JP3494435B2 - 基板処理装置 - Google Patents

基板処理装置

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    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
製造工程等の技術分野に属し、特に半導体ウエハ基板上
に塗布された絶縁膜材料を加熱処理を施す基板処理装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造工程においては、
例えば、ＳＯＤ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉ
ｃ）システムにより層間絶縁膜を形成している。このＳ
ＯＤシステムでは、ゾル−ゲル方法等により、ウエハ上
に塗布膜をスピンコートし、化学的処理または加熱処理
等を施して層間絶縁膜を形成している。
【０００３】例えばゾル−ゲル方法により層間絶縁膜を
形成する場合には、まず半導体ウエハ（以下、「ウエ
ハ」と呼ぶ。）上に絶縁膜材料、例えばＴＥＯＳ（テト
ラエトキシシラン）のコロイドを有機溶媒に分散させた
溶液を供給する。次に、溶液が供給されたウエハをゲル
化処理し、次いで溶媒の置換を行う。そして、溶媒の置
換されたウエハを加熱処理し、その後冷却処理してい
る。
【０００４】このような絶縁膜材料の塗布や、ゲル化処
理、加熱・冷却処理等の一連の工程は、基板をこれら各
処理装置へ搬送する搬送装置を含む１つの処理システム
で行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記加熱処
理工程においては基板の酸化を防止するために、例え
ば、密閉されたチャンバ内を減圧した状態で加熱処理を
行ったり、あるいは不活性気体としてチャンバ内に窒素
ガスを導入したりして当該チャンバ内の酸素濃度を低下
させた状態で加熱処理を行っている。
【０００６】しかしながら、特に、搬送装置により基板
をチャンバ内へ搬入又は搬出する際には、基板が多少な
りとも酸素に触れる機会があるので酸化するおそれがあ
り、また、搬入又は搬出時においては気流の乱れにより
塗膜に悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００７】また、従来における加熱処理室内への窒素
導入方法は、基板の表面に向けて行われるのが一般的で
あって、基板の裏面には窒素が行き届かない場合が生じ
ていた。従ってこれよる基板裏面側の酸化の問題もあっ
た。
【０００８】本発明の目的は、効率良くかつ迅速に窒素
を導入して基板の酸化を防止し、乱気流の発生を防止す
ることができる基板処理装置を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の基板処理装置は、基板を昇降させるための
複数の昇降ピンと、前記昇降ピンを昇降させる第１の昇
降機構と、前記昇降ピンを表面から出没させるための貫
通孔が設けられ、前記基板を加熱するための熱板と、前
記熱板上で昇降可能に配置され、前記熱板上の基板を覆
う蓋と、前記蓋を昇降させる第２の昇降機構と、前記蓋
の内側に不活性気体を導入する第１の不活性気体導入機
構と、前記貫通孔を介して前記熱板の表面側に不活性気
体を導入する第２の不活性気体導入機構とを具備する。
【００１０】このような構成によれば、基板の表面側及
び裏面側の両面に不活性気体を導入することができ、基
板の裏面側から酸素の回り込みを抑制することができ
る。従って基板の酸化を防止することができる。
【００１１】本発明の基板処理装置は、前記蓋及び昇降
ピンが上昇した状態で、前記第１の不活性気体導入機構
により前記蓋の内側に不活性気体を導入させ、前記第２
の不活性気体導入機構により前記熱板の表面側に不活性
気体を導入させる手段を具備する。
【００１２】このような構成によれば、基板の上昇時に
おいて基板の表面側及び裏面側に効率的に不活性気体を
導入させることができる。
【００１３】本発明の基板処理装置は、前記導入される
各不活性気体の温度を前記熱板における基板の熱処理時
の温度よりも低くする手段を具備する。
【００１４】このような構成によれば、基板が熱板に接
して加熱処理される前に、その熱板による加熱処理の温
度よりも低い温度の不活性気体に一旦さらすことによっ
て、基板がいきなり熱板による加熱処理を行うよりも、
より基板の酸化防止に寄与する。
【００１５】本発明の基板処理装置は、前記蓋が昇降す
る際に、前記蓋の内側に導入される不活性気体の量を前
