有さないことをいう。[C]有機酸の分子量の上限としては、例えば、500であり、400が好ましく、300がより好ましい。[C]有機酸の分子量の下限としては、例えば、50であり、55が好ましい。
酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキシル酢酸、1−アダマンタンカルボン酸、安息香酸、フェニル酢酸等のモノカルボン酸;
ジフルオロ酢酸、トリフルオロ酢酸、ペンタフルオロプロパン酸、ヘプタフルオロブタン酸、フルオロフェニル酢酸、ジフルオロ安息香酸等のフッ素原子含有モノカルボン酸;
10−ヒドロキシデカン酸、チオール酢酸、5−オキソヘキサン酸、3−メトキシシクロヘキサンカルボン酸、カンファーカルボン酸、ジニトロ安息香酸、ニトロフェニル酢酸等のヘテロ原子含有モノカルボン酸;
(メタ)アクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸等の二重結合含有モノカルボン酸などのモノカルボン酸;
シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ドデカンジカルボン酸、プロパントリカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、ヘキサフルオログルタル酸、シクロヘキサンヘキサカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸等のポリカルボン酸;
上記ポリカルボン酸の部分エステル化物などが挙げられる。
基板洗浄用組成物中の全固形分に対する[C]有機酸の含有量の下限としては、0.5質量%が好ましく、1質量%がより好ましく、3質量%がさらに好ましい。上記含有量の上限としては、30質量%が好ましく、20質量%がより好ましく、10質量%がさらに好ましい。
[C]有機酸の含有量を上記下限と上記上限との間とすることで、処理膜の除去をより容易とすることができる。
基板洗浄用組成物は、上記[A]〜[C]成分以外の任意成分を含有していてもよい。任意成分としては、例えば、界面活性剤等が挙げられる。
上記界面活性剤の含有量としては、通常、2質量%以下であり、1質量%以下が好ましい。
次に、本実施形態に係る基板洗浄システムの構成について図3を用いて説明する。図3は、本実施形態に係る基板洗浄システムの構成を示す模式図である。なお、以下においては、位置関係を明確にするために、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸を規定し、Z軸正方向を鉛直上向き方向とする。
次に、基板洗浄装置14の構成について図4を参照して説明する。図4は、本実施形態に係る基板洗浄装置14の構成を示す模式図である。
次に、基板洗浄装置14の具体的動作について図5を参照して説明する。図5は、本実施形態に係る基板洗浄システム1が実行する基板洗浄処理の処理手順を示すフローチャートである。基板洗浄システム1が備える各装置は、制御部15の制御に従って図5に示す各処理手順を実行する。
上述してきた実施形態では、「成膜処理液供給部」と「除去液供給部」とが1つのチャンバ20内に設けられる場合の例を示したが、「成膜処理液供給部」と「除去液供給部」とは、それぞれ別々のチャンバ内に設けられてもよい。たとえば、基板洗浄システム1は、図4に示す基板洗浄装置14から液供給部40_2を取り除いたチャンバ(第1チャンバ)と、図4に示す基板洗浄装置14から液供給部40_1を取り除いたチャンバ(第2チャンバ)とを備えてもよい。
