JP3741604B2 - 熱処理装置および熱処理方法 - Google Patents
熱処理装置および熱処理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3741604B2 JP3741604B2 JP2000360293A JP2000360293A JP3741604B2 JP 3741604 B2 JP3741604 B2 JP 3741604B2 JP 2000360293 A JP2000360293 A JP 2000360293A JP 2000360293 A JP2000360293 A JP 2000360293A JP 3741604 B2 JP3741604 B2 JP 3741604B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat treatment
- substrate
- oxygen concentration
- chamber
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims description 157
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 59
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 170
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 170
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 170
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 142
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 114
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 94
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 52
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 45
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 43
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 43
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 38
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 30
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 17
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 23
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 20
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 19
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 15
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 4
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 239000002318 adhesion promoter Substances 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisilazane Chemical compound C[Si](C)(C)N[Si](C)(C)C FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000010416 ion conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
- C30B33/005—Oxydation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体ウエハ等の基板に層間絶縁膜等を形成するために用いられる熱処理装置と熱処理方法に関する。
【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、ゾル−ゲル法、シルク法、スピードフィルム法、フォックス法等により、半導体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。このうち、シルク法、スピードフィルム法、フォックス法により層間絶縁膜を形成する際には、冷却した半導体ウエハに塗布液を塗布し、加熱処理して冷却処理し、さらに低酸素濃度雰囲気において加熱処理および冷却処理を施す硬化処理によって塗布膜を硬化（キュア）させ、層間絶縁膜を得ている。
【０００３】
ここで、キュア処理時の基板温度が高くなっている状態で酸素濃度が大きくなると、形成される層間絶縁膜の誘電率が大きくなるという問題があるため、具体的には、キュア処理は基板が載置されたチャンバ内に窒素ガス等の不活性ガスを所定量流しながら行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、所定の酸素濃度以下で実際にキュア処理が行われているかどうかを、チャンバ内の酸素濃度を測定して、確認しながら行うということはこれまで行われておらず、このため所定の酸素濃度以下の雰囲気で処理されなかったために得られた層間絶縁膜の誘電率が大きくなる等、形成された層間絶縁膜の膜質が処理される半導体ウエハ毎にばらつくという問題が生じていた。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、キュア処理等の加熱処理が、所定の酸素濃度以下の雰囲気で行われているかどうかを確認しながら加熱処理を行うことができる熱処理装置および熱処理方法を提供することを目的とする。また、本発明は、加熱処理を行う際の酸素濃度の変動を防止することが可能な熱処理装置を提供することをも目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は第１発明として、
基板に所定の熱処理を施す熱処理装置であって、
基板を表面から所定距離だけ離間させて載置可能なホットプレートと、前記ホットプレートに載置された基板を収納するチャンバと、前記ホットプレートにおいて前記基板を前記ホットプレートに載置したときに前記基板の下側に相当する位置に形成されたガス採取口と、前記ガス採取口から採取されたチャンバ内のガスの酸素濃度を測定する酸素濃度測定手段と、を具備し、
前記基板の熱処理と並行して前記酸素濃度測定手段による酸素濃度測定が可能であることを特徴とする熱処理装置、を提供する。
【０００８】
本発明は第２発明として、
塗布膜が形成された基板に所定の熱処理を施す熱処理装置であって、
基板を表面から所定距離だけ離間させて載置可能なホットプレートと、前記ホットプレートに載置された基板を収納するチャンバと、前記チャンバ内に不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記チャンバ内からの排気を前記チャンバの上部から行う排気手段と、前記ホットプレートにおいて前記基板を前記ホットプレートに載置したときに前記基板の下側に相当する位置に形成されたガス採取口と、前記ガス採取口から採取されたガスの酸素濃度を測定する酸素濃度測定手段と、を具備し、
前記基板の熱処理と並行して前記酸素濃度測定手段による酸素濃度測定が可能であることを特徴とする熱処理装置、を提供する。
【０００９】
本発明は第３発明として、
加熱処理室と冷却処理室とを有し、塗布膜が形成された基板に所定の熱処理を施す熱処理装置であって、
前記加熱処理室は、基板を表面から所定距離だけ離間させて載置可能なホットプレートと、前記ホットプレートに載置された基板を収納するチャンバと、前記チャンバ内に不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記チャンバ内からの排気を前記チャンバの上部から行う排気手段と、前記ホットプレートにおいて前記基板を前記ホットプレートに載置したときに前記基板の下側に相当する位置に形成された第１ガス採取口と、前記第１ガス採取口から採取されたガスの酸素濃度を測定する第１酸素濃度測定手段と、を具備し、
前記冷却処理室は、基板を表面から所定距離だけ離間させて載置可能な冷却プレートと、前記冷却プレートにおいて前記基板を前記冷却プレートに載置したときに前記基板の下側に相当する位置に形成された第２ガス採取口と、前記第２ガス採取口から採取されたガスの酸素濃度を測定する第２酸素濃度測定手段と、を具備し、
前記基板の熱処理と並行して前記第１酸素濃度測定手段および第２酸素濃度測定手段による酸素濃度測定が可能であることを特徴とする熱処理装置、を提供する。
【００１０】
本発明は上記熱処理装置を用いた熱処理方法を提供する。すなわち、本発明は第４発明として、
基板に所定の熱処理を施す熱処理方法であって、
基板を熱処理プレート上に載置する第１工程と、前記熱処理プレートに載置された基板の下方から雰囲気ガスを採取して酸素濃度の測定を行う第２工程と、前記酸素濃度の測定を行いながら、前記基板を所定時間保持する第３工程と、を有することを特徴とする熱処理方法、を提供する。
【００１１】
また、本発明は第５発明として、
基板に所定の熱処理を施す熱処理方法であって、
基板を熱処理プレートの上方の所定位置に待機させ、前記基板に向けて不活性ガスを供給する第１工程と、前記熱処理プレートの上面であって、前記基板を前記熱処理プレートに載置した際に前記基板の下側となる位置から雰囲気ガスを採取して酸素濃度の測定を行う第２工程と、前記酸素濃度の測定を行いながら、前記基板を前記熱処理プレートに近接して載置し、所定時間保持する第３工程と、前記熱処理プレート上において所定時間保持された基板を搬出し、酸素濃度の測定を停止する第４工程と、を有することを特徴とする熱処理方法、を提供する。
【００１２】
このような熱処理装置および熱処理方法によれば、例えば、層間絶縁膜を形成する場合に、酸素濃度を測定しながら加熱処理を行うことが可能であることから、酸素による層間絶縁膜の膜質変化を防止して、層間絶縁膜の品質を一定に保つことが可能となる。また、所定酸素濃度条件で加熱処理ができなかった基板については、次工程へ送らないようにすることにより、生産性を高めることが可能となり、また、加熱途中で酸素濃度に異常が発生している場合には、処理を中断して、未然に処理ミスを防止することができる。さらに、チャンバ内の雰囲気が所定の酸素濃度に保持できなくなった場合や定期的なメンテナンスにおいても、それらの作業の終了後に、チャンバ内が所定の酸素濃度以下となっているかどうかの確認をすることが容易であり、メンテナンス性が向上する。
【００１４】
本発明は第６発明として、
基板に所定の熱処理を施す熱処理装置であって、
基板を表面から所定距離だけ離間させて載置可能な熱処理プレートと、前記熱処理プレートに載置された基板を収納するチャンバと、前記熱処理プレートにおいて前記基板を前記熱処理プレートに載置したときに前記基板の下側に相当する位置に形成されたガス採取口と、前記ガス採取口から採取されたガスの酸素濃度を前記基板の熱処理と平行して測定することが可能な酸素濃度測定手段と、を有する熱処理室と、
前記熱処理室に不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記熱処理室の隅部底側から排気を行う排気機構と、を具備することを特徴とする熱処理装置、を提供する。
【００１５】
このような熱処理装置では、熱処理室の隅部底側から排気を行うことにより、熱処理室の隅部に滞留しやすいガスを排除して、熱処理室内の雰囲気を均一に保持することが可能となり、基板の品質を一定に保つことが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の熱処理装置の一実施形態であって、内部を低酸素濃度に制御可能な硬化処理ユニット（ＤＬＣ（dielectric low oxygen controlled cure unit）および内部を低酸素濃度に制御可能なベーク処理ユニット（ＤＬＢ（dielectric low oxygen controlled bake unit）を用いた、塗布膜形成装置（ＳＯＤ（spin on dielectric）システム）について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１（ａ）は本発明の実施の形態に係るＳＯＤシステムの上段の平面図であり、図１（ｂ）はそのＳＯＤシステムの下段の平面図であり、図２は図１に示したＳＯＤシステムの側面図であり、図３は図１に示したＳＯＤシステム内に装着された２個のユニット積層体の側面図である。このＳＯＤシステムは、大略的に、処理部１と、サイドキャビネット２と、キャリアステーション（ＣＳＢ）３とを有している。
【００１８】
処理部１は、図１（ａ）および図２に示すように、その手前側の上段に設けられたソルベントイクスチェンジユニット（ＤＳＥ）１１と、高粘度用の塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１２とを有し、さらに、図１（ｂ）および図２に示すように、その手前側の下段に設けられた、低粘度用の塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１３と、薬品等を内蔵したケミカル室１４とを有している。
【００１９】
処理部１の中央部には、図１（ａ）・（ｂ）に示すように、複数の処理ユニットを多段に積層してなる処理ユニット群１６・１７が設けられ、これらの間に、昇降して半導体ウエハ（ウエハ）Ｗを搬送するためのウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８が設けられている。
【００２０】
ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８は、Ｚ方向に延在し、垂直壁５１ａ・５１ｂおよびこれらの間の側面開口部５１ｃを有する筒状支持体５１と、その内側に筒状支持体５１に沿ってＺ方向に昇降自在に設けられたウエハ搬送体５２とを有している。筒状支持体５１はモータ５３の回転駆動力によって回転可能となっており、それに伴ってウエハ搬送体５２も一体的に回転されるようになっている。
【００２１】
ウエハ搬送体５２は、搬送基台５４と、搬送基台５４に沿って前後に移動可能な３本のウエハ搬送アーム５５・５６・５７とを備えており、ウエハ搬送アーム５５〜５７は、筒状支持体５１の側面開口部５１ｃを通過可能な大きさを有している。これらウエハ搬送アーム５５〜５７は、搬送基台５４内に内蔵されたモータおよびベルト機構によりそれぞれ独立して進退移動することが可能となっている。ウエハ搬送体５２は、モータ５８によってベルト５９を駆動させることにより昇降するようになっている。なお、符号４０は駆動プーリー、４１は従動プーリーである。
【００２２】
左側の処理ユニット群１６は、図３に示すように、その上側から順に低温用のホットプレート（ＬＨＰ）１９と、２個の硬化（キュア）処理ユニット（ＤＬＣ）２０と、２個のエージングユニット（ＤＡＣ）２１とが積層されて構成されている。また、右側の処理ユニット群１７は、その上から順に２個のベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２と、低温用のホットプレート（ＬＨＰ）２３と、２個のクーリングプレート（ＣＰＬ）２４と、受渡部（ＴＲＳ）２５と、クーリングプレート（ＣＰＬ）２６とが積層されて構成されている。なお、受渡部（ＴＲＳ）２５は、クーリングプレートの機能を兼ね備えることが可能である。
【００２３】
