JP6006145B2 - 疎水化処理装置、疎水化処理方法及び疎水化処理用記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、基板の表面を疎水化する装置、方法及び記録媒体に関する。

半導体製造工程では、ウェハ（基板）の表面にエッチング用のレジストパターンが形成される。レジストパターンは、基板の表面に形成された感光性のレジスト膜を露光及び現像することで形成される。レジストパターンの剥離又は倒れを防止するために、レジスト膜は基板の表面にしっかりと接合される必要がある。その接合強度を確保するために、レジスト膜を形成する前に基板の表面に疎水化処理を施すことが行われている。

レジストパターンの剥離又は倒れの防止に疎水化処理を要する場合、基板を十分に疎水化することが求められる。特許文献１には、載置台と、給気部と、排気部と、これらを制御する制御部とを備える疎水化処理装置が開示されている。載置台には、表面が上に向くように基板が載置される。載置台は、ヒータ等の温度調整手段を内蔵している。給気部は、基板側に開口するガス吐出口を有する。排気部は、基板の周囲に設けられたガス排出口を有する。

制御部は、温度調節手段により基板の温度を第１の温度（約２３℃）に温調した状態で、給気部を制御して基板側に疎水化処理ガスを送出し、排気部を制御して疎水化処理ガスを排出する第１のガス供給制御を行う。その後、制御部は、温度調節手段により基板の温度を第１の温度より高い第２の温度（約９０℃）に上昇させた状態で、給気部を制御して基板側に疎水化処理ガスを送出し、排気部を制御して疎水化処理ガスを排出する第２のガス供給制御を行う。

第１のガス供給制御では、ウェハの温度が第２の温度より低い第１の温度とされるため、疎水化処理ガスは、上昇気流等に妨げられることなく基板の表面に行き渡る。第２のガス供給制御では、ウェハの温度が第１の温度より高い第２の温度とされるため、基板の疎水化が促進される。第１のガス供給制御において、疎水化処理ガスが基板の表面に行き渡っているので、基板の表面は十分に疎水化される。

特開２００９−１９４２３９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された疎水化処理装置では、第１のガス供給制御から第２のガス供給制御に移行する際に、第１の温度から第２の温度に載置台を昇温させるのに時間を要する。更に、載置台から基板に熱が伝わるのにも時間を要する。このため、疎水化処理の時間が長くなり、半導体製造のスループットを低下させるおそれがある。

そこで、本発明は、短時間で十分に基板の表面を疎水化できる装置、方法及び記録媒体を提供することを目的とする。

本発明は、基板の表面の疎水化処理を行う疎水化処理装置であって、表面が上に向くように配置された基板の裏面に対向する冷却板を有する冷却部と、基板の表面に間隙をもって対向するように配置された複数の光源を有し、複数の光源を発光させて輻射加熱用の光を基板の表面に出射する光照射部と、光源から出射される光を透過させる材料からなり、光源の下側を覆うと共に基板の表面に間隙をもって対向するガス収容体と、ガス収容体の下側に形成され基板側に開口する複数のガス吐出口とを有する給気部と、基板の周囲に設けられたガス排出口を有する排気部と、冷却板と光源との間で基板を昇降させる昇降部と、光照射部、給気部、排気部及び昇降部を制御する制御部と、を備え、制御部は、昇降部を制御して基板を冷却板に接近させた状態で、給気部を制御してガス収容体と基板との間に疎水化処理ガスを送出し、排気部を制御してガス収容体と基板との間から疎水化処理ガスを排出する第１のガス供給制御を行った後に、光照射部を制御して光源を発光させ、且つ昇降部を制御して基板を光源に接近させた状態で、給気部を制御してガス収容体と基板との間に疎水化処理ガスを送出し、排気部を制御してガス収容体と基板との間から疎水化処理ガスを排出する第２のガス供給制御を行う。

この疎水化処理装置によれば、第１のガス供給制御においては、基板が冷却板に接近させられるため、基板が十分に冷却される。この状態で、給気部のガス吐出口を通して送出された疎水化処理ガスは排気部のガス排出口に向かって流れ、ガス収容体と基板との間に広がる。基板が十分に冷却されているため、疎水化処理ガスは、上昇気流等に妨げられることなく基板の表面に十分に行き渡る。

第２のガス供給制御においては、光源が発光させられ、且つ基板が光源に接近させられるため、輻射加熱用の光により基板が十分に加熱される。この状態でも、ガス吐出口を通して吐出された疎水化処理ガスはガス排出口に向かって流れ、ガス収容体と基板との間に広がる。基板が十分に加熱されているため、基板の表面と疎水化処理ガスとの反応が促進され、基板の表面が疎水化される。加熱により基板から上昇気流が生じ、疎水化処理ガスが基板の表面に到達し難くなるが、第１のガス供給制御において疎水化処理ガスが基板の表面に十分に行き渡っているので、基板の表面が十分に疎水化される。

ここで、冷却板と光源とは基板の両面にそれぞれ対向しているので、昇降部により基板を上昇させるのみで、冷却板側から光源側に基板を迅速に移送できる。また、光源から出射された輻射加熱用の光はガス収容体を透過して基板の表面に直ちに到達するので、基板を迅速かつ十分に加熱できる。このため、第１のガス供給制御では基板を十分に冷却し、第２のガス供給制御では基板を十分に加熱しつつ、第１のガス供給制御から第２のガス供給制御への移行を迅速に行うことができる。従って、短時間で十分に基板の表面を疎水化できる。

