JP2000040698A - 基板熱処理方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘電率の低い所定の膜を形成することができ
る基板熱処理方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 チャンバ内に搬入された基板を、加熱プ
レートから離間する保持位置で保持した状態で、チャン
バ内に窒素ガスを導入する（Ｓ１〜Ｓ３）。チャンバ内
が窒素ガスで置換されて低酸素濃度雰囲気になると、保
持位置で保持される基板を加熱位置にまで移動させて、
加熱プレートによって加熱する（Ｓ４）。加熱が終了す
ると、基板を加熱位置から保持位置にまで移動させて、
保持位置で保持した状態の基板を冷却プレートによって
冷却する（Ｓ５〜Ｓ６）。冷却が終了すると、チャンバ
を開放して基板を搬出する（Ｓ７〜Ｓ８）。したがっ
て、基板が所定の温度以上に加熱される際には、基板の
周囲の雰囲気を常に低酸素濃度雰囲気にしているので、
誘電率の低い所定の膜を形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塗布液が塗布され
た半導体ウエハやガラス基板などの基板に熱処理を行な
うことにより、層間絶縁膜や保護膜などの所定の膜を形
成する基板熱処理方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体ウエハに形成される回路パ
ターンが微細化、多層配線化しており、特に、層間絶縁
膜上にアルミニウム等の配線パターンを形成する場合に
は、この層間絶縁膜の平坦性や絶縁性等が問題となって
いる。このような層間絶縁膜は、ＳＯＧ(Spin on glass
coating) や、ポリイミド塗布などによって形成されて
いる。

【０００３】例えば、ポリイミド塗布によって形成され
る層間絶縁膜は、次のように形成される。まず、スピン
コータ装置などによって、半導体ウエハ上にポリイミド
塗布液を均一に塗布する。ポリイミド塗布液が塗布され
た半導体ウエハは、熱処理を行なうためのチャンバに搬
入される。このとき、その半導体ウエハは、チャンバ内
に備える所定温度に加熱された基板加熱プレート上に載
置される。チャンバ内に半導体ウエハが搬入されると、
チャンバ内に不活性ガスが導入され、チャンバ内は低酸
素濃度雰囲気になる。この低酸素濃度雰囲気において、
その半導体ウエハがポリイミド塗布液の反応臨界温度以
上に加熱されると、半導体ウエハ上のポリイミド塗布液
が化学反応を起こして、誘電率が比較的低く平坦性の高
い層間絶縁膜が形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。層間絶縁膜の誘電率を下げるために、ポリイミド
やＳＯＧ等の塗布液が塗布された半導体ウエハは、低酸
素濃度の雰囲気で加熱する必要があるが、従来、半導体
ウエハがチャンバ内に搬入された直後に、チャンバ内に
大気雰囲気が残った状態で半導体ウエハが所定温度に加
熱されてしまい、層間絶縁膜の誘電率が上がるという問
題がある。

【０００５】具体的には、ポリイミドやＳＯＧ等の塗布
液が塗布された半導体ウエハがチャンバ内に搬入される
と、チャンバ内に不活性ガスが導入され、チャンバ内は
低酸素濃度雰囲気になる。しかし、半導体ウエハがチャ
ンバ内に搬入された直後から低酸素濃度雰囲気になるま
での間に、その半導体ウエハは、半導体ウエハに塗布さ
れた塗布液が化学反応を起こす反応臨界温度以上に加熱
されてしまう。その結果、酸素濃度の比較的高い雰囲気
で、化学反応が起こり層間絶縁膜内に酸素分子が取り込
まれ、誘電率の高い層間絶縁膜が形成されてしまうとい
う難点がある。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、誘電率の低い所定の膜を形成すること
ができる基板熱処理方法及びその装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。請求項１
に記載の発明は、塗布液が塗布された基板を比較的酸素
濃度の低い低酸素濃度雰囲気で熱処理することにより、
前記基板上に所定の膜を形成する基板熱処理方法におい
て、チャンバ内に搬入された基板を、前記チャンバ内に
配備された基板加熱手段から離間した位置で保持する過
程と、前記基板を前記離間位置で保持したままの状態
で、前記チャンバ内に不活性ガスを導入して、前記チャ
ンバ内を低酸素濃度雰囲気にする過程と、前記チャンバ
内を不活性ガスで置換した後に、基板加熱手段で基板を
加熱するための加熱位置に前記基板を移動する過程と、
前記加熱位置に移動した基板を前記基板加熱手段で加熱
する過程とを備えることを特徴とするものである。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の基板熱処理方法において、前記方法は、さらに、前記
基板加熱手段による基板の加熱が終了すると、前記基板
を加熱位置から離間位置に移動する過程と、前記離間位
置に移動した基板を、その離間位置で保持したままの状
態で、前記基板を冷却する過程と、前記基板を冷却した
後に前記チャンバから基板を搬出する過程とを備えるも
のである。

