JP6406192B2 - 加熱処理装置、加熱処理方法及び記憶媒体 - Google Patents
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Description
処理容器内に設けられ、基板を載置する載置部と、
前記載置部に載置された基板を加熱するための加熱部と、
平面的に見て前記載置部上の基板よりも外側のみに周方向に沿って基板を囲むように設けられ、基板よりも低い位置に開口する部位を備え、前記処理容器内に給気するための給気口と、
平面的に見て前記載置部上の基板よりも外側に周方向に沿って基板を囲むように設けられ、基板よりも高い位置に開口する部位を備え、前記処理容器内を排気するための外周排気口と、
前記載置部上の基板の上方側にて、前記処理容器内を排気するように設けられた中央排気口と、を備え、
前記中央排気口は、平面的に見て当該基板の外周よりも当該基板の中心側に寄った中央領域に、前記載置部上の基板の中心を中心として、基板の全面から見て局所的に配置され、
平面的に見て前記外周排気口と中央排気口との間には、排気口が形成されていないことを特徴とする。
処理容器内に設けられた載置部に前記基板を載置して加熱する工程と、
前記基板の加熱開始時から設定時間を経過した時点、または基板の温度が設定温度を越えた時点である設定時点までは、少なくとも、平面的に見て前記載置部上の基板よりも外側にて周方向に沿って設けられた外周排気口から前記処理容器内を排気すると共に平面的に見て前記載置部上の基板よりも外側のみに周方向に沿って設けられた給気口から前記処理容器内に気体を取り込む工程と、
前記設定時点以降には、少なくとも、前記載置部上の基板の中央部の上方側に平面的に見て当該基板の外周よりも当該基板の中心側に寄った中央領域に、前記載置部上の基板の中心を中心として、基板の全面から見て局所的に配置された中央排気口から前記処理容器内を排気すると共に前記給気口から前記処理容器内に気体を取り込む工程と、を含み、
平面的に見て前記外周排気口と中央排気口との間には、排気口が形成されておらず、
前記給気口の給気と、前記外周排気口の排気と、により、基板よりも低い位置から基板よりも高い位置に向かう気流カーテンが基板を囲むように形成されることを特徴とする。
前記コンピュータプログラムは、上述の加熱処理方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。
底部構造体2は、図示しない筐体の底面部に相当する基台27の上に支持部材26を介して支持されている。底部構造体2は、縁部22よりも中央側に凹部が形成されて扁平な円筒体からなる支持台20を備え、支持台20の凹部には、ウエハWを載置するための載置部である載置台21が嵌合して設けられている。支持台20の外径は例えば350mmに設定され、載置台21の外径は例えば320mmに設定されている。載置台21には、ウエハWを加熱処理するための加熱部をなす抵抗発熱体からなるヒータ25が設けられている。従って載置台21は加熱板ということもでき、以下の説明では載置台21は加熱板21と呼ぶものとする。また底部構造体2を貫通し、例えば直径300mmのウエハWを外部の図示しない搬送アームとの間で受け渡しを行うための支持ピン23が例えば周方向等間隔に3本設けられている。支持ピン23は、基台27上に設けられた昇降機構24により昇降して、底部構造体2の表面から突没するように構成されている。
環状部50の外周面における上方寄りの位置には、外部の窒素ガスを環状部50の内部空間(給気室)に吸入するための吸入口51が、全周に亘って等間隔に形成されており、環状部50の内周面における下方寄りの位置には、環状部50の内部の窒素ガスを処理容器1内に給気するための給気口52が全周に亘って等間隔に形成されている。環状部50の下面には、円環状の環状板53が設けられ、環状板53と環状部50とは、昇降機構54により一体となり昇降するように構成されている。
また天板部3及び処理容器1の壁内には、壁面及び天板部3の内部において昇華物の析出を防ぐための図示しないヒータが埋設されており、例えば300℃に加熱されている。
図4はウエハWが加熱板21に載置された後において、(1)外周排気口31及び(2)中央排気口34の各排気量とウエハWの温度とを対応させて示すグラフである。ウエハWは加熱板21に載置された加熱開始時刻t0から昇温し、これに伴って、塗布膜(SOC膜)中の溶剤の揮発が促進されると共に、塗布膜中の架橋剤により架橋反応が進行する。塗布膜例えば時刻t0からおよそ20秒間は、架橋反応が進行して流動性が高い状態となっている。この間塗布膜中の架橋剤や低分子成分が揮発するが、図3に示すように処理容器1内には、外周排気口31側に向かう排気流及び中央排気口34側に向かう排気流が形成されているため、揮発成分はこれら排気流に乗って排気される。
