專利名稱：基板清洗方法以及顯影裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及在向曝光的基板的表面供給顯影液以進行顯影后對基板的表面進行清洗的方法以及用于實施該方法的顯影裝置。
背景技術：
現有技術中，在作為半導體制造工序之一的光致抗蝕劑工序中，在半導體晶片(下面稱為晶片)的表面涂敷光致抗蝕劑，以既定的圖形將該光致抗蝕劑曝光后，顯影而生成光致抗蝕劑圖形。這種處理通常使用將曝光裝置連接在光致抗蝕劑的涂敷·顯影的涂敷·顯影裝置中的系統。
在此一系列處理之中，顯影處理中是在晶片上盛放顯影液，此后例如在將晶片靜止既定時間的狀態，使光致抗蝕劑的溶解性部位溶解而形成圖形。然后進行清洗處理以將光致抗蝕劑的溶解物與顯影液一起從晶片表面除去，但是作為該方法來說，在現有技術中，向晶片的中心部供給清洗液，通過其離心力使液膜擴展，隨著液流從晶片上除去上述溶解物以及顯影液。但是，該旋轉清洗并不能充分去除溶解生成物，這在圖形的線寬較寬時并不視為問題，而在線寬變窄時，殘留的溶解生成物作為顯影缺陷顯示出的程度在變強。為此現狀是例如進行60秒長時間的旋轉清洗，不過卻成為生產率降低的重大要因。近來隨著半導體裝置的成本競爭激化而要求提高半導體制造工序的生產率，由于在形成光致抗蝕劑圖形需要較多的工序數，所以要求盡可能縮短各工序的時間。此外，即便如此長時間清洗仍會有溶解生成物殘留，有時也很難說能夠充分清洗。
圖13是表示旋轉清洗的景況圖，清洗液R從噴嘴11向由旋轉吸盤1旋轉的晶片W的中心部排出并向著周圍擴展時，可以認為在它的液流和晶片W的表面之間的界面滯留有溶解生成物P。換而言之可以認為液流的下表面不適應圖形表面，或是其它的因素使得界面的液流較弱。
另一方面，在專利文獻1中描述有如下內容，使角形基板一邊以200rpm左右的較緩轉速旋轉一邊向該中心部供給清洗液，此后迅速噴吹氮氣，使清洗液的供給點和氮氣的供給點一體從基板的中心部移動到周緣部，在到達基板的內接圓時停止清洗液的供給。
但是，在使清洗液的供給點一邊從基板的中心部向外側移動一邊向它的跟前噴吹氣體時，由于氣體的噴吹而導致洗凈液的液流發生較大紊亂，與晶片W的表面相分離的粒子不會乘著液流流走而殘留在它的表面，上述旋轉清洗雖然效果有效，但是難以取得較高的清洗效果。
專利文獻1特開2002-57088號公報段落0047、0049發明內容本發明正是基于上述情況而提出來的，其目的在于提供清洗方法以及顯影裝置，在向曝光的基板的表面供給顯影液以進行顯影后，對基板的表面進行清洗時，可取得較高的清洗效果，而且清洗時間較短即可。
本發明的基板清洗方法是在向曝光的基板的表面供給顯影液進行顯影后，對基板的表面進行清洗的方法，其特征在于，包括一邊使水平保持基板的基板保持部繞垂直軸旋轉，一邊向基板的中心部供給清洗液的工序；此后，使基板保持部一直旋轉，停止洗凈液的供給或是將洗凈液的供給裝置從基板的中心部移動到外側，從而使基板的中心部產生洗凈液的干燥區域的工序；在使基板保持部以1500rpm以上的轉速旋轉的狀態，不向上述干燥區域內供給洗凈液而使上述干燥區域從基板的中心部向外擴展的工序；向上述基板的表面上的上述干燥區域的外側區域供給洗凈液的工序。
基板轉速的上限可以是如下轉速，即該轉速可取得使干燥區域一邊向著基板的外側圓狀擴展，一邊又令清洗液在該區域的邊緣將基板表面的粒子除去的效果。基板的轉速優選為1500rpm以上至2500rpm以下的轉速，為了避免霧的發生而進一步優選為大約2000rpm的轉速。
本發明還可以包括如下工序，即在進行了向上述干燥區域的外側區域供給洗凈液的工序之后，在從基板的周緣向中心部一側偏靠的位置且從基板的中心部向外側僅離開預先設定的距離的位置處，停止該洗凈液的供給。
在該情況下，如果是基板尺寸大小為8英寸以上的半導體晶片，則預先設定的距離優選為，從基板的中心部起50mm以上的距離，上述預先設定的距離還進一步優選為，從基板的中心部起到距基板的周緣5mm以上、朝向中心部側的位置的距離。具體而言，在基板尺寸的大小為8英寸的半導體晶片的情況下，上述預先設定的距離優選為，從基板的中心部起50mm以上的距離且從基板的中心部起95mm以下的距離(是從基板的中心部起到從基板的周緣向中心部一側偏靠5mm以上的位置的距離)，標準的設定值為80mm，在基板尺寸大小為12英寸的半導體晶片的情況下，上述預先設定距離優選為，從基板的中心部起50mm以上的距離且從基板的中心部起145mm以下的距離(是從基板的中心部起到從基板的周緣向中心部一側偏靠5mm以上的位置的距離)，標準的設定值為80mm。
此外，向上述干燥區域的外側區域供給清洗液的工序，可以通過向基板的中心部供給洗凈液的噴嘴來進行，或者是通過與向基板的中心部供給洗凈液的噴嘴不同的噴嘴來進行。
還優選為，向上述基板的表面上的上述干燥區域的外側區域供給洗凈液的工序，通過圖像傳感器檢測上述干燥區域的擴展狀態、參考它的檢測數據而進行。
還優選為，使基板的中心部產生清洗液的干燥區域的工序包括如下工序除了在停止清洗液的供給或是將清洗液的供給位置從基板的中心部向外側移動之外，還包括向基板的中心部噴吹氣體，并立刻停止該噴吹的工序。
