JP2008300876A - 基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱処理装置内で発生するパーティクルを減少させる基板処理方法を提供すること。
【解決手段】チャンバーを開閉する開閉機構を有する加熱処理装置を用いて、溶媒を含む膜を塗布した被処理基板を枚葉で連続して加熱処理する基板処理方法であって、前記被処理基板を前記加熱処理装置に搬入し、前記開閉機構を閉じ、所定の給気流量、排気流量の気体を流しながら前記被処理基板を所定時間加熱し、前記給気流量及び前記排気流量の少なくとも一方を前記加熱処理時よりも高い流量とし、前記被処理基板を所定時間前記加熱処理装置内に保持し、前記開閉機構を開き、前記被処理基板を前記加熱処理装置から搬出する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、半導体製造におけるリソグラフィー工程に使用される塗布現像処理装置での基板処理方法に関する。

半導体集積回路の製造におけるフォトリソグラフィー工程では、塗布現像処理装置で、被処理基板に対して反射防止膜の塗布処理・ベーク処理、レジストの塗布処理・ベーク処理を施し、露光装置で、被処理基板上に形成されたレジスト膜にマスクを介してパターンを露光する処理を施し、さらに塗布現像処理装置で、露光後のベーク処理、現像処理を順に施す。

このうち、反射防止膜の塗布処理とレジストの塗布処理の後に行われるベーク処理では、主に塗布された薬液の溶媒が加熱処理装置中に放出され、排気によって装置内から除去される。しかしこのとき、ベーク温度が高い反射防止膜では、溶媒だけでなく昇華物が装置内に放出され、排気が十分でない場合、被処理基板上に再付着し欠陥となる場合がある。通常は、加熱処理装置の排気を十分に行う、もしくは塗布する材料からの昇華物を抑えるような組成にすることで、これらの問題を回避してきた。

しかし近年、リソグラフィー工程で用いられる薬液が多様化し、さまざまな溶媒が用いられるようになり、同じ加熱処理装置で異なる溶媒を含む材料のベーク処理が行われるようになってきている。この結果、相性の悪い溶媒と材料である樹脂を加熱する場合に、パーティクルが析出し被処理基板上に付着し、欠陥となる問題が生じている。

なお、特許文献１には、チャンバー内に導入されたガスが、基板に向かって凸又は凹となる曲面状の板からなるガス吹き出し板に形成された開口を通って基板に吹き付けられる基板処理装置が開示されている。

特許文献２には、チャンバー内に導入されたガスが、ガス吹き出し板に形成された開口を通って基板に吹き付けられる基板処理装置が開示されている。

特許文献３には、ポリシロキサン塗布液を基板に塗布後、その塗布液に含まれる溶媒と同じ溶媒の雰囲気中で加熱し、その後、加熱しながら雰囲気を徐々に不活性ガスに置換する工程を有する方法が開示されている。
特開２００４−１７２６４１号公報 特開２００３−１５８０６４号公報 特開平１１−７４２６１号公報

本発明の目的は、加熱処理装置内で発生するパーティクルを減少させる基板処理方法を提供することにある。

本発明の一形態の基板処理方法は、チャンバーを開閉する開閉機構を有する加熱処理装置を用いて、溶媒を含む膜を塗布した被処理基板を枚葉で連続して加熱処理する基板処理方法であって、前記被処理基板を前記加熱処理装置に搬入し、前記開閉機構を閉じ、所定の給気流量、排気流量の気体を流しながら前記被処理基板を所定時間加熱し、前記給気流量及び前記排気流量の少なくとも一方を前記加熱処理時よりも高い流量とし、前記被処理基板を所定時間前記加熱処理装置内に保持し、前記開閉機構を開き、前記被処理基板を前記加熱処理装置から搬出する。

本発明の他の形態の基板処理方法は、チャンバーを開閉する開閉機構を有する加熱処理装置を用いて、溶媒を含む膜を塗布した被処理基板を枚葉で連続して加熱処理する基板処理方法であって、前記被処理基板を前記加熱処理装置に搬入し、前記開閉機構を閉じ、所定の給気流量、排気流量の気体を流しながら前記被処理基板を所定時間加熱し、前記開閉機構を開き、前記被処理基板を熱容量の小さいアームまたは所定温度以上加熱されたアームで前記加熱処理装置から搬出する。

本発明によれば、加熱処理装置内で発生するパーティクルを減少させる基板処理方法を提供でき、半導体装置製造における歩留まりを向上させることができる。

以下、実施の形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
半導体集積回路の製造におけるフォトリソグラフィー工程では、塗布現像処理装置で、被処理基板（半導体基板）に対して反射防止膜の塗布処理・ベーク処理、レジストの塗布処理・ベーク処理を施し、露光装置で、被処理基板上に形成されたレジスト膜にマスクを介してパターンを露光する処理を施し、さらに塗布現像処理装置で、露光後のベーク処理、現像処理を順に施す。

