JP3808710B2 - 基板の処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，基板の処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多層配線構造を有する半導体デバイスの製造工程には，層間絶縁膜を形成する工程がある。かかる工程は，例えばＳＯＤ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）装置によって行われ，ＳＯＤ装置では，当該層間絶縁膜を形成する処理や，エッチング対象材料の選択比を向上させるために層間絶縁膜を硬化させるアニール処理（硬化処理）等が行われる。
【０００３】
このアニール処理は，層間絶縁膜に重合等の高分子化反応を起こさせる処理であり，従来からウェハを高温で加熱することによって行われていた。そして，当該高分子化反応を起こさせるためには，極めて高いエネルギーが必要となるため，アニール処理はウェハを高温に加熱できる加熱炉で行われていた。また，このように熱エネルギーを用いて高分子化反応を十分に行うには，長時間を要するので，アニール処理には，スループットの観点から，複数枚のウェハをまとめて加熱できるバッチ式の大型加熱炉が用いられていた。
【０００４】
ところで，近年，微細化に伴う投資効率の悪化を解消すべく，生産規模を縮小して，多品種，変量生産に対応できる処理装置の実現が望まれている。かかる処理装置を実現するためには，処理装置におけるウェハ処理時間の短縮化，すなわち短ＴＡＴ（Ｔｕｒｎ Ａｒｏｕｎｄ Ｔｉｍｅ）化を図る必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，バッチ式の加熱炉は，必ず加熱処理前後に待ち時間が生じ，短ＴＡＴ化が図られなかった。また，半導体デバイスの他の製造工程，例えばフォトリソグラフィー工程と組み合わせることによって，ウェハ製造工程全体の処理時間を短縮しようにも，途中にバッチ式の加熱処理があるため，実現は困難であった。
【０００６】
本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，ウェハ等の基板処理の短ＴＡＴ化を実現する基板の処理装置を提供することをその目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば，基板の処理装置であって，絶縁膜となる塗布液を基板に塗布する塗布ユニットを有する第１の処理部と，一枚ずつ基板に電子線を照射して，基板上の前記絶縁膜を硬化させる硬化処理ユニットを有する第２の処理部と，前記第１の処理部と前記第２の処理部との間で基板を搬送する搬送機構と，
前記搬送機構を収容して気密に閉鎖可能な搬送室と，前記搬送室を所定の圧力に減圧する減圧機構と，を有し，前記第２の処理部は，当該第２の処理部内の雰囲気を減圧可能に構成され，前記硬化処理ユニットは，当該硬化処理ユニット内の雰囲気を減圧可能に構成され，前記第２の処理部内の圧力は，前記搬送室の圧力よりも低く設定され，前記硬化処理ユニット内の圧力は，前記第２の処理部内の圧力よりも低く設定されていることを特徴とする基板の処理装置が提供される。
【０００８】
本発明によれば，絶縁膜が形成された基板を一枚ずつ硬化処理できるので，硬化処理前後の基板の待ち時間が無くなり，基板処理の短ＴＡＴ化が図られる。また，電子線は，従来の熱エネルギーに比べて極めて高いエネルギーを有するため，短時間で絶縁材料の高分子化反応が行われ，硬化処理時間を大幅に短縮することができる。これによって，基板の処理時間が短縮され，短ＴＡＴ化が図られる。また，搬送機構を設けることによって，第１の処理部と第２の処理部との間の基板の搬送をスムーズに行うことができるので，硬化処理ユニットへの搬送も好適に行われ，基板処理の短ＴＡＴ化が図られる。
【０００９】
また，前記硬化処理ユニット内の雰囲気を減圧可能にし，前記硬化処理ユニット内の圧力が，前記第２の処理部内の圧力よりも低く設定されている。硬化処理ユニット内を減圧して，例えば酸素濃度を低下させると，電子線が，例えば酸素分子に衝突して散乱することが抑制され，より適切に基板表面に照射される。これによって，必要な硬化処理時間がより短くて済み，基板の処理時間が短縮される。なお，前記硬化処理ユニットは，基板を載置する載置台と，前記載置台の基板に電子線を照射する照射装置と，前記載置台を回転させる回転機構と，前記載置台を加熱させるヒータを備えていてもよい。
【００１０】
参考例として，第１の処理部に，前記塗布液が塗布された基板を加熱処理する加熱処理ユニットを設けるようにしてもよい。このように，加熱処理ユニットを設けることによって，塗布液が塗布された基板を直ちに同じ第１の処理部内において加熱し，塗布液中の溶剤を蒸発させることができる。