其他發明的顯影裝置，通過顯影液噴嘴向曝光的基板的表面供給顯影液而進行顯影，接下來清洗該基板的表面，其特征在于，包括基板保持部，水平保持基板；旋轉機構，使該基板保持部繞垂直軸旋轉；清洗液噴嘴，向保持在上述基板保持部上的基板的表面供給清洗液；噴嘴驅動機構，用于移動該清洗液噴嘴；執行如下步驟的程序，即一邊使基板保持部旋轉一邊從上述清洗液噴嘴向基板的中心部供給清洗液的步驟；使洗凈液的供給位置從基板的中心部向外側移動，從而使基板的中心部產生洗凈液的干燥區域的步驟；通過使基板保持部以1500rpm以上的轉速旋轉的狀態，使上述干燥區域從基板的中心部向外擴展，并且以該清洗液的供給位置不會被干燥區域追趕上的速度，將清洗液噴嘴向基板的外側移動的步驟。
上述程序除了使清洗液噴嘴以不會被干燥區域追趕上的速度向基板的外側移動的步驟之外，還執行在從基板的周緣起向中心部一側偏靠的位置且在從基板的中心部向外側僅離開預先設定的距離的位置處，停止從該清洗液噴嘴供給清洗液的步驟。在此處，以不會被干燥區域追趕上的速度向著基板的外側移動清洗液的速度，優選為10mm/s以上至30mm/s以下的范圍內，標準的設定值大約為10mm/s。此外，上述顯影裝置可以是如下構成，還具備用于將氣體噴向基板的氣體噴嘴，在該情況下，使基板的中心部產生清洗液的干燥區域的步驟可以是如下步驟，即在使清洗液的供給位置從基板的中心部移動到外側之后，從氣體噴嘴將氣體向基板的中心部噴吹，并立刻停止該噴吹。
此外，上述顯影裝置，其特征在于，還具備檢測上述干燥區域的擴展狀態的圖像傳感器，上述程序執行如下步驟，即參考與由上述圖像傳感器檢測出的上述干燥區域的擴展狀態有關的檢測數據，以洗凈液的供給位置不會被干燥區域追趕上的速度，將清洗液噴嘴向著基板的外側移動。
而且，其它發明的顯影裝置，其特征在于，通過顯影液噴嘴向曝光的基板的表面供給顯影液以進行顯影，接下來清洗該基板的表面，其特征在于，包括基板保持部，水平保持基板；旋轉機構，使該基板保持部繞垂直軸旋轉；第1清洗液噴嘴以及第2清洗液噴嘴，向保持在上述基板保持部上的基板的表面供給清洗液；執行如下步驟的程序，即一邊使基板保持部旋轉一邊從上述第1清洗液噴嘴向基板的中心部供給清洗液，而且在從基板的中心部向外側僅偏靠預先設定的距離的位置，從第2清洗液噴嘴供給清洗液的步驟；通過停止第1清洗液噴嘴的清洗液的供給，使基板的中心部產生清洗液的干燥區域的步驟；通過使基板保持部以1500rpm以上的轉速旋轉的狀態，使上述干燥區域從基板的中心部向外擴展的步驟；在上述干燥區域到達該供給位置前，停止第2清洗液噴嘴的清洗液的供給或者是以它的供給位置不會被干燥區域追趕上的速度使該第2洗凈液噴嘴向基板的外側移動的步驟。
本發明的顯影裝置，還具備用于將氣體噴向基板的氣體噴嘴，使基板的中心部產生清洗液的干燥區域的步驟可以是如下步驟，即在使第1清洗液噴嘴的清洗液的供給停止之后，使氣體從氣體噴嘴噴向基板的中心部，立刻停止該噴吹。
此外，其特征在于，還具備檢測上述干燥區域的擴展狀態的圖像傳感器，參考與由上述圖像傳感器檢測的上述干燥區域的擴展狀態有關的檢測數據來進行如下步驟，即停止第2清洗液噴嘴的清洗液的供給或者是以它的供給位置不會被干燥區域追趕上的速度，使該第2清洗液噴嘴向著基板的外側移動。
根據本發明，使結束顯影的基板一邊旋轉一邊從它的中心部將清洗液向周圍擴展而形成液膜，接下來使基板的中心部產生干燥區域，讓基板以1500rpm以上的轉速旋轉，通過它的離心力使上述干燥區域向周圍擴展，所以，顯影時的溶解生成物的除去效果突出，可降低基板表面上的雜質，可抑制顯影缺陷。這被認為是由于與干燥區域的外緣對應的液膜切縫向外猛烈地跑動，所以在液膜的切縫部分，使顯影時的溶解生成物隨著液流運走的作用較大。
此外，通過在從基板的中心部將清洗液向周圍擴展而形成液膜后，將氣體噴向基板的中心部，并立刻停止該噴吹，由此在接近中心部的區域，與未利用氣體噴吹的情況相比，可更加確實地產生干燥區域，可進一步提高接近中心部區域處的清洗效果。
而且，在從基板的周緣向中心部一側偏靠的位置且又是從基板的中心部向外側僅離開預先設定距離的位置處，停止供給清洗液，由此，可避免產生在供給清洗液時根據1500rpm以上的轉速，由于基板的較大離心力而使清洗液紊亂的現象，可提高清洗效果。
圖1是表示本發明的第1實施方式所述的顯影裝置的縱向剖視圖。
圖2是表示上述第1實施方式所述的顯影裝置的俯視圖。
圖3是表示晶片的表面被供給顯影液的狀況的說明圖。
圖4是在上述第1實施方式中分階段地表示清洗顯影后的晶片的狀況的說明圖。
圖5是以模式方式表示清洗晶片的表面的狀況的說明圖。
圖6是表示本發明的第2實施方式所述的顯影裝置的要部的側視圖。
圖7是在上述第2實施方式中分階段地表示清洗顯影后的晶片的狀況的說明圖。
圖8是在上述第3實施方式中分階段地表示清洗顯影后的晶片的狀況的說明圖。
圖9是表示本發明的第4實施方式所述的顯影裝置的要部的側視圖。
圖10是在上述第4實施方式中分階段地表示清洗顯影后的晶片的狀況的說明圖。
圖11是表示裝配了上述顯影裝置的涂敷·顯影裝置的一例的俯視圖。
圖12是表示裝配了上述顯影裝置的涂敷·顯影裝置的一例的立體圖。
