JP3557382B2 - Substrate processing equipment - Google Patents
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Description
【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に用いられる基板処理装置の技術分野に属し、例えば基板上に絶縁膜材料として塗布された、粒子またはコロイドを有機溶媒に分散させたゾル状の塗布膜をゲル化する際にゲル化処理を施すための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 Dielectric)システムにより層間絶縁膜を形成している。このSODシステムでは、例えば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】
例えばこのような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ている。
【0004】
これら一連の工程のうちウエハをゲル化処理(エージング処理)する工程では、例えば蒸気化されたアンモニアを含む処理気体を供給しつつ排気するように構成された処理室内でウエハを例えば100℃前後で加熱処理している。これにより、絶縁膜材料として塗布された塗布膜に含まれるTEOSのコロイドがゲル化して網目状に連鎖される。
【0005】
そして、処理室内に処理気体を供給するための構成としては、例えばウエハ表面の外周の外側に沿って加熱された処理気体を吹き出す供給孔を多数設け、これらの供給孔からウエハの表面に向けて処理気体を供給することが考えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したウエハをゲル化処理する工程においては、均一なゲル化処理を行うために、処理の際に処理温度を一定に保つこと及びアンモニアを含む処理気体をウエハ上に均一に供給することが重要である。
【0007】
しかしながら、上述した構成において、供給する処理気体を一定温度に保つためには、例えば温度検出手段を設けて該温度検出結果に基づき処理気体の温度をフィードバック制御するような構成が必要とされるが、その場合に構成が複雑になるという課題に加え、特に過熱状態となった場合に適正な温度に戻す場合に多大な時間を要するために処理温度を一定に保つことが困難である、という課題がある。
【0008】
また処理気体を供給するための装置に接続された供給孔のうち、該装置の近くに接続された供給孔の方がより多量に処理気体を供給する傾向が強いため、処理気体をウエハ上に均一に供給することが困難である、という課題がある。
【0009】
そこで、本発明は、簡単な構成で処理温度を一定に保つことができ、更に処理気体を基板上に均一に供給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。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の主要な観点は、基板処理装置において、基板を処理するための処理室と、前記処理室内に配置され、第1の及び第2の面を有し、前記第1の面に基板を保持して加熱処理する熱板と、前記処理室内に処理気体を供給する供給手段と、前記処理室内を排気する排気手段と、前記熱板の第2の面の外周の内側に沿って設けられ、前記供給手段から供給された処理気体を一旦蓄えて前記熱板の外縁から該熱板の表面に向けて案内する案内室とを具備し、前記案内室は、前記供給手段から供給された処理気体を前記熱板裏面の外周に沿って案内すると共に、前記熱板に接続された案内板を具備する。
【0011】
本発明では、供給室から供給された処理気体が熱板裏面に設けられて基板の加熱処理温度とほぼ同じ温度とされた案内室内に一旦蓄積され、基板の加熱処理温度とほぼ同じ温度とされるので、簡単な構成で処理温度を一定に保つことができる。また本発明では、案内室が熱板裏面の外周の内側に沿って設けられ、供給手段から供給された処理気体を熱板の外縁から該熱板の表面に向けて案内するように構成されているので、供給手段から供給された処理気体が案内室の熱板裏面の外周の内側に回り込んでから基板上に供給される。従って、処理気体を基板上に均一な濃度及び温度で供給することができる。
【0012】
本発明のこれらの目的とそれ以外の目的と利益とは、以下の説明と添付図面とによって容易に確認することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
先ず、本発明の基板処理装置としてのSOD(Spin on Dielectric)システムを説明する。図1〜図3はこのSOD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。
【0014】
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。
【0015】
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の位置に複数個例えば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)及びウエハカセット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。更に、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。
【0016】
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。
【0017】