【００１１】
別の観点による本発明によれば，基板の処理装置であって，絶縁膜となる塗布液を基板に塗布する塗布ユニットを有する第１の処理部と，減圧雰囲気内で一枚ずつ基板に電子線を照射して，基板上の前記絶縁膜を硬化させる硬化処理ユニットを有する第２の処理部と，前記第１の処理部と前記第２の処理部との間で基板を搬送する搬送機構と，を有し，前記第１の処理部には，基板にレジスト液を塗布するレジスト塗布ユニットと，基板を現像処理する現像処理ユニットとがさらに設けられており，前記搬送機構によって基板を搬送可能な領域には，基板を露光する露光処理ユニットが設けられ，前記第２の処理部には，減圧雰囲気内で基板をエッチング処理するエッチングユニットがさらに設けられ，前記第２の処理部は，当該第２の処理部内の雰囲気を減圧可能に構成されていることを特徴とする。
この発明によれば，絶縁膜が形成され，硬化処理された基板を，再び第１の処理部に戻してレジスト液を塗布し，搬送機構によって露光処理ユニットに搬送して露光処理し，その後第１の処理部に戻して現像処理することができる。したがって，所定パターンのレジスト膜を形成するフォトリソグラフィー工程を本発明の基板の処理装置において行うことができ，かかる一連の処理をインライン化することができる。これによって，別途設けられた他の処理装置に基板を搬送する必要が無くなり，その分基板の処理時間が短縮できる。また，第２の処理部内の雰囲気を比較的減圧度の低い雰囲気にすることができる。これによってエッチングユニットや硬化処理ユニットの減圧時間が短縮できる。また，当該エッチングユニットや硬化処理ユニット内に基板が搬送される前に，減圧度の低い雰囲気内を介することができるので，基板を徐々に減圧させていくことができる。
【００１２】
また，エッチングユニットをさらに設けることによって，前記フォトリソグラフィー工程が終了した基板を同一の処理装置内にてエッチング処理することができる。これによって，エッチング処理までがインライン化され，より基板の処理時間が短縮される。
【００１３】
また，前記基板の処理装置が，前記搬送機構を収容して気密に閉鎖可能な搬送室と，前記搬送室を所定の圧力に減圧する減圧機構とを有するようにしてもよい。この発明によれば，第１の処理部と第２の処理部との間で基板を搬送する際の搬送経路を減圧雰囲気にし，低酸素雰囲気を形成することができる。従って，搬送中に基板上の塗布液等が酸化されることが抑制される。また，例えば搬送室を大気圧と硬化処理ユニットやエッチングユニットの圧力との中間の圧力に減圧できるため，硬化処理ユニット及びエッチングユニットの内外の圧力差が抑えられ，当該ユニットの減圧時間の短縮化が図られる。基板を減圧度の高いエッチングユニット等に搬入する際に，基板を段階的に減圧させることによって，圧力変動による基板への負担を低減することができる。
【００１５】
また，参考例として，基板の処理装置が前記搬送機構及び前記第２の処理部を収容し気密に閉鎖可能な減圧室と，当該減圧室を所定の圧力に減圧する減圧機構とを有するようにしてもよい。これによっても，第１の処理部と第２の処理部との間で基板を搬送する際の搬送経路を減圧雰囲気にし，低酸素雰囲気を形成することができる。したがって，基板上の塗布液等が酸化されることが抑制される。また，かかる減圧室を大気圧と硬化処理ユニットやエッチングユニットの圧力との中間の圧力に減圧できるため，硬化処理ユニットやエッチングユニットの内外の圧力差が抑制されるため，当該ユニットの減圧時間が短縮される。また，基板を減圧度の高いエッチングユニット等に搬入する際に，基板を段階的に減圧させ，圧力変動による基板への負担を低減することができる。
【００１６】
第２の処理部に，基板を熱処理する熱処理ユニットを設けるようにしてもよい。これによって，例えば硬化処理後の基板を加熱，冷却して，絶縁膜の絶縁性を向上させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，本実施の形態にかかるウェハ処理装置１の概略を示す平面図であり，図２は，ウェハ処理装置１の正面図であり，図３は，ウェハ処理装置１の背面図である。
【００１８】
ウェハ処理装置１は，図１に示すように，例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部からウェハ処理装置１に対して搬入出したり，カセットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットステーション２と，ウェハ処理工程の中で枚葉式に所定の処理を施す各種処理ユニットを備えた第１の処理部としての第１処理ステーション３と，後述する枚葉式の硬化処理ユニット６５を備えた第２の処理部としての第２処理ステーション４と，第１処理ステーション３及び第２処理ステーション４との間に配置され，ウェハＷを搬送するための搬送室５とを一体に接続した構成を有している。また，搬送室５の背面側には，ウェハＷを露光する露光処理ユニット６が設けられている。
