JP4985183B2 - 基板処理装置及び基板処理方法並びに記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、処理室内において、例えば半導体デバイスやＬＣＤ（液晶ディスプレイ）基板等に例えば疎水化処理等の所定の基板処理を行う技術に関する。

半導体デバイスやＬＣＤ基板等の製造プロセスにおける、レジストパターンの形成処理の一連の工程の一つに、基板例えば半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）に対する疎水化処理がある。この処理は、ウエハにレジスト液を塗布する前に、下地膜とレジスト膜との密着性を向上させるために行われるものであり、ウエハの表面に対してＨＭＤＳ（hexamethyl disilazane）の蒸気を吹き付けて薄い被膜を形成し、親水性のウエハＷの表面を疎水性に変化させるために行われる。この際、疎水化処理はウエハＷ表面とベベル部（外周部端面）まで行なうことが好ましい。このように疎水化処理が行なわれることで、後の工程にて、ウエハＷと露光機との間に水を介在させて露光を行う液浸露光処理を行う場合においても、レジスト膜が剥がれにくくなるという利点もある。

この疎水化処理について、当該処理を行う装置の構成と合わせて図１３及び図１４を用いて説明する。先ずウエハＷを容器本体１１と蓋体１２とからなる処理室１０内に搬入し、載置部１３上に載置する（ステップＳ１１）。つまり蓋体１２を容器本体１１に対して上昇させることにより、これらの間に開口部を形成してウエハＷを搬入し、次いで蓋体１２を下降させて容器本体１１と蓋体１２とを接触させ、前記開口部を閉じる。この際載置部１３に外部の搬送手段からウエハＷを受け渡すときには載置部１３内に内蔵された昇降ピン１４が用いられる。

次いで処理室１０を密閉する（ステップＳ１２）。このように処理室１０を密閉する理由は、前記ＨＭＤＳガスがクリーンルーム中に放出されるとパーティクルの原因となったり、空気中の水分と反応して、レジストパターンの形状に悪影響を及ぼすアンモニアを生成してしまうので、ＨＭＤＳガスの漏洩を防止するためである。具体的には、処理室１０の密閉は、容器本体１１と蓋体１２との接触部に形成された排気路１５を密閉用排気手段１６により排気して、容器本体１１と蓋体１２とを吸着して密着させることにより行う。図中１５ａは排気路１５の周囲に設けられたシール部材である。

続いてＨＭＤＳガスを処理室１０内に供給して、疎水化処理を行なう（ステップＳ１３）。蓋体１２のほぼ中央部には、ガス供給口１７が形成され、ＨＭＤＳガスはガス供給管１６、蓋体１２の内部に形成されたガス供給路１７ａを介してガスノズル１７からスプレー状に処理室１０内に供給されるようになっている。こうして処理室１０内にＨＭＤＳガスを満たして疎水化処理を行うが、この際ＨＭＤＳガスは、容器本体１１と載置台１３の側壁部との間に形成された隙間や、載置台１３の内部に形成された昇降ピン１４の移動領域、載置台１３の下方側に形成された昇降ピン１４の昇降領域を覆う筐体１４ａ内に拡散していき、前記隙間や筐体１４ａに接続された排気路１８から押し出されて、処理室１０の外部に排気されていく。なおこの工程は前記排気路１８に接続された排気手段１９は作動させずに行われる。

こうして疎水化処理が終了した後、蓋体１２を開く前にガスの置換処理を行なう（ステップＳ１４）。このように置換処理を行うのは、処理室１０内のＨＭＤＳガスが放出されることを防ぐためである。この処理では、前記ガス供給管１６に置換ガスであるＮ_２（窒素）ガスを供給すると共に、前記排気手段１９を作動させる。この際処理室１０外部へのガスの漏洩を防止するために、Ｎ_２ガスの供給量よりも排気手段１９の排気量を若干大きく設定しているので、処理室１０内が密閉されていることと合わせて、処理室１０内は負圧になる。次いで置換処理終了後、排気手段１９を停止して処理室１０内を大気圧に戻すと共に、密閉用排気手段１６を停止して、処理室１０を開放する（ステップＳ１５）。そして蓋体１２を上昇させて処理室１０を開口させ、ウエハＷを処理室１０から搬出する（ステップＳ１６）。

このような疎水化処理装置では、既述のように処理室１０が密閉されているため、ガスの置換処理時に処理室１０内が負圧となり、昇降ピン１４の移動領域や筐体１４ａ内も負圧になってしまう。このためＨＭＤＳガスがウエハＷの裏面側まで回り込んでしまい、ウエハＷ裏面の不要な部分まで疎水化処理されてしまうという問題がある。ウエハの裏面側については外周部から１ｃｍ程度までは疎水化処理が行われても問題ないが、ウエハＷの裏面側まで大きく回り込んで疎水化されてしまうと、レジストを塗布した後の工程において、ウエハＷの裏面側の汚れを除去するためにシンナーを供給して裏面側を洗浄する処理を行う際に、シンナー液をはじき易くなり、汚れが残存してしまうという問題が発生する。

また処理室１０の密閉化を達成するためには、容器本体１１と蓋体１２との間に、排気路１５やシール部材１５ａ、密閉用排気手段１６等の密閉化機構を設ける必要があって構成部品が増加し、構造が複雑になるので装置の組み立て作業に手間がかかるという問題が生じる。さらに構造が複雑になる分、装置の組み立て誤差が発生しやすく、その調整作業や、組み立て誤差の有無の検査や管理なども必要となり、作業者の負担が増大するという問題がある。

さらにまた前記ガスノズル１７は、処理室１０内にＨＭＤＳガスやＮ_２ガスが行き渡るようにテーパ状に形成され、ここからウエハＷに向かって下方向にスプレー状にＨＭＤＳガス等を吹き付けるように構成されているが、このような構成では、ガスが強く吹き付けられる領域とそれ以外の領域とが存在するため気流が乱れやすく、ウエハＷと蓋体１２との間で乱流が発生しやすくなる。このためガスの速やかな拡散が阻害されるので、ＨＭＤＳガスとＮ_２ガスとの置換が進みにくく、置換処理に時間がかかるという問題もある。

