JP2002198363A - 被処理体の熱処理装置及び熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理体から有機物系のガスが十分に放出さ
れたか否かを容易に判断することができる被処理体の熱
処理装置及び熱処理方法を提供する。 【解決手段】 熱処理装置１は、昇温用ヒータ８を有
し、半導体ウエハ６を収容する処理室３ａと、処理室３
ａに接続された排気管１２と、排気管１２に接続され、
排気管１２に排気されたガスの成分を検知するガス検知
モニター１５とを備えている。そして、ガス検知モニタ
ー１５の検知結果に基づいて、半導体ウエハ６の熱処理
の進行度を判別し、半導体ウエハ６の熱処理をさらに実
行させる、または終了させる制御を行う制御部１８を備
えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理体の熱処理
装置及び熱処理方法に関する。詳しくは、被処理体から
有機系のガスを放出させる、被処理体の熱処理装置及び
熱処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程では、例えば、Ｓ
ＯＧ（Spin On Glass）等の処理によって、半導体ウエ
ハのような被処理体に薄膜を形成することが行われてい
る。このＳＯＧ処理では、例えば、半導体ウエハにケイ
素系高分子の有機溶媒溶液からなる塗布液をスピンコー
トし、ホットプレートを用いて３００℃以下の温度で加
熱して有機溶媒を乾燥させるプリベークを行った後、加
熱炉を用いて３００℃〜６００℃の温度で焼成させるこ
とにより、半導体ウエハに焼成膜が形成される。

【０００３】ところで、近年の半導体装置の高速化に伴
い実効容量の低減のために、低誘電率の材料、特にＬｏ
ｗ−ｋ材料を用いた各種の処理が注目されている。ＳＯ
Ｇ処理においては、例えば、Ｌｏｗ−ｋ材料の有機溶媒
溶液からなる塗布液を塗布、焼成して、半導体ウエハに
Ｌｏｗ−ｋ材料からなる焼成膜を形成し、半導体ウエハ
に低誘電率の薄膜を形成している。

【０００４】このようなＬｏｗ−ｋ材料を用いたＳＯＧ
処理において、Ｌｏｗ−ｋ材料からなる焼成膜に多くの
有機溶媒が残存していると、焼成膜の膜質が低下してし
まうおそれがある。このため、低誘電率の薄膜を形成す
るには、加熱炉による焼成において、有機溶媒を十分に
除去（有機系のガスを十分に放出）することが重要にな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、加熱炉
による焼成において、有機物系のガスが十分に放出され
たか否かを判断するには、形成された焼成膜に物理的、
化学的な分析評価を実施しなければならなかった。この
ため、有機系のガスが十分に放出されたか否かの判断に
時間がかかってしまう。また、有機系のガスが十分に放
出されたか否かの判断に時間がかかることから、加熱炉
での焼成における最適な焼成シーケンスを作成すること
も時間がかかってしまうという問題があった。

【０００６】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、被処理体から有機物系のガスが十分に放出され
たか否かを容易に判断することができる被処理体の熱処
理装置及び熱処理方法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】上記目的を達成するた
め、この発明の第１の観点にかかる被処理体の熱処理装
置は、被処理体を加熱し、該被処理体から有機系のガス
を放出させる被処理体の熱処理装置であって、所定の温
度に設定可能な加熱部を有し、被処理体を収容する反応
室と、前記反応室に接続された排気管を有し、前記被処
理体から放出されたガスを前記排気管から排気する排気
手段と、前記排気管に接続され、該排気管内に排気され
たガスの成分を検知するガス検知モニターと、前記ガス
検知モニターの検知結果に基づいて、前記被処理体の熱
処理の進行度を判別する判別手段と、を備える、ことを
特徴とする。

【０００８】この構成によれば、反応室に収容された被
処理体が加熱されることにより、被処理体からガスが放
出される。そして、ガス検知モニターにより、放出され
たガスの成分が検知され、この検知結果に基づいて、判
別手段により、被処理体の熱処理の進行度が判別され
る。このように、熱処理された被処理体に物理的、化学
的な分析評価を実施することなく、被処理体の熱処理の
進行度を判別することができるので、被処理体から有機
物系のガスが十分に放出されたか否かを容易に判断する
ことができる。

【０００９】前記被処理体には塗布液による塗布被膜が
形成され、前記被処理体を焼成することにより前記塗布
被膜から有機系の脱ガスを放出させて、当該被処理体に
焼成膜を形成する被処理体の熱処理装置であって、前記
ガス検知モニターは前記脱ガスの成分を検知するもので
あってもよい。この場合、脱ガスの成分を検知すること
により、被処理体の焼成において、被処理体から有機物
系のガスが十分に放出されたか否かを容易に判断するこ
とができる。

