CN105702603B - 加热处理装置和加热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在对形成于晶片的涂敷膜进行加热处理时，能够防止升华物向处理容器外部泄露且对于涂敷膜的膜厚能够获得良好的面内均匀性的技术。在将涂敷有SOC膜的晶片载置于处理容器(1)内，加热晶片使交联反应进行时，一边从中央排气口(34)以少的流量排气，并从外周排气口(31)以大的流量排气，一边使交联反应进行。在另一例中，从晶片的加热开始起仅进行外周排气口(31)的排气，从晶片的加热开始起20秒后除了从外周排气口(31)排气之外，还从中央排气口(34)排气。在又一例中，从晶片的加热开始的20秒间仅从外周排气口(31)排气，之后，停止外周排气口(31)的排气，并且从中央排气口(34)排气。

Description

加热处理装置和加热处理方法
技术领域
本发明涉及在处理容器内载置涂敷有涂敷液的衬底后，对容器内进行排气并加热衬底的加热处理装置、加热处理方法和存储介质。
背景技术
在半导体的制造步骤中，由于电路图案的精细化而使得抗蚀剂图案变得容易倒塌，对此研究了多种对策。作为对策之一，进行如下方法：将抗蚀剂图案转印到形成于半导体晶片(以下称为“晶片”)的下层膜，将下层膜的图案用作蚀刻掩模来进行晶片的蚀刻。作为这样的下层膜，要求等离子体耐性高且蚀刻耐性高，例如使用通过旋涂法形成的碳膜(SOC(Spin on Carbon)膜)。
涂敷有SOC膜的晶片在涂敷处理后被加热来促进残留在涂敷膜中的溶剂的干燥和交联剂的交联反应，但此时会从涂敷膜产生升华物。作为进行这样的加热处理的加热处理装置，例如已知有如专利文献1记载的那样，利用环形开闭部件封闭加热衬底的热板的周围，从环形开闭部件的周围将惰性气体取入到处理空间内，并且从晶片的中心部上方侧排气并进行加热处理的装置。
近年来，为了提高SOC膜的等离子体耐性，要求提高含碳率，作为该方法进行在比现有的温度(300℃)高的温度(350～400℃)下的加热。但是，在加热温度提高的情况下，除了从SOC膜所含的交联剂等升华的升华物之外，低分子聚合物等也飞散，因此升华物的量增加。因此，为了防止升华物从处理容器内泄露到的外部需要增多排气量，但是在该情况下存在冲撞晶片的表面的中央部的气流增多，涂敷膜隆起，使膜厚的面内均匀性恶化的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000－124206号公报
发明内容
发明想要解决的技术问题
本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供一种在对形成于衬底的涂敷膜进行加热处理时，防止升华物向处理容器的外部的泄露，并且，涂敷膜的膜厚能够获得良好的面内均匀性的技术。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的加热处理装置是对形成于衬底的涂敷膜进行加热处理的加热处理装置，其特征在于，包括：
设置在处理容器内，载置衬底的载置部；
用于对载置于上述载置部的衬底进行加热的加热部；
俯视时沿周向设置在比上述载置部上的衬底靠外侧的位置，用于对上述处理容器内供气的供气口；
俯视时沿周向设置在比上述载置部上的衬底靠外侧的位置，用于对上述处理容器内排气的外周排气口；和
设置在上述载置部上的衬底的中央部的上方侧，用于对上述处理容器内排气的中央排气口。
本发明的加热处理方法是对形成于衬底的涂敷膜进行加热处理的加热处理方法，其特征在于，包括：
在设置于处理容器内的载置部载置上述衬底，对上述衬底进行加热的步骤；
从上述衬底的加热开始时到作为经过了设定时间的时刻或者衬底的温度超过了设定温度的时刻的设定时刻为止，至少从俯视时沿周向设置在比上述载置部上的衬底靠外侧的位置的外周排气口对上述处理容器内排气，并且从俯视时沿周向设置在比上述载置部上的衬底靠外侧的位置的供气口将气体取入到上述处理容器内的步骤；和
在上述设定时刻之后，至少从设置在上述载置部上的衬底的中央部的上方侧的中央排气口对上述处理容器内排气，并且从上述供气口将气体取入到上述处理容器内的步骤。
本发明的存储介质是存储有在装置中使用的计算机程序的存储介质，上述装置将形成有涂敷膜的衬底载置于处理容器内的载置部，对上述涂敷膜进行加热处理，该存储介质的特征在于：
上述计算机程序中编制有步骤组，以执行上述加热处理方法。
发明效果
本发明中，在将衬底载置于处理容器内的载置部，由加热部对形成于衬底的涂敷膜进行加热处理时，使用：沿周向设置在比载置部上的衬底靠外侧的位置的外周排气口；和设置在载置部上的衬底的中央部的上方侧，用于对上述处理容器内排气的中央排气口。由此，在涂敷膜的流动性大的期间能够至少依赖外周排气口来排气，在升华物的产生増大的期间能够至少依赖中央排气口来排气，因此，能够实现少的排气量且抑制升华物向处理容器外泄漏，还能够使膜厚获得良好的面内均匀性。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的加热处理装置的纵截面图。
图2是表示环形开闭部件的开闭的纵截面图。
图3是表示本发明的实施方式的加热处理装置的作用的说明图。
图4是表示加热处理装置的排气流程和晶片的温度变化的时序图。
图5是表示本发明的实施方式的加热处理装置的作用的说明图。
图6是表示加热处理装置的排气流程和晶片的温度变化的时序图。
图7是表示本发明的实施方式的另一例的加热处理装置的作用的说明图。
图8是表示加热处理装置的排气流程和晶片的温度变化的时序图。
