JP2006261683A - 基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】チャンバー101内に導入された暴露処理用ガス33は、ガス吹き出し板21に形成された開口211を通って基板1に吹き付けられる。ガス吹き出し板21により、暴露処理用ガス33は均一に基板1に吹き付けられるため、基板1の全面に渡ってリフロー距離Lを精度良く制御することができる。しかも、摂氏10℃乃至80℃の範囲内において±0.5℃以内の誤差で基板の温度を制御するので、処理が一層均一化及び安定化される。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の第一の実施形態に係る基板処理装置の構成を示す断面図である。本実施形態に係る基板処理装置は、チャンバー内に配置された基板に対して暴露処理用ガスを均一に吹き付ける装置である。
1.レジストが有機溶剤に溶解する場合
(a)有機溶剤
具体例として、有機溶剤を上位概念としての有機溶剤と、それを具体化した下位概念の有機溶剤とに分けて示す。(Rはアルキル基又は置換アルキル基、Arはフェニル基又はフェニル基以外の芳香環を示す)
・アルコール類(R−OH)
・アルコキシアルコール類
・エーテル類(R−O−R、Ar−O−R、Ar−O−Ar)・エステル類
・ケトン類
・グリコール類
・アルキレングリコール類
・グリコールエーテル類
上記有機溶剤の具体例としては、次のようなものがある。
・CH3OH、C2H5OH、CH3(CH2)XOH
・イソプロピルアルコール(IPA)
・エトキシエタノール
・メトキシアルコール
・長鎖アルキルエステル
・モノエタノールアミン(MEA)
・アセトン
・アセチルアセトン
・ジオキサン
・酢酸エチル
・酢酸ブチル
・トルエン
・メチルエチルケトン(MEK)
・ジエチルケトン
・ジメチルスルホキシド(DMSO)
・メチルイソブチルケトン(MIBK)
・ブチルカルビトール
・n−ブチルアセテート(nBA)
・ガンマーブチロラクトン
・エチルセロソルブアセテート(ECA)
・乳酸エチル
・ピルビン酸エチル
・2−ヘプタノン(MAK)
・3−メトキシブチルアセテート
・エチレングリコール
・プロピレングリコール
・ブチレングリコール
・エチレングリコールモノエチルエーテル
・ジエチレングリコールモノエチルエーテル
・エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート
・エチレングリコールモノメチルエーテル
・エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート
・エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル
・ポリエチレングリコール
・ポリプロレングリコール
・ポリブチレングリコール
・ポリエチレングリコールモノエチルエーテル
・ポリジエチレングリコールモノエチルエーテル
・ポリエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート
・ポリエチレングリコールモノメチルエーテル
・ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート
・ポリエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル
・メチル−3−メトキシプロピオネート(MMP)
・プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
・プロピレングリコールモノプロピルエーテル(PGP)
・プロピレングリコールモノエチルエーテル(PGEE)
・エチル−3−エトキシプロピオネート(FEP)
・ジプロピレングリコールモノエチルエーテル
・トリプロピレングリコールモノエチルエーテル
・ポリプロピレングリコールモノエチルエーテル
・プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート
・3−メトキシプロピオン酸メチル
・3−エトキシプロピオン酸エチル
・N−メチル−2−ピロリドン(NMP)
2.レジストが水溶性の場合
(a)水
(b)水を主成分とする水溶液
本願発明者は、本実施形態に係る基板処理装置100及び暴露処理用ガス33を用いて、以下のように、実際に基板上にパターニングされた塗布膜をリフローさせた。
(1)暴露処理用ガス及び流量:処理液蒸気5L/min、N2ガス5L/min
(2)暴露処理用ガス温度:22℃
(3)昇降ステージ11とガス吹き出し板21との間隔:10mm
(4)昇降ステージ11の温度:26℃
(5)暴露処理チャンバー101内の処理圧力:+0.2KPa