サイドキャビネット２は、その上段に薬液を供給するためのバブラー（Ｂｕｂ）２７と、排気ガスの洗浄のためのトラップ（ＴＲＡＰ）２８とを有し、その下段に、電力供給源（用力）２９と、ＨＭＤＳやアンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）等の薬液を貯留するための薬液室３０と、廃液を排出するためのドレイン３１とを有している。
【００２４】
上記のように構成されたＳＯＤシステムにおいて、例えば、ゾル−ゲル法により層間絶縁膜を形成する場合には、クーリングプレート（ＣＰＬ）２４・２６→低粘度用の塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１３→エージングユニット（ＤＡＣ）２１→ソルベントイクスチェンジユニット（ＤＳＥ）１１→低温用のホットプレート（ＬＨＰ）１９・２３→ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２の順序により、塗布膜が形成される。
【００２５】
また、シルク法およびスピードフィルム法により層間絶縁膜を形成する場合には、クーリングプレート（ＣＰＬ）２４・２６→塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１３（アドヒージョンプロモータの塗布）→低温用のホットプレート（ＬＨＰ）１９・２３→塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１２（本薬液の塗布）→低温用のホットプレート（ＬＨＰ）１９・２３→ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２→硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０の順序により、塗布膜が形成される。
【００２６】
さらに、フォックス法により層間絶縁膜を形成する場合には、クーリングプレート（ＣＰＬ）２４・２６→塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１２→低温用のホットプレート（ＬＨＰ）１９・２３→ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２→硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０の順序により、塗布膜が形成される。なお、これら各種の方法によって形成される塗布膜の材質には制限はなく、有機系、無機系およびハイブリッド系の各種材料を用いることが可能である。
【００２７】
次に、本発明の熱処理装置の一実施形態であるの硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０とベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２の構成について、より詳細に説明する。図４は、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０の概略構造を示す平面図であり、図５は硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０のウエハＷの処理中の状態を示した断面図である。
【００２８】
硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０は、加熱処理室８１とこれに隣接して設けられた冷却処理室８２とを有しており、加熱処理室８１と冷却処理室８２の間にはこれらの室間でウエハＷの受渡を行う際に開閉されるシャッター９２が設けられ、また、加熱処理室８１には、ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８との間でウエハＷの受け渡しを行う際に開閉されるシャッター７２が設けられている。
【００２９】
加熱処理室８１には、設定温度を２００℃〜４７０℃とすることができるホットプレート８３が配置されている。ホットプレート８３には、その外周を囲繞するようにサポートリング９８が設けられており、サポートリング９８の上部端面には段差が形成され、下段部にはシールリング８７が配設されている。そして、ホットプレート８３の上面には図示しない支持ピンが複数箇所に形成されており、ウエハＷをホットプレート８３の上面から所定間隔ほど離れた状態で載置できるようになっている。ウエハＷを支持し、図示しない昇降機構によってウエハＷを昇降させる３本の昇降ピン８８（図５では２本のみを図示）が、ホットプレート８３を貫通するように設けられており、ウエハＷの受渡時にはウエハＷを所定の高さに支持し、硬化処理中は、例えば、その先端がホットプレート８３の上面と同じ高さとなる位置に保持される。
【００３０】
ホットプレート８３には、ウエハＷをホットプレート８３に載置したときにウエハＷの下側に相当する位置に、ホットプレート８３の上面から加熱処理室８１または後述するチャンバ処理室９０内の雰囲気ガスを採取するためのガス採取口９７ａが形成されており、このガス採取口９７ａから酸素（Ｏ２）センサ８９ａへ加熱処理室８１または後述するチャンバ処理室９０内の雰囲気ガスが送られるようになっている。このため、酸素センサ８９ａの下流側には、図示しない排気機構が設けられており、こうして、ガス採取口９７ａから排気された加熱処理室８１またはチャンバ処理室９０内の雰囲気ガスは、酸素センサ８９ａによる酸素濃度測定に供された後に排気されるようになっている。酸素センサ８９ａはＳＯＤシステムの制御装置９１に接続され、動作制御が行われるようになっている。
【００３１】
なお、チャンバ処理室９０内の雰囲気ガスを採取するためにウエハＷの下側に相当する位置にガス採取口９７ａを設けているが、ウエハＷの上側に位置する蓋体８５にガス採取口９７ｃを設けることも可能である。
【００３２】
ホットプレート８３の上方には、図示しない昇降機構により昇降可能なチャンバ８０が配置されており、チャンバ８０は、中央部に排気機構８６が形成された蓋体８５と蓋体８５の外周を囲繞するように設けられたガスパージリング８４から構成されている。チャンバ８０が図５に示すように処理位置にある場合には、ガスパージリング８４の下面がシールリング８７に当接することでチャンバ処理室９０が形成される。
【００３３】
ガスパージリング８４の内周面からは、図示しないガス供給源から供給された窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスが、中央部に向かって吐出されるようになっている。ガスパージリング８４からの不活性ガスの吐出は、例えば、ウエハＷが硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０内に搬入された後から、硬化処理が終了してウエハＷを搬出するまでの間に継続して行われる。
【００３４】
図５に示すように、チャンバ処理室９０が形成された状態では、ホットプレート８３に載置されたウエハＷの表面側と裏面側の両側にガスパージリング８４から不活性ガスが吐出されるようになっており、こうして、ウエハＷの表裏面近傍の雰囲気を同等な低酸素状態に保持することが可能となる。加熱処理室８１内でウエハＷを加熱した際には、ウエハＷに形成された塗布膜から種々の物質が蒸発、昇華等するが、このような物質はガスパージリング８４から供給される不活性ガスとともに排気機構８６から排気される。なお、狭められた空間であるチャンバ処理室９０に不活性ガスを供給した場合には、加熱処理室８１全体に不活性ガスを供給する場合と比較して、少ない供給量で確実にウエハＷが載置された雰囲気を低酸素濃度に保持することが可能となるため、ランニングコストを低減することができるようになる。
【００３５】
加熱処理室８１には、ガス供給管９６ａを通して内部に窒素ガス等の不活性ガスが供給されるようになっており、加熱処理室８１内を所定の低酸素濃度に保持することができるようになっている。こうして加熱処理室８１内に供給された不活性ガスは、側壁に形成された排気口８１ｂおよび底壁の隅部の４カ所に設けられた排気口９９ａから排気される。加熱処理室８１の隅部にはシャッター７２を開口させたときに流入してくる大気が滞留し易いことから、排気口９９ａからの排気を行うことで、大気の滞留を防止し、加熱処理室８１内全体を均一な不活性ガス雰囲気に保持することが可能となる。
【００３６】
なお、排気機構８６から排気されたガスは、図示しない別のルートで排気されるように排気経路が設けられている。これは、硬化処理時に排気されるガスには、ウエハＷに形成された塗布膜から蒸発、昇華等した物質が含まれているために、このような物質によって加熱処理室８１内が汚染されることを防止するためである。
【００３７】
加熱処理室８１と冷却処理室８２との間はシャッター９２により開閉可能な連通口８１ａを介して連通しており、ウエハＷを載置して冷却するためのクーリングプレート９３がガイドプレート９４に沿って移動機構９５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、クーリングプレート９３は、連通口８１ａを介して加熱処理室８１内に進入することができ、加熱処理室８１内においてホットプレート８３により加熱された後のウエハＷを昇降ピン８８から受け取って冷却処理室８２内に搬入し、ウエハＷを冷却した後、ウエハＷを昇降ピン８８に戻すようになっている。なお、クーリングプレート９３の設定温度は、例えば、１５℃〜２５℃である。
【００３８】
クーリングプレート９３には、ウエハＷをクーリングプレート９３に載置したときにウエハＷの下側に相当する位置に、クーリングプレート９３の上面から加熱処理室８１または冷却処理室８２の雰囲気ガスを採取するためのガス採取口９７ｂが形成されており、このガス採取口９７ｂから酸素（Ｏ２）センサ８９ｂへ雰囲気ガスが送られるようになっている。このため、酸素センサ８９ｂの下流側には、図示しない排気機構が設けられており、こうして、ガス採取口９７ｂから排気された雰囲気ガスは、酸素センサ８９ｂによる酸素濃度測定に供された後に排気されるようになっている。
【００３９】
硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０には、このようにホットプレート８３とクーリングプレート９３にそれぞれガス採取口９７ａとガス採取口９７ｂが形成され、酸素濃度の測定が可能となっていることから、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０内でウエハＷを搬送する際にも、ウエハＷの位置に対応した雰囲気ガスの採取と酸素濃度の測定を行うことが可能であり、ウエハＷの周囲の雰囲気を常時監視することが可能となっている。
【００４０】
冷却処理室８２には、ガス供給管９６ｂを用いて内部に窒素ガス等の不活性ガスが供給されるようになっており、こうして冷却処理室８２内が低酸素濃度に保持されるようになっている。そして、冷却処理室８２に供給された不活性ガスは、底壁に形成された排気口９９ｂから排気されるようになっている。
【００４１】
次に、図６には、ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２の概略構造を示す断面図を示す。ここで、図６（ａ）はウエハＷの処理中の状態を、図６（ｂ）はウエハＷを受け渡すときの状態をそれぞれ示している。
【００４２】
ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２においては、上面に開口部６１ａが形成され、また、側面にユニット内の排気を行うための排気口６１ｂが形成され、さらにウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８との間でウエハＷの受け渡しを可能とする図示しない開閉自在なシャッターが形成されたケーシング６１内に、設定温度を５０℃〜３５０℃とすることができるホットプレート６２が配設されている。ホットプレート６２には、その外周を囲繞するようにサポートリング６３が設けられており、サポートリング６３の上部端面には段差が形成され、下段部にはシールリング６５が配設されている。
【００４３】
ホットプレート６２の上面には、図示しない支持ピンが複数箇所に形成されており、ウエハＷをホットプレート６２の上面から所定間隔ほど離れた状態で載置できるようになっている。ウエハＷを支持し、図示しない昇降機構によってウエハＷを昇降させる３本の昇降ピン６４（図６では２本のみを図示）は、ホットプレート６２を貫通するように設けられており、ウエハＷを受け渡すときにはウエハＷを所定の高さに支持し、硬化処理中は、例えば、その先端がホットプレート６２の上面と同じ高さとなる位置に保持される。
【００４４】
ホットプレート６２の上方には、開口部６１ａを閉塞し、図示しない昇降機構により昇降自在に蓋体６６が配置されており、図６（ａ）に示すように、蓋体６６が処理位置にある場合には、その周縁部の下面がシールリング６５に当接して、チャンバ処理室７０が形成される。また、蓋体６６の周縁部には、窒素ガス等の不活性ガスを内周面から吐出可能なガス供給機構６７が設けられている。
【００４５】
図６（ｂ）に示すように、蓋体６６が上昇位置にある状態では、ケーシング６１と蓋体６６によって形成される加熱処理室７１内に、ガス供給機構６７から不活性ガスを吐出することで、加熱処理室７１内を低酸素濃度に保持することができ、吐出された不活性ガスは、蓋体６６に設けられた排気機構６８またはケーシング６１に形成された排気口６１ｂから排気される。また、図６（ａ）に示されるようにチャンバ処理室７０が形成された状態では、ガス供給機構６７から吐出される不活性ガスはチャンバ処理室７０内を低酸素濃度の状態たらしめて、排気機構６８から排気される。
【００４６】
チャンバ処理室７０は、加熱処理室７１よりも容積が小さいことから、チャンバ処理室７０に供給する不活性ガスの量は、加熱処理室７１に不活性ガスを供給する場合と比較して、少ない供給量で済み、しかも、確実にウエハＷが載置された雰囲気を低酸素濃度に保持することが可能となる。
【００４７】
ホットプレート６２には、ウエハＷをホットプレート６２に載置したときにウエハＷの下側に相当する位置に、ホットプレート６２の上面から加熱処理室７１内またはチャンバ処理室７０内の雰囲気ガスを採取するためのガス採取口６９が形成されている。このガス採取口６９から採取された雰囲気ガスは、酸素（Ｏ２）センサ８９ｃに送られ、酸素センサ８９ｃによる酸素濃度測定に供された後に、酸素センサ８９ｃの下流側に設けられた図示しない排気機構から排気されるようになっている。酸素センサ８９ｃは、ＳＯＤシステムの制御装置９１に接続されており、動作制御が行われるようになっている。
【００４８】
なお、チャンバ処理室７０内の雰囲気ガスを採取するためにウエハＷの下側に相当する位置にガス採取口６９を設けているが、ウエハＷの上側に位置する蓋体６６にガス採取口を設けることも可能である。
【００４９】
次に、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０およびベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２に設けられた酸素センサ８９ａ〜８９ｃのについて、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０に設けられた酸素センサ８９ａを例として、より詳しく説明する。
【００５０】
酸素センサ８９ａとしては、例えば、酸素イオン伝導体であるジルコニアを用いたセンサが好適に用いられる。ここで、ジルコニア酸素センサを用いた場合には、例えば、水素（Ｈ２）や一酸化炭素（ＣＯ）等といった酸素と反応するガスが測定ガス中に併存する場合には、正確な酸素濃度の測定が困難となるという欠点がある。一方、前述したように、硬化処理時にはウエハＷに形成された塗布膜から種々の成分がガスとして蒸発または昇華し、排気機構８６から排気される。従って、排気機構８６から排気されるガスを測定ガスとして用いると、上記理由から正確な酸素濃度の測定を行うことは困難である。
【００５１】
ウエハＷに形成された塗布膜から蒸発または昇華等する物質は、ガスパージリング８４からの不活性ガスの供給によるチャンバ処理室９０内のガスの流れを考慮すると、不活性ガスとともに排気機構８６から排気され、ウエハＷの裏面に回り込む確率は極めて小さいと考えられる。そして、ガスパージリング８４からの不活性ガスの供給によって、ウエハＷの表面側と裏面側は同等の窒素雰囲気に保持されると考えられる。
