(57)【要約】【課題】基板に対して面内均一性の高い加熱処理を行うことができる加熱処理装置及び加熱処理方法を提供すること。【解決手段】ウエハＷをスピンチャック２１に載置して、回転させながら加熱液供給ノズル５から当該ウエハＷの中心部へ加熱液を供給する。ウエハＷの表面に加熱液が均一に液盛りされた後に、回転を停止してウエハＷの加熱処理を行う。加熱処理後、ウエハＷを回転させながら冷却液供給ノズル６からウエハＷの中心部へ冷却液を供給する。ウエハＷの表面に冷却液が均一に液盛りされた後に、回転を停止してウエハＷの冷却処理を行う。その後、ウエハＷを回転させて、冷却液の振り切りを行う。【選択図】図６
2011086676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に形成された塗布膜を加熱するための加熱処理装置において、
基板を水平に保持するための基板保持部と、
前記基板保持部を鉛直軸回りに回転させる回転機構と、
前記基板保持部に保持された基板を囲むカップと、
前記塗布膜に悪影響を与えない加熱された液体を基板の表面に供給するための加熱用ノズルと、
前記基板の表面に前記液体が供給されて前記塗布膜の加熱処理が行われた後、基板を回転させて当該液体を振り切るように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする加熱処理装置。
【請求項２】
前記制御部は、加熱用ノズルにより前記加熱された液体を基板の中心部に供給すると共に基板を回転させて当該液体を基板の表面全体に広げるように制御信号を出力することを特徴とする請求項１記載の加熱処理装置。
【請求項３】
前記塗布膜を前記液体により加熱処理した後、前記塗布膜に悪影響を与えない冷却用の液体を当該基板の表面に供給するための冷却用ノズルを設け、
前記制御部は、前記塗布膜の加熱処理が行われた後、前記基板を回転させながら冷却用ノズルから基板の中心部に冷却用の液体を供給するように制御信号を出力することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加熱処理装置
【請求項４】
回転している基板から振り切られた液体を回収し、回収した液体を加熱液あるいは冷却液として再利用するための手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の加熱処理装置。
【請求項５】
前記塗布膜を形成するための塗布液を基板に供給するための塗布液ノズルを更に備え、
前記再利用するための手段は、前記基板保持部に保持された基板を囲むように環状に設けられた液体回収部を備え、
この液体回収部は、加熱液による加熱処理あるいは冷却液による冷却処理が行われているときにはこれらの液を回収するために基板を囲む第１の位置に設定され、前記塗布液を基板から振り切っているときには、当該塗布液を吸い込まないように前記第１の位置とは高さの異なる第２の位置に退避されるように構成され、
前記塗布液を用いて基板上に塗布膜を形成した後、加熱処理を行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の加熱処理装置。
【請求項６】
前記塗布膜はレジスト膜であり、このレジスト膜を現像するための現像液を基板に供給するための現像液ノズルを更に備え、
前記再利用するための手段は、前記基板保持部に保持された基板を囲むように環状に設けられた液体回収部を備え、
この液体回収部は、加熱液による加熱処理あるいは冷却液による冷却処理が行われているときにはこれらの液を回収するために基板を囲む第１の位置に設定され、前記現像液を基板から振り切っているときには、現像液を吸い込まないように前記第１の位置とは高さの異なる第２の位置に退避されるように構成され、
前記基板に対して加熱処理が行われた後、現像液を用いて現像処理が行われることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の加熱処理装置。
【請求項７】
前記塗布膜はレジスト膜であり、前記塗布膜に悪影響を与えない液体は、ハイドロフルルエーテルであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一つに記載の加熱処理装置。
【請求項８】
表面に塗布膜が形成された基板を基板保持部に水平に保持する工程と、
前記塗布膜に悪影響を与えない加熱された液体を加熱用ノズルから基板の表面に供給し、この液体の熱により前記塗布膜を加熱処理する工程と、
その後、基板を回転させて当該液体を振り切る工程と、を含むことを特徴とする加熱処理方法。
