JP2016046515A - Hydrophobic treatment method, hydrophobic treatment device, and recording medium for hydrophobic treatment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板の表面を疎水化するための方法、装置及び記録媒体に関する。 The present invention relates to a method, an apparatus, and a recording medium for hydrophobizing the surface of a substrate.
半導体を製造するプロセスは、ウェハ(基板)の表面にエッチング用のレジストパターンを形成する工程を有する。レジストパターンは、基板の表面に形成されたレジスト膜を露光及び現像することで形成される。レジストパターンの剥離又は倒れを防止するため、レジスト膜は基板の表面に対して密着している必要がある。レジスト膜と基板との高い密着性を確保するため、レジスト膜を形成する前にウェハ表面を疎水化処理することが行われている。 The process for manufacturing a semiconductor includes a step of forming a resist pattern for etching on the surface of a wafer (substrate). The resist pattern is formed by exposing and developing a resist film formed on the surface of the substrate. In order to prevent peeling or falling of the resist pattern, the resist film needs to be in close contact with the surface of the substrate. In order to ensure high adhesion between the resist film and the substrate, the wafer surface is subjected to a hydrophobic treatment before the resist film is formed.
基板表面を疎水化するための化合物としてHMDS(ヘキサメチルジシラザン、(CH3)3SiNHSi(CH3)3)が知られている。特許文献1は、基板面内の疎水性のばらつきを少なくするという課題に対し、基板を疎水化処理する際、HMDSガスを断続的に密閉容器内に供給することにより、ガスの供給に伴って基板のガスが当たる部分の温度が著しく低くなるのを抑制し、これによって上記課題を解決することを開示する。特許文献1の段落[0008]には「密閉容器内に導入されるHMDSガスはウエハWの温度よりも低い」と記載され、段落[0009]には「HMDSガスを用いた疎水化処理では、処理時のウエハWの温度が高いほどウエハ表面の疎水性が高くなる」と記載されている。
HMDS (hexamethyldisilazane, (CH 3 ) 3 SiNHSi (CH 3 ) 3 ) is known as a compound for hydrophobizing the substrate surface. According to
特許文献2は、HMDSが水分によって加水分解されることによって基板表面上に異物が発生し得るという課題を開示する。この課題を解決するため、特許文献2は、基板表面から水分を蒸発させるための熱処理を行う工程から、基板表面を疎水化する工程までを、除湿された雰囲気下で行うことを開示する。なお、特許文献2の段落[0052]には「ウェーハ10表面を蒸気状のHMDSに暴露する。この間・・・ウェーハ10を例えば110℃に加熱しておく(ステップS3)。なお、ここでの加熱温度は110℃に限定されるものではなく、ウェーハ10表面への水分の再吸着を抑制することができればよい。例えば、100℃以上であればよい。」と記載されている。
本発明者らの検討によると、基板がHMDSガスに十分に曝された後に基板を熱処理すれば、特許文献1に記載のとおり、その熱処理温度が高いほど基板の疎水性が高くなる傾向にある。しかし、本発明者らは、基板がHMDSガスに十分に曝されていないうちに熱処理のために基板を加熱してしまうと、熱処理温度を高めても基板の疎水性が期待通りに高くならないことを見出した。
According to the study by the present inventors, if the substrate is heat-treated after the substrate is sufficiently exposed to the HMDS gas, as described in
本発明は、基板の熱処理温度に応じて期待される疎水化度を基板に対して十分安定的に付与できる疎水化処理方法並びにこれに用いる装置及び記録媒体を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a hydrophobizing method capable of sufficiently stably imparting a hydrophobizing degree expected in accordance with the heat treatment temperature of the substrate to the substrate, and an apparatus and a recording medium used therefor.
本発明に係る疎水化処理方法は、基板の表面を疎水化するためのものであり、(A)基板の表面に疎水化のための処理ガスを供給する工程と、(B)処理ガスを含む雰囲気に基板の表面を所定の時間にわたって曝す工程と、(C)上記(B)工程後、処理ガスの存在下、基板を加熱する工程とを備える。 The hydrophobization method according to the present invention is for hydrophobizing the surface of a substrate, and includes (A) a process of supplying a process gas for hydrophobization to the surface of the substrate, and (B) a process gas. A step of exposing the surface of the substrate to an atmosphere for a predetermined time; and (C) a step of heating the substrate in the presence of a processing gas after the step (B).
上記疎水化処理方法によれば、低温条件下(例えば15〜35℃)において基板表面に十分量の処理ガスに含まれる反応物分子(例えばHMDS分子)を物理吸着させた後((A)工程及び(B)工程)、基板の熱処理(例えば加熱温度60〜180℃)を実施することができる((C)工程)。15〜35℃の低温条件下においては反応物分子の基板表面への物理吸着が支配的であると推察され、他方、60〜180℃の高温条件下においては反応物分子と基板表面との化学反応が支配的であると推察される。 According to the hydrophobization method, the reactant molecules (for example, HMDS molecules) contained in a sufficient amount of the processing gas are physically adsorbed on the substrate surface under low temperature conditions (for example, 15 to 35 ° C.) (step (A)). And (B) process), the heat processing (for example, heating temperature 60-180 degreeC) of a board | substrate can be implemented ((C) process). It is inferred that the physical adsorption of the reactant molecules on the substrate surface is dominant under low temperature conditions of 15 to 35 ° C., whereas the chemistry between the reactant molecules and the substrate surface is high temperature conditions of 60 to 180 ° C. It is inferred that the reaction is dominant.
基板表面に対して反応物分子を物理吸着させる時間(例えば2〜10秒)を十分に確保することで、基板の熱処理温度に応じて期待される疎水性を基板に対して十分に安定的に付与できる。本発明者らの検討によれば、従来の疎水化処理装置にあっては、処理ガスの供給源と疎水化処理が行われるチャンバとの間に距離(例えば5〜6m)があり、これらを連結する配管のどこに開閉弁を配置するかに起因して、高温で熱処理(例えば140℃以上)を実施した場合に疎水化処理装置の性能に差が生じ得る。 By sufficiently securing the time (for example, 2 to 10 seconds) for physically adsorbing the reactant molecules to the substrate surface, the hydrophobicity expected according to the heat treatment temperature of the substrate is sufficiently stable to the substrate. Can be granted. According to the study by the present inventors, in the conventional hydrophobizing apparatus, there is a distance (for example, 5 to 6 m) between the process gas supply source and the chamber in which the hydrophobizing process is performed. Due to where the on-off valve is arranged in the pipe to be connected, the performance of the hydrophobizing apparatus may differ when heat treatment (for example, 140 ° C. or higher) is performed at a high temperature.
図11の(a)及び(b)はいずれも疎水化用の液状反応物(ここではHMDS液)の供給源A(右側)から流路Lを通じて疎水化処理を行うチャンバC(左側)に処理ガス(ここではHMDSの蒸気を含む窒素ガス)を供給する機構を示したものである。図11の(a)はチャンバCの近くに三方弁V1を配置した場合、図11の(b)は供給源Aの近くに三方弁V1を配置した場合をそれぞれ示す。なお、供給源Aから三方弁V1までの流路Laの外側には、その内部でHMDSの蒸気が結露しないようにヒータHが設けられていてもよい。また、三方弁V1には窒素ガス供給用配管が接続されており、三方弁V1からチャンバCまでの流路Lb及びチャンバC内を窒素ガスでパージできるようになっている。 (A) and (b) of FIG. 11 are processed from the supply source A (right side) of the liquid reactant for hydrophobization (here, HMDS liquid) from the supply source A (right side) to the chamber C (left side) that performs the hydrophobization process through the flow path L A mechanism for supplying gas (here, nitrogen gas containing HMDS vapor) is shown. 11A shows a case where the three-way valve V1 is arranged near the chamber C, and FIG. 11B shows a case where the three-way valve V1 is arranged near the supply source A. Note that a heater H may be provided outside the flow path La from the supply source A to the three-way valve V1 so that HMDS vapor does not condense inside. Also, a nitrogen gas supply pipe is connected to the three-way valve V1, and the flow path Lb from the three-way valve V1 to the chamber C and the inside of the chamber C can be purged with nitrogen gas.
図11の(a)に示す構成とした場合、三方弁V1がチャンバCの近くにあり且つ供給源Aから三方弁V1までの流路Laには通常、処理ガスが充填されているため、HMDSの蒸気がチャンバCに導入されるように三方弁V1を切り換えた後、比較的短時間のうちにチャンバCへのHMDSの蒸気の供給が開始される。このため、HMDSの分子が基板表面に物理吸着する時間を確保しやすいというメリットがある。その反面、流路LaにHMDSの蒸気が定常的に残留するため、処理毎の性能差が生じやすいというデメリットがある。 In the case of the configuration shown in FIG. 11A, since the three-way valve V1 is near the chamber C and the flow path La from the supply source A to the three-way valve V1 is usually filled with the processing gas, the HMDS After the three-way valve V1 is switched so that the steam is introduced into the chamber C, the supply of the HMDS steam to the chamber C is started within a relatively short time. For this reason, there is an advantage that it is easy to secure time for the HMDS molecules to physically adsorb on the substrate surface. On the other hand, since the HMDS vapor constantly remains in the flow path La, there is a demerit that a performance difference tends to occur for each process.
