JPWO2017057623A1 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

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Abstract

処理室（８１，２０１）内の基板保持部（８９，２０４）により保持された基板（Ｗ）の端縁よりも外側の位置にガスを噴射するガス噴射口（７４，２０５）を設ける。ガス噴射口（７４，２０５）から噴射されたガスは、基板保持部により保持された基板の第１面（表面）に沿う方向に流れるガスの流れを形成する。ガスの流れに乗り、昇華した昇華性物質のガスおよびガスに含まれる異物が基板の近傍から除去される。ガスは、加熱部（８８，２０３）から基板への伝熱媒体としても作用する。

Description

本発明は、基板に付着させた昇華性物質を昇華させる技術に関する。
半導体装置の製造に際して、半導体ウエハ等の基板に薬液を供給することにより、ウエットエッチング処理または洗浄処理等の薬液処理が行われる。薬液処理の後、リンス処理および振り切り乾燥処理が行われる。基板に形成されるパターンの微細化および高アスペクト化に伴い、乾燥時にパターン凹部内から出て行こうとする液の表面張力によってパターンが倒壊するおそれが高くなっている。この問題に対応するため、最近では、リンス処理後に昇華性物質を用いた乾燥処理が行われるようになってきている（例えば特許文献１を参照）。昇華性物質を用いた乾燥処理は、パターン凹部内を満たすリンス液または溶剤を昇華性物質溶液により置換する工程と、昇華性物質溶液を固化させる工程と、昇華性物質を昇華させる工程とを含む。
上記の昇華工程またはその直後に、基板から一旦離脱した昇華性物質に由来する異物が付着又は再付着することにより基板表面が汚染されることがある。
特開２０１２−２４３８６９号公報
本発明は、昇華工程時またはその直後に基板から一旦離脱した昇華性物質に由来する異物により基板が汚染されることを防止する技術を提供することを目的としている。
本発明の一実施形態によれば、昇華性物質が塗布された第１面と、その反対側の第２面とを有する基板を保持する基板保持部と、基板保持部により保持された基板を収容する処理室と、前記基板の第１面に塗布された昇華性物質を昇華させるために前記処理室の内部を加熱する加熱部と、前記処理室にガスを供給するガス供給部と、を備え、前記ガス供給部はガスを噴射するガス噴射口を有し、前記ガス噴射口は、前記基板保持部により保持された前記基板の端縁よりも外側の位置に設けられ、前記基板保持部により保持された前記基板の前記第１面または前記第２面に沿う方向に流れるガスの流れを形成する基板処理装置が提供される。
本発明の他の実施形態によれば、昇華性物質が塗布された第１面と、その反対側の第２面とを有する基板を処理室内に配置することと、前記基板の第１面に塗布された昇華性物質を昇華させるために前記基板を加熱することと、前記処理室内において前記基板の端縁よりも外側の位置に設けられたガス噴射口からガスを噴射して、前記処理室内に配置された前記基板の前記第１面または前記第２面に沿う方向に流れるガスの流れを形成することとを備えた基板処理方法が提供される。
上記本発明の実施形態によれば、昇華することにより基板から離脱した昇華性物質のガスがガス噴射口から噴射されたガスの流れにより基板近傍の空間から除去される。このため、昇華性物質に由来して生じた異物の基板への付着や再付着を防止することができる。
基板処理装置の一実施形態に係る昇華処理システムの全体構成を示す概略側面図である。 昇華処理ユニットの縦方向切断側面図である。 図２におけるIII-III線に沿った断面図である。 ウエハ保持部材の他の形態を示す昇華処理ユニットの水平方向切断平面図である。 ガス供給部の他の形態を示す昇華処理ユニットの水平方向切断平面図である。 図５に示すガス供給管について説明する概略図である。 昇華処理ユニットの処理室後部に電気集塵器を設けた例を示す昇華処理ユニットの縦方向切断側面図である。 他の昇華処理方法について説明する概略図である。 ガス供給のウエハ昇温への影響を説明するグラフである。
以下に添付図面を参照して発明の実施形態について説明する。
図１は昇華処理システム１（基板処理装置）の全体構成を示す概略側面図である。昇華処理システム１は、ロードポート（搬出入部）２、大気搬送室４、ロードロック室６および昇華処理ユニット８を備えている。