【００１９】
カセットステーション２では，載置部となるカセット載置台７上の所定の位置に，複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在となっている。そして，このカセット配列方向（Ｘ方向）とカセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）に対して移送可能なウェハ搬送体８が搬送路９に沿って移動自在に設けられており，各カセットＣに対して選択的にアクセスできるようになっている。
【００２０】
ウェハ搬送体８は，ウェハＷの位置合わせを行うアライメント機能を備えている。このウェハ搬送体８は後述する第１処理ステーション３側の第３の処理ユニット群G３に属する受け渡し部３２に対してもアクセスできるように構成されている。
【００２１】
第１処理ステーション３では，その中心部に主搬送装置１３が設けられており，主搬送装置１３の周辺には各種処理ユニットが多段に配置されて処理ユニット群を構成している。当該ウェハ処理装置１においては，４つの処理ユニット群G1，G2，G3，G4，が配置されており，第１及び第２の処理ユニット群G1，G2はウェハ処理装置１の正面側に配置され，第３の処理ユニット群G3は，カセットステーション２に隣接して配置され，第４の処理ユニット群G4は，搬送室５に隣接して配置されている。さらにオプションとして破線で示した第５の処理ユニット群G5を背面側に別途配置可能となっている。前記主搬送装置１３は，これらの処理ユニット群Ｇ１，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５に配置されている後述する各種処理ユニットに対して，ウェハＷを搬入出可能である。なお，処理ユニット群の数や配置は，ウェハＷに施される処理の種類によって異なり，処理ユニット群の数は，１つ以上であれば任意に選択してもよい。
【００２２】
第１の処理ユニット群G1には，図２に示すようにウェハＷに対して絶縁膜となる塗布液を塗布する塗布ユニット１５と薬液のバッファタンク等を内蔵した薬液貯蔵室１６とが下から順に２段に配置されている。第２の処理ユニット群G2には，ウェハＷに対してレジスト液を塗布するレジスト塗布ユニット１７及びウェハＷの現像処理を行う現像処理ユニット１８が下から順に２段に積み重ねられている。
【００２３】
第３の処理ユニット群G3では，例えば図３に示すようにウェハＷを冷却するクーリングユニット３０，３１，カセットステーション２との間でウェハＷの受け渡しを行う受け渡し部３２，レジスト液とウェハＷとの定着性を高めるためのアドヒージョンユニット３３，現像処理後の加熱処理を行うポストベーキングユニット３４が下から順に例えば５段に積層されている。
【００２４】
第４の処理ユニット群G4では，例えばクーリングユニット３５，３６，搬送室５との間でウェハＷの受け渡しを行う受け渡し部３７，絶縁膜となる塗布液が塗布されたウェハＷを加熱処理する加熱処理ユニット３８，露光後のウェハＷを加熱処理するポストエクスポージャーベーキングユニット３９，レジスト液塗布後の加熱処理を行うプリベーキングユニット４０が下から順に例えば６段に積み重ねられている。
【００２５】
搬送室５は，搬送室５を気密に閉鎖するケーシング５ａを有している。搬送室５内には，図１に示すように第１処理ステーション３と第２処理ステーション４との間でウェハＷを搬送する搬送機構５０が設けられている。搬送機構５０は，Ｘ方向（図１中の上下方向），Ｚ方向（垂直方向）の移動とθ方向（Ｚ軸を中心とする回転方向）の回転が自在にできるように構成されており，第４の処理ユニット群G4に属する受け渡し部３７，後述する第２処理ステーション４内の硬化処理ユニット６５及び露光処理ユニット６に対してアクセスできるように構成されている。
【００２６】
搬送室５には，搬送室５内を所定の圧力に減圧する減圧機構５１が設けられている。減圧機構５１は，搬送室５内の雰囲気を排気するための排気管５２と，当該排気管５２を通じて搬送室５内の雰囲気を所定の圧力で吸引する吸引ポンプ５３とを有している。これによって，搬送室５内の雰囲気を吸引して，搬送室５内を所定の圧力に減圧することができる。
【００２７】
