JP4734063B2 - 基板洗浄装置及び基板洗浄方法。 - Google Patents
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Description
ところで、近年、デバイスパターンは益々微細化、薄膜化が進む傾向にあり、これに伴い露光の解像度を上げる要請が強まっている。そこで露光の解像度を上げるために極端紫外露光(EUVL)、電子ビーム投影露光(EPL)やフッ素ダイマー(F2)による露光技術の開発を進める一方で、既存の光源例えばフッ化アルゴン(ArF)やフッ化クリプトン(KrF)による露光技術を更に改良して解像度を上げるため、基板の表面に光を透過させる液相を形成した状態で露光する手法(以下「液浸露光」という。)の検討がされている。液浸露光は例えば超純水の中を光を透過させる技術で、水中では波長が短くなることから193nmのArFの波長が水中では実質134nmになる、という特徴を利用するものであり、既存の光源を用いて解像度を上げることができる利点がある。
しかしながら液浸露光後のウエハの洗浄には次のような課題がある。液浸露光プロセスにおいては、露光機液浸部(レンズ先端)のスキャン追随性を高めて従来からの露光装置と同等のスループットを確保するために、露光ウエハ表面に撥水性の高い、例えば水の接触角が70〜100度程度の保護膜を形成することが検討されているが、保護膜の撥水性が高いだけに保護膜の表面に小さな水滴が残留する可能性が大きくなってくる。
ウエハWを洗浄するユニットとしては、周知のように例えば現像ユニットに組み合わされ、洗浄液をウエハWの中央部に供給しながらウエハWを回転させ、その後振り切り乾燥を行ういわゆるスピン洗浄が一般的である。図18はウエハに対してスピン洗浄を行ったときの洗浄液の状態を段階的に模式的に示す図であり、同図(a)はウエハの表面の水の接触角が70度以下であって、2000rpmの高速回転をしたときの様子、同図(b)はウエハの表面の水の接触角が70〜110度であって、2000rpmの高速回転をしたときの様子、同図(c)はウエハの表面の水の接触角が70〜110度であって、200rpmの低速回転をしたときの様子である。
また図18(b)に示すようにウエハWの表面の撥水性が高い場合には、洗浄液15がウエハWの中央から周縁に向かって広がるときにも、ウエハWの中央から洗浄液15を乾燥させてその乾燥領域を外側に広げるときにも、洗浄液15の液膜が暴れるため、液膜が破れて水滴が形成され、その水滴が排出されにくい(ウエハの上を転がって外に移動しないイメージである)。つまりパラメータを調整しても実際には、水滴が取りきれない。
また液浸露光前に、例えば基板上に塗布したレジスト膜あるいは保護膜などの塗布膜からの溶出成分を除去するために洗浄処理を行うことが好ましいが、この洗浄処理においても、洗浄処理後の基板表面に小さな水滴が残らないようにする必要がある。その理由については、水滴が残ると、露光機に基板が受け渡される前にいわゆるウオータマーク(乾燥しみ)が生成され、露光処理の不良となるからである。なお保護膜とは、液浸露光において、レジストに液が接触しないようにあるいは表面の撥水性を高めるために形成される膜のことである。
この基板保持部に保持された基板の表面に洗浄液を供給するための洗浄液ノズルと、
前記基板が回転しているときに、この洗浄液ノズルからの洗浄液の供給位置が基板の中央部から周縁に向かって移動するように洗浄液ノズルを移動させるための第1の駆動部と、
基板の周縁側に向けてガスを吹き付けるためのガスノズルと、
前記洗浄液ノズルから吐出された洗浄液を基板の周縁側に向けて押すためにガスの吐出位置を前記洗浄液の供給位置よりも基板の回転方向における下流側近傍領域としたまま、ガスの吐出位置と洗浄液の吐出位置とが並んで移動するかまたは基板の周縁に近づくにつれてガスの吐出位置と洗浄液の吐出位置とが互に離れるように、前記ガスノズルを洗浄液ノズルの移動に合わせて移動させるための第2の駆動部と、を備えたことを特徴とする。 洗浄液ノズルは、基板の周縁側に向かって洗浄液が吐出されるように吐出口が基板の表面に対して斜めに向いていることが好ましい。また洗浄液ノズルの吐出口は、基板の表面と並行に伸びるように形成されていることが好ましく、その具体例としては、基板の表面と並行に伸びるスリット状の吐出口、あるいは基板の表面と並行に多数の孔を配列してなる吐出口などを挙げることができる。前記第1の駆動部は第2の駆動部から独立していてもよいしあるいは第2の駆動部を兼用していてもよい。