制御部は、第２のガス供給制御を行うときに、第１のガス供給制御を行うときに比べ、疎水化処理ガスの排出速度が小さくなるように排気部を制御してもよい。第１のガス供給制御から第２のガス供給制御に移行するときに、基板は光源に接近すると共にガス収容体にも接近するため、基板とガス収容体との間隔が小さくなる。これに伴って、ガス吐出口から吐出されガス排出口に向かう疎水化処理ガスの流速が大きくなる。このときに、疎水化処理ガスの排出速度を小さくすることで、疎水化処理ガスの流速の上昇を抑制し、疎水化処理ガスが基板の表面を過度に速く通過することを防止できる。このため、基板をより十分に疎水化できる。

制御部は、第２のガス供給制御を行うときに、基板の外周側に位置する光源に比べ基板の中心側に位置する光源からの照射光量が大きくなるように光照射部を制御してもよい。ガス吐出口は基板に向かって開口し、ガス排出口は基板の周囲に設けられているため、疎水化処理ガスは基板の外周に向かって流れる。このような流れが生じる場合、基板の中心部では疎水化処理ガスの濃度が低下する傾向がある。基板の中心側に位置する光源からの照射光量を大きくすることで、疎水化処理ガスの濃度の低下に伴う疎水化の遅延を抑制できる。従って、より短時間で基板の表面を疎水化できる。

制御部は、第２のガス供給制御を行った後に、基板が光源に接近した状態を保ちながら、給気部を制御してガス収容体と基板との間に不活性ガスを送出し、排気部を制御してガス収容体と基板との間から不活性ガスと共に疎水化処理ガスを排出するガス置換制御を更に行ってもよい。この場合、基板がガス収容体に接近した状態でガス置換制御が行われるので、ガス収容体と基板との間の疎水化処理ガスが迅速に不活性ガスに置換される。従って、より短時間で基板の表面を疎水化できる。

ガス収容体の内部には、ガスを収容する一つのバッファ空間が形成され、全てのガス吐出口はバッファ空間に連通していてもよい。この場合、ガス収容体に流入したガスは、バッファ空間を経て全てのガス吐出口に分配される。このため、疎水化処理ガスを基板の表面に更に十分に行き渡らせることができる。

昇降部は、基板の周縁部に沿うように設けられた環状の昇降体を有し、昇降体により基板を支持して昇降させてもよい。この場合、第１及び第２のガス供給制御において、基板の周縁部に昇降体を当接させることで、疎水化処理ガスが基板の裏面に回り込むことを防止できる。

また、本発明は、基板の表面の疎水化処理を行う疎水化処理方法であって、表面が上に向くように配置された基板の裏面に対向する冷却板を有する冷却部と、基板の表面に間隙をもって対向するように配置された複数の光源を有し、複数の光源を発光させて輻射加熱用の光を基板の表面に出射する光照射部と、光源から出射される光を透過させる材料からなり、光源の下側を覆うと共に基板の表面に間隙をもって対向するガス収容体と、ガス収容体の下側に形成され基板側に開口する複数のガス吐出口とを有する給気部と、基板の周囲に設けられたガス排出口を有する排気部と、冷却板と光源との間で基板を昇降させる昇降部と、を用い、昇降部により基板を冷却板に接近させた状態で、給気部によりガス収容体と基板との間に疎水化処理ガスを送出し、排気部によりガス収容体と基板との間から疎水化処理ガスを排出する第１のガス供給工程と、第１のガス供給工程の後に、光照射部の光源を発光させ、且つ昇降部により基板を光源に接近させた状態で、給気部によりガス収容体と基板との間に疎水化処理ガスを送出し、排気部によりガス収容体と基板との間から疎水化処理ガスを排出する第２のガス供給工程とを備える。

この疎水化処理方法によれば、第１のガス供給工程においては、基板が冷却板に接近させられるため、基板が十分に冷却される。この状態で、給気部のガス吐出口を通して送出された疎水化処理ガスは排気部のガス排出口に向かって流れ、ガス収容体と基板との間に広がる。基板が十分に冷却されているため、疎水化処理ガスは、上昇気流等に妨げられることなく基板の表面に十分に行き渡る。

第２のガス供給工程においては、光源が発光させられ、且つ基板が光源に接近させられるため、輻射加熱用の光により基板が十分に加熱される。この状態でも、ガス吐出口を通して吐出された疎水化処理ガスはガス排出口に向かって流れ、ガス収容体と基板との間に広がる。基板が十分に加熱されているため、基板の表面と疎水化処理ガスとの反応が促進され、基板の表面が疎水化される。加熱により基板から上昇気流が生じ、疎水化処理ガスが基板の表面に到達し難くなるが、第１のガス供給工程において疎水化処理ガスが基板の表面に十分に行き渡っているので、基板の表面が十分に疎水化される。

ここで、冷却板と光源とは基板の両面にそれぞれ対向しているので、昇降部により基板を上昇させるのみで、冷却板側から光源側に基板を迅速に移送できる。また、光源から出射された輻射加熱用の光はガス収容体を透過して基板の表面に直ちに到達するので、基板を迅速かつ十分に加熱できる。このため、第１のガス供給工程では基板を十分に冷却し、第２のガス供給工程では基板を十分に加熱しつつ、第１のガス供給工程から第２のガス供給工程への移行を迅速に行うことができる。従って、短時間で十分に基板の表面を疎水化できる。

第２のガス供給工程において、第１のガス供給工程に比べ、疎水化処理ガスの排出速度を小さくしてもよい。第１のガス供給工程から第２のガス供給工程に移行するときに、基板は光源に接近すると共にガス収容体にも接近するため、基板とガス収容体との間隔が小さくなる。これに伴って、ガス吐出口から吐出されガス排出口に向かう疎水化処理ガスの流速が大きくなる。このときに、疎水化処理ガスの排出速度を小さくすることで、疎水化処理ガスの流速の上昇を抑制し、疎水化処理ガスが基板の表面を過度に速く通過することを防止できる。このため、基板をより十分に疎水化できる。

