CN112289701A - 热处理装置和热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热处理装置和热处理方法。对形成有抗蚀剂的覆膜且该覆膜被实施了曝光处理的基片进行热处理的热处理装置即热处理单元(U8)包括：能够支承并加热基片的加热板(21)；覆盖加热板(21)上的处理空间(S)的腔室(41)；在腔室(41)内，从上方朝向加热板上的基片释放处理用气体的气体释放部(50)；在腔室(41)内，从比基片的表面靠下方的位置向腔室内供给气体的气体供给部即气体流路(81)；和排气机构(70)，其经由设置在处理空间(S)的上方且具有朝向下方的开口的排气孔(71)，对腔室内进行排气。根据本发明，能够抑制来自基片上的覆膜的升华物的飞散。

Description

热处理装置和热处理方法
技术领域
本发明涉及热处理装置和热处理方法。
背景技术
为了实现抗蚀剂图案的细微化，提案有对使用含有金属的抗蚀剂即含金属抗蚀剂的基片进行热处理的技术(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2016-530565号公报。
发明内容
发明所要解决的问题
本发明提供抑制来自基片上的覆膜的升华物的飞散的技术。
用于解决问题的技术手段
本发明的一个方式的热处理装置对形成有抗蚀剂的覆膜且该覆膜被实施了曝光处理的基片进行热处理，其包括：能够支承并加热所述基片的加热板；覆盖所述加热板上的处理空间的腔室；气体释放部，其在所述腔室内，从上方朝向所述加热板上的所述基片释放处理用气体；气体供给部，其在所述腔室内，从比所述基片的表面靠下方的位置向所述腔室内供给气体；和排气部，其经由设置在所述处理空间的上方且具有朝向下方的开口的排气孔，对所述腔室内进行排气。
发明的效果
根据本发明，能够提供抑制来自基片上的覆膜的升华物的飞散的技术。
附图说明
图1是例示一个例示性实施方式的基片处理系统的概略结构的图。
图2是例示基片处理装置的内部结构的示意图。
图3是表示基片处理方法的一个例子的流程图。
图4是例示第1实施方式的热处理单元的结构的示意图。
图5是例示热处理单元的气体释放部附近的结构的示意图。
图6是例示控制装置的硬件结构的方块图。
图7是例示关于热处理单元中的气体和升华物的移动的模拟结果的图。
图8是例示关于热处理单元的气体和升华物的移动的模拟结果的图。
图9是例示第2实施方式的热处理单元的结构的示意图。
附图标记的说明
1：基片处理系统，2：涂敷及显影装置，20：加热机构，21：加热板，21a：载置面，22：加热板加热器，30：晶片升降机构，40：收纳机构，41：腔室，42：下腔室，43：上腔室，44：支承环，45：腔室驱动部，50：气体释放部，51：释放孔，60：气体供给机构，70：排气机构，71：排气孔，72：排气装置，81、82：气体流路。
具体实施方式
以下，对各种例示性实施方式进行说明。
一个例示的实施方式中的热处理装置对形成有抗蚀剂的覆膜且该覆膜被实施了曝光处理的基片进行热处理，其包括：能够支承并加热所述基片的加热板；覆盖所述加热板上的处理空间的腔室；气体释放部，其在所述腔室内，从上方朝向所述加热板上的所述基片释放处理用气体；气体供给部，其在所述腔室内，从比所述基片的表面靠下方的位置向所述腔室内供给气体；和排气部，其经由设置在所述处理空间的上方且具有朝向下方的开口的排气孔，对所述腔室内进行排气。
根据上述的热处理装置，处理用气体从气体释放部向基片的表面释放，由此促进基片的热处理。另一方面，热处理装置具有：从比基片的表面靠下方的位置向腔室内供给气体的气体供给部；和经由设置在处理空间的上方且具有朝向下方的开口的排气孔，对腔室内进行排气的排气部。因此，由在其间流动的气体在基片的周围形成上升气流。因此，在热处理时从基片产生的升华物的移动被上升气流阻挡。因此，能够抑制来自基片上的覆膜的升华物的飞散。
也可以为如下方式：所述覆膜是由含金属抗蚀剂形成的覆膜。
在使用含金属抗蚀剂的情况下，由于来自覆膜的升华物含有金属成分，所以在装置内的各部附着时所产生的影响可能变大。而通过采用上述的结构，能够抑制来自基片上的覆膜的含有金属成分的升华物的飞散，因此能够有效地减小升华物附着在装置时所产生的影响。
也可以为如下方式：所述排气孔设置在比所述气体释放部的周缘靠内侧的位置。
在排气孔设置在比气体释放部的周缘靠内侧的情况下，去向排气孔的气体、含有来自基片上的覆膜的升华物的气体形成向比气体释放部的周缘靠内侧去的上升气流。因此，能够抑制来自基片上的覆膜的向基片外侧去的升华物的飞散。
也可以为如下方式：所述排气孔的至少一部分设置在比所述基片靠外周的位置。
在排气孔的至少一部分设置在比基片靠外周的情况下，在基片的周围形成气体向上方的排气孔去的气流，能够抑制升华物向比去往该排气孔的气流靠外侧去的移动。因此，能够抑制来自基片上的覆膜的向基片外侧去的升华物的飞散。
也可以为如下方式：所述气体供给部从比所述基片靠外周的位置向所述腔室内供给气体。
通过从比所述基片靠外周的位置向所述腔室内供给气体，能够在基片的周围形成气流得到进一步强化的上升气流。
也可以为如下方式：所述气体供给部包括：与所述腔室内连接的气体流路；和控制所述气体流路的所述腔室侧的端部的流路面积的整流部。
通过具有整流部，能够控制气体流路的腔室侧的端部的流路面积。通过具有控制该流路面积的结构，例如还能够控制可进一步抑制升华物的飞散的上升气流。此外，还能够考虑了基片上的抗蚀剂图案的品质地控制上升气流。
也可以为如下方式：在所述腔室内，在比所述整流部靠上方且比所述排气部靠所述基片的径向外侧的位置具有外侧空间，具有与所述外侧空间连接且与向所述腔室内供给气体的所述气体供给部不同的第2气体供给部，所述第2气体供给部在所述整流部侧与所述外侧空间连接。