搬送室５のケーシング５ａには，受け渡し部３７に対してウェハＷを搬送するための搬送口５５，後述する硬化処理ユニット６５に対してウェハＷを搬入出するための搬送口５６及び露光処理ユニット６に対してウェハＷを搬入出するための搬送口５７がそれぞれ各処理ユニットに対向する位置に設けられている。各搬送口５５，５６，５７には，各搬送口５５〜５７を開閉するシャッタ５８，５９，６０がそれぞれ設けられており，搬送室５の気密性が確保できるようになっている。
【００２８】
第２処理ステーション４も，搬送室５と同様にその全体を覆い，第２処理ステーション４内を閉鎖可能とするケーシング４ａを有している。ケーシング４ａには，第２処理ステーション４内を減圧するための排気管６１が設けられており，当該排気管６１は，所定の圧力で吸引自在な吸引ポンプ６２に通じている。これによって，第２処理ステーション４内全体を所定の圧力に減圧できるようになっている。
【００２９】
第２処理ステーション４には，一枚ずつウェハＷに電子線を照射して，ウェハＷ上の絶縁膜を硬化させる硬化処理ユニット６５が設けられている。以下，この硬化処理ユニット６５について詳しく説明する。
【００３０】
硬化処理ユニット６５は，図４に示すようにその全体を覆い，処理室Ｓ内を密閉可能なユニットケーシング６５ａを有しており，硬化処理ユニット６５内の雰囲気を所定の雰囲気に維持できるようになっている。ユニットケーシング６５ａの中央部には，ウェハＷを載置する載置台７０が設けられている。載置台７０は，厚みのある円盤状に形成されており，その材質には，熱伝導性の優れたもの，例えばセラミックスである炭化ケイ素や窒化アルミニウム等が用いられている。
【００３１】
載置台７０には，載置台７０を昇温させる例えばヒータ７１が内蔵されている。ヒータ７１は，図示しないコントローラによってその発熱量が制御されており，載置台７０の温度を所定温度に制御できるようになっている。
【００３２】
載置台７０の下部には，載置台７０を回転させる例えばモータ等を備えた駆動機構７３が設けられている。これによって，後述する電子線管７６から電子線を照射する際に載置台７０を回転させ，載置台７０上のウェハＷ全面に対して均一に電子線を照射することができる。なお，駆動機構７３に，載置台７０を上下動可能とする昇降機構を設け，後述する電子線管７６との距離を調節可能にしてもよい。
【００３３】
載置台７０には，載置台７０上に突出自在で，ウェハＷを支持して昇降させる昇降ピン７４が設けられている。これによって，ウェハＷを載置台７０上に載置自在となる。
【００３４】
硬化処理ユニット６５は，載置台７０上のウェハＷに対して電子線を照射する照射装置７５を有している。照射装置７５は，電子線を照射する複数の電子線管７６と電子線の出力や照射時間を制御する照射制御装置７７とを有している。電子線管７６は，ユニットケーシング６５ａの上面であって，載置台７０と対向する位置に配置されている。これによって，ウェハＷ表面の絶縁膜に向けて上方から電子線を照射できるようになっている。各電子線管７６からの電子線は，ウェハＷに近づくにつれ広がり，全電子線管７６からの照射によって，電子線がウェハＷ全面に照射されるようになっている。
【００３５】
ユニットケーシング６５ａの上面には，図示しない供給源から硬化処理ユニット６５内に酸素以外の気体，例えば不活性気体，ヘリウムガス，窒素ガス等を供給する供給管７８ａ，７８ｂが設けられている。供給管７８ａは，後述する搬送口８１側に設けられ，供給管７８ｂは，後述する搬送口８１の反対側に設けられる。また，供給管７８ａ，７８ｂには，不活性気体の供給量を調節するバルブ７８ｃ，７８ｄがそれぞれ設けられており，ユニットケーシング６５ａ内に供給される不活性気体等の供給量を調節することができる。一方，ユニットケーシング６５ａの下面には，硬化処理ユニット６５内の雰囲気を排気するための排気管７９ａ，７９ｂが設けられており，当該排気管７９ａ，７９ｂには，硬化処理ユニット６５内の雰囲気を所定圧力で吸引する吸引装置８０に接続されている。かかる構成によって，ユニットケーシング６５ａ内を不活性気体等に置換するともに，所定圧力に減圧し，ユニットケーシング６５ａ内を低酸素雰囲気にすることができる。
【００３６】
また，排気管７９ａ，７９ｂには，排気量を調節するバルブ７９ｃ，７９ｄがそれぞれ設けられている。上述のバルブ７８ｃ，７８ｄとバルブ７９ｃ，７９ｄは，制御部Ｇによってその開閉度が操作可能に構成されている。ユニットケーシング６５ａ内には，ユニットケーシング６５ａ内の気圧や酸素濃度を検出する検出センサＫが設けられており，その検出データを制御部Ｇに送信可能になっている。かかる構成によって，検出センサＫによって検出されたデータが制御部Ｇに送信され，かかるデータに基づいて制御部Ｇがバルブ７８ｃ，７８ｄとバルブ７９ｃ，７９ｄとを操作することができる。したがって，ユニットケーシング６５ａ内に供給される不活性気体の供給量とユニットケーシング６５ａ外に排気される排気量が調節可能となり，ユニットケーシング６５ａ内の気圧や酸素濃度を所定の値に制御することができる。また，ウェハＷを後述の搬送口８１から搬入出する際に，搬送口８１側の供給管７８ａからの供給量を増大させることができ，これによって，搬送口８１から漏れた不活性気体分を補充し，ユニットケーシング６５ａ内を所定の雰囲気に維持することができる。
