TW201604959A - 處理氣體產生裝置、處理氣體產生方法、基板處理方法及記憶媒體 - Google Patents

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Abstract

本發明提供可將穩定量的處理氣體供給至基板的處理氣體產生裝置、處理氣體產生方法等。 在處理氣體產生裝置3、原料液槽31、32所容納的原料液8中，使從載體氣體供給部33、331供給的載體氣體起泡而產生處理氣體，從原料液8（液相部）之上方側的氣相部，經由取出部301取出利用起泡所產生的處理氣體。第1溫度調整部34進行液相部的溫度調整，第2溫度調整部35進行該氣相部之溫度調整，使得氣相部之溫度高於該液相部之溫度。

Description

處理氣體產生裝置、處理氣體產生方法、基板處理方法及記憶媒體
本發明係關於產生用以處理基板的處理氣體之技術。
在半導體製造步驟之一，即光微影步驟中，在作為基板的半導體晶圓（以下稱為晶圓）表面將阻蝕劑塗布成膜狀，將獲得的阻蝕劑膜以既定的圖案曝光之後，顯影形成阻蝕劑圖案。
在此光微影步驟中，顯影液所顯影的阻蝕劑圖案表面存在有微小的凹凸，在後段的蝕刻步驟進行蝕刻處理時，該凹凸會對於圖案的線寬均勻性造成不良影響。因此，已有提案出對於阻蝕劑圖案的粗糙度（LER：Line Edge Roughness）、圖案線寬變動（LWR：Line Width Roughness）加以改善的平滑化處理。
平滑化（smoothing）處理，係將阻蝕劑圖案暴露在能夠溶解阻蝕劑的有機溶劑蒸氣之氣體環境，利用該溶劑蒸氣使阻蝕劑圖案的表層部膨潤的處理。藉此，該表層部的凹凸受到有機溶劑溶解而平滑化，改善圖案表面的粗糙。其後，藉由實施加熱處理，使有機溶劑揮發而加以去除。
在此，專利文獻1中記載有一種溶劑蒸氣供給源，在具有加熱器的貯存槽內所貯存的液體溶劑內使氮氣起泡，將氣化的溶劑蒸氣供給至進行平滑化處理的框體。但是，氮氣使貯存槽內的溶劑蒸氣冷卻而低於液體溶劑的溫度時，蒸氣中的溶劑將會再度變回液體，成為供給至基板的溶劑蒸氣之濃度進行變動的要因。 ［先前技術文獻］ ［專利文獻］
專利文獻1：日本特開2009－147261號公報：段落0047，0049，圖8。
［發明所欲解決之問題］
本發明係因此種事情而成，其目的在於提供能將穩定量的處理氣體供給至基板的一種處理氣體產生裝置、處理氣體產生方法、基板處理方法、及記憶有該處理氣體產生方法的記憶媒體。 ［解決問題之方式］
本發明之處理氣體產生裝置係在原料液使載體氣體起泡而產生處理氣體，其特徵在於，包含：原料液槽，容納原料液；載體氣體供給部，將載體氣體供給至該原料液槽內的原料液；取出部，用以從容納有該原料液槽內的原料液之區域即液相部的上方側之氣相部，取出利用起泡所產生的處理氣體；第1溫度調整部，進行該液相部之溫度調整；及第2溫度調整部，進行該氣相部之溫度調整，使得該氣相部之溫度高於該液相部之溫度。
該處理氣體產生裝置亦可具有以下構成。 （a）包含：原料液供給部，將原料液供給至該原料液槽內； 且該原料液供給部包含：原料液溫度調整部，進行原料液之溫度調整，使得供給至該原料液槽的原料液之溫度趨近該液相部之溫度。 （b）在（a）之原料液溫度調整部包含：預備溫度調整部，在該原料液槽的外部，使原料液之溫度趨近該液相部之溫度。該原料液供給部構成為包含：供給配管，流通有供給至該原料液槽的原料液；且該預備溫度調整部利用該第1溫度調整部使流過該供給配管的原料液之溫度趨近該液相部之溫度。 （c）在（a）之該原料液供給部包含：供給配管，流通有供給至該原料液槽的原料液；且該原料液溫度調整部包含：熱交換部，藉由配置在浸泡於該液相部之原料液的狀態下的該供給配管之末端部側所構成，用以進行該供給配管內的原料液與該液相部之熱交換，使得供給至該原料液槽的原料液之溫度趨近該液相部之溫度。構成該熱交換部的該供給配管之末端側係形成為在該原料液槽內往上下方向延伸的螺旋狀。又構成該熱交換部的該供給配管之末端側係樹脂製。 （d）包含：液相溫度偵測部，偵測該液相部之溫度；及氣相溫度偵測部，偵測該氣相部之溫度；且該第1溫度調整部進行溫度調整使得該液相溫度偵測部之偵測溫度成為該液相部之溫度設定值即第1溫度，該第2溫度調整部進行溫度調整使得該氣相溫度偵測部之偵測溫度成為該氣相部之溫度設定值即第2溫度。 （e）該第1溫度調整部經由該原料液槽之側面或底面的至少一方進行該液相部之溫度調整，該第2溫度調整部經由該原料液槽的頂面進行該氣相部之溫度調整。 （f）包含：液面計，偵測該液相部之液面高度位置；且該原料液供給部當該液面計所偵測的液面高度位置到達預先設定的下限位置時，執行對於原料液槽的原料液之供給。 ［發明之效果］
本發明因為在取出原料液槽所容納的原料液使載體氣體起泡而產生的處理氣體時，進行溫度調整使得氣相部之溫度高於液相部之溫度，所以能抑制處理氣體之溫度降下所伴隨而來的原料之再液化，並將穩定量的處理氣體供給至基板。
［實施發明之較佳形態］