図11の(b)に示す構成とした場合、HMDSの蒸気が定常的に残留する流路Laが短いため、処理毎の性能差を抑制できるというメリットがある。その反面、三方弁V1からチャンバCまでの流路Lbは処理毎に窒素ガスでパージされるため、HMDSの蒸気がチャンバCに導入されるように三方弁V1を切り換えた後、HMDSの蒸気がチャンバCに実際に供給されるまでに数秒を要する。三方弁V1の切換えと同時に基板の加熱を開始する制御を行った場合、その数秒の間に基板表面の温度が上昇してしまい、HMDS分子の物理吸着が不十分なまま基板の熱処理が行われるというデメリットがある。 When the configuration shown in FIG. 11B is used, since the flow path La in which the HMDS vapor constantly remains is short, there is a merit that a performance difference for each process can be suppressed. On the other hand, since the flow path Lb from the three-way valve V1 to the chamber C is purged with nitrogen gas for each process, the HMDS vapor is switched after the three-way valve V1 is switched so that the HMDS vapor is introduced into the chamber C. It takes several seconds to actually supply the chamber C. When the control for starting the heating of the substrate is performed simultaneously with the switching of the three-way valve V1, the temperature of the substrate surface rises within a few seconds, and the substrate is heat-treated with insufficient physical adsorption of HMDS molecules. There is a demerit.
本発明に係る疎水化処理方法によれば、例えば上記のような装置の構成上の相違に関わらず、基板の熱処理温度に応じて期待される疎水化度を基板に対して十分に安定的に付与できるというメリットがある。つまり本発明に係る疎水化処理方法は疎水化処理装置のロバスト性向上に貢献できる。 According to the hydrophobic treatment method according to the present invention, for example, the degree of hydrophobicity expected according to the heat treatment temperature of the substrate is sufficiently stable with respect to the substrate regardless of the difference in the configuration of the apparatus as described above. There is a merit that it can be granted. That is, the hydrophobizing method according to the present invention can contribute to improving the robustness of the hydrophobizing apparatus.
疎水化用の反応物分子の物理吸着を十分に生じさせる観点から、(A)工程及び(B)工程は加熱用の熱板から離れた位置に基板を配置した状態で実施すればよい。(C)工程は熱板に近接した位置に基板を配置した状態で実施すればよい。この場合、上記疎水化処理方法は(B)工程後であり且つ(C)工程前に、基板を熱板に近接した位置に移動させる工程を更に備えればよい。 From the viewpoint of sufficiently causing physical adsorption of the reactant molecules for hydrophobization, the step (A) and the step (B) may be performed in a state where the substrate is disposed at a position away from the heating hot plate. The step (C) may be performed in a state where the substrate is disposed at a position close to the hot plate. In this case, the hydrophobic treatment method may further include a step of moving the substrate to a position close to the hot plate after the step (B) and before the step (C).
同様の観点から、(A)工程及び(B)工程は加熱用の熱板から離隔した上方位置に基板を配置した状態で実施すればよい。(C)工程は熱板に近接した位置に基板を配置した状態で実施すればよい。この場合、上記疎水化処理方法は(B)工程後であり且つ(C)工程前に、基板を熱板に近接した位置まで降下させる工程を更に備えればよい。 From the same viewpoint, the steps (A) and (B) may be performed in a state where the substrate is disposed at an upper position separated from the heating hot plate. The step (C) may be performed in a state where the substrate is disposed at a position close to the hot plate. In this case, the hydrophobic treatment method may further include a step of lowering the substrate to a position close to the hot plate after the step (B) and before the step (C).
(C)工程における基板の加熱は熱板以外の手段によって実施してもよい。例えば、(C)工程は加熱された処理ガスを基板の表面に供給することによって実施してもよい。あるいは、(C)工程における加熱は輻射加熱用の光を基板に照射することによって実施してもよい。 (C) You may implement the heating of the board | substrate in a process by means other than a hot platen. For example, step (C) may be performed by supplying a heated processing gas to the surface of the substrate. Or you may implement the heating in (C) process by irradiating the light for radiation heating to a board | substrate.
反応物分子の基板表面に対する物理吸着と、反応物分子と基板表面との化学反応とをそれぞれ異なるチャンバで実施してもよい。すなわち、(A)工程及び(B)工程は物理吸着用チャンバ内で実施され、(C)工程は熱板を収容し且つ物理吸着用の横方向に位置する化学反応用チャンバ内で実施されてもよい。この場合、上記疎水化処理方法は(B)工程後であり且つ(C)工程前に、基板を物理吸着用チャンバから化学反応用チャンバに搬送する工程を更に備えればよい。 The physical adsorption of the reactant molecules on the substrate surface and the chemical reaction between the reactant molecules and the substrate surface may be performed in different chambers. That is, steps (A) and (B) are performed in a physical adsorption chamber, and step (C) is performed in a chemical reaction chamber that accommodates a hot plate and is located in the lateral direction for physical adsorption. Also good. In this case, the hydrophobic treatment method may further include a step of transporting the substrate from the physical adsorption chamber to the chemical reaction chamber after the step (B) and before the step (C).
反応物分子を含む処理ガスが他の処理に悪影響を及ぼすのを抑制するため、上記疎水化処理方法は基板の周囲側から処理ガスを含む気体を吸引する工程を更に備えてもよい。また、基板の裏面が疎水化されるのを抑制するため、(A)工程及び(B)工程において基板の裏面に不活性ガス又は空気を供給してもよい。(A)工程及び(B)工程は低温条件下(例えば15〜35℃)でなされるため、基板の裏面側に不活性ガス又は空気を供給しても高温条件下では問題となりやすい温度の不均一性に起因する処理のばらつきの問題は生じにくい。なお、基板の裏面側に供給する不活性ガス又は空気の温度も低温(例えば15〜35℃)であることが好ましい。 In order to prevent the processing gas containing the reactant molecules from adversely affecting other processing, the hydrophobic treatment method may further include a step of sucking a gas containing the processing gas from the peripheral side of the substrate. In order to suppress the back surface of the substrate from being hydrophobized, an inert gas or air may be supplied to the back surface of the substrate in the steps (A) and (B). Since the steps (A) and (B) are performed under a low temperature condition (for example, 15 to 35 ° C.), even if an inert gas or air is supplied to the back side of the substrate, the temperature is likely to cause a problem under a high temperature condition. The problem of processing variations due to uniformity is unlikely to occur. In addition, it is preferable that the temperature of the inert gas or air supplied to the back surface side of a board | substrate is also low temperature (for example, 15-35 degreeC).
上記疎水化処理方法は、(A)工程の実施に先立ち、処理ガスの供給源と、基板の疎水化処理が実施されるチャンバとをつなぐ流路に対して供給源から処理ガスを供給することにより、流路内の供給源側からチャンバの手前までの領域を処理ガスで満たす工程を更に備えてもよい。図11の(b)に関する上述の説明のとおり、三方弁V1からチャンバCまでの流路Lが窒素ガス(不活性ガス)で満たされている場合、供給源AとチャンバCとを導通状態とした後、処理ガスがチャンバCに実際に供給されるまでに数秒を要する。これに対し、(A)工程の実施に先立ち、流路L内の窒素ガスの一部を処理ガスに置換しておくことで、(A)工程を実施するために供給源AとチャンバCとを導通状態とした後、ごく短い時間のうちに処理ガスをチャンバCに導入することができる(図12参照)。 In the hydrophobization method, the process gas is supplied from the supply source to the flow path connecting the process gas supply source and the chamber in which the substrate hydrophobization process is performed, prior to the step (A). Thus, a step of filling a region from the supply source side in the flow path to the front of the chamber with the processing gas may be further provided. As described above with reference to FIG. 11B, when the flow path L from the three-way valve V <b> 1 to the chamber C is filled with nitrogen gas (inert gas), the supply source A and the chamber C are in a conductive state. After that, it takes several seconds until the processing gas is actually supplied to the chamber C. On the other hand, prior to the execution of the step (A), by replacing a part of the nitrogen gas in the flow path L with the processing gas, the supply source A and the chamber C are used to perform the step (A). Then, the processing gas can be introduced into the chamber C in a very short time after the state is made conductive (see FIG. 12).