【０００９】請求項３に記載の発明は、塗布液が塗布さ
れた基板を比較的酸素濃度の低い低酸素濃度雰囲気で熱
処理することにより、前記基板上に所定の膜を形成する
基板熱処理装置において、前記低酸素濃度雰囲気で基板
に熱処理を行なうための処理空間を形成するチャンバ
と、前記チャンバ内に搬入された基板を加熱する基板加
熱手段と、前記チャンバ内に搬入された基板を前記基板
加熱手段に離間した位置から、前記基板を前記基板加熱
手段で加熱する加熱位置までの間で、前記基板を移動さ
せる基板移動手段と、前記チャンバ内に不活性ガスを導
入するガス導入手段と、前記ガス導入手段によって導入
された不活性ガスによって、前記チャンバ内が低酸素濃
度雰囲気になると、前記基板を離間位置から加熱位置に
移動させるように基板移動手段を制御する制御手段とを
備えることを特徴とするものである。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の基板熱処理装置において、前記制御手段は、予め設定
された時間が経過した後、前記基板を離間位置から加熱
位置に移動させるように前記基板移動手段を制御するタ
イマー管理機構である。

【００１１】請求項５に記載の発明は、請求項３に記載
の基板熱処理装置において、前記制御手段は、前記チャ
ンバ内の酸素濃度を検出して、所定の酸素濃度以下とな
ると前記基板を離間位置から加熱位置に移動させるよう
に前記基板移動手段を制御する酸素濃度計管理機構であ
る。

【００１２】請求項６に記載の発明は、請求項３に記載
の基板熱処理装置において、前記装置は、さらに、前記
基板加熱手段に対向する位置に配備され、前記基板加熱
手段によって加熱処理が終了して、前記加熱位置から離
間位置に移動された基板を冷却する冷却手段と、前記冷
却手段によって基板が冷却された後、前記チャンバを開
放する開放手段とを備えるものである。

【００１３】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の基板熱処理装置において、前記開放手段は、予め設定
された時間が経過した後、前記チャンバを開放するタイ
マー開放機構であるものである。

【００１４】請求項８に記載の発明は、請求項６に記載
の基板熱処理装置において、前記装置はさらに、前記基
板を冷却する際に、前記加熱位置から離間位置に移動さ
せた基板と、前記基板加熱手段との間に前記基板加熱手
段からの熱を遮蔽する遮蔽部材を備えるものである。

【００１５】

【作用】本発明の作用は次のとおりである。請求項１に
記載の発明によれば、チャンバ内に搬入された基板は、
基板加熱手段から離間した位置で保持される。この離間
位置で基板が保持されていて、この基板が加熱されない
状態で、チャンバ内に不活性ガスが導入される。チャン
バ内が不活性ガスで置換されて低酸素濃度雰囲気になる
と、基板を基板加熱手段で加熱するための加熱位置に移
動させる。基板加熱手段は、低酸素濃度雰囲気で基板を
加熱する。

【００１６】請求項２に記載の発明によれば、加熱が終
了した基板は、加熱位置から離間位置に移動される。そ
の離間位置で保持された基板は、低酸素濃度雰囲気中で
冷却される。冷却が終了するとチャンバから基板を搬出
する。

【００１７】請求項３に記載の発明によれば、基板がチ
ャンバ内に搬入されると、チャンバが閉まり、その内部
に処理空間を形成する。基板移動手段は、チャンバに搬
入された基板を、チャンバ内の基板加熱手段から離間し
た位置で保持する。ガス導入手段は、基板が離間位置で
保持された状態のままで、チャンバ内に不活性ガスを導
入して、チャンバ内を不活性ガスで置換して低酸素濃度
雰囲気にする。制御手段は、チャンバ内が不活性ガスで
置換されて低酸素濃度雰囲気になると、基板移動手段に
基板を加熱位置に移動するように制御する。この制御に
よって基板移動手段は、離間位置で保持していた基板を
加熱位置に移動する。基板加熱手段は、加熱位置に移動
した基板を加熱する。

【００１８】請求項４に記載の発明によれば、制御手段
であるタイマー管理機構は、予め設定された時間が経過
すると、基板移動手段に離間位置に保持している基板を
加熱位置に移動させるように制御する。

【００１９】請求項５に記載の発明によれば、制御手段
である酸素濃度計管理機構は、チャンバ内の酸素濃度を
検出して、所定の酸素濃度以下となると、基板移動手段
に離間位置に保持している基板を加熱位置に移動させる
ように制御する。

【００２０】請求項６に記載の発明によれば、冷却手段
は、加熱が終了して加熱位置から離間位置に移動された
基板を冷却する。開放手段は、基板の冷却が終了すると
チャンバを開放する。

【００２１】請求項７に記載の発明によれば、開放手段
であるタイマー開放機構は、予め設定された時間が経過
すると、チャンバを開放する。

【００２２】請求項８に記載の発明によれば、加熱位置
から離間位置まで移動された基板と、基板加熱手段との
間に介在する遮蔽部材は、基板加熱手段から基板まで達
する輻射熱等を遮蔽する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。本実施例では、ＢＣＢ（ベンゾシクロ
ブテン）などのいわゆるポリマー系塗布液や、ＨＳＱ
（ハイドロジェンシルセスキオキサン）などのいわゆる
ガラス系塗布液などの塗布液が塗布された例えば半導体
ウエハなどの基板を低酸素濃度雰囲気において熱処理す
ることにより、前述したポリマー系塗布液やガラス系塗
布液内で重合反応などの化学反応を起こさせて、基板上
に誘電率の比較的低い層間絶縁膜を形成する基板熱処理
装置について説明する。