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材料を塗布する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。
【0018】
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。
【0019】
図3に示すように、第3の組G3 では、2個の低酸素高温加熱処理ステーション(OHP)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(CPL)とが上から順に多段に配置されている。ここで、低酸素高温加熱処理ステーション(OHP)は密閉化可能な処理室内にウエハWが載置される熱板を有し、熱板の外周の穴から均一にN2 を吐出しつつ処理室上部中央より排気し、低酸素化雰囲気中でウエハWを高温加熱処理する。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。
【0020】
第4の組G4 では、低温加熱処理ステーション(LHP)、2個の低酸素キュア・冷却処理ステーション(DCC)と、エージング処理ステーション(DAC)とが上から順に多段に配置されている。ここで、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エットゲル化する。
【0021】
図4は主ウエハ搬送機構22の外観を示した斜視図であり、この主ウエハ搬送機構22は上端及び下端で相互に接続され対向する一対の壁部25、26からなる筒状支持体27の内側に、上下方向(Z方向)に昇降自在なウェハ搬送装置30を装備している。筒状支持体27はモータ31の回転軸に接続されており、このモータ31の回転駆動力によって、前記回転軸を中心としてウェハ搬送装置30と一体に回転する。従って、ウェハ搬送装置30はθ方向に回転自在となっている。このウェハ搬送装置30の搬送基台40上にはピンセットが例えば3本備えられている。これらのピンセット41、42、43は、いずれも筒状支持体27の両壁部25、26間の側面開口部44を通過自在な形態及び大きさを有しており、X方向に沿って前後移動が自在となるように構成されている。そして、主ウエハ搬送機構22はピンセット41、42、43をそ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。
【0022】
図5は上述したエージング処理ステーション(DAC)の断面図、図6はその平面図である。図7はエージング処理ステーション(DAC)における処理室の構成を示す断面図、図8は図7におけるA矢視図、図9は図7におけるB矢視図、図10は図7におけるC矢視図である。
【0023】
図5及び図6に示すように、エージング処理ステーション(DAC)の中央には、処理室51が配置されている。処理室51は処理室本体52とこの処理室本体52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54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。また昇降シリンダー55は支持部材57を介して後述する3本の支持ピンに接続され、支持ピンを昇降駆動する。
【0024】
図7に示すように、処理室本体52のほぼ中央には熱板60が配置されている。この熱板60内にはヒータ81が内蔵されている。熱板60はヒータ81によってエージング処理を行うための温度、例えば100℃前後に加熱されるようになっている。また熱板60表面から裏面には、複数個、例えば3個の孔61が同心円上に設けられている。各孔61には上述した支持ピン58が熱板60表面から出没可能に位置されている。そして支持ピン58は、熱板60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を受け取った支持ピン58は、下降して熱板60内に没し、これによりウエハWが熱板60上に載置され、ウエハWの加熱が行われるようになっている。更にウエハWを熱板60上に密着することなく熱板60上で浮かせて保持するためのプロキシミティシート62が熱板60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。またプロキシミティシート62は、それぞれウエハW載置位置の外側に延在しており、各プロキシミティシート62の延在した位置には、それぞれウエハWの案内用の案内ガイド63が配置されている。
【0025】
また上述したように処理室本体52の上方には蓋体53が昇降可能に配置されている。処理室本体52外周の蓋体53の密着面には、シール部材77が配置されており、またこの密着面には図示を省略した真空引き装置に接続された吸引孔64が複数設けされている。そして、蓋体53が下降した状態で、吸引孔64が真空引きされて蓋体53外周の密着面と処理室本体52の密着面とが密着して処理室51内に密閉空間Sを形成するように構成されている。更に蓋体53のほぼ中央、つまり熱板60の上方中央には、排気装置82に接続された排気口65が設けられている。また更に、この蓋体53内にはヒータ83が内蔵されている。上述した熱板60と同様に蓋体53についてもこのヒータ83によってエージング処理を行うための温度と同程度の温度に加熱されるようになっている。これにより、処理気体が蓋体53に結露するのを防止することができる。
【0026】
