(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が載置される熱板と、
前記熱板を貫通し、上昇状態では熱板表面から突出して基板を支持し、下降状態では熱板表面より埋没して前記基板を熱板上に載置する昇降可能な支持部材と、
前記基板の外周を囲むように配置され、前記熱板に載置された基板の厚さ方向に沿って通気口が複数設けられた昇降可能なシャッタ部材を有し、該シャッタ部材が上昇または下降した状態で前記熱板との間で処理空間を形成する処理室と、
前記処理室内に前記通気口を介して加熱された不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と
を具備することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記支持部材により支持された基板は、当該装置の外部から受け渡された位置でかつ前記シャッタ部材が上昇または下降して熱板との間で処理空間を形成した状態で、上下の前記通気口のほぼ中央に位置するようにされていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置において、
前記基板を当該装置の外部から受け渡された支持部材は、前記シャッタ部材が上昇または下降して熱板との間で処理空間を形成した状態でかつ前記通気口から加熱された不活性ガスを供給された状態で下降して前記基板を前記熱板上に載置することを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の基板処理装置において、
前記不活性ガス供給手段は、前記不活性ガスの供給量を徐々に増加させながら供給することにより前記処理室内を前記不活性ガスに置換することを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
基板が載置される熱板と、
前記熱板を貫通し、上昇状態では熱板表面から突出して基板を支持し、下降状態では熱板表面より埋没して前記基板を熱板上に載置する昇降可能な支持部材と、
前記熱板に載置された基板を覆うように配置され、外周内側に前記熱板に載置された基板の厚さ方向に沿って通気口が複数設けられた昇降可能な蓋体と、
前記通気口から加熱された不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と
を具備することを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の基板処理装置において、
前記蓋体を昇降する昇降機構を更に具備することを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の基板処理装置において、
前記通気口は、前記蓋体の外周内側にほぼ等間隔で設けられ、
前記蓋体には、前記通気口から供給される不活性ガスを一旦蓄えて前記各通気口に行き渡すためのバッファが設けられていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項８】
請求項５から請求項７のうちいずれか１項に記載の基板処理装置において、
前記複数の通気口のうち少なくとも１つの通気口は、基板表面に対してほぼ平行に不活性ガスを供給するものであり、
前記複数の通気口のうち少なくとも１つの通気口は、基板表面に対して斜め方向に不活性ガスを供給するものであることを特徴とする基板処理装置。
【請求項９】
請求項５から請求項８のうちいずれか１項に記載の基板処理装置において、
前記熱板及び前記蓋体を囲うように設けられ、前記熱板との間で基板を搬入出するための開口部が設けられた筐体と、
前記蓋体と一体的に昇降し、前記開口部を開閉するシャッター部材と
を更に具備することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１０】
請求項９の基板処理装置において、
前記開口部を前記シャッター部材で閉じた状態で、前記開口部とシャッター部材との間に微少な隙間を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の基板処理装置において、
基板が載置される冷却板と、
前記処理室と連通口を介して連通され、かつ前記冷却板との間で前記基板を処理するための処理空間が形成された冷却処理室と、
冷却された不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
前記冷却処理室内で前記冷却板上に載置された基板のほぼ中央の上方に配置され、前記不活性ガス供給手段から供給された不活性ガスを該基板の外周に向けて傾斜しつつ噴出する噴出口を有する不活性ガス噴出ノズルと
をさらに具備することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１２】
（ａ）熱板の上方に基板を搬入する工程と、
