JP2008135440A - 半導体製造装置および半導体製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スループットを低下することなく塗布膜からの昇華物の発生を抑制し、ダストの発生による半導体装置の歩留りの低下を抑えることが可能な半導体製造装置および半導体製造方法を提供する。
【解決手段】塗布膜の形成された基板１を所定の温度でベーク処理するためのベークチャンバー２と、ベーク処理された基板１を冷却するための冷却チャンバー３と、ベーク処理された基板１を、ベークチャンバー２から冷却チャンバー３に搬送するための第１の搬送機構３１を備え、冷却チャンバー３は、冷却チャンバー３に搬送された基板１を、冷却チャンバー３内で搬送するための第２の搬送機構３５と、基板を、搬送方向に室温まで降温するための温度制御機構３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＡＲＣ（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ−Ｃｏａｔｉｎｇ）膜などの塗布膜の形成された基板をベーク処理するための半導体製造装置および半導体製造方法に関する。

一般に、半導体ウェハやＬＣＤ基板など（以下基板と記す）の表面にパターンを形成する工程において、リソグラフィー技術が用いられている。通常、このようなパターン形成工程は、基板表面にレジストを塗布してレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、形成されたレジスト膜にパターンを露光する露光工程と、露光後のレジスト膜を現像処理する現像工程から構成されている。

近年、素子の微細化に伴い、より高度な微細加工が要求されており、例えばレジスト膜形成前に、ＡＲＣ膜を形成する技術が適用されている。これにより、露光時のウェハなどからの反射によるレジスト膜の裾引きを抑制するとともに、現像液に含まれる有機アミンによる基板へのコンタミネーションを防止することが可能である。

このようなＡＲＣ膜は、基板表面にスピンコートなどにより塗布膜を形成した後、レジストとのミキシング防止とウェハなどとの密着性の向上のために、加熱処理を行なうことにより形成されている。

この加熱処理において、例えば、特許文献１[０００５]などに記載されているように、ＡＲＣ昇華物が発生する。加熱処理後、基板は、同［００２６］に記載されているように、冷却アームにおいて冷却された後に搬出されるが、このとき、基板が急激に冷却されることにより、ＡＲＣ昇華物が発生する。そして、このＡＲＣ昇華物が、基板表面や、処理チャンバー内でダストの要因となり、歩留り低下を引き起こすという問題がある。

また、同図３に示すような装置構造においては、基板は、開口部４５より搬入、搬出され、装置内を行き来する構造になっているため、ＡＲＣ昇華物が発生しないように冷却速度を遅くすると、そのままスループットに影響してしまうという問題がある。
特開２００３−３４７１９８号公報

本発明は、スループットを低下させることなく塗布膜からの昇華物の発生を抑制し、ダストの発生による半導体装置の歩留りの低下を抑えることが可能な半導体製造装置および半導体製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明の一態様によれば、塗布膜の形成された基板を所定の温度でベーク処理するためのベークチャンバーと、ベーク処理された前記基板を冷却するための冷却チャンバーと、ベーク処理された前記基板を、前記ベークチャンバーから前記冷却チャンバーに搬送するための第１の搬送機構を備え、前記冷却チャンバーは、前記冷却チャンバーに搬送された前記基板を、前記冷却チャンバー内で搬送するための第２の搬送機構と、前記基板を、搬送方向に室温まで降温するための温度制御機構を備えることを特徴とする半導体製造装置が提供される。

また、本発明の一態様によれば、塗布膜の形成された基板を、所定の温度でベーク処理し、ベーク処理された前記基板を冷却チャンバーに搬送し、前記冷却チャンバーに搬送された前記基板を、前記冷却チャンバーにおいて、搬送しながら室温まで冷却した後、前記冷却チャンバーから搬出することを特徴とする半導体製造方法が提供される。

本発明の一実施態様によれば、半導体製造装置および半導体製造方法において、スループットを低下させることなく塗布膜からの昇華物の発生を抑制し、ダストの発生による半導体装置の歩留りの低下を抑えることが可能となる。