图9是表示本发明的实施方式的另一例的加热处理装置的说明图。
图10是表示中央排气口的另一例的平面图。
图11是表示另一例的具有加热部的加热处理装置的纵截面图。
图12是表示具有切换排气打开、关闭机构的加热处理装置的纵截面图。
图13是表示具有切换排气打开、关闭机构的平面图。
图14是表示切换排气打开、关闭机构的另一例的平面图。
图15是表示切换排气打开、关闭机构的另一例的作用的说明图。
图16是表示切换排气打开、关闭机构的另一例的作用的说明图。
图17是表示切换排气打开、关闭机构的另一例的平面图。
图18是表示切换排气打开、关闭机构的另一例的平面图。
图19是表示参考例中观测到的颗粒数的时间变化的特性图。
图20是表示实施例中形成的晶片的膜厚分布的特性图。
图21是表示实施例3－1、3－2中形成的晶片的膜厚分布的特性图。
图22是表示实施例3－1中形成的晶片的膜厚分布的特性图。
图23是表示实施例3－2中形成的晶片的膜厚分布的特性图。
图24是表示实施例3－3中形成的晶片的膜厚分布的特性图。
图25是表示实施例3－4中形成的晶片的膜厚分布的特性图。
附图标记说明
1 处理容器，2 底部构造体，3 顶板部，4 真空泵，5 环形开闭部件，6 控制部，21加热板，30 排气室，31 外周排气口，34 中央排气口，W 晶片。
具体实施方式
本发明的实施方式的加热处理装置，如图1所示包括处理容器1，处理容器1包括：构成底部的底部构造体2；形成顶面的顶板部3；和形成侧面的环形开闭部件5。虽然未图示，但该处理容器1设置于作为形成有正压的N2(氮)气气氛的组件的外装体的壳体内。
底部构造体2，经由支承部件26支承于与未图示的壳体的底面部相当的基座27之上。底部构造体2包括在比缘部22靠中央侧的位置形成有凹部且由扁平的圆筒体形成的支承台20，在支承台20的凹部嵌合设置有用于载置晶片W的载置部即载置台21。支承台20的外径例如设定为350mm，载置台21的外径例如设定为320mm。在载置台21中设置有作为用于对晶片W进行加热处理的加热部的由电阻发热体形成的加热器25。因此，载置台21也能够称为加热板，在以下的说明中载置台21称为加热板21。另外，还设置有贯通底部构造体2，且在与外部的未图示的搬送臂之间对例如直径300mm的晶片W进行交接的支承销23，该支承销例如在周向上等间隔地设置3个。支承销23通过设置在基座27上的升降机构24进行升降，从底部构造体2的表面突出或没入。
顶板部3由直径比底部构造体2大的圆板状的部件构成。顶板部3由未图示的壳体的顶部支承，与底部构造体2的上表面隔着间隙相对，其外缘俯视时位于比底部构造体2的外缘靠外侧的位置。在顶板部3的内部形成有扁平的圆筒形状的排气室30，排气室30形成为其外缘与底部构造体2的外缘的位置大致相同。在排气室30的底面沿缘部在周向上等间隔地开口有例如100个左右的外周排气口31。因此，外周排气口31在比载置于底部构造体2的晶片W的外缘靠外侧的位置开口。另外，排气室30的上方与排气管(以下称为“外周排气管”)32连接，外周排气管32当以顶板部3侧为上游侧时，从上游侧起设置有阀V1和流量调整部33，并与设置于工厂内的工厂排气路径连接。
另外，在顶板部3的下表面侧中央部，中央排气口34以其中心与载置于底部构造体2的晶片W的中心一致的方式开口，中央排气口34与以贯通顶板部3和排气室30的方式设置的中央排气管35的一端侧连接。中央排气管35当以顶板部3侧为上游侧时，从上游侧起设置有阀V2和流量调整部38，并与工厂排气路径连接。
另外，在底部构造体2的周围设置有环形开闭部件5，其为对底部构造体2和顶板部3之间的间隙的周围进行封闭，以形成处理空间的开闭部件。环形开闭部件5包括将中空的带状的部件形成为圆环状而成的环状部50。
在环状部50的外周面中的靠上方的位置，遍及整周等间隔地设置有用于将外部的氮气吸入到环状部50的内部空间(供气室)的吸入口51，在环状部50的内周面中的靠下方的位置，遍及整周等间隔地设置有用于将环状部50的内部的氮气供给到处理容器1内的供气口52。在环状部50的下表面设置有圆环状的环状板53，环状板53和环状部50通过升降机构54一体地进行升降。
如图2所示，环形开闭部件5配置成环状部50的内周面与底部构造体2的缘部22隔着间隙相对，当使环形开闭部件5上升时，如图2中虚线所示，环形开闭部件5的上表面接触顶板部3的周缘部的下表面侧，环状板53的内缘部的上表面侧接触底部构造体2的缘部22的台阶部。由此，形成有由底部构造体2、顶板部3、环形开闭部件5和环状板53划分而成的处理空间。另外，此时，供气口52形成在比底部构造体2上的晶片W的高度低的位置。并且，当使环形开闭部件5下降时，下降至图2中实线所示的位置，处理空间的周围遍及整周地开放，进行晶片W的搬入搬出。因此，通过使环形开闭部件5下降而开放的底部构造体2与顶板部3的间隙相当于晶片W的搬入搬出口。
另外，在顶板部3和处理容器1的壁内埋设有用于防止在壁面和顶板部3的内部析出升华物的未图示的加热器，例如被加热至300℃。
返回图1，加热处理装置包括由计算机构成的控制部6。控制部6包括程序存储部，在程序存储部中存储有程序，在该程序中编写了涉及由支承销23的升降实现的晶片W的载置、环形开闭部件5的升降、加热器25的加热、由阀V1、V2的开闭实现的流量调整部33、38的流量调整的命令。程序由例如软盘、光盘、硬盘、MO(磁光盘)、存储卡等的存储介质存储而安装到控制部6。
