(57)【要約】【課題】ＰＭサイクルが長い排気システムを提供すること。【解決手段】  基板処理装置の排気口に接続される排気システムであって、上部に排気入力を有し、下部に排気出力を有し、前記基板処理装置で生成した生成物を冷却する第１の排気トラップと、前記第１の排気トラップに対して排気フローの下流側に設けられ、下部に排気入力を有し、上部に排気出力を有し、前記基板処理装置で生成した前記生成物を冷却する第２の排気トラップと、前記第１の排気トラップと前記第２の排気トラップとの間に設けられ、前記第１の排気トラップ及び前記第２の排気トラップにより冷却された前記生成物を貯留する貯留部と、前記基板処理装置の排気口と前記第１の排気トラップとを接続する第１の配管と、前記第１の排気トラップ、前記第２の排気トラップ及び前記貯留部を接続する第２の配管と、を有する、排気システム。【選択図】図２
2015214746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板処理装置の排気口に接続される排気システムであって、
上部に排気入力を有し、下部に排気出力を有し、前記基板処理装置で生成した生成物を冷却する第１の排気トラップと、
前記第１の排気トラップに対して排気フローの下流側に設けられ、下部に排気入力を有し、上部に排気出力を有し、前記基板処理装置で生成した前記生成物を冷却する第２の排気トラップと、
前記第１の排気トラップと前記第２の排気トラップとの間に設けられ、前記第１の排気トラップ及び前記第２の排気トラップにより冷却された前記生成物を貯留する貯留部と、
前記基板処理装置の排気口と前記第１の排気トラップとを接続する第１の配管と、
前記第１の排気トラップ、前記第２の排気トラップ及び前記貯留部を接続する第２の配管と、
を有する、排気システム。
【請求項２】
前記第１の配管は、前記排気口に接続される第１の端部から前記第１の排気トラップに接続される第２の端部へと下方に伸びる構造を有する、
請求項１に記載の排気システム。
【請求項３】
前記第１の配管は、前記第１の端部から下方に傾斜して伸びる傾斜部と、前記傾斜部に接続され、前記第２の端部へと鉛直方向下向に伸びる垂直部と、を有する、
請求項２に記載の排気システム。
【請求項４】
前記第１の排気トラップ及び前記第２の排気トラップの各々は、筒状部材と、前記筒状部材の外周を覆うように設けられた水冷ジャケットと、を有する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の排気システム。
【請求項５】
前記第１の排気トラップ及び前記第２の排気トラップの各々の内部には、長さ方向に亘ってらせん状に形成されたフィンを有する棒状部材が設けられている、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の排気システム。
【請求項６】
前記第２の配管は、前記第１の排気トラップに接続される第３の端部及び前記第２の排気トラップに接続される第４の端部の各々から、前記貯留部に接続される第５の端部へと下方に伸びる構造を有する、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の排気システム。
【請求項７】
前記第２の配管は、前記第３の端部から前記第５の端部へと鉛直方向下向に伸びる垂直部と、前記垂直部から分岐し、分岐部から前記第４の端部へと上方に伸びる分岐部１３２と、を有する、
請求項６に記載の排気システム。
【請求項８】
前記第１の配管の外周側には、加熱手段が設けられている、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の排気システム。
【請求項９】
