处理气体产生装置、处理气体产生方法、基板处理方法

处理气体产生装置、处理气体产生方法、基板处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及产生用于处理基板的处理气体的技术。
【背景技术】
[0002]在作为半导体制造工序之一的光刻工序中，在作为基板的半导体晶圆(以下，称作晶圆)的表面上将抗蚀剂涂覆成膜状，并在对获得的抗蚀剂膜以预定的图案曝光之后进行显影，从而形成抗蚀剂图案。
[0003]在该光刻工序中，在利用显影液显影的抗蚀剂图案的表面存在微小的凹凸，在于之后的蚀刻工序中进行蚀刻处理时，该凹凸有时会对图案的线宽度的均匀性带来负面影响。因此，提出了改善抗蚀剂图案的粗糙度(LER:Line Edge Roughness)、图案线宽度的偏差(LffR:Line Width Roughness)的平滑处理。
[0004]平滑处理是将抗蚀剂图案暴露于能够将抗蚀剂溶解的有机溶剂蒸气的气氛中并利用上述溶剂蒸气使抗蚀剂图案的表层部溶胀的处理。由此，上述表层部的凹凸溶解于有机溶剂而被平滑化，图案表面的粗糙得以改善。之后，通过实施加热处理，使有机溶剂挥发而进行去除。
[0005]这里，在专利文献I中，记载了如下一种溶剂蒸气供给源，其使氮气在存储于具备加热器的存储罐内的液体溶剂内鼓泡，将汽化后的溶剂蒸气朝向进行平滑处理的壳体供给。然而，若利用氮气将存储罐内的溶剂蒸气冷却而使其低于液体溶剂的温度，则蒸气中的溶剂再次恢复成液体，成为导致向基板供给的溶剂蒸气的浓度变动的主要因素。
[0006]【现有技术文献】
[0007]【专利文献】
[0008]专利文献1:日本特开2009 — 147261号公报:第0047,0049段、图8

【发明内容】

[0009]本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的是提供一种能够向基板供给稳定量的处理气体的处理气体产生装置、处理气体产生方法、基板处理方法以及存储有上述处理气体产生方法的存储介质。
[0010]本发明的处理气体产生装置用于使载气在原料液中鼓泡而产生处理气体，其特征在于，该处理气体产生装置包括:
[0011]原料液罐，其用于容纳原料液；
[0012]载气供给部，其用于向上述原料液罐内的原料液供给载气；
[0013]取出部，其用于自上述原料液罐内的容纳有原料液的区域、即液相部的上方侧的气相部取出通过鼓泡而产生的处理气体；
[0014]第I温度调整部，其用于进行上述液相部的温度调整；以及
[0015]第2温度调整部，其用于进行上述气相部的温度调整，以使该气相部的温度高于上述液相部的温度。
[0016]上述处理气体产生装置也可以具备以下的结构。
[0017](a)上述处理气体产生装置具备用于向上述原料液罐内供给原料液的原料液供给部，上述原料液供给部具备原料液温度调整部，该原料液温度调整部用于调整原料液的温度，以使向该原料液罐供给的原料液的温度接近上述液相部的温度。
[0018](b) (a)的原料液温度调整部在上述原料液罐的外部具备使原料液的温度接近上述液相部的温度的预备温度调整部。上述原料液供给部具备供给配管，该供给配管供向上述原料液罐供给的原料液流动，上述预备温度调整部利用上述第I温度调整部而使在上述供给配管中流动的原料液的温度接近上述液相部的温度。
[0019](c) (a)的上述原料液供给部具备供给配管，该供给配管供向上述原料液罐供给的原料液流动，上述原料液温度调整部包括热交换部，该热交换部由以浸渍于上述液相部的原料液的状态配置的上述供给配管的末端部侧构成，用于对该供给配管内的原料液和上述液相部之间进行热交换而使向该原料液罐供给的原料液的温度接近上述液相部的温度。构成上述热交换部的上述供给配管的末端侧形成为在上述原料液罐内沿上下方向延伸的螺旋状。此外，构成上述热交换部的上述供给配管的末端侧为树脂制的。
[0020](d)上述处理气体产生装置具备用于检测上述液相部的温度的液相温度检测部和用于检测上述气相部的温度的气相温度检测部，上述第I温度调整部进行温度调整，以使上述液相温度检测部的检测温度达到作为上述液相部的温度设定值的第I温度，上述第2温度调整部进行温度调整，以使上述气相温度检测部的检测温度达到作为上述气相部的温度设定值的第2温度。
[0021](e)上述第I温度调整部隔着上述原料液罐的侧面和底面的至少一者进行上述液相部的温度调整，上述第2温度调整部隔着上述原料液罐的上表面进行上述气相部的温度调整。
[0022](f)上述处理气体产生装置具备用于检测上述液相部的液面的高度位置的液面计，一旦由上述液面计检测出的液面的高度位置达到预先设定的下限位置，则上述原料液供给部就向原料液罐供给原料液。
[0023]本发明在将使载气在容纳于原料液罐的原料液中鼓泡而产生的处理气体取出时，进行温度调整，以使气相部的温度高于液相部的温度，因此能够抑制原料伴随着处理气体的温度降低的再次液化，能够向基板供给稳定的量的处理气体。
【附图说明】
[0024]图1是具备本发明的实施方式的溶剂蒸气产生装置的溶剂蒸气的供给系统图。
[0025]图2是表示上述溶剂蒸气产生装置的结构的纵剖侧视图。
