熱処理装置
【課題】基板上に形成された塗布膜を減圧雰囲気下で熱処理するにあたり、処理室内へのパージガスの供給量が少ない場合でも基板への昇華物の付着を抑制することができる熱処理装置を提供すること。
【解決手段】処理室２１の天井の中央部に、基板載置台３１と対向するように当該処理室２１にパージガスを導入するためのガス供給ノズル５１を設けて、処理室２１の底部に当該処理室２１内を減圧雰囲気とするための排気口６４ａ、６４ｂを設ける。また、処理室２１の中央部にウエハＷを水平に載置するための基板載置台３１を設けると共に、この基板載置台３１を加熱するヒータ３３を設けて、前記基板載置台３１の外縁から外方に突出し、当該基板載置台３１の周方向に沿って形成されると共に処理室２１の底面との間に空間を形成する整流部３４を設ける。
【解決手段】処理室２１の天井の中央部に、基板載置台３１と対向するように当該処理室２１にパージガスを導入するためのガス供給ノズル５１を設けて、処理室２１の底部に当該処理室２１内を減圧雰囲気とするための排気口６４ａ、６４ｂを設ける。また、処理室２１の中央部にウエハＷを水平に載置するための基板載置台３１を設けると共に、この基板載置台３１を加熱するヒータ３３を設けて、前記基板載置台３１の外縁から外方に突出し、当該基板載置台３１の周方向に沿って形成されると共に処理室２１の底面との間に空間を形成する整流部３４を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬液が塗布されて塗布膜例えば絶縁膜が形成された基板を減圧雰囲気下で加熱して当該塗布膜を改質する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程の一つとして、例えば半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）上に絶縁膜を形成するＳＯＤ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）法がある。この手法では、ウエハの表面に、絶縁膜の形成材料を溶媒に溶解させた塗布液をスピンコーティングにより塗布し、この塗布液を乾燥させた後、当該ウエハを加熱して塗布液を化学反応例えば縮重合させ、次に塗布膜を硬化させるための改質（キュア）処理を行うことで絶縁膜が形成される。
【０００３】
前記改質処理は、例えば図１８に示すＥＢ（Electron Beam）キュアユニット（ＥＢＣ）１にて行われる。なお、図の便宜上、ＥＢ照射ユニットは省略してある。このＥＢキュアユニット１は、ウエハＷを加熱する気密な処理室１０（真空チャンバー）を備えている。この処理室１０の底面中央部から上方に突出するように環状体１０ａが形成され、その上面に、ウエハよりも若干広い円形状の基板載置台１１が設けられている。この基板載置台１１の内部１１には、当該基板載置台１１を例えば２００℃〜４５０℃に加熱するヒータ１２が埋設されている。また、基板載置台１１へウエハＷを受け渡すための昇降ピン１３が、当該基板載置台１１を貫通して設けられている。
【０００４】
前記処理室１０の天井部には、概ね全面に亘ってガス導入口１４が設けられ、当該ガス導入口１４から例えば窒素（Ｎ２）やヘリウム（Ｈｅ）等のパージガスが処理室１０内へ供給される。また環状体１０ａの外側の底面には、処理室１０の中心に対して対称な２箇所に排気口１５ａ、１５ｂが形成されている。
【０００５】
そして、ウエハＷへ改質処理を行う工程は、先ず昇降ピン１３を介して、基板載置台１１にウエハＷを載置し、前記ヒータ１２によりウエハＷを例えば３００℃に加熱する。次に、ガス導入口１４より処理室１０内にパージガスを導入し、排気口１５ａ、１５ｂより例えば９００Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）で真空排気を行う。このとき処理室１０には、矢印で示すように上から下方向へ、環状体１０ａと処理室１０の側壁との環状空間を通って排気口１５ａ、１５ｂから排気される気流が形成される。一方、ウエハＷが加熱されることで塗布膜が改質されると共に塗布膜から昇華物が発生する。この昇華物は前記気流に乗って処理室１０の外部へ排出される。
【０００６】
このようなEBキュアユニット１では減圧雰囲気下において速やかに処理室１０の内部からパージガスを排気するために、処理室１０の環状空間を大容積とし、前記処理室１０を流れるガスの流量を例えば３０Ｌ／ｍｉｎに設定し、これにより既述のように一方向流が形成される。
【０００７】
しかし、環境に与える影響への配慮から、パージガスの流量は少ない方が好ましいが、処理室１０内のガスの流量を減らしてゆくと既述の一方向流の流れが弱まり、基板載置台１１の熱によって対流が生じ、昇華物が対流に乗ってウエハＷの表面に再付着してウエハＷが汚染されてしまう問題がある。このような熱処理装置は、例えば特許文献１に開示されているが、既述の問題を解決する手段については述べられていない。また、特許文献２では基板載置台の周縁と処理室の側壁との隙間が狭く構成されているが、既述の問題については何も触れられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−８６５３９
【特許文献２】特開２００４−１８６６８２（図２０参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、基板上に形成された塗布膜を減圧雰囲気下で熱処理するにあたり、処理室内へのパージガスの供給量が少ない場合でも基板への昇華物の付着を抑制することができる熱処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の熱処理装置は、
塗布膜が形成された基板を気密な処理容器内にて減圧雰囲気下で熱処理することにより当該塗布膜を改質する装置において、
前記処理容器内に基板を水平に載置するために設けられ、基板と同じか基板よりも広い基板載置台と、
この基板載置台を加熱するための加熱手段と、
前記処理容器の天井部の中央部に、前記基板載置台と対向するように設けられ、前記処理容器内にパージガスを導入するためのガス導入部と、
前記処理容器の底部に形成された排気口と、
前記基板載置台の外縁側から外方に突出し、当該基板載置台の周方向に沿って設けられると共に処理容器の底面との間に空間を形成する整流部と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、熱処理装置は以下の構成を取っても良い。
１． 前記処理容器の底面から上方に伸びるように設けられ、その横断面が前記基板載置台と略同じ大きさである環状体を備え、
前記基板載置台はこの環状体の上面を塞ぐように設けられている構成。
２． 前記整流部の外縁部が下方側に屈曲している構成。
３． 前記整流部と処理容器の天井部との間の空間を、当該整流部の外縁に向かうにつれて狭くした構成。
４． 前記ガス導入部からのガスの導入を補助するために、処理容器の天井部の中央部から外縁側に寄った位置に更にガス導入部を設けた構成。
【発明の効果】
【００１２】
