KR101406379B1 - 소수화 처리 방법, 소수화 처리 장치, 도포, 현상 장치 및 기억 매체 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 가열판 상에 기판을 적재하여 기판의 가열 처리를 행하는 데 있어서, 가열판의 온도 상승 및 온도 강하를 빠르게 행할 수 있는 열처리 장치를 제공하는 것이다.

기판을 적재하여 가열하기 위한 가열판과, 온도 조절 매체의 온도에 따라서 상기 가열판을 온도 조절하기 위한 가열판 온도 조절부와, 제어부를 구비하고, 상기 제어부는 가열판의 온도를 임의의 온도로부터 그 온도보다도 높은 제1 온도로 변경하기 위해, 가열판 온도 조절부의 유로에 그 제1 온도보다도 높은 온도로 온도 조절된 온도 조절 매체를 공급하는 한편, 가열판의 온도를 임의의 온도로부터 그 온도보다도 낮은 제2 온도로 변경하기 위해, 가열판 온도 조절부의 상기 유로에 그 제2 온도보다도 낮은 온도로 온도 조절된 온도 조절 매체를 공급하도록 매체 온도 조절 수단 및 공급 수단의 동작을 제어하도록 구성하여 가열판의 승온 및 강온을 빠르게 행한다.

소수화 처리 모듈, 소수화 처리 장치, 가스 공급관, 도포 현상 장치

Description

소수화 처리 방법, 소수화 처리 장치, 도포, 현상 장치 및 기억 매체 {HYDROPHOBIC CONVERSION PROCESSING METHOD, HYDROPHOBIC CONVERSION PROCESSING UNIT, COATING-DEVELOPING APPARATUS, AND STORAGE MEDIUM}

본 발명은 반도체 웨이퍼나 LCD(액정 디스플레이) 등의 기판의 표면을 소수화 처리하는 소수화 처리 방법, 그 방법을 실시하는 소수화 처리 장치, 그 소수화 처리 장치를 포함하는 도포, 현상 장치 및 상기 방법을 실시하는 프로그램이 기억된 기억 매체에 관한 것이다.

반도체 디바이스나 LCD 기판 등의 제조 프로세스에 있어서의, 레지스트 패턴의 형성 처리의 일련의 공정의 하나로서, 기판 예를 들어 반도체 웨이퍼(이하「웨이퍼」라 함)에 대한 소수화 처리가 행해지는 경우가 있다. 이 소수화 처리는 웨이퍼에 레지스트를 도포하기 전에, 기초막과 레지스트막의 밀착성을 향상시키기 위해 행해지는 것이며, 웨이퍼의 표면에 대해 예를 들어 HMDS(헥사메틸디실라잔)의 증기를 불어댐으로써 행한다.

도 16의 (a), 16의 (b)는 HMDS 가스가 공급되었을 때의 웨이퍼(W) 표면의 변화를 나타내고 있어, 이들 도면에 도시한 바와 같이 HMDS 분자가 웨이퍼(W) 표면의 수산기와 화학 반응하여 상기 수산기가 트리메틸실라놀기로 치환됨으로써 웨이퍼(W)의 표면이 소수화된다.

그런데, 상기 레지스트 패턴을 형성하는 데 있어서, 미세한 선 폭을 형성하기 위해 액침 노광이라 불리는 노광 방법이 행해지는 경우가 있다. 액침 노광에 대해 간단하게 설명하면, 도 17의 (a)에 도시한 바와 같이 노광 수단(1)의 노광 렌즈(11)와 웨이퍼(W) 사이에 예를 들어 순수로 이루어지는 광을 투과하는 액막(12)을 형성하고, 그리고 도 17의 (b)에 도시한 바와 같이 노광 수단(1)을 횡방향으로 이동시켜 다음의 전사 영역(숏 영역)(11A)에 대응하는 위치에 당해 노광 수단(1)을 배치하고, 광을 조사하는 동작을 반복함으로써, 레지스트막(14)에 소정의 회로 패턴을 전사하는 노광 방식이다. 도면 중 13A, 13B는 각각 액막(12)을 형성하기 위한 액 공급로, 액 배출로이며, 또한 전사 영역(11A)은 실제보다도 크게 도시하고 있다. 이와 같이 액침 노광에 있어서는 웨이퍼(W) 표면이 액막(12)을 형성하기 위한 액류의 영향을 받으므로, 레지스트막(14)이 웨이퍼(W)로부터 박리되기 쉽고, 특히 레지스트막(14)의 가장자리부가 형성되어 있는 웨이퍼(W)의 베벨부(외주부 단부면)에서는 그 박리가 일어나기 쉬워, 그것을 방지하기 위해 상기한 소수화 처리를 행하는 것이 유효하다.

HMDS를 사용하여 상기한 소수화 처리를 행하는 소수화 처리 장치로서는, 예를 들어 기판을 적재하기 위한 적재대를 그 내부의 처리 공간에 구비한 처리 용기와, 이 처리 용기에 가스 유로를 통해 접속된, HMDS액이 모인 저류 탱크와, 처리 공간을 배기하는 배기 수단을 구비하고 있고, 상기 적재대는 웨이퍼(W)를 가열하기 위해 자유롭게 그 온도를 조정할 수 있도록 되어 있다. 그리고, 상기 저류 탱크에는 예를 들어 N₂(질소) 가스가 공급되어 그 N₂ 가스에 의해 HMDS액이 기화되어 HMDS 가스가 발생하도록 되어 있고, 또한 그 N₂ 가스가 캐리어 가스가 되어 생성된 HMDS 가스가 상기 가스 유로를 통해 웨이퍼(W)의 중앙부 상에 공급되도록 되어 있다. 또한, N₂ 가스는 HMDS 가스와의 혼합 가스로서 웨이퍼(W)에 공급되는 것 외에, 단독으로도 웨이퍼(W)의 중심 상에 공급할 수 있도록 구성되어 있다.

이 소수화 처리 장치에 의해 웨이퍼(W)에 소수화 처리가 행해지는 모습에 대해, 도 18 및 도 19를 참조하면서 설명한다. 도 18은 소수화 처리 중에 있어서의 적재대의 온도의 변화, 웨이퍼의 온도의 변화를 실선, 점선으로 각각 나타낸 그래프이며, 도 19는 굵은 화살표(16)로 나타내는 N₂ 가스류를 탄 HMDS 분자(17)가 웨이퍼(W)에 공급되어, 웨이퍼(W)의 표면 상태가 변화되는 모습을 나타내고 있다. 또한, 상술한 바와 같이 실제로는 HMDS 분자는 웨이퍼의 수산기와 반응하면 반응물이 생성되고, 그 반응물에 의해 웨이퍼(W) 표면이 소수화되지만, 도시의 편의상 이 반응물도 HMDS 분자(17)로서 나타내고 있다.

우선, 도면 중의 시각 r1에서 웨이퍼(W)가 예를 들어 90℃ 내지 110℃로 가열된 적재대(18) 상에 적재되고, 예를 들어 도포, 현상 장치가 설치된 클린룸의 온도인 23℃로부터 그 적재대의 온도와 거의 같은 온도로 가열된다[도 19의 (a), 스텝 Q1]. 그리고, N₂ 가스와 HMDS 가스의 혼합 가스가 웨이퍼(W)의 중심에 공급되 고, 그 혼합 가스는 웨이퍼(W)의 외주측으로부터 배기됨으로써 웨이퍼(W)의 주연에 널리 퍼지고, 상기한 바와 같이 HMDS 분자(17)가 웨이퍼(W) 표면의 수산기와 반응하여 웨이퍼(W) 표면이 소수화된다. 또한, 그 소수화된 웨이퍼(W) 표면의 HMDS 분자(17)에는 분자간력(分子間力)에 의해 다른 HMDS 분자(17)가 더 흡착하여, 웨이퍼(W) 표면에 상기 HMDS 분자(17)가 적층된 분자층(19)이 형성된다[도 19의 (b), 스텝 Q2]. 이 분자층(19)은 가열됨으로써 열에너지의 공급을 받아 분자층(19)을 구성하는 HMDS 분자(17)끼리의 결합은 약해져 있어, 예를 들어 새롭게 웨이퍼(W) 표면에 공급된 HMDS 분자(17)가 분자층(19)에 흡착하는 동시에 다른 HMDS 분자(17)에 흡착한 분자층(19)을 구성하는 HMDS 분자(17)가 당해 분자층(19)으로부터 이탈되는 상태가 된다.

