JP5083285B2 - 疎水化処理装置、疎水化処理方法及び記憶媒体 - Google Patents
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Description
本発明は、疎水化処理装置、疎水化処理方法及び記憶媒体に関する。
従来半導体デバイスやＬＣＤ基板等の製造プロセスにおいて、レジストパターンの形成処理における工程の一つに、基板例えば半導体ウエハ（以下、単にウエハという）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、ウエハの表面にＨＭＤＳ（hexamethyldisilazane）の蒸気を吹き付けて親水性のウエハ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の表面とベベル部（外周部端面）まで行われることが多く、このように疎水化処理が行われることでウエハと露光装置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、レジスト膜が剥がれ難くなるという利点がある。
そしてウエハに対してこのような疎水化処理を行う装置として、特許文献１に記載されるような次の装置が知られている。即ち液体原料の薬液となるＨＭＤＳをタンク内に貯留し、このタンクにキャリアガス供給源と疎水化処理を行う処理室とを各々配管を介して接続する。そしてタンクにキャリアガス供給源からキャリアガスを供給することによってタンク内のＨＭＤＳを例えばバブリングして気化し、この気化したＨＭＤＳをキャリアガスにより処理室へと搬送する。
ところで、半導体デバイスの製造工程ではスループットの向上が求められており、従ってこの疎水化処理においても処理時間の短縮が求められている。そこで、ウエハに比較的高い濃度のＨＭＤＳガス（疎水化ガス）を供給してスループットの向上を図ることが検討されている。
前記疎水化ガス生成速度がＨＭＤＳとキャリアガスとの接触面積に比例することから、ＨＭＤＳを貯留するタンクとして大型のものを用いて高濃度のＨＭＤＳガスをウエハに供給して、スループットを高めることも考えられる。しかし、このように大型化したタンクは処理容器の近くに配置することができず、処理室とタンクとを接続する配管が長くなってしまう。そのように配管が長くなると、比較的高い濃度のＨＭＤＳを含む疎水化ガスが配管を通流する場合にこのＨＭＤＳが結露してしまい、ウエハに予定した濃度の疎水化ガスが供給できなくなってしまうという懸念があるし、ウエハの処理毎に前記配管内を疎水化ガスで満たす必要があるため十分なスループットの向上が図れないおそれがある。前記結露対策として、配管に加熱ユニットを設けて結露を防ぐことも考えられるが、装置が大型化し、フットプリント（占有床面積）が増大してしまう。
また、タンク内にて、ＨＭＤＳは常に供給されたキャリアガスと接触し続けることになるため、疎水化ガスの生成をしばらく行わないと、タンク内でＨＭＤＳとキャリアガスとが反応してＨＭＤＳの液劣化が起こるおそれがある。仮にＨＭＤＳの液劣化が起きると、ウエハ表面の疎水化が不十分になりレジスト膜の密着性を向上させることが困難になる。
本発明はこのような事情の下になされたものであり、薬液の気化効率が高く、高濃度の疎水化ガスを基板に供給することができ、さらに薬液の劣化を抑えることができる疎水化処理装置、疎水化処理方法及びその方法を実施するコンピュータプログラムを含んだ記憶媒体を提供することにある。
本発明の疎水化処理装置は、筐体内に設けられ、当該筐体の外部の供給元から供給されるキャリアガスを加熱するためのガス加熱室と、
前記筐体内に前記ガス加熱室から区画されて形成される気化室と、
前記気化室内にその表面が位置する気化面形成部と、
この気化面形成部を加熱すると共に前記ガス加熱室に供給されたキャリアガスを加熱するために、前記気化室から前記ガス加熱室へ延び出して設けられる加熱ブロックと、
前記気化面形成部の表面に疎水化処理用の薬液を供給するための薬液供給ポートと、
前記ガス加熱室で加熱されたキャリアガスを前記気化室に導入して前記気化面形成部の表面に供給し、前記気化面形成部に広げられた薬液を気化するために前記薬液供給ポートとは別個に設けられたガス導入ポートと、
前記気化室内にて気化された疎水化ガスを取り出すための取り出しポートと、
内部に載置された基板に対して、前記取り出しポートから供給された疎水化ガスにより疎水化処理を行うための処理容器と、を備えることを特徴とする。
前記筐体内に前記ガス加熱室から区画されて形成される気化室と、
前記気化室内にその表面が位置する気化面形成部と、
この気化面形成部を加熱すると共に前記ガス加熱室に供給されたキャリアガスを加熱するために、前記気化室から前記ガス加熱室へ延び出して設けられる加熱ブロックと、
前記気化面形成部の表面に疎水化処理用の薬液を供給するための薬液供給ポートと、
前記ガス加熱室で加熱されたキャリアガスを前記気化室に導入して前記気化面形成部の表面に供給し、前記気化面形成部に広げられた薬液を気化するために前記薬液供給ポートとは別個に設けられたガス導入ポートと、
前記気化室内にて気化された疎水化ガスを取り出すための取り出しポートと、
内部に載置された基板に対して、前記取り出しポートから供給された疎水化ガスにより疎水化処理を行うための処理容器と、を備えることを特徴とする。
前記気化室は、例えば前記処理容器の天板の上に設けられており、前記気化面形成部は、下方に向かうにつれて広がる形状に形成され、前記薬液供給ポートは前記気化面形成部の上方側に位置していてもよい。また、前記気化面形成部には、毛細管現象により薬液を広げるための溝部が形成されていてもよい。前記装置においては、前記ガス加熱室は、前記キャリアガスを気化室に導入する前に加熱する。また、前記装置は例えば、前記取り出しポートから取り出された疎水化ガスの濃度を検出する濃度検出部と、この濃度検出部の検出値に基づいて薬液供給ポートから気化室に供給される薬液の供給流量を増やすように制御信号を出力する制御部と、を備えており、その場合前記制御部は、薬液の供給流量を増やすことによっても濃度検出部の検出値が規定値よりも低いときには、気化面加熱手段の加熱温度を高くするように制御信号を出力する。