以下就本發明實施形態之處理氣體產生裝置的一例而言，說明對於溶劑蒸氣產生裝置3的應用例，該溶劑蒸氣產生裝置3對於平滑化處理裝置1供給處理氣體即溶劑蒸氣，該平滑化處理裝置1執行改善顯影後形成於晶圓W（基板）的阻蝕劑圖案之表面粗糙的平滑化處理。 如圖1之供給系統圖所示，係將在溶劑蒸氣產生裝置3內將原料液即液體溶劑8起泡而獲得的溶劑蒸氣，供給至平滑化處理裝置1。並係將在溶劑加熱部4預先加熱的液體溶劑8供給至該溶劑蒸氣產生裝置3。
平滑化處理裝置1，在構成為於上下方向自由昇降的底部腔室13，在與從頂面側覆蓋此底部腔室13的頂部腔室12之間，形成有用以執行對於晶圓W之平滑化處理的處理空間。底部腔室13設有具備加熱器的加熱板14，載置於此加熱板14上的晶圓W受到加熱成低於溶劑蒸氣之沸點且高於凝結點的溫度。並且，從設於頂部腔室12的溶劑供給部11供給溶劑蒸氣時，該溶劑使得形成於晶圓W的阻蝕劑圖案膨潤而執行平滑化處理。
加熱板14設有藉由昇降機構151而進行昇降的支持銷15，並設為從晶圓W的載置面自由伸出沉沒，藉由使加熱板14降下，並使支持銷15從加熱板14的載置面突出，而與外部的搬運機構（例如後述的搬運臂A1）之間，於搬入搬出時進行晶圓W的傳遞。 又上述的溶劑供給部11，例如成為於溶劑蒸氣擴散的空間之底面設置具有多數之噴吐孔的分散板之噴淋頭構造，從溶劑蒸氣供給流道203對於此擴散空間供給溶劑蒸氣。
溶劑蒸氣供給流道203設有去除溶劑蒸氣中微粒子的過濾器部22，其根部連接至從溶劑蒸氣產生裝置3取出溶劑蒸氣的溶劑蒸氣抽出流道301。溶劑蒸氣抽出流道301相當於本例的取出部。 又，溶劑蒸氣供給流道203連接有將吹淨氣體供給至處理空間的吹淨氣體供給流道202，以便在晶圓W的平滑化處理結束後，將平滑化處理裝置1之處理空間內的溶劑蒸氣朝向未予圖示的排氣通道加以排氣。吹淨氣體供給流道202連接於供給惰性氣體即氮氣作為吹淨氣體的吹淨氣體供給部23，吹淨氣體供給部23的下游側之吹淨氣體供給流道202上設有開關閥303。
溶劑蒸氣供給流道203還有吹淨氣體供給流道202，及插設於此等的各種設備22、303，設有帶狀加熱器等未予圖示的加熱部，將在溶劑蒸氣供給流道203流動的溶劑蒸氣之溫度，還有供給至溶劑蒸氣供給流道203的吹淨氣體之溫度，加熱成高於從溶劑蒸氣產生裝置3供給的溶劑蒸氣之凝結點溫度（圖1中顯示為虛線所圍繞的狀態）。又，溶劑蒸氣抽出流道301亦設有將溶劑蒸氣予以加熱的機構，其構成將後述。
再者，溶劑蒸氣抽出流道301係經由開關閥302而連接於溶劑蒸氣產生裝置3，位於此等溶劑蒸氣產生裝置3與開關閥302之間的溶劑蒸氣抽出流道301分歧出具有開關閥21的排氣流道201，用以將溶劑蒸氣產生裝置3內的氣相環境氣體向外部予以排氣。
溶劑蒸氣產生裝置3對於溶劑容器31內所容納的液體溶劑8使從起泡噴嘴33供給的載體氣體起泡而產生溶劑蒸氣。從液體溶劑供給通道401將液體溶劑8供給至此溶劑容器31，此液體溶劑供給通道401設有用以預先進行液體溶劑8之溫度調整（加熱）的溶劑加熱部4。此等溶劑蒸氣產生裝置3還有溶劑加熱部4之構成將於後段詳細說明。
液體溶劑供給通道401的根部係插入於自由更換的溶劑瓶5所容納的液體溶劑8之中。溶劑瓶5與壓送氣體供給通道501相連接，從壓送氣體供給部51供給例如氮氣作為壓送用的氣體，並藉此將液體溶劑8從溶劑瓶5輸液至溶劑蒸氣產生裝置3。溶劑瓶5還有液體溶劑供給通道401相當本例的原料液供給部。 就平滑化處理所用的有機溶劑之例而言，具例可為丙酮，丙二醇甲醚醋酸酯（PGMEA），異丙醇，環己酮，丙二醇甲醚（PGME），γ丁內酯，雜氮苯，二甲苯，N-甲基吡咯烷酮（NMP），丁醇，乳酸乙酯，乙醇，2-庚醇，乙酸丁酯，甲基異丁酮，二乙基醚，苯甲醚等。
其次，參照圖2～圖4說明溶劑蒸氣產生裝置3、溶劑加熱部4的詳細構成。 如圖2之縱剖側視圖中顯示出一例，溶劑蒸氣產生裝置3包含：溶劑容器31，容納液體溶劑8；蓋體32，封蓋形成於此溶劑容器31頂面側的開口部310。此等溶劑容器31、蓋體32構成自外部區隔的原料液槽。
例如溶劑容器31係將不鏽鋼鋼等金屬構件構成形成為縱長的圓筒狀，頂面側的開口部310周圍，係設有：凸緣部311，用以藉由未予圖示的螺栓將蓋體32緊固至溶劑容器31。另一方面，溶劑容器31底面側的底板部312形成有用以配置後述起泡噴嘴33的凹部。又溶劑容器31的側壁面使用有數公厘左右的金屬構件，在本例中為5公厘左右，較其他部位而言相對較薄，用以提高來自將液體溶劑8予以加熱的後述槽加熱部34之傳熱性。
起泡噴嘴33負責將起泡用的載體氣體供給至溶劑容器31內的任務。例如起泡噴嘴33成為下述構造：在內部空洞且扁平的圓板之頂面側，設置從該面分散供給載體氣體的分散板。分散板可定為於金屬還有塑膠製的板材分散設置多數之小孔的構成，亦可藉由多孔質陶瓷材料等多孔體來構成。 起泡噴嘴33連接有載體氣體供給通道331，其根部連接至：載體氣體供給部332，供給惰性氣體即氮氣作為載體氣體（圖1）。
如圖2所示蓋體32係藉由不鏽鋼鋼等金屬構件來構成，其底面形成有：凹部320，連通至溶劑容器31的開口部310。 又如圖3的部分剖開俯視圖所示，本蓋體32的內部藉由切削加工等方式形成有：圖1中說明的溶劑蒸氣抽出流道301、還有排氣流道201、形成溶劑蒸氣供給流道203的一部分的溝槽部30a～30d。
