基板清洗方法以及显影装置的制作方法

专利名称：基板清洗方法以及显影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在向啄光的基板的表面供给显影液以进行显影后对 基板的表面进行清洗的方法以及用于实施该方法的显影装置。
背景技术：
现有技术中，在作为半导体制造工序之一的光致抗蚀剂工序中， 在半导体晶片(下面称为晶片)的表面涂敷光致抗蚀剂，以既定的图
形将该光致抗蚀剂啄光后，显影而生成光致抗蚀剂图形。这种处理通 常使用将曝光装置连接在光致抗蚀剂的涂敷'显影的涂敷'显影装置 中的系统。
在此一系列处理之中，显影处理中是在晶片上盛放显影液，此后 例如在将晶片静止既定时间的状态，使光致抗蚀剂的溶解性部位溶解 而形成图形。然后进行清洗处理以将光致抗蚀剂的溶解物与显影液一 起从晶片表面除去，但是作为该方法来说，在现有技术中，向晶片的 中心部供给清洗液，通过其离心力使液膜扩展，随着液流从晶片上除 去上述溶解物以及显影液。但是，该旋转清洗并不能充分去除溶解生 成物，这在图形的线宽较宽时并不视为问题，而在线宽变窄时，残留 的溶解生成物作为显影缺陷显示出的程度在变强。为此现状是例如进 行60秒长时间的旋转清洗，不过却成为生产率降低的重大要因。近 来随着半导体装置的成本竟争激化而要求提高半导体制造工序的生 产率，由于在形成光致抗蚀剂图形需要较多的工序数，所以要求尽可 能缩短各工序的时间。此外，即便如此长时间清洗仍会有溶解生成物 残留，有时也很难说能够充分清洗。
图13是表示旋转清洗的景况图，清洗液R从喷嘴11向由旋转吸 盘1旋转的晶片W的中心部排出并向着周围扩展时，可以认为在它的液流和晶片W的表面之间的界面滞留有溶解生成物P。换而言之
可以认为液流的下表面不适应图形表面，或是其它的因素使得界面的
液流较弱o
另一方面，在专利文献1中描述有如下内容，使角形基板一边以
200rpm左右的较緩转速旋转一边向该中心部供给清洗液，此后迅速 喷吹氮气，使清洗液的供给点和氮气的供给点一体从基板的中心部移 动到周缘部，在到达基板的内接圓时停止清洗液的供给。
但是，在使清洗液的供给点一边从基板的中心部向外侧移动一边 向它的跟前喷吹气体时，由于气体的喷吹而导致清洗液的液流发生较 大紊乱，与晶片W的表面相分离的粒子不会乘着液流流走而残留在 它的表面，上述旋转清洗虽然效果有效，但是难以取得较高的清洗效 果。
专利文献l:特开2002 - 57088号7>才艮段落0047、 0049

发明内容
本发明正是基于上述情况而提出来的，其目的在于提供清洗方法 以及显影装置，在向啄光的基板的表面供给显影液以进行显影后，对 基板的表面进行清洗时，可取得较高的清洗效果，而且清洗时间较短 即可。
本发明的基板清洗方法是在向曝光的基板的表面供给显影液进 行显影后，对基板的表面进行清洗的方法，其特征在于，包括 一边 使水平保持基板的基板保持部绕垂直轴旋转， 一边向基板的中心部供 给清洗液的工序；此后，使基板保持部一直旋转，停止清洗液的供给 或是将清洗液的供给位置从基板的中心部移动到外侧，从而使基板的 中心部产生清洗液的干燥区域的工序；在使基板保持部以1500rpm 以上的转速旋转的状态，不向上述干燥区域内供给清洗液而使上述干 燥区域从基板的中心部向外扩展的工序；向上述基板的表面上的上述 干燥区域的外侧区域供给清洗液的工序。
基板转速的上限可以是如下转速，即该转速可取得使干燥区域一 边向着基板的外侧圆状扩展， 一边又令清洗液在该区域的边缘将基板 表面的粒子除去的效果。基板的转速优选为1500rpm以上至2500rpm 以下的转速，为了避免雾的发生而进一步优选为大约2000rpm的转速。
本发明还可以包括如下工序，即在进行了向上述干燥区域的外 侧区域供给清洗液的工序之后，在从基板的周缘向中心部一侧偏靠的 位置且从基板的中心部向外侧仅离开预先设定的距离的位置处，停止 该清洗液的供给。
在该情况下，如果是基板尺寸大小为8英寸以上的半导体晶片， 则预先设定的距离优选为，从基板的中心部起50mm以上的距离，上 述预先设定的距离还进一步优选为，从基板的中心部起到距基板的周 缘5mm以上、朝向中心部侧的位置的距离。具体而言，在基板尺寸 的大小为8英寸的半导体晶片的情况下，上述预先设定的距离优选 为，从基板的中心部起50mm以上的距离且从基板的中心部起95mm 以下的距离(是从基板的中心部起到从基板的周缘向中心部 一 侧偏靠 5mm以上的位置的距离)，标准的设定值为80mm,在基板尺寸大 小为12英寸的半导体晶片的情况下，上述预先设定距离优选为，从 基板的中心部起50mm以上的距离且从基板的中心部起145mm以下 的距离(是从基板的中心部起到从基板的周缘向中心部一侧偏靠 5mm以上的位置的距离)，标准的设定值为80mm。
此外，向上述千燥区域的外侧区域供给清洗液的工序，可以通过 向基板的中心部供给清洗液的喷嘴来进行，或者是通过与向基板的中 心部供给清洗液的喷嘴不同的喷嘴来进行。
还优选为，向上述基板的表面上的上述干燥区域的外侧区域供给 清洗液的工序，通过图像传感器检测上述干燥区域的扩展状态、参考 它的检测数据而进行。
