JP6949559B2 - 基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板処理方法に関する。

従来から、例えばドライエッチング法又はウェットエッチング法により表面に凸状パターンが形成された基板に、処理液を供給し、その後、処理液が付着した基板を乾燥させる技術が存在する。

しかしながら、このような基板に付着した処理液を乾燥する際、基板表面に形成された凸状パターンの間で処理液の表面張力が作用し、隣接する凸状パターン同士が引っ張られて倒壊してしまうおそれがある。このような凸状パターンの倒壊を抑制するため、凸状パターンの倒壊を抑制する様々な乾燥技術が知られている。具体的には、このような乾燥技術として、ＩＰＡ乾燥技術、撥水化乾燥技術、超臨界乾燥技術などが知られている（特許文献１〜３参照）。

特許第４７３２９１８号公報 特許第４４５５６６９号公報 特許第５２９３４５９号公報

しかしながら、従来、上述したそれぞれの乾燥技術がどの程度微細な凸状パターンの倒壊を防ぐために有効であるのかは、実際に基板を処理液によって液処理したうえで乾燥処理し、凸状パターンの倒壊を観察するしか手段が存在しなかった。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、実際に基板を乾燥処理する前に、基板に形成された凸状パターンが倒壊する可能性を予測することが可能な、基板処理方法を提供する。

本発明の一態様は、凸状パターンを有する基板を準備する工程と、前記基板の前記凸状パターンの倒壊しやすさの指標であるパターン倒壊発生指標を求める工程と、前記パターン倒壊発生指標に基づいて、複数の基板乾燥技術の中から特定の基板乾燥技術を選択する工程とを備えた、基板処理方法に関する。

本発明の一態様は、凸状パターンを有する基板を作製する工程と、前記基板の前記凸状パターンの倒壊しやすさの指標であるパターン倒壊発生指標を求める工程と、前記パターン倒壊発生指標に基づいて、前記基板を作製する工程における処理内容を調整する工程とを備えた、基板処理方法に関する。

本発明によれば、実際に基板を処理しなくても、基板に形成された凸状パターンが倒壊する可能性を予測することができるので、基板の凸状パターンの倒壊をより確実に回避することができる。

図１は、一実施形態に係る基板処理システム（基板処理装置）の概略構成を示す平面図である。 図２は、図１に示す処理ユニットの概略構成を示す側断面図である。 図３は、処理ユニットの処理流体供給部の概略構成を示す図である。 図４は、超臨界乾燥処理ユニットの概略構成を示す図である。 図５は、ウエハを示す概略断面図である。 図６は、一実施形態に係る基板処理方法を示すフロー図である。 図７（ａ）−（ｄ）は、一実施形態に係る基板処理方法を示す図である。 図８（ａ）−（ｄ）は、一実施形態に係る基板処理方法を示す図である。 図９（ａ）（ｂ）は、一実施形態に係る基板処理方法を示す図である。 図１０（ａ）−（ｃ）は、ウエハの凸状パターンを示す概略図である。 図１１（ａ）は、凸状パターンのアスペクト比とパターン崩壊率との関係を示す散布図であり、図１１（ｂ）は、凸状パターンのγ_ｐｃ値とパターン崩壊率との関係を示す散布図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面に示されている構成には、図示と理解のしやすさの便宜上、サイズ及び縮尺等が実物のそれらから変更されている部分が含まれうる。

図１は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。

図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。

搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚のウエハＷを水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。

搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウエハＷを保持する基板保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、基板保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウエハＷの搬送を行う。

処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。

搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、ウエハＷを保持する基板保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、基板保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウエハＷの搬送を行う。

処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送されるウエハＷに対して所定の基板処理を行う。

また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９には、基板処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１８は、記憶部１９に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム１の動作を制御する。

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。

上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウエハＷを取り出し、取り出したウエハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウエハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。

処理ユニット１６へ搬入されたウエハＷは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウエハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。

本実施形態において、複数の処理ユニット１６のうちの一部は、ウエハＷを超臨界乾燥処理する超臨界乾燥ユニット１６Ａからなっている。なお、図１において、便宜上、超臨界乾燥ユニット１６Ａを１つだけ示しているが、超臨界乾燥ユニット１６Ａの数は任意の数とすることができる。

［処理ユニット］
次に、処理ユニット１６の概略構成について図２を参照して説明する。図２は、処理ユニット１６の概略構成を示す図である。

図２に示すように、処理ユニット１６は、チャンバ２０と、基板保持機構３０と、処理流体供給部４０と、回収カップ５０とを備える。

チャンバ２０は、基板保持機構３０と処理流体供給部４０と回収カップ５０とを収容する。チャンバ２０の天井部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）２１が設けられる。ＦＦＵ２１は、チャンバ２０内にダウンフローを形成する。