시각 r2에서 웨이퍼(W)에 공급되는 가스를 HMDS 가스와 N₂의 혼합 가스로부터 N₂ 가스로만 변경하고, 이 절환된 N₂ 가스가 상기 혼합 가스와 마찬가지로 웨이퍼(W)의 중심으로부터 주연부로 흐른다. 새로운 HMDS 분자(17)가 공급되지 않게 된 분자층(19)에 있어서는 당해 분자층(19)으로부터 HMDS 분자(17)의 유리가 진행되는 동시에 그 유리된 분자(17)가 N₂ 가스류를 타고 배기되어, 분자층(19)의 HMDS 분자(17)는 웨이퍼(W)의 수산기와 반응한 하층의 한 층만을 남기고 웨이퍼(W) 표면으로부터 제거된다[도 19의 (c), 스텝 Q3]. 그 결과적으로, 웨이퍼(W)에는 한 층의 HMDS 분자(17)에 의해 구성되는 분자층(1A)이 형성된다[도 19의 (d), 스텝 Q4]. 계속해서 시각 r3에서 웨이퍼(W)는 적재대로부터 반송 수단에 전달되어 그 반송 수 단의 냉각 기구에 의해 냉각된다. 시각 r1 시각 r2 사이, 시각 r2 시각 r3 사이는, 예를 들어 각각 30초, 10초이다. 상기한 바와 같이 웨이퍼(W)의 수산기와 반응하지 않게 당해 웨이퍼(W)에 부착된 HMDS 분자(17)를 제거하는 것은, 그 HMDS 분자(17)가 물과 반응하기 때문에, 웨이퍼(W)의 충분한 소수성을 얻을 수 없게 되어 버리는 것을 방지하는 것 및 후술하는 바와 같이 이 HMDS 분자(17)로부터 아민의 발생을 억제하는 것을 목적으로 한다.

그런데, 상술한 바와 같이 웨이퍼(W)의 베벨부에 있어서 레지스트가 박리되기 쉬우므로, 이 웨이퍼(W)의 소수화를 행하는 데 있어서는 HMDS 가스를 당해 베벨부에까지 충분히 널리 퍼지게 하여 소수화를 행할 필요가 있다. 그러나 상술한 바와 같은 프로세스에서 처리를 행하면, 웨이퍼에 HMDS 가스와 N₂ 가스의 혼합 가스를 공급할 때에 웨이퍼(W)가 가열되고 있으므로, 도 19의 (a), 도 19의 (b)에 화살표로 나타낸 바와 같이 웨이퍼(W)로부터 상승 기류가 발생하고 있다. 따라서, 상기 혼합 가스는 이 상승 기류에 거역하여 웨이퍼(W)에 공급되게 된다. 또한, HMDS 가스와 같은 처리 가스는 온도가 높은 곳으로부터 낮은 곳으로 흐르기 쉬운 성질이 있으므로, 상기한 바와 같은 온도로 웨이퍼(W)가 가열되고 있으면 HMDS 분자(17)가 웨이퍼(W) 표면에 충분히 널리 퍼지지 않아, HMDS 분자(17)가 웨이퍼 표면과 반응하기 어렵다. 따라서, 베벨부를 포함하는 웨이퍼(W)의 면내에 균일한 소수화 처리를 행하고자 하면, HMDS 가스 및 N₂ 가스를 다량으로 공급할 필요가 있다.

또한, 도 16에 도시한 바와 같이 HMDS 분자(17)가 웨이퍼(W)의 수산기와 반 응하면 아민이 발생하지만, HMDS 분자(17)는 처리 분위기 중의 수분과 반응한 경우에도 마찬가지로 아민을 발생하므로 HMDS 가스의 공급량이 많아지면, 이 아민의 발생량도 늘어나고, 그리고 아민의 발생량이 많아지면, 처리 용기로부터 당해 아민이 누출되어, 예를 들어 도포, 현상 장치 내를 반송 중의 레지스트막이 이미 형성된 웨이퍼에 작용하여 레지스트를 변질시켜 현상 결함을 야기시킬 우려가 있다. 소수화 처리 장치의 처리 용기로서는, 구성 부품의 수, 구조의 복잡화, 장치의 조립의 수고 및 조정의 수고를 억제하는 목적으로부터, 그 내부의 HMDS 가스가 공급되는 처리 공간이 밀폐되지 않은 구조의 것을 사용하는 것이 검토되고 있지만, 이와 같은 처리 용기를 이용한 경우에는 상기한 아민이 누설될 가능성이 높아져 버릴 우려가 있다. 또한, HMDS 가스의 공급량이 많으면 소수화 처리에 필요로 하는 비용도 높아지는 문제가 있다.

특허문헌 1에는 기판에 레지스트 도포 전에 밀착재를 도포하는 것은 기재되어 있지만, 그 후 기판을 가열하는 것에 대해서는 기재되어 있지 않아, 상기한 문제를 해결할 수 있는 것은 아니다.

[특허문헌 1] 일본 특허 출원 공개 평7-235084(단락 0026 등)

본 발명은 이와 같은 문제를 기초로 하여 이루어진 것이며, 그 목적은 피처리체에 소수화 처리 가스를 공급하여 소수화 처리를 행하는 데 있어서, 소수화 처리 가스의 공급량을 억제할 수 있는 소수화 처리 방법, 그 소수화 처리 방법을 실시하는 소수화 처리 장치, 그 소수화 처리 장치를 포함하는 도포, 현상 장치 및 상기 방법을 실시하는 프로그램이 기억된 기억 매체를 제공하는 것이다.

본 발명의 소수화 처리 방법에 따르면,

처리 용기 내의 처리 공간에 설치된 적재대에 피처리체를 적재하는 공정과,

상기 적재대에 적재된 상기 피처리체를 소수화 처리 가스가 결로하지 않는 온도인 제1 온도로 온도 조절하는 공정과,

온도 조절된 상기 피처리체에 소수화 처리 가스를 공급하고, 소수화 처리 가스에 포함되는 분자를 피처리체 표면과 반응시켜 피처리체 표면을 소수화하는 공정과,

피처리체를 제1 온도보다도 높은 제2 온도로 온도 조절하고, 피처리체 표면에 공급된 여분의 상기 분자에 열에너지를 부여하는 동시에 처리 공간을 배기하여 그 여분의 분자를 피처리체 표면으로부터 제거하는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.

소수화 처리 가스는 예를 들어 헥사메틸디실라잔 가스이며, 그 경우, 상기 제1 온도는 30℃ 이하이고, 또한 상기 제1 온도는 예를 들어 10℃ 이상이며, 상기 제2 온도는 예를 들어 85℃ 이상이다. 또한, 여분의 분자를 피처리체 표면으로부터 제거하는 공정은 피처리체를 온도 조절하는 동시에 피처리체의 표면에 표면 퍼지 가스를 공급함으로써 행해져도 좋다.

본 발명의 소수화 처리 장치는, 처리 용기 내의 처리 공간에 설치되어 피처리체를 적재하는 적재대와,

적재대에 적재된 피처리체를 온도 조절하는 온도 조절 수단과,

상기 피처리체에 소수화 처리를 행하기 위한 소수화 처리 가스를 공급하는 소수화 처리 가스 공급 수단과,

상기 처리 공간을 배기하는 배기 수단과,

상기 온도 조절 수단, 각 소수화 처리 가스 공급 수단 및 배기 수단의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고,

상기 제어부는,

적재대에 적재된 피처리체를 소수화 처리 가스가 결로하지 않는 온도인 제1 온도로 온도 조절하고, 그 피처리체에 소수화 처리 가스를 공급하여 피처리체 표면을 소수화한 후, 피처리체를 제1 온도보다도 높은 제2 온도로 온도 조절하여 처리 공간을 배기하도록, 상기 온도 조절 수단, 각 소수화 처리 가스 공급 수단 및 배기 수단의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.

예를 들어, 상기 피처리체에 공급된 여분의 처리 가스를 제거하기 위한 표면 퍼지 가스를 공급하는 표면 퍼지 가스 공급 수단을 구비하고,

상기 제어부에 의해, 온도 조절 수단을 통해 여분의 분자에 열에너지를 부여하는 동시에 표면 퍼지 가스를 피처리체에 공급하도록 표면 퍼지 가스 공급 수단의 동작이 제어된다.

본 발명의 도포, 현상 장치는, 피처리체는 기판이며,

당해 기판을 수납한 캐리어가 반입되는 캐리어 블록과,

상기 캐리어로부터 취출된 기판의 표면에 상술한 소수화 처리 방법을 행하는 소수화 처리부, 소수화 처리된 기판의 표면에 레지스트를 도포하여 레지스트막을 형성하는 도포부, 및 상기 레지스트막이 형성된 기판을 노광한 후에 당해 기판을 현상하는 현상부를 포함하는 처리 블록과,

이 처리 블록과 레지스트가 도포된 기판을 노광하는 노광 장치 사이에서 기판의 전달을 행하는 인터페이스 블록을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 노광은 예를 들어 기판 표면에 액막을 형성하고, 이 액막을 통해 노광을 행하는 액침 노광이다.

