(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をホットプレート上に直接もしくは間隔を設けて載置し、ホットプレートの周囲から下方へ排気するとともに、ホットプレートの上方から下向きに不活性ガスを供給しながら、ホットプレートによって基板を加熱する基板の熱処理方法において、
前記ホットプレートの上方から下向きに供給される不活性ガスの流速を位置によって変化させ、ホットプレート上の基板の表面へ流下する不活性ガスの流速を小さくし、かつ、基板表面外における基板の周辺へ流下する不活性ガスの流速を大きくするとともに、基板表面外における基板の周辺へ流下する不活性ガスの流量を、ホットプレートの周囲から下方への排気がホットプレート上の基板の周縁部の雰囲気に影響を及ぼさないように大きくすることを特徴とする基板の熱処理方法。
【請求項２】
基板を直接もしくは間隔を設けて載置し基板を加熱するホットプレートと、
このホットプレートの上方を覆うように配設されてホットプレートとの間に処理空間を形成し、底板によって仕切られたガス通路が内部に形成され、前記底板に複数個のガス吹出し孔が穿設されたフードと、
このフードの前記ガス通路内へ不活性ガスを供給するガス供給用配管と、
前記ホットプレートの周囲から下方へ排気する排気手段とを備えた基板の熱処理装置において、
前記フードの底板の複数個のガス吹出し孔から下向きに供給される不活性ガスの流速を、前記ホットプレート上の基板の表面へ流下する不活性ガスにおいて小さく、基板表面外における基板の周辺へ流下する不活性ガスにおいて大きくなるように調整する流速分配手段を設け、基板表面外における基板の周辺へ流下する不活性ガスの流量を、前記排気手段によるホットプレートの周囲から下方への排気がホットプレート上の基板の周縁部の雰囲気に影響を及ぼさないように大きく設定したことを特徴とする基板の熱処理装置。
【請求項３】
流速分配手段が、
フードの底板の上方に、底板と平行に上板を配設して、その上板に複数個の透孔を散在させて穿設し、底板に穿設される複数個のガス吹出し孔を、周縁領域において前記透孔と平面視で一致させ、それより内側の領域において透孔と平面視で不一致となるように配置して構成された請求項２記載の基板の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置（ＬＣＤ）用或いはフォトマスク用のガラス基板などの基板の表面に、例えばＳＯＧ（ｓｐｉｎ  ｏｎ  ｇｌａｓｓ）材やドーパント材やレジストなどの塗布液を塗布した後において、基板をホットプレート上に載置して熱処理する方法、並びに、その方法を実施するのに使用される基板の熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハ等の基板の表面にＳＯＧ材やドーパント材などの塗布液を塗布した後、その基板を熱処理して、基板表面にＳＯＧ膜やドーパント膜、レジスト膜などの被膜を形成する場合、基板の熱処理には、ホットプレートを備えた熱処理装置が使用されている。この熱処理装置では、図６に模式図を示すように、表面に塗布液が塗布された基板Ｗをホットプレート１上に直接（或いは間隔を設けて）載置し、基板Ｗの表面に塗布された塗布液から蒸発した溶剤蒸気が周囲へ拡散しないように、図示しない排気手段によりホットプレート１の周囲から下方へ、例えば−５ｍｍＨ２Ｏ程度の排気圧で排気しながら、ホットプレート１により基板Ｗを加熱するようにしている。また、ホットプレート１の周囲から下方へ排気するだけであると、排気の影響により、基板Ｗの周縁部において基板Ｗ上の被膜に膜厚異常が起こる、といったことが知られている。そこで、そのような被膜の膜厚異常を防止するために、ホットプレート１の上方に、それを覆ってホットプレート１との間に処理空間が形成されるようにフード２を配設し、そのフード２の内部へパージ用不活性ガス、例えば窒素ガスを供給し、フード２から下向きに排気量に見合った量の窒素ガス、例えば１０  ｌ／ｍｉｎ程度の量の窒素ガスを供給し、その窒素ガスを基板Ｗの表面に塗布された塗布液から蒸発した溶剤蒸気と共にホットプレート１の周囲から下方へ排気しながら、基板Ｗの熱処理を行なうようにしている。