圖13是以模式方式表示利用已有清洗方法對晶片表面的清洗的狀況的說明圖。
具體實施例方式
(第1實施方式)參考圖1以及圖2說明本發明的第1實施方式所述的顯影裝置。圖中2是作為基板保持部的旋轉吸盤，用于吸引吸附基板如晶片W的背面側中央部以保持為水平姿態。旋轉吸盤2構成為，經旋轉軸21與包含旋轉機構的驅動機構22連接，可以保持晶片W的狀態旋轉以及升降。另外，本例中設定為，晶片W的中心位于旋轉吸盤2的旋轉軸21上。
上方側開口的罩體3以包圍旋轉吸盤2上的晶片W的方式設置。該罩體3構成為，包括上部側為四角狀、下部側為圓筒狀的外罩31；上部側向內側傾斜的筒狀內罩32，通過連接在外罩31的下端部的升降部33使外罩31升降，內罩32受到形成于外罩31的下端內周面的階梯部推壓而可升降。
此外，在旋轉吸盤2的下方側設置有圓形板34，在該圓形板34的外側整周設置有受液部35，該受液部35的截面形成為凹部狀。在受液部35的底面形成有排泄排出口36，從晶片W上灑落出或是被甩出而存留在受液部35內的顯影液或清洗液經該排泄排出口36而被排到裝置的外部。此外，在圓形板34的外側設置有截面為山形的環部件37。另外雖省略圖示，但還設置有作為貫通圓形板34的例如3個基板支撐銷的升降銷，通過該升降銷和未圖示的基板搬送機構的協動作用，將晶片W轉移到旋轉吸盤2。
而且，本例的顯影裝置備有顯影液噴嘴23以及清洗液噴嘴4。顯影液噴嘴23備有在保持于旋轉吸盤2上的晶片W的直徑方向伸出的帶狀排出口例如狹縫狀的排出口23a(參考圖2)。該噴嘴23經顯影液供給路24、例如配管而連接在顯影液供給系統25上。該顯影液供給系統25包括顯影液供給源、供給控制設備等。
上述顯影液噴嘴23支撐在作為支撐部件的噴嘴臂26的一端側，該噴嘴臂26的另一端側與備有升降機構(未圖示)的移動基體27連接，而且移動基體27按如下方式構成，沿著例如組件的外裝體底面在X方向延伸的引導部件28，通過與升降機構一同形成移動機構的未圖示的驅動源可在橫向移動。此外，圖中29是顯影液噴嘴23的待機部，在該噴嘴待機部29進行噴嘴前端部的清洗等。
清洗液噴嘴4具有細孔的例如口徑為4.3mm的排出孔41(參考圖2)(1/4英寸管管壁厚為1.0mm)，經洗凈液供給路42、如配管連接在洗凈液供給系統43上。該洗凈液供給系統43包括洗凈液供給源、供給控制設備等，供給控制設備具備可排出流量的泵以及閥等。而且，洗凈液噴嘴4經噴嘴臂44與具備未圖示的升降機構的移動基體45相連接，該移動基體45按如下方式構成，通過與升降機構一同形成移動機構的未圖示的驅動源，例如沿上述引導部件28可在橫向方向與顯影液噴嘴23不相干涉地移動。此外，圖中46為洗凈液噴嘴4的待機部。
圖中5是由計算機組成的控制部，該控制部5具備該顯影裝置進行后述動作中的各步驟的程序，構成為根據上述程序輸出用于控制使顯影液供給系統25、顯影液噴嘴23移動用的移動機構、使清洗液供給系統43、清洗噴嘴4移動用的移動機構、驅動旋轉吸盤2的驅動機構22以及罩32的升降部33等的控制信號。
接下來，對用上述顯影裝置將作為基板的晶片W顯影，此后進行清洗的一系列工序進行說明。首先，外罩31、內罩32位于下降位置，在顯影液噴嘴23以及清洗噴嘴4分別在噴嘴待機部29、46處待機的狀態下，將光致抗蝕劑涂敷在它的表面上，進而在通過未圖示的基板搬送機構搬入曝光后的晶片W時，則通過該基板搬送機構和未圖示的升降銷的協動作用，將晶片W轉移到旋轉吸盤2。
然后，將外罩31以及內罩32設定在上升位置，在位于晶片W的左外緣稍外側且稍高于晶片W的表面的位置配置顯影液噴嘴23，并且在例如位于晶片W的右外緣稍外側且稍高于晶片W的表面的位置設定排出孔41，從而配置洗凈液噴嘴4。在本例中，排出口23a設定在高于晶片W的表面例如高1～20mm的位置。
然后，使晶片W繞垂直軸以如500rpm以上的旋轉速度旋轉，作為一例在本例中以1000～1200rpm的旋轉速度旋轉，而且顯影液D一邊從排出口23a帶狀排出一邊使顯影液噴嘴23從晶片W的旋轉半徑方向、即晶片W的外側向著中央側移動。從排出口23a帶狀排出的顯影液D如圖3模式所示的那樣，從晶片W的外側向著內側相互沒有間隙地排列，由此顯影液D被螺旋狀地供給到晶片W的整個表面。在旋轉的晶片W的離心力的作用下，顯影液D沿著晶片W的表面向外側擴展，結果在晶片W的表面上形成薄膜狀的液膜。光致抗蝕劑的溶解性的部位溶解于顯影液D中，此后形成圖形的非溶解性的部位殘留下來。
對該顯影的手法的優點進行說明，對于繞垂直軸旋轉的晶片W，采用供給沿該旋轉半徑方向伸出的帶狀顯影液的結構，從而可將寬較寬的帶狀顯影液排列在晶片W的表面。為此，可較大設定顯影液噴嘴23的移動速度，可實現顯影時間的縮短化。此外，在進行顯影期間，通過采用使晶片W旋轉的結構，可將光致抗蝕劑溶解成分從光致抗蝕劑表面剝除，尤其是從相當于光致抗蝕劑圖形的低谷處的部位將溶解成分剝除。
接下來，將清洗液噴嘴4配置在晶片W的中央上方以與該顯影液噴嘴23相替換，而且在顯影液噴嘴23停止供給顯影液之后迅速地從清洗液噴嘴4中排出清洗液R，以進行晶片W的表面的清洗。下面參考附圖4以及附圖5詳細說明該清洗工序，該清洗工序通過以下步驟來進行。