本発明の疎水化処理方法は、筐体内に設けられるガス加熱室に、当該筐体の外部の供給元からキャリアガスを供給する工程と、
前記筐体内に前記ガス加熱室から区画されて形成される気化室内にその表面が位置する気化面形成部を前記気化室から前記ガス加熱室へ延び出して設けられる加熱ブロックにより加熱する工程と、
前記ガス加熱室に供給されたキャリアガスを前記加熱ブロックにより加熱する工程と、
薬液供給ポートにより前記気化面形成部の表面に疎水化処理用の薬液を供給する工程と、
前記薬液供給ポートとは別個に設けられたガス導入ポートから前記気化面形成部に広げられた薬液を気化するために前記ガス加熱室で加熱されたキャリアガスを前記気化室内に導入して前記気化面形成部の表面に供給する工程と、
取り出しポートから前記気化室内にて気化された疎水化ガスを取り出す工程と、
処理容器内に基板を載置する工程と、
前記取り出しポートから供給された疎水化ガスにより基板に疎水化処理を行う工程と、
を備えたことを特徴とする。
前記筐体内に前記ガス加熱室から区画されて形成される気化室内にその表面が位置する気化面形成部を前記気化室から前記ガス加熱室へ延び出して設けられる加熱ブロックにより加熱する工程と、
前記ガス加熱室に供給されたキャリアガスを前記加熱ブロックにより加熱する工程と、
薬液供給ポートにより前記気化面形成部の表面に疎水化処理用の薬液を供給する工程と、
前記薬液供給ポートとは別個に設けられたガス導入ポートから前記気化面形成部に広げられた薬液を気化するために前記ガス加熱室で加熱されたキャリアガスを前記気化室内に導入して前記気化面形成部の表面に供給する工程と、
取り出しポートから前記気化室内にて気化された疎水化ガスを取り出す工程と、
処理容器内に基板を載置する工程と、
前記取り出しポートから供給された疎水化ガスにより基板に疎水化処理を行う工程と、
を備えたことを特徴とする。
前記気化面形成部には溝部が形成され、毛細管現象により前記溝部に薬液を広げる工程を含んでいてもよく、前記キャリアガスを気化室に導入する前にガス加熱室により加熱する工程を含む。また、濃度検出部により前記取り出しポートから取り出された疎水化ガスの濃度を検出する工程と、
この濃度検出部の検出値に基づいて薬液供給ポートから気化室に供給される薬液の供給流量を増やす工程と、
を含んでいてもよく、この場合例えば薬液の供給流量を増やすことによっても濃度検出部の検出値が規定値よりも低いときには、気化面加熱手段の加熱温度を高くする工程が含まれる。
この濃度検出部の検出値に基づいて薬液供給ポートから気化室に供給される薬液の供給流量を増やす工程と、
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本発明の記憶媒体は、処理容器内の基板に疎水化ガスを供給する疎水化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、上記の疎水化処理方法を実行するためのステップ群が組まれたプログラムであることを特徴とする。
前記プログラムは、上記の疎水化処理方法を実行するためのステップ群が組まれたプログラムであることを特徴とする。
本発明によれば、加熱した気化面形成部に疎水化処理用の薬液を供給して広げ、キャリアガスによりこの薬液を気化しているため、高濃度の疎水化ガスを得ることができる。従って気化を行わないときには、タンクの場合のように貯留された薬液がキャリアガスに接触するといったことがないので、薬液の劣化が抑えられる。また、タンクを用いないため小型化を図ることができる上、気化効率が高いのでキャリアガスが少なくて済む。また、疎水化ガスを得る部分（気化装置）を小型化できることから処理容器の天井部に置くことができ、そうすることによって配管が短くなるので高濃度の疎水化ガスを搬送しても結露が起こりにくくなる。
本発明の疎水化処理装置の実施の形態について図面を参照しながら説明する。この疎水化処理装置１は、図１に示すように基板例えばウエハＷに対して疎水化処理を行うための処理容器２と、この処理容器２に送り込まれるＨＭＤＳガス（疎水化ガス）を生成するための気化ユニット（気化装置）５を備えている。この疎水化処理装置１は、図示しない外装体に気密状態で格納されている。
処理容器２は、上部が開口部となっている容器本体２１と、この開口部を覆うように設けられた蓋体２２と、によって構成されている。この容器本体２１は、側壁部２１ａと底部２１ｂとを有し、容器本体２１内には、底部２１ｂによって支持されるウエハＷの載置台２３が設けられている。つまり本実施形態の処理容器２では、底部２１ｂは載置台２３の周縁部を支持する領域まで形成されており、載置台２３が容器本体２１の一部を形成する態様となっている。そして載置台２３は、有底の扁平な筒状体である支持部材２４と、この支持部材２４の上側を塞ぐように設けられ、当該支持部材２４に支持される熱板２５とにより構成されている。熱板２５はその裏面側にヒータ２６を備えている。また、熱板２５は、図示しない温度計測手段を備えており、この温度計測手段の出力に応じて、後述の制御部１００がヒータ２６の温度を制御する。
蓋体２２は、側壁部２２ａと天板２２ｂとを備えており、容器本体２１の周縁部をなす側壁部２１ａの上面と、蓋体２２の周縁部をなす側壁部２２ａの下面とを合わせて近接させることにより、容器本体２１の開口部が蓋体２２で覆われて処理室２ａが区画形成される。このようにして形成された処理室２ａの内部では、載置台２３のウエハＷの載置面から蓋体２２の天板２２ｂの下面までの距離が例えば３ｍｍ〜１０ｍｍ程度に設定される。
