JP2009164214A

JP2009164214A - 微細構造体の処理方法、微細構造体の処理システムおよび電子デバイスの製造方法

Info

Publication number: JP2009164214A
Application number: JP2007339999A
Authority: JP
Inventors: Naoya Hayamizu; 直哉速水; Hiroshi Fujita; 博藤田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2009-07-23
Also published as: US20090165819A1

Abstract

【課題】本発明は、微細構造体の表面に形成された突起間に残留する液体の表面張力の影響で突起が変形、破壊されるのを抑制することができる微細構造体の処理方法、微細構造体の処理システムおよび電子デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】表面に突起を有する微細構造体の前記表面に水よりも表面張力が小さくかつ水と実質的に相溶性のない液体を供給し、前記微細構造体の表面の処理を行うこと、を特徴とする微細構造体の処理方法が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、微細構造体の処理方法、微細構造体の処理システムおよび電子デバイスの製造方法に関する。

半導体装置などの電子デバイスやＭＥＭＳ (Micro Electro Mechanical Systems) などの製造に際して、表面に微細な壁体などの突起を有する微細構造体をリソグラフィ技術を用いて形成することが多い。そして、製造プロセスにおいて発生する有機物汚染や無機物汚染を除去して微細構造体の表面を清浄に保つなどのために洗浄が行われている。

このような洗浄においては、微細構造体の表面に純水などの洗浄液を供給して付着した有機物などを除去するようにしている。そして、乾燥効果を高め、水滴残り、ウォーターマークを低減させるためにイソプロピルアルコールなどのアルコールを乾燥時に被洗浄面に供給するようにしている（例えば、特許文献１を参照）。

また、ウェーハの洗浄において、洗浄後の洗浄液をリサイクルすることで洗浄液の浪費を防ぎ、環境負荷を低減させる技術が提案されている（特許文献２を参照）。

しかしながら、特許文献１に開示がされているような技術においては、微細構造体の表面に形成された微細な突起どうしの間に残留する液体（洗浄液）の表面張力の影響が考慮されておらず、この表面張力により微細な突起が変形、破壊されるおそれがあった。

また、特許文献２に開示がされている技術においては、沸点の違いを利用してイソプロピルアルコールと超純水とを分離し、フィルターを用いて残留化合物からなる不純物を分離、除去するようにしている。しかしながら、洗浄後の洗浄液に溶解している金属不純物（金属イオン）の分離、除去が考慮されておらず、金属不純物（金属イオン）が溶解している洗浄液を再利用することでイオン性汚染が発生するおそれがある。
特開２０００−３８９７号公報特開２００３−２９７７９５号公報

本発明は、微細構造体の表面に形成された突起間に残留する液体の表面張力の影響で突起が変形、破壊されるのを抑制することができる微細構造体の処理方法、微細構造体の処理システムおよび電子デバイスの製造方法を提供する。

本発明の一態様によれば、壁体が形成された微細構造体の表面に水よりも表面張力が小さく、かつ水と実質的に相溶性のない液体を供給し、前記微細構造体の表面の処理を行うこと、を特徴とする微細構造体の処理方法が提供される。

また、本発明の他の一態様によれば、壁体が形成された微細構造体の表面に水よりも表面張力が小さく、かつ水と実質的に相溶性のない液体を供給する洗浄溶液供給手段と、前記表面に供給された前記液体を回収し、再生する再生手段と、を備えたことを特徴とする微細構造体の処理システムが提供される。

また、本発明の他の一態様によれば、上記の処理方法により表面の清浄化を行うこと、を特徴とする電子デバイスの製造方法が提供される。

また、本発明の他の一態様によれば、上記の処理システムを用いて表面の清浄化を行うこと、を特徴とする電子デバイスの製造方法が提供される。

本発明によれば、微細構造体の表面に形成された壁体間に残留する液体の表面張力の影響で壁体が変形、破壊されるのを抑制することができる微細構造体の処理方法、微細構造体の処理システムおよび電子デバイスの製造方法が提供される。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る微細構造体の処理方法を例示するためのフローチャートである。
図２は、突起間に残留する液体（洗浄液）の表面張力の影響を例示するための模式断面図である。

まず、突起間に残留する液体（洗浄液）の表面張力の影響について説明をする。
図２（ａ）に示すように、洗浄液２を用いて微細構造体１を清浄処理する際には洗浄液２により微細構造体１の表面が覆われ、表面に形成されている壁体などの突起１ａ、１ｂ同士の間（パターン内）にも洗浄液２が満たされる。なおここで、突起１ａ、１ｂは、壁状のものでもよく、円柱状あるいは角柱状などの棒状のものでもよい。

