(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容する収容部と、
前記収容部内の前記基板に１種類以上の薬品を気相状態で供給し、前記１種類以上の薬品は、シリル化剤を含有する第１の薬品を含む薬品供給部と、
前記収容部内の前記基板に前記１種類以上の薬品のいずれかを供給している間に、前記収容部内の前記基板を冷却する冷却部と、
を備え、
前記冷却部は、前記基板に前記第１の薬品が供給されている間の前記基板の温度が前記第１の薬品の沸点よりも低く維持されるように、前記基板を冷却する、基板処理装置。
【請求項２】
前記１種類以上の薬品はさらに、アルコールを含有する第２の薬品を含む、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記冷却部は、前記基板の温度が前記１種類以上の薬品の沸点よりも低くなるように前記基板を冷却する、請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記１種類以上の薬品は、第１の沸点を有する薬品と、前記第１の沸点よりも低い第２の沸点を有する薬品とを含み、
前記薬品供給部は、前記第２の沸点を有する薬品を前記基板に供給した後に、前記第１の沸点を有する薬品を前記基板に供給する、請求項１から３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記薬品供給部は、前記第１の沸点を有する薬品を前記基板に供給した後に、前記第２の沸点を有する薬品を再び前記基板に供給する、請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記冷却部は、前記基板に冷却用の気体または液体を供給することで、前記基板を冷却する、請求項１から５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記冷却部は、前記基板の付近に配置されたペルチェ素子により前記基板を冷却する、請求項１から５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記冷却部は、前記第１の薬品が前記基板に供給されている全期間において前記基板を冷却する、請求項１から７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記冷却部は、前記第１の薬品が前記基板に供給されている一部期間において前記基板を１回以上冷却する、請求項１から７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
基板を収容部内に収容し、
前記収容部内の前記基板に、シリル化剤を含有する第１の薬品を含む１種類以上の薬品を気相状態で供給し、
前記収容部内の前記基板に前記１種類以上の薬品のいずれかを供給している間に、前記収容部内の前記基板を冷却する、
ことを含み、
前記基板の冷却は、前記基板に前記第１の薬品が供給されている間の前記基板の温度が前記第１の薬品の沸点よりも低く維持されるように行われる、基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、基板処理装置および基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ上にアスペクト比の高い微細パターンをエッチング工程で形成した後に、半導体ウエハの表面に残存した不純物や残渣を除去するために洗浄工程および乾燥工程が実施される。この洗浄工程においてパターンの表面をシリル化することで、乾燥工程でのパターンの倒壊を抑制することが可能である。この場合、シリル化後の半導体ウエハをＩＰＡ（イソプロピルアルコール）でリンスしてスピン乾燥することで、倒壊マージンを広くすることができる。この場合、半導体ウエハは、シリル化前にもＩＰＡでリンスされることが多い。
