(57)【要約】【課題】安定したウエハ表面の疎水化処理を容易に行うことができるＨＭＤＳ処理装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明にかかるＨＭＤＳ処理装置は、ＨＭＤＳガスが導入されるＨＭＤＳ処理室１と、ＨＭＤＳ処理室１内に設置され、被処理半導体基板であるウエハ５を載置するホットプレート４と、ＨＭＤＳ処理室１内においてＨＭＤＳガスとウエハ５との反応によって発生するアンモニアガスの濃度を検出するセンサーであるガスセンサー１３、ガス濃度計１４と、ガスセンサー１３、ガス濃度計１４における検出値に応じて、ホットプレート４の出力熱の上げ下げを制御する制御部であるバルブ制御ユニット１５、ホットプレート温度制御ユニット１６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＨＭＤＳガスが導入されるＨＭＤＳ処理室と、
前記ＨＭＤＳ処理室内に設置され、被処理半導体基板を載置するホットプレートと、
前記ＨＭＤＳ処理室内において前記ＨＭＤＳガスと前記被処理半導体基板との反応によって発生するアンモニアガスの濃度を検出するセンサーと、
前記センサーにおける検出値に応じて、前記ホットプレートの出力熱の上げ下げを制御する制御部とを備える、
ＨＭＤＳ処理装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記センサーにおける検出値が高い場合には前記ホットプレートの出力熱を下げ、前記センサーにおける検出値が低い場合には前記ホットプレートの出力熱を上げる制御を行う、
請求項１に記載のＨＭＤＳ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＨＭＤＳ処理装置に関し、特に、半導体製造プロセスにおけるウエハ表面を疎水化するためのＨＭＤＳ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に半導体製造プロセスにおけるフォトレジスト塗布処理では、フォトレジストとウエハとの密着性を向上させるために、レジスト塗布する前にウエハ表面の水分（ＯＨ基）とＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）とを置換することで、ウエハ表面を疎水化するＨＭＤＳ処理が行われている。
【０００３】
このような処理を行う従来のＨＭＤＳ処理装置は、ウエハ表面を疎水化するためのＨＭＤＳ処理室と、ＨＭＤＳ処理室内においてウエハを載置するホットプレートと、ＨＭＤＳ処理室にＨＭＤＳ蒸気を導入するためのＨＭＤＳ液を、蒸気に気化するバブリングタンクと、これらを接続するガス配管とで構成されている。
【０００４】
窒素ガスをバブリングタンク内に導入し、その窒素ガスによってＨＭＤＳ液をバブリングし、ＨＭＤＳ蒸気を生成する。生成されたＨＭＤＳ蒸気は、ガス配管を通じてＨＭＤＳ処理室へ流れ、ＨＭＤＳ処理室内に設置されたウエハの表面に塗布される。ウエハの表面に塗布されなかった残りのＨＭＤＳ蒸気は、さらにガス配管を通じてＨＭＤＳ処理室から排気される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１４２３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ウエハ表面の疎水化を行うＨＭＤＳ処理の結果は、バブリングタンク内のＨＭＤＳ液量、ウエハに塗布されるＨＭＤＳ蒸気の濃度、ホットプレートの温度、疎水化処理の時間等、プロセス条件に大きく影響を受けるため、プロセス条件が変動した場合にはウエハ表面の疎水化ができずに、フォトレジストとウエハとの密着性が低下して露光・現像後にフォトレジストパターンが剥がれる場合があるという問題があった。
【０００７】
また、安定的にＨＭＤＳ処理を行うためには、ＨＭＤＳ液量、ＨＭＤＳ蒸気の濃度、流量、ホットプレートの温度等の様々な管理が必要となり、それぞれの条件を最適化して安定化させるためには大変な手間と時間が掛かっていた。
【０００８】
また、処理後のウエハ表面が実際に疎水化されているかどうかの判定を行うためには、ウエハ表面に水滴を滴下してその接触角を測定する方法があるが、全自動のレジスト塗布装置においては、処理後に続けてレジスト塗布を行われるために、事実上、疎水化されているかどうかの判定はできず、塗布されたフォトレジストを実際に露光、現像した後にフォトレジストのパターンが剥がれていないかどうかを確認するしか無かった。
