JP5523502B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents
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Description
そのため、純水によるリンス処理が行われた後のウエハの表面に常温(約25℃)のIPA(イソプロピルアルコール)液を供給して、ウエハの表面のトレンチやパターン間に入り込んだ純水をIPA液と置換して、ウエハの表面を乾燥させる手法が提案されている。
そこで、本発明の目的は、基板の表面からリンス液を良好に除去することができる、基板処理方法および基板処理装置を提供することである。
この方法においては、基板の表面を洗浄液で洗浄する洗浄処理と基板の表面の洗浄液をリンス液で洗い流すリンス処理とが行われた後、基板表面を乾燥させる乾燥処理が実行される、乾燥処理においては、リンス液よりも表面張力の低い低表面張力液体の供給と並行して、基板の裏面に加熱純水が供給される。
また、請求項2に記載されているように、基板を回転させながらリンス処理を行った場合、基板の回転による遠心力によってリンス液が基板の周縁から側方へ飛散するが、この場合でも、本発明の乾燥処理を実行することにより基板からリンス液を除去し、基板の表面を良好に乾燥させることができる。
請求項3に記載されているように、洗浄液は、ふっ酸を含む液であってもよい。
また、請求項4に記載されているように、前記乾燥処理においては、前記低表面張力液体供給工程と前記加熱純水供給工程との実行後に、前記基板を回転させて基板を乾燥させる基板回転工程を行うと、基板の表面に付着している低表面張力液体と基板の裏面に付着している加熱純水とを遠心力により振り切り除去することができるため、基板の表面をさらに良好に乾燥させることができる。
また、請求項5に記載されているように、前記リンス処理においては、前記リンス液の前記基板の前記表面における着液位置を前記基板の回転中心から前記基板の周縁部に至る範囲で移動させると、リンス液が基板の表面の全域にむらなく供給できるため、基板の表面に付着している洗浄液を良好に洗い流すことができる。
基板の裏面上に加熱純水が存在している状態で、基板の表面上から低表面張力液体がなくなると、基板の裏面上の加熱純水が基板の周端面を伝って表面の周縁部に回り込むおそれがある。加熱純水の供給終了後にも、基板の表面への低表面張力液体の供給が続けられることにより、加熱純水が基板の表面の周縁部に回り込むことを防止することができる。その結果、基板の表面の周縁部における加熱純水の蒸発に伴うパターン倒壊や加熱純水の乾燥跡の発生などを防止することができる。
この場合、基板の裏面に加熱純水が供給されている時間(加熱純水供給工程の時間)を基板の表面に低表面張力液体が供給されている時間(低表面張力液体供給工程の時間)以下にすることができる。その結果、処理全体に要する時間を短縮することができる。
この場合、基板の表面への低表面張力液体の供給開始に先立ち、基板を加温しておくことができる。これにより、低表面張力液体の供給開始直後から、基板の表面上において、低表面張力液体を加温することができ、低表面張力液体とリンス液との良好な置換を達成することができる。
遮断板が基板の表面に対して間隔を空けて対向配置された状態で、基板の表面と遮断板との間に気体が供給されることにより、その供給される気体が基板の表面と遮断板との間に充満する。基板の表面と遮断板との間を所定の気体で充満させることによって、基板の表面に不純物が付着したり、基板の表面に形成されている金属膜などが酸化されたりするのを防止することができる。
請求項9に記載されているように、前記低表面張力液体供給工程においては、窒素ガス、IPA(イソプロピルアルコール)ベーパまたはドライエアのいずれかの気体が前記基板の前記表面に供給されてもよい。この場合、基板の表面に不純物が付着したり、基板の表面に形成されている金属膜などが酸化されたりするのを防止することができる。
また、請求項10に記載されているように、前記低表面張力液体供給工程において、前記基板の前記表面に供給される気体は、前記基板の前記表面に供給される前に予め加温されていてもよい。この場合、低表面張力液体の温度が基板表面に供給される気体によって下げられることを防止できる。
さらに、請求項11に記載されているように、前記低表面張力液体は、IPA(イソプロピルアルコール)、HFE(ハイドロフルオロエーテル)、メタノール、エタノール、アセトンおよびTrans-1,2ジクロロエチレンのうちの少なくとも一つを含む液であってもよい。
また、請求項12に記載されているように、前記低表面張力液体がIPA(イソプロピルアルコール)液であり、前記加熱純水供給工程においては前記IPA液の沸点程度まで前記基板を加温可能な加熱純水が前記基板の前記裏面に供給されるようにすると、基板表面でのIPA液の温度がIPAの沸点程度まで上昇するため、基板表面上のリンス液と低表面張力液体との置換効率がさらに向上し、基板表面をさらに良好に乾燥させることができる。