步驟1如圖4(a)所示，使清洗液噴嘴4面對晶片W的中心部且設定在高于晶片W的表面10mm到20mm的范圍內的高度位置，例如設定在16mm處，一邊使旋轉吸盤2以500rpm到2000rpm范圍內的轉速、優選以1000rpm的轉速旋轉，一邊從清洗液噴嘴4向著晶片W的中心部將清洗液、例如純水以100ml/分至750ml/分的范圍的流量、優選以250ml/分至500ml/分的范圍的流量排出例如5秒鐘。由此，清洗液通過離心力從晶片W的中心部向著周緣擴展，而在晶片W的整個表面上形成液膜。另外，所謂晶片W的中心部是指中心點或者它的附近。
步驟2下面如圖4(b)所示，一邊使旋轉吸盤2以1500rpm以上、例如2000rpm的轉速旋轉、一邊使清洗液例如以250ml/分的流量排出，且使清洗液噴嘴4從晶片W的中心部向著預先設定的位置，以5mm/秒至30mm/秒范圍內、標準的設定值為10mm/秒的移動速度移動。由此使清洗液的供給位置從晶片W的中心部向外側移動，從而干燥區域在晶片W的中心部發生。即由于在晶片W的中心部到此為止所供給的清洗液消失，所以液膜從晶片W的中心部開始變干，在晶片W的中心部產生干燥區域、譬如說心部。該干燥區域(心部)6不斷擴展。此時清洗液噴嘴4的由此起排出清洗液的供給位置，以不會被干燥區域6追趕上的速度向著外側移動，這一點很重要。因而清洗液4的優選移動速度，因晶片W的轉速以及清洗液的排出流量多少有一些變化。另外，所謂干燥區域6是指，由于清洗液的蒸發而露出晶片W的表面的區域，不過在晶片W的表面上附著有微米級的液滴情況也相當于該干燥區域。
步驟3接下來如圖4(c)所示，在從晶片W的周緣向中心部一側偏靠的位置且從晶片W的中心部向外側僅離開預先設定的距離的位置處，停止該清洗液噴嘴4的移動，此后立刻停止來自清洗液噴嘴4的清洗液的供給。在此處所謂“預先設定的距離”優選為從晶片W的中心部起50mm以上的距離，“預先設定的距離”更進一步優選為，從晶片W的中心部起到從晶片W的周緣向中心部一側偏靠5mm以上的位置的距離。具體而言優選的情況是，在晶片W的尺寸大小為8英寸的情況下，是從晶片W的中心部起50mm以上的距離且是從晶片W的中心部起95mm以下的距離(從晶片W的中心部到從晶片W的周緣向中心部一側偏靠5mm以上的位置的距離)，標準的設定值為80mm，在晶片W尺寸大小為12英寸的情況下，是從晶片W的中心部起50mm以上的距離且從晶片W的中心部起145mm以下的距離(從晶片W的中心部到從晶片W的周緣向中心部一側偏靠5mm以上的位置的距離)，標準的設定值為80mm。其理由是在接近晶片W的中心部的位置處停止清洗液的排出時，則接近晶片W的周緣的區域因較大的離心力使液體飛濺，而有可能開始干燥。為此優選的情況是，在干燥區域6發生后，在晶片W上在干燥區域6的外側事先供給盡可能多量的清洗液。該清洗液停止的時機是在干燥區域6到達清洗液的供給位置之前，例如在清洗液噴嘴4距離晶片W的中心部80mm的位置處停止移動的情況下，例如是1秒以內。該步驟優選在干燥區域剛到達清洗液的供給位置之前一直供給清洗液。另外，也可以不停止清洗液噴嘴4的移動而僅停止清洗液的供給。
但是，在清洗液噴嘴4的穩定地點過于遠離晶片W的中心部時，作用于清洗液的離心力變大，所以排出在晶片W的表面上的清洗液成為向著外側跳起的姿態，形成液流紊亂，為此，將作為晶片W上的溶解生成物或是直到顯影階段附著上的粒子這樣的雜質卷起來，從后面追趕到的干燥區域6的界面移動實現的除去雜質的作用的功能消失，結果殘留在晶片W上的可能性較大。另一方面，在清洗液噴嘴4的穩定地點接近晶片W的中心部時，干燥區域6立刻到達，到此為止必須停止清洗液的排出，所以不能使清洗液充分遍及晶片W的周緣部。根據該觀點優選的情況是，為了向晶片W的周緣側供給清洗液以預先維持液膜，使清洗液噴嘴4一邊排出清洗液一邊從晶片W的中心部移動到從晶片W的中心部起50mm以上的距離的位置、且從晶片W的中心部到從晶片W的周緣向中心部一側偏靠5mm以上的位置，在干燥區域6到達此位置之前一直排出清洗液。具體而言優選的情況是，在晶片W的尺寸大小為8英寸的情況下，一邊排出清洗液一邊移動到從晶片W的中心部起50mm以上的距離的位置、且從晶片W的中心部起95mm以下的距離的位置(從晶片W的中心部起、從晶片W的周緣向中心部一側偏靠5mm以上的位置)，在晶片W的尺寸大小為12英寸的情況下，一邊排出清洗液一邊移動到從晶片W的中心部起50mm以上的距離的位置、且從晶片W的中心部起145mm以下的距離的位置(從晶片W的中心部起、從晶片W的周緣向中心部一側偏靠5mm以上的位置)，在干燥區域6到達該位置之前一直排出清洗液。另外，即使在不停止清洗液噴嘴4的移動而一直排出清洗液地移動到晶片W的外緣的情況下，與現有技術的旋轉清洗相比可得到較高的清洗效果，所以屬于本發明的范圍。
步驟4在停止清洗液噴嘴4的清洗液的排出之后，以該狀態下的轉速(該例中是2000rpm的轉速)使晶片W旋轉。由此如圖4(d)所示，干燥區域6向外側擴展。如此這樣，干燥區域6擴展下去，如圖5(a)、(b)所示，干燥區域6的外緣、即清洗液R的內緣由于液體的蒸發，它的界面被推向外側向上隆起，在該狀態下跑到晶片W的外緣。由此可以認為，由于在液體將要上隆起，潛存在晶片W和液體的界面的雜質被帶起，從而脫離該界面，隨著液流搬運到晶片W之外。