[0026]图3是设于上述溶剂蒸气产生装置的盖部的局部剖切俯视图。
[0027]图4是设于上述溶剂蒸气产生装置的一次加热部的局部剖切立体图。
[0028]图5是利用上述溶剂蒸气产生装置将溶剂蒸气汽化的动作的说明图。
[0029]图6是向上述溶剂蒸气产生装置补充液体溶剂的动作的第I说明图。
[0030]图7是向上述溶剂蒸气产生装置补充液体溶剂的动作的第2说明图。
[0031]图8是向上述溶剂蒸气产生装置补充液体溶剂的动作的第3说明图。
[0032]图9是向上述溶剂蒸气产生装置补充液体溶剂的动作的第4说明图。
[0033]图10是表示具备上述溶剂蒸气的供给系统的涂覆、显影装置的一个例子的俯视图。
[0034]图11是上述涂覆、显影装置的纵剖侧视图。
[0035]图12是表示在上述溶剂蒸气产生装置中将溶剂蒸气汽化的动作中的液相温度以及气相温度的时效变化的说明图。
[0036]图13是表示向上述溶剂蒸气产生装置补充液体溶剂的动作中的液相温度的时效变化的说明图。
[0037]附图标记说明
[0038]W晶圆；I平滑处理装置；3溶剂蒸气产生装置；301溶剂蒸气提取流路；31溶剂容器；32盖体；33鼓泡喷嘴；332载气供给部；34罐加热部；35盖体加热部；37a液相温度检测部；37b气相温度检测部；38液面计；4溶剂加热部；41预备加热部；42热交换部；5溶剂瓶；6控制部；8液体溶剂。
【具体实施方式】
[0039]以下，作为本发明的实施方式的处理气体产生装置的一个例子，说明针对向平滑处理装置I供给作为处理气体的溶剂蒸气的溶剂蒸气产生装置3的应用例进行说明，其中，该平滑处理装置I执行用于改善形成于显影后的晶圆W(基板)的抗蚀剂图案表面的粗糙的平滑处理。
[0040]如图1的供给系统图所示，向平滑处理装置I供给通过在溶剂蒸气产生装置3内使作为原料液的液体溶剂8鼓泡而获得的溶剂蒸气。向该溶剂蒸气产生装置3供给预先由溶剂加热部4加热后的液体溶剂8。
[0041]平滑处理装置I在沿上下方向升降自如地构成的下部腔室13和自上表面侧覆盖该下部腔室13的上部腔室12之间形成用于对晶圆W执行平滑处理的处理空间。在下部腔室13中设有具备加热器的加热板14，载置在该加热板14上的晶圆W被加热至低于溶剂蒸气的沸点且高于露点的温度。而且，若自设于上部腔室12的溶剂供给部11供给溶剂蒸气，则利用该溶剂将形成于晶圆W的抗蚀剂图案溶胀而执行平滑处理。
[0042]在加热板14中，以自晶圆W的载置面突出没入自如的方式设有利用升降机构151进行升降的支承销15，通过使加热板14下降，使支承销15自加热板14的载置面突出，从而在搬入搬出时，在与外部的输送机构(例如后述的输送臂Al)之间进行晶圆W的交接。
[0043]此外，已叙述的溶剂供给部11成为在使例如溶剂蒸气扩散的空间的下表面设有具备多个喷出孔的分散板的喷头构造，自溶剂蒸气供给流路203对该扩散空间供给溶剂蒸气。
[0044]在溶剂蒸气供给流路203上设有用于去除溶剂蒸气中的颗粒的过滤器部22，溶剂蒸 气供给流路203的基端部连接于自溶剂蒸气产生装置3取出溶剂蒸气的溶剂蒸气提取流路301。溶剂蒸气提取流路301相当于本例的取出部。
[0045]此外，为了在晶圆W的平滑处理结束后将平滑处理装置I的处理空间内的溶剂蒸气朝向未图示的排气路排出，而将溶剂蒸气供给流路203与用于向处理空间供给吹扫气体的吹扫气体供给流路202连接。吹扫气体供给流路202与用于将非活性气体的氮气作为吹扫气体进行供给的吹扫气体供给部23连接，在吹扫气体供给流路202上的靠吹扫气体供给部23的下游侧的部分设有开闭阀303。
[0046]在溶剂蒸气供给流路203、吹扫气体供给流路202、夹设于它们之间的各种设备22,303中设有带状加热器等未图示的加热部(在图1中以被虚线包围的状态示出)，该加热部用于进行加热，以使将在溶剂蒸气供给流路203中的溶剂蒸气的温度、向溶剂蒸气供给流路203供给的吹扫气体的温度高于自溶剂蒸气产生装置3供给的溶剂蒸气的露点温度。另外，在溶剂蒸气提取流路301中也设有用于对溶剂蒸气加热的机构，后述说明其结构。
[0047]而且，溶剂蒸气提取流路301经由开闭阀302连接于平滑处理装置1，且是为了将溶剂蒸气产生装置3内的气相氛围气体自位于上述溶剂蒸气产生装置3与开闭阀302之间的溶剂蒸气提取流路301向外部排出而设置的，分支出具备开闭阀21的排气流路201。
[0048]溶剂蒸气产生装置3用于使自鼓泡喷嘴33供给的载气鼓泡而使容纳在溶剂容器31内的液体溶剂8产生溶剂蒸气。自液体溶剂供给路401对该溶剂容器31供给液体溶剂8，在该液体溶剂供给路401上设有预先进行液体溶剂8的温度调整(加热)的溶剂加热部4。之后详细说明上述溶剂蒸气产生装置3、溶剂加热部4的结构。
[0049]液体溶剂供给路401的基端部被插入到容纳在能够自由更换的溶剂瓶5中的液体溶剂8中。溶剂瓶5与加压输送气体供给路501连接，自加压输送气体供给部51供给作为加压输送用的气体的例如氮气，由此自溶剂瓶5向溶剂蒸气产生装置3输送液体溶剂8。溶剂瓶5、液体溶剂供给路401相当于本例的原料液供给部。
