(57)【要約】【課題】ウエハＷの加熱処理を高い面内均一性をもって行うことができ、また加熱温度の変更を短時間で行うことができる基板加熱装置を提供すること。【解決手段】昇降ピン２８に保持されたウエハＷと対向する位置に整流板３０を設けて、この整流板３０を貫通溝３３の形成された第１プレート３１と貫通孔３４が形成された第２プレート３２とを交互に積層させた多段構造とし、前記貫通溝３３と前記貫通孔３４とを連結させて流体の流路とする。この流路のウエハＷの被処理面側は、ガス吐出口３５または排気口３６として形成される。【選択図】図１１
2010135569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬液の塗布により塗布膜が形成された後の基板を処理容器内で加熱処理する基板加熱装置において、
前記処理容器内に設けられ、基板を保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の被処理面側に対向するように設けられ、基板と同じかそれよりも大きい整流面部と、
この整流面部における前記基板に対向する領域に分散して設けられ、各々同時にガスが吐出される多数のガス吐出口と、
前記整流面部における前記基板に対向する領域に分散して設けられ、前記ガスが吐出しているときに各々同時にガスを吸引排気する多数の排気口と、
前記ガス吐出口に通じるガス供給路に設けられ、ガス吐出口に送られるガスを加熱する加熱手段と、を備えたことを特徴とする基板加熱装置。
【請求項２】
前記ガス供給路に設けられ、ガスを冷却する冷却手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板加熱装置。
【請求項３】
前記整流面部は複数の領域に分割され、各分割領域に含まれるガス吐出口群毎に、ガスの加熱温度を調整できるように加熱手段が構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板加熱装置。
【請求項４】
各分割領域に含まれるガス吐出口群毎に、ガスの流量を調整できるように流量調整手段が設けられたことを特徴とする請求項３に記載の基板加熱装置。
【請求項５】
各分割領域に含まれるガス排気口群毎に、排気量を調整できるように排気量調整手段が設けられたことを特徴とする請求項３または４に記載の基板加熱装置。
【請求項６】
前記整流面部における基板とは反対側には、ガス吐出口に連通するガス拡散空間と、排気口に連通する拡散空間とが設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の基板加熱装置。
【請求項７】
前記ガス吐出口に連通するガス拡散空間における基板とは反対側には、多数のガス供給用の孔を介してガス拡散空間が更に設けられ、また前記排気口に連通するガス拡散空間における基板とは反対側には、多数の排気用の孔を介してガス拡散空間が更に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の基板加熱装置。
【請求項８】
前記基板保持部における整流面部とは反対側には基板を冷却するための冷却プレートが設けられ、
前記基板保持部を、基板を前記ガスにより加熱するときには前記冷却プレートから離れ、基板を冷却するときには当該冷却プレートに受け渡すように冷却プレートに対して相対的に昇降させる昇降機構と、を備えたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の基板加熱装置。
【請求項９】
基板保持部から基板を冷却プレートに受け渡した後、基板の温度が昇華物の発生が抑えられる温度に低下するまでの間、基板の塗布膜から揮発した物質の凝縮や固化が起こらない温度に加熱されたガスが前記ガス吐出口から吐出されることを特徴とする請求項８に記載の基板加熱装置。
【請求項１０】
基板を基板保持部に保持させ、整流面部に対向させる工程と、
前記整流面部における前記基板に対向する領域に分散して設けられ、各々同時にガスが吐出される多数のガス吐出口より加熱されたガスを基板へ吐出すると同時に、前記整流面部における前記基板に対向する領域に分散して設けられた多数の排気口からガスを吸引排気することによって基板を加熱する工程と、を備えたことを特徴とする基板加熱方法。
【請求項１１】
前記基板を加熱する工程の後に、基板保持部における整流面部とは反対側に設けた冷却プレートに基板を受け渡して、基板を冷却する工程を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の基板加熱方法。
【請求項１２】