化合物(M−1)100g(100モル%)及びアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)7.29g(7モル%)を2−ブタノン100gに溶解させた単量体溶液を準備した。100gの2−ブタノンを投入した1,000mLの三口フラスコを30分窒素パージした。窒素パージの後80℃に加熱し、攪拌しながら上記単量体溶液を滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下した。滴下開始を重合開始時間とし、6時間重合させた。重合終了後、反応溶液を30℃以下に冷却した。反応溶液を質量が150gになるまで減圧濃縮した。メタノール150g及びn−ヘキサン750gを投入し、分離させた。分離後、下層液を回収した。回収した下層液にn−ヘキサン750gを投入し、再度分離精製した。分離後、下層液を回収した。回収した下層液から溶媒を除去し、4−メチル−2−ペンタノールを加えて、樹脂(P−1)を含む溶液を得た。結果を表1に示す。
使用する化合物及び組み合わせを表1の通り変えた他は製造例1と同様にして樹脂(P−2)〜(P−11)を合成した。
重合体(P−1)100質量部、4−メチル−2−ペンタノール7,400質量部を混合し、均一溶液とした。この溶液をHDPE製のフィルター(孔径5nm、日本Pall社製 PhotoKleen EZD)を用いて濾過した。液中の150μm以下のパーティクルが10個/mLまで減少したことを液中パーティクルカウンタ(リオン社製、KS−41B)で確認し、基板洗浄用組成物(D−1)を調製した。固形分濃度は約1.5%であった。
樹脂を表2の通り変えた他は実施例1と同様にして、基板洗浄用組成物(D−2)〜(D−8)及び比較組成物(c−1),(c−2)を調製した。
重合体(P−1)100質量部、有機酸として酒石酸(Ac−1)5.0質量部及び4−メチル−2−ペンタノール7,400質量部を混合し、均一溶液とした。この溶液をHDPE製のフィルター(孔径5nm、日本Pall社製 PhotoKleen EZD)を用いて濾過した。液中の150μm以下のパーティクルが10個/mLまで減少したことを液中パーティクルカウンタ(リオン社製、KS−41B)で確認し、基板洗浄用組成物(D−1)を調製した。固形分濃度は約1.5%であった。
樹脂及び有機酸を表2の通り変えた他は実施例9と同様にして、基板洗浄用組成物(D−10)〜(D−16)及び比較組成物(c−3)〜(c−5)を調製した。
Ac−1:酒石酸
Ac−2:シュウ酸
Ac−3:クエン酸
Ac−4:マレイン酸
Ac−5:リンゴ酸
Ac−6:フマル酸
Ac−7:イソフタル酸
Ac−8:テレフタル酸
Ac−9:ポリアクリル酸(和光純薬製ポリアクリル酸5000)
予め粒径200nmのシリカ粒子を付着させた12インチウェハ上に、上述の基板洗浄装置14を使用してスピンコート法により各組成物の処理膜を形成した。処理膜が形成されたものについて、溶解処理液として2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(TMAH溶液)を供給し、処理膜を除去した。除去性については、TMAH溶液の供給開始から20秒以内に全ての処理膜の除去が完了したものをA、20秒を超えて1分以内に完了したものをB、1分以内に除去が完了しなかったものをCと判定した。また、処理膜の除去後にウェハ上に残存したシリカ粒子数を暗視野欠陥装置(SP2,KLA−TENCOR社製)を用いて分析した。シリカ粒子の除去率が70%以上のものをA、30%以上70%未満のものをB、30%未満のものはCと判定した。なお、処理膜が形成できなかったものについては粒子除去性の欄に「塗布不可」と記載した。
ウェハとしてシリコンウェハを、基板洗浄用組成物(D−1)〜(D−16)及び比較用組成物(c−1)〜(c−5)をそれぞれ用い、上述の評価方法にしたがって粒子除去性及び膜除去性を評価した。結果を表3に示す。
シリコンウェハを窒化シリコン又は窒化チタンに、基板洗浄用組成物との組み合わせを表4の通り変えた他は上記と同様にして、粒子除去性及び膜除去性を評価した。結果を表4に示す。
評価例4,5,12〜16及び比較評価例3において溶解処理液の代わりに剥離処理液としての純水を供給した以外は同様にして粒子除去性及び膜除去性を評価した。結果を表5に示す。
評価例20〜24及び比較評価例6において溶解処理液の代わりに剥離処理液としての純水を供給した以外は同様にして粒子除去性及び膜除去性を評価した。結果を表6に示す。