【請求項９】
加熱用ノズルから基板の表面に加熱された液体を供給する方法は、液体を基板の中心部に供給すると共に基板を回転させて当該液体を基板の表面全体に広げることにより行われることを特徴とする請求項８記載の加熱処理方法。
【請求項１０】
前記基板を加熱処理した後、前記塗布膜に悪影響を与えない冷却された液体を、基板を回転させながら冷却用ノズルから基板の中心部に供給する工程を更に含むことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の加熱処理方法。
【請求項１１】
回転している基板から振り切られた液体を、回収して再利用することを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか一つに記載の加熱処理方法。
【請求項１２】
基板の表面に形成された塗布膜を加熱するための加熱処理装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項８ないし１１のいずれか一つに記載の加熱処理方法を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上の塗布膜を加熱処理する加熱処理装置、加熱処理方法及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスにおいては、半導体ウエハなどの基板上に形成された塗布膜に対して加熱処理を行い改質を行う場合がある。例えば基板上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成した後、このレジスト膜中の溶剤を飛散させ、また膜中の溶剤をほぼ完全に除去するために例えば１００℃付近で加熱処理が行われる。また露光後の基板上のレジスト膜を加熱して、露光時に発生した酸を膜中に拡散させることも行われている。更に他の例として酸化シリコンの前駆物質を溶解した薬液を基板上に塗布し、この塗布膜中の分子を反応させて酸化シリコンに改質するために加熱処理も行われている。
【０００３】
この種の加熱処理は、図１１に示すように例えばヒータ１４が埋設された加熱プレート１０にウエハＷを載置して行われ、加熱プレート１０は、ウエハＷの裏面がパーティクルで汚染されないようにするためにプロキシミティピン１０ａが設けられており、ウエハＷが加熱プレート１０から例えば０．１〜０．５ｍｍ程度浮いた状態となるように構成されている。また加熱処理されたウエハＷは、その後冷却プレート１１上にて冷却されるが、冷却プレート１１の表面にも図示しないプロキシミティピンが設けられている。なお、図中の１２及び１３は、昇降ピンである。このようなプレート１０、１１を用いた処理は、熱伝導によって行われているため、ウエハＷの全面に亘って温度均一性を確保するためには加熱プレート１０及び冷却プレート１１の温度制御と共にウエハＷ上の雰囲気や天板からの幅射、あるいはプロキシミティピン１０ａの高さ調整が重要となる。
【０００４】
ところで、ウエハＷの表面に例えば窒化ケイ素（ＳｉＮ）や窒化炭素（ＳｉＣ）等の膜が形成されている場合には、当該ウエハＷに反りが生じ、加熱プレート１０に載置した場合に、図１２に示すように加熱プレート１０との隙間がウエハＷの面内において異なってしまい、高い面内温度均一性を確保することが難しい。また、加熱処理や冷却処理中にウエハＷの温度変化により、当該ウエハＷの反りの程度が拡大し、プレート１０、１１に接触する懸念が大きくなり、温度均一性が更に悪化する懸念もある。
【０００５】
一方、今後パターンの微細化がますます進む傾向にあることから、加熱処理時の基板温度についての面内均一性が歩留まりに与える影響が大きくなると予想され、このため面内の温度均一性を改善することが必要になってくる。
一方、特許文献１には、回転している基板へ洗浄液やエッチングするための処理液を供給し、この液体を回収するために基板の周縁の周方向に沿って液体回収部を設けた基板処理装置が掲載されているが、既述の課題を解決する加熱処理方法については記載されていない。また、特許文献２には現像チャックに基板を保持させて、現像液ノズルより当該基板へ高温の現像液を供給する現像装置が掲載されているが、本発明の動機付けとなるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−９４５１６号公報
【特許文献２】特開２００７−２３４８４９号公報
【発明の概要】
