(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に熱処理を行う基板熱処理装置であって、
基板を支持する支持手段と、
前記支持手段に支持された基板を取り囲む筐体と、
前記支持手段に支持された基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置された複数の給気口を有し、前記複数の給気口から前記筐体内に気体を供給する給気手段と、
前記支持手段に支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の排気口を有し、前記複数の排気口から前記筐体内の気体を排出する排気手段と、
前記給気手段に気体を供給する気体供給源とを備え、
前記複数の給気口および前記複数の排気口は、前記支持手段に支持された基板の上方の領域から基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に気流が形成されるように配置されたことを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項２】
基板に熱処理を行う基板熱処理装置であって、
基板を支持する支持手段と、
前記支持手段に支持された基板を取り囲む筐体と、
前記支持手段に支持された基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置された複数の給気口を有し、前記複数の給気口から前記筐体内に気体を供給する給気手段と、
前記支持手段に支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の排気口を有し、前記複数の排気口から前記筐体内の気体を排出する排気手段と、
前記給気手段による気体の供給量を調整する供給量調整手段と、
前記排気手段による気体の排出量を調整する排出量調整手段とを備え、
前記複数の給気口および前記複数の排気口は、前記支持手段に支持された基板の上方の領域から基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に気流が形成されるように配置されたことを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項３】
基板に熱処理を行う基板熱処理装置であって、
基板を支持する支持手段と、
前記支持手段に支持された基板を取り囲む筐体と、
前記支持手段に支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の給気口を有し、前記複数の給気口から前記筐体内に気体を供給する給気手段と、
前記支持手段に支持された基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置された複数の排気口を有し、前記複数の排気口から前記筐体内の気体を排出する排気手段とを備え、
前記複数の給気口および前記複数の排気口は、前記支持手段に支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域から基板の上方の領域に気流が形成されるように配置されたことを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項４】
基板に熱処理を行う基板熱処理装置であって、
基板を支持する支持手段と、
前記支持手段に支持された基板を取り囲む筐体と、
前記支持手段に支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の給気口を有し、前記複数の給気口から前記筐体内に気体を供給する給気手段と、
前記支持手段に支持された基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置された複数の排気口を有し、前記複数の排気口から前記筐体内の気体を排出する排気手段と、
前記給気手段による気体の供給量を調整する供給量調整手段と、
前記排気手段による気体の排出量を調整する排出量調整手段とを備え、
前記複数の給気口および前記複数の排気口は、前記支持手段に支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域から基板の上方の領域に気流が形成されるように配置されたことを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項５】
基板に熱処理を行う基板熱処理装置であって、
基板を支持する支持手段と、
前記支持手段に支持された基板を取り囲む筐体と、
前記筐体内に気体を供給する給気手段と、
前記支持手段に支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の排気口を有し、前記複数の排気口から前記筐体内の気体を排出する排気手段とを備え、
前記給気手段は、導入口および複数の給気口を有するチャンバを含み、
前記チャンバの複数の給気口は、前記支持手段に支持された基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置され、
前記導入口から前記チャンバ内に導入された気体が前記複数の給気口から前記筐体内に供給され、
前記複数の給気口および前記複数の排気口は、前記支持手段に支持された基板の上方の領域から基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に気流が形成されるように配置されたことを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項６】
基板に熱処理を行う基板熱処理装置であって、
基板を支持する支持手段と、
前記支持手段に支持された基板を取り囲む筐体と、
前記支持手段に支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の給気口を有し、前記複数の給気口から前記筐体内に気体を供給する給気手段と、