步驟5在干燥區域6擴展到晶片W的周緣后，使清洗液噴嘴4從晶片W上退避且通過晶片W的旋轉而產生的離心力，在12英寸尺寸的晶片W的情況下，在將晶片W的轉速設定為大約2000rpm的狀態下，甩去晶片W上的液滴以進行干燥，在8英寸尺寸的晶片W的情況下，在將晶片W的轉速設定為4000rpm的狀態下，甩去晶片W上的液滴以進行干燥。該甩去干燥工序的晶片W轉速，例如在12英寸尺寸的晶片W的情況下為2000～2500rpm，在8英寸尺寸的晶片W的情況下為2000～4000rpm。
以上一系列的步驟1～5通過如下方式執行，CPU讀取收納在控制部5的存儲器內的程序，根據該讀取命令輸出令已述的各機構動作用的控制信號。另外，步驟1的在晶片W的整個表面上形成液膜的工序中，可以使晶片W整個面弄濕，所以不必特別限定晶片W的轉速以及清洗液的排出流量，例如可與步驟2的轉速以及排出流量相同。
根據上述實施方式，一邊使結束顯影的晶片W旋轉，一邊使清洗液從其中心部向周圍擴展以形成液膜，接下來使晶片W的中心部產生干燥區域6，以1500rpm的轉速旋轉晶片W，通過它的離心力使干燥區域6向周圍擴展，所以通過圖5對清洗機構進行推測可知，從后述的實施例也得到支持，顯影時的溶解生成物的除去效果較大，可降低晶片W的表面上的雜質，可抑制顯影缺陷。清洗時間、即從供給清洗液之后到可進行甩去干燥的狀態為止的時間，例如是10秒以內極短即可，可實現生產率的提高。
(第2實施方式)該實施方式除清洗液噴嘴4之外還具備將氣體噴向晶片W的表面用的氣體噴嘴，上述這一點與第1實施方式的構成不同。如圖6所示，該氣體噴嘴7既可構成為與清洗液噴嘴4成為一體、即可通過共用臂移動，也可是與清洗液噴嘴4相獨立地可移動的構成。在圖6中，氣體噴嘴7經支撐部71固定在清洗液噴嘴4上。氣體噴嘴7和清洗液噴嘴4的隔離距離是大約30mm。氣體噴嘴7經氣體供給路72、例如氣體供給管連接在氣體供給系統73上。該氣體供給系統73包括氣體供給源、閥門、流量調整部等，通過控制部5進行氣體的供給控制。
在該實施方式中，在顯影進行后，如圖7所示可進行晶片W的清洗，但是與第1實施方式不同之處是，在向晶片W的中心部排出了清洗液后，向該中心部噴吹氣體，并馬上停止該噴吹，其它方面與第1實施方式相同。向該中心部噴吹氣體的時間處于0.5秒至2.0秒的范圍內。下面，以不同于第1實施方式的地方為中心說明清洗工序。
步驟1如圖7(a)所示，從清洗液噴嘴4向晶片W的中心部排出清洗液，該清洗液例如是純水。
步驟2接下來如圖7(b)所示，一邊按照已述的流量排出清洗液一邊將清洗液噴嘴4移動到稍微遠離晶片W的中心部的位置，即移動僅相當于清洗液噴嘴4和氣體噴嘴7的相隔距離的距離，從氣體噴嘴7向晶片W的中心部排出氣體例如1秒鐘，如圖7(c)所示，停止該排出。如此這樣，使清洗液的供給位置偏離晶片W的中心部，且向該中心部供給氣體，由此在晶片W的中心部可確實形成干燥區域6的心部。
步驟3此后如圖7(d)所示，在清洗液噴嘴4排出清洗液的狀態下，如實施方式1所示，移動到預先設定的位置、例如是從晶片W的中心部起距離50mm～145mm、例如距離80mm的位置，如圖7(e)所示，停止該清洗液噴嘴4，此后停止供給清洗液。即使是該情況，使清洗液噴嘴4的清洗液的供給位置不會被干燥區域6追趕上是很重要的。
步驟4在停止清洗液噴嘴4的清洗液的排出之后，按照一如原來的轉速旋轉晶片W，由此干燥區域6如上所述向外側擴展。在此處，晶片W的轉速在8英寸尺寸的晶片W的情況下為4000rpm，在12英寸尺寸的晶片W的情況下為2000rpm。此后如圖7(f)所示，使清洗液噴嘴4從晶片W上退避，且與第1實施方式同樣地甩去晶片W上的液滴以進行干燥。
以上一系列的步驟1～4，根據儲存在控制部5的存儲器內的程序來執行。
如該實施方式所述，清洗液從晶片W的中心部向周圍擴展，形成液膜，在此之后，將氣體向晶片W的中心部噴吹并立刻停止該噴吹的話，則在接近晶片W中心部的區域，與不利用氣體噴吹的情況相比，可更為確實地產生干燥區域，可更加提高接近中心部區域的清洗效果。
(第3實施方式)本實施方式與第1實施方式不同之處是，使用2個清洗液噴嘴，一方的清洗液噴嘴用于向晶片W的中心部供給清洗液，另一方的清洗液噴嘴用于向從中心部起遠離設定距離的位置供給清洗液。下面以不同于第1實施方式之處為中心來說明清洗工序。
步驟1如圖8(a)所示，使一方的清洗液噴嘴4以及另一方的清洗液噴嘴8分別位于晶片W的中心部以及從它的中心部起例如距離80mm的位置的上方。然后，從兩方的清洗液噴嘴4、8同時排出清洗液，該清洗液例如是純水。
步驟2接下來如圖8(b)所示，一方的清洗液噴嘴4在排出清洗液5秒之后，停止該排出。由此，在晶片W的中心部產生干燥區域6。
步驟3干燥區域6在晶片W之外擴展，而如圖8(c)所示，另一方的清洗液噴嘴8，在干燥區域6到達它的供給位置前，停止清洗液的排出。
步驟4在停止清洗液噴嘴8的清洗液的排出之后，按照一如原來的轉速旋轉晶片W，由此干燥區域6如上所述向外側擴展。此后，如圖8(d)所示，使清洗液噴嘴4以及8從晶片W上退避，而且與第1實施方式同樣甩去晶片W上的液體以進行干燥。