还优选为，使基板的中心部产生清洗液的干燥区域的工序包括如 下工序除了在停止清洗液的供给或是将清洗液的供给位置从基板的 中心部向外侧移动之外，还包括向基板的中心部喷吹气体，并立刻停 止该喷吹的工序。
其他发明的显影装置，通过显影液喷嘴向曝光的基板的表面供给 显影液而进行显影，接下来清洗该基板的表面，其特征在于，包括 基板保持部，水平保持基板；旋转机构，使该基板保持部绕垂直轴旋 转；清洗液喷嘴，向保持在上述基板保持部上的基板的表面供给清洗 液；喷嘴驱动机构，用于移动该清洗液喷嘴；执行如下步骤的程序，即 一边使基板保持部旋转一边从上述清洗液喷嘴向基板的中心部供 给清洗液的步骤；使清洗液的供给位置从基板的中心部向外侧移动， 从而使基板的中心部产生清洗液的干燥区域的步骤；通过使基板保持 部以1500rpm以上的转速旋转的状态，使上述干燥区域从基板的中 心部向外扩展，并且以该清洗液的供给位置不会被干燥区域追赶上的 速度，将清洗液喷嘴向基板的外侧移动的步骤。
上述程序除了使清洗液喷嘴以不会被干燥区域追赶上的速度向 基板的外侧移动的步骤之外，还执行在从基板的周缘起向中心部 一侧 偏靠的位置且在从基板的中心部向外侧仅离开预先设定的距离的位 置处，停止从该清洗液喷嘴供给清洗液的步骤。在此处，以不会被干 燥区域追赶上的速度向着基板的外侧移动清洗液的速度，优选为 10mm/s以上至30mm/s以下的范围内，标准的i殳定值大约为10mm/s。 此外，上述显影装置可以是如下构成，还具备用于将气体喷向基板的 气体喷嘴，在该情况下，使基板的中心部产生清洗液的干燥区域的步 骤可以是如下步骤，即在使清洗液的供给位置从基板的中心部移动到 外侧之后，从气体喷嘴将气体向基板的中心部喷吹，并立刻停止该喷 吹。
此外，上述显影装置，其特征在于，还具备检测上述干燥区域的 扩展状态的图像传感器，上述程序执行如下步骤，即参考与由上述图 像传感器检测出的上述干燥区域的扩展状态有关的检测数据，以清洗 液的供给位置不会被干燥区域追赶上的速度，将清洗液喷嘴向着基板 的夕卜側移动。
而且，其它发明的显影装置，其特征在于，通过显影液喷嘴向曝 光的基板的表面供给显影液以进行显影，接下来清洗该基板的表面， 其特征在于，包括基板保持部，水平保持基板；旋转机构，使该基 板保持部绕垂直轴旋转；第l清洗液喷嘴以及第2清洗液喷嘴，向保 持在上述基板保持部上的基板的表面供给清洗液；执行如下步骤的程 序，即 一边使基板保持部旋转一边从上述第1清洗液喷嘴向基板的 中心部供给清洗液，而且在从基板的中心部向外侧仅偏靠预先设定的 距离的位置，从第2清洗液喷嘴供给清洗液的步骤；通过停止第l清 洗液喷嘴的清洗液的供给，使基板的中心部产生清洗液的干燥区域的 步骤；通过使基板保持部以1500rpm以上的转速旋转的状态，使上述干燥区域从基板的中心部向外扩展的步骤；在上述干燥区域到达该 供给位置前，停止第2清洗液喷嘴的清洗液的供给或者是以它的供给 位置不会被干燥区域追赶上的速度使该第2清洗液喷嘴向基板的外 侧移动的步骤。
本发明的显影装置，还具备用于将气体喷向基板的气体喷嘴，使 基板的中心部产生清洗液的干燥区域的步骤可以是如下步骤，即在使 第1清洗液喷嘴的清洗液的供给停止之后，使气体从气体喷嘴喷向基 板的中心部，立刻停止该喷吹。
此外，其特征在于，还具备检测上述干燥区域的扩展状态的图像 传感器，参考与由上述图像传感器检测的上述干燥区域的扩展状态有 关的检测数据来进行如下步骤，即停止第2清洗液喷嘴的清洗液的供 给或者是以它的供给位置不会被干燥区域追赶上的速度，使该第2清 洗液喷嘴向着基板的外侧移动。
根据本发明，使结束显影的基板一边旋转一边从它的中心部将清 洗液向周围扩展而形成液膜，接下来使基板的中心部产生干燥区域， 让基板以1500rpm以上的转速旋转，通过它的离心力使上述干燥区 域向周围扩展，所以，显影时的溶解生成物的除去效果突出，可降低 基板表面上的杂质，可抑制显影缺陷。这被认为是由于与干燥区域的 外缘对应的液膜切缝向外猛烈地跑动，所以在液膜的切缝部分，使显 影时的溶解生成物随着液流运走的作用较大。
此外，通过在从基板的中心部将清洗液向周围扩展而形成液膜 后，将气体喷向基板的中心部，并立刻停止该喷吹，由此在接近中心 部的区域，与未利用气体喷吹的情况相比，可更加确实地产生干燥区 域，可进一步提高接近中心部区域处的清洗效果。
而且，在从基板的周缘向中心部一侧偏靠的位置且又是从基板的 中心部向外侧仅离开预先设定距离的位置处，停止供给清洗液，由此， 可避免产生在供给清洗液时根据1500rpm以上的转速，由于基板的 较大离心力而使清洗液紊乱的现象，可提高清洗效果。


图1是表示本发明的第1实施方式所述的显影装置的纵向剖视图。图2是表示上述第1实施方式所述的显影装置的俯视图。 图3是表示晶片的表面被供给显影液的状况的说明图。 图4是在上述第1实施方式中分阶段地表示清洗显影后的晶片的 状况的说明图。
图5是以模式方式表示清洗晶片的表面的状况的说明图。
图6是表示本发明的第2实施方式所述的显影装置的要部的侧视图。
图7是在上述第2实施方式中分阶段地表示清洗显影后的晶片的 状况的说明图。
图8是在上述第3实施方式中分阶段地表示清洗显影后的晶片的 状况的说明图。
图9是表示本发明的第4实施方式所述的显影装置的要部的侧视图。