この容器本体２１と蓋体２２は、互いに相対的に昇降自在に構成されており、蓋体２２が図示しない昇降機構により容器本体２１と接触する処理位置と、容器本体２１の上方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。また載置台２３には、図示しない外部の搬送手段との間でウエハＷの受け渡しを行うための複数本の昇降ピン２７が設けられており、この昇降ピン２７は昇降機構２７ａにより昇降自在に構成されている。この複数本の昇降ピン２７は、それぞれが載置台２３に形成された貫通孔２３ａを貫通するように配設されており、この昇降ピン２７が上昇することによって載置台２３上のウエハＷは、載置台２３上から離間する。また昇降ピン２７は、載置台２３の裏面側に設けられたカバー２８によって周囲を覆われている。
また天板２２ｂの例えば中央部には、ＨＭＤＳガスを処理室２ａ内に供給するためのガス供給部２２ｃが形成されており、天板２２ｂ上には気化ユニット５が設けられている。ガス供給部２２ｃは、図２に示すように内部にガス流路２２ｄが形成された円柱形状の部材である。ガス供給部２２ｃの断面形状は、ガス流路２２ｄの鉛直方向に対して略台形状をしており、天板２２ｂから下方に向かって次第に細くなっている。そしてガス供給部２２ｃの下端側の側面には、例えば直径０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の多数の供給孔２２ｅが、ガス供給部２２ｃの周方向に亘って所定の間隔をおいて形成されている。
また、蓋体２２の側壁部２２ａには環状の連続した空間であるバッファ室３１が形成されている。バッファ室３１は処理室２ａの周方向に沿って設けられており、その下方が容器本体２１に開口している。このバッファ室３１は供給されたパージガス（この例ではＮ2ガス）を一旦溜める役割を有する。図中３２はパージガスの流出路であり、流出路３２は、バッファ室３１から蓋体２２を貫通するように上方に伸びている。この流出路３２は、処理室２ａの周方向に沿って所定の間隔で複数設けられ、余剰のパージガスがバッファ室３１に供給されたときに、このパージガスをバッファ室３１の外部に放出する役割を有する。
さらに、容器本体２１の側壁部２１ａには、当該バッファ室３１にパージガスを供給するためのパージガス供給路３５が、各々上下方向に貫通するように容器本体２１の周方向に沿って複数形成されている。またこのパージガス供給路３５には、容器本体２１の下面側に設けられた容器本体２１の周方向に沿う環状のガス供給室３６が接続され、ガス供給室３６にはパージガス供給管３７の一端が接続される。そしてパージガス供給管３７の他端は、バルブＶ６を介してＮ2（窒素）ガスが貯留されたガス供給源４０に接続されている。
また、ウエハＷに疎水化処理を行うために容器本体２１と蓋体２２とを近接させた際に、容器本体２１と蓋体２２との間には、バッファ室３１のパージガスを処理室２ａ側に向けて供給するためのリング状の連続した隙間が形成される。この隙間はパージガス供給孔４１であり、バッファ室３１に連通すると共に、バッファ室３１に沿って周方向に形成されている。このパージガス供給孔４１は、載置台２３の上面より僅かに高い位置に形成される。
また蓋体２２は、処理室２ａ内に供給されたＨＭＤＳガス及びＮ2ガスを排出するための排気孔４３を備えており、排気孔４３はパージガス供給孔４１の上側に、周方向に所定の間隔を置いて複数開口している。さらに、蓋体２２は、この排気孔４３に連通し、当該蓋体２２内部に水平方向に広がる環状の空洞部４４を備え、蓋体２２の上面における前記空洞部の内周側には、蓋体２２の周方向に沿って複数開口した排気孔４５が設けられている。排気孔４５には排気管４６の一端が接続され、排気管４６の他端はバルブＶ７を介して例えば排気ポンプなどにより構成される排気手段３０に接続されている。
続いて気化ユニット５について、図３及び図４を用いて説明する。気化ユニット５は筐体５１を備え、筐体５１は蓋体２２の天板２２ｂ上に設けられている。筐体５１内は導入されたＮ2ガスを加熱するためのガス加熱室５２と、供給されたＨＭＤＳ液を気化させるための気化室５３とに区画されており、これらガス加熱室５２及び気化室５３は横並びに配列されている。例えばガス加熱室５２の側方下部には、当該ガス加熱室５２にＮ2ガスを導入するための開口部５４が形成されている。図中５５はガス導入ポートをなす流通路であり、ガス加熱室５２と気化室５３とを接続するために横方向に向けて設けられている。図中５６はガス流れ規制部材であり、ガス加熱室５２においてＮ2ガスの流れを規制し、Ｎ2ガスが十分に後述の加熱ブロック６１により加熱されるようにする役割を有する。
開口部５４にはガス供給管５０の一端が接続され、ガス供給管５０の他端側はバルブＶ１を介してＮ2ガス供給源３０に接続されている。このバルブＶ１、後述のバルブＶ２〜バルブＶ６及び既述のバルブＶ７、Ｖ８は、開閉機能と流量調整機能とを備えており、制御部１００から出力される制御信号を受けて、下流側へのガス又は液体の流量を制御する。また、図１では便宜上図示を省略しているが、バルブＶ１と気化ユニット５間でガス供給管５０は、図５に示すように載置２３の側周に巻き付けられている。熱板２５の熱によりガス供給管５０が加熱され、Ｎ2ガス供給源４０から供給されたＮ2ガスは、ガス供給管５０の熱によって気化ユニット５へ供給されるまでに加熱される。
