JP2003133197A - 熱処理装置および熱処理方法 - Google Patents

熱処理装置および熱処理方法

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JP2003133197A JP2001327194A JP2001327194A JP2003133197A JP 2003133197 A JP2003133197 A JP 2003133197A JP 2001327194 A JP2001327194 A JP 2001327194A JP 2001327194 A JP2001327194 A JP 2001327194A JP 2003133197 A JP2003133197 A JP 2003133197A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 CD均一性を向上させる熱処理を可能とする
熱処理装置および熱処理方法を提供する。 【解決手段】 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)は、ウエハWを略水平に保
持する載置プレート34と、ウエハWを収容するチャン
バ30と、ガス透過性を有し、ウエハWに形成されたレ
ジスト膜を直接に加熱できるようにチャンバ30内にお
いてウエハWの上方に配置されるホットプレート31
と、チャンバ30の上面に設けられた排気口33とを具
備する。レジスト膜がホットプレート31によって加熱
された際にレジスト膜から発生するガスは水平方向に大
きく流れる気流を生ずることなく、ホットプレート31
を透過して、その後にチャンバ30外へ排出される。こ
れにより均一な膜質を有するレジスト膜が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レジスト膜等の塗
布膜が形成された半導体ウエハ等の基板を加熱処理する
熱処理装置および熱処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスの製造プロセスにおいて
は、いわゆるフォトリソグラフィー技術を用いて、半導
体ウエハの表面に所定の回路パターンを形成している。
このフォトリソグラフィー工程では、例えば、洗浄処理
された半導体ウエハにフォトレジスト液を塗布してレジ
スト膜を形成し、所定のパターンでレジスト膜を露光
し、これを現像処理するという一連の処理が行われてい
る。
【0003】レジスト膜の形成方法としては、例えば、
半導体ウエハをスピンチャックに固定し、次いで、例え
ば、レジスト液が流れる流路の口径が一定の管体が先端
に設けられたレジスト液吐出ノズルを用いて、ウエハの
表面に所定量のレジスト液を塗布し、スピンチャックを
回転させることでレジスト液をウエハ全体に拡げて所定
の膜厚に調整し、さらにウエハに所定の熱処理(プリベ
ーク処理)を施す方法が挙げられる。
【0004】従来、レジスト膜のプリベーク処理は、図
7に示す加熱ユニット101を用いて行われている。加
熱ユニット101は、チャンバ102と、チャンバ10
2内に設けられたホットプレート103と、チャンバ1
02内に空気を一定量の空気を導入する給気口104
と、チャンバ102内の空気を一定量排気する排気口1
05とを有している。このような加熱ユニット101に
おいては、ウエハを所定温度に保持されたホットプレー
ト103上に載置して加熱し、これと並行して給気口1
04からチャンバ102内に空気を一定量導入しなが
ら、同量を排気口105から排気することでレジスト膜
のプリベーク処理が行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】近年、フォトリソグラ
フィー工程においては、パターンの微細化や細線化が進
むにつれて、パターン線幅のウエハ面内均一性(CD均
一性)が厳しく求められるようになっている。また、こ
れまでは問題となっていなかったレジスト塗布後のプリ
ベーク処理を行う加熱ユニット内の気流による線幅変動
が顕著に現れるレジスト材料が現れ始めている。しかし
ながら、加熱ユニット101を用いて空気をチャンバ1
02内で流しながら行う従来の熱処理方法では、気流に
よってレジスト膜の表面温度が変化することによって、
レジスト液に含まれるポリマー密度や溶媒残留濃度にば
らつきが生ずると考えられるために、このような問題に
対処することができない。
【0006】また、パターンの微細化や細線化が進むに
つれて、パターン側面の荒れ(LER;Line Edge Roug
hness)の制御が重要となってきている。このLERの
問題を解決する方法としては、レジスト液の組成調整等
が試みられているが、レジスト感度やCD均一性等の他
のレジスト特性との兼ね合いから、十分な成果を上げる
には至っていない。一方、LERに対する加熱ユニット
側からのアプローチは行われていない。
【0007】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、CD均一性を向上させる熱処理を可能とする熱
処理装置および熱処理方法を提供することを目的とす
る。また、本発明は良好なLER特性を得ることを可能