본 발명의 기억 매체는 피처리체를 가열하는 소수화 처리 장치에 사용되는 컴퓨터 프로그램이 기억된 기억 매체이며, 상기 컴퓨터 프로그램은 상술한 소수화 처리 방법을 실시하기 위한 것인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 피처리체를 소수화 처리 가스가 결로하지 않는 온도인 제1 온도로 온도 조절하여 소수화 처리 가스를 공급하고, 계속해서 피처리체를 제1 온도인 제2 온도로 온도 조절하여 피처리체 표면에 공급된 피처리체 표면의 여분의 상기 분자에 열에너지를 부여하고, 그 여분의 분자를 피처리체 표면으로부터 제거한다. 이와 같이 소수화 처리를 행함으로써 후술하는 평가 시험에 나타낸 바와 같이, 종래의 소수화 처리를 행한 경우에 비해 피처리체에 공급하는 소수화 처리 가스의 양을 억제할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 관한 소수화 처리 장치(2)에 대해 그 종단 측면도, 횡단 평면도인 도 1, 도 2를 참조하면서 설명한다. 이 소수화 처리 장치(2)는, 피처리체 예를 들어 산화실리콘 등으로 이루어지는 웨이퍼(W)에 대해 후술하는 스텝에 따라서 소수화 처리를 행함으로써, 웨이퍼(W)의 반송구(22, 22)가 그 측면에 형성된 하우징(21) 내에 상부측이 개방되는 용기 본체(3)와, 이 용기 본체(3)의 상부 개구를 덮도록 설치된 덮개(4)로 이루어지는 편평한 원형 형상의 처리 용기(30)를 구비하고 있다.

상기 용기 본체(3)는 그 주연부를 이루는 측벽부(31)와, 그 측벽부(31)에 둘러싸이는 저벽부(32)를 구비하고 있고, 그 내부에는 저벽부(32)에 의해 지지되도록 웨이퍼(W)가 적재되는 적재대(5)가 설치되어 있다. 상기 적재대(5)의 내부에는 온도 조절 수단인 히터(51)가 설치되어 있고, 후술하는 제어부(7)로부터 송신되는 제어 신호에 따라서 그 적재대(5)를 임의의 온도로 제어하고, 적재대(5)에 적재된 웨이퍼(W)의 온도가 그 적재대(5)의 온도와 같은 온도로 제어된다. 도면에는 도시하고 있지 않지만 적재대(5)는 그 내부에 냉매를 유통시키거나, 냉각용 가스를 공급하는 등 하여 그 온도를 급속하게 저하시키기 위한 냉각 기구를 설치해도 좋다.

적재대(5)의 표면(52)에는 웨이퍼(W)의 이면을 지지하고, 웨이퍼(W)를 적재대(5)의 표면(52)으로부터 약간 이격된 상태에서 수평으로 유지하기 위한 핀(50)이 형성되어 있다. 적재대 표면(52)으로부터 핀(50)의 선단부까지의 높이는 예를 들어 0.1㎜이다. 또한, 적재대 표면(52)에는 다수의 가스 토출구(53)가 개방되어 있고, 이들 가스 토출구(53)는 웨이퍼(W)의 이면에 이면 퍼지 가스로서 N₂ 가스를 토출하고, 당해 이면에 HMDS 가스가 돌아들어감으로써 이 이면이 소수화 처리되는 것을 억제한다. 이와 같이 이면의 소수화를 억제함으로써, 웨이퍼(W) 이면에 부착된 HMDS 분자가 파티클로서 비산하는 것이 억제된다. 그 역할을 유효하게 달성하기 위해, 각 가스 토출구(53)는 적재대(5)의 둘레 방향을 따라 등간격으로 형성되고, 적재대(5)의 중심측 영역으로부터 주연측 영역으로 향할수록 그 수가 많아지도록 형성되어 있고, 이면의 각 부에 높은 균일성을 갖고 N₂ 가스를 공급할 수 있도록 되어 있다. 토출구(53)의 직경은 예를 들어 1.0㎜이다.

각 가스 토출구(53)는 적재대(5)의 내부에 설치된 가스 유로(54)(도 1에서는 편의상 도시하고 있지 않음. 도 3 참조)에 연통하고 있고, 가스 유로(54)는 적재대(5)에 접속된 가스 공급관(61)을 통해 N₂ 가스가 저류된 가스 공급원(6)에 접속되어 있다. 도면 중 56은 후술하는 냉각 플레이트(25)와 적재대(5) 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 3개의 승강 핀이며, 승강 기구(57)에 의해 도면 중의 구멍(56a)을 통해 승강 가능하게 구성되어 있다. 도면 중 58은 승강 기구(57)의 주위를 둘러싸는 커버체이다.

덮개(4)는 그 주연부를 이루는 측벽부(41)와, 그 측벽부(41)에 둘러싸이는 상벽부(42)를 구비하고 있고, 처리 용기(30) 내에 웨이퍼(W)의 반입을 행할 수 있도록 승강 기구(23)에 의해 승강 가능하게 구성되어 있다. 용기 본체(3)의 측벽부(31)의 상면에 덮개(4)의 측벽부(41)의 하면이 예를 들어 0.5㎜ 내지 2㎜ 정도의 간극(40)을 통해 접근한 상태에서, 상기 용기 본체(3)를 덮개(4)로 덮음으로써, 용기 본체(3)의 상부측 개구가 덮개(4)에 의해 폐쇄되고, 용기 본체(3)와 덮개(4) 사이에 처리 공간(20)이 구획 형성되고, 소수화 처리가 행해지도록 되어 있다.

상기 적재대(5) 상의 웨이퍼(W)에 대해, 상기 처리 공간(20)의 중앙 상부로부터 HMDS 가스 및 N₂ 가스를 공급하도록, 예를 들어 상기 덮개(4)의 이면측 중앙부에 처리 가스 공급부(43)가 설치되어 있다. 처리 가스 공급부(43)는 상방측에 비해 하방측이 직경 축소된 원기둥 형상으로 형성되어 있고, 그 하방측의 둘레면에 처리 공간(20)의 직경 방향을 향해 소수화 처리 가스인 HMDS 가스 및 N₂ 가스를 토출하는 다수의 처리 가스 공급 구멍(44)이 서로 간격을 두고 형성되어 있다. 덮개(4)에는 이 처리 가스 공급 구멍(44)에 상기 각 가스를 공급하는 가스 공급관(62)의 일단부가 접속되어 있다.

또한 덮개(4)의 측벽부(41)에는, 처리 공간(20)의 둘레 방향을 따라 고리 형상의 공간인 버퍼실(45)이 형성되어 있고, 이 버퍼실(45)에는 용기 본체(3)의 측벽부(31)에 그 하류 단부가 당해 버퍼실(45)에 개방되도록 형성된 가스 공급로(33)를 통해 N₂ 가스가 공급되고, 상기 N₂ 가스가 일단 모이도록 되어 있다. 용기 본체(3) 의 하부에는, 상기 가스 공급로(33)의 상류 단부와 접속되도록, 용기 본체(3)의 둘레 방향을 따라 설치된 가스 공급실(34)을 통해 가스 공급관(63)의 일단부가 접속되어 있다.

버퍼실(45)의 가스는 당해 버퍼실(45)의 내측 영역에 있어서의 용기 본체(3)의 주연부와 덮개(4)의 주연부 사이에 설치된 높이 1㎜ 내지 3㎜ 정도의 고리 형상의 가스 공급로(36)에 유입하거나, 또는 버퍼실(45)에 접속된 배기관(46)을 통해 예를 들어 소수화 처리 장치(2)가 설치되는 공장의 배기로에 유입하도록 되어 있다.

또한, 상기 덮개(4)의 측벽부(41)에는 상기 적재대(5) 상의 웨이퍼(W)보다도 외측 영역으로부터 처리 공간(20) 내를 배기하기 위한 다수의 배기 구멍(47)이 덮개(4)의 둘레 방향을 따라 개방되어 있고, 배기 구멍(47)은 덮개(4)에 접속된 배기관(48)에 연통하고 있다. 배기관(48)은 도시하지 않은 압력 제어 수단을 구비한 진공 펌프 등에 의해 구성되는 배기 수단(49)에 접속되어 있고, 배기 수단(49)이 제어부(7)로부터의 제어 신호를 받아 소정의 배기량으로 처리 공간(20) 내의 배기를 행한다.