【００３７】
ユニットケーシング６５ａの前記搬送機構５０側には，ウェハＷを搬入出するための搬送口８１が設けられている。この搬送口８１には，当該搬送口８１を開閉自在とするシャッタ８２が設けられている。これによって，ウェハＷの搬入出時以外は，シャッタ８２が閉鎖され，ユニットケーシング６５ａ内の気密性が確保される。
【００３８】
次に，以上のように構成されたウェハ処理装置１で行われるウェハＷの処理プロセスについて説明する。図５は，各処理工程におけるウェハＷの成膜状態を示したウェハＷの縦断面の説明図である。
【００３９】
先ず，処理が開始される前に，第２処理ステーション４内を減圧する吸引ポンプ６２が起動され，第２処理ステーション４内全体が，後述する硬化処理時の硬化処理ユニット６５内の圧力より高い所定の圧力，例えば１Ｐａ〜１３３Ｐａに減圧される。また，搬送室５の吸引ポンプ５３も起動され，搬送室５内の圧力が大気圧よりも低く第２処理ステーション４の圧力よりも高い所定の圧力，例えば１３３Ｐａ〜１３３３Ｐａに減圧される。
【００４０】
そして，例えば表面にＬｏｗ―ｋ膜（有機シリコン酸化膜）Ｌの形成されたウェハＷ（図５の（ａ））がカセットステーション２のカセットＣにセットされ，ウェハ処理が開始されると，先ず，当該ウェハＷがウェハ搬送体７によって一枚ずつ受け渡し部３２に搬送される。次いで主搬送装置１３によって温度管理が行われるクーリングユニット３０に搬送される。そして，主搬送装置１３によって塗布ユニット１５に搬送され，ウェハＷに層間絶縁膜Ｄとなる所定の塗布液，例えばＭＳＱ（メチルシルセスキオキサン）を含む塗布液が塗布される。当該塗布処理は，例えばウェハＷを所定速度で回転させ，当該回転されたウェハＷの中央部に塗布液を供給することによって行われる。そして当該供給された塗布液は，遠心力によってウェハＷ全面に広げられ，ウェハＷ上に液膜が形成される。
【００４１】
塗布液が塗布されたウェハＷは，次に加熱処理ユニット３８に搬送され，塗布液中の溶剤を蒸発させるための加熱処理が行われる。このとき，ウェハＷは，例えば２００℃で２分間加熱される。これによって，塗布液中の溶剤が蒸発，除去され，ウェハＷ上に所定の厚みを有する層間絶縁膜Ｄが形成される（図５の（ｂ））。
【００４２】
次に，ウェハＷは主搬送装置１３によって受け渡し部３７に搬送される。そして搬送室５のシャッタ５８が開放され，搬送機構５０によって搬送口５５を通じて，減圧されている搬送室５内に搬入される。続いて搬送室５のシャッタ５９と硬化処理ユニット６５のシャッタ８２が開放され，ウェハＷは，１Ｐａ〜１３３Ｐａに維持された硬化処理ユニット６５内に搬送される。
【００４３】
ここで，硬化処理ユニット６５の作用について説明する。先ず，ウェハＷが硬化処理ユニット６５内に搬送される前に，図示しないコントローラによってヒータ７１の発熱量が制御され，載置台７０の温度が上述した加熱処理ユニット３８の加熱温度よりも高い，例えば２５０℃に制御される。
【００４４】
そして，搬送機構５０によってウェハＷが搬送口８１からユニットケーシング６５ａ内に搬入されると，ウェハＷは，載置台７０の中央部上方まで移動され，予め上昇して待機していた昇降ピン７４に受け渡される。次いで，搬送機構５０がユニットケーシング６５ａ内から退避し，シャッタ８２が閉鎖される。次いで，ウェハＷは，昇降ピン７４の下降と共に下降され，載置台７０上に載置される。これによって，ウェハＷが載置台７０によって昇温される。このとき供給管７８ａ及び７８ｂからユニットケーシング６５ａ内に，例えばヘリウムガスが供給され，排気管７９ａ及び７９ｂからはユニットケーシング６５ａ内の雰囲気が排気される。そして，検出センサＫによってユニットケーシング６５ａ内の圧力がモニターされ，その検出データに基づいてバルブ７８ｃ，７８ｄ及びバルブ７９ｃ，７９ｄが制御部Ｇによって操作される。これによって，ユニットケーシング６５ａ内がヘリウムガスに置換されると共に，ユニットケーシング６５ａ内が所定の圧力，例えば第２処理ステーション４の圧力より低い１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲の圧力に減圧される。これによって，ユニットケーシング６５ａ内が低酸素濃度，例えば酸素濃度が１〜１０ｐｐｍ以下の雰囲気に維持される。
