JP2006013228A - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板表面乾燥後に、パーティクルが基板表面に付着することを抑制し、歩留まりの向上を図る。
【解決手段】基板１０に薬液を供給して基板１０の被処理領域Ｒを薬液処理する基板処理方法であって、前記薬液を吐出する吐出口と前記基板上の溶液を吸引する吸引口とが下面に配置された薬液吐出／吸引ヘッド７０を被処理領域Ｒ上に配置する、前記薬液吐出／吸引ヘッド７０の吐出口から薬液を前記基板１０に対して連続的に吐出する、前記吐出時に前記吸引口にて基板１０上の前記溶液を連続的に吸引する、前記吸引時に、前記吸引部から吸引された前記溶液中に含まれるパーティクル数を測定する、前記被処理領域Ｒで吸引された溶液に含まれるパーティクル数の測定値が所定値以下の場合に前記薬液の吐出を停止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体（ウエハ工程、露光用マスク製造工程）、液晶デバイス作成技術に用いられる薬液処理方法及び薬液処理装置に関する。

半導体デバイスや液晶ディスプレーの製造工程における基板の加工技術には広くウエットプロセスが用いられている。特に感光性樹脂を感光させた後の現像、エッチング処理においては、パドル法やスプレー法が積極的に検討されている。これらの方法は一般的に基板上に現像液やエッチング液を供給し処理した後、リンス処理を純水を供給しながら基板を回転するなどして現像時に生じた副産物（レジストの残骸）や基板上に存在することもあるパーティクル等を除去する方法が取られているもののその除去効率は完全に１００％除去されてはおらずフォトマスクやウエハの歩留まり悪化を招いていた。現像やエッチングが進行するに従いその副産物として溶解生成物やレジスト残骸が発生する。それらは基板上の溶液中を浮遊しており、溶解生成物やレジスト残骸等は液表面近傍に存在している確率が高いと思われる。基板上の液が薄くなりやがてなくなる時に液体表面や液中に存在していた溶解生成物やレジスト残骸等が基板表面に付着して欠陥を生じる原因となっていることが最近の調査で解っている。

薬液吐出口及び薬液吸引口を備えたノズルの提案、及びそのノズルを用いた基板処理方法が提案されている（特許文献１）。これは薬液として現像液を使用した場合、つまり現像液吐出口から現像液を吐出しながら現像液吸引口から現像液を吸引し、ノズルを基板に近接させて走査しながら基板を処理する方法に関するものであり、ノズルを基板に近接させることでパターン間における薬液の置換を薬液流の速度を高速化させることで実現し、ひいてはパターン疎密によるパターン寸法差を低減させる方法の一つである。該ノズルには吸引部が存在する為基板上の液中に含まれる溶解生成物やレジスト残骸等のパーティクルを吸引除去しながら処理を行うためそれらをほとんど基板上から除去できるというメリットがあるものの、パーティクルのモニターは行われていないため液表面には溶解生成物やレジスト残骸等の浮遊物体が存在する可能性も否定はできない。そこで、基板表面乾燥前にパーティクルが液中に殆ど存在しないことを保証する技術に対する要求が高くなってきている。
特開２００２−２５２１６７号公報

上述したように、乾燥後の基板表面にパーティクルが存在すると、歩留まりを悪化させると言う問題があった。

本発明の目的は、基板表面乾燥後に、パーティクルが基板表面に付着することを抑制し、歩留まりの向上を図り得る基板処理方法及び基板処理装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下のように構成されている。

本発明の一例に係わる基板処理方法は、基板に薬液を供給して該基板の被処理領域を薬液処理する基板処理方法であって、前記薬液を吐出する吐出口と前記基板上の溶液を吸引する吸引口とが下面に配置された薬液吐出／吸引部を被処理領域上に配置する工程と、前記薬液吐出／吸引部の吐出口から薬液を前記基板に対して吐出する工程と、前記吐出時に前記吸引口にて前記基板上の前記溶液を吸引する工程と、前記吸引時に、前記吸引口から吸引された前記溶液中に含まれるパーティクル数を測定する工程と、前記被処理領域で吸引された溶液に含まれるパーティクル数の測定値が所定値以下の場合に前記薬液の吐出を停止する工程とを含むことを特徴とする。

