JP3808710B2 - 基板の処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は,基板の処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
多層配線構造を有する半導体デバイスの製造工程には,層間絶縁膜を形成する工程がある。かかる工程は,例えばSOD(Spin on Dielectric)装置によって行われ,SOD装置では,当該層間絶縁膜を形成する処理や,エッチング対象材料の選択比を向上させるために層間絶縁膜を硬化させるアニール処理(硬化処理)等が行われる。
【0003】
このアニール処理は,層間絶縁膜に重合等の高分子化反応を起こさせる処理であり,従来からウェハを高温で加熱することによって行われていた。そして,当該高分子化反応を起こさせるためには,極めて高いエネルギーが必要となるため,アニール処理はウェハを高温に加熱できる加熱炉で行われていた。また,このように熱エネルギーを用いて高分子化反応を十分に行うには,長時間を要するので,アニール処理には,スループットの観点から,複数枚のウェハをまとめて加熱できるバッチ式の大型加熱炉が用いられていた。
【0004】
ところで,近年,微細化に伴う投資効率の悪化を解消すべく,生産規模を縮小して,多品種,変量生産に対応できる処理装置の実現が望まれている。かかる処理装置を実現するためには,処理装置におけるウェハ処理時間の短縮化,すなわち短TAT(Turn Around Time)化を図る必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら,バッチ式の加熱炉は,必ず加熱処理前後に待ち時間が生じ,短TAT化が図られなかった。また,半導体デバイスの他の製造工程,例えばフォトリソグラフィー工程と組み合わせることによって,ウェハ製造工程全体の処理時間を短縮しようにも,途中にバッチ式の加熱処理があるため,実現は困難であった。
【0006】
本発明は,かかる点に鑑みてなされたものであり,ウェハ等の基板処理の短TAT化を実現する基板の処理装置を提供することをその目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば,基板の処理装置であって,絶縁膜となる塗布液を基板に塗布する塗布ユニットを有する第1の処理部と,一枚ずつ基板に電子線を照射して,基板上の前記絶縁膜を硬化させる硬化処理ユニットを有する第2の処理部と,前記第1の処理部と前記第2の処理部との間で基板を搬送する搬送機構と,
前記搬送機構を収容して気密に閉鎖可能な搬送室と,前記搬送室を所定の圧力に減圧する減圧機構と,を有し,前記第2の処理部は,当該第2の処理部内の雰囲気を減圧可能に構成され,前記硬化処理ユニットは,当該硬化処理ユニット内の雰囲気を減圧可能に構成され,前記第2の処理部内の圧力は,前記搬送室の圧力よりも低く設定され,前記硬化処理ユニット内の圧力は,前記第2の処理部内の圧力よりも低く設定されていることを特徴とする基板の処理装置が提供される。
【0008】
本発明によれば,絶縁膜が形成された基板を一枚ずつ硬化処理できるので,硬化処理前後の基板の待ち時間が無くなり,基板処理の短TAT化が図られる。また,電子線は,従来の熱エネルギーに比べて極めて高いエネルギーを有するため,短時間で絶縁材料の高分子化反応が行われ,硬化処理時間を大幅に短縮することができる。これによって,基板の処理時間が短縮され,短TAT化が図られる。また,搬送機構を設けることによって,第1の処理部と第2の処理部との間の基板の搬送をスムーズに行うことができるので,硬化処理ユニットへの搬送も好適に行われ,基板処理の短TAT化が図られる。
【0009】
また,前記硬化処理ユニット内の雰囲気を減圧可能にし,前記硬化処理ユニット内の圧力が,前記第2の処理部内の圧力よりも低く設定されている。硬化処理ユニット内を減圧して,例えば酸素濃度を低下させると,電子線が,例えば酸素分子に衝突して散乱することが抑制され,より適切に基板表面に照射される。これによって,必要な硬化処理時間がより短くて済み,基板の処理時間が短縮される。なお,前記硬化処理ユニットは,基板を載置する載置台と,前記載置台の基板に電子線を照射する照射装置と,前記載置台を回転させる回転機構と,前記載置台を加熱させるヒータを備えていてもよい。
【0010】
参考例として,第1の処理部に,前記塗布液が塗布された基板を加熱処理する加熱処理ユニットを設けるようにしてもよい。このように,加熱処理ユニットを設けることによって,塗布液が塗布された基板を直ちに同じ第1の処理部内において加熱し,塗布液中の溶剤を蒸発させることができる。
