JP4714185B2

JP4714185B2 - ガス処理装置

Info

Publication number: JP4714185B2
Application number: JP2007141908A
Authority: JP
Inventors: 雅敏白石; 豊麻生
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2027-05-29
Also published as: JP2008300412A; KR20080105000A

Description

本発明は、例えばレジストのリフロー処理等の所定の処理ガスを用いてガス処理を行うガス処理装置に関する。

例えば半導体装置の製造プロセスにおいては、所定の層が形成された基板の表面にレジスト層を形成し、所定のパターンに対応して露光処理を行った後に当該ウエハのレジスト層に形成された露光パターンを現像するという、いわゆるフォトリソグラフィ技術により所定のパターンに対応したレジストマスクが用いられる。

ところで、近年、半導体装置の高集積化と微細化が益々進展しており、これにともなって半導体装置の製造工程が複雑化し、必要なマスクパターンが増加し、製造コストが増加する。このため、製造コストを大幅に低減すべく、フォトリソグラフィのためのマスクパターンの形成工程を統合させて全体の工程数を短縮させることが検討されている。

マスクパターンの形成工程数を削減する技術として、レジストに有機溶剤を浸透させることによりレジストを軟化させ、レジストのパターン形状を変化させることによって新たなマスクパターンを形成して、フォトリソグラフィによるマスクパターンの形成工程を低減することができるリフロー処理が提案されている（例えば、特許文献１）。

このようなリフロー処理は、レジスト膜を形成した基板をシンナー雰囲気に曝すことにより行われるが、従来から、このような処理を密閉チャンバー内で行う装置が用いられている（例えば特許文献２参照）。

このようなリフロー処理をＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造に適用しようとする場合、ＦＰＤ用のガラス基板が益々大型化しており、リフロー装置も大型化、複雑化の傾向にあり、コストが高いという問題がある。また、ガス吐出口と基板との間が１０ｍｍ以上離れており、シンナー吐出口からシンナーが基板に到達するまでにシンナー濃度が低下し、高い反応速度を得ることが困難である。

このような問題は、リフロー処理に限らず、他の処理ガスによるガス処理の場合も同様に生じる。
特開２００２−３３４８３０号公報特開２００３―１５８０５４号公報

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、基板に処理ガスを供給してガス処理を行う際に、大型化、複雑化を招くことなく、かつ処理ガス吐出口から基板までの距離を極力小さくすることができるガス処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一観点では、基板に処理ガスを供給して所定の処理を施すガス処理装置であって、基板を搬送する搬送路と、前記搬送路の上方に設けられ、前記搬送路を搬送されている基板に向けて前記処理ガスを吐出させるとともに、前記搬送路を搬送されている基板を前記処理ガスの吐出および吸引により浮上させる浮上機構と、前記搬送路に沿って基板を搬送させる搬送機構と、前記浮上機構の前記処理ガスの吐出量および吸引量を制御し、前記基板の浮上距離を制御する制御部とを具備し、前記搬送機構は、前記基板を搬送するコロと、前記コロを昇降させる昇降機構とを有し、前記制御部は、前記基板の浮上距離に対応して前記昇降機構に信号を送り、前記コロが前記基板を搬送可能となるように、前記コロの上下位置を制御することを特徴とするガス処理装置を提供する。

上記一観点において、前記浮上機構は、複数の処理ガス吐出口および処理ガス吸引口が形成され前記搬送路と対向する基準面を有する浮上部材を有し、前記基準面と前記搬送路を搬送されている基板の表面との距離が、５０〜１００μｍの距離に制御される構成とすることができる。

上記一観点において、前記浮上部材は、前記基板の温度を調節する温度調節機構を有する構成とすることができる。また、前記処理ガスとしてシンナーを用い、基板としてレジストパターンが形成されたものを用い、シンナーによりレジストパターンのリフロー処理を行うようにすることができる。

