JP2015178663A

JP2015178663A - 重合膜の耐薬品性改善方法、重合膜の成膜方法、重合膜の成膜装置、および被処理体搬送機構

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Publication number: JP2015178663A
Application number: JP2014056947A
Authority: JP
Inventors: 俊彦城; Toshihiko Jo
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2015-10-08

Abstract

【課題】重合膜の耐薬品性を向上させることが可能であり、かつ、重合膜の耐薬品性を向上させるために新たな処理装置を別途必要としない重合膜の耐薬品性改善方法を提供すること。【解決手段】被処理体の被処理面上に成膜され、薬品によって処理される重合膜の耐薬品性を改善する重合膜の耐薬品性改善方法であって、重合膜の耐薬品性を改善する熱処理を、被処理体１を搬送する被処理体搬送機構１３０において行う。【選択図】図３Ｇ

Description

この発明は、重合膜の耐薬品性改善方法、重合膜の成膜方法、重合膜の成膜装置、および被処理体搬送機構に関する。

重合膜、例えば、ポリイミド薄膜に代表される高分子薄膜は、電子製品、例えば、半導体集積回路装置の層間絶縁膜や、フラットパネルディスプレイ、例えば、液晶表示装置の液晶配向膜として用いることが検討されている。

高分子薄膜は、気化した原料モノマーを被処理体表面上に蒸着し、被処理体の表面で重合反応を進行させる蒸着重合法（例えば、特許文献１）などを用いて成膜することができる。

特開２０１２−１５１９５号公報

蒸着重合法は、半導体製造装置である成膜装置を用いて重合膜を成膜することができる。このため、重合膜を半導体集積回路装置のパッシベーション膜だけではなく、半導体集積回路装置の内部構造における層間絶縁膜としても使用することが可能となる。

重合膜を層間絶縁膜として使用した場合、重合膜はエッチングなどの加工工程に曝されることになる。加工工程の後には薬品による処理、例えば、洗浄液による洗浄処理が行われる。

しかし、重合膜に対して薬品による処理、例えば、洗浄液による洗浄処理を行うと、重合膜の膜質が劣化（例えば、膜質が変質する、あるいは膜厚が薄くなる）したり、最悪の場合には重合膜が剥がれてしまったりする、という事情が生ずることが判明した。これは、重合膜が洗浄液によってダメージを受けることが一因である、と推測される。

この発明は、重合膜の耐薬品性を向上させることが可能であり、かつ、重合膜の耐薬品性を向上させるために新たな処理装置を別途必要としない重合膜の耐薬品性改善方法および重合膜の成膜方法、その重合膜の成膜方法を実行することが可能な重合膜の成膜装置、並びにその重合膜の成膜方法を実行することが可能な被処理体搬送機構を提供する。

この発明の第１の態様に係る重合膜の耐薬品性改善方法は、被処理体の被処理面上に成膜され、薬品によって処理される重合膜の耐薬品性を改善する重合膜の耐薬品性改善方法であって、前記重合膜の耐薬品性を改善する熱処理を、前記被処理体を搬送する被処理体搬送機構において行う。

この発明の第２の態様に係る重合膜の成膜方法は、被処理体の被処理面上に重合膜を成膜する重合膜の成膜方法であって、(１)ボートに保持された被処理体を重合膜の成膜処理を行う処理部に搬入し、搬入された前記被処理体に対して重合膜の成膜処理を行う工程と、(２)前記ボートに保持され、前記成膜処理が終了した前記被処理体を、前記処理部から搬出する工程と、(３)前記被処理体の被処理面上に成膜された重合膜の耐薬品性を改善する熱処理を、前記ボートからキャリアへ前記被処理体を搬送する被処理体搬送機構において行う工程とを具備する。

この発明の第３の態様に係る重合膜の成膜装置は、被処理体の被処理面上に重合膜を成膜する重合膜の成膜装置であって、キャリアに保持された被処理体がロードされるローディングエリアと、前記ローディングエリアに隣接して設けられ、前記被処理体の被処理面上に重合膜を成膜する成膜処理を行う処理部と、前記ローディングエリア内に設けられ、前記キャリアに保持された被処理体を移載するボートが載置される第１ステージと、前記ローディングエリア内に設けられ、未処理の被処理体を保持したボートが前記第１ステージから搬送され、前記未処理の被処理体を保持したボートを成膜処理まで待機させる第２ステージと、前記ローディングエリア内に設けられ、前記処理部に対して、前記ボートの搬入搬出を行う搬入搬出ステージと、前記第１ステージに載置された前記ボートと前記キャリアとの間で、前記被処理体を搬送する被処理体搬送機構と、前記第１ステージと前記第２ステージとの間、前記第２ステージと前記搬入搬出ステージとの間、および前記搬入搬出ステージと前記第１ステージとの間で、前記ボートを搬送するボート搬送機構と、を備え、前記被処理体搬送機構は、前記被処理体を保持する被処理体保持部を有し、前記被処理体保持部に、保持された前記被処理体に対して熱処理を施す加熱機構が備えられている。