詳細說明而言，蓋體32形成有：成為溶劑蒸氣抽出流道301的溝槽部30a，朝前述的凹部320開口。自此溝槽部30a起分歧有：成為排氣流道201的溝槽部30b，用以將溶劑蒸氣產生裝置3內的氣體向外部予以排氣；且該溝槽部30b連接於具有開關閥21的配管。 另一方面，與排氣流道201（溝槽部30b）分歧的溶劑蒸氣抽出流道301（溝槽部30a）係連接於：閥室30e，容納開關閥302的閥體304a。
閥室30e的側壁面形成有藉由閥體304a而開閉的閥座，該閥座連接有成為溶劑蒸氣供給流道203的溝槽部30c。此溶劑蒸氣供給流道203（溝槽部30c）形成為在從頂面觀察蓋體32時沿著該蓋體32的一邊延伸，於蓋體32的端部附近將流道方向改為下方側。然後，該溝槽部30c貫穿蓋體32或溶劑容器31的凸緣部311連接至溶劑蒸氣供給流道203的配管構件。
又，從溶劑蒸氣抽出流道301之連接部，即閥室30e，與流道方向往下方側改變的位置之間的溶劑蒸氣供給流道203（溝槽部30c）分歧有成為吹淨氣體供給流道202的溝槽部30d。此溝槽部30d連接於：閥室30f，容納開關閥303的閥體304b。此閥室30f從例如蓋體32的頂面側連接有構成吹淨氣體供給流道202的配管，能從吹淨氣體供給部23（圖1參照）接受吹淨氣體即氮氣，並經由溶劑蒸氣供給流道203供給至平滑化處理裝置1。
如以上說明，本例之溶劑蒸氣產生裝置3於蓋體32的內部形成有：溝槽部30a～30d，構成各流道301、201、202、203的一部分。又，蓋體32內亦容納有：閥體304a，304b，進行此等流道301、201、202、203的連接、分離。相較於將流道301、201、202、203的配管還有其開關閥302、303全部外加的情況而言，能藉此使溶劑蒸氣產生裝置3的尺寸小型化。
再者如圖2、圖3所示，蓋體32向溶劑容器31內插入有：液相溫度偵測部37a，偵測溶劑容器31內的液體溶劑8（液相部）之溫度；及氣相溫度偵測部37b，偵測溶劑蒸氣（氣相部）之溫度；還有液面計38，偵測液體溶劑8的液面之高度位置。 在此，如圖2所示，液面計38連接有：輸出部381，向後述的控制部6輸出顯示液體溶劑8的液面之高度位置的電性信號。在本例之液面計38中，分別設定有下述位置：對應於執行自溶劑瓶5之液體溶劑8補充開始、補充停止的位置「HL關」、「HL開」位置；及發出液面位置超標或無液警報並且停止溶劑蒸氣產生裝置3之運作的「HH」、「LL」位置。
又上述的溶劑蒸氣產生裝置3具有經由溶劑容器31、蓋體32而分別獨立加熱液相部、氣相部的槽加熱部34及蓋體加熱部35，抑制使液體溶劑8氣化之際的溶劑容器31內之溫度變化，以便穩定產生溶劑蒸氣。又，具有：溶劑加熱部4，用以抑制液相部在自溶劑瓶5之液體溶劑8補充時的溫度變動。 以下說明此等設備的詳細構成。
槽加熱部34構成為將形成為圓筒狀的溶劑容器31之本體部分的側壁面及底壁面加以覆蓋的方筒形狀之加熱器區塊。槽加熱部34例如為下述構造：在鋁製的本體埋設由筒形加熱器等構成的多數之加熱器341。加熱器341係從電力供給部342供給電力，該電力供給部342根據液相溫度偵測部37a所進行的液相部之溫度偵測結果而增減供給電力，使得液相部之溫度成為既定目標溫度（例如70℃）。
槽加熱部34相當於本例的第1溫度調整部，液相部之目標溫度相當於第1溫度。 另槽加熱部34不限定於構成為將溶劑容器31的側壁及底壁雙方予以加熱，亦可定為經由此等側壁、底壁的至少一側將液相予以加熱的構成。
再者，溶劑容器31的底面設有：散熱部36，具有散熱用的多數之散熱鰭片361。可從未予圖示的冷卻空氣供給部對於散熱部36噴吹冷卻用的空氣，能在例如溶劑蒸氣產生裝置3的運轉停止時迅速地將槽加熱部34還有溶劑容器31內部的液體溶劑8予以冷卻。
另一方面，如圖2所示，蓋體加熱部35構成為將蓋體32之頂面側加以覆蓋的加熱器區塊。蓋體加熱部35在形成為板狀的鋁製本體埋設有由筒形加熱器等構成的多數之加熱器351。加熱器351係從電力供給部352供給電力，該電力供給部352根據氣相溫度偵測部37b之溫度偵測結果增減供給電力，使得氣相部之溫度成為既定目標溫度（例如73℃）。
蓋體加熱部35相當於本例之第2溫度調整部，溶劑蒸氣之目標溫度相當於第2溫度。又，溶劑蒸氣之目標溫度即第2溫度係設定於比液體溶劑8之目標溫度即第1溫度更高之值。再者，蓋體加熱部35亦負責將形成於蓋體32內部的溶劑蒸氣抽出流道301還有溶劑蒸氣供給流道203予以加熱的加熱部之任務。
其次說明溶劑加熱部4之構成，如圖2所示，溶劑加熱部4包含：預備加熱部41，在溶劑容器31的外部將液體溶劑8予以預熱；及熱交換部42，藉由與溶劑容器31內的液體溶劑8之間的熱交換，使供給至溶劑容器31的液體溶劑8之溫度近於溶劑容器31內的液體溶劑8之溫度。另，在圖示方便上，圖1中係將此等預備加熱部41、熱交換部42集合顯示為溶劑加熱部4。溶劑加熱部4相當於本例之原料液溫度調整部。
