CN1608309A - 热处理装置以及热处理方法 - Google Patents

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Abstract

热处理装置，用来对表面形成有涂布膜的基板(W)进行热处理；具有：将基板保持成大致水平的保持部件(34)，容纳被保持在该保持部件上的基板的腔室(30)，具有透气性的、在腔室内配置在被上述保持部件保持的基板的上方以能够对形成于基板上的涂布膜直接进行加热的热板(31)，以及，设在腔室的顶面上的、对上述腔室的内部进行排气的排气口(33)；在涂布膜被热板加热时产生自上述涂布膜的气体，透过热板后排放到上述腔室外。根据该热处理装置，涂布膜的均匀性提高，其结果，不仅能够提高CD均匀性，而且能够改善LER特性而得到具有平整侧面的图案。

Description

热处理装置以及热处理方法
技术领域
本发明涉及，对形成有抗蚀剂膜等涂布膜的半导体晶片等基板进行热处理的热处理装置以及热处理方法。
背景技术
在半导体器件的制造工艺中，是采用所谓光刻技术在半导体晶片的表面形成既定的电路图案的。在该光刻工序中，例如要进行，在经过清洗处理的半导体晶片上涂布光敏蚀刻剂以形成抗蚀剂膜、以既定的图案对抗蚀剂膜进行曝光、对其进行显影处理等一系列的处理。
抗蚀剂膜的形成，例如是以如下工序进行的。首先，将半导体晶片固定在自转卡盘上，然后，例如使用前端设有供抗蚀剂液流通的流通路径口径为一定的管体而成的抗蚀剂液输出喷嘴，在基板表面涂布既定量的抗蚀剂液。在该状态下使自转卡盘旋转，使得抗蚀剂液在整个基板上散开以将其膜厚调整为既定的厚度。之后，对基板实施既定的热处理即进行所谓预烘处理。
过去，抗蚀剂膜的预烘处理，是使用图10所示的加热单元101进行的。加热单元101具有，腔室102、设置在腔室102内的热板103、向腔室102内导入一定量的空气的给气口104、以及、将腔室102内的空气以一定量进行排放的排气口105。在这种加热单元101中，是将基板放在保持在既定温度的热板103上进行加热，与此并行地，边从给气口104向腔室102内导入一定量的空气边将相同量的空气从排气口105排出，从而进行抗蚀剂膜的预烘处理的。
近年来，在光刻工序中，随着图案向微细化和细线化方向发展，对图案线宽在基板内的均匀性(以下记作“CD(边界尺寸CriticalDimension)均匀性”)提出了更严格的要求。此外，进行抗蚀剂涂布后的预烘处理时加热单元内的气流引起线宽改变的问题，在抗蚀剂材料上开始突出地显现出来，这点在过去一直不是问题。而作为使用加热单元101、边使空气在腔室102内流动边进行热处理的现有的热处理方法，由于抗蚀剂膜的表面温度会由于气流的影响而变化，导致抗蚀剂液中所含有的聚合物的密度和溶剂残留浓度产生离散性，从这一点考虑，还无法使上述问题得到解决。
此外，随着图案向微细化和细线化方向发展，对图案侧面的不平整度(以下记作“LER(线条边缘粗糙度Line Edeg Roughness)”)的控制变得非常重要。作为解决该LER问题的方法，有人尝试对抗蚀剂液的组成进行调整等方法，但由于要兼顾抗蚀剂感光度和CD均匀性等抗蚀剂的其它特性，因而还没有获得十分满意的成果。另一方面，还没有人从加热单元的角度来着手解决LER问题。
发明的公开
本发明的目的在于，提供一种使CD均匀性得以提高的热处理成为可能的热处理装置以及热处理方法。此外，本发明的目的还在于，提供一种可得到良好的LER特性的热处理装置以及热处理方法。
实现上述目的的本发明的热处理装置，作为一种对表面形成有涂布膜的基板进行热处理的热处理装置，具有：将基板保持成大致水平的保持部件；容纳被保持部件保持的基板的腔室；在腔室内配置在被保持部件保持的基板的上方而能够对形成于基板上的涂布膜直接进行加热的热板；设置在热板的端面与腔室的内壁面之间的既定宽度的间隙部；以及，设置在腔室的顶面上的、对腔室的内部进行排气的排气口。在该热处理装置中，通过从排气口进行腔室的排气使得腔室内保持既定的减压气氛，在涂布膜被热板加热时产生自涂布膜的气体从间隙部中通过后排放到腔室外部。
