JP2004031750A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理速度を速める基板処理装置および基板処理方法を提供する。
【解決手段】水蒸気とオゾンを含む処理ガスによりウエハＷに形成されたレジスト膜を酸化処理するレジスト変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａは、ウエハＷを収容する密閉式のチャンバ３０と、チャンバ３０に水蒸気とオゾンを含む処理ガスを供給する処理ガス供給装置１６と、チャンバ３０からの排気を行う排気装置３２と、を具備する。チャンバ３０は、処理ガスが略水平方向に流れるように処理ガスを内部に導入するガス導入口３４ａおよび処理ガスを外部へ排気するガス排出口３４ｂと、ウエハＷを支持するプロキシミティピン４４が表面に設けられ、周縁に立起壁３３ａが形成されたステージ３３を有する。立起壁３３ａによってウエハＷの下側に処理ガスが流れ込み難くなるために、ウエハＷの表面に効率的に処理ガスが供給され、処理速度が速められる。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハやＬＣＤガラス基板等の基板を処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体デバイスの製造工程においては、フォトリソグラフィー技術を用いて半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）に所定の回路パターンを形成している。具体的には、洗浄処理されたウエハにフォトレジスト液を塗布してレジスト膜を形成し、このレジスト膜を所定のパターンで露光し、これを現像処理し、さらにエッチングや不純物注入等を行った後に、ウエハから不用となったレジスト膜を除去する一連の処理が行われている。
【０００３】
ここで近年、ウエハからレジスト膜を除去する方法として、水蒸気とオゾンを含む処理ガスを用いてレジスト膜を変質させ、その後に水洗処理を行うことにより、レジスト膜をウエハから除去する方法が提案されている。
【０００４】
図１３はこの処理ガスによるレジスト除去を行うために用いられるチャンバ２００の概略断面図である。チャンバ２００は、固定された下部容器２０１と昇降自在な蓋体２０２とを有し、蓋体２０２の上下動によってチャンバ２００の開閉が行われる。下部容器２０１にはウエハＷを載置するステージ２０３が設けられており、ステージ２０３の表面にはウエハＷを支持する支持ピン２０３ａが所定位置に設けられている。また下部容器２０１の側壁の対向する位置に、処理ガスをチャンバ２００内に導入するためのガス導入口２０４と、処理ガスを排気するための排気口２０５とが設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなチャンバ２００を用いてウエハＷの処理を行うと、ステージ２０３の表面とウエハＷの裏面との間に形成される隙間に処理ガスが入り込みやすいために、処理ガスが無駄に消費される。このために、処理速度を上げようとすると、大量の処理ガスを流す必要が生じ、処理コストが高くなる。一方、支持ピン２０３ａを設けずにウエハＷを直接にステージ２０３に載置すると、ウエハＷとステージ２０３との間に水蒸気が入り込んで液滴化し、ウエハＷの裏面にパーティクルが付着したり、ウォーターマークが発生する等して、ウエハＷが汚染されるという問題を生ずる。
【０００６】
また、チャンバ２００では、ガス導入口２０４と排気口２０５をチャンバ２００の側壁に設けることによって、チャンバ２００の薄型化と低容積化が実現され、これによって処理ガスの消費量の低減が可能となっている。しかし、チャンバ２００においては、処理ガスは一方向に流れやすくなるために、ガス導入口２０４と排気口２０５を結ぶ方向と直交する方向においては、ウエハＷの中心から離れるにしたがって処理ガスはウエハＷにあたり難くなる。このようなデッドゾーンが発生すると、ウエハＷ全体で均一な処理を行うことができず、ウエハＷの品質の低下を招く。
【０００７】
さらに、ウエハＷの処理速度の向上の観点から、処理ガスに含まれる各成分がウエハＷに効果的に供給されるように、チャンバ２００の内部の雰囲気を制御することが望まれる。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、処理速度を速める基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。また本発明は処理ガスの消費量を低減せしめる基板処理装置を提供することを目的とする。さらに本発明は基板全体で均一な処理を行うことができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点によれば、所定の処理ガスによって基板を処理する基板処理装置であって、
基板を収容する密閉式のチャンバと、
前記チャンバに処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記チャンバから前記処理ガスを排気する排気手段と、
を具備し、
前記チャンバは、
前記処理ガスが前記チャンバの内部において略水平方向に流れるように、前記処理ガスを内部に導入するガス導入口および前記処理ガスを外部へ排気するガス排出口と、
基板を支持する支持部材が表面に設けられ、前記支持部材に支持された基板の周縁を囲繞するように設けられた突起状の壁部を有するステージと、
を有することを特徴とする基板処理装置、が提供される。
【００１０】
このような基板処理装置によれば、ステージに支持部材に支持された基盤を囲繞するように突起状の壁部を設けたので、この壁部によって基板の下側への処理ガスの流れ込みが抑制され、ステージと基板との間に流れ込む処理ガスの量を低減することができる。これにより処理ガスの消費量を低減することができ、しかも基板表面の処理速度を向上させることができる。