[0050]作为是使用于平滑处理的有机溶剂的例子，能够列举丙酮、丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、异丙醇、环己酮、丙二醇单甲醚(PGME)、γ-丁内酯、吡啶、二甲苯、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、丁醇、乳酸乙酯、乙醇、2-庚酮、乙酸丁酯、甲基异丁酮、二乙醚、苯甲醚等。
[0051]接下来，一边参照图2?图4 一边说明溶剂蒸气产生装置3、溶剂加热部4的详细结构。
[0052]如在图2的纵剖侧视图中示出的一个例子所示，溶剂蒸气产生装置3包括容纳液体溶剂8的溶剂容器31和将形成于该溶剂容器31的上表面侧的开口部310封堵的盖体32。这些溶剂容器31、盖体32构成与外部划分开的原料液罐。
[0053]例如溶剂容器31是将不锈钢等的金属构件形成为纵长的圆筒状而构成的，在上表侧的开口部310的周围，设有用于利用未图示的螺栓将盖体32紧固于溶剂容器31的凸缘部311。另一方面，在溶剂容器31的底面侧的底板部312形成有用于配置后述的鼓泡喷嘴33的凹部。此外，为了提高对液体溶剂8加热的后述的罐加热部34的导热性，在溶剂容器31的侧壁面中使用了几毫米、在本例中为5毫米程度的、相比于其他部位较薄的金属构件。
[0054]鼓泡喷嘴33发挥向溶剂容器31内供给鼓泡用的载气的作用。例如，鼓泡喷嘴33的结构为，内部为空洞，且在扁平的圆板的上表面侧设有自该面分散地供给载气的分散板。分散板既可以采用在金属、塑料制的板材上分散设置多个小孔的结构，也可以利用多孔质陶瓷等多孔体的结构。
[0055]在鼓泡喷嘴33上连接有载气供给路331，该载气供给路331的基端部连接于用于供给非活性气体的氮气作为载气的载气供给部332 (图1)。
[0056]如图2所示，盖体32由不锈钢等的金属构件构成，在其下表面形成有与溶剂容器31的开口部310连通的凹部320。
[0057]此外，如图3的局部剖切俯视图所示，通过切削加工等，在本盖体32的内部形成有构成图1中说明的溶剂蒸气提取流路301、排气流路201、溶剂蒸气供给流路203的一部分的槽部30a?30d。
[0058]若详细地说明，在盖体32中形成有朝向上述凹部320开口、且成为溶剂蒸气提取流路301的槽部30a。用于将溶剂蒸气产生装置3内的气体朝向外部排出的、成为排气流路201的槽部30b自该槽部30a分支，该槽部30b连接于具备开闭阀21的配管。
[0059]另一方面，与排气流路201 (槽部30b)分支的溶剂蒸气提取流路301 (槽部30a)连接于容纳有开闭阀302的阀芯304a的阀室30e。
[0060]在阀室30e的侧壁面形成有利用阀芯304a进行开闭的阀座，在该阀座上连接有成为溶剂蒸气供给流路203的槽部30c。该溶剂蒸气供给流路203 (槽部30c)以在自上表面观察盖体32时沿该盖体32的一边延伸的方式形成，并在盖体32的端部附近将流路方向改变为向下方侧。在此之后，该槽部30c将盖体32、溶剂容器31的凸缘部311贯穿地连接于溶剂蒸气供给流路203的配管构件。
[0061]另外，自溶剂蒸气供给流路203(槽部30c)的位于与溶剂蒸气提取流路301连接的连接部即阀室30e和流路方向向下方侧改变的位置之间的部分分支出成为吹扫气体供给流路202的槽部30d。该槽部30d连接于容纳有开闭阀303的阀芯304b的阀室30f。构成吹扫气体供给流路202的配管例如自盖体32的上表面侧连接于该阀室30f，能够自吹扫气体供给部23 (参照图1)接收作为吹扫气体的氮气，并将其经由溶剂蒸气供给流路203向平滑处理装置I供给。
[0062]如以上说明那样，本例的溶剂蒸气产生装置3在盖体32的内部形成有构成各流路301、201、202、203的一部分的槽部30a?30d。另外，进行这些流路301、201、202、203的连接、断开的阀芯304a、304b也容纳在盖体32内。由此，与在外部安装流路301、201、202、203的配管、其开闭阀302、303整体的情况相比，能够使溶剂蒸气产生装置3的尺寸小型化。
[0063]而且，如图2、图3所示，在盖体32中朝向溶剂容器31内插入有检测溶剂容器31内的液体溶剂8 (液相部)的温度的液相温度检测部37a、以及检测溶剂蒸气(气相部)的温度的气相温度检测部37b、检测液体溶剂8的液面的高度位置的液面计38。
[0064]这里，如图2所示，在液面计38上连接有向后述的控制部6输出表示液体溶剂8的液面的高度位置的电信号的输出部381。在本例的液面计38中，与执行开始自溶剂瓶5补充液体溶剂8、停止补充的位置对应地发出“HL断开”、“HL接通”位置、以及超过液面位置或者无液的警报，并且分别设定有使溶剂蒸气产生装置3的运转停止的“HH”、“LL”位置。
[0065]此外，为了抑制液体溶剂8汽化时的溶剂容器31内的温度变化、产生稳定的溶剂蒸气而上述溶剂蒸气产生装置3具备隔着溶剂容器31、盖体32分别独立地对液相部、气相部进行加热的罐加热部34以及盖体加热部35。另外，也具备用于抑制自溶剂瓶5补充液体溶剂8时的液相部的温度变动的溶剂加热部4。
[0066]以下，对这些设备的的详细结构进行说明。
