特表 2024-520850 基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-05-24

(54)【発明の名称】基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20240517BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 651M

H01L21/304 651B

H01L21/304 647A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023576171

(86)(22)【出願日】2022-05-20

(85)【翻訳文提出日】2024-02-08

(86)【国際出願番号】 CN2022094164

(87)【国際公開番号】W WO2022257734

(87)【国際公開日】2022-12-15

(31)【優先権主張番号】202110653486.9

(32)【優先日】2021-06-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】510005650

【氏名又は名称】エーシーエム リサーチ （シャンハイ） インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】弁理士法人ＡＴＥＮ

(72)【発明者】

【氏名】ワン ホイ

(72)【発明者】

【氏名】ル インシァオ

(72)【発明者】

【氏名】ジャア ショオナ

(72)【発明者】

【氏名】タオ シァオフォン

(72)【発明者】

【氏名】ハン ヤン

【テーマコード（参考）】

5F157

【Ｆターム（参考）】

5F157AA09

5F157AB02

5F157AB14

5F157AB33

5F157AB90

5F157AC03

5F157AC15

5F157BB22

5F157BB45

5F157BF22

5F157BH18

5F157CB14

5F157CF14

5F157CF34

5F157CF42

5F157CF44

5F157CF60

5F157CF99

5F157DA21

5F157DB32

(57)【要約】

本発明の一実施形態に開示される基板加熱装置は、保持部、回転部、加熱部、および制御部を備える。加熱器は複数の流体供給管と複数組の流体カートリッジからなり、同じ組の流体カートリッジによって加熱される基板領域は円環または円であり、異なる組の流体カートリッジによって加熱される基板領域は互いに重ならず、同心円状に配置される。制御部は基板領域の温度をリアルタイムで測定し、調整することができる。加熱部の構造が最適に設計され、制御部が追加されているため、本発明の基板加熱装置は、基板上の領域の温度を一定にし、高い基板加熱効率と高い温調整応答速度を実現できるように、基板上の領域の温度をリアルタイムで調整することができる。本発明の別の実施形態は、基板乾燥装置をさらに開示する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板加熱装置であって、
基板を水平状態で保持する保持部と、
保持部と基板とを基板の中心を通る鉛直線周りに回転駆動する回転部と、
複数の流体供給管と複数組の流体カートリッジとを備える加熱部であって、前記流体カートリッジは基板と平行に配置され、流体カートリッジは基板の底面を加熱するように構成され、流体カートリッジの底は対応する流体供給管に接続し、流体カートリッジの上部に複数の出口穴が設けられ、同じ組の流体カートリッジによって加熱される基板の領域が円環または円である、加熱部と、
コントローラと、複数の温度センサと、複数の質量流量計とを備える制御部であって、前記温度センサは前記保持部上に設けられて対応する組の流体カートリッジによって加熱される基板領域の温度を検出するように構成され、前記質量流量計は対応する流体供給管に設けられ、前記コントローラは温度センサおよび質量流量計のそれぞれに接続される、制御部とを有する、基板加熱装置。

【請求項2】

異なる流体カートリッジの組により加熱される基板領域は、互いに重ならず、同心円状である、請求項１に記載の基板加熱装置。

【請求項3】

各組は２つ以上の流体カートリッジからなり、最も中心に近い流体カートリッジがＣ字形または扇形であり、残りの流体カートリッジがＣ字形である、請求項１に記載の基板加熱装置。

【請求項4】

各組は１つの流体カートリッジからなり、最も中心に近い流体カートリッジがＣ字形、円形、または扇形であり、残りの流体カートリッジがＣ字形または円形である、請求項1に記載の基板加熱装置。

【請求項5】

前記回転部は中空であり、 前記流体供給管は、前記回転部を上方に貫通して前記回転部の上部の開口から突出し、前記基板に沿って放射状に延在し、対応する流体カートリッジに上向きに接続する、請求項１に記載の基板加熱装置。

