JP4148346B2

JP4148346B2 - 熱処理装置

Info

Publication number: JP4148346B2
Application number: JP2002030360A
Authority: JP
Inventors: 浩新屋; 高広北野
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2022-02-07
Also published as: JP2003234270A; US20070137556A1; US20030145791A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば半導体ウエハ等の被処理基板の表面に形成されるレジスト膜の膜質を制御可能な熱処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体ウエハの製造工程においては、半導体ウエハやＬＣＤ基板等（以下にウエハ等という）の表面に、レジストのパターンを形成するため、フォトリソグラフィ技術が用いられている。このフォトリソグラフィ技術は、ウエハ等の表面にレジスト液を供給（吐出、塗布）してレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、形成されたレジスト膜に回路パターンを露光する露光工程と、露光後のウエハ等に現像液を供給（吐出、塗布）して現像処理を行う現像工程とを有している。
【０００３】
また、上記処理工程間においては、例えばレジスト塗布工程と露光処理工程との間で行われる、レジスト膜中の残留溶剤を蒸発させてウエハ等とレジスト膜との密着性を向上させるための加熱処理｛プリベーク（ＰＡＢ）｝や、露光処理工程と現像処理工程との間で行われる、フリンジの発生を防止するため、あるいは化学増幅型レジスト（ＣＡＲ：chemically amplified resist）における酸触媒反応を誘起するための加熱処理｛ポストエクスポージャーベーク（ＰＥＢ）｝や、現像処理工程後に行われる、レジスト中の残留溶剤（残留溶媒）や現像時にレジスト中に取り込まれたリンス液を除去し、ウェットエッチング時の浸み込みを改善するための加熱処理（ポストベーク）等、種々の加熱処理が行われている。
【０００４】
これらフォトリソグラフィー工程においては、回路パターンや線幅（ＣＤ）の微細化が進むにつれて、パターン線幅のウエハ面内均一性（ＣＤ均一性）が厳しく求められており、パターン寸法に大きく影響を与えるとされていた現像工程及びＰＥＢ工程以外に、露光前の工程における線幅変動要因を改善することが求められている。
【０００５】
そこで従来では、ウエハ表面に形成されたレジスト膜の膜厚均一性の向上を図ることにより、線幅変動の改善を行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、レジスト膜の膜厚が均一であっても、例えばレジスト膜に残留する溶剤量等のレジスト構成物の量分布や、レジスト中の保護基の比率分布差、レジスト中のポリマーの集結状態差等、レジスト膜の化学的、物理的性質（以下に膜質という）の差によって線幅が異なる膜質変化起因の線幅変動が確認されるに至り、レジスト膜の膜質均一性を改善することが非常に重要となっている。
【０００７】
ここで、上記膜質変化起因の一つである残留溶剤量の分布差は、主にレジスト膜形成工程やプリベーク工程において生じることが分かっている。
【０００８】
この発明は上記事情に鑑みなされたもので、膜質均一性に影響を与えるレジスト膜の残留溶剤量（残留溶媒量）をプリベーク工程中に制御可能な熱処理装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の第１の熱処理装置は、熱源を有し、表面に処理膜が形成された被処理基板を載置する載置台と、上記載置台に保持された被処理基板を収容する処理室とを具備する熱処理装置において、上記処理室内のガスを排気可能な排気手段と、上記被処理基板と排気手段との間に設けられ、異なる同心円上で開口率が異なり、かつ、開口率が上記処理膜の異なる同心円上における異なる残留溶剤の揮発速度に応じて変更可能な天板と、を具備することを特徴とする（請求項１）。この場合、上記天板の中心部の開口率を外周部の開口率に対して大きく形成するか、あるいは、小さく形成することができる（請求項２）。また、天板は、開口率の異なる多孔質材によって形成する方が好ましい（請求項３）。
【００１０】
この発明の第３の熱処理装置は、熱源を有し、表面に処理膜が形成された被処理基板を載置する載置台と、上記載置台に保持された被処理基板を収容する処理室とを具備する熱処理装置において、上記被処理基板表面の異なる同心円上で、上記処理室内のガスを排気可能な複数の排気手段と、上記被処理基板表面の異なる同心円上で、上記処理室内にガスを供給可能な複数のガス供給手段と、上記排気手段が排気するガスの排気量をそれぞれ調節可能な複数の排気量調節手段と、上記ガス供給手段が供給するガスの供給量をそれぞれ調節可能な複数の供給量調節手段と、上記ガス供給手段が供給するガスの溶剤濃度を調節するガス濃度調節手段と、を具備することを特徴とする（請求項４）。この場合、上記排気手段又はガス供給手段の上記被処理基板と対向する位置に、上記被処理基板の異なる同心円上で気圧を均一にする複数のバッファを設ける方が好ましい（請求項５）。
【００１１】
この発明の第４の熱処理装置は、熱源を有し、表面に処理膜が形成された被処理基板を載置する載置台と、上記載置台に保持された被処理基板を収容する処理室とを具備する熱処理装置において、上記被処理基板表面の異なる同心円上で、上記処理室内のガスを排気可能であると共に、処理室内にガスを供給可能な複数の給排手段と、上記給排手段のガスの供給と排気とを切り換える切換手段と、上記給排手段が供給するガスの供給量をそれぞれ調節可能な複数の供給量調節手段と、上記給排手段が排気するガスの排気量をそれぞれ調節可能な複数の排気量調節手段と、上記切換手段、供給量調節手段及び排気量調節手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする（請求項６）。
【００１２】