この発明の第４の態様に係る被処理体搬送機構は、被処理体を搬送する被処理体搬送機構であって、前記被処理体を保持する被処理体保持部を有し、前記被処理体保持部に、保持された前記被処理体に対して熱処理を施す加熱機構が備えられている。

この発明によれば、重合膜の耐薬品性を向上させることが可能であり、かつ、重合膜の耐薬品性を向上させるために新たな処理装置を別途必要としない重合膜の耐薬品性改善方法および重合膜の成膜方法、その重合膜の成膜方法を実行することが可能な重合膜の成膜装置、並びにその重合膜の成膜方法を実行することが可能な被処理体搬送機構を提供できる。

この発明の一実施形態に係る重合膜の成膜方法を実施することが可能な成膜装置の一例を概略的に示す平面図図１Ａ中の１Ｂ−１Ｂ線に沿う断面図図１Ａ中の１Ｃ−１Ｃ線に沿う断面図ウエハ搬送機構が備えるフォークの平面図フォークの斜視図図２Ａ中の２Ｃ−２Ｃ線に沿う断面図この発明の一実施形態に係る重合膜の成膜方法を主要な工程ごとに示した断面図この発明の一実施形態に係る重合膜の成膜方法を主要な工程ごとに示した断面図この発明の一実施形態に係る重合膜の成膜方法を主要な工程ごとに示した断面図この発明の一実施形態に係る重合膜の成膜方法を主要な工程ごとに示した断面図この発明の一実施形態に係る重合膜の成膜方法を主要な工程ごとに示した断面図この発明の一実施形態に係る重合膜の成膜方法を主要な工程ごとに示した断面図この発明の一実施形態に係る重合膜の成膜方法を主要な工程ごとに示した断面図この発明の一実施形態に係る重合膜の成膜方法を主要な工程ごとに示した断面図この発明の一実施形態に係る重合膜の成膜方法を主要な工程ごとに示した断面図この発明の一実施形態に係る重合膜の成膜方法を主要な工程ごとに示した断面図この発明の一実施形態に係る重合膜の成膜方法を主要な工程ごとに示した断面図この発明の一実施形態に係る重合膜の成膜方法を主要な工程ごとに示した断面図この発明の一実施形態に係る重合膜の成膜方法を主要な工程ごとに示した断面図この発明の一実施形態に係る重合膜の成膜方法を主要な工程ごとに示した断面図この発明の一実施形態に係る重合膜の成膜方法を主要な工程ごとに示した断面図この発明の一実施形態に係る重合膜の成膜方法を主要な工程ごとに示した断面図この発明の一実施形態に係る重合膜の成膜方法を主要な工程ごとに示した断面図ホットプレートおよび縦型炉のウエハ昇温・降温特性を示す図ポリイミドが分解するメカニズムを説明するための図ポリイミドが分解するメカニズムを説明するための図ポリイミドが分解するメカニズムを説明するための図熱処理温度とポリイミド膜の屈折率との関係を示す図

以下、この発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。なお、全図にわたり、共通の部分には共通の参照符号を付す。

まず、蒸着重合法を用いて重合膜を成膜することが可能であり、かつ、この発明の一実施形態に係る重合膜の成膜方法を実施することが可能な成膜装置の一例を説明する。

＜成膜装置＞
図１Ａはこの発明の一実施形態に係る重合膜の成膜方法を実施することが可能な成膜装置の一例を概略的に示す平面図、図１Ｂは図１Ａ中の１Ｂ−１Ｂ線に沿う断面図、図１Ｃは図１Ａ中の１Ｃ−１Ｃ線に沿う断面図である。

図１Ａに示す平面図には、成膜装置１００のローディングエリアの様子が示されている。装置筐体１０１は、被処理体、例えば、半導体ウエハ（例えば、シリコンウエハ。以下ウエハと略記する）１を、重合膜の成膜処理を行う処理部１０２（図１Ｂ参照）へロードするためのローディングエリアを区画する。処理部１０２は、ローディングエリアに隣接して備えられている。本例では処理部１０２は、ローディングエリアの上部に備えられている。装置筐体１０１の側面には、ウエハ１を収容したキャリアＣ（図１Ｃ参照）がセットされるロードポート１０３が備えられている。ロードポート１０３は、例えば、複数設けられる。ロードポート１０３にキャリアＣがセットされると、ロードポート１０３に設けられたキャリアオープナー１０４がキャリアＣの蓋を開ける。これにより、キャリアＣに収容されたウエハ１を、ローディングエリア内にロードすることが可能となる。