基板保持機構３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備える。保持部３１は、ウエハＷを水平に保持する。支柱部３２は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部３３によって回転可能に支持され、先端部において保持部３１を水平に支持する。駆動部３３は、支柱部３２を鉛直軸まわりに回転させる。かかる基板保持機構３０は、駆動部３３を用いて支柱部３２を回転させることによって支柱部３２に支持された保持部３１を回転させ、これにより、保持部３１に保持されたウエハＷを回転させる。

処理流体供給部４０は、ウエハＷに対して処理流体を供給する。処理流体供給部４０は、処理流体供給源７０に接続される。

回収カップ５０は、保持部３１を取り囲むように配置され、保持部３１の回転によってウエハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０の底部には、排液口５１が形成されており、回収カップ５０によって捕集された処理液は、かかる排液口５１から処理ユニット１６の外部へ排出される。また、回収カップ５０の底部には、ＦＦＵ２１から供給される気体を処理ユニット１６の外部へ排出する排気口５２が形成される。

本実施形態において、処理ユニット１６は、液体乾燥処理と撥水化乾燥処理とを行うユニットである。この処理ユニット１６の処理流体供給部４０は、アーム４５と、アーム４５にそれぞれ設けられた、薬液ノズル４１、リンスノズル４２、乾燥用液体ノズル４３、および撥水処理液ノズル４４を含んでいる（図３参照）。

このうち薬液ノズル４１は、例えばＤＨＦ（希フッ酸）、ＳＰＭ（硫酸過水）、ＳＣ１（アンモニア過水）等の薬液を吐出するノズルである。リンスノズル４２は、例えばＤＩＷ（純水）等のリンス液を吐出するノズルである。また乾燥用液体ノズル４３は、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等の乾燥用液体を吐出するノズルである。さらに撥水処理液ノズル４４は、例えばジメチルアミノトリメチルシラン（ＴＭＳＤＭＡ）、ジメチル（ジメチルアミノ）シラン（ＤＭＳＤＭＡ）、1,1,3,3−テトラメチルジシラン（ＴＭＤＳ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）などのシリル化剤や、フッ素ポリマー薬液や、界面活性剤などを含む薬液等の乾燥用液体を吐出するノズルである。

［超臨界乾燥ユニット］
次に、超臨界乾燥ユニット１６Ａの概略構成について、図４を参照して説明する。図４は、超臨界乾燥ユニット１６Ａの概略構成を示す図である。

図４に示すように、超臨界乾燥ユニット１６Ａは、処理容器５３と、処理対象のウエハＷを横向きに保持する保持部材５４と、ウエハＷを処理容器５３内に搬入したとき処理容器５３を密閉する蓋部材５５とを備える。

処理容器５３には、供給ポート５６及び排出ポート５７が設けられている。供給ポート５６及び排出ポート５７は、それぞれ、処理容器５３の上流側及び下流側に設けられる処理流体を流通させるための供給ラインに接続されている。そして供給ポート５６からは、処理容器５３内に超臨界状態の処理流体（例えば二酸化炭素等）が供給され、排出ポート５７からは、超臨界状態の処理流体が処理容器５３の外方へ排出される。

［基板処理方法］
次に、本実施形態による基板処理方法について、図５乃至図９を参照して説明する。

［基板準備］
はじめに、凸状パターン２５を有するウエハＷを準備する（図６のステップＳ１）。このウエハＷは、図５に示すように、基部２４と、基部２４に設けられた凸状パターン２５を有している。このうち凸状パターン２５は、複数の凸状部２６は、基部２４から突出している。

凸状パターン２５を有するウエハＷは、例えばドライエッチング法又はウェットエッチング法によって凸状パターン２５が形成されたシリコンウエハである。なお、レジスト膜は既にドライプロセスであるアッシングにより除去されている。このウエハＷの表面には、ドライエッチングする際に生じたポリマーが付着している。このポリマーを除去するため、ＤＨＦ（希フッ酸）等の薬液が使用される。

［パターン倒壊発生指標の算出］
次に、上記ウエハＷの凸状パターン２５の倒壊しやすさの指標であるパターン倒壊発生指標を求める（図６のステップＳ２）。すなわちパターン倒壊発生指標は、その値によって凸状パターン２５が倒壊しやすいかを定量的に予測することが可能な指標である。このようなパターン倒壊発生指標としては、例えば以下のγ_ｐｃ値を用いることができる。

