JP2003068725A

JP2003068725A - 加熱処理装置

Info

Publication number: JP2003068725A
Application number: JP2001252884A
Authority: JP
Inventors: Kazufumi Eguchi; 和文江口; Yasutaka Soma; 康孝相馬
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2003-03-07
Anticipated expiration: 2021-08-23
Also published as: JP3764357B2

Abstract

(57)【要約】【課題】筐体内での熱対流の影響を受け難く、パージ
ガスや処理ガスを筐体内に均一に供給することができる
加熱処理装置を提供すること。【解決手段】基板としてのウエハＷを載置して加熱す
る加熱プレート６２と、加熱プレート６２を収容するチ
ャンバ６１と、チャンバ６１内に所定のガスを供給する
ガス供給機構６６と、チャンバ６１内を排気する排気機
構６７と、ガス供給機構６６からのガスをチャンバ内に
導入するガス導入部６８と、チャンバ６１内のガスを排
出するガス排出部７４とを具備する加熱処理装置３１に
おいて、ガス導入部６８は、チャンバ６１の天壁６１ａ
に設けられた複数の給気口６９を有し、ガス排出部７４
は、チャンバの天壁６１ａに設けられた複数の排気口７
５を有し、給気口６９と排気口７５とは交互的に設けら
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
基板に例えば層間絶縁膜を形成する際のキュア処理のよ
うな加熱処理を施す熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、半導体デバイスの製造工程におい
ては、ＳＯＤ（ＳｐｉｎｏｎＤｉｅｌｅｃｔｒｉ
ｃ）システムを用いて層間絶縁膜等の誘電体膜を形成す
ることが行われている。このＳＯＤシステムでは、半導
体ウエハ上に塗布膜をスピンコートした後、スピンコー
トされた塗布膜に対して硬化（キュア）処理を行って誘
電体膜を得ており、このようなキュア処理には加熱処理
が用いられている。

【０００３】このような加熱処理は、通常、チャンバ内
に加熱プレートを配置して構成された加熱処理装置によ
って行われており、この加熱プレートの表面にウエハを
載置し、加熱プレートをヒーターにより加熱することに
よってウエハを加熱処理する。この際に、塗布膜に対し
て均一な処理が行えるようにパージガスを筐体内に導入
するとともに、加熱処理中に塗布膜から生じる揮発分を
排出しながら加熱処理を行う必要があることから、この
ような加熱処理装置として、筐体上部中央から排気し、
筐体の外周からパージガスまたは処理ガスを供給する構
造を有するものが採用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな加熱処理装置では加熱プレートが加熱されて筐体内
において熱対流が発生するため、筐体内に供給されたパ
ージガスが上昇気流とともに筐体上部中央の排気口から
排出されてしまい、筐体内が均一なパージガス雰囲気と
はならず、均一な膜を得難いという問題点がある。

【０００５】また、排気には昇華物が含まれているた
め、排気配管に昇華物をトラップするためのトラップ機
構が取り付けられているが、メンテナンスの際にはトラ
ップ機構までの配管等まで洗浄が必要となり、メンテナ
ンス性が悪いという問題点がある。

【０００６】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、筐体内での熱対流の影響を受け難く、パージ
ガスや処理ガスを筐体内に均一に供給することができる
加熱処理装置を提供することを目的とする。また、トラ
ップ機構のメンテナンス性が高い加熱処理装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の観点では、基板を載置して加熱する
加熱プレートと、前記加熱プレートを収容するチャンバ
と、前記チャンバ内に所定のガスを供給するガス供給機
構と、前記チャンバ内を排気する排気機構と、前記ガス
供給機構からのガスをチャンバ内に導入するガス導入部
と、前記チャンバ内のガスを排出するガス排出部とを具
備し、前記ガス導入部は、前記チャンバの天壁に設けら
れた複数の給気口を有し、前記ガス排出部は、前記チャ
ンバの天壁に設けられた複数の排気口を有し、前記給気
口と前記排気口とは交互的に設けられていることを特徴
とする加熱処理装置を提供する。

【０００８】このような構成によれば、チャンバの天壁
に設けられた複数の給気口からガスが供給され、この給
気口と交互的に設けられた複数の排気口から排気される
ので、ガスの供給および排気を局所的な領域毎に行うこ
とができ、熱対流の影響が少なく、チャンバ内に均一に
ガスを供給することができる。

【０００９】本発明の第２の観点では、塗布膜が形成さ
れた基板を載置して加熱する加熱プレートと、前記加熱
プレートを収容するチャンバと、前記チャンバ内に所定
のガスを供給するガス供給機構と、前記チャンバ内を排
気する排気機構と、前記ガス供給機構からのガスをチャ
ンバ内に導入するガス導入部と、前記チャンバに設けら
れ、前記チャンバ内のガスを排出するガス排出部と、前
記ガス排出部に着脱自在に設けられたトラップ機構とを
具備することを特徴とする加熱処理装置を提供する。

