JP6740359B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

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Description

開示の実施形態は、基板処理方法および基板処理装置に関する。
従来、半導体デバイスの製造工程では、半導体ウェハ等の基板に対して処理液を供給することにより基板を処理する液処理が行われる(特許文献1参照)。
特開2002−124502号公報
しかしながら、液処理前後の基板は、たとえば処理液が基板の表面を流れる際に生じる摩擦帯電等によって帯電するおそれがあり、基板の帯電は、製品の歩留まりに悪影響を及ぼすおそれがある。
実施形態の一態様は、液処理前後の基板を除電することができる基板処理方法および基板処理装置を提供することを目的とする。
実施形態の一態様に係る基板処理方法は、処理液供給工程と、紫外線照射工程とを含む。処理液供給工程は、基板に対して処理液を供給する。紫外線照射工程は、処理液供給工程前および処理液供給工程後の少なくとも一方において、基板に対して200nm以下の波長の紫外線を照射することにより、基板を除電する。
実施形態の一態様によれば、液処理前後の基板を除電することができる。
図1は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。 図2は、処理ユニットの概略構成を示す図である。 図3は、ポスト紫外線照射ユニットの概略構成を示す図である。 図4は、プラスに帯電したウェハに対する除電効果を示すグラフである。 図5は、マイナスに帯電したウェハに対する除電効果を示すグラフである。 図6は、ウェハ上のlow−k膜に対して172nmの波長の紫外線をそれぞれ大気雰囲気下および窒素雰囲気下で照射した場合のlow−k膜へのダメージの比較結果を示すグラフである。 図7は、200nm以下の波長の紫外線による除電効果、ウェハのダメージ抑制効果およびポリマー除去促進効果と酸素濃度との関係を示す図である。 図8は、本実施形態に係る基板処理の処理手順を示すフローチャートである。 図9は、第1変形例に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。 図10は、第2変形例に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板処理方法および基板処理装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
図1は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、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1に示すように、基板処理システム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、複数枚の基板、本実施形態では半導体ウェハ(以下ウェハW)を水平状態で収容する複数のキャリアC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、内部に基板搬送装置13と、受渡部14とを備える。基板搬送装置13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13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14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15と、複数の処理ユニット16と、プレ紫外線照射ユニット61と、ポスト紫外線照射ユニット62とを備える。複数の処理ユニット16、プレ紫外線照射ユニット61およびポスト紫外線照射ユニット62は、搬送部15に沿って並べて配置される。
プレ紫外線照射ユニット61およびポスト紫外線照射ユニット62の配置および個数は、図示のものに限定されない。たとえば、プレ紫外線照射ユニット61およびポスト紫外線照射ユニット62は隣り合わせに配置されてもよいし、処理ステーション3に対して複数設けられてもよい。
搬送部15は、内部に基板搬送装置17を備える。基板搬送装置17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17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14、処理ユニット16、プレ紫外線照射ユニット61およびポスト紫外線照射ユニット62間でウェハWの搬送を行う。
処理ユニット16は、基板搬送装置17によって搬送されるウェハWに対して所定の基板処理を行う。具体的には、本実施形態に係る基板処理システム1では、ドライエッチング後のウェハWに対して処理液を供給することにより、ドライエッチング後のウェハWの表面に付着した有機物(以下、「ポリマー」と記載する)を除去するポリマー除去処理(液処理の一例)を行う。