上記式中、Ａは、凸状パターン２５の形状（例えばライン状、柱状等）によって一義的に定まる係数であり、Ｅは、凸状パターン２５のヤング率であり、Ｓは、隣接する凸状部２６同士のスペース幅であり、ｔは、凸状部２６の線幅であり、Ｌは、凸状部２６のパターン高さである。このうち、Ａ、ＥはウエハＷに応じて既知の値である。また、Ｓ、ｔ、Ｌは、後述するように測定装置によって測定することによって求められる値である。

一般に、このγ_ｐｃ値が低いほど、ウエハＷの凸状パターン２５が倒壊しやすく、γ_ｐｃ値が高いほど、ウエハＷの凸状パターン２５が倒壊しにくいと考えられる。なお、このγ_ｐｃ値の詳細については、後述する。

このようにしてパターン倒壊発生指標を求める場合、例えばドライエッチングされたウエハＷの特性を計測する作業を行う。パターン倒壊発生指標としてγ_ｐｃ値を用いる場合には、ウエハＷを測定することにより、ウエハＷの特性として、凸状パターン２５の線幅、スペース幅、パターン高さ、材質、形状等のパターン情報を得る。このうち凸状パターン２５の線幅、スペース幅、パターン高さを計測する場合、例えば、ＯＣＤ（光学式寸法測定器、Optical Critical Dimension）測定装置等の測定装置を用いて、これらの値を測定することができる。そして、このようにして計測されたウエハＷの特性に基づき、所定の演算（例えば上記式）を行うことにより、パターン倒壊発生指標（例えばγ_ｐｃ値）を求めることができる。

［ウエハ乾燥技術の選択］
次に、上述したパターン倒壊発生指標（例えばγ_ｐｃ値）に基づいて、複数のウエハ乾燥技術の中から特定のウエハ乾燥技術を選択する（図６のステップＳ３）。ここで、特定のウエハ乾燥技術としては、例えばＩＰＡ乾燥技術、撥水化乾燥技術及び超臨界乾燥技術等、乾燥媒体が異なる乾燥技術が挙げられる。本実施形態においては、特定のウエハ乾燥技術として、ＩＰＡ乾燥技術、撥水化乾燥技術及び超臨界乾燥技術のうちいずれかの乾燥技術が選択される場合を例にとって説明する。しかしながら、本実施形態においては、特定のウエハ乾燥技術を選択する場合、同一乾燥媒体を用いた乾燥手法（例えばＩＰＡ乾燥技術）であっても、異なる処理内容（処理レシピ、処理装置等）を用いている場合、異なるウエハ乾燥技術であるとする。

ところで、上述した複数の基板乾燥技術とパターン倒壊発生指標とは、予め関連づけられている。すなわち、ウエハＷから得られたパターン倒壊発生指標の範囲等に応じて、複数の基板乾燥技術からいずれかの基板乾燥技術を選択するように定められている。具体的には、パターン倒壊発生指標（例えばγ_ｐｃ値）が第１の範囲（例えばγ_ｐｃ値＞１０）である場合は、第１の乾燥技術（例えばＩＰＡ乾燥技術）が選択され、パターン倒壊発生指標が第２の範囲（例えばγ_ｐｃ値≦１０）である場合は、第２の乾燥技術（例えば撥水化乾燥技術）が選択され、パターン倒壊発生指標が第３の範囲（例えばγ_ｐｃ値≦５）である場合は、第３の乾燥技術（例えば超臨界乾燥技術）が選択される。このように、パターン倒壊発生指標（γ_ｐｃ値）を用いることにより、複数のウエハ乾燥技術の各々の乾燥性能を客観的に現すことができる。

続いて、ウエハＷに対して実際の処理を行う。なお、以下の処理は、実際にパターン倒壊発生指標を求めたウエハＷ（サンプルウエハ）に対して行っても良く、あるいは、サンプルウエハと同一の構成（形状、材料等）からなる、サンプルウエハとは別のウエハＷに対して行っても良い。

［基板搬入］
まず、ウエハＷが基板搬送装置１７により処理ユニット１６内に搬入され、基板保持機構３０により保持される（図６のステップＳ４）。次に、駆動部３３を動作させることによりウエハＷが回転を開始する。ウエハＷは、後述の乾燥処理が終了するまで、ずっと回転し続ける。

［薬液処理］
次に、ウエハＷの中心部の真上に薬液ノズル４１が位置し、薬液ノズル４１からウエハＷの表面の中心部にＤＨＦ等の薬液が所定時間にわたって供給される（図６のステップＳ５）（図７（ａ）参照）。供給された薬液は遠心力により広がり、ウエハＷの外方に向けて流れる。このとき、ウエハＷの表面の全域は薬液の液膜により覆われる。ウエハＷの表面に存在する不要なポリマー等の膜が、薬液により除去される。