前記冷却プレートに基板を受け渡した後、基板の温度が昇華物の発生が抑えられる温度に低下するまでの間、基板の塗布膜から揮発した物質の凝縮や固化が起こらない温度に加熱されたガスを前記ガス吐出口より吐出する工程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば薬液処理の前後に行われる半導体ウエハ等の基板を加熱処理する基板加熱装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハやＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）ガラス基板等に対して行われるフォトリソグラフィー工程では、レジスト液の塗布後や露光後、現像前等に基板を加熱処理することが行われる。この加熱処理は特にパターンの線幅が小さくなると、面内でのわずかな温度差が線幅の均一性を低くすることから、加熱温度について高い面内均一性が要求される。
【０００３】
この種の加熱装置は、処理空間を形成するチャンバーと、このチャンバー内に設けられ、基板を加熱する熱板と、チャンバー内にパージガスを供給する機構と、排気を行う排気手段と、を備えている。そして、加熱処理は、基板をチャンバー内の温度制御された熱板上（約０．１〜０．５ｍｍ上）に載置し、この熱板の熱が空気を介した熱伝導によって、間接的に基板を加熱することで行われる。前記熱板の材料としては、例えば炭化ケイ素、窒化アルミニウム等のセラミックといった熱容量の大きいものが用いられる。
【０００４】
しかしながら熱板により基板を加熱する方法は、基板が大口径化すると、これに伴って制御チャンネル（分割された各ヒータ）が複雑になり、また熱板も大型化して、平坦度の低下が避けられないことに加え、基板の反りも大きくなることから熱板の熱が基板に対して均一に伝わらず、面内の温度の均一化を図ることが難しくなる。更にまた、基板の加熱温度を変更する場合には、熱板の熱容量が大きいため、例えば加熱温度を低くするときには熱板が冷えるのに長い時間がかかり、その間処理が中断することから、加熱処理のパフォーマンスが低下してしまう。
【０００５】
一方、特許文献１には基板を熱板上に載置して、この熱板の熱によって基板を加熱すると共に、上方に設けられた多孔質の整流板より空気を当該基板へ供給すると共に排出する装置が掲載されている。しかし、この装置では基板を熱板上に配置しているため、例えば加熱温度を低くするときには、やはり待機時間が長くなる。また、特許文献２では、基板の上方に設けられた整流板のガス吐出口を介して、空気を供給すると共に、基板の横方向より空気を排出する装置が掲載されている。しかし、当該装置は、横方向より空気を排出しているため、基板周縁へ供給される空気が過剰に排出され、基板面内の気流が乱れ、面内温度の均一化は難しいと思われる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１５８０６１
【特許文献２】特開２００７−３１１５２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は基板の加熱処理を高い面内均一性をもって行うことができ、また加熱温度の変更を短時間で行うことができる基板加熱装置及びその方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の基板加熱装置は、
薬液の塗布により塗布膜が形成された後の基板を処理容器内で加熱処理する基板加熱装置において、
前記処理容器内に設けられ、基板を保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の被処理面側に対向するように設けられ、基板と同じかそれよりも大きい整流面部と、
この整流面部における前記基板に対向する領域に分散して設けられ、各々同時にガスが吐出される多数のガス吐出口と、
前記整流面部における前記基板に対向する領域に分散して設けられ、前記ガスが吐出しているときに各々同時にガスを吸引排気する多数の排気口と、
前記ガス吐出口に通じるガス供給路に設けられ、ガス吐出口に送られるガスを加熱する加熱手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、基板加熱装置は、前記ガス供給路に設けられ、ガスを冷却する冷却手段を更に備えた構成としてもよい。
【００１０】
また、前記整流面部は複数の領域に分割され、各分割領域に含まれるガス吐出口群毎に、ガスの加熱温度を調整できるように加熱手段が構成されていることを特徴とする。また、基板加熱装置は、各分割領域に含まれるガス吐出口群毎に、ガスの流量を調整できるように流量調整手段が設けられ、各分割領域に含まれるガス排気口群毎に、排気量を調整できるように排気量調整手段が設けられたことを特徴とする。
【００１１】
また、前記整流面部における基板とは反対側には、ガス吐出口に連通するガス拡散空間と、排気口に連通する拡散空間とが設けられ、前記ガス吐出口に連通するガス拡散空間における基板とは反対側には、多数のガス供給用の孔を介してガス拡散空間が更に設けられ、また前記排気口に連通するガス拡散空間における基板とは反対側には、多数の排気用の孔を介してガス拡散空間が更に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、前記基板保持部における整流面部とは反対側には基板を冷却するための冷却プレートが設けられ、
