加熱装置、加熱方法及び記憶媒体
【課題】ウエハＷを加熱した際にウエハＷ上の塗布膜から発生する昇華物について、排気管３０内に付着する昇華物を抑えることのできる技術を提供すること。
【解決手段】
塗布膜を形成したウエハＷに対して処理容器２１内で加熱処理を行うにあたって、塗布膜から発生した有機物である昇華物を排気管３０の上流部に設けられた捕集部４において強制的に捕集する。捕集部４内に設けた電極部４２に高周波電圧をかけることによりプラズマを発生させ、排気流に含まれる酸素を活性化させて酸素の活性種を発生させ、付着した昇華物に供給することにより昇華物を分解除去する。従って排気管３０内に付着する昇華物の量が抑えられメンテナンスの頻度を減らすことができる。
【解決手段】
塗布膜を形成したウエハＷに対して処理容器２１内で加熱処理を行うにあたって、塗布膜から発生した有機物である昇華物を排気管３０の上流部に設けられた捕集部４において強制的に捕集する。捕集部４内に設けた電極部４２に高周波電圧をかけることによりプラズマを発生させ、排気流に含まれる酸素を活性化させて酸素の活性種を発生させ、付着した昇華物に供給することにより昇華物を分解除去する。従って排気管３０内に付着する昇華物の量が抑えられメンテナンスの頻度を減らすことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布膜が形成された基板を処理容器内に載置して排気路を介して容器内を排気しながら基板の加熱処理を行う加熱装置、加熱方法及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程においては半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）や、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）用のガラス基板に対して塗布膜を塗布し、その後基板を加熱処理するプロセスがある。塗布液としてはレジストパターンを形成するためのレジスト液やレジスト液の下層側の反射防止膜を形成するための薬液、あるいはシリコン酸化膜の前駆体を含む薬液などが挙げられる。
加熱処理を行う加熱装置としては処理容器内に基板の載置台を兼用する加熱プレートが設けられると共に処理容器内を排気する排気路が接続された構造のものが用いられる。加熱処理の目的は塗布膜中に残留している溶剤を乾燥させ、また架橋剤の架橋反応を促進させたりすることなどが挙げられる。
【０００３】
ウエハを加熱すると塗布膜中の有機成分が昇華する。このため処理容器内を空気あるいは不活性ガスによりパージし、排気流と共に昇華物を排気路を介して放出するようにしている。処理容器内の壁部については処理雰囲気におけるパーティクルの飛散を抑えるために昇華物の昇華温度以上に加熱しているが、排気路については加熱エネルギーのコスト等の関係で、加熱を行っていない。このため排気路を構成する配管（排気管）内に昇華物が付着し、その付着量が多くなると排気コンダクタンスが小さくなり、この結果、処理雰囲気中の昇華物の排出が不十分になって昇華物がウエハの表面に再付着する。また給排気のバランスの崩れの程度によってはウエハの表面温度均一性が低下し、製品の歩溜まりの低下の要因となる。定期的に排気路内をメンテナンスする必要があるが、排気管の分解、洗浄、組み立ての時間を要する上に、装置の稼働率が低下する。
特許文献１において、不純物の排気路内の付着を防止する手段が提示されているが、排気路内にもパージガスを供給することで排気路に昇華物が付着することを防ぐ構成であり、排気内に含まれる昇華物を分解する構成を開示するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１４０９６０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような背景の下になされたものであり、基板を加熱した際に基板上の塗布膜から発生する昇華物について、排気路内に付着する昇華物を抑えることのできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の加熱装置は、塗布膜が形成された基板を処理容器内にて加熱処理する加熱装置において、
前記処理容器内の雰囲気を排気するための排気路と、
前記排気路に設けられ、前記塗布膜から発生する有機物である昇華物を析出させて捕集する捕集部と、
酸素を含む気体をプラズマ化し、これにより得た酸素の活性種を、前記捕集部にて捕集された昇華物を分解するために当該昇華物に供給するプラズマ発生部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また本発明の加熱装置は、塗布膜が形成された基板を処理容器内にて加熱処理する加熱装置において、
前記処理容器内の雰囲気を排気するための排気路と、
前記処理容器内の天井面または側面に、前記塗布膜から発生する有機物である昇華物を析出させて捕集するために当該天井面または側面を冷却する冷却機構と、
酸素を含む気体をプラズマ化し、これにより得た酸素の活性種を、前記捕集部にて捕集された昇華物を分解するために設けられたプラズマ発生用の電極部を含むプラズマ発生部と、を備えたことを特徴としてもよい。
【０００８】
本発明の加熱方法は、塗布膜が形成された基板を処理容器内にて加熱処理する工程と、
基板を加熱処理しているときに前記処理容器内の雰囲気を排気路により排気する工程と、
前記塗布膜から発生する有機物である昇華物を、前記排気路に設けられた捕集部に析出させて捕集する工程と、
酸素を含む気体をプラズマ化し、これにより得た酸素の活性種を、前記捕集部にて捕集された昇華物を分解するために当該昇華物に供給する工程と、を備えたことを特徴とする。
また本発明の加熱方法は、塗布膜が形成された基板を処理容器内にて加熱処理する工程と、
基板を加熱処理しているときに前記処理容器内の雰囲気を排気路により排気する工程と、
前記塗布膜から発生する有機物である昇華物を、前記処理容器内の天井面または側面に、析出させて捕集するために当該天井面または側面を冷却機構により冷却する工程と、
酸素を含む気体をプラズマ化し、これにより得た酸素の活性種を、前記捕集部にて捕集された昇華物を分解するために設けられたプラズマ発生用の電極部を含むプラズマ発生部により発生させる工程と、を備えたことを特徴してもよい。
【０００９】
本発明の記憶媒体は、塗布膜が形成された基板を処理容器内にて加熱処理する加熱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、上述の加熱方法を実行するようにステップ群が組み込まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、塗布膜を形成した基板に対して処理容器内で加熱処理を行うにあたって、塗布膜から発生した有機物である昇華物を排気路に設けられた捕集部あるいは処理容器内において強制的に捕集し、プラズマを発生させて酸素の活性種を昇華物に供給することにより昇華物を分解除去している。従って排気路内等に付着する昇華物の量が抑えられメンテナンスの頻度を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る加熱装置を示す縦断側面図である。
【図２】前記加熱装置に用いられる捕集部を示す縦断側面図である。
【図３】前記捕集部と放電プラズマの制御部と、を示す説明図である。
【図４】第２に実施の形態の要部を示す説明図である。
【図５】検出部により検出された周波数と特定の周波数で電源のオンオフを制御した場合における時間経過と発振周波数の変化とを示す特性図である。
【図６】前記捕集部内に付着した昇華物量を監視するための監視部の他の例を示す説明図である。
【図７】第３の実施の形態に係る捕集部を示す（ａ）斜視図及び（ｂ）フィンの説明図である。
【図８】第４の実施の形態に係る捕集部を示す（ａ）斜視図及び（ｂ）円筒部材の横断面図である。
【図９】第５の実施の形態に係る捕集部を示す（ａ）縦断側面図及び（ｂ）捕集部の一部を詳細に示す説明図である。
【図１０】第５の実施の形態に係る捕集部の（ａ）入り口及び（ｂ）出口を示す正面図である。
【図１１】第５の実施の形態に係る捕集部のハニカム構造を示す横断面図である。
【図１２】第６の実施の形態に係る捕集部を示す縦断側面図である。
【図１３】第６の実施の形態に係る捕集部を示す平面図である。
【図１４】第７の実施の形態に係る処理容器を示す縦断側面図である。
