(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、基板を加熱する加熱機構と、
前記基板を囲むように配置され、前記基板表面に対して垂直な方向に異なる孔径を有する複数の供給孔から、前記チャンバ内にシリル化剤を含む蒸気を供給する供給機構と、
前記チャンバ内で前記基板を保持し、前記加熱機構と前記基板の間隔を少なくとも３段階以上に調節可能な基板保持治具と、
を具備してなることを特徴とするシリル化処理装置。
【請求項２】
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、シリル化を進行させるべき処理面と、該処理面と表裏関係にある非処理面とを有する基板を加熱する加熱機構と、
前記基板を囲むと共に、前記基板の処理面側の方が前記基板の非処理面側よりも大きな孔径となるように配置された複数の供給孔から、前記チャンバ内にシリル化剤を含む蒸気を供給する供給機構と、
前記チャンバ内で前記基板を保持し、前記加熱機構と前記基板の間隔を少なくとも３段階以上に調節可能な基板保持治具と、
を具備してなることを特徴とするシリル化処理装置。
【請求項３】
前記供給孔は、前記基板を囲むように配置された供給リングの内周面に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のシリル化処理装置。
【請求項４】
前記供給リングの内周面の半周以下の部分には複数の供給孔が形成され、前記供給孔が形成されない残りの内周面には前記基板を挟んで対向するように複数の排気孔が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のシリル化処理装置。
【請求項５】
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、基板を加熱する加熱機構と、
前記チャンバ内において、シリル化剤を含む蒸気を前記基板の処理面に供給し、不活性ガスを前記基板の非処理面に供給する供給機構と、
前記チャンバ内で前記基板を保持し、前記加熱機構と前記基板の間隔を少なくとも３段階以上に調節可能な基板保持治具と、
を具備してなることを特徴とするシリル化処理装置。
【請求項６】
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、基板を加熱する加熱機構と、
前記チャンバ内にシリル化剤を含む蒸気を供給する供給機構と、
前記チャンバ内で前記基板を保持し、前記加熱機構と前記基板の間隔を少なくとも３段階以上に調節可能な基板保持治具と、
を具備するシリル化処理装置であって、
前記基板を囲むように配置され、内周面に複数の第１の供給孔及び複数の第２の供給孔が設けられた供給リングを備え、
前記基板はシリル化を進行させるべき処理面と、該処理面と表裏関係にある非処理面とを有し、
前記基板の前記処理面側には前記第１の供給孔が設けられ、前記基板の非処理面側には前記第２の供給孔が設けられてなり、
前記第１の供給孔からは前記供給機構からの前記蒸気が供給され、
前記第２の供給孔からは不活性ガスが供給されることを特徴とするシリル化処理装置。
【請求項７】
前記第１の供給孔に接続された供給気体切替機構と、この供給気体切替機構に接続された不活性ガス導入部と、をさらに備え、前記供給気体切替機構には前記供給機構が接続され、前記供給気体切替機構の切替により前記第１の供給孔から不活性ガスと蒸気が選択的に供給されることを特徴とする請求項６に記載のシリル化処理装置。
【請求項８】
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、基板を加熱する加熱機構としての熱板と、
前記チャンバ内において、シリル化剤を含む蒸気を前記基板の処理面にのみ供給する供給機構と、
前記チャンバ内で前記基板を保持し、前記加熱機構と前記基板の間隔を少なくとも３段階以上に調節可能な基板保持治具としてのリフトピンと、
を具備し、前記リフトピンが前記熱板から突き出て前記基板を保持して移動するように、前記熱板に孔が貫通形成され、前記孔を通じて不活性ガスが基板の非処理面に対して供給されることを特徴とするシリル化処理装置。
【請求項９】
基板をチャンバ内に搬入し、該チャンバ内に設けられた加熱機構と所定の間隔を保って前記基板を保持する工程と、
前記チャンバ内にシリル化剤を含む蒸気を導入して前記チャンバ内をシリル化剤雰囲気で充満させる工程と、
前記加熱機構により前記チャンバ内を昇温させる工程と、
前記基板を前記加熱機構に対して近づけ、前記基板のシリル化反応が生じない温度で前記シリル化雰囲気を前記チャンバ内に均一に拡散させる工程と、
前記基板をさらに前記加熱機構に近づけて該基板の温度を高め、前記チャンバへの前記シリル化剤を含む蒸気の導入を止め、かつ該チャンバからの排気を行わずに該チャンバが密閉した状態で、該基板表面でシリル化反応を生ぜしめる工程と、
を含むことを特徴とするシリル化処理方法。
【請求項１０】
基板をチャンバ内に搬入し、該チャンバ内に設けられた加熱機構と所定の間隔を保って前記基板を保持する工程と、
前記チャンバ内において、前記加熱機構と対向する前記基板表面側のみにシリル化剤を含む蒸気を導入して前記チャンバ内をシリル化剤雰囲気で充満させる工程と、
前記加熱機構により前記チャンバ内を昇温させる工程と、
前記基板を前記加熱機構に対して近づけ、前記基板のシリル化反応が生じない温度で前記シリル化雰囲気を前記チャンバ内に均一に拡散させる工程と、
前記基板をさらに前記加熱機構に近づけて該基板の温度を高め、該基板表面でシリル化反応を生ぜしめる工程と、
を含むことを特徴とするシリル化処理方法。
【請求項１１】
