JP2006324506A - 基板の乾燥処理装置及び乾燥処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は減圧雰囲気下で基板を汚染させずに乾燥処理することができるようにした基板の乾燥処理装置を提供することにある。
【解決手段】基板を減圧雰囲気下で乾燥処理する乾燥処理装置であって、
内部に基板が供給されるチャンバ１５と、チャンバ内に供給された基板を加熱するヒータ１７と、チャンバ内を減圧する排気ポンプ２４及び排気流量調整弁と、チャンバ内にプロセスガスを供給するガス供給管３１と、排気流量調整弁を制御して上記チャンバ内を減圧するとともに、ガス供給管に設けられた流量制御弁３２を制御してプロセスガスを減圧開始前からチャンバに供給し、減圧を開始したなら供給量を徐々に減少させてチャンバ内を減圧させる制御装置２１とを具備する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、たとえば洗浄処理された基板を乾燥処理するための乾燥処理装置及び乾燥処理方法に関する。

液晶表示装置や半導体装置の製造工程においては、半導体ウエハやガラス基板などの基板に回路パターンを形成する工程がある。回路パターンを形成する場合、成膜された基板にレジストを塗布してから露光し、露光後に現像液によって現像処理してからエッチング液でエッチング処理する。それによって、基板の表面に回路パターンを精密に形成する。

基板に回路パターンを形成したならば、その基板の表面に付着残留するレジスト膜やレジスト残渣などの有機物を剥離液によって除去する。剥離液によって有機物を除去したならば、その基板の板面を洗浄液で洗浄処理し、ついで次工程に受け渡すということが行われる。

洗浄処理された基板は洗浄液によって濡れているため、次工程に受け渡す前に乾燥処理が行なわれることがある。基板を乾燥処理する際、上記基板をチャンバ内に収容し、このチャンバ内に窒素ガスなどのプロセスガスを供給しながら、ヒータで加熱して乾燥するということが行なわれている。

しかしながら、このようにして基板を乾燥処理する場合、チャンバ内が大気圧であるため、加熱温度を高くしたり、加熱時間を長くしなければ、基板を確実に乾燥処理することができないということがある。

その場合、加熱温度を高くすると、乾燥処理装置の耐熱性が求められるということがあったり、基板に形成される回路や膜などの種類によっては加熱温度に制限を受け、加熱温度を十分に高くすることができないということがある。加熱時間を長くすると、それだけ処理に時間が掛かることになるから、生産性を低下させるということになる。

そこで、最近ではチャンバ内に供給された基板をヒータで加熱するだけでなく、このチャンバ内を減圧して基板を乾燥させるということが行われている。減圧したチャンバ内で基板の乾燥処理を行うことで、基板の加熱温度が比較的低くても、上記基板を短時間で確実に乾燥させることができるという利点を有する。基板を減圧雰囲気下で乾燥処理する従来技術は特許文献１に示されている。

特許文献１に示された装置はチャンバを有し、このチャンバ内には基板を加熱するホットプレートが設けられている。上記チャンバには、この内部を減圧する真空ポンプが接続されているとともに、基板の乾燥処理後にチャンバ内を大気圧に戻すためのパージ用ガスを供給できるようになっている。また、減圧状態でチャンバ内にガスを常時パージし、このチャンバ内の水蒸気を排気するキヤリアガスとして利用することも示されている。
特開平２−６５２３３号公報

特許文献１に示された従来技術によると、基板の乾燥処理を開始する際、チャンバ内を減圧するために真空ポンプを作動させたり、真空ポンプを作動させた状態で開閉弁を開放するなどして減圧を開始すると、その開始時にチャンバ内の気体が急激に排出される。

チャンバ内の気体が急激に排出されると、チャンバ１内には乱流が生じ易くなるから、その乱流によってチャンバ内に沈殿していたパーティクルが散乱したり、チャンバの内壁に付着していたパーティクルが剥離して飛散する。その結果、それらのパーティクルが基板に付着し、基板の汚染の原因になるということがある。

この発明は、チャンバ内を減圧して基板を乾燥処理する際、チャンバ内に乱流が生じ難いようにすることで、チャンバ内に残留するパーティクルが飛散して基板に付着すことがないようにした基板の乾燥処理装置及び乾燥処理方法を提供することにある。

この発明は、基板を減圧雰囲気下で乾燥処理する乾燥処理装置であって、
内部に上記基板が供給されるチャンバと、
このチャンバ内に供給された基板を加熱する加熱手段と、
上記チャンバ内を減圧する減圧手段と、
上記チャンバ内にプロセスガスを供給するガス供給手段と、
上記減圧手段を制御して上記チャンバ内を減圧するとともに、上記ガス供給手段を制御して上記プロセスガスを減圧開始前から上記チャンバに供給し、減圧を開始したなら供給量を徐々に減少させて上記チャンバ内を減圧させる制御装置と
を具備したことを特徴とする基板の乾燥処理装置にある。