如圖2、圖4所示，預備加熱部41具有：螺線配管401a，將構成上述液體溶劑供給通道401的一部分之例如PFA等氟樹脂製的供給配管捲繞成螺線狀，例如以極座標表示時、r=aθ所示的阿基米德螺線狀。螺線配管401a排列在徑向內側與外側的螺線配管401a之管壁彼此相接，螺線配管401a內的液體溶劑8亦能經由此等配管之壁面而進行熱量授受。
本例的預備加熱部41串聯連接有：液體溶劑8從徑向外側向內側流動的螺線配管401a（面向圖2時配置於左側）；及液體溶劑8從徑向內側向外側流動的螺線配管401a；且此等2個螺線配管401a容納於共通的框體411內。框體411例如利用鋁製薄板構成，設為接觸於設在溶劑容器31的方筒形狀之槽加熱部34的一面。藉此，預備加熱部41能利用槽加熱部34將螺線配管401a內的液體溶劑8予以加熱。
在此，框體411內所容納的螺線配管401a之容量，係相當於將降低至「HL關」位置（下限位置）的溶劑容器31內之液體溶劑8補充至「HL開」之高度位置為止的量，或具有在此以上的容量。在常溫（例如23℃）下供給的液體溶劑8在此預備加熱部41加熱至53℃左右為止，並於加熱後供給至後段的熱交換部42。預備加熱部41相當於本例之預備溫度調整部。
離開上述的預備加熱部41的液體溶劑供給通道401係連接於配置在溶劑容器31內的熱交換部42。熱交換部42構成液體溶劑供給通道401的末端部側，為將由氟樹脂等熱傳導率低的構件所構成的配管構件從下方側朝向上方側捲繞成螺旋狀的構成。構成此熱交換部42的螺旋狀配管（螺旋配管401b）係配置於形成為圓筒形狀的溶劑容器31之內部空間，並配置成螺旋軸從該內部空間的下端部附近位置至該內部空間之高度的3分之2左右的高度位置為止的區域均朝向上下方向。
螺旋配管401b的上端朝向溶劑容器31內的空間而開口，在預備加熱部41（螺線配管401a）、熱交換部42（螺旋配管401b）流通的液體溶劑8係經由此開口而流下至溶劑容器31內。在此，設定於上述液面計38的上述「HL開」位置係設定在螺旋配管401b的開口部下方側附近位置。又，液相溫度偵測部37a係配置於熱交換部42內側的底部側附近、偵測液相部之溫度的位置。另一方面，氣相溫度偵測部37b係配置於比設定在熱交換部42上方側的上述「HH」位置更上方側的、偵測氣相部之溫度的位置。
螺旋配管401b之容量，係調節成相當於將降低至「HL關」位置的溶劑容器31內之液體溶劑8，補充到「HL開」之高度位置為止的量或在此以上，且與螺線配管401a相同程度的容量。
在以上述狀態配置有熱交換部42的溶劑容器31內填滿液體溶劑8，並進行液體溶劑8之補充使其液面之高度位置在「HL開‐HL關」位置之間上下移動時，熱交換部42的底部側為經常浸泡於液相部內的狀態。其結果，在預備加熱部41預熱之後供給至熱交換部42之螺旋配管401b的液體溶劑8，係經由螺旋配管401b的管壁而受到液相部之液體溶劑8所加熱。
再者，如圖2所示，在熱交換部42中，上下排列的螺旋配管401b之管壁彼此之間形成有間隙，使得溶劑容器31內的液體溶劑8易於流動。
如圖1、圖2所示，設於溶劑蒸氣產生裝置3還有平滑化處理裝置1、溶劑蒸氣之供給系統的各設備係連接於控制部6。控制部6係由具有未予圖示的CPU與記憶部的電腦所構成，記憶部中記錄有由對於溶劑蒸氣產生裝置3還有平滑化處理裝置1之動作等的步驟（指令）群所組成的程式。此程式係容納於例如硬碟、光碟、磁光碟、記憶卡等記憶媒體，並從該處安裝至電腦。
以下參照圖5～圖9說明上述溶劑蒸氣產生裝置3的作用。圖5係在溶劑蒸氣產生裝置3產生溶劑蒸氣的動作之說明圖，圖6～圖9係將液體溶劑8補充至溶劑容器31的動作之說明圖。另，圖5～圖9中，適當省略液相溫度偵測部37a、37b還有液面計38、散熱部36等記載，溶劑蒸氣抽出流道301之形狀亦有簡略化顯示。
首先說明產生溶劑蒸氣的動作，在平滑化處理裝置1執行晶圓W之平滑化處理的時序時，向溶劑容器31內的液體溶劑8從起泡噴嘴33使載體氣體起泡，藉以產生溶劑蒸氣。溶劑蒸氣之產生係於液相部中液體溶劑8的液面之高度位置在上述「HL開－HL關」的設定位置之範圍內進行。
起泡的載體氣體與液體溶劑8接觸時，液體溶劑8在該載體氣體的氣泡中蒸發，而獲得含有載體氣體與溶劑成分的溶劑蒸氣。此溶劑蒸氣經由形成於蓋體32的溶劑蒸氣抽出流道301而從溶劑容器31取出，通過溶劑蒸氣供給流道203而供給至平滑化處理裝置1。
在此，溶劑容器31的內部從該溶劑容器31的側壁面及底壁面側受到槽加熱部34所加熱。但是如後述實施例（圖12）中說明，從起泡噴嘴33供給例如常溫之載體氣體時，熱容量小的氣相部側之溫度會急遽降低。又，溶劑氣化之際奪取氣化熱亦會使得溶劑蒸氣之溫度降低。並且，在與液相部（液體溶劑8）相接的氣相部中，溶劑蒸氣之溫度降低至與液體溶劑8相同的溫度時，溶劑成分的一部分將會再度液化。
如此，溶劑蒸氣中的溶劑成分液化時，即使將溶劑蒸氣供給流道203之配管等予以加熱使得此等流道內不產生溶劑蒸氣之凝結，在溶劑蒸氣之產生源即溶劑蒸氣產生裝置3，溶劑蒸氣之濃度也將會變動。因此，有可能成為平滑化處理裝置1中對於各晶圓W執行均勻的平滑化處理時的妨礙要因。 所以，如上述方式，本例之溶劑蒸氣產生裝置3中獨立設有液相部側之槽加熱部34，與進行氣相部側之加熱的蓋體加熱部35。
