JP2019047042A

JP2019047042A - 半導体製造装置

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Publication number: JP2019047042A
Application number: JP2017170618A
Authority: JP
Inventors: 高則福住; Takanori Fukuzumi; 幸伸宮本; Sachinobu Miyamoto
Original assignee: Toshiba Memory Corp
Current assignee: Kioxia Corp
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2017-09-05
Publication date: 2019-03-22
Also published as: US10741421B2; US20190074200A1

Abstract

【課題】保持部上のダストを低減することができる半導体製造装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、半導体製造装置は、加工対象を保持する保持部と、前記加工対象を加熱し、前記保持部に設けられる加熱部と、前記保持部の上方に対向して設けられる第１排気口と、前記第１排気口の外側の側面に設けられ、伸縮機能を有する排気管と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、半導体製造装置に関する。

リソグラフィ処理においては、レジストを加工対象上に塗布した後、レジスト中の溶剤を除去するため、露光後のレジストの感光反応を完結させるため、定在波効果を低減するため、などの目的で、加熱処理が行われている。

しかしながら、加熱処理の際に、加工対象を加熱しながら保持する保持部上にダストが存在すると、温度ムラまたは搬送エラーなどを引き起こす虞がある。そのため、保持部上のダストの低減が求められている。

特開２００７−２０１０３７号公報

本発明の一つの実施形態は、保持部上のダストを低減することができる半導体製造装置を提供することを目的とする。

本発明の一つの実施形態によれば、半導体製造装置は、加工対象を保持する保持部と、前記加工対象を加熱し、前記保持部に設けられる加熱部と、前記保持部の上方に対向して設けられる第１排気口と、前記第１排気口の外側の側面に設けられ、伸縮機能を有する排気管と、を備える。

図１は、第１の実施形態による半導体製造装置の構成の一例を模式的に示す図である。図２は、第１の実施形態による半導体製造装置の構成の他の例を模式的に示す図である。図３は、第２の実施形態による半導体製造装置の構成の一例を模式的に示す図である。図４は、第３の実施形態による半導体製造装置の構成の一例を模式的に示す図である。図５は、第３の実施形態による半導体製造装置の構成の一例を模式的に示す図である。

以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる半導体製造装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による半導体製造装置の構成の一例を模式的に示す図であり、（ａ）は加工対象の加熱処理時の状態を模式的に示す図であり、（ｂ）はダスト排気処理時の状態を模式的に示す図である。なお、この図においては、チャンバ内のみ断面図で示している。半導体製造装置１０は、レジストが設けられた加工対象５０の加熱処理を行うチャンバ１１を有する。チャンバ１１には開口部１１ａが設けられている。開口部１１ａは、チャンバ１１内への加工対象５０の搬出入、および加熱処理時にチャンバ１１の外部からの空気の導入のために設けられる。

チャンバ１１内の下部には、加工対象５０を保持する保持部１２が設けられる。加工対象５０は、たとえばレジストが設けられた半導体基板である。半導体基板とレジストとの間に、導電膜、半導体膜または絶縁膜が設けられていてもよい。保持部１２には、加工対象５０を加熱する加熱部１３が設けられる。

チャンバ１１内の保持部１２に対向する位置には、第１排気口１４が設けられる。平面視上において、保持部１２が第１排気口１４によって隠される。そのため、第１排気口１４は保持部１２の外形よりも大きなサイズを有するとともに、保持部１２全体を覆うように第１排気口１４は配置される。第１排気口１４は、たとえばフードである。第１排気口１４には、配管１５を介して第１排気部１６が接続される。第１排気口１４は、主に保持部１２上に存在するダストを除去する。

チャンバ１１内の下側の保持部１２近傍には、第２排気口１７が設けられる。第２排気口１７には、配管１８を介して第２排気部１９が接続される。第２排気口１７は、主に加工対象５０の加熱処理時にチャンバ１１内のガスを排気する。なお、図では、第１排気部１６と第２排気部１９とを別々に構成しているが、１つの排気部に第１排気口１４と第２排気口１７とをそれぞれ配管１５，１８を介して接続してもよい。

第１排気口１４の外側の側面には、第１排気口１４の外側の側面を覆う伸縮可能な排気管２０が設けられる。排気管２０は、加工対象５０の加熱処理時には、図１（ａ）に示されるように折りたたまれて、第１排気口１４の外側の側面に保持されるが、ダスト排気処理時には、図１（ｂ）に示されるように、先端が保持部１２付近に到達するように、伸ばされる。排気管２０は、テレスコピック構造またはジャバラ構造などの伸縮可能な構成を有する。また、排気管２０は、ダスト排気処理の際に、加熱部１３による加熱によって熱変形しない材料によって構成される。