【0011】
別の観点による本発明によれば,基板の処理装置であって,絶縁膜となる塗布液を基板に塗布する塗布ユニットを有する第1の処理部と,減圧雰囲気内で一枚ずつ基板に電子線を照射して,基板上の前記絶縁膜を硬化させる硬化処理ユニットを有する第2の処理部と,前記第1の処理部と前記第2の処理部との間で基板を搬送する搬送機構と,を有し,前記第1の処理部には,基板にレジスト液を塗布するレジスト塗布ユニットと,基板を現像処理する現像処理ユニットとがさらに設けられており,前記搬送機構によって基板を搬送可能な領域には,基板を露光する露光処理ユニットが設けられ,前記第2の処理部には,減圧雰囲気内で基板をエッチング処理するエッチングユニットがさらに設けられ,前記第2の処理部は,当該第2の処理部内の雰囲気を減圧可能に構成されていることを特徴とする。
この発明によれば,絶縁膜が形成され,硬化処理された基板を,再び第1の処理部に戻してレジスト液を塗布し,搬送機構によって露光処理ユニットに搬送して露光処理し,その後第1の処理部に戻して現像処理することができる。したがって,所定パターンのレジスト膜を形成するフォトリソグラフィー工程を本発明の基板の処理装置において行うことができ,かかる一連の処理をインライン化することができる。これによって,別途設けられた他の処理装置に基板を搬送する必要が無くなり,その分基板の処理時間が短縮できる。また,第2の処理部内の雰囲気を比較的減圧度の低い雰囲気にすることができる。これによってエッチングユニットや硬化処理ユニットの減圧時間が短縮できる。また,当該エッチングユニットや硬化処理ユニット内に基板が搬送される前に,減圧度の低い雰囲気内を介することができるので,基板を徐々に減圧させていくことができる。
【0012】
また,エッチングユニットをさらに設けることによって,前記フォトリソグラフィー工程が終了した基板を同一の処理装置内にてエッチング処理することができる。これによって,エッチング処理までがインライン化され,より基板の処理時間が短縮される。
【0013】
また,前記基板の処理装置が,前記搬送機構を収容して気密に閉鎖可能な搬送室と,前記搬送室を所定の圧力に減圧する減圧機構とを有するようにしてもよい。この発明によれば,第1の処理部と第2の処理部との間で基板を搬送する際の搬送経路を減圧雰囲気にし,低酸素雰囲気を形成することができる。従って,搬送中に基板上の塗布液等が酸化されることが抑制される。また,例えば搬送室を大気圧と硬化処理ユニットやエッチングユニットの圧力との中間の圧力に減圧できるため,硬化処理ユニット及びエッチングユニットの内外の圧力差が抑えられ,当該ユニットの減圧時間の短縮化が図られる。基板を減圧度の高いエッチングユニット等に搬入する際に,基板を段階的に減圧させることによって,圧力変動による基板への負担を低減することができる。
【0015】
また,参考例として,基板の処理装置が前記搬送機構及び前記第2の処理部を収容し気密に閉鎖可能な減圧室と,当該減圧室を所定の圧力に減圧する減圧機構とを有するようにしてもよい。これによっても,第1の処理部と第2の処理部との間で基板を搬送する際の搬送経路を減圧雰囲気にし,低酸素雰囲気を形成することができる。したがって,基板上の塗布液等が酸化されることが抑制される。また,かかる減圧室を大気圧と硬化処理ユニットやエッチングユニットの圧力との中間の圧力に減圧できるため,硬化処理ユニットやエッチングユニットの内外の圧力差が抑制されるため,当該ユニットの減圧時間が短縮される。また,基板を減圧度の高いエッチングユニット等に搬入する際に,基板を段階的に減圧させ,圧力変動による基板への負担を低減することができる。
【0016】
第2の処理部に,基板を熱処理する熱処理ユニットを設けるようにしてもよい。これによって,例えば硬化処理後の基板を加熱,冷却して,絶縁膜の絶縁性を向上させることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下,本発明の好ましい実施の形態について説明する。図1は,本実施の形態にかかるウェハ処理装置1の概略を示す平面図であり,図2は,ウェハ処理装置1の正面図であり,図3は,ウェハ処理装置1の背面図である。
【0018】