[0067]罐加热部34由覆盖被形成为圆筒状的溶剂容器31的主体部分的侧壁面以及底壁面的方筒形状的加热器模块构成。罐加热部34成为例如在铝制的主体中埋设有由筒形加热器等构成的多个加热器341而成的构造。自电力供给部342对加热器341供给电力，该电力供给部342基于利用液相温度检测部37a检测的液相部的温度检测结果而增减供给电力，以使液相部的温度达到预定的目标温度(例如70°C )。
[0068]罐加热部34相当于本例的第I温度调整部，液相部的目标温度相当于第I温度。
[0069]另外，罐加热部34并不限定于对溶剂容器31的侧壁以及底壁这两者进行加热的结构，也可以采用隔着这些侧壁、底壁的至少一侧而对液相进行加热的结构。
[0070]而且，在溶剂容器31的下表面设有具备多个散热用的散热片361的散热部36。能够自未图示的冷却空气供给部对散热部36吹送冷却用的空气，例如在溶剂蒸气产生装置3的运转停止时，能够迅速冷却罐加热部34、溶剂容器31内部的液体溶剂8。
[0071]另一方面，如图2所示，盖 体加热部35作为将盖体32的上表面侧覆盖的加热器模块而构成。盖体加热部35在形成为板状的铝制的主体中埋设有多个由筒形加热器等构成的加热器351。自电力供给部352向加热器351供给电力，该电力供给部352基于气相温度检测部37b的温度检测结果而增减供给电力，以使气相部的温度达到预定的目标温度(例如 73。。)。
[0072]盖体加热部35相当于本例的第2温度调整部，溶剂蒸气的目标温度相当于第2温度。另外，作为溶剂蒸气的目标温度的第2温度被设定为比作为液体溶剂8的目标温度的第I温度高的值。而且，盖体加热部35也发挥作为将形成于盖体32的内部的溶剂蒸气提取流路301、溶剂蒸气供给流路203加热的加热部的作用。
[0073]接着，说明溶剂加热部4的结构，如图2所示，溶剂加热部4包括在溶剂容器31的外部将液体溶剂8预热的预备加热部41、以及通过与溶剂容器31内的液体溶剂8之间的热交换而使向溶剂容器31供给的液体溶剂8的温度接近溶剂容器31内的液体溶剂8的温度的热交换部42。另外，为了便于图示，在图1中将这些预备加热部41、热交换部42汇总表示为溶剂加热部4。溶剂加热部4相当于本例的原料液温度调整部。
[0074]如图2、图4所示，预备加热部41包括螺旋(日文:渦卷§ )配管401a，该螺旋配管401a构成已叙述的液体溶剂供给路401的一部分，例如将PFA等氟树脂制的供给配管卷绕成螺旋状、例如利用极坐标表示时以r = a0示出的阿基米德螺旋状。关于螺旋配管401a，在径向的内侧与外侧并列的螺旋配管401a的管壁彼此相接，螺旋配管401a内的液体溶剂8也能够借助这些配管的壁面进行热量的交换。
[0075]本例的预备加热部41以串联配置的方式连接有供液体溶剂8自径向外侧朝向内侧流动的螺旋配管401a(对于图2而言，配置于左侧)、以及供液体溶剂8自径向内侧朝向外侧流动的螺旋配管401a，这两个螺旋配管401a储存于共同的壳体411内。壳体411例如由铝制的薄板构成，被设为与设于溶剂容器31的方筒形状的罐加热部34的一个面接触。由此，预备加热部41能够利用罐加热部34对螺旋配管401a内的液体溶剂8加热。
[0076]这里，储存于壳体411内的螺旋配管401a的容量是大于或等于将降低至“HL断开”的位置(下限位置)的溶剂容器31内的液体溶剂8补充至“HL接通”的高度位置的量的容量。在常温(例如23°C)下被供给的液体溶剂8被该预备加热部41加热至53°C程度，然后向之后的热交换部42供给。预备加热部41相当于本例的预备温度调整部。
[0077]自上述预备加热部41突出的液体溶剂供给路401与配置于溶剂容器31内的热交换部42连接。热交换部42构成液体溶剂供给路401的末端部侧，成为将由氟树脂等导热率较低的构件构成的配管构件自下方侧朝向上方侧卷绕成螺旋状的结构。构成该热交换部42的螺旋状的配管(螺旋配管401b)配置在形成为圆筒形状的溶剂容器31的内部空间，在自该内部空间的下端部附近位置至上述内部空间的高度的三分之二程度的高度位置的区域内将螺旋的轴线朝向上下方向地配置。
[0078]螺旋配管401b的上端朝向溶剂容器31内的空间开口，在预备加热部41(螺旋配管401a)、热交换部42 (螺旋配管401b)中流通的液体溶剂8经由该开口向溶剂容器31内流下。这里，设定于已叙述的液面计38的已叙述的“HL接通”位置被设定于螺旋配管401b的开口部的下方侧附近位置。此外，液相温度检测部37a配置在检测热交换部42的内侧的下部侧附近的液相部的温度的位置。另一方面，气相温度检测部37b配置在检测比设定在热交换部42的上方侧的已叙述的“HH”位置靠上方侧的气相部的温度的位置。
[0079]螺旋配管401b的容量是大于或等于将降低至“HL断开”的位置的溶剂容器31内的液体溶剂8补充至“HL接通”的高度位置的量的容量，并被调节为与螺旋配管401a相同程度的容量。
[0080]以上述的状态将配置有热交换部42的溶剂容器31内充满液体溶剂8，若以该液面的高度位置在“HL接通-HL断开”位置之间上下变化的方式进行液体溶剂8的补充，则热交换部42的下部侧始终成为浸渍在液相部内的状态。结果，在被预备加热部41预热之后，供给到热交换部42的螺旋配管401b的液体溶剂8隔着螺旋配管401b的管壁被液相部的液体溶剂8加热。
