JP2023105682A - 基板処理方法及び基板処理システム - Google Patents
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Abstract
【課題】金属膜の表面の腐食を抑制できる技術を提供する。【解決手段】本開示の一態様による基板処理方法は、表面に金属膜が露出した基板を準備する工程と、前記基板の表面に、親水基と疎水基とを有する流動性を備えたイオン性自己会合物質を供給し、前記金属膜の表面に前記イオン性自己会合物質の膜を形成する工程と、を有する。【選択図】図1
Description
本開示は、基板処理方法及び基板処理システムに関する。
基板の上にイオン液体を含む液体材料を塗布して保護膜を形成する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
本開示は、金属膜の表面の腐食を抑制できる技術を提供する。
本開示の一態様による基板処理方法は、表面に金属膜が露出した基板を準備する工程と、前記基板の表面に、親水基と疎水基とを有する流動性を備えたイオン性自己会合物質を供給し、前記金属膜の表面に前記イオン性自己会合物質の膜を形成する工程と、を有する。
本開示によれば、金属膜の表面の腐食を抑制できる。
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
〔基板処理方法〕
図1及び図2を参照し、実施形態に係る基板処理方法について説明する。図1に示されるように、実施形態に係る基板処理方法は、準備工程S10及びイオン液体塗布工程S20を含む。
図1及び図2を参照し、実施形態に係る基板処理方法について説明する。図1に示されるように、実施形態に係る基板処理方法は、準備工程S10及びイオン液体塗布工程S20を含む。
準備工程S10は、金属膜12で覆われたパターン11を表面に有する基板Wを準備することを含む(図2(a)参照)。基板Wは、例えば半導体ウエハである。パターン11は、例えばトレンチ、ホールである。金属膜12は、例えば銅(Cu)膜、アルミニウム(Al)膜であってよい。金属膜12は、例えば化学気相成長(CVD:Chemical Vapor Deposition)法や、スパッタリング法等の物理気相成長(PVD:Physical Vapor Deposition)法により形成される。ただし、金属膜12の形成方法はこれに限定されない。金属膜を形成する前後の少なくともいずれか一方において、基板Wの表面の自然酸化膜を除去することを含んでいてもよい。
イオン液体塗布工程S20は、基板Wの表面に、自発的に混合しない第1イオン液体と第2イオン液体とを供給し、金属膜12の表面にイオン液体の膜13を形成することを含む(図2(b)参照)。第1イオン液体及び第2イオン液体は、基板Wの表面において液盛されると共に、基板Wの表面に形成されたパターン11内に入り込み、イオン液体の膜13を形成する。第1イオン液体と第2イオン液体とが自発的に混合しないので、イオン液体の膜13中において、第1イオン液体と第2イオン液体の各々が分子クラスター群を形成して分離した状態になり、独立したイオン液体の性質を維持する。第1イオン液体と第2イオン液体とは比重が異なるので、イオン液体の膜13中において第1イオン液体が形成する分子クラスター群と第2イオン液体が形成する分子クラスター群とが鉛直方向に積層された配置となる。
なお、「自発的に混合しない」とは、「自発的に混合しない」場合と、「ほとんど自発的に混合しない」場合とを含む。「自発的に混合しない」とは、イオン液体の膜13中において第1イオン液体と第2イオン液体とが分子状のクラスターとして分離する状態を意味する。例えば、第1イオン液体と第2イオン液体のハンセン球の半径が10MPa1/2以上である場合、第1イオン液体と第2イオン液体とが自発的に混合しにくい。第1イオン液体と第2イオン液体のハンセン球の半径が20Pa1/2以上である場合、第1イオン液体と第2イオン液体とがより自発的に混合しにくい。そのため、第1イオン液体と第2イオン液体のハンセン球の半径は、10MPa1/2以上であることが好ましく、20MPa1/2以上であることがより好ましい。
ハンセン球の半径Raは、第1イオン液体のハンセン溶解度パラメータを(δd1、δp1、δh1)とし、第2イオン液体のハンセン溶解度パラメータを(δd2、δp2、δh2)としたときに、以下の数式(1)により算出される値である。
Ra={4(δd1-δd2)2+(δp1-δp2)2+(δh1-δh2)2}1/2 ・・・(1)
Ra={4(δd1-δd2)2+(δp1-δp2)2+(δh1-δh2)2}1/2 ・・・(1)
