[发明专利]基板洗净方法和基板洗净装置

说明书

本申请是下述申请的分案申请：

发明名称：基板洗净方法和基板洗净装置

申请日：2009年3月16日

申请号：200910128635.9

技术领域

本发明涉及对表面是疏水性的基板、例如对涂覆了用于液浸曝光的抗蚀剂的基板或在液浸曝光(immersion exposure)后还被显影处理了的基板等的表面进行洗净的基板洗净方法和基板洗净装置。

背景技术

历来，在作为半导体制造工序的一个的光刻工序中，在作为基板的半导体晶片(以下称为晶片)的表面上涂覆抗蚀剂，在曝光后，进行显影生成抗蚀剂图案，这样的处理一般使用在进行抗蚀剂的涂覆/显影的涂覆/显影装置上连接了曝光装置的系统来进行。

在这样一系列的处理中，在显影处理中在晶片上涂满显影液，之后例如以规定时间使晶片为静止状态，使抗蚀剂的溶解性部位溶解并形成图案。然后，为了将抗蚀剂的溶解物和显影液一起从晶片表面除去而进行洗净处理，作为该方法历来是以下述方式进行，对晶片的中心部供给洗净液，通过其离心力使液膜扩展，使所述溶解物和显影液随着该液流一起从晶片上除去。

可是该旋转洗净(spin cleaning)不能够充分地清除溶解生成物，在图案的线宽度宽时还没有太大的问题，但当线宽度变窄时，残留的溶解生成物作为显影缺陷而显现的可能性变大。为此，现状是采用例如以60秒的长时间进行旋转洗净。此外，即使像这样进行长时间洗净，还是有溶解生成物的残留，有时难以说是进行了充分的洗净。

因此，本申请人提案了下述方法，即一边使晶片旋转，一边从洗净液喷嘴向晶片的中心部喷出洗净液，接着使洗净液喷嘴向晶片的外方侧稍微移动，从气体喷嘴向晶片的中心部喷出N₂气体而形成干燥区域的核心，接着以不被该干燥区域赶上的方式使洗净液喷嘴一边喷出洗净液一边向晶片的外方侧移动(日本专利申请公开2006-80315号公报(特别是图7、段落0040、0043)(专利文献1))。利用该方法能够得到高的洗净效果，有能够以短时间进行洗净的优点。

另一方面，元件图案有日趋微细化、薄膜化的倾向，随之而来的是提高曝光的分辨率的请求也在变强。因此，为了进一步改良利用现有的光源、例如氟化氩(ArF)或氟化氪(KrF)的曝光技术，提高分辨率，正在研究在基板的表面上形成使光透过的液相的状态下进行曝光的方法(以下称为“液浸曝光”)。液浸曝光例如是在超纯水中使光透过的技术，是利用由于在水中波长变短、193nm的ArF的波长在水中实质变成134nm这一特征的技术。

作为这样的液浸曝光的课题的一个，可以举出在晶片上残留了水滴的状态下可能从曝光装置向涂覆、显影装置输送的问题。虽然曝光后的晶片进行热处理，但当晶片上有水滴时，或者当该水滴干燥而生成作为水的斑痕的所谓水印时，对其正下方的图案的分辨率有坏影响。因此，需要对曝光后的晶片表面进行洗净，除去水滴。

此外，在液浸曝光处理中，为了提高曝光机液浸部(透镜前端)的扫描追随性，确保与现有的曝光装置同等的生产能力，研究在曝光晶片表面上形成拒水性高的、例如水的静接触角为75～85度左右的保护膜，但保护膜的拒水性高时在保护膜的表面上残留小水滴的可能性变大。再有，如图25所示那样，所述水的静接触角指的是以剖面观察在基板的表面附着的水滴时，针对形成水滴的外缘的圆弧，在基板的表面中的切线和该表面形成的角度θ。此外，水的静接触角通过进行显影处理而下降。下面，仅记述为接触角的指的是指静接触角，进而是表示显影处理前的水的静接触角。

而且在曝光机液浸部的扫描时，当在基板的表面上残存微粒时，该微粒被引入曝光机液浸部的下方侧的液体中，由于在各扫描位置中发生基于该微粒的显影缺陷，所以需要在进入液浸曝光之前洗净晶片表面确实地除去微粒。可是，在专利文献1的方法中，由于晶片的表面的接触角高，即表面的拒水性高，在远离晶片的中心附近的区域中充分地除去微粒(液浸曝光前)或水滴(液浸曝光后)是困难的。

其理由是如图26A所示那样，从洗净液喷嘴11向晶片W的中心喷出洗净液R而漫过晶片W的整个面，接着如图26B所示那样在通过从气体喷嘴12喷出N₂气体，在晶片W的中心部形成干燥区域的核心时，由于晶片W的表面的拒水性高，所以薄的液膜以相当快的速度向外移动，因此，该薄的液膜被拉裂而变为水滴M残留。再有，在晶片W的中心附近区域，由于首先向晶片W的中心部喷出洗净液R，并且该区域的离心力小，所以洗净效果高，实质上不发生水滴的残留。