JP6580776B2 - Substrate processing apparatus, substrate processing method, and storage medium - Google Patents
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Description
本発明は、高圧流体を接触させて基板の表面に付着した液体を除去する技術に関する。 The present invention relates to a technique for removing a liquid adhering to a surface of a substrate by bringing a high-pressure fluid into contact therewith.
基板である半導体ウエハ(以下、ウエハという)などの表面に集積回路の積層構造を形成する半導体装置の製造工程においては、薬液などの洗浄液によりウエハ表面の微小なごみや自然酸化膜を除去するなど、液体を利用してウエハ表面を処理する液処理工程が設けられている。 In the manufacturing process of a semiconductor device in which a laminated structure of integrated circuits is formed on the surface of a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) as a substrate, a minute dust or a natural oxide film on the wafer surface is removed by a cleaning liquid such as a chemical solution. A liquid processing step for processing the wafer surface using a liquid is provided.
こうした液処理工程にてウエハの表面に付着した液体などを除去する際に、超臨界状態や亜臨界状態の流体(背景技術の説明では、これらをまとめて超臨界流体という)を用いる超臨界処理方法が知られている。 Supercritical processing using supercritical and subcritical fluids (collectively referred to as supercritical fluids in the background art description) when removing liquid adhering to the wafer surface in these liquid processing processes The method is known.
具体的には、ウエハに対して超臨界流体を用いて超臨界処理を施す場合、まず前工程でウエハに対して例えばIPAからなる乾燥防止用の液体が供給されてこの乾燥防止用の液体がウエハ表面に液盛りされる。次に乾燥防止用の液体が液盛りされたウエハが超臨界処理用の基板処理容器内に搬入され、この基板処理容器内で超臨界流体を用いてウエハに対して超臨界処理が施される。 Specifically, when supercritical processing is performed on a wafer using a supercritical fluid, first, a drying prevention liquid made of IPA, for example, is supplied to the wafer in the previous step, and the drying prevention liquid is supplied. Liquid is deposited on the wafer surface. Next, the wafer on which the liquid for preventing drying is loaded is loaded into a substrate processing container for supercritical processing, and the wafer is subjected to supercritical processing using the supercritical fluid in the substrate processing container. .
しかしながらウエハ表面上において、乾燥防止用の液体が十分に超臨界流体と置換されないと、結局パターン倒れを回避することができない。また、乾燥防止用の液体が十分に超臨界流体と置換されるまでには長い時間を要するため処理時間の短縮が求められている However, if the liquid for preventing drying is not sufficiently replaced with the supercritical fluid on the wafer surface, pattern collapse cannot be avoided after all. In addition, since it takes a long time for the anti-drying liquid to be sufficiently replaced with the supercritical fluid, a reduction in processing time is required.
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、超臨界処理用の基板処理容器内において基板に対して超臨界処理を施した際、乾燥防止用の液体と超臨界流体が十分に置換されていない場合でも確実にパターン倒れを防止することができ、かつ、乾燥防止用の液体を超臨界流体と置換するために要する時間を短縮することできる基板処理装置、基板処理方法および記憶媒体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such points, and when supercritical processing is performed on a substrate in a substrate processing container for supercritical processing, a liquid for preventing drying and a supercritical fluid are sufficient. The substrate processing apparatus, the substrate processing method, and the memory capable of reliably preventing the pattern collapse even when not replaced with the substrate and reducing the time required for replacing the drying prevention liquid with the supercritical fluid The purpose is to provide a medium.
本発明は、パターンが形成された基板の表面にシリル化剤を供給して被処理体の表面をシリル化処理する工程と、前記基板の表面に乾燥防止用の液体を供給して前記基板の表面に乾燥防止用の液体の液盛りする工程と、乾燥防止用の液体が液盛りされた前記基板を超臨界処理用の基板処理容器内に搬入する工程と、前記基板処理容器内において前記基板に対して超臨界処理を施す工程と、を備えたことを特徴とする基板処理方法である。 The present invention includes a step of supplying a silylating agent to the surface of a substrate on which a pattern is formed to silylate the surface of the object to be processed, and supplying a liquid for preventing drying to the surface of the substrate to A step of depositing a liquid for preventing drying on the surface, a step of bringing the substrate on which the liquid for preventing drying is deposited into a substrate processing vessel for supercritical processing, and the substrate in the substrate processing vessel A substrate processing method comprising: a step of performing supercritical processing on the substrate.
本発明は、パターンが形成された基板の表面にシリル化剤を供給して被処理体の表面をシリル化処理するシリル化処理部と、前記基板の表面に乾燥防止用の液体を供給して前記基板の表面に乾燥防止用の液体の液盛りする液体供給部と、乾燥防止用の液体が液盛りされた前記基板に対して超臨界処理を施す超臨界処理用の基板処理容器と、前記基板を前記液体供給部から前記基板処理容器内に搬入する基板搬入機構と、を備えたことを特徴とする基板処理装置である。 The present invention provides a silylation treatment unit that supplies a silylating agent to the surface of a substrate on which a pattern is formed to silylate the surface of the object to be processed, and supplies a liquid for preventing drying to the surface of the substrate. A liquid supply section for depositing a liquid for preventing drying on the surface of the substrate; a substrate processing container for supercritical processing for performing a supercritical process on the substrate on which the liquid for preventing drying is deposited; And a substrate carry-in mechanism for carrying a substrate from the liquid supply unit into the substrate processing container.