本发明的热处理装置，作为另一种对表面形成有涂布膜的基板进行热处理的热处理装置，具有：将基板保持成大致水平的保持部件；容纳被保持部件保持的基板的腔室；具有透气性的、在腔室内配置在被保持部件保持的基板的上方而能够对形成于基板上的涂布膜直接进行加热的热板；以及，设置在腔室的顶面上的、对腔室内部进行排气的排气口。在该热处理装置中，在涂布膜被热板加热时产生自涂布膜的气体透过热板后排放到腔室外部。
本发明的热处理装置无论属于上述哪一种，特别适合于用来对在基板上涂布抗蚀剂液而形成抗蚀剂膜时的抗蚀剂膜进行加热处理。
此外，在上述任一种热处理装置中，有时还设置向腔室内供给空气的空气供给配管。这是由于，为了防止因腔室内过减压而导致晶片W不容易被加热，有时需要供给空气。
在涂布膜为抗蚀剂液涂布在基板(W)上而形成的抗蚀剂膜的场合，使抗蚀剂溶剂的蒸气以大致饱和蒸气压力包含在空气供给配管供给的空气中，可使预烘处理中溶剂从抗蚀剂膜中的蒸发受到抑制，使得蒸发以更缓慢的速度进行。其结果，可使抗蚀剂膜的膜质均匀性等进一步得到提高。
作为本发明的一种热处理方法，具有：在基板上涂布抗蚀剂液而形成抗蚀剂膜的第1工序；将已形成有抗蚀剂膜的基板保持在密闭腔室内的第2工序；以及，在形成有抗蚀剂膜的基板的上方的既定位置配置具有透气性的热板而一边对抗蚀剂膜进行加热处理，一边对腔室内进行排气以使得蒸发自抗蚀剂膜的气体从热板中通过后排出的第3工序。
作为本发明的另一种热处理方法，具有：在基板上涂布抗蚀剂液而形成抗蚀剂膜的第1工序；将形成有抗蚀剂膜的基板保持在密闭腔室内的第2工序；以及，在形成有抗蚀剂膜的基板的上方的既定位置配置热板而一边对抗蚀剂膜进行加热处理，一边对腔室的内部进行排气使得腔室内保持既定的减压气氛从而将蒸发自抗蚀剂膜的气体从腔室中排出的第3工序。
根据如上所述的本发明的热处理装置以及热处理方法，能够对形成于基板上的涂布膜从上部直接进行加热，从而使涂布膜中所含有的气体等从涂布膜中均匀地蒸发而将其排出。由此，涂布膜的膜质均匀性可得到提高，可使CD均匀性得到提高。此外，通过提高涂布膜的膜质均匀性，可改善LER特性从而得到具有平整侧面的图案。
附图的简要说明
图1是对作为本发明热处理装置的一个实施形式的、抗蚀剂涂布·显影处理系统进行展示的概略俯视图。
图2是图1所示的抗蚀剂涂布·显影处理系统的概略主视图。
图3是图1所示的抗蚀剂涂布·显影处理系统的概略后视图。
图4是对图1～图3所示的抗蚀剂涂布·显影处理系统中所应用的预烘单元的一个实施形式进行展示的概略剖视图。
图5是对预烘单元的另一个实施形式进行展示的概略剖视图。
图6A、6B是就排气调整板32的孔32a的配置所展示的两种方案的剖视图。
图7A、7B是对预烘单元的另一个实施形式进行展示的概略剖视图。
图8A、8B分别是对图4和图7A、7B所示的预烘单元的变型例进行展示的剖视图。
图9A、9B是对预烘单元的又一个实施形式进行展示的概略剖视图，图9C是其变型例的概略剖视图。
图10是对现有预烘单元的概略结构进行展示的剖视图。
发明的最佳实施形式
下面，对本发明的实施形式结合附图进行详细说明。在这里，将以，具有对涂布有抗蚀剂液的的半导体晶片(以下称作“晶片”)进行预烘处理的预烘单元、并从抗蚀剂的涂布到显影处理连续进行的抗蚀剂涂布·显影处理系统，为例进行说明。
本发明一实施形式的抗蚀剂涂布·显影处理系统1如图1～图3所示，具有：作为输送工作站的晶片盒工作站10、具有多个处理单元的处理工作站11、以及、用来在与相邻于处理工作站11设置的未图示的曝光装置之间进行晶片W的传递的接口部12。
晶片盒工作站10，是旨在晶片盒CR与处理工作站11之间进行晶片W的输送，即，在将作为被处理物的晶片W以多片例如25片为单位装在晶片盒CR中的状态下，从其它系统送入本抗蚀剂涂布·显影处理系统1中、或者、从本抗蚀剂涂布·显影处理系统1向其它系统送出等。