【図１５】第７の実施の形態に係る電極部を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の実施の形態に係る加熱装置１の全体構成を示している。図１中の２は処理容器であり、この処理容器２は上面が開口している扁平な円筒体からなる下部材２５と、この下部材２５に対して上下に移動して処理容器２を開閉する蓋部２２とからなり、基板であるウエハＷの加熱処理を行う加熱室を構成している。
下部材２５は加熱室の外装体をなす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おり、ウエハＷを載置して加熱処理するための加熱部をなす図示しないヒータが内蔵された加熱板２１が設けられている。前記基台２７には、下部材２５の底部２８及び加熱板２１を貫通しウエハ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昇降ピン２３を昇降させるための昇降機構２４が設けられている。蓋部２１は下面が開口している扁平な円筒体からなり、下部材２５周壁部の上面に接触して処理容器２を閉じた状態とする下降位置と、ウエハＷを加熱板２１に対して受け渡すときの上昇位置との間で昇降できるように構成されている。この例では蓋部２２の昇降動作は蓋部２２の外周面に取り付けられた昇降アーム１８を基台２７に設けられた昇降機構１９により駆動することにより行われる。
【００１３】
また下部材２５の周壁部の上面には周方向に沿って間隔を置いて例えば高さ１ｍｍの突起部が形成されており、従って蓋部２１を閉じたときには蓋部２１と下部材２５との間に高さ１ｍｍの隙間５１が形成され、処理容器２内を排気したときに当該隙間５１から外気（加熱装置１が置かれているクリーンルームの雰囲気）が流入し、処理容器２内に気流が形成される。
【００１４】
蓋部２１の天井板の中央部には、下方側（処理雰囲気側）に向かって拡大するラッパ状の排気口３２が形成されており、この排気口３２には排気路をなす排気管３０が接続されている。この排気管３０は処理容器２側を上流側とすると、工場内に引き回されている共用の排気ダクト３３にその下流端が接続されており、上流側から捕集部４と流量監視部３１とがこの順に設けられている。また排気管３０は上流端から途中に至るまでの領域が円筒部材により構成され、捕集部４及び流量監視部３１はこの部位に配置されると共に、前記円筒部材と排気ダクト３３との間には蓋部２１の昇降時に変形できるようにフッ素樹脂からなる屈曲自在な管路部材が長さに余裕をもって配置されている。流量監視部３１は排気流量をモニターし、流量が低下したときにアラームを出力するために用いられる。
【００１５】
捕集部４は図２に示すように角筒状の排気管３０の内部に各々排気管３０の幅方向にその軸が伸びる三角柱形状の部材、例えば内部が空洞の筒状部材（以下三角柱部材４１という）の複数を配置して構成される。三角柱部材４１は、両端面が排気管３０の両内側面に接合されると共に、三面部分の一面を排気管３０の上面に接合したものと三面部分の一面を排気管３０の下面に接合したものとを排気管３０の長さ方向に交互に配列している。そして各三角柱部材４１の頂縁は縦断側面で見ると図２に示すように互いに隣接する三角柱部材４１間の隙間と三角柱部材と排気管３０の上面あるいは下面との間の隙間とにより。鋸歯状の屈曲路が形成されている。この屈曲路の屈曲部位はその前後の流路よりよりも絞られている（開口面積が小さくなっている）。
【００１６】
一方捕集部４の一部をなす排気管３０における上面及び下面、即ち前記屈曲路の屈曲部分を形成する管壁の外面には、冷却機構として冷媒流路４３が配置されている。図の便宜上図２では排気管３０の外面に沿って冷媒流路４３が角形のコイル状に設けられているように表しているが排気管３０の上面及び下面に沿って例えば排気管３０の幅方向をカバーする幅寸法を有する帯状の流路部材を設け、この流路部材に排気管３０の長さ方向に沿って冷媒例えば冷却水を通流させる構成としてもよい。このように排気管３０内の排気流路の屈曲部分において、排気流が急激に方向を変えることにより衝突する前記管壁の内面、及び三角柱部材４１の当該管壁近傍についても冷却されることとなる。従って前記屈曲部分において、排気流に含まれる、基板の塗布膜の昇華物が析出して捕集しやすくなる。なお排気管３０における少なくとも捕集部４に相当する部位は、後述するように導電性部材を用いることが必要であるが、アルミニウム等の熱伝導率が大きい材質を用いることが好ましい。
【００１７】
排気流路の各屈曲部分において排気管３０の管壁に隙間を介して対向する三角柱部材４１の頂縁よりも下流側に、各々排気管３０の幅全体に伸びる例えば２本の棒状の電極部４２が排気管３０の長さ方向に並べて設けられている。これらの電極部４２は電極本体であるワイヤーからなる電極を例えばアルミナ等の誘電体で覆って構成されており、図３に示すように電極部４２は高周波電源６４に接続されている。排気管３０の管壁は接地されており、従って高周波電源６４から電極部４２に高周波電力を供給すると電極部４２と管壁との間に高周波電界が形成され、排気流である空気流中の酸素がこの高周波により活性化されて酸素プラズマ１０が発生する。
図３の６はコンピュータからなる制御部であり。図３中の６０はバス、６１はＣＰＵである。バス６０にはメモリ６３及びプログラム６２を格納したプログラム格納部（図では省略している）が接続される。プログラム６２は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）、メモリーカードなどの記憶媒体により格納されて制御部６にインストールされる。
【００１８】
次に上述実施の形態の作用について説明する。加熱装置１の前段処理では例えばウエハＷに対してレジスト液のスピンコーティングが行われ、蓋部２２を上昇させた状態でこのウエハＷが図示しない搬送アームにより加熱板２１の上方まで移動すると当該搬送アームと加熱板２１の下方の支持ピン２３の協働作用により、加熱板２１上にウエハＷが載置される。このとき加熱板２１の表面の温度が例えば１５０℃となるように、図示しないヒータのパワーがコントロールされている。そして蓋部２２を下降させて、処理容器２を形成すると工場排気側の排気により処理容器２内が陰圧状態となり、蓋部２２と下部材２５との間の隙間５１から空気が流入する。この空気が蓋部２２の天井部の排気口３２から排気されることで処理雰囲気に気流が形成され所定の時間この状態でウエハＷの熱処理を行う。
【００１９】
熱処理終了後、蓋部２２を上昇させて、ウエハＷが搬出される。形成したウエハＷ上の塗布膜、この例ではレジスト膜から加熱によって有機物からなる昇華物が生じる。この昇華物は空気流と共に排気口３２より、排気管３０へと排気される。排気流は捕集部４にて既述の鋸歯上の屈曲路を通過するが、屈曲部分にて急激にその方向を変えるときに図２に示すように排気管３０の内壁面及び三角柱部材４１の表面に衝突し、また屈曲部分に相当する流路がその前後に対して絞られているため、当該屈曲部分を抜け出るときに流速が大きくなり、衝突による衝撃力が増大する。この衝撃と当該衝突部位が冷却水により強制冷却されていることから、当該部位に排気流中の昇華物が析出して付着する。なお冷却水による強制冷却は本発明では必須用件ではないが、昇華物の析出をより一層促進させるという点において好ましい。そしてウエハＷの加熱処理枚数が増えるにつれ、昇華物の付着量（捕集量）が増大する。このため制御部６は予め設定した処理枚数に達すると高周波電源６４をオンにして、電極部４２と排気管３０の内壁及びこの内壁に連続する三角柱部材４１との間に高周波電界を発生させる。
【００２０】
排気流は空気であることから高周波電界により酸素や水分が活性化されて活性種である酸素ラジカルなどのラジカルやオゾンなどを含むプラズマが発生する（放電する）。電極部４２は図３では模式的に記載しているが例えば排気管３０の内壁との距離が内壁に対向する三角柱部材４１との距離よりも小さいため、図３中電極部４２の下方側及び左側にて放電する。
ウエハＷ上の塗布膜からの昇華物の主な成分はＶＯＣ（揮発性有機化合物）であり、従って捕集部４に捕集された付着物はプラズマ１０中のラジカルやオゾンなどの高い酸化力によって酸化されて、Ｈ２ＯやＣＯ２に分解され、気体として排出される。そして予め設定した時間が経過した後、高周波電力の供給を停止し、ウエハＷの加熱処理を再開する。
【００２１】
上述の実施の形態によれば、レジスト液を塗布したウエハＷを加熱処理をした際に発生する昇華物を、排気管３０に設置した捕集部４により捕集し、電極部４２によりプラズマ放電を行って、酸素の活性種を生成し、前記捕集された昇華物をＨ２ＯやＣＯ２に分解するようにしている。従って、排気管３０内における昇華物の付着量を抑制することができ、メンテナンスサイクルの頻度を減らすことができるので加熱装置の稼働率の低下を抑えることができる。