【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、基板に対して面内均一性の高い加熱処理を行うことができる加熱処理装置及び加熱処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る加熱処理装置は、
基板の表面に形成された塗布膜を加熱するための加熱処理装置において、
基板を水平に保持するための基板保持部と、
前記基板保持部を鉛直軸回りに回転させる回転機構と、
前記基板保持部に保持された基板を囲むカップと、
前記塗布膜に悪影響を与えない加熱された液体を基板の表面に供給するための加熱用ノズルと、
前記基板の表面に前記液体が供給されて前記塗布膜の加熱処理が行われた後、基板を回転させて当該液体を振り切るように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、前記加熱処理装置は、以下の構成を取っても良い。
１．前記制御部は、加熱用ノズルにより前記加熱された液体を基板の中心部に供給すると共に基板を回転させて当該液体を基板の表面全体に広げるように制御信号を出力することを特徴とする。
２．前記塗布膜を前記液体により加熱処理した後、前記塗布膜に悪影響を与えない冷却用の液体を当該基板の表面に供給するための冷却用ノズルを設け、
前記制御部は、前記塗布膜の加熱処理が行われた後、前記基板を回転させながら冷却用ノズルから基板の中心部に冷却用の液体を供給するように制御信号を出力することを特徴とする。
３．回転している基板から振り切られた液体を回収し、回収した液体を加熱液あるいは冷却液として再利用するための手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
４．前記塗布膜を形成するための塗布液を基板に供給するための塗布液ノズルを更に備え、
前記再利用するための手段は、前記基板保持部に保持された基板を囲むように環状に設けられた液体回収部を備え、
この液体回収部は、加熱液による加熱処理あるいは冷却液による冷却処理が行われているときにはこれらの液を回収するために基板を囲む第１の位置に設定され、前記塗布液を基板から振り切っているときには、当該塗布液を吸い込まないように前記第１の位置とは高さの異なる第２の位置に退避されるように構成され、
前記塗布液を用いて基板上に塗布膜を形成した後、加熱処理を行うことを特徴とする。
５．前記塗布膜はレジスト膜であり、このレジスト膜を現像するための現像液を基板に供給するための現像液ノズルを更に備え、
前記再利用するための手段は、前記基板保持部に保持された基板を囲むように環状に設けられた液体回収部を備え、
この液体回収部は、加熱液による加熱処理あるいは冷却液による冷却処理が行われているときにはこれらの液を回収するために基板を囲む第１の位置に設定され、前記現像液を基板から振り切っているときには、現像液を吸い込まないように前記第１の位置とは高さの異なる第２の位置に退避されるように構成され、
前記基板に対して加熱処理が行われた後、現像液を用いて現像処理が行われることを特徴とする。
６．前記塗布膜はレジスト膜であり、前記塗布膜に悪影響を与えない液体は、ハイドロフルルエーテルであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る加熱処理方法は、
表面に塗布膜が形成された基板を基板保持部に水平に保持する工程と、
前記塗布膜に悪影響を与えない加熱された液体を加熱用ノズルから基板の表面に供給し、この液体の熱により前記塗布膜を加熱処理する工程と、
その後、基板を回転させて当該液体を振り切る工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基板の表面に、加熱された液体を供給することにより基板の表面の塗布膜を加熱するようにしているため、基板に反りがある場合であっても、基板の面内の温度均一性が高いため、高い面内均一性をもって塗布膜を加熱処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る加熱処理装置を示す縦断面図である。
【図２】温調液供給系を示すブロック図である。
【図３】前記加熱処理装置の一部を成す温調液回収部を示す斜視図である。
【図４】前記加熱処理装置にて行われるウエハの加熱処理のシーケンスの一例を示した図である。
【図５】前記加熱処理装置にて行われる塗布処理の工程を説明する説明図である。
【図６】前記加熱処理装置にて行われるウエハの加熱処理の工程を説明する説明図である。
【図７】加熱処理が行われている時のウエハＷの表面の様子を模式的に示した模式図である。