この発明の第４の熱処理装置において、上記給排手段が供給するガスの溶剤濃度を調節するガス濃度調節手段を設ける方が好ましい（請求項７）。
【００１３】
また、この発明の第４の熱処理装置において、上記被処理基板と各給排手段との間に、気圧を均一にする複数のバッファを設ける方が好ましい（請求項８）。
【００１４】
請求項１，２，３記載の発明によれば、被処理基板と排気手段との間に、異なる同心円上で開口率の異なる天板を設けて、排気量に差を付けることができるので、処理室内の雰囲気を調節して、被処理基板の異なる同心円上の残留溶剤（残留溶媒）の揮発速度をそれぞれ制御することができる。
【００１５】
また、請求項４，６記載の発明によれば、被処理基板表面の異なる同心円上で、処理室内のガスを排気可能な複数の排気手段と、被処理基板表面の異なる同心円上で、処理室内にガスを供給可能な複数のガス供給手段と、排気手段が排気するガスの排気量をそれぞれ調節可能な複数の排気量調節手段と、ガス供給手段が供給するガスの供給量をそれぞれ調節可能な複数の供給量調節手段とを設けるか、あるいは、被処理基板表面の異なる同心円上で、処理室内のガスを排気可能であると共に、処理室内にガスを供給可能な複数の給排手段と、給排手段のガスの供給と排気とを切り換える切換手段と、給排手段が供給するガスの供給量をそれぞれ調節可能な複数の供給量調節手段と、給排手段が排気するガスの排気量をそれぞれ調節可能な複数の排気量調節手段とを設けるので、ガスの供給と排気によって処理室内の雰囲気を効率よく置換して調節し、被処理基板の異なる同心円上の残留溶剤（残留溶媒）の揮発速度を更に確実に制御することができる。
【００１６】
また、請求項４，７記載の発明によれば、ガス供給手段又は給排手段が供給するガスの溶剤濃度（溶媒濃度）を調節するガス濃度調節手段を設けるので、塗布膜の残留溶剤量に応じて処理室内のガスの溶剤濃度を調節して、被処理基板の異なる同心円上の残留溶剤（残留溶媒）の揮発速度をそれぞれ制御することができる。
【００１７】
また、請求項５，８記載の発明によれば、排気手段又はガス供給手段あるいは給排手段の被処理基板と対向する位置に、被処理基板の異なる同心円上で気圧を均一にする複数のバッファを設けるので、処理室内の雰囲気を更に確実に調節して、被処理基板の異なる同心円上の残留溶剤（残留溶媒）の揮発速度をそれぞれ制御することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１はレジスト液塗布・現像処理システムの一実施形態の概略平面図、図２は図１の正面図、図３は図２の背面図である。
【００２０】
上記処理システムは、被処理基板として半導体ウエハＷ（以下にウエハＷという）をウエハカセット１で複数枚例えば２５枚単位で外部からシステムに搬入又はシステムから搬出したり、ウエハカセット１に対してウエハＷを搬出・搬入したりするためのカセットステーション１０（搬送部）と、塗布現像工程の中で１枚ずつウエハ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２０と、この処理ステーション２０と隣接して設けられる露光装置４０（ＥＸＰ）との間でウエハＷを受け渡すためのインター・フェース部３０とで主要部が構成されている。
【００２１】
上記カセットステーション１０は、図１に示すように、カセット載置台２上の突起３の位置に複数個例えば４個までのウエハカセット１がそれぞれのウエハ出入口を処理ステーション２０側に向けて水平のＸ方向に沿って一列に載置され、カセット配列方向（Ｘ方向）及びウエハカセット１内に垂直方向に沿って収容されたウエハＷのウエハ配列方向（Ｚ方向）に移動可能なウエハ搬送用ピンセット４が各ウエハカセット１に選択的に搬送するように構成されている。また、ウエハ搬送用ピンセット４は、水平のθ方向に回転可能に構成されており、後述する処理ステーション２０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）及びエクステンションユニット（ＥＸＴ）にも搬送できるようになっている。
【００２２】
上記処理ステーション２０は、図１に示すように、中心部に垂直搬送型の主ウエハ搬送機構２１が設けられ、この主ウエハ搬送機構２１を収容する室２２の周りに全ての処理ユニットが１組又は複数の組に渡って多段に配置されている。この例では、５組Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４及び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）側に並列され、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ー・フェース部３０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。
【００２３】
この場合、図２に示すように、第１の組Ｇ１では、カップ２３（処理容器）内でウエハＷをスピンチャック（図示せず）に載置して所定の処理を行う２台のスピナ型処理ユニット、例えばウエハＷの表面にレジスト液を供給してレジスト膜を形成するレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）｛レジスト塗布装置｝及びウエハＷの表面に現像液を供給して現像処理を行う現像ユニット（ＤＥＶ）が、垂直方向に２段に重ねられている。第２の組Ｇ２も同様に、２台のスピ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）が垂直方向の下から順に２段に重ねられている。このようにレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）を下段側に配置した理由は、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ためである。しかし、必要に応じてレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）を上段に配置することも可能である。
【００２４】