P パーティクル
1,1’ 基板洗浄システム
2 搬入出ステーション
3 処理ステーション
4 制御装置
14 基板洗浄装置
20 チャンバ
21 FFU
30 基板保持機構
40_1,40_2 液供給部
45a DIW供給源
45b アルカリ水溶液供給源
45c 有機溶剤供給源
45d DIW供給源
45e IPA供給源
45f 前処理液供給源
45g A+B供給源
45h C供給源
45i 希釈有機溶剤供給源
46a〜46c,46g,46h 流量調整器
60 ベイク装置
70 熱源
Claims (26)
- 有機溶媒と、フッ素原子を含み前記有機溶媒に可溶な重合体とを含有する処理膜が形成された基板を保持する保持部と、
前記基板上の処理膜に対して該処理膜を除去する除去液を供給する除去液供給部と
を備えることを特徴とする基板処理システム。 - 前記除去液供給部は、
前記処理膜に対して該処理膜を前記基板から剥離させる剥離処理液を供給する剥離処理液供給部と、
前記処理膜に対して該処理膜を溶解させる溶解処理液を供給する溶解処理液供給部と
を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の基板処理システム。 - 前記基板に対してリンス液を供給するリンス液供給部と、
一連の基板処理を制御する制御部と
を備え、
前記溶解処理液供給部は、前記溶解処理液としてアルカリ水溶液を供給するアルカリ水溶液供給部であり、
前記制御部は、
前記剥離処理液供給部、前記アルカリ水溶液供給部および前記リンス液供給部を制御することにより、前記処理膜に前記剥離処理液を供給し、その後、前記基板に前記アルカリ水溶液を供給し、その後、前記基板に前記リンス液を供給する処理を行わせること
を特徴とする請求項3に記載の基板処理システム。 - 一連の基板処理を制御する制御部
を備え、
前記溶解処理液供給部は、前記溶解処理液として有機溶剤を供給する有機溶剤供給部であり、
前記制御部は、
前記剥離処理液供給部および前記有機溶剤供給部を制御することにより、前記処理膜に前記剥離処理液を供給し、その後、前記基板に前記有機溶剤を供給する処理を行わせること
を特徴とする請求項3に記載の基板処理システム。 - 前記基板に対してアルカリ水溶液を供給するアルカリ水溶液供給部と、
前記基板に対してリンス液を供給するリンス液供給部と、
一連の基板処理を制御する制御部と
を備え、
前記溶解処理液供給部は、前記溶解処理液として有機溶剤を供給する有機溶剤供給部であり、
前記制御部は、
前記剥離処理液供給部、前記有機溶剤供給部、前記アルカリ水溶液供給部および前記リンス液供給部を制御することにより、前記処理膜に前記剥離処理液を供給し、その後、前記基板に前記有機溶剤を供給し、その後、前記基板に前記アルカリ水溶液を供給し、その後、前記基板に前記リンス液を供給する処理を行わせること
を特徴とする請求項3に記載の基板処理システム。 - 前記基板に対してアルカリ水溶液を供給するアルカリ水溶液供給部と、
一連の基板処理を制御する制御部と
を備え、
前記溶解処理液供給部は、前記溶解処理液として有機溶剤を供給する有機溶剤供給部であり、
前記制御部は、
前記剥離処理液供給部、前記有機溶剤供給部および前記アルカリ水溶液供給部を制御することにより、前記処理膜に前記剥離処理液を供給し、その後、前記基板に前記アルカリ水溶液を供給し、その後、前記基板に前記有機溶剤を供給する処理を行わせること
を特徴とする請求項3に記載の基板処理システム。 - 前記剥離処理液供給部は、
前記剥離処理液として純水を供給すること
を特徴とする請求項3〜7のいずれか一つに記載の基板処理システム。 - 前記剥離処理液供給部は、
前記剥離処理液として、純水により希釈された前記有機溶剤を供給すること
を特徴とする請求項5に記載の基板処理システム。 - 前記有機溶剤はイソプロピルアルコールであって、
前記剥離処理液として10%以下の濃度に希釈されること
を特徴とする請求項9に記載の基板処理システム。 - 前記基板に対してリンス液を供給するリンス液供給部と、