前記基板保持部を、基板を前記ガスにより加熱するときには前記冷却プレートから離れ、基板を冷却するときには当該冷却プレートに受け渡すように冷却プレートに対して相対的に昇降させる昇降機構と、を備えたことを特徴とし、基板保持部から基板を冷却プレートに受け渡した後、基板の温度が昇華物の発生が抑えられる温度に低下するまでの間、基板の塗布膜から揮発した物質が凝縮や固化しない温度に加熱されたガスが前記ガス吐出口から吐出されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の基板加熱方法は、
基板を基板保持部に保持させ、整流面部に対向させる工程と、
前記整流面部における前記基板に対向する領域に分散して設けられ、各々同時にガスが吐出される多数のガス吐出口より加熱されたガスを基板へ吐出すると同時に、前記整流面部における前記基板に対向する領域に分散して設けられた多数の排気口からガスを吸引排気することによって基板を加熱する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、前記基板を加熱する工程の後に、基板保持部における整流面部とは反対側に設けた冷却プレートに基板を受け渡して、基板を冷却する工程を更に含むことを特徴し、前記冷却プレートに基板を受け渡した後、基板の温度が昇華物の発生が抑えられる温度に低下するまでの間、基板の塗布膜から揮発した物質の凝縮や固化が起こらない温度に加熱されたガスを前記ガス吐出口より吐出する工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、熱板から例えば空気を介して基板を加熱するのではなく、基板の被処理面に直接加熱されたガスを吐出し、しかも基板の被処理面側に対向する整流面部に多数のガス吐出口及び排気口を設けることにより局所的な気流の形成領域を多数形成しているため、基板を高い面内均一性をもって加熱することができ、従って基板の加熱処理の面内均一性が高い。このため本発明を例えばレジストパターンの形成装置に使用すれば、パターンの線幅について高い面内均一性が得られる。そして加熱処理温度を変更する場合にはガスの温度を変更することになるので熱板の温度を変更する場合に比べて変更時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る基板加熱装置の実施形態を説明する。この基板加熱装置は、例えばレジスト液が表面に塗布されたウエハＷを加熱処理して、当該レジスト液を乾燥させてレジスト膜を形成するためのものである。図１に示すように、基板加熱装置は処理容器２０を有し、この処理容器２０はケース体２１と蓋体２２とを備えている。前記ケース体２１は下方に設けられた昇降機構２３によって昇降することが可能であり、下方位置にあるときは蓋体２２との間にウエハＷを搬送する隙間を形成し、上方位置にあるときには当該隙間を閉じて、ケース体２１と蓋体２２とで密閉された処理空間２４を形成する。
【００１７】
また、前記ケース体２１の内部にはウエハＷを冷却するための冷却プレート２５が支持台に支持されて設けられている。前記冷却プレート２５は例えば冷却流路２５ａに配管２５ｂ、２５ｃを介して冷却媒体例えば冷却水が流れており、ウエハＷの温度を調節することが可能である。図１及び図２に示すように、冷却プレート２５の表面にはウエハＷを支持する突起２６が例えば同じ円周上の３箇所に形成され、その高さは例えば０．１〜０．３ｍｍ程度である。また、図１中２８は３本の昇降ピンであり、この昇降ピン２８はケース体２１及び冷却プレート２５を下方より貫通し、ピン昇降機構２９によって昇降自在に構成されている。前記昇降ピン２８は冷却プレート２５よりウエハＷを受け取り、またウエハＷを加熱冷却処理するときに保持する役割を有している。
【００１８】
次に、整流板３０を説明する。図１及び図３に示すように整流板３０は蓋体２２にはめ込まれ固着され、下面が整流面部をなしている。この整流板３０はウエハＷと同サイズかあるいは大きく作られており、この例では例えば直径がウエハＷよりも３０ｍｍ大きく設定されている。そして、整流板３０は、中心が昇降ピン２８に保持されたウエハＷの中心と対向するように設けられ、その構造としては、第１プレート３１及び第２プレート３２が交互に積層された多段構造を取っている。図３に示す例では、整流板３０は下から順番に第２プレート３２ａ、３２ｂ、３２ｃと第１プレート３１ａ、３１ｂ、３１ｃとが交互に積層されている。そして、図４（ａ）に示すように第１プレート３１の平面形状は円形であり、その板厚は例えば０．５〜１．０ｍｍ程度である。また、第１プレート３１には同心円状に形成された例えば溝幅が２ｍｍの貫通溝３３が複数形成されている。図４（ｂ）に示すように、第２プレート３２の平面形状は円形であり、その板厚は例えば０．０５〜０．１ｍｍ程度である。また、第２プレート３２には例えば口径０．５ｍｍ程度の貫通孔３４が５ｍｍ程度の間隔をおいて同心円状に多数形成されている。そして、図５に示すように、例えば第１プレート３１と第２プレート３２を重ね合わせると第２プレート３２の貫通孔３４が第１プレート３１の貫通溝３３に対応して配列するようになっている。また、図３に示すように第１プレート３１ａの貫通溝３３ａ、第１プレート３１ｂの貫通溝３３ｂ及び第１プレート３１ｃの貫通溝３３ｃは互いに横方向に５〜１０ｍｍ程度ずれて配列されている。