前記加熱機構と基板の間隔は、少なくとも３段階以上に変化するように設定されてなることを特徴とする請求項９または１０に記載のシリル化処理方法。
【請求項１２】
前記チャンバ内を減圧した後で前記シリル化剤を含む蒸気を導入することを特徴とする請求項９または１０に記載のシリル化処理方法。
【請求項１３】
前記チャンバに不活性ガスを導入するとともに前記チャンバから前記シリル化剤を含む蒸気を排気することにより前記シリル化反応を止めることを特徴とする請求項９または１０に記載のシリル化処理方法。
【請求項１４】
前記不活性ガスの導入により、前記チャンバ内から前記シリル化剤を含む蒸気を排気した後に、前記基板を前記加熱機構から遠ざけることを特徴とする請求項１３に記載のシリル化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハやＬＣＤ基板のような基板表面をシリル化処理するためのシリル化処理装置及びシリル化処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路のようなマイクロエレクトロニクス装置の製造において、シリコンウェハ上に加工されるパターンの微細化に伴い、加工に使用されるリソグラフィ技術、およびレジスト材料に要求される性能はますます厳しいものとなってきている。
【０００３】
デバイスの作製に使用されるリソグラフィ技術に関して、パターンの露光に用いられる光源の波長も短波長化しており、ｉ線やＫｒＦエキシマレーザ光を用いるようになってきた。
【０００４】
ｉ線では、ノボラック系のレジストをベース樹脂とした感光剤を用いてリソグラフィを行ってきた。しかし、さらなる短波長化によりＡｒＦエキシマレーザ光を用いるに当たり、ノボラック系のレジストでは光吸収が大きいため、微細化を実現することができない。そこで、フェノール系の環状化合物を用いたレジストが提案されている。このようなフェノール系のレジストによれば、耐プラズマ性が向上するという利点を有するものの、フェノール系のレジストを用いると光吸収率が非常に高く、短波長であればあるほどその傾向は強くなる。特に、ＡｒＦエキシマレーザ光を用いる場合、充分な深さまで光が達しない。
【０００５】
そこで、ＡｒＦエキシマレーザ光のような短波長の光源を用いた場合であっても充分な感光作用を有し、かつ耐プラズマ性を向上させる手法としてシリル化法が脚光を浴びている。このシリル化法は、感光剤を所定のパターン像で感光させた後、感光した感光剤表面をシリル化させ、このシリル化した感光剤をマスクにドライ現像を行うことにより、充分な選択性を有するレジストパターンを形成することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のシリル化処理方法によれば、以下に説明するような解決すべき問題がある。
【０００７】
このシリル化法を実現するシリル化反応は温度依存性が極めて高く、ウェハの面内において温度が不均一であると、シリル化反応もウェハ面内において不均一に進行するという問題がある。従って、シリル化法を用いるためにはシリル化層の均一性を得ることが必要である。この問題を解決すべく従来は処理チャンバ構造や、シリル化雰囲気の供給方法、ホットプレートの精度等のハードウェア構成を種々工夫することで対応してきた。しかしながら、このような工夫によりシリル化層の均一性が得られたにしても、そのプロセス条件はハード面に依存するため、わずかなハードウェア構成の欠陥が均一なシリル化層の形成を妨げてしまう。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ハード的な構成によらずに均一なシリル化層を得ることができるシリル化装置及びシリル化処理方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の観点によれば、チャンバ内に設けられ、基板を加熱する加熱機構と、前記チャンバ内にシリル化剤を含む蒸気を供給する供給機構と、前記チャンバ内で前記基板を保持し、前記加熱機構と前記基板の間隔を少なくとも３段階以上に調節可能な基板保持治具とを具備してなるものが提供される。
【００１０】
このような構成によれば、加熱機構からの間隔を最も離してチャンバ内の熱の影響を受けにくい状態で基板を受け取り、これに比較して加熱機構との間隔を狭めてチャンバ内の温度が面内均一性を保持するまで待機し、面内均一性が得られた後にさらに加熱機構に近づけてシリル化反応を生じさせることができる。このように、加熱機構による加熱が均一となるまで基板の間隔を加熱機構に対して所定の間隔をおいて保持することにより、不均一なシリル化剤の雰囲気中におけるシリル化が起こらない。従って、ハード的な構成によらずに均一なシリル化層を得ることができる。
【００１１】
また、この発明の第２の観点によれば、基板をチャンバ内に搬入し、該チャンバ内に設けられた加熱機構と所定の間隔を保って設置する工程と、前記チャンバ内にシリル化剤を含む蒸気を導入して前記チャンバ内をシリル化剤雰囲気で充満させる工程と、前記加熱機構により前記チャンバ内を昇温させる工程と、前記基板を前記加熱機構に対して近づけ、前記基板のシリル化反応が生じない温度で前記シリル化雰囲気を前記チャンバ内に均一に拡散させる工程と、前記基板をさらに前記加熱機構に近づけて該基板の温度を高め、該基板表面でシリル化反応を生ぜしめる工程とを含むことを特徴とするシリル化処理方法が提供される。
【００１２】
なお、この方法によれば、加熱機構と基板の間隔は、少なくとも３段階以上に変化するように設定されていることが望ましい。また、シリル化反応を生ぜしめる工程では、基板は加熱機構にほぼ接していることが望ましい。
【００１３】