如上述那样在比排气部靠基片的径向外侧设置外侧空间，还从与外侧空间连接的第2气体供给部供给气体的情况下，从第2气体供给部供给的在外侧空间移动的气体也向排气孔移动。因此，能够防止腔室内的上升气流的紊乱，抑制升华物的飞散。此外，第2气体供给部为在整流部侧与外侧空间连接的结构。因此，来自第2气体供给部的气体能够与上升气流同样地一边向上方移动一边向排气孔移动，因此能够防止气体在外侧空间及其附近的滞留等。
也可以为如下方式：所述气体供给部具有与所述腔室内连接的气体流路，所述气体流路能够传递来自所述加热板的热。
通过采用上述的结构，气体流路中移动的气体以通过来自加热板的热被加热的状态被供给至腔室内，因此能够抑制气体的供给所引起的温度变动等。
也可以为如下方式：所述气体释放部包含沿着与所述加热板上的所述基片相对的面散布地配置的多个释放孔。
通过采用上述的结构，能够使来自气体释放部的处理用气体向基片的表面更均匀地释放，因此能够提高抗蚀剂图案的品质。
另一例示的实施方式的热处理方法，对于形成有抗蚀剂的覆膜且该覆膜被实施了曝光处理的基片，通过在加热板支承并加热所述基片来进行热处理，在该热处理方法中，在腔室内，从比所述基片的表面靠下方的位置向所述腔室内供给气体，通过经由设置在所述处理空间的上方且具有朝向下方的开口的排气孔对所述腔室内进行排气，来一边在所述基片的周围形成上升气流一边进行所述热处理。
根据上述的热处理方法，从比基片的表面靠下方的位置向腔室内供给气体，经由设置在处理空间的上方且具有朝向下方的开口的排气孔，对腔室内进行排气，由此能够一边在基片的周围形成上升气流一边进行热处理。因此，在热处理时从基片产生的升华物的移动被上升气流阻挡。因此，能够抑制来自基片上的覆膜的升华物的飞散。
以下，参照附图对各种例示性实施方式进行详细说明。另外，在各图中对相同或相当的部分标注相同的附图标记。
＜第1实施方式＞
[基片处理系统]
参照图1～图6，说明第1实施方式的基片处理系统。基片处理系统1是用于对基片实施感光性覆膜的形成、该感光性覆膜的曝光和该感光性覆膜的显影的系统。处理对象的基片例如是半导体的晶片W。感光性覆膜例如是抗蚀剂膜。基片处理系统1包括涂敷及显影装置2和曝光装置3。曝光装置3是将形成在晶片W(基片)上的抗蚀剂膜(感光性覆膜)曝光的装置。具体而言，曝光装置3通过浸没曝光等方法对抗蚀剂膜的曝光对象局部地照射能量线。涂敷及显影装置2在曝光装置3进行的曝光处理之前，进行在晶片W(基片)的表面涂敷抗蚀剂(药液)来形成抗蚀剂膜的处理，在曝光处理后进行抗蚀剂膜的显影处理。在以下的例示性实施方式中，说明基片处理系统1使用含有金属的抗蚀剂(以下，称为“含金属抗蚀剂”。)来形成含金属抗蚀剂的覆膜的情况。例如，基片处理系统1也可以使用含有锡(Sn)的抗蚀剂来形成上述覆膜。不过，抗蚀剂的种类并不限定于上述种类。
[基片处理装置]
以下，作为基片处理装置的一个例子，说明涂敷及显影装置2的结构。如图1和图2所示，涂敷及显影装置2包括运载区块4、处理区块5、接口区块6和控制装置100。
运载区块4进行晶片W向涂敷及显影装置2内的送入和晶片W从涂敷及显影装置2内的送出。例如，运载区块4能够支承晶片W用的多个载体C，内置有包含交接臂的运送装置A1。载体C收纳例如圆形的多个晶片W。运送装置A1将晶片W从载体C取出并交接到处理区块5，从处理区块5接受晶片W并送回到载体C内。处理区块5具有多个处理模块11、12、13、14。
处理模块11内置有涂敷单元U1、热处理单元U2和向这些单元运送晶片W的运送装置A3。处理模块11通过涂敷单元U1和热处理单元U2，在晶片W的表面上形成下层膜。涂敷单元U1在晶片W上涂敷下层膜形成用的处理液。热处理单元U2伴随下层膜的形成进行各种热处理。
处理模块12进行形成含金属抗蚀剂的覆膜的成膜处理。处理模块12内置有涂敷单元U3、热处理单元U4和向这些单元运送晶片W的运送装置A3。处理模块12通过涂敷单元U3和热处理单元U4，在下层膜上形成含金属抗蚀剂的覆膜。涂敷单元U3作为覆膜形成用的处理液，将含金属抗蚀剂涂敷在下层膜之上。热处理单元U4伴随覆膜的形成进行各种热处理。由此，在晶片W的表面形成含金属抗蚀剂的覆膜。
处理模块13内置有涂敷单元U5、热处理单元U6和向这些单元运送晶片W的运送装置A3。处理模块13通过涂敷单元U5和热处理单元U6，在抗蚀剂膜上形成上层膜。涂敷单元U5在抗蚀剂膜上涂敷上层膜形成用的液体。热处理单元U6伴随上层膜的形成进行各种热处理。
处理模块14内置有显影单元U7(显影处理单元)、热处理单元U8和向这些单元运送晶片W的运送装置A3。处理模块14通过显影单元U7和热处理单元U8，进行被实施了曝光处理的覆膜的显影处理和伴随显影处理的热处理。由此，在晶片W的表面形成使用含金属抗蚀剂的抗蚀剂图案。具体而言，热处理单元U8进行显影处理前的加热处理(PEB，Post ExposureBake：曝光后烘焙)。显影单元U7对通过热处理单元U8实施了加热处理(PEB)的晶片W进行显影处理。例如，显影单元U7通过在曝光完毕的晶片W的表面上涂敷显影液后，利用冲洗液将该显影液冲洗掉，从而进行含金属抗蚀剂的覆膜的显影处理。热处理单元U8也可以进行显影处理后的加热处理(PB，Post Bake：后烘焙)。以下，只要没有特别说明，热处理单元U8的热处理作为“显影处理前的加热处理(PEB)”来说明。此外，含金属抗蚀剂的覆膜仅作为“覆膜”来说明。
在处理区块5内的运载区块4侧设置有搁架单元U10。搁架单元U10被划分为在上下方向上排列的多个单位区域。在搁架单元U10的附近设置有包含升降臂的运送装置A7。运送装置A7使晶片W在搁架单元U10的单位区域彼此之间升降。
在处理区块5内的接口区块6侧设置有搁架单元U11。搁架单元U11被划分为在上下方向上排列的多个单位区域。
接口区块6在与曝光装置3之间进行晶片W的交接。例如，接口区块6内置有包含交接臂的运送装置A8，与曝光装置3连接。运送装置A8将配置在搁架单元U11中的晶片W交接至曝光装置3。运送装置A8从曝光装置3接受晶片W并送回搁架单元U11。