ウェハ処理装置1は,図1に示すように,例えば25枚のウェハWをカセット単位で外部からウェハ処理装置1に対して搬入出したり,カセットCに対してウェハWを搬入出したりするカセットステーション2と,ウェハ処理工程の中で枚葉式に所定の処理を施す各種処理ユニットを備えた第1の処理部としての第1処理ステーション3と,後述する枚葉式の硬化処理ユニット65を備えた第2の処理部としての第2処理ステーション4と,第1処理ステーション3及び第2処理ステーション4との間に配置され,ウェハWを搬送するための搬送室5とを一体に接続した構成を有している。また,搬送室5の背面側には,ウェハWを露光する露光処理ユニット6が設けられている。
【0019】
カセットステーション2では,載置部となるカセット載置台7上の所定の位置に,複数のカセットCをX方向(図1中の上下方向)に一列に載置自在となっている。そして,このカセット配列方向(X方向)とカセットCに収容されたウェハWのウェハ配列方向(Z方向;鉛直方向)に対して移送可能なウェハ搬送体8が搬送路9に沿って移動自在に設けられており,各カセットCに対して選択的にアクセスできるようになっている。
【0020】
ウェハ搬送体8は,ウェハWの位置合わせを行うアライメント機能を備えている。このウェハ搬送体8は後述する第1処理ステーション3側の第3の処理ユニット群G3に属する受け渡し部32に対してもアクセスできるように構成されている。
【0021】
第1処理ステーション3では,その中心部に主搬送装置13が設けられており,主搬送装置13の周辺には各種処理ユニットが多段に配置されて処理ユニット群を構成している。当該ウェハ処理装置1においては,4つの処理ユニット群G1,G2,G3,G4,が配置されており,第1及び第2の処理ユニット群G1,G2はウェハ処理装置1の正面側に配置され,第3の処理ユニット群G3は,カセットステーション2に隣接して配置され,第4の処理ユニット群G4は,搬送室5に隣接して配置されている。さらにオプションとして破線で示した第5の処理ユニット群G5を背面側に別途配置可能となっている。前記主搬送装置13は,これらの処理ユニット群G1,G3,G4,G5に配置されている後述する各種処理ユニットに対して,ウェハWを搬入出可能である。なお,処理ユニット群の数や配置は,ウェハWに施される処理の種類によって異なり,処理ユニット群の数は,1つ以上であれば任意に選択してもよい。
【0022】
第1の処理ユニット群G1には,図2に示すようにウェハWに対して絶縁膜となる塗布液を塗布する塗布ユニット15と薬液のバッファタンク等を内蔵した薬液貯蔵室16とが下から順に2段に配置されている。第2の処理ユニット群G2には,ウェハWに対してレジスト液を塗布するレジスト塗布ユニット17及びウェハWの現像処理を行う現像処理ユニット18が下から順に2段に積み重ねられている。
【0023】
第3の処理ユニット群G3では,例えば図3に示すようにウェハWを冷却するクーリングユニット30,31,カセットステーション2との間でウェハWの受け渡しを行う受け渡し部32,レジスト液とウェハWとの定着性を高めるためのアドヒージョンユニット33,現像処理後の加熱処理を行うポストベーキングユニット34が下から順に例えば5段に積層されている。
【0024】
第4の処理ユニット群G4では,例えばクーリングユニット35,36,搬送室5との間でウェハWの受け渡しを行う受け渡し部37,絶縁膜となる塗布液が塗布されたウェハWを加熱処理する加熱処理ユニット38,露光後のウェハWを加熱処理するポストエクスポージャーベーキングユニット39,レジスト液塗布後の加熱処理を行うプリベーキングユニット40が下から順に例えば6段に積み重ねられている。
【0025】
搬送室5は,搬送室5を気密に閉鎖するケーシング5aを有している。搬送室5内には,図1に示すように第1処理ステーション3と第2処理ステーション4との間でウェハWを搬送する搬送機構50が設けられている。搬送機構50は,X方向(図1中の上下方向),Z方向(垂直方向)の移動とθ方向(Z軸を中心とする回転方向)の回転が自在にできるように構成されており,第4の処理ユニット群G4に属する受け渡し部37,後述する第2処理ステーション4内の硬化処理ユニット65及び露光処理ユニット6に対してアクセスできるように構成されている。
【0026】
搬送室5には,搬送室5内を所定の圧力に減圧する減圧機構51が設けられている。減圧機構51は,搬送室5内の雰囲気を排気するための排気管52と,当該排気管52を通じて搬送室5内の雰囲気を所定の圧力で吸引する吸引ポンプ53とを有している。これによって,搬送室5内の雰囲気を吸引して,搬送室5内を所定の圧力に減圧することができる。
【0027】