とする熱処理装置および熱処理方法を提供することを目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第1の観点によれば、表面に塗布膜の形成
された基板を熱処理する熱処理装置であって、前記基板
を略水平に保持する保持部材と、前記保持部材に保持さ
れた基板を収容するチャンバと、前記基板に形成された
塗布膜を直接に加熱できるように前記チャンバ内におい
て前記保持部材に保持された基板の上方に配置されるホ
ットプレートと、前記ホットプレートの端面と前記チャ
ンバの内壁面との間に設けられた所定幅の間隙部と、前
記チャンバの上面に設けられ、前記チャンバの内部の排
気を行う排気口と、を具備し、前記排気口から前記チャ
ンバ内の排気を行うことによって前記チャンバ内は所定
の減圧雰囲気に保持され、前記塗布膜が前記ホットプレ
ートによって加熱された際に前記塗布膜から発生するガ
スは前記間隙部を通った後に前記チャンバ外へ排出され
ることを特徴とする熱処理装置、が提供される。
【0009】本発明の第2の観点によれば、表面に塗布
膜の形成された基板を熱処理する熱処理装置であって、
前記基板を略水平に保持する保持部材と、前記保持部材
に保持された基板を収容するチャンバと、ガス透過性を
有し、前記基板に形成された塗布膜を直接に加熱できる
ように前記チャンバ内において前記保持部材に保持され
た基板の上方に配置されるホットプレートと、前記チャ
ンバの上面に設けられて前記チャンバの内部の排気を行
う排気口と、を具備し、前記塗布膜が前記ホットプレー
トによって加熱された際に前記塗布膜から発生するガス
は前記ホットプレートを透過した後に前記チャンバ外へ
排出されることを特徴とする熱処理装置、が提供され
る。
【0010】本発明の熱処理装置は特にレジスト膜の加
熱処理に好適に用いられる。このような観点から、本発
明の第3の観点によれば、レジスト液が塗布されてレジ
スト膜が形成された基板を熱処理する熱処理装置であっ
て、前記基板を略水平に保持する保持部材と、前記保持
部材に保持された基板を収容するチャンバと、前記基板
に形成されたレジスト膜を直接に加熱できるように前記
チャンバ内において前記保持部材に保持された基板の上
方に配置されるホットプレートと、前記ホットプレート
の端面と前記チャンバの内壁面との間に設けられた所定
幅の間隙部と、前記チャンバの上面に設けられ、前記チ
ャンバの内部の排気を行う排気口と、を具備し、前記排
気口から前記チャンバ内の排気を行うことによって前記
チャンバ内は所定の減圧雰囲気に保持され、前記レジス
ト膜が前記ホットプレートによって加熱された際に前記
レジスト膜から発生するガスは前記間隙部を通った後に
前記チャンバ外へ排出されることを特徴とする熱処理装
置、が提供される。
【0011】本発明の第4の観点によれば、レジスト液
が塗布されてレジスト膜が形成された基板を熱処理する
熱処理装置であって、前記基板を略水平に保持する保持
部材と、前記保持部材に保持された基板を収容するチャ
ンバと、ガス透過性を有し、前記基板に形成されたレジ
スト膜を直接に加熱できるように前記チャンバ内におい
て前記保持部材に保持された基板の上方に配置されるホ
ットプレートと、前記チャンバの上面に設けられて前記
チャンバの内部の排気を行う排気口と、を具備し、前記
レジスト膜が前記ホットプレートによって加熱された際
に前記レジスト膜から発生するガスは前記ホットプレー
トを透過した後に前記チャンバ外へ排出されることを特
徴とする熱処理装置、が提供される。
【0012】本発明の第5の観点によれば、基板にレジ
スト液を塗布してレジスト膜を形成する第1工程と、前
記レジスト膜の形成された基板を密閉チャンバ内に保持
する第2工程と、前記レジスト膜の形成された基板の上
方の所定位置にガス透過性を有するホットプレートを配
置して前記レジスト膜を加熱処理しながら、前記レジス
ト膜から蒸発するガスが前記ホットプレートを通して排
気されるように前記チャンバ内の排気を行う第3工程
と、を有することを特徴とする熱処理方法、が提供され
る。
【0013】本発明の第6の観点によれば、基板にレジ
スト液を塗布してレジスト膜を形成する第1工程と、前
記レジスト膜の形成された基板を密閉チャンバ内に保持
する第2工程と、前記レジスト膜の形成された基板の上
方の所定位置にホットプレートを配置して前記レジスト
膜を加熱処理しながら、前記チャンバ内の排気を行って
前記チャンバ内を所定の減圧雰囲気に保持することによ
って前記レジスト膜から蒸発するガスを前記チャンバか
ら排気する第3工程と、を有することを特徴とする熱処
理方法、が提供される。
【0014】このような熱処理装置および熱処理方法に
よれば、基板に形成された塗布膜を上部から直接に加熱
して、塗布膜から塗布膜に含まれるガス等を均一に蒸発
させて排気することが可能である。これにより塗布膜の
膜質の均一性が向上し、CD均一性を向上させることが
できる。また、塗布膜の膜質の均一性を高めることによ
って、LER特性を改善して滑らかな側面を有するパタ
ーン側面を得ることが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、レジ
スト液が塗布された半導体ウエハ(以下「ウエハ」とい