【００２４】図１は、実施例に係る基板熱処理装置を示
す概略縦断面図である。この基板熱処理装置は、半導体
ウエハなどの基板Ｗを低酸素雰囲気で熱処理を行なうた
めの処理空間１ａを形成するチャンバ１と、チャンバ１
を開閉するチャンバ開閉機構１１と、チャンバ１内の底
部に配備された、基板Ｗを加熱する加熱プレート４と、
加熱プレート４の加熱温度を調節する温度調節部１０
と、加熱プレート４に対向する位置に配備された冷却プ
レート５と、冷却プレート５を冷却する冷却部９と、冷
却プレート５と加熱プレート４との間で基板Ｗを昇降さ
せる基板昇降機構６と、チャンバ１の開放や、基板Ｗの
昇降などの制御をする制御部７と、制御部７の制御によ
って所定時間をカウントするタイマー部８とを備えて構
成されている。なお、加熱プレート４は本発明における
基板加熱手段に、冷却プレート５は本発明における冷却
手段に、基板Ｗ昇降機構６は本発明における基板移動手
段に、制御部７は本発明における制御手段および開放手
段に、それぞれ相当する。

【００２５】チャンバ１は、略円柱形状の筐体が上下に
分割されるように構成されており、その上部側であるチ
ャンバ蓋２と、その下部側であるチャンバ基台３とを備
えている。また、このチャンバ１には、チャンバ１を開
閉するためのチャンバ開閉機構１１が取り付けられてい
る。このチャンバ開閉機構１１は、チャンバ１を開放す
る（チャンバ蓋２とチャンバ基台３とを上下に分離す
る）ことで、チャンバ１内への基板Ｗの搬入・搬出を可
能にしたり、チャンバ１を閉じる（チャンバ蓋２とチャ
ンバ基台３との開口同士を突き合わせる）ことで、その
内部には密閉された空間である処理空間１ａを形成した
りするものである。

【００２６】チャンバ基台３には、処理空間１ａ内に不
活性ガスとして例えば窒素ガス（Ｎ ₂ ）を導入するガス
導入口３ａがその側壁の複数箇所に設けられている。各
ガス導入口３ａは、図示しない窒素ガス供給源に連通接
続されていて、この窒素ガス供給源から送られてくる窒
素ガスを処理空間１ａ内に導入する。また、チャンバ基
台３の内側には、チャンバ１内に搬入されてきた基板Ｗ
を載置するとともに、その基板Ｗを加熱する加熱プレー
ト４が配備されている。なお、ガス導入口３ａは、本発
明におけるガス導入手段に相当する。

【００２７】チャンバ蓋２は、処理空間１ａ内の気体を
排気する排気口２ａがその天井面に設けられている。こ
の排気口２ａは、図示しない排気機構に連通接続されて
いる。上述したガス導入口３ａから処理空間１ａ内に窒
素ガスが導入される際に、排気口２ａから処理空間１ａ
内の気体を排気することにより、処理空間１ａ内の雰囲
気を、大気雰囲気から低酸素濃度雰囲気である窒素雰囲
気に置換する。また、チャンバ蓋２の内側には、チャン
バ基台３に配備された加熱プレート４に対向する位置に
冷却プレート５が配備されている。

【００２８】チャンバ開閉機構１１は、チャンバ蓋２に
連結接続されたチャンバ保持アーム１１ａを介してエア
シリンダ１１ｂに接続されて構成されている。エアシリ
ンダ１１ｂを駆動することで、エアシンダ１１ｂのロッ
ドを伸長してチャンバ保持アーム１１ａに連結接続され
たチャンバ蓋２を上昇させる。このチャンバ蓋２の上昇
によって、チャンバ蓋２とチャンバ基台３とを分離させ
てチャンバ１を開放する。一方、チャンバ蓋２を下降さ
せることにより、チャンバ蓋２とチャンバ基台３とを突
き合わせてチャンバ１を閉じる。

【００２９】加熱プレート４は、チャンバ１内に搬入さ
れてきた基板Ｗを載置する載置面４ａを備え、この載置
面４ａに載置された基板Ｗを加熱するために、その載置
面４ａを加熱する例えば電熱線４ｂが埋設されている。
この電熱線４ｂは、温度調節部１０に接続されている。
この温度調整部１０は、電熱線４ｂに通電する電流を調
節して、載置面４ａを所定温度に保つものである。な
お、加熱プレート４およびチャンバ基台３には、基板Ｗ
を支持する基板支持ピン６４が貫通する３つの貫通孔が
平面視で正三角形の配置になるように穿たれている。

【００３０】冷却プレート５は、いわゆる水冷機構で構
成されていて、その内部に形成される流路内で冷水を流
通させることにより、その下面である冷却面５ａを冷却
するものである。この冷却プレート５は、冷却部９に接
続されている。この冷却部９は、冷水を冷却プレート５
に送るとともに、冷却プレート５から戻ってきた温めら
れた水を冷却して、さらに冷却プレート５に送るもので
ある。