在槽加熱部34中，增減由電力供給部342供給的電力，使得液相溫度偵測部37a所偵測的液相部之溫度成為既定目標溫度（70℃）。另一方面，在蓋體加熱部35中，增減從電力供給部352供給的電力，使得氣相溫度偵測部37b所偵測的氣相部之溫度成為比液相部之溫度更高的目標溫度（73℃）。
其結果，即使從起泡噴嘴33供給溫度低的載體氣體，氣相部之溫度亦維持在比液相部更高的溫度，抑制溶劑成分的再液化，而能將穩定濃度的溶劑蒸氣供給至平滑化處理裝置1。另，供給至溶劑蒸氣產生裝置3的載體氣體不限定於以常溫供給之情形，例如也可以在藉由預熱器預熱至近於液體溶劑8之溫度為止的狀態下進行供給。在此種情形下，亦能抑制由氣化熱之影響使溶劑蒸氣之溫度降低所伴隨而來的溶劑之再液化。
其次說明使用溶劑加熱部4（預備加熱部41、熱交換部42）進行溫度調整並進行液體溶劑8之補充的手法。 溶劑蒸氣產生裝置3中的溶劑蒸氣之產生量不僅有可能如上所述地受到溶劑蒸氣產生裝置3內的氣相部之溫度變化的影響而進行變動，亦有可能因為液相部之溫度變化而進行變動。
例如，不設溶劑加熱部4而將溶劑瓶5內的液體溶劑8（例如23℃）直接供給至溶劑容器31時，液相部之溫度即遽降低，伴隨而來溶劑蒸氣中的溶劑成分之濃度降低。為了避免此種濃度變化，在液體溶劑8之補充期間中，宜將溶劑容器31內的液體溶劑8之溫度變化抑制在例如±1.0℃的範圍內。 另一方面，與溶劑蒸氣產生裝置3互相獨立、構成液體溶劑供給通道401的配管，若另外設置加熱器還有熱交換器時，不僅須有追加的溫度調整機構，亦須有此等設備的設置空間。所以，本例之溶劑蒸氣產生裝置3為利用設於溶劑容器31的槽加熱部34來進行液體溶劑8之預熱的構成。
例如圖6顯示，補充至「HL開」的位置為止的溶劑容器31內之液體溶劑8受到晶圓W之平滑化處理所消耗，降低至顯示「HL關」之高度位置為止的時序。補充至「HL開」之位置的液體溶劑8，花費在進行預備加熱部41與熱交換部42中的溫度調整上而言充足的長時間，例如數小時～1日左右的時間，消耗至「HL關」之位置。
因此，在開始進行液體溶劑8的補充之前的狀態中，熱交換部42（螺旋配管401b）內的液體溶劑8之溫度，為與液相部之溫度幾乎相同的溫度（圖6中塗上斜右上的陰影線）。又，從槽加熱部34受熱而在框體411內受到加熱的預備加熱部41（螺線配管401a）內的液體溶劑8之溫度，亦為預備加熱部41的出口之設計溫度，例如為53℃（圖6中塗上點狀圖案陰影線）。
在此狀態下，若溶劑容器31內的液體溶劑8之液面高度到達「HL關」之位置（圖6），則將壓送用的氣體供給至溶劑瓶5而將既定量的液體溶劑8供給至溶劑蒸氣產生裝置3。其結果，液體溶劑8從設於液體溶劑供給通道401之末端部側的熱交換部42（螺旋配管401b）流入液相部，但熱交換部42內的液體溶劑8之溫度係與溶劑容器31內的液體溶劑8之溫度成為幾乎相同，所以該流入使得液相部之溫度幾乎不進行變動（圖7）。
又如圖7所示，螺旋配管401b的上流部側供給有新的液體溶劑8（塗上點狀圖案陰影線）。因為此液體溶劑8在預備加熱部41預熱，所以相較於將溶劑瓶5供給的液體溶劑8直接供給的情況而言，螺旋配管401b的內側與外側之溫度差小。再者，螺旋配管401b係藉由熱傳導率比金屬小的樹脂來構成，所以從液相部到螺旋配管401b內的液體溶劑8之熱量移動係緩慢地進行。就此觀點而言，亦對於將比液相部更低溫度的液體溶劑8供給至熱交換部42所致的液相部之溫度變化幅度抑制為小。
再者，因為從溶劑瓶5供給的常溫之液體溶劑8（圖7中塗上斜右下的陰影線），係進入配置於溶劑容器31外部的預備加熱部41，與溶劑容器31內的液相部不相接觸，所以亦藉此亦致液相部之溫度變動。
如此，將新的液體溶劑8供給至預備加熱部41，將預備加熱部41內的液體溶劑8向熱交換部42擠出，再使熱交換部42內的液體溶劑8流下至溶劑容器31內，可抑制液相部的溫度變動並且將液體溶劑8補充至「HL開」的位置為止（圖8）。並且，在已補充既定量之液體溶劑8的時序停止自溶劑瓶5的液體溶劑8之壓送後，藉由從液相部供給的熱量將熱交換部42（螺旋配管401b）內的液體溶劑8予以加熱，兩液體溶劑8成為幾乎相同溫度（圖9）。又，藉由從槽加熱部34供給的熱量將預備加熱部41（螺線配管401a）內的液體溶劑8予以加熱（圖9）。
藉由如上述方式抑制溫度變動並且將液體溶劑8補充至溶劑容器31內，即使例如在液體溶劑8的補充期間中使載體氣體起泡，產生溶劑蒸氣，亦能將將溶劑蒸氣所含的溶劑成分之濃度變動壓抑為小。 在此，將液體溶劑8補充至自外部區隔的溶劑容器31內的時序係在產生溶劑蒸氣的期間中時，藉由將產生的溶劑蒸氣供給至平滑化處理裝置1而抑制溶劑容器31內的壓力上昇。另一方面，在未產生溶劑蒸氣的期間中進行液體溶劑8之補充時，只要如圖7、圖8所示開啟排氣流道201的開關閥21將溶劑容器31內的氣體向外部加以排氣即可。