本発明によれば、搬送路を搬送されている基板をガスの吐出および吸引により浮上させるので、基板を平坦にして極力処理ガス吐出口との距離を小さくすることができ、高い反応速度を維持することができる。また、搬送路を搬送されている基板に対して処理ガスを吐出して処理するので、大きなサイズの基板に対してもハンドリングが容易であり、装置の簡素化が可能となる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るリフロー装置を示す断面図である。このリフロー装置１００は、筐体１を有し、筐体１内にはガラス基板Ｇが水平に搬送される搬送路２が形成されている。筐体１の一方の側壁には基板搬入口１ａが形成され、その側壁と対向する側壁には基板搬出口１ｂが形成されていて、基板搬入口１ａから搬入されたガラス基板Ｇが搬送路２を水平に搬送され、基板搬出口１ｂから搬出されるようになっている。ガラス基板Ｇは、複数のコロ３とコロ３を駆動する駆動機構４とを有する搬送機構５により搬送路２を矢印Ａの方向へ搬送される。複数のコロ３はフレーム６で連結され、フレーム６には昇降機構７が連結されており、昇降機構７により複数のコロ３が昇降可能となっている。

筐体１内の搬送路２の上方には、ガラス基板Ｇを浮上させるとともに、処理ガスである気化されたシンナーを供給するシンナー供給機構として機能する浮上部材１０が設けられている。浮上部材１０の下面は、搬送路２と対向するように水平に形成された基準面１０ａとなっており、この基準面１０ａには、処理ガスである気化されたシンナーを吐出する複数のシンナー吐出口１１と、雰囲気を吸引する複数の吸引口１２とが形成されている。これら複数のシンナー吐出口１１および吸引口１２は、基準面１０ａの全面にわたって形成されており、複数のシンナー吐出口１１と吸引口１２とは例えば図２に示すように、ライン状にかつ交互的に設けられている。

各シンナー吐出口１１には浮上部材１０内に形成されたシンナー供給路１３が接続されており、これらシンナー供給路１３は共通のシンナー供給配管１４に接続されていて、このシンナー供給配管１４にはシンナー供給源１５が接続されている。シンナー供給源１５は、例えば図３に示すように、液体状のシンナーＬを貯留するシンナー貯留容器１６と、シンナー貯留容器１６内のシンナーＬにバブリングガス（例えばＮ_２ガス）を供給するバブリングガス供給配管１７とを有しており、シンナーＬにバブリングガスを供給することによりシンナーを気化させ、気化されたシンナーをシンナー供給配管１４に導く。バブリングガス供給配管１７には、マスフローコントローラ等の流量制御器１７ａが設けられ、これによりバブリングガスの流量を制御してシンナーの気化量、すなわち気化されたシンナーの流量を制御可能となっている。

各吸引口１２には浮上部材１０内に形成された吸引路１８が接続されており、これら吸引路１８は共通の吸引配管１９に接続されていて、この吸引配管１９には真空ポンプ等の排気装置２０が接続されている。排気装置２０により吸引口１２、吸引路１８および吸引配管１９を介して浮上部材１０の下方の雰囲気を吸引することにより、ガラス基板Ｇの浮上距離を調整するとともに、気化されたシンナーを排出するようになっている。

シンナー供給源１５および排気装置２０は制御部２５に電気的に接続されており、制御部２５は、シンナー供給源１５からの気化されたシンナーの流量および排気装置２０による吸引量を制御して、シンナー吐出口１１からのシンナーの吐出および吸引口１２による吸引を調節し、これらのバランスによりガラス基板Ｇの浮上量、すなわち基準面１０ａとガラス基板Ｇの表面との距離を例えば５０〜１００μｍ程度の極小さい距離に制御可能となっている。この場合に、基準面１０ａとガラス基板Ｇの表面との距離は、シンナー吐出口１１とガラス基板Ｇの表面との距離に相当する。

具体的には、制御部２５は、浮上部材１０に隣接して設けられた位置センサ２４からのガラス基板Ｇの検出信号を受け取り、この検出信号に基づいて、図３に示す流量制御器１７を制御してバブリングガスの流量を制御することによってシンナー吐出口１１からの処理ガスの吐出量を制御するとともに、排気装置２０に備えられたバルブ等を制御することにより吸引口１２からの吸引量を制御し、ガラス基板Ｇの浮上距離を制御する。

制御部２５はまた、ガラス基板Ｇの浮上距離に対応して昇降機構７に信号を送り、コロ３がガラス基板Ｇを搬送可能となるように、コロ３の上下位置を制御するようになっている。

一方、浮上部材１０の上面には温調水供給配管２６および温調水排出配管２７が接続されており、これらは浮上部材１０中の温調水流路（図示せず）に繋がっている。温調水供給配管２６および温調水排出配管２７は、温調水供給源２９に接続されており、温調水は浮上部材１０に循環供給されるようになっている。温調水供給源２９内の温調水の温度および流量は上記制御部２５により制御されるようになっており、これにより、浮上部材１０の温度が制御され、浮上部材１０に近接して搬送されるガラス基板Ｇの温度が制御されるようになっている。