【００１１】
本発明の第２の観点によれば、所定の処理ガスによって基板を処理する基板処理装置であって、
基板を収容する密閉式のチャンバと、
前記チャンバに処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記チャンバから前記処理ガスを排気する排気手段と、
を具備し、
前記チャンバは、
前記処理ガスが前記チャンバの内部において略水平方向に流れるように、前記処理ガスを内部に導入するガス導入口および前記処理ガスを外部へ排気するガス排出口と、
基板を支持する支持部材が表面に設けられたステージと、
前記ガス導入口から前記チャンバ内に導入された処理ガスを前記ステージに載置された基板全体に前記処理ガスが供給されるように拡散する拡散板と、
を有することを特徴とする基板処理装置、が提供される。
【００１２】
本発明の第３の観点によれば、所定の処理ガスによって基板を処理する基板処理装置であって、
基板を収容する密閉式のチャンバと、
前記チャンバに処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記チャンバから前記処理ガスを排気する排気手段と、
を具備し、
前記チャンバは、
基板を支持する支持部材が表面に設けられたステージと、
前記処理ガスを内部に導入するガス導入口と、
前記ガス導入口から前記チャンバ内に導入された処理ガスを前記ステージに載置された基板の周縁に回り込ませて前記基板の外側から前記基板に供給するガス供給ノズルと、
前記ガス供給ノズルから噴射された処理ガスを外部へ排気するガス排出口と、
を有することを特徴とする基板処理装置、が提供される。
【００１３】
このような第２および第３の観点に係る基板処理装置によれば、処理ガスが基板の表面に均一に供給されるために、基板全体で均一な処理が行われる。これによって基板の品質を高めることが可能となる。なお、ガス導入口と排気口はチャンバの側壁に設けられているので、チャンバを薄型とすることができる。
【００１４】
本発明の第４の観点によれば、水蒸気とオゾンを含む処理ガスによって基板を処理する基板処理方法であって、
基板を支持する支持部材が表面に設けられたステージと前記ステージに載置された基板とを、昇降自在な蓋体と固定された下部容器とからなる密閉式のチャンバの内部に収容する工程と、
前記ステージを９０℃〜１５０℃に保持し、かつ、前記蓋体において前記基板と対面する部分の温度を前記ステージの温度よりも５℃〜１５℃高く保持しながら、前記チャンバの内部に水蒸気とオゾンを含む処理ガスを供給することによって前記基板を処理する工程と、
を有することを特徴とする基板処理方法、が提供される。
【００１５】
このような基板処理方法によれば、チャンバの内部で温度勾配を設けることによって、処理ガスに含まれる各成分を効率的に基板の表面に供給することが可能となり、これによって処理速度が速められる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について具体的に説明する。ここでは、ウエハの搬入出と、水蒸気とオゾン（気体）を含む処理ガスによってウエハから不用なレジスト膜を除去する変性処理と、その後のレジスト除去処理および水洗処理とを行うレジスト除去システムについて説明することとする。
【００１７】
図１はレジスト除去システム１の概略平面図であり、図２はその正面図であり、図３はその背面図である。レジスト除去システム１は、他の処理システム等からウエハＷが収容されたキャリアが搬入され、逆にレジスト除去システム１において所定の処理が終了したウエハＷを収容したキャリアを次の処理を行う処理システム等へ搬出するためのキャリアステーション４と、レジストの変質処理およびその後のレジスト除去処理および水洗／乾燥処理等をウエハＷに施すための複数の処理ユニットを有する処理ステーション２と、処理ステーション２とキャリアステーション４との間でウエハＷの搬送を行う搬送ステーション３と、処理ステーション２で使用する薬液やガス等の貯留／生成を行うケミカルステーション５と、を具備している。
【００１８】
キャリアＣの内部において、ウエハＷは略水平姿勢で上下方向（Ｚ方向）に一定の間隔で収容されている。このようなキャリアＣに対するウエハＷの搬入出はキャリアＣの一側面を通して行われ、この側面は蓋体１０ａ（図１には図示せず。図２および図３に蓋体１０ａが取り外された状態を示す）によって開閉自在となっている。
【００１９】
図１に示すように、キャリアステーション４は、図中Ｙ方向に沿って３箇所にキャリアＣを載置できる載置台６を有しており、キャリアＣは蓋体が設けられた側面がキャリアステーション４と搬送ステーション３との間の境界壁８ａ側を向くようにして載置台６に載置される。境界壁８ａにおいてキャリアＣの載置場所に対応する位置には窓部９ａが形成されており、各窓部９ａの搬送ステーション３側には窓部９ａを開閉するシャッタ１０が設けられている。このシャッタ１０はキャリアＣの蓋体１０ａを把持する把持手段（図示せず）を有しており、図２および図３に示すように、蓋体１０を把持した状態で搬送ステーション３側に、蓋体１０ａを退避させることができるようになっている。
【００２０】
搬送ステーション３に設けられたウエハ搬送装置７はウエハＷを保持可能なウエハ搬送ピック７ａを有している。ウエハ搬送装置７は搬送ステーション３の床にＹ方向に延在するように設けられたガイド（図２および図３参照）１１に沿ってＹ方向に移動可能である。また、ウエハ搬送ピック７ａは、Ｘ方向にスライド自在であり、かつ、Ｚ方向に昇降自在であり、かつ、Ｘ−Ｙ平面内で回転自在（θ回転）である。
【００２１】
このような構造により、キャリアＣの内部と搬送ステーション３とが窓部９ａを介して連通するようにシャッタ１０を退避させた状態において、ウエハ搬送ピック７ａは、載置台６に載置された全てのキャリアＣにアクセス可能であり、キャリアＣ内の任意の高さ位置にあるウエハＷをキャリアＣから搬出することができ、逆に、キャリアＣの任意の位置にウエハＷを搬入することができる。
