JP5440642B2 - 基板洗浄方法、基板洗浄装置、現像方法、現像装置及び記憶媒体 - Google Patents
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Description
基板の中心部と回転中心部とが一致するように基板を基板保持部に水平に保持させる工程と、
前記基板保持部を鉛直軸の回りに回転させながら洗浄液ノズルから回転する基板の中心部に洗浄液を吐出して遠心力により基板の表面全体に広げる工程と、
次いで前記洗浄液ノズルから洗浄液を吐出しながら当該洗浄液ノズルを移動させ、前記回転する基板上の洗浄液の吐出位置を、前記基板の中心部からずれた偏心位置に移動させる工程と、
前記吐出位置が前記偏心位置に移動を開始した後、前記回転する基板の中心部の洗浄液の液膜が引き裂かれずに当該中心部を覆うように維持された状態で前記洗浄液ノズルの移動を一旦停止させる工程と、
次いで前記中心部が液膜に覆われた状態の前記回転する基板の当該中心部にガスノズルからガスを吐出して、前記液膜を破って乾燥領域を形成する工程と、
前記乾燥領域が形成された後に、前記洗浄液ノズルから洗浄液を吐出しながら当該洗浄液ノズルを前記回転する基板の周縁部に向けて移動させる工程と、
を含み、
前記乾燥領域形成後に洗浄液ノズルを回転する基板の周縁部に向けて移動させる工程は、洗浄液の吐出位置を、前記乾燥領域が基板の周縁部に向けて広がる速度よりも遅い速度で移動させる工程を含むことを特徴とする。
例えば前記基板の表面は、水の静的接触角が85度以上である。
基板の中心部と回転中心部とが一致するように基板を水平に保持する基板保持部と、
この基板保持部を鉛直軸の回りに回転させる回転機構と、
前記基板保持部に保持された基板の表面に洗浄液を吐出する洗浄液ノズルと、
前記基板保持部に保持された基板の表面にガスを吐出するガスノズルと、
前記洗浄液ノズルを前記基板の中心部上と、周縁部上との間で横方向に移動させるための洗浄液ノズル移動機構と、
前記前記ガスノズルを前記基板の中心部上と、周縁部上との間で横方向に移動させるためのガスノズル移動機構と、
前記基板保持部を鉛直軸の回りに回転させながら前記洗浄液ノズルから基板の中心部に洗浄液を吐出して遠心力により基板の表面全体に広げるステップと、次いで前記洗浄液ノズルから洗浄液を吐出しながら当該洗浄液ノズルを移動させ、前記回転する基板上の洗浄液の吐出位置を、基板の中心部からずれた偏心位置に移動させるステップと、前記吐出位置が前記偏心位置に移動を開始した後、前記回転する基板の中心部の洗浄液の液膜が引き裂かれずに当該中心部を覆うように維持された状態で前記洗浄液ノズルの移動を一旦停止させるステップと、次いで前記中心部が液膜に覆われた状態の前記回転する基板の当該中心部にガスノズルからガスを吐出して、前記液膜を破って乾燥領域を形成するステップと、前記乾燥領域が形成された後に、前記洗浄液ノズルから洗浄液を吐出しながら当該洗浄液ノズルを前記回転する基板の周縁部に向けて移動させるステップと、を実行するように制御信号を出力する制御部と、
を備え、
前記乾燥領域形成後に回転する基板の周縁部に向けて移動する洗浄液ノズルの移動速度は、前記乾燥領域が基板の周縁部に向けて広がる速度よりも遅いことを特徴とする。
前記基板に前記現像液を供給する現像液供給工程と、
次いで基板に洗浄液を供給する洗浄液供給工程と、
を備え、前記洗浄液供給工程は、上述の基板洗浄方法を用いて行われることを特徴とする。
本発明の現像装置は、レジスト膜が形成され、露光された基板に現像液を供給して前記レジスト膜にパターンを形成する現像装置であって、
前記基板に前記現像液を供給するための現像液供給部と、
前記現像液が供給された基板に洗浄液を供給して洗浄するための洗浄液供給部と、を備え、前記洗浄液供給部は上述の基板洗浄装置を備えることを特徴とする。