本第１の実施の形態では、有機反射防止膜とＳＯＧ（Spin On Glass）膜とに対して、同じ加熱処理装置（ベークユニット）でベーク処理をする場合を説明する。有機反射防止膜の薬液に含まれる溶媒とＳＯＧ膜の薬液に含まれる溶媒は異なる種類となっている。

図１は、有機反射防止膜及びＳＯＧ膜のベーク処理に用いる一般的な枚葉の加熱処理装置の構成を示す側断面図である。チャンバー１００の上部には蓋１０１が設けられており、チャンバー１００内の上方には天板１０２が設けられている。蓋１０１の中央には孔１０５が設けられ、天板１０２には複数の開孔１０２１が、例えば螺旋状あるいは放射状に設けられている。ウエハ（半導体基板）１０３が載置されるチャンバー１００下部の熱板１０４には、複数の支持ピン１０７が上昇／下降可能に埋め込まれており、チャンバー１００内下部の端部には複数の孔１０６が設けられている。

図２は、一般的なベーク処理の手順を示すフローチャートである。まず、ウエハ１０３に回転塗布により塗布膜（溶媒を含む樹脂膜）が形成され、ウエハ１０３が上述した加熱処理装置に搬送されると、ステップＳ１０１で、チャンバー１００の蓋１０１が開き、ステップＳ１０２で、ウエハ１０３がチャンバー１００内に搬入される。ステップＳ１０３で、複数の支持ピン１０７がウエハ１０３を下方から支持した状態で下降し、チャンバーの蓋１０１が閉じて、ステップＳ１０４で、ベーク処理が開始される。

ベーク処理中は、外部から空気（またはＮ_２）がチャンバー上部の孔１０５から給気され、チャンバー下部の複数の孔１０６から排気される。ベーク処理を所定時間行った後、ステップＳ１０５で、チャンバーの蓋１０１が開き、支持ピン１０７が上昇し、ステップＳ１０６で、ウエハ１０３が搬出される。

ステップＳ１０７で、次のウエハ１０３が加熱処理装置に到来している場合には、処理済みのウエハ１０３の搬出と同時に次のウエハ１０３がチャンバー１００内に搬入され、上記ステップＳ１０２以降の処理が繰り返される。ステップＳ１０７で、次のウエハ１０３が加熱処理装置に到来していない場合は、ステップＳ１０８で、次のウエハ１０３が来るまでチャンバーの蓋１０１を閉じた状態で待機した後、次のウエハ１０３に対して上記ステップＳ１０１以降の処理が行われる。

一般的な加熱処理装置では、有機反射防止膜とＳＯＧ膜が、図２のような手順で繰り返し処理される。このような手順でウエハの処理枚数を重ねたところ、ある時期を境に、有機反射防止膜をベーク処理する際にウエハ上に欠陥が発生する問題が生じた。この原因を調査したところ、加熱処理装置内の天板１０２にＳＯＧ膜の昇華物が付着し、そのＳＯＧと有機反射防止膜の溶媒が凝集してパーティクルとなり、ウエハ上に付着したことが判明した。以下、この問題を解決するための装置と処理方法について説明する。

上記の問題に対し、図３に示す加熱処理装置を用いて、以下のような処理（１つのウエハの処理と次のウエハの処理との間に行う処理）を行う。

図３は、本第１の実施の形態に係る枚葉の加熱処理装置の構成を示す側断面図である。図３において図１と同一な部分には同符号を付してある。チャンバー１００の上部には蓋１０１（開閉機構）が設けられており、チャンバー１００内の上方には天板１０２が設けられている。蓋１０１の中央には孔１０５が設けられ、天板１０２には複数の開孔１０２１が、例えば螺旋状あるいは放射状に設けられている。ウエハ（半導体基板、被処理基板）１０３が載置されるチャンバー１００下部の熱板１０４には、複数の支持ピン１０７が上昇／下降可能に埋め込まれており、チャンバー１００内下部の端部には複数の孔１０６が設けられている。

また、気体供給源２０１が配管を介して圧力調整機構２０２、温度調整機構２０３、及びバルブ２０４に連結されており、さらに溶媒雰囲気作製機構２０５がバルブ２０４に連結されている。各孔１０６には、排気量調整機構２０６を介して排気機構２０７が連結されている。気体供給源２０１、圧力調整機構２０２、温度調整機構２０３、バルブ２０４、溶媒雰囲気作製機構２０５、排気量調整機構２０６、及び排気機構２０７には、コンピュータからなる制御部３００が接続されている。