図4からわかるように、塗布膜パターンのリフロー距離はリフロー時間に対してほぼリニアな関係で変化する。従って、リフロー距離はリフロー時間で制御することが可能である。
Txs=|(Tmean―Tx)/Tmean|
図5からわかるように、暴露処理用ガス33の流量が2乃至10L/minの間では、基板1内におけるリフロー距離のばらつきが約5%と極めて良い結果が得られた。
(1)暴露処理用ガス及び流量:処理液蒸気2乃至10L/min、窒素ガス2乃至10L/min
(2)暴露処理用ガス温度:20乃至26℃
(3)昇降ステージ11とガス吹き出し板21との間隔:5乃至15mm
(4)昇降ステージ11の温度:24乃至26℃
(5)暴露処理チャンバー101内の処理圧力−1乃至+2KPa
本実施形態に係る基板処理装置100はレジストのリフローを行うための装置として説明したが、基板処理装置100は、レジストのリフロー以外の使用目的に用いることも可能である。例えば、半導体基板の表面を酸洗浄したり、あるいは、基板に対するレジストの密着性向上のために使用することも可能である。このような場合には、次のような薬液が使用される。
(A)酸を主成分とする溶液(表面洗浄用)
・塩酸
・弗化水素
・その他酸溶液
(B)無機−有機混合溶剤(有機膜の密着力強化に用いる場合)
・ヘキサメチルジシラザン等のシランカップリング剤
(第二の実施形態)
図8は、第二の実施形態に係る基板処理装置の構成を示す断面図である。本実施形態に係る基板処理装置200は、第一の実施形態に係る基板処理装置100と同様に、チャンバー内に配置された基板に対して暴露処理用ガスを均一に吹き付ける装置である。
上述の第一の実施形態に係る基板処理装置100及び第二の実施形態に係る基板処理装置200の構造は上記の構造に限定されるものではなく、以下に述べるように、種々の変更が可能である。
図11は、第三の実施形態に係る基板処理装置の構成を示す断面図である。本実施形態に係る基板処理装置300は、第一の実施形態に係る基板処理装置100と同様に、チャンバー内に配置された基板に対して暴露処理用ガスを均一に吹き付ける装置である。
図12は、本発明の第四の実施形態に係る基板処理装置の構成を示す断面図である。第一の実施形態に係る基板処理装置100がチャンバー内に配置された基板に対して暴露処理用ガスを均一に吹き付ける装置であったのに対して、本実施形態に係る基板処理装置400は、チャンバー内に配置された基板に対して暴露処理用ガスを均一に吹き付けるとともに、基板に対してドライエッチング又はアッシング処理をも行う装置である。
図13は、本発明の第五の実施形態に係る基板処理装置の構成を示す断面図である。本実施形態に係る基板処理装置500は、チャンバー内に配置された基板に対して暴露処理用ガスを均一に吹き付ける装置として構成することができ、あるいは、暴露処理とドライエッチング又はアッシング処理との双方を行う装置としても構成することができる。
図14は、本発明の第六の実施形態に係る基板処理装置の構成を示す概略図である。本実施形態に係る基板処理装置600は、処理対象の基板を大気中から暴露処理チャンバーに移送し、処理終了後に、基板を暴露処理チャンバーから再び大気中に戻すまでのプロセスを連続して行うことを可能にする装置である。
10 下部チャンバー
11 昇降ステージ
20 上部チャンバー
21 ガス吹き出し板
23 ガス拡散部材
24 ガス導入管
31 蒸気発生装置
32 ガス配管
33 暴露処理用ガス
34 可動式ガス導入管
36 ガス吹き付け体
100 第一の実施形態に係る基板処理装置
101 暴露処理チャンバー
110 ガス吹き付け機構
103 隔壁
112、221 温度調節液
120 ガス導入機構
121 O−リング
200 第二の実施形態に係る基板処理装置
300 第三の実施形態に係る基板処理装置
400 第四の実施形態に係る基板処理装置
410 上部電極
411 上部電極配線
412、424 アース
420 下部電極
421 下部電極配線
422 コンデンサ
423 RF高周波電源
500 第五の実施形態に係る基板処理装置
600 第六の実施形態に係る基板処理装置
601 処理チャンバー
602 減圧搬送チャンバー
603 圧力調整搬送チャンバー
604 基板搬入搬出用移載機構
Claims (25)
- チャンバー内に配置された基板に暴露処理用ガスを吹き付ける基板処理装置であって基板処理装置であって、
前記基板の温度を摂氏10乃至80℃の範囲の温度に調整する基板温度調整手段と、
少なくとも一つのガス導入口と少なくとも一つのガス排気口とを有するチャンバーと、
前記ガス導入口を介して前記チャンバー内に暴露処理用ガスを導入するガス導入手段と、
ガス分配手段と、
を備え、