そこで本発明者らは、処理室を密閉させずに、処理室からのガスの漏洩を防止する構成について検討している。ところで特許文献１には、クランプを使用せずに上側構成部材と下側構成部材とを接合して、処理室内を気密に維持する構成が提案され、特許文献２には、処理ガスと置換ガスとを互いに異なる流路を介して処理室内に供給する技術が提案されているが、これらの技術は処理室を密閉させずに疎水化処理を行うものではなく、上述の課題を解決するものではない。

特開平１１−２１４２９２号公報 特開平１０−１３５１２５号公報

本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、処理室を密閉させずに処理室からのガスの漏洩を防止し、基板裏面側へのガスの回り込みを抑えることにある。

このため本発明の真空処理装置は、基板の載置台を備え、上部側が開口している容器本体と、
この容器本体の周縁部にその周縁部が隙間を介して接近した状態または接触した状態で当該容器本体を覆うことにより基板の処理室を区画形成する蓋体と、
前記処理室の中央上部から前記載置台上の基板に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
この処理ガス供給部から処理ガスが処理室内に供給されているときに、前記載置台上の基板よりも外側から処理室内を排気するための処理ガス排気路と、
前記容器本体の周縁部と前記蓋体の周縁部との間に、前記処理室の周方向に沿って開口したパージガス供給路と、
このパージガス供給路から前記周縁部間に供給されたパージガスが処理室の外に流れ出すように、処理室の周方向に沿って形成された流出路と、
前記容器本体の周縁部と蓋体の周縁部との間において、前記パージガス供給路の開口部から処理室内に亘って、かつ処理室の周方向に沿って形成されたガスの通流用の隙間と、
前記処理ガス供給部からの処理ガスの供給流量は、処理ガス排気路における排気流量よりも小さく、これらの流量の差により生じた処理室内の負圧により、前記パージガス供給路から供給されたパージガスが前記ガスの通流用の隙間を介して処理室内に引き込まれることを特徴とする。

この際、前記容器本体の周縁部と蓋体の周縁部との間において、前記パージガス供給路の開口部に臨むように、かつ処理室の周方向に沿って設けられ、パージガスが一旦溜められるバッファ室を備えるように構成してもよい。また前記流出路は、容器本体または蓋体に設けられ、前記ガスの通流用の隙間に開口するように形成することができる。さらに前記流出路は、容器本体または蓋体に設けられ、前記ガスの通流用の隙間に開口すると共に、前記バッファ室に開口するように形成してもよい。さらにまた前記流出路は、前記パージガス供給路の開口部から外側位置にて容器本体の周縁部と蓋体の周縁部との間に形成された隙間であってもよい。前記処理ガス排気路は、前記載置台上の基板よりも上方側の外側から処理室内を排気するように形成することが好ましい。

また本発明の基板処理方法は、上部側が開口している容器本体の内部に設けられた載置台に基板を載置する工程と、
次いで前記容器本体の周縁部に、その周縁部が隙間を介して接近した状態または接触した状態で、蓋体により前記容器本体を覆うことにより基板の処理室を区画形成する工程と、
次いで前記処理室の中央上部から前記載置台上の基板に処理ガスを供給する工程と、
処理ガスが前記処理室内に供給されているときに、前記載置台上の基板よりも外側に設けられた処理ガス排気路から処理室内を排気する工程と、
前記容器本体の周縁部と前記蓋体の周縁部との間に、当該容器本体の周方向に沿って開口したパージガス供給路からパージガスを供給する工程と、を含み、
前記処理室内へ処理ガスが供給されているときには、処理室内への処理ガスの供給流量を、処理ガス排気路における排気流量よりも小さくして、これらの流量の差により生じた処理室内の負圧により、前記パージガス供給路から供給されたパージガスが、前記容器本体の周縁部と蓋体の周縁部との間において、前記パージガス供給路の開口部から処理室内に亘って、かつ処理室の周方向に沿って形成されたガスの通流用の隙間を介して処理室内に引き込まれる状態を形成することを特徴とする。

さらにまた本発明の記憶媒体は、処理室内において基板に処理ガスを供給する基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは、前記基板処理方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。

本発明によれば、処理室に供給される処理ガスの供給流量は、処理室から排気される排気流量よりも小さく、これらの流量の差により生じた処理室内の負圧により、処理室の周縁部の隙間からパージガスが処理室内に引き込まれるようになっているので、このパージガスにより処理室内のガスの漏洩が防止される。また処理室内にパージガスが引き込まれることによって、処理室内が負圧になることを防いでいるので、基板の裏面側へのガスの回り込みが抑えられる。

以下、本発明の実施の形態について、基板例えばウエハＷに対して疎水化処理を行うための疎水化処理装置に本発明の基板処理装置を適用した場合を例にして説明する。図１は前記疎水化処理装置の縦断断面図である。この疎水化処理装置２は、上部側が開口する容器本体２と、この容器本体２の上部開口を覆うように設けられた蓋体３とを備えている。

前記容器本体２は、側壁部２１と底壁部２２と、この底壁部２２にて支持されるように設けられたウエハＷの載置台４とを備えており、この例では、前記底壁部２２は載置台４の周縁部を支持する領域までのみ形成され、前記載置台４も容器本体２の一部を成している。ここで前記底壁部２２を載置台４の裏面全体を支持するように構成し、容器本体２を側壁部２１と底壁部２２とにより構成するようにしてもよい。前記載置台４の内部には、図示しない加熱手段が設けられている。

一方、蓋体３は、側壁部３１と上壁部３２とを備えている。この例では、容器本体２の周縁部をなす側壁部２１の上面に、蓋体３の周縁部をなす側壁部３１の下面が隙間Ｇを介して接近した状態で、前記容器本体２を蓋体３で覆うことにより、容器本体２の上部側開口が蓋体３により閉じられ、これらの間に処理室２０が区画形成されるようになっている。ここで前記隙間Ｇは、この例では容器本体２の側壁部３１上面の外縁近傍と、蓋体３の下面との外縁近傍との間に形成される０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の隙間のことを言う。こうして形成された処理室２０の高さ方向の大きさ、つまり載置台４表面と上壁部３１の下面との距離Ｌ１は例えば３ｍｍ〜１０ｍｍ程度に設定される。