図４は、本第１の実施の形態に係るベーク処理の手順を示すフローチャートである。まず、ウエハ１０３に回転塗布により塗布膜（溶媒を含む樹脂膜）が形成され、ウエハ１０３が上述した加熱処理装置に搬送されると、ステップＳ２０１で、制御部３００の制御によりチャンバー１００の蓋１０１が開き、ステップＳ２０２で、ウエハ１０３がチャンバー１００内に搬入される。ステップＳ２０３で、制御部３００の制御により、複数の支持ピン１０７がウエハ１０３を下方から支持した状態で下降し、チャンバーの蓋１０１が閉じて、ステップＳ２０４で、ベーク処理が開始される。

ベーク処理中は、制御部３００の制御により、気体供給源２０１からの空気（またはＮ_２）が、圧力調整機構２０２により圧力を調整され、温度調整機構２０３により温度を調整された後、バルブ２０４を介してチャンバー上部の孔１０５から所定の流量で給気され、チャンバー下部の複数の孔１０６から所定の流量で排気される。

ベーク処理を所定時間行った後、ステップＳ２０５で、制御部３００の制御によりチャンバーの蓋１０１が開き、支持ピン１０７が上昇し、ステップＳ２０６で、ウエハ１０３が搬出される。

ステップＳ２０７で、次のウエハ１０３上の膜の種類が今回のウエハ１０３上の膜の種類と同じであり、ステップＳ２０８で、次のウエハ１０３が加熱処理装置に到来している場合には、制御部３００の制御により、処理済みの今回のウエハ１０３の搬出と同時に次のウエハ１０３がチャンバー１００内に搬入され、上記ステップＳ２０２以降の処理が繰り返される。

ステップＳ２０７で、次のウエハ１０３上の膜の種類が今回のウエハ１０３上の膜の種類と異なる場合には、制御部３００の制御により、ステップＳ２０９で、次のウエハ１０３が来るまでチャンバーの蓋１０１を閉じた状態で待機した後、ステップＳ２１０で、処理済みの今回のウエハ１０３上の膜に含まれる溶媒と同じ溶媒を溶媒雰囲気作製機構２０５で空気（またはＮ_２）中に含ませる。本実施の形態では、少なくとも有機反射防止膜及びＳＯＧ膜に含まれる溶媒が空気（またはＮ_２）中に含まれる。

その後、制御部３００の制御により、次のウエハ１０３に対して上記ステップＳ２０１以降の処理が行われる。

ステップＳ２０８で、次のウエハ１０３が加熱処理装置に到来していない場合は、ステップＳ２１１で、制御部３００の制御により、次のウエハ１０３が来るまでチャンバーの蓋１０１を閉じた状態で待機した後、次のウエハ１０３に対して上記ステップＳ２０１以降の処理が行われる。

これにより、次のウエハ１０３上の膜の種類が今回のウエハ１０３上の膜の種類と異なる場合に、今回のウエハ１０３を処理した際に天板１０２に付着した昇華物を、溶媒雰囲気作製機構２０５で供給した溶媒雰囲気に溶解させ、孔１０６から排気することで、次のウエハ１０３の処理時にパーティクルの原因となる物質を除去できる。これにより、次のウエハ１０３上の欠陥を低減させることができる。なお、上記の実施の形態ではウエハ１０３上の膜種が変わるごとに溶媒雰囲気を給気したが、膜種に関わらずウエハ１０３ごとに給気してもよい。

最終的に、上述したように処理されたウエハ１０３を用いて半導体装置が製造されることになる。

図５は、本第１の実施の形態の変形例に係るベーク処理の手順を示すフローチャートである。まず、ウエハ１０３に回転塗布により塗布膜（溶媒を含む樹脂膜）が形成され、ウエハ１０３が図３に示した加熱処理装置に搬送されると、ステップＳ３０１で、制御部３００の制御によりチャンバー１００の蓋１０１が開き、ステップＳ３０２で、ウエハ１０３がチャンバー１００内に搬入される。ステップＳ３０３で、制御部３００の制御により、複数の支持ピン１０７がウエハ１０３を下方から支持した状態で下降し、チャンバーの蓋１０１が閉じて、ステップＳ３０４で、ベーク処理が開始される。

ベーク処理中は、制御部３００の制御により、気体供給源２０１からの空気（またはＮ_２）が、圧力調整機構２０２により圧力を調整され、温度調整機構２０３により温度を調整された後、バルブ２０４を介してチャンバー上部の孔１０５から所定の流量で給気され、チャンバー下部の複数の孔１０６から所定の流量で排気される。

