(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に熱処理を行なう基板熱処理装置において、
基板を載置して熱処理するためのプレートと、
前記プレートを取り囲んで熱処理室を形成する筐体と、
前記熱処理室内にパージガスを供給するためのガス供給手段と、
前記熱処理室内のガスを排気するための排気手段と、
前記筐体に設けられ、前記ガス供給手段からのガスを受けてこのガスを前記熱処理室内に導入するためのガス導入部と、
前記筐体内に設けられ、前記ガス導入部からのガスを前記熱処理室内で均一に拡散させる拡散手段と
を備え、
前記ガス導入部は、供給されるガスを所定量充填可能なバッファ室と、このバッファ室内のガスを前記熱処理室に向けて直下に流すガス噴出部とを有し、
前記拡散手段は、前記筐体内で互いに上下に平行に配置されるとともに、前記熱処理室を３つの空間に区画する２枚の整流板から成り、
上側に位置する第１の整流板は、前記ガス噴出部と対向するその中央領域を除いて、多数のガス流通孔が設けられ、
下側に位置する第２の整流板には、その全体にわたって、多数のガス流通孔が設けられていることを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板熱処理装置において、
前記第１の整流板のガス流通孔と前記第２の整流板のガス流通孔とが互いに上下で重ならないように、前記第１の整流板のガス流通孔は、孔が設けられていない前記中央領域を中心に放射状に配列されるとともに、前記第２の整流板のガス流通孔は格子状に配列されていることを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の基板熱処理装置において、
前記第２の整流板のガス流通孔の孔径は、前記第１の整流板のガス流通孔の孔径よりも大きいことを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の基板熱処理装置において、
前記ガス供給手段から前記ガス導入部へのガスの供給を制御する制御部を更に備え、前記制御部は、前記プレートによる基板の熱処理の初期で前記ガス導入部にガスを供給することを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項５】
基板に熱処理を行なう基板熱処理装置において、
基板を載置して熱処理するためのプレートと、
前記プレートを取り囲んで熱処理室を形成する筐体と、
前記熱処理室内にパージガスを供給するためのガス供給手段と、
前記熱処理室内のガスを排気するための排気手段と、
前記筐体に設けられ、前記ガス供給手段からのガスを受けてこのガスを前記熱処理室内に導入するためのガス導入部と、
前記筐体内に設けられ、前記ガス導入部からのガスを前記熱処理室内で均一に拡散させる拡散手段と、
前記ガス供給手段から前記ガス導入部へのガスの供給を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記プレートによる基板の熱処理の後期で前記ガス導入部にガスを供給することを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の基板熱処理装置において、
前記拡散手段は、前記筐体内で互いに上下に平行に配置されるとともに、前記熱処理室を３つの空間に区画する２枚の整流板から成り、
上側に位置する第１の整流板は、前記ガス噴出部と対向するその中央領域を除いて、多数のガス流通孔が設けられ、
下側に位置する第２の整流板には、その全体にわたって、多数のガス流通孔が設けられていることを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載の基板熱処理装置において、
前記第１の整流板のガス流通孔と前記第２の整流板のガス流通孔とが互いに上下で重ならないように、前記第１の整流板のガス流通孔は、孔が設けられていない前記中央領域を中心に放射状に配列されるとともに、前記第２の整流板のガス流通孔は格子状に配列されていることを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の基板熱処理装置において、
前記第２の整流板のガス流通孔の孔径は、前記第１の整流板のガス流通孔の孔径よりも大きいことを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項９】
基板に熱処理を行なう基板熱処理装置内に供給されるパージガスを整流するための整流機構において、
前記基板熱処理装置の筐体に設けられ、供給されるガスを受けてこのガスを基板熱処理装置の熱処理室内に導入するガス導入部と、
前記筐体内に設けられ、前記ガス導入部からのガスを前記熱処理室内で均一に拡散させる拡散手段と
を備え、
前記ガス導入部は、供給されるガスを所定量充填可能なバッファ室と、このバッファ室内のガスを前記熱処理室に向けて直下に流すガス噴出部とを有し、
前記拡散手段は、前記筐体内で互いに上下に平行に配置されるとともに、前記熱処理室を３つの空間に区画する２枚の整流板から成り、上側に位置する第１の整流板は、前記ガス噴出部と対向するその中央領域を除いて、多数のガス流通孔が設けられ、下側に位置する第２の整流板には、その全体にわたって、多数のガス流通孔が設けられていることを特徴とする整流機構。