前記筐体内の気体を排出する排気手段とを備え、
前記排気手段は、複数の排気口および導出口を有するチャンバを含み、
前記チャンバの複数の排気口は、前記支持手段に支持された基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置され、
前記複数の排気口から前記チャンバ内に導入された前記筐体内の気体が前記チャンバの前記導出口から排出され、
前記複数の給気口および前記複数の排気口は、前記支持手段に支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域から基板の上方の領域に気流が形成されるように配置されたことを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項７】
内部に処理空間を備えた基板熱処理装置であって、
前記処理空間の下方で基板を支持する支持手段と、
前記処理空間に気体を供給する給気手段と、
前記支持手段に支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の排気口を有し、前記複数の排気口から前記処理空間の気体を排出する排気手段とを備え、
前記給気手段は、導入口および複数の給気口を有するチャンバを含み、
前記チャンバの複数の給気口は、前記支持手段に支持された基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置され、
前記導入口から前記チャンバ内に導入された気体が前記複数の給気口から前記処理空間に供給され、
前記複数の給気口および前記複数の排気口は、前記支持手段に支持された基板の上方の領域から基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に気流が形成されるように配置されたことを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項８】
前記複数の排気口は、前記チャンバの周囲に設けられることを特徴とする請求項７記載の基板熱処理装置。
【請求項９】
内部に処理空間を備えた基板熱処理装置であって、
前記処理空間の下方で基板を支持する支持手段と、
前記支持手段に支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の給気口を有し、前記複数の給気口から前記処理空間に気体を供給する給気手段と、
前記処理空間の気体を排出する排気手段とを備え、
前記排気手段は、複数の排気口および導出口を有するチャンバを含み、
前記チャンバの複数の排気口は、前記支持手段に支持された基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置され、
前記複数の排気口から前記チャンバ内に導入された前記処理空間の気体が前記チャンバの前記導出口から排出され、
前記複数の給気口および前記複数の排気口は、前記支持手段に支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域から基板の上方の領域に気流が形成されるように配置されたことを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項１０】
前記複数の給気口は、前記チャンバの周囲に設けられることを特徴とする請求項９記載の基板熱処理装置。
【請求項１１】
前記給気手段により供給されて前記排気手段により排出される気体の流れが前記支持手段に支持された基板に接触しないように前記給気手段による気体の供給量および前記排気手段による気体の排出量の少なくとも一方を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の基板熱処理装置。
【請求項１２】
前記給気手段の前記給気口において前記排気口側の内壁は、前記排気口に向かう方向に傾斜したことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の基板熱処理装置。
【請求項１３】
前記排気手段の前記排気口において前記給気口側の内壁は、前記給気口に向かう方向に傾斜したことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の基板熱処理装置。
【請求項１４】
前記給気手段の前記給気口と前記支持手段に支持された基板との間の距離が７ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の基板熱処理装置。
【請求項１５】
前記基板はレジスト膜を有する基板であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の基板熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に所定の熱処理を行う基板熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示装置用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板の処理工程の１つに、基板上にレジストパターンを形成するフォトリソグラフィ工程がある。フォトリソグラフィ工程では、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われる。
【０００３】
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。
【０００４】
このような熱処理は、基板加熱装置（ホットプレート）、基板冷却装置（クーリングプレート）等の基板熱処理装置を用いて行われる。熱処理時には、基板加熱装置で基板を昇温した後、基板冷却装置で基板を常温まで降温する。
【０００５】
図７は従来の基板熱処理装置の概略構成を示す模式的断面図である。図７の基板熱処理装置は基板加熱装置である。