プレ紫外線照射ユニット61は、処理ユニット16によるポリマー除去処理が行われる前のウェハWの除電を行う。また、ポスト紫外線照射ユニット62は、処理ユニット16によるポリマー除去処理が行われた後のウェハWの除電を行う。プレ紫外線照射ユニット61およびポスト紫外線照射ユニット62は、紫外線照射部の一例に相当する。
また、基板処理システム1は、制御装置4を備える。制御装置4は、たとえばコンピュータであり、制御部18と記憶部19とを備える。記憶部19には、基板処理システム1において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部18は、記憶部19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処理システム1の動作を制御する。
なお、制御部18は、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro Processing Unit)等によって、記憶部19に記憶されているプログラムがRAMを作業領域として実行されることにより実現される。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19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。また、制御部18は、たとえば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等の集積回路により実現されてもよい。
上記のように構成された基板処理システム1では、まず、搬入出ステーション2の基板搬送装置13が、キャリア載置部11に載置されたキャリア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14に載置する。受渡部14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17によって受渡部14から取り出されて、プレ紫外線照射ユニット61へ搬入される。
プレ紫外線照射ユニット61へ搬入されたウェハWは、プレ紫外線照射ユニット61によって除電される。除電後のウェハWは、基板搬送装置17によってプレ紫外線照射ユニット61から搬出されて、処理ユニット16へ搬入される。処理ユニット16へ搬入されたウェハWは、処理ユニット16によって液処理が施された後、基板搬送装置17によって処理ユニット16から搬出されて、ポスト紫外線照射ユニット62へ搬入される。
ポスト紫外線照射ユニット62へ搬入されたウェハWは、ポスト紫外線照射ユニット62によって除電される。除電後のウェハWは、基板搬送装置17によってポスト紫外線照射ユニット62から搬出されて、受渡部14に載置される。そして、受渡部14に載置された処理済のウェハWは、基板搬送装置13によってキャリア載置部11のキャリアCへ戻される。
このように、本実施形態に係る基板処理システム1では、液処理後のウェハWを除電した後で、キャリアCへ戻すこととしている。これにより、液処理後のウェハWの帯電による歩留まりの低下を抑制することができる。
また、基板処理システム1では、液処理前のウェハWに対しても除電を行うこととしている。これにより、液処理時においてウェハWに処理液が接触した際にウェハWが受けるダメージ(静電破壊)を抑制することができる。
次に、処理ユニット16の構成について図2を参照して説明する。図2は、処理ユニット16の概略構成を示す図である。
図2に示すように、処理ユニット16は、チャンバ20と、基板保持機構30と、処理流体供給部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と処理流体供給部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。
基板保持機構30は、保持部31と、支柱部32と、駆動部33とを備える。保持部31は、ウェハWを水平に保持する。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に支持された保持部31を回転させ、これにより、保持部31に保持されたウェハWを回転させる。
処理流体供給部40は、ウェハWに対して処理流体を供給する。処理流体供給部40は、処理流体供給源70に接続される。
回収カップ50は、保持部31を取り囲むように配置され、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から処理ユニット16の外部へ排出される。また、回収カップ50の底部には、FFU21から供給される気体を処理ユニット16の外部へ排出する排気口52が形成される。
