JP4859660B2

JP4859660B2 - 基板処置装置

Info

Publication number: JP4859660B2
Application number: JP2006350741A
Authority: JP
Inventors: 太島井; 耕一永澤
Original assignee: Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Current assignee: Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2026-12-27
Also published as: JP2008166316A

Description

本発明は、ガラス基板や半導体ウェーハの表面に形成した塗膜に紫外線照射と加熱処理を施す基板処理装置に関する。

半導体ウェーハの表面に回路を形成するには、半導体ウェーハの表面に導体層を形成し、この導体層の上にレジスト膜を形成し、このレジスト膜に露光・現像を行ってレジストパターンとし、このレジストパターンを介して導体層をエッチングすることで回路を形成している。

上記のエッチングの際には高温になるため、レジストが流れたり炭化する問題が従来から指摘されており、このため、エッチングの前にレジストにＵＶ（紫外線）を照射して硬化（キュアリング）することが行われている。

例えば、特許文献１には、レジストパターンに紫外線照射と加熱処理を施すことでレジスト内で架橋を起こさせてレジストの熱的安定性を高める装置が開示されている。

また特許文献２には、半導体ウェーハの表面に形成したシリカ系被膜に対し、減圧下で紫外線照射と加熱処理を施すことで、被膜中のＯＨ基を減少させて被膜全体の緻密性を向上させる装置が開示されている。

上記特許文献１及び特許文献２に開示される装置はいずれも、テーブルに形成した開口部の上面を透光性の窓で封止し、また開口部に下方から加熱手段を組み込んだステージを臨ませることで開口部内を密閉空間とし、ステージ上面に保持したウェーハ表面に透光性の窓の上方に配置した紫外線ランプから紫外線を照射するようにしている。

特許文献１：特開昭６３−２６００２８号公報
特許文献２：特開昭６４−０５６３１５号公報

一般的に１本の紫外線ランプから照射される紫外線は、紫外線ランプのどの部位からも等しい強度で照射されるわけではなく、１０％程度の誤差がある。
一方、従来の紫外線照射装置を組み込んだ基板処理装置は、処理時におけるステージと紫外線照射装置との位置関係が固定であるため、紫外線ランプの照射ムラが緩和されずそのままウェーハ表面の被膜処理の不均一さとなって現れてしまう。

また、従来のＵＶキュアにあっては、脱水が十分に行われていないため、レジストの硬化が不足してしまい、エッチングの際にレジスト流れや炭化が生じることがある。

上記の課題を解決するため、本発明に係る基板処置装置は、減圧処理チャンバーに連続してトンネル型加熱処理チャンバーが配置され、このトンネル型加熱処理チャンバー内にはホットプレートがレールに沿って移動可能とされ、またトンネル型加熱処理チャンバー内には前記減圧処理チャンバーからホットプレート上に基板を移載する受け渡し装置が設けられ、更にトンネル型加熱処理チャンバーの天井面の一部は透光性の窓とされ、この窓の上方に紫外線照射装置が昇降自在に配置された構成とした。

このようにすることで、紫外線照射装置の下方を基板が移動しつつ紫外線照射が行われるため、紫外線ランプ固有の照射ムラを緩和することができる。また、減圧処理によって脱水を助長することができ、レジストの硬化が十分になされる。

上記において、前記トンネル型加熱処理チャンバー内には基板を移載する受け渡し装置が設けられているため、その分だけトンネル型加熱処理チャンバーの天井面は高くしなければならない。しかしながら天井面を高くすると必然的に紫外線照射装置と基板との距離が大きくなり、照度不足のおそれが生じる。そこで、天井面の一部を一段下がった凹部とし、この凹部内に前記紫外線照射装置を配置することで、斯かる不利を解消するようにしてもよい。

本発明に係る基板処置装置によれば、大型のガラス基板であってもムラなく均一に紫外線を照射することができる。また、紫外線照射と加熱処理を行うトンネル型処理チャンバーと減圧処理チャンバーとを分けているため、脱水が効率よく行え、処理中に水分が出てくることがない。

以下に本発明の最適な実施例を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る基板処理装置の正面図、図２は同基板処理装置の平面図、図３は同基板処理装置の側面図であり、分かりやすくするため、図１の正面図ではトンネル型加熱処理チャンバーの正面壁を除き、図２の平面図ではトンネル型加熱処理チャンバーの天井面を除き、図３の側面図ではトンネル型加熱処理チャンバーの側壁を除いて示している。

基板処理装置は制御部、配線、ポンプ、モータなどを収納したボックス状フレーム１の上面に、減圧処理チャンバー２とこの減圧処理チャンバー２に連続してトンネル型加熱処理チャンバー３が配置されている。尚、図中３ａは覗き窓である。

減圧処理チャンバー２は基板Ｗの搬入口と搬出口に減圧処理チャンバー２を気密に維持する扉４、５が取り付けられ、搬入口の近傍には基板Ｗを手動によって減圧処理チャンバー２に送り込むハンドセット部６が設けられ、また減圧処理チャンバー２の底面には真空ポンプにつながる配管７が接続されている。

