(57)【要約】【課題】ガス供給部からの処理ガスの吐出開始時において、基板面内の処理ガスの濃度を揃えること。【解決手段】処理容器２内にて常圧雰囲気下で処理ガスによりウエハＷに対して処理を行うにあたり、載置部２３に載置されたウエハＷと対向するガス吐出面５０を備えたガス供給部５を設ける。ガス供給部５はガス流路５１を備えており、このガス流路５１は、ガス供給口５２から前記ガス吐出面５０に形成された複数のガス吐出口５３の各々に至るまでのガス通流時間が互いに揃うように、分岐されたガス流路５１の流路長及び流路径が設定されている。このため、処理ガスの吐出開始直後において、処理ガスが各ガス吐出口５３に到達するタイミングが揃う。これにより、ガス供給部５からの処理ガスの吐出開始時において、基板面内の処理ガスの濃度が揃えられ、面内均一性の高い処理を行うことができる。【選択図】図３
2014057047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内にて常圧雰囲気下で基板に対して処理ガスにより処理を行う基板処理装置において、
前記処理容器内に設けられ、基板を載置するための載置部と、
前記載置部に載置された基板に対して処理ガスを供給するために設けられ、前記基板と対向するガス吐出面を有するガス供給部と、を備え、
前記ガス供給部は、
前記ガス吐出面における基板と対向する領域の全面に分散して形成された複数のガス吐出口と、
上流側が共通のガス供給口に連通し、途中で分岐して下流側が前記複数のガス吐出口として開口するガス流路と、を備え、
前記ガス供給口から前記複数のガス吐出口の各々に至るまでのガスの通流時間が互いに揃うように、分岐されたガス流路の流路長及び流路径が設定されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記ガス流路は、ガス供給口からガス吐出口に至るまでトーナメントの組み合わせを決める線図状に階段状に分岐されて形成されていることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記ガス流路は、基板と直交する方向を上下方向と定義すると、
上下方向に伸びると共に上端側がガス供給口に連通する垂直流路とこの垂直流路の下端側から放射状に横方向に伸びる複数の水平流路とを有する第１の流路の組と、
前記第１の流路の組における各水平流路の下流端から下方に伸びる複数の垂直流路とこれら垂直流路の下端側から放射状に横方向に伸びる複数の水平流路とを有する第２の流路の組と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記ガス供給部は、互いに上下方向に積層された複数のプレートを備え、
前記複数のプレートには、溝部またはスリットが形成されたプレートと前記垂直流路を構成する貫通孔が形成されたプレートとが含まれ、溝部またはスリットが形成された一のプレートに重ねられる他のプレートの板面と当該溝部またはスリットとにより前記水平流路が形成されることを特徴とする請求項３記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記複数のガス吐出口は、基板の中心部寄りの領域の投影領域である第１の領域に含まれる複数のガス吐出口と、前記基板の中央寄りの領域よりも基板の外周寄りの領域の投影領域である第２の領域に含まれる複数のガス吐出口と、からなり、
前記第１の領域に含まれる複数のガス吐出口については、前記ガス供給口から各ガス吐出口に至るまでのガス流路の流路長が互いに揃っていることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置。
【請求項６】
処理容器内にて常圧雰囲気下で基板に対して処理ガスにより処理を行う基板処理装置において、
前記処理容器内に設けられ、基板を載置するための載置部と、
前記載置部に載置された基板に対して処理ガスを供給するために設けられ、前記基板と対向するガス吐出面を有するガス供給部と、を備え、
前記ガス供給部は、
前記ガス吐出面における基板と対向する領域の全面に分散して形成された複数のガス吐出口と、
上流側が共通のガス吐出口に連通し、途中で分岐して下流側が前記複数のガス吐出口として開口すると共に互いに上下方向に積層された複数のプレートを用いて構成されたガス流路と、を備え、
前記ガス流路は、基板と直交する方向を上下方向と定義すると、
上下方向に伸びると共に上端側がガス供給口に連通する垂直流路とこの垂直流路の下端側から放射状に横方向に伸びる複数の水平流路とを有する第１の流路の組と、
前記第１の流路の組における各水平流路の下流端から下方に伸びる複数の垂直流路とこれら垂直流路の下端側から放射状に横方向に伸びる複数の水平流路とを有する第２の流路の組と、を備え、
前記複数のプレートには、溝部またはスリットが形成されたプレートと前記垂直流路を構成する貫通孔が形成されたプレートとが含まれ、溝部またはスリットが形成された一のプレートに重ねられる他のプレートの板面と当該溝部またはスリットとにより前記水平流路が形成され、
前記ガス供給口から各ガス吐出口に至るまでのガス流路の流路長が互いに揃っていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
前記複数のガス吐出口は、基板の中心部寄りの領域の投影領域である第１の領域に含まれる複数のガス吐出口と、前記基板の中央寄りの領域よりも基板の外周寄りの領域の投影領域である第２の領域に含まれる複数のガス吐出口と、からなり、
前記ガス供給口から前記第２の領域に含まれる複数のガス吐出口に至るガス流路のうち当該第２の領域に含まれる水平流路の流路径が、前記ガス供給口から前記第１の領域に含まれる複数のガス吐出口に至るガス流路のうちの水平流路の流路径よりも小さいことを特徴とする請求項６記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記複数のガス吐出口は、基板の中心部寄りの領域の投影領域である第１の領域に含まれる複数のガス吐出口と、前記基板の中央寄りの領域よりも基板の外周寄りの領域の投影領域である第２の領域に含まれる複数のガス吐出口と、からなり、
前記ガス供給口から前記第２の領域に含まれる複数のガス吐出口に至るガス流路のうち当該第２の領域に含まれる垂直流路の流路径が、前記ガス供給口から前記第１の領域に含まれる複数のガス吐出口に至るガス流路のうちの垂直流路の流路径よりも小さいことを特徴とする請求項６または７記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記基板に対して処理ガスを供給して行う処理は、露光、現像処理されてパターンマスクが形成された基板に対して、レジスト膜を溶解させるための溶剤ガスを供給して、前記パターンマスクの荒れを改善する処理であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の基板処理装置。
【請求項１０】
常圧雰囲気に設定された処理容器内に載置された基板に対して処理ガスを供給するガス供給装置において、
処理容器内に載置された基板と対向するガス吐出面と、
このガス吐出面に分散して形成された複数のガス吐出口と、
上流側が共通のガス供給口に連通し、途中で分岐して下流側が前記複数のガス吐出口として開口するガス流路と、を備え、
前記ガス供給口から前記複数のガス吐出口の各々に至るまでのガスの通流時間が互いに揃うように、分岐されたガス流路の流路長及び流路径が設定されていることを特徴とするガス供給装置。
【請求項１１】
常圧雰囲気に設定された処理容器内に載置された基板に対して処理ガスを供給するガス供給装置において、
処理容器内に載置された基板と対向するガス吐出面と、
このガス吐出面に分散して形成された複数のガス吐出口と、
上流側が共通のガス吐出口に連通し、途中で分岐して下流側が前記複数のガス吐出口として開口すると共に互いに基板と直交する方向に積層された複数のプレートを用いて構成されたガス流路と、を備え、
前記ガス流路は、基板と直交する方向を上下方向と定義すると、
上下方向に伸びると共に上端側がガス供給口に連通する垂直流路とこの垂直流路の下端側から放射状に横方向に伸びる複数の水平流路とを有する第１の流路の組と、
前記第１の流路の組における各水平流路の下流端から下方に伸びる複数の垂直流路とこれら垂直流路の下端側から放射状に横方向に伸びる複数の水平流路とを有する第２の流路の組と、を備え、
前記複数のプレートには、溝部またはスリットが形成されたプレートと前記垂直流路を構成する貫通孔が形成されたプレートとが含まれ、溝部またはスリットが形成された一のプレートに重ねられる他のプレートの板面と当該溝部またはスリットとにより前記水平流路が形成され、
