JP2010129808A - 基板処理システムおよび基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】清浄な表面処理を実行可能な基板処理システムおよび基板処理方法を提供する。
【解決手段】搬送ロボット室１１、第１ロードロック室２１、予熱チャンバ３１、処理チャンバ４１、冷却チャンバ５１および第２ロードロック室６１のいずれにおいても、その内部圧力が大気圧以上に調整される。また、予熱チャンバ３１内の圧力が搬送ロボット室１１内の圧力よりも低くなるように圧力調整が実行される。したがって、プリベーク処理時に発生した酸素や水分などが予熱チャンバ３１から搬送ロボット室１１に流入するのを効果的に防止することができ、プリベーク処理後の基板Ｗに対する酸素や水分の再付着が抑制される。その結果、酸素や水分が処理チャンバ４１に入り込むのを抑制することができ、各電子ビームキュアユニット４Ａ、４Ｂにおいて清浄なキュア処理を行うことができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、基板の表面に形成された膜に電子ビームを照射して膜硬化などの表面処理を行う基板処理システムおよび基板処理方法に関するものである。なお、基板には、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ：Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板等の各種基板（以下、単に「基板」という）が含まれる。

基板の表面に電子ビームを照射する技術は多方面で利用されているが、そのひとつとして半導体装置の製造工程における層間絶縁膜の改質技術がある。半導体装置の層間絶縁膜として熱ＣＶＤやプラズマＣＶＤにより形成されたシリコン酸化膜が従来多用されていたが、配線間容量を低減するために、有機シリコン酸化膜あるいはシリコンを含まない有機膜などの低誘電率膜、いわゆるＬｏｗ−ｋ膜の採用が進んでいる。この低誘電率膜を製造する際に加熱処理のみでは十分な強度が得られないため、電子ビーム照射と加熱処理を組み合わせて層間絶縁膜を硬化させる基板処理技術が提案されている（例えば特許文献１）。また、層間絶縁膜中のポロジェン等の有機物を導入し、これを電子ビームで分解・ガス化して空孔を得ると同時に、末端基をガス化する誘電率を下げる処理も提案されている。

この特許文献１に記載の表面処理装置では、真空チャンバの内部に半導体ウエハを支持する載置台が設けられる一方、真空チャンバの天井部に電子ビームを発生させるための電子ビーム照射機構が設けられている。そして、未処理の半導体ウエハが載置台上に載置されると、次のようにして半導体ウエハ上の層間絶縁膜に対して硬化処理が施される。つまり、排気管を通じて真空チャンバ内を排気するとともに、ガス導入管から窒素ガス等の所定の雰囲気ガスを導入し、真空チャンバ内を所定の圧力、例えば１．３３〜６６．５ＫＰａ（１０〜５００Ｔｏｒｒ）程度に減圧する。そして、載置台に組み込まれたヒータによって半導体ウエハを所定温度に加熱しつつ、電子ビームを半導体ウエハに照射する。これによって、半導体ウエハ上の層間絶縁膜が硬化する。

また、上記表面処理装置によって層間絶縁膜を硬化させる際に、層間絶縁膜から水分や酸素などの各種物質が発生することがあり、これらが真空チャンバの内壁面、特に電子ビームを基板表面上の膜に照射するための窓に吸着して曇りを発生させることがあった。この問題を解消するため、特許文献１に記載の基板処理システムでは、表面処理装置の他に加熱装置が設けられ、表面処理装置による表面処理を行う前に、加熱装置によりプリベークが実行される。

特許第４０５６８５５号公報（段落００８３、００８４、図１４）

ところで、上記した従来の基板処理システムでは、基板表面上の膜に対する硬化処理（表面処理）を実行する前に加熱処理装置によるプリベーク処理により基板から水分や酸素などの各種物質を除去している。しかしながら、プリベーク処理により発生した各種物質が基板搬送を行う搬送室に拡散すると、その物質が半導体ウエハなどの基板の表面に再吸着されてしまう。そして、再吸着された物質が基板とともに表面処理装置に搬送されてしまうと、上記した問題（窓の曇り）以外に、表面処理時（電子ビームキュア処理時）に酸化などが発生して絶縁膜の品質劣化（ｋ値や強度の低下）などの問題が発生してしまう。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、清浄な表面処理を実行可能な基板処理システムおよび基板処理方法を提供することを目的とする。