前記基板処理装置は、前記基板保持手段に保持された前記基板の前記表面に対して間隔を空けて対向配置され、前記基板の前記表面上の空間をその周囲から遮断するための遮断板と、前記基板の前記表面と前記遮断板との間に気体を供給するための気体供給手段とを含んでいてもよい。
請求項14記載の発明は、前記基板保持手段を回転させる回転手段をさらに含み、前記制御手段は、前記回転手段を制御することにより、前記基板を回転させながら前記リンス処理を実行する、請求項13に記載の基板処理装置である。この構成により、請求項2に記載の基板処理方法を実施することができる。
請求項15記載の発明は、前記洗浄液供給手段は、ふっ酸を含む洗浄液を供給する、請求項13または14に記載の基板処理装置である。この構成により、請求項3に記載の基板処理方法を実施することができる。
請求項16記載の発明は、前記基板保持手段を回転させる回転手段をさらに含み、前記制御手段は、前記回転手段を制御することにより、前記乾燥処理において、前記低表面張力液体供給工程と前記加熱純水供給工程との実行後に、前記基板を回転させて基板を乾燥させる基板回転工程を行う、請求項13〜15のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成により、請求項4に記載の基板処理方法を実施することができる。
請求項17記載の発明は、前記リンス液供給手段から供給されるリンス液の前記基板の前記表面における着液位置を前記基板の回転中心と前記基板の周縁部との間で移動させる着液位置移動手段をさらに含み、前記制御手段は、前記着液位置移動手段を制御することにより、前記リンス処理において、前記リンス液の前記基板の前記表面における着液位置を前記基板の回転中心から前記基板の周縁部に至る範囲で移動させる、請求項13〜16のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成により、請求項5に記載の基板処理方法を実施することができる。
請求項18記載の発明は、前記制御手段は、前記低表面張力液体供給工程を、前記加熱純水供給工程の終了よりも後に終了する、請求項13〜17のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成により、請求項6に記載の基板処理方法を実施することができる。
請求項19記載の発明は、前記制御手段は、前記加熱純水供給工程を、前記低表面張力液体供給工程の開始と同時に開始する、請求項13〜18のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成により、請求項7に記載の基板処理方法を実施することができる。
請求項20記載の発明は、前記制御手段は、前記加熱純水供給工程を、前記低表面張力液体供給工程に先立って開始する、請求項13〜18のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成により、請求項8に記載の基板処理方法を実施することができる。
請求項21記載の発明は、窒素ガス、IPA(イソプロピルアルコール)ベーパまたはドライエアのいずれかの気体を前記基板保持手段に保持された前記基板の前記表面に供給する気体供給手段をさらに含み、前記制御手段は、前記気体供給手段を制御することにより、前記低表面張力液体供給工程において、窒素ガス、IPAベーパまたはドライエアのいずれかの気体を前記基板の前記表面に供給する、請求項13〜20のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成により、請求項9に記載の基板処理方法を実施することができる。
請求項22記載の発明は、前記低表面張力液体供給工程において、前記基板の前記表面に供給される気体は、前記基板の前記表面に供給される前に予め加温されている、請求項21に記載の基板処理装置である。この構成により、請求項10に記載の基板処理方法を実施することができる。
請求項23記載の発明は、前記低表面張力液体は、IPA(イソプロピルアルコール)、HFE(ハイドロフルオロエーテル)、メタノール、エタノール、アセトンおよびTrans-1,2ジクロロエチレンのうちの少なくとも一つを含む液である、請求項13〜22のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成により、請求項11に記載の基板処理方法を実施することができる。
請求項24記載の発明は、前記低表面張力液体がIPA(イソプロピルアルコール)液であり、前記加熱純水供給工程においては前記IPA液の沸点程度まで前記基板を加温可能な加熱純水が前記基板の前記裏面に供給される、請求項13〜22のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成により、請求項12に記載の基板処理方法を実施することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の図解的な側面図である。