【図８】前記加熱処理装置にて行われるウエハの加熱処理の工程を説明する説明図である。
【図９】他の実施の形態に係る加熱処理装置を示す縦断面図である。
【図１０】従来の加熱処理手法により加熱されたウエハのパターンと、本発明の実施形態に係る加熱処理手法により加熱されたウエハのパターンと、を示した図である。
【図１１】従来の加熱処理装置を示す縦断面図である。
【図１２】従来の加熱処理装置にてウエハを加熱する様子を模式的に示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態に係る加熱処理装置の構成を説明する。この実施の形態では、レジストをウエハに塗布するレジスト塗布装置に加熱処理装置が組み込まれている。加熱処理装置（レジスト塗布装置）は、図１に示すように真空吸着することによりウエハＷを水平に保持するスピンチャック２１を備えている。このスピンチャック２１は回転機構及び昇降機構を組み合わせた回転駆動部２２により、鉛直軸回りに回転可能かつ昇降可能に構成されている。前記スピンチャック２１を取り囲むようにしてカップ２３が設けられ、当該カップ２３は内側カップ３０と、外側カップ４０とから構成される。前記カップ２３は筐体２４内に設けられ、この筐体２４の側面にはウエハＷを搬出入するための搬出入口２５が形成されている。搬出入口２５は、ウエハＷを搬出入する時以外は、シャッター２５ａにより、閉じられている。
【００１５】
前記内側カップ３０は、スピンチャック２１に保持されたウエハの下方であって、ウエハＷの裏面側の周縁部と近接して対向する位置から外側下方へ傾斜した環状の傾斜壁３１と、下方へ垂直に伸びた環状の垂直壁３２と、からなり前記傾斜壁３１及び垂直壁３２はウエハＷよりこぼれ落ちた後述の温調液を下方へガイドし、ウエハＷの裏面側へ回り込むことを防ぐガイド部の役割を有している。また、内側カップ３０の内側は水平な円板部３３が設けられており、当該円板部３３の中央部をスピンチャック２１が貫通している。また、例えば円板部３３にはウエハＷの温度を検出する例えば非接触式温度検出部２６が設けられている。
【００１６】
前記外側カップ４０は、隙間を介して内側カップ３０の周囲を取り囲む筒状部４１と、この筒状部４１の上端より内側上方に伸びだした傾斜壁４２と、から構成される。外側カップ４０の底部には、排液及び排気を行うための排出路４３が接続されており、当該排出路４３の下流側には気液分離部４３ａが設けられている。気液分離部４３ａにて分岐した排気路は工場排気へ連通している。
【００１７】
図中１０１、１０２は夫々レジストノズル、溶剤ノズルであり、ウエハＷの上方の所定位置とカップ２３の側方の待機位置との間で図示しない移動機構により移動できるように構成されている。前記レジストノズル１０１は、バルブ、ポンプ及びレジスト液供給源からなるレジスト液供給系１１１に接続されており、溶剤ノズル１０２は、バルブ、ポンプ及び溶剤供給源からなる溶剤液供給系１１２に接続されている。
【００１８】
次に、ウエハＷを加熱処理するための温調液を供給する液供給系を説明する。図１中、５は加熱液供給ノズルであり、ウエハＷの上方の所定位置とカップ２３の側方の待機位置との間で図示しない移動機構により移動できるように構成されている。加熱液供給ノズル５は、ウエハＷへ後述する温調液加熱部により加熱された温調液をウエハＷへ供給する役割を有する。また、図１中、６は冷却液供給ノズルであり、ウエハＷの上方の所定位置とカップ２３の側方の待機位置との間で図示しない移動機構により移動できるように構成されている。この冷却液供給ノズル６は、ウエハＷへ後述する温調液冷却部により冷却された温調液をウエハＷへ供給する役割を有する。なお、各ノズル５、６は例えば一体化され、共通の移動機構により移動する構成を採用してもよい。
【００１９】
前記温調液には、例えば不活性のハイドロフルルエーテル等の温調液が用いられる。より具体的には、フッ素系不活性液体例えば製品名ＦＣ−３２８３やフッ素系熱媒体例えば製品名ガルデンＨＴ２００が用いられる。これら温調液は、加熱または冷却された後に、ウエハＷの表面に供給されるが、ウエハＷの表面上に形成されている塗布膜例えばレジスト膜等の塗布膜に対して、悪影響を与えないもの、即ちレジスト膜を変質させたりしない液である。レジスト膜を変質させないとは、ウエハＷを露光し、現像処理した後のパターン形成に何らの影響を与えないものである。
【００２０】