【請求項１０】
請求項９に記載の整流機構において、
前記第１の整流板のガス流通孔と前記第２の整流板のガス流通孔とが互いに上下で重ならないように、前記第１の整流板のガス流通孔は、孔が設けられていない前記中央領域を中心に放射状に配列されるとともに、前記第２の整流板のガス流通孔は格子状に配列されていることを特徴とする整流機構。
【請求項１１】
請求項９又は請求項１０に記載の整流機構において、
前記第２の整流板のガス流通孔の孔径は、前記第１の整流板のガス流通孔の孔径よりも大きいことを特徴とする整流機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に対して加熱あるいは冷却処理を行なう基板熱処理装置及びその整流機構並びに整流方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイス（ＩＣチップ）やＬＣＤの製造プロセスにおいては、フォトリソグラフィ技術を利用することで、半導体ウエハやガラス基板等の基板の表面に微細なパターンを高精度かつ高密度に形成している。
【０００３】
例えば、半導体デバイスの製造においては、半導体ウエハ基板の表面にレジストを塗布してレジスト膜を形成した後、これを所定のパターンに露光し、さらに現像処理・エッチング処理することにより所定の回路パターンを形成するようにしている。すなわち、基板上にレジスト液が回転塗布された後、プリベーク処理、露光処理、露光後ベーク処理、現像処理およびポストベーク処理がそれぞれ行なわれ（フォトリソグラフィ工程）、基板上にレジストパターンが形成される。
【０００４】
なお、プリベーク処理とは、基板上に塗布されたレジスト液中の余分な溶媒を蒸発させるための処理であり、露光後ベーク処理とは、光化学反応によって生じた生成物をレジスト膜内で均一に拡散させるための処理であり、ポストベーク処理とは、耐ドライエッチング性を向上させるための処理である。以下、プリベーク処理、露光後ベーク処理およびポストベーク処理を熱処理と総称する。
【０００５】
ところで、これら一連の工程は、一般に、各処理ユニットに対して基板の搬送を行なう搬送装置を備えた塗布現像基板処理システムによって枚葉式で行われている。図１３には、このような塗布現像基板処理システムの熱処理ユニットの要部が概略的に示されている。この熱処理ユニットは、ハウジング１３０と、ハウジング１３０内に配置され且つ半導体ウエハ等の基板Ｗが載置される熱板１４０と、この熱板１４０の上方に被せられる上部カバー１４１とを備えている。熱板１４０には、ヒータや冷却管あるいはペルチェ素子等の加熱または冷却手段が埋め込まれており、この加熱または冷却手段によって、熱板１４０上の基板Ｗが加熱（冷却）される（熱処理される）ようになっている。
【０００６】
例えばレジストのベーク処理では、レジストが塗布された基板Ｗをスペーサを介して熱板１４０上に載置した後、上部カバー１４１で覆い、その後、熱板１４０の加熱手段により基板Ｗを加熱する。基板Ｗが加熱されると、基板Ｗ上のレジスト中の余分な溶媒分等が蒸発し、上部カバー１４１の内部に充満する。ここで、外部から外気が侵入するなどして上部カバー１４１内の温度変動が生じると、レジストからの昇華物が再び凝結してレジストの表面に付着する場合が生じ、好ましくない。
【０００７】
そのため、熱処理ユニットの内部に充満する溶媒分（揮発分）等を外部に排出しながら熱処理することが一般的に行なわれている。図１３に示される熱処理ユニットでは、図示しない気体供給源から供給管路１４３を介して上部カバー１４１の上部開口１４５に一側方からエアーが供給され、開口１４５から２つの多孔板１４７，１４９を通じて基板Ｗの表面にエアーが吹き付けられるとともに、熱板１４０の周囲に設けられた排気口１５０を通じてエアーが外部に排出される。この場合、処理空間Ｓに供給されたエアーは、処理空間Ｓ内で基板Ｗ上のレジスト液中から蒸発した溶媒を伴って、排気口１５０から排気管路を通じて外部に排気される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上部カバー１４１の上部開口１４５に一側方（図１３の左側）からエアーを供給すると、エアーは、図１３に矢印で示されるように、処理空間Ｓ内でその供給方向ばかりに多く流れてしまい、処理空間Ｓ内の片側（エアー供給方向と反対の側（図１３の左側））でエアーの広がりが悪くなるという不都合が生じる。すなわち、処理空間Ｓの一方側（図１３の右側）では、十分なエアー供給によってレジストからの昇華物を良好にパージできるが、処理空間Ｓの他方側（図１３の左側）では、エアー供給不足によってレジストからの昇華物を良好にパージすることができなくなるといった事態が生じる。
【０００９】
このように、パージガスであるエアーが処理空間Ｓ内に不均一に供給されると、レジスト中の溶剤揮発が不均一となり（基板面内でのレジスト成分揮発が偏る）、プロセス性能（基板上のレジスト膜の膜厚の均一性や現像後のパターン線幅の均一性等）に悪影響を及ぼすことが指摘されている。例えば、処理空間Ｓ内の溶剤濃度または酸の濃度がばらつき、膜中の溶剤の量や酸拡散反応の量にばらつきが生じる。したがって、良好なプロセス性能を得るためには、処理空間Ｓ内の気流を均一化することが重要となる。
【００１０】
