(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内に収納配置された加熱プレート上に基板を載置して基板を加熱処理する基板熱処理装置において、
前記加熱プレートを囲うように配置され、少なくとも加熱処理中は、その上端が加熱プレートの上面よりも上方に突出している筒状部材と、
前記筒状部材の外側を上方に向けて流通するようにパージガスを供給するパージガス供給手段と、
前記加熱プレートの上方でパージガスを排気する排気手段と
を備えたことを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項２】
チャンバ内に収納配置された加熱プレート上に基板を載置して基板を加熱処理する基板熱処理装置において、
前記加熱プレートを囲うように配置され、少なくとも加熱処理中は、その上端が加熱プレートの上面よりも上方に突出している筒状部材と、
前記筒状部材の外側を下方に向けて流通するようにパージガスを供給するパージガス供給手段と、
前記加熱プレートの下方でパージガスを排気する排気手段と
を備えたことを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の基板熱処理装置において、
前記筒状部材を昇降させる駆動手段を備えた基板熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用のガラス基板、液晶表示装置用のガラス基板、光ディスク用の基板などの各種の基板を熱処理するための装置に係わり、特に、熱処理を行うチャンバ内にパージガスを供給する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の基板熱処理装置を図３を参照して説明する。
この基板熱処理装置は、半導体ウエハなどの基板Ｗを載置して加熱する加熱プレート１を備え、この加熱プレート１がチャンバ２内に収納配置されている。チャンバ２の上部には、チャンバ２内の熱処理空間に窒素ガスなどのパージガスを供給するための給気口３が設けられている。また、チャンバ２の下部には、チャンバ２内の熱処理空間を排気するための排気口４が設けられている。加熱プレートと給気口３との間には、給気口３から導入されたパージガスを分散して流下させるために、多数の小孔５ａが開けられた分散板５が設けられている。
【０００３】
このような基板熱処理装置を使って加熱処理される基板Ｗとしては、例えば、フォトレジスト膜を形成する前に反射防止膜（ＢＯＴＴＯＭ−ＡＲＣ）が塗布形成された半導体ウエハ、あるいはＳＯＧ（Ｓｐｉｎ−ｏｎ−Ｇｌａｓｓ）系膜が塗布形成された半導体ウエハなどがある。このような基板Ｗが加熱プレート１に載置されて加熱されると、基板Ｗの塗布膜中から溶媒成分が揮発する。揮発した溶媒成分は、チャンバ２内に導入されたパージガスの流れに乗って排気口４から排気される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来の基板熱処理装置は、チャンバ２内の熱処理空間にパージガスを導入するにあたり、分散板５を用いてパージガスをある程度分散させてはいるが、熱処理空間内で対流が発生するのを防止するために加熱プレート１からチャンバ２の上面までの間隔が狭く設定されている関係で、基板Ｗ上でパージガスが比較的に強くあたる箇所と、そうでない箇所とが生じる。その結果、次のような不都合が生じる。
【０００５】
例えば上記の反射防止膜のように、溶媒成分の揮発が激しい薬液が塗布された基板Ｗを加熱処理した場合、パージガスが強くあたっている箇所と、そうでない箇所との間で、溶媒成分の揮発の程度に偏りが生じて、加熱処理のムラが発生する。
【０００６】
また、層間絶縁膜として使用されるＳＯＧ系膜のように、加熱処理中に再溶融する薬液が塗布形成された基板Ｗを加熱処理した場合、パージガスが強くあたる箇所では、溶融した薬液が周囲に押しやられて、その部分の膜厚が薄くなり膜厚がばらつくといった加熱処理のムラも生じる。
【０００７】