一連の基板処理を制御する制御部と
を備え、
前記除去液供給部は、純水により希釈されたアルカリ水溶液を前記除去液として供給し、
前記制御部は、
前記除去液供給部および前記リンス液供給部を制御することにより、前記処理膜に前記希釈されたアルカリ水溶液を供給し、その後、前記基板に前記リンス液を供給する処理を行わせること
を特徴とする請求項1に記載の基板処理システム。 - 一連の基板処理を制御する制御部
を備え、
前記除去液供給部は、純水により希釈された有機溶剤を前記除去液として供給し、
前記制御部は、
前記除去液供給部を制御することにより、前記処理膜に前記希釈された有機溶剤を供給する処理を行わせること
を特徴とする請求項1に記載の基板処理システム。 - 前記基板に対して前記有機溶媒と前記重合体とを含有する成膜処理液を供給する成膜処理液供給部
を備え、
前記基板上に、前記供給された成膜処理液が固化または硬化することにより前記処理膜が形成されることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一つに記載の基板処理システム。 - 前記成膜処理液供給部、前記保持部および前記除去液供給部を収容するチャンバ
を備えることを特徴とする請求項13に記載の基板処理システム。 - 前記成膜処理液供給部を収容する第1チャンバと、
前記保持部および前記除去液供給部を収容する第2チャンバと
を備えることを特徴とする請求項13に記載の基板処理システム。 - 前記成膜処理液の固化または硬化を促進させる成膜促進部を備え、
前記第1チャンバは、
前記成膜促進部をさらに収容すること
を特徴とする請求項15に記載の基板処理システム。 - 前記成膜処理液の固化または硬化を促進させる成膜促進部を備え、
前記チャンバは、
前記成膜促進部をさらに収容すること
を特徴とする請求項14に記載の基板処理システム。 - 前記成膜処理液の固化または硬化を促進させる成膜促進部を備え、
前記第2チャンバは、
前記成膜促進部をさらに収容すること
を特徴とする請求項15に記載の基板処理システム。 - 前記成膜処理液の固化または硬化を促進させる成膜促進部と、
前記成膜促進部を収容する第3チャンバと
をさらに備えることを特徴とする請求項15に記載の基板処理システム。 - 前記成膜処理液の固化または硬化を促進させる成膜促進部と、
前記第1チャンバと前記第2チャンバとの間で前記基板を搬送する搬送部と
を備え、
前記成膜促進部は、
前記搬送部に設けられること
を特徴とする請求項15に記載の基板処理システム。 - 前記搬送部は、
前記基板を保持しつつ前記基板を搬送する基板搬送装置と、該基板搬送装置の搬送経路とを含み、
前記成膜促進部は、
前記基板搬送装置または前記搬送経路に設けられること
を特徴とする請求項20に記載の基板処理システム。 - 前記処理膜は、
低分子有機酸をさらに含有すること
を特徴とする請求項2〜21のいずれか一つに記載の基板処理システム。 - 低分子有機酸が多価カルボン酸であること
を特徴とする請求項22に記載の基板処理システム。 - 前記成膜処理液は、
水の含有量が、有機溶媒と水の合計中20質量%以下であること
を特徴とする請求項13〜23のいずれか一つに記載の基板処理システム。 - 有機溶媒と、フッ素原子を含み前記有機溶媒に可溶な重合体とを含有する成膜処理液を基板へ供給する成膜処理液供給工程と、
前記成膜処理液が前記基板上で固化または硬化してなる処理膜に対し、該処理膜を前記基板から剥離させ且つ溶解させる除去液を供給する除去液供給工程と
を含むことを特徴とする基板洗浄方法。 - コンピュータ上で動作し、基板洗浄システムを制御する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、
前記プログラムは、実行時に、請求項25に記載の基板洗浄方法が行われるように、コンピュータに前記基板洗浄システムを制御させること
を特徴とする記憶媒体。
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