(57)【要約】      （修正有）【課題】金属含有材料を用いた基板処理において、熱処理中の金属汚染を抑制しつつ、金属含有膜を適切に形成する。【解決手段】基板処理システムは、基板上に形成された金属含有膜を熱処理する熱処理装置４０を有している。熱処理装置４０は、ウェハＷを収容する処理チャンバ３２０と、処理チャンバ３２０の内部に設けられ、ウェハＷを載置する熱処理板３６０と、処理チャンバ３２０の内部に水分含有ガスを供給するシャワーヘッド３３０と、処理チャンバ３２０の中央部から内部を排気する中央排気部３４０と、を有している。【選択図】図５
2018098229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成された金属含有膜を熱処理する基板処理方法であって、
前記熱処理は、処理チャンバの内部に設けられた熱処理板に基板を載置して行われ、
前記熱処理において、前記金属含有膜には水分が供給され、前記処理チャンバの中央部から当該処理チャンバの内部を排気することを特徴とする、基板処理方法。
【請求項２】
前記熱処理は、
前記熱処理板に基板を載置した状態で、前記処理チャンバの内部に水分含有ガスを供給すると共に、前記処理チャンバの外周部から当該処理チャンバの内部を第１の排気量で排気する第１の工程と、
その後、前記水分含有ガスの供給を停止し、前記処理チャンバの中央部から当該処理チャンバの内部を、前記第１の排気量よりも大きい第２の排気量で排気する第２の工程と、を有することを特徴とする、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記処理チャンバの内部であって前記熱処理板に対向する位置には、下面に複数のガス供給孔が形成されたシャワーヘッドが設けられ、
前記第１の工程において、前記シャワーヘッドから前記処理チャンバの内部に前記水分含有ガスが供給されることを特徴とする、請求項２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記処理チャンバは、昇降自在の上部チャンバと、前記上部チャンバと一体となって内部を密閉可能な下部チャンバと、を有し、
前記第２の工程において、前記上部チャンバを上昇させ、前記処理チャンバの外周部から内部に外気を流入させると共に、前記処理チャンバの中央部から当該処理チャンバの内部を排気することを特徴とする、請求項２又は３に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記第１の工程後であって前記第２の工程前に、前記水分含有ガスの供給を停止し、前記処理チャンバの外周部から当該処理チャンバの内部を前記第１の排気量で排気する工程をさらに有することを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記第２の工程後に、前記熱処理板から基板を上昇させ、前記水分含有ガスの供給を停止し、前記処理チャンバの中央部から当該処理チャンバの内部を前記第２の排気量で排気する工程をさらに有することを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項７】
前記熱処理において、
前記熱処理板に基板を載置した状態で、
前記処理チャンバの外周部に環状に設けられた水分供給部から、当該処理チャンバの内部に水分含有ガスを供給すると共に、
前記処理チャンバの上面中央部に設けられた中央排気部から、当該処理チャンバの内部を排気することを特徴とする、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項８】
前記水分供給部には、当該水分供給部の周上に等間隔で複数のガス供給孔が形成され、
前記複数のガス供給孔から前記処理チャンバの内部に、前記水分含有ガスが供給されることを特徴とする、請求項７に記載の基板処理方法。
【請求項９】
前記処理チャンバの外周部において前記水分供給部より内側には、環状のガス流通部が設けられ、
前記ガス流通部には、当該ガス流通部の周上に等間隔で複数のガス流通孔が形成され、
前記水分供給部から供給された前記水分含有ガスは、前記複数のガス流通孔を通って前記処理チャンバの内部に供給されることを特徴とする、請求項８に記載の基板処理方法。
【請求項１０】
前記基板処理方法では、基板に金属含有材料を塗布して前記金属含有膜を形成し、さらに前記金属含有膜を露光した後、当該金属含有膜を熱処理し、
前記熱処理前又は前記熱処理中に、前記金属含有膜に水を供給することを特徴とする、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項１１】
前記処理チャンバの外周部には、当該処理チャンバを開閉する開閉シャッタが設けられ、
前記熱処理は、
前記開閉シャッタによって前記処理チャンバを閉じ、前記熱処理板に基板を載置した状態で、前記処理チャンバの内部に水分含有ガスを供給すると共に、前記処理チャンバの外周部から当該処理チャンバの内部を排気する第１の工程と、
その後、前記熱処理板から基板を上昇させ、前記水分含有ガスの供給を停止し、前記処理チャンバの中央部から当該処理チャンバの内部を排気する第２の工程と、
その後、前記開閉シャッタによって前記処理チャンバを開ける第３の工程と、を有することを特徴とする、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項１２】
前記熱処理において、前記処理チャンバの外周部に鉛直方向且つ環状に気流を形成することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１３】
基板に形成された金属含有膜を熱処理する熱処理装置であって、
基板を収容する処理チャンバと、
前記処理チャンバの内部に設けられ、基板を載置する熱処理板と、
前記金属含有膜に水分を供給する水分供給部と、
前記処理チャンバの中央部から当該処理チャンバの内部を排気する中央排気部と、を有することを特徴とする、熱処理装置。
【請求項１４】
前記処理チャンバの外周部から当該処理チャンバの内部を排気する外周排気部と、
前記処理チャンバ、前記熱処理板、前記水分供給部、前記中央排気部及び前記外周排気部の動作を制御する制御部と、をさらに有し、
前記水分供給部は、前記処理チャンバの内部に水分含有ガスを供給し、
前記制御部は、
前記熱処理板に基板を載置した状態で、前記水分供給部から前記処理チャンバの内部に前記水分含有ガスを供給すると共に、前記外周排気部によって前記処理チャンバの外周部から当該処理チャンバの内部を第１の排気量で排気する第１の工程と、
その後、前記水分供給部からの前記水分含有ガスの供給を停止し、前記中央排気部によって前記処理チャンバの中央部から当該処理チャンバの内部を、前記第１の排気量よりも大きい第２の排気量で排気する第２の工程と、を実行するように、前記熱処理板、前記水分供給部、前記中央排気部及び前記外周排気部の動作を制御することを特徴とする、請求項１３に記載の熱処理装置。
【請求項１５】
前記水分供給部は、前記処理チャンバの内部であって前記熱処理板に対向する位置に設けられたシャワーヘッドであって、
前記シャワーヘッドの下面には、複数のガス供給孔が形成されていることを特徴とする、請求項１４に記載の熱処理装置。
【請求項１６】
前記処理チャンバは、昇降自在の上部チャンバと、前記上部チャンバと一体となって内部を密閉可能な下部チャンバと、を有し、
前記制御部は、前記第２の工程において、前記上部チャンバを上昇させ、前記処理チャンバの外周部から内部に外気を流入させると共に、前記中央排気部によって前記処理チャンバの中央部から当該処理チャンバの内部を排気するように、前記処理チャンバ及び前記中央排気部を制御することを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の熱処理装置。
【請求項１７】
前記制御部は、前記第１の工程後であって前記第２の工程前に、前記水分供給部からの前記水分含有ガスの供給を停止し、前記外周排気部によって前記処理チャンバの外周部から当該処理チャンバの内部を前記第１の排気量で排気するように、前記水分供給部及び前記外周排気部を制御することを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項１８】
基板を昇降させる昇降部をさらに有し、
前記制御部は、前記第２の工程後に、前記昇降部によって前記熱処理板から基板を上昇させ、前記水分供給部からの前記水分含有ガスの供給を停止し、前記中央排気部によって前記処理チャンバの中央部から当該処理チャンバの内部を前記第２の排気量で排気するように、前記昇降部、前記水分供給部及び前記中央排気部を制御することを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項１９】
前記水分供給部は、前記処理チャンバの外周部に環状に設けられ、前記処理チャンバの内部に水分含有ガスを供給し、
前記中央排気部は、前記処理チャンバの上面中央部に設けられていることを特徴とする、請求項１３に記載の熱処理装置。
【請求項２０】
前記水分供給部には、複数のガス供給孔が当該水分供給部の周上に等間隔で形成されていることを特徴とする、請求項１９に記載の熱処理装置。
【請求項２１】
前記処理チャンバの外周部において前記水分供給部より内側に環状に設けられたガス流通部をさらに有し、
前記ガス流通部には、複数のガス流通孔が当該ガス流通部の周上に等間隔で形成されていることを特徴とする、請求項２０に記載の熱処理装置。
【請求項２２】
前記水分供給部は、前記熱処理板に載置される前の基板上の前記金属含有膜に水を供給することを特徴とする、請求項１３に記載の熱処理装置。
【請求項２３】
前記処理チャンバの外周部に設けられ、当該処理チャンバを開閉する開閉シャッタと、
前記基板の内部において、基板を昇降させる昇降部と、
前記処理チャンバの外周部から当該処理チャンバの内部を排気する外周排気部と、
前記開閉シャッタ、前記熱処理板、前記昇降部、前記水分供給部、前記中央排気部及び前記外周排気部を制御する制御部と、をさらに有し、
前記水分供給部は、前記処理チャンバの内部に水分含有ガスを供給し、
前記制御部は、
前記開閉シャッタによって前記処理チャンバを閉じ、前記熱処理板に基板を載置した状態で、前記水分供給部から前記処理チャンバの内部に前記水分含有ガスを供給すると共に、前記外周排気部によって前記処理チャンバの外周部から当該処理チャンバの内部を排気する第１の工程と、