第２のガス供給工程において、基板の外周側に位置する光源に比べ基板の中心側に位置する光源からの照射光量を大きくしてもよい。ガス吐出口は基板に向かって開口し、ガス排出口は基板の周囲に設けられているため、疎水化処理ガスは基板の外周に向かって流れる。このような流れが生じる場合、基板の中心部では疎水化処理ガスの濃度が低下する傾向がある。基板の中心側に位置する光源からの照射光量を大きくすることで、疎水化処理ガスの濃度の低下に伴う疎水化の遅延を抑制できる。従って、より短時間で基板の表面を疎水化できる。

第２のガス供給工程の後に、基板が光源に接近した状態を保ちながら、給気部によりガス収容体と基板との間に不活性ガスを送出し、排気部によりガス収容体と基板との間から不活性ガスと共に疎水化処理ガスを排出するガス置換工程を更に備えてもよい。この場合、基板がガス収容体に接近した状態でガス置換工程が行われるので、ガス収容体と基板との間の疎水化処理ガスが迅速に不活性ガスに置換される。従って、より短時間で基板の表面を疎水化できる。

ガス収容体の内部には、ガスを収容する一つのバッファ空間が形成され、全てのガス吐出口はバッファ空間に連通している給気部を用いてもよい。この場合、ガス収容部に流入したガスは、バッファ空間を経て各ガス吐出口に分配される。このため、疎水化処理ガスを基板の表面に更に十分に行き渡らせることができる。

基板の周縁部に沿うように設けられた環状の昇降体を有し、昇降体により基板を支持して昇降させる昇降部を用いてもよい。この場合、第１及び第２のガス供給工程において、基板の周縁部に昇降体を当接させることで、疎水化処理ガスが基板の裏面に回り込むことを防止できる。

また、本発明は、疎水化処理装置に、請求項７〜１２のいずれか一項記載の疎水化処理方法を実行させるためのプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な疎水化処理用記録媒体である。

本発明に係る装置、方法及び記録媒体によれば、短時間で十分に基板の表面を疎水化できる。

本発明に係る加熱・冷却ユニットが適用される塗布・現像装置の斜視図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 疎水化処理ユニットの概略構成を示す断面図である。 ウェハ搬入直後の疎水化処理ユニットを示す断面図である。 第１のガス供給工程を行っている疎水化処理ユニットを示す断面図である。 第２のガス供給工程を行っている疎水化処理ユニットを示す断面図である。 ガス置換工程を行っている疎水化処理ユニットを示す断面図である。 疎水化処理ユニットの変形例を示す断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態のアドヒージョンユニット（疎水化処理装置）は、基板の一種であるウェハの塗布・現像装置において、ウェハの表面を疎水化する装置である。疎水化とは、接触角を高める処理である。

まず、このアドヒージョンユニットが適用される塗布・現像装置の一例について説明する。図１〜図３に示されるように、塗布・現像装置１は、キャリアブロックＳ１と、キャリアブロックＳ１に隣接する処理ブロックＳ２と、処理ブロックＳ２に隣接するインターフェースブロックＳ３とを備える。以下、塗布・現像装置１の説明における「前後左右」は、インターフェースブロックＳ３側を前側、キャリアブロックＳ１側を後側とした方向を意味するものとする。

キャリアブロックＳ１は、キャリアステーション１２と、搬入・搬出部１３とを有する。キャリアステーション１２は、複数のキャリア１１を支持する。キャリア１１は、複数枚のウェハＷを密封状態で収容し、キャリアステーション１２上に着脱自在に設置される。キャリア１１は、ウェハＷを出し入れするための開閉扉（不図示）を一側面１１ａ側に有する。搬入・搬出部１３は、キャリアステーション１２上の複数のキャリア１１にそれぞれ対応する複数の開閉扉１３ａを有する。搬入・搬出部１３内は、受け渡しアームＡ１を内蔵している。受け渡しアームＡ１は、キャリアステーション１２に設置されたキャリア１１からウェハＷを取り出して処理ブロックＳ２に渡し、処理ブロックＳ２からウェハＷを受け取ってキャリア１１内に戻す。

処理ブロックＳ２は、下層反射防止膜形成（ＢＣＴ）ブロック１４と、レジスト膜形成（ＣＯＴ）ブロック１５と、上層反射防止膜形成（ＴＣＴ）ブロック１６と、現像処理（ＤＥＶ）ブロック１７とを有する。これらのブロックは、床面側からＤＥＶブロック１７、ＢＣＴブロック１４、ＣＯＴブロック１５、ＴＣＴブロック１６の順に積層されている。

ＢＣＴブロック１４は、反射防止膜形成用の薬液の塗布ユニットＵ１と、加熱・冷却ユニットＵ２と、アドヒージョンユニットＵ５と、これらのユニットにウェハＷを搬送する搬送アームＡ２とを内蔵しており（図３参照）、ウェハＷの表面上に下層の反射防止膜を形成する。アドヒージョンユニットＵ５は、下層の反射防止膜が形成されたウェハＷの表面の疎水化処理を行う。ＣＯＴブロック１５は、レジスト膜形成用の薬液の塗布ユニット（不図示）と、加熱・冷却ユニット（不図示）と、これらのユニットにウェハＷを搬送する搬送アームＡ３とを内蔵しており、下層の反射防止膜の上にレジスト膜を形成する。ＴＣＴブロック１６はＢＣＴブロック１４と同様に、塗布ユニットと、加熱・冷却ユニットと、搬送アームＡ４とを内蔵しており、レジスト膜の上に上層の反射防止膜を形成する。

ＤＥＶブロック１７は、複数の現像処理ユニット（不図示）と、複数の加熱・冷却ユニット（不図示）と、これらのユニットにウェハＷを搬送する搬送アームＡ５と、これらのユニットを経ずに処理ブロックＳ２の前後間でウェハＷを搬送する直接搬送アームＡ６とを内蔵しており、露光されたレジスト膜の現像処理を行う。

