JPH09314019A - 表面処理方法および表面処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被処理材の表面の加工あるいは洗浄に際して、
被処理材の形状に殆んど依存せずに処理の均一性を得る
とともに仕上げ乾燥時における被処理材表面の汚染を抑
止し、処理液の消費量、処理後の廃棄量を抑制し、廃棄
処理費用や環境保全対策費用を抑制する。 【解決手段】被処理材１０の表面の加工処理あるいは洗
浄処理に際して、被処理材の処理対象領域を所定の大き
さを処理単位として複数個に区分して処理区分を順に選
択し、選択した処理区分毎に流体を供給して加工処理あ
るいは洗浄処理を行うとともに処理に伴って生成された
生成物の回収を自動的に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製品の製造
工程で使用されるパターン露光用のフォトマスクや半導
体ウエハなどの表面を処理するための表面処理方法およ
び表面処理装置に係り、特に表面を薬品加工あるいは洗
浄する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製品の製造工程において、パター
ン露光用のフォトマスクや半導体ウエハの表面の加工や
洗浄が不完全であると、半導体製品の性能に直接に影響
し、製品の歩留りに大きく影響する。

【０００３】従来、フォトマスクや半導体ウエハの表面
の加工や洗浄は、被処理材の表面の全面に対して均一な
条件を保ちつつ、全面を一度に加工あるいは洗浄する方
法を採用している。

【０００４】具体的には、図３に示すように、加工薬液
や洗浄液に被処理材１０を浸漬したり、図４に示すよう
に、被処理材１０を搭載した回転テーブルを回転させな
がら被処理材上に加工薬液や洗浄液をスプレーやノズル
から噴霧したり注いだりしている。

【０００５】図３に示す処理装置において、１０は被処
理材（例えばフォトマスク）、５１は処理槽、５２は処
理槽内に満たされた処理液（加工薬液や洗浄液）、５３
は乾燥槽である。前記処理槽５１には、フィルター５４
やモータ５５などの動力源により駆動されるポンプ５６
を含む処理液循環系が接続されている。

【０００６】なお、被処理材１０を処理槽５１内に移動
させ、処理槽５１内で被処理材１０を揺動あるいは回転
させ、一定時間後に被処理材１０を乾燥槽５３内に移動
させ、一定時間後に被処理材１０を搬出するために、搬
送機構（図示せず）が設けられている。

【０００７】図３の装置を用いて処理する場合、乾燥工
程では、乾燥槽５３内で乾燥用の処理剤を加熱して発生
させた蒸気の中に被処理材１０を晒すことにより、直前
の処理槽内での処理に際して被処理材１０に付着して残
っている処理液を除去するとともに被処理材１０を乾燥
させる。

【０００８】図４に示す処理装置において、１０は被処
理材（例えばフォトマスク）、６１は図示しない蓋等に
よって上面が覆われた容器、６２は容器内で回転可能に
設けられた被処理材搭載用の回転テーブルである。な
お、上記回転テーブル６２上に搭載された被処理材１０
を固定するために真空吸引装置や固定機構（図示せず）
が設けられている。

【０００９】６３は回転テーブル６２に一端が連結され
るとともに他端が容器外に突出したシャフト、６４はシ
ャフト６３を回転駆動するためのモータなどの動力源、
６５は被処理材１０上に処理液（加工薬液や洗浄液）を
供給するためノズルである。前記ノズル６５は、処理液
６６を噴霧し、あるいはシャワー状に注ぎ、あるいは流
し掛けするためのものであり、１個あるいは複数個設け
られる。なお、ノズル６５に処理液６６を供給するとと
もに、供給すべき処理液の種類や条件を最適な状態に制
御するための処理液供給制御装置（図示せず）が設けら
れている。

【００１０】図４の装置を用いて処理する場合、最終工
程では処理液６６の供給を停止し、回転テーブル６２の
回転数を高速にし、被処理材１０に残留付着している処
理液を振り切って乾燥させることが多い。

【００１１】また、容器６１内には、処理液６６が被処
理材１０の付近に霧状あるいは液滴の状態で浮遊して被
処理材１０に付着する機会を減少させるために、雰囲気
を排気するための排気装置（図示せず）を設けることが
多い。

【００１２】また、回転ブラシ（図示せず）を併用し
て、処理の途中で物理的な力を利用した洗浄などを行う
ようにすることも多い。前記したような図３あるいは図
４の処理装置を用いた従来の表面処理方法では、被処理
材を揺動させたり処理液を強制循環させたりして処理液
と被処理材とを相互に移動させ、被処理材の付近の処理
液の流れを強化させる。