【００５２】
そこで、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０では、ウエハＷをホットプレート８３に載置したときにウエハＷの下側に相当する位置から、ガス採取口９７ａを用いて、酸素濃度を測定するためのガスを採取可能な構造としている。なお、ウエハＷの温度が例えば２００℃以下の状態では、ウエハＷに形成された塗布膜から蒸発、昇華等する物質は少なく、従って、ガス採取口９７ｃを用いて酸素濃度を測定することも可能である。また、ガス採取口９７ａを設ける代わりに、昇降ピン８８が貫通するようにホットプレート８３に形成されている孔部を通じて、酸素センサ８９ａへ酸素濃度用のガスを採取することも可能である。
【００５３】
酸素センサ８９ａはＳＯＤシステムの制御装置９１に接続されており、例えば、制御装置９１に記憶された処理レシピに従って、ウエハＷが硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０に搬入された時点から加熱処理室８１またはチャンバ処理室９０内の酸素濃度の測定が開始される。
【００５４】
ここで、例えば、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０における硬化処理が開始されてウエハＷ（またはチャンバ処理室９０内）が所定の温度に達したときに、チャンバ処理室９０内が所定の酸素濃度以下となっていない場合には、硬化処理を中止して警報を発するように構成しておけば、未然に硬化処理不良の発生を防止することができる。また、何らかの原因によってウエハＷが所定の温度範囲にある状態で酸素濃度が上昇し、所定の酸素濃度以下で処理されていない状態となった場合に警報を発するように構成しておけば、硬化処理不良が発生したウエハＷを特定して、このようなウエハＷについてはその後の処理を行わないようにすることができる。このような対策を講じることで、ウエハＷに形成される塗布膜の膜質を均質化し、処理後のウエハＷの品質を一定に高く保持することが可能となる。
【００５５】
このような自動運転のみならず、マニュアル操作によって硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０の酸素濃度測定を行うことができるように構成することも好ましい。マニュアル操作が可能であれば、例えば、処理レシピに酸素濃度測定が組み込まれていない場合に抜き打ちで測定を行うことや、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０のメンテナンスや補修後の性能検査を容易に行うことが可能となる。
【００５６】
図７は、マニュアル操作によって酸素濃度測定を行う際の操作パネルの表示の一例を示した説明図であり、図７（ａ）に示すメインメニューから「酸素濃度測定」を選択すると、次に、図７（ｂ）に示すように操作パネルに測定対象であるユニット名が表示される。ここで所望のユニットを選択して「開始」を選択すると、選択したユニットに取り付けられた酸素センサへ処理室から排気が行われて酸素濃度が測定が開始され、図７（ｃ）に示されるように測定開始からの酸素濃度の時間変化が表示され、選択したユニットの酸素濃度が確認できる。
【００５７】
なお、酸素センサ８９ａによる酸素濃度の測定結果は、制御装置９１に設けられたモニター画面に表示することができるようになっている。図３に示されるように、１つのＳＯＤシステムに複数の硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０が配設されている場合には、例えば、オペレータの選択により所望の硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０の酸素濃度測定結果を表示できるように構成したり、または自動的に複数の硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０の測定結果の表示が切り替わるように構成したり、あるいは複数の硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０の酸素濃度測定結果を同時に表示できるように構成することができる。
【００５８】
次に、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０とベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２の両方を用いるシルク法およびスピードフィルム法により層間絶縁膜を形成する処理動作について説明する。
【００５９】
キャリアステーション（ＣＳＢ）３から受渡部（ＴＲＳ）２５に搬送されたウエハＷは、ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８によってクーリングプレート（ＣＰＬ）２４・２６に搬送されて冷却される。こうして、塗布前のウエハＷの温度を一定とすることによって、形成される塗布膜の膜厚および膜質の均質化を図ることができる。次いで、ウエハＷは低粘度用の塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１３に搬送されて、第１の塗布液としてアドヒージョンプロモータがスピンコートにより塗布される。このアドヒージョンプロモータを本塗布液に先立って塗布することにより、膜の密着性が促進される。その後、ウエハＷは、クーリングプレート（ＣＰＬ）２４・２６に搬送されて温調される。
【００６０】
クーリングプレート（ＣＰＬ）２４・２６にて温調されたウエハＷは、次に、高粘度用の塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１２に搬送されて、第２の塗布液として層間絶縁膜用の本塗布液が、スピンコートにより塗布される。その後、ウエハＷは、低温用のホットプレート（ＬＨＰ）１９・２３により適宜、熱処理され、例えば、塗布膜に含まれ比較的低温で蒸発する成分、例えば、水分の除去が行われる。
【００６１】
次いで、ウエハＷは、使用された本塗布液に含まれる溶剤等に応じて、ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２による加熱処理を経た後に硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０に搬送されて硬化処理が施され、または直接に硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０に搬送されて硬化処理が施される。
【００６２】
ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２においては、低温用のホットプレート（ＬＨＰ）１９・２３における処理温度よりも高い温度であって、かつ、後の硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０における処理温度よりも低い温度で加熱処理が行われ、低温用のホットプレート（ＬＨＰ）１９・２３における加熱処理では除去できなかった本塗布液に含まれる溶剤成分等の蒸発・昇華等による除去が行われる。
【００６３】
例えば、高温での熱処理を行ったことで塗布膜から蒸発等した物質によって汚染された熱処理ユニットを用いて、次に低温での熱処理のみを行った場合には、ウエハＷが高温蒸発成分によって汚染される可能性があるが、上述のように、塗布液から蒸発し、または昇華等する成分に応じて熱処理ユニットを使い分けることで、ウエハＷの汚染を防止することができる。
【００６４】
ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２は上述した目的に用いられるが、以下においては、本塗布液が塗布されて、低温用のホットプレート（ＬＨＰ）１９・２３での処理が終了したウエハＷを、直接に硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０に搬送して硬化処理を行う場合について説明することとする。図８に、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０での硬化処理開始からのウエハＷの温度変化と酸素センサ８９ａ・８９ｂによる酸素濃度の変化の様子を示した説明図を示す。
【００６５】
加熱処理室８１に設けられたシャッター７２を開いて、ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８からウエハＷを昇降ピン８８に受け渡し、シャッター７２を閉じる。また、このとき硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０は、図９の断面図に示したように、チャンバ８０は、ウエハＷの搬入が可能なように、上昇位置に保持され、昇降ピン８８は所定の高さまで上昇してウエハＷを保持した状態にある。このようなウエハＷの受け渡しとほぼ同時に、ガスパージリング８４およびガス供給管９６ａから所定量の不活性ガスの吐出を開始する。
【００６６】
なお、シャッター７２を閉じた後に、排気口９９ａからの排気を開始すると、加熱処理室８１内の隅部に滞留した大気を流出させて、酸素濃度を低減させることができ、好ましい。また、図９に示した状態にあるときに排気機構８６からの排気を行わずに、排気口８１ｂおよび排気口９９ａからの排気のみを用いることで、加熱処理室８１内を早く所定の不活性ガス雰囲気とすることが可能である。不活性ガスの供給は、ガス供給管９６ａからも行うことが好ましい。
【００６７】
ウエハＷが昇降ピン８８に保持され、シャッターが閉じられた時点から、酸素センサ８９ａによる酸素濃度の測定を開始し、これと並行して、図１０の断面図に示すように、ガスパージリング８４の下面がサポートリング９８の上面付近の高さ位置（中間位置）となるようにチャンバ８０を降下させる。この工程に至るまでの間は、図８に示されるように、ホットプレート８３は所定の温度に保持されているが、ホットプレート８３の上面とウエハＷとの距離が離れているために、最初はウエハＷの温度の上昇は緩やかである。また、図１０に示した状態では、チャンバ処理室９０は、図５に示すような密閉空間とはなっていないが、ガスパージリング８４から吐出される不活性ガスによって、チャンバ処理室９０内の酸素濃度は急激に低下する。
【００６８】
次に昇降ピン８８を降下させるが、その前に、チャンバ処理室９０内の酸素濃度が所定値以下となっているかどうかを確認し、酸素濃度が所定値以下となっていない場合には、例えば、警報を発して処理を中止し、他の処理ユニットにおける作業状況を把握した上で、ＳＯＤシステムの運転を停止する。こうして、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０における酸素濃度上昇の原因を解決すれば、その後に同様の処理不良が発生することを防止することが可能となる。なお、昇降ピン８８を降下させる前に、排気機構８６を動作させていない場合には、排気機構８６の排気動作を開始する。
【００６９】
一方、ウエハＷの温度が、例えば、１５０℃に達した時点で、チャンバ処理室９０内の酸素濃度が所定値以下となっている場合には、昇降ピン８８を降下させるとともにチャンバ８０も降下させて、ウエハＷがホットプレート８３の上面に形成された支持ピン上に保持され、かつ、ガスパージリング８４がシールリング８７を介してサポートリング９８と接して、図５に示した状態となるようにする。なお、図５に示された状態では、必ずしもガス供給管９６ａからの不活性ガスの供給は必要ではないが、後述するように、ウエハＷを冷却処理室８２に搬送する際の酸素濃度変化を抑制するためには、所定量の不活性ガスが加熱処理室８１に供給されている状態とすることが好ましい。密閉されたチャンバ処理室９０が形成されたなら、チャンバ処理室９０の容積が小さいことから、ガスパージリング８４から吐出される不活性ガスの流量を減らすことができる。
【００７０】
図８に示すように、ウエハＷがホットプレート８３の上面に近接して保持されると、ウエハＷの温度は急激に上昇する。このとき、塗布膜からは硬化反応の開始に伴って種々の物質がガスとして蒸発し始めるが、このような物質はウエハＷの下側には回り込まずに、排気機構８６から排気される。従って、ウエハＷの下側から酸素濃度測定用のガスを採取することによって、硬化処理中のチャンバ処理室９０内の酸素濃度の測定は、塗布膜から蒸発する成分の影響を受けずに、継続して行うことができる。
【００７１】
ウエハＷが温度の高い状態にあるときに、チャンバ処理室９０内が確実に低酸素濃度に保持されることで、形成される層間絶縁膜の酸化による特性変化を防止して、一定の特性を有する層間絶縁膜を形成することが可能となる。なお、ウエハＷが温度の高い状態にあるときに、チャンバ処理室９０内の酸素濃度が所定値以上に上昇するような事態が生じた場合には、警報を発して処理を中断し、処理中のウエハＷについては不良品として次工程には送らないようにすることができる。また、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０に生じた異常をリアルタイムに検出することで、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０に異常が生じたまま、継続してウエハＷを処理し、不良品化してしまうことが回避される。
【００７２】
所定の硬化処理が行われている間に、冷却処理室８２においては、ガス供給管９６ｂから不活性ガスを冷却処理室８２に供給することで、冷却処理室８２内を所定の低酸素濃度雰囲気としておく。そして、所定時間の硬化処理が終了したら、チャンバ８０を上昇させるとともに昇降ピン８８を上昇させてウエハＷを所定の高さに保持する。このとき、ガスパージリング８４から吐出する不活性ガスの流量を増大させるか、またはガス供給管９６ａからのガス供給量を増大させて、かつ、排気口９９ａから排気が行われている状態として、ウエハＷの周囲の酸素濃度が上昇しないようにすることが好ましい。
【００７３】
シャッター９２を動作させて、連通口８１ａを開口させ、クーリングプレート９３を加熱処理室８１内に進入させて、ウエハＷを昇降ピン８８から受け取り、昇降ピン８８を降下させる。このときのウエハＷの移動に対応して、酸素センサ８９ａを用いた酸素濃度測定から、酸素センサ８９ｂを用いた酸素濃度測定に切り替える。こうして、ウエハＷの周囲の雰囲気をより正確に測定し、監視することが可能である。
【００７４】
このウエハＷを加熱処理室８１から冷却処理室８２に搬送する際に、排気口９９ａを用いた排気を行っていない場合には、図８中の「底壁排気口不使用」の曲線に示されるように、一時的な酸素濃度の上昇が見られる場合がある。この酸素濃度の上昇は、シャッター７２を開口した際に加熱処理室８１内に流入する大気が加熱処理室８１の隅部で滞留しており、この滞留した大気がシャッター９２を開口した際に流動してウエハＷの周囲に拡散することによって起こるものと考えられる。ウエハＷをホットプレート８３からクーリングプレート９３に移動させる際には、まだウエハＷは十分に高い温度にあることから、このような状態でウエハＷが高い酸素濃度雰囲気に置かれることは好ましいことではない。
【００７５】
図１１の説明図に示すように、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０では、排気口９９ａからの排気を行うことによって、加熱処理室８１の隅部に滞留し易い大気を排出することが可能であり、このため、図８中の「底壁排気口使用」（排気口９９ａからの排気を行った場合をいう）の曲線に示されるように、ウエハＷの移動の際にもウエハＷの周囲の酸素濃度が上昇することが防止され、形成される層間絶縁膜の特性を良好に保持することが可能である。なお、排気口９９ａが設けられていない硬化処理ユニットを用いる場合には、ウエハＷを加熱処理室８１から冷却処理室８２に搬送する際に加熱処理室８１に供給される不活性ガスの流量を増大させることで、ウエハＷの周囲の酸素濃度が上昇しないように対処することも可能である。
【００７６】
さて、クーリングプレート９３を冷却処理室８２に戻し、ウエハＷの冷却処理を行う。この間に、例えば、加熱処理室８１への不活性ガスの供給は停止してもよい。これは冷却処理の後には、ウエハＷが高温に昇温されないからである。
【００７７】
