JP3648136B2 - 基板処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，基板の処理方法と基板の処理装置に関する。
【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，ゾル−ゲル方法，シルク方法，スピードフィルム方法，及びフォックス方法等により，半導体ウェハ上に塗布膜を形成し，化学処理又は加熱処理等を施して層間絶縁膜を形成している。
【０００３】
このようなSODシステムにおいて，ゾル−ゲル方法により層間絶縁膜を形成する場合には，半導体ウェハがキャリアステーションから処理部に搬送され，処理部に設けられた塗布装置ユニットにおいて，半導体ウェハには例えば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塗布液が塗布される。その後，半導体ウェハはエージングユニットに搬送されてゲル化処理され，次いで，ソルベントイクスチェンジユニットに搬送されて溶媒の置換が行われる。その後，ホットプレートユニットにより適宜加熱処理される。このようにして，層間絶縁膜が完成した半導体ウェハはキャリアステーションに戻される。
【０００４】
このＳＯＤシステムのうち，ホットプレートユニットでは，半導体ウェハが処理室内に搬送され昇降ピンに支持された後，蓋体が駆動機構によって下降し，この蓋体の下端部と加熱プレートの上面とが密着して一定容積の処理室が形成される。その後加熱処理前に，半導体ウェハの酸化を防ぐため，不活性ガスである窒素ガスが供給され，処理室内は低酸素濃度の雰囲気に置換される。さらに，処理中も一定の低酸素濃度の雰囲気内で加熱処理が行われるように，処理室には窒素ガスが絶えず導入されると共に，蓋体に設けられた排気管を介して排気されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来技術では，供給する不活性ガスが，絶えず多量に必要となり経済的に好ましくなかった。また，複数の処理室で同時に処理が行われることがあるので，一つの処理装置に必要な不活性ガスが多くなると，それらを含むシステム全体では極めて多量に必要となり，一度に供給しきれない場合がでてくる。そこで処理室の容積を小さくすべく，蓋体を浅く設計することも考えられるが，半導体ウェハは，処理装置内が不活性ガスに置換される前に加熱され，酸化されないように加熱プレートから離しておく必要があるため，蓋体を浅くするにも限度があった。
【０００６】
本発明の目的は，半導体ウェハの温度を上げずに処理室内の雰囲気を不活性ガスに置換し，低酸素濃度を維持しつつ，不活性ガスの供給量を軽減することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
参考例となる基板処理方法として，基板を載置する載置台と，前記載置台と共に処理室を形成する蓋体と，前記処理室内にガスを供給するガス供給手段と，前記処理室内の雰囲気を排気するための排気手段とを有する基板処理装置を用いて載置台上の基板に対して処理を施す方法であって，前記蓋体を載置台に対して下降させて，前記処理室の容積を減少させる工程を有する基板処理方法が提案できる。
【０００８】
この基板処理方法によれば，基板処理装置内の蓋体を載置台に対して下降させて，前記処理室の容積を減少させるため，処理室内に供給するガスの供給量を減らすことができる。
【０００９】
また上記基板処理方法は，蓋体の代わりに載置台を蓋体に対して下降させて，前記処理室の容積を減少させる工程を有していてもよく，処理装置内に供給するガスの供給量を減らすことができる。
【００１０】
本発明は，基板を載置する載置台と，前記載置台と共に処理室を形成する下面側が開口した蓋体と，前記処理室内にガスを供給するガス供給手段と，前記処理室内の雰囲気を排気するための排気手段とを有する基板載置装置であって，前記蓋体と前記載置台とを相対的に上下動させる駆動機構を有し，さらに平面からみて前記載置台は前記蓋体の下端部よりも大きい形態を有し，前記載置台には，前記蓋体の下端部が挿入される溝が形成され，前記ガス供給手段は，前記処理室の周囲に配置され，供給する前記ガスを一旦蓄積して処理室の周囲に行き渡らせるためのバッファを有することを特徴とする基板処理装置を提供する。
【００１１】
この発明によれば，前記蓋体が前記駆動機構によって前記載置台に対し下降するか，もしくは，前記載置台が前記蓋体に対して上昇するかして，前記蓋体の下端部が，前記載置台の前記溝に挿入される。その結果，前記蓋体と前記載置台とで形成される処理室の容積が小さくなり，一定の低酸素濃度を保つために必要なガスの供給量が少なくてすむ。また処理室の容積が小さくなるので，処理室内のガス濃度分布を一定に保つことが容易であり，ガス濃度分布が安定するため，基板を均一に処理することができる。
【００１２】
別の観点による本発明は，基板を載置する載置台と，前記載置台と共に処理室を形成する下面側が開口した蓋体と，前記処理室内にガスを供給するガス供給手段と，前記処理室内の雰囲気を排気するための排気手段とを有する基板処理装置であって，前記蓋体と前記載置台とを相対的に上下動させる駆動機構を有し，さらに前記蓋体の内周は載置台に外周よりも大きい形態を有し，前記ガス供給手段は，前記処理室の周囲に配置され，供給する前記ガスを一旦蓄積して処理室の周囲に行き渡らせるためのバッファを有することを特徴とする基板処理装置を提供する。
【００１３】
本発明によれば，前記蓋体が前記載置台に対して下降するか，前記載置台が前記蓋体に対して上昇するかして，前記蓋体の下端部が前記載置台を包囲するため，前記蓋体と前記載置台で形成された処理室の容積が減少し，一定の低酸素濃度を保つために必要なガスの供給量が少なくてすむ。また前記処理室が狭くなるので，処理室内のガス濃度分布が一定に保たれ，その結果，基板を均一に処理することができる。
【００１４】
上記発明においては，前記載置台上面から出没自在で前記基板を支持可能な昇降支持部材を有していても良い。
【００１５】
このように，前記昇降支持部材を有することで，前記蓋体と前記載置台が処理室を形成し，例えば，前記昇降支持部材上に基板を支持した状態で前記処理室内の雰囲気を所定のガスによって置換することができ，該置換後に前記昇降支持部材を下降させて前記基板を前記載置台上に載置するというプロセスを実行することができる。
【００１６】
本発明は，蓋体と載置台との間を気密にするシール部材を有することを特徴とする基板載置装置を提供する。
【００１７】
この発明によれば，蓋体と載置台との間を気密にするシール部材を有するため，処理室内のガスが，前記処理室に設けられているガスの排気手段以外から流出することを防止できる。そのため，その分ガスの供給量を減らすことができると共に，処理室内のガス濃度を一定に保つことが容易である。さらにガスの流れが乱れないため，ガス濃度分布に斑ができないので，基板を均一に処理することができる。
【００１８】
本発明は，蓋体と載置台との接近を規制するストッパー部材を有し，前記シール部材は，当該ストッパー部材に設けられていることを特徴とする基板処理装置を提供する。
【００１９】
この発明によれば，蓋体と載置台が接近したときに，前記ストッパー部材によって接近を規制するため，前記蓋体が基板に接触すること又は前記蓋体が前記載置台に接触することを防止できる。また前記シール部材が当該ストッパーに設けられているので，接近の規制と共に気密性を保つことができる。
【００２０】
参考例の基板処理方法として，基板を載置する載置台と，前記載置台と共に処理室を形成する蓋体と，前記処理室内にガスを供給するガス供給手段と，前記処理室内の雰囲気を排気するための排気手段とを有する基板処理装置を用いて載置台上の基板に対して処理を施す基板処理方法において，前記載置台と前記蓋体との間で処理室を形成する工程と，前記形成された処理室の容積を減少させる工程とを有する基板処理方法が提案される。
【００２１】
このように，蓋体と載置台とで形成された処理室の容積を減少させる工程を有することにより，前記処理室内の前記ガス濃度所定のものに維持するのに必要な前記ガスの量を減少させることができる。
【００２２】
別の観点よる本発明によれば，基板処理装置において，基板を載置する載置台と，前記載置台と共に処理室を形成する下面側が開口した蓋体と，前記処理室内にガスを供給するガス供給手段と，前記処理室内の雰囲気を排気するための排気手段と，前記蓋体と前記載置台とを相対的に上下動させる駆動機構と，前記駆動機構により前記蓋体と前記載置台とを相対的に上下動させることで，前記基板が載置された載置台と前記蓋体との間で形成された処理室の容積を制御する手段とを有し，前記基板が載置された載置台と前記蓋体との間に隙間が形成されていることを特徴とする基板処理装置が提供される。
【００２３】