基板処理装置1は、基板の一例としての半導体ウエハ(以下、単に「ウエハ」という。)Wを1枚ずつ処理する枚葉型の装置である。基板処理装置1は、ウエハWをほぼ水平に保持するスピンチャック2と、スピンチャック2に保持されたウエハWの表面にリンス液の一例としての純水を供給するためのノズル3と、スピンチャック2に保持されたウエハWの表面に薬液を供給するための薬液ノズル33と、スピンチャック2に保持されたウエハWの表面付近の雰囲気をその周囲から遮断するための遮断板4とを備えている。
また、スピン軸5は、中空に形成されている。スピン軸5の内部には、温調液流通管9が挿通されている。温調液流通管9には、温水供給管32が接続されている。この温水供給管32を通して、温調液の一例としての約80℃の温水が温調液流通管9に供給されるようになっている。温水供給管32の途中部には、温水バルブ10が介装されている。また、温調液流通管9は、スピンチャック2(複数個の挟持部材7)に保持されたウエハWの裏面(下面)中央に近接する位置まで延びていて、その先端には、温調液流通管9に供給される温水を吐出する裏面ノズル11が設けられている。裏面ノズル11から吐出される温水は、たとえば、スピンチャック2に保持されたウエハWの裏面中央に対してほぼ垂直に入射する。
ノズル3は、スピンチャック2の上方に設けられたアーム12の先端に取り付けられている。アーム12は、スピンチャック2の側方でほぼ鉛直に延びたアーム支持軸13に支持されており、このアーム支持軸13からほぼ水平に延びている。アーム支持軸13には、アーム駆動機構14が結合されている。アーム駆動機構14からアーム支持軸13に駆動力を入力して、アーム支持軸13を所定角度範囲内で回動させることにより、アーム12を所定角度範囲内で揺動させることができるようになっている。
薬液ノズル33は、スピンチャック2の上方で、吐出口をウエハWの回転中心に向けて配置されている。薬液ノズル33には、薬液供給管34が接続されている。薬液供給管34の途中部には、薬液バルブ35が介装されている。薬液バルブ35が開かれると、薬液供給管34から薬液ノズル33に薬液が供給される。
図2は、基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。
基板処理装置1は、たとえば、マイクロコンピュータで構成される制御部31を備えている。マイクロコンピュータには、CPU、RAMおよびROMなどが含まれる。
図3は、基板処理装置における処理を説明するためのタイミングチャートである。
そして、薬液バルブ35が開かれて、薬液ノズル33から回転中のウエハWの表面の中央に向けて、薬液が供給される。薬液としては、たとえば、洗浄液としてのふっ酸が供給される。ウエハWの表面中央に供給された薬液は、ウエハWの回転による遠心力によってウエハWの周縁部に拡がり、ウエハWの表面の全域に供給される。その結果、ウエハWの表面全域が薬液により処理(ふっ酸により洗浄)される(薬液処理。洗浄処理)。ウエハWの表面に薬液が所定時間にわたって供給されると、薬液バルブ35が閉じられて、薬液処理が終了する。次に、アーム駆動機構14の駆動が制御されて、ノズル3がスピンチャック2に保持されたウエハWの上方に配置される。
なお、純水の供給時に、ノズル3がウエハWの回転中心からウエハWの周縁部に移動せずに、ノズル3がウエハWの上方に固定された状態でウエハWに純水を供給してもよい。
次いで、ウエハWを乾燥させるための乾燥処理が行われる。まず、遮断板昇降駆動機構27の駆動が制御されて、遮断板4がウエハWの表面に近接する位置に下降される(時刻T2)。そして、遮断板回転駆動機構28の駆動が制御されて、遮断板4がウエハWと同方向に同じ回転速度で回転される。その一方で、窒素ガスバルブ24が開かれて、窒素ガス吐出口25からウエハW(の表面)と遮断板4との間に窒素ガスが供給される(時刻T2)。また、IPAバルブ20が開かれて、IPAノズル21からウエハWの表面にIPA液が供給される(時刻T2)。また、温水バルブ10が開かれて、裏面ノズル11からウエハWの裏面に温水が供給される(時刻T2)。
また、ウエハWの表面にIPA液が供給されている間、ウエハWは、予め定める回転速度(たとえば、1000rpm)で回転されている。これにより、IPA液がウエハWの表面の全域にむらなく行き渡り、ウエハWの表面の全域において、純水とIPA液との良好な置換が達成される。
ウエハWの裏面への温水の供給により、ウエハWを加温することができ、ウエハWを介して、ウエハWの表面に供給されたIPA液を加温することができる。これにより、ウエハWの表面上でのIPA液の温度を常温以上に上昇させることができ、ウエハWの表面上の純水とIPA液との置換効率を向上させることができる。その結果、ウエハWの表面から純水を良好に除去することができる。
