(57)【要約】【課題】異物が存在しない領域に配置されるパターンへのダメージを抑制することができる基板処理方法を提供する。【解決手段】実施形態によれば、基板の洗浄面となる第１面に対向する第２面に処理液の凝固点以下となる冷却媒体を接触させて前記基板が冷却される。ついで、前記第１面上の異物の位置に前記処理液の液滴が滴下され、前記液滴が凍結した液滴凍結部が形成される。そして、前記液滴凍結部が除去される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の洗浄面となる第１面に対向する第２面に処理液の凝固点以下となる冷却媒体を接触させて前記基板を冷却し、
前記第１面上の異物の位置に前記処理液の液滴を滴下し、前記液滴が凍結した液滴凍結部を形成し、
前記液滴凍結部を除去する、
基板処理方法。
【請求項２】
前記液滴凍結部の形成を複数回繰り返す請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記基板の冷却の前に、前記基板の前記第１面上の前記異物の位置を含む異物位置情報を取得することをさらに含み、
前記液滴凍結部の形成では、前記異物位置情報にしたがって前記液滴を滴下する請求項１または２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記基板の冷却前に、前記第１面上の全面に、前記処理液の液膜を形成することをさらに含み、
前記基板の冷却では、前記第１面上の全面に形成された前記処理液の液膜が凝固した凝固層が形成され、
前記液滴凍結部の除去では、前記液滴凍結部と前記凝固層とを融解して除去する請求項１から３のいずれか１つに記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記基板の冷却前に、前記第１面を疎水化することをさらに含む請求項１から３のいずれか１つに記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記基板の疎水化では、前記第１面を有機物で修飾する請求項５に記載の基板処理方法。
【請求項７】
第１面を上にして基板を保持する基板保持部と、
処理液を前記第１面上に供給するノズルを含む処理液供給部と、
前記第１面上に供給された前記処理液を凝固させる凝固部と、
前記ノズルを前記基板保持部に対して相対的に移動させる駆動部と、
前記第１面上の異物の位置を示す異物位置情報にしたがって、前記ノズルが前記異物の位置上に配置されるように前記駆動部を制御し、前記異物の位置に前記処理液の液滴を滴下するように前記処理液供給部を制御する制御部と、
を備える基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、基板処理方法および基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷却媒体を基板の裏面に接触させ、基板のおもて面の全面に形成した液膜を凍結させて凍結膜を形成し、凍結膜を除去することによって、基板のおもて面に付着した異物を除去する洗浄技術が知られている。
【０００３】
しかしながら、従来技術では、基板のおもて面の除去したい異物の数が数個の場合であっても、おもて面の全面に凍結膜を形成し、この凍結膜を融解する処理を繰り返して実行することによって、洗浄が行われていた。そのため、異物が存在しない領域に配置されるパターンにダメージを与えてしまう虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４９０６４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一つの実施形態は、異物が存在しない領域に配置されるパターンへのダメージを抑制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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの実施形態によれば、基板の洗浄面となる第１面に対向する第２面に処理液の凝固点以下となる冷却媒体を接触させて前記基板が冷却される。ついで、前記第１面上の異物の位置に前記処理液の液滴が滴下され、前記液滴が凍結した液滴凍結部が形成される。そして、前記液滴凍結部が除去される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態による基板処理方法の手順の一例を模式的に示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態による基板処理装置の構成の一例を模式的に示す図である。