図１の例では、排気管２０はテレスコピック構造を有する。ここでは、排気管２０は、内側から第１筒状部２１、第２筒状部２２および第３筒状部２３を有する。第１排気口１４の外側の側面は、全周にわたって第１筒状部２１の内壁と接している。図１（ａ）に示されるように、第３筒状部２３は、第２筒状部２２を内部に収容し、第２筒状部２２は、第１筒状部２１を内部に収容することによって、収縮される。また、図１（ｂ）に示されるように、第２筒状部２２は、第１筒状部２１に対して下方に引き出され、第３筒状部２３は、第２筒状部２２に対して下方に引き出されることによって、伸長される。

ここで、第１筒状部２１、第２筒状部２２および第３筒状部２３の軸の中心と、第１排気口１４の軸の中心と、は略一致している。また、第１筒状部２１と第２筒状部２２との間には、第２筒状部２２が第１筒状部２１から引き出されたときに、所定の長さ以上に第２筒状部２２が引き出されないようにする図示しないストッパと、第２筒状部２２が第１筒状部２１を収容した状態になった時に、所定の長さ以上に第１筒状部２１が第２筒状部２２内に収容されないようにする図示しないストッパと、が設けられる。第２筒状部２２と第３筒状部２３との間には、第３筒状部２３が第２筒状部２２から引き出されたときに、所定の長さ以上に第３筒状部２３が引き出されないようにする図示しないストッパと、第３筒状部２３が第２筒状部２２を収容した状態になった時に、所定の長さ以上に第２筒状部２２が第３筒状部２３内に収容されないようにする図示しないストッパと、が設けられる。

なお、図示しないが、排気管２０には、第１筒状部２１、第２筒状部２２および第３筒状部２３の引き出しまたは収容を行う駆動部が接続されている。また、ここでは、排気管２０が３つの筒状部によって構成される場合を示したが、２以上の筒状部で構成されるのであれば、筒状部の個数は限定されない。

第３筒状部２３の下側の先端の所定の位置には、位置センサ２４が設けられる。位置センサ２４は、たとえばチャンバ１１の底面からの距離を測定する。位置センサ２４は、たとえばレーザ光を出射するレーザ出力部と、レーザ出力部から出射され、たとえばチャンバ１１の底面で反射されたレーザ光を受信する受光部と、を有するレーザ変位計などを用いることができる。

半導体製造装置１０は、半導体製造装置１０の動作を制御するコントローラ２５を備える。コントローラ２５は、加熱部１３、第１排気部１６、第２排気部１９、および排気管２０を駆動する駆動部の動作を制御する。また、コントローラ２５は、位置センサ２４からの位置情報にしたがって、排気管２０の下側の先端の位置が所定の位置に位置するように駆動部の動作を制御する。

つぎに、このような構成の半導体製造装置１０での動作について説明する。半導体装置の製造工程では、加工対象５０上にレジストが塗布され、露光処理および現像処理によって、レジストパターンが形成される。ここで、一般的には、（Ａ）レジスト塗布後、（Ｂ）露光処理後、および（Ｃ）現像後に、加工対象５０の加熱処理が行われることが多い。レジスト塗布後の加熱処理は、レジスト中の溶剤を除去し、また、レジスト分子を均一に分散させて安定化させるために行われる。露光後の加熱処理は、露光後のレジストは露光された部分が均一ではないので、感光した部分を拡散させ、きれいな形状のパターンに仕上げるために行われる。現像後の加熱処理は、レジストの密着性を向上させ、レジストに残留する溶媒または現像液を除去するために行われる。

ところで、加工対象５０を加熱処理する際に、半導体製造装置１０の保持部１２上にダストが存在すると、温度ムラが生じたり、加工対象５０の裏面が汚れたり、ダストが加工対象５０上に乗り上げてしまったりする。その結果、レジストをきれいにベーキングすることができなくなる虞がある。そこで、保持部１２上のダストをできるだけ除去するために、上記加熱処理を行う前にダスト排気処理が行われる。

図１（ｂ）に示されるように、保持部１２上に加工対象５０を載置していない状態で、排気管２０の先端が保持部１２近傍に位置するように排気管２０を伸長させる。図１（ｂ）に示されるように、排気管２０の先端の位置は、保持部１２の上面よりも下となるようにしてもよいし、保持部１２の上面から所定の高さとなるようにしてもよい。その後、第１排気部１６によって、排気が行われる。排気管２０によって覆われた空間で排気が行われるため、保持部１２上面から第１排気口１４に向かって一様な流れが生じ、保持部１２上のダストが吸い上げられる。ダストは、排気管２０、第１排気口１４および配管１５を介して排気される。所定の時間、排気が行われると、第１排気部１６による排気が停止され、排気管２０が伸縮される。