上記の問題を避けるために、パージガスの供給を止めると、チャンバ２内に外気が侵入したり、あるいはチャンバ２内に対流が発生することに起因して、基板Ｗの温度分布が悪くなり膜質が劣化するという別異の問題が生じる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、加熱処理のムラが生じることなく、熱処理空間にパージガスを導入することができる基板熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、チャンバ内に収納配置された加熱プレート上に基板を載置して基板を加熱処理する基板熱処理装置において、前記加熱プレートを囲うように配置され、少なくとも加熱処理中は、その上端が加熱プレートの上面よりも上方に突出している筒状部材と、前記筒状部材の外側を上方に向けて流通するようにパージガスを供給するパージガス供給手段と、前記加熱プレートの上方でパージガスを排気する排気手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、チャンバ内に収納配置された加熱プレート上に基板を載置して基板を加熱処理する基板熱処理装置において、前記加熱プレートを囲うように配置され、少なくとも加熱処理中は、その上端が加熱プレートの上面よりも上方に突出している筒状部材と、前記筒状部材の外側を下方に向けて流通するようにパージガスを供給するパージガス供給手段と、前記加熱プレートの下方でパージガスを排気する排気手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板熱処理装置において、前記筒状部材を昇降させる駆動手段を備えたものである。
【００１２】
【作用】
請求項１に記載の発明の作用は次のとおりである。
加熱処理中にチャンバ内に導入されたパージガスは、加熱プレートを囲う筒状部材の外側を上方に向けて流通するので、筒状部材の内側にある基板の表面にパージガスが直接にあたることがない。したがって、パージガスが基板の表面に直接にあたることに起因した加熱処理のムラが抑制される。また、筒状部材の外側を上方に流通するパージガスの流れは負圧効果（エジェクタ効果）を伴うので、基板の表面近傍の雰囲気がパージガスの流れに引き込まれる。したがって、基板表面にパージガスが直接にあたらなくても、基板から揮発した揮発成分はパージガスに引き込まれて、加熱プレートの上方にある排気手段から円滑に排気される。また、上記のエジェクタ効果により、加熱プレートの上方の熱処理空間に対流も発生しないので、基板表面の温度分布が均一に維持される。
【００１３】
請求項２に記載の発明の作用は次のとおりである。
加熱処理中にチャンバ内に導入されたパージガスは、加熱プレートを囲う筒状部材の外側を下方に向けて流通するので、筒状部材の内側にある基板の表面にパージガスが直接にあたることがない。したがって、パージガスが基板の表面に直接にあたることに起因した加熱処理のムラが抑制される。また、筒状部材の外側を下方に流通するパージガスの流れは負圧効果（エジェクタ効果）を伴うので、基板の表面近傍の雰囲気がパージガスの流れに引き込まれる。したがって、基板表面にパージガスが直接にあたらなくても、基板から揮発した揮発成分はパージガスに引き込まれて、加熱プレートの下方にある排気手段から円滑に排気される。また、上記のエジェクタ効果により、加熱プレートの上方の熱処理空間に対流も発生しないので、基板表面の温度分布が均一に維持される。
【００１４】
請求項３に記載の発明の作用は次のとおりである。
加熱処理のときは、駆動手段が筒状部材を上昇させることにより、上述した請求項１または２に記載の発明と同様の作用が生じる。また、未処理の基板をチャンバー内に搬入したり、処理済みの基板をチャンバ外へ搬出するときは、駆動手段が筒状部材を下降させるので、基板の搬入・搬出を支障無く行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
＜第１実施例＞
図１は、本発明に係る基板熱処理装置の第１実施例の概略構成を示した断面図である。この第１実施例装置は、請求項１に記載の発明に対応する。
【００１６】
この基板熱処理装置は、処理対象である半導体ウエハなどの基板Ｗを載置して加熱する加熱プレート１０を備えている。加熱プレート１０には図示しないヒータが設けられている。この加熱プレート１０は密閉、あるいは半密閉構造のチャンバ１１内に収納配置されている。加熱プレート１０には複数本の支持ピン１２が加熱プレート１０の表面から出没するように、上下に貫通して挿入されている。支持ピン１２の基端は連結部材１３に立設固定されている。この連結部材１３はチャンバ１１の外側に設けられたエアーシリンダ１４のロッドに連結されている。
【００１７】
加熱プレート１０の周囲には、加熱プレート１０の周面と僅かな間隙を隔てて、筒状部材１５が上下移動可能に配設されている。この筒状部材１５は支持アーム１６の一端に連結支持されている。支持アーム１６の他端はチャンバ１１外へ導出されて、エアーシリンダ１７のロッドに連結されている。このエアーシリンダ１７は、請求項３に記載の発明における駆動手段に相当する。
【００１８】