処理容器内を減圧した状態で、基板からの昇華物を排出するパージガスの流量を小さくすると、加熱されている基板載置台の熱により処理容器内に対流が生じて昇華物が基板に付着（再付着）しやすくなる。ここで本発明は、処理容器内の基板載置台の外縁から外方に突出する整流部を当該基板載置台の周方向に沿って設け、この整流部により処理容器内の空間を上下に分割し、下方側の空間から減圧排気している。このため上側の空間ではガスが放射状に流れる一方、下側空間では対流が起こりやすくなるが、対流による気流が整流部材によって上側空間に戻りにくくなる。このためパージガスの流量を小さくしながら、基板への昇華物の付着を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る熱処理装置をＥＢキュアユニットに適用し、当該ＥＢキュアユニットを組み込んだ絶縁膜形成装置を示す上面図である。
【図２】前記絶縁膜形成装置の装置構成を示すレイアウトである。
【図３】前記ＥＢキュアユニットを示す縦断面図である。
【図４】前記ＥＢキュアユニットを示す上面図である。
【図５】前記排気リングを示す上面図及び縦断面図である。
【図６】前記ＥＢキュアユニットの一部を構成する電子線照射装置の上面図である。
【図７】前記ＥＢキュアユニット内に形成されるダウンフローを模式的に説明する模式図である。
【図８】他の実施の形態に係る熱処理装置を示す縦断面図である。
【図９】他の実施の形態に係る熱処理装置を示す縦断面図である。
【図１０】他の実施の形態に係る熱処理装置を示す縦断面図である。
【図１１】他の実施の形態に係る熱処理装置を示す縦断面図である。
【図１２】他の実施の形態に係る熱処理装置を示す縦断面図である。
【図１３】他の実施の形態に係る熱処理装置を示す縦断面図である。
【図１４】他の実施の形態に係る熱処理装置を示す縦断面図である。
【図１５】他の実施の形態に係る熱処理装置を示す縦断面図である。
【図１６】他の実施の形態に係る熱処理装置のＥＢ照射ユニットの下面を示す図である。
【図１７】他の実施の形態に係る熱処理装置を示す縦断面図である。
【図１８】従来の熱処理装置を適用したＥＢキュアユニットを示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態に係る熱処理装置をＥＢ（Electron Beam）キュアユニット（ＥＢＣ）に適用し、絶縁膜形成装置に組み込んだ例を説明する。先ず絶縁膜形成装置について図１及び図２を参照しながら簡単に説明する。この絶縁膜形成装置１００は、複数枚数のウエハＷが収納されたキャリアＣが搬出入するためのキャリアブロック１１０と、第１の処理ブロック１２０及び第２の処理ブロック１３０と、を備えている。前記キャリアブロック１１０は、例えば３個のキャリアＣ１、Ｃ２及びＣ３を並べて載置することができるキャリア載置台１１１と、キャリアＣと処理ブロックとの間でウエハＷを搬送する受け渡しアーム（ＣＲＡ）１１３と、を備えている。
【００１５】
前記第１の処理ブロック１２０は、各々複数のユニットを積層した３つの積層部Ｔ１、Ｔ２及びＴ３を備えている。各積層部のユニットは次の通りである。ＴＲＳ１２１はキャリアブロック１１０との間でウエハＷの搬送を行う受渡ユニット、ＣＰＬ１２３は絶縁膜の形成材料を含む薬液の塗布前にウエハＷを所定の温度に加熱する温調ユニット、ＤＶＴ１２４はウエハＷの表面に紫外線照射処理を施すＵＶ照射ユニット、ＴＣＰ１２５はウエハＷの冷却を行うトランジッションチルプレート、ＳＣＴ１２７はウエハＷ表面に絶縁膜の形成材料を含む薬液を塗布して塗布膜を形成する処理を行う塗布ユニット、ＨＨＰ１２８はウエハ表面に形成された塗布膜に含まれる溶剤を熱により蒸発させて塗布膜を乾燥させる高温加熱ユニット、ＤＬＢ１２９はウエハＷを加熱して塗布膜の化学反応を進行させる処理を行うベークユニットである。また、図１及び図２中の１２２は各ユニットの間でウエハＷを搬送する搬送アーム（ＰＲＡ）である。
【００１６】
第２の処理ブロック１３０は、ＰＲＡ１２２との間でウエハＷの搬送を行うための受渡ユニットＴＲＳ１３１と、ウエハＷに紫外線を照射し、改質処理を行うＵＶキュアユニット（ＵＶＣ）１３２と、ウエハＷをベーク処理温度よりもさらに高い温度に加熱等することによって架橋またはポロジェンの離脱を進行させて塗布膜を硬化（改質）させる、いわゆる、キュア処理（電子線によるＥＢキュア処理）を行うことで、絶縁膜を形成するＥＢキュアユニット（ＥＢＣ）２と、を備えている。また、図１及び図２中の１３３は各ユニットの間でウエハＷを搬送する搬送アーム（ＰＲＡ）である。
【００１７】
キャリアＣに収容されているウエハＷは、受け渡しアーム（ＣＲＡ）１１３→受渡ユニット（ＴＲＳ）１２１→搬送アーム（ＰＲＡ）１２２→ＵＶ照射ユニット（ＤＶＴ）１２４→温調ユニット（ＣＰＬ）１２３→塗布ユニット（ＳＣＴ）１２７→高温加熱ユニット（ＨＨＰ）１２８→ベークユニット（ＤＬＢ）１２９→ＵＶキュアユニット（ＵＶＣ）１３２→ＥＢキュアユニット（ＥＢＣ）２→トランジッションチルプレート（ＴＣＰ）１２５→受け渡しアーム（ＣＲＡ）１１３の順に搬送され、各処理ユニットで所定の処理がなされ、キャリアＣに戻される。この一連の処理により、ウエハＷの表面に絶縁膜が形成される。
【００１８】
次に、本発明に係る熱処理装置の実施形態であるＥＢキュアユニット（ＥＢＣ）について説明する。図３及び図４に示すように、ＥＢキュアユニット（ＥＢＣ）２は、ウエハＷを熱処理するための円筒状の処理室２１と、ロードロック室を兼用する角型のウエハ搬出入室２２とがゲートバルブ２３を介して連設されている。これら処理室２１及びウエハ搬出入室２２は気密な容器（真空容器）により構成されている。なお、処理室２１、ウエハ搬出入室２２は上面が開口した角型のケース体に囲まれている。
【００１９】
前記処理室２１の底面中央部には、環状体２４が起立して設けられ、この環状体２４の上面を気密に塞ぐように基板載置台３１が設けられている。この基板載置台３１はウエハＷを載置することができ、ウエハＷと同じ大きさあるいはそれよりも若干広く形成されている。前記基板載置台３１は熱伝導性に優れた材料例えばセラミックである炭化ケイ素や窒化アルミニウム等が用いられている。前記基板載置台３１の内部には、電力供給部３２から電力供給される加熱手段である例えばヒータ３３が埋設され、例えば２００℃〜４５０℃に基板載置台３１を加熱することができる。前記基板載置台３１の表面には図示していないがウエハＷを基板載置台３１の表面に近接させて支持するプロキシミティピンが同心円状に設けられている。
【００２０】
基板載置台３１の外縁には、外方へ突出し、当該基板載置台３１の周方向に沿って（全周に亘って）整流部３４、この例では整流板が形成されている。整流部３４の上面の高さレベルは、例えばウエハＷを基板載置台３１に載置したときの当該ウエハＷの表面と同じ高さとなるように設定されている。環状体２４と処理室２１の側周壁との間に形成された環状の空間の底部、即ち処理室２１の底面における環状体２４の外側部位には、処理室２１の中心部を介して互いに対抗する位置に排気口６４ａ、６４ｂが形成されている。また、環状体２４の外側周方向に沿って、排気リング６１が設けられている。この排気リング６１の表面には図５に示すように多数の孔部６２が形成され、当該孔部６２は排気リング６１内に環状に形成された流路６３に接続されている。また流路６３は、排気口６４ａ、６４ｂに対応する位置で夫々下方へ伸び出して、これら排気口６４ａ、６４ｂに接続している。前記排気口６４ａ、６４ｂの下方より排気管６５が接続し、当該排気管６５の上流は圧力調整用のバルブ６６を介して真空排気手段である真空ポンプ６７に接続している。
【００２１】