本発明は、コンピュータに基板処理方法を実行させるための記憶媒体において、前記基板処理方法は、パターンが形成された基板の表面にシリル化剤を供給して被処理体の表面をシリル化処理する工程と、前記基板の表面に乾燥防止用の液体を供給して前記基板の表面に乾燥防止用の液体の液盛りする工程と、乾燥防止用の液体が液盛りされた前記基板を超臨界処理用の基板処理容器内に搬入する工程と、前記基板処理容器内において前記基板に対して超臨界処理を施す工程と、を備えたことを特徴とする記憶媒体である。 The present invention provides a storage medium for causing a computer to execute a substrate processing method, wherein the substrate processing method supplies a silylating agent to the surface of a substrate on which a pattern is formed to silylate the surface of the object to be processed. A step of supplying a liquid for preventing drying to the surface of the substrate and depositing the liquid for preventing drying on the surface of the substrate; and supercritical processing the substrate on which the liquid for preventing drying is accumulated A storage medium comprising: a step of carrying the substrate into a substrate processing container for use; and a step of performing a supercritical process on the substrate in the substrate processing container.
本発明によれば、乾燥防止用の液体と超臨界流体が十分に置換されない場合でも、確実にパターン倒れを防止することができる。また、乾燥防止用の液体を超臨界流体と置換するために要する時間を短縮することできる。 According to the present invention, pattern collapse can be reliably prevented even when the anti-drying liquid and the supercritical fluid are not sufficiently replaced. In addition, the time required to replace the liquid for preventing drying with the supercritical fluid can be shortened.
以下、本実施の形態に係わる超臨界処理装置3を備えた洗浄処理システム1の構成について説明する。
はじめに、本実施の形態の基板処理システムの一例として、被処理基板であるウエハWに洗浄液を供給して洗浄処理を行う洗浄装置2と、洗浄処理後のウエハWに付着している乾燥防止用の液体(IPA)を超臨界CO2と接触させて除去する超臨界処理装置3とを備えた洗浄処理システム1について説明する。Hereinafter, the configuration of the cleaning processing system 1 including the supercritical processing apparatus 3 according to the present embodiment will be described.
First, as an example of the substrate processing system of the present embodiment, a cleaning apparatus 2 that supplies a cleaning liquid to a wafer W, which is a substrate to be processed, and performs a cleaning process, and a drying prevention adhering to the wafer W after the cleaning process A cleaning processing system 1 including a supercritical processing apparatus 3 that removes the liquid (IPA) in contact with supercritical CO 2 will be described.
図1は洗浄処理システム1の全体構成を示す横断平面図であり、この図に向かって下側を前方とする。洗浄処理システム1では、載置部11にFOUP100が載置され、このFOUP100に格納された例えば直径300mmの複数枚のウエハWが、搬入出部12及び受け渡し部13を介して後段の洗浄処理部14、超臨界処理部15との間で受け渡され、洗浄装置2、超臨界処理装置3内に順番に搬入されて洗浄処理や乾燥防止用の液体を除去する処理が行われる。図中、121はFOUP100と受け渡し部13との間でウエハWを搬送する第1の搬送機構、131は搬入出部12と洗浄処理部14、超臨界処理部15との間を搬送されるウエハWが一時的に載置されるバッファとしての役割を果たす受け渡し棚である。
FIG. 1 is a cross-sectional plan view showing the overall configuration of the cleaning processing system 1, and the lower side in this figure is the front. In the cleaning system 1, the
洗浄処理部14及び超臨界処理部15は、受け渡し部13との間の開口部から前後方向に向かって伸びるウエハ搬送路162に沿って前方からこの順番に設けられている。洗浄処理部14には、当該ウエハ搬送路162を挟んで洗浄装置2が1台ずつ配置されている。一方、超臨界処理部15には、本実施の形態の基板処理装置である超臨界処理装置3が、ウエハ搬送路162を挟んで3台ずつ、合計6台配置されている。
The cleaning processing unit 14 and the
ウエハWは、ウエハ搬送路162に配置された第2の搬送機構161によってこれら各洗浄装置2、超臨界処理装置3及び受け渡し部13の間を搬送される。ここで洗浄処理部14や超臨界処理部15に配置される洗浄装置2や超臨界処理装置3の個数は、単位時間当たりのウエハWの処理枚数や、洗浄装置2、超臨界処理装置3での処理時間の違いなどにより適宜選択され、これら洗浄装置2や超臨界処理装置3の配置数などに応じて最適なレイアウトが選択される。
The wafer W is transferred between the cleaning device 2, the supercritical processing device 3, and the
洗浄装置2は例えばスピン洗浄によりウエハWを1枚ずつ洗浄する枚葉式の洗浄装置2として構成され、図2の縦断側面図に示すように、処理空間を形成するアウターチャンバー21内に配置されたウエハ保持機構23にてウエハWをほぼ水平に保持し、このウエハ保持機構23を鉛直軸周りに回転させることによりウエハWを回転させる。そして回転するウエハWの上方にノズルアーム24を進入させ、その先端部に設けられた薬液ノズル241から薬液及びリンス液を予め定められた順に供給することによりウエハの面の洗浄処理が行われる。また、ウエハ保持機構23の内部にも薬液供給路231が形成されており、ここから供給された薬液及びリンス液によってウエハWの裏面洗浄が行われる。