ウエハＷの冷却処理が終了した後は、ガス供給管９６ｂからの不活性ガスの供給を停止して、ウエハＷを加熱処理室８１内の昇降ピン８８上に一旦受け渡し、その後にウエハ搬送装置（ＰＲＡ）１８を用いて加熱処理室８１から搬出することで、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０における層間絶縁膜の硬化処理が終了する。ウエハ搬送装置（ＰＲＡ）１８に保持されたウエハＷは、受渡部（ＴＲＳ）２５を介して、ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８によりキャリアステーション（ＣＳＢ）３に戻される。
【００７８】
なお、ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２を用いた場合の酸素濃度測定は、上述した硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０の場合と同様にして行われる。つまり、ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２においては、比較的高い温度までウエハＷの温度を上昇させることから、処理雰囲気に酸素が多く含まれていると、塗布膜が酸化されることで形成される層間絶縁膜の特性が変化することが懸念されるために、加熱処理室７１およびチャンバ処理室７０の内部に不活性ガスを供給することができるようになっており、これに伴って、処理中の加熱処理室７１およびチャンバ処理室７０が所定の酸素濃度以下の状態となっているかどうかを検知することができるように、酸素センサ８９ｃが取り付けられている。
【００７９】
従って、ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２における加熱処理においては、先ず、ガス供給機構６７から加熱処理室７１内に不活性ガスが供給されている状態で、ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８からウエハＷを加熱処理室７１内に搬入し、昇降ピン６４にウエハＷが保持された時点から酸素センサ８９ｃによる酸素濃度の測定を開始する。そして、昇降ピン６４を降下させてウエハＷをホットプレート６２の支持ピンに保持させ、また、蓋体６６を降下させてチャンバ処理室７０の形成し、チャンバ処理室７０の形成後は、ガス供給機構６７からチャンバ処理室７０に供給される不活性ガスの流量を減少させる。
【００８０】
こうして、所定時間の加熱処理が終了したら、ガス供給機構６７からの不活性ガスの供給量を増大させて、蓋体６６および昇降ピン６４を上昇させ、ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８にウエハＷを受け渡す。ウエハＷは、その後にクーリングプレート（ＣＰＬ）２４・２６に搬送されて一旦冷却されるか、引き続いて硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０に搬送されて塗布膜の硬化処理に供される。このような一連の加熱処理の途中で、ウエハＷが所定の温度にある状態で、加熱処理室７１内またはチャンバ処理室７０内の酸素濃度が所定値より大きくなっている場合には、加熱処理を中断する等の対処が可能である。
【００８１】
以上、本発明の熱処理装置を、層間絶縁膜を形成する塗布膜形成装置の硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０およびベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２に適用した場合について説明してきたが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。例えば、本発明は、酸素濃度を管理することが好ましい熱処理装置であって、しかも加熱処理によって酸素センサの検出感度に影響を与える他の成分が発生する熱処理装置全般に使用することができる。また、上記硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０およびベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２は、各ユニットにおいて１回に１枚のウエハＷの処理を行ういわゆる枚葉式ユニットであるが、複数枚のウエハＷを同時に加熱処理する熱処理装置に本発明を適用することも可能である。さらに、処理される基板は、半導体ウエハに限定されるものではなく、例えば、ＬＣＤ基板等の他の基板であっても構わない。
【００８２】
【発明の効果】
上述したように、本発明の熱処理装置によれば、例えば、層間絶縁膜を形成する場合に、処理雰囲気内のガスを基板の下面から採取することによって、酸素濃度を測定しながら加熱処理を行うことが可能となることから、酸素による層間絶縁膜の膜質変化を防止して、層間絶縁膜の品質を一定に保つことが可能となる。また、所定酸素濃度条件で加熱処理ができなかった基板については、次工程へ送らないことにより次工程以降で無駄な処理が行われることを防止して生産性を高めることが可能となる。
【００８３】
さらに、加熱途中で酸素濃度に異常が発生している場合には、処理を中断して、未然に処理ミスを防止することができる。さらにまた、処理雰囲気が所定の酸素濃度に保持できなくなった場合や定期的なメンテナンスにおいても、それらの作業の終了後に、チャンバ内が所定の酸素濃度以下となっているかどうかの確認をすることが容易であることから、メンテナンス性が向上し、熱処理装置の信頼性も向上するという効果も得られる。なお、熱処理装置には、大気が滞留し難いように加熱処理室の隅部に排気機構が設けられていることから、基板が高温であるときに常に基板の周囲の酸素濃度を低く抑えることが可能であり、これにより基板の品質を一定に保つことができるようになるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱処理装置の一実施形態である硬化処理ユニットおよびベーク処理ユニットを用いた塗布膜形成装置の概略構造を示す平面図。
【図２】図１記載の塗布膜形成装置の側面図。
【図３】図１記載の塗布膜形成装置の別の側面図。
【図４】硬化処理ユニット（ＤＬＣ）概略構造を示す平面図。
【図５】硬化処理ユニット（ＤＬＣ）概略構造を示す断面図。
【図６】ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）の概略構造を示す断面図。
【図７】マニュアル操作によって酸素濃度測定を行う際の操作パネルの表示の一例を示した説明図。
【図８】硬化処理時のウエハの温度変化と酸素濃度の変化の様子を示した説明図。
【図９】硬化処理ユニット（ＤＬＣ）の概略構造を示す別の断面図。
【図１０】硬化処理ユニット（ＤＬＣ）の概略構造を示すさらに別の断面図。
【図１１】硬化処理ユニット（ＤＬＣ）における底壁からの排気経路を示した説明図。
【符号の説明】
１；処理部
２；サイドキャビネット
３；キャリアステーション（ＣＳＢ）
１６・１７；処理ユニット群
１８；ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）
２０；硬化処理ユニット（ＤＬＣ）
２２；ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）
８０；チャンバ
８１；加熱処理室
８２；冷却処理室
８３；ホットプレート
８４；ガスパージリング
８５；蓋体
８８；昇降ピン
８９ａ〜８９ｃ；酸素センサ
９０；チャンバ処理室
９１；制御装置
９７ａ・９７ｂ・９７ｃ；ガス採取口
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体ウエハ等の基板に層間絶縁膜等を形成するために用いられる熱処理装置と熱処理方法に関する。
【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、ゾル−ゲル法、シルク法、スピードフィルム法、フォックス法等により、半導体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。このうち、シルク法、スピードフィルム法、フォックス法により層間絶縁膜を形成する際には、冷却した半導体ウエハに塗布液を塗布し、加熱処理して冷却処理し、さらに低酸素濃度雰囲気において加熱処理および冷却処理を施す硬化処理によって塗布膜を硬化（キュア）させ、層間絶縁膜を得ている。
【０００３】
ここで、キュア処理時の基板温度が高くなっている状態で酸素濃度が大きくなると、形成される層間絶縁膜の誘電率が大きくなるという問題があるため、具体的には、キュア処理は基板が載置されたチャンバ内に窒素ガス等の不活性ガスを所定量流しながら行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、所定の酸素濃度以下で実際にキュア処理が行われているかどうかを、チャンバ内の酸素濃度を測定して、確認しながら行うということはこれまで行われておらず、このため所定の酸素濃度以下の雰囲気で処理されなかったために得られた層間絶縁膜の誘電率が大きくなる等、形成された層間絶縁膜の膜質が処理される半導体ウエハ毎にばらつくという問題が生じていた。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、キュア処理等の加熱処理が、所定の酸素濃度以下の雰囲気で行われているかどうかを確認しながら加熱処理を行うことができる熱処理装置および熱処理方法を提供することを目的とする。また、本発明は、加熱処理を行う際の酸素濃度の変動を防止することが可能な熱処理装置を提供することをも目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は第１発明として、
基板に所定の熱処理を施す熱処理装置であって、
基板を表面から所定距離だけ離間させて載置可能なホットプレートと、前記ホットプレートに載置された基板を収納するチャンバと、前記ホットプレートにおいて前記基板を前記ホットプレートに載置したときに前記基板の下側に相当する位置に形成されたガス採取口と、前記ガス採取口から採取されたチャンバ内のガスの酸素濃度を測定する酸素濃度測定手段と、を具備し、
前記基板の熱処理と並行して前記酸素濃度測定手段による酸素濃度測定が可能であることを特徴とする熱処理装置、を提供する。
【０００８】
本発明は第２発明として、
塗布膜が形成された基板に所定の熱処理を施す熱処理装置であって、
基板を表面から所定距離だけ離間させて載置可能なホットプレートと、前記ホットプレートに載置された基板を収納するチャンバと、前記チャンバ内に不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記チャンバ内からの排気を前記チャンバの上部から行う排気手段と、前記ホットプレートにおいて前記基板を前記ホットプレートに載置したときに前記基板の下側に相当する位置に形成されたガス採取口と、前記ガス採取口から採取されたガスの酸素濃度を測定する酸素濃度測定手段と、を具備し、
前記基板の熱処理と並行して前記酸素濃度測定手段による酸素濃度測定が可能であることを特徴とする熱処理装置、を提供する。
【０００９】
本発明は第３発明として、
加熱処理室と冷却処理室とを有し、塗布膜が形成された基板に所定の熱処理を施す熱処理装置であって、
前記加熱処理室は、基板を表面から所定距離だけ離間させて載置可能なホットプレートと、前記ホットプレートに載置された基板を収納するチャンバと、前記チャンバ内に不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記チャンバ内からの排気を前記チャンバの上部から行う排気手段と、前記ホットプレートにおいて前記基板を前記ホットプレートに載置したときに前記基板の下側に相当する位置に形成された第１ガス採取口と、前記第１ガス採取口から採取されたガスの酸素濃度を測定する第１酸素濃度測定手段と、を具備し、
前記冷却処理室は、基板を表面から所定距離だけ離間させて載置可能な冷却プレートと、前記冷却プレートにおいて前記基板を前記冷却プレートに載置したときに前記基板の下側に相当する位置に形成された第２ガス採取口と、前記第２ガス採取口から採取されたガスの酸素濃度を測定する第２酸素濃度測定手段と、を具備し、
前記基板の熱処理と並行して前記第１酸素濃度測定手段および第２酸素濃度測定手段による酸素濃度測定が可能であることを特徴とする熱処理装置、を提供する。
【００１０】
本発明は上記熱処理装置を用いた熱処理方法を提供する。すなわち、本発明は第４発明として、
基板に所定の熱処理を施す熱処理方法であって、
基板を熱処理プレート上に載置する第１工程と、前記熱処理プレートに載置された基板の下方から雰囲気ガスを採取して酸素濃度の測定を行う第２工程と、前記酸素濃度の測定を行いながら、前記基板を所定時間保持する第３工程と、を有することを特徴とする熱処理方法、を提供する。
【００１１】
また、本発明は第５発明として、
基板に所定の熱処理を施す熱処理方法であって、
基板を熱処理プレートの上方の所定位置に待機させ、前記基板に向けて不活性ガスを供給する第１工程と、前記熱処理プレートの上面であって、前記基板を前記熱処理プレートに載置した際に前記基板の下側となる位置から雰囲気ガスを採取して酸素濃度の測定を行う第２工程と、前記酸素濃度の測定を行いながら、前記基板を前記熱処理プレートに近接して載置し、所定時間保持する第３工程と、前記熱処理プレート上において所定時間保持された基板を搬出し、酸素濃度の測定を停止する第４工程と、を有することを特徴とする熱処理方法、を提供する。
【００１２】
このような熱処理装置および熱処理方法によれば、例えば、層間絶縁膜を形成する場合に、酸素濃度を測定しながら加熱処理を行うことが可能であることから、酸素による層間絶縁膜の膜質変化を防止して、層間絶縁膜の品質を一定に保つことが可能となる。また、所定酸素濃度条件で加熱処理ができなかった基板については、次工程へ送らないようにすることにより、生産性を高めることが可能となり、また、加熱途中で酸素濃度に異常が発生している場合には、処理を中断して、未然に処理ミスを防止することができる。さらに、チャンバ内の雰囲気が所定の酸素濃度に保持できなくなった場合や定期的なメンテナンスにおいても、それらの作業の終了後に、チャンバ内が所定の酸素濃度以下となっているかどうかの確認をすることが容易であり、メンテナンス性が向上する。
【００１４】
本発明は第６発明として、
基板に所定の熱処理を施す熱処理装置であって、
基板を表面から所定距離だけ離間させて載置可能な熱処理プレートと、前記熱処理プレートに載置された基板を収納するチャンバと、前記熱処理プレートにおいて前記基板を前記熱処理プレートに載置したときに前記基板の下側に相当する位置に形成されたガス採取口と、前記ガス採取口から採取されたガスの酸素濃度を前記基板の熱処理と平行して測定することが可能な酸素濃度測定手段と、を有する熱処理室と、
前記熱処理室に不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記熱処理室の隅部底側から排気を行う排気機構と、を具備することを特徴とする熱処理装置、を提供する。
【００１５】
このような熱処理装置では、熱処理室の隅部底側から排気を行うことにより、熱処理室の隅部に滞留しやすいガスを排除して、熱処理室内の雰囲気を均一に保持することが可能となり、基板の品質を一定に保つことが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の熱処理装置の一実施形態であって、内部を低酸素濃度に制御可能な硬化処理ユニット（ＤＬＣ（dielectric low oxygen controlled cure unit）および内部を低酸素濃度に制御可能なベーク処理ユニット（ＤＬＢ（dielectric low oxygen controlled bake unit）を用いた、塗布膜形成装置（ＳＯＤ（spin on dielectric）システム）について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１（ａ）は本発明の実施の形態に係るＳＯＤシステムの上段の平面図であり、図１（ｂ）はそのＳＯＤシステムの下段の平面図であり、図２は図１に示したＳＯＤシステムの側面図であり、図３は図１に示したＳＯＤシステム内に装着された２個のユニット積層体の側面図である。このＳＯＤシステムは、大略的に、処理部１と、サイドキャビネット２と、キャリアステーション（ＣＳＢ）３とを有している。