【００１０】このような構成によれば、チャンバ内に設
けられたガス排出部に、トラップ機構を着脱自在に設け
たので、メンテナンスの際にはトラップ機構を取り外し
て洗浄しさえすればよく、配管等の洗浄が不要である。
このように、洗浄する部品を削減することができるの
で、メンテナンス性が高い。

【００１１】上記本発明の第１の観点において、前記ガ
ス導入部は、前記チャンバの天壁にガスを導入するガス
導入口と、前記ガス導入口から前記天壁内を水平方向に
直線的に延びる主ガス導入路と、前記主ガス導入路から
前記チャンバの天壁内を同心円状に延び、前記複数の給
気口が設けられた副ガス導入路とを有し、前記ガス排出
部は、前記チャンバの天壁からチャンバ内のガスを排出
するガス排出口と、前記ガス排出口に連通するガス通路
から前記天壁内を水平方向に延びる主排気路と、前記主
排気路から前記チャンバの天壁内を同心円状に延び、前
記複数の排気口が設けられた副排気路とを有し、前記副
ガス導入路と前記副排気路とは交互に配置されている構
成とすることができる。このような構成により、チャン
バ内へのガスの供給をより均一に行うことができ、ま
た、チャンバからの排気をより均一かつ速やかに行うこ
とができる。

【００１２】この場合に、前記ガス導入口は、前記チャ
ンバの天壁の周辺部に設けられ、前記主ガス導入路は、
前記ガス導入口から前記チャンバの天壁の略中央まで延
び、前記ガス排出口に連通するガス通路は、前記チャン
バの天壁の略中央に設けられ、前記主排気路は、前記チ
ャンバーの天壁の周辺部から前記ガス通路まで延びてい
る構成とすることができる。

【００１３】上記のような主ガス導入路と副ガス導入路
とを有する構成において、給気口が、前記副ガス導入路
の先端に行くに従ってその径が大きくなっていること、
および／または前記副ガス導入路の先端に行くに従って
その間隔が狭くなっていることが好ましい。これにより
ガスの供給が少なくなりやすい副ガス導入路の先端部に
おいてガスを多く供給することが可能となるので、ガス
の供給をより均一に行うことができる。

【００１４】また、前記ガス排出部に着脱自在に設けら
れたトラップ機構をさらに具備することにより、チャン
バ内に均一にガスを供給することができることに加え
て、メンテナンス性を高くすることができる。

【００１５】上記本発明の第２の観点において、前記ト
ラップ機構を冷却する冷却機構をさらに具備することが
好ましい。これにより排気されたガスに含まれた昇華物
が固体となってトラップ機構で確実にトラップさせるこ
とができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施
形態に係る加熱処理装置を搭載したＳＯＤシステムを概
略的に示す平面図、図２は図１に示したＳＯＤシステム
を概略的に示す正面図、図３は図１に示したＳＯＤシス
テム内に装着された２個のユニット積層体および主搬送
機構を示す側面図である。このＳＯＤシステムは、大略
的に、処理ステーション１と、サイドキャビネット２
と、キャリアステーション（ＣＳＢ）３とを有してお
り、処理ステーション１の両側にサイドキャビネット２
およびキャリアステーション（ＣＳＢ）３が設けられて
いる。

【００１７】処理ステーション１は、サイドキャビネッ
ト２側に主処理部１ａ、およびキャリアステーション
（ＣＳＢ）３側に副処理部１ｂを有している。

【００１８】主処理部１ａは、中央に半導体ウエハ（以
下、単にウエハという）Ｗを搬送するための主ウエハ搬
送機構（ＰＲＡ）１８が設けられ、その前面側には、図
１および図２に示すように、上段に設けられた２つの塗
布処理ユニット（ＳＣＴ）１１，１２と、下段に設けら
れた薬品等を内蔵した２つのケミカル室１３，１４とを
有している。また、主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８を
挟んでサイドキャビネット２側およびキャリアステーシ
ョン（ＣＳＢ）３側には、それぞれ複数の処理ユニット
を多段に積層してなる処理ユニット群１６および１７が
設けられている。

【００１９】主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８は、図３
に示すように、Ｚ方向に延在し、垂直壁５１ａ，５１ｂ
およびこれらの間の側面開口部５１ｃを有する筒状支持
体５１と、その内側に筒状支持体５１に沿ってＺ方向に
昇降自在に設けられたウエハ搬送体５２とを有してい
る。筒状支持体５１はモータ５３の回転駆動力によって
回転可能となっており、それに伴ってウエハ搬送体５２
も一体的に回転されるようになっている。ウエハ搬送体
５２は、搬送基台５４と、搬送基台５４に沿って前後に
移動可能な３本のウエハ搬送アーム５５，５６，５７と
を備えており、ウエハ搬送アーム５５〜５７は、筒状支
持体５１の側面開口部５１ｃを通過可能な大きさを有し
ている。これらウエハ搬送アーム５５〜５７は、搬送基
台５４内に内蔵されたモータおよびベルト機構によりそ
れぞれ独立して進退移動することが可能となっている。
ウエハ搬送体５２は、モータ５８によってベルト５９を
駆動させることにより昇降するようになっている。な
お、符号４０は駆動プーリー、４１は従動プーリーであ
る。