前記第２の排気トラップの排気出力に接続され、前記排気出力から鉛直方向上向きに伸びる垂直部を有する第３の配管を更に有する、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の排気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、処理容器内で被処理体（例えば半導体ウエハ）に対して成膜処理、熱処理、エッチング処理等の種々の処理が実行される。処理中に処理容器から排気される排ガス中には、各種処理に応じた、未反応の反応生成物や反応副生成物等の生成物が含まれている。このような生成物が排気配管や真空ポンプの内壁に堆積した場合、排気能力の低下や真空ポンプの故障が生じることがある。そのため、特許文献１には、生成物をトラップする排気トラップが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−６２３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の排気トラップは、予防保守の周期を表すＰＭ（Preventive Maintenance）サイクルが短いという問題点を有していた。
【０００５】
そこで、本発明は、ＰＭサイクルが長い排気システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態によると、
基板処理装置の排気口に接続される排気システムであって、
上部に排気入力を有し、下部に排気出力を有し、前記基板処理装置で生成した生成物を冷却する第１の排気トラップと、
前記第１の排気トラップに対して排気フローの下流側に設けられ、下部に排気入力を有し、上部に排気出力を有し、前記基板処理装置で生成した前記生成物を冷却する第２の排気トラップと、
前記第１の排気トラップと前記第２の排気トラップとの間に設けられ、前記第１の排気トラップ及び前記第２の排気トラップにより冷却された前記生成物を貯留する貯留部と、
前記基板処理装置の排気口と前記第１の排気トラップとを接続する第１の配管と、
前記第１の排気トラップ、前記第２の排気トラップ及び前記貯留部を接続する第２の配管と、
を有する、排気システムが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
ＰＭサイクルが長い排気システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る基板処理装置の一例の概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る排気システムの一例の概略構成図である。
【図３】本実施形態に係る第１の排気トラップの一例の概略構成図である。
【図４】第１の排気トラップの全体構成を詳細に示した内部構成図である。
【図５】第１の排気トラップの上部の第１の配管との接続構造を詳細に示した内部構造図である。
【図６】本実施形態に係る排気システムに配置した熱電対の位置を説明するための概略図である。
【図７】第２の実施例に係る排気システム１００のシミュレーション結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して本実施形態に係る排気システム及びこの排気システムを適用する基板処理装置について説明する。なお、本実施形態に係る排気システムは、種々の基板処理装置に適用することができるが、理解の容易のために、具体的な基板処理装置の１つとして縦型熱処理装置に適用した例を挙げて説明する。
【００１０】
（基板処理装置）
先ず、本実施形態に係る排気システムを適用することができる基板処理装置の構成について説明する。図１に、本実施形態に係る基板処理装置の一例の概略構成図を示す。
【００１１】
図１に示すように、基板処理装置２は、被処理体である半導体ウエハＷ（以後、ウエハＷと呼ぶ）を複数枚収容することができる、処理容器４を有している。この処理容器４は、有天井の円筒体形状を有し、耐熱性の高い例えば石英等の材料から形成されている。
【００１２】
処理容器４の下端は、開口されており、開口された下端部にはフランジ部６が形成されている。また、処理容器４の天井部には、上方へ突出された排気室８が形成されている。この排気室８からは、例えば石英等の材料から形成された排気管１０が延びており、この排気管１０は、処理容器４の外壁に沿って下方に延在されて、処理容器４の下部で水平方向に屈曲されている。そして、この排気管１０には、排気口１４を介して排気系１２が接続されており、処理容器４内の雰囲気を排気できるように構成されている。
【００１３】
排気系１２は、排気管１０の先端部に接続された、例えばステンレススチール製の排気流路を有している。この排気流路には、その上流側から下流側へと向けて圧力調整弁１６、排気ポンプ１８及び後述する本実施形態に係る排気システム１００が順次介設されている。