前記載置台４には、図示しない外部の搬送手段との間でウエハＷの受け渡しを行なうための複数本の昇降ピン４１が設けられており、この昇降ピン４１は昇降機構４２により昇降自在に構成されている。図中４３は、載置台４の裏面側に設けられた、この昇降機構４２の周囲を囲むカバー体である。前記容器本体２と蓋体３は、互いに相対的に昇降自在に構成されており、この例では、蓋体３側が昇降機構２３により、容器本体２と接続される処理位置と、容器本体２の上方側に位置する基板搬出入位置との間で昇降自在に構成されている。

また前記処理室２０の内部には、前記載置台４上の基板に対して、前記処理室２０の中央上部から処理ガスを供給するように、例えば前記蓋体３の裏面側中央部に処理ガス供給部５が設けられている。このガス供給部５は、図１（ｂ）に示すように、縦断面形状が下側が狭い略台形状に構成され、上端面よりも下端面の方が小さい、テーパのついた円柱体形状をなしており、その内部には略垂直なガス流路５１が形成されている。またその側面には、例えば直径が０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の大きさの多数のガス供給孔５２が、前記側面の周方向全体に亘って所定の間隔をいて形成されている。

さらに前記蓋体３の内部には、前記ガス供給部５のガス流路５１と接続されるガス供給路３３が形成されている。この例では、前記ガス供給路３３は蓋体３の上方側にて屈曲されて略水平に伸びるように形成され、このガス供給路３３の上流端は、ガス供給管６１を介して疎水化処理用のガスであるＨＭＤＳガスの供給源６２に接続されると共に、置換ガスであるＮ_２ガスの供給源６３に接続されている。

前記ガス供給管６１にはＨＭＤＳガスの供給源６２とガス供給路３３との間に、ＨＭＤＳガスの供給流量を調整するための第１の流量調整バルブＶ１が設けられると共に、Ｎ_２ガスの供給源６３とガス供給路３３との間に、Ｎ_２ガスの供給流量を調整するための第２の流量調整バルブＶ２が設けられている。これら流量調整バルブＶ１，Ｖ２は、開閉機能と流量調整機能とを備えており、これら流量調整バルブＶ１，Ｖ２によって、ガス供給路３３へ供給されるガスが、ＨＭＤＳガスとＮ_２ガスとの間で切り換えられると共に、夫々のガスがその供給流量が調整された状態で処理室２０内に供給されるようになっている。

また前記容器本体２の周縁部と蓋体３の周縁部との間には、処理室２０の周方向に沿ってバッファ室７が形成されている。この例では、前記バッファ室７は、前記容器本体２の側壁部２１の上面と、蓋体３の側壁部３１の下面との間に、蓋体３の側壁部３１の内部に、前記処理室２０の内部に載置されたウエハＷの周囲を囲むように環状に連続した空間として形成されている。

このバッファ室７には、パージガス供給路７１を介して、パージガスであるＮ_２ガスが供給され、前記パージガスが一旦溜められるようになっている。このパージガス供給路７１は、例えば直径が０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度に設定され、容器本体２の側壁部２１の内部に当該側壁部２１を貫通するように略垂直に形成されており、処理室２０が形成されたときに、パージガス供給路７１の下流端がバッファ室７に開口するように、多数のパージガス供給路７１が容器本体２の周方向に沿って環状に並ぶように形成されている。こうしてパージガス供給路７１は、容器本体２の周縁部と蓋体３の周縁部との間に、処理室２０の周方向に沿って開口するように構成されている。

また容器本体２の下面には、前記パージガス供給路７１の上流端と接続されるように、容器本体２の周方向に沿って環状の連続したガス供給室７２が設けられており、このガス供給室７２には、第３の流量調整バルブＶ３を備えたパージガス供給管７３を介して、パージガスであるＮ_２ガスの供給部（置換ガス供給部）６３が接続されている。この例では、パージガスの供給部は、処理ガス供給部５にＮ_２ガスを供給する供給部と共通の供給部を用いたが、夫々別の供給部を用意するようにしてもよい。

さらに前記容器本体２の周縁部と蓋体３の周縁部との間には、前記バッファ室７１内のパージガスを処理室２０内に供給するためのパージガス供給孔７４が、前記バッファ室７１に連通すると共に、このバッファ室７１に周方向に沿って形成されている。このパージガス供給孔７４は、パージガス供給路７１の開口部から処理室２０内に亘って、かつ処理室２０の周方向に沿って形成されたガス通流用の隙間に相当するものである。この例では、このパージガス供給孔７４は、容器本体２の側壁部２１の上面と、蓋体３の側壁部３１の下面との間に形成された隙間であって、連続したスリット状に形成されており、その高さ方向の大きさＬ２は例えば１ｍｍ〜３ｍｍ程度に設定される。

ここでこの例では、容器本体２の周縁部の高さ位置は、載置台４上のウエハＷ表面よりも僅かに上方側、例えば１ｍｍ〜３ｍｍ程度上方側に位置するように設定されているので、パージガス供給孔７４の高さ位置も載置台４上のウエハＷ表面よりも僅かに上方側に設定されることになる。
一方、前記蓋体３には、前記処理ガス供給部５から処理室２０内に処理ガスが供給されているときに、前記載置台４上のウエハＷよりも外側から処理室２０内を排気するための排気路８１が形成されている。この排気路８１は、例えば直径が１〜２ｍｍ程度に設定され、その上流端が前記載置台４上のウエハＷの外方に開口するように、例えば側壁部３１の内部に、その上流端が前記ガス供給孔７４に開口する状態で、蓋体３の周方向に沿って環状に等間隔に形成されている。ここで前記排気路８１の開口部と載置台４上のウエハＷの外縁との距離は例えば２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度に設定することが好ましい。
また前記蓋体３の上壁部３２の内部には、前記ガス供給部５が設けられる中央領域以外の領域に面状に伸び、例えば平面形状がリング形状であって、厚さが
１ｍｍ〜３ｍｍ程度の大きさの極めて扁平な空洞部８２が形成されている。前記排気路８１の下流端はこの空洞部８２に接続されている。さらにこの空洞部８２には、例えば蓋体３の中央近傍領域にて、複数本例えば６本の排気管８３が接続されており、この排気管８３の下流端は排気流量調整バルブＶ４を介して排気手段８４をなすエジェクターに接続されている。図２中８３ａは、排気管８３に接続される排気口である。この例では処理ガス排気路は、蓋体３の内部に形成された排気路８１と空洞部８２とにより構成されている。