その後、前記昇降部によって前記熱処理板から基板を上昇させ、前記水分供給部からの前記水分含有ガスの供給を停止し、前記中央排気部によって前記処理チャンバの中央部から当該処理チャンバの内部を排気する第２の工程と、
その後、前記開閉シャッタによって前記処理チャンバを開ける第３の工程と、を実行するように、前記開閉シャッタ、前記熱処理板、前記昇降部、前記水分供給部、前記中央排気部及び前記外周排気部を制御することを特徴とする、請求項１３に記載の熱処理装置。
【請求項２４】
前記処理チャンバの外周部の鉛直方向一端部に環状に設けられ、当該処理チャンバの外周部にエアを供給するエア供給部と、
前記処理チャンバの外周部の鉛直方向他端部に環状に設けられ、前記エア供給部から供給されたエアを排出するエア排出部と、をさらに有することを特徴とする、請求項１３〜２３のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に形成された金属含有膜を熱処理する基板処理方法及び熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、当該レジスト膜を所定のパターンを露光する露光処理、露光後にレジスト膜の化学反応を促進させるために加熱するポストエクスポージャーベーキング処理（以下、「ＰＥＢ処理」という。）、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。
【０００３】
ところで近年、半導体デバイスのさらなる高集積化に伴い、レジストパターンの微細化が求められている。そこで、レジストパターンの微細化を実現するため、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ；極端紫外）光を用いた露光処理が提案されている。また、ＥＵＶに用いられるレジストとして、高解像性や高エッチング耐性、また露光に対する高感度の特徴から、金属を含有するレジスト（以下、「金属含有レジスト」という。）が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１６−５３０５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体デバイスの製造プロセスにおいて、金属は電気特性に大きく関与することから、厳格に管理されている。この点、金属含有レジストに対するＰＥＢ処理では、金属含有昇華物が発生するため、高排気により当該金属含有昇華物を回収し、金属汚染を抑制する必要がある。特に金属含有レジストを用いた場合の金属含有昇華物は分子レベルの小さいものであり、金属による汚染は半導体デバイスの電気特性に影響を与える。
【０００６】
一方、現状のＰＥＢ処理において高排気を行うと、湿度管理されていない外気が処理チャンバ内に流入する。本発明者らが鋭意検討したところ、金属含有レジストは水分に対して感度が高く、所定範囲外の湿度の処理雰囲気下では、レジストパターンの寸法（例えば線幅）の均一性が悪化することが分かった。
【０００７】
以上のように、金属含有レジストに対するＰＥＢ処理において、金属汚染の抑制とレジストパターン寸法の均一性を両立させるには、改善の余地がある。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、金属含有材料を用いた基板処理において、熱処理中の金属汚染を抑制しつつ、金属含有膜を適切に形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するため、本発明は、基板に形成された金属含有膜を熱処理する基板処理方法であって、前記熱処理は、処理チャンバの内部に設けられた熱処理板に基板を載置して行われ、前記熱処理において、前記金属含有膜には水分が供給され、前記処理チャンバの中央部から当該処理チャンバの内部を排気することを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、熱処理を行う際、金属含有膜には水分が供給されている。この水分供給は熱処理前に行われてもよいし、熱処理中に行われてもよく、熱処理中に適量の水分が金属含有膜に供給されていればよい。そうすると、例えば金属含有膜が金属含有レジスト膜の場合、レジストパターンの寸法を均一にすることができる。また、熱処理中に処理チャンバの内部を排気しているので、当該熱処理中に発生する金属含有昇華物を回収することができ、金属汚染を抑制して、半導体デバイスの欠陥を抑制することができる。
【００１１】
前記熱処理は、前記熱処理板に基板を載置した状態で、前記処理チャンバの内部に水分含有ガスを供給すると共に、前記処理チャンバの外周部から当該処理チャンバの内部を第１の排気量で排気する第１の工程と、その後、前記水分含有ガスの供給を停止し、前記処理チャンバの中央部から当該処理チャンバの内部を、前記第１の排気量よりも大きい第２の排気量で排気する第２の工程と、を有していてもよい。
【００１２】
前記処理チャンバの内部であって前記熱処理板に対向する位置には、下面に複数のガス供給孔が形成されたシャワーヘッドが設けられ、前記第１の工程において、前記シャワーヘッドから前記処理チャンバの内部に前記水分含有ガスが供給されてもよい。
【００１３】
前記処理チャンバは、昇降自在の上部チャンバと、前記上部チャンバと一体となって内部を密閉可能な下部チャンバと、を有し、前記第２の工程において、前記上部チャンバを上昇させ、前記処理チャンバの外周部から内部に外気を流入させると共に、前記処理チャンバの中央部から当該処理チャンバの内部を排気してもよい。
【００１４】
前記基板処理方法は、前記第１の工程後であって前記第２の工程前に、前記水分含有ガスの供給を停止し、前記処理チャンバの外周部から当該処理チャンバの内部を前記第１の排気量で排気する工程をさらに有していてもよい。
【００１５】
前記基板処理方法は、前記第２の工程後に、前記熱処理板から基板を上昇させ、前記水分含有ガスの供給を停止し、前記処理チャンバの中央部から当該処理チャンバの内部を前記第２の排気量で排気する工程をさらに有していてもよい。
【００１６】
また、前記熱処理において、前記熱処理板に基板を載置した状態で、前記処理チャンバの外周部に環状に設けられた水分供給部から、当該処理チャンバの内部に水分含有ガスを供給すると共に、前記処理チャンバの上面中央部に設けられた中央排気部から、当該処理チャンバの内部を排気してもよい。
【００１７】
前記水分供給部には、当該水分供給部の周上に等間隔で複数のガス供給孔が形成され、前記複数のガス供給孔から前記処理チャンバの内部に、前記水分含有ガスが供給されてもよい。
【００１８】
前記処理チャンバの外周部において前記水分供給部より内側には、環状のガス流通部が設けられ、前記ガス流通部には、当該ガス流通部の周上に等間隔で複数のガス流通孔が形成され、前記水分供給部から供給された前記水分含有ガスは、前記複数のガス流通孔を通って前記処理チャンバの内部に供給されてもよい。
【００１９】
また、前記基板処理方法では、基板に金属含有材料を塗布して前記金属含有膜を形成し、さらに前記金属含有膜を露光した後、当該金属含有膜を熱処理し、前記熱処理前又は前記熱処理中に、前記金属含有膜に水を供給してもよい。
【００２０】
また、前記処理チャンバの外周部には、当該処理チャンバを開閉する開閉シャッタが設けられ、前記熱処理は、前記開閉シャッタによって前記処理チャンバを閉じ、前記熱処理板に基板を載置した状態で、前記処理チャンバの内部に水分含有ガスを供給すると共に、前記処理チャンバの外周部から当該処理チャンバの内部を排気する第１の工程と、その後、前記熱処理板から基板を上昇させ、前記水分含有ガスの供給を停止し、前記処理チャンバの中央部から当該処理チャンバの内部を排気する第２の工程と、その後、前記開閉シャッタによって前記処理チャンバを開ける第３の工程と、を有していてもよい。
【００２１】
前記熱処理において、前記処理チャンバの外周部に鉛直方向且つ環状に気流を形成してもよい。
【００２２】
別な観点による本発明は、基板に形成された金属含有膜を熱処理する熱処理装置であって、基板を収容する処理チャンバと、前記処理チャンバの内部に設けられ、基板を載置する熱処理板と、前記金属含有膜に水分を供給する水分供給部と、前記処理チャンバの中央部から当該処理チャンバの内部を排気する中央排気部と、を有することを特徴としている。
【００２３】
前記熱処理装置は、前記処理チャンバの外周部から当該処理チャンバの内部を排気する外周排気部と、前記処理チャンバ、前記熱処理板、前記水分供給部、前記中央排気部及び前記外周排気部の動作を制御する制御部と、をさらに有し、前記水分供給部は、前記処理チャンバの内部に水分含有ガスを供給し、前記制御部は、前記熱処理板に基板を載置した状態で、前記水分供給部から前記処理チャンバの内部に前記水分含有ガスを供給すると共に、前記外周排気部によって前記処理チャンバの外周部から当該処理チャンバの内部を第１の排気量で排気する第１の工程と、その後、前記水分供給部からの前記水分含有ガスの供給を停止し、前記中央排気部によって前記処理チャンバの中央部から当該処理チャンバの内部を、前記第１の排気量よりも大きい第２の排気量で排気する第２の工程と、を実行するように、前記熱処理板、前記水分供給部、前記中央排気部及び前記外周排気部の動作を制御してもよい。
【００２４】
前記水分供給部は、前記処理チャンバの内部であって前記熱処理板に対向する位置に設けられたシャワーヘッドであって、前記シャワーヘッドの下面には、複数のガス供給孔が形成されていてもよい。
【００２５】
前記処理チャンバは、昇降自在の上部チャンバと、前記上部チャンバと一体となって内部を密閉可能な下部チャンバと、を有し、前記制御部は、前記第２の工程において、前記上部チャンバを上昇させ、前記処理チャンバの外周部から内部に外気を流入させると共に、前記中央排気部によって前記処理チャンバの中央部から当該処理チャンバの内部を排気するように、前記処理チャンバ及び前記中央排気部を制御してもよい。
【００２６】
前記制御部は、前記第１の工程後であって前記第２の工程前に、前記水分供給部からの前記水分含有ガスの供給を停止し、前記外周排気部によって前記処理チャンバの外周部から当該処理チャンバの内部を前記第１の排気量で排気するように、前記水分供給部及び前記外周排気部を制御してもよい。
【００２７】
前記熱処理装置は、基板を昇降させる昇降部をさらに有し、前記制御部は、前記第２の工程後に、前記昇降部によって前記熱処理板から基板を上昇させ、前記水分供給部からの前記水分含有ガスの供給を停止し、前記中央排気部によって前記処理チャンバの中央部から当該処理チャンバの内部を前記第２の排気量で排気するように、前記昇降部、前記水分供給部及び前記中央排気部を制御してもよい。