【００１０】前記判別手段の判別結果に応じて、前記被
処理体の熱処理をさらに実行させる、または終了させる
制御を行う制御手段を備えることが好ましい。この場
合、熱処理された被処理体から有機物系のガスを十分に
放出させることができる。

【００１１】前記ガス検知モニターは、前記排気管と前
記反応室とを接続する排出口近傍に配置されていること
が好ましい。この場合、排気管に排気されたガスの成分
を正確に検知することができる。

【００１２】前記反応室は、前記被処理体を複数枚収容
可能な被処理体収容部を備えるとともに、該被処理体収
容部に収容された複数枚の被処理体から放出されるガス
を前記排気管内に排出可能なコンダクタンスを有するこ
とが好ましい。この場合、被処理体から放出されるガス
を排気管内に排出しやすくなる。このような反応室とし
て、例えば、単管構造の反応室を用いることが好まし
い。

【００１３】前記被処理体収容部は前記被処理体を回転
可能な回転手段を有することが好ましい。この場合、被
処理体から放出されるガスを排気管内に排出しやすくな
る。前記排気管と前記ガス検知モニターの間にはハンド
バルブが設置されていることが好ましい。この場合、ガ
ス検知モニターの劣化を防止することができる。

【００１４】この発明の第２の観点にかかる被処理体の
熱処理方法は、被処理体を反応室に収容する被処理体収
容工程と、前記被処理体収容工程により前記被処理体が
収容された反応室を所定の温度に加熱し、前記被処理体
からガスを放出させる熱処理工程と、前記被処理体から
放出されるガスの成分を検知するガス検知工程と、前記
ガス検知工程の検知結果に基づいて熱処理の進行度を判
別する判別工程とを備える、ことを特徴とする。

【００１５】この構成によれば、反応室に収容された被
処理体が加熱され、被処理体からガスが放出される。そ
して、放出されたガスの成分が検知され、この検知結果
に基づいて、被処理体の熱処理の進行度が判別される。
このように、熱処理された被処理体に物理的、化学的な
分析評価を実施することなく、被処理体の熱処理の進行
度を判別することができ、被処理体から有機物系のガス
が十分に放出されたか否かを容易に判断することができ
る。

【００１６】前記被処理体には塗布液による塗布被膜が
形成され、前記被処理体を焼成することにより前記塗布
被膜から有機系の脱ガスを放出させて、当該被処理体に
焼成膜を形成する被処理体の熱処理方法であって、前記
ガス検知工程は、前記塗布被膜から放出される脱ガスの
成分を検知するものであってもよい。この場合、脱ガス
の成分を検知することにより、被処理体の焼成におい
て、被処理体から有機物系のガスが十分に放出されたか
否かを容易に判断することができる。

【００１７】前記判別工程の判別結果に応じて、前記熱
処理工程をさらに実行させる、または被処理体の熱処理
を終了させる制御を行う制御工程を備えることが好まし
い。この場合、熱処理された被処理体から有機物系のガ
スを十分に放出させることができる。

【００１８】前記判別工程では、例えば、前記ガス検知
工程で検知されたガスの成分が予め定められた条件を満
足する場合に被処理体の熱処理を終了させる判別が行わ
れる。前記予め定められた条件としては、例えば、所定
の分子量を有する成分の分圧が所定圧力より低い圧力と
することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態にかか
る被処理体の熱処理装置及び熱処理方法について説明す
る。本実施の形態では、被処理体の処理方法、処理装置
を、図１に示すバッチ式縦型熱処理装置を用いて、塗布
液が塗布された後にプリベークが行われることにより塗
布被膜が形成された半導体ウエハ（被処理体）を焼成す
る場合を例に説明する。

【００２０】図１に示すように、熱処理装置１は、長手
方向が垂直方向に向けられた有天井の円筒状に形成され
た単管構造の反応管２を備えている。反応管２は、耐熱
材料、例えば石英により形成されている。

【００２１】反応管２の下方には、筒状に形成されたス
テンレス鋼（ＳＵＳ）からなるマニホールド３が配置さ
れている。マニホールド３は、反応管２の下端と気密と
なるように接続されている。