う)をプリベーク処理するホットプレートユニットを備
え、レジスト塗布から現像処理までを一貫して行うレジ
スト塗布・現像処理システムを例に挙げて説明すること
とする。
【0016】図1は、レジスト塗布・現像処理システム
1を示す概略平面図、図2はその正面図、図3はその背
面図である。レジスト塗布・現像処理システム1は、搬
送ステーションであるカセットステーション10と、複
数の処理ユニットを有する処理ステーション11と、処
理ステーション11に隣接して設けられる図示しない露
光装置との間でウエハWを受け渡すためのインターフェ
イス部12と、を具備している。
【0017】カセットステーション10は、被処理体と
してのウエハWを複数枚、例えば25枚単位でウエハカ
セットCRに搭載された状態で、他のシステムから本レ
ジスト塗布・現像処理システム1へ搬入し、または本レ
ジスト塗布・現像処理システム1から他のシステムへ搬
出する等、ウエハカセットCRと処理ステーション11
との間でウエハWの搬送を行うためのものである。
【0018】カセットステーション10においては、図
1に示すように、カセット載置台20上に図中X方向に
沿って複数(図では4個)の位置決め突起20aが形成
されており、この突起20aの位置にウエハカセットC
R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1列に載置可能となっている。ウエハカセット
CRにおいてはウエハWが垂直方向(Z方向)に配列さ
れている。また、カセットステーション10は、カセッ
ト載置台20と処理ステーション11との間に位置する
ウエハ搬送機構21を有している。
【0019】ウエハ搬送機構21は、カセット配列方向
(X方向)およびその中のウエハWの配列方向(Z方
向)に移動可能なウエハ搬送用アーム21aを有してお
り、このウエハ搬送用アーム21aにより、いずれかの
ウエハカセットCRに対して選択的にアクセス可能とな
っている。また、ウエハ搬送用アーム21aは、図1中
に示される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11側の第3の処理部Gに属する
アライメントユニット(ALIM)およびエクステンシ
ョンユニット(EXT)にもアクセスできるようになっ
ている。
【0020】一方、処理ステーション11は、ウエハW
へ対して塗布・現像を行う際の一連の工程を実施するた
めの複数の処理ユニットを備え、これらが所定位置に多
段に配置されており、これらによりウエハWが1枚ずつ
処理される。この処理ステーション11は、図1に示す
ように、中心部にウエハ搬送路22aを有しており、こ
の中に主ウエハ搬送機構22が設けられ、ウエハ搬送路
22aの周りに全ての処理ユニットが配置された構成と
なっている。これら複数の処理ユニットは、複数の処理
部に分かれており、各処理部は複数の処理ユニットが垂
直方向(Z方向)に沿って多段に配置されている。
【0021】主ウエハ搬送機構22は、図3に示すよう
に、筒状支持体49の内側にウエハ搬送装置46を上下
方向(Z方向)に昇降自在に装備している。筒状支持体
49は図示しないモータの回転駆動力によって回転可能
となっており、それに伴ってウエハ搬送装置46も一体
的に回転可能となっている。ウエハ搬送装置46は、搬
送基台47の前後方向に移動自在な複数本の保持アーム
48を備え、これらの保持アーム48によって各処理ユ
ニット間でのウエハWの受け渡しを実現している。
【0022】図1に示すように、レジスト塗布・現像処
理システム1においては、5個の処理部G・G・G
・G・Gがウエハ搬送路22aの周囲に実際に配
置されている。これらのうち、第1および第2の処理部
・Gはレジスト塗布・現像処理システム1の正面
側(図1における手前側)に並列に配置され、第3の処
理部Gはカセットステーション10に隣接して配置さ
れ、第4の処理部Gはインターフェイス部12に隣接
して配置されている。また、第5の処理部Gは背面部
に配置されている。
【0023】第1の処理部Gでは、コータカップ(C
P)内でウエハWを図示しないスピンチャックに乗せて
所定の処理を行う2台のスピナ型処理ユニットであるレ
ジスト塗布処理ユニット(COT)およびレジストのパ
ターンを現像する現像ユニット(DEV)が下から順に
2段に重ねられている。第2の処理部Gも同様に、2
台のスピナ型処理ユニットとしてレジスト塗布処理ユニ
ット(COT)および現像ユニット(DEV)が下から
順に2段に重ねられている。
【0024】第3の処理部Gにおいては、図3に示す
ように、ウエハWを載置台SPに載せて所定の処理を行
うオーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。
すなわち、レジストの定着性を高めるためのいわゆる疎
水化処理を行うアドヒージョンユニット(AD)、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(EX
T)、冷却処理を行うクーリングユニット(COL)、
露光処理前や露光処理後さらには現像処理後にウエハW
に対して加熱処理を行う4つのホットプレートユニット
(HP)が下から順に8段に重ねられている。なお、ア
