JP7058735B2 - 基板洗浄方法、基板洗浄システムおよび記憶媒体 - Google Patents

Description

本開示は、基板洗浄方法、基板洗浄システムおよび記憶媒体に関する。

従来、シリコンウェハや化合物半導体ウェハ等の基板に付着したパーティクルの除去を行う技術が知られている。

たとえば、特許文献１には、基板の表面に処理膜を形成し、この処理膜を「膜」の状態で剥離させることで、基板上のパーティクルを処理膜とともに除去する基板洗浄方法が開示されている。

特開２０１５－１１９１６４号公報

本開示は、基板の表面に処理膜を形成し、この処理膜を「膜」の状態で剥離させることで、基板上のパーティクルを処理膜とともに除去する技術において、基板の乾燥処理時におけるパターン倒壊を抑制することができる技術を提供する。

本開示の一態様による基板洗浄方法は、成膜処理液供給工程と、剥離処理液供給工程と、疎水化液供給工程とを含む。成膜処理液供給工程は、揮発成分を含み基板上に膜を形成するための成膜処理液を基板へ供給する。剥離処理液供給工程は、揮発成分が揮発することによって成膜処理液が基板上で固化または硬化してなる処理膜に対して処理膜を基板から剥離させる剥離処理液を供給する。疎水化液供給工程は、剥離処理液が供給された後の基板に対し、基板を疎水化させる疎水化液を供給する。

本開示によれば、基板の表面に処理膜を形成し、この処理膜を「膜」の状態で剥離させることで、基板上のパーティクルを処理膜とともに除去する技術において、基板の乾燥処理時におけるパターン倒壊を抑制することができる。

図１Ａは、第１実施形態に係る基板洗浄方法の説明図である。 図１Ｂは、第１実施形態に係る基板洗浄方法の説明図である。 図１Ｃは、第１実施形態に係る基板洗浄方法の説明図である。 図１Ｄは、第１実施形態に係る基板洗浄方法の説明図である。 図１Ｅは、第１実施形態に係る基板洗浄方法の説明図である。 図２は、第１実施形態に係る基板洗浄システムの構成を示す模式図である。 図３は、第１実施形態に係る基板洗浄装置の構成を示す模式図である。 図４は、第１実施形態に係る基板洗浄処理の手順を示すフローチャートである。 図５は、第１実施形態に係る基板洗浄処理の説明図である。 図６は、第２実施形態に係る基板洗浄装置の構成を示す模式図である。 図７は、第２実施形態に係る基板洗浄処理の説明図である。 図８は、第３実施形態に係る基板洗浄処理の手順を示すフローチャートである。

以下に、本開示による基板洗浄方法、基板洗浄システムおよび記憶媒体を実施するための形態（以下、「実施形態」と記載する）について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示による基板洗浄方法、基板洗浄システムおよび記憶媒体が限定されるものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。また、以下の各実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。

基板に付着したパーティクルを除去する技術として、基板の表面に処理膜を形成し、この処理膜を「膜」の状態で剥離させることで、基板上のパーティクルを処理膜とともに除去する技術が知られている。

近年、基板上に形成されるパターンの微細化に伴い、たとえばトレンチ素子分離構造におけるトレンチや、ライン・スペース・パターンにおけるスペースのアスペクト比が大きくなる傾向にある。これらのアスペクト比が大きくなるほど、基板の乾燥処理時において、パターン間に残存する処理液の表面張力によるパターン倒壊が生じ易くなる。そこで、基板の乾燥処理時におけるパターン倒壊を抑制することができる技術の提供が期待されている。

（第１実施形態）
［基板洗浄方法の概要］
まず、第１実施形態に係る基板洗浄方法の概要について図１Ａ～図１Ｅを用いて説明する。図１Ａ～図１Ｅは、第１実施形態に係る基板洗浄方法の説明図である。

図１Ａに示すように、第１実施形態に係る基板洗浄方法は、シリコンウェハや化合物半導体ウェハ等の基板（以下、「ウェハＷ」と記載する）におけるパターンＰまたはパターンＰの形成面に付着したパーティクルＲを除去する。

第１実施形態に係る基板処理方法では、ウェハＷにおけるパターンＰの形成面（以下、「パターン形成面」と記載する）に対し、揮発成分を含みウェハＷ上に膜を形成するための処理液（以下、「成膜処理液Ｌ１」と記載する）を供給する。

ここで、ウェハＷのパターン形成面は、たとえば親水性の膜（図示せず）で覆われることにより、あるいは、オゾン水などを用いた親水化処理が施されることにより、親水性を有している。

ウェハＷのパターン形成面に供給された成膜処理液Ｌ１は、揮発成分の揮発による体積収縮を起こしながら固化または硬化して処理膜Ｆとなる（図１Ｂ参照）。これにより、ウェハＷ上に形成されたパターンＰやパターンＰに付着したパーティクルＲがこの処理膜Ｆに覆われた状態となる。なお、ここでいう「固化」とは、固体化することを意味し、「硬化」とは、分子同士が連結して高分子化すること（たとえば架橋や重合等）を意味する。

つづいて、図１Ｂに示すように、ウェハＷ上の処理膜Ｆに対して剥離処理液Ｌ２が供給される。剥離処理液Ｌ２は、前述の処理膜ＦをウェハＷから剥離させる処理液である。

具体的には、剥離処理液Ｌ２は親水性の処理液であり、処理膜Ｆ上に供給された後、処理膜Ｆ中に浸透していきウェハＷの界面に到達する。ウェハＷの界面であるパターン形成面は親水性を有しているため、パターン形成面に到達した剥離処理液Ｌ２は、パターン形成面に浸透する。