晶片盒工作站10如图1所示，在晶片盒放置台20上沿图中的X方向形成有多个(图中为4个)定位突起20a，能够将晶片盒CR在该突起20a的位置上以各自的晶片出入口朝向处理工作站11的状态成一排放置。在晶片盒CR中，晶片W沿垂直方向(Z方向)排列。此外，晶片盒工作站10，具有位于晶片盒放置台20与处理工作站11之间的晶片输送机构21。
晶片输送机构21，具有可在晶片盒的排列方向(X方向)上以及晶片盒内晶片W的排列方向(Z方向)上移动的晶片输送臂21a，通过该晶片输送臂21a，可以对某一晶片盒CR有选择地进行访问。此外，晶片输送臂21a，构成为能够在图1所示的θ方向上进行旋转，还能够对后述的处理工作站11一侧的第3处理部G3所属的校正单元(ALIM)以及扩展单元(EXT)进行访问。
另一方面，处理工作站11具有，用来实施针对晶片W进行涂布·显影时的一系列工序的多个处理单元，它们成多级配置在既定的位置上，通过它们对晶片W一片一片地进行处理。如图1所示，该处理工作站11这样构成，即，在中心部位具有晶片输送通道22a，其中设置有主晶片输送机构22，所有处理单元配置在晶片输送通道22a的周围。该多个处理单元分为多个处理部，各处理部的多个处理单元沿垂直方向(Z方向)配置成多级。
主晶片输送机构22如图3所示，在筒状支撑体49的内侧装备有可在上下方向(Z方向)上自如升降的晶片输送装置46。筒状支撑体49能够在未图示的马达的旋转驱动力的驱动下旋转，晶片输送装置46也能够随之一体旋转。晶片输送装置46，具有在输送台47的前后方向上可自由移动的多只保持臂48，通过这些保持臂48实现晶片W在各处理单元之间的传递。
如图1所示，在抗蚀剂涂布·显影处理系统1中，有5个处理部G1、G2、G3、G4、G5实际配置在晶片输送通道22a的周围。它们之中，第1和第2处理部G1、G2并列设置在抗蚀剂涂布·显影处理系统1的正面一侧(图1中跟前一侧)，第3处理部G3相邻于晶片盒工作站10配置，第4处理部G4相邻于接口部12配置。而第5处理部G5配置在背面部上。
如图2所示，在第1处理部G1中，作为在涂布杯(CP)内将晶片W安放在未图示的自转卡盘上进行既定处理的两台旋转型处理单元的抗蚀剂涂布处理单元(COT)、以及、使抗蚀剂图案显影的显影单元(DEV)，自下按顺序重叠成两级。第2处理部G2也同样，作为两台旋转型处理单元，有抗蚀剂涂布处理单元(COT)以及显影单元(DEV)自下按顺序重叠成两级。
如图3所示，在第3处理部G3中，将晶片W放置在承载台SP上而进行既定处理的开放型的处理单元重叠成多级。即，进行旨在提高抗蚀剂的定影性能的所谓疏水化处理的随着处理单元(AD)、进行找正的校正单元(ALIM)、负责晶片W的送入送出的扩展单元(EXT)、进行冷却处理的冷却单元(COL)、以及、在曝光处理前或曝光处理后并在显影处理后对晶片W进行加热处理的4个热板单元(HP)自下按顺序重叠成8级。另外，也可以替代校正单元(ALIM)而设置冷却单元(COL)并使冷却单元(COL)具有校正功能。
第4处理部G4中，也是开放型处理单元重叠成多级。即，冷却单元(COL)、作为具有冷却板的晶片送入送出部的扩展·冷却单元(EXTCOL)、扩展单元(EXT)、冷却单元(COL)、以及、两个热板单元(HP)、专门用于对涂布有抗蚀剂液的晶片W进行预烘处理的两个预烘单元(PB)自下按顺序重叠成8级。
在主晶片输送机构22的背部一侧设置第5处理部G5的场合，如图2所示，第5处理部G5可沿着导轨25从主晶片输送机构22看过去向侧方移动。因此，即便是设置有第5处理部G5的场合，通过使其沿着导轨25滑动也能够确保空间部的形成，因而能够容易地从背后对主晶片输送机构22进行维护作业。
接口部12，在纵深方向(X方向)上具有与处理工作站11相同的长度。如图1和图2所示，在该接口部12的正面部位，移动式晶片拾取盒CR和固定式晶片寄存盒BR配置成两级，在背面部位设置有周边曝光装置23，在中央部位设置有晶片输送机构24。该晶片输送机构24具有晶片输送臂24a，该晶片输送臂24a可在X方向、Z方向上移动而对两个晶片盒CR、BR以及周边曝光装置23进行访问。