图10是在上述第4实施方式中分阶段地表示清洗显影后的晶片 的状况的说明图。
图11是表示装配了上述显影装置的涂敷 显影装置的一例的俯 视图。
图12是表示装配了上述显影装置的涂敷 显影装置的一例的立 体图。
图13是以模式方式表示利用已有清洗方法对晶片表面的清洗的 状况的说明图。
具体实施方式
(第1实施方式)
参考图1以及图2说明本发明的第1实施方式所述的显影装置。 图中2是作为基板保持部的旋转吸盘，用于吸引吸附基板如晶片W 的背面侧中央部以保持为水平姿态。旋转吸盘2构成为，经旋转轴 21与包含旋转机构的驱动机构22连接，可以保持晶片W的状态旋 转以及升降。另外，本例中设定为，晶片W的中心位于旋转吸盘2 的旋转轴21上。
上方侧开口的罩体3以包围旋转吸盘2上的晶片W的方式设置。 该罩体3构成为，包括上部侧为四角状、下部侧为圆筒状的外罩31;上部侧向内侧倾斜的筒状内罩32，通过连接在外罩31的下端部 的升降部33使外軍31升降，内罩32受到形成于外罩31的下端内周 面的阶梯部推压而可升降。
此外，在旋转吸盘2的下方侧设置有圆形板34，在该圆形板34 的外侧整周设置有受液部35，该受液部35的截面形成为凹部状。在 受液部35的底面形成有排泄排出口 36，从晶片W上洒落出或是被 甩出而存留在受液部35内的显影液或清洗液经该排泄排出口 36而被 排到装置的外部。此外，在圆形板34的外侧设置有截面为山形的环 部件37。另外虽省略图示，但还设置有作为贯通圆形板34的例如3 个基板支撑销的升降销，通过该升降销和未图示的基板搬送机构的协 动作用，将晶片W转移到旋转吸盘2。
而且，本例的显影装置备有显影液喷嘴23以及清洗液喷嘴4。 显影液喷嘴23备有在保持于旋转吸盘2上的晶片W的直径方向伸出 的带状排出口例如狭缝状的排出口 23a(参考图2)。该喷嘴23经显 影液供给路24、例如配管而连接在显影液供给系统25上。该显影液 供给系统25包括显影液供给源、供给控制设备等。
上述显影液喷嘴23支撑在作为支撑部件的喷嘴臂26的一端侧， 该喷嘴臂26的另一端侧与备有升降机构(未图示)的移动基体27连 接，而且移动基体27按如下方式构成，沿着例如组件的外装体底面 在X方向延伸的引导部件28,通过与升降机构一同形成移动机构的 未图示的驱动源可在横向移动。此外，图中29是显影液喷嘴23的待 机部，在该喷嘴待机部29进行喷嘴前端部的清洗等。
清洗液喷嘴4具有细孔的例如口径为4.3mm的排出孔41 (参考 图2) (1/4英寸管管壁厚为1.0mm),经清洗液供给路42、如配 管连接在清洗液供给系统43上。该清洗液供给系统43包括清洗液供 给源、供给控制设备等，供给控制设备具备可排出流量的泵以及阀等。 而且，清洗液喷嘴4经喷嘴臂44与具备未图示的升降机构的移动基 体45相连接，该移动基体45按如下方式构成，通过与升降机构一同 形成移动机构的未图示的驱动源，例如沿上述引导部件28可在横向 方向与显影液喷嘴23不相干涉地移动。此外，图中46为清洗液喷嘴 4的待机部。
图中5是由计算机组成的控制部，该控制部5具备该显影装置进行后述动作中的各步骤的程序，构成为根据上述程序输出用于控制使
显影液供给系统25、显影液喷嘴23移动用的移动机构、使清洗液供 给系统43、清洗喷嘴4移动用的移动机构、驱动旋转吸盘2的驱动 机构22以及罩32的升降部33等的控制信号。
接下来，对用上述显影装置将作为基板的晶片W显影，此后进 行清洗的一系列工序进行说明。首先，外軍31、内罩32位于下降位 置，在显影液喷嘴23以及清洗喷嘴4分别在喷嘴待机部29、 46处待 机的状态下，将光致抗蚀剂涂敷在它的表面上，进而在通过未图示的 基板搬送机构搬入爆光后的晶片W时，则通过该基板搬送机构和未 图示的升降销的协动作用，将晶片W转移到旋转吸盘2。
然后，将外罩31以及内罩32设定在上升位置，在位于晶片W 的左外缘稍外侧且稍高于晶片W的表面的位置配置显影液喷嘴23, 并且在例如位于晶片W的右外缘稍外侧且稍高于晶片W的表面的位 置设定排出孔41，从而配置清洗液喷嘴4。在本例中，排出口 23a设 定在高于晶片W的表面例如高1 20mm的位置。
然后，使晶片W绕垂直轴以如500rpm以上的旋转速度旋转， 作为一例在本例中以1000~ 1200rpm的旋转速度旋转，而且显影液D 一边从排出口 23a带状排出一边使显影液喷嘴23从晶片W的旋转半 径方向、即晶片W的外侧向着中央侧移动。从排出口 23a带状排出 的显影液D如图3模式所示的那样，从晶片W的外侧向着内侧相互 没有间隙地排列，由此显影液D被螺旋状地供给到晶片W的整个表 面。在旋转的晶片W的离心力的作用下，显影液D沿着晶片W的表 面向外侧扩展，结果在晶片W的表面上形成薄膜状的液膜。光致抗 蚀剂的溶解性的部位溶解于显影液D中，此后形成图形的非溶解性 的部位残留下来。
对该显影的手法的优点进行说明，对于绕垂直轴旋转的晶片W， 采用供给沿该旋转半径方向伸出的带状显影液的结构，从而可将宽较 宽的带状显影液排列在晶片W的表面。为此，可较大设定显影液喷 嘴23的移动速度，可实现显影时间的缩短化。此外，在进行显影期 间，通过采用使晶片W旋转的结构，可将光致抗蚀剂溶解成分从光 致抗蚀剂表面剥除，尤其是从相当于光致抗蚀剂图形的低谷处的部位 将溶解成分剥除。接下来，将清洗液喷嘴4配置在晶片W的中央上方以与该显影 液喷嘴23相替换，而且在显影液喷嘴23停止供给显影液之后迅速地 从清洗液喷嘴4中排出清洗液R,以进行晶片W的表面的清洗。下 面参考附图4以及附图5详细说明该清洗工序，该清洗工序通过以下 步骤来进行。