ガスノズルまたはガスノズルの上流側のガス流路に、ガスをイオン化するためのイオナイザー(除電器)を設けることが好ましい。
次いで基板保持部を鉛直軸の回りに回転させながら洗浄液ノズルからの洗浄液を基板の表面に供給し、洗浄液の供給位置が基板の中央部から周縁に向かって移動するように当該洗浄液ノズルを移動させる工程と、
前記洗浄液ノズルから吐出された洗浄液を基板の周縁側に向けて押すために前記洗浄液の供給位置よりも基板の回転方向における下流側近傍領域に対して基板の周縁側に向けてガスノズルからガスを吹き付け、ガスの吐出位置を前記下流側近傍領域としたまま、ガスの吐出位置と洗浄液の吐出位置とが並んで移動するかまたは基板の周縁に近づくにつれてガスの吐出位置と洗浄液の吐出位置とが互に離れるように前記ガスノズルを前記洗浄ノズルの移動に合わせて移動させる工程と、を備えたことを特徴とする。
本体部51の上部には、図5に示すように洗浄液供給管53が接続され、この洗浄液供給管53は、図3に示すようにバルブや流量調整部などを含む供給機器群54を介して洗浄液例えば純水を供給する洗浄液供給源55に接続されている。
また図4中、100はコンピュータからなる制御部であり、既述の各駆動機構57、67、ウエハ保持部44の回転駆動を行う駆動部44a及び供給機器群54、64などを制御するための制御信号を、記憶部内に格納されたプログラムに従って出力する機能を備えている。
またアーム66が駆動されて、ガスノズル6の吐出口62が洗浄液ノズル5の吐出口52と同じ向きに向いた状態で、吐出口52よりも少しノズル5(6)のスキャン方向の上流側(図8(a)の右側)でありかつウエハWの回転方向における少し下流側に位置設定される。
そしてウエハWを例えば500rpm以下例えば200rpmの回転数で時計回りに回転させ、次いで洗浄液ノズル5の吐出口52から洗浄液を例えば250ミリリットル/分の流量で吐出する。これにより洗浄液は、細い帯状となってウエハWの中心を含む領域に斜め上方から衝突する。そして同時にガスノズル6の吐出口62から窒素ガスを噴射する。ウエハWは時計方向に回転しているため、ウエハW上に供給された洗浄液は遠心力により中心から外に広がろうとする力とウエハWと共に回転しようとする力が働いて渦巻き流が形成される。図8(a)の鎖線で示す部分は、次ぎに述べるガスの噴射がない場合において、洗浄液ノズル5からウエハWの中心に洗浄液を吐出した直後の稲穂状の液流を示している。
こうして洗浄液ノズル5及びガスノズル6がウエハWの周縁の外側までスキャンされると、両ノズル5、6は、上昇してカップ43の上方から退避し、ウエハWの搬入と逆の動作で基板搬送部3Bにより搬出される。
この場合、洗浄液ノズル5の吐出口52の形状及び向きについては、限定されるものではないが、上述のように吐出口52を外側にかつウエハWの回転方向の下流側に向けた状態で洗浄液ノズル5をスキャンすることにより、洗浄液の吐出位置における洗浄液の飛散が抑えられ、液がまとまった状態でウエハWの周方向に流れようとするので、いわばその液の塊に窒素ガスが吹き付けられることにより、外側に押しやる効果が大きい。またその際スリット状で洗浄液を吐出することで、吐出された洗浄液の安定性を保つことができるという利点がある。
図11は、イオナイザーをガスノズル6に設けた例を示している。601はノズル本体、602はガス供給路であり、ノズル本体601にイオナイザーを構成する電極603が設けられている。この電極603は給電路をなすケーブル604を介して直流電源605に接続されている。電極603の形状としては、ノズル本体601内を通るガスに効率よく接触するように複数の棒状電極をガス通路と交差するように配列したものを用いることができ、高電圧が印加された電極603の周囲に形成される不平等電界にガスが接触することでイオン化される。なおイオナイザーはガスが通る部位に設ければよく、例えばガスノズル6とガス供給源との間のガス供給路602に設けてもよい。
従ってこの凹部71の両側には、凹部71よりも低い面部74が連続し、ここでは凹部71の天井面72を第1の液押さえ面部、前記面部74を第2の液押さえ面部と呼ぶものとすると、洗浄工程時における第1の液押さえ面部72及び第2の液押さえ面部74のウエハW表面からの高さは例えば夫々1mm及び2mmである。