処理ブロックＳ２の後側には棚ユニットＵ３が設けられている。棚ユニットＵ３は、床面からＴＣＴブロック１６に亘るように設けられており、上下方向に並ぶ複数のセルＣ３０〜Ｃ３８に区画されている。棚ユニットＵ３の近傍には、昇降アームＡ７が設けられている。昇降アームＡ７は、セルＣ３０〜Ｃ３８間でウェハＷを搬送する。処理ブロックＳ２の前側には棚ユニットＵ４が設けられている。棚ユニットＵ４は、床面からＤＥＶブロック１７の上部に亘るように設けられており、上下方向に並ぶ複数のセルＣ４０〜Ｃ４２に区画されている。

インターフェースブロックＳ３は、露光装置Ｅ１に接続される。インターフェースブロックＳ３は、受け渡しアームＡ８を内蔵している。受け渡しアームＡ８は、処理ブロックＳ２の棚ユニットＵ４から露光装置Ｅ１にウェハＷを渡し、露光装置Ｅ１からウェハＷを受け取り棚ユニットＵ４に戻す。

このような塗布・現像装置１では、まず、複数のウェハＷを収容したキャリア１１がキャリアステーション１２に設置される。このとき、キャリア１１の一側面１１ａは搬入・搬出部１３の開閉扉１３ａに向けられる。次に、キャリア１１の開閉扉と搬入・搬出部１３の開閉扉１３ａとが共に開放され、受け渡しアームＡ１により、キャリア１１内のウェハＷが取り出され、処理ブロックＳ２の棚ユニットＵ３のいずれかのセルに順次搬送される。

受け渡しアームＡ１により棚ユニットＵ３のいずれかのセルに搬送されたウェハＷは、昇降アームＡ７により、ＢＣＴブロック１４に対応するセルＣ３３に順次搬送される。セルＣ３３に搬送されたウェハＷは、搬送アームＡ２によってＢＣＴブロック１４内の塗布ユニットＵ１及び加熱・冷却ユニットＵ２に搬送され、このウェハＷの表面上に下層反射防止膜が形成される。下層反射防止膜が形成されたウェハＷは、搬送アームＡ２によりアドヒージョンユニットＵ５に搬送され、このウェハＷの表面の疎水化処理が行われる。

下層反射防止膜の形成後に疎水化処理を施されたウェハＷは、搬送アームＡ２によってセルＣ３３の上のセルＣ３４に搬送される。セルＣ３４に搬送されたウェハＷは、昇降アームＡ７によって、ＣＯＴブロック１５に対応するセルＣ３５に搬送される。セルＣ３５に搬送されたウェハＷは、搬送アームＡ３によりＣＯＴブロック１５内の各ユニットに搬送され、このウェハＷの下層反射防止膜の上にレジスト膜が形成される。

レジスト膜が形成されたウェハＷは、搬送アームＡ３によってセルＣ３５の上のセルＣ３６に搬送される。セルＣ３６に搬送されたウェハＷは、昇降アームＡ７によって、ＴＣＴブロック１６に対応するセルＣ３７に搬送される。セルＣ３７に搬送されたウェハＷは、搬送アームＡ４によってＴＣＴブロック１６内の各ユニットに搬送され、このウェハＷのレジスト膜の上に上層反射防止膜が形成される。

上層反射防止膜が形成されたウェハＷは、搬送アームＡ４によってセルＣ３７の上のセルＣ３８に搬送される。セルＣ３８に搬送されたウェハＷは、昇降アームＡ７によって直接搬送アームＡ６に対応するセルＣ３２に搬送され、直接搬送アームＡ６によって棚ユニットＵ４のセルＣ４２に搬送される。セルＣ４２に搬送されたウェハＷは、インターフェースブロックＳ３の受け渡しアームＡ８により露光装置Ｅ１に渡され、レジスト膜の露光処理が行われる。露光処理後のウェハＷは、受け渡しアームＡ８によりセルＣ４２の下のセルＣ４０，Ｃ４１に搬送される。

セルＣ４０，Ｃ４１に搬送されたウェハＷは、搬送アームＡ５により、ＤＥＶブロック１７内の各ユニットに搬送され、レジスト膜の現像処理が行われる。現像処理後のウェハＷは、搬送アームＡ５により、棚ユニットＵ３のうちＤＥＶブロック１７に対応したセルＣ３０，Ｃ３１に搬送される。セルＣ３０，Ｃ３１に搬送されたウェハＷは、受け渡しアームＡ１がアクセス可能なセルに昇降アームＡ７によって搬送され、受け渡しアームＡ１によってキャリア１１内に戻される。

なお、塗布・現像装置１の構成は一例に過ぎない。塗布・現像装置は、塗布ユニット、現像処理ユニット等の液処理ユニットと、加熱・冷却ユニット等の前処理・後処理ユニットと、搬送装置とを備えるものであればよく、これら各ユニットの個数や種類、レイアウト等は適宜変更可能である。また、アドヒージョンユニットＵ５は必ずしもＢＣＴブロック１４に設けられていなくてもよく、例えばＣＯＴブロック１５に設けられていてもよい。

続いて、アドヒージョンユニット（疎水化処理装置）Ｕ５について詳細に説明する。図４に示されるように、アドヒージョンユニットＵ５は、上側ケース２１と、下側ケース２２と、開閉部３０と、冷却部４０と、光照射部５０と、給気部６０と、排気部７０と、昇降部８０と、制御部９０とを備える。

上側ケース２１は、水平に配置された円形の天板２１ａと、天板２１ａの周縁部から下方に突出した周壁２１ｂとを有する。下側ケース２２は、水平に配置された円形の底板２２ａと、底板２２ａの周縁部から上方に突出した周壁２２ｂと、周壁２２ｂの上端部の外周に設けられたフランジ２２ｃとを有し、上側ケース２１の真下に配置されている。下側ケース２２の外径は、上側ケース２１の外径に比べ小さい。上側ケース２１と下側ケース２２は互いに離間している。