このベーク処理を所定時間行った後、ステップＳ３０５で、制御部３００の制御により、溶媒雰囲気作製機構２０５を調整し、バルブ２０４を介して溶媒を含む気体をチャンバー上部の孔１０５から給気し、チャンバー下部の複数の孔１０６から排気する。ステップＳ３０６で、制御部３００の制御により、所定時間経過後チャンバーの蓋１０１が開き、支持ピン１０７が上昇し、ウエハ１０３が搬出される。その後、制御部３００の制御により、溶媒雰囲気作製機構２０５を調整し、給気する気体を元に戻す。

ステップＳ３０７で、次のウエハ１０３が加熱処理装置に到来している場合には、制御部３００の制御により、処理済みの今回のウエハ１０３の搬出と同時に次のウエハ１０３がチャンバー１００内に搬入され、上記ステップＳ３０２以降の処理が繰り返される。

ステップＳ３０７で、次のウエハ１０３が加熱処理装置に到来していない場合は、ステップＳ３０８で、制御部３００の制御により、次のウエハ１０３が来るまでチャンバーの蓋１０１を閉じた状態で待機した後、次のウエハ１０３に対して上記ステップＳ３０１以降の処理が行われる。

このように、ベーク処理の後、チャンバーの蓋１０１を開く前に、処理対象のウエハ１０３の膜に含まれる溶媒を溶媒雰囲気作成機構２０５で空気中に含ませ、チャンバー１００内に導入し、ベーク処理を所定時間行ってもよい。なお、上記の実施の形態における空気中に含ませる溶媒の濃度は、溶媒が析出しないように飽和濃度以下であることが望ましい。

最終的に、上述したように処理されたウエハ１０３を用いて半導体装置が製造されることになる。

本第１の実施の形態では、ウエハを枚葉で連続して加熱処理する際に、１つのウエハの処理と次のウエハの処理との間に、溶媒を含む気体を加熱処理装置に供給し排気を行うことで、パーティクルの原因となる物質を除去したが、１つのウエハの処理と次のウエハの処理との間に、チャンバーの蓋１０１を閉じた状態で天板１０２を加熱し、天板１０２に付着した物質を昇華させ、排気により回収してもよい。この場合は、再析出を防止するため、天板１０２近傍の温度が溶媒の露点以下にならないことが望ましい。

また、その他の実施の形態として、１つのウエハの処理と次のウエハの処理との間に高い排気量で排気をし、パーティクルの原因となる物質を除去してもよい。また、ベーク処理時よりも高い温度の気体を給気して、パーティクルの原因となる物質を昇華させ、排気により回収してもよい。この場合、回収効率を良くするために、排気量を通常の基板加熱処理よりも高くしてもよい。

また、本第１の実施の形態では、有機反射防止膜とＳＯＧ膜をベーク処理する例を説明したが、どちらか一方をベーク処理する際に昇華物がパーティクルとなって問題になる場合にも適用できる。なお、上記実施の形態では加熱処理装置のチャンバー１００の蓋１０１を開閉動作させたが、その代わりに加熱処理装置の図示しないシャッターを開閉動作させてもよい。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、ＳＯＧ膜と有機反射防止膜を同一の加熱処理装置で処理した場合に問題となるパーティクルの付着を、１つのウエハの処理と次のウエハの処理との間に付加的な処理を加えることで防止する例を示した。本第２の実施の形態では、有機反射防止膜をベーク処理する場合に問題となるパーティクルの付着を、ウエハのベーク処理に工夫を施すことで防止する。

図１に示した一般的な加熱処理装置を用いて、図２に示した手順で有機反射防止膜の処理を重ねたところ、ある時期を境に、有機反射防止膜をベーク処理する際にウエハ上にパーティクルが付着する問題が生じた。この原因を調査したところ、天板１０２に有機反射防止膜の昇華物が付着し、その付着物と有機反射防止膜の溶媒および昇華物が凝集してパーティクルとなり、ウエハ上に付着したことが判明した。以下、この問題を解決するための装置と処理方法について説明する。

図６は、本第２の実施の形態に係るベーク処理の手順を示すフローチャートである。まず、ウエハ１０３に回転塗布により塗布膜（溶媒を含む樹脂膜）が形成され、ウエハ１０３が図３に示した加熱処理装置に搬送されると、ステップＳ４０１で、制御部３００の制御によりチャンバー１００の蓋１０１が開き、ステップＳ４０２で、ウエハ１０３がチャンバー１００内に搬入される。ステップＳ４０３で、制御部３００の制御により、複数の支持ピン１０７がウエハ１０３を下方から支持した状態で下降し、チャンバーの蓋１０１が閉じて、ステップＳ４０４で、ベーク処理が開始される。