そして、図２（ｂ）に示すように、清浄処理において行われる乾燥により、微細構造体１の表面から洗浄液２が除去され、突起１ａ、１ｂの上面が大気中に露出すると、突起１ａ、１ｂ同士の間に残留する洗浄液２の表面張力により突起１ａ、１ｂを側方から押す作用力Ｆが働くようになる。

この場合、突起１ａ、１ｂの強度が充分に高ければ作用力Ｆの影響は少ないが、微細構造体１の材質、微細化の程度（集積度）、アスペクト比などによっては作用力Ｆの発生を抑制する必要性が生じる。例えば、半導体装置などの電子デバイスや、ＭＥＭＳなどの分野において、デザインルールが３０ｎｍ（ナノメートル）以下になると作用力Ｆの影響が無視できなくなる。

そのような場合においては、図２（ｃ）に示すように、突起１ａ、１ｂが湾曲するようにして変形するおそれがある。そして、突起１ａ、１ｂの変形が発生すると、その先端部Ａにおいて接触が生じたり、基部Ｂにおいて破断や亀裂が生じたりするおそれがある。

また、突起１ａ、１ｂの形状が対称形でない場合には、表面張力により発生する作用力Ｆが不均一となり、突起１ａ、１ｂの変形が発生しやすくなる。例えば、図２（ｄ）に示す場合においては、突起１ａ、１ｂ同士の間に残留する洗浄液２の量が異なり、表面張力により発生する作用力Ｆ１、Ｆ２の大きさ、作用する位置が異なるものとなる。すなわち、図２（ｄ）に示すように、作用力Ｆ１の方が作用力Ｆ２よりも大きく、また、その作用する位置も作用力Ｆ１の方がより先端側となる。そのため、作用力Ｆ１により発生する曲げモーメントが大きくなるので、図２（ｅ）に示すような向きの変形が発生しやすくなる。

なお、図２に例示をした微細構造体１は、単一の材料（例えば、シリコンやアモルファスシリコンなど）からなる構造体であるが、例えば、微細構造体１が金属、シリコン、酸化物などからなる積層体である場合も同様である。

この表面張力による影響を知るために、表面に３０ｎｍ（ナノメートル）デザインルールによるパターンが形成されたウェーハの純水によるスピン洗浄（回転数；５００ｒｐｍ程度、洗浄時間；６０秒程度）と、スピン乾燥（回転数；２５００ｒｐｍ程度、洗浄時間；６０秒程度）とを行い、洗浄前と洗浄後のパターンをＫＬＡ社製のパターン検査装置により比較検査した。その結果、洗浄後のパターンにおいて１２箇所の変形が確認された。

この場合、水よりも表面張力の小さい洗浄液を用いるようにすれば、突起の変形や破壊などを抑制することができる。
水よりも表面張力の小さい洗浄液としては、イソプロピルアルコールがある。ここで、微細構造体の表面に水が存在する場合にイソプロピルアルコールを供給するとマランゴニ力が発生する。「マランゴニ力」とは、表面張力の小さい側の液体（イソプロピルアルコール）が大きい側の液体（水）に引き寄せられることで発生する力をいう。そして、マランゴニ力が発生すると前述した表面張力の場合と同様に突起の変形や破壊などが生ずるおそれがある。この場合、微細構造体の表面に積極的に超純水などを供給しなくても、水と相溶性のあるイソプロピルアルコールの場合は、大気中の水分を取り込むことによりマランゴニ力を発生させるおそれがある。すなわち、水よりも表面張力の小さい液体であっても水と相溶性のあるものはマランゴニ力を発生し得るので好ましくない。

また、水と相溶性のあるものは水溶液としなくても大気中の水分を取り込むおそれがあるので、乾燥後にウォーターマーク（水跡）が形成されるおそれもある。そして、後述する洗浄液の再利用を図る場合（リサイクルする場合）においても水との分離が難しくなるため製造システムの複雑化、高コスト化を招くことになる。

本発明者は検討の結果、水よりも表面張力が小さく、かつ水と実質的に相溶性のない液体を洗浄液として用いるようにすれば、表面張力の影響やマランゴニ力の発生を抑制することができるとの知見を得た。この場合、大気中からの水分の取り込みをも抑制することができるので、ウォーターマークの形成を抑制することができる。また、大気中からの水分の取り込みがあったとしても比較的容易に水を分離することができるので再利用が容易となる。
水よりも表面張力が小さく、かつ水と実質的に相溶性のない液体としては、例えば、ハイドロフルオロカーボン、ハイドロフルオロエーテル、パーフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボンなどのようなフッ素系液体、ペンタン、ヘキサン (Hexane) CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃ 、のような直鎖ハイドロカーボンとその誘導体、ベンゼン (Benzene) C₆H₆ 、トルエン (Toluene) C₆H₅CH₃ のようは芳香族ハイドロカーボンとその誘導体、ジエチルエーテル (Diethyl ether) 、テトラヒドロフラン (Tetrahydrofuran、 THF) 、などの極性の小さいエーテル、クロロホルム (Chloroform) CHCl₃、塩化メチレン (Methylene chloride) CH₂Cl₂ 、などハロゲン系の溶剤、酢酸エチル (Ethyl acetate) CH₃C(=O)OCH₂CH₃ など極性の小さいエステルなどを例示することができる。
この場合、洗浄液として用いるためには、洗浄能力、再利用性（環境負荷の低減）、化学的な安定性、安全性などを考慮する必要がある。そして、環境負荷の低減のためには洗浄能力が高いとともに再利用性が高いことも重要である。ここで、再利用性を考慮する場合には、溶解している金属不純物（金属イオン）の分離、除去が容易であること、水との分離が容易であること、蒸気が重く回収が容易であることなどを考慮する必要がある。