このように，前記蓋体と前記載置台とが相対的に上下動し，前記蓋体と前記載置台とで形成される処理室の容積を減少させることによって，前記処理室内を一定の低酸素濃度を保つために必要な前記ガスの供給量を減少させることができる。また，処理室の容積が小さくなるので，処理室内のガス濃度分布を一定に保つことが容易であり，ガス濃度分布が安定するため，基板を均一に処理することができる。また，隙間を形成することにより，例えばこの隙間から処理室内の雰囲気を排気し，処理室の排気を好適に行うことができる。
かかる発明において，前記隙間を介して前記処理室内を排気する排気機構を更に有するようにしてよい。このように，前記隙間を介して前記処理室内を排気する排気機構を設けることにより，前記隙間から積極的に処理室内の雰囲気を排気し，処理室外の気体が処理室内に流入することが防止できる。したがって，処理室内が所定の低酸素雰囲気に維持される。
別の観点による本発明によれば，基板処理装置において，基板を載置する載置台と，前記載置台と共に処理室を形成する下面側が開口した蓋体と，前記処理室内にガスを供給するガス供給手段と，前記処理室内の雰囲気を排気するための排気手段と，前記蓋体と前記載置台とを相対的に上下動させる駆動機構と，前記駆動機構により前記蓋体と前記載置台とを相対的に上下動させることで，前記基板が載置された載置台と前記蓋体との間で形成された処理室の容積を制御する手段とを有し，前記ガス供給手段は，前記処理室の周囲に配置され，供給する前記ガスを一旦蓄積して処理室の周囲に行き渡らせるためのバッファを有することを特徴とする基板処理装置が提供される。
この発明によれば，前記バッファは前記処理室の周囲に配置されるため，処理室内に供給される前のガスを前記処理室の熱により，予め暖めておくことができる。したがって，前記ガスが処理室内に供給されたときにも，そのガスの温度によって処理室内の温度を変動させることが抑制される。また，前記ガスが処理室の周囲から供給可能となるため，処理室内部の周辺部にも前記ガスが行き渡り，処理室内のガス濃度を均一にすることができる。
【００２４】
上記発明において，前記蓋体と前記載置台との間を気密にするシール部材と，前記シール部材を冷却する冷却機構とを有するようにしてもよい。このように，シール部材を設けることにより，処理室内のガスが前記処理室に設けられているガスの排気手段以外から流出することを防止できる。また，シール部材を冷却する冷却機構を設けることによって，シール部材が熱によって破損したり，シール部材としての機能を喪失したりすることが防止される。
【００２７】
上述した各基板処理装置において，前記ガス供給手段により前記処理室内に供給されるガスの量を，前記処理室の容積に応じて制御する手段を更に有するようにしてもよい。このように，供給ガスの量を処理室の容積に応じて制御する手段をもうけることにより，処理室内を所定の酸素濃度以下に維持する場合に必要最小限のガスを供給し，過剰のガスを供給することが防止できる。したがって，ガスの消費量を減少させることができる。
【００２８】
上述した各基板処理装置において，前記処理室内の酸素濃度をモニタするモニタリング手段と，前記モニタされた酸素濃度に応じて，前記ガス供給手段により前記処理室内に供給されるガスの量を制御する手段とを有するようにしてもよい。このように，前記モニタリング手段とそのモニタ結果に基づいて前記ガスの供給量を制御する手段とを備えることにより，処理室内の酸素濃度をモニタし，そのモニタによって測定された酸素濃度に応じてガスの供給量を変更することができる。したがって，より細かくガスの供給量を制御することができるため，必要量以上のガスの供給を防止し，従来に比べてガスの供給量を減少させることができる。
【００２９】
上述した各基板処理装置において，前記処理室内が陽圧となるように，前記ガス供給手段により前記処理室内に供給されるガスの量及び前記排気手段により前記処理室内から排気される雰囲気の量を制御する手段を更に有するようにしてもよい。このように，処理室内から排気される雰囲気の量を処理室内が陽圧になるように制御する手段を備えることにより，処理室外の空気等の気体が処理室内に流入することが防止できる。したがって，処理室内を所定の低酸素雰囲気に維持することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下，添付図面を参照して，本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００３２】
図１は，本実施の形態にかかる基板処理装置が組み込まれたＳＯＤシステムの上段の平面図であり，図２は，そのＳＯＤシステムの下段の平面図であり，図３は，図１に示したＳＯＤシステムの側面図であり，図４は，図１に示したＳＯＤシステム内に装着された２つの処理ユニット群１６，１７の側面図である。
【００３３】
このＳＯＤシステムは，概略的に，処理部１と，薬液部であるサイドキャビネット２と，キャリアステーション（ＣＳＢ）３とを有している。
【００３４】
処理部１は，図１および図３に示すように，その手前側の上段に設けられた，ソルベントイクスチェンジユニット（ＤＳＥ）１１と，高粘度用の塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１２とを有し，さらに，図２及び図３に示すように，その手前側の下段に設けられた，ゾル−ゲル法に適用される低粘度用の塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１３と，薬品等を内蔵したケミカル室１４とを有している。
【００３５】
処理部１の中央部には，図１および図２に示すように，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１６，１７が設けられている。処理ユニット群１６，１７の間には，昇降してウェハＷを搬送するための搬送ユニット１８が配置されている。図４に示すように，処理ユニット群１６は，その上面から，順に低温用ホットプレート（ＬＨＰ）１９と，２個のＤＣＣ（Dielectric Cure and Cooling−off）処理ユニット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，右側の処理ユニット群１７は，その上側から順に，本実施の形態にかかる２個の高温用のホットプレート（ＯＨＰ）２２と，低温用のホットプレート（ＬＨＰ）２３と，２個のクーリングプレート（ＣＰＬ）２４と，受け渡し部（ＴＲＳ）２５と，クーリングプレート（ＣＰＬ）２６とが積層されて構成されている。なお，受け渡し部（ＴＲＳ）２５はクーリングプレートの機能を兼ね備えることも可能である。
【００３６】
サイドキャビネット２は，処理部１に隣接して設けられており，そのサイドキャビネット２の上段には，図１に示すように各ユニットに薬液を供給するためのバブラー２７と，気液混合流を気液分離して排気ガスを排出するためのミストとラップ（ＴＲＡＰ）２８とが設けられている。またサイドキャビネット２の下段には，図２に示すように電力供給源２９と，HMDSやアンモニア等の薬液を貯留するための薬液室３０と，排液を排出するためのドレイン３１が設けられている。
【００３７】
以下，本実施の形態にかかる基板処理装置としてのホットプレート（ＯＨＰ）２２の構成について詳しく説明する。
【００３８】
ホットプレート（ＯＨＰ）２２は，図５又は図６に示すように，厚みがある円盤状の載置台４０と，この載置台４０と共に，処理室Ｓを形成する下面側が開口した略筒状の蓋体４１とを有している。載置台４０の外形は，蓋体４１の外形よりも大きく，周辺部には，蓋体４１の蓋体下端部４１ａが挿入自在な形態の環状の溝４２が形成されている。また，溝４２の底面には，吸引用の孔４２ａが多数設けられている。吸引装置４２ｂは吸引用の孔４２ａを介して蓋体４１の底部を吸引する。これにより，蓋体４１ａが溝４２の底面まで下降した場合に，処理室Ｓ内の密閉性を向上させることができる。
【００３９】
載置台４０内には，ウェハＷを加熱するためのヒータ４３が内蔵されており，電源（図示せず）からの給電によって発熱し，載置台４０上のウェハＷを所定温度にまで加熱するようになっている。また載置台４０には，３つの貫通孔４５が形成されており，この貫通孔４５内を昇降ピン４４が垂直方向に移動自在である。この昇降ピン４４は，昇降ピン駆動装置５１によって昇降され，かつ任意の位置に停止自在である。
【００４０】
貫通孔４５の外周であって，かつウェハＷが載置される位置の外側には，吹き出し口４７が同心円上に複数配置されており，供給路４６から供給される窒素ガスその他の不活性ガスを処理室内に供給することが可能になっている。また，この供給路４６から供給される窒素ガスの量は，ガス供給制御手段４６ａによって制御されている。このガス供給制御手段４６ａは，処理室Ｓ内の容積に応じて窒素ガスの供給量を変更し，処理室Ｓ内の雰囲気が所定の酸素濃度以下になるように制御している。またガス供給制御手段４６ａは，必要以上に低酸素雰囲気にならないように窒素ガスの供給量を調節可能に構成されている。
【００４１】