[0081]而且，如图2所示，在热交换部42中，在上下排列的螺旋配管401b的管壁彼此之间形成有缝隙，以使溶剂容器31内的液体溶剂8容易流动。
[0082]如图1、图2所示，溶剂蒸气产生装置3、平滑处理装置1、以及设于溶剂蒸气的供给系统的各设备连接于控制部6。控制部6由具备未图示的CPU与存储部的计算机构成，在存储部中记录有编入关于溶剂蒸气产生装置3、平滑处理装置I的动作等的步骤(命令)组的程序。该程序储存于例如硬盘、CD、磁光盘、存储器卡等存储介质，自存储介质被安装于计算机。
[0083]以下，参照图5?图9说明上述溶剂蒸气产生装置3的作用。图5是利用溶剂蒸气产生装置3产生溶剂蒸气的动作的说明图，图6?图9是向溶剂容器31补充液体溶剂8的动作的说明图。此外，在图5?图9中，适当地省略液相温度检测部37a、37b、液面计38、散热部36等的记载，对于溶剂蒸气提取流路301的形状也简化地示出。
[0084]首先，说明产生溶剂蒸气的动作，一旦成为利用平滑处理装置I执行晶圆W的平滑处理的时刻，就使载气自鼓泡喷嘴33朝向溶剂容器31内的液体溶剂8鼓泡，从而产生溶剂蒸气。在液相部中的液体溶剂8的液面的高度位置处于已叙述的“HL接通一 HL断开”的设定位置的范围内产生溶剂蒸气。
[0085]若鼓泡后的载气与液体溶剂8接触，则液体溶剂8在该载气的气泡中蒸发，得到包含载气与溶剂成分在内的溶剂蒸气。该溶剂蒸气经由形成于盖体32的溶剂蒸气提取流路301被自溶剂容器31取出，通过溶剂蒸气供给流路203而向平滑处理装置I供给。
[0086]这里，溶剂容器31的内部从该溶剂容器31的侧壁面侧以及底壁面侧被罐加热部34加热。然而，如在后述的实施例(图12)中所说明，若自鼓泡喷嘴33供给例如常温的载气，则热容量较小的气相部侧的温度急剧降低。另外，由于溶剂汽化时汽化热量被吸收，也导致溶剂蒸气的温度降低。而且，在与液相部(液体溶剂8)接触的气相部中，若溶剂蒸气的温度降低至与液体溶剂8相同的温度，则溶剂成分的一部分将再次液化。
[0087]这样，若溶剂蒸气中的溶剂成分液化，则即使将溶剂蒸气供给流路203的配管等加热以避免在这些流路内产生溶剂蒸气的结露，溶剂蒸气的浓度也会在作为溶剂蒸气的产生源的溶剂蒸气产生装置3中变动。因此，对于在平滑处理装置I中对各晶圆W执行均匀的平滑处理而言可能会成为阻碍因素。
[0088]因此，如已叙述那样，在本例的溶剂蒸气产生装置3中独立地设有液相部侧的罐加热部34和进行气相部侧的加热的盖体加热部35。
[0089]在罐加热部34中，使自电力供给部342供给的电力增减，以使被液相温度检测部37a检测出的液相部的温度达到预定的目标温度(70°C)。另一方面，在盖体加热部35中，使自电力供给部352供给的电力增减，以使被气相温度检测部37b检测出的气相部的温度达到比液相部的温度高的目标温度(73°C )。
[0090]结果，即使自鼓泡喷嘴33供给温度较低的载气，也可将气相部的温度维持为比液相部的温度高的温度，抑制溶剂成分的再次液化，能够向平滑处理装置I供给浓度稳定的溶剂蒸气。此外，向溶剂蒸气产生装置3供给的载气并不限定于在常温下供给的情况，例如也可以在利用预热器预热至与液体溶剂8的温度接近的温度的状态下进行供给。在这种情况下，也能够抑制溶剂与汽化热量的影响所导致的溶剂蒸气温度降低相伴的再次液化。
[0091]接下来，说明一边使用溶剂加热部4 (预备加热部41、热交换部42)进行温度调整一边进行液体溶剂8的补充的手法。
[0092]溶剂蒸气产生装置3中的溶剂蒸气的产生量不仅如已叙述那样有可能受到溶剂蒸气产生装置3内的气相部的温度变化的影响而变动，也有可能因液相部的温度变化而变动。
[0093]例如，若不设置溶剂加热部4，而将溶剂瓶5内的液体溶剂8 (例如23°C )直接向溶剂容器31供给，则液相部的温度急剧降低，伴随于此，溶剂蒸气中的溶剂成分的浓度降低。为了避免这种浓度变化，优选的是将补充液体溶剂8期间的溶剂容器31内的液体溶剂8的温度变化 抑制在例如± 1.0°C的范围内。
[0094]另一方面，若独立于溶剂蒸气产生装置3地在构成液体溶剂供给路401的配管中另外设置加热器、热交换器，则不仅需要附加的温度调整机构，也需要这些设备的设置空间。因此，本例的溶剂蒸气产生装置3成为利用设于溶剂容器31的罐加热部34而进行液体溶剂8的预热的结构。
[0095]例如，图6示出补充至“HL接通”的位置的溶剂容器31内的液体溶剂8通过晶圆W的平滑处理而被消耗、降低至“HL断开”的高度位置的时刻。由预备加热部41、热交换部42进行的温度调整的过程需要足够长的时间、例如几小时?I日程度的时间，因此补充至“HL接通”的位置的液体溶剂8被消耗至“HL断开”的位置。
[0096]因此，在开始补充液体溶剂8之前的状态下，热交换部42 (螺旋配管401b)内的液体溶剂8的温度达到与液相部的温度大致相同的温度(在图6中由右上斜的阴影填涂)。另外，对于接收来自罐加热部34的热量而在壳体411内被加热的预备加热部41 (螺旋配管401a)内的液体溶剂8的温度，也达到作为预备加热部41的出口的设计温度的例如53°C (在图6中由点状图案的阴影填涂)。
