JP6809273B2 - 液処理方法、基板処理装置、及び記憶媒体 - Google Patents
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Description
パターン倒れの発生を抑えつつウエハ表面に残ったリンス液を除去する手法として、例えば特許文献1には純水により薬液が除去された後のウエハに疎水化剤(本願の撥水化剤に相当する)を供給してウエハの表面を疎水化する技術が記載されている。
基板の表面に純水を供給する純水供給工程と、
前記純水供給工程の後、基板の表面に第1溶剤を供給する第1溶剤供給工程と、
その後、前記基板の表面に、当該基板の表面を撥水化する撥水化剤を供給する撥水化剤供給工程と、
撥水化された後の前記基板の表面に第2溶剤を供給する第2溶剤供給工程と、
前記基板表面の第2溶剤を除去する除去工程と、を含み、
前記第1溶剤の比重は、前記撥水化剤の比重よりも小さく、前記第2溶剤の比重は、当該撥水化剤の比重よりも大きいことと、
前記第2溶剤は、前記第1溶剤よりも高い沸点を有し、前記第1溶剤の沸点よりも高温に加熱された状態で前記基板の表面に供給されることと、
前記第2溶剤供給工程では、前記基板の中央部を通る鉛直軸周りに当該基板を回転させ、前記中央部へ第2溶剤を供給することと、
前記除去工程では、前記第2溶剤の供給位置を、前記回転する基板の中央部側から周縁部側へと移動させ、前記第2溶剤の供給位置が、前記中央部側から周縁部側への経路上の予め設定された位置に到達してから、前記回転する基板の裏面に、加温流体を供給することと、を特徴とする。
本例の処理ユニット16において既述の処理流体供給部40は、基板保持機構(基板保持部)30に保持されたウエハWに対して、薬液の供給、及びDIW(Deionized Water、純水)の供給を行うための薬液ノズル412と、IPAの供給を行うためのIPAノズル411と、撥水化剤を供給するための撥水化剤ノズル414と、HFO(Hydro Fluoro Olefin)の供給を行うためのHFOノズル413とを備えている。
薬液供給源72からは、ウエハWの表面の処理の目的に応じて供給される1種または複数種の薬液が供給される。本実施形態においては、1種類の薬液で記載している。薬液ノズル412から、薬液が開閉バルブV2を介して供給される。
また、薬液ノズル412から、DIWが開閉バルブV3を介して供給される。DIW供給時の薬液ノズル412は純水供給ノズルに相当する。
IPAは本実施の形態の第1溶剤に相当する。なお、第1溶剤として採用可能な溶剤は、IPAに限定されるものではなく、メタノール、エタノールなどのアルコールであってもよい。IPAノズル411は、第1溶剤供給ノズルに相当する。
なお図5、図6には、ウエハWの表面に形成されたパターン101内で液体710、730、740、750が順次、置換されていく様子を模式的に記載している。これらの模式図には、図示の便宜上、液体間の界面を記載しているが、相互溶解性を有する液体間では、実際にはこのような明確な界面は形成されない場合が多い。従って図5、図6は、実施の形態に係る液処理の作用の理解を容易にするため、キャリア載置部11内で起こっていると予想される液体の置換の様子を簡略化、模式化して表現したものであり、各液体の挙動を厳密に表現したものではない。
そしてパターン101内のDIW730がIPA710と十分に置換されたタイミングにて、IPAノズル411からのIPAの供給を停止すると共に、撥水化剤ノズル414から撥水化剤を供給してIPAとの置換を行う(図4の処理P4、撥水化剤供給工程)。具体的には、ウエハWを回転させたまま、IPAの液膜が存在するウエハWの中心部に撥水化剤を供給する。
そして、パターン101内の撥水化剤750がHFO740と十分に置換されたタイミングにてHFOノズル413からのHFOの供給を停止し、ウエハWを回転させたままHFOを除去することでウエハWの乾燥処理を行う(図4の処理P6、除去工程)。
図7に示すHFO供給源74の下流には、開閉バルブV43を介して、HFO供給源74に貯留されているHFO中に溶存している溶存気体を脱気するための脱気部74aが設けられている。脱気部74aは、本体部741内に、PTFE(polytetrafluoroethylene)などの樹脂材料製の多数本の中空糸膜742を収容すると共に、HFOを通流させる各中空糸膜742の内側の空間と、中空糸膜742の外部側とを分離した構造となっている。HFO供給源74から供給されたHFOを中空糸膜742の束の一端側から他端側へ向けて通流させると共に、本体部741内を真空排気することにより、HFOに溶存する気体が、中空糸膜742を通過して加熱容器743へ向けて排出される。