（ｂ）加熱された不活性ガスを前記基板の外周側から基板の両面に供給しつつ、前記基板を下降する工程と、
（ｃ）前記基板を前記熱板上に載置して加熱する工程と
を具備することを特徴とする基板処理方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の基板処理方法において、
前記工程（ｂ）において、前記加熱された不活性ガスの供給量を徐々に増加することを特徴とする基板処理方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の基板処理方法において、
前記工程（ｃ）において、前記加熱された不活性ガスの供給量を減少させることを特徴とする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板を加熱処理や冷却処理する基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程においては、例えばＳＯＤ（Ｓｐｉｎ  ｏｎ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）システムにより層間絶縁膜を形成している。このＳＯＤシステムでは、例えばゾル−ゲル方法により、ウエハ上に塗布膜をスピンコートし、化学的処理または加熱処理等を施して層間絶縁膜を形成している。
【０００３】
例えばゾル−ゲル方法により層間絶縁膜を形成する場合には、まず半導体ウエハ（以下、「ウエハ」と呼ぶ。）上に絶縁膜材料、例えばＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）のコロイドを有機溶媒に分散させた溶液を供給する。次に、溶液が供給されたウエハをゲル化処理し、次いで溶媒の置換を行う。そして、溶媒の置換されたウエハを加熱処理している。
【０００４】
これら一連の工程においては、様々な加熱処理や冷却処理が行われる。一般に、加熱処理工程においては、ウエハを加熱処理室に搬入し、支持部材によりウエハを支持した状態のままで処理室内を低酸素雰囲気とする。低酸素雰囲気に達したら、熱板上にウエハを載置し加熱処理を行う。ウエハを高温で加熱処理する際には、絶縁膜材料からなる塗布膜の酸化防止の観点から低酸素雰囲気中で処理が行われるが、一般にこのような低酸素雰囲気は処理室内を不活性ガスであるＮ２ガスで置換することにより行われる。また、冷却処理工程においては処理室内の冷却板に基板を載置し、処理室の上部に配置される通気口からウエハ表面に向かって不活性ガスが送風されるように処理室内を低酸素雰囲気として冷却処理をしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように処理室を低酸素雰囲気としてから熱板上にウエハを載置して加熱処理を行うため、所望の低酸素雰囲気を形成するのに多大な時間を要し、低酸素下での加熱処理に要する時間が実質的に長くなり、ウエハ上に形成される絶縁膜形成のための全体の処理時間に影響を与えるという、課題がある。また、熱板により加熱するため、ウエハ全面を均一に加熱処理できず、加熱むらが生じるという課題がある。
【０００６】
また、冷却処理においては、ウエハ表面に向かって供給される不活性ガスが面内で不均一となり、ウエハ面内での冷却むらが生じるという、課題がある。
【０００７】
本発明の目的は、加熱むらがなく、加熱処理工程を短時間で行うことができる基板処理装置及び基板処理方法を提供することにある。
【０００８】
また本発明の別の目的は、冷却むらのない基板処理装置及び基板処理方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、本発明の基板処理装置は、基板が載置される熱板と、前記熱板を貫通し、上昇状態では熱板表面から突出して基板を支持し、下降状態では熱板に埋没して前記基板を熱板上に載置する昇降可能な支持部材と、前記基板の外周を囲むように配置され、前記熱板に載置された基板の厚さ方向に沿って通気口が複数設けられた昇降可能なシャッタ部材を有し、該シャッタ部材が上昇または下降した状態で前記熱板との間で処理空間を形成する処理室と、前記処理室内に前記通気口を介して加熱された不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
本発明では、シャッタ部材に基板の厚さ方向に沿って通気口が複数設けられているため、基板が支持部材により支持された状態下で、通気口を介して供給される加熱された不活性ガスが基板の両面に送風される。従って、基板の両面を同時に加熱することができ、基板は面内で均一に加熱され加熱むらが生じることがない。更に、基板を支持部材により支持してから熱板に載置するまでの間にも、不活性ガスにより基板の加熱を行うことができるので、従来のように低酸素雰囲気にした後に熱板により加熱処理する場合と比較し、加熱処理に要する時間を短縮することができる。更に、基板の両面に、基板とほぼ水平の方向に不活性ガスが供給されることになるので、この不活性ガスが処理室内に残存する酸素と基板とを遮断する役割をも有し、基板上に形成される塗布膜は加熱状態にあっても酸化が促進されることはない。