前記ガス分配手段は、前記チャンバーの内部空間を、前記暴露処理用ガスが前記ガス導入口を介して導入される第一の空間と、前記基板が配置されている第二の空間とに分離し、
前記ガス分配手段には、前記第一の空間と前記第二の空間とを連通させる複数個の開口が形成されており、
前記ガス分配手段は、前記第一の空間に導入された前記暴露処理用ガスを前記開口を介して前記第二の空間に導入させるものであることを特徴とする基板処理装置。 - チャンバー内に配置された基板に暴露処理用ガスを吹き付ける基板処理装置であって基板処理装置であって、
前記基板の温度を摂氏20乃至50℃の範囲の温度に調整する基板温度調整手段と、
少なくとも一つのガス導入口と少なくとも一つのガス排気口とを有するチャンバーと、
前記ガス導入口を介して前記チャンバー内に暴露処理用ガスを導入するガス導入手段と、
ガス分配手段と、
を備え、
前記ガス分配手段は、前記チャンバーの内部空間を、前記暴露処理用ガスが前記ガス導入口を介して導入される第一の空間と、前記基板が配置されている第二の空間とに分離し、
前記ガス分配手段には、前記第一の空間と前記第二の空間とを連通させる複数個の開口が形成されており、
前記ガス分配手段は、前記第一の空間に導入された前記暴露処理用ガスを前記開口を介して前記第二の空間に導入させるものであることを特徴とする基板処理装置。 - チャンバー内に配置された基板に暴露処理用ガスを吹き付ける基板処理装置であって基板処理装置であって、
前記基板の温度を摂氏18乃至40℃の範囲の温度に調整する基板温度調整手段と、
少なくとも一つのガス導入口と少なくとも一つのガス排気口とを有するチャンバーと、
前記ガス導入口を介して前記チャンバー内に暴露処理用ガスを導入するガス導入手段と、
ガス分配手段と、
を備え、
前記ガス分配手段は、前記チャンバーの内部空間を、前記暴露処理用ガスが前記ガス導入口を介して導入される第一の空間と、前記基板が配置されている第二の空間とに分離し、
前記ガス分配手段には、前記第一の空間と前記第二の空間とを連通させる複数個の開口が形成されており、
前記ガス分配手段は、前記第一の空間に導入された前記暴露処理用ガスを前記開口を介して前記第二の空間に導入させるものであることを特徴とする基板処理装置。 - チャンバー内において鉛直方向に配置された複数の基板の各々に暴露処理用ガスを吹き付ける基板処理装置であって、
前記基板の温度を摂氏10乃至80℃の範囲の温度に調整する基板温度調整手段と、
少なくとも一つのガス導入口と少なくとも一つのガス排気口とを有するチャンバーと、
前記ガス導入口を介して前記チャンバー内に暴露処理用ガスを導入するガス導入手段と、
前記複数の基板の各々に対応して設けられているガス分配手段と、
を備え、
前記ガス分配手段には複数個の開口が形成されており、前記ガス導入手段を介して導入された前記暴露処理用ガスは前記開口を介して前記基板に吹き付けられるものであることを特徴とする基板処理装置。 - チャンバー内において鉛直方向に配置された複数の基板の各々に暴露処理用ガスを吹き付ける基板処理装置であって、
前記基板の温度を摂氏20乃至50℃の範囲の温度に調整する基板温度調整手段と、
少なくとも一つのガス導入口と少なくとも一つのガス排気口とを有するチャンバーと、
前記ガス導入口を介して前記チャンバー内に暴露処理用ガスを導入するガス導入手段と、
前記複数の基板の各々に対応して設けられているガス分配手段と、
を備え、
前記ガス分配手段には複数個の開口が形成されており、前記ガス導入手段を介して導入された前記暴露処理用ガスは前記開口を介して前記基板に吹き付けられるものであることを特徴とする基板処理装置。 - チャンバー内において鉛直方向に配置された複数の基板の各々に暴露処理用ガスを吹き付ける基板処理装置であって、
前記基板の温度を摂氏18乃至40℃の範囲の温度に調整する基板温度調整手段と、
少なくとも一つのガス導入口と少なくとも一つのガス排気口とを有するチャンバーと、
前記ガス導入口を介して前記チャンバー内に暴露処理用ガスを導入するガス導入手段と、
前記複数の基板の各々に対応して設けられているガス分配手段と、
を備え、
前記ガス分配手段には複数個の開口が形成されており、前記ガス導入手段を介して導入された前記暴露処理用ガスは前記開口を介して前記基板に吹き付けられるものであることを特徴とする基板処理装置。 - チャンバー内に配置された基板に暴露処理用ガスを吹き付ける基板処理装置であって、
前記基板の温度を摂氏10乃至80℃の範囲の温度に調整する基板温度調整手段と、
少なくとも一つのガス導入口と少なくとも一つのガス排気口とを有するチャンバーと、
前記ガス導入口を介して前記チャンバー内に暴露処理用ガスを導入するガス導入手段と、
前記チャンバー内に導入された前記暴露処理用ガスを前記基板に吹き付けるガス分配手段と、
を備え、