なお、駆動機構４によるガラス基板Ｇの搬送速度も制御部２５により制御されるようになっている。

このように構成されるリフロー装置１００においては、搬送機構５によりガラス基板Ｇを搬入口１ａから筐体１内に搬入し、搬送路２に沿ってガラス基板Ｇを矢印Ａの方向へ連続的に搬送する。ガラス基板Ｇの表面には所定パターンのレジスト層が形成されており、リフロー装置１００においては、このレジスト層を軟化させて流動させ、最初のパターンとは異なるパターンとする。

筐体１内に搬入されたガラス基板Ｇには、浮上部材１０のシンナー吐出口１１からシンナーが吐出される。これにより、ガラス基板Ｇ上のレジストにシンナーが浸透し、軟化・流動される。そして、リフロー処理に供された後のシンナーは吸引口１２から速やかに吸引されて排出される。

このとき、シンナー吐出口１１からのシンナーの吐出および吸引口１２からの吸引が上述したように制御部２５に制御され、ガラス基板Ｇの浮上量が制御される。また、この際に、制御部２５により昇降機構７を制御して搬送機構５のコロ３の位置がガラス基板Ｇの浮上量に合わせて調節される。

この場合に、浮上部材１０の基準面１０ａには全面に複数のシンナー吐出口１１および吸引口１２が形成されているため、ガラス基板Ｇは反りのない平坦な状態として浮上量を制御可能である。このため、ガラス基板Ｇを基準面１０ａに極めて近接させることができ、５０〜１００μｍといった極小さい浮上量とすることができる。したがって、シンナー吐出口１１とガラス基板Ｇとの距離を極力小さくして、高濃度のシンナーにより極めて効率よく、短時間で均一なリフロー処理を行うことができる。

また、処理ガスであるシンナーの供給および排気のための吸引を利用して、ガラス基板Ｇの浮上量を制御するのでガスの供給および排気のための機構を簡素化することができる。

さらに、搬送路２を搬送されているガラス基板Ｇに対してシンナーを吐出してリフロー処理するので、ガラス基板サイズが大きくてもハンドリングが容易であり、装置の簡素化が可能となる。

このリフロー処理に際して、温調水を流して浮上部材１０の温度を制御することにより、ガラス基板Ｇをリフロー処理に適した温度、例えば２０℃に制御する。これにより、適切なリフロー処理を行うことができる。

なお、本実施形態においては、処理ガスであるシンナーを用いてガラス基板Ｇの浮上を制御するようにしたが、ガラス基板Ｇの浮上に必要なシンナー吐出量とリフロー処理に必要なシンナー吐出量とが大きく異なる等の場合には、処理ガスであるシンナーの吐出口とガラス基板浮上のためのガス吐出口とを別個に設けるようにしてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態に係るリフロー装置について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係るリフロー装置を示す断面図である。上記第１の実施形態では浮上部材１０がシンナー吐出部材を兼ねていたが、本実施形態では浮上部材とシンナー吐出部材とを別個に設けている。図４において図１と同じものには同じ符号を付して説明を簡略化する。

このリフロー装置２００は、筐体１内の搬送路２の上方にシンナー吐出部材５０を設け、搬送路２の下方に浮上部材６０を設けている。

シンナー吐出部材５０の下面は、搬送路２と対向するように水平に形成された基準面５０ａとなっており、この基準面５０ａには、処理ガスである気化されたシンナーを吐出する複数のシンナー吐出口５１が全面にわたって形成されている。シンナー吐出部材５０の内部には、シンナー拡散空間５２が形成されておりシンナー拡散空間５２から上記複数のシンナー吐出口５１に対応する位置に複数のシンナー吐出孔５３が延びている。シンナー吐出部材５０のシンナー拡散空間５２の上部にはシンナー供給配管５４が接続されており、シンナー供給配管５４にはシンナー供給源が接続されている。このシンナー供給源５５は、シンナー供給源１５と同様、例えば図３の構成を有している。