The cleaning apparatus 2 is configured as a single wafer cleaning apparatus 2 that cleans wafers W one by one by spin cleaning, for example, and is disposed in an
洗浄処理は、例えばアルカリ性の薬液であるSC1液(アンモニアと過酸化水素水の混合液)によるパーティクルや有機性の汚染物質の除去→リンス液である脱イオン水(DeIonized Water:DIW)によるリンス洗浄→酸性薬液である希フッ酸水溶液(以下、DHF(Diluted HydroFluoric acid))による自然酸化膜の除去→DIWによるリンス洗浄が行われる。これらの薬液はアウターチャンバー21内に配置されたインナーカップ22やアウターチャンバー21に受け止められて排液口221、211より排出される。またアウターチャンバー21内の雰囲気は排気口212より排気されている。
The cleaning process is, for example, removal of particles and organic pollutants with an SC1 solution (a mixture of ammonia and hydrogen peroxide solution), which is an alkaline chemical solution, and a rinse with deionized water (DIW), which is a rinse solution. → Removal of natural oxide film by dilute hydrofluoric acid aqueous solution (hereinafter referred to as DHF (Diluted HydroFluoric acid)) which is an acidic chemical solution → Rinse cleaning by DIW is performed. These chemical solutions are received by the
薬液による洗浄処理を終えたら、ウエハWの表面にノズルアーム24の薬液ノズル241からシリル化剤を供給し、ウエハWの表面に対してシリル化処理を施す。ウエハWの表面に対してシリル化処理を施した後、ウエハWの表面を再度D/Wでリンス洗浄する。次にウエハ保持機構23の回転を停止してからウエハWの表面及び裏面にIPA(IsoPropyl Alcohol)を供給し、これらの面に残存しているDIWと置換する。こうして洗浄処理を終えたウエハWは、その表面にIPAが液盛りされた状態(ウエハW表面にIPAの液膜が形成された状態)のままウエハ保持機構23に設けられた不図示の受け渡し機構により第2の搬送機構161に受け渡され、洗浄装置2より搬出される。
When the cleaning process using the chemical solution is completed, a silylating agent is supplied from the
洗浄装置2にてウエハW表面に液盛りされたIPAは、洗浄装置2から超臨界処理装置3へのウエハWの搬送中や、超臨界処理装置3への搬入動作中に当該IPAが蒸発(気化)することによってパターン倒れが発生することを防ぐ乾燥防止用の液体としての役割を果たしている。 The IPA accumulated on the surface of the wafer W by the cleaning apparatus 2 evaporates during the transfer of the wafer W from the cleaning apparatus 2 to the supercritical processing apparatus 3 or during the loading operation to the supercritical processing apparatus 3 ( It plays a role as an anti-drying liquid that prevents pattern collapse from occurring due to vaporization.
このように洗浄装置2での洗浄処理を終えたウエハWに対してその表面にシリル化剤が供給され、ウエハW表面にシリル化処理が施される。次にウエハWの表面に乾燥防止用のIPAが液盛りされ、その後ウエハWは、超臨界処理装置3に搬送され、基板処理容器31内にてウエハW表面のIPAに超臨界CO2を接触させることにより、当該IPAを超臨界CO2に溶解させて除去し、ウエハWを乾燥する処理が行われる。以下、超臨界処理装置3の構成について図3、図4を参照しながら説明する。 In this way, the silylating agent is supplied to the surface of the wafer W that has been cleaned by the cleaning apparatus 2, and the silylation process is performed on the surface of the wafer W. Next, IPA for preventing dryness is accumulated on the surface of the wafer W, and then the wafer W is transferred to the supercritical processing apparatus 3 to bring the supercritical CO2 into contact with the IPA on the surface of the wafer W in the substrate processing container 31. Thus, the IPA is dissolved and removed in supercritical CO 2 and the wafer W is dried. Hereinafter, the configuration of the supercritical processing apparatus 3 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
本実施の形態に係わる超臨界処理装置3は、ウエハW表面に付着した乾燥防止用の液体であるIPAを除去する処理が行われる基板処理容器31と、この基板処理容器31に高圧流体である超臨界CO2を供給する流体供給源37と、を備えている。
The supercritical processing apparatus 3 according to the present embodiment is a substrate processing container 31 in which processing for removing IPA, which is a liquid for preventing drying, attached to the surface of the wafer W is performed, and the substrate processing container 31 is a high-pressure fluid. And a