開閉部３０は、シャッター３１と、シャッター駆動機３２とを有し、上側ケース２１の周縁部と下側ケース２２の周縁部との間を開閉する。シャッター３１は、上側ケース２１の周壁２１ｂの下端部に当接する上側フランジ３１ａと、下側ケースのフランジ２２ｃの下面に当接する下側フランジ３１ｂと、上側フランジ３１ａの内縁と下側フランジ３１ｂの外縁とをつなぐ筒状の周壁３１ｃとを有する。上側フランジ３１ａには、パッキンＰ１が設けられており、パッキンＰ１は上側フランジ３１ａの上面と周壁２１ｂの下端面との隙間を封止する。下側フランジ３１ｂには、パッキンＰ２が設けられており、パッキンＰ２は下側フランジ３１ｂの上面とフランジ２２ｃの下面との隙間を封止する。

シャッター駆動機３２は、例えばエアシリンダーであり、上方に突出した昇降ロッド３２ａを有する。昇降ロッド３２ａの先端部はシャッター３１に固定されている。シャッター駆動機３２は、昇降ロッド３２ａを介してシャッター３１を昇降させる。

上側ケース２１、下側ケース２２及びシャッター３１は、協働して処理空間Ｒ１を形成する。疎水化処理対象のウェハＷは、表面Ｗａが上に向くように、処理空間Ｒ１内に水平に配置される。以下、冷却部４０、光照射部５０、給気部６０及び排気部７０の構成の説明において、「ウェハＷ」は処理空間Ｒ１内に配置されたウェハＷを意味する。

冷却部４０は、冷却板４１と、冷却水循環ポンプ（不図示）とを有する。冷却板４１は、下側ケース２２の周壁２２ｂに嵌合して水平に配置されており、ウェハＷの裏面Ｗｂに対向する。冷却板４１の外周面と周壁２２ｂの内面との隙間は、パッキンＰ３により封止されている。冷却板４１内には、冷却水を通す流水路（不図示）が形成されている。冷却水循環ポンプは、流水路の一端に冷却水を送り込み、流水路の他端から流出した冷却水を冷却し、再度流水路の一端に戻す。冷却部４０は、冷却水の循環により冷却板４１を冷却し、冷却板４１の上に配置されたウェハＷを冷却する。

光照射部５０は、複数の発光板５１を有する。発光板５１は、片面側に密集した複数の光源５１ａを有する。光源５１ａは、輻射加熱用の光を出射する発光素子であり、電力供給回路（不図示）から供給される電力によって発光する。ウェハＷがシリコンウェハである場合、輻射加熱用の光の波長は例えば３００〜１０００ｎｍであることが好ましい。発光素子としては、ＬＥＤ、半導体レーザ、ハロゲンランプ、キセノンフラッシュ等が挙げられる。複数の発光板５１は、光源５１ａを下に向けた状態で、天板２１ａに取り付けられており、光源５１ａはウェハＷの表面Ｗａに間隙をもって対向する。複数の発光板５１は、例えば、それぞれ正六角形の外形を呈しハニカム状に配置されて天板２１ａの下面を覆っている。

給気部６０は、ガス収容体６１と、ガス供給源６２とを有する。ガス収容体６１は、光源５１ａから出射される光を透過させる材料からなり、板状の外形を呈する。ガス収容体６１の材料としては、例えば石英ガラスが挙げられる。石英ガラスは、高い耐熱性を有する点で、加熱用の光源５１ａの近くに配置されるガス収容体６１に適している。また、石英ガラスは、上述した輻射加熱用の光を透過させるのにも適している。

ガス収容体６１は、上側ケース２１の下端部を閉塞するように水平に配置されており、ウェハＷの表面Ｗａに間隙をもって対向する。ガス収容体６１の周縁部は上側ケース２１の周壁２１ｂの下端部に嵌め込まれており、光源５１ａの下側を覆っている。ガス収容体６１内には、ウェハＷの表面に倣って水平に広がるバッファ空間Ｒ２が形成されており、バッファ空間Ｒ２はガスを収容する。ガス収容体６１の下面側には、バッファ空間Ｒ２に連通してウェハＷ側に開口する複数のガス吐出口６３が形成されている。すなわち、給気部６０は、複数のガス吐出口６３を更に有する。ガス吐出口６３は、ガス収容体６１の下面のうち、ウェハＷに対向する領域の全体に点在している。

ガス供給源６２は、給気管６２ａを介してバッファ空間Ｒ２に接続されており、疎水化処理ガス又は不活性ガスをバッファ空間Ｒ２に供給する。疎水化処理ガスは、例えば窒素ガスにＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）の気化成分を混合したガスである。不活性ガスは、例えば窒素ガスである。給気部６０は、ガス供給源６２からバッファ空間Ｒ２内に供給されたガスをガス吐出口６３から吐出し、ウェハＷの表面Ｗａにガスを供給する。

排気部７０は、ガス排出口７１と、排気ポンプ７２とを有する。ガス排出口７１は、ガス収容体６１の周縁部と上側ケース２１とを貫通しており、処理空間Ｒ１と、上側ケース２１の外部とに開口している。排気ポンプ７２は、例えば電動のファン等を内蔵しており、排気管７２ａを介してガス排出口７１に接続されている。排気部７０は、排気ポンプ７２を駆動することで、ガス収容体６１とウェハＷとの間のガスを処理空間Ｒ１の外に排出する。

