JP6653228B2 - 基板の洗浄方法および基板処理装置 - Google Patents

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Description

実施形態は、基板の洗浄方法および基板処理装置に関する。
半導体装置の微細化が進んでいる。微細化された半導体装置のリソグラフィ技術として、インプリントリソグラフィが知られている。インプリントリソグラフィでは、転写原版として、インプリントリソグラフィテンプレート(以下、テンプレート)が使用される。テンプレートは、基板、例えば、ガラス基板の1つである。テンプレートは、半導体ウェハ等の上に形成されたレジスト層に接触される。レジスト層には、テンプレートのパターン面に設けられたパターンが転写される。テンプレートは転写原版となるため、そのパターン面の清浄度は、パーティクル等の異物が極めて少ない、高い清浄度とすることが望まれている。
特許第4767138号公報
実施形態は、パターン面の清浄度が高い基板を得ることが可能な基板の洗浄方法および基板処理装置を提供する。
実施形態の基板の洗浄方法は、第1洗浄工程と、第2洗浄工程とを含む。第1洗浄工程は、被処理基板を洗浄する。第2洗浄工程は、前記第1洗浄工程に続いて、前記第1洗浄工程とは異なった洗浄法を用いて、前記被処理基板を洗浄する。前記第1洗浄工程は、酸性洗浄およびアルカリ洗浄の少なくとも1つを含む。前記第2洗浄工程は、凍結洗浄を含む。前記被処理基板は、その上に液膜を形成した状態で、前記第1洗浄工程から前記第2洗浄工程へ搬送され、前記凍結洗浄は、凝固対象液を液体の状態で、被処理基板上に供給する工程と、前記被処理基板上の前記凝固対象液を、凝固させる工程と、前記被処理基板上の前記凝固対象液の凝固体を、融解させる工程と、を含む。
図1は第1実施形態に係る基板の洗浄方法の一例を示す流れ図である。 図2はテンプレートの一例を示す模式断面図である。 図3(A)〜(D)は第1実施形態に係る基板の洗浄方法の一例を示す模式断面図である。 図4(A)は参考例の凍結洗浄の結果を示す図、(B)〜(D)は参考例の微小パーティクルの除去の様子を示す模式断面図である。 図5(A)は実施形態の凍結洗浄の結果を示す図、(B)〜(D)は実施形態の微小パーティクルの除去の様子を示す模式断面図である。 図6は第2実施形態に係る基板の洗浄装置を概略的に示す模式断面図である。 図7は第3実施形態に係る基板の洗浄方法の一例を示す流れ図である。 図8はステップST12およびステップST13の一例を示す流れ図である。 図9はステップST12の別の例を示す流れ図である。 図10はステップST12の別の例を示す流れ図である。 図11はステップST12の別の例を示す流れ図である。 図12はパーティクルサイズと除去率との関係を示す図である。 図13はパーティクルサイズと除去率との関係を示す図である。 図14はパーティクルサイズと除去率との関係を示す図である。 図15は基板の生産システムの第1例を示す模式ブロック図である。 図16はテンプレートの搬送状態の一例を示す模式断面図である。 図17は基板の生産システムの第2例を示す模式ブロック図である。 図18は生産システムの第2例に用いられる基板の洗浄装置を概略的に示す模式断面図である。
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。各図面中、同じ要素には同じ符号を付す。実施形態は、インプリントリソグラフィ、例えば、ナノインプリントリソグラフィに使用されるテンプレートの洗浄を例示する。
<第1実施形態>
<洗浄方法>
図1は、第1実施形態に係る基板の洗浄方法の一例を示す流れ図である。図2は、テンプレートの一例を示す模式断面図である。図3(A)〜(D)は、第1実施形態に係る基板の洗浄方法の一例を示す模式断面図である。
0.被処理基板の搬入
被処理基板を、洗浄装置の処理チャンバー内に搬入する。図2に示すように、被処理基板の一例は、例えば、ナノインプリントリソグラフィに使用されるテンプレート10である。
テンプレート10は、例えば、石英基板1を含む。石英基板1のパターン面1aには、凸状のメサ2が設けられている。パターン領域3は、メサ2内に設けられる。テンプレート10は、半導体装置の製造プロセスにおけるリソグラフィ工程の“原版”である。テンプレート10のパターン領域3は、リソグラフィ工程において、例えば、半導体ウェハ上のレジスト層に押圧される。これにより、パターン領域3に設けられたパターンに対応したパターンが、例えば、レジスト層に転写される。パターン領域3に設けられたパターンは、半導体装置の配線パターンや、開孔パターンに対応する。実施形態では、パターンとして、例えば、ライン&スペース(L/S)パターンを形成した。
L/Sパターンの一例は、ハーフピッチ約20nmで、掘り込み深さ約40nmである。このようなテンプレート10のパターン面1a上には、例えば、約15nm以下のサイズの微小パーティクルが、約20個程度存在する。微小パーティクルは、アルカリ性洗浄液および酸性洗浄液を用いた洗浄だけでは、除去することが難しい。そこで、実施形態では、例えば、アルカリ性洗浄液および酸性洗浄液を用いた洗浄に続けて、以下の洗浄を行う。
