KR20160023562A - 소수화 처리 방법, 소수화 처리 장치 및 소수화 처리용 기록 매체 - Google Patents

소수화 처리 방법, 소수화 처리 장치 및 소수화 처리용 기록 매체 Download PDF

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Abstract

기판의 열처리 온도에 따라 기대되는 소수화도를 기판에 대하여 충분히 안정적으로 부여할 수 있는 소수화 처리 방법, 수소화 처리 장치 및 기록 매체를 제공 한다. 본 발명에 따른 소수화 처리 방법은, 기판의 표면을 소수화하기 위한 것이며, (A) 기판의 표면에 소수화를 위한 처리 가스를 공급하는 공정과, (B) 처리 가스를 포함하는 분위기에 기판의 표면을 정해진 시간에 걸쳐 노출하는 공정과, (C) 상기 (B) 공정 후, 처리 가스의 존재하에, 기판을 가열하는 공정을 구비한다.

Description

소수화 처리 방법, 소수화 처리 장치 및 소수화 처리용 기록 매체{HYDROPHOBIC PROCESSING METHOD, HYDROPHOBIC PROCESSING APPARATUS, AND STORAGE MEDIUM THEREFOR}
본 발명은 기판의 표면을 소수화하기 위한 방법, 장치 및 기록 매체에 관한 것이다.
반도체를 제조하는 프로세스는 웨이퍼(기판)의 표면에 에칭용의 레지스트 패턴을 형성하는 공정을 가진다. 레지스트 패턴은 기판의 표면에 형성된 레지스트막을 노광 및 현상함으로써 형성된다. 레지스트 패턴의 박리 또는 도괴를 방지하기 위하여, 레지스트막은 기판의 표면에 대하여 밀착되어 있을 필요가 있다. 레지스트막과 기판의 높은 밀착성을 확보하기 위하여, 레지스트막을 형성하기 전에 웨이퍼 표면을 소수화 처리하는 것이 행해지고 있다.
기판 표면을 소수화하기 위한 화합물로서 HMDS(헥사메틸디실라잔, (CH3)3SiNHSi(CH3)3)가 알려져 있다. 특허 문헌 1은, 기판면 내의 소수성의 불균일을 줄인다고 하는 과제에 대하여, 기판을 소수화 처리할 시, HMDS 가스를 단속적으로 밀폐 용기 내로 공급함으로써, 가스의 공급에 수반하여 기판의 가스가 접촉하는 부분의 온도가 현저하게 낮아지는 것을 억제하고, 이에 의해 상기 과제를 해결하는 것을 개시한다. 특허 문헌 1의 단락 [0008]에는 '밀폐 용기 내로 도입되는 HMDS 가스는 웨이퍼(W)의 온도보다 낮다'라고 기재되고, 단락 [0009]에는 'HMDS 가스를 이용한 소수화 처리에서는, 처리 시의 웨이퍼(W)의 온도가 높을수록 웨이퍼 표면의 소수성이 높아진다'라고 기재되어 있다.
특허 문헌 2는, HMDS가 수분에 의해 가수분해됨으로써 기판 표면 상에 이물질이 발생할 수 있다고 하는 과제를 개시한다. 이 과제를 해결하기 위하여, 특허 문헌 2는, 기판 표면으로부터 수분을 증발시키기 위한 열처리를 행하는 공정부터, 기판 표면을 소수화하는 공정까지를, 제습된 분위기하에서 행하는 것을 개시한다. 또한, 특허 문헌 2의 단락 [0052]에는 '웨이퍼(10) 표면을 증기 상태의 HMDS에 노출시킨다. 그동안 ··· 웨이퍼(10)를 예를 들면 110℃로 가열해 둔다(단계(S3)). 또한 여기서의 가열 온도는 110℃에 한정되지 않고, 웨이퍼(10) 표면에 대한 수분의 재흡착을 억제할 수 있으면 된다. 예를 들면, 100℃ 이상이면 된다.'라고 기재되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본특허공개공보 2000-150368호 특허 문헌 2 : 일본특허공개공보 2004-103850호
본 발명자들의 검토에 의하면, 기판이 HMDS 가스에 충분히 노출된 후에 기판을 열처리하면, 특허 문헌 1에 기재된 바와 같이, 그 열처리 온도가 높을수록 기판의 소수성이 높아지는 경향이 있다. 그러나, 본 발명자들은, 기판이 HMDS 가스에 충분히 노출되기 전에 열처리를 위하여 기판을 가열하면, 열처리 온도를 높여도 기판의 소수성이 기대와 같이 높아지지 않는 것을 발견했다.
본 발명은, 기판의 열처리 온도에 따라 기대되는 소수화도를 기판에 대하여 충분히 안정적으로 부여할 수 있는 소수화 처리 방법 및 이에 이용하는 장치 및 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 소수화 처리 방법은, 기판의 표면을 소수화하기 위한 것이며, (A) 기판의 표면에 소수화를 위한 처리 가스를 공급하는 공정과, (B) 처리 가스를 포함하는 분위기에 기판의 표면을 정해진 시간에 걸쳐 노출하는 공정과, (C) 상기 (B) 공정 후, 처리 가스의 존재하에, 기판을 가열하는 공정을 구비한다.
상기 소수화 처리 방법에 의하면, 저온 조건하(예를 들면 15 ~ 35℃)에 있어서 기판 표면에 충분한 양의 처리 가스에 포함되는 반응물 분자(예를 들면 HMDS 분자)를 물리 흡착시킨 후((A) 공정 및 (B) 공정), 기판의 열처리(예를 들면 가열 온도 60 ~ 180℃)를 실시할 수 있다((C) 공정). 15 ~ 35℃의 저온 조건하에 있어서는 반응물 분자의 기판 표면에 대한 물리 흡착이 지배적이라고 추측되고, 한편, 60 ~ 180℃의 고온 조건하에 있어서는 반응물 분자와 기판 표면의 화학반응이 지배적이라고 추측된다.
기판 표면에 대하여 반응물 분자를 물리 흡착시키는 시간(예를 들면 2 ~ 10 초)을 충분히 확보함으로써, 기판의 열처리 온도에 따라 기대되는 소수성을 기판에 대하여 충분히 안정적으로 부여할 수 있다. 본 발명자들의 검토에 의하면, 종래의 소수화 처리 장치에 있어서는, 처리 가스의 공급원과 소수화 처리가 행해지는 챔버의 사이에 거리(예를 들면 5 ~ 6 m)가 있고, 이들을 연결하는 배관의 어디에 개폐 밸브를 배치할지에 기인하여, 고온으로 열처리(예를 들면 140℃ 이상)를 실시한 경우에 소수화 처리 장치의 성능에 차가 발생할 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 모두 소수화용의 액상 반응물(여기서는 HMDS액)의 공급원(A)(우측)으로부터 유로(L)를 통하여 소수화 처리를 행하는 챔버(C)(좌측)로 처리 가스(여기서는 HMDS의 증기를 포함하는 질소 가스)를 공급하는 기구를 나타낸 것이다.
도 11a는 챔버(C)의 가까이에 삼방 밸브(V1)를 배치한 경우, 도 11b는 공급원(A)의 가까이에 삼방 밸브(V1)를 배치한 경우를 각각 나타낸다. 또한, 공급원(A)으로부터 삼방 밸브(V1)까지의 유로(La)의 외측에는, 그 내부에서 HMDS의 증기가 결로되지 않도록 히터(H)가 마련되어 있어도 된다. 또한, 삼방 밸브(V1)에는 질소 가스 공급용 배관이 접속되어 있고, 삼방 밸브(V1)로부터 챔버(C)까지의 유로(Lb) 및 챔버(C) 내를 질소 가스로 퍼지할 수 있도록 되어 있다.
도 11a에 나타낸 구성으로 했을 경우, 삼방 밸브(V1)가 챔버(C)의 가까이에 있고 또한 공급원(A)으로부터 삼방 밸브(V1)까지의 유로(La)에는 통상, 처리 가스가 충전되어 있기 때문에, HMDS의 증기가 챔버(C)로 도입되도록 삼방 밸브(V1)를 전환한 후, 비교적 단시간 안에 챔버(C)로의 HMDS의 증기의 공급이 개시된다. 이 때문에, HMDS의 분자가 기판 표면에 물리 흡착하는 시간을 확보하기 쉽다고 하는 장점이 있다. 그 반면, 유로(La)에 HMDS의 증기가 정상적으로 잔류하기 때문에, 처리마다의 성능차가 발생하기 쉽다고 하는 단점이 있다.
