JP2009181969A

JP2009181969A - 基板処置装置

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Publication number: JP2009181969A
Application number: JP2008016989A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Shimai; 太島井
Original assignee: Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Current assignee: Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2009-08-13
Anticipated expiration: 2028-01-29
Also published as: JP5186224B2

Abstract

【課題】大型基板に対する紫外線の照射を均一にできる基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板処理装置１はボックス状フレーム１０の上面に、トンネル型加熱処理チャンバー１１、トンネル型加熱処理チャンバー１１の入口に接続されるの第１の処理室１２、トンネル型加熱処理チャンバー１１の出口に接続されるの第２の処理室１３を配置し、更にトンネル型加熱処理チャンバー１１の天井部に形成した凹所１４に紫外線照射装置１５を配置し、入口側の第１の処理室１２とトンネル型加熱処理チャンバー１１の間には両者を気密に隔離する扉１７が取り付けられ、第１の処理室１２の底面には真空ポンプにつながる配管１８が接続され、また、出口側の第２の処理室１３とトンネル型加熱処理チャンバー１１の間には両者を気密に隔離する扉１９が取り付けられ、第２の処理室１３の底面には真空ポンプにつながる配管２０が接続されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ガラス基板や半導体ウェーハの基板表面に形成した塗膜に紫外線照射と加熱処理を施す基板処理装置に関する。

半導体ウェーハの表面に回路を形成するには、半導体ウェーハの表面に導体層を形成し、この導体層の上にレジスト膜を形成し、このレジスト膜に露光・現像を行ってレジストパターンとし、このレジストパターンを介して導体層をエッチングすることで回路を形成している。

上記のエッチングの際には高温になるため、レジストが流れたり炭化する問題が従来から指摘されており、このため、エッチングの前にレジストにＵＶ（紫外線）を照射して硬化（キュアリング）することが行われている。

例えば、特許文献１には、レジストパターンに紫外線照射と加熱処理を施すことでレジスト内で架橋を起こさせてレジストの熱的安定性を高める装置が開示されている。

また特許文献２には、半導体ウェーハの表面に形成したシリカ系被膜に対し、減圧下で紫外線照射と加熱処理を施すことで、被膜中のＯＨ基を減少させて被膜全体の緻密性を向上させる装置が開示されている。

上記特許文献１及び特許文献２に開示される装置はいずれも、テーブルに形成した開口部の上面を透光性の窓で封止し、また開口部に下方から加熱手段を組み込んだステージを臨ませることで開口部内を密閉空間とし、ステージ上面に保持したウェーハ表面に透光性の窓の上方に配置した紫外線ランプから紫外線を照射するようにしている。
特開昭６３−２６００２８号公報特開昭６４−０５６３１５号公報

一般的に１本の紫外線ランプから照射される紫外線は、紫外線ランプのどの部位からも等しい強度で照射されるわけではなく、１０％程度の誤差がある。

一方、従来の紫外線照射装置を組み込んだ基板処理装置は、処理時におけるステージと紫外線照射装置との位置関係が固定であるため、紫外線ランプの照射ムラが緩和されずそのままウェーハ表面の被膜処理の不均一さとなって現れてしまう。

また、従来のＵＶキュアにあっては、処理室内雰囲気の脱酸素及び脱水が十分に行われていないため、レジストの硬化が不足してしまい、エッチングの際にレジスト流れや炭化が生じることがある。

上記の不具合を解消するため、本出願人は先に、トンネル型加熱処理チャンバー内に基板を載置したまま移動するホットプレートを配置し、トンネル型加熱処理チャンバー外に紫外線照射装置を配置し、更にトンネル型加熱処理チャンバーの入口に減圧チャンバーを配置した基板処理装置を提案した。

この基板処理装置によれば、上記の課題は解消することができるのであるが、加熱処理後の基板をトンネル型加熱処理チャンバーから取り出す際に、外気がトンネル型加熱処理チャンバー内に侵入してしまい、トンネル型加熱処理チャンバー内の脱酸素及び脱水雰囲気が破壊され、塗膜に悪影響を及ぼしてしまう。