ウェハＷと処理膜Ｆとの間に剥離処理液Ｌ２が浸入することにより、処理膜Ｆは「膜」の状態でウェハＷから剥離し、これに伴い、パターン形成面に付着したパーティクルＲが処理膜ＦとともにウェハＷから剥離する（図１Ｃ参照）。

なお、成膜処理液Ｌ１は、揮発成分の揮発に伴う体積収縮によって生じる歪み（引っ張り力）により、パターンＰ等に付着したパーティクルＲをパターンＰ等から引き離すことができる。

つづいて、ウェハＷから剥離された処理膜Ｆに対し、処理膜Ｆを溶解させる溶解処理液Ｌ３が供給される（図１Ｄ参照）。これにより、処理膜Ｆは溶解し、処理膜Ｆに取り込まれていたパーティクルＲは、溶解処理液Ｌ３中に浮遊した状態となる。その後、溶解処理液Ｌ３や溶解した処理膜ＦをウェハＷから除去することで、パーティクルＲは、ウェハＷ上から除去される（図１Ｅ参照）。

このように、第１実施形態に係る基板洗浄方法は、ウェハＷ上に形成された処理膜ＦをウェハＷから「膜」の状態で、言い換えれば、溶解させることなく剥離させることで、パターンＰ等に付着したパーティクルＲを処理膜ＦとともにウェハＷから除去する。

第１実施形態に係る基板洗浄方法によれば、化学的作用を利用することなくパーティクル除去を行うため、エッチング作用等による下地膜の侵食を抑えることができる。

また、第１実施形態に係る基板洗浄方法によれば、従来の物理力を利用した基板洗浄方法と比較して弱い力でパーティクルＲを除去することができるため、パターン倒れを抑制することもできる。

さらに、第１実施形態に係る基板洗浄方法によれば、従来の物理力を利用した基板洗浄方法では除去が困難であった、粒子径が小さいパーティクルＲを容易に除去することが可能となる。

なお、第１実施形態に係る基板洗浄方法において、処理膜Ｆは、ウェハＷに成膜された後、パターン露光を行うことなくウェハＷから全て除去される。したがって、洗浄後のウェハＷは、成膜処理液Ｌ１を塗布する前の状態、すなわち、パターン形成面が露出した状態となる。

［基板洗浄システムの構成］
次に、第１実施形態に係る基板洗浄システムの構成について図２を用いて説明する。図２は、第１実施形態に係る基板洗浄システムの構成を示す模式図である。なお、以下においては、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２に示すように、基板洗浄システム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、複数枚のウェハＷを水平状態で収容可能な複数の搬送容器（以下、「キャリアＣ」と記載する）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る。搬送部１２の内部には、基板搬送装置１２１と、受渡部１２２とが設けられる。

基板搬送装置１２１は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１２１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、ウェハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１２２との間でウェハ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１３と、複数の基板洗浄装置１４とを備える。複数の基板洗浄装置１４は、搬送部１３の両側に並べて設けられる。

搬送部１３は、内部に基板搬送装置１３１を備える。基板搬送装置１３１は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１３１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、ウェハ保持機構を用いて受渡部１２２と基板洗浄装置１４との間でウェハＷの搬送を行う。

基板洗浄装置１４は、上述した基板洗浄方法に基づく基板洗浄処理を実行する装置である。かかる基板洗浄装置１４の具体的な構成については、後述する。

また、基板洗浄システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、基板洗浄システム１の動作を制御する装置である。かかる制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１５と記憶部１６とを備える。記憶部１６には、基板洗浄処理等の各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１５は、記憶部１６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洗浄システム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１６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洗浄システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１２１が、キャリアＣからウェハＷを取り出し、取り出したウェハＷを受渡部１２２に載置する。受渡部１２２に載置されたウェハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１３１によって受渡部１２２から取り出されて基板洗浄装置１４へ搬入され、基板洗浄装置１４によって基板洗浄処理が施される。洗浄後のウェハＷは、基板搬送装置１３１により基板洗浄装置１４から搬出されて受渡部１２２に載置された後、基板搬送装置１２１によってキャリアＣに戻される。

［基板洗浄装置の構成］
次に、基板洗浄装置１４の構成について図３を参照して説明する。図３は、第１実施形態に係る基板洗浄装置１４の構成を示す模式図である。

図３に示すように、基板洗浄装置１４は、チャンバ２０と、基板保持機構３０と、液供給部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と液供給部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。

ＦＦＵ２１は、バルブ２２を介してダウンフローガス供給源２３に接続される。ＦＦＵ２１は、ダウンフローガス供給源２３から供給されるダウンフローガス（たとえば、ドライエア）をチャンバ２０内に吐出する。

基板保持機構３０は、回転保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備える。回転保持部３１は、チャンバ２０の略中央に設けられる。回転保持部３１の上面には、ウェハＷを側面から保持する保持部材３１１が設けられる。ウェハＷは、かかる保持部材３１１によって回転保持部３１の上面からわずかに離間した状態で水平保持される。

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、先端部において回転保持部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に支持された回転保持部３１を回転させ、これにより、回転保持部３１に保持されたウェハＷを回転させる。

液供給部４０は、基板保持機構３０に保持されたウェハＷに対して各種の処理液を供給する。具体的には、液供給部４０は、成膜処理液Ｌ１、剥離処理液Ｌ２、溶解処理液Ｌ３および疎水化液をウェハＷに対して供給する。