本発明の一例に係わる、基板に薬液を供給して該基板の被処理領域を薬液処理する基板処理装置であって、基板を保持する基板保持機構と、前記基板に対向する下面と、第１の薬液を前記下面に配設された第１の薬液吐出口から吐出する第１の薬液吐出ノズルを具備する薬液供給系と，前記下面に配設された第１の吸引口から前記基板上の溶液を吸引する第１の吸引ノズルとを具備する溶液吸引系とを具備する薬液吐出／吸引部と、前記溶液吸引系により吸引された溶液に含まれるパーティクル数を測定する測定機構と、この測定機構により測定されたパーティクル数が所定値以下の場合に前記薬液処理を終了する判定部とを具備してなることを特徴とする。

以上説明したように本発明によれば、吸引された溶液中に含まれるパーティクル数をモニターし、パーティクル数に応じて薬液処理を終了することにより、基板表面を乾燥させる前にパーティクルを除去させることが可能となる。それに伴い、溶液中のパーティクルが基板表面に付着することが抑制され、歩留まり向上に寄与できる。

本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。

本発明の実施の形態１について半導体製造に用いるフォトマスク基板を現像処理、リンス処理する場合を例に図１を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係わる基板現像装置における基板処理部の概略構成を示す図である。

図１に示すように、現像装置は、基板１０、例えば半導体ウエハを略水平に保持する基板保持機構と、現像ユニット２０と、洗浄ユニット６０と、スキャンステージ１０１とを具備する。

現像ユニット２０は、現像液吐出／吸引ヘッド３０内に現像液吐出ノズル３１、吸引ノズル３２，３３、プリウエット液吐出ノズル３４、リンス液吐出ノズル３５を具備する。現像液吐出ノズルには、配管４１を介して現像液キャニスター５１が接続されている。吸引ノズル３２，３３には、配管４２，４３を介してポンプ５２が接続されている。プリウエット液吐出ノズル３４には、配管４４を介してプリウエット液キャニスター５３が接続されている。リンス液吐出ノズル３５には、配管４５を介してリンス液キャニスター５４が接続されている。現像ユニット２０の構成は、特開２００２−２５２１６７号公報に記載されたものと同様なので詳細な説明を省略する。

洗浄ユニット６０の構成を図１，２，３を参照して説明する。図２は、本発明の一実施形態に係わるオゾン水吐出／吸引ヘッドの構成を示す図である。図３は、本発明の一実施形態に係わる現像装置におけるオゾン水吐出／吸引ヘッドを下方向から眺めた平面図である。

洗浄ユニット６０は、スキャンステージ１０１により基板１０上を走査可能なオゾン水吐出／吸引ヘッド７０を具備する。オゾン水吐出／吸引ヘッド７０は、オゾン水吐出ノズル（第１の吐出ノズル）７１、第１及び第２の吸引ノズル７２，７３、及び第１及び第２のリンス液吐出ノズル（第２及び第３の吐出ノズル）７４，７５が設けられている。オゾン水吐出ノズル７１は、オゾン水吐出／吸引ヘッド７０の下面にオゾン水吐出口（第１の吐出口）７１ａを有する。第１及び第２のリンス液吐出ノズル７４，７５は、オゾン水吐出／吸引ヘッド７０の下面にそれぞれ第１及び第２のリンス液吐出口（第２及び第３の吐出口）７４ａ，７５ａを有する。第１及び第２の吸引ノズル７２，７３は、オゾン水吐出／吸引ヘッド７０の下面に第１及び第２の吸引口７２ａ，７３ａを有する。

本実施形態では、オゾン水吐出口７１ａ、第１及び第２のリンス液吐出口７４ａ，７５ａ、及び第１及び第２の吸引口７２ａ，７３ａは、走査方向と垂直な方向に長辺を有し、且つ移動方向と平行な方向に短辺を有する長方形状の開口である。

オゾン水吐出ノズル７１には、配管８１を介してオゾン水生成器９１が接続されている。吸引ノズル７２，７３には、配管８２，８３を介してパーティクルカウンタ（測定機構，Ｐ．Ｃ．）９２，９３、及びポンプ９４が接続されている。パーティクルカウンタ９２，９３は、光照射による散乱光によってパーティクル数を測定する。リンス液吐出ノズル７４，７５には、配管８４，８５を介してリンス液キャニスター９５，９６が接続されている。

オゾン水吐出／吸引ヘッド７０の側面には、オゾン水吐出／吸引ヘッド７０の下面と基板ホルダー１１上に載置される半導体ウエハ１０の上面との間隔を測定するためにレーザー光を用いたギャップ測定機構１０２が設けられている。