【０００３】
ホットプレート１上の基板Ｗに向かって下向きに窒素ガスを供給するフード２は、複数個のガス吹出し孔４が穿設された底板３と、この底板３の上方にそれと平行に配置され複数個の透孔６が穿設された上板５とで内部が２室に仕切られ、窒素ガス供給源から供給された窒素ガスをガス導入室７内へ導入し、ガス導入室７へ導入された窒素ガスを、上板５に穿設された複数個の透孔６を通して整流室８内へ流入させ、整流室８内から底板３に穿設された複数個のガス吹出し孔４を通して窒素ガスを下向きに吹き出すような構成となっている。そして、従来のフード２では、上板５に穿設された各透孔６と底板３に穿設された各ガス吹出し孔４とがそれぞれ互いに対応するように配置されていて、底板３のガス吹出し孔４から窒素ガスが水平方向において一様に吹き出され、基板Ｗの全面に均一に窒素ガスが供給されるようになっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の基板処理装置では、基板Ｗの全面に対して均一に窒素ガスが供給されホットプレート１の周囲から下方へ排気されるため、図６に示したような気流を生じるが、フード２の底板３の各ガス吹出し孔４から吹き出された窒素ガスが基板Ｗに直接当たる各位置にそれぞれ局所的な温度低下や雰囲気変化を生じる。この結果、基板Ｗの中央部の、各ガス吹出し孔４から吹き出された窒素ガスが直接当たった複数位置でスポット的に膜厚が変化し、処理むらを生じることがあった。尚、フード２から下向きに供給されるパージ用窒素ガスの流量を少なくすると、基板Ｗの中央部に集中的に発生していた前記処理むらは生じなくなるが、ホットプレート１の周囲からの排気量に比べてパージ用窒素ガスの供給量が少なくなるために、排気の影響が現れて、基板Ｗの周縁部に被膜の膜厚異常が起こることとなる。
【０００５】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、基板をホットプレート上に載置してホットプレートの周囲から排気するとともにホットプレートの上方から下向きにパージ用不活性ガスを供給しながら基板の熱処理を行なう場合に、パージ用不活性ガスの供給に起因して従来基板の中央部に生じていた処理むらの発生を防止し、その際、排気の影響によって基板の周縁部に被膜の膜厚異常といったことも起こらないようにして、基板の処理品質の向上を図ることができる基板の熱処理方法を提供すること、並びに、その方法を実施するのに使用される基板の熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、基板をホットプレート上に直接もしくは間隔を設けて載置し、ホットプレートの周囲から下方へ排気するとともに、ホットプレートの上方から下向きに不活性ガスを供給しながら、ホットプレートによって基板を加熱して熱処理する場合に、前記ホットプレート上の基板の表面へ流下する不活性ガスの流速が小さくなり、基板表面外における基板の周辺へ流下する不活性ガスの流速が大きくなるように、ホットプレートの上方から下向きに供給される不活性ガスの流速を位置によって変化させるとともに、基板表面外における基板の周辺へ流下する不活性ガスの流量を、ホットプレートの周囲から下方への排気がホットプレート上の基板の周縁部の雰囲気に影響を及ぼさないように大きくすることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、基板を直接もしくは間隔を設けて載置し基板を加熱するホットプレートと、このホットプレートの上方を覆うように配設されてホットプレートとの間に処理空間を形成し、底板によって仕切られたガス通路が内部に形成され、前記底板に複数個のガス吹出し孔が穿設されたフードと、このフードの前記ガス通路内へ不活性ガスを供給するガス供給用配管と、前記ホットプレートの周囲から下方へ排気する排気手段とを備えた基板の熱処理装置において、前記フードの底板の複数個のガス吹出し孔から下向きに供給される不活性ガスの流速を、前記ホットプレート上の基板の表面へ流下する不活性ガスにおいて小さく、基板表面外における基板の周辺へ流下する不活性ガスにおいて大きくなるように調整する流速分配手段を設け、基板表面外における基板の周辺へ流下する不