【００２２】
処理ステーション２は、搬送ステーション３側に２台のウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂを有しており、例えば、ウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ｂは、搬送ステーション３からウエハＷを受け入れる際にウエハＷを載置するために用いられ、ウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａは、処理ステーション２において所定の処理が終了したウエハＷを搬送ステーション３に戻す際にウエハＷを載置するために用いられる。後述するように処理ステーション２においてはフィルターファンユニット（ＦＦＵ）１８から清浄な空気がダウンフローされるために、処理ステーション２において処理の終了したウエハＷを、上段のウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａに載置することにより、ウエハＷの汚染が抑制される。
【００２３】
搬送ステーション３と処理ステーション２との間の境界壁８ｂにおいて、ウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂの位置に対応する部分には窓部９ｂが設けられている。ウエハ搬送ピック７ａは、この窓部９ｂを介してウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂにアクセス可能であり、キャリアＣとウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂとの間でウエハＷを搬送する。
【００２４】
処理ステーション２には、ウエハＷに形成されているレジスト膜の変性処理を行う８台のレジスト変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈが２列４段で背面側に配置され、レジスト変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈにおける処理の終了したウエハＷからレジスト膜を除去し、水洗、乾燥処理を行う洗浄処理ユニット（ＣＬＮ）１２ａ〜１２ｄが２列２段で正面側に配置されている。また、処理ステーション２の略中央部には、処理ステーション２内においてウエハＷを搬送する主ウエハ搬送装置１４が設けられている。
【００２５】
さらに処理ステーション２において、主ウエハ搬送装置１４を挟んでウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂと対向する位置には、洗浄処理ユニット（ＣＬＮ）１２ａ〜１２ｄでの処理を終えたウエハＷを加熱乾燥するホットプレートユニット（ＨＰ）１９ａ〜１９ｄが４段に積み重ねられて配置されている。さらに、ウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａの上側には、加熱乾燥処理されたウエハＷを冷却するクーリングプレートユニット（ＣＯＬ）２１ａ・２１ｂが積み重ねられている。なお、ウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ｂは、クーリングプレートユニット（ＣＯＬ）２１ａ・２１ｂとして用いることが可能である。処理ステーション２の上部には処理ステーション２の内部に清浄な空気を送風するフィルターファンユニット（ＦＦＵ）１８が設けられている。
【００２６】
主ウエハ搬送装置１４は、ウエハＷを搬送するウエハ搬送アーム１４ａを有している。主ウエハ搬送装置１４はＺ軸周りに回転自在である。また、ウエハ搬送アーム１４ａは水平方向に進退自在であり、かつＺ方向に昇降自在である。このような構造により、ウエハ搬送装置１４は、処理ステーション２に設けられた各ユニットにアクセス可能であり、これら各ユニット間でウエハＷを搬送する。
【００２７】
レジスト変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｄとレジスト変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ｅ〜１５ｈとは、その境界壁２２ｂについて略対称な構造を有している。後に詳細に説明するように、レジスト変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈは、ウエハＷを載置するステージを有する密閉式のチャンバを有しており、このチャンバ内に水蒸気とオゾンを含む処理ガスを供給することによって、ウエハＷの表面に形成されているレジスト膜をウエハＷから容易に除去されるように変性させる。
【００２８】
洗浄処理ユニット（ＣＬＮ）１２ａ・１２ｂは洗浄処理ユニット（ＣＬＮ）１２ｃ・１２ｄとは境界壁２２ａについて略対称な構造を有している。これは主ウエハ搬送装置１４の構造を簡単なものとし、ウエハ搬送アーム１４ａのアクセスを容易とするためである。これらの洗浄処理ユニット（ＣＬＮ）１２ａ〜１２ｄは、ウエハＷを保持し、回転自在に構成されたスピンチャックと、スピンチャックを囲繞するカップと、スピンチャックに保持されたウエハＷの表面に洗浄液（純水、有機溶剤）を噴射する洗浄液噴射ノズルと、ウエハＷの表面に乾燥ガスを噴射するガス噴射ノズルと、を有している。
【００２９】