上記減圧手段によって上記チャンバ内が所定の圧力に減圧されたときに、上記制御装置は上記チャンバ内に所定量のプロセスガスが供給されるよう上記ガス供給手段を制御することが好ましい。

上記減圧手段による上記チャンバ内の減圧状態を解除する際、上記制御装置は、上記チャンバ内へのプロセスガスの供給量が徐々に増加するよう上記ガス供給手段を制御することが好ましい。

上記減圧手段は、上記チャンバに一端が接続され他端に排気ポンプが接続された排気管と、この排気管の中途部に設けられた開閉制御弁及び排気流量調整弁とを有し、この排気流量調整弁の開度によって排気速度を制御することが好ましい。

この発明は、基板を減圧雰囲気下で乾燥処理する乾燥処理方法であって、
上記基板をチャンバ内に供給する工程と、
上記チャンバ内に供給された基板を加熱する工程と、
上記チャンバ内に予めプロセスガスを供給してからこのチャンバ内を減圧する工程と、
上記チャンバ内を減圧し始めてから所定の圧力に低下するまでの間に上記チャンバ内に供給されるプロセスガスの流量を徐々に減少させる工程と
を具備したことを特徴とする基板の乾燥処理方法にある。

上記チャンバ内の減圧状態を解除する際、上記チャンバ内へのプロセスガスの供給量を徐々に増加させることが好ましい。

この発明によれば、チャンバ内にプロセスガスを予め供給してから減圧を開始し、減圧を開始してからプロセスガスの供給量を徐々に減少させるようにした。そのため、減圧開始時にチャンバ内の気体の流れや圧力が急激に変動するのが防止されるから、チャンバ内に残留するパーティクルが飛散して基板に付着するのを防止することができる。

以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は基板の処理装置１を示す。この処理装置１はカセットステーション２を有する。このカセットステーション２はカセット３に未処理の基板Ｗが収容されたローダ部４と、後述するように洗浄及び乾燥処理された基板Ｗをカセット３に回収するアンローダ部５とを備えている。

上記カセットステーション２には受け渡しユニット７が隣接して設けられている。この受け渡しユニット７にはスピン洗浄処理ユニット８と乾燥処理ユニット９とが隣接して設けられている。

上記受け渡しユニット７にはＸ、Ｙ及びθ方向に駆動されるロボット１１を備えている。このロボット１１は処理前の基板Ｗと処理後の基板Ｗを別々に扱い一対のアーム１２を有し、一方のアーム１２によって上記ローダ部４のカセット３に収容された未処理の基板Ｗを取り出して上記スピン洗浄処理ユニット８に供給する。

スピン洗浄処理ユニット８に供給された基板Ｗはここで洗浄処理される。洗浄処理された基板Ｗは上記ロボット８の他方のアーム１２によって取り出され、このスピン洗浄処理ユニット８に隣接して設けられた上記乾燥処理ユニット９に供給される。この乾燥処理ユニット９で基板Ｗは後述するように乾燥処理される。

上記乾燥処理ユニット９で乾燥処理された基板Ｗは上記ロボット１１の他方のアーム１２で取り出されて上記カセットステーション２のアンローダ部５のカセット３に収納される。

上記乾燥処理ユニット９は図２に示すようにチャンバ１５を備えている。このチャンバ１５内には基板Ｗを載置するテーブル１６が設けられている。このテーブル１６には加熱手段としてのヒータ１７が設けられ、このヒータ１７はヒータコントローラ１８によって通電が制御される。なお、図示しないが、上記チャンバ１５には上記基板Ｗを出し入れするための出し入れ口が設けられている。この出し入れ口はシャッタ（図示せず）によって開閉されるようになっている。

ヒータ１７によって加熱される基板Ｗの温度は温度センサ１９によって検出される。この温度センサ１９の検出信号は制御装置２１に入力される。制御装置２１は設定温度に基いて上記ヒータコントローラ１８を制御し、基板Ｗの温度を設定温度に維持するようになっている。

上記チャンバ１５には排気管２３の一端が接続されている。この排気管２３の他端には排気ポンプ２４が接続されている。それによって、チャンバ１５内は上記排気ポンプ２４により減圧できるようになっている。

上記排気管２３の中途部には、この排気管２３を開閉制御する開閉制御弁２５及び開閉制御弁２５が開いているときに上記排気ポンプ２４によるチャンバ１５内の単位時間当たりの排気量、つまりチャンバ１５内の減圧速度を調整する排気流量調整弁２６が設けられている。