記熱板の表面側に導入される不活性気体の量よりも大き
くする手段を具備する。
【００１６】このような構成によれば、蓋が下降するこ
とによる気流の乱れを防止し、基板の位置がずれたり、
昇降ピンから浮き上がったりすることを防止できる。
【００１７】本発明の基板処理装置は、前記熱板と前記
蓋とにより囲われた空間の圧力を検出する圧力検出部と
前記空間を排気する排気機構とを有し、前記圧力検出部
により検出される圧力に応じて、前記熱板と前記蓋とに
より囲われた空間の圧力が一定となるように、前記蓋の
内側に導入される不活性気体の量及び前記排気機構によ
る排気量を調整する手段を具備する。
【００１８】このような構成によれば、排気機構により
排気を行いながら前記囲われた空間を所定の圧力、例え
ば大気圧に保つようにする。これにより気流の乱れを防
止することができる。
【００１９】本発明の基板処理装置は、前記熱板から前
記蓋を昇降させる直前に、前記熱板と前記蓋とにより囲
われた空間の圧力が大気圧よりも大きくなるように、前
記蓋の内側に導入される不活性気体の量及び前記排気機
構による排気量を調整する手段を具備する。
【００２０】このような構成によれば、外気の流入を抑
制でき基板の酸化を防止できるだけでなく、外部からの
パーティクルの流入を防止することができる。
【００２１】本発明の基板処理装置は、前記熱板の表面
側に導入される不活性気体の温度を前記蓋の内側に導入
される不活性気体の温度より高くする手段と、前記昇降
ピンが上昇して基板を保持した状態で、前記蓋の下端が
前記基板の表面とほぼ一致するまで前記蓋を下降させ、
これらがほぼ一致した状態で前記昇降ピンと前記蓋とを
同時に下降させる手段とを具備する。
【００２２】このような構成によれば、基板の裏面から
の不活性気体が、基板外周で蓋の内側に滞留した不活性
気体を持ち上げるように作用する。従って不活性気体が
蓋の内側に滞留しやすくなり基板の酸化防止効率が向上
する。更に、蓋の下端の高さと基板の表面の高さを一致
させたまま、例えば蓋及び基板を下降させることにより
基板の表面より上方側の低酸素状態を保持したまま蓋を
閉じることができる。従って、更に効率良く基板表面の
酸化防止を行うことができる。
【００２３】本発明の基板処理装置は、前記昇降ピンの
先端付近に設けられ、前記昇降ピンが前記貫通孔に没し
た状態で折りたたまれ、前記昇降ピンが前記貫通孔から
出た状態で前記貫通孔から導出される不活性気体を基板
裏面に沿って案内するように開放される気体案内部材を
更に具備。
【００２４】このような構成によれば、より効率的に基
板の裏面側に不活性気体を導入することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。
【００２６】図１〜図３は本発明の一実施形態に係るＳ
ＯＤシステムの全体構成を示す図であって、図１は平面
図、図２は正面図および図３は背面図である。
【００２７】このＳＯＤシステム１は、基板としての半
導体ウエハ（以下、ウエハと呼ぶ。）Ｗをウエハカセッ
トＣＲで複数枚たとえば２５枚単位で外部からシステム
に搬入しまたはシステムから搬出したり、ウエハカセッ
トＣＲに対してウエハＷを搬入・搬出したりするための
カセットブロック１０と、ＳＯＤ塗布工程の中で１枚ず
つウエハＷに所定の処理を施す枚葉式の各種処理ステー
ションを所定位置に多段配置してなる処理ブロック１１
と、エージング工程にて必要とされるアンモニア水のボ
トル、バブラー、ドレインボトル等が設置されたキャビ
ネット１２とを一体に接続した構成を有している。
【００２８】カセットブロック１０では、図１に示すよ
うに、カセット載置台２０上の突起２０ａの位置に複数
個たとえば４個までのウエハカセットＣＲがそれぞれの
ウエハ出入口を処理ブロック１１側に向けてＸ方向一列
に載置され、カセット配列方向（Ｘ方向）およびウエハ
カセットＣＲ内に収納されたウエハのウエハ配列方向
（Ｚ垂直方向）に移動可能なウエハ搬送体２１が各ウエ
ハカセットＣＲに選択的にアクセスするようになってい
る。さらに、このウエハ搬送体２１は、θ方向に回転可
能に構成されており、後述するように処理ブロック１１
側の第３の組Ｇ3の多段ステーション部に属する受け渡
し・冷却プレート（ＴＣＰ）にもアクセスできるように
なっている。
【００２９】処理ブロック１１では、図１に示すよう
に、中心部に垂直搬送型の主ウエハ搬送機構２２が設け
られ、その周りに全ての処理ステーションが１組または
複数の組に亙って多段に配置されている。この例では、
４組Ｇ1,Ｇ2,Ｇ3,Ｇ4 の多段配置構成であり、第１およ