近年、半導体デバイスの高集積化に伴って、基板上に形成されるパターンが微細化しており、基板Ｗ上に塗布されるレジスト膜の膜厚均一性および現像後のパターン線幅の均一性の許容誤差が厳しくなっている。そのため、処理空間Ｓ内の排気バランスの均一化およびエアー供給量の均一化の必要性が迫られている。
【００１１】
本発明は前記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、パージガスを処理空間内に均一に供給してプロセス性能を向上させることができる基板熱処理装置及びその整流機構並びに整流方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の基板熱処理装置は、基板を載置して熱処理するためのプレートと、前記プレートを取り囲んで熱処理室を形成する筐体と、前記熱処理室内にパージガスを供給するためのガス供給手段と、前記熱処理室内のガスを排気するための排気手段と、前記筐体に設けられ、前記ガス供給手段からのガスを受けてこのガスを前記熱処理室内に導入するためのガス導入部と、前記筐体内に設けられ、前記ガス導入部からのガスを前記熱処理室内で均一に拡散させる拡散手段とを備え、前記ガス導入部は、供給されるガスを所定量充填可能なバッファ室と、このバッファ室内のガスを前記熱処理室に向けて直下に流すガス噴出部とを有していることを特徴としている。
【００１３】
このように、バッファ室と、バッファ室から熱処理室に向けて直下にガスを流すガス噴出部とをガス導入部に設ければ、ガス導入部に供給されるエアーの供給方向とは無関係に、エアーを熱処理室内に向けて直下に流すことができる。すなわち、エアーが熱処理室内でその供給方向ばかりに多く流れてしまい、熱処理室内の片側（エアー供給方向と反対の側）でエアーの広がりが悪くなるという不都合を生じさせないで済む。
【００１４】
また、上記構成の１つの形態として、前記拡散手段は、前記筐体内で互いに上下に平行に配置されるとともに、前記熱処理室を３つの空間に区画する２枚の整流板から成り、上側に位置する第１の整流板は、前記ガス噴出部と対向するその中央領域を除いて、多数のガス流通孔が設けられ、下側に位置する第２の整流板には、その全体にわたって、多数のガス流通孔が設けられている。
【００１５】
このような構成によれば、ガスを上から下に向けて均一に拡散して流すことができるため、例えば基板から上昇してくる昇華物を、冷却されて結晶化する前の気体の段階で、熱処理室から未然にパージし、これにより、昇華物が整流板に付着することを防止できるとともに、プロセス性能（例えば、基板上の塗布膜の膜厚や、現像後のパターン線幅など）の均一化を促進することができる。
【００１６】
この場合、前記第１の整流板のガス流通孔と前記第２の整流板のガス流通孔とが互いに上下で重ならないように、前記第１の整流板のガス流通孔は、孔が設けられていない前記中央領域を中心に放射状に配列されるとともに、前記第２の整流板のガス流通孔は格子状に配列されていることが望ましい。また、前記第２の整流板のガス流通孔の孔径は、前記第２の整流板のガス流通孔の孔径よりも大きいことが望ましい。また、前記第１および第２の整流板によって区画される３つの空間のうち、前記ガス導入部と前記第１の整流板との間に形成される一番上側の第１の空間は、前記ガス導入部からのガスを前記第１の整流板の前記中央領域によって反射させながら第１の整流板に沿って周囲に流す空間として形成され、前記第１の整流板と前記第２の整流板との間に形成される第２の空間は、前記第１の整流板のガス流通孔を通じて流れ込むガスを、前記中央領域の直下に回し込むとともに更に周囲に広げて均一に拡散する空間として形成されていることが望ましい。
【００１７】
また、本発明においては、基板に熱処理を行なう基板熱処理装置内に供給されるパージガスを整流するための整流機構が提供される。この整流機構は、前記基板熱処理装置の筐体に設けられ、供給されるガスを受けてこのガスを基板熱処理装置の熱処理室内に導入するガス導入部と、前記筐体内に設けられ、前記ガス導入部からのガスを前記熱処理室内で均一に拡散させる拡散手段とを備え、前記ガス導入部は、供給されるガスを所定量充填可能なバッファ室と、このバッファ室内のガスを前記熱処理室に向けて直下に流すガス噴出部とを有していることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明においては、基板に熱処理を行なう基板熱処理装置内に供給されるパージガスを整流する整流方法が提供される。この整流方法は、前記基板熱処理装置の熱処理室を、第１および第２の整流板によって３つに区画し、前記基板熱処理装置に供給されるパージガスを、所定量のガスを充填可能なバッファ室内に流し、前記バッファ室内のガスを、前記熱処理室に向けて直下に流すことによって、前記バッファ室と前記第１の整流板との間に形成される第１の空間に導入し、前記第１の空間内に導入されたガスを、前記第１の整流板の中央領域によって反射させながら第１の整流板に沿って周囲に流し、前記第１の空間内のガスを、前記第１の整流板のガス流通孔を通じて、前記第１の整流板と前記第２の整流板との間に形成される第２の空間に導入し、第２の空間内に導入されたガスを、前記第１の整流板の前記中央領域の直下に回し込むとともに、更に周囲に広げて均一に拡散し、前記第２の空間内のガスを、前記第２の整流板のガス流通孔を通じて、前記第２の整流板と基板との間に形成される第３の空間に導入することを特徴とする。