【００１１】
本発明の一の形態は、前記支持部材により支持された基板は、当該装置の外部から受け渡された位置でかつ前記シャッタ部材が上昇または下降して熱板との間で処理空間を形成した状態で、上下の前記通気口のほぼ中央に位置するようにされていることを特徴とする。このような構成とすることにより、基板の両面に通気口から送風される不活性ガスを供給することができ、基板面内での加熱むらが生じない。
【００１２】
本発明の一の形態は、前記基板を当該装置の外部から受け渡された支持部材は、前記シャッタ部材が上昇または下降して熱板との間で処理空間を形成した状態でかつ前記通気口から加熱された不活性ガスを供給された状態で下降して前記基板を前記熱板上に載置することを特徴とする。このような構成とすることにより、基板を支持部材により支持してから熱板に載置するまでの基板の移動の間に、不活性ガスの供給工程と加熱処理工程とを同時に行うことができるので、従来のように低酸素雰囲気にした後に熱板により加熱処理する場合と比較し、加熱処理に要する時間を短縮することができる。
【００１３】
本発明の一の形態は、前記不活性ガス供給手段は、前記不活性ガスの供給量を徐々に増加させながら供給することにより前記処理室内を前記不活性ガスに置換することを特徴とする。このような構成によれば、不活性ガスの供給量を徐々に増加させることにより、基板上に形成される塗布膜の酸化を防止しつつ効率よく温度を上昇させることができ、加熱処理時間を従来と比較して短縮することができる。すなわち、基板上に形成される塗布膜は、温度が上昇するにつれ酸化が促進される傾向にあるが、本発明の構成では、高温状態となるに従って処理室内の酸素濃度を低くしていくことが可能なので、塗布膜の酸化を防止しつつ効率の良い加熱処理を実現することができるものである。
【００１４】
本発明の基板処理装置は、基板が載置される冷却板と、前記処理室と連通口を介して連通され、かつ前記冷却板との間で前記基板を処理するための処理空間が形成された冷却処理室と、冷却された不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、前記冷却処理室内で前記冷却板上に載置された基板のほぼ中央の上方に配置され、前記不活性ガス供給手段から供給された不活性ガスを該基板の外周に向けて傾斜しつつ噴出する噴出口を有する不活性ガス噴出ノズルとをさらに具備することを特徴とする。
【００１５】
本発明では、基板の外周に向けて傾斜しつつ噴出する噴出口を有する不活性ガス噴出ノズルを有することにより、不活性ガスを基板全面にむらなく供給することができるので、基板面内での冷却むらが生じることがない。
【００１６】
本発明の基板処理方法は、（ａ）熱板の上方に基板を搬入する工程と、（ｂ）加熱された不活性ガスを前記基板の外周側から基板の両面に供給しつつ、前記基板を下降する工程と、（ｃ）前記基板を前記熱板上に載置して加熱する工程とを具備することを特徴とする。
【００１７】
本発明では、基板の両面に加熱された不活性ガスを供給するので、基板全面をむらなく加熱することができる。
【００１８】
本発明の一の形態では、前記工程（ｂ）において、前記加熱された不活性ガスをその供給量を徐々に増加しつつ供給することを特徴とする。このような構成によれば、基板上に形成される塗布膜の酸化を防止しつつ効率よく温度を上昇させることができ、加熱処理時間を従来と比較して短縮することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
先ず、本発明の基板処理装置としてのＳＯＤ（Ｓｐｉｎ  ｏｎ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）システムを説明する。図１〜図３はこのＳＯＤシステムの全体構成を示す図であって、図１は平面図、図２は正面図および図３は背面図である。
【００２１】
このＳＯＤシステム１は、基板としての半導体ウエハ（以下、ウエハと呼ぶ。）ＷをウエハカセットＣＲで複数枚たとえば２５枚単位で外部からシステムに搬入しまたはシステムから搬出したり、ウエハカセットＣＲに対してウエハＷを搬入・搬出したりするためのカセットブロック１０と、ＳＯＤ塗布工程の中で１枚ずつウエハＷに所定の処理を施す枚葉式の各種処理ステーションを所定位置に多段配置してなる処理ブロック１１と、エージング工程にて必要とされるアンモニア水のボトル、バブラー、ドレインボトル等が設置されたキャビネット１２とを一体に接続した構成を有している。
【００２２】