図２に示すように、加熱液供給ノズル５及び冷却液供給ノズル６には液供給路７１が接続され、この液供給路７１の上流端には温調液貯留タンク７０が設けられている。液供給路７１における温調液貯留タンク７０の下流側には、パーティクルや気泡を取り除くためのフィルター７２、温調液の流量を調節するためのポンプ７３、切り替えバルブ７４が設けられている。この切り替えバルブ７４は、温調液を加熱液供給ノズル５へ送液する液供給路７１ａと冷却液供給ノズル６へ送液する液供給路７１ｂとの流路を切り替えるためのものである。また、液供給路７１ａ及び７１ｂには夫々温調液加熱部５０及び温調液冷却部６０が設けられ、これら温調液加熱部５０及び温調液冷却部６０は筐体２４内におけるカップ２３の近傍あるいは筐体２４の外部における当該筐体２４内の近傍に設けられている。前記温調液加熱部５０は、例えば温調液の収容部である円筒容器の外周に誘電コイルを巻きつけ、このコイルに供給する高周波の電力を調整して円筒容器内の温調液の加熱温度をコントロールする。前記温調液冷却部６０は、例えばチラー等が用いられる。
【００２１】
このような、液供給系では、ポンプ７３を稼動させることで温調液貯留タンク７０より温調液が送り出され、フィルター７１にてパーティクルや気泡が除去された後、切り替えバルブ７４の流路の切り替えによって、例えば温調液供給ノズル５への流路に切り替えられた場合には、温調液は温調液加熱部５０にて加熱された後、加熱液供給ノズル５よりウエハＷへ供給されることとなる。また冷却液供給ノズル６への流路に切り替えられた場合には、温調液は温調液冷却部６０にて冷却された後、冷却液供給ノズル６よりウエハＷへ供給されることとなる。なお、「温調液」という用語は、液体が所定温度に加熱（冷却）される前あるいは加熱（冷却）された後のいずれもおいても使用するものとする。
【００２２】
次に、図１及び図３を用いて温調液を回収するための部位について説明する。スピンチャック２１に保持されたウエハＷの周縁には当該ウエハＷを取り囲むようにして、リング部材８０が設けられている。このリング部材８０におけるウエハＷの周縁部に臨む面には、液回収口８３が周方向に沿って設けられている。この液回収口８３は、ウエハＷの表面よりも高い位置からウエハＷの裏面よりも若干低い位置にかけて形成され、回転しているウエハＷより振り切られた温調液を回収するのに十分な幅を有している。また、リング部材８０の内部には、液回収口８３に連通する流路８４が当該リング部材８０の中央部付近まで水平方向に形成されている。即ち、リング部材８０には液回収口８３を開口部とするリング状の流路８４を成す空洞部が形成されている。このリング部材８０の下部には２本の温調液回収管８１、８１がスピンチャック２１を挟んでカップ２３の直径方向に対応する位置にて接続されている。これら温調液回収管８１は前記流路８４と連通しており、液回収口８３内に飛散した液がこの温調液回収管８１内を通って下方側に流れる。また温調液回収管８１の下流側は伸縮可能なフレキシブルチューブ８１ａとして形成され、図３に示す昇降機構８２によるリング部材８０の昇降に対応して伸縮することが可能である。
【００２３】
リング部材８０の下部には、温調液回収管８１に干渉しない位置にて昇降軸８２ａが接続され、前記昇降機構８２は、昇降軸８２ａを介してリング部材８０を昇降させることが可能である。リング部材８０を昇降させる理由は、温調液を回収するとき以外は下方へ降下させておき、温調液以外の塗布液（レジスト液や溶剤）を回収しないようにするためである。
前記フレキシブルチューブ８１ａは、配管７５を介して温調液貯留タンク７０に接続され、この配管７５には温調液を温調液貯留タンク７０に送り出すポンプ７６、温調液に含まれるパーティクルや気泡を取り除くフィルター７７が介設されている。前記リング部材８０から温調液貯留タンク７０に至る部位は、この例では、温調液回収部８を構成している。
【００２４】
更に、加熱処理装置は、回転駆動部２２、液供給系の一部を成すポンプ７３、切り替えバルブ７４、温調液加熱部５０及び温調液冷却部６０、温調液回収系の一部を成すポンプ７６等を制御する制御部９を備えている。制御部９は例えば図示しないＣＰＵとプログラムとを備えたコンピュータからなり、プログラムには加熱処理装置によって行われる。次の作用説明にて記載する一連の動作を行うためのシーケンスプログラムや温度検出部２６に基づいて温調液加熱部５０や温調液冷却部６０にて行われる温調液の加熱、冷却動作等に係る制御についてのステップ（命令）群が組み込まれている。前記プログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、コンピュータにインストールされる。
【００２５】