処理室本体52の裏面外周寄りには、処理室51内に蒸気化されたアンモニア(NH3 )が含まれた処理気体及びパージ用の窒素(N2 )ガスを供給するガス供給部84に接続されたただ1つの供給路66が設けられている。熱板60裏面の外周の内側に沿って、供給路66を介してガス供給部84から供給された処理気体を一旦蓄えて熱板60の外縁から該熱板60の表面に向けて案内する案内室67が設けられている。ガス供給部84は、例えばタンクに蓄積された蒸気化されたアンモニア(NH3 )が含まれた処理気体(NH3+H2O)及びパージ用の窒素(N2 )ガスのうちいずれかを選択的に供給する。また、ガス供給部84はこれらのガスを予熱する機能も有する。例えばこの予熱は実際の処理温度と同程度としてもよいが、処理温度よりも少し低い温度としてもよい。実際の処理温度と同程度とすると、過熱状態となった場合に正常な処理温度に低下させることができなくなるからである。
【0027】
制御部85は上述したヒーター81,83や排気装置82のオン・オフの制御や、ガス供給部84の切り替えを制御する。排気口65と排気装置82との間には、処理気体の濃度を検出するためのモニター86が設けられており、このモニター86により検出された結果は制御部85に伝えられるようになっている。
【0028】
上述した3本の支持ピン58は、その下部において連結部材91に連結されており、この連結がなされた空間は下部蓋87で覆われている。連結部材91は、昇降駆動用の棒状部材88に接続され、棒状部材88は下部蓋87に設けられた孔89を介して外部に出て、外部の支持部材57に連結されている。連結部材91と下部蓋87との間にはシール用のOリング90が配置されており、支持ピン58が下降して熱板60上にウエハWが載置されたとき、連結部材91と下部蓋87との間でOリング90が挟まるようになっている。これにより、下部蓋87の密閉性が確保され、この結果密閉空間S内の密閉性が確保される。
【0029】
案内室67内には、案内室67内を上下に仕切るための仕切板68が設けられている。そして仕切板68によって仕切られた下方室69の底面外側には上記のただ1つの供給路66が設けられ、下方室69の内側において下方室69は仕切板68によって仕切られた上方室70との間で連通している。このように上下室構造とすることで処理気体が案内室67内を通過する実質的な距離を長くすることができ、案内室67内における処理気体の蓄熱による温度制御の効果をより高めることができ、また案内室67内における処理気体の回り込みの効果をより高めることができ、処理気体をウエハW上により均一に供給することができる。
【0030】
また下方室69の底面には、ガス供給部84から供給された処理気体を熱板60裏面の外周に沿って案内する案内溝71が例えば4本設けられている。案内溝71は図10に示すように内側に行くたびに2方向に2回分岐して最内周側で円を描いている。更に上方室70には、図8及び図9に示すように、ガス供給部84から供給された処理気体を熱板60裏面の外周に沿って案内する環状の案内板72〜75が例えば4枚設けられている。最内周に配置された案内板72は仕切板68上に配置され、熱板60裏面との間で隙間を有し、次の案内板73は熱板60裏面に配置され、仕切板68との間で隙間を有し、次の案内板74は仕切板68上に配置され、熱板60裏面との間で隙間を有し、最外周の案内板75は熱板60裏面に配置され、仕切板68との間で隙間を有する。そして、処理室本体52の内周と熱板60の外縁との間に隙間76が設けられ、この隙間76を介して案内室67から熱板60の表面に処理気体及びパージ用の窒素(N2 )ガスが供給されるようになっている。
【0031】
次にこのように構成されたSODシステム1における動作について説明する。図11はこのSODシステム1における処理フローを示している。
【0032】
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21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。
【0033】
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901)。
【0034】
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SOD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902)。
【0035】
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。エージング処理ステーション(DAC)の処理室51では、支持ピン58が熱板60の表面から突き出た状態で、主ウエハ搬送機構22からウエハWを受け取る。次に、支持ピン58が下降して熱板60上に載置されると共に、蓋体53が下降して蓋体53外周の密着面と処理室本体52の密着面とが密着して処理室51内に密閉空間Sが形成される。そして、供給路66を介して処理室51内の密閉空間Sに蒸気化されたアンモニア(NH3 )が含まれた処理気体を供給する。これにより、ウエハWをエージング処理し、ウエハW上の絶縁膜材料をゲル化する処理が行われる(ステップ903)。本実施形態では、供給路66を介して供給された処理気体が案内室67内において特に案内溝71及び案内板72〜75を介して案内室67の熱板60裏面の外周の内側に回り込んでから処理室本体52の内周と熱板60の外縁との間に隙間76を介して案内室67から熱板60の表面に処理気体が供給されるようになっているので、簡単な構成で処理室51内の処理温度を一定に保つことができ、また処理気体をウエハW上に均一に供給することができる。そして、その後アンモニアの拡散を防止するために供給路66を介して処理室51内に窒素ガスを供給して処理室51内をパージする。次に、蓋体53を上昇すると共に、支持ピン58を上昇してウエハWを主ウエハ搬送機構22に受け渡す。なお、処理室51で処理が行われないときには、通常、蓋体53は閉じられている。これにより、処理気体の漏れをより少なくしている。
また、本実施形態では、特に、制御部85がモニター86の検出結果に基づき処理時における処理気体の濃度が濃い場合には処理時間を短くし、逆に処理時における処理気体の濃度が薄い場合には処理時間を長くする制御を行っている。これにより、均一な処理を行うことが可能となる。