【０００３】
一方、半導体ウエハのシリル化を、枚葉装置に代わりバッチ装置で実施することが検討されている。しかしながら、バッチ装置で液相状態のシリル化剤やＩＰＡを使用すると、これらの薬品の使用量が膨大な量となる。そこで、気相状態（蒸気状態）のシリル化剤やＩＰＡを使用することで、これらの薬品の使用量を削減することが考えられる。この場合には、シリル化剤やＩＰＡが半導体ウエハの表面で液化して半導体ウエハに付着することで、半導体ウエハを濡らすことができる。しかしながら、この場合には、半導体ウエハに付着したシリル化剤やＩＰＡがシリル化中に蒸発することで、半導体ウエハがシリル化中に乾燥し、半導体ウエハ上のパターンが倒壊する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１９７５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
気相状態の薬品を使用して基板上のパターンをシリル化する場合に、基板上のパターンの倒壊を抑制することが可能な基板処理装置および基板処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一の実施形態によれば、基板処理装置は、基板を収容する収容部を備える。さらに、前記装置は、前記収容部内の前記基板に１種類以上の薬品を気相状態で供給し、前記１種類以上の薬品は、シリル化剤を含有する第１の薬品を含む薬品供給部を備える。さらに、前記装置は、前記収容部内の前記基板に前記１種類以上の薬品のいずれかを供給している間に、前記収容部内の前記基板を冷却する冷却部を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態の基板処理装置の構造を示す断面図である。
【図２】第１実施形態の半導体ウエハの例を示す断面図である。
【図３】第１実施形態の基板処理装置の動作例を示すグラフ(1/2)である。
【図４】第１実施形態の基板処理装置の動作例を示すグラフ(2/2)である。
【図５】第１実施形態の基板処理方法を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態の基板処理装置の構造を示す断面図である。
【図７】第３実施形態の基板処理装置の構造を示す断面図である。
【図８】第４実施形態の基板処理装置の構造を示す断面図である。
【図９】第４実施形態の冷却液の例を示す表である。
【図１０】第４実施形態の基板処理装置の動作例を示すグラフ(1/3)である。
【図１１】第４実施形態の基板処理装置の動作例を示すグラフ(2/3)である。
【図１２】第４実施形態の基板処理装置の動作例を示すグラフ(3/3)である。
【図１３】第５実施形態の基板処理装置の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の基板処理装置の構造を示す断面図である。図１(ａ)は、基板処理装置の垂直断面を示す。図１(ｂ)は、基板処理装置の水平断面を示す。
【００１０】
本実施形態の基板処理装置は、図１(ａ)および図１(ｂ)に示すように、チャンバ１と、ウエハ保持部２と、ＩＰＡ供給部３ａと、ＩＰＡ配管３ｂと、シリル化剤供給部４ａと、シリル化剤配管４ｂと、冷却ガス供給部５ａと、冷却ガス配管５ｂと、冷却ガス供給口５ｃと、制御部６とを備えている。チャンバ１は、収容部の例である。ＩＰＡ供給部３ａ、ＩＰＡ配管３ｂ、シリル化剤供給部４ａ、およびシリル化剤配管４ｂは、薬品供給部の例である。冷却ガス供給部５ａ、冷却ガス配管５ｂ、および冷却ガス供給口５ｃは、冷却部の例である。
【００１１】
本実施形態の基板処理装置は、複数の半導体ウエハ１１を同時に処理するバッチ装置である。半導体ウエハ１１は、基板の例である。図１(ｂ)の符号Ｓ１は、各半導体ウエハ１１の表面を示す。図１(ｂ)の符号Ｓ２は、各半導体ウエハ１１の裏面を示す。