カセットブロック１０では、図１に示すように、カセット載置台２０上の突起２０ａの位置に複数個たとえば４個までのウエハカセットＣＲがそれぞれのウエハ出入口を処理ブロック１１側に向けてＸ方向一列に載置され、カセット配列方向（Ｘ方向）およびウエハカセットＣＲ内に収納されたウエハのウエハ配列方向（Ｚ垂直方向）に移動可能なウエハ搬送体２１が各ウエハカセットＣＲに選択的にアクセスするようになっている。さらに、このウエハ搬送体２１は、θ方向に回転可能に構成されており、後述するように処理ブロック１１側の第３の組Ｇ３  の多段ステーション部に属する受け渡し・冷却プレート（ＴＣＰ）にもアクセスできるようになっている。
【００２３】
処理ブロック１１では、図１に示すように、中心部に垂直搬送型の主ウエハ搬送機構２２が設けられ、その周りに全ての処理ステーションが１組または複数の組に亙って多段に配置されている。この例では、４組Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４の多段配置構成であり、第１および第２の組Ｇ１，Ｇ２の多段ステーションはシステム正面（図１において手前）側に並置され、第３の組Ｇ３の多段ステーションはカセットブロック１０に隣接して配置され、第４の組Ｇ４の多段ステーションはキャビネット１２に隣接して配置されている。
【００２４】
図２に示すように、第１の組Ｇ１では、カップＣＰ内でウエハＷをスピンチャックに載せて絶縁膜材料を供給し、ウエハを回転させることによりウエハ上に均一な絶縁膜を塗布するＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）と、カップＣＰ内でウエハＷをスピンチャックに載せてＨＭＤＳ及びヘプタン等のエクスチェンジ用薬液を供給し、ウエハ上に塗布された絶縁膜中の溶媒を乾燥工程前に他の溶媒に置き換える処理を行うソルベントエクスチェンジ処理ステーション（ＤＳＥ）とが下から順に２段に重ねられている。
【００２５】
第２の組Ｇ２では、ＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）が上段に配置されている。なお、必要に応じて第２の組Ｇ２の下段にＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）やソルベントエクスチェンジ処理ステーション（ＤＳＥ）等を配置することも可能である。
【００２６】
図３に示すように、第３の組Ｇ３では、２個の低酸素高温加熱処理ステーション（ＯＨＰ）と、低温加熱処理ステーション（ＬＨＰ）と、２個の冷却処理ステーション（ＣＰＬ）と、受け渡し・冷却プレート（ＴＣＰ）と、冷却処理ステーション（ＣＰＬ）とが上から順に多段に配置されている。ここで、低酸素高温加熱処理ステーション（ＯＨＰ）は密閉化可能な処理室内にウエハＷが載置される熱板を有し、熱板の外周の穴から均一にＮ２を吐出しつつ処理室上部中央より排気し、低酸素化雰囲気中でウエハＷを高温加熱処理する。低温加熱処理ステーション（ＬＨＰ）はウエハＷが載置される熱板を有し、ウエハＷを低温加熱処理する。冷却処理ステーション（ＣＰＬ）はウエハＷが載置される冷却板を有し、ウエハＷを冷却処理する。受け渡し・冷却プレート（ＴＣＰ）は下段にウエハＷを冷却する冷却板、上段に受け渡し台を有する２段構造とされ、カセットブロック１０と処理ブロック１１との間でウエハＷの受け渡しを行う。
【００２７】
第４の組Ｇ４では、低温加熱処理ステーション（ＬＨＰ）、２個の低酸素キュア・冷却処理ステーション（ＤＣＣ）と、エージング処理ステーション（ＤＡＣ）とが上から順に多段に配置されている。ここで、低酸素キュア・冷却処理ステーション（ＤＣＣ）は密閉化可能な処理室内に熱板と冷却板とを隣接するように有し、Ｎ２置換された低酸素雰囲気中で高温加熱処理すると共に加熱処理されたウエハＷを冷却処理する。エージング処理ステーション（ＤＡＣ）は密閉化可能な処理室内にＮＨ３＋Ｈ２Ｏを導入してウエハＷをエージング処理し、ウエハＷ上の絶縁膜材料膜をウエットゲル化する。
【００２８】
図４は上述した低酸素キュア・冷却処理ステーション（ＤＣＣ）の平面図、図５はその断面図である。
【００２９】
図４、図５に示すように、低酸素キュア・冷却処理ステーション（ＤＣＣ）は、加熱処理室３４１と、これに隣接して設けられた冷却処理室３４２とを有しており、この加熱処理室３４１は、設定温度が２００〜４７０℃とすることが可能な熱板３４３を有している。この低酸素キュア・冷却処理ステーション（ＤＣＣ）は、さらに主ウエハ搬送機構２２との間でウエハＷを受け渡しする際に開閉される第１のゲートシャッター３４４と、加熱処理室３４１と冷却処理室３４２との間を開閉するための第２のゲートシャッター３４５と、熱板３４３の周囲でウエハＷの外周部を包囲しながら第２のゲートシャッター３４５と共に昇降されるシャッター部材であるリングシャッター３４６とを有している。さらに、熱板３４３を貫通し、ウエハＷを載置して昇降するための３個の支持部材であるリフトピン３４７が昇降自在に設けられている。このリフトピンは上昇状態では熱板３４３の表面から突出してウエハＷをほぼ水平に支持し、下降状態では熱板３４３に埋没してウエハを熱板３４３に載置する。