図３、図４に戻って説明を続ける。加熱ブロック６１は、ガス加熱室５２から気化室５３へ向かって、これらの各室に跨るように伸びている。加熱ブロック６１は、その内部に気化面加熱手段をなす電熱線６２を備えており、この電熱線６２により当該加熱ブロック６１の全体が加熱されるようになっている。図中６３は電力ケーブルである。また、図中６４は電熱線６２へ供給する電力を調整するための電力コントローラであり、後述のように制御部１００から出力される制御信号を受けて、電熱線６２へ供給される電力が制御される。
また、加熱ブロック６１は、気化室５３において気化面形成部を構成する円錐部６５を形成している。円錐部６５の表面には、円錐の頂部から底部へ向けて多数の溝部６６が形成されている。この溝部６６は後述するように、円錐部６５の頂部にＨＭＤＳ液が供給されたときに、ＨＭＤＳ液を毛細管現象によって前記底部へと広げる役割を有しており、そのように底部へとＨＭＤＳ液を広げることで当該ＨＭＤＳ液と、この円錐部６５に向けて供給されるＮ2ガスとの接触面積を増やして、多量のＨＭＤＳガスを処理容器２に供給することができる。この気化ユニット５においては、ウエハＷに供給するＨＭＤＳ濃度を加熱ブロック６１の温度により制御する場合が有るため、この加熱ブロック６１を構成する材質としては、熱伝導率が良く熱容量の小さいアルミニウムやＳＵＳなどが好ましく用いられる。また、円錐部６５の表面は、濡れ性を高めてＨＭＤＳ液を広がりやすくするために、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）により形成したり、無電解ニッケルメッキにより被覆してもよい。
図３中Ｈ１で示す円錐部６５の高さ及びＲ１で示す円錐部６５の底部をなす円の半径の長さが大きいほど、Ｎ2ガスとＨＭＤＳ液との接触面積が大きくなり、多量のＨＭＤＳガスを供給することができるが、Ｒ１が大きすぎると気化ユニット５を蓋体２２上に置けなくなり、当該気化ユニット５と処理容器２との距離が離れてＨＭＤＳガスの結露が懸念されるし、Ｈ１が大きすぎると、疎水化処理装置１を塗布、現像装置などに格納する場合に搭載数が限られてしまう。従って、そのような兼ね合いを考慮して、円錐部６５の大きさが適宜設計される。一例として、図中Ｈ１の高さは１０ｍｍ〜１５ｍｍ、Ｒ１の長さは２５ｍｍ〜３０ｍｍである。また、各溝部６６の幅は例えば３ｍｍ〜５ｍｍである。
また、ガス加熱室５２において加熱ブロック６１は、上下方向に伸びる複数のフィン６７を備えており、これらフィン６７によりガス加熱室５２から気化室５３に向かうＮ2ガスを効率よく加熱することができる。
気化室５３の天井部には固定部材５７を介してＨＭＤＳ液供給管５８の一端が円錐部６５の頂部に向けて開口している。このＨＭＤＳ液供給管５８の一端は薬液供給ポートを構成し、撥液性且つ耐熱、耐食性に優れた素材により構成することが好ましく、例えばポリテトラフルオロエチレン（商標名：テフロン）やボロンナイトライドなどにより構成されている。また、図１に示すようにＨＭＤＳ液供給管５８の他端は、バルブＶ８、ポンプ５９を介してＨＭＤＳ液供給源５Ａに接続されている。バルブＶ８はサックバックバルブであり、ＨＭＤＳ液の供給を停止した際に余分な少量のＨＭＤＳ液が下流側に流れることを防ぐ機能を有する。ポンプ５９は、ＨＭＤＳ液供給源５ＡからＨＭＤＳ液を下流側に供給する役割を有し、制御部１００によりその動作のタイミングが制御される。
気化室５３には流通路５６が形成される側壁と対向する側壁にガス取り出しポートをなす開口部６８が形成されており、開口部６８にはガス供給管７１の一端が接続されている。図１に示すようにガス供給管７１の他端はバルブＶ３、Ｖ４をこの順に介して処理容器２のガス流路２２ｄに接続されている。また、ガス供給管７１においてバルブＶ４の後段側には濃度センサ７２が設けられている。濃度センサ７２は配管６６内のＨＭＤＳの濃度を検出し、検出した濃度に応じて制御部１００に信号を出力する。また、ガス供給管７１は管内でＨＭＤＳが結露することを防ぐために断熱性高く構成される。具体的に、例えば図３に示すように２重管構造とし、外管７２と内管７３との間は真空構造とする。また、発泡テフロンやグラスウールなどの断熱材によりガス供給管７１の外側を被覆してもよい。
また、バルブＶ３、Ｖ４の間においてガス供給管７１には配管７３，７４の一端が夫々接続されている。配管７３の他端側は、バルブＶ２を介してＮ2ガス供給源４０に接続されており、配管７４の他端側はバルブＶ５を介して排気手段３０に接続されている。
続いて制御部１００について説明する。この疎水化処理装置１を制御する制御部１００は、例えばコンピュータからなり、プログラム、メモリ、ＣＰＵ等を備え、プログラムには、この制御部１００から疎水化処理装置１の各部に制御信号を送り、所定の疎水化処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、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、制御部１００に実行可能な状態で展開される。このプログラムには、蓋体２２の昇降機構、排気手段３０、バルブＶ１〜Ｖ８などを制御するためのプログラムも含まれており、当該プログラムは制御部１００のメモリに予め記憶されたプロセスレシピに応じて疎水化処理装置１の各部を制御するようになっている。
また、ユーザは不図示の設定手段によりウエハＷに供給するＨＭＤＳの濃度を設定できるようになっており、その設定値が前記メモリに記憶される。後述するように濃度センサ７２により検出されるＨＭＤＳ濃度がこの設定値になるように制御が行われる。また、前記設定手段からは後述のようにアラームを発する基準となるＨＭＤＳ濃度の許容範囲を設定することができる。濃度センサ７２により検出されるＨＭＤＳ濃度がこの許容範囲外となったときには制御部１００に設けられた不図示の表示画面に、そのように許容範囲外になった旨のアラームが表示される。
