JP3203796U

JP3203796U - 疎水化処理装置

Info

Publication number: JP3203796U
Application number: JP2016000551U
Authority: JP
Inventors: 良一上村; 淳一内田; 利明小鷹
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2016-02-05
Filing date: 2016-02-05
Publication date: 2016-04-14
Anticipated expiration: 2026-02-05

Abstract

【課題】ウエハの端部を含むウエハ表面、裏面の所望の位置に選択的かつ適切に疎水化処理を行なうことができる疎水化処理装置を提供する【解決手段】処理容器内に載置された基板の表面に疎水化ガスを供給して当該基板をガス処理する疎水化処理装置であって、処理容器と、基板を載置する載置台と、前記載置台上の基板の上方から当該基板に対して処理ガスを供給する第１のガス供給部と、前記載置台上の基板の周縁部に沿って形成され、基板の周縁部近傍に下降流を形成するための複数の排気孔が形成された排気リングと、前記排気リングを介して、処理容器内の雰囲気を排気する排気機構とをそなえた。【選択図】図４

Description

本考案は、基板の疎水化処理を行う疎水化処理装置に関する。

例えば半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では、半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）とレジスト液との密着性を向上させるための疎水化処理が行われる。この疎水化処理においては、処理容器内に載置されたウエハの表面、とりわけウエハのエッジ部に対して疎水化ガスを所定の時間供給することで、ウエハの表面が疎水化される。これにより、後工程においてレジスト膜がウエハの表面から剥がれたりすることを抑制できる。

基板を疎水化するための疎水化ガスとしては例えば、HMDS(ヘキサメチルジシラザン(CH₃)₃SiNHSi(CH₃)₃）の蒸気が知られている。疎水化処理は処理容器内にこのような蒸気からなる疎水化ガスを供給することにより行なわれるため、疎水化ガスが基板の表面側のみならず基板の裏面側に回り込み、その結果基板の裏面、とりわけ裏面の端部近傍に対しても疎水化処理が施される。この裏面に形成された疎水化膜上には例えば、酸化膜等からなる異物が形成または堆積する。この基板裏面に形成された異物が後工程の装置（例えば露光装置）のステージに転写、堆積することにより、ステージ上に基板を適切に保持できなくなったり、デフォーカスの問題が顕著になる恐れがある。

特開２００９−３２８７８号公報

しかしながら、特許文献１の疎水化処理装置においては疎水化ガスがウエハ裏面に回り込みを完全に抑制することも出来ず、裏面の端部近傍に対しても疎水化処理が施されてしまうことを防止することが出来ず、この場合、後の露光工程が液浸露光の場合、裏面の疎水化されてしまった領域にウォーターマークが発生し、その結果、露光処理時において、デフォーカスの不良などが生じる恐れがあった。

また、上述の場合とは別に、後工程の洗浄工程などではウエハ裏面状態に起因して発生するパーティクルが発生すると考えられている工程もあるが、その場合にはウエハ端面部のみならず、ウエハの裏面に疎水化処理を行う必要があるが、特許文献１の疎水化処理装置においては裏面側の疎水化処理を行うことができなかった。

本考案は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ウエハの端部を含むウエハ表面、裏面の所望の位置に選択的かつ適切に疎水化処理を行なうことができる疎水化処理装置を提供するものである。

上記目的を達成するための本考案の疎水化処理装置は、処理容器内に載置された基板の表面に疎水化ガスを供給して当該基板をガス処理する疎水化処理装置であって、処理容器と、基板を載置する載置台と、前記載置台上の基板の上方から当該基板に対して処理ガスを供給する第１のガス供給部と、前記載置台上の基板の周縁部に沿って形成され、基板の周縁部近傍に下降流を形成するための複数の排気孔が形成された排気リングと、前記排気リングを介して、処理容器内の雰囲気を排気する排気機構とをそなえる。

また、前記排気孔は基板端部の直下位置の排気孔が基板端部直下位置から離間した位置に設けられた排気孔より大きく形成されても良い。

そして、前記排気リングより基板の中心側に設けられ、基板の裏面にパージガスを供給するパージガス供給部をさらにそなえても良い。

さらに、第１のガス供給部は基板の周縁部近傍に疎水化ガスを供給するように構成されても良い。

前記載置台上の基板の裏面に疎水化ガスを供給する第２のガス供給部をさらにそなえても良い。

本考案によれば、基板に対して適切に疎水化処理を行なうことが出来る。

本実施の形態にかかる基板処理システムの構成の概略を示す説明図である。本実施の形態にかかる基板処理システムの内部構成の概略を示す側面図である。本実施の形態にかかる基板処理システムの内部構成の概略を示す側面図である。本実施の形態にかかるｃの構成の概略を示す縦断面図である。本実施の形態にかかる排気リングの構成の概略を示す縦断面図である。本実施の形態にかかる疎水化処理の状態を示す説明図である。他の実施の形態にかかる疎水化処理ユニットの構成の概略を示す説明図である。他の実施の形態にかかる排気リングの構成の概略を示す縦断面図である。他の実施の形態にかかる疎水化処理の状態を示す説明図である。