処理室２１は、既述のように基板載置台３１から横方向に飛び出した整流部３４により、上部側のいわばプロセス空間（上側空間２１ａ）と下部側のいわば環状の排気空間（下側空間２１ｂ）とに分割されている。整流部３４の外縁と処理室２１の側周壁との離間距離は例えば４５ｍｍ程度に設定される。環状体２４で囲まれる空間には、電極棒３２ａ、昇降ピン３６及び昇降ピン３６の昇降機構３５が設けられている。前記電極棒３２ａは処理室２１の底面を貫通して外部から給電される。前記昇降ピン３６は基板載置台３１を貫通し、ウエハＷを基板載置台３１と後述する搬送アームとの間で受け渡すことができる。
【００２２】
処理室２１の天井部には、ＥＢ照射ユニット４１が設けられている。このＥＢ照射ユニット４１は、基板載置台３１上のウエハＷに対向する領域に複数のＥＢ照射チューブ４２を配置して構成され、照射制御装置４３により制御されている。また、処理室２１の天井部における、基板載置台３１の中央部に対向する部位には、ガス導入部であるガス供給ノズル５１が設けられている。このガス供給ノズル５１は下面及び側面に多数のガス吐出口が形成された円筒体により構成され、処理室２１内にパージガスである不活性ガス例えば窒素ガス（Ｎ２）を供給することが可能である。前記ガス供給ノズル５１は、ＥＢ照射ユニット４１の中央部を貫通した配管５２を通じてガス供給源５３に接続しており、配設されているバルブ５２ａによりガスの供給量が制御される。
【００２３】
図４に示すように、ウエハ搬出入室２２には多関節構造を有する搬送アーム７１と、昇降機構７２により昇降自在な昇降ピン７３が設けられている。ウエハ搬出入室２２にはガス供給源５３よりバルブを配設した配管５４を介して、例えば窒素ガスが供給され、吸引排気部である例えば真空ポンプ６７より窒素ガスが吸引排気される。また、ウエハ搬出入室２２の側壁には、ゲートバルブ７４ａにより開閉自在なウエハ搬出入口７４が形成されている。
【００２４】
図３中の８は制御部である。この制御部８は例えばＣＰＵ、プログラム、データバス及びメモリ等を備えたコンピュータである。前記プログラムはプログラム格納部に格納されており、外部の記憶媒体である例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、ＭＤ、メモリーカード等によって制御部にインストールされる。そして、制御部８は、ガス供給源５３、吸引排気部６７、ピン昇降機構３５、７２、搬送アーム７１及び照射制御装置４３に接続され、これらの動作を制御する機能を有する。
【００２５】
次に、ＥＢキュアユニット（ＥＢＣ）２におけるウエハＷの表面に形成された塗布膜を熱処理により改質する工程を説明する。先ず、ウエハ搬出入室２２をＮ２雰囲気かつ常圧に保持し、シャッター７４ａを駆動してウエハ搬出入口７４を開く。続いて、ＵＶキュア処理が終了したウエハＷを保持した搬送アーム（ＰＲＡ）１３３をウエハ搬出入口７４を通して進入させ、予め上昇させておいた昇降ピン７３にウエハＷを置くように搬送アームを１３３下降させる。これにより昇降ピン７３にウエハＷが支持され、搬送アーム（ＰＲＡ）１３３はウエハ搬出入室２２より退避させられる。前記昇降ピン７３を降下させることにより、ウエハＷは搬送アーム７１に保持される。一方、ウエハ搬出入室２２は、排気口から真空排気され、所定の低酸素減圧雰囲気に保持される。
【００２６】
続いて、ゲートバルブ２３を開き、予め真空雰囲気にされた処理室２１へ搬送アーム７１を進入させ、昇降ピン３６との協同作用によりウエハＷ基板載置台３１にウエハＷを載置する。この載置台３１は予めヒータ３３により所定の温度に加熱されており、ウエハＷは基板載置台３１に載置された後、例えば３００℃に加熱される。
【００２７】
次にガス供給ノズル５１より処理室２１の天井部とウエハＷとの間の空間（上側空間であるプロセス空間）に例えば窒素ガスであるパージガスが供給される。そして、排気リング６１が設けられていることから整流部３４と処理室２１の内周壁との間から全周に亘って高い均一性をもって吸引排気作用が働き、また整流部３４が外方に飛び出して処理室２１の内周壁との間が狭いことからこの部分で圧損が生じ、これによりガス供給ノズル５１から供給されたパージガスは図７の矢印のようにウエハＷの中央領域から周縁に向けて均一に放射状に広がり、下側空間２１ｂへ流れて、排気リング６１の孔部６２及び排気口６４ａ、６４ｂを介して吸引排気される。
【００２８】
一方、基板載置台３１によるウエハＷの加熱と共に、ＥＢ照射ユニット４１による電子線の照射によりウエハＷの塗布膜の改質処理が行われる。前記電子線は透過性に優れているため、絶縁膜の内部まで侵入し、絶縁膜全体で均一な改質処理が行われる。なお、塗布膜の改質処理の際、ＥＢ照射チューブ４２の冷却やプロセス反応促進を目的として、アルゴンガスやメタンガス等のプロセスガスを導入しても良い。
【００２９】
改質処理に伴いウエハＷの塗布膜からは昇華物が発生し、パージガスに乗って上側空間２１ａより下側空間２１ｂへ流れる。このとき上側空間２１ａでは基板載置台３１及びウエハＷの熱による気流（対流）が発生しようとするが、上側空間２１ａの空間の高さが低いことから図７に示すようにガスが勢いよく放射状に流れ、これにより昇華物も上側空間２１ａから下側空間２１ｂへ流出する。これに対し下側空間２１ｂは容積が広く、処理室２１内のパージガスの導入量も少ないことから上記の熱により対流が発生し、気流が乱れるが、下側空間２１ｂの上方側には整流部３４が飛び出していることから、乱れた気流がこの整流部３４により下方側に押し返され、このため上側空間２１ａへの逆流が抑えられ、昇華物の流入も抑えられる。
【００３０】
塗布膜の改質処理が終了した後、既述の搬入動作と逆の手順でウエハＷをウエハ搬出入室２２の搬送アーム７１を介してに搬送アーム（ＰＲＡ）１３３に受け渡し、続いて次に改質処理を行うウエハＷをウエハ搬出入室２２を介してＥＢキュアユニット（ＥＢＣ）２内へ搬送し、塗布膜の改質処理を行う。
【００３１】
上述実施の形態は、処理室２１内に設けられた基板載置台３１の外縁から外方へ突出する板状の整流部３４を当該基板載置台３１の周方向に沿って設け、処理室２１内の空間を上側のプロセス空間（上側空間２１ａ）と下側の排気空間（下側空間２１ｂ）とに分割している。パージガスの流量が少ないと基板載置台３１の熱により、広い下側空間２１ｂでは対流が発生し易くなるが、整流部３４により上側空間２１ａへの逆流が抑えられることから、ウエハＷへの昇華物の再付着を抑制することができる。従って、上述の実施の形態によれば、環境への配慮からパージガスの流量を少なくしながらウエハＷのパーティクル汚染を低減できるという効果がある。
【００３２】
また、本発明の熱処理装置はＥＢキュアユニットを用いない装置として構成することもできる。また、上述の実施形態では整流部３４は環状体の上端面に固定されているが、環状体の上端部の外周面に固定されていても良いし、あるいは基板載置台３１を環状体２４の上端よりも上方に突出させ、その突出部分の外周面に固定されていてもよい。即ち本発明において、整流部３４は基板載置台３１の外縁側から外方に突出しているものであるが、載置台３１に直接に固定されている場合に限られるものではない。
【００３３】
次に、熱処理装置の他の実施の形態を説明する。上述の実施形態と同じ部位には同一の符号を付してある。図８に示す例では、前記整流部２００の外周縁部を全周に亘って下方側に例えばカギ型に屈曲させて屈曲部（垂直壁部）２０１を形成している。この例では、下側空間２１ｂへ流れてきたガスの一部が熱により対流して上側空間２１ａへ逆流しようとするが、整流部２００の水平部部の下部側まで上昇してきた気流は、屈曲部２０１に沿って下方へガイドされるため、整流部２００と処理室２１の内周壁との間の空間を介して上側空間２１ａに戻りにくくなるため、逆流がより一層抑制される。
【００３４】