本実施形態に係る処理ユニット16は、ドライエッチング後のウェハWの表面に付着したポリマーを除去するポリマー除去処理を行う。具体的には、処理ユニット16の処理流体供給部40は、処理流体供給源70としてのDHF(希フッ酸)供給源に接続される。そして、処理ユニット16は、保持部31に保持されて駆動部33によって回転するウェハWに対し、処理流体供給部40からDHFを供給することにより、ウェハWの表面に付着したポリマーを除去する。
また、処理ユニット16の処理流体供給部40は、処理流体供給源70としてのDIW(常温の純水)供給源に接続される。そして、処理ユニット16は、DHFを供給した後のウェハWに対し、処理流体供給部40からDIWを供給することにより、ウェハW上のDHFをDIWに置換するリンス処理も行う。
なお、処理流体供給部40は、たとえば、ノズルと、ノズルを水平に支持するアームと、アームを旋回および昇降させる旋回昇降機構とを備える。処理流体供給部40は、DHFを供給するノズルと、DIWを供給するノズルとを備えていてもよいし、DHFおよびDIWを供給する単一のノズルを備えていてもよい。処理流体供給部40から供給される処理液は、DHFに限らず、たとえばフッ化アンモニウム、塩酸、硫酸、過酸化水素水、リン酸、酢酸、硝酸、水酸化アンモニウム、有機酸、有機アルカリまたはそれらを少なくとも一つ以上含む水溶液等であってもよい。
次に、プレ紫外線照射ユニット61およびポスト紫外線照射ユニット62の構成について説明する。本実施形態においてプレ紫外線照射ユニット61およびポスト紫外線照射ユニット62は、同一の構成であるため、ここでは、ポスト紫外線照射ユニット62の構成について図3を参照して説明することとし、プレ紫外線照射ユニット61の構成については説明を省略する。図3は、ポスト紫外線照射ユニット62の概略構成を示す図である。
図3に示すように、ポスト紫外線照射ユニット62は、たとえば、チャンバ621と、移動ステージ622と、紫外線照射部623と、不活性ガス供給部624とを備える。
チャンバ621は、たとえば、搬送部15側に開口部621aを有する開放型の容器である。チャンバ621には、排気口621bが形成されており、排気口621bには、排気管621cを介して排気装置621dが接続される。
移動ステージ622は、チャンバ621の奥行き方向(Y軸方向)に沿って移動可能に構成される。移動ステージ622の移動経路の上方には、紫外線照射部623および不活性ガス供給部624が配置される。紫外線照射部623は、たとえば、UVランプであり、移動ステージ622上に載置されたウェハWに対して紫外線を照射する。
不活性ガス供給部624は、紫外線照射部623の周囲に不活性ガスを供給する。具体的には、不活性ガス供給部624には、供給管624aが接続され、供給管624aには、流量調整機構624bおよび不活性ガス供給源624cが接続される。不活性ガス供給源624cは、供給管624aに対して不活性ガスを供給する。本実施形態において、不活性ガス供給源624cは、不活性ガスとして窒素を供給する。流量調整機構624bは、たとえばバルブや流量調整弁等を含んで構成され、供給管624aを流れる窒素の流量を調整する。
かかるポスト紫外線照射ユニット62では、まず、移動ステージ622を用いてウェハWをチャンバ621の手前側(開口部621a側)から紫外線照射部623を通過して奥側まで移動させる。この間、排気装置621dを用いてチャンバ621の内部を排気しつつ、不活性ガス供給部624からチャンバ621の内部に窒素を供給することにより、ポスト紫外線照射ユニット62の内部の少なくとも紫外線照射部623による紫外線の照射領域の雰囲気を大気雰囲気から窒素雰囲気へ置換する。
つづいて、窒素雰囲気への置換が完了すると、紫外線照射部623による紫外線の照射を開始する。そして、移動ステージ622を用いてウェハWをチャンバ621の奥側から手前側へ移動させることにより、移動ステージ622上のウェハWに対して紫外線を照射する。ウェハWに紫外線が照射されると、紫外線の光子吸収による電子放出作用によってウェハWが除電される。
ここで、ウェハWに対して200nmを超える波長の紫外線を照射した場合、プラスに帯電したウェハ部分を除電することは可能であるが、マイナスに帯電したウェハ部分については除電することができないか、できたとしても、適切に除電されるまでに長時間を要する。このように、200nmを超える波長の紫外線を用いた場合、ウェハWを適切に除電することが困難である。
そこで、本実施形態に係るポスト紫外線照射ユニット62では、200nm以下の波長の紫外線をウェハWに対して照射することとした。これにより、プラスに帯電したウェハ部分およびマイナスに帯電したウェハ部分の両方を適切に除電することが可能である。