【００１９】
このような整流機構および整流方法によれば、ガス導入部に供給されるエアーの供給方向とは無関係に、エアーを熱処理室内に向けて直下に流すことができるとともに、ガスを上から下に向けて均一に拡散して流すことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
図１〜図３は、本発明が適用される基板処理システムの全体構成を示している。これらの図に示されるように、基板処理システムとしての塗布現像処理システム１は、被処理基板としての半導体ウエハＷをウエハカセットＣＲで複数枚例えば２５枚単位で外部からシステムに搬入し又はシステムから搬出したり、ウエハカセットＣＲに対して半導体ウエハＷを搬入・搬出したりするためのカセットステーション１０と、塗布現像工程の中で１枚ずつ半導体ウエハＷに所定の処理を施す枚葉式の各種処理ユニットを所定位置に多段配置してなる処理ステーション１１と、この処理ステーション１１と隣接して設けられる露光装置（図示せず）との間で半導体ウエハＷを受け渡しするためのインタフェース部１２とを一体に接続した構成を有している。
【００２２】
図１に示されるように、カセットステーション１０では、カセット載置台２０上の突起２０ａの位置に、複数個例えば４個までのウエハカセットＣＲが、それぞれのウエハ出入口を処理ステーション１１側に向けてＸ方向一列に載置されるとともに、カセット配列方向（Ｘ方向）及びウエハカセットＣＲ内に収納されたウエハのウエハ配列方向（Ｚ方向）に移動可能なウエハ搬送体２１が、各ウエハカセットＣＲに選択的にアクセスするようになっている。さらに、このウエハ搬送体２１は、θ方向に回転可能に構成されており、後述するように処理ステーション１１側の第３の組Ｇ３の多段ユニット部に属するアライメントユニット（ＡＬＩＭ）及びイクステンションユニット（ＥＸＴ）にもアクセスできるようになっている。
【００２３】
また、図１に示されるように、処理ステーション１１では、中心部に垂直搬送型の主ウエハ搬送機構２２が設けられ、その周りに全ての処理ユニットが１組または複数の組に亙って多段に配置されている。この例では、５組Ｇ１,Ｇ２,Ｇ３,Ｇ４,Ｇ５の多段配置構成であり、第１及び第２の組Ｇ１,Ｇ２の多段ユニットはシステム正面（図１において手前）側に並置され、第３の組Ｇ３の多段ユニットはカセットステーション１０に隣接して配置され、第４の組Ｇ４の多段ユニットはインタフェース部１２に隣接して配置され、第５の組Ｇ５の多段ユニットは背部側に配置されている。なお、第５の組Ｇ５は、主ウエハ搬送機構２２のメンテナンスのためにレール２５に沿って移動可能に構成されている。
【００２４】
図２に示されるように、第１の組Ｇ１では、カップＣＰ内で半導体ウエハＷをスピンチャックに載せて所定の処理を行う２台のスピンナ型処理ユニット、例えばレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）、及び現像ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。第２の組Ｇ２でも、２台のスピンナ型処理ユニット、例えばレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）及び現像ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）ではレジスト液の排液が機構的にもメンテナンスの上でも面倒であることから、このように下段に配置するのが好ましい。しかし、必要に応じて上段に配置することも可能である。
【００２５】
図３に示されるように、第３の組Ｇ３では、半導体ウエハＷを載置台に載せて所定の処理を行うオーブン型の処理ユニット、例えば下から順にクーリングユニット（ＣＯＬ）、アドヒージョンユニット（ＡＤ）、アライメントユニット（ＡＬＩＭ）、イクステンションユニット（ＥＸＴ）、プリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）及びポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）が重ねられている。第４の組Ｇ４でも、オーブン型の処理ユニット、例えば下から順にクーリングユニット（ＣＯＬ）が２段、イクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）、イクステンションユニット（ＥＸＴ）、プリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）及びポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）が重ねられている。
【００２６】
このように処理温度の低いクーリングユニット（ＣＯＬ）、（ＥＸＴＣＯＬ）を下段に配置し、処理温度の高いベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）やポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）を上段に配置することで、ユニット間の熱的な相互干渉を少なくすることができる。しかし、ランダムな多段配置とすることも可能である。