【００４５】
その後所定時間が経過し，載置台７０上のウェハＷの温度が２５０℃に安定すると，駆動機構７３によってウェハＷが低速度で回転される。次に，図４に示すように各電子線管７６からウェハＷ表面の層間絶縁膜Ｄに対して所定出力，例えば１０ｋｅＶの電子線が所定時間，例えば約２分間照射される。これによって，電子線のエネルギーが層間絶縁膜Ｄに提供され，層間絶縁膜Ｄを形成するＭＳＱの高分子重合を誘発して，層間絶縁膜Ｄが硬化される（図５の（ｃ））。なお，このときの電子線の出力，照射時間は，膜厚，処理雰囲気等によって適宜定められる。
【００４６】
約２分間の電子線の照射が終了すると，載置台７０の回転が停止され，再び昇降ピン７４によって上昇される。このとき，ヘリウムガスの供給とユニットケーシング６５ａ内の減圧が停止される。そして，シャッタ８２が開放され，搬送機構５０が再びユニットケーシング６５ａ内に進入し，ウェハＷが搬送機構５０に受け渡されて，層間絶縁膜Ｄの硬化処理が終了する。
【００４７】
硬化処理の終了したウェハＷは，搬送機構５０によって受け渡し部３７に搬送される。次いで主搬送装置１３によって，第３の処理装置群G3に属するアドヒージョンユニット３３に搬入される。このアドヒージョンユニット３３において，レジスト液との密着性を向上させるHMDSなどの密着強化剤がウェハＷ上に塗布される。次にウェハＷは，主搬送装置１３によってクーリングユニット３１に搬送され，所定の温度に冷却される。その後，ウェハＷは，レジスト塗布ユニット１７に搬送され，ウェハＷ上にレジスト液が塗布され，レジスト膜Ｒが形成される（図５の（ｄ））。レジスト液が塗布されたウェハＷは，プリベーキングユニット４０，クーリングユニット３６に順次搬送され，各ユニットで所定の熱処理が施される。その後，ウェハＷは，受け渡し部３７に搬送される。
【００４８】
次いで，ウェハＷは，搬送機構５０によって搬送室５内に搬送され，搬送室５を経由して露光処理ユニット６に搬送される。そこでウェハＷは所定パターンの露光処理が施され，露光処理の終了したウェハＷは，再び搬送機構５０によって受け渡し部３７に戻される。受け渡し部３７に戻されたウェハＷは，主搬送装置１３によってポストエクスポージャーベーキングユニット３９，クーリングユニット３５に順次搬送され，熱処理が施された後，現像処理ユニット１８に搬送される。
【００４９】
現像処理ユニット１６に搬送されたウェハＷは，現像液が供給され，所定時間現像される。これによって，ウェハＷ上の一部のレジスト膜Ｒが溶解される（図５の（ｅ））。そして現像処理の終了したウェハＷは，主搬送装置１３によってポストベーキングユニット３４，クーリングユニット３０に順次搬送され，所定の熱処理が施される。その後，ウェハＷは，受け渡し部３２を介して，ウェハ搬送体８によってカセットＣに戻され，ウェハ処理装置１における一連のウェハ処理が終了する。
【００５０】
以上の実施の形態では，ウェハ処理装置１内に，電子線を照射して層間絶縁膜Ｄの硬化処理を行う硬化処理ユニット６５を設けたので，かかる硬化処理を短時間で行うことが可能となり，ウェハ処理全体の短ＴＡＴ化が図られる。また，枚葉式で行われるため，従来のバッチ式のように硬化処理前後のウェハＷの待ち時間が無くなり，これによっても短ＴＡＴ化が図られる。
【００５１】
また，硬化処理ユニット６５内の雰囲気を減圧可能にしたことによって，照射された電子線が散乱することが抑制され，層間絶縁膜Ｄに対してより強い電子線を効果的に照射することができる。これによって，照射時間が短縮され，硬化処理時間が短縮できる。
【００５２】
さらに，第１処理ステーション３に，ウェハＷを加熱処理する加熱処理ユニット３８を設けたので，硬化処理ユニット６５による硬化処理が行われる前に第１処理ステーション３内において層間絶縁膜Ｄとなる塗布液中の溶剤を好適に蒸発させることができる。また，硬化処理が行われる際に溶剤が蒸発することが無くなり，電子線管７６等が溶剤によって汚染されることが防止される。
【００５３】
第１処理ステーション３にレジスト塗布ユニット１７と現像処理ユニット１８を設け，ウェハ処理装置１に隣接して露光処理ユニット６を設けたので，ウェハＷ上にレジスト液を塗布し，所定のパターンを露光して，現像処理するフォトリソグラフィー工程を同じウェハ処理装置１で連続して行うことができる。これによって，従来別個の装置で行われていたフォトリソグラフィー工程がインライン化され，一連の処理に要するトータルの処理時間が短縮される。
【００５４】