상기 가스 공급관(62)의 상류측은 소수화 처리 가스 공급 수단을 구성하는 가스 공급관(64), 표면 퍼지 가스 공급 수단을 구성하는 가스 공급관(65)으로 각각 분기되고, 가스 공급관(64)의 상류 단부는 HMDS액(70)이 저류된 저류 탱크(71)의 기상부(72)에 개방되어 있고, 가스 공급관(65)의 상류 단부는 상기 N₂ 가스 공급 원(6)에 접속되어 있다. 또한, 저류 탱크(71)의 기상부(72)에는 HMDS액 기화용 가스 공급관(66)의 일단부가 개방되고, HMDS액 기화용 가스 공급관(66)의 타단부는 N₂ 가스 공급원(6)에 접속되어 있고, HMDS액 기화용 가스 공급관(66)으로부터 N₂ 가스가 저류 탱크(71) 내에 공급됨으로써, 탱크(71) 내의 HMDS액이 기화하여 HMDS 가스가 되고, 이 HMDS 가스와 상기 기화에 사용된 N₂ 가스가 가스 공급관(64, 62)을 통해 처리 공간(20)에 공급된다. 상기 N₂ 가스는 HMDS 가스의 캐리어 가스의 역할을 하고 있다. 도면 중 73은 저류 탱크(71)에 HMDS액을 공급하기 위한 HMDS액 공급원이며, 액체 공급관(74)을 통해 저류 탱크(71)에 접속되어 있다.

N₂ 가스 공급원(6)에 접속되는 가스 공급관(61, 63, 65, 66)에는 밸브나 매스 플로우 컨트롤러로 이루어지는 가스 공급 기기군(67)이 개재 설치되어 있어, 제어부(7)로부터 송신되는 제어 신호를 기초로 하여 N₂ 가스의 급단(給斷)을 관마다 독립적으로 제어한다. 이에 의해 가스 토출구(53), 버퍼실(45), 처리 공간(20)으로의 N₂ 가스의 공급량이 독립적으로 제어되고, 또한 HMDS 가스의 처리 공간(20)으로의 공급량이 제어된다.

도 3은 웨이퍼(W)에 소수화 처리 가스로서 HMDS 가스 및 N₂ 가스의 혼합 가스가 공급될 때의 처리 용기(30) 내에 있어서의 각 가스의 흐름을 나타낸 것이다. 상기 혼합 가스를 공급하기 전에 미리 버퍼실(45)에 소정의 유량으로 N₂ 가스를 공 급하고, 또한 처리 공간(20)이 부압이 되도록 배기 구멍(47)으로부터 소정의 배기량으로 배기가 행해져, 버퍼실(45)의 N₂ 가스가 배기 구멍(47)으로 유입하여 제거되는 상태로 해 둔다.

그러한 후, 처리 가스 토출 구멍(44)으로부터 상기 혼합 가스가 처리 공간(20) 내에 공급되는 동시에 가스 공급관(61)에 예를 들어 0.2 L/분으로 N₂ 가스가 공급되고, 이면측 퍼지 가스 토출 구멍(53)으로부터 토출한다. 웨이퍼(W)의 표면측, 이면측에 각각 토출된 혼합 가스, N₂ 가스는 웨이퍼(W)의 외측에 위치하는 상기 배기 구멍(47)으로부터 배기되고 있으므로, 각각 웨이퍼(W)의 중앙측으로부터 외연부측을 향해 확산되어 배기 구멍(47)으로부터 제거된다. 이때 혼합 가스는 웨이퍼(W)의 이면측에 형성되는 N₂ 가스의 기류에 의해 웨이퍼(W)로의 돌아들어감이 억제되고, 혼합 가스 중에 포함되는 HMDS 가스에 접촉하는 웨이퍼(W) 표면으로부터 베벨부에 걸친 영역이 소수화된다. 처리 가스 토출 구멍(44)으로부터 표면측 퍼지 가스로서 N₂ 가스가 단독으로 공급되는 경우도 혼합 가스가 공급되는 경우와 같은 가스류(gas流)가 처리 용기(30) 내에 형성되지만, 이때 퍼지 가스 토출 구멍(53)으로부터는 N₂ 가스가 토출되지 않는다.

도면 중 24는 하우징(21) 내를 상하로 구획하는 구획판이며, 이 구획판(24) 상을 반송구(22)가 형성된 전방측과 처리 용기(30)가 설치된 안쪽측 사이에서 냉각 플레이트(25)가 이동할 수 있도록 되어 있다. 냉각 플레이트(25)에는 냉매가 유통 하는 도시하지 않은 유로가 형성되어 있고, 냉각 플레이트(25)는 적재대(5)로부터 전달된 웨이퍼(W)를 냉각하는 역할을 갖는다. 또한, 도면 중 26은 냉각 플레이트(25)와 도시하지 않은 외부의 반송 기구 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 승강 핀이며, 구획판(24)에 뚫린 구멍(26a)을 통해 승강 기구(28)에 의해 냉각 플레이트(25) 상에 돌출 함몰 가능하게 구성되어 있다.

소수화 처리 장치(2)는 제어부(7)에 의해 제어되도록 구성되어 있다. 이 제어부(7)는 예를 들어 컴퓨터로 이루어지고, 프로그램, 메모리, CPU를 구비하고 있다. 상기 프로그램에는 제어부(7)로부터 소수화 처리 장치(2)의 각 부에 제어 신호를 보내 소수화 처리를 진행시키도록 명령(각 스텝)이 짜여져 있다. 이 프로그램은 컴퓨터 기억 매체 예를 들어 플렉시블 디스크, 콤팩트 디스크, 하드 디스크, MO(광 자기 디스크) 등의 기억부에 저장되어 제어부(7)에 인스톨된다.

계속해서 소수화 처리 장치(2)를 사용하여 행하는 소수화 처리 방법에 대해 도 4, 도 5, 도 6을 참조하면서 설명한다. 도 4는 소수화 처리에 있어서의 각 스텝을 나타낸 흐름도이며, 도 5는 소수화 처리를 행할 때의 적재대(5)의 온도 변화, 웨이퍼(W)의 온도 변화를 각각 실선, 점선으로 나타낸 그래프이다. 도 6은 도면 중 굵은 화살표로 나타내는 N₂ 가스류(76)를 타고 웨이퍼(W) 표면에 공급된 HMDS 분자(75)의 상태를 나타낸 설명도이다. 이 도 6에 있어서는, 배경기술의 란의 설명과 마찬가지로 HMDS 분자로부터의 반응 생성물도 도시의 편의상 HMDS 분자(75)로서 나타내고 있다.

우선, 히터(51)에 의해 적재대(5)의 온도가 웨이퍼(W)에 HMDS 분자를 반응(흡착)시키는 제1 온도인 예를 들어 23℃로 제어된다(스텝 S1). 도시 생략한 반송 기구에 의해 웨이퍼(W)가 소수화 처리 장치(2)의 하우징(21) 내에 반입되면, 승강 핀(26)을 통해 그 웨이퍼(W)가 냉각 플레이트(25)에 전달되고, 덮개(4)가 상승하여 냉각 플레이트(25)가 처리 용기(30)로 이동한다. 냉각 플레이트(25)로부터 승강 핀(56)을 통해 웨이퍼(W)가 적재대(5)에 전달되고(스텝 S2), 냉각 플레이트(25)가 반송구(22)측으로 복귀되면, 덮개(4)가 하강하여 웨이퍼(W)의 주위에 구획된 처리 공간(20)이 형성된다(스텝 S3).

웨이퍼(W)의 온도가 그 적재대(5)의 온도에 따라서 23℃로 유지된다. 한편 상기한 바와 같이 버퍼실(45)에 N₂ 가스가 소정의 유량으로 공급되고, 그것에 약간 늦게 처리 공간(20)이 부압이 되도록 배기 구멍(47)으로부터 소정의 배기량으로 배기가 행해지고, 버퍼실(45)의 N₂ 가스가 처리 공간(20)측으로 인입되어 배기 구멍(47)으로 유입하고, 용기 본체(3)의 측벽부(31)와 덮개(4)의 측벽부(41) 사이에 처리 공간(20)과 그 외부 공간을 구획하는 N₂ 가스류가 형성된다.

그 후, 도 5의 그래프 중 시각 t1에서 N₂ 가스 공급원(6)으로부터 HMDS액 저류 탱크(71)에 소정의 유량으로 N₂ 가스가 공급되어 저류 탱크(71) 내의 내압이 높아지고, HMDS액(70)이 기화되어, 탱크(71) 내에 공급된 N₂ 가스에 대응하는 양의 HMDS 가스가 생성되고, 그리고 HMDS 가스와 탱크(71) 내에 공급된 N₂ 가스로 이루어 지는 혼합 가스가 가스 공급관(64, 62)을 통해 웨이퍼(W)의 표면 중앙부에 공급된다(스텝 S4). 또한, 상기 혼합 가스의 공급과 대략 동시에 가스 공급관(61)을 통해 이면측 퍼지 가스 토출 구멍(53)으로부터 N₂ 가스가 공급된다.