【図３】図３は、第１の実施形態による基板処理装置の構成の他の例を模式的に示す図である。
【図４】図４は、第２の実施形態による基板処理方法の手順の一例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる基板処理方法および基板処理装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による基板処理方法の手順の一例を模式的に示す図である。図１（ａ）に示されるように、ステージ１１上に処理対象の基板２００を載置する。このとき、基板２００は、洗浄面を上側にして載置される。基板２００には、異物２２０が付着している。ステージ１１と基板２００の下面との間に空隙ができるように、基板２００はステージ１１の支持部１１１上に支持される。基板２００は、インプリント処理で使用されるテンプレート、露光処理で使用されるマスク、あるいは半導体基板などである。ついで、基板２００の上面に処理液膜２１０を形成する。例えば、スピンコーティング法によって、基板２００上に滴下した処理液を基板２００の上面の全面に広げ、処理液膜２１０とすることができる。処理液として、純水、脱イオン水などを使用することができる。
【００１０】
その後、図１（ｂ）に示されるように、基板２００の下面側に処理液の凝固温度よりも低い温度の冷却媒体１３０を供給し、処理液膜２１０を凍結（凝固）させる。これによって、処理液膜２１０の基板２００側から凝固層である凍結層２１０ａが形成される。凍結層２１０ａは、後の工程で、異物２２０の位置に滴下される処理液の液滴によって、凍結層２１０ａの下面まで凍結層２１０ａが融解することができる厚さとされる。凍結層２１０ａは、異物２２０の位置以外の領域では、保護膜としての機能を有する。冷却媒体として、処理液の凝固点よりも低い温度に冷やした窒素ガスなどの気体、あるいは液体窒素、液体フロンなどの液体が使用される。
【００１１】
ついで、図１（ｃ）に示されるように、異物２２０の位置に処理液の液滴２１５を滴下する。異物２２０の位置は、図１（ａ）の前にマスクのパターン検査装置などによって異物位置情報として取得されている。滴下する処理液の液滴２１５の温度は、例えば常温（室温）である。この処理液の液滴２１５を滴下すると、滴下した異物２２０の位置とその周辺の凍結層２１０ａが一時的に融解する。このときも、冷却媒体１３０は、基板２００の下面側に供給され続けた状態である。そのため、図１（ｄ）に示されるように、処理液の液滴２１５および融解した処理液（以下、まとめて処理液滴ともいう）が再度凍結する。以下では、凍結した処理液滴を、処理液滴凍結部２１５ａという。さらに、冷却を続けると、図１（ｅ）に示されるように、処理液滴凍結部２１５ａに亀裂２１５ｂが入る。
【００１２】
その後、図１（ｃ）に処理が戻り、図１（ｃ）〜（ｅ）の工程が所定の回数、実行される。図１（ｃ）〜（ｅ）の工程を繰り返す場合には、異物２２０の位置に処理液の液滴２１５を滴下してから処理液滴凍結部２１５ａに亀裂２１５ｂが入るまでの時間を予め実験によって求めておき、求めた時間よりも若干長い時間を亀裂生成時間とする。図１（ｃ）で異物２２０の位置に処理液の液滴２１５を滴下してから亀裂生成時間が経過した後に、再び異物２２０の位置に処理液の液滴２１５を滴下すればよい。なお、図１（ｂ）で基板２００の上面の全面に凍結層２１０ａを形成せずに、基板２００の上面にそのまま処理液の液滴２１５を滴下する場合には、処理液の液滴２１５が基板２００上に広がってしまい、異物２２０の位置にだけ処理液滴凍結部２１５ａを形成することが困難になる。しかし、第１の実施形態では、図１（ｂ）で基板２００の上面の全面に凍結層２１０ａを形成しているので、滴下した処理液の液滴２１５は、異物２２０の位置を含む周辺領域を融解させ、すぐに処理液滴凍結部２１５ａになる。つまり、凍結層２１０ａの存在によって、処理液の液滴２１５を濡れ広がらないように所望の位置に滴下することが可能になる。
【００１３】