さらにまた、前記蓋体３には、バッファ室７から蓋体３１を貫通するように上方側に伸びる流出路７５が、例えば処理室２０の周方向に沿って所定の間隔で設けられている。この流出路７５は、前記パージガス供給路７１から容器本体２の周縁部と蓋体３の周縁部との間に供給されたパージガスを処理室２０の外に流出させるために形成されている。

前記疎水化処理装置は制御部８により制御されるように構成されている。この制御部８は例えばコンピュータからなり、プログラム、メモリ、ＣＰＵを備えている。前記プログラムには制御部８から疎水化処理装置の各部に制御信号を送り、所定の疎水化理を進行させるように命令（各ステップ）が組み込まれている。このプログラムは、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）等の記憶部に格納されて制御部８にインストールされる。

ここで前記プログラムには、蓋体３の昇降機構２３や、排気手段８４、流量調整バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３や、排気流量調整バルブＶ４を制御するためのプログラムも含まれており、制御部８のメモリに予め記憶されたプロセスレシピに応じて、前記昇降機構２３や排気手段８４の駆動や、各バルブＶ１〜Ｖ４の開度が制御されるようになっている。ウエハＷに対して疎水化処理や置換処理を行うときの流量調整バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３及び排気流量調整バルブＶ４の制御については、処理ガス供給部５からのＨＭＤＳガスやＮ_２ガスの供給流量が、処理ガス排気路における排気流量よりも小さくなるように制御される。

続いて、本発明の疎水化処理方法について図３〜図５を用いて説明する。先ず制御部８により、目的の疎水化処理のプロセスレシピを選択する。制御部８では、このプロセスレシピに基づいて、疎水化処理装置の各部に制御信号を出力し、こうしてウエハＷに対して所定の疎水化処理が施される。

具体的には、先ず図４（ａ）に示すように、蓋体３を前記搬出入位置まで上昇させ、こうして形成された開口部からウエハＷを処理室２０内に搬入し、図示しない外部の搬送手段と昇降ピン４１との協働作業により、ウエハＷを載置台４上に載置する。次いで図４（ｂ）に示すように、蓋体３を前記処理位置まで下降させて、処理室２０を形成する。（ステップＳ１）。

続いて図４（ｂ）に示すように、処理室２０内にＨＭＤＳガスを供給して疎水化処理を行う（ステップＳ２）。この疎水化処理では、載置台４に内蔵された加熱手段によりウエハＷを例えば９０℃に加熱すると共に、第１の流量調整バルブＶ１を所定の開度で開き、ＨＭＤＳガスを例えば３０００ｃｃｍ程度の流量で処理室２０内に供給する。一方第３の流量調整バルブＶ３、排気流量調整バルブＶ４を夫々所定の開度で開くと共に、排気手段８４を作動させ、処理室２０内を例えば処理ガス排気路における排気流量が５０００ｃｃｍ〜１５０００ｃｃｍ程度の排気流量で排気する。こうして処理室２０に供給されるＨＭＤＳガスの供給流量が、処理ガス排気路における排気量よりも小さくなるように、第１の流量調整バルブＶ１、排気量調整バルブＶ４を制御しながら、処理室２０内へのＨＭＤＳガスの導入とバッファ室７へのパージガスの導入と、処理室２０内の排気を行い、この状態で処理室２０内にＨＭＤＳガスを充満させてウエハＷに対して３０秒程度疎水化処理を行う。この際、パージガスの供給量は例えば５０００ｃｃｍ〜１５０００ｃｃｍ程度に設定されることが望ましい。

次いで図５（ａ）に示すように、処理室２０内にＮ_２ガスを供給して置換処理を行う（ステップＳ３）。つまり第１の流量調整バルブＶ１を閉じ、第２の流量調整バルブＶ２を所定の開度で開いて、Ｎ_２ガスを例えば３０００〜１００００ｃｃｍ程度の流量で処理室２０内に供給する。一方第３の流量調整バルブＶ３、排気量調整バルブＶ４及び排気手段８４は、例えば疎水化処理時と同じ状態にしておく。こうして処理室２０に供給されるＮ_２ガスの流量が、処理ガス排気路における排気流量よりも小さくなるように、第２の流量調整バルブＶ２、排気量調整バルブＶ４を制御しながら、処理室２０内へのＮ_２ガスの導入とバッファ室７へのパージガスの導入と、処理室２０内の排気を行ない、１０秒程度置換処理が実施される。この際、バッファ室７に導入されるパージガスの供給流量は、例えば疎水化処理時と同様に設定される。こうして処理室２０内が窒素ガスで置換された後、流量調整バルブＶ２、Ｖ３、排気流量調整バルブＶ４を閉じると共に、排気手段８４を停止し、次いで蓋体３を前記搬出入位置まで上昇させ、ウエハＷを外部へ搬出する（図５（ｂ）参照、ステップＳ４）。

ここで処理室２０内におけるガスの流れについて、処理ガス供給部５からＨＭＤＳガスが供給される場合を例にして、図６を参照しながら説明する。ＨＭＤＳガスは載置台４上のウエハＷのほぼ中央部の上方側から供給され、前記ウエハＷの上方側外方であって、バッファ室７の手前側に開口する排気路８１から排気されていくので、ウエハＷの上方側を中央部から外縁部に向かって拡散していき、処理室２０内がＨＭＤＳガスにより満たされた状態となる。こうしてウエハＷの表面側及び外端縁等のＨＭＤＳガスに接触する領域が疎水化される。