【００２０】処理ユニット群１６は、図３に示すよう
に、その上側から順に低温用の加熱処理ユニット（ＬＨ
Ｐ）１９と、２個の硬化（キュア）処理ユニット（ＤＬ
Ｃ）２０と、２個のエージングユニット（ＤＡＣ）２１
とが積層されて構成されている。また、処理ユニット群
１７は、その上から順に２個のベーク処理ユニット（Ｄ
ＬＢ）２２と、低温用の加熱処理ユニット（ＬＨＰ）２
３と、２個の冷却処理ユニット（ＣＰＬ）２４と、受渡
部（ＴＲＳ）２５と、冷却処理ユニット（ＣＰＬ）２６
とが積層されて構成されている。なお、受渡部（ＴＲ
Ｓ）２５は、クーリングプレートの機能を兼ね備えるこ
とが可能である。なお、加熱処理ユニット（ＬＨＰ）１
９，２３、キュア処理ユニット（ＤＬＣ）２０およびベ
ーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２は、いずれも、加熱プ
レート上でのウエハＷの加熱処理を伴うものであり、冷
却処理ユニット（ＣＰＬ）２４，２６はクーリングプレ
ートにて冷却を行うものである。また、キュア処理ユニ
ット（ＤＬＣ）２０およびベーク処理ユニット（ＤＬ
Ｂ）２２は、窒素ガス等の不活性ガスを供給しながら加
熱処理を行うものである。

【００２１】副処理部１ｂは、処理ユニット群１７から
キャリアステーション（ＣＳＢ）３に向けて延びる搬送
路３２に沿って移動可能に設けられた副搬送機構３３
と、搬送路３２の両側に２段ずつ積層して設けられた本
実施形態に係る加熱処理装置としての４個の冷却機能付
き高温加熱処理ユニット（ＨＨＰ）３１を有している。

【００２２】サイドキャビネット２は、その上段に薬液
を供給するためのバブラー（Ｂｕｂ）２７と、排気ガス
の洗浄のためのトラップ（ＴＲＡＰ）２８とを有してい
る。また、その下段には、電力供給源（図示せず）と、
ＨＭＤＳやアンモニア水（ＮＨ_４ＯＨ）等の薬液を貯留
するための薬液室（図示せず）と、廃液を排出するため
のドレイン（図示せず）とを有している。

【００２３】キャリアステーション（ＣＳＢ）３は、複
数枚（例えば２５枚）のウエハＷを収納可能なウエハキ
ャリア（図示せず）を他のシステムからこのシステムへ
搬入またはこのシステムから他のシステムへ搬出した
り、ウエハキャリアと処理ステーション１との間でウエ
ハＷの搬送を行うためのものであり、キャリア載置台お
よびウエハ搬送機構（いずれも図示せず）を有してい
る。

【００２４】このように構成されたＳＯＤシステムにお
いて適宜の誘電体膜を形成する際には、種々の方法が採
用される。例えば、ゾル−ゲル法により層間絶縁膜を形
成する場合には、塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１，１
２のいずれかで所定の塗布膜を塗布後、エージングユニ
ット（ＤＡＣ）２１においてサイドキャビネット２内の
バブラー（Ｂｕｂ）２７により蒸気化された例えばアン
モニアをユニット内に供給してエージング処理が行わ
れ、低温用の加熱処理ユニット（ＬＨＰ）１９，２３の
いずれかで加熱処理後、ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）
２２によりベーク処理が行われる。また、スピードフィ
ルム法により層間絶縁膜を形成する場合には、塗布処理
ユニット（ＳＣＴ）１１，１２のいずれかでアドヒージ
ョンプロモータの塗布を行った後、低温用の加熱処理ユ
ニット（ＬＨＰ）１９，２３のいずれかで加熱処理を行
い、塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１，１２のいずれか
で成膜用の塗布を行い、さらに低温用の加熱処理ユニッ
ト（ＬＨＰ）１９，２３のいずれかでの加熱処理および
ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２でのベーク処理、キ
ュア処理ユニット（ＤＬＣ）２０でのキュア処理がこの
順で行われる。さらに、フォックス法により層間絶縁膜
を形成する場合には、塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１
１，１２のいずれかで所定の塗布膜を塗布後、さらに低
温用の加熱処理ユニット（ＬＨＰ）１９，２３のいずれ
かでの加熱処理およびベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２
２でのベーク処理、キュア処理ユニット（ＤＬＣ）２０
でのキュア処理がこの順で行われる。一方、近時、低電
力で高速動作し、かつデータが不揮発であるメモリ素子
として強誘電体薄膜を用いた強誘電体メモリが注目され
ており、その製造プロセスとしてＳＯＤシステムが検討
されているが、上記ＳＯＤシステムではこのような強誘
電体薄膜を形成することもでき、その場合には、まず、
主処理部１ａにてウエハＷに対して、塗布処理ユニット
（ＳＣＴ）１１，１２のいずれかで加水分解型の塗布液
を塗布し、必要に応じてエージングユニット（ＤＡＣ）
２１でエージング処理を行った後、低温用の加熱処理ユ
ニット（ＬＨＰ）１９，２３のいずれかで加熱処理を行
い、次いで受渡部（ＴＲＳ）２５を介してウエハＷを副
処理部１ｂに搬送し、本実施形態に係る冷却機能付き高
温加熱処理ユニット（ＨＨＰ）３１にて６５０℃以上の
高温でベーク処理を行う。なお、ウエハＷを所定の温度
に保持する目的で、または加熱後の冷却を目的として、
ウエハＷが冷却処理ユニット（ＣＰＬ）２４，２６にて
適宜処理される。