【００２２】
［第２の実施の形態］
この実施の形態では、捕集部４に付着した昇華物の付着量を監視する監視部を、昇華物が付着する部位、例えば屈曲路の屈曲部分に対応する排気管３０の内壁に設ける。監視部としては例えば水晶振動子を用いた質量センサー（ＱＣＭ：Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ）を用いることができ、例えば図４に示すようにセンサー部分を、前記内壁に形成した凹部に嵌め込んで設置する。水晶振動子の電極上に既述の昇華物が付着して質量が変動すると、その共振周波数が変動する。そのため共振周波数をモニターし、周波数の変化値により付着物の量を測定できる。水晶振動子を用いた質量センサー（以下ＱＣＭという）は検出力に優れ、数μｇ単位の微量の質量変化も検出することができる。
【００２３】
図４中に７０は発振回路、７１は周波数測定部である。この監視部の使用方法の一例としては、第１の実施の形態において高周波電力を電極部４２に供給するにあたって、監視部にて検出した昇華物の付着量に応じて、高周波電力の大きさ及び放電時間の少なくとも一方を調整して、プラズマ１０の出力あるいはプラズマ１０の発生時間を調整する手法を挙げることができる。この場合には、例えば制御部６内のメモリ６３に付着量と高周波電力の大きさ及び放電時間の少なくとも一方の値とを対応付けて書き込んでテーブルを作成しておき、このテーブルを読み出して高周波電力の供給制御が行われる。あるいは前記付着量と高周波電力の大きさ及び放電時間の少なくとも一方とを対応付けた関数を予め規定しておき、この関数を出力する演算回路を用いるようにしてもよい。このような実施形態によれば、前記付着量が多い程、高周波電力の大きさあるいは放電時間が長くなり、前記付着量が少ない程、高周波電力の大きさあるいは放電時間が短くなるといった制御を行うことができるので昇華物の除去作業をきめ細かく、効率よく行うことができる。
【００２４】
また監視部の使用方法のほかの例としては、ＱＣＭ７の測定結果を利用してプラズマ１０発生による昇華物の除去処理の開始及び終了のタイミングを決定することが挙げられる。このような手法におけるＱＣＭ７の測定値と前記タイミングとの関係を図５に示す。ウエハＷの加熱処理の枚数が増えていくと、捕集部４における付着物が増加し、これに伴いＱＣＭ７の発振周波数が徐々に減少してゆく。プログラム６２は周波数測定部７１の周波数測定値が、予め設定したしきい値（例えば図５中のｆ１）に達したときに高周波電源６４の出力をオンにして、放電を開始するように設定する。
【００２５】
放電が行われるとプラズマ放電により発生したラジカルやオゾンなどにより、排気管３０の付着昇華物４４が酸化分解されてＨ２ＯやＣＯ２となり排出される。分解に伴って排気管３０内の付着昇華物４４の量が減少していくため、ＱＣＭ７の発振周波数は徐々に増加する。そして予め設定した値（例えばｆ２）に達したときに高周波電源６４を停止させる。下限側のしきい値ｆ１は例えば予め試験をして、あるいは経験的に求めたプロセスに悪影響が出る少し前の昇華物の付着量に対応する値として設定することができる。また上限側のしきい値ｆ２は昇華物が付着していないときの値として設定できる。
このような実施の形態によれば、より正確に、昇華物の付着量に応じた除去処理のタイミングを設定することができる。
【００２６】
また昇華物の付着量を監視する監視部としてはＱＣＭに限られるものではなく、ＮＤ−ＩＲ８（非分散型赤外線分析計）を用いて昇華物の分解後に生成されるＣＯ２の濃度を測定してもよい。図６に示すように捕集部４の下流部から昇華物の捕集及び分解処理後の排気流を試料セル８０へ引き込み、光源８１より赤外線エネルギーを試料セル８０へ照射し、試料セル８０を通過した赤外線エネルギーを検出部８２により検出する。赤外線エネルギーはＣＯ２ガスにより固有の波長域が吸収される。赤外線エネルギーの吸収量は試料セル８０の長さと試料セル８０の中のＣＯ２濃度によって決定されるためＮＤ−ＩＲ８を用いて排気中のＣＯ２濃度が検出でき。ＣＯ２の濃度が高ければ昇華物の分解が進んでおり、低ければ分解が進んでいないと判断できる。
また更には光イオン化検出器を用いて、捕集部４を通過した排気に含まれるＶＯＣの濃度をモニターしてもよい。
【００２７】
［第３の実施の形態］
捕集部４は前述したような、排気管３０の屈曲部位に昇華物を付着させる構成に限らず、フィンを並べて設置することにより、昇華物をフィンに付着させるように構成してもよい。図７はこのような実施の形態を示しており、排気管３０の幅方向に伸びるように設置した複数の平板状のフィン５９を高さ方向に互いに隙間ができるように重ねてフィン５９の積層部を形成し、複数の積層部を流路に沿って、例えば互いに間隔をおいて配置する。互いに隣接する積層部のフィン５９同士の高さ方向について千鳥状に（互い違いに）配列されており、一の積層部におけるフィン同士の間の流路に臨む位置には、他の積層部のフィン５９が位置している。各フィン５９の左右両端は排気管３０の側面に接触しており、従って排気流に各積層部のフィン５９の間を通過することになる。
【００２８】
各フィン５９は誘電体により構成され、各フィン５９の内部には、冷却用の水冷配管４３が屈曲路を形成して全体を引き回すように設置されて、フィン５９の全面が冷却されるようになっている。フィン５９の表面に近接した部位には、フィン５９の長さ方向（排気管３０の幅方向）に沿って電極部４２が設けられ、フィン５９の内部には板状の接地電極５４が設けられる。電極部４２は高周波電源６４に接続されている。なお図７では、図示の便宜上１枚のフィン５９のみに水冷配管４３、電極部４２を記載しているが、実際には各フィン５９に水冷配管４３、電極部４２が配置されている。
【００２９】
この実施の形態によれば排気に含まれる昇華物は上述の捕集部４を通過する際に、冷却されたフィン５９の表面に付着し、例えば前回のメンテナンスから予め設定した稼働時間が経過したとき、あるいは既述のように昇華物の付着量を監視してその監視結果に基づいて、電極部４２に高周波電力を印加すると、フィン５９の表面に沿って沿面放電が起こる。このため空気が活性化されてフィン５９の表面にプラズマ１０が発生して酸素活性種が生成され、フィン５９に付着した昇華物の分解除去が行われる。
【００３０】
［第４の実施の形態］
捕集部４は円筒部材を並べて、昇華物を捕集するように構成してもよい。この実施の形態は図８に示すように排気管３０の幅方向に各々が伸びるように複数の円筒部材６５を配置して、捕集部４を構成している。円筒部材６５の配列パターン、設置数、外径については、昇華物の捕集効率が良好になるように予め実験等により決めることができる。円筒部材６５は誘電体により構成され、筒孔部を冷却水路６０に利用し、冷却水路６０に冷却水を通流することで円筒部材６５の表面全体を冷却するように構成されている。図示の便宜上１個の円筒部材６５により、その構造を代表して示すと、円筒部材６５の外周面に接触して、例えばその円筒部材６５の長さ方向に沿って伸びるように電極部４２が設けられると共に円筒部材６５の筒壁の内部には接地電極６８が円筒部材６５と同芯の筒状に形成されている。電極部４２は高周波電源６４に接続され既述の実施の形態と同様にプラズマが生成され、同様の作用効果が得られる。
【００３１】
［第５の実施の形態］
さらに第５の実施の形態を図９〜図１１を用いて説明する。この実施の形態は、図９（ａ）に示すように内部が空洞の誘電体で構成された六角柱型の配管６６を流路方向に平行に並べ、前後方向（流路の伸びる方向）から見てハニカム状になるように設置して捕集部４に相当するハニカム構造体５８を構成している。捕集部４の排気が流入する側には、パンチングプレート５５を設け、パンチング孔７２により流路が一旦絞られており、図１０（ａ）に示すように、この絞られた流路（パンチング孔７２）は、ハニカム構造体５８の各六角柱型の配管６６の中央に位置するように配列されている。一方捕集部４の出口側には図１０（ｂ）に示すように、ハニカム構造体５８の終端から隙間を介してパンチングプレート５６が設けられている。捕集部４の出口側のパンチングプレート５６の孔部はハニカム構造体５８の流路の出口に対し、ずれるように配置されており、従ってハニカム構造体５８を通過した排気がパンチングプレート５６の壁部に衝突する。
【００３２】