【００２８】
また、前記水分供給部は、前記処理チャンバの外周部に環状に設けられ、前記処理チャンバの内部に水分含有ガスを供給し、前記中央排気部は、前記処理チャンバの上面中央部に設けられていてもよい。
【００２９】
前記水分供給部には、複数のガス供給孔が当該水分供給部の周上に等間隔で形成されていてもよい。
【００３０】
前記熱処理装置は、前記処理チャンバの外周部において前記水分供給部より内側に環状に設けられたガス流通部をさらに有し、前記ガス流通部には、複数のガス流通孔が当該ガス流通部の周上に等間隔で形成されていてもよい。
【００３１】
また、前記水分供給部は、前記熱処理板に載置される前の基板上の前記金属含有膜に水を供給してもよい。
【００３２】
また、前記熱処理装置は、前記処理チャンバの外周部に設けられ、当該処理チャンバを開閉する開閉シャッタと、前記基板の内部において、基板を昇降させる昇降部と、前記処理チャンバの外周部から当該処理チャンバの内部を排気する外周排気部と、前記開閉シャッタ、前記熱処理板、前記昇降部、前記水分供給部、前記中央排気部及び前記外周排気部を制御する制御部と、をさらに有し、前記水分供給部は、前記処理チャンバの内部に水分含有ガスを供給し、前記制御部は、前記開閉シャッタによって前記処理チャンバを閉じ、前記熱処理板に基板を載置した状態で、前記水分供給部から前記処理チャンバの内部に前記水分含有ガスを供給すると共に、前記外周排気部によって前記処理チャンバの外周部から当該処理チャンバの内部を排気する第１の工程と、その後、前記昇降部によって前記熱処理板から基板を上昇させ、前記水分供給部からの前記水分含有ガスの供給を停止し、前記中央排気部によって前記処理チャンバの中央部から当該処理チャンバの内部を排気する第２の工程と、その後、前記開閉シャッタによって前記処理チャンバを開ける第３の工程と、を実行するように、前記開閉シャッタ、前記熱処理板、前記昇降部、前記水分供給部、前記中央排気部及び前記外周排気部を制御してもよい。
【００３３】
前記熱処理装置は、前記処理チャンバの外周部の鉛直方向一端部に環状に設けられ、当該処理チャンバの外周部にエアを供給するエア供給部と、前記処理チャンバの外周部の鉛直方向他端部に環状に設けられ、前記エア供給部から供給されたエアを排出するエア排出部と、をさらに有していてもよい。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、金属含有材料を用いた基板処理において、熱処理中の金属汚染を抑制しつつ、金属含有膜を適切に形成することができる。特に金属含有材料が金属含有レジストの場合、レジストパターンの寸法を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施形態にかかる基板処理システムの構成の概略を模式的に示す平面図である。
【図２】本実施形態にかかる基板処理システムの構成の概略を模式的に示す正面図である。
【図３】本実施形態にかかる基板処理システムの構成の概略を模式的に示す背面図である。
【図４】本実施形態にかかるウェハ処理の主な工程の例を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態にかかる熱処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
【図６】第１の実施形態にかかる熱処理装置の構成の概略を模式的に示す平面図である。
【図７】第１の実施形態にかかる加熱部の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
【図８】第１の実施形態にかかる熱処理装置の動作を示す説明図である。
【図９】第１の実施形態にかかる熱処理装置の動作を示す説明図である。
【図１０】第２の実施形態にかかる加熱部の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
【図１１】第２の実施形態にかかるガス供給リングの構成の概略を模式的に示す斜視図である。
【図１２】第２の実施形態にかかる内側シャッタの構成の概略を模式的に示す斜視図である。
【図１３】第３の実施形態にかかる熱処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
【図１４】第３の実施形態にかかる水塗布装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
【図１５】第４の実施形態にかかる加熱部の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
【図１６】第４の実施形態にかかる熱処理装置の動作を示す説明図である。
【図１７】第５の実施形態にかかる加熱部の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３７】
＜基板処理システム＞
先ず、本実施形態にかかる熱処理装置を備えた基板処理システムの構成について説明する。図１は、基板処理システム１の構成の概略を模式的に示す平面図である。図２及び図３は、各々基板処理システム１の内部構成の概略を模式的に示す、各々正面図と背面図である。
【００３８】
本実施形態の基板処理システム１では、金属含有材料として金属含有レジストを用いて、基板としてのウェハＷにレジストパターンを形成する。なお、金属含有レジストに含まれる金属は任意であるが、例えばスズである。
【００３９】
基板処理システム１は、図１に示すように複数枚のウェハＷを収容したカセットＣが搬入出されるカセットステーション１０と、ウェハＷに所定の処理を施す複数の各種処理装置を備えた処理ステーション１１と、処理ステーション１１に隣接する露光装置１２との間でウェハＷの受け渡しを行うインターフェイスステーション１３とを一体に接続した構成を有している。
【００４０】
カセットステーション１０には、カセット載置台２０が設けられている。カセット載置台２０には、基板処理システム１の外部に対してカセットＣを搬入出する際に、カセットＣを載置するカセット載置板２１が複数設けられている。
【００４１】
カセットステーション１０には、図１に示すようにＸ方向に延びる搬送路２２上を移動自在なウェハ搬送装置２３が設けられている。ウェハ搬送装置２３は、上下方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各カセット載置板２１上のカセットＣと、後述する処理ステーション１１の第３のブロックＧ３の受け渡し装置との間でウェハＷを搬送できる。
【００４２】
処理ステーション１１には、各種装置を備えた複数例えば４つのブロック、すなわち第１のブロックＧ１〜第４のブロックＧ４が設けられている。例えば処理ステーション１１の正面側（図１のＸ方向負方向側）には、第１のブロックＧ１が設けられ、処理ステーション１１の背面側（図１のＸ方向正方向側、図面の上側）には、第２のブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション１１のカセットステーション１０側（図１のＹ方向負方向側）には、既述の第３のブロックＧ３が設けられ、処理ステーション１１のインターフェイスステーション１３側（図１のＹ方向正方向側）には、第４のブロックＧ４が設けられている。
【００４３】
例えば第１のブロックＧ１には、図２に示すように複数の液処理装置、例えばウェハＷを現像処理する現像処理装置３０、ウェハＷの金属含有レジスト膜の下層に反射防止膜（以下、「下部反射防止膜」という。）を形成する下部反射防止膜形成装置３１、ウェハＷに金属含有レジストを塗布して金属含有レジスト膜を形成するレジスト塗布装置３２、ウェハＷの金属含有レジスト膜の上層に反射防止膜（以下、「上部反射防止膜」という。）を形成する上部反射防止膜形成装置３３が下からこの順に配置されている。
【００４４】
例えば現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３は、それぞれ水平方向に３つ並べて配置されている。なお、これら現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３の数や配置は、任意に選択できる。
【００４５】
これら現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３では、例えばウェハＷ上に所定の処理液を塗布するスピンコーティングが行われる。スピンコーティングでは、例えば塗布ノズルからウェハＷ上に処理液を吐出すると共に、ウェハＷを回転させて、処理液をウェハＷの表面に拡散させる。
【００４６】
例えば第２のブロックＧ２には、図３に示すようにウェハＷの加熱や冷却といった熱処理を行う熱処理装置４０や、金属含有レジストとウェハＷとの定着性を高めるために疎水化処理を行う疎水化処理装置４１、ウェハＷの外周部を露光する周辺露光装置４２が上下方向と水平方向に並べて設けられている。これら熱処理装置４０、疎水化処理装置４１、周辺露光装置４２の数や配置についても、任意に選択できる。なお、熱処理装置４０では、レジスト塗布処理後のウェハＷを加熱処理するプリベーキング処理（以下、「ＰＡＢ処理」という。）、露光処理後のウェハＷを加熱処理するポストエクスポージャーベーキング処理（以下、「ＰＥＢ処理」という。）、現像処理後のウェハＷを加熱処理するポストベーキング処理（以下、「ＰＯＳＴ処理」という。）などを行う。この熱処理装置４０の構成については後述する。
【００４７】
例えば第３のブロックＧ３には、複数の受け渡し装置５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６が下から順に設けられている。また、第４のブロックＧ４には、複数の受け渡し装置６０、６１、６２と、ウェハＷの裏面を洗浄する裏面洗浄装置６３が下から順に設けられている。
【００４８】
図１に示すように第１のブロックＧ１〜第４のブロックＧ４に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Ｄが形成されている。ウェハ搬送領域Ｄには、例えばＹ方向、Ｘ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有する、ウェハ搬送装置７０が複数配置されている。ウェハ搬送装置７０は、ウェハ搬送領域Ｄ内を移動し、周囲の第１のブロックＧ１、第２のブロックＧ２、第３のブロックＧ３及び第４のブロックＧ４内の所定の装置にウェハＷを搬送できる。