【0036】
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904)。
【0037】
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(LHP)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905)。
【0038】
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)へ搬送される。そして低酸素高温加熱処理ステーション(OHP)において、ウエハWは低酸素化雰囲気中での高温加熱処理が行われる(ステップ906)。
【0039】
低酸素高温加熱処理ステーション(OHP)で高温加熱処理が行われたウエハWは主ウエハ搬送機構22を介して低酸素キュア・冷却処理ステーション(DCC)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907)。
【0040】
低酸素キュア・冷却処理ステーション(DCC)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(TCP)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908)。
【0041】
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。
【0042】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。
【0043】
図12は本発明の他の実施形態に係る処理室における蓋体の構成を説明するための図である。
【0044】
この実施形態では、図12に示すように、排気口95を上述した実施形態における排気口65と比して大径化するとともに、この排気口95を塞ぐように、多数の透孔96が設けられた部材97を配置したものである。
【0045】
このような構成により、処理中にウエハWの上方に乱流が生じることはなくなり、処理を均一に行うことが可能となる。本発明者らの実験によるとこのような構成で処理を行うことでウエハWの表面に縞模様が発生する不具合は皆無になった。
【0046】
図13は本発明の他の実施形態に係る処理室の構成を説明するための図である。
【0047】
この実施形態では、図13に示すように、本体52の外周下部に排気口98及びこの排気口98を開閉するバルブ99を設け、処理気体をパージする際に排気口65と共にこの排気口98を使って排気するようにしている。これにより、処理気体を効率よくパージすることができるようになる。
【0048】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。例えば、処理する基板は半導体ウエハに限らず、LCD基板等の他のものであってもよい。また、膜の種類は層間絶縁膜に限らない。また、供給路66がただ1つであると説明したが、供給路66を複数設けてもよいのはいうまでもない。更に、遅い流速で所定の量の処理気体及び窒素ガスを供給可能であり、さらに処理気体及び窒素ガスの温調能力が向上できる。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フィードバック系の温度制御等は不要であり、簡単な構成で処理温度を一定に保つことができ、また供給手段から供給された処理気体が案内室の熱板裏面の外周の内側に回り込んでから基板上に供給され、処理気体を基板上に均一に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るSODシステムの平面図である。
【図2】図1に示したSODシステムの正面図である。
【図3】図1に示したSODシステムの背面図である。
【図4】図1に示したSODシステムにおける主ウエハ搬送機構の斜視図である。
【図5】本発明の実施の形態に係るエージング処理ステーションの断面図である。
【図6】図5に示したエージング処理ステーションの平面図である。
【図7】図5及び図6に示した処理室の断面図である。
【図8】図7におけるA矢視図である。
【図9】図7におけるB矢視図である。
【図10】図7におけるC矢視図である。
【図11】図1に示したSODシステムの処理フロー図である。
【図12】本発明の他の実施形態に係る処理室における蓋体の構成を説明するための図である。
【図13】本発明の他の実施形態に係る処理室の構成を説明するための図である。
【符号の説明】
51 処理室
60 熱板
65 排気孔
66 供給路
67 案内室
71 案内溝
72〜75 案内板
W ウエハ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of a substrate processing apparatus used in a manufacturing process of a semiconductor device and the like.For example, a sol-like coating film in which particles or colloids are dispersed in an organic solvent, applied as an insulating film material on a substrate, is provided. The present invention relates to a substrate processing apparatus for performing a gelling process when gelling.