この点について図4および図5を参照して説明する。図4は、プラスに帯電したウェハ部分に対する除電効果を示すグラフである。また、図5は、マイナスに帯電したウェハ部分に対する除電効果を示すグラフである。図4および図5には、窒素雰囲気下でウェハWに対して172nmの波長の紫外線を照射した場合のウェハWの帯電量の変化が示されている。なお、図4および図5に示すグラフの縦軸は、ウェハWの帯電量(V)を示し、横軸は、紫外線の照射時間(sec)を示している。
図4および図5に示すように、窒素雰囲気下で172nmの波長の紫外線を照射することで、プラスに帯電したウェハ部分およびマイナスに帯電したウェハ部分のいずれの帯電量も減少することがわかる。具体的には、プラスに帯電したウェハ部分の帯電量は、172nmの波長の紫外線を4.3sec(照射量に換算すると0.08J/cm2)照射することでほぼ100%減少する。また、マイナスに帯電したウェハ部分の帯電量は、172nmの波長の紫外線を4.3sec照射した場合には約50%減少し、22sec(0.4J/cm2)照射した場合には約85%減少し、65sec(1.2J/cm2)照射した場合には約95%減少する。
図4および図5では、ウェハWに対して172nm以下の波長の紫外線を照射した場合の除電効果を示したが、172nm超200nm以下の波長の紫外線を照射した場合についても同様の除電効果を得ることができる。
一方で、200nm以下の短波長の紫外線は、酸素分子(O2)を解離させ、解離した酸素分子は、他の酸素分子と結びついてオゾン(O3)を発生させる。オゾン(O3)は、ウェハWのlow−k膜(有機膜)等に対してダメージを与えるおそれがある。
そこで、本実施形態に係るポスト紫外線照射ユニット62では、200nm以下の波長の紫外線を窒素雰囲気下で照射することとした。
図6は、ウェハW上のlow−k膜に対して172nmの波長の紫外線をそれぞれ大気雰囲気下および窒素雰囲気下で照射した場合のlow−k膜へのダメージの比較結果を示すグラフである。図6に示すグラフの縦軸は、low−k膜の誘電率(k値)の変化量(上昇量)を示しており、k値の変化量が多いほどlow−k膜へのダメージが大きいことを表している。
図6に示すように、k値の変化量すなわちlow−k膜へのダメージは、窒素雰囲気下で172nmの波長の紫外線を照射した場合の方が、大気雰囲気下で同紫外線を照射した場合よりも小さいことがわかる。
このように、200nm以下の波長の紫外線を窒素雰囲気下、すなわち、大気雰囲気と比較して酸素濃度が低い環境下で照射することにより、オゾンによるウェハWへのダメージを抑制しつつ、ウェハWを除電することができる。
プレ紫外線照射ユニット61も図3に示すポスト紫外線照射ユニット62と同様の構成を有し、液処理前のウェハWに対し、窒素雰囲気下で200nm以下の波長の紫外線を照射する。これにより、オゾンによるウェハWへのダメージを抑制しつつ、液処理前のウェハWを除電することができる。
また、紫外線の照射により発生するオゾンは、ウェハW上のポリマーを改質(酸化)させる。これにより、プレ紫外線照射ユニット61は、その後の処理ユニット16において行われる液処理(ポリマー除去処理)におけるポリマー除去効率を向上させることができる。言い換えれば、ポリマー除去処理に要する時間を短縮することができる。また、ポリマー除去処理における処理液の消費量を削減することもできる。
本実施形態に係る基板処理システム1では、プレ紫外線照射ユニット61における窒素雰囲気の濃度が、ポスト紫外線照射ユニット62における窒素雰囲気の濃度よりも低く設定される。具体的には、制御装置4は、プレ紫外線照射ユニット61またはポスト紫外線照射ユニット62の流量調整機構624bを制御することにより、プレ紫外線照射ユニット61のチャンバ621内における酸素濃度が、ポスト紫外線照射ユニット62のチャンバ621内における酸素濃度よりも高くなるように、不活性ガス供給部624による窒素の供給流量を調整する。詳細には、制御装置4は、プレ紫外線照射ユニット61の不活性ガス供給部624による窒素の供給流量をポスト紫外線照射ユニット62の不活性ガス供給部624による窒素の供給流量よりも少なくする。
この点について図7を参照して説明する。図7は、200nm以下の波長の紫外線による除電効果、ウェハWのダメージ抑制効果およびポリマー除去促進効果と酸素濃度との関係を示す図である。
図7に示すように、除電効果およびオゾンによるウェハWへのダメージを抑制する効果(ダメージ抑制効果)は、酸素濃度が高くなるほど、言い換えれば、窒素濃度が低くなるほど低くなる。これは、除電効果については、酸素濃度が高いほど酸素に吸収される紫外線の量が多くなるためであり、ダメージ抑制効果については、酸素濃度が高いほどオゾンが多く発生するためである。
一方、ポリマー除去効率を向上させる効果(ポリマー除去促進効果)は、酸素濃度が低くなるほど、言い換えれば、窒素濃度が高くなるほど低くなる。これは、酸素濃度が低くなるほど、発生するオゾンの量が少なくなり、ウェハW上のポリマーを改質させる効果が薄まるためである。