【００２５】以上の処理は例示であって、得ようとする
誘電体膜または塗布膜の種類に応じて種々の処理が適用
され、その中で高温に加熱する必要がある処理は、本実
施形態の冷却機能付き高温加熱処理ユニット（ＨＨＰ）
３１にて加熱処理される。また、これら各種の方法によ
って形成される塗布膜としては有機系、無機系およびハ
イブリッド系の各種材料を用いることが可能である。

【００２６】次に、本発明の一実施形態に係る加熱処理
装置である冷却機能付き高温加熱処理ユニット（ＨＨ
Ｐ）３１について説明する。図４は冷却機能付き高温加
熱処理ユニット（ＨＨＰ）３１の概略構造を示した断面
図である。

【００２７】この冷却機能付き高温加熱処理ユニット
（ＨＨＰ）３１は、加熱部３１ａと冷却部３１ｂとを有
している。

【００２８】加熱部３１ａは、チャンバー６１と、ウエ
ハＷを載置して加熱する加熱プレート６２と、加熱プレ
ート６２の外周を囲繞するように設けられたサポートリ
ング６３と、加熱プレート６２を貫通するように突没自
在に設けられた３本の昇降ピン６４と昇降ピン６４を昇
降させる昇降機構６５とを有している。加熱プレート６
２にはヒーターが内蔵されており、ヒーターにより７０
０℃程度の高温に昇温可能となっている。

【００２９】また、加熱部３１ａは、チャンバ６１内に
パージガスを供給するパージガス供給機構６６と、チャ
ンバ６１内を排気する排気機構６７とを有している。そ
して、パージガス供給機構６６からのパージガスはチャ
ンバ６１の天壁６１ａに設けられたパージガス導入部６
８を介してチャンバ６１内に導入され、チャンバ６１内
のガスはチャンバ６１の天壁６１ａに設けられたガス排
出部７４を介して排出される。パージガス供給機構６６
から供給されるパージガスは特に限定されないが、強誘
電体メモリ用の強誘電体薄膜を形成する場合には、Ｏ_２
とＮ_２との混合ガスが用いられる。

【００３０】パージガス導入部６８は、天壁６１ａの加
熱プレート６２に対向する部分に設けられた下段プレー
ト６１ｂの全面に多数設けられた給気口６９を有してい
る。この給気口６９へは天壁６１ａの上面端部に設けら
れたパージガス導入口７０およびそこから下方に延びる
パージガス通路７１、ならびに以下に説明する図５に示
す主ガス導入路７２および副ガス導入路７３を介してパ
ージガスが供給される。一方、ガス排出部７４は、同様
に下段プレート６１ｂの全面に多数設けられた排気口７
５を有しいる。この排気口７５から吸引された気体は、
図５に示す副排気路７７および主排気路７６から中央の
通路７８ａ，７８ｂ、天壁６１ａの中央上部に設けられ
たキャップ部材７９の内部空間７９ａおよびガス排出口
８０を経て天壁６１ａから排出される。上記給気口６９
と排気口７５とは交互的に設けられている。ここで、排
気口７５は給気口６９よりも大きく構成されており、例
えば給気口６９の２倍の径を有している。このように給
気口６９を小さくすることにより、給気速度を速くして
パージガスが有効にウエハＷに到達させることができ
る。

【００３１】パージガス導入部６８およびガス排出部７
４の詳細な構造を図５に示す。図５は、チャンバ６１の
天壁６１ａの下段プレート６１ｂを示す水平断面図であ
る。この図に示すように、パージガス導入部６８は、下
段プレート６１ｂ内の端部のパージガス通路７１の導入
部７１ａから中心付近にかけて水平方向に直線的に延び
る主ガス導入路７２と、この主ガス導入路７２から下段
プレート６１ｂ内を同心円状に延び、複数の上記給気口
６９が設けられた複数の副ガス導入路７３とを有してい
る。一方、ガス排出部７４は、下段プレート６１ｂの中
央の排気ガスが通る通路７８ａの吸引口７８ｃから水平
方向に直線的に延びる主排気路７６と、主排気路７６か
ら下段プレート６１ｂ内を同心円状に延び、複数の上記
排気口７５が設けられた複数の副排気路７７とを有して
いる。そして、上記副ガス導入路７３と上記副排気路７
７とは交互に配置されている。また、上記主ガス導入路
７２と上記主排気路７６とは、同心円状の副ガス導入路
７３および副排気路７７の直径に対応するように一直線
をなしている。なお、上述したように排気口７５が給気
口６９よりも大きく構成されていることから、副排気路
７７は副ガス導入路７３よりも幅広となっている。