【００３１】基板移動機構６は、チャンバ基台３および
加熱プレート４を上下に貫く３本の基板支持ピン６４
と、これら基板支持ピン６４が平面視で正三角形状に配
置されるように連結支持するピン連結部材６３と、ピン
連結部材６３を昇降するエアシリンダ６１とを備えて構
成されている。エアシリンダ６１を駆動させることによ
り、ピン支持部材６３と一体に、各基板支持ピン６４を
昇降させる。これにより、各基板支持ピン６４は、加熱
プレート４の載置面４ａから突出して基板Ｗを所定位置
である離間位置にまで持ち上げる一方、各基板支持ピン
６４が下降して加熱プレート４内に没入すると、基板Ｗ
が加熱プレート４の載置面４ａに載置される。

【００３２】制御部７は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵなど
で構成される、いわゆるマイクロコンピータである。制
御部７は、上述したチャンバ開閉機構１１にチャンバ１
を開閉するタイミングを制御したり、基板移動機構６に
基板Ｗの上昇・下降のタイミングを制御したりするもの
である。また、制御部７は、そのタイミングをとるため
に、タイマー部８に所定時間をカウントさせた後、その
指示を送る。タイマー部８は、処理空間１ａ内を窒素ガ
スで置換する置換時間、基板Ｗを加熱する加熱時間およ
び基板Ｗを冷却する冷却時間などの所定時間を管理する
ものである。例えば、タイマー部８は、制御部７から置
換時間のカウント開始の指示があると、この置換時間を
カウントした後、置換時間が経過したことを制御部７に
指示する。なお、制御部７とタイマー部８との構成は、
本発明におけるタイマー管理機構およびタイマー開放機
構に相当する。

【００３３】以下、図２に示すフローチャートと、図３
および図４に示す動作説明図を参照しながら、本実施例
の基板熱処理装置で行なわれる処理について説明する。

【００３４】ステップＳ１（チャンバに基板を搬入） 基板熱処理装置を初期状態にするために、制御部７は、
チャンバ開閉機構１１にチャンバ蓋２の上昇を指示する
とともに、基板昇降機構６に基板支持ピン６４の上昇を
指示する。チャンバ開閉機構１１は、制御部７からの指
示によって、エアシリンダ１１ｂのロッドを伸長させ
て、チャンバ蓋２を上昇させる。基板昇降機構６は、制
御部７からの指示によって、エアシリンダ６１のロッド
を伸長させて、３本の基板支持ピン６４を上昇させる。
なお、このとき、最上限まで上昇した基板支持ピン６４
の先端部の位置は、本発明における離間位置に相当す
る。また、このとき加熱プレート４は、すでに加熱され
ており、例えば１００〜５００°Ｃ内の任意の温度で維
持された状態である。

【００３５】図３（ａ）に示すように、基板熱処理装置
が初期状態になると、前工程でポリマー系塗布液または
ガラス系塗布液が塗布された基板Ｗが、図示しない基板
搬送機構によってチャンバ１内に搬入される。チャンバ
１内に搬入された基板Ｗは、３本の基板支持ピン６３の
先端部上（離間位置）に置かれる。離間位置に置かれた
基板Ｗは、加熱プレート４から離間しており、加熱プレ
ート４からの熱の影響を直接に受けないので、上述した
塗布液が化学反応を起こす反応臨界温度以下の温度で維
持される。

【００３６】ステップＳ２（チャンバを閉じる） 制御部７は、基板支持ピン６３の先端部上に基板Ｗが置
かれると、チャンバ開閉機構１１にチャンバ蓋２の下降
を指示する。図３（ｂ）に示すように、チャンバ開閉機
構１１は、エアシリンダ１１ｂのロッドを短縮させて、
チャンバ蓋２を下降させてチャンバ１を閉じる。チャン
バ１が閉じられることによって、処理空間１ａが形成さ
れる。また、チャンバ１が閉じられると、チャンバ蓋２
側に配備された冷却プレート５がチャンバ蓋２とともに
下降して、離間位置で保持されている基板Ｗに近接する
位置にまで下降する。

【００３７】一方、制御部７は、冷却部９に冷却水の循
環を指示して、冷却プレート５を冷却する。冷却プレー
ト５が冷却されると、その冷却面５ａが冷却される。さ
らに、冷却面５ａに近接する基板Ｗは、その冷却面５ａ
によって冷却される。つまり、チャンバ１が閉じられて
形成された処理空間１ａ内の雰囲気は、加熱プレート４
の熱によって加熱される。その加熱された処理空間１ａ
内の雰囲気によって、基板Ｗが反応臨界温度以上に上昇
することを抑制するために、冷却プレート５によって基
板Ｗを冷却する。したがって、ステップＳ２では、ステ
ップＳ１と同様に基板Ｗの温度は、反応臨界温度以下で
維持されている。なお、離間位置に保持される基板Ｗ
が、冷却プレート５によって冷却しなくても反応臨界温
度以上に上昇しない場合には、ここでの冷却はしなくて
もよい。