第1イオン液体は、水(H2O)を吸着するが酸素(O2)を取り込まないイオン液体(以下「親水性のイオン液体」という。)である。第2イオン液体は、酸素を吸着するが水を取り込まないイオン液体(以下「疎水性のイオン液体」という。)である。これにより、基板Wが水及び酸素を含む雰囲気に曝された場合であっても、イオン液体の膜13中の第1イオン液体が形成する分子クラスター群により酸素が金属膜12に到達することが抑制される。また、イオン液体の膜13中の第2イオン液体が形成する分子クラスター群により水が金属膜12に到達することが抑制される。すなわち、イオン液体の膜13は、水及び酸素に対する保護膜として機能し、水及び酸素が金属膜12に到達することを抑制する。その結果、金属膜12の表面の腐食を抑制できる。
イオン液体塗布工程S20では、第1イオン液体及び第2イオン液体を同じノズルから供給してもよく、異なるノズルから供給してもよい。ただし、2種類以上のイオン液体を適切に管理するためには、第1イオン液体及び第2イオン液体を異なるノズルから同時に供給することが好ましい。
第1イオン液体及び第2イオン液体としては、自発的に混合しない親水性のイオン液体と疎水性のイオン液体の組み合わせを利用できる。第1イオン液体は1又は2以上の親水性のイオン液体を含んでよく、第2イオン液体は1又は2以上の疎水性のイオン液体を含んでよい。
親水性のイオン液体としては、例えばDEME-BF4(N,N-ジエチル-N-メチル-N-(2-メトキシエチル)アンモニウム テトラフルオロボラート)、EMIm-TFA(1-エチル-3-メチルイミダゾリウム トリフルオロメタンスルフォネート)、EMIm-AcO(1-エチル-3-メチルイミダゾリウム アセテート)、MEMP-alanine(N-(2-メトキシエチル)-N-メチルピロリジニウム アラニン)、MEMP-BF(CN)3(N-(2-メトキシエチル)-N-メチルピロリジニウム トリシアノフルオロボレート)、EMIm-NO3(1-エチル-3-メチルイミダゾリウム ナイトレート)が挙げられる。ただし、親水性のイオン液体はこれに限定されない。
疎水性のイオン液体としては、例えばBHDP-DSS(トリヘキシルテトラデシルホスホニウム 3-(トリメチルシリル)-1-プロパンスルホネート)、BDDP-DSS(トリドデシルシルテトラデシルホスホニウム 3-(トリメチルシリル)-1-プロパンスルホネート)、MEMP-TFSA(N-(2-メトキシエチル)-N-メチルピロリジニウム ビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミド)、MEMP-FSA(N-2-メトキシエチル-N-メチルピロリジニウム ビス(フルオロスルホニル)アミド)、P13-FSA(N-メチル-N-プロピルピロリジニウム ビス(フルオロスルホニル)アミド)が挙げられる。ただし、疎水性のイオン液体はこれに限定されない。
以上に説明したように、実施形態に係る基板処理方法によれば、基板Wの表面に、自発的に混合しない親水性の第1イオン液体と疎水性の第2イオン液体とを供給し、金属膜12の表面にイオン液体の膜13を形成する。第1イオン液体と第2イオン液体とが自発的に混合しないので、イオン液体の膜13中において、第1イオン液体と第2イオン液体の各々が分子クラスター群を形成して分離した状態になり、独立したイオン液体の性質を維持する。また、第1イオン液体と第2イオン液体とは比重が異なるので、イオン液体の膜13中において第1イオン液体が形成する分子クラスター群と第2イオン液体が形成する分子クラスター群とが鉛直方向に積層された配置となる。これにより、基板Wが水及び酸素を含む雰囲気に曝された場合であっても、イオン液体の膜13中の第1イオン液体が形成する分子クラスター群により酸素が金属膜12に到達することが抑制される。また、イオン液体の膜13中の第2イオン液体が形成する分子クラスター群により水が金属膜12に到達することが抑制される。すなわち、イオン液体の膜13は、水及び酸素に対する保護膜として機能し、水及び酸素が金属膜12に到達することを抑制する。その結果、金属膜12の表面の腐食を抑制できる。
これに対し、基板Wの表面に疎水性のイオン液体を供給することなく親水性のイオン液体のみを供給し、金属膜12の表面にイオン液体の膜13を形成する場合を考える。この場合、酸素はイオン液体の膜13に取り込まれることなく、金属膜12の表面に到達しないが、水を取り込んだイオン液体が金属膜12の表面に到達する。そのため、金属膜12が腐食し得る。