ローディングエリア内には、ウエハボート（以下、ボートと略記する）１０５ａ又は１０５ｂを載置するステージとして、第１ステージ１０６、第２ステージ１０７、および昇降ステージ１０８を備えている。

第１ステージ１０６は、未処理のウエハ１をキャリアＣからボート１０５ａ又は１０５ｂに移載する、および処理済のウエハ１をボート１０５ａ又は１０５ｂからキャリアＣに移載するためのステージである。

未処理のウエハ１が移載されたボート１０５ａ又は１０５ｂは、第１ステージ１０６から第２ステージ１０７へと搬送される。第２ステージ１０７は、未処理のウエハ１を保持したボート１０５ａ又は１０５ｂを、次の成膜処理まで待機させるためのステージである。

昇降ステージ１０８は、重合膜の成膜処理を行う処理部１０２に対してボート１０５ａ又は１０５ｂを昇降させるステージである。昇降ステージ１０８は、処理部１０２における重合膜の成膜処理が終了したら、処理部１０２からボート１０５ａ又は１０５ｂを下降させる。そして、処理済のウエハ１を保持したボート１０５ａ又は１０５ｂを、昇降ステージ１０８から第１ステージ１０６へと搬送させる。空になった昇降ステージ１０８には、第２ステージ１０７において待機していた未処理のウエハ１を保持したボート１０５ａ又は１０５ｂが搬送される。この後、昇降ステージ１０８は、未処理のウエハ１を保持したボート１０５ａ又は１０５ｂを処理部１０２へ上昇させる。図１Ｂには、処理部１０２においてボート１０５ａに保持されたウエハ１に対して重合膜の成膜処理が行われ、第２ステージ１０７においてボート１０５ｂに保持されたウエハ１が待機している状態が示されている。

ボート１０５ａ又は１０５ｂの昇降は、ボートエレベータ１０９が行う。昇降ステージ１０８は、ボートエレベータ１０９の昇降アーム１１０の先端に取り付けられ、処理部１０２の下端を塞ぐ蓋１１１を備えている。蓋１１１には磁性流体シール１１２によって気密にシールされつつ、回転軸１１３が貫通している。回転軸１１３の先端にはテーブル１１４が取り付けられている。テーブル１１４上には、保温筒１１５を介してボート１０５ａ又は１０５ｂが載置される。

第１ステージ１０６、第２ステージ１０７、および昇降ステージ１０８の間で行われるボート１０５ａ又は１０５ｂの搬送は、ボート搬送機構１２０が行う。ボート搬送機構１２０は、例えば、昇降および旋回可能なアーム１２１を備えている。アーム１２１の先端には、アーム１２１に対して旋回可能なボート保持部１２２を備えている（図１Ｂ参照）。ボート保持部１２２の平面形状は、特に図示しないが、例えば、Ｃ型になっており、ボート１０５ａ又は１０５ｂの底部を保持する。

キャリアＣとボート１０５ａ又は１０５ｂとの間で行われるウエハ１の移載は、ウエハ搬送機構１３０が行う。ウエハ搬送機構１３０は、例えば、図１Ａ中に示すＸ方向に沿って延びるレール１３１上を走行可能であり、かつ、昇降および旋回可能なスライドステージ１３２を備えている。スライドステージ１３２には、基部１３３がスライドステージ１３２をスライド可能に取り付けられている。基部１３３には、複数のフォーク１３４が取り付けられている。複数のフォーク１３４は、ウエハ１を保持する保持部として機能する（図１Ｃ参照）。

成膜装置１００には制御部３００が接続されている。制御部３００は、例えば、マイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるプロセスコントローラ３０１を備えており、成膜装置１００の各構成部の制御は、プロセスコントローラ３０１が行う。プロセスコントローラ３０１には、ユーザーインターフェース３０２と、記憶部３０３とが接続されている。

ユーザーインターフェース３０２は、オペレータが成膜装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うためのタッチパネルディスプレイやキーボードなどを含む入力部、および成膜装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイなどを含む表示部を備えている。

記憶部３０３は、成膜装置１００で実行される成膜処理などの各種処理をプロセスコントローラ３０１の制御にて実現するための制御プログラムや、成膜装置１００の各構成部に、処理条件に応じた処理を実行させるためのプログラムを含んだ、いわゆるプロセスレシピが格納される。プロセスレシピは、記憶部３０３の中の記憶媒体に記憶される。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤ-ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、プロセスレシピは、他の装置から、例えば専用回線を介して適宜伝送させるようにしてもよい。