例えば気液分離部74cは、上下両面が塞がれ、縦置きに配置された円筒形状の気液分離容器747を備える。気液分離容器747の側面の中段の高さ位置には、HFO加熱部74bから流出したHFOが流れるラインが接続されている。また、気液分離容器747の下部側には、HFOノズル413へ向けて気液分離後のHFOを供給するラインが接続されている一方、気液分離容器747の上部側には、HFOから分離された気体を抜き出して排気するラインが接続されている。
また、気液分離部74cの気液分離容器747本体や、気液分離容器747からHFOノズル413までのHFOの供給ラインの配管には、予め設定された温度(例えば100℃)のHFOがHFOノズル413から吐出されるように、テープヒーターなどからなる加熱部701が設けられている。また、加熱部701に替えて、気液分離容器747や前記配管の断熱保温を行ってもよい。
はじめにHFOの供給機構は、HFO供給源74の下流側の開閉バルブV43を閉じてHFOの供給を停止し、HFO加熱部74bをオフにした状態で待機している(不図示)。
一方、処理ユニット16側においては、図4を用いて説明した手順により、ウエハWに対する薬液処理P1〜撥水化処理P4が順次、実行される。そして、HFOノズル413からのHFOの供給(HFO置換処理P5)を開始する時刻よりも所定時間だけ手前のタイミングにて、開閉弁V43を開きHFO供給源74の下流側へHFOを供給すると共に、脱気部74aによるHFOの脱気、HFO加熱部74bによるHFOの加熱を開始する(図8)。
気泡が分離されたHFOは、気液分離容器747から抜き出されるが、HFOの温度が設定温度に到達し、且つ、HFO置換処理P5を開始するタイミングとなるまでは、既述の分岐ラインを介して溶剤回収部749へ向けて排出される。
HFO置換処理P5の期間中においても、気液分離部74cにおいてはHFOの加熱に伴い成長した気泡の除去が行われているので、ウエハWに対しては気泡が除去されたHFOが供給され、気泡を含むHFOの供給に伴う各種の不具合の発生を抑制することができる。
一方で、例えばHFOのメーカー側などにおいて脱気が行われていることなどにより、HFO供給源74に貯蔵されているHFOの脱気操作が完了している場合には、HFO加熱部74bの手前の脱気部74aの設置を省略してもよい。この場合においても、HFOを加熱すると気泡が成長する場合があるので、HFO加熱部74bの後段に気液分離部74cを設けることにより、気泡が分離されたHFOをHFOノズル413に供給することができる。
支柱部32を回転させることにより、ウエハWを回転させながら温水流路321から温水を供給すると、前記隙間内に温水が広がり、ウエハWの裏面全体に温水を供給することができる。
既述のように本例では、回転するウエハWの中央部に加熱HFOを供給してHFO置換処理P5を行った後、HFOノズル413からのHFOの供給位置を、回転するウエハWの中央部側から周縁部側へと移動させることにより、ウエハW表面からのHFOの除去(乾燥処理P6)を実施する。
そこで本例の基板保持機構30aは、温水流路321からウエハWの裏面側に温水を供給することにより、HFOの供給位置を移動させながらHFOの除去を行う際のウエハWの温度低下を抑え、これによりパターン倒れの発生を抑制する裏面加熱機構を備える。
一方で、常時温水供給を行うと、温水供給を行わない場合と比較して、ウエハWの中央部側の温度が低下する傾向が確認された(図21)。温度が低いと相対的にパターン倒れの発生リスクが高くなる。但し、ウエハWの裏面側からの温水供給の有無に係らず、加熱したHFOを供給することにより、HFOを加熱しない場合と比較してパターン倒れの発生数を低減できることは勿論である。
上述の基板保持機構30aを利用してウエハWに対して実施される処理について、図12(a)〜(d)を参照しながら説明する。なお、図示の便宜上、図12(a)〜(d)においては、保持部31や支柱部32の記載を省略してある。
ここで、ウエハWの中央部側から周縁部側へと移動させるHFOノズル413の移動速度は、残存液膜740aが揮発する時点にて、HFOノズル413がウエハWの周縁部側へ到達しない程度の移動速度に設定することが好ましい。HFOノズル413の移動速度を大きくしすぎると、ウエハWの裏面側への温水の供給を開始する前にHFOノズル413がウエハWの周縁部側に到達してしまい、当該周縁部側におけるパターン倒れの発生リスクが大きくなってしまうおそれがある。より詳細には、中央部側の領域の残存液膜740aがウエハW上からなくなる時点で、HFOノズル413はウエハWの半径の1/2よりも内側に位置する程度の移動速度に設定することが好ましい。なお、ウエハWの中央部側から周縁部側へと移動するHFOノズル413の移動経路上で、HFOノズル413の移動速度は一定でもよく、移動の途中で移動速度を変化させてもよい。