この発明にかかる基板処理システムは、上記目的を達成するため、表面に膜が形成された基板を予熱チャンバ内で加熱して膜に対してプリベーク処理を施す加熱装置と、処理チャンバ内で基板の膜に電子ビームを照射して表面処理を施す表面処理装置と、予熱チャンバおよび処理チャンバに連結された搬送室と、搬送室内に設けられてプリベーク処理を受けた基板を予熱チャンバから搬送室を介して処理チャンバに搬送する搬送機構とを有する搬送装置と、搬送室内および予熱チャンバ内の圧力を調整する制御装置とを備え、制御装置は、搬送室内の圧力を大気圧以上に調整し、予熱チャンバ内の圧力を搬送室内の圧力よりも低い圧力に調整することを特徴としている。

また、この発明にかかる基板処理方法は、上記目的を達成するため、表面に膜が形成された基板を予熱チャンバ内で加熱して膜に対してプリベーク処理を施す加熱工程と、 プリベーク処理を受けた基板を予熱チャンバから搬送室を介して処理チャンバに搬送する搬送工程と、処理チャンバ内に搬送された基板の膜に電子ビームを照射して表面処理を施す表面処理工程とを備え、搬送室内の圧力を大気圧以上に調整するとともに、予熱チャンバ内の圧力を搬送室内の圧力よりも低い圧力に調整することを特徴としている。

このように構成された発明（基板処理システムおよび基板処理方法）では、搬送室内の圧力が大気圧以上に調整されているため、大気中の酸素や水分の搬送室への流入が防止される。また、予熱チャンバ内で基板へのプリベーク処理により酸素や水分が発生するが、予熱チャンバ内の圧力が搬送室内の圧力よりも低いため、プリベーク処理時に発生した酸素や水分などの予熱チャンバから搬送室への流入が防止される。したがって、プリベーク処理後の基板に対する酸素や水分などの再付着が抑制され、酸素や水分が搬送室を介して処理チャンバに入り込むのを抑制し、清浄な表面処理が可能となる。

ここで、予熱チャンバ内の圧力を大気圧よりも高い圧力に調整しながら、予熱チャンバ内を排気するのが望ましく、このような構成を採用することでプリベーク処理中に発生する水分や酸素を予熱チャンバから排出することができる。その結果、水分や酸素の基板への再付着をさらに効果的に抑制することができる。

また、基板を表面処理温度まで加熱しながら基板の膜に電子ビームを照射する場合、加熱装置により基板を表面処理温度以上に加熱するのが望ましい。というのも、基板を予熱チャンバから搬送室を介して処理チャンバに搬送している間に基板の温度低下が避けられないからである。つまり、基板を表面処理温度以上に加熱しておくことで、搬送中に温度低下が発生したとしても、処理チャンバに搬送した時点での基板温度を表面処理温度と同じあるいは近い温度に維持することができ、表面処理を迅速に行うことができる。

また、処理チャンバ内の圧力について搬送室内の圧力よりも高い圧力に調整するのが望ましく、これによって搬送室内の水分や酸素が処理チャンバに流入するのを防止して表面処理をさらに良好に行うことができる。

また、表面処理装置による表面処理が行われた処理済基板を冷却チャンバ内で冷却するために冷却装置を設けてもよく、この場合、冷却チャンバ内の圧力を搬送室内の圧力と同じに調整してもよい。

また、システム外部から基板を基板処理システムに搬入するために、基板を一時的に収納する第１ロードロック室を有するローダを設け、第１ロードロック室に収納された基板を搬送室を経由して予熱チャンバに搬送してもよい。この場合、第１ロードロック室内の圧力を大気圧よりも高く設定することでシステム外部から第１ロードロック室への酸素や水分などの流入が防止される。また、第１ロードロック室内の圧力が搬送室内の圧力よりも低い圧力に調整されることで第１ロードロック室内の酸素や水分が搬送室に流入するのが防止される。また、システム外部から第１ロードロック室への酸素や水分などの流入をより効果的に防止するために、ローダを次のように構成してもよい。すなわち、基板を搬入するための搬入開口部を搬送室との連結位置と異なる位置で第１ロードロック室に設けるとともに、第１ロードロック室への基板の搬入方向に延びる鍔部を搬入開口部に対して設ける。そして、第１ロードロック室に不活性ガスを供給して第１ロードロック室への基板の搬入時に搬入開口部から第１鍔部に沿って搬入方向と反対方向に不活性ガスの気流を形成する。この気流の流速は、大気成分の逆拡散を防ぐに十分な値とする。