図３に示すように、第３の組Ｇ３では、ウエハＷをウエハ載置台２４に載置して所定の処理を行うオーブン型の処理ユニット例えばウエハＷを冷却するクーリングユニット（ＣＯＬ）、ウエハＷに疎水化処理を行うアドヒージョンユニット（ＡＤ）、ウエハＷの位置合わせを行うアライメントユニット（ＡＬＩＭ）、ウエハＷの搬入出を行うエクステンションユニット（ＥＸＴ）、ウエハＷをベークする４つのホットプレートユニット（ＨＰ）が垂直方向の下から順に例えば８段に重ねられている。また、第４の組Ｇ４は、オーブン型処理ユニット例えばクーリングユニット（ＣＯＬ）、エクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）、エクステンションユニット（ＥＸＴ）、クーリングユニット（ＣＯＬ）、急冷機能を有する２つのチリングホットプレートユニット（ＣＨＰ）及びレジスト膜が形成されたウエハＷのプリベークに用いられる２つのプリベークユニット（ＰＢ）が垂直方向の下から順に例えば８段に重ねられている。
【００２５】
上記のように処理温度の低いクーリングユニット（ＣＯＬ）、エクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）を下段に配置し、処理温度の高いホットプレートユニット（ＨＰ）、チリングホットプレートユニット（ＣＨＰ）、プリベークユニット（ＰＢ）及びアドヒージョンユニット（ＡＤ）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。勿論、ランダムな多段配置とすることも可能である。
【００２６】
なお、図１に示すように、処理ステーション２０において、第１及び第２の組Ｇ１，Ｇ２の多段ユニット（スピナ型処理ユニット）に隣接する第３及び第４の組Ｇ３，Ｇ４の多段ユニット（オーブン型処理ユニット）の側壁の中には、それぞれダクト６５，６６が垂直方向に縦断して設けられている。これらのダクト６５，６６には、ダウンフローの清浄空気又は特別に温度調整された空気が流されるようになっている。このダクト構造によって、第３及び第４の組Ｇ３，Ｇ４のオーブン型処理ユニットで発生した熱は遮断され、第１及び第２の組Ｇ１，Ｇ２のスピナ型処理ユニットへは及ばないようになっている。
【００２７】
また、この処理システムでは、主ウエハ搬送機構２１の背部側にも図１に点線で示すように第５の組Ｇ５の多段ユニットが配置できるようになっている。この第５の組Ｇ５の多段ユニットは、案内レール６７に沿って主ウエハ搬送機構２１から見て側方へ移動できるようになっている。したがって、第５の組Ｇ５の多段ユニットを設けた場合でも、ユニットをスライドすることにより空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機構２１に対して背後からメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００２８】
上記インター・フェース部３０は、奥行き方向では処理ステーション２０と同じ寸法を有するが、幅方向では小さなサイズに作られている。このインター・フェース部３０の正面部には可搬性のピックアップカセット３１と定置型のバッファカセット３２が２段に配置され、背面部には周辺露光装置３３が配設され、中央部には、ウエハ搬送アーム３４が配設されている。
【００２９】
ウエハ搬送アーム３４は、Ｘ，Ｚ方向に移動して両カセット３１，３２及び周辺露光装置３３に搬送するように構成されている。また、ウエハ搬送アーム３４は、θ方向に回転可能に構成され、処理ステーション２０側の第４の組Ｇ４の多段ユニットに属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）及び隣接する露光装置４０（ＥＸＰ）側のウエハ受渡し台（図示せず）にも搬送できるように構成されている。
【００３０】
上記のように構成される処理システムは、クリーンルーム４５内に設置されるが、更にシステム内でも効率的な垂直層流方式によって各部の清浄度を高めている。
【００３１】
次に、上記処理システムの動作について説明する。まず、カセットステーション１０において、ウエハ搬送用ピンセット４がカセット載置台２上の未処理のウエハＷを収容しているカセット１にアクセスして、そのカセット１から１枚のウエハＷを取り出す。ウエハ搬送用ピンセット４は、カセット１よりウエハＷを取り出すと、処理ステーション２０側の第３の組Ｇ３の多段ユニット内に配置されているアライメントユニット（ＡＬＩＭ）まで移動し、ユニット（ＡＬＩＭ）内のウエハ載置台２４上にウエハＷを載せる。ウエハＷは、ウエハ載置台２４上でオリフラ合せ及びセンタリングを受ける。その後、主ウエハ搬送機構２１がアライメントユニット（ＡＬＩＭ）に反対側からアクセスし、ウエハ載置台２４からウエハＷを受け取る。
【００３２】
処理ステーション２０において、主ウエハ搬送機構２１はウエハＷを最初に第３の組Ｇ３の多段ユニットに属するアドヒージョンユニット（ＡＤ）に搬入する。このアドヒージョンユニット（ＡＤ）内でウエハＷは疎水化処理を受ける。疎水化処理が終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷをアドヒージョンユニット（ＡＤ）から搬出して、次に第３の組Ｇ３又は第４の組Ｇ４の多段ユニットに属するクーリングユニット（ＣＯＬ）へ搬入する。このクーリングユニット（ＣＯＬ）内でウエハＷはレジスト塗布処理前の設定温度例えば２３℃まで冷却される。冷却処理が終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷをクーリングユニット（ＣＯＬ）から搬出し、次に第１の組Ｇ１又は第２の組Ｇ２の多段ユニットに属するレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）へ搬入する。このレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）内でウエハＷはスピンコート法によりウエハＷ表面に一様な膜厚でレジストを塗布する。
【００３３】