步骤1:如图4(a)所示，使清洗液喷嘴4面对晶片W的中心部且 设定在高于晶片W的表面10mm到20mm的范围内的高度位置，例 如设定在16mm处， 一边使旋转吸盘2以500rpm到2000rpm范围内 的转速、优选以1000rpm的转速旋转， 一边从清洗液喷嘴4向着晶 片W的中心部将清洗液、例如纯水以100ml/分至750ml/分的范围的 流量、优选以250ml/分至500ml/分的范围的流量排出例如5秒钟。 由此，清洗液通过离心力从晶片W的中心部向着周缘扩展，而在晶 片W的整个表面上形成液膜。另外，所谓晶片W的中心部是指中心 点或者它的附近。
步骤2:下面如图4(b)所示， 一边使旋转吸盘2以1500rpm 以上、例如2000rpm的转速旋转、 一边使清洗液例如以250ml/分的 流量排出，且使清洗液喷嘴4从晶片W的中心部向着预先设定的位 置，以5mm/秒至30mm/秒范围内、标准的设定值为10mm/秒的移动 速度移动。由此使清洗液的供给位置从晶片W的中心部向外侧移动， 从而干燥区域在晶片W的中心部发生。即由于在晶片W的中心部到 此为止所供给的清洗液消失，所以液膜从晶片W的中心部开始变干， 在晶片W的中心部产生干燥区域、譬如说心部。该干燥区域(心部) 6不断扩展。此时清洗液喷嘴4的由此起排出清洗液的供给位置，以 不会被干燥区域6追赶上的速度向着外侧移动，这一点很重要。因而 清洗液4的优选移动速度，因晶片W的转速以及清洗液的排出流量 多少有一些变化。另外，所谓干燥区域6是指，由于清洗液的蒸发而 露出晶片W的表面的区域，不过在晶片W的表面上附着有微米级的 液滴情况也相当于该干燥区域。
步骤3:接下来如图4(c)所示，在从晶片W的周缘向中心部 一侧偏靠的位置且从晶片W的中心部向外侧仅离开预先设定的距离 的位置处，停止该清洗液喷嘴4的移动，此后立刻停止来自清洗液喷 嘴4的清洗液的供给。在此处所谓"预先设定的距离，，优选为从晶片W的中心部起50mm以上的距离，"预先设定的距离"更进一步优 选为，从晶片W的中心部起到从晶片W的周缘向中心部一侧偏靠 5mm以上的位置的距离。具体而言优选的情况是，在晶片W的尺寸 大小为8英寸的情况下，是从晶片W的中心部起50mm以上的距离 且是从晶片W的中心部起95mm以下的距离(从晶片W的中心部到 从晶片W的周缘向中心部一侧偏靠5mm以上的位置的距离)，标准 的设定值为80mm，在晶片W尺寸大小为12英寸的情况下，是从晶 片W的中心部起50mm以上的距离且从晶片W的中心部起145mm 以下的距离(从晶片W的中心部到从晶片W的周缘向中心部一侧偏 靠5mm以上的位置的距离)，标准的设定值为80mm。其理由是在 接近晶片W的中心部的位置处停止清洗液的排出时，则接近晶片W 的周缘的区域因较大的离心力使液体飞溅，而有可能开始干燥。为此 优选的情况是，在干燥区域6发生后，在晶片W上在干燥区域6的 外侧事先供给尽可能多量的清洗液。该清洗液停止的时机是在干燥区 域6到达清洗液的供给位置之前，例如在清洗液喷嘴4距离晶片W 的中心部80mm的位置处停止移动的情况下，例如是1秒以内。该步 骤优选在干燥区域刚到达清洗液的供给位置之前一直供给清洗液。 另外，也可以不停止清洗液喷嘴4的移动而仅停止清洗液的供给。
但是，在清洗液喷嘴4的稳定地点过于远离晶片W的中心部时， 作用于清洗液的离心力变大，所以排出在晶片W的表面上的清洗液 成为向着外侧跳起的姿态，形成液流紊乱，为此，将作为晶片W上 的溶解生成物或是直到显影阶段附着上的粒子这样的杂质巻起来，从 后面追赶到的干燥区域6的界面移动实现的除去杂质的作用的功能 消失，结果残留在晶片W上的可能性较大。另一方面，在清洗液喷 嘴4的稳定地点接近晶片W的中心部时，干燥区域6立刻到达，到 此为止必须停止清洗液的排出，所以不能使清洗液充分遍及晶片W 的周缘部。根据该观点优选的情况是，为了向晶片W的周缘侧供给 清洗液以预先维持液膜，使清洗液喷嘴4 一边排出清洗液一边从晶片 W的中心部移动到从晶片W的中心部起50mm以上的多巨离的位置、 且从晶片W的中心部到从晶片W的周缘向中心部一侧偏靠5mm以 上的位置，在干燥区域6到达此位置之前一直排出清洗液。具体而言 优选的情况是，在晶片W的尺寸大小为8英寸的情况下， 一边排出清洗液一边移动到从晶片W的中心部起50mm以上的距离的位置、 且从晶片W的中心部起95mm以下的距离的位置(从晶片W的中心 部起、从晶片W的周缘向中心部一侧偏靠5mm以上的位置)，在晶 片W的尺寸大小为12英寸的情况下， 一边排出清洗液一边移动到从 晶片W的中心部起50mm以上的距离的位置、且从晶片W的中心部 起145mm以下的距离的位置(从晶片W的中心部起、从晶片W的 周缘向中心部一侧偏靠5mm以上的位置)，在干燥区域6到达该位 置之前一直排出清洗液。另外，即使在不停止清洗液喷嘴4的移动而 一直排出清洗液地移动到晶片W的外缘的情况下，与现有技术的旋 转清洗相比可得到较高的清洗效果，所以属于本发明的范围。