以下本発明の実施形態について、図を参照して説明する。

図１に本実施形態の半導体製造装置の構成を示す。図に示すように、ＡＲＣ塗布膜が形成されたウェハ１がベーク処理されるベークチャンバー２と、冷却チャンバー３と、ベークチャンバーと冷却チャンバーを接続する接続部４から構成されている。

ベークチャンバー２には、ウェハ１をベークチャンバー２に搬入するためのウェハロード部２１と、ウェハ１を搬送するための搬送アーム２２と、ウェハ１をベーク処理するためのヒータを備えたベークユニット２３が設置されている。そして、ベークユニット２３に載置されるウェハ１の温度雰囲気を一定に制御するためのチャンバーカバー２４が設けられている。

ベークチャンバー２には、接続部４が接続されており、ベークユニット２により加熱されたウェハ１を急冷しないために、ヒータ４１が設けられている。

接続部４には、冷却チャンバー３が接続されており、ウェハ１を搬送するための搬送アーム３１が設置され、その上部には排気口３２が設けられている。そして、冷却チャンバー３内を加熱するために並列に配置された複数のヒータ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅと、これらを所定の温度勾配となるように夫々制御するための温度制御機構３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆが設置されている。そして、冷却チャンバー３内をウェハ載置して搬送するための駆動機構を備えた冷却搬送プレート３５と、冷却搬送プレート３５の温度を制御するための温度制御機構３６、および冷却搬送プレート３５の搬送速度を制御するための速度制御機構３７が設置されている。さらに、ウェハ１を搬出するためのウェハロード部３８が設けられている。

このような半導体製造装置を用いて、以下のようにしてウェハ上のＡＲＣ膜がベーク処理され、冷却される。先ず、ＡＲＣ塗布膜が形成されたウェハ１は、ウェハロード部２１よりベークチャンバー２に搬入される。そして、ベークチャンバー２内を搬送アーム２２によりベークユニット２３に搬送される。

ベークユニット２３に搬送されたウェハ１は、チャンバーカバー２４で覆われた後、例えば２１５℃でベーク処理される。そして、ベークユニット２３内でベーク処理されたウェハ１は、搬送アーム３１を用いて、ヒータ４１によりベーク温度（例えば２１５℃）に加熱された接続部４を介して、冷却チャンバー３に搬送される。

冷却チャンバー３に搬送されたウェハ１は、冷却搬送プレート３５上に載置され、冷却チャンバー３内を搬送される。このとき、上方に設置された排気口３２より、ＡＲＣ塗布膜の昇華物が排出される。そして、予めヒータ３３ａおよび温度制御機構３４ａによりベーク温度（例えば２１５℃）となるように制御された領域ａから、ヒータ３３ｂおよび温度制御機構３４ｂにより例えば２００℃となるように制御された領域ｂ、ヒータ３３ｃおよび温度制御機構３４ｃにより例えば１５０℃となるように制御された領域ｃ、ヒータ３３ｄおよび温度制御機構３４ｄにより例えば１００℃となるように制御された領域ｄ、ヒータ３３ｅおよび温度制御機構３４ｅにより例えば５０℃となるように制御された領域ｅ、温度制御機構３４ｆにより例えば室温２５℃となるように制御された領域ｆを、ゆっくり移動させる。このとき、同時に冷却搬送プレート３５を、温度制御機構３６によりの温度徐々に降下させながら、速度制御機構３７により例えば０．１ｃｍ／ｓ〜３０ｃｍ／ｓの速度となるように制御する。そして、室温２５℃まで降温されたウェハ１は、ウェハロード部３８より搬出される。

このようにして、ＡＲＣ塗布膜が形成されたウェハ１を、ベークチャンバー２においてベーク処理した後、冷却チャンバー３において徐々に降温し、室温となった後に搬出することにより、急激な温度低下による昇華物の発生を抑制することができる。また、ベーク処理されたウェハ１は、順次冷却チャンバー３に搬送されるため、スループットを低下させることなく、昇華物に起因するダストの発生による半導体装置の歩留りの低下を抑えることが可能となる。

尚、本実施形態において、冷却チャンバー３は１つであるが、ベークユニット２と接続する接続部４において分岐させて、複数設けることにより、さらにスループットを向上させることが可能となる。