【００１３】従って、加工により生じた反応生成物や液
中に拡散した不純物を被処理材の付近から速やかに取り
去ることができ、反応速度を高め、処理の促進と均一性
の改善を図っている。

【００１４】この場合、被処理材の表面の全面に対し
て、均一な条件を保ちつつ一度に加工あるいは洗浄する
一括全面処理方法では、処理液の状態変数（レイノルズ
ナンバー）の寸法項目が大きくなる。

【００１５】これにより、処理液と被処理材との間の境
界層を乱流境界層に遷移させるためには、処理液と被処
理材との相対的な流速を大きくしないと処理液の効果の
中で拡散律速項目が支配的になると予測され、かつ、被
処理材の形状（例えばウエハ表面のパターン形状）によ
っては処理の均一性を得ることが必ずしも容易とは限ら
なくなる。

【００１６】しかも、加工中あるいは洗浄中に処理液中
に溶け込んだ処理の生成物が被処理材の付近に残留する
機会が多くなり、最後の仕上げ乾燥の段階で処理液中か
ら生成物が析出し、被処理材の表面にしみ等の汚染が残
り、不完全な乾燥状態となり易い。

【００１７】さらに、被処理材の本来は加工あるいは洗
浄の必要がない部分（例えば被処理材の裏面や処理対象
領域以外の部分）まで処理液による余分（無駄）な処理
が行われるので、多量の処理液を浪費し、処理後の廃棄
液量が多くなり、廃棄処理費用の増大や環境保全対策費
用の増大を招く。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上記したように被処理
材の表面の全面に対して、均一な条件を保ちつつ一度に
加工あるいは洗浄する一括全面処理を採用している従来
の表面処理方法は、被処理材の形状によっては処理の均
一性を得ることが必ずしも容易とは限らず、仕上げ乾燥
の段階で処理液中から生成物が析出し、被処理材の表面
に汚染が残り、不完全な乾燥状態となり易く、多量の処
理液を浪費し、処理後の廃棄液量が多くなり、廃棄処理
費用の増大や環境保全対策費用の増大を招くという問題
があった。

【００１９】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、被処理材の表面の加工あるいは洗浄に際し
て、被処理材の形状に殆んど依存せずに処理の均一性を
得ることが容易であり、仕上げ乾燥時における被処理材
表面の汚染を抑止でき、処理液の消費量、処理後の廃棄
量を抑制でき、廃棄処理費用や環境保全対策費用を抑制
し得る表面処理方法および表面処理装置を提供すること
を目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の表面処理方法
は、被処理材の表面の加工処理あるいは洗浄処理に際し
て、被処理材の処理対象領域を所定の大きさを処理単位
として複数個に区分して処理区分を順に選択し、選択し
た処理区分毎に流体を供給して加工処理あるいは洗浄処
理を行うとともに処理に伴って生成された生成物の回収
を自動的に行うことを特徴とする。

【００２１】本発明の表面処理装置は、被処理材を搭載
するための支持台と、前記被処理材の処理対象領域を区
分するために設けられ、被処理材の処理単位に対向する
開口部を有し、被処理材の近傍で被処理材に接触しない
状態で被処理材面に平行な方向に移動可能に配置され、
被処理材上に加工処理あるいは洗浄処理用の処理流体を
供給するためのノズルと、前記ノズルを予め計画された
時間経過にしたがって被処理材面に平行な方向に移動さ
せるように駆動制御する機構と、前記ノズルに一端側が
連結された１本あるいは複数本の処理流体供給管と、前
記処理流体供給管の他端から供給すべき処理流体の種類
や条件を制御する処理流体供給制御装置と、前記ノズル
に一端側が連結された１本あるいは複数本の処理流体回
収管と、前記処理流体回収管の他端側に接続された処理
流体吸引装置とを具備することを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の表面処理
方法の第１の実施の形態に係るフォトマスクの洗浄処理
方法で使用される表面洗浄装置を示している。

【００２３】図１に示す表面洗浄装置において、１０は
被処理材であるフォトマスク、１１はフォトマスクを例
えば水平状態に搭載するための支持台である。なお、上
記支持台１１にフォトマスク１０を固定するために真空
吸引装置あるいは固定機構（図示せず）が設けられてお
り、支持台１１自体は固定されている。