步骤4:在停止清洗液喷嘴4的清洗液的排出之后，以该状态下 的转速(该例中是2000rpm的转速)使晶片W旋转。由此如图4(d) 所示，干燥区域6向外侧扩展。如此这样，干燥区域6扩展下去，如 图5 (a) 、 (b)所示，干燥区域6的外缘、即清洗液R的内缘由于 液体的蒸发，它的界面被推向外侧向上隆起，在该状态下跑到晶片W 的外缘。由此可以认为，由于在液体将要上隆起，潜存在晶片W和 液体的界面的杂质被带起，从而脱离该界面，随着液流搬运到晶片W 之外。
步骤5:在千燥区域6扩展到晶片W的周缘后，使清洗液喷嘴4 从晶片W上退避且通过晶片W的旋转而产生的离心力，在12英寸 尺寸的晶片W的情况下，在将晶片W的转速设定为大约2000rpm的 状态下，甩去晶片W上的液滴以进行干燥，在8英寸尺寸的晶片W 的情况下，在将晶片W的转速设定为4000rpm的状态下，甩去晶片 W上的液滴以进行干燥。该甩去干燥工序的晶片W转速，例如在12 英寸尺寸的晶片W的情况下为2000~2500rpm，在8英寸尺寸的晶 片W的情况下为2000~4000rpm。
以上一系列的步骤1~5通过如下方式执行，CPU读取收纳在控 制部5的存储器内的程序，根据该读取命令输出令已述的各机构动作 用的控制信号。另外，步骤1的在晶片W的整个表面上形成液膜的 工序中，可以使晶片W整个面弄湿，所以不必特别限定晶片W的转 速以及清洗液的排出流量，例如可与步骤2的转速以及排出流量相 同。根据上述实施方式， 一边使结束显影的晶片w旋转， 一边使清 洗液从其中心部向周围扩展以形成液膜，接下来使晶片w的中心部
产生干燥区域6，以1500rpm的转速旋转晶片W，通过它的离心力 使干燥区域6向周围扩展，所以通过图5对清洗机构进行推测可知， 从后述的实施例也得到支持，显影时的溶解生成物的除去效果较大， 可降低晶片W的表面上的杂质，可抑制显影缺陷。清洗时间、即从 供给清洗液之后到可进行甩去干燥的状态为止的时间，例如是10秒 以内极短即可，可实现生产率的提高。 (笫2实施方式)
该实施方式除清洗液喷嘴4之外还具备将气体喷向晶片W的表 面用的气体喷嘴，上述这一点与第1实施方式的构成不同。如图6所 示，该气体喷嘴7既可构成为与清洗液喷嘴4成为一体、即可通过共 用臂移动，也可是与清洗液喷嘴4相独立地可移动的构成。在图6中， 气体喷嘴7经支撑部71固定在清洗液喷嘴4上。气体喷嘴7和清洗 液喷嘴4的隔离距离是大约30mm。气体喷嘴7经气体供给路72、例 如气体供给管连接在气体供给系统73上。该气体供给系统73包括气 体供给源、阀门、流量调整部等，通过控制部5进行气体的供给控制。
在该实施方式中，在显影进行后，如图7所示可进行晶片W的 清洗，但是与第1实施方式不同之处是，在向晶片W的中心部排出 了清洗液后，向该中心部喷吹气体，并马上停止该喷吹，其它方面与 第1实施方式相同。向该中心部喷吹气体的时间处于0.5秒至2.0秒 的范围内。下面，以不同于第1实施方式的地方为中心，说明清洗工序。
步骤1:如图7 (a)所示，从清洗液喷嘴4向晶片W的中心部 排出清洗液，该清洗液例如是纯水。
步骤2:接下来如图7(b)所示， 一边按照已述的流量排出清洗液 一边将清洗液喷嘴4移动到稍微远离晶片W的中心部的位置，即移 动仅相当于清洗液喷嘴4和气体喷嘴7的相隔距离的距离，从气体喷 嘴7向晶片W的中心部排出气体例如1秒钟，如图7 (c)所示，停 止该排出。如此这样，使清洗液的供给位置偏离晶片W的中心部， 且向该中心部供给气体，由此在晶片W的中心部可确实形成干燥区 域6的心部。
步骤3:此后如图7(d)所示，在清洗液喷嘴4排出清洗液的状态下，如实施方式1所示，移动到预先设定的位置、例如是从晶片w
的中心部起距离50mm ~ 145mm、例如距离80mm的位置，如图7(e) 所示，停止该清洗液喷嘴4，此后停止供给清洗液。即使是该情况， 使清洗液喷嘴4的清洗液的供给位置不会被干燥区域6追赶上是很重 要的。
步骤4:在停止清洗液喷嘴4的清洗液的排出之后，按照一如原 来的转速旋转晶片W，由此干燥区域6如上所述向外侧扩展。在此 处，晶片W的转速在8英寸尺寸的晶片W的情况下为4000rpm，在 12英寸尺寸的晶片W的情况下为2000rpm。此后如图7(f)所示，使 清洗液喷嘴4从晶片W上退避，且与第l实施方式同样地甩去晶片 W上的液滴以进行干燥。
以上一系列的步骤1~4,根据储存在控制部5的存储器内的程
序来执行。
如该实施方式所述，清洗液从晶片W的中心部向周围扩展，形 成液膜，在此之后，将气体向晶片W的中心部喷吹并立刻停止该喷 吹的话，则在接近晶片W中心部的区域，与不利用气体喷吹的情况 相比，可更为确实地产生干燥区域，可更加提高接近中心部区域的清 洗效果。
(第3实施方式)
本实施方式与第1实施方式不同之处是，使用2个清洗液喷嘴， 一方的清洗液喷嘴用于向晶片W的中心部供给清洗液，另一方的清 洗液喷嘴用于向从中心部起远离设定距离的位置供给清洗液。下面以 不同于第1实施方式之处为中心来说明清洗工序。
步骤l:如图8(a)所示，使一方的清洗液喷嘴4以及另一方的 清洗液喷嘴8分别位于晶片W的中心部以及从它的中心部起例如距 离80mm的位置的上方。然后，从两方的清洗液喷嘴4、 8同时排出 清洗液，该清洗液例如是纯水。