プロセスレシピは、必要に応じてユーザーインターフェース３０２からのオペレータの指示等にて記憶部３０３から読み出され、読み出されたプロセスレシピに従った処理をプロセスコントローラ３０１が実行することで、成膜装置１００は、プロセスコントローラ３０１の制御のもと、後述する一実施形態に係る重合膜の成膜方法にしたがった処理を実行する。

＜ウエハ搬送機構が備えるフォークについて＞
図２Ａはウエハ搬送機構１３０が備えるフォーク１３４の平面図、図２Ｂはフォーク１３４の斜視図、図２Ｃは図２Ａ中の２Ｃ−２Ｃ線に沿う断面図である。

図２Ａ〜図２Ｃに示すように、一実施形態に係る成膜装置１００が備えるウエハ搬送機構１３０は、フォーク１３４に、被処理体、例えばウエハ１を加熱する加熱部１３５が取り付けられている。加熱部１３５の平面形状は、被処理体の平面形状に対応した形状となっている。本例では、加熱部１３５の平面形状は、ウエハ１の平面形状と同じ円形である。また、加熱部１３５の内部に設けられたヒーター１３６の平面形状も円形である。これにより、ウエハ１は加熱部１３５の全体で保持できる。また、円形のヒーター１３６によって、ウエハ１の全体を均一に加熱することができる。このように、本例の加熱部１３５は、ウエハ１の全体を均一に加熱することが可能なホットプレートとして機能する。

また、ヒーター１３６として好適なヒーターとしては、薄膜ヒーターを挙げることができる。薄膜ヒーターの最高使用温度は約３００℃あり、ウエハ１の熱処理には十分な温度を達成することができる。また、その厚さについても０．３ｍｍ以下にでき、ヒーター１３６を設けることによるフォーク１３４の厚みの増大を抑制しつつ、フォーク１３４に加熱部１３５を設けることが可能となる。

本例の加熱部１３５の被処理体保持面は、フォーク１３４の上面から窪んでいる。また、フォーク１３４の先端は加熱部１３５の先端から突出する。これにより、加熱部１３５の先端および末端のそれぞれにおいては、フォーク１３４の側面が起立する。ウエハ１は、起立したフォーク１３４の側面によって、加熱部１３５の被処理体保持面上に位置決めされた状態で保持される。ウエハ１は、加熱部１３５の被処理体保持面上に位置決めされた状態で保持されることで、ウエハ１は、搬送中や加熱中に加熱部１３５の被処理体保持面からずれることが抑制される。

＜重合膜の成膜方法＞
次に、成膜装置１００を用いた、この発明の一実施形態に係る重合膜の成膜方法を説明する。

図３Ａ〜図３Ｑはこの発明の一実施形態に係る重合膜の成膜方法を主要な工程ごとに示した断面図である。なお、図１Ａ〜図１Ｃに示した成膜装置１００においては、ロードポート１０３から第２ステージ１０７までのウエハ搬送経路が、第１ステージ１０６において９０度屈曲する例を示した。しかし、図３Ａ〜図３Ｑにおいては、便宜上、ロードポート１０３から第２ステージ１０７までのウエハ搬送経路が一直線になる例を示す。ロードポート１０３から第２ステージ１０７までのウエハ搬送経路は一直線であっても、図１Ａ〜図１Ｃに示したように途中で屈曲されていてもどちらでもよい。また、図３Ａ〜図３Ｑにおいては、図１Ｂにおいては図示したボート搬送機構１２０については、図面の煩雑化を防ぐために省略することにする。

図３Ａには、処理部１０２においてボート１０５ａに保持されたウエハ１に対して重合膜の成膜処理が行われ、第２ステージ１０７においてボート１０５ｂに保持された未処理のウエハ１が待機している状態が示されている。図３Ａに示す状態においては、フォーク１３４に取り付けられた加熱部１３５のヒーター１３６（図２Ａ〜図２Ｃ参照）は“オン”状態とされ、例えば、加熱部１３５の温度は、熱処理温度とされる。

次に、図３Ｂに示すように、処理部１０２における重合膜の成膜処理が終了したら、ボートエレベータ１０９を駆動し、アーム１１０に取り付けられた蓋１１１を下降させる。これにより、昇降ステージ１０８は処理部１０２から下降する。

次に、図３Ｃに示すように、図１Ｂに示したボート搬送機構１２０を用いて、処理済のウエハ１を保持したボート１０５ａを、下降している昇降ステージ１０８から第１ステージ１０６へと搬送する。

次に、図３Ｄに示すように、図１Ｂに示したボート搬送機構１２０を用いて、未処理のウエハ１を保持したボート１０５ｂを、第２ステージ１０７から下降している昇降ステージ１０８へと搬送する。

次に、図３Ｅに示すように、ボートエレベータ１０９を駆動し、アーム１１０に取り付けられた蓋１１１を上昇させる。これにより、昇降ステージ１０８は処理部１０２へと上昇し、未処理のウエハ１を保持したボート１０５ｂは、処理部１０２内に収容される。そして、ボート１０５ｂが処理部１０２内に収容されたら、ボート１０５ｂに保持されている未処理のウエハ１に対して、重合膜の成膜処理を開始する。

次に、図３Ｆに示すように、ウエハ搬送機構１３０のスライドステージ１３２に取り付けられた基部１３３を第１ステージ１０６に向かってスライドさせる。これにより、フォーク１３４をボート１０５ａに保持されたウエハ１の下方に向かって進出させる。次いで、スライドステージ１３２をわずかに上昇させ、ウエハ１を、フォーク１３４に取り付けられた加熱部１３５上に保持させる。

次に、図３Ｇに示すように、基部１３３を元の位置へとスライドさせ、フォーク１３４をボート１０５ａから退避させる。そして、設定された加熱時間の間、ウエハ１を加熱部１３５上に保持し、ウエハ１に対して熱処理を行う。この熱処理は、ウエハ搬送機構１３０が加熱部１３５を複数有していることから、複数のウエハ１に対して同時に行われる。

次に、図３Ｈに示すように、加熱部１３５における熱処理が終了したら、基部１３３をスライドさせ、フォーク１３４をボート１０５ａに再度進出させる。そして、熱処理が終了したウエハ１を、ボート１０５ａの元の位置へと戻す。次いで、基部１３３を元の位置へとスライドさせ、フォーク１３４をボート１０５ａから退避させる。次いで、スライドステージ１３２を、次に熱処理するウエハ１の箇所に上昇させる。

次に、図３Ｉに示すように、基部１３３をスライドさせ、フォーク１３４をボート１０５ａへと進出させる。次いで、スライドステージ１３２をわずかに上昇させ、図３Ｆを参照して説明した工程と同様に、ウエハ１を、フォーク１３４に取り付けられた加熱部１３５上に保持させる。

次に、図３Ｊに示すように、基部１３３を元の位置へとスライドさせ、フォーク１３４をボート１０５ａから退避させ、図３Ｇを参照して説明した工程と同様に、設定された加熱時間の間、ウエハ１を加熱部１３５上に保持し、ウエハ１に対して熱処理を行う。

このような熱処理動作を、図３Ｋに示すように、例えば、ボート１０５ａに保持された処理済のウエハ１の全てに対し行う。

次に、図３Ｌに示すように、スライドステージ１３２を、図３Ｅ等に示した元の位置に下降させる。そして、加熱部１３５のヒーター１３６は“オフ”状態とし、加熱部１３５を冷却する。

次に、図３Ｍに示すように、加熱部１３５の冷却が終了したら、ボート１０５ａに保持された成膜処理および熱処理済のウエハ１をキャリアＣへの移載を行う。まず、基部１３３をスライドさせ、フォーク１３４をボート１０５ａへと進出させ、スライドステージをわずかに上昇させて、ウエハ１を降温された加熱部１３５上に保持させる。次いで、基部１３３をスライドさせ、フォーク１３４を元の位置へと戻す。次いで、スライドステージ１３２を旋回させ、フォーク１３４をキャリアＣへと対向させる。次いで、キャリアオープナー１０４を用いてキャリアＣの蓋をあける。

次に、図３Ｎに示すように、基部１３３をスライドさせ、フォーク１３４をキャリアＣの内部へと進出させる。次いで、スライドステージ１３２をわずかに下降させて、ウエハ１をキャリアＣ内へと保持させる。

このような移載動作を、図３Ｏに示すように、キャリアＣへの収容枚数分繰り返す。キャリアＣへの収容枚数に達したら、キャリアオープナー１０４を用いてキャリアＣの蓋をしめる。

次に、図３Ｐに示すように、成膜処理および熱処理済のウエハ１を保持したキャリアＣを、ロードポート１０３からアンロードする。そして、図３Ｑに示すように、ボート１０５ａに保持されたウエハ１の、例えば全てをキャリアＣへの移載が完了するまで、ロードポート１０３からのアンロードを繰り返す。

この後、特に、図示しないが、未処理のウエハ１を保持したキャリアＣをロードポート１０３へセットし、例えば、空になったボート１０５ａに対して未処理のウエハ１の移載動作を行う。ボート１０５ａに対する未処理のウエハ１の移載が完了したら、加熱部１３５のヒーター１３６を“オフ”状態から“オン”状態とし、加熱部１３５の加熱を開始する。これとともに、図３Ａに示すように、図１Ｂに示したボート搬送機構１２０を用いて、未処理のウエハ１を保持したボート１０５ａを、第１ステージ１０６から第２ステージ１０７へと搬送する。この後、図３Ｂから図３Ｑを参照して説明した動作を繰り返す。

このような重合膜の成膜方法であると、成膜された重合膜への熱処理を、ウエハ搬送機構１３０において行う。このため、成膜された重合膜を熱処理するために、新たな熱処理装置が必要なくなる。

また、成膜された重合膜への熱処理は、処理部１０２における重合膜の成膜処理中に並行して行うことができる。成膜された重合膜への熱処理を、重合膜の成膜処理と並行して行うようにすると、成膜処理工程後に、熱処理工程を新たに付加することによるスループットの低下についても抑制することができる。

また、本例では、加熱部１３５に設けられるヒーター１３６の平面形状を、ウエハ１の平面形状に対応させている。このため、加熱部１３５における熱処理方式は、ホットプレートによる熱処理方式に準じたものとなる。

図４は、ホットプレートおよび縦型炉のウエハ昇温・降温特性を示す図である。
図４に示すように、例えば、成膜装置１００の処理部１０２のような縦型炉においては、ウエハの温度を室温から約１７０〜１８０℃まで昇温するにはおよそ２５分を要する。これに対し、ウエハ搬送機構１３０の加熱部１３５のようなホットプレートにおいては、瞬時にウエハの温度を室温から約１７０〜１８０℃まで上昇させることができる。また、ウエハの温度を約１７０〜１８０℃から室温に降温する場合についても、ホットプレートは、縦型炉よりも速く室温に下降させることができる。

このように、ホットプレートによる熱処理方式は、例えば、ホットウォール方式の縦型炉による熱処理方式に比較して、ウエハ１の温度を速やかに目的温度に到達させることができる、という利点がある。

＜重合膜の耐薬品性について＞
次に、重合膜の耐薬品性について説明する。
成膜された重合膜に対し、塩基性化合物を含んだ薬品、例えば、アルカリ洗浄剤を用いた洗浄処理を行うと、成膜された重合膜の膜質劣化が起こる。膜質劣化の典型的な例は、膜の変質、および膜厚の減少である。また、最悪の場合には、重合膜が剥がれる可能性もある。例えば、アルカリ洗浄剤を用いた洗浄処理は、重合膜に対してエッチング処理を行った後、エッチング残渣を除去するために実施される。

重合膜の膜質劣化が起こる原因の一つとして、重合膜がポリイミドであった場合、例えば、図５Ａ〜図５Ｃに示すメカニズムによってポリイミドが分解するためである、と考えることができる。

図５Ａには、ポリイミド膜が成膜された状態の構造式が示されている。図５Ａに示すポリイミドは、ピロメリット酸二無水物とオキシジアニリンとを重合させて形成したものである。

図５Ａに示すようなポリイミドに対して、塩基性化合物を含んだ薬品、例えば、アルカリ洗浄剤が接触すると、図５Ｂに示す第１のアルカリ加水分解が生ずる。第１のアルカリ加水分解によってポリイミドのイミド環は開環し、ポリイミドはポリアミック酸（ポリアミド）に変わってしまう。

さらに、図５Ｂに示すようなポリアミック酸に対して、アルカリ洗浄剤がさらに接触すると、図５Ｃに示す第２のアルカリ加水分解が生ずる。第２のアルカリ加水分解によって、ポリアミック酸の結合が切れ、それぞれピロメリット酸とオキシジアニリンとに分解してしまう。

ポリイミド膜に対して図５Ａ〜図５Ｃに示したような分解が進むと、ポリイミド膜は変質したり、膜厚が減少したりといった劣化現象を起こす。最悪の場合には、ポリイミド膜が剥がれてしまうこともある。

重合膜を成膜した後、アルカリ洗浄のような塩基性化合物を含む薬品による処理を行う場合には、薬品による処理を行う前に重合膜を熱処理しておく。これによって、熱処理を行わない場合に比較して重合膜の耐薬品性を改善することができ、重合膜の膜質劣化や、重合膜の剥がれを抑制することが可能となる。

<屈折の変動について>
図６は、熱処理温度とポリイミド膜の屈折率との関係を示す図である。
図６中の破線に示すように、ポリイミド膜に熱処理をしなかった場合、アルカリ洗浄剤を用いた洗浄前と洗浄後において、ポリイミド膜の屈折率が約２．８％変動した。屈折率の変動は、洗浄前後において、ポリイミド膜が変質することを示している。

これに対して、ポリイミド膜に熱処理をした場合、アルカリ洗浄剤を用いた洗浄前と洗浄後におけるポリイミド膜の屈折率の変動は約０．７〜１．４％の範囲に抑制される。具体的には、
１８０℃ 約０．７％
２００℃ 約０．７％
２２０℃ 約１．０％
２４０℃ 約１．４％
である。なお、熱処理時間は、５分であった。

このように、アルカリ洗浄剤を用いた洗浄処理の前に、温度１８０℃以上２４０℃以下の熱処理を行うことにより、洗浄前後におけるポリイミド膜の変質を抑制することができる。また、熱処理の温度を１８０℃以上２２０℃以下とすれば、洗浄前後におけるポリイミド膜の屈折率の変動を約１．０％以下に抑え込むことができる。よって、熱処理の温度は、１８０℃以上２２０℃以下とすることが好ましい。

熱処理の温度は、重合膜の成膜温度よりも高い温度で行うことが好ましい。重合膜の成膜温度よりも高い温度で重合膜を熱処理することで、成膜された重合膜の硬化をより促進できるためである。また、熱処理の温度の上限は、成膜された重合膜が熱分解しない温度である。よって、熱処理時、ウエハ１の温度は、重合膜の成膜温度以上重合膜の熱分解温度未満の範囲に保持される。

このように、一実施形態に係る重合膜の成膜方法によれば、重合膜に塩基性化合物を含む薬品による薬品処理、例えば、アルカリ洗浄剤を用いた洗浄処理を行う前に、重合膜に対して熱処理を行う。このような熱処理を行うことで、重合膜の膜質が変質する、という事情を抑制することができる。

さらに、一実施形態に係る重合膜の成膜方法によれば、上記重合膜の耐薬品性を改善するための熱処理を、成膜装置１００のローディングエリアに既設されているウエハ搬送機構１３０を用いて行う。このため、重合膜の耐薬品性を向上させるために、成膜装置１００の外に、新たな熱処理装置を設置する必要がない。

しかも、上記重合膜の耐薬品性を改善するための熱処理は、図３Ａ〜図３Ｑを参照して説明したように、処理部１０２における重合膜の成膜処理と並行して行うことができる。上記重合膜の耐薬品性を改善するための熱処理を、他のウエハに対する重合膜の成膜処理と並行して行うことで、たとえ熱処理工程を、電子製品の製造プロセス、例えば、半導体集積回路装置の製造プロセス中に付加したとしても、スループットの低下を抑制できる。

このように、この発明の一実施形態によれば、重合膜の耐薬品性を向上させることが可能であり、かつ、重合膜の耐薬品性を向上させるために新たな処理装置を別途必要としない重合膜の耐薬品性改善方法、および重合膜の成膜方法を提供できる。また、この発明の一実施形態によれば、その重合膜の成膜方法を実行することが可能な重合膜の成膜装置、並びにその重合膜の成膜方法を実行することが可能な被処理体搬送機構を提供できる。

以上、この発明を一実施形態に従って説明したが、この発明は、上記実施形態に限定されることは無く、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。また、この発明の実施形態は、上記一実施形態が唯一の実施形態でもない。

例えば、上記一実施形態においては、重合膜の耐薬品性を改善する熱処理の時間として、５分を例示したが、熱処理の時間は５分に限られるものではない。熱処理時間は、被処理体の大きさや、重合膜の種類等に応じて適宜変更することができる。

また、上記一実施形態においては、耐薬品性を改善する重合膜として、アルカリ洗浄剤に曝される重合膜を例示したが、重合膜としては、アルカリ洗浄剤に曝されるものに限られるものでもない。塩基性化合物を含んだ薬品によって、何かしらの薬品処理が施される重合膜であれば、この発明の一実施形態に係る重合膜の成膜方法は、その効果を損なうことなく、適用することが可能である。
その他、この発明はその要旨を逸脱しない範囲で様々に変形することができる。

１…ウエハ、１３０…ウエハ搬送機構、１３１…レール、１３２…スライドステージ、１３３…基部、１３４…フォーク、１３５…加熱部、１３６…ヒーター。

Claims

被処理体の被処理面上に成膜され、薬品によって処理される重合膜の耐薬品性を改善する重合膜の耐薬品性改善方法であって、
前記重合膜の耐薬品性を改善する熱処理を、前記被処理体を搬送する被処理体搬送機構において行うことを特徴とする重合膜の耐薬品性改善方法。
前記熱処理は、前記被処理体搬送機構の前記被処理体を保持する保持部上で行うことを特徴とする請求項１に記載の重合膜の耐薬品性改善方法。
前記重合膜はポリイミド膜であり、前記薬品は塩基性化合物を含んだ薬品であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の重合膜の耐薬品性改善方法。
前記塩基性化合物を含んだ薬品は、前記重合膜を洗浄する洗浄剤であることを特徴とする請求項３に記載の重合膜の耐薬品性改善方法。
前記熱処理の温度は、前記重合膜の成膜温度よりも高い温度で行うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の重合膜の耐薬品性改善方法。
前記熱処理における前記被処理体の温度は、前記重合膜の成膜温度以上前記重合膜の熱分解温度未満の範囲に保持されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の重合膜の耐薬品性改善方法。
前記熱処理は、別の被処理体に対する重合膜の成膜処理と並行して行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の重合膜の耐薬品性改善方法。
被処理体の被処理面上に重合膜を成膜する重合膜の成膜方法であって、
(１) ボートに保持された被処理体を重合膜の成膜処理を行う処理部に搬入し、搬入された前記被処理体に対して重合膜の成膜処理を行う工程と、
(２) 前記ボートに保持され、前記成膜処理が終了した前記被処理体を、前記処理部から搬出する工程と、
(３) 前記被処理体の被処理面上に成膜された重合膜の耐薬品性を改善する熱処理を、前記ボートからキャリアへ前記被処理体を搬送する被処理体搬送機構において行う工程と
を具備することを特徴とする重合膜の成膜方法。
前記熱処理は、前記被処理体搬送機構の前記被処理体を保持する保持部上で行うことを特徴とする請求項８に記載の重合膜の重合膜の成膜方法。
前記重合膜はポリイミド膜であり、前記薬品は塩基性化合物を含んだ薬品であることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の重合膜の成膜方法。
前記塩基性化合物を含んだ薬品は、前記重合膜を洗浄する洗浄剤であることを特徴とする請求項１０に記載の重合膜の成膜方法。
前記熱処理の温度は、前記重合膜の成膜温度よりも高い温度で行うことを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれか一項に記載の重合膜の成膜方法。
前記熱処理における前記被処理体の温度は、前記重合膜の成膜温度以上前記重合膜の熱分解温度未満の範囲に保持されることを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれか一項に記載の重合膜の成膜方法。
前記熱処理は、別の被処理体に対する重合膜の成膜処理と並行して行うことを特徴とする請求項８から請求項１３のいずれか一項に記載の重合膜の成膜方法。
被処理体の被処理面上に重合膜を成膜する重合膜の成膜装置であって、
キャリアに保持された被処理体がロードされるローディングエリアと、
前記ローディングエリアに隣接して設けられ、前記被処理体の被処理面上に重合膜を成膜する成膜処理を行う処理部と、
前記ローディングエリア内に設けられ、前記キャリアに保持された被処理体を移載するボートが載置される第１ステージと、
前記ローディングエリア内に設けられ、未処理の被処理体を保持したボートが前記第１ステージから搬送され、前記未処理の被処理体を保持したボートを成膜処理まで待機させる第２ステージと、
前記ローディングエリア内に設けられ、前記処理部に対して、前記ボートの搬入搬出を行う搬入搬出ステージと、
前記第１ステージに載置された前記ボートと前記キャリアとの間で、前記被処理体を搬送する被処理体搬送機構と、
前記第１ステージと前記第２ステージとの間、前記第２ステージと前記搬入搬出ステージとの間、および前記搬入搬出ステージと前記第１ステージとの間で、前記ボートを搬送するボート搬送機構と、を備え、
前記被処理体搬送機構は、
前記被処理体を保持する被処理体保持部を有し、
前記被処理体保持部に、保持された前記被処理体に対して熱処理を施す加熱機構が備えられていることを特徴とする重合膜の成膜装置。
前記被処理体保持部は、前記加熱機構として、前記被処理体の平面形状に対応した平面形状をしたホットプレートを備えていることを特徴とする請求項１５に記載の重合膜の成膜装置。
被処理体を搬送する被処理体搬送機構であって、
前記被処理体を保持する被処理体保持部を有し、
前記被処理体保持部に、保持された前記被処理体に対して熱処理を施す加熱機構が備えられていることを特徴とする被処理体搬送機構。
前記被処理体保持部は、前記加熱機構として、前記被処理体の平面形状に対応した平面形状をしたホットプレートを備えていることを特徴とする請求項１７に記載の被処理体搬送機構。