前記蓋体４１は，蓋体駆動装置５０によって上下自在であり，また任意の位置に停止自在である。またこの蓋体４１の側壁内周には，環状のストッパー４９が設けられている。そして前記環状の溝４２の内周側で，このストッパー４９と対応する位置にシール部材用の溝４８が形成され，シール部材としてのＯリング５３が設けられている。
【００４２】
前記構成により，蓋体駆動装置５０によって蓋体４１を下降させると，前記蓋体下端部４１ａが溝４２内に入り込んだ後も，ストッパー４９が載置台４０の表面に突き当たるまで下降することができ，またストッパー４９がそのように載置台４０の表面に突き当たった際には，ストッパー４９とシール部材５３とが密着するので，処理室Ｓは，気密状態になる。
【００４３】
蓋体４１の上部中央には，排気手段（図示せず）に通ずる排気口５４が形成されており，処理室Ｓ内の雰囲気を排気するようになっている。本実施の形態においては，ウェハＷの外周に環状に配置された吹き出し口４７から供給された不活性ガスを周辺部から中央部へと径方向に沿って均一に排気することが可能になっている。
【００４４】
次に主要部が以上のように構成されているホットプレート（ＯＨＰ）２２の作用について，ＳＯＤシステムで行われる層間絶縁膜を形成するプロセスと共に説明する。
【００４５】
先ず，キャリアステーション（ＣＢＳ）３から取り出されたウェハＷは受け渡し部（ＴＲＳ）２５に搬送され，そこから搬送機構１８によって温度管理が行われるクーリングプレート２４，２６に搬送される。そして，低粘度用塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１３に搬送されウェハＷに塗布液が塗布される。そして，塗布液が塗布されたウェハＷは，即座にエージングユニット（ＤＡＣ）２１に搬送され，ゲル化処理される。それから，即座に溶媒の置換を行うためのソルベントイクスチェンジユニット（ＤＳＥ）１１に搬送され処理される。
【００４６】
その後，ウェハＷは，低温用のホットプレート（ＬＰＨ）１９に搬送され，溶媒を蒸発させる。そして，さらに沸点の高い溶媒を蒸発させるために，高温用のホットプレート（ＯＨＰ）２２に搬送される。
【００４７】
ここで，本発明の実施の形態にかかる基板処理装置である高温用のホットプレート（ＯＨＰ）２２の作用について詳しく説明する。
【００４８】
先ず，前記処理工程を終了したウェハＷは，搬送体１８によって，ホットプレート（ＯＨＰ）２２に搬送される。この時，蓋体４１は上方に移動しており，また昇降ピン４４も上昇して所定の位置に待機している。そして搬送体１８が，蓋体４１と載置台４０の間であって，載置台４０の上方まで来たところで停止し，図８に示すように，ウェハＷが，そこで予め待機していた昇降ピン４４に受け渡される。この時，ウェハＷが昇降ピン４４の上に支持されたことをトリガとして，窒素ガスが処理室Ｓ内に供給路４６を介して噴出口４７から供給される。その後，図９に示すように蓋体４１が蓋体駆動装置５０によって下降し，蓋体４１の下端部が載置台４０の表面まで達し，載置台４０との間に処理室Ｓが形成されたところで一旦停止する。ここで処理室Ｓの酸素濃度が所定の数値以下になるまで，継続して供給されている窒素ガスによって処理室Ｓの雰囲気が置換される。置換後，ガスの供給量は減少して供給される。なお供給された窒素ガスは，蓋体４１に設けられている排気路５４から排気されている。
【００４９】
次に，図１０に示すように，所定の時間一旦停止していた蓋体４１は，蓋体駆動装置５０によって再び下降し，蓋体４１のストッパー４９が，載置台４０に接触したところで止まる。この際，前述したように，昇降ピン４４は蓋体４１と同期して下降し，昇降ピン４４に支持されていたウェハＷも下降し，載置台４０上に載置される。その後，ウェハＷは予め所定温度にまで加熱されている載置台４０によって加熱処理される。
【００５０】
次に，加熱が終わると，蓋体４１と昇降ピン４４が再び上昇し，昇降ピン４４は，搬送体１８にウェハＷを受け渡すことのできる位置で停止する。その後，ウェハＷを搬送体１８に受け渡したら，そのまま待機して，次に処理に付されるウェハＷの受け渡しを待っている。
【００５１】
以上のように，本発明にかかる基板処理装置であるホットプレート（ＯＨＰ）２２は，処理時においては蓋体下端部４１ａが載置台４０に入り込むため，処理室Ｓの容積を減少させることができる。その結果，処理室内の酸素濃度を所定の値以下に抑えるために供給される窒素ガスの量を従来よりも少なくすることができる。また加熱処理中，処理室容積が小さくなっているので，処理室Ｓの酸素濃度の分布の偏りが小さくなり，ウェハＷを均一に処理できる。
【００５２】
以上の加熱処理が終了した後，ウェハＷは，キャリアステーション（ＣＳＢ）３に戻されて，所定の一連の層間絶縁膜が形成されていく。
【００５３】
また，上述の実施の形態では，蓋体４１が下降し，処理室Ｓの容積を小さくしたが，これに代えて，載置台４０に載置台４０を上下動させる駆動装置を取り付けるなどして，載置台４０を上昇させて処理室Ｓの容積を減少させても良い。この場合，蓋体４１が載置台４０と共に処理室Ｓを形成し，処理室Ｓの雰囲気が窒素ガスに置換された後は，蓋体４１は，再び下降する必要がないので，昇降ピン４４だけが下降し，ウェハＷが載置台４０に載置される。その後，載置台４０に取り付けられた駆動装置によって上昇して，処理室容積の減少が図られる。
【００５４】
次に第２の実施の形態として，蓋体の外形が載置台の外形より大きく形成されており，蓋体が下降すると，載置台を包囲するようになっているタイプのホットプレート（ＯＨＰ）６０について説明する。
【００５５】
図１１に示すように，ホットプレート（ＯＨＰ）６０は，蓋体６２の内周は載置台６１の外周よりも大きく形成されている。前記蓋体６２には，第１の実施に形態の蓋体２２と同様にストッパー４９が環状に設けられており，前記ストッパー４９の下面には，シール部材用の溝６３が環状に掘られている。前記蓋体６２の排気管５４，蓋体駆動装置５０，前記載置台４０のガスの供給口４６，昇降ピン４４等のその他の構成は第１の実施の形態のホットプレート（ＯＨＰ）２２と同一である。
【００５６】
先に説明した第１の実施の形態と同様にして，ウェハＷが昇降ピン４４に支持され，窒素ガスが供給され始めると，蓋体駆動装置５０によって蓋体６２が下降し，蓋体６２の下端部が載置台表面に達し，載置台６１との間に処理室Ｓが形成されたところで停止する。その状態で，窒素ガスを供給し続け，処理室Ｓ内の雰囲気が所定の酸素濃度まで低下したところで供給ガスの供給量を減らす。その後，蓋体６２は再度下降し始め，それと同期してウェハＷも下降する。ウェハＷが載置台６１上に載置され，蓋体６２のストッパ４９が載置台６１で止まったときに下降が停止する。この時，載置台６１とＯリング５３が密着するので，処理室Ｓは，気密状態になる。
【００５７】
その後，ウェハＷは載置台６１に内蔵されたヒータ４３によって加熱され加熱処理される。加熱処理が終わると先に説明した第１の実施の形態と同様にして，蓋体６２とウェハＷが上昇し，搬送体１８に受け渡される。
【００５８】
この第２の実施の形態によれば，蓋体６２の下降によって処理室容積を減少させることができるので，窒素ガスの供給量を削減し，低コストで処理が行われる。また処理室容積が減少することで，窒素ガスの流れが安定し，処理室Ｓ内の酸素濃度分布が一定するため，ウェハＷを均一に処理することができる。
【００５９】
上記のホットプレート６０では，蓋体６２が下降して処理室Ｓの容積を減少させたが，載置台６１を上昇させて，処理室Ｓの容積を減少させても良い。この場合，載置台６１が上昇するので，蓋体６２と昇降ピン４４を同期して下降させる駆動機構の機能はなくても良い。
【００６０】
次に，本発明の更に別の実施の形態を説明する。図１２は，この実施の形態に係るホットプレートの構成を示す断面図である。図１２に示すように，このホットプレート７１では，窒素ガスを処理室Ｓ内に供給するための噴出口７２が蓋体７３の内周部７４に沿って複数，例えば３６個或いは７２個設けられている。また，蓋体７３の上部中央には，排気手段（図示せず）に通じるシャワー状の排気口７５が設けられている。このような構成の噴出口７２及び排気口７５を設けたことで，処理室Ｓにおける気流の流れが均一となり，処理室Ｓ内における温度分布が均一になる。
【００６１】
また，蓋体７３の側壁内部には，処理室Ｓの周囲を囲むように，噴出口７２から噴出される窒素ガスを一旦蓄積し，処理室Ｓの周囲に行き渡らせるためのバッファ７６が設けられている。このバッファ７６内には，窒素ガスが蛇行して流れるように迂回させるための案内部材７７が設けられており，バッファ７６内に供給された窒素ガスはバッファ７６内を通路に従って蛇行して流れ，蓋体７３の内周部７４に設けられた前記噴出口７２から噴出されるようになっている。これにより窒素ガスを処理室Ｓの周囲から均一に処理室Ｓ内に供給可能となり，また窒素ガスを処理室Ｓの熱を利用して均一にプレ加熱することが可能になる。
【００６２】