[0002]
[Prior art]
In a manufacturing process of a semiconductor device, for example, an interlayer insulating film is formed by an SOD (Spin on Dielectric) system. In this SOD system, for example, a coating film is spin-coated on a wafer, and a chemical treatment or a heat treatment is performed to form an interlayer insulating film.
[0003]
For example, when forming such an interlayer insulating film, first, a solution in which a colloid of an insulating film material, for example, TEOS (tetraethoxysilane) is dispersed in an organic solvent on a semiconductor wafer (hereinafter, referred to as “wafer”). Supply. Next, the wafer supplied with the solution is subjected to a gelling process, and then the solvent is replaced. Then, the wafer in which the solvent has been replaced is subjected to a heat treatment.
[0004]
In the step of gelling (aging) the wafer in the series of steps, the wafer is heated at, for example, about 100 ° C. in a processing chamber configured to supply and exhaust a processing gas including, for example, vaporized ammonia. Heated. Thereby, the colloid of TEOS contained in the coating film applied as the insulating film material is gelled and chained in a network.
[0005]
As a configuration for supplying the processing gas into the processing chamber, for example, a plurality of supply holes for blowing the processing gas heated along the outer periphery of the wafer surface are provided, and these supply holes are directed toward the surface of the wafer. It is conceivable to supply a processing gas.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-mentioned process of gelling a wafer, in order to perform a uniform gelling process, a process temperature is kept constant during the process, and a process gas containing ammonia is uniformly supplied onto the wafer. is important.
[0007]
However, in the above-described configuration, in order to maintain the supplied processing gas at a constant temperature, for example, a configuration is required in which a temperature detection unit is provided and the temperature of the processing gas is feedback-controlled based on the temperature detection result. In that case, in addition to the problem that the configuration becomes complicated, it takes a lot of time to return the temperature to an appropriate temperature particularly when the overheating occurs, and thus it is difficult to keep the processing temperature constant. There is.
[0008]
Further, among the supply holes connected to the apparatus for supplying the processing gas, the supply hole connected near the apparatus has a stronger tendency to supply a larger amount of the processing gas, and thus the processing gas is supplied onto the wafer. There is a problem that it is difficult to supply them uniformly.
[0009]
Therefore, an object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of maintaining a processing temperature constant with a simple configuration and further capable of uniformly supplying a processing gas onto a substrate.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a main aspect of the present invention is a substrate processing apparatus, comprising: a processing chamber for processing a substrate; and a first and a second surface disposed in the processing chamber. A hot plate that holds a substrate on a first surface and performs heat processing; a supply unit that supplies a processing gas into the processing chamber; an exhaust unit that exhausts the processing chamber; and an outer periphery of a second surface of the hot plate provided along the inside, said supplied process gas from the supply means temporarily stored in and a delivery passage for guiding toward the surface of the heat plate from the outer edge of the hot plate, the guide chamber, the A guide plate is provided for guiding the processing gas supplied from the supply means along the outer periphery of the back surface of the hot plate and connected to the hot plate.
[0011]
In the present invention, the processing gas supplied from the supply chamber is temporarily stored in the guide chamber provided on the back surface of the hot plate and set to a temperature substantially equal to the temperature of the substrate, and set to a temperature substantially equal to the temperature of the substrate. Therefore, the processing temperature can be kept constant with a simple configuration. Further, in the present invention, the guide chamber is provided along the inside of the outer periphery of the back surface of the hot plate, and is configured to guide the processing gas supplied from the supply means from the outer edge of the hot plate toward the surface of the hot plate. Therefore, the processing gas supplied from the supply means flows around the inside of the outer periphery of the back surface of the hot plate of the guide chamber and is supplied onto the substrate. Therefore, the processing gas can be supplied onto the substrate at a uniform concentration and temperature.