レジスト塗布処理が終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷをレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）から搬出し、次に、プリベークユニット（ＰＢ）内へ搬入する。プリベークユニット（ＰＢ）内でウエハＷは載置台上に載置され、所定温度例えば１００℃で所定時間プリベーク処理される。これによって、ウエハＷ上の塗布膜から残存溶剤（溶媒）を蒸発除去することができる。プリベークが終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷをプリベークユニット（ＰＢ）から搬出し、次に第４の組Ｇ４の多段ユニットに属するエクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）へ搬送する。このユニット（ＣＯＬ）内でウエハＷは次工程すなわち周辺露光装置３３における周辺露光処理に適した温度例えば２４℃まで冷却される。この冷却後、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷを直ぐ上のエクステンションユニット（ＥＸＴ）へ搬送し、このユニット（ＥＸＴ）内の載置台（図示せず）の上にウエハＷを載置する。このエクステンションユニット（ＥＸＴ）の載置台上にウエハＷが載置されると、インター・フェース部３０のウエハ搬送アーム３４が反対側からアクセスして、ウエハＷを受け取る。そして、ウエハ搬送アーム３４はウエハＷをインター・フェース部３０内の周辺露光装置３３へ搬入する。ここで、ウエハＷはエッジ部に露光を受ける。なお、周辺露光装置３３内に膜厚測定器を設けて、定期的にウエハＷの膜厚を測定し、膜厚均一性又は膜質均一性の検査を行うこともできる。
【００３４】
周辺露光が終了すると、ウエハ搬送アーム３４は、ウエハＷを周辺露光装置３３から搬出し、隣接する露光装置４０（ＥＸＰ）側のウエハ受取り台（図示せず）へ移送する。この場合、ウエハＷは、露光装置４０（ＥＸＰ）へ渡される前に、バッファカセット３２に一時的に収納されることもある。
【００３５】
露光装置４０（ＥＸＰ）で全面露光が済んで、ウエハＷが露光装置４０（ＥＸＰ）側のウエハ受取り台に戻されると、インター・フェース部３０のウエハ搬送アーム３４はそのウエハ受取り台へアクセスしてウエハＷを受け取り、受け取ったウエハＷを処理ステーション２０側の第４の組Ｇ４の多段ユニットに属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）へ搬入し、ウエハ受取り台上に載置する。この場合にも、ウエハＷは、処理ステーション２０側へ渡される前にインター・フェース部３０内のバッファカセット３２に一時的に収納されることもある。
【００３６】
ウエハ受取り台上に載置されたウエハＷは、主ウエハ搬送機構２１により、チリングホットプレートユニット（ＣＨＰ）に搬送され、フリンジの発生を防止するため、あるいは化学増幅型レジスト（ＣＡＲ）における酸触媒反応を誘起するためポストエクスポージャーベーク（ＰＥＢ）処理が施される。
【００３７】
その後、ウエハＷは、第１の組Ｇ１又は第２の組Ｇ２の多段ユニットに属する現像ユニット（ＤＥＶ）に搬入される。この現像ユニット（ＤＥＶ）内では、ウエハＷはスピンチャックの上に載せられ、例えばスプレー方式により、ウエハＷ表面のレジストに現像液が満遍なくかけられる。現像が終了すると、ウエハＷ表面にリンス液がかけられて現像液が洗い落とされる。
【００３８】
現像工程が終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷを現像ユニット（ＤＥＶ）から搬出して、次に第３の組Ｇ３又は第４の組Ｇ４の多段ユニットに属するホットプレートユニット（ＨＰ）へ搬入する。このユニット（ＨＰ）内でウエハＷは例えば１００℃で所定時間ポストベーク処理される。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。
【００３９】
ポストベークが終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷをホットプレートユニット（ＨＰ）から搬出し、次にいずれかのクーリングユニット（ＣＯＬ）へ搬入する。ここでウエハＷが常温に戻った後、主ウエハ搬送機構２１は、次にウエハＷを第３の組Ｇ３に属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）へ移送する。このエクステンションユニット（ＥＸＴ）の載置台（図示せず）上にウエハＷが載置されると、カセットステーション１０側のウエハ搬送用ピンセット４が反対側からアクセスして、ウエハＷを受け取る。そして、ウエハ搬送用ピンセット４は、受け取ったウエハＷをカセット載置台上の処理済みウエハ収容用のカセット１の所定のウエハ収容溝に入れて処理が完了する。
【００４０】
次に、本発明の熱処理装置の一実施形態であるプリベークユニット（ＰＢ）の主な構成について、図４を参照しながら説明する。
【００４１】
プリベークユニット（ＰＢ）は、容器５５とカバー５４によって処理室５０が形成されており、処理室５０内には、ウエハＷを載置する載置台２５と、載置台２５上でウエハＷを昇降可能な支持ピン（図示せず）とが設けられている。
【００４２】
また、容器５５とカバー５４との間には、支持ピンと主ウエハ搬送機構２１との間で、ウエハＷを受け渡すための受渡口５６と、この受渡口５６を閉鎖し、処理室５０を外気と遮断するためのシャッタ５１が設けられている。
【００４３】
カバー５４は、処理室５０内の雰囲気を排気する排気口６１（排気手段）を中央に有する円状の天井部５４ａと、この天井部５４ａの外周部から垂下する側壁部５４ｂと、側壁部５４ｂの下部に設けられ、後述するシャッタ５１と当接する当接部５４ｃとによって形成されている。
【００４４】
排気口６１は、排気管路６２を介して排気したガスを回収する排気系６９に接続されており、排気管路６２には、排気系６９側から順に、負圧発生手段である排気機構例えばエジェクタ６８と、排気口６１から排気されるガスの排気量（流量）を計測可能であると共に、ガスの排気量（流量）を調節可能な例えばマスフローコントローラＣ１と、開閉弁Ｖ１とが介設されている。
【００４５】
また、開閉弁Ｖ１、マスフローコントローラＣ１、エジェクタ６８は、それぞれＣＰＵ１００と電気的に接続されており、ＣＰＵ１００の制御信号によって排気量（流量）を調節可能に構成されている。