また、図９に示す例では、整流部２１０の下面における内周縁部及び外周縁部に各々全周に亘って下方に突出させた突出部２１１、２１２を設け、外周縁部及び内周縁部の間に凹部２１４を形成している。また、図１０は図９と同様の構成であるが、整流部２２０の凹部を湾曲形成としている。図９及び図１０の例では、下側空間２１ｂへ流れてきたガス一部が熱により対流して上側空間２１ａへ逆流しようとするが、凹部内に入り込んだ気流が凹部の内周面にガイドされて下方へ向かうことから、逆流が抑制される効果が大きい。図８から図１０に示す３つの例はいずれも整流部の外縁部を下方側へ屈曲した構造という点で共通している。
【００３５】
また、他の実施の形態では、図１１に示すように処理室２１の天井部におけるＥＢ照射ユニット４１の外側部位を外方に向かう程低くなるように下方へ傾斜させた傾斜壁２３０とし、この傾斜壁２３０と整流部３４とで挟まれる上側空間２１ａが外方へ向かうに従って狭くなるように構成されている。この例では、ガス供給ノズル５１より吐出されたパージガスは、上側空間２１ａの外方へ向かうに従って流速が速くなり、下側空間２１ｂへ流れ、排気口６４ａ、６４ｂより排気される。従って、上側空間２１ａから下側空間２１ｂへガスが流れる際の流速が大きくなっていることから、下側空間２１ｂから上側空間２１ａへ戻ろうとする気流を抑制することができ、ウエハＷへの昇華物の再付着をより一層低減することができる。
また、図１２に示す例では整流部２４０の上面を外方へ向かうにつれて、上昇するように傾斜させ、整流部２４０と処理室２１の天井部との間隔を狭くするように構成している。さらにまた、図１３に示す例では、傾斜壁２３０と整流部２４０の両方を備えている。これらの例においても図１１の例と同様の作用、効果を得ることができる。
【００３６】
図１４に示す例では、整流部３４の上方に夫々間隔をおいて、２個の環状の整流部２５１、２５２が図示しない支持部材により処理室２１内に支持されて設けられている。これら整流部２５１、２５２は、外方へ向かって縦断面が大きくなるように形成されており、従って処理室２１の上面と整流部２５１との隙間、整流部２５１と整流部２５２との隙間及び整流部２５２と整流部３４との隙間が、夫々外方へ向かって狭くなるように構成されている。この例ではガス供給ノズル５１より吐出されたガスは、前述の隙間を通過する際に、ガスの流速が大きくなって、下側空間２１ｂへ流れ、排気口６４ａ、６４ｂより排気される。従って、上側空間２１ａから下側空間２１ｂへガスが流れる際の流速が大きくなっていることから、下側空間２１ｂから上側空間２１ａへ流れる対流を抑制することができ、ウエハＷへのパーティクルの再付着を防ぐことができる。
【００３７】
また、他の実施の形態では、図１５に示すようにＥＢユニット４１の中心部以外にもガス供給ノズルを設けている。これらノズルは、図１６にレイアウトを示すように中央部に設けた主ノズル５１を中心とした同心円Ｋ１上に周方向に例えば３つの補助ノズル５１ａが等間隔に設けられ、さらに主ノズル５１を中心として補助ノズル５１ａが配置されている同心円Ｋ１よりも大きな直径を有する同心円Ｋ２上に例えば５つの補助ノズル５１ｂが等間隔に配置されている。前記主ノズル５１は既述のガス供給ノズルと同様に円筒形状で、底面及び側面に吐出口が形成されている。補助ノズル５１ａ、５１ｂは、同心円の外方及び下方へ向けてガスが吐出できるようにガス吐出口が形成されている。なお、補助ノズルは下方側に向かってガスが吐出できるように円筒体の下面にのみガス吐出口を設けたものであってもよい。これらノズル５１、５１ａ、５１ｂには夫々配管が接続され、バルブ
を介してガス供給源５３に接続されている。
【００３８】
この例では、主ノズル５１から吐出されたガスは、処理室２１の外方へ流れるに従って、流速が小さくなるが、補助ノズル５１ａ、５１ｂより吐出されるガスと合流し、ウエハＷの周縁部においても早い流速が維持され、下側空間２１ｂへ流れ、排気口より排出される。補助ノズル５１ａ、５１ｂは、主ノズル５１のガスの導入を補償するためのものである。このようにノズル５１、５１ａ、５１ｂを中心から外方へ向けて段階的に配置することにより、ガスが段階的に供給されるためガスの流速が処理室２１の外側まで大きい状態を維持することができ、ガスが上側空間２１ａから下側空間２１ｂへ一方向へ流れることから、ウエハＷに昇華物が付着するのを防止することができる。なお、既述の整流部の外縁部が下方側に屈曲した実施の形態、整流部と処理室２１の天井部との間の空間が、整流部の外縁に向かうにつれて狭くなるように構成した実施の形態及びガス導入部からのガスの導入を補助するために、処理室２１の天井部の中央部から外縁側に寄った位置に更にガス導入部を設けた実施の形態のうちいずれか２つを組み合わせてもよいし、いずれか３つを組み合わせてもよい。
【００３９】
また、図１７は、既述の傾斜壁２３０とノズル５１、５１ａ、５１ｂを備えた装置である。このように装置を構成すれば、ＥＢキュア装置やＵＶキュア装置のように装置の上面に照射窓がある場合において、上面に十分な傾斜壁２３０を確保する場所がなく、傾斜壁２３０よる気流の流速増大効果が十分に得られない場合でも、傾斜壁２３０とノズル５１、５１ａ、５１ｂの相乗効果により、ガスの流速を処理室内の外側でも高い状態を維持できる。従って、ガスが上側空間２１ａから下側空間２１ｂへ一方向へ流れることから、ウエハＷに昇華物が再付着するのを防止することができる。
【符号の説明】
【００４０】
Ｗ ウエハ
２ ＥＢキュアユニット
２１ 処理室
２１ａ 上側空間
２１ｂ 下側空間
３１ 基板載置台
３３ ヒータ
３４ 整流部
４１ ＥＢ照射ユニット
４２ ＥＢ照射チューブ
４３ 照射制御装置
５１ ガス供給ノズル
５２ ガス供給源
６１ 排気リング
６４ａ、６４ｂ 排気口
６７ 吸引排気部
８ 制御部
１００ 絶縁膜形成装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬液が塗布されて塗布膜例えば絶縁膜が形成された基板を減圧雰囲気下で加熱して当該塗布膜を改質する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程の一つとして、例えば半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）上に絶縁膜を形成するＳＯＤ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）法がある。この手法では、ウエハの表面に、絶縁膜の形成材料を溶媒に溶解させた塗布液をスピンコーティングにより塗布し、この塗布液を乾燥させた後、当該ウエハを加熱して塗布液を化学反応例えば縮重合させ、次に塗布膜を硬化させるための改質（キュア）処理を行うことで絶縁膜が形成される。
【０００３】
前記改質処理は、例えば図１８に示すＥＢ（Electron Beam）キュアユニット（ＥＢＣ）１にて行われる。なお、図の便宜上、ＥＢ照射ユニットは省略してある。このＥＢキュアユニット１は、ウエハＷを加熱する気密な処理室１０（真空チャンバー）を備えている。この処理室１０の底面中央部から上方に突出するように環状体１０ａが形成され、その上面に、ウエハよりも若干広い円形状の基板載置台１１が設けられている。この基板載置台１１の内部１１には、当該基板載置台１１を例えば２００℃〜４５０℃に加熱するヒータ１２が埋設されている。また、基板載置台１１へウエハＷを受け渡すための昇降ピン１３が、当該基板載置台１１を貫通して設けられている。
【０００４】