1.ステージ上への被処理基板の載置
図1中のステップST1に示すように、テンプレート(被処理基板)10を、洗浄装置のチャンバー内に設けられたステージ(図示せず)上に載置する。
2.凝固対象液の表面張力の調節
図1中のステップST2に示すように、凝固対象液の表面張力を、調節する。凝固対象液の一例は、純水(DeIonized Water:DIW)である。DIWは、溶媒である。DIW中には、調節剤が調合される。調節剤は、凝固対象液の表面張力を調節する。調節剤の例は、界面活性剤、およびアルコールの少なくとも1つを含む。実施形態では、アルコールを用いた。アルコールの一例は、イソプロピルアルコール(IsoPropyl Alcohol:IPA)である。IPAを、DIWに調合すると、DIWの表面張力は、調合前に比較して、低くなる。DIWの温度は、例えば、常温である。
凝固対象液の表面張力は、例えば、凝固対象液中の調節剤の濃度に基づいて、調節される。表面張力は、例えば、凝固対象液中の調節剤の濃度が高まるにつれて低くなる。あるいは凝固対象液中の調節剤の濃度が“臨界濃度”を超えると、急激に低くなる。表面張力が“設定値”に達したか否かは、例えば、凝固対象液中の調節剤の濃度を計測し、濃度が“設定値”に達したか否かで判断される。実施形態では、DIW中のIPAの濃度が“設定値”に達したか否かで、表面張力が“設定値”に達したか否かを判断した。
例えば、実施形態では、常温のDIWに、IPAを約10wt%調合した。IPAの濃度は、設定される表面張力に応じて変更される。実用的な範囲の一例を挙げるならば、30wt%以下の有限値である。
調節剤として、界面活性剤を用いる場合も同様である。表面張力は、例えば、DIW中の界面活性剤の濃度に基づいて、調節される。界面活性剤の濃度の、実用的な範囲の一例を挙げるならば、30wt%以下の有限値である。実施形態に適用可能な界面活性剤としては、1つの分子中に、親水基と疎水基とを持つ化合物を挙げることができる。
実施形態では、ステップST1の後に、ステップST2を実行する例を示している。しかし、ステップST1とステップST2との順番は、逆でもよい。
3.凝固対象液の供給
凝固対象液の表面張力を調節した後、図1中のステップST3、および図3(A)に示すように、凝固対象液を、テンプレート(被処理基板)10上に供給する。これにより、液膜14が、テンプレート10のパターン面1a上に、例えば、パドル(puddle)状に形成される。パターン面1a上には、微小パーティクルが存在する。微小パーティクル15のサイズは、例えば、約15nm以下である。
ステップST3の前に、パターン面1aを、例えば、親水化させてもよい。パターン面1aを親水化しておくことで、親水化しない場合に比較して、液膜14をパターン面1a上に形成しやすくなる。親水化処理の一例は、紫外線処理である。
ステップST3は、テンプレート(被処理基板)10を冷却した状態で行ってもよい。例えば、テンプレート10を予め冷却しておく。凝固対象液は、予め冷却されたテンプレート10上に供給する。このように、テンプレート10を予め冷却することで、例えば、次に行われるステップST4に要する時間を短縮できる、という利点を得ることができる。
4.凝固対象液の凝固
図1中のステップST4、および図3(B)に示すように、凝固対象液(液膜14)を、凝固(凍結)させる。これにより、凝固膜14aが、テンプレート10上のパターン面1a上に形成される。液膜14を凝固させるには、冷却ガスを、例えば、液膜14、あるいはテンプレート10の裏面に吐出し、液膜14を冷却する。冷却ガスの一例は、窒素(N)ガスである。Nガスの温度の一例は、−100℃である。液膜14の冷却は、冷却ガスの吐出の他、チャンバー内を低温に保つ、いわゆる“冷蔵庫方式”であってもよい。
凝固対象液が、例えば、DIWである場合、液膜14を凝固させると、液膜14は膨張する。液膜14が凝固膜14aとなり、体積が膨張すると、微小パーティクル15は、パターン面1aから、例えば、数nm程度、浮き上がる。
5.凝固体の融解
図1中のステップST5および図3(C)に示すように、融解液を、凝固膜14aに供給し、凝固膜14aを、融解(解凍)する。融解液の一例は、DIWである。融解液は、流体であればよい。流体は、気体であってもよい。流体は、温度調節されていてもよい。流体は、凝固膜14aに供給するばかりでなく、凝固膜14aに接触させるだけもよい。融解液を用いずに、凝固膜14aを自然解凍させてもよい。
6.被処理基板のリンス
図1中のステップST6および図3(C)に示すように、リンス液を、テンプレート10に供給し、テンプレート(被処理基板)10をリンスする。リンス液の一例は、DIWである。微小パーティクル15は、融解した凝固膜14aとともに、テンプレート10のパターン面1a上から除去される。なお、テンプレート10のリンスは、DIWで行うこともあるし、極低濃度のアルカリ性水溶液で行うこともある。
7.被処理基板の乾燥
