JP6811097B2

JP6811097B2 - 基板処理装置

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Publication number: JP6811097B2
Application number: JP2017004067A
Authority: JP
Inventors: 光赤田; 和也橋本
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2017-01-13
Filing date: 2017-01-13
Publication date: 2021-01-13
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Description

本発明は、イオンを含む処理ガスを用いて被処理基板を処理する基板処理装置に関する。

例えば半導体デバイスの製造におけるフォトリソグラフィー処理では、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という）の表面を疎水化する疎水化処理、疎水化されたウェハ上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処理、当該レジスト膜に所定のパターンを露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。

上述した疎水化処理は、ウェハの表面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、親水性のウェハの表面を疎水性に変化させるために行われる。かかる疎水化処理では、ウェハの表面に対して疎水化処理剤、例えばＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｚａｎｅ、ヘキサメチルジシラザン）ガスを所定の時間供給し、ウェハの表面とＨＭＤＳを化学反応させる。すなわち、この化学反応によってウェハの表面の水酸基をトリメチルシラノール基に置換して、当該ウェハの表面を疎水化している。そして、これにより、後工程においてレジスト膜がウェハの表面から剥がれたりすることを抑制できる。

上述した疎水化処理を適切に行うためには、ウェハとＨＭＤＳの化学反応を促進させるべく、適切な濃度のＨＭＤＳガスを用いることが重要である。疎水化処理が適切に行われないと、その後のレジスト塗布処理が適切に行われず、例えばロット不良が生じ、歩留まりが低下する。

そこで、ＨＭＤＳガスの濃度を監視する必要がある。例えば特許文献１には、定電位電解方式のＨＭＤＳ濃度センサを用いて、ＨＭＤＳガスの濃度を測定することが開示されている。また、同特許文献１には、疎水化処理により発生するＮＨ_３ガスの濃度を、隔膜電極方式のＮＨ_３濃度センサを用いて測定することも開示されている。

特開平７−１４２３１１号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載された方法のように、ＨＭＤＳガス又はＮＨ_３ガスの濃度を直接測定する場合、測定に用いられる濃度センサが高価であり、また大型なものとなる。

また、ＨＭＤＳガスの濃度を測定するため、例えば赤外線センサを用いることも考えられる。しかしながら、赤外線センサもはやり高価で大型である。したがって、ＨＭＤＳ濃度の測定には改善の余地がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、簡易な装置を用いて、処理ガスの濃度を適切に測定することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明者が鋭意検討した結果、ＨＭＤＳガスの濃度と、ＨＭＤＳガスを用いてイオンセンサで測定されるイオンの数とに相関があることを見出した。そして、このイオンセンサは、従来の濃度センサや赤外線センサに比して安価であり、また小型なものである。

本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、本発明は、イオンを含む処理ガスを用いて被処理基板を処理する基板処理装置であって、被処理基板を収容する処理容器と、前記処理容器の内部に処理ガスを供給するガス供給部と、前記処理容器の内部を排気する排気部と、少なくとも前記処理容器の内部、前記ガス供給部の内部又は前記排気部の内部のガスに含まれる前記イオンの数を測定するイオンセンサと、を有し、前記処理ガスはＨＭＤＳガスであることを特徴としている。

前記イオンセンサは前記排気部に設けられていてもよい。

前記イオンセンサは、前記被処理基板と同形の測定用基板に設けられていてもよい。

前記測定用基板には、少なくとも風速センサ又は温度センサがさらに設けられていてもよい。

別な観点による本発明は、イオンを含む処理ガスを用いて被処理基板を処理する基板処理装置であって、被処理基板を収容する処理容器と、前記処理容器の内部に処理ガスを供給するガス供給部と、前記処理容器の内部を排気する排気部と、少なくとも前記処理容器の内部、前記ガス供給部の内部又は前記排気部の内部のガスに含まれる前記イオンの数を測定するイオンセンサと、を有し、前記イオンセンサの内部には、ガスが流通するガス流通路が形成され、前記ガス流通路の内部には、イオンを捕集するための集電電極が設けられていることを特徴としている。