［リンス処理］
続いて、薬液の供給を停止するとともに、ウエハＷの中心部の真上にリンスノズル４２が位置し、リンスノズル４２からウエハＷの表面の中心部にＤＩＷ等のリンス液が所定時間にわたって供給される（図６のステップＳ６）（図７（ｂ）参照）。供給されたリンス液は遠心力により広がり、ウエハＷの外方に向けて流れる。このとき、ウエハＷの表面の全域はリンス液の液膜により覆われる。これによりウエハＷの表面上に残存する薬液（ＤＨＦ）および薬液処理時の反応生成物が、リンス液により洗い流されてウエハＷ表面から除去される。その後、リンス液の供給を停止する。

［選択された乾燥処理］
リンス処理が終了したら、選択された乾燥処理を実行する（図６のステップＳ７）。以下の乾燥処理は、上述したパターン倒壊発生指標（例えばγ_ｐｃ値）に基づいて選択されたウエハ乾燥技術に応じて異なる工程をとる。

［ＩＰＡ乾燥処理］
はじめに、ウエハ乾燥技術としてＩＰＡ乾燥処理が選択された場合について説明する。

この場合、まずリンス処理が終了したウエハＷの中心部の真上に乾燥用液体ノズル４３が位置する。続いて、乾燥用液体ノズル４３からウエハＷの表面の中心部にＩＰＡ等の乾燥用液体が、ウエハＷの表面全域に乾燥用液体の液膜を形成するのに十分な流量で供給される（図７（ｃ）参照）。供給された乾燥用液体は遠心力により広がりウエハＷの外方に向けて流れる（ＩＰＡスピン乾燥）。このとき、ウエハＷの表面の全域は乾燥用液体の液膜により覆われる。これによりウエハＷの表面上に残存するリンス液が、乾燥用液体に置換されてゆく。なお、このとき、乾燥用液体ノズル４３を、ウエハＷの中心部とウエハＷの周縁部とで移動（スキャン）させても良い（ＩＰＡスキャン乾燥）。

ところで、このようにして乾燥処理が進展していくのに伴い、液体と気体との界面がウエハＷ上に生じる。この場合、ウエハＷの凸状パターン２５同士が、これらの間隙に発生する負圧によって引き寄せられて倒壊するおそれがある。この凸状パターン２５の間隙に発生する負圧の大きさは、液体の表面張力に依存し、液体の表面張力が大きいほど大きくなる。したがって、リンス液によって濡れたウエハＷの表面を、リンス液よりも表面張力の小さな流体である乾燥用液体を用いて乾燥させることにより、凸状パターン２５の倒壊を抑えることができる。

その後、ウエハＷを高速で回転させることにより乾燥用液体を振り切るか、あるいはウエハＷ上の乾燥用液体を蒸発させて乾燥用液体を除去することにより、ウエハＷを乾燥させる（図７（ｄ）参照）。この乾燥処理が終了したら、ウエハＷの回転を停止する。これによりウエハＷに対する一連の処理が終了したことになる。その後、ウエハＷが基板搬送装置１７により処理ユニット１６から搬出される。

［撥水化乾燥処理］
次に、ウエハ乾燥技術として撥水化乾燥処理が選択された場合について説明する。

この場合、まずリンス処理（図７（ｂ）参照）が終了したウエハＷの中心部の真上に乾燥用液体ノズル４３が位置する。続いて、乾燥用液体ノズル４３からウエハＷの表面の中心部にＩＰＡ等の乾燥用液体が、ウエハＷの表面全域に乾燥用液体の液膜を形成するのに十分な流量で供給される（図８（ａ）参照）。供給された乾燥用液体は遠心力により広がりウエハＷの外方に向けて流れる。このとき、ウエハＷの表面の全域は乾燥用液体の液膜により覆われる。これによりウエハＷの表面上に残存するリンス液が、乾燥用液体に置換されてゆく。

次に、ウエハＷの中心部の真上に撥水処理液ノズル４４が位置する。続いて、撥水処理液ノズル４４からウエハＷの表面の中心部にシリル化剤等の撥水処理液が、ウエハＷの表面全域に供給される（図８（ｂ）参照）。供給された撥水処理液は遠心力により広がりウエハＷの外方に向けて流れる。このとき、ウエハＷの表面の全域は撥水処理液の液膜により覆われる。これによりウエハＷの表面が、撥水化される。