【００１４】
圧力調整弁１６は、処理容器４内の圧力を調整できるように構成されている。また、排気ポンプ１８は、例えばエゼクタを使用することができるが、プロセス圧力が常圧に近い場合には、この排気ポンプ１８を省略することができる。排気システム１００の詳細については後述するが、排気ガス中に含まれる有害物質等を除去可能に構成される。
【００１５】
処理容器４の下端の開口部からは、複数枚のウエハＷを保持可能に構成されたウエハボート２２が、昇降可能に挿脱自在（ロード及びアンロード）に構成されている。
【００１６】
ウエハボート２２は、天板２４と底板２６とを有し、両者間に複数本、例えば４本の支柱２８（図１に示す例では２本のみ記す）が架け渡されている。ウエハボート２２は、例えば石英等の材料によって形成されている。
【００１７】
ウエハボート２２の各支柱２８には、所定のピッチで図示しない支持溝が形成されており、この支持溝にウエハＷの周縁部を支持させることによって、複数枚のウエハＷを多段に保持可能に構成されている。そして、このウエハボート２２の横方向の一側より、ウエハＷの搬入搬出を行うことができるよう構成されている。このウエハボート２２は、一例として、３００ｍｍ又は４５０ｍｍの直径を有するウエハＷを、例えば５０〜２００枚程度保持可能に構成されている。
【００１８】
また、ウエハボート２２は、例えば石英等の材料から形成される保温手段３０を介して、テーブル３２上に載置されている。このテーブル３２は、処理容器４の下端の開口部を開閉する蓋部３４を貫通する回転軸３６の上端部に取り付けられている。そして、この回転軸３６の蓋部３４に対する貫通部には、例えば磁性流体シール３８が介設されている。磁性流体シール３８は、この回転軸３６を気密に封止すると共に、回転軸３６を回転可能に支持している。また、蓋部３４の周縁部と処理容器４のフランジ部６との間には、例えばＯリング等よりなるシール部材４０が介設されており、処理容器４内のシール性を保持している。そして、この蓋部３４には、これを加熱する蓋部ヒータ部４２が設けられている。
【００１９】
回転軸３６は、例えばボートエレベータ等の昇降機構４４に支持されたアーム４６の先端に取り付けられており、ウエハボート２２及び蓋部３４等を一体的に昇降可能に構成されている。
【００２０】
保温手段３０は、円形リング状の天板４８と円板状の底部５０とを有し、これらの間に複数本、例えば４本の支柱５２（図１に示す例では２本）を掛け渡して形成されている。そして、この支柱５２の途中に複数の円形リング状のフィン５４が所定のピッチで設けられている。
【００２１】
この保温手段３０は、後述する加熱手段５６からの熱を蓄熱することにより、ウエハボート２２の下端部の領域の温度が過度に低下しないように保温する役割を果たす。なお、図１に示す例では、保温手段３０とウエハボート２２とを別体として形成しているが、両者を石英等の材料により一体成形したものを使用する構成であっても良い。また、保温手段３０として、石英等の材料から形成された円筒体状の成形したものを使用しても良い。
【００２２】
処理容器４の外周側及び天井側には、処理容器４を取り囲むようにして、例えばカーボンワイヤ製のヒータを有する円筒体状の加熱手段５６が設けられている。この加熱手段５６は、ウエハＷの収容領域に対応させて複数、例えば図１に示す例では５つの加熱ゾーンに区分されて構成されている。各加熱ゾーンには、温度測定手段として熱電対５８が設けられており、各加熱ゾーン毎にフィードバック制御によって温度制御ができるように構成されている。
【００２３】
処理容器４の下端部側には、各種基板処理に必要な処理ガスを処理容器４内へと供給するための、ガス供給系６０が接続されて設けられている。ガス供給系６０は、処理ガスの上流側から下流側へと順次、反応ガス供給源６２、マスフローコントローラ等の流量制御器６４及び開閉弁６６を有する。そして、ガス供給系６０の最下流側であって処理容器４の側壁には、処理容器４に処理ガスを導入するためのガスノズル６８が設けられている。
【００２４】
なお、図１に示す例では、１種類の処理ガスを処理容器４へと導入する構成を示したが、本発明はこの点において限定されず、複数種類の処理ガスを処理容器４へと導入する構成を有していても良い。また、パージガス、不活性ガス等の他のガスを処理容器４へと導入する構成が設けられていても良い。