液供給部４０は、複数（ここでは４つ）のノズル４１ａ～４１ｄと、ノズル４１ａ～４１ｄを水平に支持するアーム４２と、アーム４２を旋回および昇降させる旋回昇降機構４３とを備える。

ノズル４１ａは、バルブ４４ａおよび流量調整器４６ａを介して成膜処理液供給源４５ａに接続される。ノズル４１ｂは、バルブ４４ｂおよび流量調整器４６ｂを介して剥離処理液供給源４５ｂに接続される。ノズル４１ｃは、バルブ４４ｃおよび流量調整器４６ｃを介して溶解処理液供給源４５ｃに接続される。ノズル４１ｄは、バルブ４４ｄおよび流量調整器４６ｄを介して疎水化液供給源４５ｄに接続される。

ノズル４１ａからは、成膜処理液供給源４５ａから供給される成膜処理液Ｌ１が吐出される。成膜処理液Ｌ１としては、たとえばトップコート液、特開２０１６－３６０１２号公報に記載の「基板洗浄用組成物」等を用いることができる。なお、トップコート液により形成されるトップコート膜（処理膜Ｆの一例）は、レジストへの液浸液の浸み込みを防ぐためにレジストの上面に塗布される保護膜である。また、液浸液とは、たとえばリソグラフィ工程における液浸露光に用いられる液体である。

ノズル４１ｂからは、剥離処理液供給源４５ｂから供給される剥離処理液Ｌ２が吐出される。剥離処理液Ｌ２は、たとえば純水（脱イオン水、以下、「ＤＩＷ」と記載する）である。

ノズル４１ｃからは、溶解処理液供給源４５ｃから供給される溶解処理液Ｌ３が吐出される。溶解処理液Ｌ３としては、たとえば有機溶剤が用いられる。有機溶剤としては、たとえば、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、シンナー、ＭＩＢＣ（４－メチル－２－ペンタノール）、トルエン、酢酸エステル類、アルコール類等を用いることができる。また、有機溶剤としては、グリコール類（プロピレングリコールモノメチルエーテル）、後述するＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）等を用いることができる。

ノズル４１ｄからは、疎水化液供給源４５ｄから供給される疎水化液が吐出される。疎水化液は、ウェハＷの表面を疎水化させる疎水化剤を有機溶剤により所定の濃度に希釈した処理液である。疎水化剤としては、たとえば、シリル化剤またはシランカップリング剤を用いることができる。具体的には、疎水化剤としては、ＴＭＳＤＭＡ（トリメチルシリルジメチルアミン）、ＤＭＳＤＭＡ（ジメチルシリルジメチルアミン）、ＴＭＳＤＥＡ（トリメチルシリルジエチルアミン）等を用いることができる。また、疎水化剤としては、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジンラザン）、および、ＴＭＤＳ（１，１，３，３－テトラメチルジシラザン）等を用いることができる。

また、有機溶剤としては、エーテル類溶媒や、ケトンに属する有機溶媒などを用いることができる。具体的には、有機溶剤としては、ＰＧＭＥＡ、シクロヘキサノン、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）等を用いることができる。

ここでは、成膜処理液Ｌ１としてトップコート液が用いられ、剥離処理液Ｌ２としてＤＩＷが用いられ、溶解処理液Ｌ３としてＩＰＡが用いられるものとする。また、ここでは、疎水化液として、ＴＭＳＤＭＡをＰＧＭＥＡで希釈した液体が用いられるものとする。また、溶解処理液Ｌ３としてのＩＰＡは、疎水化処理後のウェハＷに供給されるリンス液としても使用されるものとする。

ノズル４１ａ、バルブ４４ａ、成膜処理液供給源４５ａおよび流量調整器４６ａは、成膜処理液供給部の一例である。ノズル４１ｂ、バルブ４４ｂ、剥離処理液供給源４５ｂおよび流量調整器４６ｂは、剥離処理液供給部の一例である。ノズル４１ｃ、バルブ４４ｃ、溶解処理液供給源４５ｃおよび流量調整器４６ｃは、溶解処理液供給部の一例である。ノズル４１ｄ、バルブ４４ｄ、疎水化液供給源４５ｄおよび流量調整器４６ｄは、疎水化液供給部の一例である。

回収カップ５０は、回転保持部３１を取り囲むように配置され、回転保持部３１の回転によってウェハ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から基板洗浄装置１４の外部へ排出される。また、回収カップ５０の底部には、ＦＦＵ２１から供給されるダウンフローガスを基板洗浄装置１４の外部へ排出する排気口５２が形成される。

［基板洗浄装置の具体的動作］
次に、基板洗浄装置１４の具体的動作について図４および図５を参照して説明する。図４は、第１実施形態に係る基板洗浄処理の手順を示すフローチャートである。また、図５は、第１実施形態に係る基板洗浄処理の説明図である。なお、図４に示す各処理手順は、制御部１５による制御に従って実行される。

図４に示すように、基板洗浄装置１４では、まず、搬入処理が行われる（ステップＳ１０１）。搬入処理では、基板搬送装置１３１（図２参照）によってチャンバ２０内に搬入されたウェハＷが基板保持機構３０の保持部材３１１により保持される。このときウェハＷは、パターン形成面が上方を向いた状態で保持部材３１１に保持される。その後、駆動部３３によって回転保持部３１が回転する。これにより、ウェハＷは、回転保持部３１に水平保持された状態で回転保持部３１とともに回転する。

つづいて、基板洗浄装置１４では、成膜処理が行われる（ステップＳ１０２）。成膜処理は、揮発成分を含みウェハＷ上に膜を形成するための成膜処理液Ｌ１をウェハＷへ供給する成膜処理液供給工程の一例である。