ライメントユニット(ALIM)の代わりにクーリング
ユニット(COL)を設け、クーリングユニット(CO
L)にアライメント機能を持たせてもよい。
【0025】第4の処理部Gにおいても、オーブン型
の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわち、ク
ーリングユニット(COL)、クーリングプレートを備
えたウエハ搬入出部であるエクステンション・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)、および
2つのホットプレートユニット(HP)、レジスト液が
塗布されたウエハWのプリベーク処理専用に用いられる
2つのプリベークユニット(PB)が下から順に8段に
重ねられている。
【0026】主ウエハ搬送機構22の背部側に第5の処
理部Gを設ける場合に、第5の処理部Gは、案内レ
ール25に沿って主ウエハ搬送機構22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の処理
部Gを設けた場合でも、これを案内レール25に沿っ
て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22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。
【0027】インターフェイス部12は、奥行方向(X
方向)については、処理ステーション11と同じ長さを
有している。図1、図2に示すように、このインターフ
ェイス部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
にはウエハ搬送機構24が配設されている。このウエハ
搬送機構24はウエハ搬送用アーム24aを有してお
り、このウエハ搬送用アーム24aは、X方向、Z方向
に移動して両カセットCR・BRおよび周辺露光装置2
3にアクセス可能となっている。
【0028】なお、ウエハ搬送用アーム24aはθ方向
に回転可能であり、処理ステーション11の第4の処理
部Gに属するエクステンションユニット(EXT)
や、さらには隣接する露光装置側の図示しないウエハ受
け渡し台にもアクセス可能となっている。
【0029】上述したレジスト塗布・現像処理システム
1においては、先ず、カセットステーション10におい
て、ウエハ搬送機構21のウエハ搬送用アーム21aが
カセット載置台20上の未処理のウエハWを収容してい
るウエハカセットCRにアクセスして1枚のウエハWを
取り出し、第3の処理部Gのエクステンションユニッ
ト(EXT)に搬送する。
【0030】ウエハWは、このエクステンションユニッ
ト(EXT)から、主ウエハ搬送機構22のウエハ搬送
装置46により、処理ステーション11に搬入される。
そして、第3の処理部Gのアライメントユニット(A
LIM)によりアライメントされた後、アドヒージョン
処理ユニット(AD)に搬送され、そこでレジストの定
着性を高めるための疎水化処理(HMDS処理)が施さ
れる。この処理は加熱を伴うため、その後ウエハWは、
ウエハ搬送装置46により、クーリングユニット(CO
L)に搬送されて冷却される。
【0031】アドヒージョン処理ユニット(AD)での
処理が終了してクーリングユニット(COL)で冷却さ
れたウエハW、またはアドヒージョン処理ユニット(A
D)での処理を行わないウエハWは、引き続き、ウエハ
搬送装置46によりレジスト塗布処理ユニット(CO
T)に搬送され、そこでレジストが塗布され、塗布膜が
形成される。塗布処理終了後、ウエハWは、第4の処理
部Gのプリベークユニット(PB)内でプリベーク処
理され、その後いずれかのクーリングユニット(CO
L)にて冷却される。なお、プリベークユニット(P
B)におけるウエハWの処理形態については、後に詳細
に説明する。
【0032】冷却されたウエハWは、第3の処理部G
のアライメントユニット(ALIM)に搬送され、そこ
でアライメントされた後、第4の処理部Gのエクステ
ンションユニット(EXT)を介してインターフェイス
部12に搬送される。
【0033】ウエハWは、インターフェイス部12にお
いて周辺露光装置23により周辺露光されて余分なレジ
ストが除去された後、インターフェイス部12に隣接し
て設けられた図示しない露光装置に搬送され、そこで所
定のパターンにしたがってウエハWのレジスト膜に露光
処理が施される。
【0034】露光後のウエハWは、再びインターフェイ
ス部12に戻され、ウエハ搬送機構24により、第4の
処理部Gに属するエクステンションユニット(EX
T)に搬送される。そして、ウエハWは、ウエハ搬送装
置46により、いずれかのホットプレートユニット(H
P)に搬送されて、ポストエクスポージャーベーク処理
が施され、次いで、クーリングユニット(COL)によ
り冷却される。
【0035】その後、ウエハWは現像ユニット(DE
V)に搬送され、そこで露光パターンの現像が行われ
る。現像終了後、ウエハWはいずれかのホットプレート
ユニット(HP)に搬送されてポストベーク処理が施さ
れ、次いで、クーリングユニット(COL)により冷却
される。このような一連の処理が終了した後、第3の処