蓋体７３の外周底部の載置台７８との接触部分には，処理室Ｓの密閉性を維持するためのＯリング７９が配置されている。一方，載置台７８のＯリング７９と接触する位置には，Ｏリング７９を冷却するための冷却機構８０が設けられている。この冷却機構８０は，例えば冷却水が循環する冷却パイプを配管することによって構成することができる。
【００６３】
なお，このように蓋体７３と載置台７８との接触部を密閉するのではなく，図１３に示すように，載置台７８と蓋体７３との間に隙間８１を敢えて設けるようにしてもよい。そして，窒素ガスの供給や排気を制御して処理室Ｓを陽圧とすることで，処理室Ｓ内への空気の進入を防止することができる。その場合，隙間８１を介して処理室Ｓ内を排気する排気機構８２を設けることで，より効果的に処理室Ｓ内への空気の進入を防止することができる。
【００６４】
上述した実施の形態では，処理室Ｓの容積に応じて窒素ガスの供給量を制御していたが，図１４に示すように，処理室Ｓ内の酸素濃度をモニタするモニタリング装置８５を設け，制御部８６がモニタされた酸素濃度に応じて，処理室Ｓ内に供給されるガスの量を制御するようにしてもよい。これにより，より細やかに窒素ガスの供給量を制御することが可能となる。
【００６５】
また，図１５に示すように，密閉構造のボックス９１内にホットプレート（ＯＨＰ）を多段に配置するようにしてもよい。この図１５のボックス９１には，不活性気体，例えば窒素ガスを供給するガス供給口９２と，ボックス９１内の雰囲気を排気するための排気口９３とが設けられており，ボックス９１内を低酸素状態，例えば窒素ガス雰囲気にすることができるようになっている。かかる構成により，各ホットプレート（ＯＨＰ）の処理室Ｓ内におけるウェハＷの酸化をより効果的に防止することが可能となる。
【００６６】
前記ボックス９１内に収容するホットプレート（ＯＨＰ）は，処理室Ｓの容積を変更自在な，本実施の形態にかかる基板処理装置２２であってもよく，また一部をそのように本実施の形態にかかる基板処理装置２２とし，他の一部を例えば低温用ホットプレート（ＬＨＰ）１９のように，処理室の容積が一定の処理装置としてもよい。またいずれの場合であっても，ボックス９１内の各段毎に仕切を設け，ＯＨＰ，ＬＨＰの周囲を不活性ガス雰囲気にしてもよい。さらにそのような仕切を設けず，各段毎に，各処理装置（ＯＨＰやＬＨＰ）の周囲に不活性ガスを吐出するノズルを設け，当該ノズルからの吹出しによって，各段の処理装置の周囲を不活性ガス雰囲気にしてもよい。
【００６７】
以上で説明した基板処理装置は，ＳＯＤシステム内の高温用のホットプレート（ＯＨＰ）についてであったが，ＳＯＤシステム内のガス供給が必要な基板処理装置や，リソグラフィー処理を行う現像塗布処理システム内でガス供給が必要な基板処理装置においても本発明は応用できる。また基板についても，ウェハのような円盤状のもののみならず，ＬＣＤ基板のような方形の基板に対しても適用できる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば，処理室の容積を減少させて基板を処理できるようになる。従って，ガスの供給量を減らすことができるので，ガスのコストを低減させることができる。また，一つの処理装置に必要なガス量が少なくて済むので，同時にシステム内のより多くの処理装置にガスを供給することが可能となる。また，ガスの流れが安定し，処理室内の雰囲気に斑がなくなるため，基板が均一に処理され，歩留まりの向上が図られる。
【００６９】
本発明によれば，処理室の雰囲気が十分不活性ガスに置換された後，昇降支持部材によって，基板を載置台に載置することができる。従って，不活性雰囲気になって初めて基板の処理が開始され，基板が余計な反応をしないため歩留まりの向上が図られる。
【００７０】
本発明によれば，蓋体と載置台との間にシール部材を設けているため，蓋体と載置台の接触部から，ガスが漏れることが無くなるので，処理室のガスの流れが乱されることなく保たれる。その結果，安定した雰囲気の中で，基板が均一に処理され，歩留まりの向上が図られる。
【００７１】
本発明によれば，蓋体にストッパー部材が設けられているので，蓋体下端部と載置台の溝底部もしくは蓋体と基板が衝突することが防止される。また，ストッパー部材にシール部材が設けられているため，ストッパー部材が載置台に接触したときに，シール部材と載置台も接触し処理室が気密になるので，処理室のガスの流れが乱されることなく保たれる。その結果，安定した雰囲気の中で基板が均一に処理され，歩留まりの向上が図られる。
【００７２】
本発明によれば，処理室内の酸素濃度をモニタリングし，そのモニタされた酸素濃度に応じてガスの供給量を制御するため，より細かくガスの供給量を調節することができ，必要最小限のガスの量で処理室内を低酸素濃度に維持することができる。したがって，ガスの消費量が低減され，コストダウンが図られる。
【００７３】
また，本発明によれば，処理室内を陽圧に維持できるため，処理室外からの酸素等の流入が抑制され，より効果的に処理室内を低酸素雰囲気に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるＳＯＤシステムの上段の平面図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかるＳＯＤシステムの下段の平面図である。
【図３】図１に示したＳＯＤシステムの側面図である。
【図４】図１に示したＳＯＤシステム内に装着された，複数の処理ユニットを多段に積層してなる２つの処理ユニット群を示す側面図である。
【図５】第１の実施の形態にかかる基板処理装置である高温用のホットプレートの縦断面の説明図である。
【図６】図５のホットプレートに設けられた載置台の平面図である。
【図７】図５のホットプレートに設けられたシール部材周辺の拡大図である。
【図８】図５のホットプレートの昇降ピンに基板が支持れた時の状態図である。
【図９】図５のホットプレートの蓋体と載置台によって処理室が形成されたときの状態図である。
【図１０】図５のホットプレートの蓋体が閉まり，基板が載置台に載置されたときの状態図である。
【図１１】第２の実施の形態にかかる基板処理装置であるホットプレートの縦断面の説明図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態に係るホットプレートの縦断面の説明図である。
【図１３】載置台と蓋体との間に隙間を設けた場合のその隙間部分の拡大図である。
【図１４】本発明の更に別の実施の形態に係るホットプレートの縦断面の説明図である。
【図１５】複数のホットプレートが収容されたボックスの縦断面の説明図である。
【符号の説明】
１ 処理部
２ サイドキャビネット
３ キャリアステーション
２２ ホットプレート
４０，６１ 載置台
４１，６２ 蓋体
４１ａ 蓋体下端部
４２ 溝
４４ 昇降ピン
４７ 噴出口
４９ ストッパー
５０ 蓋体駆動装置
５１ 昇降ピン駆動装置
Ｗ ウェハ
Ｓ 処理室
【発明の属する技術分野】
本発明は，基板の処理方法と基板の処理装置に関する。
【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，ゾル−ゲル方法，シルク方法，スピードフィルム方法，及びフォックス方法等により，半導体ウェハ上に塗布膜を形成し，化学処理又は加熱処理等を施して層間絶縁膜を形成している。
【０００３】
このようなSODシステムにおいて，ゾル−ゲル方法により層間絶縁膜を形成する場合には，半導体ウェハがキャリアステーションから処理部に搬送され，処理部に設けられた塗布装置ユニットにおいて，半導体ウェハには例えば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塗布液が塗布される。その後，半導体ウェハはエージングユニットに搬送されてゲル化処理され，次いで，ソルベントイクスチェンジユニットに搬送されて溶媒の置換が行われる。その後，ホットプレートユニットにより適宜加熱処理される。このようにして，層間絶縁膜が完成した半導体ウェハはキャリアステーションに戻される。
【０００４】
このＳＯＤシステムのうち，ホットプレートユニットでは，半導体ウェハが処理室内に搬送され昇降ピンに支持された後，蓋体が駆動機構によって下降し，この蓋体の下端部と加熱プレートの上面とが密着して一定容積の処理室が形成される。その後加熱処理前に，半導体ウェハの酸化を防ぐため，不活性ガスである窒素ガスが供給され，処理室内は低酸素濃度の雰囲気に置換される。さらに，処理中も一定の低酸素濃度の雰囲気内で加熱処理が行われるように，処理室には窒素ガスが絶えず導入されると共に，蓋体に設けられた排気管を介して排気されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来技術では，供給する不活性ガスが，絶えず多量に必要となり経済的に好ましくなかった。また，複数の処理室で同時に処理が行われることがあるので，一つの処理装置に必要な不活性ガスが多くなると，それらを含むシステム全体では極めて多量に必要となり，一度に供給しきれない場合がでてくる。そこで処理室の容積を小さくすべく，蓋体を浅く設計することも考えられるが，半導体ウェハは，処理装置内が不活性ガスに置換される前に加熱され，酸化されないように加熱プレートから離しておく必要があるため，蓋体を浅くするにも限度があった。