さらに、表面処理装置による表面処理が行われた処理済基板を基板処理システムから搬出するために、基板を一時的に収納する第２ロードロック室を有するアンローダを設け、処理済基板を搬送室を経由して第２ロードロック室に搬送してもよい。この場合も、ローダを設けた場合と同様に構成するのが望ましい。つまり、第２ロードロック室内の圧力を大気圧よりも高くすることでシステム外部から第２ロードロック室への酸素や水分などの流入を防止し、搬送室内の圧力よりも低い圧力に調整することで第２ロードロック室内の酸素や水分が搬送室に流入するのを防止してもよい。また、第１ロードロック室と同様に第２ロードロック室を構成するとともに、第２ロードロック室に不活性ガスを供給して第２ロードロック室からの搬出（アンロード）時に搬出開口部から第２鍔部に沿って搬出方向と反対方向に不活性ガスの気流を形成してもよい。この気流の流速は、大気成分の逆拡散を防ぐに十分な値とする。

この発明によれば、搬送室内の圧力を大気圧以上に調整して大気中の酸素や水分がロードロック室を介して搬送室に流入するのを防止するとともに、予熱チャンバ内の圧力を搬送室内の圧力よりも低くなるように調整してプリベーク処理時に発生した酸素や水分などが予熱チャンバから搬送室に流入するのを防止しているので、酸素や水分が処理チャンバに入り込むのを抑制して清浄な表面処理を行うことができる。

図１はこの発明にかかる基板処理システムの一実施形態を示す図である。また、図２は図１の基板処理システムの電気的構成を示すブロック図である。さらに、図３はこの基板処理システムの動作を示す図であり、上段に各ユニット内の圧力を示す一方、下段に基板温度を示している。以下、上記図面を参照しつつ基板処理システムの構成および動作について説明する。

この基板処理システムは、複数の基板Ｗを密閉した状態で収容するＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）から取り出した未処理基板Ｗに対して加熱処理および硬化処理を施した後に基板Ｗを常温に冷却してＦＯＵＰに戻すという一連の処理を実行する。このために、基板処理システムでは、搬送ユニット１を中心として当該搬送ユニット１の周囲に、ローダ２と、ホットプレート（加熱装置）３と、２つの電子ビームキュアユニット（表面処理装置）４Ａ、４Ｂと、コールドプレート（冷却装置）５と、アンローダ６が配置されている。

搬送ユニット１では、搬送ロボット室（搬送室）１１内に搬送ロボット１２が配置されており、本発明の「搬送機構」として機能する。そして、システム全体を制御する制御ユニット（制御装置）９からの制御指令に応じてユニット制御部１４が搬送ロボット１２の各部を制御し、搬送ロボット１２によって基板Ｗを上記システム構成要素２、３、４Ａ、４Ｂ、５、６の間で搬送ロボット室１１を経由して搬送する。また、この搬送ロボット室１１には給排気部１３が接続されており、ユニット制御部１４により給排気部１３から搬送ロボット室１１に供給する窒素ガスの流入および搬送ロボット室１１からの排気がそれぞれ制御可能となっている。そして、ユニット制御部１４は搬送ロボット室１１内の圧力を検出する圧力センサ１５からの信号を受け、当該信号に基づき給排気部１３を例えばフィードバック制御して搬送ロボット室１１内をシステム周辺の圧力、つまり大気圧Ｐ０よりも高い所定圧力（図３中の圧力Ｐ２）に調整する。

ローダ２はシステム外部から搬入される未処理基板Ｗを一時的に収納する第１ロードロック室２１を有している。この第１ロードロック室２１はＦＯＵＰに対して基板Ｗの搬入出を行う搬送ロボット８に対向する側面にローダ用開口（図示省略）を有するとともに、第１ロードロック室２１に対してローダ用開口を開閉するシャッター７２Ｂが設けられている。また、第１ロードロック室２１は搬送ロボット室１１と接続されるとともに、搬送ロボット室１１と第１ロードロック室２１の間にシャッター７２Ａが配置されている。さらに、当該第１ロードロック室２１には、給排気部２２が接続されており、ローダ２を制御するユニット制御部２３により給排気部２２から第１ロードロック室２１に供給する窒素ガスの流入および第１ロードロック室２１からの排気がそれぞれ制御可能となっている。そして、ユニット制御部２３は第１ロードロック室２１内の圧力を検出する圧力センサ２４からの信号を受け、当該信号に基づき給排気部２２を例えばフィードバック制御して第１ロードロック室２１内を大気圧Ｐ０よりも高く、しかも搬送ロボット室１１内の圧力Ｐ２よりも低い圧力Ｐ１に調整する。