例えば前記乾燥領域を形成するステップにおいて、前記ガスノズルから0.5秒間ガスが吐出される。
例えば前記制御部は、洗浄液ノズルを基板の周縁部に向けて移動させるステップに次いで、基板を回転させながら、前記洗浄液の吐出位置が基板周縁部から2mm〜10mm離れた位置で前記洗浄液の吐出を停止するステップと、前記洗浄液の吐出停止後に、遠心力により前記基板上の洗浄液を基板から除去するために引き続き基板を回転させるステップと、行うように制御信号を出力する。
例えば前記基板の表面は、水の静的接触角が85度以上である。
前記基板に前記現像液を供給する現像液供給工程と、
次いで基板に洗浄液を供給する洗浄液供給工程と、
を備え、
前記洗浄液供給工程は、上述の基板洗浄方法を用いて行われることを特徴とする。
本発明の現像装置は、レジスト膜が形成され、露光された基板に現像液を供給して前記レジスト膜にパターンを形成する現像装置であって、
前記基板に前記現像液を供給するための現像液供給部と、
前記現像液が供給された基板に洗浄液を供給して洗浄するための洗浄液供給部と、を備え、
前記洗浄液供給部は、上述の基板洗浄装置を備えることを特徴とする。
前記プログラムは、上記の基板洗浄方法、あるいは現像方法を実行するようにステップ群が組まれている。
また、形成された乾燥領域に、処理雰囲気からノズルに付着した液滴が落下することを抑えることで、現像欠陥をより確実に低減することができる。
本発明の基板洗浄装置を現像装置に組み合わせた実施の形態について説明する。図1において、2は基板例えばウエハWの裏面側中央部を吸引吸着して水平姿勢に保持するための基板保持部であるスピンチャックである。スピンチャック2は回転軸21を介して回転機構を含む駆動機構22と接続されており、ウエハWを保持した状態で回転及び昇降可能なように構成されている。なお、本例では、スピンチャック2の回転軸21上にウエハWの中心が位置するように設定されている。
この実施の形態では、洗浄液ノズル4及びガスノズル5を別々のノズルアームにより独立して移動できるように構成している。そして洗浄液ノズル4によりウエハWの中心部Cに洗浄液を吐出し、続いて洗浄液ノズル4をウエハWの中心部Cから少し外側に移動させると共にガスノズル5をウエハWの中心部Cと対向するように位置させ、このガスノズル5から当該中心部CにN2ガスを供給して乾燥領域6を形成する。その後、洗浄液ノズル4を、洗浄液を吐出した状態でウエハWの周縁部近傍まで移動させ(図10(a)、(b))、続いて洗浄液の吐出を停止し、ウエハWの乾燥を行う(図10(c))。一方、ガスノズル5は、中心部CにN2ガスを供給して乾燥領域6を形成した後は、N2ガスの吐出を停止する。
また第2の実施の形態において、図6(a)、(b)の動作を行った後、洗浄液ノズル4が移動するときに、ガスノズル5から前記ウエハWの中心部CにN2ガスを吐出し続けてもよい。
ところで、現像液や洗浄液が供給されるためカップ31内の雰囲気は湿度が高くなっており、特に洗浄液が供給された直後において、その洗浄液ノズルが供給された周囲の雰囲気は湿度が高くなる。従って、第1の実施形態のステップ3において、洗浄液ノズル4に追従してガスノズル5がウエハの中心部Cから周縁部に向かって移動するにあたり、周囲の雰囲気の水分がガスノズル5表面に付着して液滴が形成され、その液滴がガスノズル5から乾燥領域6に落下し、そこに形成されている凹部内に入り込んで、現像欠陥が発生してしまうおそれがある。そこで、このような落下する液滴による現像欠陥を抑えることができる実施形態について説明する。
この第4の実施の形態の洗浄方法は、第1の実施の形態で用いられた装置と同じ装置を用いて行われ、洗浄液ノズル4及びガスノズル5は一体的に移動する。洗浄液ノズル4及びガスノズル5の動きを示した図16を用いて説明するが、便宜上各ノズルの移動方向である図中の左右方向をX方向と呼び、洗浄液ノズル4が配置されている側(図16中右側)、ガスノズル5が配置されている側(図16中左側)を夫々+X側、−X側とする。