ケミカルステーション５には、水蒸気とオゾンを含む処理ガスを調整してレジスト変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈに供給する処理ガス供給装置１６と、洗浄処理ユニット（ＣＬＮ）１２ａ〜１２ｄで使用する洗浄液（純水）を貯蔵／送液する洗浄液供給装置１７と、が設けられている。処理ガス供給装置１６は、例えば、酸素ガスをオゾン化するオゾン発生装置と、オゾンを希釈する窒素ガスを供給し、また、レジストの変性処理後にチャンバ内をパージするための窒素ガスを供給する窒素ガス供給ラインと、純水を気化させて水蒸気を発生させる水蒸気発生装置と、オゾン／窒素混合ガスと水蒸気を混合させて処理ガスを生成するミキサーと、を有している。なお、オゾン発生装置においては、空気中の酸素をオゾン化することによって、オゾン／窒素混合ガスを生成することもできる。
【００３０】
次に、レジスト変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａを例として、その構造について詳細に説明する。図４および図５はレジスト変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａの概略断面図である。レジスト変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａは、ウエハＷを収容する密閉式のチャンバ３０を有しており、チャンバ３０は、固定された下部容器４１ａと、下部容器４１ａの上面を覆う蓋体４１ｂから構成され、蓋体４１ｂはレジスト変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａのフレーム４２に固定されたシリンダ４３によって昇降自在である。図４は蓋体４１ｂを下部容器４１ａに密接させた状態を示しており、図５は蓋体４１ｂを下部容器４１ａの上方に離間させた状態を示している。
【００３１】
下部容器４１ａ周縁の立起部の上面にはＯリング５１が配置されている。シリンダ４３を駆動して蓋体４１ｂを降下させると、蓋体４１ｂの裏面周縁が下部容器４１ａ周縁の立起部の上面に当接するとともに、Ｏリング５１が圧縮されてチャンバ３０内に密閉された処理空間が形成される。
【００３２】
下部容器４１ａにはウエハＷを載置するステージ３３が設けられており、このステージ３３は主表面よりも周縁部の高さが高い段差構造を有している。ステージ３３の主表面には、ウエハＷを支持するプロキシミティピン４４が複数箇所に設けられている。また、ステージ３３の周縁を構成している立起壁３３ａの上面の高さは、プロキシミティピン４４に支持されたウエハＷの表面の高さと同等か、またはそれより高く設定されている。なお、プロキシミティピン４４に支持されたウエハＷの端面と立起壁３３ａの内面との間の隙間はできるだけ狭くすることが好ましい。この立起壁３３ａによって、チャンバ３０内に供給される処理ガスがウエハＷの裏面へ流入することを抑制することができる。
【００３３】
ステージ３３の内部にはヒータ４５ａが埋設され、かつ、蓋体４１ｂにはヒータ４５ｂが埋設されており、ステージ３３と蓋体４１ｂをそれぞれ所定温度で保持することができるようになっている。これによりウエハＷの温度も一定に保持される。なお、ステージ３３と蓋体４１ｂの温度を変えることによって、ウエハＷを温度を変化させ、処理条件を変えることも可能である。
【００３４】
蓋体４１ｂの裏面にはウエハＷを保持する爪部材４６が、例えば３箇所（図４では１箇所のみ図示）に設けられている。ウエハ搬送アーム１４ａはこの爪部材４６に対してウエハＷの受け渡しを行う。爪部材４６がウエハＷを保持した状態で蓋体４１ｂを降下させると、その降下途中でウエハＷは、ステージ３３に設けられたプロキシミティピン４４に受け渡しされる。爪部材４６がステージ３３に衝突することがないように、ステージ３３において爪部材４６が降下してくる位置に対応する部分には、凹部３３ｂが形成されている。なお、凹部３３ｂは、立起壁３３ａの厚み（径方向の厚み）を薄くすることによって、容易に形成することができる。
【００３５】
チャンバ３０では、処理ガスがチャンバ３０の内部において略水平方向に流れるように、処理ガスを内部に導入するガス導入口３４ａおよび処理ガスを外部へ排気するガス排出口３４ｂが下部容器４１ａに設けられている。処理ガス供給装置１６はガス導入口３４ａに接続され、ガス排出口３４ｂには排気装置３２が接続されている。ガス導入口３４ａからチャンバ３０内に導入された処理ガスは、ステージ３３を形成する立起壁３３ａによってウエハＷの裏面に回り込み難くなっている。これにより処理ガスはウエハＷの表面側へ供給されやすくなるため、ウエハＷの処理が効率的に進行し、処理速度を上げることができる。
【００３６】
図４および図５では、ガス導入口３４ａおよびガス排出口３４ｂの高さ位置がプロキシミティピン４４に載置されたウエハＷの高さよりも下側で示されているが、ガス導入口３４ａおよびガス排出口３４ｂの位置はこのような形態に限定されない。例えば、図６はチャンバ３０の別の実施形態であるチャンバ３０ａの概略断面図であり、チャンバ３０ａでは、ガス導入口３４ａおよびガス排出口３４ｂが、プロキシミティピン４４に支持されたウエハＷの高さ位置よりも高い位置に設けられている。さらに、これに限定されず、ガス導入口３４ａをプロキシミティピン４４に支持されたウエハＷの高さ位置よりも高い位置に設け、ガス排出口３４ｂをプロキシミティピン４４に支持されたウエハＷの高さ位置よりも低い位置に設けてもよい。なお、ガス導入口３４ａおよびガス排出口３４ｂを蓋体４１ｂに設けることも可能である。
【００３７】
ウエハＷの処理ガスによる処理は、チャンバ３０の内部を一定の陽圧に保持して行うことが好ましい。このためにチャンバ３０の内部から下部容器４１ａと蓋体４１ｂとの間を通って外部に処理ガスが流出しないように、蓋体４１ｂと下部容器４１ａとの密閉処理を、シリンダ４３による押圧力に依存するだけでなく、より強固に行うことが好ましい。
【００３８】
このため、下部容器４１ａと蓋体４１ｂの端面にはそれぞれリング部材４７ａ・４７ｂが取り付けられており、下部容器４１ａの下方にこのリング部材４７ａ・４７ｂどうしを締め付けるロック機構３５が設けられている。リング部材４７ａとリング部材４７ｂは、Ｚ方向矢視において互いに重なるような同等の形状を有している。