前記ガス供給口から各ガス吐出口に至るまでのガス流路の流路長が互いに揃っていることを特徴とするガス供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、常圧雰囲気下で基板に対して処理ガスを供給して処理を行う基板処理装置、及び基板処理装置に用いられるガス供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光処理時にウエハのレジスト膜に照射される光の波動的性質によって、現像後に形成されるレジストパターンにはＬＷＲ（Line Width Roughness）と呼ばれる測定寸法のばらつきが生じる。このようにパターンが荒れているレジスト膜をマスクとして下地膜をエッチングすると、エッチング形状がこの荒れに影響され、結果としてエッチングにより形成される回路パターンの形状も荒れてしまう。このため、回路パターンの微細化が進むと、回路パターンの形状の荒れが半導体デバイスの品質に与える影響が大きくなり、歩留りの低下の一因となる。
【０００３】
そこで、溶剤雰囲気中にレジストパターンを曝し、その表面を膨潤させて溶解させることにより、当該レジストパターンの表面を平滑化することが検討されている。例えば特許文献１には、このような処理を行う装置として、処理容器内の載置部上に載置されたウエハに対して、上方側から溶剤ガスを供給する構成が示されている。この装置は、処理容器の内部を、多数の孔が形成されたバッフル板にて上下に区画し、バッフル板の下方側に載置台を設けると共に、溶剤供給部からバッフル板の上方側に溶剤ガスを供給するように構成されている。こうして、バッフル板の上方側に供給された溶剤ガスが、バッフル板を介して下方側へ通流していき、載置台上のウエハＷの全面に溶剤ガスが供給される。このような構成であれば、ウエハ面内全体に溶剤ガスを供給することができるため、ある程度ウエハ面内に対して均一に溶剤ガスを供給することができる。しかしながら、パターンの微細化が進み、パターン形状の精度の要求が一層厳しくなる傾向にあることから、よりウエハに対して面内均一性の高い処理を行うことが求められている。
【０００４】
具体的に説明すると、溶剤供給部から処理容器内に供給された溶剤ガスは、バッフル板の上方側の上方領域を拡散しながら、その一部はバッフル板を介して下方側へ流れていく。この上方領域内には前のウエハに対して処理を行った後に、処理容器内を溶剤ガス雰囲気から置換するためのパージガスや大気が存在する。従って、前記上方領域がパージガスや大気の雰囲気から溶剤ガスに置換されるまでは、溶剤供給部に近い部位の孔からは溶剤ガスが吐出するが、溶剤供給部から遠い部位の孔からは溶剤ガスが吐出しない状態となる。このように、前記上方領域が溶剤ガスにより置換されるまでは、ウエハ面内における溶剤供給部に近い位置では遠い位置よりも溶剤ガスの供給量が多くなる。従って、ウエハ面内において溶剤の濃度分布にばらつきが生じ、前記溶剤供給部に近い位置では、溶剤の供給量が多く濃度が高いため、レジストパターンが過大に膨潤して倒れたり、溶解してしまうおそれがある。特に下地膜に微細な回路パターンを形成するために、レジストパターンの線幅を小さくすると、パターンの厚さに対して溶剤が染みこむ厚さ領域の比率が大きくなるため、このようなパターンの倒れや溶解が起こりやすくなると考えられる。その一方で、前記溶剤供給部から遠い位置では、溶剤ガスの供給量が少なく濃度が低いため、十分にレジストパターンの荒れを解消できないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１９９６９（段落００６５、図１５など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、常圧雰囲気下で基板と対向するガス供給部から基板に対して処理ガスを供給して処理を行うにあたって、ガス供給部からの処理ガスの吐出開始時において、基板面内の処理ガスの濃度を揃えることができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このため、本発明の基板処理装置は、
処理容器内にて常圧雰囲気下で基板に対して処理ガスにより処理を行う基板処理装置において、
前記処理容器内に設けられ、基板を載置するための載置部と、
前記載置部に載置された基板に対して処理ガスを供給するために設けられ、前記基板と対向するガス吐出面を有するガス供給部と、を備え、
前記ガス供給部は、
前記ガス吐出面における基板と対向する領域の全面に分散して形成された複数のガス吐出口と、
上流側が共通のガス供給口に連通し、途中で分岐して下流側が前記複数のガス吐出口として開口するガス流路と、を備え、
前記ガス供給口から前記複数のガス吐出口の各々に至るまでのガスの通流時間が互いに揃うように、分岐されたガス流路の流路長及び流路径が設定されていることを特徴とする。
【０００８】
更に他の発明の基板処理装置は、
処理容器内にて常圧雰囲気下で基板に対して処理ガスにより処理を行う基板処理装置において、
前記処理容器内に設けられ、基板を載置するための載置部と、
前記載置部に載置された基板に対して処理ガスを供給するために設けられ、前記基板と対向するガス吐出面を有するガス供給部と、を備え、
前記ガス供給部は、
前記ガス吐出面における基板と対向する領域の全面に分散して形成された複数のガス吐出口と、
上流側が共通のガス吐出口に連通し、途中で分岐して下流側が前記複数のガス吐出口として開口すると共に互いに上下方向に積層された複数のプレートを用いて構成されたガス流路と、を備え、
前記ガス流路は、基板と直交する方向を上下方向と定義すると、
上下方向に伸びると共に上端側がガス供給口に連通する垂直流路とこの垂直流路の下端側から放射状に横方向に伸びる複数の水平流路とを有する第１の流路の組と、
前記第１の流路の組における各水平流路の下流端から下方に伸びる複数の垂直流路とこれら垂直流路の下端側から放射状に横方向に伸びる複数の水平流路とを有する第２の流路の組と、を備え、
前記複数のプレートには、溝部またはスリットが形成されたプレートと前記垂直流路を構成する貫通孔が形成されたプレートとが含まれ、溝部またはスリットが形成された一のプレートに重ねられる他のプレートの板面と当該溝部またはスリットとにより前記水平流路が形成され、
前記ガス供給口から各ガス吐出口に至るまでのガス流路の流路長が互いに揃っていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のガス供給装置は、
常圧雰囲気に設定された処理容器内に載置された基板に対して処理ガスを供給するガス供給装置において、
処理容器内に載置された基板と対向するガス吐出面と、
このガス吐出面に分散して形成された複数のガス吐出口と、
上流側が共通のガス供給口に連通し、途中で分岐して下流側が前記複数のガス吐出口として開口するガス流路と、を備え、
前記ガス供給口から前記複数のガス吐出口の各々に至るまでのガスの通流時間が互いに揃うように、分岐されたガス流路の流路長及び流路径が設定されていることを特徴とする。
【００１０】
更にまた、他の発明のガス供給装置は、
常圧雰囲気に設定された処理容器内に載置された基板に対して処理ガスを供給するガス供給装置において、
処理容器内に載置された基板と対向するガス吐出面と、
このガス吐出面に分散して形成された複数のガス吐出口と、
上流側が共通のガス吐出口に連通し、途中で分岐して下流側が前記複数のガス吐出口として開口すると共に互いに上下方向に積層された複数のプレートを用いて構成されたガス流路と、を備え、
前記ガス流路は、基板と直交する方向を上下方向と定義すると、
上下方向に伸びると共に上端側がガス供給口に連通する垂直流路とこの垂直流路の下端側から放射状に横方向に伸びる複数の水平流路とを有する第１の流路の組と、
前記第１の流路の組における各水平流路の下流端から下方に伸びる複数の垂直流路とこれら垂直流路の下端側から放射状に横方向に伸びる複数の水平流路とを有する第２の流路の組と、を備え、
前記複数のプレートには、溝部またはスリットが形成されたプレートと前記垂直流路を構成する貫通孔が形成されたプレートとが含まれ、溝部またはスリットが形成された一のプレートに重ねられる他のプレートの板面と当該溝部またはスリットとにより前記水平流路が形成され、