図1中のステップST7および図3(D)に示すように、テンプレート(被処理基板)10を、乾燥させる。乾燥終了後、テンプレート10を、洗浄装置の処理チャンバー内から搬出する。これにより、第1実施形態に係る基板の洗浄方法の一例が終了する。
<参考例との比較>
図4(A)は、参考例の凍結洗浄の結果を示す図、(B)〜(D)は、参考例の微小パーティクルの除去の様子を示す模式断面図である。図5(A)は、実施形態の凍結洗浄の結果を示す図、(B)〜(D)は、実施形態の微小パーティクルの除去の様子を示す模式断面図である。
参考例は、凍結洗浄として、DIWを凝固させる場合である。参考例のDIWには、アルコール、および界面活性剤等の調節剤は、調合されていない。
図4(A)に示すように、凍結洗浄前、テンプレート10のパターン面1a上には、微小パーティクルが、60個存在していた。うち、38個が無機系パーティクルで、22個が有機系パーティクルであった。微小パーティクルは、約15nm以下のサイズのものである。
凍結洗浄後、微小パーティクルは、14個に減少した。うち、2個が無機系パーティクルで、12個が有機系パーティクルであった。参考例の無機系パーティクルの除去率は、約95%、有機系パーティクルの除去率は、約45%である。参考例は、無機系パーティクルの除去率と、有機系パーティクルの除去率との差が大きい。有機系パーティクルの除去率は50%を下回る。このため、参考例の微小パーティクル全体の除去率は、約77%にとどまる。
実施形態は、IPAをDIWに調合した液を凝固させる場合である。実施形態では、DIWに10wt%のIPAを調合した。
図5(A)に示すように、凍結洗浄前、テンプレート10のパターン面1a上には、微小パーティクルが、46個存在していた。うち、31個が無機系パーティクルで、15個が有機系パーティクルであった。
凍結洗浄後、微小パーティクルは、5個に減少した。うち、3個が無機系パーティクルで、2個が有機系パーティクルであった。実施形態の無機系パーティクルの除去率は、約90%、有機系パーティクルの除去率は、約87%である。実施形態によれば、参考例に比較して、無機系パーティクルの除去率と、有機系パーティクルの除去率との差を小さくできる。しかも、実施形態では、無機系パーティクルの除去率として約90%を確保しつつ、有機系パーティクルの除去率を高めることができる。実施形態の微小パーティクル全体の除去率も、参考例の約77%から約89%に向上する。
実施形態の有機パーティクルの除去率が、参考例に比較して向上する理由としては、例えば、以下の事項が考えられる。
図4(B)に示すように、無機系パーティクル15iは、DIWに対して、比較的良い親水性を持つ。したがって、DIWは、無機系パーティクル15iの下に、比較的浸透しやすい。しかし、有機系パーティクル15oは、DIWに対して、疎水性を持つ場合が多い。DIWは、有機系パーティクル15oの下に浸透しにくい。
このため、図4(C)に示すように、液膜14が凝固膜14aに変化し、たとえ、体積が膨張したとしても、有機系パーティクル15oは、パターン面1a上から浮き上がりにくい。結果として、参考例では、図4(D)に示すように、有機系パーティクル15oは、パターン面1a上に、残ってしまう。
これに対して、実施形態では、凝固対象液の表面張力が、例えば、溶媒であるDIWに比較して、小さくなるように調節される。このため、図5(B)に示すように、凝固対象液は、有機系パーティクル15oの表面にも馴染みやすくなる。したがって、凝固対象液は、参考例に比較して、無機系パーティクル15iの下だけでなく、有機系パーティクル15oの下にも、浸透しやすくなる。
液膜14が凝固膜14aに変化して膨張する際、図5(C)に示すように、有機系パーティクル15oは、参考例に比較して、パターン面1a上から浮き上がりやすくなる。したがって、実施形態によれば、図5(D)に示すように、有機系パーティクル15oについても、パターン面1a上から除去しやすくなる。
第1実施形態に係る基板の洗浄方法によれば、パターン面の清浄度が高い基板を得ることが可能な基板の洗浄方法を提供できる。
<第2実施形態>
第2実施形態は、第1実施形態に係る基板の洗浄方法を実行することが可能な基板処理装置の例である。実施形態の基板処理装置は、例えば、洗浄装置である。
<洗浄装置>
図6は、第2実施形態に係る基板の洗浄装置を概略的に示す模式断面図である。
図6に示すように、洗浄装置20aは、ステージ11と、凝固対象液供給機構16と、冷却ガス供給機構17と、融解液供給機構18とを備えている。
ステージ11内には、リフトピン21が設けられる。テンプレート10は、リフトピン21によって、載置面11a上に支持される。ステージ11は、シャフト22によって支持される。リフトピン21、およびシャフト22は、図示せぬ駆動機構に接続される。駆動機構は、リフトピン21を、ステージ11の載置面11aに対して上下方向に上下動させ、そして、シャフト22を、載置面11aに対して水平方向に回転させる。ステージ11は、洗浄カップ23の中に収容される。洗浄カップ23の平面形状は、例えば、円筒状である。