筒状部材１５の外側に環状のガス流路１８が配設されており、このガス流路１８に装置外から窒素ガスなどのパージガスが供給されている。ガス流路１８の上面にはスリット状のガス噴出口１８ａが形成されており、このガス噴出口１８ａからパージガスが上方に向かって噴出するようになっている。ガス流路１８およびガス噴出口１８ａは、請求項１に記載の発明におけるパージガス供給手段に相当する。
【００１９】
チャンバ１１は、加熱プレート１０の上方にあたる上面中央部に、チャンバ１１内の熱処理空間を排気する排気口１９を備えている。この排気口１９は図示しない真空ポンプ、あるいはこの種の基板熱処理装置が設置されるクリーンルームに常備されている排気設備に連通接続されている。排気口１９は請求項１に記載の発明における排気手段に相当する。
【００２０】
チャンバ１１の側面部には、基板Ｗをチャンバ１１内へ出し入れするための基板給排口２０が設けられている。この基板給排口２０にはシャッタ２１が設けられている。このシャッタ２１は支持ピン１２と連動するように構成されている。具体的には、上下に揺動自在な揺動部材２２がチャンバ１１の底面に配設されている。揺動部材２２の両端は「Ｕ」の字状に切り欠かれており、その一端は連結部材１３から延び出たアーム２３の先端部に取り付けられたピン２４に緩く嵌合している。揺動部材２２の他端は、シャッタ２１に連結している昇降板２５から延び出た小片に取り付けられたピン２６に緩く嵌合している。以上の構成により、エアーシリンダ１４が伸張して支持ピン１２が上昇すると、揺動部材２２が軸心Ｐ回りに反時計方向に揺動して昇降板２５を押し下げる結果、シャッタ２１が開放する。逆に、エアーシリンダ１４が収縮して支持ピン１２が下降すると、揺動部材２２が軸心Ｐ回りに時計方向に揺動してシャッタ２１が閉じるようになっている。
【００２１】
次に、上述した構成を備えた第１実施例装置の動作を説明する。
未処理の基板Ｗをチャンバ１１内へ搬入するときは、エアーシリンダ１４が伸張して支持ピン１２が上昇位置にあるとともに、シャッタ２１は開放している。このとき、エアーシリンダ１７が収縮して筒状部材１５は下降位置にある。図示しない基板搬送ロボットが基板Ｗを保持した状態で基板給排口２０からチャンバ１１内へ進入し、基板Ｗを上昇位置にある支持ピン１２上に載置する。基板搬送ロボットがチャンバ１１から退避した後、エアーシリンダ１４が収縮して支持ピン１２が下降することより、基板Ｗが加熱プレート１０上に移載される。支持ピン１２の下降に伴ってシャッタ２１が閉じる。これと同時に、エアーシリンダ１７が伸張することにより筒状部材１５が上昇して加熱プレート１０の上面よりも突出した状態、すなわち図１に示すように、加熱プレート１０上の基板Ｗを取り囲んだ状態になる。
【００２２】
加熱プレート１０上に載置された基板Ｗが熱処理されている間、ガス流路１８のガス噴出口１８ａから噴出したパージガスは、上昇位置にある筒状部材１５の外側を上方に向けて流通し、さらにはチャンバ１１の天井面に沿って中心部に向かって流れて、排気口１９から排出される。つまり、パージガスの流れと基板Ｗとの間に筒状部材１５が介在しているので、基板Ｗの表面にパージガスが直接にあたることがない。したがって、パージガスが基板Ｗの表面に直接にあたることに起因した加熱処理ムラを回避することができる。また、筒状部材１５の外側を上方に流通するパージガスの流れは、その周囲の雰囲気に対して負圧であるので、基板Ｗの表面近傍の雰囲気がパージガスの流れに引き込まれる。このようなパージガスの流れの負圧効果（エジェクタ効果）により、基板表面にパージガスが直接にあたらなくても、基板Ｗから揮発した揮発成分はパージガスに引き込まれて、加熱プレート１０の上方にある排気口１９から円滑に排気される。また、上記のエジェクタ効果により、加熱プレート１０の上方の熱処理空間に対流も発生しないので、基板表面の温度分布が均一に維持される。
【００２３】
基板Ｗが所定時間にわたって加熱処理されると、エアーシリンダ１４が伸張することにより支持ピン１２が上昇して基板Ｗを、図１に２点鎖線で示す位置にまで持ち上げる。支持ピン１２の上昇に伴ってシャッタ２１が開放するとともに、エアーシリンダ１７が収縮して筒状部材１５が下降する。続いて、基板給排口２０から図示しない基板搬送ロボットがチャンバ１１内に進入して、処理済みの基板Ｗを受け取り、チャンバ１１から基板Ｗを搬出する。そして、基板搬送ロボットは次の新たな基板Ｗをチャンバ１１内に搬入し、その基板Ｗに対して上述したと同様の熱処理が行われる。
【００２４】
以上のように本実施例では、基板Ｗの搬入・搬出時に筒状部材１５が下降位置にあるので、基板搬送ロボットと支持ピン１２との間で基板Ｗの受け渡しを行う際に、筒状部材１５が邪魔になることがなく、基板Ｗの搬入・搬出を円滑に行うことができる。