【００１２】
図１(ａ)および図１(ｂ)は、基板処理装置の設置面に平行で、互いに垂直なＸ方向およびＹ方向と、基板処理装置の設置面に垂直なＺ方向とを示している。本明細書においては、＋Ｚ方向を上方向として取り扱い、−Ｚ方向を下方向として取り扱う。例えば、半導体ウエハ１１と冷却ガス配管５ｂとの位置関係は、冷却ガス配管５ｂが半導体ウエハ１１の上方および下方に位置していると表現される。本実施形態の−Ｚ方向は、重力方向と一致していてもよいし、重力方向と一致していなくてもよい。
【００１３】
以下、本実施形態の基板処理装置の構造を詳細に説明する。
【００１４】
チャンバ１は、複数の半導体ウエハ１１を収容するために使用される。ウエハ保持部２は、これらの半導体ウエハ１１を保持することができる。ウエハ保持部２は、半導体ウエハ１１の表面Ｓ１同士が向かい合い、半導体ウエハ１１の裏面Ｓ２同士が向かい合うように、半導体ウエハ１１を保持する。また、ウエハ保持部２は、半導体ウエハ１１の表面Ｓ１および裏面Ｓ２がＺ方向に平行になるように半導体ウエハ１１を保持する。本実施形態のチャンバ１は、ウエハ保持部２の下方に、半導体ウエハ１１の純水リンス用の処理槽１ａを備えている。
【００１５】
ＩＰＡ供給部３ａは、チャンバ１内の半導体ウエハ１１に気相状態（蒸気状態）のＩＰＡを供給する。ＩＰＡ供給部３ａは、ＩＰＡ配管３ｂを介してチャンバ１内にＩＰＡを供給する。ＩＰＡは、半導体ウエハ１１の表面Ｓ１に供給され、半導体ウエハ１１の表面Ｓ１のリンス用に使用される。ＩＰＡの沸点は８２℃である。ＩＰＡは、１種類以上の薬品の例であり、かつアルコールを含有する第２の薬品の例である。
【００１６】
シリル化剤供給部４ａは、チャンバ１内の半導体ウエハ１１に気相状態（蒸気状態）のシリル化剤を供給する。シリル化剤供給部４ａは、シリル化剤配管４ｂを介してチャンバ１内にシリル化剤を供給する。シリル化剤は、半導体ウエハ１１の表面Ｓ１に供給され、半導体ウエハ１１の表面Ｓ１のシリル化用に使用される。シリル化剤の例は、ＴＭＳＤＭＡ（トリメチルシリルジメチルアミン）やＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）である。ＴＭＳＤＭＡの沸点は８６℃、ＨＭＤＳの沸点は１２６℃であり、いずれの沸点もＩＰＡの沸点よりも高い。ＴＭＳＤＭＡやＨＭＤＳは、１種類以上の薬品の例であり、かつシリル化剤を含有する第１の薬品の例である。
【００１７】
冷却ガス供給部５ａは、チャンバ１内の半導体ウエハ１１に冷却ガスを供給する。冷却ガス供給部５ａは、冷却ガス配管５ｂの冷却ガス供給口５ｃから半導体ウエハ１１の裏面Ｓ２に、冷却ガスを噴射する。これにより、半導体ウエハ１１が冷却される。本実施形態の冷却ガスは、半導体ウエハ１１の表面Ｓ１のシリル化やリンスを阻害しないように、半導体ウエハ１１の裏面Ｓ２に供給される。冷却ガスの例は、Ｎ２（窒素）ガス、Ｈｅ（ヘリウム）ガス、Ａｒ（アルゴン）ガスなどの不活性ガスである。
【００１８】
本実施形態の冷却ガス供給部５ａは、半導体ウエハ１１にシリル化剤およびＩＰＡのいずれかが供給されている間に、半導体ウエハ１１に冷却ガスを供給して半導体ウエハ１１を冷却する。これにより、シリル化中またはリンス中の半導体ウエハ１１を冷却することができる。冷却ガス供給部５ａのこのような動作は、制御部６により制御される。
【００１９】
また、本実施形態の冷却ガス供給部５ａは、半導体ウエハ１１の温度がシリル化剤およびＩＰＡの沸点よりも低くなるように、半導体ウエハ１１を冷却する。本実施形態ではＩＰＡの沸点がシリル化剤の沸点よりも低いため、半導体ウエハ１１はＩＰＡの沸点である８２℃よりも低くまで冷却される。冷却ガス供給部５ａのこのような動作は、制御部６により制御される。
【００２０】