【０００６】
本発明の目的は，半導体ウェハの温度を上げずに処理室内の雰囲気を不活性ガスに置換し，低酸素濃度を維持しつつ，不活性ガスの供給量を軽減することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
参考例となる基板処理方法として，基板を載置する載置台と，前記載置台と共に処理室を形成する蓋体と，前記処理室内にガスを供給するガス供給手段と，前記処理室内の雰囲気を排気するための排気手段とを有する基板処理装置を用いて載置台上の基板に対して処理を施す方法であって，前記蓋体を載置台に対して下降させて，前記処理室の容積を減少させる工程を有する基板処理方法が提案できる。
【０００８】
この基板処理方法によれば，基板処理装置内の蓋体を載置台に対して下降させて，前記処理室の容積を減少させるため，処理室内に供給するガスの供給量を減らすことができる。
【０００９】
また上記基板処理方法は，蓋体の代わりに載置台を蓋体に対して下降させて，前記処理室の容積を減少させる工程を有していてもよく，処理装置内に供給するガスの供給量を減らすことができる。
【００１０】
本発明は，基板を載置する載置台と，前記載置台と共に処理室を形成する下面側が開口した蓋体と，前記処理室内にガスを供給するガス供給手段と，前記処理室内の雰囲気を排気するための排気手段とを有する基板載置装置であって，前記蓋体と前記載置台とを相対的に上下動させる駆動機構を有し，さらに平面からみて前記載置台は前記蓋体の下端部よりも大きい形態を有し，前記載置台には，前記蓋体の下端部が挿入される溝が形成され，前記ガス供給手段は，前記処理室の周囲に配置され，供給する前記ガスを一旦蓄積して処理室の周囲に行き渡らせるためのバッファを有することを特徴とする基板処理装置を提供する。
【００１１】
この発明によれば，前記蓋体が前記駆動機構によって前記載置台に対し下降するか，もしくは，前記載置台が前記蓋体に対して上昇するかして，前記蓋体の下端部が，前記載置台の前記溝に挿入される。その結果，前記蓋体と前記載置台とで形成される処理室の容積が小さくなり，一定の低酸素濃度を保つために必要なガスの供給量が少なくてすむ。また処理室の容積が小さくなるので，処理室内のガス濃度分布を一定に保つことが容易であり，ガス濃度分布が安定するため，基板を均一に処理することができる。
【００１２】
別の観点による本発明は，基板を載置する載置台と，前記載置台と共に処理室を形成する下面側が開口した蓋体と，前記処理室内にガスを供給するガス供給手段と，前記処理室内の雰囲気を排気するための排気手段とを有する基板処理装置であって，前記蓋体と前記載置台とを相対的に上下動させる駆動機構を有し，さらに前記蓋体の内周は載置台に外周よりも大きい形態を有し，前記ガス供給手段は，前記処理室の周囲に配置され，供給する前記ガスを一旦蓄積して処理室の周囲に行き渡らせるためのバッファを有することを特徴とする基板処理装置を提供する。
【００１３】
本発明によれば，前記蓋体が前記載置台に対して下降するか，前記載置台が前記蓋体に対して上昇するかして，前記蓋体の下端部が前記載置台を包囲するため，前記蓋体と前記載置台で形成された処理室の容積が減少し，一定の低酸素濃度を保つために必要なガスの供給量が少なくてすむ。また前記処理室が狭くなるので，処理室内のガス濃度分布が一定に保たれ，その結果，基板を均一に処理することができる。
【００１４】
上記発明においては，前記載置台上面から出没自在で前記基板を支持可能な昇降支持部材を有していても良い。
【００１５】
このように，前記昇降支持部材を有することで，前記蓋体と前記載置台が処理室を形成し，例えば，前記昇降支持部材上に基板を支持した状態で前記処理室内の雰囲気を所定のガスによって置換することができ，該置換後に前記昇降支持部材を下降させて前記基板を前記載置台上に載置するというプロセスを実行することができる。
【００１６】
本発明は，蓋体と載置台との間を気密にするシール部材を有することを特徴とする基板載置装置を提供する。
【００１７】
この発明によれば，蓋体と載置台との間を気密にするシール部材を有するため，処理室内のガスが，前記処理室に設けられているガスの排気手段以外から流出することを防止できる。そのため，その分ガスの供給量を減らすことができると共に，処理室内のガス濃度を一定に保つことが容易である。さらにガスの流れが乱れないため，ガス濃度分布に斑ができないので，基板を均一に処理することができる。
【００１８】
本発明は，蓋体と載置台との接近を規制するストッパー部材を有し，前記シール部材は，当該ストッパー部材に設けられていることを特徴とする基板処理装置を提供する。
【００１９】
この発明によれば，蓋体と載置台が接近したときに，前記ストッパー部材によって接近を規制するため，前記蓋体が基板に接触すること又は前記蓋体が前記載置台に接触することを防止できる。また前記シール部材が当該ストッパーに設けられているので，接近の規制と共に気密性を保つことができる。
【００２０】
参考例の基板処理方法として，基板を載置する載置台と，前記載置台と共に処理室を形成する蓋体と，前記処理室内にガスを供給するガス供給手段と，前記処理室内の雰囲気を排気するための排気手段とを有する基板処理装置を用いて載置台上の基板に対して処理を施す基板処理方法において，前記載置台と前記蓋体との間で処理室を形成する工程と，前記形成された処理室の容積を減少させる工程とを有する基板処理方法が提案される。
【００２１】
このように，蓋体と載置台とで形成された処理室の容積を減少させる工程を有することにより，前記処理室内の前記ガス濃度所定のものに維持するのに必要な前記ガスの量を減少させることができる。
【００２２】
別の観点よる本発明によれば，基板処理装置において，基板を載置する載置台と，前記載置台と共に処理室を形成する下面側が開口した蓋体と，前記処理室内にガスを供給するガス供給手段と，前記処理室内の雰囲気を排気するための排気手段と，前記蓋体と前記載置台とを相対的に上下動させる駆動機構と，前記駆動機構により前記蓋体と前記載置台とを相対的に上下動させることで，前記基板が載置された載置台と前記蓋体との間で形成された処理室の容積を制御する手段とを有し，前記基板が載置された載置台と前記蓋体との間に隙間が形成されていることを特徴とする基板処理装置が提供される。
【００２３】
このように，前記蓋体と前記載置台とが相対的に上下動し，前記蓋体と前記載置台とで形成される処理室の容積を減少させることによって，前記処理室内を一定の低酸素濃度を保つために必要な前記ガスの供給量を減少させることができる。また，処理室の容積が小さくなるので，処理室内のガス濃度分布を一定に保つことが容易であり，ガス濃度分布が安定するため，基板を均一に処理することができる。また，隙間を形成することにより，例えばこの隙間から処理室内の雰囲気を排気し，処理室の排気を好適に行うことができる。
かかる発明において，前記隙間を介して前記処理室内を排気する排気機構を更に有するようにしてよい。このように，前記隙間を介して前記処理室内を排気する排気機構を設けることにより，前記隙間から積極的に処理室内の雰囲気を排気し，処理室外の気体が処理室内に流入することが防止できる。したがって，処理室内が所定の低酸素雰囲気に維持される。
別の観点による本発明によれば，基板処理装置において，基板を載置する載置台と，前記載置台と共に処理室を形成する下面側が開口した蓋体と，前記処理室内にガスを供給するガス供給手段と，前記処理室内の雰囲気を排気するための排気手段と，前記蓋体と前記載置台とを相対的に上下動させる駆動機構と，前記駆動機構により前記蓋体と前記載置台とを相対的に上下動させることで，前記基板が載置された載置台と前記蓋体との間で形成された処理室の容積を制御する手段とを有し，前記ガス供給手段は，前記処理室の周囲に配置され，供給する前記ガスを一旦蓄積して処理室の周囲に行き渡らせるためのバッファを有することを特徴とする基板処理装置が提供される。
この発明によれば，前記バッファは前記処理室の周囲に配置されるため，処理室内に供給される前のガスを前記処理室の熱により，予め暖めておくことができる。したがって，前記ガスが処理室内に供給されたときにも，そのガスの温度によって処理室内の温度を変動させることが抑制される。また，前記ガスが処理室の周囲から供給可能となるため，処理室内部の周辺部にも前記ガスが行き渡り，処理室内のガス濃度を均一にすることができる。
【００２４】
上記発明において，前記蓋体と前記載置台との間を気密にするシール部材と，前記シール部材を冷却する冷却機構とを有するようにしてもよい。このように，シール部材を設けることにより，処理室内のガスが前記処理室に設けられているガスの排気手段以外から流出することを防止できる。また，シール部材を冷却する冷却機構を設けることによって，シール部材が熱によって破損したり，シール部材としての機能を喪失したりすることが防止される。
