JP6953255B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents
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Description
たとえば、特許文献1の第2の実施形態には、枚葉式の基板処理装置を用いた基板の処理が開示されている。この処理では、SPM等の薬液、純水、IPA等のアルコール、シランカップリング剤、IPA等のアルコール、および純水が、この順番で基板に供給される。その後、基板の表面に残留している純水を振り切って基板を乾燥させるスピンドライ処理が行われる。シランカップリング剤の供給によって基板の表面に形成された撥水性保護膜は、基板が乾燥した後、ドライアッシングやオゾンガス処理等の灰化処理によって基板から除去される。
さらに、この方法によれば、高温の第1有機溶剤が基板の表面に供給され、その後、第2有機溶剤が基板の表面に供給される。基板に供給される前の第1有機溶剤の液温は、基板に供給される前の第2有機溶剤の液温よりも高い。これにより、基板上での第2有機溶剤の温度低下を抑制または防止できる。場合によっては、基板上での第2有機溶剤の液温を高めることができる。これにより、第2有機溶剤の表面張力をさらに低下させることができるので、基板の乾燥中に液体からパターンに加わる力をさらに低下させることができる。
請求項4に記載の発明は、前記第1有機溶剤は、アルコールであり、前記第2有機溶剤は、フッ素系有機溶剤である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
請求項5に記載の発明は、表面にパターンが形成された基板を水平に保持する基板保持手段と、前記基板の表面を疎水化させる疎水化剤の液体を前記基板保持手段に保持されている前記基板の表面に供給する疎水化剤供給手段と、水よりも表面張力が低い第1有機溶剤の液体を吐出する第1ノズルを含み、前記第1有機溶剤の液体を前記基板保持手段に保持されている前記基板に供給する第1有機溶剤供給手段と、前記第1有機溶剤よりも表面張力が低い第2有機溶剤の液体を吐出する第2ノズルを含み、前記第2有機溶剤の液体を前記基板保持手段に保持されている前記基板に供給する第2有機溶剤供給手段と、前記第1ノズルおよび第2ノズルを保持するノズルアームと、前記ノズルアームを移動させることにより、前記第1ノズルおよび第2ノズルが平面視で前記基板に重なる位置と平面視で前記基板に重ならない位置との間で、前記第1ノズルおよび第2ノズルを移動させるノズル移動ユニットと、前記基板保持手段に保持されている前記基板に供給される前記第1有機溶剤の液体を加熱する第1有機溶剤用ヒータと、前記基板保持手段に保持されている前記基板を乾燥させる乾燥手段と、前記疎水化剤供給手段、第1有機溶剤供給手段、第2有機溶剤供給手段、ノズル移動ユニット、第1有機溶剤用ヒータ、および乾燥手段を制御する制御装置とを備える、基板処理装置である。
請求項6に記載の発明は、前記基板処理装置は、前記基板保持手段に保持されている前記基板に供給される前記第2有機溶剤の液体を加熱する第2有機溶剤用ヒータをさらに備え、前記第2有機溶剤供給工程は、前記第1有機溶剤供給工程の後に、室温よりも高い温度まで予め加熱されており、前記第1有機溶剤よりも表面張力が低い前記第2有機溶剤の液体を前記第1有機溶剤の液膜で覆われている前記基板の表面に供給することにより、前記基板上の前記第1有機溶剤の液体を前記第2有機溶剤の液体で置換する工程である、請求項5に記載の基板処理装置である。この構成によれば、前述の効果と同様な効果を奏することができる。
請求項8に記載の発明は、前記第1有機溶剤は、アルコールであり、前記第2有機溶剤は、フッ素系有機溶剤である、請求項5〜7のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
以下の説明において、IPA(イソプロピルアルコール)、疎水化剤、およびHFO(ハイドロフルオロオレフィン)は、特に断りがない限り、液体を意味している。
図1は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置1に備えられた処理ユニット2の内部を水平に見た模式図である。図2は、スピンチャック8および処理カップ21を上から見た模式図である。図3は、ガスノズル51を示す模式図である。図3(a)は、ガスノズル51の鉛直断面を示す模式図であり、図3(b)は、図3(a)に示す矢印IIIBが示す方向にガスノズル51を見た模式図であり、ガスノズル51の底面を示している。
