JP2019047042A - 半導体製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】保持部上のダストを低減することができる半導体製造装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、半導体製造装置は、加工対象を保持する保持部と、前記加工対象を加熱し、前記保持部に設けられる加熱部と、前記保持部の上方に対向して設けられる第1排気口と、前記第1排気口の外側の側面に設けられ、伸縮機能を有する排気管と、を備える。【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、半導体製造装置に関する。
リソグラフィ処理においては、レジストを加工対象上に塗布した後、レジスト中の溶剤を除去するため、露光後のレジストの感光反応を完結させるため、定在波効果を低減するため、などの目的で、加熱処理が行われている。
しかしながら、加熱処理の際に、加工対象を加熱しながら保持する保持部上にダストが存在すると、温度ムラまたは搬送エラーなどを引き起こす虞がある。そのため、保持部上のダストの低減が求められている。
本発明の一つの実施形態は、保持部上のダストを低減することができる半導体製造装置を提供することを目的とする。
本発明の一つの実施形態によれば、半導体製造装置は、加工対象を保持する保持部と、前記加工対象を加熱し、前記保持部に設けられる加熱部と、前記保持部の上方に対向して設けられる第1排気口と、前記第1排気口の外側の側面に設けられ、伸縮機能を有する排気管と、を備える。
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる半導体製造装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態による半導体製造装置の構成の一例を模式的に示す図であり、(a)は加工対象の加熱処理時の状態を模式的に示す図であり、(b)はダスト排気処理時の状態を模式的に示す図である。なお、この図においては、チャンバ内のみ断面図で示している。半導体製造装置10は、レジストが設けられた加工対象50の加熱処理を行うチャンバ11を有する。チャンバ11には開口部11aが設けられている。開口部11aは、チャンバ11内への加工対象50の搬出入、および加熱処理時にチャンバ11の外部からの空気の導入のために設けられる。
図1は、第1の実施形態による半導体製造装置の構成の一例を模式的に示す図であり、(a)は加工対象の加熱処理時の状態を模式的に示す図であり、(b)はダスト排気処理時の状態を模式的に示す図である。なお、この図においては、チャンバ内のみ断面図で示している。半導体製造装置10は、レジストが設けられた加工対象50の加熱処理を行うチャンバ11を有する。チャンバ11には開口部11aが設けられている。開口部11aは、チャンバ11内への加工対象50の搬出入、および加熱処理時にチャンバ11の外部からの空気の導入のために設けられる。
チャンバ11内の下部には、加工対象50を保持する保持部12が設けられる。加工対象50は、たとえばレジストが設けられた半導体基板である。半導体基板とレジストとの間に、導電膜、半導体膜または絶縁膜が設けられていてもよい。保持部12には、加工対象50を加熱する加熱部13が設けられる。
チャンバ11内の保持部12に対向する位置には、第1排気口14が設けられる。平面視上において、保持部12が第1排気口14によって隠される。そのため、第1排気口14は保持部12の外形よりも大きなサイズを有するとともに、保持部12全体を覆うように第1排気口14は配置される。第1排気口14は、たとえばフードである。第1排気口14には、配管15を介して第1排気部16が接続される。第1排気口14は、主に保持部12上に存在するダストを除去する。
チャンバ11内の下側の保持部12近傍には、第2排気口17が設けられる。第2排気口17には、配管18を介して第2排気部19が接続される。第2排気口17は、主に加工対象50の加熱処理時にチャンバ11内のガスを排気する。なお、図では、第1排気部16と第2排気部19とを別々に構成しているが、1つの排気部に第1排気口14と第2排気口17とをそれぞれ配管15,18を介して接続してもよい。
第1排気口14の外側の側面には、第1排気口14の外側の側面を覆う伸縮可能な排気管20が設けられる。排気管20は、加工対象50の加熱処理時には、図1(a)に示されるように折りたたまれて、第1排気口14の外側の側面に保持されるが、ダスト排気処理時には、図1(b)に示されるように、先端が保持部12付近に到達するように、伸ばされる。排気管20は、テレスコピック構造またはジャバラ構造などの伸縮可能な構成を有する。また、排気管20は、ダスト排気処理の際に、加熱部13による加熱によって熱変形しない材料によって構成される。