前記ガス供給口から各ガス吐出口に至るまでのガス流路の流路長が互いに揃っていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、常圧雰囲気下で処理ガスにより基板に対して処理を行うにあたり、ガス供給口から、基板と対向するガス吐出面に形成された複数のガス吐出口の各々に至るまでのガス通流時間が互いに揃うように、分岐されたガス流路の流路長及び流路径が設定されている。このため、処理ガスの吐出開始直後において、処理ガスが各ガス吐出口に到達するタイミングが揃うことになる。言い換えればガス供給口から各ガス吐出口に至るまでの流路内の雰囲気（例えばパージガスや大気等）が処理ガスに置き換わるまでの時間が揃うことになる。従って、基板の面内における処理ガスの濃度の均一性が高いため、面内均一性の高い処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用した溶剤供給装置の縦断側面図である。
【図２】溶剤供給装置の平面図である。
【図３】溶剤供給装置の処理部の一実施の形態を示す縦断側面図である。
【図４】処理部の一部を示す斜視図である。
【図５】処理部に設けられたガス供給部のガス流路を模式的に示す側面図である
【図６】ガス供給部の一部を示す斜視図である。
【図７】ガス供給部の水平流路を示す平面図である。
【図８】ガス供給部の水平流路を示す平面図である。
【図９】ガス供給部の水平流路を示す平面図である。
【図１０】ガス供給部の水平流路を示す平面図である。
【図１１】ガス供給部の水平流路を示す概略斜視図である。
【図１２】ガス供給部の一部を示す縦断側面図である。
【図１３】処理部の溶剤ガス供給系を示す構成図である。
【図１４】処理部における処理を示す工程図である。
【図１５】処理部における処理を示す工程図である。
【図１６】処理部における処理を示す工程図である。
【図１７】処理部における処理を示す工程図である。
【図１８】処理部における処理ガス及びパージガスの流れを示す縦断側面図である。
【図１９】レジストパターンの状態を示す模式図である。
【図２０】処理部の他の例の縦断側面図である。
【図２１】ヒータの平面図及びＬＷＲの特性図である。
【図２２】処理ガスの供給流量の経時変化を示す特性図である。
【図２３】処理ガスの供給流量の経時変化を示す特性図である。
【図２４】処理ガスの供給流量の経時変化を示す特性図である。
【図２５】処理部のさらに他の例を示す縦断側面図である。
【図２６】ガス流路の水平流路を示す平面図である。
【図２７】ガス供給部の一部を示す縦断側面図である。
【図２８】ガス供給部の一部を示す縦断側面図である。
【図２９】ガス供給部の一部を示す縦断側面図である。
【図３０】処理部の他の例の縦断側面図である。
【図３１】他の例の処理部における処理ガスの流れを示す縦断側面図である。
【図３２】評価試験の結果を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
本発明の基板処理装置を適用した溶剤供給装置の一実施の形態について、図１〜図１３を参照しながら説明する。溶剤供給装置１は、ウエハＷに対して気体を供給して処理を行うための処理部１１と、当該処理部１１と処理部１１の外部との間で基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）Ｗを搬送する搬送機構１２と、を備えている。前記処理部１１は本発明の基板処理装置に相当するものである。処理部１１に搬送されるウエハＷの表面にはレジスト膜が形成されており、このレジスト膜は、露光、現像処理を受け、パターンマスクであるレジストパターンが形成されたものである。
【００１４】
前記処理部１１は、例えば扁平な円形状に形成された処理容器２を備えている。この処理容器２は、図１〜図３に示すように、容器本体２１と蓋体３１とにより構成され、容器本体２１は、その周縁部をなす側壁部２２と、この側壁部２２により囲まれる底壁部をなす載置部２３と、を備えている。この載置部２３はその上面にウエハＷが水平に載置されるように構成されている。また、載置部２３には当該載置部２３の加熱機構をなすヒータ２４が設けられており、載置されたウエハＷを予め設定した温度に加熱する。載置部２３に設けられた３つの各孔２５にはピン２６が挿通されている。これらピン２６は、昇降機構２７により載置部２３上にて突没し、搬送機構１２との間でウエハＷを受け渡す役割を果たす。
【００１５】
蓋体３１は昇降機構３２により、ウエハＷを処理容器２内に搬入出する搬入出位置と、ウエハＷを処理する処理位置（図３に示す位置）との間で昇降自在に構成されている。蓋体３１は、その周縁部をなす側壁部３３と、この側壁部３３に囲まれる上壁部３４とを備えており、側壁部３３の下端は上壁部３４の下端よりも下方に位置している。蓋体３１を前記処理位置に位置させて、ウエハＷに処理を行うときには、上壁部３４の下端と、容器本体２１の側壁部２２の上端とが隙間２０を介して互いに近接する。このように前記蓋体３１が前記処理位置にあるときに、処理容器２の内部には処理領域２００が形成されることになる。
【００１６】
前記蓋体３１の内側には、上壁部２３との間に排気用の空間３５ａを形成するように、ガス供給部（シャワーヘッド）５が設けられている。また、蓋体３１の側壁部３３は内側に突出するように構成され、当該突部３３ａによりガス供給部５の側部が支持されている。また、突部３３ａには、当該突部３３ａを上下方向に貫通すると共に、その上端が前記排気用の空間３５ａに連通する排気孔３５ｂが、周方向に互いに間隔を開けて形成されている。これら排気用の空間３５ａ及び排気孔３５ｂにより排気路３５が構成される。これにより、処理領域２００内の雰囲気は、当該処理領域２００を囲むように周方向に間隔を開けて配列された排気孔３５ｂを介して排気されることになる。
【００１７】
ガス供給部５は本発明のガス供給装置に相当するものであり、載置部２３に載置されたウエハＷと対向するガス吐出面５０を備えている。ガス吐出面５０は、その平面形状が例えば円形状に構成され、平面的な大きさは載置部２３上のウエハＷよりも大きくなるように設定されている。このガス供給部５の内部にはガス流路５１が形成されている。図５は、前記ガス流路５１のみを模式的に描く側面図であるが、このようにガス流路５１の上流側はガス供給部５の上面の中央部に開口して、共通のガス供給口５２をなしている。また、前記ガス吐出面５０におけるウエハＷと対向する領域の全面に分散するように複数のガス吐出口５３が形成されている。前記「ウエハＷと対向する領域の全面に分散するように」とは、前記ガス吐出面５０における、載置部２３上のウエハＷの被処理領域（例えばデバイス形成領域）と対向する領域の外側に、ガス吐出口５３の最外のものが位置するように、ガス吐出口５３が分散して形成されるということである。
【００１８】
そして、ガス供給部５は、前記ガス供給口５２から前記複数のガス吐出口５３の各々に至るまでのガスの通流時間が互いに揃うように、分岐されたガス流路の流路長及び流路径（流路の断面積）が設定されている。  
具体的に説明すると、前記ガス流路５１は、ガス供給口５２からガス吐出口５３に至るまでトーナメントの組み合わせを決める線図状に階段状に分岐されて形成されている。ここでは、図３〜図５に示すように、ガス流路５１が４段の階段状に分岐されて形成される例を用いて説明する。このようにガス流路５１は、ウエハＷと直交する方向を上下方向と定義すると、上下方向に伸びる垂直流路５４と、水平流路５５とを組み合わせて構成されている。また、ガス流路５１は、上端側がガス供給口５２に連通する垂直流路５４ａとこの垂直流路５４ａの下端側から放射状に横方向に伸びる複数の水平流路５５ａとを有する第１の流路６１を備えている。さらに前記第１の流路６１における各水平流路５５ａの下流端から下方に伸びる複数の垂直流路５４ｂとこれら垂直流路５４ｂの下端側から放射状に横方向に伸びる複数の水平流路５５ｂとを有する４つの第２の流路６２の組を備えている。
【００１９】
さらにまた、第２の流路６２の組の下流側には第３の流路６３の組、第３の流路６３の組の下流側には第４の流路６４の組が夫々設けられている。前記第３の流路６３は、前記第２の流路６２における各水平流路５５ｂの下流端から下方に伸びる複数の垂直流路５４ｃとこれら垂直流路５４ｃの下端側から放射状に横方向に伸びる複数の水平流路５５ｃと、を備えている。また、前記第４の流路６４は、前記第３の流路６３における各水平流路５５ｃの下流端から下方に伸びる複数の垂直流路５４ｄとこれら垂直流路５４ｄの下端側から放射状に横方向に伸びる複数の水平流路５５ｄと、を備えている。さらに、第４の流路６４の各水平流路５５ｂには、夫々の下流端から下方に伸びる複数の垂直流路５４ｅが設けられ、各垂直流路５４ｅの下流端が夫々ガス吐出口５３に相当する。
【００２０】
