JP2017038029A - 基板洗浄方法および基板洗浄装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パターンの表面を疎水化した後、基板表面に純水等の液膜を形成する。このとき、疎水化によりパターン間には液膜の液体が入り込まず、気体が存在する。基板表面が液膜に覆われた状態で、基板裏面へ超音波を印加した液体を供給し、超音波に起因する液体中のキャビテーション崩壊エネルギーにより、基板裏面を洗浄する。キャビテーション崩壊は基板表面でも生じるが、パターン間には気体が存在するためパターン間においてキャビテーション崩壊が生じず、パターン倒壊を防止しつつ液膜により汚染を防止でき、基板裏面を良好に洗浄できる。
【選択図】 図10
Description
図1、図2および図3はこの発明に係る基板洗浄装置9の概略構成を示す図である。図1は基板洗浄装置9の正面図であり、図2は図1の基板洗浄装置9のB1−B1線に沿った矢視断面図である。また、図3は図1の基板洗浄装置9を矢印B2側からみた側面図である。この装置は半導体基板等の基板W(以下、単に「基板W」と記載する)に付着しているパーティクル等の汚染物質(以下「パーティクル等」と記載する)を除去するための洗浄処理に用いられる枚葉式の基板洗浄装置である。
基板洗浄装置9は、基板Wを例えば25枚収容したFOUP(Front Open Unified Pod)949を載置するオープナー94と、オープナー94上のFOUP949から未処理の基板Wを取り出し、また処理完了後の基板WをFOUP949内に収納するインデクサユニット93と、インデクサユニット93とセンターロボット96との間で基板Wの受け渡しを行うシャトル95と、基板Wをセンターロボット96でその内部に収容して洗浄を行う洗浄ユニット91と、洗浄ユニット91に供給される液体や気体の配管、バルブ等を収容する流体ボックス92とで構成される。
次に、洗浄ユニット91の構成について図4を用いて説明する。図4は洗浄ユニット91の構成を示す模式図である。ここで、本実施形態における8つの洗浄ユニット91はそれぞれ同じ構成であるため、図2における矢印B3の示す洗浄ユニット91(図1において左下側の洗浄ユニット91)を代表とし、以下、第1実施形態の洗浄ユニット91を「洗浄ユニット91a」と称して説明する。
次に、上記のように構成された基板洗浄装置9における基板処理動作について説明する。ここで、基板表面Wfには、凹凸のパターンが前工程により形成されている。パターンは、凸部および凹部を備えている。凸部は、例えば100〜200nmの範囲の高さであり、10〜20nmの範囲の幅である。また、隣接する凸部間の距離(凹部の幅)は、例えば10〜20nmの範囲である。
図14を用いて、本願の第2実施形態に係る基板洗浄装置9および当該装置による基板洗浄方法について説明する。第2実施形態が第1実施形態と相違するのは、洗浄ユニット91において、疎水化剤が遮断機構30ではなく疎水化剤除去部50のノズル51から供給される構成であり、その他の構成は同一であるため、同一構成については第1実施形態での説明と同一符号を附して説明を省略する。なお、他の実施形態と区別するため第2実施形態における洗浄ユニット91を以下「洗浄ユニット91b」と称する。
図15を用いて、本願の第3実施形態に係る基板洗浄装置9および当該装置による基板洗浄方法について説明する。
本発明に係る基板洗浄装置および基板洗浄方法は、上記の第1〜3実施形態に限定されない。以下、本発明に係る変形例について説明する。
図1を参照する。第1実施形態では、基板表面Wfのパターン表面を疎水化するために、疎水化ガスを用いた。これに代えて、疎水化液を蒸気化せずに直接供給する構成としてもよい。すなわち、上方外管ノズル39に疎水化ガス供給源601を連通する構成に代えて、上方内管ノズル37に疎水化液供給源を連通する構成とし、疎水化剤供給工程では上方内管ノズル37から疎水化液を基板表面Wfに供給する構成としてもよい。
上記の第1〜3実施形態では、疎水化剤を溶剤に混合した疎水化液または疎水化ガスの状態で基板表面Wfに供給したが、まず溶剤を基板表面Wfに供給し、次いで疎水化剤を供給することで、基板表面Wfにおいて疎水化剤と溶剤を混合する構成としてもよい。また、先に基板表面Wfに疎水化剤を供給し、次いで溶剤を所定量だけ(すなわち、疎水化剤を基板表面Wfから完全に洗い流さない程度の量に調節した上で)供給し、基板表面Wfにおいて疎水化剤と溶剤を混合する構成としてもよい。
上記の第1〜3実施形態における洗浄ユニット91に、さらに基板Wを加熱する基板加熱部を備える構成としてもよい。基板加熱部としては、ステージ23内部に抵抗加熱ヒータを備え、抵抗加熱ヒータへ電流を供給することでステージ23を介してチャック24により保持される基板Wを加熱する構成としてもよい。また、他の態様として、基板表面Wfまたは基板裏面Wbへ乾燥気体を供給する乾燥気体供給源に気体加熱ヒータを備え、乾燥気体の温度を常温よりも高温(例えば、摂氏60度)とした状態で、基板表面Wfまたは基板裏面Wbへ乾燥気体を供給して基板Wを加熱する構成としてもよい。