图3表示包含涂敷及显影处理的基片处理顺序的一个例子。控制装置100例如以按以下的顺序执行涂敷及显影处理的方式控制涂敷及显影装置2。首先，控制装置100控制运送装置A1以将载体C内的晶片W运送至搁架单元U10，并控制运送装置A7以将该晶片W配置在处理模块11用的单位区域。
接着，控制装置100控制运送装置A3以将搁架单元U10的晶片W运送至处理模块11内的涂敷单元U1和热处理单元U2。此外，控制装置100控制涂敷单元U1和热处理单元U2以在该晶片W的表面上形成下层膜(步骤S01)。之后，控制装置100控制运送装置A3以将形成有下层膜的晶片W送回搁架单元U10，并控制运送装置A7以将该晶片W配置在处理模块12用的单位区域。
接着，控制装置100控制运送装置A3以将搁架单元U10的晶片W运送至处理模块12内的涂敷单元U3和热处理单元U4。此外，控制装置100控制涂敷单元U3和热处理单元U4以在该晶片W的下层膜上形成含金属抗蚀剂的覆膜(步骤S02)。之后，控制装置100控制运送装置A3以将晶片W送回搁架单元U10，并控制运送装置A7以将该晶片W配置在处理模块13用的单位区域。
接着，控制装置100控制运送装置A3以将搁架单元U10的晶片W运送至处理模块13内的各单元。此外，控制装置100控制涂敷单元U5和热处理单元U6以在该晶片W的覆膜上形成上层膜(步骤S03)。之后，控制装置100控制运送装置A3以将晶片W运送至搁架单元U11。
接着，控制装置100控制运送装置A8以将收纳在搁架单元U11中的晶片W送出至曝光装置3。然后，在曝光装置3，对形成于晶片W的覆膜实施曝光处理(步骤S04)。之后，控制装置100控制运送装置A8以从曝光装置3接受实施了曝光处理的晶片W，并将该晶片W配置在搁架单元U11的处理模块14用的单位区域。
接着，控制装置100控制运送装置A3以将搁架单元U11的晶片W运送至处理模块14内的热处理单元U8。然后，控制装置100控制热处理单元U8以在晶片W的覆膜实施显影前的热处理(步骤S05)。接着，控制装置100控制显影单元U7和热处理单元U8以在由热处理单元U8实施了热处理的晶片W的覆膜实施显影处理和显影处理后的热处理(步骤S06、S07)。之后，控制装置100控制运送装置A3以将晶片W送回搁架单元U10，并控制运送装置A7和运送装置A1以将该晶片W送回载体C内。以上，完成包含涂敷及显影处理在内的基片处理。
另外，基片处理装置的具体结构并不限定于以上例示的涂敷及显影装置2的结构。基片处理装置只要具有进行形成含金属抗蚀剂的覆膜的成膜处理的单元、在曝光处理后对覆膜进行热处理的热处理单元、对覆膜进行显影处理的显影单元和能够控制这些单元的控制装置，则可以为任意形式。
(热处理单元)
接着，参照图4和图5，对处理模块14的热处理单元U8的一个例子进行详细说明。如图4所示，热处理单元U8包括加热机构20、晶片升降机构30(升降部)、收纳机构40、气体供给机构60(气体供给部)和排气机构70(排气部)。另外，在图4中，除一部分要素以外省略表示其是截面的影线。
加热机构20对晶片W进行加热。加热机构20包括加热板21。加热板21包含加热板加热器22。加热板21支承热处理对象的晶片W，并对所支承的该晶片W进行加热。加热板21作为一个例子呈大致圆板状形成。加热板21的直径也可以大于晶片W的直径。加热板21具有载置面21a。通过在载置面21a的规定位置载置晶片W，加热板21支承晶片W。加热板21也可以由导热系数高的铝、银或铜等金属构成。
加热板加热器22使加热板21的温度上升。加热板加热器22既可以设置在加热板21的内部，也可以设置在加热板21上。加热板加热器22也可以由电阻发热体构成。通过对加热板加热器22流动电流，使加热板加热器22发热。而且，来自加热板加热器22的热进行传热，使加热板21的温度上升。在加热板加热器22，既可以流动与来自控制装置100的指示相应的值的电流，也可以施加与来自控制装置100的指示相应的值的电压，流动与该电压值相应的电流。
晶片升降机构30构成为可使晶片W在加热板21上升降。具体而言，晶片升降机构30使晶片W在晶片W载置于加热板21的载置面21a的处理高度与在与加热板21分离的上方进行晶片W的交接的交接高度之间升降。晶片升降机构30包括多个(例如3个)支承销31和升降驱动部32。
支承销31是从下方支承晶片W的销。例如，支承销31也可以以贯通加热板21的方式在上下方向上延伸。多个支承销31也可以在绕加热板21的中心的周向上相互等间隔地配置。升降驱动部32根据控制装置100的指示使支承销31升降。升降驱动部32例如是升降致动器。
收纳机构40以收纳作为热处理的对象的晶片W的方式构成。收纳机构40包括腔室41和腔室驱动部45。腔室41以形成进行热处理的处理空间S的方式构成。换言之，腔室41覆盖加热板21上的处理空间S。腔室41具有下腔室42、上腔室43和设置在下腔室42与上腔室43之间的支承环44。
下腔室42设置在加热板21的周围。下腔室42也可以以包围加热板21的周缘部的方式呈圆筒状形成。在下腔室42与加热板21之间，也可以形成与内部的处理空间S连通的空间。该空间作为连接处理空间S内外的气体流路81发挥作用。气体流路81也可以呈环状形成。此外，也可以在采用下腔室42保持加热板21的结构的基础上，以在下腔室42与加热板21之间呈环状排列地形成多个气体流路81的方式，在下腔室42形成多个贯通孔。下腔室42也可以固定在热处理单元U8的规定位置。
在气体流路81为图4所示的配置的情况下，能够设为加热板21的热可传递至气体流路81的结构。在采用这样的结构的情况下，气体流路81内的气体能够被加热板21的热加热。