捕集部４は外周が冷却ジャケット５７により覆われており、この冷却ジャケット５７により内部のハニカム構造体５８及び出口側のパンチングプレート５６が冷却される。そのため、ハニカム構造体５８および出口側のパンチングプレート５６は熱伝導率の高い部材で構成される。図９（ｂ）及び図１１に示すように、ハニカム構造体５８を形成する六角形の側線に近接する位置には、電極部４２が流路に沿って六角柱型の配管６６の終端まで伸びるように設置される。なお、便宜上図９（ａ）では電極部４２は省略してある。ハニカム構造体５８の管壁の内部には各六角柱型の配管６６と同芯の六角柱状に接地電極５４が埋め込まれており、前記管壁は誘電体により構成されている。
【００３３】
図９（ｂ）に示すように捕集部４を通過する排気流に含まれる昇華物は、冷却されたハニカム構造体５８により析出捕集される。ハニカム構造体５８で捕集されなかった昇華物は出口側のパンチングプレート５６に排気が衝突した際に捕集される。この例においても電極部４２とハニカム構造体５８の管壁との間に形成される高周波電界により酸素の活性種を含んだプラズマ１０が生成され、これによりハニカム構造体５８に捕集された昇華物４４が分解される。また出口側のパンチングプレート５６に付着した昇華物４４は、メンテナンス時に除去される。
【００３４】
［第６の実施の形態］
この実施の形態に用いられる捕集部４は、図１２及び図１３に示すように排気管３０内に下流側に向かうにつれて口径が縮小するいわば逆ラッパ状の流路６９を形成し、この流路６９の縮小端である出口に隙間を介して対向するように捕集面を形成した、例えば熱伝導率の大きい部材であるアルミニウムからなる捕集部材４９と、を備えている。捕集部材４９の内部には冷却機構４８例えば冷却水が通流する配管が用いられ、捕集面を冷却するようにしている。
この例では排気流が逆ラッパ状の流路を通過するときに加速され、出口にて一気に膨張しようとするときに、冷却されている捕集面に衝突し、このため昇華物が析出して付着する。
【００３５】
昇華物の除去処理については捕集面の近傍に第１の実施の形態と同様に棒状の電極部４２を設けてもよいが、図１０及び図１１に示しているようにプラズマジェット発生器５０を用い、例えば空気を放電して得たプラズマ流を捕集面に噴射し、これにより昇華物を分解するようにしてもよい。この場合においてもＱＣＭなどの昇華物の付着量を監視する監視部を捕集面に設けてもよい。
【００３６】
［第７の実施の形態］
この実施の形態は排気管３０にて昇華物を捕集する代わりに処理容器２１内にて昇華物を捕集する構成を採用している。この例では図１４に示すように、蓋部２２の天井面に水冷配管４６を設けて蓋部２２を冷却し、ウエハＷからの昇華物を熱泳動により天井面の表面に集めて付着昇華物４４として捕集するようにしている。天井面は誘電体で覆われており、図１４、図１５に示すように蓋部２２の下面に近接した位置には当該下面と平行になるように、第１の実施の形態で用いたと同様の複数本の放電用の電極部４５が並行状に設けられる。蓋部２２の外側面には、ソケット５２が当該蓋部２２に対して着脱自在に取り付けられている。このソケット５２には各電極部４５に夫々接続される給電路７２が配線されており、これら給電路７２は高周波電源６４と接続される。蓋部２２は接地されており、電極部４５と蓋部２２の下面との間に高周波電界が発生し、処理容器２１内の大気が活性化され酸素の活性種を含むプラズマを発生させることができ、蓋部２２に付着した昇華物４４を既述の実施の形態と同様に分解除去することができる。このように排気管３０に吸引される排気の昇華物を減らすことで排気管３０内に昇華物が付着することを抑制できる。
【００３７】
またこの実施の形態のように処理容器２１内にて昇華物を捕集する場合、例えば排気口が処理容器２１の側面に形成されている場合には、処理容器２１の側壁に冷却機構を設けて側面に昇華物を捕集するようにしてもよい。更に処理容器２１内で昇華物を捕集する実施の形態と排気管３０内で昇華物を捕集する実施の形態とを組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１ 加熱装置
２ 処理容器
１０ プラズマ
２１ 加熱板
２２ 蓋部
２５ 底部
３０ 排気管
４ 捕集部
４２ 電極部
４３ 水冷配管
４４ 付着昇華物
６ 制御部
６４ 高周波電源
７ ＱＣＭ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布膜が形成された基板を処理容器内に載置して排気路を介して容器内を排気しながら基板の加熱処理を行う加熱装置、加熱方法及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程においては半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）や、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）用のガラス基板に対して塗布膜を塗布し、その後基板を加熱処理するプロセスがある。塗布液としてはレジストパターンを形成するためのレジスト液やレジスト液の下層側の反射防止膜を形成するための薬液、あるいはシリコン酸化膜の前駆体を含む薬液などが挙げられる。
加熱処理を行う加熱装置としては処理容器内に基板の載置台を兼用する加熱プレートが設けられると共に処理容器内を排気する排気路が接続された構造のものが用いられる。加熱処理の目的は塗布膜中に残留している溶剤を乾燥させ、また架橋剤の架橋反応を促進させたりすることなどが挙げられる。
【０００３】
ウエハを加熱すると塗布膜中の有機成分が昇華する。このため処理容器内を空気あるいは不活性ガスによりパージし、排気流と共に昇華物を排気路を介して放出するようにしている。処理容器内の壁部については処理雰囲気におけるパーティクルの飛散を抑えるために昇華物の昇華温度以上に加熱しているが、排気路については加熱エネルギーのコスト等の関係で、加熱を行っていない。このため排気路を構成する配管（排気管）内に昇華物が付着し、その付着量が多くなると排気コンダクタンスが小さくなり、この結果、処理雰囲気中の昇華物の排出が不十分になって昇華物がウエハの表面に再付着する。また給排気のバランスの崩れの程度によってはウエハの表面温度均一性が低下し、製品の歩溜まりの低下の要因となる。定期的に排気路内をメンテナンスする必要があるが、排気管の分解、洗浄、組み立ての時間を要する上に、装置の稼働率が低下する。
特許文献１において、不純物の排気路内の付着を防止する手段が提示されているが、排気路内にもパージガスを供給することで排気路に昇華物が付着することを防ぐ構成であり、排気内に含まれる昇華物を分解する構成を開示するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１４０９６０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような背景の下になされたものであり、基板を加熱した際に基板上の塗布膜から発生する昇華物について、排気路内に付着する昇華物を抑えることのできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の加熱装置は、塗布膜が形成された基板を処理容器内にて加熱処理する加熱装置において、
前記処理容器内の雰囲気を排気するための排気路と、
前記排気路に設けられ、前記塗布膜から発生する有機物である昇華物を析出させて捕集する捕集部と、
酸素を含む気体をプラズマ化し、これにより得た酸素の活性種を、前記捕集部にて捕集された昇華物を分解するために当該昇華物に供給するプラズマ発生部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また本発明の加熱装置は、塗布膜が形成された基板を処理容器内にて加熱処理する加熱装置において、
前記処理容器内の雰囲気を排気するための排気路と、
前記処理容器内の天井面または側面に、前記塗布膜から発生する有機物である昇華物を析出させて捕集するために当該天井面または側面を冷却する冷却機構と、
酸素を含む気体をプラズマ化し、これにより得た酸素の活性種を、前記捕集部にて捕集された昇華物を分解するために設けられたプラズマ発生用の電極部を含むプラズマ発生部と、を備えたことを特徴としてもよい。
【０００８】
本発明の加熱方法は、塗布膜が形成された基板を処理容器内にて加熱処理する工程と、
基板を加熱処理しているときに前記処理容器内の雰囲気を排気路により排気する工程と、
前記塗布膜から発生する有機物である昇華物を、前記排気路に設けられた捕集部に析出させて捕集する工程と、