流路内の不活性ガスの一部を処理ガスに置換する工程は、前の基板の疎水化処理が終了し、次の基板の疎水化処理を開始するまでの間に実施してもよい。すなわち、上記疎水化処理方法は、(A)〜(C)工程において、処理ガスの供給源と、基板の疎水化処理が実施されるチャンバとをつなぐ流路を通じてチャンバに供給源から処理ガスを供給した後、流路を通じてチャンバに不活性ガスを供給する工程と、次の基板の疎水化処理を開始するに先立ち、流路に対して処理ガスの供給源から処理ガスを供給することにより、流路内の供給源側からチャンバの手前までの領域を処理ガスで満たす工程を更に備えてもよい(図13参照)。 The step of substituting a part of the inert gas in the flow path with the processing gas may be performed until the hydrophobic treatment of the previous substrate is finished and the hydrophobic treatment of the next substrate is started. That is, in the hydrophobic treatment method, in steps (A) to (C), the process gas is supplied from the supply source to the chamber through a flow path that connects the supply source of the treatment gas and the chamber in which the hydrophobic treatment of the substrate is performed. After supplying, the process of supplying an inert gas to the chamber through the flow path, and before starting the hydrophobic treatment of the next substrate, by supplying the process gas from the process gas supply source to the flow path, You may further provide the process of filling the area | region from the supply source side in a flow path to the front of a chamber with a process gas (refer FIG. 13).
上述のように、流路内の供給源側からチャンバの手前までの領域を処理ガスで満たす際、供給源から過剰量の処理ガスが供給され、意図しないタイミングで処理ガスがチャンバに流れ込むことを防止する観点から、流路の途中であってチャンバのガス吐出口の近傍に三方弁を設けてもよい(図14参照)。 As described above, when the region from the supply source side in the flow path to the front of the chamber is filled with the processing gas, an excessive amount of the processing gas is supplied from the supply source, and the processing gas flows into the chamber at an unintended timing. From the viewpoint of prevention, a three-way valve may be provided in the middle of the flow path and in the vicinity of the gas discharge port of the chamber (see FIG. 14).
上記疎水化処理方法を実施するための具体的な装置としては以下の第1〜3の態様が挙げられる。これらの態様に係る装置によれば、基板表面に対して疎水化用の反応物分子を十分に物理吸着させる時間を確保することができ、これにより基板の熱処理温度に応じて期待される疎水性を基板に対して十分に安定的に付与できる。 The following 1st-3rd aspects are mentioned as a specific apparatus for enforcing the said hydrophobic treatment method. According to the apparatus according to these embodiments, it is possible to ensure a sufficient time for the physical adsorption of the reactant molecules for hydrophobization on the substrate surface, and thus the expected hydrophobicity according to the heat treatment temperature of the substrate. Can be sufficiently stably applied to the substrate.
第1の態様に係る装置は、疎水化のための処理ガスの供給源と、基板の表面に間隙をもって対向する内面を有する蓋部と、蓋部に形成されたガス吐出口と、供給源からガス吐出口まで処理ガスを移送する流路と、基板を加熱するための熱板と、熱板の上方において基板を昇降させる複数の支持ピンとを備え、熱板から離隔した上方位置に複数の支持ピンによって基板を保持した状態でガス吐出口から基板の表面に対して処理ガスを供給可能である。 An apparatus according to a first aspect includes a processing gas supply source for hydrophobization, a lid portion having an inner surface facing the surface of the substrate with a gap, a gas discharge port formed in the lid portion, and a supply source. A flow path for transferring the processing gas to the gas discharge port, a heat plate for heating the substrate, and a plurality of support pins for raising and lowering the substrate above the heat plate, and a plurality of supports at an upper position separated from the heat plate A processing gas can be supplied from the gas discharge port to the surface of the substrate while the substrate is held by pins.
第2の態様に係る装置は、疎水化のための処理ガスの供給源と、基板の表面に間隙をもって対向する内面を有する蓋部と、蓋部に形成されたガス吐出口と、供給源からガス吐出口まで処理ガスを移送するための第1の流路と、供給源からガス吐出口まで処理ガスを移送するための第2の流路と、第2の流路で移送される処理ガスを加熱するヒータとを備え、供給源からガス吐出口までの流路を第1の流路から第2の流路に切り替え可能である。 An apparatus according to a second aspect includes a processing gas supply source for hydrophobization, a lid portion having an inner surface facing the surface of the substrate with a gap, a gas discharge port formed in the lid portion, and a supply source. A first flow path for transferring the processing gas to the gas discharge port, a second flow path for transferring the processing gas from the supply source to the gas discharge port, and a processing gas transferred in the second flow path And a flow path from the supply source to the gas discharge port can be switched from the first flow path to the second flow path.
第3の態様に係る装置は、疎水化のための処理ガスの供給源と、基板を収容可能であり、処理ガスが供給されることによって基板の表面が処理ガスに曝される物理吸着用チャンバと、基板を収容可能であり、基板を加熱するための熱板を有し、基板が加熱される化学反応用チャンバと、物理吸着用チャンバから化学反応用チャンバに基板を搬送する搬送プレートとを備える。物理吸着用チャンバ内において基板の裏面への反応物分子の物理吸着を抑制するため、搬送プレートは基板が物理吸着用チャンバ内にあるときに基板を支持し且つ基板の裏面側に不活性ガス又は空気を供給する流路を有してもよい。物理吸着用チャンバ内における処理時の基板の温度は例えば15〜35℃であり、化学反応用チャンバ内における処理時の基板の温度は例えば60〜180℃である。 An apparatus according to a third aspect is a physical adsorption chamber that can accommodate a substrate for supplying a processing gas for hydrophobization and a substrate, and the surface of the substrate is exposed to the processing gas when the processing gas is supplied. A chemical reaction chamber that can accommodate the substrate, has a hot plate for heating the substrate, is heated, and a transport plate that transports the substrate from the physical adsorption chamber to the chemical reaction chamber. Prepare. In order to suppress physical adsorption of reactant molecules on the back surface of the substrate in the physical adsorption chamber, the transport plate supports the substrate when the substrate is in the physical adsorption chamber, and an inert gas or You may have a flow path which supplies air. The temperature of the substrate during processing in the physical adsorption chamber is, for example, 15 to 35 ° C., and the temperature of the substrate during processing in the chemical reaction chamber is, for example, 60 to 180 ° C.
本発明は、疎水化処理装置に、上記疎水化処理方法を実行させるためのプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な疎水化処理用記録媒体を提供する。 The present invention provides a computer-readable recording medium for hydrophobization processing, in which a program for causing a hydrophobizing apparatus to execute the hydrophobizing method is recorded.
本発明によれば、基板の熱処理温度に応じて期待される疎水化度を基板に対して十分安定的に付与できる。 According to the present invention, the degree of hydrophobicity expected according to the heat treatment temperature of the substrate can be imparted to the substrate sufficiently stably.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態の疎水化処理ユニット(疎水化処理装置)は、基板処理システムにおいて、ウェハの表面を疎水化する装置である。なお、ウェハの疎水性(又は親水性)を示す指標として、一般にウェハの表面に滴下された水滴の接触角が用いられる。図15に示すように、水滴Dの中心と水滴Dの外縁とを結ぶ線(一点鎖線)とウェハWの表面とのなす角度θとし、この角度を2倍した角度2θが接触角である。図15(a)は表面の疎水性が高いウェハWに水滴Dを滴下した状態を示し、他方、図15(b)は表面の疎水性が低いウェハWに水滴Dを滴下した状態を示す。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description, the same elements or elements having the same functions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The hydrophobic treatment unit (hydrophobic treatment device) of this embodiment is a device for hydrophobizing the surface of a wafer in a substrate processing system. In general, the contact angle of water droplets dropped on the surface of the wafer is used as an index indicating the hydrophobicity (or hydrophilicity) of the wafer. As shown in FIG. 15, an angle θ formed by a line (one-dot chain line) connecting the center of the water droplet D and the outer edge of the water droplet D and the surface of the wafer W, and an angle 2θ obtained by doubling this angle is the contact angle. FIG. 15A shows a state in which water droplets D are dropped on a wafer W having a high surface hydrophobicity, while FIG. 15B shows a state in which water droplets D are dropped on a wafer W having a low surface hydrophobicity.