【００３０】
加熱処理室３４１の下方には、上記３個のリフトピン３４７を昇降するための昇降機構３４８と、リングシャッター３４６を第２のゲートシャッター３４５と共に昇降するための昇降機構３４９と、第１のゲートシャッター３４４を昇降して開閉するための昇降機構３５０とが設けられている。
【００３１】
この加熱処理室３４１と冷却処理室３４２とは、連通口３５２を介して連通されており、ウエハＷを載置して冷却するための冷却板３５３がガイドプレート３５４に沿って移動機構３５５により水平方向に移動自在に構成されている。これにより、冷却板３５２は、連通口３５２を介して加熱処理室３４１内に進入することができ、加熱処理室４１内の熱板３４３により加熱された後のウエハＷをリフトピン３４７から受け取って冷却処理室３４２内に搬入し、ウエハＷの冷却後、ウエハＷをリフトピン３４７に戻すようになっている。
【００３２】
以下に、図４、図５、図７〜図１０を用いて、低酸素キュア・冷却処理ステーション（ＤＣＣ）内の加熱処理室３４１、冷却処理室３４２各々の構造及び低酸素キュア・冷却処理ステーション（ＤＣＣ）内での装置動作について詳細に説明する。図７〜図９は低酸素キュア・冷却処理ステーション（ＤＣＣ）の装置動作を示すフロー図、図１０は動作時の加熱処理室３４１内に供給される不活性ガス供給量の経時変化を示す図である。
【００３３】
まず、第１のゲートシャッター３４４が開き、加熱処理室３４１内に主ウエハ搬送機構２２から受け渡されたウエハＷが搬送され、図７（ａ）に示すようにリフトピン３４７がウエハＷを水平に支持する。この際、リフトピン３４７は上昇した状態、リングシャッター３４６は降下した状態となっている。
【００３４】
次に、図７（ｂ）に示すように、リングシャッター３４６が上昇するとともに、蓋体３４８が下降して、熱板３４３、リングシャッター３４６、蓋体３４８とで処理空間が形成される。リングシャッター３４６は中空構造を有し、内側面には、ウエハＷの厚さ方向、更にウエハＷと水平な方向に通気口３４６ａが複数設けられ、リングシャッター３４６の内側面全面に均一に複数の通気口３４６ａが設けられている。そして、処理空間が形成された状態では、ウエハＷは上下の通気口３４６ａのほぼ中央に位置している。
【００３５】
次に、図７（ｃ）、図８（ａ）に示すように、加熱処理室３４１は、図示しない供給源から、リングシャッター３４６の通気口３４６ａを介して、その中に常温から４７０℃に加熱されたＮ２等の不活性ガスが供給されるように構成され、さらに、その中が排気管３５１を介して排気されるように構成されている。そして、加熱処理室３４１内が排気され、同時にＮ２ガスが供給されて加熱処理室３４１内を徐々に低酸素濃度雰囲気とする間に、リフトピン３４７が降下されウエハＷが降下される。ウエハＷが下降され、熱板３４３上に載置されるまでの間、図１０に示すようにＮ２ガスはその供給量を徐々に増加させて３０秒間、加熱処理室３４１内に供給される。ウエハＷが熱板３４３に載置されるまでの間、リングシャッター３４６の内側面にウエハＷの厚さ方向に複数の通気口が設けられることにより、ウエハＷの両面にはウエハＷとほぼ水平な方向にＮ２ガスが供給されることになり、ウエハＷを均一にむらなく加熱することができる。また、Ｎ２ガスを徐々に増加させて供給することにより、ウエハＷ上に形成された塗布膜の酸化を防止しつつ効率的な温度上昇を可能とする。ここで、Ｎ２ガスは、リングシャッター３４６の下部に設けられた１個または複数個の供給口３４６ｂからリングシャッター３４６内に供給され、リングシャッター３４６の内部空間を通り、通気口３４６ａを介して加熱処理室３４１内に供給されている。リングシャッター３４６の内部空間には、複数の通気口３４６ａから均等にＮ２ガスが熱処理室３４１内に供給されるように、複数の弁３４６ｃが形成されている。弁３４６ｃはリング形状をしており、リングシャッター３４６の内部空間の内壁、外壁に交互に突出するように設けられている。
【００３６】
次に図８（ｂ）に示すように、ウエハＷが熱板３４３上に載置される。ウエハＷが熱板３４３上に載置された後、図１０に示すように、加熱処理室内３４２内に、Ｎ２ガスを供給量２０ＮＬ／ｍｉｎで３０秒間一定に保持して供給し、更に徐々にＮ２ガスの供給量を徐々に減少させて７秒間供給し、次にＮ２ガスを１０ＮＬ／ｍｉｎの供給量にて３０秒間一定に保持して供給する。熱板３４３にウエハＷが載置された時点での処理空間内は例えば５０ｐｐｍ以下の低酸素雰囲気であり、この時の熱板３４３の温度は２００〜４７０℃である。ここで、熱板３４３上にウエハＷを載置する際、直接ウエハＷを熱板３４３に載置しても良いし、プロキシミティシートを介して載置しても良い。
【００３７】