【００３２】チャンバ６１の天壁６１ａにおける下段プ
レート６１ｂの上には中央が円盤状にくりぬかれた中段
プレート６１ｃが設けられており、その中段プレート６
１ｃの中央の空間部に円盤状のトラップ機構８２が設け
られている。トラップ機構８２の下および上にはそれぞ
れ空間８１および８３が設けられており、主排気路７６
から上方に延びる通路７８ａを経て空間８１に達した排
気ガスがトラップ機構８２を通過して排気ガス内の昇華
物等がトラップされる。トラップ機構８２を通過した排
気ガスは空間８３からその上方に延びる通路７８ｂに至
る。トラップ機構８２はカートリッジタイプであり容易
に着脱可能となっている。

【００３３】チャンバ６１の天壁６１ａにおける中段プ
レート６１ｃの上には、冷却水等の冷媒が通流する冷媒
流路８４が形成された上段プレート６１ｄが設けられて
いる。一方、チャンバ６１の底部には冷媒導入ポート８
５と冷媒排出ポート８６とが設けられており、冷媒導入
ポート８５から導入された冷媒が上段プレート６１ｄの
冷媒流路８４を通って冷媒排出ポート８６から排出され
て冷媒が循環され、これにより上記トラップ機構８２を
冷却するようになっている。このようにしてトラップ機
構８２が冷却されることにより、昇華物が冷却されて固
体化しやすくなり、昇華物をより有効にトラップするこ
とができる。

【００３４】チャンバ６１の底部にはリフレクター（反
射板）６３を支持する支持ブロック８８が設けられてお
り、また加熱プレート６２からリフレクター６３および
チャンバ６１の底壁を貫通して、加熱プレート６２を加
熱するヒーター（図示せず）のケーブル８９ａが通って
いるケーブル保護管８９が設けられ、このヒーターのケ
ーブル８９ａはヒーター電源９０に接続されている。

【００３５】チャンバ６１の側壁の冷却部３１ｂ側の部
分にはウエハ搬入出口８７が設けられており、このウエ
ハ搬入出口８７を介してチャンバー６１に対するウエハ
Ｗの搬入出が行われるようになっている。

【００３６】このウエハ搬入出口８７が設けられたチャ
ンバ６１の側壁にはゲートシャッタ室９１が接続されて
いる。このゲートシャッタ室９１には、ウエハ搬入出口
８７に対応する位置に第１のウエハ通過孔９２が設けら
れ、その反対側には第２のウエハ通過孔９３が設けられ
ている。ゲートシャッタ室９１の内部にはウエハ搬出入
口８７を開閉自在にゲートシャッタ９４が設けられてお
り、このゲートシャッタ９４はゲートシャッタ室９１の
下方に設けられたシリンダ９６によりピストン９５を上
下動することにより、ゲートシャッタ９４を開閉するよ
うになっている。

【００３７】冷却部３１ｂは、チャンバー１０１と、ウ
エハＷを載置して冷却する冷却プレート１０２と、冷却
プレート１０２を支持する支持部材１０３と、冷却プレ
ート１０２を貫通するように突没自在に設けられた３本
の昇降ピン１０４と昇降ピン１０４を昇降させる昇降機
構１０５とを有している。冷却プレート１０２には冷却
水等の冷媒が通流する図示しない冷媒流路が設けられて
おり、冷却プレート１０２の下部にはその冷媒流路に接
続された冷媒導入管１０７と冷媒排出管１０８が設けら
れている。そして、冷媒導入管１０７から冷却水等の冷
媒を冷媒流路に供給し、冷媒排出管１０８から冷媒を排
出することにより冷媒が冷媒流路を流れ冷却プレート１
０２を所定の温度に制御するようになっている。

【００３８】チャンバ１０１内の上部には水平方向に沿
ってシャワープレート１０９が設けられており、シャワ
ープレート１０９には多数のガス吐出孔が形成されてい
る。チャンバ１０１の上面にはパージガスを導入するパ
ージガス導入口１１１が形成されており、このパージガ
ス導入口１１１にはパージガス供給機構１１２が接続さ
れている。そして、パージガス供給機構１１２からパー
ジガス、例えばＯ_２とＮ_２との混合ガスがチャンバ１０
１内に導入される。具体的には、最初にチャンバ１０１
の天壁とシャワープレート１０９との間の空間１１３に
パージガスが導入され、空間１１３のパージガスがシャ
ワープレート１０９のガス吐出孔１１０を介して下方に
均一に吐出される。また、チャンバ１０１の底壁には排
気口１１４が設けられており、この排気口１１４には排
気機構１１５が接続されている。そして、排気機構１１
５により排気口１１４を介してチャンバ１０１内を排気
する。