成膜処理では、レジストが形成されていないウェハＷのパターン形成面に対し、成膜処理液Ｌ１（ここでは、トップコート液）が供給される。成膜処理液Ｌ１は、レジストを介することなくウェハＷ上に供給される。

ウェハＷへ供給された成膜処理液Ｌ１は、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの表面に広がる。そして、成膜処理液Ｌ１が揮発成分の揮発に伴う体積収縮を起こしながら、固化または硬化することにより、ウェハＷのパターン形成面に成膜処理液Ｌ１の液膜が形成される。

なお、成膜処理液Ｌ１であるトップコート液には、固化または硬化する際に体積が収縮する性質を有するアクリル樹脂が含有されている。これにより、揮発成分の揮発だけでなく、アクリル樹脂の硬化収縮によっても体積収縮が引き起こされるため、揮発成分のみを含む成膜処理液と比べて体積収縮率が大きく、パーティクルＲを強力に引き離すことができる。特に、アクリル樹脂は、エポキシ樹脂等の他の樹脂と比較して体積収縮率が大きいため、パーティクルＲに引っ張り力を与えるという点でトップコート液は有効である。

つづいて、基板洗浄装置１４では、第１乾燥処理が行われる（ステップＳ１０３）。第１乾燥処理では、たとえばウェハＷの回転速度を所定時間増加させることによって成膜処理液Ｌ１を乾燥させる。これにより、成膜処理液Ｌ１に含まれる揮発成分の揮発が促進し、成膜処理液Ｌ１が固化または硬化して、ウェハＷのパターン形成面に処理膜Ｆ（ここでは、トップコート膜）が形成される。

なお、ステップＳ１０３の第１乾燥処理は、たとえば、図示しない減圧装置によってチャンバ２０内を減圧状態にする処理であってもよいし、ＦＦＵ２１から供給されるダウンフローガスによってチャンバ２０内の湿度を低下させる処理であってもよい。これらの処理によっても、揮発成分の揮発を促進させることができる。

また、ここでは、揮発成分の揮発を促進させる場合の例について示したが、トップコート液が自然に固化または硬化するまでウェハＷを基板洗浄装置１４で待機させてもよい。また、ウェハＷの回転を停止させたり、成膜処理液Ｌ１が振り切られてウェハＷの表面が露出することがない程度の回転数でウェハＷを回転させたりすることによって、揮発成分の揮発を促進させてもよい。

つづいて、基板洗浄装置１４では、剥離処理が行われる（ステップＳ１０４）。剥離処理は、揮発成分が揮発することによって成膜処理液Ｌ１がウェハＷ上で固化または硬化してなる処理膜Ｆに対して処理膜ＦをウェハＷから剥離させる剥離処理液Ｌ２を供給する剥離処理液供給工程の一例である。

剥離処理では、ウェハＷ上に形成された処理膜Ｆに対して、剥離処理液Ｌ２（ここでは、ＤＩＷ）が供給される。処理膜Ｆに供給された剥離処理液Ｌ２は、ウェハＷの回転に伴う遠心力によって処理膜Ｆ上に広がる（図５参照）。

剥離処理液Ｌ２は、処理膜Ｆ中に浸透してウェハＷの界面であるパターン形成面に到達した後、パターン形成面に浸透することによって処理膜ＦをウェハＷから剥離させる。これにより、ウェハＷのパターン形成面に付着したパーティクルＲは、処理膜ＦとともにウェハＷから剥離される。

つづいて、基板洗浄装置１４では、溶解処理が行われる（ステップＳ１０５）。溶解処理は、剥離処理後、且つ、疎水化処理前のウェハＷに対し、処理膜Ｆを溶解させる溶解処理液Ｌ３を供給する溶解処理液供給工程の一例である。

溶解処理では、ウェハＷから剥離された処理膜Ｆに対して溶解処理液Ｌ３（ここでは、ＩＰＡ）が供給される。処理膜Ｆに供給された溶解処理液Ｌ３は、ウェハＷの回転に伴う遠心力によって処理膜Ｆ上に広がる。これにより、処理膜Ｆは溶解する（図５参照）。また、溶解した処理膜Ｆや溶解処理液Ｌ３中に浮遊するパーティクルＲが、溶解処理液Ｌ３とともにウェハＷから除去される。

つづいて、基板洗浄装置１４では、疎水化処理が行われる（ステップＳ１０６）。疎水化処理は、剥離処理液Ｌ２が供給された後のウェハＷに対し、ウェハＷを疎水化させる疎水化液Ｌ４を供給する疎水化液供給工程の一例である。

疎水化処理では、溶解処理後のウェハＷに対して疎水化液Ｌ４（ここでは、ＴＭＳＤＭＡとＰＧＭＥＡの混合液）が供給される。これにより、ウェハＷ上のパターンＰおよびパターン形成面に疎水膜Ｈが形成される（図５参照）。

つづいて、基板洗浄装置１４では、リンス処理が行われる（ステップＳ１０７）。リンス処理は、疎水化液供給工程後の基板に対し、リンス液Ｌ５を供給するリンス液供給工程の一例である。

リンス処理では、疎水膜Ｈが形成されたウェハＷに対してリンス液Ｌ５（ここでは、溶解処理液Ｌ３でもあるＩＰＡ）が供給される。ウェハＷに供給されたリンス液Ｌ５は、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷのパターン形成面上に広がる。これにより、ウェハＷ上に残存する疎水化液Ｌ４がリンス液Ｌ５に置換される（図５参照）。