浮上部材６０の上面は、搬送路２と対向するように水平に形成された基準面６０ａとなっており、この基準面６０ａには、ガラス基板Ｇを浮上させるための浮上ガス、例えばエアーを吐出する複数の浮上ガス吐出口６１と、雰囲気を吸引する複数の吸引口６２とが形成されている。これら複数の浮上ガス吐出口６１および吸引口６２は、基準面６０ａの全面にわたって形成されており、第１の実施形態の複数のシンナー吐出口１１と吸引口１２と同様、例えば、ライン状にかつ交互的に設けられている。

各浮上ガス吐出口６１には浮上部材６０内に形成された浮上ガス供給路６３が接続されており、これら浮上ガス供給路６３は共通の浮上ガス供給配管６４に接続されていて、この浮上ガス供給配管６４には浮上ガス供給源６５が接続されている。

各吸引口６２には浮上部材６０内に形成された吸引路６８が接続されており、これら吸引路６８は共通の吸引配管６９に接続されていて、この吸引配管６９には真空ポンプ等の排気装置７０が接続されている。排気装置７０により吸引口６２、吸引路６８および吸引配管６９を介して浮上部材６０の上方の雰囲気を吸引することにより、ガラス基板Ｇの浮上距離を調整するとともに、気化されたシンナーを排出するようになっている。

浮上ガス供給源６５および排気装置７０は制御部７５に電気的に接続されており、制御部７５は、浮上ガス供給源６５からの浮上ガスの流量および排気装置７０による吸引量を制御して、浮上ガス吐出口６１からの浮上ガスの吐出および吸引口６２による吸引を調節し、これらのバランスによりガラス基板Ｇの浮上量、すなわち基準面６０ａとガラス基板Ｇの表面との距離を制御可能となっている。したがって、この距離を制御することにより、シンナー吐出口５１が形成された基準面５０ａと基板との距離を小さい距離に制御可能となっている。

浮上部材６０の下面には温調水供給配管７６および温調水排出配管７７が接続されており、これらは浮上部材６０中の温調水流路（図示せず）に繋がっている。温調水供給配管７６および温調水排出配管７７は、温調水供給源７９に接続されており、温調水は浮上部材６０に循環供給されるようになっている。温調水供給源７９内の温調水の温度および流量は上記制御部７５により制御されるようになっており、これにより、浮上部材６０の温度が制御され、浮上部材６０に近接して搬送されるガラス基板Ｇの温度が制御されるようになっている。

図４には図示していないが、ガラス基板Ｇを搬送する搬送機構８０は、図５に示すように、ガラス基板Ｇの両側にそれぞれ複数設けられガラス基板Ｇの端部を吸着する複数の吸着部材８１と、吸着部材８１を支持するとともにガラス基板Ｇを搬送する一対の搬送体８２と、搬送体８２をガイドする一対のガイドレール８３と、搬送体８２を駆動する駆動機構８４と、ガイドレール８３を昇降する昇降機構８５とを有している。駆動機構８４および昇降機構８５は制御部７５により制御される。制御部７５は、ガラス基板Ｇの浮上距離に対応してガイドレール８３の上下位置を制御するようになっている。

このように構成されるリフロー装置２００においては、搬送機構８０によりガラス基板Ｇを搬入口１ａから筐体１内に搬入し、搬送路２に沿ってガラス基板Ｇを矢印Ａの方向へ連続的に搬送する。ガラス基板Ｇの表面には所定パターンのレジスト層が形成されており、このレジスト層のリフロー処理が施される。

筐体１内に搬入されたガラス基板Ｇには、シンナー吐出部材５０のシンナー吐出口５１からシンナーが吐出される。ことにより、ガラス基板Ｇ上のレジストにシンナーが浸透し、軟化・流動される。そして、リフロー処理に供された後のシンナーは浮上部材６０の吸引口６２から速やかに吸引されて排出される。

このとき、浮上部材６０の浮上ガス吐出口６１からの浮上ガスの吐出および吸引口６２からの吸引が上述したように制御部７５に制御され、ガラス基板Ｇの浮上量が制御される。また、この際に、制御部７５により昇降機構８５を制御して搬送機構８０のガイドレール８３の位置がガラス基板Ｇの浮上量に合わせて調節される。