支承环44也可以为安装在下腔室42的上端42a的平板状且环状的部件。支承环44的外周侧端部44a相对于下腔室42的上端42a固定，并且内周侧向处理空间S的中央侧突出，从上方看时内周侧端部44b处于与加热板21重叠的位置。此外，支承环44的内周侧端部44b处于从上方看时不与加热板21上的晶片W重叠的位置。支承环44的下表面44c与加热板21的载置面21a之间分离，该空间成为与处理空间S连通的气体流路81的一部分。上述的气体流路81和支承环44作为从比晶片W的表面靠下方的位置向腔室41内供给气体的气体供给部发挥作用。
上腔室43是与下腔室42一起在腔室41内形成处理空间S的盖体。通过使上腔室43与下腔室42抵接，在腔室41内形成处理空间S。上腔室43也可以具有顶板43a和侧壁43b。
顶板43a为具有与下腔室42和支承环44相同程度的直径的圆板状。顶板43a以在上下方向上与加热板21的载置面21a相对的方式配置。即，顶板43a覆盖加热板21的载置面21a。顶板43a的下表面构成处理空间S的上表面。侧壁43b以从顶板43a的外缘向下方延伸的方式构成。侧壁43b包围加热板21的载置面21a。侧壁43b的内面构成处理空间S的周面。
腔室驱动部45使上腔室43升降。例如，腔室驱动部45是升降致动器。通过利用腔室驱动部45使上腔室43上升，腔室41成为打开状态。通过利用腔室驱动部45使上腔室43下降至与下腔室42上的支承环44抵接，腔室41成为关闭状态。当腔室41为关闭状态时，在腔室41内部形成处理空间S。此外，当腔室41为打开状态时，加热板21的上方的空间与腔室41外部的空间连接。不过，即使是腔室41为关闭状态而形成处理空间S的状态，也可以在上腔室43与支承环44之间形成小的空间。该空间能够成为气体流路82。此外，即使是腔室41为关闭状态而形成处理空间S的状态，处理空间S也通过由加热板21与下腔室42和支承环44形成的气体流路81，与外部的空间连接。不过，与打开状态相比较连通处理空间S内外的流路受到限制，因此能够移动的气体的量受到限制。
上腔室43包含气体释放部50。气体释放部50在腔室41内，从上方向加热板21上的晶片W释放气体。气体释放部50将含有水分的气体向加热板21上的晶片W释放。气体释放部50也可以释放含水分气体以外的气体。例如，气体释放部50也可以向加热板21上的晶片W释放不活泼气体。气体释放部50设置在顶板43a。气体释放部50具有在顶板43a内的下侧设置的缓冲空间和在顶板43a的下表面贯通缓冲空间与处理空间S之间的多个气体释放部50。
多个释放孔51按大致均匀的密度散布地配置于顶板43a的下表面中的与加热板21上的晶片W相对的部分(相对面50a)内。例如，如图5所示，多个释放孔51散布地配置在相对面50a中的与加热板21上的晶片W相对的区域(以下，称为“单位区域”。)。单位区域是指，从上下方向看，相对面50a中的与加热板21上的晶片W重叠的区域。多个释放孔51也可以散布地配置(零散分布)，以使得在气体释放部50释放含水分气体的情况下，在晶片W的上表面的空间中，水分量(湿度)在晶片W的整个上表面大致均匀。多个释放孔51也可以以在单位区域孔密度均匀的方式散布地配置。孔密度是指，按单位区域内的每单位面积，释放孔51的开口面积所占的比例。另外，设置有释放孔51的区域以不包含上述的单位区域的外侧方式形成。即，释放孔51仅设置在俯视时与晶片W重叠的区域，在其外侧不设置。
多个释放孔51的开口面积也可以彼此大致相同。从上下方向看，释放孔51的形状也可以为圆状。既可以在横向上释放孔51彼此的间隔均匀，也可以在纵向上释放孔51彼此的间隔均匀。还可以在横向和纵向的双方释放孔51彼此的间隔均匀。
返回图4，气体供给机构60构成为能够向气体释放部50供给作为晶片W的热处理所使用的气体的处理用气体。气体供给机构60也可以向气体释放部50供给含水分气体或不活泼气体。例如，气体供给机构60包括气体供给路61和气体供给源62。另外，根据所供给的气体的种类等，也可以设置多个气体供给源。此外，根据需要也可以设置气体切换部等。
气体供给路61是用于向气体释放部50供给气体的流路。气体供给路61的一端与气体释放部50连接。气体供给路61的另一端与气体供给源62连接。此外，在气体供给路61上，也可以设置用于控制向气体释放部50供给的气体的气体量的闸阀等。闸阀也可以为能够基于来自控制装置100的指示切换开闭的结构。
气体供给源62经气体供给路61向气体释放部50供给气体。气体供给源62例如也可以向气体释放部50供给被调节了水分浓度后的含水分气体。此外，气体供给源62还可以向气体释放部50供给不活泼气体。不活泼气体是指在加热晶片W时不易与从覆膜产生的金属升华物发生反应的气体。作为不活泼气体，气体供给源62既可以供给氧浓度比含水分气体低的气体，也可以供给湿度低的气体。例如气体供给源65既可以作为氧浓度低的气体供给氮(N2)气，也可以作为湿度低的气体供给干空气。
排气机构70(排气部)构成为能够将腔室41内的气体向腔室41的外部排出。排气机构70经设置在气体释放部50外侧的排气孔从处理空间S的外周对腔室内排气。排气机构70包括多个排气孔71和排气装置72。如图5中例示的那样，多个排气孔71设置在与气体释放部50的晶片W对应的相对面50a的外周部。多个排气孔71设置在上腔室43的顶板43a内，在顶板43a的内面的外周部(即处理空间S的上表面的外周部)分别具有开口。顶板43a内的排气孔71的形状没有特别限定。排气装置72经多个排气孔71将处理空间S内的气体向腔室41外排出。排气装置72例如是排气泵。另外，排气孔71也可以在气体释放部50的外侧呈环状形成。另外，排气孔71能够为在从上方看时排气孔71的至少一部分设置在比晶片W的外周靠外侧的结构。即，排气孔71也可以设置在从上方看时其一部分与晶片W重叠的位置。