このように、異物２２０の位置で、処理液の液滴２１５を凍結させると、異物２２０と基板２００との間に存在する処理液が凍結によって膨張し、異物２２０が上方に向かう力を受ける。この状態で異物２２０の周囲の処理液を融解させると、異物２２０が上方に移動する確率が高くなる。基板２００上の異物２２０について、図１（ｃ）〜（ｅ）の工程の実行回数と異物２２０の除去率との関係を求め、異物２２０の除去率が所定値（例えば１００％）となる実行回数だけ繰り返すことで、基板２００上の異物２２０を除去することができる。なお、実行回数は、異物２２０の種類（例えば、有機物であるのか、無機物であるのか、あるいは金属であるのか）ごとに求めておき、異物２２０の種類に応じて変更してもよい。例えば、処理工程に応じて、付着しやすい異物２２０の種類が決まっている場合に、処理工程に応じて実行回数を変えればよい。また、実行回数が１回で異物２２０の除去率が１００％となる場合には、図１（ｃ）〜（ｅ）の工程を繰り返さなくてもよい。
【００１４】
その後、図１（ｆ）に示されるように、基板２００の下面への冷却媒体１３０の供給を停止し、基板２００上に常温の処理液２１７を供給して、凍結層２１０ａを融解する。これによって、基板２００の上面を上方向に移動した異物２２０が処理液２１７によって洗い流され、除去されることになる。上述した凍結を利用した異物除去処理を「凍結洗浄」と称する。
【００１５】
つぎに、上記した基板処理方法を実行する基板処理装置の構成について説明する。図２は、第１の実施形態による基板処理装置の構成の一例を模式的に示す図である。第１の実施形態による基板処理装置１０は、ステージ１１と、処理液供給部１２と、冷却媒体供給部１３と、制御部１４と、を備える。
【００１６】
ステージ１１は、凍結洗浄の処理対象である基板２００を保持する部材である。ステージ１１は、基板保持部に対応する。ステージ１１には、ステージ１１の上面よりも高い位置で基板２００を支持する支持部１１１が設けられる。支持部１１１は、基板２００の下面全体に後述する冷却媒体が接触するように、ステージ１１の上面から距離を開けて基板２００を支持するものである。また、ステージ１１の水平方向の中心付近には、鉛直方向に貫通する貫通孔１１２が設けられている。貫通孔１１２がステージ１１の上面と交わる部分は、後述する冷却媒体の供給口１１３となる。なお、ステージ１１は、基板載置面の中心を通る基板載置面に垂直な軸を中心に回転可能な構成としてもよい。この場合には、支持部１１１には、ステージ１１の回転によって基板２００の水平方向への移動を抑制するストッパが設けられる。
【００１７】
処理液供給部１２は、凍結洗浄に使用される処理液を供給する。処理液供給部１２は、処理液を貯蔵する処理液貯蔵部１２１と、処理液を基板２００の上面に滴下するノズル１２２ａを有するノズルヘッド１２２と、ノズルヘッド１２２をステージ１１に対して水平方向に移動させる駆動機構１２３と、を備える。また、処理液供給部１２は、ノズルヘッド１２２と処理液貯蔵部１２１との間を接続する配管１２４と、配管１２４を介して処理液を処理液貯蔵部１２１からノズル１２２ａまで送るポンプ１２５と、処理液貯蔵部１２１からノズル１２２ａへの処理液の供給の切り替えを行うバルブ１２６と、を備える。
【００１８】
冷却媒体供給部１３は、凍結洗浄時に基板２００を処理液の凝固点以下に冷却する冷却媒体を供給する。冷却媒体供給部１３は、冷却媒体を貯蔵する冷却媒体貯蔵部１３１と、冷却媒体貯蔵部１３１をステージ１１の貫通孔１１２に接続する配管１３２と、冷却媒体の供給の切り替えを行うバルブ１３３と、を備える。冷却媒体として、処理液の凝固点よりも低い温度に冷やした窒素ガスなどの気体、あるいは液体窒素、液体フロンなどの液体を使用することができる。貫通孔１１２に接続される側の配管１３２の端部は、冷却媒体の供給口１１３となる。冷却媒体供給部１３は、凝固部に対応する。
【００１９】
制御部１４は、レシピにしたがって基板処理装置１０全体の動作を制御する。制御部１４は、異物位置情報取得部１４１と、冷却制御部１４２と、処理液滴下制御部１４３と、を有する。
【００２０】
異物位置情報取得部１４１は、処理対象の基板２００の洗浄面の異物位置情報を取得する。異物位置情報は、例えば、マスクのパターン検査装置によって取得される。異物位置情報は、基板２００の洗浄面上での異物２２０の位置を示す情報を含む。
【００２１】
冷却制御部１４２は、凍結洗浄時に冷却媒体の供給のオン／オフの切り替えを制御する。この制御は、例えば冷却媒体供給部１３のバルブ１３３の開閉を制御することによって行われる。
【００２２】