【００１９】
さらに、整流板３０は貫通溝３３ｃ、３３ｂ及び３３ａと貫通孔３４とが連通するように配置されているため、これら貫通溝３３ｃ、３３ｂ及び３３ａと貫通孔３４とで後述するガスの流路を構成することとなる。また、貫通溝３３は流れてきたガスを拡散して、当該ガスの流速を遅くする拡散空間としての役割を有する。
【００２０】
また、整流板３０の最下面の第２プレート３２ａは、ガスに追従性の良い熱容量の小さい金属（例えば銅やアルミニウム等）を用いている。この最下面のプレート３２ａの貫通孔３４は、第２プレートの貫通孔３４の形状を変形させたものであり、ウエハＷへガスを吐出するガス吐出口３５とガスを吸引排気する排気口３６が夫々例えばエッチングによって形成されている。前記ガス吐出口３５は例えば図６（ａ）に示すように、中央に円形のガス吐出口３５ａが形成されて、これを取り巻くように扇形様のガス吐出口３５ｂが同心円状に４つ配置されている。また、図６（ｂ）に示すようにガス吐出口３５ａは下方へ向けて末広がりであり、ガス吐出口３５ｂは外方へ向けて傾斜している。前記ガス吐出口３５の孔径は０．５ｍｍ程度である。前記排気口３６ｂは図６（ｃ）に示すように横断面の形状は円形であり、図６（ｄ）に示すように縦断面の形状は下方へ向けて末広がりである。また、排気口３６の孔径は２．０ｍｍ程度である。
【００２１】
次に、整流板３０を介してガスを供給及び排気する供給系及び排気系を説明する。図３に示すように供給系はガス吐出口３５に通じるガス供給路４０、気体供給源４１、流量調整手段である流量計４２、加熱手段及び冷却手段を含む温調器４３から構成される。前記気体供給源４１は空気や窒素ガス等の供給源である。前記温調器４３は、例えば加熱手段であるヒータ及び冷却手段である冷却ブロックを備え、気体供給源４１からのガス供給路４０が分岐して分岐路が並行に接続され、これら分岐路の一方がヒータを通り、他方が冷却ブロックを通るように構成されている。そして、分岐路の各々にはバルブが設けられ、バルブの切り替えによって加熱用ガス、冷却用ガスの一方が整流板３０に供給されるようになっている。
【００２２】
前記供給系は、ガスを整流板３０の複数に分割された各分割領域である中央部と、周縁部と、中央部及び周縁部の間（以下中間部とする）に夫々供給することができるように３つの経路を備えている。即ち、整流板３０の中央にガスを供給するためのガス供給路４０ａは図７の蓋体２２の上面中央部に形成された配管孔５０ａに接続され、当該ガス供給路４０ａの他端は温調器４３ａ及び流量計４２ａを介して気体供給源４１に接続される。整流板３０の中間部にガスを供給するためのガス供給路４０ｂは、図７の蓋体２２の上面中間部に形成された配管孔５０ｂに接続され、当該ガス供給路４０ｂの他端は温調器４３ｂ及び流量計４２ｂを介して気体供給源４１へと接続されている。整流板３０の周縁部にガスを供給するためのガス供給路４０ｃは、蓋体２２の上面周縁部に形成された配管孔５０ｃに接続され、当該ガス供給路４０ｃの他端は温調器４３ｃ及び流量計４２ｃを介して気体供給源４１へと接続されている。即ち、ガス（加熱時は加熱ガスとなる）の供給領域は整流板３０の同心円状に３つに分割され、分割された各領域毎にガスの温度及び流量を独立して制御できるようになっている。なお、気体供給源４１は供給系の３つの経路において共通のものを用いている。また前記配管孔５０ａ、５０ｂ、５０ｃは第１プレート３１ｃの貫通溝３３ｃに接続される。
【００２３】
続いて、排気系を説明する。図３に示すように排気系は配管等からなる排出路６０、気体吸引部である吸引ポンプ６１、流量計６２から構成される。前記吸引ポンプ６１は気体供給源４１によって供給されたガスを吸引する役割を有する。前記排気系は、例えば整流板３０の中央部、周縁部ごとに排出することが可能なように、２つの経路を備えている。なお、図の便宜上、２つの経路しか記載はしていないが、整流板３０の中間部のガスを排出する経路を設け、３つの経路としても良い。整流板３０の中央部のガスを排出する排出管６０ａは、図７の蓋体２２の上面部に形成された配管孔５１ａに接続され、当該排出管６０ａの他端は流量計６２ａを介して吸引ポンプ６１へと接続されている。次に、整流板３０の周縁部のガスを排出する排出管６２ｂは、蓋体２２の上面部に形成された配管孔５１ｂに接続され、当該排出管６２ｂの他端は流量計６２ｂを介して気体排出部６１へと接続されている。即ち、ガスの排出領域は整流板３０の同心円状に２つに分割され、分割された各領域毎にガスの排出量を独立して制御できるようになっている。また、前記配管孔５１ａ、５１ｂは第１プレート３１ｃの貫通溝３３ｃに接続されている。
【００２４】
図３に戻って、整流板３０の第１プレート３１ａの中央部には温度検出部７０が埋め込まれている。制御部８０は、温度検出部７０にて検出された温度とプロセスレシピに応じて予め設定されたガスの温度とに基づいて温調器４３を介してガスの温度を各ガス供給路４０毎に制御する。なお、温度検出部７０は第１プレート３１ａの中央部だけでなく、中間部及び周縁部等に複数設けてもよい。