依據本實施形態之溶劑蒸氣產生裝置3，具有以下效果。因為在取出溶劑容器31所容納的液體溶劑8中使載體氣體起泡而產生的溶劑蒸氣時，進行溫度調整使得氣相部的溫度高於液相部的溫度，所以抑制溶劑蒸氣之溫度降低所伴隨而來的溶劑再液化，將穩定量的溶劑蒸氣供給至晶圓W。
在此，圖2所示的溶劑蒸氣產生裝置3中，係說明下述情形：根據利用液相溫度偵測部37a、氣相溫度偵測部37b而偵測的溶劑容器31內之液體溶劑8之溫度還有溶劑蒸氣之溫度，增減從電力供給部342、352供給至槽加熱部34、蓋體加熱部35的電力。但設置此種迴授機構並非必須要件。例如亦可在溶劑蒸氣產生裝置3的設計階段藉由實驗等而掌握溶劑容器31內的溶劑蒸氣之溫度最低的時序的該溶劑蒸氣之溫度，並固定設定蓋體32還有蓋體加熱部35之輸出，使得液體溶劑8的溫度不會低於該時序中的溶劑蒸氣之溫度。
又，溶劑加熱部4不一定要設有預備加熱部41與熱交換部42兩者，亦可因應於液相部之溫度變化的容許幅度而僅設置其中任一者。 再者，不限定於從溶劑瓶5供給比溶劑容器31內的液體溶劑8更低溫者。此時亦可定為如下構成：設置例如水冷式的冷卻器等來代替預備加熱部41之後，利用溶劑容器31內的液體溶劑8來冷卻在熱交換部42內流通的液體溶劑8。
其次參照圖10、圖11簡單地說明組入有上述平滑化處理裝置1的塗布、顯影裝置之構成例。 將容納有處理對象即晶圓W的載體102載置於設在塗布、顯影裝置之載體區塊S1的載置台101後，藉由傳遞臂C取出晶圓W。取出的晶圓W係傳遞至設在處理區塊S2的棚架單元U2內的傳遞模組CPL2，並藉由搬運臂A2搬入至BCT層B2，形成抗反射膜。其次，晶圓W係傳遞至棚架單元U1的傳遞模組BF2，並經由傳遞模組CPL3及搬運臂A3而搬入至COT層B3，形成阻蝕劑膜。
阻蝕劑膜形成後的晶圓W藉由搬運臂A3而傳遞至棚架單元U1的傳遞模組BF3之後，例如經由傳遞模組BF3→傳遞臂D→傳遞模組CPL4而傳遞至搬運臂A4，利用TCT層B4在阻蝕劑膜之上形成抗反射膜。然後，晶圓W藉由搬運臂A4而傳遞至傳遞模組TRS4。另，也有不形成阻蝕劑膜之上的抗反射膜之情形，還有對於晶圓W進行疏水化處理來代替形成阻蝕劑膜之下的抗反射膜的情形。
傳遞至傳遞模組TRS4的形成抗反射膜後之晶圓W，再傳遞至傳遞模組CPL11，藉由設於DEV層B1內之頂部的搬運專用之穿梭臂E而搬運至棚架單元U3之傳遞模組CPL12。其次將晶圓W放入介面區塊S3，藉由介面臂F而搬運至曝光裝置S4，並在此進行既定曝光處理。然後，將晶圓W載置於棚架單元U3的傳遞模組TRS6，並回到處理區塊S2。
回到處理區塊S2的晶圓W在DEV層B1進行顯影處理之後，搬運至設有本例之平滑化處理裝置1的基板處理部104，在此執行平滑化處理。其次，在該DEV層B1內，搬運至設於處理模組群U1的加熱模組，在此加熱至既定溫度例如100℃，去除殘存於阻蝕劑圖案的溶劑。之後，藉由例如搬運臂A1搬運至設於處理模組群U1的冷卻模組，並在此冷卻至既定溫度例如23℃之後，搬運至棚架單元U2中的傳遞臂C之存取範圍的傳遞台，經由傳遞臂C而回到載體102。
在此，可將圖2等所示的本實施形態之溶劑蒸氣產生裝置3加以應用的裝置，並不限於進行晶圓W之平滑化處理的平滑化處理裝置1。本發明亦可應用於下述裝置中的各種處理氣體產生裝置，例如：將HMDS（Hexamethyl Disilazane，六甲基二矽氮烷）等疏水化處理用的氣體供給至晶圓W而使晶圓W的表面疏水化的疏水化處理裝置；使用成膜處理用的氣體，藉由CVD（Chemical Vapor Deposition，化學氣相沉積）而於晶圓W的表面進行成膜的成膜裝置；將晶圓W浸泡於裝滿處理液的處理槽進行洗淨處理之後，將晶圓W拉起吊於乾燥用處理氣體即IPA（IsoPropyl Alcohol，異丙醇）等有機溶劑的蒸氣之氣體環境中進行乾燥的洗淨裝置。 ［實施例］
（實驗1） 利用具有用以加熱溶劑容器31的槽加熱部34及用以加熱蓋體32的蓋體加熱部35之溶劑蒸氣產生裝置3，調查溶劑蒸氣產生時的溶劑容器31內之液相部及氣相部之溫度的時間經過變化。 A．實驗條件 於內部容量為200毫升的溶劑容器31容納100毫升的NMP，並重複從起泡噴嘴33供給23℃的氮氣作為載體氣體、停止的動作而產生溶劑蒸氣。藉由槽加熱部34兒加熱的液相部之目標溫度係70℃，藉由蓋體加熱部35而加熱的氣相部之目標溫度設定於73℃。
B．實驗結果 將溶劑容器31內的液相部之溫度（液相溫度），及氣相部之溫度（液相溫度）的時間經過變化顯示於圖12。圖12係橫軸顯示時間，縱軸顯示液相溫度或氣相溫度。又，開始起泡的時序利用標註空心倒三角的虛線顯示，停止起泡的時序利用標註實心倒三角的虛線顯示。
如圖12所示即使供給起泡用的載體氣體，在熱容量大的液體溶劑8中液相溫度也幾乎不變動。另一方面，在起泡用的載體氣體的供給時序，氣相溫度係急遽降低近1.0℃。但是在設有加熱溶劑蒸氣側的專用之蓋體加熱部35的本例中，並無確認到氣相溫度（溶劑蒸氣之溫度）降低到液相溫度（液體溶劑8之溫度）為止的現象。又，亦可確認到停止起泡後，氣相溫度急遽上升到氣相部之目標溫度附近為止。