また、シリル化処理後は、シリル化剤の蒸気に置換して不活性ガスをチャンバ内に導入することで、シリル化処理を簡便に完了させることができる。また、このチャンバ内のガスの置換の前に、加熱機構と基板との間隔を離間してから行うことにより、余分かつ不均一なシリル化反応も防止することもできる。
【００１４】
また、加熱機構と基板を所定の間隔を保って設置した状態で、シリル化剤の雰囲気で充満させる際に、チャンバ内を減圧することにより、チャンバ内に存在するガス量が減少するため、チャンバ内のガス流が安定し、シリル化剤の濃度の均一性がさらに向上する。
【００１５】
また、チャンバへの前記シリル化剤の導入を止め、かつチャンバからの排気を行わずにシリル化反応を生じさせることにより、チャンバ内でのガスの流れがなくなり、シリル化雰囲気が均一な状態を保持したままシリル化反応を生じさせることができるため、ウェハ上のシリル化反応の面内均一性が一層高まる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
本実施形態では、半導体ウェハ用のレジスト処理システムに本発明のシリル化処理装置を用いた場合について説明する。
【００１８】
図１及び図２は、このシリル化処理装置の構成を示すものであり、図１は上面図、図２は縦断面図である。
【００１９】
図１に示すように、このシリル化処理装置１はベースブロック２を有している。ベースブロック２は凹型形状をなし、その側部を規定するベースブロック側部２ａと、その底部を規定するベースブロック底部２ｂからなる。さらにこのベースブロック側部２ａの所定の高さの位置には水平遮蔽板３がベースブロック底部２ｂに対して水平に取り付けられている。水平遮蔽板３には円形の開口４が形成され、この開口４内に加熱機構としてホットプレート５が収容されている。ホットプレート５は支持板６により水平遮蔽板３に支持されている。
【００２０】
シリル化処理を行うチャンバとしての処理室７はベースブロック側部２ａと水平遮蔽板３とカバー８とで規定されている。処理室７の正面側及び背面側にはそれぞれ開口７Ａ，７Ｂが形成され、開口７Ａ，７Ｂを介してウェハＷが処理室７に搬入搬出されるようになっている。
【００２１】
ホットプレート３には３つの孔９が貫通形成され、各孔９にウェハＷ保持治具としてリフトピン１０がそれぞれ挿通されている。３本のリフトピン１０はアーム１１に連結支持され、アーム１１は例えば垂直シリンダ１２のロッド１２ａに連結支持されている。垂直シリンダ１２からロッド１２ａを突出させると、リフトピン１０が突出してホットプレート５からウェハＷを持ち上げるようになっている。
【００２２】
ウェハＷを３点支持するリフトピン１０の高さは例えば低・中・高の３段階（以下、それぞれの高さを低レベル、中レベル、高レベルと呼ぶ）に調節可能となっている。低レベルの場合、リフトピン１０はホットプレート５表面から突出しない。従って、リフトピン１０により保持されたウェハＷとホットプレート５表面との間隔は理論上０ｍｍであるが、実際の装置構成におけるプロキシミティは例えば０．１μｍ程度である。中レベルは、リフトピン１０がホットプレート５表面から例えば７ｍｍ突出する。さらに、高レベルは、リフトピン１０がホットプレート５表面から例えば１８ｍｍ突出する。この高レベルにおいて、図示しない搬送機構により他の処理機構からウェハＷの受け渡しがなされる。
【００２３】
図２に示すように、ホットプレート５の外周囲にはリング状のシャッタ１３が取り付けられている。シャッタ１３はアーム１５を介して垂直シリンダ１６のロッド１６ａにより昇降可能に支持されている。このシャッタ１３は、非処理時においては低位置に退避しているが、処理時に上昇し、ホットプレート５とカバー８との間に位置する。シャッタ１３の内周には、リング状の供給リング１４がホットプレート５を取り囲むように配置されている。
【００２４】
供給リング１４の詳細な斜視構成を図３に示す。図３に示すように、供給リング１４は円環形状のリング部材１４ｂを有する。このリング部材１４ｂの円環内周に沿って例えば中心角２°のピッチ間隔で多数の供給孔１４ａが形成されている。このリング部材１４ｂの円環底面であってリング部材１４ｂの円環中心について対称の位置に４つの供給通路１４ｃが開口している。この供給通路１４ｃは、ベースブロック底部２ｂに設けられた開口を介してベースブロック２外のシリル化剤供給源（図示せず）に連通している。
【００２５】
カバー８の中央には排気管１７に連通する排気孔１８が開口している。この排気孔１８を介して加熱処理時等に発生するガスを排気するようになっている。排気管１７は、装置正面側のダクト１９（若しくは２０）または他の図示しないダクトに連通している。
【００２６】
水平遮蔽板３の下方には機械室２１が設けられている。機械室２１はダクト１９の側壁、側壁２２及びベースブロック底部２ｂによって周囲を規定されている。機械室２１には例えばホットプレート支持板６、シャッタアーム１５、リフトピンアーム１１、昇降シリンダ１６、昇降シリンダ１２が設けられている。
【００２７】
図１に示すように、ホットプレート５の上面には例えば４個の突起２３が設けられ、これら４個の突起によりウェハＷが位置決めされるようになっている。また、ホットプレート５の上面には複数の小突起（図示せず）が設けられ、ウェハＷをホットプレート５の上に載置すると、これら小突起の頂部がウェハＷに接触するようになっている。これによりウェハＷとホットプレート５との間には微小な間隙（約０．１ｍｍ）が形成され、ウェハＷの下面が汚れたり、傷付いたりすることがないようになっている。
【００２８】
次に、このシリル化処理装置の制御系及びシリル化剤蒸気供給機構について図４を用いて説明する。
【００２９】