このように、ウエハＷの凸状パターン２５が撥水処理液により撥水化されるので、凸状パターン２５の凸状部２６間に働く表面張力を小さくすることができ、凸状パターン２５が倒壊することを抑制することができる。

次に、再びウエハＷの中心部の真上に乾燥用液体ノズル４３が位置し、乾燥用液体ノズル４３からウエハＷの表面の中心部にＩＰＡ等の乾燥用液体が供給される（図８（ｃ）参照）。供給された乾燥用液体は遠心力により広がりウエハＷの外方に向けて流れる。このとき、ウエハＷの表面の全域は乾燥用液体の液膜により覆われる。これによりウエハＷの表面上に残存する撥水処理液が、乾燥用液体に置換されてゆく。

その後、ウエハＷを高速で回転させることにより乾燥用液体を振り切るか、あるいはウエハＷ上の乾燥用液体を蒸発させて乾燥用液体を除去することにより、ウエハＷを乾燥させる（図８（ｄ）参照）。この乾燥処理が終了したら、ウエハＷの回転を停止する。これによりウエハＷに対する一連の処理が終了したことになる。その後、ウエハＷが基板搬送装置１７により処理ユニット１６から搬出される。

［超臨界乾燥処理］
次に、ウエハ乾燥技術として超臨界乾燥処理が選択された場合について説明する。

この場合、まずリンス処理（図７（ｂ）参照）が終了したウエハＷの中心部の真上に乾燥用液体ノズル４３が位置する。続いて、乾燥用液体ノズル４３からウエハＷの表面の中心部にＩＰＡ等の乾燥用液体が、ウエハＷの表面全域に乾燥用液体の液膜を形成するのに十分な流量で供給される（図９（ａ）参照）。供給された乾燥用液体は遠心力により広がりウエハＷの外方に向けて流れる。このとき、ウエハＷの表面の全域は乾燥用液体の液膜により覆われる。これによりウエハＷの表面上に残存するリンス液が、乾燥用液体に置換されてゆく。

続いて、ウエハＷは、この状態のまま処理ユニット１６から搬出され、超臨界乾燥ユニット１６Ａへ搬送される。

次いで、ウエハＷは、保持部材５４に載置されるとともに処理容器５３内に収容され、処理容器５３が蓋部材５５により密閉される。続いて、ウエハＷ表面に液盛りされた乾燥用液体が乾燥してしまう前に、供給ポート５６を介して処理容器５３の内部に高圧の超臨界流体を供給する（図９（ｂ）参照）。これにより、処理容器５３の内部の圧力を昇圧する。

一方、処理容器５３内では、当該処理容器５３内に供給された超臨界流体がウエハＷに液盛りされたＩＰＡと接触すると、液盛りされたＩＰＡは徐々に超臨界流体に溶解し、徐々に超臨界流体と置き換わる。そして、ウエハＷの凸状パターン２５間でＩＰＡから超臨界流体への置換が進行するに従って、凸状パターン２５間からはＩＰＡが除去され、最終的には超臨界流体のみによって凸状パターン２５間が満たされる。この結果、ウエハＷの表面は、液体のＩＰＡから超臨界流体に置換されていくことになるが、平衡状態において液体ＩＰＡと超臨界流体との間には界面が形成されない。したがって、パターン倒れを引き起こすことなくウエハＷ表面の流体を超臨界流体に置換することができる。

その後、ウエハＷの表面が超臨界流体にて置換された状態となったら、排出ポート５７を介して処理容器５３内の雰囲気を処理容器５３外方に向けて排出する。これにより、処理容器５３内の圧力は次第に低下していき、処理容器５３内の処理流体は超臨界の状態から気体の状態に変化する。このとき超臨界状態と気体との間には界面が形成されないので、ウエハＷの表面に形成されたパターンに表面張力を作用させることなく、ウエハＷを乾燥することができる。

その後、保持部材５４を移動させることにより、超臨界処理を終えたウエハＷを超臨界乾燥ユニット１６Ａから搬出する。

［γ_ｐｃ値］
次に、上述したパターン倒壊発生指標としての一例であるγ_ｐｃ値について説明する。

図１０（ａ）−（ｃ）に示すように、凸状パターン２５の構造の例として、２つの構造的なモデルを考慮する。図１０（ａ）は、凸状パターン２５の形状が平面視でライン状である場合を示しており、図１０（ｂ）は、凸状パターン２５の形状が平面視で柱状である場合を示している。また、図１０（ｃ）は、これらの凸状パターン２５（ライン状及び柱状）の断面を示している。この場合、便宜上、凸状パターン２５のうちの１つのスペースに液体Ｑが存在している場合を想定する。