次に本実施形態の疎水化処理装置１における疎水化処理方法について加熱ユニット５でのガスの流れ、処理容器２でのガスの流れを夫々示した図６、図７を参照しながら説明する。まず疎水化処理装置１のユーザは、前記設定手段によりウエハＷに供給するガスに含まれるＨＭＤＳの濃度を設定し、この設定値でＨＭＤＳガスを供給するためのプロセスレシピを選択する。さらにユーザは前記アラームを発する基準となる許容範囲を設定する。ここではユーザにより、ウエハＷに供給するガス中のＨＭＤＳの濃度が３．０％、前記許容範囲が１．５％〜５％に夫々設定されたものとする。
そして、設定したプロセスレシピに基づいて制御部１００から疎水化処理装置１の各部に制御信号が出力され、載置台２３の熱板２５がヒータ２６によって加熱されて、設定した所定の温度になる。そして、熱板２５により支持部材２４が加熱され、それによって支持部材２４に巻き付いているガス供給管５０が加熱される。この時点ではバルブＶ１〜Ｖ８はすべて閉じている。
続いて、気化ユニット５の加熱ブロック６１の温度が上昇し、設定した温度例えば８０℃〜９０℃になる。また、ポンプ５９が動作すると共にバルブＶ８が開いて、ＨＭＤＳ液供給管５８からＨＭＤＳ液が、選択したレシピに規定された流量で気化室５３の円錐部６５の頂部に供給され、円錐部６５により加熱される。前記円錐部６５には頂部から底部へ向かって複数の溝部６６が形成されていることから、この溝部６６の奏する毛細管現象及び重力の作用により、ＨＭＤＳ液は加熱されながら自動で速やかに前記底部へ向けて広がっていく。
このＨＭＤＳ液の供給と略同時に、蓋体２２を基板搬出入位置にまで上昇させ、図示しない外部の搬送手段によりウエハＷを処理室２ａ内に搬入し、昇降ピン２７との協働作業によりウエハＷを載置台２３に載置する。その後、図１及び図７に示すように蓋体２２を処理位置まで降下させて容器本体２１と蓋体２２とで処理室２ａを形成する。ウエハＷは載置台２３に載置されることによって所定のプロセス温度、例えば８５℃に加熱される。
そして例えばウエハＷが前記プロセス温度に加熱されたことを温度計測手段にて確認した後、バルブＶ１、Ｖ３、Ｖ４が開き、ガス供給源４０から供給された常温のＮ2ガスがガス供給管５０を下流側へ所定の流量で流通する。また、これらのバルブが開くのと略同時にバルブＶ６が開き、ガス供給源４０からガス供給管３７、処理容器２の下部のガス供給室３６を介してバッファ室３１へパージガスであるＮ2ガスが供給される。さらにバルブＶ７が開き、処理容器２の排気孔４３から排気が行われる。
ガス供給管５０に供給されたキャリアガスであるＮ2ガスは、熱板２５により加熱された当該ガス供給管５０の熱により加熱されながら、気化ユニット５のガス加熱室５２に供給される。このガス加熱室５２から気化室５３へ向かう間に加熱ブロック６１により更にＮ2ガスは加熱され、例えば５０℃〜８０℃になる。
そして、加熱されたＮ2ガスが、図６に点線の矢印で示すように円錐部６５に吹き付けられる。この加熱されたＮ2ガスと、円錐部６５の熱とによって、当該円錐部６５の溝部６６内のＨＭＤＳ液が気化し、ＨＭＤＳガス（疎水化ガス）となってＮ2ガスと共にガス供給管７１、ガス流路２２ｄ及び供給孔２２ｅを介して処理室２ａの中央部に供給される。そしてＨＭＤＳガス及びＮ2ガスは図７に矢印で示すように排気孔４３の吸引力に引かれて処理室２ａの周縁部に拡散していき、処理室２ａ内部にこれらのガスが充満する。そして、ウエハＷの表面全体がＨＭＤＳに曝され、ウエハＷの疎水化処理が行われる。
なお、疎水化処理時には、蓋体２２のバッファ室３１にパージガスとして供給されるＮ2ガスと、処理室２ａに供給されるキャリアガスであるＮ2ガスの供給量との合計量より、排気手段３０による排気量の方が大きくなるように、ガスの供給量及び排気量が制御される。そのためバッファ室３１のパージガスは、隙間４１から処理室２ａ側に向けて吸引され、排気孔４３により、処理室２ａから排気孔４３に向かうガスに合流し、排気される。このように、処理室２ａを囲むように常にパージガスの気流がパージガス供給路４１に流入するので、処理室２ａの周囲にパージガスのエアカーテンが形成された状態になり、このエアカーテンによって処理室２ａが外部と遮断されることになる。従って処理室２ａを密閉化しなくとも処理室２ａ内の疎水化ガスが外部に漏洩することを防止することが可能となっている。
ところで、バルブＶ８を開きＨＭＤＳ液の供給を開始してから所定の時間経過後、図８のフローに示すように制御部１００は濃度センサ７２から送られる出力信号に基づいて、ガス供給管７１を流通するガス中のＨＭＤＳ濃度を検出し、その検出したＨＭＤＳ濃度が設定値（ここでは既述のように３．０％に設定されている）であるか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１で検出されたＨＭＤＳ濃度が設定値であると判定された場合には、制御部１００は引き続き、ＨＭＤＳ濃度がこの設定値であるか否かの判定を行う。
検出したＨＭＤＳ濃度が設定値ではないと判定した場合、制御部１００は、ＨＭＤＳ濃度が許容範囲（ここでは既述のように１．５％〜５％に設定されている）内にあるか否かを判定する（ステップＳ２）。ＨＭＤＳ濃度が許容範囲内にはないと判定した場合に、制御部１００は表示画面にアラームを表示する（ステップＳ３）。超えていないと判定した場合に、制御部１００は検出されたＨＭＤＳ濃度が前記設定値より高いかどうかを判定する（ステップＳ４）。ＨＭＤＳ濃度が前記設定値より高いと判定した場合には制御部１００はバルブＶ８に制御信号を送信し、気化ユニット５へ供給しているＨＭＤＳ液の流量を一定量減少させる（ステップＳ５）。そして、バルブＶ８に前記制御信号を送信してから所定の時間経過後、制御部１００は、ステップＳ１以降の各ステップを繰り返し実施する。