凝固対象液供給機構16は、液供給ノズル24と、調合部25と、濃度計測部26とを含む。液供給ノズル24は、ステージ11の上方に配置される。液供給ノズル24は、バルブ27を介して、調合部25に接続される。凝固対象液供給機構16は、凝固対象液を、液供給ノズル24を介してテンプレート10のパターン面1a上に供給する。
調合部25には、DIW(純水)と、調節剤(界面活性剤/アルコール)とが供給される。調節剤は、調合部25内で、DIWに調合される。濃度計測部26は、調合部25内のDIW中の調節剤の濃度を計測する。濃度計測部26による計測結果は、制御装置28に伝えられる。
制御装置28は、計測結果に基づいて、濃度が“設定値”に達したか否かを判断する。制御装置28は、濃度が“設定値”に達すると、バルブ制御部29に対して“バルブ27を開けよ”の指示を出す。指示を受けたバルブ制御部29は、バルブ27を開ける。これにより、調合部25内の凝固対象液は、液供給ノズル24を介してテンプレート10のパターン面1a上に供給される。
冷却ガス供給機構17は、ガス吐出ノズル30を含む。冷却ガス供給機構17は、冷却ガスを、ガス吐出ノズル30を介してテンプレート10のパターン面1a上に吐出する。これにより、パターン面1a上の液膜は、凝固される。
融解液供給機構18は、液供給ノズル31を含む。融解液供給機構18は、融解液を、液供給ノズル31を介してテンプレート10のパターン面1a上に供給する。これにより、パターン面1a上の凝固膜は、融解される。
第1実施形態に係る基板の洗浄方法は、例えば、図6に示すような洗浄装置20aによって、実行することが可能である。
<第3実施形態>
第3実施形態は、実施形態に係る基板の洗浄方法を、実際の基板の洗浄に応用する場合の1つの例である。
<洗浄方法>
図7は、第3実施形態に係る基板の洗浄方法の一例を示す流れ図である。図8は、ステップST12、およびステップST13の一例を示す流れ図である。
1.被処理基板の搬入
図7中のステップST11に示すように、被処理基板、例えば、図2に示したテンプレート10を、洗浄装置の処理チャンバー内に搬入する。次いで、テンプレート10を、ステージ上に載置する。
2.被処理基板の通常洗浄
図7中のステップST12に示すように、テンプレート10に対して、通常洗浄を行う。通常洗浄は、例えば、図8中のステップST121、およびステップST122に示すように、酸処理、およびアルカリ処理を行う。酸処理、およびアルカリ処理の順序は、逆であってもよい。通常洗浄は、酸処理、又はアルカリ処理のいずれか1つだけを実施してもよい。
ステップST121に示す酸処理は、例えば、酸性の洗浄液を用いた二流体スプレー洗浄、又は酸性の洗浄液を用いた超音波洗浄によって実施される。酸処理は、二流体スプレー洗浄、および超音波洗浄の双方を実施してもよい。
ステップST122に示すアルカリ処理は、例えば、アルカリ性の洗浄液を用いた二流体スプレー洗浄、又は酸性の洗浄液を用いた超音波洗浄によって実施される。アルカリ処理についても、二流体スプレー洗浄、および超音波洗浄の双方を実施してもよい。
図9〜図11は、ステップST12の別の例を示す流れ図である。
図9中のステップST120に示すように、例えば、ステップST121の前に、基板表面改質処理を行ってもよい。基板表面改質処理の一例は、例えば、テンプレート10のパターン面1aの親水化処理である。
また、図10中のステップST123およびST124に示すように、例えば、ステップST122の後に、リンス処理および乾燥処理を行ってもよい。リンス処理(ST123)では、例えば、リンス液を用いたリンスが行われる。乾燥処理(ST124)では、リンス後の乾燥が行われる。
リンス後の乾燥は、省略することもできる。リンス後の乾燥を省略した場合は、図11中のステップST125に示すように、例えば、テンプレート10のパターン面1a上に、液膜を形成した状態で、テンプレート10を、次のステップへと搬送する。液膜は、例えば、DIWである。ステップ125では、テンプレート10が、例えば、DIWをテンプレート10のパターン面1a上にパドル状に盛り、液膜を形成した状態で搬送される。液膜は、DIWの他、例えば、DIW以外のリンス液等を用いて形成してもよい。
パターン面1a上に、液膜が形成されたテンプレート10は、パターン面1aが液膜によって覆われた状態となる。このため、パターン面1aを液膜によって覆わない場合に比較して、搬送中のテンプレート10に、
1.パーティクルが、パターン面1a上に付着すること
2.雰囲気中を漂う有機物が、パターン面1a上に付着すること
を抑制できる、という利点を得ることができる。
例えば、雰囲気中を漂う有機物は、テンプレート10に“乾燥シミ”を生じさせる原因の1つとなる。“乾燥シミ”がパターン面1aに生じたテンプレート10では、例えば、インプリント時に、パターン欠陥を引き起こすリスクが増す。
このような事情に対し、図11に示した実施形態は、搬送時、パターン面1aを液膜によって覆う。このため、雰囲気中を漂う有機物がパターン面1aへの付着を抑制できる。したがって、図11に示した実施形態によって製造されたテンプレート10によれば、パターン面1a上への“乾燥シミ”の発生をも抑制できる。この結果、搬送時、パターン面1aが液膜によって覆わない場合に比較して、インプリント時に、パターン欠陥を引き起こし難い、テンプレート10を得ることができる。