その後、図１（ａ）に示されるように、排気管２０は、第１排気口１４の側面に収縮される。また、開口部１１ａを介して加工対象５０がチャンバ１１内に搬送され、保持部１２上に載置され、第１排気部１６および第２排気部１９によって、排気が行われる。さらに、加熱部１３によって加工対象５０が所定の温度に加熱される。加工対象５０の加熱処理中は、レジスト由来の溶剤または昇華物が第１排気口１４および第２排気口１７から排気される。所定の時間、加熱処理が行われると、加熱部１３による加熱が停止され、また第１排気部１６および第２排気部１９による排気も停止される。

図２は、第１の実施形態による半導体製造装置の構成の他の例を模式的に示す図である。なお、この図２では、チャンバ１１内のみ断面図で示している。図１（ｂ）では、ダスト排気処理の際に、排気管２０の先端が保持部１２の上面よりも下の位置まで降ろされていた。しかし、所望のダスト除去能力が得られるのであれば、排気管２０の先端の位置は、これに限定されない。たとえば図２に示されるように、排気管２０の先端が保持部１２の上面よりも上の位置であってもよい。この場合には、位置センサ２４によって得られる排気管２０の先端の位置に基づいて、コントローラ２５が、排気管２０の先端の位置が所定の高さとなるように、排気管２０の動作を駆動する駆動部を制御する。

第１の実施形態では、ダスト排気処理時には、第１排気口１４と保持部１２との間の空間を側面から覆うように排気管２０を配置して、第１排気口１４から排気を行う。これによって、排気管２０で覆われた空間は、チャンバ１１よりも狭い空間であり、下から上への一様な流れを作り出して保持部１２上のダストが吸い上げられる。その結果、保持部１２上のダストを低減することができ、また加熱処理を行う際には、保持部１２上に配置される加工対象５０の温度ムラを低減することができるという効果を有する。

（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態による半導体製造装置の構成の一例を模式的に示す図であり、（ａ）は加工対象の加熱処理時の状態を模式的に示す図であり、（ｂ）はダスト排気処理時の状態を模式的に示す図である。なお、この図においては、チャンバ１１内のみ断面図で示している。

第２の実施形態では、第１排気口１４が上下方向に移動可能な構成となっている。具体的には、第１排気口１４の外側の側面の排気管２０はなく、配管１５が固定式の配管部材１５１と、伸縮機構を有する配管部材１５２と、によって構成される。伸縮機構を有する配管部材１５２は、第１排気口１４と固定式の配管部材１５１との間に配置される。伸縮機構を有する配管部材１５２は、テレスコピック構造またはジャバラ構造などの伸縮可能な構成を有する。また、伸縮機構を有する配管部材１５２は、ダスト排気処理の際に、加熱部１３による加熱によって熱変形しない材料によって構成される。

図３の例では、伸縮機構を有する配管部材１５２はテレスコピック構造を有する。ここでは、伸縮機構を有する配管部材１５２は、内側から第１筒状部１５２１、第２筒状部１５２２および第３筒状部１５２３を有する。固定式の配管部材１５１の先端付近の外側側面は、全周にわたって第１筒状部１５２１の内壁の一部と接している。また、第３筒状部１５２３の下側の先端は、第１排気口１４に固定されている。図３（ａ）に示されるように、第３筒状部１５２３は、第２筒状部１５２２を内部に収容し、第２筒状部１５２２は、第１筒状部１５２１を内部に収容することによって、収縮される。また、図３（ｂ）に示されるように、第２筒状部１５２２は、第１筒状部１５２１に対して下方に引き出され、第３筒状部１５２３は、第２筒状部１５２２に対して下方に引き出されることによって、伸長される。

ここで、第１筒状部１５２１、第２筒状部１５２２および第３筒状部１５２３の軸の中心と、伸縮機構を有する配管部材１５２の軸の中心と、は略一致している。また、第１筒状部１５２１と第２筒状部１５２２との間には、第２筒状部１５２２が第１筒状部１５２１から引き出されたときに、所定の長さ以上に第２筒状部１５２２が引き出されないようにする図示しないストッパと、第２筒状部１５２２が第１筒状部１５２１を収容した状態になった時に、所定の長さ以上に第１筒状部１５２１が第２筒状部１５２２内に収容されないようにする図示しないストッパと、が設けられる。第２筒状部１５２２と第３筒状部１５２３との間には、第３筒状部１５２３が第２筒状部１５２２から引き出されたときに、所定の長さ以上に第３筒状部１５２３が引き出されないようにする図示しないストッパと、第３筒状部１５２３が第２筒状部１５２２を収容した状態になった時に、所定の長さ以上に第２筒状部１５２２が第３筒状部１５２３内に収容されないようにする図示しないストッパと、が設けられる。