ここで、ウエハWの裏面に供給する加温流体は、温水に限定されるものではない。例えば加熱されたHFOを用いてもよいし、加熱された気体、例えば加熱清浄空気によりウエハWの温度低下を抑制してもよい。
液処理装置である処理ユニット16は、撥水化剤ノズル414から撥水化剤を供給していない期間中に、撥水化剤ノズルへの水分を含む大気の進入を抑える大気遮断機構を備えている。
一方、撥水化剤を吐出していない期間中は開閉バルブV7を開いてパージガス供給ライン463よりN2ガスを供給して撥水化剤ノズル414内への大気の進入を抑える(図20)。また本例でも図20に示すように、N2ガスの供給期間中は、撥水化剤ノズル414内の吐出口付近の撥水化剤を上流側へ引き込むサックバック動作を行って撥水化剤の乾燥を抑制してもよい。
ウエハWの中央部側から周縁部側に向けてHFOの供給位置を移動させながらHFOの除去を行うにあたり、ウエハWの裏面への温水の供給条件を変化させてウエハW表面の温度推移を測定した。
A.実験条件
回転するウエハWに対して撥水剤による撥水化処理P4を行った後、100℃に加熱されたHFOを供給してHFO置換処理P5を実施し、次いでHFOの供給位置をウエハWの中央部側から周縁部側へと移動させることにより乾燥処理P6を実施した。
(実施例)
乾燥処理P6の実行時、HFOノズル413がウエハWの中心から40mmの位置に到達したタイミングにてウエハWの裏面に対し75℃に加熱された温水の供給を開始した。この場合におけるHFOの供給位置から所定の距離離れた内側位置におけるウエハWの温度の推移を測定した。このとき、HFOノズル413がウエハWの中心から40mmの位置に到達する時点にて、残存液膜740aはほぼなくなった状態となる。また内側位置とは、HFOノズル413から吐出されたHFOがウエハWの表面に到達する位置から、数mm程度、ウエハWの半径方向内側に離れた位置であり、残存液膜740aが蒸発した後は、乾燥したウエハWの表面と、HFO740との界面の位置に相当する。
(参考例1)
ウエハWの裏面への温水の供給を行わなかった点を除いて実施例と同様の条件でウエハWの温度推移を測定した。
(参考例2)
HFOノズル413を移動させる期間中、常時、ウエハWの裏面に温水を供給した点を除いて実施例と同様の条件でウエハWの温度推移を測定した。
実施例及び参考例1、2におけるHFOの供給位置の内側位置の温度の推移を図21に示す。図21の横軸は、ウエハWの中心からの半径方向の距離である。図21の縦軸は、HFOノズル413が移動してきた時点における前記内側位置の温度を示している。図21において実施例の温度推移の傾向線を実線で示し、参考例1、2の各傾向線を、破線または一点鎖線で示す。
16 処理ユニット
30、30a
基板保持機構
411 IPAノズル
412 薬液ノズル
413 HFOノズル
414、414a
撥水化剤ノズル
701 加熱部
710 IPA
730 DIW
74a 脱気部
74b HFO加熱部
74c 気液分離部
740 HFO
740a 残存液膜
742 中空糸膜
750 撥水化剤
Claims (13)
- 水平に保持された基板に対して純水を供給した後、基板を乾燥する液処理方法において、
基板の表面に純水を供給する純水供給工程と、
前記純水供給工程の後、基板の表面に第1溶剤を供給する第1溶剤供給工程と、
その後、前記基板の表面に、当該基板の表面を撥水化する撥水化剤を供給する撥水化剤供給工程と、
撥水化された後の前記基板の表面に第2溶剤を供給する第2溶剤供給工程と、
前記基板表面の第2溶剤を除去する除去工程と、を含み、
前記第1溶剤の比重は、前記撥水化剤の比重よりも小さく、前記第2溶剤の比重は、当該撥水化剤の比重よりも大きいことと、
前記第2溶剤は、前記第1溶剤よりも高い沸点を有し、前記第1溶剤の沸点よりも高温に加熱された状態で前記基板の表面に供給されることと、
前記第2溶剤供給工程では、前記基板の中央部を通る鉛直軸周りに当該基板を回転させ、前記中央部へ第2溶剤を供給することと、
前記除去工程では、前記第2溶剤の供給位置を、前記回転する基板の中央部側から周縁部側へと移動させ、前記第2溶剤の供給位置が、前記中央部側から周縁部側への経路上の予め設定された位置に到達してから、前記回転する基板の裏面に、加温流体を供給することと、を特徴とする液処理方法。 - 前記第1溶剤は、前記純水及び撥水化剤との相互溶解性を有し、前記第2溶剤は、前記撥水化剤との相互溶解性を有する一方、純水に対して非溶解性であることを特徴とする請求項1に記載の液処理方法。