3.被処理基板の凍結洗浄
通常洗浄の後、図7中のステップST12に示すように、テンプレート10に対して、凍結洗浄を行う。凍結洗浄は、例えば、図8中のステップST131〜ステップST134に示すように、第1実施形態で説明した洗浄方法が実施される。例えば、ステップST131〜ST134は、それぞれ図1中のステップST2〜ステップST5に対応する。
4.被処理基板のリンス
図7中のステップST14に示すように、テンプレート10に対して、リンス処理を行う。ステップST14は、図1中のステップST6に対応する。リンス液としては、DIWの他、アルカリ性水溶液を用いてもよい。例えば、アルカリ性水溶液を用いると、DIWに比較して、テンプレート10のパターン面1aへのパーティクルの再付着を抑制することが可能である。
5.被処理基板の乾燥
図7中のステップST15に示すように、テンプレート10に対して、乾燥処理を行う。ステップST15は、図1中のステップST7に対応する。第3実施形態においても、テンプレート10の乾燥は、必要に応じて実施されればよい。
6.被処理基板の搬出
図7中のステップST16に示すように、テンプレート10を、洗浄装置の処理チャンバーから搬出する。これにより、第3実施形態に係る基板の洗浄方法の一例が終了する。
図12〜図14は、パーティクルサイズと除去率との関係を示す図である。
図12は、通常洗浄におけるパーティクルサイズと除去率との関係を示す。
図12に示すように、通常洗浄ST12の除去率は、パーティクルサイズが小さくなるにつれて低下する傾向を示す。通常洗浄ST12では、パーティクルサイズが、おおよそ40nmよりも小さくなると、除去率は50%を下回る。図9に示す傾向から、通常洗浄ST12では、パーティクルサイズが約20nm以下となると、除去率が約20%を下回る。さらに、パーティクルサイズが約15nm以下となると、除去率が約10%を下回る。
図13は、凍結洗浄におけるパーティクルサイズと除去率との関係を示す。
図13に示すように、凍結洗浄ST13の除去率は、通常洗浄ST12とは反対に、パーティクルサイズが小さくなるにつれて上昇する傾向を示す。凍結洗浄ST13では、パーティクルサイズが、おおよそ40nmよりも小さくなると、除去率は50%を超える。図10に示す傾向から、凍結洗浄ST13では、パーティクルサイズが約20nm以下となると、除去率が約90%に達する。さらに、パーティクルサイズが約15nm以下となると、除去率が約90%を超える。
図14は、第3実施形態におけるパーティクルサイズと除去率との関係を示す。
図14に示すように、第3実施形態は、通常洗浄ST12と、凍結洗浄ST13とを行う。したがって、第3実施形態によれば、例えば、サイズが約15nm以下の微小パーティクルから、サイズが約15nmを超えるパーティクルまでの除去率が、約90%を超える。例えば、除去率は、100%に限りなく近づけることも可能となる。凍結洗浄ST13は、例えば、第1実施形態に係る基板の洗浄方法を用いて行うことが好ましい。
このように、第3実施形態によれば、凍結洗浄ST13のみでは困難であった、サイズが約15nmを超えるパーティクルの除去率を、高めることができる。したがって、パターン面1aの清浄度が、さらに高い基板を得ることが可能な基板の洗浄方法を提供できる。
<第4実施形態>
第4実施形態は、第3実施形態に係る基板の洗浄方法を実行することが可能な基板の生産システムの例である。
<生産システム:第1例>
図15は、基板の生産システムの第1例を示す模式ブロック図である。
図15に示すように、生産システム100aは、処理部101と、操作部102と、記憶部103と、制御装置104とを含む。生産システム100aは、被処理基板に対して処理を施す基板処理装置である。
処理部101は、例えば、テンプレート10を、洗浄する。処理部101は、例えば、ローダー105と、アンローダー106と、基板搬送部107と、酸処理ユニット108と、アルカリ処理ユニット109と、凍結処理ユニット110aと、有機処理ユニット111とを含む。
ローダー105は、洗浄前のテンプレート10を、処理部101に搬入する。アンローダー106は、洗浄後のテンプレート10を、処理部101から搬出する。
基板搬送部107は、ローダー105、アンローダー106、基板搬送部107、酸処理ユニット108、アルカリ処理ユニット109、凍結処理ユニット110a、および有機処理ユニット111を相互に接続する。基板搬送部107は、内部に搬送路107aを含む。搬送路107aは、大気に対して気密状態に保持可能な構造を持つ。本明細書において、大気とは、例えば、生産工場のクリーンルーム内の雰囲気である。クリーンルーム内の雰囲気は、生産システム100aの外、例えば、処理部101の外の雰囲気である。大気に対して気密状態に保持可能な搬送路107aは、搬送路107aの中の雰囲気の清浄度を、例えば、処理部101の外の雰囲気よりも高めることが可能である。