另外，晶片输送臂24a可在θ方向上旋转，能够对属于处理工作站11的第4处理部G4的扩展单元(EXT)进行访问，而且还能够对相邻的曝光装置一侧的未图示的晶片传递台进行访问。
在上述抗蚀剂涂布·显影处理系统1中，首先，在晶片盒工作站10中，晶片输送机构21的晶片输送臂21a对晶片盒放置台20上的容纳有未处理晶片W的晶片盒CR进行访问并取出一片晶片W，向第3处理部G3的扩展单元(EXT)输送。
晶片W,从该扩展单元(EXT)，通过主晶片输送机构22的晶片输送装置46送入处理工作站11中。之后，在以第3处理部G3的校正单元(ALIM)进行校正后，送向附着处理单元(AD)，在那里实施旨在提高抗蚀剂定影性能的疏水化处理(HMDS处理)。因该处理伴随着进行加热，因此，之后的晶片W被晶片输送装置46送往冷却单元(COL)进行冷却。
结束在附着处理单元(AD)中的处理并经过冷却单元(COL)冷却的晶片W，或者，未在附着处理单元(AD)中进行处理的晶片W，接下来被晶片输送装置46送往抗蚀剂涂布处理单元(COT)，在那里涂布抗蚀剂，形成涂布膜。涂布处理结束后，晶片W在第4处理部G4的预烘单元(PB)内进行预烘处理，之后利用某一冷却单元(COL)对其进行冷却。关于预烘单元(PB)中晶片W的处理形态，将在后面详细说明。
经过冷却的晶片W，被送往第3处理部G3的校正单元(ALIM)，在那里进行校正后，经由第4处理部G4的扩展单元(EXT)被送往接口部12。
晶片W，在接口部12中通过周边曝光装置23进行周边曝光而将多余的抗蚀剂去除后，被送往相邻于接口部12设置的未图示的曝光装置，在那里按照既定的图案对晶片W的抗蚀剂膜实施曝光处理。
曝光后的晶片W，再次返回接口部12，被晶片输送机构24送往属于第4处理部G4的扩展单元(EXT)。乏后，晶片W被晶片输送装置46送往某一热板单元(HP)实施后曝光烘焙处理，然后经冷却单元(COL)进行冷却。
之后，晶片W被送往显影单元(DEV)，在那里对曝光图案进行显影。显影结束后，晶片W被送往某一热板单元(HP)实施后烘焙处理，然后经冷却单元(COL)进行冷却。在上述一系列处理结束后，经由第3处理部G3的扩展单元(EXT)返回晶片盒工作站10，被收入某一晶片盒CR中。
下面，就本发明的预烘单元的实施形式进行详细说明。图4是对作为本发明一实施形式的预烘单元PB1进行展示的剖视图。该预烘单元PB1，具有承载晶片W的承载盘34、由上部容器30a和下部容器30b构成的腔室30、以及、使晶片W升降的升降销36。上部容器30a中，设有对形成于晶片W上的抗蚀剂膜进行加热的由多孔性材料制成的热板31、以及、对被排放气体的气流进行调整以使其能够均匀地透过热板31排出的排气调整板32。
下部容器30b是固定的，承载盘34被固定在下部容器30b上。而上部容器30a通过未图示的升降机构自由升降。在上部容器30a下降后的状态下，上部容器30a和下部容器30b通过密封件37紧密接触而形成处理室40。当有晶片W放置在承载盘34上的状态下形成处理室40时、则热板31被配置在距晶片W的表面既定高度的位置上。这样，能够通过热板31对抗蚀剂膜直接进行加热处理。
作为热板31，例如可以使用内装有加热器的由多孔性陶瓷制造的、具有透气性的热板。在上部容器30a的顶面中央设有排气口33，当进行从排气口33排气的动作时，上部容器30a的内部被减压，由于热板31具有透气性因而处理室40也被减压。排气调整板32起这样的作用，即，抑制因排气口33设置在上部容器30a的顶面中央而容易有较多的气体从热板31的中央部位排出。
排气调整板32上例如设有多个孔32a，例如如图6A所示，通过使该孔32a在排气调整板32的中央部位形成的数量较少，而在周边部位形成的数量较多，则可使得气体在整个热板31上均匀透过。此外，例如如图6B所示，通过使该孔32a的直径在中央部位较小、而在周边部位较大，也能够得到同样的效果。