また、ステップＳ４でＨＭＤＳ濃度が設定値より高くないと判定された場合には、制御部１００はバルブＶ８に制御信号を送信し、気化ユニット５へ供給しているＨＭＤＳ液の流量を一定量増加させる（ステップＳ６）。そして、バルブＶ８に前記制御信号を送信してから所定の時間経過後、制御部１００はＨＭＤＳ濃度が設定値より低いか否かの判定を行う（ステップＳ７）。
ステップＳ７でＨＭＤＳ濃度が設定値より低くないと判定された場合、制御部１００は、ステップＳ１以降の各ステップを繰り返し実施する。また、ステップＳ７でＨＭＤＳ濃度が設定値より低いと判定された場合、制御部１００は、電力コントローラ６４に制御信号を送信し、加熱ブロック６１に供給する電力を一定量多くし、加熱ブロック６１の温度を高くする（ステップＳ８）。前記制御信号を送信してから所定の時間が経過したと判定した後、制御部１００は、ステップＳ７以降のステップを繰り返し行う。
ウエハＷの搬入から設定した時間が経過し、当該ウエハＷの疎水化処理が完了すると、疎水化処理装置１ではバルブＶ８を閉じてＨＭＤＳ液の供給を停止し、制御部１００は、上記の濃度センサ７２の検出に基づいたＨＭＤＳ液の流量及び加熱ブロック６１への供給電力の制御を停止させる。そして、制御部１００は、バルブＶ１を閉じると共にバルブＶ２を開いてＮ2ガスの流路を切り替え、当該Ｎ2ガスが気化ユニット５を経由せずに、処理室２ａに供給される。その一方で、引き続き排気孔４３からの排気が行われ、処理室２ａに残留しているＮ2ガス及びＨＭＤＳガスが吸引される。それによって処理室２ａ内のガスがＨＭＤＳガスとＮ2ガスとの混合ガスから、ＨＭＤＳガスを含まないＮ2ガスに置換される。
前記Ｎ2ガスの流路の切り替えから所定の時間経過後、バルブＶ２、Ｖ４を閉じると共にバルブＶ１、Ｖ３、Ｖ５が開かれ、Ｎ2ガスの流路が切り替わり、当該Ｎ2ガスは気化ユニット５を介して、処理容器２を経由せずに排気される。これによって、ガス加熱室５２、気化室５３に残留していたＨＭＤＳガスがＮ2ガスに押し流されて除去される。前記Ｎ2ガスの流路切り替えから所定の時間経過後バルブＶ１、Ｖ３、Ｖ５が閉じられ、ウエハＷが搬入時とは逆の手順で処理容器２から搬出される。
上述した本実施形態の疎水化処理装置１では、加熱ブロック６１の円錐部６５にＨＭＤＳ液を供給して広げ、キャリアガスであるＮ2ガスによりこのＨＭＤＳ液を気化しているため、ＨＭＤＳの濃度が高い疎水化ガスを得ることができる。従って気化を行わないときには、タンクの場合のように貯留されたＨＭＤＳ液がキャリアガスに接触するといったことがないので、ＨＭＤＳ液の劣化が抑えられる。また、タンクを用いないため小型化を図ることができる上、気化効率が高いのでキャリアガスが少なくて済む。また、気化ユニット５を小型化できることから処理容器２の天井部に置くことができ、そうすることによって気化ユニット５から処理容器２へ疎水化ガスを供給するガス供給管７１を短くすることができるのでＨＭＤＳの濃度が高い疎水化ガスを搬送しても結露が起こりにくくなる。また、ガス供給管７１にヒータを設けるなどのＨＭＤＳの結露対策が不要になるため、装置１の大型化を防ぐことができる。
また、円錐部６５は多数の溝部６６を備え、毛細管現象によりＨＭＤＳ液をその溝部６６内に広げており、それによってＨＭＤＳ液とキャリアガスであるＮ2との接触面積が大きくなり、ＨＭＤＳ液の気化効率をより高くすることができる。また、Ｎ2ガス供給管５０は載置台２３の熱板２５の熱により加熱され、さらに気化ユニット５において気化室５３に導入されるＮ2ガスを加熱するためのガス加熱室５２が設けられていることで、ＨＭＤＳ液の気化効率をより高くすることができる。
また、上記の例で気化ユニット５に供給するＮ2ガス供給管５０としては、載置台２３を囲むように設ける代わりに図９に示すように処理容器２の天板２２ｂ上を引き回すように設置してもよい。熱板２５の熱により天板２２ｂが加熱されることで、ガス供給管５０が加熱され、その熱により気化ユニット５に供給されるＮ2ガスが加熱される。また、気化ユニット５と処理容器２とを接続するガス供給管７１を、同様に天板２２ｂ上または載置台２３の周囲を引き回すように配置しても良い。
また、円錐部６５に形成する溝部６６としては上記の例に限られず、図１０に示すように斜めに形成されていてもよい。また、加熱ブロック６１においてＨＭＤＳ液が供給される箇所としては円錐状に構成することに限られないが、当該円錐のように下方に向かうにつれて広がる形状のものを用いることで、溝部６６による毛細管現象の他に重力の作用によってもＨＭＤＳ液を広げることができ、気化効率を高くすることができるので有利である。
次に本実施形態の各疎水化処理装置１が組み込まれた一例である塗布、現像装置８を含んだレジストパターン形成装置について簡単に説明する。図１１に示すように、塗布、現像装置８は、互いに接続されたキャリアブロック８ａ、処理ブロック８ｂ、インターフェイスブロック８ｃからなる。この塗布、現像装置８に例えば液浸露光を行う露光装置８ｄが接続されて、レジストパターン形成装置が構成されている。キャリアブロック８ａは、載置台８０上に載置された密閉型のキャリア８１から第１受け渡しアーム８２がウエハＷを取り出して、当該ブロックに隣接配置された処理ブロック８ｂに受け渡すと共に、第１受け渡しアーム８２によって処理ブロックにて処理された処理済みのウエハＷを受け取りキャリア８１に戻すように構成されている。
処理ブロック８ｂには、現像処理を行うための第１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うための第２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うための第４ブロック（ＩＴＣ層）Ｂ４が設けられており、この処理ブロック８ｂは下部から順に各ブロックを積層することによって構成されている。また各ブロックには、加熱部や冷却部等を積層することによって構成された処理ユニット群８３が設けられており、第３ブロックＢ３の処理ユニット群８３に疎水化処理装置１が組み込まれている。