ベーク処理中は、制御部３００の制御により、気体供給源２０１からの空気（またはＮ_２）が、圧力調整機構２０２により圧力を調整され、温度調整機構２０３により温度を調整された後、バルブ２０４を介してチャンバー上部の孔１０５から所定の流量で給気され、チャンバー下部の複数の孔１０６から所定の流量で排気される。

このベーク処理を所定時間行った後、ステップＳ４０５で、制御部３００の制御により、気体供給源２０１を調整し、給気量と排気量の少なくとも一方を増加させる。ステップＳ４０６で、制御部３００の制御により、所定時間経過後チャンバーの蓋１０１が開き、支持ピン１０７が上昇し、ウエハ１０３が搬出される。その後、制御部３００の制御により、気体供給源２０１を調整し、給気量・排気量を元に戻す。

ステップＳ４０７で、次のウエハ１０３が加熱処理装置に到来している場合には、制御部３００の制御により、処理済みの今回のウエハ１０３の搬出と同時に次のウエハ１０３がチャンバー１００内に搬入され、上記ステップＳ４０２以降の処理が繰り返される。

ステップＳ４０７で、次のウエハ１０３が加熱処理装置に到来していない場合は、ステップＳ４０８で、制御部３００の制御により、次のウエハ１０３が来るまでチャンバーの蓋１０１を閉じた状態で待機した後、次のウエハ１０３に対して上記ステップＳ４０１以降の処理が行われる。

これにより、ウエハ処理の前半に発生した物質を、処理の後半で給気・排気量を上げることで除去できる。また、処理の前半は排気量を上げていないので、チャンバー内の温度の均一性を保った状態で処理できる。これにより、温度の均一性を保ったままウエハ上の欠陥を低減させることができる。なお、上記の実施の形態では、支持ピン１０７を上昇する前に給気・排気量を増加させたが、支持ピン１０７を上昇した後に行っても同様の効果が得られる。

最終的に、上述したように処理されたウエハ１０３を用いて半導体装置が製造されることになる。

図７は、本第２の実施の形態の第１変形例に係るベーク処理の手順を示すフローチャートである。まず、ウエハ１０３に回転塗布により塗布膜（溶媒を含む樹脂膜）が形成され、ウエハ１０３が図３に示した加熱処理装置に搬送されると、ステップＳ５０１で、制御部３００の制御によりチャンバー１００の蓋１０１が開き、ステップＳ５０２で、ウエハ１０３がチャンバー１００内に搬入される。ステップＳ５０３で、制御部３００の制御により、複数の支持ピン１０７がウエハ１０３を下方から支持した状態で下降し、チャンバーの蓋１０１が閉じて、ステップＳ５０４で、ベーク処理が開始される。

ベーク処理中は、制御部３００の制御により、気体供給源２０１からの空気（またはＮ_２）が、圧力調整機構２０２により圧力を調整され、温度調整機構２０３により温度を調整された後、バルブ２０４を介してチャンバー上部の孔１０５から所定の流量で給気され、チャンバー下部の複数の孔１０６から所定の流量で排気される。

このベーク処理を所定時間行った後、ステップＳ５０５で、制御部３００の制御により、チャンバー１００内に給気する気体の温度を温度調整機構２０３で調整し、チャンバー１００内の温度を徐々に低下させる。ステップＳ５０６で、制御部３００の制御により、所定時間（チャンバー１００内の温度が外気とほぼ等しくなるくらいの時間）経過後、チャンバーの蓋１０１が開き、支持ピン１０７が上昇し、ウエハ１０３が搬出される。その後、制御部３００の制御により、温度調整機構２０３を調整し、チャンバー１００内に給気する気体の温度を元に戻す。

ステップＳ５０７で、次のウエハ１０３が加熱処理装置に到来している場合には、制御部３００の制御により、処理済みの今回のウエハ１０３の搬出と同時に次のウエハ１０３がチャンバー１００内に搬入され、上記ステップＳ５０２以降の処理が繰り返される。

ステップＳ５０７で、次のウエハ１０３が加熱処理装置に到来していない場合は、ステップＳ５０８で、制御部３００の制御により、次のウエハ１０３が来るまでチャンバーの蓋１０１を閉じた状態で待機した後、次のウエハ１０３に対して上記ステップＳ５０１以降の処理が行われる。

これにより、チャンバー１００内の急激な温度変化を低減できるため、急激な冷却により生じるパーティクルの生成を減少させることができる。これにより、ウエハ上の欠陥を低減させることができる。なお、上記実施の形態では、支持ピン１０７を上昇する前に給気の温度を変化させたが、支持ピン１０７を上昇した後に行っても同様の効果が得られる。上記ステップＳ５０５での温度の調整は、気体の温度が溶媒の露点よりも高い温度であることが望ましい。