またウエハWの加熱処理の間、中央排気口34または外周排気口31の排気量が一定であることに限られるものではなく、加熱開始からの経過時間により排気量を変化させてもよい。例えばウエハWの加熱開始から外周排気口31の排気量を25L/分、中央排気口34の排気量を5L/分に設定し、ウエハWの加熱開始から20秒後に、外周排気口31の排気量を10L/分、中央排気口34の排気量を20L/分に変更するようにしてもよい。更に時間の経過に従い徐々に排気量の増加または減少をさせるようにしてもよい。なお中央排気口34及び外側排気口31の排気量が一旦増加した後、次いで減少する。あるいは一旦減少した後、次いで増加する場合も「時間と共に排気量が増加または減少する」ことに含まれる。
更にLEDアレイ91を底部構造体2に載置したウエハWの上方側に設け、底部構造体2に載置されたウエハWに上方側から光を照射してウエハWを加熱してもよい。
図13は、天板部3の上面側を示す平面図であり、321はダクトからなる外周排気路である。当該ダクト321は天板部3に形成された開口部を介して排気室30に連通しており、上流側がバッファ室35取り囲むと共に区画空間301内にて図13に示すように直線状に配置されている。
上述したようにエアは加熱されているため、合流管路101Bから合流する排気流の温度が下がらず、排気ダクト100側において排気流に含まれる昇華物の析出が抑制される。
この実施の形態によれば次のような効果がある。加熱処理装置の上方は、加熱処理の影響により高温になるため、例えばバルブ装置を設けて、中央排気口34の排気のオンとオフとを切り替える場合には、高温下で駆動可能なバルブが必要となるが、このようなバルブは大型で重量が大きい。これに対して中央排気管35にエジェクタ101を設ける構成を採用すれば簡易で小型の装置構成とすることができる。
[実施例1]
外周排気口31の排気量を20L/分に設定し、中央排気口34の排気量を10L/分に設定し、ウエハWの処理容器1内への搬入から、取り出しまでの間、外周排気口31及び中央排気口34から排気を行った。
(実施例1−2)
外周排気口31の排気量を25L/分に設定し、中央排気口34の排気量を5L/分に設定したことを除いて実施例1−1と同様に設定した。
(実施例1−3)
外周排気口31の排気量を10L/分に設定し、ウエハWの加熱開始から20秒後に中央排気口34から20L/分の排気量で排気を開始した(外周排気口31の排気に加えて中央排気口34の排気を行う)ことを除いて実施例1−1と同様に設定した。
(実施例1−4)
外周排気口31の排気量を15L/分に設定し、中央排気口34の排気量を15L/分に設定したことを除いて実施例1−3と同様に設定した。
(実施例1−5)
外周排気口31の排気量を5L/分に設定し、中央排気口34の排気量を25L/分に設定したことを除いて実施例1−3と同様に設定した。
(参考例)
また中央排気口34から排気を行わず、外周排気口31のみを用いて排気を行いながらウエハWの加熱処理を行ったことを除いて、実施例1−1と同様に処理を行った例を参考例とした。参考例において外周排気口31の排気の流量は、0、5、10、30、50及び60L/分に設定した。
この結果によれば、ウエハWの中心における膜の盛り上がりが抑制されており、
SOC膜の膜厚の最大値と最小値との差は、実施例1−2では、0.73nmであり、実施例5では、0.71nmであった。従って本発明の実施の形態によれば、加熱処理を行ったウエハWの膜厚について良好な面内均一性が確保されるといえる。
[実施例2]
[実施例2−1]
図1に示した加熱処理装置において図12、13に示す排気のオン、オフ機構を設けて試験を行った。加熱板21の加熱温度を400℃、処理容器1の加熱温度を300℃に設定し、ウエハWの加熱時間を60秒、加熱後の冷却時間を24秒に設定した。更に中央排気口34の流量を40L/分、外周排気口31の排気流量を20L/分に設定した。
[比較例]
熱交換部103を設けずエア供給管102からエジェクタ101にエアを供給したことを除いて実施例2と同じ加熱処理装置及び排気のオン、オフ機構を用いて試験を行った。加熱板21の加熱温度を450℃、処理容器1の加熱温度を350℃に設定し、ウエハWの加熱時間を60秒、加熱後の冷却時間を24秒に設定した。更に中央排気口34の流量を20L/分、外周排気口31の排気流量を20L/分に設定した。