前記水平流路５５の一例について、前記第１の流路６１については図６、図７及び図１１に、前記第２の流路６２については図８及び図１１に、前記第３の流路６３については図９に、前記第４の流路６４については図１０に夫々示す。ここで、図７〜図１０中６５は、ガス供給部５（ガス吐出面５０）の外縁を示し、図８〜図１０では実線６６にてガス吐出面５０の中央領域を含む第１の領域を投影した領域を区画して示している。ガス吐出面５０の第１の領域の外側は第２の領域であり、図８〜図１０には前記第１の領域及び第２の領域を投影した領域が示されている。このためこれら投影領域は夫々第１の投影領域Ｓ１、第２の投影領域Ｓ２ということもできるが、用語を簡素化するために平面的にみてＳ１、Ｓ２に対応する領域を夫々第１の領域Ｓ１及び第２の領域Ｓ２と呼ぶこととする。
【００２１】
図に示すように、第１の流路６１及び第２の流路６２の水平流路５５ａ、５５ｂは夫々十字状に構成されており、例えば１段目の水平流路５５ａの交点（中心）５７ａは、載置部２３に載置されたウエハＷの中心と対向する位置に設けられている。また図７に示す４つの水平流路５５ａの各先端部（垂直流路５４ｂが設けられている領域）の下方位置に、図８に示す水平流路５５ｂからなる十字路の中心部が位置している。即ち、当該水平流路５５ｂは、前記中心部を基点として４方向に延びている。
また、図９に示すように第３の流路６３の水平流路５５ｃは、第１の領域Ｓ１では十字状に構成され、第２の領域Ｓ２では基点から３方向に分岐するように構成されている。図８に戻って、十字路をなす水平流路５５ｂの各先端部（垂直流路５４ｃが設けられている領域）の下方位置に、図９に示す十字路あるいは３方向分岐路の中心部が位置している。即ち水平流路５５ｃは、前記中心部を基点として４方向あるいは３方向に延びている。
さらに、第４の流路６４の水平流路５５ｄは、第１の領域Ｓ１では十字状に構成されるものが大部分であるが、周縁側の一部に基点からＴ字状に３方向に分岐するものが形成され、第２の領域Ｓ２では３つの直線状の流路が形成されている。より詳しくは、領域Ｓ１における十字状あるいはＴ字状の水平流路５５ｄの中心部は、図９に示す十字状の水平流路５５ｃの先端部（垂直流路５４ｄが設けられている領域）の下方位置に相当する。そして図１０に示す領域Ｓ２における３つの直線状の流路の中点位置は、図９に示す、３方に分岐した各分岐流路の先端部（垂直流路５４ｄが設けられている領域）の下方側に相当する。十字状あるいはＴ字状の水平流路５５ｄの端部、及び領域Ｓ２における直線流路の両端には、垂直流路５４ｅが形成されている。
こうして前記ガス供給口５２から複数のガス吐出口５３の各々に至る分岐されたガス流路が形成されている。
【００２２】
この例では、第１〜第４の流路６１〜６４の水平流路５５は、夫々ガス供給部５のガス吐出面５０の中心を中心としたときに、４回対称となるように構成されている。また、第１〜第４の流路６１〜６４の第１の領域Ｓ１内の水平流路５５は、同じ流路６１〜６４の組においては、流路の幅Ｌ１、交点５７から下流端５８までの長さＬ２及び流路の深さＬ３が互いに同じになるように構成されている。また、同じ流路６１〜６４の組においては、垂直流路５４は平面形状及び長さ（深さ）Ｌ４が同じになるように構成されている。
【００２３】
このように構成することにより、前記ガス吐出面５０の第１の領域では、ガス供給口５２からガス吐出口５３の各々に至るまでの分岐されたガス流路５１の各々は、流路長及び流路径が互いに揃った状態になる。従って、前記第１の領域では、ガス供給口５２から前記複数のガス吐出口５３の各々に至るまでのガスの通流時間が互いに揃うことになる。このガス通流時間とは、ガスがガス供給口５２に供給されてからガス吐出口５３から吐出されるまでに要する時間である。
【００２４】
なお、上述の符合５５ａ、５５ｂ、５５ｃなどで示される水平流路のレイアウトは一例であり、このようなレイアウトに限定されるものではない。例えば水平流路５５ａ〜５５ｃは十字状に分岐されているが、垂直流路の端部に相当する位置から互いに１８０度開いた状態で分岐されるようにしてもよいし、あるいは互いに１２０度開いた状態で分岐（いわばＹ型に分岐）されるようにしてもよい。更にはまた垂直流路の端部に相当する位置から５本以上の分岐路が、例えば互いに隣接する分岐路の開き角が同じになるように（周方向に等間隔に）放射状に伸び出す構成であってもよい。  
しかし垂直流路の下端から複数の分岐路が放射状に伸び出す構成において、周方向に等間隔に伸びだすことに限定されるものではなく、また垂直流路の下端から放射状に伸びる複数の分岐路の長さが一致していることに限定されない。
【００２５】
また、ガス吐出面５０の第２の領域Ｓ２では、加工の制限から水平流路の流路長を、対応する第１の領域Ｓ１よりも短くせざる得ない場合がある。
【００２６】
このように、ガス吐出面５０における第２の領域Ｓ２ではガス供給部５の外縁に近いために加工の制限などから、第２の領域Ｓ２のガス流路と第１の領域Ｓ１のガス流路との間における流路長及び流路径の一致の程度が、第１の領域Ｓ１内のガス流路内における一致の程度よりも劣る場合がある。しかしながら、後述のように第１の領域Ｓ１及び第２の領域Ｓ２も含めてガス吐出口５３からの通流時間を揃えるためには、ガス供給口５２から各ガス吐出口５３に至るまでのガス流路の流路容積が揃っていることが好ましい。例えばガス吐出面５０に形成された各ガス吐出口５３に対応するガス流路の流路容積の中で最大値をＶｍａｘ、最小値をＶｍｉｎとすると、（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／Ｖｍｉｎ≦５０％  であることが好ましく、当該式の左辺の値が３０％以下であればより好ましく、更に当該左辺の値が１０％以下であればより好ましい。
【００２７】
またガス吐出面５０に形成された各ガス吐出口５３に対応するガス流路の流路長の中で最大値をＬｍａｘ、最小値をＬｍｉｎとすると、（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）／Ｌｍｉｎ≦５０％であることが好ましく、当該式の左辺の値が３０％以下であればより好ましく、更に当該左辺の値が１０％以下であればより好ましい。
【００２８】
なお、ガス供給部５の形状やガス流路５１の設計に応じて第１の領域Ｓ１の形状が異なり、第２の領域Ｓ２が発生しない場合もある。
【００２９】
こうして、本発明では、前記ガス供給口５２から前記複数のガス吐出口５３の各々に至るまでの分岐されたガス流路の流路長と流路径とを互いに揃えることにより、前記ガス供給口５２から前記複数のガス吐出口５３の各々に至るまでのガスの通流時間を互いに揃えている。また、ガス供給部５の設計上、前記流路長及び流路径を揃えられない領域については、流路径を調整してガスの流速を制御し、前記通流時間を揃えている。
【００３０】
これにより、前記ガス流路５１は、ガス供給口５２から前記複数のガス吐出口５３に至るまでのガスの通流時間が互いに揃うように、分岐されたガス流路５１の流路長及び流路径が夫々設定されることになる。ここで、ガスの通流時間が揃うとは、ガス供給口５２にガスを供給してから各ガス吐出口５３から吐出するまでの時間のうち最大時間をＴｍａｘ、最小時間をＴｍｉｎとすると、（Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ）／Ｔｍｉｎ≦５０％である場合を意味している。この程度のばらつきであれば、本発明の効果が十分に得られるからである。なお、（Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ）／Ｔｍｉｎ≦３０％であればより好ましく、当該左辺の値が１０％以下であればより一層好ましい。
【００３１】
例えば複数のガス吐出口５３のうち、一のガス吐出口５３を除いて他のガス吐出口５３をテープなどにより塞ぎ、当該一のガス吐出口５３について通流時間を測定する。そして、他のガス吐出口５３についても同様にして一つ一つ通流時間を順次測定し、こうして全部のガス吐出口５３について通流時間を取得することにより検証することができる。通流時間の測定については、ガス供給開始のタイミングはガス供給口５２にバルブを取り付けてバルブのオン指令時とし、ガス吐出のタイミングは載置部２３上に風速計を設けることで検出できる。
【００３２】
なお本発明の目的を達成するためには、各ガス吐出口５３の間でできるだけ通流時間を揃えるように設計することが好ましいと考えられるが、加工精度や構造上流路間で容積を等しくする加工が困難である場合には、各流路間の容積の不揃いを避けることができない。この場合でも、上述の式が成り立てば通流時間が揃っていることになる。
【００３３】