酸処理ユニット108は、テンプレート10に対して、酸処理を行う。酸処理は、例えば、図8中のステップST121に示した酸性の洗浄液を用いた洗浄である。酸処理ユニット108は、必要に応じて設けられれば良い。酸処理ユニット108は、省略することが可能である。
アルカリ処理ユニット109は、テンプレート10に対して、アルカリ処理を行う。アルカリ処理は、例えば、図8中のステップST122に示したアルカリ性の洗浄液を用いた洗浄である。アルカリ処理ユニット109についても、必要に応じて設けられれば良く、省略されてもよい。
凍結処理ユニット110aは、テンプレート10に対して、凍結処理を行う。凍結処理は、例えば、図8中のステップST131〜ステップST134に示した凍結洗浄である。凍結処理ユニット110aは、例えば、図6に示した洗浄装置20aを含む。図6に示した制御装置28は、例えば、図12に示す制御装置104と共通化されてもよい。
有機処理ユニット111は、テンプレート10に対して、有機処理を行う。有機処理は、例えば、IPAを用いたIPA乾燥である。IPA乾燥の他、IPAを用いたIPA洗浄、あるいは有機系の薬液を用いたテンプレート10の親水化処理であってもよい。有機処理ユニット111についても、必要に応じて設けられる。有機処理ユニット111も、省略することが可能である。
搬送装置112は、基板搬送部107の搬送路107aに設けられる。搬送装置112は、搬送路107aの中を移動し、処理部101に搬入されたテンプレート10を、処理部101内で搬送する。実施形態の搬送装置112は、テンプレート10を、ローダー105、アンローダー106、酸処理ユニット108、アルカリ処理ユニット109、凍結処理ユニット110a、および有機処理ユニット111の相互間で搬送する。搬送装置112は、テンプレート10を、大気にさらすことなく、搬送路107の中で搬送する。
操作部102は、例えば、オペレータが、生産システム100aを管理するために、入力操作等を行うタッチパネルや、稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を含む。記憶部103は、例えば、テンプレート10に対して、洗浄処理を進める制御レシピ等が格納される。制御装置104は、例えば、マイクロプロセッサを含む。制御装置104は、操作部102からの指示に基づいて、制御レシピを記憶部103から読み出す。制御装置104は、制御レシピに従って処理部101を制御する。
生産システム100aは、処理ユニットとして、酸処理ユニット108と、アルカリ処理ユニット109と、凍結処理ユニット110aと、有機処理ユニット111とを備えている。生産システム100aは、他の処理ユニットとして、ドライアッシングユニット、紫外線(UV)/真空紫外線(VUV)などの電磁波を照射する電磁波照射ユニットなどを備えることも可能である。
ドライアッシングユニットは、例えば、洗浄前のテンプレート10上に残っているフォトレジストを除去に用いられる。電磁波照射ユニットは、例えば、洗浄前のテンプレート10の親水化処理に用いられる。
第3実施形態に係る基板の洗浄方法は、例えば、図15に示すような生産システム100aによって、実行することが可能である。
さらに、生産システム100aの基板搬送部107は、大気に対して気密状態に保持可能な搬送路107aを含む。このような搬送路107aは、例えば、ミニエンバイロメント(mini-environment)の1つといえる。このような搬送路107aを介して、基板搬送部107は、ローダー105、アンローダー106、基板搬送部107、酸処理ユニット108、アルカリ処理ユニット109、凍結処理ユニット110a、および有機処理ユニット111を相互に接続する。
搬送路107aを、大気に対して気密状態に保持しておけば、搬送路107aの中の雰囲気の清浄度は、例えば、処理部101の外の雰囲気よりも高い状態に保持できる。搬送装置112は、清浄度が高い搬送路107aの中を、テンプレート10を大気にさらすことなく、搬送できる。
例えば、通常洗浄を行う通常洗浄装置と、凍結洗浄を行う凍結洗浄装置とが、独立していたとする。このような生産システムの場合、テンプレート10を、通常洗浄装置から凍結洗浄装置へ搬送するとき、テンプレート10を、一旦、通常洗浄装置の外へ搬出しなければならない。このため、テンプレート10は、大気にさらされることとなる。
通常洗浄されたテンプレート10が大気にさらされると、大気中、例えば、通常洗浄装置の外の雰囲気中を漂うパーティクルが、テンプレート10のパターン面1aに再付着する可能性が高まる。
凍結洗浄では、図13に示したように、サイズが、例えば、約50nm以上のパーティクル(以下、便宜上、ラージパーティクルという)の除去率が低下する、という傾向が見られる。このため、凍結洗浄の前に、通常洗浄において“ラージパーティクル”を除去したとしても、通常洗浄装置から凍結洗浄装置へテンプレート10を大気にさらした状態で搬送してしまうと、“ラージパーティクル”が、パターン面1aに再付着する可能性が高まる。“ラージパーティクル”がパターン面1aに再付着してしまうと、凍結洗浄を行っても、パターン面1aの清浄度が高いテンプレート10を得難くなる。