なおこの例では、液押さえ面部を段階的に設けているが、その高さが順次前記回転方向下流側に向けて低くなるように、例えば連続した傾斜面として形成してもよい。
4 基板洗浄装置
41 ケース
44 基板保持部
5 洗浄液ノズル
51 本体部
52 吐出口
56 アーム
57 第1の駆動部
6 ガスノズル
61 本体部
66 アーム
67 第2の駆動部
71 凹部
72 第1の液押さえ面部
73 吐出口
74 第2の液押さえ面部
Claims (13)
- 基板を水平に保持する回転自在な基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の表面に洗浄液を供給するための洗浄液ノズルと、
前記基板が回転しているときに、この洗浄液ノズルからの洗浄液の供給位置が基板の中央部から周縁に向かって移動するように洗浄液ノズルを移動させるための第1の駆動部と、
基板の周縁側に向けてガスを吹き付けるためのガスノズルと、
前記洗浄液ノズルから吐出された洗浄液を基板の周縁側に向けて押すためにガスの吐出位置を前記洗浄液の供給位置よりも基板の回転方向における下流側近傍領域としたまま、ガスの吐出位置と洗浄液の吐出位置とが並んで移動するかまたは基板の周縁に近づくにつれてガスの吐出位置と洗浄液の吐出位置とが互に離れるように、前記ガスノズルを洗浄液ノズルの移動に合わせて移動させるための第2の駆動部と、を備えたことを特徴とする基板洗浄装置。 - 洗浄液ノズルは、基板の周縁側に向かって洗浄液が吐出されるように吐出口が基板の表面に対して斜めに向いていることを特徴とする請求項1記載の基板洗浄装置。
- 洗浄液ノズルの吐出口は、横長に形成されていることを特徴とする請求項1または2記載の基板洗浄装置。
- 前記第1の駆動部は第2の駆動部を兼用することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載の基板洗浄装置。
- ガスノズルまたはガスノズルの上流側のガス流路に、ガスをイオン化するためのイオナイザーを設けたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一つに記載の基板洗浄装置。
- 前記基板は、液体を基板の表面に存在させた状態で露光された後、加熱処理される前の状態であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一つに記載の基板洗浄装置。
- 基板の回転数が500rpm以下であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一つに記載の基板洗浄装置。
- 基板を基板保持部に水平に保持する工程と、
次いで基板保持部を鉛直軸の回りに回転させながら洗浄液ノズルからの洗浄液を基板の表面に供給し、洗浄液の供給位置が基板の中央部から周縁に向かって移動するように当該洗浄液ノズルを移動させる工程と、
前記洗浄液ノズルから吐出された洗浄液を基板の周縁側に向けて押すために前記洗浄液の供給位置よりも基板の回転方向における下流側近傍領域に対して基板の周縁側に向けてガスノズルからガスを吹き付け、ガスの吐出位置を前記下流側近傍領域としたまま、ガスの吐出位置と洗浄液の吐出位置とが並んで移動するかまたは基板の周縁に近づくにつれてガスの吐出位置と洗浄液の吐出位置とが互に離れるように前記ガスノズルを前記洗浄ノズルの移動に合わせて移動させる工程と、を備えたことを特徴とする基板洗浄方法。 - 洗浄液ノズルからの洗浄液は、基板の周縁側に向かって洗浄液が吐出されることを特徴とする請求項8記載の基板洗浄方法。
- 横長の吐出口から洗浄液が吐出されることを特徴とする請求項8または9記載の基板洗浄方法。
- ガスノズルから吹き出すガスは、イオナイザーを通過させたガスであることを特徴とする請求項8ないし10のいずれか一つに記載の基板洗浄方法。
- 前記基板は、液体を基板の表面に存在させた状態で露光された後、加熱処理される前の状態であることを特徴とする請求項8ないし11のいずれか一つに記載の基板洗浄方法。
- 基板の回転数が500rpm以下であることを特徴とする請求項8ないし12のいずれか一つに記載の基板洗浄方法。
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