在处理空间S中，气体流路81的端部81a(处理空间S侧的端部)设置在晶片W的周围的外周侧。该端部81a设置在比晶片W的外周靠外侧(晶片W的径向外侧)。此外，端部81a的位置能够设为比晶片W的上表面靠下侧。气体流路81的端部81a的位置能够通过支承环44的内周侧端部44b的位置或形状来控制。即，支承环44还作为限制在气体流路81移动的气体的移动路径，控制流路面积的整流部发挥作用。
此外，在处理空间S内向中央突出的支承环44的上方，在与上腔室43的顶板43a之间形成与可成为气体流路82的间隙连续的外侧空间S1。外侧空间S1设置在比排气机构70的排气孔71靠热处理单元U8的径向外周侧。此外，外侧空间S1与气体流路82相比在上下方向上看时的截面积更大。因此，从气体流路82导入外侧空间S1的气体在外侧空间S1中流速变小。气体流路82作为对处理空间S内的外侧空间S1供给气体的第2气体供给部发挥作用。
另外，从气体流路81和气体流路82供给的气体的种类没有特别限定，例如也可以为大气。此外，也可以为以供给处理用气体的方式对气体流路81和气体流路82连接气体供给源的结构。
(控制装置)
如图1所示，控制装置100作为功能上的结构包括存储部101和控制部102。存储部101存储有用于使包含热处理单元U8在内的涂敷及显影装置2的各部动作的程序。存储部101还存储有各种数据(例如，与用于使热处理单元U8动作的指示信号相关的信息)、来自设置在各部的传感器等信息。存储部101例如是半导体存储器、光记录盘、磁记录盘、光磁记录盘。该程序还能够包含于与存储部101不同的外部存储装置、传播信号等无形的介质。也可以从这些其它介质向存储部101安装该程序而使该程序存储于存储部101。控制部102基于从存储部101读出的程序，控制涂敷及显影装置2的各部的动作。
控制装置100由一个或多个控制用计算机构成。例如，控制装置100具有图6所示的电路120。电路120具有一个或多个处理器121、存储器122、存储装置123、计时器124和输入输出端口125。存储装置123例如具有硬盘等能够由计算机读取的存储介质。存储介质存储有用于使控制装置100执行后述的基片处理工序的程序。存储介质也可以是非易失性的半导体存储器、磁盘和光盘等可取出的介质。存储器122暂时存储从存储装置123的存储介质载入的程序和处理器121的运算结果。处理器121与存储器122合作执行上述程序，由此构成上述的各功能模块。计时器124例如通过对一定周期的基准脉冲进行计数而测量经过时间。输入输出端口125按照来自处理器121的指令，在与热处理单元U8之间进行电信号的输入输出。
另外，控制装置100的硬件结构不一定限定于由程序构成各功能模块。例如，控制装置100的各功能模块也可以由专用的逻辑电路或将该逻辑电路集成的ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit：专用集成电路)构成。
[关于热处理单元的动作]
返回图4，说明热处理单元U8的热处理时的动作。在进行热处理时，控制装置100的控制部102首先通过驱动腔室驱动部45而使上腔室43上升。由此，腔室41内的空间与腔室41的外侧的空间连接。接着，控制装置100的控制部102控制运送装置A3和晶片升降机构30以将晶片W送入腔室41内。例如，在晶片升降控制部112驱动升降驱动部32使支承销31上升后的状态，控制装置100控制运送装置A3以将晶片W配置在支承销31上。
接着，控制装置100的控制部102通过驱动腔室驱动部45使上腔室43下降。通过控制部102的控制，晶片升降控制部112通过驱动升降驱动部32使支承销31下降，而使支承于支承销31的晶片W载置于加热板21。这样，在腔室41内形成处理空间S，通过晶片W载置载置面21a，开始处理对象的晶片W的热处理。
在进行晶片W的热处理的期间，控制装置100的控制部102使气体供给机构60和排气机构70动作，控制处理空间S内的气体的流动。具体而言，通过控制装置100的控制，从气体供给机构60经气体释放部50向处理空间S内按规定流量L1供给气体。此外，通过控制装置100的控制，利用排气机构70将处理空间S内的气体按规定流量L2从排气孔71向处理空间S外排出。此时，在热处理单元U8，控制气体供给机构60的气体供给量和排气机构70的气体排出量以使得L1＜L2。因此，与其差(L2-L1)对应的气体从气体流路81和气体流路82向处理空间S内供给。由于气体流路81和气体流路82与处理空间S外连接，所以从外部供给规定量(L2-L1)的气体。另外，气体流路82为关闭状态(上腔室43与支承环44抵接而关闭)，或是与气体流路81相比较流路截面积非常小的状态。因此，经气体流路81向处理空间S内供给的气体的量与经气体流路82向处理空间S内供给的气体的量相比变得非常大。此外，进行控制以使得从气体流路81供给的气体的流量L3大于从气体释放部50供给的气体的流量L1，即，满足L3＞L1的关系。
如上所述，在处理空间S内，从气体释放部50向晶片W的表面大致均等地按流量L1供给气体。另一方面，由于从排气孔71排气的气体的流量L2大于流量L1，所以经气体流路81(和气体流路82)从外部向处理空间S内供给与差相当的气体。从气体释放部50供给至晶片W的表面的气体和经气体流路81(和气体流路82)从外部供给的气体均通过排气机构70从排气孔71向外部排出。因此，在晶片W表面，气体在从晶片W中央向外周去的径向上移动。此外，在晶片W的周围，从气体流路81向处理空间S内供给的气体向排气孔71移动，因此形成上升气流。沿晶片W在径向上移动的气体也以包含于上述的上升气流中的形式，向上方移动，并从排气孔71排出。另外，“上升气流”是指向上方去的气体的流动。
此处，在热处理单元U8进行处理的晶片W的表面所形成的覆膜为含金属抗蚀剂的覆膜的情况下，在热处理中从晶片W表面产生含有金属成分的升华物。该升华物存在容易附着于与加热板21相比低温的周边部件(例如腔室41)的趋势。此外，该升华物由于含有金属成分，当附着于热处理单元U8的壁面、底面、顶面等时，可能引起装置的污染。此外，还考虑因升华物的附着而产生装置的性能下降的可能性。另外，该升华物有可能与晶片W表面附近的气体一起移动。因此，为了抑制处理空间S内的升华物的飞散，要求控制机体的移动以使得可能含有晶片W表面上的升华物的气体不在处理空间S内分散。