なお、図示しないが、伸縮機構を有する配管部材１５２には、第１筒状部１５２１、第２筒状部１５２２および第３筒状部１５２３の引き出しまたは収容を行う駆動部が接続されている。また、ここでは、伸縮機構を有する配管部材１５２が３つの筒状部によって構成される場合を示したが、２以上の筒状部で構成されるのであれば、筒状部の個数は限定されない。

また、位置センサ２４は、第１排気口１４の下側の先端部の所定の位置に設けられている。なお、第１の実施形態の半導体製造装置１０と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。

つぎに、このような構成の半導体製造装置１０での動作について説明する。ダスト排気処理では、図３（ｂ）に示されるように、保持部１２上に加工対象５０を載置していない状態で、第１排気口１４の先端が保持部１２近傍に位置するように伸縮機構を有する配管部材１５２を伸長させる。図３（ｂ）に示されるように、第１排気口１４の先端の位置は、ダスト排気処理時に、保持部１２の上面からダストを除去することができる位置とされる。その後、第１排気部１６によって、排気が行われる。第１排気口１４が保持部１２上面に近接して配置された状態で排気が行われるため、保持部１２上面から第１排気口１４に向かって一様な流れが生じ、保持部１２上のダストが吸い上げられる。ダストは、第１排気口１４および配管１５を介して排気される。所定の時間、排気が行われると、第１排気部１６による排気が停止される。

その後、図３（ａ）に示されるように、伸縮機構を有する配管部材１５２が伸縮される。ついで、開口部１１ａを介して加工対象５０がチャンバ１１内に搬送され、保持部１２上に載置され、第１排気部１６および第２排気部１９によって、排気が行われる。また、加熱部１３によって加工対象５０が所定の温度に加熱される。加工対象５０の加熱処理中は、レジスト由来の溶剤または昇華物が第１排気口１４および第２排気口１７から排気される。所定の時間、加熱処理が行われると、加熱部１３による加熱が停止され、また第１排気部１６および第２排気部１９による排気も停止される。

第２の実施形態によれば、保持部１２に対向して配置される第１排気口１４が保持部１２の配置方向に移動可能な構成とした。第２の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
図４および図５は、第３の実施形態による半導体製造装置の構成の一例を模式的に示す図であり、それぞれの図において、（ａ）は加工対象の加熱処理時の状態を模式的に示す図であり、（ｂ）はダスト排気処理時の状態を模式的に示す図である。なお、図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。また、これらの図においては、チャンバ１１内のみ断面図で示している。

第３の実施形態による半導体製造装置１０は、チャンバ１１内で保持部１２を含む空間を仕切る第１仕切壁３１と、保持部１２を含み、第１仕切壁３１とチャンバ１１の側壁とによって囲まれる空間の上部に設けられる第２仕切壁３２と、を有する。第２仕切壁３２には、第１排気口１４が埋め込まれるように固定されている。また、第２仕切壁３２には、第２仕切壁３２を高さ方向に移動させる図示しない駆動部が設けられる。すなわち、第１排気口１４は、第２仕切壁３２の移動に合わせて、高さ方向に移動可能に構成されている。

第１排気口１４には配管１５が接続される。配管１５は、第２の実施形態と同様の構成を有する。すなわち、配管１５は、固定式の配管部材１５１と、伸縮機構を有する配管部材１５２と、によって構成される。伸縮機構を有する配管部材１５２は、第１排気口１４と固定式の配管部材１５１との間に配置される。伸縮機構を有する配管部材１５２は、テレスコピック構造またはジャバラ構造などの伸縮可能な構成を有する。また、伸縮機構を有する配管部材１５２は、ダスト排気処理の際に、加熱部１３による加熱によって熱変形しない材料によって構成される。伸縮機構を有する配管部材１５２には、第１筒状部１５２１、第２筒状部１５２２および第３筒状部１５２３の引き出しまたは収容を行う図示しない駆動部が接続されている。なお、第１および第２の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。