【００３９】
図４に示すように、ロック機構３５は、下部容器４１ａの裏面中心に固定された支持軸５２と、支持軸５２との間にベアリング５３を介して、回転装置５４によって回転自在に配置された回転筒５５と、回転筒５５に固定された円板５６と、円板５６の周縁の所定位置に設けられた挟持部材５７と、を有している。挟持部材５７は、回転軸５８回りに回転自在な押圧ローラ５９ａ・５９ｂと、回転軸５８を保持するローラ保持部材６０と、を有している。
【００４０】
図７はリング部材４７ａ・４７ｂの形状と挟持部材５７の位置を示す平面図であり、図８は押圧ローラ５９ａ・５９ｂの移動形態を示す説明図である。図７においてリング部材４７ａ・４７ｂは紙面に垂直な方向で重なっている。リング部材４７ａ・４７ｂにはそれぞれ、切り欠き部６１が４箇所に等間隔で形成されている。この切り欠き部６１の位置に挟持部材５７が配置されている状態では、蓋体４１ｂの昇降を自由に行うことができる。
【００４１】
一方、回転装置５４を駆動して回転筒５５とともに円板５６を所定角度回転させると、押圧ローラ５９ａは回転しながらリング部材４７ｂの上面を登ってリング部材４７ｂ上で静止し、押圧ローラ５９ｂは回転しながらリング部材４７ａの下側に回り込んでリング部材４７ａの下側で静止する。押圧ローラ５９ａ・５９ｂ間の間隔をリング部材４７ｂの表面とリング部材４７ａの裏面との間の距離よりも短く設定することによって、リング部材４７ａ・４７ｂを締め付けることができ、これによってチャンバ３０の密閉性を向上させることができる。
【００４２】
なお、回転軸５８の上下位置がバネ等によって移動可能な構造とすることによって、リング部材４７ａ・４７ｂどうしを締め付ける力が調整されるようにしてもよい。また、切り欠き部６１を設ける位置は図７に示す４箇所に限定されず、好ましくは３箇所以上に等間隔で設けることが好ましい。
【００４３】
このように構成されたレジスト除去システム１においては、例えば、エッチングマスクとしてレジスト膜が用いられてエッチング処理が終了したウエハＷの収容されたキャリアＣがオペレータによって、または自動搬送装置によって載置台６に載置される。キャリアＣの蓋体１０ａとシャッター１０を搬送ステーション３側に退避させることによって窓部９ａが開かれる。続いてウエハ搬送ピック７ａによって、キャリアＣの所定位置にある１枚のウエハＷをウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ｂへ搬送する。
【００４４】
次に、ウエハ搬送アーム１４ａによってウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ｂに載置されたウエハＷをレジスト変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ（または１５ｂ〜１５ｈのいずれか）に搬入する。レジスト変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａへのウエハＷの搬入処理は次のようにして行われる。すなわち、最初にチャンバ３０の蓋体４１ｂを下部容器４１ａの上方に退避させた状態とし、その後に、蓋体４１ｂに設けられた爪部材４６のウエハＷを保持する部分（水平方向に突出した部分）よりも僅かに高い位置へウエハＷが進入するように、ウエハＷを保持したウエハ搬送アーム１４ａを進入させる。次いで、ウエハ搬送アーム１４ａを一旦下方へ移動させると、ウエハＷは爪部材４６に受け渡される。
【００４５】
ウエハ搬送アーム１４ａをレジスト変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａから退避させた後に蓋体４１ｂを降下させて、蓋体４１ｂを下部容器４１ａに密着させ、さらにロック機構３５を動作させて、リング部材４７ａ・４７ｂを締め付けることによって、チャンバ３０を密閉状態とする。なお、蓋体４１ｂを降下させる途中で、ウエハＷは爪部材４６からプロキシミティピン４４へ受け渡され、ステージ３３の上に載置される。
【００４６】
ステージ３３に備えられたヒータ４５ａと蓋体４１ｂに備えられたヒータ４５ｂを発熱させて、ステージ３３およびヒータ４５ａを所定の温度に保持する。例えば、ステージ３３を１００℃に保持し、蓋体４１ｂを１１０℃に保持する。これにより、後にチャンバ内に水蒸気とオゾンを含む処理ガスを供給した際に、水蒸気の結露が防止される。また、チャンバ３０内における水蒸気の密度は、蓋体４１ｂ側よりもステージ３３側で高くなるために、水蒸気を効率的にウエハＷにあてることができる。
【００４７】
なお、ステージ３３と蓋体４１ｂの温度差が極端に大きくなると、ステージ３３およびウエハＷに結露が生じやすくなり、一方、この温度差が小さいと水蒸気密度に分布が生じなくなる。このためステージ３３と蓋体４１ｂの温度差は５℃〜１５℃の範囲、好ましくはほぼ１０℃とする。
【００４８】
ステージ３３の温度は、９０℃〜１５０℃とすることが好ましく、このような範囲であれば、結露が抑制され、しかもウエハＷに熱的なダメージが与えられることもない。また、プロキシミティピン４４の高さは、ステージ３３の表面に結露が生じた場合に、ウエハＷの裏面が結露した液滴に接することがない高さ、例えば、１ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定される。これによりウエハＷの裏面へのウォーターマークやパーティクルの付着が防止され、ウエハＷの品質が高く保たれる。
【００４９】
ステージ３３および蓋体４１ｂが所定温度に保持され、かつ、ウエハＷの温度分布がほぼ一定となったら、最初に処理ガス供給装置１６からオゾン／窒素混合ガスのみをチャンバ３０内に供給して、チャンバ３０の内部がオゾン／窒素混合ガスでパージされ、かつ、所定の陽圧、例えばゲージ圧で０．２ＭＰａとなるように調節する。その後、オゾン／窒素混合ガスに水蒸気を混合させた処理ガスを、処理ガス供給装置１６からチャンバ３０内に供給する。この処理ガスによってウエハＷに形成されているレジスト膜は酸化されて水溶性へと変性する。チャンバ３０への処理ガスの供給量とチャンバ３０からの排気量は、チャンバ３０内が所定の陽圧となるように調整される。