[0097]在该状态下，一旦溶剂容器31内的液体溶剂8的液面的高度到达“HL断开”的位置(图6)，将向溶剂瓶5供给加压输送用的气体而将预定量的液体溶剂8向溶剂蒸气产生装置3供给。结果，虽然液体溶剂8自设于液体溶剂供给路401的末端部侧的热交换部42 (螺旋配管401b)流入液相部，但热交换部42内的液体溶剂8的温度与溶剂容器31内的液体溶剂8的温度大致相同，因此液相部的温度几乎不会因该流入而变动(图7)。
[0098]此外，如图7所示，向螺旋配管401b的上游部侧供给新的液体溶剂8 (由点状图案的阴影填涂)。由于该液体溶剂8被预备加热部41预热，因此与直接供给自溶剂瓶5供给的液体溶剂8的情况相比，螺旋配管401b的内侧与外侧之间的温度差较小。而且，由于螺旋配管401b由与金属相比导热率较小的树脂构成，因此热量自液相部向螺旋配管401b内的液体溶剂8的移动缓慢地进行。在该观点中，将由于向热交换部42供给温度低于液相部的温度的液体溶剂8而导致的液相部的温度的变化幅度抑制为较小。
[0099]而且，由于自溶剂瓶5供给的常温的液体溶剂8 (在图7中由右下斜的阴影填涂)进入被配置在溶剂容器31的外部的预备加热部41，不与溶剂容器31内的液相部接触，由此也抑制了液相部的温度的变动。
[0100]这样，向预备加热部41供给新的液体溶剂8，向热交换部42压出预备加热部41内的液体溶剂8，进而使热交换部42内的液体溶剂8向溶剂容器31内流下，从而能够抑制液相部的温度的变动、并且将液体溶剂8补充至“HL接通”的位置(图8)。然后，若在补充了预定量的液体溶剂8的时刻停止自溶剂瓶5加压输送液体溶剂8，则热交换部42 (螺旋配管401b)内的液体溶剂8被自液相部供给的热量加热，两液体溶剂8达到大致相同的温度(图9)。另外，预备加热部41 (螺旋配管401a)内的液体溶剂8被自罐加热部34供给的热量加热(图9)。
[0101]通过如上述那样抑制温度的变动并且向溶剂容器31内补充液体溶剂8，从而即使在例如补充液体溶剂8期间使载气鼓泡并产生溶剂蒸气，也能够将溶剂蒸气所包含的溶剂成分的浓度变动抑制为较小。
[0102]这里，在向与外部划分开的溶剂容器31内补充液体溶剂8的时刻处于产生溶剂蒸气的期间内的情况下，通过朝向平滑处理装置I供给已产生的溶剂蒸气而抑制溶剂容器31内的压力上升。另一方面，在于未产生溶剂蒸气的期间内进行液体溶剂8的补充的情况下，只要如图7、图8所示那样打开排气流路201的开闭阀21而将溶剂容器31内的气体向外部排出即可。
[0103]根据本实施方式的溶剂蒸气产生装置3，具有以下的效果。由于在将使载气在容纳于溶剂容器31的液体溶剂8中鼓泡而产生的溶剂蒸气取出时，进行温度调整以使气相部的温度高于液相部的温度，因此抑制了溶剂与溶剂蒸气的温度降低相伴的再次液化，能够向晶圆W供给稳定的量的溶剂蒸气。
[0104]这里，在图2所示的溶剂蒸气产生装置3中，说明了基于被液相温度检测部37a、气相温度检测部37b检测出的溶剂容器31内的液体溶剂8的温度、溶剂蒸气的温度而使自电力供给部342、352向罐加热部34、盖体加热部35供给的电力增减的情况。其中，设置这种反馈机构并非必须的条件。例如也可以在溶剂蒸气产生装置3的设计阶段通过实验等预先掌握溶剂容器31内的溶剂蒸气的温度降至最低的时刻下的、该溶剂蒸气的温度，固定地设定盖体32、盖体加热部35的输出以避免该时刻的溶剂蒸气的温度低于液体溶剂8的温度。
[0105]另外，也并非必须在溶剂加热部4设置预备加热部41与热交换部42这两者，也可以与液相部的温度变化的允许幅度相应地仅设置任意一者。
[0106]而且，并不限定于自溶剂瓶5供给温度比溶剂容器31内的液体溶剂8的温度低的液体溶剂8。在该情况下，也可以取代预备加热部41而设置例如水冷式的冷却器等，之后利用溶剂容器31内的液体溶剂8将在热交换部42内流通的液体溶剂8冷却。
[0107]接着，参照图10、图11简单地说明组装有上述的平滑处理装置I的涂覆、显影装置的结构例。
[0108]若将容纳有处理对象的晶圆W的载体102载置在设于涂覆、显影装置的载体区域SI的载置台101上，则利用交接臂C取出晶圆W。取出的晶圆W被交接到设于处理区域S2的架单元U2内的交接组件CPL2，被输送臂A2向BCT层B2搬入而形成防反射膜。接着，晶圆W被交接到架单元Ul的交接组件BF2，经由交接组件CPL3以及输送臂A3被搬入到COT层B3，形成抗蚀剂膜。
[0109]形成抗蚀剂膜后的晶圆W被输送臂A3交接到架单元Ul的交接组件BF3之后，例如经由交接组件BF3 —交接臂D —交接组件CPL4而被交接到输送臂A4，在TCT层B4中的抗蚀剂膜之上形成防反射膜。在此之后，晶圆W被输送臂A4交接到交接组件TRS4。另外，也有时不形成抗蚀剂膜之上的防反射膜，或取代形成抗蚀剂膜之下的防反射膜而对晶圆W进行疏水化处理。