図1の例では、排気管20はテレスコピック構造を有する。ここでは、排気管20は、内側から第1筒状部21、第2筒状部22および第3筒状部23を有する。第1排気口14の外側の側面は、全周にわたって第1筒状部21の内壁と接している。図1(a)に示されるように、第3筒状部23は、第2筒状部22を内部に収容し、第2筒状部22は、第1筒状部21を内部に収容することによって、収縮される。また、図1(b)に示されるように、第2筒状部22は、第1筒状部21に対して下方に引き出され、第3筒状部23は、第2筒状部22に対して下方に引き出されることによって、伸長される。
ここで、第1筒状部21、第2筒状部22および第3筒状部23の軸の中心と、第1排気口14の軸の中心と、は略一致している。また、第1筒状部21と第2筒状部22との間には、第2筒状部22が第1筒状部21から引き出されたときに、所定の長さ以上に第2筒状部22が引き出されないようにする図示しないストッパと、第2筒状部22が第1筒状部21を収容した状態になった時に、所定の長さ以上に第1筒状部21が第2筒状部22内に収容されないようにする図示しないストッパと、が設けられる。第2筒状部22と第3筒状部23との間には、第3筒状部23が第2筒状部22から引き出されたときに、所定の長さ以上に第3筒状部23が引き出されないようにする図示しないストッパと、第3筒状部23が第2筒状部22を収容した状態になった時に、所定の長さ以上に第2筒状部22が第3筒状部23内に収容されないようにする図示しないストッパと、が設けられる。
なお、図示しないが、排気管20には、第1筒状部21、第2筒状部22および第3筒状部23の引き出しまたは収容を行う駆動部が接続されている。また、ここでは、排気管20が3つの筒状部によって構成される場合を示したが、2以上の筒状部で構成されるのであれば、筒状部の個数は限定されない。
第3筒状部23の下側の先端の所定の位置には、位置センサ24が設けられる。位置センサ24は、たとえばチャンバ11の底面からの距離を測定する。位置センサ24は、たとえばレーザ光を出射するレーザ出力部と、レーザ出力部から出射され、たとえばチャンバ11の底面で反射されたレーザ光を受信する受光部と、を有するレーザ変位計などを用いることができる。
半導体製造装置10は、半導体製造装置10の動作を制御するコントローラ25を備える。コントローラ25は、加熱部13、第1排気部16、第2排気部19、および排気管20を駆動する駆動部の動作を制御する。また、コントローラ25は、位置センサ24からの位置情報にしたがって、排気管20の下側の先端の位置が所定の位置に位置するように駆動部の動作を制御する。
つぎに、このような構成の半導体製造装置10での動作について説明する。半導体装置の製造工程では、加工対象50上にレジストが塗布され、露光処理および現像処理によって、レジストパターンが形成される。ここで、一般的には、(A)レジスト塗布後、(B)露光処理後、および(C)現像後に、加工対象50の加熱処理が行われることが多い。レジスト塗布後の加熱処理は、レジスト中の溶剤を除去し、また、レジスト分子を均一に分散させて安定化させるために行われる。露光後の加熱処理は、露光後のレジストは露光された部分が均一ではないので、感光した部分を拡散させ、きれいな形状のパターンに仕上げるために行われる。現像後の加熱処理は、レジストの密着性を向上させ、レジストに残留する溶媒または現像液を除去するために行われる。
ところで、加工対象50を加熱処理する際に、半導体製造装置10の保持部12上にダストが存在すると、温度ムラが生じたり、加工対象50の裏面が汚れたり、ダストが加工対象50上に乗り上げてしまったりする。その結果、レジストをきれいにベーキングすることができなくなる虞がある。そこで、保持部12上のダストをできるだけ除去するために、上記加熱処理を行う前にダスト排気処理が行われる。
図1(b)に示されるように、保持部12上に加工対象50を載置していない状態で、排気管20の先端が保持部12近傍に位置するように排気管20を伸長させる。図1(b)に示されるように、排気管20の先端の位置は、保持部12の上面よりも下となるようにしてもよいし、保持部12の上面から所定の高さとなるようにしてもよい。その後、第1排気部16によって、排気が行われる。排気管20によって覆われた空間で排気が行われるため、保持部12上面から第1排気口14に向かって一様な流れが生じ、保持部12上のダストが吸い上げられる。ダストは、排気管20、第1排気口14および配管15を介して排気される。所定の時間、排気が行われると、第1排気部16による排気が停止され、排気管20が伸縮される。