び第２の組Ｇ1,Ｇ2 の多段ステーションはシステム正面
（図１において手前）側に並置され、第３の組Ｇ3 の多
段ステーションはカセットブロック１０に隣接して配置
され、第４の組Ｇ4 の多段ステーションはキャビネット
１２に隣接して配置されている。
【００３０】図２に示すように、第１の組Ｇ1 では、カ
ップＣＰ内でウエハＷをスピンチャックに載せて絶縁膜
材料を供給し、ウエハを回転させることによりウエハ上
に均一な絶縁膜を塗布するＳＯＤ塗布処理ステーション
（ＳＣＴ）と、カップＣＰ内でウエハＷをスピンチャッ
クに載せてＨＭＤＳ及びヘプタン等のエクスチェンジ用
薬液を供給し、ウエハ上に塗布された絶縁膜中の溶媒を
乾燥工程前に他の溶媒に置き換える処理を行うソルベン
トエクスチェンジ処理ステーション（ＤＳＥ）とが下か
ら順に２段に重ねられている。
【００３１】第２の組Ｇ2 では、ＳＯＤ塗布処理ステー
ション（ＳＣＴ）が上段に配置されている。なお、必要
に応じて第２の組Ｇ2 の下段にＳＯＤ塗布処理ステーシ
ョン（ＳＣＴ）やソルベントエクスチェンジ処理ステー
ション（ＤＳＥ）等を配置することも可能である。
【００３２】図３に示すように、第３の組Ｇ3 では、本
発明に係る２個の低酸素高温加熱処理ステーション（Ｏ
ＨＰ）と、低温加熱処理ステーション（ＬＨＰ）と、２
個の冷却処理ステーション（ＣＰＬ）と、受け渡し・冷
却プレート（ＴＣＰ）と、冷却処理ステーション（ＣＰ
Ｌ）とが上から順に多段に配置されている。低温加熱処
理ステーション（ＬＨＰ）はウエハＷが載置される熱板
を有し、ウエハＷを低温加熱処理する。冷却処理ステー
ション（ＣＰＬ）はウエハＷが載置される冷却板を有
し、ウエハＷを冷却処理する。受け渡し・冷却プレート
（ＴＣＰ）は下段にウエハＷを冷却する冷却板、上段に
受け渡し台を有する２段構造とされ、カセットブロック
１０と処理ブロック１１との間でウエハＷの受け渡しを
行う。
【００３３】第４の組Ｇ4 では、低温加熱処理ステーシ
ョン（ＬＨＰ）、低酸素キュア・冷却処理ステーション
（ＤＣＣ）が２個、エージング処理ステーション（ＤＡ
Ｃ）とが上から順に多段に配置されている。低酸素キュ
ア・冷却処理ステーション（ＤＣＣ）は密閉化可能な処
理室内に熱板と冷却板とを隣接するように有し、Ｎ2置
換された低酸素雰囲気中で高温加熱処理すると共に加熱
処理されたウエハＷを冷却処理する。エージング処理ス
テーション（ＤＡＣ）は密閉化可能な処理室内にＮＨ3
＋Ｈ2Ｏを導入してウエハＷをエージング処理し、ウエ
ハＷ上の絶縁膜材料膜をウェットゲル化する。
【００３４】図３を参照して、主ウエハ搬送機構２２は
筒状支持体２７の内側に、上下方向（Ｚ方向）に昇降自
在なウエハ搬送装置３０を装備している。筒状支持体２
７は図示しないモータの回転軸に接続されており、この
モータの回転駆動力によって、前記回転軸を中心として
ウエハ搬送装置３０と一体に回転する。従って、ウエハ
搬送装置３０はθ方向に回転自在となっている。このウ
エハ搬送装置３０の搬送基台４０上にはピンセットが例
えば３本備えられており、これらのピンセット３１は主
ウエハ搬送機構２２の周囲に配置された処理ステーショ
ンにアクセスしてこれら処理ステーションとの間でウエ
ハＷの受け渡しを行う。
【００３５】次に、図４及び図５を参照して本発明に係
る低酸素高温加熱処理ステーション（ＯＨＰ）の構成に
ついて説明する。
【００３６】図４及び図５に示すように、低酸素高温加
熱処理ステーション（ＯＨＰ）の中央には、処理室５１
が配置されている。処理室５１は本体４１と、この本体
４１に対して昇降可能に配置された蓋体５３とを有す
る。また、処理室５１に隣接するように２つの昇降シリ
ンダー５４，５５が配置されている。昇降シリンダー５
４は支持部材５６を介して蓋体５３に接続されており、
蓋体５３を昇降駆動する。この蓋体５３が本体４１を密
着することにより加熱室Ｒが形成される。一方、昇降シ
リンダー５５は支持部材５７を介して後述する３本の昇
降ピン５８に接続され、昇降ピン５８を昇降駆動する。
【００３７】図６に示すように、本体４１のほぼ中央に
は熱板６２が配置されている。この熱板６２内には図示
を省略したヒータが内蔵されている。熱板６２はヒータ
によって、例えば２００℃〜８００℃に加熱されるよう
になっている。また熱板６２表面から裏面には、複数
個、例えば３個の孔６２ａが貫通されている。各孔６２
ａには上述した昇降ピン５８が熱板６２表面から出没可
能に配置されている。そして昇降ピン５８は、熱板６２
の表面から突き出た状態で、主ウエハ搬送機構２２との
間でウェハＷの受け渡しを行う。主ウエハ搬送機構２２