以上のことを考慮すると、フッ素系液体を洗浄液として用いることが好ましい。ここで、フッ素系液体の具体例を例示するものとすれば、ハイドロフルオロカーボンとしては三井デュポンフロロケミカル社製のバートレル（登録商標）、ハイドロフルオロエーテルとしては３Ｍ社製のノベック（商品名）、パーフルオロカーボンとしては３Ｍ社製のフロリナート（商品名）、ハイドロクロロフルオロカーボンとしては旭硝子社製のアサヒクリン（登録商標）などを例示することができる。ただし、これらに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、これらを適宜混合させて用いることもでき、少なくとも１種以上のものを用いればよい。

次に、図１に戻って本発明の第１の実施の形態に係る微細構造体の表面の処理方法について例示をする。具体的には、本実施の形態において、微細構造体の表面の洗浄を行って、その表面を清浄化する方法について説明するものとする。
なお、説明の便宜上、微細構造体１を表面に３０ｎｍ（ナノメートル）デザインルールによるパターンが形成されたウェーハとして説明をする。

まず、パターンが形成されたウェーハ表面（突起が形成された微細構造体表面）に水よりも表面張力が小さく、かつ水と相溶性のない液体（以下、単に洗浄溶液という）を供給し、洗浄を行う（ステップＳ１）。
ここでは、パターンが形成されたウェーハ表面（突起が形成された微細構造体表面）より、金属イオン等の不純物を除去することができる。

洗浄には、スピン洗浄法を用いることができる。この場合、例えば、回転数を５００ｒｐｍ程度、洗浄時間を６０秒程度とすることができる。なお、洗浄法はスピン洗浄法に限定されるわけではなく、浸漬洗浄法など他のウェット洗浄法を適宜選択することができる。また、洗浄溶液に超音波振動を加えることで洗浄力を高めることもできる。その場合、超音波の周波数を７００ｋＨｚ〜３ＭＨｚ程度とすることができる。
また、洗浄溶液のみを吐出するものとすることもできるし、気体と洗浄溶液との二流体を混合して吐出または噴霧するものとすることもできる。
洗浄溶液としては、例えば、前述したフッ素系液体（例えば、ハイドロフルオロカーボン、ハイドロフルオロエーテル、パーフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボンなど）などを例示することができる。

フッ素系液体を用いるものとすれば、適度な洗浄能力を有し、化学的にも安定しているため汚染物質の溶解による除去と、溶解させた汚染物質の分離による除去とを容易にすることができる。また、不燃性であるため安全性が高く、イソプロピルアルコールを用いる場合のような防爆仕様の設備とする必要もない。また、比重が大きいため洗浄時の打撃力を高めることができ、洗浄能力を向上させることができる。
また、ウォーターマーク（水跡）の形成を抑制することもできる。
ここで、ウォーターマーク（水跡）が形成される要因としては次のことが考えられる。すなわち、ウェーハ表面に水が存在すると、水と大気中の酸素とウェーハ表面のシリコンとが下記（１）式のように反応してＨ_２ＳｉＯ_３が生成される。

Ｓｉ＋Ｈ_２Ｏ＋Ｏ_２→Ｈ_２ＳｉＯ_３・・・（１）

そして、乾燥が進むと、この反応生成物（Ｈ_２ＳｉＯ_３）が析出してウォーターマーク（水跡）が形成されることになる。
この場合、洗浄溶液には水が含まれていない。また、水を取り込んだとしても比較的容易に除去することができる。そのため、上記の（１）式の反応を阻害することができるので、ウォーターマーク（水跡）の形成を抑制することができる。

次に、ウェーハ表面（突起が形成された微細構造体表面の一例）の乾燥を行う（ステップＳ２）。
この場合、ウェーハを回転させながら乾燥（スピン乾燥）を行うことができる。例えば、回転数を２５００ｒｐｍ程度として回転させながら乾燥を行うことができる。
また、ウェーハを回転をさせながら加熱を行い乾燥させることもできる。この場合、例えば、加熱温度を１５０℃程度、加熱時間を６０秒程度、回転数を５００ｒｐｍ程度とすることができる。