【００２２】マニホールド３の下方には蓋体４が配置さ
れ、図示しないボートエレベータにより蓋体４が上下動
可能に構成されている。この蓋体４と、反応管２と、マ
ニホールド３とによって処理室３ａが構成されている。
そして、蓋体４が上昇してマニホールド３に接触する
と、マニホールド３の下方側が閉鎖され、処理室３ａが
密閉される。

【００２３】蓋体４には、例えば石英からなるウエハボ
ート５が載置されている。ウエハボート５には、被処理
体、例えば半導体ウエハ６が垂直方向に所定の間隔をお
いて複数枚収容されている。ウエハボート５に収容され
た半導体ウエハ６は、ウエハボート５が反応管２内に挿
入されることにより処理室３ａの内部に配置される。

【００２４】また、ウエハボート５には、半導体ウエハ
６がウエハボート５に収容された状態で、半導体ウエハ
６を回転可能な回転体７が配置されている。回転体７は
図示しない回転機構により駆動されている。そして、回
転体７を回転させることにより、ウエハボート５が回転
され、その結果、半導体ウエハ６が回転される。

【００２５】反応管２は、反応管２内にウエハボート５
が挿入された状態で、反応管２の内壁（内側壁）とウエ
ハボート５（半導体ウエハ６）の端部との間に空隙（間
隙）Ｄを有するような大きさに形成されている。この空
隙Ｄは、半導体ウエハ６から放出されるガスを処理室３
ａ外に排出可能な所定の排気コンダクタンスが得られる
ように、反応管２内部の圧力、反応管２の高さ等を考慮
して、例えば、２０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の大きさに設定
されている。

【００２６】反応管２の周囲には、反応管２を取り囲む
ように、例えば抵抗発熱体からなる昇温用ヒータ８が設
けられ、この昇温用ヒータ８を制御することにより、反
応管２内が所定の温度に設定される。

【００２７】マニホールド３の側面には第１ガス供給管
９が挿通されている。本実施の形態では、第１ガス供給
管９から酸素ガスが供給されている。第１ガス供給管９
は、その先端部分９ａが上方を向くように曲折りされた
屈曲形状に形成されており、先端部分９ａにおいて反応
管２の天井付近まで延びた第１ガス導入部９ｂを有して
いる。このため、第１ガス供給管９（第１ガス導入部９
ｂ）から供給された酸素ガスは、反応管２の天井付近に
噴出する。

【００２８】また、マニホールド３の側面には第２ガス
供給管１０が挿通されている。本実施の形態では、第２
ガス供給管１０から窒素ガスが供給されている。第２ガ
ス供給管１０は、その先端部分１０ａが上方を向くよう
に曲折りされた屈曲形状に形成されており、先端部分１
０ａにおいて反応管２の天井付近まで延びた第２ガス導
入部１０ｂを有している。このため、第２ガス供給管１
０（第２ガス導入部１０ｂ）から供給された窒素ガス
は、反応管２の天井付近に噴出する。

【００２９】さらに、マニホールド３の側面には、排気
口１１が設けられている。排気口１１は、マニホールド
３内において、第１ガス供給管９及び第２ガス供給管１
０と対向する位置あるいは近傍に設けられ、反応管２内
のガスを排気する。

【００３０】排気口１１には、排気管１２が気密に接続
されている。排気管１２には、その上流側から、コンビ
ネーションバルブ１３と、真空ポンプ１４とが介設され
ている。コンビネーションバルブ１３は、排気管１２の
開度を調整して、反応管２内及び排気管１２内の圧力を
所定の圧力に制御する。真空ポンプ１４は、排気管１２
を介して反応管２内のガスを排気するとともに、反応管
２内の圧力を調整する。

【００３１】排気管１２の排気口１１近傍には、ガス検
知モニター１５が接続されている。ガス検知モニター１
５は、排気管１２内の有機系のガスについて、所定の分
子量を有する成分の分圧を測定し、排気管１２内のガス
の成分を検知する装置であり、管路１６を介して排気管
１２内に接続されている。反応管２から排気管１２に排
気されたガスの成分を正確に検知するには、ガス検知モ
ニター１５を排気管１２の排気口１１近傍に配置するこ
とが好ましい。このため、ガス検知モニター１５には、
排気管１２の排気口１１近傍に配置できるような簡易型
ガス検知モニターを用いることが好ましい。管路１６
は、その先端が図示しないポートから排気管１２内に挿
通されている。また、管路１６にはハンドバルブ１７が
介設され、ハンドバルブ１７を開放した状態で、排気管
１２内の有機系のガスがガス検知モニター１５に供給さ
れる。