つづいて、基板洗浄装置１４では、第２乾燥処理が行われる（ステップＳ１０８）。第２乾燥処理は、リンス処理後のウェハＷからリンス液Ｌ５を除去する乾燥工程の一例である。

第２乾燥処理では、たとえばウェハＷの回転速度を所定時間増加させてウェハＷ上に残存するリンス液Ｌ５を振り切ることによってウェハＷを乾燥させる（図５参照）。その後、ウェハＷの回転が停止する。

つづいて、基板洗浄装置１４では、搬出処理が行われる（ステップＳ１０９）。搬出処理では、基板搬送装置１３１（図２参照）によって、基板洗浄装置１４のチャンバ２０からウェハＷが取り出される。その後、ウェハＷは、受渡部１２２および基板搬送装置１２１を経由して、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣに収容される。かかる基板搬出処理が完了すると、１枚のウェハＷについての基板洗浄処理が完了する。

このように、第１実施形態に係る基板洗浄装置１４では、疎水化処理によってウェハＷを疎水化させる。これにより、パターンＰは、リンス液Ｌ５の表面張力を受けにくくなる。したがって、第１実施形態に係る基板洗浄装置１４によれば、第２乾燥処理時において、リンス液Ｌ５の表面張力に起因するパターンＰの倒壊を抑制することができる。

ところで、疎水化液Ｌ４に含まれる有機溶剤（ここでは、ＰＧＭＥＡ）は、溶解処理液Ｌ３（ここでは、ＩＰＡ）と同様に、処理膜Ｆを溶解する性質を有する。したがって、基板洗浄装置１４では、溶解処理（ステップＳ１０５）を省略することも可能である。すなわち、剥離処理後のウェハＷに対して疎水化液Ｌ４を供給することで、溶解処理液Ｌ３を用いることなく処理膜Ｆを溶解することができ、且つ、ウェハＷを疎水化させることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る基板洗浄装置について説明する。図６は、第２実施形態に係る基板洗浄装置の構成を示す模式図である。

上述した第１実施形態では、基板洗浄装置１４が、疎水化液供給源４５ｄを備え、疎水化液供給源４５ｄから供給される疎水化液Ｌ４をノズル４１ｄからウェハＷへ吐出する場合の例について説明した。すなわち、第１実施形態では、疎水化剤と有機溶剤とが予め混合された疎水化液をウェハＷへ供給することとした。これに限らず、基板洗浄装置１４Ａは、疎水化剤と有機溶剤とをウェハＷに対して別々に供給し、ウェハＷ上でこれらを混合することによってウェハＷ上で疎水化液を生成してもよい。

図６に示すように、第２実施形態に係る基板洗浄装置１４Ａは、液供給部４０Ａを備える。液供給部４０Ａは、成膜処理液Ｌ１を吐出するノズル４１ａ、剥離処理液Ｌ２を吐出するノズル４１ｂおよび溶解処理液Ｌ３を吐出するノズル４１ｃの他、疎水化剤を吐出するノズル４１ｄ１と、有機溶剤を吐出するノズル４１ｄ２とを備える。

ノズル４１ｄ１は、バルブ４４ｄ１および流量調整器４６ｄ１を介して疎水化剤供給源４５ｄ１に接続される。ノズル４１ｄ１からは、疎水化剤供給源４５ｄ１から供給される疎水化剤（ここでは、ＴＭＳＤＭＡ）が吐出される。

ノズル４１ｄ２は、バルブ４４ｄ２および流量調整器４６ｄ２を介して有機溶剤供給源４５ｄ２に接続される。ノズル４１ｄ２からは、有機溶剤供給源４５ｄ２から供給される有機溶剤（ここでは、ＰＧＭＥＡ）が吐出される。

なお、液供給部４０Ａは、ノズル４１ｄ１を支持する第１アームおよび第１アームを旋回および昇降させる第１旋回昇降機構と、ノズル４１ｄ２を支持する第２アームおよび第２アームを旋回および昇降させる第２旋回昇降機構とを備えていてもよい。

次に、第２実施形態に係る基板洗浄装置１４Ａの具体的動作について図７を参照して説明する。図７は、第２実施形態に係る基板洗浄処理の説明図である。

図７に示すように、第２実施形態に係る基板洗浄装置１４Ａでは、ステップＳ１０６の疎水化処理において、ステップＳ１０４の剥離処理後のウェハＷに対し、まず、有機溶剤Ｌ４ａが供給される。ウェハＷ上に供給された有機溶剤Ｌ４ａは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷ上に広がる。これにより、処理膜Ｆが有機溶剤Ｌ４ａによって溶解するとともに、溶解した処理膜Ｆや有機溶剤Ｌ４ａ中に浮遊するパーティクルＲが、有機溶剤Ｌ４ａとともにウェハＷから除去される。このように、疎水化液Ｌ４に含有される有機溶剤Ｌ４ａ（ここでは、ＰＧＭＥＡ）は、処理膜Ｆを溶解させる溶解処理液Ｌ３としても機能し得る。

つづいて、基板洗浄装置１４Ａでは、有機溶剤Ｌ４ａが残存するウェハＷに対し、疎水化剤Ｌ４ｂが供給される。ウェハＷ上に供給された疎水化剤Ｌ４ｂは、ウェハＷ上に残存する有機溶剤Ｌ４ａと混合される。これにより、ウェハＷ上において疎水化液Ｌ４が生成される。疎水化液Ｌ４は、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷ上に広がる。これにより、ウェハＷ上のパターンＰおよびパターン形成面に疎水膜Ｈが形成される。