【００３９】チャンバ１０１内のシャワープレート１０
９と冷却プレート１０２との間には水平にガイドレール
１１６が設けられており、ガイドレール１１６に沿っ
て、ウエハ保持アーム１１７が取り付けられたスライダ
１１８が移動可能となっている。ウエハ保持アーム１１
７は、ＡｌＮ等のセラミックスで構成され、冷却プレー
ト１０２から数ｍｍ離隔して水平に配置されている。そ
して、ウエハ保持アーム１１７はウエハＷを保持した状
態で図示しない駆動機構によりスライダ１１８をガイド
レール１１６に沿って移動させることにより、ウエハＷ
を冷却部３１ｂのチャンバ１０１と加熱部３１ａのチャ
ンバ６１との間で搬送可能となっている。

【００４０】チャンバ１０１の加熱部３１ａ側の側壁に
はウエハ搬送口１１９が形成されており、このウエハ搬
送口１１９を介してウエハＷを冷却部３１ｂと加熱部３
１ａとの間で搬送するようになっている。

【００４１】なお、この冷却機能付き高温加熱処理ユニ
ット（ＨＨＰ）３１に対するウエハＷの搬入出は、冷却
部３１ｂのチャンバ１０１に設けられた図示しないウエ
ハ搬入出口を介して副搬送機構３３により行われる。

【００４２】次に、このように構成された冷却機能付き
高温加熱処理ユニット（ＨＨＰ）３１の動作について説
明する。まず、冷却部３１ｂの搬入出口からウエハＷを
搬入する。このとき、ウエハ保持アーム１１７を冷却部
３１ｂのチャンバ１０１内における冷却プレート１０２
の直上に位置させ、昇降ピン１０４を突出させた状態に
して、図６に示すように、副搬送機構３３によりウエハ
Ｗを昇降ピン１０４上に載せ、次いで昇降ピン１０４を
下降させてウエハ保持アーム１１７上にウエハＷを載置
させる。

【００４３】続いて、ゲートシャッタ室９１のゲートシ
ャッタ９４を開にしてウエハＷが載置されたウエハ保持
アーム１１７を加熱部３１ａのチャンバ６１内に搬送
し、図７に示すように加熱プレート６２直上に位置さ
せ、昇降ピン６４を上昇させてウエハＷを昇降ピン６４
上に載置させる。そして、ウエハ保持アーム１１７を退
避させ、ゲートシャッタ９４を閉じ、昇降ピン６４を下
降させることにより、図４に示したようにウエハＷが加
熱プレート６２に載置された状態となる。

【００４４】このとき、内蔵されたヒータにより加熱プ
レート６２は例えば６００〜７００℃程度の高温に加熱
されており、チャンバ６１内の空間には熱対流が生じて
いる。そして、パージガス導入部６８からはパージガス
供給機構６６からのパージガスがチャンバ６１内に導入
され、排気機構６７によりガス排出部７４を介してチャ
ンバ６１内が排気される。

【００４５】この際にチャンバ６１の天壁６１ａに設け
られた複数の給気口６９からパージガスが供給され、こ
の給気口６９と交互的に設けられた複数の排気口７５か
ら排気されるので、ガスの供給および排気を局所的な領
域毎に行うことができる。したがって、チャンバ６１内
に熱対流が生じていても、それによって供給されたパー
ジガスがウエハＷに到達せずに排気されるおそれが少な
く、熱対流の影響は少ないから、チャンバ６１内に均一
にガスを供給することができる。

【００４６】また、パージガス導入部６８は、水平方向
に直線的に延びる主ガス導入路７２と、この主ガス導入
路７２から下段プレート６１ｂ内を同心円状に延び、複
数の上記給気口６９が設けられた複数の副ガス導入路７
３とを有し、ガス排出部７４は、水平方向に直線的に延
びる主排気路７６と、主排気路７６から下段プレート６
１ｂ内を同心円状に延び、複数の上記排気口７５が設け
られた複数の副排気路７７とを有し、副ガス導入路７３
と副排気路７７とは交互に配置されているので、チャン
バ６１内へのパージガスの供給をより均一に行うことが
でき、また、チャンバ６１からの排気をより均一かつ速
やかに行うことができる。

【００４７】この場合に、主ガス導入路７２から延びる
副ガス導入路７３では先端に行くほど供給されるガス量
が少なくなるので、図８の（ａ）に示すように副ガス導
入路７３の先端に行くほど吸気口６９の径を大きくした
り、図８の（ｂ）に示すように、副ガス導入路７３の先
端に行くほど給気口６９の間隔を狭くすることが好まし
い。これにより、パージガスの供給をチャンバ６１内で
より均一に行うことができる。