ロードポート２には、複数のウエハＷを収容した基板搬送容器Ｃ例えばＦＯＵＰを置くことができる。
大気搬送室４の内部空間は、クリーンルーム内の雰囲気と同じ大気雰囲気となっている。大気搬送室４内には、第１ウエハ搬送機構４１、ここではウエハＷを一枚ずつ搬送する枚葉搬送ロボットが設けられている。第１ウエハ搬送機構４１がバッチ搬送ロボットであってもかまわない。ロードポート２と大気搬送室４との間を仕切る壁体３に設けられた図示しない蓋開閉装置により、基板搬送容器Ｃの蓋を開いて、第１ウエハ搬送機構４１によりウエハＷを取り出すことができる。
ロードロック室６内には、複数枚のウエハＷを置くことができるバッファ棚６１と、第２ウエハ搬送機構６２、ここでは複数枚のウエハＷを同時に搬送することができるバッチ搬送ロボットが設けられている。ロードロック室６は、真空引きライン６３を介して真空引きすることにより昇華処理ユニット８と同程度の真空度の減圧雰囲気とすることができ、また、ベントライン６４を介して大気を導入することにより大気雰囲気とすることができる。
大気搬送室４とロードロック室６との間にはゲートバルブ５が設けられ、ロードロック室６と昇華処理ユニット８との間にもゲートバルブ７が設けられている。
昇華処理システム１は、制御装置１００を備える。制御装置１００は、たとえばコンピュータであり、制御部１０１と記憶部１０２とを備える。記憶部１０２には、昇華処理システムにおいて実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１０１は、記憶部１０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって昇華処理システムの動作を制御する。
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置１００の記憶部１０２にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
昇華処理ユニット８の構成について図２および図３を参照して以下に詳述する。昇華処理ユニット８は、処理室（昇華処理室）８１を有している。処理室８１の後面には、排気口８２が設けられている。排気口８２には、真空ポンプ８３（例えばターボ分子ポンプ）が介設された排気路８４が接続されている。
処理室８１の後側の壁体は、排気口８２に向けて断面積が徐々に小さくなるようなテーパー形状を有するガス案内壁体８５として形成されている。ガス案内壁体８５は、例えば概ね四角錐の形状の漏斗形に形成することができる。
処理室８１内部には、処理室８１の内部空間を上下方向に隔離された複数の区画８６（つまり、ウエハＷの厚さ方向すなわちウエハＷの配列方向に関して互いに隔離された複数の区画８６）に区切る複数の仕切り板８７が設けられている。好ましくは、各仕切り板８７の面積はウエハＷよりも大きく、ウエハＷを上方から見た場合、ウエハＷの輪郭は仕切り板８７の輪郭に完全に内包される（図５も参照）。仕切り板８７の横方向両端は、処理室８１の側壁８１ａに連結されている。
各仕切り板８７には、ウエハＷを加熱するためのヒータ（加熱部）８８が設けられている。従って、各仕切り板８７は熱板としての役割も有する。
各仕切り板８７には、ウエハＷの裏面（第２面）を下方から支持する支持ピンの形態のウエハ支持部材（基板保持部）８９が設けられている。ウエハ支持部材８９は、上下方向に互いに隣接する仕切り板８７の間の区画８６内に１枚のウエハＷを支持する。このとき、各ウエハＷとその上方にある仕切り板８７との間、並びに当該ウエハＷとその下方にある仕切り板８７との間にそれぞれガス通路となる隙間９０ａ、９０ｂ（最上段の隙間にだけ参照符号を付けた）が形成される。
各仕切り板８７の上面に設けた支持ピンの形態のウエハ支持部材８９を設けることに代えて、処理室８１の両側壁８１ａから処理室８１の内部空間の中央部に向かって水平に張り出すウエハ支持部材を多段に棚状に配置してもよい（図４も参照）。
処理室８１の前面には、前述したゲートバルブ７が設けられている。ゲートバルブ７は、複数のウエハＷを同時に搬送することができる第２ウエハ搬送機構６２のウエハ保持部が通過しうるサイズの開口７２を有する弁本体７１と、アクチュエータ７８により駆動されて弁本体７１の開口７２を閉塞する可動の弁体７３とを有している。開口７２および弁体７３の形状は例えば矩形である。
ゲートバルブ７の弁体７３の処理室８１を向いた面に、パージガス（例えば窒素ガス）を噴射する複数のガス噴射口７４が形成されている。ガス噴射口７４には、パージガス供給源７５から、開閉弁７６が介設されたガスライン７７を介して、パージガスが供給される。ガス噴射口７４を備えた弁体７３および部材７５，７６，７７はガス供給部を構成する。
図３では、図面の簡略化のため、最上段の区画８６に関連するガス噴射口７４のみに参照符号が付けられている。ガス噴射口７４は、各ウエハＷとその上方にある仕切り板８７との間の隙間９０ａ、並びに、当該ウエハＷとその下方にある仕切り板８７との間の隙間９０ｂに向けてガスを噴射する。隙間９０ａおよび隙間９０ｂに噴射されたパージガスは、排気口８２に向かって流れる。
各隙間９０ａ，９０ｂ内（各区画８６内）を流れるパージガスの流量が概ね等しくなるように、かつ、各隙間９０ａ，隙間９０ｂ内に形成されるパージガス流がウエハの幅方向（図３の左右方向）に均等に分布するように、ガス噴射口７４を設けることが好ましい。昇華性物質のガスのパージが必要なのは隙間９０ａだけであるが、処理室８１内のスムースなガスの流れのためには、隙間９０ａと同流速で隙間９０ｂ内にガスが流れていることが望ましい。
具体的には、例えば図３に示すように、ガス噴射口７４は概ね碁盤目状（grid-like pattern）に配置することができる。この場合、例えば、各一つの隙間９０ａ，９０ｂに対して、複数のガス噴射口７４をウエハＷの幅（直径）以上の長さの範囲にわたって水平方向に等間隔で設けることができる。
各ガス噴射口７４から噴射されるパージガスの流量を均一化するため、ＣＶＤ装置のシャワーヘッドに設けられるようなガスバッファ室（図示せず）を弁体７３内に設け、ガスバッファ室を介して各ガス噴射口７４にパージガスを分配してもよい。
隙間９０ａ，９０ｂ内にスムースにパージガスを流すため、各仕切り板８７のゲートバルブ７側の端部の位置は、閉じた弁体７３に可能な限り近く設定することが好ましい。
なお、図示された実施形態では、昇華処理ユニット８が一度に５枚のウエハＷを収容できるように構成されているが、それより多い数（例えば２５枚）若しくは少ない数のウエハＷを収容することができるように構成されていても良いことは勿論である。
次に昇華処理システム１の動作について説明する。以下に説明する動作は、制御装置１００の制御の下で自動的に行われる。このとき制御装置１００は、記憶部１０２に格納された制御プログラムを実行して、昇華処理システム１の各構成要素を、記憶部１０２に格納された処理レシピに定義された処理パラメータが実現されるように動作させる。
まず、昇華性物質が表面（デバイス形成面）に塗布された複数のウエハＷを収容した基板搬送容器Ｃがロードポート２に搬入される。ウエハＷの表面（第１面）には凹凸を有するパターンが形成されており、パターンの凹部の内部を含むウエハＷの表面には、固体状態の昇華性物質の膜が既に形成されている。このような昇華性物質の膜は、任意の公知の方法（例えば本件出願人による出願に係る特開２０１２−２４３８６９号に記載の方法）を用いて形成することができる。
昇華処理システム１の通常運転時には、昇華処理ユニット８の処理室８１内は排気口８２を介して吸引され、常時、減圧雰囲気（例えば１０Ｐａまたはそれ以下程度の圧力）となっている。また、仕切り板８７に設けられたヒータ８８は、処理室８１内にウエハＷが搬入される前から稼働しており、処理室８１内が予め定められた温度（例えば１５０〜２００℃程度）に加熱されている。処理室８１内の圧力および温度は、ウエハＷ上の昇華性物質の種類に応じて決定される。
基板搬送容器Ｃがロードポート２に置かれると、ロードロック室６が大気雰囲気にされ、ゲートバルブ７が閉じた状態でゲートバルブ５が開かれる。大気搬送室４内の第１ウエハ搬送機構４１が、図示しない蓋体が外された基板搬送容器ＣからウエハＷを取り出し、ロードロック室６内のバッファ棚６１にウエハＷを搬送する。
バッファ棚６１に予め定められた数のウエハＷが置かれたら、ゲートバルブ７が閉じられたままでゲートバルブ５が閉じられ、ロードロック室６が真空引きされ、ロードロック室６内が昇華処理ユニット８の処理室８１内と同程度の減圧雰囲気とされる。
その後、ゲートバルブ５が閉じられたままでゲートバルブ７が開かれる。ロードロック室６内の第２ウエハ搬送機構６２がバッファ棚６１にあるウエハＷを一括で取り出し、処理室８１内にあるウエハ支持部材８９上に置く。このとき各ウエハＷの表面（デバイス形成面である第１面）は上向きとなっている。次いでゲートバルブ７が閉じられ、昇華処理ユニット８による昇華処理が開始される。
ウエハ支持部材８９上に置かれたウエハＷは、ヒータ８８が発生する熱により、ウエハＷ上の昇華性物質の昇華温度よりも高い温度に加熱されることにより昇華し、気体の状態となる。
このとき、処理室８１内には、ウエハＷの端縁の外側に設けられたゲートバルブ７の弁体７３のガス噴射口７４から噴射された後に、各隙間９０ａ，９０ｂを通過して排気口８２に向かうパージガスの流れ（図２の左側から右側に向けて流れている）が形成されている。従って、昇華性物質のガスは、このパージガスの流れに乗って流れ、処理室８１内から排出される。
予め定められた時間が経過してウエハＷ上から昇華性物質が完全に除去されたら、ゲートバルブ５が閉じられたままでゲートバルブ７が開かれる。次いで、第２ウエハ搬送機構６２が処理室８１内のウエハＷを一括で取り出し、減圧雰囲気となっているロードロック室６内のバッファ棚６１に置く。
次いで、ゲートバルブ５が閉じられたままでゲートバルブ７が閉じられて、ロードロック室６が大気雰囲気にされる。次いで、ゲートバルブ５が開かれ、第１ウエハ搬送機構４１がバッファ棚６１上のウエハＷを元の基板搬送容器Ｃに収納する。以上により、一連の動作が終了する。
上記実施形態によれば、昇華処理を行っている間、パージガスが処理室８１内をウエハＷの表面（第１面）の近傍を当該表面に沿う方向に流れているので、ウエハＷの表面から昇華した昇華性物質は、パージガス流に乗って速やかに処理室８１外に排出される。このため、ウエハＷの周囲に昇華性物質のガスが滞留することがない。このため、昇華してウエハＷから一旦離脱した昇華性物質、または昇華性物質に含まれていて昇華性物質の昇華ととともにウエハ周囲に放出された異物等、一旦離脱した昇華性物質に由来して形成された異物が、同じウエハＷまたは他のウエハＷに付着する又は再付着することにより生じるウエハ汚染を防止または抑制することができる。なお、昇華性物質のガスの発生量は加熱開始後一定でなく、ウエハＷの温度が上昇するに連れて段々と大きくなっていく。そしてある程度昇華が進み、ウエハＷ上の昇華性物質の量が減少するに連れて小さくなっていく。したがって、パージガスの供給量も昇華性物質のガスの発生量に対応させて、段々と大きくしていき、昇華性物質のガスの発生量が最大のときにパージガスの供給量も最大にするようにするとより好ましい。さらに、その後、ガスの発生量が減少し、昇華処理の終了に近づくに連れてパージガスの供給量も減らすようにしても良い。昇華性物質ガスの発生量の経時変化を調査する実験を行い、この実験の結果に基づいてパージガスの供給量の変更タイミングを決定して制御装置１００に記憶させておくことができる。乾燥処理時、制御装置１００が、記憶したタイミングに基づき、開閉弁７６やガスライン７７に設けられる不図示の流量調整器を制御する。
昇華処理の終了後、第２ウエハ搬送機構６２が処理室８１内に進入するとき、第２ウエハ搬送機構６２のウエハ保持部は常温である。このため、処理室８１内に気体状態の昇華性物質が多く存在していると、この昇華性物質が凝固してパーティクルとなって落下し、ウエハＷを汚染する可能性がある。また、第２ウエハ搬送機構６２が処理室８１内に進入するときに、処理室８１内に水分（水蒸気）が存在していると、この水分が凝固して微小水滴が生じ、これを核として昇華性物質が凝固してパーティクルとなる可能性もある。上記実施形態によれば、上記のようなメカニズムによるウエハ汚染も防止することができる。なお、処理室８１内に気体状態の昇華性物質が少なくなるほど昇華性物質が凝固してパーティクルとなる可能性も低くなる。したがって、昇華処理の終了に近づくに連れて供給するパージガスの温度を下げて、処理室内を冷却するようにしても良い。これにより、常温である次のセットのウエハＷや第２ウエハ搬送機構６２を搬入させるまでの時間を短縮することができ、乾燥処理の生産性を向上させることができる。パージガスの降温タイミングとパーティクルの発生量との関係を調査する実験を行い、この実験の結果に基づいてパージガスの降温タイミングを決定して制御装置１００に記憶させておくことができる。乾燥処理時、制御装置１００が、記憶したタイミングに基づき、ガスライン７７に設けられる不図示のガス温度調整器（ヒーターや冷却器）を制御する。
また、上記実施形態によれば、処理室８１の内部空間が仕切り板８７により上下方向に隔離された複数の区画８６に区切られているため、各区画８６内にゲートバルブ７から排気口８２に向かう指向性の強い比較的高流速のパージガスの流れが生じる。このため、ウエハＷから除去された昇華性物質のガスを、よりスムースに排気口８２に排出することができる。
また、上記実施形態によれば、上下方向に隣接するウエハＷ間に仕切り板８７が設けられているため、ある一つのウエハＷから生じた昇華性物質のガスが、上方にあるウエハＷの下面に直接接触することはない。このため、この上方にあるウエハＷの下面に昇華性物質が析出して、当該ウエハＷの下面が汚染されることはない。
また、上記実施形態によれば、各仕切り板８７にヒータ８８が設けられているため、複数のウエハＷを均等に加熱することができ、バッチ処理の均一性を高めることができる。
仕切り板８７は設けた方が好ましいが、設けなくても良い。この場合、例えば図４に示すように、処理室８１の両側の側壁８１ａから処理室８１の内部空間の中央部に向かって水平に張り出す板状のウエハ支持部材９２を多段に棚状に設けてもよい。図４の水平方向切断平面図は、一枚のウエハＷの周縁部が対応する左右一対のウエハ支持部材９２により支持されている状態を示している。
図４に示す変形実施形態においては、ウエハＷおよびウエハ支持部材９２により処理室８１の内部空間が複数の区画に分割されるので、ガス噴射口から噴射されたパージガスを比較的高流速で、ウエハＷの表面に沿った方向に流すことができる。この場合、ウエハＷが可能な限り閉じているゲートバルブ７の弁体７３に近づくように、ウエハ支持部材９２を設置することが好ましい。そうすることにより、隣接するウエハＷの間の隙間に弁体７３のガス噴射口７４から噴射されたパージガスをスムースに流入させることができる。
図４に示す構成を採用した場合、図２および図３に示した構成において仕切り板８７に設けられていたヒータは、処理室８１の壁に設置することができる。
また、図４に示すように仕切り板８７を有しない構成の場合、表面（デバイス形成面）が下を向くようにウエハ支持部材９２にウエハＷを支持させることが好ましい。この場合、ウエハ支持部材９２は、ウエハＷの表面（第１面）の周縁部のデバイス非形成領域を支持するように構成される。仕切り板８７が無い場合にウエハＷの表面を上に向けていると、処理に異常が生じて処理室内に異物が発生したときに当該異物がウエハＷの表面に落下してウエハＷのデバイスを汚染する可能性がある。ウエハＷの表面を下に向けておくことにより、そのようなことが生じる可能性を大幅に低減することができる。
上記実施形態では、ゲートバルブ７の弁体７３に設けたガス噴射口７４からパージガスを噴射したが、これに代えて、図５および図６に示すように、ゲートバルブ７の左右両脇に設けた鉛直方向に延びるガス噴射管９４からガスを噴射してもよい。ガス噴射管９４には、鉛直方向に間隔を空けて複数のガス噴射口９６が設けられる。図６に概略的に示すように、ある高さ位置にあるガス噴射口９６からウエハＷの下面とその下方にある仕切り板８７との間の隙間９０ｂにガスが噴射され、その下の高さ位置にあるガス噴射口９６からウエハＷの上面とその上方にある仕切り板８７との間の隙間９０ａにガスが噴射にガスが噴射されるようになっている（この点においてはゲートバルブ７の弁体７３に設けたガス噴射口７４と同じである。）
図７に概略的に示すように、処理室８１の後壁などの排気口８２の近くに、昇華性物質のガス中に含まれる帯電した異物を静電気力により吸着して捕集する電気集塵器９８を設けてもよい。電気集塵器９８は、正に帯電した異物を吸着するものであっても、負に帯電した異物を吸着するものであってもよい。
上記の説明では昇華処理ユニット８は複数枚のウエハＷを同時に処理するバッチ処理ユニットであったが、単一のウエハを処理する枚葉処理ユニットであってもよい。この場合も、ウエハＷの表面の近傍をウエハＷの表面に沿う方向に流れるパージガス流を発生させることにより、ウエハＷの汚染を防止することができる。
次に別の実施形態（「第２実施形態」とも呼ぶ）について図８及び図９を参照して説明する。
高アスペクト比の凹凸が形成された表面を有するウエハ、あるいは、三次元集積回路において、昇華性物質の塗布にあたって、凹部の奥まで昇華性物質溶液を十分に浸透させなければならない。そのためには、（１）ウエハ等の被処理体（基板）の表面（第１面）に厚い昇華性物質溶液の液膜が形成された状態を維持すること、（２)昇華性物質の塗布後に昇華性物質溶液を素早く乾燥させることが必要であることが、発明者の研究によりわかった。
上記（１）を実現するためには、例えば、被処理体を回転させながら昇華性物質溶液を被処理体表面に供給する際に、被処理体の回転速度を低くすることで、昇華性物質溶液の液膜に遠心力が作用しにくくすればよい。これに代えて、被処理体を回転させずに被処理体の表面に昇華性物質溶液のパドル（液膜）を形成してもよい。
上記（２）を実現するには、被処理体を介して昇華性物質溶液の温度を上昇させることで昇華性物質溶液を構成する溶媒を迅速に蒸発させる。例えば、上面に昇華性物質溶液の液膜が形成された被処理体を、被処理体の下方に設置した熱板により、被処理体を加熱すればよい。これに代えて、被処理体の下方に設置したノズルにより、被処理体に加熱された液体または加熱されたガスを吹き付けることにより、被処理体を加熱してもよい。あるいは、被処理体の上方に設置した熱板若しくは加熱ランプ（例えばＬＥＤランプ）により、被処理体及び昇華性物質溶液を加熱してもよい。あるいは、被処理体の上方に設置したノズルにより、被処理体に加熱されたガス（例えばドライエアまたは窒素ガス）を吹き付けることにより、昇華性物質溶液を加熱してもよい。被処理体の上方に設置したノズルを用いる場合には、下面に多数の吐出口が形成された円盤ノズルを用いることが好ましい。このような円盤ノズルを用いることにより、昇華性物質溶液の液膜に局所的に高い圧力のガスが衝突することによって昇華性物質溶液が被処理体表面から洗い流されてしまうことを防止することができる。
上記（２）を実現するために、あるいは、被処理体の上方空間を包囲するフードを設け、このフード内に加熱されたガスを供給することにより、被処理体及び昇華性物質溶液を加熱してもよい。また、このとき、被処理体の下方空間を吸引することにより、蒸発した昇華性物質溶液の溶媒を、被処理体の周囲空間から除去してもよい。
次に、上記（１）及び（２）のようにして被処理体の第１面に付着させた固体状態の厚い昇華性物質を昇華させるのに好適な方法について説明する。以下の説明では、枚葉式の処理ユニットを用いた場合について説明する。
図８に示すように、被処理体としてのウエハＷが、処理室２０１内に設置された熱板２０２の上に載置される。熱板２０２にはヒータ（加熱部）２０３が内蔵されている。熱板２０２の上面には基板保持部としての複数のプロキシミティピン２０４（または突起）が設けられている。処理室２０１の一側（ウエハＷの端縁よりも外側の位置）にはガスノズル２０５が設けられている。ガスノズル（ガス噴射口）２０５はガス供給機構２０６から供給されたガス（例えば窒素ガス、クリーンドライエア等）を処理室２０１内に噴射する。ガスノズル２０５及びガス供給機構２０６はガス供給部を構成する。処理室２０１の他側には排気口２０７が設けられている。排気口２０７に接続された真空ポンプ２０８により、処理室２０１内が排気される。図８に示された装置の動作は制御装置２０９により制御される。
処理室２０１内は、真空ポンプ２０８により吸引されることにより、例えば内圧が１０Ｐａ〜数１０Ｐａ程度の減圧状態となっている。熱板２０２の上面に設けられたプロキシミティピン２０４により、熱板２０２の上面とウエハＷの下面との間に狭いギャップ（隙間）が確保される。これにより、処理室２０１内を真空引きしても、熱板２０２の上面にウエハＷが貼り付くことを防止することができる。
ガスノズル２０５から、ウエハＷの表面（第１面）と概ね平行な方向に、ウエハＷに向けてガスが吐出される。吐出されたガスは、処理室内を横断して流れ、ガスノズル２０５の反対側にある排気口２０７から排気される。処理室２０１内に供給されたガスは熱板２０２の上面とウエハＷの下面（第２面）との間のギャップに入り込む。このため、ガスを伝熱媒体とした熱板２０２からウエハＷへの熱伝導が生じ、熱板２０２によるウエハＷの加熱効率が向上する。なお、ガスノズル２０５からガスを供給しない場合には、熱板２０２からウエハＷへの熱伝導は効率の比較的低い熱輻射のみにより行われる。
ガスノズル２０５から噴射されるガスは、ウエハＷの第１面の近傍を第１面に沿う方向に流れる。このため、ガスノズル２０５から供給されるガスは、上記のようにウエハＷの加熱効率を向上させるだけでなく、ウエハＷの表面（上面）に付着していた昇華性物質が昇華することにより生成された昇華ガスを、ウエハＷの上方の空間から追い出すパージガスとしての役割を果たす。昇華反応を妨げないのであれば、使用するガスは任意である。ガスの熱伝導率は高い方が好ましい。昇華性物質の昇華反応を促進するガスがあるのならば、そのようなガスを使用してもよい。
ガスノズル２０５から予め加熱したガスを吐出してもよい。これにより加熱効率を高めることができる。
昇華反応が開始する前にガスノズル２０５からのガスの吐出を開始することが好ましい。ガスを介した熱伝導によりウエハＷの温度上昇が早まるため、短時間で昇華処理（乾燥処理）を終了させることができる。
次に図９を参照して、ガスノズル２０５からのガスの供給の効果を確認するために行った試験について、図９のグラフを参照して説明する。グラフの横軸はウエハＷを熱板２０２上に載置してからの経過時間、縦軸はウエハＷの実際温度である。ガスノズル２０５からガスを供給していないときに、処理室２０１内の圧力が１０Ｐａとなるように、真空ポンプ２０８により処理室２０１内の真空引きを行った。熱板２０２の設定温度は１２０℃とした。真空ポンプ２０８による真空引き条件を同一に維持したまま、ガス供給により処理室２０１内の圧力が６０Ｐａまで上昇するような供給流量で、ガスノズル２０５からガスを供給した。
図９のグラフではガスノズル２０５からのガス供給を行わなかった場合のウエハＷの温度変化が破線で示され、ガス供給を行った場合のウエハＷの温度変化が実線で示されている。ガス供給を行った場合の方がウエハＷの温度の立ち上がりが速く、温度が安定するまでの時間も短かった。
上記の試験結果より、ガス供給を行うことにより短時間で昇華処理を完了させることができることが明らかである。ウエハＷの加熱効率向上の観点からは、ガスの供給流量は大きいほど好ましい。しかしながら、ガスの供給流量が増大するに従って、処理室２０１内の圧力が上昇する。処理室２０１内を真空引きしているのは、昇華性物質を、液相を通過させずに固相から気相に移行させる（つまり、昇華させる）ためである。このため、昇華性物質に液相が生じる圧力よりも処理室２０１内の圧力が低く維持されるように、ガスの供給量を決定する必要がある。つまり、ガスノズル２０５からのガスの供給流量は、昇華性物質を液相へと変化させるようなウエハＷ周囲の圧力上昇が生じず、かつ、熱板２０２（加熱部）からウエハＷへの熱伝導が促進されるような量（濃度）のガスをウエハＷの周囲に存在させるような流量とするのがよい。好適なガス流量は、チャンバ内容積等の処理装置の各種パラメータ、昇華性物質の種類、昇華処理温度等の処理条件により異なるので、上記の流量設定の考え方に基づいて試験により決定するのがよい。
上記の説明より理解できるように、先に図１〜図７を参照して説明した実施形態において、ガス噴射口７４，９６から噴射されるパージガスは、各ウエハＷの表面（第１面）の近傍を当該表面に沿う方向に流れるガス流を形成するだけで無く、各ウエハＷの裏面（第２面）の近傍を当該裏面に沿う方向に流れるガス流も形成する。減圧空間内における伝熱は熱輻射が支配的であるが、減圧空間内にガスを供給することによりこのガスが伝熱媒体としても作用し、伝熱効率を大幅に向上させることができる。例えば図２及び図３に示す実施形態において、ガス噴射口７４から噴射されるパージガスは、ヒータ８８からウエハＷへの伝熱媒体としても機能する。
処理対象の基板は、半導体ウエハに限らず、他の種類の基板、例えばガラス基板、セラミック基板等であってもよい。

Claims (20)

  1. 昇華性物質が塗布された第１面と、その反対側の第２面とを有する基板を保持する基板保持部と、
    基板保持部により保持された基板を収容する処理室と、
    前記基板の第１面に塗布された昇華性物質を昇華させるために前記処理室の内部を加熱する加熱部と、
    前記処理室にガスを供給するガス供給部と、を備え、
    前記ガス供給部はガスを噴射するガス噴射口を有し、前記ガス噴射口は、前記基板保持部により保持された前記基板の端縁よりも外側の位置に設けられ、前記基板保持部により保持された前記基板の前記第１面または前記第２面に沿う方向に流れるガスの流れを形成することを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記基板保持部は、複数の基板を当該基板の厚さ方向に間隔を空けて並べて保持するように構成され、前記ガス供給部は、各基板に対して前記ガスの流れが形成されるように、各基板に対応して設けられた複数のガス噴射口を有する、請求項１記載の基板処理装置。
  3. 前記ガス供給部の各ガス噴射口は各基板に対応して一対一の関係で設けられている、請求項２記載の基板処理装置。
  4. 前記複数のガス噴射口が設けられている側と反対側に１つの排気口が設けられ、前記１つの排気口を介して前記処理室の内部が吸引される、請求項２記載の基板処理装置。
  5. 前記基板保持部は、前記複数の基板を水平姿勢で鉛直方向に間隔を空けて保持するように構成されている、請求項２記載の基板処理装置。
  6. 前記処理室内を前記基板の配列方向に関して互いに隔離された複数の区画に区切る複数の仕切り板が設けられ、前記仕切り板は前記基板保持部により保持される前記基板と平行に延び、前記基板保持部は各閉じた区画内に１枚ずつ基板を保持する、請求項２記載の基板処理装置。
  7. 前記加熱部は、前記各仕切り板に設けられたヒータを有する、請求項６記載の基板処理装置。
  8. 前記基板保持部は、各基板の前記第２面を下方から支持するために前記各仕切り板に設けられた基板支持部材を有する、請求項６記載の基板処理装置。
  9. 前記基板保持部は、前記処理室の両側壁から前記処理室の中央部に向けて延び、各基板の前記第２面の周縁部を支持する一対の棚状の基板支持部材の組を複数組有している、請求項５記載の基板処理装置。
  10. 前記処理室に基板を搬出入するための開口を閉鎖するゲートバルブを更に備え、前記複数のガス噴射口が前記ゲートバルブの弁体に設けられている、請求項５記載の基板処理装置。
  11. 前記基板保持部は、複数の基板を、各基板の前記第１面を下向きにして水平姿勢で鉛直方向に間隔を空けて並べるよう、保持する、請求項１記載の基板処理装置。
  12. 前記ガス供給部は、前記基板保持部により保持された前記基板の前記第１面の近傍を前記第１面に沿う方向に流れるガスの流れを形成する、請求項１記載の基板処理装置。
  13. 前記加熱部は、前記基板保持部により保持された前記基板の前記第２面との間に隙間を空けて配置された熱板を有する、請求項１２記載の基板処理装置。
  14. 前記ガス供給部は、前記基板保持部により保持された前記基板の前記第１面の近傍を前記第１面に沿う方向に流れるガスの流れ、及び前記第２面の近傍を前記第２面に沿う方向に流れるガスの流れを形成する、請求項１記載の基板処理装置。
  15. 前記ガス供給部の動作を制御する制御部をさらに備え、前記制御部は、前記基板の第１面に塗布された昇華性物質を液相へと変化させる前記基板の周囲の圧力上昇が生じず、かつ、前記加熱部から前記基板への熱伝導が促進されるような量のガスを前記基板の周囲に存在させるような流量で、前記ガス供給部に処理室内にガスを供給させる、請求項４記載の基板処理装置。
  16. 前記ガス供給部の動作を制御する制御部をさらに備え、前記制御部は、前記基板保持部により保持された基板上に塗布された昇華性物質の昇華が開始される前から、前記ガス供給部に前記ガスを噴射させる、請求項１記載の基板処理装置。
  17. 前記ガス供給部の動作を制御する制御部をさらに備え、前記制御部は、前記基板保持部により保持された基板上に塗布された昇華性物質が昇華することにより発生した昇華ガスの発生量に応じて、前記ガス供給部から前記処理室内に供給されるガスの供給流量を変化させる、請求項１記載の基板処理装置。
  18. 前記ガス供給部から前記処理室内に供給されるガスの温度を調整するガス温度調整部と、前記ガス温度調整部の動作を制御する制御部と、をさらに備え、前記制御部は、前記ガス温度調整部により、昇華処理の終了が近づくにつれて前記ガス供給部から前記処理室内に供給されるガスの温度を低下させる、請求項１記載の基板処理装置。
  19. 昇華性物質が塗布された第１面と、その反対側の第２面とを有する基板を処理室内に配置することと、
    前記基板の第１面に塗布された昇華性物質を昇華させるために前記基板を加熱することと、
    前記処理室内において前記基板の端縁よりも外側の位置に設けられたガス噴射口からガスを噴射して、前記処理室内に配置された前記基板の前記第１面または前記第２面に沿う方向に流れるガスの流れを形成することと
    を備えた基板処理方法。
  20. 前記基板を処理室内に配置することは、複数の基板を、各基板の前記第１面を下向きにして水平姿勢で鉛直方向に間隔を空けて並べることを含む、請求項１９記載の基板処理方法。
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