理部Gのエ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に戻され、いずれかのウエ
ハカセットCRに収容される。
【0036】次に、プリベークユニット(PB)につい
て詳細に説明する。図4はプリベークユニット(PB)
の一実施形態を示す断面図である。プリベークユニット
(PB)は、ウエハWを載置する載置プレート34と、
上部容器30aと下部容器30bからなるチャンバ30
と、ウエハWを昇降させるリフトピン36とを有してお
り、上部容器30aには、ウエハWに形成されたレジス
ト膜を加熱する多孔質素材からなるホットプレート31
と、ホットプレート31から均一な排気が行われるよう
に排気されるガスの流れを調整する排気調整プレート3
2とが設けられている。
【0037】下部容器30bは固定されており、載置プ
レート34は下部容器30bに固定されている。また、
上部容器30aは図示しない昇降機構により昇降自在と
なっている。上部容器30aを降下させた状態では、シ
ール部材37により上部容器30aと下部容器30bが
密着して処理室40が形成される。ウエハWが載置プレ
ート34に載置された状態で処理室40が形成される
と、ウエハWの表面から所定の高さ位置にホットプレー
ト31が配置される。こうして、ホットプレート31に
よるレジスト膜の直接加熱処理を行うことができる。
【0038】ホットプレート31としては、例えば、ヒ
ータを内蔵した多孔質セラミックス製で、ガス透過性を
有するものが用いられる。上部容器30aの上面中央に
は排気口33が設けられており、排気口33からの排気
動作を行うと、上部容器30aの内部が減圧され、さら
にホットプレート31がガス透過性を有するために処理
室40も減圧される。排気調整プレート32は、排気口
33が上部容器30aの上面中央部に設けられているた
めにホットプレート31の中央部から多くのガスが排気
され易くなるのを抑制する役割を果たす。
【0039】例えば、排気調整プレート32には複数の
孔部32aが設けられているが、この孔部32aを排気
調整プレート32の中央部では少なく形成し、周縁部で
は多く形成することで、ホットプレート31全体で均一
にガスが透過するようになる。また、この孔部32aの
直径を中央部では短くし、周縁部では長くすることによ
っても同様の効果を得ることが可能である。
【0040】リフトピン36は図示しない昇降機構によ
り昇降自在となっており、載置プレート34にはリフト
ピン36が貫通することができる孔部が設けられてい
る。リフトピン36は、上部容器30aを上昇させて下
部容器30bの上面が開いた状態で、保持アーム48と
の間でウエハWの受け渡しを行う。
【0041】このような構成を有するプリベークユニッ
ト(PB)においては、先ず、上部容器30aを上方に
退避させて下部容器30bの上面を開口させた状態にお
いて、ウエハWを保持した保持アーム48を載置プレー
ト34の上方に進入させ、次にリフトピン36を上昇さ
せると、ウエハWは保持アーム48からリフトピン36
に受け渡される。ウエハWが保持アーム48から離れた
後に保持アーム48を退出させ、次いでリフトピン36
を降下させると、ウエハWは載置プレート34の表面に
設けられたプロキシミティピン35に保持されるように
して、リフトピン36から載置プレート34へと受け渡
される。
【0042】次に、上部容器30aを降下させて処理室
40を形成する。こうしてウエハWの表面から所定の高
さ位置にホットプレート31が配置され、ホットプレー
ト31によるレジスト膜の直接加熱処理が行われる。従
来は図7に示されるように、ホットプレート103にウ
エハWを載置し、ウエハWを加熱することによってウエ
ハWに形成されたレジスト膜を加熱していたために、ウ
エハWの温度分布がレジスト膜に転写されてCD均一性
が低下するといった問題があったが、プリベークユニッ
ト(PB)では直接にレジスト膜を加熱するために、レ
ジスト膜の温度均一性を高めて、CD均一性を高めるこ
とが可能である。
【0043】ホットプレート31によるレジスト膜の加
熱を開始すると同時に、排気口33からの排気動作を開
始する。排気口33からの排気が開始されると、上部容
器30aの内部が減圧され、さらにホットプレート31
自体がガス透過性を有することから処理室40も減圧さ
れる。一方、ホットプレート31によって加熱されたレ
ジスト膜からは溶剤が蒸発または昇華してガスが発生す
る。このために処理室40が減圧雰囲気になると、レジ
スト膜から蒸発するガスはホットプレート31を透過し
て排気口33から排気される。
【0044】ホットプレート31全体からほぼ均一にガ
スを透過させることができる状態では、レジスト膜から
蒸発するガスは、処理室40内において水平方向に大き
く流れるような気流を発生させることなく、レジスト膜
からほぼ真上に引かれるような気流を生ずる。これによ
り気流の発生によるレジスト膜厚の変化を抑制すること
ができ、しかも、レジスト膜からのガスの蒸発を均一に
行うことが可能となるために、レジスト膜の膜質を均一
化させることができる。これによりCD均一性を向上さ
せ、パターン側面の平滑化を促進することができる。
【0045】なお、排気口33からの排気を行うことで