活性ガスの流量を、前記排気手段によるホットプレートの周囲から下方への排気がホットプレート上の基板の周縁部の雰囲気に影響を及ぼさないように大きく設定したことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明の熱処理装置において、上記フードの底板の上方に、底板と平行に上板を配設して、その上板に複数個の透孔を散在させて穿設し、底板に穿設される複数個のガス吹出し孔を、周縁領域において前記透孔と平面視で一致させ、それより内側の領域において透孔と平面視で不一致となるように配置することにより、上記流速分配手段を構成した。
【０００９】
請求項１に係る発明の熱処理方法では、ホットプレート上の基板の表面へ流下する不活性ガスの流速が小さくなるようにされているので、不活性ガスは、緩やかに基板の表面に向かって流れた後、基板の表面から発生した溶剤蒸気と共に基板の周辺へと流れる。このため、基板面において従来のような局所的な温度低下や雰囲気変化を生じることがない。一方、基板表面外における基板の周辺へ流下する不活性ガスの流速が大きくなるようにされ、その流量を大きくされており、基板の周辺へ流下した不活性ガスは、ホットプレートの周囲から下方への排気流に乗ってそのまま排気される。このように、基板の周辺への不活性ガスの供給量が多くなるようにされているため、ホットプレート上の基板の周縁部の雰囲気が、ホットプレートの周囲からの排気による影響を受けることはなく、排気の影響によって基板の周縁部に被膜の膜厚異常が起こる、といった心配が無くなる。尚、基板の周辺だけに不活性ガスを下向きに供給し、基板の表面へは不活性ガスを流下させないようにすると、基板面における局所的な温度低下や雰囲気変化を生じることがなくなるが、基板の表面から発生した溶剤蒸気を基板の周囲から排出することができなくなり、膜品質に対し悪影響を及ぼすことになる。
【００１０】
請求項２に係る発明の熱処理装置では、ガス供給手段によりフードのガス通路内へ不活性ガスが供給され、その不活性ガスは、フードの底板に穿設された複数個のガス吹出し孔から下向きに供給される。このとき、流速分配手段により、ホットプレート上の基板の表面へ流下する不活性ガスの流速が小さく、基板表面外における基板の周辺へ流下する不活性ガスの流速が大きくなるように調整されている。このように、ホットプレート上の基板の表面へ流下する不活性ガスの流速が小さくなるように調整されているので、不活性ガスは、緩やかに基板の表面に向かって流れた後基板の周辺へと流れる。このため、基板面において従来の装置におけるような局所的な温度低下や雰囲気変化を生じることがない。一方、基板の周辺へ流下する不活性ガスの流速が大きくなるように調整され、その流量が大きくなるように設定されているので、排気手段によるホットプレートの周囲からの下方への排気が、ホットプレート上の基板の周縁部の雰囲気に影響を及ぼすことがなく、排気の影響によって基板の周縁部に被膜の膜厚異常が起こることがない。
【００１１】
請求項３に記載された構成の流速分配手段では、底板の周縁領域においてガス吹出し孔が上板の透孔と平面視で一致しているので、フード内において上板の透孔を通って流下した不活性ガスは、流速を減じることなくそのまま底板のガス吹出し孔から下向きに吹き出される。一方、底板の前記周縁領域より内側の領域においてガス吹出し孔は上板の透孔と平面視で不一致となっているので、フード内において上板の透孔を通って流下した不活性ガスは、底板の上面に当たって流速を減じ、迂回して底板のガス吹出し孔から小さな流速で下向きに吹き出される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の最良の実施形態について図１ないし図５を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、この発明に係る基板の熱処理方法を実施するのに使用される装置の概略構成の１例を示す模式図である。この熱処理装置は、表面に塗布液、例えばＳＯＧ材が塗布された基板Ｗを直接もしくは間隔を設けて載置するホットプレート１０の上方に、それを覆うようにフード１２を配設して構成されており、フード１２とホットプレート１０との間に処理空間が形成される。フード１２の内部は、互いに平行に配設された底板１４と上板１８とによってガス導入室２２と流速分配室２４との２つ室に仕切られており、底板１４には複数個のガス吹出し孔１６が穿設され、上板１８には複数個の透孔２０が穿設されている。また、ホットプレート１０の周囲は、図示しない排気手段により、例えば−５ｍｍＨ２Ｏ程度の排気圧で下方へ排気されており、基板Ｗの加熱処理に伴って基板表面から発生する溶剤蒸気を周囲へ漏出させることなく処理空間から排出するようにしている。