からウエハＷを受け取った昇降ピン５８は、下降して熱
板６２内に没し、これによりウエハＷが熱板６２上に載
置され、ウエハＷの加熱処理が行われるようになってい
る。
【００３８】なお、図示しないが、ウエハＷを熱板６２
上に密着することなく熱板６２上で浮かせて保持するた
めのプロキシミティシートが熱板６２表面のウエハＷ載
置位置の外周部の複数カ所、例えば６カ所に配置されて
いる。
【００３９】本体４１の裏面には、窒素供給源４３から
の窒素を熱板６２の孔６２ａ及びこの孔６２ａにつなが
って本体４１に貫通された孔４１ａを介して、熱板６２
の表面側に導入させるための円筒状の導入部材４７が設
けられている。また、本体４１の外周部には、加熱室Ｒ
のガスを排気するための複数の排気口４２が設けられて
おり、これら排気口４２は排気バルブ７０を介して真空
ポンプ４８に接続され、加熱室Ｒのガスが排気されるよ
うになっている。
【００４０】蓋体５３上部にも、窒素供給源４３からの
窒素を加熱室Ｒに供給するための供給口５３ａが設けら
れている。この窒素供給源４３からの窒素供給は、供給
管６５及び第１のバルブ５０を介して行われ、上記孔６
２ａを介する加熱室Ｒへの窒素導入も供給管６６及び第
２のバルブ６０を介して行われる。供給管６５及び６６
には、加熱室Ｒへ供給する窒素をそれぞれ加熱し温度を
調節する第１の温度調節器４５及び第２の温度調整器４
４が設けられている。
【００４１】加熱室Ｒには加熱室Ｒの圧力を計測する圧
力計４９が設けられており、これによる計測結果に基づ
いて、制御部６１により上記各バルブ５０、６０及び７
０の開度が可変に調節され、加熱室Ｒの圧力調整が可能
となっている。また、各温度調整器４５及び４４も制御
部６１の制御の基に加熱・温度調整が行われる。更に制
御部６１は上記各シリンダー５４及び５５の昇降動作を
制御する。
【００４２】次に、図７に示すフローを参照しながら、
ＳＯＤシステム１の処理工程について説明する。
【００４３】まずカセットブロック１０において、処理
前のウエハＷはウエハカセットＣＲからウエハ搬送体２
１を介して処理ブロック１１側の第３の組Ｇ3に属する
受け渡し・冷却プレート（ＴＣＰ）における受け渡し台
へ搬送される。
【００４４】受け渡し・冷却プレート（ＴＣＰ）におけ
る受け渡し台に搬送されたウエハＷは主ウエハ搬送機構
２２を介して冷却処理ステーション（ＣＰＬ）へ搬送さ
れる。そして冷却処理ステーション（ＣＰＬ）におい
て、ウエハＷはＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）
における処理に適合する温度まで冷却される（ステップ
１）。
【００４５】冷却処理ステーション（ＣＰＬ）で冷却処
理されたウエハＷは主ウエハ搬送機構２２を介してＳＯ
Ｄ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）へ搬送される。そし
てＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）において、ウ
エハＷはＳＯＤ塗布処理が行われる（ステップ２）。
【００４６】ＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）で
ＳＯＤ塗布処理が行われたウエハＷは主ウエハ搬送機構
２２を介してエージング処理ステーション（ＤＡＣ）へ
搬送される。そしてエージング処理ステーション（ＤＡ
Ｃ）において、ウエハＷは処理室内にＮＨ3 ＋Ｈ2Ｏを
導入してウエハＷをエージング処理し、ウエハＷ上の絶
縁膜材料膜をゲル化する（ステップ３）。
【００４７】エージング処理ステーション（ＤＡＣ）で
エージング処理されたウエハＷは主ウエハ搬送機構２２
を介してソルベントエクスチェンジ処理ステーション
（ＤＳＥ）へ搬送される。そしてソルベントエクスチェ
ンジ処理ステーション（ＤＳＥ）において、ウエハＷは
エクスチェンジ用薬液が供給され、ウエハ上に塗布され
た絶縁膜中の溶媒を他の溶媒に置き換える処理が行われ
る（ステップ４）。
【００４８】ソルベントエクスチェンジ処理ステーショ
ン（ＤＳＥ）で置換処理が行われたウエハＷは主ウエハ
搬送機構２２を介して低温加熱処理ステーション（ＬＨ
Ｐ）へ搬送される。そして低温加熱処理ステーション
（ＬＨＰ）において、ウエハＷは低温加熱処理される
（ステップ５）。
【００４９】低温加熱処理ステーション（ＬＨＰ）で低
温加熱処理されたウエハＷは、主ウエハ搬送機構２２を
介して低酸素高温加熱処理ステーション（ＯＨＰ）へ搬
送されて後述するように所定の加熱処理が行われる（ス