【００４９】
また、ウェハ搬送領域Ｄには、図３に示すように、第３のブロックＧ３と第４のブロックＧ４との間で直線的にウェハＷを搬送するシャトル搬送装置８０が設けられている。
【００５０】
シャトル搬送装置８０は、例えば図３のＹ方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置８０は、ウェハＷを支持した状態でＹ方向に移動し、第３のブロックＧ３の受け渡し装置５２と第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２との間でウェハＷを搬送できる。
【００５１】
図１に示すように第３のブロックＧ３のＸ方向正方向側の隣には、ウェハ搬送装置９０が設けられている。ウェハ搬送装置９０は、例えばＸ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置９０は、ウェハＷを支持した状態で上下に移動して、第３のブロックＧ３内の各受け渡し装置にウェハＷを搬送できる。
【００５２】
インターフェイスステーション１３には、ウェハ搬送装置１００と受け渡し装置１０１が設けられている。ウェハ搬送装置１００は、例えばＹ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置１００は、例えば搬送アームにウェハＷを支持して、第４のブロックＧ４内の各受け渡し装置、受け渡し装置１０１及び露光装置１２との間でウェハＷを搬送できる。
【００５３】
以上の基板処理システム１には、図１に示すように制御部２００が設けられている。制御部２００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、基板処理システム１におけるウェハＷの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、基板処理システム１における後述の疎水化処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部２００にインストールされたものであってもよい。
【００５４】
次に、以上のように構成された基板処理システム１を用いて行われるウェハ処理について説明する。図４は、かかるウェハ処理の主な工程の例を示すフローチャートである。
【００５５】
先ず、複数のウェハＷを収納したカセットＣが、基板処理システム１のカセットステーション１０に搬入され、カセット載置板２１に載置される。その後、ウェハ搬送装置２３によりカセットＣ内の各ウェハＷが順次取り出され、処理ステーション１１の第３のブロックＧ３の受け渡し装置５３に搬送される。
【００５６】
次に、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送され温度調節処理される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって例えば第１のブロックＧ１の下部反射防止膜形成装置３１に搬送され、ウェハＷ上に下部反射防止膜が形成される。その後、ウェハＷは、第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送され、加熱処理が行われる。その後、ウェハＷは、第３のブロックＧ３の受け渡し装置５３に戻される。
【００５７】
次に、ウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって同じ第３のブロックＧ３の受け渡し装置５４に搬送される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２の疎水化処理装置４１に搬送され、疎水化処理が行われる。
【００５８】
次に、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によってレジスト塗布装置３２に搬送され、ウェハＷ上に金属含有レジスト膜が形成される（図４の工程Ｓ１）。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送されて、ＰＡＢ処理される（図４の工程Ｓ２）。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置５５に搬送される。
【００５９】
次に、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって上部反射防止膜形成装置３３に搬送され、ウェハＷ上に上部反射防止膜が形成される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送されて、加熱され、温度調節される。その後、ウェハＷは、周辺露光装置４２に搬送され、周辺露光処理される。
【００６０】
その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置５６に搬送される。
【００６１】
次に、ウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって受け渡し装置５２に搬送され、シャトル搬送装置８０によって第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２に搬送される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置１００によって裏面洗浄装置６３に搬送され、裏面洗浄される（図４の工程Ｓ３）。その後、ウェハＷは、インターフェイスステーション１３のウェハ搬送装置１００によって露光装置１２に搬送され、ＥＵＶ光を用いて所定のパターンで露光処理される（図４の工程Ｓ４）。
【００６２】
次に、ウェハＷは、ウェハ搬送装置１００によって第４のブロックＧ４の受け渡し装置６０に搬送される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送され、ＰＥＢ処理される（図４の工程Ｓ５）。この熱処理装置４０におけるＰＥＢ処理については後述する。
【００６３】
次に、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって現像処理装置３０に搬送され、現像される（図４の工程Ｓ６）。現像終了後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって熱処理装置４０に搬送され、ＰＯＳＴ処理される（図４の工程Ｓ７）。
【００６４】
その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置５０に搬送され、その後カセットステーション１０のウェハ搬送装置２３によって所定のカセット載置板２１のカセットＣに搬送される。こうして、一連のフォトリソグラフィー工程が終了する。
【００６５】
＜第１の実施形態＞
次に、熱処理装置４０の第１の実施形態について説明する。図５は、第１の実施形態にかかる熱処理装置４０の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。図６は、第１の実施形態にかかる熱処理装置４０の構成の概略を模式的に示す平面図である。
【００６６】
熱処理装置４０は、内部を閉鎖可能な処理容器３００を有している。処理容器３００のウェハ搬送領域Ｄ側の側面には、ウェハＷの搬入出口（図示せず）が形成され、当該搬入出口には開閉シャッタ（図示せず）が設けられている。
【００６７】
処理容器３００の内部には、ウェハＷを加熱処理する加熱部３１０と、ウェハＷを温度調節する温度調節部３１１が設けられている。加熱部３１０と温度調節部３１１はＹ方向に並べて配置されている。
【００６８】
図７に示すように加熱部３１０は、ウェハＷを収容して加熱処理する処理チャンバ３２０を有している。処理チャンバ３２０は、上側に位置して昇降自在な上部チャンバ３２１と、下側に位置して上部チャンバ３２１と一体となって内部を密閉可能な下部チャンバ３２２と、を有している。
【００６９】
上部チャンバ３２１は、下面が開口した略円筒形状を有している。上部チャンバ３２１の内部であって、後述する熱処理板３６０に対向する位置には、処理チャンバ３２０の内部に水分含有ガスを供給する、水分供給部としてのシャワーヘッド３３０が設けられている。シャワーヘッド３３０は、上部チャンバ３２１と同期して昇降自在に構成されている。
【００７０】
シャワーヘッド３３０の下面には、複数のガス供給孔３３１が形成されている。複数のガス供給孔３３１は、シャワーヘッド３３０の下面において、後述する中央排気路３４０以外の部分に均一に配置されている。シャワーヘッド３３０には、ガス供給管３３２が接続されている。さらにガス供給管３３２には、シャワーヘッド３３０に水分含有ガスを供給するガス供給源３３３が接続されている。また、ガス供給管３３２には、水分含有ガスの流通を制御するバルブ３３４が設けられている。
【００７１】
ガス供給源３３３の内部には、水分濃度が例えば４３％〜６０％に調節されたガスが貯留されている。そして、このように水分濃度が調節された水分含有ガスがシャワーヘッド３３０を介して処理チャンバ３２０の内部に供給されることで、当該処理チャンバ３２０の内部雰囲気が所定の範囲、例えば４３％〜６０％の湿度に調節される。
【００７２】
ここで、ＰＥＢ処理において処理雰囲気中の水は、金属含有レジストの凝集反応を促進させる。凝集反応は、露光処理における紫外線によって金属含有レジスト中の金属とリガンド（有機金属錯体）との結合が切断され、リガンドが放出された状態で、ＰＥＢ処理において金属の酸化物が生成される反応である。そして、ＰＥＢ処理における水によって、この金属がより酸化され、凝集反応が促進される。例えば処理チャンバ３２０の内部雰囲気の湿度が大きくて水が多い場合、金属含有レジストの凝集反応が促進される。そうすると、金属含有レジストがネガ型のレジストであるため、ウェハＷ上に形成されるレジストパターンの寸法、例えば線幅が大きくなる。一方、処理チャンバ３２０の内部雰囲気の湿度が小さくて水が少ない場合、金属含有レジストの凝集反応はあまり進まず、レジストパターンの寸法は小さくなる。したがって、レジストパターンの寸法を適切に制御するためには、湿度を制御することが重要である。
【００７３】
また、上述したように本発明者らが鋭意検討したところ、金属含有レジストは水分に対して感度が高いことが分かった。そして、ＰＥＢ処理中の処理チャンバ３２０の内部雰囲気が４３％〜６０％の湿度に維持されていると、レジストパターンの寸法がウェハ面内で均一になることが知見された。具体的には、４２％より小さい湿度の雰囲気下でＰＥＢ処理を行うと、レジストパターンの寸法が不均一になった。