上記の課題を解決するため、本発明に係る基板処置装置は、レールに沿って移動可能とされたホットプレートが内部に配置されたトンネル型加熱処理チャンバーと、このトンネル型加熱処理チャンバーの入口に接続される第１の処理室と、前記トンネル型加熱処理チャンバーに形成した窓を介してトンネル型加熱処理チャンバー内をホットプレートとともに移動する基板に紫外線を照射する紫外線照射装置と、前記トンネル型加熱処理チャンバーの出口に接続される第２の処理室とを備え、前記第１および第２の処理室は、処理室内を脱酸素雰囲気にするための機構を備えている。

このようにすることで、紫外線照射装置の下方を基板が移動しつつ紫外線照射が行われるため、紫外線ランプ固有の照射ムラを緩和することができ、入口側の第１の処理室によって処理室内雰囲気を脱酸素を助長することができ、レジストの硬化が十分になされ、更に出口側の第２の処理室によってトンネル型加熱処理チャンバー内の非酸化雰囲気が破壊されることもない。なお、第１および第２の処理室は、脱酸素雰囲気に加え脱水（乾燥）雰囲気にする機構を備えていることが好ましい。
このような第１および第２の処理室としては、例えば処理室内を減圧し、真空あるいはそれに近い状態にすることができる、いわゆる減圧チャンバーであっても良いし、処理室内にドライの不活性ガス（例えば窒素ガス）を供給する供給管を備え、処理室内をドライの不活性雰囲気下にすることができる機構を有する処理室であっても良く、特に限定されることはない。

上記において、例えばトンネル型加熱処理チャンバー内に基板を移載する受け渡し装置を設けた場合などには、その分だけトンネル型加熱処理チャンバーの天井面は高くしなければならない。しかしながら天井面を高くすると必然的に紫外線照射装置と基板との距離が大きくなり、照度不足のおそれが生じる。そこで、天井面の一部を一段下がった凹部とし、この凹部内に前記紫外線照射装置を配置することで、斯かる不利を解消するようにしてもよい。

また、トンネル型加熱処理チャンバーの外側に基板の受渡しを行うロボットをトンネル型加熱処理チャンバーに沿って走行可能に配置し、このロボットの走行エリアを挟んでトンネル型加熱処理チャンバーと反対側に基板をストックするカセットを配置することで、基板処理効率が大幅に向上する。

本発明に係る基板処置装置によれば、大型のガラス基板であってもムラなく均一に紫外線を照射することができる。また、紫外線照射と加熱処理を行うトンネル型処理チャンバーと前記第１および第２の処理室とを分けているため、脱酸素及び脱水が効率よく行え、処理中に水分が出てくることがない。更に、処理後に基板を取り出す際に、トンネル型処理チャンバー内に外気が侵入することを防止できる。

以下に本発明の最適な実施例を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る基板処理装置を組み込んだ基板処理システムの平面図、図２は基板処理システムの側面図、図３は本発明に係る基板処理装置の正面図、図４（ａ）は紫外線照射装置を配置した箇所の拡大図、（ｂ）は別実施例を示す図であり、分かりやすくするため、図１の平面図ではトンネル型加熱処理チャンバーの天井面を除き、図３の正面図ではトンネル型加熱処理チャンバーの正面壁を除いて示している。

基板処理システムは基板処理装置１、基板処理装置１と平行なレール上を走行する基板の投入兼払出しロボット２およびロボット２の走行エリアを挟んで基板処理装置１（トンネル型加熱処理チャンバー）と反対側に配置されるカセット３，３からなる。２つのカセットのうち一方は処理済基板を収納するカセットであり、他方は未処理基板を収納するカセットである。

基板処理装置１は制御部、配線、ポンプ、モータなどを収納したボックス状フレーム１０の上面に、トンネル型加熱処理チャンバー１１、トンネル型加熱処理チャンバー１１の入口に接続される第１の処理室（減圧チャンバー）１２、トンネル型加熱処理チャンバー１１の出口に接続される第２の処理室（減圧チャンバー）１３を配置し、更にトンネル型加熱処理チャンバー１１の天井部に形成した凹所１４に紫外線照射装置１５を配置している。