基板処理システムにより未処理基板に対して一連の処理を施す際には、圧力調整された第１ロードロック室２１に対し、シャッター７２Ｂを開いた状態で搬送ロボット８がＦＯＵＰから未処理基板Ｗ、つまり表面に未硬化状態の層間絶縁膜が塗布された基板Ｗ、あるいはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により成膜された基板Ｗを第１ロードロック室２１に搬入する（図３中のＬＤ工程）。また、第１ロードロック室２１で一時的に待機させた後、制御ユニット９からの搬送指令に応じてシャッター７２Ａが開く。これに続いて、搬送ロボット室１１に配置された搬送ロボット１２がハンド（図示省略）を第１ロードロック室２１に移動させて未処理基板Ｗを受け取り、搬送ロボット室１１に搬送する（搬送工程ａの前半）。なお、基板Ｗのロードロック室２の載置部から搬送ロボット１１への受け渡しの際、基板Ｗに搬送ロボット１１がアクセスできるように基板Ｗを載置部から上昇させる突き上げピンを備えるが、図示説明を省略する。この突き上げピンはロードロック室６、ホットプレート３、コールドプレート５にも同様な構造を備えるが、以下の説明において説明を省略する。

搬送ロボット室１１に対してホットプレート３が接続されている。ホットプレート３は予熱チャンバ３１を有しており、当該予熱チャンバ３１内で基板Ｗを加熱してプリベーク処理を実行する。また、基板Ｗを加熱するための構成については従来周知の構成を採用することができ、例えば次のように構成してもよい。予熱チャンバ３１には、基板Ｗを保持可能なステージが設けられている。このステージの上面には、球状のプロキシミティボールが複数個設けられており、各ボールの球面頂部で基板Ｗの裏面を支持可能となっている。これにより基板表面を上方に向けた水平状態で基板Ｗはステージの上面から僅かに浮いた状態で支持される。こうして支持された基板Ｗの周縁部を取り囲むようにピンが複数本だけステージの上面から突設されて基板Ｗの水平方向における位置ずれを防止している。また、ステージにはヒータが内蔵されており、ユニット制御部３２からの動作指令に応じてヒータが作動することで基板Ｗを裏面側から加熱して次の電子ビームキュアユニット４Ａ、４Ｂで実行される硬化処理に適した表面処理温度（図３中のＴ２）よりも高い温度Ｔ１まで昇温可能となっている。この温度Ｔ１としては、予熱チャンバ３１から搬送ロボット室１１を経由して電子ビームキュアユニットの処理チャンバ４１に搬送する間での基板Ｗの温度降下を考慮して設定するのが望ましく、この実施形態では約５０゜Ｃに設定している。なお、基板Ｗの温度の均一性が厳しく要求されない場合には、プロキシミティボールを無くしてステージ上に基板Ｗを接触載置するようにしてもよい。

このように構成されたホットプレート３にも、給排気部３３および圧力センサ３４が設けられ、予熱チャンバ３１内の圧力を調整可能となっている。すなわち、予熱チャンバ３１には、給排気部３３が接続されており、ユニット制御部３２により給排気部３３から予熱チャンバ３１に供給する窒素ガスの流入および予熱チャンバ３１からの排気がそれぞれ制御可能となっている。そして、ユニット制御部３２は予熱チャンバ３１内の圧力を検出する圧力センサ３４からの信号を受け、当該信号に基づき給排気部３３を例えばフィードバック制御して予熱チャンバ３１内を大気圧Ｐ０よりも高く搬送ロボット室１１内の圧力Ｐ２よりも低い圧力Ｐ１に調整する。このため、予熱チャンバ３１内に発生した水分や酸素は搬送ロボット室１１に流入することなく、しかも給排気部３３の排気部（図示省略）を介して予熱チャンバ３１から確実に排出される。なお、この実施形態では、第１ロードロック室２１および予熱チャンバ３１を同一圧力Ｐ１に調整しているが、両者を一致させることは必須事項ではない。

そして、第１ロードロック室２１から搬送されてきた未処理基板Ｗは搬送ロボット１２によりシャッター７３を介して予熱チャンバ３１に搬送され（搬送工程ａの後半）、予熱チャンバ３１内でプリベーク処理を受ける。つまり、制御ユニット９からの搬送指令に応じてシャッター７３が開いた後、搬送ロボット１２が未処理基板Ｗを保持しているハンドを予熱チャンバ３１に移動させて未処理基板Ｗをステージのプロキシミティボール上に載置する。これによって未処理基板Ｗが温度Ｔ１まで加熱されて層間絶縁膜から水分や酸素などの各種物質が除去される（ＨＰ工程）。例えば層間絶縁膜が連続気孔を有する低誘電率膜である場合には、電子ビームキュアユニットでの表面処理温度Ｔ２は２００゜Ｃ程度であるため、ホットプレート３での加熱温度Ｔ１は２５０゜Ｃ程度に設定するのが望ましい。また、層間絶縁膜が独立気孔を有する低誘電率膜である場合には、電子ビームキュアユニットでの表面処理温度Ｔ２は３００゜Ｃ程度であるため、ホットプレート３での加熱温度Ｔ１は３５０゜Ｃ程度に設定するのが望ましい。