また、洗浄溶液の蒸気をウェーハ表面に供給し、乾燥させることもできる。すなわち、乾燥は、洗浄溶液の蒸気を用いて行われるようにすることができる。この場合、洗浄溶液の蒸気としては、洗浄溶液を加熱して得た蒸気の他、このような洗浄溶液の蒸気を窒素ガス等により希釈した混合ガスなどとすることもできる。なお、蒸気は過熱蒸気とすることもできる。
また、これらの乾燥方法を適宜組み合わせることもできる。

ここで、他の液体とフッ素系液体の表面張力を比較すると、水が７３ｍＮ／ｍ、イソプロピルアルコールが２１ｍＮ／ｍであるのに対し、フッ素系液体は１４ｍＮ／ｍと低い。そのため、前述した表面張力による突起の変形や破壊などを大幅に抑制することができる。
また、フッ素系液体は水と相溶性のない液体であるためマランゴニ力の発生を抑制することができる。また、蒸発熱が低く（１２０ｋｊ／ｋｇ程度）迅速な乾燥を行うこともできる。また、蒸気が重く回収が容易であるため再利用を容易にすることができる。

図３は、本発明の第２の実施の形態に係る微細構造体の処理方法を例示するためのフローチャートである。
なお、説明の便宜上、微細構造体１を表面に３０ｎｍ（ナノメートル）デザインルールによるパターンが形成されたウェーハとして説明する。また、図１において例示をしたものと同様のステップには同じ符号を付しその説明は省略する。
まず、パターンが形成されたウェーハ表面（突起が形成された微細構造体表面）に水よりも表面張力が小さく、かつ水と相溶性のない液体（洗浄溶液）を供給し、洗浄を行う（ステップＳ１）。
次に、ウェーハ表面（突起が形成された微細構造体表面）の乾燥を行う（ステップＳ２）。

次に、洗浄後の洗浄溶液を回収、再生し、これを再利用する（ステップＳ３）。すなわち、ウェーハ表面（突起が形成された微細構造体表面）に供給された洗浄溶液を回収、再生し、これを再利用する。
洗浄溶液の回収は、後述する処理システム１００（図４を参照）のように排出管１０４ｄを介して行うことができる。回収は、重力を利用したものであってもよいし、ポンプなどの送液手段を用いるものであってもよい。
再生は、例えば、水の分離・除去と、固形物の分離・除去と、溶存不純物（例えば、金属イオン）の分離・除去と、を経ることにより行うことができる。
水の分離・除去としては、比重の違いを利用して水と洗浄溶液とを分離し、水のみを除去するものを例示することができる。例えば、前述したフッ素系液体の場合は比重が１．４程度と重いので比較的容易に水と洗浄溶液とを分離させることができる。
また、沸点の違いを利用して水と洗浄溶液とを分離し、水のみを除去することもできる。例えば、前述したフッ素系液体の場合は沸点が６０℃程度と低いので、蒸留器などを用いて比較的容易に水と洗浄溶液とを分離させることができる。
また、乾燥剤などを用いて水と洗浄溶液とを分離させることもできる。
この場合、蒸留器や乾燥剤などを用いて水と洗浄溶液とを分離させるようにすれば、より多くの水を除去することができる。また、これらの分離・除去方法を組み合わせるようにすることもできる。例えば、比重の違いを利用して水と洗浄溶液とを分離した後、より多くの水の除去が可能な蒸留器や乾燥剤などを用いて水と洗浄溶液とをさらに分離させるようにすることもできる。
固形物の分離・除去としては、各種のフィルタを用いて行うことができる。
溶存不純物の分離・除去としては、例えば、イオン交換樹脂を備えたフィルタを用いて行うことができる。イオン交換樹脂としては純水又は超純水の製造に用いられているものと同様のものを用いることができる。例えば、強酸性カチオン交換樹脂、弱酸性カチオン交換樹脂、強塩基性アニオン交換樹脂、弱塩基性アニオン交換樹脂などを例示することができる。また、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを組み合わせて用いることもできる。

また、溶存不純物としての金属イオンを除去する場合には、繊維機材に金属イオンを捕捉可能な官能基を固定させたものを用いることができる。このような官能基としては、金属キレート形成能を有する官能基を例示することができ、例えば、スルホン酸基などを例示することができる。
繊維機材の材料としては、繊維化が可能で、金属キレート形成能を有する官能基を導入可能な素材を単独または混合したものとすることができる。例えば、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリアミドなどとすることができる。この場合、洗浄溶液としてフッ素系液体を用いる場合には、フッ素樹脂が膨潤するおそれがあるので、フッ素樹脂を含まないものを用いるようにすることが好ましい。
なお、フッ素系液体を用いる場合には、フィルタのみならず配管や筐体など洗浄溶液と直接接触する部分にはフッ素樹脂を含まないものを用いるようにすることが好ましい。