[基板処理システムの構成]
まず、図1〜3を参照しながら基板処理システム1について説明する。基板処理システム1は、塗布現像装置2と露光装置3とを備える。露光装置3は、レジスト膜の露光処理を行う。具体的には、液浸露光等の方法によりレジスト膜(感光性被膜)の露光対象部分にエネルギー線を照射する。エネルギー線としては、例えばArFエキシマレーザー、KrFエキシマレーザー、g線、i線又は極端紫外線(EUV:Extreme Ultraviolet)が挙げられる。
[Configuration of substrate processing system]
First, the
塗布現像装置2は、露光装置3による露光処理の前に、ウェハW(基板)の表面にレジスト膜を形成する処理を行い、露光処理後にレジスト膜の現像処理を行う。本実施形態において、ウェハWは円板状を呈するが、円形の一部が切り欠かれていたり、多角形などの円形以外の形状を呈するウェハを用いてもよい。ウェハWは、例えば、半導体基板、ガラス基板、マスク基板、FPD(Flat Panel Display)基板その他の各種基板であってもよい。
The coating and developing
図1〜図3に示されるように、塗布現像装置2は、キャリアブロック4と、処理ブロック5と、インターフェースブロック6とを備える。キャリアブロック4、処理ブロック5及びインターフェースブロック6は、水平方向に並んでいる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the coating and developing
キャリアブロック4は、キャリアステーション12と搬入搬出部13とを有する。搬入搬出部13は、キャリアステーション12と処理ブロック5との間に介在する。キャリアステーション12は、複数のキャリア11を支持する。キャリア11は、例えば円形の複数枚のウェハWを密封状態で収容し、ウェハWを出し入れするための開閉扉(不図示)を側面11a側に有する(図3参照)。キャリア11は、側面11aが搬入搬出部13側に面するように、キャリアステーション12上に着脱自在に設置される。搬入搬出部13は、キャリアステーション12上の複数のキャリア11にそれぞれ対応する複数の開閉扉13aを有する。側面11aの開閉扉と開閉扉13aとを同時に開放することで、キャリア11内と搬入搬出部13内とが連通する。搬入搬出部13は受け渡しアームA1を内蔵している。受け渡しアームA1は、キャリア11からウェハWを取り出して処理ブロック5に渡し、処理ブロック5からウェハWを受け取ってキャリア11内に戻す。
The
処理ブロック5は、BCTモジュール(下層膜形成モジュール)14と、COTモジュール(レジスト膜形成モジュール)15と、TCTモジュール(上層膜形成モジュール)16と、DEVモジュール(現像処理モジュール)17とを有する。これらのモジュールは、床面側からDEVモジュール17、BCTモジュール14、COTモジュール15、TCTモジュール16の順に並んでいる。
The
BCTモジュール14はウェハWの表面上に下層膜(例えば反射防止膜)を形成するためのものであり、図3に示すように、塗布ユニットU1と、熱処理ユニットU2と、疎水化処理ユニットU5と、これらのユニットにウェハWを搬送する搬送アームA2とを内蔵している。塗布ユニットU1は下層膜形成用の塗布液をウェハWの表面に塗布するように構成されている。熱処理ユニットU2は、熱板によりウェハWを加熱し、加熱後のウェハWを例えば冷却板により冷却して熱処理を行うように構成されている。BCTモジュール14において行われる熱処理の具体例としては、下層膜を硬化させるための加熱処理が挙げられる。疎水化処理ユニットU5は、反射防止膜が形成されたウェハWの表面の疎水化処理を行うように構成されている。疎水化処理ユニットU5の詳細については後述する。
The
COTモジュール15は、下層膜上に熱硬化性且つ感光性のレジスト膜を形成するように構成されている。COTモジュール15は、複数の塗布ユニット(不図示)と、複数の熱処理ユニット(不図示)と、これらのユニットにウェハWを搬送する搬送アームA3とを内蔵している。塗布ユニットは、レジスト膜形成用の処理液(レジスト剤)を下層膜の上に塗布するように構成されている。熱処理ユニットU2は、例えば熱板によりウェハWを加熱し、加熱後のウェハWを例えば冷却板により冷却して熱処理を行うように構成されている。COTモジュール15において行われる熱処理の具体例としては、レジスト膜を硬化させるための加熱処理(PAB:Pre Applied Bake)が挙げられる。
The
TCTモジュール16は、レジスト膜上に上層膜を形成するように構成されている。TCTモジュール16は、複数の塗布ユニット(不図示)と、複数の熱処理ユニット(不図示)と、これらのユニットにウェハWを搬送する搬送アームA4とを内蔵している。塗布ユニットは、上層膜形成用の塗布液をウェハWの表面に塗布するように構成されている。熱処理ユニットは、例えば熱板によりウェハWを加熱し、加熱後のウェハWを例えば冷却板により冷却して熱処理を行うように構成されている。TCTモジュール16において行われる熱処理の具体例としては、上層膜を硬化させるための加熱処理が挙げられる。
The
DEVモジュール17は、露光されたレジスト膜の現像処理を行うように構成されている。DEVモジュール17は、複数の現像ユニット(不図示)と、複数の熱処理ユニット(不図示)と、これらのユニットにウェハWを搬送する搬送アームA5と、これらのユニットを経ずにウェハWを搬送する直接搬送アームA6とを内蔵している(図2参照)。現像ユニットは、レジスト膜を部分的に除去してレジストパターンを形成するように構成されている。熱処理ユニットは、例えば熱板によりウェハWを加熱し、加熱後のウェハWを例えば冷却板により冷却して熱処理を行う。DEVモジュール17において行われる熱処理の具体例としては、現像処理前の加熱処理(PEB:Post Exposure Bake)、現像処理後の加熱処理(PB:Post Bake)等が挙げられる。
The
処理ブロック5内におけるキャリアブロック4側には棚ユニットU10が設けられている(図2及び図3参照)。棚ユニットU10は、床面からTCTモジュール16に亘るように設けられており、上下方向に並ぶ複数のセルに区画されている。棚ユニットU10の近傍には昇降アームA7が設けられている。昇降アームA7は、棚ユニットU10のセル同士の間でウェハWを昇降させる。
A shelf unit U10 is provided on the
処理ブロック5内におけるインターフェースブロック6側には棚ユニットU11が設けられている(図2及び図3参照)。棚ユニットU11は床面からDEVモジュール17の上部に亘るように設けられており、上下方向に並ぶ複数のセルに区画されている。
A shelf unit U11 is provided on the
インターフェースブロック6は、受け渡しアームA8を内蔵しており、露光装置3に接続される。受け渡しアームA8は、棚ユニットU11のウェハWを取り出して露光装置3に渡し、露光装置3からウェハWを受け取って棚ユニットU11に戻すように構成されている。
The
[疎水化処理ユニットの構成]
図4〜7を参照しながら、第1実施形態に係る疎水化処理ユニット(疎水化処理装置)U5について詳細に説明する。図4に示されるように、疎水化処理ユニットU5は、上側ケース(蓋部)21と、下側ケース22と、開閉部30と、熱板40と、給気部60と、排気部70と、昇降部80と、制御部90とを備える。
[Configuration of hydrophobic treatment unit]
The hydrophobizing unit (hydrophobizing unit) U5 according to the first embodiment will be described in detail with reference to FIGS. As shown in FIG. 4, the hydrophobizing unit U <b> 5 includes an upper case (lid) 21, a
上側ケース21は、水平に配置された円形の天板21aと、天板21aの周縁部から下方に突出した周壁21bとを有する。下側ケース22は、水平に配置された円形の底板22aと、底板22aの周縁部から上方に突出した周壁22bと、周壁22bの上端部の外周に設けられたフランジ22cとを有し、上側ケース21の真下に配置されている。下側ケース22の外径は、上側ケース21の外径に比べ小さい。上側ケース21と下側ケース22は互いに離間している。
The
開閉部30は、シャッター31と、シャッター駆動機32とを有し、上側ケース21の周縁部と下側ケース22の周縁部との間を開閉する。シャッター31は、上側ケース21の周壁21bの下端部に当接する上側フランジ31aと、下側ケースのフランジ22cの下面に当接する下側フランジ31bと、上側フランジ31aの内縁と下側フランジ31bの外縁とをつなぐ筒状の周壁31cとを有する。上側フランジ31aには、パッキンP1が設けられており、パッキンP1は上側フランジ31aの上面と周壁21bの下端面との隙間を封止する。下側フランジ31bには、パッキンP2が設けられており、パッキンP2は下側フランジ31bの上面とフランジ22cの下面との隙間を封止する。
The opening /
シャッター駆動機32は、例えばエアシリンダーであり、上方に突出した昇降ロッド32aを有する。昇降ロッド32aの先端部はシャッター31に固定されている。シャッター駆動機32は、昇降ロッド32aを介してシャッター31を昇降させる。
The
上側ケース21と下側ケース22は、これらの間に処理空間R1を形成する。疎水化処理対象のウェハWは、表面Waが上に向くように(裏面Wbが下を向くように)、処理空間R1に水平に配置される。以下の説明において、「ウェハW」は処理空間R1に配置されたウェハWを意味する。
The
熱板40は、ウェハWを熱処理するためのものであり、下側ケース22に収容されている。熱板40には電熱線(不図示)が内蔵されており、電熱線に給電することにより昇温される。
The
給気部60は、ガス供給源62と、流路62aとを有する。流路62aの先端側は上側ケース21の中心部に設けられたガス吐出口21cに接続されている。ガス供給源62は疎水化処理液の蒸気を含む不活性ガス(例えば窒素ガス)を処理空間R1に供給する状態から三方弁を切り換えることによって不活性ガスのみを処理空間R1に供給する状態に変更することができる(図11参照)。疎水化処理ガスは、例えば窒素ガスにHMDS(ヘキサメチルジシラザン)の気化成分を混合したガスである。HMDSはウェハ表面に存在するシラノール基と反応し、ウェハ表面をメチル基で覆うことによって疎水化する。なお、図4においては上側ケース21に設けたガス吐出口21cの数を一つとしたが、複数のガス吐出口21cを設け、これらの吐出口から処理ガスを処理空間R1内に導入してもよい。
The
排気部70は、ガス排出口71と、排気ポンプ72とを有する。ガス排出口71は、上側ケース21の周縁部を貫通しており、周壁21bの下端面に開口している。排気ポンプ72は、例えば電動のファン等を内蔵しており、排気管72aを介してガス排出口71に接続されている。排気部70は、排気ポンプ72を駆動することで、処理空間R1内のガスを吸引して外に排出する。なお、図4には周壁21bの下端面にガス排出口71が開口した場合を示したが、周壁21bの内面にガス排出口71が開口していてもよい。
The
昇降部80は、昇降体81と、昇降体駆動機82とを有する。昇降体81は、下側ケースの中央の下方に水平に配置された昇降板81aと、昇降板81aから上方に突出した3本の支持ピン81bとを有する。なお、図4中には、2本の支持ピン81bのみを図示している。3本の支持ピン81bは、下側ケース22の底板22a及び熱板40を貫通し、熱板40の上のウェハWを支持する。支持ピン81bの本数は4本以上であってもよい。
The elevating