【００４８】一方、排気口７５から吸引された排気ガス
は、副排気路７７、主排気路７６、通路７８ａ、空間８
１を通ってトラップ機構８２に至り、そこで排気ガス中
の昇華物等がトラップされる。この場合に、トラップ機
構８２はチャンバ６１の天壁６１ａ内に着脱自在に設け
られているため、メンテナンスの際にはトラップ機構８
２を取り外して洗浄しさえすればよく、配管等の洗浄が
不要である。したがって、メンテナンス性が高い。ま
た、チャンバ６１の天壁６１ａには冷却水等の冷媒が通
流されているので、トラップ機構８２が冷却されてお
り、トラップ機構８２において昇華物が速やかに冷却さ
れて固体になりやすく、昇華物のトラップ効率が高い。

【００４９】なお、チャンバ６１内の下段プレート６１
ｂとトラップ機構８２との間および下段プレート６１ｂ
と中段プレート６１ｃとの間に断熱材を設けてもよい。
これにより、冷却されたチャンバ６１内の中段プレート
６１ｃおよびトラップ機構８２の熱影響による下段プレ
ート６１ｂの温度下降を防止し、排気口７５内で昇華物
が冷却され固体化し付着するのを防止することができ
る。

【００５０】以上のようにして加熱処理が終了した後、
昇降ピン６４によりウエハＷが持ち上げられ、ゲートシ
ャッタ９４を開にして加熱部３１ａのチャンバ６１内に
再びウエハ保持アーム１１７が進入してきてその上にウ
エハＷが載置される。この場合にウエハＷは７００℃程
度の高温になっているが、ウエハ保持アーム１１７はセ
ラミック製であるため、熱によるダメージは生じない。

【００５１】次に、ウエハＷを受け取ったウエハ保持ア
ーム１１７を冷却部３１ｂのチャンバ１０１内に移動さ
せ、ゲートシャッタ９４を閉じる。チャンバ１０１内
は、パージガス供給機構１１２からパージガス導入口１
１１を経て導入されたパージガス、例えばＯ_２とＮ_２と
の混合ガスをシャワープレート１０９のガス吐出孔１１
０から下方に吐出させ、排気機構１１５により排気口１
１４を経て排気することにより、清浄なパージガス雰囲
気に維持されており、その状態でウエハ保持アーム１１
７上のウエハＷを冷却プレート１０２の直上に位置さ
せ、冷却プレート１０２の冷熱によりウエハＷを冷却す
る。

【００５２】このようにして冷却部３１ｂでウエハＷを
冷却するので、ウエハＷが７００℃という高温に加熱さ
れた場合でも副搬送機構３３に支障なくウエハＷを次工
程に搬送することが可能となる。また、ウエハ保持アー
ム１１７上に載置された状態で冷却されるため、工程が
簡略化される。この場合に、ウエハ保持アーム１１７は
冷却プレート１０２の直上数ｍｍの位置にあるので、冷
却効率は高く維持される。

【００５３】ウエハＷの冷却が終了した後、昇降ピン１
０４を上昇させてウエハＷを持ち上げ、図示しない搬入
出口から副搬送機構３３をウエハＷの直下に挿入し、昇
降ピン１０４を下降させることにより、副搬送機構３３
上にウエハＷを載置し、ウエハＷを搬出し、冷却機能付
き高温加熱処理ユニット（ＨＨＰ）３１での処理を終了
する。

【００５４】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の思想の範囲内で種々変形可能で
ある。例えば、上記実施形態では主ガス導入路から同心
円状に延びる副ガス導入路と主排気路から同心円状に延
びる副排気路とを交互に設け、これら副ガス導入路およ
び副排気路にそれぞれ給気口および排気口を設けたが、
これに限らず、複数の給気口と排気口とが交互的に設け
られている構造であれば適用可能である。また、上記実
施形態では、冷却機能を有する高温加熱処理ユニットに
本発明を適用したが、冷却機能は必ずしも必要ではな
い。さらに、上記実施形態ではチャンバ内に供給される
ガスとしてパージガスの例について示したが、これに限
らず、他の処理を目的としたガスであってもよい。さら
にまた、処理される基板は、半導体ウエハに限定される
ものではなく、例えば、ＬＣＤ基板等の他の基板であっ
ても構わない。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
チャンバの天壁に設けられた複数の給気口からガスが供
給され、この給気口と交互的に設けられた複数の排気口
から排気されるので、ガスの供給および排気を局所的な
領域毎に行うことができ、熱対流の影響が少なく、チャ
ンバ内に均一にガスを供給することができ、加熱処理を
均一に行うことができる。

【００５６】また、チャンバ内に設けられたガス排出部
に、トラップ機構を着脱自在に設けたので、メンテナン
スの際にはトラップ機構を取り外して洗浄しさえすれば
よく、配管等の洗浄が不要である。したがって、洗浄す
る部品を削減することができ、メンテナンス性を高くす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る加熱処理装置を搭載
したＳＯＤシステムを概略的に示す平面図。