その後、基板洗浄装置１４Ａでは、ウェハＷに対してリンス処理（ステップＳ１０７）および乾燥処理（ステップＳ１０８）が行われる。

なお、ここでは、ステップＳ１０６の疎水化処理において、ウェハＷに対して有機溶剤Ｌ４ａを供給した後、処理液を疎水化剤Ｌ４ｂに切り替えて、ウェハＷに対して疎水化剤Ｌ４ｂを供給することとした。これに限らず、ウェハＷに対して有機溶剤Ｌ４ａを供給した後、ウェハＷに対して有機溶剤Ｌ４ａを供給しながら、ウェハＷに対して疎水化剤Ｌ４ｂを供給するようにしてもよい。また、ウェハＷに対し、有機溶剤Ｌ４ａと疎水化剤Ｌ４ｂとを同時に供給するようにしてもよい。

また、第２実施形態に係る基板洗浄装置１４Ａは、ステップＳ１０７のリンス処理において、有機溶剤Ｌ４ａ（ここでは、ＰＧＭＥＡ）をリンス液Ｌ５として供給してもよい。これにより、リンス液Ｌ５（ここでは、ＩＰＡ）の供給系を省略することができる。

また、第２実施形態に係る基板洗浄装置１４Ａは、溶解処理を行ってもよい。この場合、有機溶剤Ｌ４ａ（ここでは、ＰＧＭＥＡ）を溶解処理液Ｌ３として供給することで、溶解処理液Ｌ３（ここでは、ＩＰＡ）の供給系を省略することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る基板洗浄処理について図８を参照して説明する。図８は、第３実施形態に係る基板洗浄処理の手順を示すフローチャートである。なお、図８に示す成膜処理（ステップＳ２０３）以降の処理手順は、たとえば、図４に示すステップＳ１０３～Ｓ１０９の処理手順と同様である。あるいは、図４に示すステップＳ１０３～Ｓ１０９から溶解処理（ステップＳ１０５）を除いた処理手順と同様であってもよい。

第１実施形態に係る基板洗浄装置１４または第２実施形態に係る基板洗浄装置１４Ａは、図８に示すように、ステップＳ２０１の搬入処理後、ステップＳ２０３の成膜処理前に、プリウェット処理を行ってもよい（ステップＳ２０２）。

プリウェット処理では、成膜処理前のウェハＷに対してプリウェット液が供給される。プリウェット液は、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷ上に広がる。

プリウェット液は、成膜処理液Ｌ１（ここでは、トップコート液）と親和性のある溶剤である。プリウェット液としては、たとえば、ＭＩＢＣ（４－メチル－２－ペンタノール）が上げられる。ＭＩＢＣは、トップコート液に含有されており、トップコート液と親和性がある。その他、プリウェット液としては、たとえば、ＰＧＭＥ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）、ＰＧＭＥＡ等が上げられる。

このように、成膜処理液Ｌ１と親和性のあるプリウェット液を事前にウェハＷに塗り広げておくことで、成膜処理において、成膜処理液Ｌ１がウェハＷ上に広がり易くなるとともに、パターンＰの隙間にも入り込み易くなる。したがって、成膜処理液Ｌ１の使用量を削減することができるとともに、パターンＰの隙間に入り込んだパーティクルＲをより確実に除去することが可能となる。また、成膜処理に要する時間の短縮を図ることもできる。

また、疎水化液Ｌ４に含有される有機溶剤Ｌ４ａと同じ溶剤（ここでは、ＰＧＭＥＡ）をプリウェット液として用いることで、プリウェット液の供給系を別途設けることなく、プリウェット処理を行うことができる。

（その他の実施形態）
上述した第１～第３実施形態に係る基板洗浄方法において、剥離処理液Ｌ２としてのＤＩＷを供給するのに先立ち、ＤＩＷよりも表面張力が小さい液体とＤＩＷとを混合した混合液を処理膜Ｆに供給してもよい。

かかる混合液は、ＤＩＷと比較して表面張力が小さいため、処理膜Ｆの表面ではじかれにくく、処理膜Ｆ中に浸透し易い。かかる混合液を処理膜Ｆ中に浸透させることで、処理膜Ｆ中にＤＩＷの通り道を形成することができる。これにより、その後、剥離処理液Ｌ２としてのＤＩＷを処理膜Ｆに供給した際に、ＤＩＷをパターン形成面に早期に到達させることができる。このため、ウェハＷからの処理膜Ｆの剥離を促進させることができる。

ここで、「ＤＩＷよりも表面張力が小さい液体」として、疎水化液Ｌ４に含有される有機溶剤Ｌ４ａ（ここでは、ＰＧＭＥＡ）を用いることができる。これにより、新たな供給系を別途追加することなく、ウェハＷからの処理膜Ｆの剥離を促進させることができる。なお、「ＤＩＷよりも表面張力が小さい液体」は、ＰＧＭＥＡに限らず、たとえばＩＰＡ等であってもよい。

上述した各実施形態では、溶解処理液Ｌ３が有機溶剤である場合の例について説明したが、溶解処理液Ｌ３は、ＩＰＡ等の有機溶剤に限らず、たとえば、アルカリ現像液や酸性現像液であってもよい。アルカリ現像液は、アンモニア水、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ：Tetra Methyl Ammonium Hydroxide）等の４級水酸化アンモニウム水溶液、コリン水溶液の少なくとも一つを含むものであればよい。