３０ｎｍ（ナノメートル）以下のデザインルールによるパターンなどの場合には、溶存不純物の分離・除去をＰＰＴ（Ｐarts Ｐer Ｔrillion）レベルまで行うことが好ましい。この場合、分離・除去を段階的に行うことができる。例えば、１段目のフィルタにおいてＰＰＭ（Ｐarts Ｐer Ｍillion）レベルからＰＰＢ（Ｐarts Ｐer Ｂillion）レベルまでの分離・除去を行い、以降のフィルタによりＰＰＢ（Ｐarts Ｐer Ｂillion）レベルからＰＰＴ（Ｐarts Ｐer Ｔrillion）レベルまでの分離・除去を行うようにすることができる。
再利用としては、後述する処理システム１００のようにポンプなどの送液手段を用いて再生された洗浄溶液をウェーハ表面（突起が形成された微細構造体表面）に供給し、回収、再生、供給を循環させるようにして行うことができる。

ここで、洗浄溶液としてフッ素系液体を用いる場合には、大気中の水分を取り込んだとしても比較的容易に分離させることができるので、洗浄溶液の再生を容易にすることができる。また、化学的にも安定しているため溶解している汚染物質の分離、除去を容易にすることができる。また、蒸気が重く回収が容易であるため再利用効率を向上させることができる。

次に、本発明の実施の形態に係る微細構造体の処理システムについて例示をする。図４は、本発明の第３の実施の形態に係る微細構造体の処理システムを例示するための模式図である。なお、図中の矢印は液体（洗浄溶液や分離された水）の流れ方向を表している。
ここでは説明の便宜上、微細構造体１を有するウェーハＷとして説明する。

図４に示すように、微細構造体の処理システム１００は、ウェーハＷ（微細構造体１を有する）を保持する保持手段１０１と、パターンが形成されたウェーハＷの表面に洗浄溶液を供給する洗浄溶液供給手段１０２と、ウェーハＷの表面に供給された洗浄溶液（洗浄後の洗浄溶液）を回収し、再生するための再生手段１０３と、を備えている。また、保持手段１０１は、チャンバー１０４の内部に設けられている。

保持手段１０１には、ウェーハＷを保持可能なチャック１０５と、チャック１０５を回転させるための駆動手段１０６（例えば、モータなど）とが設けられている。チャック１０５は、ウェーハＷを１枚づつ水平に保持し、駆動手段１０６により１分間に数百から数千回転の速さで回転することができる。そのため、チャック１０５に保持されるウェーハＷもチャック１０５とともに回転させることができる。

洗浄溶液供給手段１０２は、チャック１０５の上方に設けられウェーハＷの表面に向けて洗浄溶液を供給するノズル１０７を備えている。ノズル１０７は、洗浄溶液のみを吐出するものであってもよいし、気体と洗浄溶液との二流体を混合して吐出または噴霧するものであってもよい。また、ノズル１０７に図示しない超音波発振手段を設け吐出される洗浄溶液に超音波振動を加えるようにすることもできる。また、ノズル１０７はアーム１２５に保持され、アーム１２５は回転軸１２６を回転中心に回転自在とされている。

再生手段１０３は、水の分離・除去を行う第１の除去手段１１０、固形物の分離・除去を行う第２の除去手段１１１、溶存不純物（例えば、金属イオン）の分離・除去を行う第３の除去手段１１２、溶存不純物（例えば、金属イオン）の分離・除去をさらに行う第４の除去手段１１３、溶存不純物（例えば、金属イオン）が除去された洗浄溶液を貯留するタンク１１４、貯留された洗浄溶液をノズル１０７に向けて送液する送液手段１１５、パーテクルなどの微細な固形物の分離・除去を行う第５の除去手段１１６を備えている。
第１の除去手段１１０は、比重の違いを利用して水と洗浄溶液とを分離し、水のみを除去することができる。図４に例示をした場合には、比重が大きい洗浄溶液（例えば、フッ素系液体）が下部に貯まり、比重の小さい水がその上部に貯まる。そのため、上部に貯まった水を矢印Ｅの方向に排出することで水の分離と除去を行うことができる。
第２の除去手段１１１は、固形物の分離・除去を行い得る各種のフィルタとすることができる。第３の除去手段１１２と第４の除去手段１１３とは、溶存不純物の分離・除去を行い得るフィルタ（例えば、イオン交換樹脂を備えたフィルタ）とすることができる。この場合、第３の除去手段１１２をＰＰＭ（Ｐarts Ｐer Ｍillion）レベルからＰＰＢ（Ｐarts Ｐer Ｂillion）レベルまでの分離・除去を行うものとすることができる。また、第４の除去手段１１３をＰＰＢ（Ｐarts Ｐer Ｂillion）レベルからＰＰＴ（Ｐarts Ｐer Ｔrillion）レベルまでの分離・除去を行うものとすることができる。なお、金属イオンを除去する場合には、前述したような繊維機材に金属イオンを捕捉可能な官能基を固定させたものを用いるようにする。第５の除去手段１１６は、パーテクルなどの微細な固形物の分離・除去を行い得る各種のフィルタとすることができる。