このような事情に対し、図15に示した生産システム100aは、通常洗浄装置(例えば、アルカリ処理ユニット109)から凍結洗浄装置(例えば、凍結処理ユニット110a)へテンプレート10を大気にさらすことなく搬送できる。このため、通常洗浄装置から凍結洗浄装置へテンプレート10を大気にさらした状態で搬送する生産システムに比較して、“ラージパーティクル”が、パターン面1aに再付着する可能性を低減できる。したがって、図15に示した生産システム100aによれば、パターン面1aの清浄度が、より高いテンプレート10を生産できる。
図16は、テンプレート10の搬送状態の一例を示す模式断面図である。
図16に示すように、搬送装置112は、テンプレート10を、パターン面1aを液膜19によって覆った状態で搬送可能なものであってもよい。この場合、搬送装置112は、パターン面1a上に液膜19が形成されたテンプレート10を、搬送ピック120上に保持する。搬送装置112は、図16に示すテンプレート10を、搬送ピック120上に保持した状態で、例えば、搬送路107aの中を移動する。
このような搬送装置112によれば、テンプレート10を、例えば、通常洗浄装置(例えば、アルカリ処理ユニット109)から凍結洗浄装置(例えば、凍結処理ユニット110a)へパターン面1aが液膜19によって覆われた状態で搬送できる。このため、第3実施形態で説明した、
1.パーティクルが、パターン面1a上に付着すること
2.雰囲気中を漂う有機物が、パターン面1a上に付着すること
を抑制できる、という利点を得ることができる。
図16に示した搬送装置112は、単独で用いることも可能である。しかし、図15に示した生産システム100aのように、大気に対して気密状態に保持可能な搬送路107aに用いられることが、好ましい。例えば、パターン面1a上への、“ラージパーティクル”を含むパーティクルの付着並びに雰囲気中を漂う有機物の付着を、より強力に抑制できるためである。
<生産システム:第2例>
図17は、基板の生産システムの第2例を示す模式ブロック図である。
図17に示すように、生産システム100bが、図15に示した生産システム100aと異なるところは、凍結処理ユニット110aに代えて、酸/アルカリ/凍結処理ユニット100bを備えていることである。酸/アルカリ/凍結処理ユニット100bは、テンプレート10に対して、酸処理と、アルカリ処理と、凍結処理とを行う。酸処理、アルカリ処理、および凍結処理は、例えば、洗浄処理である。この洗浄処理は、通常洗浄処理と、凍結洗浄処理とを含む。
このような生産システム100bでは、生産システム100aに比較して、酸処理ユニット108、およびアルカリ処理ユニット109を省略することが可能である。図17に示すように、生産システム100bでは、酸処理ユニット108、およびアルカリ処理ユニット109が省略されている。
図18は、生産システムの第2例に用いられる基板の洗浄装置を概略的に示す模式断面図である。
図18に示すように、酸/アルカリ/凍結処理ユニット110bは、例えば、洗浄装置20bを含む。洗浄装置20bが、図6に示した洗浄装置20aと異なるところは、酸性洗浄液供給機構40と、アルカリ性洗浄液供給機構41とを備えていること、である。
酸性洗浄液供給機構40は、液供給ノズル42を含む。酸性洗浄液供給機構40は、酸性洗浄液を、液供給ノズル42を介してテンプレート10のパターン面1a上に供給する。液供給ノズル42の一例は、例えば、二流体スプレーノズルである。二流体スプレーノズルは、酸性洗浄液を、ガスとともにパターン面1a上に吐出する。
アルカリ洗浄液供給機構41は、液供給ノズル43を含む。アルカリ性洗浄液供給機構41は、アルカリ性洗浄液を、液供給ノズル43を介してテンプレート10のパターン面1a上に供給する。液供給ノズル43の一例も、例えば、二流体スプレーノズルである。二流体スプレーノズルの場合、アルカリ性洗浄液を、ガスとともにパターン面1a上に吐出する。
酸/アルカリ/凍結処理ユニット110bには、図18に示すような洗浄装置20bを用いることができる。
上述した第1〜第4実施形態には、代表的に、例えば、以下の主要な態様(1)〜(4)が例示される。
(1) 凍結洗浄の際、凝固対象液に、表面張力を調節する調節剤を調合する。これにより、調節剤を調合しない場合に比較して、有機系パーティクルの除去率が向上する。
(2) 凍結洗浄の前に、通常洗浄(例えば、酸処理、又はアルカリ処理のいずれか1つ)を行う。これにより、通常洗浄を行わない場合に比較して、例えば、サイズが約15nm以下の微小パーティクルから、サイズが約15nmを超えるパーティクルまでの除去率が向上する。
(3) 例えば、(2)において、通常洗浄装置(例えば、アルカリ処理ユニット109)から凍結洗浄装置(例えば、凍結処理ユニット110a)へ、テンプレート10を大気にさらすことなく搬送する。これにより、テンプレート10を大気にさらした状態で搬送する場合に比較して、サイズが、例えば、約50nm以上のパーティクルの再付着を抑制できる。したがって、凍結洗浄による洗浄効果が、より良好に得られる。