このようなガス供給部５は、例えば図１２に第１の流路６１と第２の流路６２とを例にして示すように、複数の例えば金属製のプレート６７を積層して構成されている。この複数のプレート６７には、例えば表面に溝部６７０が形成されたプレート６７ａと、垂直流路５４を構成する貫通孔６７１が形成されたプレート６７ｂとが含まれている。そして、溝部６７ａが形成された一のプレート６７ａの上方側に重ねられる他のプレート６７ｂの板面６７２と当該溝部６７０とにより前記水平流路５５が形成されている。また、溝部６７０が形成されたプレート６７ａには、下方側のプレート６７ｂの貫通孔６７１と連通するように貫通孔６７３が形成されている。これら溝部６７０や貫通孔６７１，６７３はエッチングによりプレート６７に形成され、こうしてエッチングが施されたプレート６７を拡散接合により互いに接合させることにより、ガス供給部５が形成されている。拡散接合とは、圧力をかけて加熱することにより、二つの金属表面を原子の拡散を利用して接合させる手法である。
【００３４】
具体的な構成例を示すと、例えばプレート６７としては厚さが０．２ｍｍ〜２．０ｍｍ、直径が３２０ｍｍ（３００ｍｍウエハの場合）のステンレス板が用いられ、水平流路５５の幅Ｌ１は例えば２ｍｍ〜４ｍｍ、深さＬ３は例えば０．１ｍｍ〜１．８ｍｍに設定されている。垂直流路５４の開口部の直径は例えば０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ、長さＬ４は例えば２００ｍｍ、ガス吐出口５３の直径は例えば０．５ｍｍ〜２．０ｍｍに設定される。ガス吐出面５０に形成されるガス吐出口５３の個数は、水平流路５５の形状や階段状に分岐されるときの段数等により異なるが、例えば５００個〜３０００個のガス吐出口５３が例えば等間隔で縦横に配列される。
【００３５】
処理部２の説明に戻ると、前記容器本体２１の側壁部２２には、その周方向に沿って多数の第１のパージガス流路２８が形成されている。このパージガス流路２８は、側壁部２２を上下方向に貫通するように形成されている。側壁部２２の下方にはパージガス流路２８に連通するリング状の空間２９が形成され、当該空間２９の下方には周方向に間隔をおいて、複数のパージガス供給路４０の一端側が接続されている。また、蓋体３１の側壁部３３には、その周方向に沿って多数の第２のパージガス流路３６が形成されている。このパージガス流路３６は、前記第１のパージガス流路２８と対応する位置に、側壁部３３を上下方向に貫通するように形成されている。
【００３６】
さらに、図３に示すように、ガス供給部５の天井部には、ガス供給口５２に連通するようにガス供給路３７が設けられている。このガス供給路３７の一端側（上端側）は、図３及び図１３に示すように、処理容器２の上壁部３４に設けられたガス供給ポート３７ａ、供給路４１を介して溶剤ガス供給系４に接続されている。前記溶剤ガス供給系４の上流端には溶剤供給源４２が設けられている。この溶剤供給源４２は、レジストを溶解して膨潤させることができる溶剤例えばＮＭＰ（Ｎ-メチル-２-ピロリドン）が貯留されたタンク４２１を備え、加圧用のガス例えば窒素（Ｎ２）ガスが供給路４２２を介して供給されるように構成されている。Ｎ２ガスが前記タンク４２１内に供給されると当該タンク４２１内が加圧されて、液体状の溶剤が供給路４２３を介して溶剤ガス発生部４３に送液される。
【００３７】
溶剤ガス発生部４３は液体状の溶剤を貯留するバブリングタンク４３１と、キャリアガス例えばＮ2 ガスを溶剤に吹き込んでバブリングを行うためのバブリングガス供給管４３２と、溶剤を所定温度になるように加熱するヒータ４３３と、を備えている。この溶剤ガス発生部４３では、バブリングタンク４３１内に貯留された溶剤を加熱し、バブリングガス供給管４３２からキャリアガスを吹き込むことにより、所定温度例えば８０℃の溶剤成分の蒸気が発生する。この溶剤成分の蒸気（溶剤ガス）はキャリアガスと共に、処理ガスとして、三方弁４４、第１の流量調整部４５Ａ、フィルタ４６及び保温ヒータ４７が設けられた供給路４１を介して処理容器２内のガス供給路３７に供給される。
【００３８】
前記フィルタ４６は処理ガス中のパーティクルを除去するものである。保温ヒータ４７は供給路４１の内壁への溶剤の結露を防ぐために、供給路４１を加熱する加熱機構である。保温ヒータ４７としては例えばテープヒータ等が用いられ、供給路４１の外部に巻装されている。これにより保温ヒータ４７が設けられた供給路４１は、例えば溶剤の露点温度以上の温度例えば１００℃に加熱される。
【００３９】
前記三方弁４４には第２の流量調整部４５Ｂを介して、パージガス（置換用ガス）であるＮ２ガスを下流側に圧送するパージガス供給源４８に接続されている。圧送されたパージガスは第２の流量調整部４５Ｂでその流量が制御されて、供給路４１、ガス供給路３７を介してガス供給部５内に供給される。また、各パージガス供給管４０の他端側は、第３の流量調整部４５Ｃを介してパージガス供給源４８に接続される。こうして、パージガス供給源４８から空間２９に供給されたパージガスは、当該空間２９を広がって各パージガス流路２８を通り、側壁部２２の表面に吐出される。
【００４０】
また、蓋体３１の上壁部３４には排気ポート７１ａを介して排気路７１が接続されており、前記排気用の空間３５ａは当該排気路７１により排気手段７２に接続されている。この排気路７１には排気量調整部７３が設けられている。さらに、蓋体３１の上面には、排気用の空間３５ａ内での溶剤ガスの結露を防止するために、保温用の加熱機構をなすヒータ３８が設けられており、排気用の空間３５ａ内が溶剤の露点温度より高い温度例えば１００℃に加熱されるようになっている。
【００４１】
処理容器２の外部には基台１３が設けられ、この基台１３に前記搬送機構１２が設けられている。搬送機構１２は、水平な移動プレート１４と、移動プレート１４を基台１３上に水平に移動させる移動機構１５とにより構成されている。図１及び図２に示した移動プレート１４の位置を待機位置とすると、移動プレート１４は移動機構１５により待機位置と、処理容器２の載置部２３上との間で水平に移動することができる。
【００４２】
前記移動プレート１４について説明すると、図２中１６はスリットであり、載置部２３との間でウエハＷを受け渡すためのピン２６の通過領域を形成する。図中１７は切り欠きであり、例えば搬送機構１２と外部の搬送アーム（図示せず）との間でウエハＷを受け渡すために設けられている。このような処理部１１と搬送機構１２とは共通の筐体１８内に、移動プレート１４の進退方向（図１及び図２中Ｘ方向）に並ぶように設けられている。また、筐体１８には搬送機構１２に外部の搬送アームからウエハＷを受け渡すための搬送用の開口部１９が形成されている。
【００４３】
前記溶剤供給装置１は、コンピュータからなる制御部１００を備えている。この制御部１００は溶剤供給装置１の各部に制御信号を送り、各種のガスの給断及び各ガスの供給量、各種ヒータ２４、３８，４７の温度、移動プレート１４と載置部２３との間でのウエハＷの受け渡し、処理容器２内の排気などの動作を制御する。そして、後述のように溶剤供給装置１での処理を進行させるように命令（各ステップ）が組み込まれたプログラムを備えている。このプログラムは、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）等の記憶媒体に格納されて制御部１００にインストールされる。
【００４４】
以下、各工程の溶剤供給装置１の動作を示す図１４〜図１７を参照しながら溶剤供給装置１の作用について具体的に説明する。なお、これら図１４〜図１７では、搬送アーム１２や供給ポート３７ａ、排気ポート７１ａは図示を省略し、処理容器２と排気路７１との接続部位は簡略して描いている。先ず、図示しない外部の搬送アームにより、ウエハＷが待機位置にある移動プレート１４に受け渡される。このときのウエハＷの様子を図１９に示す。このように、ウエハＷのレジストパターン７４の表面は荒れており、凹凸が形成されている。また、処理容器２の内部は、前のウエハＷの処理を終了した後に、処理ガス雰囲気からパージガス雰囲気に置換されている。このため、ガス供給部５のガス流路５１の内部にはパージガスが残存する状態である。そして、処理領域２００内の雰囲気には、パージガスと前のウエハＷの搬出時に入り込んだ大気とが含まれている。
そして、図１４に示すように、蓋体３１を前記搬入出位置まで上昇させ、移動プレート１４が載置部２３上へと移動する。次に、ピン２６が上昇してウエハＷを受け取ると、移動プレート１４が待機位置に戻り、前記ピン２６が下降してウエハＷが載置部２３に載置される。次いで、図１５に示すように、蓋体３１を前記処理位置まで下降させて処理領域２００を形成する。また、蓋体３１はヒータ３８により、溶剤ガスが結露しにくくなるように溶剤の露点温度より高い温度例えば１００℃に加熱しておく。続いて、ウエハＷは処理ガス供給時に当該処理ガスを構成する溶剤ガスがレジストパターン７４表面に付着しやすくなるように、ヒータ２４により温度制御される。