前記ガス分配手段は、前記チャンバーの内部において、前記チャンバーの上壁に沿って移動可能であることを特徴とする基板処理装置。 - チャンバー内に配置された基板に暴露処理用ガスを吹き付ける基板処理装置であって、
前記基板の温度を摂氏20乃至50℃の範囲の温度に調整する基板温度調整手段と、
少なくとも一つのガス導入口と少なくとも一つのガス排気口とを有するチャンバーと、
前記ガス導入口を介して前記チャンバー内に暴露処理用ガスを導入するガス導入手段と、
前記チャンバー内に導入された前記暴露処理用ガスを前記基板に吹き付けるガス分配手段と、
を備え、
前記ガス分配手段は、前記チャンバーの内部において、前記チャンバーの上壁に沿って移動可能であることを特徴とする基板処理装置。 - チャンバー内に配置された基板に暴露処理用ガスを吹き付ける基板処理装置であって、
前記基板の温度を摂氏18乃至40℃の範囲の温度に調整する基板温度調整手段と、
少なくとも一つのガス導入口と少なくとも一つのガス排気口とを有するチャンバーと、
前記ガス導入口を介して前記チャンバー内に暴露処理用ガスを導入するガス導入手段と、
前記チャンバー内に導入された前記暴露処理用ガスを前記基板に吹き付けるガス分配手段と、
を備え、
前記ガス分配手段は、前記チャンバーの内部において、前記チャンバーの上壁に沿って移動可能であることを特徴とする基板処理装置。 - 前記基板温度調整手段は、前記基板の温度を±0.5℃の誤差範囲内に制御することを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項に記載の基板処理装置。
- 前記暴露処理用ガスは、前記基板上に形成された有機膜を溶解させるガスであることを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項に記載の基板処理装置。
- 前記暴露処理用ガスは、少なくとも有機溶剤からなる成分を含有することを特徴とする請求項11に記載の基板処理装置。
- 前記有機溶剤には、(1)アルコール類(R−OH)、(2)アルコキシアルコール類、(3)エーテル類(R−O−R、Ar−O−R、Ar−O−Ar)、(4)エステル類、(5)ケトン類、(6)グリコール類、(7)アルキレングリコール類及び(8)グリコールエーテル類のうちの少なくとも何れか一つ(ただし、(1)及び(2)において、Rはアルキル基又は置換アルキル基、Arはフェニル基又はフェニル基以外の芳香環を示す)が含有されることを特徴とする請求項12に記載の基板処理装置。
- 前記チャンバーは複数個のガス導入口を備えることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の基板処理装置。
- 前記第一の空間の内部に配置され、前記ガス導入口を介して導入された前記暴露処理用ガスを拡散させ、前記暴露処理用ガスの濃度を均一にするための拡散部材をさらに備えることを特徴とする請求項1、2、3又は14に記載の基板処理装置。
- 前記チャンバーは複数個のガス導入口を備えることを特徴とする請求項4乃至6の何れか一項に記載の基板処理装置。
- 前記複数個のガス導入口は、前記ガス分配手段と1対1で対応し、各ガス導入口は、対応するガス分配手段と対応する位置に配置されていることを特徴とする請求項16に記載の基板処理装置。
- 前記ガス分配手段はその中心を中心として回転可能に形成されていることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、14、15、16又は17に記載の基板処理装置。
- 前記ガス分配手段は、前記チャンバー内に配置された基板を走査するように移動することを特徴とする請求項7乃至9の何れか一項に記載の基板処理装置。
- 前記ガス分配手段は、上下方向に移動可能となっていることを特徴とする請求項7、8、9又は19に記載の基板処理装置。
- 前記ガス分配手段は、中空形状をなしているとともに、複数個の開口を有し、該開口を介して基板に暴露処理用ガスを吹き付けることを特徴とする請求項7、8、9、19又は20に記載の基板処理装置。
- 前記ガス分配手段はその中心軸の周りに回転可能に形成されていることを特徴とする請求項21に記載の基板処理装置。
- 前記基板が載置されるステージが、上下動可能に形成されていることを特徴とする請求項1乃至22の何れか一項に記載の基板処理装置。
- 前記基板が載置されるステージが、その軸心の周りに回転可能に形成されていることを特徴とする請求項1乃至23の何れか一項に記載の基板処理装置。
- 前記チャンバー内に配置された基板と前記ガス分配手段との間隔が5乃至15mmに設定されていることを特徴とする請求項1乃至24のいずれか一項に記載の基板処理装置。
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