【０００６】
図７において、基板熱処理装置は、基板搬入出口３２を有する筐体３１を備える。筐体３１の基板搬入出口３２には、シャッタ３３がエアシリンダ等の駆動装置３４により開閉自在に設けられている。
【０００７】
筐体３１内には加熱プレート３５が配置されている。加熱プレート３５の上面には、基板Ｗの裏面を支持する３つの球状スペーサ３６が三角形状に配置されている。また、加熱プレート３５には、ヒータ、ぺルチェ素子等からなる熱源（図示せず）が内蔵されている。
【０００８】
筐体３１内の上部には、不活性ガス供給チャンバ３８が配設されている。不活性ガス供給チャンバ３８の上面には不活性ガス導入口３９が設けられ、下面には複数の不活性ガス吹き出し孔４０が設けられている。
【０００９】
不活性ガス供給チャンバ３８の不活性ガス導入口３９には、窒素ガス等の不活性ガスを導く給気管路４２が接続されている。給気管路４２は、流量調整弁４３を介して窒素ガス等の不活性ガスを供給するガス供給源（図示せず）に接続されている。加熱プレート３５と不活性ガス供給チャンバ３８との間には処理空間８０が形成されている。
【００１０】
また、加熱プレート３５の周囲には複数の排気口４１が設けられている。複数の排気口４１は、排気管路４５を介して工場の排気設備（図示せず）に接続されている。
【００１１】
基板Ｗの搬入または搬出時には、駆動装置３４によりシャッタ３３が開かれ、基板搬入出口３２が開放される。そして、開放された基板搬入出口３２を通して筐体３１内に基板Ｗが搬入または搬出される。
【００１２】
例えば、プリベーク処理時には、レジスト液が塗布された基板Ｗが加熱プレート３５の球状スペーサ３６上に支持され、加熱プレート３５に内蔵された熱源により約１００℃に昇温される。それにより、基板Ｗ上のレジスト液中から余分な溶媒が蒸発して除去される。
【００１３】
このとき、給気管路４２から不活性ガスが不活性ガス供給チャンバ３８内に供給され、さらに不活性ガス吹き出し孔４０を通して処理空間８０内に供給される。処理空間８０に供給された不活性ガスは、処理空間８０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４１から排気管路４５を通して外部に排気される。
【００１４】
プリベーク処理の終了後、基板Ｗは基板冷却装置に移され、ほぼ常温にまで降温される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
基板熱処理装置による基板の熱処理において、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は、加熱プレート３５上の球状スペーサ３６に支持された基板Ｗの温度均一性の程度に影響される。したがって、基板Ｗの温度均一性を保つために、加熱プレート３５の温度均一性を保ち、不活性ガスの流量および排気流量を調整している。
【００１６】
しかしながら、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いる。このため、基板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おり、基板の温度均一性をさらに向上させる必要が生じている。その結果、基板熱処理装置の加熱プレート３５の温度均一性を保ち、不活性ガスの流量および排気流量を調整するのみでは、要求される基板の温度均一性を確保することが困難になってきた。
【００１７】
本発明の目的は、基板の温度均一性を向上させることができる基板熱処理装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明に係る基板熱処理装置は、基板に熱処理を行う基板熱処理装置であって、基板を支持する支持手段と、支持手段に支持された基板を取り囲む筐体と、支持手段に支持された基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置された複数の給気口を有し、複数の給気口から筐体内に気体を供給する給気手段と、支持手段に支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の排気口を有し、複数の排気口から筐体内の気体を排出する排気手段と、給気手段に気体を供給する気体供給源とを備え、複数の給気口および複数の排気口は、支持手段に支持された基板の上方の領域から基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に気流が形成されるように配置されたものである。
【００１９】
本発明に係る基板熱処理装置においては、気体供給源から給気手段に気体が供給され、給気手段により基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置された複数の給気口から筐体内に気体が供給されるとともに排気手段により基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の排気口から筐体内の気体が排出されつつ、支持手段に支持された基板に熱処理が行われる。
【００２０】
この場合、基板の上方の領域から基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に気体の流れが形成されるので、気体が支持手段に支持された基板に影響を与えることが防止される。それにより、筐体内に支持された基板の温度均一性が向上するとともに、基板からの蒸発成分の再付着による基板の汚染が防止される。また、筐体内の気体の流れが基板に直接接触することが防止される。その結果、基板の処理の均一性を向上させることができる。
【００２１】