【００２５】
図８に示すように制御部８０は例えばＣＰＵ８１、プログラム８２、データバス８３、メモリ８４等を備えたコンピュータである。前記プログラム８２はプログラム格納部８２ａに格納されており、外部の記憶媒体である例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、ＭＤ、メモリーカード等によって制御部８０にインストールされる。この制御部８０は、選択されたプロセスレシピに応じてプログラム８２により制御信号を出力して既述のガス供給系及び排気系の動作を制御する機能を有する。
【００２６】
次に、本発明の実施形態に係る基板加熱装置の作用を説明する。先ず図９（ａ）に示すようにケース体２１が昇降機構２３によって、降下する。そして、ウエハＷが搬送アームＭＡによってケース体２１内に搬入され、昇降ピン２８により突き上げられて、当該昇降ピン２８に保持され、搬送アームＭＡが退避する（図９（ｂ））。その後、図９（ｃ）に示すようにケース体２１が上方へ上昇して、蓋体２２と当接することで気密な処理空間２４が形成される。また、昇降ピン２８が下降することによって、ウエハＷが冷却プレート２５の突起２６上に保持される。この時、冷却プレート２５は温度が例えば２１℃〜２５℃に維持されているために、ウエハＷの温度が冷却プレート２５の温度に一旦調整される。このようにウエハＷの温度を一旦所定の温度に調整する理由は、ウエハＷ間で温度にばらつきがあると、加熱時の昇温パターンが不揃いになり、加熱処理のウエハＷ間の均一性が悪くなるためである。
【００２７】
続いて、図１０（ｄ）に示すように昇降ピン２８が上昇して、ウエハＷを整流板３０の直下１ｍｍ〜５ｍｍ程度の位置に配置させる。次に、図１０（ｅ）に示すように気体供給源４１からガスがガス供給路４０ａ、４０ｂ、４０ｃを介して整流板３０に流入し、既述の３つの領域からウエハＷ上に供給される。ガス供給路４０ａ、４０ｂ、４０ｃから整流板３０内に導入されたガスは、図１１（ａ）示すように貫通溝３３ｃ、３３ｂ、３３ａの各々にて順次拡散されてから、ガス吐出口３５より吐出される。このため、ガス供給路４０ａ、４０ｂ、４０ｃに夫々対応するガス吐出口３５群（ガス供給領域）毎に、そのガス供給領域内において、各ガス吐出口３５から吐出されるガスの温度及び流量が揃えられる（均一化される）ことになる。
【００２８】
そして、整流板３０の中央部、中間部、周縁部の各領域のガスの温度及び流量の設定値は、実験やシミュレーションにより適切な値に決められるが、例えば整流板３０の最下段のプレートにおける各領域のガス供給路に設けた温度検出部７０の温度検出値に基づいて、各領域の温度が設定値になるように温調器４３の発熱量が調整される。なお、温調器４３の発熱量については、予め設定温度に応じて設定されているため、温度検出部７０による温度の調整は例えば外乱により変動する場合に行われる。
【００２９】
一方、前述のガスの供給と同時に、図１０（ｅ）に示すように吸引ポンプ６１からガスの吸引が行われる。従って、図１０（ｅ）及び図１１（ｂ）に示すように、ガス吐出口３５から処理雰囲気に吐出されたガスは整流板３０の下面の排気口３６から吸引排気されていく。前記排気口３６は下方へ向けて末広がりであることから、空気が滞溜することなくスムーズに吸引排気される。前記排気口３６に吸引されたガスは、各領域毎に合流するが、その途中においては、貫通溝３３からなるリング状流路を順次通過していくこととなるため、各領域の各排気口３６から排出管６０を見ると、排気口３６間でコンダクタンスが同等となる。従って各領域毎に各排気口３６から偏りの少ない状態で排気される。こうしてウエハＷ上では、各分割領域毎に各リング状のガス吐出口３５から流量、温度が揃った状態でガス（この段階では加熱ガス）がウエハＷ上に供給されると共に、リング状の吐出口３６に対して交互に配置されたリング状の排気口３６から上述のように排気されるため、ウエハＷの面内において同様の気流の形成領域が同心円状に形成される格好になり、この結果ウエハＷは面内で高い均一性をもって加熱処理される。なお、ウエハＷの分割領域ごとにガスの供給量と排気量とが同量となるように制御されており、処理雰囲気に吐出されるガスの総流量は例えば直径３０ｍｍのウエハＷの場合４〜３０リットル／分である。
【００３０】
こうして加熱処理が所定時間行われた後、冷却処理が行われる。この冷却処理に移行するにあたって、ウエハＷの加熱中には、塗布されたレジスト液から昇華物が発生していることから、揮発した物質の凝縮や固化を避けるために、加熱処理後はガスをそのままの温度又は、揮発した物質の凝縮や固化が起こらない温度域例えば加熱処理中の温度よりも１０℃程度低い温度として、引き続き供給及び排気を行う。次に、図１２（ａ）に示すように昇降ピン２８を降下させて、ウエハＷを冷却プレート２５に載置させる。そして、ウエハＷを２〜５℃／秒の平均降温速度で穏やかに冷却してゆき、昇華物の発生を徐々に抑制してゆく。このようにウエハＷを少しずつ冷却する理由は、ウエハＷを急激に冷却してしまうと昇華物が析出して、ウエハＷへパーティクルとして付着したり又は、排気系へ付着するのを抑制するためである。