前記凹所１４はトンネル型加熱処理チャンバー１１の中間付近に形成され、この凹所１４よりも上流側および下流側の側壁に覗き窓１６を設けている。

入口側の第１の処理室（減圧チャンバー）１２とトンネル型加熱処理チャンバー１１の間には両者を気密に隔離する扉１７が取り付けられ、第１の処理室（減圧チャンバー）１２の底面には真空ポンプにつながる配管１８が接続されている。同様に、出口側の第２の処理室（減圧チャンバー）１３とトンネル型加熱処理チャンバー１１の間には両者を気密に隔離する扉１９が取り付けられ、第２の処理室（減圧チャンバー）１３の底面には真空ポンプにつながる配管２０が接続されている。

また、トンネル型加熱処理チャンバー１１の底面（ボックス状フレーム１０の上面）には第１のレール２１及び第２のレール２２が設けられ、第１のレール２１にはホットプレート２３が摺動自在に係合し、駆動装置２４によってトンネル型加熱処理チャンバー１１内を往復動する。

前記第１のレール２１の外側に設けられた第２のレール２２には基板Ｗの受渡し装置２５が設けられている。この基板受渡し装置２５は第１および第２の処理室（減圧チャンバー）１２,１３のそれぞれに対応して設けられ、またホットプレート２３はトンネル型加熱処理チャンバー１１内に１つ設けられる。

前記基板受渡し装置２５は図示しない駆動装置によってトンネル型加熱処理チャンバー１１内を往復動するとともに上下方向及び搬送方向と直交方向に進退動するハンドを備え、このハンドが前記した動作をなすことで、第１の処理室（減圧チャンバー）１２からホットプレート２３上に未処理の基板Ｗを移載し、また処理済の基板Ｗをホットプレート２３上から第２の処理室（減圧チャンバー）１３へ移載する。

また、図４（ａ）に示すように、前記凹所１４に形成した開口にはガラス板などを嵌め込んで透光窓２６とし、この透光窓２６の上方に前記紫外線照射装置１５を配置している。

前記紫外線照射装置１５は透光窓２６の１辺に沿った部分を揺動中心とした枠体２７に複数本の紫外線ランプ２８を取り付け、この枠体２７を揺動することで結果的に紫外線ランプ２８を昇降動せしめるようにしている。

紫外線照射装置１５としては、図４（ｂ）に示すように、複数本の紫外線ランプ２８を保持する枠体２７をハンドル２９を操作することで、昇降動せしめるようにしている。尚、図示例では複数本の紫外線ランプ２８を１段状に設けたが、複数段としてもよい。

以上において、第１の処理室（減圧チャンバー）１２内にロボット２によって未処理基板Ｗを投入する。この後、配管１８を介して第１の処理室（減圧チャンバー）１２内を、例えば３００Ｐａ〜１Ｐａ（通常は９〜７Ｐａ）まで減圧する。

この減圧状態によって第１の処理室（減圧チャンバー）１２内の酸素及び水分が除去される。このときトンネル型加熱処理チャンバー１１内を窒素ガスや不活性ガスにて充填する。これにより酸素及び水分が第１の処理室（減圧チャンバー）１２内に侵入しにくくなる。なお充填する窒素ガス、不活性ガスは十分に乾燥させた状態であることが望ましい。

第１の処理室（減圧チャンバー）１２内の雰囲気を十分に脱酸素及び脱水した後、扉１７を開けて第１の処理室（減圧チャンバー）１２内とトンネル型加熱処理チャンバー１１内とを連通せしめ、前記した基板受渡し装置２５を用いて、減圧処理が終了した基板Ｗをトンネル型加熱処理チャンバー１１内に引き込み、ホットプレート２３上に移載する。これと同時に第１の処理室（減圧チャンバー）１２内にトンネル型加熱処理チャンバー１１内から窒素ガス又は不活性ガスが流入してトンネル型加熱処理チャンバー１１内が負圧になるので、不足分の窒素ガス又は不活性ガスを補う。