【００４６】
また、排気口６１の下方には、排気口６１の直下で排気むらが生じるのを防止するため、複数の孔５３を有する円盤状の整流板５２が側壁部５４ｂに設けられている。
【００４７】
載置台２５は、ウエハＷより大きい円盤状に形成され、上面にはウエハＷを加熱するためのホットプレート２６を有している。ホットプレート２６は、熱源例えばヒータ（図示せず）が内蔵されており、例えばアルミニウム合金等の熱伝導性の良好な材料で形成されている。また、載置台２５上には、ウエハＷをホットプレート２６と隙間をもたせて支持するギャップピン２７が取り付けられており、ウエハＷにパーティクル等が付着するのを防止している。また、載置台２５の同心円上には、支持ピンが出入りするための孔が等間隔で複数、例えば３つ設けられている。
【００４８】
シャッタ５１は、図示しない昇降シリンダの作動により上下動自在であり、シャッタ５１が上昇した際には、カバー５４の当接部５４ｃに設けられたストッパ（図示せず）とシャッタ５１とが接触して、処理室５０内が気密に維持されるように構成されている。
【００４９】
次に、上記のように構成されるプリベークユニット（ＰＢ）の動作態様を以下に説明する。
【００５０】
まず、受渡口５６のシャッタ５１が開き、主ウエハ搬送機構２１によってプリベークユニット（ＰＢ）内にウエハＷが搬入されると、ウエハＷは支持ピンに受け渡され、支持ピンの下降によって載置台２５のギャップピン２７上に載置される。
【００５１】
次に、シャッタ５１が閉鎖し、ウエハＷに形成されたレジスト膜の残留溶剤を蒸発（揮発）させるため、ホットプレート２６による加熱が開始されると、ＣＰＵ１００の制御信号によって、開閉弁Ｖ１を開けると共に、エジェクタ６８を作動させ、マスフローコントローラＣ１によって排気量（流量）を調節しながら、排気を開始する。排気口６１からの排気が開始されると、処理室５０内は減圧され、ホットプレート２６によって蒸発（揮発）されたウエハＷの残留溶剤の蒸気が排気口６１から排気される。
【００５２】
ウエハＷの加熱処理が終了すると、ＣＰＵ１００の制御信号によって、開閉弁Ｖ１を閉じると共に、マスフローコントローラＣ１、エジェクタ６８の作動を停止する。
【００５３】
その後ウエハＷは、支持ピンによって上昇され、受渡口５６から主ウエハ搬送機構２１によって搬出される。
【００５４】
以下に、この発明の熱処理装置を上記プリベークユニット（ＰＢ）に適用した場合について、図５ないし図９を参照して説明する。
【００５５】
◎第一実施形態
この発明の第一実施形態は、プリベークユニット（ＰＢ）の排気口６１とウエハＷとの間に、異なる同心円上で開口率の異なる天板８０を設けて排気量（流量）を調節し、残留溶剤の揮発速度を制御可能に構成したものである。
【００５６】
天板８０としては、例えば開口率が２０〜５０％程度のＳｉＣ等の多孔質材を用いることができる。例えば熱処理中のウエハＷの中心部の残留溶剤の揮発速度が、外周部の残留溶剤の揮発速度より小さい場合には、図５、図６に示すように、中心部に開口率が４０〜５０％の多孔質材８０ａ、中間部に開口率が３０〜４０％の多孔質材８０ｂ、外周部側に開口率が２０〜３０％の多孔質材８０ｃを用いた天板８０を形成すればよい。
【００５７】
また、天板８０は、例えば図５に示すように、整流板５２のウエハＷと対向する側に設け、外周部をカバー５４の当接部５４ｃの内側側面に固定すれば良い。この際、天板８０の下面とウエハＷ表面との距離は、１〜２０ｍｍ程度に調節される。
【００５８】
プリベークユニット（ＰＢ）をこのように構成すれば、天板８０は、中心部の方が中間部及び外周部よりもガスを通し易いため、熱処理によってレジスト膜から揮発（蒸発）した残留溶剤を速やかに排気して雰囲気中の溶剤濃度を低減し、ウエハＷの中心部の揮発速度を中間部及び外周部の揮発速度より大きくして、ウエハＷ表面の残留溶剤量を均一にすることができる。
【００５９】
なお、上記説明では、天板８０の中心部側の開口率を外周部側よりも大きく形成する場合について説明したが、天板８０の開口率は、残留溶剤の揮発速度に応じて自由に変更可能であり、例えば熱処理中におけるウエハＷの中心部の残留溶剤の揮発速度が、外周部の残留溶剤の揮発速度より大きい場合には、中心部の開口率を外周部の開口率より小さく形成することも可能である。
【００６０】
また、上記説明では、多孔質材によって形成された天板８０を用いる場合について説明したが、天板８０の構成はこれに限らず、例えばアルミニウムやステンレス等の金属製の天板８０に、溶剤蒸気（溶媒蒸気）が通過可能な通気孔を複数形成し、異なる同心円上で通気孔の数や大きさが異なるものを用いることも可能である。また、金属と多孔質材とを組み合わせた天板８０を用いることも勿論可能である。
【００６１】
◎第二実施形態
この発明の第二実施形態は、プリベークユニット（ＰＢ）に、ウエハＷ表面の異なる同心円上で、処理室５０内のガスを排気可能な複数の排気口６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃを設け、それぞれ排気量（流量）を調節して、残留溶剤の揮発速度を制御可能に構成したものである。
【００６２】
排気口６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃは、図７、図８に示すように、例えば天井部５４ａの異なる同心円上に配設されており、それぞれ天井部５４ａから垂下する仕切板５８によって仕切られている。また、仕切板５８の下部は、カバー５４の当接部５４ｃに設けられた例えば多孔質材や複数の孔を有するパンチング板等によって形成される整流板５７と接合されており、ウエハＷ表面の気圧を均一にすると共に、排気口６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃの直下で排気むらが生じるのを防止するバッファ５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃが形成されている。この際、整流板５７の下面とウエハＷ表面との距離は、１〜２０ｍｍ程度に調節される。
【００６３】