【００３１】
続いて、ウエハＷの温度が昇華物の発生しない温度である例えば約８０℃になったら、ウエハＷを冷却するために温調器４３の温度を冷却に適した温度に切り替える。この場合には既述のように温調器４３内のガス流路を冷却ブロック側に切り替えることとなる。その後、図１２（ｂ）に示すように昇降ピン２８が上昇して、ウエハＷが整流板３０の直下１〜５ｍｍ程度の位置に配置される。そして、ウエハＷへガスが供給されて冷却処理が行われる。このとき前述の加熱処理は熱容量の小さい空気で行われることから、加熱処理後すぐに冷却処理へ切り替えを行うことが可能である。この冷却処理が終了した後、ガスの供給及び排気を停止する。その後、図１２（ｃ）に示すようにケース体２１が下方へ移動して、搬送アームＭＡがウエハＷを受け取って基板加熱装置１０の外部へ当該ウエハＷを搬送する。以上の動作は前記制御部８０がプログラムを読み出すことにより行われる。
【００３２】
本発明の実施形態によれば、熱板から例えば空気を介してウエハＷを加熱するのではなく、ウエハＷの被処理面に加熱用のガスを直接吐出し、しかもウエハＷの被処理面側に対向する整流板３０に多数のガス吐出口３５及び排気口３６を設けることにより局所的な気流の形成領域を多数形成しているため、ウエハＷの表面において気流が安定し、当該ウエハＷを高い面内均一性をもって加熱することができる。従ってウエハＷの加熱処理の面内均一性が向上することとなる。このため本発明を例えばレジストパターンの形成装置に使用すれば、パターンの線幅について高い面内均一性が得られる。そして、ウエハＷの加熱処理温度を変更する場合には、熱容量の小さいガスの温度を変更することになるので熱板の温度を変更する場合に比べて変更時間を短縮できる。
【００３３】
また、冷却プレート２５を設けたこと及びガス吐出口３５からの冷却ガスの吐出作用によって、別途粗熱取り用の冷却アームを装置内に設けなくて済むため、装置の小型化を図ることが可能である。また、加熱処理後はガスをそのままの温度又は、揮発した物質の凝縮や固化が起こらない温度域にて、引き続き供給及び排気を行いながら、ウエハＷを徐々に冷却しているため、装置内に堆積される昇華物を抑制することができる。なお、本実施形態において、冷却プレート２５及び冷却ガスの供給はなくてもよい。
【００３４】
また、ウエハＷの面内を複数の領域に分割して各分割領域毎に独立して温度、流量を制御できるため、例えばウエハＷの中央部の温度や流量に比べてウエハＷの周縁部側の温度や流量を若干大きくして放熱も考慮した加熱パターンを作り出すなど、温度、流量に関してきめ細かい調整を行うことができる上、外乱によってウエハＷの面内温度が各領域ごとに異なった場合等に、その領域に対して温度、流量を調節でき、この結果高い面内均一性をもって加熱処理を行うことができる。また、ガス供給路４０及び排気路６０において、貫通溝３３を貫通孔３４を介して複数段にしたことによって、ウエハＷへガスの供給及び吸引排気を面内にて均一に行うことができる。
【００３５】
ウエハＷ用の整流板３０としては、図１３（ａ）、（ｂ）に示す構成を採用しても良い。図１３（ａ）の例では、整流板３０にガス吐出口（図中の白丸）と排気口（図中の黒丸）が各同心円に沿って形成されかつガス吐出口及び排気口が径方向に交互に形成されている。また、図１３（ｂ）の例では、整流板３０にマトリックス状に孔を形成し、ガス吐出口と排気口とが互いに隣り合うように、即ちガス吐出口、排気口のいずれについても千鳥状になるように配列されている。なお、図１３（ａ）の同心円の線、図１３（ｂ）の縦横の線は便宜上記載してある。
【００３６】
本発明はウエハＷに限らず角型基板例えばフラットパネル用であるＬＣＤガラス基板を加熱処理する場合にも適用することができる。この場合には処理容器２０や冷却プレート２５の形状を角型にすると共に、整流板３０を例えば次のように構成する。前記整流板３０は、各々角形の第１プレート９１の下に第２プレート９２が先の実施形態と同様に積層されて構成される。そして、図１４に示すように第１プレート９１は中央の角型領域９１ａ、この角型領域９１ａを取り囲む角型リング領域９１ｂ、この角型領域９１ｂを取り囲む角型リング領域９１ｃに分割される。前記角型領域９１ａには、ガスの供給路の一部である貫通溝２００ａが形成されている。前記角型リング領域９１ｂには、ガスの排気路の一部である貫通溝２００ｂが形成されている。前記角型リング領域９１ｃには、ガスの供給路の一部である貫通孔２００ｃが形成されている。これら貫通溝２００は前述の実施例の拡散空間に該当し、各々櫛歯状に形成されている。
【００３７】
また、第１プレート９１の上に積層される蓋体２２は、図１５（ａ）に示すように角型に形成され、この蓋体２２には、中心を通る縦横のラインにそって夫々６つ、即ち全部で１２個の孔部が設けられている。これら孔部は、中心領域の４つの孔部５０ａと中間領域の４つの孔部５１ａと周縁領域の４つの孔部５０ｂとからなる。また、図１５（ｂ）に示すように、第２プレート９２は角型形状であり、多数の貫通孔２０１がマトリックス状に配列されている。