【００２５】
また、基板処理装置２には、ガスの供給量、プロセス温度、プロセス圧力等を制御すると共に、基板処理装置２の全体の動作を制御するために、例えばマイクロコンピュータ等より構成される制御部８０が設けられている。この制御部８０は、基板処理装置２の動作を制御する際に用いるプログラムを記憶するために、記憶媒体８２を有している。
【００２６】
記憶媒体８２としては、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ハードディスク、フラッシュメモリ又はＤＶＤ等が挙げられる。また、制御部８０は、図示しないユーザインタフェースを介して各種指示、プログラム等を制御部８０へと入力できる構成であっても良い。
【００２７】
（排気システム）
次に、本実施形態に係る基板処理装置２に適用される排気システム１００について、図を参照して詳細に説明する。
【００２８】
図２に、本実施形態に係る排気システムの一例の概略構成図を示す。なお、各構成要素間の接続は、一般的に、端部にフランジ部が形成されたフランジ接続で実施されるが、ねじ込み接続、溶接接続等の他の接続方法によって接続されても良い。図２においては、各要素間の接続については、概略的に示している。
【００２９】
本実施形態に係る排気システム１００は、
基板処理装置２の排気口１４に接続して設けられる排気システム１００であって、
上部に排気入力１２１ａを有し、下部に排気出力１２１ｂを有し、基板処理装置２で生成した生成物を冷却する第１の排気トラップ１２０と、
第１の排気トラップ１２０に対して排気フローの下流側に設けられ、下部に排気入力１４１ａを有し、上部に排気出力１４１ｂを有し、基板処理装置２で生成した生成物を冷却する第２の排気トラップ１４０と、
第１の排気トラップ１２０と第２の排気トラップ１４０との間に設けられ、上部に開口部１５１を有し、第１の排気トラップ１２０及び第２の排気トラップ１４０により冷却された生成物を貯留する貯留部１５０と、
排気口１４と第１の排気トラップ１２０とを接続する第１の配管１１０と、
第１の排気トラップ１２０、第２の排気トラップ１４０及び貯留部１５０を接続する第２の配管１３０と、
を有する。
【００３０】
次に、排気システム１００における各々の構成要素について、排気フローの上流側から順番に説明する。
【００３１】
第１の配管１１０は、基板処理装置２の排気口１４に接続され、基板処理装置２で生成した生成物を、第１の排気トラップ１２０へと案内するための配管である。第１の配管１１０の外周側には、基板処理装置２で生成した生成物が、第１の配管１１０内で冷却されて内壁に付着することを防止するために、加熱手段１１１が設けられることが好ましい。加熱手段１１１としては、限定されないが、パネルヒータ等を使用することが好ましい。
【００３２】
また、第１の配管１１０は、排気口１４に接続される第１の端部１１０ａから第１の排気トラップ１２０に接続される第２の端部１１０ｂへと下方に伸びる構造であることが好ましい。これにより、基板処理装置２で生成した生成物が、第１の配管１１０内で冷却されて液化及び／又は固化した場合であっても、生成物が、その重力によって第１の排気トラップ１２０へと案内されるため、好ましい。より具体的には、第１の配管１１０は、第１の端部１１０ａで排気口１４に接続され、ここから下方に傾斜して伸びる傾斜部１１２と、傾斜部１１２に接続し、第２の端部１１０ｂへと鉛直方向下向きに伸びる垂直部１１３とを有する構造であっても良い。
【００３３】
図３に、本実施形態に係る第１の排気トラップ１２０の一例の概略構成図を示す。
【００３４】
図３に示すように、第１の排気トラップ１２０は、上部に排気入力１２１ａが設けられ、下部に排気出力１２１ｂが設けられる。図２に示し前述したように、排気入力１２１ａは、第１の配管１１０の第２の端部１１０ｂに接続され、排気出力１２１ｂは、第２の配管１３０の第３の端部１３０ａに接続される。
【００３５】
第１の排気トラップ１２０は、好ましくは、本体の筒状部材１２２の外周を覆うように、水冷ジャケット１２３が設けられており、この場合、水冷ジャケット１２３内を水が循環することによって、第１の排気トラップ１２０内に導入された排気ガスが冷却される。しかしながら、第１の排気トラップ１２０に水冷ジャケット１２３を設けず、空冷式の排気トラップとしても良い。