第２の発明に係る基板熱処理装置は、基板に熱処理を行う基板熱処理装置であって、基板を支持する支持手段と、支持手段に支持された基板を取り囲む筐体と、支持手段に支持された基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置された複数の給気口を有し、複数の給気口から筐体内に気体を供給する給気手段と、支持手段に支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の排気口を有し、複数の排気口から筐体内の気体を排出する排気手段と、給気手段による気体の供給量を調整する供給量調整手段と、排気手段による気体の排出量を調整する排出量調整手段とを備え、複数の給気口および複数の排気口は、支持手段に支持された基板の上方の領域から基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に気流が形成されるように配置されたものである。
【００２２】
本発明に係る基板熱処理装置においては、給気手段により基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置された複数の給気口から筐体内に気体が供給されるとともに排気手段により基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の排気口から筐体内の気体が排出されつつ、支持手段に支持された基板に熱処理が行われる。また、供給量調整手段により気体の供給量が調整され、排出量調整手段により気体の排出量が調整される。
【００２３】
この場合、基板の上方の領域から基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に気体の流れが形成されるので、気体が支持手段に支持された基板に影響を与えることが防止される。それにより、筐体内に支持された基板の温度均一性が向上するとともに、基板からの蒸発成分の再付着による基板の汚染が防止される。また、筐体内の気体の流れが基板に直接接触することが防止される。その結果、基板の処理の均一性を向上させることができる。
【００２４】
第３の発明に係る基板熱処理装置は、基板に熱処理を行う基板熱処理装置であって、基板を支持する支持手段と、支持手段に支持された基板を取り囲む筐体と、支持手段に支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の給気口を有し、複数の給気口から筐体内に気体を供給する給気手段と、支持手段に支持された基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置された複数の排気口を有し、複数の排気口から筐体内の気体を排出する排気手段とを備え、複数の給気口および複数の排気口は、支持手段に支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域から基板の上方の領域に気流が形成されるように配置されたものである。
【００２５】
本発明に係る基板熱処理装置においては、給気手段により基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の給気口から筐体内に気体が供給されるとともに排気手段により基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置された複数の排気口から筐体内の気体が排出されつつ、支持手段に支持された基板に熱処理が行われる。
【００２６】
この場合、基板の外側を取り囲む領域の上方の領域から基板の上方の領域に気体の流れが形成されるので、気体が支持手段に支持された基板に影響を与えることが防止される。それにより、筐体内に支持された基板の温度均一性が向上するとともに、基板からの蒸発成分の再付着による基板の汚染が防止される。また、筐体内の気体の流れが基板に直接接触することが防止される。その結果、基板の処理の均一性を向上させることができる。
【００２７】
第４の発明に係る基板熱処理装置は、基板に熱処理を行う基板熱処理装置であって、基板を支持する支持手段と、支持手段に支持された基板を取り囲む筐体と、支持手段に支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の給気口を有し、複数の給気口から筐体内に気体を供給する給気手段と、支持手段に支持された基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置された複数の排気口を有し、複数の排気口から筐体内の気体を排出する排気手段と、給気手段による気体の供給量を調整する供給量調整手段と、排気手段による気体の排出量を調整する排出量調整手段とを備え、複数の給気口および複数の排気口は、支持手段に支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域から基板の上方の領域に気流が形成されるように配置されたものである。
【００２８】
本発明に係る基板熱処理装置においては、給気手段により基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の給気口から筐体内に気体が供給されるとともに排気手段により基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置された複数の排気口から筐体内の気体が排出されつつ、支持手段に支持された基板に熱処理が行われる。また、供給量調整手段により気体の供給量が調整され、排出量調整手段により気体の排出量が調整される。
【００２９】
この場合、基板の外側を取り囲む領域の上方の領域から基板の上方の領域に気体の流れが形成されるので、気体が支持手段に支持された基板に影響を与えることが防止される。それにより、筐体内に支持された基板の温度均一性が向上するとともに、基板からの蒸発成分の再付着による基板の汚染が防止される。また、筐体内の気体の流れが基板に直接接触することが防止される。その結果、基板の処理の均一性を向上させることができる。
【００３０】