도 11b에 나타낸 구성으로 했을 경우, HMDS의 증기가 정상적으로 잔류하는 유로(La)가 짧기 때문에, 처리마다의 성능차를 억제할 수 있다고 하는 장점이 있다. 그 반면, 삼방 밸브(V1)로부터 챔버(C)까지의 유로(Lb)는 처리마다 질소 가스로 퍼지되기 때문에, HMDS의 증기가 챔버(C)로 도입되도록 삼방 밸브(V1)를 전환한 후, HMDS의 증기가 챔버(C)로 실제로 공급될 때까지 몇 초를 필요로 한다. 삼방 밸브(V1)의 전환과 동시에 기판의 가열을 개시하는 제어를 행한 경우, 그 몇 초 동안에 기판 표면의 온도가 상승하여, HMDS 분자의 물리 흡착이 불충분한 상태로 기판의 열처리가 행해진다고 하는 단점이 있다.
본 발명에 따른 소수화 처리 방법에 의하면, 예를 들면 상기와 같은 장치의 구성상의 상이에 관계없이, 기판의 열처리 온도에 따라 기대되는 소수화도를 기판에 대하여 충분히 안정적으로 부여할 수 있다고 하는 메리트가 있다. 즉 본 발명에 따른 소수화 처리 방법은 소수화 처리 장치의 로버스트성 향상에 공헌할 수 있다.
소수화용의 반응물 분자의 물리 흡착을 충분히 발생시키는 관점으로부터, (A) 공정 및 (B) 공정은 가열용의 열판으로부터 떨어진 위치에 기판을 배치한 상태에서 실시하면 된다. (C) 공정은 열판에 근접한 위치에 기판을 배치한 상태에서 실시하면 된다. 이 경우, 상기 소수화 처리 방법은 (B) 공정 후 또한 (C) 공정 전에, 기판을 열판에 근접한 위치로 이동시키는 공정을 더 구비하면 된다.
동일한 관점으로부터, (A) 공정 및 (B) 공정은 가열용의 열판으로부터 이격된 상방 위치에 기판을 배치한 상태에서 실시하면 된다. (C) 공정은 열판에 근접한 위치에 기판을 배치한 상태에서 실시하면 된다. 이 경우, 상기 소수화 처리 방법은 (B) 공정 후 또한 (C) 공정 전에, 기판을 열판에 근접한 위치까지 강하시키는 공정을 더 구비하면 된다.
(C) 공정에 있어서의 기판의 가열은 열판 이외의 수단에 의해 실시해도 된다. 예를 들면, (C) 공정은 가열된 처리 가스를 기판의 표면으로 공급함으로써 실시해도 된다. 혹은, (C) 공정에 있어서의 가열은 복사 가열용의 광을 기판에 조사함으로써 실시해도 된다.
반응물 분자의 기판 표면에 대한 물리 흡착과, 반응물 분자와 기판 표면의 화학 반응을 각각 상이한 챔버에서 실시해도 된다. 즉, (A) 공정 및 (B) 공정은 물리 흡착용 챔버 내에서 실시되고, (C) 공정은 열판을 수용하고 또한 물리 흡착용의 횡방향에 위치하는 화학 반응용 챔버 내에서 실시되어도 된다. 이 경우, 상기 소수화 처리 방법은 (B) 공정 후 또한 (C) 공정 전에, 기판을 물리 흡착용 챔버로부터 화학 반응용 챔버로 반송하는 공정을 더 구비하면 된다.
반응물 분자를 포함하는 처리 가스가 다른 처리에 악영향을 미치는 것을 억제하기 위하여, 상기 소수화 처리 방법은 기판의 주위측으로부터 처리 가스를 포함하는 기체를 흡인하는 공정을 더 구비해도 된다. 또한, 기판의 이면이 소수화되는 것을 억제하기 위하여, (A) 공정 및 (B) 공정에 있어서 기판의 이면에 불활성 가스 또는 공기를 공급해도 된다. (A) 공정 및 (B) 공정은 저온 조건하(예를 들면 15 ~ 35℃)에서 이루어지기 때문에, 기판의 이면측으로 불활성 가스 또는 공기를 공급해도 고온 조건하에서는 문제가 되기 쉬운 온도의 불균일성에 기인하는 처리의 불균일의 문제는 발생하기 어렵다. 또한, 기판의 이면측으로 공급하는 불활성 가스 또는 공기의 온도도 저온(예를 들면 15 ~ 35℃)인 것이 바람직하다.
상기 소수화 처리 방법은, (A) 공정의 실시에 앞서, 처리 가스의 공급원과, 기판의 소수화 처리가 실시되는 챔버를 잇는 유로에 대하여 공급원으로부터 처리 가스를 공급함으로써, 유로 내의 공급원측으로부터 챔버의 앞측까지의 영역을 처리 가스로 채우는 공정을 더 구비해도 된다. 도 11b에 관한 상술의 설명한 바와 같이, 삼방 밸브(V1)로부터 챔버(C)까지의 유로(Lb)가 질소 가스(불활성 가스)로 채워져 있는 경우, 공급원(A)과 챔버(C)를 도통 상태로 한 후, 처리 가스가 챔버(C)에 실제로 공급될 때까지 몇 초를 필요로 한다. 이에 대하여, (A) 공정의 실시에 앞서, 유로(Lb) 내의 질소 가스의 일부를 처리 가스로 치환해 둠으로써, (A) 공정을 실시하기 위하여 공급원(A)과 챔버(C)를 도통 상태로 한 후, 매우 짧은 시간 안에 처리 가스를 챔버(C)로 도입할 수 있다(도 12a ~ 도 12c 참조).
유로 내의 불활성 가스의 일부를 처리 가스로 치환하는 공정은, 이전의 기판의 소수화 처리가 종료되고, 다음의 기판의 소수화 처리를 개시할 때까지의 동안에 실시해도 된다. 즉, 상기 소수화 처리 방법은, (A) ~ (C) 공정에 있어서, 처리 가스의 공급원과, 기판의 소수화 처리가 실시되는 챔버를 잇는 유로를 통하여 챔버로 공급원으로부터 처리 가스를 공급한 후, 유로를 통하여 챔버로 불활성 가스를 공급하는 공정과, 다음의 기판의 소수화 처리를 개시하기에 앞서, 유로에 대하여 처리 가스의 공급원으로부터 처리 가스를 공급함으로써, 유로 내의 공급원측으로부터 챔버의 앞측까지의 영역을 처리 가스로 채우는 공정을 더 구비해도 된다(도 13a ~ 도 13c 참조).
상술한 바와 같이, 유로 내의 공급원측으로부터 챔버의 앞측까지의 영역을 처리 가스로 채울 시, 공급원으로부터 과잉량의 처리 가스가 공급되고, 의도하지 않은 타이밍에서 처리 가스가 챔버로 유입되는 것을 방지하는 관점으로부터, 유로의 도중이며 챔버의 가스 토출구의 근방에 삼방 밸브를 마련해도 된다(도 14a 및 도 14b 참조).
상기 소수화 처리 방법을 실시하기 위한 구체적인 장치로서는 이하의 제 1 ~ 3 태양을 들 수 있다. 이들 태양에 따른 장치에 의하면, 기판 표면에 대하여 소수화용의 반응물 분자를 충분히 물리 흡착시키는 시간을 확보할 수 있고, 이에 의해 기판의 열처리 온도에 따라 기대되는 소수성을 기판에 대하여 충분히 안정적으로 부여할 수 있다.
제 1 태양에 따른 장치는, 소수화를 위한 처리 가스의 공급원과, 기판의 표면에 간극을 가지고 대향하는 내면을 가지는 덮개부와, 덮개부에 형성된 가스 토출구와, 공급원으로부터 가스 토출구까지 처리 가스를 이송하는 유로와, 기판을 가열하기 위한 열판과, 열판의 상방에 있어서 기판을 승강시키는 복수의 지지 핀을 구비하고, 열판으로부터 이격된 상방 위치에 복수의 지지 핀에 의해 기판을 유지한 상태로 가스 토출구로부터 기판의 표면에 대하여 처리 가스를 공급 가능하다.
제 2 태양에 따른 장치는, 소수화를 위한 처리 가스의 공급원과, 기판의 표면에 간극을 가지고 대향하는 내면을 가지는 덮개부와, 덮개부에 형성된 가스 토출구와, 공급원으로부터 가스 토출구까지 처리 가스를 이송하기 위한 제 1 유로와, 공급원으로부터 가스 토출구까지 처리 가스를 이송하기 위한 제 2 유로와, 제 2 유로로 이송되는 처리 가스를 가열하는 히터를 구비하고, 공급원으로부터 가스 토출구까지의 유로를 제 1 유로로부터 제 2 유로로 전환 가능하다.