升降销36，能够通过未图示的升降机构自由升降，在承载盘34上设有升降销36可穿过的孔。升降销36，在上部容器30a上升而将下部容器30b的上方打开的状态下，与保持臂48之间进行晶片W的传递。
在具有如上构成的预烘单元PB1中，首先，当在使上部容器30a向上方规避而将下部容器30b的上方打开的状态下，使保持有晶片W的保持臂48进入到承载盘34的上方、继而使升降销36上升时，晶片W便从保持臂48传递到升降销36上。当晶片W离开保持臂48后使保持臂48后退、继而使升降销36下降时，晶片W可在得到设于承载盘34的表面上的近距销35保持的状态下，从升降销36传递到承载盘34上。
其次，使上部容器30a下降而形成处理室40。由此使得热板31配置在距晶片W表面既定高度的位置上，通过热板31对抗蚀剂膜直接进行加热处理。过去，是如图10所示，在热板103上放置晶片W，通过对晶片W进行加热而对形成于晶片W上的抗蚀剂膜进行加热的，因此，存在着晶片W的温度分布转印到抗蚀剂膜上而导致CD均匀性降低的问题；而在预烘单元PB1中，由于是直接对抗蚀剂膜进行加热，因而可以提高抗蚀剂膜的温度均匀性、使CD均匀性得到提高。
在通过热板31对抗蚀剂膜开始加热的同时，开始从排气口33进行排气。如果从排气口33开始排气时，则上部容器30a的内部被减压，并且由于热板31自身具有透气性，因而处理室40也被减压。另一方面，溶剂从被热板31加热的抗蚀剂膜中蒸发或升华而产生气体。因此，当处理室40变成减压气氛时，则蒸发自抗蚀剂膜的气体透过热板31从排气口33排出。
当处于气体能够从整个热板31大致均匀地透过的状态时，蒸发自抗蚀剂膜的气体，在处理室40内不会在水平方向上形成大流量的气流而产生从抗蚀剂膜大致向正上方受到抽吸的气流。这样一来，能够抑制因气流的产生而引起的抗蚀剂膜膜厚的变化，而且，能够使抗蚀剂膜中的气体进行均匀地蒸发，因此，可实现抗蚀剂膜的膜质均匀化。由此，可提高CD均匀性，有助于使图案侧面变得平整。
虽然从排气口33排气可使处理室40保持减压气氛，但该减压的程度最好是弱到这种程度，即，使得产生自抗蚀剂膜的气体主要是由于对抗蚀剂膜进行加热而产生的，并使因处理室40减压导致蒸气压力降低而产生的气体不增多。此外，从排气口33进行的排气，最好是从排气开始起便稳定地进行。这是由于，若排气口33的排气增强而导致处理室40保持很高的减压气氛，则有可能发生因排气初始阶段气体产生紊流而引起抗蚀剂膜膜厚分布不均等现象。
另外，为了防止从抗蚀剂膜中蒸发的气体、例如升华物在从排气口33排出后在配管内冷却凝固而附着在配管内，也可以在排气口33附近设置对升华物进行冷却而使之凝固的机构。
在晶片W结束既定时间的处理之后，停止从排气口33进行排气的动作，之后使上部容器30a上升，先以与保持臂48将晶片W送入预烘单元PB1的步骤相反的步骤将晶片W从预烘单元PB1送出。晶片W在之后经由校正单元(ALIM)等被送往曝光装置。
下面，对本发明的预烘单元的另一个实施形式进行说明。图5是另一个实施形式的预烘单元PB2的概略剖视图。预烘单元PB2与图4所示的预烘单元PB1的不同之处，仅在于热板38的结构，因此，下面对热板38进行说明。热板38上形成有在上下方向上贯穿热板38的多个通孔38a，该通孔38a成为蒸发自抗蚀剂膜的气体的通路。
在设置有排气调整板32的场合，作为通孔38a，例如可以以相邻通孔38a之间的距离相同地进行设置。这是由于，从各通孔38a中通过的气体的量通过排气调整板32进行调整。另一方面，通过使通孔38a在热板38的中央部位形成的数量较少，在周边部位形成的数量较多，便能够在不设置排气调整板32的情况下使气体在整个热板38上从处理室40向排气口33均匀地透过。