搬送室5のケーシング5aには,受け渡し部37に対してウェハWを搬送するための搬送口55,後述する硬化処理ユニット65に対してウェハWを搬入出するための搬送口56及び露光処理ユニット6に対してウェハWを搬入出するための搬送口57がそれぞれ各処理ユニットに対向する位置に設けられている。各搬送口55,56,57には,各搬送口55〜57を開閉するシャッタ58,59,60がそれぞれ設けられており,搬送室5の気密性が確保できるようになっている。
【0028】
第2処理ステーション4も,搬送室5と同様にその全体を覆い,第2処理ステーション4内を閉鎖可能とするケーシング4aを有している。ケーシング4aには,第2処理ステーション4内を減圧するための排気管61が設けられており,当該排気管61は,所定の圧力で吸引自在な吸引ポンプ62に通じている。これによって,第2処理ステーション4内全体を所定の圧力に減圧できるようになっている。
【0029】
第2処理ステーション4には,一枚ずつウェハWに電子線を照射して,ウェハW上の絶縁膜を硬化させる硬化処理ユニット65が設けられている。以下,この硬化処理ユニット65について詳しく説明する。
【0030】
硬化処理ユニット65は,図4に示すようにその全体を覆い,処理室S内を密閉可能なユニットケーシング65aを有しており,硬化処理ユニット65内の雰囲気を所定の雰囲気に維持できるようになっている。ユニットケーシング65aの中央部には,ウェハWを載置する載置台70が設けられている。載置台70は,厚みのある円盤状に形成されており,その材質には,熱伝導性の優れたもの,例えばセラミックスである炭化ケイ素や窒化アルミニウム等が用いられている。
【0031】
載置台70には,載置台70を昇温させる例えばヒータ71が内蔵されている。ヒータ71は,図示しないコントローラによってその発熱量が制御されており,載置台70の温度を所定温度に制御できるようになっている。
【0032】
載置台70の下部には,載置台70を回転させる例えばモータ等を備えた駆動機構73が設けられている。これによって,後述する電子線管76から電子線を照射する際に載置台70を回転させ,載置台70上のウェハW全面に対して均一に電子線を照射することができる。なお,駆動機構73に,載置台70を上下動可能とする昇降機構を設け,後述する電子線管76との距離を調節可能にしてもよい。
【0033】
載置台70には,載置台70上に突出自在で,ウェハWを支持して昇降させる昇降ピン74が設けられている。これによって,ウェハWを載置台70上に載置自在となる。
【0034】
硬化処理ユニット65は,載置台70上のウェハWに対して電子線を照射する照射装置75を有している。照射装置75は,電子線を照射する複数の電子線管76と電子線の出力や照射時間を制御する照射制御装置77とを有している。電子線管76は,ユニットケーシング65aの上面であって,載置台70と対向する位置に配置されている。これによって,ウェハW表面の絶縁膜に向けて上方から電子線を照射できるようになっている。各電子線管76からの電子線は,ウェハWに近づくにつれ広がり,全電子線管76からの照射によって,電子線がウェハW全面に照射されるようになっている。
【0035】
ユニットケーシング65aの上面には,図示しない供給源から硬化処理ユニット65内に酸素以外の気体,例えば不活性気体,ヘリウムガス,窒素ガス等を供給する供給管78a,78bが設けられている。供給管78aは,後述する搬送口81側に設けられ,供給管78bは,後述する搬送口81の反対側に設けられる。また,供給管78a,78bには,不活性気体の供給量を調節するバルブ78c,78dがそれぞれ設けられており,ユニットケーシング65a内に供給される不活性気体等の供給量を調節することができる。一方,ユニットケーシング65aの下面には,硬化処理ユニット65内の雰囲気を排気するための排気管79a,79bが設けられており,当該排気管79a,79bには,硬化処理ユニット65内の雰囲気を所定圧力で吸引する吸引装置80に接続されている。かかる構成によって,ユニットケーシング65a内を不活性気体等に置換するともに,所定圧力に減圧し,ユニットケーシング65a内を低酸素雰囲気にすることができる。
【0036】
また,排気管79a,79bには,排気量を調節するバルブ79c,79dがそれぞれ設けられている。上述のバルブ78c,78dとバルブ79c,79dは,制御部Gによってその開閉度が操作可能に構成されている。ユニットケーシング65a内には,ユニットケーシング65a内の気圧や酸素濃度を検出する検出センサKが設けられており,その検出データを制御部Gに送信可能になっている。かかる構成によって,検出センサKによって検出されたデータが制御部Gに送信され,かかるデータに基づいて制御部Gがバルブ78c,78dとバルブ79c,79dとを操作することができる。したがって,ユニットケーシング65a内に供給される不活性気体の供給量とユニットケーシング65a外に排気される排気量が調節可能となり,ユニットケーシング65a内の気圧や酸素濃度を所定の値に制御することができる。また,ウェハWを後述の搬送口81から搬入出する際に,搬送口81側の供給管78aからの供給量を増大させることができ,これによって,搬送口81から漏れた不活性気体分を補充し,ユニットケーシング65a内を所定の雰囲気に維持することができる。