最終的に、上述したように処理されたウエハ１０３を用いて半導体装置が製造されることになる。

図８は、本第２の実施の形態の第２変形例に係るベーク処理の手順を示すフローチャートである。まず、ウエハ１０３に回転塗布により塗布膜（溶媒を含む樹脂膜）が形成され、ウエハ１０３が図３に示した加熱処理装置に搬送されると、ステップＳ６０１で、制御部３００の制御によりチャンバー１００の蓋１０１が開き、ステップＳ６０２で、ウエハ１０３がチャンバー１００内に搬入される。ステップＳ６０３で、制御部３００の制御により、複数の支持ピン１０７がウエハ１０３を下方から支持した状態で下降し、チャンバーの蓋１０１が閉じて、ステップＳ６０４で、ベーク処理が開始される。

ベーク処理中は、制御部３００の制御により、気体供給源２０１からの空気（またはＮ_２）が、圧力調整機構２０２により圧力を調整され、温度調整機構２０３により加熱された後、バルブ２０４を介してチャンバー上部の孔１０５から所定の流量で給気され、チャンバー下部の複数の孔１０６から所定の流量で排気される。

このベーク処理を所定時間行った後、ステップＳ６０５で、制御部３００の制御により、チャンバーの蓋１０１が開き、支持ピン１０７が上昇し、ウエハ１０３が搬出される。

ステップＳ６０６で、次のウエハ１０３が加熱処理装置に到来している場合には、制御部３００の制御により、処理済みの今回のウエハ１０３の搬出と同時に次のウエハ１０３がチャンバー１００内に搬入され、上記ステップＳ６０２以降の処理が繰り返される。

ステップＳ６０６で、次のウエハ１０３が加熱処理装置に到来していない場合は、ステップＳ６０７で、制御部３００の制御により、次のウエハ１０３が来るまでチャンバーの蓋１０１を閉じた状態で待機した後、次のウエハ１０３に対して上記ステップＳ６０１以降の処理が行われる。

なお、上記加熱した空気（またはＮ_２）の温度は溶媒の露点よりも高い温度であることが望ましく、この温度の気体を導入することで、チャンバー１００中の気体の温度が溶媒の露点以下にならないため、パーティクルの生成を減少させることができる。これにより、ウエハ上の欠陥を低減させることができる。

最終的に、上述したように処理されたウエハ１０３を用いて半導体装置が製造されることになる。

図９は、本第２の実施の形態の第３変形例に係るベーク処理の手順を示すフローチャートである。まず、ウエハ１０３に回転塗布により塗布膜（溶媒を含む樹脂膜）が形成され、ウエハ１０３が上述した加熱処理装置に搬送されると、ステップＳ７０１で、制御部３００の制御によりチャンバー１００の蓋１０１が開き、ステップＳ７０２で、ウエハ１０３がチャンバー１００内に搬入される。ステップＳ７０３で、制御部３００の制御により、複数の支持ピン１０７がウエハ１０３を下方から支持した状態で下降し、チャンバーの蓋１０１が閉じて、ステップＳ７０４で、ベーク処理が開始される。

ベーク処理中は、制御部３００の制御により、気体供給源２０１からの空気（またはＮ_２）が、圧力調整機構２０２により圧力を調整され、温度調整機構２０３により温度を調整された後、バルブ２０４を介してチャンバー上部の孔１０５から所定の流量で給気され、チャンバー下部の複数の孔１０６から所定の流量で排気される。

ベーク処理を所定時間行った後、ステップＳ７０５で図１０に示すように、制御部３００の制御によりチャンバーの蓋１０１が開き、支持ピン１０７が上昇し、ステップＳ７０６で、ウエハ１０３が熱容量の小さいアーム１０８で搬出される。

ステップＳ７０７で、次のウエハ１０３が加熱処理装置に到来している場合には、制御部３００の制御により、処理済みの今回のウエハ１０３の搬出と同時に次のウエハ１０３がチャンバー１００内に搬入され、上記ステップＳ７０２以降の処理が繰り返される。

ステップＳ７０７で、次のウエハ１０３が加熱処理装置に到来していない場合は、ステップＳ７０８で、制御部３００の制御により、次のウエハ１０３が来るまでチャンバーの蓋１０１を閉じた状態で待機した後、次のウエハ１０３に対して上記ステップＳ７０１以降の処理が行われる。