前記ガス流通路は、直線状に延伸する直線部と、前記直線部に接続される屈曲部と、を有し、前記集電電極は屈曲部に設けられていてもよい。

前記集電電極は、前記ガス流通路の内側面を覆うように設けられていてもよい。

前記処理ガスはＨＭＤＳガスであってもよい。

本発明によれば、簡易な装置であるイオンセンサを用いてイオンの数を測定し、さらに測定されるイオンの数に基づいて、処理ガスの濃度を適切に測定することができる。そして、このように処理ガスの濃度を適切に制御することで、ロット不良を抑制し、製品の歩留まりを向上させることができる。

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の構成の概略を示す平面図である。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正面図である。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背面図である。本実施の形態にかかる疎水化処理装置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装置の構成の概略を示す平面図である。本実施の形態にかかるイオンセンサの内部構成の概略を示す縦断面図である。イオンセンサで測定されるイオンの数の時系列変化を示すグラフである。他の実施の形態にかかる疎水化処理装置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装置の構成の概略を示す平面図である。他の実施の形態にかかるイオンセンサの内部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イオンセンサの内部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イオンセンサの内部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イオンセンサを備えた測定用ウェハの構成の概略を示す平面図である。他の実施の形態にかかるイオンセンサを備えた測定用ウェハの構成の概略を示す平面図である。他の実施の形態にかかるイオンセンサを備えた測定用ウェハの構成の概略を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．基板処理システム＞
先ず、本実施の形態にかかる基板処理装置としての疎水化処理装置を備えた基板処理システムの構成について説明する。図１は、基板処理システム１の構成の概略を模式的に示す平面図である。図２及び図３は、各々基板処理システム１の内部構成の概略を模式的に示す、各々正面図と背面図である。そして、基板処理システム１では、被処理基板としてのウェハＷに所定の処理を行う。

基板処理システム１は、図１に示すように複数枚のウェハＷを収容したカセットＣが搬入出されるカセットステーション１０と、ウェハＷに所定の処理を施す複数の各種処理装置を備えた処理ステーション１１と、処理ステーション１１に隣接する露光装置１２との間でウェハＷの受け渡しを行うインターフェイスステーション１３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１０には、カセット載置台２０が設けられている。カセット載置台２０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を載置するカセット載置板２１が複数設けられている。

カセットステーション１０には、図１に示すようにＸ方向に延びる搬送路２２上を移動自在なウェハ搬送装置２３が設けられている。ウェハ搬送装置２３は、上下方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各カセット載置板２１上のカセットＣと、後述する処理ステーション１１の第３のブロックＧ３の受け渡し装置との間でウェハＷを搬送できる。

処理ステーション１１には、各種装置を備えた複数例えば４つのブロック、すなわち第１のブロックＧ１〜第４のブロックＧ４が設けられている。例えば処理ステーション１１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１１の背面側（図１のＸ方向正方向側、図面の上側）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１１のカセットステーション１０側（図１のＹ方向負方向側）には、既述の第３のブロックＧ３が設けられ、処理ステーション１１のインターフェイスステーション１３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装置、例えばウェハＷを現像処理する現像処理装置３０、ウェハ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装置３１、ウェハ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装置３２、ウェハ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装置３３が下からこの順に配置されている。

例えば現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３は、それぞれ水平方向に３つ並べて配置されている。なお、これら現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３の数や配置は、任意に選択できる。

これら現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３では、例えばウェハＷ上に所定の処理液を塗布するスピンコーティングが行われる。スピンコーティングでは、例えば塗布ノズルからウェハＷ上に処理液を吐出すると共に、ウェハＷを回転させて、処理液をウェハＷの表面に拡散させる。

例えば第２のブロックＧ２には、図３に示すようにウェハＷの加熱や冷却といった熱処理を行う熱処理装置４０や、レジスト液とウェハＷとの定着性を高めるために疎水化処理を行う疎水化処理装置４１、ウェハＷの外周部を露光する周辺露光装置４２が上下方向と水平方向に並べて設けられている。これら熱処理装置４０、疎水化処理装置４１、周辺露光装置４２の数や配置についても、任意に選択できる。なお、疎水化処理装置４１の構成については後述する。