図４に示すように、各供給通路１４ｃはシリル化剤蒸気導入管３１に連通されており、このシリル化剤蒸気導入管３１はバブラータンク３２で生成されたシリル化剤蒸気を処理室７内に導入する。シリル化剤蒸気導入管３１にはマスフローコントローラ３３が設けられ、コントローラ３４からの制御司令に基づいて処理室７に導入されるシリル化剤蒸気の流量を制御する。
【００３０】
バブラータンク３２の底面には例えば多孔質のセラミック等からなるバブリング部材３５が設けられ、このバブリング部材３５にはＮ２等の不活性ガスを導入するガス導入管３６が挿通されている。バブラータンク３２の上面からはキャリアガス導入管３７からキャリアガスとして例えばＮ２が導入され、タンク３２内に備蓄されたシリル化剤３８をバブリング部材３５にガス導入管３６から不活性ガスを導入してバブリングしながらシリル化剤蒸気を生成し、ガス導入管３１からＮ２をキャリアガスとして処理室７にシリル化剤蒸気を導入する。
【００３１】
ホットプレート５は抵抗発熱ヒータ（図示せず）及び温度センサ４１を内蔵しており、検知したホットプレート５の温度をコントローラ３４に出力する。コントローラ３４は、検知したホットプレート５の温度に基づいて抵抗加熱ヒータを用いてホットプレート５の温度制御を行う。なお、例えばホットプレートを中空部をもつジャケットとし、中空部に熱媒を循環供給してウェハＷを加熱するようにしてもよい。
【００３２】
排気管１７には例えばマスフローコントローラ４２が設けられており、コントローラ３４により排気流量が制御される。
【００３３】
処理室７内には例えば圧力センサ４３が取り付けられており、この圧力センサ４３で検知された処理室７内の圧力はコントローラ３４に出力される。コントローラ３４は、検知した処理室７内に圧力に基づいてマスフローコントローラ３３，４２を制御する。これにより、処理室７に導入されるシリル化剤蒸気及び処理室７から排気される排ガスの流量が制御される。
【００３４】
なお、バブラータンク３２は前述した構成に限定されるものではなく、例えばバブリングを行うためのバブリング部材３５を用いずに、導入管３６に多数の孔を形成し、孔からガスを導入することによりバブリングさせてもよい。なお、この場合にはガス導入しない間におけるシリル化剤３８の逆流を防止するために導入管３６に逆止弁を設けるのが望ましい。
【００３５】
このシリル化処理装置は、図５〜図７に示す塗布現像処理システムに適用される。
【００３６】
図５に示すように、この塗布現像処理システムは、ウェハＷが収容されたカセットＣＲからウェハＷを順次取り出すロード／アンロード部６２と、ロード／アンロード部６２によって取り出されたウェハＷに対しレジスト液塗布及び現像のプロセス処理を行うプロセス処理部６３と、レジスト液が塗布されたウェハＷを図示しない露光装置に受け渡すインタフェース部６４とを備えている。ロード／アンロード部６２は、半導体ウェハＷを例えば２５枚単位で収納したカセットＣＲが出し入れされる載置台６５を備えている。
【００３７】
前記ロード／アンロード部６２では、図５に示すように、載置台６５上の位置決め突起部６５ａの位置に、複数個例えば４個までのカセットＣＲが、夫々のウェハ出入り口をプロセス処理部６３側に向けてＸ方向に一列に載置され、このカセット配列方向（Ｘ方向）およびカセットＣＲ内に収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；垂直方向）に移動可能な第１のサブアーム機構６６が各カセットＣＲに選択的にアクセスするようになっている。
【００３８】
さらにこの第１のサブアーム機構６６は、θ方向に回転自在に構成されており、このウェハＷを前記プロセス処理部６３に設けられたメインアーム機構６７に受け渡すことができるようになっている。また、後述するようにプロセス処理部６３側の第３の処理ユニット群Ｇ３の多段ユニット部に属するアライメントユニット（ＡＬＩＭ）及びエクステンションユニット（ＥＸＴ）にもアクセスできるようになっている。
【００３９】
ロード／アンロード部６２とプロセス処理部６３間でのウェハＷの受け渡しは第３のユニット群Ｇ３を介して行われる。この第３の処理ユニット群Ｇ３は、図７に示すように複数のプロセス処理ユニットを縦型に積み上げて構成したものである。すなわち、この処理ユニット群Ｇ３は、ウェハＷを冷却処理するクーリングユニット（ＣＯＬ）、ウェハＷに対するレジスト液の定着性を高める疎水化処理を行うアドヒージョンユニット（ＡＤ）、ウェハＷに対してシリル化処理を施すシリル化処理装置（ＳＬＬ）、シリル化処理の施されたウェハＷに対してドライ現像を施すドライ現像ユニット（ＤＤＥＶ）、ウェハＷの位置合わせをするアライメントユニット（ＡＬＩＭ）、ウェハＷを待機させておくためのエクステンションユニット（ＥＸＴ）、露光処理前の加熱処理を行う２つのプリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）、露光処理後の加熱処理を行うポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）及びポストエクスポージャベーキングユニット（ＰＥＢＡＫＥ）を順次下から上へと積み上げて構成されている。
【００４０】
前記ウェハＷのメインアーム機構６７への受け渡しは、前記エクステンションユニット（ＥＸＴ）及びアライメントユニット（ＡＬＩＭ）を介して行われる。
【００４１】
また、図５に示すように、このメインアーム機構６７の周囲には、前記第３の処理ユニット群Ｇ３を含む第１〜第５の処理ユニット群Ｇ１〜Ｇ５がこのメインアーム機構６７を囲むように設けられている。前述した第３の処理ユニット群Ｇ３と同様に、他の処理ユニット群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ４，Ｇ５も各種の処理ユニットを上下方向に積み上げ的に構成されている。この発明のシリル化処理装置（ＳＬＬ）は、前記第３，第４の処理ユニット群Ｇ３，Ｇ４に設けられている。