昇降部８０は、昇降体８１と、昇降体駆動機８２とを有する。昇降体８１は、下側ケースの中央の下方に水平に配置された昇降板８１ａと、昇降板８１ａから上方に突出した３本の支持ピン８１ｂとを有する。なお、図４中には、２本の支持ピン８１ｂのみを図示している。３本の支持ピン８１ｂは、下側ケース２２の底板２２ａ及び冷却板４１を貫通し、冷却板４１の上のウェハＷを支持する。支持ピン８１ｂの本数は４本以上であってもよい。

昇降体駆動機８２は、例えばエアシリンダーであり、上方に突出した昇降ロッド８２ａを有する。昇降ロッド８２ａの先端部は昇降板８１ａに固定されている。昇降体駆動機８２は、昇降ロッド８２ａを介して昇降体８１を昇降させ、支持ピン８１ｂに支持されたウェハＷを昇降させる。すなわち、昇降部８０は、冷却板４１と複数の光源５１ａとの間でウェハＷを昇降させる。

制御部９０は、制御用のコンピュータであり、疎水化処理条件の設定画面を表示する表示部（不図示）と、疎水化処理条件を入力する入力部（不図示）と、コンピュータ読み取り可能な記録媒体からプログラムを読み取る読取部（不図示）とを有する。記録媒体には、制御部９０に疎水化処理を実行させるプログラムが記録されており、このプログラムが制御部９０の読取部によって読み取られる。記録媒体としては、例えば、ハードディスク、コンパクトディスク、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、メモリカード等が挙げられる。制御部９０は、入力部に入力された疎水化処理条件と、読取部により読み取られたプログラムとに応じて、開閉部３０、冷却部４０、光照射部５０、給気部６０、排気部７０及び昇降部８０を制御し、疎水化処理を実行する。

以下、制御部９０により実行される疎水化処理について説明する。まず、制御部９０は、図５に示すように開閉部３０を制御してシャッター３１を下降させることで、上側ケース２１の周縁部と下側ケース２２の周縁部との間を開放する。この状態で、ウェハＷが処理空間Ｒ１内に搬入される。ウェハＷは、処理空間Ｒ１内において、表面Ｗａが上に向くように水平に配置される。制御部９０は、昇降部８０を制御して昇降体８１を上昇させ、昇降体８１の支持ピン８１ｂによってウェハＷを支持する。その後、開閉部３０を制御してシャッター３１を上昇させることで、上側ケース２１の周縁部と下側ケース２２の周縁部との間を閉塞する。

次に、制御部９０は、図６に示すように第１のガス供給制御を行う（第１のガス供給工程）。すなわち、ウェハＷを冷却しながら表面Ｗａに疎水化処理ガスを供給する制御を行う。具体的には、冷却部４０を制御して冷却板４１の温度を冷却目標温度に調整する。昇降部８０を制御して昇降体８１を下降させることでウェハＷを冷却板４１に接近させる。この状態で給気部６０を制御してガス供給源６２からバッファ空間Ｒ２に疎水化処理ガスＧ１を送る。バッファ空間Ｒ２に流入した疎水化処理ガスＧ１は、ガス吐出口６３を通ってガス収容体６１とウェハＷとの間に送出される。また、制御部９０は排気部７０を制御してガス排出口７１から排気ポンプ７２にガスを送る。これにより、ガス収容体６１とウェハＷとの間の疎水化処理ガスＧ１がガス排出口７１を通して排出される。なお、第１のガス供給制御におけるウェハＷの温度は、例えば２０〜３０℃であることが好ましく、２２〜２４℃であることがより好ましい。

第１のガス供給制御においては、ウェハＷが冷却板４１に接近させられるため、ウェハＷが十分に冷却される。この状態で、給気部６０のガス吐出口６３を通して送出された疎水化処理ガスは排気部７０のガス排出口７１に向かって流れ、ガス収容体６１とウェハＷとの間に広がる。ウェハＷが十分に冷却されているため、疎水化処理ガスは、上昇気流等に妨げられることなくウェハＷの表面Ｗａに十分に行き渡る。

ガス収容体６１の内部には、ガスを収容する一つのバッファ空間Ｒ２が形成されており、全てのガス吐出口６３はバッファ空間Ｒ２に連通している。これにより、ガス収容体６１に流入したガスは、バッファ空間Ｒ２を経て全てのガス吐出口６３に分配される。このため、疎水化処理ガスをウェハＷの表面Ｗａに更に十分に行き渡らせることができる。

次に、制御部９０は、図７に示すように第２のガス供給制御を行う（第２のガス供給工程）。すなわち、ウェハＷを加熱しながら表面Ｗａに疎水化処理ガスを供給する制御を行う。具体的には、光照射部５０を制御して光源５１ａを発光させる。昇降部８０を制御して昇降体８１を上昇させることでウェハＷを光源５１ａに接近させる。光源５１ａを発光させ始めた後に昇降体８１を上昇させてもよいし、昇降体８１を上昇させた後に光源５１ａを発光させ始めてもよい。このようにして光源５１ａを発光させ、且つウェハＷを光源５１ａに接近させた状態で、給気部６０を制御してガス供給源６２からバッファ空間Ｒ２に疎水化処理ガスＧ１を送る。バッファ空間Ｒ２に流入した疎水化処理ガスＧ１は、ガス吐出口６３を通ってガス収容体６１とウェハＷとの間に送出される。また、制御部９０は排気部７０を制御してガス排出口７１から排気ポンプ７２にガスを送る。これにより、ガス収容体６１とウェハＷとの間の疎水化処理ガスＧ１がガス排出口７１を通して排出される。なお、第２のガス供給制御におけるウェハＷの温度は、例えば７０〜１８０℃であることが好ましく、９０〜１８０℃であることがより好ましい。