第５の発明に係る基板熱処理装置は、基板に熱処理を行う基板熱処理装置であって、基板を支持する支持手段と、支持手段に支持された基板を取り囲む筐体と、筐体内に気体を供給する給気手段と、支持手段に支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の排気口を有し、複数の排気口から筐体内の気体を排出する排気手段とを備え、給気手段は、導入口および複数の給気口を有するチャンバを含み、チャンバの複数の給気口は、支持手段に支持された基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置され、導入口からチャンバ内に導入された気体が複数の給気口から筐体内に供給され、複数の給気口および複数の排気口は、支持手段に支持された基板の上方の領域から基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に気流が形成されるように配置されたものである。
【００３１】
本発明に係る基板熱処理装置においては、チャンバの導入口からチャンバ内に導入された気体が基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置された複数の給気口から筐体内に供給されるとともに排気手段により基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の排気口から筐体内の気体が排出されつつ、支持手段に支持された基板に熱処理が行われる。
【００３２】
この場合、基板の上方の領域から基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に気体の流れが形成されるので、気体が支持手段に支持された基板に影響を与えることが防止される。それにより、筐体内に支持された基板の温度均一性が向上するとともに、基板からの蒸発成分の再付着による基板の汚染が防止される。また、筐体内の気体の流れが基板に直接接触することが防止される。その結果、基板の処理の均一性を向上させることができる。
【００３３】
第６の発明に係る基板熱処理装置は、基板に熱処理を行う基板熱処理装置であって、基板を支持する支持手段と、支持手段に支持された基板を取り囲む筐体と、支持手段に支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の給気口を有し、複数の給気口から筐体内に気体を供給する給気手段と、筐体内の気体を排出する排気手段とを備え、排気手段は、複数の排気口および導出口を有するチャンバを含み、チャンバの複数の排気口は、支持手段に支持された基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置され、複数の排気口からチャンバ内に導入された筐体内の気体がチャンバの導出口から排出され、複数の給気口および複数の排気口は、支持手段に支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域から基板の上方の領域に気流が形成されるように配置されたものである。
【００３４】
本発明に係る基板熱処理装置においては、給気手段により基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の給気口から筐体内に気体が供給されるとともに基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置されたチャンバの複数の排気口からチャンバ内に導入された気体が導出口から排出されつつ、支持手段に支持された基板に熱処理が行われる。
【００３５】
この場合、基板の外側を取り囲む領域の上方の領域から基板の上方の領域に気体の流れが形成されるので、気体が支持手段に支持された基板に影響を与えることが防止される。それにより、筐体内に支持された基板の温度均一性が向上するとともに、基板からの蒸発成分の再付着による基板の汚染が防止される。また、筐体内の気体の流れが基板に直接接触することが防止される。その結果、基板の処理の均一性を向上させることができる。
【００３６】
第７の発明に係る基板熱処理装置は、内部に処理空間を備えた基板熱処理装置であって、処理空間の下方で基板を支持する支持手段と、処理空間に気体を供給する給気手段と、支持手段に支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の排気口を有し、複数の排気口から処理空間の気体を排出する排気手段とを備え、給気手段は、導入口および複数の給気口を有するチャンバを含み、チャンバの複数の給気口は、支持手段に支持された基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置され、導入口からチャンバ内に導入された気体が複数の給気口から処理空間に供給され、複数の給気口および複数の排気口は、支持手段に支持された基板の上方の領域から基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に気流が形成されるように配置されたものである。
【００３７】
本発明に係る基板熱処理装置においては、チャンバの導入口からチャンバ内に導入された気体が基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置された複数の給気口から処理空間に供給されるとともに排気手段により基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の排気口から処理空間の気体が排出されつつ、支持手段に支持された基板に熱処理が行われる。
【００３８】
この場合、基板の上方の領域から基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に気体の流れが形成されるので、気体が支持手段に支持された基板に影響を与えることが防止される。それにより、処理空間の下方で支持された基板の温度均一性が向上するとともに、基板からの蒸発成分の再付着による基板の汚染が防止される。また、処理空間の気体の流れが基板に直接接触することが防止される。その結果、基板の処理の均一性を向上させることができる。