また，減圧機構５１や吸引ポンプ６２等によって搬送室５内と第２処理ステーション４内を減圧可能にしたので，塗布液の溶剤を蒸発させる加熱処理ユニット３８から硬化処理ユニット６５までのウェハＷの搬送経路が低酸素雰囲気に維持できる。これによって，当該区間を搬送中にウェハＷ上の層間絶縁膜Ｄが酸化されることが抑制される。また，第２処理ステーション４の圧力を搬送室５の圧力よりも低くし，硬化処理時の硬化処理ユニット６５内の圧力よりも高くしたため，減圧度が搬送室５，第２処理ステーション４，硬化処理ユニット６５と順に高くなっていくので，硬化処理ユニット６５の高減圧が維持し易くなり，減圧時間を短縮することもできる。また，搬送されるウェハＷを大気圧から徐々に減圧させていくことができるので，圧力変動によるウェハＷへの負担が低減される。
【００５５】
以上の実施の形態で記載した第２処理ステーション４に，図６に示すように減圧雰囲気内でウェハＷをエッチング処理するエッチングユニット９０を設けるようにしてもよい。この場合，ケーシング５ａのエッチングユニット９０に対向する位置に，ウェハＷを搬送するための搬送口９１と当該搬送口９１を開閉自在とするシャッタ９２とを設ける。かかる構成によって，レジストパターンに従って層間絶縁膜Ｄを選択的に除去するエッチング処理工程をインライン化することができ，ウェハ処理のトータルの処理時間を短縮することができる。また，エッチング処理は，極めて高い減圧雰囲気で行われるため，上述したように例えば搬送室５，第２処理ステーション４と徐々に減圧していくことができるので，減圧時間が短縮できると共に，ウェハＷに与えられる圧力変動による負担が低減される。
【００５６】
以上の実施の形態では，搬送機構５０による搬送領域内と第２処理ステーション４内とを別個に減圧させていたが，搬送機構５０と第２処理ステーション４の双方を含む減圧室を設け，その中を減圧させるようにしてもよい。このような場合，例えば図７に示すように，ウェハ処理装置１００に搬送機構５０と第２処理ステーション４の全体を収容し，双方を気密な閉鎖空間に置くことができるケーシング１０１を設けて，減圧室１０２を形成する。ケーシング１０１には，ケーシング１０１内を所定の圧力に減圧する減圧機構１０３が接続されている。これによって，搬送機構５０によってウェハＷが搬送される領域と第２処理ステーション４内の圧力を単一の減圧機構１０３だけで制御することができる。また，減圧室１０２内を，大気圧よりも低く，硬化処理時の硬化処理ユニット６５内やエッチングユニット９０内の圧力よりも高い圧力に制御することができる。したがって，硬化処理ユニット６５及びエッチングユニット９０のユニット内外の圧力差が低減され，硬化処理ユニット６５及びエッチングユニット９０内の圧力が維持しやすくなり，また，減圧時間を短縮することができる。また，減圧度の高いエッチングユニット９０等に搬送されるウェハＷを段階的に減圧させていくことができので，圧力変動によるウェハＷへの負担を低減することができる。
【００５７】
また，以上の実施の形態で記載した第２処理ステーション４内に，ウェハＷを熱処理する熱処理ユニットを設けるようにしてもよい。このような場合，例えば第２の処理ステーション４内に，図８，図９に示すように複数の処理ユニットを多段に搭載可能な第６の処理ユニット群Ｇ６を設ける。当該第６の処理ユニットＧ６には，熱処理ユニットとしての冷却ユニット１１０及び加熱ユニット１１１と，硬化処理ユニット６５とが下から順に積み重ねられている。そして，硬化処理ユニット６５で硬化処理が終了したウェハＷは，搬送機構５０によって加熱ユニット１１１に搬送され，加熱処理される。この際，例えば硬化処理ユニット６５での加熱温度２５０℃よりも高い温度，例えば３００℃で加熱される。次にウェハＷは，冷却ユニット１１０に搬送され，例えば常温，例えば２３℃に冷却される。そして，冷却処理の終了したウェハＷは，上述したように例えば第１処理ステーション３内の各処理ユニットに搬送され，所定のフォトリソグラフィー処理が行われる。このように硬化処理後のウェハＷを熱処理することによって，ウェハＷ上の層間絶縁膜Ｄの膜質が向上し，より適切な層間絶縁膜Ｄが形成される。
【００５８】
なお，以上の実施の形態では，ウェハ処理装置に，層間絶縁膜を形成するユニット，当該層間絶縁膜を硬化処理するユニット及びフォトリソグラフィー処理を行うためのユニットとを搭載したが，ウェハ処理装置に層間絶縁膜を形成するユニット及び電子線によって硬化処理するためのユニットのみを搭載してもよい。このような場合でも，バッチ式で硬化処理を行っていた従来に比べて，短ＴＡＴ化が図られる。
【００５９】
以上の実施の形態で形成した絶縁膜は，ＳＯＤの層間絶縁膜であったが，本発明は他の種の膜処理，例えばＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ ｇｌａｓｓ），Ｌｏｗ―ｋ膜，レジスト膜等の膜処理においても適用できる。