【0037】
ユニットケーシング65aの前記搬送機構50側には,ウェハWを搬入出するための搬送口81が設けられている。この搬送口81には,当該搬送口81を開閉自在とするシャッタ82が設けられている。これによって,ウェハWの搬入出時以外は,シャッタ82が閉鎖され,ユニットケーシング65a内の気密性が確保される。
【0038】
次に,以上のように構成されたウェハ処理装置1で行われるウェハWの処理プロセスについて説明する。図5は,各処理工程におけるウェハWの成膜状態を示したウェハWの縦断面の説明図である。
【0039】
先ず,処理が開始される前に,第2処理ステーション4内を減圧する吸引ポンプ62が起動され,第2処理ステーション4内全体が,後述する硬化処理時の硬化処理ユニット65内の圧力より高い所定の圧力,例えば1Pa〜133Paに減圧される。また,搬送室5の吸引ポンプ53も起動され,搬送室5内の圧力が大気圧よりも低く第2処理ステーション4の圧力よりも高い所定の圧力,例えば133Pa〜1333Paに減圧される。
【0040】
そして,例えば表面にLow―k膜(有機シリコン酸化膜)Lの形成されたウェハW(図5の(a))がカセットステーション2のカセットCにセットされ,ウェハ処理が開始されると,先ず,当該ウェハWがウェハ搬送体7によって一枚ずつ受け渡し部32に搬送される。次いで主搬送装置13によって温度管理が行われるクーリングユニット30に搬送される。そして,主搬送装置13によって塗布ユニット15に搬送され,ウェハWに層間絶縁膜Dとなる所定の塗布液,例えばMSQ(メチルシルセスキオキサン)を含む塗布液が塗布される。当該塗布処理は,例えばウェハWを所定速度で回転させ,当該回転されたウェハWの中央部に塗布液を供給することによって行われる。そして当該供給された塗布液は,遠心力によってウェハW全面に広げられ,ウェハW上に液膜が形成される。
【0041】
塗布液が塗布されたウェハWは,次に加熱処理ユニット38に搬送され,塗布液中の溶剤を蒸発させるための加熱処理が行われる。このとき,ウェハWは,例えば200℃で2分間加熱される。これによって,塗布液中の溶剤が蒸発,除去され,ウェハW上に所定の厚みを有する層間絶縁膜Dが形成される(図5の(b))。
【0042】
次に,ウェハWは主搬送装置13によって受け渡し部37に搬送される。そして搬送室5のシャッタ58が開放され,搬送機構50によって搬送口55を通じて,減圧されている搬送室5内に搬入される。続いて搬送室5のシャッタ59と硬化処理ユニット65のシャッタ82が開放され,ウェハWは,1Pa〜133Paに維持された硬化処理ユニット65内に搬送される。
【0043】
ここで,硬化処理ユニット65の作用について説明する。先ず,ウェハWが硬化処理ユニット65内に搬送される前に,図示しないコントローラによってヒータ71の発熱量が制御され,載置台70の温度が上述した加熱処理ユニット38の加熱温度よりも高い,例えば250℃に制御される。
【0044】
そして,搬送機構50によってウェハWが搬送口81からユニットケーシング65a内に搬入されると,ウェハWは,載置台70の中央部上方まで移動され,予め上昇して待機していた昇降ピン74に受け渡される。次いで,搬送機構50がユニットケーシング65a内から退避し,シャッタ82が閉鎖される。次いで,ウェハWは,昇降ピン74の下降と共に下降され,載置台70上に載置される。これによって,ウェハWが載置台70によって昇温される。このとき供給管78a及び78bからユニットケーシング65a内に,例えばヘリウムガスが供給され,排気管79a及び79bからはユニットケーシング65a内の雰囲気が排気される。そして,検出センサKによってユニットケーシング65a内の圧力がモニターされ,その検出データに基づいてバルブ78c,78d及びバルブ79c,79dが制御部Gによって操作される。これによって,ユニットケーシング65a内がヘリウムガスに置換されると共に,ユニットケーシング65a内が所定の圧力,例えば第2処理ステーション4の圧力より低い1Pa〜133Paの範囲の圧力に減圧される。これによって,ユニットケーシング65a内が低酸素濃度,例えば酸素濃度が1〜10ppm以下の雰囲気に維持される。