このようにプリベーク処理された基板Ｗに対して電子ビームキュア処理を施すために、当該システムでは搬送ロボット室１１に電子ビームキュアユニット４Ａ、４Ｂが接続されている。これらの電子ビームキュアユニット４Ａ、４Ｂは任意であるが、本実施形態では両者ともに以下に説明する構成を有している。電子ビームキュアユニット４Ａ（４Ｂ）では、処理チャンバ４１の中央底部にステージが設けられており、搬送ロボット１２により搬送されてきたプリベーク処理済の基板Ｗがその表面（層間絶縁膜形成面）を天井側に向けた状態でステージに保持可能となっている。このステージには、ヒータが内蔵されており、層間絶縁膜のキュア処理に適した温度Ｔ１に基板Ｗを加熱する。また、処理チャンバ４１の天井側には電子ビーム発生部が配置されており、基板Ｗ上の層間絶縁膜に向けて電子ビームを照射可能となっている。このように電子ビームキュアユニット４Ａ（４Ｂ）は基板Ｗを表面処理温度Ｔ２に加熱しながら基板Ｗの層間絶縁膜に電子ビームを照射して層間絶縁膜を硬化する。

電子ビームキュアユニット４Ａ、４Ｂとしては、例えば次のような装置を採用してもよい。この実施形態では、電子ビームキュアユニットは基板Ｗを保持するステージを有しており、当該ステージに保持された基板Ｗに出射窓を対向させた状態で電子放出部から放出される電子ビームを所定方向に走査しながら出射窓を介して出射させて基板Ｗの表面に電子ビームをライン状に照射する。また、ステージは電子ビーム走査方向と異なる移動方向にステージを相対移動される。こうして、基板表面全体に電子ビームが照射される。また、ステージにはヒータが設けられており、基板Ｗを表面処理温度に加熱する。

また、このように構成された電子ビームキュアユニット４Ａ、４Ｂにも、給排気部４３および圧力センサ４４が設けられ、処理チャンバ４１内の圧力が調整される。すなわち、処理チャンバ４１には、給排気部４３が接続されており、ユニット制御部４２により給排気部４３から処理チャンバ４１に供給する窒素ガスの流入および処理チャンバ４１からの排気がそれぞれ制御可能となっている。そして、ユニット制御部４２は処理チャンバ４１内の圧力を検出する圧力センサ４４からの信号を受け、当該信号に基づき給排気部４３を例えばフィードバック制御して処理チャンバ４１内を搬送ロボット室１１内の圧力Ｐ２よりも高い圧力Ｐ４に調整する。このため、仮に搬送ロボット室１１内に水分や酸素が存在していたとしても、処理チャンバ４１が搬送ロボット室１１に比べて相対的に高圧環境であるため、搬送ロボット室１１から処理チャンバ４１への水分等の流入が確実に防止される。

そして、予熱チャンバ３１からシャッター７３、搬送ロボット室１１およびシャッター７４Ａ（または７４Ｂ）を介してプリベーク処理済基板Ｗが搬送ロボット１２によって処理チャンバ４１に搬送され（搬送工程ｂ）、上記のようにしてキュア処理を受ける（ＥＢ工程）。なお、キュア処理を行う際の表面処理温度Ｔ２については、上記したように層間絶縁膜の構成に応じて設定するのが望ましく、表面処理温度Ｔ２を適正化することで良好なキュア処理を行うことができる。

電子ビームキュア処理を受けた基板Ｗを室温Ｔrtまで冷却するために、当該基板処理システムでは搬送ロボット室１１にコールドプレート（冷却装置）５が接続されている。このコールドプレート５は冷却チャンバ５１を有しており、各電子ビームキュアユニット４Ａ、４Ｂからシャッター７４Ａ（または７４Ｂ）、搬送ロボット室１１およびシャッター７５を介してキュア処理済の基板Ｗが搬送ロボット１２によって冷却チャンバ５１に搬送され（搬送工程ｃ）、ユニット制御部５２がユニット各部を制御してキュア処理済基板Ｗを冷却して基板温度を室温Ｔrt程度まで低下させる（ＣＰ工程）。