チャンバー4は、基板Wが通過する搬入搬出口5bが設けられた箱型の隔壁5と、搬入搬出口5bを開閉するシャッター6とを含む。フィルターによってろ過された空気であるクリーンエアーは、隔壁5の上部に設けられた送風口5aからチャンバー4内に常時供給される。チャンバー4内の気体は、処理カップ21の底部に接続された排気ダクト7を通じてチャンバー4から排出される。これにより、クリーンエアーのダウンフローがチャンバー4内に常時形成される。
ガード23は、スピンチャック8を取り囲む円筒状の筒状部25と、筒状部25の上端部から回転軸線A1に向かって斜め上方に延びる円環状の天井部24とを含む。複数の天井部24は、上下方向に重なっており、複数の筒状部25は、同心円状に配置されている。複数のカップ26は、それぞれ、複数の筒状部25の下方に配置されている。カップ26は、上向きに開いた環状の受液溝を形成している。
図4は、基板処理装置1によって行われる基板Wの処理の一例について説明するための工程図である。図5は、図4に示す基板Wの処理の一例が行われているときの基板Wの状態を示す模式的な断面図である。図6は、図4に示す基板Wの処理の一例が行われているときの基板処理装置1の動作を示すタイムチャートである。図6において、IPAのONは、基板Wに向けてIPAが吐出されていることを意味し、IPAのOFFは、IPAの吐出が停止されていること意味する。疎水化剤などの他の処理液についても同様である。
具体的には、第1薬液ノズル28、第2薬液ノズル33、ガスノズル51を含む全てのスキャンノズルを待機位置に位置させ、全てのガード23を下位置に位置させる。この状態で、搬送ロボットが、基板Wをハンドで支持しながら、ハンドをチャンバー4内に進入させる。その後、搬送ロボットは、基板Wの表面が上に向けられた状態でハンド上の基板Wをスピンチャック8の上に置く。搬送ロボットは、基板Wをスピンチャック8の上に置いた後、ハンドをチャンバー4の内部から退避させる。
具体的には、ガード昇降ユニット27は、複数のガード23の少なくとも一つを上昇させて、いずれかのガード23の内面を基板Wの外周面に水平に対向させる。第1ノズル移動ユニット32は、第1ノズルアーム31を移動させることにより、第1薬液ノズル28の吐出口を基板Wの上方に位置させる。スピンモータ12は、基板Wがチャックピン9によって把持されている状態で基板Wの回転を開始する。この状態で、第1薬液バルブ30が開かれ、第1薬液ノズル28がDHFの吐出を開始する。
具体的には、リンス液バルブ40が開かれ、リンス液ノズル38が純水の吐出を開始する。リンス液ノズル38から吐出された純水は、基板Wの上面中央部に着液した後、回転している基板Wの上面に沿って外方に流れる。これにより、基板W上のDHFが純水に置換され、基板Wの上面全域を覆う純水の液膜が形成される。その後、リンス液バルブ40が閉じられ、リンス液ノズル38からの純水の吐出が停止される。
具体的には、第2ノズル移動ユニット37は、第2ノズルアーム36を移動させることにより、第2薬液ノズル33の吐出口を基板Wの上方に位置させる。ガード昇降ユニット27は、複数のガード23の少なくとも一つを上下に移動させることにより、基板Wの外周面に対向するガード23を切り替える。第2薬液ノズル33の吐出口が基板Wの上方に配置された後、第2薬液バルブ35が開かれ、第2薬液ノズル33がSC1の吐出を開始する。
具体的には、リンス液バルブ40が開かれ、リンス液ノズル38が純水の吐出を開始する。リンス液ノズル38から吐出された純水は、基板Wの上面中央部に着液した後、回転している基板Wの上面に沿って外方に流れる。これにより、基板W上のSC1が純水に置換され、基板Wの上面全域を覆う純水の液膜が形成される。その後、リンス液バルブ40が閉じられ、リンス液ノズル38からの純水の吐出が停止される。
具体的には、第3ノズル移動ユニット68が、ガスノズル51を待機位置から中央上位置に移動させる。これにより、アルコールノズル71、疎水化剤ノズル75、および溶剤ノズル78が基板Wの上方に配置される。その後、アルコールバルブ73が開かれ、アルコールノズル71がIPAの吐出を開始する。