【００３８】
そして、蓋体２２と第１プレート９１とを重ね合わせると中央領域の貫通溝２００ａと中央領域の孔部５０ａとが連通し、また中間領域の貫通溝２００ｂと中央領域の孔部５１ａとが連通し、更に周縁領域の貫通溝２００ｃと周縁領域の孔部５０ｂとが連通する。また、第１プレート９１と第２プレート９２とを重ね合わせると、貫通孔２０１が中央領域の貫通溝２００ａに連通するグループと、中間領域の貫通溝２００ｂに連通するグループと、周縁領域の貫通溝２００ｃに連通するグループとに分けられる。
【００３９】
そして、ガス供給路が中央領域の４つの孔部５０ａに接続され、また排気路が中間領域の４つの孔部５１ａに接続され、また孔部５０ａに接続されたガス供給路とは別のガス供給路が周縁領域の４つの孔部５０ｂに接続される。従って、中央領域はガスの供給を行い、中間領域はガスの排気を行い、また周縁領域はガスの供給が行なわれることとなる。即ち、各領域ごとに独立して供給及び排気を行うことが可能である。このような整流板３０を用いることにより、マトリックス状に配列されたガス孔群にガス吐出口３５と排気口３６とを割り当てて、これらが縦横に交互に（図１３（ｂ）に示すように）配列されることになり、同様の作用効果が得られる。
【００４０】
続いて、前述の基板加熱装置を組み込んだ塗布、現像装置に露光装置を接続したレジストパターン形成システムの一例を簡単に説明する。図１６及び図１７に示すように塗布、現像装置には、キャリアブロックＳ１が設けられている。このキャリアブロックＳ１では、載置台１０１上に載置された密閉型のキャリア１００から受け渡しアームＣがウエハＷを取り出して、当該キャリアブロックＳ１に隣接された処理ブロックＳ２に受け渡すと共に、前記受け渡しアームＣが、処理ブロックＳ２にて処理された処理済みのウエハＷを受け取って前記キャリア１００に戻すように構成されている。
【００４１】
前記処理ブロックＳ２は、図１８に示すように、この例では現像処理を行うための第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１、レジスト膜の下層側に形成される反射防止膜の形成処理を行うための第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２、レジスト液の塗布処理を行うための第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３、レジスト膜の上層側に形成される反射防止膜の形成処理を行うための第４のブロック（ＴＣＴ層）Ｂ４を下から積層して構成されている。
【００４２】
前記第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３は、レジスト液を塗布する液処理装置と、この液処理装置にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための前述の基板加熱装置１０を組み込んだ加熱冷却系の処理ユニット群と、前記液処理装置と基板加熱装置１０との間に設けられ、これらの間でウエハＷの受け渡しを行う搬送アームＡ３とを備えている。また、第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２と第４のブロック（ＴＣＴ層）Ｂ４とは、各々反射防止膜を形成するための薬液をスピンコーティングにより塗布する液処理装置と、前記加熱冷却系の処理ユニット群と、前記処理装置と処理ユニット群との間に設けられ、これらの間でウエハＷの受け渡しを行う搬送アームＡ２、Ａ４とを備えている。一方、第１の処理ブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１については、例えば一つのＤＥＶ層Ｂ１内に現像ユニットが２段に積層されている。そして当該ＤＥＶ層Ｂ１内には、これら２段の現像ユニットにウエハＷを搬送するための共通の搬送アームＡ１が設けられている。さらに処理ブロックＳ２には、図１６及び図１８に示すように、棚ユニットＵ１が設けられ、この棚ユニットＵ１の各部同士の間では、前記棚ユニットＵ１の近傍に設けられた昇降自在な受け渡しアームＤ１によってウエハＷが搬送される。
【００４３】
このようなレジストパターン形成装置では、キャリアブロックＳ１からのウエハＷは前記棚ユニットＵ１の一つの受け渡しユニット、例えば第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２の対応する受け渡しユニットＣＰＬ２に受け渡しアームＣによって順次搬送されて、ここからウエハＷは受け渡しユニットＣＰＬ３及び搬送アームＡ３を介して第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３に搬入され、疎水化処理ユニットにおいてウエハＷ表面が疎水化された後、液処理装置２にてレジスト膜が形成される。レジスト膜形成後のウエハＷは、搬送アームＡ３により、棚ユニットＵ１の受け渡しユニットＢＦ３に受け渡される。