【００３２】回転体７、昇温用ヒータ８、第１ガス供給
管９、第２ガス供給管１０、コンビネーションバルブ１
３、真空ポンプ１４、ガス検知モニター１５、及びハン
ドバルブ１７には、制御部１８が接続されている。図２
に制御部１８の電気的構成をブロック図で示す。

【００３３】図２に示すように、制御部１８は、ＣＰＵ
２１と、メモリ２２と、入出力インターフェース２３
と、補助記憶装置２４とを備えている。ＣＰＵ２１はメ
モリ２２に記憶されたレシピに定義されている操作を実
行することにより、本発明の熱処理を実行する。このレ
シピは、フロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ−ＲＯ
Ｍ等の携帯型記録媒体に格納され、携帯型記録媒体から
補助記憶装置２４に転送され、熱処理実行時にはメモリ
２２に記憶される。

【００３４】入出力インターフェース２３は、熱処理装
置１の各部に設けられたセンサ２５に接続されている。
そして、ＣＰＵ２１は、各部のセンサ２５により熱処理
装置１の各部の温度、圧力等の測定データを測定させ、
入出力インターフェース２３を介して測定データを取り
込む。

【００３５】補助記憶装置２４は、例えばハードディス
クメモリから構成され、熱処理条件を設定したレシピ
と、有機物系のガスが十分に放出された状態でのガスの
各成分の分圧データ（既定の分圧データ）とが記憶され
ている。レシピ及び既定の分圧データはＣＰＵ２１によ
りメモリ２２に転送される。

【００３６】そして、ＣＰＵ２１は、各部のセンサ２５
により測定された熱処理装置１の各部の温度、圧力等の
測定データとレシピとに基づいて、熱処理装置１の各部
に制御信号等を出力して、熱処理装置１の各部を制御す
る。また、ＣＰＵ２１は、ガス検知モニター１５により
検知されたガスの各成分の分圧等の測定データと既定の
分圧データとに基づいて、熱処理の進行度を判別する。

【００３７】次に、上記構成を有する熱処理装置１を用
い、塗布液が塗布された後にプリベークが行われること
により塗布被膜が形成された半導体ウエハ６を焼成する
場合について、図３に示すレシピを参照して説明する。
なお、以下の説明において、熱処理装置１を構成する各
部の動作は、制御部１８（ＣＰＵ２１）によりコントロ
ールされている。

【００３８】まず、蓋体４が下げられた状態で、塗布被
膜が形成されている半導体ウエハ６が収容されたウエハ
ボート５を蓋体４上に載置する。次に、図示しないボー
トエレベータにより蓋体４を上昇させ、ウエハボート５
（半導体ウエハ６）を処理室３ａ内にロードする（ロー
ド工程）。これにより、半導体ウエハ６を処理室３ａ内
に収容するとともに、処理室３ａを密閉する。また、第
２ガス供給管１０から処理室３ａ内に窒素ガスを所定量
供給し、処理室３ａ内のガスを排出する。このとき、処
理室３ａ内の温度を常温から１５０℃の範囲としてお
く。

【００３９】続いて、処理室３ａ内の減圧を開始する。
具体的には、第２ガス供給管１０から処理室３ａ内に窒
素ガスを所定量供給するとともに、コンビネーションバ
ルブ１３の開度を制御しつつ、真空ポンプ１４を駆動さ
せて、処理室３ａ内のガスを排出する。処理室３ａ内の
ガスの排出は、処理室３ａ内の圧力が常圧から所定の圧
力、例えば、９３１００Ｐａ（７００Ｔｏｒｒ）のよう
な微減圧になるまで行う。なお、このときに処理室３ａ
内の圧力を０．４Ｐａ（０．００３Ｔｏｒｒ）程度の減
圧としてもよい。また、昇温用ヒータ８により処理室３
ａ内を所定の温度、例えば３００℃〜６００℃に加熱す
る。そして、この減圧及び加熱操作を、処理室３ａ内が
所定の圧力及び温度で安定するまで行う（昇温工程）。

【００４０】処理室３ａ内が所定の圧力及び温度で安定
すると、第１ガス供給管９から酸素ガス、第２ガス供給
管１０から窒素ガスを処理室３ａ内に所定量供給する
（熱処理工程）。また、回転体７を回転させて、ウエハ
ボート５（半導体ウエハ６）を回転させる。半導体ウエ
ハ６は処理室３ａの昇温により焼成され、半導体ウエハ
６（半導体ウエハ６に形成された塗布被膜）から有機系
の脱ガスを放出することにより、半導体ウエハ６に焼成
膜が形成される。