【００３８】ステップＳ３（窒素ガスを導入） 制御部７は、チャンバ１を閉じると、図示しない窒素ガ
ス供給源からガス導入口３ａを通じて処理空間１ａ内に
窒素ガスを送るとともに、処理空間１ａ内の大気雰囲気
を窒素雰囲気に置換するために、チャンバ蓋２の排気口
２ａから処理空間１ａ内の気体を排気する。一方、制御
部７は、窒素ガスの導入とともにタイマー部８に置換時
間のカウントの開始を指示する。

【００３９】ステップＳ４（基板を加熱位置に移動） タイマー部８は、置換時間のカウントを開始する。置換
時間は、例えば処理空間１ａ内の容積と、窒素ガスの単
位時間当たりの導入量や処理空間１ａ内の気体の排気量
などから算出したり、酸素濃度計などによって処理空間
１ａ内が窒素ガスで置換される実際の時間を予め測定し
たりすることによって、適宜設定することができる。

【００４０】タイマー部８は、置換時間のカウントが終
了（置換時間が経過）すると、制御部７に置換時間が経
過したことを指示する。この指示によって、制御部７
は、基板昇降機構６に基板支持ピン６４の下降を指示す
る。図３（ｃ）に示すように、基板昇降機構６は、エア
シリンダ６１のロッドを短縮させて、基板支持ピン６４
を下降させて加熱プレート４の載置面４ａに没入させ
る。３本の基板支持ピン６４上で保持されていた基板Ｗ
は、基板支持ピン６４の下降とともに移動されて、加熱
プレート４の載置面４ａ上に載置される。制御部７は、
基板Ｗが載置面４ａに載置されると、タイマー部８に加
熱時間のカウントの開始を支持する。一方、制御部７
は、冷却部９に冷却水の循環の停止を指示する。冷却水
の循環が停止すると、冷却プレート５は冷却されないの
で、処理空間１ａ内の雰囲気の温度を低下させない。つ
まり、処理空間１ａ内の気体を冷却しないので、載置面
４ａに載置された後述する基板Ｗを効率良く均一に加熱
することができる。

【００４１】基板Ｗが載置面４ａに載置されることによ
って、基板Ｗは加熱プレート４によって反応臨界温度以
上に加熱される。このとき、処理空間１ａ内の雰囲気
は、窒素ガスで置換された低酸素濃度雰囲気である窒素
雰囲気になっており、基板Ｗ上に塗布された塗布液は、
この低酸素濃度雰囲気において反応臨界温度以上に加熱
されて化学反応を起こす。その結果、塗布液は、酸素分
子を不必要に取り込むことなく、誘電率の低い層間絶縁
膜を基板Ｗ上に形成する。なお、この載置面４ａ上の基
板Ｗの位置は、本発明における加熱位置に相当する。ス
テップＳ４は、本発明における制御手段の機能に相当す
る。

【００４２】ステップＳ５（基板を離間位置に移動） タイマー部８は、加熱時間のカウントを開始する。加熱
時間は、例えば基板Ｗに塗布された塗布液の焼成時間な
どによって適宜設定されるものである。

【００４３】タイマー部８は、加熱時間のカウントが終
了（加熱時間が経過）すると、制御部７に加熱時間が経
過したことを指示する。この指示によって、制御部７
は、基板昇降機構６に基板支持ピン６４の上昇を指示す
る。図４（ａ）に示すように、基板昇降機構６は、エア
シリンダ６１のロッドを伸長させて、基板支持ピン６４
を上昇させる。基板支持ピン６４は、載置面４ａ上であ
る加熱位置から基板Ｗを上昇させて、離間位置にまで移
動させる。

【００４４】ステップＳ６（基板を冷却） 基板指示ピン６４の上昇が終了すると、制御部７は、冷
却部９に冷却水の循環を指示する。冷却部９は、冷却水
を冷却プレート５に送って冷却プレート５を冷却する。
離間位置で保持される基板Ｗは、冷却プレート５の冷却
面５ａに近接しているので、処理空間１ａ内の雰囲気の
温度にかかわらず冷却プレート５によって冷却される。
一方、制御部７は、基板Ｗが離間位置にまで移動する
と、タイマー部８に冷却時間のカウントの開始を指示す
る。

【００４５】ステップＳ７（チャンバの開放） タイマー部８は、冷却時間のカウントを開始する。冷却
時間は、所定温度に加熱した基板Ｗを、処理空間１ａ内
で反応臨界温度以下になるまで冷却するのに費やされる
時間によって適宜設定されるものである。

【００４６】タイマー部８は、冷却時間のカウントが終
了（冷却時間が経過）すると、制御部７に冷却時間が経
過したことを指示する。この指示によって、制御部７
は、チャンバ開放機構１１にチャンバ１の開放を指示す
る。図４（ｂ）に示すように、チャンバ開放機構１１
は、エアシリンダ１１ａのロッドを伸長させて、チャン
バ蓋２を上昇させて、チャンバ１を開放する。このと
き、大気中の酸素雰囲気がチャンバ１内に進入してくる
が、基板Ｗはすでに反応臨界温度以下に冷却されている
ので、基板Ｗ上の層間絶縁膜が酸素分子を取り込んで誘
電率を上昇させることはない。なお、ステップＳ７は、
本発明における開放手段の機能に相当する。