【００６０】
また，以上で説明した実施の形態は，半導体ウェハデバイス製造プロセスの膜形成工程及びフォトリソグラフィー工程におけるウェハの処理装置について適用したものであったが，本発明は半導体ウェハ以外の基板例えばＬＣＤ基板の処理装置においても適用できる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば，連続した一連の基板処理を枚葉式のユニットで行うことができ，また，電子線を用いることによって硬化処理時間を大幅に短縮できるので，短ＴＡＴ化が図られる。
【００６２】
特に，請求項４によれば，基板のフォトリソグラフィー処理も同じ装置内で連続して行うことができるので，基板が完成されるまでのトータル処理時間が短縮され，スループットの向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかるウェハ処理装置の構成の概略を示す横断面の説明図である。
【図２】図１のウェハ処理装置の正面図である。
【図３】図１のウェハ処理装置の背面図である。
【図４】硬化処理ユニットの縦断面の説明図である。
【図５】各処理工程におけるウェハの成膜状態を示したウェハの縦断面の説明図である。
【図６】エッチングユニットを設けた場合のウェハ処理装置の概略を示す横断面の説明図である。
【図７】減圧室を有するウェハ処理装置の概略を示す横断面の説明図である。
【図８】第２処理ステーションに第６の処理ユニット群を設けた場合のウェハ処理装置の概略を示す横断面の説明図である。
【図９】図８のウェハ処理装置内の処理ユニット構成を示すウェハ処理装置の背面図である。
【符号の説明】
１ ウェハ処理装置
３ 第１処理ステーション
４ 第２処理ステーション
５ 搬送室
６ 露光処理ユニット
１５ 塗布ユニット
１７ レジスト塗布ユニット
５０ 搬送機構
６５ 硬化処理ユニット
７５ 照射装置
７６ 電子線管
Ｌ Ｌｏｗ―ｋ膜
Ｄ 層間絶縁膜
Ｒ レジスト膜
Ｗ ウェハ

Claims (5)

1. 基板の処理装置であって，
   絶縁膜となる塗布液を基板に塗布する塗布ユニットを有する第１の処理部と，
   一枚ずつ基板に電子線を照射して，基板上の前記絶縁膜を硬化させる硬化処理ユニットを有する第２の処理部と，
   前記第１の処理部と前記第２の処理部との間で基板を搬送する搬送機構と，
   前記搬送機構を収容して気密に閉鎖可能な搬送室と，
   前記搬送室を所定の圧力に減圧する減圧機構と，を有し，
   前記第２の処理部は，当該第２の処理部内の雰囲気を減圧可能に構成され，
   前記硬化処理ユニットは，当該硬化処理ユニット内の雰囲気を減圧可能に構成され，
   前記第２の処理部内の圧力は，前記搬送室の圧力よりも低く設定され，
   前記硬化処理ユニット内の圧力は，前記第２の処理部内の圧力よりも低く設定されていることを特徴とする，基板の処理装置。
2. 前記硬化処理ユニットは，基板を載置する載置台と，前記載置台の基板に電子線を照射する照射装置と，前記載置台を回転させる回転機構と，前記載置台を加熱させるヒータを備えていることを特徴とする，請求項１に記載の基板の処理装置。
3. 基板の処理装置であって，
   絶縁膜となる塗布液を基板に塗布する塗布ユニットを有する第１の処理部と，
   減圧雰囲気内で一枚ずつ基板に電子線を照射して，基板上の前記絶縁膜を硬化させる硬化処理ユニットを有する第２の処理部と，
   前記第１の処理部と前記第２の処理部との間で基板を搬送する搬送機構と，を有し，
   前記第１の処理部には，基板にレジスト液を塗布するレジスト塗布ユニットと，基板を現像処理する現像処理ユニットとがさらに設けられており，
   前記搬送機構によって基板を搬送可能な領域には，基板を露光する露光処理ユニットが設けられ，
   前記第２の処理部には，減圧雰囲気内で基板をエッチング処理するエッチングユニットがさらに設けられ，
   前記第２の処理部は，当該第２の処理部内の雰囲気を減圧可能に構成されていることを特徴とする，基板の処理装置。
4. 前記搬送機構を収容して気密に閉鎖可能な搬送室と，
   前記搬送室を所定の圧力に減圧する減圧機構とをさらに有することを特徴とする，請求項３に記載の基板の処理装置。
5. 前記第２の処理部には，基板を熱処理する熱処理ユニットがさらに設けられていることを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載の基板の処理装置。

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