图7A、7B是对预烘单元的又一个实施形式(设其为“预烘单元PB3”)进行展示的概略剖视图，图7A示出在预烘单元PB3中晶片W被送入送出时的状态，图7B示出抗蚀剂膜加热处理时的状态。预烘单元PB3，具有由固定的上部容器51a和可升降的下部容器51b构成的腔室51、固定在上部容器51a中的热板53、固定在下部容器51b中的支撑销55、以及、设置成从下部容器51b的底壁穿过的固定在保持台57上的晶片传递销56。
下部容器51b联接在保持部件60上，保持部件60与在垂直方向上延伸的导向器59啮合并安装在内装有气缸等的升降装置61上。当如图7A所示，在使下部容器51b下降而对其保持的状态下，可使保持有晶片W的保持臂48(图7A、7B中未示出)进入腔室51内，将晶片W传递给从下部容器51b突出的晶片传递销56。当这样构成时，作为动力源只要设置使下部容器51b升降的升降装置61即可，可以不需要晶片传递销56和支撑销55的动力源。
当如图7B所示，使升降装置61动作而使下部容器51b上升时，下部容器51b与上部容器51a通过密封件58紧密接触，从而形成处理室70。此外，在使下部容器51b上升的中途，晶片传递销56上所保持的晶片W被传递给支撑销55，并与热板53相隔既定距离地得到保持。另外，最好是，在热板53的下表面设置旨在使热板53与晶片W的距离为一定的近距销54，将下部容器51b保持在使晶片W与该近距销54相接触的位置上。在这种场合，作为密封件58，最好是使用具有可发生变形的长度范围内的宽度的密封件。此外，为了减轻晶片W与近距销54接触时对晶片W产生的冲击，也可以在支撑销55上将可自由伸缩的机构例如弹簧设置在支撑销55的下部。
在上部容器51a的上壁上设有排气口52，从而能够对处理室70的内部进行排气。此外，在热板53与上部容器51a的侧壁的内表面之间形成有间隙部53a。从被热板53直接加热的抗蚀剂膜蒸发的气体，从热板53与晶片W之间的间隙部通过间隙部53a中后从排气口52排出。
与参照图4说明的预烘单元PB1同样，将从排气口52进行的排气的强弱，设计成将因加热抗蚀剂膜而蒸发等的气体排放的程度。这样一来，不仅能够抑制热板53与晶片W之间的空间内产生水平方向的强气流，从而防止抗蚀剂膜厚度不均的现象发生，而且能够实现抗蚀剂膜的膜质均匀化。
下面，对结合图4以及图7A、7B所述明的各个实施形式的变型例，参照图8A、8B进行说明。
图8A、8B所分别示出的预烘单元PB4、PB5与图4所示的预烘单元PB1的不同在于，在下部容器51b的底部的左右两端附近设置有空气供给配管43、63。之所以设置该空气供给配管43、63，是由于，为了防止因腔室30、51内过减压而导致晶片W难以被加热，有时需要供给空气。
通过使抗蚀剂溶剂的蒸气以大约为饱和蒸气压力包含在从该空气供给配管43、63供给的空气中，得到如下效果。
在对形成有抗蚀剂膜的基板进行的预烘处理中，若抗蚀剂的溶剂急剧蒸发，则在基板的主表面内容易发生因抗蚀剂膜受热的影响而变化所导致的膜厚离散等膜质不均匀的现象。相对于此，若使抗蚀剂溶剂的蒸气以大约为饱和蒸气压力包含在腔室内，则进行预烘处理时溶剂从抗蚀剂膜中的蒸发受到抑制，蒸发将以更缓慢的速度进行。其结果，可使抗蚀剂膜的膜质均匀性等得到进一步的提高。
下面，就本发明的又一个实施形式的预烘单元PB6，参照图9A、9B进行说明。
图9A所示的预烘单元PB6与图4所示的预烘单元PB1的不同之处在于，替代图4中的热板31，而设置由多孔性陶瓷等多孔性材料构成并且具有上下贯通的多个纵孔80c的热板80，而且，在上部容器30a的侧部，设置了经由热板80向腔室30内的基板W供给空气的空气供给管81。
热板80形成为圆板状，与其轴线(连接上表面与下表面的轴线)相平行地形成有直的纵孔80c。该纵孔80c在热板80的径向和圆周方向上形成有多个。
此外，形成于热板80的上表面和纵孔80c的内壁上的气体屏障级80d，由作为耐热性及耐污性树脂的氟系树脂、例如聚四氟乙烯(注册商标)构成，以10μm以上的厚度形成。