第２のガス供給制御においては、光源５１ａが発光させられ、且つウェハＷが光源５１ａに接近させられるため、輻射加熱用の光によりウェハＷが十分に加熱される。この状態でも、ガス吐出口６３を通して吐出された疎水化処理ガスはガス排出口７１に向かって流れ、ガス収容体６１とウェハＷとの間に広がる。ウェハＷが十分に加熱されているため、ウェハＷの表面Ｗａと疎水化処理ガスとの反応が促進され、ウェハＷの表面Ｗａが疎水化される。加熱によりウェハＷから上昇気流が生じ、疎水化処理ガスがウェハＷの表面Ｗａに到達し難くなるが、第１のガス供給制御において疎水化処理ガスがウェハＷの表面Ｗａに十分に行き渡っているので、ウェハＷの表面Ｗａが十分に疎水化される。

ここで、冷却板４１と光源５１ａとはウェハＷの両面にそれぞれ対向しているので、昇降部８０によりウェハＷを上昇させるのみで、冷却板４１側から光源５１ａ側にウェハＷを迅速に移送できる。また、光源５１ａから出射された輻射加熱用の光はガス収容体６１を透過してウェハＷの表面Ｗａに直ちに到達するので、ウェハＷを迅速かつ十分に加熱できる。このため、第１のガス供給制御ではウェハＷを十分に冷却し、第２のガス供給制御ではウェハＷを十分に加熱しつつ、第１のガス供給制御から第２のガス供給制御への移行を迅速に行うことができる。従って、短時間で十分にウェハＷの表面Ｗａを疎水化できる。

次に制御部９０は、図８に示すようにガス置換制御を行う（ガス置換工程）。すなわち、ガス収容体６１とウェハＷとの間の疎水化処理ガスを不活性ガスに置換する制御を行う。具体的には、給気部６０を制御してガス供給源６２からバッファ空間Ｒ２に不活性ガスＧ２を送る。バッファ空間Ｒ２に流入した不活性ガスＧ２は、ガス吐出口６３を通ってガス収容体６１とウェハＷとの間に送出される。また、制御部９０は、排気部７０を制御してガス排出口７１から排気ポンプ７２にガスを送る。これにより、ガス収容体６１とウェハＷとの間の不活性ガスＧ２が疎水化処理ガスＧ１と共にガス排出口７１を通して排出される。

ガス置換制御において、制御部９０は、光源５１ａが発光し、ウェハＷが光源５１ａに接近した状態を維持する。これにより、ウェハＷがガス収容体６１に接近した状態でガス置換制御が行われるので、ガス収容体６１とウェハＷとの間の疎水化処理ガスが迅速に不活性ガスに置換される。従って、より短時間で基板の表面を疎水化できる。

次に制御部９０は、ウェハＷを冷却する冷却制御を行う（冷却工程）。具体的には、冷却部４０を制御して冷却板４１の温度を冷却目標温度に調整する。昇降部８０を制御して昇降体８１を下降させることでウェハＷを冷却板４１に接近させる（図６参照）。以上により、疎水化処理が完了し、制御部９０は開閉部３０を制御してシャッター３１を下降させる（図５参照）。これにより上側ケース２１の周縁部と下側ケース２２の周縁部との間が再度開放され、ウェハＷが搬出される。

なお、制御部９０は、第２のガス供給制御を行うときに、第１のガス供給制御を行うときに比べ、疎水化処理ガスの排出速度が小さくなるように排気部７０を制御してもよい。排出速度は、単位時間あたりに疎水化処理ガスを排出する量を意味する。第１のガス供給制御から第２のガス供給制御に移行するときに、ウェハＷは光源５１ａに接近すると共にガス収容体６１にも接近するため、ウェハＷとガス収容体６１との間隔が小さくなる。これに伴って、ガス吐出口６３から吐出されガス排出口７１に向かう疎水化処理ガスの流速が大きくなる。このときに、疎水化処理ガスの排出速度を小さくすることで、疎水化処理ガスの流速の上昇を抑制し、疎水化処理ガスがウェハＷの表面Ｗａを過度に速く通過することを防止できる。このため、ウェハＷをより十分に疎水化できる。

制御部９０は、第２のガス供給制御を行うときに、ウェハＷの外周側に位置する光源５１ａに比べウェハＷの中心側に位置する光源５１ａからの照射光量が大きくなるように光照射部５０を制御してもよい。照射時間を長くすることで照射光量を大きくしてもよいし、光源５１ａの発光強度を高めることで照射光量を大きくしてもよい。ガス吐出口６３はウェハＷに向かって開口し、ガス排出口７１はウェハＷの周囲に設けられているため、疎水化処理ガスはウェハＷの外周に向かって流れる。このような流れが生じる場合、ウェハＷの中心部では疎水化処理ガスの濃度が低下する傾向がある。ウェハＷの中心側に位置する光源５１ａからの照射光量を大きくすることで、疎水化処理ガスの濃度の低下に伴う疎水化の遅延を抑制できる。従って、より短時間でウェハＷの表面Ｗａを疎水化できる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、昇降体８１は上述した支持ピン８１ｂを有するものに限られない。例えば、図９に示す昇降部８０Ａは、ウェハＷの周縁部に沿う環状を呈する昇降体８３を有し、昇降体８３によりウェハＷの周縁部を支持する。昇降体８０Ａによれば、第１及び第２のガス供給制御においてウェハＷの周縁部に昇降体８３を当接させることで、疎水化処理ガスがウェハＷの裏面Ｗｂに回り込むことを防止できる。

４０…冷却部、４１…冷却板、５０…光照射部、５１ａ…光源、６０…給気部、６１…ガス収容体、６３…ガス吐出口、７０…排気部、７１…ガス排出口、８０…昇降部、８１，８３…昇降体、９０…制御部、Ｇ１…疎水化処理ガス、Ｇ２…不活性ガス、Ｒ２…バッファ空間、Ｕ５…アドヒージョンユニット（疎水化処理装置）、Ｗ…ウェハ（基板）、Ｗａ…表面、Ｗｂ…裏面。

Claims (13)