また処理ブロック８ｂには、キャリアブロック８ａ側に第１棚ユニット８４が設けられ、インターフェイスブロック８ｃ側に第２棚ユニット８５が設けられており、第１棚ユニット８４の各部間でウエハＷを搬送するために、この第１棚ユニット８４の近傍には、昇降自在な第２受け渡しアーム８６が設けられている。この第１棚ユニット８４、第２棚ユニット８５には複数の受け渡しユニットが設けられており、この受け渡しユニットのうち、図１２にてＣＰＬが付されている受け渡しユニットには温度調節用の冷却ユニットが備えられており、ＢＦが付されている受け渡しユニットには複数枚のウエハＷを載置可能となるようにバッファユニットが備えられている。インターフェイスブロック８ｃは、インターフェイスアーム８７を備えており、このインターフェイスアーム８７によって第２棚ユニットと露光装置８ｄとの間でウエハＷの受け渡しを行う。露光装置８ｄは、インターフェイスアーム８７から搬送されたウエハＷに対して所定の露光処理を行う。
第１ブロックＢ１は、現像ユニット８８が例えば２段に積層されており、この２段の現像ユニット８８にウエハＷを搬送するための搬送アーム８９ａが設けられている。第２ブロックＢ２と第４ブロックＢ４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、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の受け渡しを行う搬送アーム８９ｂ、８９ｄとを備えている。第３ブロックＢ３においては、薬液をレジスト液に変更し、本実施形態の疎水化処理装置１が組み込まれている点以外は、第２、４ブロックＢ２、Ｂ４と同様の構成である。
このレジストパターン形成装置では、ウエハＷにレジストパターンを形成する場合、まずキャリアブロック８ａからウエハＷを第１棚ユニット８４の受け渡しユニット、例えば第２ブロックＢ２に対応する受け渡しユニットＣＰＬ２に第１受け渡しアーム８２によって順次搬送し、このウエハＷを受け渡しユニットＣＰＬ３及び搬送アーム８９ｃを介して第３ブロックＢ３に搬入し、疎水化処理装置１でウエハＷの表面を疎水化した後、レジスト膜を形成する。その後ウエハＷは、搬送アーム８９ｃにより第１棚ユニット８４の受け渡しユニットＢＦ３へと受け渡される。受け渡しユニットＢＦ３に受け渡されたウエハＷは、第２受け渡しアーム８６により受け渡しユニットＣＰＬ４へと受け渡され、搬送アーム８９ｄによって第４ブロックＢ４へと搬送される。そして、第４ブロックＢ４にて、ウエハＷのレジスト膜の上に反射防止膜を形成して、受け渡しユニットＴＲＳ４に受け渡される。尚このレジストパターン形成装置では、求められる仕様等に応じてレジスト膜の上に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ブロックＢ２にてウエハＷに直接反射防止膜が形成される場合もある。
また第１ブロックＢ１内の上部には、第１棚ユニット８４の受け渡し部９１ａから第２棚ユニット８５の受け渡し部９１ｂ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９０が設けられている。レジスト膜や反射防止膜が形成されたウエハＷは、第２受け渡しアーム８６により、受け渡しユニットＢＦ２、ＢＦ３、及びＴＲＳ４から受け渡し部９１ａにてシャトル９０に受け渡され、シャトル９０によって受け渡し部９１ｂに搬送される。
シャトル９０を介して受け渡し部９１ｂに搬送されたウエハＷは、インターフェイスブロック８ｃのインターフェイスアーム８７によってインターフェイスブロック８ｃへと取り込まれ、露光装置８ｄへと搬送される。そして露光装置８ｄによってウエハＷに所定の露光処理が行われた後、インターフェイスアーム８７によってウエハＷは第２棚ユニット８５の受け渡しユニットＴＲＳ６へと受け渡される。そして搬送アーム８９ａにて第１ブロックＢ１に搬送され現像処理が行われた後、搬送アーム８９ａにより第１棚ユニットの内、第１受け渡しアーム８２のアクセス可能範囲の受け渡しユニットに受け渡され、第１受け渡しアーム８２によってキャリア８１へと搬送される。これにより本実施形態のレジストパターン形成装置では、ウエハＷにレジストパターンを形成する。
（参考試験）
上記の処理容器２を備えた疎水化処理装置を用いてウエハＷに疎水化処理を行った。実験１として、既述の気化ユニット５を前記処理容器２に接続する代わりにバブリングを行うためのタンクを備えた気化装置を前記処理容器に接続した。そして、ウエハＷを処理容器２内に搬入し、当該ウエハＷを９０℃で加熱し、３０秒間疎水化ガスを供給して処理を行った。疎水化処理中に処理容器２内に設けた濃度センサを用いてＨＭＤＳの体積濃度を測定した。疎水化処理後１０秒間Ｎ2ガスを供給して、処理容器内のガス置換を行った後、ウエハＷを処理容器２から搬出し、その表面の接触角を測定した。
上記の処理容器２を備えた疎水化処理装置を用いてウエハＷに疎水化処理を行った。実験１として、既述の気化ユニット５を前記処理容器２に接続する代わりにバブリングを行うためのタンクを備えた気化装置を前記処理容器に接続した。そして、ウエハＷを処理容器２内に搬入し、当該ウエハＷを９０℃で加熱し、３０秒間疎水化ガスを供給して処理を行った。疎水化処理中に処理容器２内に設けた濃度センサを用いてＨＭＤＳの体積濃度を測定した。疎水化処理後１０秒間Ｎ2ガスを供給して、処理容器内のガス置換を行った後、ウエハＷを処理容器２から搬出し、その表面の接触角を測定した。
また、実験２として、実験１と同様の装置を用いて同様に実験を行ったが、バブリングを行うタンクの温度を実験１よりも高く設定した。実験３としては前記バブリング用のタンクを備えた気化装置を接続する代わりに、タンク内のＨＭＤＳ液の液面にキャリアガスを供給する気化装置を構成し、実験１、２と同様に処理を行った。
図１３は各実験結果を示したグラフである。グラフの縦軸は接触角を、グラフの横軸は検出されたＨＭＤＳの体積濃度を示している。接触角が大きいほどウエハが高く疎水化されていることを示す。グラフに示されるように、ＨＭＤＳ濃度が高いほどウエハＷの接触角が大きくなる。従って、処理容器２内に高いＨＭＤＳを供給することで、疎水化処理のスループットを高くすることができることが分かる。
１ 疎水化処理装置
２ 処理容器
２ａ 処理室
２１ 容器本体
２２ 蓋体
２２ｂ 天板
２３ 載置台
２４ 支持部材
２５ 熱板
５ 気化ユニット
５２ ガス加熱室
５３ 気化室
６１ 加熱ブロック
６２ 電熱線
６５ 円錐部
６６ 溝部
６８ 開口部
１００ 制御部
２ 処理容器
２ａ 処理室
２１ 容器本体
２２ 蓋体
２２ｂ 天板
２３ 載置台
２４ 支持部材
２５ 熱板
５ 気化ユニット
５２ ガス加熱室
５３ 気化室
６１ 加熱ブロック
６２ 電熱線
６５ 円錐部
６６ 溝部
６８ 開口部
１００ 制御部
Claims (13)
- 筐体内に設けられ、当該筐体の外部の供給元から供給されるキャリアガスを加熱するためのガス加熱室と、
前記筐体内に前記ガス加熱室から区画されて形成される気化室と、
前記気化室内にその表面が位置する気化面形成部と、
この気化面形成部を加熱すると共に前記ガス加熱室に供給されたキャリアガスを加熱するために、前記気化室から前記ガス加熱室へ延び出して設けられる加熱ブロックと、
前記気化面形成部の表面に疎水化処理用の薬液を供給するための薬液供給ポートと、
前記ガス加熱室で加熱されたキャリアガスを前記気化室に導入して前記気化面形成部の表面に供給し、前記気化面形成部に広げられた薬液を気化するために前記薬液供給ポートとは別個に設けられたガス導入ポートと、
前記気化室内にて気化された疎水化ガスを取り出すための取り出しポートと、
内部に載置された基板に対して、前記取り出しポートから供給された疎水化ガスにより疎水化処理を行うための処理容器と、を備えたことを特徴とする疎水化処理装置。 - 前記気化室は、前記処理容器の天板の上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の疎水化処理装置。
- 前記気化面形成部は、下方に向かうにつれて広がる形状に形成され、前記薬液供給ポートは前記気化面形成部の上方側に位置していることを特徴とする請求項１または２記載の疎水化処理装置。
- 前記気化面形成部は、毛細管現象により薬液を広げるための溝部が形成されていることを特徴とする請求項３記載の疎水化処理装置。
- 前記ガス加熱室は、前記キャリアガスを気化室に導入する前に加熱することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の疎水化処理装置。
- 前記取り出しポートから取り出された疎水化ガスの濃度を検出する濃度検出部と、この濃度検出部の検出値に基づいて薬液供給ポートから気化室に供給される薬液の供給流量を増やすように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の疎水化処理装置。
- 前記制御部は、薬液の供給流量を増やすことによっても濃度検出部の検出値が規定値よりも低いときには、気化面加熱手段の加熱温度を高くするように制御信号を出力することを特徴とする請求項６記載の疎水化処理装置。
- 筐体内に設けられるガス加熱室に、当該筐体の外部の供給元からキャリアガスを供給する工程と、
前記筐体内に前記ガス加熱室から区画されて形成される気化室内にその表面が位置する気化面形成部を前記気化室から前記ガス加熱室へ延び出して設けられる加熱ブロックにより加熱する工程と、
前記ガス加熱室に供給されたキャリアガスを前記加熱ブロックにより加熱する工程と、
薬液供給ポートにより前記気化面形成部の表面に疎水化処理用の薬液を供給する工程と、
前記薬液供給ポートとは別個に設けられたガス導入ポートから前記気化面形成部に広げられた薬液を気化するために前記ガス加熱室で加熱されたキャリアガスを前記気化室内に導入して前記気化面形成部の表面に供給する工程と、
取り出しポートから前記気化室内にて気化された疎水化ガスを取り出す工程と、
処理容器内に基板を載置する工程と、
前記取り出しポートから供給された疎水化ガスにより基板に疎水化処理を行う工程と、
を備えたことを特徴とする疎水化処理方法。 - 前記気化面形成部には溝部が形成され、毛細管現象により前記溝部に薬液を広げる工程を含むことを特徴とする請求項８記載の疎水化処理方法。
- 前記キャリアガスを気化室に導入する前に前記ガス加熱室により加熱する工程を含むことを特徴とする請求項８または９記載の疎水化処理方法。
- 濃度検出部により前記取り出しポートから取り出された疎水化ガスの濃度を検出する工程と、
この濃度検出部の検出値に基づいて薬液供給ポートから気化室に供給される薬液の供給流量を増やす工程と、
を含むことを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか一項に記載の疎水化処理方法。 - 薬液の供給流量を増やすことによっても濃度検出部の検出値が規定値よりも低いときには、気化面加熱手段の加熱温度を高くする工程を含むことを特徴とする請求項１１記載の疎水化処理方法。
- 処理容器内の基板に疎水化ガスを供給する疎水化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８ないし１２のいずれか一項に記載の疎水化処理方法を実行するためのステップ群が組まれたプログラムであることを特徴とする記憶媒体。
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