以下、上述の構成を有する加熱処理装置の作用を説明する。先ず、図示しない外部の搬送装置により加熱処理装置内にウエハＷを搬入し、予めウエハＷの受け渡し位置に昇降しておいたスピンチャック２１に載置して、スピンチャック２１が下降することでウエハＷがカップ２３内に収納される（図５（ａ）参照）。このとき温調液回収部８は、ウエハＷより下方の待機位置である第２の位置に配置されている。
【００２６】
その後、溶剤ノズル１０２を待機位置からウエハＷの中心部上方へ移動させて当該中心部に溶剤を供給し、次いでウエハＷを例えば２０００ｒｐｍで回転させ、いわゆるプリウェットを行う（図５（ｂ）参照）。次に溶剤ノズル１０２を待機位置に退避させ、レジストノズル１０１を待機位置からウエハＷの中心部上方へ移動させ、ウエハＷへレジスト液の供給を行う（図５（ｃ）参照）。レジストの塗布終了後、レジストノズル１０１を待機位置に退避させる。またウエハＷを例えば３０００ｒｐｍで所定の間回転させて、レジストの乾燥を行う（図６（ａ）参照）。なお、塗布液（溶剤やレジスト液）は排出路４３よりカップ２３の外部へ排出される。
【００２７】
その後、加熱液供給ノズル５を待機位置からウエハＷの中心部上方へ移動させ、温調液回収部８をウエハＷから飛散する温調液を回収する上方の位置である第１の位置へ昇降させる。ウエハＷを低速回転、１００ｒｐｍの回転数で回転させると共に切り替えバルブ７４の流路を加熱液供給ノズル５へ連通する流路へ切り替え、既述のように温調液加熱部５０により加熱された温調液（加熱液）を加熱液供給ノズル５よりウエハＷへの中心部へ例えば５〜１０秒間吐出する。これにより加熱液はウエハＷの回転による遠心力によりウエハＷの表面に均一に広がってゆき、加熱液の液膜がウエハＷ表面全体に形成される（図６（ｂ）参照）。
【００２８】
その後、ウエハＷの回転を停止すると共に加熱液供給ノズル５からウエハＷへの加熱液の供給を停止し、例えば６０秒間加熱処理を行う（図６（ｃ）参照）。ウエハＷの回転時にウエハＷから飛散した加熱液は、温調液回収部８の液回収口８３より、予めポンプ７６により内部雰囲気が吸引排気されている温調液回収管８１を介して、配管７５へ流れ、フィルター７７にてパーティクルや気泡が除去された後、温調液貯留タンク７０へ回収される。なお、加熱液がウエハＷから飛散する勢いはウエハＷの回転数に応じて決まるが、ウエハＷの回転数によっては加熱液が、温調液回収部８より回収されずに、こぼれ落ちてガイド部の表面を伝って下方へ流れる。ウエハＷはこの加熱液の液膜からの熱により加熱され、改質される。液膜の温度は徐々に低下していくが、液膜からウエハＷ上のレジスト膜に供給される熱エネルギーは面内で均一になる。このように温度が低下しても改質処理は、供給するエネルギーにより決まるので問題にならない。なお、ウエハＷの回転を止めずに、加熱液を供給しながらウエハＷを回転させて加熱処理を行ってもよい。また、レジスト膜中の溶剤の一部は、温調液に取り込まれ（溶解され）、除去される。
【００２９】
このようにウエハＷの加熱処理を行う理由は、図７の例のようにウエハＷに反り等の変形があった場合でも、加熱液の液膜をウエハＷの表面に沿って均一に形成できるからである。即ち、加熱液が直接ウエハＷの表面に接触し、隙間がないため、即ちギャップがないため、ウエハＷの面内において熱伝導が均一に行われるため、ウエハＷの温度が面内で均一となる。また、回転塗布によってウエハＷ上に形成されたレジスト膜は、回転によって生じた応力によるひずみが残っているため、加熱処理を行うことで、その応力を緩和することができるためである。また、ウエハＷに反射防止膜を形成する場合には、加熱処理を行うことで架橋反応を進めることができる。
【００３０】
上述の加熱処理を行っている間に冷却液供給ノズル６を待機位置からウエハＷの中心部上方へ移動させる。ウエハＷの加熱処理後、ウエハＷを１０００ｒｐｍの回転数で回転させると共に切り替えバルブ７４を冷却液供給ノズル６へ連通する流路に切り替え、既述の温調液冷却部６０により冷却された温調液（冷却液）を冷却液供給ノズル６からウエハＷへ供給する（図８（ａ）参照）。また、ポンプ７６を稼動させて、温調液回収部８より冷却液の回収を行う。冷却液をウエハＷへ供給する時間は例えば１０秒間である。
【００３１】
冷却液の供給される様子を説明すると、冷却液はウエハＷに液盛りされている加熱液の表面に供給される。そして、回転しているウエハＷの遠心力により、ウエハＷの周縁の加熱液が振り切られ、その後加熱液及び冷却液が振り切られて、加熱液が全て振り切られた後はウエハＷの表面上には冷却液のみ存在し、その後冷却液が振り切られる。ウエハＷより振り切られた加熱液及び冷却液は、既述のように温調液回収部８を介して温調液貯留タンク７０へ回収される。