以下、本考案の実施の形態の一例について説明する。図１は、本実施の形態にかかる疎水化処理装置を備えた基板処理システム１の構成の概略を示す説明図である。図２及び図３は、基板処理システム１の内部構成の概略を示す側面図である。

なお、本実施の形態では、基板処理システム１は、例えば基板のフォトリソグラフィー処理を行う塗布現像処理システムである。

基板処理システム１は、図１に示すように例えば外部との間でカセットＣが搬入出される搬入出部としてのカセットステーション２と、フォトリソグラフィー処理の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理ユニットを備えた処理部としての処理ステーション３と、処理ステーション３に隣接する露光装置４との間でウエハＷの受け渡しを行う搬送部としてのインターフェイスステーション５とを一体に接続した構成を有している。

カセットステーション２は、例えばカセット搬入出部１０とウエハ搬送部１１に分かれている。例えばカセット搬入出部１０は、基板処理システム１のＹ方向負方向（図１の左方向）側の端部に設けられている。カセット搬入出部１０には、カセット載置台１２が設けられている。カセット載置台１２上には、複数、例えば４つの載置板１３が設けられている。載置板１３は、水平方向のＸ方向（図１の上下方向）に一列に並べて設けられている。これらの載置板１３には、基板処理システム１の外部に対してカセットＣを搬入出する際に、カセットＣを載置することができる。

ウエハ搬送部１１には、図１に示すようにＸ方向に延びる搬送路２０上を移動自在なウエハ搬送装置２１が設けられている。ウエハ搬送装置２１は、上下方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各載置板１３上のカセットＣと、後述する処理ステーション３の第３のブロックＧ３の受け渡し装置との間でウエハＷを搬送できる。

処理ステーション３には、各種ユニットを備えた複数例えば４つのブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が設けられている。例えば処理ステーション３の正面側（図１のＸ方向負方向側）には、第１のブロックＧ１が設けられ、処理ステーション３の背面側（図１のＸ方向正方向側）には、第２のブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション３のカセットステーション２側（図１のＹ方向負方向側）には、第３のブロックＧ３が設けられ、処理ステーション３のインターフェイスステーション５側（図１のＹ方向正方向側）には、第４のブロックＧ４が設けられている。

例えば第１のブロックＧ１には、図２に示すように複数の液処理ユニット、例えばウエハＷを現像処理する現像処理ユニット３０、ウエハＷのレジスト膜の下層に反射防止膜（以下「下部反射防止膜」という）を形成する下部反射防止膜形成ユニット３１、ウエハＷにレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布ユニット３２、ウエハＷのレジスト膜の上層に反射防止膜（以下「上部反射防止膜」という）を形成する上部反射防止膜形成ユニット３３が下から順に４段に重ねられている。例えば第１のブロックＧ１の各ユニット３０〜３３は、処理時にウエハＷを収容するカップＦを水平方向に複数有し、複数のウエハＷを並行して処理することができる。

例えば第２のブロックＧ２には、図３に示すようにウエハＷの熱処理を行う熱処理ユニット４０や、ウエハＷを疎水化処理する疎水化処理装置としての疎水化処理ユニット４１、ウエハＷの外周部を露光する周辺露光ユニット４２が上下方向と水平方向に並べて設けられている。熱処理ユニット４０は、ウエハＷを載置して加熱する熱板と、ウエハＷを載置して冷却する冷却板を有し、加熱処理と冷却処理の両方を行うことができる。なお、熱処理ユニット４０、疎水化処理ユニット４１及び周辺露光ユニット４２の数や配置は、任意に選択できる。

例えば第３のブロックＧ３には、複数の受け渡しユニット５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６が下から順に設けられている。また、第４のブロックＧ４には、複数の受け渡しユニット６０、６１、６２が下から順に設けられている。

図１に示すように第１のブロックＧ１〜第４のブロックＧ４に囲まれた領域には、ウエハ搬送領域Ｄが形成されている。ウエハ搬送領域Ｄには、例えばウエハ搬送装置７０が配置されている。