制御部６は、基板処理装置の種々の動作を制御する。制御部６は例えば、ＩＰＡ、シリル化剤、および冷却ガスの供給タイミングや供給量を制御する。ＩＰＡの供給タイミングや供給量は例えば、ＩＰＡ供給部３ａの動作やＩＰＡ配管３ｂに設けられた弁の開閉を制御することで制御可能である。これは、シリル化剤や冷却ガスについても同様である。
【００２１】
図２は、第１実施形態の半導体ウエハ１１の例を示す断面図である。
【００２２】
図２では、表面Ｓ１と裏面Ｓ２がそれぞれ±Ｚ方向を向くように半導体ウエハ１１が配置されている。図２の半導体ウエハ１１は、半導体基板１１ａと、半導体基板１１ａ上に形成された複数のパターン１１ｂとを備えている。これらのパターン１１ｂは、半導体基板１１ａ上に直接形成されていてもよいし、半導体基板１１ａ上に他の層を介して形成されていてもよい。これらのパターン１１ｂは、半導体ウエハ１１の表面Ｓ１側に形成されている。これらのパターン１１ｂは例えば、シリコン膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜などの、シリコンを含有する膜で形成されている。
【００２３】
図２では、半導体ウエハ１１の表面Ｓ１にシリル化膜１２が形成されており、パターン１１ｂがシリル化膜１２で覆われている。シリル化膜１２は、シリル化剤供給部４ａからのシリル化剤により形成される。
【００２４】
以上のように、本実施形態の基板処理装置は、半導体ウエハ１１にシリル化剤とＩＰＡを気相状態で供給する。よって、本実施形態によれば、シリル化剤とＩＰＡの使用量を削減することができる。
【００２５】
この場合には、シリル化剤やＩＰＡが半導体ウエハ１１の表面Ｓ１で液化して半導体ウエハ１１に付着することで、半導体ウエハ１１を濡らすことができる。しかしながら、この場合には、半導体ウエハ１１に付着したシリル化剤やＩＰＡが蒸発することで、半導体ウエハ１１が乾燥し、半導体ウエハ１１上のパターン１１ｂが倒壊することが懸念される。例えば、ＩＰＡの供給後にＩＰＡよりも沸点が高いシリル化剤を供給すると、半導体ウエハ１１に付着したＩＰＡがシリル化中に蒸発しやすい。
【００２６】
そのため、本実施形態の基板処理装置は、半導体ウエハ１１にシリル化剤およびＩＰＡのいずれかが供給されている間に、半導体ウエハ１１に冷却ガスを供給して半導体ウエハ１１を冷却する。これにより、半導体ウエハ１１の表面Ｓ１からのシリル化剤やＩＰＡの蒸発を抑制することができる。よって、本実施形態によれば、半導体ウエハ１１の乾燥を抑制することが可能となり、半導体ウエハ１１上のパターン１１ｂの倒壊を抑制することが可能となる。
【００２７】
例えば、ＩＰＡの供給後にＩＰＡよりも沸点が高いシリル化剤を供給する場合には、シリル化剤の供給中に半導体ウエハ１１を冷却することが望ましい。これにより、半導体ウエハ１１に付着したＩＰＡがシリル化中に蒸発することを抑制することが可能となる。
【００２８】
また、本実施形態の基板処理装置は、半導体ウエハ１１の温度がシリル化剤およびＩＰＡの沸点よりも低くなるように、半導体ウエハ１１を冷却する。よって、本実施形態によれば、液化したシリル化剤やＩＰＡの温度がこれらの沸点よりも高くなることを抑制することが可能となり、シリル化剤やＩＰＡの蒸発を効果的に抑制することが可能となる。
【００２９】
この際、本実施形態の基板処理装置は、半導体ウエハ１１の表面Ｓ１に多量の水滴が結露しない温度に半導体ウエハ１１を冷却することが望ましい。例えば、半導体ウエハ１１の温度を１５℃以上に設定することで、このような結露を抑制することが可能である。
【００３０】
図３および図４は、第１実施形態の基板処理装置の動作例を示すグラフである。
【００３１】
図３(ａ)は、ＩＰＡ、シリル化剤、および冷却ガスの供給タイミングを示している。図３(ａ)では、シリル化剤の供給前にＩＰＡを半導体ウエハ１１に供給し、シリル化剤の供給後にＩＰＡを再び半導体ウエハ１１に供給する。これは、後述する図３(ｂ)〜図４(ｃ)でも同様である。シリル化剤は例えば、ＴＭＳＤＭＡまたはＨＭＤＳである。シリル化剤は、第１の沸点を有する薬品の例である。ＩＰＡは、第１の沸点よりも低い第２の沸点を有する薬品の例である。
【００３２】
図３(ａ)の例では、シリル化剤の供給開始前に冷却ガスの供給を開始し、シリル化剤の供給停止と同時に冷却ガスの供給を停止する。よって、冷却ガスの供給が、ＩＰＡの供給中に開始される。この例には、半導体ウエハ１１をシリル化前から冷却でき、半導体ウエハ１１を十分に冷却できるという利点がある。
【００３３】
図３(ｂ)の例では、シリル化剤の供給開始と同時に冷却ガスの供給を開始し、シリル化剤の供給停止と同時に冷却ガスの供給を停止する。この例には、半導体ウエハ１１の冷却をシリル化中のみに限定でき、冷却ガスの使用量を削減できるという利点がある。
【００３４】
図３(ｃ)の例では、シリル化剤の供給開始前に冷却ガスの供給を開始し、シリル化剤の供給停止後に冷却ガスの供給を停止する。よって、冷却ガスの供給が、ＩＰＡの供給中に開始され、ＩＰＡの供給中または供給停止後に停止される。この例には、半導体ウエハ１１をシリル化完了まで確実に冷却できるという利点がある。
【００３５】
図３(ｄ)の例では、シリル化剤の供給開始と同時に冷却ガスの供給を開始し、シリル化剤の供給停止後に冷却ガスの供給を停止する。よって、冷却ガスの供給が、ＩＰＡの供給中または供給停止後に停止される。この例には、半導体ウエハ１１をシリル化完了まで確実に冷却できるという利点がある。
【００３６】
図３(ａ)〜図３(ｄ)では、シリル化剤が半導体ウエハ１１に供給されている全期間において、半導体ウエハ１１に冷却ガスが供給される。一方、図４(ａ)〜図４(ｃ)では、シリル化剤が半導体ウエハ１１に供給されている一部期間において、半導体ウエハ１１に冷却ガスが供給される。
【００３７】
図４(ａ)の例では、シリル化剤の供給中に冷却ガスの供給を開始し、シリル化剤の供給停止と同時に冷却ガスの供給を停止する。図４(ｂ)の例では、シリル化剤の供給中に冷却ガスの供給を開始し、シリル化剤の供給停止後に冷却ガスの供給を停止する。図４(ｃ)の例では、シリル化剤の供給中に冷却ガスの供給を開始し、シリル化剤の供給中に冷却ガスの供給を停止する。これらの例には、図３(ａ)〜図３(ｄ)の例よりも冷却ガスの使用量を削減できるという利点がある。
【００３８】
図５は、第１実施形態の基板処理方法を示すフローチャートである。
【００３９】
まず、本実施形態の基板処理装置の外部において、処理対象の複数の半導体ウエハ１１を薬液で洗浄する（ステップＳ１）。次に、本実施形態の基板処理装置の外部において、これらの半導体ウエハ１１を純水でリンスする（ステップＳ２）。
【００４０】
続いて、これらの半導体ウエハ１１を基板処理装置内に搬入し、ステップＳ３〜Ｓ６の処理を実施する。まず、ＩＰＡ供給部３ａが、気相状態のＩＰＡで半導体ウエハ１１をリンスする（ステップＳ３）。次に、シリル化剤供給部４ａが、気相状態のシリル化剤で半導体ウエハ１１をシリル化する（ステップＳ４）。次に、ＩＰＡ供給部３ａが、気相状態のＩＰＡで半導体ウエハ１１を再びリンスする（ステップＳ５）。ステップＳ３〜Ｓ５の少なくともいずれかの処理の実施中において、冷却ガス供給部５ａは、半導体ウエハ１１に冷却ガスを供給して半導体ウエハ１１を冷却する。次に、Ｎ２ガスなどの不活性ガスを使用して半導体ウエハ１１を乾燥させる（ステップＳ６）。このようにして、半導体ウエハ１１のシリル化が完了する。
【００４１】
なお、図５のフローでは、半導体ウエハ１１を基板処理装置内に搬入した後、ステップＳ３の前に半導体ウエハ１１を基板処理装置内の処理槽１ａにおいて純水でリンスしてもよい。この場合、ステップＳ２の処理は、省略してもよいし省略しなくてもよい。後者の場合、半導体ウエハ１１は、基板処理装置外と基板処理装置内の両方において純水でリンスされる。
【００４２】
以上のように、本実施形態においては、半導体ウエハ１１にシリル化剤およびＩＰＡのいずれかが気相状態で供給されている間に、半導体ウエハ１１に冷却ガスを供給して半導体ウエハ１１を冷却する。よって、本実施形態によれば、気相状態の薬品を使用して半導体ウエハ１１上のパターン１１ｂをシリル化する場合に、半導体ウエハ１１上のパターン１１ｂの倒壊を抑制することが可能となる。
【００４３】
なお、本実施形態は、複数の半導体ウエハ１１を同時に処理するバッチ装置に適用することが効果的である。しかしながら、本実施形態は、複数の半導体ウエハ１１を個々に処理する枚葉装置に適用してもよい。
【００４４】
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態の基板処理装置の構造を示す断面図である。
【００４５】
本実施形態の基板処理装置は、冷却ガス供給部５ａなどの代わりに、冷却水供給部７ａと、冷却水貯留部７ｂと、冷却水入口７ｃと、冷却水出口７ｄとを備えている。冷却水供給部７ａ、冷却水貯留部７ｂ、冷却水入口７ｃ、および冷却水出口７ｄは、冷却部の例である。
【００４６】
冷却水供給部７ａは、チャンバ１内の冷却水貯留部７ｂに冷却水を供給する。半導体ウエハ１１は、裏面Ｓ２が冷却水貯留部７ｂに面するように保持されている。半導体ウエハ１１の裏面Ｓ２は、冷却水貯留部７ｂに接していてもよいし、冷却水貯留部７ｂに接していなくてもよい。冷却水は、冷却水入口７ｃを介して冷却水貯留部７ｂに流入し、冷却水出口７ｄを介して冷却水貯留部７ｂから流出する。本実施形態の半導体ウエハ１１は、冷却水貯留部７ｂ内に供給された冷却水により冷却される。
【００４７】
冷却水の供給タイミングや供給量は、ＩＰＡやシリル化剤と同様に、制御部６により制御される。例えば、図３(ａ)〜図４(ｃ)の動作例は、冷却ガスを冷却水に置き換えることで本実施形態にも適用可能である。
【００４８】
以上のように、本実施形態においては、半導体ウエハ１１にシリル化剤およびＩＰＡのいずれかが気相状態で供給されている間に、半導体ウエハ１１に冷却水を供給して半導体ウエハ１１を冷却する。よって、本実施形態によれば、気相状態の薬品を使用して半導体ウエハ１１上のパターン１１ｂをシリル化する場合に、半導体ウエハ１１上のパターン１１ｂの倒壊を抑制することが可能となる。
【００４９】
（第３実施形態）
図７は、第３実施形態の基板処理装置の構造を示す断面図である。
【００５０】
本実施形態の基板処理装置は、冷却ガス供給部５ａなどの代わりに、電源８ａと、ペルチェ素子８ｂとを備えている。電源８ａおよびペルチェ素子８ｂは、冷却部の例である。
【００５１】
電源８ａは、ペルチェ素子８ｂに電力を供給することで、ペルチェ素子８ｂの冷却作用を発揮させることができる。半導体ウエハ１１は、裏面Ｓ２がペルチェ素子８ｂに面するように保持されている。半導体ウエハ１１の裏面Ｓ２は、ペルチェ素子８ｂに接していてもよいし、ペルチェ素子８ｂに接していなくてもよい。本実施形態の半導体ウエハ１１は、ペルチェ素子８ｂの冷却作用により冷却される。
【００５２】
ペルチェ素子８ｂの動作タイミングは、ＩＰＡやシリル化剤と同様に、制御部６により制御される。例えば、図３(ａ)〜図４(ｃ)の動作例は、冷却ガスの噴射／停止をペルチェ素子８ｂのオン／オフに置き換えることで本実施形態にも適用可能である。
【００５３】
以上のように、本実施形態においては、半導体ウエハ１１にシリル化剤およびＩＰＡのいずれかが気相状態で供給されている間に、半導体ウエハ１１をペルチェ素子８ｂにより冷却する。よって、本実施形態によれば、気相状態の薬品を使用して半導体ウエハ１１上のパターン１１ｂをシリル化する場合に、半導体ウエハ１１上のパターン１１ｂの倒壊を抑制することが可能となる。
【００５４】
（第４実施形態）
図８は、第４実施形態の基板処理装置の構造を示す断面図である。
【００５５】
本実施形態の基板処理装置は、冷却ガス供給部５ａなどの代わりに、冷却液供給部９ａと、冷却液ノズル９ｂと、冷却液供給口９ｃと、冷却液配管９ｄとを備えている。冷却液供給部９ａ、冷却液ノズル９ｂ、冷却液供給口９ｃ、および冷却液配管９ｄは、冷却部の例である。
【００５６】
冷却液供給部９ａは、チャンバ１内の半導体ウエハ１１に冷却液を供給する。冷却液供給部９ａは、冷却液ノズル９ｂの冷却液供給口９ｃから半導体ウエハ１１の裏面Ｓ２に、冷却液を噴射する。これにより、半導体ウエハ１１が冷却される。冷却液ノズル９ｂは、冷却液供給部９ａに接続された冷却液配管９ｄから分岐している。冷却液供給部９ａは、冷却液配管９ｄを介して冷却液ノズル９ｂに冷却液を供給する。本実施形態では、１組の半導体ウエハ１１の間に複数本の冷却液ノズル９ｂが配置されている。冷却液の供給タイミングや供給量は、ＩＰＡやシリル化剤と同様に、制御部６により制御される。
【００５７】
本実施形態の冷却液は、揮発性の液体とすることが望ましい。この場合、半導体ウエハ１１の裏面Ｓ２で冷却液が気化され、半導体ウエハ１１が冷却液の気化熱により効果的に冷却される。
【００５８】
図９は、第４実施形態の冷却液の例を示す表である。本実施形態の冷却液の例は、図９に示すように、アルコール、ケトン、エーテル、アルカンなどの有機液である。図９の表は、これらの有機液の沸点を示している。
【００５９】
図１０〜図１２は、第４実施形態の基板処理装置の動作例を示すグラフである。
【００６０】
図１０(ａ)〜図１２(ｃ)では、上述の図３(ａ)〜図４(ｃ)と同様に、シリル化剤の供給前にＩＰＡを半導体ウエハ１１に供給し、シリル化剤の供給後にＩＰＡを再び半導体ウエハ１１に供給する。シリル化剤は例えば、ＴＭＳＤＭＡまたはＨＭＤＳである。
【００６１】
図１０(ａ)の例では、シリル化剤の供給前に冷却液を１回だけ供給（噴射）する。この例には、半導体ウエハ１１をシリル化前から冷却できるという利点がある。
【００６２】
図１０(ｂ)の例では、シリル化剤の供給中に冷却液を１回だけ供給する。この冷却液の供給は、シリル化剤の供給開始と同時に開始される。この例には、半導体ウエハ１１の冷却をシリル化中のみに限定でき、冷却液の使用量を削減できるという利点がある。
【００６３】
図１０(ｃ)の例では、シリル化剤の供給中に冷却液を１回だけ供給する。この冷却液の供給は、シリル化剤の供給開始後に開始される。この例には、半導体ウエハ１１の冷却をシリル化中のみに限定でき、冷却液の使用量を削減できるという利点がある。
【００６４】
図１１(ａ)の例では、シリル化剤の供給前および供給中に冷却液を間欠的に複数回供給する。また、図１１(ｂ)の例では、シリル化剤の供給中に冷却液を間欠的に複数回供給する。また、図１１(ｃ)の例では、シリル化剤の供給中および供給後に冷却液を間欠的に複数回供給する。また、図１１(ｄ)の例では、シリル化剤の供給前、供給中、および供給後に冷却液を間欠的に複数回供給する。これらの例によれば、図３(ａ)〜図３(ｄ)の例と同様の冷却作用を実現することができる。
【００６５】
図１２(ａ)〜図１２(ｃ)の例でも、冷却液を間欠的に複数回供給する。これらの例によれば、図４(ａ)〜図４(ｃ)の例と同様の冷却作用を実現することができる。
【００６６】
図１０(ａ)〜図１０(ｃ)の例では、冷却液を短期間だけ供給する。図１１(ａ)〜図１２(ｃ)の例では、冷却液を間欠的に供給する。理由は、冷却液の供給が停止されている期間に冷却液の気化を促進させることができ、これにより半導体ウエハ１１を効果的に冷却できるからである。
【００６７】
以上のように、本実施形態においては、半導体ウエハ１１にシリル化剤およびＩＰＡのいずれかが気相状態で供給されている間に、半導体ウエハ１１に冷却液を供給して半導体ウエハ１１を冷却する。よって、本実施形態によれば、気相状態の薬品を使用して半導体ウエハ１１上のパターン１１ｂをシリル化する場合に、半導体ウエハ１１上のパターン１１ｂの倒壊を抑制することが可能となる。