【００３９】
第８の発明に係る基板熱処理装置は、第７の発明に係る基板熱処理装置の構成において、排気口は、チャンバの周囲に設けられるものである。
【００４０】
第９の発明に係る基板熱処理装置は、内部に処理空間を備えた基板熱処理装置であって、処理空間の下方で基板を支持する支持手段と、支持手段に支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の給気口を有し、複数の給気口から処理空間に気体を供給する給気手段と、処理空間の気体を排出する排気手段とを備え、排気手段は、複数の排気口および導出口を有するチャンバを含み、チャンバの複数の排気口は、支持手段に支持された基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置され、複数の排気口からチャンバ内に導入された処理空間の気体がチャンバの導出口から排出され、複数の給気口および複数の排気口は、支持手段により支持された基板の外側を取り囲む領域の上方の領域から基板の上方の領域に気流が形成されるように配置されたものである。
【００４１】
本発明に係る基板熱処理装置においては、給気手段により基板の外側を取り囲む領域の上方の領域に配置された複数の給気口から処理空間に気体が供給されるとともに基板の上面の全域に対向する領域に分散的に配置されたチャンバの複数の排気口からチャンバ内に導入された気体が導出口から排出されつつ、支持手段に支持された基板に熱処理が行われる。
【００４２】
この場合、基板の外側を取り囲む領域の上方の領域から基板の上方の領域に気体の流れが形成されるので、気体が支持手段に支持された基板に影響を与えることが防止される。それにより、処理空間の下方で支持された基板の温度均一性が向上するとともに、基板からの蒸発成分の再付着による基板の汚染が防止される。また、処理空間の気体の流れが基板に直接接触することが防止される。その結果、基板の処理の均一性を向上させることができる。
【００４３】
第１０の発明に係る基板熱処理装置は、第９の発明に係る基板熱処理装置の構成において、給気口は、チャンバの周囲に設けられるものである。
【００４４】
第１１の発明に係る基板熱処理装置は、第１〜第１０のいずれかの発明に係る基板熱処理装置の構成において、給気手段により供給されて排気手段により排出される気体の流れが支持手段に支持された基板に接触しないように給気手段による気体の供給量および排気手段による気体の排気量の少なくとも一方を制御する制御手段をさらに備えたものである。
【００４５】
この場合、気体の流れが支持手段に支持された基板に接触しないように気体の供給量および気体の排出量の少なくとも一方が制御手段により制御される。それにより、基板の温度均一性がさらに向上するとともに、基板上からの蒸発成分の再付着による基板の汚染が十分に防止される。
【００４６】
第１２の発明に係る基板熱処理装置は、第１〜第１１のいずれかの発明に係る基板熱処理装置の構成において、給気手段の給気口において排気口側の内壁は、排気口に向かう方向に傾斜したものである。
【００４７】
この場合、給気口から筐体内に供給される気体が排気口の方向に流れやすくなる。それにより、筐体内の上部の給気口から筐体内の上部の排気口に向かう気体の流れが形成されやすくなり、筐体内の気体の流れが基板に直接接触することが十分に防止される。
【００４８】
第１３の発明に係る基板熱処理装置は、第１〜第１２のいずれかの発明に係る基板熱処理装置の構成において、排気手段の排気口において給気口側の内壁は、給気口に向かう方向に傾斜したものである。
【００４９】
この場合、給気口から筐体内に供給された気体が排気口に流れ込みやすくなる。それにより、筐体内の上部の給気口から筐体内の上部の排気口に向かう気体の流れが形成されやすくなり、筐体内の気体の流れが基板に直接接触することが十分に防止される。
【００５０】
第１４の発明に係る基板熱処理装置は、第１〜１３のいずれかの発明に係る基板熱処理装置の構成において、給気手段の給気口と支持手段に支持された基板との間の距離が７ｍｍ以上１５ｍｍ以下であるものである。
【００５１】
この場合、筐体内の気体の流れが基板に接触せず、かつ基板の上方で熱の対流が生じない。それにより、基板の温度均一性が十分に向上する。
【００５２】
第１５の発明に係る基板熱処理装置は、第１〜１４のいずれかの発明に係る基板熱処理装置の構成において、基板はレジスト膜を有する基板であることを特徴とするものである。
【００５３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一参考例における基板熱処理装置の模式的断面図である。図１の基板熱処理装置は基板加熱装置である。
【００５４】
図１において、基板熱処理装置は、基板搬入出口２を有する筐体１を備える。筐体１の基板搬入出口２には、シャッタ３がエアシンダ等の駆動装置４により開閉自在に設けられている。
【００５５】
筐体１内には円形の加熱プレート５が配置されている。加熱プレート５の上面には、基板Ｗの裏面を支持する３つの球状スペーサ６が三角形状に配置されている。また、加熱プレート５には、ヒータ、ペルチェ素子等からなる熱源（図示せず）が内蔵されている。
【００５６】
筐体１内の上部には、不活性ガス供給チャンバ８が配設されている。不活性ガス供給チャンバ８の下面は、例えばアルミニウム、銅等の熱伝導率の高い材質で形成されている。それにより、放熱性が良好となる。
【００５７】
不活性ガス供給チャンバ８の上面の中央部には不活性ガス導入口９が設けられ、不活性ガス供給チャンバ８の下面の中央部には円形の不活性ガス吹き出し口１０が設けられている。加熱プレート５と不活性ガス供給チャンバ８との間には処理空間５０が形成されている。
【００５８】