酸素を含む気体をプラズマ化し、これにより得た酸素の活性種を、前記捕集部にて捕集された昇華物を分解するために当該昇華物に供給する工程と、を備えたことを特徴とする。
また本発明の加熱方法は、塗布膜が形成された基板を処理容器内にて加熱処理する工程と、
基板を加熱処理しているときに前記処理容器内の雰囲気を排気路により排気する工程と、
前記塗布膜から発生する有機物である昇華物を、前記処理容器内の天井面または側面に、析出させて捕集するために当該天井面または側面を冷却機構により冷却する工程と、
酸素を含む気体をプラズマ化し、これにより得た酸素の活性種を、前記捕集部にて捕集された昇華物を分解するために設けられたプラズマ発生用の電極部を含むプラズマ発生部により発生させる工程と、を備えたことを特徴してもよい。
【０００９】
本発明の記憶媒体は、塗布膜が形成された基板を処理容器内にて加熱処理する加熱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、上述の加熱方法を実行するようにステップ群が組み込まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、塗布膜を形成した基板に対して処理容器内で加熱処理を行うにあたって、塗布膜から発生した有機物である昇華物を排気路に設けられた捕集部あるいは処理容器内において強制的に捕集し、プラズマを発生させて酸素の活性種を昇華物に供給することにより昇華物を分解除去している。従って排気路内等に付着する昇華物の量が抑えられメンテナンスの頻度を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る加熱装置を示す縦断側面図である。
【図２】前記加熱装置に用いられる捕集部を示す縦断側面図である。
【図３】前記捕集部と放電プラズマの制御部と、を示す説明図である。
【図４】第２に実施の形態の要部を示す説明図である。
【図５】検出部により検出された周波数と特定の周波数で電源のオンオフを制御した場合における時間経過と発振周波数の変化とを示す特性図である。
【図６】前記捕集部内に付着した昇華物量を監視するための監視部の他の例を示す説明図である。
【図７】第３の実施の形態に係る捕集部を示す（ａ）斜視図及び（ｂ）フィンの説明図である。
【図８】第４の実施の形態に係る捕集部を示す（ａ）斜視図及び（ｂ）円筒部材の横断面図である。
【図９】第５の実施の形態に係る捕集部を示す（ａ）縦断側面図及び（ｂ）捕集部の一部を詳細に示す説明図である。
【図１０】第５の実施の形態に係る捕集部の（ａ）入り口及び（ｂ）出口を示す正面図である。
【図１１】第５の実施の形態に係る捕集部のハニカム構造を示す横断面図である。
【図１２】第６の実施の形態に係る捕集部を示す縦断側面図である。
【図１３】第６の実施の形態に係る捕集部を示す平面図である。
【図１４】第７の実施の形態に係る処理容器を示す縦断側面図である。
【図１５】第７の実施の形態に係る電極部を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の実施の形態に係る加熱装置１の全体構成を示している。図１中の２は処理容器であり、この処理容器２は上面が開口している扁平な円筒体からなる下部材２５と、この下部材２５に対して上下に移動して処理容器２を開閉する蓋部２２とからなり、基板であるウエハＷの加熱処理を行う加熱室を構成している。
下部材２５は加熱室の外装体をなす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おり、ウエハＷを載置して加熱処理するための加熱部をなす図示しないヒータが内蔵された加熱板２１が設けられている。前記基台２７には、下部材２５の底部２８及び加熱板２１を貫通しウエハ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昇降ピン２３を昇降させるための昇降機構２４が設けられている。蓋部２１は下面が開口している扁平な円筒体からなり、下部材２５周壁部の上面に接触して処理容器２を閉じた状態とする下降位置と、ウエハＷを加熱板２１に対して受け渡すときの上昇位置との間で昇降できるように構成されている。この例では蓋部２２の昇降動作は蓋部２２の外周面に取り付けられた昇降アーム１８を基台２７に設けられた昇降機構１９により駆動することにより行われる。
【００１３】
また下部材２５の周壁部の上面には周方向に沿って間隔を置いて例えば高さ１ｍｍの突起部が形成されており、従って蓋部２１を閉じたときには蓋部２１と下部材２５との間に高さ１ｍｍの隙間５１が形成され、処理容器２内を排気したときに当該隙間５１から外気（加熱装置１が置かれているクリーンルームの雰囲気）が流入し、処理容器２内に気流が形成される。
【００１４】
蓋部２１の天井板の中央部には、下方側（処理雰囲気側）に向かって拡大するラッパ状の排気口３２が形成されており、この排気口３２には排気路をなす排気管３０が接続されている。この排気管３０は処理容器２側を上流側とすると、工場内に引き回されている共用の排気ダクト３３にその下流端が接続されており、上流側から捕集部４と流量監視部３１とがこの順に設けられている。また排気管３０は上流端から途中に至るまでの領域が円筒部材により構成され、捕集部４及び流量監視部３１はこの部位に配置されると共に、前記円筒部材と排気ダクト３３との間には蓋部２１の昇降時に変形できるようにフッ素樹脂からなる屈曲自在な管路部材が長さに余裕をもって配置されている。流量監視部３１は排気流量をモニターし、流量が低下したときにアラームを出力するために用いられる。
【００１５】
捕集部４は図２に示すように角筒状の排気管３０の内部に各々排気管３０の幅方向にその軸が伸びる三角柱形状の部材、例えば内部が空洞の筒状部材（以下三角柱部材４１という）の複数を配置して構成される。三角柱部材４１は、両端面が排気管３０の両内側面に接合されると共に、三面部分の一面を排気管３０の上面に接合したものと三面部分の一面を排気管３０の下面に接合したものとを排気管３０の長さ方向に交互に配列している。そして各三角柱部材４１の頂縁は縦断側面で見ると図２に示すように互いに隣接する三角柱部材４１間の隙間と三角柱部材と排気管３０の上面あるいは下面との間の隙間とにより。鋸歯状の屈曲路が形成されている。この屈曲路の屈曲部位はその前後の流路よりよりも絞られている（開口面積が小さくなっている）。
【００１６】
一方捕集部４の一部をなす排気管３０における上面及び下面、即ち前記屈曲路の屈曲部分を形成する管壁の外面には、冷却機構として冷媒流路４３が配置されている。図の便宜上図２では排気管３０の外面に沿って冷媒流路４３が角形のコイル状に設けられているように表しているが排気管３０の上面及び下面に沿って例えば排気管３０の幅方向をカバーする幅寸法を有する帯状の流路部材を設け、この流路部材に排気管３０の長さ方向に沿って冷媒例えば冷却水を通流させる構成としてもよい。このように排気管３０内の排気流路の屈曲部分において、排気流が急激に方向を変えることにより衝突する前記管壁の内面、及び三角柱部材４１の当該管壁近傍についても冷却されることとなる。従って前記屈曲部分において、排気流に含まれる、基板の塗布膜の昇華物が析出して捕集しやすくなる。なお排気管３０における少なくとも捕集部４に相当する部位は、後述するように導電性部材を用いることが必要であるが、アルミニウム等の熱伝導率が大きい材質を用いることが好ましい。
【００１７】
排気流路の各屈曲部分において排気管３０の管壁に隙間を介して対向する三角柱部材４１の頂縁よりも下流側に、各々排気管３０の幅全体に伸びる例えば２本の棒状の電極部４２が排気管３０の長さ方向に並べて設けられている。これらの電極部４２は電極本体であるワイヤーからなる電極を例えばアルミナ等の誘電体で覆って構成されており、図３に示すように電極部４２は高周波電源６４に接続されている。排気管３０の管壁は接地されており、従って高周波電源６４から電極部４２に高周波電力を供給すると電極部４２と管壁との間に高周波電界が形成され、排気流である空気流中の酸素がこの高周波により活性化されて酸素プラズマ１０が発生する。
図３の６はコンピュータからなる制御部であり。図３中の６０はバス、６１はＣＰＵである。バス６０にはメモリ６３及びプログラム６２を格納したプログラム格納部（図では省略している）が接続される。プログラム６２は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）、メモリーカードなどの記憶媒体により格納されて制御部６にインストールされる。