処理液滴下制御部１４３は、凍結洗浄時の基板２００上の処理液の滴下位置および滴下量を制御する。処理液滴下制御部１４３は、基板２００上の全面に所定の厚さの凍結層２１０ａが形成されるように処理液を滴下して処理液膜２１０を形成し、処理液膜２１０が凍結した後に、異物位置情報にしたがって異物２２０の位置にノズル１２２ａを移動させるように駆動機構１２３を制御し、異物２２０の位置に所定量の処理液の液滴を滴下する。このとき、異物位置情報の基準となる座標とステージ１１上に配置された基板２００の基準となる位置とが対応付けられた後、異物位置情報の異物２２０の位置にノズル１２２ａが配置されるように、処理液滴下制御部１４３は、駆動機構１２３に指示を与える。異物２２０の位置に処理液の液滴を滴下する処理は、１回以上行われる。なお、処理液の液滴の滴下が複数回実行されるようにレシピが構成されている場合には、処理液の液滴を滴下してから上記した亀裂生成時間が経過した後に処理液の液滴を滴下する処理を繰り返して実行する。
【００２３】
図２では、凍結層２１０ａを形成する処理液の供給と、異物２２０の位置への処理液滴の滴下と、を同じノズルヘッド１２２を用いて行っているが、それぞれ異なるノズルヘッドを用いて行ってもよい。
【００２４】
図３は、第１の実施形態による基板処理装置の構成の他の例を模式的に示す図である。ここでは、図２と異なる部分について説明する。この基板処理装置１０の処理液供給部１２は、第１の実施形態の構成に加えて、凍結層２１０ａとなる処理液膜２１０を形成する際の処理液を基板２００の上面に供給するノズル１６２ａを有するノズルヘッド１６２と、ノズルヘッド１６２を水平面内で揺動させる駆動機構１６３と、を備える。また、処理液供給部１２は、ノズルヘッド１６２と処理液貯蔵部１２１との間を接続する配管１６４と、配管１６４を介して処理液を処理液貯蔵部１２１からノズル１６２ａまで送るポンプ１６５と、処理液貯蔵部１２１からノズル１６２ａへの処理液の供給の切り替えを行うバルブ１６６と、を備える。
【００２５】
すなわち、図３では、ノズルヘッド１６２は、処理液膜２１０を形成する際に使用され、ノズルヘッド１２２は、凍結層２１０ａ中の異物２２０の位置に処理液を滴下する際に使用される。
【００２６】
図２および図３では、ノズル１２２ａがステージ１１上の所定の位置に配置されるように、ノズルヘッド１２２を駆動機構１２３によって駆動する場合を例に挙げたが、ノズル１２２ａとステージ１１とが相対的に移動可能な構成であれば、実施形態がこれに限定されるものではない。例えば、ノズル１２２ａの位置を固定し、ステージ１１を図示しない駆動機構によって水平方向に移動可能な構成としてもよいし、ノズル１２２ａとステージ１１とを駆動機構によって水平方向に移動可能な構成としてもよい。
【００２７】
第１の実施形態では、基板２００の上面に処理液膜２１０を形成し、基板２００の下面を冷却媒体１３０で冷却して処理液膜２１０を凍結させて凍結層２１０ａを形成する。ついで、凍結層２１０ａの異物２２０の位置に処理液の液滴を滴下し、滴下された位置の凍結層２１０ａを融解させた後、処理液滴２１５を凍結させた処理液滴凍結部２１５ａを形成する処理を所定の回数実行する。その後、冷却媒体１３０による冷却を停止した後、処理液滴凍結部２１５ａを含む凍結層２１０ａを融解して、洗い流す。これによって、基板２００の上面の異物２２０を除去しながら、異物２２０が存在しない領域に基板２００の上面に配置されるパターンへの凍結洗浄によるダメージを抑制することができる。
【００２８】
また、基板２００の上面全体で凍結層２１０ａの形成および融解を繰り返す場合に比して、使用する処理液の量を抑制することができ、半導体装置の製造に要する費用を低減させることができる。さらに、基板２００の上面全体で凍結層２１０ａの形成および融解を繰り返す場合に比して、凍結洗浄に要する時間を短縮することもできる。
【００２９】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、異物の位置への処理液の液滴の滴下の際に、液滴が濡れ広がらないように基板の上面の全面に凍結層を形成していた。第２の実施形態では、基板の上面の全面に凍結層を形成せずに、液滴を所望の位置に滴下し、処理液滴凍結部を形成することができる基板処理方法について説明する。
【００３０】
図４は、第２の実施形態による基板処理方法の手順の一例を模式的に示す図である。図４（ａ）に示されるように、ステージ１１上に処理対象の基板２００を載置する。このとき、洗浄面が疎水化された基板２００がステージ１１上に載置される。基板２００は、洗浄面を上側にして載置される。基板２００には、異物２２０が付着している。基板２００は、例えば空気中に置くことで、表面が空気中の有機物によって汚染され、自然と疎水化される。しかし、凍結洗浄を行う基板２００の洗浄面を積極的に疎水化処理してもよい。例えば、基板２００の表面に覆われた親水基を疎水基で置換するヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）処理を実行することによって基板２００の洗浄面を疎水化する。