タンク１１４は、溶存不純物が除去された洗浄溶液を貯留し得るものであれば特に限定されない。また、タンク１１４は必ずしも必要ではなく省くこともできる。ただし、タンク１１４を設けるようにすれば、洗浄液の供給を安定させることができる。
送液手段１１５はポンプなどとすることができ、貯留された洗浄溶液を送液し得るものであれば特に限定されない。

チャンバー１０４は、ウェーハＷが回転することで飛び散る洗浄溶液を受け止めて、それらを排出することができる。チャンバー１０４の上部には、飛び散る洗浄溶液を受け止めてチャンバー１０４内に導くための傾斜部１０４ａが設けられている。また、傾斜部１０４ａのさらに上方に設けられた開口部１０４ｂの外側には冷却手段１０４ｃが設けられている。また、チャンバー１０４の底部には、チャンバー１０４内に導かれた洗浄溶液を外部に排出し、回収するための排出管１０４ｄが接続されている。

冷却手段１０４ｃは、例えば、金属パイプの内部を冷媒が循環するものなどとすることができる。冷却手段１０４ｃは、洗浄溶液の蒸気を冷却することで液化させこれを回収するために設けられる。

排出管１０４ｄは、再生手段１０３の第１の除去手段１１０と接続され、再生手段１０３の第５の除去手段１１６と洗浄溶液供給手段１０２のノズル１０７とが配管１０８を介して接続されている。そのため、洗浄後の洗浄溶液が回収、再生、供給されて、循環再利用できるようになっている。なお、回収は、重力を利用したものであってもよいし、ポンプなどの送液手段を用いるものであってもよい。また、各配管部分には図示しない制御弁が適宜設けられ、洗浄溶液の送液、停止などが制御できるようになっている。
なお、洗浄溶液としてフッ素系液体を用いる場合、フィルタ、配管、チャンバなどの洗浄溶液と直接接触する部分には膨潤抑制のためにフッ素樹脂を含まないものが用いられている。

次に、微細構造体の処理システム１００の作用について例示をする。
図示しない搬送手段によりウェーハＷがチャンバー１０４内に搬入され、チャック１０５上に載置、保持される。そして、駆動手段１０６によりチャック１０５が回転することで、ウェーハＷが回転する。

次に、ウェーハＷの上方に配設されたノズル１０７から洗浄溶液が回転しているウェーハＷの表面に供給される。洗浄に必要な所定量の洗浄溶液を回転しているウェーハＷの表面に供給した後に、洗浄溶液の供給が停止される。

次に、チャック１０５の回転が停止され、図示しない搬送手段によりウェーハＷが搬出される。搬出されたウェーハＷを図示しない乾燥手段により乾燥させることでウェーハＷの清浄が行われる。なお、ウェーハＷを回転させることで残余の洗浄溶液を除去して乾燥（スピン乾燥）させることもできる。
その後、必要があれば前述の手順を繰り返すことで、次のウェーハＷの清浄が行われる。

一方、洗浄後の洗浄溶液は、再生手段１０３に送られ水の分離・除去、固形物の分離・除去、溶存不純物（例えば、金属イオン）の分離・除去が行われ再生される。そして、再生された洗浄溶液はタンク１１４に貯留され、パーテクルなどの微細な固形物の分離・除去が行われつつノズル１０７に向けて送液される。そして、ノズル１０７からウェーハＷの表面に供給されることで再利用が図られる。このように洗浄後の洗浄溶液は前述の手順を繰り返すことで回収、再生、供給されて、循環再利用される。

本実施の形態においては、微細構造体の処理システム１００において洗浄を行い、図示しない乾燥手段により乾燥を行うようにしている。このように、機能を分割するようにすれば、処理時間の長い工程を担当する装置の数を増やして待ち時間を減らし、生産性を向上させるようにすることができる。