処理室40が減圧雰囲気に保持されるが、この減圧の程
度は、レジスト膜から発生するガスはレジスト膜を加熱
することによって発生するものが主であって、処理室4
0が減圧されて蒸気圧が下がることによって発生するも
のが多くならない程度に、弱くすることが好ましく、ま
た、排気口33からの排気は排気開始時から穏やかに行
うことが好ましい。これは、排気口33からの排気を強
く行って処理室40を高い減圧雰囲気に保持すると、排
気の初期段階での気流の乱れによってレジスト膜厚に分
布の生ずるおそれ等があるためである。
【0046】なお、レジスト膜から蒸発するガス、例え
ば昇華物が排気口33から排気された後に配管内で冷え
て固化し、配管内に付着するのを防止するために、排気
口33近傍に昇華物を冷却して固化させる機構を設けて
もよい。
【0047】ウエハWの所定時間の処理が終了したら、
排気口33からの排気動作を停止した後に上部容器30
aを上昇させ、先に保持アーム48からプリベークユニ
ット(PB)にウエハWを搬入した手順とは逆の順序で
ウエハWをプリベークユニット(PB)から搬出する。
ウエハWはその後にアライメントユニット(ALIM)
等を経て露光装置へと搬送される。
【0048】次に、プリベークユニット(PB)の別の
実施形態について説明する。図5はプリベークユニット
(PB´)の概略断面図である。プリベークユニット
(PB´)が図4に示したプリベークユニット(PB)
と異なる点は、ホットプレート38の構造のみであるの
で、以下、ホットプレート38について説明する。ホッ
トプレート38には上下方向にホットプレート38を貫
通するように複数の貫通孔38aが形成されており、こ
の貫通孔38aがレジスト膜から蒸発するガスの通路と
なっている。
【0049】排気調整プレート32を設けた場合には、
貫通孔38aは、例えば、隣接する貫通孔38aどうし
の距離が同じとなるように設けることができる。これ
は、各貫通孔38aを通るガスの量は、排気調整プレー
ト32によって調整されるからである。一方、貫通孔3
8aはホットプレート38の中央部で少なく形成し、周
縁部で多く形成することで、排気調整プレート32を設
けずにホットプレート38全体で均一に処理室40から
ガスを排気口33へと透過させることができる。
【0050】図6はプリベークユニット(PB)のさら
に別の実施形態(プリベークユニット(PB″)とす
る)を示す概略断面図であり、図6(a)にはプリベー
クユニット(PB″)におけるウエハWの搬入出時の状
態が示されており、図6(b)にはレジスト膜の加熱処
理時の状態が示されている。プリベークユニット(P
B″)は、固定された上部容器51aと昇降可能な下部
容器51bとからなるチャンバ51と、上部容器51a
に固定されたホットプレート53と、下部容器51bに
固定された支持ピン55と、下部容器51bの底壁を貫
通するように保持台57に固定して設けられたウエハ受
渡ピン56とを有している。
【0051】下部容器51bは保持部材60に連結さ
れ、保持部材60は鉛直方向に延在するガイド59と噛
み合わされるとともに、エアーシリンダ等を内蔵する昇
降装置61に取り付けられている。図6(a)に示すよ
うに、下部容器51bを降下させて保持した状態では、
ウエハWを保持した保持アーム48(図6には図示せ
ず)をチャンバ51内に進入させて、下部容器51bか
ら突出しているウエハ受渡ピン56へウエハWを受け渡
すことができる。このような構成とすることにより、動
力源は下部容器51bを昇降させる昇降装置61だけを
設ければよく、ウエハ受渡ピン56よび支持ピン55の
動力源を不用とすることができる。
【0052】図6(b)に示すように、昇降装置61を
動作させて下部容器51bを上昇させると、下部容器5
1bと上部容器51aとがシール部材58を介して密着
し、処理室70が形成される。また、下部容器51bを
上昇させる途中で、ウエハ受渡ピン56に保持されてい
たウエハWは支持ピン55に受け渡しされて、ホットプ
レート53と所定距離を隔てて保持される。なお、ホッ
トプレート53の下面にホットプレート53とウエハW
との距離を一定とするためのプロキシミティピン54を
設けて、このプロキシミティピン54にウエハWが当接
する位置で下部容器51bを保持するようにすることが
好ましい。この場合には、例えば、シール部材58は、
変形できる長さ範囲に幅を有するものを用いることが好
ましい。また、プロキシミティピン54にウエハWが当
接する際のウエハWへの衝撃を軽減するために、支持ピ
ン55に伸縮自在な機構、例えば、スプリングを支持ピ
ン55の下部に設けてもよい。
【0053】上部容器51aの上壁には排気口52が設
けられており、処理室70内の排気を行うことができる
ようになっている。また、ホットプレート53と上部容
器51aの側壁の内面との間には間隙部53aが形成さ
れている。ホットプレート53によって直接に加熱され
るレジスト膜から蒸発等するガスは、ホットプレート5
3とウエハWとの間隙から間隙部53aを抜けて排気口
52から排気される。
【0054】図4を参照しながら説明したプリベークユ
ニット(PB)と同様に、排気口52からの排気の強さ
は、レジスト膜を加熱することによって蒸発等するガス