一方バッファ室７にはパージガス供給路７１からパージガスが供給されており、既述のように、処理室２０では、処理ガス供給部５からのＨＭＤＳガスの供給流量よりも、処理ガス排気路における排気流量の方が大きくなるように、第１の流量調整バルブＶ１及び排気流量調整バルブＶ４の夫々の開度を制御しているので、前記ＨＭＤＳガスの供給流量と前記排気流量との差により処理室２０内が負圧となる。このためこの処理室２０内の負圧によりバッファ室７内のパージガスは、パージガス供給孔７４を介して、処理室２０側へ引き込まれていく。こうしてパージガス供給孔７４から処理室２０側に向けて常にパージガスが引き込まれる状態となり、このパージガスは、ＨＭＤＳガスと共に排気路８１を介して排気されていく。

さらにバッファ室７には流出路７５が形成されているため、バッファ室７内へのパージガスの供給流量が多い場合には、ここからパージガスが処理室２０の外へ流出していき、こうして処理室２０内がほぼ大気圧に維持される。なお流出路７５から流出したパージガスは、疎水化処理装置が収納される図示しない筐体に設けられた排気路を介して装置の外部へ排気される。ここで常にバッファ室７から処理室２０内にパージガスを供給するためには、バッファ室７内へのパージガスの供給流量は、バッファ室７から処理室２０へ引き込まれるパージガスの量よりも多く設定する必要があり、前記パージガスの供給流量は、処理室２０内へのＨＭＤＳガスの供給流量と、処理室２０からの排気流量とを勘案して設定される。この際、バッファ室７へのパージガスの供給量が多過ぎたとしても、既述のように、流出路７５から処理室２０外部へ排気されるので問題はない。

置換処理時におけるＮ_２ガスの流れは、疎水化処理時におけるＨＭＤＳガスの流れと同様であり、処理ガス供給部５からのＮ_２ガスの供給流量よりも、処理ガス排気路における排気流量の方が大きくなるように制御しているので、前記Ｎ_２ガスの供給流量と前記排気流量との差により生じた処理室２０内の負圧により、バッファ室７内のパージガスが処理室２０側に引き込まれ、Ｎ_２ガスと共に排気路８１を介して排気されていく。またバッファ室７内の余剰のパージガスは、流出路７５を解して処理室２０の外へ流出していき、こうして処理室２０内がほぼ大気圧に維持される。

このように本発明の疎水化処理装置では、疎水化処理や置換処理が行われている間は、容器本体２の周縁部と蓋体３の周縁部との間において、処理室２０の周方向に沿って形成された隙間（パージガス供給孔７４）から処理室２０側にパージガスが引き込まれた状態であるので、処理室２０内部側から見れば、処理室２０の外周の容器本体２と蓋体３との間の隙間から、処理室２０を囲むように常にパージガスの気流が導入され、パージガスのエアカーテンが存在する状態となる。従ってこのエアカーテンにより、処理室２０内部のＨＭＤＳガスやＮ_２ガスが、容器本体２と蓋体３との間の隙間に入り込むことが阻まれるので、前記ＨＭＤＳガス等の処理室２０の外部への漏洩が抑えられる。このため処理室２０を密閉構造にしなくても、容器本体２と蓋体３との隙間からの処理室２０内のガスの漏洩が防止される。

以上のように本発明では処理室２０を密閉して疎水化処理や置換処理を行う必要がないので、処理室２０を密閉化する機構が不要となり、排気手段も一つで済むため、構成部品や用力部品等の使用部品点数が削減され、部品コストが安価になる。また構造の簡素化を図ることができるので装置の組み立て作業や容易にななる。さらに簡易構造であるため、装置の組み立て誤差が発生しにくく、その調整作業や、組み立て誤差の有無の検査工程や管理工程も簡素化でき、作業者の負担が軽減されるという利点や、密閉化用用力が削減できるのでエネルギーコストが低減できるという利点もある。

さらにまた処理室２０を密閉する必要がないことから、従来行っていた、処理室へのウエハ搬入後の処理室密閉工程や、置換処理後処理室からウエハ搬出前の処理室開放工程（図１４参照）が不要となり、図３に示すように、処理室２０へのウエハ搬入→疎水化処理→置換処理→処理室２０からのウエハ搬出というように、処理ステップを削減することができ、これより従来に比べてトータルの処理時間を短縮でき、スループットの向上を図ることができる。

さらに本発明では、バッファ室７に流出路７５を設けているので、処理室２０へのＨＭＤＳガスの供給流量よりも処理ガス排気路における排気流量の方が大きく、かつバッファ室７へのパージガスの供給流量を、バッファ室７から処理室２０側に引き込まれるパージガスの流量よりも大きくなるように夫々制御することにより、自動的に処理室２０が大気圧になるようにバッファ室７から処理室２０側へパージガスが供給され、処理室２０を大気圧に維持するための圧力制御が容易になる。

このように疎水化処理時や置換処理時に、処理室２０内が負圧になることが防止されるので、昇降ピン４１の移動領域やカバー体４３内が負圧になって、これによりＨＭＤＳガスがウエハＷの裏面側まで回り込むといった現象の発生を防ぐことができ、ウエハＷの裏面側まで疎水化処理が実施されることが防止される。これによりウエハＷの裏面側の疎水化が抑えられるので、レジストを塗布した後のウエハＷの裏面側の汚れを除去する工程において、速やかに前記裏面側がシンナー液により洗浄でき、当該工程を容易に行うことができる。

さらに排気路８１は、蓋体３の内部にウエハＷの外縁部上方側に開口するように形成されていることから、ＨＭＤＳガスは処理室２０の内部において、ウエハＷの上方側中央部から外縁部に向かって流れ、さらにバッファ室７の手前で８１排気路を介してさらに上方側に通気していく。このように処理室２０内では、ウエハＷの中央部から外縁部に向かい、さらに上方側に向かうガス流れが形成されるので、ウエハＷの裏面側へ向かう経路ではガスが流れにくく、この点からもウエハＷの裏面側へのＨＭＤＳガスの回り込み現象が発生しにくい。