具体的には、第3ノズル移動ユニット68が、ガスノズル51を中央上位置から中央下位置に下降させる。さらに、疎水化剤バルブ77が開かれ、疎水化剤ノズル75が疎水化剤の吐出を開始する。ガード昇降ユニット27は、疎水化剤の吐出が開始される前または後に、複数のガード23の少なくとも一つを上下に移動させることにより、基板Wの外周面に対向するガード23を切り替えてもよい。
具体的には、前述のように、第3ノズル移動ユニット68が、ガスノズル51を中央下位置から中央上位置に上昇させる。さらに、アルコールバルブ73が開かれ、アルコールノズル71がIPAの吐出を開始する。ガード昇降ユニット27は、IPAの吐出が開始される前または後に、複数のガード23の少なくとも一つを上下に移動させることにより、基板Wの外周面に対向するガード23を切り替えてもよい。
具体的には、ガスノズル51が中央上位置に位置している状態で、溶剤バルブ80が開かれ、溶剤ノズル78がHFOの吐出を開始する。ガード昇降ユニット27は、HFOの吐出が開始される前または後に、複数のガード23の少なくとも一つを上下に移動させることにより、基板Wの外周面に対向するガード23を切り替えてもよい。
具体的には、溶剤ノズル78からのHFOの吐出が停止された後、スピンモータ12が基板Wの回転速度を上昇させる。基板Wに付着している液体は、基板Wの高速回転により基板Wのまわりに飛散する。これにより、基板Wとガスノズル51との間の空間が窒素ガスで満たされた状態で基板Wが乾燥する。基板Wの高速回転が開始されてから所定時間が経過すると、スピンモータ12が回転を停止する。これにより、基板Wの回転が停止される。
具体的には、第1気体バルブ53および第2気体バルブ55が閉じられ、第1気体吐出口61および第2気体吐出口62からの窒素ガスの吐出が停止される。さらに、第3ノズル移動ユニット68が、ガスノズル51を待機位置に移動させる。ガード昇降ユニット27は、全てのガード23を下位置まで下降させる。搬送ロボットは、複数のチャックピン9が基板Wの把持を解除した後、スピンチャック8上の基板Wをハンドで支持する。その後、搬送ロボットは、基板Wをハンドで支持しながら、ハンドをチャンバー4の内部から退避させる。これにより、処理済みの基板Wがチャンバー4から搬出される。
図8(a)は、第1アルコール供給工程が行われているときの基板Wの状態を示す模式的な断面図である。図8(b)は、疎水化剤供給工程が行われているときの基板Wの状態を示す模式的な断面図である。図8(c)は、第2アルコール供給工程が行われているときの基板Wの状態を示す模式的な断面図である。
図9に示すように、基板Wを乾燥させるときは、基板W上の液量が徐々に減少していき、液面が隣接する2つのパターンの間に移動する。隣接する2つのパターンの間に液面があると、パターンを倒壊させるモーメントが、液面とパターンの側面とが接する位置でパターンに加わる。
前述の基板Wの処理の一例では、基板W上の疎水化剤をIPAで置換した後に、HFOを基板Wに供給し、HFOが付着している基板Wを乾燥させる。IPAは、水よりも表面張力が低いアルコールであり、HFOは、IPAよりも表面張力が低いフッ素系有機溶剤である。このような表面張力が極めて低い液体が付着している基板Wを乾燥させるので、基板Wの乾燥中にパターンに加わる力を低下させることができる。これにより、より微細なパターンであっても、パターンの倒壊率を低下させることができる。
本発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
たとえば、リンス液ノズル38は、チャンバー4の隔壁5に対して固定された固定ノズルではなく、基板Wに対する処理液の着液位置を移動可能なスキャンノズルであってもよい。
第1アルコール供給工程(図4のステップS6)および第2アルコール供給工程(図4のステップS9)の一方だけで、室温のIPAを基板Wに供給してもよい。この場合、基板Wに供給されるIPAを案内する配管を2つ設け、2つの配管の一方だけにヒータを介装すればよい。
前述の基板Wの処理の一例において、第1アルコール供給工程(図4のステップS6)が行われた後であって、疎水化剤供給工程(図4のステップS7)が行われる前に、基板W上のIPAの液量を減少させる液量減少工程をさらに行ってもよい。