この結果によれば中央排気機構を設けるにあたって、熱交換部103により加熱したエアをエジェクタ101に供給することにより、昇華物の付着を抑制することができると言える。
排気のオン、オフ機構を設けた加熱処理装置の効果を検証するために以下の実施例に従い加熱処理を行い膜厚の均一性について調べた。
[実施例3−1]
ウエハWに塗布液Aを塗布した後、図1に示した加熱処理装置を用い、図6に示したタイムチャートに従い加熱処理を行った。中央排気口34の流量を20L/分、外周排気口31の排気流量を20L/分に設定し、加熱開始から20秒後に中央排気口34から排気を開始した。
[実施例3−2]
図1に示した加熱処理装置に図12、13に示した排気のオン、オフ機構を接続した加熱処理装置を用いたことを除いて実施例3−1と同様に処理を行った。
[実施例3−3]
ウエハWに塗布液Bを塗布し、加熱開始から15秒後に中央排気口34から排気を開始したことを除いて実施例3−1と同様に処理を行った。
[実施例3−4]
図1に示した加熱処理装置に図12、13に示した排気のオン、オフ機構を接続した加熱処理装置を用いたことを除いて実施例3−3と同様に処理を行った。
図21は実施例3−1及び実施例3−2において加熱処理を行ったウエハWの直径上の膜厚分布を示し、横軸にウエハWの直径における中心部からの距離、縦軸にSOC膜の膜厚を示した特性図である。また図22〜図25は夫々実施例3−1〜3−4において加熱処理を行ったウエハWの膜厚分布を等高線で示した特性図である。
実施例3−1においては、膜厚の最大値と最小値との差及び、3σは夫々1.47nm及び0.94nmであったが、実施例3−2においては、膜厚の最大値と最小値との差及び、3σは夫々0.77nm及び1.23nmであった。また実施例3−3においては、3σは3.03nmであったが、実施例3−4においては、3σは2.01nmであった。従って実施例3−1よりも実施例3−2の方が膜厚の最大値と最小値との差及び3σがいずれも小さくなっており、膜厚の均一性が良好であり、実施例3−3よりも実施例3−4の方が3σが小さくなっており、膜厚の均一性が良好であった。
この結果によれば、排気のオン、オフ機構を用いて、中央排気のオンとオフとを切り替えることにより、膜厚の均一性がより一層良好になると言える。
2 底部構造体
3 天板部
4 真空ポンプ
5 リングシャッタ
6 制御部
21 加熱板
30 排気室
31 外周排気口
34 中央排気口
W ウエハ
Claims (18)
- 基板に形成された塗布膜を加熱処理する加熱処理装置において、
処理容器内に設けられ、基板を載置する載置部と、
前記載置部に載置された基板を加熱するための加熱部と、
平面的に見て前記載置部上の基板よりも外側のみに周方向に沿って基板を囲むように設けられ、基板よりも低い位置に開口する部位を備え、前記処理容器内に給気するための給気口と、
平面的に見て前記載置部上の基板よりも外側に周方向に沿って基板を囲むように設けられ、基板よりも高い位置に開口する部位を備え、前記処理容器内を排気するための外周排気口と、
前記載置部上の基板の上方側にて、前記処理容器内を排気するように設けられた中央排気口と、を備え、
前記中央排気口は、平面的に見て当該基板の外周よりも当該基板の中心側に寄った中央領域に、前記載置部上の基板の中心を中心として、基板の全面から見て局所的に配置され、
平面的に見て前記外周排気口と中央排気口との間には、排気口が形成されていないことを特徴とする加熱処理装置。 - 前記処理容器内に基板の搬入出をするための搬入出口を開閉するシャッタ部材を備え、
前記気流カーテンが前記シャッタ部材よりも基板側に形成されることを特徴とする請求項1記載の加熱処理装置。 - 前記処理容器内に基板の搬入出をするための搬入出口を開閉するシャッタ部材を備え、 前記給気口は、前記シャッタ部材に設けられたことを特徴とする請求項1または2に記載の加熱処理装置。
- 前記基板の加熱開始時から設定時間を経過した時点、または基板の温度が設定温度を越えた時点である設定時点までは、前記外周排気口からのみ排気を行う、あるいは、中央排気口からの排気量を外周排気口の排気量よりも少ない排気量で排気を行うように構成されたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の加熱処理装置。