図4に示すように基板処理容器31は、側面にウエハWの搬入出用の開口部31aが形成された筐体状の容器本体31Aと、開口部31aを密閉する蓋装置40とを備えている。このうち蓋装置40はウエハWを容器本体31A内に搬入したとき前記開口部31aを密閉する蓋部材41と、この蓋部材41に連結され処理対象のウエハWを横向きに保持する保持板(保持部材)42とを有する。
As shown in FIG. 4, the substrate processing container 31 includes a housing-like container body 31 </ b> A in which an
容器本体31Aは、例えば直径300mmのウエハWを収容可能な、処理空間が形成された容器であり、その壁部には、基板処理容器31内に高圧流体を供給するための流体供給ライン35(流体供給路)と、基板処理容器31内の流体を排出するための排出ライン34(排出路)とが接続されている。また、基板処理容器31には処理空間内に供給された高圧状態の高圧流体から受ける内圧に抗して、容器本体31Aに向けて蓋部材41を押し付け、処理空間を密閉するための不図示の押圧機構が設けられている。
The container
基板処理容器31に接続された流体供給ライン35は、基板処理容器31への高圧流体の供給、停止に合わせて開閉する開閉弁35a、フィルター35b及び流量調整弁35cを介して流体供給源37に接続されている。流体供給源37は、例えば液体CO2を貯留するCO2ボンベと、このCO2ボンベから供給された液体CO2を昇圧して超臨界状態とするための、シリンジポンプやダイヤフラムポンプなどからなる昇圧ポンプとを備えている。図3等には、これらCO2ボンベや昇圧ポンプを総括的にボンベの形状で示してある。
A
流体供給源37から供給された超臨界CO2は、流量調整弁35cにて流量を調節され、基板処理容器31に供給される。この流量調整弁35c弁は、例えばニードルバルブなどから構成され、流体供給源37からの超臨界CO2の供給を遮断する遮断部としても兼用されている。
The supercritical CO 2 supplied from the
また、排出ライン34の減圧弁34aは圧力コントローラー34bと接続されており、この圧力コントローラー34bは、基板処理容器31に設けられた圧力計38から取得した基板処理容器31内の圧力の測定結果と、予め設定された設定圧力との比較結果に基づいて開度を調整するフィードバック制御機能を備えている。
Further, the
以上に説明した構成を備えた洗浄処理システム1や洗浄装置2、超臨界処理装置3は図1、図3に示すように制御部4に接続されている。制御部4はCPUと記憶部とを備えたコンピュータ4aからなり、記憶部にはこれら洗浄処理システム1や洗浄装置2、超臨界処理装置3の作用、即ちFOUP100からウエハWを取り出して洗浄装置2にて洗浄処理を行い、次いで超臨界処理装置3にてウエハWを乾燥する処理を行ってからFOUP100内にウエハWを搬入するまでの動作に係わる制御についてのステップ(命令)群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体4bに格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
The cleaning system 1, the cleaning device 2, and the supercritical processing device 3 having the configuration described above are connected to the control unit 4 as shown in FIGS. 1 and 3. The control unit 4 includes a
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について図5(a)〜(f)および図6(a)〜(d)により述べる。
まず図5(a)に示すように、洗浄装置2において、パターンWPを有するウエハWを回転させ、このウエハWの上方にノズルアーム24が進入し、その先端部に設けられた薬液ノズル241からSC1およびDHF等の薬液およびDIWからなるリンス液が予め定められた順に供給され、ウエハWに対して洗浄処理が行われる。またウエハ保持機構23の内部の薬液供給路231からSC1およびDHF等の薬液及びDIWからなるリンス液を供給することにより、ウエハWの裏面洗浄も行われる。Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described with reference to FIGS. 5 (a) to (f) and FIGS. 6 (a) to (d).
First, as shown in FIG. 5 (a), in the cleaning apparatus 2, the wafer W having the pattern WP is rotated, the
薬液及びリンス液による洗浄処理が終了した段階で、ウエハWを回転させながらウエハWの表面にノズルアーム24の薬液ノズル241からIPAが供給され、ウエハW上のDIWがIPAと置換される。
At the stage where the cleaning process using the chemical liquid and the rinse liquid is completed, IPA is supplied from the chemical
その後ウエハWを引き続き回転させながら、ノズルアーム24の薬液ノズル2341から液体状のシリル化剤をウエハWに供給し、ウエハW上のIPAをシリル化剤で置換する。IPAはシリル化剤に対しても相溶性を有しているので、ウエハWのパターンWP内に入り込んだIPAがシリル化剤に置換される。このシリル化剤により、パターンWPの凹部の表面を含むウエハWの表面を疎水化(シリル化)するシリル化処理が行われる。このように、洗浄装置2はシリル化処理部として機能する。
Thereafter, while the wafer W is continuously rotated, a liquid silylating agent is supplied from the chemical solution nozzle 2341 of the
シリル化剤について、たとえばトリメチルシリルジメチルアミン(TMSDMA)、ブチルジメチルシリルジメチルアミン(BDMSDMA)、及びオクチルジメチルシリルジメチルアミン(ODMSDMA)などを用いることができる。 As the silylating agent, for example, trimethylsilyldimethylamine (TMSDMA), butyldimethylsilyldimethylamine (BDMSDMA), octyldimethylsilyldimethylamine (ODMSDMA) and the like can be used.
このようにウエハWに対してシリル化剤を供給することにより、ウエハWに対してシリル化処理を施すことができ、このことによりウエハWの表面に疎水性(撥水性)をもたせることができ、かつウエハWの表面の表面エネルギーを低減することができる。 By supplying the silylating agent to the wafer W in this manner, the silylation treatment can be performed on the wafer W, and thus the surface of the wafer W can be made hydrophobic (water repellency). In addition, the surface energy of the surface of the wafer W can be reduced.