また、温調液として温水を用いているので、ウエハWの表面に温水を供給するための供給系に腐食対策などを施す必要がない。そのため、より簡素な構成で、ウエハWの表面から純水を良好に除去することができる。
また、ウエハWの裏面への温水の供給は、ウエハWの表面へのIPA液の供給開始と同時に開始される。そのため、ウエハWの裏面に温水が供給されている時間をウエハWの表面にIPA液が供給されている時間以下にすることができる。その結果、処理全体に要する時間を短縮することができる。
また、IPA液は、ウエハWの表面への供給前に、常温以上沸点以下に加温されていてもよい。IPA液が加温されていることで、温水との温度差が小さくなり、温水によるウエハWおよびIPA液の加温効率を向上させることができる。
なお、上記の実施形態において、低表面張力液体の一例として、IPA液を例示したが、低表面張力液体としては、IPA、HFE(ハイドロフルオロエーテル)、メタノール、エタノール、アセトンおよびTrans-1,2ジクロロエチレンのうちの少なくとも1つを含む液を用いることができる。また、低表面張力液体としては、単体成分のみからなる場合だけでなく、他の成分と混合した液体であってもよい。たとえば、IPA液と純水の混合液であってもよいし、IPA液とHFEの混合液であってもよい。
2 スピンチャック(基板保持手段)
4 遮断板
9 温調液流通管(温調液供給手段)
10 温水バルブ(温調液供給手段)
15 供給管(リンス液供給手段)
16 純水バルブ(リンス液供給手段)
18 低表面張力液体流通管(低表面張力液体供給手段)
19 IPA供給管(低表面張力液体供給手段)
20 IPAバルブ(低表面張力液体供給手段)
21 IPAノズル(低表面張力液体供給手段)
22 窒素ガス流通路(気体供給手段)
23 窒素ガス供給管(気体供給手段)
24 窒素ガスバルブ(気体供給手段)
25 窒素ガス吐出口(気体供給手段)
31 制御部
W ウエハ(基板)
Claims (24)
- 基板の表面に洗浄液を供給して当該表面を該洗浄液で洗浄する洗浄処理と、
前記基板の前記表面の洗浄液をリンス液で洗い流すリンス処理と、
前記基板の前記表面を乾燥させる乾燥処理とを、順次実行する基板処理方法であって、
前記乾燥処理には、前記基板の前記表面に前記リンス液よりも表面張力の低い低表面張力液体を供給する低表面張力液体供給工程と、前記基板の温度上昇のために前記基板の裏面に加熱純水を供給することにより、前記基板の前記表面上で前記低表面張力液体を温度上昇させる加熱純水供給工程とを並行して行う段階が含まれる、基板処理方法。 - 前記リンス処理は前記基板を回転させながら実行される、請求項1に記載の基板処理方法。
- 前記洗浄液は、ふっ酸を含む液である、請求項1または2に記載の基板処理方法。
- 前記乾燥処理においては、前記低表面張力液体供給工程と前記加熱純水供給工程との実行後に、前記基板を回転させて基板を乾燥させる基板回転工程を行う、請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記リンス処理においては、前記リンス液の前記基板の前記表面における着液位置を前記基板の回転中心から前記基板の周縁部に至る範囲で移動させる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記低表面張力液体供給工程は、前記加熱純水供給工程の終了よりも後に終了される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記加熱純水供給工程は、前記低表面張力液体供給工程の開始と同時に開始される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記加熱純水供給工程は、前記低表面張力液体供給工程に先立って開始される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記低表面張力液体供給工程においては、窒素ガス、IPA(イソプロピルアルコール)ベーパまたはドライエアのいずれかの気体が前記基板の前記表面に供給される、請求項1〜8のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記低表面張力液体供給工程において、前記基板の前記表面に供給される気体は、前記基板の前記表面に供給される前に予め加温されている、請求項9に記載の基板処理方法。
- 前記低表面張力液体は、IPA(イソプロピルアルコール)、HFE(ハイドロフルオロエーテル)、メタノール、エタノール、アセトンおよびTrans-1,2ジクロロエチレンのうちの少なくとも一つを含む液である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記低表面張力液体がIPA(イソプロピルアルコール)液であり、前記加熱純水供給工程においては前記IPA液の沸点程度まで前記基板を加温可能な加熱純水が前記基板の前記裏面に供給される、請求項1〜10のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された前記基板の表面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、