テップ６）。
【００５０】低酸素高温加熱処理ステーション（ＯＨ
Ｐ）で加熱処理されたウエハＷは、主ウエハ搬送機構２
２を介して低酸素キュア・冷却処理ステーション（ＤＣ
Ｃ）へ搬送される。そして低酸素キュア・冷却処理ステ
ーション（ＤＣＣ）において、ウエハＷは低酸素雰囲気
中で高温加熱処理され、冷却処理される（ステップ
７）。
【００５１】低酸素キュア・冷却処理ステーション（Ｄ
ＣＣ）で処理されたウエハＷは主ウエハ搬送機構２２を
介して受け渡し・冷却プレート（ＴＣＰ）における冷却
板へ搬送される。そして受け渡し・冷却プレート（ＴＣ
Ｐ）における冷却板において、ウエハＷは冷却処理され
る（ステップ８）。
【００５２】受け渡し・冷却プレート（ＴＣＰ）におけ
る冷却板で冷却処理されたウエハＷはカセットブロック
１０においてウエハ搬送体２１を介してウエハカセット
ＣＲへ搬送される。
【００５３】次にステップ６における低酸素高温加熱処
理ステーション（ＯＨＰ）の作用について詳細に説明す
る。
【００５４】図８に示すように、蓋体５３が上昇した状
態で、ウエハＷは主ウエハ搬送機構２２から昇降ピン５
８に受け渡される。そして昇降ピンの高さはそのままの
状態で、蓋体５３の供給口５３ａから窒素Ｎ２（以下、
この供給口５３ａからの窒素導入を「Ｎ２−Ａ」とす
る。）が導入されるとともに、熱板６２の孔６２ａから
窒素Ｎ２（以下、この孔６２ａからの窒素導入を「Ｎ２
−Ｂ」とする。）がＮ２−Ａの量とほぼ同量導入され
る。図１２（ａ）はこのときの処理室５１における処理
時間ｔと、熱板６２と蓋体５３とにより囲われた空間Ｓ
（蓋体５３が下降して閉じたときは加熱室Ｒ）に導入さ
れるそれぞれＮ２−Ａ及びＮ２−Ｂの窒素の量及び空間
Ｓ・加熱室Ｒの圧力との関係を示す図である。また、図
１２（ｂ）は同処理時間ｔと、昇降ピン５８の昇降動
作、蓋体５３の開閉動作、排気バルブ７０の開度との関
係を示す図である。
【００５５】ここで、本実施形態においては、Ｎ２−Ａ
の窒素の温度及びＮ２−Ｂの窒素の温度は、それぞれ第
１の温度調節器４５及び第２の温度調整器４４により両
者ともに同じ温度に設定され、この設定された温度は、
これから加熱処理する熱板６２の温度より低い温度、例
えば１５０℃とされている。このように、ウエハＷが熱
板６２に接して加熱処理される前に、その熱板６２によ
る加熱処理の温度よりも低い温度の窒素に一旦さらすこ
とによって、ウエハＷが搬入されていきなり熱板６２に
よる加熱処理を行うよりも、よりウエハＷの酸化防止に
寄与する。
【００５６】続いて図９に示すように、昇降ピンの高さ
はそのままの状態を保ちつつ、蓋体５３のみを下降させ
て加熱室Ｒが形成される（時間ｔ１）。ここで、蓋体５
３が下降する直前に、Ｎ２−Ａの量をＮ２−Ｂの量より
も大きくすることにより、蓋体５３が下降することによ
る空間Ｓの気流の乱れを防止し、ウエハＷの位置がずれ
たり、浮き上がったりすることを防止できる。
【００５７】加熱室Ｒが形成さた後は、図９に示すよう
にＮ２−Ａ及びＮ２−Ｂの導入を更に続け、排気口４２
より排気を行いながら加熱室Ｒを所定の圧力、例えば大
気圧に保つようにする。これにより気流の乱れを防止す
ることができる。
【００５８】そして図１０に示すように、時間ｔ２で昇
降ピン５８を下降させ、これと同時にＮ２−Ｂの導入を
停止し、Ｎ２−Ａのみを導入してウエハＷの酸化を防止
しながら、かつ加熱室Ｒを排気機構（排気口４２からの
排気）により大気圧に保ちながら熱板６２による加熱処
理を所定時間、例えば１０分間行う。
【００５９】そして図１１に示すように、熱板６２によ
る所定時間の加熱処理が終了すると蓋体５３を上昇させ
る前に昇降ピン５８を上昇させて、Ｎ２−Ａの量とほぼ
同量のＮ２−Ｂを導入する（時間ｔ３）。そして蓋体５
３を上昇させる（時間ｔ４）。ここで、蓋体５３が上昇
する直前に、Ｎ２−Ａの量をＮ２−Ｂの量よりも大きく
することにより、蓋体５３が上昇することによる空間Ｓ
の気流の乱れを防止し、ウエハＷの位置がずれたり、浮
き上がったりすることを防止できる。
【００６０】その後は、ウエハＷは昇降ピン５８から主
ウエハ搬送機構２２に受け渡されることになる。
【００６１】以上のように本実施形態では、ウエハＷの
表面側だけではなく、その裏面側からも窒素を導入させ
ることにより基板裏面側の酸化も防止でき、またこれに
より効率良く窒素パージを行うことができる。
【００６２】また蓋体５３の昇降時においてはＮ２−Ａ
及びＮ２−Ｂの量を制御し、熱板６２による加熱処理時
においてはＮ２−Ａの量及び排気量を制御することによ
り、気流を安定させることができる。