前記処理室１０の天井部には、概ね全面に亘ってガス導入口１４が設けられ、当該ガス導入口１４から例えば窒素（Ｎ２）やヘリウム（Ｈｅ）等のパージガスが処理室１０内へ供給される。また環状体１０ａの外側の底面には、処理室１０の中心に対して対称な２箇所に排気口１５ａ、１５ｂが形成されている。
【０００５】
そして、ウエハＷへ改質処理を行う工程は、先ず昇降ピン１３を介して、基板載置台１１にウエハＷを載置し、前記ヒータ１２によりウエハＷを例えば３００℃に加熱する。次に、ガス導入口１４より処理室１０内にパージガスを導入し、排気口１５ａ、１５ｂより例えば９００Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）で真空排気を行う。このとき処理室１０には、矢印で示すように上から下方向へ、環状体１０ａと処理室１０の側壁との環状空間を通って排気口１５ａ、１５ｂから排気される気流が形成される。一方、ウエハＷが加熱されることで塗布膜が改質されると共に塗布膜から昇華物が発生する。この昇華物は前記気流に乗って処理室１０の外部へ排出される。
【０００６】
このようなEBキュアユニット１では減圧雰囲気下において速やかに処理室１０の内部からパージガスを排気するために、処理室１０の環状空間を大容積とし、前記処理室１０を流れるガスの流量を例えば３０Ｌ／ｍｉｎに設定し、これにより既述のように一方向流が形成される。
【０００７】
しかし、環境に与える影響への配慮から、パージガスの流量は少ない方が好ましいが、処理室１０内のガスの流量を減らしてゆくと既述の一方向流の流れが弱まり、基板載置台１１の熱によって対流が生じ、昇華物が対流に乗ってウエハＷの表面に再付着してウエハＷが汚染されてしまう問題がある。このような熱処理装置は、例えば特許文献１に開示されているが、既述の問題を解決する手段については述べられていない。また、特許文献２では基板載置台の周縁と処理室の側壁との隙間が狭く構成されているが、既述の問題については何も触れられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−８６５３９
【特許文献２】特開２００４−１８６６８２（図２０参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、基板上に形成された塗布膜を減圧雰囲気下で熱処理するにあたり、処理室内へのパージガスの供給量が少ない場合でも基板への昇華物の付着を抑制することができる熱処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の熱処理装置は、
塗布膜が形成された基板を気密な処理容器内にて減圧雰囲気下で熱処理することにより当該塗布膜を改質する装置において、
前記処理容器内に基板を水平に載置するために設けられ、基板と同じか基板よりも広い基板載置台と、
この基板載置台を加熱するための加熱手段と、
前記処理容器の天井部の中央部に、前記基板載置台と対向するように設けられ、前記処理容器内にパージガスを導入するためのガス導入部と、
前記処理容器の底部に形成された排気口と、
前記基板載置台の外縁側から外方に突出し、当該基板載置台の周方向に沿って設けられると共に処理容器の底面との間に空間を形成する整流部と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、熱処理装置は以下の構成を取っても良い。
１． 前記処理容器の底面から上方に伸びるように設けられ、その横断面が前記基板載置台と略同じ大きさである環状体を備え、
前記基板載置台はこの環状体の上面を塞ぐように設けられている構成。
２． 前記整流部の外縁部が下方側に屈曲している構成。
３． 前記整流部と処理容器の天井部との間の空間を、当該整流部の外縁に向かうにつれて狭くした構成。
４． 前記ガス導入部からのガスの導入を補助するために、処理容器の天井部の中央部から外縁側に寄った位置に更にガス導入部を設けた構成。
【発明の効果】
【００１２】
処理容器内を減圧した状態で、基板からの昇華物を排出するパージガスの流量を小さくすると、加熱されている基板載置台の熱により処理容器内に対流が生じて昇華物が基板に付着（再付着）しやすくなる。ここで本発明は、処理容器内の基板載置台の外縁から外方に突出する整流部を当該基板載置台の周方向に沿って設け、この整流部により処理容器内の空間を上下に分割し、下方側の空間から減圧排気している。このため上側の空間ではガスが放射状に流れる一方、下側空間では対流が起こりやすくなるが、対流による気流が整流部材によって上側空間に戻りにくくなる。このためパージガスの流量を小さくしながら、基板への昇華物の付着を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る熱処理装置をＥＢキュアユニットに適用し、当該ＥＢキュアユニットを組み込んだ絶縁膜形成装置を示す上面図である。
【図２】前記絶縁膜形成装置の装置構成を示すレイアウトである。
【図３】前記ＥＢキュアユニットを示す縦断面図である。
【図４】前記ＥＢキュアユニットを示す上面図である。
【図５】前記排気リングを示す上面図及び縦断面図である。
【図６】前記ＥＢキュアユニットの一部を構成する電子線照射装置の上面図である。
【図７】前記ＥＢキュアユニット内に形成されるダウンフローを模式的に説明する模式図である。
【図８】他の実施の形態に係る熱処理装置を示す縦断面図である。
【図９】他の実施の形態に係る熱処理装置を示す縦断面図である。
【図１０】他の実施の形態に係る熱処理装置を示す縦断面図である。
【図１１】他の実施の形態に係る熱処理装置を示す縦断面図である。
【図１２】他の実施の形態に係る熱処理装置を示す縦断面図である。
【図１３】他の実施の形態に係る熱処理装置を示す縦断面図である。
【図１４】他の実施の形態に係る熱処理装置を示す縦断面図である。
【図１５】他の実施の形態に係る熱処理装置を示す縦断面図である。
【図１６】他の実施の形態に係る熱処理装置のＥＢ照射ユニットの下面を示す図である。
【図１７】他の実施の形態に係る熱処理装置を示す縦断面図である。
【図１８】従来の熱処理装置を適用したＥＢキュアユニットを示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態に係る熱処理装置をＥＢ（Electron Beam）キュアユニット（ＥＢＣ）に適用し、絶縁膜形成装置に組み込んだ例を説明する。先ず絶縁膜形成装置について図１及び図２を参照しながら簡単に説明する。この絶縁膜形成装置１００は、複数枚数のウエハＷが収納されたキャリアＣが搬出入するためのキャリアブロック１１０と、第１の処理ブロック１２０及び第２の処理ブロック１３０と、を備えている。前記キャリアブロック１１０は、例えば３個のキャリアＣ１、Ｃ２及びＣ３を並べて載置することができるキャリア載置台１１１と、キャリアＣと処理ブロックとの間でウエハＷを搬送する受け渡しアーム（ＣＲＡ）１１３と、を備えている。
【００１５】
前記第１の処理ブロック１２０は、各々複数のユニットを積層した３つの積層部Ｔ１、Ｔ２及びＴ３を備えている。各積層部のユニットは次の通りである。ＴＲＳ１２１はキャリアブロック１１０との間でウエハＷの搬送を行う受渡ユニット、ＣＰＬ１２３は絶縁膜の形成材料を含む薬液の塗布前にウエハＷを所定の温度に加熱する温調ユニット、ＤＶＴ１２４はウエハＷの表面に紫外線照射処理を施すＵＶ照射ユニット、ＴＣＰ１２５はウエハＷの冷却を行うトランジッションチルプレート、ＳＣＴ１２７はウエハＷ表面に絶縁膜の形成材料を含む薬液を塗布して塗布膜を形成する処理を行う塗布ユニット、ＨＨＰ１２８はウエハ表面に形成された塗布膜に含まれる溶剤を熱により蒸発させて塗布膜を乾燥させる高温加熱ユニット、ＤＬＢ１２９はウエハＷを加熱して塗布膜の化学反応を進行させる処理を行うベークユニットである。また、図１及び図２中の１２２は各ユニットの間でウエハＷを搬送する搬送アーム（ＰＲＡ）である。