接着，对本发明的实施方式的加热处理装置的作用进行说明。在加热处理装置的前级处理中，对例如晶片W涂敷包含碳膜的前驱体的涂敷液，形成作为涂敷膜的SOC膜。在使环形开闭部件5下降的状态下，利用未图示的搬送臂将该晶片W移动至加热板21的上方时，通过该搬送臂和加热板21的下方的支承销23的协作作用，晶片W被交接到支承销23。此时，控制加热器25的功率，使得加热板21的表面的温度成为例如350℃。然后，环形开闭部件5上升，使处理容器1成为关闭的状态，由此划分形成处理空间。接着，打开阀V1、V2，从外周排气口31以例如25L(升)/分钟的排气量(流量)进行排气，从中央排气口34以5L/分钟的排气量进行排气，使处理容器1内为负压状态。然后，例如与处理容器1内的排气大致同时地使支承销23下降，将晶片W载置到底部构造体2的加热板21之上。
如图3所示，作为处理容器1的外部气体的未图示的壳体内的惰性气体即氮气，从设置于环形开闭部件5的吸入口51流入到环状部50中，进而经由供气口52流入到处理容器1内。环形开闭部件5的供气口52设置在比底部构造体2的上表面的高度低的位置，因此，被取入到处理空间中的氮气在底部构造体2的侧面与环形开闭部件5的间隙中向上方流去。此外，在图3、5和7中，对因交联反应而表面的流动性变低的晶片W标注阴影。
上升至底部构造体2的上表面外缘的气流形成有：保持原来的状态向上方流动而被排出到外周排气口31的气流；和沿着底部构造体2的上表面向底部构造体2的中央部去，之后一边向着中央排气口34上升一边被排出的气流，在处理空间内的周围形成气幕。
图4是在将晶片W载置在加热板21上之后，将(1)外周排气口31和(2)中央排气口34的各排气量与晶片W的温度对应地表示的图。晶片W从载置于加热板21的加热开始时刻t0开始升温，伴随于此，涂敷膜(SOC膜)中的溶剂的挥发被促进，并且因涂敷膜中的交联剂而使交联反应进行。从例如时刻t0开始大约20秒的期间，涂敷膜因交联反应进行而成为流动性高的状态。在该期间，涂敷膜中的交联剂和低分子成分挥发，但如图3所示，由于在处理容器1内形成有向外周排气口31侧去的排气流和向中央排气口34侧去的排气流，因此挥发成分随着这些排气流而被排出。
而且，使用外周排气口31，在处理气氛的周围形成有气幕，从而具有防止挥发成分向外部泄露的功能，因此，能够减少向中央排气口34去的排气量，从而将该排气量设定为例如5L/分钟的少流量。在中央排气口34的排气流量大，从晶片W的外侧流入到中央排气口34的气流过强的情况下，因气流而导致晶片W的中心隆起，在晶片W的表面形成不均匀的线条，膜厚的面内均匀性变差。对此，如果使中央排气口34的排气流量为5L/分钟的少流量，则能够抑制膜的隆起、不均匀线条的形成。
在超过涂敷膜的交联反应结束的时刻t1(从t0开始经过20秒的时刻)后，晶片W进一步升温，达到作为加热板21的表面温度的例如350℃。之后，晶片W维持在该温度，使残留的稀释剂和其它成分挥发或者升华，进行涂敷膜的改性，在作为从晶片W的加热开始时刻t0起例如80秒后的时刻t2，利用支承销23使晶片W从加热板21上升。在交联反应结束后，升华物的量增加，但因为从中央排气口34以5L/分钟的流量进行排气，所以升华物主要随着从底部构造体2的外周向中央排气口34去的排气流被排出。因此，即使来自外周排气口31的排气量为25L/分钟的少的流量，也就是说即使包围处理空间的气幕的流动变弱，升华物也不会泄露到处理容器1的外部。
在交联反应结束后，假设不进行中央排气口34的排气而依赖于仅进行外周排气口31的排气时，从后述的数据可知，必需使排气量变得非常大，在配置有组装加热处理装置的系统的操作区域中，有可能超过工厂内所分配的排气量。
图5表示在时刻t2晶片W从加热板21上升而离开后，或者环形开闭部件5同时打开的状态。通过将环形开闭部件5打开，使间隙开放，处理容器1内的气体从间隙流向外部，但由于从外周排气口31和中央排气口34继续排气，因此外部的氮气被引入处理空间内。因此，即使在进行晶片W的加热处理的期间产生的升华物未排净的情况下，也能够防止升华物向处理容器1的外部泄露。
根据上述的实施方式，将涂敷有作为涂敷膜的SOC膜的晶片W载置在处理容器1内，加热晶片W而使交联反应进行时，一边从中央排气口34以少的排气量排气，从外周排气口31以大的排气量排气，一边进行交联反应。因此，当SOC膜的流动性大时，使晶片W的表面中央不暴露于强的气流中，能够抑制中央部的隆起，避免膜厚的面内均匀性的恶化。即使在交联反应结束，升华物的产生变多之后，因为进行中央排气口34的排气，所以即使外周排气口31的排气量少，在处理中或者将环形开闭部件5打开时，也能够防止处理容器1内的气体向外部泄露升华物。从防止环境污染等的观点出发，抑制工厂内的排气量的要求较强，在上述的实施方式中，在能够抑制加热处理装置整体的排气量的方面是有效的技术。
对本发明的另一实施方式进行说明。例如从晶片W的加热开始仅进行外周排气口31的排气，在从晶片W的加热开始起经过设定时间后的交联反应结束后，除了从外周排气口31进行排气之外，还可以从中央排气口34进行排气。图6表示这样的本发明的另一实施方式中的时序图，(1)表示外周排气口31的排气量，(2)表示中央排气口34的排气量。
在该实施方式中，在将晶片W支承于支承销23后，打开阀V1，从外周排气口31以10L/分钟的流量进行排气，之后或者同时关闭环形开闭部件5。接着，在时刻t0，将晶片W载置于底部构造体2，开始加热。然后，从晶片W的加热开始的时刻t0经过例如20秒后交联反应结束，在SOC膜的流动性变小的时刻t1打开阀V2，除外周排气口31的排气之外，还从中央排气口34以20L/分钟的排气量的方式开始排气。关于中央排气口34的排气，编制流程，使得例如从时刻t1起利用流量调整部38使排气量渐渐增大，例如在从时刻t1经过了10秒的时刻达到20L/分钟的排气量。