また前記処理ガス排気路は、その上流端が載置台４上のウエハの上方側外方に開口し、次いで蓋体３の内部において屈曲して水平に伸び、蓋体３の中央部近傍に設けられた排気管８３に接続されている。このように構成することにより、処理ガス排気路を長く取ることができるので、ガスをより均一に排出できるという利点がある。

さらにパージガスは、リング状に形成されたガス供給室７４に一旦供給され、ここからガス供給室７４の上部に周方向に沿って設けられたパージガス供給路７１を介してバッファ室７内に供給されるようになっている。これによりガス供給室７４内のパージガスは、パージガス供給路７１を介して周方向に均等にバッファ室７内に向かって供給されるので、パージガス供給孔７４から処理室２０の周方向においてほぼ均一な供給流量で、処理室２０側へ引き込まれる。

また処理ガス供給部５から供給されるＨＭＤＳガスやＮ_２ガスは、前記処理ガス供給部５に周方向に設けられたガス孔５２を介して処理室２０内に供給されるので、前記ガス孔５２から押し出される状態で処理室２０の中央部から周縁部に向かってゆっくりと拡散していくように供給される。このため従来のようにガスを下方向にスプレー状に吹き付ける構成のように、処理室２０内において気流が乱れて乱流が発生するおそれがない。これによりガスが速やかに処理室２０の中央部から周縁側に向かって拡散していくので、ＨＭＤＳガスやＮ_２ガスがより均一に処理室２０内に行き渡り、疎水化処理時にウエハＷの面内においてＨＭＤＳガスの濃度が不均一になるといったことが発生しにくく、面内均一性の高い疎水化処理を行うことができる。また前記置換処理の際にも、ＨＭＤＳガスとＮ_２ガスとの置換が速やかに進行し、ウエハＷの面内において前記置換処理の進行の程度が不均一になるといったことも発生しにくく、当該置換処理に要する時間を短縮することができる。

また処理室２０が使用中に何らかの原因にて変形し、処理室２０外周部の隙間Ｇが周方向において不均一になることも想定され、このように隙間Ｇが周方向において不均一になると、処理室２０内の気流の乱れや、当該疎水化処理装置の外部からの気流の流入等が発生するおそれがあるが、この例では、排気路８１の処理室２０側の開口部の位置を、蓋体３の側壁部３１のバッファ室７の手前側近傍に形成し、前記排気路８１の開口部とウエハＷの外縁との距離をなるべく大きくとっているので、前記隙間Ｇが不均一になった場合でも処理室２０内のガス流量と、バッファ室７から導入されるパージガス流量とのバランスを保ち易く、処理室２０内の気流の乱れを抑えて、均一な疎水化処理を安定して行うことができる。さらに、排気路８１の開口部とバッファ室７の内縁との距離を小さくすることにより、仮に当該疎水化処理装置の外部から気流が流入したとしても、排気路８１から直ちに排気されるので、ウエハＷ近傍への前記気流の流入を防ぐことができる。

但し、前記排気路８１の処理室２０の開口部の位置は、処理室２０内に載置されたウエハＷの外方であって、パージガス供給孔７１よりも内側であればよく、図７のように、蓋体３の上壁部３２に形成されていてもよい。

続いて前記疎水化処理装置を組み込んだ塗布、現像装置に、露光部（露光装置）を接続したレジストパターン形成システムの一例について簡単に説明する。図８は前記システムの平面図であり、図９は同システムの斜視図である。この装置には、キャリアブロックＳ１が設けられており、このブロックＳ１では、載置台１０１上に載置された密閉型のキャリア１００から受け渡しアームＣがウエハＷを取り出して、当該ブロックＳ１に隣接された処理ブロックＳ２に受け渡すと共に、前記受け渡しアームＣが、処理ブロックＳ２にて処理された処理済みのウエハＷを受け取って前記キャリア１００に戻すように構成されている。

前記処理ブロックＳ２は、図９に示すように、この例では現像処理を行うための第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１、レジスト膜の下層側に形成される反射防止膜の形成処理を行なうための第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２、レジスト液の塗布処理を行うための第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３、レジスト膜の上層側に形成される反射防止膜の形成処理を行なうための第４のブロック（ＴＣＴ層）Ｂ４を下から順に積層して構成されている。

前記第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２と第４のブロック（ＴＣＴ層）Ｂ４とは、各々反射防止膜を形成するための薬液をスピンコーティングにより塗布する塗布ユニットと、この塗布ユニットにて行われる処理の前処理及び後処理を行うための加熱・冷却系の処理ユニット群と、前記塗布ユニットと処理ユニット群との間に設けられ、これらの間でウエハＷの受け渡しを行なう搬送アームＡ２，Ａ４とを備えている。第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３においては、前記薬液がレジスト液であり、前記疎水化処理装置が組み込まれることを除けば同様の構成である。一方、第１の処理ブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１については、例えば一つのＤＥＶ層Ｂ１内に現像ユニット１０２が２段に積層されている。そして当該ＤＥＶ層Ｂ１内には、これら２段の現像ユニット１０２にウエハＷを搬送するための共通の搬送アームＡ１が設けられている。さらに処理ブロックＳ２には、図８及び図１０に示すように、棚ユニットＵ５が設けられ、この棚ユニットＵ５の各部同士の間では、前記棚ユニットＵ５の近傍に設けられた昇降自在な受け渡しアームＤ１によってウエハＷが搬送される。

このようなレジストパターン形成装置では、キャリアブロックＳ１からのウエハＷは前記棚ユニットＵ５の一つの受け渡しユニット、例えば第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２の対応する受け渡しユニットＣＰＬ２に受け渡しアームＣによって順次搬送され、ここからウエハＷは受け渡しユニットＣＰＬ３及び搬送アームＡ３を介して第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３に搬入され、疎水化処理装置においてウエハ表面が疎水化された後、レジスト膜が形成される。レジスト膜形成後のウエハＷは、搬送アームＡ３により、棚ユニットＵ５の受け渡しユニットＢＦ３に受け渡される。