この場合に、浮上部材６０の基準面６０ａには全面に複数の浮上ガス吐出口６１および吸引口６２が形成されているため、ガラス基板Ｇは反りのない平坦な状態として浮上量を制御可能である。このため、ガラス基板Ｇをシンナー吐出部材５０の基準面５０ａに極めて近接させることができる。このときの近接距離は、シンナー吐出部材５０の基準面５０ａに依存し、安全性の観点から第１の実施形態よりも多少大きな距離にならざるを得ないが、数ミリ程度、例えば１〜５ｍｍ程度と従来に比較すると著しく小さくすることができる。したがって、シンナー吐出口５１とガラス基板Ｇとの距離を極力小さくして、高濃度のシンナーにより極めて効率よく、短時間で均一なリフロー処理を行うことができる。

また、搬送路２を搬送されているガラス基板Ｇに対してシンナーを吐出してリフロー処理するので、ガラス基板サイズが大きくてもハンドリングが容易であり、装置の簡素化が可能となる。

この第２の実施形態は、第１の実施形態のような処理ガスであるシンナーを用いて浮上距離を制御することが困難な場合に有効である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、処理ガスとしてシンナーを用いるリフロー装置を例にとって説明したが、これに限らず、例えばＨＭＤＳを用いるアドヒージョン処理のような他の処理ガスを用いるガス処理にも適用可能である。また、温度調整機構として温調水を循環させる機構を例にとって説明したが、これに限るものではなく、例えばアドヒージョン処理のような加熱制御する必要がある場合には、ヒーター等を用いることができる。さらに、基板の搬送機構としてコロ搬送およびレール搬送を例にとって説明したが、これに限るものではなく、例えばベルト搬送等他の搬送機構を採用することもできる。さらにまた、上記実施形態では基板としてＦＰＤ用のガラス基板を用いた例について示したが、半導体ウエハ等の他の基板のガス処理にも適用可能である。

本発明は、レジストのリフロー処理に好適である。

本発明の第１の実施形態に係るリフロー装置を示す断面図。本発明の第１の実施形態に係るリフロー装置に用いられる浮上部材の基準面に形成されたシンナー吐出口と吸引口との配置例を説明するための図。発明の第１の実施形態に係るリフロー装置に用いられるシンナー供給源を示す模式図。本発明の第２の実施形態に係るリフロー装置を示す断面図。本発明の第２の実施形態に係るリフロー装置に用いられる搬送機構を示す断面図。

符号の説明

１；筐体
２；搬送路
３；コロ
４；駆動機構
５，８０；搬送機構
７；昇降機構
１０，６０；浮上部材
１０ａ，５０ａ，６０ａ；基準面
１１，５１；シンナー吐出口
１２，６２；吸引口
１５，５５；シンナー供給源
２０，７０；排気装置
２５，７５；制御部
２９，７９；温調水供給源
５０；シンナー吐出部材
８１；吸着部材
８２；搬送体
８３；ガイドレール
１００，２００；リフロー装置
Ｇ；ガラス基板

Claims

基板に処理ガスを供給して所定の処理を施すガス処理装置であって、
基板を搬送する搬送路と、
前記搬送路の上方に設けられ、前記搬送路を搬送されている基板に向けて前記処理ガスを吐出させるとともに、前記搬送路を搬送されている基板を前記処理ガスの吐出および吸引により浮上させる浮上機構と、
前記搬送路に沿って基板を搬送させる搬送機構と、
前記浮上機構の前記処理ガスの吐出量および吸引量を制御し、前記基板の浮上距離を制御する制御部とを具備し、
前記搬送機構は、前記基板を搬送するコロと、前記コロを昇降させる昇降機構とを有し、
前記制御部は、前記基板の浮上距離に対応して前記昇降機構に信号を送り、前記コロが前記基板を搬送可能となるように、前記コロの上下位置を制御することを特徴とするガス処理装置。
前記浮上機構は、複数の処理ガス吐出口および処理ガス吸引口が形成され前記搬送路と対向する基準面を有する浮上部材を有し、前記基準面と前記搬送路を搬送されている基板の表面との距離が、５０〜１００μｍの距離に制御されることを特徴とする請求項１に記載のガス処理装置。
前記浮上部材は、前記基板の温度を調節する温度調節機構を有することを特徴とする請求項２に記載のガス処理装置。
前記処理ガスとしてシンナーを用い、基板としてレジストパターンが形成されたものを用い、シンナーによりレジストパターンのリフロー処理を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のガス処理装置。
前記基準面に、前記処理ガス吐出口とは別個に前記基板の浮上のためのガス吐出口が設けられていることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のガス処理装置。