【００１６】
第２の処理ブロック１３０は、ＰＲＡ１２２との間でウエハＷの搬送を行うための受渡ユニットＴＲＳ１３１と、ウエハＷに紫外線を照射し、改質処理を行うＵＶキュアユニット（ＵＶＣ）１３２と、ウエハＷをベーク処理温度よりもさらに高い温度に加熱等することによって架橋またはポロジェンの離脱を進行させて塗布膜を硬化（改質）させる、いわゆる、キュア処理（電子線によるＥＢキュア処理）を行うことで、絶縁膜を形成するＥＢキュアユニット（ＥＢＣ）２と、を備えている。また、図１及び図２中の１３３は各ユニットの間でウエハＷを搬送する搬送アーム（ＰＲＡ）である。
【００１７】
キャリアＣに収容されているウエハＷは、受け渡しアーム（ＣＲＡ）１１３→受渡ユニット（ＴＲＳ）１２１→搬送アーム（ＰＲＡ）１２２→ＵＶ照射ユニット（ＤＶＴ）１２４→温調ユニット（ＣＰＬ）１２３→塗布ユニット（ＳＣＴ）１２７→高温加熱ユニット（ＨＨＰ）１２８→ベークユニット（ＤＬＢ）１２９→ＵＶキュアユニット（ＵＶＣ）１３２→ＥＢキュアユニット（ＥＢＣ）２→トランジッションチルプレート（ＴＣＰ）１２５→受け渡しアーム（ＣＲＡ）１１３の順に搬送され、各処理ユニットで所定の処理がなされ、キャリアＣに戻される。この一連の処理により、ウエハＷの表面に絶縁膜が形成される。
【００１８】
次に、本発明に係る熱処理装置の実施形態であるＥＢキュアユニット（ＥＢＣ）について説明する。図３及び図４に示すように、ＥＢキュアユニット（ＥＢＣ）２は、ウエハＷを熱処理するための円筒状の処理室２１と、ロードロック室を兼用する角型のウエハ搬出入室２２とがゲートバルブ２３を介して連設されている。これら処理室２１及びウエハ搬出入室２２は気密な容器（真空容器）により構成されている。なお、処理室２１、ウエハ搬出入室２２は上面が開口した角型のケース体に囲まれている。
【００１９】
前記処理室２１の底面中央部には、環状体２４が起立して設けられ、この環状体２４の上面を気密に塞ぐように基板載置台３１が設けられている。この基板載置台３１はウエハＷを載置することができ、ウエハＷと同じ大きさあるいはそれよりも若干広く形成されている。前記基板載置台３１は熱伝導性に優れた材料例えばセラミックである炭化ケイ素や窒化アルミニウム等が用いられている。前記基板載置台３１の内部には、電力供給部３２から電力供給される加熱手段である例えばヒータ３３が埋設され、例えば２００℃〜４５０℃に基板載置台３１を加熱することができる。前記基板載置台３１の表面には図示していないがウエハＷを基板載置台３１の表面に近接させて支持するプロキシミティピンが同心円状に設けられている。
【００２０】
基板載置台３１の外縁には、外方へ突出し、当該基板載置台３１の周方向に沿って（全周に亘って）整流部３４、この例では整流板が形成されている。整流部３４の上面の高さレベルは、例えばウエハＷを基板載置台３１に載置したときの当該ウエハＷの表面と同じ高さとなるように設定されている。環状体２４と処理室２１の側周壁との間に形成された環状の空間の底部、即ち処理室２１の底面における環状体２４の外側部位には、処理室２１の中心部を介して互いに対抗する位置に排気口６４ａ、６４ｂが形成されている。また、環状体２４の外側周方向に沿って、排気リング６１が設けられている。この排気リング６１の表面には図５に示すように多数の孔部６２が形成され、当該孔部６２は排気リング６１内に環状に形成された流路６３に接続されている。また流路６３は、排気口６４ａ、６４ｂに対応する位置で夫々下方へ伸び出して、これら排気口６４ａ、６４ｂに接続している。前記排気口６４ａ、６４ｂの下方より排気管６５が接続し、当該排気管６５の上流は圧力調整用のバルブ６６を介して真空排気手段である真空ポンプ６７に接続している。
【００２１】
処理室２１は、既述のように基板載置台３１から横方向に飛び出した整流部３４により、上部側のいわばプロセス空間（上側空間２１ａ）と下部側のいわば環状の排気空間（下側空間２１ｂ）とに分割されている。整流部３４の外縁と処理室２１の側周壁との離間距離は例えば４５ｍｍ程度に設定される。環状体２４で囲まれる空間には、電極棒３２ａ、昇降ピン３６及び昇降ピン３６の昇降機構３５が設けられている。前記電極棒３２ａは処理室２１の底面を貫通して外部から給電される。前記昇降ピン３６は基板載置台３１を貫通し、ウエハＷを基板載置台３１と後述する搬送アームとの間で受け渡すことができる。
【００２２】
処理室２１の天井部には、ＥＢ照射ユニット４１が設けられている。このＥＢ照射ユニット４１は、基板載置台３１上のウエハＷに対向する領域に複数のＥＢ照射チューブ４２を配置して構成され、照射制御装置４３により制御されている。また、処理室２１の天井部における、基板載置台３１の中央部に対向する部位には、ガス導入部であるガス供給ノズル５１が設けられている。このガス供給ノズル５１は下面及び側面に多数のガス吐出口が形成された円筒体により構成され、処理室２１内にパージガスである不活性ガス例えば窒素ガス（Ｎ２）を供給することが可能である。前記ガス供給ノズル５１は、ＥＢ照射ユニット４１の中央部を貫通した配管５２を通じてガス供給源５３に接続しており、配設されているバルブ５２ａによりガスの供給量が制御される。
【００２３】
図４に示すように、ウエハ搬出入室２２には多関節構造を有する搬送アーム７１と、昇降機構７２により昇降自在な昇降ピン７３が設けられている。ウエハ搬出入室２２にはガス供給源５３よりバルブを配設した配管５４を介して、例えば窒素ガスが供給され、吸引排気部である例えば真空ポンプ６７より窒素ガスが吸引排気される。また、ウエハ搬出入室２２の側壁には、ゲートバルブ７４ａにより開閉自在なウエハ搬出入口７４が形成されている。
【００２４】
図３中の８は制御部である。この制御部８は例えばＣＰＵ、プログラム、データバス及びメモリ等を備えたコンピュータである。前記プログラムはプログラム格納部に格納されており、外部の記憶媒体である例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、ＭＤ、メモリーカード等によって制御部にインストールされる。そして、制御部８は、ガス供給源５３、吸引排気部６７、ピン昇降機構３５、７２、搬送アーム７１及び照射制御装置４３に接続され、これらの動作を制御する機能を有する。
【００２５】
次に、ＥＢキュアユニット（ＥＢＣ）２におけるウエハＷの表面に形成された塗布膜を熱処理により改質する工程を説明する。先ず、ウエハ搬出入室２２をＮ２雰囲気かつ常圧に保持し、シャッター７４ａを駆動してウエハ搬出入口７４を開く。続いて、ＵＶキュア処理が終了したウエハＷを保持した搬送アーム（ＰＲＡ）１３３をウエハ搬出入口７４を通して進入させ、予め上昇させておいた昇降ピン７３にウエハＷを置くように搬送アームを１３３下降させる。これにより昇降ピン７３にウエハＷが支持され、搬送アーム（ＰＲＡ）１３３はウエハ搬出入室２２より退避させられる。前記昇降ピン７３を降下させることにより、ウエハＷは搬送アーム７１に保持される。一方、ウエハ搬出入室２２は、排気口から真空排気され、所定の低酸素減圧雰囲気に保持される。
【００２６】