【００２７】
上述した各基板処理装置において，前記ガス供給手段により前記処理室内に供給されるガスの量を，前記処理室の容積に応じて制御する手段を更に有するようにしてもよい。このように，供給ガスの量を処理室の容積に応じて制御する手段をもうけることにより，処理室内を所定の酸素濃度以下に維持する場合に必要最小限のガスを供給し，過剰のガスを供給することが防止できる。したがって，ガスの消費量を減少させることができる。
【００２８】
上述した各基板処理装置において，前記処理室内の酸素濃度をモニタするモニタリング手段と，前記モニタされた酸素濃度に応じて，前記ガス供給手段により前記処理室内に供給されるガスの量を制御する手段とを有するようにしてもよい。このように，前記モニタリング手段とそのモニタ結果に基づいて前記ガスの供給量を制御する手段とを備えることにより，処理室内の酸素濃度をモニタし，そのモニタによって測定された酸素濃度に応じてガスの供給量を変更することができる。したがって，より細かくガスの供給量を制御することができるため，必要量以上のガスの供給を防止し，従来に比べてガスの供給量を減少させることができる。
【００２９】
上述した各基板処理装置において，前記処理室内が陽圧となるように，前記ガス供給手段により前記処理室内に供給されるガスの量及び前記排気手段により前記処理室内から排気される雰囲気の量を制御する手段を更に有するようにしてもよい。このように，処理室内から排気される雰囲気の量を処理室内が陽圧になるように制御する手段を備えることにより，処理室外の空気等の気体が処理室内に流入することが防止できる。したがって，処理室内を所定の低酸素雰囲気に維持することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下，添付図面を参照して，本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００３２】
図１は，本実施の形態にかかる基板処理装置が組み込まれたＳＯＤシステムの上段の平面図であり，図２は，そのＳＯＤシステムの下段の平面図であり，図３は，図１に示したＳＯＤシステムの側面図であり，図４は，図１に示したＳＯＤシステム内に装着された２つの処理ユニット群１６，１７の側面図である。
【００３３】
このＳＯＤシステムは，概略的に，処理部１と，薬液部であるサイドキャビネット２と，キャリアステーション（ＣＳＢ）３とを有している。
【００３４】
処理部１は，図１および図３に示すように，その手前側の上段に設けられた，ソルベントイクスチェンジユニット（ＤＳＥ）１１と，高粘度用の塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１２とを有し，さらに，図２及び図３に示すように，その手前側の下段に設けられた，ゾル−ゲル法に適用される低粘度用の塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１３と，薬品等を内蔵したケミカル室１４とを有している。
【００３５】
処理部１の中央部には，図１および図２に示すように，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１６，１７が設けられている。処理ユニット群１６，１７の間には，昇降してウェハＷを搬送するための搬送ユニット１８が配置されている。図４に示すように，処理ユニット群１６は，その上面から，順に低温用ホットプレート（ＬＨＰ）１９と，２個のＤＣＣ（Dielectric Cure and Cooling−off）処理ユニット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，右側の処理ユニット群１７は，その上側から順に，本実施の形態にかかる２個の高温用のホットプレート（ＯＨＰ）２２と，低温用のホットプレート（ＬＨＰ）２３と，２個のクーリングプレート（ＣＰＬ）２４と，受け渡し部（ＴＲＳ）２５と，クーリングプレート（ＣＰＬ）２６とが積層されて構成されている。なお，受け渡し部（ＴＲＳ）２５はクーリングプレートの機能を兼ね備えることも可能である。
【００３６】
サイドキャビネット２は，処理部１に隣接して設けられており，そのサイドキャビネット２の上段には，図１に示すように各ユニットに薬液を供給するためのバブラー２７と，気液混合流を気液分離して排気ガスを排出するためのミストとラップ（ＴＲＡＰ）２８とが設けられている。またサイドキャビネット２の下段には，図２に示すように電力供給源２９と，HMDSやアンモニア等の薬液を貯留するための薬液室３０と，排液を排出するためのドレイン３１が設けられている。
【００３７】
以下，本実施の形態にかかる基板処理装置としてのホットプレート（ＯＨＰ）２２の構成について詳しく説明する。
【００３８】
ホットプレート（ＯＨＰ）２２は，図５又は図６に示すように，厚みがある円盤状の載置台４０と，この載置台４０と共に，処理室Ｓを形成する下面側が開口した略筒状の蓋体４１とを有している。載置台４０の外形は，蓋体４１の外形よりも大きく，周辺部には，蓋体４１の蓋体下端部４１ａが挿入自在な形態の環状の溝４２が形成されている。また，溝４２の底面には，吸引用の孔４２ａが多数設けられている。吸引装置４２ｂは吸引用の孔４２ａを介して蓋体４１の底部を吸引する。これにより，蓋体４１ａが溝４２の底面まで下降した場合に，処理室Ｓ内の密閉性を向上させることができる。
【００３９】
載置台４０内には，ウェハＷを加熱するためのヒータ４３が内蔵されており，電源（図示せず）からの給電によって発熱し，載置台４０上のウェハＷを所定温度にまで加熱するようになっている。また載置台４０には，３つの貫通孔４５が形成されており，この貫通孔４５内を昇降ピン４４が垂直方向に移動自在である。この昇降ピン４４は，昇降ピン駆動装置５１によって昇降され，かつ任意の位置に停止自在である。
【００４０】
貫通孔４５の外周であって，かつウェハＷが載置される位置の外側には，吹き出し口４７が同心円上に複数配置されており，供給路４６から供給される窒素ガスその他の不活性ガスを処理室内に供給することが可能になっている。また，この供給路４６から供給される窒素ガスの量は，ガス供給制御手段４６ａによって制御されている。このガス供給制御手段４６ａは，処理室Ｓ内の容積に応じて窒素ガスの供給量を変更し，処理室Ｓ内の雰囲気が所定の酸素濃度以下になるように制御している。またガス供給制御手段４６ａは，必要以上に低酸素雰囲気にならないように窒素ガスの供給量を調節可能に構成されている。
【００４１】
前記蓋体４１は，蓋体駆動装置５０によって上下自在であり，また任意の位置に停止自在である。またこの蓋体４１の側壁内周には，環状のストッパー４９が設けられている。そして前記環状の溝４２の内周側で，このストッパー４９と対応する位置にシール部材用の溝４８が形成され，シール部材としてのＯリング５３が設けられている。
【００４２】
前記構成により，蓋体駆動装置５０によって蓋体４１を下降させると，前記蓋体下端部４１ａが溝４２内に入り込んだ後も，ストッパー４９が載置台４０の表面に突き当たるまで下降することができ，またストッパー４９がそのように載置台４０の表面に突き当たった際には，ストッパー４９とシール部材５３とが密着するので，処理室Ｓは，気密状態になる。
【００４３】
蓋体４１の上部中央には，排気手段（図示せず）に通ずる排気口５４が形成されており，処理室Ｓ内の雰囲気を排気するようになっている。本実施の形態においては，ウェハＷの外周に環状に配置された吹き出し口４７から供給された不活性ガスを周辺部から中央部へと径方向に沿って均一に排気することが可能になっている。
【００４４】
次に主要部が以上のように構成されているホットプレート（ＯＨＰ）２２の作用について，ＳＯＤシステムで行われる層間絶縁膜を形成するプロセスと共に説明する。
【００４５】
先ず，キャリアステーション（ＣＢＳ）３から取り出されたウェハＷは受け渡し部（ＴＲＳ）２５に搬送され，そこから搬送機構１８によって温度管理が行われるクーリングプレート２４，２６に搬送される。そして，低粘度用塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１３に搬送されウェハＷに塗布液が塗布される。そして，塗布液が塗布されたウェハＷは，即座にエージングユニット（ＤＡＣ）２１に搬送され，ゲル化処理される。それから，即座に溶媒の置換を行うためのソルベントイクスチェンジユニット（ＤＳＥ）１１に搬送され処理される。
【００４６】
その後，ウェハＷは，低温用のホットプレート（ＬＰＨ）１９に搬送され，溶媒を蒸発させる。そして，さらに沸点の高い溶媒を蒸発させるために，高温用のホットプレート（ＯＨＰ）２２に搬送される。
【００４７】