【００２５】
＜第２実施例＞
図２は、本発明に係る基板熱処理装置の第２実施例の概略構成を示した断面図である。この第２実施例装置は、請求項２に記載の発明に対応する。
【００２６】
図２において、図１中の各符号と同一の符号で示した構成部分は第１実施例のものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
本実施例は、第１実施例と共通する特徴として、加熱プレート１０を囲うように配設された昇降自在の筒状部材１５を備えている。そして、第１実施例とは異なる特徴として、チャンバ１１の上面中央部にパージガス供給手段としての給気孔３０が設けられているとともに、加熱プレート１０の下方であるチャンバ１１の底面部にパージガスを排気する排気手段としての排気口３１が設けられている。また、チャンバ１１内には、給気孔３０に臨むように円錐状の整流板３２が設けられている。
【００２７】
以上のように構成された第２実施例装置の動作を説明する。
チャンバ１１への基板Ｗの搬入・搬出動作は第１実施例装置と同じであるのでここでの説明は省略する。
基板Ｗが加熱プレート１０上に載置されて熱処理を受けている間、筒状部材１５が第１実施例装置と同様に上昇し、基板Ｗは筒状部材１５で囲われている。この状態で、給気孔３０からチャンバ１１内に導入された窒素ガスなどのパージガスは、整流板３２によって水平方向に流れを変えられてチャンバ１１の天井面に沿って拡散流通する。チャンバ１１の天井面の端まで流通したパージガスは、上昇位置にある筒状部材１５の外側を下方に向けて流通し、チャンバ１１の底面部にある排気口３１からチャンバ１１外へ排出される。
【００２８】
本実施例では、パージガスの下方向への流れと基板Ｗとの間に筒状部材１５が介在しているので、第１実施例装置と同様に、基板Ｗの表面にパージガスが直接にあたることがない。また、筒状部材１５の外側を下方に流通するパージガスの流れの負圧効果（エジェクタ効果）により、基板表面にパージガスが直接にあたらなくても、基板Ｗから揮発した揮発成分はパージガスに引き込まれて、加熱プレート１０の下方にある排気口３１から円滑に排気される。また、第１実施例装置と同様に、パージガスの流れのエジェクタ効果により、加熱プレート１０の上方の熱処理空間に対流も発生しないので、基板表面の温度分布が均一に維持される。
【００２９】
本発明は上記の各実施例に限らず、次のように変形実施することができる。
（１）実施例では筒状部材１５をエアーシリンダ１７で昇降させたが、例えば、シャッタ２１を昇降させたのと同様の揺動駆動機構を使って、支持ピン１２と筒状部材１５とが連動するように構成してもよい。
【００３０】
（２）図２に示した第２実施例では、チャンバ１１の底面部に排気口３１を設けたが、このような排気口３１に代えて、図１に示したガス流路１８と同様の形態の環状の排気管路を筒状部材１５の外側に設け、この排気管路からパージガスを排気するようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば次の効果を奏する。
請求項１および請求項２に記載の発明によれば、チャンバ内に導入されたパージガスが加熱プレート上の基板の表面に直接にあたらないので、ハージガスが基板表面に直接にあたることに起因した加熱処理のムラが発生しない。また、筒状部材の外側を流通するパージガスの流れの負圧効果（エジェクタ効果）により、基板から揮発した溶媒成分をパージガスに引き込んで円滑に排気することができる。また、加熱プレートの上方の熱処理空間に対流が生じないので、基板表面の温度分布が均一に維持される結果、均一な熱処理を行うことができる。
【００３２】
請求項３に記載の発明によれば、駆動手段が筒状部材を加熱処理中は上昇させ、基板の搬入・搬出時は下降させるので、上記の請求項１および請求項２の発明の効果に加えて、基板の搬入・搬出を支障なく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板熱処理装置の第１実施例の概略構成を示した断面図である。
【図２】本発明に係る基板熱処理装置の第２実施例の概略構成を示した断面図である。
【図３】従来装置の概略構成を示した断面図である。
【符号の説明】
１０…加熱プレート
１１…チャンバ
１５…筒状部材
１８…ガス流路
１９…排気口
３０…給気孔
３１…排気口
【図１】
0003555743.tif 000002
【図２】
0003555743.tif 000003
【図３】
0003555743.tif 000004