（實驗2） 在如圖2所示具有預備加熱部41及熱交換部42的溶劑蒸氣產生裝置3補充液體溶劑8，並調查液相溫度之時間經過變化。 A．實驗條件 在內部容量為200毫升的溶劑容器31容納100毫升的NMP，從外部供給55℃的NMP。槽加熱部34之目標溫度係設定於60℃。此時，預備加熱部41的出口溫度成為58℃。
B．實驗結果 將溶劑容器31內之液相溫度的時間經過變化顯示於圖13。圖13為橫軸顯示時間、縱軸顯示液相溫度。在圖13中，補充液體溶劑8的時刻標示為0。 如圖13所示，補充液體溶劑8則液相溫度變動，但可將該變動幅度抑制在±0.5℃的範圍內。因為在將比目標溫度低1℃的NMP以與本例相同量補充至不具有預備加熱部41、熱交換部42的溶劑容器31的未予圖示之預備實驗中，液相溫度之變動幅度超過±0.5℃的範圍，所以得知：藉由設置預備加熱部41、熱交換部42可進行適恰的溫度調整。
A1~A4‧‧‧搬運臂
B1‧‧‧DEV層
B2‧‧‧BCT層
B3‧‧‧COT層
B4‧‧‧TCT層
BF2~BF3、CPL2~CPL4、CPL11~CPL12‧‧‧傳遞模組
C、D‧‧‧傳遞臂
E‧‧‧穿梭臂
F‧‧‧介面臂
S1‧‧‧載體區塊
S2‧‧‧處理區塊
S3‧‧‧介面區塊
S4‧‧‧曝光裝置
TRS1~TRS4、TRS6‧‧‧傳遞模組
U1、U2、U3‧‧‧棚架單元
W‧‧‧晶圓
1‧‧‧平滑化處理裝置
101‧‧‧載置台
102‧‧‧載體
104‧‧‧基板處理部
11‧‧‧溶劑供給部
12‧‧‧頂部腔室
13‧‧‧底部腔室
14‧‧‧加熱板
15‧‧‧支持銷
151‧‧‧昇降機構
201‧‧‧排氣流道
202‧‧‧吹淨氣體供給流道
203‧‧‧溶劑蒸氣供給流道
21‧‧‧開關閥
22‧‧‧過濾器部
23‧‧‧吹淨氣體供給部
3‧‧‧溶劑蒸氣產生裝置
30a~30d‧‧‧溝槽部
30e、30f‧‧‧閥室
301‧‧‧溶劑蒸氣抽出流道
302、303‧‧‧開關閥
304a、304b‧‧‧閥體
31‧‧‧溶劑容器
310‧‧‧開口部
311‧‧‧凸緣部
312‧‧‧底板部
32‧‧‧蓋體
320‧‧‧凹部
33‧‧‧起泡噴嘴
331‧‧‧載體氣體供給通道
332‧‧‧載體氣體供給部
34‧‧‧槽加熱部
341‧‧‧加熱器
342‧‧‧電力供給部
35‧‧‧蓋體加熱部
351‧‧‧加熱器
352‧‧‧電力供給部
36‧‧‧散熱部
361‧‧‧散熱鰭片
37a‧‧‧液相溫度偵測部
37b‧‧‧氣相溫度偵測部
38‧‧‧液面計
381‧‧‧輸出部
4‧‧‧溶劑加熱部
401‧‧‧液體溶劑供給通道
401a‧‧‧螺線配管
401b‧‧‧螺旋配管
41‧‧‧預備加熱部
411‧‧‧框體
42‧‧‧熱交換部
5‧‧‧溶劑瓶
51‧‧‧壓送氣體供給部
501‧‧‧壓送氣體供給通道
6‧‧‧控制部
8‧‧‧液體溶劑
［圖1］係具有本發明實施形態之溶劑蒸氣產生裝置的溶劑蒸氣供給系統圖。 ［圖2］係顯示該溶劑蒸氣產生裝置之構成的縱剖側視圖。 ［圖3］係設於該溶劑蒸氣產生裝置的蓋部之局部剖開俯視圖。 ［圖4］係設於該溶劑蒸氣產生裝置的1次加熱部之局部剖開立體圖。 ［圖5］係利用該溶劑蒸氣產生裝置使溶劑蒸氣氣化的動作之說明圖。 ［圖6］係將液體溶劑補充至該溶劑蒸氣產生裝置的動作之第1說明圖。 ［圖7］係將液體溶劑補充至該溶劑蒸氣產生裝置的動作之第2說明圖。 ［圖8］係將液體溶劑補充至該溶劑蒸氣產生裝置的動作之第3說明圖。 ［圖9］係將液體溶劑補充至該溶劑蒸氣產生裝置的動作之第4說明圖。 ［圖10］係顯示具有該溶劑蒸氣供給系統之塗布、顯影裝置的一例之俯視圖。 ［圖11］係該塗布、顯影裝置之縱剖側視圖。 ［圖12］係顯示該溶劑蒸氣產生裝置使溶劑蒸氣氣化的動作中的液相溫度及氣相溫度之時間經過變化的說明圖。 ［圖13］係顯示將液體溶劑補充至該溶劑蒸氣產生裝置的動作中的液相溫度之時間經過變化的說明圖。
203‧‧‧溶劑蒸氣供給流道
3‧‧‧溶劑蒸氣產生裝置
301‧‧‧溶劑蒸氣抽出流道
302、303‧‧‧開關閥
31‧‧‧溶劑容器
310‧‧‧開口部
311‧‧‧凸緣部
312‧‧‧底板部
32‧‧‧蓋體
320‧‧‧凹部
33‧‧‧起泡噴嘴
331‧‧‧載體氣體供給通道
34‧‧‧槽加熱部
341‧‧‧加熱器
342‧‧‧電力供給部
35‧‧‧蓋體加熱部
351‧‧‧加熱器
352‧‧‧電力供給部
36‧‧‧散熱部
361‧‧‧散熱鰭片
37a‧‧‧液相溫度偵測部
37b‧‧‧氣相溫度偵測部
38‧‧‧液面計
381‧‧‧輸出部
4‧‧‧溶劑加熱部
401‧‧‧液體溶劑供給通道
401a‧‧‧螺線配管
401b‧‧‧螺旋配管
41‧‧‧預備加熱部
411‧‧‧框體
42‧‧‧熱交換部
6‧‧‧控制部

Claims (17)

  1. 一種處理氣體產生裝置，係在原料液使載體氣體起泡而產生處理氣體，其特徵在於，包含： 原料液槽，容納原料液； 載體氣體供給部，將載體氣體供給至該原料液槽內的原料液； 取出部，用以從容納有該原料液槽內的原料液之區域即液相部的上方側之氣相部，取出利用起泡所產生的處理氣體； 第1溫度調整部，進行該液相部之溫度調整；及 第2溫度調整部，進行該氣相部之溫度調整，使得該氣相部之溫度高於該液相部之溫度。