【００２７】
インタフェース部１２は、奥行方向では処理ステーション１１と同じ寸法を有するが、幅方向では小さなサイズにつくられている。インタフェース部１２の正面部には可搬性のピックアップカセットＣＲと定置型のバッファカセットＢＲとが２段に配置され、背面部には周辺露光装置２３が配設され、中央部にはウエハ搬送体２４が設けられている。このウエハ搬送体２４は、Ｘ，Ｚ方向に移動して両カセットＣＲ，ＢＲ及び周辺露光装置２３にアクセスするようになっている。さらに、ウエハ搬送体２４は、θ方向に回転可能に構成され、処理ステーション１１側の第４の組Ｇ４の多段ユニットに属するイクステンションユニット（ＥＸＴ）にも、及び隣接する露光装置側のウエハ受渡し台（図示せず）にもアクセスできるようになっている。
【００２８】
次に、上記構成の塗布現像処理システム１の処理工程について説明する。
【００２９】
先ず、カセットステーション１０において、ウエハ搬送体２１は、カセット載置台２０上の処理前のウエハを収容しているカセットＣＲにアクセスして、そのカセットＣＲから１枚の半導体ウエハＷを取り出し、これをアライメントユニット（ＡＬＩＭ）に搬送する。
【００３０】
ウエハＷは、このアライメントユニット（ＡＬＩＭ）にて位置合わせが行われた後、主ウエハ搬送機構２２によりアドヒージョンユニット（ＡＤ）へ搬送され疎水化処理が行われ、次いでクーリングユニット（ＣＯＬ）にて所定の冷却処理が行われた後、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）に搬送され、ここでレジストの塗布処理が行われる。
【００３１】
次に、ウエハＷは、プリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）において所定温度で所定時間だけ加熱される。これによって、後述するように、半導体ウエハＷ上の塗布膜から残存溶剤が蒸発除去される。その後、ウエハWは、クーリングユニット（ＣＯＬ）において冷却処理され、その後ウエハ搬送体２６によって搬送され、インタフェース部１２を介して図示しない露光装置により露光処理が行われる。
【００３２】
次に、ウエハＷは、現像ユニット（ＤＥＶ）に搬送され、ここで現像処理が行われた後、ポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）において例えば１００℃で所定時間だけ加熱される。これによって、現像で膨潤したレジストが硬化し、耐薬品性が向上する。その後、ウエハＷは、第３の組Ｇ３のイクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してカセットステーション１０におけるカセットＣＲに戻される。
【００３３】
図４は、基板熱処理装置としての前述したプリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）５１を概略的に示している。図示のように、ユニット５１は本体４１を備えており、本体４１の略中央には熱板（プレート）６２が配置されている。この熱板６２内には図示しないヒータが内蔵されている。熱板６２はヒータによって例えば５０℃〜２５０℃の範囲で調整可能に加熱されるようになっている。また、本体４１には、熱板６２の上方に被せられる上部カバーとしての蓋部５３が設けられている。この蓋部５３は、本体４１とともに、熱板６２を取り囲んで加熱室（熱処理室）Ｓを形成する筐体を構成する。
【００３４】
なお、図示しないが、ウエハＷが載置される熱板６２の表面上には、その外周部の複数箇所（例えば６箇所）に、ウエハＷを熱板６２上に密着させることなく熱板６２上で浮かせて保持するプロキシミティシートが配置されている。
【００３５】
また、本体４１の外周部には、加熱室Ｓのガスを排気するための複数の排気口４２が設けられており、これら排気口４２は排気バルブ７０を介して真空ポンプ４８に接続されている。すなわち、排気口４２、排気バルブ７０、真空ポンプ４８は、加熱室Ｓ内のガスを排気するための排気手段を構成している。
【００３６】
また、蓋部５３の上部中央には、ガス供給源４３からの例えばエアーを加熱室Ｓに導入するためのガス導入部５３ａが設けられている。このガス導入部５３ａは、図６に詳しく示されるように、供給されるエアーを所定量充填可能な比較的広いエアー遊び空間としてのバッファ室７７と、このバッファ室７７の直下にこれと連通するように位置し且つバッファ室７７を加熱室Ｓ内に連通させるバッファ室７７よりも狭いガス噴出部としてのノズル穴７９とを有するハウジング８０から成る。このように、バッファ室７７と、このバッファ室７７から加熱室Ｓに向けて直下に延びるノズル穴７９とを設ければ、ガス導入部５３ａに供給されるエアーの供給方向とは無関係に、エアーを加熱室Ｓ内に向けて直下に流すことができる（エアーが加熱室Ｓ内でその供給方向ばかりに多く流れてしまい、加熱室Ｓ内の片側（エアー供給方向と反対の側）でエアーの広がりが悪くなるという不都合を生じさせないで済む）。
【００３７】