[0012]
These and other objects and advantages of the present invention can be easily confirmed by the following description and the accompanying drawings.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, an SOD (Spin on Dielectric) system as a substrate processing apparatus of the present invention will be described. 1 to 3 show the overall configuration of this SOD system. FIG. 1 is a plan view, FIG. 2 is a front view, and FIG. 3 is a rear view.
[0014]
In the
[0015]
In the
[0016]
In the
[0017]
As shown in FIG. 2, in the first set G1, the insulating film material is supplied by placing the wafer W on the spin chuck in the cup CP, and the wafer is rotated to apply the uniform insulating film material on the wafer. A SOD coating processing station (SCT) and a wafer W placed on a spin chuck in a cup CP to supply a chemical solution for exchange such as HMDS and heptane to remove a solvent in an insulating film applied on the wafer before a drying step. And a solvent exchange processing station (DSE) for performing a process of replacing with a solvent of the following order.
[0018]
In the second set G2, the SOD coating processing station (SCT) is arranged in the upper stage. In addition, if necessary, an SOD coating processing station (SCT), a solvent exchange processing station (DSE), and the like can be arranged at the lower stage of the second set G2.
[0019]
As shown in FIG. 3, in the third set G3, two low-oxygen high-temperature heat treatment stations (OHP), two low-temperature heat treatment stations (LHP), two cooling treatment stations (CPL), Cooling plates (TCP) and cooling processing stations (CPL) are arranged in multiple stages in order from the top. Here, the low-oxygen high-temperature heating processing station (OHP) has a hot plate on which the wafer W is placed in a process chamber that can be sealed, and discharges N2 uniformly from a hole on the outer periphery of the hot plate while maintaining the upper portion of the processing chamber. Air is exhausted from the center, and the wafer W is subjected to high-temperature heat treatment in a low oxygen atmosphere. The low-temperature heat processing station (LHP) has a hot plate on which the wafer W is placed, and heat-processes the wafer W at a low temperature. The cooling processing station (CPL) has a cooling plate on which the wafer W is placed, and cools the wafer W. The transfer / cooling plate (TCP) has a two-stage structure having a cooling plate for cooling the wafer W in a lower stage and a transfer table in an upper stage, and transfers the wafer W between the
[0020]
In the fourth set G4, a low-temperature heating processing station (LHP), two low-oxygen curing / cooling processing stations (DCC), and an aging processing station (DAC) are arranged in multiple stages in order from the top. Here, the low-oxygen curing / cooling processing station (DCC) has a hot plate and a cooling plate adjacent to each other in a process chamber that can be sealed, and performs high-temperature heat treatment and heating in a N 2 -substituted low-oxygen atmosphere. The processed wafer W is cooled. An aging processing station (DAC) introduces NH 3 + H 2 O into a process chamber capable of being sealed, performs aging processing on the wafer W, and wet-gels the insulating film material film on the wafer W.
[0021]
FIG. 4 is a perspective view showing the external appearance of the main
[0022]
FIG. 5 is a sectional view of the aging processing station (DAC) described above, and FIG. 6 is a plan view thereof. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a processing chamber in an aging processing station (DAC), FIG. 8 is a view as viewed from an arrow A in FIG. 7, FIG. 9 is a view as viewed from an arrow B in FIG. 7, and FIG. FIG.
[0023]
As shown in FIGS. 5 and 6, a
[0024]
As shown in FIG. 7, a
[0025]
As described above, the
[0026]
Near the outer periphery of the back surface of the processing chamber
[0027]
The
[0028]
The three support pins 58 described above are connected to a connecting
[0029]
In the
[0030]
On the bottom surface of the
[0031]
Next, the operation of the
[0032]
First, in the
[0033]
The wafer W transferred to the transfer table in the transfer / cooling plate (TCP) is transferred to the cooling processing station (CPL) via the main
[0034]
The wafer W cooled at the cooling processing station (CPL) is transferred to the SOD coating processing station (SCT) via the main
[0035]
The wafer W on which the SOD coating processing has been performed at the SOD coating processing station (SCT) is transferred to the aging processing station (DAC) via the main
In the present embodiment, the processing time is shortened particularly when the concentration of the processing gas at the time of processing is high based on the detection result of the
[0036]
The wafer W that has been aged at the aging processing station (DAC) is transferred to the solvent exchange processing station (DSE) via the main
[0037]
The wafer W that has undergone the replacement processing at the solvent exchange processing station (DSE) is transferred to the low-temperature heating processing station (LHP) via the main
[0038]
The wafer W subjected to the low-temperature heat treatment at the low-temperature heat treatment station (LHP) is transferred to the low-oxygen high-temperature heat treatment station (OHP) via the main
[0039]
The wafer W that has been subjected to the high-temperature heat treatment at the low-oxygen high-temperature heat treatment station (OHP) is transferred to the low-oxygen cure / cooling treatment station (DCC) via the main
[0040]
The wafer W processed in the low-oxygen curing / cooling processing station (DCC) is transferred to a cooling plate in a transfer / cooling plate (TCP) via the main
[0041]
The wafer W cooled by the cooling plate of the transfer / cooling plate (TCP) is transferred to the wafer cassette CR via the
[0042]
Next, another embodiment of the present invention will be described.