【００１３】
フード１２は、パージ用不活性ガス、例えば窒素ガスの供給源に流路接続されており、窒素ガス供給源からフード１２へは、ホットプレート１０の周囲からの排気量に見合った量、例えば１０  ｌ／ｍｉｎ程度の量の窒素ガスが供給され、窒素ガス供給源から供給される窒素ガスは、まずガス導入室２２内へ導入される。そして、ガス導入室２２内へ導入された窒素ガスは、上板１８に穿設された複数個の透孔２０を通って流速分配室２４内へ流入し、流速分配室２４内へ流入した窒素ガスは、底板１４に穿設された複数個のガス吹出し孔１６を通って下向きに吹き出すようになっている。この場合、このフード１２では、その周縁部において、上板１８に穿設された各透孔２０と底板１４に穿設された各ガス吹出し孔１６とが平面視で一致するように、すなわちそれぞれ同一鉛直線上に透孔２０とガス吹出し孔１６とが位置するように配置されている。一方、フード１２の前記周縁部より内側の部分において、上板１８の各透孔２０と底板１４の各ガス吹出し孔１６とが平面視で不一致となるように、すなわち透孔２０の位置とガス吹出し孔１６の位置とが鉛直方向においてずれるように配置されている。
【００１４】
フード１２の具体的構成例を図２ないし図４に示す。図２は、フード１２の縦断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図、図４は図２のＩＶ−ＩＶ線矢視平面図である。
【００１５】
このフード１２は、平面形状が矩形状をなし下面が開口した扁平容器状の下部筐体２６の上面側に、平面形状が円形状をなし密閉された扁平容器状の上部筐体２８を、リング状のスペーサ板３０を介在させて固着することにより構成されている。このフード１２において、下部筐体２６の上面板が図１における底板１４をなし、その底板１４に複数個のガス吹出し孔１６が穿設されており、上部筐体２８の下面板が図１における上板１８をなし、その上板１８に複数個の透孔２０が穿設されている。また、上部筐体２８には、窒素ガス供給源に流路接続されるガス導入管３２が設けられており、上部筐体２８の内部空間が図１におけるガス導入室２２をなす。尚、ガス導入管３２が、本願の請求項２でいうところのガス供給用配管に相当する。上部筐体２８の下面板の周縁部及び下部筐体２６の上面とスペーサ板３０とは、それぞれ気密に接合されており、上部筐体２８の下面板と下部筐体２６の上面板との間の隙間空間が図１における流速分配室２４をなす。
【００１６】
上板１８に穿設された透孔２０は、図３に示すように、上板１８の周縁部に円周方向に一列に小さな間隔で多数個配置されるとともに、その周縁部より内側には大きな間隔で散在して複数個配置されている。また、底板１４に穿設されたガス吹出し孔１６は、図４に示すように、上板１８の周縁部の円周方向に多数個配置された透孔２０ａの直下位置に透孔２０ａと同数配置されるとともに、その円周方向に一列に配置されたガス吹出し孔１６ａの内側には、透孔２０ｂの１／４の個数のガス吹出し孔１６ｂが大きな間隔で散在しかつ互いに隣接する４個の透孔２０ｂの対角線の交点位置に対応する位置に配置されている。
【００１７】