ガス供給源４３からのガス（エアー）は、供給管６５を介してガス導入部５３ａに供給されるようになっている。この場合、供給管６５は、ガス導入部５３ａの一側方からバッファ室７７に連通するようにハウジング８０に接続される。また、供給管６５の途中には、流量調整バルブ５０と、加熱室Ｓへ供給されるエアーの温度を調節する温度調節器４５とが介挿されている。すなわち、ガス供給源４３、供給管６５、バルブ５０、温度調整器４５は、加熱室Ｓ内にガスを供給するためのガス供給手段を構成している。
【００３８】
また、加熱室Ｓには、加熱室Ｓの圧力を計測する圧力計４９が設けられており、圧力計４９による計測結果に基づいて、制御部６１がバルブ５０の開度を調整して加熱室Ｓの圧力調整を行なうようになっている。また、温度調節器４５も制御部６１によって制御されるようになっている。
【００３９】
なお、本実施形態において、加熱室Ｓに供給されるエアーは、２３℃〜２３．５℃に温度調整されるとともに、湿度が約４５％に維持される。しかしながら、プロセス性能を向上させるためには、温度調節器４５によって、エアーの温度を熱板６２の温度に応じて変化させることが望ましい。
【００４０】
また、本実施形態のユニット５１は、ノズル穴７９からその直下に吐出されるエアーを加熱室Ｓの全体に均一に広げるため、改良された２枚の整流板（拡散手段）７０，７２を加熱室Ｓ内に有している。具体的には、２つの整流板７０，７２は、互いに上下に平行に配置されており、加熱室Ｓを３つの空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に区画している。図５の（ａ）に詳しく示されるように、上側の第１の整流板７０は、ノズル穴７９から吐出されるエアーを直下に流すことなく周囲に流すため、ノズル穴７９と対向するその中央部に孔無し領域７４を有するとともに、この孔無し領域７４の周囲に多数の孔７０ａを有している。すなわち、第１の整流板７４には、その中央部の所定の領域（ノズル穴７９と対向する領域）７４にだけ、孔７０ａが設けられていない。この場合、第１の整流板７０の直径を３４５．５ｍｍに設定し、ノズル穴７９の径を４．５ｍｍに設定すると、孔無し領域７４の直径は８０ｍｍに設定される。この寸法は、供給されるエアーの流量に依存する。一方、図５の（ｂ）に示されるように、下側の第２の整流板７２は、その全体にわたって多数の孔７２ａを有している。
【００４１】
また、本実施形態では、第１の整流板７０の孔無し領域７４によって周囲に流されたエアーを、孔無し領域７４の直下に回し込むとともに、更に周囲に広げて加熱室Ｓ内に均一に拡散するために、ノズル穴７９と整流板７０，７２とウエハＷとを特定の距離で配置して、第１の整流板７０および第２の整流板７２の孔径を互いに異ならせるとともに、第１の整流板７０の孔７０ａと第２の整流板７２の孔７２ａとが上下で極力重ならないようにしている。具体的には、ノズル穴７９の開口と第１の整流板７０との間の距離Ｌ１が３ｍｍ、第１の整流板７０と第２の整流板７２との間の距離Ｌ２が８ｍｍ、第２の整流板７２とウエハＷとの間の距離Ｌ３が７ｍｍに設定され（図４参照）、また、第１の整流板７０の孔７０ａと第２の整流板７２の孔７２ａとが上下で極力重ならないように、第１の整流板７０の多数の孔７０ａが孔無し領域７４を中心として放射状に配列されるとともに（図５の（ａ）参照）、第２の整流板７２の多数の孔７２ａが格子状に配列され（図５の（ｂ）参照）、また、第１の整流板７０の孔７０ａの直径が１ｍｍに設定されるとともに、第２の整流板７２の孔７２ａの直径が２ｍｍ（第２の整流板の直径は３４５．５ｍｍ）に設定されている。すなわち、孔のサイズは第１の整流板７０よりも第２の整流板７２の方が大きく（本実施形態では２倍）設定されている。
【００４２】
次に、上記構成のプリベーキングユニット５１の作用について説明する。
【００４３】
まず、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）でレジストの塗布処理が行なわれたウエハWが、プリベーキングユニット５１内に搬送される。この場合、ウエハＷは、蓋部５３が上昇した状態で、主ウエハ搬送機構２２により熱板６２上に載置される。その後、蓋部５３が下降して加熱室Ｓが形成されるとともに、熱板６２によってウエハＷが所定温度例えば１４０℃まで加熱されるとともに、その温度１４０度で所定時間だけ維持される。これによって、ウエハＷ上の塗布膜から残存溶剤が蒸発除去される。
【００４４】
また、このプレベーキング処理においては、レジストからの昇華物が再び凝結してレジストの表面に付着したり、レジストからの昇華物が整流板７０，７２に付着することを防止するために、加熱室Ｓの内部に充満する溶媒分（揮発分）等を外部に排出しながら熱処理することが行なわれる。すなわち、ガス供給源４３から供給管６５を介してガス導入部５３ａに一側方からエアーが供給される。ガス導入部５３ａに供給されたエアーは、一旦、バッファ室７７に充満した後、ノズル穴７９からその直下に吐出され、第１の整流板７０の孔無し領域７４によって反射されながら第１の整流板７０に沿って第１の空間Ｓ１内を周囲に流される。第１の空間Ｓ１内で周囲に広がるエアーは、その後、第１の整流板７０の孔７０ａを通じて、第１の整流板７０と第２の整流板７２との間に形成される第２の空間Ｓ２内に流れる。この時、第１の整流板７０と第２の整流板７２との間の距離Ｌ２が大きく確保されているため、エアーは、孔無し領域７４の直下にも回り込むようになる。これにより、エアーは第２の空間Ｓ２内で均一に広がるようになる。また、この均一に拡散されたエアーは、第２の整流板７２の孔７２ａを通じて、熱板６２およびウエハＷが存在する第３の空間Ｓ３に流れ込み、ウエハＷの表面に吹き付けられるとともに、加熱室Ｓ（第３の空間Ｓ３）内でウエハＷ上のレジスト液中から蒸発した溶媒を伴って、熱板６２の周囲に設けられた排気口４２を通じて外部に排出される。