【００４１】ここで、第１ガス供給管９から酸素ガスを
供給しているのは、半導体ウエハ６に形成される薄膜
（焼成膜）の強度（例えば、弾性率）を向上させるため
である。また、処理室３ａ内を微減圧に維持しているの
で、処理室３ａ内の酸素濃度を均一にすることができ
る。さらに、半導体ウエハ６が回転しているので、半導
体ウエハ６近傍に窒素ガス及び酸素ガスを供給しやすく
なるとともに、半導体ウエハ６から放出された有機系の
脱ガスを排気管１２に放出しやすくなる。

【００４２】また、第１ガス供給管９の第１ガス導入部
９ｂ、及び第２ガス供給管１０の第２ガス導入部１０ｂ
が反応管２の天井付近まで延びているので、処理室３ａ
内に供給される窒素ガス及び酸素ガスは、反応管２の天
井に到達する。そして、反応管２の天井に到達された窒
素ガス及び酸素ガスが、真空ポンプ１４からの吸引によ
って、半導体ウエハ６近傍に供給される。このように、
窒素ガス及び酸素ガスを一旦、反応管２の天井に到達さ
せることにより、窒素ガス及び酸素ガスを半導体ウエハ
６近傍に均一に供給することができる。これは、窒素ガ
ス及び酸素ガスが一旦反応管２の天井に到達した後、反
応管２内を降下することとなり、このときの双方のガス
の流速が遅くなり、窒素ガス及び酸素ガスを半導体ウエ
ハ６近傍（半導体ウエハ６表面）に供給する際に流速に
よる影響を受けなくなるためである。このため、半導体
ウエハ６から放出された有機系の脱ガスが半導体ウエハ
６近傍に滞留せずに、排気管１２に放出されやすくな
る。

【００４３】さらに、反応管２は単管構造に形成され、
反応管２の内壁と半導体ウエハ６の端部との間に空隙Ｄ
が設けられているので、所定の排気コンダクタンスが得
られる。このため、半導体ウエハ６から放出された有機
系の脱ガスを排気管１２に放出しやすくなる。

【００４４】加えて、排気口１１が第１ガス供給管９及
び第２ガス供給管１０と対向するように配置されている
ので、処理室３ａ内の排気コンダクタンスを向上させる
ことができる。このため、さらに半導体ウエハ６から放
出された有機系の脱ガスを排気管１２に放出しやすくな
る。

【００４５】次に、第１ガス供給管９からの酸素ガス、
及び第２ガス供給管１０からの窒素ガスの供給を停止す
るとともに、ハンドバルブ１７を開放して、排気管１２
に放出された脱ガスを管路１６を介してガス検知モニタ
ー１５に供給する。そして、供給された脱ガスに含まれ
る各成分の分圧を測定（検知）する（ガス検知工程）。

【００４６】ここで、管路１６にハンドバルブ１７が介
設されているので、脱ガスに含まれる各成分の分圧を測
定するときだけに、脱ガスをガス検知モニター１５に供
給することができる。このため、ガス検知モニター１５
の劣化を防止することができる。

【００４７】続いて、ガス検知工程の測定結果に基づい
て、熱処理の進行度を判別し、判別した進行度に応じ
て、熱処理工程を制御する（判別・制御工程）。図４に
判別・制御工程におけるＣＰＵ２１の処理例をフローチ
ャートに示す。

【００４８】まず、補助記憶装置２４中の既定の分圧デ
ータをメモリ２２に転送する（ステップＳ１０１）。次
に、ガス検知工程において、ガス検知モニター１５によ
り脱ガスに含まれる各成分の分圧が測定された測定デー
タを取り込む（ステップＳ１０２）。

【００４９】図５（図５の実線）に既定の分圧データを
示す。既定の分圧データは、半導体ウエハ６から脱ガス
が十分に放出された状態でのガスの各成分の分子量とそ
の分圧との関係を示している。ここで、半導体ウエハ６
から脱ガスが十分に放出された状態とは、半導体ウエハ
６に形成された焼成膜の膜質が低下しない（十分な低誘
電率を有する）状態をいい、既定の分圧データと同様の
関係を有するときには、十分な低誘電率を有する焼成膜
が半導体ウエハ６に形成される。また、半導体ウエハ６
から脱ガスが十分に放出されていない（形成された焼成
膜が十分な低誘電率を有しない）状態でのガスの各成分
の分子量とその分圧との関係を図５中に破線で示す。