【００７４】
なお、本発明者らは、金属含有レジストが温度に対しては感度が低いことも知見している。
【００７５】
図７に示すようにシャワーヘッド３３０には、当該シャワーヘッド３３０の下面中央部から上面中央部に延伸する中央排気路３４０が形成されている。中央排気路３４０には、上部チャンバ３２１の上面中央部に設けられた中央排気管３４１が接続されている。さらに中央排気管３４１には、例えば真空ポンプなどの排気装置３４２が接続されている。また、中央排気管３４１には、排気されたガスの流通を制御するバルブ３４３が設けられている。なお、本実施形態では、中央排気路３４０、中央排気管３４１、排気装置３４２及びバルブ３４３が、本発明における中央排気部を構成している。
【００７６】
上部チャンバ３２１の内部であってシャワーヘッド３３０の外周部には、処理チャンバ３２０の外周部から当該処理チャンバ３２０の内部を排気する外周排気路３５０が形成されている。外周排気路３５０には、上部チャンバ３２１の上面に設けられた外周排気管３５１が接続されている。さらに外周排気管３５１には、例えば真空ポンプなどの排気装置３５２が接続されている。また、外周排気管３５１には、排気されたガスの流通を制御するバルブ３５３が設けられている。なお、本実施形態では、外周排気路３５０、外周排気管３５１、排気装置３５２及びバルブ３５３が、本発明における外周排気部を構成している。
【００７７】
下部チャンバ３２２は、上面が開口した略円筒形状を有している。下部チャンバ３２２の上面開口部には、熱処理板３６０と、当該熱処理板３６０を収容して熱処理板３６０の外周部を保持する環状の保持部材３６１と、が設けられている。熱処理板３６０は、厚みのある略円盤形状を有し、ウェハＷを載置して加熱することができる。また、熱処理板３６０には、例えばヒータ３６２が内蔵されている。そして、熱処理板３６０の加熱温度は例えば制御部２００により制御され、熱処理板３６０上に載置されたウェハＷが所定の温度に加熱される。
【００７８】
下部チャンバ３２２の内部であって熱処理板３６０の下方には、ウェハＷを下方から支持し昇降させる、昇降部としての昇降ピン３７０が例えば３本設けられている。昇降ピン３７０は、昇降駆動部３７１により上下動できる。熱処理板３６０の中央部付近には、当該熱処理板３６０を厚み方向に貫通する貫通孔３７２が例えば３箇所に形成されている。そして、昇降ピン３７０は貫通孔３７２を挿通し、熱処理板３６０の上面から突出可能になっている。
【００７９】
図５及び図６に示すように温度調節部３１１は、温度調節板３８０を有している。温度調節板３８０は、略方形の平板形状を有し、熱処理板３６０側の端面が円弧状に湾曲している。温度調節板３８０には、Ｙ方向に沿った２本のスリット３８１が形成されている。スリット３８１は、温度調節板３８０の熱処理板３６０側の端面から温度調節板３８０の中央部付近まで形成されている。このスリット３８１により、温度調節板３８０が、加熱部３１０の昇降ピン３７０及び後述する温度調節部３１１の昇降ピン３９０と干渉するのを防止できる。また、温度調節板３８０には、例えば冷却水やペルチェ素子などの温度調節部材（図示せず）が内蔵されている。温度調節板３８０の温度は例えば制御部２００により制御され、温度調節板３８０上に載置されたウェハＷが所定の温度に調節される。
【００８０】
温度調節板３８０は、支持アーム３８２に支持されている。支持アーム３８２には、駆動部３８３が取り付けられている。駆動部３８３は、Ｙ方向に延伸するレール３８４に取り付けられている。レール３８４は、温度調節部３１１から加熱部３１０まで延伸している。この駆動部３８３により、温度調節板３８０は、レール３８４に沿って加熱部３１０と温度調節部３１１との間を移動可能になっている。
【００８１】
温度調節板３８０の下方には、ウェハＷを下方から支持し昇降させるための昇降ピン３９０が例えば３本設けられている。昇降ピン３９０は、昇降駆動部３９１により上下動できる。そして、昇降ピン３９０はスリット３８１を挿通し、温度調節板３８０の上面から突出可能になっている。
【００８２】
次に、以上のように構成された熱処理装置４０を用いて行われるＰＥＢ処理について説明する。図８は、熱処理装置４０の動作を示す説明図である。なお、熱処理装置４０に搬入されるウェハＷには、金属含有レジスト膜が形成されている。
【００８３】
先ず、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０にウェハＷが搬入されると、ウェハＷはウェハ搬送装置７０から予め上昇して待機していた昇降ピン３９０に受け渡される。続いて昇降ピン３９０を下降させ、ウェハＷを温度調節板３８０に載置する。
【００８４】
その後、駆動部３８３により温度調節板３８０をレール３８４に沿って熱処理板３６０の上方まで移動させ、ウェハＷは予め上昇して待機していた昇降ピン３７０に受け渡される。
【００８５】
その後、図８（ａ）に示すように上部チャンバ３２１を下降させ、上部チャンバ３２１と下部チャンバ３２２を当接させて、処理チャンバ３２０の内部が密閉される。その後、昇降ピン３７０を下降させて、ウェハＷを熱処理板３６０に載置する。そして、熱処理板３６０上のウェハＷを、所定の温度に加熱する（工程Ａ１）。
【００８６】
この工程Ａ１では、シャワーヘッド３３０から水分濃度が例えば４３％〜６０％に調節された水分含有ガスが例えば４Ｌ／ｍｉｎの流量で供給され、処理チャンバ３２０の内部雰囲気が例えば４３％〜６０％の湿度に調節される。そして、この水分含有ガスに含まれる水分が、ウェハＷの金属含有レジスト膜に結露付着し、この水分により、金属含有レジストの凝集反応が促進される。凝集反応では、水分により金属が酸化されて、金属含有レジストが凝縮する。そして、このように金属含有レジストの凝集反応を進めることで、レジストパターンの寸法が決定される。
【００８７】
また、工程Ａ１では、シャワーヘッド３３０の複数のガス供給孔３３１から水分含有ガスがウェハＷに対して均一に供給されるので、金属含有レジストの凝集反応をウェハ面内で均一に行うことができ、レジストパターンの寸法をウェハ面内で均一にすることができる。
【００８８】
さらに、工程Ａ１では、外周排気路３５０（処理チャンバ３２０の外周部）から当該処理チャンバ３２０の内部を、第１の排気量、例えば４Ｌ／ｍｉｎ以上で排気する。このように処理チャンバ３２０の内部を外周部から低排気することで、金属含有レジストの凝集反応をウェハ面内でさらに均一に行うことができる。
【００８９】
なお、工程Ａ１の加熱処理では、金属含有レジストの凝集反応が進む分、当該金属含有レジストからの金属含有昇華物が発生する。
【００９０】
その後、図８（ｂ）に示すようにシャワーヘッド３３０からの水分含有ガスの供給を停止し、金属含有レジストの凝集反応を停止させる（工程Ａ２）。この工程Ａ２の段階では、金属含有レジストの凝集反応が停止しているので、レジストパターンに対する影響が小さく、また金融含有レジストからの金属含有昇華物の発生も抑制される。
【００９１】
なお、工程Ａ２では、外周排気路３５０からの処理チャンバ３２０の内部の排気は、上述した第１の排気量で継続して行う。
【００９２】
その後、図８（ｃ）に示すように上部チャンバ３２１を上昇させ、処理チャンバ３２０の外周部から内部に外気を流入させると共に、中央排気路３４０（処理チャンバ３２０の中央部）から当該処理チャンバ３２０の内部を、第１の排気量よりも大きい第２の排気量、例えば２０Ｌ／ｍｉｎ〜７０Ｌ／ｍｉｎで排気する（工程Ａ３）。このように処理チャンバ３２０の内部を中央部から高排気することで、処理チャンバ３２０の内部の金属含有昇華物を回収し、当該金属含有昇華物の濃度を低下させることができる。したがって、金属汚染を抑制することができ、半導体デバイスの欠陥を抑制することができる。
【００９３】
また、工程Ａ３では、処理チャンバ３２０の中央部から排気し、しかも処理チャンバ３２０の外周部から外気を流入させているので、金属含有昇華物が処理チャンバ３２０の外部に漏れることがない。したがって、金属汚染をさらに抑制することができる。
【００９４】
なお、工程Ａ３では、処理チャンバ３２０の中央部からの排気に加えて、外周部からも排気してもよい。但し、排気する経路が少ない方が高速で排気することができるので、中央部からのみ排気するのが好ましい。
【００９５】
その後、図８（ｄ）に示すように上部チャンバ３２１をさらに上昇させる。そして、昇降ピン３７０によってウェハＷを上昇させると共に、温度調節板３８０を熱処理板３６０の上方に移動させ、続いてウェハＷは昇降ピン３７０から温度調節板３８０に受け渡される。その後、温度調節板３８０をウェハ搬送領域Ｄ側に移動させ、この温度調節板３８０の移動中に、ウェハＷは所定の温度に調節される（工程Ａ４）。
【００９６】
本実施形態によれば、工程Ａ１において処理チャンバ３２０の内部に水分含有ガスが供給されるので、金属含有レジストの凝集反応を促進でき、レジストパターンの寸法を均一にすることができる。また、工程Ａ３において処理チャンバ３２０の内部を高排気しているので、工程Ａ１で発生した金属含有昇華物を回収することができ、金属汚染を抑制することができる。その結果、半導体デバイスの欠陥を抑制することができる。また、金属汚染を抑制することで、処理チャンバ３２０のクリーニングやメンテナンス頻度を抑制するという効果も生じる。
【００９７】
以上の実施形態では、工程Ａ１において金属含有レジストの凝集反応を促進させた後、工程Ａ２において水分含有ガスの供給を停止して、金属含有レジストの凝集反応を停止させる場合について説明した。かかる場合、工程Ａ２では、金属含有昇華物の発生が減衰する。
【００９８】
一方、例えば工程Ａ１の終了後に、金属含有レジスト中のリガンドが完全に放出されずその一部が残り、工程Ａ２において水分含有ガスの供給を停止しても、金属含有レジストの凝集反応が停止しない場合がある。かかる場合、工程Ａ２でも金属含有昇華物が継続的に発生し減衰しない。
【００９９】
以下においては、第１の実施形態の変形例として、このように水分含有ガスの供給を停止しても、金属含有昇華物が継続的に発生する場合について説明する。図９は、熱処理装置４０の動作を示す説明図である。
【０１００】