また、コールドプレート５では、ユニット制御部５２、給排気部５３および圧力センサ５４が設けられており、上記ユニットと同様にして内部圧力が調整される。すなわち、冷却チャンバ５１には、給排気部５３が接続されており、ユニット制御部５２により給排気部５３から冷却チャンバ５１に供給する窒素ガスの流入および冷却チャンバ５１からの排気がそれぞれ制御可能となっている。そして、ユニット制御部５２は冷却チャンバ５１内の圧力を検出する圧力センサ５４からの信号を受け、当該信号に基づき給排気部５３を例えばフィードバック制御して冷却チャンバ５１内を搬送ロボット室１１内の圧力Ｐ２よりも高い圧力Ｐ３に調整する。このため、仮に搬送ロボット室１１内に水分や酸素が存在していたとしても、冷却チャンバ５１が搬送ロボット室１１に比べて相対的に高圧環境であるため、搬送ロボット室１１から冷却チャンバ５１への水分等の流入が確実に防止される。なお、冷却チャンバ５１内の圧力については上記したように設定するのみならず、例えば搬送ロボット室１１内の圧力Ｐ２と同じに設定してもよい。この場合、水分や酸素が存在すると冷却チャンバに拡散する可能性があるが、基板に対するキュア処理が終了しており、デバイスによっては問題にならないこともある。この場合、圧力検出や圧力制御手段が不要となり、コストを下げることができる。

さらに、搬送ロボット室１１に対して上記ユニット２、３、４Ａ、４Ｂ、５以外にアンローダ６が接続されている。この上記一連の処理を受けた処理済基板Ｗを一時的に収納する第２ロードロック室６１を有している。この第２ロードロック室６１はＦＯＵＰに対して基板Ｗの搬入出を行う搬送ロボット８に対向する側面にアンローダ用開口（図示省略）を有するとともに、第２ロードロック室６１に対してアンローダ用開口を開閉するシャッター７６Ｂが設けられている。また、第２ロードロック室６１は搬送ロボット室１１と接続されるとともに、搬送ロボット室１１と第２ロードロック室６１の間にシャッター７６Ａが配置されている。さらに、当該第２ロードロック室６１には、給排気部６３が接続されており、アンローダ６を制御するユニット制御部６２により給排気部６３から第２ロードロック室６１に供給する窒素ガスの流入および第２ロードロック室６１からの排気がそれぞれ制御可能となっている。そして、ユニット制御部６２は第２ロードロック室６１内の圧力を検出する圧力センサ６４からの信号を受け、当該信号に基づき給排気部６３を例えばフィードバック制御して第２ロードロック室６１内を大気圧Ｐ０よりも高く搬送ロボット室１１内の圧力Ｐ２よりも低い圧力Ｐ１に調整する。

そして、処理済基板Ｗが冷却チャンバ５１からシャッター７５、搬送ロボット室１１およびシャッター７６Ａを介して第２ロードロック室６１に搬送されてくると、アンローダ６は当該基板Ｗを一時的に受け取る（搬送工程ｄ）。また、制御ユニット９からの搬送指令に応じてシャッター７６Ｂが開くとともに、搬送ロボット８が第２ロードロック室６１から処理済基板をＦＯＵＰに搬送する（ＵＬＤ工程）。こうして、１枚の基板Ｗに対して一連の処理が施される。

以上のように、この実施形態によれば、搬送ロボット室１１、第１ロードロック室２１、予熱チャンバ３１、処理チャンバ４１、冷却チャンバ５１および第２ロードロック室６１のいずれにおいても、その内部圧力を大気圧以上に調整しているため、大気中の酸素や水分がシステム内に流入するのを防止することができる。また、予熱チャンバ３１内で基板Ｗへのプリベーク処理により酸素や水分が発生するが、予熱チャンバ３１内の圧力Ｐ１が搬送ロボット室１１内の圧力Ｐ２よりも低くなるように圧力調整している。したがって、プリベーク処理時に発生した酸素や水分などが予熱チャンバ３１から搬送ロボット室１１に流入するのを効果的に防止することができ、プリベーク処理後の基板Ｗに対して酸素や水分が再付着するのを抑制する。その結果、酸素や水分が処理チャンバ４１に入り込むのを抑制することができ、各電子ビームキュアユニット４Ａ、４Ｂにおいて清浄なキュア処理を行うことができる。

また、予熱チャンバ３１内を給排気部３３により排気しているため、プリベーク処理中に発生する水分や酸素を予熱チャンバ３１から効率的に排出することができ、水分や酸素の基板Ｗへの再付着をさらに効果的に抑制することができる。