【００５０】図５の実線に示すように、半導体ウエハ６
から脱ガスが十分に放出された状態では、脱ガス中には
高分子量の成分がほぼ存在しなくなる。このため、脱ガ
ス中に高分子量の成分がほぼ存在しなくなると、半導体
ウエハ６から脱ガスが十分に放出されたことが確認でき
る。

【００５１】続いて、測定データと既定の分圧データと
を対比して、熱処理の進行度を判別する（ステップＳ１
０３）。そして、熱処理が十分に進行していると判別し
た場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）には熱処理を終了
する（ステップＳ１０５）。また、熱処理が十分に進行
していないと判別した場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）
にはステップＳ１０２に戻り、再び熱処理工程を行う。

【００５２】具体的には、測定データ中の脱ガスに高分
子量の成分がほぼ存在しないか否かを確認し、高分子量
の成分がほぼ存在しない場合には熱処理が十分に進行し
ていると判別（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）し、熱処理
を終了する（ステップＳ１０５）。また、高分子量の成
分が存在する場合には熱処理が十分に進行していないと
判別（ステップＳ１０４：Ｎｏ）し、ハンドバルブ１７
を閉鎖させるとともに、第１ガス供給管９から酸素ガ
ス、及び第２ガス供給管１０から窒素ガスを供給して、
再び熱処理工程を行う。このように、測定データ中の脱
ガスに高分子量の成分がほぼ存在しないか否かにより熱
処理の進行度を容易に判別することができ、半導体ウエ
ハ６から脱ガスが十分に放出されたか否かを容易に判断
することができる。この例では、分子量４０〜６０の高
分子量の成分に注目したが、分子量１５程度の比較的低
分子量成分の特定分子量に注目し、熱処理の進行度を判
断してもよい。

【００５３】熱処理工程が終了すると、コンビネーショ
ンバルブ１３の開度を制御しつつ、真空ポンプ１４を駆
動させて、処理室３ａ内のガスを排出した後、第２ガス
供給管１０から処理室３ａ内に窒素ガスを所定量供給し
て、処理室３ａ内のガスを排気管１２に排出する。な
お、処理室３ａ内のガスを確実に排出するために、処理
室３ａ内のガスの排出及び窒素ガスの供給を複数回繰り
返すことが好ましい。また、処理室３ａ内を常温から１
５０℃の範囲の温度に冷却する（パージ工程）。

【００５４】処理室３ａ内の温度が上記温度範囲に降下
した後、第２ガス供給管１０から処理室３ａ内に窒素ガ
スを所定量供給して、処理室３ａ内を常圧に戻し、ウエ
ハボート５（半導体ウエハ６）を処理室３ａからアンロ
ードする（アンロード工程）。

【００５５】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、排気管１２の排気口１１近傍にガス検知モニター１
５が配置されているので、熱処理の進行度を容易に判別
することができ、半導体ウエハ６から脱ガスが十分に放
出されたか否かを容易に判断することができる。

【００５６】本実施の形態によれば、ガス検知モニター
１５を排気管１２の排気口１１近傍に配置しているの
で、排気管１２に排気されたガスの成分を正確に検知す
ることができる。

【００５７】本実施の形態によれば、反応管２は単管構
造に形成され、反応管２の内壁と半導体ウエハ６の端部
との間に空隙Ｄが設けられているので、所定の排気コン
ダクタンスを得ることができる。このため、半導体ウエ
ハ６から放出された有機系の脱ガスを排気管１２に放出
しやすくなる。

【００５８】本実施の形態によれば、管路１６にハンド
バルブ１７が介設されているので、ガス検知モニター１
５の劣化を防止することができる。

【００５９】なお、本発明は上記の実施の形態に限定さ
れるものではなく、種々の変形、応用が可能である。以
下、本発明に適用可能な上記の実施の形態の変形態様に
ついて、説明する。

【００６０】上記実施の形態では、塗布液が塗布された
後にプリベークが行われることにより塗布被膜が形成さ
れた半導体ウエハ６を焼成する場合を例に本発明を説明
したが、半導体ウエハ６のような被処理体から有機系の
ガスを放出させる熱処理装置及び熱処理方法であればよ
く、例えば、半導体ウエハに付着した有機物からなる汚
染物質を分解、除去する半導体ウエハのクリーニングに
本発明を適用することができる。この場合、クリーニン
グの進行度を容易に判別することができ、半導体ウエハ
６から脱ガスが十分に放出されたか否かを容易に判断す
ることができる。なお、この場合には、第１ガス供給管
９から、オゾンまたは活性な酸化種のようなクリーニン
グガスが供給される。さらに、熱処理装置のメンテナン
ス時において、反応管２に付着した膜からの脱ガスが十
分に放出されたか否かを容易に判断することもできる。