先ず、図９（ａ）に示すように処理チャンバ３２０の内部を密閉した状態で、ウェハＷを熱処理板３６０に載置し、所定の温度に加熱する（工程Ｂ１）。この工程Ｂ１は、上記工程Ａ１と同様である。すなわち、工程Ｂ１では、シャワーヘッド３３０から水分濃度が例えば４３％〜６０％に調節された水分含有ガスが例えば４Ｌ／ｍｉｎの流量で供給され、処理チャンバ３２０の内部雰囲気が例えば４３％〜６０％の湿度に調節される。そして、金属含有レジストの凝集反応が促進される。また、外周排気路３５０（処理チャンバ３２０の外周部）から当該処理チャンバ３２０の内部を、第１の排気量、例えば４Ｌ／ｍｉｎ以上で排気する。
【０１０１】
その後、図９（ｂ）に示すようにシャワーヘッド３３０からの水分含有ガスの供給を停止すると共に、外周排気路３５０からの処理チャンバ３２０の内部の排気を停止する。そして、上部チャンバ３２１を上昇させ、処理チャンバ３２０の外周部から内部に外気を流入させると共に、中央排気路３４０（処理チャンバ３２０の中央部）から当該処理チャンバ３２０の内部を、第２の排気量、例えば２０Ｌ／ｍｉｎ〜７０Ｌ／ｍｉｎで排気する（工程Ｂ２）。
【０１０２】
工程Ｂ２では、水分含有ガスの供給を停止しているが、ウェハＷが熱処理板３６０に載置されており、金属含有昇華物が継続的に発生している。そこで、処理チャンバ３２０の内部を中央部から高排気することで、このように継続的に発生する金属含有昇華物を回収し、処理チャンバ３２０の内部における金属含有昇華物の濃度を低下させる。
【０１０３】
その後、工程Ｂ２における金属含有昇華物の回収がある程度終了したところで、図９（ｃ）に示すように昇降ピン３７０によってウェハＷを上昇させ、ウェハＷを熱処理板３６０から離間させると共に、中央排気路３４０からの排気を継続して行う（工程Ｂ３）。すなわち、処理チャンバ３２０の中央部から当該処理チャンバ３２０の内部を、第２の排気量、例えば２０Ｌ／ｍｉｎ〜７０Ｌ／ｍｉｎで排気する。
【０１０４】
工程Ｂ３では、ウェハＷを熱処理板３６０から離間させているので、ウェハＷの熱処理が停止し、金属含有レジストの凝集反応も停止する。そして、金融含有レジストからの金属含有昇華物の発生も抑制される。
【０１０５】
また、工程Ｂ３では、処理チャンバ３２０の内部を中央部から高排気することで、処理チャンバ３２０の内部の金属含有昇華物を回収し、当該金属含有昇華物の濃度を低下させることができる。したがって、金属汚染を抑制することができる。また、工程Ｂ３では、処理チャンバ３２０の中央部から排気し、しかも処理チャンバ３２０の外周部から外気を流入させているので、金属含有昇華物が処理チャンバ３２０の外部に漏れることがない。したがって、金属汚染をさらに抑制することができる。
【０１０６】
その後、図９（ｄ）に示すように上部チャンバ３２１をさらに上昇させる。そして、ウェハＷは昇降ピン３７０から温度調節板３８０に受け渡され、その後、温度調節板３８０の移動中に、ウェハＷは所定の温度に調節される（工程Ｂ４）。この工程Ｂ４は、上記工程Ａ４と同様である。
【０１０７】
本実施形態でも、上記実施形態と同様の効果を享受することができる。すなわち、工程Ｂ１において処理チャンバ３２０の内部に水分含有ガスを供給することで、金属含有レジストの凝集反応を促進でき、レジストパターンの寸法を均一にすることができる。また、工程Ｂ２及び工程Ｂ３において処理チャンバ３２０の内部を中央部から高排気することで、金属含有昇華物を回収することができ、金属汚染を抑制することができる。
【０１０８】
なお、第１の実施形態では、金属含有材料として金属含有レジストを用いた場合について説明したが、第１の実施形態は他の金属含有材料にも適用できる。例えば金属含有材料として、メタルハードマスク材料を用いてもよい。メタルハードマスク材料に含まれる金属は任意であるが、例えばチタン、ジルコニウムなどである。
【０１０９】
レジストパターンの微細化を実現するため、近年、ウェハＷ上にメタルハードマスクを形成することが提案されている。このメタルハードマスクを形成するあたり、現状の課題は、ウェハＷ上にメタルハードマスク材料をスピン塗布した後、メタルハードマスクの熱処理もしくはメタルハードマスクをウェットエッチング後の熱処理をする際に、ウェハ面内で膜厚が均一にならない場合があることである。
【０１１０】
本発明者らが鋭意検討したところ、このウェットエッチングの不均一性の要因は、メタルハードマスクの膜質斑であり、さらにこの膜質斑は、スピン塗布されたメタルハードマスクを熱処理する際の雰囲気が要因で生じることが分かった。例えばウェハＷの外周部一端から排気する場合、ウェハ面内にその一端に向かう気流が生じる。また、ウェハＷの中心部から排気する場合、ウェハ面内に外周部から中心部に向かう気流が生じる。このような気流が、メタルハードマスクの膜質斑を生じさせる。
【０１１１】
また、メタルハードマスクを熱処理すると、金属含有レジストと同様に、金属含有昇華物が発生する。したがって、この金属含有昇華物を回収し、金属汚染を抑制する必要もある。
【０１１２】
この点、第１の実施形態において、金属含有材料としてメタルハードマスク材料を用いた場合、工程Ａ１及び工程Ｂ１において、シャワーヘッド３３０から水分含有ガスを均一に供給され、外周排気路３５０から処理チャンバ３２０の内部を均一に排気するので、ウェハＷの気流を均一にすることができる。したがって、メタルハードマスクの膜質斑を抑制して膜質を均一化し、当該メタルハードマスクのウェットエッチングを均一に行うことができる。
【０１１３】
また、工程Ａ１及び工程Ｂ１において、水分含有ガスに含まれる水分によって、メタルハードマスクの凝集反応を促進することができる。
【０１１４】
また、工程Ａ３、工程Ｂ２及びＢ３において、中央排気路３４０から処理チャンバ３２０の内部を高排気するので、処理チャンバ３２０の内部の金属含有昇華物を回収し、当該金属含有昇華物の濃度を低下させることができる。したがって、金属汚染を抑制することができる。その結果、処理中のウェハＷの欠陥を抑制することができ、さらに後続のウェハＷに金属が付着して欠陥が生じるのを抑制することができる。また、ウェハＷを入れ替えるため、上部チャンバ３２１を上昇させた際、金属含有昇華物が外部に漏れるのも抑制することができる。
【０１１５】
＜第２の実施形態＞
次に、熱処理装置４０の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態における熱処理装置４０は、第１の実施形態における熱処理装置４０と加熱部３１０の構成が変更されており、その他は同様の構成を有している。
【０１１６】
先ず、加熱部３１０の構成について説明する。図１０は、第２の実施形態にかかる加熱部３１０の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
【０１１７】
加熱部３１０の上部チャンバ３２１の内部には、第１の実施形態におけるシャワーヘッド３３０に代えて、処理チャンバ３２０の内部に水分含有ガスを供給する、水分供給部としてのガス供給リング４００が設けられている。ガス供給リング４００は、上部チャンバ３２１の外周部に沿って環状に設けられている。
【０１１８】
図１１に示すようにガス供給リング４００の上面には、当該ガス供給リング４００の周上に等間隔で複数のガス供給孔４０１が形成されている。ガス供給リング４００は、この複数のガス供給孔４０１により、上方に向けて水分含有ガスを均一に供給することができる。
【０１１９】
図１０に示すようにガス供給リング４００には、ガス供給管４０２が接続されている。さらにガス供給管４０２には、ガス供給リング４００に水分含有ガスを供給するガス供給源４０３が接続されている。また、ガス供給管４０２には、水分含有ガスの流通を制御するバルブ４０４が設けられている。
【０１２０】
ガス供給源４０３の内部には、第１の実施形態におけるガス供給源３３３と同様に、水分濃度が例えば４３％〜６０％に調節されたガスが貯留されている。そして、このように水分濃度が調節された水分含有ガスがガス供給リング４００を介して処理チャンバ３２０の内部に供給されることで、当該処理チャンバ３２０の内部雰囲気が所定の範囲、例えば４３％〜６０％の湿度に調節される。
【０１２１】
上部チャンバ３２１の外周部であって、ガス供給リング４００の内側には、環状のガス流通部としての内側シャッタ４１０が設けられている。すなわち、上部チャンバ３２１、ガス供給リング４００及び内側シャッタ４１０で囲まれるガス流通路４１１が、上部チャンバ３２１の外周部に沿って環状に形成されている。また、ガス流通路４１１に外気が流入するのを防止するため、上部チャンバ３２１、ガス供給リング４００、内側シャッタ４１０のそれぞれの間は密閉されている。
【０１２２】
図１２に示すように内側シャッタ４１０には、当該内側シャッタ４１０は周上に等間隔で複数のガス流通孔４１２が形成されている。内側シャッタ４１０は、このガス流通孔４１２により、処理チャンバ３２０の内部に向けて水平方向に均一に水分含有ガスを供給することができる。
【０１２３】
上部チャンバ３２１の上面中央部には、中央排気管４２０が接続されている。さらに中央排気管４２０には、例えば真空ポンプなどの排気装置４２１が接続されている。また、中央排気管４２０には、排気されたガスの流通を制御するバルブ４２２が設けられている。なお、本実施形態では、中央排気管４２０、排気装置４２１及びバルブ４２２が、本発明における中央排気部を構成している。
【０１２４】
なお、加熱部３１０のその他の構成は、第１の実施形態における加熱部３１０の構成と同様であるので説明を省略する。
【０１２５】
以上のように構成された加熱部３１０では、処理チャンバ３２０の内部を密閉した状態で、ウェハＷを熱処理板３６０に載置し、所定の温度に加熱する（ＰＥＢ処理）。
【０１２６】
ＰＥＢ処理では、ガス供給リング４００から内側シャッタ４１０を介して処理チャンバ３２０の内部に向けて、水分濃度が例えば４３％〜６０％に調節された水分含有ガスが例えば２０Ｌ／ｍｉｎ〜７０Ｌ／ｍｉｎの流量で供給され、処理チャンバ３２０の内部雰囲気が例えば４３％〜６０％の湿度に調節される。このように処理チャンバ３２０の内部雰囲気を所定の湿度に調節することで、金属含有レジストの凝集反応を促進して、レジストパターンの寸法を均一にすることができる。
【０１２７】
また、ＰＥＢ処理では、処理チャンバ３２０の内部を中央排気管４２０（処理チャンバ３２０の中央部）から当該処理チャンバ３２０の内部を、例えば２０Ｌ／ｍｉｎ〜７０Ｌ／ｍｉｎで排気する。このように処理チャンバ３２０の内部を中央部から高排気することで、処理チャンバ３２０の内部の金属含有昇華物を回収し、当該金属含有昇華物の濃度を低下させることができる。したがって、金属汚染を抑制することができる。
【０１２８】
なお、ＰＥＢ処理において、ガス供給リング４００から供給される水分含有ガスの流量と、中央排気管４２０から排気される排気量はほぼ同量である。