続いて、ゲートバルブ２３を開き、予め真空雰囲気にされた処理室２１へ搬送アーム７１を進入させ、昇降ピン３６との協同作用によりウエハＷ基板載置台３１にウエハＷを載置する。この載置台３１は予めヒータ３３により所定の温度に加熱されており、ウエハＷは基板載置台３１に載置された後、例えば３００℃に加熱される。
【００２７】
次にガス供給ノズル５１より処理室２１の天井部とウエハＷとの間の空間（上側空間であるプロセス空間）に例えば窒素ガスであるパージガスが供給される。そして、排気リング６１が設けられていることから整流部３４と処理室２１の内周壁との間から全周に亘って高い均一性をもって吸引排気作用が働き、また整流部３４が外方に飛び出して処理室２１の内周壁との間が狭いことからこの部分で圧損が生じ、これによりガス供給ノズル５１から供給されたパージガスは図７の矢印のようにウエハＷの中央領域から周縁に向けて均一に放射状に広がり、下側空間２１ｂへ流れて、排気リング６１の孔部６２及び排気口６４ａ、６４ｂを介して吸引排気される。
【００２８】
一方、基板載置台３１によるウエハＷの加熱と共に、ＥＢ照射ユニット４１による電子線の照射によりウエハＷの塗布膜の改質処理が行われる。前記電子線は透過性に優れているため、絶縁膜の内部まで侵入し、絶縁膜全体で均一な改質処理が行われる。なお、塗布膜の改質処理の際、ＥＢ照射チューブ４２の冷却やプロセス反応促進を目的として、アルゴンガスやメタンガス等のプロセスガスを導入しても良い。
【００２９】
改質処理に伴いウエハＷの塗布膜からは昇華物が発生し、パージガスに乗って上側空間２１ａより下側空間２１ｂへ流れる。このとき上側空間２１ａでは基板載置台３１及びウエハＷの熱による気流（対流）が発生しようとするが、上側空間２１ａの空間の高さが低いことから図７に示すようにガスが勢いよく放射状に流れ、これにより昇華物も上側空間２１ａから下側空間２１ｂへ流出する。これに対し下側空間２１ｂは容積が広く、処理室２１内のパージガスの導入量も少ないことから上記の熱により対流が発生し、気流が乱れるが、下側空間２１ｂの上方側には整流部３４が飛び出していることから、乱れた気流がこの整流部３４により下方側に押し返され、このため上側空間２１ａへの逆流が抑えられ、昇華物の流入も抑えられる。
【００３０】
塗布膜の改質処理が終了した後、既述の搬入動作と逆の手順でウエハＷをウエハ搬出入室２２の搬送アーム７１を介してに搬送アーム（ＰＲＡ）１３３に受け渡し、続いて次に改質処理を行うウエハＷをウエハ搬出入室２２を介してＥＢキュアユニット（ＥＢＣ）２内へ搬送し、塗布膜の改質処理を行う。
【００３１】
上述実施の形態は、処理室２１内に設けられた基板載置台３１の外縁から外方へ突出する板状の整流部３４を当該基板載置台３１の周方向に沿って設け、処理室２１内の空間を上側のプロセス空間（上側空間２１ａ）と下側の排気空間（下側空間２１ｂ）とに分割している。パージガスの流量が少ないと基板載置台３１の熱により、広い下側空間２１ｂでは対流が発生し易くなるが、整流部３４により上側空間２１ａへの逆流が抑えられることから、ウエハＷへの昇華物の再付着を抑制することができる。従って、上述の実施の形態によれば、環境への配慮からパージガスの流量を少なくしながらウエハＷのパーティクル汚染を低減できるという効果がある。
【００３２】
また、本発明の熱処理装置はＥＢキュアユニットを用いない装置として構成することもできる。また、上述の実施形態では整流部３４は環状体の上端面に固定されているが、環状体の上端部の外周面に固定されていても良いし、あるいは基板載置台３１を環状体２４の上端よりも上方に突出させ、その突出部分の外周面に固定されていてもよい。即ち本発明において、整流部３４は基板載置台３１の外縁側から外方に突出しているものであるが、載置台３１に直接に固定されている場合に限られるものではない。
【００３３】
次に、熱処理装置の他の実施の形態を説明する。上述の実施形態と同じ部位には同一の符号を付してある。図８に示す例では、前記整流部２００の外周縁部を全周に亘って下方側に例えばカギ型に屈曲させて屈曲部（垂直壁部）２０１を形成している。この例では、下側空間２１ｂへ流れてきたガスの一部が熱により対流して上側空間２１ａへ逆流しようとするが、整流部２００の水平部部の下部側まで上昇してきた気流は、屈曲部２０１に沿って下方へガイドされるため、整流部２００と処理室２１の内周壁との間の空間を介して上側空間２１ａに戻りにくくなるため、逆流がより一層抑制される。
【００３４】
また、図９に示す例では、整流部２１０の下面における内周縁部及び外周縁部に各々全周に亘って下方に突出させた突出部２１１、２１２を設け、外周縁部及び内周縁部の間に凹部２１４を形成している。また、図１０は図９と同様の構成であるが、整流部２２０の凹部を湾曲形成としている。図９及び図１０の例では、下側空間２１ｂへ流れてきたガス一部が熱により対流して上側空間２１ａへ逆流しようとするが、凹部内に入り込んだ気流が凹部の内周面にガイドされて下方へ向かうことから、逆流が抑制される効果が大きい。図８から図１０に示す３つの例はいずれも整流部の外縁部を下方側へ屈曲した構造という点で共通している。
【００３５】
また、他の実施の形態では、図１１に示すように処理室２１の天井部におけるＥＢ照射ユニット４１の外側部位を外方に向かう程低くなるように下方へ傾斜させた傾斜壁２３０とし、この傾斜壁２３０と整流部３４とで挟まれる上側空間２１ａが外方へ向かうに従って狭くなるように構成されている。この例では、ガス供給ノズル５１より吐出されたパージガスは、上側空間２１ａの外方へ向かうに従って流速が速くなり、下側空間２１ｂへ流れ、排気口６４ａ、６４ｂより排気される。従って、上側空間２１ａから下側空間２１ｂへガスが流れる際の流速が大きくなっていることから、下側空間２１ｂから上側空間２１ａへ戻ろうとする気流を抑制することができ、ウエハＷへの昇華物の再付着をより一層低減することができる。
また、図１２に示す例では整流部２４０の上面を外方へ向かうにつれて、上昇するように傾斜させ、整流部２４０と処理室２１の天井部との間隔を狭くするように構成している。さらにまた、図１３に示す例では、傾斜壁２３０と整流部２４０の両方を備えている。これらの例においても図１１の例と同様の作用、効果を得ることができる。
【００３６】
図１４に示す例では、整流部３４の上方に夫々間隔をおいて、２個の環状の整流部２５１、２５２が図示しない支持部材により処理室２１内に支持されて設けられている。これら整流部２５１、２５２は、外方へ向かって縦断面が大きくなるように形成されており、従って処理室２１の上面と整流部２５１との隙間、整流部２５１と整流部２５２との隙間及び整流部２５２と整流部３４との隙間が、夫々外方へ向かって狭くなるように構成されている。この例ではガス供給ノズル５１より吐出されたガスは、前述の隙間を通過する際に、ガスの流速が大きくなって、下側空間２１ｂへ流れ、排気口６４ａ、６４ｂより排気される。従って、上側空間２１ａから下側空間２１ｂへガスが流れる際の流速が大きくなっていることから、下側空間２１ｂから上側空間２１ａへ流れる対流を抑制することができ、ウエハＷへのパーティクルの再付着を防ぐことができる。
【００３７】
また、他の実施の形態では、図１５に示すようにＥＢユニット４１の中心部以外にもガス供給ノズルを設けている。これらノズルは、図１６にレイアウトを示すように中央部に設けた主ノズル５１を中心とした同心円Ｋ１上に周方向に例えば３つの補助ノズル５１ａが等間隔に設けられ、さらに主ノズル５１を中心として補助ノズル５１ａが配置されている同心円Ｋ１よりも大きな直径を有する同心円Ｋ２上に例えば５つの補助ノズル５１ｂが等間隔に配置されている。前記主ノズル５１は既述のガス供給ノズルと同様に円筒形状で、底面及び側面に吐出口が形成されている。補助ノズル５１ａ、５１ｂは、同心円の外方及び下方へ向けてガスが吐出できるようにガス吐出口が形成されている。なお、補助ノズルは下方側に向かってガスが吐出できるように円筒体の下面にのみガス吐出口を設けたものであってもよい。これらノズル５１、５１ａ、５１ｂには夫々配管が接続され、バルブ