通过该气体屏障级80d，在热板80上形成两个气体流通路径。即，形成进行供气的连通孔和进行排气的纵孔两个气体流通路径。此外，由于气体屏障级80d由氟系树脂形成，因此，不仅能够确保良好的对气体的屏障性，而且还不会污染晶片等。
首先，在开始进行基板处理之前开始从供给管81供给空气，与此同时开始从排气口33进行排气。由此，腔室30的内部开始被净化驱气。此外，利用热板80开始对基板W进行加热，对晶片W以既定的加热温度加热既定的时间。
此时，从空气供给管81供给的空气从热板80的侧壁被导入，该空气在形成于热板80上的连通孔内向晶片W的中央部位方向流动，从热板80的下面被排出。由于形成有气体屏障级80d，在该连通孔中流动的空气不会从热板80的上面和纵孔80c的内壁泄漏。
此外，从热板80的下面被排出的空气，供给到晶片W的处理面。另一方面，被排放的气体流经纵孔80c、整流板32以及排气口33排放到外部。
如以上所述明的，针对晶片W的处理面，可以对每一微小区域进行空气的置换，使得各区域抗蚀剂液中的溶剂能够均匀地蒸发。通过如上所述地对进行干燥时的气流进行控制，可得到均匀的抗蚀剂膜厚度。
该实施形式也同样，通过使抗蚀剂液溶剂气化而以大约为饱和蒸气压力包含在从空气供给管81所供给的空气中，并靠如上所述的作用，可增加提高抗蚀剂膜膜质均匀性的效果。
此外，在上述实施形式中，构成为：从空气供给管81将空气向热板80的侧壁导入、从纵孔80c进行排气，但也可以如图9C所示，经由设置在上部容器30a的上部的空气供给口39从热板80的上面一侧导入空气。在这种场合，从纵孔80c通过的空气，从热板80的下面进入热板80内，从设置在上部容器30a的侧壁上的排气管82排出。
此外，在上述实施形式中，作为纵孔80c展示的是直孔，但最好是如图9B所示，在热板80的上面80a以及下面80b处的开口部的直径大于纵孔80c的直径，并且，在开口部与纵孔80c之间形成有锥面80c1。
通过如上所述形成锥面，能够流畅地进行空气的供给和排放。
以上就本发明的实施形式进行了说明，当本发明并不受上述实施形式的限定。例如，在图7A、7B所示的预烘单元PB3中，可以不设置间隙部53a，而使用图4所示的由具有透气性的多孔性材料构成的热板31、或者、图5所示的形成有通孔38a的热板38来替代热板53。
在构成腔室的上部容器的顶面中央形成有排气口时，使用由多孔性材料制成的热板的场合，作为热板，若使用中央部位的孔隙率相对于周边部位的孔隙率小的，即中央部位的气体透过能力小于周边部位的气体透过能力的热板，则即使不设置排气调整板32，也能够使气体在整个热板上均匀透过。在图4和图5所示的预烘单元PB1、PB2中，是将晶片W保持在承载盘34上的，但也可以如图7A、7B所示的预烘单元PB3那样，利用支撑销55对晶片W进行保持。
再有，在上述实施形式中，尽管对将本发明的热处理装置以及热处理方法应用于进行抗蚀剂膜的预烘处理的预烘单元中的场合进行了说明，但本发明也能够应用于进行曝光处理后的后曝光烘焙处理及显影处理后的后烘焙处理的热板单元(HP)中。此外，涂布膜的种类并不限定于抗蚀剂膜，在形成级间绝缘膜和保护膜的装置以及方法中可以应用本发明。在上述实施形式中，作为基板列举了半导体晶片的例子，但在液晶显示器(LCD)基板等其它基板的光刻工序中，可以应用本发明的热处理装置以及热处理方法。
产业上利用的可能性
如上所述，根据本发明，能够对形成于基板上的涂布膜从上部直接进行加热，使涂布膜中所含有的气体等可以从涂布膜中均匀蒸发并将其排放。此外，与对基板进行加热而对涂布膜间接加热的方法相比，基板的温度不均匀较难转印到涂布膜上。由此可得到能够提高涂布膜的膜质均匀性、提高CD均匀性的显著的效果。此外，通过提高涂布膜的膜质均匀性，还能够获得改善LER特性而得到具有平整侧面的图案的效果。

Claims (14)

1.一种对表面形成有涂布膜的基板(W)进行热处理的热处理装置，其特征是，具有：
将所述基板保持成大致水平的保持部件(55)，
容纳被所述保持部件保持的基板的腔室(51)，