不活性ガス供給チャンバ８の上部には、例えばステンレスからなるカバー部材１１が設けられている。カバー部材１１と不活性ガス供給チャンバ８との間に空気断熱層６０が形成されている。
【００５９】
不活性ガス供給チャンバ８の不活性ガス導入口９には、窒素ガス等の不活性ガスを供給するガス供給系１３が接続されている。ガス供給系１３は、不活性ガスを不活性ガス供給チャンバ８の不活性ガス導入口９に導く給気管路１４、給気管路１４内の不活性ガスの流量を測定する流量計１５、不活性ガスの流量を調整する流量調整弁１６および不活性ガスを供給するガス供給源１７を備える。
【００６０】
ガス供給源１７から流量調整弁１６、流量計１５および給気管路１４を通して不活性ガスが不活性ガス供給チャンバ８内に供給され、さらに不活性ガス吹き出し口１０を通して処理空間５０内に供給される。
【００６１】
筐体１内の上部における不活性ガス供給チャンバ８の周囲には、複数の排気口１２が設けられている。複数の排気口１２には排気系１８が接続されている。排気系１８は、各排気口１２と工場の排気用力設備２１とを接続する排気管路１９および排気管路１９内の通気量を調整するダンパ２０を備える。
【００６２】
処理空間５０に供給された不活性ガスは、排気口１２から排気管路１９を通して排気用力設備２１により外部へ排出される。
【００６３】
制御部２５は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）等からなり、流量調整弁１６および各ダンパ２０の動作を制御する。
【００６４】
図２は図１の基板熱処理装置における不活性ガス吹き出し口および排気口の配置を示す図である。
【００６５】
図２に示すように、不活性ガス吹き出し口１０は、不活性ガス供給チャンバ８の中央部に設けられ、複数の排気口１２は、不活性ガス供給チャンバ８の周囲にほぼ等間隔に配置されている。それにより、矢印で示すように、不活性ガス供給チャンバ８の中央部から外周部に向かう不活性ガスの流れが形成される。
【００６６】
参考例および実施例では、球状スペーサ６が支持手段に相当し、ガス供給系１３および不活性ガス供給チャンバ８が給気手段に相当し、排気系１８が排気手段に相当し、ガス供給源１７が気体供給源に相当する。また、不活性ガス吹き出し口１０が給気口に相当し、排気口１２が排気口に相当する。さらに、流量調整弁１６が供給量調整手段に相当し、ダンパ２０が排出量調整手段に相当し、流量調整弁１６、ダンパ２０および制御部２５が制御手段に相当し、ガス供給チャンバ８がチャンバに相当する。
【００６７】
例えば、プリベーク処理時には、レジスト液が塗布された基板Ｗが基板搬入出口２から筐体１内に搬入され、加熱プレート５の球状スペーサ６上に支持される。シャッタ３を閉じることにより、筐体１内は密閉空間となる。加熱プレート５の球状スペーサ６上の基板Ｗは、加熱プレート５に内蔵された熱源により昇温される。それにより、基板Ｗ上のレジスト液中から余分な溶媒が蒸発して除去される。
【００６８】
このとき、ガス供給系１３から不活性ガス導入口９を通して不活性ガス供給チャンバ８内に不活性ガスが供給され、さらに不活性ガス吹き出し口１０を通して処理空間５０に供給される。処理空間５０に供給された不活性ガスは、処理空間５０内で基板Ｗ上のレジスト液から蒸発する溶媒を伴って、排気口１２を通して排気系１８により排出される。通常は、処理空間５０への不活性ガスの供給量と処理空間５０からの排気量とは等しく設定される。
【００６９】
不活性ガス吹き出し口１０が筐体１内の上部の中央部に設けられ、かつ複数の排気口１２が筐体１内の上部の外周部に設けられているので、筐体１内の上部の中央部から筐体１内の上部の外周部に向かう不活性ガスの流れが形成される。それにより、処理空間５０での不活性ガスの流れが基板Ｗに直接当たらず、基板Ｗが不活性ガスの影響を受けることが防止される。
【００７０】
したがって、基板Ｗの温度均一性が向上し、かつ基板Ｗ上のレジスト液から蒸発した溶媒により基板Ｗが汚染されることが防止される。その結果、基板Ｗ上の塗布膜の均一性が向上する。
【００７１】
また、筐体１内の加熱プレート５、シャッタ３および筐体１の内壁が溶媒を伴った不活性ガスにより汚染されることも防止される。
【００７２】
この場合、制御部２５により流量調整弁１６を制御することにより、給気管路１４内の不活性ガスの流量を調整することができる。また、制御部２５により各排気管路１９内のダンパ２０の開度を調整することにより、各排気口１２での排気流量を調整することができる。それにより、筐体１内で不活性ガスの流れを制御することができる。その結果、基板Ｗの温度均一性をさらに向上させるとともに、基板Ｗ上のレジスト液から蒸発した溶媒による基板Ｗの汚染を十分に防止することができる。
【００７３】
不活性ガス供給チャンバ８の下面と球状スペーサ６上に支持された基板Ｗの表面との間の距離（以下、ギャップと呼ぶ）Ｈが所定値よりも小さいと、不活性ガス供給チャンバ８の不活性ガス吹き出し口１０から供給された不活性ガスが基板Ｗに影響を与えやすくなる。一方、ギャップＨが所定値よりも大きいと、不活性ガス供給チャンバ８の不活性ガス吹き出し口１０から供給された不活性ガスが処理空間５０内で対流を起こしやすくなる。
【００７４】
ここで、不活性ガス供給チャンバ８の下面と球状スペーサ６上に支持された基板の表面との間のギャップＨを変えて基板の温度、基板の温度の変動幅および基板の温度のばらつきを示す３σを測定した。その測定結果を図３および表１に示す。
【００７５】
【表１】
0003847473.tif 000002
【００７６】
この測定では、直径２００ｍｍの基板を用い、処理空間５０へ供給する不活性ガスの流量を１Ｌ（リットル）／ｍｉｎとし、処理空間５０からの排気量を１Ｌ／ｍｉｎとした。また、不活性ガス供給チャンバ８の下面はアルミニウムにより形成される。
【００７７】