が排気される程度とする。これによりホットプレート5
3とウエハWの間の空間で水平方向の強い気流が発生す
ることを抑制して、レジスト膜に厚みムラが生ずること
を防止することができるとともに、レジスト膜の膜質を
均一化することが可能である。
【0055】以上、本発明の実施の形態について説明し
てきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるもので
ない。例えば、図6に示したプリベークユニット(P
B″)においては、間隙部53aを設けることなく、ホ
ットプレート53に代えて、図4に示したガス透過性を
有する多孔質素材からなるホットプレート31または図
5に示した貫通孔38aの形成されたホットプレート3
8を用いることが可能である。
【0056】チャンバを構成する上部容器の上面中央に
排気口が形成されている場合において多孔質素材からな
るホットプレートを用いる場合には、ホットプレートと
して、中央部の気孔率が周縁部の気孔率に対して小さく
なっているもの、つまり、中央部のガス透過能力が周縁
部のガス透過能力よりも小さいものを用いると、排気調
整プレート32を設けなくとも、ホットプレート全体で
均一にガスを透過させることができる。図4および図5
に示したプリベークユニット(PB)(PB´)では、
載置プレート34上にウエハWを保持したが、図6に示
すプリベークユニット(PB″)のように、支持ピン5
5によってウエハWを保持しても構わない。
【0057】さらに上記実施の形態では、レジスト膜の
プリベーク処理を行うプリベークユニットに本発明の熱
処理装置および熱処理方法を適用した場合について説明
したが、本発明は、露光処理後のポストエクスポージャ
ーベーク処理や現像処理後のポストベーク処理を行うホ
ットプレートユニット(HP)にも適用することが可能
である。また、塗布膜の種類はレジスト膜に限定される
ものではなく、層間絶縁膜や保護膜を形成する装置およ
び方法に本発明を適用することができる。上記実施の形
態では基板として半導体ウエハを取り上げたが、液晶デ
ィスプレイ(LCD)基板等の他の基板のフォトリソグ
ラフィー工程にも、本発明の熱処理装置および熱処理方
法を適用することができる。
【0058】
【発明の効果】上述の通り、本発明によれば、基板に形
成された塗布膜を上部から直接に加熱して、塗布膜から
塗布膜に含まれるガス等を均一に蒸発させて排気するこ
とが可能である。また、基板を加熱することで間接的に
塗布膜を加熱させる方法と比較して、基板の温度ムラが
塗布膜に転写され難くなる。これにより塗布膜の膜質の
均一性を向上させ、CD均一性を向上させることが可能
となるという顕著な効果が得られる。また、塗布膜の膜
質の均一性を高めることによって、LER特性を改善し
て滑らかな側面を有するパターン側面を得ることが可能
となるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】レジスト塗布・現像処理システムの一実施形態
を示す概略平面図。
【図2】レジスト塗布・現像処理システムの一実施形態
を示す概略正面図。
【図3】レジスト塗布・現像処理システムの一実施形態
を示す概略背面図。
【図4】プリベークユニット(PB)の一実施形態を示
す概略断面図。
【図5】プリベークユニット(PB)の別の実施形態を
示す概略断面図。
【図6】プリベークユニット(PB)のさらに別の実施
形態を示す概略断面図。
【図7】従来のプリベークユニットの概略構造を示す断
面図。
【符号の説明】
1;レジスト塗布・現像処理システム 30・51;チャンバ 30a・51a;上部容器 30b・51b;下部容器 31・38・53;ホットプレート 32;排気調整プレート 33・52;排気口 34;載置プレート 35・54;プロキシミティピン 36;リフトピン 55;支持ピン 56;ウエハ受渡ピン 59;ガイド 60;保持部材 61;昇降装置 PB・PB´・PB″;プリベークユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北野 高広 東京都港区赤坂五丁目3番6号 TBS放 送センター 東京エレクトロン株式会社内 Fターム(参考) 5F046 KA04 KA10

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に塗布膜の形成された基板を熱処理
    する熱処理装置であって、 前記基板を略水平に保持する保持部材と、 前記保持部材に保持された基板を収容するチャンバと、 前記基板に形成された塗布膜を直接に加熱できるように
    前記チャンバ内において前記保持部材に保持された基板
    の上方に配置されるホットプレートと、 前記ホットプレートの端面と前記チャンバの内壁面との
    間に設けられた所定幅の間隙部と、 前記チャンバの上面に設けられ、前記チャンバの内部の
    排気を行う排気口と、 を具備し、 前記排気口から前記チャンバ内の排気を行うことによっ
    て前記チャンバ内は所定の減圧雰囲気に保持され、 前記塗布膜が前記ホットプレートによって加熱された際
    に前記塗布膜から発生するガスは前記間隙部を通った後
    に前記チャンバ外へ排出されることを特徴とする熱処理