- 前記基板の加熱開始時から設定時間を経過した時点、または基板の温度が設定温度を越えた時点である設定時点までは、少なくとも前記外周排気口から排気され、前記設定時点以降には、少なくとも前記中央排気口から排気されるように構成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の加熱処理装置。
- 少なくとも前記基板の加熱開始時から前記設定時点までは、前記外周排気口及び中央排気口により同時に排気を行うように構成されていることを特徴とする請求項5に記載の加熱処理装置。
- 少なくとも前記設定時点以降は、前記外周排気口及び中央排気口により同時に排気を行うように構成されていることを特徴とする請求項5または6に記載の加熱処理装置。
- 少なくとも前記設定時点以降は、前記外周排気口の排気量よりも前記中央排気口の排気量の方が多くなるように構成されていることを特徴とする請求項5ないし7のいずれか一項に記載の加熱処理装置。
- 前記外周排気口の排気及び前記中央排気口の排気の少なくとも一方は、時間の経過と共に排気量が増加または減少するように構成されていることを特徴とする請求項5ないし8のいずれか一項に記載の加熱処理装置。
- 前記塗布膜には架橋剤が含まれ、
前記設定時点は、前記架橋剤による架橋反応が終了した時点であることを特徴とする請求項5ないし9のいずれか一項に記載の加熱処理装置。 - 吸引用の気体の通流により排気流が吸引されるように前記中央排気口に排気路を介して接続されたエジェクタと、
前記エジェクタに対して吸引用の気体の供給、停止を行うための供給/停止機構と、を備えたことを特徴とする請求項1ないし10のいずれか一項に記載の加熱処理装置。 - 前記吸引用の気体を加熱するための機構を備えたことを特徴とする請求項11記載の加熱処理装置。
- 前記エジェクタの排出側は、排気用力により排気が行われている下流側排気路に接続され、
前記下流側排気路にその排出側が接続され、吸引用の気体の通流により前記排気流の流路の外の雰囲気を吸引するダミー用のエジェクタを設け、
前記供給/停止機構により前記吸引用の気体の供給を停止したときに前記ダミー用のエジェクタに吸引用の気体を通流するように構成したことを特徴とする請求項11または12記載の加熱処理装置。 - 前記排気流の吸引を停止するために吸引用の気体の供給を停止したときに前記中央排気口からの排気を抑えるために、前記中央排気口と排気流を吸引する前記エジェクタとの間の排気路に圧損部を設けたことを特徴とする請求項13記載の加熱処理装置。
- 基板に形成された塗布膜を加熱処理する方法において、
処理容器内に設けられた載置部に前記基板を載置して加熱する工程と、
前記基板の加熱開始時から設定時間を経過した時点、または基板の温度が設定温度を越えた時点である設定時点までは、少なくとも、平面的に見て前記載置部上の基板よりも外側にて周方向に沿って設けられた外周排気口から前記処理容器内を排気すると共に平面的に見て前記載置部上の基板よりも外側のみに周方向に沿って設けられた給気口から前記処理容器内に気体を取り込む工程と、
前記設定時点以降には、少なくとも、前記載置部上の基板の中央部の上方側に平面的に見て当該基板の外周よりも当該基板の中心側に寄った中央領域に、前記載置部上の基板の中心を中心として、基板の全面から見て局所的に配置された中央排気口から前記処理容器内を排気すると共に前記給気口から前記処理容器内に気体を取り込む工程と、を含み、
平面的に見て前記外周排気口と中央排気口との間には、排気口が形成されておらず、
前記給気口の給気と、前記外周排気口の排気と、により、基板よりも低い位置から基板よりも高い位置に向かう気流カーテンが基板を囲むように形成されることを特徴とする加熱処理方法。 - 少なくとも前記基板の加熱開始時から前記設定時点までは、前記外周排気口及び中央排気口により同時に排気を行うことを特徴とする請求項15記載の加熱処理方法。
- 少なくとも前記設定時点以降は、前記外周排気口及び中央排気口により同時に排気を行うことを特徴とする請求項15または16に記載の加熱処理方法。
- 塗布膜が形成された基板を処理容器内の載置部に載置し、前記塗布膜を加熱処理する装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項15ないし17のいずれか一項に記載された加熱処理方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
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