以上一系列的步驟1～4，根據儲存在控制部5的存儲器內的程序來執行。
該實施方式也可取得與第1實施方式同樣的效果。另外，清洗液噴嘴4以及8可以構成為分別通過另外的移動機構獨立地移動，但是也可是通過共用的移動機構一體移動。
(第4實施方式)該實施方式是將第2實施方式和第3實施方式組合，要部的構成如圖9所示。該實施方式中使用2個清洗液噴嘴4、8，可以不必如第2實施方式所述那樣考慮在一方的清洗液噴嘴4向晶片W的中心部供給清洗液之后，供給位置位于干燥區域6之外的情況，所以清洗液噴嘴4和氣體噴嘴7相接近地設置，例如兩者可通過共用的移動機構移動。下面對于該例的清洗工序進行說明。
步驟1如圖10(a)所示，分別使一方的清洗液噴嘴4以及另一方的清洗液噴嘴8位于晶片W的中心部以及距離晶片W的中心部例如80mm的位置的上方。然后，從兩方的清洗液噴嘴4、8同時排出清洗液，該清洗液例如是純水。
步驟2接下來如圖10(b)所示，一方的清洗液噴嘴4在例如以5秒鐘排出清洗液后，停止該排出，在此之后，從氣體噴嘴7向晶片W的中心部排出氣體，時間例如為1秒鐘。由此，可確實在晶片W的中心部形成干燥區域6的心部。
步驟3接下來如圖10(c)所示，停止從氣體噴嘴7供給氣體，例如以2000rpm的轉速預先旋轉晶片W，從而干燥區域6向著外側擴展下去。此時，另一方的清洗液噴嘴8依舊排出清洗液噴嘴。
步驟4干燥區域6向晶片W外擴展，而如圖10(d)所示，另一方的清洗液噴嘴8，在干燥區域6到達它的供給位置前，停止清洗液的排出。
步驟5在停止清洗液噴嘴8的清洗液的排出后，按照一如原來的轉速旋轉晶片W，由此干燥區域6如上所述向外側擴展。此后，如圖10(e)所示，使清洗液噴嘴4、氣體噴嘴7以及清洗液噴嘴8從晶片W上退避，而且與第1實施方式同樣甩去晶片W上的液體以進行干燥。
以上一系列的步驟1～5，根據儲存在控制部5的存儲器內的程序來執行。
在該實施方式中，可取得與使用了氣體噴嘴7的第2實施方式同樣的效果。與第2實施方式相比，具有容易進行各種設定的優點。即在第2實施方式中，需要滿足兩方面的內容一方的清洗液噴嘴4從晶片W的中心部移動，大體同時必須使氣體噴嘴7位于該中心部以噴吹氣體；移動來自清洗液噴嘴4的清洗液的供給位置以使其不會被干燥區域追趕上，而在第4實施方式中，因為使用2個清洗液噴嘴4、8，所以不必這樣考慮也是可以的。
本發明中使用的清洗液并不限定于純水，例如可以是界面活性劑。此時，如上所述在以界面活性劑清洗后，可以通過純水在晶片W上進行清洗。此外，在進行上述的清洗前，可以進行前清洗，作為該前清洗可以使用如下手法，例如一邊使晶片W旋轉一邊向它的中心部連續或者間歇地排出清洗液等。
在以上第1實施方式到第4實施方式的各種實施方式中，對于掌握從晶片W的中心部發生的清洗液的干燥區域6的擴展狀態，要根據經驗數據。下面為了檢測從晶片W的中心部發生的清洗液的干燥區域6的擴展狀態，舉出還設置了圖像傳感器76的一例進行說明。
作為圖像傳感器76例如可以使用CCD。圖像傳感器76與透鏡等光學系統和照明光源等組合。圖像傳感器76設置在晶片W的中心部的上方且不會妨礙到清洗液噴嘴4等移動部件的位置。圖像傳感器76通過控制部5來控制，而且由圖像傳感器76檢測的檢測數據向控制部5輸送，以用于各種控制。
圖像傳感器76對經透鏡成像在它的受光面上的晶片W上的隨時間變化的光學性濃淡信息進行檢測，由此檢測隨時間變化的干燥區域6的擴展狀態。以干燥區域6的外緣作為邊界在它的內側和外側光學性濃淡信息不同，所以使用由圖像傳感器76檢測到的圖像數據，著眼于干燥區域6的外緣位置，由此計算干燥區域隨時間變化的半徑。具體而言，通過例如計算圖5(a)、(b)所示的清洗液R的最內側緣部的位置，從而求出該檢測時刻下的干燥區域6的擴展大小(半徑)，檢測時刻變化的干燥區域6的擴展狀態。在干燥區域6的形狀不是正確的圓形形狀的情況下，通過軟件程序實施圓形處理，以求出圓形處理化后所得到的圓半徑。另外，清洗液R的最內側緣部的位置和晶片W的中心部的距離相當于干燥區域6的半徑，但是，例如也可以從求出的半徑減去適當量，作為稍微小的數值求出干燥區域6的大小。由此在例如一邊排出清洗液一邊移動清洗液噴嘴4的情況下，可確實在干燥區域6的外側位置在干燥區域6快要到達之前一直排出清洗液。
控制部5根據與由圖像傳感器76檢測出的干燥區域6的擴展大小的信息，可進行各種控制，例如控制清洗液噴嘴4的移動量、移動位置、移動速度、清洗液噴嘴4的停止時機，或者控制由于氣體噴嘴7向晶片W的中心部噴吹的氣體的噴吹量、噴吹時機等。如此這樣，可通過圖像傳感器76檢測從晶片W的中心部發生的清洗液的干燥區域6的擴展狀態，所以可確實控制清洗液4和氣體噴嘴7的移動位置、移動時機以及根據它們的供給物的供給量。
(實驗例)實施例1對于涂敷光致抗蝕劑進行曝光，且曝光結束后的12英寸尺寸的晶片，通過上述第2實施方式進行清洗。
比較例1在實施例1中(在第2實施方式中)，使用與上述晶片同樣的晶片，在從氣體噴嘴7向它的中心部噴吹氣體后，繼續此噴吹，在清洗液噴嘴4的清洗液供給位置的內側附近，一邊從氣體噴嘴7噴吹氣體，一邊使兩噴嘴4、7移動到晶片W的外緣。晶片的轉速以及清洗液的排出流量與實施例1同樣地設定。