【００６１】上記実施の形態では、塗布被膜が形成され
た半導体ウエハ６の熱処理が十分に進行していないと判
別された場合には、半導体ウエハ６の熱処理をさらに実
行する場合を例に本発明を説明したが、例えば、焼成シ
ーケンスを作成することを目的とする場合のように、低
誘電率の薄膜が形成された半導体ウエハ６の製品を必要
としない場合には、熱処理が十分に進行していなくても
半導体ウエハ６の熱処理をさらに実行しなくてもよい。
この場合にも、熱処理の進行度を容易に判別することが
でき、半導体ウエハ６から脱ガスが十分に放出されたか
否かを容易に判断することができる。

【００６２】本実施の形態では、ガス検知モニター１５
を用い、所定の分子量を有する成分の分圧を測定し、排
気管１２内のガスの成分を検知する場合を例に本発明を
説明したが、排気管１２内のガスの成分を検知できるも
のであればよく、所定の分子量を有する成分の分圧を測
定するようなモニターでなくともよい。また、本実施の
形態では、熱処理工程後のガス検知工程において排気管
１２内のガスの成分を検知する場合を例に本発明を説明
したが、例えば、常時モニタリングする場合であっても
よい。

【００６３】本実施の形態では、反応管２が単管構造に
形成され、反応管２の内壁と半導体ウエハ６の端部との
間に空隙Ｄが設けられている場合を例に本発明を説明し
たが、反応管２は半導体ウエハ６から放出されるガスを
処理室３ａ外に排出可能な所定の排気コンダクタンスを
有していればよく、例えば内管と外管とからなる二重管
構造に形成されていてもよい。

【００６４】本実施の形態では、バッチ式縦型熱処理装
置１を用いて塗布被膜が形成された半導体ウエハ６を焼
成する場合を例に本発明を説明したが、例えば、枚葉式
の熱処理装置を用いてもよい。この場合にも、熱処理の
進行度を容易に判別することができ、半導体ウエハ６か
ら脱ガスが十分に放出されたか否かを容易に判断するこ
とができる。

【００６５】上記実施の形態では、第１ガス供給管９及
び第２ガス供給管１０を処理室３ａの下部に配置すると
ともに、反応管２の天井付近まで延びた第１ガス導入部
９ｂ及び第２ガス導入部１０ｂを有する場合を例に本発
明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、例えば、第１ガス供給管９及び第２ガス供給管１０
を反応管２の上部（天井付近）に配置して、半導体ウエ
ハ６に酸素ガス及び窒素ガスを供給してもよい。

【００６６】上記実施の形態では、第１ガス導入部９ｂ
及び第２ガス導入部１０ｂが反応管２の天井付近まで延
びている場合を例に説明したが、この長さは任意であ
り、本実施例より長くても短くてもよい。また、第１ガ
ス導入部９ｂ及び第２ガス導入部１０ｂは多孔式（分散
式）のノズルであってもよい。

【００６７】第１ガス供給管９及び第２ガス供給管１０
の数は一つに限らず、複数であってもよい。また、被処
理体は半導体ウエハ６に限らず、例えば、ガラス基板で
あってもよい。さらに、排気管１２とガス検知モニター
１５との間に設置されるハンドバルブ１７は、例えば、
制御部１８で任意の時刻に開閉可能なエアーオペレーシ
ョンバルブ等の自動制御バルブであってもよい。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被処理体から有機物系のガスが十分に放出されたか否か
を容易に判断することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の熱処理装置の模式図であ
る。

【図２】本発明の実施の形態の制御部の電気的構成を示
したブロック図である。

【図３】本発明の実施の形態の焼成手順を説明するため
のレシピを示した図である。

【図４】本発明の実施の形態の判別・制御工程における
処理例を示したフローチャートである。

【図５】本発明の実施の形態の脱ガスの各成分の分子量
とその分圧との関係を示したグラフである。

【符号の説明】 １ 熱処理装置 ２ 反応管 ３ マニホールド ３ａ 処理室 ４ 蓋体 ５ ウエハボート ６ 半導体ウエハ ７ 回転体 ８ 昇温用ヒータ ９ 第１ガス供給管 ９ａ 先端部分 ９ｂ 第１ガス導入部 １０ 第２ガス供給管 １０ａ 先端部分 １０ｂ 第２ガス導入部 １２ 排気管 １３ コンビネーションバルブ １４ 真空ポンプ １５ ガス検知モニター １６ 管路 １７ ハンドバルブ １８ 制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 哲弥 東京都港区赤坂五丁目３番６号 ＴＢＳ放 送センター 東京エレクトロン株式会社内 Ｆターム(参考） 5F033 QQ74 RR09 RR25 SS22 XX00 5F045 AC11 DP19 DP28 DQ05 EB06 EB19 EE14 EE20 EF02 EF08 EG02 EG07 EK06 GB07