이때, 웨이퍼(W)는 상기한 온도로 유지되어 있으므로, 배경기술의 란에 나타낸 바와 같이 90℃ 내지 110℃ 정도로 가온한 상태에서 HMDS 가스를 공급하는 경우에 비해 웨이퍼(W)로부터의 상승 기류의 발생이 억제되어 있고, 따라서 N₂ 가스류(76) 중에 포함되는 HMDS 분자(75)는 그 상승 기류에 의한 저항이 억제된 상태에서 웨이퍼(W)에 공급되고, 웨이퍼(W) 중앙부로부터 그것의 주연부로 흐른다[도 6의 (a)].

그리고, 웨이퍼(W) 표면을 흐르는 HMDS 분자(75)가 배경기술의 란에서 설명한 바와 같이 웨이퍼(W) 표면의 수산기와 반응하여 웨이퍼(W)의 중앙부로부터 베벨부에 걸친 영역이 소수화되고, 또한 웨이퍼(W)의 표면과 반응한 HMDS 분자(75) 상에는 HMDS 분자(75)가 흡착되어, 적층된 HMDS 분자(75)로 이루어지는 분자층(77)이 형성된다[도 6의 (b)]. 이미 서술한 바와 같이 HMDS 가스는 온도가 높은 장소보다도 낮은 장소로 이동하기 쉽기 때문에, 이때 상기한 바와 같이 웨이퍼(W)가 90℃ 정도로 가온되어 있는 경우에 비해 HMDS 분자(75)는 웨이퍼(W) 표면에 접하기 쉽고, 웨이퍼 표면의 수산기와의 반응이 일어나기 쉽게 되어 있다.

그러한 후, 도 5 중 시각 t2에서 적재대(5)의 온도를 상승시킨다[도 6의 (c), 스텝 S5]. 그리고, 적재대(5)의 온도가 제1 온도보다도 높은 제2 온도인 예 를 들어 90℃로 상승하고, 웨이퍼(W)의 온도가 그 적재대(5)의 온도에 추종하여 90℃로 상승한다. 이 과정에서, 분자층(77)을 구성하는 HMDS 분자(75)에 열에너지가 공급되어 HMDS 분자(75) 사이의 결합력이 약해진다. HMDS 분자(75)가 상기한 바와 같이 웨이퍼(W)와 반응하기 쉽게 되어 있으므로, 이 웨이퍼(W)를 23℃로 유지한 상태에서 HMDS 가스를 공급하는 시간은 단시간이라도 좋고, 시각 t1 시각 t2 사이는 예를 들어 3초이다.

계속해서 시각 t3에서 상기 HMDS 가스와 N₂로 이루어지는 혼합 가스의 공급을 정지하고, N₂ 가스 공급원(6)으로부터 가스 공급관(65, 62)을 통해 표면 퍼지 가스로서 N₂ 가스가 단독으로 예를 들어 3 내지 4L/분으로 웨이퍼(W)의 중앙부에 공급된다(스텝 S6). 이 단독 N₂ 가스는 상기 혼합 가스와 마찬가지로 배기 구멍(47)에 흡인됨으로써 웨이퍼(W)의 중앙부로부터 주연부로 향하는 가스류(78)를 형성한다. 상기한 바와 같이 HMDS 분자(75)끼리의 결합력이 약해져, 분자층(77)에 있어서 웨이퍼(W) 표면의 수산기와 반응한 HMDS 분자(75)를 제외한 HMDS 분자(75)는 웨이퍼(W) 표면으로부터 유리하여, 상기 N₂ 가스류(78)를 타고 웨이퍼(W)로부터 제거된다[도 6의 (d)]. 한편, 웨이퍼(W)의 수산기와 HMDS 분자(75)의 결합력은 그 분자(75)끼리의 결합력보다도 강하기 때문에, 웨이퍼(W)와 직접 결합한 HMDS 분자(75)만이 웨이퍼(W) 상에 1층의 분자층(79)으로서 남는다[도 6의 (e)]. 시각 t2 시각 t3 사이는 예를 들어 10초이다.

도 5 중 시각 t4에서 처리 가스 토출구로부터의 N₂ 가스의 공급이 정지하는 동시에 히터(51)로의 공급 전력이 저하되고, 적재대(5)의 온도가 저하된다. 계속해서 배기 구멍(47)으로부터의 배기량이 감소하고, 덮개(4)가 상승하여, 승강 핀(56)을 통해 냉각 플레이트(25)에 웨이퍼(W)가 전달된다(스텝 S7). 웨이퍼(W)는 그 열을 냉각 플레이트(25)에 빼앗김으로써 냉각되어, 장치(2)로의 반입시와는 반대의 동작으로 외부의 반송 기구에 전달되어 장치(2)로부터 반출된다. 적재대(5)의 온도는 23℃로 제어된다. 상기한 바와 같이 적재대(5)에 냉각 기구를 설치한 경우, 상기 시각 t4와 적재대의 온도가 23℃로 복귀되는 시각 t5 동안은 예를 들어 20초이다.

그러한 후, 후속의 웨이퍼(W)가 앞의 웨이퍼(W)와 마찬가지로 장치(2)에 반입되어, 같은 순서로 처리 용기(30)에 반입되고, 시각 t6에서 시각 t1과 마찬가지로 HMDS 가스와 N₂ 가스의 공급 처리가 행해지고, 이후는 앞의 웨이퍼(W)와 마찬가지로 상기한 각 스텝 S에 따라서 소수화 처리가 행해진다.

이 소수화 처리 방법에 따르면, 23℃로 웨이퍼(W)의 온도가 제어된 상태에서 HMDS 가스를 웨이퍼(W) 표면에 공급하고, 그 후 웨이퍼(W)의 여분의 HMDS 분자를 제거하기 위해 웨이퍼(W)의 온도를 90℃ 이상으로 상승시키고 있다. 따라서 HMDS 가스 공급시에는 웨이퍼(W)로부터의 상승 기류가 억제되어 있고, 또한 웨이퍼 표면의 온도가 낮은 쪽이 HMDS 분자가 웨이퍼 표면에 흡착하기 쉽기 때문에, 종래와 같이 웨이퍼(W)를 90℃ 정도의 고온으로 승온시킨 상태에서 HMDS 가스를 공급하는 방 법에 비해 적은 양, 짧은 시간으로 웨이퍼(W) 표면 전체에 HMDS 가스를 널리 퍼지게 하여 소수화 처리를 행할 수 있으므로, HMDS 가스 및 그것의 캐리어 가스인 N₂ 가스의 공급량을 억제할 수 있다. 따라서 처리 용기(30) 내의 압력이 높아지는 것을 억제하여, 처리 용기(30) 내로부터 그 외부 공간으로의 HMDS 가스 및 HMDS 가스로부터 생성되는 아민의 누설을 억제할 수 있다. 특히 상기한 처리 용기(30)는 HMDS 가스가 공급되는 처리 공간(20)을 구성하는 벽면에 처리 용기(30)의 외부 공간과 연통하는 간극(40)이 마련되어 있고, 밀폐 용기로 되어 있지 않으므로, 이와 같이 HMDS 가스의 공급량을 억제하는 것은 상기한 HMDS 가스 및 아민의 누설을 억제하는 관점에서 특히 유효하다.

후술하는 바와 같이 이 소수화 처리 장치(2)를 도포, 현상 장치에 적용한 경우에는, 웨이퍼 표면에 형성된 레지스트막에의 HMDS로부터 발생하는 아민의 영향을 억제함으로써 패턴 결함의 발생을 억제할 수 있으므로 특히 유효하다.

또한, 상기한 바와 같이 HMDS 가스 및 그 캐리어 가스로서 사용되는 N₂ 가스의 사용량이 억제되므로, 소수화 처리를 위한 비용이 상승하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 상술한 스텝 S5에 있어서는 여분의 HMDS 분자(75)를 제거하는데 있어서, 표면 퍼지 가스인 N₂ 가스의 공급을 행하지 않아도 좋지만, 이 N₂ 가스를 공급함으로써 여분의 HMDS 분자(75)를 더 확실하게 제거할 수 있으므로 바람직하다.