を介してガス供給源５３に接続されている。
【００３８】
この例では、主ノズル５１から吐出されたガスは、処理室２１の外方へ流れるに従って、流速が小さくなるが、補助ノズル５１ａ、５１ｂより吐出されるガスと合流し、ウエハＷの周縁部においても早い流速が維持され、下側空間２１ｂへ流れ、排気口より排出される。補助ノズル５１ａ、５１ｂは、主ノズル５１のガスの導入を補償するためのものである。このようにノズル５１、５１ａ、５１ｂを中心から外方へ向けて段階的に配置することにより、ガスが段階的に供給されるためガスの流速が処理室２１の外側まで大きい状態を維持することができ、ガスが上側空間２１ａから下側空間２１ｂへ一方向へ流れることから、ウエハＷに昇華物が付着するのを防止することができる。なお、既述の整流部の外縁部が下方側に屈曲した実施の形態、整流部と処理室２１の天井部との間の空間が、整流部の外縁に向かうにつれて狭くなるように構成した実施の形態及びガス導入部からのガスの導入を補助するために、処理室２１の天井部の中央部から外縁側に寄った位置に更にガス導入部を設けた実施の形態のうちいずれか２つを組み合わせてもよいし、いずれか３つを組み合わせてもよい。
【００３９】
また、図１７は、既述の傾斜壁２３０とノズル５１、５１ａ、５１ｂを備えた装置である。このように装置を構成すれば、ＥＢキュア装置やＵＶキュア装置のように装置の上面に照射窓がある場合において、上面に十分な傾斜壁２３０を確保する場所がなく、傾斜壁２３０よる気流の流速増大効果が十分に得られない場合でも、傾斜壁２３０とノズル５１、５１ａ、５１ｂの相乗効果により、ガスの流速を処理室内の外側でも高い状態を維持できる。従って、ガスが上側空間２１ａから下側空間２１ｂへ一方向へ流れることから、ウエハＷに昇華物が再付着するのを防止することができる。
【符号の説明】
【００４０】
Ｗ ウエハ
２ ＥＢキュアユニット
２１ 処理室
２１ａ 上側空間
２１ｂ 下側空間
３１ 基板載置台
３３ ヒータ
３４ 整流部
４１ ＥＢ照射ユニット
４２ ＥＢ照射チューブ
４３ 照射制御装置
５１ ガス供給ノズル
５２ ガス供給源
６１ 排気リング
６４ａ、６４ｂ 排気口
６７ 吸引排気部
８ 制御部
１００ 絶縁膜形成装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布膜が形成された基板を気密な処理容器内にて減圧雰囲気下で熱処理することにより当該塗布膜を改質する装置において、
前記処理容器内に基板を水平に載置するために設けられ、基板と同じか基板よりも広い基板載置台と、
この基板載置台を加熱するための加熱手段と、
前記処理容器の天井部の中央部に、前記基板載置台と対向するように設けられ、前記処理容器内にパージガスを導入するためのガス導入部と、
前記処理容器の底部に形成された排気口と、
前記基板載置台の外縁側から外方に突出し、当該基板載置台の周方向に沿って設けられると共に処理容器の底面との間に空間を形成する整流部と、を備えたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
前記処理容器の底面から上方に伸びるように設けられ、その横断面が前記基板載置台と略同じ大きさである環状体を備え、
前記基板載置台はこの環状体の上面を塞ぐように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記整流部の外縁部が下方側に屈曲していることを特徴とする請求項１または２に記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記整流部と処理容器の天井部との間の空間は、当該整流部の外縁に向かうにつれて狭くな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３のいずれか一つに記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記ガス導入部からのガスの導入を補助するために、処理容器の天井部の中央部から外縁側に寄った位置に更にガス導入部を設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の熱処理装置。
【請求項１】
塗布膜が形成された基板を気密な処理容器内にて減圧雰囲気下で熱処理することにより当該塗布膜を改質する装置において、
前記処理容器内に基板を水平に載置するために設けられ、基板と同じか基板よりも広い基板載置台と、
この基板載置台を加熱するための加熱手段と、
前記処理容器の天井部の中央部に、前記基板載置台と対向するように設けられ、前記処理容器内にパージガスを導入するためのガス導入部と、
前記処理容器の底部に形成された排気口と、
前記基板載置台の外縁側から外方に突出し、当該基板載置台の周方向に沿って設けられると共に処理容器の底面との間に空間を形成する整流部と、を備えたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
前記処理容器の底面から上方に伸びるように設けられ、その横断面が前記基板載置台と略同じ大きさである環状体を備え、
前記基板載置台はこの環状体の上面を塞ぐように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記整流部の外縁部が下方側に屈曲していることを特徴とする請求項１または２に記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記整流部と処理容器の天井部との間の空間は、当該整流部の外縁に向かうにつれて狭くな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３のいずれか一つに記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記ガス導入部からのガスの導入を補助するために、処理容器の天井部の中央部から外縁側に寄った位置に更にガス導入部を設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の熱処理装置。
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１０−２７２７６５（Ｐ２０１０−２７２７６５Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２４６１６（Ｐ２００９−１２４６１６）
【出願日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【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２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【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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