移動機構は、スキャンステージ１０１を有し、ギャップ調整機構１０３は、オゾン水吐出／吸引ヘッド７０の両端部に設けられ、オゾン水吐出／吸引ヘッド７０と一体でスキャンステージ１０１上を水平方向に移動可能に取付けられている。

そしてギャップ調整機構１０３は、ピエゾ素子を備えており、ギャップ測定機構１０２による測定結果に基づいて、オゾン水吐出／吸引ヘッド７０の下面と基板ホルダー（バキュームチャック）１１上に載置される半導体ウエハ１０の上面との間隔を所定値に調整するようになっている。

基板保持機構は、基板ホルダー１１と、補助板１２とを具備する。基板ホルダー１１上に基板１０が載置される。基板ホルダー１１の周囲に補助板１２が配置されている。補助板１２は上下動可能であり、現像時に基板１０の表面と補助板１２との表面とがほぼ同じ高さになるようにする。これにより、オゾン水吐出／吸引ヘッド７０で現像液を吸引する際、ウエハ面内で等しく吸引力が働くようになる。

補助板１２としては、その表面と基板の表面との濡れ性が、ほぼ同じになるような材質を選ぶことが好ましい。具体的には、基板上での現像液の接触角と補助板１２上での現像液の接触角がほぼ同じになるようにする。

次に、上述した装置を用いた現像及び洗浄工程を説明する。現像液キャニスター５１を加圧することにより現像液が現像液吐出ノズル３１内に供給される。現像液は現像液吐出ノズル３１の現像液吐出口３１ａから基板１０に対して連続的に吐出される。また、現像液の吐出時に、プリウエット液キャニスター５３を加圧することにより、プリウエット液がプリウエット液吐出ノズル３４内に供給される。プリウエット液は、プリウエット液吐出ノズル３４の吐出口から基板１０に対して連続的に吐出される。リンス液キャニスター５４を加圧することによりリンス液がリンス液吐出ノズル３５内に供給される。リンス液は、リンス液吐出ノズル３５の吐出口から基板１０に対して連続的に吐出される。

吸引ノズル３２，３３は、ポンプの吸引力で基板上の溶液の吸引を行う。現像液とプリウエット液との混合液が吸引ノズル３２の吸引口から吸引される。現像液とリンス液との混合液が吸引ノズル３３の吸引口から吸引される。

以上のように現像液吐出、吸引、リンス液吐出を同時に行いながらノズルをフォトマスク基板上で約１００μｍのギャップを保ちながら走査し、現像処理を行う。現像処理を行った後、ノズルを基板上から退避させ、フォトマスク上一面をリンス液が残存している状態（乾いた領域なし）にする。

次に、洗浄処理について説明する。洗浄処理は、フォトレジスト膜の現像が行われた後、リンス液がフォトマスク基板上に液盛りされた状態のまま行われる。

オゾン水が、オゾン水生成器９１からオゾン水吐出ノズル７１内に供給される。オゾン水はオゾン水吐出ノズル７１のオゾン水吐出口７１ａから基板に対して吐出される。また、オゾン水の吐出時に、リンス液が、リンス液キャニスター９５，９６を加圧することによりリンス液吐出ノズル７４，７５内に供給される。基板１０上の溶液は、ポンプ９４の吸引力で第１及び第２の吸引ノズル７２，７３から吸引される。オゾン水とリンス液との両方が吸引口に混入する。以上のようにオゾン水吐出、吸引、リンス液吐出を同時に行いながらヘッドをフォトマスク基板表面往復走査し、洗浄処理を行う。往復走査時、基板表面とヘッド下面とのギャップが約１００μｍになるようにする。

洗浄処理時、パーティクルカウンタ９２，９３により、吸引口から吸引された溶液に含まれるパーティクルの数を測定する。測定値及び測定位置情報は、制御部９０に伝達される。制御部９０は、被処理領域Ｒにおける測定値と所定値とを比較する。基板上の被処理領域の全てにおいて測定値が所定値より大きい場合、制御部９０は洗浄処理を続行させる。逆に基板上の被処理領域の全てにおける測定値が所定値以下の場合、制御部９０はオゾン水吐出／吸引ヘッドが基板の端部まで到達した時点で、ヘッド７０の走査及び洗浄処理を終了させる。その後、基板を乾燥させる。