另一方面，晶片W表面的气体的分布对晶片W上的抗蚀剂图案的品质，特别是线宽(CD)的均匀性有影响。使用含金属抗蚀剂的抗蚀剂图案的尺寸受到热处理中的腔室41内的水分量影响。当在1个晶片W上的水分量的分布中产生偏差时在覆膜内反应的水分量(反应水分量)也产生偏差。因此，要求在晶片W表面对气体释放部50供给的气体变得均质，且在热处理中在晶片W的中心区域与外周区域的反应水分量的差变小。晶片W表面的抗蚀剂图案的线宽的均匀性还关系到从晶片W得到的半导体制品等的品质。因此，要求控制晶片W上的气体的移动，以提高抗蚀剂图案的线宽的均匀性。
关于上述方面，在热处理单元U8中，在晶片W的外周设置排气孔71，且除向晶片W表面供给气体的气体释放部50以外在晶片W的外周还设置有气体流路81。由此，形成从晶片W的外周端部附近向排气孔71去的上升气流。此时，可能含有从气体释放部50向晶片W的表面供给而沿晶片W表面移动的升华物的气体也与上升气流一起向排气孔71移动。因此，能够防止升华物附着于比上升气流靠外周侧的周边部件等。另外，排气孔71采用包含在从上方看时配置在靠近晶片W的位置且比晶片W周缘靠外侧的区域的结构的情况下，更能够抑制升华物的飞散。即使在从上方看时排气孔71设置在晶片W的外周的情况下，当排气孔71处于靠近腔室的侧壁(上腔室43的侧壁43b)的位置时，上升气流在腔室的侧壁附近形成。在这样的情况下，认为升华物的飞散可能性升高。即，通过将排气孔71设置在从上方看时靠近晶片W的位置，能够进一步抑制升华物的飞散。
另外认为：在晶片W的外周的上升气流以一定程度规整的状态流动的情况下，晶片W表面上的气体变得容易在晶片W的外周附近顺畅地流向排气孔71。因此考虑将气体流路81的端部81a的气体的流速增大一定程度，将来自气体流路81的气体被导入处理空间S内时的上升气流的流速增大一定程度。在热处理单元U8中，为了实现上述的状态，支承环44作为整流部发挥作用。
参照图7和图8说明基于支承环44的配置形成的气体流路81的端部81a的形状与处理空间S内的气体和升华物的移动的状态。
图7中的(a)是表示处理空间S内的晶片W的外侧的气体的移动的模拟结果的图。此外，图7中的(b)是表示来自晶片W的升华物的移动的模拟结果的图。此外，图7中的(c)是将图7中的(b)中晶片W的外侧放大的图。另外，在图7中的(b)，在与晶片W的中心对应的位置表示中心线X。
如图7中的(a)所示，在晶片W的外侧，形成从气体流路81供给的气体从气体流路81的端部81a附近变更前进方向，而向上方移动的上升气流F1。该上升气流F1是由于来自排气孔71的排气量大而形成的气流。另一方面，沿着晶片W的表面沿径向向外周方向移动的气体，与上升气流F1合流而向上方移动。另外，在气体流路82开口了的情况下(可能产生来自气体流路82的气体的供给的情况下)，如图7中的(a)所示那样，从气体流路82供给的气体在外侧空间S1移动而到达排气孔71。因此，在从气体流路82导入气体的情况下，在外侧空间S1流动的气体形成不妨碍上升气流F1的程度的气流而向排气孔71移动。
此外，虽然如图7中的(b)所示那样，在晶片W的上方飞散有来自晶片W表面的升华物，但是特别是如图7中的(c)所示那样，升华物向晶片W的外周的飞散受到抑制。这样，在处理空间S内，通过形成上升气流F1，在晶片W上方移动的气体向比上升气流F1靠外侧去的移动被抑制，因此能够抑制升华物向外侧的飞散。
在图8中，表示使支承环44的内周侧端部44b与图7所示的状态相比更靠近晶片W侧的状态下的模拟结果。图8中的(a)是表示与图7中的(a)对应的模拟结果的图，图8中的(b)是表示与图7中的(c)对应的模拟结果的图。
根据图8中的(a)也可知，与图7中的(a)同样，在晶片W的外侧，从气体流路81供给来的气体从气体流路81的端部81a附近变更前进方向，形成向上方移动的上升气流F2。不过，与图7中的(a)所示的例子相比较，上升气流F2在晶片W的外周端部附近发生弯曲，其曲率变大。认为这是因为，由于气体流路81的端部81a与图7中的(a)所示的例子相比更靠近晶片W，所以根据与排气孔71的位置关系，气体的前进路线急剧地变化。此外，由于端部81a与晶片W的距离变近，如图8中的(b)所示，由晶片W的侧面和支承环44形成的流路的宽度W2变得小于图7中的(c)所示的宽度W1。认为其结果是，在图8中的(b)所示的例子中，与图7中的(c)所示的例子相比较，形成气体在该区域移动时气体扩散受到抑制的更狭窄的上升气流F2。该宽度W1、W2相当于该位置的流路面积。
这样在晶片W的端部附近形成上升气流F2的结果是，在图8所示的例子中，在晶片W的表面附近的升华物的飞散进一步被抑制。这能够从图8中的(b)与图7中的(c)的比较来确认。此外，在图8中的(b)所示的例子中确认到，与图7中的(c)相比较，从晶片W端缘沿晶片W的外周壁向下侧移动的升华物减少。这样，通过在晶片W的端部附近形成一定程度上较强的上升气流F2，也能够防止来自晶片W端缘的升华物的掉落等。
这样，通过从气体流路81供给怎样程度的气体来形成上升气流，能够使抑制由上升气流所引起的升华物的飞散的效果变化。
另一方面，如上所述，晶片W表面的气体的分布会影响晶片W上的抗蚀剂图案的品质。因此，要求控制晶片W上的气体的移动以使得抗蚀剂图案的线宽的均匀性不因晶片W表面的气体流动的偏差而降低。对此，通过使用具有沿着与加热板21上的晶片W相对的面散布地配置的多个释放孔51的气体释放部50，能够降低与供向晶片W表面的气体的供给相关的不均。不过，如果向排气孔71去的气体的流量过大，则存在供给至晶片W上的气体的移动过快而对抗蚀剂图案的品质施加影响的可能性。因此，能够采用在保持抗蚀剂图案的线宽的均匀性的范围内控制晶片W上的气体的移动的方式。