ポスト紫外線照射ユニット62は、ポリマー除去処理後のウェハWの除電を行うため、ポリマー除去促進効果は低くてもよい。これに対し、プレ紫外線照射ユニット61は、ポリマー除去処理前のウェハWの除電を行うため、ポリマー除去促進効果は高い方が好ましい。
このような理由から、本実施形態に係る基板処理システム1では、プレ紫外線照射ユニット61で行われるプレ紫外線照射処理において、ポスト紫外線照射ユニット62で行われるポスト紫外線照射処理における窒素雰囲気の濃度よりも低い濃度の窒素雰囲気下で、ポリマー除去処理前のウェハWに対して200nm以下の波長の紫外線を照射することとしている。
次に、本実施形態に係る基板処理システム1の具体的な動作について図8を参照して説明する。図8は、本実施形態に係る基板処理の処理手順を示すフローチャートである。図8に示す各処理手順は、制御装置4の制御に基づいて行われる。
図8に示すように、基板処理システム1では、ウェハWの搬入処理が行われる(ステップS101)。具体的には、搬入出ステーション2の基板搬送装置13が、キャリア載置部11に載置されたキャリア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14に載置する。その後、処理ステーション3の基板搬送装置17が、受渡部14からウェハWを取り出して、プレ紫外線照射ユニット61の移動ステージ622(図3参照)に載置する。
なお、上記搬入処理によってプレ紫外線照射ユニット61に搬入されるウェハWは、図示しないエッチング装置によってドライエッチング処理が施された後のウェハWである。
つづいて、基板処理システム1では、プレ紫外線照射処理が行われる(ステップS102)。ドライエッチング処理されたウェハWは帯電している。プレ紫外線照射処理では、ドライエッチング処理後かつ液処理前のウェハWに対し、窒素雰囲気下で200nm以下の波長の紫外線を照射する。これにより、ドライエッチング処理後かつ液処理前のウェハWが除電される。したがって、後段の処理液供給処理においてウェハWに処理液が接触した際にウェハWが受けるダメージ(静電破壊)を抑制することができる。また、紫外線によってウェハW上のポリマーが改質することで、後段の処理液供給処理におけるポリマー除去効率を向上させることができる。
プレ紫外線照射処理後のウェハWは、基板搬送装置17によってプレ紫外線照射ユニット61から取り出された後、処理ユニット16の保持部31に載置されて保持部31に保持される。その後、処理ユニット16は、保持部31を所定の回転速度(たとえば、50rpm)で回転させる。
つづいて、処理ユニット16では、処理液供給処理が行われる(ステップS103)。処理液供給処理では、処理流体供給部40からウェハWの表面へDHFが供給される。ウェハWに供給されたDHFは、ウェハWの回転に伴う遠心力によってウェハWの表面に塗り広げられる。これにより、ウェハW上のポリマーが除去される。
基板処理システム1では、プレ紫外線照射処理によってポリマーが改質されており、ポリマーを除去しやすい状態となっているため、ポリマー除去に要する時間を短縮することができる。すなわち、処理液供給処理の処理時間を短縮することができる。また、処理時間の短縮によりDHFの消費量を削減することができる。
ステップS103の処理液供給処理を終えると、処理ユニット16では、リンス処理が行われる(ステップS104)。かかるリンス処理では、処理流体供給部40からウェハWの表面へリンス液であるDIWが供給される。ウェハWに供給されたDIWは、ウェハWの回転に伴う遠心力によってウェハWの表面に塗り広げられる。これにより、ウェハWに残存するDHFがDIWによって洗い流される。
つづいて、処理ユニット16では、乾燥処理が行われる(ステップS105)。かかる乾燥処理では、ウェハWを所定の回転速度(たとえば、1000rpm)で所定時間回転させる。これにより、ウェハWに残存するDIWが振り切られて、ウェハWが乾燥する。その後、ウェハWの回転が停止する。
乾燥処理後のウェハWは、基板搬送装置17によって処理ユニット16から取り出された後、ポスト紫外線照射ユニット62の移動ステージ622に載置される。その後、基板処理システム1では、ポスト紫外線照射処理が行われる(ステップS106)。乾燥処理の際、ウェハWに残存するDIWが振り切られることによりウェハWは帯電してしまう。この場合、ウェハWには、プラスに帯電したウェハ部分およびマイナスに帯電したウェハ部分の両方が存在する。ポスト紫外線照射処理では、液処理(処理液供給処理およびリンス処理)後、より具体的には乾燥処理後のウェハWに対し、窒素雰囲気下で200nm以下の波長の紫外線を照射する。