上記の第1〜3実施形態において、溶剤除去工程では、基板Wに乾燥気体を供給して溶剤を蒸気化させ、また基板Wの回転による遠心力で振り切ることで溶剤を基板表面Wfから除去した。これに代えて、またはこれに加えて、基板Wを加熱する基板加熱部を新たに備え、基板Wを加熱することで溶剤も加熱させて蒸気化させることにより溶剤を基板表面Wfから除去する構成としてもよい。
上記の第1〜3実施形態において、疎水化剤除去工程では、溶解液の供給により疎水化剤を基板表面Wfから除去した。これに代えて、疎水化剤が加熱により熱分解または蒸発・昇華する物質である場合には、基板Wを加熱する基板加熱部を新たに備え、疎水化剤除去工程において基板Wを加熱することにより、疎水化剤を熱分解等により基板表面Wfから除去する構成としてもよい。この構成によれば、溶解液が不要であるため、薬液の消費量を削減できるメリットが有る。また、加熱に伴い基板表面Wfおよび基板裏面Wbから第1液体、第2液体を乾燥除去することができ、加熱工程によって疎水化剤除去工程・基板乾燥工程を兼ねることで処理時間を短縮することができるメリットも有る。
本願発明は、上記のように基板の一方主面に形成されたパターン表面を疎水化した後、パターン表面を含む基板の一方主面に液膜を形成した状態で、他方主面を超音波洗浄する際、隣接するパターン間に気体が存在することによりパターンに超音波に起因する衝撃が与えられることを防止することで、パターン倒壊を防止することを特徴とする。発明者らは、実験を行って、パターン表面が疎水化することで、その後に液膜を形成して超音波洗浄を行ってもパターン倒壊を防止できることを検証した。
20 基板保持ユニット
21 下方外管
22 ステージ回転機構
23 ステージ
24 チャック
25 下方内管
26 気体供給路
27 下方ノズル
30 遮断機構
31 回転軸
32 アーム
33 遮断部材回転機構
34 遮断部材昇降機構
35 上方外管
36 上方内管
37 上方内管ノズル
38 遮断部材
39 上方外管ノズル
40 超音波印加液供給部
41 超音波ノズル
42 振動子
43 超音波出力機構
44 吐出方向
45 アーム
46 回転軸
47 アーム回転機構
50 疎水化剤除去部
51 ノズル
52 アーム
53 回転軸
54 アーム回転機構
60 供給源制御部
70 制御部
71 演算処理部
72 メモリ
73 プログラム
91 洗浄ユニット
92 流体ボックス
93 インデクサユニット
94 オープナー
95 シャトル
96 センターロボット
101 カップ
110 処理液供給部
111 貯留部
112 ポンプ
113〜117 配管
120 疎水化ガス供給部
121 貯留部
122 ポンプ
123 配管
124 プロペラ回転機構
125 回転軸
126 プロペラ
127 配管
210 カップ
381 基板対向面
601 疎水化ガス供給源
602 乾燥気体供給源
603 第1液体供給源
604 第2液体供給源
605 第2液体供給源
606 溶解液供給源
607 乾燥気体供給源
607 気体供給路
608 疎水化液供給源
609 リンス液供給源
610 疎水化ガス供給源
611 液体供給源
612 溶解液供給源
620 窒素ガス供給源
621 窒素ガス供給源
801 疎水化液
802 疎水化膜
803 第1液体
804 気体
971 操作部
G1 疎水化ガス
G2 乾燥気体
L1 第1液体
L2 処理液
L3 疎水化液
P11 中心位置
P13 周縁位置
P14 退避位置
T1,T2 移動軌跡
V1〜V4 バルブ
W 基板
Wb 基板裏面
Wf 基板表面
Wp パターン
θ1 入射角度
Claims (20)
- 一方主面にパターンを有する基板の他方主面を洗浄する基板洗浄方法であって、
前記一方主面の前記パターンの表面を疎水化する疎水化工程と、
前記疎水化工程の後、前記一方主面に第1液体の液膜を形成する一方主面液膜形成工程と、
前記一方主面が前記液膜に覆われた状態で、前記他方主面へ第2液体に超音波を印加した超音波印加液を供給して前記他方主面を洗浄する洗浄工程と、
を備える基板洗浄方法。 - 請求項1に記載の基板洗浄方法であって、
前記疎水化工程は、前記一方主面に前記パターンを疎水化する疎水化剤を供給する疎水化剤供給工程を有する、
ことを特徴とする基板洗浄方法。 - 請求項2に記載の基板洗浄方法であって、
前記疎水化剤供給工程は、前記一方主面に前記疎水化剤と溶剤を混合した疎水化液または当該疎水化液の蒸気である疎水化ガスを供給する、
ことを特徴とする基板洗浄方法。 - 請求項3に記載の基板洗浄方法であって、