昇降体駆動機82は、例えばエアシリンダーであり、上方に突出した昇降ロッド82aを有する。昇降ロッド82aの先端部は昇降板81aに固定されている。昇降体駆動機82は、昇降ロッド82aを介して昇降体81を昇降させ、支持ピン81bに支持されたウェハWを昇降させる。
The elevating
制御部90は、制御用のコンピュータであり、疎水化処理条件の設定画面を表示する表示部(不図示)と、疎水化処理条件を入力する入力部(不図示)と、コンピュータ読み取り可能な記録媒体からプログラムを読み取る読取部(不図示)とを有する。記録媒体には、制御部90に疎水化処理を実行させるプログラムが記録されており、このプログラムが制御部90の読取部によって読み取られる。記録媒体としては、例えば、ハードディスク、コンパクトディスク、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、メモリカード等が挙げられる。制御部90は、入力部に入力された疎水化処理条件と、読取部により読み取られたプログラムとに応じて、開閉部30、熱板40、給気部60、排気部70及び昇降部80を制御し、疎水化処理を実行する。
The
[疎水化処理ユニットの制御(疎水化処理方法)]
以下、制御部90により実行される疎水化処理方法について説明する。まず、制御部90は、開閉部30を制御してシャッター31を下降させることで、上側ケース21の周縁部と下側ケース22の周縁部との間を開放する(図5参照)。この状態で、ウェハWが処理空間R1内に搬入される。ウェハWは、アップした状態の支持ピン81bによって支持されることで、処理空間R1内において表面Waが上に向くように水平に配置される。
[Control of hydrophobic treatment unit (hydrophobic treatment method)]
Hereinafter, the hydrophobic treatment method executed by the
次に、処理空間R1の周縁部が開放され且つ支持ピン81bがアップした状態のまま、制御部90は、給気部60を制御することによって、図5に示すように処理ガスの供給制御を行う((A)工程)。つまり熱板40から離隔した上方位置にウェハWを配置した状態で処理ガスの供給が実施される。これにより、処理ガスを含む雰囲気にウェハWの表面を所定の時間にわたって曝すことができる((B)工程)。
Next, the
(A)工程において、ガス吐出口21cから導入される処理ガスの温度は好ましくは15〜35℃であり、より好ましくは15〜30℃であり、更に好ましくは15〜20℃である。この温度が35℃以下であれば十分量のHMDSをウェハWの表面に物理吸着させることができる。なお、この温度を15℃未満とするには別途冷却手段を準備する必要性が生じやすい。同様の観点から、(B)工程において、ウェハWの雰囲気温度は好ましくは15〜35℃であり、より好ましくは15〜30℃であり、更に好ましくは15〜20℃である。より確実にHMDSをウェハWの表面に物理吸着させる観点から、処理ガスの温度よりもウェハWの表面温度を低い温度としてもよい。
In the step (A), the temperature of the processing gas introduced from the
ウェハWの表面に対してHMDSの分子を十分に物理吸着させ且つ高いスループットを達成する観点から、(B)工程の処理時間は好ましくは2〜10秒であり、より好ましくは5〜8秒である。 From the viewpoint of sufficiently physically adsorbing HMDS molecules on the surface of the wafer W and achieving high throughput, the processing time of the step (B) is preferably 2 to 10 seconds, more preferably 5 to 8 seconds. is there.
上述のとおり、(A)工程及び(B)工程は処理空間R1の周縁部が開放された状態で実施されるため、処理空間R1から漏えいしたHMDSが他の処理に悪影響を及ぼすおそれがある。これを防ぐため、制御部90は(A)工程及び(B)工程を実施している間、排気ポンプ72を運転することによってガス排出口71からHMDSを含むガスを排出する制御を実行してもよい。また、処理ガスの漏えい量を少なくする観点から、ウェハWの周縁と上側ケース21の周壁21bの内面との間の隙間をなるべく小さくすることが好ましい。例えば、アップした状態の支持ピン81bでウェハWを保持することで、ウェハWが上側ケース21内に収容されるように、すなわちウェハWの裏面Wbの高さ位置を周壁21bの下面よりも高くできるようにすればよい。
As described above, since the process (A) and the process (B) are performed with the peripheral edge of the processing space R1 open, HMDS leaked from the processing space R1 may adversely affect other processes. In order to prevent this, the
次に、制御部90は、昇降部80を制御して昇降体81を降下させることによってウェハWを熱板40上に配置する(図6参照)。また、開閉部30を制御してシャッター31を上昇させることで上側ケース21の周縁部と下側ケース22の周縁部との間を閉塞する。制御部90は熱板40に給電を開始することによって熱板40を昇温する。これによってウェハWの表面温度を60〜180℃に加熱する((C)工程)。(C)工程は処理空間R1が密閉された状態で実施されるため、排気ポンプ72は停止している。給気部60による処理ガスの供給は(C)工程の開始後も継続される。なお、処理空間R1内に十分量のHMDSが存在するようであれば、(C)工程の開始から所定時間の経過後(例えば5〜10秒後)に処理ガスの供給を停止してもよいし、あるいは処理ガスの供給の停止と再開とを繰り返すことによって処理ガスを断続的に処理空間R1に導入してもよい。(C)工程の処理時間は好ましくは20〜90秒であり、より好ましくは30〜70秒である。
Next, the
次に制御部90は、図7に示すようにガス置換制御を行う。すなわち、制御部90は処理空間R1が密閉された状態を維持したまま、給気部60を制御することによって処理空間R1内に窒素ガスを供給するとともに、排気ポンプ72を運転することによってガス排出口71からHMDSを含むガスが排出される。
Next, the
以上により、疎水化処理が完了し、制御部90は開閉部30を制御してシャッター31を下降させる(図5参照)。これにより上側ケース21の周縁部と下側ケース22の周縁部との間が再度開放され、ウェハWが搬出される。
Thus, the hydrophobic treatment is completed, and the
<第2実施形態>
[疎水化処理ユニットの構成]
図8,9を参照しながら、第2実施形態に係る疎水化処理ユニットU15について説明する。ここでは上述の第1実施形態との相違点について主に説明する。疎水化処理ユニットU15は、熱板40を具備しない代わりに、処理空間R1に導入される処理ガスを加熱する機構を備える。加熱された処理ガスを複数のガス吐出口21cを介して処理空間R1に導入することで、ウェハWが昇温される。
Second Embodiment
[Configuration of hydrophobic treatment unit]
The hydrophobizing unit U15 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. Here, differences from the first embodiment will be mainly described. The hydrophobizing unit U15 includes a mechanism for heating the processing gas introduced into the processing space R1, instead of including the
図8に示すように、疎水化処理ユニットU15は、HMDSの蒸気を含む処理ガスをガス吐出口21cに供給する第1の流路62aと、この流路62aと異なる第2の流路62bとを備える。第2の流路62bもHMDSの蒸気を含むガスをガス吐出口21cに供給する流路である。第2の流路62bは、流路中の処理ガスを加熱するヒータ62hを有する。ガス供給源62からガス吐出口21cまでの流路は制御部90によって第1の流路62aから第2の流路62bに切り換え可能である。なお、第2の流路62bにおけるヒータ62hが設けられた部分以外の流路にはHMDSの結露を防ぐための保温用ヒータ(不図示)を設けてもよい。
As shown in FIG. 8, the hydrophobization unit U15 includes a
[疎水化処理ユニットの制御(疎水化処理方法)]
以下、制御部90により実行される疎水化処理方法について説明する。ここでも上述の第1実施形態との相違点について主に説明する。
[Control of hydrophobic treatment unit (hydrophobic treatment method)]
Hereinafter, the hydrophobic treatment method executed by the
まず、制御部90は、開閉部30を制御してシャッター31を下降させることで、上側ケース21の周縁部と下側ケース22の周縁部との間を開放する(図5参照)。この状態で、ウェハWが処理空間R1内に搬入される。ウェハWは、処理空間R1内において、表面Waは上に向くように水平に配置される。制御部90は、昇降部80を制御して昇降体81を上昇させ、昇降体81の支持ピン81bによってウェハWを支持する。その後、開閉部30を制御してシャッター31を上昇させることで、上側ケース21の周縁部と下側ケース22の周縁部との間を閉塞する。
First, the
次に、制御部90は、支持ピン81bをアップした状態からダウンした状態に変更する。その後、給気部60を制御することによって、図8に示すように第1の流路62aを通じて処理ガスの供給制御を行う((A)工程)。これにより、処理ガスを含む雰囲気にウェハWの表面を所定の時間にわたって曝すことができる((B)工程)。なお、ここでは支持ピン81bをダウンした状態で(A)工程及び(B)工程を実施する場合を例示したが、アップした状態でこれらの工程を実施してもよいし、支持ピン81bの突出量を調節して任意の高さにウェハWを配置してもよい。
Next, the
(A)工程において、第1の流路62aを通じて導入される処理ガスの温度は好ましくは15〜35℃であり、より好ましくは15〜30℃であり、更に好ましくは15〜20℃である。この温度が35℃以下であれば十分量のHMDSをウェハWの表面に物理吸着させることができる。
In the step (A), the temperature of the processing gas introduced through the
次に、制御部90は、給気部60を制御することによって、図9に示すように処理ガスの流路を第1の流路62aからヒータ62hを有する第2の流路62bに切り換える。加熱された処理ガスを複数のガス吐出口21cから吐出させることによってウェハWの表面温度を60〜180℃に加熱する((C)工程)。(C)工程の処理時間は好ましくは20〜90秒であり、より好ましくは30〜70秒である。なお、(C)工程は支持ピン81bをアップした状態で実施してもよいし、ダウンした状態で実施してもよく、あるいはウェハWをなるべく均一の加熱できるように支持ピン81bの突出量を調節して任意の高さにウェハWを配置してもよい。
Next, the