【００４５】
このようなエアーの給排（エアーパージ／排気）は、図７に示されるように、熱処理の前半もしくは後半で行なわれる。なお、所定のプロセス性能（プロセス反応）を確保するためには、熱処理の中間でエアーの給排を行なうことは望ましくない。エアーの給排によって、処理中に温度変化が生じる場合があるからである。
【００４６】
図示のように、エアーパージ／排気のＯＮ／ＯＦＦタイミング、すなわち、制御部６１によるバルブ５０の開閉タイミングは、ウエハＷの温度（ベーク時間）に関連付けられている。例えば、ベーク時間を９０秒に設定した場合、熱処理の前半にエアーパージ／排気をＯＮする第１のシーケンス（図７中の下側の矢印）では、最初の３０秒（最初の２０秒程度でウエハＷの温度が所定の温度（１４０℃）に達する）だけエアーパージ／排気が行なわれる。この場合、昇華物を有効にパージするため、エアーの流量が４リットル／分ｍに設定される。ただし、プロセス性能を考慮すると、これよりも流量を少なくすることが望ましい。一方、熱処理の後半にエアーパージ／排気をＯＮする第２のシーケンス（図７中の上側の矢印）では、最後の３０秒、すなわち、熱処理開始後６０秒〜９０秒の間で、エアーパージ／排気が行なわれる。この場合、昇華物が整流板７０，７２に付着しないように、エアーの排気流量が８〜１２リットル／分に設定される。無論、ここで示したシーケンスは単なる一例であるが、線幅を考慮すると、第２のシーケンスの方が良く、昇華物を考慮すると、第１のシーケンスの方が良い。
【００４７】
また、このようなエアーの給排が行なわれることによって、ウエハＷ上においてウエハＷの塗布膜から揮発した溶媒分とエアーとが混合されて濃度分布が均一化するとともに、加熱室Ｓ内の温度分布も均一化する。これにより、ウエハＷの表面での処理ムラの発生が防止される。すなわち、エアー（パージガス）は、前述した新規な形態によって上から下に均一拡散して流されることにより、ウエハＷから上昇してくる昇華物を、冷却されて結晶化する前の気体の段階で、加熱室Ｓから未然にパージし、これにより、昇華物が整流板７０，７２に付着することを防止するだけでなく、プロセス性能（ウエハ上のレジスト膜の膜厚や、現像後のパターン線幅など）の均一化を促進する。つまり、エアーによって加熱室Ｓ内に所望の気流を発生させて、溶剤雰囲気・酸性雰囲気を所定量パージすると、加熱室Ｓ内がベーク処理中に所望の状態で攪拌されて、ウエハＷ面内でのレジスト成分揮発の偏りが改善されるとともに、加熱室Ｓ内の溶剤・酸の飽和量を制御することができ（飽和濃度を一定にできる）、膜質の制御（膜中を均一にする）を行なうことができる。なお、加熱室Ｓ内を攪拌する手段としては、加熱室Ｓ内に設置した天板（整流板でも良い）を上下に移動させたり、回転させたりすることも考えられる。
【００４８】
以上説明した作用効果は、前述したように、バッファ７７および孔無し領域７４を設け、ノズル穴７９と整流板７０，７２とウエハＷとを特定の距離で配置するとともに、整流板７０，７２の孔の配置・寸法を改良したことにより得られるものである。そして、このような作用効果は、図８〜図１０に示される実験データからも明らかとなっている。なお、これらのデータは、以下の条件によって行なわれた。
（条件）
エアー供給量                      ３      リットル／分
整流板の直径              ３４５．５      ｍｍ
第１の整流板の孔径                １      ｍｍ
第２の整流板の孔径                ２      ｍｍ
図８は、熱板６２の各温度におけるレジスト膜厚とベーク時間との関係を示したものである。図中、黒丸のプロットは熱板６２の温度が５０℃のものであり、白丸のプロットは熱板６２の温度が７０℃のものであり、白三角のプロットは熱板６２の温度が９０℃のものであり、白四角のプロットは熱板６２の温度が１１０℃のものであり、×のプロットは熱板６２の温度が１３０℃のものである。図示のように、熱板６２の温度によってレジスト膜を制御でき、しかも、処理時間の全体にわたってレジスト膜厚が均一に維持されていることが分かる。
【００４９】