次にウエハWの表面を再度DIWでリンス洗浄し、次にウエハ保持機構23の回転を停止してからウエハWの表面及び裏面にIPAを供給し、これらの面に残存しているDIWと置換する。このように、洗浄装置2は乾燥防止用の液体としてのIPAを供給する液体供給部として、機能する。
Next, the surface of the wafer W is rinsed again with DIW, then the rotation of the
この場合、ウエハWの表面はIPAが液盛りされた状態(ウエハ表面にIPAの液膜が形成された状態)となる(図5(b)および図6(a)参照)。またIPAはウエハW表面のパターンWP内まで入り込んでいる。 In this case, the surface of the wafer W is in a state where IPA is accumulated (a state where an IPA liquid film is formed on the wafer surface) (see FIGS. 5B and 6A). The IPA has penetrated into the pattern WP on the surface of the wafer W.
このように洗浄装置2における洗浄処理を終え、表面に乾燥防止用のIPAが液盛りされたウエハWは、ウエハ保持機構23から第2の搬送機構161に受け渡される。次に第2の搬送機構161は、ウエハWを受け入れ可能な超臨界処理装置3が配置されている筐体内に進入する。
After the cleaning process in the cleaning apparatus 2 is completed in this way, the wafer W on which the IPA for preventing drying is deposited on the surface is transferred from the
このときウエハWの搬入が行われる前の超臨界処理装置3は、基板処理容器31内を大気開放してから流体供給ライン35の開閉弁35a、排出ライン34の減圧弁34aを閉じた状態で待機している。また、流体供給ライン35についても予め大気開放操作が行われており、内部に高圧のCO2が残存していない状態にて開閉弁35a及び流量調整弁35cが閉じられている。
At this time, the supercritical processing apparatus 3 before carrying in the wafer W opens the substrate processing container 31 to the atmosphere and then closes the opening /
上記の状態で待機している基板処理容器31にIPAが液盛りされたウエハWが搬入されてきたら、図4に示すように容器本体31Aの外方に蓋装置40の保持板42を移動させ、不図示の支持ピンを介して第2の搬送機構161の搬送アームから保持板42にウエハWを受け渡す。そして、保持板42を移動させて開口部31aを介してウエハWを容器本体31Aの内部に搬入し、蓋部材41にて開口部31aを閉じ基板処理容器31内を密閉する(図5(c)および図6(b)参照)。
When the wafer W loaded with IPA is loaded into the substrate processing container 31 waiting in the above state, the holding
次いで、流体供給ライン35の開閉弁35aを開くと共に、流量調整弁35cの開度を調節して、予め定められた流量で31℃、7.5MPa以上に加熱、加圧された超臨界CO2を基板処理容器31内に導入する(図5(d)および図6(c)参照)。このとき、原料CO2に含まれていた水分や油分も基板処理容器31内に持ち込まれるが、超臨界CO2を導入することにより、基板処理容器31内は大気圧からCO2の臨界圧以上の圧力まで昇圧されるので、これらの水分や油分は超臨界CO2に保持された状態を維持する(図5(e)および図6(c)参照)。この場合、ウエハWのパターンWP内には、IPAと超臨界CO2が入り込む。
Next, the on-off
圧力コントローラー34bには、基板処理容器31内の目標圧力が設定されており、基板処理容器31内の圧力が前記目標圧力を超えたら、減圧弁34aを開いて基板処理容器31内の超臨界CO2の一部を排出ライン34から抜き出すことにより、基板処理容器31内の圧力調整を行う(図5(f)参照)。このときウエハWの表面では、ウエハWに液盛りされたIPAが超臨界CO2と接触して、超臨界CO2に抽出されウエハWの表面からIPAが除去されていく。
A target pressure in the substrate processing container 31 is set in the
やがて超臨界CO2は、ウエハWの表面に形成されたパターンWP内に進入して、当該パターン内のIPAを抽出して除去する。この結果、パターンWP内を満たしていたIPAは、超臨界CO2に置換され、ウエハWの表面から除去される。 Eventually, the supercritical CO 2 enters the pattern WP formed on the surface of the wafer W, and extracts and removes the IPA in the pattern. As a result, the IPA that has filled the pattern WP is replaced with supercritical CO 2 and removed from the surface of the wafer W.