温度４０℃〜１２０℃に調整されたホットプレート２３上に基板Ｗを移載したら、扉１７を閉じホットプレート２３上に基板Ｗを載置した状態で、駆動装置によってホットプレート２３を下流側（図３において右側）に、例えば１〜５０ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動せしめる。そして、この移動の際に紫外線ランプ２８の下方を通過するので、基板Ｗの表面に形成された塗膜（レジスト膜）は紫外線照射と加熱処理が同時に施される。

上記において、照射される紫外線の強さは紫外線ランプ２８を昇降動せしめることで調整する。紫外線ランプ２８と基板Ｗとの好ましい距離は５〜３００ｍｍで、紫外線の強さは１８ｍＷ／ｃｍ^２以上、露光量は１５０ｍＪ／ｃｍ^２以上が好ましい。

このようにして紫外線照射と加熱処理が終了したならば、予め脱酸素及び脱水状態にある出口側の第２の処理室（減圧チャンバー）１３の扉１９を開とし、基板受渡し装置２５を用いて、加熱処理が終了した基板Ｗをトンネル型加熱処理チャンバー１１内から第２の処理室（減圧チャンバー）１３内に移載する。このとき、第２の処理室（減圧チャンバー）１３内にトンネル型加熱処理チャンバー１１内から窒素ガス又は不活性ガスが流入してトンネル型加熱処理チャンバー１１内が負圧になるので、不足分の窒素ガス又は不活性ガスを補う。

第２の処理室（減圧チャンバー）１３内に基板Ｗが移載されたら、扉１９を閉じ、ロボット２によって第２の処理室（減圧チャンバー）１３内から処理済の基板Ｗを払い出し、カセット３に収納する。

本発明に係る基板処理装置を組み込んだ基板処理システムの平面図基板処理システムの側面図本発明に係る基板処理装置の正面図（ａ）は紫外線照射装置を配置した箇所の拡大図、（ｂ）は別実施例を示す図

符号の説明

１…基板処理装置、２…投入兼払出しロボット、３…カセット、１０…ボックス状フレーム、１１…トンネル型加熱処理チャンバー、１２…第１の処理室（減圧チャンバー）、１３…第２の処理室（減圧チャンバー）、１４…凹所、１５…紫外線照射装置、１６…覗き窓、１７，１９…扉、１８，２０…真空ポンプにつながる配管、２１…第１のレール、２２…第２のレール、２３…ホットプレート、２４…駆動装置、２５…基板受渡し装置、２６…透光窓、２７…枠体、２８…紫外線ランプ、２９…ハンドル、Ｗ…基板。

Claims

レールに沿って移動可能とされたホットプレートが内部に配置されたトンネル型加熱処理チャンバーと、このトンネル型加熱処理チャンバーの入口に接続される第１の処理室と、前記トンネル型加熱処理チャンバーに形成した窓を介してトンネル型加熱処理チャンバー内をホットプレートとともに移動する基板に紫外線を照射する紫外線照射装置と、前記トンネル型加熱処理チャンバーの出口に接続される第２の処理室とを備え、前記第１および第２の処理室は、処理室内を脱酸素雰囲気にするための機構を備えていることを特徴とする基板処置装置。
請求項１に記載の基板処置装置において、前記トンネル型加熱処理チャンバーの天井面の一部は一段下がった凹部とされ、この凹部内に前記紫外線照射装置が配置されていることを特徴とする基板処置装置。
請求項１に記載の基板処置装置において、前記トンネル型加熱処理チャンバーの外側に基板の受渡しを行うロボットがトンネル型加熱処理チャンバーに沿って走行可能に配置され、また前記ロボットの走行エリアを挟んでトンネル型加熱処理チャンバーと反対側に基板をストックするカセットを配置したことを特徴とする基板処置装置。