次に、図８（ｃ）に示すように、リングシャッター３４６が降下、蓋体３４８が上昇され、リフトピン３４７が上昇して熱板３４３からウエハ３４７を受け取る。この際、Ｎ２ガスは図１０に示すように徐々に供給量が減少されて供給され、最終的には供給が停止される。
【００３８】
次に、冷却板３５３が加熱処理室３４１内に進入して、リフトピン３４７からウエハＷを受け取り、リフトピン３４７が降下される。そして、図９（ａ）に示すように、ウエハを保持した冷却板３５３が冷却処理室３４２に戻される。
【００３９】
次に、第２のゲートシャッター３４５が上昇され、冷却処理室３４２内に処理空間が形成される。冷却処理室３４２は、図９（ｂ）に示すように、図示しない供給手段から供給路である供給管３５６を介してその中にＮ２等の不活性ガスが供給されるように構成され、さらに、その中が排気管３５７を介して外部に排気されるように構成されている。不活性ガス噴出ノズルである供給管３５６は、冷却板３５３上に載置されたウエハＷのほぼ中央の上方に配置され、Ｎ２ガスをウエハＷの外周に向けて傾斜しつつ噴出する噴出口３５６ａを有している。更に供給管３５６の出口付近には整流板３５８が配置されており、Ｎ２ガスの流れの方向を制御している。供給管３５６の噴出口の形状をウエハＷの外周に向けて傾斜するテーパー形状とすることにより、整流板３５８では制御しきれないＮ２ガスの流れを制御することができ、ウエハＷ全面にむらなくＮ２ガスを送風することができる。更に、噴出口３５６ａをテーパー形状とすることにより、ウエハＷ中央部に空気だまり３５９が生じることを防止でき、基板面内で均一な冷却が可能となる。そして、冷却室３４２内が排気されつつ、Ｎ２ガスが供給されて、ウエハＷが低酸素濃度（例えば５０ｐｐｍ以下）の雰囲気において冷却される。この時の冷却温度は、例えば１５０〜４００℃である。この際、ウエハＷは低酸素濃度雰囲気下で冷却されているため、塗布膜の酸化が効果的に防止される。冷却処理終了後、冷却処理室内へのＮ２ガスの供給が停止し、冷却が終了する。
【００４０】
次に、図９（ｃ）に示すように、第２のゲートシャッター３４５が降下され、冷却板３５３が加熱処理室３４１に進入し、次いで、リフトピン３４７が上昇され、ウエハＷが冷却板３５３からリフトピン３４７に戻される。ウエハを搬出した後の冷却板３５３が冷却室内に戻されるとともに、第１のゲートシャッター３４４が開かれ、ウエハＷがメインの搬送機構に戻される。以上により、加熱処理及び冷却処理が終了する。
【００４１】
次にこのように構成されたＳＯＤシステム１における動作について説明する。図８はこのＳＯＤシステム１における処理フローを示している。
【００４２】
まずカセットブロック１０において、処理前のウエハＷはウエハカセットＣＲからウエハ搬送体２１を介して処理ブロック１１側の第３の組Ｇ３に属する受け渡し・冷却プレート（ＴＣＰ）における受け渡し台へ搬送される。
【００４３】
受け渡し・冷却プレート（ＴＣＰ）における受け渡し台に搬送されたウエハＷは主ウエハ搬送機構２２を介して冷却処理ステーション（ＣＰＬ）へ搬送される。そして冷却処理ステーション（ＣＰＬ）において、ウエハＷはＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）における処理に適合する温度まで冷却される（ステップ９０１）。
【００４４】
冷却処理ステーション（ＣＰＬ）で冷却処理されたウエハＷは主ウエハ搬送機構２２を介してＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）へ搬送される。そしてＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）において、ウエハＷはＳＯＤ塗布処理が行われる（ステップ９０２）。
【００４５】
ＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）でＳＯＤ塗布処理が行われたウエハＷは主ウエハ搬送機構２２を介してエージング処理ステーション（ＤＡＣ）へ搬送される。そしてエージング処理ステーション（ＤＡＣ）において、ウエハＷは処理室内にＮＨ３＋Ｈ２Ｏを導入してウエハＷをエージング処理し、ウエハＷ上の絶縁膜材料膜をゲル化する（ステップ９０３）。
【００４６】
エージング処理ステーション（ＤＡＣ）でエージング処理されたウエハＷは主ウエハ搬送機構２２を介してソルベントエクスチェンジ処理ステーション（ＤＳＥ）へ搬送される。そしてソルベントエクスチェンジ処理ステーション（ＤＳＥ）において、ウエハＷはエクスチェンジ用薬液が供給され、ウエハ上に塗布された絶縁膜中の溶媒を他の溶媒に置き換える処理が行われる（ステップ９０４）。
【００４７】
ソルベントエクスチェンジ処理ステーション（ＤＳＥ）で置換処理が行われたウエハＷは主ウエハ搬送機構２２を介して低温加熱処理ステーション（ＬＨＰ）へ搬送される。そして低温加熱処理ステーション（ＬＨＰ）において、ウエハＷは低温加熱処理される（ステップ９０５）。
【００４８】