【００６３】次に図１３を参照して、第２の実施形態の
加熱処理について説明する。
【００６４】先ず蓋体５３が上昇した状態で、ウエハＷ
は主ウエハ搬送機構２２から昇降ピン５８に受け渡され
る。そして昇降ピンの高さはそのままの状態で、ほぼ同
量のＮ２−Ａ及びＮ２−Ｂが導入される。
【００６５】ここで、本実施形態においては、Ｎ２−Ａ
の窒素の温度及びＮ２−Ｂの窒素の温度は、それぞれ第
１の温度調節器４５及び第２の温度調整器４４により両
者ともに同じ温度に設定され、この設定された温度は、
これから加熱処理する熱板６２の温度より低い温度、例
えば１５０℃とされている。これにより、上記実施形態
と同様に、ウエハＷが熱板６２に接して加熱処理される
前に、その熱板６２による加熱処理の温度よりも低い窒
素の温度で一旦加熱処理しているので、ウエハＷの酸化
防止に寄与する。
【００６６】続いて昇降ピンの高さはそのままの状態を
保ちつつ、蓋体５３のみを下降させて加熱室Ｒが形成さ
れる（時間ｔ１）。ここで、蓋体５３が下降する直前
に、Ｎ ２−Ａの量をＮ２−Ｂの量よりも大きくすること
により、蓋体５３が下降することによる空間Ｓの気流の
乱れを防止し、ウエハＷの位置がずれたり、浮き上がっ
たりすることを防止できる。
【００６７】加熱室Ｒが形成さた後は、排気バルブ７０
の開度を最大にして、加熱室Ｒを減圧真空状態、例えば
４００Ｐａ〜１０００Ｐａに保つようにする。これによ
り加熱室Ｒの酸素を除去して、減圧状態でＮ２−Ａ及び
Ｎ２−Ｂの導入を行うことで、迅速に窒素パージするこ
とができる。
【００６８】そして、時間ｔ２で昇降ピン５８を下降さ
せ、これと同時にＮ２−Ｂの導入を停止し、Ｎ２−Ａの
みを導入してウエハＷの酸化を防止しながら、かつ加熱
室Ｒを排気バルブの開度を小さくして、例えば加熱室圧
力を大気圧よりやや低く保ちながら熱板６２による加熱
処理を所定時間、例えば１０分間行う。
【００６９】熱板６２による所定時間の加熱処理が終了
すると蓋体５３を上昇させる前に昇降ピン５８を上昇さ
せて、Ｎ２−Ａの量とほぼ同量のＮ２−Ｂを導入する
（時間ｔ３）。そして蓋体５３を上昇させる（時間ｔ
４）。ここで、蓋体５３が上昇する直前に、Ｎ２−Ａの
量をＮ２−Ｂの量よりも大きすることにより、蓋体５３
が上昇することによる空間Ｓの気流の乱れを防止し、ウ
エハＷの位置がずれたり、浮き上がったりすることを防
止できる。また、蓋体５３が上昇する直前に、加熱室Ｒ
の圧力が大気圧より僅かに高くなるように、Ｎ２−Ａ、
Ｎ２−Ｂの量及び排気量を調整する。これにより空間Ｓ
への外気の流入を抑制でき基板の酸化を防止できるだけ
ではなく、外部からのパーティクルの流入を防止するこ
とができる。この場合、乱気流の発生を防止するため
に、例えば、排気バルブ７０の閉止をゆっくり行うよう
にしてもよい。
【００７０】次に図１４を参照して第３の実施形態につ
いて説明する。
【００７１】図１４（ａ）に示すように、蓋体５３が上
昇した状態でウエハＷが主ウエハ搬送機構２２から昇降
ピン５８に受け渡される。そして昇降ピンの高さはその
ままの状態で、ほぼ同量のＮ２−Ａ及びＮ２−Ｂが導入
される。
【００７２】続いて図１４（ｂ）に示すように、蓋体５
３の下端の高さがウエハＷの表面の高さｄに一致するま
で下降させる。このときのＮ２−Ｂの窒素の温度をＮ２
−Ａの窒素の温度より高く設定する。すなわちを、熱板
６２の表面側に滞留する窒素の温度を蓋体５３の内側に
滞留する窒素の温度より高くする。
【００７３】そして図１４（ｃ）に示すように、蓋体５
３の下端の高さとウエハＷの表面の高さを一致させたま
まの状態で、蓋体５３及び昇降ピン５８を同じ速度で下
降させて加熱室Ｒを形成する。
【００７４】このようにＮ２−Ｂの窒素の温度を高くす
ることにより、ウエハＷの裏面からの窒素Ｎ２−Ｂが、
ウエハＷの外周で蓋体５３の内側に滞留したＮ２−Ａの
窒素を持ち上げるように作用する。従ってＮ２−Ａの窒
素をウエハＷの表面側より上方側に滞留しやすることに
よりウエハＷの酸化防止効率が向上する。更に、蓋体５
３の下端の高さとウエハＷの表面の高さを一致させたま
ま両者を下降させることにより、ウエハＷの表面より上
方側の低酸素状態を保持したまま蓋体５３を閉じること
ができる。従って、更に効率良くウエハＷの酸化防止を
行うことができる。
【００７５】その後は、上記第１の実施形態又は第２の
実施形態と同様な各種条件により加熱処理を行うことに
より、ウエハＷの酸化及び乱気流の発生防止に関して第
１又は第２の実施形態と同様の効果が得ることができ
る。
【００７６】図１５及び図１６は、昇降ピン５８の他の