また、プリベーク処理により基板Ｗが表面処理温度Ｔ２よりも高い温度Ｔ１になった状態で予熱チャンバ３１から処理チャンバ４１に搬送しているため、例え基板搬送中に基板温度が低下したとしても、処理チャンバ４１に搬送した時点での基板温度を表面処理温度と同じあるいは近い温度に維持することができ、キュア処理を迅速に行うことができる。したがって、基板搬送中の温度低下量ΔＴを考慮して温度Ｔ１を設定するのが望ましく、例えば温度Ｔ１を温度（Ｔ２＋ΔＴ）に設定してもよい。

さらに、処理チャンバ４１内の圧力Ｐ４が搬送ロボット室１１内の圧力Ｐ２よりも高い圧力に調整しているため、搬送ロボット室１１内の水分や酸素が処理チャンバ４１に流入するのを効果的に防止してキュア処理をさらに良好に行うことができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、ローダ２および／またはアンローダ６を図４に示すように構成してもよい。図４はこの発明にかかる基板処理システムの他の実施形態を示す図である。ここでは、ローダ２の変形例について説明するが、アンローダ６についても同様である。

ここでは、図４に示すように、システム外部から基板Ｗを搬入するための搬入開口部（シャッター７２Ｂの配設位置）に対して鍔部２５が第１ロードロック室２１への基板Ｗの搬入方向（同図の左手方向）に延設されている。また、シャッター７２Ｂが開いた状態で給排気部２２を構成する給気部２２ａおよび排気部２２ｂをユニット制御部２３が制御して搬入開口部から鍔部２５に沿って搬入方向と反対方向（同図の左手方向）に窒素ガスの気流を形成する（同図の白抜矢印）。すなわち、基板Ｗを搬入する際には、シャッター７２Ａ、７２Ｂをそれぞれ「閉成」、「開成」した状態で、給気部２２ａによる第１ロードロック室２１への窒素ガスの供給流量を、排気部２２ｂによる第１ロードロック室２１から排気流量よりも高く設定して白抜矢印で示す窒素ガス流を形成する。これによって、システム外部から第１ロードロック室２１への酸素や水分などの流入をより効果的に防止することができる。

また、上記実施形態では、各ユニット２、３、４Ａ、４Ｂ、５、６にユニット制御部を設けているが、一部または全部のユニットを制御ユニット９により制御してもよい。また、複数のユニットを１つのユニット制御部で制御してもよい。

また、上記実施形態では、ホットプレート３およびコールドプレート５をそれぞれ１台ずつ設置しているが、これらの設置台数は「１」に限定されるものではなく、複数台設けてもよい。例えばＭ台（Ｍ≧２）のホットプレート３を上下方向に積層設置するとともに、Ｎ台（Ｎ≧２）のコールドプレート５を上下方向に積層設置してもよい。

また、上記実施形態では、搬送ロボット室１１、第１ロードロック室２１、予熱チャンバ３１、処理チャンバ４１、冷却チャンバ５１および第２ロードロック室６１に対して窒素ガスを供給して内圧を調整しているが、窒素ガスの代わりに他の不活性ガスを用いてもよい。

さらに、上記実施形態では、基板表面に向けて電子ビームを照射して未硬化状態の層間絶縁膜を硬化する電子ビームキュアユニット（表面処理装置）を装備する基板処理システムに対して本発明を適用している。しかしながら、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、表面に膜が形成された基板を予熱チャンバ内で加熱して膜に対してプリベーク処理を施す加熱装置と、プリベーク処理を受けた基板の膜に電子ビームを照射して表面処理を施す表面処理装置とを装備する基板処理システム全般に本発明を適用することができる。

この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などを含む基板全般の表面に形成された膜に電子ビームを照射して膜硬化などの表面処理を行う基板処理システムおよび基板処理方法に適用することができる。

この発明にかかる基板処理システムの一実施形態を示す図である。 図１の基板処理システムの電気的構成を示すブロック図である。 図１の基板処理システムの動作を示す図である。 この発明にかかる基板処理システムの他の実施形態を示す図である。

符号の説明

１…搬送ユニット（搬送装置）
２…ローダ
３…ホットプレート（加熱装置）
４Ａ…電子ビームキュアユニット（表面処理装置）
５…コールドプレート（冷却装置）
６…アンローダ
９…制御ユニット（制御装置）
１１…搬送ロボット室（搬送室）
１２…搬送ロボット（搬送機構）
２２、６３…給排気部（気流形成部）
２２ａ…給気部（気流形成部）
２２ｂ…排気部（気流形成部）
２５…鍔部
３１…予熱チャンバ
４１…処理チャンバ
５１…冷却チャンバ
Ｐ０…大気圧
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４…圧力
Ｔ２…表面処理温度
Ｗ…基板

Claims (10)