【００２４】１２はフォトマスク１０の処理対象領域を
区分するために設けられ、フォトマスクの処理単位に対
向する開口部を有し、フォトマスクの近傍でフォトマス
クに接触しない状態でマスク面に平行な方向に移動可能
に配置され、フォトマスク上に処理液（洗浄液）を霧状
あるいはシャワー状あるいは流し掛け状に供給するため
のノズルである。

【００２５】１３はノズル１２を支持するための連結
棒、１４は連結棒１３をマスク面に平行な方向（本例で
は水平方向）に移動させてノズルを水平方向に移動させ
るためのノズル移動機構、１５はノズル移動機構１４を
駆動するための動力機構である。上記動力機構１５は、
予め計画された時間経過にしたがってノズル移動機構１
４を介してノズル１２を駆動し得るように構成されてい
る。

【００２６】１６はノズル１２に一端側が連結された１
本あるいは複数本の処理液供給管、１７は処理液供給管
１６の他端側に接続されている処理液供給制御装置、１
８は処理液供給装置１７に接続されている処理液タンク
である。上記処理液供給装置１７は、供給すべき処理液
の種類や条件を最適な状態に制御するものであり、前記
動力機構１５によるノズル１２の駆動制御と同期して動
作し得るように構成されている。

【００２７】１９はノズルに一端側が連結された１本あ
るいは複数本の処理液回収管、２０は処理液回収管１９
の他端側に接続されている吸引装置、２１は吸引装置２
０に接続されている回収処理液タンク、２２は回収処理
液タンク２１の排気口である。

【００２８】２３は前記処理液供給管１６の中間部およ
び処理液回収管１９の中間部に挿入された処理液圧力バ
ランス調整装置であり、処理液供給力と処理液吸引力の
圧バランスを適切に調整しておくためのものである。

【００２９】次に、図１に示す表面洗浄装置を使用した
フォトマスクの洗浄処理方法について説明する。フォト
マスク１０の洗浄処理に際して、フォトマスクの処理単
位に対向する開口部を有するノズル１２をフォトマスク
の近傍でフォトマスクに接触しない状態で配置すること
により、フォトマスクの処理対象領域を区分する。

【００３０】そして、処理液供給管１６を通してノズル
外部からノズル内部に処理液を供給（例えば高温処理
液、低温処理液の順に供給）し、処理に関与した処理済
み液（処理に伴って生成された生成物を含む）がフォト
マスクの処理対象外の領域に接触しないように、霧状あ
るいは液滴の状態で浮遊している処理済み液をノズル内
部から処理液回収管１６内に吸引して回収させる。

【００３１】この際、前記処理液圧力バランス調整装置
２３により、処理液供給力と処理液吸引力の圧バランス
を適切に調整しておき、ノズル１２とフォトマスク１０
との対向間隙を一定状態に保つことにより、処理済み液
をノズル外部から流入する大気とともに強制回収するこ
とができ、処理済み液をフォトマスク表面上あるいはそ
の付近から高速で取り除くことが可能になる。

【００３２】そして、最後に、処理液の供給を停止し、
代わりに大気を供給してフォトマスクを乾燥させて仕上
げる。上記のような洗浄処理を、予め定められた工程計
画の条件に基づく時間経過に沿ってノズル位置を移動さ
せながら繰り返す。この際、複数個の処理区分を非連続
的あるいは連続的に走査して順に選択してもよいが、全
ての区分のうちの処理を必要とする一部の処理区分のみ
を予め得られたフォトマスクの検査データに基づいて自
動的に選択するようにしてもよい。

【００３３】即ち、上記したようなフォトマスクの洗浄
処理方法においては、パターン露光用のフォトマスクや
半導体ウエハや液晶表示パネルなどの被処理材の表面の
加工処理あるいは洗浄処理に際して、被処理材の処理対
象領域を所定の大きさを処理単位として複数個に区分し
て処理区分を順に選択し、選択した処理区分毎に流体を
供給して加工処理あるいは洗浄処理を行うとともに処理
に伴って生成された生成物の回収を自動的に行う場合に
適用可能である。処理液がフォトマスク１０に接触する
領域を、フォトマスク全面ではなく、フォトマスクの面
積全体に比較して十分狭い部分に区分し得るようにノズ
ル１２を構成し、かつ、ノズルに処理液供給管１６およ
び処理液回収管１９を連結しておく。