前記トンネル型加熱処理チャンバー３は入口側の壁面を前記減圧処理チャンバー２の側面と共用するか減圧処理チャンバー２の側面に接触している。また、トンネル型加熱処理チャンバー３の底面（ボックス状フレーム１の上面）には第１のレール８及び第２のレール９が設けられている。

第１のレール８にはホットプレート１０が摺動自在に係合し駆動装置１１によってトンネル型加熱処理チャンバー３内を往復動する。ホットプレート１０は３分割され各分割部分毎に温度コントロールが可能とされ、またホットプレート１０の先端にはＵＶセンサ１０ａが取り付けられている。駆動装置１１としてはボールネジ機構やシリンダユニットなどを用いる。また、図面ではトンネル型加熱処理チャンバー３内に２つのホットプレート１０を示して移動端を明確にしているが、実際にはホットプレート１０は1つである。

前記第１のレール８の外側に設けられた第２のレール９には基板受渡し装置１２が設けられている。この基板受渡し装置１２は図示しない駆動装置によってトンネル型加熱処理チャンバー３内の上流側部分を往復動するとともに上下方向及び搬送方向と直交方向に進退動するハンド１３を備え、このハンド１３が前記した動作をなすことで、減圧処理チャンバー２からホットプレート１０上に基板Ｗを移載する。

また、トンネル型加熱処理チャンバー３の天井面１４の一部は一段下がった凹部１５とされ、この凹部１５に形成した開口にガラス板などを嵌め込んで透光窓１６とし、この透光窓１６の上方に紫外線照射装置１７を配置している。

前記紫外線照射装置１７は複数本の紫外線ランプ１８を有し、この紫外線ランプ１８をハンドル１９を操作することで、昇降動せしめるようにしている。尚、図示例では複数本の紫外線ランプ１８を１段上に設けたが、複数段としてもよい。

以上において、減圧処理チャンバー２の扉４を開け、ハンドセット部６を用いて基板Ｗを減圧処理チャンバー２内に投入する。この後扉４、５を閉じ、配管７を介して減圧処理チャンバー２内を、例えば３００Ｐａ〜１Ｐａ（通常は９〜７Ｐａ）まで減圧する。

この減圧状態によって減圧処理チャンバー２内の水分が除去される。このときトンネル型加熱処理チャンバー３内を窒素ガスや不活性ガスにて充填する（露点温度−６０℃以下）。これにより水分がチャンバー２内に侵入しにくくなる。

この後、扉５を開けて減圧処理チャンバー２内とトンネル型加熱処理チャンバー３内とを連通せしめ、前記した基板受渡し装置１２を用いて、減圧処理が終了した基板Ｗをトンネル型加熱処理チャンバー３内に引き込み、ホットプレート１０上に移載する。これと同時に減圧処理チャンバー２内にトンネル型加熱処理チャンバー３内から窒素ガスが流入してトンネル型加熱処理チャンバー３内が負圧になるので、不足分の窒素ガスを補う。

温度４０℃〜１２０℃に調整されたホットプレート１０上に基板Ｗを移載したら、扉５を閉じホットプレート１０上に基板Ｗを載置した状態で、駆動装置１１によってホットプレート１０を下流側（図１において右側）に、例えば１〜５０ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動せしめる。そして、この移動の際に紫外線ランプ１８の下方を通過するので、基板Ｗの表面に形成された塗膜（レジスト膜）は紫外線照射と加熱処理が同時に施される。

上記において、照射される紫外線の強さはハンドル１９を操作して紫外線ランプ１８を昇降動せしめることで調整する。紫外線ランプ１８と基板Ｗとの好ましい距離は５〜３００ｍｍで、紫外線の強さは１８ｍＶ／ｃｍ^２以上、露光量は１５０ｍＪ／ｃｍ^２以上が好ましい。

このようにして紫外線照射と加熱処理が終了した基板Ｗはトンネル型加熱処理チャンバー３の右側面に形成した開口を介して外部に取り出される。

本発明に係る基板処理装置の正面図同基板処理装置の平面図同基板処理装置の側面図

符号の説明

１…ボックス状フレーム、２…減圧処理チャンバー、３…トンネル型加熱処理チャンバー、３ａ…覗き窓、４，５…扉、６…ハンドセット部、７…配管、８…第１のレール、９…第２のレール、１０…ホットプレート、１０ａ…ＵＶセンサ、１１…駆動装置、１２…基板受渡し装置、１３…ハンド、１４…トンネル型加熱処理チャンバーの天井面、１５…凹部、１６…透光窓、１７…紫外線照射装置、１８…紫外線ランプ、１９…ハンドル、Ｗ…基板。

Claims

減圧処理チャンバーに連続してトンネル型加熱処理チャンバーが配置され、このトンネル型加熱処理チャンバー内にはホットプレートがレールに沿って移動可能とされ、またトンネル型加熱処理チャンバー内には前記減圧処理チャンバーからホットプレート上に基板を移載する受け渡し装置が設けられ、更にトンネル型加熱処理チャンバーの天井面の一部は透光性の窓とされ、この窓の上方に紫外線照射装置が昇降自在に配置されていることを特徴とする基板処置装置。
請求項１に記載の基板処置装置において、前記トンネル型加熱処理チャンバーの天井面の一部は一段下がった凹部とされ、この凹部内に前記紫外線照射装置が配置されていることを特徴とする基板処置装置。