低温加熱処理ステーション（ＬＨＰ）で低温加熱処理されたウエハＷは主ウエハ搬送機構２２を介して低酸素高温加熱処理ステーション（ＯＨＰ）へ搬送される。そして低酸素高温加熱処理ステーション（ＯＨＰ）において、ウエハＷは低酸素化雰囲気中での高温加熱処理が行われる（ステップ９０６）。
【００４９】
低酸素高温加熱処理ステーション（ＯＨＰ）で高温加熱処理が行われたウエハＷは主ウエハ搬送機構２２を介して低酸素キュア・冷却処理ステーション（ＤＣＣ）へ搬送される。そして低酸素キュア・冷却処理ステーション（ＤＣＣ）において、ウエハＷは低酸素雰囲気中で高温加熱処理され、冷却処理される（ステップ９０７）。
【００５０】
低酸素キュア・冷却処理ステーション（ＤＣＣ）で処理されたウエハＷは主ウエハ搬送機構２２を介して受け渡し・冷却プレート（ＴＣＰ）における冷却板へ搬送される。そして受け渡し・冷却プレート（ＴＣＰ）における冷却板において、ウエハＷは冷却処理される（ステップ９０８）。
【００５１】
受け渡し・冷却プレート（ＴＣＰ）における冷却板で冷却処理されたウエハＷはカセットブロック１０においてウエハ搬送体２１を介してウエハカセットＣＲへ搬送される。
【００５２】
このように本実施形態のＳＯＤシステム１では、縁膜材料が塗布されたウエハＷをエージング処理するエージング処理ステーション（ＤＡＣ）及びエージング処理されたウエハＷをソルベントエクスチェンジ処理するソルベントエクスチェンジ処理ステーション（ＤＳＥ）がシステムと一体化されているので、基板処理に要するトータル時間が非常に短くなる。そして、低酸素キュア・冷却処理ステーション（ＤＣＣ）の加熱処理室のリングシャッターにウエハＷの厚さ方向に複数の通気口が設けられているため、ウエハＷの両面に不活性ガスを供給でき、加熱むらを防止できる。さらに、ウエハＷを加熱処理室内に搬入後、熱板に載置するまでの間に不活性ガスの供給を徐々の増加させているので、ウエハＷに形成される塗布膜の酸化を防止しつつ効率的に基板温度を上昇することができ、実質的な加熱処理時間を短縮することができる。
【００５３】
上記実施形態では、低酸素キュア・冷却処理ステーション（ＤＣＣ）の加熱処理装置のリングシャッター３４６が上昇された状態で処理空間を形成しているが、例えば蓋体３４８とリングシャッター３４６とが一体化して、リングシャッターが下降された状態で処理室が形成されても良い。
【００５４】
更に、低酸素キュア・冷却処理ステーション（ＤＣＣ）の加熱処理装置３４１において、リングシャッター３４６にウエハＷの厚さ方向に複数の通気口を設け、更にウエハＷを熱板３４３に載置するまでの間に不活性ガスの供給量を増加させて供給しているが、このような構成は、熱板を用いる加熱処理装置、例えば低酸素高温加熱処理ステーション（ＯＨＰ）にも適用することができる。
【００５５】
また、上記実施形態では、低酸素キュア・冷却処理ステーション（ＤＣＣ）の冷却処理装置の不活性ガス供給管は基板の外周に向かって傾斜する形状を有する噴出口を有しているが、このような構成は、ＤＣＣの冷却処理装置に限らず、基板中央部の上部にガス供給管が位置し、この供給管を介して処理室内へガスが供給される形態をとる場合にも適用できる。そして、このような構成をとることにより基板全面に均一にガスを供給することができる。また、上記実施形態では、噴出口をテーパー形状としたが、例えば階段状にウエハＷに向かって口が広がる形状としても同様の効果を得ることができる。
【００５６】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
【００５７】
図１１に示すように、この実施形態に係る低酸素キュア・冷却処理ステーション（ＤＣＣ）は、加熱処理室４４１と、これに隣接して設けられ、最初の実施形態と同様の構成の冷却処理室３４２とを有している。
【００５８】
この加熱処理室４４１は、設定温度が２００〜４７０℃とすることが可能な熱板４４３を有している。また、この熱板４４３の上方には、熱板４４３に載置されたウェハＷを覆うように、蓋体４４４が昇降可能に配置されている。蓋体４４４は加熱処理室４４１の下方に配置された昇降機構４４５により昇降駆動されるようになっている。
【００５９】
加熱処理室４４１と冷却処理室３４２との間には、ウェハＷの搬入出をするための開口部４４６が設けられている。この開口部４４６には、蓋体４４４と一体的とされ、蓋体４４４と共に昇降するシャッター部材４４７が設けられている。ここで、図１２に示すように、開口部４４６をシャッター部材４４７で閉じた状態で、開口部４４６とシャッター部材４４７との間に例えば０．５ｍｍ程度の微少な隙間４４８を有するようになっている。このような隙間４４８を有することで、クローズドするための調整は不要で、かつパーティクルの発生もなくなる。
【００６０】