図９は、ノズル穴７９と整流板７０，７２とウエハＷとの間の距離が線幅（ＣＤ）に及ぼす影響を示したものである。図中、横軸の測定点０〜４８は、図１１に示されるように、ウエハＷのアライメント用のノッチＮを通る径線（ウエハＷの中心を通る線）ｌ上に２４個の点を等間隔にとり（図１１の（ｂ）参照）、また、径線ｌと直交する径線ｍ上に２４個の点を等間隔にとって、それぞれの点を1〜４８として設定したものであり、本実施形態では、径線ｍ上の点を1〜２４とし、径線ｌ上の点を２５〜４８としている。また、図９中、実線のプロットは、前述したように、ノズル穴７９の開口と第１の整流板７０との間の距離Ｌ１を３ｍｍ、第１の整流板７０と第２の整流板７２との間の距離Ｌ２を８ｍｍ、第２の整流板７２とウエハＷとの間の距離Ｌ３を７ｍｍに設定した時のデータであり、破線のプロットは、ノズル穴７９の開口と第１の整流板７０との間の距離Ｌ１を３ｍｍ、第１の整流板７０と第２の整流板７２との間の距離Ｌ２を４ｍｍ、第２の整流板７２とウエハＷとの間の距離Ｌ３を７ｍｍに設定した時のデータである。これらのデータから分かるように、本実施形態の３−８−７の距離設定（実線）によれば、各径線ｌ，ｍの端部の特異領域を除き、ウエハＷの全体にわたって線幅（ＣＤ）が略均一に維持される。これに対して、破線で示されるデータでは、第１の整流板７０と第２の整流板７２との間の距離が十分に確保されていないため、エアーが第２の空間Ｓ２内で均一に拡散せず、また、孔無し領域７４の直下にエアーが十分に回り込まないため、ウエハＷ上の位置によって線幅が大きく異なる。
【００５０】
図１０は、孔無し領域７４の有無および孔無し領域７４の直径が線幅（ＣＤ）に及ぼす影響を示したものである。図中、実線のひし形のプロットは、孔無し領域７４を設けなかった場合（塞ぎなし）のものであり、実線の四角のプロットは、孔無し領域７４の直径を８０ｍｍに設定した場合のものであり、実線の白丸のプロットは、孔無し領域７４の直径を１００ｍｍに設定した場合のものであり、破線のひし形のプロットは、孔無し領域７４の直径を１２０ｍｍに設定した場合のものである。また、図中、横軸の測定点０〜４８のとり方は図９の場合と同様である。この図から分かるように、第１の整流板７０の中央部に孔無し領域７４を設け、この孔無し領域７４の直径を８０ｍｍに設定した場合（第１の整流板７０の直径およびノズル穴７９の直径に依存する）に、線幅（ＣＤ）の均一性が最も良好になる。また、孔無し領域７４を設けない場合、あるいは。孔無し領域７４の直径を大きくすればするほど、線幅の均一性が悪化する。
【００５１】
以上のように、本実施形態のユニット５１の整流機構によれば、熱処理の前半または後半の短時間で、加熱室Ｓ内のガスを、デッドスペースを形成することなく均一且つ大量に置換することができる。すなわち、昇華物の置換効率が従来よりも格段に向上し、プロセス性能を大幅に向上させることができる。
【００５２】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できることは言うまでもない。例えば、前述した実施形態では、本発明がプリベーキングユニット５１に適用されているが、他の全ての熱処理装置に本発明を適用することができる。また、前述した実施形態では、パージガスとしてエアーが使用されているが、窒素や不活性ガスなど、状況に応じて種々のガスをパージガスとして使い分けることができる。また、前述した実施形態においては、図１２に示されるように、バッファ室７７内に複数のフィン９０を設け、図中矢印で示されるように供給管６５からノズル穴７９に至る流通経路を長くしても良い。これにより、ガス導入部５３ａに供給されたエアーはバッファ室７７内で攪拌され、ノズル穴７９からその直下に安定した量のエアーを吐出することができる。
【００５３】
また、上記実施形態では、被処理基板として半導体ウエハを用いた場合について説明したが、これに限らず、例えばＬＣＤ用のガラス基板やマスク用レチクル基板等、他の被処理基板であってもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の基板熱処理装置及びその整流機構並びに整流方法によれば、パージガスを処理空間内に均一に供給してプロセス性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板熱処理装置を含む基板処理システムの平面図である。
【図２】図１の基板処理システムの正面図である。
【図３】図１の基板処理システムの背面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る基板熱処理装置の概略断面図である。
【図５】（ａ）は図４の基板熱処理装置に設けられる第１の整流板の平面図、（ｂ）は図４の基板熱処理装置に設けられる第２の整流板の平面図である。
【図６】（ａ）は図４の基板熱処理装置に設けられる整流機構の作用説明図、（ｂ）は（ａ）の整流機構を構成するガス導入部の断面図である。
【図７】図４の基板熱処理装置の作用効果を実証する実験データである。
【図８】図４の基板熱処理装置の作用効果を実証する実験データである。
【図９】図４の基板熱処理装置の作用効果を実証する実験データである。
【図１０】図４の基板熱処理装置の作用効果を実証する実験データである。
【図１１】図９および図１０の実験データにおける基板上の測定点のとり方を説明するための図である。
【図１２】ガス導入部の変形例を示す概略図である。
【図１３】従来の基板熱処理装置におけるパージガスの流れを示す概略図である。
【符号の説明】
４１…本体
５１…プリベーキングユニット
５３…蓋部
５３ａ…ガス導入部
６２…熱板（プレート）
７０…第１の整流板（拡散手段）
７２…第２の整流板（拡散手段）
７７…バッファ室
７９…ノズル穴（ガス噴出部）
Ｓ…加熱室（熱処理室）
Ｗ…基板
【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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