実施形態を示す正面図及び平面図である。
【００７７】本実施形態の昇降ピン５８は、その先端部
に熱板６２の孔６２ａから導入される窒素Ｎ２−Ｂを効
率良くウエハＷの裏面に案内する案内部材７２が設けら
れている。この案内部材７２は、昇降ピン５８の先端部
に形成された複数のスリット７３の間に、三角形状のフ
ィン７５が複数、例えば８個設けられている。これら各
フィン７５は取付け部７４を軸として下方９０°に回動
可能に構成されている。
【００７８】この案内部材７２は、昇降ピン５８が下降
時であって、熱板６２の孔６２ａに没しているときは、
図１５及び図１６の状態に折りたたまれているが、ウエ
ハＷを支持するときは図１７に示す状態のように下方に
回動して支持する。これによって、孔６２ａからの窒素
をウエハＷの裏側全面に迅速かつ効率的に伸展させるこ
とができる。
【００７９】なお、本発明は以上説明した実施形態には
限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００８０】例えば上記第２の実施形態においては、ウ
エハＷの熱板６２による加熱処理を終え、蓋体５３が上
昇するときにのみ、空間Ｓの圧力を外部の大気圧より高
くするようにしたが、これを加熱処理を始める前におい
て蓋体５３を下降させるときにも行うようにしてもよ
い。また、これを第１の実施形態において適用してもよ
い。
【００８１】また、例えば上記各実施形態では、熱板６
２の孔６２ａからの窒素導入を昇降ピン上昇時にのみ行
うようにしたが、上述したようにウエハＷの熱板６２に
よる加熱処理は、プロキシミティシートによりウエハＷ
を熱板６２に接触させないで行うため、その熱板６２と
ウエハＷとの間の隙間に窒素を導入することにより加熱
時のウエハＷの酸化防止を図ることもできる。
【００８２】また、上記各実施形態は低酸素高温加熱処
理ステーション（ＯＨＰ）に適用したものであったが、
これに限らず低酸素高温加熱・冷却処理ステーション
（ＤＣＣ）にも本発明は適用可能である。
【００８３】更に、上記各実施形態は半導体ウエハ基板
を処理する加熱装置について適用したものであったが、
これに限らず液晶ディスプレイ等に使用されるガラス基
板を処理する加熱装置にも本発明は適用可能である。
【００８４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
効率良くかつ迅速に窒素を導入して基板の酸化を防止
し、乱気流の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るＳＯＤシステムの全
体構成を示す平面図である。
【図２】図１に示すＳＯＤシステムの正面図である。
【図３】図１に示すＳＯＤシステムの背面図である。
【図４】一実施形態に係る低酸素高温加熱処理ステーシ
ョン（ＯＨＰ）の平面図である。
【図５】図４に示す低酸素高温加熱処理ステーション
（ＯＨＰ）の断面図である。
【図６】図５に示す処理室の断面図である。
【図７】本発明に係るＳＯＤシステムの一連の工程を示
すフロー図である。
【図８】第１の実施形態による加熱処理の作用を示す断
面図である。
【図９】同加熱処理の作用を示す断面図である。
【図１０】同加熱処理の作用を示す断面図である。
【図１１】同加熱処理の作用を示す断面図である。
【図１２】同加熱処理における処理時間と各処理状態と
の関係を示す図である。
【図１３】第２の実施形態による加熱処理における処理
時間と各処理状態との関係を示す図である。
【図１４】第３の実施形態による加熱処理の作用を示す
断面図である。
【図１５】昇降ピンの他の実施形態を示す平面図であ
る。
【図１６】図１５に示す昇降ピンの平面図である。
【図１７】同昇降ピンの案内部材の作用を示す断面図で
ある。
【符号の説明】
Ｗ…半導体ウエハ Ｓ…空間 ４１ａ…孔 ４２…排気口 ４３…窒素供給源 ４４…第２の温度調整器 ４５…第１の温度調節器 ４８…真空ポンプ ５０、６０…バルブ ５１…処理室 ５３…蓋体 ５３ａ…供給口 ５４、５５…昇降シリンダー ５６…支持部材 ５７…支持部材 ５８…昇降ピン ６１…制御部 ６２…熱板 ６２ａ…孔 ７０…排気バルブ ７２…案内部材 ７３…スリット ７５…フィン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開2001−44117（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−140379（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−254557（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−283608（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−95232（ＪＰ，Ｕ) 特表2002−521815（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/31 B05C 9/14 H01L 21/02 H01L 21/315 H01L 21/68