【００３４】そして、フォトマスクの表面の加工処理あ
るいは洗浄処理に際して、前記ノズルに限って処理液を
処理液供給管１６から供給し、かつ、処理に関与した処
理液（処理に伴って発生した生成物を含む）をフォトマ
スクの処理対象外の領域に接触させないで処理液回収管
１０に回収させるように吸引する。

【００３５】このような処理を、予め計画された時間割
にしたがって処理対象区分を変更させながら所望の選択
区分について順次処理を行う。上記したようなフォトマ
スクの洗浄処理方法によれば、次に述べるような様々な
効果が期待できる。

【００３６】（１）処理対象領域を小さく区分している
ので、処理区分における処理液のレイノルズナンバーの
寸法項目が小さくなり、処理区分における処理液の作用
を乱流領域に遷移させる制御を低流量の処理液で容易に
実現でき、処理に伴って発生する生成物の機械的な除去
を処理液の運動量のエネルギーから得ることも可能にな
る。これにより、実際に必要とする処理液の総量を低減
させることが可能になり、廃棄処理費用や環境保全対策
費用を節減することが可能になる。

【００３７】（２）処理対象領域を小さく区分している
ので、処理区分に実効的に大量の処理液を作用させ、洗
浄処理に効果を与える処理液の参加（寄与）比率を向上
させることが可能になる。これにより、処理の完全性を
高め、実際に必要とする処理液の総量を低減させること
が可能になり、廃棄処理費用や環境保全対策費用を節減
することが可能になるとともに、処理時間の短縮による
処理コストの低減を図ることが可能になる。

【００３８】（３）処理対象領域を小さく区分している
ので、処理対象区分毎に処理液の供給条件（温度、処理
液の調合度合いなど）を適切に設定して処理の効率を容
易に制御することが可能になるので、複雑な処理条件や
時系列的な処理条件を実現した加工や洗浄が容易にな
る。

【００３９】（４）処理に関与した処理液（処理に伴っ
て発生した生成物を含む）をフォトマスクの処理対象外
の領域に接触させないで処理液回収管に回収させるよう
に吸引し、処理済み液をフォトマスク表面上あるいはそ
の付近から高速で取り除くので、フォトマスク表面上に
処理済み液中の不純物が付着して残る量を大幅に減らす
ことができ、乾燥時にフォトマスク表面上に析出する残
渣物を減少させ、洗浄の完全性を確保することが可能に
なる。

【００４０】（５）ノズルに処理状況観察用窓を設ける
などにより、処理状況を観察しながら処理条件を適切に
制御することが可能になる。 （６）処理状況を自動的に検出するための検知素子をノ
ズル部に設けるなどにより、処理状況を自動的に検出し
ながら処理条件を適切に制御することが可能になる。

【００４１】なお、上記実施の形態では、洗浄液を使用
した洗浄処理を例にとったが、洗浄処理に限らず、加工
処理に際しても上記と同様に実施可能であり、さらに、
加工処理、洗浄処理を連続的に行う場合には、処理液と
して、現像液、リンス液、洗浄液の順に供給すればよ
い。また、処理の内容に応じて、液体に限らず、他の流
体（液体、気体、プラズマ、流動性を有する粉末などの
固体の少なくとも一部）を使用することが可能である。

【００４２】即ち、本発明方法は、パターン露光用のフ
ォトマスクや半導体ウエハや液晶表示パネルなどの被処
理材の加工処理あるいは洗浄処理の内容に応じて所望の
流体を供給して行う場合に適用可能である。

【００４３】図２は、本発明の表面処理方法の第２の実
施の形態に係るフォトマスクの洗浄処理方法で使用され
る表面洗浄装置を示している。図２に示す表面洗浄装置
は、図１に示した表面洗浄装置と比べて、支持台１１上
に水平面内で移動自在な移動台３０を載置し、この移動
台上にフォトマスク１０を水平状態に搭載し、真空吸引
装置あるいは固定機構（図示せず）により移動台３０に
固定することにより、フォトマスク１０とノズル１２と
を互いに平行な方向に相互に移動可能に構成している。
ここで、３１、３２、３３は前記移動台をマスク面に平
行な方向（本例では水平方向）に移動させるように駆動
するための連結棒、動力機構、回転ローラである。

【００４４】図２の表面洗浄装置を使用したフォトマス
クの洗浄処理方法は、前述したように図１の表面洗浄装
置を使用したフォトマスクの洗浄処理方法と殆んど同様
に実施可能である。