また、排気口６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃは、それぞれ排気管路６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃを介して処理室５０内のガスを回収する排気系６９Ａ，６９Ｂ，６９Ｃに接続されており、排気管路６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃには、排気系６９Ａ，６９Ｂ，６９Ｃ側から順に、負圧発生手段である排気機構例えばエジェクタ６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃと、排気口から排気されるガスの排気量（流量）を計測可能であると共に、ガスの排気量（流量）を調節可能な例えばマスフローコントローラＣ２，Ｃ３，Ｃ４（排気量調節手段）と、開閉弁Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４とが介設されている。
【００６４】
また、エジェクタ６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃ、マスフローコントローラＣ２，Ｃ３，Ｃ４、開閉弁Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は、それぞれＣＰＵ１００に電気的に接続されており、ＣＰＵ１００の制御信号によって排気量（流量）を調節可能に構成されている。
【００６５】
プリベークユニット（ＰＢ）をこのように構成すれば、ウエハＷ表面に形成されたレジスト膜の残留溶剤量が多い部分の排気量（流量）を大きくし、残留溶剤量が少ない部分の排気量（流量）を小さくして、残留溶剤の揮発速度を制御することができる。例えば熱処理中のウエハＷの中心部の残留溶剤の揮発速度が、外周部の残留溶剤の揮発速度より小さい場合には、ウエハＷの中心部の排気量（流量）を外周部より大きくし、熱処理によってレジスト膜から揮発（蒸発）した残留溶剤を速やかに排気して雰囲気中の溶剤濃度を低減することができるので、ウエハＷの中心部の揮発速度を大きくして、ウエハＷ表面の残留溶剤量を均一にすることができる。
【００６６】
◎第三実施形態
この発明の第三実施形態は、プリベークユニット（ＰＢ）に、ウエハＷ表面の異なる同心円上で、処理室５０内に区画されたバッファ５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃのガスを排気可能であると共に、処理室５０内に区画されたバッファ５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃにガスを供給可能な複数の給排口８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ（給排手段）を設け、ガスの供給量（流量）と排気量（流量）をそれぞれ調節して、残留溶剤の揮発速度を制御可能に構成したものである。
【００６７】
この場合、例えば図９に示すように、給排口８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃは、第２実施形態の排気口６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃと同様に、天井部５４ａの異なる同心円上に配設されており、それぞれ天井部５４ａから垂下する仕切板５８によって仕切られている。また、仕切板５８の下部は、カバー５４の当接部５４ｃに設けられた例えば多孔質材や複数の孔を有するパンチング板等によって形成される整流板５７と接合されており、ウエハＷ表面の気圧を均一にすると共に、給排口８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃの直下で排気むらが生じるのを防止するバッファ５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃが形成されている。
【００６８】
また、給排口８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃは、それぞれ置換管路８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃを介して、三方弁８３Ａ，８３Ｂ，８３Ｃ（切換手段）に接続されており、三方弁８３Ａ，８３Ｂ，８３Ｃは、更に排気管路６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ及びガス供給管路７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃに接続されている。
【００６９】
このように構成することにより、給排口８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃは、三方弁８３Ａ，８３Ｂ，８３Ｃによって、排気管路６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃとガス供給管路７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃを切り換えて、ガスの供給と排気を行うことができる。
【００７０】
排気管路６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃは、第二実施形態と同様に、処理室５０内のガスを回収する排気系６９Ａ，６９Ｂ，６９Ｃに接続されており、排気系６９Ａ，６９Ｂ，６９Ｃ側から順に、負圧発生手段である排気機構例えばエジェクタ６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃと、給排口８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃから排気されるガスの排気量（流量）を計測可能であると共に、ガスの排気量（流量）を調節可能な例えばマスフローコントローラＣ２，Ｃ３，Ｃ４とが介設されている。また、三方弁８３Ａ，８３Ｂ，８３ＣとマスフローコントローラＣ２，Ｃ３，Ｃ４との間には、更に別の三方弁６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃが設けられており、処理室５０からの排気を停止している際に、バイパス管路６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃに切り換えて、排気管路６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃが密閉されるのを防止するように構成されている。