    装置。
  2. 【請求項2】 レジスト液が塗布されてレジスト膜が形
    成された基板を熱処理する熱処理装置であって、 前記基板を略水平に保持する保持部材と、 前記保持部材に保持された基板を収容するチャンバと、 前記基板に形成されたレジスト膜を直接に加熱できるよ
    うに前記チャンバ内において前記保持部材に保持された
    基板の上方に配置されるホットプレートと、 前記ホットプレートの端面と前記チャンバの内壁面との
    間に設けられた所定幅の間隙部と、 前記チャンバの上面に設けられ、前記チャンバの内部の
    排気を行う排気口と、を具備し、 前記排気口から前記チャンバ内の排気を行うことによっ
    て前記チャンバ内は所定の減圧雰囲気に保持され、 前記レジスト膜が前記ホットプレートによって加熱され
    た際に前記レジスト膜から発生するガスは前記間隙部を
    通った後に前記チャンバ外へ排出されることを特徴とす
    る熱処理装置。
  3. 【請求項3】 表面に塗布膜の形成された基板を熱処理
    する熱処理装置であって、 前記基板を略水平に保持する保持部材と、 前記保持部材に保持された基板を収容するチャンバと、 ガス透過性を有し、前記基板に形成された塗布膜を直接
    に加熱できるように前記チャンバ内において前記保持部
    材に保持された基板の上方に配置されるホットプレート
    と、 前記チャンバの上面に設けられて前記チャンバの内部の
    排気を行う排気口と、 を具備し、 前記塗布膜が前記ホットプレートによって加熱された際
    に前記塗布膜から発生するガスは前記ホットプレートを
    透過した後に前記チャンバ外へ排出されることを特徴と
    する熱処理装置。
  4. 【請求項4】 レジスト液が塗布されてレジスト膜が形
    成された基板を熱処理する熱処理装置であって、 前記基板を略水平に保持する保持部材と、 前記保持部材に保持された基板を収容するチャンバと、 ガス透過性を有し、前記基板に形成されたレジスト膜を
    直接に加熱できるように前記チャンバ内において前記保
    持部材に保持された基板の上方に配置されるホットプレ
    ートと、 前記チャンバの上面に設けられて前記チャンバの内部の
    排気を行う排気口と、 を具備し、 前記レジスト膜が前記ホットプレートによって加熱され
    た際に前記レジスト膜から発生するガスは前記ホットプ
    レートを透過した後に前記チャンバ外へ排出されること
    を特徴とする熱処理装置。
  5. 【請求項5】 前記ホットプレートには上下方向に前記
    ホットプレートを貫通する複数の貫通孔が設けられてい
    ることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の熱
    処理装置。
  6. 【請求項6】 前記ホットプレートは開気孔を有する多
    孔質素材からなることを特徴とする請求項3または請求
    項4に記載の熱処理装置。
  7. 【請求項7】 前記ホットプレートの全面で均一に前記
    ガスの透過が起こるように、所定位置に孔部が設けられ
    た排気調節板が前記ホットプレートと前記チャンバの上
    面との間に設けられていることを特徴とする請求項3か
    ら請求項6のいずれか1項に記載の熱処理装置。
  8. 【請求項8】 前記チャンバは固定された上部容器と昇
    降自在な下部容器とを有し、 前記保持部材は前記下部容器に固定され、かつ、前記排
    気口は前記上部容器に設けられ、 前記基板を支持可能であり、前記下部容器を上昇させた
    際に支持していた基板を前記保持部材に受け渡し、前記
    下部容器を降下させた際に前記保持部材から基板を受け
    取るように前記下部容器の底壁を貫通して設けられた基
    板受渡部材をさらに具備することを特徴とする請求項1
    から請求項7のいずれか1項に記載の熱処理装置。
  9. 【請求項9】 基板にレジスト液を塗布してレジスト膜
    を形成する第1工程と、 前記レジスト膜の形成された基板を密閉チャンバ内に保
    持する第2工程と、 前記レジスト膜の形成された基板の上方の所定位置にガ
    ス透過性を有するホットプレートを配置して前記レジス
    ト膜を加熱処理しながら、前記レジスト膜から蒸発する
    ガスが前記ホットプレートを通して排気されるように前
    記チャンバ内の排気を行う第3工程と、 を有することを特徴とする熱処理方法。
  10. 【請求項10】 基板にレジスト液を塗布してレジスト
    膜を形成する第1工程と、 前記レジスト膜の形成された基板を密閉チャンバ内に保
    持する第2工程と、 前記レジスト膜の形成された基板の上方の所定位置にホ
    ットプレートを配置して前記レジスト膜を加熱処理しな
    がら、前記チャンバ内の排気を行って前記チャンバ内を
    所定の減圧雰囲気に保持することによって前記レジスト
    膜から蒸発するガスを前記チャンバから排気する第3工
    程と、 を有することを特徴とする熱処理方法。
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