その後、制御部90は第1実施形態と同様、ガス置換制御を行う。以上により、疎水化処理が完了し、制御部90は開閉部30を制御してシャッター31を下降させる。これにより上側ケース21の周縁部と下側ケース22の周縁部との間が再度開放され、ウェハWが搬出される。
Thereafter, the
<第3実施形態>
[疎水化処理ユニットの構成]
図10を参照しながら、第3実施形態に係る疎水化処理ユニットU25について説明する。ここも上述の第1実施形態との相違点について主に説明する。疎水化処理ユニットU25は、主にウェハWに対してHMDSの物理吸着を進行させる物理吸着用チャンバC1と、主にHMDSとウェハWの表面との化学反応を進行させる化学反応用チャンバC2を備える。物理吸着用チャンバC1と化学反応用チャンバC2は横方向に並んで配置されている。
<Third Embodiment>
[Configuration of hydrophobic treatment unit]
A hydrophobizing unit U25 according to the third embodiment will be described with reference to FIG. Differences from the first embodiment will be mainly described here. The hydrophobizing unit U25 includes a physical adsorption chamber C1 that mainly advances HMDS physical adsorption on the wafer W, and a chemical reaction chamber C2 that mainly advances a chemical reaction between the HMDS and the surface of the wafer W. . The physical adsorption chamber C1 and the chemical reaction chamber C2 are arranged side by side in the horizontal direction.
物理吸着用チャンバC1及び化学反応用チャンバC2はいずれもウェハWを収容可能であり、共通の下側ケース45と、互いに独立して昇降可能な二つの上側ケース(蓋部)41,42とによって構成される。物理吸着用チャンバC1内においては、処理ガスの存在下、温度15〜35℃の条件下でウェハWの表面が処理ガスに曝される。化学反応用チャンバC2内においては、処理ガスの存在下、温度60〜180℃の条件下でウェハWの表面が処理ガスに曝される。下側ケース45は上側ケース42に対応する位置に熱板50を有する。
Both the physical adsorption chamber C1 and the chemical reaction chamber C2 can accommodate the wafer W, and include a common
疎水化処理ユニットU25は、物理吸着用チャンバC1から化学反応用チャンバC2にウェハWを搬送する搬送プレートPを更に備える。図10に示すとおり、搬送プレートPはウェハWの裏面Wb側に不活性ガス(例えば窒素ガス)又は空気を供給する流路Qを有する。下側ケース45は流路Qに通じる流路45aを有する。流路Q及び流路45aを通じたガス供給は、搬送プレートPが物理吸着用チャンバC1に収容されているときに実施される。ウェハWの裏面に対するHMDSの物理吸着を抑制することによって、ウェハWの裏面が不用意に疎水化されるのを抑制できる。(A)工程及び(B)工程は15〜35℃の低温条件下でなされるため、例えば15〜35℃の温度の不活性ガス又は空気を基板の裏面に供給すれば温度の不均一性に起因する処理のばらつきの問題は生じない。
The hydrophobizing unit U25 further includes a transport plate P for transporting the wafer W from the physical adsorption chamber C1 to the chemical reaction chamber C2. As shown in FIG. 10, the transfer plate P has a flow path Q for supplying an inert gas (for example, nitrogen gas) or air to the back surface Wb side of the wafer W. The
[疎水化処理ユニットの制御(疎水化処理方法)]
まず、図10の(a)に示すように、物理吸着用チャンバC1の上側ケース41が上方に位置し且つ支持ピンがアップした状態において、搬送プレートPによって上側ケース41の下方にウェハWを搬入する。その後、上側ケース41を降下させることによって物理吸着用チャンバC1を閉じる。この状態で図10の(b)に示すように、ウェハWの表面側に処理ガスを供給する((A)工程)とともに流路Q及び流路45aを通じてウェハWの裏面Wb側に不活性ガス又は空気を供給する。(A)工程において、物理吸着用チャンバC1内に導入される処理ガスの温度は好ましくは15〜35℃であり、より好ましくは15〜30℃であり、更に好ましくは15〜20℃である。これにより、処理ガスを含む雰囲気にウェハWの表面を所定の時間にわたって曝すことができる((B)工程)。この状態を好ましくは2〜10秒、より好ましくは5〜8秒にわたって維持することで、ウェハWの表面にHMDSを十分に物理吸着させることができる。なお、物理吸着用チャンバC1はガス排出口(不図示)を備え、内部のガスを適宜排出できるように構成されている。
[Control of hydrophobic treatment unit (hydrophobic treatment method)]
First, as shown in FIG. 10A, the wafer W is loaded below the
次に、図10の(c)に示すように、上側ケース41を上昇させることによって物理吸着用チャンバC1を開いた後、搬送プレートPによって化学反応用チャンバC2の上側ケース42の下方にウェハWを搬入する。その後、図10の(d)に示すように上側ケース42及び支持ピンを降下させることによって熱板50上にウェハWを載置するとともに、処理ガスをウェハWの表面に供給しながら熱板50を昇温することによってウェハWの表面温度を60〜180℃に加熱する((C)工程)。(C)工程の処理時間は好ましくは20〜90秒であり、より好ましくは30〜70秒である。
Next, as shown in FIG. 10C, the
以上により、疎水化処理が完了し、その後、上側ケース42が開かれ且つ支持ピンが上昇する。これにより化学反応用チャンバC2からウェハWが搬送プレートPによって搬出可能な状態となる。
Thus, the hydrophobization process is completed, and then the
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、第1及び第2実施形態においては、下側ケース22が昇降することによって処理空間R1の密閉と開放が切り換わる構成を例示したが、上側ケース21が昇降することによって処理空間R1の密閉と開放が切り換わる構成としてもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary. For example, in the first and second embodiments, the configuration in which the sealing and opening of the processing space R1 are switched by moving the
上記実施形態においては、処理ガスの供給源と、ウェハWの疎水化処理が実施されるチャンバとをつなぐ流路が窒素ガス(不活性ガス)で満たされた状態(流路内の処理ガスが窒素ガスによってパージされた状態)から、(A)工程を開始する場合を例示したが、流路内の窒素ガスの一部を処理ガスに置換した状態とした後、(A)工程を開始してもよい。図12(a)は(A)工程を実施する前であって流路L内が窒素ガスで満たされた状態を示す図である。図12(b)は図12(a)の状態から三方弁V1を操作し、供給源Aから流路Lに処理ガスを供給することにより、流路L内の供給源A側からチャンバCの手前までの領域について窒素ガスを処理ガスで置換した状態を示す図である。図12(b)に示す境界Bは、流路L内における処理ガスと窒素ガスとの境界を模式的に示したものである。境界BからチャンバCの入口(ガス吐出口)までの距離は好ましくは1m以内であり、より好ましくは0.6m以内である。図12(c)は図12(b)に示す状態から(A)工程を実施するために供給源AとチャンバCとを導通させた状態を示す図である。 In the above embodiment, the flow path connecting the process gas supply source and the chamber in which the hydrophobic treatment of the wafer W is performed is filled with nitrogen gas (inert gas) (the process gas in the flow path is The case where the step (A) is started from the state purged with nitrogen gas is illustrated. However, after a part of the nitrogen gas in the flow path is replaced with the processing gas, the step (A) is started. May be. FIG. 12A is a diagram showing a state where the inside of the flow path L is filled with nitrogen gas before the step (A) is performed. 12 (b) operates the three-way valve V1 from the state of FIG. 12 (a), and supplies the processing gas from the supply source A to the flow path L, so that the chamber C from the supply source A side in the flow path L can be obtained. It is a figure which shows the state which substituted nitrogen gas with the process gas about the area | region until this side. A boundary B shown in FIG. 12B schematically shows a boundary between the processing gas and the nitrogen gas in the flow path L. The distance from the boundary B to the inlet (gas discharge port) of the chamber C is preferably 1 m or less, more preferably 0.6 m or less. FIG. 12C is a view showing a state in which the supply source A and the chamber C are brought into conduction in order to perform the step (A) from the state shown in FIG.