【００３６】
また、第１の排気トラップ１２０の内部には、冷却面積を広げて冷却効率を高めるために、外周面に長さ方向に亘ってらせん状に形成されたフィン１２４を有する棒状部材１２５が設けられることが好ましい。らせん状に形成されたフィン１２４を有する棒状部材１２５を配置することにより、排気入力１２１ａから第１の排気トラップ１２０内に導入された排気ガスが、フィン１２４によって筒状部材１２２の外周面である水冷面又は空冷面に案内され、より効率的に排気ガスを冷却することができる。
【００３７】
次に、図４及び図５を用いて、第１の排気トラップ１２０の構成をより詳細に説明する。図４は、第１の排気トラップ１２０の全体構成を詳細に示した内部構成図であり、図５は、第１の排気トラップ１２０の上部の第１の配管１１０との接続構造を詳細に示した内部構造図である。
【００３８】
図４に示すように、第１の排気トラップ１２０の棒状部材１２５は、より詳細には、小径部１２５ａと、拡径部１２５ｂと、大径部１２５ｃとを有する。また、筒状部材１２２の上端には、上端フランジ１２６１が設けられている。更に、上端フランジ１２６１の上部には、インナーリング１２７１が設けられている。
【００３９】
図５に示すように、棒状部材１２５の小径部１２５ａは、十字形の支持部材１２７０に接続され、支持部材１２７０の十字形部分の外端部にインナーリング１２７１が取り付けられている。インナーリング１２７１の外周側には、周方向に沿って形成された溝１２７１ａが設けられている。また、インナーリング１２７１の外側には、環状のアウターリング１２７２が設けられている。インナーリング１２７１の外周側の溝１２７１ａと、アウターリング１２７２の内周面との間に、Ｏ−リング１２８が設けられている。また、上端フランジ１２６１のＯ−リング１２８に関する鉛直方向対称位置には、フランジ１２６０が設けられ、フランジ１２６０と上端フランジ１２６１とで、上下からインナーリング１２７１、Ｏ−リング１２８及びアウターリング１２７２を挟み込むような構造となっている。そして、フランジ１２６０、上端フランジ１２６１及びアウターリング１２７２を、外側からクランプ部材１２９がクランプした構造となっている。なお、フランジ１２６０は、第１の配管１１０の下端部であり（図２参照）、フランジ１２６０及び上端フランジ１２６１を介して第１の配管１１０と第１の排気トラップ１２０は接続されている。
【００４０】
このように、支持部材１２７０、インナーリング１２７１、アウターリング１２７２、Ｏ−リング１２８、フランジ１２６０、上端フランジ１２６１及びクランプ部材１２９を用いて、気密性を保ちつつ、第１の排気トラップ１２０と第１の配管１１０とを、簡素な組み立て構造で容易に接続することができる。
【００４１】
本実施形態に係る第１のトラップ１２０は、棒状部材１２５の大径部１２５ｃに設けられたフィン１２４で効果的に排気ガスを外周側に導き、水冷ジャケット１２３で効率的に排気ガスを冷却できるばかりでなく、上述の接続構造を用いて第１の配管１１０と容易に接続が可能である。また、この接続構造では、クランプ部材１２９を取り外せば容易に第１のトラップ１２０を第１の配管１１０から取り外すことができ、メインテナンスも容易に行うことができる。
【００４２】
なお、かかる第１の排気トラップ１２０の接続構造は、第１の排気トラップ１２０の上側だけでなく下側にも適用可能であり、また、第２の排気トラップ１４０にも同様に適用可能である。かかる構造を採用することにより、効率的な排気ガスのトラップと、容易な設置及びメインテナンスが可能となる。
【００４３】
再び図２を参照して、第２の配管１３０は、第１の排気トラップ１２０、第２の排気トラップ１４０及び貯留部１５０を接続する配管であり、第３の端部１３０ａで第１の排気トラップ１２０と、第４の端部１３０ｂで第２の排気トラップ１４０と、第５の端部１３０ｃで貯留部１５０と接続される。
【００４４】