前述の基板Wの処理の一例において、溶剤供給工程(図4のステップS10)が行われた後であって、第2アルコール供給工程(図4のステップS9)が行われる前に、基板W上のIPAを、IPA等のアルコールとHFO等のフッ素系有機溶剤との混合液で置換してもよい。もしくは、溶剤供給工程(図4のステップS10)において、IPA等のアルコールとHFO等のフッ素系有機溶剤との混合液を基板Wに供給してもよい。
第2アルコール供給工程(図4のステップS9)において基板Wに供給されるアルコールは、第1アルコール供給工程(図4のステップS6)において基板Wに供給されるアルコールと異なっていてもよい。
図2に示すように、処理ユニット2は、基板W上の液体を加熱する室内ヒータ82を備えていてもよい。室内ヒータ82は、チャンバー4内に配置されている。室内ヒータ82は、スピンチャック8に保持されている基板Wの上方または下方に配置される。
前述の全ての構成の2つ以上が組み合わされてもよい。前述の全ての工程の2つ以上が組み合わされてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
3 :制御装置
8 :スピンチャック(基板保持手段)
12 :スピンモータ(液量減少手段、乾燥手段)
71 :アルコールノズル(第1有機溶剤供給手段)
72 :アルコール配管(第1有機溶剤供給手段)
73 :アルコールバルブ(第1有機溶剤供給手段)
74 :第1ヒータ
75 :疎水化剤ノズル(疎水化剤供給手段)
76 :疎水化剤配管(疎水化剤供給手段)
77 :疎水化剤バルブ(疎水化剤供給手段、液量減少手段)
78 :溶剤ノズル(第2有機溶剤供給手段)
79 :溶剤配管(第2有機溶剤供給手段)
80 :溶剤バルブ(第2有機溶剤供給手段)
81 :第2ヒータ
82 :室内ヒータ
W :基板
Claims (8)
- 第1ノズルおよび第2ノズルを保持するノズルアームをノズル移動ユニットによって移動させることにより、前記第1ノズルおよび第2ノズルが平面視で基板に重ならない位置から平面視で前記基板に重なる位置に前記第1ノズルおよび第2ノズルを移動させるノズル移動工程と、
パターンが形成された前記基板の表面を疎水化させる疎水化剤の液体を前記基板の表面に供給することにより、前記基板の表面全域を覆う前記疎水化剤の液膜を形成する疎水化剤供給工程と、
前記疎水化剤供給工程の後に、水よりも表面張力が低い第1有機溶剤の液体を、平面視で前記基板に重なる位置に配置された前記第1ノズルに吐出させて、前記疎水化剤の液膜で覆われている前記基板の表面に供給することにより、前記基板上の前記疎水化剤の液体を前記第1有機溶剤の液体で置換する第1有機溶剤供給工程と、
前記第1有機溶剤供給工程の後に、前記第1有機溶剤よりも表面張力が低い第2有機溶剤の液体を、前記第1ノズルが前記第1有機溶剤の液体を吐出しているときには平面視で前記基板に重なる位置に配置された前記第2ノズルに吐出させて、前記第1有機溶剤の液膜で覆われている前記基板の表面に供給することにより、前記基板上の前記第1有機溶剤の液体を前記第2有機溶剤の液体で置換する第2有機溶剤供給工程と、
前記第2有機溶剤供給工程の後に、前記第2有機溶剤の液体が付着している前記基板を乾燥させる乾燥工程と、を含み、
前記第1有機溶剤供給工程は、前記疎水化剤供給工程の後に、前記第2有機溶剤供給工程で前記基板に供給される前の前記第2有機溶剤の液温よりも高い温度まで予め加熱されており、前記水よりも表面張力が低い前記第1有機溶剤の液体を前記疎水化剤の液膜で覆われている前記基板の表面に供給することにより、前記基板上の前記疎水化剤の液体を前記第1有機溶剤の液体で置換する工程である、基板処理方法。 - 前記第2有機溶剤供給工程は、前記第1有機溶剤供給工程の後に、室温よりも高い温度まで予め加熱されており、前記第1有機溶剤よりも表面張力が低い前記第2有機溶剤の液体を前記第1有機溶剤の液膜で覆われている前記基板の表面に供給することにより、前記基板上の前記第1有機溶剤の液体を前記第2有機溶剤の液体で置換する工程である、請求項1に記載の基板処理方法。
- 前記基板の上方または下方に配置された室内ヒータで、前記基板上の前記第2有機溶剤を加熱する溶剤加熱工程をさらに含む、請求項1または2に記載の基板処理方法。
- 前記第1有機溶剤は、アルコールであり、
前記第2有機溶剤は、フッ素系有機溶剤である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板処理方法。 - 表面にパターンが形成された基板を水平に保持する基板保持手段と、