【００４５】

【発明の効果】上述したように本発明によれば、被処理
材の表面の加工あるいは洗浄に際して、被処理材の形状
に殆んど依存せずに処理の均一性を得ることが容易であ
り、仕上げ乾燥時における被処理材表面の汚染を抑止で
き、処理液の消費量、処理後の廃棄量を抑制でき、廃棄
処理費用や環境保全対策費用を抑制し得る表面処理方法
および表面処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表面処理方法の第１の実施の形態に係
るフォトマスクの洗浄処理方法で使用される表面洗浄装
置を示す構成説明図。

【図２】本発明の表面処理方法の第２の実施の形態に係
るフォトマスクの洗浄処理方法で使用される表面洗浄装
置を示す構成説明図。

【図３】従来のフォトマスク洗浄処理方法で使用される
表面洗浄装置の一例を示す構成説明図。

【図４】従来のフォトマスク洗浄処理方法で使用される
表面洗浄装置の他の例を示す構成説明図。

【符号の説明】

１０…フォトマスク（被処理材）、 １１…支持台、 １２…ノズル、 １３…連結棒、 １４…ノズル移動機構、 １５…動力機構、 １６…処理液供給管、 １７…処理液供給装置、 １８…処理液タンク、 １９…処理液回収管、 ２０…吸引装置、 ２１…回収処理液タンク、 ２２…排気口、 ２３…処理液圧力バランス調整装置。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理材の表面の加工処理あるいは洗浄
   処理に際して、被処理材の処理対象領域を所定の大きさ
   を処理単位として複数個に区分して処理区分を選択し、
   選択した処理区分に流体を供給して加工処理あるいは洗
   浄処理を行うとともに処理に伴って生成された生成物の
   回収を自動的に行うことを特徴とする表面処理方法。
2. 【請求項２】 前記被処理材の区分は、被処理材の処理
   単位に対向する開口部を有するノズルを被処理材の近傍
   で被処理材に接触しない状態で配置させて行い、 前記加工処理あるいは洗浄処理は、前記ノズルに連なる
   流体供給部からノズル内部に流体液を供給して行い、 前記処理に伴って生成された生成物の回収は、ノズルに
   連なる流体吸引回収部を通してノズル外部に取り出して
   行うことを特徴とする請求項１記載の表面処理方法。
3. 【請求項３】 前記処理流体は、液体、気体、プラズ
   マ、流動性を有する粉末などの固体の少なくとも一部で
   あることを特徴とする請求項１または２記載の表面処理
   方法。
4. 【請求項４】 前記処理区分を選択する際、複数個の区
   分を非連続的あるいは連続的に順に走査することを特徴
   とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表面処理
   方法。
5. 【請求項５】 前記処理区分を選択する際、全ての処理
   区分のうちの処理を必要とする一部の処理区分のみを選
   択することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項
   に記載の表面処理方法。
6. 【請求項６】 前記一部の処理区分を選択する際、予め
   得られた被処理材の検査データに基づいて自動的に選択
   することを特徴とする請求項５記載の表面処理方法。
7. 【請求項７】 被処理材を搭載するための支持台と、前
   記被処理材の処理対象領域を区分するために設けられ、
   被処理材の処理単位に対向する開口部を有し、被処理材
   の近傍で被処理材に接触しない状態で被処理材面に平行
   な方向に移動可能に配置され、被処理材上に加工処理あ
   るいは洗浄処理用の処理流体を供給するためのノズル
   と、前記ノズルを予め計画された時間経過にしたがって
   被処理材面に平行な方向に移動させるように駆動制御す
   る機構と、前記ノズルに一端側が連結された１本あるい
   は複数本の処理流体供給管と、前記処理流体供給管の他
   端から供給すべき処理流体の種類や条件を制御する処理
   流体供給制御装置と、前記ノズルに一端側が連結された
   １本あるいは複数本の処理流体回収管と、前記処理流体
   回収管の他端側に接続された処理流体吸引装置とを具備
   することを特徴とする表面処理装置。
8. 【請求項８】 さらに、前記処理流体供給管の中間部お
   よび処理流体回収管の中間部に挿入され、処理流体供給
   力と処理流体吸引力の圧バランスを調整するための処理
   流体圧力バランス調整装置を具備することを特徴とする
   請求項７記載の表面処理装置。