その後、この場合はウエハＷは受け渡しユニットＢＦ３→受け渡しアームＤ１→受け渡しユニットＣＰＬ４を介して搬送アームＡ４に受け渡され、レジスト膜の上に反射防止膜が形成された後、搬送アームＡ４により受け渡しユニットＴＲＳ４に受け渡される。なおレジスト膜の上の反射防止膜を形成しない場合や、ウエハＷに対して疎水化処理を行う代わりに、第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２にて反射防止膜が形成される場合もある。

一方ＤＥＶ層Ｂ１内の上部には、棚ユニットＵ５に設けられた受け渡しユニットＣＰＬ１１から棚ユニットＵ６に設けられた受け渡しユニットＣＰＬ１２にウエハＷを直接搬送するための専用の搬送手段であるシャトルアームＥが設けられている。レジスト膜やさらに反射防止膜が形成されたウエハＷは、受け渡しアームＤ１により受け渡しユニットＢＦ３、ＴＲＳ４を介して受け渡しユニットＣＰＬ１１に受け渡され、ここからシャトルアームＥにより棚ユニットＵ６の受け渡しユニットＣＰＬ１２に直接搬送され、インターフェイスブロックＳ３に取り込まれることになる。なお図１０中のＣＰＬが付されている受け渡しユニットは、温調用の冷却ユニットを兼ねており、ＢＦが付されている受け渡しユニットは、複数枚のウエハＷを載置可能なバッファユニットを兼ねている。

次いで、ウエハＷはインターフェイスアームＢにより露光装置Ｓ４に搬送され、ここで所定の露光処理が行われた後、棚ユニットＵ６の受け渡しユニットＴＲＳ６に載置されて処理ブロックＳ２に戻される。戻されたウエハＷは、第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１にて現像処理が行われ、搬送アームＡ１により棚ユニットＵ５における受け渡しアームＣのアクセス範囲の受け渡し台に搬送され、受け渡しアームＣを介してキャリア１００に戻される。なお図８においてＵ１〜Ｕ４は各々加熱部と冷却部等を積層した処理ユニット群であり、第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３では、この処理ユニット群に既述の疎水化処理装置が組み込まれる。

本発明では、処理ガス供給部５から処理室２０内に供給される処理ガスには、ＨＭＤＳガス以外に置換ガスも含まれる。また本発明の疎水化処理装置は、容器本体２の周縁部と蓋体３の周縁部とを互いに接触した状態で、蓋体３により前記容器本体２の上部側開口を覆うことにより、基板の処理室２０を区画形成するように構成してもよい。

またバッファ室７は容器本体２と蓋体３の周縁部において、パージガス供給路７１の開口部に臨むように、かつ処理室２０の周方向に沿って設けられる構成であれば、容器本体２側に形成するようにしてもよく、その形状はパージガスが一旦溜められる構造であれば上述の例には限らない。

さらにバッファ室７を設けずに、容器本体２の周縁部と蓋体３の周縁部との間に、前記処理室２０の周方向に沿って開口するようにパージガス供給路７１を設け、前記パージガス供給路７１の開口部から処理室２０内に亘って、かつ処理室の周方向に沿ってガスの通流用の隙間が形成されるように構成してもよい。またパージガスの流出路７５は、容器本体２または蓋体３に設けられ、前記ガスの通流用の隙間に開口していればよく、前記パージガス供給路７１の開口部から外側位置にて容器本体２の周縁部と蓋体３の周縁部との間に形成された隙間であってもよい。

前記処理ガス供給部５からの処理ガスの供給流量は、マスフローメータにより調整するようにしてもよいし、処理ガス排気路内の排気流量は、排気ポンプ８４の出力にて制御するようにしてもよい。この際、処理ガスの供給流量と処理ガス排気路内の排気流量とを、両方共に制御するようにしてもよいし、例えば排気流量を一定としておき、処理ガスの供給流量側を制御するようにしてもよい。

本発明は、疎水化処理以外に、低酸素濃度処理オーブン等の基板処理に適用することができる。また本発明は、半導体ウエハＷ以外に、例えばＬＣＤ基板、マスク基板などの処理にも適用できる。

以下に本発明の効果を確認するために行った実施例について説明する。以下の実験においては、図１に示す疎水化処理装置を用いて実験を行った。

前記疎水化処理装置にウエハＷを搬入し、ＨＭＤＳガス流量：３０００ｃｃｍ、ウエハ温度：９０℃、処理ガス排気路内の排気流量：１００００ｃｃｍ、パージガス流量：１００００ｃｃｍの条件で３０秒間、既述の疎水化処理を行い、次いでＮ_２ガス流量：５０００ｃｃｍ、処理ガス排気路内の排気流量：１００００ｃｃｍ、パージガス流量：１００００ｃｃｍの条件で１０秒間、既述の置換処理を行った後ウエハＷを搬出し、この内の２枚のウエハＷ１、Ｗ２に対してウエハ裏面側が疎水化処理されているか否かについて、接触角を測定することにより評価を行った。

ここで前記接触角の測定は、測定器としてＤｒｏｐ−Ｍａｓｔｅｒ ５００Ｒ（協和界面科学株式会社製）を用い、測定溶媒として純水とシクロヘキサノンを用いて行った。またこの接触角の測定は、ウエハＷの中心を通り、かつノッチを通る第１の線上であって、ウエハＷ外縁から５ｍｍ内側の領域の３１箇所と、ウエハＷの中心を通り、かつ前記第１の線と直交する第２の線上であって、ウエハＷ外縁から５ｍｍ内側の領域の３１箇所のポイントについて行った。ここで接触角は、ウエハＷに対して疎水化処理が行われていない領域は０度に近く、疎水化処理が行われた領域は大きくなる。

測定溶媒として純水を用いた場合の接触角の測定データを図１１に、測定溶媒としてシクロヘキサノンを用いた場合の接触角の測定データを図１２に夫々示す。ここで図１１(ａ)、図１２(ａ)は、前記第２の線に沿って測定したときのデータ、図１１(ｂ)、図１２(ｂ)は、前記第１の線に沿って測定したときのデータを夫々示している。また図中□はウエハＷ１の測定データ、△はウエハＷ２の測定データ、◆は疎水化処理が行われていないウエハＷ０の測定データである。