前述したように、貯留部１５０は、上部に開口部１５１を有し、この開口部１５１を介して、第１の排気トラップ１２０及び第２の排気トラップ１４０で冷却された生成物が貯留部１５０内に案内され、貯留される。そのため、第２の配管１３０は、第１の排気トラップ１２０に接続される第３の端部１３０ａから貯留部１５０に接続される第５の端部１３０ｃへと下方に伸びると共に、第２の排気トラップ１４０に接続される第４の端部１３０ｂから貯留部１５０に接続される第５の端部１３０ｃへと下方に伸びる構造であることが好ましい。より好ましくは、第２の配管１３０は、第１の排気トラップ１２０に接続される第３の端部１３０ａから貯留部１５０に接続される第５の端部１３０ｃへと鉛直方向下向きに伸びる垂直部１３１と、垂直部１３１から分岐して第４の端部１３０ｂへと上方に伸びる分岐部１３２とを有する。これによって、第１の排気トラップ１２０及び第２の排気トラップ１４０で冷却された生成物が、その重力によって下方の貯留部１５０へと案内されるため、好ましい。
【００４５】
第２の排気トラップ１４０は、第１の排気トラップ１２０で捕集できなかった生成物をトラップするために設けられ、第１の排気トラップ１２０に対して排気フローの下流側に設けられる。
【００４６】
また、第２の排気トラップ１４０は、この第２の排気トラップ１４０でトラップした生成物を、前述した貯留部１５０に案内するために、第１の排気トラップ１２０とは逆に下部に排気入力１４１ａを有し、上部に排気出力１４１ｂを有する。これにより、第２の排気トラップ１４０で冷却された生成物は、重力によって排気入力１４１ａ、第２の配管１３０を経て貯留部１５０へと案内される。
【００４７】
第２の排気トラップ１４０の構造としては、下部に排気入力１４１ａを有し、上部に排気出力１４１ｂを有する以外は、第１の排気トラップ１２０と同様の構造とすることができる。
【００４８】
本実施形態に係る排気システム１００を使用することにより、基板処理装置２の排気口１４から排出された排ガス中の生成物は、第１の配管１１０、第１の排気トラップ１２０、第２の配管１３０及び第２の排気トラップ１４０を経て、第２の排気トラップ１４０の上部の排気出力１４１ｂから排出される。そして、第１の排気トラップ１２０及び第２の排気トラップ１４０でトラップされた生成物は、第２の配管１３０を経て、開口部１５１から貯留部１５０へと導かれる。
【００４９】
また、第２の排気トラップ１４０は、図２に示すように、上部の排気出力１４１ｂに接続され、少なくとも上方に伸びる垂直部１６１を有する第３の配管１６０に接続されていても良い。この垂直部１６１を有する第３の配管１６０を配置することにより、もし、基板処理装置２で生成した生成物が、第１の排気トラップ１２０及び第２の排気トラップ１４０でトラップされなかった場合であっても、この垂直部１６１で冷却してトラップすることができる。そして、この垂直部１６１で冷却された生成物は、垂直部１６１、第２の排気トラップ１４０及び第２の配管１３０を経て、貯留部１５０へと案内される。結果として、第３の配管１６０を配置することにより、排気される排気ガス中に生成物が残存する可能性を更に低減することができる。
【００５０】
以上、本実施形態に係る排気システム１００は、上部に排気入力１２１ａを有し、下部に排気出力１２１ｂを有する第１の排気トラップ１２０と、この第１の排気トラップ１２０に対して排気フローの下流側に設けられ、下部に排気入力１４１ａを有し、上部に排気出力１４１ｂを有する第２の排気トラップ１４０と、第１の排気トラップ１２０と第２の排気トラップ１４０との間に設けられ、上部に開口部１５１を有する、生成物を貯留する貯留部１５０とを有するため、確実に生成物をトラップすることができると共に、トラップした生成物を確実に貯留部１５０へと導くことができる。そのため、本実施形態に係る排気システム１００は、ＰＭサイクルが長い排気システムである。
【００５１】
本実施形態に係る排気システム１００は、成膜を含めた種々の熱処理に適用可能であるが、近年、フォトリソグラフィに用いられるフォトレジストの焼き締め処理を行う装置にも用いられるようになっている。
【００５２】
即ち、フォトリソグラフィ技術においては、シリコン基板等の半導体ウエハに対してフォトレジストを塗布し、このフォトレジストを焼き締めた後に、フォトマスクを通して紫外線等を照射して露光することによりマスクパターンをフォトレジストに転写し、これを現像することによってレジストパターンを形成する。
【００５３】
フォトレジストは、例えば感光剤、樹脂、溶媒等の混合液体よりなり、半導体ウエハに対するフォトレジストの塗布後は、このフォトレジストの塗布された半導体ウエハに対してプリベークやポストベークを施すことにより、フォトレジスト中の水分や揮発成分を蒸発させて上記フォトレジストの薄膜を上述のように焼き締めることになる。