【００７１】
ガス供給管路７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃは、三方弁８３Ａ，８３Ｂ，８３Ｃ側から順に、ガスの供給停止時にバイパス管路７４Ａ，７４Ｂ，７４Ｃに切り換えて、ガス供給管路７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃが密閉されるのを防止する三方弁７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃと、ガスの供給量（流量）を計測可能であると共に、ガスの供給量（流量）を調節可能なマスフローコントローラＣ５，Ｃ６，Ｃ７と、ガスの温度を調節可能な温調器７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃと、ガスの圧力を調整可能な例えばレギュレータ等の圧力調整器７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃと、供給するガスの溶剤濃度を調節可能な混合器７７Ａ，７７Ｂ，７７Ｃ（ガス濃度調節手段）とが介設されている。
【００７２】
混合器７７Ａ，７７Ｂ，７７Ｃは、開閉弁Ｖ５，Ｖ７，Ｖ９を介してガス供給源７８Ａ，７８Ｂ，７８Ｃに接続されると共に、開閉弁Ｖ６，Ｖ８，Ｖ10を介して溶剤供給源７９Ａ，７９Ｂ，７９Ｃと接続されており、例えば温度調節機能を有するヒータ等（図示せず）によって、レジスト膜に含まれる溶剤（溶媒）を不活性ガスに安定的に揮発させて溶剤ガスを生成すると共に、気化濃度制御弁（図示せず）等によって、溶剤ガスに含まれる溶剤の濃度を調節可能に形成されている。
【００７３】
三方弁８３Ａ，８３Ｂ，８３Ｃは、ＣＰＵ１００と電気的に接続されており、予め記憶されたプログラムに基く制御信号によって、熱処理中の任意時に排気管路６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃとガス供給管路７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃとを自動で切換可能に制御されている。
【００７４】
また、エジェクタ６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃ、マスフローコントローラＣ２〜Ｃ７、三方弁６３Ａ〜６３Ｃ，７３Ａ〜７３Ｃ、温調器７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃ、圧力調整器７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃ、混合器７７Ａ，７７Ｂ，７７Ｃ、開閉弁Ｖ５〜Ｖ10も、それぞれＣＰＵ１００に電気的に接続されており、ＣＰＵ１００の制御信号によってガスの供給量（流量）及び排気量（流量）を調節可能に構成されている。
【００７５】
プリベークユニット（ＰＢ）をこのように構成すれば、ウエハＷ表面に形成されたレジスト膜の残留溶剤量が多い部分では、ガスの供給と排気を切り換えることによって、処理室５０内の雰囲気を効率よく置換して、揮発を促進することができ、また、残留溶剤量が少ない部分では、所定濃度の溶剤ガスを供給して揮発を抑制することができる。したがって、熱処理の際に処理室５０内の雰囲気を正確に調節して、更に確実に残留溶剤の揮発速度を制御することができる。
【００７６】
なお、上記説明では、ガス供給管路７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃに混合器７７Ａ，７７Ｂ，７７Ｃを設けて、処理室内に所定濃度の溶剤ガスを供給する場合について説明したが、ガス供給管路７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃに混合器７７Ａ，７７Ｂ，７７Ｃ及び溶剤供給源７９Ａ，７９Ｂ，７９Ｃを設けずに、ガス供給源７８Ａ，７８Ｂ，７８Ｃのみを接続して、Ｎ２等の不活性ガスやドライエア等を供給することも可能である。
【００７７】
また、上記説明では、ガスの供給と排気を三方弁８３Ａ，８３Ｂ，８３Ｃを用いて共通の給排口８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃによって行う場合について説明したが、三方弁を用いずに排気口とガス供給口（ガス供給手段）とを独立して設け、例えばＣＰＵ１００によってガスの供給と排気を制御することも可能である。
【００７８】
また、上記実施形態では、被処理基板が半導体ウエハの場合について説明したが、ウエハ以外に例えばＬＣＤ基板やフォトマスク用のレチクル基板等においてもこの発明が適用できることは勿論である。
【００７９】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば、上記のように構成されているので、以下のような効果が得られる。
【００８０】
１）請求項１，２，３記載の発明によれば、被処理基板と排気手段との間に、異なる同心円上で開口率の異なる天板を設けて、排気量に差を付けることができるので、処理室内の雰囲気を調節して、被処理基板の異なる同心円上の残留溶剤（残留溶媒）の揮発速度をそれぞれ制御することができ、被処理基板表面の残留溶剤量を均一にすることができる。したがって、パターン線幅を均一にすることができる。
【００８１】