【００５０】
レジスト変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａにおけるウエハＷの処理においては、ステージ３３は周縁に立起壁３３ａが設けられているために、ウエハＷの裏面側に処理ガスが回り込み難い。これによって、効率的に処理ガスがウエハＷの表面側に供給されるために処理速度が速められ、しかも処理ガスの流量（使用量）を低減することができる。さらに、ステージ３３と蓋体４１ｂに温度差が設けられているために、水蒸気を効率的にウエハＷに供給することができ、これによっても処理速度が速められる。
【００５１】
ウエハＷの処理ガスによる処理中に、ガス排出口３４ｂから排気された反応処理後の処理ガスは、排気装置３２によって所定の分離操作を経る。排気装置３２に導入された水蒸気は、排気装置３２内において結露し、液化する。このため排気装置３２は排液装置としての機能を備えている。図９は排気装置３２の概略構成を示す説明図である。排気装置３２は、主にバルブ７１〜７５と、エジェクタ７６と、ミストトラップ７７と、オゾンキラー７８と、冷却装置７９と、これらを接続する配管類と、から構成されている。
【００５２】
チャンバ３０のガス排出口３４ｂ（図示せず）に接続された配管８１には、バルブ７１・７２・７３が並列に接続されている。例えば、バルブ７１は解放時に少量の排気および排液を行い、バルブ７２は解放時に多量の排気および排液を行い、バルブ７３はチャンバ３０内部の処理ガスを緊急に排気するために用いられる。
【００５３】
ミストトラップ７７はバルブ７１・７２の下流側の配管８２に設けられている。バルブ７１・７２を通してミストトラップ７７へ導かれた処理ガスは、ミストトラップ７７において気液分離され、分離された液体成分はドレインへと排出され、気体成分はオゾンキラー７８へ排出される。オゾンキラー７８においては、オゾン／窒素混合ガスに含まれるオゾンが酸素ガスに熱分解される。オゾンキラー７８により加熱処理されたガスは冷却装置７９により所定の温度まで冷却された後に排気される。
【００５４】
バルブ７３の下流側の配管８３ａにはエジェクタ７６が配置されており、エジェクタ７６の下流側の配管８３ｂにはバルブ７５が設けられている。バルブ７３・７５を開いてエジェクタ７６を動作させることにより、配管８３ａ・８３ｂを通して、チャンバ３０内の処理ガスがミストトラップ７７へ向けて排出される。また、エジェクタ７６にはバルブ７４を開くことによって空気供給源から空気が供給されるようになっており、配管８３ａ・８３ｂを空気でパージすることができるようになっている。なお、バルブ７３〜７５は、ウエハＷの処理中は、通常、閉じた状態で保持される。
【００５５】
ウエハＷの処理ガスによる処理が終了したら、処理ガスの供給を停止する。続いて処理ガス供給装置１６からチャンバ３０内に窒素ガスを供給して、チャンバ３０内を窒素ガスでパージする。このパージ処理時には、その後にチャンバ３０を開いたときに、排気装置３２からオゾン／窒素混合ガスが逆流してオゾン／窒素混合ガスがチャンバ３０から排出されないように、排気装置３２内からもオゾン／窒素混合ガスを完全に排出する。排気装置３２では、通常の処理はバルブ７３・７５が閉じられた状態で行われるために、配管８３ａ・８３ｂを窒素ガスでパージする必要がない。これによってパージ時間を短縮することができる。
【００５６】
窒素ガスによるパージ処理が終了した後には、チャンバ３０の内圧が外気圧と同じであることを確認する。これは、チャンバ３０の内部圧力が大気圧よりも高い状態でチャンバ３０を開くと、チャンバ３０が損傷するおそれがあるからである。チャンバ３０の内圧確認後、ロック機構３５による下部容器４１ａと蓋体４１ｂの締め付けを解除し、蓋体４１ｂを上昇させる。蓋体４１ｂを上昇させる際に、ウエハＷは爪部材４６に保持されて蓋体４１ｂとともに上昇する。ウエハ搬送アーム１４ａを下部容器４１ａと蓋体４１ｂとの隙間に進入させて、ウエハＷを爪部材４６からウエハ搬送アーム１４ａに受け渡す。
【００５７】
レジスト変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａにおける処理においては、レジストは水溶性へと変性するが、ウエハＷから除去されない。そこでウエハＷからレジストを除去するために、ウエハＷは、洗浄処理ユニット（ＣＬＮ）１２ａ〜１２ｄのいずれかに搬入されて、そこで洗浄液による変性したレジストの除去処理が行われる。
【００５８】
次いで、洗浄処理ユニット（ＣＬＮ）１２ａ〜１２ｄにおける処理が終了したウエハＷは、ホットプレートユニット（ＨＰ）１９ａ〜１９ｄのいずれかに搬送されて、加熱乾燥された後、クーリングプレートユニット（ＣＯＬ）２１ａ・２１ｂのいずれかに搬送されて冷却処理される。所定の温度まで冷却されたウエハＷは、ウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａに搬送され、そこからウエハ搬送装置７によってキャリアＣの所定の位置に収容される。
【００５９】
次に、レジスト変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａに用いられるチャンバのさらに別の実施の形態について説明する。図１０はチャンバ３０ｂの概略断面図であり、図１１はチャンバ３０ｂを構成する下部容器４１ａ´の水平面での概略断面図である。
【００６０】
下部容器４１ａ´にはステージ３３´が配置されている。ステージ３３´が蓋体４１ｂを降下させた際に爪部材４６と衝突しないように、ステージ３３´の外径はウエハＷの外径よりも短くなっている。下部容器４１ａ´の内側において、ガス導入口３４ａの周囲には、水平方向に複数の窓部３６ａが形成された拡散板３６が設けられている。