【００５４】
ここで、特に上記ポストベークとして焼き締め処理する場合の熱処理装置としては、一度に複数枚を焼き締め処理することができることから縦型の熱処理装置が用いられる傾向にある。
【００５５】
よって、以下、本実施形態に係る排気システム１００を備えた基板処理装置２を用いたフォトレジストの焼き締め処理の一例について説明する。
【００５６】
基板処理装置２では、処理容器４内にフォトレジストの塗布されたプリベーク済みの複数枚のウエハＷを多段に支持させた状態でこの処理容器内にＮ２ ガス等の不活性ガスを多量に供給しつつ加熱手段５６で加熱する。そして、この加熱によりフォトレジストから発生する水分や揮発成分をＮ２ ガスと共に排出してこのフォトレジストを焼き締めるようになっている。この場合、例えば処理容器の底部側にＮ２ ガスを導入し、このＮ２ ガスを処理容器４内の下方より上方へ流しつつ揮発成分を随伴させて排出し、排気システム１００へと導く。
【００５７】
具体的には、まず、ウエハボート２２に未処理のウエハＷが多段に支持され、この状態で、例えば予め１００℃程度に予熱されている処理容器４内にその下方よりウエハボート２２が搬入される。そして、処理容器４内に密閉状態で収容された状態となる。この半導体ウエハＷの直径は、例えば３００ｍｍであり、ここでは５０〜１５０枚程度収容される。この半導体ウエハＷの表面には、フォトレジストが塗布されており、前処理工程で例えばプリベーク処理等がなされている。
【００５８】
処理容器４内の雰囲気は、この熱処理中は、本実施形態に係る排気システム１００を介して工場の排気設備に接続されることによって常時排気されている。また、ウエハＷは、ウエハボート２２を回転することによって熱処理中は所定の回転数で回転する。そして、ガス供給系６０により処理容器４の下端部のガスノズル６８から不活性ガスであるＮ２ ガスが処理容器４内へ導入されると同時に、加熱手段５６への供給電力が増加されて処理容器４及びウエハＷの温度を昇温する。そして、プロセス温度を、例えば１５０〜２５０℃程度に維持する。このプロセス温度にてウエハＷの表面のレジストは焼き締め処理される。すなわち、このフォトレジストに含まれていた水分や溶媒等が気化して固められて行くことになる。この時のプロセス圧力は、常圧から５００Ｔｏｒｒ程度の範囲内である。
【００５９】
この時に発生した水分や溶媒等は、処理容器４の下端部のガスノズル６８から導入されたＮ２ ガスが処理容器４内をその下方より上方に向けて流れて行く時にこのＮ２ ガスに随伴されて搬送されて行く。そして、水分や溶媒等が含まれたＮ２ ガスは処理容器４の天井部に到達し、排気室８から処理容器４の外へ排出されて、更に排気管１０及び排気系１２の排気流路１４を介して流れて行き、排気システム１００へと導かれる。排気システム１００では、上述のような構成及び機能により、効率的に排気ガスを冷却することができる。
【００６０】
フォトレジストの感光剤、樹脂、溶媒等の混合液体は、一般には２００℃以下で凝固する成分からなり、排気ガスが冷却されると液状の生成物として堆積する。本実施形態に係る排気システム１００では、下方傾斜面を有するらせん状のフィン１２４を備えていることから、液状の生成物はらせん状のフィン１２４の上面に沿って流下し、貯留部１５０内にトラップされることになる。このように、本実施形態に係る排気システム１００は、フォトリソグラフィ技術で用いられるフォトレジストの焼き締め処理にも好適に適用することができる。
【００６１】
（第１の実施例）
本実施形態に係る排気システム１００を使用することにより、確実に排ガス中の生成物をトラップできることを確認した実施例について、説明する。
【００６２】
図２及び図３を用いて説明した本実施形態に係る排気システム１００に対して、複数の所定の位置に熱電対を配置した。
【００６３】
図６に、本実施例に係る排気システム１００に配置した熱電対の位置を説明するための概略図を示す。図６において、熱電対の位置は、Ｔ１乃至Ｔ４で示す。図６に示すように、第１の配管１１０の垂直部１１３の上端部（Ｔ１）、垂直部１１３の下端部（Ｔ２）、第１の排気トラップ１２０（Ｔ３）及び第２の排気トラップ１４０に熱電対を配置した。