步骤2:接下来如图8(b)所示， 一方的清洗液喷嘴4在排出清洗 液5秒之后，停止该排出。由此，在晶片W的中心部产生干燥区域 6。
步骤3:干燥区域6在晶片W之外扩展，而如图8(c)所示， 另一方的清洗液喷嘴8，在干燥区域6到达它的供给位置前，停止清洗液的排出。
步骤4:在停止清洗液喷嘴8的清洗液的排出之后，按照一如原 来的转速旋转晶片W,由此干燥区域6如上所述向外侧扩展。此后， 如图8(d)所示，使清洗液喷嘴4以及8从晶片W上退避，而且与 第1实施方式同样甩去晶片W上的液体以进行干燥。
以上一系列的步骤1~4,根据储存在控制部5的存储器内的程 序来执行。
该实施方式也可取得与第1实施方式同样的效果。另外，清洗液 喷嘴4以及8可以构成为分别通过另外的移动机构独立地移动，但是 也可是通过共用的移动机构一体移动。 (第4实施方式)
该实施方式是将第2实施方式和第3实施方式组合，要部的构成 如图9所示。该实施方式中使用2个清洗液喷嘴4、 8，可以不必如 第2实施方式所述那样考虑在一方的清洗液喷嘴4向晶片W的中心 部供给清洗液之后，供给位置位于干燥区域6之外的情况，所以清洗 液喷嘴4和气体喷嘴7相接近地设置，例如两者可通过共用的移动机 构移动。下面对于该例的清洗工序进行说明。
步骤1:如图10(a)所示，分别使一方的清洗液喷嘴4以及另 一方的清洗液喷嘴8位于晶片W的中心部以及距离晶片W的中心部 例如80mm的位置的上方。然后，从两方的清洗液喷嘴4、 8同时排 出清洗液，该清洗液例如是纯水。
步骤2:接下来如图10 (b)所示， 一方的清洗液喷嘴4在例如 以5秒钟排出清洗液后，停止该排出，在此之后，从气体喷嘴7向晶 片W的中心部排出气体，时间例如为l秒钟。由此，可确实在晶片 W的中心部形成干燥区域6的心部。
步骤3:接下来如图10 (c)所示，停止从气体喷嘴7供给气体， 例如以2000rpm的转速预先旋转晶片W，从而千燥区域6向着外侧 扩展下去。此时，另一方的清洗液喷嘴8依旧排出清洗液喷嘴。
步骤4:干燥区域6向晶片W外扩展，而如图10(d)所示，另 一方的清洗液喷嘴8，在干燥区域6到达它的供给位置前，停止清洗 液的排出。
步骤5:在停止清洗液喷嘴8的清洗液的排出后，按照一如原来的转速旋转晶片W，由此干燥区域6如上所述向外侧扩展。此后， 如图10 (e)所示，使清洗液喷嘴4、气体喷嘴7以及清洗液喷嘴8 从晶片W上退避，而且与第1实施方式同样甩去晶片W上的液体以 进行干燥。
以上一系列的步骤1~5，根据储存在控制部5的存储器内的程 序来执行。
在该实施方式中，可取得与使用了气体喷嘴7的第2实施方式同 样的效果。与第2实施方式相比，具有容易进行各种设定的优点。即 在第2实施方式中，需要满足两方面的内容 一方的清洗液喷嘴4从 晶片W的中心部移动，大体同时必须4吏气体喷嘴7位于该中心部以 喷吹气体；移动来自清洗液喷嘴4的清洗液的供给位置以使其不会被 干燥区域追赶上，而在第4实施方式中，因为使用2个清洗液喷嘴4、 8，所以不必这样考虑也是可以的。
本发明中使用的清洗液并不限定于纯水，例如可以是界面活性 剂。此时，如上所述在以界面活性剂清洗后，可以通过纯水在晶片W 上进行清洗。此外，在进行上述的清洗前，可以进行前清洗，作为该 前清洗可以使用如下手法，例如一边使晶片W旋转一边向它的中心 部连续或者间歇地排出清洗液等。
在以上第1实施方式到第4实施方式的各种实施方式中，对于掌 握从晶片W的中心部发生的清洗液的干燥区域6的扩展状态，要根 据经验数据。下面为了检测从晶片W的中心部发生的清洗液的干燥 区域6的扩展状态，举出还设置了图像传感器76的一例进行说明。
作为图像传感器76例如可以使用CCD。图像传感器76与透镜 等光学系统和照明光源等组合。图像传感器76设置在晶片W的中心 部的上方且不会妨碍到清洗液喷嘴4等移动部件的位置。图像传感器 76通过控制部5来控制，而且由图像传感器76检测的检测数据向控 制部5输送，以用于各种控制。
图像传感器76对经透镜成像在它的受光面上的晶片W上的随时 间变化的光学性浓淡信息进行检测，由此检测随时间变化的干燥区域 6的扩展状态。以干燥区域6的外缘作为边界在它的内侧和外侧光学 性浓淡信息不同，所以使用由图像传感器76检测到的图像数据，着 眼于干燥区域6的外缘位置，由此计算干燥区域随时间变化的半径。具体而言，通过例如计算图5(a)、 (b)所示的清洗液R的最内侧 缘部的位置，从而求出该检测时刻下的干燥区域6的扩展大小(半 径)，检测时刻变化的干燥区域6的扩展状态。在干燥区域6的形状 不是正确的圆形形状的情况下，通过软件程序实施圆形处理，以求出 圆形处理化后所得到的圆半径。另外，清洗液R的最内侧缘部的位 置和晶片W的中心部的距离相当于干燥区域6的半径，但是,例如也 可以从求出的半径减去适当量，作为稍微小的数值求出干燥区域6的 大小。由此在例如一边排出清洗液一边移动清洗液喷嘴4的情况下， 可确实在干燥区域6的外侧位置在干燥区域6快要到达之前一直排出 清洗液。