[0110]交接到交接组件TRS4的、形成防反射膜后的晶圆W进一步被交接到交接组件CPLlI，被设于DEV层BI内的上部的输送专用的往复移动送件臂E输送到架单元U3的交接组件CPL12。接着，晶圆W被取入转接区域S3，被转接臂F输送到曝光装置S4,在这里进行预定的曝光处理。在此之后，晶圆W被载置于架单元U3的交接组件TRS6而返回处理区域S2o
[0111]返回处理区域S2的晶圆W在于DEV层BI进行了显影处理之后被输送到设有本例的平滑处理装置I的基板处理部104，在这里执行平滑处理。接着，在该DEV层BI内输送到设于处理组件组Ul的加热组件，在这里加热至预定温度例如100°C，然后去除残存于抗蚀剂图案的溶剂。之后，利用例如输送臂Al输送到设于处理组件组Ul的冷却组件，在这里冷却至预定温度例如23°C之后，输送到架单元U2中的交接臂C的访问范围的交接台，借助交接臂C返回载体102。
[0112]这里，能够应用图2等所示的本实施方式的溶剂蒸气产生装置3的装置并不限定于进行晶圆W的平滑处理的平滑处理装置I。对于例如向晶圆W供给HMDS(HexamethylDisilazane)等疏水化处理用的气体而将晶圆W的表面疏水化的疏水化处理装置、使用成膜处理用的气体而利用CVD(Chemical Vapor Deposit1n)在晶圆W的表面进行成膜的成膜装置、在充满处理液的处理槽中浸渍晶圆W而进行清洗处理、然后将晶圆W上提至作为干燥用的处理气体的IPAdsoPropyl Alcohol)等有机溶剂的蒸气的氛围气体中而进行干燥的清洗装置中的各种处理气体产生装置，也能够应用本发明。
[0113]【实施例】
[0114](实施例1)
[0115]调查了利用具备用于加热溶剂容器31的罐加热部34、以及用于加热盖体32的盖体加热部35在内的溶剂蒸气产生装置3产生溶剂蒸气产生时的、溶剂容器31内中的液相部以及气相部的温度的时效变化。
[0116]A.实验条件
[0117]在内部容量为200毫升的溶剂容器31容纳100毫升的NMP，重复自鼓泡喷嘴33供给作为载气的23°C的氮气、停止供给的动作而产生溶剂蒸气。将利用罐加热部34加热的液相部的目标温度设定为70°C，将利用盖体加热部35 加热的气相部的目标温度设定为73°C。
[0118]B.实验结果
[0119]在图12中示出溶剂容器31内的液相部的温度(液相温度)、以及气相部的温度(气相温度)的时效变化。在图12中横轴表示为时间、纵轴表示为液相温度或者气相温度。另外，用带空白的倒三角的虚线表示开始鼓泡的时刻，用带涂黑的倒三角的虚线表示停止鼓泡的时刻。
[0120]如图12所示，即使供给鼓泡用的载气，热容量较大的液体溶剂8中的液相温度也几乎不变动。另一方面，在供给鼓泡用的载气的时刻，气相温度急剧降低至接近1.(TC。然而，在设有对溶剂蒸气侧加热的专用的盖体加热部35的本例中，未确认到气相温度(溶剂蒸气的温度)降低至液相温度(液体溶剂8的温度)的现象。另外，也能够确认到:若停止鼓泡，则气相温度急剧地上升至接近气相部的目标温度。
[0121](实验2)
[0122]如图2所示那样利用具备预备加热部41以及热交换部42的溶剂蒸气产生装置3补充液体溶剂8，调查出液相温度的时效变化。
[0123]A.实验条件
[0124]在内部容量为200毫升的溶剂容器31容纳100毫升的NMP，自外部供给55°C的NMP。将罐加热部34的目标温度设定为60°C。此时，预备加热部41的出口温度成为58°C。
[0125]B.实验结果
[0126]在图13中示出溶剂容器31内的液相温度的时效变化。在图13中横轴表示为时间、纵轴表示为液相温度。在图13中，将进行液体溶剂8的补充的时刻记作零。
[0127]如图13所示，虽然若进行液体溶剂8的补充则液相温度变动，但能够将该变动幅度抑制在±0.5°C的范围内。在向不具备预备加热部41、热交换部42的溶剂容器31补充与本例同量的、比目标温度低1°C的NMP的未图示的预备实验中，由于液相温度的变动幅度超过了 ±0.5°C的范围，因此可知:通过设置预备加热部41、热交换部42，能够进行适当的温度调整。
【主权项】
1.一种处理气体产生装置，其用于使载气在原料液中鼓泡而产生处理气体，其特征在于，该处理气体产生装置包括: 原料液罐，其用于容纳原料液； 载气供给部，其用于向上述原料液罐内的原料液供给载气； 取出部，其用于自上述原料液罐内的容纳有原料液的区域、即液相部的上方侧的气相部取出通过鼓泡而产生的处理气体； 第I温度调整部，其用于进行上述液相部的温度调整；以及 第2温度调整部，其用于进行上述气相部的温度调整，以使该气相部的温度高于上述液相部的温度。2.根据权利要求1所述的处理气体产生装置，其特征在于， 上述处理气体产生装置具备用于向上述原料液罐内供给原料液的原料液供给部，上述原料液供给部具备原料液温度调整部，该原料液温度调整部用于调整原料液的温度，以使向上述原料液罐供给的原料液的温度接近上述液相部的温度。3.根据权利要求2所述的处理气体产生装置，其特征在于， 上述原料液温度调整部在上述原料液罐的外部具备使原料液的温度接近上述液相部的温度的预备温度调整部。4.根据权利要求3所述的处理气体产生装置，其特征在于， 上述原料液供给部具备供给配管，该供给配管供向上述原料液罐供给的原料液流动，上述预备温度调整部利用上述第I温度调整部而使在上述供给配管中流动的原料液的温度接近上述液相部的温度。