溶解処理液Ｌ３としてアルカリ現像液を用いた場合、ウェハＷおよびパーティクルＲに同一極性のゼータ電位を生じさせることができる。これにより、ウェハＷとパーティクルＲとが反発し合うようになるため、パーティクルＲのウェハＷへの再付着を防止することができる。また、酸性現像液としては、たとえば、酢酸、蟻酸、ヒドロキシ酢酸等を用いることができる。

上述した各実施形態では、剥離処理液Ｌ２がＤＩＷである場合の例について説明したが、剥離処理液Ｌ２は、ＤＩＷに限定されない。たとえば、溶解処理液Ｌ３として用いられるアルカリ現像液よりも低濃度のアルカリ現像液を剥離処理液Ｌ２として用いてもよい。

上述してきたように、実施形態に係る基板洗浄方法は、成膜処理液供給工程（一例として、成膜処理）と、剥離処理液供給工程（一例として、剥離処理）と、疎水化液供給工程（一例として、疎水化処理）とを含む。成膜処理液供給工程は、揮発成分を含み基板（一例として、ウェハＷ）上に膜を形成するための成膜処理液Ｌ１を基板へ供給する。剥離処理液供給工程は、揮発成分が揮発することによって成膜処理液Ｌ１が基板上で固化または硬化してなる処理膜Ｆに対して処理膜Ｆを基板から剥離させる剥離処理液Ｌ２を供給する。疎水化液供給工程は、剥離処理液Ｌ２が供給された後の基板に対し、基板を疎水化させる疎水化液Ｌ４を供給する。

ウェハＷを疎水化させることで、パターンＰが液体から表面張力を受けにくくなるため、基板の乾燥処理時におけるパターン倒壊を抑制することができる。

実施形態に係る基板洗浄方法は、リンス液供給工程（一例として、リンス処理）と、乾燥工程（一例として、第２乾燥処理）とをさらに含んでいてもよい。リンス液供給工程は、疎水化液供給工程後の基板に対し、リンス液Ｌ５を供給する。乾燥工程は、リンス液供給工程後の基板からリンス液Ｌ５を除去する。

疎水化液供給工程において基板を疎水化させることで、パターンＰは、リンス液Ｌ５の表面張力を受けにくくなる。したがって、乾燥工程時において、リンス液Ｌ５の表面張力に起因するパターンＰの倒壊を抑制することができる。

疎水化液Ｌ４は、基板を疎水化させる疎水化剤Ｌ４ｂと有機溶剤Ｌ４ａとを含有していてもよい。この場合、リンス液Ｌ５は、上記有機溶剤Ｌ４ａであってもよい。このように、疎水化液供給工程およびリンス液供給工程において共通の有機溶剤Ｌ４ａを使用することで、供給系の簡略化を図ることができる。

疎水化液Ｌ４は、基板を疎水化させる疎水化剤Ｌ４ｂと有機溶剤Ｌ４ａとを含有していてもよい。この場合、疎水化液供給工程は、剥離処理液Ｌ２が供給された後の基板に対して有機溶剤Ｌ４ａを供給し、その後、有機溶剤Ｌ４ａが残存する基板に対して疎水化剤Ｌ４ｂを供給してもよい。

これにより、処理膜Ｆを有機溶剤Ｌ４ａによって溶解しつつ、その後に供給される疎水化剤Ｌ４ｂが基板上で有機溶剤Ｌ４ａと混合して疎水化液Ｌ４が生成されることで、基板を疎水化させることができる。

実施形態に係る基板洗浄方法は、溶解処理液供給工程をさらに含んでいてもよい。溶解処理液供給工程は、剥離処理液供給工程後、且つ、疎水化液供給工程前の基板に対し、処理膜Ｆを溶解させる溶解処理液Ｌ３を供給する。これにより、処理膜Ｆを溶解させたうえで、溶解した処理膜Ｆや溶解処理液Ｌ３中に浮遊するパーティクルＲを溶解処理液Ｌ３とともにウェハＷから除去することができる。

疎水化液Ｌ４は、基板を疎水化させる疎水化剤Ｌ４ｂと有機溶剤Ｌ４ａとを含有していてもよい。この場合、溶解処理液Ｌ３は、上記有機溶剤Ｌ４ａであってもよい。このように、疎水化液供給工程および溶解処理液供給工程において共通の有機溶剤Ｌ４ａを使用することで、供給系の簡略化を図ることができる。

疎水化液Ｌ４は、基板を疎水化させる疎水化剤Ｌ４ｂと有機溶剤Ｌ４ａとを含有していてもよい。この場合、実施形態に係る基板洗浄方法は、成膜処理液供給工程前の基板に対し、上記有機溶剤Ｌ４ａを供給するプリウェット工程をさらに含んでいてもよい。

プリウェット工程を行うことで、成膜処理液供給工程において、成膜処理液Ｌ１が基板上に広がり易くなるとともに、パターンＰの隙間にも入り込み易くなる。したがって、成膜処理液Ｌ１の使用量を削減することができるとともに、パターンＰの隙間に入り込んだパーティクルＲをより確実に除去することが可能となる。また、成膜処理液供給工程に要する時間の短縮を図ることもできる。また、疎水化液供給工程およびプリウェット工程において共通の有機溶剤Ｌ４ａを使用することで、供給系の簡略化を図ることができる。

今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

Ｗ ウェハ
Ｐ パターン
Ｒ パーティクル
１ 基板洗浄システム
４ 制御装置
１４ 基板洗浄装置
２０ チャンバ
２１ ＦＦＵ
３０ 基板保持機構
４０ 液供給部
４５ａ 成膜処理液供給源
４５ｂ 剥離処理液供給源
４５ｃ 溶解処理液供給源
４５ｄ 疎水化液供給源
５０ 回収カップ