例えば第３のブロックＧ３には、複数の受け渡し装置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、複数の受け渡し装置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、ウェハ搬送領域Ｄが形成されている。ウェハ搬送領域Ｄには、例えばＹ方向、Ｘ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有する、ウェハ搬送装置７０が複数配置されている。ウェハ搬送装置７０は、ウェハ搬送領域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内の所定の装置にウェハＷを搬送できる。

また、ウェハ搬送領域Ｄには、図３に示すように、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ェハ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、ウェハＷを支持した状態でＹ方向に移動し、第３のブロックＧ３の受け渡し装置５２と第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２との間でウェハ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方向正方向側の隣には、ウェハ搬送装置９０が設けられている。ウェハ搬送装置９０は、例えばＸ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。ウェハ搬送装置９０は、ウェハＷを支持した状態で上下に移動して、第３のブロックＧ３内の各受け渡し装置にウェハＷを搬送できる。

インターフェイスステーション１３には、ウェハ搬送装置１００と受け渡し装置１０１が設けられている。ウェハ搬送装置１００は、例えばＹ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。ウェハ搬送装置１００は、例えば搬送アームにウェハＷを支持して、第４のブロックＧ４内の各受け渡し装置、受け渡し装置１０１及び露光装置１２との間でウェハＷを搬送できる。

以上の基板処理システム１には、図１に示すように制御部２００が設けられている。制御部２００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、基板処理システム１におけるウェハＷの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、基板処理システム１における後述の疎水化処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部２００にインストールされたものであってもよい。

＜２．疎水化処理装置＞
次に、上述した疎水化処理装置４１の構成について説明する。図４は、疎水化処理装置４１の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。図５は、疎水化処理装置４１の構成の概略を模式的に示す平面図である。

疎水化処理装置４１は、ウェハＷを収容し、上部が開口する有底の略Ｕ字状の処理容器３００と、処理容器３００の開口を覆う蓋体３０１とを有している。処理容器３００の底面上部には、ウェハＷを載置する載置台３０２が設けられている。載置台３０２の内部には、ウェハＷを加熱するためのヒータ３０３が設けられている。

載置台３０２の下方には、ウェハＷを下方から支持し昇降させるための昇降ピン３０４が設けられている。昇降ピン３０４は、昇降駆動部３０５により上下動できる。載置台３０２及び処理容器３００には、厚み方向に貫通する貫通孔３０６が形成されており、昇降ピン３０４は、貫通孔３０６を挿通するようになっている。

蓋体３０１は、水平な天板３１０と、天板３１０の外周縁部から鉛直下方に延伸して設けられた側板３１１を備えている。側板３１１の下端部３１１ａは、処理容器３００の上端部３００ａと対向しており、処理容器３００と蓋体３０１とに囲まれた領域に処理空間Ａが形成される。

蓋体３０１は、当該蓋体３０１を処理容器３００に対して相対的に昇降動させる昇降機構３１２を備えている。この、昇降機構３１２により、側板３１１の下端部３１１ａと処理容器３００の上端部３００ａとの間に、所定の隙間Ｇが形成されるように、蓋体３０１の処理容器３００に対する高さ方向の位置が調整されている。

蓋体３０１には、処理容器３００の内部にあるウェハＷの上面に対して処理ガス及びパージガスを供給するガス供給部３２０が設けられている。ガス供給部３２０において、蓋体３０１中央部の下面にはガス供給口３２１が形成されている。ガス供給口３２１には、蓋体３０１の内部に形成されたガス流路３２２が連通している。

ガス流路３２２には、ガス供給管３２３が接続されている。ガス供給管３２３には、さらにＨＭＤＳガス供給管３２４と窒素ガス供給管３２５が接続されている。ＨＭＤＳガス供給管３２４には、処理ガスとしてのＨＭＤＳガスを供給するＨＭＤＳガス供給源３２６が接続されている。また、ＨＭＤＳガス供給管３２４には、ＨＭＤＳガスの流通を制御するバルブ３２７が設けられている。窒素ガス供給管３２５には、パージガスとしての窒素ガスを供給する窒素ガス供給源３２８が接続されている。また、窒素ガス供給管３２５には、窒素ガスを圧送するためのレギュレータ３２９と、窒素ガスの流通を制御するバルブ３３０が、窒素ガス供給源３２８側からこの順で設けられている。そして、バルブ３２７、３３０により、ウェハＷに対して供給するガスを、ＨＭＤＳガスと窒素ガスとに交互に切り替えることができる。

ＨＭＤＳガス供給源３２６には、ＨＭＤＳ液供給管３３１が接続されている。ＨＭＤＳ液供給管３３１にはさらに、内部に液体状のＨＭＤＳ液を貯留するＨＭＤＳ液タンク３３２が接続されている。また、ＨＭＤＳ液供給管３３１には、ＨＭＤＳ液の流通を制御するバルブ３３３が設けられている。そして、ＨＭＤＳ液供給管３３１から供給されたＨＭＤＳ液は、ＨＭＤＳガス供給源３２６において気化されてＨＭＤＳガスに変化する。

また、ＨＭＤＳガス供給源３２６には、上述した窒素ガス供給源３２８に連通する窒素ガス供給管３３４が接続されている。また、窒素ガス供給管３３４には、窒素ガスを圧送するためのレギュレータ３３５と、窒素ガスの流通を制御するバルブ３３６が、窒素ガス供給源３２８側からこの順で設けられている。そして、ＨＭＤＳガス供給源３２６の内部のＨＭＤＳガスは、窒素ガス供給源３２８から供給される窒素ガスにより、処理容器３００の内部に圧送される。

蓋体３０１には、処理容器３００（処理空間Ａ）の内部を排気する排気部３４０が設けられている。排気部３４０において、蓋体３０１の側板３１１の下端部３１１ａには、複数の排気口３４１が形成されている。これら複数の排気口３４１は、下端部３１１ａの周方向に沿って、環状で等間隔に設けられている。各排気口３４１には、蓋体３０１の内部に形成された排気路３４２が連通している。

排気路３４２には、排気管３４３が接続されている。排気管３４３にはさらに、例えば真空ポンプなどの排気装置３４４が接続されている。また、排気管３４３には、ガスの流通を制御するバルブ３４５が設けられている。

排気管３４３には、排気装置３４４とバルブ３４５の間において、イオンセンサ３４６が設けられている。イオンセンサ３４６は、排気管３４３の内部を流れるガス中のイオンの数（単位体積当たりのイオンの数）を測定することができる。

具体的に図６に示すように、イオンセンサ３４６の内部には、ガスが流通するガス流通路３５０が形成されている。ガス流通路３５０の内側面には反発電極３５１が設けられ、ガス流通路３５０の内部には集電電極３５２が設けられている。そして、反発電極３５１がイオンと同じ極性の電極となるように、当該反発電極３５１に電圧を印加する。例えばイオンが陽イオンの場合、反発電極３５１を陽極にする。そうすると、イオンは反発電極３５１から離れる方向に流れ、集電電極３５２に捕集される。そして、集電電極３５２の電圧を測定することで、予め求められた単位体積あたりのイオンの数と電圧の関係から、イオンの数が測定される。こうして、ガス中のイオンの数を測定することができる。

このように排気管３４３にイオンセンサ３４６を設ける目的は、ガス中のイオンの数を測定することで、ＨＭＤＳガスの濃度を測定することである。ここで、本発明者が鋭意検討したところ、図７に示すように、例えば時間Ｔ１〜Ｔ２の間、疎水化処理装置４１を起動させて、ガス供給部３２０によって処理空間Ａの内部にＨＭＤＳガスを供給しつつ、排気部３４０によって処理空間Ａの内部を排気すると、イオンセンサ３４６によって測定されるイオンの数（単位体積当たりのイオンの数）が増加することが分かった。換言すれば、ＨＭＤＳガスの濃度が増加すると、イオンの数も増加する。したがって、ＨＭＤＳガスの濃度とイオンの数とに相関があることが分かった。そして、本実施の形態では、イオンセンサ３４６で測定されるイオンの数に基づいて、ＨＭＤＳガスの濃度を算出して監視することができる。

＜３．ウェハ処理＞
次に、以上のように構成された基板処理システム１を用いて行われるウェハ処理について説明する。

先ず、複数のウェハＷを収納したカセットＣが、基板処理システム１のカセットステーション１０に搬入され、カセット載置板２１に載置される。その後、ウェハ搬送装置２３によりカセットＣ内の各ウェハＷが順次取り出され、処理ステーション１１の第３のブロックＧ３の受け渡し装置５３に搬送される。

次に、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送され温度調節処理される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって例えば第１のブロックＧ１の下部反射防止膜形成装置３１に搬送され、ウェハＷ上に下部反射防止膜が形成される。その後、ウェハＷは、第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送され、加熱処理が行われる。その後、ウェハＷは、第３のブロックＧ３の受け渡し装置５３に戻される。

次に、ウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって同じ第３のブロックＧ３の受け渡し装置５４に搬送される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２の疎水化処理装置４１に搬送され、疎水化処理が行われる。この疎水化処理装置４１における疎水化処理については後述する。

その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によってレジスト塗布装置３２に搬送され、ウェハＷ上にレジスト膜が形成される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送されて、プリベーク処理される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置５５に搬送される。

次に、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって上部反射防止膜形成装置３３に搬送され、ウェハＷ上に上部反射防止膜が形成される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送されて、加熱され、温度調節される。その後、ウェハＷは、周辺露光装置４２に搬送され、周辺露光処理される。

その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置５６に搬送される。

次に、ウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって受け渡し装置５２に搬送され、シャトル搬送装置８０によって第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２に搬送される。その後、ウェハＷは、インターフェイスステーション１３のウェハ搬送装置１００によって露光装置１２に搬送され、所定のパターンで露光処理される。

次に、ウェハＷは、ウェハ搬送装置１００によって第４のブロックＧ４の受け渡し装置６０に搬送される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送され、露光後ベーク処理される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって現像処理装置３０に搬送され、現像される。現像終了後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって熱処理装置４０に搬送され、ポストベーク処理される。

その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置５０に搬送され、その後カセットステーション１０のウェハ搬送装置２３によって所定のカセット載置板２１のカセットＣに搬送される。こうして、一連のフォトリソグラフィー工程が終了する。

＜４．疎水化処理＞
次に、上述した疎水化処理装置４１における疎水化処理について説明する。疎水化処理にあたっては、昇降機構３１２により蓋体３０１を所定の位置まで上昇させる。そして、処理容器３００と蓋体３０１との間からウェハＷが搬入され、載置台３０２上にウェハＷが載置される。

次いで、蓋体３０１の下端部３１１ａと処理容器３００の上端部３００ａとの間に所定の隙間Ｇが形成される位置まで蓋体３０１を下降させ、処理空間Ａを形成する。

次に、ヒータ３０３によりウェハＷを例えば９０℃〜１５０℃に加熱した後、ＨＭＤＳガス供給源３２６からガス供給部３２０のガス供給口３２１を介して所定の濃度のＨＭＤＳガスを処理空間Ａの内部に所定の流量で供給する。また、ＨＭＤＳガスの供給と共に排気装置３４４を起動し、排気部３４０の排気口３４１から所定の流量でＨＭＤＳガスを排気する。これにより、ウェハＷの中央上方から供給されたＨＭＤＳガスは、ウェハＷの上方をウェハＷの外周縁部に向かって拡散するように流れる。そして、ＨＭＤＳガスに接触したウェハＷの表面が疎水化される。また、ウェハＷの外周縁部まで拡散したＨＭＤＳガスは、ウェハＷの外方に設けられた排気部３４０の排気口３４１から排気される。

この疎水化処理の際、イオンセンサ３４６でイオンの数を測定することで、ＨＭＤＳガスの濃度を測定する。ここで、従来、例えばＨＭＤＳガスを処理空間Ａの内部に供給する時間は、事前に評価した最悪条件を積み重ね、さらにマージンを持たせた時間となっている。これに対して、本実施の形態では、イオンセンサ３４６でＨＭＤＳガスの濃度を測定して監視することで、このＨＭＤＳガスの供給時間を最小限に抑えることができる。その結果、ウェハ処理のスループットを向上させることができる。

ＨＭＤＳガスを所定の時間供給してウェハＷ表面の全面を疎水化処理した後、ＨＭＤＳガスの供給を停止する。そして、窒素ガス供給管３２５からガス供給部３２０のガス供給口３２１を介して窒素ガスを所定の流量で供給して、処理空間Ａ内に残存するＨＭＤＳガスをパージする。また、ＨＭＤＳガスの供給と共に排気装置３４４を起動し、排気部３４０の排気口３４１から所定の流量でＨＭＤＳガスを排気する。

このパージの際、イオンセンサ３４６でイオンの数を測定することで、ＨＭＤＳガスの濃度を測定する。ここで、従来、例えばパージを行う時間は、事前に評価した最悪条件を積み重ね、さらにマージンを持たせた時間となっている。これに対して、本実施の形態では、イオンセンサ３４６でＨＭＤＳガスの濃度を測定して監視することで、このパージを行う時間を最小限に抑えることができる。その結果、ウェハ処理のスループットをさらに向上させることができる。

処理空間Ａの内部のパージが完了した後、排気装置３４４を停止させる。次いで、昇降機構３１２により蓋体３０１を所定の高さまで上昇させ、疎水化処理が完了したウェハＷを処理容器３００の外部に搬出される。こうして、疎水化処理装置４１における疎水化処理が終了する。

以上の実施の形態によれば、イオンセンサ３４６のように安価で小型なものを用いて、ＨＭＤＳガスの濃度を測定して監視することができる。その結果、適切な濃度のＨＭＤＳガスを用いて疎水化処理を適切に行うことができ、ロット不良を抑制して、製品の歩留まりを向上させることができる。

また、上述したように疎水化処理におけるＨＭＤＳガスの供給時間を最小限に抑えることができ、また窒素ガスによるパージ時間を最小限に抑えることができるので、ウェハ処理のスループットを向上させることができる。

なお、従来、ＨＭＤＳガス供給源３２６と窒素ガス供給源３２８を接続する窒素ガス供給管３３４にマスフローメータ（図示せず）を設け、このマスフローメータで窒素ガスの流量を測定することで、ＨＭＤＳの濃度を推定していた。しかしながら、このマスフローメータでは、例えば処理容器３００からＨＭＤＳガスが漏れてＨＭＤＳガスの濃度が変化した場合や、ガス供給管３２３からＨＭＤＳガスが漏れてＨＭＤＳガスの濃度が変化した場合などを検知することができない。本実施の形態では、このようなＨＭＤＳガスの濃度の変化も検知することができる。

＜５．他の実施の形態＞
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。

＜５−１．他の実施の形態の疎水化処理装置＞
以上の実施の形態において、イオンセンサ３４６は排気部３４０の排気管３４３に設けられていたが、イオンセンサ３４６が設けられる場所はこれに限定されない。例えば図８及び図９に示すように、イオンセンサ３４６は、排気部３４０の排気管３４３において、排気装置３４４の下流側に設けられていてもよい。また、イオンセンサ３４６は、ガス供給部３２０のガス供給管３２３に設けられていてもよいし、ＨＭＤＳガス供給管３２４に設けられていてもよい。さらに、図示はしないが、イオンセンサ３４６は、処理容器３００の内部に設けられていてもよい。

いずれの場合でも、上記実施の形態と同様の効果を享受することができ、すなわちイオンセンサ３４６を用いてＨＭＤＳガスの濃度を監視することで、疎水化処理を適切に行い、製品の歩留まりを向上させることができる。また、ウェハ処理のスループットを向上させることも可能となる。

なお、イオンセンサ３４６をガス供給部３２０に設けた場合、処理前のＨＭＤＳガスをイオンセンサ３４６に通過させることになり、当該ＨＭＤＳガスが汚染されるおそれがある。そうすると、疎水化処理が適切に行われない場合がある。そこで、このように疎水化処理への影響を回避するため、イオンセンサ３４６は排気部３４０に設けられるのがより好ましい。

＜５−２．他の実施の形態のイオンセンサ＞
以上の実施の形態では、イオンセンサ３４６は反発電極３５１と集電電極３５２を有していたが、イオンセンサ３４６の構成はこれに限定されない。例えば図１０に示すように、反発電極３５１を省略してもよい。ＨＭＤＳガスは引火性があるため、イオンセンサ３４６には防爆対策が施されているのが好ましい。本実施の形態では、反発電極３５１を省略することで、電圧の印加を回避できるので、イオンセンサ３４６を防爆仕様にすることができる。

また、図１１に示すようにガス流通路３５０は、直線状に延伸する直線部３５３と、直線部３５３に接続される屈曲部３５４とを有し、この屈曲部３５４に集電電極３５２を設けてもよい。かかる場合、直線部３５３を直線状に流通するイオンは、屈曲部３５４の集電電極３５２に衝突して確実に捕集される。したがって、イオンセンサ３４６を防爆仕様にしつつ、集電電極３５２でのイオンの捕集を効率よく行うことができる。

また、図１２に示すように集電電極３５２は、ガス流通路３５０の内側面を覆うように設けられていてもよい。かかる場合でも、イオンは集電電極３５２に衝突して確実に捕集される。したがって、イオンセンサ３４６を防爆仕様にしつつ、集電電極３５２でのイオンの捕集を効率よく行うことができる。

＜５−３．他の実施の形態の測定用ウェハ＞
以上の実施の形態では、イオンセンサ３４６は疎水化処理装置４１に設けられていたが、図１３に示すように測定用基板としての測定用ウェハＴに設けられていてもよい。測定用ウェハＴは、ウェハＷと同一形状を有している。

測定用ウェハＴ上には、複数のイオンセンサ３４６、接続基板４００、及び各イオンセンサ３４６と接続基板４００を接続する配線４０１が設けられている。接続基板４００には、プリント配線基板４０２を介してアナログ基板４０３が接続されている。アナログ基板４０３はさらに、ロガー（図示せず）や制御装置（図示せず）に接続されている。そして、イオンセンサ３４６で測定されたデータは、これらロガーや制御装置に出力される。

ここで、従来、ウェハＷ上に疎水化処理が適切に行われているかどうかの検査は、例えば接触角計を用いて行われていた。しかしながら、この接触角計は高価である。また、接触角計は疎水化処理装置４１の外部に設けられるため、疎水化処理されたウェハＷを当該接触角計に搬送した上で検査する必要があるため、検査に非常に手間がかかる。

この点、本実施の形態では、測定用ウェハＴを疎水化処理装置４１の内部に搬送して疎水化処理を行い、複数のイオンセンサ３４６を用いて、測定用ウェハＴ上のＨＭＤＳの濃度を測定することができる。したがって、従来の接触角計を用いた検査を省略し、安価に、しかも簡易的に、疎水化処理が適切に行われているかどうかの検査を行うことができる。

以上の実施の形態では、イオンセンサ３４６で測定されたデータは有線で出力されていたが、無線で出力されてもよい。図１４に示すように、測定用ウェハＴ上には、複数のイオンセンサ３４６、計測回路４１０、及び各イオンセンサ３４６と計測回路４１０を接続する配線４１１が設けられている。計測回路４１０は、例えばアナログ回路、メモリ、電源、無線通信回路などを備えている。そして、計測回路４１０で計測されたデータは、例えば無線によって計測回路４１０から外部の制御装置４１２に出力される。

かかる場合でも、上記実施の形態と同様の効果を享受することができ、すなわち安価に、しかも簡易的に、疎水化処理が適切に行われているかどうかの検査を行うことができる。

以上の実施の形態の測定用ウェハＴ上には、イオンセンサ３４６の他に、図１５に示すように測定用ウェハＴ上のガスの風速を測定する風速センサ４２０が設けられていてもよい。かかる場合、例えば測定用ウェハＴにおいて、一の半面に複数のイオンセンサ３４６が設けられ、他の半面に複数の風速センサ４２０が設けられる。風速センサ４２０には、配線４２１を介して接続基板４２２が接続されている。接続基板４２２には、プリント配線基板４２３を介してアナログ基板４２４が接続されている。アナログ基板４２４は、ロガー（図示せず）や制御装置（図示せず）に接続されている。そして、風速センサ４２０で測定されたデータは、これらロガーや制御装置に出力される。

なお、図１４に示したようにイオンセンサ３４６で測定されたデータは無線で出力されてもよく、同様に風速センサ４２０で測定されたデータも無線で出力されてもよい。

かかる場合、例えば測定用ウェハＴを反転させて２回計測することで、イオンセンサ３４６によって測定用ウェハＴの全面のＨＤＭＳガスの濃度を測定することができ、また風速センサ４２０によって測定用ウェハＴの全面のガスの風速を測定することができる。そして、このようにＨＤＭＳガスの濃度とガスの風速の両方を測定することで、疎水化処理が適切に行われているかどうかの検査をさらに精緻に行うことができる。

また、測定用ウェハＴ上には、さらに測定用ウェハＴの温度を測定する温度センサ（図示せず）が設けられていてもよい。すなわち、測定用ウェハＴ上には、イオンセンサ３４６に加え、風速センサ４２０に代えて温度センサが設けられていてもよいし、風速センサ４２０と温度センサの両方が設けられていてもよい。かかる場合、測定用ウェハＴの温度も測定することで、疎水化処理が適切に行われているかどうかの検査をさらに精緻に行うことができる。

以上の実施の形態では、処理ガスとしてＨＭＤＳの濃度を測定する場合について説明したが、本発明は処理ガスがイオンを含んでいれば、他の処理ガスの濃度を測定する場合にも適用することができる。また、当該他の処理ガスを用いて、疎水化処理以外の他の処理を適切に行うことが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許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発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１基板処理システム
４１疎水化処理装置
２００制御部
３００処理容器
３０１蓋体
３２０ガス供給部
３４０排気部
３４６イオンセンサ
３５０ガス流通路
３５１反発電極
３５２集電電極
３５３直線部
３５４屈曲部
４２０風速センサ
Ａ処理空間
Ｗウェハ
Ｔ測定用ウェハ

Claims

イオンを含む処理ガスを用いて被処理基板を処理する基板処理装置であって、
被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器の内部に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理容器の内部を排気する排気部と、
少なくとも前記処理容器の内部、前記ガス供給部の内部又は前記排気部の内部のガスに含まれる前記イオンの数を測定するイオンセンサと、を有し、
前記処理ガスはＨＭＤＳガスであることを特徴とする、基板処理装置。
前記イオンセンサは前記排気部に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置。
前記イオンセンサは、前記被処理基板と同形の測定用基板に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置。
前記測定用基板には、少なくとも風速センサ又は温度センサがさらに設けられていることを特徴とする、請求項３に記載の基板処理装置。
イオンを含む処理ガスを用いて被処理基板を処理する基板処理装置であって、
被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器の内部に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理容器の内部を排気する排気部と、
少なくとも前記処理容器の内部、前記ガス供給部の内部又は前記排気部の内部のガスに含まれる前記イオンの数を測定するイオンセンサと、を有し、
前記イオンセンサの内部には、ガスが流通するガス流通路が形成され、
前記ガス流通路の内部には、イオンを捕集するための集電電極が設けられていることを特徴とする、基板処理装置。
前記ガス流通路は、直線状に延伸する直線部と、前記直線部に接続される屈曲部と、を有し、
前記集電電極は屈曲部に設けられていることを特徴とする、請求項５に記載の基板処理装置。
前記集電電極は、前記ガス流通路の内側面を覆うように設けられていることを特徴とする、請求項５に記載の基板処理装置。
前記処理ガスはＨＭＤＳガスであることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一項に記載の基板処理装置。