[0043]
FIG. 12 is a view for explaining a configuration of a lid in a processing chamber according to another embodiment of the present invention.
[0044]
In this embodiment, as shown in FIG. 12, the
[0045]
With such a configuration, turbulence does not occur above the wafer W during processing, and processing can be performed uniformly. According to experiments by the present inventors, there was no problem that a stripe pattern was generated on the surface of the wafer W by performing the processing with such a configuration.
[0046]
FIG. 13 is a view for explaining a configuration of a processing chamber according to another embodiment of the present invention.
[0047]
In this embodiment, as shown in FIG. 13, an
[0048]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified. For example, the substrate to be processed is not limited to a semiconductor wafer, but may be another substrate such as an LCD substrate. Further, the type of the film is not limited to the interlayer insulating film. In addition, although it has been described that there is only one
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, temperature control or the like of the feedback system is not required, the processing temperature can be kept constant with a simple configuration, and the processing gas supplied from the supply means is supplied to the guide chamber. The processing gas can be supplied to the substrate after being wrapped around the inside of the outer periphery of the back surface of the hot plate, and the processing gas can be uniformly supplied to the substrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of an SOD system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the SOD system shown in FIG.
FIG. 3 is a rear view of the SOD system shown in FIG. 1;
4 is a perspective view of a main wafer transfer mechanism in the SOD system shown in FIG.
FIG. 5 is a sectional view of the aging processing station according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view of the aging processing station shown in FIG. 5;
FIG. 7 is a sectional view of the processing chamber shown in FIGS. 5 and 6;
8 is a view as viewed in the direction of the arrow A in FIG. 7;
9 is a view as viewed in the direction of the arrow B in FIG. 7;
FIG. 10 is a view as seen from the arrow C in FIG. 7;
FIG. 11 is a processing flowchart of the SOD system shown in FIG. 1;
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a lid in a processing chamber according to another embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a view for explaining a configuration of a processing chamber according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
51
Claims (11)
前記処理室内に配置され、第1及び第2の面を有し、前記第1の面に基板を保持して加熱処理する熱板と、
前記処理室内に処理気体を供給する供給手段と、
前記処理室内を排気する排気手段と、
前記熱板の第2の面の外周の内側に沿って設けられ、前記供給手段から供給された処理気体を一旦蓄えて前記熱板の外縁から該熱板の表面に向けて案内する案内室とを具備し、
前記案内室は、前記供給手段から供給された処理気体を前記熱板裏面の外周に沿って案内すると共に、前記熱板に接続された案内板を具備することを特徴とする基板処理装置。A processing chamber for processing the substrate;
A hot plate disposed in the processing chamber, having first and second surfaces, and performing a heat treatment while holding a substrate on the first surface;
Supply means for supplying a processing gas into the processing chamber,
Exhaust means for exhausting the inside of the processing chamber;
A guide chamber provided along the inner periphery of the second surface of the hot plate, for temporarily storing the processing gas supplied from the supply means and guiding the processing gas from the outer edge of the hot plate toward the surface of the hot plate; and equipped with,
The substrate processing apparatus , wherein the guide chamber guides the processing gas supplied from the supply unit along an outer periphery of a back surface of the hot plate, and includes a guide plate connected to the hot plate .