【００４４】
その後、この場合はウエハＷは受け渡しユニットＢＦ３→受け渡しアームＤ１→受け渡しユニットＣＰＬ４を介して搬送Ａ４に受け渡され、レジスト膜の上に反射防止膜が形成された後、搬送アームＡ４により受け渡しユニットＴＲＳ４に受け渡される。なお、レジスト膜の上に反射防止膜を形成しない場合や、ウエハＷに対して疎水化処理を行う代わりに、第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２にて反射防止膜が形成される場合もある。
【００４５】
一方ＤＥＶ層Ｂ１内の上部には、棚ユニットＵ１に設けられた受け渡しユニットＣＰＬ１１から棚ユニットＵ２に設けられた受け渡しユニットＣＰＬ１２にウエハＷを直接搬送するための専用の搬送手段であるシャトルアームＥが設けられている。レジスト膜やさらに反射防止膜が形成されたウエハＷは、受け渡しアームＤ１により受け渡しユニットＢＦ３、ＴＲＳ４を介して受け渡しユニットＣＰＬ１１に受け渡され、ここからシャトルアームＥにより棚ユニットＵ２の受け渡しユニットＣＰＬ１２に直接搬送され、インターフェイスブロックＳ３に取り込まれることになる。なお図１８中のＣＰＬが付されている受け渡しユニットは、温調用の冷却ユニットを兼ねており、ＢＦが付されている受け渡しユニットは、複数枚のウエハＷを載置可能なバッファユニットを兼ねている。
【００４６】
次いで、ウエハＷはインターフェイスアームＢにより露光装置Ｓ４に搬送され、ここで所定の露光処理が行われた後、棚ユニットＵ２の受け渡しユニットＴＲＳ６に載置されて処理ブロックＳ２に戻される。戻されたウエハＷは、第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１にて現像処理が行われ、搬送アームＡ１により棚ユニットＵ５における受け渡しアームＣのアクセス範囲の受け渡し台に搬送され、受け渡しアームＣを介してキャリア１００に戻される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板加熱装置の縦断面図である。
【図２】前記基板加熱装置の上面図である。
【図３】前記基板加熱装置内に設けられた整流板と供給系及び排気系を説明する説明図である。
【図４】前記整流板を構成する第１プレートと第２プレートの上面図である。
【図５】前記第１プレートと第２プレートとの重なりを説明する説明図である。
【図６】前記整流板に形成されたガス吐出口と排出孔を説明する説明図である。
【図７】前記整流板を覆う蓋体の上面図である。
【図８】制御部の構成を模式的に説明する模式図である。
【図９】前記基板加熱装置内に設けられた処理容器にウエハが搬入される様子を説明する説明図である。
【図１０】前記ウエハが加熱される様子を説明する説明図である。
【図１１】前記整流板を介してガスの供給、排出が行われる様子を模式的に説明する模式図である。
【図１２】前記ウエハが冷却される様子を説明する説明図である。
【図１３】他の実施形態に係る整流板の上面図である。
【図１４】他の実施形態に係る第１プレートの上面図である。
【図１５】他の実施形態に係る蓋体と第２プレートとの上面図である。
【図１６】前記基板加熱装置を内蔵した塗布、現像装置の上面図である。
【図１７】前記基板加熱装置の斜視図である。
【図１８】前記基板加熱装置の側面図である。
【符号の説明】
【００４８】
Ｗ          ウエハ
１０        基板加熱装置
２０        処理容器
２４        処理空間
２５        冷却プレート
３０        整流板
３１        第１プレート
３２        第２プレート
３３        貫通溝
３４        貫通孔
４１        気体供給源
６１        吸引ポンプ
７０        温度検出部
８０        制御部
【図１】
2010135569.tif 000003
【図２】
2010135569.tif 000004
【図３】
2010135569.tif 000005
【図４】
2010135569.tif 000006
【図５】
2010135569.tif 000007
【図６】
2010135569.tif 000008
【図７】
2010135569.tif 000009
【図８】
2010135569.tif 000010
【図９】
2010135569.tif 000011
【図１０】
2010135569.tif 000012
【図１１】
2010135569.tif 000013
【図１２】
2010135569.tif 000014
【図１３】
2010135569.tif 000015
【図１４】
2010135569.tif 000016
【図１５】
2010135569.tif 000017
【図１６】
2010135569.tif 000018
【図１７】
2010135569.tif 000019
【図１８】
2010135569.tif 000020