在这样的实施方式中，在进行SOC膜的交联反应的时刻t0至t1之间，依赖于外周排气口31的排气，不进行中央排气口34的排气，因此，晶片W的表面的中央部不暴露于从外周向中央上方去的强的气流中，能够抑制晶片W的中央部的隆起的形成。另外，在该时间带中，来自SOC膜的挥发物、升华物的量较少，因此，仅进行外周排气口31的排气就能够抑制颗粒泄露到处理容器1外。并且，SOC膜的交联反应结束的时刻t1之后，晶片W的中央表面的流动性变低，因此，即使晶片W的表面暴露于强的气流中，膜的表面也难以隆起。
因此，如图7所示，除了从外周排气口31排气之外，还能够从中央排气口34以大的排气量进行排气，即使在从SOC膜的升华物的产生增大的状况下，也能高效地除去升华物。另外，在晶片W的加热处理的结束后打开环形开闭部件5的情况下，与图5同样形成有从间隙流入到外周排气口31的气流，因此，能够防止处理容器1内的气体向外部泄露。如上所述，因为从中央排气口以大的排气量进行排气，所以能够减少来自外周排气口31的排气量，其结果，整体的排气量少量即可。
并且，例如在对晶片W进行加热时可以由从外周排气口31进行的排气切换至从中央排气口34进行的排气。图8表示这样的本发明的又一实施方式中的时序图，(1)表示外周排气口31的排气量，(2)表示中央排气口34的排气量。在该实施方式中，在将晶片W支承在支承销23后，首先从外周排气口31以10L/分钟的排气量开始排气，之后或者同时关闭环形开闭部件5。接着，在时刻t0，将晶片W载置于底部构造体2，开始加热。然后，从晶片W的加热开始时t0至时刻t1的20秒间，仅从外周排气口31进行排气，然后从晶片W的加热开始的时刻经过20秒后交联反应结束，在SOC膜的流动性变小的时刻t1，使外周排气口31的排气量逐渐减小，例如从时刻t1起10秒后停止排气。另一方面，从时刻t1开始使中央排气口34的排气量逐渐增大，例如从时刻t1起10秒后以30L/分钟的排气量进行排气。
在这样的实施方式中，在进行SOC膜的交联反应的时刻t0至时刻t1之间，晶片W的表面的中央部不暴露于从外周向中央去的强的气流，能够抑制晶片W的中央部的隆起的形成。另外，在该时间带中，来自SOC膜的挥发物、升华物的量较少，因此，即使仅外周排气口31的排气，也能够抑制颗粒泄露至处理容器1外。并且，在SOC膜的交联反应结束的时刻t1之后，即使晶片W的表面暴露于强的气流中，膜的表面也难以隆起。因此，能够从中央排气口34以大的排气量进行排气，即使在从SOC膜的升华物的产生增大的情况下，也能够高效地除去升华物。另外，在晶片W的加热处理的结束后打开环形开闭部件5的情况下，通过预先从中央排气口34进行的排气，充分地排出了升华物，由此能够抑制升华物向处理容器1的外部泄露。
在此，在执行图6和图8所示的流程时，对于中央排气口34的排气开始的时刻，可以利用从作为晶片W的加热开始时的时刻t0起的经过时间来进行管理，但也可以通过检测出晶片W的温度成为设定温度来进行管理。即，作为从晶片W的加热开始时起经过了设定时间的时刻或者晶片W的温度超过了设定温度的时刻的设定时刻，例如能够设定为中央排气口34的排气的开始时刻。此外，晶片W的温度的检测例如能够通过在加热板21设置热电偶等的温度检测部来进行。
此外，设定时刻是涂敷膜的交联反应结束的时刻，但是，在专利申请的技术方案中的“交联反应结束的时刻”是指从任何人的眼观看都常识性地被判断为涂敷膜没有流动性的状态的时刻，也包含：比交联反应结束了的时刻稍靠后例如1秒后的时刻；和比交联反应结束的时刻稍靠前例如2秒前的时刻。另外，例如在后述的实施例5中，在加热开始20秒后将中央排气口34的排气量设定为25L/分钟进行排气，但是，当在比加热开始20秒后稍微靠前的时刻开始该排气时，晶片W的中央的膜厚隆起。因此，在某时刻后以25L/分钟的排气量进行了中央排气口34的排气的情况下，比晶片W的中央的膜厚明显隆起的时刻靠后的时刻也能够称为“交联反应结束的时刻”。
另外，优选从晶片W的加热经过20秒，交联反应结束后，高效地对升华物进行排气。因此，优选使中央排气口34的排气量大于外周排气口31的排气量。但是，对于增大中央排气口34的排气量和外周排气口31的排气量中的哪一个的排气量是适合的，根据涂敷膜的种类、粘度、膜厚不同和处理容器1的形状而改变。
另外，在晶片W的加热处理期间，并不限于使中央排气口34或外周排气口31的排气量固定，可以根据从加热开始起的经过时间来使排气量变化。例如从晶片W的加热开始起将外周排气口31的排气量设定为25L/分钟，将中央排气口34的排气量设定为5L/分钟，在晶片W的加热开始起20秒后，可以将外周排气口31的排气量变更为10L/分钟，将中央排气口34的排气量变更为20L/分钟。并且，随着时间的经过使排气量逐渐增加或减少。此外，中央排气口34和外侧排气口31的排气量暂时增加后接着减少，或者暂时减少后接着增加的情况也包含于“排气量随着时间增加或减少”中。
另外，本发明的加热处理装置，如图9所示，在处理容器1内，可以使外部气体的供气口72设置在比晶片W高的位置，外周排气口71设置在比晶片W低的位置。例如可以在环形开闭部件75的靠上方的位置在周向上设置多个供气口72，在支承底部构造体2的基座27在周向上设置多个外周排气口71。另外，在图9中，供气口72可以在顶板部3的下表面且与外周排气口71相对的位置开口，以替代设置在环形开闭部件75的上部侧。该情况下，供气路径形成于顶板部3中，例如基端侧在顶板部3的侧面开口。根据这样的结构，在底部构造体2的外方形成有从顶板部3向下方去的排气流的气幕。另外，本发明不限于加热SOC膜的加热处理装置，例如可以为在涂敷防反射膜中使用的涂敷液之后进行加热处理的加热处理装置。
并且，中央排气口34不限于在处理容器1的顶板部3的下表面侧中央部设置有1个中央排气口34的结构。例如可以如图10(a)所示，俯视时在以晶片W的中心部为中心的圆的圆周上沿周向等间隔地设置多个例如8个圆形的排气口81作为中央排气口34。另外，如图10(b)所示，俯视时将作为中央排气口34的狭缝状的开口部82以晶片W的中心部为中心每隔90度地设置于4处。或者，可以如图10(c)所示，例如俯视时将8个矩形的开口部83沿着以晶片W的中心部为中心的正方形排列而形成中央排气口34，可以如图10(d)将三角形状的4个开口部84以晶片W的中心部为中心沿周向等间隔地排列而形成中央排气口34。另外，可以如图10(e)所示，由以晶片W的中心部为中心的同心圆状的2重的圆形的狭缝85a、85b(详细而言，在狭缝85a、85b的中途存在连接部，所以为圆弧状)构成中央排气口34。如上所述，中央排气口34相对于晶片W的中心的上方在周向上对称地配置，因此，利用供给到处理容器1的外部气体，能够形成从晶片W的周缘的各方向具有高均匀性地向晶片W的中心上方去的气流。因此，能够高效地回收升华物，从而获得同样的效果。
并且，当外周排气口31的设置位置在靠近处理容器1的顶板部3的中心的位置时，升华物回收效率提高，但是存在膜厚均匀性恶化的趋势。另一方面，当外周排气口31的设置位置在距处理容器1的顶板部3的中心远的位置时，膜厚均匀性提高，但升华物回收效率下降。并且，当外周排气口31的开口径变小时，流速提高，升华物回收效率变高。因此，外周排气口31的位置优选配置在以处理容器1的顶板部3的中心为中心的直径280～320mm例如300mm的圆周上，外周排气口31的开口径优选1～3mm例如2mm。
另外，加热晶片W的加热部例如可以为从LED等的光源照射光而加热晶片W的热辐射源。作为这样的例子，替代底部构造体2的加热板21，例如能够列举如图11所示在支承台20的凹部的底面设置有LED阵列91作为热辐射源的结构。LED阵列91遍及其整周由例如在铜(Cu)板上镀金的反射板93包围，能够将向与照射方向(图11中为上方)不同的方向去的光反射而有效地取出辐射光。
另外，在LED阵列91的上方侧设置有例如由石英构成的透射板92，其用于分隔该LED阵列91所处于的气氛与处理气氛。并且，在透射板92的内部设置有作为用于流通冷媒例如冷却水的流动路径的冷却线路94，透射板92兼作为用于冷却加热处理后的晶片W的冷却部件。冷却线路94与设置在处理容器1的外部的制冷单元95和循环泵96连接，在冷却线路内流通的冷媒利用该制冷单元95被调整为设定温度，由循环泵96送到透射板92内。
在该例子中，在将晶片W交接到支承销23后，使晶片W下降，使晶片W移动至进行加热处理的高度(加热高度位置)。当将晶片W保持于加热高度位置时，由LED阵列91将晶片W的吸收波段的辐射光即红外光向该晶片W照射，将晶片W加热至规定的加热处理温度。因此，在该例中，支承销23相当于载置部。
此外，也可以将LED阵列91设置在载置于底部构造体2的晶片W的上方侧，从上方侧对载置于底部构造体2的晶片W照射光来加热晶片W。
接着，说明本发明的又一实施方式。该实施方式是使用喷射器作为切换中央排气管35的排气打开、关闭机构的例子。如图12所示，中央排气管35从中央排气口34经由缓冲器室34a沿顶板部3的上表面延伸，与喷射器101的吸引口连接。顶板部3的上表面侧形成为由盖体300覆盖而从外部划分出的划分空间301，该划分空间301配置有喷射器101及其周边部件。在顶板部3设置有加热器302，利用该加热器302进行加热，使得划分空间301成为能够防止外周排气管32和中央排气管35内的排气流中所含的升华物附着的温度，例如300℃。
图13是表示顶板部3的上表面侧的平面图，321是由管道构成的外周排气路径。该管道321经由形成于顶板部3的开口部与排气室30连通，上游侧包围缓冲器室35并且在划分空间301内如图13所示配置成直线状。
参照图13说明喷射器101及其周边部件。当以外周排气路径321的下游侧为前方、上游侧为后方时，相对于中央排气口34在图13中的右侧，作为喷射器101的吸引用的气体即空气的供给管的空气供给管102从前方侧向后方侧延伸。图中的阀99构成空气的供给/停止机构。空气供给管102在中央排气口34的后方侧形成弯曲路径而构成为热交换部103。热交换部103例如由热传导性好的金属材料构成，在内部形成有加热流路104。加热流路104在从前方侧观看热交换部103时从前方的靠右的位置延伸至后方之后，向左右弯曲多次，在热交换部103的前面的左侧开口，加热流路104左侧的端部与排气管106的一端连接。供给到加热流路104的气体为室温，因加热器302的热而升温至能够防止升华物附着的温度。因此，由加热器302和热交换部103构成气体的温度调节机构。
喷射器101由直线状地延伸的气体管道101A从侧方与合流管道101B连接而成的T字型的配管构造体构成。气体管道101A的一端侧与空气供给管102的下游端连接，气体管道101A的另一端侧(排出侧)与经由排气管106和中间管道105被引导回工厂内的作为下游侧排气路径的排气管道100连接。排气管道100通过作为排气设备的工厂设备而总是被排气。另外，成为喷射器101的吸引口的合流管道101B与中央排气管35的下游端连接。另外，喷射器101和中央排气管35也与热交换部103同样由加热器302的热加热。
沿着图6所示的时序图对上述的实施方式的作用进行说明。首先，从晶片W的加热开始仅进行外周排气口31的排气，从晶片W的加热开始经过设定时间的交联反应结束后，在图6的例子中，交联反应结束、SOC膜的流动性变小的时刻t1，除了从外周排气口31进行排气之外，还从中央排气口34进行排气。从中央排气口34开始排气时，打开阀99，从空气供给管102开始供给空气，经由热交换部103对喷射器101供给空气。
空气在通过热交换部103时与由加热器302加热的划分空间301内的气体之间进行热交换，之后被加热充分的时间至合流的排气流中的升华物不附着的温度。加热后的空气作为吸引用的气体流到喷射器101的气体管道101A，喷射器101的合流管道101B内成为负压而引入中央排气管35侧的气体，由此，从中央排气口34将处理容器1内的气体排出。然后，被引入到合流管道101B中的处理容器1内的气体，在与流过气体管道101A的被加热的气体合流后，经由排气管106和中间管道105被排出到排气管道100。如上所述，气体被加热，因此，从合流管道101B合流的排气流的温度不下降，从而在排气管道100侧能够抑制排气流所含的升华物析出。
之后，在停止从中央排气口34的排气时，关闭阀99，停止从空气供给管102供给气体。由此，在气体管道101A中不流过气体，因此，合流管道101B内的吸引作用消失，中央排气管34排气停止。根据该实施方式，具有如下的效果。加热处理装置的上方因加热处理的影响而成为高温，因此，例如在设置阀装置来切换中央排气口34的排气的打开和关闭的情况下，需要在高温下能够驱动的阀，但是，这样的阀大型且重量大。对此，通过采用在中央排气管35设置喷射器101的结构，能够形成简单且小型的装置结构。
在此，加热处理装置的排气由工厂设备进行，但因工厂设备而总是处于被排气的状态。因此，排气管道100总是为负压，当要停止空气的供给来停止排气时，根据工厂设备的排气量的大小，与喷射器101连接的中央排气管35容易成为负压，存在从中央排气口34微少地继续排气的问题。
因此，对排气管道100连接旁通(dummy，虚设)配管来抑制中央排气管35的负压是有利的。例如如图14所示，在排气管道100的比从中央排气口34排出的排气流流过的中间管道105的连接位置靠下游侧的位置连接旁通配管107。并且，在空气供给管102的上游侧设置空气控制阀108，在空气供给管102与旁通配管107之间切换进行气体供给的配管。
而且，在旁通配管107的中途设置与喷射器101同样结构的喷射器110，使流过旁通配管107的空气流过喷射器110的气体管道110A，将喷射器110的合流管道110B的端部(吸引口)开放而将排气流通过的流路之外的气体例如划分空间301之外的气体取入喷射器110。
而且，当从中央排气口34排气时，切换空气控制阀108，通过向热交换部103侧供给气体，如图15所示从中央排气口34排气。然后，在停止从中央排气口34的排气时，切换空气控制阀108，停止向热交换部103侧供给空气，并且对旁通配管107侧开始供给空气。由此，如图16所示，外部的气体从设置在旁通配管107的喷射器110的合流管道110B被引入，流入到排气管道100。因此，当停止从中央排气口34的排气时，在排气管道100成为负压的情况下，从旁通配管107侧流入气体，能够抑制排气管道100内的负压，从而能够抑制排气管106侧的排气的引入。
如上所述，如果在旁通配管107组合旁通用的喷射器110，在排气流停止时进行旁通的引入，则使用喷射器101使排气流由排气管道100排出时的排气流量与旁通的引入时的排气流量一致。因此，如果设定与由工厂设备侧进行排气流的排气时相平衡的排气流量，则在将空气的供给切换至旁通配管107侧时，能够可靠性高地抑制中央排气管35内的负压的产生。因此，能够抑制从中央排气口34流出处理气体。例如，在上述结构中，当停止喷射器101的吸引作用时，优选将从中央排气口34的排气流量抑制为2L/分钟以下的流量。
另外，如图17所示设置旁通配管107，并且在与中央排气管35连接的喷射器101中的合流管道101B的部分设置压损部101C，使得与旁通配管107侧的喷射器110相比，中央排气管35侧的喷射器101的压损更高。压损部101C例如使流路的一部分缩径化(与前后的部位相比口径减小)。由此，进一步切换空气控制阀108，在停止中央排气管35侧的排气流的吸引时，更加容易吸引旁通配管107侧的气体，因此，能够抑制从中央排气口34流出处理气体。压损部101C不限于图17所示的位置，能够设置在从中央排气口34至喷射器101的与气体合流的部位的排气路径，由此能够获得上述的效果。
并且，如图18所示，可以在排气管106设置止回阀109。在该情况下，如果不是在止回阀109的上游侧和下游侧的压力差大的情况下，则无法流过止回阀109。通过上述结构，能够阻止在停止了喷射器101的吸引作用时喷射器101侧的气体流过止回阀，因此，能够获得同样的效果。
[实施例1]
对于为了验证本发明的实施方式的效果而进行的实施例进行记载。使用本发明的实施方式所示的加热处理装置，将涂敷有SOC膜的晶片W加热至350℃。对晶片W进行加热处理直至从处理容器1取出之间，使用中央排气口34和外周排气口31进行排气，在处理容器1的外部对100nm以上的颗粒的数量进行计数。各实施例中的中央排气口34的排气流量和外周排气口31的排气量如以下方式设定。此外，晶片W在搬入到处理容器1中，载置在底部构造体2上之后，进行80秒的加热处理，然后打开环形开闭部件5取出晶片W。
(实施例1－1)
将外周排气口31的排气量设定为20L/分钟，将中央排气口34的排气量设定为10L/分钟，从将晶片W搬入至处理容器1内到将其取出的期间，从外周排气口31和中央排气口34进行了排气。
(实施例1－2)
除了将外周排气口31的排气量设定为25L/分钟，将中央排气口34的排气量设定为5L/分钟之外，与实施例1－1同样设定。
(实施例1－3)
除了将外周排气口31的排气量设定为10L/分钟，从晶片W的加热开始起20秒后，从中央排气口34以20L/分钟的排气量开始排气(除外周排气口31的排气外还进行中央排气口34的排气)之外，与实施例1－1同样设定。
(实施例1－4)
除了将外周排气口31的排气量设定为15L/分钟，将中央排气口34的排气量设定为15L/分钟之外，与实施例1－3同样设定。
(实施例1－5)
除了将外周排气口31的排气量设定为5L/分钟，将中央排气口34的排气量设定为25L/分钟之外，与实施例1－3同样设定。
(参考例)
另外，除了不从中央排气口34进行排气，仅一边使用外周排气口31进行排气一边进行晶片W的加热处理之外，与实施例1－1同样地进行处理的例子为参考例。参考例中外周排气口31的排气的流量设定为0、5、10、30、50和60L/分钟。
图19是表示将参考例中的外周排气口31的排气的流量设定为各自的流量时的从晶片W的搬入起的经过时间和观测到的颗粒数的关系的特性图。可知在外周排气口31的排气的流量为0L/分钟的时也就是不进行排气的情况下，在开放环形开闭部件5之前，含升华物的气体从吸入口流出。另外，在将排气的流量设定为0～50L/分钟的流量的情况下，在打开环形开闭部件5之后，观测到颗粒，在设定为60L/分钟的流量的情况下，在打开环形开闭部件5之后，没有观测到颗粒。因此，可以说在仅从外周排气口31进行排气的情况下，为了防止取出晶片W时的升华物的泄露，需要将排气流量设定在60L/分钟以上。
相对于此，在实施例1－1、1－2中，不仅在加热处理期间，在环形开闭部件5的开放后也没有确认到颗粒。因此，可知通过使用中央排气口34和外周排气口31双方进行排气，能够抑制升华物的泄露。另外，在实施例1－3～1－5中也同样，不仅在加热处理期间，在环形开闭部件5的开放后也没有确认到颗粒。在晶片W的加热开始起20秒后，从中央排气口34开始排气的情况下，也能够充分除去升华物，能够抑制在打开环形开闭部件5时的升华物的泄露。
另外，图20表示在实施例1－2和实施例1－5中进行了加热处理的晶片W的直径上的膜厚分布的特性图，其中，横轴表示距晶片W的直径的中心部的距离，纵轴表示SOC膜的膜厚。
根据该结果，在晶片W中心的膜的隆起得到了抑制，SOC膜的膜厚的最大值和最小值之差在实施例1－2中为0.73nm，在实施例5中为0.71nm。因此，根据本发明的实施方式，对于进行了加热处理的晶片W的膜厚，能够确保良好的面内均匀性。
[实施例2]
在中央排气机构中，对由于热交换部103的有无而引起的升华物堵塞的有无进行了调查。
[实施例2－1]
在图1所示的加热处理装置中设置图12、13所示的排气打开、关闭机构来进行了试验。将加热板21的加热温度设定为400℃，将处理容器1的加热温度设定为300℃，将晶片W的加热时间设定为60秒，将加热后的冷却时间设定为24秒。并且，将中央排气口34的流量设定为40L/分钟，将外周排气口31的排气流量设定为20L/分钟。
[比较例]
除了不设置热交换部103而从空气供给管102对喷射器101供给空气之外，使用与实施例2相同的加热处理装置和排气打开、关闭机构进行了试验。将加热板21的加热温度设定为450℃，将处理容器1的加热温度设定为350℃，将晶片W的加热时间设定为60秒，将加热后的冷却时间设定为24秒。并且，将中央排气口34的流量设定为20L/分钟，将外周排气口31的排气流量设定为20L/分钟。
对于在实施例2－1和比较例各自中进行了2500张晶片W的处理之后，喷射器100中的升华物的附着情况进行了调查。比较例中，确认到了升华物堵塞，排气流量也下降至试验前的流量的40％左右。相对于此，在实施例2－1中，没有发现升华物堵塞，排气流量也为试验前的流量的大致100％。
根据该结果可知，当设置中央排气机构时，通过对喷射器101供给由热交换部103加热后的气体，能够抑制升华物的附着。
[实施例3]
为了验证设置有排气打开、关闭机构的加热处理装置的效果，按照以下实施例进行加热处理调查膜厚的均匀性。
[实施例3－1]
在晶片W上涂敷涂敷液A后，使用图1所示的加热处理装置，按照图6所示的时序图进行了加热处理。将中央排气口34的流量设定为20L/分钟，将外周排气口31的排气流量设定为20L/分钟，在加热开始起20秒后，从中央排气口34开始排气。
[实施例3－2]
除了使用在图1所示的加热处理装置上连接有图12、13所示的排气打开、关闭机构的加热处理装置之外，与实施例3－1同样进行处理。
[实施例3－3]
除了在晶片W上涂敷涂敷液B，在加热开始起15秒后从中央排气口34开始排气之外，与实施例3－1同样进行处理。
[实施例3－4]
除了使用在图1所示的加热处理装置上连接有图12、13所示的排气打开、关闭机构的加热处理装置之外，与实施例3－3同样进行处理。
[试验结果]
图21表示在实施例3－1和实施例3－2中进行了加热处理的晶片W的直径上的膜厚分布的特性图，其中，横轴表示距晶片W的直径的中心部的距离，纵轴表示SOC膜的膜厚。另外，图22～图25各自是用等高线表示在实施例3－1～3－4中进行了加热处理的晶片W的膜厚分布的特性图。