この結果、いずれの場合も、ウエハＷ１及びウエハＷ２の測定データは、ウエハ外縁から１０ｍｍ程度内側の領域では、疎水化処理が行われていないウエハＷ０の測定データに対して接触角が大きくなるものの、それよりも内側の領域ではウエハＷ１、Ｗ２の測定データは、ウエハＷ０の測定データとほとんど同じであることから、ウエハ外縁から１０ｍｍ程度内側の領域では、疎水化処理が行われれるものの、それよりも内側の領域では疎水化処理が行われていないことが認められた。

これにより、本発明の疎水化処理装置を用いて疎水化処理を行うことによって、ウエハＷの裏面側まで大きくＨＭＤＳガスが回り込んで疎水化処理が行われることが防止されることが理解される。またウエハＷ裏面側では、外縁から１０ｍｍ程度内側の領域は疎水化されてしまうが、この程度であれば、後の裏面側洗浄工程において問題が発生することはない。

本発明の疎水化処理装置の一実施の形態を示す断面図である。 前記疎水化処理装置の一部を示す斜視図である。 前記疎水化処理装置にて行われる疎水化処理方法を示す工程図である。 前記疎水化処理装置にて行われる疎水化処理方法を示す工程図である。 前記疎水化処理装置にて行われる疎水化処理方法を示す工程図である。 前記疎水化処理装置におけるガスの流れを示す部分断面図である。 前記疎水化処理装置の他の例を示す部分断面図である。 前記疎水化処理装置が組み込まれるレジストパターン形成装置を示す平面図である。 前記レジストパターン形成装置を示す斜視図である。 前記レジストパターン形成装置を示す断面図である。 本発明の効果を確認するために行った、ウエハＷの裏面側の接触角の測定データを示す特性図である。 本発明の効果を確認するために行った、ウエハＷの裏面側の接触角の測定データを示す特性図である。 従来の疎水化処理装置を示す断面図である。 従来の疎水化処理方法を示す工程図である。

符号の説明

２ 容器本体
２０ 処理室
３ 蓋体
４ 載置台
５ 処理ガス供給部
６１ 処理ガス供給路
７ バッファ室
７１ パージガス供給路
７４ パージガス供給孔
７５ 流出路
８１ 排気路
８４ 排気ポンプ
９ 制御部
Ｖ１〜Ｖ３ 流量調整バルブ
Ｖ４ 排気流量調整バルブ
Ｗ 半導体ウエハ

Claims (8)

1. 基板の載置台を備え、上部側が開口している容器本体と、
   この容器本体の周縁部にその周縁部が隙間を介して接近した状態または接触した状態で当該容器本体を覆うことにより基板の処理室を区画形成する蓋体と、
   前記処理室の中央上部から前記載置台上の基板に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
   この処理ガス供給部から処理ガスが処理室内に供給されているときに、前記載置台上の基板よりも外側から処理室内を排気するための処理ガス排気路と、
   前記容器本体の周縁部と前記蓋体の周縁部との間に、前記処理室の周方向に沿って開口したパージガス供給路と、
   このパージガス供給路から前記周縁部間に供給されたパージガスが処理室の外に流れ出すように、処理室の周方向に沿って形成された流出路と、
   前記容器本体の周縁部と蓋体の周縁部との間において、前記パージガス供給路の開口部から処理室内に亘って、かつ処理室の周方向に沿って形成されたガスの通流用の隙間と、
   前記処理ガス供給部からの処理ガスの供給流量は、処理ガス排気路における排気流量よりも小さく、これらの流量の差により生じた処理室内の負圧により、前記パージガス供給路から供給されたパージガスが前記ガスの通流用の隙間を介して処理室内に引き込まれることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記容器本体の周縁部と蓋体の周縁部との間において、前記パージガス供給路の開口部に臨むように、かつ処理室の周方向に沿って設けられ、パージガスが一旦溜められるバッファ室を備えたことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記流出路は、容器本体または蓋体に設けられ、前記ガスの通流用の隙間に開口していることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
4. 前記流出路は、容器本体または蓋体に設けられ、前記ガスの通流用の隙間に開口すると共に、前記バッファ室に開口していることを特徴とする請求項２または３のいずれか一に記載の基板処理装置。
5. 前記流出路は、前記パージガス供給路の開口部から外側位置にて容器本体の周縁部と蓋体の周縁部との間に形成された隙間であることを特徴とする請求項１又は２記載の基板処理装置。
6. 前記処理ガス排気路は、前記載置台上の基板よりも上方側の外側から処理室内を排気することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一に記載の基板処理装置。
7. 上部側が開口している容器本体の内部に設けられた載置台に基板を載置する工程と、
   次いで前記容器本体の周縁部に、その周縁部が隙間を介して接近した状態または接触した状態で、蓋体により前記容器本体を覆うことにより基板の処理室を区画形成する工程と、
   次いで前記処理室の中央上部から前記載置台上の基板に処理ガスを供給する工程と、
   処理ガスが前記処理室内に供給されているときに、前記載置台上の基板よりも外側に設けられた処理ガス排気路から処理室内を排気する工程と、
   前記容器本体の周縁部と前記蓋体の周縁部との間に、当該容器本体の周方向に沿って開口したパージガス供給路からパージガスを供給する工程と、を含み、
   前記処理室内へ処理ガスが供給されているときには、処理室内への処理ガスの供給流量を、処理ガス排気路における排気流量よりも小さくして、これらの流量の差により生じた処理室内の負圧により、前記パージガス供給路から供給されたパージガスが、前記容器本体の周縁部と蓋体の周縁部との間において、前記パージガス供給路の開口部から処理室内に亘って、かつ処理室の周方向に沿って形成されたガスの通流用の隙間を介して処理室内に引き込まれる状態を形成することを特徴とする基板処理方法。
8. 処理室内において基板に処理ガスを供給する基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
   前記プログラムは、請求項７に記載された基板処理方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。

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