【請求項6】

全ての前記流体カートリッジは同一の円板部材内に配置され、前記流体カートリッジは前記板部材内の空洞である、請求項１に記載の基板加熱装置。

【請求項7】

前記流体カートリッジに電熱線が埋め込まれている、請求項１記載の基板加熱装置。

【請求項8】

前記流体カートリッジの出口穴の密度が位置ごとに異なる、請求項１に記載の基板加熱装置。

【請求項9】

前記流体カートリッジおよび流体供給管が断熱材で形成される、請求項１に記載の基板加熱装置。

【請求項10】

基板を水平状態で保持する保持部と、
保持部と基板とを基板の中心を通る鉛直線周りに回転駆動する回転部と、
複数の流体供給管と複数組の流体カートリッジとを備える加熱部であって、前記流体カートリッジは基板と平行に配置され、流体カートリッジは基板の底面を加熱するように構成され、流体カートリッジの底は対応する流体供給管に接続し、流体カートリッジの上部に複数の出口穴が設けられ、同じ組の流体カートリッジによって加熱される基板の領域が円環または円である、加熱部と、
コントローラと、複数の温度センサと、複数の質量流量計とを備える制御部であって、前記温度センサは前記保持部上に設けられて対応する組の流体カートリッジによって加熱される基板領域の温度を検出するように構成され、前記質量流量計は対応する流体供給管に設けられ、前記コントローラは温度センサおよび質量流量計のそれぞれに接続される、制御部と、
ＩＰＡ乾燥液を基板の表面に噴霧するように構成されたＩＰＡ供給ユニットと、を有する基板乾燥装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に半導体装置の分野に関し、特に基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

集積回路の製造プロセスにおいて、基板の湿式工程は製品の歩留まりを左右する重要なプロセスである。中でも、均一性、再現性、安定性の良さから、一体型湿式工程が普及してきている。

【0003】

基板乾燥工程では、まず基板をリンス液でリンスし、基板上にリンス液の膜を形成した後、回転乾燥する。リンス液として水を使用した場合、水パターンの接触位置に生じる水膜の表面張力が高くなりすぎて、基板表面のパターンが崩れやすくなる場合がある。そのため、微細なパターンを有する基板の場合、リンス液には表面張力が低いＩＰＡが使用されることが多い。加熱されたＩＰＡは表面張力が低くなり、パターン崩壊の可能性がさらに低減されるため、既存の基板乾燥装置には基板を加熱するための加熱モジュールが設けられている。プロセス要件がますます高くなるにつれ、既存の加熱モジュールでは基板表面の温度均一性や加熱効率の要件を満たすことができなくなってきた。

【発明の概要】

【0004】

本発明の目的は、上述の技術的課題を解決する基板処理装置を提案することにある。基板乾燥工程において、加熱効率が向上し、基板各所の温度が互いに近くなり、均一な乾燥効果を得ることができる。

【0005】

上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態は、以下を備える基板加熱装置を提案する。
基板を水平状態で保持する保持部と、
保持部と基板とを基板の中心を通る鉛直線周りに回転駆動する回転部と、
複数の流体供給管と複数組の流体カートリッジとを備える加熱部であって、前記流体カートリッジは基板と平行に配置され、流体カートリッジは基板の底面を加熱するように構成され、流体カートリッジの底は対応する流体供給管に接続し、流体カートリッジの上部に複数の出口穴が設けられ、同じ組の流体カートリッジによって加熱される基板の領域が円環または円である、加熱部と、
コントローラと、複数の温度センサと、複数の質量流量計とを備える制御部であって、前記温度センサは前記保持部上に設けられて対応する組の流体カートリッジによって加熱される基板領域の温度を検出するように構成され、前記質量流量計は対応する流体供給管に設けられ、前記コントローラは温度センサおよび質量流量計のそれぞれに接続される、制御部とを有する、基板加熱装置。

【0006】

本発明の別の実施形態は、以下を備える基板乾燥装置を提案する。
基板を水平状態で保持する保持部と、
保持部と基板とを基板の中心を通る鉛直線周りに回転駆動する回転部と、
複数の流体供給管と複数組の流体カートリッジとを備える加熱部であって、前記流体カートリッジは基板と平行に配置され、流体カートリッジは基板の底面を加熱するように構成され、流体カートリッジの底は対応する流体供給管に接続し、流体カートリッジの上部に複数の出口穴が設けられ、同じ組の流体カートリッジによって加熱される基板の領域が円環または円である、加熱部と、
コントローラと、複数の温度センサと、複数の質量流量計とを備える制御部であって、前記温度センサは前記保持部上に設けられて対応する組の流体カートリッジによって加熱される基板領域の温度を検出するように構成され、前記質量流量計は対応する流体供給管に設けられ、前記コントローラは温度センサおよび質量流量計のそれぞれに接続される、制御部と、
ＩＰＡ乾燥液を基板の表面に噴霧するように構成されたＩＰＡ供給ユニットと、を有する基板乾燥装置。

【0007】

本発明の基板処理装置は、加熱部の構造の設計を最適化し、基板上の複数の領域の温度をリアルタイムで検出、制御可能な制御部が組み込まれていることで、基板上の領域の温度を一定にし、高い基板加熱効率と温度調節応答速度とを実現する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

図１は、本発明の実施形態１に係る基板加熱装置の断面構造を示す模式図である。
図２は、本発明の実施形態１における流体カートリッジの形状を示す模式図である。
図３は、本発明の実施形態１における流体供給管の立体構造を示す模式図である。
図４は、本発明の実施形態１の流体供給管および流体カートリッジの要部構成を示す模式図である。
図５は、本発明の実施形態１の流体カートリッジの断面模式図である。
図６は、本発明の実施形態１の流体カートリッジと位置決めピンの立体構造を示す模式図である。
図７は、本発明の実施形態２における流体カートリッジの形状を示す模式図である。
図８は、本発明の実施形態３における流体カートリッジの形状を示す模式図である。
図９は、本発明の実施形態４における流体カートリッジの形状を示す模式図である。
図１０は、本発明の実施形態６の基板乾燥装置の構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の技術的内容、構造的特徴、目的および効果を詳細に説明するために、以下、実施形態および図面を参照しながら詳細に説明する。

【0010】

実施形態１
本実施形態は、保持部１０１と、回転部１０２と、加熱部１０３と、制御部１０４とを備える基板加熱装置を提供する。

【0011】

図１は、基板加熱装置における各部の概略の位置および接続関係がわかる、基板加熱装置の断面構造を示す模式図である。

【0012】

保持部１０１は、基板１０５を水平状態に保持するためのものであり、基板１０５の周囲に配置された複数の位置決めピン１０１１を備える。位置決めピン１０１１の下部は、基板１０５の周縁部の底部から基板１０５を支持し、位置決めピン１０１１の上部は、基板１０５の端部から基板１０５をクランプする。位置決めピン１０１１の底部はシリンダ等の駆動機構（不図示）に接続されており、その駆動機構の作用により、位置決めピン１０１１が、基板１０５を剥離するために基板１０５から遠ざかる、または、基板１０５をクランプするために基板１０５の近くに移動する。

【0013】

回転部１０２は、保持部１０１の底部に配置され、保持部１０１および基板１０５を駆動して、基板１０５の中心を通る鉛直線を軸として回転させる。回転部１０２の内部は、複数の非回転部品を収容するために中空である。

【0014】

加熱部１０３は、３つの流体供給管１０３１と、３組の流体カートリッジ１０３２とを含む。

【0015】

制御部１０４は、３つの温度センサ１０４１と、３つの質量流量計１０４２と、コントローラ１０４３とを含む。温度センサ１０４１は、保持部１０１上に配置することができ、各温度センサ１０４１は、流体カートリッジ１０３２の各組に対応して、流体カートリッジ１０３２の各組によって加熱される基板領域の温度を検出する。各質量流量計１０４２は、対応する流体供給管１０３１に配置されている。コントローラ１０４３は、温度センサ１０４１および質量流量計１０４２のそれぞれに接続されている。

【0016】

図２に示すように、本実施形態の基板加熱装置では、３組の流体カートリッジ１０３２が基板１０５と平行に配置されており、各組の流体カートリッジ１０３２の数は２つである。各流体カートリッジ１０３２は軸対称の形状を有し、流体カートリッジ１０３２の対称軸は基板の回転軸と垂直に交差し、同じ組の２つの流体カートリッジ１０３２それぞれの対称軸が交わる角度は180度である。プロセス中、基板１０５は回転しており、基板１０５が一回転すると、同じ組の流体カートリッジ１０３２によって加熱される基板領域は環状または円形であり、異なる組の流体カートリッジ１０３２によって加熱される基板領域は互いに重ならず、同心であることが好ましい。当然、中心に最も近い流体カートリッジ１０３２はＣ字形または扇形であってもよく、残りの流体カートリッジ１０３２はＣ字形である。前記Ｃ字形は円環の一部を切り取った残りの部分であってもよい。基板１０５の端部では熱が失われやすく、基板１０５の中央領域では熱が失われにくいため、中心に最も近い流体カートリッジ１０３２をＣ字形に設けてもよい。

【0017】

中心に最も近い流体カートリッジ１０３２がＣ字形である場合、流体カートリッジ１０３２の組によって加熱される基板領域は環状となる。中心に最も近い流体カートリッジ１０３２が扇形である場合、流体カートリッジ１０３２の組によって加熱される基板領域は円形である。

【0018】

３組の流体カートリッジ１０３２によって加熱された基板領域は結合され、円環または円を形成する。

【0019】

図３に示すように、流体供給管１０３１は３本あり、それぞれが流体カートリッジ１０３２の組に対応する。流体供給管１０３１は、回転部１０２を上方に貫通し、回転部１０２の上部の開口から突き出る。さらに、各流体供給管１０３１は２つの経路に分岐し、基板１０５に沿って放射状に延びた後、対応する流体カートリッジ１０３２に上向きに接続される。各流体供給管１０３１の構造および位置を明確に示すために、図３では流体カートリッジ１０３２の図示を省略している。図４は、水平方向に見た流体カートリッジ１０３２の構造を示す。流体供給管１０３１の位置も図４に示している。

【0020】

この実施形態では、流体カートリッジ１０３２は板状部材内の空洞であり、すべての流体カートリッジ１０３２が同じ円板部材内に配置され、これにより加熱部の製造が容易になる。図５は、板状部材の中心から最も離れた流体カートリッジ１０３２の断面構造の模式図を示しており、流体カートリッジ１０３２の上面の構造を観察するために、流体カートリッジ１０３２の底面を図５では透明としている。図５に示すように、流体カートリッジ１０３２の上壁には電熱線１０３３が埋め込まれており、流体カートリッジ１０３２の上壁には複数の小さな出口穴１０３４が設けられ、液体カートリッジ１０３２の底壁には大きな入口穴１０３５が設けられている。板状部材の材料はプラスチック、セラミック等でもよい。

【0021】

別の実施形態では、複数の流体カートリッジ１０３２は、個別のカートリッジであってもよい。

【0022】

図６は、本実施形態の基板加熱装置における流体カートリッジ１０３２と位置決めピン１０１１の位置を示している。流体カートリッジ１０３２の端部を６本の位置決めピンが囲んでおり、６つの流体カートリッジ１０３２は全てＣ字形である。板状部材を６つの扇形領域に等分すると、各流体カートリッジ１０３２は１つの扇形領域内に位置することになる。

【0023】

動作中、保持部１０１は基板１０５をクランプし、回転部１０２は保持部１０１および基板１０５を回転駆動する。加熱された流体は、流体供給管１０３１を通って対応する流体カートリッジ１０３２に入り、出口孔１０３４から垂直上方に排出されて基板１０５の底を加熱する。流体カートリッジ１０３２には電熱線が設けられているため、流体カートリッジ１０３２内をより高い温度に維持することができ、これによって伝達プロセスにおける流体の熱損失を低減し、基板１０５での流体の加熱効率を向上させることができる。 。

【0024】

各流体供給管１０３１に供給される流体の温度を調整することにより、対応する流体カートリッジ１０３２内の流体の温度を調整することができ、それによって基板１０５の底の異なる領域の温度を調整することができる。

【0025】

さらに、各温度センサ１０４１は、対応する基板領域の温度を検出し、その温度情報をコントローラ１０４３にリアルタイムで送信し、コントローラ１０４３は、基板１０５上の複数の基板領域の温度がほぼ一定になるように、返された温度情報に基づいてそれぞれの質量流量計１０４２を調整する。例えば、流体の流量が高くなるほど、熱対流がより顕著になり、基板１０５の温度が高くなる。流体の流量を素早く変更できるため、流体自体の温度を調整する場合に比べて、より速い温度調整応答を得ることができる。

【0026】

いくつかの実施形態では、流体カートリッジ１０３２の異なる位置間で出口穴１０３４の密度が異なる。例えば、流体カートリッジ１０３２が基板１０５の端に近づくほど、出口穴１０３４の密度が高くなる。

【0027】

流体カートリッジ１０３２は４組または５組あってもよく、これに応じて流体供給管１０３１の数は４つまたは５つ、温度センサ１０４１の数は４つまたは５つ、質量流量計１０４２の数は４つまたは５つとなる。

【0028】

流体は窒素などの気体であっても液体であってもよい。

【0029】

実施形態２
本実施形態に係る基板加熱装置は、実施形態１の基板加熱装置と基本的に同様の構成を有するが、図７に示すように、各組の流体カートリッジ７０３２の数が３つである点において異なる。したがって、流体供給管は、回転部の上部の開口から突出する。さらに、流体供給管は基板に沿って放射状に延びる３つの経路に分岐し、基板に沿って放射状に延びた後、対応する流体カートリッジ７０３２に上向きに接続される。

【0030】

その他の構成は実施形態１と同様である。

【0031】

実施形態３
本実施形態に係る基板加熱装置の構成は、実施形態１の基板加熱装置の構成と基本的に同様であるが、図８に示すように、加熱部が、それぞれが環状で同心円状に配置された４つの流体カートリッジ８０３２を備える点において異なる。したがって、流体供給管は、回転部の上部の開口から突出する。さらに、流体供給管は基板に沿って放射状に延びる複数の経路に分岐し、基板に沿って放射状に延びた後、対応する流体カートリッジ８０３２に上向きに接続される。流体カートリッジ８０３２の数は５つであってもよい。

【0032】

その他の構成は実施形態１と同様である。

【0033】

実施形態４
本実施形態に係る基板加熱装置の構成は、実施形態１の基板加熱装置の構成と基本的に同様であるが、図９に示すように、加熱部が３つの流体カートリッジ９０３２を備え、外側の２つの流体カートリッジ９０３２はＣ字形であり、内側の流体カートリッジ９０３２は扇形である点において異なる。３つの流体カートリッジ１０３２によって加熱された基板領域は結合されて円を形成する。したがって、流体供給管は、回転部上部の開口から突出した後、基板に沿って放射状に延び、最終的に対応する流体カートリッジ９０３２に上向きに接続される。

【0034】

その他の構成は実施形態１と同様である。

【0035】

実施形態５
本実施形態は、実施形態１の基板加熱装置の構成と基本的に同様の基板加熱装置を提供するが、流体カートリッジに電熱線が設けられていない点で異なる。流体伝達プロセス中に熱が失われすぎることを防止すべく、流体カートリッジおよび流体供給管をグラスファイバーなどの熱伝導率の低い材料で製造するか、流体供給管の製造に空気コンパートメントチューブを使用するか、または加熱部を断熱材で覆ってもよい。

【0036】

その他の構成は実施形態１と同様である。

【0037】

実施形態６
図１０に示すように、本実施形態は、実施形態１の基板加熱装置の全ての構成に加えて、ＩＰＡ供給部１００６をさらに備えた基板乾燥装置を提供する。動作中、ＩＰＡ供給ユニット１００６は、基板１００５の表面にＩＰＡ乾燥液を噴霧し、基板１００５の回転によって発生する遠心力によってＩＰＡ乾燥液は基板１００５の表面から飛び散る。距離ＩＰＡ乾燥液のノズルと基板の中心との間の距離を変更して、基板１００５のさまざまな領域を乾燥させることができる。加熱部による基板の均一な加熱により、ＩＰＡ液の表面張力が低下し、基板１００５の表面の微細パターンが崩壊するリスクが低減される。

【0038】

要約すると、本発明は、上記の実施形態および関連する図によって、当業者が相応に実施できるように関連技術を具体的かつ詳細に開示している。上述の実施形態は本発明を説明するためのものであり、本発明を限定するものではなく、本発明の権利範囲は特許請求の範囲によって定められるものとする。本明細書に記載されている構成要素の数の変更または同等の構成要素との置換は、依然として本発明の範囲内にあるものとする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【国際調査報告】