なお、上記アームの熱容量は、アーム上にウエハ１０３が載置されたときにウエハ１０３近傍の気体の温度が溶媒の露点以下にならないようにすることが望ましい。上記温度が溶媒の露点以下とならないように、所定温度以上加熱されたアームを用いてもよい。このようにウエハ１０３近傍の温度が溶媒の露点以下とならないため、パーティクルの生成を減少させることができる。これにより、ウエハ上の欠陥を低減させることができる。

最終的に、上述したように処理されたウエハ１０３を用いて半導体装置が製造されることになる。

また、本第２の実施の形態では、ウエハを枚葉で連続して加熱処理する際に、有機反射防止膜のみを加熱する加熱処理装置を例に説明したが、複数種類の膜の処理を行う加熱処理装置において、昇華物がパーティクルとなって問題になる場合にも適用できる。なお、上記実施の形態では加熱処理装置のチャンバー１００の蓋１０１を開閉動作させたが、その代わりに加熱処理装置の図示しないシャッターを開閉動作させてもよい。

なお、本発明は上記各実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。

以上のように本発明は基板処理方法、半導体装置の製造方法に適用できるものであり、下記を特徴としている。

（ａ） 開閉機構を有する加熱処理装置を用いて、溶媒を含む膜を塗布した被処理基板を枚葉で連続して加熱処理する基板処理方法であって、
第１の被処理基板の処理と第２の被処理基板の処理の間に、前記開閉機構を閉じた状態で、前記第１の被処理基板の膜に含まれる溶媒を含む気体を前記加熱処理装置内に給気する。

さらに好ましい形態として、
（ａ１） 前記気体に含まれる溶媒の濃度は、飽和濃度以下であることを特徴とする。

（ａ２） 前記第１の被処理基板の膜の種類と前記第２の被処理基板の膜の種類とが異なることを特徴とする。

（ｂ） 開閉機構を有する加熱処理装置を用いて、溶媒を含む膜を塗布した被処理基板を枚葉で連続して加熱処理する基板処理方法であって、
第１の被処理基板の処理と第２の被処理基板の処理の間に、前記開閉機構を閉じた状態で、前記加熱処理装置内の天板近傍の温度が前記溶媒の露点以下とならないように、前記天板を加熱する。

（ｃ） 開閉機構を有する加熱処理装置を用いて、溶媒を含む膜を塗布した被処理基板を枚葉で連続して加熱処理する基板処理方法であって、
第１の被処理基板の処理と第２の被処理基板の処理の間に、前記開閉機構を閉じた状態で、前記加熱処理の時よりも高い流量の気体を前記加熱処理装置内に給気する。

（ｄ） 開閉機構を有する加熱処理装置を用いて、溶媒を含む膜を塗布した被処理基板を枚葉で連続して加熱処理する基板処理方法であって、
第１の被処理基板の処理と第２の被処理基板の処理の間に、前記開閉機構を閉じた状態で、前記加熱処理の時よりも低い温度の気体を前記加熱処理装置内に給気する。

（ｅ） 開閉機構を有する加熱処理装置を用いて、溶媒を含む膜を塗布した被処理基板を枚葉で連続して加熱処理する基板処理方法であって、
前記被処理基板を前記加熱処理装置に搬入し、
前記開閉機構を閉じ、
所定の給気流量、排気流量の気体を流しながら前記被処理基板を所定時間加熱し、
前記給気流量及び前記排気流量の少なくとも一方を前記加熱処理時よりも高い流量とし、前記被処理基板を所定時間前記加熱処理装置内に保持し、
前記開閉機構を開き、
前記被処理基板を前記加熱処理装置から搬出する。

（ｆ） 開閉機構を有する加熱処理装置を用いて、溶媒を含む膜を塗布した被処理基板を枚葉で連続して加熱処理する基板処理方法であって、
前記被処理基板を前記加熱処理装置に搬入し、
前記開閉機構を閉じ、
所定の給気流量、排気流量の気体を流しながら前記被処理基板を所定時間加熱し、
前記気体の温度を所定時間下げ、
前記開閉機構を開き、
前記被処理基板を前記加熱処理装置から搬出する。

さらに好ましい形態として、
（ｆ１） 前記気体の温度は、前記溶媒の露点よりも高い温度であることを特徴とする。

（ｇ） 開閉機構を有する加熱処理装置を用いて、溶媒を含む膜を塗布した被処理基板を枚葉で連続して加熱処理する基板処理方法であって、
前記被処理基板を前記加熱処理装置に搬入し、
前記開閉機構を閉じ、
所定の給気流量、排気流量の気体を流しながら前記被処理基板を所定時間加熱し、
前記溶媒を供給しながら前記被処理基板を所定時間前記加熱処理装置内に保持し、
前記開閉機構を開き、
前記被処理基板を前記加熱処理装置から搬出する。