【0045】
その後所定時間が経過し,載置台70上のウェハWの温度が250℃に安定すると,駆動機構73によってウェハWが低速度で回転される。次に,図4に示すように各電子線管76からウェハW表面の層間絶縁膜Dに対して所定出力,例えば10keVの電子線が所定時間,例えば約2分間照射される。これによって,電子線のエネルギーが層間絶縁膜Dに提供され,層間絶縁膜Dを形成するMSQの高分子重合を誘発して,層間絶縁膜Dが硬化される(図5の(c))。なお,このときの電子線の出力,照射時間は,膜厚,処理雰囲気等によって適宜定められる。
【0046】
約2分間の電子線の照射が終了すると,載置台70の回転が停止され,再び昇降ピン74によって上昇される。このとき,ヘリウムガスの供給とユニットケーシング65a内の減圧が停止される。そして,シャッタ82が開放され,搬送機構50が再びユニットケーシング65a内に進入し,ウェハWが搬送機構50に受け渡されて,層間絶縁膜Dの硬化処理が終了する。
【0047】
硬化処理の終了したウェハWは,搬送機構50によって受け渡し部37に搬送される。次いで主搬送装置13によって,第3の処理装置群G3に属するアドヒージョンユニット33に搬入される。このアドヒージョンユニット33において,レジスト液との密着性を向上させるHMDSなどの密着強化剤がウェハW上に塗布される。次にウェハWは,主搬送装置13によってクーリングユニット31に搬送され,所定の温度に冷却される。その後,ウェハWは,レジスト塗布ユニット17に搬送され,ウェハW上にレジスト液が塗布され,レジスト膜Rが形成される(図5の(d))。レジスト液が塗布されたウェハWは,プリベーキングユニット40,クーリングユニット36に順次搬送され,各ユニットで所定の熱処理が施される。その後,ウェハWは,受け渡し部37に搬送される。
【0048】
次いで,ウェハWは,搬送機構50によって搬送室5内に搬送され,搬送室5を経由して露光処理ユニット6に搬送される。そこでウェハWは所定パターンの露光処理が施され,露光処理の終了したウェハWは,再び搬送機構50によって受け渡し部37に戻される。受け渡し部37に戻されたウェハWは,主搬送装置13によってポストエクスポージャーベーキングユニット39,クーリングユニット35に順次搬送され,熱処理が施された後,現像処理ユニット18に搬送される。
【0049】
現像処理ユニット16に搬送されたウェハWは,現像液が供給され,所定時間現像される。これによって,ウェハW上の一部のレジスト膜Rが溶解される(図5の(e))。そして現像処理の終了したウェハWは,主搬送装置13によってポストベーキングユニット34,クーリングユニット30に順次搬送され,所定の熱処理が施される。その後,ウェハWは,受け渡し部32を介して,ウェハ搬送体8によってカセットCに戻され,ウェハ処理装置1における一連のウェハ処理が終了する。
【0050】
以上の実施の形態では,ウェハ処理装置1内に,電子線を照射して層間絶縁膜Dの硬化処理を行う硬化処理ユニット65を設けたので,かかる硬化処理を短時間で行うことが可能となり,ウェハ処理全体の短TAT化が図られる。また,枚葉式で行われるため,従来のバッチ式のように硬化処理前後のウェハWの待ち時間が無くなり,これによっても短TAT化が図られる。
【0051】
また,硬化処理ユニット65内の雰囲気を減圧可能にしたことによって,照射された電子線が散乱することが抑制され,層間絶縁膜Dに対してより強い電子線を効果的に照射することができる。これによって,照射時間が短縮され,硬化処理時間が短縮できる。
【0052】
さらに,第1処理ステーション3に,ウェハWを加熱処理する加熱処理ユニット38を設けたので,硬化処理ユニット65による硬化処理が行われる前に第1処理ステーション3内において層間絶縁膜Dとなる塗布液中の溶剤を好適に蒸発させることができる。また,硬化処理が行われる際に溶剤が蒸発することが無くなり,電子線管76等が溶剤によって汚染されることが防止される。
【0053】
第1処理ステーション3にレジスト塗布ユニット17と現像処理ユニット18を設け,ウェハ処理装置1に隣接して露光処理ユニット6を設けたので,ウェハW上にレジスト液を塗布し,所定のパターンを露光して,現像処理するフォトリソグラフィー工程を同じウェハ処理装置1で連続して行うことができる。これによって,従来別個の装置で行われていたフォトリソグラフィー工程がインライン化され,一連の処理に要するトータルの処理時間が短縮される。