제 3 태양에 따른 장치는, 소수화를 위한 처리 가스의 공급원과, 기판을 수용 가능하며, 처리 가스가 공급됨으로써 기판의 표면이 처리 가스에 노출되는 물리 흡착용 챔버와, 기판을 수용 가능하며, 기판을 가열하기 위한 열판을 가지고, 기판이 가열되는 화학 반응용 챔버와, 물리 흡착용 챔버로부터 화학 반응용 챔버로 기판을 반송하는 반송 플레이트를 구비한다. 물리 흡착용 챔버 내에 있어서 기판의 이면에 대한 반응물 분자의 물리 흡착을 억제하기 위하여, 반송 플레이트는 기판이 물리 흡착용 챔버 내에 있을 때 기판을 지지하고 또한 기판의 이면측으로 불활성 가스 또는 공기를 공급하는 유로를 가져도 된다. 물리 흡착용 챔버 내에 있어서의 처리 시의 기판의 온도는 예를 들면 15 ~ 35℃이며, 화학 반응용 챔버 내에 있어서의 처리 시의 기판의 온도는 예를 들면 60 ~ 180℃이다.
본 발명은, 소수화 처리 장치에, 상기 소수화 처리 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 소수화 처리용 기록 매체를 제공한다.
본 발명에 따르면, 기판의 열처리 온도에 따라 기대되는 소수화도를 기판에 대하여 충분히 안정적으로 부여할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 소수화 처리 장치(소수화 처리 유닛)가 적용되는 기판 처리 시스템의 사시도이다.
도 2는 도 1 중의 II - II 선을 따르는 단면도이다.
도 3은 도 2 중의 III - III 선을 따르는 단면도이다.
도 4는 제 1 실시 형태에 따른 소수화 처리 유닛의 개략 구성을 나타낸 단면도이다.
도 5는 소수화 처리 유닛의 챔버가 개방된 상태에서 (A) 공정 및 (B) 공정을 실시하고 있는 모습을 나타낸 단면도이다.
도 6은 소수화 처리 유닛의 챔버를 폐쇄한 상태에서 (C) 공정을 실시하고 있는 모습을 나타낸 단면도이다.
도 7은 소수화 처리 유닛의 챔버를 폐쇄한 상태에서 가스 치환 공정을 행하고 있는 모습을 나타낸 단면도이다.
도 8은 제 2 실시 형태에 따른 소수화 처리 유닛에서 (A) 공정 및 (B) 공정을 실시하고 있는 모습을 나타낸 단면도이다.
도 9는 제 2 실시 형태에 따른 소수화 처리 유닛에서 (C) 공정을 실시하고 있는 모습을 나타낸 단면도이다.
도 10a ~ 도 10d는 제 3 실시 형태에 따른 소수화 처리 유닛에 의해 소수화 처리를 행하고 있는 모습을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 11a 및 도 11b는 처리 가스의 공급원으로부터 유로를 통하여 챔버로 처리 가스를 공급하는 기구를 나타낸 모식도이다.
도 12a ~ 도 12c는 유로 내의 불활성 가스의 일부를 처리 가스로 치환하는 공정을 포함하는 프로세스의 일례를 나타낸 모식도이다.
도 13a ~ 도 13c는 유로 내의 불활성 가스의 일부를 처리 가스로 치환하는 공정을 포함하는 프로세스의 다른 예를 나타낸 모식도이다.
도 14a 및 도 14b에 있어서, 도 14a는 공급원으로부터의 처리 가스를 삼방 밸브로부터 배기측으로 이송하는 모습을 나타낸 모식도이고, 도 14b는 공급원으로부터의 처리 가스를 삼방 밸브로부터 챔버로 공급하는 모습을 나타낸 모식도이다.
도 15a 및 도 15b는 기판 표면의 소수성의 지표인 물방울의 접촉각을 설명하기 위한 모식도이다.
이하, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 설명에 있어서, 동일 요소 또는 동일 기능을 가지는 요소에는 동일한 부호를 부여하여 중복되는 설명을 생략한다. 본 실시 형태의 소수화 처리 유닛(소수화 처리 장치)는, 기판 처리 시스템에 있어서, 웨이퍼의 표면을 소수화하는 장치이다. 또한 웨이퍼의 소수성(또는 친수성)을 나타내는 지표로서, 일반적으로 웨이퍼의 표면에 적하된 물방울의 접촉각이 이용된다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 물방울(D)의 좌우 단점(端点)의 일방과 정점을 잇는 선(일점 쇄선)과 웨이퍼(W)의 표면이 이루는 각도를 θ로 하고, 이 각도를 2 배로 한 각도(2θ)가 접촉각이다. 도 15a는 표면의 소수성이 높은 웨이퍼(W)에 물방울(D)을 적하한 상태를 나타내고, 한편, 도 15b는 표면의 소수성이 낮은 웨이퍼(W)에 물방울(D)을 적하한 상태를 나타낸다.
(기판 처리 시스템의 구성)
우선, 도 1 ~ 3을 참조하여 기판 처리 시스템(1)에 대하여 설명한다. 기판 처리 시스템(1)은, 도포 현상 장치(2)와 노광 장치(3)를 구비한다. 노광 장치(3)는, 레지스트막의 노광 처리를 행한다. 구체적으로는, 액침 노광 등의 방법에 의해 레지스트막(감광성 피막)의 노광 대상 부분에 에너지선을 조사한다. 에너지선으로서는, 예를 들면 ArF 엑시머 레이저, KrF 엑시머 레이저, g선, i선 또는 극단 자외선(EUV : Extreme Ultraviolet)을 들 수 있다.
도포 현상 장치(2)는, 노광 장치(3)에 의한 노광 처리 전에, 웨이퍼(W)(기판)의 표면에 레지스트막을 형성하는 처리를 행하고, 노광 처리 후에 레지스트막의 현상 처리를 행한다. 본 실시 형태에 있어서, 웨이퍼(W)는 원판 형상을 나타내지만, 원형의 일부가 노치되어 있거나, 다각형 등의 원형 이외의 형상을 나타내는 웨이퍼를 이용해도 된다. 웨이퍼(W)는, 예를 들면, 반도체 기판, 글라스 기판, 마스크 기판, FPD(Flat Panel Display) 기판 그 외의 각종 기판이어도 된다.
도 1 ~ 도 3에 나타낸 바와 같이, 도포 현상 장치(2)는, 캐리어 블록(4)과, 처리 블록(5)과, 인터페이스 블록(6)을 구비한다. 캐리어 블록(4), 처리 블록(5) 및 인터페이스 블록(6)은 수평 방향으로 배열되어 있다.
캐리어 블록(4)은, 캐리어 스테이션(12)과 반입반출부(13)를 가진다. 반입반출부(13)는, 캐리어 스테이션(12)과 처리 블록(5)의 사이에 개재한다. 캐리어 스테이션(12)은 복수의 캐리어(11)를 지지한다. 캐리어(11)는, 예를 들면 원형의 복수 매의 웨이퍼(W)를 밀봉 상태로 수용하고, 웨이퍼(W)를 출납하기 위한 개폐문(도시하지 않음)을 측면(11a)측에 가진다(도 3 참조). 캐리어(11)는, 측면(11a)이 반입반출부(13)측에면하도록, 캐리어 스테이션(12) 상에 착탈 가능하게 설치된다. 반입반출부(13)는, 캐리어 스테이션(12) 상의 복수의 캐리어(11)에 각각 대응하는 복수의 개폐문(13a)을 가진다. 측면(11a)의 개폐문과 개폐문(13a)을 동시에 개방함으로써, 캐리어(11) 내와 반입반출부(13) 내가 연통한다. 반입반출부(13)는 전달 암(A1)을 내장하고 있다. 전달 암(A1)은, 캐리어(11)로부터 웨이퍼(W)를 취출하여 처리 블록(5)에 전달하고, 처리 블록(5)으로부터 웨이퍼(W)를 수취하여 캐리어(11) 내로 복귀한다.
처리 블록(5)은, BCT 모듈(하층막 형성 모듈)(14)과, COT 모듈(레지스트막 형성 모듈)(15)과, TCT 모듈(상층막 형성 모듈)(16)과, DEV 모듈(현상 처리 모듈)(17)을 가진다. 이들 모듈은, 바닥면측으로부터 DEV 모듈(17), BCT 모듈(14), COT 모듈(15), TCT 모듈(16)의 순으로 배열되어 있다.
BCT 모듈(14)은 웨이퍼(W)의 표면 상에 하층막(예를 들면 반사 방지막)을 형성하기 위한 것이며, 도 3에 나타낸 바와 같이, 도포 유닛(U1)과, 열처리 유닛(U2)과, 소수화 처리 유닛(U5)과, 이들 유닛으로 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 암(A2)을 내장하고 있다. 도포 유닛(U1)은 하층막 형성용의 도포액을 웨이퍼(W)의 표면에 도포하도록 구성되어 있다. 열처리 유닛(U2)은, 열판에 의해 웨이퍼(W)를 가열하고, 가열 후의 웨이퍼(W)를 예를 들면 냉각판에 의해 냉각하여 열처리를 행하도록 구성되어 있다. BCT 모듈(14)에 있어서 행해지는 열처리의 구체예로서는, 하층막을 경화시키기 위한 가열 처리를 들 수 있다. 소수화 처리 유닛(U5)은, 반사 방지막이 형성된 웨이퍼(W)의 표면의 소수화 처리를 행하도록 구성되어 있다. 소수화 처리 유닛(U5)의 상세에 대해서는 후술한다.