【００４７】ステップＳ８（チャンバから基板を搬出） チャンバ１が開放すると、図示しない基板搬送機構は、
チャンバ１内から基板Ｗを搬出して、その基板Ｗを次工
程に搬送する。このとき、制御部７は、冷却水の循環、
窒素ガスの導入および処理空間１ａ内の排気を停止し
て、基板熱処理装置の初期状態になり、基板搬送機構に
よって新たな熱処理前の基板Ｗが搬入されてくると、基
板熱処理装置はステップＳ２〜Ｓ８を繰り返し行なう。

【００４８】上述したように、チャンバ１内に搬入され
た基板Ｗを離間位置で保持した状態で処理空間１ａ内を
低酸素濃度雰囲気にした後に基板Ｗを加熱するととも
に、基板Ｗの加熱が終了すると、基板を離間位置に上昇
させて冷却した後にチャンバ１から搬出しているので、
基板Ｗ上に形成される層間絶縁膜の誘電率を常に低く保
つことができる。その結果、特性の安定した製品を製造
することができ、歩留りを向上させることも可能にな
る。

【００４９】本発明は、次のように変形実施することも
可能である。 （１）上述した実施例の基板熱処理装置では、処理空間
１ａ内を窒素ガスで置換する時間をタイマー部８によっ
て管理したが、例えば処理空間１ａ内の酸素濃度を測定
することで、処理空間１ａ内の置換状態を管理すること
もできる。この場合、酸素濃度計と制御部７との組合せ
は、本発明における酸素濃度計管理機構に相当する。

【００５０】具体的には、チャンバ１のチャンバ蓋２に
形成された排気口２ａ付近に酸素濃度を検出する検出素
子を取り付け、この検出素子の出力を酸素濃度計に接続
する。この酸素濃度計の計測値を制御部７で常に監視で
きるように、制御部７に酸素濃度計を接続する。上述し
たステップＳ３〜Ｓ４において、制御部７は、処理空間
１ａ内の酸素濃度を監視する。制御部７は、酸素濃度計
の計測値が低酸素濃度である例えば酸素濃度１００ＰＰ
Ｍ以下になると、処理空間１ａ内が窒素雰囲気になった
ものと判断して、基板Ｗを加熱位置に移動させる。この
ように処理空間１ａ内の酸素濃度を計測することで、基
板Ｗの加熱を低酸素濃度雰囲気でより確実に行なうこと
ができる。

【００５１】（２）上述した実施例の基板熱処理装置で
は、ステップＳ６において基板Ｗを冷却する際に、基板
Ｗを離間位置に保持させた状態で、冷却プレート５によ
って冷却したが、例えば、離間位置に保持される基板Ｗ
と、加熱プレート４との間に、加熱プレート４からの熱
を遮蔽する遮蔽部材を介在させるように構成することも
できる。

【００５２】図５に示すように、チャンバ１のチャンバ
蓋２には、遮蔽部材５０を処理空間１ａ内に挿入するた
めの遮蔽部材挿入口２ｃが設けられており、その遮蔽部
材挿入口２ｃには、この遮蔽部材挿入口２ｃの開口を塞
ぐ挿入口蓋２ｂがチャンバ蓋２の内側に取り付けられて
いる。遮蔽部材５０が挿入されていない場合には、挿入
口蓋２ｂは、処理空間１ａ内に大気の進入を防止するた
めに遮蔽部材挿入口２ｃを塞いでおり、遮蔽部材５０が
挿入される場合には、挿入口蓋２ｂは、その挿入される
遮蔽部材５０に押されて、処理空間１ａの内側に開くよ
うに構成されている。

【００５３】遮蔽部材５０は、加熱プレート４側から見
て、基板Ｗを覆い隠す程度の面積を持った板状部材で形
成されている。この遮蔽部材５０には、遮蔽部材５０が
処理空間１ａ内に挿入される際に、３本の基板支持ピン
６４と干渉する部分にスリットが穿たれている。この遮
蔽部材５０の基端部側は、断面形状で「Ｔ」の字形状を
しており、遮蔽部材５０が処理空間１ａ内に完全に挿入
された際に、遮蔽部材挿入口２ｃの開口を塞ぎ、処理空
間１ａ内に大気雰囲気が進入してくるのを防止するよう
に構成されている。さらに、遮蔽部材５０に基端部側に
は、この遮蔽部材５０を進退可能にする図示しない遮蔽
部材駆動機構が設けられている。