(4) 例えば、(2)において、通常洗浄装置(例えば、アルカリ処理ユニット109)から凍結洗浄装置(例えば、凍結処理ユニット110a)へ、テンプレート10のパターン面1a上に、液膜19を形成した状態で搬送する。これにより、液膜19を形成しないで搬送する場合に比較して、パターン面1a上へのパーティクルの付着並びに雰囲気中を漂う有機物の付着を抑制できる。したがって、凍結洗浄による洗浄効果が、より良好になるとともに、パターン面1a上への有機物の付着に起因した“乾燥シミ”の発生を抑制できる。
上記態様(1)および上記態様(2)は、互いに独立して実施することも可能であるし、組み合わせて実施することも可能である。
また、上記態様(3)および上記態様(4)についても、互いに独立して実施することも可能であるし、組み合わせて実施することも可能である。
以上、第1〜第4実施形態について説明した。しかし、実施形態は、上記第1〜第4実施形態に限られるものではない。これらの実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、実施形態の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、および変更を行うことができる。
例えば、実施形態では、“通常洗浄”および“凍結洗浄”という用語を使用した。これらの用語は、“通常洗浄”は“本洗浄”に、“凍結洗浄”は“仕上げ洗浄”に読み替えることもできる。
例えば、実施形態は、インプリントリソグラフィ、例えば、ナノインプリントリソグラフィに使用されるテンプレート10の洗浄を例示した。しかし、実施形態は、例えば、フラットパネルディスプレイの生産、太陽光パネルの生産、および半導体装置の生産等における基板の洗浄にも適用することができる。
1…石英基板、1a…パターン面、2…メサ、3…パターン領域、10…テンプレート、11…ステージ、11a…載置面、14…液膜、14a…凝固膜、15…微小パーティクル、15o…有機系パーティクル、15i…無機系パーティクル、16…凝固対象液供給機構、17…冷却ガス供給機構、18…融解液供給機構、19…液膜、20a、20b…洗浄装置、21…リフトピン、22…シャフト、23…洗浄カップ、24…液供給ノズル、25…調合部、26…濃度計測部、27…バルブ、28…制御装置、29…バルブ制御部、30…ガス吐出ノズル、31…液供給ノズル、40…酸性洗浄液供給機構、41…アルカリ性洗浄液供給機構、42…液供給ノズル、43…液供給ノズル、100a、100b…生産システム、101…処理部、102…操作部、103…記憶部、104…制御装置、105…ローダー、106…アンローダー、107…基板搬送部、107a…搬送路、108…酸処理ユニット、109…アルカリ処理ユニット、110a…凍結処理ユニット、110b…酸/アルカリ/凍結処理ユニット、111…有機処理ユニット、112…搬送装置、120…搬送ピック

Claims (5)

  1. 被処理基板を洗浄する第1洗浄工程と、
    前記第1洗浄工程に続いて、前記第1洗浄工程とは異なった洗浄法を用いて、前記被処理基板を洗浄する第2洗浄工程と、
    を備え、
    前記第1洗浄工程は、酸性洗浄およびアルカリ洗浄の少なくとも1つを含み、
    前記第2洗浄工程は、凍結洗浄を含み、
    前記被処理基板は、その上に液膜を形成した状態で、前記第1洗浄工程から前記第2洗浄工程へ搬送され、
    前記凍結洗浄は、
    凝固対象液を液体の状態で、被処理基板上に供給する工程と、
    前記被処理基板上の前記凝固対象液を、凝固させる工程と、
    前記被処理基板上の前記凝固対象液の凝固体を、融解させる工程と、
    を含む、基板の洗浄方法。
  2. 前記被処理基板を、前記第1洗浄工程から前記第2洗浄工程へ搬送する際、
    前記被処理基板を大気にさらすことなく搬送する、請求項1記載の基板の洗浄方法。
  3. 記凝固対象液は、前記凝固対象液の表面張力を調節する調節剤を含む、請求項1又は2に記載の基板の洗浄方法。
  4. 被処理基板に対して第1洗浄を行う、第1洗浄装置と、
    前記被処理基板に対して、前記第1洗浄とは異なる第2洗浄を行う、第2洗浄装置と、
    前記第1洗浄装置と前記第2洗浄装置とを接続し、内部に搬送路を含む基板搬送部と、
    前記搬送路に設けられた、前記被処理基板を搬送する搬送装置と、
    を備え、
    前記第1洗浄装置は、酸処理ユニットおよびアルカリ処理ユニットの少なくとも1つを含み、
    前記第2洗浄装置は、前記被処理基板上の凝固対象液を凝固させる凍結処理ユニットを含み
    前記第1洗浄装置において、前記被処理基板上に液膜を形成し、
    前記液膜が形成された前記被処理基板を、前記基板搬送部を介して、前記第1洗浄装置から前記第2洗浄装置へ搬送し、
    前記第2洗浄装置において、前記被処理基板上に前記凝固対象液を供給するように制御される、基板処理装置。
  5. 前記搬送路は、大気に対して気密状態に保持可能である、請求項4記載の基板処理装置。
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