COT 모듈(15)은, 하층막 상에 열경화성 또한 감광성의 레지스트막을 형성하도록 구성되어 있다. COT 모듈(15)은, 복수의 도포 유닛(도시하지 않음)과, 복수의 열처리 유닛(도시하지 않음)과, 이들 유닛으로 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 암(A3)을 내장하고 있다. 도포 유닛은, 레지스트막 형성용의 처리액(레지스트제)을 하층막 상에 도포하도록 구성되어 있다. 열처리 유닛은, 예를 들면 열판에 의해 웨이퍼(W)를 가열하고, 가열 후의 웨이퍼(W)를 예를 들면 냉각판에 의해 냉각하여 열처리를 행하도록 구성되어 있다. COT 모듈(15)에 있어서 행해지는 열처리의 구체예로서는, 레지스트막을 경화시키기 위한 가열 처리(PAB : Pre Applied Bake)를 들 수 있다.
TCT 모듈(16)은, 레지스트막 상에 상층막을 형성하도록 구성되어 있다. TCT 모듈(16)은, 복수의 도포 유닛(도시하지 않음)과, 복수의 열처리 유닛(도시하지 않음)과, 이들 유닛으로 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 암(A4)을 내장하고 있다. 도포 유닛은, 상층막 형성용의 도포액을 웨이퍼(W)의 표면에 도포하도록 구성되어 있다. 열처리 유닛은, 예를 들면 열판에 의해 웨이퍼(W)를 가열하고, 가열 후의 웨이퍼(W)를 예를 들면 냉각판에 의해 냉각하여 열처리를 행하도록 구성되어 있다. TCT 모듈(16)에 있어서 행해지는 열처리의 구체예로서는, 상층막을 경화시키기 위한 가열 처리를 들 수 있다.
DEV 모듈(17)은, 노광된 레지스트막의 현상 처리를 행하도록 구성되어 있다. DEV 모듈(17)은, 복수의 현상 유닛(도시하지 않음)과, 복수의 열처리 유닛(도시하지 않음)과, 이들 유닛으로 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 암(A5)과, 이들 유닛을 거치지 않고 웨이퍼(W)를 반송하는 직접 반송 암(A6)를 내장하고 있다(도 2 참조). 현상 유닛은, 레지스트막을 부분적으로 제거하여 레지스트 패턴을 형성하도록 구성되어 있다. 열처리 유닛은, 예를 들면 열판에 의해 웨이퍼(W)를 가열하고, 가열 후의 웨이퍼(W)를 예를 들면 냉각판에 의해 냉각하여 열처리를 행한다. DEV 모듈(17)에 있어서 행해지는 열처리의 구체예로서는, 현상 처리 전의 가열 처리(PEB : Post Exposure Bake), 현상 처리 후의 가열 처리(PB : Post Bake) 등을 들 수 있다.
처리 블록(5) 내에 있어서의 캐리어 블록(4)측에는 선반 유닛(U10)이 마련되어 있다(도 2 및 도 3 참조). 선반 유닛(U10)은, 바닥면으로부터 TCT 모듈(16)에 이르도록 마련되어 있고, 상하 방향으로 배열되는 복수의 셀로 구획되어 있다. 선반 유닛(U10)의 근방에는 승강 암(A7)이 마련되어 있다. 승강 암(A7)은, 선반 유닛(U10)의 셀끼리의 사이에서 웨이퍼(W)를 승강시킨다.
처리 블록(5) 내에 있어서의 인터페이스 블록(6)측에는 선반 유닛(U11)이 마련되어 있다(도 2 및 도 3 참조). 선반 유닛(U11)은 바닥면으로부터 DEV 모듈(17)의 상부에 이르도록 마련되어 있고, 상하 방향으로 배열된 복수의 셀로 구획되어 있다.
인터페이스 블록(6)은, 전달 암(A8)을 내장하고 있고, 노광 장치(3)에 접속된다. 전달 암(A8)은, 선반 유닛(U11)의 웨이퍼(W)를 취출하여 노광 장치(3)에 전달하고, 노광 장치(3)로부터 웨이퍼(W)를 수취하여 선반 유닛(U11)으로 복귀하도록 구성되어 있다.
(소수화 처리 유닛의 구성)
도 4 ~ 도 7을 참조하여, 제 1 실시 형태에 따른 소수화 처리 유닛(소수화 처리 장치)(U5)에 대하여 상세하게 설명한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 소수화 처리 유닛(U5)은, 상측 케이스(덮개부)(21)와, 하측 케이스(22)와, 개폐부(30)와, 열판(40)과, 급기부(60)와, 배기부(70)와, 승강부(80)와, 제어부(90)를 구비한다.
상측 케이스(21)는, 수평으로 배치된 원형의 천판(21a)과, 천판(21a)의 주연부로부터 하방으로 돌출된 둘레벽(21b)을 가진다. 하측 케이스(22)는, 수평으로 배치된 원형의 바닥판(22a)과, 바닥판(22a)의 주연부로부터 상방으로 돌출된 둘레벽(22b)과, 둘레벽(22b)의 상단부의 외주에 마련된 플랜지(22c)를 가지고, 상측 케이스(21)의 바로 아래에 배치되어 있다. 하측 케이스(22)의 외경은, 상측 케이스(21)의 외경에 비해 작다. 상측 케이스(21)와 하측 케이스(22)는 서로 이간되어 있다.
개폐부(30)는, 셔터(31)와, 셔터 구동기(32)를 가지고, 상측 케이스(21)의 주연부와 하측 케이스(22)의 주연부의 사이를 개폐한다. 셔터(31)는, 상측 케이스(21)의 둘레벽(21b)의 하단부에 접촉하는 상측 플랜지(31a)와, 하측 케이스의 플랜지(22c)의 하면에 접촉하는 하측 플랜지(31b)와, 상측 플랜지(31a)의 내연과 하측 플랜지(31b)의 외연을 잇는 통 형상의 둘레벽(31c)을 가진다. 상측 플랜지(31a)에는, 패킹(P1)이 마련되어 있고, 패킹(P1)은 상측 플랜지(31a)의 상면과 둘레벽(21b)의 하단면의 간극을 밀봉한다. 하측 플랜지(31b)에는, 패킹(P2)이 마련되어 있고, 패킹(P2)은 하측 플랜지(31b)의 상면과 플랜지(22c)의 하면의 간극을 밀봉한다.
셔터 구동기(32)는, 예를 들면 에어 실린더이며, 상방으로 돌출된 승강 로드(32a)를 가진다. 승강 로드(32a)의 선단부는 셔터(31)에 고정되어 있다. 셔터 구동기(32)는 승강 로드(32a)를 개재하여 셔터(31)를 승강시킨다.
상측 케이스(21)와 하측 케이스(22)는, 이들 사이에 처리 공간(R1)을 형성한다. 소수화 처리 대상의 웨이퍼(W)는, 표면(Wa)이 위를 향하도록(이면(Wb)이 아래를 향하도록), 처리 공간(R1)에 수평으로 배치된다. 이하의 설명에 있어서, '웨이퍼(W)'는 처리 공간(R1)에 배치된 웨이퍼(W)를 의미한다.
열판(40)은, 웨이퍼(W)를 열처리하기 위한 것이며, 하측 케이스(22)에 수용되어 있다. 열판(40)에는 전열선(도시하지 않음)이 내장되어 있고, 전열선에 급전함으로써 승온된다.
급기부(60)는 가스 공급원(62)과, 유로(62a)를 가진다. 유로(62a)의 선단측은 상측 케이스(21)의 중심부에 마련된 가스 토출구(21c)에 접속되어 있다. 가스 공급원(62)은 소수화 처리액의 증기를 포함하는 불활성 가스(예를 들면 질소 가스)를 처리 공간(R1)으로 공급하는 상태로부터 삼방 밸브를 전환함으로써 불활성 가스만을 처리 공간(R1)으로 공급하는 상태로 변경할 수 있다(도 11a 및 도 11b 참조). 소수화 처리 가스는, 예를 들면 질소 가스에 HMDS(헥사메틸디실라잔)의 기화 성분을 혼합한 가스이다. HMDS는 웨이퍼 표면에 존재하는 실라놀기와 반응하고, 웨이퍼 표면을 메틸기로 덮음으로써 소수화한다. 또한, 도 4에 있어서는 상측 케이스(21)에 마련한 가스 토출구(21c)의 수를 하나로 하였지만, 복수의 가스 토출구(21c)를 마련하고, 이들 토출구로부터 처리 가스를 처리 공간(R1) 내로 도입해도 된다.