また、冷却チャンバー３においては、徐々に降温させることができればよく、その手段は特に限定されるものではない。本実施形態においては、ウェハ１を搬送、冷却する冷却搬送プレート３５と、冷却チャンバー３内の搬送される領域の双方を温度制御しているが、必ずしも双方の温度制御が可能でなくてもよい。但し、冷却搬送プレート３５の温度制御を行わない場合は、熱伝導性の良い材料を用いることが好ましく、ヒータによる温度制御をより精密に行うことが好ましい。また、冷却搬送プレート３５の温度制御を行う場合、途中少なくとも１か所以上にベーク温度より低く、室温より高い温度に加熱可能なヒータを設けることが好ましい。

尚、搬出時に室温まで冷却しておくことが好ましいが、搬出時に昇華物が発生しない程度であれば、室温との温度差を有していてもよい。

また、冷却搬送プレート３５の搬送速度は、各領域温度にウェハ１の実温度が追従する速度であればよく、適宜設定、変動させることができるが、例えば３０ｃｍ／ｓ以下と比較的低速であることが好ましい。一方、スループットの向上の観点から、０．１ｃｍ／ｓ以上であることが好ましい。

本実施形態において、ベークチャンバー２においては、特に温度制御していないが、ベークチャンバー２内でベークユニット２３に至る搬送領域を、予め例えば２１５℃に加熱しておくことにより、ウェハ１のベークチャンバー２内への搬入時に、外気（室温）流入によるベークチャンバー２内の急激な温度低下を抑制し、ＡＲＣ昇華物の固化を抑えることが可能となる。さらに、ウェハロード部２１側上部に排気口を設けてガスを排出することにより、外気の流入によるＡＲＣ昇華物のベークチャンバー２内の拡散を抑制することが可能となる。

また、ヒータ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅは、５０〜２１５℃程度に加熱可能なものであれば、特に限定されるものではなく、例えば通常の抵抗加熱ヒータなどを用いることができる。そして、設置位置は特に限定されないが、冷却チャンバー３内部に設けられることが好ましく、その形状は、例えば図２に斜視図を示すように、格子状のヒータ３３’の内側をウェハ１が搬送される構造となっていても良いし、上方および下方に、夫々リング状のヒータや渦巻状のヒータを設置しても良い。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一態様の半導体製造装置の構造を示す図。 本発明の一態様におけるヒータの形状を示す斜視図。

符号の説明

１…ウェハ、２…ベークチャンバー、３…冷却チャンバー、４…接続部、２１、３８…ウェハロード部、２２、３１…搬送アーム、２３…ベークユニット、２４…チャンバーカバー、３２…排気口、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ、３３’、４１…ヒータ、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆ…温度制御機構、３５…冷却搬送プレート、３６…温度制御機構、３７…速度制御機構

Claims (5)

1. 塗布膜の形成された基板を所定の温度でベーク処理するためのベークチャンバーと、
   ベーク処理された前記基板を冷却するための冷却チャンバーと、
   ベーク処理された前記基板を、前記ベークチャンバーから前記冷却チャンバーに搬送するための第１の搬送機構を備え、
   前記冷却チャンバーは、
   前記冷却チャンバーに搬送された前記基板を、前記冷却チャンバー内で搬送するための第２の搬送機構と、
   前記基板を、搬送方向に室温まで降温するための温度制御機構を備えることを特徴とする半導体製造装置。
2. 前記温度制御機構は、前記冷却チャンバー内を前記所定の温度より低く、室温より高くなるように加熱するためのヒータを備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
3. 前記冷却チャンバーは複数であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体製造装置。
4. 塗布膜の形成された基板を、所定の温度でベーク処理し、
   ベーク処理された前記基板を冷却チャンバーに搬送し、
   前記冷却チャンバーに搬送された前記基板を、前記冷却チャンバーにおいて、搬送しながら室温まで冷却した後、前記冷却チャンバーから搬出することを特徴とする半導体製造方法。
5. 前記冷却チャンバー内を、搬送方向に前記所定の温度から室温までの温度勾配を有するように温度制御することを特徴とする請求項４に記載の半導体製造方法。

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