【００１８】
処理部１は、図１（ａ）および図２に示すように、その手前側の上段に設けられたソルベントイクスチェンジユニット（ＤＳＥ）１１と、高粘度用の塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１２とを有し、さらに、図１（ｂ）および図２に示すように、その手前側の下段に設けられた、低粘度用の塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１３と、薬品等を内蔵したケミカル室１４とを有している。
【００１９】
処理部１の中央部には、図１（ａ）・（ｂ）に示すように、複数の処理ユニットを多段に積層してなる処理ユニット群１６・１７が設けられ、これらの間に、昇降して半導体ウエハ（ウエハ）Ｗを搬送するためのウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８が設けられている。
【００２０】
ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８は、Ｚ方向に延在し、垂直壁５１ａ・５１ｂおよびこれらの間の側面開口部５１ｃを有する筒状支持体５１と、その内側に筒状支持体５１に沿ってＺ方向に昇降自在に設けられたウエハ搬送体５２とを有している。筒状支持体５１はモータ５３の回転駆動力によって回転可能となっており、それに伴ってウエハ搬送体５２も一体的に回転されるようになっている。
【００２１】
ウエハ搬送体５２は、搬送基台５４と、搬送基台５４に沿って前後に移動可能な３本のウエハ搬送アーム５５・５６・５７とを備えており、ウエハ搬送アーム５５〜５７は、筒状支持体５１の側面開口部５１ｃを通過可能な大きさを有している。これらウエハ搬送アーム５５〜５７は、搬送基台５４内に内蔵されたモータおよびベルト機構によりそれぞれ独立して進退移動することが可能となっている。ウエハ搬送体５２は、モータ５８によってベルト５９を駆動させることにより昇降するようになっている。なお、符号４０は駆動プーリー、４１は従動プーリーである。
【００２２】
左側の処理ユニット群１６は、図３に示すように、その上側から順に低温用のホットプレート（ＬＨＰ）１９と、２個の硬化（キュア）処理ユニット（ＤＬＣ）２０と、２個のエージングユニット（ＤＡＣ）２１とが積層されて構成されている。また、右側の処理ユニット群１７は、その上から順に２個のベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２と、低温用のホットプレート（ＬＨＰ）２３と、２個のクーリングプレート（ＣＰＬ）２４と、受渡部（ＴＲＳ）２５と、クーリングプレート（ＣＰＬ）２６とが積層されて構成されている。なお、受渡部（ＴＲＳ）２５は、クーリングプレートの機能を兼ね備えることが可能である。
【００２３】
サイドキャビネット２は、その上段に薬液を供給するためのバブラー（Ｂｕｂ）２７と、排気ガスの洗浄のためのトラップ（ＴＲＡＰ）２８とを有し、その下段に、電力供給源（用力）２９と、ＨＭＤＳやアンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）等の薬液を貯留するための薬液室３０と、廃液を排出するためのドレイン３１とを有している。
【００２４】
上記のように構成されたＳＯＤシステムにおいて、例えば、ゾル−ゲル法により層間絶縁膜を形成する場合には、クーリングプレート（ＣＰＬ）２４・２６→低粘度用の塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１３→エージングユニット（ＤＡＣ）２１→ソルベントイクスチェンジユニット（ＤＳＥ）１１→低温用のホットプレート（ＬＨＰ）１９・２３→ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２の順序により、塗布膜が形成される。
【００２５】
また、シルク法およびスピードフィルム法により層間絶縁膜を形成する場合には、クーリングプレート（ＣＰＬ）２４・２６→塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１３（アドヒージョンプロモータの塗布）→低温用のホットプレート（ＬＨＰ）１９・２３→塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１２（本薬液の塗布）→低温用のホットプレート（ＬＨＰ）１９・２３→ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２→硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０の順序により、塗布膜が形成される。
【００２６】
さらに、フォックス法により層間絶縁膜を形成する場合には、クーリングプレート（ＣＰＬ）２４・２６→塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１２→低温用のホットプレート（ＬＨＰ）１９・２３→ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２→硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０の順序により、塗布膜が形成される。なお、これら各種の方法によって形成される塗布膜の材質には制限はなく、有機系、無機系およびハイブリッド系の各種材料を用いることが可能である。
【００２７】
次に、本発明の熱処理装置の一実施形態であるの硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０とベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２の構成について、より詳細に説明する。図４は、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０の概略構造を示す平面図であり、図５は硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０のウエハＷの処理中の状態を示した断面図である。
【００２８】
硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０は、加熱処理室８１とこれに隣接して設けられた冷却処理室８２とを有しており、加熱処理室８１と冷却処理室８２の間にはこれらの室間でウエハＷの受渡を行う際に開閉されるシャッター９２が設けられ、また、加熱処理室８１には、ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８との間でウエハＷの受け渡しを行う際に開閉されるシャッター７２が設けられている。
【００２９】
加熱処理室８１には、設定温度を２００℃〜４７０℃とすることができるホットプレート８３が配置されている。ホットプレート８３には、その外周を囲繞するようにサポートリング９８が設けられており、サポートリング９８の上部端面には段差が形成され、下段部にはシールリング８７が配設されている。そして、ホットプレート８３の上面には図示しない支持ピンが複数箇所に形成されており、ウエハＷをホットプレート８３の上面から所定間隔ほど離れた状態で載置できるようになっている。ウエハＷを支持し、図示しない昇降機構によってウエハＷを昇降させる３本の昇降ピン８８（図５では２本のみを図示）が、ホットプレート８３を貫通するように設けられており、ウエハＷの受渡時にはウエハＷを所定の高さに支持し、硬化処理中は、例えば、その先端がホットプレート８３の上面と同じ高さとなる位置に保持される。
【００３０】
ホットプレート８３には、ウエハＷをホットプレート８３に載置したときにウエハＷの下側に相当する位置に、ホットプレート８３の上面から加熱処理室８１または後述するチャンバ処理室９０内の雰囲気ガスを採取するためのガス採取口９７ａが形成されており、このガス採取口９７ａから酸素（Ｏ２）センサ８９ａへ加熱処理室８１または後述するチャンバ処理室９０内の雰囲気ガスが送られるようになっている。このため、酸素センサ８９ａの下流側には、図示しない排気機構が設けられており、こうして、ガス採取口９７ａから排気された加熱処理室８１またはチャンバ処理室９０内の雰囲気ガスは、酸素センサ８９ａによる酸素濃度測定に供された後に排気されるようになっている。酸素センサ８９ａはＳＯＤシステムの制御装置９１に接続され、動作制御が行われるようになっている。
【００３１】
なお、チャンバ処理室９０内の雰囲気ガスを採取するためにウエハＷの下側に相当する位置にガス採取口９７ａを設けているが、ウエハＷの上側に位置する蓋体８５にガス採取口９７ｃを設けることも可能である。
【００３２】
ホットプレート８３の上方には、図示しない昇降機構により昇降可能なチャンバ８０が配置されており、チャンバ８０は、中央部に排気機構８６が形成された蓋体８５と蓋体８５の外周を囲繞するように設けられたガスパージリング８４から構成されている。チャンバ８０が図５に示すように処理位置にある場合には、ガスパージリング８４の下面がシールリング８７に当接することでチャンバ処理室９０が形成される。
【００３３】
ガスパージリング８４の内周面からは、図示しないガス供給源から供給された窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスが、中央部に向かって吐出されるようになっている。ガスパージリング８４からの不活性ガスの吐出は、例えば、ウエハＷが硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０内に搬入された後から、硬化処理が終了してウエハＷを搬出するまでの間に継続して行われる。
【００３４】
図５に示すように、チャンバ処理室９０が形成された状態では、ホットプレート８３に載置されたウエハＷの表面側と裏面側の両側にガスパージリング８４から不活性ガスが吐出されるようになっており、こうして、ウエハＷの表裏面近傍の雰囲気を同等な低酸素状態に保持することが可能となる。加熱処理室８１内でウエハＷを加熱した際には、ウエハＷに形成された塗布膜から種々の物質が蒸発、昇華等するが、このような物質はガスパージリング８４から供給される不活性ガスとともに排気機構８６から排気される。なお、狭められた空間であるチャンバ処理室９０に不活性ガスを供給した場合には、加熱処理室８１全体に不活性ガスを供給する場合と比較して、少ない供給量で確実にウエハＷが載置された雰囲気を低酸素濃度に保持することが可能となるため、ランニングコストを低減することができるようになる。
【００３５】
加熱処理室８１には、ガス供給管９６ａを通して内部に窒素ガス等の不活性ガスが供給されるようになっており、加熱処理室８１内を所定の低酸素濃度に保持することができるようになっている。こうして加熱処理室８１内に供給された不活性ガスは、側壁に形成された排気口８１ｂおよび底壁の隅部の４カ所に設けられた排気口９９ａから排気される。加熱処理室８１の隅部にはシャッター７２を開口させたときに流入してくる大気が滞留し易いことから、排気口９９ａからの排気を行うことで、大気の滞留を防止し、加熱処理室８１内全体を均一な不活性ガス雰囲気に保持することが可能となる。
【００３６】
なお、排気機構８６から排気されたガスは、図示しない別のルートで排気されるように排気経路が設けられている。これは、硬化処理時に排気されるガスには、ウエハＷに形成された塗布膜から蒸発、昇華等した物質が含まれているために、このような物質によって加熱処理室８１内が汚染されることを防止するためである。
【００３７】
加熱処理室８１と冷却処理室８２との間はシャッター９２により開閉可能な連通口８１ａを介して連通しており、ウエハＷを載置して冷却するためのクーリングプレート９３がガイドプレート９４に沿って移動機構９５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、クーリングプレート９３は、連通口８１ａを介して加熱処理室８１内に進入することができ、加熱処理室８１内においてホットプレート８３により加熱された後のウエハＷを昇降ピン８８から受け取って冷却処理室８２内に搬入し、ウエハＷを冷却した後、ウエハＷを昇降ピン８８に戻すようになっている。なお、クーリングプレート９３の設定温度は、例えば、１５℃〜２５℃である。
【００３８】
クーリングプレート９３には、ウエハＷをクーリングプレート９３に載置したときにウエハＷの下側に相当する位置に、クーリングプレート９３の上面から加熱処理室８１または冷却処理室８２の雰囲気ガスを採取するためのガス採取口９７ｂが形成されており、このガス採取口９７ｂから酸素（Ｏ２）センサ８９ｂへ雰囲気ガスが送られるようになっている。このため、酸素センサ８９ｂの下流側には、図示しない排気機構が設けられており、こうして、ガス採取口９７ｂから排気された雰囲気ガスは、酸素センサ８９ｂによる酸素濃度測定に供された後に排気されるようになっている。
【００３９】
硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０には、このようにホットプレート８３とクーリングプレート９３にそれぞれガス採取口９７ａとガス採取口９７ｂが形成され、酸素濃度の測定が可能となっていることから、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０内でウエハＷを搬送する際にも、ウエハＷの位置に対応した雰囲気ガスの採取と酸素濃度の測定を行うことが可能であり、ウエハＷの周囲の雰囲気を常時監視することが可能となっている。
【００４０】
冷却処理室８２には、ガス供給管９６ｂを用いて内部に窒素ガス等の不活性ガスが供給されるようになっており、こうして冷却処理室８２内が低酸素濃度に保持されるようになっている。そして、冷却処理室８２に供給された不活性ガスは、底壁に形成された排気口９９ｂから排気されるようになっている。
【００４１】
次に、図６には、ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２の概略構造を示す断面図を示す。ここで、図６（ａ）はウエハＷの処理中の状態を、図６（ｂ）はウエハＷを受け渡すときの状態をそれぞれ示している。
【００４２】
ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２においては、上面に開口部６１ａが形成され、また、側面にユニット内の排気を行うための排気口６１ｂが形成され、さらにウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８との間でウエハＷの受け渡しを可能とする図示しない開閉自在なシャッターが形成されたケーシング６１内に、設定温度を５０℃〜３５０℃とすることができるホットプレート６２が配設されている。ホットプレート６２には、その外周を囲繞するようにサポートリング６３が設けられており、サポートリング６３の上部端面には段差が形成され、下段部にはシールリング６５が配設されている。
【００４３】
ホットプレート６２の上面には、図示しない支持ピンが複数箇所に形成されており、ウエハＷをホットプレート６２の上面から所定間隔ほど離れた状態で載置できるようになっている。ウエハＷを支持し、図示しない昇降機構によってウエハＷを昇降させる３本の昇降ピン６４（図６では２本のみを図示）は、ホットプレート６２を貫通するように設けられており、ウエハＷを受け渡すときにはウエハＷを所定の高さに支持し、硬化処理中は、例えば、その先端がホットプレート６２の上面と同じ高さとなる位置に保持される。
【００４４】
ホットプレート６２の上方には、開口部６１ａを閉塞し、図示しない昇降機構により昇降自在に蓋体６６が配置されており、図６（ａ）に示すように、蓋体６６が処理位置にある場合には、その周縁部の下面がシールリング６５に当接して、チャンバ処理室７０が形成される。また、蓋体６６の周縁部には、窒素ガス等の不活性ガスを内周面から吐出可能なガス供給機構６７が設けられている。
【００４５】