【００５４】ステップＳ５〜Ｓ６において、基板Ｗは、
加熱位置から離間位置にまで移動される。離間位置に移
動した基板Ｗは、冷却プレート５によって冷却される。
このとき、遮蔽部材駆動機構は、遮蔽部材５０を前進駆
動させて、遮蔽部材５０を遮蔽部材挿入口２ｃを塞ぐ挿
入口蓋２ｂに押し当てる。さらに、遮蔽部材５０を前進
させて、処理空間１ａ内に遮蔽部材５０を挿入する。遮
蔽部材５０が処理空間１ａ内に完全に挿入されると、遮
蔽部材５０は、加熱プレート４からの輻射熱などの熱を
遮蔽する。これにより、基板Ｗは冷却プレート５によっ
て、効率良く冷却される。基板Ｗの冷却が終了すると、
遮蔽部材駆動機構は、遮蔽部材５０を後退させて、処理
空間１ａから遮蔽部材５０を引き出す。その後、ステッ
プＳ７以降の処理を行なう。なお、遮蔽部材５０が挿入
される際には、大気雰囲気が処理空間１ａ内に流れ込む
のを防止するために、ガス導入口３ａからの窒素ガスの
導入量を増やして、処理空間１ａ内を比較的高めの陽圧
にしてもよい。

【００５５】上述したように、基板Ｗを冷却する際に、
遮蔽部材５０を基板Ｗと加熱プレート４との間に介在さ
せることで、基板Ｗが加熱プレートからの輻射熱によっ
て加熱されることがないので、基板Ｗを効率良く冷却す
ることができる。その結果、処理時間を短縮することが
できる。

【００５６】（３）上述した実施例の基板熱処理装置で
は、冷却手段を用いて基板Ｗを冷却したが、例えば、処
理空間１ａ内に冷却手段を設けずに、離間位置で保持さ
れた基板Ｗを自然に冷却するようにしてもよい。

【００５７】（４）上述した実施例の基板熱処理装置で
は、冷却手段として冷却水によって冷却する水冷形式の
冷却プレート４を用いたが、例えば、冷却した気体によ
って冷却プレート４を冷却する空冷形式の冷却手段で構
成することもできる。

【００５８】（５）上述した実施例の基板熱処理装置で
は、冷却手段として冷却水によって冷却する水冷形式の
冷却プレート４を用いたが、例えば、冷却プレート４内
の気体を断熱膨張させることにより、冷却プレート４内
の気体自身を冷却させて冷却プレート４を冷却するよう
に構成することもできる。

【００５９】（６）上述した実施例の基板熱処理装置で
は、冷却プレート４を冷却水で冷却したが、例えば、液
体窒素などの低温媒体によって冷却プレート４を冷却す
ることもできる。

【００６０】（７）上述した実施例の基板熱処理装置で
は、冷却手段として水冷形式の冷却プレート４を用いた
が、その代わりに、ペルチェ素子を用いて基板Ｗを冷却
するように構成することもできる。

【００６１】（８）上述した実施例の基板熱処理装置で
は、処理空間１ａ内に窒素ガスを導入して、低酸素濃度
雰囲気を達成したが、本発明はこれに限られず、例えば
アルゴンガスやヘリュウムガスなどでもよい。

【００６２】（９）上述した実施例の基板熱処理装置で
は、チャンバ１の開放時には窒素ガスの導入を停止した
が、本発明はこれに限られず、チャンバ１の開放時にも
窒素ガスを導入するようにしてもよい。

【００６３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、次の効果を奏する。すなわち、請求項１に記
載の発明によれば、チャンバ内の酸素雰囲気が不活性ガ
スで置換されて低酸素濃度雰囲気になるまで、チャンバ
内に搬入された基板を、基板に塗布された塗布液の反応
臨界温度以上に加熱しないので、基板上に形成される所
定の膜の誘電率を比較的低く抑えることができる。

【００６４】請求項２に記載の発明によれば、加熱が終
了した基板を冷却した後にチャンバ内から基板を搬出し
ているので、基板加熱手段によって比較的高温になって
いる基板を酸素雰囲気にさらすことを防止できる。その
結果、基板に形成される所定の膜の誘電率を比較的低く
抑えることができる。

【００６５】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
に記載の方法発明を好適に実施することができる。

【００６６】請求項４に記載の発明によれば、チャンバ
内を不活性ガスで置換して低酸素濃度雰囲気になったと
きに、基板を加熱位置に移動させることを時間によって
管理しているので、その装置構成を簡単にすることがき
る。その結果、安価な装置を製造することがきる。

【００６７】請求項５に記載の発明によれば、チャンバ
内が低酸素濃度雰囲気になったことを、チャンバ内の酸
素濃度を検出することで管理しているので、確実に低酸
素濃度雰囲気で基板を加熱することができる。その結
果、基板上に形成される所定の膜の酸素雰囲気に起因す
る誘電率の上昇を確実に抑えることができる。

【００６８】請求項６に記載の発明によれば、請求項２
に記載の方法発明を好適に実施することができる。

【００６９】請求項７に記載の発明によれば、基板の冷
却を時間によって管理しているので、その装置構成を簡
単にすることができる。その結果、安価な装置を製造す
ることがきる。

【００７０】請求項８に記載の発明によれば、基板を冷
却する際に、基板と基板加熱手段との間に遮蔽部材を介
在させているので、基板加熱手段からの熱を遮蔽して、
効率良く冷却することがでる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の基板熱処理装置を示す概略縦断面図で
ある。