続いて第4の実施形態の変形例である第5の実施形態について説明する。この実施形態で行う洗浄工程は、第1の実施形態の現像装置と略同様に構成されるが、図18(a)(b)で示すように洗浄ノズル4はX方向軸を回転中心として、X方向と水平に直交するY方向に傾けることができるように構成されている。
続いて第4の実施形態の他の変形例である第6の実施形態について説明する。この第6の実施形態で用いる現像装置も第1の実施形態の装置と略同様に構成されているが、洗浄液ノズル4は図20(a)、(b)に示すように斜めにノズル保持部41に設けられている。ただし、その洗浄液RのウエハWへの供給位置は、他の実施形態と同様に洗浄液ノズル4の移動によってウエハWの直径上を移動できるようになっている。また、図20(c)に示す、ウエハWにおける洗浄液の吐出位置のガス吐出位置側界面と、ウエハWにおけるガスの吐出位置の洗浄液吐出位置側界面との距離dは、既述の各実施形態と同じ大きさに設定される。
(実験に用いたウエハ及び装置)
撥水性の高いレジストをウエハ上に塗布し、次いで液浸露光を行い、更に現像装置にて現像を行い、凹部の線幅が150nmであるレジストパターンを形成した。ウエハ全面に前記レジストを形成した後の当該レジスト表面の水の接触角は92度であった。現像装置に組み込まれている洗浄装置としては、洗浄液ノズル4及びガスノズル5が夫々独立して移動制御できる構成を備えている点を除いては第1の実施の形態と同様である。なお、接触角はウエハWの各部によって微妙に変化するので、ここでいう接触角とはウエハW表面の各部の接触角の平均値のことである。
第1の実施の形態におけるステップ1において、ウエハの中心部への洗浄液の吐出流量を250ml/秒、ウエハの回転数を500rpmとした。またステップ2(図6(b)及び図8)において、洗浄液の吐出位置におけるガス吐出位置側界面と、ガスの吐出位置における洗浄液吐出位置側界面との距離dを12.35mmとした。更にステップ2において、洗浄液ノズル4をウエハの周縁に向かって移動し始めた時点のウエハの回転数f1(図9参照)を3000rpmとし、洗浄液ノズル4の移動速度を6.5mm/秒とした。その他のパラメータは第1の実施の形態に記載した値とした。
このようにしてウエハを洗浄し、その後乾燥させ、現像欠陥を測定したところ、欠陥箇所はウエハの中心で1個、全面においては3個存在しただけであった。
洗浄液の吐出位置におけるガス吐出位置側界面と、ガスの吐出位置における洗浄液吐出位置側界面との距離dをウエハ毎に変更して設定し、その他の条件は評価試験1と同様にして実験を行い、洗浄処理後の各ウエハWの欠陥数(パーティクルの数)を測定した。図24はその結果を示したグラフであり前記界面間の距離dが7.35mm、9.85mm、12.35mm、14.85mm、17.35mm、19.85mm、22.35mmのときに欠陥数は夫々810個、430個、25個、422個、891個、1728個、2162個である。距離dが小さすぎると乾燥領域6が形成されなかったり、乾燥が遅れたりなどの不具合が起こり、また距離dが大きすぎると瞬時に広いエリアで乾燥が起こり、欠陥数が多くなった。欠陥数は実用的には500個以下であることが好ましいので、この実験の結果及び装置の組み立てや加工の誤差を考えると、欠陥数を抑えるために有効な前記距離dの範囲は9mm〜15mmであると言える。
ガスノズル5からN2ガスを吐出して乾燥領域6を形成した後、洗浄液ノズル4を10mm/秒の等速でウエハの周縁に向けて移動した他は評価試験1と同様にして洗浄を行った。欠陥箇所は303であり、洗浄液ノズル4の移動速度が6.5mm/秒である評価試験1に比べて欠陥箇所が多かった。このことからノズルの移動速度が欠陥数に影響することが示された。