Claims (11)

1. 揮発成分を含み基板上に膜を形成するための成膜処理液を前記基板へ供給する成膜処理液供給工程と、
   前記揮発成分が揮発することによって前記成膜処理液が前記基板上で固化または硬化してなる処理膜に対して該処理膜を前記基板から剥離させる剥離処理液を供給する剥離処理液供給工程と、
   前記剥離処理液が供給された後の前記基板に対し、該基板を疎水化させる疎水化液を供給する疎水化液供給工程と、
   前記疎水化液供給工程後の前記基板に対し、リンス液を供給するリンス液供給工程と、
   前記リンス液供給工程後の前記基板から前記リンス液を除去する乾燥工程と
   を含み、
   前記疎水化液は、前記基板を疎水化させる疎水化剤と有機溶剤とを含有し、
   前記リンス液は、前記有機溶剤である、基板洗浄方法。
2. 揮発成分を含み基板上に膜を形成するための成膜処理液を前記基板へ供給する成膜処理液供給工程と、
   前記揮発成分が揮発することによって前記成膜処理液が前記基板上で固化または硬化してなる処理膜に対して該処理膜を前記基板から剥離させる剥離処理液を供給する剥離処理液供給工程と、
   前記剥離処理液が供給された後の前記基板に対し、該基板を疎水化させる疎水化液を供給する疎水化液供給工程と、
   前記疎水化液供給工程後の前記基板に対し、リンス液を供給するリンス液供給工程と、
   前記リンス液供給工程後の前記基板から前記リンス液を除去する乾燥工程と
   を含み、
   前記疎水化液は、前記基板を疎水化させる疎水化剤と有機溶剤とを含有し、
   前記疎水化液供給工程は、
   前記剥離処理液が供給された後の前記基板に対して前記有機溶剤を供給し、その後、前記有機溶剤が残存する前記基板に対して前記疎水化剤を供給する、基板洗浄方法。
3. 前記剥離処理液供給工程後、且つ、前記疎水化液供給工程前の前記基板に対し、前記処理膜を溶解させる溶解処理液を供給する溶解処理液供給工程
   をさらに含む、請求項１に記載の基板洗浄方法。
4. 前記剥離処理液供給工程後、且つ、前記疎水化液供給工程前の前記基板に対し、前記処理膜を溶解させる溶解処理液を供給する溶解処理液供給工程
   をさらに含み、
   前記溶解処理液は、前記有機溶剤である、請求項２に記載の基板洗浄方法。
5. 前記成膜処理液供給工程前の前記基板に対し、前記有機溶剤を供給するプリウェット工程
   をさらに含む、請求項２または４に記載の基板洗浄方法。
6. 前記成膜処理液供給工程は、
   揮発成分を含み基板上に膜を形成するための成膜処理液をレジストが形成されていない基板へ供給し、
   前記剥離処理液供給工程は、
   前記処理膜に対して前記剥離処理液を供給することにより、前記処理膜を前記基板から溶解させることなく剥離させる、請求項１～５のいずれか一つに記載の基板洗浄方法。
7. 前記剥離処理液は、純水である、請求項１～６のいずれか一つに記載の基板洗浄方法。
8. 揮発成分を含む成膜処理液が供給された基板において前記揮発成分が揮発することによって前記成膜処理液が前記基板上で固化または硬化してなる処理膜に対して該処理膜を前記基板から剥離させる剥離処理液を供給する剥離処理液供給部と、
   前記剥離処理液が供給された後の前記基板に対し、該基板を疎水化させる疎水化液を供給する疎水化液供給部と、
   前記疎水化液供給部によって前記疎水化液が供給された後の前記基板に対し、リンス液を供給するリンス液供給部と、
   前記リンス液供給部によって前記リンス液が供給された後の前記基板から前記リンス液を除去する乾燥処理部と
   を備え、
   前記疎水化液は、前記基板を疎水化させる疎水化剤と有機溶剤とを含有し、
   前記リンス液は、前記有機溶剤である、基板洗浄システム。
9. 揮発成分を含む成膜処理液が供給された基板において前記揮発成分が揮発することによって前記成膜処理液が前記基板上で固化または硬化してなる処理膜に対して該処理膜を前記基板から剥離させる剥離処理液を供給する剥離処理液供給部と、
   前記剥離処理液が供給された後の前記基板に対し、該基板を疎水化させる疎水化液を供給する疎水化液供給部と、
   前記疎水化液供給部によって前記疎水化液が供給された後の前記基板に対し、リンス液を供給するリンス液供給部と、
   前記リンス液供給部によって前記リンス液が供給された後の前記基板から前記リンス液を除去する乾燥処理部と
   を備え、
   前記疎水化液は、前記基板を疎水化させる疎水化剤と有機溶剤とを含有し、
   前記疎水化液供給部は、
   前記剥離処理液が供給された後の前記基板に対して前記有機溶剤を供給し、その後、前記有機溶剤が残存する前記基板に対して前記疎水化剤を供給する、基板洗浄システム。
10. 前記成膜処理液を前記基板へ供給する成膜処理液供給部
    をさらに備える、請求項８または９に記載の基板洗浄システム。
11. コンピュータ上で動作し、基板洗浄システムを制御するプログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、
    前記プログラムは、実行時に、請求項１～７のいずれか一つに記載の基板洗浄方法が行われるように、コンピュータに前記基板洗浄システムを制御させる、記憶媒体。

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