【0054】
また,減圧機構51や吸引ポンプ62等によって搬送室5内と第2処理ステーション4内を減圧可能にしたので,塗布液の溶剤を蒸発させる加熱処理ユニット38から硬化処理ユニット65までのウェハWの搬送経路が低酸素雰囲気に維持できる。これによって,当該区間を搬送中にウェハW上の層間絶縁膜Dが酸化されることが抑制される。また,第2処理ステーション4の圧力を搬送室5の圧力よりも低くし,硬化処理時の硬化処理ユニット65内の圧力よりも高くしたため,減圧度が搬送室5,第2処理ステーション4,硬化処理ユニット65と順に高くなっていくので,硬化処理ユニット65の高減圧が維持し易くなり,減圧時間を短縮することもできる。また,搬送されるウェハWを大気圧から徐々に減圧させていくことができるので,圧力変動によるウェハWへの負担が低減される。
【0055】
以上の実施の形態で記載した第2処理ステーション4に,図6に示すように減圧雰囲気内でウェハWをエッチング処理するエッチングユニット90を設けるようにしてもよい。この場合,ケーシング5aのエッチングユニット90に対向する位置に,ウェハWを搬送するための搬送口91と当該搬送口91を開閉自在とするシャッタ92とを設ける。かかる構成によって,レジストパターンに従って層間絶縁膜Dを選択的に除去するエッチング処理工程をインライン化することができ,ウェハ処理のトータルの処理時間を短縮することができる。また,エッチング処理は,極めて高い減圧雰囲気で行われるため,上述したように例えば搬送室5,第2処理ステーション4と徐々に減圧していくことができるので,減圧時間が短縮できると共に,ウェハWに与えられる圧力変動による負担が低減される。
【0056】
以上の実施の形態では,搬送機構50による搬送領域内と第2処理ステーション4内とを別個に減圧させていたが,搬送機構50と第2処理ステーション4の双方を含む減圧室を設け,その中を減圧させるようにしてもよい。このような場合,例えば図7に示すように,ウェハ処理装置100に搬送機構50と第2処理ステーション4の全体を収容し,双方を気密な閉鎖空間に置くことができるケーシング101を設けて,減圧室102を形成する。ケーシング101には,ケーシング101内を所定の圧力に減圧する減圧機構103が接続されている。これによって,搬送機構50によってウェハWが搬送される領域と第2処理ステーション4内の圧力を単一の減圧機構103だけで制御することができる。また,減圧室102内を,大気圧よりも低く,硬化処理時の硬化処理ユニット65内やエッチングユニット90内の圧力よりも高い圧力に制御することができる。したがって,硬化処理ユニット65及びエッチングユニット90のユニット内外の圧力差が低減され,硬化処理ユニット65及びエッチングユニット90内の圧力が維持しやすくなり,また,減圧時間を短縮することができる。また,減圧度の高いエッチングユニット90等に搬送されるウェハWを段階的に減圧させていくことができので,圧力変動によるウェハWへの負担を低減することができる。
【0057】
また,以上の実施の形態で記載した第2処理ステーション4内に,ウェハWを熱処理する熱処理ユニットを設けるようにしてもよい。このような場合,例えば第2の処理ステーション4内に,図8,図9に示すように複数の処理ユニットを多段に搭載可能な第6の処理ユニット群G6を設ける。当該第6の処理ユニットG6には,熱処理ユニットとしての冷却ユニット110及び加熱ユニット111と,硬化処理ユニット65とが下から順に積み重ねられている。そして,硬化処理ユニット65で硬化処理が終了したウェハWは,搬送機構50によって加熱ユニット111に搬送され,加熱処理される。この際,例えば硬化処理ユニット65での加熱温度250℃よりも高い温度,例えば300℃で加熱される。次にウェハWは,冷却ユニット110に搬送され,例えば常温,例えば23℃に冷却される。そして,冷却処理の終了したウェハWは,上述したように例えば第1処理ステーション3内の各処理ユニットに搬送され,所定のフォトリソグラフィー処理が行われる。このように硬化処理後のウェハWを熱処理することによって,ウェハW上の層間絶縁膜Dの膜質が向上し,より適切な層間絶縁膜Dが形成される。
【0058】
なお,以上の実施の形態では,ウェハ処理装置に,層間絶縁膜を形成するユニット,当該層間絶縁膜を硬化処理するユニット及びフォトリソグラフィー処理を行うためのユニットとを搭載したが,ウェハ処理装置に層間絶縁膜を形成するユニット及び電子線によって硬化処理するためのユニットのみを搭載してもよい。このような場合でも,バッチ式で硬化処理を行っていた従来に比べて,短TAT化が図られる。