２）請求項４，６記載の発明によれば、被処理基板表面の異なる同心円上で、処理室内のガスを排気可能な複数の排気手段と、被処理基板表面の異なる同心円上で、処理室内にガスを供給可能な複数のガス供給手段と、排気手段が排気するガスの排気量をそれぞれ調節可能な複数の排気量調節手段と、ガス供給手段が供給するガスの供給量をそれぞれ調節可能な複数の供給量調節手段とを設けるか、あるいは、被処理基板表面の異なる同心円上で、処理室内のガスを排気可能であると共に、処理室内にガスを供給可能な複数の給排手段と、給排手段のガスの供給と排気とを切り換える切換手段と、給排手段が供給するガスの供給量をそれぞれ調節可能な複数の供給量調節手段と、給排手段が排気するガスの排気量をそれぞれ調節可能な複数の排気量調節手段とを設けるので、ガスの供給と排気によって処理室内の雰囲気を効率よく置換して調節し、被処理基板の異なる同心円上の残留溶剤（残留溶媒）の揮発速度を更に確実に制御することができ、被処理基板表面の残留溶剤量を均一にすることができる。したがって、パターン線幅を均一にすることができる。
【００８２】
３）請求項４，７記載の発明によれば、ガス供給手段又は給排手段が供給するガスの溶剤濃度（溶媒濃度）を調節するガス濃度調節手段を設けるので、塗布膜の残留溶剤量に応じて処理室内のガスの溶剤濃度を調節して、被処理基板の異なる同心円上の残留溶剤（残留溶媒）の揮発速度をそれぞれ制御することができ、被処理基板表面の残留溶剤量を均一にすることができる。したがって、パターン線幅を均一にすることができる。
【００８３】
４）請求項５，８記載の発明によれば、排気手段又はガス供給手段あるいは給排手段の被処理基板と対向する位置に、被処理基板の異なる同心円上で気圧を均一にする複数のバッファを設けるので、処理室内の雰囲気を更に確実に調節して、被処理基板の異なる同心円上の残留溶剤（残留溶媒）の揮発速度をそれぞれ制御することができ、被処理基板表面の残留溶剤量を均一にすることができる。したがって、パターン線幅を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る熱処理装置を具備するレジスト液塗布・現像処理システムの一例を示す概略平面図である。
【図２】上記レジスト液塗布・現像処理システムの概略正面図である。
【図３】上記レジスト液塗布・現像処理システムの概略背面図である。
【図４】プリベークユニット（ＰＢ）を示す概略構成図である。
【図５】この発明の第一の熱処理装置を示す概略構成図である。
【図６】この発明の第一の熱処理装置の天板を示す概略平面図である。
【図７】この発明の第二の熱処理装置を示す概略構成図である。
【図８】この発明の第二の熱処理装置の排気手段を示す概略平面図である。
【図９】この発明の第三の熱処理装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４マスフローコントローラ（排気量調節手段）
Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７マスフローコントローラ（供給量調節手段）
ＰＢプリベークユニット（熱処理装置）
Ｗ半導体ウエハ
２５載置台
５０処理室
５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃバッファ
６１，６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ排気口（排気手段）
７７Ａ，７７Ｂ，７７Ｃ混合器（ガス濃度調節手段）
８０天板
８０ａ，８０ｂ，８０ｃ多孔質材
８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ給排口（給排手段）
８３Ａ，８３Ｂ，８３Ｃ三方弁（切換手段）

Claims

熱源を有し、表面に処理膜が形成された被処理基板を載置する載置台と、上記載置台に保持された被処理基板を収容する処理室とを具備する熱処理装置において、
上記処理室内のガスを排気可能な排気手段と、
上記被処理基板と排気手段との間に設けられ、異なる同心円上で開口率が異なり、かつ、開口率が上記処理膜の異なる同心円上における異なる残留溶剤の揮発速度に応じて変更可能な天板と、
を具備することを特徴とする熱処理装置。
請求項１記載の熱処理装置において、
上記天板の中心部の開口率を外周部の開口率に対して大きく形成するか、あるいは、小さく形成することを特徴とする熱処理装置。
請求項１又は２記載の熱処理装置において、
上記天板は、開口率の異なる多孔質材によって形成されることを特徴とする熱処理装置。
熱源を有し、表面に処理膜が形成された被処理基板を載置する載置台と、上記載置台に保持された被処理基板を収容する処理室とを具備する熱処理装置において、
上記被処理基板表面の異なる同心円上で、上記処理室内のガスを排気可能な複数の排気手段と、
上記被処理基板表面の異なる同心円上で、上記処理室内にガスを供給可能な複数のガス供給手段と、
上記排気手段が排気するガスの排気量をそれぞれ調節可能な複数の排気量調節手段と、
上記ガス供給手段が供給するガスの供給量をそれぞれ調節可能な複数の供給量調節手段と、
上記ガス供給手段が供給するガスの溶剤濃度を調節するガス濃度調節手段と、
を具備することを特徴とする熱処理装置。
請求項４記載の熱処理装置において、
上記排気手段又はガス供給手段の上記被処理基板と対向する位置に、上記被処理基板の異なる同心円上で気圧を均一にする複数のバッファを設けたことを特徴とする熱処理装置。
熱源を有し、表面に処理膜が形成された被処理基板を載置する載置台と、上記載置台に保持された被処理基板を収容する処理室とを具備する熱処理装置において、
上記被処理基板表面の異なる同心円上で、上記処理室内のガスを排気可能であると共に、処理室内にガスを供給可能な複数の給排手段と、
上記給排手段のガスの供給と排気とを切り換える切換手段と、
上記給排手段が供給するガスの供給量をそれぞれ調節可能な複数の供給量調節手段と、
上記給排手段が排気するガスの排気量をそれぞれ調節可能な複数の排気量調節手段と、
上記切換手段、供給量調節手段及び排気量調節手段を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする熱処理装置。
請求項６記載の熱処理装置において、
上記給排手段が供給するガスの溶剤濃度を調節するガス濃度調節手段を設けたことを特徴とする熱処理装置。
請求項６又は７記載の熱処理装置において、
上記給排手段の上記被処理基板と対向する位置に、上記被処理基板の異なる同心円上で気圧を均一にする複数のバッファを設けたことを特徴とする熱処理装置。