【００６８】
（第５実施形態）
図１３は、第５実施形態の基板処理装置の構造を示す断面図である。
【００６９】
本実施形態の基板処理装置は、冷却ガス供給部５ａなどの代わりに、冷却液供給部１０ａと、冷却液分岐配管１０ｂと、冷却液ノズル１０ｃと、冷却液供給口１０ｄと、冷却液配管１０ｅとを備えている。冷却液供給部１０ａ、冷却液分岐配管１０ｂ、冷却液ノズル１０ｃ、冷却液供給口１０ｄ、および冷却液配管１０ｅは、冷却部の例である。
【００７０】
冷却液供給部１０ａは、チャンバ１内の半導体ウエハ１１に冷却液を供給する。冷却液供給部１０ａは、冷却液分岐配管１０ｂに接続された冷却液ノズル１０ｃの冷却液供給口１０ｄから半導体ウエハ１１の裏面Ｓ２に、冷却液を噴射する。これにより、半導体ウエハ１１が冷却される。冷却液分岐配管１０ｂは、冷却液供給部１０ａに接続された冷却液配管１０ｅから分岐している。冷却液供給部１０ａは、冷却液配管１０ｅを介して冷却液ノズル１０ｃに冷却液を供給する。本実施形態では、１組の半導体ウエハ１１の間に１本の冷却液ノズル１０ｃが配置されている。冷却液の供給タイミングや供給量は、ＩＰＡやシリル化剤と同様に、制御部６により制御される。例えば、図１０(ａ)〜図１２(ｃ)の動作例は、本実施形態にも適用可能である。
【００７１】
本実施形態の冷却液は、第４実施形態と同様に、揮発性の液体とすることが望ましい。この場合、半導体ウエハ１１の裏面Ｓ２で冷却液が気化され、半導体ウエハ１１が冷却液の気化熱により効果的に冷却される。
【００７２】
以上のように、本実施形態においては、半導体ウエハ１１にシリル化剤およびＩＰＡのいずれかが気相状態で供給されている間に、半導体ウエハ１１に冷却液を供給して半導体ウエハ１１を冷却する。よって、本実施形態によれば、気相状態の薬品を使用して半導体ウエハ１１上のパターン１１ｂをシリル化する場合に、半導体ウエハ１１上のパターン１１ｂの倒壊を抑制することが可能となる。
【００７３】
ここで、第４および第５実施形態を比較する。第４実施形態では、各半導体ウエハ１１の裏面Ｓ２のほぼ全体に冷却液を噴射することで、各半導体ウエハ１１を確実に冷却することができる。一方、第５実施形態では、各半導体ウエハ１１の裏面Ｓ２の一部（上部）に冷却液を噴射するため、冷却液が裏面Ｓ２を流れ落ちることで、冷却液が裏面Ｓ２の全体に供給される。よって、第５実施形態には、冷却液の使用量を削減できるという利点や、冷却液の気化を促進できるという利点がある。
【００７４】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置および方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置および方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
【符号の説明】
【００７５】
１：チャンバ、１ａ：処理槽、２：ウエハ保持部、
３ａ：ＩＰＡ供給部、３ｂ：ＩＰＡ配管、
４ａ：シリル化剤供給部、４ｂ：シリル化剤配管、
５ａ：冷却ガス供給部、５ｂ：冷却ガス配管、５ｃ：冷却ガス供給口、６：制御部、
７ａ：冷却水供給部、７ｂ：冷却水貯留部、７ｃ：冷却水入口、７ｄ：冷却水出口、
８ａ：電源、８ｂ：ペルチェ素子、
９ａ：冷却液供給部、９ｂ：冷却液ノズル、
９ｃ：冷却液供給口、９ｄ：冷却液配管、
１０ａ：冷却液供給部、１０ｂ：冷却液分岐配管、１０ｃ：冷却液ノズル、
１０ｄ：冷却液供給口、１０ｅ：冷却液配管、
１１：半導体ウエハ、１１ａ：半導体基板、１１ｂ：パターン、１２：シリル化膜
【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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