前記基板の表面を疎水化させる疎水化剤の液体を前記基板保持手段に保持されている前記基板の表面に供給する疎水化剤供給手段と、
水よりも表面張力が低い第1有機溶剤の液体を吐出する第1ノズルを含み、前記第1有機溶剤の液体を前記基板保持手段に保持されている前記基板に供給する第1有機溶剤供給手段と、
前記第1有機溶剤よりも表面張力が低い第2有機溶剤の液体を吐出する第2ノズルを含み、前記第2有機溶剤の液体を前記基板保持手段に保持されている前記基板に供給する第2有機溶剤供給手段と、
前記第1ノズルおよび第2ノズルを保持するノズルアームと、
前記ノズルアームを移動させることにより、前記第1ノズルおよび第2ノズルが平面視で前記基板に重なる位置と平面視で前記基板に重ならない位置との間で、前記第1ノズルおよび第2ノズルを移動させるノズル移動ユニットと、
前記基板保持手段に保持されている前記基板に供給される前記第1有機溶剤の液体を加熱する第1有機溶剤用ヒータと、
前記基板保持手段に保持されている前記基板を乾燥させる乾燥手段と、
前記疎水化剤供給手段、第1有機溶剤供給手段、第2有機溶剤供給手段、ノズル移動ユニット、第1有機溶剤用ヒータ、および乾燥手段を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記第1ノズルおよび第2ノズルを保持する前記ノズルアームを前記ノズル移動ユニットによって移動させることにより、前記第1ノズルおよび第2ノズルが平面視で前記基板に重ならない位置から平面視で前記基板に重なる位置に前記第1ノズルおよび第2ノズルを移動させるノズル移動工程と、
前記基板の表面を疎水化させる前記疎水化剤の液体を前記基板の表面に供給することにより、前記基板の表面全域を覆う前記疎水化剤の液膜を形成する疎水化剤供給工程と、
前記疎水化剤供給工程の後に、前記水よりも表面張力が低い前記第1有機溶剤の液体を、平面視で前記基板に重なる位置に配置された前記第1ノズルに吐出させて、前記疎水化剤の液膜で覆われている前記基板の表面に供給することにより、前記基板上の前記疎水化剤の液体を前記第1有機溶剤の液体で置換する第1有機溶剤供給工程と、
前記第1有機溶剤供給工程の後に、前記第1有機溶剤よりも表面張力が低い前記第2有機溶剤の液体を、前記第1ノズルが前記第1有機溶剤の液体を吐出しているときには平面視で前記基板に重なる位置に配置された前記第2ノズルに吐出させて、前記第1有機溶剤の液膜で覆われている前記基板の表面に供給することにより、前記基板上の前記第1有機溶剤の液体を前記第2有機溶剤の液体で置換する第2有機溶剤供給工程と、
前記第2有機溶剤供給工程の後に、前記第2有機溶剤の液体が付着している前記基板を乾燥させる乾燥工程と、を実行し、
前記第1有機溶剤供給工程は、前記疎水化剤供給工程の後に、前記第2有機溶剤供給工程で前記基板に供給される前の前記第2有機溶剤の液温よりも高い温度まで予め加熱されており、前記水よりも表面張力が低い前記第1有機溶剤の液体を前記疎水化剤の液膜で覆われている前記基板の表面に供給することにより、前記基板上の前記疎水化剤の液体を前記第1有機溶剤の液体で置換する工程である、基板処理装置。 - 前記基板処理装置は、前記基板保持手段に保持されている前記基板に供給される前記第2有機溶剤の液体を加熱する溶剤用ヒータをさらに備え、
前記第2有機溶剤供給工程は、前記第1有機溶剤供給工程の後に、室温よりも高い温度まで予め加熱されており、前記第1有機溶剤よりも表面張力が低い前記第2有機溶剤の液体を前記第1有機溶剤の液膜で覆われている前記基板の表面に供給することにより、前記基板上の前記第1有機溶剤の液体を前記第2有機溶剤の液体で置換する工程である、請求項5に記載の基板処理装置。 - 前記基板処理装置は、前記基板保持手段に保持されている前記基板の上方または下方に配置される室内ヒータをさらに備え、
前記制御装置は、前記室内ヒータに前記基板上の前記第2有機溶剤を加熱させる溶剤加熱工程をさらに実行する、請求項5または6に記載の基板処理装置。 - 前記第1有機溶剤は、アルコールであり、
前記第2有機溶剤は、フッ素系有機溶剤である、請求項5〜7のいずれか一項に記載の基板処理装置。
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