その後、図1(a)に示されるように、排気管20は、第1排気口14の側面に収縮される。また、開口部11aを介して加工対象50がチャンバ11内に搬送され、保持部12上に載置され、第1排気部16および第2排気部19によって、排気が行われる。さらに、加熱部13によって加工対象50が所定の温度に加熱される。加工対象50の加熱処理中は、レジスト由来の溶剤または昇華物が第1排気口14および第2排気口17から排気される。所定の時間、加熱処理が行われると、加熱部13による加熱が停止され、また第1排気部16および第2排気部19による排気も停止される。
図2は、第1の実施形態による半導体製造装置の構成の他の例を模式的に示す図である。なお、この図2では、チャンバ11内のみ断面図で示している。図1(b)では、ダスト排気処理の際に、排気管20の先端が保持部12の上面よりも下の位置まで降ろされていた。しかし、所望のダスト除去能力が得られるのであれば、排気管20の先端の位置は、これに限定されない。たとえば図2に示されるように、排気管20の先端が保持部12の上面よりも上の位置であってもよい。この場合には、位置センサ24によって得られる排気管20の先端の位置に基づいて、コントローラ25が、排気管20の先端の位置が所定の高さとなるように、排気管20の動作を駆動する駆動部を制御する。
第1の実施形態では、ダスト排気処理時には、第1排気口14と保持部12との間の空間を側面から覆うように排気管20を配置して、第1排気口14から排気を行う。これによって、排気管20で覆われた空間は、チャンバ11よりも狭い空間であり、下から上への一様な流れを作り出して保持部12上のダストが吸い上げられる。その結果、保持部12上のダストを低減することができ、また加熱処理を行う際には、保持部12上に配置される加工対象50の温度ムラを低減することができるという効果を有する。
(第2の実施形態)
図3は、第2の実施形態による半導体製造装置の構成の一例を模式的に示す図であり、(a)は加工対象の加熱処理時の状態を模式的に示す図であり、(b)はダスト排気処理時の状態を模式的に示す図である。なお、この図においては、チャンバ11内のみ断面図で示している。
図3は、第2の実施形態による半導体製造装置の構成の一例を模式的に示す図であり、(a)は加工対象の加熱処理時の状態を模式的に示す図であり、(b)はダスト排気処理時の状態を模式的に示す図である。なお、この図においては、チャンバ11内のみ断面図で示している。
第2の実施形態では、第1排気口14が上下方向に移動可能な構成となっている。具体的には、第1排気口14の外側の側面の排気管20はなく、配管15が固定式の配管部材151と、伸縮機構を有する配管部材152と、によって構成される。伸縮機構を有する配管部材152は、第1排気口14と固定式の配管部材151との間に配置される。伸縮機構を有する配管部材152は、テレスコピック構造またはジャバラ構造などの伸縮可能な構成を有する。また、伸縮機構を有する配管部材152は、ダスト排気処理の際に、加熱部13による加熱によって熱変形しない材料によって構成される。
図3の例では、伸縮機構を有する配管部材152はテレスコピック構造を有する。ここでは、伸縮機構を有する配管部材152は、内側から第1筒状部1521、第2筒状部1522および第3筒状部1523を有する。固定式の配管部材151の先端付近の外側側面は、全周にわたって第1筒状部1521の内壁の一部と接している。また、第3筒状部1523の下側の先端は、第1排気口14に固定されている。図3(a)に示されるように、第3筒状部1523は、第2筒状部1522を内部に収容し、第2筒状部1522は、第1筒状部1521を内部に収容することによって、収縮される。また、図3(b)に示されるように、第2筒状部1522は、第1筒状部1521に対して下方に引き出され、第3筒状部1523は、第2筒状部1522に対して下方に引き出されることによって、伸長される。
ここで、第1筒状部1521、第2筒状部1522および第3筒状部1523の軸の中心と、伸縮機構を有する配管部材152の軸の中心と、は略一致している。また、第1筒状部1521と第2筒状部1522との間には、第2筒状部1522が第1筒状部1521から引き出されたときに、所定の長さ以上に第2筒状部1522が引き出されないようにする図示しないストッパと、第2筒状部1522が第1筒状部1521を収容した状態になった時に、所定の長さ以上に第1筒状部1521が第2筒状部1522内に収容されないようにする図示しないストッパと、が設けられる。第2筒状部1522と第3筒状部1523との間には、第3筒状部1523が第2筒状部1522から引き出されたときに、所定の長さ以上に第3筒状部1523が引き出されないようにする図示しないストッパと、第3筒状部1523が第2筒状部1522を収容した状態になった時に、所定の長さ以上に第2筒状部1522が第3筒状部1523内に収容されないようにする図示しないストッパと、が設けられる。
なお、図示しないが、伸縮機構を有する配管部材152には、第1筒状部1521、第2筒状部1522および第3筒状部1523の引き出しまたは収容を行う駆動部が接続されている。また、ここでは、伸縮機構を有する配管部材152が3つの筒状部によって構成される場合を示したが、2以上の筒状部で構成されるのであれば、筒状部の個数は限定されない。
また、位置センサ24は、第1排気口14の下側の先端部の所定の位置に設けられている。なお、第1の実施形態の半導体製造装置10と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
つぎに、このような構成の半導体製造装置10での動作について説明する。ダスト排気処理では、図3(b)に示されるように、保持部12上に加工対象50を載置していない状態で、第1排気口14の先端が保持部12近傍に位置するように伸縮機構を有する配管部材152を伸長させる。図3(b)に示されるように、第1排気口14の先端の位置は、ダスト排気処理時に、保持部12の上面からダストを除去することができる位置とされる。その後、第1排気部16によって、排気が行われる。第1排気口14が保持部12上面に近接して配置された状態で排気が行われるため、保持部12上面から第1排気口14に向かって一様な流れが生じ、保持部12上のダストが吸い上げられる。ダストは、第1排気口14および配管15を介して排気される。所定の時間、排気が行われると、第1排気部16による排気が停止される。
その後、図3(a)に示されるように、伸縮機構を有する配管部材152が伸縮される。ついで、開口部11aを介して加工対象50がチャンバ11内に搬送され、保持部12上に載置され、第1排気部16および第2排気部19によって、排気が行われる。また、加熱部13によって加工対象50が所定の温度に加熱される。加工対象50の加熱処理中は、レジスト由来の溶剤または昇華物が第1排気口14および第2排気口17から排気される。所定の時間、加熱処理が行われると、加熱部13による加熱が停止され、また第1排気部16および第2排気部19による排気も停止される。
第2の実施形態によれば、保持部12に対向して配置される第1排気口14が保持部12の配置方向に移動可能な構成とした。第2の実施形態によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第3の実施形態)
図4および図5は、第3の実施形態による半導体製造装置の構成の一例を模式的に示す図であり、それぞれの図において、(a)は加工対象の加熱処理時の状態を模式的に示す図であり、(b)はダスト排気処理時の状態を模式的に示す図である。なお、図5は、図4のA−A断面図である。また、これらの図においては、チャンバ11内のみ断面図で示している。
図4および図5は、第3の実施形態による半導体製造装置の構成の一例を模式的に示す図であり、それぞれの図において、(a)は加工対象の加熱処理時の状態を模式的に示す図であり、(b)はダスト排気処理時の状態を模式的に示す図である。なお、図5は、図4のA−A断面図である。また、これらの図においては、チャンバ11内のみ断面図で示している。
第3の実施形態による半導体製造装置10は、チャンバ11内で保持部12を含む空間を仕切る第1仕切壁31と、保持部12を含み、第1仕切壁31とチャンバ11の側壁とによって囲まれる空間の上部に設けられる第2仕切壁32と、を有する。第2仕切壁32には、第1排気口14が埋め込まれるように固定されている。また、第2仕切壁32には、第2仕切壁32を高さ方向に移動させる図示しない駆動部が設けられる。すなわち、第1排気口14は、第2仕切壁32の移動に合わせて、高さ方向に移動可能に構成されている。
第1排気口14には配管15が接続される。配管15は、第2の実施形態と同様の構成を有する。すなわち、配管15は、固定式の配管部材151と、伸縮機構を有する配管部材152と、によって構成される。伸縮機構を有する配管部材152は、第1排気口14と固定式の配管部材151との間に配置される。伸縮機構を有する配管部材152は、テレスコピック構造またはジャバラ構造などの伸縮可能な構成を有する。また、伸縮機構を有する配管部材152は、ダスト排気処理の際に、加熱部13による加熱によって熱変形しない材料によって構成される。伸縮機構を有する配管部材152には、第1筒状部1521、第2筒状部1522および第3筒状部1523の引き出しまたは収容を行う図示しない駆動部が接続されている。なお、第1および第2の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
このような構成の半導体製造装置10での動作は、基本的には、第2の実施形態の場合と同様である。ダスト排気処理の際には、図4(b)および図5(b)に示されるように、伸縮機構を有する配管部材152が伸長した状態となり、第2仕切壁32が保持部12の上面から第1高さまで降ろされ、第1排気部16によって排気される。また、加工対象50の加熱処理の際には、図4(a)および図5(a)に示されるように、伸縮機構を有する配管部材152が収縮した状態となり、第2仕切板32が保持部12の上面から第1高さよりも高い第2高さまで上げられた状態にされる。この状態で、第1排気部16と第2排気部19とによって排気される。また、加熱部13によって加工対象50が所定の温度に加熱される。
第3の実施形態によっても、第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10 半導体製造装置、11 チャンバ、11a 開口部、12 保持部、13 加熱部、14 第1排気口、15,18 配管、16 第1排気部、17 第2排気口、19 第2排気部、20 排気管、21,1521 第1筒状部、22,1522 第2筒状部、23,1523 第3筒状部、24 位置センサ、25 コントローラ、31 第1仕切壁、32 第2仕切壁、50 加工対象、151,152 配管部材。
Claims (11)
- 加工対象を保持する保持部と、
前記加工対象を加熱し、前記保持部に設けられる加熱部と、
前記保持部の上方に対向して設けられる第1排気口と、
前記第1排気口の外側の側面に設けられ、伸縮機能を有する排気管と、
を備える半導体製造装置。 - 前記第1排気口に接続される第1排気部をさらに備え、
前記保持部に前記加工対象が保持されていないときに、前記排気管を前記保持部側に伸長させて、前記第1排気部によって前記第1排気口から排気する請求項1に記載の半導体製造装置。 - 前記保持部の側面の近傍に設けられる第2排気口と、
前記第2排気口に接続される第2排気部と、
をさらに備え、
前記保持部に前記加工対象が保持されているときに、前記排気管を収縮させて、前記第1排気部および前記第2排気部によって、前記第1排気口および前記第2排気口から排気する請求項2に記載の半導体製造装置。 - 前記排気管の前記保持部側先端に、前記排気管の前記保持部側先端の高さを測る位置センサをさらに備え、
前記排気管の前記保持部側先端の位置を所定の位置に固定する請求項2に記載の半導体製造装置。 - チャンバと、
前記チャンバ内で加工対象を保持する保持部と、
前記加工対象を加熱し、前記保持部に設けられる加熱部と、
前記チャンバ内で前記保持部の上方に対向して設けられる第1排気口と、
前記第1排気口に接続される第1配管と、
前記第1排気口と前記保持部との間の距離を伸縮させるように、前記第1排気口および前記保持部のうち少なくとも一方を駆動する駆動部と、
を備える半導体製造装置。 - 前記第1配管は、長さが変わらない第1配管部材と、前記保持部と前記第1排気口との間の距離を可変にする伸縮可能な第2配管部材と、によって構成される請求項5に記載の半導体製造装置。
- 前記第1配管に接続される第1排気部をさらに備え、
前記保持部に前記加工対象が保持されていないときに、前記チャンバの底面からの前記第1排気口の高さが第1高さとなるように前記第2配管部材を前記保持部側に伸長させて、前記第1排気部によって前記第1排気口から排気する請求項6に記載の半導体製造装置。 - 前記保持部の側面の近傍に設けられる第2排気口と、
前記第2排気口に第2配管を介して接続される第2排気部と、
をさらに備え、
前記保持部に前記加工対象が保持されているときに、前記チャンバの底面からの前記第1排気口の高さが前記第1高さよりも高い第2高さとなるように前記第2配管部材を収縮させて、前記第1排気部および前記第2排気部によって、前記第1排気口および前記第2排気口から排気する請求項7に記載の半導体製造装置。 - 前記チャンバ内に前記チャンバの底面と並行で、前記第1排気口を保持し、高さ方向に移動可能な仕切板をさらに備え、
前記駆動部は、前記仕切板を前記高さ方向に駆動させる請求項5に記載の半導体製造装置。 - 前記第1配管に接続される第1排気部をさらに備え、
前記保持部に前記加工対象が保持されていないときに、前記チャンバの底面からの前記仕切板の高さが第1高さとなるように前記仕切板を前記保持部側に下げて、前記第1排気部によって前記第1排気口から排気する請求項9に記載の半導体製造装置。 - 前記保持部の側面の近傍に設けられる第2排気口と、
前記第2排気口に第2配管を介して接続される第2排気部と、
をさらに備え、
前記保持部に前記加工対象が保持されているときに、前記チャンバの底面からの前記仕切板の高さが前記第1高さよりも高い第2高さとなるように前記仕切板を移動させて、前記第1排気部および前記第2排気部によって、前記第1排気口および前記第2排気口から排気する請求項10に記載の半導体製造装置。
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