比較例2從清洗液噴嘴以1l/分的流量向晶片的中心部排出清洗液，時間為15秒，進行所謂的已有旋轉清洗。
計算各晶片粒子數，對于其計數值，若將比較例2作為100％時，則比較例為28％，實施例為8％。因此，若采用將氣體向晶片的中心噴吹、移動清洗液的供給位置且將噴吹位置移動到晶片的外緣的手法，則與僅向晶片的中心部排出清洗液的手法相比，可取得較高的清洗效果，但是根據僅向晶片的中心部噴吹氣體的本發明可知，與其相比可取得顯著的清洗效果。
(適用顯影裝置的涂敷·顯影裝置的例子)最后，參考圖11以及圖12簡單說明組裝上述顯影裝置的涂敷·顯影裝置的一例的構成。圖中B1是用于搬入搬出將例如13張作為基板的晶片W密閉收納的載臺C1的載臺載置部，設置有載臺區90，具備可載置多個載臺C1的載置部90a；開閉部91，從該載置區90觀察，設置在前方的壁面上；轉移機構A1，用于經開閉部91從載臺C1取出晶片W。
由框體92包圍周圍的處理部B2連接在載臺載置部B1的內側，在該處理部B2內從前向后交替排列設置有架單元U1、U2、U3，將加熱·冷卻系統的單元多級化；主搬運機構A2、A3，進行包括后述的涂敷·顯影單元的各處理單元間的晶片W的轉移。即架單元U1、U2、U3以及主搬運機構A2、A3，從載臺載置部B1側觀察前后一列排列，而且在各個連接部位形成有未圖示的晶片搬運用的開口部，晶片W在處理部B1內從一端側的架單元U1到另一端側的架單元U3可自由移動。此外，主搬運機構A2、A3被配置在如下空間內，該空間由從載臺載置部B1觀察沿前后方向配置的架單元U1、U2、U3側的一面部、后述的例如右側的液處理單元U4、U5側的一面部、和形成左側的一面的背面部所構成的區分壁93所包圍。此外，圖中94、95是溫濕度調節單元，具備在各單元中所使用的處理液的溫度調節裝置和溫濕度調節用的通道等。
液處理單元U4、U5例如圖16所示，構成為在形成涂敷液(光致抗蝕劑液)和顯影液這樣的用于供給藥液的空間的收納部96的上方，將涂敷單元COT、具備本發明的顯影裝置的顯影單元DEV以及防反射膜形成單元BARC等層疊為例如5層。此外，上述架單元U1、U2、U3構成為，將由液處理單元U4、U5進行的處理的前處理以及進行后處理用的各種單元層疊為例如10層，包括加熱(烘烤)晶片W的加熱單元、冷卻晶片W的冷卻單元等。
曝光部B4經例如由第1搬運室97以及第2搬運室98組成的接口部B3而連接在處理部B2中的架單元U3的內側。在接口部B3的內部，在處理部B2和曝光部B4之間，除了設置有用于進行晶片W的轉移的兩個轉移機構A4、A5之外，還設置有架單元U6以及緩沖載臺CO。
該裝置的晶片的流程以一例表示，首先將收納晶片W的載臺C1載置在載置臺90上，載臺C1的蓋體與開閉部91一起被去掉，通過轉移機構A1取出晶片W。將晶片W經形成架單元U1的一層的轉移單元(未圖示)向著主搬運機構A2轉移，在架單元U1～U3內的一個架子上，作為涂敷處理的前處理例如進行防反射膜形成處理、冷卻處理，在后涂敷單元COT中涂敷光致抗蝕劑液。接下來，通過形成架單元U1～U3的一個架的加熱單元來加熱(烘烤處理)晶片W，而且經由進一步冷卻的后架單元U3的轉移單元，向接口部B3搬入。在該接口部B3中，晶片W例如以轉移機構A4→架單元U6→轉移機構A5這樣的路徑向著曝光部B4搬運，進行曝光。在曝光后，晶片W以相反的路徑搬運到搬送機構A2，通過顯影單元DEV來顯影而形成光致抗蝕劑膜。該后晶片W返回到載置臺90上的最初的載臺C1。
權利要求
1.一種基板清洗方法，在向曝光的基板的表面供給顯影液進行顯影后，對基板的表面進行清洗，其特征在于，包括一邊使水平保持基板的基板保持部繞垂直軸旋轉，一邊向基板的中心部供給清洗液的工序；此后，使基板保持部一直旋轉，停止洗凈液的供給或是將洗凈液的供給裝置從基板的中心部移動到外側，從而使基板的中心部產生洗凈液的干燥區域的工序；在使基板保持部以1500rpm以上的轉速旋轉的狀態下，不向上述干燥區域內供給洗凈液而使上述干燥區域從基板的中心部向外擴展的工序；向上述基板的表面上的上述干燥區域的外側區域供給洗凈液的工序。
2.如權利要求1所述的基板清洗方法，其特征在于，包括如下工序，即在進行了向上述干燥區域的外側區域供給洗凈液的工序之后，在從基板的周緣向中心部一側偏靠的位置且從基板的中心部向外側僅離開預先設定的距離的位置處，停止該洗凈液的供給。
3.如權利要求2所述的基板清洗方法，其特征在于，基板是大小為8英寸以上的半導體晶片，上述預先設定的距離是從基板的中心部起50mm以上的距離。
4.如權利要求2所述的基板清洗方法，其特征在于，上述預先設定的距離是從基板的中心部起到從基板的周緣向中心部一側偏靠5mm以上的位置的距離。
5.如權利要求1至4中任一所述的基板洗凈方法，其特征在于，通過向基板的中心部供給洗凈液的噴嘴，進行向上述干燥區域的外側區域供給洗凈液的工序。
6.如權利要求1至4中任一所述的基板洗凈方法，其特征在于，通過與向基板的中心部供給洗凈液的噴嘴不同的噴嘴，進行向上述干燥區域的外側區域供給洗凈液的工序。