상기한 소수화 처리 방법은, 도 7에 도시한 바와 같은 용기 본체(81), 덮개(82) 사이에 간극이 마련되지 않는 밀폐 구조를 갖는 처리 용기(80)를 구비한 소 수화 처리 장치(8)를 사용하여 행해도 좋다. 상기 덮개(82)는 용기 본체(81)에 대해 상대적으로 승강한다. 도시는 생략하고 있지만 소수화 처리 장치(2)와 마찬가지로 배관계가 구성되고, HMDS 가스 및 N₂ 가스로 이루어지는 혼합 가스와 단독 N₂ 가스가 독립적으로 가스 공급로(84)를 통해 처리 공간(85)에 공급되도록 되어 있다. 도면 중 86은 처리 용기(81)의 중앙 하부의 배기 구멍이며, 87은 배기 구멍(86)에 접속된 배기관이다. 각 가스의 웨이퍼(W)에의 공급, 처리 공간(85)의 배기량, 적재대(5)에 의한 웨이퍼의 가열 온도는 소수화 처리 장치(2)와 마찬가지로 제어부(7)에 의해 제어된다.

상기한 소수화 처리 장치(8)에서는, 처리 공간(85)이 상압인 상태에서 각 가스가 공급되어, 상기한 일련의 스텝 S에 따라서 소수화 처리가 행해져도 좋고, 배기 수단(49)에 의해 처리 공간(85)이 감압된 상태에서 일련의 스텝 S가 실행되어 소수화 처리가 행해져도 좋다. 또한 HMDS 가스의 처리 용기 내로의 공급 방법으로서는 상술한 바와 같이 저류 탱크에 N₂ 가스를 공급하여 기화시켜, N₂ 가스와 함께 공급하는 것에 한정되지 않는다.

계속해서 상술한 소수화 처리 장치(2) 또는 소수화 처리 장치(8)의 도포, 현상 장치에의 적용예에 대해 도 8, 도 9, 도 10을 이용하여 설명한다. 도 8, 도 9, 도 10은 각각 도포, 현상 장치(9)의 평면도, 사시도, 개략 종단 측면도이다. 도면 중 B1은 웨이퍼(W)가 예를 들어 25매 밀폐 수납된 캐리어(C)를 반입 반출하기 위한 캐리어 블록이며, 캐리어(C)를 복수개 적재 가능한 적재부(92)를 구비한 캐리어 스 테이션(91)과, 이 캐리어 스테이션(91)으로부터 볼 때 전방의 벽면에 설치되는 개폐부(93)와, 개폐부(93)를 통해 캐리어(C)로부터 웨이퍼(W)를 취출하기 위한 전달 수단(A1)이 설치되어 있다.

캐리어 블록(B1)의 안쪽측에는 하우징(94)으로 주위가 둘러싸이는 처리 블록(B2)이 접속되어 있고, 이 처리 블록(B2)에는 전방측으로부터 차례로 가열ㆍ냉각계의 유닛을 다단화한 선반 유닛(U1, U2, U3)과, 후술하는 도포ㆍ현상 유닛을 포함하는 각 처리 유닛간의 웨이퍼(W)의 전달을 행하는 주 반송 수단(A2, A3)이 교대로 배열되어 설치되어 있다. 즉, 선반 유닛(U1, U2, U3) 및 주 반송 수단(A2, A3)은 캐리어 블록(B1)측으로부터 볼 때 전후 일렬로 배열되는 동시에, 각각의 접속 부위에는 도시하지 않은 웨이퍼 반송용 개구부가 형성되어 있고, 웨이퍼(W)는 처리 블록(B2) 내를 일단부측의 선반 유닛(U1)으로부터 타단부측의 선반 유닛(U3)까지 자유롭게 이동할 수 있도록 되어 있다.

또한 주 반송 수단(A2, A3)은 캐리어 블록(B1)으로부터 볼 때 전후 방향에 배치되는 선반 유닛(U1, U2, U3)측의 일면부와, 후술하는 예를 들어 우측의 액 처리 유닛(U4, U5)측의 일면부와, 좌측의 일면을 이루는 배면부로 구성되는 구획벽(95)에 의해 둘러싸이는 공간 내에 놓여져 있다. 또한 도면 중 96, 97은 각 유닛에서 사용되는 처리액의 온도 조절 장치나 온도 및 습도 조절용 덕트 등을 구비한 온도 및 습도 조절 유닛이다.

액 처리 유닛(U4, U5)은, 예를 들어 도 9에 도시한 바와 같이 레지스트액이나 현상액 등의 약액 공급용 공간을 이루는 수납부(98) 상에, 상기 레지스트를 도 포하여 성막하는 도포부인 도포 유닛 COT, 현상부인 현상 유닛 DEV 등을 복수단 예를 들어 5단으로 적층한 구성으로 되어 있다. 또한 상술한 선반 유닛(U1, U2, U3)은 액 처리 유닛(U4, U5)에서 행해지는 처리의 전처리 및 후처리를 행하기 위한 각종 유닛을 복수단 예를 들어 10단으로 적층한 구성으로 되어 있고, 웨이퍼(W)를 가열(베이크)하는 가열 유닛, 웨이퍼(W)를 각각 소정의 온도로 냉각하는 냉각 유닛(CPL), 각 유닛 사이에서 웨이퍼의 전달을 행하기 위한 전달 스테이지(TRS) 등이 포함된다. 가열 유닛으로서는 레지스트 도포 후, 노광 전에 가열하는 PAB, 액침 노광된 웨이퍼(W)를 현상 전에 가열하는 PEB 및 현상 후의 웨이퍼(W)를 가열하는 PDB가 있고, 각각 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 가열한다. 또한, 예를 들어 선반 유닛(U1)에는 상술한 소수화 처리 장치(2) 또는 소수화 처리 장치(8)에 대응하는 소수화 처리 모듈(ADH)이 포함되어 있다.

처리 블록(B2)에 있어서의 선반 유닛(U3)의 안쪽측에는, 예를 들어 제1 반송실(101) 및 제2 반송실(102)로 이루어지는 인터페이스 블록(B3)이 설치되어 있다. 제1 반송실(101), 제2 반송실(102)에는 처리 블록(B2)과 노광 장치(B4) 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 전달 수단(A4, A5)이 각각 설치되어 있다. 제1 반송실(101)에는 웨이퍼(W)의 전달 스테이지(TRS), 고정밀도 온도 조정 모듈(ICPL)이 적층된 선반 유닛(U6)과, 노광 장치(B4)에 반입하기 전에 웨이퍼(W)를 일치 체류시키는 버퍼 모듈(BM)이 설치되어 있고, 이들 모듈 및 스테이지 사이에서 전달 수단(A4)은 웨이퍼(W)의 전달을 할 수 있도록 되어 있다.

제2 반송실(102)의 전달 수단(A5)은 제1 반송실(101)의 전달 스테이지(TRS) 와 노광 장치(B4)의 반입 스테이지(103)와, 반출 스테이지(104) 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행한다. 노광 장치(B4)는 반입 스테이지(103)에 반입된 웨이퍼(W)에 대해 액침 노광을 행하고, 액침 노광을 끝낸 웨이퍼(W)는 반출 스테이지(104)에 적재된다.

계속해서 도포, 현상 장치(9)의 웨이퍼(W)의 반송 경로에 대해 설명한다. 우선 외부로부터 웨이퍼(W)가 수납된 캐리어(C)가 적재부(92)에 적재되면, 개폐부(93)와 함께 캐리어(C)의 덮개가 제거되어 전달 수단(A1)에 의해 웨이퍼(W)가 취출된다. 그리고 웨이퍼(W)는 선반 유닛(U1)의 한 단을 이루는 전달 스테이지(TRS)를 통해 주 반송 수단(A2)으로 전달된 후, 주 반송 수단(A2)에 의해 냉각 유닛(CPL) → 소수화 처리 모듈(ADH)의 순서로 반송되고, 소수화 처리 모듈(ADH)에서 상술한 스텝 S에 따라서 소수화 처리된다. 그 후, 주 반송 수단(A2) → 냉각 유닛(CPL) → 주 반송 수단(A2) → 도포 유닛(COT)의 순서로 반송되어, 그 COT에 의해 레지스트가 도포되어, 웨이퍼(W)의 표면에 레지스트막이 형성된다.

계속해서 웨이퍼(W)는 주 반송 수단(A2) → 가열 유닛(PAB) → 주 반송 수단(A3) → 냉각 유닛(CPL) → 전달 수단(A4) → 버퍼 모듈(BM)의 순으로 반송되고, 그 버퍼 모듈(BM)에서 일시 체류된 후, 전달 수단(A4) → 선반 유닛(U6)의 ICPL → 선반 유닛(U6)의 TRS → 전달 수단(A5) → 노광 장치(B4)의 반입 스테이지(103)로 반입되고, 그러한 후 웨이퍼(W)는 노광 장치(B4) 내의 소정의 장소에서 액침 노광된다. 배경기술의 란에서 설명한 바와 같이, 이와 같이 액침 노광을 행하는 경우, 레지스트막이 특히 웨이퍼(W)의 베벨부에 의해 박리되기 쉬워지므로 상기 소수화 처리를 행하는 것이 유효하다.