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理体を加熱し、該被処理体から有機系
   のガスを放出させる被処理体の熱処理装置であって、 所定の温度に設定可能な加熱部を有し、被処理体を収容
   する反応室と、 前記反応室に接続された排気管を有し、前記被処理体か
   ら放出されたガスを前記排気管から排気する排気手段
   と、 前記排気管に接続され、該排気管内に排気されたガスの
   成分を検知するガス検知モニターと、 前記ガス検知モニターの検知結果に基づいて、前記被処
   理体の熱処理の進行度を判別する判別手段と、を備え
   る、ことを特徴とする被処理体の熱処理装置。
2. 【請求項２】前記被処理体には塗布液による塗布被膜が
   形成され、前記被処理体を焼成することにより前記塗布
   被膜から有機系の脱ガスを放出させて、当該被処理体に
   焼成膜を形成する被処理体の熱処理装置であって、 前記ガス検知モニターは前記脱ガスの成分を検知する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の被処理体の熱処理装
   置。
3. 【請求項３】前記判別手段の判別結果に応じて、前記被
   処理体の熱処理をさらに実行させる、または終了させる
   制御を行う制御手段を備える、ことを特徴とする請求項
   １または２に記載の被処理体の熱処理装置。
4. 【請求項４】前記ガス検知モニターは、前記排気管と前
   記反応室とを接続する排出口近傍に配置されている、こ
   とを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
   被処理体の熱処理装置。
5. 【請求項５】前記反応室は、前記被処理体を複数枚収容
   可能な被処理体収容部を備えるとともに、該被処理体収
   容部に収容された複数枚の被処理体から放出されるガス
   を前記排気管内に排出可能なコンダクタンスを有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載
   の被処理体の熱処理装置。
6. 【請求項６】前記反応室は単管構造である、ことを特徴
   とする請求項５に記載の被処理体の熱処理装置。
7. 【請求項７】前記被処理体収容部は前記被処理体を回転
   可能な回転手段を有する、ことを特徴とする請求項５ま
   たは６に記載の被処理体の熱処理装置。
8. 【請求項８】前記排気管と前記ガス検知モニターの間に
   はハンドバルブが設置されている、ことを特徴とする請
   求項１乃至７のいずれか１項に記載の被処理体の熱処理
   装置。
9. 【請求項９】被処理体を反応室に収容する被処理体収容
   工程と、 前記被処理体収容工程により前記被処理体が収容された
   反応室を所定の温度に加熱し、前記被処理体からガスを
   放出させる熱処理工程と、 前記被処理体から放出されるガスの成分を検知するガス
   検知工程と、 前記ガス検知工程の検知結果に基づいて熱処理の進行度
   を判別する判別工程と、を備える、ことを特徴とする被
   処理体の熱処理方法。
10. 【請求項１０】前記被処理体には塗布液による塗布被膜
    が形成され、前記被処理体を焼成することにより前記塗
    布被膜から有機系の脱ガスを放出させて、当該被処理体
    に焼成膜を形成する被処理体の熱処理方法であって、 前記ガス検知工程は、前記塗布被膜から放出される脱ガ
    スの成分を検知する、ことを特徴とする請求項９に記載
    の被処理体の熱処理方法。
11. 【請求項１１】前記判別工程の判別結果に応じて、前記
    熱処理工程をさらに実行させる、または被処理体の熱処
    理を終了させる制御を行う制御工程を備える、ことを特
    徴とする請求項９または１０に記載の被処理体の熱処理
    方法。
12. 【請求項１２】前記判別工程は、前記ガス検知工程で検
    知されたガスの成分が予め定められた条件を満足する場
    合に被処理体の熱処理を終了させる判別を行う、ことを
    特徴とする請求項１１に記載の被処理体の熱処理方法。
13. 【請求項１３】前記予め定められた条件は、所定の分子
    量を有する成分の分圧が所定圧力より低い、ことを特徴
    とする請求項１２に記載の被処理体の熱処理方法。