在所述腔室内配置在被所述保持部件保持的基板的上方以能够对形成于所述基板上的涂布膜直接进行加热的热板(53)，以及，
设置在所述腔室的顶面上的、对所述腔室的内部进行排气的排气口(52)；
在所述热板的端面与所述腔室的内壁面之间，设置有既定宽度的间隙部(53a)，
通过从所述排气口对所述腔室的内部进行排气使得所述腔室内保持既定的减压气氛，
在所述涂布膜被所述热板加热时产生自所述涂布膜的气体从所述间隙部中通过后排放到所述腔室的外部。
2.如权利要求1所述的热处理装置，其特征是，所述涂布膜，是抗蚀剂液涂布在基板(W)上而形成的抗蚀剂膜。
3.一种对表面形成有涂布膜的基板(W)进行热处理的热处理装置，其特征是，具有：
将所述基板保持成大致水平的保持部件(34)，
容纳被所述保持部件保持的基板的腔室(30)，
具有透气性的、在所述腔室内配置在被所述保持部件保持的基板的上方以能够对形成于所述基板上的涂布膜直接进行加热的热板(31)，以及，
设置在所述腔室的顶面上的、对所述腔室的内部进行排气的排气口(33)；
在所述涂布膜被所述热板加热时产生自所述涂布膜的气体透过所述热板后排放到所述腔室的外部。
4.如权利要求3所述的热处理装置，其特征是，所述涂布膜，是抗蚀剂液涂布在基板(W)上而形成的抗蚀剂膜。
5.如权利要求3或4所述的热处理装置，其特征是，在所述热板(31)上设置有在上下方向上贯穿所述热板的多个通孔(38a)。
6.如权利要求3或4所述的热处理装置，其特征是，所述热板(31)，由具有透气性的多孔性材料构成。
7.如权利要求3或4所述的热处理装置，其特征是，在既定位置上设有孔(32a)的排气调节板(32)设置在所述热板与所述腔室(30)的顶面之间，以使得所述气体在所述热板(31)的整个面上均匀透过。
8.如权利要求1或3所述的热处理装置，其特征是，
所述腔室(30，51)，具有被固定的上部容器(30a，51a)和自由升降的下部容器(30b，51b)，
所述保持部件(34，55)固定在所述下部容器上，并且，所述排气口(33，52)设在所述上部容器上，
还具有能够对所述基板(W)进行支持的基板传递部件，其贯穿所述下部容器的底壁而设置，以在所述下部容器上升时将所支持的基板传递给所述保持部件、在所述下部容器下降时从所述保持部件接受基板。
9.如权利要求1或3所述的热处理装置，其特征是，还具有向所述腔室(30，51)内供给空气的机构。
10.如权利要求9所述的热处理装置，其特征是，所述涂布膜，是抗蚀剂液涂布在基板(W)上而形成的抗蚀剂膜，向所述腔室(30，51)内供给空气的机构，具有使抗蚀剂溶剂的蒸气以大致饱和蒸气压力包含在空气内的机构。
11.一种热处理方法，其特征是，具有：
在基板(W)上涂布抗蚀剂液而形成抗蚀剂膜的第1工序；
将形成有抗蚀剂膜的所述基板保持在密闭腔室(30)内的第2工序；以及，
在形成有抗蚀剂膜的所述基板的上方的既定位置上配置具有透气性的热板(31)，从而一边利用该热板对所述抗蚀剂膜进行加热处理，一边对所述腔室内进行排气以使得蒸发自所述抗蚀剂膜的气体从所述热板中通过而排出的第3工序。
12.一种热处理方法，其特征是，具有：
在基板(W)上涂布抗蚀剂液而形成抗蚀剂膜的第1工序；
将形成有抗蚀剂膜的所述基板保持在密闭腔室(51)内的第2工序；以及，
在形成有抗蚀剂膜的所述基板的上方的既定位置上配置热板(53)，从而一边利用该热板对所述抗蚀剂膜进行加热处理，一边对所述腔室的内部进行排气以使得所述腔室内保持成既定的减压气氛，从而将蒸发自所述抗蚀剂膜的气体从所述腔室中排出的第3工序。
13.如权利要求11或12所述的热处理方法，其特征是，还具有向所述腔室(30，51)内供给空气的工序。
14.如权利要求11或12所述的热处理方法，其特征是，还具有，向所述腔室(30，51)内供给以大致饱和蒸气压力含有抗蚀剂溶剂的蒸气的空气的工序。
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