（ｈ） 開閉機構を有する加熱処理装置を用いて、溶媒を含む膜を塗布した被処理基板を枚葉で連続して加熱処理する基板処理方法であって、
前記被処理基板を前記加熱処理装置に搬入し、
前記開閉機構を閉じ、
加熱した気体を給気しながら前記被処理基板を所定時間加熱し、
前記開閉機構を開き、
前記被処理基板を前記加熱処理装置から搬出する。

さらに好ましい形態として、
（ｈ１） 前記気体の温度は、前記溶媒の露点よりも高い温度であることを特徴とする。

（ｉ） 開閉機構を有する加熱処理装置を用いて、溶媒を含む膜を塗布した被処理基板を枚葉で連続して加熱処理する基板処理方法であって、
前記被処理基板を前記加熱処理装置に搬入し、
前記開閉機構を閉じ、
前記加熱処理装置内の天板近傍の温度が前記溶媒の露点以下とならないように、前記天板を加熱しながら前記被処理基板を所定時間加熱し、
前記開閉機構を開き、
前記被処理基板を前記加熱処理装置から搬出する。

（ｊ） 開閉機構を有する加熱処理装置を用いて、溶媒を含む膜を塗布した被処理基板を枚葉で連続して加熱処理する基板処理方法であって、
前記被処理基板を前記加熱処理装置に搬入し、
前記開閉機構を閉じ、
所定の給気流量、排気流量の気体を流しながら前記被処理基板を所定時間加熱し、
前記開閉機構を開き、
前記被処理基板を熱容量の小さいアームまたは所定温度以上加熱されたアームで前記加熱処理装置から搬出する。

さらに好ましい形態として、
（ｊ１） 前記熱容量または前記所定温度は、前記アームに前記被処理基板が載置された際に前記被処理基板近傍の気体の温度が前記溶媒の露点以下にならないように設定されることを特徴とする。

（ｊ２） 前記開閉機構はシャッターもしくはチャンバーの蓋であることを特徴とする。

さらに、半導体装置の製造方法であって、上記（ａ）〜（ｊ）のいずれかに記載の基板処理方法により処理された基板を用いて半導体装置を製造することを特徴とする半導体装置の製造方法。

一般的な加熱処理装置の構成を示す側断面図。 一般的なベーク処理の手順を示すフローチャート。 第１の実施の形態に係る加熱処理装置の構成を示す側断面図。 第１の実施の形態に係るベーク処理の手順を示すフローチャート。 第１の実施の形態の変形例に係るベーク処理の手順を示すフローチャート 第２の実施の形態に係るベーク処理の手順を示すフローチャート。 第２の実施の形態の第１変形例に係るベーク処理の手順を示すフローチャート。 第２の実施の形態の第２変形例に係るベーク処理の手順を示すフローチャート。 第２の実施の形態の第３変形例に係るベーク処理の手順を示すフローチャート。 第２の実施の形態の第３変形例に係る加熱処理装置の構成を示す側断面図。

符号の説明

１００…チャンバー １０１…蓋 １０２…天板 １０２１…開孔 １０３…ウエハ（半導体基板） １０４…熱板 １０５…孔 １０６…孔 １０８…搬送アーム ２０１…気体供給源 ２０２…圧力調整機構 ２０３…温度調整機構 ２０４…バルブ ２０５…溶媒雰囲気作製機構 ２０６…排気量調整機構 ２０７…排気機構 ３００…制御部

Claims (2)

1. チャンバーを開閉する開閉機構を有する加熱処理装置を用いて、溶媒を含む膜を塗布した被処理基板を枚葉で連続して加熱処理する基板処理方法であって、
   前記被処理基板を前記加熱処理装置に搬入し、
   前記開閉機構を閉じ、
   所定の給気流量、排気流量の気体を流しながら前記被処理基板を所定時間加熱し、
   前記給気流量及び前記排気流量の少なくとも一方を前記加熱処理時よりも高い流量とし、前記被処理基板を所定時間前記加熱処理装置内に保持し、
   前記開閉機構を開き、
   前記被処理基板を前記加熱処理装置から搬出することを特徴とする基板処理方法。
2. チャンバーを開閉する開閉機構を有する加熱処理装置を用いて、溶媒を含む膜を塗布した被処理基板を枚葉で連続して加熱処理する基板処理方法であって、
   前記被処理基板を前記加熱処理装置に搬入し、
   前記開閉機構を閉じ、
   所定の給気流量、排気流量の気体を流しながら前記被処理基板を所定時間加熱し、
   前記開閉機構を開き、
   前記被処理基板を熱容量の小さいアームまたは所定温度以上加熱されたアームで前記加熱処理装置から搬出することを特徴とする基板処理方法。

Images