【０００９】
本発明はこれらの課題を解決しようとするものであって、安定したウエハ表面の疎水化を行うＨＭＤＳ処理を容易に行うことができるＨＭＤＳ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明にかかるＨＭＤＳ処理装置は、ＨＭＤＳガスが導入されるＨＭＤＳ処理室と、前記ＨＭＤＳ処理室内に設置され、被処理半導体基板を載置するホットプレートと、前記ＨＭＤＳ処理室内において前記ＨＭＤＳガスと前記被処理半導体基板との反応によって発生するアンモニアガスの濃度を検出するセンサーと、前記センサーにおける検出値に応じて、前記ホットプレートの出力熱の上げ下げを制御する制御部とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかるＨＭＤＳ処理装置によれば、ＨＭＤＳガスが導入されるＨＭＤＳ処理室と、前記ＨＭＤＳ処理室内に設置され、被処理半導体基板を載置するホットプレートと、前記ＨＭＤＳ処理室内において前記ＨＭＤＳガスと前記被処理半導体基板との反応によって発生するアンモニアガスの濃度を検出するセンサーと、前記センサーにおける検出値に応じて、前記ホットプレートの出力熱の上げ下げを制御する制御部とを備えることにより、処理時間内においてアンモニアガスを確実に飽和させ、安定したＨＭＤＳ処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１によるＨＭＤＳ処理装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１による、アンモニアガス濃度とホットプレート温度制御との関係を説明する図である。
【図３】前提技術によるＨＭＤＳ処理装置の構成を示す図である。
【図４】前提技術によるＨＭＤＳ処理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜前提技術＞
図３は、前提技術によるＨＭＤＳ処理装置の構成を示す図である。図に示すように前提のＨＭＤＳ処理装置は、窒素ガスが導入される配管６と、配管６の流量を制御するためのバルブ９と、配管６の圧力を測定する圧力計１１と、配管６から供給される窒素ガスがバブリングされるバブリングタンク２と、バブリングタンク２内に充填されたＨＭＤＳ液３と、バブリングタンク２内においてバブリングすることによって発生したＨＭＤＳ蒸気が導入される配管７と、配管７の流量と測定する流量計１２と、配管７を介して、ＨＭＤＳ蒸気が供給されるＨＭＤＳ処理室１と、ＨＭＤＳ処理室１内に配置されたホットプレート４と、ホットプレート４上に配置されたウエハ５と、ＨＭＤＳ処理室１内のガスを排気する配管８と、配管８の流量を制御するためのバルブ１０とを備える。
【００１４】
気化したＨＭＤＳ蒸気は配管７を通じてＨＭＤＳ処理室１へ流れ、ウエハ５の表面に塗布される。ウエハ５表面に塗布されなかった残りのＨＭＤＳ蒸気は、配管８を通じてＨＭＤＳ処理室１から排気される。
【００１５】
図４は、ウエハ５表面に塗布されたＨＭＤＳ蒸気と、ウエハ５表面に付着している水分等のＯＨ基とが結合して疎水化される様子を、反応式で示している。ウエハ５表面に塗布されたＨＭＤＳ蒸気は、ホットプレート４の熱エネルギーによってウエハ５表面のＯＨ基と置換され、アンモニアガスを発生する。この反応により、ウエハ５表面には有機化合物が形成されるため、有機材料であるフォトレジストとの密着性が向上する。
【００１６】
図３のＨＭＤＳ処理装置において、より安定したＨＭＤＳ処理を可能とする技術について、以下に詳述する。
【００１７】
＜Ａ．実施の形態１＞
＜Ａ−１．構成＞
以下、図１を参照して本発明の実施の形態１のＨＭＤＳ処理装置について詳細に説明する。図に示すように本発明によるＨＭＤＳ処理装置は、窒素ガスが導入される配管６と、配管６の流量を制御するためのバルブ９と、配管６の圧力を測定する圧力計１１と、配管６から供給される窒素ガスがバブリングされるバブリングタンク２と、バブリングタンク２内に充填されたＨＭＤＳ液３と、バブリングタンク２内においてバブリングすることによって発生したＨＭＤＳ蒸気が導入される配管７と、配管７の流量と測定する流量計１２と、配管７を介して、ＨＭＤＳ蒸気が供給されるＨＭＤＳ処理室１と、ＨＭＤＳ処理室１内に配置されたホットプレート４と、ホットプレート４上に配置された被処理半導体基板であるウエハ５と、ホットプレート４の温度の上げ下げを制御するホットプレート温度制御ユニット１６と、ＨＭＤＳガスとウエハ５との反応によってＨＭＤＳ処理室１内で発生するアンモニアガスを検知するガスセンサー１３と、ガスセンサー１３において検知されたアンモニアガスの濃度を測定するガス濃度計１４と、ガス濃度計１４の出力に応じて、バルブ９、１０およびホットプレート温度制御ユニット１６を制御するバルブ制御ユニット１５と、ＨＭＤＳ処理室１内のガスを排気する配管８と、配管８の流量を制御するためのバルブ１０とを備える。
【００１８】
＜Ａ−２．動作＞
以下、具体的にＨＭＤＳ処理装置の動作について説明する。ＨＭＤＳ液３が充填されたバブリングタンク２内に、配管６を通じて窒素ガスを加える。このとき、バルブ９の開度の初期状態として、窒素ガスの流量が０．１〜０．５Ｌ／ｍｉｎに設定しておく。
【００１９】
バブリングタンク２内において、ＨＭＤＳ液３が導入された窒素ガスによってバブリングされ、ＨＭＤＳ蒸気となって配管７を通じる。バルブ９とバルブ１０とを開けると、発生したＨＭＤＳ蒸気は、ＨＭＤＳ処理室１へ流れてウエハ５表面に塗布される。
【００２０】
ウエハ５表面に塗布されたＨＭＤＳ蒸気は、ホットプレート４の熱エネルギーによってウエハ５表面のＯＨ基と置換され、アンモニアガスを発生させる。このときの初期のホットプレート４の設定温度は、ＨＭＤＳ材料の沸点付近である１１０〜１２５℃に設定しておく。
【００２１】
ここで発生したアンモニアガスをガスセンサー１３で検知し、その濃度をガス濃度計１４で計測する。バルブ制御ユニット１５は、その計測値に応じて、ホットプレート温度制御ユニット１６を制御して、ホットプレート４の温度を調整し、また、バルブ９、１０の開度を制御する。
【００２２】
具体的には、図２に示すように、ガス濃度計１４で計測されたアンモニアガスの濃度が高い場合は、ホットプレート４の温度を下げ、また、バルブ９、１０の開度を閉じるように制御する。一方、ガス濃度計１４で計測されたアンモニアガスの濃度が低い場合は、ホットプレート４の温度を上げ、また、バルブ９、１０の開度を開けるように制御する。さらに、アンモニアガスの濃度の値に応じて、ホットプレート４の温度の上げ下げの程度も制御する。これらの制御により、処理時間内にアンモニアガスを確実に飽和させることができるため、安定したＨＭＤＳ処理が可能となり、確実にウエハ５表面の疎水化ができる。
【００２３】
＜Ａ−３．効果＞
本発明にかかる実施の形態１によれば、ＨＭＤＳ処理装置において、ＨＭＤＳガスが導入されるＨＭＤＳ処理室１と、ＨＭＤＳ処理室１内に設置され、被処理半導体基板であるウエハ５を載置するホットプレート４と、ＨＭＤＳ処理室１内においてＨＭＤＳガスとウエハ５との反応によって発生するアンモニアガスの濃度を検出するセンサーであるガスセンサー１３、ガス濃度計１４と、ガスセンサー１３、ガス濃度計１４における検出値に応じて、ホットプレート４の出力熱の上げ下げを制御する制御部であるバルブ制御ユニット１５、ホットプレート温度制御ユニット１６とを備えることで、処理時間内においてアンモニアガスを確実に飽和させ、安定したＨＭＤＳ処理が可能となる。
【００２４】
また、ＨＭＤＳ蒸気の反応生成ガスを直接検知するため、ＨＭＤＳ処理後続けてレジスト塗布する場合でも、疎水化が確実になされているかを判定できる。結果として、レジスト剥がれを抑制できる。
【００２５】
また、アンモニア濃度を直接検知しながらＨＭＤＳ処理を行うことができるため、容易にプロセス条件を最適化させることができ、プロセス開発期間の短縮が可能となる。
【００２６】
また、本発明にかかる実施の形態１によれば、ＨＭＤＳ処理装置において、制御部であるバルブ制御ユニット１５、ホットプレート温度制御ユニット１６は、センサーであるガスセンサー１３、ガス濃度計１４における検出値が高い場合にはホットプレート４の出力熱を下げ、ガスセンサー１３、ガス濃度計１４における検出値が低い場合にはホットプレート４の出力熱を上げる制御を行うことで、アンモニアガス濃度を安定させ確実に飽和させることができるので、ＨＭＤＳ処理が安定する。
【符号の説明】
【００２７】
１  ＨＭＤＳ処理室、２  バブリングタンク、３  ＨＭＤＳ液、４  ホットプレート、５  ウエハ、６，７，８  配管、９，１０  バルブ、１１  圧力計、１２  流量計、１３  ガスセンサー、１４  ガス濃度計、１５  バルブ制御ユニット、１６  ホットプレート温度制御ユニット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2011228333.tif 000005
【図４】
2011228333.tif 000006