上記排気ポンプ２４によって減圧される上記チャンバ１５内の圧力は圧力センサ２８によって検出される。この圧力センサ２８の検出信号は上記制御装置２１に入力され、その入力に基いて上記開閉制御弁２５の開閉と、上記排気流量調整弁２６との開度が制御されるようになっている。

上記チャンバ１５には窒素ガスなどのプロセスガスを供給するガス供給管３１が接続されている。このガス供給管３１には上記プロセスガスの供給量を制御する流量制御弁３２及び開閉弁３３が設けられている。

上記ガス供給管３１の先端はチャンバ１５内に突出し、そこにはガス供給ノズル３４に接続されている。詳細は図示しないが、上記ガス供給ノズル３４は中空な円盤状であって、その板面には複数のノズル孔が開口形成されている。それによって、プロセスガスを上記チャンバ１５内に均一に供給できるようになっている。

つぎに、上記構成の乾燥処理ユニット９によって洗浄処理された基板Ｗを乾燥処理するときの作用について説明する。
図３はチャンバ１５に対する基板Ｗの供給、開閉制御弁２５の開閉、排気ポンプ２４の作動及びプロセスガスの供給を示すタイムチャートである。図４のグラフＡは排気ポンプ２４によって排気されるチャンバ１５内の単位時間当たりの排気量と時間との関係を示し、グラフＢは流量制御弁３２によって制御されるプロセスガスの供給量と時間との関係を示している。

チャンバ１５内には時間Ｔ１で基板Ｗが供給されが、その前の時間Ｔ０からプロセスガスが供給されている。また、排気ポンプ２４は作動しているが、開閉制御弁２５が閉じられているため、チャンバ１５内には排気ポンプ２４による排気が作用していない。つまり、チャンバ１５内は減圧されていない。

時間Ｔ１で基板Ｗがチャンバ１５に供給されると、開閉制御弁２５が開放されるとともに、排気流量調整弁２６が所定の開度から徐々に大きくなるよう制御され、単位時間当たりの排気量が増加させられるとともに、流量制御弁３２が制御されてチャンバ１５内へのプロセスガスの供給量が徐々に減少させられる。

開閉制御弁２５が開放されてチャンバ１５内の減圧が開始された時点では、このチャンバ１５内へのプロセスガスの単位時間当たりの供給量はＱ１に到達しており、それによってチャンバ１５内の圧力は大気圧よりも高い圧力に上昇している。

なお、チャンバ１５内の圧力は圧力センサ２８によって検出される。そして、チャンバ１５内の圧力が予め設定された圧力になると、チャンバ１５内の圧力がそれ以上上昇しないよう、プロセスガスの供給が制御される。

基板Ｗをチャンバ１５に供給した時間Ｔ１で開閉制御弁２５が開放されてチャンバ１５内の減圧が開始されると、減圧開始時にはチャンバ１５内の気体が急激に排出される。しかしながら、チャンバ１５内にはプロセスガスが圧力センサ２８によって設定された圧力となるまで供給されている。そのため、減圧開始時にチャンバ１５内からプロセスガスが急激に排出されても、チャンバ１５内の圧力はわずかに低下するものの、大幅に低下するということがない。

それによって、減圧開始時である、開閉制御弁２５の開放時に、チャンバ１５内の圧力が急激に変動して乱流が生じるということがないから、チャンバ１５内に沈殿したり、内面に付着したパーティクルがチャンバ１５内に散乱して基板Ｗに付着するのを防止することができる。

チャンバ１５に供給されるプロセスガスの供給量は、図４のグラフＢに示すようにチャンバ１５内の減圧が開始される時間Ｔ１から徐々に減少し、所定時間が経過する時間Ｔ２では単位時間当たりの供給量はＱ２となる。

一方、排気ポンプ２４による単位時間当たりの排気量はグラフＡに示すように時間ｔから徐々に増加し、時間Ｔ２の時点ではＶ１に到達する。このときの排気速度は排気流量調整弁２６の開度調整によって制御される。

このように、チャンバ１５内へのプロセスガスの供給量が徐々に減少し、チャンバ１５内の排気量が徐々に増大することで、時間Ｔ２ではチャンバ１５内の圧力が所定の圧力、つまり基板Ｗを乾燥処理するに適した圧力まで低下することになる。

時間Ｔ２から時間Ｔ３までは、排気流量調整弁２６の開度に応じた単位時間当たりの排気量Ｖ１及び流量制御弁３２によるプロセスガスの単位時間当たりの供給量Ｑ２が継続される。それによって、チャンバ１５内は所定の減圧圧力に維持されるから、基板Ｗはその減圧圧力下で乾燥処理される。