図５は、本発明の第４の実施の形態に係る微細構造体の処理システムを例示するための模式図である。なお、図４において例示をしたものと同様の要素には同じ符号を付し、その説明は省略する。また、図中の矢印は液体（洗浄溶液や分離された水）の流れ方向を表している。
微細構造体の処理システム１００ａは、洗浄溶液の蒸気をウェーハＷの表面に供給して乾燥を行う乾燥手段１２０を備えている。乾燥手段１２０には、飽和蒸気を発生させるための蒸発器１２１と、過熱蒸気を発生させるための過熱器１２２と、チャック１０５の上方に設けられウェーハＷの表面に向けて過熱蒸気を噴射するノズル１２３とが設けられている。
蒸発器１２１と、過熱器１２２と、ノズル１２３とは、配管１２４ａで接続され、蒸発器１２１は配管１２４ｂにより第５の除去手段１１６の出口側と接続されている。そのため、第５の除去手段１１６から供給された洗浄溶液を、蒸発器１２１により加熱して飽和蒸気とすることができる。そして、飽和蒸気を、過熱器１２２により過熱してミストのない乾いた蒸気（過熱蒸気）とすることができ、ノズル１２３からウェーハＷに向けて過熱蒸気を噴射することができるようになっている。そして、過熱蒸気によりウェーハＷの表面を乾燥させることができるようになっている。また、噴射された過熱蒸気は冷却手段１０４ｃにより冷却、液化されて回収されるようになっている。

なお、乾燥手段１２０として過熱蒸気を噴射するものを例示したが、これに限定されるわけではない。例えば、チャンバー１０４に図示しない加熱手段を設けて洗浄溶液の蒸気を発生させ、この蒸気にウェーハＷを曝すことで乾燥させるようにすることもできる。また、加熱された気体をウェーハＷに向けて噴射したり、チャック１０５などに設けられた図示しない加熱手段によりウェーハＷを加熱して乾燥させるようにすることもできる。ただし、蒸気を用いて乾燥させる方が清浄度を高めることができる。
また、第２の除去手段１１１と第３の除去手段１１２との間には蒸留器１１７が設けられている。蒸留器１１７は、沸点の違いを利用して水と洗浄溶液とを分離し、水を除去する。なお、乾燥剤などを用いて水と洗浄溶液とを分離させることもできる。また、蒸留器１１７や乾燥剤の配設位置は図示した位置に限定されるわけではなく、第１の除去手段１１０より下流側の任意の位置に設けることができる。
蒸留器１１７や乾燥剤は必ずしも必要ではないが、３０ｎｍ（ナノメートル）以下のデザインルールによるパターンなどの場合には、より多くの水を除去するために設けられていた方が好ましい。

なお、各配管部分には図示しない制御弁が適宜設けられ、洗浄溶液の送液、停止などが制御できるようになっている。また、洗浄溶液としてフッ素系液体を用いる場合、フィルタ、配管、チャンバなどの洗浄溶液と直接接触する部分には膨潤抑制のためにフッ素樹脂を含まないものが用いられている。
本実施の形態においては、微細構造体の処理システム１００ａのみにおいてウェーハＷの洗浄と乾燥をすることで清浄を行うことができる。そのため、スペース効率を高めることができる。
次に、微細構造体の処理システム１００ａの作用について例示をする。
なお、洗浄や洗浄溶液の回収、再生、再利用などについては図４において例示をした微細構造体の処理システム１０１と同様のためその説明は省略する。
洗浄溶液により洗浄がされたウェーハＷが駆動手段１０６によりチャック１０５とともに回転する。

次に、ウェーハＷの上方に配設されたノズル１２３から洗浄溶液の過熱蒸気が回転しているウェーハＷの表面に噴射される。乾燥に必要な所定量の過熱蒸気を回転しているウェーハＷの表面に噴射した後に、過熱蒸気の供給が停止される。
一方、第５の除去手段１１６から供給された洗浄溶液は、蒸発器１２１により加熱され飽和蒸気となる。そして、飽和蒸気は過熱器１２２により過熱されてミストのない乾いた蒸気（過熱蒸気）とされノズル１２３から噴射される。
また、蒸留器１１７などにより洗浄溶液に含まれているより多くの水が除去される。

なお、説明の便宜上、微細構造体の処理システムとして枚葉処理方式のものを例示したが、バッチ処理方式のものとしてもよい。例えば、複数の微細構造体を処理槽内で一度に洗浄、乾燥させるものとしてもよい。また、スピン洗浄方式のものを例示したが、これに限定されるわけではなく、浸漬洗浄方式など他のウェット洗浄方式のものとしてもよい。

また、微細構造体の処理システムとして、表面に突起を形成させるための装置を含めることができる。例えば、レジスト塗布・露光・現像・エッチング・レジスト除去などのいわゆるリソグラフィ工程で使用される各装置をラインに組み込むなどして微細構造体の処理システムを構成させるようにすることもできる。なお、リソグラフィ工程で使用される各装置については、既知の技術を適用することができるのでその説明は省略する。

また、説明の便宜上、微細構造体をウェーハとして説明をしたが、これに限定されるわけではない。例えば、液晶表示装置、位相シフトマスク、ＭＥＭＳ分野におけるマイクロマシーン、精密光学部品などにも適応が可能である。