【０１２９】
また、第２の実施形態では、金属含有材料として金属含有レジストを用いた場合について説明したが、第２の実施形態は第１の実施形態と同様に、他の金属含有材料、例えばメタルハードマスク材料にも適用できる。
【０１３０】
＜第３の実施形態＞
以上の第１の実施形態及び第２の実施形態では、ＰＥＢ処理中の処理チャンバ３２０の内部に水分含有ガスを供給していたが、ＰＥＢ処理前に、金属含有レジスト膜に水分を供給してもよい。また、このＰＥＢ処理前の水分供給は、熱処理装置４０の内部で行ってもよいし、熱処理装置４０の外部で行ってもよい。
【０１３１】
先ず、ＰＥＢ処理前の水分供給が、熱処理装置４０の内部で行われる場合について説明する。図１３は、第３の実施形態にかかる熱処理装置４０の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
【０１３２】
熱処理装置４０は、第１の実施形態の熱処理装置４０と同様の構成を有し、さらに処理容器３００の内部には、ウェハＷ上の金属含有レジスト膜に水分含有ガスを供給する、水分供給部としての水供給ノズル５００が設けられている。なお、水分含有ガスには、液体の水（ミスト）が含まれていてもよい。また、水供給ノズル５００は、液体の水を吐出してもよい。
【０１３３】
水供給ノズル５００は、温度調節部３１１の温度調節板３８０の上方に設けられ、移動機構５０１によって水平方向に移動自在に構成されている。また、水供給ノズル５００はウェハＷの径と同じかそれよりも長い細長形状を有し、水供給ノズル５００の吐出口はスリット状に形成されている。そして、水供給ノズル５００は、ウェハＷの上方を水平方向に移動しながら水分含有ガスを吐出することで、ウェハＷ上の金属含有レジスト膜の全面に水分含有ガスを供給する。供給された水分含有ガスは金属含有レジスト膜に結露付着し、当該金属含有レジスト膜の全面に水が供給される。
【０１３４】
水供給ノズル５００には、水供給管５０２が接続されている。さらに水供給管５０２には、水供給ノズル５００に水分含有ガスを供給する水供給源５０３が接続されている。また、水供給管５０２には、水分含有ガスの流通を制御するバルブ５０４が設けられている。
【０１３５】
なお、加熱部３１０の上部チャンバ３２１において、第１の実施形態におけるシャワーヘッド３３０、ガス供給管３３２、ガス供給源３３３、バルブ３３４、外周排気路３５０、外周排気管３５１、排気装置３５２、バルブ３５３が省略されている。すなわち、上部チャンバ３２１には、中央排気管３４１、排気装置３４２、バルブ３４３が設けられている。
【０１３６】
次に、以上のように構成された熱処理装置４０を用いて行われるＰＥＢ処理について説明する。
【０１３７】
先ず、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０にウェハＷが搬入されると、ウェハＷはウェハ搬送装置７０から予め上昇して待機していた昇降ピン３９０に受け渡される。続いて昇降ピン３９０を下降させ、ウェハＷを温度調節板３８０に載置する。
【０１３８】
その後、移動機構５０１によって水供給ノズル５００をウェハの上方を水平方向に移動させながら、当該水供給ノズル５００から水分含有ガスを吐出する。吐出された水分含有ガスは金属含有レジスト膜に結露付着し、当該金属含有レジスト膜の全面に水が供給される。なお、このときの水の供給量は、上述した第１の実施形態における処理チャンバ３２０の内部雰囲気の所定の湿度、例えば４３％〜６０％に相当する量である。
【０１３９】
その後、駆動部３８３により温度調節板３８０をレール３８４に沿って熱処理板３６０の上方まで移動させ、ウェハＷは予め上昇して待機していた昇降ピン３７０に受け渡される。
【０１４０】
その後、上部チャンバ３２１を下降させ、上部チャンバ３２１と下部チャンバ３２２を当接させて、処理チャンバ３２０の内部が密閉される。その後、昇降ピン３７０を下降させて、ウェハＷを熱処理板３６０に載置する。そして、熱処理板３６０上のウェハＷを、所定の温度に加熱する。
【０１４１】
このウェハＷの加熱処理においては、予め金属含有レジスト膜上に水が供給されているので、金属含有レジストの凝集反応を促進して、レジストパターンの寸法を均一にすることができる。
【０１４２】
また、このウェハＷの加熱処理においては、中央排気管３４１（処理チャンバ３２０の中央部）から当該処理チャンバ３２０の内部を、例えば２０Ｌ／ｍｉｎ〜７０Ｌ／ｍｉｎで排気する。このように処理チャンバ３２０の内部を中央部から高排気することで、処理チャンバ３２０の内部の金属含有昇華物を回収し、当該金属含有昇華物の濃度を低下させることができる。したがって、金属汚染を抑制することができる。
【０１４３】
その後、上部チャンバ３２１を上昇させる。そして、昇降ピン３７０によってウェハＷを上昇させると共に、温度調節板３８０を熱処理板３６０の上方に移動させ、続いてウェハＷは昇降ピン３７０から温度調節板３８０に受け渡される。その後、温度調節板３８０をウェハ搬送領域Ｄ側に移動させ、この温度調節板３８０の移動中に、ウェハＷは所定の温度に調節される。
【０１４４】
なお、ＰＥＢ処理前の水分供給が熱処理装置４０の内部で行われる場合において、水分供給部は水供給ノズル５００に限定されない。例えば処理容器３００に形成されたウェハＷの搬入出口に水供給ノズル５００を設けてもよく、かかる場合、処理容器３００に搬入されるウェハＷに対して、水供給ノズル５００から水分含有ガスが供給される。
【０１４５】
次に、ＰＥＢ処理前の水分供給が、熱処理装置４０の外部で行われる場合について説明する。図１４は、第３の実施形態にかかる水塗布装置５１０の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
【０１４６】
水塗布装置５１０は、内部を閉鎖可能な処理容器５２０を有している。処理容器５２０のウェハ搬送領域Ｄ側の側面には、ウェハＷの搬入出口（図示せず）が形成され、当該搬入出口には開閉シャッタ（図示せず）が設けられている。
【０１４７】
処理容器５２０内の中央部には、ウェハＷを保持して回転させるスピンチャック５３０が設けられている。スピンチャック５３０は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハＷを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷをスピンチャック５３０上に吸着保持できる。
【０１４８】
スピンチャック５３０の下方には、例えばモータなどを備えた駆動部５３１が設けられている。スピンチャック５３０は、駆動部５３１により所定の速度に回転できる。また、駆動部５３１には、例えばシリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック５３０は昇降自在になっている。
【０１４９】
スピンチャック５３０の周囲には、ウェハＷから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ５３２が設けられている。カップ５３２の下面には、回収した液体を排出する排出管５３３と、カップ５３２内の雰囲気を真空引きして排気する排気管５３４が接続されている。
【０１５０】
スピンチャック５３０の上方には、ウェハＷ上の金属含有レジスト膜に液体の水を供給する、水分供給部としての水供給ノズル５４０が設けられている。水供給ノズル５４０は、移動機構５４１によって水平方向に移動自在に構成されている。これにより、水供給ノズル５４０は、カップ５３２の外方に設置された待機部５４２からカップ５３２内のウェハＷの中心部上方まで移動でき、さらに当該ウェハＷ上をウェハＷの径方向に移動できる。
【０１５１】
水供給ノズル５４０には、水供給管５４３が接続されている。さらに水供給管５４３には、水供給ノズル５４０に水を供給する水供給源５４４が接続されている。また、水供給管５４３には、水の流通を制御するバルブ５４５が設けられている。
【０１５２】
そして、水塗布装置５１０では、スピンチャック５３０でウェハＷを保持した後、移動機構５４１によって水供給ノズル５４０を当該ウェハＷの中心部の上方まで移動させる。その後、スピンチャック５３０によってウェハＷを回転させながら、水供給ノズル５４０からウェハＷに水を供給する。供給された水は遠心力によりウェハＷの全面に拡散されて、当該ウェハＷ上の金属含有レジスト膜の全面に水が塗布される。なお、このときの水の供給量は、上述した第１の実施形態における処理チャンバ３２０の内部雰囲気の所定の湿度、例えば４３％〜６０％に相当する量である。
【０１５３】
以上の構成の水塗布装置５１０は、例えば基板処理システム１の第１のブロックＧ１に配置される。
【０１５４】
そして、水塗布装置５１０における金属含有レジスト膜への水の供給は、図４に示した工程Ｓ２のＰＡＢ処理後であって、工程Ｓ５のＰＥＢ処理前のいずれかの工程で行われる。但し、ウェハ処理のスループットの観点からは、工程Ｓ４の露光処理前に行うのが好ましい。
【０１５５】
なお、本実施形態の熱処理装置４０は、図１３に示した熱処理装置４０から水分供給部を省略した構成、すなわち水供給ノズル５００、移動機構５０１、水供給管５０２、水供給源５０３、バルブ５０４を省略した構成を有している。
【０１５６】
本実施形態でも、上記実施形態と同様の効果を享受することができる。すなわち、熱処理装置４０の水供給ノズル５００からの水分含有ガスの供給に代えて、水塗布装置５１０の水供給ノズル５４０から金属含有レジスト膜に水を供給する。このため、熱処理装置４０のＰＥＢ処理において、金属含有レジストの凝集反応を促進して、レジストパターンの寸法を均一にすることができる。また、ＰＥＢ処理において処理チャンバ３２０の内部を中央部から高排気することで、金属含有昇華物を回収することができ、金属汚染を抑制することができる。
【０１５７】
なお、ＰＥＢ処理前の水分供給が熱処理装置４０の外部で行われる場合において、水分供給部は水塗布装置５１０における水供給ノズル５４０に限定されない。例えばインターフェイスステーション１３に水分供給部を設け、当該水分供給部から水分含有ガスを供給し、インターフェイスステーション１３の内部を高湿度化してもよい。
【０１５８】
なお、第３の実施形態では、金属含有材料として金属含有レジストを用いた場合について説明したが、第３の実施形態は第１の実施形態及び第２の実施形態と同様に、他の金属含有材料、例えばメタルハードマスク材料にも適用できる。
【０１５９】
＜第４の実施形態＞