- 前記第1溶剤は、イソプロピルアルコールであり、
前記撥水化剤は、トリメチルシリルジメチルアミンであり、
前記第2溶剤は、ハイドロフルオロオレフィンであることを特徴とする請求項1または2に記載の液処理方法。 - 前記第2溶剤を前記第1溶剤の沸点よりも高温に加熱した後に、加熱された第2溶剤と当該第2溶剤に含まれる気泡との気液分離を行う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液処理方法。
- 前記第2溶剤を前記第1溶剤の沸点よりも高温に加熱する前に、当該第2溶剤に含まれる気体を脱気す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液処理方法。
- 前記予め設定された位置は、前記第2溶剤の供給位置が前記中央部から移動した後、当該中央部における第2溶剤の液膜がなくなった時点に対応した位置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液処理方法。
- 前記加温流体は、50℃以上、前記第2溶剤の液温未満の温度に加熱された純水であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一つに記載の液処理方法。
- 基板の表面に純水を供給した後、基板を乾燥する基板処理装置において、
基板を水平に保持すると共に、前記基板の中央部を通る鉛直軸周りに回転させる基板保持部と、
基板の表面に純水を供給する純水供給ノズル、第1溶剤を供給する第1溶剤供給ノズル、前記第1溶剤よりも高い沸点を有する第2溶剤を供給する第2溶剤供給ノズル、及び基板の表面を撥水化する撥水化剤を供給する撥水化剤供給ノズルと、
前記第1溶剤の沸点よりも高温に加熱された状態で、前記第2溶剤を前記基板の表面に供給するための第2溶剤加熱部と、
基板保持部に保持された基板の裏面に加温流体を供給する加温流体供給部と、
前記純水供給ノズルから基板の表面に純水を供給するステップと、前記純水供給の後、前記第1溶剤供給ノズルから基板の表面に第1溶剤を供給するステップと、その後、前記撥水化剤供給ノズルから基板の表面に撥水化剤を供給するステップと、撥水化された後の基板の表面に前記第2溶剤供給ノズルから第2溶剤を供給するステップと、前記基板表面の第2溶剤を除去するステップと、を実行するための制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記第1溶剤の比重は、前記撥水化剤の比重よりも小さく、前記第2溶剤の比重は、当該撥水化剤の比重よりも大きいことと、
前記第2溶剤を供給するステップでは、前記基板保持部により前記基板を回転させ、前記中央部へ第2溶剤を供給することと、
前記第2溶剤を除去するステップでは、前記第2溶剤の供給位置を、前記回転する基板の中央部側から周縁部側へと移動させ、前記第2溶剤の供給位置が、前記中央部側から周縁部側への経路上の予め設定された位置に到達してから、前記加温流体供給部から、前記回転する基板の裏面に、加温流体を供給することと、を特徴とする基板処理装置。 - 前記第1溶剤は、前記純水及び撥水化剤との相互溶解性を有し、前記第2溶剤は、前記撥水化剤との相互溶解性を有する一方、純水に対して非溶解性であることを特徴とする請求項8に記載の基板処理装置。
- 前記第1溶剤は、イソプロピルアルコールであり、
前記撥水化剤は、トリメチルシリルジメチルアミンであり、
前記第2溶剤は、ハイドロフルオロオレフィンであることを特徴とする請求項8または9に記載の基板処理装置。 - 前記第2溶剤加熱部の下流側に設けられ、前記加熱された第2溶剤と当該第2溶剤に含まれる気泡との気液分離を行う気液分離部を備えたことを特徴とする請求項8ないし10のいずれか一つに記載の基板処理装置。
- 前記第2溶剤加熱部の上流側に設けられ、前記第2溶剤に含まれる気体を脱気する脱気部を備えたことを特徴とする請求項8ないし11のいずれか一つに記載の基板処理装置。
- 水平に保持された基板に対して純水を供給した後、基板を乾燥する基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項1ないし7のいずれか一つに記載の液処理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。
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