【００４５】
しかる後、図１６に示すように、処理領域２００内に処理ガスを供給して、スムージング処理を行う。処理ガスとは、溶剤ガスであるＮＭＰガスとキャリアガスとを含むガスである。このスムージング処理では、前記ヒータ２４によりウエハＷを例えば８０℃に加熱すると共に、処理ガスを供給路４１及びガス供給路３７を介してガス供給部５のガス供給口５２に供給する。一方、排気手段７２を作動させ、処理領域２００内を排気すると共に、パージガスをパージガス供給路２８，３６に供給する。このとき、処理領域２００に供給される処理ガスの供給流量が排気路３５における排気量よりも小さくなるように、処理ガスの供給流量と排気手段による排気量を制御しながら、常圧雰囲気にてスムージング処理を行う。例えばガスの供給流量の一例を挙げると、５リットル／分である。
【００４６】
なお、ヒータ２４によりウエハＷを溶剤の露点以上の温度、例えば８０℃に加熱している理由は、ウエハＷの加熱温度が露点以下、例えば２３℃の場合にはウエハＷに対して溶剤が結露しすぎてしまい、局所的あるいは急激にスムージングが進行するおそれがあり、このような現象を避けるためである。しかし本発明では、ウエハＷの温度を露点以上に加熱することに限られるものではなくウエハＷの温度を露点以下に設定し、例えば溶剤ガスの濃度、流量を低くすることで局所的、急激なスムージングの進行を防止するようにしてもよい。
【００４７】
ここで、図１８は、処理容器２内の処理ガス及びパージガスの流れを示すものであり、ウエハ処理中の処理容器２の処理ガスの流れを実線の矢印で、パージガスの流れを点線の矢印で各々示している。ガス供給部５では、ガス供給口５２から供給された処理ガスは、既述のように階段状に分岐するガス流路５１内を拡散しながら下流側へ通流していく。ガス流路５１内にはパージガスが残存するので、ガス吐出口５３からは、先ずパージガスが吐出していき、次いで処理ガスが吐出する。このとき、ガス流路５１はガス供給口５２からガス吐出口５３の各々に至るまでのガスの通流時間が互いに揃うように構成されているので、ガス供給口５２から各ガス吐出口５３に至るまでの流路内の雰囲気（パージガス）が処理ガスに置き換わるまでの時間が揃うことになる。ガス流路５１内のガスは各ガス吐出口５３から吐出タイミング及び速度が揃った状態で吐出するので、各ガス吐出口５３からは流路内に残存するパージガスがタイミングを揃えて処理ガスにより押し出されていくからである。こうして、処理ガスの吐出開始直後において、処理ガスが各ガス吐出口５３に到達するタイミングが揃うことになる。
【００４８】
また、ガス吐出口５３は、既述のように、ガス吐出面５０においてウエハＷの被処理領域と対向する領域よりも大きい領域全体に、縦横に等間隔で並ぶように形成されている。このため、ウエハＷの全面に対して、処理ガスが到達するタイミングが揃えられる。これにより、ウエハＷ面内への処理ガスの供給量が揃えられるので、ウエハＷ面内における処理ガスの濃度の均一性が高められる。このため、ウエハＷに形成されたレジストパターンでは、溶剤ガスの供給量がウエハＷの面内において揃えられる。このようにレジストパターンに溶剤分子が衝突すると、図１９に示すように、パターン７４の表層部７５が溶剤を吸収して膨潤し、当該部位ではレジスト膜が軟化して溶解する。こうして、レジストポリマーが流動するので、パターンマスク表面の微細な凹凸のみが平坦化され、パターン７４の表面の荒れが改善される。
【００４９】
一方、処理領域２００内に供給された処理ガスは、ウエハＷの側方にウエハＷを囲むように形成された排気孔３５ｂを介して排気路３５により排気されていき、回収される。また、処理ガスの供給流量よりも排気路３５内の排気量が大きくなるように制御することにより、処理ガスは排気路３５に確実に入り込み、処理容器２の外部への処理ガスの漏洩が防止される。さらに、処理ガスの供給流量と排気量との差により、処理領域２００内が負圧となっている。このため、パージガスの一部は処理領域２００内に引き込まれ、処理ガスと共に排気路３５を介して排気されていく。こうしてパージガスのエアカーテンが存在する状態となり、この点からも処理容器２の外部への処理ガスの漏洩が防止される。
【００５０】
続いて、図１７に示すように、三方弁４４を切り替えて、処理ガスの供給を停止すると共に、パージガスの供給を開始する。そして、処理領域２００内がパージガスにより置換された後、当該パージガスの供給を停止すると共に、処理領域２００内の排気を停止する。そして、蓋体３１を搬入出位置まで上昇させ、ピン２７と搬送機構１２との協働作業により搬送機構１２にウエハＷを受け渡す。この後ウエハＷは、外部の搬送アームにより溶剤供給装置１の外部へと搬出される。一方、この溶剤供給装置１には次のウエハＷが搬入され、スムージング処理が行われる。
【００５１】
上述の実施の形態の溶剤供給装置１によれば、処理開始時には、ガス供給部５のガス流路５１内はパージガスから処理ガスに置換されるが、既述のように、処理ガスの吐出開始直後において、処理ガスが各ガス吐出口に到達するタイミングが揃っている。従って、ウエハＷ全面にはパージガスによる希釈の程度がウエハＷ面内において揃った処理ガスが供給されることになる。このため、ガス供給部からの処理ガスの吐出開始時において、ガス供給部５のガス流路５１を処理ガスにより置換する間においても、ウエハＷ面内における溶剤ガスの濃度分布のばらつきが抑えられる。このように、ガス供給口５２への処理ガスの供給を開始してから、処理領域２００内が処理ガスで満たされるまでの間、ウエハＷ面内においては、溶剤ガスの濃度が揃った状態となるので、面内均一性が高い処理を行うことができる。前記処理がスムージング処理である場合には、ウエハＷの面内で均一性高くレジストパターンの表面の荒れを改善することができる。
【００５２】
一方、処理領域２００内を処理ガス雰囲気からパージガス雰囲気に置換するときには、処理領域２００内では、処理ガスが徐々にパージガスにより希釈されていく。このときにも、ガス供給口５２から各ガス吐出口５３に至るまでの流路内の雰囲気（処理ガス）がパージガスに置き換わるまでの時間が揃っている。このため、パージガスの吐出開始直後において、パージガスが各ガス吐出口５３に到達するタイミングが揃う。従って、ウエハＷ全面において処理ガスがパージガスにより希釈される程度が均一になる。これにより、処理領域２００内をパージガスにより置換する間においても、処理ガスの濃度をウエハＷ面内において揃えることができる。
【００５３】
さらに、ガス供給部５においてガスが通流する空間の容積が非常に小さいので、ガス供給部５内をガスが通過する時間が短くなり、処理領域２００へのガスの供給を速やかに行うことができる。このため、スムージング処理が速やかに開始され、また短い時間でパージガスによる置換を行うことができる。また、前記ガス流路５１はトーナメントの組み合わせを決める線図状に階段状に分岐されるように構成されている。これにより、第１の領域に開口するガス吐出口５３においては、夫々の流路長及び流路径を互いに容易に揃えることができ、設計が容易となる。  
なお、本発明は２００ｍｍウエハ以上の大きなサイズ（大きな面積）を有する基板に対して好適であり、３００ｍｍウエハ以上の大きなサイズを有する基板であれば、より好適である。
【００５４】
さらに、前記ガス流路５１は、その表面に溝部６７０や孔部６７１が形成された多数のプレート６７を積層して構成されているので、前記複雑な形状のガス流路５１を寸法精度が良好な状態で製造することができる。さらに、溶剤の供給路４１や、処理容器２の蓋体３１にヒータ４７，３８を夫々設けているので、溶剤ガスを処理領域２００内に供給するときや、処理領域２００から排気するときに、溶剤ガスの流路における当該溶剤ガスの結露が防止される。仮に溶剤ガスの流路内にて溶剤ガスが結露すると、ウエハＷに供給される処理ガス中の溶剤ガスの濃度が変化したり、処理ガスの通流に伴って、溶剤の液体が移動し、ウエハＷ上に滴下し、スムージング処理の面内均一性が低下するおそれがある。
（第２の実施形態）
図２０には第２の実施形態である溶剤供給装置８を示している。この溶剤供給装置８において、溶剤供給装置１と同様に構成されている箇所には同じ符号を付し、説明を省略する。この溶剤供給装置８における溶剤供給装置１との差異点は、載置部２３に複数個の加熱機構を設け、これら複数の加熱機構を個別に温度制御できるように構成したことである。例えば加熱機構をなすヒータ８１は、載置部２３に載置されたウエハＷの径方向の温度制御ができるように構成されている。具体的には、この例のヒータ８１は、図２０及び図２１に示すように、載置部２３上のウエハＷの中央部を加熱する第１のヒータ８１ａと、この第１のヒータ８１ａの周囲に、当該第１のヒータ８１ａと同心円状に形成された環状の第２のヒータ８１ｂと第３のヒータ８１ｃとを備えている。これら第１〜第３のヒータ８１ａ〜８１ｃは夫々電力供給部８２ａ〜８２ｃに接続されており、制御部１００からの指令に基づいて、個別に電力が供給されるように構成されている。