図１０（ａ）−（ｃ）において、Ｓは、隣接する凸状部２６同士のスペース幅であり、ｔは、凸状部２６の線幅であり、Ｌは、凸状部２６のパターン高さであり、Ｗは、凸状部２６のライン幅である。また、Ｐは、凸状部２６にラプラス圧によって生じる分布荷重Ｐである。このとき、凸状部２６のたわみδは、下記の式によって求められる。

ここで、Ｅは、凸状パターン２５（凸状部２６）の材料のヤング率であり、Ｉは、凸状部２６の慣性モーメントである。

［ライン状の凸状パターン］
凸状パターン２５の形状がライン状である場合（図１０（ａ））、凸状部２６の慣性モーメントＩは、

となる。

この場合、分布荷重Ｐは、

となる。なお、θは、液体の凸状部２６への接触角であるが、ここでは便宜上θ＝０とする。また、γは、液体の表面張力である。

ここで、凸状部２６が倒壊して凸状部２６同士が接触する場合、δ＝Ｓ／２と考えることができる（図１０（ｃ）参照）。このように凸状部２６同士が接触する場合（δ＝Ｓ／２となる場合）の表面張力γをγ_ｐｃ（Gamma Pattern Contact）値として、上記式１〜３を整理すると、

となる。

［柱状の凸状パターン］
一方、凸状パターン２５の形状が柱状である場合（図１０（ｂ））、凸状部２６の慣性モーメントＩは、

となる。

この場合、分布荷重Ｐは、

となる。なお、θは、液体の凸状部２６への接触角であるが、ここでは便宜上θ＝０とする。また、γは、液体の表面張力である。

ここで、凸状部２６が倒壊して凸状部２６同士が接触する場合、δ＝Ｓ／２と考えることができる（図１０（ｃ）参照）。このように凸状部２６同士が接触する場合（δ＝Ｓ／２となる場合）の表面張力γをγ_ｐｃ（Gamma Pattern Contact）値として、上記式１、５、６を整理すると、

となる。

［一般的なγ_ｐｃ値］
上記式４、７をまとめると、γ_ｐｃ値は下記のようにまとめられる。

なお、Ａは、凸状パターン２５の形状（例えばライン状、柱状等）によって定まる係数である。例えば、凸状パターン２５がライン状である場合（図１０（ａ））、Ａ＝１／６であり、凸状パターン２５が柱状である場合（図１０（ｂ））、Ａ＝π／６４である。

このように、γ_ｐｃ値は、凸状パターン２５が倒壊するか否かの閾値を意味すると考えられる。凸状パターン２５のγ_ｐｃ値が小さい場合、凸状パターン２５が倒壊しやすいことを意味し、凸状パターン２５のγ_ｐｃ値が大きい場合、凸状パターン２５が倒壊しにくいことを意味している。このようにγ_ｐｃ値は、凸状パターン２５の構造の機械的強度に関する近似的な情報を与えるものである。

［γ_ｐｃ値を用いたパターン倒壊の予測の具体例］
次に、γ_ｐｃ値を用いてパターン倒壊を予測する具体例について説明する。

まず、凸状パターン２５が柱状（図１０（ｂ）参照）である、４枚のシリコン製のサンプルウエハを準備した（ヤング率Ｅ＝１３０ＧＰａ）。この場合、４枚のサンプルウエハのスペース幅Ｓは、いずれも９０ｎｍとした。また、これら４枚のサンプルウエハのパターン高さＬは、３８０ｎｍから４５５ｎｍの範囲であった。

また、凸状パターン２５がライン状（図１０（ａ）参照）である、４枚のシリコン酸化物製のサンプルウエハを準備した（ヤング率Ｅ＝７５ＧＰａ）。この場合、４枚のサンプルウエハのスペース幅Ｓは、いずれも４０ｎｍとした。また、これら４枚のサンプルウエハのパターン高さＬは、２５０ｎｍから３３０ｎｍの範囲であった。

上記各サンプルウエハの面内の各測定位置において、スキャトロメモリ（光波散乱計測）法により、凸状パターン２５のパターン高さＬおよび線幅ｔを測定した。また、各測定位置における凸状パターン２５のアスペクト比（ＡＲ）およびγ_ｐｃ値を算出した。

次に、上記各サンプルウエハについて、３種類の乾燥技術（ＩＰＡスピン乾燥法、ＩＰＡスキャン乾燥法、撥水乾燥法（ＳＭＤ））を用いて乾燥処理を行った。

図１１（ａ）は、凸状パターン２５のアスペクト比とパターン崩壊率との関係を示す散布図であり、図１１（ｂ）は、凸状パターン２５のγ_ｐｃ値とパターン崩壊率との関係を示す散布図である。

図１１（ａ）（ｂ）の散布図中、白丸（○）は、柱状の凸状パターン２５を有するサンプルウエハに対してＩＰＡスピン乾燥処理を行ったものである。また黒丸（●）は、ライン状の凸状パターン２５を有するサンプルウエハに対してＩＰＡスピン乾燥処理を行ったものである。また白四角（□）は、柱状の凸状パターン２５を有するサンプルウエハに対してＩＰＡスキャン乾燥処理を行ったものである。また白三角（△）は、柱状の凸状パターン２５を有するサンプルウエハに対して撥水乾燥処理を行ったものである。また黒三角（▲）は、ライン状の凸状パターン２５を有するサンプルウエハに対して撥水乾燥処理を行ったものである。

図１１（ａ）に示すように、アスペクト比とパターン崩壊率との関係をプロットした場合、プロットされた点は広く散在するが、柱状の凸状パターン２５を有するサンプルウエハ（○、□、△）と、ライン状の凸状パターン２５を有するサンプルウエハ（●、▲）とで、２つのグループに分割された。

これに対して図１１（ｂ）に示すように、γ_ｐｃ値とパターン崩壊率との関係を示す散布図を参照すると、各乾燥技術毎に、所定のγ_ｐｃ値を境にパターン崩壊率が増加し始めることが分かる。加減すれば、γ_ｐｃ値に基づいてパターン崩壊を予測できることを示している。例えば、約１０以上のγ_ｐｃ値をもつウエハは、ＩＰＡ乾燥技術で乾燥処理すれば十分であることが分かる。また、約５以上約１０未満のγ_ｐｃ値をもつウエハは、ＩＰＡ乾燥技術よりもパターン崩壊を起こしにくい乾燥技術（例えば撥水化乾燥技術）を用いるべきであることが分かる。これに対して約５未満のγ_ｐｃ値をもつウエハは、撥水乾燥技術よりも更にパターン崩壊を起こしにくい乾燥技術（例えば超臨界乾燥技術）を必要とすることが分かる。この傾向は、凸状パターン２５の形状（例えばライン状、柱状等）に関わらず一定である。このように、γ_ｐｃ値を用いることにより、乾燥技術によるパターン倒壊のしやすさをより正確に定量的に示すことができる。

以上に説明したように、本実施形態によれば、凸状パターン２５を有するウエハＷを準備し、ウエハＷの凸状パターン２５の倒壊しやすさの指標であるパターン倒壊発生指標を求める。その後、このパターン倒壊発生指標に基づいて、複数の基板乾燥技術（例えば、ＩＰＡ乾燥技術、撥水化乾燥技術及び超臨界乾燥技術）の中から特定の基板乾燥技術を選択する。これにより、実際にウエハＷを乾燥処理する前に、ウエハＷに形成された凸状パターン２５が倒壊する可能性を予測することができるので、より適切な基板乾燥技術を選択してウエハＷを乾燥処理することができる。この結果、ウエハＷの凸状パターン２５の倒壊をより確実に回避することができる。また、凸状パターン２５の倒壊しやすさの指標としてパターン倒壊発生指標を用いることにより、複数のウエハ乾燥技術の各々の乾燥性能を客観的に現すことができる。

また、本実施形態によれば、複数の基板乾燥技術とパターン倒壊発生指標とは、予め関連づけられている。そして特定の基板乾燥技術を選択する際、処理するウエハＷのパターン倒壊発生指標の値に基づいて、複数の基板乾燥技術の中から特定の基板乾燥技術を選択する。これにより、このパターン倒壊発生指標の値に基づいて、適切な基板乾燥技術をより簡易に選択することができる。

また、本実施形態によれば、パターン倒壊発生指標としてγ_ｐｃ値を用いている。一般に、凸状パターン２５の倒壊は、凸状部２６の曲げ剛性、凸状部２６の線幅、ウエハＷの材料および凸状パターン２５の形状等によって影響される。このため、本実施形態のようにパターン倒壊発生指標としてγ_ｐｃ値を用いることにより、例えば形状（例えばライン状、柱状等）が異なる凸状パターン２５同士であっても、これらの凸状パターン２５の倒壊のしやすさを共通の指標によって比較することができる。

［変形例］
上記実施形態において、パターン倒壊発生指標は、複数の基板乾燥技術の中から特定の基板乾燥技術を選択する際に用いられる場合を例にとって説明した。しかしながら、パターン倒壊発生指標は、ウエハＷの作製工程（例えばドライエッチング工程、ウエットエッチング工程）に対してフィードバックされて用いられても良い。