【００３２】
次に、ウエハＷの回転を停止すると同時に冷却液供給ノズル６からウエハＷへ冷却液の供給を停止する。また、ポンプ７６を停止させ、冷却液の回収を停止させる。このとき、ウエハＷの表面には冷却液が液盛りされた状態となり、この状態で例えば２０〜６０秒間ウエハＷの冷却処理が行われる（図８（ｂ）参照）。なお、ウエハＷの冷却処理は冷却液供給ノズル６からウエハＷへ冷却液の供給が行われている間も行われている。
ウエハＷの冷却処理は、加熱処理の際に図７を用いて説明したのと同様にウエハＷの周縁部に反り等の変形があった場合でも、ウエハＷの表面に冷却液を均一に広げているため、ウエハＷの熱が冷却液に直接伝わる。また、ウエハＷと冷却液との間には隙間がないことから、ウエハＷの面内において熱が均等に冷却液に奪われるため、ウエハＷの冷却処理が面内にて均一に行われる。
【００３３】
ウエハＷの冷却処理後、ウエハＷの回転数を高速回転である例えば３０００ｒｐｍまで上昇させると共にポンプ７６を稼動させて、冷却液の振り切りを所定時間例えば３０秒間行う（図８（ｃ）参照）。このときウエハＷが高速で回転しているため、ウエハＷの表面に液盛りされた冷却液が瞬時に振り切られ、温調液回収部８を介して温調液貯留タンク７０へ回収される。
冷却液の振り切り終了後、ウエハＷの回転及びポンプ７６を停止して、温調液回収部８を下方の待機位置へ退避させる。そして、既述のウエハＷの搬入の手順とは逆の手順でウエハＷをカップ２３より搬出し、外部の搬送装置へ受け渡すことで加熱処理を終了する。
【００３４】
以上に説明した実施の形態によれば以下のような効果がある。
ウエハＷの表面に、加熱された温調液を供給することによりウエハＷの表面の塗布膜を加熱するようにしているため、ウエハＷに反りがある場合であっても、ウエハＷの面内の温度均一性が高いため、高い面内均一性をもって塗布膜を加熱処理することができる。
また、加熱された温調液で満たされた液槽にウエハＷを浸して加熱処理を行う場合に比べて、回転しているウエハＷへ温調液を供給し、遠心力により広げて加熱処理を行っているため、温調液の使用量を抑制することが可能となる。
また、温調液加熱部５０により温調液の温度を調整しているため、従来のようにヒータにより加熱プレートの温度調整を行う場合に比べて、加熱温度を速やかに変更することができる。このため例えばロットの切り替え時に速やかに加熱温度を変更することが可能となる。よって、ロットの切り替え時間を短縮でき、スループットの向上を図ることが可能となる。
【００３５】
また、加熱処理装置にレジスト塗布装置を併用することにより、ウエハＷへのレジスト塗布処理が終了した後、ウエハＷを移動させることなく、既述のようにウエハＷへ加熱処理を行うことができる。従って、ウエハＷを別の処理ユニットへ搬送することなく、同一の処理ユニット内にて加熱処理を行うことができるため、搬送時間を削減でき、半導体ウエハの製造効率の向上を図ることができる。また処理ユニットの数の削減を行うことができ、半導体製造装置の製造コストを低減ずることが可能となる。
また、加熱処理及び冷却処理が併用されているため、冷却プレートによるウエハの移動を行う必要が無く、移動時間を削減することができる。
更にまた、液体内の温度差に対して、すばやくその温度差を解消するように液体が動くので、ウエハＷの面内不均一性が自動的に改善される。
【００３６】
また、図９に示した例は本発明に係る加熱処理装置を現像装置に併用した装置である。図９中、２０１は現像液ノズルであり、この現像液ノズル２０１は、バルブ、ポンプ及び現像液供給源からなる現像液供給系２１１に接続されている。図９中２０２は、洗浄液ノズルであり、この洗浄液ノズル２０２は、バルブ、ポンプ及び洗浄液供給源からなる洗浄液供給系２１２に接続されている。また、現像液ノズル２０１及び洗浄液ノズル２０２は夫々ウエハＷの上方の所定位置とカップ２３の側方の待機位置との間で図示しない移動機構により移動できるように構成されている。
【００３７】
この実施の形態では、レジスト膜が形成され、露光された後のウエハＷがスピンチャック２１に搬入される。そして、先ず温調液回収部８を第１の位置であるウエハＷを取り囲む高さに位置させ、加熱液供給ノズル５から加熱液を供給し、その後、第１の実施形態にて説明したように、冷却液を供給して、加熱処理を終了させる。この加熱処理は、例えば化学増幅方のレジストを用いる場合には、レジスト膜における露光された部位において酸を拡散させるための処理である。加熱処理後は、温調液回収部８を第２の位置に降下させ、現像液ノズル２０１から現像液をウエハＷの表面に供給して所定時間放置し、静止現像を行う。その後、洗浄液ノズル２０２から洗浄液をウエハＷの中心部に供給しながらウエハＷを回転させ、現像液及び洗浄液を振り切る。このとき温調液回収部８は第２の位置に設定されているので、これらの液は温調液回収部８内には入り込まず、カップ２３内に流れて排出路４３から排出される。