図12(b)に示すように、境界Bの位置にまで処理ガスを予め到達させておくことで、供給源AからチャンバCへの処理ガスの供給を開始した後、ごく短い時間のうち(例えば1秒以内)に処理ガスをチャンバCに導入することができる。流路L内の窒素ガスを処理ガスで置換する際、供給源Aから過剰量の処理ガスが流路Lに供給され、意図しないタイミングで処理ガスがチャンバCに流れ込まないように、流路Lの内容積よりも少ない量の処理ガスを供給源Aから流路Lに供給すればよい。(A)〜(C)工程において、供給源Aから流路Lを通じてチャンバCに処理ガスを供給した後、流路L内の処理ガスは再び窒素ガスによって置換される。なお、流路L内のガスの置換を行うタイミングで(図12(b))、チャンバCを開放して疎水化処理すべきウェハWの受け入れを行ってもよい。 As shown in FIG. 12B, the processing gas is allowed to reach the position of the boundary B in advance, so that the processing gas from the supply source A to the chamber C is started to be supplied within a very short time ( For example, the processing gas can be introduced into the chamber C within 1 second). When replacing the nitrogen gas in the flow path L with the processing gas, an excessive amount of the processing gas is supplied from the supply source A to the flow path L so that the processing gas does not flow into the chamber C at an unintended timing. An amount of processing gas smaller than the inner volume of the gas may be supplied from the supply source A to the flow path L. In the steps (A) to (C), after the processing gas is supplied from the supply source A to the chamber C through the flow path L, the processing gas in the flow path L is again replaced with nitrogen gas. Note that at the timing of replacing the gas in the flow path L (FIG. 12B), the chamber W may be opened to accept the wafer W to be hydrophobized.
流路L内の窒素ガスの一部を処理ガスに置換する工程は、前のウェハWの疎水化処理が終了し、次のウェハWの疎水化処理を開始するまでの間に実施してもよい。図13(a)は、(A)〜(C)工程において、供給源Aから流路Lを通じてチャンバCに処理ガスを供給している状態を示す図である。図13(b)は、ウェハWの疎水化処理を行った後、三方弁V1を操作し、流路Lを通じてチャンバCに窒素ガスを供給している状態を示す図である。図13(c)は図13(b)の状態から三方弁V1を再度操作し、流路L内の窒素ガスの一部を処理ガスに置換した状態を示す図である。図13(c)に示す境界Bは、流路L内における処理ガスと窒素ガスとの境界を模式的に示したものである。境界BからチャンバCの入口(ガス吐出口)までの距離は好ましくは1m以内であり、より好ましくは0.6m以内である。 The process of substituting a part of the nitrogen gas in the flow path L with the processing gas may be performed until the hydrophobic treatment of the previous wafer W is completed and the hydrophobic treatment of the next wafer W is started. Good. FIG. 13A is a diagram showing a state in which the processing gas is supplied from the supply source A to the chamber C through the flow path L in the steps (A) to (C). FIG. 13B is a diagram showing a state where the three-way valve V1 is operated and nitrogen gas is supplied to the chamber C through the flow path L after the hydrophobic treatment of the wafer W is performed. FIG. 13C is a view showing a state in which the three-way valve V1 is operated again from the state of FIG. 13B and a part of the nitrogen gas in the flow path L is replaced with the processing gas. A boundary B shown in FIG. 13C schematically shows a boundary between the processing gas and the nitrogen gas in the flow path L. The distance from the boundary B to the inlet (gas discharge port) of the chamber C is preferably 1 m or less, more preferably 0.6 m or less.
図13(c)に示すように、境界Bの位置にまで処理ガスを予め到達させておくことで、次のウェハWの疎水化処理において、供給源AからチャンバCへの処理ガスの供給を開始した後、ごく短い時間のうち(例えば1秒以内)に処理ガスをチャンバCに導入することができる。なお、流路L内のガスの置換は、チャンバCが閉じた状態、例えば疎水化処理済みのウェハWをチャンバC内において冷却している間に実施すればよい。疎水化処理済みのウェハWの冷却後、このウェハWはチャンバCから搬出され、次のウェハWがチャンバC内に搬入される。 As shown in FIG. 13C, by supplying the processing gas to the position of the boundary B in advance, the processing gas is supplied from the supply source A to the chamber C in the hydrophobic treatment of the next wafer W. After starting, the processing gas can be introduced into the chamber C within a very short time (for example, within 1 second). The replacement of the gas in the flow path L may be performed in a state where the chamber C is closed, for example, while the hydrophobic wafer W is being cooled in the chamber C. After the hydrophobized wafer W is cooled, the wafer W is unloaded from the chamber C, and the next wafer W is loaded into the chamber C.
図12,13に示す流路Lの途中のチャンバCの近傍に三方弁を更に設けてもよい。図14に示すように、チャンバCの近傍に三方弁V2を設けることで、流路L内の窒素ガスの一部を処理ガスに置換する際、供給源Aから過剰量の処理ガスが供給され、意図しないタイミングで処理ガスがチャンバCに流れ込むことを防止できる。すなわち、三方弁V2には供給源Aからの処理ガスが供給される。三方弁V2を操作することによって、処理ガスの供給先をチャンバC又は排出側(図示せず)に切り替えることができる。図14(a)は供給源Aからの処理ガスを三方弁V2から排気側に移送する様子を示す模式図である。これを実施することで、流路L内の三方弁V2までの領域が処理ガスで満たされる。この状態から、(A)工程の実施に際して三方弁V2を切り替えることで、ごく短い時間のうち(例えば1秒以内)に処理ガスをチャンバCに導入することができる。三方弁V2からチャンバCの入口(ガス吐出口)までの距離は好ましくは1m以内であり、より好ましくは0.6m以内である。図14(b)は供給源Aからの処理ガスを三方弁V2からチャンバCに供給する様子を示す模式図である。なお、図12〜14に示すプロセスは複数のウェハWを連続的に疎水化処理するためのものであり、流路L内に処理ガスが残留する時間は十分に短いため、流路Lの全体をヒータで温めるなどの対策はしなくてもよい。 A three-way valve may be further provided in the vicinity of the chamber C in the middle of the flow path L shown in FIGS. As shown in FIG. 14, by providing the three-way valve V2 in the vicinity of the chamber C, when a part of the nitrogen gas in the flow path L is replaced with the processing gas, an excessive amount of the processing gas is supplied from the supply source A. The processing gas can be prevented from flowing into the chamber C at an unintended timing. That is, the processing gas from the supply source A is supplied to the three-way valve V2. By operating the three-way valve V2, the supply destination of the processing gas can be switched to the chamber C or the discharge side (not shown). FIG. 14A is a schematic diagram showing how the processing gas from the supply source A is transferred from the three-way valve V2 to the exhaust side. By implementing this, the area | region to the three-way valve V2 in the flow path L is satisfy | filled with process gas. From this state, the processing gas can be introduced into the chamber C within a very short time (for example, within 1 second) by switching the three-way valve V2 when the step (A) is performed. The distance from the three-way valve V2 to the inlet (gas outlet) of the chamber C is preferably within 1 m, and more preferably within 0.6 m. FIG. 14B is a schematic diagram showing a state in which the processing gas from the supply source A is supplied from the three-way valve V2 to the chamber C. The process shown in FIGS. 12 to 14 is for continuously hydrophobizing a plurality of wafers W, and the time for which the processing gas remains in the flow path L is sufficiently short. There is no need to take measures such as heating the heater with a heater.