图21中，晶片W的直径中的膜厚的最大值与最小值之差在实施例3－1中为1.03nm，在实施例3－2中为0.52nm。另外，图22～25中，使用晶片W上的80个点的膜厚的值，对于实施例3－1和3－2，计测了膜厚的最大值与最小值之差和3σ。另外，对于实施例3－3和3－4计测了3σ。
在实施例3－1中，膜厚的最大值与最小值之差和3σ分别为1.47nm和0.94nm，而在实施例3－2中，膜厚的最大值与最小值之差和3σ分别为0.77nm和1.23nm。另外，在实施例3－3中3σ为3.03nm，但在实施例3－4中3σ为2.01nm。因此，与实施例3－1相比实施例3－2的膜厚的最大值与最小值之差和3σ均小，膜厚的均匀性良好，与实施例3－3相比实施例3－4的3σ小，膜厚的均匀性良好。根据该结果可知，通过使用排气打开、关闭机构来切换中央排气的打开和关闭，能够使膜厚的均匀性变得更加良好。

Claims (15)

1.一种对形成于衬底的涂敷膜进行加热处理的加热处理装置，其特征在于，包括：
设置在处理容器内，载置衬底的载置部；
用于对载置于所述载置部的衬底进行加热的加热部；
俯视时沿周向设置在比所述载置部上的衬底靠外侧的位置，用于对所述处理容器内供气的供气口，所述供气口包括在比所述衬底低的位置开口的部位；
俯视时沿周向设置在比所述载置部上的衬底靠外侧的位置，用于对所述处理容器内排气的外周排气口，所述外周排气口包括在比所述衬底高的位置开口的部位；
设置在所述载置部上的衬底的中央部的上方侧，用于对所述处理容器内排气的中央排气口；
圆筒形状的排气室，在该排气室的底面设置所述外周排气口的开口的部位；和
中央排气管，其以贯通所述排气室的方式设置，
所述中央排气口与所述中央排气管的一端侧连接，从所述供气口流到所述外周排气口的气流以包围所述衬底的方式形成气幕。
2.如权利要求1所述的加热处理装置，其特征在于：
包括开闭部件，其对用于将衬底搬入到所述处理容器内或从所述处理容器内搬出的搬入搬出口进行开闭，
所述气幕形成于比所述开闭部件靠衬底侧的位置。
3.如权利要求1或2所述的加热处理装置，其特征在于：
从所述衬底的加热开始时到设定时刻为止，至少从所述外周排气口排气，在所述设定时刻之后至少从所述中央排气口排气，其中，所述设定时刻为经过了设定时间的时刻或者衬底的温度超过了设定温度的时刻。
4.如权利要求3所述的加热处理装置，其特征在于：
至少从所述衬底的加热开始时到所述设定时刻为止，从所述外周排气口和中央排气口同时排气。
5.如权利要求3所述的加热处理装置，其特征在于：
至少在所述设定时刻之后，从所述外周排气口和中央排气口同时排气。
6.如权利要求3所述的加热处理装置，其特征在于：
至少在所述设定时刻之后，所述中央排气口的排气量多于所述外周排气口的排气量。
7.如权利要求3所述的加热处理装置，其特征在于：
所述外周排气口的排气和所述中央排气口的排气的至少一方的排气量随着时间的经过而增加或者减少。
8.如权利要求3所述的加热处理装置，其特征在于：
所述涂敷膜包含交联剂，所述设定时刻为由所述交联剂引发的交联反应结束的时刻。
9.如权利要求1或2所述的加热处理装置，其特征在于，包括：
喷射器，其经由排气路径与所述中央排气口连接，使得通过吸引用的气体的流通来吸引排气流；和
用于对所述喷射器进行吸引用的气体的供给、停止的供给/停止机构。
10.如权利要求9所述的加热处理装置，其特征在于：
包括用于加热所述吸引用的气体的机构。
11.如权利要求9所述的加热处理装置，其特征在于：
所述喷射器的排出侧与由排气设备排气的下游侧排气路径连接，
设置有旁通用的喷射器，其排出侧与所述下游侧排气路径连接，通过吸引用的气体的流通来吸引所述排气流的流路之外的气体，
在所述供给/停止机构停止了所述吸引用的气体的供给时，使吸引用的气体流通到所述旁通用的喷射器。
12.如权利要求11所述的加热处理装置，其特征在于：
在所述中央排气口与吸引排气流的所述喷射器之间的排气路径设置有压损部，使得在为了停止所述排气流的吸引而停止了吸引用的气体的供给时抑制来自所述中央排气口的排气。
13.一种对形成于衬底的涂敷膜进行加热处理的加热处理方法，其特征在于，包括：
在设置于处理容器内的载置部载置所述衬底，对所述衬底进行加热的步骤；
从所述衬底的加热开始时到作为经过了设定时间的时刻或者衬底的温度超过了设定温度的时刻的设定时刻为止，至少从俯视时沿周向设置在比所述载置部上的衬底靠外侧的位置且包括在比所述衬底高的位置开口的部位的外周排气口对所述处理容器内排气，并且从俯视时沿周向设置在比所述载置部上的衬底靠外侧的位置且包括在比所述衬底低的位置开口的部位的供气口将气体取入到所述处理容器内，从而使得从所述供气口流到所述外周排气口的气流以包围所述衬底的方式形成气幕的步骤；和
在所述设定时刻之后，至少从中央排气口对所述处理容器内排气，并且从所述供气口将气体取入到所述处理容器内的步骤，其中，所述中央排气口设置在所述载置部上的衬底的中央部的上方侧，且与以贯通圆筒形状的排气室的方式设置的中央排气管的一端侧连接，所述外周排气口的开口的部位设置在所述排气室的底面。
14.如权利要求13所述的加热处理方法，其特征在于：
至少从所述衬底的加热开始时到所述设定时刻为止，从所述外周排气口和中央排气口同时排气。
15.如权利要求13所述的加热处理方法，其特征在于：
至少在所述设定时刻之后，从所述外周排气口和中央排气口同时排气。
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