控制部5根据与由图像传感器76检测出的干燥区域6的扩展大 小的信息，可进行各种控制，例如控制清洗液喷嘴4的移动量、移动 位置、移动速度、清洗液喷嘴4的停止时机，或者控制由于气体喷嘴 7向晶片W的中心部喷吹的气体的喷吹量、喷吹时机等。如此这样， 可通过图像传感器76检测从晶片W的中心部发生的清洗液的干燥区 域6的扩展状态，所以可确实控制清洗液4和气体喷嘴7的移动位置、 移动时机以及根据它们的供给物的供给量。 (实验例)
实施例1:对于涂敷光致抗蚀剂进行曝光，且曝光结束后的12 英寸尺寸的晶片，通过上述第2实施方式进行清洗。
比较例1:在实施例1中(在第2实施方式中)，使用与上述晶 片同样的晶片，在从气体喷嘴7向它的中心部喷吹气体后，继续此喷 吹，在清洗液喷嘴4的清洗液供给位置的内侧附近， 一边从气体喷嘴 7喷吹气体， 一边使两喷嘴4、 7移动到晶片W的外缘。晶片的转速 以及清洗液的排出流量与实施例1同样地设定。
比较例2:从清洗液喷嘴以11/分的流量向晶片的中心部排出清洗 液，时间为15秒，进行所谓的已有旋转清洗。
计算各晶片粒子数，对于其计数值，若将比较例2作为100%时， 则比较例为28%，实施例为8%。因此，若采用将气体向晶片的中心 喷吹、移动清洗液的供给位置且将喷吹位置移动到晶片的外缘的手 法，则与仅向晶片的中心部排出清洗液的手法相比，可取得较高的清 洗效果，但是根据仅向晶片的中心部喷吹气体的本发明可知，与其相比可取得显著的清洗效果。
(适用显影装置的涂敷 显影装置的例子)
最后，参考图11以及图12简单说明组装上述显影装置的涂敷.显 影装置的一例的构成。图中Bl是用于搬入搬出将例如13张作为基板 的晶片W密闭收纳的载台Cl的载台载置部，设置有载台区卯， 具备可载置多个载台Cl的载置部90a;开闭部91，从该载置区90 观察，设置在前方的壁面上；转移机构Al,用于经开闭部91从载台 Cl取出晶片W。
由框体92包围周围的处理部B2连接在栽台载置部Bl的内侧， 在该处理部B2内从前向后交替排列设置有架单元U1、 U2、 U3， 将加热.冷却系统的单元多级化；主搬运机构A2、 A3,进行包括后 述的涂敷.显影单元的各处理单元间的晶片W的转移。即架单元Ul、 U2、 U3以及主搬运机构A2、 A3，从载台载置部Bl侧观察前后一列 排列，而且在各个连接部位形成有未图示的晶片搬运用的开口部，晶 片W在处理部Bl内从一端侧的架单元Ul到另一端侧的架单元U3 可自由移动。此外，主搬运机构A2、 A3被配置在如下空间内，该空 间由从载台载置部B1观察沿前后方向配置的架单元U1、 U2、 U3侧 的一面部、后述的例如右侧的液处理单元U4、 U5侧的一面部、和形 成左侧的一面的背面部所构成的区分壁93所包围。此外，图中94、 95是温湿度调节单元，具备在各单元中所使用的处理液的温度调节 装置和温湿度调节用的通道等。
液处理单元U4、 U5例如图16所示，构成为在形成涂敷液(光 致抗蚀剂液)和显影液这样的用于供给药液的空间的收纳部96的上 方，将涂敷单元COT、具备本发明的显影装置的显影单元DEV以及 防反射膜形成单元BARC等层叠为例如5层。此外，上述架单元U1、 U2、 U3构成为，将由液处理单元U4、 U5进行的处理的前处理以及 进行后处理用的各种单元层叠为例如10层，包括加热(烘烤)晶片 W的加热单元、冷却晶片W的冷却单元等。
曝光部B4经例如由第1搬运室97以及第2搬运室98组成的接 口部B3而连接在处理部B2中的架单元U3的内側。在接口部B3的 内部，在处理部B2和曝光部B4之间，除了设置有用于进行晶片W 的转移的两个转移机构A4、 A5之外，还设置有架单元U6以及緩冲载台co。
该装置的晶片的流程以一例表示，首先将收纳晶片W的栽台CI 载置在载置台90上，载台Cl的盖体与开闭部91 一起被去掉，通过 转移机构Al取出晶片W。将晶片W经形成架单元U1的一层的转移 单元(未图示)向着主搬运机构A2转移，在架单元Ul ~U3内的一 个架子上，作为涂敷处理的前处理例如进行防反射膜形成处理、冷却 处理，在后涂敷单元COT中涂敷光致抗蚀剂液。接下来，通过形成 架单元Ul ~ U3的一个架的加热单元来加热(烘烤处理)晶片W，而 且经由进一步冷却的后架单元U3的转移单元，向接口部B3搬入。 在该接口部B3中，晶片W例如以转移机构A4 —架单元U6 —转移机 构A5这样的路径向着膝光部B4搬运，进行曝光。在曝光后，晶片 W以相反的路径搬运到搬送机构A2，通过显影单元DEV来显影而 形成光致抗蚀剂膜。该后晶片W返回到载置台90上的最初的栽台 Cl。
权利要求
1.一种基板清洗方法，在向曝光的基板的表面供给显影液进行显影后，对基板的表面进行清洗，其特征在于，包括一边使水平保持基板的基板保持部绕垂直轴旋转，一边向基板的中心部供给清洗液的工序；此后，使基板保持部一直旋转，停止清洗液的供给从而使基板的中心部产生清洗液的干燥区域或是将清洗液的供给位置以比干燥区域的扩展速度快的速度从基板的中心部移动到外侧，从而使基板的中心部产生清洗液的干燥区域的工序；在使基板保持部以1500rpm以上的转速旋转的状态下，不向上述干燥区域内供给清洗液而使上述干燥区域从基板的中心部向外在离心力作用下自然地扩展的工序；向上述基板的表面上不会妨碍基于离心力的干燥区域的自然扩展的该干燥区域的外侧区域供给清洗液的工序。