図６（ｂ）に示すように、蓋体６６が上昇位置にある状態では、ケーシング６１と蓋体６６によって形成される加熱処理室７１内に、ガス供給機構６７から不活性ガスを吐出することで、加熱処理室７１内を低酸素濃度に保持することができ、吐出された不活性ガスは、蓋体６６に設けられた排気機構６８またはケーシング６１に形成された排気口６１ｂから排気される。また、図６（ａ）に示されるようにチャンバ処理室７０が形成された状態では、ガス供給機構６７から吐出される不活性ガスはチャンバ処理室７０内を低酸素濃度の状態たらしめて、排気機構６８から排気される。
【００４６】
チャンバ処理室７０は、加熱処理室７１よりも容積が小さいことから、チャンバ処理室７０に供給する不活性ガスの量は、加熱処理室７１に不活性ガスを供給する場合と比較して、少ない供給量で済み、しかも、確実にウエハＷが載置された雰囲気を低酸素濃度に保持することが可能となる。
【００４７】
ホットプレート６２には、ウエハＷをホットプレート６２に載置したときにウエハＷの下側に相当する位置に、ホットプレート６２の上面から加熱処理室７１内またはチャンバ処理室７０内の雰囲気ガスを採取するためのガス採取口６９が形成されている。このガス採取口６９から採取された雰囲気ガスは、酸素（Ｏ２）センサ８９ｃに送られ、酸素センサ８９ｃによる酸素濃度測定に供された後に、酸素センサ８９ｃの下流側に設けられた図示しない排気機構から排気されるようになっている。酸素センサ８９ｃは、ＳＯＤシステムの制御装置９１に接続されており、動作制御が行われるようになっている。
【００４８】
なお、チャンバ処理室７０内の雰囲気ガスを採取するためにウエハＷの下側に相当する位置にガス採取口６９を設けているが、ウエハＷの上側に位置する蓋体６６にガス採取口を設けることも可能である。
【００４９】
次に、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０およびベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２に設けられた酸素センサ８９ａ〜８９ｃのについて、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０に設けられた酸素センサ８９ａを例として、より詳しく説明する。
【００５０】
酸素センサ８９ａとしては、例えば、酸素イオン伝導体であるジルコニアを用いたセンサが好適に用いられる。ここで、ジルコニア酸素センサを用いた場合には、例えば、水素（Ｈ２）や一酸化炭素（ＣＯ）等といった酸素と反応するガスが測定ガス中に併存する場合には、正確な酸素濃度の測定が困難となるという欠点がある。一方、前述したように、硬化処理時にはウエハＷに形成された塗布膜から種々の成分がガスとして蒸発または昇華し、排気機構８６から排気される。従って、排気機構８６から排気されるガスを測定ガスとして用いると、上記理由から正確な酸素濃度の測定を行うことは困難である。
【００５１】
ウエハＷに形成された塗布膜から蒸発または昇華等する物質は、ガスパージリング８４からの不活性ガスの供給によるチャンバ処理室９０内のガスの流れを考慮すると、不活性ガスとともに排気機構８６から排気され、ウエハＷの裏面に回り込む確率は極めて小さいと考えられる。そして、ガスパージリング８４からの不活性ガスの供給によって、ウエハＷの表面側と裏面側は同等の窒素雰囲気に保持されると考えられる。
【００５２】
そこで、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０では、ウエハＷをホットプレート８３に載置したときにウエハＷの下側に相当する位置から、ガス採取口９７ａを用いて、酸素濃度を測定するためのガスを採取可能な構造としている。なお、ウエハＷの温度が例えば２００℃以下の状態では、ウエハＷに形成された塗布膜から蒸発、昇華等する物質は少なく、従って、ガス採取口９７ｃを用いて酸素濃度を測定することも可能である。また、ガス採取口９７ａを設ける代わりに、昇降ピン８８が貫通するようにホットプレート８３に形成されている孔部を通じて、酸素センサ８９ａへ酸素濃度用のガスを採取することも可能である。
【００５３】
酸素センサ８９ａはＳＯＤシステムの制御装置９１に接続されており、例えば、制御装置９１に記憶された処理レシピに従って、ウエハＷが硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０に搬入された時点から加熱処理室８１またはチャンバ処理室９０内の酸素濃度の測定が開始される。
【００５４】
ここで、例えば、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０における硬化処理が開始されてウエハＷ（またはチャンバ処理室９０内）が所定の温度に達したときに、チャンバ処理室９０内が所定の酸素濃度以下となっていない場合には、硬化処理を中止して警報を発するように構成しておけば、未然に硬化処理不良の発生を防止することができる。また、何らかの原因によってウエハＷが所定の温度範囲にある状態で酸素濃度が上昇し、所定の酸素濃度以下で処理されていない状態となった場合に警報を発するように構成しておけば、硬化処理不良が発生したウエハＷを特定して、このようなウエハＷについてはその後の処理を行わないようにすることができる。このような対策を講じることで、ウエハＷに形成される塗布膜の膜質を均質化し、処理後のウエハＷの品質を一定に高く保持することが可能となる。
【００５５】
このような自動運転のみならず、マニュアル操作によって硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０の酸素濃度測定を行うことができるように構成することも好ましい。マニュアル操作が可能であれば、例えば、処理レシピに酸素濃度測定が組み込まれていない場合に抜き打ちで測定を行うことや、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０のメンテナンスや補修後の性能検査を容易に行うことが可能となる。
【００５６】
図７は、マニュアル操作によって酸素濃度測定を行う際の操作パネルの表示の一例を示した説明図であり、図７（ａ）に示すメインメニューから「酸素濃度測定」を選択すると、次に、図７（ｂ）に示すように操作パネルに測定対象であるユニット名が表示される。ここで所望のユニットを選択して「開始」を選択すると、選択したユニットに取り付けられた酸素センサへ処理室から排気が行われて酸素濃度が測定が開始され、図７（ｃ）に示されるように測定開始からの酸素濃度の時間変化が表示され、選択したユニットの酸素濃度が確認できる。
【００５７】
なお、酸素センサ８９ａによる酸素濃度の測定結果は、制御装置９１に設けられたモニター画面に表示することができるようになっている。図３に示されるように、１つのＳＯＤシステムに複数の硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０が配設されている場合には、例えば、オペレータの選択により所望の硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０の酸素濃度測定結果を表示できるように構成したり、または自動的に複数の硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０の測定結果の表示が切り替わるように構成したり、あるいは複数の硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０の酸素濃度測定結果を同時に表示できるように構成することができる。
【００５８】
次に、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０とベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２の両方を用いるシルク法およびスピードフィルム法により層間絶縁膜を形成する処理動作について説明する。
【００５９】
キャリアステーション（ＣＳＢ）３から受渡部（ＴＲＳ）２５に搬送されたウエハＷは、ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８によってクーリングプレート（ＣＰＬ）２４・２６に搬送されて冷却される。こうして、塗布前のウエハＷの温度を一定とすることによって、形成される塗布膜の膜厚および膜質の均質化を図ることができる。次いで、ウエハＷは低粘度用の塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１３に搬送されて、第１の塗布液としてアドヒージョンプロモータがスピンコートにより塗布される。このアドヒージョンプロモータを本塗布液に先立って塗布することにより、膜の密着性が促進される。その後、ウエハＷは、クーリングプレート（ＣＰＬ）２４・２６に搬送されて温調される。
【００６０】
クーリングプレート（ＣＰＬ）２４・２６にて温調されたウエハＷは、次に、高粘度用の塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１２に搬送されて、第２の塗布液として層間絶縁膜用の本塗布液が、スピンコートにより塗布される。その後、ウエハＷは、低温用のホットプレート（ＬＨＰ）１９・２３により適宜、熱処理され、例えば、塗布膜に含まれ比較的低温で蒸発する成分、例えば、水分の除去が行われる。
【００６１】
次いで、ウエハＷは、使用された本塗布液に含まれる溶剤等に応じて、ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２による加熱処理を経た後に硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０に搬送されて硬化処理が施され、または直接に硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０に搬送されて硬化処理が施される。
【００６２】
ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２においては、低温用のホットプレート（ＬＨＰ）１９・２３における処理温度よりも高い温度であって、かつ、後の硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０における処理温度よりも低い温度で加熱処理が行われ、低温用のホットプレート（ＬＨＰ）１９・２３における加熱処理では除去できなかった本塗布液に含まれる溶剤成分等の蒸発・昇華等による除去が行われる。
【００６３】
例えば、高温での熱処理を行ったことで塗布膜から蒸発等した物質によって汚染された熱処理ユニットを用いて、次に低温での熱処理のみを行った場合には、ウエハＷが高温蒸発成分によって汚染される可能性があるが、上述のように、塗布液から蒸発し、または昇華等する成分に応じて熱処理ユニットを使い分けることで、ウエハＷの汚染を防止することができる。
【００６４】
ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２は上述した目的に用いられるが、以下においては、本塗布液が塗布されて、低温用のホットプレート（ＬＨＰ）１９・２３での処理が終了したウエハＷを、直接に硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０に搬送して硬化処理を行う場合について説明することとする。図８に、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０での硬化処理開始からのウエハＷの温度変化と酸素センサ８９ａ・８９ｂによる酸素濃度の変化の様子を示した説明図を示す。
【００６５】
加熱処理室８１に設けられたシャッター７２を開いて、ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８からウエハＷを昇降ピン８８に受け渡し、シャッター７２を閉じる。また、このとき硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０は、図９の断面図に示したように、チャンバ８０は、ウエハＷの搬入が可能なように、上昇位置に保持され、昇降ピン８８は所定の高さまで上昇してウエハＷを保持した状態にある。このようなウエハＷの受け渡しとほぼ同時に、ガスパージリング８４およびガス供給管９６ａから所定量の不活性ガスの吐出を開始する。
【００６６】
なお、シャッター７２を閉じた後に、排気口９９ａからの排気を開始すると、加熱処理室８１内の隅部に滞留した大気を流出させて、酸素濃度を低減させることができ、好ましい。また、図９に示した状態にあるときに排気機構８６からの排気を行わずに、排気口８１ｂおよび排気口９９ａからの排気のみを用いることで、加熱処理室８１内を早く所定の不活性ガス雰囲気とすることが可能である。不活性ガスの供給は、ガス供給管９６ａからも行うことが好ましい。
【００６７】
ウエハＷが昇降ピン８８に保持され、シャッターが閉じられた時点から、酸素センサ８９ａによる酸素濃度の測定を開始し、これと並行して、図１０の断面図に示すように、ガスパージリング８４の下面がサポートリング９８の上面付近の高さ位置（中間位置）となるようにチャンバ８０を降下させる。この工程に至るまでの間は、図８に示されるように、ホットプレート８３は所定の温度に保持されているが、ホットプレート８３の上面とウエハＷとの距離が離れているために、最初はウエハＷの温度の上昇は緩やかである。また、図１０に示した状態では、チャンバ処理室９０は、図５に示すような密閉空間とはなっていないが、ガスパージリング８４から吐出される不活性ガスによって、チャンバ処理室９０内の酸素濃度は急激に低下する。
【００６８】
次に昇降ピン８８を降下させるが、その前に、チャンバ処理室９０内の酸素濃度が所定値以下となっているかどうかを確認し、酸素濃度が所定値以下となっていない場合には、例えば、警報を発して処理を中止し、他の処理ユニットにおける作業状況を把握した上で、ＳＯＤシステムの運転を停止する。こうして、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０における酸素濃度上昇の原因を解決すれば、その後に同様の処理不良が発生することを防止することが可能となる。なお、昇降ピン８８を降下させる前に、排気機構８６を動作させていない場合には、排気機構８６の排気動作を開始する。
【００６９】
一方、ウエハＷの温度が、例えば、１５０℃に達した時点で、チャンバ処理室９０内の酸素濃度が所定値以下となっている場合には、昇降ピン８８を降下させるとともにチャンバ８０も降下させて、ウエハＷがホットプレート８３の上面に形成された支持ピン上に保持され、かつ、ガスパージリング８４がシールリング８７を介してサポートリング９８と接して、図５に示した状態となるようにする。なお、図５に示された状態では、必ずしもガス供給管９６ａからの不活性ガスの供給は必要ではないが、後述するように、ウエハＷを冷却処理室８２に搬送する際の酸素濃度変化を抑制するためには、所定量の不活性ガスが加熱処理室８１に供給されている状態とすることが好ましい。密閉されたチャンバ処理室９０が形成されたなら、チャンバ処理室９０の容積が小さいことから、ガスパージリング８４から吐出される不活性ガスの流量を減らすことができる。
【００７０】
図８に示すように、ウエハＷがホットプレート８３の上面に近接して保持されると、ウエハＷの温度は急激に上昇する。このとき、塗布膜からは硬化反応の開始に伴って種々の物質がガスとして蒸発し始めるが、このような物質はウエハＷの下側には回り込まずに、排気機構８６から排気される。従って、ウエハＷの下側から酸素濃度測定用のガスを採取することによって、硬化処理中のチャンバ処理室９０内の酸素濃度の測定は、塗布膜から蒸発する成分の影響を受けずに、継続して行うことができる。
【００７１】
ウエハＷが温度の高い状態にあるときに、チャンバ処理室９０内が確実に低酸素濃度に保持されることで、形成される層間絶縁膜の酸化による特性変化を防止して、一定の特性を有する層間絶縁膜を形成することが可能となる。なお、ウエハＷが温度の高い状態にあるときに、チャンバ処理室９０内の酸素濃度が所定値以上に上昇するような事態が生じた場合には、警報を発して処理を中断し、処理中のウエハＷについては不良品として次工程には送らないようにすることができる。また、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０に生じた異常をリアルタイムに検出することで、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０に異常が生じたまま、継続してウエハＷを処理し、不良品化してしまうことが回避される。