ウエハ搬送装置７０は、例えば、前後方向（Ｙ方向）、回転方向（θ方向）及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウエハ搬送装置７０は、ウエハ搬送領域Ｄ内を移動し、周囲の第１のブロックＧ１、第２のブロックＧ２、第３のブロックＧ３及び第４のブロックＧ４内の所定のユニットにウエハＷを搬送できる。ウエハ搬送装置７０は、例えば図３に示すように上下に複数台配置され、例えば各ブロックＧ１〜Ｇ４の同程度の高さの所定のユニットにウエハＷを搬送できる。

また、ウエハ搬送領域Ｄには、第３のブロックＧ３と第４のブロックＧ４との間で直線的にウエハＷを搬送するシャトル搬送装置８０が設けられている。シャトル搬送装置８０は、例えば図３のＹ方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置８０は、ウエハＷを支持した状態でＹ方向に移動し、第３のブロックＧ３の受け渡しユニット５２と第４のブロックＧ４の受け渡しユニット６２との間でウエハＷを搬送できる。

図１に示すように第３のブロックＧ３のＸ方向正方向側には、ウエハ搬送装置９０が設けられている。ウエハ搬送装置９０は、例えば前後方向（Ｙ方向）、回転方向（θ方向）及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウエハ搬送装置９０は、ウエハＷを支持した状態で上下に移動して、第３のブロックＧ３内の各受け渡しユニットにウエハＷを搬送できる。

インターフェイスステーション５には、ウエハ搬送装置１００が設けられている。ウエハ搬送装置１００は、例えば前後方向（Ｙ方向）、回転方向（θ方向）及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウエハ搬送装置１００は、例えば搬送アームにウエハＷを支持して、第４のブロックＧ４内の各受け渡しユニット、露光装置４にウエハＷを搬送できる。

次に、疎水化処理ユニット４１の構成について説明する。図４は、本実施形態の疎水化処理ユニット４１の構成の概略を示す縦断面図である。

疎水化処理ユニット４１は、上部が開口する有底の基体１０２と基体１０２の開口を覆う蓋体１０３とからなる処理容器１０１を有している。処理容器１０１の上部にはウエハＷを載置する載置台１０４が設けられている。載置台１０４の内部には、ウエハＷを加熱するためのヒータ１０５が設けられている。

蓋体１０３は、水平な天板１０３ａと、天板１０３ａの外周縁部から鉛直下方に延伸して設けられた側板１０３ｂを備えている。側板１０３ｂの下端部は、処理容器１０１の基体１０２の上端部に対向している。これにより、処理容器１０１の内部、すなわち基体１０２と蓋体１０３との間に処理空間が形成されている。

蓋体１０３は、当該蓋体１０３を基体１０２に対して相対的に昇降動させる昇降機構１０６を備えており、ウエハＷを疎水化処理ユニット４１内から搬出入する際には蓋体１０３を上昇させ、疎水化処理を行なう際には蓋体１０３を下降させて処理空間を形成するようになっている。

蓋体１０３下面の中央部には、ウエハＷの上方から当該ウエハＷに対して処理ガスを供給する第1のガス供給部としてのガス供給部１０７が設けられている。そして、ガス流路１０９を介して、疎水化ガス供給源１１０と、パージガス（たとえば、窒素ガス）としてのパージガス供給源１１１がそれぞれ接続されている。ガス流路１０９における疎水化ガス供給源１１０の下流側とパージガス供給源１１１の下流側には、開閉機能及び流量調整機能を備えた弁体１１２，１１３がそれぞれ設けられている。これにより、ウエハＷに対して供給するガスを選択的に供給することができる。

また、載置台１０４にはウエハＷの裏面に疎水化ガスを供給する第２のガス供給源としてのガス供給部１２２が設けられている。ガス供給部１２２は載置台１０４、基体１０２内にガス供給管１２３連通し、そして、ガス供給管１２３を介して、疎水化ガス供給源１２４と、パージガスとしての窒素ガス供給源１２５がそれぞれ接続されている。

また、蓋体１０３の側板１０３ｂの下端部には、載置台１０４に載置されたウエハＷより外方から処理空間内の雰囲気を排気する外周排気部１１４が形成されている。外周排気部１１４は、蓋体１０３の側板１０３ｂ下端部の周方向に沿って、環状に等間隔に設けられた複数の排気孔１１５により構成されている。これらの排気孔１１５は、蓋体１０３の内部に形成された外周排気路１１６を介して排気機構１１７に接続されている。

また、図４の排気経路にも載置台１０４の外周側、かつウエハＷの下方にはウエハＷの周縁部に対応する位置に下降気流を形成するための複数の排気孔１９０が形成された排気リング１２０が設けられ、排気リング１２０と排気機構１２１とによって、図５に示すようにウエハＷ端部近傍に実質的に垂直な下降気流を形成するようになっている。排気リング１２０には複数の排気孔１９０が形成されている。これらの排気孔のうちウエハ周縁部直下の排気孔１９０ａはウエハＷ周縁部より内側の排気孔１９０ｂやウエハＷ周縁部より外側の排気孔１９０ｃより大きく形成されており、ウエハ端部近傍の疎水化ガスの流れが大きくなるように構成されている。

このウエハＷ端部近傍に形成される下降気流によって、ガス供給部１０７よりウエハの表面側から供給された疎水化ガスは図６（ａ）のウエハの端部Ｂのうち、上側端部Ｂａ、側端部Ｂｂに沿って流れ排気リング１２０から排気されることで、ウエハＷ上側端部Ｂａ、ウエハＷ側端部Ｂｂのみが疎水化されウエハＷの裏面側には廻り込まない。一方、ガス供給部１２２から供給された疎水化ガスは、ウエハＷ裏面に沿って流れ、排気リング１２０から排出されることによって、ウエハＷ裏面のみが選択的に疎水化処理されるようになっている。

また、基板の載置台１０４には、窒素ガスなどの不活性ガスを供給するパージガス供給部１８０をそなえている。パージガス供給部１８０はパージガス供給源１８１と配管を介して接続されウエハＷの裏面にパージガスを供給可能に構成されており、たとえばガス供給部１０７から疎水化ガスが供給されている際にはウエハＷの裏面にパージガスを供給することにより、疎水化ガスがウエハＷ裏面に廻り込むことを更に防止することが可能である。また、ガス供給部１２２よりウエハＷ裏面に疎水化ガスを供給しウエハＷ裏面を疎水化した後に、パージガス供給部１８０からパージガスを供給することで疎水化ガスをウエハＷ裏面の空間から排出することができる。

本実施の形態に係る基板処理システム１は以上のように構成されており、次に、以上のように構成された基板処理システム１で行われるウエハ処理（（ｉ）ウエハ表面疎水化処理、（ｉｉ）ウエハ裏面疎水化処理）について説明する。

疎水化処理ユニット４１での疎水化処理にあたっては、昇降機構１０６により蓋体１０３を所定の位置まで上昇させる。そして、基体１０２と蓋体１０３との間からウエハＷが搬入され、載置台１０４上にウエハＷが載置される。

次いで、蓋体１０３の側板１０３ｂの下端部と処理容器１０１の基体１０２との間に所定の隙間が形成される位置まで蓋体１０３を下降させ、処理空間を形成する。次に、ヒータ１０５によりウエハＷを例えば100℃に加熱した後、ガス供給部１０７から疎水化ガスとしての疎水化ガス（ＨＭＤＳガス）を処理空間内に所定の流量で供給するとともに外周排気部１１４から所定の流量で処理空間内部の排気をし、排気機構１２１から排気することでウエハＷ端部近傍に疎水化ガスの下降気流を形成する。またこの時にはパージガス供給部１８０から不活性ガスなどのパージガスがウエハＷ裏面に供給されることで疎水化ガスがウエハＷ裏面に廻り込むことを防止することができ、図５、図６（ａ）に示すようにウエハＷの表面およびウエハ上側端部Ｂａ、側端部Ｂｂのみを選択的に疎水化することが可能となる。

ガス供給部１０７から疎水化ガスを所定の時間供給してウエハＷ表面を疎水化処理した後、弁体１１２を閉じてＨＭＤＳガスの供給を停止する。そして、弁体１１３を所定の開度で開き、パージガス供給源１１１から窒素ガスを所定の流量で供給して、処理空間内に残存するＨＭＤＳガスを例えば１０秒間パージする。これにより、処理容器１０１内のＨＭＤＳガスがパージされ、疎水化処理が終了する。

また、ウエハＷの裏面を疎水化する場合には、ヒータ１０５によりウエハＷを加熱した後、ガス供給部１２２からＨＭＤＳガスをウエハＷ裏面空間内に所定の流量で供給するとともに、排気機構１２１から排気リング１２０を介して排気することでウエハＷの裏面側のみに端部近傍に疎水化ガスの気流を形成することができる。これにより、図６（ｂ）に示すようにウエハＷの裏面側のみが疎水化される。

なお、（ｉ）ウエハＷの表面、端部と（ｉｉ）ウエハＷ裏面の双方を疎水化処理する場合には、ガス供給部１０７，１２２から同時に疎水化ガスを吐出し、（ｉ）ウエハＷの表面、端部と（ｉｉ）ウエハＷ裏面を同時に疎水化処理を行っても良いし、（ｉ）ウエハＷの表面、端部と（ｉｉ）ウエハＷ裏面のいずれかから疎水化処理し、処理終了後他方の疎水化処理を行うようにしても良い。

以上の実施の形態によれば、ウエハＷの端部を含む所望の位置に対して疎水化処理を選択的にすることができる。

図７及び図８は本考案の他の実施形態の疎水化処理装置であり、前述の実施形態と異なる点は、ガス供給部１０７がウエハＷの中心位置に対応する位置に設けられておらず、ウエハＷの周縁部上方に円環状に形成されている点である。ガス供給部１０７がウエハＷ周縁部上方に設けられていることにより、ガス供給部１０７からの疎水化ガスは、図９（ａ）に示すように、ウエハＷの周縁部のやや内側（例えば10ｍｍ）に供給された後外側に広がり、周縁部で下方に向かう疎水化ガス流を形成する。その結果、ウエハＷの上側端部Ｂａ、側端部Ｂｂのみを疎水化し、ウエハＷの中心部および、裏面が疎水化処理はされない。また、ウエハ裏面を疎水化する場合には図９（ｂ）に示すように上側端部Ｂａ、側端部Ｂｂ、下側端部Ｂｃ、裏面のみが疎水化処理されて、ウエハＷの表面は疎水化処理されることはない。

以上、添付図面を参照しながら本考案の好適な実施の形態について説明したが、本考案はかかる例に限定されない。当業者であれば、実用新案登録請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本考案の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば以上の実施の形態で記載した基板処理システムでは半導体ウエハの処理を行ったが、半導体ウエハ以外に、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板の処理を行う際にも適用できる。

本考案は、基板の疎水化処理を行う際に有用である。

１：基板処理システム
２：カセットステーション
３：処理ステーション
４：露光装置
５：インターフェイスステーション
１０：カセット搬入部
１１：ウエハ搬送部
１２：カセット載置台
１３：載置板
２０：搬送路
２１：ウエハ搬送装置
３０：現像処理ユニット
３１：下部反射防止膜形成ユニット
３２：レジスト塗布ユニット
３３：上部反射防止膜形成ユニット
４０：熱処理ユニット
４１：アドヒージョンユニット
４２：周辺露光ユニット
７０：ウエハ搬送装置
８０：シャトル搬送装置
９０：ウエハ搬送装置
１００：ウエハ搬送装置
１０１：処理容器
１０２：基体
１０３：蓋体
１０４：載置台
１０５：ピン
１０６：昇降機構
１０７：ガス供給部（第１のガス供給部９
１１０：疎水化ガス供給源
１１１：パージガス供給源
１１２、１１３：弁体
１２２：第２のガス供給部
１２３：ガス供給管
１２４：疎水化ガス供給源
１２５：パージガス供給源
１８０：パージガス供給部
１８１：パージガス供給源
Ｂ：ベベル
Ｂａ：上部ベベル部
Ｂｂ：側部ベベル部
Ｂｃ：下部ベベル部
Ｃカセット
Ｗウエハ

Claims

処理容器内に載置された基板の表面に疎水化ガスを供給して当該基板をガス処理する疎水化処理装置であって、
処理容器と、
基板を載置する載置台と、
前記載置台上の基板の上方から当該基板に対して処理ガスを供給する第１のガス供給部と、
前記載置台上の基板の周縁部に沿って形成され、基板の周縁部近傍に下降流を形成するための複数の排気孔が形成された排気リングと、
前記排気リングを介して、処理容器内の雰囲気を排気する排気機構と
をそなえた疎水化処理装置。
前記排気孔は基板端部の直下位置の排気孔が基板端部直下位置から離間した位置に設けられた排気孔より大きく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の疎水化処理装置。
前記排気リングより基板の中心側に設けられ、基板の裏面にパージガスを供給するパージガス供給部をさらにそなえることを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載の疎水化処理装置。
前記第１のガス供給部は基板の周縁部近傍に疎水化ガスを供給するように構成されていることと特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の疎水化処理装置。
前記載置台上の基板の裏面に疎水化ガスを供給する第２のガス供給部をさらにそなえることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の疎水化処理装置。