  2. 如申請專利範圍第1項之處理氣體產生裝置，其中， 包含：原料液供給部，將原料液供給至該原料液槽內； 且該原料液供給部包含：原料液溫度調整部，進行原料液之溫度調整，使得供給至該原料液槽的原料液之溫度趨近該液相部之溫度。
  3. 如申請專利範圍第2項之處理氣體產生裝置，其中， 該原料液溫度調整部包含：預備溫度調整部，在該原料液槽的外部，使原料液之溫度趨近該液相部之溫度。
  4. 如申請專利範圍第3項之處理氣體產生裝置，其中， 該原料液供給部構成為包含：供給配管，流通有供給至該原料液槽的原料液；且 該預備溫度調整部利用該第1溫度調整部使流過該供給配管的原料液之溫度趨近該液相部之溫度。
  5. 如申請專利範圍第2至4項中任一項之處理氣體產生裝置，其中， 該原料液供給部包含：供給配管，流通有供給至該原料液槽的原料液；且 該原料液溫度調整部包含：熱交換部，藉由配置在浸泡於該液相部之原料液的狀態下的該供給配管之末端部側所構成，用以進行該供給配管內的原料液與該液相部之熱交換，使得供給至該原料液槽的原料液之溫度趨近該液相部之溫度。
  6. 如申請專利範圍第5項之處理氣體產生裝置，其中，構成該熱交換部的該供給配管之末端側係形成為在該原料液槽內往上下方向延伸的螺旋狀。
  7. 如申請專利範圍第5項之處理氣體產生裝置，其中，構成該熱交換部的該供給配管之末端側係樹脂製。
  8. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之處理氣體產生裝置，其中，包含：液相溫度偵測部，偵測該液相部之溫度；及氣相溫度偵測部，偵測該氣相部之溫度； 且該第1溫度調整部進行溫度調整使得該液相溫度偵測部之偵測溫度成為該液相部之溫度設定值即第1溫度，該第2溫度調整部進行溫度調整使得該氣相溫度偵測部之偵測溫度成為該氣相部之溫度設定值即第2溫度。
  9. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之處理氣體產生裝置，其中，該第1溫度調整部經由該原料液槽之側面或底面的至少一方進行該液相部之溫度調整，該第2溫度調整部經由該原料液槽的頂面進行該氣相部之溫度調整。
  10. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之處理氣體產生裝置，其中， 包含：液面計，偵測該液相部之液面高度位置；且 該原料液供給部在該液面計所偵測的液面高度位置到達預先設定的下限位置時，執行對於原料液槽的原料液之供給。
  11. 一種處理氣體產生裝置，係在原料液使載體氣體起泡而產生處理氣體，其特徵在於，包含： 原料液槽，容納原料液； 載體氣體供給部，將載體氣體供給至該原料液槽內的原料液； 取出部，用以從容納有該原料液槽內的原料液之區域即液相部的上方側的氣相部，取出利用起泡所產生的處理氣體； 原料液供給部，具備流通有供給至該原料液槽的原料液之供給配管；及 熱交換部，藉由配置在浸泡於該液相部之原料液的狀態下的該供給配管之末端部側所構成，用以進行該供給配管內的原料液與該液相部之熱交換，使得供給至該原料液槽的原料液之溫度趨近該液相部之溫度。
  12. 一種處理氣體產生方法，產生用以處理基板的處理氣體，其特徵在於包含以下步驟： 將載體氣體供給至自外部區隔且容納於原料液槽內的原料液； 從容納有該原料液槽內的原料液之區域即液相部的上方側的氣相部，取出利用起泡所產生的處理氣體； 進行該液相部的原料液之溫度調整； 進行該處理氣體之溫度調整，使得該氣相部之溫度高於該液相部之溫度。
  13. 如申請專利範圍第12項之處理氣體產生方法，其中，更包含以下步驟： 調整原料液之溫度，使得供給至該原料液槽的該原料液之溫度趨近該液相部之溫度。
  14. 如申請專利範圍第13項之處理氣體產生方法，其中，該調整原料液之溫度的步驟包含以下步驟： 在該原料液槽的外部使原料液之溫度趨近該液相部之溫度。
  15. 如申請專利範圍第13或14項之處理氣體產生方法，其中，該調整原料液之溫度的步驟包含以下步驟： 進行配置在浸泡於該液相部的狀態下並流通有供給至該原料液槽的原料液的供給配管之末端部側中流通的原料液與該液相部之熱交換，使得供給至該原料液槽的原料液之溫度趨近該液相部之溫度。
  16. 一種基板處理方法，包含以下步驟： 將基板配置於處理容器內；及 將如申請專利範圍第請求項12至15項中任一項之處理氣體產生方法所產生的處理氣體供給至該處理容器而處理基板； 且該處理氣體係為溶劑蒸氣，用以對於經曝光、顯影而形成有圖案遮罩的基板改善該圖案遮罩之粗糙的處理。
  17. 一種記憶媒體，儲存有用於處理氣體產生裝置的電腦程式，該處理氣體產生裝置用以產生處理基板用之處理氣體，其特徵在於，該程式內包含用以執行如申請專利範圍第12至15項中任一項之處理氣體產生方法的步驟。
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