次に、熱処理装置４０の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態における熱処理装置４０は、第１の実施形態における熱処理装置４０と加熱部３１０の構成が変更されており、その他は同様の構成を有している。
【０１６０】
先ず、加熱部３１０の構成について説明する。図１５は、第４の実施形態にかかる加熱部３１０の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
【０１６１】
加熱部３１０の上部チャンバ６００は、第１の実施形態における上部チャンバ３２１に代えて設けられる。上部チャンバ６００は、全体として下面が開口した略円筒形状を有している。上部チャンバ６００は、天板６０１と、当該天板６０１の外周部から下方に設けられた開閉シャッタ６０２と、を有している。天板６０１は固定され、開閉シャッタ６０２が昇降自在に構成されている。
【０１６２】
そして、開閉シャッタ６０２と下部チャンバ３２２が当接して、処理チャンバ３２０の内部が密閉される。すなわち、第１の実施形態では、上部チャンバ３２１自体を昇降させることで処理チャンバ３２０を開閉していたが、第３の実施形態では、開閉シャッタ６０２を開閉させることで処理チャンバ３２０を開閉している。
【０１６３】
なお、加熱部３１０のその他の構成は、第１の実施形態における加熱部３１０の構成と同様であるので説明を省略する。
【０１６４】
次に、以上のように構成された熱処理装置４０を用いて行われるＰＥＢ処理について説明する。図１６は、熱処理装置４０の動作を示す説明図である。
【０１６５】
先ず、図１６（ａ）に示すよう開閉シャッタ６０２を上昇させ、処理チャンバ３２０の内部を密閉した状態で、ウェハＷを熱処理板３６０に載置し、所定の温度に加熱する。この工程は、第１の実施形態における工程Ｂ１とほぼ同様である。すなわち、シャワーヘッド３３０から水分濃度が例えば４３％〜６０％に調節された水分含有ガスが例えば４Ｌ／ｍｉｎの流量で供給され、処理チャンバ３２０の内部雰囲気が例えば４３％〜６０％の湿度に調節される。そして、金属含有レジストの凝集反応が促進される。また、外周排気路３５０（処理チャンバ３２０の外周部）から当該処理チャンバ３２０の内部を、例えば４Ｌ／ｍｉｎ以上で排気する。
【０１６６】
その後、図１６（ｂ）に示すように昇降ピン３７０によってウェハＷを上昇させ、ウェハＷを熱処理板３６０から離間させる。この状態で、シャワーヘッド３３０からの水分含有ガスの供給を停止すると共に、外周排気路３５０からの処理チャンバ３２０の内部の排気を停止する。そして、中央排気路３４０（処理チャンバ３２０の中央部）から当該処理チャンバ３２０の内部を、例えば２０Ｌ／ｍｉｎ〜７０Ｌ／ｍｉｎで排気する。この際、ウェハＷを熱処理板３６０から離間させているので、金属含有レジストの凝集反応を停止させ、金融含有レジストからの金属含有昇華物の発生が抑制される。また、ウェハＷを中央排気路３４０に近づけているので、金属含有昇華物をより効率よく回収することができる。なお、この工程は、第１の実施形態における工程Ｂ３とほぼ同様であり、例えば１０秒〜１５秒間行われる。
【０１６７】
その後、図１６（ｃ）に示すように開閉シャッタ６０２を下降させ、処理チャンバ３２０を開放する。この際、図１６（ｂ）に示したように金属含有昇華物の発生が抑制され、当該金属含有昇華物が適切に回収されているので、金属含有昇華物が外部に漏れるのを抑制することができる。
【０１６８】
そして、図１６（ｄ）に示すようにウェハＷは昇降ピン３７０から温度調節板３８０に受け渡され、その後、温度調節板３８０の移動中に、ウェハＷは所定の温度に調節される。この工程は、第１の実施形態における工程Ｂ４とほぼ同様である。
【０１６９】
本実施形態でも、上記実施形態と同様の効果を享受することができる。すなわち、処理チャンバ３２０の内部に水分含有ガスを供給することで、金属含有レジストの凝集反応を促進でき、レジストパターンの寸法を均一にすることができる。また、処理チャンバ３２０の内部を中央部から高排気することで、金属含有昇華物を回収することができ、金属汚染を抑制することができる。
【０１７０】
なお、第４の実施形態では、金属含有材料として金属含有レジストを用いた場合について説明したが、第４の実施形態は第１の実施形態〜第３の実施形態と同様に、他の金属含有材料、例えばメタルハードマスク材料にも適用できる。
【０１７１】
＜第５の実施形態＞
以上の第１の実施形態〜第４の実施形態では、ＰＥＢ処理前又はＰＥＢ処理中に金属含有膜としての金属含有レジスト膜に水分を供給していたが、例えば金属含有膜がメタルハードマスクの場合、金属含有レジストに比べて水分に対する感度が小さいため、積極的な水分供給を省略してもよい。
【０１７２】
但し、かかる場合であっても、上述したようにウェットエッチングの不均一性の要因となるメタルハードマスクの膜質斑を抑制するため、熱処理における気流を制御する必要がある。そこで、熱処理装置４０の加熱部３１０において、処理チャンバ３２０の内部の気流を乱す要因となる外気を流入させないようにするため、処理チャンバ３２０（上部チャンバ３２１）の外周部に、鉛直方向且つ環状に気流（いわゆるエアカーテン）を形成してもよい。
【０１７３】
熱処理装置４０の第５の実施形態は、加熱部３１０においてかかるエアカーテンを形成するものである。第５の実施形態における熱処理装置４０は、第１の実施形態における熱処理装置４０と加熱部３１０の構成が変更されており、その他は同様の構成を有している。
【０１７４】
先ず、加熱部３１０の構成について説明する。図１７は、第５の実施形態にかかる加熱部３１０の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
【０１７５】
加熱部３１０の上部チャンバ３２１には、第１の実施形態におけるシャワーヘッド３３０、ガス供給管３３２、ガス供給源３３３、バルブ３３４、中央排気管３４１、排気装置３４２、バルブ３４３、外周排気路３５０、外周排気管３５１、排気装置３５２、バルブ３５３が省略されている。
【０１７６】
上部チャンバ３２１の上面外周部には、処理チャンバ３２０の外周部にエアを供給する、エア供給部としてのエア供給リング７００が設けられている。エア供給リング７００は、上部チャンバ３２１の外周部に沿って環状に設けられている。また、エア供給リング７００のエア供給孔も、エア供給リング７００に沿って環状に形成されている。
【０１７７】
エア供給リング７００には、エア供給管７０１が接続されている。さらにエア供給管７０１には、エア供給リング７００にエアを供給するエア供給源７０２が接続されている。また、エア供給管７０１には、エアの流通を制御するバルブ７０３が設けられている。
【０１７８】
上部チャンバ３２１の側面下端部には、エア供給リング７００から供給されたエアを排出する、エア排出部としての排気リング７１０が設けられている。排気リング７１０は、上部チャンバ３２１の外周部に沿って環状に設けられている。
【０１７９】
排気リング７１０には、排気管７１１が接続されている。さらに排気管７１１には、例えば真空ポンプなどの排気装置７１２が接続されている。また、排気管７１１には、排気されたエアの流通を制御するバルブ７１３が設けられている。
【０１８０】
なお、加熱部３１０のその他の構成は、第１の実施形態における加熱部３１０の構成と同様であるので説明を省略する。
【０１８１】
以上のように構成された加熱部３１０では、処理チャンバ３２０の内部を密閉した状態で、ウェハＷを熱処理板３６０に載置し、所定の温度に加熱する。熱処理では、エア供給リング７００から供給されたエアは排気リング７１０から排出され、いわゆるエアカーテンが形成される。このエアカーテンにより、処理チャンバ３２０の内部への外気の流入が抑制されるので、熱処理中の気流の発生を抑制することができる。したがって、メタルハードマスクの膜質斑を抑制し、当該メタルハードマスクのウェットエッチングを均一に行うことができる。
【０１８２】
なお、以上の実施形態では、エアカーテンは、上方から下方に向かう気流によって形成されていたが、逆に下方から上方に向かう気流によって形成してもよい。
【０１８３】
また、第５の実施形態における処理チャンバ３２０の外周部のエアカーテンは、上記第１の実施形態〜第４の実施形態に適用してもよい。例えば第１の実施形態の工程Ａ１の熱処理において、処理チャンバ３２０の外周部にエアカーテンを形成し、処理チャンバ３２０の内部に外気を流入させないようにしてもよい。或いは、工程Ａ３において処理チャンバ３２０の内部を高排気する際に、このエアカーテンを用いてもよい。
【０１８４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１８５】
１      基板処理システム
４０    熱処理装置
２００  制御部
３１０  加熱部
３１１  温度調節部
３２０  処理チャンバ
３２１  上部チャンバ
３２２  下部チャンバ
３３０  シャワーヘッド
３３１  ガス供給孔
３４０  中央排気路
３４１  中央排気管
３５０  外周排気路
３５１  外周排気管
３６０  熱処理板
３７０  昇降ピン
４００  ガス供給リング
４０１  ガス供給孔
４１０  内側シャッタ
４１２  ガス流通孔
４２０  中央排気管
５００  水供給ノズル
５１０  水塗布装置
５４０  水供給ノズル
６００  上部チャンバ
６０１  天板
６０２  開閉シャッタ
７００  エア供給リング
７１０  排気リング
Ｗ      ウェハ
【図１】
2018098229.tif 000003
【図２】
2018098229.tif 000004
【図３】
2018098229.tif 000005
【図４】
2018098229.tif 000006
【図５】
2018098229.tif 000007
【図６】
2018098229.tif 000008
【図７】
2018098229.tif 000009
【図８】
2018098229.tif 000010
【図９】
2018098229.tif 000011
【図１０】
2018098229.tif 000012
【図１１】
2018098229.tif 000013
【図１２】
2018098229.tif 000014
【図１３】
2018098229.tif 000015
【図１４】
2018098229.tif 000016
【図１５】
2018098229.tif 000017
【図１６】
2018098229.tif 000018
【図１７】
2018098229.tif 000019