図２ないし図４に示したフード１２において、ガス導入管３２を通してガス導入室２２内へ窒素ガスを供給すると、ガス導入室２２内へ導入された窒素ガスは、上板１８の透孔２０を通り流速分配室２４を通過して底板１４のガス吹出し孔１６から下向きに吹き出すが、上板１８の周縁部の透孔２０ａを通って流下した窒素ガスは、流速を減じることなくそのまま底板１４のガス吹出し孔１６ａから大きな流速で吹き出し、一方、上板１８の周縁部の内側の透孔２０ｂを通って流下した窒素ガスは、底板１４の上面に当たって流速を減じ、迂回して底板１４のガス吹出し孔１６ｂから小さな流速で吹き出す。また、底板１４には、図４に示すように、周縁付近の円周方向に多数個のガス吹出し孔１６ａが穿設され、一方、その一列に並んだガス吹出し孔１６ａの内側の領域には、少ない個数のガス吹出し孔１６ｂしか穿設されていないので、フード１２の周縁部から下向きに供給される窒素ガスの流量は、フード１２の周縁部より内側の部分から下向きに供給される窒素ガスの流量に比べて大きくなる。従って、このフード１２からは、基板Ｗの周辺へ大きな流速で大きな流量の窒素ガスが供給され、基板Ｗの表面に向かっては小さな流速で小さな流量の窒素ガスが流下することとなる。そして、基板Ｗの周辺へ流下した窒素ガスは、ホットプレート１０の周囲から下方への排気流に乗ってそのまま排気され、基板Ｗの周辺に基板Ｗを取り囲むようにエアーカーテンを形成する。一方、基板Ｗの表面へ流下した窒素ガスは、基板Ｗの表面に塗布されたＳＯＧ材から蒸発した溶剤蒸気と共に基板Ｗの周辺へ緩やかに流れ、ホットプレート１０の周囲から下方へ排気される。
【００１８】
尚、基板Ｗの周辺へ流下する窒素ガスの流速を大きくし基板Ｗの表面へ流下する窒素ガスの流速を小さくする手段としては、図１ないし図４に示したような構成のフード１２を使用する以外にも種々の構成を採り得る。例えば、図５に示すように、図２ないし図４に示した底板１４のようにガス吹出し孔３８が穿設された底板３６を有するフード３４の内部を、周縁室４０とそれより内側の内方室４２とに仕切るとともに、窒素ガス供給源に接続されたガス供給配管を、周縁室４０に連通するガス導入配管４６と内方室４２に連通するガス導入配管４８とに分岐させて、ガス導入管４８にバルブ５０を介挿し、周縁室４０内への窒素ガス供給量を内方室４２内への窒素ガス供給量よりも大きくするような構成としてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の方法により、基板をホットプレート上に載置してホットプレートの周囲から下向きに排気するとともにホットプレートの上方から下向きにパージ用不活性ガスを供給しながら基板を熱処理するようにしたときは、基板面において局所的な温度低下や雰囲気変化を生じることがなくなるので、基板表面へのパージ用ガスの供給に起因して従来基板の中央部に生じていたような処理むらの発生がなくなるとともに、基板の周縁部が排気の影響を受けることもないので、排気の影響によって基板の周縁部にＳＯＧ膜等の被膜の膜厚異常が起こる、といったことも防止される。この結果、基板の熱処理品質の向上が図られる。
【００２０】
請求項２に係る発明の熱処理装置を使用すれば、請求項１に係る発明の方法を好適に実施して、上記効果を奏することができる。
【００２１】
請求項３に記載された構成の流速分配手段を使用すれば、ホットプレート上に載置された基板の周辺へ流下する不活性ガスの流速を大きくし、基板の表面へ流下する不活性ガスの流速を小さくすることができ、請求項１に係る発明の上記効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る基板の熱処理方法を実施するのに使用される熱処理装置の概略構成の１例を示す模式図である。
【図２】図１に示した熱処理装置のフードの具体的構成例を示す縦断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線矢視平面図である。
【図５】図１とは異なる熱処理装置の概略構成例を示す模式図である。
【図６】従来の熱処理装置の概略構成の１例を示す模式図である。
【符号の説明】
１０  ホットプレート
１２、３４  フード
１４、３６  底板
１６、３８  ガス吹出し孔
１８  上板
２０  透孔
２２  ガス導入室
２４  流速分配室
４０  周縁室
４２  内方室
４６、４８  ガス導入配管
５０  バルブ
Ｗ  基板
【図１】
0003609179.tif 000002
【図２】
0003609179.tif 000003
【図３】
0003609179.tif 000004
【図４】
0003609179.tif 000005
【図５】
0003609179.tif 000006
【図６】
0003609179.tif 000007