【0059】
以上の実施の形態で形成した絶縁膜は,SODの層間絶縁膜であったが,本発明は他の種の膜処理,例えばSOG(Spin on glass),Low―k膜,レジスト膜等の膜処理においても適用できる。
【0060】
また,以上で説明した実施の形態は,半導体ウェハデバイス製造プロセスの膜形成工程及びフォトリソグラフィー工程におけるウェハの処理装置について適用したものであったが,本発明は半導体ウェハ以外の基板例えばLCD基板の処理装置においても適用できる。
【0061】
【発明の効果】
本発明によれば,連続した一連の基板処理を枚葉式のユニットで行うことができ,また,電子線を用いることによって硬化処理時間を大幅に短縮できるので,短TAT化が図られる。
【0062】
特に,請求項4によれば,基板のフォトリソグラフィー処理も同じ装置内で連続して行うことができるので,基板が完成されるまでのトータル処理時間が短縮され,スループットの向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態にかかるウェハ処理装置の構成の概略を示す横断面の説明図である。
【図2】図1のウェハ処理装置の正面図である。
【図3】図1のウェハ処理装置の背面図である。
【図4】硬化処理ユニットの縦断面の説明図である。
【図5】各処理工程におけるウェハの成膜状態を示したウェハの縦断面の説明図である。
【図6】エッチングユニットを設けた場合のウェハ処理装置の概略を示す横断面の説明図である。
【図7】減圧室を有するウェハ処理装置の概略を示す横断面の説明図である。
【図8】第2処理ステーションに第6の処理ユニット群を設けた場合のウェハ処理装置の概略を示す横断面の説明図である。
【図9】図8のウェハ処理装置内の処理ユニット構成を示すウェハ処理装置の背面図である。
【符号の説明】
1 ウェハ処理装置
3 第1処理ステーション
4 第2処理ステーション
5 搬送室
6 露光処理ユニット
15 塗布ユニット
17 レジスト塗布ユニット
50 搬送機構
65 硬化処理ユニット
75 照射装置
76 電子線管
L Low―k膜
D 層間絶縁膜
R レジスト膜
W ウェハ
Claims (5)
- 基板の処理装置であって,
絶縁膜となる塗布液を基板に塗布する塗布ユニットを有する第1の処理部と,
一枚ずつ基板に電子線を照射して,基板上の前記絶縁膜を硬化させる硬化処理ユニットを有する第2の処理部と,
前記第1の処理部と前記第2の処理部との間で基板を搬送する搬送機構と,
前記搬送機構を収容して気密に閉鎖可能な搬送室と,
前記搬送室を所定の圧力に減圧する減圧機構と,を有し,
前記第2の処理部は,当該第2の処理部内の雰囲気を減圧可能に構成され,
前記硬化処理ユニットは,当該硬化処理ユニット内の雰囲気を減圧可能に構成され,
前記第2の処理部内の圧力は,前記搬送室の圧力よりも低く設定され,
前記硬化処理ユニット内の圧力は,前記第2の処理部内の圧力よりも低く設定されていることを特徴とする,基板の処理装置。 - 前記硬化処理ユニットは,基板を載置する載置台と,前記載置台の基板に電子線を照射する照射装置と,前記載置台を回転させる回転機構と,前記載置台を加熱させるヒータを備えていることを特徴とする,請求項1に記載の基板の処理装置。
- 基板の処理装置であって,
絶縁膜となる塗布液を基板に塗布する塗布ユニットを有する第1の処理部と,
減圧雰囲気内で一枚ずつ基板に電子線を照射して,基板上の前記絶縁膜を硬化させる硬化処理ユニットを有する第2の処理部と,
前記第1の処理部と前記第2の処理部との間で基板を搬送する搬送機構と,を有し,
前記第1の処理部には,基板にレジスト液を塗布するレジスト塗布ユニットと,基板を現像処理する現像処理ユニットとがさらに設けられており,
前記搬送機構によって基板を搬送可能な領域には,基板を露光する露光処理ユニットが設けられ,
前記第2の処理部には,減圧雰囲気内で基板をエッチング処理するエッチングユニットがさらに設けられ,
前記第2の処理部は,当該第2の処理部内の雰囲気を減圧可能に構成されていることを特徴とする,基板の処理装置。 - 前記搬送機構を収容して気密に閉鎖可能な搬送室と,
前記搬送室を所定の圧力に減圧する減圧機構とをさらに有することを特徴とする,請求項3に記載の基板の処理装置。 - 前記第2の処理部には,基板を熱処理する熱処理ユニットがさらに設けられていることを特徴とする,請求項1〜4のいずれかに記載の基板の処理装置。
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