次に、本発明の実施の形態に係る電子デバイスの製造方法について例示をする。
電子デバイスの製造方法としては、例えば、半導体装置の製造方法を例示することができる。半導体装置の製造方法は、成膜・レジスト塗布・露光・現像・エッチング・レジスト除去などによりウェーハ表面にパターン（突起）を形成する工程、検査工程、熱処理工程、不純物導入工程、拡散工程、平坦化工程などの複数の工程を繰り返すことにより実施される。
そして、半導体装置の製造方法においては、クリーンルーム内にウェーハが持ち込まれた時に行われる初期洗浄、酸化処理の前後において行われる洗浄、成膜処理の前後において行われる洗浄、エッチングやレジスト除去後に行われる洗浄、平坦化後に行われる洗浄など様々な工程において洗浄が行われている。そのため、これらの洗浄の際に前述した本実施の形態に係る微細構造体の処理方法、微細構造体の処理システムを用いることができる。

この場合、パターン（突起）の形成後に用いるものとすれば、突起の変形や破損などを抑制することができるので、歩留まりを向上させることができる。特に、デザインルールが３０ｎｍ（ナノメートル）以下のものに対しては突起の変形や破損などの抑制効果が大きく、歩留まりを大幅に向上させることができる。

なお、説明の便宜上、本発明の実施の形態に係る電子デバイスの製造方法として半導体装置の製造方法を例示したが、これに限定されるわけではない。例えば、液晶表示装置の製造におけるパターン（突起）も近年微細化の方向にあり、洗浄、乾燥時に突起の変形や破損などが発生するおそれがある。このように近年微細化の方向にある他の電子デバイスに対しても本実施の形態に係る微細構造体の処理方法、微細構造体の処理システムを用いることができ、突起の変形や破損などを抑制することで歩留まりを向上させることができる。

以上、本発明の実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、微細構造体や微細構造体の処理システムなどが備える各要素の形状、寸法、材質、配置、数などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

本発明の第１の実施の形態に係る微細構造体の処理方法を例示するためのフローチャートである。突起間に残留する液体（洗浄液）の表面張力の影響を例示するための模式断面図である。本発明の第２の実施の形態に係る微細構造体の処理方法を例示するためのフローチャートである。本発明の第３の実施の形態に係る微細構造体の処理システムを例示するための模式図である。本発明の第４の実施の形態に係る微細構造体の処理システムを例示するための模式図である。

符号の説明

１微細構造体、１ａ突起（壁体）、１ｂ突起（壁体）、２洗浄液、１００処理システム、１００ａ処理システム、１０１保持手段、１０２洗浄溶液供給手段、１０３再生手段、１０４チャンバー、１１０第１の除去手段、１１１第２の除去手段、１１２第３の除去手段、１１３第４の除去手段、１１６第５の除去手段、１２０乾燥手段、Ｆ作用力、Ｆ１作用力、Ｆ２作用力、Ｗウェーハ

Claims

表面に突起を有する微細構造体の前記表面に水よりも表面張力が小さくかつ水と実質的に相溶性のない液体を供給し、前記微細構造体の表面の処理を行うこと、を特徴とする微細構造体の処理方法。
前記表面に供給された前記液体を回収し、再生すること、を特徴とする請求項１記載の微細構造体の処理方法。
前記処理は、前記液体の蒸気を用いて、前記微細構造体の表面の乾燥を行うこと、を特徴とする請求項１または２に記載の微細構造体の処理方法。
前記液体は、フッ素系液体であること、を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の微細構造体の処理方法。
前記液体は、ハイドロフルオロカーボン、ハイドロフルオロエーテル、パーフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボンからなる群より選ばれた少なくとも１種以上であること、を特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の微細構造体の処理方法。
表面に突起を有する微細構造体の前記表面に水よりも表面張力が小さくかつ水と実質的に相溶性のない液体を供給する洗浄溶液供給手段と、
前記表面に供給された前記液体を回収し、再生する再生手段と、
を備えたことを特徴とする微細構造体の処理システム。
前記微細構造体の表面の乾燥を行う乾燥手段をさらに備えたことを特徴とする請求項６記載の微細構造体の処理システム。
前記液体と直接接触する部分は、フッ素樹脂を含まないこと、を特徴とする請求項６または７に記載の微細構造体の処理システム。
前記再生手段は、前記回収された液体に含まれる金属イオンの除去を行うこと、を特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の微細構造体の処理システム。
請求項１〜５のいずれか１つに記載の処理方法により表面の清浄化を行うこと、を特徴とする電子デバイスの製造方法。
請求項６〜９のいずれか１つに記載の処理システムを用いて表面の清浄化を行うこと、を特徴とする電子デバイスの製造方法。