【００７２】
所定の硬化処理が行われている間に、冷却処理室８２においては、ガス供給管９６ｂから不活性ガスを冷却処理室８２に供給することで、冷却処理室８２内を所定の低酸素濃度雰囲気としておく。そして、所定時間の硬化処理が終了したら、チャンバ８０を上昇させるとともに昇降ピン８８を上昇させてウエハＷを所定の高さに保持する。このとき、ガスパージリング８４から吐出する不活性ガスの流量を増大させるか、またはガス供給管９６ａからのガス供給量を増大させて、かつ、排気口９９ａから排気が行われている状態として、ウエハＷの周囲の酸素濃度が上昇しないようにすることが好ましい。
【００７３】
シャッター９２を動作させて、連通口８１ａを開口させ、クーリングプレート９３を加熱処理室８１内に進入させて、ウエハＷを昇降ピン８８から受け取り、昇降ピン８８を降下させる。このときのウエハＷの移動に対応して、酸素センサ８９ａを用いた酸素濃度測定から、酸素センサ８９ｂを用いた酸素濃度測定に切り替える。こうして、ウエハＷの周囲の雰囲気をより正確に測定し、監視することが可能である。
【００７４】
このウエハＷを加熱処理室８１から冷却処理室８２に搬送する際に、排気口９９ａを用いた排気を行っていない場合には、図８中の「底壁排気口不使用」の曲線に示されるように、一時的な酸素濃度の上昇が見られる場合がある。この酸素濃度の上昇は、シャッター７２を開口した際に加熱処理室８１内に流入する大気が加熱処理室８１の隅部で滞留しており、この滞留した大気がシャッター９２を開口した際に流動してウエハＷの周囲に拡散することによって起こるものと考えられる。ウエハＷをホットプレート８３からクーリングプレート９３に移動させる際には、まだウエハＷは十分に高い温度にあることから、このような状態でウエハＷが高い酸素濃度雰囲気に置かれることは好ましいことではない。
【００７５】
図１１の説明図に示すように、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０では、排気口９９ａからの排気を行うことによって、加熱処理室８１の隅部に滞留し易い大気を排出することが可能であり、このため、図８中の「底壁排気口使用」（排気口９９ａからの排気を行った場合をいう）の曲線に示されるように、ウエハＷの移動の際にもウエハＷの周囲の酸素濃度が上昇することが防止され、形成される層間絶縁膜の特性を良好に保持することが可能である。なお、排気口９９ａが設けられていない硬化処理ユニットを用いる場合には、ウエハＷを加熱処理室８１から冷却処理室８２に搬送する際に加熱処理室８１に供給される不活性ガスの流量を増大させることで、ウエハＷの周囲の酸素濃度が上昇しないように対処することも可能である。
【００７６】
さて、クーリングプレート９３を冷却処理室８２に戻し、ウエハＷの冷却処理を行う。この間に、例えば、加熱処理室８１への不活性ガスの供給は停止してもよい。これは冷却処理の後には、ウエハＷが高温に昇温されないからである。
【００７７】
ウエハＷの冷却処理が終了した後は、ガス供給管９６ｂからの不活性ガスの供給を停止して、ウエハＷを加熱処理室８１内の昇降ピン８８上に一旦受け渡し、その後にウエハ搬送装置（ＰＲＡ）１８を用いて加熱処理室８１から搬出することで、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０における層間絶縁膜の硬化処理が終了する。ウエハ搬送装置（ＰＲＡ）１８に保持されたウエハＷは、受渡部（ＴＲＳ）２５を介して、ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８によりキャリアステーション（ＣＳＢ）３に戻される。
【００７８】
なお、ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２を用いた場合の酸素濃度測定は、上述した硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０の場合と同様にして行われる。つまり、ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２においては、比較的高い温度までウエハＷの温度を上昇させることから、処理雰囲気に酸素が多く含まれていると、塗布膜が酸化されることで形成される層間絶縁膜の特性が変化することが懸念されるために、加熱処理室７１およびチャンバ処理室７０の内部に不活性ガスを供給することができるようになっており、これに伴って、処理中の加熱処理室７１およびチャンバ処理室７０が所定の酸素濃度以下の状態となっているかどうかを検知することができるように、酸素センサ８９ｃが取り付けられている。
【００７９】
従って、ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２における加熱処理においては、先ず、ガス供給機構６７から加熱処理室７１内に不活性ガスが供給されている状態で、ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８からウエハＷを加熱処理室７１内に搬入し、昇降ピン６４にウエハＷが保持された時点から酸素センサ８９ｃによる酸素濃度の測定を開始する。そして、昇降ピン６４を降下させてウエハＷをホットプレート６２の支持ピンに保持させ、また、蓋体６６を降下させてチャンバ処理室７０の形成し、チャンバ処理室７０の形成後は、ガス供給機構６７からチャンバ処理室７０に供給される不活性ガスの流量を減少させる。
【００８０】
こうして、所定時間の加熱処理が終了したら、ガス供給機構６７からの不活性ガスの供給量を増大させて、蓋体６６および昇降ピン６４を上昇させ、ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８にウエハＷを受け渡す。ウエハＷは、その後にクーリングプレート（ＣＰＬ）２４・２６に搬送されて一旦冷却されるか、引き続いて硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０に搬送されて塗布膜の硬化処理に供される。このような一連の加熱処理の途中で、ウエハＷが所定の温度にある状態で、加熱処理室７１内またはチャンバ処理室７０内の酸素濃度が所定値より大きくなっている場合には、加熱処理を中断する等の対処が可能である。
【００８１】
以上、本発明の熱処理装置を、層間絶縁膜を形成する塗布膜形成装置の硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０およびベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２に適用した場合について説明してきたが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。例えば、本発明は、酸素濃度を管理することが好ましい熱処理装置であって、しかも加熱処理によって酸素センサの検出感度に影響を与える他の成分が発生する熱処理装置全般に使用することができる。また、上記硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０およびベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２は、各ユニットにおいて１回に１枚のウエハＷの処理を行ういわゆる枚葉式ユニットであるが、複数枚のウエハＷを同時に加熱処理する熱処理装置に本発明を適用することも可能である。さらに、処理される基板は、半導体ウエハに限定されるものではなく、例えば、ＬＣＤ基板等の他の基板であっても構わない。
【００８２】
【発明の効果】
上述したように、本発明の熱処理装置によれば、例えば、層間絶縁膜を形成する場合に、処理雰囲気内のガスを基板の下面から採取することによって、酸素濃度を測定しながら加熱処理を行うことが可能となることから、酸素による層間絶縁膜の膜質変化を防止して、層間絶縁膜の品質を一定に保つことが可能となる。また、所定酸素濃度条件で加熱処理ができなかった基板については、次工程へ送らないことにより次工程以降で無駄な処理が行われることを防止して生産性を高めることが可能となる。
【００８３】
さらに、加熱途中で酸素濃度に異常が発生している場合には、処理を中断して、未然に処理ミスを防止することができる。さらにまた、処理雰囲気が所定の酸素濃度に保持できなくなった場合や定期的なメンテナンスにおいても、それらの作業の終了後に、チャンバ内が所定の酸素濃度以下となっているかどうかの確認をすることが容易であることから、メンテナンス性が向上し、熱処理装置の信頼性も向上するという効果も得られる。なお、熱処理装置には、大気が滞留し難いように加熱処理室の隅部に排気機構が設けられていることから、基板が高温であるときに常に基板の周囲の酸素濃度を低く抑えることが可能であり、これにより基板の品質を一定に保つことができるようになるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱処理装置の一実施形態である硬化処理ユニットおよびベーク処理ユニットを用いた塗布膜形成装置の概略構造を示す平面図。
【図２】図１記載の塗布膜形成装置の側面図。
【図３】図１記載の塗布膜形成装置の別の側面図。
【図４】硬化処理ユニット（ＤＬＣ）概略構造を示す平面図。
【図５】硬化処理ユニット（ＤＬＣ）概略構造を示す断面図。
【図６】ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）の概略構造を示す断面図。
【図７】マニュアル操作によって酸素濃度測定を行う際の操作パネルの表示の一例を示した説明図。
【図８】硬化処理時のウエハの温度変化と酸素濃度の変化の様子を示した説明図。
【図９】硬化処理ユニット（ＤＬＣ）の概略構造を示す別の断面図。
【図１０】硬化処理ユニット（ＤＬＣ）の概略構造を示すさらに別の断面図。
【図１１】硬化処理ユニット（ＤＬＣ）における底壁からの排気経路を示した説明図。
【符号の説明】
１；処理部
２；サイドキャビネット
３；キャリアステーション（ＣＳＢ）
１６・１７；処理ユニット群
１８；ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）
２０；硬化処理ユニット（ＤＬＣ）
２２；ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）
８０；チャンバ
８１；加熱処理室
８２；冷却処理室
８３；ホットプレート
８４；ガスパージリング
８５；蓋体
８８；昇降ピン
８９ａ〜８９ｃ；酸素センサ
９０；チャンバ処理室
９１；制御装置
９７ａ・９７ｂ・９７ｃ；ガス採取口
Claims (11)
- 基板に所定の熱処理を施す熱処理装置であって、
基板を表面から所定距離だけ離間させて載置可能なホットプレートと、
前記ホットプレートに載置された基板を収納するチャンバと、
前記ホットプレートにおいて前記基板を前記ホットプレートに載置したときに前記基板の下側に相当する位置に形成されたガス採取口と、
前記ガス採取口から採取されたチャンバ内のガスの酸素濃度を測定する酸素濃度測定手段と、
を具備し、
前記基板の熱処理と並行して前記酸素濃度測定手段による酸素濃度測定が可能であることを特徴とする熱処理装置。 - 塗布膜が形成された基板に所定の熱処理を施す熱処理装置であって、
基板を表面から所定距離だけ離間させて載置可能なホットプレートと、
前記ホットプレートに載置された基板を収納するチャンバと、
前記チャンバ内に不活性ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内からの排気を前記チャンバの上部から行う排気手段と、
前記ホットプレートにおいて前記基板を前記ホットプレートに載置したときに前記基板の下側に相当する位置に形成されたガス採取口と、
前記ガス採取口から採取されたガスの酸素濃度を測定する酸素濃度測定手段と、を具備し、
前記基板の熱処理と並行して前記酸素濃度測定手段による酸素濃度測定が可能であることを特徴とする熱処理装置。 - 前記ガス供給手段は、前記ホットプレート上に載置された基板の上側および下側に不活性ガスを導入することが可能であることを特徴とする請求項２に記載の熱処理装置。
- 加熱処理室と冷却処理室とを有し、塗布膜が形成された基板に所定の熱処理を施す熱処理装置であって、
前記加熱処理室は、
基板を表面から所定距離だけ離間させて載置可能なホットプレートと、
前記ホットプレートに載置された基板を収納するチャンバと、
前記チャンバ内に不活性ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内からの排気を前記チャンバの上部から行う排気手段と、
前記ホットプレートにおいて前記基板を前記ホットプレートに載置したときに前記基板の下側に相当する位置に形成された第１ガス採取口と、
前記第１ガス採取口から採取されたガスの酸素濃度を測定する第１酸素濃度測定手段と、を具備し、
前記冷却処理室は、
基板を表面から所定距離だけ離間させて載置可能な冷却プレートと、
前記冷却プレートにおいて前記基板を前記冷却プレートに載置したときに前記基板の下側に相当する位置に形成された第２ガス採取口と、
前記第２ガス採取口から採取されたガスの酸素濃度を測定する第２酸素濃度測定手段と、を具備し、
前記基板の熱処理と並行して前記第１酸素濃度測定手段および第２酸素濃度測定手段による酸素濃度測定が可能であることを特徴とする熱処理装置。 - 前記基板が、前記ホットプレートと前記冷却プレートとの間で搬送される際に、前記基板の移動に合わせて、前記第１酸素濃度測定手段と第２酸素濃度測定手段による酸素濃度測定の切り替えが可能であることを特徴とする請求項４に記載の熱処理装置。
- 前記酸素濃度測定手段による酸素濃度の測定を自動制御または手動操作で実行するための信号入力・制御手段と、
前記酸素濃度測定手段による酸素濃度の測定結果を自動制御または手動操作により表示可能なモニターと、
を具備することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱処理装置。 - 前記酸素濃度測定手段による酸素濃度の測定値が、所定値以上の場合に警報を発する警報手段、および／または、
前記酸素濃度測定手段による酸素濃度の測定値が、所定値以上となった処理中の基板にマーキングを施すマーキング手段を具備することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の熱処理装置。 - 前記酸素濃度測定手段は、ジルコニアを用いた酸素センサを用いたものであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の熱処理装置。
- 基板に所定の熱処理を施す熱処理装置であって、
基板を表面から所定距離だけ離間させて載置可能な熱処理プレートと、
前記熱処理プレートに載置された基板を収納するチャンバと、
前記熱処理プレートにおいて、前記基板を前記熱処理プレートに載置したときに前記基板の下側に相当する位置に形成されたガス採取口と、
前記ガス採取口から採取されたガスの酸素濃度を、前記基板の熱処理と平行して測定することが可能な酸素濃度測定手段と、
を有する熱処理室と、
前記熱処理室に不活性ガスを供給するガス供給手段と、
前記熱処理室の隅部底側から排気を行う排気機構と、
を具備することを特徴とする熱処理装置。 - 基板に所定の熱処理を施す熱処理方法であって、
基板を熱処理プレート上に載置する第１工程と、
前記熱処理プレートに載置された基板の下方から雰囲気ガスを採取して酸素濃度の測定を行う第２工程と、
前記酸素濃度の測定を行いながら、前記基板を所定時間保持する第３工程と、
を有することを特徴とする熱処理方法。 - 基板に所定の熱処理を施す熱処理方法であって、
基板を熱処理プレートの上方の所定位置に待機させ、前記基板に向けて不活性ガスを供給する第１工程と、
前記熱処理プレートの上面であって、前記基板を前記熱処理プレートに載置した際に前記基板の下側となる位置から雰囲気ガスを採取して酸素濃度の測定を行う第２工程と、
前記酸素濃度の測定を行いながら、前記基板を前記熱処理プレートに近接して載置し、所定時間保持する第３工程と、
前記熱処理プレート上において所定時間保持された基板を搬出し、酸素濃度の測定を停止する第４工程と、