本実施形態の場合、３往復目にて被処理領域Ｒ内でのマイクロバブル数は除くパーティクル数が０になったため、３往復半でヘッド走査及び洗浄処理を中断し、その後基板を乾燥させた。形成されたパターンを用いてマスク欠陥検査装置で欠陥評価を行ったところ、パターンエリア約１２０ｍｍ□において欠陥数が０個であった。

第１及び第２の吸引口７２ａ，７３ａから吸引された溶液を脱気した後に、パーティクルカウンタ９２，９３でパーティクル数を数えることが好ましい。パーティクルカウンタによるパーティクル計測はノイズとして液中の気泡を拾う場合がある。特にマイクロバブル等を液中から脱気した後にパーティクル数を測定することにより、より正確にパーティクル数を測定することが可能となる。

本実施形態においては、薬液吐出口及び吸引口の配置は上述した配置に限定されるものではない。例えば図４〜図９に示すような形状にすることも可能であり、その他類似の形状で実施することも可能である。なお、図４〜図９において、１２１が第１の薬液吐出口、１２２が第１の吸引口、１２３が第２の吸引口、１２４が第２の薬液吐出口、１２５が第３の薬液吐出口、１２６が第３の吸引口、１２７が第４の吸引口、１２８が第３の薬液吐出口、１２９が第４の薬液吐出口、１３０が第５の薬液吐出口、１３１が第６の薬液吐出口である。

本実施例においては、現像液吐出／吸引ヘッド及びオゾン水吐出／吸引ヘッドが、基板表面を相対的に走査したが、ヘッドの大きさや被処理領域Ｒの大きさによっては必ずしも相対的な走査を必要とするものではない。また、走査のために現像液吐出／吸引ヘッド及びオゾン水吐出／吸引ヘッドが移動したが、基板が移動しても良い。また、基板並びに、現像液吐出／吸引ヘッド及びオゾン水吐出／吸引ヘッドが移動しても良い。

又、本実施形態についてはマスクの現像に関し適用例を示したが、マスクの現像だけに限定されるものではない。例えばウエハーの現像プロセスやリンスプロセス、半導体製造用のフォトマスク製作プロセスにおける基板上の遮光膜のウエットエッチングやフォトマスク基板等の種々の基板の洗浄、及びカラーフィルター製作プロセス、及びDVD等のディスクの加工プロセスにおける現像等においても適用可能である。

なお、図１０に示す装置を用いて現像／洗浄処理を行うこともできる。図１０は、本発明の一実施形態に係わる現像／洗浄装置の概略構成を示す図である。なお、図１と同一な部位には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１０に示すように、現像／洗浄ヘッド１４０には薬液吐出ノズル１４１が設けられている。薬液吐出ノズル１４１には、切り替え器１４２を介して現像液キャニスター５１及びオゾン水生成器９１が接続されている。

この装置の場合、切り替え器１４２により薬液吐出ノズル１４１に供給される薬液を切り換えることにより、一つのヘッドで現像処理と洗浄処理とを行うことができる。

なお、パーティクル数に応じた洗浄処理の終了判定としては、以下の方法を用いることもできる。スキャン方向前方側の吸引口でカウントされたパーティクル数とスキャン方向後方側の吸引口でカウントされたパーティクル数が等しくなった回の走査において、ノズル走査終了位置までノズルが動いた時点を持って走査を終了し、リンス処理を終了する。このような処理停止を判定すると、液中に存在する泡の影響によるパーティクルの誤検知を抑制することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、現像処理後の洗浄処理について説明したが、エッチング処理後の洗浄処理にも用いることができる。また、オゾン水の代わりに、電解イオン水或いは純水を用いることも可能である。

その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが可能である。

本発明の一実施形態に係わる基板現像装置における基板処理部の概略構成を示す図。 本発明の一実施形態に係わるオゾン水吐出／吸引ヘッドの構成を示す図。 本発明の一実施形態に係わる現像装置におけるオゾン水吐出／吸引ヘッドを示す図。 本発明の一実施形態に係わる薬液吐出口及び吸引口の配置を示す図。 本発明の一実施形態に係わる薬液吐出口及び吸引口の配置を示す図。 本発明の一実施形態に係わる薬液吐出口及び吸引口の配置を示す図。 本発明の一実施形態に係わる薬液吐出口及び吸引口の配置を示す図。 本発明の一実施形態に係わる薬液吐出口及び吸引口の配置を示す図。 本発明の一実施形態に係わる薬液吐出口及び吸引口の配置を示す図。 本発明の一実施形態に係わる現像／洗浄装置の概略構成を示す図。