図３および表１に示すように、ギャップＨが７ｍｍから１５ｍｍの範囲では、基板の温度の変動幅が０．４以下と小さくなり、ギャップＨが１０ｍｍのときに基板の温度の変動幅が最小となっている。したがって、不活性ガス供給チャンバ８の下面と基板の表面との間のギャップＨは、７ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲内に設定することが好ましく、１０ｍｍに設定することがより好ましい。
【００７８】
本参考例の基板熱処理装置においては、不活性ガス供給チャンバ８の上部に空気断熱層６０が設けられているので、不活性ガス供給チャンバ８が外気の温度の影響を受けることが防止される。それにより、不活性ガス供給チャンバ８の表面の温度均一性が高められ、不活性ガス供給チャンバ８内に導入された不活性ガスが一定の温度に保たれる。
【００７９】
なお、空気断熱層６０を設ける代わりに不活性ガス供給チャンバ８の上部に断熱材を設けてもよい。また、空気断熱層６０と断熱材とを組み合わせて設けてもよい。
【００８０】
図４は本発明の他の参考例における基板熱処理装置の模式的断面図である。
図４の基板熱処理装置において、筐体１内の加熱プレート５の上方に不活性ガス供給チャンバ８ａが配設されている。不活性ガス供給チャンバ８ａの上面の中央部に不活性ガス導入口９ａが設けられている。不活性ガス導入口９ａには、給気管路１４が接続されている。不活性ガス導入口９ａから下方に向かって漸次径大となる周壁部１０ｂが延び、不活性ガス供給チャンバ８ａの下面の中央部に不活性ガス吹き出し口１０ａが開口している。
【００８１】
また、不活性ガス供給チャンバ８ａの上面の外周部に複数の不活性ガス排出口１２ａが設けられている。各不活性ガス排出口１２ａには、排気管路１９が接続されている。不活性ガス排出口１２ａから下方に向かって漸次径大となる周壁部１２ｂが延び、不活性ガス供給チャンバ８ａの下面に排気口１２ｃが開口している。
【００８２】
本参考例の基板熱処理装置の他の部分の構成は、図１に示した基板熱処理装置の構成と同様である。
【００８３】
本参考例の基板熱処理装置においては、不活性ガス吹き出し口１０ａおよび排気口１２ｃがともに不活性ガス供給チャンバ８ａに設けられているので、製造が容易になる。
【００８４】
また、給気管路１４に接続される周壁部１０ｂが下方に向かって漸次径大となり、排気管路１９に接続される周壁部１２ｂが下方に向かって漸次径大となっているので、不活性ガス吹き出し口１０ａから供給される不活性ガスが排気口１２ｃの方向に流れやすくなり、かつその不活性ガスが排気口１２ｃ内に流れ込みやすくなる。それにより、不活性ガス吹き出し口８ａから排気口１２ｃに向かう不活性ガスの流れが形成されやすくなる。その結果、基板Ｗの温度均一性がさらに向上するとともに、基板Ｗ上から蒸発した溶媒を伴った不活性ガスによる基板Ｗの汚染が十分に防止される。
【００８５】
図５は本発明の一実施例における基板熱処理装置の不活性ガス吹き出し口および排気口の一例を示す図である。
図５の例では、不活性ガス供給チャンバ８ｂの下面の全域に複数の不活性ガス吹き出し口１０ｂが設けられ、不活性ガス供給チャンバ８ｂの周囲に複数の排気口１２ｂが設けられている。
【００８６】
この場合にも、筐体１内の上部の中央部から筐体１内の上部の外周部に向かう不活性ガスの流れが形成される。
【００８７】
図６は不活性ガス吹き出し口および排気口のさらに他の例を示す図である。
図６の例では、不活性ガス供給チャンバ８ｃの中央部に不活性ガス吹き出し口１０ｃが設けられ、不活性ガス供給チャンバ８ｃの周囲に環状の排気口１２ｃが設けられている。
【００８８】
この場合にも、筐体１内の上部の中央部から筐体１内の上部の外周部に向かう不活性ガスの流れが形成される。
【００８９】
なお、上記参考例および実施例では、不活性ガス吹き出し口１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃが筐体１内の上部の中央部に設けられ、排気口１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃが筐体１内の上部の外周部に設けられているが、不活性ガス吹き出し口を筐体１内の上部の外周部に設け、排気口を筐体１内の上部の中央部に設けてもよい。この場合には、筐体１内の上部の外周部から中央部に向かう不活性ガスの流れが形成される。
【００９０】
上記参考例および実施例では、本発明を基板加熱装置に適用した場合を説明したが、本発明は、基板冷却装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一参考例における基板熱処理装置の模式的断面図である。
【図２】  図１の基板熱処理装置における不活性ガス吹き出し口および排気口の配置を示す図である。
【図３】  不活性ガス供給チャンバの下面と基板の表面との間の距離を変えた場合の基板の温度、基板の温度の変動幅および基板の温度の３σの測定結果を示す図である。
【図４】  本発明の他の参考例における基板熱処理装置の模式的断面図である。
【図５】  本発明の一実施例における基板熱処理装置の不活性ガス吹き出し口および排気口の一例を示す図である。
【図６】  不活性ガス吹き出し口および排気口のさらに他の例を示す図である。
【図７】  従来の基板熱処理装置の模式的断面図である。
【符号の説明】
１  筐体
５  加熱プレート
６  球状スペーサ
８，８ａ，８ｂ，８ｃ  不活性ガス供給チャンバ
９，９ａ  不活性ガス導入口
１０，１０ａ  不活性ガス吹き出し口
１２，１２ｃ  排気口
１３  給気系
１４  給気管路
１６  流量調整弁
１７  ガス供給源
１８  排気系
１９  排気管路
２１  排気用力設備
２５  制御部
【図１】
0003847473.tif 000003
【図２】
0003847473.tif 000004
【図３】
0003847473.tif 000005
【図４】
0003847473.tif 000006
【図５】
0003847473.tif 000007
【図６】
0003847473.tif 000008
【図７】
0003847473.tif 000009