を有することを特徴とする熱処理方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000360293A JP3741604B2 (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | 熱処理装置および熱処理方法 |
| US09/989,080 US6501191B2 (en) | 2000-11-27 | 2001-11-21 | Heat treatment apparatus and method |
| KR1020010073560A KR100785579B1 (ko) | 2000-11-27 | 2001-11-24 | 열처리장치 및 열처리방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000360293A JP3741604B2 (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | 熱処理装置および熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002164334A JP2002164334A (ja) | 2002-06-07 |
| JP3741604B2 true JP3741604B2 (ja) | 2006-02-01 |
Family
ID=18831919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000360293A Expired - Fee Related JP3741604B2 (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | 熱処理装置および熱処理方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6501191B2 (ja) |
| JP (1) | JP3741604B2 (ja) |
| KR (1) | KR100785579B1 (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6528427B2 (en) * | 2001-03-30 | 2003-03-04 | Lam Research Corporation | Methods for reducing contamination of semiconductor substrates |
| KR100497198B1 (ko) * | 2003-06-18 | 2005-06-23 | 동부아남반도체 주식회사 | 급속 열처리 장치 및 열처리 방법 |
| KR100439276B1 (ko) * | 2003-11-24 | 2004-07-30 | 코닉 시스템 주식회사 | 급속열처리 장치 |
| JP2005216911A (ja) * | 2004-01-27 | 2005-08-11 | Komatsu Electronic Metals Co Ltd | エピタキシャル成長装置の排ガス処理システム |
| US20060130767A1 (en) | 2004-12-22 | 2006-06-22 | Applied Materials, Inc. | Purged vacuum chuck with proximity pins |
| US7699021B2 (en) | 2004-12-22 | 2010-04-20 | Sokudo Co., Ltd. | Cluster tool substrate throughput optimization |
| US7798764B2 (en) | 2005-12-22 | 2010-09-21 | Applied Materials, Inc. | Substrate processing sequence in a cartesian robot cluster tool |
| US7819079B2 (en) | 2004-12-22 | 2010-10-26 | Applied Materials, Inc. | Cartesian cluster tool configuration for lithography type processes |
| US7651306B2 (en) | 2004-12-22 | 2010-01-26 | Applied Materials, Inc. | Cartesian robot cluster tool architecture |
| US8097120B2 (en) * | 2006-02-21 | 2012-01-17 | Lam Research Corporation | Process tuning gas injection from the substrate edge |
| JP4788610B2 (ja) * | 2007-01-17 | 2011-10-05 | 東京エレクトロン株式会社 | 加熱装置、塗布、現像装置、加熱方法及び記憶媒体 |
| JP5304647B2 (ja) * | 2007-06-28 | 2013-10-02 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 熱処理装置、及び半導体装置の製造方法 |
| TWI390497B (zh) * | 2008-06-20 | 2013-03-21 | Novatek Microelectronics Corp | 源極驅動器與液晶顯示器 |
| JP5462558B2 (ja) * | 2009-09-08 | 2014-04-02 | 東京応化工業株式会社 | 塗布装置及び塗布方法 |
| TWI412096B (zh) * | 2009-12-15 | 2013-10-11 | Hiwin Tech Corp | 晶圓防護裝置及其操作流程 |
| US9084298B2 (en) * | 2010-02-26 | 2015-07-14 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Substrate processing apparatus including shielding unit for suppressing leakage of magnetic field |
| KR101403288B1 (ko) * | 2012-06-14 | 2014-06-13 | 에스엔유 프리시젼 주식회사 | 태양 전지용 박막 급속 열처리 시스템 |
| JP6141144B2 (ja) * | 2012-10-02 | 2017-06-07 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び基板処理システム |
| TWI581335B (zh) * | 2015-07-24 | 2017-05-01 | 茂迪股份有限公司 | 熱處理裝置 |
| CN105789092B (zh) * | 2016-03-25 | 2019-06-28 | 京东方科技集团股份有限公司 | 基片处理设备 |
| JP6914048B2 (ja) * | 2017-02-14 | 2021-08-04 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 基板処理方法 |
| JP7030414B2 (ja) * | 2017-02-14 | 2022-03-07 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 基板処理方法及びその装置 |
| JP6811638B2 (ja) * | 2017-02-14 | 2021-01-13 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 基板処理方法及びその装置 |
| US20190378878A1 (en) * | 2018-06-11 | 2019-12-12 | Cyberswarm, Inc. | Synapse array |
| JP7091227B2 (ja) * | 2018-11-05 | 2022-06-27 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 熱処理方法および熱処理装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4888202A (en) * | 1986-07-31 | 1989-12-19 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Method of manufacturing thin compound oxide film and apparatus for manufacturing thin oxide film |
| WO1992016671A1 (en) * | 1991-03-20 | 1992-10-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Method and device for forming film by sputtering process |
| US5303671A (en) * | 1992-02-07 | 1994-04-19 | Tokyo Electron Limited | System for continuously washing and film-forming a semiconductor wafer |
| JP2825172B2 (ja) * | 1992-07-10 | 1998-11-18 | 東京エレクトロン株式会社 | 減圧処理装置および減圧処理方法 |
| JP3028462B2 (ja) | 1995-05-12 | 2000-04-04 | 東京エレクトロン株式会社 | 熱処理装置 |
| US6248168B1 (en) | 1997-12-15 | 2001-06-19 | Tokyo Electron Limited | Spin coating apparatus including aging unit and solvent replacement unit |
| KR100524204B1 (ko) | 1998-01-07 | 2006-01-27 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 가스 처리장치 |
| US6246030B1 (en) | 1998-07-22 | 2001-06-12 | Tokyo Electron Limited | Heat processing method and apparatus |
| US6673155B2 (en) * | 1998-10-15 | 2004-01-06 | Tokyo Electron Limited | Apparatus for forming coating film and apparatus for curing the coating film |
| US6350316B1 (en) * | 1998-11-04 | 2002-02-26 | Tokyo Electron Limited | Apparatus for forming coating film |
-
2000
- 2000-11-27 JP JP2000360293A patent/JP3741604B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-11-21 US US09/989,080 patent/US6501191B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-11-24 KR KR1020010073560A patent/KR100785579B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20020063119A1 (en) | 2002-05-30 |
| KR100785579B1 (ko) | 2007-12-13 |
| JP2002164334A (ja) | 2002-06-07 |
| KR20020041291A (ko) | 2002-06-01 |
| US6501191B2 (en) | 2002-12-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3741604B2 (ja) | 熱処理装置および熱処理方法 | |
| JP4372182B2 (ja) | 基板支持機構及び減圧乾燥装置及び基板処理装置 | |
| KR20220119346A (ko) | 기판 처리 방법 및 열처리 장치 | |
| JP2001110793A (ja) | 熱処理装置および基板処理装置 | |
| JP5699297B2 (ja) | 基板処理装置及び薄膜の製造方法 | |
| US6409838B1 (en) | Coating film formation apparatus and aging process apparatus | |
| TWI226087B (en) | Apparatus for forming insulating film | |
| TW202040735A (zh) | 基板處理裝置 | |
| JP3598462B2 (ja) | 乾燥方法及び乾燥装置 | |
| JP3333748B2 (ja) | 塗布膜形成装置および硬化処理装置および硬化処理方法 | |
| US6673155B2 (en) | Apparatus for forming coating film and apparatus for curing the coating film | |
| JP3739287B2 (ja) | 減圧乾燥方法及び塗布膜形成装置 | |
| KR100586117B1 (ko) | 도포막 형성장치 | |
| JP2001148379A (ja) | 半導体基板の熱処理装置及び熱処理方法 | |
| TW201705208A (zh) | 基板處理方法、基板處理系統及基板處理裝置 | |
| JP3657134B2 (ja) | 塗布膜形成装置 | |
| JP2001160554A (ja) | 熱処理方法及び熱処理装置 | |
| JP3623134B2 (ja) | 基板処理装置 | |
| JP4435542B2 (ja) | 絶縁膜形成装置 | |
| JP2002164410A (ja) | 基板処理装置及び基板処理方法 | |
| JP3102826B2 (ja) | 基板処理装置 | |
| JP4194262B2 (ja) | 基板処理装置及び基板処理方法 | |
| JP2004031750A (ja) | 基板処理装置および基板処理方法 | |
| JP3592934B2 (ja) | 塗布方法及び塗布装置 | |
| JPH07142550A (ja) | 基板処理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040406 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040527 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051025 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051108 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081118 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111118 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111118 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141118 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |