気化装置、基板処理装置、基板処理方法並びに記憶媒体
【課題】薬液の劣化を抑え、気化効率が高くキャリアガスの流量を少なくすることができる気化装置、及びこの気化装置を備えることにより気化された処理ガスの漏洩のリスクを低減させた基板処理装置、基板処理方法を提供すること。
【解決手段】気化プレート３１の表面に多数の溝部３６を形成し、毛細管現象により薬液であるＨＭＤＳ液をこれら溝部３６を介して気化面の上に広げ、この状態でキャリアガスを気化面に供給してＨＭＤＳ液を気化させ処理ガスを得ている。従って気化を行わないときには、貯留されたＨＭＤＳ液がキャリアガスに接触するといったことがないので、ＨＭＤＳ液の劣化が抑えられる。また小型化を図ることができる上、気化効率が高いのでキャリアガスが少なくて済む。また気化装置３を小型化できることから、処理容器２２の側に置くことができ、処理ガスの配管を短くする、若しくは無くすことができるので、処理ガスの漏れが抑えられる。
【解決手段】気化プレート３１の表面に多数の溝部３６を形成し、毛細管現象により薬液であるＨＭＤＳ液をこれら溝部３６を介して気化面の上に広げ、この状態でキャリアガスを気化面に供給してＨＭＤＳ液を気化させ処理ガスを得ている。従って気化を行わないときには、貯留されたＨＭＤＳ液がキャリアガスに接触するといったことがないので、ＨＭＤＳ液の劣化が抑えられる。また小型化を図ることができる上、気化効率が高いのでキャリアガスが少なくて済む。また気化装置３を小型化できることから、処理容器２２の側に置くことができ、処理ガスの配管を短くする、若しくは無くすことができるので、処理ガスの漏れが抑えられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理室内において、例えば半導体デバイスやＬＣＤ（液晶ディスプレイ）用のガラス基板等に例えば疎水化処理等の所定の基板処理を行う際に、薬液を気化して基板処理用の処理ガスを得るための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来半導体デバイスやＬＣＤ基板等の製造プロセスにおいて、レジストパターンの形成処理における工程の一つに、基板例えば半導体ウェハ（以下、単にウェハという）に対する疎水化処理がある。この処理は、ウェハにレジスト液を塗布する前に下地膜とレジスト膜との密着性を向上させるために、ウェハの表面にＨＭＤＳ（ｈｅｘａ ｍｅｔｈｙｌ ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）の蒸気（以下、単に処理ガスという）を吹き付けて親水性のウェハの表面を疎水性に変化させるために行われる。この際疎水化処理は、ウェハの表面とベベル部（外周部端面）まで行われることが多く、このように疎水化処理が行われることでウェハと露光機との間に水を介在させて露光を行う液浸露光処理を行う場合において、レジスト膜が剥がれ難くなるという利点がある。
【０００３】
そして基板に対してこのような処理を行う基板処理装置として、次の装置が知られている。即ち液体原料の薬液となるＨＭＤＳをタンク内に貯留し、このタンクにキャリアガス供給源と疎水化処理を行う処理室とを各々配管を介して接続する。そしてタンクにキャリアガス供給源からキャリアガスを供給することによってタンク内のＨＭＤＳをバブリングして気化し、この気化したＨＭＤＳをキャリアガスにより処理室へと搬送する。一方処理室では、ウェハを載置してから処理室内を密閉しておき、その後搬送されてきた処理ガスを処理室内のウェハに供給することによって、ウェハ表面の疎水化処理を行っている。（特許文献１）。
【０００４】
上述した疎水化処理装置は、基板に対して面内均一性の高い処理を行うために処理容器の中心部からＨＭＤＳガスを供給し、処理容器の周縁の全周から排気するようになっている。一方基板は載置台内のヒータにより加熱されているためＨＭＤＳガスは処理容器内に発生する上昇気流に逆らって供給されることになる。そのため疎水化処理を行うためには、比較的多量の処理ガスを定的に処理室内へと送り込む必要があり、ＨＭＤＳの処理ガス生成速度がＨＭＤＳとキャリアガスとの接触面積に比例することから、ＨＭＤＳを貯留するタンクは大型の物が用いられている。
【０００５】
従って疎水化処理装置本体の側にタンクを設置することができず、タンクを疎水化処理装置が設けられる処理ブロックから離れた場所に設置するようにしていた。このためタンクから疎水化処理装置までの配管が長くなり継ぎ手部分が多くなるため、その結果人為的ミス等によってＨＭＤＳガスが漏洩する懸念があった。ＨＭＤＳガスは露光後の化学増幅型レジストから発生する酸を中和させてパターン組成を阻むため、従来の疎水化処理装置では高いリスクが内在していたことになる。
【０００６】
更に処理容器内を密閉すると、ガスの置換後に負圧になってＨＭＤＳガスがウェハの裏面に回り込む虞があることから、本出願人は処理容器を密閉せずにＮ２ガスによる気流カーテンを形成することが得策であると考えている。ところがタンク内のバブリングによる気化は効率が悪いことからキャリアガスであるＮ２ガスの供給量を多くする必要があり、気流カーテンによる雰囲気のシールを行う場合には、処理容器の外へＨＭＤＳガスが漏洩し易くなるという問題が起きる。
【０００７】
またタンク内にて、ＨＭＤＳは常に供給されたキャリアガスと接触し続けることになるため、処理ガスの生成をしばらく行わないと、タンク内でＨＭＤＳとキャリアガスとが反応してＨＭＤＳの液劣化が起こる虞がある。仮にＨＭＤＳの液劣化が起きると、基板表面の疎水化が不十分になりレジスト膜の密着性を向上させることが困難になる。またタンクと処理室とを連結する配管が長いため、各基板の処理毎に配管を処理ガスによって満たさなければならず、スループットの低下の要因になる。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２１４２９２号公報（段落番号００３６、００３７、００４８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、薬液の劣化を抑えることができ、また気化効率が高くキャリアガスの流量を少なくすることができる気化装置を提供することにある。本発明の他の目的は、この気化装置を備えることにより気化された処理ガスの漏洩のリスクを低減させることができる基板処理装置、基板処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の気化装置では、
気化室を形成する筐体と、
前記気化室内にその表面が位置し、薬液を毛細管現象により広げるための多数の溝が前記表面に設けられた気化面形成部と、
前記気化面形成部の表面に前記薬液を供給するための薬液供給ポートと、
前記溝内に広げられた薬液を気化するためのキャリアガスを前記気化室内に導入するガス導入ポートと、
前記気化室内にて気化された処理ガスを取り出すための取り出しポートと、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
前記溝は、前記薬液が供給される部位から放射状に伸びている。そして前記溝は、前記薬液が供給される部位に近い第１の領域と当該第１の領域よりも前記部位から離れている第２の領域に亘って形成されており、第２の領域における周方向の溝の数は第１の領域における周方向の溝の数よりも多いことが好ましい。また、前記多数の溝は、平行状に伸びていても良い。また、前記気化面形成部には加熱手段が設けられていることが好ましい。
【００１２】
本発明の基板処理装置では、
基板に処理ガスを供給して処理を行う基板処理装置において、
内部に基板を載置するための載置台が設けられた処理容器と、
薬液を気化して処理ガスを得るための気化装置と、
当該気化装置にて得た処理ガスを前記処理容器内に供給するための処理ガス供給路と、
前記処理容器内を排気するための排気路と、を備え、
前記気化装置は、上記各気化装置を用いることを特徴としている。
【００１３】
前記気化装置は、前記処理容器の天板の上に設けられている。前記処理ガス供給路は、前記天板に形成されている。また前記処理ガス供給路の上流端は前記気化装置の気化室内に開口していることが好ましい。また前記処理容器には、前記基板を加熱するための基板加熱手段が設けられており、当該基板加熱手段は、前記気化室内を加熱することが可能である。
【００１４】
本発明の基板処理方法では、
処理容器に設けられた載置台に基板を載置する工程と、
気化面形成部の表面に設けられた多数の溝に薬液を毛細管現象により薬液を供給する工程と、
ガス導入ポートから、前記薬液を気化するためのキャリアガスを前記気化室内に導入する工程と、
前記気化室内にて気化された処理ガスを取り出しポートから前記処理容器内に供給する工程と、
前記処理容器内を排気する工程と、を含むことを特徴としている。
【００１５】
本発明の記憶媒体では、
処理容器内の基板に処理ガスを供給する基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは、上記基板処理方法を実行するためのステップ群が組まれたプログラムであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の気化装置によれば、気化面形成部材の表面に多数の溝を形成し、薬液を毛細管現象によりこれら溝を介して気化面の上に広げ、この状態でキャリアガスを気化面に供給して薬液を気化させ処理ガスを得ている。従って気化を行わないときには、タンクの場合のように貯留された薬液がキャリアガスに接触するといったことがないので、薬液の劣化が抑えられる。また、タンクを用いないため小型化を図ることができる上、気化効率が高いのでキャリアガスが少なくて済む。そしてこの気化装置を用いた基板処理装置及び基板処理方法によれば、キャリアガスが少ないことから処理ガスが処理容器の外に漏れ難くなる。また気化装置を小型化できることから、処理容器の側に置くことができ、処理ガスの配管が短くて済む、若しくは不要となり、この点からも処理ガスの漏れが抑えられる。従って、例えばＨＭＤＳを用いた基板の疎水化処理装置にあっては、処理ガスの漏れがレジストパターンに対して悪影響を及ぼすことから本発明は極めて好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［第１の実施形態］
本発明の基板処理装置を疎水化処理装置に適用した実施の形態について図面を参照しながら説明する。この疎水化処理装置１は、図１に示すように基板例えばウェハＷに対して疎水化処理を行うための処理容器２と、この処理容器２に送り込まれるＨＭＤＳガス（処理ガス）を生成するための本実施形態の特徴的な部分である気化装置３を備えており、この疎水化処理装置１は、図示しない外装体に気密状態で格納されている。
【００１８】
処理容器２は、上部が開口部となっている容器本体２１とこの開口部を覆うように設けられた蓋体２２とによって略構成されている。この容器本体２１は、側壁部２１ａと底部２１ｂとを有し、容器本体２１内には、底部２１ｂによって支持されるウェハＷの載置台２３が設けられている。つまり本実施形態の処理容器２では、底部２１ｂは載置台２３の周縁部を支持する領域まで形成されており、載置台２３が容器本体２１の一部を形成する態様となっている。そして載置台２３には、加熱手段であるヒータ２９と図示しない温度計測手段とが設けられている。
【００１９】
一方蓋体２２は、側壁部２２ａと天板部２２ｂとを備えており、容器本体２１の周縁部をなす側壁部２１ａの上面と蓋体２２の周縁部をなす側壁部２２ａの下面とを合わせて近接させることにより、容器本体２１の開口部が蓋体２２で覆われて処理室２ａが区画形成される。このようにして形成された処理室２ａの内部では、載置台２３のウェハＷの載置面から蓋体２２の天板部２２ｂの内面までの距離Ｌ１が例えば３ｍｍ〜１０ｍｍ程度に設定される。
【００２０】
この容器本体２１と蓋体２２は、互いに相対的に昇降自在に構成されており、蓋体２２が図示しない昇降機構により容器本体２１と接触する処理位置と、容器本体２１の上方に位置する基板搬出入位置との間で昇降自在に構成されている。また載置台２３には、図示しない外部の搬送手段との間でウェハＷの受け渡しを行うための複数本の昇降ピン２４が設けられており、この昇降ピン２４は昇降機構２４ａにより昇降自在となるように構成されている。この複数本の昇降ピン２４は、それぞれが載置台２３に形成された貫通孔２３ａを貫通するように配設されており、この昇降ピン２４が上昇することによって載置台２３上のウェハＷは、載置台２３上から離間する態様となっている。また昇降ピン２４は、載置台２３の裏面側に設けられたカバー２４ｂによって周囲を覆われている。
【００２１】
また天板部２２ｂの例えば中央部には、ＨＭＤＳガスを処理室２ａ内に供給するための処理ガス供給路２２ｃが形成されており、天板部２２ｂの上部には気化装置３が設けられている。処理ガス供給路２２ｃは、図２に示すように内部にガス流路２２ｄが形成された円柱形上の部材であり、断面形状は、ガス流路２２ｄの鉛直方向に対して略台形状をしており、天板部２２ｂから下方に向かって段々細くなっている。そして処理ガス供給路２２ｃの下端側側部には、例えば直径０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の多数の供給孔２２ｅが、処理ガス供給路２２ｃの周方向に渡って所定の間隔で形成されている。
【００２２】
気化装置３は、天板部２２ｂと共に気化室３ａを構成する偏平な円筒状の筐体３２内に、当該筐体３２の内周面が描く円に対して同心となるように円形状の気化プレート（気化面形成部材）３１が、図示しない複数の支柱を介して水平に設けられている。また筐体３２の上部には、ＨＭＤＳ液を気化させ、気化した処理ガスを搬送するためのキャリアガスを供給するガス供給部（ガス導入ポート）３３が設けられている。このガス供給部３３にはガス供給管４１の一端側が接続され、このガス供給管４１の他端側にはガス供給源４０が接続されている。そしてガス供給管４１には、ガス供給源４０からのキャリアガスの供給形態を切り替えるバルブＶ１とキャリアガスの流量を調節するマスフローコントローラＭ１が設けられている。また気化装置３の底部には、処理ガス供給路２２ｃのガス流路２２ｄの一端が開口して取り出しポート３２ｄとなっており、気化装置３で気化された処理ガスを直接処理室２ａ内へと供給することが可能となっている。
【００２３】
図３に示すように気化プレート３１は、下部中央に液体原料供給部（薬液供給ポート）３４が設けられており、この液体原料供給部３４は、気化プレート３１の中心部に形成された液体原料供給口３５に接続されている。液体原料供給口３５は、プレート上面側中心部に液体原料となる薬液を一時貯留する円形状の凹部３５ａが設けられ、凹部３５ａの底面に液体原料出口３５ｂが形成されており、液体原料出口３５ｂは、液体原料供給部３４内に形成されている液体原料供給路の出口に相当する。そして液体原料供給部３４には、筐体３２を貫通するように設けられている液体原料供給管４３の一端が接続されており、液体原料供給管４３の他端側には液体原料供給源４２が接続されている。そして液体原料供給管４３には、液体原料供給源４２からの薬液の供給形態を切り替えるバルブＶ２と、薬液の流量を調節するマスフローコントローラＭ２が設けられている。
【００２４】
また気化プレート３１には、液体原料供給口３５を中心にして放射状に伸びる溝部３６が、凹部３５ａと連通する態様で複数形成されており、溝部３６の底面と凹部３５ａの底面とは略同じ高さとなるように設定されている。そして溝部３６は、気化プレート３１の中心から外周部に向かって第１の所定距離（例えば、気化プレート３１の半径の１／３だけ）離れた位置に複数の溝部３６が接続される第１環３７と、気化プレート３１の中心から外周部に向かって第２の所定距離（例えば、気化プレート３１の半径の２／３だけ）離れた位置に複数の溝部３６が接続される第２環３８とが形成されている。そして溝部３６は、液体原料供給口３５から第１環３７までの領域、第１環３７から第２環３８までの領域、第２環３８より外側の領域でそれぞれ形成されている数が異なっている。
【００２５】
また蓋体２２の側壁部２２ａには、蓋体２２の周方向に沿う環状のバッファ部２２ｆが形成されており、容器本体２１の側壁部２１ａには、パージガスとなるＮ２ガスを供給するためのパージガス供給路２１ｃが、各々上下方向に貫通するように容器本体２１の周方向に沿って複数形成されている。またこのパージガス供給路２１ｃには、容器本体２１の下面側に設けられた容器本体２１の周方向に沿う環状のガス供給室２５が接続され、ガス供給室２５にはガス供給管４１から分岐して延びるパージガス供給管４４が接続される。そしてパージガス供給管４４には、ガス供給源４０からのパージガスの供給形態を切り替えるバルブＶ３と、パージガスの流量を調節するマスフローコントローラＭ３が設けられている。また容器本体２１と蓋体２２とを近接させた際に、バッファ部２２ｆはバッファ室を形成し、バッファ室２２ｆと処理室２ａとの間には、パージガス供給部２６となる連続した隙間が周方向に沿って形成される。このパージガス供給部２６は、載置台２３の上面より僅かに高い位置に形成される。
【００２６】
また蓋体２２には、パージガス供給部２６の略中間位置に開口部を有する、処理室２ａ内に供給されたＨＭＤＳガスを排出するための排気孔２２ｇが、周方向に所定の間隔を置いて複数形成されている。また蓋体２２には、気化装置３が設けられている位置と重ならないように蓋体２２内部に水平方向に広がる環状の空洞部２２ｈが形成されており、排気孔２２ｇはこの空洞部２２ｈに接続されている。そして空洞部２２ｈは内周側に蓋体２２の上面に開口した排気口２２ｊが設けられており、この排気口２２ｊに排気路４６が接続され、排気路４６を介してこの排気路４６に接続されている排気部４５の吸引力を作用させる態様になっている。また排気路４６には、排気部４５による処理室２ａ内の排気態様を切り替えるためのバルブＶ４と、排気部４５の排気量を調節するマスフローコントローラＭ４が設けられている。
【００２７】
この疎水化処理装置１は、この装置を制御するための制御部５を備えている。この制御部５は、例えばコンピュータからなり、プログラム、メモリ、ＣＰＵ等を備え、プログラムには、この制御部５から疎水化処理装置１の各部に制御信号を送り、所定の疎水化処理を進行させるように命令（各ステップ）が組み込まれている。このプログラムは、記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）等の記憶部に格納され、制御部５に実行可能な状態で展開される。このプログラムには、蓋体２２の昇降機構、排気手段、バルブＶ１〜Ｖ４マスフローメータＭ１〜Ｍ４を制御するためのプログラムも含まれており、制御部５のメモリに予め記憶されたプロセスレシピに応じて上記各装置を制御するようになっている。
【００２８】
次に本実施形態の疎水化処理装置１における疎水化処理方法について図４、５を用いて説明する。まず疎水化処理を行うためのプロセスレシピを選択し、このプロセスレシピに基づいて制御部５から疎水化処理装置１の各部に制御信号が出力される。そして蓋体２２を基板搬出入位置にまで上昇させ、図示しない外部の搬送手段によりウェハＷを処理室２ａ内に搬入し、昇降ピン２４との協働作業によりウェハＷを載置台２３に載置する。その後図４に示すように蓋体２２を処理位置まで降下させて容器本体２１と蓋体２２とで処理室２ａを形成する。
【００２９】
載置台２３は、予めヒータ２９によって加熱されており、ウェハＷは載置台２３に載置されることによって所定のプロセス温度、例えば８５℃に加熱される。そして例えばウェハＷが加熱されことを温度計測手段にて確認した後、図５（ａ）に示すようにまずバルブＶ２を開いて液体原料供給源４２から液体原料供給管４３及び液体原料供給部３４を介して気化プレート３１の液体原料供給口３５へと供給される。
【００３０】
液体原料供給口３５に供給されたＨＭＤＳ液は、凹部３５ａに一端貯留されるが、凹部３５ａ内に複数の溝部３６が形成されていることから、この溝部３６の奏する毛細管現象により図５（ｂ）に示すように速やかに外周部へ向けて広がっていく。そして溝部３６に流入したＨＭＤＳ液は、第１環３７へと流入し、この第１環３７にて第１環３７より外周側にある複数の溝部３６に、溝部３６の奏する毛細管現象によって流入するように分配される。さらに第１環３７より外周側にある複数の溝部３６に流入したＨＭＤＳ液は、第２環３８へと流入し、この第２環３８にて第２環３８より外周側にある複数の溝部３６に、溝部３６の奏する毛細管現象によって流入するように分配される。
【００３１】
従って気化プレート３１に供給されるＨＭＤＳ液は、溝部３６の奏する毛細管現象によって液体原料供給口３５から第１環３７へと引き込まれ、第１環３７によって複数の溝部３６へと分配されて第２環３８へと引き込まれ、さらに第２環３８によって複数の溝部３６に分配されることになる。そのため気化プレート３１では、外周部に向かうと順次溝部３６の数が増えるので、外周部に進むに従い毛細管現象によって引き込まれるＨＭＤＳ液に量が多くなる。そしてＨＭＤＳ液が、気化プレート３１上に放射状に形成された溝部３６の奏する毛細管現象によって引き込まれて流入し、溝部３６の外周側にあたる先端まで引き込まれるので、ＨＭＤＳ液は気化プレート３１上で自動的、且つ速やかに広範囲に亘って略均一に供給されることになる。
【００３２】
そして気化プレート３１上にＨＭＤＳ液が供給された後、図５に示すようにバルブＶ１を開いてガス供給源４０から気化室３ａに向けてガス例えばＮ２ガスを供給すると同時に、図４に示すようにバルブＶ３を開いてガス供給室２５にパージガスを供給し、さらにバルブＶ４を開いて排気部４５を駆動させ処理室２ａ内の排気を開始する。気化室３ａへと向けて供給されるガスは、ガス供給路４０から気化室３ａの上部に設けられたガス供給部３３へと供給され、このガス供給部３３から気化プレート３１へと向けて吹き付けられる。そしてこの吹き付けられたガスによって気化プレート３１の溝部３６ではＨＭＤＳ液が気化することになり、これによって本実施形態の疎水化処理装置１では、処理室２ａで使用するＨＭＤＳの処理ガスを生成する。
【００３３】
この気化プレート３１で生成された処理ガスは、図４に示すようにガス供給部３３から供給されているガスによって気化プレート３１の裏面に向けて搬送され、処理ガス供給路２２ｃを介して処理室２ａ内へと搬送される。そして搬送された処理ガスは図４に示すように排気孔２２ｇの吸引力に引かれて処理室２ａ内に拡散していき、この処理室２ａ内部に処理ガスを充満させることによって、本実施形態の疎水化処理装置１ではウェハＷの疎水化処理を行う。
【００３４】
尚疎水化処理時には、蓋体２２のバッファ部２２ｆにガス供給室２５に供給されているパージガスが、パージガス供給路２１ｃを介して供給されており、パージガスの供給量と処理ガスの供給量を合計した値より排気部４５による排気量の方が多くなるように、パージガスと処理ガスは供給されている。そのためバッファ部２１ｃのパージガスは、パージガス供給部２６から処理室３ａ側に向けて吸引され、排気孔２２ｇより排気部４５へと吸引される。これにより処理室を囲むように常にパージガスの気流がパージガス供給部２６に流入するので、パージガスのエアカーテンが形成された状態になり、このエアカーテンによって処理室２ａが外部と遮断されることになる。従って処理室２ａを密閉化しなくとも処理室２ａ内の処理ガスが外部に漏洩することを防止することが可能となっている。
【００３５】
その後ウェハＷの疎水化処理が完了すると、本実施形態の疎水化処理装置１ではバルブＶ２を閉じてＨＭＤＳ液の供給のみを停止する。そして気化室３ａ内にガスのみを供給すると共に気化室３ａを介して処理室２ａにガスを供給し、排気路４６、排気口２２ｊ、空洞部２２ｈを介して排気孔２２ｇから処理室２ａ内に排気部４５の吸引力を作用させて残留している処理ガスを吸引し、処理室２ａ内にガス供給減４０から供給されるガスを充満させて、処理室２ａ、気化室３ａ内の置換処理を行う。以上の工程により本実施形態の疎水化処理装置１では、ウェハＷの疎水化処理を行っている。
【００３６】
尚ガスの供給量は置換処理時に必要に応じて変更することが可能となっており、処理ガスの生成時よりも供給量を増量するようにマスフローコントローラＭ１を調整することも可能である。ただしガスの供給量を増加させる場合、パージガスによってエアカーテンが形成されるように排気部４５の吸引力を増加する必要がある。
【００３７】
上述した本実施形態の疎水化処理装置１では、気化装置３を備えたことにより気化プレート３１の表面に多数の溝部３６、第１環３７、及び第２環３８を形成し、毛細管現象により薬液であるＨＭＤＳ液をこれら溝部３６、第１環３７、及び第２環３８を介して気化面の上に広げ、この状態でキャリアガスを気化面に供給してＨＭＤＳ液を気化させ処理ガスを得ている。従って気化を行わないときには、タンクの場合のように貯留されたＨＭＤＳ液がキャリアガスに接触するといったことがないので、ＨＭＤＳ液の劣化が抑えられる。また、タンクを用いないため小型化を図ることができる上、気化効率が高いのでキャリアガスが少なくて済む。
【００３８】
そしてこの気化装置３を用いた疎水化処理装置１によれば、キャリアガスが少ないことから処理ガスが処理容器２２の外に漏れ難くなる。また気化装置３を小型化できることから、処理容器２２の側に置くことができ、処理ガスの配管を短くすることができるので、この点からも処理ガスの漏れが抑えられる。特に本実施形態の疎水化処理装置１のように天板部２２ｂが気化室３ａの一部となり、処理ガス供給路２２ｃの一端が直接気化室３ａ内に開口して取り出しポート３５ｂを形成している場合、配管を用いることなく直接処理ガスを処理室２ａ内に供給できるので、処理ガスの漏れを抑える効果がより顕著となる。
【００３９】
また本実施形態の疎水化処理装置１は、基板の疎水化処理にＨＭＤＳ液を用いており、ＨＭＤＳガスは露光後の化学増幅型レジストから発生する酸を中和させてパターン組成を阻むが、本実施形態の疎水化処理装置１では、ＨＭＤＳ液を気化して得た処理ガスの漏れを高精度に抑えることができるので、内在していたリスクを低減させることも可能となる。
【００４０】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態における疎水化処理装置１１について図６〜８を参照して説明する。第２の実施形態の疎水化処理装置１１は、第１の実施形態の気化プレート３１に加熱装置３９と加熱電源３９ａとを有する気化装置１３が備えられており、この気化装置１３の気化プレート３１の温度を検出して制御部１５に送信する検温手段３９ｂが設けられている。そしてそれ以外の構成については第１の実施形態の疎水化処理装置１と同一である。従って、第２の実施形態の説明では、第１の実施形態と重複する部材については同一番号を付し、第１の実施形態と重複する点については説明を省略する。
【００４１】
疎水化処理装置１１では、気化装置１３の気化プレート３１下面側のうち、溝部３６の裏側に当たる位置の全面に気化プレート３１を加熱するための加熱装置（加熱手段）３９が設けられており、加熱装置３９に電力を供給するための加熱電源３９ａが接続されている。またこの気化プレート３１には検温手段３９ｂが設けられており、制御部１５に気化プレート３１の温度を検出して送信する。そして疎水化処理装置１１では、気化プレート３１にＨＭＤＳ液を供給する際にこの加熱装置３９によって気化プレート３１を加熱して気化プレート３１が所定の温度に到達した時点でＨＭＤＳ液を供給している。
【００４２】
次にこの疎水化処理装置１１における気化プレート３１を加熱することによる作用・効果について図７、図８を参照して説明する。図７に示す実験では、まず気化プレート３１と同材質の試験用プレート６１を、試験用電源６２が接続された試験用加熱器６３の上に載置し、試験用プレート６１に温度を検出するための試験用検温部６４を接続した実験装置６を用意する。そしてこの実験装置６を外部と隔離されていない開放空間に設置する。
【００４３】
次に試験用プレート６１の温度を試験用温検部６４によって検出して試験用プレート６１が試験温度になった事を確認した時点で試験用プレート６１上にＨＭＤＳ液を約５μｌ、液滴の直径が約１３ｍｍになるように垂らし、この液滴が蒸発するまでの時間を計測する。そして上述した実験を、試験用加熱器６３を使用していない常温から始めて約１０℃毎に試験を行い、試験用プレート６１の温度が８０℃になるまで繰り返してそれぞれの温度で液滴の蒸発時間を計測する。図８に示すようにこの実験では、まず試験用加熱器６３で加熱していない常温である２３℃の状態で試験用プレート６１上のＨＭＤＳ液が蒸発する時間を計測しており、２３℃では５μｌのＨＭＤＳ液が蒸発するのに約１６０秒かかる。
【００４４】
これに対し、試験用プレート６１を加熱して４０℃にした状態でＨＭＤＳ液が蒸発する時間は１２０秒と試験用プレート６１を加熱していない状態と比べて約１．５倍早くなっている。そして試験用プレート６１を加熱して５０℃にした状態でＨＭＤＳ液が蒸発する時間は８０秒で試験用プレート６１を加熱していない状態と比べて約２．０倍早くなり、試験用プレート６１を加熱して７０℃にした状態でＨＭＤＳ液が蒸発する時間は４０秒で試験用プレート６１を加熱していない状態と比べて約４．０倍早くなる。
【００４５】
上述した試験結果から試験用プレート６１を加熱するとＨＭＤＳ液の蒸発が早くなることが判り、特に上記試験結果の各点を繋いだ折れ線ａから試験用プレート６１の温度が３４℃から４０℃までの間で、ＨＭＤＳ液の蒸発速度の伸び率が約２０％と最も高くなることが判る。そして試験用プレート６１の温度が高い方がＨＭＤＳ液の蒸発が早くなることから、本実施形態の気化装置１３の気化プレート３１を試験用プレート６１にように加熱してＨＭＤＳ液を供給して気化を行った場合、気化プレート３１を加熱しない場合に比べてＨＭＤＳ液の単位時間当たりの蒸発量が増加し、ＨＭＤＳ液の気化効率が向上することになる。
【００４６】
従って本実施形態の疎水化処理装置１１では、第１の実施形態の疎水化処理装置１と同様、装置の小型化や、処理ガスが疎水化処理装置１１の外へと流出するリスクの低減、ＨＭＤＳ液のキャリアガスによる液劣化の防止、キャリアガスガスの供給量低減等の効果を奏することができる。そして気化プレート３１に加熱装置３９を備えたことによって、気化プレート３１を加熱して供給されるＨＭＤＳ液の気化効率を向上させて気化室３ａでの処理ガスの生成速度をさらに向上させることができ、処理ガスの処理室への供給時間をさらに短縮することができる。
【００４７】
［第３の実施形態］
図９は、本発明の第３の実施形態における疎水化処理装置１２の気化プレート７１を示す図である。第３の実施形態の疎水化処理装置１２は、第１の実施形態の気化プレート３１を気化プレート７１に変更したものであり、気化プレート７１にＨＭＤＳ液を供給する際に、気化プレート７１の下部からではなく上方から液体原料供給管４３を介してＨＭＤＳ液を流し込んで供給する。それ以外の構成については第１の実施形態の疎水化処理装置１と同一である。従って、第３の実施形態の説明では、第１の実施形態と重複する部材については同一番号を付し、第１の実施形態と重複する点については説明を省略する。
【００４８】
疎水化処理装置１２では、気化装置３に図９に示す略直方体形状の偏平な気化プレート７１が、複数の支持柱によって気化室３ａの中央部に筐体３２と接触しない態様で配設されている。この気化プレート７１は、プレート上面の両側部に、長い楕円形状をした液体原料供給部７２が２本平行に形成されており、この液体原料供給部７２の中央部に供給される液体原料を受ける液体原料受領部７３が形成されている。そしてこの液体原料受領部７３は、プレート上面に形成された供給調整部７４によって略接続されており、この供給調整部７４が形成されている以外の場所では、液体原料供給部７２は、櫛の歯状に形成された複数の溝部７６によって接続されている。
【００４９】
そしてこの疎水化処理装置１２ではＨＭＤＳ液の気化を行う際に、２つの液体原料受領部７３にＨＭＤＳ液を供給して、液体原料供給部７２にＨＭＤＳ液を一旦貯留する。その後液体原料供給部７２に貯留されたＨＭＤＳ液の液面が気化プレート７１の上面にある溝部７６と接触すると、この液面と溝部７６との接触部に毛細管現象が生じ溝部７６へとＨＭＤＳ液が引き込まれる。そのため気化プレート７１に供給されるＨＭＤＳ液は、気化プレート７１上に櫛の歯状に形成された溝部７６に引き込まれて流入し、この溝部７６の全域に亘って略均一にＨＭＤＳ液が供給されることになる。また両液体原料供給部７２のＨＭＤＳ液の貯留量に不均一が生じたり、ＨＭＤＳ液の供給量が大き過ぎて液体原料供給部７２からＨＭＤＳ液が溢れそうになった場合に備えて、気化プレート７１には供給調整部７４が形成されており、両液体原料供給部７２のＨＭＤＳ液の量を調整することが可能となっている。
【００５０】
上述した形状の気化プレート７１を備えた疎水化処理装置１２であっても、溝部７６によってＨＭＤＳ液を気化プレート７１上の全面に亘って略均一に供給することが可能となるので、第１の実施形態の疎水化処理装置１と同様、装置の小型化や、処理ガスが疎水化処理装置１１の外へと流出するリスクの低減、ＨＭＤＳ液のキャリアガスによる液劣化の防止、キャリアガスの供給量低減、処理ガスの処理室への供給時間の短縮等の効果を奏することができる。
【００５１】
以上本発明の実施形態における気化装置３、１３では、気化プレート３１、７１の表面に多数の溝部３６、７６を形成し、毛細管現象により薬液であるＨＭＤＳ液をこれら溝部３６、７６を介して気化面の上に広げ、この状態でキャリアガスを気化面に供給してＨＭＤＳ液を気化させ処理ガスを得ている。従って気化を行わないときには、タンクの場合のように貯留されたＨＭＤＳ液がキャリアガスに接触するといったことがないので、ＨＭＤＳ液の劣化が抑えられる。また、タンクを用いないため小型化を図ることができる上、気化効率が高いのでキャリアガスが少なくて済む。
【００５２】
そしてこの気化装置３、１３を用いた疎水化処理装置１、１１、１２によれば、キャリアガスが少ないことから処理ガスが処理容器２２の外に漏れ難くなる。また気化装置３を小型化できることから、処理容器２２の側に置くことができ、処理ガスの配管を短くすることができるので、この点からも処理ガスの漏れが抑えられる。特に本実施形態の疎水化処理装置１のように天板部２２ｂが気化室３ａの一部となり、処理ガス供給路２２ｃの一端が直接気化室３ａ内に開口して取り出しポート３５ｂを形成している場合、配管を用いることなく直接処理ガスを処理室２ａ内に供給できるので、処理ガスの漏れを抑える効果がより顕著となる。
【００５３】
また本実施形態の疎水化処理装置１、１１、１２は、基板の疎水化処理にＨＭＤＳ液を用いており、ＨＭＤＳガスは露光後の化学増幅型レジストから発生する酸を中和させてパターン組成を阻むことになる。そのため、ＨＭＤＳ液を気化して得た処理ガスの漏れを高精度に抑えることができる本実施形態の疎水化処理装置１では、内在していたリスクを低減させることも可能となる。
【００５４】
次に本実施形態の各疎水化処理装置１、１１、１２が組み込まれた一例であるレジストパターン形成装置８について簡単に説明する。図１０に示すように、本実施形態のレジストパターン形成装置８は、キャリアブロック８ａ、処理ブロック８ｂ、インターフェイスブロック８ｃ、露光装置８ｄを備えており、それぞれのブロックが接続されている。キャリアブロック８ａは、載置部８０上に載置された密閉型のキャリア８１から第１受け渡しアーム８２がウェハＷを取り出して、当該ブロックに隣接配置された処理ブロック８ｂに受け渡すと共に、第１受け渡しアーム８２によって処理ブロックにて処理された処理済みのウェハＷを受け取りキャリア８１に戻すように構成されている。
【００５５】
処理ブロック８ｂには、現像処理を行うための第１ブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１、レジスト膜の下層側に形成される反射防止膜の形成処理を行うための第２ブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２、レジスト液の塗布処理を行うための第３ブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３、レジスト膜の上層側に形成される反射防止膜の形成処理を行うための第４ブロック（ＴＣＴ層）Ｂ４が設けられており、この処理ブロック８ｂは下部から順に各ブロックを積層することによって構成されている。また各ブロックには、加熱部や冷却部等を積層することによって構成された処理ユニット群８３が設けられており、第３ブロックＢ３の処理ユニット群８３に本実施形態の各疎水化処理装置１、１１、１２が組み込まれている。
【００５６】
また処理ブロック８ｂには、キャリアブロック８ａ側に第１棚ユニット８４が設けられ、インターフェイスブロック８ｃ側に第２棚ユニット８５が設けられており、第１棚ユニット８４の各部間でウェハＷを搬送するために、この第１棚ユニット８４の近傍には、昇降自在な第２受け渡しアーム８６が設けられている。この第１棚ユニット８４、第２棚ユニット８５には複数の受け渡しユニットが設けられており、この受け渡しユニットのうち、図１１にて図番としてＣＰＬが付されている受け渡しユニットには温度調節用の冷却ユニットが備えられており、ＢＦが付されている受け渡しユニットには複数枚のウェハＷを載置可能となるようにバッファユニットが備えられている。インターフェイスブロック８ｃは、インターフェイスアーム８７を備えており、このインターフェイスアーム８７によって第２棚ユニットと露光装置８ｄとの間でウェハＷの受け渡しを行う。露光装置８ｄは、インターフェイスアーム８ｄから搬送されたウェハＷに対して所定の露光処理を行う。
【００５７】
第１ブロックＢ１は、現像ユニット８８が例えば2段に積層されており、この２段の現像ユニット８８にウェハＷを搬送するための搬送アーム８９ａが設けられている。第２ブロックＢ２と第４ブロックＢ４は、各々反射防止膜を形成するための薬液をスピンコーティングにより塗布する塗布ユニットと、この塗布ユニットにて行われる処理の前処理及び後処理を行うための加熱、冷却系の処理ユニット群と、塗布ユニットと処理ユニット群との間に設けられ、これらの間でウェハＷの受け渡しを行う搬送アーム８９ｂ、８９ｄとを備えている。第３ブロックＢ３においては、薬液をレジスト液に変更し、本実施形態の疎水化処理装置１、１１、１２が組み込まれている点以外は、第２、４ブロックＢ２、Ｂ４と同様の構成である。
【００５８】
このレジストパターン形成装置８では、ウェハＷにレジストパターンを形成する場合、まずキャリアブロック８ａからウェハＷを第１棚ユニット８４の受け渡しユニット、例えば第２ブロックＢ２に対応する受け渡しユニットＣＰＬ２に第１受け渡しアーム８２によって順次搬送し、このウェハＷを受け渡しユニットＣＰＬ３及び搬送アーム８９ｃを介して第３ブロックＢ３に搬入し、疎水化処理装置１、１１、１２でウェハＷの表面を疎水化した後、レジスト膜を形成する。その後ウェハＷは、搬送アーム８９ｃにより第１棚ユニット８４の受け渡しユニットＢＦ３へと受け渡される。受け渡しユニットＢＦ３に受け渡されたウェハＷは、第２受け渡しアーム８６により受け渡しユニットＣＰＬ４へと受け渡され、搬送アーム８９ｄによって第４ブロックＢ４へと搬送される。そして、第４ブロックＢ４にて、ウェハＷのレジスト膜の上に反射防止膜を形成して、受け渡しユニットＴＲ４に受け渡される。尚このレジストパターン形成装置８では、求められる仕様等に応じてレジスト膜の上に反射防止膜を形成しない場合や、ウェハＷに対して疎水化処理を行う代わりに、第２ブロックＢ２にてウェハＷに直接反射防止膜が形成される場合もある。
【００５９】
また第１ブロックＢ１内の上部には、第１棚ユニット８４の受け渡しユニットＣＰＬ１１から第２棚ユニット８５の受け渡しユニットＣＰＬ１２にウェハＷを直接搬送するための専用の搬送手段であるシャトルアーム９０が設けられている。レジスト膜や反射防止膜が形成されたウェハＷは、第２受け渡しアーム８６により、受け渡しユニットＢＦ２、ＢＦ３、及びＴＲＳ４からＣＰＬ１１へと受け渡され、シャトルアーム９０によって受け渡しユニットＣＰＬ１２に搬送される。
【００６０】
シャトルアーム９０を介して受け渡しユニットＣＰＬ１２に受け渡されたウェハＷは、インターフェイスブロック８ｃのインターフェイスアーム８７によってインターフェイスブロック８ｃへと取り込まれ、露光装置８ｄへと搬送される。そして露光装置８ｄによってウェハＷに所定の露光処理が行われた後、インターフェイスアーム８７によってウェハＷは第２棚ユニット８５の受け渡しユニットＴＲＳ６へと受け渡される。そして搬送アーム８９ａにて第１ブロックＢ１に搬送され現像処理が行われた後、搬送アーム８９ａにより第１棚ユニットの内、第１受け渡しアーム８２のアクセス可能範囲の受け渡しユニットに受け渡され、第１受け渡しアーム８２によってキャリア８１へと搬送される。これにより本実施形態のレジストパターン形成装置８では、ウェハＷにレジストパターンを形成する。
【００６１】
尚本実施形態の疎水化処理装置１、１１では、気化プレート３１の溝部３６は、液体原料供給口３５を中心にして放射状に伸びる形状となっているが、本発明の実施の形態はこれに限定されるものではない。本発明における気化プレートの溝部の形状は、供給される液体原料を気化プレート上に自動的に広範囲に亘って略均一に供給可能な形状であればよく、例えば１つの溝から複数の支流が伸びた葉脈形状であってもよい。
【００６２】
また本実施形態の疎水化処理装置１１では、気化プレート３１の下面側の溝部の裏側にあたる全面に加熱装置３５を設けて供給されるＨＭＤＳ液の蒸発速度を向上させているが、本発明の実施の形態はこれに限定されるものではない。気化プレートを加熱可能であれば、気化プレートの下面側の溝部の裏側にあたる全面に加熱装置を設けなくとも良く、気化プレートに直接加熱手段を設けなくてもよい。例えばウェハＷの載置台に設けられたヒータによって気化プレートを間接的に加熱することが可能となるようにに疎水化処理装置を構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本実施形態の疎水化処理装置１を示す断面図である。
【図２】疎水化処理装置１の処理ガス供給路２２ｃの詳細を示す図である。
【図３】本実施形態の気化プレート３１を示す図である。
【図４】本実施形態の疎水化処理装置５の動作を説明するための図である。
【図５】本実施形態の疎水化処理中における気化プレート３１の作用・効果を説明するための図である。
【図６】第２の実施形態の疎水化処理装置１１を示す断面図である。
【図７】図６の疎水化処理装置１１の作用・効果について説明するための実験図である。
【図８】図７の実験装置における実験結果を示す図である。
【図９】第３の実施形態の疎水化処理装置１２における気化プレート７１の構成を示す図である。
【図１０】本実施形態のレジストパターン形成装置８の概略を示す平面図である。
【図１１】本実施形態のレジストパターン形成装置８の概略を示す側方断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１、１１、１２ 疎水化処理装置
２ 処理容器
２ａ 処理室
３、１３ 気化装置
３ａ 気化室
５、１５ 制御部
６ 実験装置
８ レジストパターン形成装置
８ａ キャリアブロック
８ｂ 処理ブロック
８ｃ インターフェイスブロック
８ｄ 露光装置
２１ 容器本体
２１ａ 側壁部
２１ｂ 底部
２１ｃ パージガス供給路
２２ 蓋体
２２ａ 側壁部
２２ｂ 天板部
２２ｃ 処理ガス供給路
２２ｄ ガス流路
２２ｅ 供給孔
２２ｆ バッファ部
２２ｇ 排気孔
２２ｈ 空洞部
２２ｊ 排気口
２３ 載置台
２３ａ 貫通孔
２４ 昇降ピン
２４ａ カバー
２４ｂ 昇降装置
２５ ガス供給室
２６ パージガス供給部
２９ ヒータ
３１、７１ 気化プレート（気化面形成部）
３２ 筐体
３２ｄ 取り出しポート
３３ キャリアガス供給部（ガス導入ポート）
３４ 液体原料供給部（薬液供給ポート）
３５ 液体原料供給口
３５ａ 凹部
３５ｂ 液体原料出口
３６、７６ 溝部
３７ 第１環
３８ 第２環
３９ 加熱装置（加熱手段）
３９ａ 加熱電源
３９ｂ 検温手段
４０ ガス供給源
４１ ガス供給管
４２ 液体原料供給源
４３ 液体原料供給管
４４ パージガス供給菅
４５ 排気部
４６ 排気路
６１ 試験用プレート
６２ 試験用電源
６３ 試験用加熱器
６４ 試験用検温部
７２ 液体原料供給部
７３ 液体原料受領部
７４ 供給調整部
８０ 載置部
８１ キャリア
８２ 第１受け渡しアーム
８３ 処理ユニット群
８４ 第１棚ユニット
８５ 第２棚ユニット
８６ 第２受け渡しアーム
８７ インターフェイスアーム
８８ 現像ユニット
８９ａ、８９ｂ、８９ｃ、８９ｄ 搬送アーム
９０ シャトルアーム
Ｂ１ 第１ブロック（ＤＥＶ層）
Ｂ２ 第２ブロック（ＢＣＴ層）
Ｂ３ 第３ブロック（ＣＯＴ層）
Ｂ４ 第４ブロック（ＴＣＴ層）
Ｗ ウェハ
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４ バルブ
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４ マスフローコントローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理室内において、例えば半導体デバイスやＬＣＤ（液晶ディスプレイ）用のガラス基板等に例えば疎水化処理等の所定の基板処理を行う際に、薬液を気化して基板処理用の処理ガスを得るための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来半導体デバイスやＬＣＤ基板等の製造プロセスにおいて、レジストパターンの形成処理における工程の一つに、基板例えば半導体ウェハ（以下、単にウェハという）に対する疎水化処理がある。この処理は、ウェハにレジスト液を塗布する前に下地膜とレジスト膜との密着性を向上させるために、ウェハの表面にＨＭＤＳ（ｈｅｘａ ｍｅｔｈｙｌ ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）の蒸気（以下、単に処理ガスという）を吹き付けて親水性のウェハの表面を疎水性に変化させるために行われる。この際疎水化処理は、ウェハの表面とベベル部（外周部端面）まで行われることが多く、このように疎水化処理が行われることでウェハと露光機との間に水を介在させて露光を行う液浸露光処理を行う場合において、レジスト膜が剥がれ難くなるという利点がある。
【０００３】
そして基板に対してこのような処理を行う基板処理装置として、次の装置が知られている。即ち液体原料の薬液となるＨＭＤＳをタンク内に貯留し、このタンクにキャリアガス供給源と疎水化処理を行う処理室とを各々配管を介して接続する。そしてタンクにキャリアガス供給源からキャリアガスを供給することによってタンク内のＨＭＤＳをバブリングして気化し、この気化したＨＭＤＳをキャリアガスにより処理室へと搬送する。一方処理室では、ウェハを載置してから処理室内を密閉しておき、その後搬送されてきた処理ガスを処理室内のウェハに供給することによって、ウェハ表面の疎水化処理を行っている。（特許文献１）。
【０００４】
上述した疎水化処理装置は、基板に対して面内均一性の高い処理を行うために処理容器の中心部からＨＭＤＳガスを供給し、処理容器の周縁の全周から排気するようになっている。一方基板は載置台内のヒータにより加熱されているためＨＭＤＳガスは処理容器内に発生する上昇気流に逆らって供給されることになる。そのため疎水化処理を行うためには、比較的多量の処理ガスを定的に処理室内へと送り込む必要があり、ＨＭＤＳの処理ガス生成速度がＨＭＤＳとキャリアガスとの接触面積に比例することから、ＨＭＤＳを貯留するタンクは大型の物が用いられている。
【０００５】
従って疎水化処理装置本体の側にタンクを設置することができず、タンクを疎水化処理装置が設けられる処理ブロックから離れた場所に設置するようにしていた。このためタンクから疎水化処理装置までの配管が長くなり継ぎ手部分が多くなるため、その結果人為的ミス等によってＨＭＤＳガスが漏洩する懸念があった。ＨＭＤＳガスは露光後の化学増幅型レジストから発生する酸を中和させてパターン組成を阻むため、従来の疎水化処理装置では高いリスクが内在していたことになる。
【０００６】
更に処理容器内を密閉すると、ガスの置換後に負圧になってＨＭＤＳガスがウェハの裏面に回り込む虞があることから、本出願人は処理容器を密閉せずにＮ２ガスによる気流カーテンを形成することが得策であると考えている。ところがタンク内のバブリングによる気化は効率が悪いことからキャリアガスであるＮ２ガスの供給量を多くする必要があり、気流カーテンによる雰囲気のシールを行う場合には、処理容器の外へＨＭＤＳガスが漏洩し易くなるという問題が起きる。
【０００７】
またタンク内にて、ＨＭＤＳは常に供給されたキャリアガスと接触し続けることになるため、処理ガスの生成をしばらく行わないと、タンク内でＨＭＤＳとキャリアガスとが反応してＨＭＤＳの液劣化が起こる虞がある。仮にＨＭＤＳの液劣化が起きると、基板表面の疎水化が不十分になりレジスト膜の密着性を向上させることが困難になる。またタンクと処理室とを連結する配管が長いため、各基板の処理毎に配管を処理ガスによって満たさなければならず、スループットの低下の要因になる。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２１４２９２号公報（段落番号００３６、００３７、００４８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、薬液の劣化を抑えることができ、また気化効率が高くキャリアガスの流量を少なくすることができる気化装置を提供することにある。本発明の他の目的は、この気化装置を備えることにより気化された処理ガスの漏洩のリスクを低減させることができる基板処理装置、基板処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の気化装置では、
気化室を形成する筐体と、
前記気化室内にその表面が位置し、薬液を毛細管現象により広げるための多数の溝が前記表面に設けられた気化面形成部と、
前記気化面形成部の表面に前記薬液を供給するための薬液供給ポートと、
前記溝内に広げられた薬液を気化するためのキャリアガスを前記気化室内に導入するガス導入ポートと、
前記気化室内にて気化された処理ガスを取り出すための取り出しポートと、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
前記溝は、前記薬液が供給される部位から放射状に伸びている。そして前記溝は、前記薬液が供給される部位に近い第１の領域と当該第１の領域よりも前記部位から離れている第２の領域に亘って形成されており、第２の領域における周方向の溝の数は第１の領域における周方向の溝の数よりも多いことが好ましい。また、前記多数の溝は、平行状に伸びていても良い。また、前記気化面形成部には加熱手段が設けられていることが好ましい。
【００１２】
本発明の基板処理装置では、
基板に処理ガスを供給して処理を行う基板処理装置において、
内部に基板を載置するための載置台が設けられた処理容器と、
薬液を気化して処理ガスを得るための気化装置と、
当該気化装置にて得た処理ガスを前記処理容器内に供給するための処理ガス供給路と、
前記処理容器内を排気するための排気路と、を備え、
前記気化装置は、上記各気化装置を用いることを特徴としている。
【００１３】
前記気化装置は、前記処理容器の天板の上に設けられている。前記処理ガス供給路は、前記天板に形成されている。また前記処理ガス供給路の上流端は前記気化装置の気化室内に開口していることが好ましい。また前記処理容器には、前記基板を加熱するための基板加熱手段が設けられており、当該基板加熱手段は、前記気化室内を加熱することが可能である。
【００１４】
本発明の基板処理方法では、
処理容器に設けられた載置台に基板を載置する工程と、
気化面形成部の表面に設けられた多数の溝に薬液を毛細管現象により薬液を供給する工程と、
ガス導入ポートから、前記薬液を気化するためのキャリアガスを前記気化室内に導入する工程と、
前記気化室内にて気化された処理ガスを取り出しポートから前記処理容器内に供給する工程と、
前記処理容器内を排気する工程と、を含むことを特徴としている。
【００１５】
本発明の記憶媒体では、
処理容器内の基板に処理ガスを供給する基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは、上記基板処理方法を実行するためのステップ群が組まれたプログラムであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の気化装置によれば、気化面形成部材の表面に多数の溝を形成し、薬液を毛細管現象によりこれら溝を介して気化面の上に広げ、この状態でキャリアガスを気化面に供給して薬液を気化させ処理ガスを得ている。従って気化を行わないときには、タンクの場合のように貯留された薬液がキャリアガスに接触するといったことがないので、薬液の劣化が抑えられる。また、タンクを用いないため小型化を図ることができる上、気化効率が高いのでキャリアガスが少なくて済む。そしてこの気化装置を用いた基板処理装置及び基板処理方法によれば、キャリアガスが少ないことから処理ガスが処理容器の外に漏れ難くなる。また気化装置を小型化できることから、処理容器の側に置くことができ、処理ガスの配管が短くて済む、若しくは不要となり、この点からも処理ガスの漏れが抑えられる。従って、例えばＨＭＤＳを用いた基板の疎水化処理装置にあっては、処理ガスの漏れがレジストパターンに対して悪影響を及ぼすことから本発明は極めて好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［第１の実施形態］
本発明の基板処理装置を疎水化処理装置に適用した実施の形態について図面を参照しながら説明する。この疎水化処理装置１は、図１に示すように基板例えばウェハＷに対して疎水化処理を行うための処理容器２と、この処理容器２に送り込まれるＨＭＤＳガス（処理ガス）を生成するための本実施形態の特徴的な部分である気化装置３を備えており、この疎水化処理装置１は、図示しない外装体に気密状態で格納されている。
【００１８】
処理容器２は、上部が開口部となっている容器本体２１とこの開口部を覆うように設けられた蓋体２２とによって略構成されている。この容器本体２１は、側壁部２１ａと底部２１ｂとを有し、容器本体２１内には、底部２１ｂによって支持されるウェハＷの載置台２３が設けられている。つまり本実施形態の処理容器２では、底部２１ｂは載置台２３の周縁部を支持する領域まで形成されており、載置台２３が容器本体２１の一部を形成する態様となっている。そして載置台２３には、加熱手段であるヒータ２９と図示しない温度計測手段とが設けられている。
【００１９】
一方蓋体２２は、側壁部２２ａと天板部２２ｂとを備えており、容器本体２１の周縁部をなす側壁部２１ａの上面と蓋体２２の周縁部をなす側壁部２２ａの下面とを合わせて近接させることにより、容器本体２１の開口部が蓋体２２で覆われて処理室２ａが区画形成される。このようにして形成された処理室２ａの内部では、載置台２３のウェハＷの載置面から蓋体２２の天板部２２ｂの内面までの距離Ｌ１が例えば３ｍｍ〜１０ｍｍ程度に設定される。
【００２０】
この容器本体２１と蓋体２２は、互いに相対的に昇降自在に構成されており、蓋体２２が図示しない昇降機構により容器本体２１と接触する処理位置と、容器本体２１の上方に位置する基板搬出入位置との間で昇降自在に構成されている。また載置台２３には、図示しない外部の搬送手段との間でウェハＷの受け渡しを行うための複数本の昇降ピン２４が設けられており、この昇降ピン２４は昇降機構２４ａにより昇降自在となるように構成されている。この複数本の昇降ピン２４は、それぞれが載置台２３に形成された貫通孔２３ａを貫通するように配設されており、この昇降ピン２４が上昇することによって載置台２３上のウェハＷは、載置台２３上から離間する態様となっている。また昇降ピン２４は、載置台２３の裏面側に設けられたカバー２４ｂによって周囲を覆われている。
【００２１】
また天板部２２ｂの例えば中央部には、ＨＭＤＳガスを処理室２ａ内に供給するための処理ガス供給路２２ｃが形成されており、天板部２２ｂの上部には気化装置３が設けられている。処理ガス供給路２２ｃは、図２に示すように内部にガス流路２２ｄが形成された円柱形上の部材であり、断面形状は、ガス流路２２ｄの鉛直方向に対して略台形状をしており、天板部２２ｂから下方に向かって段々細くなっている。そして処理ガス供給路２２ｃの下端側側部には、例えば直径０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の多数の供給孔２２ｅが、処理ガス供給路２２ｃの周方向に渡って所定の間隔で形成されている。
【００２２】
気化装置３は、天板部２２ｂと共に気化室３ａを構成する偏平な円筒状の筐体３２内に、当該筐体３２の内周面が描く円に対して同心となるように円形状の気化プレート（気化面形成部材）３１が、図示しない複数の支柱を介して水平に設けられている。また筐体３２の上部には、ＨＭＤＳ液を気化させ、気化した処理ガスを搬送するためのキャリアガスを供給するガス供給部（ガス導入ポート）３３が設けられている。このガス供給部３３にはガス供給管４１の一端側が接続され、このガス供給管４１の他端側にはガス供給源４０が接続されている。そしてガス供給管４１には、ガス供給源４０からのキャリアガスの供給形態を切り替えるバルブＶ１とキャリアガスの流量を調節するマスフローコントローラＭ１が設けられている。また気化装置３の底部には、処理ガス供給路２２ｃのガス流路２２ｄの一端が開口して取り出しポート３２ｄとなっており、気化装置３で気化された処理ガスを直接処理室２ａ内へと供給することが可能となっている。
【００２３】
図３に示すように気化プレート３１は、下部中央に液体原料供給部（薬液供給ポート）３４が設けられており、この液体原料供給部３４は、気化プレート３１の中心部に形成された液体原料供給口３５に接続されている。液体原料供給口３５は、プレート上面側中心部に液体原料となる薬液を一時貯留する円形状の凹部３５ａが設けられ、凹部３５ａの底面に液体原料出口３５ｂが形成されており、液体原料出口３５ｂは、液体原料供給部３４内に形成されている液体原料供給路の出口に相当する。そして液体原料供給部３４には、筐体３２を貫通するように設けられている液体原料供給管４３の一端が接続されており、液体原料供給管４３の他端側には液体原料供給源４２が接続されている。そして液体原料供給管４３には、液体原料供給源４２からの薬液の供給形態を切り替えるバルブＶ２と、薬液の流量を調節するマスフローコントローラＭ２が設けられている。
【００２４】
また気化プレート３１には、液体原料供給口３５を中心にして放射状に伸びる溝部３６が、凹部３５ａと連通する態様で複数形成されており、溝部３６の底面と凹部３５ａの底面とは略同じ高さとなるように設定されている。そして溝部３６は、気化プレート３１の中心から外周部に向かって第１の所定距離（例えば、気化プレート３１の半径の１／３だけ）離れた位置に複数の溝部３６が接続される第１環３７と、気化プレート３１の中心から外周部に向かって第２の所定距離（例えば、気化プレート３１の半径の２／３だけ）離れた位置に複数の溝部３６が接続される第２環３８とが形成されている。そして溝部３６は、液体原料供給口３５から第１環３７までの領域、第１環３７から第２環３８までの領域、第２環３８より外側の領域でそれぞれ形成されている数が異なっている。
【００２５】
また蓋体２２の側壁部２２ａには、蓋体２２の周方向に沿う環状のバッファ部２２ｆが形成されており、容器本体２１の側壁部２１ａには、パージガスとなるＮ２ガスを供給するためのパージガス供給路２１ｃが、各々上下方向に貫通するように容器本体２１の周方向に沿って複数形成されている。またこのパージガス供給路２１ｃには、容器本体２１の下面側に設けられた容器本体２１の周方向に沿う環状のガス供給室２５が接続され、ガス供給室２５にはガス供給管４１から分岐して延びるパージガス供給管４４が接続される。そしてパージガス供給管４４には、ガス供給源４０からのパージガスの供給形態を切り替えるバルブＶ３と、パージガスの流量を調節するマスフローコントローラＭ３が設けられている。また容器本体２１と蓋体２２とを近接させた際に、バッファ部２２ｆはバッファ室を形成し、バッファ室２２ｆと処理室２ａとの間には、パージガス供給部２６となる連続した隙間が周方向に沿って形成される。このパージガス供給部２６は、載置台２３の上面より僅かに高い位置に形成される。
【００２６】
また蓋体２２には、パージガス供給部２６の略中間位置に開口部を有する、処理室２ａ内に供給されたＨＭＤＳガスを排出するための排気孔２２ｇが、周方向に所定の間隔を置いて複数形成されている。また蓋体２２には、気化装置３が設けられている位置と重ならないように蓋体２２内部に水平方向に広がる環状の空洞部２２ｈが形成されており、排気孔２２ｇはこの空洞部２２ｈに接続されている。そして空洞部２２ｈは内周側に蓋体２２の上面に開口した排気口２２ｊが設けられており、この排気口２２ｊに排気路４６が接続され、排気路４６を介してこの排気路４６に接続されている排気部４５の吸引力を作用させる態様になっている。また排気路４６には、排気部４５による処理室２ａ内の排気態様を切り替えるためのバルブＶ４と、排気部４５の排気量を調節するマスフローコントローラＭ４が設けられている。
【００２７】
この疎水化処理装置１は、この装置を制御するための制御部５を備えている。この制御部５は、例えばコンピュータからなり、プログラム、メモリ、ＣＰＵ等を備え、プログラムには、この制御部５から疎水化処理装置１の各部に制御信号を送り、所定の疎水化処理を進行させるように命令（各ステップ）が組み込まれている。このプログラムは、記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）等の記憶部に格納され、制御部５に実行可能な状態で展開される。このプログラムには、蓋体２２の昇降機構、排気手段、バルブＶ１〜Ｖ４マスフローメータＭ１〜Ｍ４を制御するためのプログラムも含まれており、制御部５のメモリに予め記憶されたプロセスレシピに応じて上記各装置を制御するようになっている。
【００２８】
次に本実施形態の疎水化処理装置１における疎水化処理方法について図４、５を用いて説明する。まず疎水化処理を行うためのプロセスレシピを選択し、このプロセスレシピに基づいて制御部５から疎水化処理装置１の各部に制御信号が出力される。そして蓋体２２を基板搬出入位置にまで上昇させ、図示しない外部の搬送手段によりウェハＷを処理室２ａ内に搬入し、昇降ピン２４との協働作業によりウェハＷを載置台２３に載置する。その後図４に示すように蓋体２２を処理位置まで降下させて容器本体２１と蓋体２２とで処理室２ａを形成する。
【００２９】
載置台２３は、予めヒータ２９によって加熱されており、ウェハＷは載置台２３に載置されることによって所定のプロセス温度、例えば８５℃に加熱される。そして例えばウェハＷが加熱されことを温度計測手段にて確認した後、図５（ａ）に示すようにまずバルブＶ２を開いて液体原料供給源４２から液体原料供給管４３及び液体原料供給部３４を介して気化プレート３１の液体原料供給口３５へと供給される。
【００３０】
液体原料供給口３５に供給されたＨＭＤＳ液は、凹部３５ａに一端貯留されるが、凹部３５ａ内に複数の溝部３６が形成されていることから、この溝部３６の奏する毛細管現象により図５（ｂ）に示すように速やかに外周部へ向けて広がっていく。そして溝部３６に流入したＨＭＤＳ液は、第１環３７へと流入し、この第１環３７にて第１環３７より外周側にある複数の溝部３６に、溝部３６の奏する毛細管現象によって流入するように分配される。さらに第１環３７より外周側にある複数の溝部３６に流入したＨＭＤＳ液は、第２環３８へと流入し、この第２環３８にて第２環３８より外周側にある複数の溝部３６に、溝部３６の奏する毛細管現象によって流入するように分配される。
【００３１】
従って気化プレート３１に供給されるＨＭＤＳ液は、溝部３６の奏する毛細管現象によって液体原料供給口３５から第１環３７へと引き込まれ、第１環３７によって複数の溝部３６へと分配されて第２環３８へと引き込まれ、さらに第２環３８によって複数の溝部３６に分配されることになる。そのため気化プレート３１では、外周部に向かうと順次溝部３６の数が増えるので、外周部に進むに従い毛細管現象によって引き込まれるＨＭＤＳ液に量が多くなる。そしてＨＭＤＳ液が、気化プレート３１上に放射状に形成された溝部３６の奏する毛細管現象によって引き込まれて流入し、溝部３６の外周側にあたる先端まで引き込まれるので、ＨＭＤＳ液は気化プレート３１上で自動的、且つ速やかに広範囲に亘って略均一に供給されることになる。
【００３２】
そして気化プレート３１上にＨＭＤＳ液が供給された後、図５に示すようにバルブＶ１を開いてガス供給源４０から気化室３ａに向けてガス例えばＮ２ガスを供給すると同時に、図４に示すようにバルブＶ３を開いてガス供給室２５にパージガスを供給し、さらにバルブＶ４を開いて排気部４５を駆動させ処理室２ａ内の排気を開始する。気化室３ａへと向けて供給されるガスは、ガス供給路４０から気化室３ａの上部に設けられたガス供給部３３へと供給され、このガス供給部３３から気化プレート３１へと向けて吹き付けられる。そしてこの吹き付けられたガスによって気化プレート３１の溝部３６ではＨＭＤＳ液が気化することになり、これによって本実施形態の疎水化処理装置１では、処理室２ａで使用するＨＭＤＳの処理ガスを生成する。
【００３３】
この気化プレート３１で生成された処理ガスは、図４に示すようにガス供給部３３から供給されているガスによって気化プレート３１の裏面に向けて搬送され、処理ガス供給路２２ｃを介して処理室２ａ内へと搬送される。そして搬送された処理ガスは図４に示すように排気孔２２ｇの吸引力に引かれて処理室２ａ内に拡散していき、この処理室２ａ内部に処理ガスを充満させることによって、本実施形態の疎水化処理装置１ではウェハＷの疎水化処理を行う。
【００３４】
尚疎水化処理時には、蓋体２２のバッファ部２２ｆにガス供給室２５に供給されているパージガスが、パージガス供給路２１ｃを介して供給されており、パージガスの供給量と処理ガスの供給量を合計した値より排気部４５による排気量の方が多くなるように、パージガスと処理ガスは供給されている。そのためバッファ部２１ｃのパージガスは、パージガス供給部２６から処理室３ａ側に向けて吸引され、排気孔２２ｇより排気部４５へと吸引される。これにより処理室を囲むように常にパージガスの気流がパージガス供給部２６に流入するので、パージガスのエアカーテンが形成された状態になり、このエアカーテンによって処理室２ａが外部と遮断されることになる。従って処理室２ａを密閉化しなくとも処理室２ａ内の処理ガスが外部に漏洩することを防止することが可能となっている。
【００３５】
その後ウェハＷの疎水化処理が完了すると、本実施形態の疎水化処理装置１ではバルブＶ２を閉じてＨＭＤＳ液の供給のみを停止する。そして気化室３ａ内にガスのみを供給すると共に気化室３ａを介して処理室２ａにガスを供給し、排気路４６、排気口２２ｊ、空洞部２２ｈを介して排気孔２２ｇから処理室２ａ内に排気部４５の吸引力を作用させて残留している処理ガスを吸引し、処理室２ａ内にガス供給減４０から供給されるガスを充満させて、処理室２ａ、気化室３ａ内の置換処理を行う。以上の工程により本実施形態の疎水化処理装置１では、ウェハＷの疎水化処理を行っている。
【００３６】
尚ガスの供給量は置換処理時に必要に応じて変更することが可能となっており、処理ガスの生成時よりも供給量を増量するようにマスフローコントローラＭ１を調整することも可能である。ただしガスの供給量を増加させる場合、パージガスによってエアカーテンが形成されるように排気部４５の吸引力を増加する必要がある。
【００３７】
上述した本実施形態の疎水化処理装置１では、気化装置３を備えたことにより気化プレート３１の表面に多数の溝部３６、第１環３７、及び第２環３８を形成し、毛細管現象により薬液であるＨＭＤＳ液をこれら溝部３６、第１環３７、及び第２環３８を介して気化面の上に広げ、この状態でキャリアガスを気化面に供給してＨＭＤＳ液を気化させ処理ガスを得ている。従って気化を行わないときには、タンクの場合のように貯留されたＨＭＤＳ液がキャリアガスに接触するといったことがないので、ＨＭＤＳ液の劣化が抑えられる。また、タンクを用いないため小型化を図ることができる上、気化効率が高いのでキャリアガスが少なくて済む。
【００３８】
そしてこの気化装置３を用いた疎水化処理装置１によれば、キャリアガスが少ないことから処理ガスが処理容器２２の外に漏れ難くなる。また気化装置３を小型化できることから、処理容器２２の側に置くことができ、処理ガスの配管を短くすることができるので、この点からも処理ガスの漏れが抑えられる。特に本実施形態の疎水化処理装置１のように天板部２２ｂが気化室３ａの一部となり、処理ガス供給路２２ｃの一端が直接気化室３ａ内に開口して取り出しポート３５ｂを形成している場合、配管を用いることなく直接処理ガスを処理室２ａ内に供給できるので、処理ガスの漏れを抑える効果がより顕著となる。
【００３９】
また本実施形態の疎水化処理装置１は、基板の疎水化処理にＨＭＤＳ液を用いており、ＨＭＤＳガスは露光後の化学増幅型レジストから発生する酸を中和させてパターン組成を阻むが、本実施形態の疎水化処理装置１では、ＨＭＤＳ液を気化して得た処理ガスの漏れを高精度に抑えることができるので、内在していたリスクを低減させることも可能となる。
【００４０】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態における疎水化処理装置１１について図６〜８を参照して説明する。第２の実施形態の疎水化処理装置１１は、第１の実施形態の気化プレート３１に加熱装置３９と加熱電源３９ａとを有する気化装置１３が備えられており、この気化装置１３の気化プレート３１の温度を検出して制御部１５に送信する検温手段３９ｂが設けられている。そしてそれ以外の構成については第１の実施形態の疎水化処理装置１と同一である。従って、第２の実施形態の説明では、第１の実施形態と重複する部材については同一番号を付し、第１の実施形態と重複する点については説明を省略する。
【００４１】
疎水化処理装置１１では、気化装置１３の気化プレート３１下面側のうち、溝部３６の裏側に当たる位置の全面に気化プレート３１を加熱するための加熱装置（加熱手段）３９が設けられており、加熱装置３９に電力を供給するための加熱電源３９ａが接続されている。またこの気化プレート３１には検温手段３９ｂが設けられており、制御部１５に気化プレート３１の温度を検出して送信する。そして疎水化処理装置１１では、気化プレート３１にＨＭＤＳ液を供給する際にこの加熱装置３９によって気化プレート３１を加熱して気化プレート３１が所定の温度に到達した時点でＨＭＤＳ液を供給している。
【００４２】
次にこの疎水化処理装置１１における気化プレート３１を加熱することによる作用・効果について図７、図８を参照して説明する。図７に示す実験では、まず気化プレート３１と同材質の試験用プレート６１を、試験用電源６２が接続された試験用加熱器６３の上に載置し、試験用プレート６１に温度を検出するための試験用検温部６４を接続した実験装置６を用意する。そしてこの実験装置６を外部と隔離されていない開放空間に設置する。
【００４３】
次に試験用プレート６１の温度を試験用温検部６４によって検出して試験用プレート６１が試験温度になった事を確認した時点で試験用プレート６１上にＨＭＤＳ液を約５μｌ、液滴の直径が約１３ｍｍになるように垂らし、この液滴が蒸発するまでの時間を計測する。そして上述した実験を、試験用加熱器６３を使用していない常温から始めて約１０℃毎に試験を行い、試験用プレート６１の温度が８０℃になるまで繰り返してそれぞれの温度で液滴の蒸発時間を計測する。図８に示すようにこの実験では、まず試験用加熱器６３で加熱していない常温である２３℃の状態で試験用プレート６１上のＨＭＤＳ液が蒸発する時間を計測しており、２３℃では５μｌのＨＭＤＳ液が蒸発するのに約１６０秒かかる。
【００４４】
これに対し、試験用プレート６１を加熱して４０℃にした状態でＨＭＤＳ液が蒸発する時間は１２０秒と試験用プレート６１を加熱していない状態と比べて約１．５倍早くなっている。そして試験用プレート６１を加熱して５０℃にした状態でＨＭＤＳ液が蒸発する時間は８０秒で試験用プレート６１を加熱していない状態と比べて約２．０倍早くなり、試験用プレート６１を加熱して７０℃にした状態でＨＭＤＳ液が蒸発する時間は４０秒で試験用プレート６１を加熱していない状態と比べて約４．０倍早くなる。
【００４５】
上述した試験結果から試験用プレート６１を加熱するとＨＭＤＳ液の蒸発が早くなることが判り、特に上記試験結果の各点を繋いだ折れ線ａから試験用プレート６１の温度が３４℃から４０℃までの間で、ＨＭＤＳ液の蒸発速度の伸び率が約２０％と最も高くなることが判る。そして試験用プレート６１の温度が高い方がＨＭＤＳ液の蒸発が早くなることから、本実施形態の気化装置１３の気化プレート３１を試験用プレート６１にように加熱してＨＭＤＳ液を供給して気化を行った場合、気化プレート３１を加熱しない場合に比べてＨＭＤＳ液の単位時間当たりの蒸発量が増加し、ＨＭＤＳ液の気化効率が向上することになる。
【００４６】
従って本実施形態の疎水化処理装置１１では、第１の実施形態の疎水化処理装置１と同様、装置の小型化や、処理ガスが疎水化処理装置１１の外へと流出するリスクの低減、ＨＭＤＳ液のキャリアガスによる液劣化の防止、キャリアガスガスの供給量低減等の効果を奏することができる。そして気化プレート３１に加熱装置３９を備えたことによって、気化プレート３１を加熱して供給されるＨＭＤＳ液の気化効率を向上させて気化室３ａでの処理ガスの生成速度をさらに向上させることができ、処理ガスの処理室への供給時間をさらに短縮することができる。
【００４７】
［第３の実施形態］
図９は、本発明の第３の実施形態における疎水化処理装置１２の気化プレート７１を示す図である。第３の実施形態の疎水化処理装置１２は、第１の実施形態の気化プレート３１を気化プレート７１に変更したものであり、気化プレート７１にＨＭＤＳ液を供給する際に、気化プレート７１の下部からではなく上方から液体原料供給管４３を介してＨＭＤＳ液を流し込んで供給する。それ以外の構成については第１の実施形態の疎水化処理装置１と同一である。従って、第３の実施形態の説明では、第１の実施形態と重複する部材については同一番号を付し、第１の実施形態と重複する点については説明を省略する。
【００４８】
疎水化処理装置１２では、気化装置３に図９に示す略直方体形状の偏平な気化プレート７１が、複数の支持柱によって気化室３ａの中央部に筐体３２と接触しない態様で配設されている。この気化プレート７１は、プレート上面の両側部に、長い楕円形状をした液体原料供給部７２が２本平行に形成されており、この液体原料供給部７２の中央部に供給される液体原料を受ける液体原料受領部７３が形成されている。そしてこの液体原料受領部７３は、プレート上面に形成された供給調整部７４によって略接続されており、この供給調整部７４が形成されている以外の場所では、液体原料供給部７２は、櫛の歯状に形成された複数の溝部７６によって接続されている。
【００４９】
そしてこの疎水化処理装置１２ではＨＭＤＳ液の気化を行う際に、２つの液体原料受領部７３にＨＭＤＳ液を供給して、液体原料供給部７２にＨＭＤＳ液を一旦貯留する。その後液体原料供給部７２に貯留されたＨＭＤＳ液の液面が気化プレート７１の上面にある溝部７６と接触すると、この液面と溝部７６との接触部に毛細管現象が生じ溝部７６へとＨＭＤＳ液が引き込まれる。そのため気化プレート７１に供給されるＨＭＤＳ液は、気化プレート７１上に櫛の歯状に形成された溝部７６に引き込まれて流入し、この溝部７６の全域に亘って略均一にＨＭＤＳ液が供給されることになる。また両液体原料供給部７２のＨＭＤＳ液の貯留量に不均一が生じたり、ＨＭＤＳ液の供給量が大き過ぎて液体原料供給部７２からＨＭＤＳ液が溢れそうになった場合に備えて、気化プレート７１には供給調整部７４が形成されており、両液体原料供給部７２のＨＭＤＳ液の量を調整することが可能となっている。
【００５０】
上述した形状の気化プレート７１を備えた疎水化処理装置１２であっても、溝部７６によってＨＭＤＳ液を気化プレート７１上の全面に亘って略均一に供給することが可能となるので、第１の実施形態の疎水化処理装置１と同様、装置の小型化や、処理ガスが疎水化処理装置１１の外へと流出するリスクの低減、ＨＭＤＳ液のキャリアガスによる液劣化の防止、キャリアガスの供給量低減、処理ガスの処理室への供給時間の短縮等の効果を奏することができる。
【００５１】
以上本発明の実施形態における気化装置３、１３では、気化プレート３１、７１の表面に多数の溝部３６、７６を形成し、毛細管現象により薬液であるＨＭＤＳ液をこれら溝部３６、７６を介して気化面の上に広げ、この状態でキャリアガスを気化面に供給してＨＭＤＳ液を気化させ処理ガスを得ている。従って気化を行わないときには、タンクの場合のように貯留されたＨＭＤＳ液がキャリアガスに接触するといったことがないので、ＨＭＤＳ液の劣化が抑えられる。また、タンクを用いないため小型化を図ることができる上、気化効率が高いのでキャリアガスが少なくて済む。
【００５２】
そしてこの気化装置３、１３を用いた疎水化処理装置１、１１、１２によれば、キャリアガスが少ないことから処理ガスが処理容器２２の外に漏れ難くなる。また気化装置３を小型化できることから、処理容器２２の側に置くことができ、処理ガスの配管を短くすることができるので、この点からも処理ガスの漏れが抑えられる。特に本実施形態の疎水化処理装置１のように天板部２２ｂが気化室３ａの一部となり、処理ガス供給路２２ｃの一端が直接気化室３ａ内に開口して取り出しポート３５ｂを形成している場合、配管を用いることなく直接処理ガスを処理室２ａ内に供給できるので、処理ガスの漏れを抑える効果がより顕著となる。
【００５３】
また本実施形態の疎水化処理装置１、１１、１２は、基板の疎水化処理にＨＭＤＳ液を用いており、ＨＭＤＳガスは露光後の化学増幅型レジストから発生する酸を中和させてパターン組成を阻むことになる。そのため、ＨＭＤＳ液を気化して得た処理ガスの漏れを高精度に抑えることができる本実施形態の疎水化処理装置１では、内在していたリスクを低減させることも可能となる。
【００５４】
次に本実施形態の各疎水化処理装置１、１１、１２が組み込まれた一例であるレジストパターン形成装置８について簡単に説明する。図１０に示すように、本実施形態のレジストパターン形成装置８は、キャリアブロック８ａ、処理ブロック８ｂ、インターフェイスブロック８ｃ、露光装置８ｄを備えており、それぞれのブロックが接続されている。キャリアブロック８ａは、載置部８０上に載置された密閉型のキャリア８１から第１受け渡しアーム８２がウェハＷを取り出して、当該ブロックに隣接配置された処理ブロック８ｂに受け渡すと共に、第１受け渡しアーム８２によって処理ブロックにて処理された処理済みのウェハＷを受け取りキャリア８１に戻すように構成されている。
【００５５】
処理ブロック８ｂには、現像処理を行うための第１ブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１、レジスト膜の下層側に形成される反射防止膜の形成処理を行うための第２ブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２、レジスト液の塗布処理を行うための第３ブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３、レジスト膜の上層側に形成される反射防止膜の形成処理を行うための第４ブロック（ＴＣＴ層）Ｂ４が設けられており、この処理ブロック８ｂは下部から順に各ブロックを積層することによって構成されている。また各ブロックには、加熱部や冷却部等を積層することによって構成された処理ユニット群８３が設けられており、第３ブロックＢ３の処理ユニット群８３に本実施形態の各疎水化処理装置１、１１、１２が組み込まれている。
【００５６】
また処理ブロック８ｂには、キャリアブロック８ａ側に第１棚ユニット８４が設けられ、インターフェイスブロック８ｃ側に第２棚ユニット８５が設けられており、第１棚ユニット８４の各部間でウェハＷを搬送するために、この第１棚ユニット８４の近傍には、昇降自在な第２受け渡しアーム８６が設けられている。この第１棚ユニット８４、第２棚ユニット８５には複数の受け渡しユニットが設けられており、この受け渡しユニットのうち、図１１にて図番としてＣＰＬが付されている受け渡しユニットには温度調節用の冷却ユニットが備えられており、ＢＦが付されている受け渡しユニットには複数枚のウェハＷを載置可能となるようにバッファユニットが備えられている。インターフェイスブロック８ｃは、インターフェイスアーム８７を備えており、このインターフェイスアーム８７によって第２棚ユニットと露光装置８ｄとの間でウェハＷの受け渡しを行う。露光装置８ｄは、インターフェイスアーム８ｄから搬送されたウェハＷに対して所定の露光処理を行う。
【００５７】
第１ブロックＢ１は、現像ユニット８８が例えば2段に積層されており、この２段の現像ユニット８８にウェハＷを搬送するための搬送アーム８９ａが設けられている。第２ブロックＢ２と第４ブロックＢ４は、各々反射防止膜を形成するための薬液をスピンコーティングにより塗布する塗布ユニットと、この塗布ユニットにて行われる処理の前処理及び後処理を行うための加熱、冷却系の処理ユニット群と、塗布ユニットと処理ユニット群との間に設けられ、これらの間でウェハＷの受け渡しを行う搬送アーム８９ｂ、８９ｄとを備えている。第３ブロックＢ３においては、薬液をレジスト液に変更し、本実施形態の疎水化処理装置１、１１、１２が組み込まれている点以外は、第２、４ブロックＢ２、Ｂ４と同様の構成である。
【００５８】
このレジストパターン形成装置８では、ウェハＷにレジストパターンを形成する場合、まずキャリアブロック８ａからウェハＷを第１棚ユニット８４の受け渡しユニット、例えば第２ブロックＢ２に対応する受け渡しユニットＣＰＬ２に第１受け渡しアーム８２によって順次搬送し、このウェハＷを受け渡しユニットＣＰＬ３及び搬送アーム８９ｃを介して第３ブロックＢ３に搬入し、疎水化処理装置１、１１、１２でウェハＷの表面を疎水化した後、レジスト膜を形成する。その後ウェハＷは、搬送アーム８９ｃにより第１棚ユニット８４の受け渡しユニットＢＦ３へと受け渡される。受け渡しユニットＢＦ３に受け渡されたウェハＷは、第２受け渡しアーム８６により受け渡しユニットＣＰＬ４へと受け渡され、搬送アーム８９ｄによって第４ブロックＢ４へと搬送される。そして、第４ブロックＢ４にて、ウェハＷのレジスト膜の上に反射防止膜を形成して、受け渡しユニットＴＲ４に受け渡される。尚このレジストパターン形成装置８では、求められる仕様等に応じてレジスト膜の上に反射防止膜を形成しない場合や、ウェハＷに対して疎水化処理を行う代わりに、第２ブロックＢ２にてウェハＷに直接反射防止膜が形成される場合もある。
【００５９】
また第１ブロックＢ１内の上部には、第１棚ユニット８４の受け渡しユニットＣＰＬ１１から第２棚ユニット８５の受け渡しユニットＣＰＬ１２にウェハＷを直接搬送するための専用の搬送手段であるシャトルアーム９０が設けられている。レジスト膜や反射防止膜が形成されたウェハＷは、第２受け渡しアーム８６により、受け渡しユニットＢＦ２、ＢＦ３、及びＴＲＳ４からＣＰＬ１１へと受け渡され、シャトルアーム９０によって受け渡しユニットＣＰＬ１２に搬送される。
【００６０】
シャトルアーム９０を介して受け渡しユニットＣＰＬ１２に受け渡されたウェハＷは、インターフェイスブロック８ｃのインターフェイスアーム８７によってインターフェイスブロック８ｃへと取り込まれ、露光装置８ｄへと搬送される。そして露光装置８ｄによってウェハＷに所定の露光処理が行われた後、インターフェイスアーム８７によってウェハＷは第２棚ユニット８５の受け渡しユニットＴＲＳ６へと受け渡される。そして搬送アーム８９ａにて第１ブロックＢ１に搬送され現像処理が行われた後、搬送アーム８９ａにより第１棚ユニットの内、第１受け渡しアーム８２のアクセス可能範囲の受け渡しユニットに受け渡され、第１受け渡しアーム８２によってキャリア８１へと搬送される。これにより本実施形態のレジストパターン形成装置８では、ウェハＷにレジストパターンを形成する。
【００６１】
尚本実施形態の疎水化処理装置１、１１では、気化プレート３１の溝部３６は、液体原料供給口３５を中心にして放射状に伸びる形状となっているが、本発明の実施の形態はこれに限定されるものではない。本発明における気化プレートの溝部の形状は、供給される液体原料を気化プレート上に自動的に広範囲に亘って略均一に供給可能な形状であればよく、例えば１つの溝から複数の支流が伸びた葉脈形状であってもよい。
【００６２】
また本実施形態の疎水化処理装置１１では、気化プレート３１の下面側の溝部の裏側にあたる全面に加熱装置３５を設けて供給されるＨＭＤＳ液の蒸発速度を向上させているが、本発明の実施の形態はこれに限定されるものではない。気化プレートを加熱可能であれば、気化プレートの下面側の溝部の裏側にあたる全面に加熱装置を設けなくとも良く、気化プレートに直接加熱手段を設けなくてもよい。例えばウェハＷの載置台に設けられたヒータによって気化プレートを間接的に加熱することが可能となるようにに疎水化処理装置を構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本実施形態の疎水化処理装置１を示す断面図である。
【図２】疎水化処理装置１の処理ガス供給路２２ｃの詳細を示す図である。
【図３】本実施形態の気化プレート３１を示す図である。
【図４】本実施形態の疎水化処理装置５の動作を説明するための図である。
【図５】本実施形態の疎水化処理中における気化プレート３１の作用・効果を説明するための図である。
【図６】第２の実施形態の疎水化処理装置１１を示す断面図である。
【図７】図６の疎水化処理装置１１の作用・効果について説明するための実験図である。
【図８】図７の実験装置における実験結果を示す図である。
【図９】第３の実施形態の疎水化処理装置１２における気化プレート７１の構成を示す図である。
【図１０】本実施形態のレジストパターン形成装置８の概略を示す平面図である。
【図１１】本実施形態のレジストパターン形成装置８の概略を示す側方断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１、１１、１２ 疎水化処理装置
２ 処理容器
２ａ 処理室
３、１３ 気化装置
３ａ 気化室
５、１５ 制御部
６ 実験装置
８ レジストパターン形成装置
８ａ キャリアブロック
８ｂ 処理ブロック
８ｃ インターフェイスブロック
８ｄ 露光装置
２１ 容器本体
２１ａ 側壁部
２１ｂ 底部
２１ｃ パージガス供給路
２２ 蓋体
２２ａ 側壁部
２２ｂ 天板部
２２ｃ 処理ガス供給路
２２ｄ ガス流路
２２ｅ 供給孔
２２ｆ バッファ部
２２ｇ 排気孔
２２ｈ 空洞部
２２ｊ 排気口
２３ 載置台
２３ａ 貫通孔
２４ 昇降ピン
２４ａ カバー
２４ｂ 昇降装置
２５ ガス供給室
２６ パージガス供給部
２９ ヒータ
３１、７１ 気化プレート（気化面形成部）
３２ 筐体
３２ｄ 取り出しポート
３３ キャリアガス供給部（ガス導入ポート）
３４ 液体原料供給部（薬液供給ポート）
３５ 液体原料供給口
３５ａ 凹部
３５ｂ 液体原料出口
３６、７６ 溝部
３７ 第１環
３８ 第２環
３９ 加熱装置（加熱手段）
３９ａ 加熱電源
３９ｂ 検温手段
４０ ガス供給源
４１ ガス供給管
４２ 液体原料供給源
４３ 液体原料供給管
４４ パージガス供給菅
４５ 排気部
４６ 排気路
６１ 試験用プレート
６２ 試験用電源
６３ 試験用加熱器
６４ 試験用検温部
７２ 液体原料供給部
７３ 液体原料受領部
７４ 供給調整部
８０ 載置部
８１ キャリア
８２ 第１受け渡しアーム
８３ 処理ユニット群
８４ 第１棚ユニット
８５ 第２棚ユニット
８６ 第２受け渡しアーム
８７ インターフェイスアーム
８８ 現像ユニット
８９ａ、８９ｂ、８９ｃ、８９ｄ 搬送アーム
９０ シャトルアーム
Ｂ１ 第１ブロック（ＤＥＶ層）
Ｂ２ 第２ブロック（ＢＣＴ層）
Ｂ３ 第３ブロック（ＣＯＴ層）
Ｂ４ 第４ブロック（ＴＣＴ層）
Ｗ ウェハ
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４ バルブ
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４ マスフローコントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気化室を形成する筐体と、
前記気化室内にその表面が位置し、薬液を毛細管現象により広げるための多数の溝が前記表面に設けられた気化面形成部と、
前記気化面形成部の表面に前記薬液を供給するための薬液供給ポートと、
前記溝内に広げられた薬液を気化するためのキャリアガスを前記気化室内に導入するガス導入ポートと、
前記気化室内にて気化された処理ガスを取り出すための取り出しポートと、を備えたことを特徴とする気化装置。
【請求項２】
前記溝は、前記薬液が供給される部位から放射状に伸びていることを特徴とする請求項１に記載の気化装置。
【請求項３】
前記溝は、前記薬液が供給される部位に近い第１の領域と当該第１の領域よりも前記部位から離れている第２の領域に亘って形成されており、第２の領域における周方向の溝の数は第１の領域における周方向の溝の数よりも多いことを特徴とする請求項２に記載の気化装置。
【請求項４】
前記多数の溝は、平行状に伸びていることを特徴とする請求項１に記載の気化装置。
【請求項５】
前記気化面形成部には加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の気化装置。
【請求項６】
基板に処理ガスを供給して処理を行う基板処理装置において、
内部に基板を載置するための載置台が設けられた処理容器と、
薬液を気化して処理ガスを得るための気化装置と、
当該気化装置にて得た処理ガスを前記処理容器内に供給するための処理ガス供給路と、
前記処理容器内を排気するための排気路と、を備え、
前記気化装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の気化装置を用いることを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
前記気化装置は、前記処理容器の天板の上に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記処理ガス供給路は、前記天板に形成されていることを特徴とする請求項７記載に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記処理ガス供給路の上流端は前記気化装置の気化室内に開口していることを特徴とする請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記処理容器には、前記基板を加熱するための基板加熱手段が設けられており、当該基板加熱手段は、前記気化室内を加熱することが可能であることを特徴とする請求項９に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
処理容器に設けられた載置台に基板を載置する工程と、
気化面形成部の表面に設けられた多数の溝に薬液を毛細管現象により薬液を供給する工程と、
ガス導入ポートから、前記薬液を気化するためのキャリアガスを前記気化室内に導入する工程と、
前記気化室内にて気化された処理ガスを取り出しポートから前記処理容器内に供給する工程と、
前記処理容器内を排気する工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項１２】
処理室内において基板に処理ガスを供給する基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは、請求項１１に記載の基板処理方法を実行するためのステップ群が組まれたプログラムであることを特徴とする記憶媒体。
【請求項１】
気化室を形成する筐体と、
前記気化室内にその表面が位置し、薬液を毛細管現象により広げるための多数の溝が前記表面に設けられた気化面形成部と、
前記気化面形成部の表面に前記薬液を供給するための薬液供給ポートと、
前記溝内に広げられた薬液を気化するためのキャリアガスを前記気化室内に導入するガス導入ポートと、
前記気化室内にて気化された処理ガスを取り出すための取り出しポートと、を備えたことを特徴とする気化装置。
【請求項２】
前記溝は、前記薬液が供給される部位から放射状に伸びていることを特徴とする請求項１に記載の気化装置。
【請求項３】
前記溝は、前記薬液が供給される部位に近い第１の領域と当該第１の領域よりも前記部位から離れている第２の領域に亘って形成されており、第２の領域における周方向の溝の数は第１の領域における周方向の溝の数よりも多いことを特徴とする請求項２に記載の気化装置。
【請求項４】
前記多数の溝は、平行状に伸びていることを特徴とする請求項１に記載の気化装置。
【請求項５】
前記気化面形成部には加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の気化装置。
【請求項６】
基板に処理ガスを供給して処理を行う基板処理装置において、
内部に基板を載置するための載置台が設けられた処理容器と、
薬液を気化して処理ガスを得るための気化装置と、
当該気化装置にて得た処理ガスを前記処理容器内に供給するための処理ガス供給路と、
前記処理容器内を排気するための排気路と、を備え、
前記気化装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の気化装置を用いることを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
前記気化装置は、前記処理容器の天板の上に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記処理ガス供給路は、前記天板に形成されていることを特徴とする請求項７記載に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記処理ガス供給路の上流端は前記気化装置の気化室内に開口していることを特徴とする請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記処理容器には、前記基板を加熱するための基板加熱手段が設けられており、当該基板加熱手段は、前記気化室内を加熱することが可能であることを特徴とする請求項９に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
処理容器に設けられた載置台に基板を載置する工程と、
気化面形成部の表面に設けられた多数の溝に薬液を毛細管現象により薬液を供給する工程と、
ガス導入ポートから、前記薬液を気化するためのキャリアガスを前記気化室内に導入する工程と、
前記気化室内にて気化された処理ガスを取り出しポートから前記処理容器内に供給する工程と、
前記処理容器内を排気する工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項１２】
処理室内において基板に処理ガスを供給する基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは、請求項１１に記載の基板処理方法を実行するためのステップ群が組まれたプログラムであることを特徴とする記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１９４２４６（Ｐ２００９−１９４２４６Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３５１３５（Ｐ２００８−３５１３５）
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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