【図２】基板熱処理装置で行なわれる処理の流れを示す
フローチャートである。

【図３】基板熱処理装置における基板の冷却までの動作
を示す動作説明図である。

【図４】基板熱処理装置における基板の搬出までの動作
を示す動作説明図である。

【図５】変形例の基板熱処理装置を示す概略縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１ … チャンバ ２ … チャンバ蓋 ２ａ… 排気口 ３ … チャンバ基台 ３ａ… ガス導入口 ４ … 加熱プレート ５ … 冷却プレート ６ … 基板昇降機構 ７ … 制御部 ８ … タイマー部 ９ … 冷却部 １０ … 温度調節部 １１ … チャンバ開閉機構 ５０ … 遮蔽部材 Ｗ … 基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東 徹 京都府京都市伏見区羽束師古川町322 大 日本スクリーン製造株式会社洛西事業所内 (72)発明者 山下 哲朗 京都府京都市伏見区羽束師古川町322 大 日本スクリーン製造株式会社洛西事業所内 (72)発明者 大田 伸也 京都府京都市伏見区羽束師古川町322 大 日本スクリーン製造株式会社洛西事業所内 (72)発明者 山田 芳久 京都府京都市伏見区羽束師古川町322 大 日本スクリーン製造株式会社洛西事業所内 (72)発明者 長田 直之 京都府京都市伏見区羽束師古川町322 大 日本スクリーン製造株式会社洛西事業所内 (72)発明者 杉山 念 京都府京都市伏見区羽束師古川町322 大 日本スクリーン製造株式会社洛西事業所内 Ｆターム(参考） 5F045 AA03 AB32 AB39 CB05 EE14 EJ02 EN04 5F058 AC02 AF04 AG01 BC05 BF46 BG04 BH01 BJ01

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塗布液が塗布された基板を比較的酸素濃
   度の低い低酸素濃度雰囲気で熱処理することにより、前
   記基板上に所定の膜を形成する基板熱処理方法におい
   て、 チャンバ内に搬入された基板を、前記チャンバ内に配備
   された基板加熱手段から離間した位置で保持する過程
   と、 前記基板を前記離間位置で保持したままの状態で、前記
   チャンバ内に不活性ガスを導入して、前記チャンバ内を
   低酸素濃度雰囲気にする過程と、 前記チャンバ内を不活性ガスで置換した後に、基板加熱
   手段で基板を加熱するための加熱位置に前記基板を移動
   する過程と、 前記加熱位置に移動した基板を前記基板加熱手段で加熱
   する過程とを備えることを特徴とする基板熱処理方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の基板熱処理方法におい
   て、前記方法は、さらに、 前記基板加熱手段による基板の加熱が終了すると、前記
   基板を加熱位置から離間位置に移動する過程と、 前記離間位置に移動した基板を、その離間位置で保持し
   たままの状態で、前記基板を冷却する過程と、 前記基板を冷却した後に前記チャンバから基板を搬出す
   る過程とを備える基板熱処理方法。
3. 【請求項３】 塗布液が塗布された基板を比較的酸素濃
   度の低い低酸素濃度雰囲気で熱処理することにより、前
   記基板上に所定の膜を形成する基板熱処理装置におい
   て、 前記低酸素濃度雰囲気で基板に熱処理を行なうための処
   理空間を形成するチャンバと、 前記チャンバ内に搬入された基板を加熱する基板加熱手
   段と、 前記チャンバ内に搬入された基板を前記基板加熱手段に
   離間した位置から、前記基板を前記基板加熱手段で加熱
   する加熱位置までの間で、前記基板を移動させる基板移
   動手段と、 前記チャンバ内に不活性ガスを導入するガス導入手段
   と、 前記ガス導入手段によって導入された不活性ガスによっ
   て、前記チャンバ内が低酸素濃度雰囲気になると、前記
   基板を離間位置から加熱位置に移動させるように基板移
   動手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする
   基板熱処理装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の基板熱処理装置におい
   て、 前記制御手段は、 予め設定された時間が経過した後、前記基板を離間位置
   から加熱位置に移動させるように前記基板移動手段を制
   御するタイマー管理機構である基板熱処理装置。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の基板熱処理装置におい
   て、 前記制御手段は、 前記チャンバ内の酸素濃度を検出して、所定の酸素濃度
   以下となると前記基板を離間位置から加熱位置に移動さ
   せるように前記基板移動手段を制御する酸素濃度計管理
   機構である基板熱処理装置。
6. 【請求項６】 請求項３に記載の基板熱処理装置におい
   て、前記装置は、さらに、 前記基板加熱手段に対向する位置に配備され、前記基板
   加熱手段によって加熱処理が終了して、前記加熱位置か
   ら離間位置に移動された基板を冷却する冷却手段と、 前記冷却手段によって基板が冷却された後、前記チャン
   バを開放する開放手段とを備える基板熱処理装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の基板熱処理装置におい
   て、 前記開放手段は、 予め設定された時間が経過した後、前記チャンバを開放
   するタイマー開放機構である基板熱処理装置。
8. 【請求項８】 請求項６に記載の基板熱処理装置におい
   て、前記装置はさらに、 前記基板を冷却する際に、前記加熱位置から離間位置に
   移動させた基板と、前記基板加熱手段との間に前記基板
   加熱手段からの熱を遮蔽する遮蔽部材を備える基板熱処
   理装置。