【００４２】
一方、前記メインアーム機構６７は、図７に示すように、上下方向に延接された筒状のガイド６９の内側に、メインアーム６８を上下方向（Ｚ方向）に昇降自在に装備している。筒状のガイド６９はモータ（図示せず）の回転軸に接続されており、このモータの回転駆動力によって、前記回転軸を中心としてメインアーム６８と一体に回転し、これによりメインアーム６８はθ方向に回転自在となっている。なお、筒状のガイド６９は前記モータによって回転される別の回転軸（図示せず）に接続するように構成してもよい。上記したようにメインアーム６８を上下方向に駆動することで、ウェハＷを前記各処理ユニット群Ｇ１〜Ｇ５の各処理ユニットに対して任意にアクセスさせることができるようになっている。
【００４３】
前記ロード／アンロード部６２から第３の処理ユニット群Ｇ３のエクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してウェハＷを受け取ったメインアーム機構６７は、先ず、このウェハＷを第３の処理ユニット群Ｇ３のアドヒージョンユニット（ＡＤ）に搬入し、疎水化処理を行う。次いで、アドヒージョンユニット（ＡＤ）からウェハＷを搬出し、クーリングユニット（ＣＯＬ）で冷却処理する。
【００４４】
冷却処理されたウェハＷは、前記メインアーム機構６７によって前記第１の処理ユニット群Ｇ１（もしくは第２の処理ユニット群Ｇ２）のレジスト液塗布処理装置（ＣＯＴ）に対向位置決めされ、搬入される。
【００４５】
レジスト液が塗布されたウェハＷは、メインアーム機構６７によってアンロードされ、第４の処理ユニット群Ｇ４を介してインタフェース部６４に受け渡される。
【００４６】
この第４の処理ユニット群Ｇ４は、図６に示すように、クーリングユニット（ＣＯＬ）、エクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴ・ＣＯＬ）、エクステンションユニット（ＥＸＴ）、クーリングユニット（ＣＯＬ）、シリル化処理装置（ＳＬＬ）、ドライ現像ユニット（ＤＤＥＶ）、２つのベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）、及び２つのポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）を下から上へと順次積み上げて構成したものである。
【００４７】
前記レジスト液塗布ユニット（ＣＯＴ）から取り出されたウェハＷは、先ず、プリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）に挿入され、レジスト液から溶剤（シンナー）を飛ばして乾燥される。なお、この乾燥は例えば、減圧法によるものであってもよい。すなわち、ウェハＷをプリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）若しくはこれとは別に設けられたチャンバ内に挿入し、ウェハＷ周辺を減圧することで溶剤を除去（レジスト液を乾燥）する方法であってもよい。
【００４８】
次に、このウェハＷはクーリングユニット（ＣＯＬ）で冷却された後、エクステンションユニット（ＥＸＴ）を介して前記インタフェース部６４に設けられた第２のサブアーム機構７０に受け渡される。
【００４９】
ウェハＷを受け取った第２のサブアーム機構７０は、受け取ったウェハＷを順次バッファカセットＢＵＣＲ内に収納する。このインターフェース部６４は、前記ウェハＷを図示しない露光装置に受け渡し、露光処理後のウェハＷが受け取る。
【００５０】
露光処理された後のウェハＷは、周辺露光装置（ＷＥＥ）にてウェハ周辺部の不要レジスト膜が除去された後、前記とは逆に第４の処理ユニット群Ｇ４を介してメインアーム機構６７に受け渡され、このメインアーム機構６７は、この露光後のウェハＷをシリル化処理装置（ＳＬＬ）に搬送する。シリル化処理装置（ＳＬＬ）でシリル化処理が施されたウェハＷは、ドライ現像ユニット（ＤＤＥＶ）に搬送され、ドライ現像が施される。この後、エクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してロード／アンロード部６２に排出される。
【００５１】
なお、前記第５の処理ユニット群Ｇ５は、選択的に設けられるもので、この例では前記第４の処理ユニット群Ｇ４と同様に構成されている。また、この第５の処理ユニット群Ｇ５はレール７１によって移動可能に保持され、前記メインアーム機構６７及び前記第１〜第４の処理ユニット群Ｇ１〜Ｇ４に対するメンテナンス処理を容易に行い得るようになっている。
【００５２】
この発明のシリル化処理装置を図５〜図７に示した塗布現像ユニットに適用した場合、各処理ユニットが上下に積み上げ式に構成されているから装置の設置面積を著しく減少させることができる。
【００５３】
なお、この実施形態に示したシリル化処理装置はこのような塗布現像ユニット以外の装置にも適用可能であることはもちろんである。また、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００５４】
次に、この塗布現像処理システムによるシリル化処理工程を図８の工程断面図及び図９のフローチャートに沿って説明する。
【００５５】
塗布現像処理システムのメインスイッチをＯＮすると、各電源からシリル化処理装置１への給電がそれぞれ開始される。
【００５６】