ここで，本発明の実施の形態にかかる基板処理装置である高温用のホットプレート（ＯＨＰ）２２の作用について詳しく説明する。
【００４８】
先ず，前記処理工程を終了したウェハＷは，搬送体１８によって，ホットプレート（ＯＨＰ）２２に搬送される。この時，蓋体４１は上方に移動しており，また昇降ピン４４も上昇して所定の位置に待機している。そして搬送体１８が，蓋体４１と載置台４０の間であって，載置台４０の上方まで来たところで停止し，図８に示すように，ウェハＷが，そこで予め待機していた昇降ピン４４に受け渡される。この時，ウェハＷが昇降ピン４４の上に支持されたことをトリガとして，窒素ガスが処理室Ｓ内に供給路４６を介して噴出口４７から供給される。その後，図９に示すように蓋体４１が蓋体駆動装置５０によって下降し，蓋体４１の下端部が載置台４０の表面まで達し，載置台４０との間に処理室Ｓが形成されたところで一旦停止する。ここで処理室Ｓの酸素濃度が所定の数値以下になるまで，継続して供給されている窒素ガスによって処理室Ｓの雰囲気が置換される。置換後，ガスの供給量は減少して供給される。なお供給された窒素ガスは，蓋体４１に設けられている排気路５４から排気されている。
【００４９】
次に，図１０に示すように，所定の時間一旦停止していた蓋体４１は，蓋体駆動装置５０によって再び下降し，蓋体４１のストッパー４９が，載置台４０に接触したところで止まる。この際，前述したように，昇降ピン４４は蓋体４１と同期して下降し，昇降ピン４４に支持されていたウェハＷも下降し，載置台４０上に載置される。その後，ウェハＷは予め所定温度にまで加熱されている載置台４０によって加熱処理される。
【００５０】
次に，加熱が終わると，蓋体４１と昇降ピン４４が再び上昇し，昇降ピン４４は，搬送体１８にウェハＷを受け渡すことのできる位置で停止する。その後，ウェハＷを搬送体１８に受け渡したら，そのまま待機して，次に処理に付されるウェハＷの受け渡しを待っている。
【００５１】
以上のように，本発明にかかる基板処理装置であるホットプレート（ＯＨＰ）２２は，処理時においては蓋体下端部４１ａが載置台４０に入り込むため，処理室Ｓの容積を減少させることができる。その結果，処理室内の酸素濃度を所定の値以下に抑えるために供給される窒素ガスの量を従来よりも少なくすることができる。また加熱処理中，処理室容積が小さくなっているので，処理室Ｓの酸素濃度の分布の偏りが小さくなり，ウェハＷを均一に処理できる。
【００５２】
以上の加熱処理が終了した後，ウェハＷは，キャリアステーション（ＣＳＢ）３に戻されて，所定の一連の層間絶縁膜が形成されていく。
【００５３】
また，上述の実施の形態では，蓋体４１が下降し，処理室Ｓの容積を小さくしたが，これに代えて，載置台４０に載置台４０を上下動させる駆動装置を取り付けるなどして，載置台４０を上昇させて処理室Ｓの容積を減少させても良い。この場合，蓋体４１が載置台４０と共に処理室Ｓを形成し，処理室Ｓの雰囲気が窒素ガスに置換された後は，蓋体４１は，再び下降する必要がないので，昇降ピン４４だけが下降し，ウェハＷが載置台４０に載置される。その後，載置台４０に取り付けられた駆動装置によって上昇して，処理室容積の減少が図られる。
【００５４】
次に第２の実施の形態として，蓋体の外形が載置台の外形より大きく形成されており，蓋体が下降すると，載置台を包囲するようになっているタイプのホットプレート（ＯＨＰ）６０について説明する。
【００５５】
図１１に示すように，ホットプレート（ＯＨＰ）６０は，蓋体６２の内周は載置台６１の外周よりも大きく形成されている。前記蓋体６２には，第１の実施に形態の蓋体２２と同様にストッパー４９が環状に設けられており，前記ストッパー４９の下面には，シール部材用の溝６３が環状に掘られている。前記蓋体６２の排気管５４，蓋体駆動装置５０，前記載置台４０のガスの供給口４６，昇降ピン４４等のその他の構成は第１の実施の形態のホットプレート（ＯＨＰ）２２と同一である。
【００５６】
先に説明した第１の実施の形態と同様にして，ウェハＷが昇降ピン４４に支持され，窒素ガスが供給され始めると，蓋体駆動装置５０によって蓋体６２が下降し，蓋体６２の下端部が載置台表面に達し，載置台６１との間に処理室Ｓが形成されたところで停止する。その状態で，窒素ガスを供給し続け，処理室Ｓ内の雰囲気が所定の酸素濃度まで低下したところで供給ガスの供給量を減らす。その後，蓋体６２は再度下降し始め，それと同期してウェハＷも下降する。ウェハＷが載置台６１上に載置され，蓋体６２のストッパ４９が載置台６１で止まったときに下降が停止する。この時，載置台６１とＯリング５３が密着するので，処理室Ｓは，気密状態になる。
【００５７】
その後，ウェハＷは載置台６１に内蔵されたヒータ４３によって加熱され加熱処理される。加熱処理が終わると先に説明した第１の実施の形態と同様にして，蓋体６２とウェハＷが上昇し，搬送体１８に受け渡される。
【００５８】
この第２の実施の形態によれば，蓋体６２の下降によって処理室容積を減少させることができるので，窒素ガスの供給量を削減し，低コストで処理が行われる。また処理室容積が減少することで，窒素ガスの流れが安定し，処理室Ｓ内の酸素濃度分布が一定するため，ウェハＷを均一に処理することができる。
【００５９】
上記のホットプレート６０では，蓋体６２が下降して処理室Ｓの容積を減少させたが，載置台６１を上昇させて，処理室Ｓの容積を減少させても良い。この場合，載置台６１が上昇するので，蓋体６２と昇降ピン４４を同期して下降させる駆動機構の機能はなくても良い。
【００６０】
次に，本発明の更に別の実施の形態を説明する。図１２は，この実施の形態に係るホットプレートの構成を示す断面図である。図１２に示すように，このホットプレート７１では，窒素ガスを処理室Ｓ内に供給するための噴出口７２が蓋体７３の内周部７４に沿って複数，例えば３６個或いは７２個設けられている。また，蓋体７３の上部中央には，排気手段（図示せず）に通じるシャワー状の排気口７５が設けられている。このような構成の噴出口７２及び排気口７５を設けたことで，処理室Ｓにおける気流の流れが均一となり，処理室Ｓ内における温度分布が均一になる。
【００６１】
また，蓋体７３の側壁内部には，処理室Ｓの周囲を囲むように，噴出口７２から噴出される窒素ガスを一旦蓄積し，処理室Ｓの周囲に行き渡らせるためのバッファ７６が設けられている。このバッファ７６内には，窒素ガスが蛇行して流れるように迂回させるための案内部材７７が設けられており，バッファ７６内に供給された窒素ガスはバッファ７６内を通路に従って蛇行して流れ，蓋体７３の内周部７４に設けられた前記噴出口７２から噴出されるようになっている。これにより窒素ガスを処理室Ｓの周囲から均一に処理室Ｓ内に供給可能となり，また窒素ガスを処理室Ｓの熱を利用して均一にプレ加熱することが可能になる。
【００６２】
蓋体７３の外周底部の載置台７８との接触部分には，処理室Ｓの密閉性を維持するためのＯリング７９が配置されている。一方，載置台７８のＯリング７９と接触する位置には，Ｏリング７９を冷却するための冷却機構８０が設けられている。この冷却機構８０は，例えば冷却水が循環する冷却パイプを配管することによって構成することができる。
【００６３】
なお，このように蓋体７３と載置台７８との接触部を密閉するのではなく，図１３に示すように，載置台７８と蓋体７３との間に隙間８１を敢えて設けるようにしてもよい。そして，窒素ガスの供給や排気を制御して処理室Ｓを陽圧とすることで，処理室Ｓ内への空気の進入を防止することができる。その場合，隙間８１を介して処理室Ｓ内を排気する排気機構８２を設けることで，より効果的に処理室Ｓ内への空気の進入を防止することができる。
【００６４】
上述した実施の形態では，処理室Ｓの容積に応じて窒素ガスの供給量を制御していたが，図１４に示すように，処理室Ｓ内の酸素濃度をモニタするモニタリング装置８５を設け，制御部８６がモニタされた酸素濃度に応じて，処理室Ｓ内に供給されるガスの量を制御するようにしてもよい。これにより，より細やかに窒素ガスの供給量を制御することが可能となる。
【００６５】
また，図１５に示すように，密閉構造のボックス９１内にホットプレート（ＯＨＰ）を多段に配置するようにしてもよい。この図１５のボックス９１には，不活性気体，例えば窒素ガスを供給するガス供給口９２と，ボックス９１内の雰囲気を排気するための排気口９３とが設けられており，ボックス９１内を低酸素状態，例えば窒素ガス雰囲気にすることができるようになっている。かかる構成により，各ホットプレート（ＯＨＰ）の処理室Ｓ内におけるウェハＷの酸化をより効果的に防止することが可能となる。
【００６６】
前記ボックス９１内に収容するホットプレート（ＯＨＰ）は，処理室Ｓの容積を変更自在な，本実施の形態にかかる基板処理装置２２であってもよく，また一部をそのように本実施の形態にかかる基板処理装置２２とし，他の一部を例えば低温用ホットプレート（ＬＨＰ）１９のように，処理室の容積が一定の処理装置としてもよい。またいずれの場合であっても，ボックス９１内の各段毎に仕切を設け，ＯＨＰ，ＬＨＰの周囲を不活性ガス雰囲気にしてもよい。さらにそのような仕切を設けず，各段毎に，各処理装置（ＯＨＰやＬＨＰ）の周囲に不活性ガスを吐出するノズルを設け，当該ノズルからの吹出しによって，各段の処理装置の周囲を不活性ガス雰囲気にしてもよい。