このような構成の半導体製造装置１０での動作は、基本的には、第２の実施形態の場合と同様である。ダスト排気処理の際には、図４（ｂ）および図５（ｂ）に示されるように、伸縮機構を有する配管部材１５２が伸長した状態となり、第２仕切壁３２が保持部１２の上面から第１高さまで降ろされ、第１排気部１６によって排気される。また、加工対象５０の加熱処理の際には、図４（ａ）および図５（ａ）に示されるように、伸縮機構を有する配管部材１５２が収縮した状態となり、第２仕切板３２が保持部１２の上面から第１高さよりも高い第２高さまで上げられた状態にされる。この状態で、第１排気部１６と第２排気部１９とによって排気される。また、加熱部１３によって加工対象５０が所定の温度に加熱される。

第３の実施形態によっても、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０半導体製造装置、１１チャンバ、１１ａ開口部、１２保持部、１３加熱部、１４第１排気口、１５，１８配管、１６第１排気部、１７第２排気口、１９第２排気部、２０排気管、２１，１５２１第１筒状部、２２，１５２２第２筒状部、２３，１５２３第３筒状部、２４位置センサ、２５コントローラ、３１第１仕切壁、３２第２仕切壁、５０加工対象、１５１，１５２配管部材。

Claims

加工対象を保持する保持部と、
前記加工対象を加熱し、前記保持部に設けられる加熱部と、
前記保持部の上方に対向して設けられる第１排気口と、
前記第１排気口の外側の側面に設けられ、伸縮機能を有する排気管と、
を備える半導体製造装置。
前記第１排気口に接続される第１排気部をさらに備え、
前記保持部に前記加工対象が保持されていないときに、前記排気管を前記保持部側に伸長させて、前記第１排気部によって前記第１排気口から排気する請求項１に記載の半導体製造装置。
前記保持部の側面の近傍に設けられる第２排気口と、
前記第２排気口に接続される第２排気部と、
をさらに備え、
前記保持部に前記加工対象が保持されているときに、前記排気管を収縮させて、前記第１排気部および前記第２排気部によって、前記第１排気口および前記第２排気口から排気する請求項２に記載の半導体製造装置。
前記排気管の前記保持部側先端に、前記排気管の前記保持部側先端の高さを測る位置センサをさらに備え、
前記排気管の前記保持部側先端の位置を所定の位置に固定する請求項２に記載の半導体製造装置。
チャンバと、
前記チャンバ内で加工対象を保持する保持部と、
前記加工対象を加熱し、前記保持部に設けられる加熱部と、
前記チャンバ内で前記保持部の上方に対向して設けられる第１排気口と、
前記第１排気口に接続される第１配管と、
前記第１排気口と前記保持部との間の距離を伸縮させるように、前記第１排気口および前記保持部のうち少なくとも一方を駆動する駆動部と、
を備える半導体製造装置。
前記第１配管は、長さが変わらない第１配管部材と、前記保持部と前記第１排気口との間の距離を可変にする伸縮可能な第２配管部材と、によって構成される請求項５に記載の半導体製造装置。
前記第１配管に接続される第１排気部をさらに備え、
前記保持部に前記加工対象が保持されていないときに、前記チャンバの底面からの前記第１排気口の高さが第１高さとなるように前記第２配管部材を前記保持部側に伸長させて、前記第１排気部によって前記第１排気口から排気する請求項６に記載の半導体製造装置。
前記保持部の側面の近傍に設けられる第２排気口と、
前記第２排気口に第２配管を介して接続される第２排気部と、
をさらに備え、
前記保持部に前記加工対象が保持されているときに、前記チャンバの底面からの前記第１排気口の高さが前記第１高さよりも高い第２高さとなるように前記第２配管部材を収縮させて、前記第１排気部および前記第２排気部によって、前記第１排気口および前記第２排気口から排気する請求項７に記載の半導体製造装置。
前記チャンバ内に前記チャンバの底面と並行で、前記第１排気口を保持し、高さ方向に移動可能な仕切板をさらに備え、
前記駆動部は、前記仕切板を前記高さ方向に駆動させる請求項５に記載の半導体製造装置。
前記第１配管に接続される第１排気部をさらに備え、
前記保持部に前記加工対象が保持されていないときに、前記チャンバの底面からの前記仕切板の高さが第１高さとなるように前記仕切板を前記保持部側に下げて、前記第１排気部によって前記第１排気口から排気する請求項９に記載の半導体製造装置。
前記保持部の側面の近傍に設けられる第２排気口と、
前記第２排気口に第２配管を介して接続される第２排気部と、
をさらに備え、
前記保持部に前記加工対象が保持されているときに、前記チャンバの底面からの前記仕切板の高さが前記第１高さよりも高い第２高さとなるように前記仕切板を移動させて、前記第１排気部および前記第２排気部によって、前記第１排気口および前記第２排気口から排気する請求項１０に記載の半導体製造装置。