このとき、基板処理容器31内でIPAを抽出した超臨界CO2の一部を排出ライン34から抜き出し、流体供給ライン35からの新たな超臨界CO2の供給を継続する。これにより、基板処理容器31内の超臨界CO2によるIPAの抽出能力を大きく低下させずに、IPAを除去する処理を進行させることができる。
At this time, a part of the supercritical CO 2 from which IPA is extracted in the substrate processing container 31 is extracted from the
こうして、パターンWP内に入り込んだIPAを抽出し、超臨界CO2にて置換するのに十分な時間が経過したら、圧力コントローラー34bによる圧力制御を解除して排出ライン34の減圧弁34aを閉じると共に、流量調整弁35cを閉止して、流体供給源37からの超臨界CO2の供給を遮断する。このとき、基板処理容器31及び流体供給ライン35の配管内部は超臨界CO2で満たされた状態となっている。
Thus, when sufficient time has passed to extract the IPA that has entered the pattern WP and replace it with supercritical CO2, the pressure control by the
超臨界CO2の供給が停止されたら、減圧弁34aを開いて基板処理容器31及び流体供給ライン35の配管の内部の超臨界CO2を排出することにより、基板処理容器31と流体供給ライン35とを併せて大気圧まで減圧する(図5(f)および図6(d)参照)。この操作において、基板処理容器31や流体供給ライン35内に残存する超臨界CO2は、圧力の低下に伴って「超臨界CO2→高圧CO2ガス→低圧CO2ガス」と変化し、水分や油分の保持能力が低下していく。
When the supply of supercritical CO2 is stopped, the
このようにして、大気圧まで減圧された基板処理容器31の内部において、パターンWP内から液体IPAが除去され、乾燥した状態となったウエハWを得ることができる。ここで、容器本体31Aにテープヒーターなどの加熱部を設け、基板処理容器31内の温度をIPAの露点よりも高い温度に維持し、CO2の断熱膨張による温度低下に伴うウエハW表面へのIPAの結露を防止してもよい。
In this way, the liquid IPA is removed from the pattern WP inside the substrate processing container 31 depressurized to the atmospheric pressure, and the wafer W that has been dried can be obtained. Here, a heating unit such as a tape heater is provided in the container
基板処理容器31内を大気開放して乾燥した状態のウエハWが得られたら、蓋装置40の保持板42を移動させて基板処理容器31の容器本体31AからウエハWを搬出し、第2の搬送機構161の搬送アームにウエハWを受け渡す。しかる後、ウエハWはバッファ131を介して第1の搬送機構121に受け渡され、搬入時とは逆の経路を通ってFOUP100内に格納され、ウエハWに対する一連の動作が完了する。
After the inside of the substrate processing container 31 is opened to the atmosphere and the dried wafer W is obtained, the holding
以上のように本実施の形態によれば、ウエハW表面に対してシリル化剤を供給し、ウエハW表面に疎水性(撥水性)をもたせ、かつウエハWの表面の表面エネルギーを低減させた後、ウエハW上にIPAを供給しウエハW上にIPAを液盛りする。その後IPAが液盛りされたウエハWを基板処理容器31内に搬入した後、基板処理容器31内において超臨界流体(超臨界CO2)を用いて超臨界処理を施す。このため基板処理容器31内のウエハW上において、IPAが超臨界CO2と十分に置換しない場合であっても、ウエハWのパターンWP内において、その表面が疎水性をもち、かつ表面エネルギーが低減するため、パターンWP内において残留IPAの表面張力によってパターンWPが倒壊することはない。 As described above, according to the present embodiment, the silylating agent is supplied to the surface of the wafer W, the surface of the wafer W is made hydrophobic (water repellency), and the surface energy of the surface of the wafer W is reduced. Thereafter, IPA is supplied onto the wafer W, and the IPA is deposited on the wafer W. Thereafter, the wafer W on which the IPA is accumulated is loaded into the substrate processing container 31, and then supercritical processing is performed in the substrate processing container 31 using a supercritical fluid (supercritical CO2). For this reason, even if IPA is not sufficiently replaced with supercritical CO 2 on the wafer W in the substrate processing container 31, the surface has hydrophobicity and the surface energy is reduced in the pattern WP of the wafer W. Therefore, the pattern WP is not collapsed by the surface tension of the residual IPA in the pattern WP.
すなわち、ウエハWに対してシリル化剤を供給するシリル化処理を施すことなく、洗浄装置2においてウエハWにIPAを供給してIPAを液盛りし(図7(a)参照)、IPAが液盛りされたウエハWを基板処理容器31内に搬入し(図7(b)参照)、次に基板処理容器31内において超臨界CO2を用いてウエハWに対して超臨界処理を施す場合(図7(c)参照)、ウエハW上においてIPAが超臨界CO2と十分に置換しない場合、パターンWP内において残留IPAの表面張力によってパターンWPが倒壊する可能性もある(図7(d)参照)。 That is, without performing a silylation process for supplying a silylating agent to the wafer W, the cleaning apparatus 2 supplies IPA to the wafer W to pour IPA (see FIG. 7A). When the stacked wafer W is carried into the substrate processing container 31 (see FIG. 7B), and then supercritical processing is performed on the wafer W using supercritical CO2 in the substrate processing container 31 (see FIG. 7). 7 (c)), if the IPA does not sufficiently replace the supercritical CO2 on the wafer W, the pattern WP may collapse due to the surface tension of the residual IPA in the pattern WP (see FIG. 7D). .
これに対して本願発明によれば、ウエハWに対してシリル化処理を施して、ウエハWの表面を疎水化し、かつ表面エネルギーを低下させることにより、パターンWP内にIPAが残っていても、パターンWPが倒壊することはない。 On the other hand, according to the present invention, even if IPA remains in the pattern WP by performing a silylation process on the wafer W to make the surface of the wafer W hydrophobic and reduce the surface energy, The pattern WP does not collapse.
ここでウエハWのパターンWPが倒壊する原理を図9により説明する。 Here, the principle that the pattern WP of the wafer W collapses will be described with reference to FIG.