7.如權利要求1至4中任一所述的基板洗凈方法，其特征在于，向上述基板的表面上的上述干燥區域的外側區域供給洗凈液的工序，是通過圖像傳感器檢測上述干燥區域的擴展狀態、參考它的檢測數據而進行的。
8.如權利要求1至4中任一所述的基板洗凈方法，其特征在于，使基板的中心部產生清洗液的干燥區域的工序除了在停止清洗液的供給或是將清洗液的供給位置從基板的中心部移動到外側之外，還包括向基板的中心部噴吹氣體，并立刻停止該噴吹的工序。
9.一種顯影裝置，通過顯影液噴嘴向曝光的基板的表面供給顯影液以進行顯影，接下來清洗該基板的表面，其特征在于，包括基板保持部，水平保持基板；旋轉機構，使該基板保持部繞垂直軸旋轉；清洗液噴嘴，向保持在上述基板保持部上的基板的表面供給清洗液；噴嘴驅動機構，用于移動該清洗液噴嘴；執行如下步驟的程序，即一邊使基板保持部旋轉一邊從上述清洗液噴嘴向基板的中心部供給清洗液的步驟；使洗凈液的供給位置從基板的中心部移動到外側，從而使基板的中心部產生洗凈液的干燥區域的步驟；通過使基板保持部以1500rpm以上的轉速旋轉的狀態下，使上述干燥區域從基板的中心部向外擴展，并且以它的清洗液的供給位置不會被干燥區域追趕上的速度，將清洗液噴嘴向基板的外側移動的步驟。
10.如權利要求9所述的顯影裝置，其特征在于，上述程序除了將清洗液噴嘴以不會被干燥區域追趕上的速度向著基板的外側移動的步驟之外，還執行在從基板的外緣向中心部一側偏靠的位置且從基板的中心部向外側僅離開預先設定的距離的位置處，停止從該清洗液噴嘴供給清洗液的步驟。
11.如權利要求9或10所述的顯影裝置，其特征在于，還具備檢測上述干燥區域的擴展狀態的圖像傳感器，上述程序執行如下步驟，即參考與由上述圖像傳感器檢測出的上述干燥區域的擴展狀態有關的檢測數據，以洗凈液的供給位置不會被干燥區域追趕上的速度，將清洗液噴嘴向著基板的外側移動。
12.如權利要求9或10所述的顯影裝置，其特征在于，還有具備用于將氣體向基板噴吹的氣體噴嘴，使基板的中心部產生清洗液的干燥區域的步驟是如下步驟，即在使清洗液的供給位置從基板的中心部移動到外側之后，從氣體噴嘴將氣體向基板的中心部噴吹，并立刻停止該噴吹。
13.一種顯影裝置，通過顯影液噴嘴向曝光的基板的表面供給顯影液而進行顯影，接下來清洗該基板的表面，其特征在于，包括基板保持部，水平保持基板；旋轉機構，使該基板保持部繞垂直軸旋轉；第1清洗液噴嘴以及第2清洗液噴嘴，向保持在上述基板保持部上的基板的表面供給清洗液；執行如下步驟的程序，即一邊使基板保持部旋轉一邊從上述第1清洗液噴嘴向基板的中心部供給清洗液，而且在從基板的中心部向外側僅離開預先設定的距離的位置，從第2清洗液噴嘴供給清洗液的步驟；通過停止第1清洗液噴嘴的清洗液的供給，使基板的中心部產生清洗液的干燥區域的步驟；通過使基板保持部以1500rpm以上的轉速旋轉的狀態下，使上述干燥區域從基板的中心部向外擴展的步驟；在上述干燥區域到達它的供給位置前，停止第2清洗液噴嘴的清洗液的供給或者是以它的供給位置不會被干燥區域追趕上的速度使該第2洗凈液噴嘴向基板的外側移動的步驟。
14.如權利要求13所述的顯影裝置，其特征在于，還具備用于將氣體噴向基板的氣體噴嘴，使基板的中心部產生清洗液的干燥區域的步驟是如下步驟，即在使第1清洗液噴嘴的清洗液的供給停止之后，使氣體從氣體噴嘴噴向基板的中心部，并立刻停止該噴吹。
15.如權利要求13所述的顯影裝置，其特征在于，還具備檢測上述干燥區域的擴展狀態的圖像傳感器，參考與由上述圖像傳感器檢測的上述干燥區域的擴展狀態有關的檢測數據來進行如下步驟，即停止第2清洗液噴嘴的清洗液的供給或者是以它的供給位置不會被干燥區域追趕上的速度，使該第2清洗液噴嘴向著基板的外側移動。
16.如權利要求10、13、14或15中任一所述的顯影裝置，其特征在于，基板大小是8英寸以上的半導體晶片，上述預先設定距離是從基板的中心部起50mm以上的距離。
17.如權利要求16所述的基板清洗方法，其特征在于，上述預先設定的距離是從基板的中心部起到從基板的周緣向中心部一側偏靠5mm以上的位置的距離。
全文摘要
向曝光的半導體晶片表面供給顯影液進行顯影后，在清洗基板的表面上的溶解物時得到較高的清洗效果。一邊使顯影完畢的晶片旋轉一邊從噴嘴向晶片中心部排出洗凈液，該洗凈液向周圍擴展而形成液膜，接下來使上述噴嘴移動，使基板的中心部產生干燥區域，以1500rpm的轉速旋轉基板，通過其離心力使上述干燥區域向周圍擴展。上述噴嘴以不會被干燥區域追趕到的速度移動到距晶片中心例如80mm的位置、且從晶片的周緣向中心部一側偏靠5mm以上的位置，在此處停止排出清洗液。此外，預先在該位置配置其它的噴嘴，從該處預先排出清洗液，在干燥區域即將到達此處之前，可停止排出。在晶片的中心形成干燥區域心部的情況下，優選將氣體噴吹向基板的中心部，并立刻停止該噴吹。
文檔編號G03F7/30GK101015040SQ20058003022
公開日2007年8月8日 申請日期2005年7月7日 優先權日2004年9月9日
發明者中村淳司, 吉原孝介, 山村健太郎, 巖尾文子, 竹口博史 申請人:東京毅力科創株式會社