この場合、まずウエハＷを例えばドライエッチング法又はウェットエッチング法により作製する。次に、ウエハＷの凸状パターン２５の倒壊しやすさの指標であるパターン倒壊発生指標（例えばγ_ｐｃ値）を上記実施形態の場合と同様にして求める。その後、パターン倒壊発生指標に基づいて、ウエハＷを作製する工程における処理内容を調整する。

例えば、パターン倒壊発生指標としてγ_ｐｃ値が用いられる場合、作製されたウエハＷのγ_ｐｃ値が所定の値以上となり、ウエハＷの凸状パターン２５が倒壊しにくくなるように、ウエハＷの作製工程での処理内容を調整しても良い。

例えばウエハＷがウェットエッチング法により作製される場合、ウエハＷの作製工程において、ウェットエッチングステップの処理時間、ウエハＷの回転数、処理薬液流量、処理温度、ウエハＷのスキャン速度等を調整することにより、ウエハＷの面内のエッチング量を調整し、パターン倒壊発生指標が適切な値となるようにしても良い。これによりウエハＷの凸状パターン２５の倒壊を回避することができる。

また、例えばウエハＷがドライエッチング法により作製される場合、ウエハＷの作製工程において、ウエハＷの温度、ドライエッチング処理時間、ガス流量等を調整することにより、ウエハＷの面内のエッチング量を調整し、パターン倒壊発生指標が適切な値となるようにしても良い。これによりウエハＷの凸状パターン２５の倒壊を回避することができる。

本発明は、上述の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形が加えられた各種態様も含みうるものであり、本発明によって奏される効果も上述の事項に限定されない。したがって、本発明の技術的思想及び趣旨を逸脱しない範囲で、特許請求の範囲及び明細書に記載される各要素に対して種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

１ 基板処理システム
１６ 処理ユニット
１６Ａ 超臨界乾燥ユニット
２０ チャンバ
２５ 凸状パターン
２６ 凸状部
３０ 基板保持機構
４０ 処理流体供給部
４１ 薬液ノズル
４２ リンスノズル
４３ 乾燥用液体ノズル
４４ 撥水処理液ノズル
４５ アーム
Ｗ ウエハ

Claims (7)

1. 凸状パターンを有する基板を準備する工程と、
   前記基板の前記凸状パターンの倒壊しやすさの指標であるパターン倒壊発生指標を求める工程と、
   前記パターン倒壊発生指標に基づいて、複数の基板乾燥技術の中から特定の基板乾燥技術を選択する工程とを備え、
   前記パターン倒壊発生指標は、前記凸状パターンの構造の機械的強度に関する近似的な情報を含む、基板処理方法。
2. 前記複数の基板乾燥技術と前記パターン倒壊発生指標とは、予め関連づけられており、前記特定の基板乾燥技術を選択する工程は、処理する基板の前記パターン倒壊発生指標の値に基づいて、前記複数の基板乾燥技術の中から特定の基板乾燥技術を選択する工程である、請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記複数の基板乾燥技術は、ＩＰＡ乾燥技術、撥水化乾燥技術及び超臨界乾燥技術のうち少なくとも１つを含む、請求項１または２に記載の基板処理方法。
4. 前記パターン倒壊発生指標を求める工程は、前記基板の特性を計測する工程を含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
5. 前記パターン倒壊発生指標が第１の範囲である場合は、前記複数の基板乾燥技術の中から第１の乾燥技術が選択され、前記パターン倒壊発生指標が前記第１の範囲と異なる第２の範囲である場合は、前記複数の基板乾燥技術の中から第２の乾燥技術が選択される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
6. 前記パターン倒壊発生指標は、γ_ｐｃ値であり、前記γ_ｐｃ値は、
   

   

   によって求められ、
   上記式中、Ａは、前記凸状パターンの形状によって定まる係数であり、Ｅは、前記凸状パターンのヤング率であり、Ｓは、前記凸状パターンの隣接する凸状部同士のスペース幅であり、ｔは、前記凸状部の線幅であり、Ｌは、前記凸状部のパターン高さである、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
7. 凸状パターンを有する基板を作製する工程と、
   前記基板の前記凸状パターンの倒壊しやすさの指標であるパターン倒壊発生指標を求める工程と、
   前記パターン倒壊発生指標に基づいて、前記基板を作製する工程における処理内容を調整する工程とを備え、
   前記パターン倒壊発生指標は、前記凸状パターンの構造の機械的強度に関する近似的な情報を含む、基板処理方法。

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