2 スピンチャック
23 現像液ノズル
28 ガイドレール
3 カップ体
4 洗浄液ノズル
42 洗浄液供給路
43 洗浄液供給系
44 ノズルアーム
45 移動基体
5 ガスノズル
6 乾燥領域
7 制御部
C ウエハの中心部
R 洗浄液
G N2ガス
Claims (15)
- 基板を保持して鉛直軸回りに回転させて洗浄液ノズルの吐出口から基板の表面へ洗浄液を吐出させながら前記洗浄液ノズルの吐出口を基板の中心部に対向する位置から基板の周縁部側に対向する位置まで移動させて基板を乾燥させる基板洗浄方法において、
基板の中心部と回転中心部とが一致するように基板を基板保持部に水平に保持させる工程と、
前記基板保持部を鉛直軸の回りに回転させながら洗浄液ノズルから回転する基板の中心部に洗浄液を吐出して遠心力により基板の表面全体に広げる工程と、
次いで前記洗浄液ノズルから洗浄液を吐出しながら当該洗浄液ノズルを移動させ、前記回転する基板上の洗浄液の吐出位置を、前記基板の中心部からずれた偏心位置に移動させる工程と、
前記吐出位置が前記偏心位置に移動を開始した後、前記回転する基板の中心部の洗浄液の液膜が引き裂かれずに当該中心部を覆うように維持された状態で前記洗浄液ノズルの移動を一旦停止させる工程と、
次いで前記中心部が液膜に覆われた状態の前記回転する基板の当該中心部にガスノズルからガスを吐出して、前記液膜を破って乾燥領域を形成する工程と、
前記乾燥領域が形成された後に、前記洗浄液ノズルから洗浄液を吐出しながら当該洗浄液ノズルを前記回転する基板の周縁部に向けて移動させる工程と、
を含み、
前記乾燥領域形成後に洗浄液ノズルを回転する基板の周縁部に向けて移動させる工程は、洗浄液の吐出位置を、前記乾燥領域が基板の周縁部に向けて広がる速度よりも遅い速度で移動させる工程を含むことを特徴とする基板洗浄方法。 - 前記中心部からずれた偏心位置は、洗浄液の吐出位置のガス吐出位置側界面と、前記ガスノズルから基板の中心部に吐出されるガスの洗浄液吐出位置側界面との距離が9mm〜15mm離れるように設定された位置であることを特徴とする請求項1記載の基板洗浄方法。
- 前記洗浄液の吐出位置を前記偏心位置に移動させる工程は、基板を1500rpm〜2000rpmで回転させながら行うことを特徴とする1または2記載の基板洗浄方法。
- 前記乾燥領域を形成する工程は、前記ガスノズルから0.5秒間ガスを吐出する工程を含むことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載の基板洗浄方法。
- 前記洗浄液ノズルを基板の周縁部に向けて移動させる工程に次いで行われ、基板を回転させながら、前記洗浄液の吐出位置が基板の周縁部から2mm〜10mm離れた位置で前記洗浄液の吐出を停止する工程と、
前記洗浄液の吐出停止後に、遠心力により前記基板上の洗浄液を基板から除去するために引き続き基板を回転させる工程と、
を備えることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一つに記載の基板洗浄方法。 - 前記基板の表面は、水の静的接触角が85度以上であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一つに記載の基板洗浄方法。
- 基板の表面を洗浄する装置において、
基板の中心部と回転中心部とが一致するように基板を水平に保持する基板保持部と、
この基板保持部を鉛直軸の回りに回転させる回転機構と、
前記基板保持部に保持された基板の表面に洗浄液を吐出する洗浄液ノズルと、
前記基板保持部に保持された基板の表面にガスを吐出するガスノズルと、
前記洗浄液ノズルを前記基板の中心部上と、周縁部上との間で横方向に移動させるための洗浄液ノズル移動機構と、
前記前記ガスノズルを前記基板の中心部上と、周縁部上との間で横方向に移動させるためのガスノズル移動機構と、