【００５５】
このような構成では、ヒータ８１ａ〜８１ｃによりウエハＷが個別に加熱されるので、溶剤ガスの吸着量をゾーン毎に制御することができる。つまり、ウエハ温度が高いと、ウエハに吸着した溶剤が気化しやすくなるため、ウエハ表面に吸着される溶剤の量が少なくなる。一方、ウエハ温度が低いと、ウエハに吸着した溶剤が留まる時間が長くなるため、ウエハ表面に吸着される溶剤の量が多くなる。このように、ウエハ面内において温度をゾーン毎に制御することによって、溶剤の吸着量が調整されるので、前記ゾーン毎にスムージング処理の進行の度合いを制御することできる。
【００５６】
具体的には、例えば検査用ウエハに対してスムージング処理を施した後、当該検査用ウエハのＬＷＲを測定し、この測定結果に基づいて、製品用ウエハに対してスムージング処理を行うときのヒータ８１の温度を制御する。例えば、ガス吐出口５３からタイミングを揃えて吐出された処理ガスは、ウエハＷの側方に設けられた排気孔３５ｂに向けて流れていくので、ウエハＷの周縁領域では中央領域よりもレジストパターンの溶解が進行する場合がある。この場合、図２１に示すように、例えばウエハＷの周縁領域のＬＷＲ値は、中央領域のＬＷＲ値よりも低くなる。つまり、ウエハＷの周縁領域ではパターンマスクの表面の荒れが改善されているが、ウエハＷの中央領域では依然としてパターンマスク表面に微細な凹凸が残ってしまう。
【００５７】
このように周縁領域の方が中央領域よりもスムージングが進行しやすい場合には、処理ガスを処理領域２００内に供給するときに、ウエハＷの中央領域の温度が周縁領域よりも低くなるように、第１〜第３のヒータ８１ａ〜８１ｃの設定温度を制御する。これにより、ウエハＷの中央領域における溶剤ガスの吸着量を増加させて、ウエハ面内のスムージングの進行の度合いを揃えて処理を行う。また、例えば溶剤の種類や供給量、処理領域２００の排気量によっては、ウエハＷの中央領域の方が周縁領域よりもスムージングが進行しやすい場合もある。この場合には、ウエハＷの周縁領域の温度が中央領域よりも低くなるように、第１〜第３のヒータ８１ａ〜８１ｃの設定温度を制御する。これにより、周縁領域における溶剤ガスの吸着量を増加させて、スムージング処理を行う。
【００５８】
この実施の形態によれば、ウエハＷを複数のヒータ８１ａ〜８１ｄにより互いに独立して加熱することにより、ウエハ面内の溶剤ガスの吸着量を、前記ヒータ８１ａ〜８１ｄが設けられたゾーン毎に制御できる。このため、例えばレジストや溶剤の種類や供給流量、排気量及びレジストパターン等の変化に応じて、スムージング処理の進行の程度をウエハ面内において制御する必要が発生した場合に、容易に対応することができる。この結果、高い面内均一性を確保した状態でレジストパターンの表面の荒れを改善することができる。また、レジストの塗布を行う塗布ユニットや、現像処理を行う現像ユニットを備えた塗布、現像装置に、本発明の溶剤塗布装置や、スムージング結果を検査するＬＷＲ検査装置を組み込む場合には、検査結果に基づいて速やかに対応することができる。これにより、スムージング処理の進行の程度をウエハ面内において制御する必要が発生した場合に、最適なプロセス条件の設定を素早く行うことができる。
【００５９】
続いて、スムージング処理時のウエハ温度の制御例について説明する。
（温度制御例１）
スムージング処理時においては、処理領域２００内への処理ガスの供給を開始してから所定時間が経過するまでは、ヒータ２４，８１によりウエハＷを溶剤ガスの露点以上の温度例えば１００℃まで加熱しておく。次いで、処理領域２００内への処理ガスの供給を開始してから所定時間が経過した後は、例えば８０℃まで冷却するように温度制御を行う。この場合には、既述のようにウエハＷを露点以上の温度に加熱しておくことで溶剤供給の初期時にはスムージングの進行を抑え、そして溶剤を供給し始めてから所定時間経過した後にウエハＷの温度を下げることにより、スムージングが速やかに進行する。
【００６０】
処理領域２００内への処理ガスの供給を開始した直後は、処理領域２００内には既述のようにパージガスや大気が存在するため、処理ガス濃度が低く、処理領域２００内への処理ガスの供給を続けると、徐々に処理ガス濃度が高くなっていく。従って、処理領域２００内への処理ガスの供給を開始してからしばらくは、処理領域２００内の処理ガス濃度が安定しにくい状態である。
【００６１】
このように処理ガスの供給開始初期には、処理ガス濃度が安定しにくいが、本発明では既述のように各ガス吐出口５３の間で、吐出するガス濃度が揃っているため、ウエハＷの面内におけるスムージング処理の均一性が高くなる。しかし例えば処理領域２００内が処理ガスで置換されるタイミングを把握しておき、ラフな言い方をすればこのタイミングでスムージング処理が進行するように一連の工程を実施する手法も有効である。つまり本発明において、処理ガスの供給開始初期のウエハＷの温度を、処理ガスの供給が安定した後のウエハＷの温度よりも高く設定するように温度制御することも有効な手法である。こうすることによって、ウエハ全面が安定した濃度の処理ガスと接触した状態でスムージング処理を行うことができるので、より一層スムージング処理の面内均一性の向上が期待できる。
（温度制御例２）
スムージング処理時において、スムージング反応を停止するときに、ウエハＷ温度をスムージング処理を行うときの温度よりも高くするように温度制御を行う。レジストパターンに溶剤を吸着させると、その表面が溶解する寸前にレジストの流動性が増加して、表面の荒れの平坦化が急激に進行する。このため、そのままスムージングを進めると、レジストの溶解が進み過ぎてパターン形状が崩れてしまうので、レジストパターンの表面の荒れが改善されたタイミングでスムージング処理を停止することが望ましい。これにより、例えばレジストパターンが溶解するタイミングを把握しておき、このタイミングよりも例えば２秒〜１０秒前のタイミングで、ウエハＷをスムージング処理を行う温度よりも２０℃高い温度に加熱する。このように既述のタイミングでウエハＷの加熱温度を高めると、溶剤ガスがウエハＷに付着しにくくなると共に、溶剤が揮発しやすくなる。その結果としてスムージング処理が停止され、レジストパターンの表面の荒れが改善されたタイミングに合わせてレジストパターンの溶解を停止することができる。
【００６２】
この場合、ウエハＷの温度制御は、ヒータ２３，８１により行うようにしてもよいし、処理領域２００内に例えば１００℃の高温のパージガスを供給することによって、ウエハＷ温度を高めるようにしてもよい。高温のパージガスを処理領域２００に供給する構成では、処理領域２００がパージガスにより完全に置換されるまでは、処理領域２００内に処理ガスが存在するため、スムージング処理が進行している状態である。従って、既述のタイミングで処理ガスの供給を停止すると共に、高温のパージガスを供給することにより、スムージング処理を停止すると共に、処理領域２００内の雰囲がパージガスにより置換される。
【００６３】
さらに、本発明の溶剤供給装置１、８では、図２３〜図２５に示すように処理ガスの供給量を制御するようにしてもよい。図２３に示す例は、前記供給量をスムージング処理の途中で変える例であり、例えば処理工程の前半では処理ガスをＡＬ／ｍｉｎで供給し、後半ではＢＬ／ｍｉｎで供給する制御例である。また、図２４に示す例は、処理ガスをＡＬ／ｍｉｎで供給する工程と、ＢＬ／ｍｉｎで供給する工程を交互に繰り返す制御例であり、図２５に示す例は、処理ガスをＣＬ／ｍｉｎで供給する工程を間欠的に繰り替えして行う制御例である。
【００６４】
既述のように、スムージングには表面の荒れの平坦化が急激に進行するタイミングがあるため、スムージング反応の進行が速くなり過ぎると、スムージング反応の停止時期の見極めが困難となる。このように処理ガスの供給流量を制御することにより、スムージング処理の間に、スムージングの進度が大きい時間と、進度が小さい時間とを形成することができる。このため、スムージング反応の停止時期の見極めが容易となり、最適なタイミングで停止することができる。これにより、面内均一性の高い状態でレジストパターンの表面の荒れを改善することができる。
【００６５】