1. 基板の表面の疎水化処理を行う疎水化処理装置であって、
   前記表面が上に向くように配置された前記基板の裏面に対向する冷却板を有する冷却部と、
   前記基板の表面に間隙をもって対向するように配置された複数の光源を有し、前記複数の光源を発光させて輻射加熱用の光を前記基板の表面に出射する光照射部と、
   前記光源から出射される前記光を透過させる材料からなり、前記光源の下側を覆うと共に前記基板の表面に間隙をもって対向するガス収容体と、前記ガス収容体の下側に形成され前記基板側に開口する複数のガス吐出口とを有する給気部と、
   前記基板の周囲に設けられたガス排出口を有する排気部と、
   前記冷却板と前記光源との間で前記基板を昇降させる昇降部と、
   前記光照射部、前記給気部、前記排気部及び前記昇降部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記昇降部を制御して前記基板を下降させることで当該基板を前記冷却板に接近させた状態で、前記給気部を制御して前記ガス収容体と前記基板との間に疎水化処理ガスを送出し、前記排気部を制御して前記ガス収容体と前記基板との間から前記疎水化処理ガスを排出する第１のガス供給制御を行った後に、
   前記光照射部を制御して前記光源を発光させ、且つ前記昇降部を制御して前記基板を上昇させることで当該基板を前記光源に接近させた状態で、前記給気部を制御して前記ガス収容体と前記基板との間に前記疎水化処理ガスを送出し、前記排気部を制御して前記ガス収容体と前記基板との間から前記疎水化処理ガスを排出する第２のガス供給制御を行う、疎水化処理装置。
2. 前記制御部は、前記第２のガス供給制御を行うときに、前記第１のガス供給制御を行うときに比べ、前記疎水化処理ガスの排出速度が小さくなるように前記排気部を制御する、請求項１記載の疎水化処理装置。
3. 前記制御部は、前記第２のガス供給制御を行うときに、前記基板の外周側に位置する前記光源に比べ前記基板の中心側に位置する前記光源からの照射光量が大きくなるように前記光照射部を制御する、請求項１又は２記載の疎水化処理装置。
4. 前記制御部は、前記第２のガス供給制御を行った後に、前記基板が前記光源に接近した状態を保ちながら、前記給気部を制御して前記ガス収容体と前記基板との間に不活性ガスを送出し、前記排気部を制御して前記ガス収容体と前記基板との間から前記不活性ガスと共に前記疎水化処理ガスを排出するガス置換制御を更に行う、請求項１〜３のいずれか一項記載の疎水化処理装置。
5. ガス収容体の内部には、ガスを収容する一つのバッファ空間が形成され、全てのガス吐出口は前記バッファ空間に連通している、請求項１〜４のいずれか一項記載の疎水化処理装置。
6. 昇降部は、前記基板の周縁部に沿うように設けられた環状の昇降体を有し、前記昇降体により前記基板を支持して昇降させる、請求項１〜５のいずれか一項記載の疎水化処理装置。
7. 基板の表面の疎水化処理を行う疎水化処理方法であって、
   前記表面が上に向くように配置された前記基板の裏面に対向する冷却板を有する冷却部と、
   前記基板の表面に間隙をもって対向するように配置された複数の光源を有し、前記複数の光源を発光させて輻射加熱用の光を前記基板の表面に出射する光照射部と、
   前記光源から出射される前記光を透過させる材料からなり、前記光源の下側を覆うと共に前記基板の表面に間隙をもって対向するガス収容体と、前記ガス収容体の下側に形成され前記基板側に開口する複数のガス吐出口とを有する給気部と、
   前記基板の周囲に設けられたガス排出口を有する排気部と、
   前記冷却板と前記光源との間で前記基板を昇降させる昇降部と、を用い、
   前記昇降部により前記基板を下降させることで当該基板を前記冷却板に接近させた状態で、前記給気部により前記ガス収容体と前記基板との間に疎水化処理ガスを送出し、前記排気部により前記ガス収容体と前記基板との間から前記疎水化処理ガスを排出する第１のガス供給工程と、
   前記第１のガス供給工程の後に、前記光照射部の前記光源を発光させ、且つ前記昇降部により前記基板を上昇させることで当該基板を前記光源に接近させた状態で、前記給気部により前記ガス収容体と前記基板との間に前記疎水化処理ガスを送出し、前記排気部により前記ガス収容体と前記基板との間から前記疎水化処理ガスを排出する第２のガス供給工程とを備える、疎水化処理方法。
8. 前記第２のガス供給工程において、前記第１のガス供給工程に比べ、前記疎水化処理ガスの排出速度を小さくする、請求項７記載の疎水化処理方法。
9. 前記第２のガス供給工程において、前記基板の外周側に位置する前記光源に比べ前記基板の中心側に位置する前記光源からの照射光量を大きくする、請求項７又は８記載の疎水化処理方法。
10. 前記第２のガス供給工程の後に、前記基板が前記光源に接近した状態を保ちながら、前記給気部により前記ガス収容体と前記基板との間に不活性ガスを送出し、前記排気部により前記ガス収容体と前記基板との間から前記不活性ガスと共に前記疎水化処理ガスを排出するガス置換工程を更に備える、請求項７〜９のいずれか一項記載の疎水化処理方法。
11. ガス収容体の内部には、ガスを収容する一つのバッファ空間が形成され、全てのガス吐出口は前記バッファ空間に連通している前記給気部を用いる、請求項７〜１０のいずれか一項記載の疎水化処理方法。
12. 前記基板の周縁部に沿うように設けられた環状の昇降体を有し、前記昇降体により前記基板を支持して昇降させる前記昇降部を用いる、請求項７〜１１のいずれか一項記載の疎水化処理方法。
13. 疎水化処理装置に、請求項７〜１２のいずれか一項記載の疎水化処理方法を実行させるためのプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な疎水化処理用記録媒体。

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