【００６１】
ガス導入口３４ａからチャンバ３０ｂの内部に供給された処理ガスは、拡散板３６の窓部３６ａを通してウエハＷに供給される。これにより、処理ガスは、ウエハＷ全体に広く行き渡るようにしてウエハＷに供給されるために、ウエハＷ全体で略均一に処理を行うことができる。また、処理ガスを効率的にウエハＷに供給することが可能となるために、処理速度を速めることができ、スループットが向上する。さらに処理ガスの使用量を低減することも可能となる。
【００６２】
図１２は、チャンバ３０ｂに備えられた拡散板３６に代えて、ウエハＷの外周の広い範囲からウエハＷへの処理ガスの供給を行うガス供給ノズル３７を配置したチャンバ３０ｃの構成を示す説明図である。ガス供給ノズル３７は、ガス導入口３４ａからチャンバ３０ｃの内部に供給された処理ガスが、ウエハＷの周縁に回り込むように略円環状に形成されており、その内周の複数箇所に窓部３７ａが形成されている。なお、ガス供給ノズル３７は、下部容器４１ａ´の周縁の立起部の内周を利用することによって、下部容器４１ａ´と一体構成になっている。
【００６３】
ガス導入口３４ａからチャンバ３０ｃの内部に供給された処理ガスは、窓部３７ａを通して、ウエハＷの外周から中心に向かって供給され、その後にガス排出口３４ｂから排出される。このようにガス供給ノズル３７を用いた場合にも、拡散板３６を用いた場合と同じ効果を得ることができる。
【００６４】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、チャンバ３０ｂ・３０ｃにおいても、チャンバ３０に使用されていた立起壁３３ａを有するステージ３３を用いることができる。チャンバ３０へのウエハＷの搬入出は、蓋体４１ｂに取り付けられた爪部材４６を用いて行われる形態を示したが、例えば、ステージを貫通して昇降自在に設けられた昇降ピンを設け、この昇降ピンとウエハ搬送アーム１４ａとの間でウエハＷの受け渡しが行われるようにしてもよい。
【００６５】
また、レジスト変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｈによるウエハＷの処理において、処理ガスによる処理が終了してチャンバ３０内を窒素パージする際には、チャンバ３０内および排気装置の配管８１内からオゾンが排出された状態で、バルブ７１〜７３を閉じ、これと同時にチャンバ３０への窒素ガスの供給を停止してもよい。この方法によれば、バルブ７１〜７３を閉じているために、排気装置３２からオゾンがチャンバ３０へ逆流せず、パージ時間を短縮することができるために、使用する窒素量を低減することもできる。また、この方法を用いる場合にはバルブ７５を設ける必要はないために、部品点数を低減することができる。
【００６６】
但し、上述した窒素ガスによるチャンバ３０のパージ方法を用いた場合には、その後にチャンバ３０が陽圧に保持された状態でチャンバ３０が開かれることのないように、チャンバ３０を開く前に、バルブ７４を開いてエジェクタ７６へ空気を導入し、かつ、バルブ７３を開くことによって、排気装置３２を空気でパージし、かつ、チャンバ３０の内圧を外気圧と同じとなるように調整する。この空気による排気装置３２のパージは数秒間という短い時間でよい。
【００６７】
上記説明においては基板として半導体ウエハを例示したが、基板はこれに限定されない。例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）に使用されるガラス基板に電極回路を形成する際に使用されるレジストの除去処理等にも本発明を適用することができる。また、処理ガスはオゾンと水蒸気を所定濃度含む混合ガスに限定されず、その他の混合ガスまたは単一組成ガスであっても、そのガスを効率的に基板の表面に供給することが可能である。
【００６８】
【発明の効果】
上述の通り、本発明によれば、基板を載置するステージの周縁に立起壁を設けることによって、ステージと基板との間に流れ込む処理ガスの量を低減することができる。これによって基板表面に処理ガスを効率的に供給することができるために、処理ガスの消費量を低減することができ、しかも、処理速度を向上させることができる。また、本発明によれば、処理ガスを拡散させて基板に供給することにより、または処理ガスの供給路を基板の周縁に導いた後に基板に向けて供給することによって、処理ガスを基板に均一に供給することができる。これによって、基板の処理が基板全体で均一に行われ、基板の品質が高められる。さらに本発明によれば、チャンバの内部で温度勾配を設けることによって、処理ガスに含まれる各成分を効率的に基板の表面に供給することが可能である。これによって処理速度が速められ、スループットが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】レジスト除去システムの概略平面図。
【図２】レジスト除去システムの正面図。
【図３】レジスト除去システムの背面図。
【図４】レジスト除去システムに備えられたレジスト変性処理ユニット（ＶＯＳ）の概略断面図
【図５】レジスト変性処理ユニット（ＶＯＳ）の別の概略断面図。
【図６】レジスト変性処理ユニット（ＶＯＳ）に備えられる別のチャンバの形態を示す概略断面図。
【図７】チャンバに備えられたリング部材の形状とチャンバを固定する挟持部材の位置を示す平面図。
【図８】チャンバを固定する押圧ローラの移動形態を示す説明図。
【図９】排気装置の概略構成を示す説明図。
【図１０】レジスト変性処理ユニット（ＶＯＳ）に備えられる別のチャンバの概略断面図。
【図１１】チャンバを構成する下部容器の水平面での概略断面図。
【図１２】チャンバを構成する別の下部容器の水平面での概略断面図。
【図１３】従来のチャンバの構造を示す概略断面図。
【符号の説明】
１；レジスト除去システム