此外，从气体释放部50供给的气体的量与从气体流路81和气体流路82导入的气体的量(来自2个流路的导入量的和)之比例如可以在1:6～1:2的范围内。此外，从气体流路82导入的气体的量相对于从气体流路81和气体流路82导入的气体的量(来自2个流路的导入量的和)的比例例如可以为30％以下。通过以成为上述范围的方式控制来自各部的气体的移动，能够在通过形成上升气流来抑制升华物的飞散的同时提高晶片W的抗蚀剂图案的线宽的均匀性。
[作用]
如上所述，根据上述的热处理装置(热处理单元U8)和热处理方法，通过从气体释放部50向晶片W的表面释放处理用气体，能够促进晶片W的热处理。另一方面，在热处理单元U8中，通过气体流路81和从排气孔71对腔室内进行排气的排气机构70，由在其间流动的气体在基片的周围形成上升气流。因此，在进行热处理时从晶片W产生的升华物的移动被上升气流阻挡。因此，能够抑制来自基片上的覆膜的升华物的飞散。
此外，如上述说明的那样，在使用含金属抗蚀剂的情况下，由于来自覆膜的升华物含有金属成分，所以在装置内各部的附着所带来的影响可能变大。在这样的情况下，通过采用上述结构，能够抑制来自基片上的覆膜的含有金属成分的升华物的飞散。因此，能够有效地减小升华物附着在装置时所带来的影响。
此外，通过如上述说明的那样从比晶片W靠外周的位置向所述腔室内供给气体，能够在晶片W的周围形成气流更加强化了的上升气流。
在气体供给部包含与腔室内连接的气体流路81和作为控制气体流路81的腔室41侧的端部81a处的流路面积的整流部的支承环44的情况下，能够通过它们来控制流路面积。因此，例如还能够控制可更加抑制升华物的飞散的上升气流。此外，还能够考虑晶片W上的抗蚀剂图案的品质地控制上升气流。
此外，可以设为以下结构，即：如上所述，在比作为排气部的排气机构70的排气孔71靠晶片W的径向外侧，设置有外侧空间S1，从与外侧空间S1连接的作为第2气体供给部的气体流路82也供给气体。在这种情况下，从气体流路82供给的在外侧空间S1移动的气体也向排气孔71移动，因此能够防止上升气流的紊乱，能够抑制升华物的飞散。此时，气体流路82在支承环44侧即下方与外侧空间S1连接时，能够防止外侧空间及其附近的气体的滞留等。
此外，如上述说明的那样，在气体流路81能够对来自加热板21的热进行传热的情况下，在气体流路81移动的气体能够在因来自加热板的热而被加热的状态下供给至腔室内。因此，能够抑制来自气体流路81的气体的供给所引起的腔室41内的温度变动等。
此外，在如气体释放部50那样，包含沿着与加热板21上的晶片W相对的面散布地配置的多个释放孔51的情况下，能够使处理用气体向晶片W的表面更均匀地释放，因此能够提高抗蚀剂图案的品质。
＜第2实施方式＞
接着，对第2实施方式的热处理装置(热处理单元U8A)进行说明。图9是表示第2实施方式的热处理单元U8A的一个例子的图。如图9所示，热处理单元U8A包括加热机构20、晶片升降机构30(升降部)、收纳机构40、气体供给机构60(气体供给部)和排气机构70(排气部)。这一点与第1实施方式的热处理单元U8相同。此外，气体流路81、82的结构也与热处理单元U8相同。热处理单元U8A与热处理单元U8的不同点在于排气机构70的配置。
在热处理单元U8A中，排气机构70(排气部)的排气孔71设置在比气体释放部50的与晶片W的相对面50a的周缘靠内侧。在图9所示的例子中，排气孔71设置在相对面50a的中央附近。在图9中表示有多个(2个)排气孔71，不过排气孔71也可以为在中央设置1个的结构。在排气孔71设置有多个的情况下，也可以在排气孔71的中央侧设置释放孔51。此时的释放孔51也可以按与排气孔71的外侧部分的释放孔同样的尺寸和分布密度进行设置。进一步，在图9所示的例子中，排气孔71与气体供给机构60的气体供给路61虽然为双重结构，但该部分的结构没有特别限定。
在热处理单元U8A中，控制装置100的控制部102所进行的气流的控制也与热处理单元U8同样。即，在进行晶片W的热处理的期间，通过控制部102使气体供给机构60和排气机构70动作，从气体供给机构60经气体释放部50向处理空间S内，按规定流量L1供给气体。此外，通过控制装置100的控制，利用排气机构70将处理空间S内的气体按规定流量L2从排气孔71向处理空间S外排出。控制气体供给机构60的气体供给量和排气机构70的气体排出量以使得此时的流量的关系成为L1＜L2。因此，从气体流路81和气体流路82向处理空间S内供给与其差(L2-L1)对应的气体。此外，气体流路82为关闭状态(上腔室43与支承环44抵接而关闭)，或是与气体流路81相比较流路截面积非常小的状态。因此，经气体流路81向处理空间S内供给的气体的量与经气体流路82向处理空间S内供给的气体的量相比变得非常大。此外，进行控制以使得从气体流路81供给的气体的流量L3大于从气体释放部50供给的气体的流量L1，即满足L3＞L1的关系。
在如上述那样控制气体的流量的情况下，从气体流路81供给来的气体从气体流路81的端部81a附近变更前进方向，形成一边向晶片W的中央方向(设置有排气孔71的方向)移动一边向上方移动的上升气流F3。该上升气流F3是由于来自排气孔71的排气量大而形成的气流。不过，上升气流F3与第1实施方式中说明的上升气流F1、F2相比，为更向晶片W的内周侧去的气流。
在排气孔71设置于比气体释放部50的与晶片W的相对面50a的周缘靠内侧的情况下，从气体流路81的端部81a流入的气体向设置在比晶片W的外周靠内侧的排气孔71移动。因此，在热处理时从晶片W产生的升华物与上升气流F3一起向排气孔71移动。
这样，在热处理装置(热处理单元U8A)也通过从气体释放部50向晶片W的表面释放处理用气体来促进晶片W的热处理。另一方面，在热处理单元U8中，通过气体流路81和从排气孔71对腔室内进行排气的排气机构70，由在其间流动的气体在基片的周围形成上升气流。因此，在热处理时从晶片W产生的升华物的移动被上升气流阻挡。因此，能够抑制来自基片上的覆膜的升华物的飞散。