前記処理室内に配置され、第1及び第2の面を有し、前記第1の面に基板を保持して加熱処理する熱板と、
前記処理室内に処理気体を供給する供給手段と、
前記処理室内を排気する排気手段と、
前記熱板の第2の面の外周の内側に沿って設けられ、前記供給手段から供給された処理気体を一旦蓄えて前記熱板の外縁から該熱板の表面に向けて案内する案内室とを具備し、
前記案内室は、前記供給手段から供給された処理気体を前記熱板裏面の外周に沿って案内する案内溝を有する案内路を具備することを特徴とする基板処理装置。A processing chamber for processing the substrate;
A hot plate disposed in the processing chamber, having first and second surfaces, and performing a heat treatment while holding a substrate on the first surface;
Supply means for supplying a processing gas into the processing chamber,
Exhaust means for exhausting the inside of the processing chamber;
A guide chamber provided along the inner periphery of the second surface of the hot plate, for temporarily storing the processing gas supplied from the supply means and guiding the processing gas from the outer edge of the hot plate toward the surface of the hot plate; and With
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the guide chamber includes a guide path having a guide groove for guiding the processing gas supplied from the supply unit along the outer periphery of the back surface of the hot plate.
前記供給手段は、前記処理気体を温調する温調部を具備することを特徴とする基板処理装置。In the substrate processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein,
The said processing means is provided with the temperature control part which controls the temperature of the said process gas, The substrate processing apparatus characterized by the above-mentioned.
前記案内室に、前記案内室内をパージするための気体を供給するための手段を更に具備することを特徴とする基板処理装置。In the substrate processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein,
The substrate processing apparatus further comprises a means for supplying a gas for purging the guide chamber to the guide chamber.
前記供給手段は、前記案内室に対して一箇所から処理気体を供給することを特徴とする基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 1 or 2 ,
The substrate processing apparatus, wherein the supply unit supplies a processing gas to the guide chamber from one location.
前記基板には粒子またはコロイドを溶媒に分散させた塗布液が塗布されており、
前記処理気体には蒸気化されたアンモニアが含まれていることを特徴とする基板処理装置。 In the substrate processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein,
The substrate is coated with a coating liquid in which particles or colloids are dispersed in a solvent,
A substrate processing apparatus, wherein the processing gas contains vaporized ammonia .
前記処理室は、
前記第1の面が露出面となるように前記熱板が配置された本体と、
前記本体に対して接離可能に配置され、前記本体に対して接触しているときに前記本体との間で基板を処理するための密閉空間を形成する蓋体と
を具備することを特徴とする基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein
The processing chamber is
A main body on which the hot plate is arranged so that the first surface is an exposed surface;
A lid that is disposed so as to be able to approach and separate from the main body and forms a closed space for processing a substrate between the main body and the main body when the main body is in contact with the main body. Substrate processing equipment.
前記蓋体には、前記熱板により保持された基板のほぼ中央に対応する位置に排気用の排気口が設けられ、
前記排気手段は、前記排気口を介して前記密閉空間内を排気することを特徴とする基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 7 ,
The lid has an exhaust port for exhaust at a position corresponding to substantially the center of the substrate held by the hot plate,
The substrate processing apparatus, wherein the exhaust unit exhausts the inside of the closed space through the exhaust port.
前記排気口を塞ぐように配置され、複数の透孔が設けられた部材を更に具備することを特徴とする基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 8 ,
The substrate processing apparatus further comprises a member arranged to close the exhaust port and provided with a plurality of through holes.
前記蓋体を温調する蓋体温調機構を更に具備することを特徴とする基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 7 ,
The substrate processing apparatus characterized by further be provided with a lid body temperature control mechanism for temperature control of the lid.
前記処理室内の処理気体の濃度を検出する手段と、
前記検出された濃度に基づき、前記処理室内で基板を処理するための処理時間を制御する手段と
を更に具備することを特徴とする基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein
Means for detecting the concentration of the processing gas in the processing chamber;
A substrate processing apparatus, characterized in that the basis of the detected density, further comprising a means for controlling the processing time for processing a substrate in the processing chamber.
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