前記基板保持部を鉛直軸の回りに回転させながら前記洗浄液ノズルから基板の中心部に洗浄液を吐出して遠心力により基板の表面全体に広げるステップと、次いで前記洗浄液ノズルから洗浄液を吐出しながら当該洗浄液ノズルを移動させ、前記回転する基板上の洗浄液の吐出位置を、基板の中心部からずれた偏心位置に移動させるステップと、前記吐出位置が前記偏心位置に移動を開始した後、前記回転する基板の中心部の洗浄液の液膜が引き裂かれずに当該中心部を覆うように維持された状態で前記洗浄液ノズルの移動を一旦停止させるステップと、次いで前記中心部が液膜に覆われた状態の前記回転する基板の当該中心部にガスノズルからガスを吐出して、前記液膜を破って乾燥領域を形成するステップと、前記乾燥領域が形成された後に、前記洗浄液ノズルから洗浄液を吐出しながら当該洗浄液ノズルを前記回転する基板の周縁部に向けて移動させるステップと、を実行するように制御信号を出力する制御部と、
を備え、
前記乾燥領域形成後に回転する基板の周縁部に向けて移動する洗浄液ノズルの移動速度は、前記乾燥領域が基板の周縁部に向けて広がる速度よりも遅いことを特徴とする基板洗浄装置。 - 前記中心部からずれた偏心位置は、洗浄液の吐出位置のガス吐出位置側界面と、前記ガスノズルから基板の中心部に吐出されるガスの洗浄液吐出位置側界面との距離が9mm〜15mm離れるように設定された位置であることを特徴とする請求項7記載の基板洗浄装置。
- 前記洗浄液の吐出位置が基板の中心部から前記偏心位置へ移動する間に、
前記回転機構は、基板を1500rpm〜2000rpmで回転させることを特徴とする7または8記載の基板洗浄装置。 - 前記乾燥領域を形成するステップにおいて、前記ガスノズルから0.5秒間ガスが吐出されることを特徴とする請求項7ないし9のいずれか一つに記載の基板洗浄装置。
- 前記制御部は、洗浄液ノズルを基板の周縁部に向けて移動させるステップに次いで、基板を回転させながら、前記洗浄液の吐出位置が基板周縁部から2mm〜10mm離れた位置で前記洗浄液の吐出を停止するステップと、前記洗浄液の吐出停止後に、遠心力により前記基板上の洗浄液を基板から除去するために引き続き基板を回転させるステップと、行うように制御信号を出力することを特徴とする請求項7ないし10のいずれか一つに記載の基板洗浄装置。
- 前記基板の表面は、水の静的接触角が85度以上であることを特徴とする請求項7ないし11のいずれか一つに記載の基板洗浄装置。
- レジスト膜が形成され、露光された基板に現像液を供給して前記レジスト膜にパターンを形成する現像方法であって、
前記基板に前記現像液を供給する現像液供給工程と、
次いで基板に洗浄液を供給する洗浄液供給工程と、
を備え、
前記洗浄液供給工程は、請求項1ないし6のいずれか一項に記載の基板洗浄方法を用いて行われることを特徴とする現像方法。 - レジスト膜が形成され、露光された基板に現像液を供給して前記レジスト膜にパターンを形成する現像装置であって、
前記基板に前記現像液を供給するための現像液供給部と、
前記現像液が供給された基板に洗浄液を供給して洗浄するための洗浄液供給部と、
を備え、
前記洗浄液供給部は、請求項7ないし12のいずれか一項に記載の基板洗浄装置を備えることを特徴とする現像装置。 - 基板の表面を洗浄する装置に用いられ、コンピュータ上で動作するプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは、請求項1ないし6のいずれか一つの基板洗浄方法、あるいは請求項13の現像方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
Priority Applications (1)
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