以上において、ガス供給部は複数のガス流路を備えるものであってもよい。図２５には、溶剤供給装置９のガス供給部９１に、４つのガス流路９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｃ、９２Ｄ（９２Ｂ、９２Ｄは図示せず）を備える例を示す。これらガス流路９２Ａ〜９２Ｄは、図２６に第１の流路９３を示すように、当該第１の流路９３の４本の水平流路９４Ａ〜９４Ｄに垂直流路９８Ａ〜９８Ｄが夫々接続され、これら垂直流路９８Ａ〜９８Ｄの上流端が夫々ガス供給口９５Ａ〜９５Ｄを成している。前記ガス供給口９５Ａ〜９５Ｄは、夫々ガス供給路９６Ａ〜９６Ｄ及びガス供給ポート９７Ａ〜９７Ｄを介して溶剤ガスの供給路４１に接続されている。９６Ｂ、９６Ｄ、９７Ｂ、９７Ｄ、９８Ｂ、９８Ｄについては図示を省略する。前記第１の流路９３の下流側については、上述のガス流路５１と同様に構成されている。従って、この例では、上端側がガス供給口９５Ａ〜９５Ｄに連通する垂直流路９８Ａ〜９８Ｄと、この垂直流路９８Ａ〜９８Ｄの下端側から放射状に横方向に伸びる複数の水平流路９４Ａ〜９４Ｄとを有する第１の流路９３の組を備えることになる。
【００６６】
このガス供給部９においても、ガス吐出口９９はガス吐出面９０におけるウエハＷの有効領域と対向する領域よりも大きい領域の全面に亘って開口するように設けられている。また、ガス供給口９５Ａ〜９５Ｄから前記複数のガス吐出口９９の各々に至るまでのガスの通流時間が互いに揃うように、分岐されたガス流路９２の流路長及び流路径が設定されている。その他の構成は、上述の図１に示す溶剤供給装置１と同様である。当該溶剤供給装置９の載置部２３に図２０に示すヒータ８１を設けるようにしてもよい。
【００６７】
以上において、上述のガス供給部５、９１はガス吐出面５０，９０が処理領域２００内に位置するように構成されればよく、一部が処理容器２から外部へ露出する構成であってもよい。また、ガス供給部５、９１は、図２７〜図２９に示すように構成してもよい。図２７〜図２９は、ガス供給部５の第１の流路６１と第２の流路６２とを模式的に示している。図２７に示す例では、表面にスリット１１１が形成された一のプレート１１０と、このプレート１１０の上方側に重ねられる他のプレート１２０の板面１２１と、当該一のプレート１１０の下方側に重ねられる他のプレート１３０の板面１３１と、前記スリット１１１により水平流路５５が形成されている。
【００６８】
また、図２８は、一枚のプレート１４０の表面に溝部１４１と垂直流路５４用の貫通孔１４２とを形成し、当該プレート１４２と、このプレート１４２の上方側に重ねられる他のプレート１５０の板面１５１と、前記溝部１４１とにより水平流路５５を形成する例である。さらにまた、図２９は、プレート１６０の表面と裏面に夫々溝部１６１，１６２を形成すると共に、これら溝部１６１，１６２を接続する垂直流路５４をなす貫通孔１６３を形成する。また、このプレート１６０に重ねられるプレート１７０，１８０に夫々垂直流路５４をなす貫通孔１７１，１８１を形成する。そして、前記プレート１６０に重ねられる他のプレート１７０、１８０の板面１７２、１８２と当該プレート１６０と溝部１６１，１６２とにより水平流路５５ａ，５５ｂとが夫々形成されるようになっている。さらに、裏面に溝部又はスリットが形成された一のプレートと、このプレートの下方側に重ねられる他のプレートの板面と、前記溝部又はスリットとにより水平流路を形成するようにしてもよい。このようにして形成される水平流路５５の深さは例えば０．３ｍｍ〜０．９ｍｍに設定される。
【００６９】
また、置換用のパージガスは必ずしもガス供給部５，９１から処理領域２００に供給する必要はない。この場合、処理領域２００内をパージガスにより置換するときには、例えば処理領域２００への処理ガスの供給を停止し、排気手段７２により処理領域２００内を排気して、処理領域２００内の処理ガス及びガス供給部５、９１のガス流路５１、９２内の処理ガスを除去する。次いで、パージガスをガス供給部５、９１を介さずに処理領域２００内に供給する。これにより、パージガスは処理領域２００内及びガス流路５１、９２を満たしていくので、処理領域２００及びガス流路５１、９２がパージガスにより置換される。
【００７０】
以上において、本発明のガス供給部は図３０及び図３１に示すように構成してもよい。この例のガス供給部１０１は、ガス吐出面１０２に一端側（下端側）が開口する排気孔１０３を備えている。この排気孔１０３は、例えば載置部２３に載置されたウエハＷと直交する方向に伸びてガス供給部１０１を貫通するように形成されている。また、排気孔１０３の他端側（上端側）は、蓋体３１の上壁部３４とガス供給部１０１の上面との間に形成された排気用の空間１０４に連通するように構成されている。このような排気孔１０３は、ガス供給部１０１において、ガス流路５１と互いに干渉しないように形成され、例えばその一端側の開口部１０３ａがガス吐出面１０２に所定間隔を開けて分散するように形成されている。前記排気用の空間１０４は排気路をなし、排気ポート７１ａに接続されている。ガス流路５１やその他の構成は、蓋体３１の突部３３ａに排気孔３５ｂが形成されていない点を除いて、上述の図１に示す溶剤供給装置１と同様に構成されている。このようなガス供給部１０１は、溝部またはスリットが形成されたプレートと垂直流路を構成する貫通孔が形成されたプレートと、排気孔１０３を構成する貫通孔が形成されたプレートとを用意する。そして、これら複数のプレートを積層して互いに接合させることにより、水平流路５５と垂直流路５４と排気孔１０３とを形成するように構成される。また、上述の図２０や図２５に示す溶剤供給装置８、９に、当該ガス供給部１０１を設けるようにしてもよい。
【００７１】
このガス供給部１０１を備えた溶剤供給装置１０におけるガスの流れを図３１に示す。図３１中実線の矢印は処理ガス、点線の矢印はパージガスを夫々示している。このように、ガス供給部１０１では、ガス供給口５２から供給された処理ガスは、ガス流路５１内を通流し、ガス吐出面１０２のガス吐出口５３から吐出され、処理領域２００内に拡散して載置部２３上のウエハＷに供給される。そして、処理領域２００内の雰囲気は、ガス吐出面１０２に開口する排気孔１０３を介して排気用の空間１０４に向けて排気されていく。こうして、当該ガス供給部１０１ではガス吐出面１０２を介してガスの供給と排気とが行われる。従って上記溶剤供給装置１において排気孔３５ｂを介して排気されることにより生じるウエハＷの中央部から周縁部に向かう気流の発生が抑えられる。これにより、ウエハ面内において、ウエハＷの周縁部側のガス濃度がウエハＷの中央部側のガス濃度に比べて高くなるといった懸念が抑えられ、ウエハ面内におけるガス濃度の均一性がより高められる。
【００７２】
また、本発明は常圧雰囲気で基板に対して処理ガスを供給して処理を行う基板処理装置、例えば常圧ＣＶＤ装置、常圧エッチング装置、あるいは例えば疎水化ガスによる基板表面の疎水化処理（ＡＤＨ処理）等に適用できる。なお本発明の常圧雰囲気とは、大気圧雰囲気よりも多少減圧した状態も含むものとする。
[評価試験]
続いて本発明に関連して行った評価試験について説明する。レジストパターンが形成されたウエハＷ（ウエハＡ１とする）の径方向に沿った複数箇所において、当該レジストパターンのＬＷＲ（パターンの最大幅−最小幅）を測定した。また、ウエハＡ１と同様にレジストパターンが形成されたウエハＡ２を用意した。ウエハＡ２については第１の実施形態に従って処理し、ウエハＡ１と同様にレジストパターンのＬＷＲを測定した。
【００７３】
図３２のグラフは、この評価試験の結果をウエハＡ１については△で、ウエハＡ２については□で夫々示している。横軸はウエハＷの測定位置を示し、横軸中の−１５０、＋１５０が夫々ウエハＷの直径に沿ったラインの一端、他端であり、０がウエハＷの中心である。縦軸はＬＷＲであり、単位はｎｍである。このグラフに示すように、ウエハＡ２はウエハＡ１に比べて各測定箇所のＬＷＲが小さい。この評価試験の結果から、レジストパターンの粗さを改善するために、本発明の手法が有効であることが認められた。
【符号の説明】
【００７４】
Ｗ        ウエハ
１        溶剤供給装置
１００    制御部
２        処理容器
２００    処理領域
２３      載置部
２４      ヒータ
５        ガス供給部
５０      ガス吐出面
５１      ガス流路
５２      ガス供給口
５３      ガス吐出口
５４      垂直流路
５５      水平流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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