배기부(70)는 가스 배출구(71)와, 배기 펌프(72)를 가진다. 가스 배출구(71)는, 상측 케이스(21)의 주연부를 관통하고 있고, 둘레벽(21b)의 하단면에서 개구되어 있다. 배기 펌프(72)는, 예를 들면 전동 팬 등을 내장하고 있고, 배기관(72a)을 개재하여 가스 배출구(71)에 접속되어 있다. 배기부(70)는, 배기 펌프(72)를 구동함으로써, 처리 공간(R1) 내의 가스를 흡인하여 밖으로 배출한다. 또한, 도 4에는 둘레벽(21b)의 하단면에 가스 배출구(71)가 개구된 경우를 나타냈지만, 둘레벽(21b)의 내면에 가스 배출구(71)가 개구되어 있어도 된다.
승강부(80)는 승강체(81)와, 승강체 구동기(82)를 가진다. 승강체(81)는, 하측 케이스의 중앙의 하방에 수평으로 배치된 승강판(81a)과, 승강판(81a)으로부터 상방으로 돌출된 3 개의 지지 핀(81b)을 가진다. 또한, 도 4 중에는, 2 개의 지지 핀(81b)만을 도시하고 있다. 3 개의 지지 핀(81b)은, 하측 케이스(22)의 바닥판(22a) 및 열판(40)을 관통하고, 열판(40) 상의 웨이퍼(W)를 지지한다. 지지 핀(81b)의 개수는 4 개 이상이어도 된다.
승강체 구동기(82)는, 예를 들면 에어 실린더이며, 상방으로 돌출된 승강 로드(82a)를 가진다. 승강 로드(82a)의 선단부는 승강판(81a)에 고정되어 있다. 승강체 구동기(82)는, 승강 로드(82a)를 개재하여 승강체(81)를 승강시키고, 지지 핀(81b)에 지지된 웨이퍼(W)를 승강시킨다.
제어부(90)는, 제어용의 컴퓨터이며, 소수화 처리 조건의 설정 화면을 표시하는 표시부(도시하지 않음)와, 소수화 처리 조건을 입력하는 입력부(도시하지 않음)와, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로부터 프로그램을 판독하는 판독부(도시하지 않음)를 가진다. 기록 매체에는, 제어부(90)에 소수화 처리를 실행시키는 프로그램이 기록되어 있고, 이 프로그램이 제어부(90)의 판독부에 의해 판독된다. 기록 매체로서는, 예를 들면, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 플래시 메모리, 플렉시블 디스크, 메모리 카드 등을 들 수 있다. 제어부(90)는, 입력부에 입력된 소수화 처리 조건과, 판독부에 의해 판독된 프로그램에 따라, 개폐부(30), 열판(40), 급기부(60), 배기부(70) 및 승강부(80)를 제어하고, 소수화 처리를 실행한다.
(소수화 처리 유닛의 제어(소수화 처리 방법))
이하, 제어부(90)에 의해 실행되는 소수화 처리 방법에 대하여 설명한다. 우선, 제어부(90)는, 개폐부(30)를 제어하여 셔터(31)를 하강시킴으로써, 상측 케이스(21)의 주연부와 하측 케이스(22)의 주연부의 사이를 개방한다(도 5 참조). 이 상태에서, 웨이퍼(W)가 처리 공간(R1) 내로 반입된다. 웨이퍼(W)는, 상승된 상태의 지지 핀(81b)에 의해 지지됨으로써, 처리 공간(R1) 내에 있어서 표면(Wa)이 위에 향하도록 수평으로 배치된다.
이어서, 처리 공간(R1)의 주연부가 개방되고 또한 지지 핀(81b)이 상승된 상태에서, 제어부(90)는, 급기부(60)을 제어함으로써, 도 5에 나타낸 바와 같이 처리 가스의 공급 제어를 행한다((A) 공정). 즉 열판(40)으로부터 이격된 상방 위치에 웨이퍼(W)를 배치한 상태에서 처리 가스의 공급이 실시된다. 이에 의해, 처리 가스를 포함하는 분위기에 웨이퍼(W)의 표면을 정해진 시간에 걸쳐 노출할 수 있다((B) 공정).
(A) 공정에 있어서, 가스 토출구(21c)로부터 도입되는 처리 가스의 온도는 바람직하게는 15 ~ 35℃이며, 보다 바람직하게는 15 ~ 30℃이며, 더 바람직하게는 15 ~ 20℃이다. 이 온도가 35℃ 이하이면 충분한 양의 HMDS를 웨이퍼(W)의 표면에 물리 흡착시킬 수 있다. 또한, 이 온도를 15℃ 미만으로 하기 위해서는 별도 냉각 수단을 준비할 필요성이 발생하기 쉽다. 동일한 관점으로부터, (B) 공정에 있어서, 웨이퍼(W)의 분위기 온도는 바람직하게는 15 ~ 35℃이며, 보다 바람직하게는 15 ~ 30℃이며, 더 바람직하게는 15 ~ 20℃이다. 보다 확실하게 HMDS를 웨이퍼(W)의 표면에 물리 흡착시키는 관점으로부터, 처리 가스의 온도보다 웨이퍼(W)의 표면 온도를 낮은 온도로 해도 된다.
웨이퍼(W)의 표면에 대하여 HMDS의 분자를 충분히 물리 흡착시키고 또한 높은 스루풋을 달성하는 관점으로부터, (B) 공정의 처리 시간은 바람직하게는 2 ~ 10 초이며, 보다 바람직하게는 5 ~ 8 초이다.
상술한 바와 같이, (A) 공정 및 (B) 공정은 처리 공간(R1)의 주연부가 개방된 상태에서 실시되기 때문에, 처리 공간(R1)으로부터 배출되는 HMDS가 다른 처리에 악영향을 미칠 우려가 있다. 이것을 방지하기 위하여, 제어부(90)는 (A) 공정 및 (B) 공정을 실시하고 있는 동안, 배기 펌프(72)를 운전함으로써 가스 배출구(71)로부터 HMDS를 포함하는 가스를 배출하는 제어를 실행해도 된다. 또한, 처리 가스의 배출량을 줄이는 관점으로부터, 웨이퍼(W)의 주연과 상측 케이스(21)의 둘레벽(21b)의 내면의 사이의 간극을 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상승된 상태의 지지 핀(81b)으로 웨이퍼(W)를 유지함으로써, 웨이퍼(W)가 상측 케이스(21) 내에 수용되도록, 즉 웨이퍼(W)의 이면(Wb)의 높이 위치를 둘레벽(21b)의 하면보다 높게 할 수 있도록 하면 된다.
이어서, 제어부(90)는, 승강부(80)를 제어하여 승강체(81)을 강하시킴으로써 웨이퍼(W)를 열판(40) 상에 배치한다(도 6 참조). 또한, 개폐부(30)를 제어하여 셔터(31)를 상승시킴으로써 상측 케이스(21)의 주연부와 하측 케이스(22)의 주연부의 사이를 폐쇄한다. 제어부(90)는 열판(40)에 급전을 개시함으로써 열판(40)을 승온시킨다. 이에 의해 웨이퍼(W)의 표면 온도를 60 ~ 180℃로 가열한다((C) 공정). (C) 공정은 처리 공간(R1)이 밀폐된 상태에서 실시되기 때문에, 배기 펌프(72)는 정지되어 있다. 급기부(60)에 의한 처리 가스의 공급은 (C) 공정의 개시 후에도 계속된다. 또한, 처리 공간(R1) 내에 충분한 양의 HMDS가 존재하는 것 같으면, (C) 공정의 개시부터 소정 시간의 경과 후(예를 들면 5 ~ 10 초 후)에 처리 가스의 공급을 정지해도 되고, 혹은 처리 가스의 공급의 정지와 재개를 반복함으로써 처리 가스를 단속적으로 처리 공간(R1)으로 도입해도 된다. (C) 공정의 처리 시간은 바람직하게는 20 ~ 90 초이며, 보다 바람직하게는 30 ~ 70 초이다.
다음으로 제어부(90)는, 도 7에 나타낸 바와 같이 가스 치환 제어를 행한다. 즉, 제어부(90)는 처리 공간(R1)이 밀폐된 상태를 유지하면서, 급기부(60)를 제어함으로써 처리 공간(R1) 내로 질소 가스를 공급하고, 또한 배기 펌프(72)를 운전함으로써 가스 배출구(71)로부터 HMDS를 포함하는 가스가 배출된다.
이상에 의해, 소수화 처리가 완료되고, 제어부(90)는 개폐부(30)를 제어하여 셔터(31)를 하강시킨다(도 5 참조). 이에 의해 상측 케이스(21)의 주연부와 하측 케이스(22)의 주연부의 사이가 다시 개방되고, 웨이퍼(W)가 반출된다.
<제2 실시 형태>
(소수화 처리 유닛의 구성)
도 8, 9를 참조하여, 제 2 실시 형태에 따른 소수화 처리 유닛(U15)에 대하여 설명한다. 여기서는 상술의 제 1 실시 형태와의 상이점에 대하여 주로 설명한다. 소수화 처리 유닛(U15)은, 열판(40)을 구비하지 않는 대신에, 처리 공간(R1)으로 도입되는 처리 가스를 가열하는 기구를 구비한다. 가열된 처리 가스를 복수의 가스 토출구(21c)를 개재하여 처리 공간(R1)으로 도입함으로써, 웨이퍼(W)가 승온된다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 소수화 처리 유닛(U15)은, HMDS의 증기를 포함하는 처리 가스를 가스 토출구(21c)로 공급하는 제 1 유로(62a)와, 이 유로(62a)와 상이한 제 2 유로(62b)를 구비한다. 제 2 유로(62b)도 HMDS의 증기를 포함하는 가스를 가스 토출구(21c)로 공급하는 유로이다. 제 2 유로(62b)는, 유로 중의 처리 가스를 가열하는 히터(62h)를 가진다. 가스 공급원(62)으로부터 가스 토출구(21c)까지의 유로는 제어부(90)에 의해 제 1 유로(62a)로부터 제 2 유로(62b)로 전환 가능하다. 또한, 제 2 유로(62b)에 있어서의 히터(62h)가 마련된 부분 이외의 유로에는 HMDS의 결로를 방지하기 위한 보온용 히터(도시하지 않음)를 마련해도 된다.
(소수화 처리 유닛의 제어(소수화 처리 방법))
이하, 제어부(90)에 의해 실행되는 소수화 처리 방법에 대하여 설명한다. 여기서도 상술의 제 1 실시 형태와의 상이점에 대하여 주로 설명한다.
우선, 제어부(90)는, 개폐부(30)를 제어하여 셔터(31)를 하강시킴으로써, 상측 케이스(21)의 주연부와 하측 케이스(22)의 주연부의 사이를 개방한다(도 5 참조). 이 상태로, 웨이퍼(W)가 처리 공간(R1) 내로 반입된다. 웨이퍼(W)는, 처리 공간(R1) 내에 있어서, 표면(Wa)이 위로 향하도록 수평으로 배치된다. 제어부(90)는, 승강부(80)를 제어하여 승강체(81)를 상승시키고, 승강체(81)의 지지 핀(81b)에 의해 웨이퍼(W)를 지지한다. 그 후, 개폐부(30)를 제어하여 셔터(31)를 상승시킴으로써, 상측 케이스(21)의 주연부와 하측 케이스(22)의 주연부의 사이를 폐쇄한다.
이어서, 제어부(90)는, 지지 핀(81b)을 상승된 상태로부터 하강된 상태로 변경한다. 그 후, 급기부(60)를 제어함으로써, 도 8에 나타낸 바와 같이 제 1 유로(62a)를 통하여 처리 가스의 공급 제어를 행한다((A) 공정). 이에 의해, 처리 가스를 포함하는 분위기에 웨이퍼(W)의 표면을 정해진 시간에 걸쳐 노출할 수 있다((B) 공정). 또한, 여기서는 지지 핀(81b)이 하강된 상태에서 (A) 공정 및 (B) 공정을 실시하는 경우를 예시하였지만, 상승된 상태에서 이들 공정을 실시해도 되고, 지지 핀(81b)의 돌출량을 조절하여 임의의 높이에 웨이퍼(W)를 배치해도 된다.
(A) 공정에 있어서, 제 1 유로(62a)를 통하여 도입되는 처리 가스의 온도는 바람직하게는 15 ~ 35℃이며, 보다 바람직하게는 15 ~ 30℃이며, 더 바람직하게는 15 ~ 20℃이다. 이 온도가 35℃ 이하이면 충분한 양의 HMDS를 웨이퍼(W)의 표면에 물리 흡착시킬 수 있다.
이어서, 제어부(90)는, 급기부(60)를 제어함으로써, 도 9에 나타낸 바와 같이 처리 가스의 유로를 제 1 유로(62a)로부터 히터(62h)를 가지는 제 2 유로(62b)로 전환한다. 가열된 처리 가스를 복수의 가스 토출구(21c)로부터 토출시킴으로써 웨이퍼(W)의 표면 온도를 60 ~ 180℃로 가열한다((C) 공정). (C) 공정의 처리 시간은 바람직하게는 20 ~ 90 초이며, 보다 바람직하게는 30 ~ 70 초이다. 또한, (C) 공정은 지지 핀(81b)이 상승된 상태에서 실시해도 되고, 하강된 상태에서 실시해도 되고, 혹은 웨이퍼(W)를 가능한 한 균일 가열할 수 있도록 지지 핀(81b)의 돌출량을 조절하여 임의의 높이에 웨이퍼(W)를 배치해도 된다.
그 후, 제어부(90)는 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 가스 치환 제어를 행한다. 이상에 의해, 소수화 처리가 완료되고, 제어부(90)는 개폐부(30)를 제어하여 셔터(31)를 하강시킨다. 이에 의해 상측 케이스(21)의 주연부와 하측 케이스(22)의 주연부의 사이가 다시 개방되고, 웨이퍼(W)가 반출된다.
<제 3 실시 형태>
(소수화 처리 유닛의 구성)
도 10a ~ 도 10d를 참조하여, 제 3 실시 형태에 따른 소수화 처리 유닛(U25)에 대하여 설명한다. 여기서도 상술의 제 1 실시 형태와의 상이점에 대하여 주로 설명한다. 소수화 처리 유닛(U25)은, 주로 웨이퍼(W)에 대하여 HMDS의 물리 흡착을 진행시키는 물리 흡착용 챔버(C1)와, 주로 HMDS와 웨이퍼(W)의 표면의 화학반응을 진행시키는 화학 반응용 챔버(C2)를 구비한다. 물리 흡착용 챔버(C1)와 화학 반응용 챔버(C2)는 횡방향으로 배열되어 배치되어 있다.
물리 흡착용 챔버(C1) 및 화학 반응용 챔버(C2)는 모두 웨이퍼(W)를 수용 가능하며, 공통의 하측 케이스(45)와, 서로 독립하여 승강 가능한 두 개의 상측 케이스(덮개부)(41, 42)에 의해 구성된다. 물리 흡착용 챔버(C1) 내에 있어서는, 처리 가스의 존재하에, 온도 15 ~ 35℃의 조건하에서 웨이퍼(W)의 표면이 처리 가스에 노출된다. 화학 반응용 챔버(C2) 내에 있어서는, 처리 가스의 존재하에, 온도 60 ~ 180℃의 조건하에서 웨이퍼(W)의 표면이 처리 가스에 노출된다. 하측 케이스(45)는 상측 케이스(42)에 대응하는 위치에 열판(50)을 가진다.
소수화 처리 유닛(U25)은, 물리 흡착용 챔버(C1)로부터 화학 반응용 챔버(C2)로 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 플레이트(P)를 더 구비한다. 도 10a ~ 도 10d에 나타낸 바와 같이, 반송 플레이트(P)는 웨이퍼(W)의 이면(Wb)측에 불활성 가스(예를 들면 질소 가스) 또는 공기를 공급하는 유로(Q)를 가진다. 하측 케이스(45)는 유로(Q)로 통하는 유로(45a)를 가진다. 유로(Q) 및 유로(45a)를 통한 가스 공급은, 반송 플레이트(P)가 물리 흡착용 챔버(C1)에 수용되어 있을 때 실시된다. 웨이퍼(W)의 이면에 대한 HMDS의 물리 흡착을 억제함으로써, 웨이퍼(W)의 이면이 소수화되는 것을 억제할 수 있다. (A) 공정 및 (B) 공정은 15 ~ 35℃의 저온 조건하에서 이루어지기 때문에, 예를 들면 15 ~ 35℃의 온도의 불활성 가스 또는 공기를 기판의 이면으로 공급하면 온도의 불균일성에 기인하는 처리의 불균일의 문제는 발생하지 않는다.
(소수화 처리 유닛의 제어(소수화 처리 방법))
우선, 도 10a에 나타낸 바와 같이, 물리 흡착용 챔버(C1)의 상측 케이스(41)가 상방에 위치하고 또한 지지 핀이 상승된 상태에 있어서, 반송 플레이트(P)에 의해 상측 케이스(41)의 하방으로 웨이퍼(W)를 반입한다. 그 후, 상측 케이스(41)를 강하시킴으로써 물리 흡착용 챔버(C1)를 폐쇄한다. 이 상태로 도 10b에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면측으로 처리 가스를 공급하고((A) 공정), 또한 유로(Q) 및 유로(45a)를 통하여 웨이퍼(W)의 이면(Wb)측으로 불활성 가스 또는 공기를 공급한다. (A) 공정에 있어서, 물리 흡착용 챔버(C1) 내로 도입되는 처리 가스의 온도는 바람직하게는 15 ~ 35℃이며, 보다 바람직하게는 15 ~ 30℃이며, 더 바람직하게는 15 ~ 20℃이다. 이에 의해, 처리 가스를 포함하는 분위기에 웨이퍼(W)의 표면을 정해진 시간에 걸쳐 노출할 수 있다((B) 공정). 이 상태를 바람직하게는 2 ~ 10 초, 보다 바람직하게는 5 ~ 8 초에 걸쳐 유지함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 HMDS를 충분히 물리 흡착시킬 수 있다. 또한, 물리 흡착용 챔버(C1)는 가스 배출구(도시하지 않음)를 구비하고, 내부의 가스를 적절히 배출할 수 있도록 구성되어 있다.
이어서, 도 10c에 나타낸 바와 같이, 상측 케이스(41)를 상승시킴으로써 물리 흡착용 챔버(C1)를 개방한 후, 반송 플레이트(P)에 의해 화학 반응용 챔버(C2)의 상측 케이스(42)의 하방으로 웨이퍼(W)를 반입한다. 그 후, 도 10d에 나타낸 바와 같이 상측 케이스(42) 및 지지 핀을 강하시킴으로써 열판(50) 상에 웨이퍼(W)를 재치하고, 또한 처리 가스를 웨이퍼(W)의 표면으로 공급하면서 열판(50)을 승온함으로써 웨이퍼(W)의 표면 온도를 60 ~ 180℃로 가열한다((C) 공정). (C) 공정의 처리 시간은 바람직하게는 20 ~ 90 초이며, 보다 바람직하게는 30 ~ 70 초이다.
이상에 의해, 소수화 처리가 완료되고, 그 후, 상측 케이스(42)가 개방되고 또한 지지 핀이 상승한다. 이에 의해 화학 반응용 챔버(C2)로부터 웨이퍼(W)가 반송 플레이트(P)에 의해 반출 가능한 상태가 된다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다. 예를 들면, 제 1 및 제 2 실시 형태에 있어서는, 셔터(31)가 승강함으로써 처리 공간(R1)의 밀폐와 개방이 전환되는 구성을 예시하였지만, 상측 케이스(21)가 승강함으로써 처리 공간(R1)의 밀폐와 개방이 전환되는 구성으로 해도 된다.
상기 실시 형태에 있어서는, 처리 가스의 공급원과, 웨이퍼(W)의 소수화 처리가 실시되는 챔버를 잇는 유로가 질소 가스(불활성 가스)로 채워진 상태(유로 내의 처리 가스가 질소 가스에 의해 퍼지된 상태)로부터, (A) 공정을 개시하는 경우를 예시하였지만, 유로 내의 질소 가스의 일부를 처리 가스로 치환한 후, (A) 공정을 개시해도 된다. 도 12a는 (A) 공정을 실시하기 전이며 유로(L) 내가 질소 가스로 채워진 상태를 나타내는 도이다. 도 12b는 도 12a의 상태로부터 삼방 밸브(V1)를 조작하여, 공급원(A)으로부터 유로(L)로 처리 가스를 공급함으로써, 유로(L) 내의 공급원(A)측으로부터 챔버(C)의 앞측까지의 영역에 대하여 질소 가스를 처리 가스로 치환한 상태를 나타낸 도이다. 도 12b에 나타낸 경계(B)는, 유로(L) 내에 있어서의 처리 가스와 질소 가스의 경계를 모식적으로 나타낸 것이다. 경계(B)로부터 챔버(C)의 입구(가스 토출구)까지의 거리는 바람직하게는 1 m 이내이며, 보다 바람직하게는 0.6 m 이내이다. 도 12c는 도 12b에 나타낸 상태로부터 (A) 공정을 실시하기 위하여 공급원(A)과 챔버(C)를 도통시킨 상태를 나타낸 도이다.
도 12b에 나타낸 바와 같이, 경계(B)의 위치까지 처리 가스를 미리 도달시켜 둠으로써, 공급원(A)으로부터 챔버(C)로의 처리 가스의 공급을 개시한 후, 매우 짧은 시간 안(예를 들면 1 초 이내)에 처리 가스를 챔버(C)로 도입할 수 있다. 유로(L) 내의 질소 가스를 처리 가스로 치환할 시, 공급원(A)으로부터 과잉량의 처리 가스가 유로(L)로 공급되고, 의도하지 않은 타이밍에서 처리 가스가 챔버(C)로 유입되지 않도록, 유로(L)의 내부 용적보다 적은 양의 처리 가스를 공급원(A)으로부터 유로(L)로 공급하면 된다. (A) ~ (C) 공정에 있어서, 공급원(A)으로부터 유로(L)를 통하여 챔버(C)로 처리 가스를 공급한 후, 유로(L) 내의 처리 가스는 다시 질소 가스에 의해 치환된다. 또한, 유로(L) 내의 가스의 치환을 행하는 타이밍에서(도 12b), 챔버(C)를 개방하여 소수화 처리해야 할 웨이퍼(W)의 수납을 행해도 된다.
유로(L) 내의 질소 가스의 일부를 처리 가스로 치환하는 공정은, 이전의 웨이퍼(W)의 소수화 처리가 종료되고, 다음의 웨이퍼(W)의 소수화 처리를 개시할 때까지의 동안에 실시해도 된다. 도 13a는, (A) ~ (C) 공정에 있어서, 공급원(A)으로부터 유로(L)를 통하여 챔버(C)로 처리 가스를 공급하고 있는 상태를 나타내는 도이다. 도 13b는, 웨이퍼(W)의 소수화 처리를 행한 후, 삼방 밸브(V1)를 조작하고, 유로(L)를 통하여 챔버(C)로 질소 가스를 공급하고 있는 상태를 나타낸 도이다. 도 13c는 도 13b의 상태로부터 삼방 밸브(V1)를 다시 조작하고, 유로(L) 내의 질소 가스의 일부를 처리 가스로 치환한 상태를 나타낸 도이다. 도 13c에 나타낸 경계(B)는, 유로(L) 내에 있어서의 처리 가스와 질소 가스의 경계를 모식적으로 나타낸 것이다. 경계(B)로부터 챔버(C)의 입구(가스 토출구)까지의 거리는 바람직하게는 1 m 이내이며, 보다 바람직하게는 0.6 m 이내이다.
도 13c에 나타낸 바와 같이, 경계(B)의 위치까지 처리 가스를 미리 도달시켜둠으로써, 다음의 웨이퍼(W)의 소수화 처리에 있어서, 공급원(A)으로부터 챔버(C)로의 처리 가스의 공급을 개시한 후, 매우 짧은 시간 안(예를 들면 1 초 이내)에 처리 가스를 챔버(C)로 도입할 수 있다. 또한, 유로(L) 내의 가스의 치환은, 챔버(C)가 폐쇄된 상태, 예를 들면 소수화 처리가 끝난 웨이퍼(W)를 챔버(C) 내에 있어서 냉각하고 있는 동안에 실시하면 된다. 소수화 처리가 끝난 웨이퍼(W)의 냉각 후, 이 웨이퍼(W)는 챔버(C)로부터 반출되고, 다음의 웨이퍼(W)가 챔버(C) 내로 반입된다.
도 12a ~도 13c에 나타낸 유로(L)의 도중의 챔버(C)의 근방에 삼방 밸브를 더 마련해도 된다. 도 14a 및 도 14b에 나타낸 바와 같이, 챔버(C)의 근방에 삼방 밸브(V2)를 마련함으로써, 유로(L) 내의 질소 가스의 일부를 처리 가스로 치환할 시, 공급원(A)으로부터 과잉량의 처리 가스가 공급되고, 의도하지 않은 타이밍에서 처리 가스가 챔버(C)로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 삼방 밸브(V2)에는 공급원(A)으로부터의 처리 가스가 공급된다. 삼방 밸브(V2)를 조작함으로써, 처리 가스의 공급처를 챔버(C) 또는 배출측(도시하지 않음)으로 전환할 수 있다. 도 14a는 공급원(A)으로부터의 처리 가스를 삼방 밸브(V2)로부터 배출측으로 이송하는 모습을 나타낸 모식도이다. 이것을 실시함으로써, 유로(L) 내의 삼방 밸브(V2)까지의 영역이 처리 가스로 채워진다. 이 상태로부터, (A) 공정의 실시에 있어서 삼방 밸브(V2)를 전환함으로써, 매우 짧은 시간 안(예를 들면 1 초 이내)에 처리 가스를 챔버(C)로 도입할 수 있다. 삼방 밸브(V2)로부터 챔버(C)의 입구(가스 토출구)까지의 거리는 바람직하게는 1 m 이내이며, 보다 바람직하게는 0.6 m 이내이다. 도 14b는 공급원(A)으로부터의 처리 가스를 삼방 밸브(V2)로부터 챔버(C)로 공급하는 모습을 나타낸 모식도이다. 또한, 도 12a ~ 도 14b에 나타낸 프로세스는 복수의 웨이퍼(W)를 연속적으로 소수화 처리하기 위한 것이며, 유로(L) 내에 처리 가스가 잔류하는 시간은 매우 짧기 때문에, 유로(L)의 전체를 히터로 따뜻하게 하는 등의 대책은 하지 않아도 된다.
상기 실시 형태에 있어서는, 소수화 처리용의 가스로서 HMDS의 증기를 포함하는 가스를 예시하였지만, 기판의 재질에 따라 적합한 처리 가스를 선택하면 된다. 상기 제 2 실시 형태에 있어서는, 웨이퍼(W)의 열처리에 가열된 처리 가스를 이용하는 경우를 예시하였지만, 이 경우, 열원으로서 복사 가열용의 광을 병용해도 된다. 복사 가열용의 광의 광원으로서는 다양한 발광소자를 이용할 수 있다. 발광소자로서는, LED, 반도체 레이저, 할로겐 램프, 크세논 플래시 등을 들 수 있다. 발광소자를 천판(21a)의 내면에 배치하고, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)을 향하여 광을 조사할 수 있도록 하면 된다.
21, 41, 42 : 상측 케이스(덮개부)
21c : 가스 토출구
40, 50 : 열판
62 : 가스 공급원(처리 가스의 공급원)
62a : 유로(제 1 유로)
62b : 유로(제 2 유로)
62h : 히터
81b : 지지 핀
A : 처리 가스의 공급원
C : 챔버
L : 유로
C1 : 물리 흡착용 챔버
C2 : 화학 반응용 챔버
P : 반송 플레이트
Q : 유로
U5, U15, U25 : 소수화 처리 유닛(소수화 처리 장치)
V2 : 삼방 밸브
W : 웨이퍼(기판)
Wa : 웨이퍼의 표면
Wb : 웨이퍼의 이면

Claims (20)

  1. 기판의 표면의 소수화 처리를 행하는 소수화 처리 방법으로서,
    (A) 상기 기판의 표면에 소수화를 위한 처리 가스를 공급하는 공정과,
    (B) 상기 처리 가스를 포함하는 분위기에 상기 기판의 표면을 정해진 시간에 걸쳐 노출하는 공정과,
    (C) 상기 (B) 공정 후, 상기 처리 가스의 존재하에, 상기 기판을 가열하는 공정을 구비하는 소수화 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (B) 공정에 있어서의 상기 정해진 시간은 2 ~ 10 초인 소수화 처리 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 (A) 공정 및 상기 (B) 공정은, 가열용의 열판으로부터 떨어진 위치에 상기 기판을 배치한 상태에서 실시되고,
    상기(C) 공정은 상기 열판에 근접한 위치에 상기 기판을 배치한 상태에서 실시되고, 상기 (B) 공정 후 또한 상기 (C) 공정 전에, 상기 기판을 상기 열판에 근접한 위치로 이동시키는 공정을 더 구비하는 소수화 처리 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 (A) 공정 및 상기 (B) 공정은, 가열용의 열판으로부터 이격된 상방 위치에 상기 기판을 배치한 상태에서 실시되고,
    상기 (C) 공정은 상기 열판에 근접한 위치에 상기 기판을 배치한 상태에서 실시되고, 상기 (B) 공정 후 또한 상기 (C) 공정 전에, 상기 기판을 상기 열판에 근접한 위치까지 강하시키는 공정을 더 구비하는 소수화 처리 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 (C) 공정은 가열된 상기 처리 가스를 상기 기판의 표면에 공급함으로써 실시되는 소수화 처리 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 (C) 공정에 있어서의 가열은, 복사 가열용의 광을 상기 기판에 조사함으로써 실시되는 소수화 처리 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 (A) 공정 및 상기 (B) 공정은, 물리 흡착용 챔버 내에서 실시되고,
    상기 (C) 공정은 열판을 수용하는 화학 반응용 챔버 내에서 실시되고,
    상기 (B) 공정 후 또한 상기 (C) 공정 전에, 상기 기판을 상기 물리 흡착용 챔버로부터 상기 화학 반응용 챔버로 반송하는 공정을 더 구비하는 소수화 처리 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판의 주위측으로부터 상기 처리 가스를 포함하는 기체를 흡인하는 공정을 더 구비하는 소수화 처리 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 (A) 공정 및 상기 (B) 공정에 있어서, 상기 기판의 이면에 불활성 가스 또는 공기를 공급하는 소수화 처리 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 (A) 공정 및 상기 (B) 공정에 있어서의 상기 기판의 온도는 15 ~ 35℃인 소수화 처리 방법.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 (B) 공정에 있어서의 상기 분위기의 온도는 15 ~ 35℃이며, 상기 (C) 공정에 있어서의 상기 기판의 가열 온도는 60 ~ 180℃인 소수화 처리 방법.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 (A) 공정의 실시에 앞서, 상기 처리 가스의 공급원과, 상기 기판의 소수화 처리가 실시되는 챔버를 잇는 유로에 대하여 상기 공급원으로부터 상기 처리 가스를 공급함으로써, 상기 유로 내의 상기 공급원측으로부터 상기 챔버의 앞측까지의 영역을 상기 처리 가스로 채우는 공정을 더 구비하는 소수화 처리 방법.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 (A) ~ (C) 공정에 있어서, 상기 처리 가스의 공급원과, 상기 기판의 소수화 처리가 실시되는 챔버를 잇는 유로를 통하여 상기 챔버로 상기 공급원으로부터 상기 처리 가스를 공급한 후,
    상기 유로를 통하여 상기 챔버로 불활성 가스를 공급하는 공정과,
    다음의 기판의 소수화 처리를 개시하기에 앞서, 상기 유로에 대하여 상기 처리 가스의 공급원으로부터 상기 처리 가스를 공급함으로써, 상기 유로 내의 상기 공급원측으로부터 상기 챔버의 앞측까지의 영역을 상기 처리 가스로 채우는 공정을 더 구비하는 소수화 처리 방법.
  14. 기판의 표면의 소수화 처리를 행하는 소수화 처리 장치로서,
    소수화를 위한 처리 가스의 공급원과,
    상기 기판의 표면에 간극을 가지고 대향하는 내면을 가지는 덮개부와,
    상기 덮개부에 형성된 가스 토출구와,
    상기 공급원으로부터 상기 가스 토출구까지 상기 처리 가스를 이송하는 유로와,
    상기 기판을 가열하기 위한 열판과,
    상기 열판의 상방에 있어서 상기 기판을 승강시키는 복수의 지지 핀을 구비하고,
    상기 열판으로부터 이격된 상방 위치에 상기 복수의 지지 핀에 의해 상기 기판을 유지한 상태로 상기 가스 토출구로부터 상기 기판의 표면에 대하여 상기 처리 가스를 공급 가능한 소수화 처리 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 유로의 도중이며 상기 가스 토출구의 근방에 마련된 삼방 밸브를 더 구비하는 소수화 처리 장치.
  16. 기판의 표면의 소수화 처리를 행하는 소수화 처리 장치로서,
    소수화를 위한 처리 가스의 공급원과,
    상기 기판의 표면에 간극을 가지고 대향하는 내면을 가지는 덮개부와,
    상기 덮개부에 형성된 가스 토출구와,
    상기 공급원으로부터 상기 가스 토출구까지 상기 처리 가스를 이송하기 위한 제 1 유로와,
    상기 공급원으로부터 상기 가스 토출구까지 상기 처리 가스를 이송하기 위한 제 2 유로와,
    상기 제 2 유로로 이송되는 상기 처리 가스를 가열하는 히터를 구비하고,
    상기 공급원으로부터 상기 가스 토출구까지의 유로를 상기 제 1 유로로부터 상기 제 2 유로로 전환 가능한 소수화 처리 장치.
  17. 기판의 표면의 소수화 처리를 행하는 소수화 처리 장치로서,
    소수화를 위한 처리 가스의 공급원과,
    상기 기판을 수용 가능하며, 상기 처리 가스가 공급됨으로써 상기 기판의 표면이 상기 처리 가스에 노출되는 물리 흡착용 챔버와,
    상기 기판을 수용 가능하며, 상기 기판을 가열하기 위한 열판을 가지고, 상기 기판이 가열되는 화학 반응용 챔버와,
    상기 물리 흡착용 챔버로부터 상기 화학 반응용 챔버로 상기 기판을 반송하는 반송 플레이트를 구비하는 소수화 처리 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 반송 플레이트는, 상기 기판이 상기 물리 흡착용 챔버 내에 있을 때 상기 기판을 지지하고 또한 상기 기판의 이면측으로 불활성 가스 또는 공기를 공급하는 유로를 가지는 소수화 처리 장치.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 물리 흡착용 챔버 내에 있어서의 처리 시의 상기 기판의 온도는 15 ~ 35℃이며, 상기 화학 반응용 챔버 내에 있어서의 처리 시의 상기 기판의 가열 온도는 60 ~ 180℃인 소수화 처리 장치.
  20. 소수화 처리 장치에, 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 소수화 처리 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 소수화 처리용 기록 매체.
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