【００３１】
また、基板２００の下面側に処理液の凝固温度よりも低い温度の冷却媒体を供給し、基板２００を冷却する。冷却媒体として、処理液の凝固点よりも低い温度に冷やした窒素ガスなどの気体、あるいは液体窒素、液体フロンなどの液体を使用することができる。
【００３２】
ついで、図４（ｂ）に示されるように、異物２２０の位置に処理液の液滴２１５を滴下する。異物２２０の位置は、第１の実施形態と同様に、マスクのパターン検査装置などによって洗浄前に取得されている。基板２００の上面は疎水化処理がなされているので、基板２００上に滴下された液滴２１５は広がらずに異物２２０を包むような形状を有する。
【００３３】
その後、図４（ｃ）に示されるように、基板２００は冷却媒体によって冷却されている状態であるので、液滴２１５は凍結し、処理液滴凍結部２１５ａが形成される。そして、図４（ｄ）に示されるように、処理液滴凍結部２１５ａに亀裂２１５ｂが入る。
【００３４】
その後、図４（ｂ）に処理が戻り、図４（ｂ）〜（ｄ）の工程を所定の回数、実行する。この工程を繰り返す場合には、第１の実施形態と同様に、処理液の液滴２１５を滴下してから処理液滴凍結部２１５ａに亀裂が入るまでの時間よりも若干長い亀裂生成時間が経過した後に、再び液滴２１５を異物２２０の位置に滴下する。なお、２回目以降に滴下される液滴２１５は、異物２２０の周辺の処理液滴凍結部２１５ａを融解し、その後融解した処理液と滴下された液滴２１５とによる処理液滴によって、新たな処理液滴凍結部２１５ａが形成される。
【００３５】
この場合も、第１の実施形態で説明したように、異物２２０の位置で処理液滴の凍結および融解を繰り返すことによって、異物２２０が上方に移動する確率が高くなる。また、図４（ｂ）〜（ｄ）の工程の実行回数は、異物２２０の種類（例えば、有機物であるのか、無機物であるのか、あるいは金属であるのか）ごとに求めておき、異物２２０の種類に応じて変更してもよい。さらに、実行回数が１回で異物２２０の除去率が１００％となる場合には、図４（ｂ）〜（ｄ）の工程を繰り返さなくてもよい。
【００３６】
その後、図１（ｆ）と同様に、基板２００の下面への冷却媒体１３０の供給を停止し、基板２００上に常温の処理液を供給して、処理液滴凍結部２１５ａを融解する。これによって、基板２００の上面を上方向に移動した異物２２０が処理液２１７によって洗い流され、除去されることになる。
【００３７】
第２の実施形態による基板処理方法を実行する基板処理装置１０は、第１の実施形態の図２と同様の構成を有する。ただし、この場合、処理液滴下制御部１４３は、基板２００上の全面に所定の厚さの凍結層２１０ａを形成する処理を実行しない。また、図３に示される基板処理装置１０を用いる場合には、処理液供給部１２のノズルヘッド１６２は、凍結洗浄処理の最後の融解および洗浄時の基板２００の上面への処理液の供給に使用される。
【００３８】
第２の実施形態では、洗浄面を疎水化した基板２００を冷却した状態で、異物２２０の位置にのみ処理液を滴下して処理液滴の凍結および融解を実行する。これによって、異物２２０を除去する共に、異物２２０が存在しない領域に基板２００の上面に配置されるパターンへの凍結洗浄によるダメージを抑制することができる。また、基板２００の上面の全面に凍結層２１０ａを形成しないので、第１の実施形態の場合に比して、処理液の使用量をさらに低減することができる。
【００３９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４０】
１０  基板処理装置、１１  ステージ、１２  処理液供給部、１３  冷却媒体供給部、１４  制御部、１１１  支持部、１１２  貫通孔、１１３  供給口、１２１  処理液貯蔵部、１２２，１６２  ノズルヘッド、１２２ａ，１６２ａ  ノズル、１２３，１６３  駆動機構、１２４，１３２，１６４  配管、１２５，１６５  ポンプ、１２６，１３３，１６６  バルブ、１３０  冷却媒体、１３１  冷却媒体貯蔵部、１４１  異物位置情報取得部、１４２  冷却制御部、１４３  処理液滴下制御部、２００  基板、２１０  処理液膜、２１０ａ  凍結層、２１５  液滴（処理液滴）、２１５ａ  処理液滴凍結部、２１５ｂ  亀裂、２１７  処理液、２２０  異物。
【図１】
2020150203.tif 000003
【図２】
2020150203.tif 000004
【図３】
2020150203.tif 000005
【図４】
2020150203.tif 000006