符号の説明

１１…基板ホルダー，１２…補助板，２０…現像ユニット，３０…現像液吐出／吸引ヘッド，３１…現像液吐出ノズル，３１ａ…現像液吐出口，３２…第１の吸引ノズル，３３…第２の吸引ノズル，３２ａ…第１の吸引口，３３ａ…第２の吸引口，３４…プリウエット液吐出ノズル，３５…リンス液吐出ノズル，４１〜４５…配管，５１…現像液キャニスター，５２…ポンプ，５３…プリウエット液キャニスター，５４…リンス液キャニスター，６０…洗浄ユニット，７０…オゾン水吐出／吸引ヘッド，７１…オゾン水吐出ノズル，７１ａ…オゾン水吐出口，７２…第１の吸引ノズル，７２ａ…第１の吸引口，７３…第２の吸引ノズル，７３ａ…第２の吸引口，７４…第１のリンス液吐出ノズル，７４ａ…第１のリンス液吐出口，７５…第２のリンス液吐出ノズル，７５ａ…第２のリンス液吐出口，７４．８５…リンス液吐出ノズル，８１〜８５…配管，９１…オゾン水生成器，９２，９３…パーティクルカウンタ，９４…ポンプ，９５…第１のリンス液キャニスター，９６…第２のリンス液キャニスター，１０１…スキャンステージ

Claims (10)

1. 基板に薬液を供給して該基板の被処理領域を薬液処理する基板処理方法であって、
   前記薬液を吐出する吐出口と前記基板上の溶液を吸引する吸引口とが下面に配置された薬液吐出／吸引部を被処理領域上に配置する工程と、
   前記薬液吐出／吸引部の吐出口から薬液を前記基板に対して吐出する工程と、
   前記吐出時に前記吸引口にて前記基板上の前記溶液を吸引する工程と、
   前記吸引時に、前記吸引口から吸引された前記溶液中に含まれるパーティクル数を測定する工程と、
   前記被処理領域で吸引された溶液に含まれるパーティクル数の測定値が所定値以下の場合に前記薬液の吐出を停止する工程と
   を含むことを特徴とする基板処理方法。
2. 前記吐出時、前記薬液吐出／吸引部は前記基板表面を相対的に走査することを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
3. 前記薬液は、現像液或いはオゾン水或いは電解イオン水或いは純水であることを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
4. 前記吸引口から吸引された薬液は脱気されていることを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
5. 基板に薬液を供給して該基板の被処理領域を薬液処理する基板処理装置であって、
   基板を保持する基板保持機構と、
   前記基板に対向する下面と、第１の薬液を前記下面に配設された第１の薬液吐出口から吐出する第１の薬液吐出ノズルを具備する薬液供給系と，前記下面に配設された第１の吸引口から前記基板上の溶液を吸引する第１の吸引ノズルとを具備する溶液吸引系とを具備する薬液吐出／吸引部と、
   前記溶液吸引系により吸引された溶液に含まれるパーティクル数を測定する測定機構と、
   この測定機構により測定されたパーティクル数が所定値以下の場合に前記薬液処理を終了する判定部と
   を具備してなることを特徴とする基板処理装置。
6. 前記測定機構は、光照射による散乱光によってパーティクル数を測定することを特徴とする請求項５記載の基板処理装置。
7. 前記薬液吐出／吸引部を前記基板上で相対的に走査させる走査機構を具備してなることを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
8. 前記薬液供給系は、第２及び第３の薬液を前記下面に配設された第２及び第３の薬液吐出口からそれぞれ吐出する第２及び第３の薬液吐出ノズルを更に具備し、
   前記溶液吸引系は、前記下面に配設された第２の吸引口から前記基板上の溶液を吸引する第２の吸引ノズルを更に具備し、
   第１，第２及び第３の薬液吐出口、並びに第１及び第２の吸引口は、走査方向に沿って配設され、
   第１及び第２の吸引口は第１の薬液吐出口を挟むように配設され、
   第２及び第３の薬液吐出口は、第１及び第２の吸引口を挟むように配設されていることを特徴とする請求項７記載の基板処理装置。
9. 前記溶液吸引系は、前記下面に配設された第２の吸引口から前記基板上の溶液を吸引する第２の吸引ノズルを更に具備し、
   第１及び第２の吸引口は、第１の薬液吐出口を挟むように配置されていることを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
10. 前記第１の吸引口は、前記第１の薬液吐出口を囲うように配置されていることを特徴とする請求項５記載の基板処理装置。

Images