これにより、液処理後のウェハWが除電される。したがって、液処理後のウェハWの帯電による歩留まりの低下を抑制することができる。また、本実施形態に係るポスト紫外線照射ユニット62では、200nm以下の波長の紫外線を照射することとしたため、プラスに帯電したウェハ部分およびマイナスに帯電したウェハ部分の両方を適切に除電することができる。さらに、本実施形態に係るポスト紫外線照射ユニット62では、窒素雰囲気下で200nm以下の波長の紫外線を照射することとしたため、オゾンによるウェハWへのダメージを抑制しつつ、ウェハWを除電することができる。
つづいて、基板処理システム1では、搬出処理が行われる(ステップS107)。搬出処理では、基板搬送装置17が、ポスト紫外線照射ユニット62の移動ステージ622からウェハWを取り出して受渡部14に載置する。その後、基板搬送装置13が、受渡部14からウェハWを取り出して、キャリア載置部11のキャリアCへ収容する。かかる搬出処理が完了すると、1枚のウェハWについての基板処理が完了する。
次に、基板処理システム1の変形例について図9および図10を参照して説明する。図9は、第1変形例に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。また、図10は、第2変形例に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。
上述した実施形態では、基板処理システム1が、プレ紫外線照射処理を行うプレ紫外線照射ユニット61とポスト紫外線照射処理を行うポスト紫外線照射ユニット62とを備える場合の例について説明した。しかし、これに限らず、基板処理システムは、単一の紫外線照射ユニットを用いてプレ紫外線照射処理およびポスト紫外線照射処理の両方を行うようにしてもよい。
たとえば、図9に示すように、第1変形例に係る基板処理システム1Aは、プレ紫外線照射ユニット61およびポスト紫外線照射ユニット62に代えて、プレ紫外線照射ユニット61およびポスト紫外線照射ユニット62と同様の構成を有する紫外線照射ユニット63(紫外線照射部の一例)を備える。
紫外線照射ユニット63は、エッチング装置5のエッチングユニット501によってドライエッチング処理が施された後のウェハWに対し、窒素雰囲気下で200nm以下の波長の紫外線を照射することにより、液処理前のウェハWを除電する。また、紫外線照射ユニット63は、処理ユニット16によって液処理が行われた後のウェハWに対し、窒素雰囲気下で200nm以下の波長の紫外線を照射することにより、液処理後のウェハWを除電する。
また、紫外線照射ユニット63は、プレ紫外線照射処理における窒素雰囲気の濃度が、ポスト紫外線照射処理における窒素雰囲気の濃度よりも低くなるように窒素の供給流量が制御される。すなわち、紫外線照射ユニット63は、プレ紫外線照射処理における紫外線照射ユニット63内の酸素濃度がポスト紫外線照射処理における紫外線照射ユニット63内の酸素濃度よりも高くなるようにする。
また、図10に示すように、プレ紫外線照射ユニット61およびポスト紫外線照射ユニット62のうち、プレ紫外線照射ユニット61は、エッチング装置5Bに設けられてもよい。この場合、プレ紫外線照射ユニット61によって除電されたウェハWが基板処理システム1Bに搬入されて、基板処理システム1Bにおいて処理ユニット16による液処理およびポスト紫外線照射ユニット62によるポスト紫外線照射処理が行われることとなる。
なお、上述した実施形態および変形例では、ドライエッチング後のウェハWに対してプレ紫外線照射処理やポスト紫外線照射処理を行う場合の例について説明したが、プレ紫外線照射処理やポスト紫外線照射処理を行うウェハWは、ドライエッチング後のウェハWに限定されない。
また、上述した実施形態および変形例では、プレ紫外線照射処理およびポスト紫外線照射処理において、不活性ガスとして窒素を用いることとしたが、不活性ガスは窒素に限定されず、たとえばアルゴンやヘリウム等であってもよい。
また、上述した実施形態および変形例では、プレ紫外線照射処理およびポスト紫外線照射処理において、大気雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換することにより、酸素濃度を低下させることとしたが、酸素量を低下させる方法であってもよい。たとえば、プレ紫外線照射ユニット61およびポスト紫外線照射ユニット62が密閉式のチャンバを備える場合には、真空ポンプ等の減圧装置を用いてチャンバ内を減圧することによりチャンバ内の酸素量を低下させてもよい。
上述してきたように、実施形態に係る基板処理システム1(基板処理装置の一例)は、処理ユニット16(処理液供給部の一例)と、ポスト紫外線照射ユニット62(紫外線照射部の一例)とを備える。処理ユニット16は、ウェハW(基板の一例)に対してDHF(処理液の一例)を供給する。ポスト紫外線照射ユニット62は、処理ユニット16によってDHFが供給された後のウェハWに対して200nm以下の波長の紫外線を照射することにより、DHFが供給された後のウェハWを除電する。