２；処理ステーション
３；搬送ステーション
４；キャリアステーション
１５ａ〜１５ｈ；レジスト変性処理ユニット（ＶＯＳ）
１６；処理ガス供給装置
３０・３０ａ・３０ｂ・３０ｃ；チャンバ
３２；排気装置
３３・３３´；ステージ
３３ａ；立起壁
３３ｂ；凹部
３４ａ；ガス導入口
３４ｂ；ガス排出口
３５；ロック機構
３６；拡散板
３６ａ；窓部
３７；ガス供給ノズル
３７ａ；窓部
４１ａ；下部容器
４１ｂ；蓋体
４５ａ・４５ｂ；ヒータ
Ｗ；ウエハ（基板）

Claims (12)

1. 所定の処理ガスによって基板を処理する基板処理装置であって、
   基板を収容する密閉式のチャンバと、
   前記チャンバに処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
   前記チャンバから前記処理ガスを排気する排気手段と、
   を具備し、
   前記チャンバは、
   前記処理ガスが前記チャンバの内部において略水平方向に流れるように、前記処理ガスを内部に導入するガス導入口および前記処理ガスを外部へ排気するガス排出口と、
   基板を支持する支持部材が表面に設けられ、前記支持部材に支持された基板の周縁を囲繞するように設けられた突起状の壁部を有するステージと、
   を有することを特徴とする基板処理装置。
2. 前記ステージが有する突起状の壁部の高さは、前記基板が前記支持部材に支持された際の基板の裏面の高さより高いことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記ガス導入口は、前記ステージに載置された基板の表面の高さよりも高い位置において前記チャンバの側壁に設けられ、前記ガス排出口は前記ガス導入口と対向する側壁に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
4. 所定の処理ガスによって基板を処理する基板処理装置であって、
   基板を収容する密閉式のチャンバと、
   前記チャンバに処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
   前記チャンバから前記処理ガスを排気する排気手段と、
   を具備し、
   前記チャンバは、
   前記処理ガスが前記チャンバの内部において略水平方向に流れるように、前記処理ガスを内部に導入するガス導入口および前記処理ガスを外部へ排気するガス排出口と、
   基板を支持する支持部材が表面に設けられたステージと、
   前記ガス導入口から前記チャンバ内に導入された処理ガスを前記ステージに載置された基板全体に前記処理ガスが供給されるように拡散する拡散板と、
   を有することを特徴とする基板処理装置。
5. 前記拡散板は、前記ステージに載置された基板の外側上方から前記基板に向けて前記処理ガスを流入させる複数のガス透過窓を有することを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
6. 所定の処理ガスによって基板を処理する基板処理装置であって、
   基板を収容する密閉式のチャンバと、
   前記チャンバに処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
   前記チャンバから前記処理ガスを排気する排気手段と、
   を具備し、
   前記チャンバは、
   基板を支持する支持部材が表面に設けられたステージと、
   前記処理ガスを内部に導入するガス導入口と、
   前記ガス導入口から前記チャンバ内に導入された処理ガスを前記ステージに載置された基板の周縁に回り込ませて前記基板の外側から前記基板に供給するガス供給ノズルと、
   前記ガス供給ノズルから噴射された処理ガスを外部へ排気するガス排出口と、
   を有することを特徴とする基板処理装置。
7. 前記ガス供給ノズルが前記処理ガスを噴射するガス噴射口は、前記ステージに載置された基板の表面の高さよりも高い位置に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
8. 前記チャンバは、
   前記ステージが収容された下部容器と、
   前記下部容器の上方に昇降自在に設けられた蓋体と、
   を有し、
   前記ステージに載置された基板を所定の温度に保持するためのヒータが前記ステージおよび前記蓋体にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
9. 前記処理ガスはオゾンと水蒸気を所定濃度含む混合ガスであることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の基板処理装置。
10. 水蒸気とオゾンを含む処理ガスによって基板を処理する基板処理方法であって、
    基板を支持する支持部材が表面に設けられたステージと前記ステージに載置された基板とを、昇降自在な蓋体と固定された下部容器とからなる密閉式のチャンバの内部に収容する工程と、
    前記ステージを９０℃〜１５０℃に保持し、かつ、前記蓋体において前記基板と対面する部分の温度を前記ステージの温度よりも５℃〜１５℃高く保持しながら、前記チャンバの内部に水蒸気とオゾンを含む処理ガスを供給することによって前記基板を処理する工程と、
    を有することを特徴とする基板処理方法。
11. 前記処理ガスによる前記基板の処理は、前記ステージに結露が生じた際に、前記基板の裏面が前記結露に接触しない高さに保持されて行われることを特徴とする請求項１０に記載の基板処理方法。
12. 前記処理ガスによる前記基板の処理は、前記チャンバの内部を陽圧に保持して行われることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の基板処理方法。

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