JP5994804B2 - 基板洗浄方法 - Google Patents
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基板を略水平に保持しつつ基板に垂直な軸の周りで回転させる工程と、
洗浄液を吐出する洗浄液ノズルを用いて回転する基板上の中心部に洗浄液を供給して液膜を形成する工程と、
前記洗浄液ノズルから吐出された洗浄液を受ける基板上の位置が前記回転する基板上の中心部から基板上の周縁部に向かって一定距離移動するように前記洗浄液ノズルを移動させる工程と、
前記洗浄液を受ける基板上の位置が基板上の中心部から一定距離離間した状態を保持しつつ、気体を吐出するガスノズルを用いて前記回転する基板上の中心部に所定時間気体を吐出することにより基板上の中心部に乾燥領域を形成する工程と、
基板上の中心部に乾燥領域が形成された後、前記洗浄液を受ける基板上の位置が前記回転する基板上の周縁部に向かって連続的に移動するように10mm/秒を越えない速度で前記洗浄液ノズルを移動させるとともに、前記ガスノズルから吐出された気体を受ける基板上の位置が前記洗浄液を受ける基板上の位置から前記一定距離離間しつつ前記洗浄液を受ける基板上の位置の移動経路をたどるように前記ガスノズルを連続的に移動させる工程と、
を備え、
前記洗浄液ノズル及び前記ガスノズルを連続的に移動させる工程は、前記中心部に気体が吐出されて形成された前記乾燥領域が瞬時に前記洗浄液の吐出される位置まで到達して前記基板上に洗浄液の液膜と乾燥領域との界面を形成し、当該界面が形成された状態で前記洗浄液の吐出位置を前記乾燥領域が基板の外側に広がる速度よりも遅い速度で基板の周縁部に向かって移動させるように、洗浄液ノズルの移動速度、洗浄液の吐出流量及び基板の回転数が制御される工程と、前記洗浄液の各吐出位置における前記基板の回転による遠心力が一定となるように前記基板の回転数を制御する工程と、
を含み、
前記一定距離は、9mm以上15mm以下であり、
前記洗浄液ノズルと共にガスノズルを移動させる工程は、前記洗浄液を受ける基板上の位置が、基板周縁部から2mm〜10mm離れた位置に移動するように行われ、
洗浄液を受ける基板上の位置が前記基板周縁部から離れた位置に移動したときに、基板を回転させながら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、
前記洗浄液を受ける基板上の位置が基板上の中心部から基板上の周縁部に向かって一定距離移動するように前記洗浄液ノズルを移動させる工程は、基板を1500rpm〜2000rpmで回転させながら行うことを特徴とすることを特徴とする。
洗浄液を受ける基板上の一が前記基板周縁部から離れた位置に移動したときに、基板を回転させながら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、
を備えている。
例えば基板を1500rpm〜2000rpmで回転させながら行う。
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 (3)
- 撥水性を有する基板の洗浄および乾燥を行う基板洗浄方法であって、
基板を略水平に保持しつつ基板に垂直な軸の周りで回転させる工程と、
洗浄液を吐出する洗浄液ノズルを用いて回転する基板上の中心部に洗浄液を供給して液膜を形成する工程と、
前記洗浄液ノズルから吐出された洗浄液を受ける基板上の位置が前記回転する基板上の中心部から基板上の周縁部に向かって一定距離移動するように前記洗浄液ノズルを移動させる工程と、
前記洗浄液を受ける基板上の位置が基板上の中心部から一定距離離間した状態を保持しつつ、気体を吐出するガスノズルを用いて前記回転する基板上の中心部に所定時間気体を吐出することにより基板上の中心部に乾燥領域を形成する工程と、
基板上の中心部に乾燥領域が形成された後、前記洗浄液を受ける基板上の位置が前記回転する基板上の周縁部に向かって連続的に移動するように10mm/秒を越えない速度で前記洗浄液ノズルを移動させるとともに、前記ガスノズルから吐出された気体を受ける基板上の位置が前記洗浄液を受ける基板上の位置から前記一定距離離間しつつ前記洗浄液を受ける基板上の位置の移動経路をたどるように前記ガスノズルを連続的に移動させる工程と、
を備え、
前記洗浄液ノズル及び前記ガスノズルを連続的に移動させる工程は、前記中心部に気体が吐出されて形成された前記乾燥領域が瞬時に前記洗浄液の吐出される位置まで到達して前記基板上に洗浄液の液膜と乾燥領域との界面を形成し、当該界面が形成された状態で前記洗浄液の吐出位置を前記乾燥領域が基板の外側に広がる速度よりも遅い速度で基板の周縁部に向かって移動させるように、洗浄液ノズルの移動速度、洗浄液の吐出流量及び基板の回転数が制御される工程と、前記洗浄液の各吐出位置における前記基板の回転による遠心力が一定となるように前記基板の回転数を制御する工程と、
を含み、
前記一定距離は、9mm以上15mm以下であり、
前記洗浄液ノズルと共にガスノズルを移動させる工程は、前記洗浄液を受ける基板上の位置が、基板周縁部から2mm〜10mm離れた位置に移動するように行われ、
洗浄液を受ける基板上の位置が前記基板周縁部から離れた位置に移動したときに、基板を回転させながら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、
前記洗浄液を受ける基板上の位置が基板上の中心部から基板上の周縁部に向かって一定距離移動するように前記洗浄液ノズルを移動させる工程は、基板を1500rpm〜2000rpmで回転させながら行うことを特徴とすることを特徴とする基板洗浄方法。 - 基板を回転させる工程は、
前記洗浄液を受ける基板上の位置が基板上の中心部に位置する状態で基板が第1の回転速度で回転し、前記洗浄液を受ける基板上の位置が基板上の周縁部側に位置する状態で基板が前記第1の回転速度より低い第2の回転速度で回転するように基板の回転速度を段階的または連続的に変化させる工程を含むことを特徴とする請求項1記載の基板洗浄方法。 - 前記乾燥領域を形成するために気体を吐出する前記所定時間は0.5秒間であることを特徴とする請求項1または2記載の基板洗浄方法。
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