したがって、実施形態に係る基板処理システム1によれば、液処理前後の基板を除電することができる。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
W ウェハ
1 基板処理システム
16 処理ユニット
61 プレ紫外線照射ユニット
62 ポスト紫外線照射ユニット
621 チャンバ
622 移動ステージ
623 紫外線照射部
624 不活性ガス供給部

Claims (4)

  1. 基板に対して処理液を供給する処理液供給工程と、
    前記処理液供給工程前において、酸素濃度が大気よりも低い雰囲気下で、前記基板に対して200nm以下の波長の紫外線を照射する処理前照射工程と
    を含む、基板処理方法。
  2. 前記処理液供給工程後において、前記処理前照射工程における雰囲気よりも酸素濃度がさらに低い雰囲気下で、前記基板に対して前記紫外線を照射する処理後照射工程
    を含む、請求項1に記載の基板処理方法。
  3. 前記雰囲気は、大気雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換することにより形成される、
    請求項1または2に記載の基板処理方法。
  4. 基板に対して処理液を供給する処理液供給部と、
    前記処理液供給部によって前記処理液が供給される前の基板に対して200nm以下の波長の紫外線を照射することにより、前記基板を除電する紫外線照射部と
    少なくとも前記紫外線照射部による前記紫外線の照射領域に対して不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
    前記不活性ガス供給部から供給される前記不活性ガスの流量を調整する流量調整機構と
    を備える、基板処理装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57208157A (en) * 1981-06-18 1982-12-21 Toshiba Corp Dicing method
JP3695772B2 (ja) * 1994-03-31 2005-09-14 エム・セテック株式会社 ドライスクラバ
JP3645031B2 (ja) * 1995-06-19 2005-05-11 大日本スクリーン製造株式会社 基板処理装置
JPH11354621A (ja) * 1998-03-25 1999-12-24 Hitachi Ltd 光照射による除電方法及びこれを用いた処理装置
JP3426560B2 (ja) * 2000-04-11 2003-07-14 島田理化工業株式会社 基板洗浄方法
JP2002124502A (ja) 2000-07-14 2002-04-26 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理方法および基板処理装置
US6734443B2 (en) * 2001-05-08 2004-05-11 Intel Corporation Apparatus and method for removing photomask contamination and controlling electrostatic discharge
JP2004162124A (ja) * 2002-11-13 2004-06-10 Shibaura Mechatronics Corp 基板の処理装置及び処理方法
JP4337547B2 (ja) 2003-12-26 2009-09-30 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション 紫外光洗浄装置および紫外光洗浄装置用紫外線ランプ
WO2006010110A2 (en) 2004-07-09 2006-01-26 Akrion Technologies, Inc. Reduced pressure irradiation processing method and apparatus
US7527695B2 (en) * 2006-06-21 2009-05-05 Asahi Glass Company, Limited Apparatus and method for cleaning substrate
JP5371854B2 (ja) * 2010-03-26 2013-12-18 大日本スクリーン製造株式会社 基板処理装置および基板処理方法
CN104858193B (zh) * 2015-06-12 2017-05-03 深圳市华星光电技术有限公司 玻璃基板的紫外光清洗装置
JP6655418B2 (ja) * 2016-02-17 2020-02-26 株式会社Screenホールディングス 基板処理装置および基板処理方法

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