액침 노광을 종료한 웨이퍼(W)는 노광 장치(B4)의 반출 스테이지(104)에 적재되어, 전달 수단(A5) → 선반 유닛(U6)의 TRS → 전달 수단(A4) → 선반 유닛(U3)의 PEB → 주 반송 수단(A3) → 냉각 유닛(CPL) → 주 반송 수단(A3) → 현상 유닛(DEV)에 반송되어 현상 처리되어 레지스트 패턴이 형성된다. 그러한 후 웨이퍼(W)는 주 반송 수단(A3) → 가열 유닛(PDB) → 주 반송 수단(A2) → 냉각 유닛(CPL) → 주 반송 수단(A2) → 선반 유닛(U1)의 전달 스테이지(TRS) → 전달 수단(A1)의 순서로 반송되어, 전달 수단(A1)에 의해 원래의 캐리어(C)로 복귀된다.

(평가 시험)

평가 시험으로서 상기한 소수화 처리 장치(8)를 사용하여, 배경기술의 란에 나타낸 종래의 소수화 처리보다도 유효한 소수성을 얻기 위한 상기 각 스텝 S에 있어서의 웨이퍼의 가열 온도나 처리 시간의 검증을 행하였다. 이 평가 시험에 있어서는 웨이퍼(W)를 히터(51)에 의해 가열하는 대신에, 도 11에 도시한 바와 같이 적재대(5) 상에 PI와 SUS박에 의해 구성되는 시험용 히터(111), 직경 100㎜인 원형의 열판(112), 직경 30㎜의 평가용 웨이퍼(V)를 하부로부터 이 순서로 적층하여, 히터(111)에 의해 열판(112)을 통해 웨이퍼(V)가 가열되도록 하고 있다. 평가용 웨이퍼(V)의 이면측에는 가스 토출구(53)를 통해 N₂ 가스는 공급되지 않는다. 평가용 웨이퍼(V)의 두께 h1, 열판(112)의 두께 h2, 히터(111)의 두께 h3은 각각 725 ㎛, 725 ㎛, 100 ㎛이다.

우선, 미리 배경기술의 란에서 설명한 소수화 처리 방법에 따라서 평가용 웨이퍼(V)에 소수화 처리를 행하였다. 각 스텝 Q에 있어서의 웨이퍼(V)의 가열 온도는 90℃, HMDS 가스 및 N₂ 가스를 공급하는 시각 r1 시각 r2 사이는 30초, N₂ 가스만을 공급하는 시각 r2 시각 r3 사이는 10초로 각각 설정하였다. 처리 종료 후, 평가용 웨이퍼(V)의 표면에 대해 소수성의 지표가 되는 접촉각을 조사한 결과 59.7°였다. 접촉각이 클수록 소수성이 높고, 웨이퍼 표면에 있어서는 이 소수성이 높아질수록 레지스트와의 밀착성을 향상시킬 수 있으므로 바람직하므로, 후술하는 평가 시험 1 내지 평가 시험 3에 있어서도 각각 접촉각을 측정하고, 여기서 측정한 접촉각과 비교하여 검증한다. 또한, 이때에 사용된 HMDS액을 측정한 결과 230μL였다.

(평가 시험 1)

계속해서 다른 복수의 평가용 웨이퍼(V)를 사용하여 실시 형태의 각 스텝 S에 따라서 소수화 처리를 행하고, 그 표면의 접촉각을 측정하였다. 단, 스텝 S4에 있어서 HMDS 가스와 N₂ 가스의 혼합 가스를 웨이퍼(V)에 공급할 때의 웨이퍼(V)의 가열 온도는 각 웨이퍼(V)의 처리마다 다르며, 또한 90℃보다도 낮아지도록 설정하고, 그리고 이 스텝 S4에 있어서의 처리 시간(시각 t1 시각 t2 사이)은 3초로 설정하였다. 계속되는 스텝 S5에서는 웨이퍼(V)를 90℃로 25초간 가열하고, 또한 스텝 S6에서는 웨이퍼(V)를 10초간 90℃로 유지하였다. 단, 이 스텝 S6에서는 웨이퍼(V)의 표면에 퍼지 가스로서 N₂ 가스를 공급하고 있지 않고, 후술하는 평가 시험 2, 평가 시험 3의 스텝 S6에서도 이 표면에의 N₂ 가스의 공급은 행하고 있지 않고, 열에너지에 의해서만 여분의 HMDS 분자를 제거하고 있다. 또한, 스텝 S4에 있어서 HMDS액 저류 탱크(71)에의 N₂ 가스의 공급량은 4L/min이며, 처리 종료 후 HMDS액의 사용량을 조사하자 100μL였다.

도 12는 횡축에 스텝 S4에 있어서의 웨이퍼(V)에 HMDS 분자를 흡착시키는 단계의 설정 온도(초기 온도)를 취하고, 종축에 상기한 바와 같이 소수화 처리한 각 웨이퍼(V) 표면의 접촉각을 취한 그래프이다. 이 그래프에 나타낸 바와 같이 실험 결과, 종래의 접촉각과 동등하거나 그 이상으로 큰 접촉각을 얻을 수 있었다. 따라서 본 발명의 방법에 따르면 HMDS 가스의 사용량을 억제할 수 있는 것이 나타났다. 또한, 웨이퍼(V)가 10℃ 내지 30℃로 가열되어 있는 경우는 종래의 소수화 처리를 행한 웨이퍼보다도 그 접촉각이 크게 되어 있다. 따라서 이와 같은 온도 설정으로 함으로써, 종래보다도 양호한 소수성을 얻을 수 있어, 보다 바람직한 것이 나타났다. 또한, 이 그래프로부터 10℃보다도 낮은 온도로 하면 웨이퍼(V)의 소수성이 더욱 높아지는 것을 추정할 수 있지만, HMDS 가스가 웨이퍼(V) 표면에서 결로하면, 웨이퍼의 면내에 있어서 그 결로한 부위와 결로되어 있지 않은 부위에서 접촉각이 달라, 웨이퍼 면내에서 균일한 소수성을 얻을 수 없게 되어 버리므로, 웨이퍼(V)는 HMDS 가스가 결로하는 온도보다도 높게 가열해 두는 것이 필요해진다. 10℃에서는 HMDS 가스의 결로는 보이지 않았다.

(평가 시험 2)

계속해서 평가 시험 1과 같은 순서로 복수의 웨이퍼(V)에 대해 소수화 처리를 행하여, 처리 종료 후 그 표면의 접촉각을 측정하였다. 단, 스텝 S4에 있어서 웨이퍼(V)의 처리 온도는 모두 23℃로 하고, 그 스텝 S4에 있어서의 HMDS 가스를 포함하는 혼합 가스의 공급을 웨이퍼(V)에 개시한 후 웨이퍼(V)의 온도를 상승시킬 때까지의 처리 시간(23℃ 유지 시간)을 웨이퍼(V)마다 변경하여 처리를 행하였다. 각 처리 종료 후 HMDS액의 사용량을 조사하면, 종래의 소수화 처리의 사용량인 230μL보다도 낮았다.

도 13은 횡축에 상기 스텝 S4에 있어서의 처리 시간을 취하고, 종축에 상기한 바와 같이 소수화 처리 후에 측정한 각 웨이퍼(V) 표면의 접촉각을 취한 그래프이다. 이 그래프에 나타낸 바와 같이 각 웨이퍼(V)의 접촉각은 종래의 소수화 처리를 행한 웨이퍼(V)의 접촉각 59.7°보다도 높았다. 따라서 상기 혼합 가스의 공급을 웨이퍼(V)에 개시한 후 웨이퍼(V)의 온도를 상승시킬 때까지의 처리 시간은, 이 평가 시험 2 중에서 가장 짧은 시간이었던 3초 이상이면 되는 것이 나타났다.

(평가 시험 3)

계속해서 평가 시험 1과 같은 순서로 복수의 웨이퍼(V)에 대해 소수화 처리를 행하였다. 단, 스텝 S4에 있어서 웨이퍼(V)의 처리 온도는 모두 15℃로 하고, 그 스텝 S4에 있어서의 처리 시간(23℃ 유지 시간)을 10초로 하고, 스텝 S5에 있어서 웨이퍼(V)를 각각 다른 온도로 승온시켜, 스텝 S6에서는 그 승온한 온도로 소정의 시간 웨이퍼(W)를 유지하여 처리를 행하였다. 그리고 처리 종료 후에 각 웨이퍼(V)의 표면의 접촉각을 측정하였다. 또한, 각 처리 종료 후 HMDS액의 사용량을 조사하자, 종래의 소수화 처리의 사용량인 230μL보다도 낮았다.