5.根据权利要求2所述的处理气体产生装置，其特征在于， 上述原料液供给部具备供给配管，该供给配管供向上述原料液罐供给的原料液流动，上述原料液温度调整部包括热交换部，该热交换部由以浸渍于上述液相部的原料液的状态配置的上述供给配管的末端部侧构成，用于对该供给配管内的原料液和上述液相部之间进行热交换而使向该原料液罐供给的原料液的温度接近上述液相部的温度。6.根据权利要求5所述的处理气体产生装置，其特征在于， 构成上述热交换部的上述供给配管的末端侧形成为在上述原料液罐内沿上下方向延伸的螺旋状。7.根据权利要求5所述的处理气体产生装置，其特征在于， 构成上述热交换部的上述供给配管的末端侧为树脂制的。8.根据权利要求6所述的处理气体产生装置，其特征在于， 构成上述热交换部的上述供给配管的末端侧为树脂制的。9.根据权利要求1至8中任一项所述的处理气体产生装置，其特征在于， 上述处理气体产生装置具备用于检测上述液相部的温度的液相温度检测部和用于检测上述气相部的温度的气相温度检测部， 上述第I温度调整部进行温度调整，以使上述液相温度检测部的检测温度达到作为上述液相部的温度设定值的第I温度，上述第2温度调整部进行温度调整，以使上述气相温度检测部的检测温度达到作为上述气相部的温度设定值的第2温度。10.根据权利要求1至8中任一项所述的处理气体产生装置，其特征在于， 上述第I温度调整部隔着上述原料液罐的侧面和底面的至少一者进行上述液相部的温度调整，上述第2温度调整部隔着上述原料液罐的上表面进行上述气相部的温度调整。11.根据权利要求2至8中任一项所述的处理气体产生装置，其特征在于， 上述处理气体产生装置具备用于检测上述液相部的液面的高度位置的液面计，一旦由上述液面计检测出的液面的高度位置达到预先设定的下限位置，则上述原料液供给部就向原料液罐供给原料液。12.一种处理气体产生装置，其用于使载气在原料液中鼓泡而产生处理气体，其特征在于，该处理气体产生装置包括: 原料液罐，其用于容纳原料液； 载气供给部，其用于向上述原料液罐内的原料液供给载气； 取出部，其用于自上述原料液罐内的容纳有原料液的区域、即液相部的上方侧的气相部取出通过鼓泡而产生的处理气体； 原料液供给部，其具有供给配管，该供给配管供向上述原料液罐供给的原料液流动；以及 热交换部，其由以浸渍于上述液相部的原料液的状态配置的上述供给配管的末端部侧构成，用于对该供给配管内的原料液和上述液相部之间进行热交换而使向该原料液罐供给的原料液的温度接近上述液相部的温度。13.一种处理气体产生方法，利用该处理气体产生方法产生用于处理基板的处理气体，其特征在于，在该处理气体产生方法中包含如下工序: 向容纳于与外部划分开的原料液罐内的原料液供给载气的工序； 自上述原料液罐内的容纳有原料液的区域、即液相部的上方侧的气相部取出通过鼓泡而产生的处理气体的工序； 对上述液相部的原料液进行温度调整的工序； 对该处理气体进行温度调整，以使上述气相部的温度高于上述液相部的温度的工序。14.根据权利要求13所述的处理气体产生方法，其特征在于， 上述处理气体产生方法还包含如下工序:调整原料液的温度，以使向上述原料液罐供给的原料液的温度接近上述液相部的温度。15.根据权利要求14所述的处理气体产生方法，其特征在于， 在调整上述原料液的温度的工序中，包含在上述原料液罐的外部使原料液的温度接近上述液相部的温度的工序。16.根据权利要求14或15所述的处理气体产生方法，其特征在于， 在调整上述原料液的温度的工序中，包含如下工序:对流经供给配管的末端部侧的原料液和上述液相部之间进行热交换，以使向该原料液罐供给的原料液的温度接近上述液相部的温度的工序，其中，上述供给配管的末端部侧以浸渍于上述液相部的状态配置，该供给配管供向上述原料液罐供给的原料液流动。17.—种基板处理方法，其特征在于， 处理气体是在针对被曝光、显影而形成有图案化掩模的基板改善上述图案化掩模的粗糙的处理中使用的溶剂蒸气， 上述基板处理方法包含将基板配置于处理容器内的工序、以及 将通过权利要求13至权利要求16中任一项所述的处理气体产生方法产生的处理气体向上述处理容器供给来处理基板的工序。
【专利摘要】提供一种能够向基板供给稳定的量的处理气体的处理气体产生装置、处理气体产生方法等。处理气体产生装置(3)使自载气供给部(33、331)供给的载气在容纳于原料液罐(31、32)的原料液(8)中鼓泡而产生处理气体，自原料液(8)(液相部)的上方侧的气相部经由取出部(301)取出通过鼓泡而产生的处理气体。第1温度调整部(34)进行液相部的温度调整，第2温度调整部(35)进行该气相部的温度调整，以使气相部的温度高于上述液相部的温度。
【IPC分类】G03F7/00, H01L21/027, H01L21/67
【公开号】CN104882363
【申请号】CN201510092233
【发明人】糸永将司, 渡边圣之
【申请人】东京毅力科创株式会社
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年3月2日
【公告号】US20150246329