図9に示すように、ウエハWのパターンWPに関し、弾性復元エネルギーUEおよび接着エネルギーUSは以下のようになる。
I:断面2次モーメント
YS:固体の表面エネルギー
t:パターン幅
w:パターン長さ
s:スペース(1/2)
L:パターン高さ
h:接着部の長さ
そして全エネルギーUTは
UT=UE+USとなり、UTが0より大きい場合(UE>US)、パターン接着はしない。As shown in FIG. 9, regarding the pattern WP of the wafer W, the elastic recovery energy U E and the adhesion energy U S are as follows.
L: Pattern height h: Length of bonded portion And total energy U T is U T = U E + U S , and when U T is larger than 0 (U E > U S ), pattern bonding is not performed.
以上のことから判るように、ウエハWの表面エネルギーを小さく抑えることにより、パターン倒れを防ぐことができる。 As can be seen from the above, pattern collapse can be prevented by keeping the surface energy of the wafer W small.
次に本発明の変形例について説明する。図5(a)〜(c)に示すように、IPAで液盛りされたウエハWを基板処理容器31内に搬入し、この基板処理容器31内において超臨界CO2を用いて超臨界処理を施す例を示したが(図5(d)〜(f)参照)、これに限らず、図5(a)〜(c)および図5(g)〜(h)に示すように、基板処理容器31内において235℃以上4.8MPa以上に加熱、加圧されたIPAを用いて超臨界処理することもできる。 Next, a modified example of the present invention will be described. As shown in FIGS. 5A to 5C, the wafer W poured with IPA is carried into the substrate processing container 31, and supercritical processing is performed in the substrate processing container 31 using supercritical CO2. Although an example has been shown (see FIGS. 5D to 5F), the substrate processing container is not limited thereto, as shown in FIGS. 5A to 5C and FIGS. 5G to 5H. The supercritical treatment can also be performed using IPA heated and pressurized at 235 ° C. or higher and 4.8 MPa or higher.
次に図8(a)(b)(c)(d)〜図10により他の変形例について説明する。
図1乃至図6に示す実施の形態において、洗浄装置2によりウエハWに対してシリル化剤を供給してシリル化処理を施し、次にウエハW上にIPAを供給してウエハW上にIPAを液盛りする例を示したが、これに限らずウエハW上にIPAより低い表面張力をもつ乾燥防止用の液体、例えばPFCあるいはHFEを供給してウエハW上に乾燥防止用の液体の液盛りしてもよい。Next, another modified example will be described with reference to FIGS. 8 (a), (b), (c), and (d) to FIG.
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 6, the silylating agent is supplied to the wafer W by the cleaning apparatus 2 to perform the silylation process, and then IPA is supplied onto the wafer W to provide the IPA on the wafer W. However, the present invention is not limited to this, but is not limited to this. A liquid for preventing drying having a surface tension lower than that of IPA, for example, PFC or HFE, is supplied onto the wafer W to prevent the liquid from being dried on the wafer W. May be served.
例えば図8(a)に示すように、洗浄装置2において、ウエハWに対してシリル化剤を供給することによりシリル化処理が施され、次にシリル化処理が施されたウエハWに乾燥防止用の液体、例えばPECあるいはHFEが供給されてウエハW上に乾燥防止用の液体の液盛りされる(図8(a)参照)。 For example, as shown in FIG. 8A, in the cleaning apparatus 2, a silylation process is performed by supplying a silylating agent to the wafer W, and then the wafer W subjected to the silylation process is dried. For example, PEC or HFE is supplied and liquid for preventing drying is deposited on the wafer W (see FIG. 8A).
次に乾燥防止用の液体が液盛りされたウエハWは基板処理容器31内に搬入され(図8(b)参照)、その後基板処理容器31内に超臨界CO2が供給されて、ウエハWのパターンWP内において乾燥防止用の液体が超臨界CO2と置換される(図8(c)参照)。 Next, the wafer W on which the liquid for preventing drying is deposited is carried into the substrate processing container 31 (see FIG. 8B), and then supercritical CO 2 is supplied into the substrate processing container 31 so that the wafer W The liquid for preventing drying is replaced with supercritical CO2 in the pattern WP (see FIG. 8C).
その後、基板処理容器31内が大気圧まで減圧され、パターンWP内の超臨界CO2が基板処理容器31から外方へ放出される(図8(d)参照)。 Thereafter, the inside of the substrate processing container 31 is depressurized to atmospheric pressure, and supercritical CO2 in the pattern WP is released outward from the substrate processing container 31 (see FIG. 8D).
この場合、乾燥防止用の液体としてIPAより低い表面張力をもつ液体を用いるため、ウエハWのパターンWP内に超臨界CO2と置換されない乾燥防止用の液体が残っていても、この乾燥防止用の液体の表面張力はIPAより低いため、パターン倒れが生じることはない。また、乾燥防止用の液体を超臨界流体と十分に置換されなくともよく処理時間を短縮することできる。 In this case, since a liquid having a surface tension lower than that of IPA is used as the anti-drying liquid, even if the anti-drying liquid that does not replace the supercritical CO 2 remains in the pattern WP of the wafer W, the anti-drying liquid is used. Since the surface tension of the liquid is lower than that of IPA, pattern collapse does not occur. In addition, it is not necessary to sufficiently replace the liquid for preventing drying with the supercritical fluid, and the processing time can be shortened.