前記基板保持手段に保持された前記基板の前記表面にリンス液を供給するリンス液供給手段と、
前記基板の前記表面に前記リンス液よりも表面張力の低い低表面張力液体を供給する低表面張力液体供給手段と、
前記基板の裏面に加熱純水を供給する加熱純水供給手段と、
前記洗浄液供給手段、前記リンス液供給手段、前記低表面張力液体供給手段および前記加熱純水供給手段を制御して、前記基板の前記表面に洗浄液を供給して当該表面を該洗浄液で洗浄する洗浄処理と、前記基板の前記表面の洗浄液をリンス液で洗い流すリンス処理と、前記基板の前記表面を乾燥させる乾燥処理とを、順次実行し、前記乾燥処理においては、前記基板の前記表面に前記低表面張力液体を供給する低表面張力液体供給工程と、前記基板の温度上昇のために前記基板の裏面に加熱純水を供給することにより、前記基板の前記表面上で前記低表面張力液体を温度上昇させる加熱純水供給工程とを並行して行うための制御手段とを含む、基板処理装置。 - 前記基板保持手段を回転させる回転手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記回転手段を制御することにより、前記基板を回転させながら前記リンス処理を実行する、請求項13に記載の基板処理装置。 - 前記洗浄液供給手段は、ふっ酸を含む洗浄液を供給する、請求項13または14に記載の基板処理装置。
- 前記基板保持手段を回転させる回転手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記回転手段を制御することにより、前記乾燥処理において、前記低表面張力液体供給工程と前記加熱純水供給工程との実行後に、前記基板を回転させて基板を乾燥させる基板回転工程を行う、請求項13〜15のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記リンス液供給手段から供給されるリンス液の前記基板の前記表面における着液位置を前記基板の回転中心と前記基板の周縁部との間で移動させる着液位置移動手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記着液位置移動手段を制御することにより、前記リンス処理において、前記リンス液の前記基板の前記表面における着液位置を前記基板の回転中心から前記基板の周縁部に至る範囲で移動させる、請求項13〜16のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記制御手段は、前記低表面張力液体供給工程を、前記加熱純水供給工程の終了よりも後に終了する、請求項13〜17のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記制御手段は、前記加熱純水供給工程を、前記低表面張力液体供給工程の開始と同時に開始する、請求項13〜18のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記制御手段は、前記加熱純水供給工程を、前記低表面張力液体供給工程に先立って開始する、請求項13〜18のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 窒素ガス、IPA(イソプロピルアルコール)ベーパまたはドライエアのいずれかの気体を前記基板保持手段に保持された前記基板の前記表面に供給する気体供給手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記気体供給手段を制御することにより、前記低表面張力液体供給工程において、窒素ガス、IPAベーパまたはドライエアのいずれかの気体を前記基板の前記表面に供給する、請求項13〜20のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記低表面張力液体供給工程において、前記基板の前記表面に供給される気体は、前記基板の前記表面に供給される前に予め加温されている、請求項21に記載の基板処理装置。
- 前記低表面張力液体は、IPA(イソプロピルアルコール)、HFE(ハイドロフルオロエーテル)、メタノール、エタノール、アセトンおよびTrans-1,2ジクロロエチレンのうちの少なくとも一つを含む液である、請求項13〜22のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記低表面張力液体がIPA(イソプロピルアルコール)液であり、前記加熱純水供給工程においては前記IPA液の沸点程度まで前記基板を加温可能な加熱純水が前記基板の前記裏面に供給される、請求項13〜22のいずれか一項に記載の基板処理装置。
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