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板を昇降させるための複数の昇降ピン
    と、 前記昇降ピンを昇降させる第１の昇降機構と、 前記昇降ピンを表面から出没させるための貫通孔が設け
    られ、前記基板を加熱するための熱板と、 前記熱板上で昇降可能に配置され、前記熱板上の基板を
    覆う蓋と、 前記蓋を昇降させる第２の昇降機構と、 前記蓋の内側に不活性気体を導入する第１の不活性気体
    導入機構と、 前記貫通孔を介して前記熱板の表面側に不活性気体を導
    入する第２の不活性気体導入機構とを具備することを特
    徴とする基板処理装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の基板処理装置におい
    て、 前記蓋及び昇降ピンが上昇した状態で、前記第１の不活
    性気体導入機構により前記蓋の内側に不活性気体を導入
    させ、前記第２の不活性気体導入機構により前記熱板の
    表面側に不活性気体を導入させる手段を具備することを
    特徴とする基板処理装置。
  3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の基板処理
    装置において、 前記導入される各不活性気体の温度を前記熱板における
    基板の熱処理時の温度よりも低くする手段を具備するこ
    とを特徴とする基板処理装置。
  4. 【請求項４】 請求項１から請求項３のうちいずれか１
    項に記載の基板処理装置において、 前記蓋が昇降する際に、前記蓋の内側に導入される不活
    性気体の量を前記熱板の表面側に導入される不活性気体
    の量よりも大きくする手段を具備することを特徴とする
    基板処理装置。
  5. 【請求項５】 請求項１から請求項４のうちいずれか１
    項に記載の基板処理装置において、 前記熱板と前記蓋とにより囲われた空間の圧力を検出す
    る圧力検出部と、 前記空間を排気する排気機構とを有し、 前記圧力検出部により検出される圧力に応じて、前記熱
    板と前記蓋とにより囲われた空間の圧力が一定となるよ
    うに、前記蓋の内側に導入される不活性気体の量及び前
    記排気機構による排気量を調整する手段を具備すること
    を特徴とする基板処理装置。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の基板処理装置におい
    て、 前記熱板から前記蓋を昇降させる直前に、前記熱板と前
    記蓋とにより囲われた空間の圧力が大気圧よりも大きく
    なるように、前記蓋の内側に導入される不活性気体の量
    及び前記排気機構による排気量を調整する手段を具備す
    ることを特徴とする基板処理装置。
  7. 【請求項７】 請求項１から請求項６のうちいずれか１
    項に記載の基板処理装置において、 前記熱板の表面側に導入される不活性気体の温度を前記
    蓋の内側に導入される不活性気体の温度より高くする手
    段と、 前記昇降ピンが上昇して基板を保持した状態で、前記蓋
    の下端が前記基板の表面とほぼ一致するまで前記蓋を下
    降させ、これらがほぼ一致した状態で前記昇降ピンと前
    記蓋とを同時に下降させる手段とを具備することを特徴
    とする基板処理装置。
  8. 【請求項８】 請求項１から請求項７のうちいずれか１
    項に記載の基板処理装置において、 前記昇降ピンの先端付近に設けられ、前記昇降ピンが前
    記貫通孔に没した状態で折りたたまれ、前記昇降ピンが
    前記貫通孔から出た状態で前記貫通孔から導出される不
    活性気体を基板裏面に沿って案内するように開放される
    気体案内部材を更に具備することを特徴とする基板処理
    装置。
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