ここでウエハWのパターンWPが倒壊する原理を図10により説明する。 Here, the principle that the pattern WP of the wafer W collapses will be described with reference to FIG.
図10に示すように、ウエハWのパターンWP間の液体からパターンWPに加わるラプラス圧は以下のようになる。
θ:接触角
s:スペースAs shown in FIG. 10, the Laplace pressure applied to the pattern WP from the liquid between the patterns WP on the wafer W is as follows.
以上のことから判るように、ウエハWのパターンWP間の乾燥防止用の液体について、その表面張力が小さくなれば、この液体からパターンWPに加わるラプラス圧が小さくなり、パターン倒れが生じにくくなる。 As can be seen from the above, if the surface tension of the liquid for preventing drying between the patterns WP of the wafer W is reduced, the Laplace pressure applied to the pattern WP from this liquid is reduced, and pattern collapse is unlikely to occur.
W ウエハ
WP パターン
1 洗浄システム
2 洗浄装置
3 超臨界処理装置
4 制御部
4b 記憶媒体
31 基板処理容器
34 排出ライン
34a 減圧弁
35 流体供給ライン
35a 開閉弁
35c 流量調整弁
37 流体供給源
40 蓋装置
41 蓋部材
42 保持部材W Wafer WP Pattern 1 Cleaning system 2 Cleaning device 3 Supercritical processing device 4
Claims (5)
前記基板の表面に乾燥防止用の液体を供給して前記基板の表面に乾燥防止用の液体の液盛りする工程と、
乾燥防止用の液体が液盛りされた前記基板を超臨界処理用の基板処理容器内に搬入する工程と、
前記基板処理容器内において前記基板に対して超臨界処理を施す工程と、を備え、
前記超臨界処理後に、シリル化された前記基板によって、前記パターン内に残留する前記乾燥防止用の液体により前記パターンが倒壊することを防止する、ことを特徴とする基板処理方法。 A step of silylating the surface of said substrate a pattern by supplying the silylation agent to the surface of the substrate formed with,
Supplying a liquid for preventing drying to the surface of the substrate and depositing the liquid for preventing drying on the surface of the substrate;
Carrying the substrate on which the liquid for preventing drying is piled into a substrate processing container for supercritical processing;
Performing a supercritical process on the substrate in the substrate processing container,
The substrate processing method , wherein after the supercritical processing, the silylated substrate prevents the pattern from collapsing by the drying preventing liquid remaining in the pattern .
前記基板の表面に乾燥防止用の液体を供給して前記基板の表面に乾燥防止用の液体の液盛りする液体供給部と、
乾燥防止用の液体が液盛りされた前記基板に対して超臨界処理を施す超臨界処理用の基板処理容器と、
前記基板を前記液体供給部から前記基板処理容器内に搬入する基板搬入機構と、を備え、
前記超臨界処理後に、シリル化された前記基板によって、前記パターン内に残留する前記乾燥防止用の液体により前記パターンが倒壊することを防止する、ことを特徴とする基板処理装置。 A silylation treatment unit for silylating the surface of the substrate by supplying a silylating agent to the surface of the substrate on which the pattern is formed;
A liquid supply unit for supplying a liquid for preventing drying to the surface of the substrate and depositing the liquid for preventing drying on the surface of the substrate;
A substrate processing container for supercritical processing that performs supercritical processing on the substrate on which the liquid for preventing drying is deposited;
A substrate carry-in mechanism for carrying the substrate from the liquid supply unit into the substrate processing container,
The substrate processing apparatus , wherein the pattern is prevented from collapsing by the drying preventing liquid remaining in the pattern by the silylated substrate after the supercritical processing .
前記基板処理方法は、パターンが形成された基板の表面にシリル化剤を供給して前記基板の表面をシリル化処理する工程と、
前記基板の表面に乾燥防止用の液体を供給して前記基板の表面に乾燥防止用の液体の液盛りする工程と、
乾燥防止用の液体が液盛りされた前記基板を超臨界処理用の基板処理容器内に搬入する工程と、
前記基板処理容器内において前記基板に対して超臨界処理を施す工程と、を備え、
前記超臨界処理後に、シリル化された前記基板によって、前記パターン内に残留する前記乾燥防止用の液体により前記パターンが倒壊することを防止する、ことを特徴とする記憶媒体。 In a storage medium storing a computer program for causing a computer that controls the operation of a substrate processing apparatus to execute a substrate processing method,
The substrate processing method includes the step of treating silylating the surface of the substrate by supplying a silylating agent to the surface of the substrate on which a pattern is formed,
Supplying a liquid for preventing drying to the surface of the substrate and depositing the liquid for preventing drying on the surface of the substrate;
Carrying the substrate on which the liquid for preventing drying is piled into a substrate processing container for supercritical processing;
Performing a supercritical process on the substrate in the substrate processing container,
A storage medium , wherein the pattern is prevented from collapsing by the drying preventing liquid remaining in the pattern by the silylated substrate after the supercritical processing .
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