そして、シャッタ１３を開け、メインアーム機構６７のメインアームを保持するアームホルダ（図示せず）にウェハＷを載置し、処理室７の中に挿入する。このウェハＷの搬入の際、リフトピン１０をホットプレート５に対して約１８ｍｍ程度上昇させ（Ｓ１）、ウェハＷをアームホルダからリフトピン１０に移載し、アームホルダを処理室７から退避させる（図８（ａ）、Ｓ２）。このウェハＷの搬入の時の処理室７内の温度は常温であるため、ウェハＷ表面におけるシリル化反応はこの段階ではもちろん生じない。
【００５７】
ウェハＷがホットプレート５から約１８ｍｍ程度離間した位置に搬入された後、シャッタ１３を上昇させて処理室７内を密閉した状態で排気孔１７から大気を排気し、処理室７内を減圧する（Ｓ３）。そして、所定の圧力、例えば８０パスカルにまで下がったところで供給孔１４ａからシリル化剤蒸気を導入する（Ｓ４）。このときのシリル化剤蒸気の温度は、反応が不意に進むのを防止するため、ウェハＷと同程度の温度、例えば約４０〜５０℃にするのがよい。
【００５８】
そして、シリル化剤蒸気が処理室７内に充満したところで、ホットプレート５を加熱する（Ｓ５）。そして、リフトピン１０を下降させてウェハＷとホットプレート５との間隔を約７ｍｍ程度とする（Ｓ６）。なお、先にリフトピン１０を下降させてからホットプレート５で加熱するものであってももちろんよい。ここで、ウェハＷはホットプレート５と離間しているため、ウェハＷはホットプレート５表面より低温に保たれる。具体的には、ウェハＷ表面においてシリル化反応が生じない程度の温度に保つため、ウェハＷの温度を約４０〜５０℃に保持する（図８（ｂ））。さらにこの温度条件の下、シリル化剤蒸気が処理室７内に均一に拡散するまで待機する（Ｓ７）。シリル化剤蒸気が均一に拡散すると、ウェハＷの面内においては温度は均一となる。
【００５９】
そして、シリル化剤蒸気の導入を止め、かつ排気管１７からのガスの排気を止めて処理室７内へのガスの流れをすべて止めて処理室７内を一定の圧力に保持して密閉した状態で、かつ処理室７内の温度をウェハＷの面内において均一にした状態で、さらにホットプレート５を加熱し続ける（Ｓ８）。
【００６０】
そして、ホットプレート５自体の温度が例えば８０〜９０℃程度となったところで、さらにリフトピン１０を下降させてウェハＷとホットプレート５との間隔を０．１ｍｍ程度とする（図８（ｃ）、Ｓ９）。この際に、ウェハＷは８０〜９０℃程度に加熱されるため、ウェハＷも８０〜９０℃まで上昇し、その表面においてシリル化が進行する（Ｓ１０）。このシリル化の際、既に処理室７内へのガスの導入及び処理室７からのガスの排気が止まり密閉され、処理室７内の温度の面内均一性が保たれているため、シリル化もウェハＷの面内で均一に進行する。
【００６１】
シリル化が完了したところで、シリル化反応を終了させるべく、図示しないガス導入口から処理室７内にＮ２ガスを導入すると共に、排気孔１７からシリル化剤蒸気を含むガスを排気させ、処理室７内のガスをシリル化剤蒸気からＮ２ガスに置換する（Ｓ１１）。シリル化反応は数秒かかるため、この処理室７内のガスを置換することにより、即時にシリル化反応が終了する。なお、ガスの置換を行う間であってウェハＷ表面の温度が５０℃程度まで下がるまでは、シリル化反応はわずかでも進行しているため、ウェハＷ表面の温度を均一に保持している必要がある。従って、ガスの置換を行う前に、リフトピン１０を上昇させてウェハＷとホットプレート５との間隔を７ｍｍよりも大きくとるのが望ましい。また、導入されるＮ２ガスをシリル化反応の生じる臨界温度である約５０℃よりも低温のガスとするのが望ましい。なお、リフトピン１０を上昇させずにホットプレート５との間隔が０ｍｍでガスの置換を行ってももちろんよい。
【００６２】
以上説明したような工程によれば、以下の効果を得ることができる。
【００６３】
第１に、シリル化剤蒸気を導入してから処理室７内でシリル化蒸気が均一に拡散するまでホットプレート５と所定の間隔をおいて待機させることにより、ウェハＷの温度をシリル化反応を発生させる５０℃以下の温度で待機させることができ、この待機時間に処理室７内の濃度を均一にすることができる。シリル化反応は温度依存性があり、温度が高いほどシリル化速度が速くなるが、このようにウェハＷの面内で均一な温度を保持することにより、ウェハＷの面内均一性の高いシリル化処理を行うことができる。
【００６４】
第２に、ホットプレート５とウェハＷとの間隔を３段階に設定することにより、ウェハＷの温度がシリル化反応が進行する程度の高温となるまでの間の過渡的な温度変化に左右されずに安定したシリル化処理を行うことができる。すなわち、ウェハＷの温度が２３℃から８０℃まで上がる間のウェハＷの温度ばらつきは非常に大きいが、５０℃まで上がってから８０℃〜９０℃程度まで上がるまでの温度ばらつきは比較的小さくなるので、温度ばらつきの少ないシリル化処理が可能となる。また、このようにホットプレート５とウェハＷとの間隔を複数段に設定して処理を行うことのみで、ハードウェアの構成に多少問題があっても充分に安定したシリル化処理を簡便に行うことができる。例えば、シリル化剤をシャワー等を用いてチャンバ上部から供給する場合、そのシリル化剤の吹出口の形状には厳しい精度が求められているが、本発明によれば、このような吹出口の構成いかんに係わらずに安定したシリル化処理を行える。
【００６５】
第３に、シリル化処理中は、処理室７内の減圧も排気も行わない密閉空間でなされるため、濃度のばらつきを最小限に抑制することができる。
【００６６】
第４に、シリル化剤の蒸気を完全に排気した後に、ウェハＷをリフトアップするようにしてもよい。かかる方法によっても、ウェハＷ表面で不用意に反応が進むことを防止できる。
【００６７】