2. 如权利要求1所述的基板清洗方法，其特征在于，包括如下 工序，即在进行了向上述干燥区域的外侧区域供给清洗液的工序之 后，在从基板的周缘向中心部一侧偏靠的位置且从基板的中心部向外 侧离开预先设定的距离的位置处，停止该清洗液的供给。
3. 如权利要求2所述的基板清洗方法，其特征在于，基板是大 小为8英寸以上的半导体晶片，上述预先设定的距离是从基板的中心 部起50mm以上、95mm以下的多巨离。
4. 如权利要求1至3中任一所述的基板清洗方法，其特征在于， 通过向基板的中心部供给清洗液的喷嘴，进行向上述干燥区域的外侧 区域供给清洗液的工序。
5. 如权利要求1至3中任一所述的基板清洗方法，其特征在于， 通过与向基板的中心部供给清洗液的喷嘴不同的喷嘴，进行向上述干燥区域的外侧区域供给清洗液的工序。
6. 如权利要求1至3中任一所述的基板清洗方法，其特征在于， 使基板的中心部产生清洗液的干燥区域的工序除了在停止清洗液的 供给或是将清洗液的供给位置从基板的中心部移动到外侧之外，还包 括向基板的中心部喷吹气体，并立刻停止该喷吹的工序。
7. —种显影装置，通过显影液喷嘴向膝光的基板的表面供给显影液以进行显影，接下来清洗该基板的表面，其特征在于，包括 基板保持部，水平保持基板； 旋转机构，使该基板保持部绕垂直轴旋转； 清洗液喷嘴，向保持在上述基板保持部上的基板的表面供给清洗液；喷嘴驱动机构，用于移动该清洗液喷嘴；控制机构，执行如下步骤，即 一边使基板保持部旋转一边从上 述清洗液喷嘴向基板的中心部供给清洗液的步骤；使清洗液的供给位 置从基板的中心部以比干燥区域的扩展速度快的速度移动到外侧，从 而使基板的中心部产生清洗液的干燥区域的步骤；通过设为使基板保 持部以1500rpm以上的转速旋转的状态，使上述干燥区域从基板的 中心部向外在离心力作用下自然地扩展，并且以它的清洗液的供给位的步骤。
8. 如权利要求7所述的显影装置，其特征在于，上述控制机构 除了将清洗液喷嘴以比干燥区域的扩展速度快的速度向着基板的外 侧移动的步骤之外，还执行在从基板的周缘向中心部一侧偏靠的位置 且从基板的中心部向外侧离开预先设定的距离的位置处，停止从该清洗液喷嘴供给清洗液的步骤。
9. 如权利要求7或8所述的显影装置，其特征在于，还具备用 于将气体向基板喷吹的气体喷嘴，使基板的中心部产生清洗液的干燥区域的步骤是如下步骤，即在 使清洗液的供给位置从基板的中心部移动到外侧之后，从气体喷嘴将 气体向基板的中心部喷吹，并立刻停止该喷吹。
10. 如权利要求8所述的显影装置，其特征在于，基板是8英寸 尺寸以上的大小的半导体晶片，上述预先设定的距离是从基板的中心 部起50mm以上、95mm以下的iE巨离。
11. 一种显影装置，通过显影液喷嘴向膝光的基板的表面供给显 影液而进行显影，接下来清洗该基板的表面，其特征在于，包括基板保持部，水平保持基板；旋转机构，使该基板保持部绕垂直轴旋转；第1清洗液喷嘴以及第2清洗液喷嘴，向保持在上述基板保持部上的基板的表面供给清洗液；控制机构，执行如下步骤，即 一边使基板保持部旋转一边从上 述第1清洗液喷嘴向基板的中心部供给清洗液，而且在从基板的中心 部向外侧离开预先设定的距离的位置，从第2清洗液喷嘴供给清洗液 的步骤；通过停止第1清洗液喷嘴的清洗液的供给，使基板的中心部 产生清洗液的干燥区域的步骤；通过设为使基板保持部以1500rpm 以上的转速旋转的状态，使上述干燥区域从基板的中心部向外在离心 力作用下自然地扩展的步骤；在上述干燥区域到达它的供给位置前，停止第2清洗液喷嘴的清洗液的供给或者是以它的供给位置比干燥 区域的扩展速度快的速度使该第2清洗液喷嘴向基板的外侧移动的 步骤。
12. 如权利要求11所述的显影装置，其特征在于，还具备用于 将气体喷向基板的气体喷嘴，使基板的中心部产生清洗液的干燥区域的步骤是如下步骤，即在 使第1清洗液喷嘴的清洗液的供给停止之后，使气体从气体喷嘴喷向 基板的中心部，并立刻停止该喷吹。
13. 如权利要求11或12所述的显影装置，其特征在于，基板是 8英寸尺寸以上的大小的半导体晶片，上述预先设定的距离是从基板 的中心部起50mm以上、95mm以下的3巨离。
全文摘要
向曝光的半导体晶片表面供给显影液进行显影后，在清洗基板的表面上的溶解物时得到较高的清洗效果。一边使显影完毕的晶片旋转一边从喷嘴向晶片中心部排出清洗液，该清洗液向周围扩展而形成液膜，接下来使上述喷嘴移动，使基板的中心部产生干燥区域，以1500rpm的转速旋转基板，通过其离心力使上述干燥区域向周围扩展。上述喷嘴以不会被干燥区域追赶到的速度移动到距晶片中心例如80mm的位置、且从晶片的周缘向中心部一侧偏靠5mm以上的位置，在此处停止排出清洗液。此外，预先在该位置配置其它的喷嘴，从该处预先排出清洗液，在干燥区域即将到达此处之前，可停止排出。在晶片的中心形成干燥区域心部的情况下，优选将气体喷吹向基板的中心部，并立刻停止该喷吹。
文档编号H01L21/00GK101615568SQ20091014002
公开日2009年12月30日 申请日期2005年7月7日 优先权日2004年9月9日
发明者中村淳司, 吉原孝介, 山村健太郎, 岩尾文子, 竹口博史 申请人:东京毅力科创株式会社