また、基板Wの表面に親水性のイオン液体を供給することなく疎水性のイオン液体のみを供給し、金属膜12の表面にイオン液体の膜13を形成する場合を考える。この場合、水はイオン液体の膜13に取り込まれることなく、金属膜12の表面に到達しないが、酸素を取り込んだイオン液体が金属膜12の表面に到達する。そのため、金属膜12が腐食し得る。
また、基板Wの表面に自発的に混合する親水性のイオン液体と疎水性のイオン液体を供給し、金属膜12の表面にイオン液体の膜13を形成する場合を考える。この場合、イオン液体の膜13中では、親水性のイオン液体の分子と疎水性のイオン液体の分子が混合した状態になり、独立したイオン液体の性質を維持せず、水を取り込んだ親水性のイオン液体及び酸素を取り込んだ疎水性のイオン液体の少なくともいずれか一方が金属膜12の表面に到達する場合がある。そのため、金属膜12が腐食し得る。
〔塗布装置〕
図3を参照し、実施形態に係る基板処理方法のイオン液体塗布工程S20を実施可能な塗布装置の一例であるスリットコータ100について説明する。
図3を参照し、実施形態に係る基板処理方法のイオン液体塗布工程S20を実施可能な塗布装置の一例であるスリットコータ100について説明する。
スリットコータ100は、ステージ110、液体供給部120、サブステージ130、濃度測定用ノズル140及び制御部190を含む。
ステージ110は、基板Wを略水平の状態で載置する。ステージ110は、駆動機構111により回転する回転軸112の上端に接続されており、回転可能に構成される。ステージ110の下方の周囲には、上方側が開口する液受け部113が設けられている。液受け部113は、基板Wからこぼれ落ちたり、振り切られたりする液体材料等を受け止める。
液体供給部120は、第1イオン液体供給源121、第1イオン液体供給配管122、第2イオン液体供給源123、第2イオン液体供給配管124及びスリットノズル125を含む。
第1イオン液体供給源121は、第1イオン液体供給配管122を介してスリットノズル125に第1イオン液体を供給する。第1イオン液体は、前述した親水性を有するイオン液体であってよい。
第1イオン液体供給配管122は、第1イオン液体供給源121からの第1イオン液体をスリットノズル125に供給する配管である。第1イオン液体供給配管122は、例えば導電性部材により形成されている。
第2イオン液体供給源123は、第2イオン液体供給配管124を介してスリットノズル125に第2イオン液体を供給する。第2イオン液体は、前述した疎水性を有するイオン液体であってよい。
第2イオン液体供給配管124は、第2イオン液体供給源123からの第2イオン液体をスリットノズル125に供給する配管である。第2イオン液体供給配管124は、例えば導電性部材により形成されている。
スリットノズル125は、基板Wの上方を水平方向に移動することにより、ステージ110に載置された基板Wの表面に第1イオン液体及び第2イオン液体を供給する。また、スリットノズル125は、サブステージ130の上方に移動することにより、サブステージ130上に第1イオン液体及び第2イオン液体を供給する。スリットノズル125は、本体125a、外皮125b、第1イオン液体供給口125c及び第2イオン液体供給口125dを含む。
本体125aは、内部に第1イオン液体流路125eを有する。第1イオン液体流路125eは、本体125aの上部に形成された第1イオン液体供給口125cを介して第1イオン液体供給配管122と接続されている。これにより、第1イオン液体供給源121からの第1イオン液体は、第1イオン液体供給配管122及び第1イオン液体供給口125cを介して第1イオン液体流路125eに供給され、該第1イオン液体流路125eの下端から吐出される。本体125aは、例えば絶縁性部材により形成されている。第1イオン液体流路125eの流路断面積は、第1イオン液体の粘度、接触角(濡れ性)に応じて最適化される。
外皮125bは、本体125aの外面との間に第2イオン液体流路125fを形成するように、本体125aの外方に設けられている。第2イオン液体流路125fは、第2イオン液体供給口125dを介して第2イオン液体供給配管124と接続されている。これにより、第2イオン液体供給源123からの第2イオン液体は、第2イオン液体供給配管124及び第2イオン液体供給口125dを介して第2イオン液体流路125fに供給され、該第2イオン液体流路125fの下端から吐出される。外皮125bは、例えば導電性部材により形成されている。第2イオン液体流路125fの流路断面積は、第2イオン液体の粘度、接触角(濡れ性)に応じて最適化される。
このように、スリットノズル125は、本体125a及び外皮125bにより形成される第1イオン液体流路125e及び第2イオン液体流路125fを含む2重配管構造を有する。これにより、第1イオン液体及び第2イオン液体を1つのスリットノズル125で塗布できる。