第５に、シリル化処理終了後にシリル化剤蒸気をＮ２ガスに置換する際に、ウェハＷを一旦ホットプレート５から所定の間隔だけ離してから行うことにより、ウェハＷを既にシリル化処理が進行しにくい温度にしてからガスの置換を行うことができ、不均一なシリル化反応を防止することができる。
【００６８】
第６に、シリル化剤蒸気を導入して均一化する際に、一旦減圧してから行うことにより、処理室７内に存在するガス量が減少するため、シリル化剤の濃度の均一性が向上する。
【００６９】
なお、本発明に係るシリル化処理装置は、本実施形態における構成以外にも適用可能である。
【００７０】
第１に、シリル化剤蒸気導入系は、図２に示した構成に限定されるものではない。例えば、ホットプレート５に１つあるいは複数の孔を設け、この孔を貫通してホットプレート５の表面側にシリル化剤蒸気を導入するものであってもよく、また排気孔１７近傍に導入口を設け、この導入口から処理室７に向けて導入するものでもよく、その導入系の構成は何でもよい。
【００７１】
第２に、ホットプレート５に対してウェハＷを所定の間隔に保持するリフトピン１０は、高レベル、中レベル、低レベルの３段階のみならず、複数段で移動するものであってもよい。さらには、高レベルから中レベルまで、あるいは中レベルから低レベルまで連続的に移動するものであってもよい。
【００７２】
４段階以上の位置にホットプレート５が保持されて用いられる形態の一例を図１０に示す。図１０は、ウェハＷを５段階に変化させる場合を示す。ウェハＷの搬入を行う高レベル（ホットプレート５とウェハＷの間隔は例えば１８ｍｍ）と、処理室７内を密閉してシリル化処理を促進させる低レベル（ホットプレート５とウェハＷの間隔は０ｍｍ）での処理は３段階の場合と同じとし（Ｓ１〜Ｓ７、Ｓ８〜Ｓ１１）、処理室７内の温度ばらつきの均一化の際に複数段で段階的にホットプレート５を下降移動させる。
【００７３】
この場合、まず所定の温度（例えば５０℃）にウェハＷの温度が上昇するまで高レベルよりも低い位置にウェハＷを一旦保持し（ホットプレート５とウェハＷの間隔は例えば７ｍｍ、Ｓ６）、処理室７内の温度が上昇する際（例えば６０℃）にウェハＷを下降移動させ（ホットプレート５とウェハＷの間隔は例えば５ｍｍ、Ｓ２１及びＳ２２）、さらなる温度上昇後（例えば７０℃）にさらにウェハＷを下降移動させる（ホットプレート５とウェハＷの間隔は例えば３ｍｍ、Ｓ２３及びＳ２４）。
【００７４】
ホットプレート５とウェハＷの間隔が７ｍｍから０ｍｍになるまでは、図９に示した場合と同様にシリル化剤蒸気を導入し続ける。このように複数段ウェハＷを下降移動させて最終的にホットプレート５に接する低レベルにまでウェハＷが下げられる。これによれば、中レベルにおける保持を１段階でする場合に比較して、温度ばらつきの変化により追従したウェハＷの移動が可能となる。従って、温度ばらつきの影響をより低減したシリル化処理を行うことができる。
【００７５】
なお、図１０の例では５段階にウェハＷを上下方向に移動させる場合を示したが、４段階であっても、また６段階以上であってももちろん本発明を適用することが可能である。さらに、ウェハＷを段階的に変化させる際のホットプレート５とウェハＷとの間隔あるいは処理室７内の温度は一例であって、上述したものに限定されるものではない。
【００７６】
また、供給リング１４の構成についても次のように変更して使用することが可能である。図１１（ａ）に示した供給リング１４においては、リング部材の内周面に形成される供給孔１４ｐ，１４ｑ，１４ｒが、上側に位置する供給孔ほど、その径が大きくなるように設定されている。すなわち、最も下側に位置する供給孔１４ｐが一番径が小さく、その上に位置する供給孔１４ｑの径は供給孔１４ｐの径よりも大きく、最も上側に位置する供給孔１４ｒの径は、最も大きく設定されている。換言すれば、ウェハＷの表面側に位置する供給孔ほどその径を大きくし、ウェハＷの裏面側に位置する供給孔ほどその径を小さくする。このようにリング部材１４ｂの内周面の上下方向に形成された供給孔の径を、上側に位置するものほど大きいように設定する。
【００７７】
これにより、図１１（ｂ）を参照すれば分かるように、シリル化剤を含む蒸気を吹き出させる際にウェハＷがリフトアップされた状態では、径が最も小さい供給孔１４ｐはウェハＷの裏面側に、径が最も大きい供給孔１４ｒはウェハＷの表面側に配置されることとなる。従って、シリル化処理を行わないウェハＷの裏面よりも、シリル化処理するウェハＷの表面に対して多量の蒸気を供給することが可能であり、より効果的に処理することができる。また、シリル化処理を行わないウェハＷの裏面に吹き出される蒸気の量を少なくすることができるため、使用できるシリル化剤を節約することができる。
【００７８】
もちろん、図１１の例のように、ウェハＷ表面に対して垂直方向にリング部材１４ｂに３つの大きさの供給孔を段階的に配置する場合のみならず、２つの大きさの供給孔を配置しても、４つ以上の大きさの供給孔を配置してもよい。
【００７９】
さらにまた図１２に示した供給リング１４においては、リング部材１４ｂの内周面のほぼ半周に相当する部分には、複数の供給孔１４ａが形成され、残りの半分の内周面には前記供給孔１４ａと対向するように複数の排気孔１４ｅが形成されている。このように供給孔１４ａと排気孔１４ｅとを対向配置すると、図１３に示したように、供給孔１４ａから供給された蒸気は、そのままウェハＷに対する水平流となって反対側の排気孔１４ｅから排気される。従って乱流が発生しないため、処理の均一性が向上し、また排気効率も良好となる。もちろん、使用の態様に応じて内周面に配置する供給孔１４ａと排気孔１４ｅの割合は適宜変更可能である。
【００８０】