前記疎水化工程は、前記一方主面に前記疎水化液または前記疎水化ガスを供給した後、前記一方主面から前記溶剤を除去する溶剤除去工程を有する、
ことを特徴とする基板洗浄方法。 - 請求項4に記載の基板洗浄方法であって、
前記洗浄工程の後、前記一方主面に付着した前記疎水化剤を除去する疎水化剤除去工程、
をさらに備える基板洗浄方法。 - 請求項5に記載の基板洗浄方法であって、
前記疎水化剤除去工程は、前記疎水化剤を溶解する溶解液を、前記一方主面に供給し、
前記溶剤と同一組成の液体を、前記溶解液として用いる、
ことを特徴とする基板洗浄方法。 - 請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の基板洗浄方法であって、
前記第1液体と前記第2液体は、同一の処理液である、
ことを特徴とする基板洗浄方法。 - 請求項7に記載の基板洗浄方法であって、
前記処理液は、前記処理液を貯留する貯留部の雰囲気である貯留部雰囲気に対する溶存ガス濃度が飽和している、
ことを特徴とする基板洗浄方法。 - 一方主面にパターンを有する基板の他方主面を洗浄する基板洗浄装置であって、
前記パターンの表面を疎水化する疎水化部と、
前記一方主面に第1液体を供給し、前記第1液体の液膜を形成する一方主面液膜形成部と、
前記他方主面へ第2液体に超音波を印加した超音波印加液を供給する超音波印加液供給部と、
前記疎水化部、前記一方主面液膜形成部および前記超音波印加液供給部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記疎水化部により前記パターンの表面を疎水化した後、前記一方主面液膜形成部により前記一方主面が前記液膜に覆われた状態で、前記超音波印加液供給部により前記他方主面へ前記超音波印加液を供給して前記他方主面を洗浄する洗浄動作を実行するプログラムを記憶する記憶部を有する、
ことを特徴とする基板洗浄装置。 - 請求項9に記載の基板洗浄装置であって、
前記疎水化部は、前記一方主面に前記パターンを疎水化する疎水化剤を供給する疎水化剤供給部を有する、
ことを特徴とする基板洗浄装置。 - 請求項10に記載の基板洗浄装置であって、
前記疎水化剤供給部は、前記一方主面に前記疎水化剤と溶剤を混合した疎水化液または当該疎水化液の蒸気である疎水化ガスを供給する、
ことを特徴とする基板洗浄装置。 - 請求項11に記載の基板洗浄装置であって、
前記一方主面から前記溶剤を除去する溶剤除去部、
をさらに備える基板洗浄装置。 - 請求項12に記載の基板洗浄装置であって、
前記一方主面または前記他方主面を上方に向けて前記基板を水平に保持する基板保持部、
をさらに備える基板洗浄装置。 - 請求項13に記載の基板洗浄装置であって、
前記疎水化剤供給部は、前記基板の上方に配置される第1ノズルを有し、前記第1ノズルから前記基板保持部により前記一方主面を上方に向けて保持される前記基板の前記一方主面へ、前記疎水化液または前記疎水化ガスを供給する、
ことを特徴とする基板洗浄装置。 - 請求項14に記載の基板洗浄装置であって、
前記基板保持部により前記一方主面を上方に向けて保持される前記基板の上方に対向配置する遮断部材、
をさらに備え、
前記遮断部材は、前記一方主面と対向する基板対向面を有し、
前記第1ノズルは、前記遮断部材の前記基板対向面に設けられる、
ことを特徴とする基板洗浄装置。 - 請求項13ないし請求項15のいずれか1項に記載の基板洗浄装置であって、
前記一方主面液膜形成部は、前記基板の上方に配置される第2ノズルを有し、前記第2ノズルから前記基板保持部により前記一方主面を上方に向けて保持される前記基板の前記一方主面へ、前記第1液体を供給する、
ことを特徴とする基板洗浄装置。 - 請求項13に記載の基板洗浄装置であって、
前記基板保持部は、前記他方主面を上方に向けて前記基板を保持し、前記基板の前記一方主面と所定距離だけ離間して対向するステージと、前記ステージに設けられ、前記基板の周縁部を保持する複数の保持部材と、を有し、
前記疎水化剤供給部は、前記ステージに設けられる第3ノズルを有し、前記第3ノズルから、前記疎水化液または前記疎水化ガスを前記一方主面へ供給する、
ことを特徴とする基板洗浄装置。 - 請求項17に記載の基板洗浄装置であって、
前記超音波印加液供給部は、前記基板の上方に配置される第4ノズルを有し、前記第4ノズルから前記他方主面へ、前記超音波印加液を供給する、
ことを特徴とする基板洗浄装置。 - 請求項18に記載の基板洗浄装置であって、
前記第4ノズルを前記基板に対して相対移動させる第4ノズル移動機構、
をさらに備える基板洗浄装置。 - 請求項12ないし請求項19のいずれか1項に記載の基板洗浄装置であって、
前記一方主面に付着した前記疎水化剤を除去する疎水化剤除去部、
をさらに備える基板洗浄装置。
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