サブステージ130は、ステージ110とは別に、液体供給部120により第1イオン液体及び第2イオン液体の塗布が可能な位置に設けられている。図3の例では、サブステージ130は、ステージ110の側方に設けられている。サブステージ130の上面には、第1イオン液体及び第2イオン液体が塗布される領域に開口131aを有する板状部材131が設けられている。サブステージ130は、加熱手段や冷却手段によって上面の温度を調整できるようになっている。加熱手段は、例えばサブステージ130の内部に埋め込まれたヒータであってよい。冷却手段は、例えばサブステージ130の内部に形成された冷媒流路であってよい。
濃度測定用ノズル140は、例えば管状部材により形成されている。濃度測定用ノズル140は、一端がサブステージ130上に塗布された第1イオン液体及び第2イオン液体と接触する位置に設けられている。これにより、液体供給部120によりサブステージ130上に第1イオン液体及び第2イオン液体が塗布されると、塗布された第1イオン液体及び第2イオン液体の一部が管状部材の一端から吸い上げられる。すなわち、濃度測定用ノズル140により、液体供給部120によりサブステージ130上に塗布された第1イオン液体及び第2イオン液体の一部を回収できる。濃度測定用ノズル140により回収された第1イオン液体及び第2イオン液体に対して各種の測定を行うことで、該第1イオン液体及び該第2イオン液体の濃度を確認できる。各種の測定としては、例えばイオン液体に電極針を接触させる比抵抗の測定、クロマトグラフィー法による測定、分光器を用いたFT-IRを含む光学的測定が挙げられる。
制御部190は、スリットコータ100の各要素を制御する。例えば、制御部190は、イオン液体塗布工程S20をスリットコータ100に実行させるコンピュータ実行可能な指示を処理する。制御部190は、イオン液体塗布工程S20を実行するようにスリットコータ100の各要素を制御するように構成され得る。制御部190は、例えばコンピュータを含む。コンピュータは、例えばCPU、記憶部及び通信インタフェースを含む。
〔基板処理システム〕
図4を参照し、実施形態に係る基板処理方法を実施可能な基板処理システムの一例について説明する。図4に示されるように、基板処理システムPS1は、大気装置として構成される。
図4を参照し、実施形態に係る基板処理方法を実施可能な基板処理システムの一例について説明する。図4に示されるように、基板処理システムPS1は、大気装置として構成される。
基板処理システムPS1は、大気搬送モジュールTM1、プロセスモジュールPM11~PM14、バッファモジュールBM11,BM12及びローダモジュールLM1等を備える。
大気搬送モジュールTM1は、平面視において略四角形状を有する。大気搬送モジュールTM1は、対向する2つの側面にプロセスモジュールPM11~PM14が接続されている。大気搬送モジュールTM1の他の対向する2つの側面のうち、一方の側面にはバッファモジュールBM11,BM12が接続されている。大気搬送モジュールTM1は、不活性ガス雰囲気の搬送室を有し、内部に搬送ロボット(図示せず)が配置されている。搬送ロボットは、旋回、伸縮、昇降自在に構成されている。搬送ロボットは、後述する制御部CU1が出力する動作指示に基づいて基板Wを搬送する。例えば、搬送ロボットは、先端に配置されたフォークで基板Wを保持し、バッファモジュールBM11,BM12とプロセスモジュールPM11~PM14との間で基板Wを搬送する。なお、フォークは、ピック、エンドエフェクタとも称される。
プロセスモジュールPM11~PM14は、処理室を有し、内部に配置されたステージ(図示せず)を有する。プロセスモジュールPM11~PM14は、前述したスリットコータ100を含む。プロセスモジュールPM11~PM14は、スリットコータ100以外の装置を含んでいてもよい。大気搬送モジュールTM1とプロセスモジュールPM11~PM14とは、開閉自在なゲートバルブG11で仕切られている。
バッファモジュールBM11,BM12は、大気搬送モジュールTM1とローダモジュールLM1との間に配置されている。バッファモジュールBM11,BM12は、内部に配置されたステージを有する。基板Wは、バッファモジュールBM11,BM12を介して、大気搬送モジュールTM1とローダモジュールLM1との間で受け渡される。バッファモジュールBM11,BM12と大気搬送モジュールTM1とは、開閉自在なゲートバルブG12で仕切られている。バッファモジュールBM11,BM12とローダモジュールLM1とは、開閉自在なゲートバルブG13で仕切られている。
ローダモジュールLM1は、大気搬送モジュールTM1に対向して配置されている。ローダモジュールLM1は、例えばEFEM(Equipment Front End Module)である。ローダモジュールLM1は、直方体状であり、FFU(Fan Filter Unit)を備え、大気圧雰囲気に保持された大気搬送室である。ローダモジュールLM1の長手方向に沿った一の側面には、2つのバッファモジュールBM11,BM12が接続されている。ローダモジュールLM1の長手方向に沿った他の側面には、ロードポートLP11~LP14が接続されている。ロードポートLP11~LP14には、複数(例えば25枚)の基板Wを収容する容器(図示せず)が載置される。容器は、例えばFOUP(Front-Opening Unified Pod)である。ローダモジュールLM1内には、基板Wを搬送する搬送ロボット(図示せず)が配置されている。搬送ロボットは、ローダモジュールLM1の長手方向に沿って移動可能に構成されると共に、旋回、伸縮、昇降自在に構成されている。搬送ロボットは、制御部CU1が出力する動作指示に基づいて基板Wを搬送する。例えば、搬送ロボットは、先端に配置されたフォークで基板Wを保持し、ロードポートLP11~LP14とバッファモジュールBM11,BM12との間で基板Wを搬送する。
基板処理システムPS1には、制御部CU1が設けられている。制御部CU1は、例えばコンピュータであってよい。制御部CU1は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、補助記憶装置等を備える。CPUは、ROM又は補助記憶装置に格納されたプログラムに基づいて動作し、基板処理システムPS1の各部を制御する。
図5を参照し、実施形態に係る基板処理方法を実施可能な基板処理システムの別の一例について説明する。図5に示されるように、基板処理システムPS2は、真空装置として構成される。
基板処理システムPS2は、真空搬送モジュールTM2、プロセスモジュールPM21~PM24、ロードロックモジュールLL21,LL22及びローダモジュールLM2等を備える。
真空搬送モジュールTM2は、平面視において略四角形状を有する。真空搬送モジュールTM2は、対向する2つの側面にプロセスモジュールPM21~PM24が接続されている。真空搬送モジュールTM2の他の対向する2つの側面のうち、一方の側面にはロードロックモジュールLL21,LL22が接続されている。真空搬送モジュールTM2は、真空雰囲気の真空室を有し、内部に搬送ロボット(図示せず)が配置されている。搬送ロボットは、旋回、伸縮、昇降自在に構成されている。搬送ロボットは、後述する制御部CU2が出力する動作指示に基づいて基板Wを搬送する。例えば、搬送ロボットは、先端に配置されたフォークで基板Wを保持し、ロードロックモジュールLL21,LL22とプロセスモジュールPM21~PM24との間で基板Wを搬送する。
プロセスモジュールPM21~PM24は、処理室を有し、内部に配置されたステージ(図示せず)を有する。プロセスモジュールPM21~PM24は、前述した金属膜12を成膜する成膜装置を含む。成膜装置は、例えばCVD装置、PVD装置である。プロセスモジュールPM21~PM24は、成膜装置以外の装置を含んでいてもよい。真空搬送モジュールTM2とプロセスモジュールPM21~PM24とは、開閉自在なゲートバルブG21で仕切られている。
ロードロックモジュールLL21,LL22は、真空搬送モジュールTM2とローダモジュールLM2との間に配置されている。ロードロックモジュールLL21,LL22は、内部を真空、大気圧に切り換え可能な内圧可変室を有する。ロードロックモジュールLL21,LL22は、内部に配置されたステージ(図示せず)を有する。ロードロックモジュールLL21,LL22は、基板WをローダモジュールLM2から真空搬送モジュールTM2へ搬入する際、内部を大気圧に維持してローダモジュールLM2から基板Wを受け取り、内部を減圧して真空搬送モジュールTM2へ基板Wを搬入する。ロードロックモジュールLL21,LL22は、基板Wを真空搬送モジュールTM2からローダモジュールLM2へ搬出する際、内部を真空に維持して真空搬送モジュールTM2から基板Wを受け取り、内部を大気圧まで昇圧してローダモジュールLM2へ基板Wを搬入する。ロードロックモジュールLL21,LL22と真空搬送モジュールTM2とは、開閉自在なゲートバルブG22で仕切られている。ロードロックモジュールLL21,LL22とローダモジュールLM2とは、開閉自在なゲートバルブG23で仕切られている。
ローダモジュールLM2は、真空搬送モジュールTM2に対向して配置されている。ローダモジュールLM2は、例えばEFEMである。ローダモジュールLM2は、直方体状であり、FFUを備え、大気圧雰囲気に保持された大気搬送室である。ローダモジュールLM2の長手方向に沿った一の側面には、2つのロードロックモジュールLL21,LL22が接続されている。ローダモジュールLM2の長手方向に沿った他の側面には、ロードポートLP21~LP24が接続されている。ロードポートLP21~LP24には、複数(例えば25枚)の基板Wを収容する容器(図示せず)が載置される。容器は、例えばFOUPである。ローダモジュールLM2内には、基板Wを搬送する搬送ロボット(図示せず)が配置されている。搬送ロボットは、ローダモジュールLM2の長手方向に沿って移動可能に構成されると共に、旋回、伸縮、昇降自在に構成されている。搬送ロボットは、制御部CU2が出力する動作指示に基づいて基板Wを搬送する。例えば、搬送ロボットは、先端に配置されたフォークで基板Wを保持し、ロードポートLP21~LP24とロードロックモジュールLL21,LL22との間で基板Wを搬送する。
基板処理システムPS2には、制御部CU2が設けられている。制御部CU2は、例えばコンピュータであってよい。制御部CU2は、CPU、RAM、ROM、補助記憶装置等を備える。CPUは、ROM又は補助記憶装置に格納されたプログラムに基づいて動作し、基板処理システムPS2の各部を制御する。
〔基板処理方法を含む半導体製造プロセス〕
図6~図15を参照し、実施形態に係る基板処理方法が適用可能な半導体製造プロセスの一例について説明する。
図6~図15を参照し、実施形態に係る基板処理方法が適用可能な半導体製造プロセスの一例について説明する。
まず、基板21の表面に無電解メッキにより銅膜22を形成する(図7参照)。銅膜の厚さは、例えば0.5μmである。次いで、銅膜22の上に、塗布によりレジスト膜23を形成する(図8参照)。
次に、レジスト膜23が形成された基板21を、ローダを介して大気装置内の露光装置に搬送し、露光装置においてフォトマスク24を用いてレジスト膜23の一部を露光する露光処理を行う(図9参照)。露光装置は、例えば基板処理システムPS1におけるプロセスモジュールPM11~PM14のいずれかであってよい。
次に、露光処理が行われた基板21を、ローダを介して大気装置内から搬出し、大気搬送機構によりローダを介して真空装置内に搬送する。次いで、真空装置内に搬送された基板21を、真空装置内の現像装置に搬送し、現像装置においてレジスト膜23を現像することにより銅膜22の一部を露出する開口を有するレジストパターン23pを形成する(図10参照)。現像装置は、例えば基板処理システムPS2におけるプロセスモジュールPM21~PM24のいずれかであってよい。
次に、基板21を現像装置からイオン液体塗布装置に搬送し、イオン液体塗布装置においてレジストパターン23pの上にイオン液体を塗布することにより、イオン液体の膜25を形成する(図11参照)。イオン液体の膜25を形成する際、前述した実施形態に係る基板処理方法を適用することが好ましい。これにより、イオン液体の膜25が水及び酸素に対する保護膜として機能し、水及び酸素が銅膜22に到達することを抑制する。その結果、銅膜22の表面の腐食を抑制できる。イオン液体塗布装置は、例えば基板処理システムPS2におけるプロセスモジュールPM21~PM24のいずれかであってよい。なお、現像装置において、イオン液体の膜25を形成してもよい。
次に、イオン液体の膜25が形成された基板21を、ローダを介して真空装置内から搬出し、大気搬送機構によりローダを介して大気装置内に搬送する。次いで、大気装置内に搬送された基板21を、大気装置内の成膜装置に搬送し、成膜装置において基板21に対して成膜処理を行うことにより金属膜26を形成する(図12参照)。成膜処理は、例えばメッキ処理である。このとき、イオン液体は導電性を有しているので、イオン液体を利用した電解メッキを行うことができる。また、無電解メッキを行ってもよい。なお、成膜処理を行う前に成膜装置において基板21の表面に塗布されたイオン液体の膜25を洗い流し(置換洗浄)で除去してもよい。また、成膜処理がメッキ処理である場合、イオン液体の膜25を、成膜する金属を溶解させたイオン液体への置換(洗い流しによる置き換え)を行ってもよい。成膜装置は、例えば基板処理システムPS1におけるプロセスモジュールPM11~PM14のいずれかであってよい。
次に、基板21を成膜装置からイオン液体塗布装置に搬送し、イオン液体塗布装置において、金属膜26の上にイオン液体を塗布することにより、イオン液体の膜27を形成する(図13参照)。イオン液体の膜27を形成する際、前述した実施形態に係る基板処理方法を適用することが好ましい。これにより、イオン液体の膜27が水及び酸素に対する保護膜として機能し、水及び酸素が金属膜26に到達することを抑制する。その結果、金属膜26の表面の腐食を抑制できる。イオン液体塗布装置は、例えば基板処理システムPS1におけるプロセスモジュールPM11~PM14のいずれかであってよい。なお、成膜装置においてイオン液体の膜27を形成してもよい。
次に、イオン液体の膜27が形成された基板21を、ローダを介して大気装置内から搬出し、大気搬送機構によりローダを介して真空装置内に搬送する。次いで、真空装置内に搬送された基板21を、真空装置内のイオン液体除去装置に搬送し、イオン液体除去装置においてイオン液体の膜27を除去する(図14参照)。イオン液体除去装置は、例えば基板処理システムPS2におけるプロセスモジュールPM21~PM24のいずれかであってよい。
次に、基板21をイオン液体除去装置からレジスト除去装置に搬送し、レジスト除去装置において、アッシング等によりレジストパターン23pを除去する(図15参照)。レジスト除去装置は、例えば基板処理システムPS2におけるプロセスモジュールPM21~PM24のいずれかであってよい。なお、イオン液体除去装置においてレジストパターン23pを除去してもよい。
なお、大気装置のローダは、例えば基板処理システムPS1におけるロードポートLP11~LP14のいずれかであってよい。真空装置のローダは、例えば基板処理システムPS2におけるロードポートLP21~LP24のいずれかであってよい。
〔解析結果〕
図16及び図17を参照し、第1イオン液体であるEMIm-AcOと、第2イオン液体であるBHDP-DSSとの混合状態を解析した結果について説明する。混合状態の解析は、分子動力学(MD:Molecular dynamics)シミュレーションのソルバーであるLAMMPSを用い、2種のイオン液体(EMIm-AcOとBHDP-DSS)が長時間経過しても相分離される(混合されない)ことを確認した。
図16及び図17を参照し、第1イオン液体であるEMIm-AcOと、第2イオン液体であるBHDP-DSSとの混合状態を解析した結果について説明する。混合状態の解析は、分子動力学(MD:Molecular dynamics)シミュレーションのソルバーであるLAMMPSを用い、2種のイオン液体(EMIm-AcOとBHDP-DSS)が長時間経過しても相分離される(混合されない)ことを確認した。
図16は、25℃におけるEMIm-AcOとBHDP-DSSとの混合状態を示す解析結果であり、EMIm-AcOとBHDP-DSSを混合してから1.4μsが経過した時点(t=1.4μs)における混合状態を示す。
図16に示されるように、時刻t=1.4μsにおいて、EMIm-AcOとBHDP-DSSとが相分離していることが分かる。この結果から、EMIm-AcOとBHDP-DSSとは自発的に混合しないイオン液体であることが示された。
図17は、25℃におけるEMIm-AcOとBHDP-DSSとの混合状態を示す解析結果であり、EMIm-AcO及びBHDP-DSSの密度分布を示す。図17において、横軸は、図16中のEMIm-AcOとBHDP-DSSとの積層方向の位置z[nm]を示す。縦軸は、時刻t=0~1.4μsにおけるEMIm-AcO及びBHDP-DSSの数密度(Number density)[nm-3]の時間平均値を示す。図17において、破線はEMIm-AcOの結果を示し、実線はBHDP-DSSの結果を示す。
図17に示されるように、位置z=1nm~3nmにおいて、EMIm-AcOの数密度が7nm-3~8nm-3であるのに対し、BHDP-DSSの数密度が略0nm-3であることが分かる。すなわち、位置z=1nm~3nmにおいては、BHDP-DSSが存在しない又はほとんど存在せず、EMIm-AcOが存在することが分かる。位置z=5nm~7nmにおいて、EMIm-AcOの数密度が略0nm-3であるのに対し、BHDP-DSSの数密度が1nm-3~3nm-3であることが分かる。すなわち、位置z=5nm~7nmにおいては、EMIm-AcOが存在しない又はほとんど存在せず、BHDP-DSSのみが存在することが分かる。これらの結果から、EMIm-AcOとBHDP-DSSとは自発的に混合しないイオン液体であることが示された。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
上記の実施形態では、基板の表面に、自発的に混合しない親水性の第1イオン液体と疎水性の第2イオン液体とを供給し、金属膜の表面にイオン液体の膜を形成する場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、基板の表面に、親水基と疎水基とを有するイオン液晶を供給し、金属膜の表面にイオン液晶の膜を形成してもよい。親水基と疎水基とを有するイオン液晶では、親水性、疎水性の異なる性質が層状に形成されるため、1種類のイオン液晶だけでも前述した自発的に混合しない親水性の第1イオン液体と疎水性の第2イオン液体とを用いる場合と同様の効果が奏される。
イオン液晶は、陽イオン(カチオン)と陰イオン(アニオン)とを含み、少なくとも1つの液晶相を示す材料である。
イオン液晶が含む陽イオンとしては、例えばCnmim(n≧12)、CnHim(n≧8)、Cnmpyrr(n≧12)等のCn(n≧8)を含むイオンが挙げられる。
イオン液晶を構成する陰イオンとしては、例えばCl、Br、NO3、BF4、PF6、OTf[trifluoromethanesulfonate (triflate)]、SCN[thiocyanate]が挙げられる。
なお、実施形態において、自発的に混合しない親水性の第1イオン液体と疎水性の第2イオン液体とを含むイオン液体、及び親水基と疎水基とを有するイオン液晶は、親水基と疎水基とを有する流動性を備えたイオン性自己会合物質の一例である。
12 金属膜
W 基板
S10 準備工程
S20 イオン液体塗布工程
W 基板
S10 準備工程
S20 イオン液体塗布工程
Claims (12)
- 表面に金属膜が露出した基板を準備する工程と、
前記基板の表面に、親水基と疎水基とを有する流動性を備えたイオン性自己会合物質を供給し、前記金属膜の表面に前記イオン性自己会合物質の膜を形成する工程と、
を有する、基板処理方法。 - 前記イオン性自己会合物質は、自発的に混合しない親水性の第1イオン液体と疎水性の第2イオン液体とを含む、
請求項1に記載の基板処理方法。 - 前記第1イオン液体と前記第2イオン液体のハンセン球の半径が10MPa1/2以上である、
請求項2に記載の基板処理方法。 - 前記第1イオン液体と前記第2イオン液体のハンセン球の半径が20MPa1/2以上である、
請求項2又は3に記載の基板処理方法。 - 前記第1イオン液体は、DEME-BF4、EMIm-TFA、EMIm-AcO、MEMP-alanine、MEMP-BF(CN)3、EMIm-NO3のうちの少なくともいずれか一つを含み、
前記第2イオン液体は、BHDP-DSS、BDDP-DSS、MEMP-TFSA、MEMP-FSA、P13-FSAのうちの少なくともいずれか一つを含む、
請求項2乃至4のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 前記膜を形成する工程は、前記第1イオン液体及び前記第2イオン液体を同じノズルから供給することを含む、
請求項2乃至5のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 前記膜を形成する工程は、前記第1イオン液体と前記第2イオン液体とを異なるノズルから供給することを含む、
請求項2乃至5のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 前記基板を準備する工程は、前記基板の表面の自然酸化膜を除去する工程を含む、
請求項1乃至7のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 前記イオン性自己会合物質は、親水基と疎水基とを有するイオン液晶を含む、
請求項1に記載の基板処理方法。 - 基板の表面に金属膜を形成する第1処理装置と、
前記基板の表面に、親水基と疎水基とを有する流動性を備えたイオン性自己会合物質を供給し、前記金属膜の表面に前記イオン性自己会合物質の膜を形成する第2処理装置と、
前記第1処理装置と前記第2処理装置との間で、酸素を含む雰囲気に曝すことなく前記基板を搬送する搬送装置と、
を有する、
基板処理システム。 - 前記イオン性自己会合物質は、自発的に混合しない親水性の第1イオン液体と疎水性の第2イオン液体とを含み、
前記第2処理装置は、前記第1イオン液体及び前記第2イオン液体を供給するノズルを有する、
請求項10に記載の基板処理システム。 - 前記イオン性自己会合物質は、自発的に混合しない親水性の第1イオン液体と疎水性の第2イオン液体とを含み、
前記第2処理装置は、前記第1イオン液体を供給する第1ノズルと、前記第2イオン液体を供給する第2ノズルと、を有する、
請求項10に記載の基板処理システム。
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