【００３８】
このように上述の加熱処理装置に現像装置を併用することによって、ウエハＷの露光後、現像処理前に行う加熱処理（ＰＥＢ：Post Exposure Bake）を同じ現像装置内で行うことができるため、ウエハＷを別の処理ユニットへ搬送することなく、同一の処理ユニット内にて加熱処理を行うことができるため、搬送時間を削減でき、半導体ウエハの製造効率の向上を図ることができる。また処理ユニットの数の削減を行うことができ、半導体製造装置の製造コストを低減ずることが可能となる。
【００３９】
以上において本発明の加熱処理装置は、レジスト塗布装置や現像装置に組み合わされることに限られず、加熱・冷却のプロセスだけを行う装置であってもよく、この場合には温調液回収部８は不要となる。また、冷却ノズルを設けずに、ウエハＷの冷却を別途冷却ユニットで冷却するようにしてもよい。そして、上述の例では、ウエハＷの中心部に液を供給して低速回転により、外方へ広げているが、例えばウエハＷの直径と同じかそれよりも広い長さに亘って、吐出口が形成された長尺な加熱液供給ノズル及び冷却液供給ノズルを用い、これらノズルをウエハＷへ温調液を吐出させながら、当該ウエハＷの一端側から他端側に向かって移動させることにより温調液をウエハＷ上に供給し加熱する方法であってもよい。
【００４０】
また、加熱液と冷却液とを共通のタンクに回収する代わりに、加熱液を回収する加熱液用タンクと、冷却液を回収する冷却液用タンクとを、独立して設けるようにしてもよい。この場合には、加熱液をウエハＷから振り切るときには回収流路を加熱液用タンク側に切り替え、また、冷却液をウエハＷから振り切るときには回収流路を冷却液用タンクに切り替えると共に、加熱液用タンク内の温調液を加熱部５０に冷却液用タンク内の温調液を冷却部５０に供給するように、供給路の切り替えが行われることになる。
【００４１】
次に、本発明の実施形態に係る加熱処理がウエハの表面に形成された塗布膜に影響を与えないことを確認するための実験を行った。
【００４２】
実施例１
実験方法
ＫｒＦレーザ露光対応のレジスト膜及び反射防止膜が形成されたウエハを用意し、本発明の実施の形態に係る加熱処理を行った。温調液には商標：ガルデンＨＴ２００（ＳＯＬＶＡＹ  ＳＯＬＥＸＩＳ社製）を用いて、ウエハを１２０℃、２０５℃に加熱した。
結果及び考察
１２０℃、２０５℃に加熱したときのレジスト膜及び反射防止膜は、ガルデンＨＴ２００により、溶解されることなく加熱処理されることが分かった。
また、従来の加熱処理方法と、上述の実施形態に係る加熱処理方法と、でパターンに与える影響を比較する実験を行った。
【００４３】
実施例２
実験方法
露光後のウエハを２枚用意し、従来技術の項目で説明した加熱処理方法（従来の手法）と、上述の実施形態の加熱処理方法（本発明に係る手法）と、を用いて加熱処理を行った。なお、上述の実施形態の加熱処理方法では、温調液に商標：ＦＣ３２８３（住友スリーエム社製）を用いた。
結果及び考察
図１０（ａ）は従来の手法による加熱後のパターンの様子を示したものであり、図１０（ｂ）は本発明に係る手法による加熱後のパターンの様子を示したものである。この図１０（ａ）、（ｂ）を比較すると、パターンはほとんど同じである。従って、本発明に係る手法を用いて加熱を行っても、パターンに悪影響を与えないことが分かる。
【符号の説明】
【００４４】
Ｗ          ウエハ
２１        スピンチャック
２２        回転駆動部
２３        カップ
２６        温度検出部
３０        内側カップ
４０        外側カップ
４３        排出路
５          加熱液供給ノズル
５０        温調液加熱部
６          冷却液供給ノズル
６０        温調液冷却部
７０        温調液貯留タンク
８          温調液回収部
９          制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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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