上記実施形態においては、疎水化処理用のガスとしてHMDSの蒸気を含むガスを例示したが、基板の材質に応じて適した処理ガスを選択すればよい。上記第2実施形態においては、ウェハWの熱処理に加熱された処理ガスを利用する場合を例示したが、この場合、熱源として輻射加熱用の光を併用してもよい。輻射加熱用の光の光源としては種々の発光素子を利用できる。発光素子としては、LED、半導体レーザ、ハロゲンランプ、キセノンフラッシュ等が挙げられる。発光素子を天板21aの内面に配置し、ウェハWの表面Waに向けて光を照射できるようにすればよい。
In the above-described embodiment, the gas containing HMDS vapor is exemplified as the hydrophobizing gas, but a suitable processing gas may be selected according to the material of the substrate. In the second embodiment, the case where the processing gas heated for the heat treatment of the wafer W is used has been exemplified. In this case, light for radiation heating may be used in combination as a heat source. Various light-emitting elements can be used as the light source for radiation heating. Examples of the light emitting element include an LED, a semiconductor laser, a halogen lamp, and a xenon flash. A light emitting element may be disposed on the inner surface of the
21,41,42…上側ケース(蓋部)、21c…ガス吐出口、40,50…熱板、62…ガス供給源(処理ガスの供給源)、62a…流路(第1の流路)、62b…流路(第2の流路)、62h…ヒータ、81b…支持ピン、A…処理ガスの供給源、C…チャンバ、L…流路、C1…物理吸着用チャンバ、C2…化学反応用チャンバ、P…搬送プレート、Q…流路、U5,U15,U25…疎水化処理ユニット(疎水化処理装置)、V2…三方弁、W…ウェハ(基板)、Wa…ウェハの表面、Wb…ウェハの裏面。 21, 41, 42 ... upper case (lid), 21c ... gas discharge port, 40, 50 ... hot plate, 62 ... gas supply source (process gas supply source), 62a ... flow path (first flow path) , 62b ... flow path (second flow path), 62h ... heater, 81b ... support pin, A ... processing gas supply source, C ... chamber, L ... flow path, C1 ... physical adsorption chamber, C2 ... chemical reaction Chamber, P ... conveying plate, Q ... flow path, U5, U15, U25 ... hydrophobic treatment unit (hydrophobic treatment device), V2 ... three-way valve, W ... wafer (substrate), Wa ... wafer surface, Wb ... The back side of the wafer.
Claims (20)
(A)前記基板の表面に疎水化のための処理ガスを供給する工程と、
(B)前記処理ガスを含む雰囲気に前記基板の表面を所定の時間にわたって曝す工程と、
(C)前記(B)工程後、前記処理ガスの存在下、前記基板を加熱する工程と、
を備える、疎水化処理方法。 A hydrophobic treatment method for performing a hydrophobic treatment on a surface of a substrate,
(A) supplying a treatment gas for hydrophobization to the surface of the substrate;
(B) exposing the surface of the substrate to an atmosphere containing the processing gas for a predetermined time;
(C) after the step (B), heating the substrate in the presence of the processing gas;
A hydrophobization method comprising:
前記(C)工程は、前記熱板に近接した位置に前記基板を配置した状態で実施され、
前記(B)工程後であり且つ前記(C)工程前に、前記基板を前記熱板に近接した位置に移動させる工程を更に備える、請求項1又は2に記載の疎水化処理方法。 The step (A) and the step (B) are performed with the substrate disposed at a position away from the heating plate for heating,
The step (C) is performed in a state where the substrate is disposed at a position close to the hot plate,
The hydrophobic treatment method according to claim 1, further comprising a step of moving the substrate to a position close to the hot plate after the step (B) and before the step (C).
前記(C)工程は、前記熱板に近接した位置に前記基板を配置した状態で実施され、
前記(B)工程後であり且つ前記(C)工程前に、前記基板を前記熱板に近接した位置まで降下させる工程を更に備える、請求項1又は2に記載の疎水化処理方法。 The step (A) and the step (B) are performed in a state where the substrate is disposed at an upper position separated from a heating plate for heating,
The step (C) is performed in a state where the substrate is disposed at a position close to the hot plate,
The hydrophobic treatment method according to claim 1, further comprising a step of lowering the substrate to a position close to the hot plate after the step (B) and before the step (C).
前記(C)工程は、熱板を収容する化学反応用チャンバ内で実施され、
前記(B)工程後であり且つ前記(C)工程前に、前記基板を前記物理吸着用チャンバから前記化学反応用チャンバに搬送する工程を更に備える、請求項1又は2に記載の疎水化処理方法。 The step (A) and the step (B) are performed in a physical adsorption chamber,
The step (C) is performed in a chemical reaction chamber containing a hot plate,
The hydrophobization treatment according to claim 1, further comprising a step of transporting the substrate from the physical adsorption chamber to the chemical reaction chamber after the step (B) and before the step (C). Method.
前記流路を通じて前記チャンバに不活性ガスを供給する工程と、
次の基板の疎水化処理を開始するに先立ち、前記流路に対して前記処理ガスの供給源から前記処理ガスを供給することにより、前記流路内の前記供給源側から前記チャンバの手前までの領域を前記処理ガスで満たす工程を更に備える、請求項1〜11のいずれか一項に記載の疎水化処理方法。 In the steps (A) to (C), after the processing gas is supplied from the supply source to the chamber through a flow path that connects the processing gas supply source and the chamber in which the substrate is hydrophobized. ,
Supplying an inert gas to the chamber through the flow path;
Prior to starting the hydrophobic treatment of the next substrate, by supplying the processing gas from the processing gas supply source to the flow path, from the supply source side in the flow path to the front of the chamber The method of hydrophobizing treatment according to claim 1, further comprising a step of filling the region with the processing gas.
疎水化のための処理ガスの供給源と、
前記基板の表面に間隙をもって対向する内面を有する蓋部と、
前記蓋部に形成されたガス吐出口と、
前記供給源から前記ガス吐出口まで前記処理ガスを移送する流路と、
前記基板を加熱するための熱板と、
前記熱板の上方において前記基板を昇降させる複数の支持ピンと、
を備え、
前記熱板から離隔した上方位置に前記複数の支持ピンによって前記基板を保持した状態で前記ガス吐出口から前記基板の表面に対して前記処理ガスを供給可能である、疎水化処理装置。 A hydrophobizing apparatus that performs a hydrophobizing process on the surface of a substrate,
A source of process gas for hydrophobization;
A lid having an inner surface facing the surface of the substrate with a gap;
A gas outlet formed in the lid;
A flow path for transferring the processing gas from the supply source to the gas outlet;
A hot plate for heating the substrate;
A plurality of support pins for raising and lowering the substrate above the hot plate;
With
A hydrophobizing apparatus capable of supplying the processing gas to the surface of the substrate from the gas discharge port in a state where the substrate is held by the plurality of support pins at an upper position separated from the hot plate.
疎水化のための処理ガスの供給源と、
前記基板の表面に間隙をもって対向する内面を有する蓋部と、
前記蓋部に形成されたガス吐出口と、
前記供給源から前記ガス吐出口まで前記処理ガスを移送するための第1の流路と、
前記供給源から前記ガス吐出口まで前記処理ガスを移送するための第2の流路と、
前記第2の流路で移送される前記処理ガスを加熱するヒータと、
を備え、
前記供給源から前記ガス吐出口までの流路を前記第1の流路から前記第2の流路に切り替え可能である、疎水化処理装置。 A hydrophobizing apparatus that performs a hydrophobizing process on the surface of a substrate,
A source of process gas for hydrophobization;
A lid having an inner surface facing the surface of the substrate with a gap;
A gas outlet formed in the lid;
A first flow path for transferring the processing gas from the supply source to the gas outlet;
A second flow path for transferring the processing gas from the supply source to the gas outlet;
A heater for heating the processing gas transferred in the second flow path;
With
A hydrophobizing apparatus capable of switching a flow path from the supply source to the gas discharge port from the first flow path to the second flow path.
疎水化のための処理ガスの供給源と、
前記基板を収容可能であり、前記処理ガスが供給されることによって前記基板の表面が前記処理ガスに曝される物理吸着用チャンバと、
前記基板を収容可能であり、前記基板を加熱するための熱板を有し、前記基板が加熱される化学反応用チャンバと、
前記物理吸着用チャンバから前記化学反応用チャンバに前記基板を搬送する搬送プレートと、
を備える、疎水化処理装置。 A hydrophobizing apparatus that performs a hydrophobizing process on the surface of a substrate,
A source of process gas for hydrophobization;
A physical adsorption chamber that can accommodate the substrate and is exposed to the processing gas by being supplied with the processing gas;
A chemical reaction chamber that can accommodate the substrate, has a hot plate for heating the substrate, and in which the substrate is heated;
A transport plate for transporting the substrate from the physical adsorption chamber to the chemical reaction chamber;
Comprising a hydrophobizing apparatus.
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