【００６４】
また、本実施例に係る排気システム１００の、第１の排気トラップ１２０及び第２の排気トラップ１４０における冷却効果を調べるために、第１の配管１１０の外周側に、予め２５０℃に設定されたパネルヒータを配置した。そして、この排気システム１００に対して、０Ｌ／ｍｉｎ（即ち、何もガスを流していない）、３１Ｌ／ｍｉｎ又は５０Ｌ／ｍｉｎの流速で窒素ガスを流した。なお、本実施例においては、水冷ジャケット１２３には、冷却水を流さなかった。
【００６５】
表１に、各実施条件における、各熱電対の温度をまとめたものを示す。
【００６６】
【表１】
2015214746.tif 000003
【００６７】
表１に示されるように、どの実施条件においても、第１の排気トラップ１２０及び第２の排気トラップ１４０の温度は、第１の配管１１０の垂直部１１３の温度と比較して、十分に低い。このことから、本実施形態に係る排気システム１００を使用することで、第１の配管１１０で生成物が冷却されて、第１の配管１１０の内壁に生成物が付着することを防ぐことができ、かつ、第１の排気トラップ１２０及び第２の排気トラップ１４０で確実に生成物を冷却して、貯留部１５０へと導くことが可能であることがわかった。
【００６８】
（第２の実施例）
次に、第２の実施例について説明する。第２の実施例では、シミュレーション実験を行い、本実施形態に係る排気システム１００の冷却効果を確認した。第２の実施例におけるシミュレーション条件は、以下の通りである。
【００６９】
・排気ガス温度：250℃
・排気ガス流量：50SLM
・排気圧力：大気圧−720Pa
・水冷：あり
・冷却ジャケット温度：25℃
・パネルヒータ設定温度：250℃
図７は、第２の実施例に係る排気システム１００のシミュレーション結果を示した図である。図７において、第１の配管１１０、第１の排気トラップ１２０、第２の配管１３０、第２の排気トラップ１４０、貯留部１５０及び第３の配管１６０が示されている。なお、図７においては、第１の排気トラップ１２０と第２の排気トラップ１４０の位置が、図２、４とは逆となっている。図７において、温度の高い順に、温度範囲Ａ〜Ｅに分類して、各位置がどの温度範囲に属するかを示した。
【００７０】
図７に示される通り、第１の配管１１０では、温度が最も高い温度範囲Ａであるが、第１の排気トラップ１２０に入るにつれて急激に温度が低下し、温度範囲Ｂ、Ｃ、Ｄを経て、第１の排気トラップ１２０の中間の位置で温度範囲Ｅとなる。その他の領域は、総て温度範囲Ｅであり、第２の実施例に係る排気システム１００が、効率的に排気ガスを冷却していることが示された。
【００７１】
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態及び実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００７２】
２  基板処理装置
４  処理容器
１２  排気系
１４  排気口
１６  圧力調整弁
１８  排気ポンプ
２２  ウエハボート
５６  加熱手段
６０  ガス供給系
６２  反応ガス供給源
６４  流量制御器
６６  開閉弁
６８  ガスノズル
８０  制御部
８２  記憶媒体
１００  排気システム
１１０  第１の配管
１１０ａ  第１の端部
１１０ｂ  第２の端部
１１１  加熱手段
１１２  傾斜部
１１３  垂直部
１２０  第１の排気トラップ
１２１ａ  排気入力
１２１ｂ  排気出力
１２２  筒状部材
１２３  水冷ジャケット
１２４  フィン
１２５  棒状部材
１３０  第２の配管
１３０ａ  第３の端部
１３０ｂ  第４の端部
１３０ｃ  第５の端部
１３１  垂直部
１３２  分岐部
１４０  第２の排気トラップ
１４１ａ  排気入力
１４１ｂ  排気出力
１５０  貯留部
１５１  開口部
１６０  第３の配管
１６１  垂直部
【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】
2015214746.tif 000008
【図６】
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【図７】
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