基板Ｗを乾燥処理する間、プロセスガスの供給は単位時間当たりＱ２の供給量で行なわれ、排気は供給量Ｑ２に見合う量である、Ｖ１の排気量で行なわれる。そのため、乾燥処理時に基板Ｗから生じる水蒸気は、排気量Ｖ１で排気されるプロセスガスによってチャンバ１５内から排出されるため、乾燥処理が促進されることになる。また、その間、チャンバ１５内の圧力は変動しないから、チャンバ１５内に乱流が生じてパーティクルが基板Ｗに付着するということもない。

このようにして基板Ｗの乾燥処理が終了すると、時間Ｔ３から時間Ｔ４では排気流量調整弁２６が徐々に閉じられるとともに、時間Ｔ４では開閉制御弁２５が閉じられる。それによって、排気ポンプ２４によるチャンバ１５内の単位時間当たりの排気量がＶ１から徐々に減少して０となる。一方、プロセスガスの供給量はＱ２から徐々に増大し、時間Ｔ４ではＱ１になる。そして、チャンバ１内の圧力が大気圧になり、そのことが時間Ｔ５で圧力センサ２８によって検出されると、プロセスガスの供給量が０になる。

このように、上記チャンバ１５内の圧力を大気圧に戻す際、チャンバ１５内の単位時間当たりの排気量を徐々に減少させるとともに、プロセスガスの単位時間当たりの供給量を徐々に増加させるようにしている。

そのため、チャンバ１５内を大気圧に戻す際、チャンバ１５内の圧力が急激に上昇することがないから、その際にもチャンバ１５内に残留するパーティクルが飛散して基板Ｗに付着するのを防止することができる。

なお、上記一実施の形態ではチャンバ内の減圧開始時或いは減圧状態から大気圧に戻す際、排気ポンプを作動させたままで、開閉制御弁を開閉制御して行なうようにしたが、開閉制御弁をなくし、排気ポンプの発停を制御して行うようにしてもよい。

この発明の一実施の形態を示す基板の処理装置の概略的説明図。 基板を乾燥処理する乾燥処理ユニットの構成図。 乾燥処理ユニットに設けられる各種機器の動作を説明するためのタイムチャート。 単位時間当たりのチャンバ内の排気量とプロセスガスの供給量との関係を示すグラフ。

符号の説明

１５…チャンバ、１７…ヒータ、２１…制御装置、２３…排気管、２４…排気ポンプ、２５…開閉制御弁、２６…排気流量調整弁、３１…ガス供給管、３２…流量制御弁。

Claims (6)

1. 基板を減圧雰囲気下で乾燥処理する乾燥処理装置であって、
   内部に上記基板が供給されるチャンバと、
   このチャンバ内に供給された基板を加熱する加熱手段と、
   上記チャンバ内を減圧する減圧手段と、
   上記チャンバ内にプロセスガスを供給するガス供給手段と、
   上記減圧手段を制御して上記チャンバ内を減圧するとともに、上記ガス供給手段を制御して上記プロセスガスを減圧開始前から上記チャンバに供給し、減圧を開始したなら供給量を徐々に減少させて上記チャンバ内を減圧させる制御装置と
   を具備したことを特徴とする基板の乾燥処理装置。
2. 上記減圧手段によって上記チャンバ内が所定の圧力に減圧されたときに、上記制御装置は上記チャンバ内に所定量のプロセスガスが供給されるよう上記ガス供給手段を制御することを特徴とする請求項１記載の基板の乾燥処理装置。
3. 上記減圧手段による上記チャンバ内の減圧状態を解除する際、上記制御装置は、上記チャンバ内へのプロセスガスの供給量が徐々に増加するよう上記ガス供給手段を制御することを特徴とする請求項１記載の基板の乾燥処理装置。
4. 上記減圧手段は、上記チャンバに一端が接続され他端に排気ポンプが接続された排気管と、この排気管の中途部に設けられた開閉制御弁及び排気流量調整弁とを有し、この排気流量調整弁の開度によって排気速度を制御することを特徴とする請求項１記載の基板の乾燥処理装置。
5. 基板を減圧雰囲気下で乾燥処理する乾燥処理方法であって、
   上記基板をチャンバ内に供給する工程と、
   上記チャンバ内に供給された基板を加熱する工程と、
   上記チャンバ内に予めプロセスガスを供給してからこのチャンバ内を減圧する工程と、
   上記チャンバ内を減圧し始めてから所定の圧力に低下するまでの間に上記チャンバ内に供給されるプロセスガスの流量を徐々に減少させる工程と
   を具備したことを特徴とする基板の乾燥処理方法。
6. 上記チャンバ内の減圧状態を解除する際、上記チャンバ内へのプロセスガスの供給量を徐々に増加させることを特徴とする請求項５記載の基板の乾燥処理方法。

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