도 14는 횡축에 상기 스텝 S5, 스텝 S6에 있어서의 웨이퍼(V)의 가열 온도를 취하고, 종축에 상기한 바와 같이 소수화 처리한 각 웨이퍼(V) 표면의 접촉각을 취한 그래프이다. 이 그래프에 나타낸 바와 같이 상기 가열 온도가 85℃ 이상일 때에 웨이퍼(V)의 접촉각은 종래의 소수화 처리의 접촉각 59.7°보다도 높았다. 따라서 HMDS 가스 공급 후의 웨이퍼의 가열 온도는 85℃ 이상이면, 종래보다도 양호한 소수성을 얻을 수 있으므로 바람직한 것이 나타났다.

(평가 시험 4)

계속해서 상기한 실시 형태에 따라서 복수매의 웨이퍼(W)에 소수화 처리를 행하였다. 단, 임의의 웨이퍼(W)에 대해서는 스텝 S4에 있어서 웨이퍼(W)의 이면에 가스 토출구(53)로부터의 가스 토출을 행하지 않았다. 그리고 각 웨이퍼(W)에 대해 처리 종료 후, 웨이퍼(W) 이면의 접촉각을 측정하였다. 도 15는 웨이퍼(W)의 이면에 N₂ 가스를 토출하여 퍼지를 행한 것, 행하지 않은 것의 각각에 대한 측정 결과를 나타낸 그래프이며, 종축에 접촉각, 횡축에 웨이퍼(W)의 에지(주연)로부터 중심으로 향하는 거리를 취하고 있다. 이 그래프에 나타낸 바와 같이 웨이퍼(W)의 이면에 퍼지 가스의 공급을 행함으로써, 그 이면의 주연으로부터 중심을 향해 접촉각이 저하되고 있다. 따라서 웨이퍼의 이면의 퍼지를 행함으로써 그 이면측으로의 HMDS 가스의 돌아 들어감을 억제할 수 있는 것이 나타났다.

도 1은 본 발명의 소수화 처리 방법을 실시하는 소수화 처리 장치의 종단 측면도.

도 2는 상기 소수화 처리 장치의 횡단 측면도.

도 3은 상기 처리 용기 내에 있어서의 가스의 흐름을 나타낸 설명도.

도 4는 상기 소수화 처리 장치에 의한 소수화 처리 방법의 공정을 나타낸 흐름도.

도 5는 본 발명의 소수화 처리 방법에 있어서의 적재대 및 웨이퍼 온도의 변화를 나타낸 그래프.

도 6은 각 공정에 있어서의 웨이퍼(W)의 HMDS 분자의 상태를 나타낸 설명도.

도 7은 다른 소수화 처리 장치의 일례를 나타낸 종단 측면도.

도 8은 상기 소수화 처리 장치가 적용된 도포, 현상 장치의 평면도.

도 9는 상기 도포, 현상 장치의 사시도.

도 10은 상기 도포, 현상 장치의 개략 종단 측면도.

도 11은 평가 시험에 사용하는 웨이퍼 및 히터의 구성을 도시한 측면도.

도 12는 평가 시험의 결과를 나타낸 그래프.

도 13은 평가 시험의 결과를 나타낸 그래프.

도 14는 평가 시험의 결과를 나타낸 그래프.

도 15는 평가 시험의 결과를 나타낸 그래프.

도 16은 HMDS 분자와 웨이퍼 표면의 수산기의 반응을 나타낸 설명도.

도 17은 액침 노광의 설명도.

도 18은 종래의 소수화 처리 방법에 있어서의 적재대 및 웨이퍼 온도의 변화를 나타낸 그래프.

도 19는 종래의 소수화 처리 방법에 있어서의 웨이퍼(W) 표면의 분자의 상태를 나타낸 설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

W : 웨이퍼

ADH : 소수화 처리 모듈

2 : 소수화 처리 장치

3 : 용기 본체

4 : 덮개

5 : 적재대

7 : 제어부

9 : 도포, 현상 장치

20 : 처리 공간

30 : 처리 용기

43 : 처리 가스 공급부

51 : 히터

Claims (10)

1. 처리 용기 내의 처리 공간에 설치된 적재대에 피처리체를 적재하는 공정과,

   상기 적재대에 적재된 상기 피처리체를 소수화 처리 가스가 결로하지 않는 10℃ 이상, 30℃ 이하의 온도인 제1 온도로 온도 조절하는 공정과,

   온도 조절된 상기 피처리체에 소수화 처리 가스를 공급하고, 소수화 처리 가스에 포함되는 분자를 피처리체 표면과 반응시켜 피처리체 표면을 소수화하는 공정과,

   계속해서, 상기 피처리체에 상기 소수화 처리 가스를 공급하는 것에 병행하여, 피처리체 표면에 공급된 여분의 상기 분자에 열에너지를 부여하기 위해서 당해 피처리체를 제1 온도보다도 높은 제2 온도로 온도 조절하는 공정과,

   상기 피처리체가 제2 온도로 온도 조절된 후에 당해 피처리체로의 상기 소수화 처리 가스의 공급을 정지하고, 상기 제2 온도의 상기 피처리체의 표면에 퍼지 가스를 공급하면서 처리 공간을 배기하여 그 여분의 분자를 피처리체 표면으로부터 제거하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는, 소수화 처리 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 소수화 처리 가스는 헥사메틸디실라잔 가스이며, 상기 제2 온도는 85℃ 이상인 것을 특징으로 하는, 소수화 처리 방법.
3. 처리 용기 내의 처리 공간에 설치되어 피처리체를 적재하는 적재대와,

   적재대에 적재된 피처리체를 온도 조절하는 온도 조절 수단과,

   상기 피처리체에 소수화 처리를 행하기 위한 소수화 처리 가스를 공급하는 소수화 처리 가스 공급 수단과,

   상기 처리 공간을 배기하는 배기 수단과,

   상기 피처리체의 표면에 퍼지 가스를 공급하고, 피처리체 표면에 공급된 소수화 처리 가스에 포함되는 여분의 분자를 제거하기 위한 표면 퍼지 가스 공급 수단과,

   상기 온도 조절 수단, 소수화 처리 가스 공급 수단, 표면 퍼지 가스 공급 수단 및 배기 수단의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고,

   상기 제어부는,

   적재대에 적재된 피처리체를 소수화 처리 가스가 결로하지 않는 10℃ 이상, 30℃ 이하의 온도인 제1 온도로 온도 조절하고, 그 피처리체에 소수화 처리 가스를 공급하여 피처리체 표면을 소수화한 후, 상기 피처리체에 상기 소수화 처리 가스를 공급하는 것과 병행하여, 피처리체 표면에 공급된 여분의 상기 분자에 열 에너지를 부여하기 위해서 당해 피처리체를 제1 온도보다도 높은 제2 온도로 온도 조절하고, 상기 피처리체가 제2 온도로 온도 조절된 후에 당해 피처리체로의 상기 소수화 처리 가스의 공급을 정지하고, 상기 제2 온도의 상기 피처리체의 표면에 상기 퍼지 가스를 공급하면서 처리 공간을 배기하도록, 상기 온도 조절 수단, 소수화 처리 가스 공급 수단, 표면 퍼지 가스 공급 수단 및 배기 수단의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는, 소수화 처리 장치.
4. 피처리체는 기판이며,

   당해 기판을 수납한 캐리어가 반입되는 캐리어 블록과,

   상기 캐리어로부터 취출된 기판의 표면에 제1항 또는 제2항에 기재된 소수화 처리 방법을 행하는 소수화 처리부, 소수화 처리된 기판의 표면에 레지스트를 도포하여 레지스트막을 형성하는 도포부, 및 상기 레지스트막이 형성된 기판을 노광한 후에 당해 기판을 현상하는 현상부를 포함하는 처리 블록과,

   이 처리 블록과 레지스트가 도포된 기판을 노광하는 노광 장치 사이에서 기판의 전달을 행하는 인터페이스 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는, 도포, 현상 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 노광은 기판 표면에 액막을 형성하고, 이 액막을 통해 노광을 행하는 액침 노광인 것을 특징으로 하는, 도포, 현상 장치.
6. 피처리체를 가열하는 소수화 처리 장치에 사용되는 컴퓨터 프로그램이 기억된 기억 매체이며,

   상기 컴퓨터 프로그램은 제1항 또는 제2항에 기재된 소수화 처리 방법을 실시하기 위한 것인 것을 특징으로 하는, 기억 매체.
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