図１３に示すように、上記の蓋体４４４の外周内側には、熱板４４３に載置されたウェハＷの厚さ方向（上下方向）に沿って通気口４５１が複数、例えば３段に設けられている。これらの通気口４５１は、例えば２ｍｍ程度の穴径を有し、蓋体４４４の外周内側にほぼ等間隔、例えば７．２°おきに設けられている。蓋体４４４の上部中央には、排気口４６１が設けられ、排気口４６１には排気装置４６２が接続されている。また、図１４に示すように、蓋体４４４には、通気口４５１から供給される不活性ガスを一旦蓄えて前記各通気口４５１に行き渡すためのバッファ４５２が設けられている。そして、ガス供給部４５３から不活性ガス、例えば窒素ガスがバッファ４５２及び通気口４５１を介して処理領域側に供給されるようになっている。ここで、上中下３段の通気口の４５１のうち上段及び下段の通気口４５１はウェハＷ表面に対してほぼ平行に窒素ガスを供給するものであり、中段の通気口４５１はウェハＷ表面に対して斜め方向に窒素ガスを供給するものである。これにより、均一なパージが可能となる。
【００６１】
なお、最初に示した実施形態と同様に、熱板４４３を貫通し、ウエハＷを載置して昇降するための３個の支持部材であるリフトピン３４７が昇降自在に設けられている。このリフトピンは上昇状態では熱板４４３の表面から突出してウエハＷをほぼ水平に支持し、下降状態では熱板４４３に埋没してウエハを熱板４４３に載置する。
【００６２】
本実施形態では、特に蓋体４４４側に通気口４５１を設けたので、通気口４５１から噴出される窒素ガスが熱板４４３に直接的に吹き付けられることはない。よって、熱板４４３の温度が安定する。
【００６３】
本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。例えば、処理する基板は半導体ウエハに限らず、ＬＣＤ基板等の他のものであってもよい。また、膜の種類は層間絶縁膜に限らない。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板加熱処理装置のシャッタ部材に基板の厚さ方向に沿って通気口が複数設けられているため、基板が支持部材により支持された状態で、通気口を介して供給される加熱された不活性ガスが基板の両面に送風される。従って、基板の両面を同時に加熱することができ、基板面内が均一に加熱され加熱むらが生じることがない。更に、基板が支持部材により支持されてから熱板に載置されるまでの間に、不活性ガスにより加熱を行うことができるので、従来のように低酸素雰囲気にした上で熱板により加熱処理する場合と比較し、加熱処理に要する時間を短縮することができる。
【００６５】
更に、本発明によれば、基板加熱処理装置において、加熱された不活性ガスの供給量を徐々に増加していくことができるので、塗布膜の酸化が防止され効率よく加熱処理を行うことができる。これにより加熱処理に要する時間を短縮することができる。
【００６６】
また、本発明の冷却処理装置では、基板の外周に向かって傾斜する噴出口を有する不活性ガス噴出ノズルを具備するので、不活性ガスが基板全面にむらなく供給され、冷却むらが生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るＳＯＤシステムの平面図である。
【図２】図１に示したＳＯＤシステムの正面図である。
【図３】図１に示したＳＯＤシステムの背面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る低酸素キュア・冷却処理ステーションの平面図である。
【図５】図４に示した低酸素キュア・冷却処理ステーションの断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るＳＯＤシステムの動作工程を示すフロー図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る低酸素キュア・冷却処理ステーションの動作機構を表すフロー図（その１）である。
【図８】本発明の実施の形態に係る低酸素キュア・冷却処理ステーションの動作機構を表すフロー図（その２）である。
【図９】本発明の実施の形態に係る低酸素キュア・冷却処理ステーションの動作機構を表すフロー図（その３）である。
【図１０】熱処理室内における加熱工程中のＮ２供給量を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る低酸素キュア・冷却処理ステーションの断面図である。
【図１２】図１１における開口部の拡大図である。
【図１３】図１１における蓋体の斜視図である。
【図１４】図１１に示した蓋体の拡大断面図である。
【符号の説明】
３４１…加熱処理装置
３４２…冷却処理装置
３４３…熱板
３４６…リングシャッタ
３４６ａ…通気口
３４７…リフトピン
３５３…冷却板
３５６…供給管
３５６ａ…噴出口
Ｗ…ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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