1. 表面に膜が形成された基板を予熱チャンバ内で加熱して前記膜に対してプリベーク処理を施す加熱装置と、
   処理チャンバ内で前記基板の膜に電子ビームを照射して表面処理を施す表面処理装置と、
   前記予熱チャンバおよび前記処理チャンバに連結された搬送室と、前記搬送室内に設けられてプリベーク処理を受けた前記基板を前記予熱チャンバから前記搬送室を介して前記処理チャンバに搬送する搬送機構とを有する搬送装置と、
   前記搬送室内および前記予熱チャンバ内の圧力を調整する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記搬送室内の圧力を大気圧以上に調整し、前記予熱チャンバ内の圧力を前記搬送室内の圧力よりも低い圧力に調整することを特徴とする基板処理システム。
2. 前記制御装置は前記予熱チャンバ内の圧力を大気圧よりも高い圧力に調整し、
   前記加熱装置は前記予熱チャンバ内を排気する排気手段を有する請求項１記載の基板処理システム。
3. 前記表面処理装置は前記基板を表面処理温度まで加熱しながら前記基板の膜に電子ビームを照射し、
   前記加熱装置は前記基板を前記表面処理温度以上に加熱する請求項１または２記載の基板処理システム。
4. 前記制御装置は、前記処理チャンバ内の圧力を前記搬送室内の圧力よりも高い圧力に調整する請求項１ないし３のいずれか一項に記載の基板処理システム。
5. 前記搬送室に連結された冷却チャンバを有し、前記表面処理装置による表面処理が行われた処理済基板を前記冷却チャンバ内で冷却する冷却装置をさらに備え、
   前記制御手段は前記冷却チャンバ内の圧力を前記搬送室内の圧力と同じに調整する請求項１ないし４のいずれか一項に記載の基板処理システム。
6. システム外部から搬入される基板を一時的に収納する第１ロードロック室を有するローダをさらに備え、
   前記第１ロードロック室は前記搬送装置の前記搬送室に連結され、
   前記搬送機構は前記第１ロードロック室に収納された前記基板を前記搬送室を経由して前記予熱チャンバに搬送し、
   前記制御手段は前記第１ロードロック室内の圧力を大気圧よりも高く、しかも前記搬送室内の圧力よりも低い圧力に調整する請求項１ないし５のいずれか一項に記載の基板処理システム。
7. 前記第１ロードロック室は前記基板を搬入するための搬入開口部を前記搬送室との連結位置と異なる位置に有するとともに、前記第１ロードロック室への前記基板の搬入方向に延びる第１鍔部が前記搬入開口部に対して設けられ、
   前記ローダは前記第１ロードロック室に不活性ガスを供給して前記第１ロードロック室への前記基板の搬入時に前記搬入開口部から前記第１鍔部に沿って前記搬入方向と反対方向に不活性ガスの気流を形成する第１気流形成部を有する請求項６記載の基板処理システム。
8. 前記表面処理装置による表面処理が行われた処理済基板を一時的に収納する第２ロードロック室を有するアンローダをさらに備え、
   前記第２ロードロック室は前記搬送装置の前記搬送室に連結され、
   前記搬送機構は、前記表面処理装置による表面処理が行われた、処理済基板を前記搬送室を経由して前記第２ロードロック室に搬送し、
   前記制御手段は前記第２ロードロック室内の圧力を大気圧よりも高く、しかも前記搬送室内の圧力よりも低い圧力に調整する請求項１ないし７のいずれか一項に記載の基板処理システム。
9. 前記第２ロードロック室は前記基板を搬出するための搬出開口部を前記搬送室との連結位置と異なる位置に有するとともに、前記第２ロードロック室からの前記基板の搬出方向に延びる第２鍔部が前記搬出開口部に対して設けられ、
   前記アンローダは前記第２ロードロック室に不活性ガスを供給して前記第２ロードロック室からの前記基板の搬出時に前記搬出開口部から前記第２鍔部に沿って前記搬出方向に不活性ガスの気流を形成する第２気流形成部を有する請求項８記載の基板処理システム。
10. 表面に膜が形成された基板を予熱チャンバ内で加熱して前記膜に対してプリベーク処理を施す加熱工程と、
    プリベーク処理を受けた前記基板を前記予熱チャンバから搬送室を介して処理チャンバに搬送する搬送工程と、
    前記処理チャンバ内に搬送された前記基板の膜に電子ビームを照射して表面処理を施す表面処理工程とを備え、
    前記搬送室内の圧力を大気圧以上に調整するとともに、前記予熱チャンバ内の圧力を前記搬送室内の圧力よりも低い圧力に調整することを特徴とする基板処理方法。

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