【図２】図１のＳＯＤシステムを概略的に示す正面図。

【図３】図１に示したＳＯＤシステム内に装着された２
個のユニット積層体および主搬送機構を概略的に示す側
面図。

【図４】本発明の一実施形態に係る加熱処理装置である
冷却機能付き高温加熱処理ユニット（ＨＨＰ）の概略構
造を示す断面図。

【図５】パージガス導入部およびガス排出部の詳細な構
造を示す水平断面図。

【図６】本発明の一実施形態に係る加熱処理装置である
冷却機能付き高温加熱処理ユニット（ＨＨＰ）の動作を
説明するための断面図。

【図７】本発明の一実施形態に係る加熱処理装置である
冷却機能付き高温加熱処理ユニット（ＨＨＰ）の動作を
説明するための断面図。

【図８】パージガス導入部における副ガス導入路の好ま
しい例を示す図。

【符号の説明】

１；処理ステーション２；サイドキャビネット３；キャリアステーション（ＣＳＢ）１６,１７；処理ユニット群１８；主ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）３１；冷却機能付き高温加熱処理ユニット（ＨＨＰ）
（加熱処理装置）３１ａ；加熱部３１ｂ；冷却部６１；チャンバ６１ａ；天壁６２；加熱プレート６６；パージガス供給機構６７；排気機構６８；パージガス導入部６９；給気口７０；ガス導入口７１；パージガス通路７２；主ガス導入路７３；副ガス導入路７４；ガス排出部７５；排気口７６；主排気路７７；副排気路７８ａ，７８ｂ；通路８０；ガス排出口８２；トラップ機構８４；冷媒流路Ｗ；半導体ウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5F045 BB01 BB10 BB19 EB08 EF01 EF05 EF07 EF14 EF20 EJ01 EK21 EN05 HA25 5F046 KA05 KA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を載置して加熱する加熱プレート
と、前記加熱プレートを収容するチャンバと、前記チャンバ内に所定のガスを供給するガス供給機構
と、前記チャンバ内を排気する排気機構と、前記ガス供給機構からのガスをチャンバ内に導入するガ
ス導入部と、前記チャンバ内のガスを排出するガス排出部とを具備
し、前記ガス導入部は、前記チャンバの天壁に設けられた複
数の給気口を有し、前記ガス排出部は、前記チャンバの
天壁に設けられた複数の排気口を有し、前記給気口と前
記排気口とは交互的に設けられていることを特徴とする
加熱処理装置。
【請求項２】前記ガス導入部は、前記チャンバの天壁
にガスを導入するガス導入口と、前記ガス導入口から前
記天壁内を水平方向に直線的に延びる主ガス導入路と、
前記主ガス導入路から前記チャンバの天壁内を同心円状
に延び、前記複数の給気口が設けられた副ガス導入路と
を有し、前記ガス排出部は、前記チャンバの天壁からチャンバ内
のガスを排出するガス排出口と、前記ガス排出口に連通
するガス通路から前記天壁内を水平方向に延びる主排気
路と、前記主排気路から前記チャンバの天壁内を同心円
状に延び、前記複数の排気口が設けられた副排気路とを
有し、前記副ガス導入路と前記副排気路とは交互に配置されて
いることを特徴とする請求項１に記載の加熱処理装置。
【請求項３】前記ガス導入口は、前記チャンバの天壁
の周辺部に設けられ、前記主ガス導入路は、前記ガス導
入口から前記チャンバの天壁の略中央まで延び、前記ガス排出口に連通するガス通路は、前記チャンバの
天壁の略中央に設けられ、前記主排気路は、前記チャン
バーの天壁の周辺部から前記ガス通路まで延びているこ
とを特徴とする請求項２に記載の加熱処理装置。
【請求項４】前記給気口は、前記副ガス導入路の先端
に行くに従って、その径が大きくなっていることを特徴
とする請求項３に記載の加熱処理装置。
【請求項５】前記給気口は、前記副ガス導入路の先端
に行くに従って、その間隔が狭くなっていることを特徴
とする請求項３または請求項４に記載の加熱処理装置。
【請求項６】前記排気口は前記給気口よりも大きいこ
とを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に
記載の加熱処理装置。
【請求項７】前記ガス排出部に着脱自在に設けられた
トラップ機構をさらに具備することを特徴とする請求項
１から請求項６のいずれか１項に記載の加熱処理装置。
【請求項８】塗布膜が形成された基板を載置して加熱
する加熱プレートと、前記加熱プレートを収容するチャンバと、前記チャンバ内に所定のガスを供給するガス供給機構
と、前記チャンバ内を排気する排気機構と、前記ガス供給機構からのガスをチャンバ内に導入するガ
ス導入部と、前記チャンバに設けられ、前記チャンバ内のガスを排出
するガス排出部と、前記ガス排出部に着脱自在に設けられたトラップ機構と
を具備することを特徴とする加熱処理装置。
【請求項９】前記トラップ機構を冷却する冷却機構を
さらに具備することを特徴とする請求項８に記載の加熱
処理装置。