此外，如图9所示那样，排气孔71设置在比气体释放部50(的相对面50a)的周缘靠内侧的情况下，上升气流F3以向晶片W的内侧去的方式形成。在这种情况下，特别是能够防止比晶片W的周缘靠外侧且处理空间S内的下方(例如加热板21的表面、支承环44的内周侧端部44b)的升华物的附着。认为这是因为，通过采用上升气流F3向晶片W的内侧去的结构，与第1实施方式中说明的结构例相比能够进一步抑制向比晶片W的周缘靠外侧移动的气流。因此，特别是在防止处理空间S内的下方的升华物的附着方面，可以说将排气孔71配置在比气体释放部50(的相对面50a)的周缘靠内侧的结构是有利的。
另外，在比气体释放部50(的相对面50a)的周缘靠内侧的排气孔71的配置没有特别限定。不过，为了在晶片W的整周大致均等地抑制向比其周缘靠外侧去的气流，考虑在气体释放部50(的相对面50a)的中央附近配置排气孔71。通过以设置在晶片W外周的气体流路81、82与排气孔71的距离不出现大的参差不齐的方式配置排气孔71，能够在晶片W的整周抑制向其周边去的升华物的飞散。
[其它]
以上，对各种例示的实施方式进行了说明，不过并不限定于上述的例示的实施方式，也可以进行各种各样的省略、替换和变更。此外，能够形成将不同的实施方式的要素进行组合的其它实施方式。
例如，对热处理单元U8供给气体的气体流路81、82的结构并不限定于上述的实施方式。例如，气体流路81能够在腔室41侧的出口配置在比晶片W的表面靠下方的范围内，适当地变更其流路。在上述说明中，气体流路81具有沿加热板21的表面在水平方向上延伸的区域，不过，例如也可以以贯通加热板21的方式设置气体流路81。
此外，在上述说明中，对设置有外侧空间S1的情况进行了说明，不过也可以不设置外侧空间S1。在这种情况下，也可以将上腔室43的形状变更为不存在外侧空间S1那样的形状，且使得上腔室43还具有作为支承环44的整流部的功能。
根据以上的说明，本发明的各种实施方式以说明的目的在本说明书中进行了说明，可理解为能够不脱离本发明的范围和主旨地进行各种变更。因此，本说明书中公开的各种实施方式并非限定，真正的范围和主旨由所附的权利要求书明示。

Claims (15)

1.一种热处理装置，其对形成有抗蚀剂的覆膜且该覆膜被实施了曝光处理的基片进行热处理，其特征在于，包括：
能够支承并加热所述基片的加热板；
覆盖所述加热板上的处理空间的腔室；
气体释放部，其在所述腔室内，从上方朝向所述加热板上的所述基片释放处理用气体；
气体供给部，其在所述腔室内，从比所述基片的表面靠下方的位置向所述腔室内供给气体；和
排气部，其经由设置在所述处理空间的上方且具有朝向下方的开口的排气孔，对所述腔室内进行排气。
2.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：
所述覆膜是由含金属抗蚀剂形成的覆膜。
3.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：
所述排气孔设置在比所述气体释放部的周缘靠内侧的位置。
4.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：
所述排气孔的至少一部分设置在比所述基片靠外周的位置。
5.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：
所述气体供给部从比所述基片靠外周的位置向所述腔室内供给气体。
6.如权利要求1～5中任一项所述的热处理装置，其特征在于，
所述气体供给部包括：
与所述腔室内连接的气体流路；和
控制所述气体流路的所述腔室侧的端部的流路面积的整流部。
7.如权利要求6所述的热处理装置，其特征在于：
在所述腔室内，在比所述整流部靠上方且比所述排气部靠所述基片的径向外侧的位置具有外侧空间，
具有与所述外侧空间连接且与向所述腔室内供给气体的所述气体供给部不同的第2气体供给部，
所述第2气体供给部在所述整流部侧与所述外侧空间连接。
8.如权利要求1～5中任一项所述的热处理装置，其特征在于：
所述气体供给部具有与所述腔室内连接的气体流路，
所述气体流路能够传递来自所述加热板的热。
9.如权利要求8所述的热处理装置，其特征在于：
所述气体流路具有所述加热板沿着流路方向露出于其中的流路。
10.如权利要求1～5中任一项所述的热处理装置，其特征在于：
所述气体释放部包含沿着与所述加热板上的所述基片相对的面散布地配置的多个释放孔。
11.如权利要求10所述的热处理装置，其特征在于：
所述排气部沿着与所述基片相对的面具有多个排气孔，
所述多个释放孔在所述多个排气孔的外侧和内侧按彼此相同的尺寸或分布密度设置。
12.如权利要求10所述的热处理装置，其特征在于：
所述气体释放部经由气体供给路与气体供给源连接，将从所述气体供给源供给的水分浓度被调节后的含水分气体向所述基片释放。
13.如权利要求12所述的热处理装置，其特征在于：
所述气体释放部还向所述基片释放不活泼气体。
14.如权利要求1～5中任一项所述的热处理装置，其特征在于：
所述排气部以比所述气体释放部所释放的气体的流量大的排气量对所述腔室内进行排气。
15.一种热处理方法，对于形成有抗蚀剂的覆膜且该覆膜被实施了曝光处理的基片，通过在加热板支承并加热所述基片来进行热处理，该热处理方法的特征在于：
在腔室内，从比所述基片的表面靠下方的位置向所述腔室内供给气体，通过经由设置在所述处理空间的上方且具有朝向下方的开口的排气孔对所述腔室内进行排气，来一边在所述基片的周围形成上升气流一边进行所述热处理。
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