【００６７】
以上で説明した基板処理装置は，ＳＯＤシステム内の高温用のホットプレート（ＯＨＰ）についてであったが，ＳＯＤシステム内のガス供給が必要な基板処理装置や，リソグラフィー処理を行う現像塗布処理システム内でガス供給が必要な基板処理装置においても本発明は応用できる。また基板についても，ウェハのような円盤状のもののみならず，ＬＣＤ基板のような方形の基板に対しても適用できる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば，処理室の容積を減少させて基板を処理できるようになる。従って，ガスの供給量を減らすことができるので，ガスのコストを低減させることができる。また，一つの処理装置に必要なガス量が少なくて済むので，同時にシステム内のより多くの処理装置にガスを供給することが可能となる。また，ガスの流れが安定し，処理室内の雰囲気に斑がなくなるため，基板が均一に処理され，歩留まりの向上が図られる。
【００６９】
本発明によれば，処理室の雰囲気が十分不活性ガスに置換された後，昇降支持部材によって，基板を載置台に載置することができる。従って，不活性雰囲気になって初めて基板の処理が開始され，基板が余計な反応をしないため歩留まりの向上が図られる。
【００７０】
本発明によれば，蓋体と載置台との間にシール部材を設けているため，蓋体と載置台の接触部から，ガスが漏れることが無くなるので，処理室のガスの流れが乱されることなく保たれる。その結果，安定した雰囲気の中で，基板が均一に処理され，歩留まりの向上が図られる。
【００７１】
本発明によれば，蓋体にストッパー部材が設けられているので，蓋体下端部と載置台の溝底部もしくは蓋体と基板が衝突することが防止される。また，ストッパー部材にシール部材が設けられているため，ストッパー部材が載置台に接触したときに，シール部材と載置台も接触し処理室が気密になるので，処理室のガスの流れが乱されることなく保たれる。その結果，安定した雰囲気の中で基板が均一に処理され，歩留まりの向上が図られる。
【００７２】
本発明によれば，処理室内の酸素濃度をモニタリングし，そのモニタされた酸素濃度に応じてガスの供給量を制御するため，より細かくガスの供給量を調節することができ，必要最小限のガスの量で処理室内を低酸素濃度に維持することができる。したがって，ガスの消費量が低減され，コストダウンが図られる。
【００７３】
また，本発明によれば，処理室内を陽圧に維持できるため，処理室外からの酸素等の流入が抑制され，より効果的に処理室内を低酸素雰囲気に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるＳＯＤシステムの上段の平面図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかるＳＯＤシステムの下段の平面図である。
【図３】図１に示したＳＯＤシステムの側面図である。
【図４】図１に示したＳＯＤシステム内に装着された，複数の処理ユニットを多段に積層してなる２つの処理ユニット群を示す側面図である。
【図５】第１の実施の形態にかかる基板処理装置である高温用のホットプレートの縦断面の説明図である。
【図６】図５のホットプレートに設けられた載置台の平面図である。
【図７】図５のホットプレートに設けられたシール部材周辺の拡大図である。
【図８】図５のホットプレートの昇降ピンに基板が支持れた時の状態図である。
【図９】図５のホットプレートの蓋体と載置台によって処理室が形成されたときの状態図である。
【図１０】図５のホットプレートの蓋体が閉まり，基板が載置台に載置されたときの状態図である。
【図１１】第２の実施の形態にかかる基板処理装置であるホットプレートの縦断面の説明図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態に係るホットプレートの縦断面の説明図である。
【図１３】載置台と蓋体との間に隙間を設けた場合のその隙間部分の拡大図である。
【図１４】本発明の更に別の実施の形態に係るホットプレートの縦断面の説明図である。
【図１５】複数のホットプレートが収容されたボックスの縦断面の説明図である。
【符号の説明】
１ 処理部
２ サイドキャビネット
３ キャリアステーション
２２ ホットプレート
４０，６１ 載置台
４１，６２ 蓋体
４１ａ 蓋体下端部
４２ 溝
４４ 昇降ピン
４７ 噴出口
４９ ストッパー
５０ 蓋体駆動装置
５１ 昇降ピン駆動装置
Ｗ ウェハ
Ｓ 処理室
Claims (12)
- 基板を載置する載置台と，前記載置台と共に処理室を形成する下面側が開口した蓋体と，前記処理室内にガスを供給するガス供給手段と，前記処理室内の雰囲気を排気するための排気手段とを有する基板処理装置であって，
前記蓋体と前記載置台とを相対的に上下動させる駆動機構を有し，
さらに平面からみて前記載置台は前記蓋体の下端部よりも大きい形態を有し，
前記載置台には，前記蓋体の下端部が挿入される溝が形成され，
前記ガス供給手段は，前記処理室の周囲に配置され，供給する前記ガスを一旦蓄積して処理室の周囲に行き渡らせるためのバッファを有することを特徴とする，基板処理装置。 - 基板を載置する載置台と，前記載置台と共に処理室を形成する下面側が開口した蓋体と，前記処理室内にガスを供給するガス供給手段と，前記処理室内の雰囲気を排気するための排気手段とを有する基板処理装置であって，
前記蓋体と前記載置台とを相対的に上下動させる駆動機構を有し，
さらに前記蓋体の内周は載置台の外周よりも大きい形態を有し，
前記ガス供給手段は，前記処理室の周囲に配置され，供給する前記ガスを一旦蓄積して処理室の周囲に行き渡らせるためのバッファを有することを特徴とする，基板処理装置。 - 前記載置台上面から出没自在で基板を支持可能な昇降支持部材を有することを特徴とする，請求項１又は２のいずれかに記載の基板処理装置。
- 蓋体と載置台との間を気密にするシール部材を有することを特徴とする，請求項１，２又は３のいずれかに記載の基板処理装置。
- 蓋体と載置台との接近を規制するストッパー部材を有し，前記シール部材は，当該ストッパー部材に設けられていることを特徴とする，請求項４に記載の基板処理装置。
- 基板処理装置において，
基板を載置する載置台と，
前記載置台と共に処理室を形成する下面側が開口した蓋体と，
前記処理室内にガスを供給するガス供給手段と，
前記処理室内の雰囲気を排気するための排気手段と，
前記蓋体と前記載置台とを相対的に上下動させる駆動機構と，
前記駆動機構により前記蓋体と前記載置台とを相対的に上下動させることで，前記基板が載置された載置台と前記蓋体との間で形成された処理室の容積を制御する手段とを有し，
前記基板が載置された載置台と前記蓋体との間に隙間が形成されていることを特徴とする，基板処理装置。 - 前記隙間を介して前記処理室内を排気する排気機構を更に有することを特徴とする，請求項６に記載の基板処理装置。
- 基板処理装置において，
基板を載置する載置台と，
前記載置台と共に処理室を形成する下面側が開口した蓋体と，
前記処理室内にガスを供給するガス供給手段と，
前記処理室内の雰囲気を排気するための排気手段と，
前記蓋体と前記載置台とを相対的に上下動させる駆動機構と，
前記駆動機構により前記蓋体と前記載置台とを相対的に上下動させることで，前記基板が載置された載置台と前記蓋体との間で形成された処理室の容積を制御する手段とを有し，
前記ガス供給手段は，前記処理室の周囲に配置され，供給する前記ガスを一旦蓄積して処理室の周囲に行き渡らせるためのバッファを有することを特徴とする，基板処理装置。 - 前記蓋体と前記載置台との間を気密にするシール部材と，
前記シール部材を冷却する冷却機構とを有することを特徴とする，請求項６，７又は８のいずれかに記載の基板処理装置。 - 前記ガス供給手段により前記処理室内に供給されるガスの量を，前記処理室の容積に応じて制御する手段を更に有することを特徴とする，請求項１〜９のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記処理室内の酸素濃度をモニタするモニタリング手段と，
前記モニタされた酸素濃度に応じて，前記ガス供給手段により前記処理室内に供給されるガスの量を制御する手段とを有することを特徴とする，請求項１〜９のいずれかに記載の基板処理装置。 - 前記処理室内が陽圧となるように，前記ガス供給手段により前記処理室内に供給されるガスの量及び前記排気手段により前記処理室内から排気される雰囲気の量を制御する手段を更に有することを特徴とする，請求項１〜１１のいずれかに記載の基板処理装置。
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