【００１８】
次に上述実施の形態の作用について説明する。加熱装置１の前段処理では例えばウエハＷに対してレジスト液のスピンコーティングが行われ、蓋部２２を上昇させた状態でこのウエハＷが図示しない搬送アームにより加熱板２１の上方まで移動すると当該搬送アームと加熱板２１の下方の支持ピン２３の協働作用により、加熱板２１上にウエハＷが載置される。このとき加熱板２１の表面の温度が例えば１５０℃となるように、図示しないヒータのパワーがコントロールされている。そして蓋部２２を下降させて、処理容器２を形成すると工場排気側の排気により処理容器２内が陰圧状態となり、蓋部２２と下部材２５との間の隙間５１から空気が流入する。この空気が蓋部２２の天井部の排気口３２から排気されることで処理雰囲気に気流が形成され所定の時間この状態でウエハＷの熱処理を行う。
【００１９】
熱処理終了後、蓋部２２を上昇させて、ウエハＷが搬出される。形成したウエハＷ上の塗布膜、この例ではレジスト膜から加熱によって有機物からなる昇華物が生じる。この昇華物は空気流と共に排気口３２より、排気管３０へと排気される。排気流は捕集部４にて既述の鋸歯上の屈曲路を通過するが、屈曲部分にて急激にその方向を変えるときに図２に示すように排気管３０の内壁面及び三角柱部材４１の表面に衝突し、また屈曲部分に相当する流路がその前後に対して絞られているため、当該屈曲部分を抜け出るときに流速が大きくなり、衝突による衝撃力が増大する。この衝撃と当該衝突部位が冷却水により強制冷却されていることから、当該部位に排気流中の昇華物が析出して付着する。なお冷却水による強制冷却は本発明では必須用件ではないが、昇華物の析出をより一層促進させるという点において好ましい。そしてウエハＷの加熱処理枚数が増えるにつれ、昇華物の付着量（捕集量）が増大する。このため制御部６は予め設定した処理枚数に達すると高周波電源６４をオンにして、電極部４２と排気管３０の内壁及びこの内壁に連続する三角柱部材４１との間に高周波電界を発生させる。
【００２０】
排気流は空気であることから高周波電界により酸素や水分が活性化されて活性種である酸素ラジカルなどのラジカルやオゾンなどを含むプラズマが発生する（放電する）。電極部４２は図３では模式的に記載しているが例えば排気管３０の内壁との距離が内壁に対向する三角柱部材４１との距離よりも小さいため、図３中電極部４２の下方側及び左側にて放電する。
ウエハＷ上の塗布膜からの昇華物の主な成分はＶＯＣ（揮発性有機化合物）であり、従って捕集部４に捕集された付着物はプラズマ１０中のラジカルやオゾンなどの高い酸化力によって酸化されて、Ｈ２ＯやＣＯ２に分解され、気体として排出される。そして予め設定した時間が経過した後、高周波電力の供給を停止し、ウエハＷの加熱処理を再開する。
【００２１】
上述の実施の形態によれば、レジスト液を塗布したウエハＷを加熱処理をした際に発生する昇華物を、排気管３０に設置した捕集部４により捕集し、電極部４２によりプラズマ放電を行って、酸素の活性種を生成し、前記捕集された昇華物をＨ２ＯやＣＯ２に分解するようにしている。従って、排気管３０内における昇華物の付着量を抑制することができ、メンテナンスサイクルの頻度を減らすことができるので加熱装置の稼働率の低下を抑えることができる。
【００２２】
［第２の実施の形態］
この実施の形態では、捕集部４に付着した昇華物の付着量を監視する監視部を、昇華物が付着する部位、例えば屈曲路の屈曲部分に対応する排気管３０の内壁に設ける。監視部としては例えば水晶振動子を用いた質量センサー（ＱＣＭ：Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ）を用いることができ、例えば図４に示すようにセンサー部分を、前記内壁に形成した凹部に嵌め込んで設置する。水晶振動子の電極上に既述の昇華物が付着して質量が変動すると、その共振周波数が変動する。そのため共振周波数をモニターし、周波数の変化値により付着物の量を測定できる。水晶振動子を用いた質量センサー（以下ＱＣＭという）は検出力に優れ、数μｇ単位の微量の質量変化も検出することができる。
【００２３】
図４中に７０は発振回路、７１は周波数測定部である。この監視部の使用方法の一例としては、第１の実施の形態において高周波電力を電極部４２に供給するにあたって、監視部にて検出した昇華物の付着量に応じて、高周波電力の大きさ及び放電時間の少なくとも一方を調整して、プラズマ１０の出力あるいはプラズマ１０の発生時間を調整する手法を挙げることができる。この場合には、例えば制御部６内のメモリ６３に付着量と高周波電力の大きさ及び放電時間の少なくとも一方の値とを対応付けて書き込んでテーブルを作成しておき、このテーブルを読み出して高周波電力の供給制御が行われる。あるいは前記付着量と高周波電力の大きさ及び放電時間の少なくとも一方とを対応付けた関数を予め規定しておき、この関数を出力する演算回路を用いるようにしてもよい。このような実施形態によれば、前記付着量が多い程、高周波電力の大きさあるいは放電時間が長くなり、前記付着量が少ない程、高周波電力の大きさあるいは放電時間が短くなるといった制御を行うことができるので昇華物の除去作業をきめ細かく、効率よく行うことができる。
【００２４】
また監視部の使用方法のほかの例としては、ＱＣＭ７の測定結果を利用してプラズマ１０発生による昇華物の除去処理の開始及び終了のタイミングを決定することが挙げられる。このような手法におけるＱＣＭ７の測定値と前記タイミングとの関係を図５に示す。ウエハＷの加熱処理の枚数が増えていくと、捕集部４における付着物が増加し、これに伴いＱＣＭ７の発振周波数が徐々に減少してゆく。プログラム６２は周波数測定部７１の周波数測定値が、予め設定したしきい値（例えば図５中のｆ１）に達したときに高周波電源６４の出力をオンにして、放電を開始するように設定する。
【００２５】
放電が行われるとプラズマ放電により発生したラジカルやオゾンなどにより、排気管３０の付着昇華物４４が酸化分解されてＨ２ＯやＣＯ２となり排出される。分解に伴って排気管３０内の付着昇華物４４の量が減少していくため、ＱＣＭ７の発振周波数は徐々に増加する。そして予め設定した値（例えばｆ２）に達したときに高周波電源６４を停止させる。下限側のしきい値ｆ１は例えば予め試験をして、あるいは経験的に求めたプロセスに悪影響が出る少し前の昇華物の付着量に対応する値として設定することができる。また上限側のしきい値ｆ２は昇華物が付着していないときの値として設定できる。
このような実施の形態によれば、より正確に、昇華物の付着量に応じた除去処理のタイミングを設定することができる。
【００２６】
また昇華物の付着量を監視する監視部としてはＱＣＭに限られるものではなく、ＮＤ−ＩＲ８（非分散型赤外線分析計）を用いて昇華物の分解後に生成されるＣＯ２の濃度を測定してもよい。図６に示すように捕集部４の下流部から昇華物の捕集及び分解処理後の排気流を試料セル８０へ引き込み、光源８１より赤外線エネルギーを試料セル８０へ照射し、試料セル８０を通過した赤外線エネルギーを検出部８２により検出する。赤外線エネルギーはＣＯ２ガスにより固有の波長域が吸収される。赤外線エネルギーの吸収量は試料セル８０の長さと試料セル８０の中のＣＯ２濃度によって決定されるためＮＤ−ＩＲ８を用いて排気中のＣＯ２濃度が検出でき。ＣＯ２の濃度が高ければ昇華物の分解が進んでおり、低ければ分解が進んでいないと判断できる。
また更には光イオン化検出器を用いて、捕集部４を通過した排気に含まれるＶＯＣの濃度をモニターしてもよい。
【００２７】
［第３の実施の形態］
捕集部４は前述したような、排気管３０の屈曲部位に昇華物を付着させる構成に限らず、フィンを並べて設置することにより、昇華物をフィンに付着させるように構成してもよい。図７はこのような実施の形態を示しており、排気管３０の幅方向に伸びるように設置した複数の平板状のフィン５９を高さ方向に互いに隙間ができるように重ねてフィン５９の積層部を形成し、複数の積層部を流路に沿って、例えば互いに間隔をおいて配置する。互いに隣接する積層部のフィン５９同士の高さ方向について千鳥状に（互い違いに）配列されており、一の積層部におけるフィン同士の間の流路に臨む位置には、他の積層部のフィン５９が位置している。各フィン５９の左右両端は排気管３０の側面に接触しており、従って排気流に各積層部のフィン５９の間を通過することになる。
【００２８】
各フィン５９は誘電体により構成され、各フィン５９の内部には、冷却用の水冷配管４３が屈曲路を形成して全体を引き回すように設置されて、フィン５９の全面が冷却されるようになっている。フィン５９の表面に近接した部位には、フィン５９の長さ方向（排気管３０の幅方向）に沿って電極部４２が設けられ、フィン５９の内部には板状の接地電極５４が設けられる。電極部４２は高周波電源６４に接続されている。なお図７では、図示の便宜上１枚のフィン５９のみに水冷配管４３、電極部４２を記載しているが、実際には各フィン５９に水冷配管４３、電極部４２が配置されている。
【００２９】
この実施の形態によれば排気に含まれる昇華物は上述の捕集部４を通過する際に、冷却されたフィン５９の表面に付着し、例えば前回のメンテナンスから予め設定した稼働時間が経過したとき、あるいは既述のように昇華物の付着量を監視してその監視結果に基づいて、電極部４２に高周波電力を印加すると、フィン５９の表面に沿って沿面放電が起こる。このため空気が活性化されてフィン５９の表面にプラズマ１０が発生して酸素活性種が生成され、フィン５９に付着した昇華物の分解除去が行われる。
【００３０】
［第４の実施の形態］
捕集部４は円筒部材を並べて、昇華物を捕集するように構成してもよい。この実施の形態は図８に示すように排気管３０の幅方向に各々が伸びるように複数の円筒部材６５を配置して、捕集部４を構成している。円筒部材６５の配列パターン、設置数、外径については、昇華物の捕集効率が良好になるように予め実験等により決めることができる。円筒部材６５は誘電体により構成され、筒孔部を冷却水路６０に利用し、冷却水路６０に冷却水を通流することで円筒部材６５の表面全体を冷却するように構成されている。図示の便宜上１個の円筒部材６５により、その構造を代表して示すと、円筒部材６５の外周面に接触して、例えばその円筒部材６５の長さ方向に沿って伸びるように電極部４２が設けられると共に円筒部材６５の筒壁の内部には接地電極６８が円筒部材６５と同芯の筒状に形成されている。電極部４２は高周波電源６４に接続され既述の実施の形態と同様にプラズマが生成され、同様の作用効果が得られる。
【００３１】
［第５の実施の形態］
さらに第５の実施の形態を図９〜図１１を用いて説明する。この実施の形態は、図９（ａ）に示すように内部が空洞の誘電体で構成された六角柱型の配管６６を流路方向に平行に並べ、前後方向（流路の伸びる方向）から見てハニカム状になるように設置して捕集部４に相当するハニカム構造体５８を構成している。捕集部４の排気が流入する側には、パンチングプレート５５を設け、パンチング孔７２により流路が一旦絞られており、図１０（ａ）に示すように、この絞られた流路（パンチング孔７２）は、ハニカム構造体５８の各六角柱型の配管６６の中央に位置するように配列されている。一方捕集部４の出口側には図１０（ｂ）に示すように、ハニカム構造体５８の終端から隙間を介してパンチングプレート５６が設けられている。捕集部４の出口側のパンチングプレート５６の孔部はハニカム構造体５８の流路の出口に対し、ずれるように配置されており、従ってハニカム構造体５８を通過した排気がパンチングプレート５６の壁部に衝突する。
【００３２】
捕集部４は外周が冷却ジャケット５７により覆われており、この冷却ジャケット５７により内部のハニカム構造体５８及び出口側のパンチングプレート５６が冷却される。そのため、ハニカム構造体５８および出口側のパンチングプレート５６は熱伝導率の高い部材で構成される。図９（ｂ）及び図１１に示すように、ハニカム構造体５８を形成する六角形の側線に近接する位置には、電極部４２が流路に沿って六角柱型の配管６６の終端まで伸びるように設置される。なお、便宜上図９（ａ）では電極部４２は省略してある。ハニカム構造体５８の管壁の内部には各六角柱型の配管６６と同芯の六角柱状に接地電極５４が埋め込まれており、前記管壁は誘電体により構成されている。
【００３３】
図９（ｂ）に示すように捕集部４を通過する排気流に含まれる昇華物は、冷却されたハニカム構造体５８により析出捕集される。ハニカム構造体５８で捕集されなかった昇華物は出口側のパンチングプレート５６に排気が衝突した際に捕集される。この例においても電極部４２とハニカム構造体５８の管壁との間に形成される高周波電界により酸素の活性種を含んだプラズマ１０が生成され、これによりハニカム構造体５８に捕集された昇華物４４が分解される。また出口側のパンチングプレート５６に付着した昇華物４４は、メンテナンス時に除去される。
【００３４】
［第６の実施の形態］
この実施の形態に用いられる捕集部４は、図１２及び図１３に示すように排気管３０内に下流側に向かうにつれて口径が縮小するいわば逆ラッパ状の流路６９を形成し、この流路６９の縮小端である出口に隙間を介して対向するように捕集面を形成した、例えば熱伝導率の大きい部材であるアルミニウムからなる捕集部材４９と、を備えている。捕集部材４９の内部には冷却機構４８例えば冷却水が通流する配管が用いられ、捕集面を冷却するようにしている。
この例では排気流が逆ラッパ状の流路を通過するときに加速され、出口にて一気に膨張しようとするときに、冷却されている捕集面に衝突し、このため昇華物が析出して付着する。
【００３５】
昇華物の除去処理については捕集面の近傍に第１の実施の形態と同様に棒状の電極部４２を設けてもよいが、図１０及び図１１に示しているようにプラズマジェット発生器５０を用い、例えば空気を放電して得たプラズマ流を捕集面に噴射し、これにより昇華物を分解するようにしてもよい。この場合においてもＱＣＭなどの昇華物の付着量を監視する監視部を捕集面に設けてもよい。
【００３６】
［第７の実施の形態］
この実施の形態は排気管３０にて昇華物を捕集する代わりに処理容器２１内にて昇華物を捕集する構成を採用している。この例では図１４に示すように、蓋部２２の天井面に水冷配管４６を設けて蓋部２２を冷却し、ウエハＷからの昇華物を熱泳動により天井面の表面に集めて付着昇華物４４として捕集するようにしている。天井面は誘電体で覆われており、図１４、図１５に示すように蓋部２２の下面に近接した位置には当該下面と平行になるように、第１の実施の形態で用いたと同様の複数本の放電用の電極部４５が並行状に設けられる。蓋部２２の外側面には、ソケット５２が当該蓋部２２に対して着脱自在に取り付けられている。このソケット５２には各電極部４５に夫々接続される給電路７２が配線されており、これら給電路７２は高周波電源６４と接続される。蓋部２２は接地されており、電極部４５と蓋部２２の下面との間に高周波電界が発生し、処理容器２１内の大気が活性化され酸素の活性種を含むプラズマを発生させることができ、蓋部２２に付着した昇華物４４を既述の実施の形態と同様に分解除去することができる。このように排気管３０に吸引される排気の昇華物を減らすことで排気管３０内に昇華物が付着することを抑制できる。
【００３７】
またこの実施の形態のように処理容器２１内にて昇華物を捕集する場合、例えば排気口が処理容器２１の側面に形成されている場合には、処理容器２１の側壁に冷却機構を設けて側面に昇華物を捕集するようにしてもよい。更に処理容器２１内で昇華物を捕集する実施の形態と排気管３０内で昇華物を捕集する実施の形態とを組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１ 加熱装置
２ 処理容器
１０ プラズマ
２１ 加熱板
２２ 蓋部
２５ 底部
３０ 排気管
４ 捕集部
４２ 電極部
４３ 水冷配管
４４ 付着昇華物
６ 制御部
６４ 高周波電源
７ ＱＣＭ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布膜が形成された基板を処理容器内にて加熱処理する加熱装置において、
前記処理容器内の雰囲気を排気するための排気路と、
前記排気路に設けられ、前記塗布膜から発生する有機物である昇華物を析出させて捕集する捕集部と、
酸素を含む気体をプラズマ化し、これにより得た酸素の活性種を、前記捕集部にて捕集された昇華物を分解するために当該昇華物に供給するプラズマ発生部と、を備えたことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記プラズマ発生部は、プラズマ発生用の電極部を有することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記捕集部は昇華物の析出を促進させるために冷却機構を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の加熱装置。
【請求項４】
塗布膜が形成された基板を処理容器内にて加熱処理する加熱装置において、
前記処理容器内の雰囲気を排気するための排気路と、
前記処理容器内の天井面または側面に、前記塗布膜から発生する有機物である昇華物を析出させて捕集するために当該天井面または側面を冷却する冷却機構と、
酸素を含む気体をプラズマ化し、これにより得た酸素の活性種を、前記捕集部にて捕集された昇華物を分解するために設けられたプラズマ発生用の電極部を含むプラズマ発生部と、を備えたことを特徴とする加熱装置。
【請求項５】
前記捕集部に付着した昇華物の量を監視する監視部と、
前記監視部の監視結果に基づいて、前記プラズマ発生部におけるプラズマの発生開始及びプラズマの発生停止の少なくとも一方を行うように制御する制御部と、
を備えた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装置。
【請求項６】
前記捕集部に付着した昇華物の量を監視する監視部を備え、
前記監視部の監視結果に基づいて、プラズマの出力及びプラズマ発生時間の少なくとも一方を調整する手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の加熱装置。
【請求項７】
塗布膜が形成された基板を処理容器内にて加熱処理する工程と、
基板を加熱処理しているときに前記処理容器内の雰囲気を排気路により排気する工程と、
前記塗布膜から発生する有機物である昇華物を、前記排気路に設けられた捕集部に析出させて捕集する工程と、
酸素を含む気体をプラズマ化し、これにより得た酸素の活性種を、前記捕集部にて捕集された昇華物を分解するために当該昇華物に供給する工程と、を備えたことを特徴とする加熱方法。
【請求項８】
酸素を含む気体のプラズマ化は、プラズマ発生用の電極部を用いて行うことを特徴とする請求項７に記載の加熱方法。
【請求項９】
前記捕集部は、昇華物の析出を促進させるために冷却機構により冷却される工程を特徴とする請求項７または８に記載の加熱方法。
【請求項１０】
塗布膜が形成された基板を処理容器内にて加熱処理する工程と、
基板を加熱処理しているときに前記処理容器内の雰囲気を排気路により排気する工程と、
前記塗布膜から発生する有機物である昇華物を、前記処理容器内の天井面または側面に、析出させて捕集するために当該天井面または側面を冷却機構により冷却する工程と、
酸素を含む気体をプラズマ化し、これにより得た酸素の活性種を、前記捕集部にて捕集された昇華物を分解するために設けられたプラズマ発生用の電極部を含むプラズマ発生部により発生させる工程と、を備えたことを特徴とする加熱方法。
【請求項１１】
前記捕集部に付着した昇華物の量を監視部により監視する工程と、
前記監視部の監視結果に基づいて、プラズマ発生部におけるプラズマの発生開始及びプラズマの発生停止の少なくとも一方を行うように制御する工程と、
を備えたことを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか一項に記載の加熱方法。
【請求項１２】
前記捕集部に付着した昇華物の量を監視部により監視する工程と、
前記監視部の監視結果に基づいて、プラズマの出力及びプラズマ発生時間の少なくとも一方を調整する工程と、
を特徴とする請求項７ないし１１のいずれか一項に記載の加熱方法。
【請求項１３】
塗布膜が形成された基板を処理容器内にて加熱処理する加熱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７ないし１２のいずれか一項に記載された加熱方法を実行するようにステップ群が組み込まれていることを特徴とする記憶媒体。
【請求項１】
塗布膜が形成された基板を処理容器内にて加熱処理する加熱装置において、
前記処理容器内の雰囲気を排気するための排気路と、
前記排気路に設けられ、前記塗布膜から発生する有機物である昇華物を析出させて捕集する捕集部と、
酸素を含む気体をプラズマ化し、これにより得た酸素の活性種を、前記捕集部にて捕集された昇華物を分解するために当該昇華物に供給するプラズマ発生部と、を備えたことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記プラズマ発生部は、プラズマ発生用の電極部を有することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記捕集部は昇華物の析出を促進させるために冷却機構を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の加熱装置。
【請求項４】
塗布膜が形成された基板を処理容器内にて加熱処理する加熱装置において、
前記処理容器内の雰囲気を排気するための排気路と、
前記処理容器内の天井面または側面に、前記塗布膜から発生する有機物である昇華物を析出させて捕集するために当該天井面または側面を冷却する冷却機構と、
酸素を含む気体をプラズマ化し、これにより得た酸素の活性種を、前記捕集部にて捕集された昇華物を分解するために設けられたプラズマ発生用の電極部を含むプラズマ発生部と、を備えたことを特徴とする加熱装置。
【請求項５】
前記捕集部に付着した昇華物の量を監視する監視部と、
前記監視部の監視結果に基づいて、前記プラズマ発生部におけるプラズマの発生開始及びプラズマの発生停止の少なくとも一方を行うように制御する制御部と、
を備えた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装置。
【請求項６】
前記捕集部に付着した昇華物の量を監視する監視部を備え、
前記監視部の監視結果に基づいて、プラズマの出力及びプラズマ発生時間の少なくとも一方を調整する手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の加熱装置。
【請求項７】
塗布膜が形成された基板を処理容器内にて加熱処理する工程と、
基板を加熱処理しているときに前記処理容器内の雰囲気を排気路により排気する工程と、
前記塗布膜から発生する有機物である昇華物を、前記排気路に設けられた捕集部に析出させて捕集する工程と、
酸素を含む気体をプラズマ化し、これにより得た酸素の活性種を、前記捕集部にて捕集された昇華物を分解するために当該昇華物に供給する工程と、を備えたことを特徴とする加熱方法。
【請求項８】
酸素を含む気体のプラズマ化は、プラズマ発生用の電極部を用いて行うことを特徴とする請求項７に記載の加熱方法。
【請求項９】
前記捕集部は、昇華物の析出を促進させるために冷却機構により冷却される工程を特徴とする請求項７または８に記載の加熱方法。
【請求項１０】
塗布膜が形成された基板を処理容器内にて加熱処理する工程と、
基板を加熱処理しているときに前記処理容器内の雰囲気を排気路により排気する工程と、
前記塗布膜から発生する有機物である昇華物を、前記処理容器内の天井面または側面に、析出させて捕集するために当該天井面または側面を冷却機構により冷却する工程と、
酸素を含む気体をプラズマ化し、これにより得た酸素の活性種を、前記捕集部にて捕集された昇華物を分解するために設けられたプラズマ発生用の電極部を含むプラズマ発生部により発生させる工程と、を備えたことを特徴とする加熱方法。
【請求項１１】
前記捕集部に付着した昇華物の量を監視部により監視する工程と、
前記監視部の監視結果に基づいて、プラズマ発生部におけるプラズマの発生開始及びプラズマの発生停止の少なくとも一方を行うように制御する工程と、
を備えたことを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか一項に記載の加熱方法。
【請求項１２】
前記捕集部に付着した昇華物の量を監視部により監視する工程と、
前記監視部の監視結果に基づいて、プラズマの出力及びプラズマ発生時間の少なくとも一方を調整する工程と、
を特徴とする請求項７ないし１１のいずれか一項に記載の加熱方法。
【請求項１３】
塗布膜が形成された基板を処理容器内にて加熱処理する加熱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７ないし１２のいずれか一項に記載された加熱方法を実行するようにステップ群が組み込まれていることを特徴とする記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−９３３９１（Ｐ２０１３−９３３９１Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３３５０２（Ｐ２０１１−２３３５０２）
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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