図１４に示したように、ホットプレート５には、リフトピン１０が上下に移動するための孔９が形成されているが、この孔９から不活性ガス、例えばＮ２ガスを、ウェハＷの非処理面、例えばウェハＷの裏面に吹き出させるようにしてもよい。そのため、図１４に示した例では、孔９にＮ２ガスを送るためのガス供給部８１と、管路８２とを備えている。
【００８１】
このようにウェハＷの裏面にＮ２ガスを吹き出す開始時は、シリル化処理が終了し、チャンバ７内のシリル化剤を含む蒸気を不活性ガスでパージする際か、あるいは、チャンバ７からのシリル化剤を含む蒸気を不活性ガスでパージして、図１５に示したように、リフトピン１０によってウェハＷを持ち上げ始めた時がよい。
【００８２】
このようにウェハＷの非処理面、例えばウェハＷの裏面に不活性ガスを吹き出させることによって、ウェハＷの非処理面にデポが付着することを抑えることが可能である。図１６に示した供給リング１４は、リング部材１４ｂの内周面の上下方向に形成された供給孔１４ｌ，１４ｍ，１４ｎのうち、例えば上側の供給孔１４ｌ，１４ｍについては、ウェハＷの処理面に処理ガス、例えばシリル化剤を含む蒸気を供給し、下側の供給孔１４ｍについては、ウェハＷの非処理面に不活性ガス、例えばＮ２ガスを吹き出させるように構成したものである。これによって、ウェハＷの処理面に対しては、処理ガス、例えばシリル化剤を含む蒸気を供給することができ、ウェハＷの非処理面に対しては、不活性ガス、例えばＮ２ガスを吹き出させることが可能となる。また、ウェハＷの非処理面に蒸気が供給されない構成とすることができ、これによってウェハＷの非処理面にデポが付着することを抑えることが可能である。
【００８３】
なお上側の供給孔１４ｌ，１４ｍについては、選択的に処理ガス、例えばシリル化剤を含む蒸気と不活性ガスとを切り替えて吹き出すことが可能な機構を用いてもよい。この場合、例えば図１７に示すように、供給孔１４ｌ，１４ｍは供給気体切替機構９１を介してＭＦＣ３３及び不活性ガス導入源９２に接続されている。一方、供給孔１４ｎは供給気体切替機構９１を介さずに直接不活性ガス導入源９２に接続されている。また、供給気体切り替え機構９１はコントローラ３４の制御指令に基づいて不活性ガス導入源９２からの不活性ガスあるいはＭＦＣ３３からのシリル化剤を含む蒸気が選択的に供給孔１４ｌ，１４ｍに導入される。供給気体切り替え機構９１は、例えば切替弁等である。
【００８４】
本発明は、既述した実施の形態に限られるものではない。前述の実施の形態は、本発明の理解を容易にするために提示したものであり、これら実施の形態によって本発明の範囲が限定されるものではなく、本発明の精神によって各種の改良、改変が可能となる。
【００８５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ハード的な構成によらずに均一なシリル化層を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るシリル化処理装置の全体構成を示す上面図。
【図２】同実施形態に係るシリル化処理装置の全体構成を示す縦断面図。
【図３】同実施形態に係る供給リングの斜視構成図。
【図４】同実施形態に係るシリル化処理装置の全体構成を制御系とともに示した図。
【図５】同実施形態に係るシリル化処理装置を適用したレジスト処理システムの全体構成を示す図。
【図６】同実施形態に係るシリル化処理装置を適用したレジスト処理システムの側面図。
【図７】同実施形態に係るシリル化処理装置を適用したレジスト処理システムの機能を説明するための正面図。
【図８】同実施形態に係るシリル化処理工程を示す図。
【図９】同実施形態に係るシリル化処理のフローチャートを示す図。
【図１０】シリル化処理の変形例のフローチャートを示す図。
【図１１】同実施形態の変形例に係わる供給リングの斜視図。
【図１２】同実施形態のさらに別の変形例に係わる供給リングの平面図。
【図１３】図１２の供給リングを使用した際の気流の流れを示す側面断面の説明図。
【図１４】同実施形態のさらに別の変形例に係わるシリル化処理装置の側面断面の平面図。
【図１５】同実施形態のさらに別の変形例に係わるシリル化処理装置の側面断面の平面図。
【図１６】同実施形態のさらに別の変形例に係わる供給リングの斜視図。
【図１７】図１６の供給リングを含めた供給系統の模式図。
【符号の説明】
１…シリル化処理装置、２…ベースブロック、２ａ…ベースブロック側部、２ｂ…ベースブロック底部、３…水平遮蔽板、４…開口、５…ホットプレート、６…支持板、７…処理室、７Ａ，７Ｂ…開口、８…カバー、９…孔、１０…リフトピン、１１…アーム、１２…垂直シリンダ、１２ａ…ロッド、１３…シャッタ、１４…供給リング、１４ａ…供給孔、１４ｂ…リング部材、１４ｃ…供給通路、１４ｅ…排気孔、１４ｌ，１４ｍ，１４ｎ…供給孔、１４ｐ，１４ｑ，１４ｒ…供給孔、１５…アーム、１６…垂直シリンダ、１６ａ…ロッド、１７…排気管、１８…排気孔、１９（２０）…ダクト、２１…機械室、２２…側壁、２３…突起、３１…シリル化剤蒸気導入管、３２…バブラータンク、３３…マスフローコントローラ、３４…コントローラ、３５…バブリング部材、３６…ガス導入管、３７…キャリアガス導入管、３８…シリル化剤、４１…温度センサ、４２…マスフローコントローラ、４３…圧力センサ、６２…ロード／アンロード部、６３…プロセス処理部、６４…インターフェース部、６５…載置台、６５ａ…突起部、６６…サブアーム機構、６７…メインアーム機構、６８…メインアーム、６９…ガイド、７０…サブアーム機構、７１…レール、８１…ガス供給部、８２…管路、９１…供給気体切替機構、９２…不活性ガス導入源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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